(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金と、
該芯金の外周に形成された弾性を有する基層と、
該基層の外周に形成され、球状粒子を含有する熱または紫外線硬化樹脂からなる表層とを備えた現像ローラにおいて、
上記球状粒子は、球状のトリアジン系材料の樹脂粒子からなる基材と、該基材表面を被覆し、トリアジン系材料の樹脂に上記基材よりも硬質な無機微粒子が充填された無機微粒子含有層と、該無機微粒子よりも軟質な樹脂からなり上記無機微粒子含有層を被覆した樹脂層とからなることを特徴とする現像ローラ。
【請求項２】
請求項１に記載の現像ローラであって、
上記球状粒子の平均粒径が、５μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする現像ローラ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の現像ローラであって、
上記表層は、上記基層表面に上記球状粒子を含み、上記表層となる樹脂材料が溶解した樹脂溶液を塗布することで形成されたものであることを特徴とする現像ローラ。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかに記載の現像ローラであって、
上記球状粒子の比重は、０．７以上２．０以下であることを特徴とする現像ローラ。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれかに記載の現像ローラであって、
上記表層の表面から一部露出する球状粒子が存在することを特徴とする現像ローラ。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれかに記載の現像ローラであって、
前記基層のＪＩＳ−Ａ硬度が、３５°以上４５°以下であることを特徴とする現像ローラ。
【請求項７】
表面移動する表面に少なくともトナーからなる現像剤を担持し、潜像担持体上の潜像に上記トナーを供給して潜像を現像する現像ローラと、
該現像ローラに担持された現像剤を薄層化する薄層化部材と、
上記現像剤を収容する現像剤収容部とを備えた現像装置において、
上記現像ローラとして請求項１乃至６いずれかに記載の現像ローラを用いたことを特徴とする現像装置。
【請求項８】
潜像担持体と、少なくとも潜像担持体上の潜像を現像する現像装置とを一体化して画像形成装置に対して着脱可能に構成したプロセスカートリッジにおいて、
上記現像装置として、請求項７に記載の現像装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項９】
潜像担持体と、
潜像担持体表面を所定電位に帯電させる帯電手段と、
帯電した潜像担持体表面に画像データに基づいて露光し、潜像担持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
潜像担持体上の潜像にトナーを供給して可視像化する現像手段と、
潜像担持体表面に形成された可視像被転写体に転写する転写手段と、
被転写体上の可視像を被転写体に定着させる定着手段とを備える画像形成装置において、
上記現像手段として、請求項７に記載の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
潜像担持体表面を所定電位に帯電する帯電工程と、
帯電した潜像担持体表面に画像データに基づいて露光し、潜像担持体表面に潜像を形成する潜像形成工程と、
薄層化部材により薄層にされた現像ローラ上の少なくともトナーからなる現像剤層を潜像担持体と対向する領域へ搬送して、潜像担持体上の潜像に上記トナーを供給して可視像化する現像工程と、
潜像担持体表面の可視像を被転写体に転写する転写工程と、被転写体上の可視像を被転写体に定着させる定着工程とを有する画像形成方法において、
上記現像ローラとして、請求項１乃至６いずれかに記載の現像ローラを用いたことを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像ローラ、並びに、現像ローラを備えた現像装置、画像形成装置およびプロセスカートリッジ、並びに、現像ローラを用いた画像形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、非磁性または磁性の一成分現像剤たるトナーを現像ローラに担持し、潜像担持体たる感光体と現像ローラとが接触する接触領域で、現像ローラ上のトナーを感光体上の潜像に供給することで現像する一成分接触現像方式が知られている。
【０００３】
一般的に、一成分接触現像方式に用いられる現像ローラは、ステンレス等の金属製の芯金と、この芯金上に形成される弾性部材からなる基層と、この基層上に形成される紫外線硬化樹脂などからなる表層とで構成されている。
【０００４】
近年、画像形成装置の長寿命化に伴い、一成分現像装置の更なる高耐久化が求められている。特に、トナーを収容するトナー収容器を一成分現像装置とは別に設け、供給手段によりトナー収容器のトナーを現像装置に供給する画像形成装置においては、現像ローラの飛躍的な長寿命化が求められている。
【０００５】
現像ローラの表層に球状粒子（フィラー）を添加して、表層の機械的な強度を高めることで、現像ローラの長寿命化を図ることが知られている。従来、現像ローラの表層に添加する球状粒子としては、加工上の制約から樹脂系材料を用いていた。具体的に説明すると、現像ローラの表層は、表層になる紫外線硬化樹脂が溶媒に溶解した樹脂溶液に球状粒子などを添加して得た塗工液を基層の表面に塗布することによって形成している。このとき、球状粒子として、樹脂溶液の比重よりも大幅に重い比重の球状粒子を用いると、塗布前に塗工液を十分に攪拌しても、球状粒子がすぐに塗工液に沈降してしまう。その結果、基層に塗布される塗工液には、ほとんど球状粒子が含まれなくなり、球状粒子がほとんど存在しない表層が形成されてしまうという不具合が生じる。このような、加工上の制約から、球状粒子としては、樹脂溶液の比重に近い比重の球状粒子を用いる必要がある。その結果、樹脂溶液と比重の近い樹脂系材料を球状粒子として用いていた。
【０００６】
球状粒子を樹脂溶液と比重の近い樹脂系材料とすることによって、塗工液に球状粒子を均一に分散させることができ、球状粒子が均一に分散した表層を形成することができる。
【０００７】
表層に樹脂系材料の球状粒子を分散させることで、球状粒子がないものに比べて表層の機械的強度は向上するものの、現像ローラ表面上のトナーを薄層化するための薄層化ブレードとの摺擦や、感光体との摺擦により樹脂系材料の球状粒子は早期に磨耗してしまい、十分な寿命向上を図ることができなかった。
【０００８】
特許文献１には、表層に分散させる球状粒子として、球状の樹脂粒子表面にシリカなどの無機微粒子を付着あるいは固着させたものを用いた現像ローラが記載されている。このように、球状の樹脂粒子表面に樹脂よりも高硬度な無機微粒子を付着あるいは固着させて、樹脂粒子の表面を無機微粒子で被覆することで、球状粒子の表面硬度を高めることができる。その結果、球状粒子の磨耗を抑制することができ、現像ローラの機械的強度を向上させることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の現像ローラにおいては、現像ローラ表面から球状粒子が露出すると、現像ローラの表面と摺擦する感光体や薄層化ブレードが、高硬度な無機微粒子と摺擦することになる。その結果、感光体や薄層化ブレードが、無機微粒子との摺擦により、感光体や薄層化ブレードが傷つき、感光体や薄層化ブレードの寿命が早期にきてしまうという課題が残されていた。
【００１０】
本発明は以上の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、球状粒子を均一に表層に分散させることができ、球状粒子の機械的強度を高めることができ、かつ、特許文献１に記載の構成に比べて現像ローラ表面と接触する部材が傷つくのを抑制することのできる現像ローラ、並びに、現像ローラを備えた現像装置、画像形成装置およびプロセスカートリッジ、並びに、現像ローラを用いた画像形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、芯金と、該芯金の外周に形成された弾性を有する基層と、該基層の外周に形成され、球状粒子を含有する熱または紫外線硬化樹脂からなる表層とを備えた現像ローラにおいて、上記球状粒子は、球状のトリアジン系材料の樹脂粒子からなる基材と、該基材表面を被覆し、トリアジン系材料の樹脂に上記基材よりも硬質な無機微粒子が充填された無機微粒子含有層と、該無機微粒子よりも軟質な樹脂からなり上記無機微粒子含有層を被覆した樹脂層とからなることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の現像ローラであって、上記球状粒子の平均粒径が、５μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２に記載の現像ローラであって、上記表層は、上記基層表面に上記球状粒子を含み、上記表層となる樹脂材料が溶解した樹脂溶液を塗布することで形成されたものであることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれかに記載の現像ローラであって、上記球状粒子の比重は、０．７以上２．０以下であることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４いずれかに記載の現像ローラであって、上記表層の表面から一部露出する球状粒子が存在することを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至５いずれかに記載の現像ローラであって、前記基層のＪＩＳ−Ａ硬度が、３５°以上４５°以下であることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、表面移動する表面に少なくともトナーからなる現像剤を担持し、潜像担持体上の潜像に上記トナーを供給して潜像を現像する現像ローラと、該現像ローラに担持された現像剤を薄層化する薄層化部材と、上記現像剤を収容する現像剤収容部とを備えた現像装置において、上記現像ローラとして請求項１乃至６いずれかに記載の現像ローラを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、潜像担持体と、少なくとも潜像担持体上の潜像を現像する現像装置とを一体化して画像形成装置に対して着脱可能に構成したプロセスカートリッジにおいて、上記現像装置として、請求項７に記載の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、潜像担持体と、潜像担持体表面を所定電位に帯電させる帯電手段と、帯電した潜像担持体表面に画像データに基づいて露光し、潜像担持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、潜像担持体上の潜像にトナーを供給して可視像化する現像手段と、潜像担持体表面に形成された可視像被転写体に転写する転写手段と、被転写体上の可視像を被転写体に定着させる定着手段とを備える画像形成装置において、上記現像手段として、請求項７に記載の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、潜像担持体表面を所定電位に帯電する帯電工程と、帯電した潜像担持体表面に画像データに基づいて露光し、潜像担持体表面に潜像を形成する潜像形成工程と、薄層化部材により薄層にされた現像ローラ上の少なくともトナーからなる現像剤層を潜像担持体と対向する領域へ搬送して、潜像担持体上の潜像に上記トナーを供給して可視像化する現像工程と、潜像担持体表面の可視像を被転写体に転写する転写工程と、被転写体上の可視像を被転写体に定着させる定着工程とを有する画像形成方法において、上記現像ローラとして、請求項１乃至６いずれかに記載の現像ローラを用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、表層に分散させる球状粒子は、樹脂粒子を覆う無機微粒子含有層を無機微粒子よりも軟質な樹脂からなる樹脂層で被覆したので、現像ローラの表面から球状粒子が露出しても、現像ローラの表面と接触する部材は、無機微粒子よりも軟質な樹脂層と摺擦することになる。その結果、現像ローラの表面と接触する部材との摺擦により球状粒子の樹脂層が摩滅するまでは、現像ローラの表面と接触する部材が、球状粒子の無機微粒子と摺擦することがない。その結果、特許文献１に記載の現像ローラに比べて、現像ローラの表面と接触する部材が球状粒子の無機微粒子によって傷つくのを遅らせることができる。よって、特許文献１に記載の現像ローラに比べて、現像ローラの表面と接触する部材の寿命を延ばすことができる。また、樹脂粒子よりも硬質な無機微粒子を含有する無機微粒子含有層を有することで、球状粒子の機械的強度を高めることができ、現像ローラの表面と接触する部材との摺擦による球状粒子の磨耗を抑制することができる。これにより、現像ローラの耐磨耗性を高めることができ、現像ローラを長寿命化することができる。さらに、無機微粒子含有層が覆う基材は、樹脂であるので、球状粒子の比重が、表層を形成するため樹脂が溶解した樹脂溶液の比重と大きく異なることを抑制することができる。その結果、樹脂溶液に球状粒子を均一に分散させることができる。よって、この樹脂溶液に球状粒子を添加して塗工液を得て、現像ローラの基層にこの塗工液を塗布することで、現像ローラの表層を形成するようにすれば、球状粒子が均一に分散した表層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す構成図。
【図２】同画像形成装置の画像ステーションの内部構成を示す構成図。
【図３】同画像形成装置の現像装置の概略構成を示す構成図。
【図４】現像ローラの拡大断面図。
【図５】（ａ）は、球状粒子を表面層に内包した現像ローラの拡大断面図であり、（ｂ）は、表面層に内包された球状粒子と、表面から一部が露出する球状粒子とが存在する現像ローラの拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を画像形成装置に適用した場合の実施形態について説明する。図１は、この画像形成装置の概略構成を示す構成図である。この画像形成装置の中央部には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、黒（Ｂｋ）の各色のトナー像を形成するための画像ステーション１５Ｙ、１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｋを備えている。以下、各符号の添字Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、それぞれイエロー、シアン、マゼンダ、黒用の部材であることを示す。各画像ステーション１５Ｙ、１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｂｋは、ドラム状の感光体２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋにレーザ光を照射可能な潜像形成手段としての光学ユニット８を備えている。画像ステーション１５の上方には、中間転写ベルト１１を備えた転写手段たる中間転写ユニット１０を備えている。また、中間転写ベルト１１に転写されたトナー画像を転写紙２に定着する定着手段たる定着ユニット６を備えている。また、画像形成装置上部には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黒（Ｂｋ）の各色のトナーを収容するトナーボトル９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｂｋが装填されている。
【００１５】
各画像ステーション１５Ｙ、１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｂｋの構造は同一であるので、Ｋ色の画像ステーション１５Ｂｋについて説明する。図２は、Ｂｋ色の画像ステーション１５Ｂｋの内部構成を示す構成図である。画像ステーション１５Ｂｋは、図２に示すように、潜像担持体たる感光体２０Ｂｋ、感光体２０Ｂｋを所定の電位に帯電させる帯電手段たる帯電装置３０Ｂｋ、感光体２０Ｂｋに形成された潜像を現像する現像手段たる現像装置５０Ｂｋ、感光体２０Ｂｋ上の残留トナーをクリーニングするクリーニング装置４０Ｂｋを備えている。上記現像装置５０Ｂｋは、開口部を有する現像剤収容部としての現像ケース５５Ｂｋ内に、感光体２０Ｂｋ表面に近接対向するように配置された現像ローラ５１Ｂｋを備える。クリーニング装置４０Ｂｋには、感光体と当接するクリーニングブレード４１Ｂｋを備えている。また、画像ステーション１５Ｂｋは、必要に応じて、クリーニング装置４０Ｂｋを通過した感光体２０Ｂｋの表面を除電する除電手段を設けてもよい。また、クリーニング装置４０Ｂｋで除去したトナーを現像装置５０Ｂｋへ戻すリサイクル手段を設けてもよい。
【００１６】
画像ステーション１５Ｂｋは、感光体２０Ｂｋ、帯電装置３０Ｂｋ、現像装置５０Ｂｋ、クリーニング装置４０Ｂｋを一体に支持し、装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジとして構成されている。これによって、ユーザーはカートリッジ形態で感光体２０Ｂｋ、現像装置５０Ｂｋ、帯電装置３０Ｂｋ、クリーニング装置４０Ｂｋを交換することができる。
【００１７】
転写手段たる中間転写ユニット１０は、図１に示すように、複数のローラに張架される中間転写ベルト１１、感光体２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに形成されたトナー像を中間転写ベルト１１上に転写する一次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋを備えている。これらの部品は、中間転写ベルトケース１４によって一体に支持されている。また、中間転写ユニット１０は、中間転写ベルト１１上に転写されたトナー像を被転写体たる転写紙２に転写する二次転写ローラ５、転写紙２上に転写されなかった中間転写ベルト１１上の転写残トナーをクリーニングするベルトクリーニング装置１３を備えている。
【００１８】
給紙カセット１内の転写紙２は、給紙カセット１の近傍に配設された給紙ローラ３によって、中間転写ベルト１１と２次転写ローラ５との間の二次転写部へ搬送される。給紙ローラ３と二次転写ローラ５の間の転写紙搬送経路には、給紙された転写紙２の二次転写部への送り出しタイミングを図るレジストローラ対４が配置されている。
【００１９】
定着手段たる定着ユニット６は、転写紙２上に転写されたトナー像に熱と圧を加えることで定着を行う。定着ユニット６における加熱は、通常、８０℃〜２００℃が好ましい。そして、定着を終えた転写紙２を排出ローラ対７により機外に排出する。定着ユニット６は、加圧ローラ６ａと内部に発熱源を備えた定着ローラ６ｂとを備え、加圧ローラ６ａが定着ローラ６ｂに当接して、定着ニップを形成している。定着ユニット６の構成は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、定着ローラ６ｂに替えて、定着ベルトでもよい。また、本画像形成装置では、転写紙２上トナーを加熱・加圧することで、定着しているが、これ以外の方法で転写紙２上トナー像を転写紙２に定着してもよい。
【００２０】
次に、上記構成の画像形成装置において、カラー画像を得る画像形成工程（画像形成方法）について説明する。画像形成工程は、各感光体２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋ表面を所定電位に帯電する帯電工程、帯電した各感光体２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋ表面に画像データに基づいて露光し、各感光体２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋ表面に潜像を形成する潜像形成工程を有している。また、各現像装置５０Ｙ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｂｋの現像ローラ５１Ｙ、５１Ｃ、５１Ｍ、５１Ｂｋから、各感光体２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋ上の潜像にトナーを供給して可視像化する現像工程を有している。そして、各感光体表面の可視像を転写紙２に転写する転写工程、転写紙２上の可視像を転写紙上に定着させる定着工程とを有している。以下、具体的に説明する。
【００２１】
まず、各画像ステーション１５Ｙ、１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｋにおいて、感光体２０が帯電装置３０によって一様に帯電される。その後、光学ユニット８により、画像情報に基づきレーザ光が走査露光されて感光体２０表面に潜像が形成される。感光体２０上の潜像は、現像装置５０の現像ローラ５１に担持された各色のトナーによって現像されてトナー像として可視像化される。感光体２０上のトナー像は、各一次転写ローラ１２の作用によって反時計回りに回転駆動される転写ベルト１１上に順次重ねて転写される。このときの各色の作像動作は、そのトナー像が中間転写ベルト１１上の同じ位置に重ねて転写されるように、中間転写ベルト１１の移動方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして実行される。一次転写終了後の感光体２０は、クリーニング装置４０によってその表面がクリーニングされ、次の画像形成に備えられる。
【００２２】
一方、上記給紙カセット１内の転写紙２は、給紙カセット１の近傍に配設された給紙ローラ３によって搬送され、レジストローラ対４によって所定のタイミングで２次転写部に搬送される。そして、二次転写部において、中間転写ベルト１１上に形成されたトナー画像が転写紙２に転写される。トナー画像が転写された転写紙２は、定着ユニット６を通過することで画像定着が行われ、排出ローラ７によって機外に排出される。感光体２０と同様に、転写ベルト１１上に残った転写残のトナーは、中間転写ベルト１１に接触するベルトクリーニング装置１３によってクリーニングされる。また、トナーボトル９に充填されているトナーは、必要性に応じて図示しない搬送経路によって各現像装置５０に所定量補給される。
【００２３】
次に、現像装置について詳細に説明する。現像装置５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂｋは、それぞれ同じ構成、動作をおこなうものとなっている。そこで、以下各符号の添字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋを省略し、現像装置５０の説明を詳細におこなう。
図３は、現像装置５０の概略構成図である。
本実施形態の現像装置５０は、一成分現像剤であるトナーをトナー担持体としての現像ローラ５１で担持して、感光体２０に対して接触現像を行う一成分接触現像方式の現像装置である。
図３に示すように、現像装置５０は、現像ローラ５１、現像ローラ５１へトナーを供給するトナー供給部材としての供給ローラ５２、現像ローラ５１上のトナーを薄層化する薄層化部材としての薄層化ブレード５３を有している。また、現像ケース５５内のトナーを攪拌する不図示の攪拌部材を有している。現像ローラ５１は、現像ケース５５の開口部から一部露出するよう配置されている。また、現像ローラ５１は、不図示の押圧手段によって、感光体表面に一定荷重で接触して、現像ニップを形成している。押圧手段の具体的一例としては、現像ケース５５の後方側と画像形成装置の本体フレームとの間に介在される単数もしくは複数の弾性部材で現像ケース５５を介して現像ローラ５１を感光体２０に押圧するよう構成したものを挙げることができる。また、現像ローラ５１の軸部には、感光体２０と当接する現像ニップで現像電界を形成するための現像バイアス電圧を印加する図示しない電源が接続されている。
【００２４】
供給ローラ５２は、芯金５２ａの表面に発泡ウレタン等で形成された多孔質体表層であるスポンジ層５２ｂを有している。スポンジ層５２ｂは、可撓性を有するセル構造のものであり、トナ−を保持し易い構造となっている。供給ローラ５２は、現像ローラ５１に当接しながら当接部において、現像ローラ表面移動方向と逆方向に表面移動するように回転する。供給ローラ５２をこのように回転させることで、現像に用いられず、現像ローラ５１に付着しているトナーを供給ローラ５２で現像ローラ５１から良好に擦り落とすことができる。さらに、現像ローラ５１との当接部での圧力によるトナーへのストレスを低減することができ、トナー劣化を抑制することができる。また、供給ローラ５２のスポンジ層５２ｂから現像ローラ５１に十分な量のトナーが供給されるように供給ローラ５２の軸に供給バイアスを印加してもよい。供給バイアスとしては、ＤＣバイアス、または、ＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳させたバイアスが用いられる。
【００２５】
薄層化ブレード５３は、ステンレス鋼やリン青銅などの金属製の板バネである。薄層化ブレード５３の自由端側は、現像ローラ５１の表面に５０〜７０［Ｎ／ｍ］の圧力で当接している。そして、この押圧部を通過するトナーは薄層化されるとともに、摩擦帯電によって電荷が付与される。また、摩擦帯電を補助するために、薄層化ブレード５３にトナーの正規帯電極性と同極性のバイアスを印加してもよい。
【００２６】
現像ケース５５内のトナーは、現像ケース５５や供給ローラ５２などの部材との接触により所定の極性に帯電する。さらに、供給ローラ５２回転により現像ローラ５１との接触部に搬送された供給ローラ５２上のトナーは、接触部で互いに反対方向に回転する現像ローラ５１と挟まれることにより、摩擦帯電効果で所定の帯電電荷を得て現像ローラ５１上に担持される。現像ローラ５１上に担持されたトナーは、薄層化ブレード５３により、規制され、現像ローラ５１上に薄層のトナー層が形成される。このとき、トナーは薄層化ブレード５３との接触により、さらに帯電する。そして、感光体２０上の潜像と対向する現像領域において、現像バイアスを印加されることにより、感光体２０上の静電潜像に従いトナーを供給し、感光体２０上に可視像を形成する。
【００２７】
次に、本実施形態の特徴点である現像ローラ５１について説明する。
図４は、現像ローラ５１の拡大断面図である。
現像ローラ５１は、直径が６〜１０［ｍｍ］の芯金５１ａ上に膜厚が１〜５［ｍｍ］のゴムやエラストマーの弾性体材料からなる基層５１ｂが形成され、さらにその表面に膜厚が５〜１００［μｍ］の表層５１ｃが形成される。
【００２８】
現像ローラ５１の芯金５１ａは、例えば、アルミ、ＳＵＳ（ステンレス）、鉄等の導通があり撓まないものであればよい。具体的には、ＳＵＳの場合、３０３、３０４、４１６等のステンレス、アルミの場合、Ａ６０６３、Ａ５０５６、Ａ３００３等の材質のアルミニウム等を用いることが出来る。
【００２９】
上記現像ローラ５１の基層５１ｂに用いる弾性体材料としては、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンアクリロニトリル、エピクロロヒドリンゴム、エチレンプロピレンゴム、天然ゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、シリコーンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム等から選択される１種、及び、これらの２種以上の混合物を用いることができる。特にウレタンゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンアクリロニトリル、エピクロロヒドリンゴムの少なくとも１種を含むことが好ましい。ウレタンゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンアクリロニトリル、エピクロロヒドリンゴムは、ゴムとしての弾性安定性、耐薬品性、耐熱性、接触現像用現像ローラとして必要な低弾性領域における弾性確保、表面形状等の加工性等の点から好ましい。
【００３０】
また、基層の硬度は、ＪＩＳＡ―硬度で３５°〜４５°が好ましい。基層の硬度を上記範囲にすることによって、薄層化ブレード５３、供給ローラ５２や感光体２０などとの接触ニップを、ソフトなニップにすることができる。その結果、接触ニップでの低ストレス化を図ることができ、現像ローラ５１および現像ローラ５１と当接する部材（薄層化ブレード５３、供給ローラ５２や感光体２０）の劣化を抑制でき、長寿命化を図ることができる。また、接触ニップでのトナーのかかるストレスを抑制することができ、トナーの劣化を抑制することができる。これにより、長期に亘り安定してトナーを帯電させることができる。また、長期に亘り安定したトナー搬送性を維持することができる。
【００３１】
さらに、これら弾性体材料には、架橋してゴム状物質とするために、架橋剤、加硫剤を添加することができる。この場合、有機過酸化物架橋及び、硫黄架橋のいずれの場合でも、加硫助剤、加硫促進剤、加硫遅延剤等を用いることもできる。更にまた、上記以外にもゴム配合剤として一般に用いられている発泡剤、可塑剤、軟化剤、粘着付与剤、粘着防止剤、分離剤、離型剤、増量剤、着色剤等を、特性を損なわない範囲で添加することができる。
【００３２】
上記現像ローラ５１の表層５１ｃは、熱または紫外線硬化樹脂に、球状粒子５００や、不図示の導電性付与粒子などが添加されたものである。表層５１ｃの樹脂としては、摩擦帯電系列において、トナーよりも正極性に帯電しやすいものを使用するのが好ましい。しかし、本実施形態においては、薄層化ブレード５３、供給ローラ５２や感光体２０などとの接触ニップを、ソフトなニップにするなどして、長期に亘り安定したトナー帯電性を維持することができるので、表層５１ｃの樹脂として、摩擦帯電系列において、トナーよりも負極性に帯電しやすいものを使用してもよい。表層５１ｃの樹脂としては、汎用材料でよく、具体的には、ポリウレタン系、アクリル系、ポリエステル系、フェノール系、エポキシ系などの樹脂を用いることができる。球状粒子５００は、表層５１ｃの機械的強度を高め、球状粒子５００を表層５１ｃから一部露出させて、表層５１ｃの表面（外周面）に微小な凹凸を形成するものである。特に、本実施形態の現像装置５０においては、薄層化ブレード５３との当接圧が、５０〜７０［Ｎ／ｍ］と高く、同様に、感光体２０との当接圧も高いため、表層５１ｃに球状粒子５００を含有して表層５１ｃの機械的強度を高めることで、現像ローラ５１の耐久性を効果的に向上させることができる。また、球状粒子５００は、トナー荷電性と同じような帯電系列であるのが望ましい。また、球状粒子５００が、摩擦帯電系列において、トナーよりも正極性に帯電しやすくして、荷電助剤としての役割も期待してもよい。しかし、球状粒子５００が、摩擦帯電系列において、トナーよりも正極性に帯電しやすくすると、副作用としてトナーが球状粒子５００に静電的に付着しやすくなり、フィルミングしやすくなるので、これを考慮して材料選定を行う必要がある。なお、球状粒子５００の詳細については、後述する。
【００３３】
導電性付与粒子としては、カーボンブラック（ＣＢ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、二酸化チタン（チタニア）などを挙げることができる。
【００３４】
表層５１ｃは、各成分を溶媒中に分散混合して塗料化し、上記基層５１ｂの外周面に例えばディップ法、スプレーコート、ロールコート等の種々のコーティングを行うことで得られる。溶媒の種類としては、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、トルエンなどが挙げられる。溶媒の量は、表層樹脂成分に対して５〜２０％の割合で配合する。導電性付与粒子は、表層樹脂成分に対して、３〜１０％添加し、上記球状粒子５００は、表層樹脂成分に対して１０〜４０％の割合で添加する。
【００３５】
塗工する表層５１ｃの膜厚を、球状粒子５００の径よりも薄くすることで、図４に示すように、球状粒子５００が表層５１ｃから一部露出する現像ローラ５１を形成することができる。このように、球状粒子５００を表層５１ｃから一部露出させることで、現像ローラ５１表面に微小な凹凸を形成することができ、トナー搬送性を向上させることができる。また、感光体２０や薄層化ブレード５３などの摺擦を球状粒子５００が受け持つため、表層５１ｃの磨耗を抑制することができ、現像ローラ５１の寿命を延ばすことができる。
【００３６】
また、図５（ａ）に示すように、球状粒子５００を内包した表層５１ｃにしてもよい。塗工液を低粘度化し、かつ、表層５１ｃの膜厚を球状粒子５００の径よりも厚くすることで、図５（ａ）に示すように、球状粒子５００を内包した表層５１ｃを形成することができる。このように、球状粒子５００を内包させるように構成することによって、図４に示した構成に比べて、表層５１ｃの膜厚を厚くすることができる。図４に示すように、表層５１ｃの膜厚が薄い場合、基層５１ｂの添加剤が、現像ローラ表面にブリードアウトしやすい。このような基層５１ｂからのブリードアウトを抑制するには、樹脂の架橋密度を上げる必要があり、表層５１ｃは硬くなってしまう。表層５１ｃが硬くなってしまうと、接触ニップを、ソフトなニップにすることができず、耐久性を十分に向上させることができない。その結果、良好な耐久性を得られる球状粒子５００の露出量と、表層の膜厚との許容範囲が狭くなりやすい。一方、図５（ａ）に示すように、球状粒子５００を内包した表層５１ｃを形成する場合、表層５１ｃの膜厚を厚くすることできる。その結果、基層５１ｂの添加剤が現像ローラ表面にブリードアウトしにくくなるので、樹脂の架橋密度を下げることができ、表層５１ｃをソフトにすることができる。これにより、薄層化ブレード５３、供給ローラ５２、感光体２０などと柔軟性をもって接触することができ、上述したように、供給ローラ５２や薄層化ブレード５３、現像ローラ５２の劣化を抑制することができる。従って、長期に亘り安定してトナーを帯電させることができ、長期に亘り安定したトナー搬送性を維持することができる。
【００３７】
また、図５（ｂ）に示すように、球状粒子５００を内包し、かつ、一部の球状粒子５００の一部が表層５１ｃから露出する表層５１ｃとしてもよい。塗工液を低粘度化し球状粒子５００の添加量を増やし、かつ、表層５１ｃの膜厚を球状粒子５００の径よりも厚くすることで、図５（ｂ）に示すような表層５１ｃを形成することができる。このように構成することで、図４の特徴と、図５（ａ）の特徴とを併せ持つことができる。すなわち、図５（ａ）の構成の場合は、表層５１ｃが磨耗して、球状粒子５００が露出するまでは、トナー搬送性などに変化が生じるため、特性の初期変化が若干大きくなりやすいといった傾向がある。一方、図４の構成の場合は、初期から球状粒子５００が露出しているため、初期変化は、抑えられるが、上述したように、表層５１ｃを硬くする必要がある。図５（ｂ）の構成は、表層５１ｃの膜厚を厚くでき、初期時に球状粒子５００の一部が露出しているため、表層５１ｃをソフトにでき、かつ、初期変化も抑えることができるという図４の構成と図５（ａ）の構成の良いところを併せ持った構成にすることができる。
【００３８】
球状粒子５００としては、無機微粒子などの高硬度な材料を用いることで、表層５１ｃの機械強度が増し、現像ローラ５１の耐久性を向上させることができる。しかし、高硬度な無機微粒子は、表層５１ｃとなる樹脂が溶解した樹脂溶液よりも比重が重すぎるため、塗布前に塗工液を攪拌しても、すぐに沈降してしまう。その結果、基層５１ｂに塗布した塗工液にほとんど球状粒子５００が存在しなくなり、ほとんど球状粒子５００が存在しない表層５１ｃが形成されてしまうおそれがあった。特許文献１には、球状粒子５００として、球状の樹脂粒子からなる基材に、無機微粒子を付着または固着させたものを用いたものが記載されている。球状粒子５００の基材が、樹脂からなるので、球状粒子５００の比重が、表層５１ｃとなる樹脂が溶解した樹脂溶液の比重と近くなる。その結果、塗工液攪拌後、すぐに球状粒子５００が沈降するのを抑制することができ、球状粒子５００が分散した塗工液を基層５１ｂに塗布することができる。これにより、球状粒子５００が均一に分散した表層５１ｃを形成することができる。また、樹脂粒子の表面を高硬度の無機微粒子で覆うことで、球状粒子５００の機械的強度を高めることができる。これにより、現像ローラ５１の表面と摺擦する供給ローラ５２、薄層化ブレード５３および感光体２０との摺擦により球状粒子５００が磨耗するのを抑制することができ、現像ローラ５１の耐久性を高めることができる。しかし、この場合、高硬度の無機微粒子が、現像ローラ５１の表面から露出することなる。その結果、現像ローラ５１の表面と摺擦する供給ローラ５２、薄層化ブレード５３、感光体２０表面などが、無機微粒子との摺擦により早期に傷つき、供給ローラ５２、薄層化ブレード５３、感光体２０の寿命が早期にきてしまうというおそれがあった。
【００３９】
そこで、本実施形態においては、球状の樹脂粒子からなる基材５０１と、この基材５０１を被覆し、基材５０１よりも高硬度な無機微粒子５０２ａを含有する無機微粒子含有層５０２と、この無機微粒子含有層５０２を被覆し、無機微粒子５０２ａよりも低硬度な樹脂層５０３とからなる３層構造の球状粒子５００を用いた。このように、無機微粒子含有層５０２を無機微粒子５０２ａよりも低硬度な樹脂で覆うことで、球状粒子５００の表面を軟らかくすることができる。その結果、樹脂層５０３が摩滅して無機微粒子が露出するまで、供給ローラ５２、薄層化ブレード５３、感光体２０の傷つきを抑制することができ、供給ローラ５２、薄層化ブレード５３、感光体２０の寿命を延ばすことができる。
【００４０】
球状粒子５００の基材５０１としては、メラミン系樹脂、官能基が一つ少ないグアナミンなどのトリアジン系材料を用いることができる。基材５０１としての球状樹脂は、乳化重合法、懸濁重合法、分散重合法等の重合法を用いて得ることができる。また、粉砕法で得られた樹脂を熱処理によって球形化処理することで得ることもできる。
【００４１】
また、無機微粒子含有層５０２は、樹脂５０２ｂに無機微粒子５０２ａが密に充填されたものであり、無機微粒子５０２ａの直径は、１０〜１００［ｎｍ］であり、無機微粒子含有層５０２の膜厚は、無機微粒子５０２ａの粒径とほぼ同じにしている。無機微粒子５０２ａの直径が、１０［ｎｍ］未満だと、薄層化ブレード５３などとのストレスで無機微粒子５０２ａが、基材５０１の樹脂に埋没してしまう可能性がある。その結果、球状粒子５００が磨耗してしまう。また、無機微粒子５０２ａの直径が、１００［ｎｍ］を超えると、無機微粒子含有層５０２の表層部分の無機微粒子間距離が広がる。よって、樹脂層５０３が摩滅して、無機微粒子層５０２が露出すると、無機微粒子間の樹脂部分５０２ｂが磨耗し、極端な凹凸となる。その結果、無機微粒子５０２ａが離脱する可能性が高くなる。無機微粒子５０２ａとしては、シリカ、二酸化チタン（チタニア）、チタン酸ストロンチウム、アルミナ、酸化セリウムなどを用いることができる。無機微粒子含有層の樹脂５０２ｂとしては、メラミン系樹脂、官能基が一つ少ないグアナミンなどのトリアジン系材料を用いることができる。
【００４２】
また、無機微粒子含有層５０２を覆う樹脂層５０３は、超薄膜が望ましい。樹脂層５０３に用いる樹脂としては、無機微粒子５０２ａよりも硬度が低く、耐磨耗性に優れたものが好ましい。具体的には、機械的強度の観点から基層５０１と同じメラミン、グアナミン等のトリアジン系材料を用いるのが好ましい。また、ポリエステル、スチレンアクリルなどの材料を用いてもよい。
【００４３】
このように、無機微粒子含有層５０２を樹脂で被覆することによって、球状粒子５００の表面が軟質になり、供給ローラ５２、薄層化ブレード５３、感光体２０が、球状粒子５００と摺擦しても、供給ローラ５２、薄層化ブレード５３、感光体２０が傷つくのを抑制することができる。
【００４４】
また、球状粒子５００の直径としては、５〜２０［μｍ］が好ましい。球状粒子５００の直径が、５［μｍ］未満の場合、球状粒子５００の露出量（表層５１ｃの樹脂の部分からの高さ）を十分に得られない。その結果、薄層化ブレード５３などとの接触ニップで現像ローラ５１の表面が変形したときに、球状粒子５００が埋没して、表層５１ｃの樹脂部分が、薄層化ブレード５３などの接触部材と強く接触してしまい、表層５１ｃの樹脂部分が磨耗してしまう。その結果、現像ローラ５１の耐久性を十分に向上させることができない。また、球状粒子５００の直径が２０［μｍ］を超えると、表層５１ｃの樹脂マトリックス中に拘束しにくくなり、球状粒子５００が離脱しやすくなる。その結果、球状粒子５００による現像ローラ５１の耐久性を向上させる効果を十分に得られない。また、この離脱箇所は大きいため、この離脱箇所に基層５１ｂからのブリードアウトが起こりやすいという不具合もある。
【００４５】
また、球状粒子５００の比重は、球状粒子５００の粒子径にもよるが、溶媒に表層５１ｃの樹脂材が溶解した樹脂溶液には導電性付与粒子などの固形分が添加され増粘することも考慮すると、０．７〜２．０以下にするのが好ましい。球状粒子５００の比重が２．０を超えると、塗布前に塗工液を攪拌するなどしても、球状粒子５００が、塗工液にすぐに沈降してしまい、球状粒子５００がほとんど存在しない表層５１ｃが形成されてしまう。また、比重が、０．７未満だと、塗布前に塗工液を攪拌するなどしても、球状粒子５００が、塗工液に表面に浮上してしまい、同様に球状粒子５００がほとんど存在しない表層５１ｃが形成されてしまう。
【００４６】
次に、本出願人が行った検証実験について説明する。
［実施例１］
実施例１の現像ローラは、直径６［ｍｍ］の芯金の外周面に日本ゼオン社製エピクロロヒドリンゴム（ＨｙｄｒｉｎＨ７５）からなり、肉厚３［ｍｍ］の基層が形成されている。表層を形成するための塗工液は、次のようにして作成した。表層樹脂材としてのポリオール（三井化学ポリウレタン社製  Ｄ１７０）２重量部、イソシアネート（三井化学ポリウレタン社製  Ａ２７８９）５重量部を、溶媒としての酢酸エチル３０重量部に溶解させる。ついで、導電性付与粒子としてのカーボンブラック（ＣＢ）５重量部、球状粒子としてオプトビーズ（日産化学工業社製  １０５００Ｍ）を１０重量部添加して、塗工液を作成した。球状粒子として用いるオプトビーズは、メラミン樹脂からなる球状の樹脂粒子をメラミン樹脂にシリカが密に充填された無機微粒子含有層で覆い、無機微粒子含有層をメラミン樹脂からなる樹脂層で覆ったものである。この塗工液に触媒ジオクチル錫ジアセテート０．０２重量部添加した後、塗工液を攪拌してから、塗工液を基層の外周面にスプレーコートし、１６０℃で１時間加熱した後、１５０℃で１時間加熱硬化させることで、表層を形成し、実施例１の現像ローラを作成した。また、表層の膜厚は、先の図４に示すように、球状粒子の一部が、露出するような膜厚にした。
【００４７】
［実施例２］
実施例２の現像ローラは、溶媒を酢酸エチル２４重量部と酢酸ブチル６重量部とで構成し、表層の加熱硬化条件を１６０℃で１時間にした、かつコーティングパス回数を２倍にした以外は、実施例１と同条件で作成した。実施例２では、溶媒を実施例１と異ならせて、溶媒の沸点を少し変えているので、コーティング時の球状粒子の沈み込みによりほとんどの球状粒子５００が表層５１ｃの樹脂材により覆われた現像ローラが得られた。
【００４８】
［実施例３］
実施例３の現像ローラは、球状粒子の添加量を２０重量部にした以外は、実施例２と同条件で作成した。実施例３では、球状粒子の量を増やしているので、表層５１ｃの樹脂材により覆われた球状粒子と、表層５１ｃから一部が露出した球状粒子とが混在する現像ローラが得られた。
【００４９】
［比較例１］
比較例１の現像ローラは、球状粒子をシリカ（株式会社マイクロン社製  ＨＳ１０１）にした以外は、実施例１と同条件で作成したものである。
【００５０】
［比較例２］
比較例２の現像ローラは、球状粒子をアクリル樹脂（日本触媒社製  ＭＡ１０１０）にした以外は、実施例１と同条件で作成したものである。
【００５１】
検証実験は、表層の造膜性、現像ローラの耐磨耗性、現像ローラの荷電搬送性、感光体表面の縦スジについて調べた。
【００５２】
［表層の造膜性］
表層５１ｃの造膜性は、現像ローラ５１の表層５１ｃを電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、球状粒子５００が均一に分散された表層５１ｃが形成されている場合は◎、表層５１ｃの球状粒子５００がほとんど存在していない場合は×評価とした。
【００５３】
［現像ローラの耐磨耗性］
現像ローラの耐磨耗性は、リコー社製ＩＰＳＩＯ  ＳＰＣ３１０に上記現像ローラを組み込んで、５％チャートで３Ｐ／Ｊ（３枚連続でプリントして休止、これを繰り返す動作）で５０００枚耐久試験を行った後の現像ローラの表面粗さと、耐久試験前の現像ローラの表面粗さとを調べ、表面粗さＲａの変化の割合を調べた。表面粗さＲａの変化が、１０％未満の場合は◎、表面粗さＲａの変化が、１０％以上３０％未満の場合は○、表面粗さの変化が３０％以上の場合は×と評価した。このときの薄層化ブレードの線圧は、４０〜７０［Ｎ／ｍ］、感光体との当接圧は、２０〜４０［Ｎ／ｍ］に設定した。
【００５４】
［荷電性］
荷電性は、リコー社製ＩＰＳＩＯ  ＳＰＣ３１０に上記現像ローラを組み込んで、５％チャートで３Ｐ／Ｊで５０００枚耐久試験を行い、耐久前後の現像ローラ上のトナーＱ／Ｍを測定した。測定はトレック社製吸引式小型帯電量測定装置Model210HS-3を使用した。トナー帯電量の変化が、１５％未満の場合は◎、帯電量の変化が１５％以上、３０％未満の場合は○、３０％以上の場合は×と評価した。
【００５５】
［Ｐ／Ｃ縦スジ評価］
上述の現像ローラの耐磨耗性評価試験と同じ条件で耐久試験を行なった後の感光体表面をレーザ顕微鏡で観察し、微小な縦研磨筋を観察した。スジが無いものを◎、多少のスジがあるが問題ないレベルのものを○、研磨スジが多く問題レベルのものを×とした。
【００５６】
その結果を、表１に示す。
【表１】
0005517056.tif 000002
【００５７】
表１に示すように、実施例１〜３は、球状粒子５００が均一に分散した表層５１ｃを形成することができた。これは、実施例１〜３の球状粒子５００は、基材５０１が樹脂粒子であるため、比重が、表層５１ｃを形成する樹脂（ポリオールおよびイソシアネート）が溶解した樹脂溶液の比重に近い。このため、塗工液を攪拌後、ある程度の期間、球状粒子５００が塗工液に分散するので、球状粒子５００が分散した塗工液を基層５１ｂの外周面に塗布することができる。これにより、球状粒子５００が均一に分散した表層５１ｃを形成できたと考えられる。一方、比較例１に示すように、球状粒子５００をシリカとしたものは、表層を形成する樹脂が溶解した樹脂溶液に対して重すぎるため、塗工前に塗工液を攪拌しても、すぐに沈降してしまう。その結果、基層５１ｂに塗布した塗工液にほとんど球状粒子５００が存在しなくなり、球状粒子５００がほとんど存在しない表層５１ｃが形成されたと考えられる。
【００５８】
また、実施例１〜３の現像ローラにおいては表面粗さＲａの変化が３０％未満であった。これは、実施例１〜３の球状粒子５００は、無機微粒子含有層５０２を有しており、機械的強度を高めている。このため、球状粒子５００が感光体２０、薄層化ブレード５３、供給ローラ５２との摺擦により、磨耗するのを抑制することができ、表面粗さＲａの変化を３０％未満に抑えられたと考えられる。このように、実施例１〜３は、表面粗さの変化を３０％未満に抑えることができたので、経時に亘り現像ローラ表面に所定の凹凸が存在し、経時に亘り安定したトナー搬送性を維持することができた。一方、比較例２においては、球状粒子５００がアクリル粒子であるので、球状粒子５００が感光体２０、薄層化ブレード５３、供給ローラと５２の摺擦により、磨耗してしまい、表面粗さＲａの変化が３０％以上になったと考えられる。このように、比較例１においては、表面粗さＲａの変化が３０％以上変化し、現像ローラ表面の凹凸が失われてしまうので、経時に亘りトナー搬送性を維持することができなかった。また、比較例１においては、表層５１ｃに球状粒子５００がほとんど存在しないため、現像ローラの表面磨耗を抑制することができず、表面粗さＲａの変化が３０％以上になったと考えられる。
【００５９】
また、球状粒子５００の添加量を実施例１や２よりも増やした実施例３は、現像ローラにおいては表面粗さＲａの変化を１０％未満に抑えることができた。これは、球状粒子の添加量を増やしたことで、表面に露出する球状粒子５００の数が増え、球状粒子５００が受ける薄層化ブレード５３や感光体２０からの荷重が少なくなる。その結果、球状粒子５００の磨耗が実施例１、２よりも抑制され、実施例３の現像ローラにおいては表面粗さＲａの変化を１０％未満に抑えることができたと考えられる。
【００６０】
また、実施例１〜３においては、トナーの帯電量の変化を３０％未満に抑えることができた。実施例１〜３においては、表層５１ｃから露出した球状粒子が経時に亘り存在することができ、薄層化ブレード５３や供給ローラ５２などとの接触ニップにおいて、球状粒子の存在により、現像ローラ表面上のトナーにかかるストレスを抑制できたと考えられる。その結果、トナーの劣化を抑制することができ、経時に亘り良好なトナー帯電性が得られたためと考えられる。特に、実施例３においては、トナーの帯電量の変化を１５％未満に抑えることができた。これは、実施例１においては、表層が薄膜なので、架橋条件（１６０℃で１時間＋１５０℃で１時間加熱）を高める必要が有り、実施例２、３と比較して表層が硬い。このため、薄層化ブレード５３や供給ローラ５２などとの接触ニップにおいて、現像ローラの表面が実施例２、３と比較して柔軟に変形できない。よって、薄層化ブレード５３や供給ローラ５２などとの接触ニップにおいて、実施例２、３に比較して、トナーにかかるストレスが大きいため、実施例１は、トナーの帯電量の変化を１５％未満に抑えることができなかったと考えられる。また、実施例２は、膜厚が厚く、ほとんどの球状粒子５００が、表層に内包されているため、使用初期時は、表層５１ｃの樹脂部分が、接触ニップで相手部材（感光体２０、供給ローラ５２、薄層化ブレード５３）と摺擦し、磨耗する。そして、球状粒子５００が露出すると、表層５１ｃの樹脂部分が接触ニップで相手部材と摺擦しなくなり、表層５１ｃの表面形状が安定する。その結果、球状粒子が露出する前と、球状粒子が露出してからとでは、トナーの帯電させやすさなどが異なる。よって、実施例２においても、初期時と耐久試験後とのトナーの帯電量の変化を１５％未満に抑えることができなかったと考えられる。一方、実施例３は、表層５１ｃの膜厚も厚いため、表層５１ｃをソフトにでき、実施例１に比べて、トナーにかかるストレスを抑えることができる。また、使用初期時から球状粒子の一部が表層から露出しているので、実施例３の現像ローラは、トナー帯電量変化を１５％未満に抑えることができたと考えられる。
【００６１】
一方、比較例２においては、球状粒子５００がアクリル粒子であったため、球状粒子５００が早期に磨耗し、現像ローラの凹凸性が失われてしまう。その結果、薄層化ブレード５３や供給ローラ５３などの接触ニップにおいて、現像ローラ表面のトナーにかかるストレスを抑制できない。このため、トナーが早期に劣化し、トナーの帯電量の変化が３０％以上になったと考えられる。
【００６２】
また、実施例１〜３において、耐久試験後の感光体２０の研磨スジを、問題ないレベルに抑えることができた。これは、樹脂層５０３で無機微粒子含有層５０２を覆ったことにより、樹脂層５０３が摩滅するまで、感光体２０が、高硬度の無機微粒子５０２ａと摺擦することがない。よって、感光体２０、薄層化ブレード５３、供給ローラ５２の傷つきを抑制することができたため、耐久試験後の感光体２０に寿命をきたすほどの研磨スジが生じていなかったと考えられる。特に、実施例３は、実施例１、２よりも、露出する球状粒子５００の数が多いため、接触ニップで相手部材（感光体２０、供給ローラ５２、薄層化ブレード５３）から受ける圧力が小さくなり、樹脂層５０３の磨耗が抑制されたと考えられる。これにより、実施例１、２に比べて、感光体２０が、球状粒子５００の無機微粒子５０２ａと摺擦するタイミングが遅くなり、耐久試験後の感光体２０に研磨スジが確認されなかったと考えられる。
【００６３】
一方、比較例２においては、耐久試験終了後、現像ローラの表面を確認すると、スティックスリップによると思われる周方向に数μｍ〜数十μｍの凹凸を持った現像ローラ膜磨耗が発生していた。そして、この現像ローラ膜磨耗の凹凸部に選択的にトナーフィルミングが生じ、そのフィルミング部にトナーのシリカやチタンなどの外添剤が付着し、外添剤がリッチなフィルミング部となっていた。このシリカやチタンなどの外添剤がリッチなフィルミング部が感光体と摺擦して、感光体表面に多くの研磨スジが入ったと考えられる。また、比較例１においては、表層にわずかに存在する球状粒子としてのシリカが、感光体表面と摺擦したため、感光体表面に研磨キズが確認されたと考えられる。
【００６４】
このように、球状の樹脂粒子からなる基材５０１と、この基材５０１を被覆し、基材５０１よりも高硬度な無機微粒子５０２ａを含有する無機微粒子含有層５０２と、この無機微粒子含有層５０２を被覆し、無機微粒子５０２ａよりも低硬度な樹脂層５０３とからなる３層構造の球状粒子５００を用いることで、球状粒子５００が均一に分散した表層５１ｃを形成することができ、現像ローラ５１の耐磨耗性を向上することができ、トナー帯電量の変化を抑制することができる現像ローラ５１を得ることができる。さらに、感光体２０など、現像ローラ５１の表面と接触する部材の傷つきを抑制することのできる現像ローラを得ることができる。
【００６５】
以上、本実施形態の現像ローラ５１は、芯金５１ａと、芯金５１ａの外周に形成された弾性を有する基層５１ｂと、基層５１ｂの外周に形成され、球状粒子５００を含有する樹脂からなる表層５１ｃとを備えている。そして、球状粒子５００は、球状の樹脂粒子からなる基材５０１と、基材５０１よりも硬質な無機微粒子５０２ａを含有し、基材５０１表面を被覆した無機微粒子含有層５０２と、無機微粒子５０２ａよりも軟質な樹脂からなり無機微粒子含有層５０２を被覆した樹脂層５０３とかなっている。かかる構成を有することで、感光体２０や薄層化ブレード５３などの現像ローラ５１と接触部材は、現像ローラ５１の表面から一部が露出した球状粒子５００の樹脂層５０３と摺擦することなり、樹脂層５０３が摩滅するまでは、無機微粒子５０２ａと摺擦しなくなる。その結果、現像ローラ５１と接触する部材が、無機微粒子５０２ａとの摺擦によって、傷つく時期を遅らせることができ、結果的に現像ローラ５１と接触する部材の寿命を延ばすことができる。また、球状粒子５００は、無機微粒子含有層５０２を有しているので、球状粒子５００が磨耗するのを抑制することができる。これにより、現像ローラ５１の表層５１ｃの磨耗を抑制することができ、現像ローラ５１の耐久性を向上させることができる。さらに、球状粒子５００の基材５０１は、樹脂粒子であるので、球状粒子の比重が、表層５１ｃを形成する樹脂剤が溶媒に溶解した樹脂溶液の比重に対して、大きく異なることはない。よって、樹脂溶液に球状粒子５００を添加して、攪拌することによって、ある程度の期間、球状粒子５００が樹脂溶液に分散する。よって、この樹脂溶液に球状粒子５００を添加して塗工液を得て、現像ローラ５１の基層５１ｂにこの塗工液を塗布することで、現像ローラ５１の表層５１ｃを形成するようにすれば、球状粒子５００が均一に分散した表層５１ｃを形成することができる。
【００６６】
また、上記球状粒子５００の平均粒径を、５μｍ以上２０μｍ以下にすることで、薄層化ブレードなどとの接触ニップで現像ローラの表面が変形したときに、球状粒子が埋没するのを抑制することができ、表層の樹脂部分が磨耗してしまうのを抑制することができる。また、表層の樹脂マトリックス中に拘束しやすくなり、球状粒子が離脱するのを抑制することができる。
【００６７】
また、上記球状粒子の比重を、０．７以上２．０以下とすることで、塗工液攪拌後、ある程度の期間、球状粒子が塗工液に分散した状態を維持することができる。これにより、現像ローラの基層に球状粒子が分散した塗工液を塗布することができ、球状粒子が分散した表層を得ることができる。
【００６８】
また、球状粒子を表層の表面から一部露出させることで、現像ローラの表面に微小な凹凸を形成することができ、トナー搬送性を向上させることができる。また、感光体との接触や、薄層化ブレードとの接触を球状粒子が受け持つことになるので、現像ローラ表層の磨耗を抑制することができる。
【００６９】
また、基層のＪＩＳ−Ａ硬度を、３５°以上４５°以下とすることで、薄層化ブレード５３などとの接触ニップに柔軟性をもたせることができ、接触ニップでのトナーにかかるストレスや、現像ローラ５１にかかるストレス、薄層化ブレード５３などの現像ローラ５１と接触する部材にかかるストレスを抑制することができる。これにより、装置の耐久性を向上するこおとができ、経時にわたり良好なトナーの帯電性、トナー搬送性などを維持することができる。
【００７０】
また、本実施形態に係る現像装置は、感光体上のトナー像を一旦中間転写体に転写し、その後中間転写体上のトナー像を転写紙に転写する画像形成装置の他に、図示しないが、感光体上に形成したトナー像を転写紙に直接転写する画像形成装置等にも搭載することができる。また、ひとつの感光体及びひとつの現像装置を有するモノクロ画像形成装置であってもよい。
【符号の説明】
【００７１】
２：転写紙
６：定着ユニット
８：光学ユニット
１０：中間転写ユニット
１５：画像ステーション
２０：感光体
３０：帯電装置
４０：クリーニング装置
４０：クリーニング装置
５０：現像装置
５１：現像ローラ
５１ａ：芯金
５１ｂ：基層
５１ｃ：表層
５２：供給ローラ
５３：薄層化ブレード
５００：球状粒子
５０１：基材
５０２：無機微粒子含有層
５０２ａ：無機微粒子
５０３：樹脂層
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７２】
【特許文献１】特開２００７−２６４６１４号
【図１】
0005517056.tif 000003
【図２】
0005517056.tif 000004
【図３】
0005517056.tif 000005
【図４】
0005517056.tif 000006
【図５】
0005517056.tif 000007