JP2009058864A - 電子写真用現像ローラ - Google Patents

Abstract

【課題】プリント初期から多数枚（例えば、５０００枚）プリント後でも、プリント画像上に白すじが発生しない高品質のトナー像が得られる電子写真用現像ローラの提供。
【解決手段】基体上１１に被覆層１２を有する電子写真用現像ローラ１０において、該被覆層１２が体積基準におけるメディアン径（Ｄ₅₀）１５〜１８μｍの大径の粗さ付与粒子１３と体積基準におけるメディアン径（Ｄ₅₀）６〜９μｍの小径の粗さ付与粒子１４を含有してなる電子写真用現像ローラ１０。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ或いはファクシミリの受信装置などの電子写真方式を採用した画像形成装置に組み込まれる現像ローラに関し、特に非磁性１成分現像方式を採用した現像装置に用いられる電子写真用現像ローラに関するものである。

電子写真方式の画像形成方法は、通常、以下の工程を経て記録材上に画像形成が行われる。即ち、電荷の付与されたトナーを感光体の静電潜像に接触、或いは非接触で供給し、感光体上の静電潜像をトナーで現像を行いトナー像を形成し、感光体上のトナー像を記録材に転写した後、定着を行って最終画像を形成する。

感光体上にトナー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、トナーのみから構成される１成分現像剤を用いる１成分現像方式がある。１成分現像方式の現像方法では、キャリアを使用せずにトナーを帯電部材や現像ローラ面に摺擦、押圧して帯電するもので、現像装置の構造を簡略化してコンパクトにし易いメリットがある。とりわけ、トナー像のカラー化の流れに対し、限られたスペース内にイエロー、マゼンタ、シアン、黒色等複数の現像装置を配置するフルカラーの画像形成装置では非磁性１成分現像方式による画像形成が有力である。又、製造工程でトナーの粒径や形状制御を行いながら作製可能ないわゆる重合トナーを用いることにより、フルカラーのピクトリアル画像形成を可能にしている（例えば、特許文献１参照。）。

非磁性１成分現像方式の画像形成に使用する現像ローラは、基体の外周に設けられたゴム層上に被覆層を有するもので、現像ローラ上に金属板やローラ等によりトナーの薄層が形成される。そして、現像ローラ上に形成されたトナー薄層は前述した金属板やローラ等からの摩擦の作用により帯電される。

現像ローラには、トナーへの安定した帯電付与性能と良好なトナー搬送性が求められる。そのために、現像ローラの表面に適度な粗さを付与することがこれまでに行われてきた。例えば、無機化合物粒子を混合した母材原料を用いて現像ローラ表面を形成し、かつ、十点平均粗さや最大高さ、算術平均粗さ等を特定範囲にすることにより、表面の粗さを制御した現像ローラの技術が開示されている（例えば、特許文献２、３参照。）。
特開２０００−２１４６２９号公報 特開２００３−１５４０１号公報 特開２００１−２９６７３５号公報

しかしながら、上記で作製した現像ローラは、１本の現像ローラ中に表面粗さが小さい部分と大きい部分があり、現像装置に装着してトナーの搬送を行うと、トナーの搬送量にばらつきが生じ、プリント枚数が増大するに従ってプリント画像に白すじが発生するという問題があった。

本発明は、プリント初期から多数枚（例えば、５０００枚）プリント後でも、プリント画像上に白すじが発生しない高品質のトナー像が得られる電子写真用現像ローラを提供することにある。

本発明は、下記構成を採ることにより達成される。

１．基体上に被覆層を有する電子写真用現像ローラにおいて、
該被覆層が体積基準におけるメディアン径（Ｄ₅₀）１５〜１８μｍの大径の粗さ付与粒子と体積基準におけるメディアン径（Ｄ₅₀）６〜９μｍの小径の粗さ付与粒子を含有してなることを特徴とする電子写真用現像ローラ。

２．前記被覆層中に含有する大径の粗さ付与粒子と小径の粗さ付与粒子の含有比率が、大径の粗さ付与粒子を１００質量部としたとき、小径の粗さ付与粒子が２０〜８０質量部であることを特徴とする前記１に記載の電子写真用現像ローラ。

３．前記大径の粗さ付与粒子のＣＶ値が６．０〜１２．０％、小径の粗さ付与粒子のＣＶ値が２０．０〜４０．０％であることを特徴とする前記１又は２に記載の電子写真用現像ローラ。

本発明の電子写真用現像ローラは、プリント初期から多数枚（例えば、５０００枚）プリント後でも、プリント画像上に白すじが発生しない高品質のトナー像が得られる優れた効果を有する。

電子写真用現像ローラ（以下、単に現像ローラともいう）は、円筒状若しくは円柱状の基体の外周面に、抵抗調整や帯電付与及びトナー搬送性付与のために、その表面に均一な凹凸を有する被覆層を設けたものである。

現像ローラの表面に凹凸を形成する被覆層は、金属や金属酸化物、炭素系粒子、セラミック粒子、樹脂粒子、固体潤滑剤粒子、導電性粒子等を単独又は混合粒子として溶剤に溶解された樹脂溶液中に分散し、分散して得られた塗布液を基体の外周に塗布して作製されたものが一般的である。

トナーを均一に搬送するには、同一現像ローラの位置による表面粗さのばらつきを極力小さくする必要が有り、そのためにと被覆層の均一化、表面凹凸の均一化が必要となる。

同一現像ローラ中で位置による表面粗さにばらつきがあると、トナー搬送量が不均一となり、画像上に白すじが発生する。

尚、本発明でいう白すじとは、プリントしたべた画像に現れる幅０．２ｍｍ、長さ０．５ｍｍ程度の画像濃度の低い部分のことである。

本発明の現像ローラは、基体の外周に大径の粗さ付与粒子と小径の粗さ付与粒子を含有する被覆層を設けたもので、トナーの搬送量が均一になるよう被覆層表面の凹凸ばらつきを小さくしたものである。

被覆層表面の凹凸ばらつきを小さくするとは、被覆層表面の平均中心線粗さ（Ｒａ）、粗さ付与粒子間間隔（ＲＳｍ）を下記の値になるようにすることである。即ち、本発明では、被覆層中に体積基準におけるメディアン径（Ｄ₅₀）が１５〜１８μｍの大径の粗さ粒子と体積基準におけるメディアン径（Ｄ₅₀）が６〜９μｍの小径の粗さ粒子を含有させることにより、被覆層表面の平均中心線粗さ（Ｒａ）と粗さ付与粒子間間隔（ＲＳｍ）を下記の値にすることができるようになったのである。

本発明の現像ローラは、高画質が要求されるフルカラー用の非磁性１成分現像装置の現像ローラとして好ましく用いられる。

以下、本発明について詳細に説明する。

《現像ローラの構成》
本発明の現像ローラは、大径の粗さ付与粒子と小径の粗さ付与粒子を含有する被覆層を基体の外周に設けたものである。

図１は、本発明の現像ローラの構成の一例を示す模式図である。

図１において、１０は現像ローラ、１１は基体、１２は被覆層、１３は大径の粗さ付与粒子、１４は小径の粗さ付与粒子、１５は上層を示す。

図１（ａ）は基体の周りに被覆層を１層設けた現像ローラの表面の拡大図、図１（ｂ）は被覆層を多層構成にした現像ローラの表面の拡大図である。

図１（ａ）の現像ローラ１０は、基体１１と、基体１１上に設けられた被覆層１２より構成され、被覆層１２中に大径の粗さ付与粒子１３と小径の粗さ付与粒子１４を含有するものである。現像ローラ１０を構成する被覆層１２は、導電性を有するものであり、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する。この様に、被覆層１２中に導電性物質を含有させることにより、被覆層中にある程度の導電性が付与され、現像ローラ表面に電荷が残留しても、導電性の基体１１にリークし易い構成を有する。

図１（ｂ）の現像ローラ１０は、図１（ａ）で形成した被覆層の上に、更に樹脂と導電性物質を有する塗膜からなる上層１５を設けたものである。

次に、粗さ付与粒子について説明する。

《粗さ付与粒子》
本発明の現像ローラは、その表面に特定の凹凸粗さを有する。

特定の凹凸粗さは、特定の大径の粗さ付与粒子と特定の小径の粗さ付与粒子を分散した塗布液を、基体の外周に塗布して被覆層を形成することにより得ることができる。

大径の粗さ付与粒子は、その体積基準におけるメディアン径（Ｄ₅₀）が１５〜１８μｍ、好ましくは１６〜１７μｍのものである。大径の粗さ付与粒子のＣＶ値は６．０〜１２．０％が好ましく、８．０〜１０．０％がより好ましい。

小径の粗さ付与粒子は、その体積基準におけるメディアン径（Ｄ₅₀）が６〜９μｍ、好ましくは７〜８μｍのものである。小径の粗さ付与粒子のＣＶ値は２０．０〜４０．０％が好ましく、２５〜３０％がより好ましい。

粗さ付与粒子としては、無機粒子や樹脂粒子を用いることがでる。

無機粒子の具体例としては、シリカ、チタニア、アルミナを挙げることができる。

樹脂粒子の具体例としては架橋アクリル系樹脂粒子、ナイロン６等のポリアミド系樹脂粒子、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂粒子、シリコーン系樹脂粒子、フェノール系樹脂粒子、ポリウレタン系樹脂粒子、スチレン系樹脂粒子、ベンゾグアナミン粒子等が挙げられる。

これらの中では架橋アクリル系樹脂粒子が好ましく用いられる。

被覆層中に含有する粗さ付与粒子の量は、５〜４０質量％が好ましく、１０〜３０質量％がより好ましい。

被覆層中に含有する大径の粗さ付与粒子と小径の粗さ付与粒子の含有比率が、大径の粗さ付与粒子を１００質量部としたとき、小径の粗さ付与粒子が２０〜８０質量部であることが好ましい。

粗さ付与粒子の体積基準におけるメディアン径（Ｄ₅₀）は、「マルチサイザー３」（コールター社製）に、データ処理用のコンピュータシステム（コールター社製）を接続した装置を用いて測定、算出することができる。

体積基準におけるメディアン径（Ｄ₅₀）の測定手順としては、粗さ付与粒子０．０２ｇを、界面活性剤溶液２０ｍｌ（粗さ付与粒子の分散を目的として、例えば界面活性剤成分を含む中性洗剤を純水で１０倍希釈した界面活性剤溶液）で馴染ませた後、超音波分散を１分間行い、粗さ付与粒子の分散液を作成する。この粗さ付与粒子の分散液を、サンプルスタンド内のＩＳＯＴＯＮII（コールター社製）の入ったビーカーに、測定濃度５〜１０％になるまでピペットにて注入し、測定機カウントを３００００個に設定して測定する。尚、マルチサイザー３のアパーチャー径は１００μｍのものを使用する。

本発明でいうＣＶ値とは、粗さ付与粒子の粒度分布における分散度を個数基準で表したもので、以下の式によって定義される。このＣＶ値の値が小さい程、粒度分布がシャープであることを示し、それだけ粗さ付与粒子の大きさがそろっていることを意味する。

ＣＶ値＝（個数粒度分布における標準偏差）／（体積基準におけるメディアン径（Ｄ₅₀））×１００
粗さ付与粒子の個数基準の粒度分布におけるＣＶ値は、下記の条件に従って測定されたサンプルの体積基準におけるメディアン径（Ｄ₅₀）データを、Ｉ／Ｏユニットを介してコンピュータに転送し、当該コンピュータにおいて、粒度分布分析プログラムにより算出された値である。

測定条件
１．アパーチャー：１００μｍ
２．サンプル調整法：電解液「ＩＳＯＴＯＮ Ｒ−II」（コールターサイエンティフィックジャパン社製）５０〜１００ｍｌに界面活性剤（中性洗剤）を適量加えて撹拌し、ここに測定試料１０〜２０ｍｇを加える。この系を超音波分散機にて１分間分散処理することにより調整する。

《トナーの搬送量》
本発明の現像ローラを用いることにより、トナーを現像装置の現像部へ好ましい量を安定して搬送することができる。

好ましいトナーの搬送量は、装着される現像装置により左右されるが、５．５〜６．８ｇ／ｍ²が好ましい。

トナーの搬送量が多いと、高濃度の画像濃度が得られるが、非画像部にかぶりが発生したりトナー飛散が発生する。逆にトナーの搬送量が少ないと、高濃度の画像濃度が得られない。

特に、高品質のフルカラー画像形成を形成するには、トナーを現像ローラの全幅においてむらなく搬送することが要求とされる。

トナーの搬送量にむらがあると、ハーフトーン部に濃度むらが生じ、高品質のプリント画像が得られない。

トナー搬送量のむらは０．５ｇ／ｍ²以下が好ましく、０．３ｇ／ｍ²以下がより好ましい。

現像ローラにより搬送されるトナーの搬送量は以下の方法で測定する。

図２は、トナーの搬送量を測定する装置の一例を示す模式図である。

測定手順は、
１．濾紙（Ｔ１００Ａ０４７Ａ：アドバンテック社製）を装着したトナー捕集ユニットの質量（Ｗ１）を分析用天秤により測定する。
２．トナー捕集ユニットを吸引ポンプに装着する。
３．現像装置に装着した現像ローラ表面の約７ｃｍ²の領域（吸引面積）にあるトナーを吸引ポンプによって濾紙上に捕集し、トナー捕集ユニットを吸引ポンプから取り外し、トナー捕集後のトナー捕集ユニットの質量（Ｗ２）を測定する。
４．下記式によってトナーの搬送量を求める。

トナーの搬送量（ｇ／ｍ²）＝（Ｗ２−Ｗ１）／吸引面積
《表面粗さ》
本発明の現像ローラは、トナーの搬送量のばらつきを少なくするため、現像ローラ表面の平均中心線粗さ（Ｒａ）、粗さ付与粒子間間隔（ＲＳｍ）が特定の値になるよう制御して作製する。現像ローラ表面のＲａ、ＲＳｍを特定の値に規定すると、トナーを現像ローラの全幅において均一にトナーを搬送することができ好ましい。

現像ローラ表面のＲａ、ＲＳｍが特定の値を有する現像ローラは、被覆層中に特定の体積基準におけるメディアン径（Ｄ₅₀）を有する大径の粗さ付与粒子と特定の体積基準におけるメディアン径（Ｄ₅₀）を有する小径の粗さ付与粒子を含有させることにより得ることができる。

現像ローラ表面（被覆層表面）の平均中心線粗さ（Ｒａ）は、１．３〜２．５μｍが好ましい。

現像ローラ表面（被覆層表面）の粗さ付与粒子間間隔（ＲＳｍ）は、３０〜１５０μｍが好ましい。

現像ローラ表面のＲａ、ＲＳｍは、下記の方法で測定することができる。

図３は、現像ローラ表面における粗さ付与粒子間間隔（ＲＳｍ）と平均中心線粗さ（Ｒａ）を説明する模式図である。

図３の（ａ）は、被覆層表面における粗さ付与粒子の間隔（ＲＳｍ）を示す。

図３の（ｂ）は、被覆層表面における平均中心線粗さ（Ｒａ）を示す。

現像ローラ表面における粗さ付与粒子の間隔（ＲＳｍ）は、表面粗さを規定するＪＩＳ−Ｂ０６０１−１９９４で定義される「凹凸の平均間隔」に該当するもので、粗さ曲線が平均線と交差する交点から求めた山と谷の周期間隔の平均値で表されるものである。

即ち、粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さＬだけ抜き取り、１つの山及びそれに隣り合う１つの谷に対応する平均線の長さの和より求めた平均値で表されるもので、下記式で定義されるものである。

粗さ付与粒子間間隔（ＲＳｍ）＝（１／ｎ）ΣＲＳｍｉ
更に、現像ローラ表面の表面粗さの平均間隔（ＲＳｍ）は、現像ローラ表面の場所によるばらつきが少ないことが好ましい。具体的には、以下で定義したＲＳｍのばらつき（ΔＲＳｍ）が５０μｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以下であることがより好ましい。

ＲＳｍのばらつき（ΔＲＳｍ）＝５つの位置でのＲＳｍの最大値−最小値
尚、ＲＳｍは、現像ローラの軸方向の中心位置と中心位置から両側に向かって５０ｍｍ、１００ｍｍ離れた位置の計５つの位置で測定する。

現像ローラ表面における平均中心線粗さ（Ｒａ）は、表面粗さを規定するＪＩＳ−Ｂ０６０１−１９９４で定義される「算術平均粗さ」に該当するものである。

即ち、粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さＬを抜き取ったとき、この抜き取り部分の平均線から測定曲線（被覆層表面）までの偏差の絶対値を合計し、これを平均した値を「平均中心線粗さ」とするもので、下記式で定義されるものである。

平均中心線粗さ（Ｒａ）＝（１／Ｌ）∫｜ｆ（ｘ）｜ｄｘ
現像ローラ表面の平均中心線粗さ（Ｒａ）は、現像ローラ表面の場所によるばらつきが少ないことが好ましい。具体的には、以下で定義したＲａのばらつき（ΔＲａ）が０．３μｍ以下であることが好ましい。

Ｒａのばらつき（ΔＲａ）＝５つの位置でのＲａの最大値−最小値
尚、Ｒａは、現像ローラの軸方向の中心位置と中心位置から両側に向かって５０ｍｍ、１００ｍｍ離れた位置の計５つの位置で測定する。

次に、基体の外周に被覆層を形成するのに用いられる塗布液について説明する。

《塗布液の作製》
被覆層の形成に用いられる塗布液は、結着樹脂と大径の粗さ付与粒子と小径の粗さ付与粒子、必要に応じ導電剤（例えば、電子導電剤やイオン導電剤）を溶解混合した後、粗さ付与粒子を分散させて調製することができる。

溶解混合する装置としては、特に限定されず、加熱、撹拌装置を有する装置を用いることが好ましい。

分散する装置としては、大径の粗さ付与粒子と小径の粗さ付与粒子を分散できれは特に限定されず、公知の分散装置を用いることができる。

〈結着樹脂〉
被覆層の形成に用いる結着樹脂としては、特に限定されるものではないが、具体的には、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、フェノール変性・シリコーン変性等の変性アルキッド樹脂、オイルフリーアルキッド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸樹脂、ウレタン樹脂等を挙げることができる。この内、被膜強度、耐摩耗性、トナー帯電性等の観点から、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂等が好ましく用いられる。中でも、良好な耐摩耗性が得られる点から、ウレタン樹脂を用いることが特に好ましい。

ウレタン樹脂としては、例えばポリヒドロキシ化合物とイソシアネート化合物を含むウレタン原料を反応させて得たもの、例えば、プレポリマーを架橋反応させる方法で得たものや、ポリオールをワン・ショット法にてポリイソシアネー卜と反応させる方法で得たものなどが挙げられる。

この場合、ウレタン樹脂を得る際に用いられるポリヒドロキシル化合物としては、一般の軟質ポリウレタンフォームやウレタンエラストマーの製造に用いられるポリオール、例えば、末端にポリヒドロキシル基を有するポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリエステルポリオールが挙げられるほか、ポリブタジエンポリオールやポリイソプレンポリオール等のポリオレフィンポリオール、ポリオール中でエチレン性不飽和単量体を重合させて得られるいわゆるポリマーポリオール等の一般的なポリオールを使用することができる。又、イソシアネート化合物としては、同様に一般的な軟質ポリウレタンフォームやウレタンエラストマーの製造に使用されるポリイソシアネート、即ち、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩと表すことがある）、粗製ＴＤＩ、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩと表すことがある）、粗製ＭＤＩ、炭素数２〜１８の脂肪族ポリイソシアネート、炭素数４〜１５の脂環式ポリイソシアネート及びこれらポリイソシアネートの混合物や変性物、例えば部分的にポリオール類と反応させて得られるプレポリマー等を用いることができる。特に被覆層をユニバーサル硬さを低くする目的でポリイソシアネートの混合比率を低くしても良い。

又、ウレタン樹脂は、ポリヒドロキシル化合物及びポリイソシアネートを含む、１液型や２液型のウレタン原料を用いて調製しても良いし、必要に応じてエポキシ樹脂やメラミン樹脂を架橋剤として用いても良い。

ポリアミド樹脂としては、ナイロン６、６・６、６・１０、６・１２、１１、１２、１２・１２及びそれらのポリアミドの異種モノマー間の重縮合から得られるポリアミドなどであり、作業性の面からアルコール可溶性のものが好んで用いられている。例えばポリアミドの３元共重合体や４元共重合体の分子量を調整したもの、又はナイロン６やナイロン１２をメトキシメチル化し、アルコールや水に可溶性としたものが挙げられる。

又、アクリル樹脂としては、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルエタクリレート、これらの側鎖末端をヒドロキシアルキル基等で置換したもの、及び、これらの共重合体等が用いられる。

〈粗さ付与粒子〉
粗さ付与粒子としては、前述の大径の粒子と小径の粒子を用いる。

粗さ付与粒子は、体積抵抗が１×１０¹⁵Ω・ｃｍ以上で、被覆層の形成に用いる塗布液に溶解せず、塗布液中に良好に分散するものが好ましい。

〈導電剤〉
導電剤としては、電子導電剤とイオン導電剤を挙げることができる。導電剤の種類やその配合量により抵抗値を調整することができる。

（電子導電剤）
電子導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト、アルミニウム、銅、錫、ステンレス鋼等の各種導電性金属又は合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化チタン、酸化錫一酸化アンチモン固溶体、酸化錫一酸化インジウム固溶体等の各種導電性金属酸化物、これらの導電性材料で被膜された絶縁性物質などの微粉末を用いることができる。この内、カーボンブラックが、比較的容易に入手でき良好な帯電性が得られるので好ましく用いられる。

カーボンブラックは、その種類には、特に制限はなく、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック等の従来公知の種々のカーボンブラックを使用することができる。カーボンブラックの配合量は、使用するカーボンブラックの種類によって異なるために特に限定されないが、通常、樹脂成分１００質量部に対して５〜４０質量部とするのが好ましく、より好ましくは１０〜３０質量部の範囲である。

（イオン導電剤）
イオン導電剤としては、従来から無機イオン塩や有機イオン塩として公知のものが、何れも適宜に選択使用できる。具体的には、Ｌｉ、ＬｉＣｌ、ＮａＩ、ＮａＢｒ、ＫＩ等のアルカリ金属ハライド、ＬｉＣｌＯ₄、ＫＣｌＯ₄、ＣｕＣ₁₂Ｍｇ（ＣｌＯ₄）₂等の過塩素酸塩、ＬｉＳＣＮ、ＮａＳＣＮ、ＣｓＳＣＮ等のチオシアン酸塩等のごとき無機イオン塩や、脂肪族スルホン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、高級アルコールリン酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加硫酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加リン酸エステル塩、４級アンモニウム塩、ベタイン等の有機イオン塩を挙げることができる。これらの中で特に好ましいものとして、トリメチルオクタデシルアンモニウムパークロレート、テトラメチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド等の４級アンモニウム塩を挙げることができる。このイオン導電剤は、１種類で用いても２種以上を組み合わせて用いても良い。

イオン導電剤の配合量は、特に制限はなく各種状況に応じて適宜選定されるが、被覆層を形成する樹脂成分１００質量部に対し０．００１〜５質量部が好ましく、０．０５〜２質量部がより好ましい。

〈溶剤〉
溶剤としては、結着樹脂を溶解し、粗さ付与粒子を溶解しない公知の溶剤を用いることができる。具体的には、メタノール、エタノール、アセトン、トルエン、メチルエチルケトン等を挙げることができる。

次に現像ローラの作製について説明する。

本発明の現像ローラは、基体の外周に被覆層を形成して作製する。

〈基体〉
基体としては、現像ローラ表面に蓄積される電荷をリークさせる部材も兼ねるため、導電性（例えば、１×１０^-3Ω・ｃｍ以下）の金属で構成されることが好ましい。代表的なものとして、直径１〜３０ｍｍのステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０３）、鉄、アルミニウム、ニッケル、アルミニウム合金、ニッケル合金等の導電性金属があり、又導電性樹脂で構成されるものでも良い。

《被覆層の形成》
基体上に被覆層用塗布液を塗布して被覆層を形成する方法としては、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。塗布の具体例としては、浸漬法やスプレー塗布法等を挙げることができる。

基体上に塗布して形成された塗膜は、公知の方法で乾燥され、必要に応じ熱処理されて現像ローラが作製される。

被覆層が１層の現像ローラは、上記で作製した塗布液を基体の外周に塗布して作製することができる。

被覆層が２層構成の現像ローラは、上記で作製した塗布液を基体の外周に塗布して下層を作製し、この下層の上に少なくとも結着樹脂と導電剤を含有する塗布液を塗布して上層を設けて作製してすることができる。

現像ローラの被覆層の膜厚は、５〜３０μｍが好ましい。２層構成の場合には下層の膜厚５〜２０μｍ、上層の膜厚２〜１０μｍが好ましい。

本発明における被覆層の膜厚とは、膜厚測定器を用い、図１に示す被覆層１２の粗さ付与粒子１３と１４が無い部分の膜厚を２０点測定し、その平均した値をいう。尚、膜厚測定器としては渦電流式膜厚計「ｆｉｓｃｈｅｒｓｃｏｐｅ」（ｆｉｓｃｈｅｒ社製）で測定したが、同様の測定精度を有する膜厚測定器であれば、測定器は問わない。

次に、本発明に係る現像装置について一例を挙げて説明する。

《現像装置》
本発明の現像ローラは、その表面に非磁性１成分トナーを保持して搬送し、該現像剤を潜像担持体表面の潜像に付着させる現像装置を用い、該潜像を可視化する画像形成方法に用いられる。

図４は、本発明の現像ローラが装着して用いられる現像装置の一例を示す概要断面図である。

図４に示す現像装置２０は、現像ローラ２５に隣接してバッファ室２６を、バッファ室２６に隣接してホッパ２７等を有する。

バッファ室２６にはトナー規制部材であるブレード２８が現像ローラ２５に圧接させた状態で配置されている。ブレード２８は、現像ローラ２５上のトナーの帯電量及び付着量を規制するものである。又、現像ローラ２５の回転方向に対してブレード２８の下流側に、現像ローラ２５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２９を更に設けることも可能である。

現像ローラ２５には供給ローラ３０が押圧されている。供給ローラ３０は、図示しないモータにより現像ローラ２５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３０は、導電性の基体と基体の外周に被覆層を有する。

ホッパ２７には非磁性１成分トナーであるトナーＴが収容されている。又、ホッパ２７にはトナーＴを撹拌する回転体３１が設けられている。回転体３１には、フィルム状の搬送羽根が取り付けられており、回転体３１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２７とバッファ室２６を隔てる隔壁に設けられた通路３２を介してバッファ室２６に供給される。尚、搬送羽根の形状は、回転体３１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３２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３２に供給している。

又、通路３２には通路３２を閉鎖する弁３２１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３２右側面上側に固定され、トナーＴがホッパ２７から通路３２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３２を開けるようになっている。その結果、バッファ室２６内にトナーＴが供給される。

又、弁３２１の他端には規制部材３２２が取り付けられている。規制部材３２２と供給ローラ３０は、弁３２１が通路３２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３２２は、バッファ室２６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２５から供給ローラ３０に回収されたトナーＴがバッファ室２６の底部に多量に落下しないように調整される。

現像装置２０では、画像形成時に現像ローラ２５が矢印方向に回転駆動するとともに供給ローラ３０の回転によりバッファ室２６のトナーが現像ローラ２５上に供給される。現像ローラ２５上に供給されたトナーＴは、ブレード２８、補助ブレード２９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２５の回転に伴って除電ブレード２４により除電され、現像ローラとトナーの静電的な付着力を低減させた後、供給ローラ３０により現像ローラ２５から掻き取られ回収される。

次に、本発明に係るフルカラー画像形成装置について説明する。

《画像形成装置》
図５は、フルカラー画像形成装置の一例を示す概略断面図である。

図５に示すフルカラー画像形成装置においては、回転駆動される感光体ドラム１０の周囲に、この感光体ドラム１０の表面を所定の電位に均一に帯電させる帯電手段１１１や、この感光体ドラム１０上に残留したトナーを掻き落すクリーナ１１２が設けられている。

又、帯電手段１１１によって帯電された感光体ドラム１０をレーザビームによって走査露光するレーザ走査光学系２０が設けられており、このレーザ走査光学系２０はレーザダイオード，ポリゴンミラー，ｆθ光学素子を内蔵した周知のものであり、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ようになっている。そして、このレーザ走査光学系２０は、上記の各色毎の印字データに基づいて、順次レーザビームとして出力し、感光体ドラム１０上を走査露光し、これにより感光体ドラム１０上に各色毎の静電潜像を順次形成するようになっている。

又、このように静電潜像が形成された感光体ドラム１０に各色のトナーを供給してフルカラーの現像を行うフルカラー現像装置３０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成分トナーを収容させた４つの色別の現像装置３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｂｋが設けられており、支軸３３を中心として回転し、各現像装置３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｂｋが感光体ドラム１０と対向する位置に導かれるようになっている。

又、このフルカラー現像装置３０における各現像装置３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｂｋにおいては、上記図６に示すように、回転してトナーを搬送する現像剤担持体（現像ローラ）３２の外周面にトナー規制部材が圧接されており、このトナー規制部材により、現像ローラ３２によって搬送されるトナーの量を規制すると共に、搬送されるトナーを帯電させるようになっている。尚、このフルカラー現像装置３０においては、現像ローラ３２によって搬送されるトナーの規制と帯電とを適切に行うために、トナー規制部材を２つ設けるようにしても良い。

そして、上記のようにレーザ走査光学系２０によって感光体ドラム１０上に各色の静電潜像が形成される毎に、上記のように支軸３３を中心にして、このフルカラー現像装置３０を回転させ、対応する色彩のトナーが収容された現像装置３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｂｋを感光体ドラム１０と対向する位置に順々に導き、各現像装置３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｂｋにおける現像ローラ３２を感光体ドラム１０に非接触で、上記のように各色の静電潜像が順々に形成された感光体ドラム１０上に、帯電された各色のトナーを順々に供給して現像を行うようになっている。

又、このフルカラー現像装置３０より感光体ドラム１０の回転方向下流側の位置には、中間転写体として、回転駆動される無端状の中間転写ベルト４０が設けられており、この中間転写ベルト４０は感光体ドラム１０と同期して回転駆動されるようになっている。そして、この中間転写ベルト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ドラム１０に接触するようになっており、又この中間転写ベルト４０を支持する支持ローラ４２の部分には、２次転写ローラ４３が回転可能に設けられ、この２次転写ローラ４３によって記録紙等の記録材Ｓが中間転写ベルト４０に押圧されるようになっている。

更に、前記のフルカラー現像装置３０とこの中間転写ベルト４０との間のスペースには、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。

又、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、記録材Ｓを収容させる給紙トレイ６１と、この給紙トレイ６１に収容された記録材Ｓを１枚ずつ給紙する給紙ローラ６２と、上記の中間転写ベルト４０上に形成された画像と同期して給紙された記録材Ｓを中間転写ベルト４０と上記の２次転写ローラ４３との間に送るタイミングローラ６３とで構成されており、このようにして中間転写ベルト４０と２次転写ローラ４３との間に送られた記録材Ｓを２次転写ローラ４３によって中間転写ベルト４０に押圧させて、中間転写ベルト４０からトナー像を記録材Ｓへ押圧転写させるようになっている。

一方、上記のようにトナー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に導かれるようになっており、この定着装置７０において転写されたトナー像が記録材Ｓ上に定着され、その後、この記録材Ｓが垂直搬送路８０を通して装置本体１００の上面に排出されるようになっている。

次に、このフルカラー画像形成装置を用いてフルカラーの画像形成を行う動作について具体的に説明する。

まず、感光体ドラム１０と中間転写ベルト４０とを同じ周速度でそれぞれの方向に回転駆動させ、感光体ドラム１０を帯電手段１１１によって所定の電位に帯電させる。

そして、このように帯電された感光体ドラム１０に対して、上記のレーザ走査光学系２０によりイエロー画像の露光を行い、感光体ドラム１０上にイエロー画像の静電潜像を形成した後、この感光体ドラム１０にイエロートナーを収容させた現像装置３１Ｙから前記のようにトナー規制部材によって荷電されたイエロートナーを供給してイエロー画像を現像し、このようにイエローのトナー像が形成された感光体ドラム１０に対して中間転写ベルト４０を１次転写ローラ４１によって押圧させ、感光体ドラム１０に形成されたイエローのトナー像を中間転写ベルト４０に１次転写させる。

このようにしてイエローのトナー像を中間転写ベルト４０に転写させた後は、前記のようにフルカラー現像装置３０を支軸３３を中心にして回転させ、マゼンタトナーが収容された現像装置３１Ｍを感光体ドラム１０と対向する位置に導き、上記のイエロー画像の場合と同様に、レーザ走査光学系２０により帯電された感光体ドラム１０に対してマゼンタ画像を露光して静電潜像を形成し、この静電潜像をマゼンタトナーが収容された現像装置３１Ｍによって現像し、現像されたマゼンタのトナー像を感光体ドラム１０から中間転写ベルト４０に１次転写させ、更に同様にして、シアン画像及びブラック画像の露光，現像及び１次転写を順々に行って、中間転写ベルト４０上にイエロー，マゼンタ，シアン，ブラックのトナー像を順々に重ねてフルカラーのトナー像を形成する。

そして、中間転写ベルト４０上に最終のブラックのトナー像が１次転写されると、記録材Ｓをタイミングローラ６３により２次転写ローラ４３と中間転写ベルト４０との間に送り、２次転写ローラ４３により記録材Ｓを中間転写ベルト４０に押圧させて、中間転写ベルト４０上に形成されたフルカラーのトナー像を記録材Ｓ上に２次転写させる。

そして、このようにフルカラーのトナー像が記録材Ｓ上に２次転写されると、この記録材Ｓを上記の搬送手段６６により定着装置７０に導き、この定着装置７０によって転写されたフルカラーのトナー像を記録材Ｓ上に定着させ、その後、この記録材Ｓを垂直搬送路８０を通して装置本体１の上面に排出させるようになっている。

以下に、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らに限定されるものではない。

《現像ローラの作製》
以下の手順で現像ローラを作製した。

〈基体の準備〉
現像ローラの基体として、ＳＵＳ３０３の基体を準備した。これを「基体１」とする。

〈粗さ付与粒子の準備〉
表１に示す架橋アクリル樹脂粒子からなる大径の粗さ付与粒子「大径粒子１〜６」を準備した。

表２に示す架橋アクリル樹脂粒子からなる小径の粗さ付与粒子「小径粒子１〜６」を準備した。

〈現像ローラ１の作製〉
（被覆層の形成）
メチルエチルケトン５００質量部に、熱可塑性エラストマーであるウレタン樹脂「ニッポラン５１９９」（日本ポリウレタン社製）１００質量部を溶解した溶液に、導電剤としてカーボンブラック「ケッチェンブラックＥＣ３００Ｊ」（ライオン社製）１５質量部、「大径粒子１」７０質量部と「小径粒子２」を３０質量部サンドミルを用いて２時間分散させ、塗布液を調製した。これを「塗布液１」とする。

「塗布液１」を「基体１」の表面にオーバーフロー式ディップ塗布装置を用いて塗布を行い、その後１２０℃で１時間乾燥を行って膜厚１０μｍの「被覆層１」を形成し、「現像ローラ１」を作製した。

〈現像ローラ２〜１７の作製〉
「現像ローラ１」の作製で用いた「大径粒子１」とその量、「小径粒子２」とその量を、表１のように変更した以外は同様にして「現像ローラ２〜１７」を作製した。

〈現像ローラ１８の作製〉
現像ローラ１の作製において用いた「小径粒子２」を１００質量部に変更し、「大径粒子１」を用いなかった以外は同様にして「現像ローラ１８」を作製した。

〈現像ローラ１９の作製〉
現像ローラ１の作製において用いた「大径粒子１」を１００質量部に変更し、「小径粒子２」を用いなかった以外は同様にして「現像ローラ１９」を作製した。

表３に、全粗さ付与粒子の添加量、用いた粗さ付与粒子とその量を示す。

《評価》
〈膜厚〉
現像ローラの被覆層の膜厚は、前記の方法で測定した。

〈表面粗さ〉
表面粗さの各特性は、前記の方法で測定した。

〈トナー搬送量〉
トナーの搬送量は、前記の方法で測定した。

〈実写評価〉
現像ローラの実写評価は、画像形成装置としてカラーレーザプリンタ「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、該画像形成装置の現像装置に上記で作製した現像ローラを順次装着し、常温常湿（２０℃ ５０％ＲＨ）環境下でプリントし、得られたプリント画像で行った。

〈現像ローラ初期の白すじ評価〉
現像ローラ初期の性能評価は、画像濃度０．４のシアン画像を１０枚プリントし、そのプリント画像に発生した白すじ（幅０．２ｍｍ、長さ０．５ｍｍ程度）の発生程度を目視で観察し評価した。

評価基準
◎：ハーフトーン画像に、白すじが無く画像欠陥なし
○：ハーフトーン画像に、白すじが見られるが実用上問題ないレベル
×：ハーフトーン画像に、白すじが明確に見られ実用上問題となるレベル。

〈現像ローラ耐久後の白すじ評価〉
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枚プリントを行った。

５０００枚プリント後に画像濃度０．４のシアン画像を１０枚プリントし、そのプリント画像に発生した白すじ（幅０．２ｍｍ、長さ０．５ｍｍ程度）の発生程度を目視で観察し評価した。

評価基準
◎：ハーフトーン画像に、白すじが無く画像欠陥なし
○：ハーフトーン画像に、白すじが見られるが実用上問題ないレベル
×：ハーフトーン画像に、白すじが明確に見られ実用上問題となるレベル。

表４に、現像ローラの評価結果を記す。

表４に示すように、本発明に該当する実施例１〜１１の「現像ローラ１〜１１」は、白すじの評価結果が良好であったのに対し、本発明外の比較例１〜８の「現像ローラ１２〜１９」は白すじの評価結果に問題が見られ、本発明の効果が発現されないことが確認された。

本発明の現像ローラの構成の一例を示す模式図である。 トナーの搬送量を測定する装置の一例を示す模式図である。 現像ローラ表面における粗さ付与粒子間間隔（ＲＳｍ）と平均中心線粗さ（Ｒａ）を説明する模式図である。 本発明の現像ローラが装着して用いられる現像装置の一例を示す概要断面図である。 フルカラー画像形成装置の一例を示す概略断面図である。

符号の説明

１０ 現像ローラ
１１ 導電性の基体
１２ 被覆層
１３ 大径の粗さ付与粒子
１４ 小径の粗さ付与粒子
１５ 上層

Claims (3)

1. 基体上に被覆層を有する電子写真用現像ローラにおいて、
   該被覆層が体積基準におけるメディアン径（Ｄ₅₀）１５〜１８μｍの大径の粗さ付与粒子と体積基準におけるメディアン径（Ｄ₅₀）６〜９μｍの小径の粗さ付与粒子を含有してなることを特徴とする電子写真用現像ローラ。
2. 前記被覆層中に含有する大径の粗さ付与粒子と小径の粗さ付与粒子の含有比率が、大径の粗さ付与粒子を１００質量部としたとき、小径の粗さ付与粒子が２０〜８０質量部であることを特徴とする請求項１に記載の電子写真用現像ローラ。
3. 前記大径の粗さ付与粒子のＣＶ値が６．０〜１２．０％、小径の粗さ付与粒子のＣＶ値が２０．０〜４０．０％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子写真用現像ローラ。

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