(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像ローラと除電部材を有する非接触現像方式の現像装置において、
前記現像ローラの振れが５〜２５μｍであり、
前記除電部材は、少なくとも、シート部材と該シート部材を固定するホルダーを有し、該シート部材の両端が該ホルダーに固定され、ホルダーに固定されていないシート部材の領域を現像ローラへ当接させるものであり、
前記現像ローラへ当接する前記除電部材の押圧力の平均値をＰａｖｅ、最大値をＰｍａｘ、最小値をＰｍｉｎとしたとき、下記式（１）及び（２）が満足されることを特徴とする現像装置。
式（１）  ０．５ｋＰａ≦Ｐａｖｅ≦５０ｋＰａ
式（２）  ０．０５≦（Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎ）／Ｐａｖｅ≦３
【請求項２】
前記現像ローラが、導電性軸体の外周に導電性弾性層を設けずに、導電材と樹脂を含有する被覆層を直接設けた現像ローラであることを特徴とする請求項１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、電子写真画像形成装置に装着して用いる現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成技術の発達は著しく、中でも電子写真方式に基づいた画像形成装置が多く用いられている。また、パーソナルコンピュータ等関連技術の性能向上に伴い、カラーの画像形成が可能な装置や小型、軽量、低価格の画像形成装置を要望する声が高くなり、さらなる改良、性能アップが望まれている。
【０００３】
画像性装置に用いられる電子写真現像剤としてはいわゆるトナーとキャリアとからなる２成分現像剤と非磁性又は磁性のトナーからなる１成分トナーとがあり、１成分トナーを用いた画像形成方法ではキャリアを使用する必要が無いため、キャリアとトナーを混合するための撹拌装置が不要で、トナーとキャリアの混合比を一定にするための制御も必要としないという利点がある。さらに、非磁性１成分トナーを用いた１成分現像方式は磁性１成分トナーと比較して現像ローラに磁石を使用しなくて済むため、小型の電子写真方式の画像形成装置であるプリンター等に好ましく用いられている。
【０００４】
また、非磁性トナーを用いた１成分現像方式のなかでも、感光体と現像ローラを離設して現像を行う非接触現像方式が高画質化に対して有利である。
【０００５】
このように、現像装置に対しては、小型、低価格でありながら、高画質で高耐久な性能が要求されている。
【０００６】
一方、高画質化のアプローチとしては、感光体や現像ローラ等の画像形成部材の寸法精度を上げて画像の濃度むらをなくす試みがなされている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００７】
特に現像ローラ上に規制部材でトナー薄層を形成し、感光体と現像ローラを離設して現像を行う非接触現像方式においては、ギャップの変動がそのまま画像の濃度むらに繋がるため、感光体や現像ローラの振れ精度は重要になる。
【０００８】
現像ローラの振れ精度を確保するために、金属等の導電性軸体を高精度で研磨し、その外周にブラスト処理等により凹凸を付けた後、メッキ層を形成した現像ローラ（例えば、特許文献３参照。）や、金属等からなる導電性軸体にシリコーンゴム等からなる導電性弾性層を高精度の金型で成形して精度を出すものが開示されている（例えば、特許文献４参照。）。
【特許文献１】特開平８−７４８３９号公報
【特許文献２】特開２０００−２８８８７９号公報
【特許文献３】特公平３−３５６６４号公報
【特許文献４】特開２００３−１８４８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、価格、画質、耐久性の全てを市場の要求水準に対して満足できる現像装置がないのが現状である。
【００１０】
本発明の現像装置は、市場の要望である現像装置の小型、低価格でありながら高画質が得られ、且つ耐久性に関する課題も解決するものである。
【００１１】
高画質を得るためには前述の通り現像装置に組み込まれる現像ローラの寸法、特に振れ精度が重要である。
【００１２】
ところが、振れ精度を高くしても、プリント初期の画質は、要求レベルであるが、使用する環境の変動や多数枚プリントすると画質が低下するという問題が有った。
【００１３】
この原因としては、現像ロール上にトナー規制部材でトナーの薄層を形成する際に、トナーがストレスを受け、ストレスによりトナー母体粒子への外添剤が埋没したり、トナーが破砕することによりトナーが劣化することが原因と推察される。劣化したトナーは帯電量が低下し、その結果、トナーが機内に飛散したり、画像カブリや画像の濃度むらが発生し画質が低下するものと考えられる。
【００１４】
振れ精度を高くする面では金属等の導電性軸体に表面加工のみ施す現像ローラが有利と考えられるが、このような現像ローラは、トナーへのストレスを与えやすく、トナーの耐久性を短くするという問題があった。
【００１５】
本発明は、小型、低コストでありながら、使用環境による影響が少なく、多数枚プリントしても継続して高品質のプリント画質を得ることのできる現像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題は、下記の記載の構成により解消されるものである。
【００１７】
１．現像ローラと除電部材を有する非接触現像方式の現像装置において、
前記現像ローラの振れが５〜２５μｍであり、
前記除電部材は、少なくとも、シート部材と該シート部材を固定するホルダーを有し、該シート部材の両端が該ホルダーに固定され、ホルダーに固定されていないシート部材の領域を現像ローラへ当接させるものであり、
前記現像ローラへ当接する前記除電部材の押圧力の平均値をＰａｖｅ、最大値をＰｍａｘ、最小値をＰｍｉｎとしたとき、下記式（１）及び（２）が満足されることを特徴とする現像装置。
【００１８】
式（１）  ０．５ｋＰａ≦Ｐａｖｅ≦５０ｋＰａ
式（２）  ０．０５≦（Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎ）／Ｐａｖｅ≦０．３
２．前記現像ローラが、導電性軸体の外周に導電性弾性層を設けずに、導電剤と樹脂を含有する被覆層を設けた現像ローラであることを特徴とする前記１に記載の現像装置。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の現像装置は、小型、低コストでありながら、使用環境による影響が少なく、多数枚プリントしても継続して高品質のプリント画質を得ることのできる優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明者は、使用環境による影響が少なく、多数枚プリントしても継続して高品質のプリント画質を得ることのできる現像装置について検討を行った。
【００２１】
種々検討の結果、使用環境による影響が少なく、多数枚プリントしても継続して高品質のプリント画質が得られる現像ローラは、現像ローラの振れを特定の範囲に押さえ、現像ローラへ当接する除電部材の押圧力を特定の値に抑え、且つ押圧力を均一にすることが重要であることを突き止めた。
【００２２】
現像ローラの振れ精度と除電部材の押圧力が本発明の範囲であれば、現像ローラ表面に残留するトナーの除電が現像ローラ面上の周方向及び軸方向の各位置で均一に行われる。また、除電されたトナーは次の工程（掻き取り工程及び供給工程）で新しいトナーに入れ替えされるが、トナーの入れ替えは１００％新しいトナーに入れ替わるわけではない。
【００２３】
残留するトナーの除電量が均一であれば、再度トナーが帯電工程へ搬送された時もほとんどのトナーが所望の帯電量を得ることができる。
【００２４】
残留トナーの新しいトナーへの入れ替えは、除電量の大小にも左右されるため、繰り返し使用を続けた時も、トナーの入れ替えは重要となる。
【００２５】
本発明の現像装置で用いられる現像ローラの振れは、５μｍ〜２５μｍ、好ましくは５μｍ〜１５μｍである。振れを５μｍ以上とすることで、生産時の歩留まりがよくなるのでコストを低く抑えることができる。また、振れを２５μｍ以下とすることで、感光体と現像ロール間のギャップ（離接）の変動幅を少なく抑えられるので画像濃度の変動が少なく、除電部材による除電むらも抑えられるので除電むらによるカブリの発生も無くなる。
【００２６】
現像ローラへ当接する除電部材の押圧力（Ｐ）の平均値（Ｐａｖｅ）は０．５ｋＰａ以上、５０ｋＰａ以下、好ましくは５ｋＰａ以上、３０ｋＰａ以下である。
【００２７】
Ｐａｖｅを０．５ｋＰａ以上とすることで、残留するトナーの除電が十分行われ、トナーの入れ替えができ、現像ローラ上に入れ替えできなかったトナーが積層することによるトナーの帯電量の低下がおこらず、トナー飛散等による機内汚れを発生させることがなくなる。また、Ｐａｖｅを５０ｋＰａ以下とすることで、トナーへのストレスが過剰とならず、外添剤の埋没やトナー割れによるトナーの帯電量低下がおこらず、トナー飛散による機内汚れを発生させることがなくなる。
【００２８】
押圧力（Ｐ）の最大値をＰｍａｘ、押圧力（Ｐ）の最小値をＰｍｉｎとした時、（Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎ）／Ｐａｖｅは、０．０５以上、０．３以下、好ましくは、０．０８以上、０．１５以下である。
【００２９】
（Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎ）／Ｐａｖｅを０．０５以上とすることで、各部品の精度が加工しやすい範囲となり、組立ても行いやすく部品コスト、製造コストも削減でき本発明の目的に合致する。また（Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎ）／Ｐａｖｅを０．３以下とすることで、押圧力のむらによるプリント画像の濃度むらの発生を防止できる。
【００３０】
尚、（Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎ）／Ｐａｖｅは、除電部材が現像ローラに当接するときの押圧力のばらつきを表すものである。
【００３１】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００３２】
《現像装置》
先ず、本発明の現像装置について説明する。
【００３３】
図１は、本発明の現像装置の一例を示す模式図である。
【００３４】
図１は、下記に示す図７のフルカラー画像形成装置の１つの現像器３０Ｃを示す概略図であり、他の現像器３０Ｍ、３０Ｙ、３０Ｂｋは、現像器３０Ｃと同一構成なので説明を省略する。
【００３５】
図１において、１０は感光体、３０Ｃは現像器、３２は現像ローラ、３４は供給ローラ、３５はトナー規制部材、５０は除電部材、３６はアジテータ、３７はバイアス電源、３８はホッパ、３９は本体ケースを示す。現像器３０Ｃは、本体ケース３９内に現像ローラ３２、供給ローラ３４、トナー規制部材３５、除電部材５０、アジテータ３６等の部材を所定位置に配設して構成したものであり、この現像器３０Ｃを電子写真記録装置内の所定位置に設置したとき、現像ローラ３２は感光体１０に所定の間隙で対向するか、又は当接する。
【００３６】
現像器３０Ｃ内の新規トナーＴはアジテータ３６によって撹拌され、供給ローラ３４によって現像ローラ３２に運ばれる。
【００３７】
現像ローラ３２の表面にはトナーＴが吸着され、トナー層Ｔｓが形成される。このトナー層Ｔｓはトナー規制部材３５によって薄層化されるとともに摩擦帯電される。そして、摩擦帯電した現像ローラ３２表面のトナーＴが感光体１０表面の静電潜像に電気的に転移付着することにより、静電潜像が現像される。現像後に現像ローラ３２上に残留したトナーは、除電部材５０に当接して通過し、除電される。除電されたトナーは、供給ローラにより掻き取りが行われると同時に新しいトナーが供給され（掻き取り工程、供給工程）、新しいトナーへ一部が入れ替わる。
【００３８】
トナー規制部材３５が現像ローラ３２へ当接する押圧力は、スリーブ母線方向の線圧として、３〜２５０Ｎ／ｍが好ましく、５〜３０Ｎ／ｍが特に好ましい。押圧力を３〜２５０Ｎ／ｍとすることにより、トナーの帯電量分布がシャープとなり画像カブリや飛散の発生を回避することができる。
【００３９】
トナー規制部材３５は、弾性ブレード、弾性ローラ等で、所望の極性にトナーを帯電するのに適した摩擦帯電系列の材質のものを用いることが好ましい。本発明においては、ＳＵＳ、りん青銅等の金属板、シリコーンゴム、ウレタンゴム、スチレン−ブタジエンゴムなどが好適である。さらに、ポリアミド、ポリイミド、ナイロン、メラミン、メラミン架橋ナイロン、フェノール樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、スチレン系樹脂等の有機樹脂層を設けても良い。また導電性ゴム、導電性樹脂等を使用、又は、金属酸化物、カーボンブラック、無機ウイスカー、無機繊維等のフィラーや荷電制御剤をブレードのゴム中、樹脂中に分散するなども適度の誘電性、帯電付与性を与え、トナーを適度に帯電させることができて好ましい。
【００４０】
《現像ローラの振れ》
本発明で用いる現像ローラの振れは、前記の範囲（５〜２５μｍ）である。
【００４１】
現像ローラの振れは、導電性軸体の高精度加工（例えば、センタレス研磨、ダイヤモンドバイト等により切削等）や、導電性軸体表面に被覆層を形成した後の研磨（例えば、プランジ型のゴム研磨等）により確保することができる。
【００４２】
本発明に係る現像ローラの振れは、下記の条件で測定することができる。
【００４３】
測定装置：非接触レーザ変位センサーＶＧ（キーエンス社製）
測定環境：２３℃、６０％ＲＨ
図２は、現像ローラの振れを測定する装置の模式図である。
【００４４】
図２において、１１は導電性軸体、３２は現像ローラ、Ｐはレーザ光による測定部を示す。
【００４５】
振れは、現像ローラの両端部Ａ、Ｂ点を基準にして回転させたときの、円筒面の振れを測定する。現像ローラの振れ精度は、画像形成領域を１０等分した１１カ所を測定し、その最大値と最小値の差を求める。本発明では最大値と最小値の差を現像ローラの振れとする。
【００４６】
尚、導電性軸体の振れは、現像ローラと同じ測定方法で測定することができる。
【００４７】
《除電部材の押圧力》
現像ローラへ当接する除電部材の押圧力は、除電部材を構成するシート部材の材質、厚さ及び表面粗さ、押圧力均一化部材の材質及び硬度、除電部材の現像ローラへの押し込み量、ニップ幅等でコントロールできる。シート部材の材質は、トナーとの帯電序列から除電性能を優先させるため、主に押圧力均一化部材の硬度と押し込み量で調整することが好ましい。
【００４８】
本発明でいう除電部材の押圧力とは、現像ローラと除電部材の当接部に幅１ｃｍ、厚さ１００μｍのポリエステルフィルムをはさみ、引っ張り試験器で引っ張り試験を行った時の引っ張り力をＦ（Ｎ）とした時、押圧力（Ｐ）＝Ｆ×１０（ｋＰａ）として押圧力（Ｐ）を算出して求めた値である。
【００４９】
図３は、押圧力の測定する装置の模式図である。
【００５０】
図３において、３２は現像ロール、５０は除電部材、６０はポリエステルフィルム（幅１ｃｍ、厚さ１００μｍ）、１００は引っ張り試験器を示す。
【００５１】
〈測定装置、条件〉
引っ張り試験器：ＨＥＩＤＯＮ表面性試験機ＴＹＰＥ１８Ｌ（新東科学社製）
測定環境：２３℃、６０％ＲＨ
引っ張り速度：３００ｍｍ／ｍｉｎ
測定レンジ：０．９８０５Ｎ／Ｖｏｌｔ（５０％フルスケール）
フィルター：１０Ｈｚ
現像ローラの画像形成幅を１０等分し、１１カ所の押圧力を測定する。このデータ群より、下記数値を算出する。
【００５２】
Ｐｍａｘ：押圧力（Ｐ）の最大値
Ｐｍｉｎ：押圧力（Ｐ）の最小値
Ｐａｖｅ：押圧力（Ｐ）の平均値
本発明でいう押し込み量とは、除電部材が現像ローラに押圧された時、除電部材が押し込まれてへこんだ量（高さ）をいう。ニップ幅とは、除電部材が押し込まれた時、除電部材が現像ローラと接触する除電部材の幅をいう。
【００５３】
図４は、ニップ幅を示す模式図である。
【００５４】
図において、３２は現像ローラ、５０は除電部材、５４はニップ幅を示す。
【００５５】
《現像ローラ》
次に、現像ローラについて説明する。
【００５６】
図５は、本発明に係る現像ローラの構成の一例を示す断面模式図である。
【００５７】
図において、１１は導電性軸体、２０は塗膜、２１は導電性弾性層、２２は被覆層、２３は表面層、３２は現像ローラを示す。
【００５８】
本発明に係る現像ローラは、図５の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように導電性軸体の表面に塗膜を設けたものである。
【００５９】
図５の（ａ）は、導電性軸体１１の外周に導電性弾性層２１、被覆層２２、表面層２３からなる３層の塗膜２０を設けたものである。
【００６０】
図５の（ｂ）は、導電性軸体１１の外周に被覆層２２を設けたものである。
【００６１】
図５の（ｃ）は、導電性軸体１１の外周に被覆層２２、表面層２３からなる２層の塗膜２０を設けたものである。
【００６２】
本発明に係る現像ローラは、上記何れの構成でも良いが、図５の（ｂ）に示す導電性軸体の外周に被覆層２２を設けた構成のものが、小型で、安価に作製でき好ましい。
【００６３】
以下、現像ローラ３２を構成する導電性軸体、各層について説明する。
【００６４】
導電性軸体１１としては、特に限定されるものではなく、例えば、金属製の中空体や中実体が用いられる。導電性軸体の材質としては、ステンレス、アルミニウム等が挙げられる。上記導電性軸体１１の外周面には、導電性弾性層、或いは被覆層の接着性を高めるため、必要に応じて、接着剤、プライマー等を塗布しても良く、また、上記接着剤、プライマー等は必要に応じて導電化しても良い。
【００６５】
上記導電性軸体１１の外周に形成される導電性弾性層（ベースゴム層）２１は、例えば、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、シリコーンゴム、ポリウレタン系エラストマー等によって形成される。なかでも、上記導電性弾性層２１の形成材料としては、低硬度での弾性変形に対する疲労強度が高いという点から、導電性シリコーンゴムを用いることが好ましい。この材料には、導電剤やシリコーンオイル等の各種添加剤が適度に配合される。導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト、チタン酸カリウム、酸化鉄等が挙げられ、また、シリコーンオイルとしてはジメチルシリコンオイル等の各種のものが挙げられる。
【００６６】
被覆層２２を形成材料としては、例えば、ＥＰＤＭ、ＳＢＲ、ニトリルゴム、アクリルニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム、ポリウレタン系エラストマー、ポリエステル、ポリアミド等が用いられる。尚、上記成分以外に、必要により、カーボンブラック、金属酸化物、四級アンモニウム塩、ほう酸塩等の導電剤等を適宜に添加しても良い。
【００６７】
そして、上記層形成材料は、有機溶剤に溶解等され、塗布液として使用に供される。上記有機溶剤としては、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メタノール、トルエン、イソプロピルアルコール、メチルセロソルブ、ジメチルホルムアミド等が挙げられる。これらは単独もしくは２種以上併せて用いられる。特に、メチルエチルケトンを用いることが、上記層形成材料に対する溶解性の点で好ましい。
【００６８】
表面層２３を形成する材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、アクリルシリコーン樹脂、ブチラール樹脂（ＰＶＢ）等が挙げられ、これらは単独もしくは２種以上併せて用いられる。なかでも、耐摩耗性の点で、ウレタン樹脂が好適に用いられる。尚、上記成分以外に、必要により、導電剤、帯電制御剤等を適宜に添加しても良い。
【００６９】
また、上記表面層２３の形成材料も、上記被覆層２２の形成材料と同様に、有機溶剤に溶解等され、塗布液として使用に供される。上記有機溶剤としては、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）やメチルエチルケトン（ＭＥＫ）等が挙げられる。
【００７０】
次に、現像ローラの作製方法について説明する。
【００７１】
本発明に係る現像ローラは、例えば、以下のようにして作製することができる。
【００７２】
（導電性弾性層の作製）
導電性弾性層を形成する材料（コンパウンド）は、導電性弾性層を形成する各成分をニーダー、ミキサー等の装置を用いて混練、撹拌することにより調製する。次いで、導電性弾性層を形成する円筒状金型と導電性軸体を準備する。そして、上記円筒状金型の内周面にワックス系等の離型剤を塗布し、上記導電性軸体の外周面に必要に応じて接着剤やプライマー等を塗布する。続いて、下蓋を外嵌した上記円筒状金型の中心軸に上記導電性軸体を設置し、その導電性軸体と円筒状金型との間の空隙に導電性弾性層の形成材料（コンパウンド）を充填した後、上記円筒状金型に上蓋を外嵌する。続いて、その下蓋及び上蓋を外嵌した円筒状金型全体をオーブンに入れ、加熱して導電性弾性層の形成材料（コンパウンド）を加硫し、導電性軸体の外周部に導電性弾性層を形成する。そして、その後に脱型する。脱型後に２次加硫を行っても良い。このように、導電性軸体の外周面に導電性弾性層を形成する。尚、導電性軸体としては、導電性弾性層との接着性を良くするため予め接着剤を塗布したものを用いても良い。
【００７３】
（被覆層及び表面層形成塗布液の調製）
被覆層及び表面層形成材用塗布液は、層を形成する各成分と有機溶媒を秤量し、撹拌混合後、機械式分散機（ボールミル、サンドミル、ホモミキサー等）を用いて分散し、さらに有機溶媒等を加えて撹拌して調製する。
【００７４】
上記有機溶媒としては、例えば、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、シクロヘキサノン、メタノール、トルエン、イソプロピルアルコール、メチルセロソルブ、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、酢酸エチル等が上げられる。これらは単独もしくは２種以上併せて用いられる。
【００７５】
（現像ローラの作製）
図５の（ａ）に示す３層構造の現像ローラは、前記導電性弾性層上に、上記で準備した被覆層形成塗布液を塗布し、乾燥させて、被覆層を形成する。さらに、被覆層の外周面に上記で準備した表面層形成塗布液を浸漬塗布し、乾燥して表面層を形成して作製することができる。
【００７６】
図５の（ｂ）に示す１層構造の現像ローラは、導電性軸体の外周に上記で準備した被覆層形成塗布液を塗布し、乾燥させて被覆層を形成することにより作製することができる。
【００７７】
図５の（ｃ）に示す２層構造の現像ローラは、図５の（ｂ）の被覆層の上に、表面層形成塗布液を塗布し、乾燥させて、表面層を形成することにより作製することができる。
【００７８】
尚、塗布液の塗布は、ディップ塗布、ロール塗布、スプレー塗布等により行うことができるが、安定した膜厚を得るにはディップ塗布が好ましい。
【００７９】
導電性弾性層の厚みは、特に限定されるものではなく、０．１〜１０ｍｍの範囲に設定することが好ましく、０．２〜３ｍｍがより好ましい。また、被覆層、表面層の厚みは、特に限定されるものではなく、１〜３０μｍの範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは５〜２０μｍである。導電性弾性層、被覆層、表面層の各厚みは、現像ローラから断面試料を採取し、この顕微鏡写真を測定して得ることができる。
【００８０】
上記導電性弾性層には、いわゆる導電剤と呼ばれるものを含有させて導電性が発現される。導電剤の具体例としては、例えば、カーボンブラックをはじめ、銅、銅合金、銀、ニッケル、低融点合金（ハンダなど）の金属微粒子、酸化亜鉛、酸化錫、酸化インジウムなどの金属酸化物微粒子、ポリピロール、ポリアニリンなどの導電性ポリマー粒子、金属を被覆したポリマー微粒子、貴金属を被覆した銅や銀の微粒子、金属繊維、炭素繊維等が挙げられる。
【００８１】
導電性であることを検知する方法としては、現像ローラの抵抗率を測定することにより検知される。すなわち、現像ローラの抵抗率が１０3〜１０10Ω・ｃｍ、好ましくは１０4〜１０8Ω・ｃｍとなることにより、現像ローラが導電性を有することを示すものである。
【００８２】
この抵抗率の測定方法は、現像ローラを金属プレートに水平に当てて、現像ローラのシャフトの両端部の任意の個所に各々５００ｇの荷重を金属プレート方向に加え、シャフトと金属プレート間に直流電圧１００ボルトを印加して測定される値である。
【００８３】
《除電部材》
本発明に用いる除電部材の構成は、現像ローラに当接する除電部材の押圧力を前述の範囲に設定できれば任意の構成を選択できる。
【００８４】
図６は、除電部材の構成の一例を示す断面模式図である。
【００８５】
図６において、５０は除電部材、５１はホルダー、５２はシート濡材、５３は押圧力均一化部材、５４はニップ幅、５５は押し込み量を示す。
【００８６】
図６の（ａ）は、シート部材をホルダーに固定し、反固定側を現像ローラに当接するような構成の除電部材を示す。
【００８７】
図６の（ｂ）は、押圧力均一化部材をホルダーに固定し、反固定側の平面或いは曲面を現像ローラに当接接触するような構成の除電部材を示す。
【００８８】
図６の（ｃ）は、シート部材の片側をホルダーに固定し、シート部材の端部を現像ローラに当接するような構成の除電部材を示す。
【００８９】
これらの中では図６の（ｂ）の構成が押圧力を調整しやすく好ましい。図６の（ｂ）は現像ローラと当接する部分は可撓性のあるシート部材であり、このシート部材の裏面から押圧力均一化部材（例えば、スポンジ状部材）を設置する構成の除電部材である。
【００９０】
シート部材としては、ナイロン、ポリウレタン、アクリル、ポリエステル、塩化ビニル、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられるが、好ましくは、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）にカーボンブラック等の導電剤を練りこんで導電性を付与したシートが挙げられる。シート部材の厚さは、２０〜５００μｍが好ましく、特に好ましくは５０μｍ〜２００μｍである。シート部材の表面粗さは、中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．０５μｍ〜２．０μｍが好ましく、特に好ましくは０．１μｍ〜１．０μｍである。シート部材の抵抗率は１０4〜１０9Ω・ｃｍが好ましく、特に好ましくは、１０5〜１０7Ω・ｃｍである。
【００９１】
押圧力均一化部材の材質としては、シート部材の裏面に設置できシート部材を固定できれば特に限定されず、ＥＰＤＭ、ウレタン、ナイロン、シリコーン、ＰＥＴ、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、天然ゴム、ニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、モルトプレン及びポリノルボルネンゴム等の材質を用いたものが挙げられる。これらの中ではモルトプレンがシート部材を良好に固定でき好ましい。
【００９２】
押圧力均一化部材の硬度としては、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３  タイプＥ硬度で３０〜７０°が好ましく、特に好ましくは４０〜６０°である。
【００９３】
また、除電部材は例えば現像ローラへ０．１〜０．８ｍｍ押し込むようにして、現像ローラと除電部材とのニップ幅が０．１〜３ｍｍになるように設定されることが好ましい。
【００９４】
尚、中心線平均粗さ（Ｒａ）は、東京精密（株）製表面粗さ測定器「ＳＵＲＦＣＯＭ  １４００Ｄ」により測定することができる。
【００９５】
タイプＥ硬度は、高分子計器（株）製アスカーゴム硬度計Ｅ型（ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３準拠）により測定することができる。
【００９６】
《トナー》
本発明では、現像装置の軽量小型化に適した非磁性１成分トナーが好ましく用いられる。非磁性１成分トナーは、樹脂と着色剤を有するトナー母体粒子に流動性や帯電量を確保するため酸化チタンや樹脂微粒子等の外添剤をトナー母体粒子表面に固着して作製されたものである。
【００９７】
非磁性１成分トナーの体積基準におけるメディアン径（Ｄ50）径は、高品質のトナー画像を得るという観点から３〜９μｍのものが好ましい。
【００９８】
非磁性１成分トナーを構成する樹脂の具体例としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂を挙げることができる。
【００９９】
非磁性１成分トナーの製造方法は特に限定されず、公知の重合法や粉砕法により作製することができる。具体的には、トナー母体粒子を作製した後、酸化チタンや樹脂微粒子等の外添剤を添加し、トナー母体粒子に外添剤を固着させて製造される。
【０１００】
《画像形成装置》
次に、本発明の現像装置を用いて画像形成する画像形成装置について説明する。
【０１０１】
図７は、本発明の現像装置が搭載可能なフルカラー画像形成装置の一例を示す構成断面図である。
【０１０２】
図７に示すフルカラー画像形成装置には、回転駆動される感光体１０の周囲に、感光体１０表面を所定電位に均一に帯電させる帯電ブラシ１１や、感光体１０上に残留したトナーを掻き落すクリーナ１２が設けられている。
【０１０３】
また、帯電ブラシ１１により帯電された感光体１０をレーザビームで走査露光するレーザ走査光学系２０が設けられ、レーザ走査光学系２０はレーザダイオード、ポリゴンミラー、ｆθ光学素子を内蔵する。ホストコンピュータよりレーザ走査光学系２０の制御部にシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色毎の印字データが転送され、レーザ走査光学系２０は各色毎の印字データに基づいてレーザビームを出力して、感光体１０上に各色毎の静電潜像を形成する。
【０１０４】
静電潜像が形成された感光体１０に各色のトナーを供給してフルカラーの現像を行なう現像装置３０は、支軸３３の周囲にシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各非磁性１成分トナーを収容した４つの色別の現像器３０Ｃ、３０Ｍ、３０Ｙ、３０Ｂｋが設けられている。各現像器３０Ｃ、３０Ｍ、３０Ｙ、３０Ｂｋは、支軸３３を中心にして感光体１０と対向する位置に導かれる。
【０１０５】
また、各現像器３０Ｃ、３０Ｍ、３０Ｙ、３０Ｂｋには、回転してトナーを搬送する現像ローラ３２の外周面にトナー規制部材３５が圧接され、トナー規制部材３５により、現像ローラ３２により搬送されるトナー量を規制するとともに、トナーを帯電させる。尚、現像装置３０は、現像ローラ３２により搬送されるトナー量の規制と帯電を適切に行なうために、トナー規制部材を２つ設けることも可能である。
【０１０６】
そして、レーザ走査光学系２０により感光体１０上に各色の静電潜像が形成される度に、現像装置３０は支軸３３を中心に回転させて、対応する色のトナーを収容する現像器３０Ｃ、３０Ｍ、３０Ｙ、３０Ｂｋを感光体１０と対向する位置に順々に導く。そして、各現像器に設けられた現像ローラ３２を感光体１０に接触させ、各色の静電潜像が形成された感光体１０上に帯電された各色のトナーを供給することにより現像を行う。
【０１０７】
また、現像装置３０より感光体１０の回転方向下流側に、中間転写体４０として回転駆動する無端状の中間転写ベルト４０が設けられ、中間転写ベルト４０は感光体１０と同期して回転駆動する。中間転写ベルト４０は、回転可能な１次転写ローラ４１により押圧されて感光体１０に接触する。中間転写ベルト４０を支持する支持ローラ４２の部分に２次転写ローラ４３が回転可能に設けられ、２次転写ローラ４３により記録紙等の転写シートＳが中間転写ベルト４０に押圧される。
【０１０８】
さらに、前記現像装置３０と中間転写ベルト４０との間に設けられたスペースには、中間転写ベルト４０上に残留したトナーを掻き取るクリーナ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。
【０１０９】
また、普通紙等の記録材Ｓを中間転写ベルト４０に導く給紙手段６０は、転写シートＳを収容させる給紙トレイ６１、給紙トレイ６１に収容された転写シートＳを１枚ずつ給紙する給紙ローラ６２、中間転写ベルト４０上に形成された画像と同期して給紙された転写シートＳを中間転写ベルト４０と２次転写ローラ４３との間に送るタイミングローラ６３とで構成される。このようにして中間転写ベルト４０と２次転写ローラ４３との間に搬送された転写シートＳを２次転写ローラ４３により中間転写ベルト４０に押圧させ、中間転写ベルト４０からトナー画像を転写シートＳに押圧転写させる。
【０１１０】
トナー画像が押圧転写された転写シート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転写シートＳ上に定着される。定着処理後の転写シートＳは垂直搬送路８０を搬送されて装置本体１の上面に排出される。
【０１１１】
次に、フルカラー画像形成装置で行われるフルカラーの画像形成動作を具体的に説明する。先ず、感光体１０と中間転写ベルト４０を同じ周速度でそれぞれの方向に回転駆動させ、感光体１０を帯電ブラシ１１により所定電位に帯電させる。
【０１１２】
このように帯電された感光体１０上にレーザ走査光学系２０によりシアン画像の露光を行なって感光体１０上にシアン画像の静電潜像を形成する。静電潜像形成後、シアントナーを収容した現像器３０Ｃよりトナー規制部材で帯電されたシアントナーを供給して感光体１０にシアンのトナー画像を形成する。そして、シアンのトナー画像を形成した感光体１０に中間転写ベルト４０を１次転写ローラ４１を用いて押圧させ、感光体１０に形成されたシアンのトナー画像を中間転写ベルト４０上に１次転写させる。
【０１１３】
シアンのトナー画像を中間転写ベルト４０上に転写後、現像装置３０を支軸３３を中心に回転させて、マゼンタトナーを収容した現像器３０Ｍを感光体１０との対向位置に導き、感光体１０上にレーザ走査光学系２０によりマゼンタ画像の静電潜像を形成する。そして、形成されたマゼンタの静電潜像を現像器３０Ｍによりマゼンタトナーで現像し、現像されたマゼンタのトナー画像を感光体１０から中間転写ベルト４０上に１次転写させる。さらに、同様の手順でイエロー画像と黒色画像の露光、現像及び１次転写を順次行ない、中間転写ベルト４０上にシアン、マゼンタ、イエロー、黒色のトナー画像を重ねてフルカラーのトナー画像を形成する。
【０１１４】
中間転写ベルト４０上に黒色のトナー画像が１次転写されると、転写シートＳがタイミングローラ６３により２次転写ローラ４３と中間転写ベルト４０との間に搬送され、２次転写ローラ４３により転写シートＳを中間転写ベルト４０に押圧して、中間転写ベルト４０上に形成されたフルカラーのトナー画像を転写シートＳ上に２次転写する。
【０１１５】
このように、転写シートＳ上にフルカラーのトナー画像が２次転写されると、転写シートＳを搬送手段６６により定着装置７０に搬送し、定着装置７０により転写されたフルカラーのトナー画像を転写シート上に定着させる。その後、画像形成が行われた転写シートＳを垂直搬送路８０を経由して装置本体１の上面に排出される。
【実施例】
【０１１６】
以下、実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明の実施態様はこれに限定されるものではない。
【０１１７】
《現像ローラの作製》
以下のようにして現像ローラを作製した。
【０１１８】
〈導電性軸体の準備〉
ステンレス製軸体の表面を、加工して下記の「導電性軸体１〜導電性軸体５」を準備した。
【０１１９】
導電性軸体１：ＳＵＳ３０３の中空円筒状導電性軸体をセンタレス研磨したもの（外径１５ｍｍ、振れ１５μｍ）
導電性軸体２：ＳＵＳ３０３の中空円筒状導電性軸体をセンタレス研磨したもの（外径１６ｍｍ、振れ５μｍ）
導電性軸体３：ＳＵＳ３０３の中空円筒状導電性軸体をセンタレス研磨したもの（外径１６ｍｍ、振れ１２μｍ）
導電性軸体４：ＳＵＳ３０３の中空円筒状導電性軸体をセンタレス研磨したもの（外径１６ｍｍ、振れ２２μｍ）
導電性軸体５：ＳＵＳ３０３の中空円筒状導電性軸体をダイヤモンドバイトで切削加工したもの（外径１６ｍｍ、振れ１９μｍ）
導電性軸体６：導電性軸体２の表面にブラスト処理加工したもの（外径１６ｍｍ、振れ２７μｍ、表面粗さＲｚ５μｍ）
尚、振れは、前記の方法で測定して得られた値である。表面粗さＲｚは、東京精密（株）製表面粗さ測定器「ＳＵＲＦＣＯＭ  １４００Ｄ」を用いて測定した値である。
【０１２０】
（導電性弾性層の形成材料の調製）
導電性シリコーンゴムをニーダーを用いて混練することにより、導電性弾性層の形成材料（コンパウンド）を調製した。
【０１２１】
（被覆層形成塗布液１の調製）
メチルエチルケトン１００質量部にウレタン樹脂（ニッポラン５１９９、日本ポリウレタン社製）２０質量部を溶解した溶液に、ケッチェンブラック６質量部と、平均粒子径２０μｍのアクリル樹脂からなる粒子８質量部とをサンドミルを用いて２時間分散させ、「被覆層形成塗布液１」を調製した。
【０１２２】
（表面層形成塗布液１の調製）
撹拌機、温度計、窒素ガス導入管、及び還流冷却器を備えた反応器にε−カプロラクトン３１０質量部及びアルコール変性シロキサンオイル１５０質量部及びテトラブチルチタネート０．０５質量部を装入し、窒素気流下で１８０℃の温度で１０時間反応させ、水酸基価３７、酸価０．４０、数平均分子量３，０３０のポリシロキサン−ポリエステル共重合体を得た。
【０１２３】
上記共重合体１５０質量部及び１，４−ブタンジオール２７質量部を、２００質量部のメチルエチルケトンと１００質量部のジメチルホルムアミドとの混合溶媒中に溶解し、６０℃で良く撹拌しながら９１質量部の水添化ジフェニルメタンジイソシアネート（水添化ＭＤＩ又はＨ１２ＭＤＩと略記することあり）を１８８質量部のジメチルホルムアミドに溶解したものを徐徐に滴下し、滴下終了後８０℃で６時間反応させて本発明のシリコーン共重合ポリウレタン樹脂溶液を得た。この溶液は非常に透明性が高く固形分３５質量％で３５．５Ｐａ・ｓ（２５℃）の粘度を有していた。
【０１２４】
上記で得られたシリコーン共重合ポリウレタン樹脂１００質量部と、ケッチェンブラック（カーボンブラック）３０質量部とを混合分散させ、「表面層形成塗布液１」を調製した。
【０１２５】
〈現像ローラ１の作製〉
（導電性弾性層の形成）
外径１５ｍｍの「導電性軸体１」の外周面に接着剤を塗布したものを、ロール型内部にセットし、導電性軸体とロール型内周面の間の空隙部に導電性弾性層形成材料であるコンパウンドを注型し、加熱加硫を１８０℃、１時間行った後、脱型して、さらに２次加硫処理を２００℃、４時間することにより導電性軸体の外周に導電性弾性層（厚さ０．６ｍｍ）を形成した。この導電性弾性層を形成した導電性軸体のゴム表面をプランジ型の円筒研削盤（水口製作所製）にて研磨を行い導電性弾性層形成後の外径を１６ｍｍにした。
【０１２６】
（被覆層の形成）
このようにして得られた導電性弾性層の外周に、「被覆層形成塗布液１」を乾燥膜厚が１５μｍになるよう塗布した後、１２０℃で３０分乾燥を行い、「被覆層１」を形成した。
【０１２７】
（表面層の形成）
上記「被覆層１」の外周面に、「表面層形成塗布液１」を乾燥膜厚が５μｍになるよう塗布した後、塗布後、１２０℃で６０分乾燥を行うことにより、３層の塗膜を有する「現像ローラ１」を作製した。この現像ローラの振れは２０μｍであった。
【０１２８】
〈現像ローラ２の作製〉
現像ローラ１の作製において、導電性軸体１を「導電性軸体２」に変更し、「導電性弾性層１」を設けず、「導電性軸体２」の表面に直接「被覆層１」を形成した以外は同様にして、「現像ローラ２」を作製した。この現像ローラの振れは６μｍであった。
【０１２９】
〈現像ローラ３の作製〉
現像ローラ１の作製において、導電性軸体１を「導電性軸体３」に変更し、「導電性弾性層１」を設けず、「導電性軸体３」の表面に直接被覆層を形成した以外は同様にして、「現像ローラ３」を作製した。この現像ローラの振れは１３μｍであった。
【０１３０】
〈現像ローラ４の作製〉
現像ローラ１の作製において、導電性軸体１を「導電性軸体４」に変更し、「導電性弾性層１」を設けず、「導電性軸体４」の表面に直接「被覆層１」を形成した以外は同様にして、「現像ローラ４」を作製した。この現像ローラの振れは２５μｍであった。
【０１３１】
〈現像ローラ５の作製〉
現像ローラ１の作製において、導電性軸体１を「導電性軸体５」に変更し、「導電性弾性層１」を設けず、「導電性軸体５」の表面に「直接被覆層１」を形成した以外は同様にして、「現像ローラ５」を作製した。この現像ローラの振れは２０μｍであった。
【０１３２】
〈現像ローラ６の作製〉
「導電性軸体６」をそのまま現像ローラとしたものを「現像ローラ６」とした。この現像ローラの振れは２７μｍであった。
【０１３３】
表１に、現像ローラの作製に用いた導電性軸体、層構成、現像ローラの振れを示す。
【０１３４】
【表１】
0005320707.tif 000002
【０１３５】
尚、振れは、前記の方法で測定して得られた値である。
【０１３６】
《除電部材の作製》
〈除電部材１の作製〉
押圧力均一化部材として、厚さ５ｍｍ、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３  タイプＥ硬度（以下Ｅ硬度と言う）５０°のモルトプレンをホルダーの所定の場所に両面テープにて固定した。その上にシート部材として膜厚５０μｍの導電性テフロン（登録商標）シートをかぶせ両面テープにて固定した。このものを「除電部材１」とする。
【０１３７】
〈除電部材２の作製〉
除電部材１の作製において用いた押圧力均一化部材を厚さ３ｍｍ、Ｅ硬度２０°のモルトプレンに変更、シート部材を膜厚７５μｍの絶縁性ＰＥＴシートに変更した以外は同様にして作製したものを「除電部材２」とする。
【０１３８】
〈除電部材３の作製〉
除電部材１の作製において用いた押圧力均一化部材を厚さ１０ｍｍ、Ｅ硬度７０°のウレタンフォーム、シート部材を膜厚１００μｍの絶縁性ウレタンシートに変更した以外は同様にして作製したものを「除電部材３」とする。
【０１３９】
〈除電部材４に作製〉
押圧力均一化部材を設置せずに、膜厚１００μｍの導電性テフロン（登録商標）シートの両端部をホルダーの所定の場所に両面テープにて固した。このものを「除電部材４」とする。
【０１４０】
表２に、除電部材の作製に用いたシート部材と押圧力均一化部材を示す。
【０１４１】
【表２】
0005320707.tif 000003
【０１４２】
尚、Ｅ硬度は、前記の方法で測定して得られた値である。
【０１４３】
《現像装置の調整》
上記で作製した現像ローラと除電部材を現像装置に装着して「現像装置１〜１０」を調製した。
【０１４４】
表３に、各現像装置の振れ、押し込み量、押圧力を示す。
【０１４５】
【表３】
0005320707.tif 000004
【０１４６】
《評価》
実写評価は、画像形成装置として非磁性１成分トナーを用いたカラーレーザプリンター「Ｍａｇｉｃｏｌｏｒ２４３０ＤＬ（コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製）」を準備した。
【０１４７】
上記で調製した現像装置を上記画像形成装置に順次装着し、低温低湿（１０℃、１５％ＲＨ）と高温高湿（３０℃、８０％ＲＨ）の環境でプリントを行った。
【０１４８】
現像ローラ初期の性能評価は、画素率２０％（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色５％のフルカラーモード）の原稿（Ａ４サイズ）を１０枚プリントした。
【０１４９】
その後、画像率２％（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色０．５％のフルカラーモード）の原稿（Ａ４サイズ）を５０００枚プリントした。
【０１５０】
５０００枚プリント後の性能評価は、初期性能評価と同じ画素率２０％（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色５％のフルカラーモード）の原稿（Ａ４サイズ）を１０枚プリントした。画像の濃度むら、画像カブリ及びトナー飛散やこぼれによる機内汚れの状態は下記の評価基準で評価した。尚、評価は◎、○を合格とする。
【０１５１】
（画像の濃度むら）
画像の濃度むらは、低温低湿（１０℃、１５％ＲＨ）の環境で５０００枚プリント修了後、画像濃度０．５の黒のハーフトーン画像をプリントし、得られたハーフトーン画像を目視観察し評価した。
【０１５２】
評価基準
◎：ハーフトーン画像に、濃度むらが無い
○：ハーフトーン画像に、スジ状の薄い濃度むらが存在するが実用上問題なし
×：ハーフトーン画像に、スジ状の濃度むらが存在し実用上問題。
【０１５３】
（画像カブリ）
画像カブリは、低温低湿（１０℃、１５％ＲＨ）環境で５０００枚プリント終了後、白地原稿をプリントし、画像カブリについて評価した。画像カブリはトナーがプリント画像面で集合せず広い領域にわたり散らばって、うっすらと地肌が汚れる現象であり、いくつかの集合したトナーによって点状の画像欠陥となるトナーこぼれと区別できる。尚画像カブリは、白地部分の相対濃度を画像濃度測定機「ＲＤ−９１８型」（マクベス社製）にて任意の１０点を測定して平均値を求め画像カブリ濃度とした。
【０１５４】
評価基準
◎：画像カブリ濃度が、０．００５未満で良好
○：画像カブリ濃度が、０．００５以上、０．０１未満で実用上問題ないレベル
×：画像カブリ濃度が、０．０１以上で実用上問題となるレベル。
【０１５５】
（機内汚れ）
機内汚れは、高温高湿（３０℃、８０％ＲＨ）の環境で５０００枚プリント修了後、現像装置周辺を目視観察し、現像装置周辺のトナー飛散とトナーこぼれ状態を目視で観察し評価した。
【０１５６】
評価基準
◎：トナーこぼれが、観察されず良好
○：トナーこぼれが、若干観察されるが実用上問題ないレベル
×：トナーこぼれトナー飛散が、明らかに観察され、実用上問題となるレベル。
【０１５７】
表４に、評価結果を示す。
【０１５８】
【表４】
0005320707.tif 000005
【０１５９】
表４の評価結果から、実施例１〜６は全ての評価項目で良好な結果が得られ、本発明の効果を発現することが確認された。一方、比較例１〜４は、評価項目の何れかで満足な結果が得られず、本発明の効果を発現しないことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【０１６０】
【図１】現像装置の一例を示す模式図である。
【図２】現像ローラの振れを測定する装置の模式図である。
【図３】押圧力の測定する装置の模式図である。
【図４】ニップ幅を示す模式図である。
【図５】本発明に係る現像ローラの構成の一例を示す断面模式図である。
【図６】除電部材の構成の一例を示す断面模式図である。
【図７】本発明の現像装置が搭載可能なフルカラー画像形成装置の一例を示す構成断面図である。
【符号の説明】
【０１６１】
１０  感光体
３０Ｃ  現像器
３２  現像ローラ
３４  供給ローラ
３５  トナー規制部材
５０  除電部材
３６  アジテータ
３７  バイアス電源
３８  ホッパ
３９  本体ケース
【図１】
0005320707.tif 000006
【図２】
0005320707.tif 000007
【図３】
0005320707.tif 000008
【図４】
0005320707.tif 000009
【図５】
0005320707.tif 000010
【図６】
0005320707.tif 000011
【図７】
0005320707.tif 000012