JPH11119554A

JPH11119554A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH11119554A
Application number: JP29174397A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Itakura; 伸明板倉; Kazuo Suzuki; 一生鈴木; Yoshihito Mizoguchi; 佳人溝口; Takao Honda; 孝男本田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-10-08
Filing date: 1997-10-08
Publication date: 1999-04-30
Anticipated expiration: 2017-10-08
Also published as: JP3902843B2

Abstract

(57)【要約】【課題】現像器の現像スリーブ表面に金属層を形成し
ても、現像スリーブ上１成分現像剤の磁性トナーに十分
な摩擦帯電電荷量および搬送量を確保でき、像担持体と
してアモルファスシリコンドラムを用い、磁性ポジトナ
ーを用いた反転現像系の画像形成においても、長期間に
わたり濃度、画質を維持した画像を得ることが可能な画
像形成装置である。【解決手段】現像スリーブ表面を粗面化し、非磁性金
属のめっきを施し、めっき層の仕事関数から磁性トナー
の仕事関数を差し引いた仕事関数の差ΔＷ（ｅＶ）と、
めっき後の現像スリーブ表面の中心線平均粗さＲａ（μ
ｍ）とが、Ｒａ−１３｜ΔＷ｜＋０．６≦０；Ｒａ−６
｜ΔＷ｜＋６≧０；１９Ｒａ−｜ΔＷ｜−０．９≧０；
Ｒａ≦０．７の関係を満足する。めっき層の厚さを３μ
ｍ〜２０μｍ、硬度Ｈv を４５０〜１０００とする。感
光ドラムをａ−Ｓｉドラムとし、現像スリーブをアルミ
ニウム製とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感光体等の像担持
体上に静電潜像を現像して画像を得る画像形成装置に関
し、特に現像を改良した画像形成装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子写真方式の画像形成装置
では、感光体からなる像担持体上に静電潜像を形成し、
その潜像を現像器により現像することを行なっている。
現像器は、現像剤の搬送用にマグネットローラを内包し
た非磁性金属の現像スリーブを使用している。

【０００３】この現像スリーブの表面には、現像剤の搬
送性および帯電性の向上を目的として、適当な凹凸を設
けている。現像スリーブには安価なアルミニウムやアル
ミニウム合金等の非磁性金属のパイプを用いることが多
いが、これらは比較的軟らかい金属であるため（ヴィッ
カース硬度Ｈv ＝７０〜１２０）、現像スリーブを長期
間使用すると、現像剤による摩耗で表面の凹凸が減少し
たり凹凸の状態が変化し、使用初期に得られたような良
質な画像が得られなくなる欠点がある。

【０００４】これを図面に基づいて詳述すると、図８
は、従来から用いられている現像スリーブを示す断面図
である。現像スリーブ６は非磁性金属のアルミニウムか
らなり、内側には磁界発生手段としてのマグネットロー
ラ７が内包されている。この現像スリーブ６は、現像器
にマグネットローラ７の回りを回転自在に配設され、一
方、マグネットローラ７は非回転に配置される。

【０００５】図９は、現像スリーブ６の表面部分の断面
図であり、現像スリーブ６の表面には、ガラスビーズを
用いたブラスト処理により凹凸１１が設けられている。
このような現像スリーブ６の凹凸１１を有する表面は、
たとえば使用初期に表面粗さＲａ＝約１．０μｍであっ
たものが、Ａ４サイズの原稿でプリント枚数が約１０，
０００枚相当量の現像後には、Ｒａ＝約０．５μｍにす
り減ってしまい、その結果、現像剤の搬送性、帯電性が
当初の設定より低下し、得られる画像濃度が低下する。

【０００６】ここで、Ｒａとは、中心線平均粗さのこと
であり、図１１に示すように、粗さ曲線ｆ（ｘ）からそ
の中心線の方向に測定長さＬの部分を抜き取り、この抜
き取り部分の中心線と粗さ曲線との偏差の絶対値を算術
平均した値のことであり、図図１１に記載した式で表さ
れる。

【０００７】また現像スリーブ６を長期使用すると、ブ
ラスト処理の際に現像スリーブの表面、特に表面の凹部
内に生じた小さい凹みに、トナーの主要成分である樹脂
の断片が埋め込まれてしまうことが分かった。このよう
に現像スリーブ表面にトナーの樹脂断片が存在すると、
現像スリーブの表面と接触するトナーは、トナー中の樹
脂が現像スリーブ表面の樹脂と樹脂同士で接触すること
が多発することになり、このためトナーに十分な摩擦帯
電電荷が与えられず、トナーの帯電量が低下する。その
結果、上記と同様、満足する画像濃度が得られない問題
が生じる。

【０００８】このような問題の対策として、図１０に示
すように、現像スリーブ６の凹凸表面上にＣｒあるいは
Ｃｕ−Ｎｉ−Ｃｒ等の硬度Ｈv ＝４５０程度の硬い金属
層１２を形成することが提案されている（特開平３−４
１４８５）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現像ス
リーブ６の表面にＣｒやＣｕ−Ｎｉ−Ｃｒなどの金属層
１２を形成すると、現像剤の種類によっては、現像剤を
現像スリーブ表面との摩擦によって十分に帯電すること
ができず、良好な濃度および画質の画像が得られない。

【００１０】この問題は、特に感光ドラム（像担持体）
としてアモルファスシリコンドラムを用いた反転現像系
において、現像に磁性ポジトナー（１成分ポジ磁性現像
剤）を用いると、一層顕著になる。

【００１１】すなわち、アモルファスシリコンの感光ド
ラムは、従来頻繁に使用されているＯＰＣドラムに比
べ、耐久性に優れている反面、帯電能が低い。この感光
ドラム上に静電潜像を形成するために、帯電手段でドラ
ム表面を帯電しても、＋４００Ｖから＋４５０Ｖ程度に
しか帯電されない。このため潜像電位が浅くなり、画像
濃度が低くなるので、画像濃度を高めるために、現像バ
イアスの直流成分を高めに設定すると、正に帯電したト
ナーが感光ドラム上の潜像部でない白地部にも付着し、
いわゆる「かぶり」が顕著に生じ、画像品質が低下す
る。そこでかぶり低減のために、磁性を強化したトナー
を用いると、冒頭に記したように、十分な濃度を確保す
るのに必要な帯電量が得られなくなる。

【００１２】本発明の目的は、現像器の現像スリーブ表
面に金属層を形成しても、現像スリーブ上の１成分現像
剤の磁性トナーに十分な摩擦帯電電荷量および搬送量を
確保でき、像担持体としてアモルファスシリコーンドラ
ムを用い、磁性ポジトナーを用いた反転現像系の画像形
成においても良好な現像を行なって、長期間にわたって
濃度および画質を維持した高品質な画像を得ることを可
能とした画像形成装置を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にか
かる画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明
は、表面に感光層を有する像担持体と、内部に磁石が非
回転に配置された非磁性金属材料からなる円筒状の現像
スリーブを有し、この現像スリーブ上に１成分現像剤の
磁性トナーを担持して前記像担持体と対向した現像部に
搬送し、像担持体の表面に形成された潜像をトナーで現
像する現像手段とを備えた画像形成装置において、前記
現像スリーブは、表面を粗面化し、非磁性金属のめっき
を施してなり、そのめっき層の仕事関数からトナーの仕
事関数を差し引いた仕事関数の差ΔＷ（ｅＶ）と、めっ
き後の現像スリーブ表面の中心線平均粗さＲａ（μｍ）
とが、Ｒａ−１３｜ΔＷ｜＋０．６≦０Ｒａ−６｜ΔＷ｜＋６≧０１９Ｒａ−｜ΔＷ｜−０．９≧０Ｒａ≦０．７の関係を満足することを特徴とする画像形成装置であ
る。

【００１４】本発明によれば、好ましくは、前記現像ス
リーブ上の単位面積あたりのトナーのコート量をａ（ｍ
ｇ／ｃｍ² ）、像担持体に対する現像スリーブの周速度
の比をｂ（無単位）とするとき、ａとｂの積が１．０≦ａ・ｂの関係を満たすようにすることができる。また、前記め
っき層の厚さが３μｍ以上で２０μｍ以下、前記めっき
層の硬度Ｈv が４５０以上で１０００以下とすることが
できる。前記像担持体の感光層がアモルファスシリコン
からなり、現像スリーブがアルミニウムからなることが
できる。

【００１５】また、前記磁性トナーの帯電極性が正極性
であり、前記仕事関数の差ΔＷ（ｅＶ）と前記中心線平
均粗さＲａ（μｍ）とが、Ｒａ−１３ΔＷ＋０．６≦０Ｒａ−６ΔＷ＋６≧０１９Ｒａ−ΔＷ−０．９≧０Ｒａ≦０．７の関係を満足し、前記磁性トナーの帯電極性が負極性で
あり、前記仕事関数の差ΔＷ（ｅＶ）と前記中心線平均
粗さＲａ（μｍ）とが、Ｒａ＋１３ΔＷ＋０．６≦０Ｒａ＋６ΔＷ＋６≧０１９Ｒａ＋ΔＷ−０．９≧０Ｒａ≦０．７の関係を満足する。

【００１６】さらに、前記像担持体の感光層がアモルフ
ァスからなり、その像担持体の表面を加熱温調する手段
を有し、前記磁性トナーの帯電極性が正極性であり、前
記磁性トナーの帯電極性が正極性であり、前記仕事関数
の差ΔＷ（ｅＶ）と前記中心線平均粗さＲａ（μｍ）と
が、Ｒａ−１３ΔＷ＋０．６≦０Ｒａ−６ΔＷ＋６≧０１９Ｒａ−ΔＷ−０．９≧０Ｒａ≦０．７の関係を満足する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を詳細に説明する。

【００１８】実施例１図１は、本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構
成図である。図において、符号１は像担持体で、本実施
例では電子写真感光ドラムとされている。この感光ドラ
ム１の周囲に、感光ドラム１の表面に静電潜像を形成す
る潜像形成部２、潜像を現像する現像器３、現像により
得られたトナー像を転写材に転写するとともに、その転
写材を感光ドラム１から分離する転写分離部４、および
感光ドラム１上に残留した転写残りのトナーをクリーニ
ングするクリーニング部５を備えている。

【００１９】画像形成をするには、感光ドラム１が矢印
Ａ方向に回転され、まず、潜像形成部２によりその感光
ドラム１の表面を帯電し、像露光を行なって静電潜像を
形成する。感光ドラム１上に形成された潜像は、感光ド
ラム１の回転にともない現像器３の位置に移動され、現
像器３により１成分現像剤の磁性トナーを用いて現像さ
れる。

【００２０】本実施例によれば、現像器３は内に正帯電
性の磁性トナーを収容している。現像器３は、この磁性
トナーを担持して矢印Ｂ方向に回転することにより、ト
ナーを感光ドラム１と対向した現像部に搬送する現像ス
リーブ６と、現像スリーブ６内に非回転に配置された磁
界発生手段としてのマグネットローラ７と、現像器３内
のトナーを撹拌して流動性を高めるとともに、トナーを
現像スリーブ６に搬送する撹拌手段８と、現像スリーブ
６上に担持されたトナーの層厚を規制する磁性ブレード
９と、現像スリーブ６に現像バイアスを印加するバイア
ス電源１０とを備えて構成される。現像スリーブ６は、
感光ドラム１に対し所定の最小間隙を隔てて対向配置さ
れている。マグネットローラ７は、磁極Ｎ１、Ｓ１、Ｎ
２、Ｓ２の４極を有している。

【００２１】磁性ブレード９は、現像スリーブ６内マグ
ネットローラ７の磁極Ｎ１と所定の間隙を開けて対向配
置され、磁性ブレード９に磁極Ｎ１（規制極）との間で
形成される磁界により、現像スリーブ６上に担持したト
ナーの層厚を規制する。層厚を規制された後、現像部に
搬送されたトナーは、現像部に配置されたマグネットロ
ーラ７の磁極Ｓ１（現像極）により現像スリーブ６の表
面で穂立ちする。そして穂立ちしたトナーは、感光ドラ
ム１上の潜像と現像スリーブ６との間の電位差により潜
像部に飛翔して付着し、潜像がトナー像として現像され
る。

【００２２】このとき現像を促進するために、バイアス
電源１０により現像スリーブ６に感光ドラム１との間
で、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスを印加
する。現像スリーブ６上のトナーは現像バイアスにより
飛翔して、感光ドラム１に対する付着、離脱を繰り返
し、感光ドラム１表面の潜像部が現像部を離れるまで
に、潜像部に潜像の電位に対応したトナーが付着して残
存し、かくして潜像が良好に現像される。

【００２３】このようにして感光ドラム１上に形成され
たトナー像は、転写分離部４において感光ドラム１に供
給された図示しない転写材に転写される。転写材は転写
分離部４により感光ドラム１からトナー像が転写されつ
つ、感光ドラム１から分離された後、図示しない搬送手
段により定着部に搬送されて、そこで定着によりトナー
像の転写材への固定が行なわれる。転写が終了した感光
ドラム１は、クリーニング部５により表面に残留した転
写残りのトナーを除去され、つぎの画像の潜像形成に備
える。

【００２４】本実施例における装置の諸元の一例を示せ
ばつぎの通りである。

【００２５】マグネットローラの磁極の磁力（現像スリ
ーブ表面上）：Ｎ１＝８５０ガウス、Ｓ１＝９５０ガウス、Ｎ２＝７５
０ガウス、Ｓ２＝５５０ガウス感光ドラムと現像スリーブ間の最短距離：２３０μｍ現像スリーブと磁性ブレードの距離：２４０μｍ現像バイアス：直流電圧＋交流電圧。直流電圧＝＋２５
０Ｖ、交流電圧＝ピーク間電圧１．４ｋ、周波数２．７
ｋＨｚ感光ドラム：ａ−Ｓｉ。暗部電位＝＋４００Ｖ、明部
電位＋５０Ｖ画像形成速度：Ａ４サイズ４０枚／分

【００２６】本発明において、現像スリーブ６に使用す
るスリーブ基体の材料には、非磁性金属であれば特に制
限はないが、アルミニウム合金、銅合金等のヴィッカー
ス硬度Ｈv ＝７０〜１２０程度の比較的軟らかい非磁性
金属材料は、本発明の効果を発揮させるのに好適であ
り、スリーブ基体の材料として特に好ましい。

【００２７】アルミニウム製の現像スリーブの使用は、
像担持体としてアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）ドラ
ムを用いた高速、高耐久性の画像形成装置においてみら
れる。高速、高耐久性の画像形成装置では、感光ドラム
の帯電に、コロトロンあるいはスコロトロン帯電法が帯
電効率が高いので多用されるが、その帯電過程で放電生
成物が生じ、これが感光ドラムの表面に付着すると、付
着部分の電位が変化して得られる画像にむらが生じる。
そこで、放電生成物が付着しないように感光ドラムを４
０℃に加熱温調する必要があり、現像スリーブの熱変形
が懸念されるが、アルミニウム基体は熱変形が小さく、
４０℃の温度調整を行なっても問題なく使用できるから
である。

【００２８】シュミレーション計算によると、現像スリ
ーブ直径が２４．５ｍｍ、現像スリーブと感光ドラムの
間隙が約２４０μｍの条件の場合、現像スリーブのたわ
み量は、現像スリーブ材質がＳＵＳのとき２５μｍであ
るのに対し、アルミニウムのとき５μｍ程度であった。
現像スリーブと感光ドラムの間隙を２４０μｍにした場
合、現像スリーブのたわみ量が２０μｍを超えると、画
像の濃度むらが顕著になることが確認されている。

【００２９】このように、ａ−Ｓｉドラムを使用した高
速、高耐久性の画像形成装置には、現像スリーブを熱変
形の小さいアルミニウム製とし、現像スリーブ表面にめ
っき層を施して硬度を上げることは、画像むらを小さく
し、かつ現像スリーブの寿命を長くできるので、本発明
は有効である。もちろん、本発明によれば、現像スリー
ブに長寿命を要求する場合に使用する高級材料である、
硬度Ｈv ＝１５０〜１９０程度のステンレスにおいて
も、耐久性が向上する。

【００３０】本発明では、現像スリーブ６によるトナー
の搬送性を向上するために、現像スリーブ６の表面を粗
面化する。現像スリーブ表面の粗面化は、種々の方法で
行なうことができるが、本発明では、以下のようなサン
ドブラスト処理で行なった。

【００３１】ブラスト材である砥粒として、定形の砥粒
（表面が滑らかな球状または偏平状粒子がよい）、好ま
しくは粒度＃１００から＃６００のガラスビーズを用い
る。ブラストノズルを現像スリーブから距離７ｍｍに位
置させ、現像スリーブを１２ｒｐｍで回転し、ノズルか
らガラスビーズを空気圧３ｋｇ／ｍ² で吹き付ける。こ
の吹き付け中、ノズルを現像スリーブ表面に沿って軸に
平行に１〜２分間で３０ｃｍの距離を移動させる。この
ようにして現像スリーブ表面をブラスト処理し、粗面を
得る。ブラスト処理が終了した現像スリーブは、表面を
洗浄した後、乾燥する。

【００３２】本発明では、現像スリーブ６の表面に施す
表面粗さ（中心線平均粗さ）Ｒａを０．７μｍ以下とす
る。Ｒａの下限は０．０５とされるが、具体的には、後
述の現像スリーブ表面に施す非金属めっき層と使用する
磁性トナーの仕事関数の差との関係で定まる。以下、本
発明者らが行なった実験に基づき説明する。

【００３３】ステンレス（ＳＵＳ３１６）の現像スリー
ブを、表面に＃３００のガラスビーズでサンドブラスト
処理して現像に供し、画像性を向上が可能な小粒径のト
ナー（６μｍ）を用いて、連続画像形成を繰り返し行な
った。次の現象が生じた。（１）プリント枚数２０００〜５０００枚のところで、
画像濃度が１．３から１．０へ低下した。（２）上記の
画像濃度が低下する時点で原稿を１面ベタ黒に変えて画
像形成すると、プリント画像は、現像スリーブの回転周
期に対応した低濃度部を有する部分的白抜け画像になっ
た。（３）画像濃度が低下する時点の現像スリーブ上の
トナーを取り除き、溶剤で現像スリーブを洗浄してから
現像に再度使用すると、画像濃度が回復した。

【００３４】そこで、まず、（１）の画像濃度が低下し
た時点のトナーの摩擦帯電量を測定したところ、画像形
成開始時のトナー帯電量の１／２以下となっており、ト
ナー帯電量の低下が画像濃度の低下原因であることが分
かった。同様に、（２）の部分的白抜け画像発生につい
て調べたところ、白く抜けた部分もトナー帯電量の低下
が原因であった。しかし、（３）のトナー除去、現像ス
リーブ洗浄による画像濃度の回復は、帯電量低下を含む
トナーの劣化が原因でなく、現像スリーブ表面の性状変
化が原因であることを推定させる。

【００３５】現像スリーブ表面の性状変化を確認するた
めに、上記の画像濃度が低下した時点で現像スリーブ表
面を電子顕微鏡で観察した。すると、図２に模式的に示
すように、表面の凹凸部の特に凹部１３、詳しくは直径
４０μｍ程度、深さ１μｍ程度の凹部１３の中に、直径
５μｍ程度の小さな凹み１４が複数あり、この凹み１４
中にトナー主要成分の樹脂の断片（デブリース）が埋め
込まれているのが見出された。

【００３６】このように現像スリーブ表面にトナーの樹
脂断片が埋め込まれていると、現像スリーブ表面と接触
するトナーは、トナーの樹脂が現像スリーブ表面の樹脂
と樹脂同士で接触することが多発することになり、この
ためトナーに十分な摩擦帯電電荷が与えられず、トナー
の帯電量が低下する。以下、現像スリーブ表面にトナー
樹脂断片が埋め込まれる現象を「スリーブ汚染」とい
う。

【００３７】そこで、現像スリーブ表面を条件を変えて
ブラスト処理し、表面粗さＲａ＝０．７μｍのより滑ら
かな表面にして現像に供し、連続画像形成を行なったと
ころ、スリーブ汚染はほとんど見られなかった。これか
ら考えると、Ｒａを大きくするためには、砥粒の吹き付
けに使用する空気圧を強くしなければならず、これにと
もない現像スリーブ表面に直径５μｍ程度の小さな凹み
が生成するのが増大し、このためＲａが０．７μｍ以上
においてスリーブ汚染を生じるものと思われる。

【００３８】本実施例において、表面粗さＲａが０．１
〜０．９μｍにわたる複数個の現像スリーブを用意し、
それぞれ現像に使用して５０００枚の連続画像形成を行
ない、スリーブ汚染を調べた。その結果を表１に示す。

【００３９】表１において、スリーブ汚染の欄の記号
は、○：現像スリーブ上のトナー電荷量が、画像形成終
了時に初期の約８割以上を有している、△：６割以上〜
８割未満を有している、×：６割未満しか有していない
ことを意味する。

【００４０】一般に、５０００枚の連続画像形成を行な
って、その画像形成終了時に、現像スリーブ上のトナー
の電荷量が初期の電荷量の８割程度を有していれば、そ
の後、長期使用してもトナーの電荷量が大きく減少する
ことはなく、長期使用上の問題がないものと思われるの
で、目安になる。

【００４１】

【表１】

【００４２】表１に示されるように、連続画像形成時の
スリーブ汚染を防止して、画像濃度を安定して維持する
ためには、現像スリーブの表面粗さＲａは０．７μｍ以
下であることが好ましいことが分かる。しかしながら、
このような範囲の表面粗さでは、トナーの電荷量の変動
は大きくない代わりに、現像スリーブ上のトナーの搬送
性が十分に得られず、トナー量の点から適切な画像濃度
を確保できないという問題が生じる。

【００４３】本実施例において、マグネットローラを内
包したアルミニウム製の現像スリーブに対し、＃３００
のガラスビーズを用いてブラスト処理を行ない、表面を
粗面化した。このとき、ガラスビーズを吹き付ける空気
圧を幾つかに変えることにより、現像スリーブの表面粗
さＲａを種々に変更した。そしてこれらの現像スリーブ
を図１の現像器３に用い、現像器３に収容した正帯電性
の磁性トナーに対する搬送性を調べた。結果を図３に示
す。

【００４４】図３に示されるように、現像スリーブのト
ナー搬送性は、表面粗さの程度によってほぼ決まり、表
面粗さが粗くなるほど搬送量が多くなる。本発明では、
粗面化した現像スリーブ表面に非磁性金属のめっきを施
すが、このめっき厚さが薄くかつ均一であれば、現像ス
リーブの表面粗さはほぼ変わらず、トナー搬送性は影響
を受けない。

【００４５】一般に、感光ドラム上の単位面積あたりの
トナー量が０．５ｍｇ／ｃｍ² 以上であると、プリント
画像として十分な濃度が得られることが分かっている。
そこで、現像スリーブ上の単位面積あたりのトナーコー
ト量をａｍｇ／ｃｍ² 、感光ドラムに対する現像スリー
ブの回転速度の比（周速比）をｂ（無単位）とし、現像
スリーブ上トナーの最大５０％量のトナーが現像に供さ
れたとすると、０．５≦ａ・ｂ・０．５、従って、１．
０≦ａ・ｂの条件を満たすとき、十分な濃度のプリント
画像が得られることになる。

【００４６】表２は、様々な表面粗さの現像スリーブ
を、トナーコート量ａおよび周速比ｂを種々に変化させ
て使用したときのプリント画像の濃度を調べた結果であ
る。表２において、記号は、○：初期濃度（現像初期に
おける最大濃度）が１．３以上である、△：１．２以上
〜１．３未満である、×：１．２未満であることを示
す。

【００４７】

【表２】

【００４８】ここで、Ｒａが０．７より大きい表面粗さ
の現像スリーブは、初期の画像濃度に適正値が確保でき
るが、いかなる周速比のときでも、前述したように、ス
リーブ汚染が生じて濃度低下が顕著であるため、適切な
現像スリーブではない。また０．０５＞Ｒａ（たとえば
Ｒａ＝０．０３μｍ）の表面粗さの現像スリーブは、い
かなる周速比のときでも、トナーの帯電量が１５μＣ／
ｇを超え、現像スリーブ上にトナーが均一にコートされ
ないために、画像にむらを生じるので、これも適切な現
像スリーブでない。

【００４９】本発明では、現像スリーブ表面の硬度を高
くするために、上述したように、現像スリーブの表面に
粗面化を行なった後、非磁性金属のめっきを施した。表
面の硬質化のためのめっき処理としては、種々のものが
あるが、本発明では、電気めっきでなく、無電解めっき
を用いる。非磁性金属の無電解めっきとしては、たとえ
ば無電解Ｎｉ−Ｐめっき、無電解Ｎｉ−Ｂめっき、無電
解Ｃｒめっきが好適である。

【００５０】上述したように、現像スリーブ６は、磁性
トナーを使用するので非磁性としているが、現像スリー
ブの表面に施す金属めっきは、そのめっきの層厚が数μ
ｍと薄いことから、磁性を帯びていても使用可能であ
る。好ましくは非磁性である。ニッケル（Ｎｉ）は単体
で強磁性体であるが、無電解Ｎｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｂめっき
層中では、ニッケルはリン（Ｐ）あるいはホウ素（Ｂ）
と結びつくことによって非晶質となり、非磁性化する。
そのような非磁性化のために必要とされるＮｉ−Ｐめっ
き被膜中のリン含有量は８〜１０ｗｔ％、Ｎｉ−Ｂめっ
き被膜中のホウ素含有量は５〜７ｗｔ％である。

【００５１】めっきは、現像スリーブ６の表面全体に一
様に施してもよいが、任意の穴開形状のメッシュ状とす
ることができる。メッシュ状のマスキング処理を行なっ
てからめっきをすることにより、メッシュ状のめっきが
得られる。また、めっき被膜と現像スリーブ表面との密
着性を高めるためによく行なわれることであるが、めっ
き前に現像スリーブ表面に亜鉛合金被膜を生成させるジ
ンケート処理を行なうことができる。

【００５２】本発明において、電気めっきでなく無電解
めっき用いるのは、現像スリーブ６の粗面化した凹凸の
ある表面に、析出しためっき金属を凹凸に左右されずに
一様な厚さに付着でき、均一な厚さのめっき被膜が得ら
れるからであり、従って粗面化により得た表面粗さをほ
とんど変えることなく維持できるからである。電気めっ
きでは、現像スリーブの粗面化した表面の凹部にめっき
金属が析出しづらく、凸部に優先的に付着して凸部のみ
が厚くめっきされるので、均一な厚さのめっき被膜を得
られず、表面粗さが変化してしまう。

【００５３】本発明では、現像スリーブ６の表面に施す
非磁性金属のめっき層の厚さは、３〜２０μｍとする。
表面粗さＲａ＝０．０５〜０．７μｍの範囲の現像スリ
ーブでは、厚さ３μｍ以上のめっきを施すと、図２のト
ナーの樹脂が埋め込まれるような小さな凹み１４をめっ
き金属により埋めることができ、このため連続画像形成
時に、現像スリーブ表面にトナーの樹脂断片が存在する
のをなくして、現像スリーブ表面でトナーを良好に帯電
することができ、帯電量低下の発生を防止することがで
きる。めっき厚の上限は２０μｍであり、これより厚く
すると、現像スリーブ表面に均一なめっき被膜が得られ
ず、またトナー搬送に必要な大きな凹凸が埋められてし
まい、トナー搬送性が低下するので好ましくない。

【００５４】上記のめっき金属の埋め込みによる現像ス
リーブ表面凹部１３内の小さな凹み１４をなくす効果
は、硬度がＨv ＝１５０〜１９０と比較的高いＳＵＳを
用いた現像スリーブの場合、特に有用である。これは、
定形粒子によるサンドブラスト処理を行なっても、現像
スリーブの材料の硬度が高いと、現像スリーブ表面を粒
子の外形通りに滑らかにはブラストできず、表面にトナ
ーの樹脂が埋め込まれるような小さな凹みを少なからず
発生するからである。

【００５５】金属めっきの硬度としては、Ｈv ＝４５０
以上であることが好ましく、必要な耐摩耗性を得ること
ができる。上限は高いほどよいが、通常よく用いられる
めっきの硬度を上昇する手段のアニールを行うと、現像
スリーブにそりが生じ、回転時のふれが大きくなってし
まうので、実用上、Ｈv ＝１０００程度が好ましい。

【００５６】以上のように、本発明では、現像スリーブ
６の表面を粗面化し、さらに非磁性金属のめっきを施し
て、非磁性金属の厚さ３〜２０μｍのめっき層を有す
る、表面粗さＲａ＝０．０５〜０．７μｍの現像スリー
ブとする。しかしながら、めっき金属と磁性トナーの組
合せの種類によっては、現像スリーブ表面でトナーを十
分に帯電できない事態を招来することがある。以下、説
明する。

【００５７】正帯電性の磁性トナー（１成分磁性現像
剤）としてトナーＡ、Ｂ（キヤノン製）の２種類用意
し、それぞれ現像器３に収容して現像に供し、画像形成
を行なった。現像スリーブ６は、無電解Ｎｉ−Ｐめっき
を施したものを使用した。そのときのトナーの帯電電荷
量を測定した結果を表３に示す。

【００５８】

【表３】

【００５９】表３に示されるように、トナーＡと無電解
Ｎｉ−Ｐめっきを施した現像スリーブとの組合せでは問
題ないが、トナーＢと無電解Ｎｉ−Ｐめっきを施した現
像スリーブとの組合せでは、トナーＢの帯電量は非常に
少なく、このため十分な画像濃度および画質を得ること
ができなかった。一般に、十分な画像濃度および画質を
得るためには、トナーの帯電量は６．０μＣ／ｇ程度以
上が必要である。画像濃度および画質には、現像スリー
ブ上のトナー搬送量も関係してくるが、トナーＡ、Ｂと
も０．７０ｇ／ｃｍ² 以上得られており、トナー搬送量
は十分であった。

【００６０】トナーＡ、Ｂの帯電量が異なる原因を調べ
るために、光電効果を利用した仕事関数測定装置（理研
計器社製、表面分析装置ＡＣ−１Ｓ）を用いて、トナー
Ａ、Ｂおよび無電解Ｎｉ−Ｐめっき等の金属めっきの仕
事関数Ｗ．Ｆ．を調べた。トナーの仕事関数は、トナー
をアルミニウム板上に板状に融解して測定した。結果を
表４に示す。

【００６１】

【表４】

【００６２】一般に２つの物質を接触させた場合、仕事
関数の小さい物質の方が正に帯電する傾向があり、従っ
て正に帯電するトナーを使用するときは、現像スリーブ
表面に施すめっき剤は、トナーよりも仕事関数が大きい
ものを使う必要がある。

【００６３】表５に、現像スリーブ表面に施すめっきの
種類とトナーの組合せを変えたときに得られるトナーの
帯電量、およびこれらのめっきを施した現像スリーブ
と、トナーＡ、Ｂを組み合わせて現像を行い、画像形成
させたときの画像濃度、現像スリーブ上のトナーのコー
トむらの様子を示す。現像スリーブは、表面粗さＲａ＝
１．１μｍのものを使用した。また、図４に、この仕事
関数の差を横軸に、トナーの帯電量を縦軸に取ったグラ
フを示す。

【００６４】

【表５】

【００６５】表５において、濃度の欄の記号は、○：現
像初期で、最大濃度が１．３以上、△：１．２以上、
１．３未満、×：１．２未満であることを示す。コート
むらの欄の記号は、○：現像スリーブ上にトナーのコー
トむらが見られない、△：現像スリーブ上にのトナーの
コートむらが見られるが、画像では気にならない、×：
コートむらが画像むらとなって現れることを示す。現像
スリーブ上のトナー搬送量は、どの組合せの場合にもほ
ぼ０．６ｍｇ／ｃｍ² であった。

【００６６】一般に、十分な画像濃度を得るには、トナ
ーの帯電量は最低６μＣ／ｇほどは必要といわれている
が、これが１５μＣ／ｇを超えると、現像スリーブの一
部にトナーが集中的にコートされてしまう。本実験にお
いても、現像スリーブの表面粗さＲａが０．７、めっき
剤が銅の電気めっきの場合には、トナーの帯電量が１７
μＣ／ｇになり、トナーのコートむらが確認された。

【００６７】ここでさらに、現像スリーブの表面粗さＲ
ａを０．７よりも下げて、Ｒａ＝０．５、０．３、０．
１、０．０５とした場合の実験を行なった。現像スリー
ブの周速比は、前の実験から得られた適正値に設定し
た。その結果、現像スリーブの表面粗さＲａ、現像スリ
ーブのめっき層とトナーの仕事関数の差ΔＷが、図５に
示す四角形の領域Ｇ内となるように組合せた場合に、十
分な画像濃度が得られ、また現像スリーブ上のトナーの
コートむらもないことが確認された。

【００６８】図５の四角形領域Ｇは、仕事関数の差ΔＷ
が現像スリーブの表面粗さＲａに関して左下がりの上下
２本の直線ｇ２、ｇ１により囲まれている。これは、現
像スリーブの表面粗さＲａを小さくする（下げる）と、
現像スリーブ表面のトナーとの有効な摩擦面積が増すた
めトナーの帯電量が大きくなるので、トナーのコートむ
らを生じないようにするためには、仕事関数の差ΔＷ
（めっき層の仕事関数−トナーの仕事関数）を小さくし
なければならないことを意味している。

【００６９】四角形領域Ｇを区画する上下、左右４本の
直線ｇ２、１、３、４を式に表すと次のようになる。

【００７０】ｇ１：Ｒａ−１３ΔＷ＋０．６＝０ｇ２：Ｒａ−６ΔＷ＋６＝０ｇ３：１９Ｒａ−ΔＷ−０．９＝０ｇ４：Ｒａ＝０．７

【００７１】従って、四角形領域Ｇは次の４つの不等式
で表される。

【００７２】Ｒａ−１３ΔＷ＋０．６≦０Ｒａ−６ΔＷ＋６≧０１９Ｒａ−ΔＷ−０．９≧０Ｒａ≦０．７ただし、単位はＲａがμｍ、ΔＷがｅＶである。

【００７３】以上は、トナーの帯電が正極性の場合であ
るが、負極性の場合にはΔＷを−ΔＷと入れ換えて、次
のようにすればよい。

【００７４】Ｒａ＋１３ΔＷ＋０．６≦０Ｒａ＋６ΔＷ＋６≧０１９Ｒａ＋ΔＷ−０．９≧０Ｒａ≦０．７とすればよい。

【００７５】帯電極性が正のトナーと負のトナーに適用
できるように一般化すれば、仕事関数の差の絶対値を使
って、Ｒａ−１３｜ΔＷ｜＋０．６≦０Ｒａ−６｜ΔＷ｜＋６≧０１９Ｒａ−｜ΔＷ｜−０．９≧０Ｒａ≦０．７である。

【００７６】以下、本発明で使用する磁性トナーについ
て説明する。

【００７７】磁性トナーの粒径は、体積平均粒径で４〜
９μｍ、好ましくは４〜８μｍである。トナーの体積平
均粒径が４μｍ以下では、グラフィック画像などの画像
面積比率が高い用途に用いた場合、転写材上のトナーの
載りが少なく、画像濃度が低くなる問題を生じやすい。
これは、潜像のエッジ部に対比して内部の濃度が下がる
ときの理由と同じ原因によると考えられる。トナーの体
積平均粒径が９μｍ以上では、解像度が良好でなく、ま
た画像形成当初は良くても使用を続けるにつれて、画質
低下を発生しやすい。

【００７８】トナーの粒度分布は種々の方法によって測
定できるが、本発明では、コールターカウンターＴＡ−
II（コールター社製）を用いて行なった。コールターカ
ウンターには、トナーの個数分布、体積分布を出力する
パーソナルコンピュータＣＸ−ｉ（キヤノン製）を接続
した。電解液は、１級塩化ナトリウムを用いて１％Ｎａ
Ｃｌ水溶液を調製した。

【００７９】電解液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤とし
て界面活性剤、好ましくはアルキルベンセンスルホン酸
塩を０．１〜５ｍｌ加え、さらに測定試料の磁性トナー
を２〜２０ｍｇ加える。この測定試料を懸濁した電解液
を超音波分散器で約１〜３分間分散処理し、上記のコル
ーターカウンターにより１００μのアパチャーを用い
て、個数を基準として２〜４０μｍのトナー粒子の粒度
分布を測定し、それから体積粒度分布を求めた。

【００８０】磁性トナーの真密度は、１．４５〜１．７
０ｇ／ｃｍ³ であることが好ましく、さらに好ましくは
１．５０〜１．６５ｇ／ｃｍ³ である。磁性トナーの真
密度が１．４５より小さいと、磁性トナー粒子そのもの
の重さが軽すぎて、反転かぶりおよびトナー粒子の載り
すぎによる細線のつぶれ、飛び散り、解像力の悪化を招
きやすくなる。磁性トナーの真密度が１．７０より大き
いと、画像濃度が薄く、細線のとぎれなど先鋭さの欠け
た画像となる。また相対的にトナーの磁気力が大きくな
るため、トナーの穂も長くなったり、分岐状になったり
し、現像で画像が乱れやすく荒れた画質となりやすい。

【００８１】磁性トナーの真密度の測定にはいくつかの
方法があるが、本発明では、微粉体の真密度を正確かつ
簡便に測定できる次の方法を採用した。

【００８２】内径１０ｍｍ、長さ約５ｃｍのステンレス
製のシリンダーと、その中に密着装入できる外径約１０
ｍｍ、高さ５ｍｍの円盤（Ａ）と、外径約１０ｍｍ、長
さ約８ｃｍのピストン（Ｂ）を用意する。シリンダーの
底に円盤（Ａ）を入れ、次いで測定試料の磁性トナー約
１ｇを入れてから、ピストン（Ｂ）を静かに押し込む。
ピストン（Ｂ）に油圧プレスにより４００ｋｇ／ｃｍ²
の力を加えてトナーを圧縮し、この圧縮状態を５分間維
持してからトナーを取り出す。

【００８３】この圧縮試料の重さＷ（ｇ）を秤量し、マ
イクロメーターで圧縮試料の直径Ｄ（ｃｍ）、高さＬ
（ｃｍ）を計って、親密度（ｇ／ｃｍ³ ）＝Ｗ／｛π×（Ｄ／２）² ×Ｌ｝の式から磁性トナーの真密度を計算する。

【００８４】磁性トナーによりさらに良好な現像性を得
るためには、磁性トナーは、残留磁化σr が１〜５ｅｍ
ｕ／ｇ、好ましくは２〜４．５ｅｍｕ／ｇであり、飽和
磁化σs が２０〜４０ｅｍｕ／ｇであり、高磁力Ｈc が
４０〜１００エルステッド（Ｏｅ）の磁気特性を有する
ことが好ましい。

【００８５】本発明において、トナーの結着樹脂として
は、オイル塗布を行なう加熱加圧ローラ定着器の使用を
考慮すると、以下の樹脂が使用可能である。

【００８６】たとえば、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロ
ルスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレンおよび
その置換体の単重合体；スチレン−ｐ−クロルスチレン
共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレ
ン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸
エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共
重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重
合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン
−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエ
チルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン
共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−
イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−イ
ンデン共重合体などのスチレン系共重合体；ポリ塩化ビ
ニル、フェノール樹脂、天然変性フェノール樹脂、天然
樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹
脂、ポリ酢酸ビニール、シリコーン樹脂、ポリエステル
樹脂、ポリウレタン、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エ
ポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テ
ルペン樹脂、クマロインデン樹脂、石油系樹脂などが使
用できる。

【００８７】オイルをほとんど塗布しない方式の加熱加
圧ローラ定着器では、転写材上のトナー像の一部がロー
ラに転移するいわゆるオフセット現象、および転写材に
対するトナーの密着性が重要な問題である。より少ない
熱エネルギーで定着するトナーは、通常保存中あるいは
現像器中で、ブロッキングもしくはケーキングしやすい
性質があるので、同時にこれらの問題も考慮しなければ
ならない。

【００８８】これらの問題にはトナーの結着樹脂の物性
が最も大きく関与している。本発明者らの研究によれ
ば、トナー中の磁性体の含有量を減らすと、定着時に転
写材に対する密着性は良くなるが、オフセットが起こり
やすくなり、またブロッキングやケーキングも生じやす
くなる。

【００８９】そのため、オイル塗布がほとんどない方式
の加熱加圧ローラ定着器を用いるときには、トナーの結
着樹脂の選択が重要であり、好ましい結着樹脂として、
架橋されたスチレン系共重合体もしくは架橋されたポリ
エスエルが使用される。

【００９０】このスチレン系共重合体のスチレンモノマ
ーに対するコモノマーとしては、たとえば、アクリル
酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸
ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、ア
クリル酸−２−エチルヘキシル、アクリル酸フェニル、
メククリル酸、メククリル酸メチル、メククリル酸エチ
ル、メククリル酸ブチル、メククリル酸オクチル、アク
リロニトリル、メタクリニトリル、アクリルアミドなど
のような二重結合を有するモノカルボン酸もしくはその
置換体；たとえばマレイン酸、マレイン酸ブチル、マレ
イン酸メチル、マレイン酸ジメチルなどのような二重結
合を有するジカルボン酸およびその置換体；たとえば、
塩化ビニル、酢酸ビニル、安息香酸ビニルなどのような
ビニルエステル類；たとえばエチレン、プロピレン、ブ
チレンなどのようなエチレン系オレフィン類；たとえば
ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトンなどのよう
なビニルケトン類；たとえばビニルメチルエーエル、ビ
ニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルなどの
ようなビニルエーテル類；等のビニル単量体を単独もし
くは２つ以上で用いることができる。

【００９１】架橋剤としては、主として２個以上の重合
可能な二重結合を有する化合物が用いられる。たとえば
ジビニルベンゼン、ジビニルナフタリンなどのような芳
香族ジニル化合物；たとえばエチレングリコールジアク
リレート、エチレングリコールジメタクリレート、１，
３−ブタンジオールジメタクリレートなどのような二重
結合を２個有するカルボン酸エステル；ジビニルアニリ
ン、ジビニルエーテル、ジビニルスルフィド、ジビニル
スルホンなどのようなジビニル化合物；３個以上のビニ
ル基を有する化合物；が単独もしくは混合して用いられ
る。

【００９２】また加圧定着方式の定着器を用いる場合に
は、圧力定着用トナーの結着樹脂が使用可能であり、た
とえばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチレン、
ポリウレタンエラストマー、エチレン−エチルアクリレ
ート共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオ
ノマー樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン
−イソプレン共重合体、線状飽和ポリエステル、パラフ
ィンなどが挙げられる。

【００９３】磁性トナーは荷電制御剤を添加して用いる
ことが好ましく、トナー粒子中に荷電制御剤を含有させ
るか（内添）、トナー粒子と荷電制御剤を混合すること
（外添）ができる。

【００９４】正荷電制御剤としては、ニグロシンおよび
脂肪酸金属塩等による変性物；トリブチルベンジルアン
モニウム−１−ヒドロキシ−４−ナフトスルフォン酸
塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート
などの四級アンモニウム塩；ジブチルスズオキサイド、
ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキ
サイドなどのジオルガノスズオキサイド；ジブチルスズ
ボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロスズボレ
ートなどのジオルガノスズボレート；を単独もしくは２
種類以上を組合せて用いることができる。これらの中で
も、ニグロシン系、四級アンモニウム塩のごとき荷電制
御剤が、特に好ましく用いることができる。

【００９５】また、一般式

【００９６】

【化１】（ただし、Ｒ₁ はＨもしくはＣＨ₃ である；Ｒ₂ 、Ｒ₃
は置換または未置換のアルキル基で、好ましくはＣ₁ 〜
Ｃ₄ である）で表されるモノマーの単重合体、またはこ
のモノマーと前述したようなスチレン、アクリル酸エス
テル、メタクリル酸エステルなどの重合性モノマーとの
共重合体を正電荷制御剤として用いることができる。こ
れらの荷電制御剤は、結着樹脂の一部または全部として
の作用を合わせ持つ。

【００９７】本発明で使用することができる負荷電制御
剤としては、たとえば有機金属錯体、キレート化合物が
有効であり、例示すれば、アルミニウムアセチルアセト
ナート、鉄（II）アセチルアセトナート、３，５−ジタ
ーシャリーブチルサリチル酸クロム等がある。特にアセ
チルアセトン金属錯体、サリチル酸系金属錯体またはサ
リチル酸系金属塩が好ましく、中でもサリチル酸系金属
錯体または金属塩が好ましい。

【００９８】上記の荷電制御剤（結着樹脂としての作用
を有しないもの）は、微粒子状として用いることが好ま
しく、その個数平均粒径は４μｍ以下、特には３μｍ以
下がよい。

【００９９】トナーに内添する荷電制御剤の添加量は、
結着樹脂１００重量部に対して０．１〜２０重量部、さ
らには０．２〜１０重量部が好ましい。

【０１００】トナーに外添する荷電制御剤の添加量は、
微粉末シリカの場合を挙げれば、トナー１００重量部に
対し０．０１〜８重量部、さらには０．１〜５重量部が
好ましい。このシリカは、トナー粒子と現像スリーブ表
面との間に介在することにより、現像スリーブの摩耗を
著しく軽減する作用も合わせ持つ。

【０１０１】トナーに外添剤としてフッ素含有重合体の
微粉末、たとえばポリテトラフロオロエチレン、ポリビ
ニリデンフルオライド等の微粉末、あるいはテトラフロ
オロエチレン−ビニリデンフルオライド共重合体の微粉
末を添加することは好ましい。特にポリビニリデンフル
オライド微粉末は、トナーの流動性および研摩性を改善
する点で好ましい。トナーに対するフッ素含有重合体微
粉末の添加量は、０．０１〜２．０重量％、特に０．０
２〜１．０重量％が好ましい。

【０１０２】特にシリカ微粉末とフッ素含有重合体微粉
末とを組合せて添加した場合には、理由は明確でない
が、磁性トナーに付着したシリカの存在状態を安定化し
て、付着したシリカがトナーから遊離してトナーを摩耗
したり、現像スリーブを汚染することを減少でき、また
トナーの帯電安定性をさらに増大することができる。

【０１０３】感光ドラムの研摩剤としてチタン酸ストロ
ンチウムがトナーに添加されることもある。この研摩剤
は、感光ドラム表面へのトナーの付着を防止する働きが
あり、トナーに対する添加量は好ましくは０．０１〜
１．０重量％とされる。

【０１０４】磁性トナーは着色剤の役割を兼ねても良い
が、磁性材料を含有している。磁性トナー中に含有させ
る磁性材料としては、マグネタイト、γ−酸化鉄、フェ
ライト、鉄過剰型フェライト等の酸化鉄；鉄、コバル
ト、ニッケルのような金属、あるいはこれらの金属とア
ルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、
亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウ
ム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングス
テン、バナジウムのような金属との合金、およびその混
合物等が挙げられる。これらはいずれも強磁性体であ
る。

【０１０５】これらの磁性体の平均粒径は０．１〜１．
０μｍ、好ましくは０．１〜０．５μｍ程度がよい。磁
性トナーの磁性体含有量は、トナーの樹脂１００重量部
に対し６０〜１１０重量部、好ましくは樹脂１００重量
部に対し６５〜１００重量部である。

【０１０６】以下、本実施例における画像形成実験例に
ついて説明する。

【０１０７】実験例１本実施例に従って、アルミニウムスリーブの表面をガラ
スビーズによるブラスト処理で粗面化し、その後、無電
解Ｎｉ−Ｐめっき（仕事関数＝４．４ｅＶ）を施して、
めっき厚さ６μｍ、表面粗さＲａ＝１．１μｍを有する
現像スリーブを得た。これを図１の現像スリーブ６とし
て現像器３に組込んで現像に供し、画像形成を行なっ
た。

【０１０８】感光ドラム１にはａ−Ｓｉドラムを用い、
感光ドラムと現像スリーブのギャップを２３０μｍとし
た。感光ドラムを表面電位＋４００Ｖに帯電し像露光を
行なって、潜像を表面電位＋５０Ｖに形成し、前出の正
帯電性のトナーＡ（仕事関数＝４．１ｅＶ）を用いて現
像した。現像スリーブの周速比ｂは２．１とした。現像
スリーブには、＋２５０ＶのＤＣ電圧と、ピーク間電圧
Ｖpp＝１．４ｋＶ、周波数ｆ＝２．７ｋＨｚのＡＣ電圧
を重畳した現像バイアスを印加した。

【０１０９】その結果、現像スリーブ上のトナーに、
０．６ｍｇ／ｃｍ² の十分なトナー搬送量（このときａ
×ｂ＝１．２６）および１１．１μＣ／ｇの十分な帯電
量が得られ、Ａ４サイズで印字率６％のプリントを３，
０００，０００枚行なっても、濃度低下、画像の劣化等
がほとんど見られなかった。

【０１１０】実験例２本実施例に従い、ステンレススリーブの表面をガラスビ
ーズブラスト処理で粗面化し、無電解Ｎｉ−Ｂめっき
（仕事関数＝４．５ｅＶ）を施して、めっき厚さ６μ
ｍ、表面粗さＲａ＝０．４μｍの現像スリーブを得、同
様に、図１の現像器３に組込んで現像に供し、画像形成
を行なった。

【０１１１】感光ドラム１にはＯＰＣドラムを用い、感
光ドラムと現像スリーブのギャップを２５０μｍとし
た。感光ドラム上の表面電位−６００Ｖとし、潜像を表
面電位−１００Ｖで形成し、前出のトナーＡ（仕事関数
＝４．１ｅＶ）を用いて現像した。現像スリーブの周速
比ｂは１．８とした。現像スリーブには、−４５０Ｖの
ＤＣ電圧と、ピーク間電圧Ｖpp＝１．２ｋＶ、周波数ｆ
＝２．２ｋＨｚのＡＣ電圧を重畳した現像バイアスを印
加した。

【０１１２】その結果、現像スリーブ上のトナーに、
０．５７ｍｇ／ｃｍ² のトナー搬送量（このときａ×ｂ
＝１．０３）および１０．５μＣ／ｇの帯電量が得られ
た。また、無電解Ｎｉ−Ｂを施さない現像スリーブを用
いた場合に比べ、その約５倍量の５，０００，０００枚
のプリントを行なった時点でも、濃度低下、画像の劣化
等がほとんど見られなかった。

【０１１３】実施例２図６は、本発明の画像形成装置の他の実施例の全体を示
す概略構成図で、本装置はデジタル複写装置である。

【０１１４】感光ドラム１は、円筒状の導電基体上にア
モルファスシリコンの光導電層を設けてなり、矢印Ａ方
向に回転自在に軸支されている。この感光ドラム１の周
囲に、その回転方向にそって、感光ドラム１の表面を均
一に帯電するスコトロン帯電器１５、感光ドラム１上方
のガラス台２３上に置かれた原稿２２を読み取って、色
分解画像の濃度に比例した画像信号に基づいて感光ドラ
ム１に像露光３３を施す、露光ランプ２１およびイメー
ジスキャナ２６等を含む露光装置、像露光により得られ
た静電潜像を正に帯電したトナーを用いて現像する現像
器３、潜像の現像により感光ドラム１上に形成されたト
ナー像を、感光ドラム１に供給された転写材Ｐ上に転写
するコロナ帯電器１６、トナー像が転写された転写材Ｐ
を感光ドラム１から分離する静電分離帯電器１７、トナ
ー像を転写した後の感光ドラム１の表面をクリーニング
して、転写残りのトナーを除去するクリーニング装置
５、および感光ドラム１の表面の残留電荷を除去する前
露光装置（ランプ）１８などが配置されている。

【０１１５】感光ドラム１から分離された転写材Ｐは定
着器１９に搬送され、ここで加熱および加圧されること
により転写したトナーが像転写材Ｐに定着されて、所望
のプリント画像に形成された後、画像形成装置の機外に
排出される。

【０１１６】露光装置の露光ランプ２１は、ガラス台２
３に沿って移動しながらその上の原稿２２を読み取り、
得られた画像情報は、露光ランプ２１とともに移動する
反射ミラー２４ａ、２４ｂおよび２４ｃ、さらに短焦点
レンズ２５を経て、イメージスキャナ２６に挿入され
る。イメージスキャナ２６は、画像情報を電気信号に変
換するもので、この電気信号はＡ／Ｄコンバータ２９に
よりデジタル化されたのち信号処理部２８送られ、そこ
で画像濃度に比例した２５６階調のデジタル画像信号に
変換される。

【０１１７】この画像信号は駆動信号発生部としてのレ
ーザドライバー２９に送られ、駆動信号によりレーザ３
０の発光を画像信号に応じて変調するように、レーザド
ライバー２９でレーザ３０の駆動信号を発生するのに使
用される。画像信号に応じて変調されたレーザ光は、ポ
リゴンミラー３１、反射ミラー３２を経て、像露光３３
として感光ドラム１に照射され、これにより感光ドラム
１上に画像信号に応じた静電潜像が形成される。

【０１１８】本実施例のデジタル複写機の複写速度は、
Ａ４サイズで毎分６０〜１００枚である。

【０１１９】本実施例において、画像形成を行なった。
まず、感光ドラム１を帯電器１５で＋４００Ｖに帯電
し、画像信号に基づいた像露光３３を行なって、露光部
の表面電位をたとえば最大＋５０Ｖに減衰し、潜像を形
成する。ついで現像器３の現像スリーブ６に現像バイア
スとして、たとえば＋２５０Ｖの直流電圧、またはこれ
にピーク間電圧Ｖppが１．４ｋＶ、周波数ｆが２．７ｋ
Ｈｚの矩形波の交流電圧を重畳した電圧を印加し、１成
分現像剤として磁性トナーの黒トナーを用いて、潜像を
反転現像方式により現像した。

【０１２０】現像スリーブ６は、アルミニウムスリーブ
の表面を定形ガラスビーズでブラスト処理して粗面化
し、ついで無電解Ｎｉ−Ｐめっきを施して、表面粗さＲ
ａ０．５μｍ、めっき厚さ６μｍ、硬度Ｈv が約５００
としたものである。現像器３のその他の構成は、図１に
記載した現像器３と同じである。磁性トナーには前出の
トナーＡを用いた。現像スリーブの周速比ｂは１．６と
した。

【０１２１】この場合の現像スリーブ上のトナー搬送量
は０．６５ｍｇ／ｃｍ² 、トナー帯電量は１０．５μＣ
／ｇとなり、初期から十分な画像濃度、画質が得られ
た。Ａ４サイズ１，０００，０００枚のプリントの時点
で、現像スリーブ表面のめっき削れ量は１．０μｍ程度
であり、現像スリーブ表面にトナーの樹脂などの埋め込
まれもなく、十分な濃度、画質を維持することができ
た。

【０１２２】実施例３本実施例は、本実施例では、図７に示すように、現像器
３の現像剤規制部材として、磁性ブレードの代わりに弾
性ブレード９ａを使用し、これを現像スリーブ６に直接
当接させた。また現像スリーブ６として、ステンレスス
リーブをガラスビーズのブラスト処理で粗面化し、その
後、無電解Ｐｄ−Ｐ（仕事関数＝４．５ｅＶ）を施し、
表面粗さＲａ＝０．７μｍ、めっき厚さ＝６μｍ、硬度
Ｈv ＝４７０の現像スリーブを作成し、これを使用し
た。

【０１２３】本実施例の画像形成装置自体の機械的構成
は、図１の実施例１と基本的に同じである。

【０１２４】感光ドラム１はＯＰＣドラムを用い、感光
ドラムと現像スリーブとのギャップを２５０μｍにし
た。感光ドラムの表面を−６００Ｖに帯電し、像露光を
行なって、潜像を表面電位−１００Ｖで形成し、前出の
トナーＡ（仕事関数＝４．１ｅＶ）を用いて現像した。
現像スリーブには直流電圧（−４５０Ｖ）と交流電圧
（Ｖpp＝１．２ｋＶ、ｆ＝２．２ｋＨｚ）を重畳した現
像バイアスを印加し、画像形成を行なった。

【０１２５】その結果、現像スリーブ上のトナーには、
適正な０．７０ｇ／ｃｍ² のトナー搬送量および１０．
５μＣ／ｇの帯電量が得られ、画像形成初期から十分な
濃度、画質を得ることができた。

【０１２６】本実施例では、現像スリーブに直接する接
触する弾性ブレードを使用したので、長期使用による現
像スリーブ表面の削れ等が懸念されるが、無電解Ｐｄ−
Ｐめっきは、上記したようにＨv ＝４７０と硬度が高い
ため問題がなく、Ａ４サイズ１，０００，０００枚のプ
リントの時点で削れ量は２．５μｍであり、長期使用後
にも十分な濃度、画質を維持することができた。なお、
本実施例は、磁性トナを用いて説明したが、本発明の特
徴が、トナーと現像スリーブ表面のめっき層の帯電特性
を規定するものであるから、本発明は、非磁性トナーに
対しても有効であり、マグネットローラを内側に有しな
い現像スリーブを用いる非磁性１成分現像法に適用可能
である。

【０１２７】本実施例では、現像剤規制部材として弾性
ブレード９ａを使用したが、単発泡の弾性体で作ったロ
ーラを用いてもよく、同様にこれを現像スリーブに当接
して使用するが、このような単発泡弾性体制の規制ロー
ラを使用した場合にも本発明は有効である。

【０１２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、現像
器の現像スリーブ表面を粗面化し、非磁性金属のめっき
を施し、めっき層の仕事関数と使用する１成分現像剤の
磁性トナーの仕事関数の差と、現像スリーブの表面粗さ
Ｒａとの関係をＲａ−１３｜ΔＷ｜＋０．６≦０Ｒａ−６｜ΔＷ｜＋６≧０１９Ｒａ−｜ΔＷ｜−０．９≧０Ｒａ≦０．７を満足するようにしたので、現像スリーブ上の磁性トナ
ーに十分な帯電量および搬送量を確保でき、像担持体と
してアモルファスシリコーンドラムを用い、磁性ポジト
ナーを用いた反転現像系の画像形成においても、長期間
にわたって良好な現像を行なって濃度および画質が十分
な画像を得ることができ、かつ現像器の耐久性を高くし
た画像形成装置を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構
成図である。

【図２】サンドブラスト処理のままの現像スリーブを連
続画像形成に繰り返し使用したときの現像スリーブ表面
の模式的に示す断面図である。

【図３】現像器の現像スリーブの表面粗さと磁性トナー
の搬送性との関係を示すグラフである。

【図４】現像スリーブ表面の非磁性金属のめっき層と磁
性トナーとの仕事関数の差とトナーの帯電量との関係を
示すグラフである。

【図５】本発明における仕事関数の差ΔＷと表面粗さＲ
ａの組合せの好ましい範囲を示す説明図である。

【図６】本発明の他の一実施例を示す概略構成図であ
る。

【図７】本発明のさらに他の一実施例における現像器を
示す概略構成図である。

【図８】従来の画像形成装置の現像器の現像スリーブを
示す断面図である。

【図９】図８の現像スリーブの表面部分を示す断面図で
ある。

【図１０】図８の現像スリーブの表面部分に金属層を設
けたところを示す断面図である。

【図１１】図８の現像スリーブの表面が有する粗面の中
心線平均粗さＲａを示す説明図である。

【符号の説明】

１感光ドラム２潜像形成部３現像器４転写分離部５クリーニング部６現像スリーブ７マグネットローラ９磁性ブレード９ａ弾性ブレードＲａ中心線平均粗さ ΔＷ仕事関数の差

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者本田孝男東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に感光層を有する像担持体と、現像
剤担持体としての現像スリーブを有し、この現像スリー
ブ上に１成分現像剤を担持して前記像担持体と対向した
現像部に搬送し、像担持体の表面に形成された潜像を現
像剤で現像する現像手段とを備えた画像形成装置におい
て、前記現像スリーブは、表面を粗面化し、金属のめっ
きを施してなり、そのめっき層の仕事関数からトナーの
仕事関数を差し引いた仕事関数の差ΔＷ（ｅＶ）と、め
っき後の現像スリーブ表面の中心線平均粗さＲａ（μ
ｍ）とが、Ｒａ−１３｜ΔＷ｜＋０．６≦０Ｒａ−６｜ΔＷ｜＋６≧０１９Ｒａ−｜ΔＷ｜−０．９≧０Ｒａ≦０．７の関係を満足することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】表面に感光層を有する像担持体と、内部
に磁石が非回転に配置された非磁性金属材料からなる円
筒状の現像スリーブを有し、この現像スリーブ上に１成
分現像剤の磁性トナーを担持して前記像担持体と対向し
た現像部に搬送し、像担持体の表面に形成された潜像を
トナーで現像する現像手段とを備えた画像形成装置にお
いて、前記現像スリーブは、表面を粗面化し、非磁性金
属のめっきを施してなり、そのめっき層の仕事関数から
トナーの仕事関数を差し引いた仕事関数の差ΔＷ（ｅ
Ｖ）と、めっき後の現像スリーブ表面の中心線平均粗さ
Ｒａ（μｍ）とが、Ｒａ−１３｜ΔＷ｜＋０．６≦０Ｒａ−６｜ΔＷ｜＋６≧０１９Ｒａ−｜ΔＷ｜−０．９≧０Ｒａ≦０．７の関係を満足することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】前記現像スリーブ上の単位面積あたりの
トナーのコート量をａ（ｍｇ／ｃｍ² ）、像担持体に対
する現像スリーブの周速度の比をｂ（無単位）とすると
き、ａとｂの積が１．０≦ａ・ｂの関係を満たす請求項１または２の画像形成装置。
【請求項４】前記めっき層の厚さが３μｍ以上で２０
μｍ以下である請求項１〜３のいずれかの項に記載の画
像形成装置。
【請求項５】前記めっき層の硬度Ｈv が４５０以上で
１０００以下である請求項１〜４のいずれかの項に記載
の画像形成装置。
【請求項６】前記像担持体の感光層がアモルファスシ
リコンからなり、現像スリーブがアルミニウムからなる
請求項１〜５のいずれかの項に記載の画像形成位置。
【請求項７】前記トナーの帯電極性が正極性であり、
前記仕事関数の差ΔＷ（ｅＶ）と前記中心線平均粗さＲ
ａ（μｍ）とが、Ｒａ−１３ΔＷ＋０．６≦０Ｒａ−６ΔＷ＋６≧０１９Ｒａ−ΔＷ−０．９≧０Ｒａ≦０．７の関係を満足する請求項１〜６のいずれかの項に記載の
画像形成装置。
【請求項８】前記トナーの帯電極性が負極性であり、
前記仕事関数の差ΔＷ（ｅＶ）と前記中心線平均粗さＲ
ａ（μｍ）とが、Ｒａ＋１３ΔＷ＋０．６≦０Ｒａ＋６ΔＷ＋６≧０１９Ｒａ＋ΔＷ−０．９≧０Ｒａ≦０．７の関係を満足する請求項１〜６のいずれかの項に記載の
画像形成装置。
【請求項９】前記像担持体の感光層がアモルファスか
らなり、その像担持体の表面を加熱温調する手段を有
し、前記トナーの帯電極性が正極性であり、前記トナー
の帯電極性が正極性であり、前記仕事関数の差ΔＷ（ｅ
Ｖ）と前記中心線平均粗さＲａ（μｍ）とが、Ｒａ−１３ΔＷ＋０．６≦０Ｒａ−６ΔＷ＋６≧０１９Ｒａ−ΔＷ−０．９≧０Ｒａ≦０．７の関係を満足する請求項１または２の画像形成装置。