(57)【要約】【課題】現像性を維持しつつ、カブリの発生を抑制する。【解決手段】トナーを表面に担持可能であって、電圧が印加されることで表面に担持するトナーを感光体ドラム１の表面に供給する現像ローラ１４において、弾性層と、弾性層を覆う表面層であって酸化アルミニウムを含む表面層とを有し、表面層の酸化アルミニウムは、４配位のアルミニウム原子と、４配位のアルミニウム原子よりも存在比率が高い６配位のアルミニウム原子とを含むことを特徴とする。【選択図】図４
2015094896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を表面に担持可能であって、電圧が印加されることで表面に担持する現像剤を像担持体の表面に供給する現像剤担持体において、
弾性層と、前記弾性層を覆う表面層であって酸化アルミニウムを含む表面層とを有し、
前記表面層の酸化アルミニウムは、４配位のアルミニウム原子と、前記４配位のアルミニウム原子よりも存在比率が高い６配位のアルミニウム原子とを含むことを特徴とする現像剤担持体。
【請求項２】
体積抵抗が２×１０４Ωより大きく５×１０６Ωより小さいことを特徴とする請求項１に記載の現像剤担持体。
【請求項３】
前記表面層の体積抵抗率が１０１１Ωｃｍ以上であって１０１４Ωｃｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像剤担持体。
【請求項４】
前記表面層の厚みが０．０５μｍ以上であって１．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像剤担持体。
【請求項５】
前記表面層の厚みが０．１μｍ以上であって、０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像剤担持体。
【請求項６】
Ａｓｋｅｒ−Ｃ硬度が、３０度より大きく８０度より小さいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の現像剤担持体。
【請求項７】
前記現像剤は一成分非磁性トナーであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の現像剤担持体。
【請求項８】
現像剤を収容する現像容器と、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の現像剤担持体と、
を有することを特徴とする現像装置。
【請求項９】
画像形成装置の本体に着脱可能であり、画像形成プロセスを行うプロセスカートリッジであって、
現像剤像を担持可能な像担持体と、
前記像担持体上の静電潜像を現像することにより前記現像剤像を形成する請求項１乃至８のいずれか１項に記載の現像剤担持体と、
を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１０】
現像剤像を担持可能な像担持体と、
前記像担持体上の静電潜像を現像することにより前記現像剤像を形成する請求項１乃至８のいずれか１項に記載の現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に電圧を印加する印加手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤担持体、現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を利用した画像形成装置として、像担持体としての感光体ドラムと、現像剤担持体としての現像ローラとを有するものが知られている。この画像形成装置においては、感光体ドラム上に形成された潜像に対して、現像ローラに担持される現像剤としてのトナーを転移させることにより、潜像を顕在化させる現像工程が行われる。
【０００３】
従来の一成分トナーを用いた現像方式としては、弾性層を有する現像ローラを用いた接触現像方式が提案されている。感光体ドラムと現像ローラが接触する接触領域（以下、現像ニップ部という）のうち、本来トナーを転移させたくない感光体ドラム上の領域（以下、非画像部という）では、感光体ドラムから現像ローラへと向かう力をトナーが受けるように電圧が印加されている。
【０００４】
ここで、本来トナーを転移させたくない感光体ドラム上の非画像部にも、トナーが転移してしまう非画像部汚れ（以下、カブリという）という問題が発生する場合がある。カブリは、感光体ドラムと現像ローラが接触する現像ニップ部で、トナーの電荷が減衰したり、トナーの極性が反転することにより発生する。特に、高湿環境下において、トナーに対する帯電付与性が低下することが知られている。トナーに対する帯電付与性が低下すると、トナーの電荷が減衰し、カブリ量が増加してしまう。
【０００５】
そこで、特許文献１においては、感光体ドラムの非画像部にトナーが転移してしまうカブリを抑制するため、現像ローラの体積抵抗を所定値以上に設定することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平７−３１４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、単に現像ローラの体積抵抗を大きくするだけでは、濃度薄が発生するなど現像性が悪化してしまう。
【０００８】
そこで、上記課題に鑑みて、本発明は、現像性を維持しつつ、カブリの発生を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る現像剤担持体は、
現像剤を表面に担持可能であって、電圧が印加されることで表面に担持する現像剤を像担持体の表面に供給する現像剤担持体において、
弾性層と、前記弾性層を覆う表面層であって酸化アルミニウムを含む表面層とを有し、
前記表面層の酸化アルミニウムは、４配位のアルミニウム原子と、前記４配位のアルミニウム原子よりも存在比率が高い６配位のアルミニウム原子とを含むことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る現像装置は、現像剤を収容する現像容器と、上記現像剤担持体と、
を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るプロセスカートリッジは、
画像形成装置の本体に着脱可能であり、画像形成プロセスを行うプロセスカートリッジであって、現像剤像を担持可能な像担持体と、前記像担持体上の静電潜像を現像することにより前記現像剤像を形成する上記現像剤担持体と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る画像形成装置は、
現像剤像を担持可能な像担持体と、前記像担持体上の静電潜像を現像することにより前記現像剤像を形成する上記現像剤担持体と、前記現像剤担持体に電圧を印加する印加手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、現像性を維持しつつ、カブリの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略断面図
【図２】実施形態１に係るカートリッジの構成を示す概略断面図
【図３】実施形態２に係るカートリッジの構成を示す概略断面図
【図４】実施例１の現像ローラを示す斜視図
【図５】現像ローラの体積抵抗の測定について説明するための図
【図６】現像ローラの各層の体積抵抗率の測定について説明するための図
【図７】現像ニップ部通過前後のトナーコート層の電荷量を示すグラフ
【図８】ＮＭＲ測定結果の１例を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施形態に限定する趣旨のものではない。
【００１６】
（実施形態１）
図１、図２を参照して、実施形態１について説明する。図１は、本実施形態１、２に係る画像形成装置の構成を示す概略断面図である。図２は、実施形態１に係るカートリッジの構成を示す概略断面図である。
【００１７】
図１に示すように、画像形成装置は、露光装置としてのレーザ光学装置３、一次転写装置５、中間転写体６、二次転写装置７、定着装置１０を有している。また、画像形成装置は、画像形成プロセスを行うプロセスカートリッジ（以下、単にカートリッジという）１１を装置本体に着脱可能に有している。図２に示すように、カートリッジ１１は、潜像を担持可能な像担持体としての感光体ドラム１、帯電装置としての帯電ローラ２、現像装置４、クリーニングブレード９を有している。
【００１８】
感光体ドラム１は図２中の矢印ｒ方向に回転可能に設けられており、帯電ローラ２によって、感光体ドラム１表面は一様な表面電位Ｖｄに帯電される（帯電工程）。そして、レーザ光学装置３からレーザ光が照射されることにより、感光体ドラム１の表面に静電潜像が形成される（露光工程）。さらに、現像装置４から現像剤としてのトナーが供給されることにより、静電潜像は現像剤像としてのトナー像として可視化される（現像工程）。
【００１９】
可視化された感光体ドラム１上（像担持体上）のトナー像は、一次転写装置５によって中間転写体６上に転写された後、二次転写装置７によって記録メディアである紙８に転写される（転写工程）。ここで、転写工程時に転写されずに感光体ドラム１上に残存した転写残トナーは、クリーニングブレード９によって掻き取られる（クリーニング工程）。感光体ドラム１の表面のクリーニングが行われた後、さらに、上述の帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程が繰り返し行われる。一方、トナー像が転写された紙８は、定着装置１０によってトナー像が定着された後、画像形成装置外に排出される。
【００２０】
実施形態１において、装置本体にはカートリッジ１１の装着部が４つ設けられている。そして、中間転写体６の移動方向上流側から、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーが充填されたカートリッジ１１が装着され、それら各色のトナーが中間転写体６に順次転写されてカラー画像が形成される。
【００２１】
感光体ドラム１は、導電性基体であるＡｌ（アルミニウム）シリンダ上に、正電荷注入防止層、電荷発生層、電荷輸送層を順に重ねて塗工された有機感光体が積層されて形成される。感光体ドラム１の電荷輸送層としてアリレートを用い、電荷輸送層の膜厚は２３μｍに調整した。電荷輸送層は、電荷輸送材料を結着剤と共に溶剤に溶解させて形成される。有機の電荷輸送材料の例としては、アクリル樹脂、スチレン系樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート、ポリサルホン、ポリフェニレンオキシド、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキド樹脂、及び不飽和樹脂等が挙げられる。これらの電荷輸送材料は１種類を用いてもよいし、２種類以上組み合わせて用いてもよい。
【００２２】
帯電ローラ２は、導電性支持体である芯金に半導電性のゴム層が設けられて形成される。この帯電ローラ２の抵抗は、導電性の感光体ドラム１に対して２００Ｖの電圧を印加したときに約１０５Ωの抵抗を示す。
【００２３】
図２に示すように、現像装置４は、現像容器１３と、トナーを担持可能な現像剤担持体としての現像ローラ１４と、供給ローラ１５と、規制部材である規制ブレード１６を備える。現像容器１３には、現像剤としてのトナー１２が収容されている。現像ローラ１４は、図２中の矢印Ｒ方向に回転可能に設けられている。供給ローラ１５は、現像ローラ１４にトナー１２を供給する。規制ブレード１６は、現像ローラ１４上（現像剤担持体上）のトナーを規制する。また、供給ローラ１５は現像ローラ１４に当接して回転可能に設けられており、規制ブレード１６はその一端が現像ローラ１４に当接している。
【００２４】
供給ローラ１５は、導電性支持体である外径φ５．５ｍｍの芯金電極１５ａの周囲に、発泡ウレタン層１５ｂが設けられて構成されている。発泡ウレタン層１５ｂを含んだ供給ローラ１５全体の外径はφ１３ｍｍである。供給ローラ１５の現像ローラ１４に対する侵入量は１．２ｍｍである。供給ローラ１５と現像ローラ１４とは、その当接部において、お互いが逆方向の速度を持つような方向に回転する。発泡ウレタン層１５ｂにはその周囲に存在するトナー１２の粉圧が作用し、さらに供給ローラ１５が回転することで、トナー１２が発泡ウレタン層内に取り込まれる。トナー１２を含んだ供給ローラ１５は、現像ローラ１４との当接部において現像ローラ１４にトナー１２を供給し、さらにトナー１２と摺擦することでトナー１２に予備的な摩擦帯電電荷を与える。一方、供給ローラ１５は、感光体ドラム１と現像ローラ１４との当接領域（以下、現像ニップ部という）Ｎにおいて、感光体ドラム１に供給されることなく現像ローラ１４上に残留したトナーを引き剥がす役割も有する。
【００２５】
供給ローラ１５から現像ローラ１４へ供給されたトナー１２は、現像ローラ１４の回転により、規制ブレード１６に達し、所望の帯電量と層厚に調整される。規制ブレード１６は、厚さ８０μｍのＳＵＳ（ステンレス鋼）ブレードであり、現像ローラ１４の回転に逆
らう向き（カウンター方向）に配置されている。また、規制ブレード１６には、現像ローラ１４に対して電位差２００Ｖとなるように電圧が印加される。この電位差は、トナー１２のコートを安定化させるためのものである。規制ブレード１６により現像ローラ１４上に形成されたトナー層（現像剤層）は、現像ニップ部Ｎへ搬送され、現像ニップ部Ｎにおいて反転現像が行われる。
【００２６】
現像ローラ１４端部に設けられる不図示のコロによって、現像ローラ１４の感光体ドラム１への侵入量は４０μｍに設定する。感光体ドラム１に押し付けられることにより、現像ローラ１４表面が変形して現像ニップ部Ｎを形成し、安定した当接状態により現像を行うことができる。また、現像ローラ１４は感光体ドラム１と当接する現像ニップ部Ｎにおいて、感光体ドラム１に対して１１７％の周速比を持って、感光体ドラム１の回転方向（ｒ方向）と同方向（Ｒ方向）に回転する。すなわち、感光体ドラム１は、現像ニップ部Ｎにおける表面移動方向が現像ローラ１４と同方向となるよう回転可能に設けられ、現像ローラ１４の方が感光体ドラム１よりも回転の速さが速い。このような周速差を設ける理由は、トナーにせん断力を与え、実質的な付着力を低減させて、電界による制御性を高める目的がある。
【００２７】
実施形態１の構成における具体的な電圧について説明する。帯電ローラ２へ−１０５０Ｖを印加することにより、感光体ドラム１表面を−５００Ｖに均一に帯電することで、暗電位Ｖｄを形成する。画像が形成される画像部の電位（明電位Ｖｌ）は、レーザ光学装置３により、−１００Ｖに調整する。このとき、現像ローラ１４に−３００Ｖの電圧を印加することで、ネガ極性のトナーを画像部（明電位Ｖｌの領域）へ転移することで反転現像を行う。また、｜Ｖｄ−Ｖｄｃ｜をＶｂａｃｋと呼び、Ｖｂａｃｋを２００Ｖとした。なお、本実施形態に係る画像形成装置は、現像ローラ１４に電圧を印加するための印加手段としての電源を有している。
【００２８】
実施形態１においては、現像剤であるトナー１２として一成分非磁性トナーを用いた。トナー１２は、結着樹脂、電荷制御剤を含むように調整され、流動化剤などを外添剤として添加することでネガ極性を有するように作製した。また、トナー１２は、重合法により作製され、平均粒径は約５μｍに調整した。
【００２９】
さらに、現像装置４の現像容器１３内に充填するトナー量は、画像比率５％換算画像を３０００枚印字可能相当量とした。画像比率５％の横線の具体例としては、１ドットライン印字後、１９ドットライン非印字を繰り返すような画像が挙げられる。
【００３０】
画像形成プロセスにおいて、感光体ドラム１は、１２０ｍｍ／ｓｅｃの回転速度で画像形成装置により図中矢印ｒ方向へ回転駆動する。また、本実施形態の画像形成装置においては、厚い記録紙（厚紙）通紙時における定着のための熱量を確保するため、通常速度よりも遅い６０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードの低速モードを有している。なお、本実施形態おいては、２種類のプロセスモードのみの動作であるが、記録紙の厚み等に応じて、複数のプロセスモードを有し、各プロセスモードに対応した制御を実行可能に構成されていてもよい。
【００３１】
（実施形態２）
次に、図３を参照して、実施形態２について説明する。図３は、実施形態２に係るカートリッジの構成を示す概略断面図である。実施形態２に係る画像形成装置は、転写式電子写真プロセス利用、トナーリサイクルプロセス（クリーナレスシステム）のレーザプリンタである。前述の実施形態１の画像形成装置と同様の点については再度の説明を省略し、異なる点についてのみ以下説明する。実施形態１と最も異なる点は、感光体ドラム１をクリーニングするクリーニングブレード９を廃し、転写残トナーをリサイクルするところに
ある。転写残トナーが帯電など他のプロセスに悪影響を及ぼさないように、転写残トナーを循環させて現像装置４に回収する。具体的には、実施形態１に対し以下の構成を変更した。
【００３２】
帯電について、帯電ローラ２は実施形態１と同様のものを用いているが、帯電ローラ２のトナー汚れを防止する目的から帯電ローラ当接部材２０を備える。帯電ローラ当接部材２０は、１００μｍのポリイミドのフィルムを使用し、線圧１０（Ｎ／ｍ）以下で帯電ローラ２に当接する。ポリイミドを用いたのは、トナーに対し負電荷を与える摩擦帯電特性を有しているためである。帯電ローラ２がその帯電極性と逆極性（プラス極性）のトナーで汚れた場合であっても、帯電ローラ当接部材２０がトナーの電荷をプラスからマイナスへと帯電し、帯電ローラ２が速やかにトナーを吐き出し現像装置４に回収することが可能となる。
【００３３】
また、現像装置４でのトナー回収性を向上するため、暗電位Ｖｄの絶対値および、Ｖｂａｃｋの値を大きく設定した。具体的には、帯電ローラ２への印加電圧を−１３５０Ｖとすることで、感光体ドラム１表面を一様な表面電位Ｖｄ＝−８００Ｖを設定した。さらに、現像バイアスを−３００Ｖとすることで、Ｖｂａｃｋ=５００Ｖと設定した。
【００３４】
＜実施例１＞
次に、図４を用いて、実施例１の現像ローラ１４について説明する。図４は、実施例１の現像ローラを示す斜視図である。図４に示す本実施例に用いる現像ローラは、以下のように作製した。
【００３５】
導電性支持体である外径φ６ｍｍの芯金電極１４ａの周囲に、導電剤が配合された導電性のゴム層１４ｂ１を設け、外径をφ１１．５ｍｍとした。ここで、ゴム層の材質はシリコンゴム、ウレタンゴム、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン共重合体）、ヒドリンゴム、又はこれらが混合されたゴム、一般的にゴムが使用可能である。
【００３６】
実施例１においてはシリコンゴムを２．５ｍｍ、ウレタン層１０μｍ形成し、ゴム層１４ｂ１とした。導電剤として、カーボン粒子、金属粒子、イオン導電粒子等を分散させることで所望の抵抗値を得ることができるところ、実施例１においてはカーボン粒子を用いた。また、ゴム層１４ｂ１は、現像ローラ１４全体の硬度調整のためにシリコンゴム量と充填剤であるシリカ量を調整して、所望の硬度を有するように作製した。
【００３７】
さらに、作製したゴム層１４ｂ１に対して、真空蒸着により、表面層としての酸化アルミニウム膜１４ｂ２を約３００ｎｍ形成した。具体的には、真空下で、Ａｌ２Ｏ３顆粒を電子線加熱により気化させることによりゴム層１４ｂ１表面に積層させることで酸化アルミニウム膜１４ｂ２を形成した。
【００３８】
ここで、表面層の材料分析は、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光）によりアルミニウム及び酸素の存在を確認し、固体ＮＭＲ（固体高分解能核磁気共鳴）を用いてアルミニウム原子の周りに酸素原子が４個、５個、６個それぞれ配位する状態の比率を算出することで行う。
【００３９】
図８にＮＭＲ測定結果の１例を示す。各化学シフト（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｓｈｉｆｔ）量は、図８に示す各配位数に帰属されるアルミニウム周りに存在する原子の配位数を示し、実施例１では配位元素は酸素である。
【００４０】
次に、各ピーク分離することで、各ピークの占有面積を算出し、各配位数の配位状態の比率を求めた。実施例１においては、４配位が１５％、５配位が３０％、６配位が５５％であった。すなわち、４配位に比べ６配位の存在比率が多いことを確認した。
【００４１】
４配位、５配位、６配位の各存在比率σ４、σ５、σ６とし、Ｊ=σ６／（σ４＋σ６
）×１００とすると、Ｊが５０％より大きいとき、４配位に比べ６配位の比率が高いことを示し、５０％未満では４配位に比べ６配位の比率が低いことを示す。実施例１においてはＪ＝７８％である。
【００４２】
また、表面層としての酸化アルミニウム膜１４ｂ２の平均膜厚は、ローラ断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）観察により行い、１０点平均にて算出した。実施例１においては、酸化アルミニウム膜１４ｂ２の平均膜厚は０．３０μｍであった。
【００４３】
また、本発明においては、現像ローラ１４の全体抵抗（体積抵抗）は、２×１０４Ωより大きく５×１０６Ωより小さいあることが望ましい。２×１０４Ω以下であると、弾性層としてのゴム層１４ｂ１に流れる電流が多くなり、必要な電流量が大きくなってしまうためである。また、５×１０６Ω以上となると、現像時に流れる電流を阻害されやすくなるからである。実施例１においては、全体抵抗が５×１０５Ωの現像ローラ１４を用いた。
【００４４】
＜＜現像ローラの体積抵抗の測定法＞＞
次に、図５を用いて、現像ローラ１４全体の体積抵抗の測定法について説明する。図５は、現像ローラ１４全体の体積抵抗の測定について説明するための図である。図５に示すように、測定対象であるローラ１４は、ステンレス等からなる導電性芯金１４ａと、その外周に形成された弾性層としてのゴム層１４ｂ１及び表面層としての酸化アルミニウム膜１４ｂ２からなる複層構造を有する。また、現像ローラ１４の長手方向の幅は約２３０ｍｍである。
【００４５】
この全体抵抗の測定方法では、φ３０ｍｍのステンレス鋼であって、約４８ｍｍ／ｓｅｃの速度で回転する円筒部材Ｇ１が用いられる。抵抗を測定する時は、現像ローラ１４は円筒部材Ｇ１の回転に伴って従動回転する。現像ローラ１４の端部には、円筒部材Ｇ１への侵入量を４０μｍに規制する（ローラ１４と円筒部材Ｇ１との当接領域を一定にするため）端部コロ（不図示）が嵌合される。端部コロは、現像ローラ１４の外径よりも８０μｍ外径が小さい円筒形状を有している。図５に示すＦは、現像ローラ１４の両端部（導電性芯金１４ａの両端部）に付加される荷重を示すものであり、測定の際は、片側５００ｇ重ずつ、計１ｋｇ重の荷重により現像ローラ１４が円筒部材Ｇ１側に押圧されている。
【００４６】
また、この測定方法には図５に示す測定回路Ｇ３が用いられる。測定回路Ｇ３は、電源Ｅｉｎ、抵抗Ｒｏ、電圧計Ｅｏｕｔから構成される。本測定方法では、Ｅｉｎ：３００Ｖ（ＤＣ）として測定を行った。また、抵抗Ｒｏには、抵抗値：１００Ω〜１０ＭΩのものが使用可能である。なお、抵抗Ｒｏは微弱電流を測定するためのものであるため、測定対象である現像ローラ１４の抵抗の１０−２倍〜１０−４倍の抵抗値を用いるとよい。すなわち、現像ローラ１４の抵抗値が１×１０６Ω程度であれば、抵抗Ｒｏの抵抗値は１ｋΩ程度でよい。この測定回路Ｇ３を用いると、現像ローラ１４の抵抗値Ｒｂは、Ｒｂ＝Ｒｏ×（Ｅｉｎ／Ｅｏｕｔ−１）Ωにより算出される。なお、Ｅｏｕｔは、電圧を印加してから１０秒後の値を測定した。
【００４７】
＜＜表面層の体積抵抗率の測定＞＞
次に、図６を用いて、現像ローラの各層の体積抵抗率について述べる。図６は、現像ローラの各層の体積抵抗率の測定について説明するための図である。実施例１において、表面層の体積抵抗率は、５×１０１３Ωｃｍである。体積抵抗率の測定は以下のように行った。
【００４８】
現像ローラ１４表面に幅５ｍｍの導電テープを図６のように１ｍｍ間隔に３本巻き、３本の導電テープのうち中央に位置する導電テープＤ２と現像ローラ１４の芯金電極１４ａ間に直流に交流を重畳した後述の電圧を電源Ｓ０から印加する。
【００４９】
上述の中央の導電テープＤ２以外の２つの導電テープＤ１とＤ３はアースに接地し、中央の導電テープＤ２と芯金電極１４ａ間に流れる電流を電流計Ｓ１により検知することで現像ローラ１４の動径方向の体積抵抗率を測定する。ここで印加する電圧は、直流電圧２０Ｖ、交流電圧のＶｐｐ１Ｖ、周波数１Ｈｚ〜１ＭｅＨｚまで変化させ、Ｃｏｌ−Ｃｏｌプロットにより各層の体積抵抗を算出する。さらに、現像ローラ１４の断面を切り出しＳＥＭ観察により各層の膜厚を１０点測定し、各層の平均膜厚を算出し、前述の体積抵抗から、各層の体積抵抗率を導出する。本インピーダンス測定は３０℃、８０％ＲＨ環境下にて実施した。
【００５０】
＜＜硬度の測定＞＞
現像ローラ１４の硬度（平均硬度）はＡｓｋｅｒ−Ｃゴム硬度計（高分子計器株式会社製）を用いて測定した。本発明においては、平均Ａｓｋｅｒ−Ｃ硬度が３０度より大きく８０度（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）より小さい現像ローラ１４が好適に使用される。平均硬度が８０度（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）以上になると、現像ローラ１４の摺擦によってトナーが溶融し、ブレード融着やローラ融着を発生させてしまうので好ましくない。また、現像ローラ１４と感光体ドラム１との接触状態が不安定となりやすい。一方、平均硬度が３０度（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）以下となると、圧縮永久歪みによる永久変形により、現像ローラ１４としての使用が困難になる。なお、本実施例で平均硬度が５５度（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）の現像ローラ１４を用いた。
【００５１】
（各実施例、各比較例に係る現像ローラ）
さらに、以下、比較例１〜４、及び実施例２〜５で用いた現像ローラ１４について説明する。
【００５２】
＜比較例１＞
従来技術である比較例１に係る現像ローラ１４について説明する。以下、主に実施例１と異なる点について述べる。比較例１に用いる現像ローラ１４は、以下のように作製した。導電性支持体である外径φ６（ｍｍ）の芯金電極１４ａの周囲に、導電剤が配合された導電性のシリコンゴム層を設けた。シリコンゴム層には粗し粒子と導電剤を分散させたウレタン樹脂を１０μｍコーティングし、現像ローラ１４全体の外径はφ１１.５（ｍｍ）
とした。現像ローラ１４の抵抗は約５×１０５Ωであり、平均硬度（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）は５５度であった。
【００５３】
＜比較例２＞
次に、比較例２に係る現像ローラ１４について説明する。以下、主に実施例１と異なる点について述べる。比較例２に用いる現像ローラ１４は、以下のように作製した。導電性支持体である外径φ６（ｍｍ）の芯金電極１４ａの周囲に、導電剤が配合された導電性のシリコンゴム層を設けた。シリコンゴム層にはウレタン樹脂を１０μｍコーティングし、現像ローラ１４全体の外径はφ１１．５（ｍｍ）とした。現像ローラ１４の抵抗は約５×１０６Ωであり、平均硬度（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）は５５度であった。また、表面層抵抗率は１×１０９Ωｃｍであった。
【００５４】
＜比較例３＞
次に、比較例３に係る現像ローラ１４について説明する。以下、主に実施例１と異なる点について述べる。比較例３に用いる現像ローラ１４は、以下のように作製した。導電性支持体である外径φ６（ｍｍ）の芯金電極１４ａの周囲に、導電剤が配合された導電性の
ゴム層を設け、現像ローラ１４の外径はφ１１．５（ｍｍ）とした。さらに作製した現像ローラ１４を真空蒸着により、導電性の表面層としてのアルミニウム金属被膜を約３００ｎｍ形成した。具体的にはＡｌ金属を抵抗加熱により気化させることにより現像ローラ１４表面にアルミニウム金属被膜を形成した。現像ローラ１４の抵抗は約５×１０５Ωであり、平均硬度（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）は５５度であった。
【００５５】
＜実施例２＞
次に、実施例２に係る現像ローラ１４について説明する。以下、主に実施例１と異なる点について述べる。実施例２に用いる現像ローラ１４は、以下のように作製した。導電性支持体である外径φ６（ｍｍ）の芯金電極１４ａの周囲に、導電剤が配合された導電性の弾性層としてのゴム層１４ｂ１を設け、現像ローラ１４の外径はφ１１．５（ｍｍ）とした。実施例２においてはウレタンゴムを用いた。次に、スパッタリング法により表面層としての酸化アルミニウム膜１４ｂ２を形成した。ここで、原料はアルミニウム金属を用い、アルゴンガスと酸素ガスの濃度が９０：１０となる混合ガスを流入することで、酸化アルミニウム膜１４ｂ２を形成した。
【００５６】
表面層の材料分析は、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光）によりアルミニウム及び酸素の存在を確認し、固体ＮＭＲ（固体高分解能核磁気共鳴）を用いてアルミニウム原子の周りに酸素原子が４個、５個、６個それぞれ配位する状態の比率を算出し、Ｊ＝６５％であった。現像ローラ１４全体の体積抵抗は約５×１０５Ωであり、平均硬度（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）は５５度であった。また、表面層抵抗率は１×１０１３Ωｃｍである。酸化アルミニウム膜１４ｂ２の平均膜厚は０．３０μｍであった。
【００５７】
＜実施例３＞
次に、実施例３に係る現像ローラ１４について説明する。以下、主に実施例１と異なる点について述べる。実施例３に用いる現像ローラ１４は、以下のように作製した。導電性支持体である外径φ６（ｍｍ）の芯金電極１４ａの周囲に、導電剤が配合された導電性の弾性層としてのゴム層１４ｂ１を設け、現像ローラ１４の外径はφ１１．５（ｍｍ）とした。実施例３においてはウレタンゴムを用いた。つぎに、スパッタリング法により表面層としての酸化アルミニウム膜１４ｂ２を形成した。ここで、原料はアルミニウム金属を用い、アルゴンガスと酸素ガスの濃度が９７：３となる混合ガスを流入することで、酸化アルミニウム膜１４ｂ２を形成した。
【００５８】
表面層の材料分析は、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光）によりアルミニウム及び酸素の存在を確認し、固体ＮＭＲ（固体高分解能核磁気共鳴）を用いてアルミニウム原子の周りに酸素原子が４個、５個、６個それぞれ配位する状態の比率を算出し、Ｊ＝５１％であった。現像ローラ１４全体の体積抵抗は約５×１０５Ωであり、平均硬度（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）は５５度であった。また、表面層抵抗率は２×１０１１Ωｃｍである。酸化アルミニウム膜１４ｂ２の平均膜厚は０．３０μｍであった。
【００５９】
＜比較例４＞
次に、比較例４に係る現像ローラ１４について説明する。以下、主に実施例１と異なる点について述べる。比較例３に用いる現像ローラ１４は、以下のように作製した。導電性支持体である外径φ６（ｍｍ）の芯金電極１４ａの周囲に、導電剤が配合された導電性のゴム層を設け、現像ローラ１４の外径はφ１１．５（ｍｍ）とした。比較例３においてはウレタンゴムを用いた。つぎに、スパッタリング法により表面層としての酸化アルミニウム膜を形成した。ここで、原料はアルミニウム金属を用い、アルゴンガスと酸素ガスの濃度が９９：１となる混合ガスを流入することで、酸化アルミニウム膜を形成した。
【００６０】
表面層の材料分析は、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光）によりアルミニウム及び酸素の存在を
確認し、固体ＮＭＲ（固体高分解能核磁気共鳴）を用いてアルミニウム原子の周りに酸素原子が４個、５個、６個それぞれ配位する状態の比率を算出し、Ｊ＝４０％であった。現像ローラ１４全体の体積抵抗は約５×１０５Ωであり、平均硬度（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）は５５度であった。また、表面層抵抗率は５×１０１０Ωｃｍである。酸化アルミニウムの平均膜厚は０．３０μｍであった。
【００６１】
＜実施例４＞
次に、実施例４に係る現像ローラ１４について説明する。以下、主に実施例１と異なる点について述べる。実施例４に用いる現像ローラ１４は、以下のように作製した。実施例１は表面層としての酸化アルミニウム膜１４ｂ２の平均膜厚が０．３ｎｍであるのに対し、実施例４は平均膜厚０．０５ｎｍの酸化アルミニウム膜１４ｂ２を形成したことが異なる。他の構成については実施例１と同様である。
【００６２】
＜実施例５＞
次に、実施例５に係る現像ローラ１４について説明する。以下、主に実施例１と異なる点について述べる。実施例５に用いる現像ローラ１４は、以下のように作製した。実施例１は表面層としての酸化アルミニウム膜１４ｂ２の平均膜厚が０．３μｍであるのに対し、実施例５は平均膜厚１．０μｍの酸化アルミニウム膜１４ｂ２を形成したことが異なる。他の構成については実施例１と同様である。
【００６３】
＜＜評価方法＞＞
以下、実施形態１に係る画像形成装置に各実施例、各比較例の現像ローラを適用した場合における、画像濃度評価、カブリ評価、ベタ濃度差評価について説明する。また、実施形態２に係る画像形成装置に各実施例、各比較例の現像ローラを適用した場合における、初期カブリ評価、中間調濃度評価について説明する。以下、通紙枚数１００枚後の評価を「初期」、３０００枚後の画像評価を「耐久」とする。
【００６４】
＜実施形態１における評価方法＞
以下に、実施形態１における評価方法について述べる。
【００６５】
［画像濃度評価］
画像濃度評価は、画像形成装置を評価環境３０℃、８０％Ｒｈにて１日放置して当該環境になじませた後、１００枚印字後および３０００枚印字後に行った。１００枚および３０００枚の印字テストは、画像比率５％の横線の記録画像を連続的に通紙して行った。通紙枚数１００枚後の評価を初期画像濃度、３０００枚後の画像評価を耐久画像濃度とした。
【００６６】
また、画像濃度評価は、ベタ黒画像を連続３枚出力し、３枚目のベタ画像紙面内１０点を抽出しその平均値をベタ黒画像濃度とした。ここで、ベタ画像濃度はｓｐｅｃｔｒｏｄｅｎｓｉｔｏｍｅｔｅｒ５００（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）を用いて行った。印字テスト及び評価画像は単色であり、通常紙速度（１２０ｍｍ／ｓｅｃ）にて出力した。そして、以下の○、△、×の記号で画像濃度評価を行った。
○：ベタ黒画像において、１０点平均が１．３以上
△：ベタ黒画像において、１０点平均が１．１以上、１．３未満
×：ベタ黒画像において、１０点平均が１．１未満
【００６７】
［カブリ評価］
カブリとは、本来印字しない白部（未露光部）においてトナーがわずか現像され地汚れのように現れる画像不良のことである。カブリは、感光体ドラム１と現像ローラ１４が接触する現像ニップ部Ｎで、トナーの電荷が減衰したり、トナーの極性が反転することによ
り発生する。特に、高湿環境下において、トナーに対する帯電付与性が低下することが知られている。トナーに対する帯電付与性が低下すると、トナーの電荷が減衰し、カブリ量が増加してしまう。
【００６８】
カブリ量の評価方法は以下のように行った。ベタ白画像の印字中に、画像形成装置の動作を停止する。現像工程後、かつ、転写工程前の感光体ドラム１上のトナーを一旦透明性のテープに転写し、トナーが付着したテープを記録紙などに貼り付ける。また、同一の記録紙上に、トナー付着していないテープも同時に貼り付ける。その記録紙に貼り付けられたテープの上から、光学反射率測定機（東京電色製ＴＣ−６ＤＳ）によりグリーンフィルタによる光学反射率を測定し、トナー付着していないテープの反射率から差し引いてカブリ分の反射率量を求めカブリ量として評価した。カブリ量はテープ上を３点以上測定しその平均値を求めた。そして、以下の○、△、×、××の記号でカブリ評価を行った。
○：カブリ量が１．０％未満である。
△：カブリ量が１．０〜３．０％未満である。
×：カブリ量が３．０〜５．０％未満である。
××：カブリ量が５．０以上である。
【００６９】
カブリ評価は、試験環境３０℃、８０％ＲＨ、１００枚および３０００枚印字終了後、２４時間放置後に行った。印字テストは、画像比率５％の横線の記録画像を連続的に通紙して行った。ここで、画像比率５％の横線とは、具体的に、１ドットライン印字後、１９ドットライン非印字を繰り返す画像を用いた。また、連続通紙は、通常速度（１２０ｍｍ／ｓｅｃ）にて行い、カブリ評価は、低速モード（６０ｍｍ／ｓｅｃ）にて実施した。また通紙枚数１００枚後の評価を初期カブリ、３０００枚後の画像評価を耐久カブリとした。
【００７０】
［ベタ濃度差評価］
ベタ濃度差評価は、画像形成装置を評価環境３０.０℃、８０％Ｒｈにて２４時間放置
し、当該環境になじませた後、１００枚印字後に行った。１００枚の印字テストは、画像比率５％の横線の記録画像を連続的に通紙して行った。ベタ濃度差評価はベタ黒画像を１枚出力しベタ画像の出力先端と後端の濃度差から評価を、ｓｐｅｃｔｒｏｄｅｎｓｉｔｏｍｅｔｅｒ５００（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）を用いて行った。印字テスト及び評価画像は単色であり、通常速度（１２０ｍｍ／ｓｅｃ）にて出力した。そして、以下の○、×の記号で評価を行った。
○：ベタ画像において、紙先端と紙後端での濃度差が０．２未満
×：ベタ画像において、紙先端と紙後端での濃度差が０．２以上
【００７１】
［耐久時の中間調画像の均一性評価］
耐久時の中間調画像の均一性評価は、３０.０℃、８０％Ｒｈにて２４時間放置し、当
該環境になじませた後、３０００枚印字後に行った。３０００枚の印字テストは、画像比率５％の縦線の記録画像を連続的に通紙して行った。印字テスト及び評価画像は単色であり、通常速度（１２０ｍｍ／ｓｅｃ）にて出力した。そして、以下に説明する○、×の記号で評価を行った。本評価において、中間調画像とは、主走査方向の１ラインを記録し、その後４ラインを非記録とする縞模様を意味し、全体として中間調の濃度を表現している。
○：中間調画像に縦線状の濃淡ムラが目視により認識できない。
×：中間調画像に縦線状の濃淡ムラが目視により認識できる。
【００７２】
＜実施形態２における評価方法＞
以下に、実施形態２における評価方法について述べる。
【００７３】
（クリーナレス時の初期かぶり評価）
実施形態２におけるクリーナレス時の初期かぶり評価は、実施形態１における初期カブリ評価に準ずるため、その説明は省略する。
【００７４】
［クリーナレス時の初期の中間調濃度評価］
実施形態２における、クリーナレス時の初期の中間調濃度評価は、画像形成装置を評価環境３０.０℃、８０％Ｒｈにて２４時間放置し、当該環境になじませた後、１００枚印
字後に行った。１００枚の印字テストは、画像比率５％の横線の記録画像を連続的に通紙して行った。画像評価は中間調画像を１枚印字する。次に、幅２ｃｍの縦帯の画像を連続２０枚通紙し、２１枚目も連続通紙にて中間調画像を印字する。印字テスト及び評価画像は単色であり、通常速度（１２０ｍｍ／ｓｅｃ）にて出力した。そして、以下の○、×の記号で評価を行った。本評価において、中間調画像とは、主走査方向の１ラインを記録し、その後４ラインを非記録とする縞模様を意味し、全体として中間調の濃度を表現している。
○：１枚目と２１枚目の中間調画像に濃度差を目視により認識できない。
×：１枚目と２１枚目の中間調画像に濃度差を目視により認識できる。
【００７５】
（評価結果）
以下、表１に上述の各評価結果を示す。
【００７６】
【表１】
2015094896.tif 000003
【００７７】
まず、実施形態１の評価結果に基づいて、実施例１と比較例１とを比較する。
【００７８】
まず、かぶり評価の結果について説明する。表１に示すように、実施形態１における評価結果において、表面層を有しない現像ローラ１４を用いた比較例１はカブリ量の増加が見られる。この理由は、現像ニップ部Ｎ間でのトナー電荷の減衰が多いためと考えられる。
【００７９】
ここで、図７を用いて、現像ニップ部Ｎ通過前後の現像ローラ１４上のトナーコート層の電荷量について説明する。図７は、実施例１及び比較例１の現像ニップ部通過前後のトナーコート層の電荷量を示すグラフである。
【００８０】
図７の横軸は、Ｑ／ｄ［ｆＣ／ｕｍ］を示している。Ｑはトナー１つの電荷量、ｄはトナー粒径であり、ホソカワミクロン製Ｅ−スパートアナライザーにて測定した。カブリ評価時、及び連続通紙１００枚後のサンプリング後、トナー電荷量を測定した。図７から分かるように、比較例１は、現像ニップ部Ｎ通過前に対して、現像ニップ部Ｎ通過後にトナ
ー電荷量が大きく減少している。この理由は、現像ニップ部Ｎ内をトナーコート層が通過する際、現像ローラ１４側へトナー電荷が拡散したためと考えられる。
【００８１】
一方、実施例１においては現像ニップ部Ｎ通過前後のトナー電荷量の減少量が非常に小さい。さらに、現像ニップ部Ｎ前のトナー電荷量においては比較例１より実施例１はトナーの電荷量が大きい。これは表面層として用いた酸化アルミニウムは帯電付与能が高いためである。
【００８２】
比較例１において耐久後、トナーの劣化が進行するとトナーの帯電付与性が低下する。結果、カブリ量が著しく増加する。一方、本発明の実施例１においては、耐久を通してカブリ量を抑制している。実施例１においては、高抵抗な表面層を形成することで効果的にトナー電荷の減衰を抑制している。特に、耐久後のトナーの帯電付与性低下時にも、現像ニップ部Ｎ間でのトナー電荷の減衰を抑制するため、カブリ量を抑制することができる。加えて表面層としての酸化アルミニウムは、トナーへのネガ電荷付与性が高いため、カブリ量の増加を著しく抑制することができる。
【００８３】
次に、画像濃度評価の結果について説明する。表１に示すように、実施例１及び比較例１の初期の画像濃度はともに良好である。実施例１においては、高抵抗な表面層を薄層にて形成するため、従来同様の画像濃度を得ることが出来る。一方、比較例１は耐久後、画像濃度の低下が生じる。この理由は耐久後、トナーの電荷付与性が低下するため、転写効率が低下し、紙上へ到達するトナー量が減少することで画像濃度が低下すると考えられる。
【００８４】
さらに、実施形態１においては現像ローラ１４上のトナーコート層を安定化するため、現像ローラ１４と規制ブレード１６間に電位差を設けている。その電位差は、マイナス電荷が現像ローラ１４側へ押し付けられる方向であり、ネガ化したトナーおよびトナー表面上の電荷は、現像ローラ１４側へ向く力が働く。そのため、規制ブレード１６と現像ローラ１４が当接するブレードニップ部においてもトナー電荷の減衰が発生し、トナー電荷量の著しい低下をもたらす。結果、より電荷量の少ないトナーをドラム上に供給するため転写ニップ部（感光体ドラム１と一次転写装置５の対向位置）でトナーが移動しにくくなると考えられる。
【００８５】
実施例１においては、耐久後劣化の進行したトナーの電荷付与性低下時にも、酸化アルミニウムの電荷付与性に加え、現像ニップ部Ｎ内、及び規制ブレード１６と当接するブレードニップ部内でのトナーの電荷減衰も安定して抑制できる。そのため、高い転写性を維持することができ、耐久後の濃度低下を抑制することができる。
【００８６】
次に、実施形態２における評価結果について述べる。
【００８７】
実施形態２は、クリーニングブレード９を有していないため、転写されずに感光体ドラム１上に残留したトナーは、帯電ローラ２通過時にネガ化され、現像ニップ部Ｎにおいて現像装置４に回収されるように設定した例である。また、現像ニップ部Ｎでの戻りトナーの回収性を向上するため、Ｖｂａｃｋを５００Ｖと大きく設定した例である。従来技術である比較例１はＶｂａｃｋが大きいため現像ニップ部Ｎ通過時、トナー電荷の減衰が大きくカブリ量の増加が見られる。さらに、比較例１はカブリ量が多いのに加え、転写出来ずに残留したトナー量が多いため、帯電ローラ２と感光体ドラム１の当接部に到達するトナー量が著しく多い。そのため帯電ローラ２表面へ蓄積するトナー量が多く、所望の帯電性能を得ることが出来ない。結果、中間調画像濃度の変動が生じる。
【００８８】
一方、本発明である実施例１においては、実施形態２においても、Ｖｂａｃｋが大きい
ため現像ニップ部Ｎ通過時にトナー電荷が減衰しやすい形態であるにも関わらず、良好な画像を得ることができる。その理由は、本発明の実施例１においては、効果的にトナー電荷の減衰を抑制およびトナーへの帯電付与性良好なため、カブリ量の増加を著しく抑制し、高い転写性も維持できるため転写出来ずに残留するトナー量を著しく少なくすることができるためである。結果、帯電ローラ汚れによる中間調画像濃度変動を抑制することができる。
【００８９】
以上、述べたように本発明の実施例１の現像ローラ１４においては、いずれの実施形態においても安定して良好な画像を得ることができる。実施形態２のようなクリーナレスシステムにおいては、転写出来ずに感光体ドラム１上に残留したトナーを著しく抑制できるため、帯電ローラ２汚れを抑制できる。回収性向上のため、Ｖｂａｃｋが大きい設定であってもカブリ量を抑制できるため、転写出来ずに残ったトナーを効果的に現像装置４に回収することが出来る。
【００９０】
（本発明の実施例１、２の優位性）
さらに、比較例１〜４と対比することで、本発明の実施例１，２の優位性について述べる。
【００９１】
実施形態１において、比較例１より良化するものの比較例２はカブリ量が多い。比較例２は、現像ニップ部Ｎ通過時のトナーの減衰量を抑制するため表面層にカーボンを有さないウレタン層を設けた例である。そのため、通過後の電荷減衰量はやや改善し、カブリ量の増加を抑制している。
【００９２】
しかしながら、トナーの帯電付与性が低く、実施形態２であるクリーナレスシステム時は、比較例１同様にカブリ量が増加し、転写性も悪いため帯電ローラ汚れによる中間調画像濃度変動を生じる。また、比較例２は、現像ローラ１４全体の体積抵抗を大きくし、現像ニップ部Ｎ通過時のトナー電荷量の減衰を抑制するものの、現像に必要な所望の電荷強度が得られず初期の画像濃度低下も軽微に生じる。また、耐久後はトナー劣化にともなうトナー電荷量が低下し転写性の低下ともに画像濃度もさらに低下する。
【００９３】
比較例３は、帯電付与性の向上ため、金属アルミニウムを表面層として被覆した例である。平均膜厚が０．３０μｍと薄層であるため、初期の画像濃度変動は見られない。また、実施形態１では、帯電付与性が高いためカブリ量の増加も抑制される。ただし低抵抗な表面層を形成しているため現像ニップ部Ｎ通過時およびブレードニップ部通過時にトナー電荷の減衰が生じる。結果、耐久によりトナー劣化が進行し、トナーの帯電性が低下すると、カブリ量の増加及び転写性悪化による画像濃度低下が発生する。
【００９４】
また、実施形態２であるクリーナレスシステムにおいてはＶｂａｃｋが大きいため、現像ニップ部Ｎ通過時のトナー電荷減衰が大きくなり、カブリ量が増加する。結果、カブリトナーは転写されずに帯電ローラ２に到達、蓄積し結果、帯電性の低下による中間調画像濃度変動を生じる。また現像されずに現像装置４へ戻ったトナーは、通常供給ローラ１５により剥ぎ取ることで現像ローラ１４上トナーをリフレッシュし現像履歴を抑制している。
【００９５】
比較例３においては、非常にトナーへの帯電付与性が高いため供給ローラ１５による剥ぎ取り性が低下し、ベタ濃度の先端と後端の濃度差を生じていると考えられる。剥ぎ取り性が低下した場合、ベタ画像中では、先端現像ローラ１周分とそれ以降で濃度差を生じる理由は概ね以下のように考えられる。
【００９６】
トナーの剥ぎ取り性が低い場合、現像ローラ１周分は、画像形成前に前回転等により印
字しない状態で、数回現像ローラ１４上に保持される。結果、過帯電したトナーや剥ぎ取り難い小粒径トナーが蓄積しやすい。一方、ベタ画像の現像ローラ２周分目以降は、現像ローラ１４上に供給ローラ１５から供給してすぐに現像ローラ１４上にトナーを供給することになる。すると、トナーコート層はトナーの帯電量や粒径等が先程とは異なるに状態となる。そのため、ベタ画像を印字時、現像ローラ１周分とそれ以降の濃度に差を生じる。
【００９７】
一方、本発明の実施例１においては、表面層として酸化アルミニウム膜を形成することで、適度な帯電付与性によりトナーへの電荷付与を行い、現像ニップ部Ｎ通過時のトナー電荷の減衰を抑えるため、安定してカブリ量を抑制することができる。また、過度な電荷量を与えることなくカブリ量を抑制できるため、供給ローラ１５による剥ぎ取り性も維持でき現像履歴によるベタ画像濃度差を抑制し、安定した画像を得ることができる。
【００９８】
（アルミニウム周りの配位数・酸化アルミニウム表面層の抵抗率、表面層膜厚の関係）
アルミニウム周りの配位数・酸化アルミニウム表面層の抵抗率、表面層膜厚の関係について実施例１〜３、比較例４を比較して説明する。
【００９９】
６配位と４配位の存在比率を示す指標Ｊは、Ｊ＝１００％で６配位のみ、０％で４配位のみ、５０％で６配位と４配位が１：１であることを示す。つまり、実施例１、２、３、比較例４と順番にＪの値が小さくなり、６配位の存在比率が小さくなっている。また、それに伴い、表面層としての酸化アルミニウムの体積抵抗率が低下する。
【０１００】
発明者らが鋭意検討を重ねた結果、４配位に比べ６配位の存在比率が高いほど、表面層としての酸化アルミニウムの体積抵抗率が大きくなることが分かった。その理由は概ね以下のように考えられる。
【０１０１】
酸化アルミニウムのうちαアルミナはコランダム構造を取り、高絶縁性であることが知られている。そして、アルミニウム周りの酸素原子の配位数は、６配位のみである。一方、αアルミナより低抵抗なγアルミナはスピネル構造を取り、アルミニウム周りの酸素原子の配位数は、４配位と６配位が混在する。
【０１０２】
本実施例の表面層に用いた酸化アルミニウムは、真空蒸着やスパッタリングにより層を形成しており、非晶質状態にあり、αアルミナやγアルミナの構造が混在しているものと考えられる。そのため、絶縁性の高い６配位が増加するとαアルミナに起因する高抵抗な膜を形成できると考えられる。
【０１０３】
また、αアルミナは、１０００℃以上の高温より生成されることが知られている。本実施例のような現像ローラ１４においては、弾性層としてウレタンゴムやシリコンゴム等を使用しているため必要以上に熱を加えることができない。本実施例における成膜方法は合弾性層のゴムに影響を与えずに高抵抗な表面層としての酸化アルミニウムを簡易に形成することができる。
【０１０４】
高抵抗な表面層を有する実施例１や実施例２は、実施形態にかかわらず安定して良好な画像を得ることができる。なお、実施例３は、６配位の存在比率が低いことより抵抗率な膜を形成するため、耐久後カブリ量が微増する。さらに、６配位の存在比率が４配位の存在比率より小さい比較例４においては、十分な絶縁性が得られないためカブリが増加する。したがって、安定した高抵抗な膜形成のためには４配位より６配位の存在比率が高いことが好ましく、４配位と６配位の存在比率をあらわす指標Ｊは６５％以上であることが好ましい。そして、表面層の体積抵抗率は、１０１１Ωｃｍ以上であって１０１４Ωｃｍ以下であることが好ましい。
【０１０５】
また、Ｊ＝７８％と高抵抗層を有する実施例４及び５は、耐久後にカブリ量が微増する。実施例４においては、酸化アルミニウムの膜厚が５０ｎｍと非常に薄い。初期は表面層を形成しているためカブリ量の悪化は見られない。しかし耐久後は、削れ等により膜厚が減少し現像ニップ部Ｎ中でトナー電荷量が減衰を抑制する効果が小さくなるため、カブリ量が微増すると考えられる。実施形態２のように高Ｖｂａｃｋの設定時もトナー電荷量の減衰抑制効果が小さいためカブリ量が微増する。
【０１０６】
また、実施例５において平均膜厚が１．０μｍと厚めの酸化アルミニウムを表面層として形成しているため、トナー電荷量の減衰抑制効果が大きく、実施形態にかかわらず初期カブリは良好である。しかし、耐久カブリの微増が見られる。この理由は、現像ローラ１４の平均硬度が３０〜８０度と非常に弾性変形しやすい設定となっていることに起因すると考えられる。現像ローラ１４は感光体ドラム１や規制ブレード１６と当接時に変形することで当接や現像の安定化を図っている。
【０１０７】
実施例５における酸化アルミニウム膜１４ｂ２は、ゴム層１４ｂ１のように柔軟に変形することが困難である。実施例５においてはゴム層の変形に表面層としての酸化アルミニウムが追従できず、耐久とともにひび割れが増加したものと考えられる。ひび割れが発生すると、ひび割れ部に吸湿が発生し、吸湿した水分吸着水を伝って現像ローラ側へトナーの電荷が逃げると考えられる。結果、耐久後、現像ニップ部Ｎ内でのトナー電荷の減衰抑制効果が低下し、カブリが微増すると考えられる。
【０１０８】
すなわち、現像ローラ１４の変形への追従および現像ニップ部Ｎ内でのトナー電荷量の減衰を抑制する高抵抗層を得るためには、平均膜厚が０．０５μｍ以上であって１．０μｍ以下であることが好ましい。さらに、より安定した膜形成のためには、０．１μｍ以上であって０．５μｍ以下であることがより好ましい。
【０１０９】
以上述べたように、本発明に係る実施例１−５においては、現像ローラ１４は酸化アルミニウムを含む表面層を有している。そして、その酸化アルミニウムは、４配位のアルミニウム原子と、４配位のアルミニウム原子よりも存在比率が高い６配位のアルミニウム原子を含んでいることより、表面層の体積抵抗率は高くなっている。このように、本発明の実施例においては、現像ローラ１４が高抵抗な表面層を有することにより、カブリを抑制しつつ現像性を維持することができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１…感光体ドラム（像担持体）、１４…現像ローラ（現像剤担持体）
【図１】
2015094896.tif 000004
【図２】
2015094896.tif 000005
【図３】
2015094896.tif 000006
【図４】
2015094896.tif 000007
【図５】
2015094896.tif 000008
【図６】
2015094896.tif 000009
【図７】
2015094896.tif 000010
【図８】
2015094896.tif 000011