(57)【要約】【課題】導電性シャフトの周りに水系溶媒を用いて樹脂層を形成し、迅速かつ安定したトナー帯電が行える現像ローラを提供する。【解決手段】導電性シャフト上に、水系媒体を用いて形成された樹脂層を少なくとも１層有し、前記樹脂層中に水溶性の荷電制御剤を含有している現像ローラ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性シャフト上に、水系媒体を用いて形成された樹脂層を少なくとも１層有し、
前記樹脂層中に、水溶性の荷電制御剤が含有されていることを特徴とする現像ローラ。
【請求項２】
現像ローラ上にトナーのみからなる現像剤層を形成し、前記現像剤層を用いて像担持体上に形成された静電潜像を現像する工程を有する画像形成方法において、
前記現像ローラは、導電性シャフト上に水系媒体を用いて形成された樹脂層を少なくとも１層有し、前記樹脂層中に水溶性の荷電制御剤が含有されている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、複写機、プリンタ、ファクシミリ受信機等に代表される電子写真方式の画像形成装置に使用される現像ローラに関し、特に、導電性シャフト上に水系媒体を用いて形成された樹脂層を直接設けた構造の現像ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成方法は、通常、以下の手順を経て用紙等の転写シート上にトナー画像を形成する。先ず、電子写真感光体に代表される像担持体上に形成された静電潜像に電荷の付与されたトナーを供給して静電潜像を現像する。次に、現像により像担持体上に形成されたトナー画像を転写シート上に転写させる。さらに、転写シート上のトナー画像を定着により固定し、転写シート上にトナー画像を形成する。
【０００３】
像担持体上にトナー画像を形成する現像方法には、キャリアとトナーより構成される２成分現像剤を用いる２成分現像方式と、トナーのみからなる１成分現像剤を用いる１成分現像方式がある。このうち、１成分現像方式による画像形成は、キャリアを用いずに像担持体上でのトナー画像形成が行えるので、特に、コンパクトな画像形成装置には有効なものであるといえる。
【０００４】
１成分現像方式の１つに非磁性１成分トナーを用いた現像方式がある。この現像方式では、現像ローラ近傍に配置された帯電部材や現像ローラ自身により摩擦帯電させたトナーの層を現像ローラ表面に形成し、層形成されたトナーを飛翔させて像担持体上にトナー供給を行うものである。この様に、現像ローラは像担持体上に所定量のトナーを効率よく供給することが求められるとともに、所定濃度の画像形成を実現する上でトナーを効率よく帯電させることが求められている。そして、安定した帯電付与性能を得るために、現像ローラ表面には樹脂層が主に設けられている。この様な樹脂層は、当該樹脂を有機溶媒に溶解させた塗布液を塗布し、乾燥処理を行うことにより形成されている。
【０００５】
ところで、有機溶媒で作製した塗布液で樹脂層を形成した現像ローラは、現像ローラ表面で優れた絶縁性が発現されることから、帯電付与性能に優れたものが得られる反面、乾燥処理時に有機溶媒を除去する等、作業環境への配慮が必要であった。この様な状況下、有機溶剤の排出低減を目的として、表面層形成時に水性フェノール樹脂を用いた磁性一成分現像用の現像剤担持体の技術が登場した（たとえば、特許文献１参照）。また、塗布時における液だれ等の製造時における課題解消のために、アクリル系樹脂やエマルジョン系の水性塗布液を用いて表面層を形成した現像ローラもあり（たとえば、特許文献２参照）、水溶性樹脂やエマルジョンを用いた現像ローラ技術が提案される様になった。
【特許文献１】特開２００１−２０１９３４号公報
【特許文献２】特開２００２−１３９９１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、最近ではデジタルカメラの画像やパソコンで作成した文書を用いて、年賀状等のはがきや簡単なプリント物を家庭で作成することも増えており、高精細な画像出力に対するニーズに応えるため、トナーを用いた家庭用のプリンタも市場に登場している。
【０００７】
この様な背景から、プリンタのコンパクト化にもますます拍車がかけられ、現像ローラ等の現像装置の構成部品までもコンパクト化の対応が迫られる様になってきた。たとえば、現像ローラのゴム層をなくしてシャフト上に樹脂層を直接設けてコンパクト化を実現しようとする試みが本発明者等の間で行われていた。
【０００８】
この様な現像ローラを作製する際、前述の水溶性樹脂やエマルジョンを用いて樹脂層を形成すると、残存水分の影響と考えられるが、現像ローラ表面でのトナー帯電が十分に行えなくなった。特に、ローラ径が小さくなると、ローラを複数回連続回転させて像担持体上にトナー供給を行うことになるが、２回転目以降でトナー帯電が追いつかなくなり、像担持体に所定量のトナーを供給することが困難になる。現像ローラ表面における帯電立ち上がりの遅れにより、トナー供給にムラが発生するとトナー画像上にムラが出てしまい、特に、ＯＨＰプリントや発表資料の様に背景画像を設けたプリント物では濃度ムラが目立ってしまう。そして、この傾向は高温高湿環境下での画像形成で顕著にあらわれた。
【０００９】
この様に、水系溶媒を用いてシャフト上に直接樹脂層を形成した構造の現像ローラでは、ローラ表面でのトナー帯電が十分に行えなくなるという問題を有していた。本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、導電性シャフトの周りに水系溶媒を用いて樹脂層を形成させた現像ローラに対し、その表面で迅速かつ安定したトナー帯電が行える現像ローラの提供を目的とするものである。特に、本発明は、像担持体上にトナー供給を行う際に、複数回にわたり現像ローラを回転させる場合に、２回目以降の回転時もローラ表面で安定したトナー帯電を行える様にした現像ローラの提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記課題が以下に記載の構成により解消されることを見出した。
【００１１】
請求項１に記載の発明は、『導電性シャフト上に、水系媒体を用いて形成された樹脂層を少なくとも１層有し、前記樹脂層中に、水溶性の荷電制御剤が含有されていることを特徴とする現像ローラ。』というものである。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、『現像ローラ上にトナーのみからなる現像剤層を形成し、前記現像剤層を用いて像担持体上に形成された静電潜像を現像する工程を有する画像形成方法において、
前記現像ローラは、導電性シャフト上に水系媒体を用いて形成された樹脂層を少なくとも１層有し、前記樹脂層中に水溶性の荷電制御剤が含有されていることを特徴とする画像形成方法。』というものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、水系溶媒を用いてシャフト上に直接樹脂層を形成した構造の現像ローラでもローラ表面で十分なトナー帯電が行える様になった。その結果、現像ローラ表面でムラのないトナー帯電が行え、特に、像担持体上にトナー供給を行う際、複数回にわたり現像ローラを回転させる場合でも、２回目以降の回転時にローラ表面に安定したトナー帯電が行える様になった。また、本発明によれば、導電性シャフト上に水系溶媒を用いた塗布液で樹脂層を形成しても、良好な帯電付与性能が発現されるので、有機溶媒を用いずに、作業環境に配慮した環境にやさしい現像ローラの作製が可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明者は、導電性シャフト上に直接樹脂層を形成してなる現像ローラを作製するにあたり、現像ローラを作製する作業環境の向上を目指して水系媒体を用いて樹脂層を形成することを考えた。しかしながら、導電性シャフト上に水系媒体を用いた塗布液で樹脂層を形成した現像ローラは、安定したトナー帯電状態を維持して、像担持体上にトナー供給を行うことが困難であることに気づいた。すなわち、樹脂層を水系媒体を用いて形成すると、樹脂層中に残留する水分を介して現像ローラ表面で形成された電荷が導電性シャフトにリークしてしまい、像担持体に向けて飛翔、供給させる帯電量をトナーに付与できなくなると推測した。
【００１５】
本発明者は、たとえ樹脂層中に水分が残留していても、現像ローラ表面から像担持体に向けてトナーがスムーズに飛翔、供給できるだけの十分な帯電が行える様にするための手段を設けることを考えた。すなわち、現像ローラ表面でトナー帯電をムラなく行える様にするには、帯電を補助する物質を樹脂層中に均一分散させることが必要で、これを満足する物質として水溶性の荷電制御剤を添加することを考えたのである。
【００１６】
この様に、本発明は水系媒体を用いて形成した樹脂層を有する現像ローラの課題を、従来では主にトナーに用いられていた水溶性の荷電制御剤を樹脂層中に添加し、均一分散させることにより、この課題が解消できることを見出したのである。
【００１７】
なお、本発明では、樹脂層形成用の塗布液を作製する際に使用する溶媒を水系溶媒と呼んでいるが、ここで水系媒体とは、溶媒として水のみを用いるものの他に、水とアルコール類等の親水性の有機溶媒を併用した溶媒も含むものとする。現像ローラ作製用の水溶性塗布液やエマルジョンを構成する水系媒体は、具体的には、水の比率が概ね５０質量％以上１００％以下の溶媒を指すものとする。
【００１８】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１９】
本発明に係る現像ローラは、導電性シャフト上に少なくとも１層の樹脂層を有するものである。図１に本発明に係る現像ローラの代表的な断面構成を示す。図１（ａ）はシャフトの周りに１層の導電性樹脂層を設けたものであり、図１（ｂ）は導電性樹脂層を多層構造にしたものである。なお、本発明に係る現像ローラは、図１に示す断面構成のみに限定されるものではない。
【００２０】
現像ローラ１０は、導電性のシャフト１１と、シャフト１１上に樹脂層１２より構成される。樹脂層１２は樹脂からなり、樹脂中にカーボンブラックに代表される導電性物質を含有させることも可能である。また、図１（ｃ）と（ｄ）に示す現像ローラ１０は、樹脂層１２中に粗さ付与粒子１３を含有するもので、粗さ付与粒子１３を含有させることにより、ローラ表面におけるトナーの搬送性を向上させることが可能である。
【００２１】
シャフト１１は、導電性の部材で構成され、具体的には、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼、鉄、アルミニウム、ニッケル、アルミニウム合金、ニッケル合金等の金属材料が好ましい。また、前述した金属の粉体物やカーボンブラック等の導電性材料を樹脂中に充填させた導電性樹脂も使用可能である。
【００２２】
シャフト１１の外径は、５ｍｍ〜３０ｍｍが好ましく、１０ｍｍ〜２０ｍｍがより好ましい。特に、画像形成装置のコンパクト化対応等の視点から、小径の現像ローラがあるが、像担持体へのトナー供給を行う際に現像ローラを複数回連続回転させてトナー供給を行う大きさのシャフトもある。また、シャフト１１は、現像ローラ表面に蓄積した残留電荷を円滑に除去させる視点から、比抵抗を１×１０4Ω・ｃｍ以下にすることが好ましい。
【００２３】
樹脂層１２は、その表面にトナー層を形成させて、摩擦帯電によりトナーの帯電を行うものである。また、樹脂層１２は、トナーの帯電や像担持体への供給、さらには、残留電荷の除去等を円滑に行える様にするために、シャフト１１と強固に接着していることが好ましい。
【００２４】
樹脂層１２に含有される粗さ付与粒子１３は、平均１次粒径が５μｍ乃至３０μｍの大きさを有するもので、現像ローラ表面に粗さを付与することにより、トナーの搬送性を向上させるものである。粗さ付与粒子１３は、スチレン樹脂、スチレンアクリル共重合体樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂等の樹脂よりなるものである。
【００２５】
本発明では、シャフト１１上に水溶性樹脂や水系エマルジョンを含有してなる水溶性塗布液を塗布し、乾燥処理を経ることにより、前述の水分量を有してなる樹脂層１２を作製することが可能である。樹脂層１２を構成する樹脂は、樹脂水溶液の形態でシャフト１１表面に塗布が可能な水溶性樹脂や、水系エマルジョンの形態でシャフト１１表面に塗布が可能な樹脂が挙げられる。
【００２６】
本発明に使用可能な水溶性樹脂の具体例としては、水溶性アクリル樹脂、水溶性ウレタン樹脂、水溶性エポキシ樹脂、水溶性シリコーン樹脂、水溶性セルロース誘導体樹脂、水溶性フェノール樹脂等が挙げられる。また、水溶性イソシアネートとポリオールより作製される樹脂の様に、複数種類の重合性単量体を水系媒体中で混合、硬化させることにより作製される樹脂もシャフト１１上に樹脂層を形成することの可能なものである。水溶性樹脂を用いてシャフト１１上に樹脂層１２を形成する際には、上記水溶性樹脂を単独または複数種類組み合わせてなる水溶性塗布液を使用することが可能である。
【００２７】
また、本発明に使用可能な水系エマルジョンを形成する樹脂の具体例としては、スチレンブタジエン系共重合体樹脂、アクリロニトリルブタジエン系共重合体樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂等のオレフィン系の樹脂が挙げられる。他に、ポリエステル系樹脂やナイロン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、メラミン系樹脂、ベンゾグアナミン系樹脂等の樹脂も挙げられる。水系エマルジョンを用いてシャフト１１上に樹脂層１２を形成する際には、上記樹脂を単独または複数種類組み合わせてなる水系エマルジョンを使用することが可能である。
【００２８】
次に、本発明に使用可能な荷電制御剤について説明する。本発明では、現像ローラ表面での帯電付与性能を向上させる目的で樹脂層中に水溶性の荷電制御剤を含有させている。
【００２９】
本発明に使用可能な水溶性の荷電制御剤は、荷電制御剤として使用される化合物の中でも、１５℃乃至２５℃での水に対する溶解度が０．１以上の値を有する化合物である。ここで、「水に対する溶解度」とは、水を溶媒に用いた飽和溶液中における溶質濃度のことで、具体的には、水１００ｇに溶ける溶質の質量をグラム単位で表したものである。
【００３０】
水溶性の荷電制御剤の水に対する溶解度は、公知の方法により測定することが可能であるが、本発明では、Ｊ．Ａｍｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，７０，１９７７（１９４８）に開示された方法により測定されたものである。
【００３１】
本発明に使用可能な水溶性の荷電制御剤としては、たとえば、第四級アンモニウム塩化合物が代表的なものである。また、第四級アンモニウム塩化合物の他に、ピラゾール（溶解度５６．９（２５℃））等の複素環芳香族化合物や没食子酸（３，４，５−トリヒドロキシ安息香酸）（溶解度０．９４（１５℃））等の芳香族化合物が挙げられる。
【００３２】
以下に、第四級アンモニウム塩化合物の具体例を示す。
【００３３】
テトラエチルアンモニウムクロライド（溶解度５８．５（２５℃））、テトラエチルアンモニウムブロマイド（溶解度７５．６（２５℃））、テトラエチルアンモニウムイオダイド（溶解度３２．９（２５℃））、テトラプロピルアンモニウムイオダイド（溶解度１５．７（２５℃））、テトラメチルアンモニウムイオダイド（溶解度５．２２（２５℃））、テトラメチルアンモニウムブロマイド（溶解度５６．２５（２５℃））
なお、現像ローラへの荷電制御剤の使用量は、樹脂１００質量部に対して、０．１乃至１０質量部の範囲で用いることが好ましい。
【００３４】
次に、本発明に係る現像ローラの製造方法について説明する。本発明に係る現像ローラは、導電性を有するシャフトの周りに、水溶性樹脂や水系エマルジョンを含有してなる水溶性塗布液を塗布し、塗布後、乾燥処理を行うことにより作製が可能である。また、上記樹脂層の上にさらに塗布液を塗布し、同様の乾燥処理を行って、図１（ｂ）や（ｄ）に示す多層構造の現像ローラを作製することも可能である。本発明に係る現像ローラの作製手順についてさらに説明する。
【００３５】
先ず、導電性を有するシャフトの周りに形成する樹脂層を形成する材料を水系媒体に混合、溶解させて樹脂層形成用塗布溶液を作製する。すなわち、水溶性の荷電制御剤を含有する塗布溶液を調製する。なお、必要に応じて、樹脂層形成用溶液中にカーボンブラックや粗さ付与粒子等の材料をいっしょに添加することも可能である。
【００３６】
また、塗布液を作製する際に使用する溶媒は、水系溶媒と上述した様に、水のみから構成されるものに限定されるものではなく、アルコール類等の水に溶解する有機溶媒を併用するものも含まれる。現像ローラ作製用の水溶性塗布液を構成する水系媒体は、概ね水の比率が５０質量％以上となる溶媒を指すものである。水に溶解する有機溶媒としては、たとえば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。この様にして、導電性シャフト上に樹脂層を形成するための水を用いた樹脂層形成用塗布溶液を用意する。
【００３７】
塗布液を作製する際には、塗布液中の成分が均一になることが好ましく、たとえば、カーボンブラック等を樹脂とともに添加して塗布液を調製する場合には、カーボンブラック等が均一分散する様に調製することが好ましい。塗布液を調製する手段としては、たとえば、「ダイノーミルＴＩＬＡＢ（シンマルエンタープライセス社製）」に代表されるサンドグラインダ型の分散装置等が挙げられる。サンドグラインダ型の分散装置では、たとえば、直径０．５ｍｍガラスビーズ等を使用して分散処理を行う。
【００３８】
次に、導電性シャフト上に前述の樹脂層形成用塗布溶液を塗布する。塗布方法は、樹脂層形成用塗布溶液の粘度等に応じて種々の方法を選択することが可能である。具体的な塗布方法としては、具体的にはディッピング法、スプレー法、ロールコート法または刷毛塗り法等の方法が挙げられ、本発明ではこれらの塗布方法を限定するものではない。
【００３９】
導電性シャフト上に樹脂層形成用塗布液を塗布後、乾燥及び加熱処理（温度；１２０〜２００℃、処理時間；２０〜９０分）を行って樹脂層形成用塗布溶液中の水分をはじめとする溶媒成分を除去することにより、樹脂層を形成する。
【００４０】
また、上記手順により樹脂層を形成後、樹脂層上に新たに塗布液を塗布することにより、図１（ｂ）や（ｄ）に示す多層構造の現像ローラを作製することも可能である。
【００４１】
次に、本発明に係る画像形成方法について説明する。本発明に係る現像ローラは、キャリアを用いずに画像形成を行う非磁性一成分系現像剤を用いる画像形成装置に好ましく使用される。
【００４２】
本発明に係る現像ローラは、静電潜像を形成する像担持体上にトナーを供給する現像装置に装填されるものである。現像装置は、本発明に係る現像ローラの他に、トナー層規制部材とトナー補給補助部材とを有し、これらの部材がそれぞれ当接する様に配置されている。現像装置ではトナー層規制部材とトナー補給補助部材により現像ローラ上にトナーの薄層を形成し、これを像担持体上に供給して像担持体上に形成された潜像を可視画像化する。
【００４３】
トナー層規制部材は、現像ローラ上にトナーを均一な薄層状態にして供給するとともに、供給したトナーを摩擦帯電する。トナー層規制部材は、ウレタンゴムや金属板等の様に、ある程度の弾性を有する部材が用いられ、現像ローラに当接することにより現像ローラ上にトナーの薄層を形成する。現像ローラ上に形成されたトナーの薄層は、トナー粒子が最大で１０個分、好ましくは５個分以下の厚さを有するものである。
【００４４】
トナー層規制部材の現像ローラへの押圧力は、１００ｍＮ／ｃｍ〜５Ｎ／ｃｍが好ましく、２００ｍＮ／ｃｍ〜４Ｎ／ｃｍが特に好ましい。押圧力を上記範囲内にすることで、搬送ムラを起こさずにトナー搬送が行え、白スジ等の画像不良の発生が回避される。また、押圧力を上記範囲とすることで、トナーを変形、破砕させる様な負荷を与えずに現像ローラに供給する。現像ローラへの押圧力は、トナー層規制部材を構成する材質や、画像形成時における部材の長さや厚さを調整することにより、上記範囲内にある所望の大きさに設定することが可能である。
【００４５】
トナー補給補助部材は、現像ローラにトナーを安定に供給するためのものである。トナー補給補助部材には、例えば、撹拌羽根をつけた水車状のローラやスポンジ状のローラが使用されている。トナー補給補助部材の大きさ（直径）は、現像ローラの直径の０．２〜１．５倍が好ましく、この範囲のときに、現像ローラにトナーが過不足なく供給されて、画像不良のない良好な画像形成を可能にする。
【００４６】
また、本発明に係る画像形成方法に使用される像担持体としては、無機感光体、アモルファスシリコン感光体、有機感光体等が挙げられ、この中でも、有機感光体が特に好ましく、さらに、電荷輸送層と電荷発生層とを積層構造としたものが好ましい。
【００４７】
以下、本発明に係る画像形成方法に使用可能な現像器（現像装置）について具体的に説明する。
【００４８】
図３は本発明に係る現像ローラが搭載可能な現像装置２０の断面図である。
【００４９】
図３に示す現像装置２０は、非磁性１成分系トナー（非磁性１成分現像剤）を用いて現像を行うことが可能である。現像装置２０は、本発明に係る現像ローラ１０と、現像ローラ１０の左側に設けられたバッファ室２２と、バッファ室２２に隣接するホッパ２３とを有する。現像ローラ１０は、図示しないモータにより図中反時計回り方向に回転駆動され、図示しない画像形成装置に組み込まれた状態にある像担持体と接触または近接する。
【００５０】
バッファ室２２にはトナー規制部材であるブレード２４が現像ローラ１０に圧接させた状態で配置されている。ブレード２４は、現像ローラ１０上のトナーの帯電量及び付着量を規制するものである。また、現像ローラ１０の回転方向に対してブレード２４の下流側に、現像ローラ１０上のトナー帯電量・付着量の規制を補助するための補助ブレード２５をさらに設けることも可能である。
【００５１】
現像ローラ１０には供給ローラ２６が押圧されている。供給ローラ２６は、図示しないモータにより現像ローラ１０と同一方向（図中反時計回り方向）に回転駆動する。供給ローラ２６は、導電性の円柱基体と基体の外周にウレタンフォームなどで形成された発泡層を有する。
【００５２】
ホッパ２３には一成分現像剤であるトナーＴが収容されている。また、ホッパ２３にはトナーＴを攪拌する回転体２７が設けられている。回転体２７には、フィルム状の搬送羽根が取付けられており、回転体２７の矢印方向への回転によりトナーＴを搬送する。搬送羽根により搬送されたトナーＴは、ホッパ２３とバッファ室２２を隔てる隔壁に設けられた通路２８を介してバッファ室２２に供給される。なお、搬送羽根の形状は、回転体２７の回転に伴い羽根の回転方向前方でトナーＴを搬送しながら撓むとともに、通路２８の左側端部に到達すると真っ直ぐの状態に戻るようになっている。このように羽根はその形状を湾曲状態を経て真っ直ぐに戻るようにすることでトナーＴを通路２８に供給している。
【００５３】
また、通路２８には通路２８を閉鎖する弁２８１が設けられている。この弁はフィルム状の部材で、一端が隔壁の通路２８右側面上側に固定され、トナーＴがホッパ２３から通路２８に供給されると、トナーＴからの押圧力により右側に押されて通路２８を開けるようになっている。その結果、バッファ室２２内にトナーＴが供給される。
【００５４】
また、弁２８１の他端には規制部材２８２が取り付けられている。規制部材２８２と供給ローラ２６は、弁２８１が通路２８を閉鎖した状態でも僅かな隙間を形成する様に配置される。規制部材２８２は、バッファ室２２の底部に溜まるトナー量が過度にならないように調整するもので、現像ローラ１０から供給ローラ２６に回収されたトナーＴがバッファ室２２の底部に多量に落下しないように調整される。
【００５５】
現像装置２０では、画像形成時に現像ローラ１０が矢印方向に回転駆動するとともに供給ローラ２６の回転によりバッファ室２２のトナーが現像ローラ１０上に供給される。現像ローラ１０上に供給されたトナーＴは、ブレード２４、補助ブレード２５により帯電、薄層化された後、像担持体との対向領域に搬送され、像担持体上の静電潜像の現像に供される。現像に使用されなかったトナーは、現像ローラ１０の回転に伴ってバッファ室２２に戻り、供給ローラ２６により現像ローラ１０から掻き取られ回収される。
【００５６】
また、現像装置２０に設けられる現像バイアス電源装置２９は、現像バイアス電圧Ｖｂの設定値（例えば５００Ｖ程度）を出力する直流電圧電源と交番電界（例えばＶｐｐが２．０ｋＶ，周波数２ｋＨｚ）を形成する交流電源装置より構成される。なお、「Ｖｐｐ」とは、交番電圧波形の振幅の山と谷の差であるピーク・トゥー・ピーク電圧を示す。
【００５７】
画像形成時、静電潜像担持体１１が、帯電装置（図示せず）により例えば８００Ｖ程度の電位に一様に帯電され、その後、所定部分がレーザ等の光学ヘッドにより露光されると、例えば１００Ｖ程度の電位に減衰されて静電潜像が形成される。
【００５８】
現像領域では、現像バイアス電源装置２９から印加される現像バイアス電圧Ｖｂと交番電圧により形成される電界の作用により、現像ローラ１０上で薄層形成していたトナーが現像ローラ１０周面から飛翔してパウダクラウド化する。そして、静電潜像が形成された静電潜像担持体上にトナー供給が行われ、静電潜像が現像されてトナー像が形成される。
【００５９】
現像ローラ１０上に形成されるトナー層の厚さは、たとえば、以下の様な条件設定を行うことにより制御される。すなわち、静電潜像担持体１１の周速を１００ｍｍ／ｓｅｃ、現像ローラ１０の周速を２００ｍｍ／ｓｅｃ、トナー規制部材２４が現像ローラ１０を押圧する押圧力を、前述の様に１００ｍＮ／ｃｍ〜５Ｎ／ｃｍ、好ましくは２００ｍＮ／ｃｍ〜４Ｎ／ｃｍに設定する。その結果、１０層（トナー粒子１０個分）以下、好ましくは、５層（トナー粒子５個分）以下のトナー層を形成することができる。
【００６０】
なお、本発明に係る現像ローラが搭載可能な現像装置の構成は、図３に示すものに限定されるものではない。
【００６１】
次に、図３に示す現像装置２０を搭載可能なフルカラー画像形成装置の一例を図４に示す。なお、図３に示す現像装置２０が搭載可能な画像形成装置は図４に示すものに限定されるものではない。図４の画像形成装置は、回転駆動される感光体ドラム１５の周囲に、感光体ドラム１５表面を所定電位に均一帯電させる帯電ブラシ１６、感光体ドラム１１上の残留トナーを除去するクリーナ１７が設けられている。
【００６２】
レーザ走査光学系１８は、帯電ブラシ１６により均一帯電された感光体ドラム１５上を走査露光し、感光体ドラム１５上に静電潜像を形成する。レーザ走査光学系１８は、レーザダイオード、ポリゴンミラー、ｆθ光学素子を内蔵し、その制御部にはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック毎の印字データがホストコンピュータから転送される。そして、上記各色の印字データに基づいて、レーザビームが順次出力され、感光体ドラム１５上を走査露光して、各色毎の静電潜像を形成する。
【００６３】
本発明に係る現像装置２０を収納した現像装置ユニット３０は、静電潜像が形成された感光体ドラム１５に各色トナーを供給して現像を行う。現像装置ユニット３０には、支軸３３の周囲にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各非磁性１成分トナーをそれぞれ収納した４つの現像装置２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋが装着され、支軸３３を中心に回転して、各現像装置２０が感光体ドラム１５と対向する位置に導かれる。
【００６４】
現像装置ユニット３０は、レーザ走査光学系１８により感光体ドラム１５上に各色の静電潜像が形成される毎に、支軸３３を中心に回転し、対応する色のトナーを収容した現像装置２０を感光体ドラム１５に対向する位置に導く。そして、各現像装置２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋより感光体ドラム１５上に、帯電された各色トナーを順次供給して現像を行う。
【００６５】
図４の画像形成装置は、現像装置ユニット３０より感光体ドラム１５の回転方向下流側に無端状の中間転写ベルト４０が設けられ、感光体ドラム１５と同期して回転駆動する。中間転写ベルト４０は、１次転写ローラ４１により押圧された部位で感光体ドラム１５と接触し、感光体ドラム１５上に形成されたトナー画像を転写する。また、中間転写ベルト４０を支持する支持ローラ４２と対向して、２次転写ローラ４３が回転可能に設けられ、支持ローラ４２と２次転写ローラ４３との対向する部位で、中間転写ベルト４０上のトナー画像が記録紙等の記録材Ｓ上に押圧転写される。
【００６６】
なお、現像装置ユニット３０と中間転写ベルト４０との間には、中間転写ベルト４０上の残留トナーを除去するクリーナ５０が中間転写ベルト４０に対して接離可能に設けられている。
【００６７】
記録材Ｓを中間転写ベルト４０に導く給紙手段６０は、記録材Ｓを収容する給紙トレイ６１と、給紙トレイ６１に収容した記録材Ｓを１枚ずつ給紙する給紙ローラ６２、給紙した記録材Ｓを２次転写部位に送るタイミングローラ６３より構成される。
【００６８】
トナー画像が押圧転写された記録材Ｓは、エアーサクションベルト等で構成された搬送手段６６により定着装置７０に搬送され、定着装置７０で転写されたトナー画像が記録材Ｓ上に定着される。定着後、記録材Ｓは垂直搬送路８０を搬送され、装置本体１００の上面に排出される。
【実施例】
【００６９】
以下、実施例を挙げて本発明の実施態様を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
１．現像ローラの作製
以下に示す手順により塗布液を作製し、作製した各塗布液を用いてシャフト表面に直接樹脂層を形成し、「現像ローラ１〜７」を作製した。
１−１．樹脂液の作製
（１）アクリル樹脂水溶液の作製
撹拌機、還流冷却器、温度計を取り付けた反応容器に、ブチルセロソルブ８０質量部を添加し、撹拌しながら加熱して１４０℃に昇温させた。次いで、下記の化合物よりなる混合液を３時間かけて反応容器中に滴下した。
【００７０】
メチルメタクリレート                                          ４５質量部
ブチルアクリレート                                            ２５質量部
スチレン                                                      １０質量部
２−ヒドロキシエチルメタクリレート                            １０質量部
アクリル酸                                                    １０質量部
ｔ−ブチルペルオキシベンゾエート                                １質量部
次に、ｔ−ブチルペルオキシベンゾエートを０．５質量部を追加して、さらに、１４０℃で２時間反応を継続させて、加熱残分５５．２質量部、酸価４３、数平均分子量４６００の樹脂溶液を得た。作製した樹脂溶液をジメチルエタノールアミンで当量中和して、さらに、脱イオン水を添加して、固形分５０質量％のアクリル樹脂水溶液を作製した。
（２）エチレン−酢酸ビニル系水分散型エマルジョンの調製
市販のエチレン−酢酸ビニル共重合体エマルジョン「スミカフレックス４１０ＨＱ（住友化学（株）製）」に脱イオン水を添加し、固形分である上記エチレン−酢酸ビニル共重合体粒子濃度（固形分濃度）が５０質量％となる様に樹脂液を調製した。
（３）アクリル樹脂溶液の作製
市販のメタクリル樹脂「スミペックスＬＧ２（住友化学（株）製）」をテトラヒドロフランに溶解させ、固形分である上記樹脂濃度（固形分濃度）が５０質量％となる様に調製して「アクリル樹脂溶液」を作製した。
１−２．「現像ローラ１〜７」の作製
（１）「現像ローラ１」の作製
前述の「アクリル樹脂水溶液」１００質量部（樹脂成分換算）に、カーボンブラック「＃４４（三菱化学（株）製）」３０質量部、及び、「テトラプロピルアンモニウムイオダイド」０．１質量部を混合分散させることにより、「樹脂層用塗布液１」を作製した。なお、前記混合分散はメディアタイプの分散機「ダイノーミルＴＩＬＡＢ（シンマルエンタープライセス社製）」を用いたもので、直径０．５ｍｍのガラスビーズ１００質量部を投入して、１０００ｒｐｍで２時間の分散処理を行った。
【００７１】
次に、直径１０ｍｍのＳＵＳ３０３製シャフトの外周面に「樹脂層用塗布液１」を厚さが１５μｍになる様に塗布した後、１２０℃の加熱処理を１時間行って樹脂層を形成することにより「現像ローラ１」を作製した。
（２）「現像ローラ２」の作製
前述した「樹脂層用塗布液１」の作製時に使用したテトラプロピルアンモニウムイオダイド０．１質量部に代えて、「ピラゾール」５質量部を用いた他は同様の手順で「樹脂層用塗布液２」を作製した。「樹脂層用塗布液２」を用いた他は「現像ローラ１」の作製と同様の手順により「現像ローラ２」を作製した。
（３）「現像ローラ３」の作製
前述した「樹脂層用塗布液１」の作製時に使用したテトラプロピルアンモニウムイオダイド０．１質量部に代えて、「テトラエチルアンモニウムクロライド」１０質量部を用いた他は同様の手順で「樹脂層用塗布液３」を作製した。さらに、「樹脂層用塗布液３」を用いた他は「現像ローラ１」の作製と同様の手順により「現像ローラ３」を作製した。
（４）「現像ローラ４」の作製
前述の「エチレン−酢酸ビニル系水分散型エマルジョン」１００質量部（固形分換算）に、カーボンブラック「＃４４（三菱化学（株）製）」３０質量部と「テトラエチルアンモニウムクロライド」１０質量部を混合分散させて、「樹脂層用塗布液４」を作製した。さらに、「樹脂層用塗布液４」を用いた他は「現像ローラ１」の作製と同様の手順により「現像ローラ４」を作製した。
（５）「現像ローラ５」の作製
前述した「樹脂層用塗布液１」の作製時に使用したテトラプロピルアンモニウムイオダイド０．１質量部を添加せず、他は同様の手順により「樹脂層用塗布液５」を作製した。さらに、「樹脂層用塗布液５」を用いた他は「現像ローラ１」の作製と同様の手順により「現像ローラ５」を作製した。
（６）「現像ローラ６」の作製
前述した「樹脂層用塗布液４」の作製時に使用したテトラエチルアンモニウムクロライドを用いず、他は同様の手順により「樹脂層用塗布液６」を作製した。さらに、「樹脂層用塗布液６」を用いた他は「現像ローラ１」の作製と同様の手順により「現像ローラ６」を作製した。
（７）「現像ローラ７」の作製
前述の「アクリル樹脂溶液」１００質量部（樹脂成分換算）に、カーボンブラック「＃４４（三菱化学（株）製）」３０質量部を混合分散させて「樹脂層用塗布液９」を作製した。さらに、「樹脂層用塗布液９」を用いた他は「現像ローラ１」の作製と同様の手順により「現像ローラ７」を作製した。
【００７２】
以上の様に作製した「現像ローラ１〜７」を表１に示す。
【００７３】
【表１】
2008281905.tif 000003
【００７４】
２．トナーの作製
（１）「樹脂粒子分散液１」の作製
撹拌装置を取り付けたフラスコに下記化合物を投入、溶解させて混合液を作製し、さらに８０℃に加温した。
【００７５】
ペンタエリスリトールテトラステアリン酸エステル          ７２．０質量部
スチレン                                              １１５．１質量部
ｎ−ブチルアクリレート                                  ４２．０質量部
メタクリル酸                                            １０．９質量部
一方、撹拌装置、温度センサ、冷却管、窒素導入装置を取り付けたセパラブルフラスコに、アニオン系界面活性剤（ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム：ＳＤＳ）７．０８質量部をイオン交換水２７６０質量部に溶解させた界面活性剤溶液を投入し、窒素気流下で撹拌速度２３０ｒｐｍで撹拌しながら８０℃に昇温させた。次いで、循環経路を有する機械式分散機「クレアミックス（エム・テクニック（株）製）」により、前記界面活性剤溶液（８０℃）中に前記混合液（８０℃）を混合分散させ、均一な分散粒子径を有する乳化粒子（油滴）が分散された乳化液を調製した。
【００７６】
この分散液に、重合開始剤（過硫酸カリウム：ＫＰＳ）０．８４質量部をイオン交換水２００質量部に溶解させた開始剤溶液を添加し、この系を８０℃にて３時間にわたり加熱・撹拌して重合反応を行った。得られた反応溶液に、重合開始剤（ＫＰＳ）７．７３質量部をイオン交換水２４０質量部に溶解させた溶液を添加し、１５分後に温度を８０℃とした後、下記化合物よりなる混合液を１００分間かけて滴下した。
【００７７】
スチレン                                              ３８３．６質量部
ｎ−ブチルアクリレート                                １４０．０質量部
メタクリル酸                                            ３６．４質量部
ｎ−オクチルメルカプタン                                    １２質量部
この系を８０℃で６０分間にわたり加熱・撹拌させた後、４０℃まで冷却することにより、ワックスを含有する樹脂粒子分散液（以下、「ラテックス（１）」という。）を作製した。
（２）「着色剤分散液」の作製
一方、ｎ−ドデシル硫酸ナトリウム９．２質量部をイオン交換水１６０質量部に撹拌溶解した。この溶液を撹拌しながら、着色剤としてＣ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３  ２０質量部を徐々に添加し、次いで、機械式分散機「クレアミックス」（エム・テクニック（株）製）を用いて分散処理することにより、「着色剤分散液Ｋ」を調製した。「着色剤分散液Ｋ」における着色剤粒子の粒子径を電気泳動光散乱光度計「ＥＬＳ−８００」（大塚電子社製）で測定したところ、重量平均粒子径で１２０ｎｍであった。
（３）「着色粒子Ｃ」の作製
温度センサ、冷却管、撹拌装置（撹拌翼を２枚有し、交差角が２０°）、形状モニタリング装置を取り付けた反応容器に、
「ラテックス（１）」                      １２５０質量部（固形分換算）
イオン交換水                                            ２０００質量部
「着色剤分散液」                                                  全量
を投入し、内温を２５℃に調整後、この分散液混合溶液に５ｍｏｌ／リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加してｐＨを１０．０に調整した。
【００７８】
次いで、塩化マグネシウム・６水和物５２．６質量部をイオン交換水７２質量部に溶解した水溶液を、撹拌下２５℃にて１０分間かけて添加した。その後、直ちに昇温を開始し、この系を５分間かけて９５℃まで昇温（昇温速度１４℃／分）させた。
【００７９】
この状態で「マルチサイザー３（ベックマン・コールター社製）」にて凝集粒子の粒径を測定し、体積基準メディアン径（Ｄ５０）が６．５μｍになった時点で、塩化ナトリウム１１５質量部をイオン交換水７００質量部に溶解させた水溶液を添加して粒子成長を停止させた。さらに、液温度９０℃にて８時間にわたり加熱撹拌（撹拌回転数１２０ｒｐｍ）を行って融着を継続させて熟成処理した後、この系を１０℃／分の条件で３０℃まで冷却し、塩酸を添加してｐＨを３．０に調整し、撹拌を停止した。
【００８０】
生成した粒子を濾過し、イオン交換水で繰り返し洗浄して遠心分離装置によって液中分級処理し、その後、フラッシュジェットドライヤを用いて乾燥処理して含水率１．０質量％の「着色粒子Ｃ」を生成した。
（４）「トナーＣ」の作製
上記「着色粒子Ｋ」に、数平均一次粒子径が１２ｎｍ、疎水化度が６５の疎水性シリカを０．８質量部、数平均一次粒子径が３０ｎｍ、疎水化度が５５の疎水性チタニアを０．５質量部添加し、ヘンシェルミキサーにて混合して、シアンの「トナーＣ」を作製した。
【００８１】
この様に作製した「トナーＣ」と前述の各現像ローラ１〜７を搭載した現像装置を準備し、以下の評価実験を行った。
３．評価実験
市販のカラーレーザプリンタ「Ｍａｇｉｃｏｌｏｒ  ５４４０ＤＬ（コニカミノルタビジネステクノロジーズ（株）製）」に、上記「現像ローラ１〜７」と「トナーＣ」を用いた現像装置を搭載して以下の評価を行った。表２に示す様に、「現像ローラ１〜４」を用いた現像装置を搭載したものを「実施例１〜４」、「現像ローラ５〜７」を用いた現像装置を搭載したものを「比較例１〜３」とした。
【００８２】
なお、上記カラーレーザプリンタでプリント作成を行う際、現像装置における現像バイアス電圧Ｖｂを４２０Ｖ、交番電圧波形のピーク・トゥー・ピーク電圧Ｖｐｐを１１００Ｖ、及び、周波数を２．０ｋＨｚに設定した。
【００８３】
評価を行うにあたり、常温低湿環境（２０℃、１０％ＲＨ）下で、Ａ４サイズのシアン色のプリント作成を通算で３０００枚行った。このとき、連続５００枚のプリント作成を行った後に濃度ムラ評価用のベタ画像を出力した。そして、ベタ画像出力後に引き続き２５００枚の連続プリントを行った。さらに、連続プリント終了後、濃度ムラ評価用のベタ画像とかぶり評価用の白地画像を出力した。連続プリントでは画素率が１０％のオリジナル画像（細線画像、人物顔写真、ベタ白画像、ベタ黒画像がそれぞれ１／４等分にあるＡ４サイズのオリジナル画像）を出力した。
【００８４】
評価は画像形成に伴う現像ローラの帯電性能を評価するという視点から、下記に記載の様に、画像濃度ムラ、機内でのトナーこぼれ、画像汚れ、カブリについて評価を行った。
【００８５】
〈画像濃度ムラ〉
現像ローラの帯電立ち上がり性能を評価するため、連続プリント５００枚終了時、及び、３０００枚終了時にベタ画像を出力して評価を行った。画像部上より任意の１０点を選択し、マクベス反射濃度計（ＲＤ−９１８）を使用して反射濃度を測定し、その中から最大濃度と最小濃度を見つけ、その濃度差を画像濃度ムラとして評価した。濃度差が０．１０以下となるものを合格とした。
【００８６】
〈機内でのトナーこぼれ〉
現像ローラの帯電性能を評価するため、３０００枚の連続プリント終了後における機内でのトナーこぼれの発生について評価した。帯電不良によるトナーこぼれが発生しなかったものを合格とした。
【００８７】
〈画像汚れ〉
３０００枚の連続プリント終了時に、帯電不良に起因すると見られる画像汚染の発生について評価を行った。３０００枚のプリント終了直前に出力した１０枚のプリントについて目視観察を行い、ローラ表面より脱離したと見られるトナーによる画像汚染の有無を目視で評価した。画像汚染の見られなかったプリントの枚数が８枚以上だったものを合格とした。
【００８８】
〈カブリ〉
カブリは、３０００枚プリント終了後の白地画像のかぶり濃度と、転写材の白紙濃度の差で評価した。転写材の白紙濃度はＡ４サイズの２０カ所を測定し、その平均値を白紙濃度とする。また、３０００枚プリント終了後の白地画像のかぶり濃度は、Ａ４サイズの２０カ所を測定し、その平均値をかぶり濃度とする。なお、濃度測定は反射濃度計「ＲＤ−９１８（マクベス社製）」を用いて行った。濃度差が０．０１０未満のものを合格とし、特に、０．００３未満のものは好ましいものとした。
【００８９】
〈作業環境の官能評価〉
現像ローラを作製する作業環境の官能評価は、上記各現像ローラを５０本作製した後、作業部屋（床が５ｍ×５ｍ、高さが２ｍの密閉された部屋）に観測者５名を入れて、部屋内で臭気を感じた人数で評価した。
【００９０】
下記に示す評価ランクのうち、◎と○を合格、×を不合格とした。
【００９１】
評価ランク
◎：１名も臭気を感じなかった
○：２名以下の観測者が臭気を感じた
×：３名以上の観測者が臭気を感じた。
【００９２】
結果を表２に示す。
【００９３】
【表２】
2008281905.tif 000004
【００９４】
表２に示す様に、本発明に係る現像ローラを搭載した現像装置を用いた実施例１〜４では、連続プリント作成を行っても濃度ムラや画像汚れ、カブリのない良好な画像形成を安定して行えることが確認された。また、帯電不良に伴うトナーこぼれの発生も見られず、画像形成装置内でトナーによる機内汚染を発生するものではなかった。さらに、現像ローラ作製に伴う臭気の影響がなく、快適な作業環境が得られることが確認された。
【００９５】
一方、本発明外の現像ローラを用いた比較例１〜３では、水系媒体を用いて樹脂層を形成したものは良好なプリント作成が行えず、また、有機溶媒を用いた現像ローラの作製環境は作業者にやさしい作業環境を提供することができなかった。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】導電性シャフト上に少なくとも１層の樹脂層を有する現像ローラの断面図である。
【図２】本発明に係る現像ローラを搭載する現像装置の一例を示す断面図である。
【図３】本発明に係る現像ローラの使用が可能なフルカラー画像形成装置の断面図である。
【符号の説明】
【００９７】
１０  現像ローラ
１１  シャフト
１２  樹脂層
１３  粗さ付与粒子
２０  現像装置
２９  現像バイアス電源装置
Ｔ  トナー
【図１】
2008281905.tif 000005
【図２】
2008281905.tif 000006
【図３】
2008281905.tif 000007