特許 6016771 現像ローラー、現像装置、及び現像装置を備えた画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6016771

(24)【登録日】2016年10月7日

(45)【発行日】2016年10月26日

(54)【発明の名称】現像ローラー、現像装置、及び現像装置を備えた画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/08 20060101AFI20161013BHJP

【ＦＩ】

   G03G15/08 235

【請求項の数】7

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-264426(P2013-264426)

(22)【出願日】2013年12月20日

(65)【公開番号】特開2015-121618(P2015-121618A)

(43)【公開日】2015年7月2日

【審査請求日】2015年10月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006150

【氏名又は名称】京セラドキュメントソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100167302

【弁理士】

【氏名又は名称】種村 一幸

(74)【代理人】

【識別番号】100135817

【弁理士】

【氏名又は名称】華山 浩伸

(72)【発明者】

【氏名】清水 保

(72)【発明者】

【氏名】神山 雄二

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 昭宏

(72)【発明者】

【氏名】米今 義伸

(72)【発明者】

【氏名】岡田 静

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 栄

(72)【発明者】

【氏名】大石 康宏

【審査官】 國田 正久

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−３１２１３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１７１０２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２０７８０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２３１６３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０７２４４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０７１４４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｇ １５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

像担持体の外周面に非接触で対向配置されるローラー本体を備え、
前記ローラー本体は、アルミニウムを含む金属からなる基体の外周面に導電性を有するナイロン樹脂材料からなる樹脂コート層が形成されたものであり、
周波数０．０５Ｈｚ〜１００Ｈｚの範囲内で交流電圧が前記ローラー本体に印加された場合に、交流インピーダンスＺが１００Ω以上であり、且つ、力率ｃｏｓθ＝Ｚａ／Ｚとしたときの位相角θが０［ｒａｄ］＜θ＜０．１［ｒａｄ］の範囲内であることを満たす現像ローラー。

【請求項2】

前記樹脂コート層の材質は、酸化チタンを分散状に含むナイロン樹脂である請求項１に記載の現像ローラー。

【請求項3】

前記樹脂コート層は、前記基体側の下層コートと、前記下層コートよりも外側に位置し前記ローラー本体の表面を形成する上層コートとを含む少なくとも２層により構成されており、
前記下層コートの材質は、酸化チタンを含まないナイロン樹脂であり、前記上層コートの材質は、前記酸化チタンを分散状に含むナイロン樹脂である請求項１に記載の現像ローラー。

【請求項4】

前記上層コートの厚みは前記下層コートの厚みよりも大きい請求項３に記載の現像ローラー。

【請求項5】

前記ローラー本体の外径は、１２［ｍｍ］〜２０［ｍｍ］の範囲内である請求項１から４のいずれかに記載の現像ローラー。

【請求項6】

請求項１から５のいずれかに記載の現像ローラーと、
トナー及び磁性キャリアからなる磁気ブラシによって前記現像ローラーの表面にトナー層を形成する磁気ローラーと、を備える現像装置。

【請求項7】

請求項６に記載の現像装置を備える画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、像担持体の外周面に非接触で対向配置される現像ローラーの技術に関する。

【背景技術】

【0002】

電子写真方式によって用紙に画像を形成する複写機やプリンター等の画像形成装置には現像装置が搭載されている。現像装置は、感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像をトナーで現像する。現像方式としては、磁性キャリアとトナーとを含む２成分現像剤を使用して像担持体にトナー像を現像する所謂２成分現像方式が知られている。２成分現像方式の一例として、従来から、インタラクティブタッチダウン現像方式と称する非接触による現像方式が知られている。前記インタラクティブタッチダウン現像方式では、前記像担持体から所定のギャップを隔てて配置された現像ローラーと、内部に磁石が設けられた磁気ローラーとが用いられる。前記磁気ローラーは、トナーとともに磁性キャリアを磁気的に汲み上げて表面に保持する。前記磁気ローラーは、磁気ブラシによって現像ローラーにトナーのみを転移させ、現像ローラー上にトナーの薄層を形成する。そして、現像ローラーに印加された交流成分を含む現像バイアスによって生じた交流電界により現像ローラーから前記像担持体の静電潜像へトナーを飛ばして付着させる。

【0003】

この種の現像装置に用いられている現像ローラーは、アルミニウム製の基体の表面にアルマイト層がコーティングされ、更にその表面に樹脂コート層がコーティングされたものが知られている（特許文献１参照）。前記アルマイト層は、前記像担持体と前記現像ローラーとの間でリークが発生するのを抑制する役割を担っている。

【0004】

現像ローラーのアルマイト層は、前記基体を陽極としてアルミニウムを酸性水溶液の電解浴槽に浸して電流を流すことにより、電気化学的な処理（アルマイト処理又は陽極酸化処理と称されている）によって前記基体の表面に形成された酸化アルミニウム皮膜である。前記アルマイト層の表面に樹脂コート層を形成する過程において、前記樹脂コート層を乾燥させるために現像ローラーは高温環境（例えば９０℃〜１３０℃）に置かれる。アルマイトは、素材であるアルミニウムの熱膨張係数との差により、高温環境に置かれるとクラックを生じ易い。前記樹脂コート層の乾燥過程において前記クラックが発生すると、そのクラックに樹脂が入り込み、現像ローラーの抵抗値が変化し、現像ローラーの絶縁性能が変化する。前記クラックの数やサイズは、現像ローラーごとに異なる。そのため、アルマイト層のクラックに入り込んだ樹脂の量も現像ローラーごとに異なり、その結果、現像ローラー毎に前記絶縁性能がばらつくことになる。前記クラックは、アルマイト層に深く入り込んでいるため、そのクラックの先端部が電極の代わりになり、アルマイト層の絶縁を破ってリークを生じさせる原因となる。これに対して、従来から、現像ローラーの基体にアルマイト層を形成せずに、基体に直接に樹脂コート層を形成して、現像ローラーの性能のばらつきを抑制する構成が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９−２５１２７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、現像装置においては、高い現像性、つまり、現像ローラーから前記像担持体の静電潜像に確実にトナーを付着させることが要求される。前記基体の表面に直接に樹脂コート層が形成された現像ローラーでは、アルマイト層のクラックに起因する絶縁性能のばらつきやリークの発生が抑制される。しかしながら、前記現像性が低下することが懸念される。現像ローラーに現像バイアスが印加されたときに、前記基体を抵抗とみなし、前記樹脂コート層をコンデンサーとみなしたときに、前記樹脂コート層の表面に電荷が溜まり、その電荷の影響を受けて現像性が低下して、画像形成時の画像濃度を低下させるおそれがある。

【0007】

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、絶縁性能のばらつきやリークの発生を抑制するとともに、非接触によるトナーの現像性が良好な現像ローラー、及びこれを備えた現像装置及び画像形成装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一の局面に係る現像ローラーは、像担持体の外周面に非接触で対向配置されるローラー本体を備える。前記ローラー本体は、アルミニウムを含む金属からなる基体の外周面に樹脂材料からなる導電性を有する樹脂コート層が形成されたものであり、周波数０．０５Ｈｚ〜１００Ｈｚの範囲内で交流電圧が印加されたときに得られる交流インピーダンスＺが１００Ω以上であり、且つ、力率ｃｏｓθ＝Ｚａ／Ｚとしたときの位相角θが０［ｒａｄ］＜θ＜０．１［ｒａｄ］の範囲内であることを満たす。

【0009】

本発明の他の局面に係る現像装置は、前記現像ローラーと、磁気ローラーと、を備えている。前記磁気ローラーは、トナー及び磁性キャリアからなる磁気ブラシによって前記現像ローラーの表面にトナー層を形成する。

【0010】

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、前記現像装置を備える。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、現像ローラーにおける絶縁性能のばらつきやリークの発生を抑制するとともに、高い現像性を実現することにより画像濃度の低下を防止することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す模式図である。

【図2】図１の画像形成装置が備える制御部の構成を示すブロック図である。

【図3】本発明の実施形態に係る現像装置の構成を示す断面図である。

【図4】現像装置が備える現像ローラーの現像スリーブの構成を示す断面図である。

【図5】現像スリーブについての比較例１〜５、及び実施例１〜３を示す表である。

【図6】現像スリーブの交流インピーダンスＺ、抵抗成分Ｒｓ、静電容量成分Ｃｓを測定するための実験装置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、適宜図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明される実施形態は本発明を具体化した一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で、本発明の実施形態は適宜変更できる。

【0014】

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０（本発明の画像形成装置の一例）の概略構成を示す模式図である。図１に示されるように、画像形成装置１０は、いわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置であり、複数の画像形成部１〜４と、中間転写ベルト５と、駆動ローラー７Ａと、従動ローラー７Ｂと、二次転写装置１５と、定着装置１６と、制御部８と、給紙トレイ１７と、排紙トレイ１８と、を備えている。なお、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０の具体例は、カラー画像又はモノクロ画像を形成可能なプリンターや複写機、ファクシミリ、これらの各機能を備えた複合機である。

【0015】

画像形成部１〜４は、電子写真方式に基づいて画像を形成するものである。画像形成部１〜４は、並設された複数の感光体ドラム１１〜１４（本発明の像担持体の一例）それぞれに色の異なるトナー像を形成し、そのトナー像を走行中（移動中）の中間転写ベルト５に順次重ね合わせて転写する。図１に示される例では、中間転写ベルト５の移動方向（矢印１９方向）の下流側から順に、ブラック用の画像形成部１、イエロー用の画像形成部２、シアン用の画像形成部３、及びマゼンタ用の画像形成部４がその順番で一列に配置されている。

【0016】

画像形成部１〜４それぞれは、感光体ドラム１１〜１４、帯電装置２１〜２４、露光装置３１〜３４、現像装置４１〜４４（本発明の現像装置の一例）、一次転写装置５１〜５４等を備えている。感光体ドラム１１〜１４は、その表面にトナー像を担持する。帯電装置２１〜２４は、対応する感光体ドラム１１〜１４の表面を所定の電位に帯電させる。露光装置３１〜３４は、帯電された感光体ドラム１１〜１４の表面を露光して光を走査することにより静電潜像を形成する。現像装置４１〜４４は、感光体ドラム１１〜１４上の静電潜像をトナーによって現像する。一次転写装置５１〜５４は、回転する感光体ドラム１１〜１４上のトナー像を中間転写ベルト５に転写する。なお、図１には示されていないが、各画像形成部１〜４は、感光体ドラム１１〜１４上に残存したトナー像を除去するクリーニング装置も備えている。

【0017】

中間転写ベルト５は、例えばゴムやウレタン等の素材からなる無端環状のベルトである。中間転写ベルト５は、駆動ローラー７Ａ及び従動ローラー７Ｂによって回転駆動可能に支持されている。駆動ローラー７Ａは定着装置１６に近い位置（図１において左側）に配置されており、従動ローラー７Ｂは定着装置１６から離れた位置（図１において右側）に配置されている。駆動ローラー７Ａの表面は中間転写ベルト５との摩擦力を高めるために例えばゴムやウレタン等の素材で形成されている。駆動ローラー７Ａ及び従動ローラー７Ｂによって支持されることにより、中間転写ベルト５は、その表面が各感光体ドラム１１〜１４の表面に接しながら移動（走行）可能となる。そして、中間転写ベルト５は、その表面が感光体ドラム１１〜１４と一次転写装置５１〜５４との間を通過する際に、感光体ドラム１１〜１４からトナー像が順に重ね合わせて転写される。

【0018】

二次転写装置１５は、中間転写ベルト５に転写されたトナー像を給紙トレイ１７から搬送されてきた印刷用紙に転写させる。トナー像が転写された印刷用紙は、図示しない搬送手段によって定着装置１６に搬送される。定着装置１６は、高温に加熱された加熱ローラー１６Ａと、この加熱ローラー１６Ａに対向配置された加圧ローラー１６Ｂとを有する。定着装置１６に搬送された印刷用紙は、加熱ローラー１６Ａと加圧ローラー１６Ｂとによって挟持されつつ搬送されることによって、トナー像が印刷用紙に溶着される。その後、印刷用紙は排紙トレイ１８に排出される。

【0019】

このように、画像形成装置１０は、複数の画像形成部１〜４によって各色のトナー像を走行中の中間転写ベルト５上に重ねて転写することにより、カラーのトナー像を中間転写ベルト５の表面に形成させる。そして、そのカラーのトナー像は、二次転写装置１５によって中間転写ベルト５から印刷用紙へ転写される。これにより、印刷用紙上にカラー画像が形成される。なお、中間転写ベルト５を搬送ベルトとして用い、その搬送ベルト上に搬送される印刷用紙にトナー像が直接に重ね合わせて転写される構成や、中間転写ベルト５に代えてローラー状の中間転写部材を用いることも他の実施例として考えられる。

【0020】

制御部８は、画像形成装置１０を統括的に制御する。制御部８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、モータードライバー等を有している。前記ＲＡＭは揮発性の記憶媒体、前記ＥＥＰＲＯＭは不揮発性の記憶媒体である。前記ＲＡＭおよび前記ＥＥＰＲＯＭは、前記ＣＰＵが実行する各種の処理の一時記憶メモリーとして使用される。前記モータードライバーは、前記ＣＰＵからの制御信号に基づいて各種用途のモーター（不図示）を駆動制御する。

【0021】

また、制御部８は、図２に示されるように、第１バイアス回路７１、第２バイアス回路７２、および電圧可変装置７３を有している。第１バイアス回路７１は、現像装置４１〜４４が備える現像ローラー６３（図３参照）に電圧を印加する。また、第２バイアス回路７２は、現像装置４１〜４４が備える磁気ローラー６２（図３参照）に電圧を印加する。電圧可変装置７３は、現像ローラー６３および磁気ローラー６２に印加される電圧を可変する。

【0022】

図３は、画像形成部１が備える現像装置４１の構成を示す断面図である。以下、図３を参照して、現像装置４１の構成について説明する。なお、他の現像装置４２〜４４は、現像装置４１と同じ構成であるため、その詳細な説明を省略する。

【0023】

現像装置４１は、感光体ドラム１１に対して非接触状態でトナーを静電潜像に静電的に付着させる現像方式であって、インタラクティブタッチダウン現像方式と称される現像方式によって現像する装置である。図３に示されるように、現像装置４１は、トナーを含む２成分現像剤（以下、単に現像剤ともいう。）が収納される現像容器６０を備えている。現像容器６０は仕切壁６０Ａによって第１撹拌室６０Ｂ及び第２撹拌室６０Ｃに区画されている。第１撹拌室６０Ｂ及び第２撹拌室６０Ｃそれぞれに、現像剤が収容されている。第１撹拌室６０Ｂには第１撹拌スクリュー６１Ａが回転可能に設けられている。第２撹拌室６０Ｃには第２撹拌スクリュー６１Ｂが回転可能に設けられている。第１撹拌スクリュー６１Ａ及び第２撹拌スクリュー６１Ｂは、トナーコンテナ（不図示）から現像容器６０に供給されたトナーを磁性キャリアと混合して撹拌し、前記トナーを帯電させる。

【0024】

現像容器６０内に磁気ローラー６２及び現像ローラー６３（本発明の現像ローラーの一例）が設けられている。磁気ローラー６２は、トナーが付着された磁性キャリアがローラー面に保持されるものである。この磁気ローラー６２は、トナーが付着された磁性キャリアからなる後述の磁気ブラシによって現像ローラー６３の表面にトナー層を形成する。現像ローラー６３は、磁気ローラー６２に対向して配置されている。具体的には、磁気ローラー６２は、第２撹拌スクリュー６１Ｂの上方に配置されている。現像ローラー６３は、磁気ローラー６２の左斜め上方に、磁気ローラー６２と所定のギャップを隔てた状態で対向するように配置されている。また、現像ローラー６３は、現像容器６０の開口６４側（図３の左側）において感光体ドラム１１に所定のギャップを隔てた状態で対向している。つまり、現像ローラー６３は、感光体ドラム１１の外周面に対向するように配置されている。磁気ローラー６２及び現像ローラー６３は、図３において時計回転方向（矢印９１，９２参照）へ回転される。

【0025】

磁気ローラー６２は、非磁性の回転スリーブ６２Ａと、複数の磁極を有する磁気ローラー側磁極６２Ｂとにより構成されている。回転スリーブ６２Ａは、現像装置４１のフレーム（不図示）に回転可能に支持されている。磁気ローラー側磁極６２Ｂは、回転スリーブ６２Ａに内包されている。つまり、磁気ローラー６２の内部に磁気ローラー側磁極６２Ｂが設けられている。磁気ローラー側磁極６２Ｂは、回転スリーブ６２Ａ内で固定されている。本実施形態では、磁気ローラー側磁極６２Ｂは、主極７５、規制極（穂切り用磁極）７６、搬送極７７、剥離極７８、及び汲上極７９の５極の磁極を有する。各磁極７５〜７９は、例えば、磁力を発生する永久磁石で構成されている。

【0026】

主極７５は、その磁極面が現像ローラー６３側に向けられた状態で磁気ローラー側磁極６２Ｂに取り付けられている。この主極７５は、現像ローラー６３が備える現像ローラー側磁極６３Ｂとの間で引き合う方向の磁界を形成する。

【0027】

現像容器６０には穂切りブレード６５が設けられている。穂切りブレード６５は、磁気ローラー６２の長手方向（図３の紙面に垂直な方向）に沿って取り付けられている。穂切りブレード６５は、磁気ローラー６２の回転方向（矢印９２参照）において、現像ローラー６３と磁気ローラー６２との対向位置よりも上流側に配置されている。穂切りブレード６５の先端部と磁気ローラー６２のローラー面との間には僅かなギャップ（隙間）が形成されている。

【0028】

規制極７６は、その磁極面が穂切りブレード６５側に向けられた状態で磁気ローラー側磁極６２Ｂに取り付けられている。つまり、規制極７６と穂切りブレード６５とは互いに対向するように配置されている。穂切りブレード６５は、例えば、非磁性体或いは磁性体で構成されている。穂切りブレード６５に磁気ローラー側磁極６２Ｂの規制極７６が対向するため、穂切りブレード６５の先端と回転スリーブ６２Ａとのギャップに引き合う方向の磁界が発生する。この磁界により、穂切りブレード６５と回転スリーブ６２Ａとの間に、トナー及び磁性キャリアからなる磁気ブラシが形成される。

【0029】

現像ローラー６３は、円筒状の現像スリーブ６３Ａ（本発明のローラー本体の一例）と、現像ローラー側磁極６３Ｂとにより構成されている。現像スリーブ６３Ａは、現像装置４１のフレーム（不図示）に回転可能に支持されている。

【0030】

図４（Ａ）に示されるように、現像スリーブ６３Ａは、アルミニウム製の素管からなる筒形状の基体８１で構成されており、その外周面に、樹脂材料からなる導電性を有する樹脂コート層８３（本発明の樹脂コート層の一例）がコーティングされている。つまり、現像スリーブ６３Ａは、基体８１の外周面にアルミニウムの酸化被膜を形成することなく、直接に基体８１の外周面に樹脂コート層８３が形成されている。樹脂コート層８３の材料としては、ナイロン樹脂が用いられている。つまり、樹脂コート層８３は、ナイロン樹脂からなるコート層である。より詳細には、樹脂コート層８３は、前記ナイロン樹脂に導電剤として導電性を有する酸化チタンを分散状に含有したものである。前記酸化チタンが含まれているため、樹脂コート層８３は導電性を有する。

【0031】

また、図４（Ｂ）に示されるように、現像スリーブ６３Ａは、基体８１に外周面に形成された樹脂コート層８３として、ナイロン樹脂のみで構成された下層コート８３Ａ、及び前記酸化チタンを含むナイロン樹脂で構成された上層コート８３Ｂの２層構造のものを適用することも可能である。

【0032】

本実施形態では、外径が１２ｍｍ〜２０ｍｍのアルミニウム製の基体８１の表面に、ディッピング方式により厚み２μｍ〜９μｍの範囲内で樹脂コート層８３が形成される。樹脂コート層８３の材料は、ナイロン樹脂１００［重量部］に対して５０〜１５０［重量部］の酸化チタンが添加されたものが使用される。

【0033】

本実施形態の現像スリーブ６３Ａは、次の工程を経て製作される。すなわち、結着樹脂としての前記ナイロン樹脂、導電剤としての前記酸化チタン、および分散媒体としてのメタノール８００［重量部］を直径１．０ｍｍのジルコニアビーズとともにボールミルで約４８時間混合し、その混合液にアルミニウム製の基体８１を浸漬させた後に引き上げ、１３０℃の高温環境の下で１０分間乾燥させる。これにより、基体８１の外周面に厚み２μｍ〜９μｍの樹脂コート層８３がコーティングされた現像スリーブ６３Ａが製作される。

【0034】

なお、樹脂コート層８３を下層コート８３Ａと上層コート８３Ｂの二層構造とする場合は、酸化チタンを含む前記混合液にアルミニウム製の基体８１を浸漬させた後に引き上げて１３０℃の高温環境の下で乾燥させる。続いて、前記ナイロン樹脂及び前記メタノールからなる混合液（導電剤を含まない混合液）に基体８１を浸漬させた後に引き上げて同様に乾燥させる。これにより、２層構造の樹脂コート層８３がコーティングされた現像スリーブ６３Ａが製作される。ここで、樹脂コート層８３が下層コート８３Ａ及び上層コート８３Ｂの二層構造である場合、後述の現像スリーブ６３Ａの実施例３のように、上層コート８３Ｂの厚みは下層コート８３Ａの厚みよりも大きくなるように樹脂コート層８３が形成される。これは、下層コート８３Ａがリークの発生を防止する役割を担うものであり、厚みを大きくする必要がないためである。また、上層コート８３Ｂは露出面であるため、コート層が摩耗しても十分な耐久性を得られる程度の厚みが必要であるためである。これらの理由に加えて、仮に、インピーダンスの高い下層コート層８３Ａを厚くし、インピーダンスの低い上層コート層８３Ｂを薄くすると、樹脂コート層３０全体のインピーダンスが高くなりすぎるため、全体のインピーダンスを抑えるためにも、上層コート８３Ｂの厚みは下層コート８３Ａの厚みよりも大きくされている。

【0035】

このように、現像ローラー６３は、アルミニウムの酸化被膜を有しない現像スリーブ６３Ａを備えて構成されているため、アルマイト層を含む従来の現像ローラーに比べて、絶縁性能のばらつきやリークの発生などを抑制することができる。

【0036】

図３に示されるように、現像ローラー側磁極６３Ｂは、現像スリーブ６３Ａに内包されている。つまり、現像ローラー６２の内部に現像ローラー側磁極６３Ｂが設けられている。現像ローラー側磁極６３Ｂは、例えば、磁力を発生する永久磁石で構成されており、主極７５とは異なる極性である。このため、現像ローラー側磁極６３Ｂは、主極７５との間で引き合う方向の磁界を形成する。

【0037】

現像ローラー６３の現像スリーブ６３Ａには、直流電圧（以下、Ｖｓｌｖ［ＤＣ］という）及び交流電圧（以下、Ｖｓｌｖ［ＡＣ］という）を印加する第１バイアス回路７１（図２参照）が接続されている。磁気ローラー６２の回転スリーブ６２Ａには、直流電圧（以下、Ｖｍａｇ［ＤＣ］という）及び交流電圧（以下、Ｖｍａｇ［ＡＣ］という）を印加する第２バイアス回路７２（図２参照）が接続されている。第１バイアス回路７１及び第２バイアス回路７２は共通のグランドに接地されている。第１バイアス回路７１及び第２バイアス回路７２は、直流電源（不図示）から供給される直流電圧に交流電源（不図示）から供給される交流電圧を重畳させて印加する。

【0038】

第１バイアス回路７１及び第２バイアス回路７２には電圧可変装置７３（図２参照）が接続されている。電圧可変装置７３によって、現像ローラー６３に印加されるＶｓｌｖ［ＤＣ］、Ｖｓｌｖ［ＡＣ］、及び磁気ローラー６２に印加されるＶｍａｇ［ＤＣ］、Ｖｍａｇ［ＡＣ］が変更可能である。

【0039】

前述のように、第１撹拌スクリュー６１Ａ及び第２撹拌スクリュー６１Ｂによって、現像剤が撹拌されつつ現像容器６０内を循環してトナーを帯電させ、第２撹拌スクリュー６１Ｂによって現像剤が磁気ローラー６２に搬送される。穂切りブレード６５には磁気ローラー側磁極６２Ｂの規制極７６が対向している。そのため、穂切りブレード６５と回転スリーブ６２Ａとの間に前記磁気ブラシが形成される。磁気ローラー６２上の前記磁気ブラシは穂切りブレード６５によって層厚が規制された後、回転スリーブ６２Ａの回転によって現像ローラー６３に対向する位置に移動する。この位置に移動した前記磁気ブラシは、磁気ローラー側磁極６２Ｂの主極７５及び現像ローラー側磁極６３Ｂにより引き合う磁界が付与される。そのため、前記磁気ブラシは現像ローラー６３のローラー面に接触される。これにより、磁気ブラシの磁性キャリアに付着したトナーが現像ローラー６２に転移する。また、磁気ローラー６２に印加されるＶｍａｇ［ＤＣ］と現像ローラー６３に印加されるＶｓｌｖ［ＤＣ］との電位差ΔＶによって、現像ローラー６３のローラー面上にトナー薄層が形成される。なお、前記電位差ΔＶが電圧可変装置７３によって調整されることにより、現像ローラー６３上のトナー層厚が変化する。

【0040】

前記磁気ブラシによって現像ローラー６３上に形成されたトナー薄層は、現像ローラー６３の回転によって感光体ドラム１１と現像ローラー６３との対向部分に搬送される。現像ローラー６３の現像スリーブ６３Ａには交流成分を含む電圧が印加されているため、感光体ドラム１１との間の電位差（現像バイアス）によってトナーが感光体ドラム１１へ飛翔する。このとき、現像スリーブ６３Ａに印加された交流電圧により形成される交流電界によって、トナーは感光体ドラム１１と現像スリーブ６３Ａとの間を活発に往復運動する。その往復運動において感光体ドラム１１上の静電潜像にたどりついたトナーは静電潜像に付着して、この静電潜像を現像する。一方、静電潜像以外の非画像領域との間で往復運動するトナーは、非画像領域に付着せずに現像スリーブ６３Ａに戻される。

【0041】

さらに磁気ローラー６２の回転スリーブ６２Ａが時計回りに回転すると、今度は主極７５に隣接する異極性の搬送極７７により発生する水平方向（ローラー周方向）の磁界によって、前記磁気ブラシは現像ローラー６３のローラー面から引き離され、現像に用いられずに残ったトナーが現像ローラー６３から回転スリーブ６２Ａ上に回収される。さらに回転スリーブ６２Ａが回転すると、磁気ローラー側磁極６２Ｂの剥離極７８及びこれと同極性の汲上極７９により反発する磁界が付与されるため、トナーは現像容器６０内で回転スリーブ６２Ａから離脱する。そして、第２撹拌スクリュー６１Ｂにより撹拌、搬送された後、再び適正なトナー濃度で均一に帯電された２成分現像剤として汲上極７９により再び回転スリーブ６２Ａ上に保持されて、磁気ブラシを形成し、穂切りブレード６５へ搬送される。

【0042】

ところで、現像装置４１では、感光体ドラム１１の静電潜像に対するトナーの現像性が良好であることが求められる。現像装置４１による前記現像性は、現像スリーブ６３Ａの体積抵抗値にある程度比例する関係性を有する。そのため、前記現像性が良好となる前記体積抵抗値を求め、その体積抵抗値となるように現像ローラー６３を製作することにより、高い現像性を得ることが可能である。しかしながら、本実施形態のように、基体８１及び樹脂コート層８３だけで構成された現像スリーブ６３Ａにおいては、コンデンサーとして作用する樹脂コート層８３の表面に溜まる電荷が現像性を低下させる要因となり、前記体積抵抗値だけでは、十分に良好な現像性を得ることができない。

【0043】

そこで、本発明者等は、誘電体などに交流電圧を印加してその誘電体の交流インピーダンスを測定した場合に、前記交流電圧が高周波数（例えば１０００Ｈｚ以上の周波数）のときに得られる交流インピーダンスが前記誘電体の内部の体積抵抗を示し、前記交流電圧が低周波数（例えば１００Ｈｚ以下）のときに得られる交流インピーダンスが界面抵抗（電極となる誘電体の表面の抵抗）を示す性質に着目した。具体的には、現像スリーブ６３Ａを前記誘電体と見立てて、現像スリーブ６３Ａに周波数の異なる交流電圧を印加して交流インピーダンスＺ［Ω］を測定し、その測定結果を鋭意検討した。その結果、本発明者等は、低周波数の交流電圧を印加したときに得られる交流インピーダンスＺにおける抵抗成分Ｚａ（交流インピーダンスＺの実数部分）と、コンデンサーのリアクタンス成分Ｚｂ（交流インピーダンスＺの虚数部分）とが、前記現像性に影響していることを見出した。より詳細には、現像スリーブ６３Ａに周波数０．０５Ｈｚ〜１００Ｈｚの範囲内で交流電圧を印加した場合に、交流インピーダンスＺが１００Ω以上であり、且つ、力率ｃｏｓθ＝Ｚａ／Ｚとしたときの位相角θが０［ｒａｄ］＜θ＜０．１［ｒａｄ］の範囲内となることを満足する場合に、前記現像性が良好となることを見出した。

【0044】

ここで、前記交流インピーダンスＺは、現像スリーブ６３Ａの基体８１に交流電圧を供給したときの電流の流れにくさを示すものであり、抵抗成分Ｚａと、リアクタンス成分Ｚｂとを用いて、以下の式（１）により表される。なお、式（１）中のｆは周波数を示し、Ｃｓは静電容量を示す。

【0045】

【数1】

【0046】

以下、図５及び図６を参照して、現像スリーブ６３Ａにおいて高い現像性を得ることのできる条件について説明する。図５は、現像スリーブ６３Ａについての比較例１〜５、及び実施例１〜３を示す表である。具体的には、各比較例及び各実施例それぞれについて、樹脂コート層の種類（樹脂コート層の材質、酸化チタンの含有量、樹脂コートの厚み）が異なる複数種の現像スリーブ６３Ａを用意し、各比較例及び各実施例それぞれについて、交流インピーダンスＺ、及び力率ｃｏｓθにおける位相角θを求めた。ここで、実施例１の樹脂コート層８３は、ナイロン樹脂１００［重量部］に対して１００［重量部］の酸化チタンを含む混合樹脂材料からなる厚み５μｍのナイロンコートである。実施例２の樹脂コート層８３は、ナイロン樹脂１００［重量部］に対して１００［重量部］の酸化チタンを含む混合樹脂材料からなる厚み８μｍのナイロンコートである。実施例３の樹脂コート層８３は、二層構成のコート層であり、下層コート８３Ａが酸化チタンを含まないナイロン樹脂のみからなる厚み２μｍのナイロンコートであり、上層コート８３Ｂがナイロン樹脂１００［重量部］の酸化チタンを含む混合樹脂材料からなる厚み６μｍのナイロンコートである。比較例１〜３は厚み及び酸化チタンの含有量の異なるウレタンコートである。比較例４及び５は厚み及び酸化チタンの含有量の異なるフェノール樹脂コートである。

【0047】

図６は、現像スリーブ６３Ａの交流インピーダンスＺ、及び抵抗成分Ｚａを測定するための実験装置９０を示す図である。この実験装置９０は、水平方向へ４ｍｍの間隔を隔てて配置された直径１８ｍｍの２本のステンレス製のＳＵＳローラー９１，９２を備える。ＳＵＳローラー９１，９２間には、アルミ製のフィルム電極９３（水平方向長さ１５０ｍｍ）が懸架されている。フィルム電極９３の上面にローラー面が密着するように、実験対象である現像スリーブ６３Ａ（比較例１〜５、実施例１〜３）が配置される。更に、その現像スリーブ６３Ａの上方に直径３０ｍｍのＳＵＳローラー９５が配置されている。ＳＵＳローラー９５には、５００ｇのウエイト９６によって下方へ荷重がかけられており、その荷重がＳＵＳローラー９５を介して現像スリーブ６３Ａにかけられている。なお、現像スリーブ６３Ａを含め各ローラー体は回転されない状態で実験される。２本のＳＵＳローラー９１，９２は、インピーダンス測定器９７（日置電機株式会社製のＬＣＲハイテスタ３５２２）の一方の電極に接続されており、現像スリーブ６３Ａの基体８１は、インピーダンス測定器９７の他方の電極に接続されており、この状態で、インピーダンス測定器９７によるインピーダンス測定が行われる。当該実験において、インピーダンス測定器９７の電極の両端には、電圧値が５．０Ｖの正弦波形の交流電圧が印加される。そして、印加される交流電圧の周波数１０００Ｈｚ〜０．０１Ｈｚまでの範囲で変化させながら、現像スリーブ６３Ａの交流インピーダンスＺ、及び抵抗成分Ｚａを測定する。測定は複数回（２回〜１６回）行われ、測定値の平均値が実験結果として図５の表に示されている。

【0048】

更に、図５に示される各例の現像スリーブ６３Ａを搭載した現像装置４１を用いて印刷用紙に単色の画像形成を行った結果から、前記現像性、及びリークの発生し難さ（以下「リーク発生性」という。）それぞれの評価を行い、その評価結果が図５の表に示されている。ここで、前記現像性については、Ｂ／Ｗ比が１％のプリントパターンを用いてＡ４サイズの印刷用紙に３枚間欠印刷を行い、印刷枚数が１００００枚に達した後の出力画像の透過濃度値に基づいて評価を行った。また、前記リーク発生性については、Ｂ／Ｗ比が３０％のプリントパターンを用いてＡ４サイズの印刷用紙に１０００枚連続印字し、その１０００枚全ての出力画像を目視で確認することにより評価を行った。ここで、前記現像性については、前記透過濃度値が１．０以上である場合を○（Ｇｏｏｄ：良好）、同透過濃度値が０．７以上であり１．０未満である場合を△（Ｆａｉｒ：中程度）、同透過濃度値が０．７未満である場合を×（Ｐｏｏｒ：悪い）とした。前記リーク発生性については、出力画像を目視確認し、リーク発生の影響を受けた低画質部分を確認できなかった場合をリーク不発生として○（Ｇｏｏｄ：良好）とし、リーク発生の影響を受けた低画質部分を確認できた場合をリーク発生しているとして×（Ｐｏｏｒ：悪い）とした。

【0049】

なお、前記現像性、及び前記リーク発生性を評価するにあたり、以下の条件の下で画像形成を行った。具体的な条件は、プリント速度を３０枚／分、感光体ドラム１１の周速を１８０ｍｍ／秒、感光体ドラム１１と現像スリーブ６３Ａとのギャップを０．１２ｍｍ、現像バイアスとして印加する交流電圧の周波数を３．７ｋＨｚ、トナー及びキャリアの重量比率を９％とした。

【0050】

図５に示される各比較例１〜５では、前記現像性及び前記リーク発生性の両方が良好にならず、いずれか一方が悪い評価となった。一方、実施例１〜３では、前記現像性及び前記リーク発生性の両方が良好であるという評価が得られた。図５に示される表から明らかなように、基体８１にナイロン樹脂からなるコート層が形成された現像スリーブ６３Ａにおいては、リークの発生を抑制することができることが分かる。また、前記現像性においては、実施例１〜３及び比較例１〜５に示される交流インピーダンスＺ及び力率ｃｏｓθの位相角θの数値を比較して分かるように、周波数０．０５Ｈｚ〜１００Ｈｚの範囲内で交流電圧を印加した場合に、交流インピーダンスＺが１００Ω以上であり、且つ、力率ｃｏｓθの位相角θが０［ｒａｄ］＜θ＜０．１［ｒａｄ］の範囲内となることを満足する場合に、前記現像性が良好であることが読み取れる。このことは、本実施形態の現像ローラー６３においては、前記交流インピーダンスＺ及び前記位相角θが前記現像性を客観的に評価できる指標として有効であることを意味する。したがって、前記交流インピーダンスＺ及び前記位相角θが前記範囲内となる現像スリーブ６３Ａを構成することにより、前記現像性及び前記リーク発生性の双方が良好であり、絶縁性能のばらつきが抑えられた現像ローラー６３を実現することができる。

【0051】

また、図５の実施例３に示されるように、現像スリーブ６３Ａが二層構成のものである場合に、下層コート８３Ａに酸化チタンを含ませず、上層コート８３Ｂだけに酸化チタンを含ませるようにした。これにより、下層コート８３Ａによって適度な絶縁性能を確保することができ、上層コート８３Ｂによって現像ローラー６３の表面における適度なトナー付着力を得ることができる。

【0052】

なお、上述の実施形態では、磁気ブラシを用いて現像ローラー４１の現像スリーブ６３Ａにトナー層を形成する構成について例示したが、このようなトナー形成方式に限られず、他のトナー形成方式であっても本発明は適用可能である。また、２成分現像剤を用いて現像する現像装置４１を例示したが、トナーを主要成分とする１成分現像剤を用いて現像する現像装置及び現像ローラーにも本発明は適用可能である。

【符号の説明】

【0053】

８：制御部
１０：画像形成装置
１１〜１４：感光体ドラム
４１〜４４：現像装置
６２：磁気ローラー
６３：現像ローラー
６３Ａ：現像スリーブ
８１：基体：
８３：樹脂コート層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】