(57)【要約】【課題】現像剤の摩擦帯電量を適正化でき、画像形成枚数増加に伴う現像剤劣化時においても現像剤に対する摩擦帯電性が低下せず、接触現像方式に好ましく用いられ、カブリの発生が防止できる現像剤担持体及び現像装置を提供する。【解決手段】像担持体に形成された静電像を現像剤で現像するために、現像剤を担持搬送する現像剤担持体２３において、弾性層２３ａと、現像剤担持体２３の表面に設けられ、樹脂２３ｂ及び粒子２３ｃを備え、粒子２３ｃは、現像剤に対して現像剤の正規の帯電極性と逆極性に摩擦帯電する特性を備える表面層２３ｄと、を有し、現像剤担持体２３の表面の面積に対して、表面から粒子２３ｃが露出している面積の割合は、１５％以上６０％以下である。【選択図】図２
2004170939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に形成された静電像を現像剤で現像するために、現像剤を担持搬送する現像剤担持体において、
弾性層と、前記現像剤担持体の表面に設けられ、樹脂及び粒子を備え、該粒子は、前記現像剤に対して現像剤の正規の帯電極性と逆極性に摩擦帯電する特性を備える表面層と、を有し、
前記現像剤担持体の表面の面積に対して、前記表面から前記粒子が露出している面積の割合は、１５％以上６０％以下であることを特徴とする現像剤担持体。
【請求項２】
前記粒子は、前記樹脂中に分散されていることを特徴とする請求項１の現像剤担持体。
【請求項３】
導電材を含み、電気抵抗が１０4Ω以上１０8Ω以下であることを特徴とする請求項１又は２の現像剤担持体。
【請求項４】
前記表面層の厚さは、５〜３０μｍであることを特徴とする請求項１、２又は３の現像剤担持体。
【請求項５】
前記粒子の粒径は、１０〜３０μｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の現像剤担持体。
【請求項６】
前記粒子の粒径は、前記表面層の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の現像剤担持体。
【請求項７】
前記表面の粗さは、十点平均粗さＲｚは、６〜９μｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の現像剤担持体。
【請求項８】
ローラ形状であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の現像剤担持体。
【請求項９】
前記現像剤担持体上に担持される現像剤の層は、現像剤規制部材によって６μｍ〜２０μｍの厚さに規制されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の現像剤担持体。
【請求項１０】
像担持体に形成された静電像を現像剤で現像するために、現像剤を担持搬送する現像剤担持体を有する現像装置において、
前記現像剤担持体は、弾性層と、前記現像剤担持体の表面に設けられ、樹脂及び粒子を備え、該粒子が前記現像剤に対して前記現像剤の正規の帯電極性と逆極性に摩擦帯電する特性を備える表面層と、を有し、
前記現像剤担持体の表面の面積に対して、前記表面から前記粒子が露出している面積の割合は、１５％以上６０％以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
前記粒子は、前記樹脂中に分散されていることを特徴とする請求項１０の現像装置。
【請求項１２】
前記現像剤担持体は、導電材を含み、電気抵抗が１０4Ω以上１０8Ω以下であることを特徴とする請求項１０又は１１の現像装置。
【請求項１３】
前記表面層の厚さは、５〜３０μｍであることを特徴とする請求項１０、１１又は１２の現像装置。
【請求項１４】
前記粒子の粒径は、１０〜３０μｍであることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかの項に規制の現像装置。
【請求項１５】
前記粒子の粒径は、前記表面層の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項１０〜１４のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項１６】
前記現像剤担持体の表面の粗さは、十点平均粗さＲｚは、６〜９μｍであることを特徴とする請求項１０〜１５のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項１７】
前記現像剤担持体は、ローラ形状であることを特徴とする請求項１０〜１６のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項１８】
前記現像剤担持体上に担持される前記現像剤の層を規制する現像剤規制部材を有し、前記現像剤担持体上に担持される前記現像剤の層は、前記現像剤規制部材によって６μｍ〜２０μｍの厚さに規制されることを特徴とする請求項１０〜１７のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項１９】
画像形成装置の本体に着脱可能なプロセスカートリッジに設けられることを特徴とする請求項１０〜１８のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項２０】
前記像担持体を有する画像形成装置に設けられることを特徴とする請求項１０〜１８のいずれかの項に記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体上の静電像を現像する現像剤担持体及びこれを有する現像装置に関するものである。これらの現像剤担持体及び現像装置は、電子写真方式或いは静電記録方式を利用した、複写機、プリンタ等の画像形成装置、及びこの装置に着脱可能なプロセスカートリッジに好ましく用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】
図９は画像形成装置の典型的な一例の概略構成模型図である。本従来例の画像形成装置は転写方式電子写真プロセス利用の複写機又はプリンタである。
【０００３】
この画像形成装置においては、像担持体として、ドラム型の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」と称す。）１が備えられ、矢印Ｒ１方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動され、この感光ドラム１に対して、帯電、画像露光、現像、転写、クリーニングの作像プロセスが適用される。
【０００４】
即ち、回転駆動される感光ドラム１は、その表面が一次帯電器（帯電ローラ）２によって所定の極性・電位に一様に帯電処理される。本例では、マイナス帯電される感光ドラム１を使用した場合について説明する。
【０００５】
次いで、その帯電処理面に画像情報書き込み手段としての、不図示の原稿画像の投影露光装置、又は画像変調されたレーザビームの走査露光装置等から構成される画像露光手段３による画像露光がなされることで、露光明部の帯電電位が減衰して感光ドラム１表面に露光画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【０００６】
その静電潜像が現像部位Ｎ４において、現像装置４により可転写の現像剤像（トナー像、顕画化像）として順次に可視画像化される。
【０００７】
こうして感光ドラム１上に形成されたトナー像は、転写部位Ｎ５において転写手段５により転写材（転写紙）Ｐに転写される。
【０００８】
本例における転写手段はローラ形状の接触転写帯電器５（以下、「転写ローラ」と称す。）を用いた接触転写方式の転写手段である。
【０００９】
転写ローラ５は、例えば、芯金と該芯金周りに形成した中抵抗の弾性層とで構成されるものであり、感光ドラム１に弾性層の弾性に抗して所定の押圧力をもって圧接させて転写部位Ｎ５（転写ニップ部）を形成させ、感光ドラム１の回転に順方向のＲ５方向に、感光ドラム１の回転周速度と略同周速度で回転する。
【００１０】
転写材Ｐは給送手段部１６から給紙され、転写部位Ｎ５の手前側に配設した不図示のレジストローラによりタイミング合わせされて転写部位Ｎ５に給送される。
【００１１】
即ち、レジストローラは、回転感光ドラム１の表面に形成されたトナー像領域の先端部が転写部位Ｎ５に到来したとき、転写材Ｐの先端部もちょうど転写部位Ｎ５に到来するタイミングになるように転写材Ｐを転写部位Ｎ５に給送させる。
【００１２】
転写部位Ｎ５に給送された転写材Ｐは、その表面が感光ドラム１に密着して転写部位Ｎ５を挟持搬送されていく。又、転写部位Ｎ５に転写材Ｐの先端部が到来してから後端部が転写部位Ｎ５を抜け出るまでの間、転写ローラ５の芯金には不図示の転写バイアス電源から所定のプラス極性の転写バイアスが印加される。
【００１３】
そして、転写材Ｐが転写部位Ｎ５を挟持搬送されていく過程において、感光ドラム１側のトナー像が転写材Ｐ側に、接触転写帯電器としての転写ローラ５によって形成される転写電界の作用及び転写部位Ｎ５における押圧力にて順次に転写されていく。
【００１４】
転写材Ｐは、転写部位Ｎ５を出ると感光ドラム１の表面から分離されて定着器９に搬送され、転写を受けたトナー像が永久固着像として転写材Ｐ面に定着処理され、画像形成物（コピー、プリント）として排紙される。
【００１５】
転写材Ｐ分離後の感光ドラム１表面は、クリーニング手段であるクリーナ１０によって残留トナーや紙粉等の付着汚染物の除去を受けて清掃され、繰り返して画像形成に供される。
【００１６】
こうした画像形成装置において使用される現像装置４の一つとして、乾式一成分現像装置が種々提案され実用化されている。そして、乾式一成分現像装置として、例えば、加圧（接触）現像法（Ｉｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）を用いたものが挙げられる。この加圧現像法は磁性材料が不要であるため、装置の簡略化および小型化が可能であるとともに、非磁性トナーを使用することでカラー画像形成が可能である等の多くの利点を持っている。
【００１７】
図１０に加圧現像法を用いた現像装置を示す。
【００１８】
加圧現像法では、現像剤担持体表面を静電潜像に押圧もしくは接触させて現像を行うため、現像剤担持体として、弾性及び導電性を有する現像ローラ１０１を用いることが必要となる。
【００１９】
従来、この現像ローラ１０１にて所定濃度を得た画像形成することを目的として、現像剤の量を多く担持するために、所定の表面粗さを有することが必要であった。所定の表面粗さを有するようにするため、最外層１０１ｂに、ウレタンやアクリルにて形成された絶縁粒子を含む層が設けられるが、表面粗さを調整するため絶縁粒子の上に樹脂層が設けられ、現像ローラ１０１表面に絶縁粒子が突出していることはなかった。
【００２０】
例えば特許文献１において現像ローラの最外層が粒子を含有しているが、現像ローラ表面から粒子がどれくらい露出しているかは、記載されていなかった。
【００２１】
又、現像時に周知の現像電極効果やバイアス効果を得るために、現像ローラ最外層１０１ｂもしくは最外層１０１ｂ近傍に導電層を設け、必要に応じてバイアス電圧を印加することができる。
【００２２】
更に、現像剤（トナー）１０５への電荷付与は、現像剤担持体である現像ローラ１０１と、その表面上のトナー量を規制して、トナー層を形成するための現像剤規制部材である現像ブレード１０２との摩擦帯電により現像がなされる。
【００２３】
しかしながら、上述のような現像ローラ１０１を用いた加圧現像法では、画像形成枚数増加に伴うトナー劣化時にトナーに対する摩擦帯電性が低下し、ベタ白地にトナーを現像してしまうカブリという問題が発生する。
【特許文献１】特開平４−８８３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明の目的は、現像剤の摩擦帯電量を適正化できる現像剤担持体及び現像装置を提供することである。
【００２５】
本発明の他の目的は、接触現像方式に好ましく用いられる現像剤担持体及び現像装置を提供することである。
【００２６】
本発明の他の目的は、カブリの発生が防止できる現像剤担持体及び現像装置を提供することである。
【００２７】
本発明の他の目的は、画像形成枚数増加に伴う現像剤劣化時においても現像剤に対する摩擦帯電性が低下しない現像剤担持体及び現像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上記目的は本発明に係る現像剤担持体及び現像装置にて達成される。要約すれば、第１の本発明は、像担持体に形成された静電像を現像剤で現像するために、現像剤を担持搬送する現像剤担持体において、
弾性層と、前記現像剤担持体の表面に設けられ、樹脂及び粒子を備え、該粒子は、前記現像剤に対して現像剤の正規の帯電極性と逆極性に摩擦帯電する特性を備える表面層と、を有し、
前記現像剤担持体の表面の面積に対して、前記表面から前記粒子が露出している面積の割合は、１５％以上６０％以下であることを特徴とする現像剤担持体を提供する。
【００２９】
第２の本発明は、像担持体に形成された静電像を現像剤で現像するために、現像剤を担持搬送する現像剤担持体を有する現像装置において、
前記現像剤担持体は、弾性層と、前記現像剤担持体の表面に設けられ、樹脂及び粒子を備え、該粒子が前記現像剤に対して前記現像剤の正規の帯電極性と逆極性に摩擦帯電する特性を備える表面層と、を有し、
前記現像剤担持体の表面の面積に対して、前記表面から前記粒子が露出している面積の割合は、１５％以上６０％以下であることを特徴とする現像装置を提供する。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように、本発明は、現像剤を担持する回転自在な現像剤担持体を有し、像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置において、現像剤担持体は、少なくとも樹脂部材に粒子を分散させた最外層を有し、粒子は、現像剤が負帯電極性である場合には、現像剤に対し帯電系列がプラス側であり、現像剤が正帯電極性である場合には、現像剤に対し帯電系列がマイナス側であり、粒子は、現像剤担持体の像担持体との対向面において、突出部分合計面積の対向面表面積に対する面積割合として１５％以上６０％以下になるように、突出していることを特徴とする現像装置及びそれに備えられた現像剤担持体であるので、画像形成枚数増加に伴うトナー劣化時においてもトナーに対する摩擦帯電性が低下せず、カブリ問題が回避し、良好な画像を形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明に係る現像装置及び現像剤担持体を図面に則して更に詳しく説明する。
【００３２】
実施例１
図１は本発明の現像剤担持体及び現像装置を用いることができる画像形成装置の一実施例の概略断面を示す。本実施例の画像形成装置１００ａは、画像情報に応じて電子写真方式にて転写材Ｐ、例えば記録用紙、ＯＨＰシート等に画像を形成するレーザビームプリンタとされる。又、本実施例の画像形成装置１００ａは、詳しくは後述するように、プロセスカートリッジ２００が着脱可能とされている。
【００３３】
画像形成装置１００ａは、パーソナルコンピュータ等のホスト１４に接続されて用いられる。コントローラ部３３において、ホスト１４からのプリント要求信号並びに画像データを処理し、露光手段であるスキャナ３を制御することで、Ｒ１方向に回転する像担持体である感光ドラム１上に静電潜像を形成する。
【００３４】
感光ドラム１は、帯電手段である、感光ドラム１に加圧当接されたローラ状の帯電部材、即ち、ＤＣ接触帯電ローラ（帯電ローラ）２によって一様に帯電される。帯電ローラ２には、帯電バイアスとして所定の値に固定された直流電圧が印加され、感光ドラム１の表面を負に一様に帯電させる。帯電ローラ２は、感光ドラム１の回転により、図中矢印Ｒ２方向に従動回転する。帯電ローラ２は、感光ドラム１の長手方向（転写材Ｐの搬送方向に直交する方向）略全域に亙って当接している。
【００３５】
一様に帯電された感光ドラム１は、露光手段であるスキャナ３からのレーザ光Ｌにより露光され、その表面に静電潜像が形成される。スキャナ３は、不図示のレーザ光源、ポリゴンミラー、レンズ系などを有し、コントローラ部３３の制御により、感光ドラム１上を走査露光することができる。
【００３６】
その後、この静電潜像は、現像装置４によって現像剤が供給されて、トナー像として可視化される。つまり、現像装置４は、一成分現像剤として負帯電性の非磁性トナー（トナー）２２を収容する現像容器２１を有する。本実施例では、トナー２２には、小粒径化及び低融点化を達成し、且つ、転写効率を向上させるために、重量平均粒径約７μｍの略球形トナーを用いた。
【００３７】
そして、感光ドラム１と対向する現像容器２１の一部は、感光ドラム１の長手方向略全域に亙り開口しており、この開口部にローラ状の現像剤担持体（現像手段）である現像ローラ２３が配置されている。現像ローラ２３は、現像装置４の図中左上方に位置する感光ドラム１に所定の侵入量となるように押圧、接触され、図中矢印Ｒ２３方向に回転駆動される。
【００３８】
現像ローラ２３の図中右下方には、現像ローラ２３への現像剤（トナー）２２を供給するとともに、未現像トナーを現像ローラ２３から剥ぎ取る手段として、弾性ローラ２４が当接されている。弾性ローラ２４は、回転可能に現像容器２１に支持されている。又、弾性ローラ２４は、現像ローラ２３へのトナー供給及び未現像トナーの剥ぎ取り性の点からゴムスポンジローラとし、現像ローラ２３と同一方向である図中矢印Ｒ２４方向に回転駆動する。
【００３９】
又、現像装置４は、現像ローラ２３に担持させるトナー量を規制する現像剤層厚規制部材として、現像ブレード２５を備えている。現像ブレード２５は、弾性を有するリン青銅製の金属薄板で構成され、自由端側の先端近傍を現像ローラ２３の外周面に面接触にて当接するように設けられている。弾性ローラ２４との摺擦により現像ローラ２３上に担持されたトナーは、現像ブレード２５との当接部を通過する際に摩擦帯電により電荷付与され、且つ、薄層に規制される。現像ローラ２３上に担持されるトナーの層は、現像ブレード２５によって６μｍ〜２０μｍの厚さに規制される。
【００４０】
このような構成の現像装置４において、現像ローラ２３には、現像バイアスとして所定の値に固定された直流電圧が印加される。これによって、本実施例では、一様に帯電された感光ドラム１の表面において、トナーが供給され、負電荷が減衰した露光部を反転現像により現像し、現像剤像（トナー像）が形成される。
【００４１】
一方、転写材Ｐは転写材収容部１６から供給ローラ１２ａ等により分離給送され、レジストローラ１２ｂで一旦停止する。レジストローラ１２ｂは、転写材Ｐの記録位置と感光ドラム１へのトナー像の形成タイミングとの同期をとり、転写手段である転写ローラ５と感光ドラム１との対向部（転写部）Ｎ５へと、転写材Ｐを送り出す。
【００４２】
こうして、可視化された感光ドラム１上のトナー像は、転写ローラ５の作用によって転写材Ｐに転写される。トナー像を転写された転写材Ｐは、定着器９に搬送される。ここで、転写材Ｐ上の未定着のトナー像は、熱、圧力よって転写材Ｐに永久定着される。その後、転写材Ｐは排出ローラ１２ｃ等により機外に排紙される。
【００４３】
又、転写されずに感光ドラム１上に残留した転写残トナーは、クリーニング手段（クリーナ）１０によって清掃する。つまり、クリーナ１０は、クリーニング部材であるクリーニングブレード７により転写残トナーを感光ドラム１から掻き取り、廃トナー容器８に収納する。クリーニングされた感光ドラム１は画像形成に供される。
【００４４】
本実施例では、画像形成装置１００ａは、ここでは感光ドラム１である電子写真感光体を含む像担持体と、この像担持体１に作用するプロセス手段と、を一体的にカートリッジ化し、このカートリッジ２００を装置本体１００ａに対して着脱可能とするプロセスカートリッジ方式とされている。
【００４５】
ここで、プロセス手段には、電子写真感光体を帯電する帯電ローラ２である帯電手段、電子写真感光体に現像剤を供給する現像装置４である現像手段、電子写真感光体をクリーニングするクリーナ１０であるクリーニング手段が含まれる。
【００４６】
つまり、プロセスカートリッジとは、帯電手段、現像手段及びクリーニング手段と、表面に静電潜像が形成される像担持体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に着脱可能とするか、或いは、帯電手段、現像手段、クリーニング手段のうち少なくとも１つと、像担持体とを一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に対して着脱可能とするものであるか、或いは、少なくとも現像手段と像担持体とを一体的にカートリッジ化して、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能としたものである。
【００４７】
本実施例においては、感光ドラム１、帯電ローラ２、現像装置４、クリーナ１０が一体的にカートリッジ化され、プロセスカートリッジ２００を形成し、装置本体１００ａに着脱可能とされている。プロセスカートリッジ２００は、装置本体１００ａが備えた不図示の装着手段を介して、取り外し可能に装置本体１００ａに装着される。
【００４８】
このようにプロセスカートリッジ２００を設けることによって、特に、電子写真方式の画像形成装置においては、プロセス手段や電子写真感光体等の構成部品の交換を容易に行うことができるようになる。従って、画像形成装置のメンテナンス性が格段に向上する。又、カートリッジ２００を交換することで、電子写真の重要な構成部品が新品に交換されるため、常に高品質な画像を保つことができる。
【００４９】
この図１に示された画像形成装置において実施された、本発明の特徴部についての内容の詳細な説明を以下に行う。
【００５０】
従来例に説明したように、従来の現像ローラの最外層は、ウレタンやアクリルにて形成された絶縁粒子を含む層が設けられるが、表面粗さを調整するため絶縁粒子の上に樹脂層が設けられたために、現像ローラ表面に絶縁粒子が突出していることはなかった。よって、画像形成枚数増加に伴うトナー劣化時に、トナーに対する摩擦帯電性が低下し、ベタ白地にトナーを現像してしまうカブリという問題が発生していた。
【００５１】
本実施例においては、現像部となる、現像ローラの感光ドラムとの対向面つまり周面の表面に絶縁粒子を適当な面積にて突出させることで、画像形成枚数増加に伴うトナー劣化時における、トナーに対する摩擦帯電性の低下の回避を図ったものである。
【００５２】
まず、絶縁粒子が現像ローラ表面に突出する量の規定方法を説明する。
【００５３】
本実施例では、図２に示す、弾性体のシリコンゴムで構成される弾性層を基層２３ａとし、ウレタン粒子２３ｃを含む樹脂部材であるウレタン樹脂２３ｂを、表層にコートした最外層２３ｄを有する現像ローラ２３を用いた。
【００５４】
本実施例では、現像ローラ２３の表面粗さを十点平均粗さ（ＪＩＳ）Ｒｚ＝６〜９（μｍ）とすることにより、現像ローラ２３上トナーコート量が適正な値となり、Ｒｚ＝６〜９（μｍ）を保つため最外層２３ｄ膜厚５〜３０μｍ、ウレタン粒子２３ｃの粒径を１０〜３０μｍとしている。
【００５５】
本実施例で用いた現像ローラ２３は図２で示したように、最外層２３ｄにおいて、表面に絶縁粒子２３ｃが突出しており、図３のＳＥＭ写真図に示す表面に突出した粒子２３ｃの、現像ローラ２３の感光ドラム１との対向面である周面部の表面積に対する面積割合を計算する。計算方法は０．２５ｍｍ×０．２５ｍｍの現像ローラ２３周面部表面積に対し、突出している粒子２３ｃ部分の面積をＳＥＭで１０００倍まで拡大し、粒子２３ｃ一つ一つの表面に突出している部分２３ｃを楕円の面積として測定後、全て合計し、現像ローラ２３周面部表面積０．２５ｍｍ×０．２５ｍｍに対する面積割合として計算し、更に、長手３点の平均処理を行い、この現像ローラ２３表面に突出した粒子２３ｃの粒子突出量割合として算出している。
【００５６】
上記の計算結果である粒子突出量割合（％）は、図４に示す、最外層２３ｄを構成するウレタン粒子２３ｃのウレタン表層樹脂２３ｂに対する粒子重量部数との対比から、それぞれの材料の量を変えることによって、所望の割合に調整することができる。
【００５７】
よって、図４より、表層樹脂コート２３ｂ量に対する粒子２３ｃ重量部数から表面に突出する粒子２３ｃの割合が予想でき、本実施例においては、表層樹脂２３ｂコート量に対する粒子重量部数を１部として表面に突出する粒子２３ｃの面積割合１５％以上の現像ローラ２３を作成し、画像形成枚数増加に伴うトナー劣化時においてもトナーに対する摩擦帯電性が低下せず、カブリの発生がない高画質な画像を得ることができた。尚、現像ローラ２３表面の面積に対して粒子２３ｃを適度に露出するために、粒子２３ｃの粒径を現像ローラ２３の表面樹脂層２３ｂの厚さよりも大きくするのが良い。
【００５８】
本実施例による現像ローラ２３では、表面に突出する粒子２３ｃの面積割合が７０％では、粒子２３ｃの分散性が悪くなり表面抵抗が高くなり過ぎるため現像ゴースト等の画像不良が発生し、表面に突出する粒子２３ｃの面積割合は６０％が限界である。
【００５９】
ここで、以下の実験例１にて、本発明による現像ローラの効果を、従来の現像ローラとの比較実験にて明らかにした。
【００６０】
実験例１
シリコンゴムを基層２３ａとし、絶縁粒子２３ｃであるウレタン粒子が表面に突出しないようにウレタン樹脂２３ｂをコートした最外層２３ｄを有する、従来用いられた現像ローラＡと、ウレタン粒子２３ｃが表面に突出した５種類の現像ローラＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅを用意した。図５に現像ローラＡ、Ｂ、Ｃ表面のＳＥＭ写真図を示す。現像ローラＤ、Ｅについては、現像ローラＣと類似した様子であるので、ＳＥＭ写真図は省略する。
【００６１】
上記の計算方法で求めた、現像ローラＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの表面粒子突出量（％）、表面粗さＲｚ（μｍ）は下の表１のようになる。
【００６２】
【表１】
2004170939.tif 000003
【００６３】
又、これら現像ローラＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの摩擦帯電性を調べるため、金属ドラムに対し摩擦帯電させ金属ドラムとの電位差、電流値、電力を調べたところ下表のようになる。
【００６４】
【表２】
2004170939.tif 000004
【００６５】
現像ローラＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは上表ようにポジ系絶縁粒子２３ｃであるウレタン粒子の表面突出量を増やしていくほど金属ドラムに対する、摩擦帯電性が高くなる傾向を示している。
【００６６】
ここで実際現像ローラＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを用いて１００００枚のプリントアウト試験を行った場合の現像ローラ２３上トナーの摩擦帯電量Ｑ／Ｍ（μＣ／ｇ）（図６（ａ））、現像ローラ上のトナーコート量Ｍ／Ｓ（ｍｇ／ｃｍ2）（図６（ｂ））、金属ドラム表面積に対するかぶりの面積の割合で表されるドラム上カブリ（％）（図６（ｃ））、の耐久推移を、それぞれ図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。
【００６７】
図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、現像ローラ２３種により現像ローラ２３上トナーコート量Ｍ／Ｓの耐久推移はほとんど差が無く、画像形成枚数増加によるカブリの悪化は、図６（ａ）に示す、劣化トナーに対する摩擦帯電性の低下による現像ローラ２３上の摩擦帯電量Ｑ／Ｍの低下が原因であると考えられる。
【００６８】
そして、摩擦帯電性の低いほど、カブリが多くなっており、摩擦帯電性の低い現像ローラＡやＢは、かぶりが１０％〜２５％となるのに対し、摩擦帯電量Ｑ／Ｍが５０μＣ／ｇ付近の高い帯電性を有する現像ローラＣ、Ｄ、Ｅは、かぶりは５％以下に押さえられた。
【００６９】
これらの結果から現像ローラ２３表面にウレタン粒子２３ｃを面積割合１５％以上突出させた現像ローラＣ、Ｄ、Ｅは、表面に突出したウレタン粒子２３ｃの割合が１０％の現像ローラＢやウレタン粒子２３ｃが表面に突出しないようにウレタン樹脂２３ｂを表層にコートした従来用いられた現像ローラＡと比べ、劣化トナーに対する摩擦帯電性が低下せず、耐久による現像ローラ２３上摩擦帯電量Ｑ／Ｍの低下が抑えられ、カブリの悪化もほとんど見られないことがわかった。
【００７０】
これはポジ系絶縁粒子であるウレタン粒子の劣化トナーに対する摩擦帯電性良化の効果であり、表面粗さＲｚ＝６〜９μｍである場合には、表面に突出するウレタン粒子２３ｃの割合は多いほど劣化トナーに対する摩擦帯電性は良好な高さに維持することができ、本実施例での結果から少なくとも１５％以上が好ましい。
【００７１】
そして、表面に突出する粒子の面積割合が７０％では、前記に説明したように、粒子２３ｃの分散性が悪くなり表面抵抗が高くなり過ぎるため現像ゴースト等の画像不良が発生し、表面に突出する粒子２３ｃの面積割合は６０％が限界である。本実施例においては、表面抵抗１０4Ω〜１０7Ωの現像ローラを用いており、現像ゴースト等の画像不良が回避できたが、表面に突出する粒子２３ｃの面積割合が７０％では表面抵抗５×１０7Ωとなり現像ゴーストが発生した。
【００７２】
以上、本実施例によれば表面にウレタン粒子等の絶縁粒子が、突出部分合計面積の最外層表面積に対する面積割合１５％以上６０％以下になるように、突出した現像ローラを用いることで、画像形成枚数増加に伴うトナー劣化時においてもトナーに対する摩擦帯電性が低下せず、カブリ問題が発生しない画像形成装置を提供することができる。
【００７３】
又、本実施例によれば、接触現像方式を用い、現像ローラ上に担持される現像剤の層は現像ブレードによって、６μｍ〜２０μｍの薄層になるように規制されている。この薄層は、像担持体の静電像に対応して現像ニップでほとんど現像されるため、薄層の現像剤の表側も裏側も適正な現像剤の電荷量が必要である。従って、本実施例のような薄層の現像剤層においては、上述したように、現像ローラの表面の面積に対して、表面から粒子が露出している面積の割合は、１５％以上６０％以下であることが好ましい。
【００７４】
又、本実施例では現像ローラ表層に突出する絶縁粒子としてウレタン粒子を採用しているが、粒子種はこれに限定するものではなく、ポリアミド樹脂粒子、アクリル粒子等を用いても同様の効果が得られる。
【００７５】
又、最外層を構成する樹脂部材としては、ウレタン樹脂以外に、ポリアミド樹脂、アクリル変性シリコーン樹脂等を用いることができ、基層である弾性体層を構成する弾性体としては、シリコンゴム以外に、ブタジエンゴム等を用いることができる。
【００７６】
又、本発明は、画像形成装置がプロセスカートリッジ方式とされていない場合にも適用することができ、本実施例と同様の効果を奏し得る。
【００７７】
尚、上記のように説明した現像ローラにおいて、使用する現像剤は負帯電極性である場合は、絶縁粒子は、帯電系列がプラス側のものを用い、現像剤は正帯電極性であり、絶縁粒子は、現像剤に対し帯電系列がマイナス側であると、好適に感光ドラムに対する摩擦帯電性を高く維持することができ、好適である。
【００７８】
又、最外層及び弾性層は、最外層はウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル変性シリコーン樹脂等、弾性層はシリコンゴム、ブタジエンゴムなどを用いることができる。
【００７９】
更に、現像ローラとしては、カーボン等の導電剤を含有し、電気抵抗値が１０4Ω以上１０8Ω以下であると好適である。
【００８０】
なぜなら、抵抗値を通常の環境で１０9Ω程度以上になるようにすると、導電性を持たせるために主成分中に分散される導電粒子の密度が低いため、温度や湿度の変化によって導電性が変化し易くなり、このため、抵抗値が温度や湿度の影響を受け易くなって、環境の変化によって抵抗値が１０倍〜１００倍程度も変動し、例えば通常の環境で抵抗が１０9Ω程度であるものが、高湿環境では１０8Ω程度となり、低湿環境では１０10Ω程度に達してしまうという虞があるからである。
【００８１】
よって、現像ローラ２３の抵抗値の上限値は、１０8Ω程度である。又、現像ローラ２３の抵抗値の下限値は、感光ドラム１表面に電気が流れることによる現像ローラ２３への悪影響の発生を防止できる値で決定され、１０4Ω程度以上の抵抗値なら問題ない。
【００８２】
即ち、現像ローラ２３ｃにおいて、最外増及び弾性層は、抵抗値としては、１０4〜１０8Ω程度の抵抗値が適当である。
【００８３】
又、この時導電剤としては、他にイオン系導電剤、導電性樹脂及び導電性粒子分散樹脂等が使用できる。
【００８４】
実施例２
次に、本発明に係る画像形成装置の他の実施例について説明する。
【００８５】
実施例１では、図１を用いて説明した画像形成装置１００ａのように、感光ドラム１に対し現像手段である現像ローラ２３は、所定の侵入量となるように押圧、接触され、現像される方法が採用されていた画像形成装置に本発明を適用したが、本実施例においては、図７に示すように、現像ローラ２３を感光ドラム１と非接触に保ちながら、感光ドラム１上の潜像の現像を行うジャンピング現像を用いた画像形成装置１００ｂにおいて、本発明を適用する。
【００８６】
本実施例においても、現像装置４、感光ドラム１、そして、帯電ローラ２、及びクリーニング手段１０が一体化されたプロセスカートリッジ２００が備えられている。
【００８７】
従って、実施例１にて説明した全ての現像装置構成部が同様に本実施例のプロセスカートリッジ２００においても適用される。従って、これら構成及び作用についての説明は、実施例１において行った上記説明を採用する。
【００８８】
実施例３
本実施例は、実施例１にて説明した画像形成装置１００ａに対して、図８のように、現像装置４にそれぞれ色の違うトナーを収容したプロセスカートリッジ２００を、上下に４台配列させて、縦型に配したインラインフルカラーＬＢＰである画像形成装置１００ｃに本発明を適用したものであり、各現像装置４における現像ローラ２３について、実施例１、２に説明したような現像ローラ２３を採用することにより、画像形成枚数増加に伴うトナー劣化時においてもトナーに対する摩擦帯電性が低下せず、カブリ問題が発生しないフルカラー画像を形成するカラー画像形成装置を提供することができる。このような方法をとることにより、４色のプロセスカートリッジ２００に対し、それぞれ独立に実施例１、２と同等の効果を得ることが出来る。
【００８９】
本実施例ではインラインフルカラーＬＢＰを用いたが、ロータリー方式を用いたフルカラーＬＢＰにおいても同等の効果を得ることができる。
【００９０】
又、実施例１において実験例１に示した実験を、本実施例のインラインフルカラーＬＢＰに適用しても、同様の結果が得られた。
【００９１】
実施例１〜３に説明した構成により、画像形成枚数増加に伴うトナー劣化時においてもトナーに対する摩擦帯電性が低下せず、カブリ問題が発生しない現像剤担持体、それを備えた現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置を提供することができる。
【００９２】
以上に説明した画像形成装置の構成部品の寸法、材質、形状、及びその相対位置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る現像剤担持体の一例を示す部分断面図である。
【図３】本発明に係る現像剤担持体周面表面の一例を示すＳＥＭ写真図である。
【図４】本発明に係る絶縁粒子突出両割合と表層樹脂コート量に対する粒子重量部数との関係を示すグラフである。
【図５】実験例１に使用された現像剤担持体周面を示すＳＥＭ写真図である。
【図６】実験例１の実験結果を示すグラフである。
【図７】本発明に係る画像形成装置の他の例を示す概略構成図である。
【図８】本発明に係る画像形成装置の他の例を示す概略構成図である。
【図９】従来の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図１０】従来の現像装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９４】
１    感光ドラム（像担持体）
２    帯電ローラ（帯電手段）
４    現像装置
１０  クリーニング手段
２２  トナー（現像剤）
２３  現像ローラ（現像剤担持体）
２３ａ  基層（弾性体層）
２３ｂ  ウレタン樹脂層（樹脂部材）
２３ｃ  絶縁粒子
２３ｄ  最外層
１００ａ、１００ｂ、１００ｃ  画像形成装置
２００  プロセスカートリッジ
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図３】
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【図５】
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