JP2015094897A - 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 - Google Patents

Abstract

【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、ゴム層１４ｂ１と、ゴム層１４ｂ１を覆う表面層であって、アルミナを含みゴム層１４ｂ１よりも体積抵抗率が高い表面層１４ｂ２とを有することを特徴とする。【選択図】図４

Description

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。

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。

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。

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。

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。

特公平７−３１４５４号公報

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。

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。

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、アルミナを含み前記弾性層よりも体積抵抗率が高い表面層とを有することを特徴とする。

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。

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。

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。

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。

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 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 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 実施例１の現像ローラを示す斜視図 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 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 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 各実施例、各比較例の耐久カブリ評価結果を示す図 現像ニップ部での電流の経路を示す図

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。

（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。

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。

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Ｖ_ｄ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）。

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。

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。

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。

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１０^５Ωの抵抗を示す。

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。

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。

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。

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。

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Ｖ_ｄを形成する。画像が形成される画像部の電位（明電位Ｖ_ｌ）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Ｖ_ｌの領域）へ転移することで反転現像を行う。また、｜Ｖ_ｄ−Ｖ_ｄｃ｜をＶ_ｂａｃｋと呼び、Ｖ_ｂａｃｋ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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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Ｖ_ｄの絶対値および、Ｖ_ｂａｃｋ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Ｖ_ｄ＝−８００Ｖを設定した。さらに、現像バイアスを−３００Ｖとすることで、Ｖ_ｂａｃｋ=５００Ｖと設定した。

（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。

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１４ｂ１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。

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。

次に、コロイダルアルミナ溶液を調整し、ゴム層１４ｂ１をコロイダルアルミナ溶液へディッピング処理することによりアルミナ表面層（以下、単に表面層ともいう）１４ｂ２を１．５μｍ形成し、導電性弾性層を形成した。ここで、使用したコロイダルアルミナ溶液は、日産化学製アルミナゾル液５２０（平均粒径２０ｎｍ、ベーマイト）とエタノールを体積比率１：４になるように攪拌、混合することで調整した。

また、実施例１において、ディッピング前にゴム層１４ｂ１表面にＵＶ照射を行うことで、コロイダルアルミナ溶液の塗工性及び密着性を向上させている。アルミナ表面層１４ｂ２を形成後、１４０℃、１５分の乾燥を行った。

本例におけるアルミナとは、αアルミナやγアルミナ等の酸化アルミニウム、ベーマイトや擬ベーマイト等の酸化アルミニウム水和物、水酸アルミニウム、後述のアルミニウムアルコキシドを加水分解、縮合反応により得られるアルミニウム化合物を示す。そして、コロイダルアルミナ溶液の安定性からベーマイト、擬ベーマイトであることが好ましく、表面層形成安定性からは後述のアルミニウムアルコキシドを加水分解、縮合反応により得られる酸化アルミニウム化合物であることが好ましい。

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、２×１０^４Ωより大きく５×１０^６Ωより小さいことが望ましい。２×１０^４Ω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、５×１０^６Ω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５×１０^５Ωの現像ローラ１４を用いた。

＜＜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（以下、単に抵抗ともいう）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及びアルミナ表面層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。

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。

また、この測定方法には図５に示す測定回路Ｇ２が用いられる。測定回路Ｇ２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１×１０^６Ω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Ｇ２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。

＜＜各層の体積抵抗率の測定＞＞
次に、図６を参照して、各層の体積抵抗率（以下、単に抵抗率ともいう）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、アルミナ表面層１４ｂ２の体積抵抗率は５×１０^１１Ωｃｍ、ゴム層１４ｂ１の体積抵抗率は１×１０^８Ωｍである。すなわち、実施例１においては、アルミナ表面層１４ｂ２の方がゴム層１４ｂ１よりも体積抵抗率が高い。

抵抗率の測定は以下のように行った。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。

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。

発明者らは鋭意検討を重ねた結果、表面層１４ｂ２とゴム層１４ｂ１の体積抵抗率の関係を上述のように設定することで、良好な画像を得られることが分かった。まず、図９を参照して、表面層１４ｂ２とゴム層１４ｂ１の抵抗率の関係による濃度変動及び階調性変動について述べる。図９は、現像ニップ部での電流の経路を示す図である。通常、安定した画像を得るためにはゴム層１４ｂ１の抵抗を調整することで、感光体ドラム１−現像ローラ１４間に適切な電位差を設けることで、画像濃度や階調性を得ることができる。

本実施例においては、ゴム層１４ｂ１より体積抵抗率の高い表面層１４ｂ２を形成するため、画像濃度や階調性の変化を抑えることが出来ていると考えられる。図９（ａ）に示すように、電荷を有する現像ローラ１４上のトナーは、現像ローラ１４上から感光体ドラム１へ現像が行われる際、現像するトナー移動分の電荷量が現像ローラ１４へも流れる。この時発生する電流は、ゴム層１４ｂ１の体積抵抗率より低抵抗な表面層１４ｂ２を有する場合、図９（ｃ）のように電流の流れる経路は表面層１４ｂ２を流れやすくなる。結果、現像ローラ１４と感光体ドラム１が当接する現像ニップ部Ｎ前後において所定値より電圧降下が生じ、現像時所望の電界強度が変動し、画像濃度や階調性が変化する。さらに、その状態で層の厚みが増加すると、より表面層１４ｂ２を流れる電流が増加し、より現像ニップ部Ｎ中での電界強度の低下を生じる。

一方、本実施例においてはゴム層１４ｂ１の抵抗率より大きい抵抗率の表面層１４ｂ２を有しているため、回り込み電流が著しく抑制できるため（図９（ｂ））、現像ニップ部Ｎ内での電界強度低下を抑制できる。結果、所望の画像濃度および階調性を得ることができる。そのため、本例においては、ゴム層１４ｂ１の抵抗率より表面層１４ｂ２の抵抗率を大きくすることで良好な画像を得ることができる。

また、表面層１４ｂ２に流れる電流を抑え、かつ、全体抵抗の著しい増加を抑制するためには、表面層１４ｂ２の平均膜厚は５．０μｍ以下であることが好ましい。表面層１４ｂ２の平均膜厚が５．０よりも大きいの場合、回り込み電流は抑制できるものの、表面層分の電圧降下分が大きくなり、現像ニップ内でトナー層に印加される電界強度が低下し、現像できるトナー量が減少し、濃度低下を生じる。本実施例における表面層１４ｂ２の平均膜厚は１．５μｍである。

次に高湿環境下でのカブリの発生要因について述べる。カブリの発生は主に現像ローラ１４と感光体ドラム１の現像ニップ部Ｎでトナーの電荷が失われ、電界によりトナーを制御できず、感光体ドラム１と接触し非画像部にトナーが転移するためと考えられる。

カブリの検証としてはベタ白通紙中に本体電源を切り、現像ローラ１４上のトナーの電荷量分布を測定し、現像ニップ部Ｎ通過前後のそれぞれの現像ローラ１４上のトナーの電荷量分布を測定し変化量を評価することにより行った。図７には後述する比較例１の現像ローラ１４を用いた時の感光体ドラム１と現像ローラ１４当接する現像ニップ部Ｎ通過前後の現像ローラ１４上の電荷量分布を示している。従来技術である比較例１においては現像ニップ部Ｎ通過前より通過後にトナーの電荷量が大きく下がっていることが分かる。

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。

図７の横軸は、Ｑ／ｄ［ｆＣ／μｍ］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。トナー電荷量の減衰は、特に感光体ドラム１と現像ローラ１４間に形成される電界強度が大きいほど大きい。すなわち、感光体ドラム１と現像ローラ１４間に形成される電界強度が大きいほどカブリ量が増加する。また、電界強度同様、プロセススピードが遅いほどトナー電荷の減衰量が増加し、カブリ量が増加する。その理由は感光体ドラム１と現像ローラ１４が当接する現像ニップ部Ｎ間を現像ローラ上トナーが通過する際の時間が増え、トナー電荷の減衰がより進行するためである。

トナー電荷減衰効果を得るためには、表面層１４ｂ２の平均膜厚は０．０１μｍ以上であることが好ましい。表面層１４ｂ２の平均膜厚が０．０１μｍより小さいと弾性層１４ｂ１を十分に覆うことが出来ず、被覆していない部分においてトナー電荷減衰を抑制できないと推察できる。

さらに、トナー電荷量の減衰抑制効果および画像濃度変動の抑制効果を安定して得るためには表面層の平均膜厚は０．１μｍ以上であって２．５μｍ以下であることがより好ましい。平均膜厚が０．１μｍより小さいと、表面層１４ｂ２の膜厚にはバラツキが存在し、部分的に０．０１μｍ以下や非形成部が形成し、カブリが微増することがある。一方、膜厚が２．５μｍより大きいと、局所的に膜厚の厚い部分が発生し、画像濃度の均一性が軽微に低下することがある。

また、表面層１４ｂ２の抵抗率は、１０^１０Ωｃｍ以上であって１０^１４Ωｃｍ以下であることが好ましい。表面層１４ｂ２の抵抗率が１０^１４Ωｃｍより大きいと表面層膜厚のバラツキにより、画像濃度の軽微な均一性が低下する。表面層１４ｂ２の抵抗率が１０^１０Ωｃｍより小さいと、表面層膜厚のバラツキにより、局部的にトナーの電荷減衰が発生するため、カブリ量の微増を生じやすくなる。

＜＜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。

＜＜微小硬度の測定＞＞
本実施例における微小硬度は１５０ＭＰａであった。測定に用いた装置は、ＨＹＳＩＴＲＯＮ社ＴｒｉｂｏＳｃｏｐｅを用いた。測定には、ベルコビッチ圧子先端Ｒ１５０ｎｍ、無荷重から最大荷重まで５秒間で変位させ、保持せずに無荷重まで５秒間で変位させ荷重変化から算出した。このときの最大荷重は、表面層の平均膜厚の１０％変位する時の荷重量とした。

＜＜細孔分布の測定＞＞
表面層１４ｂ２の細孔分布は、ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社のＴｒｉｓｔａｒ３０００により測定した。本実施例における細孔分布の平均径は、０．５ｎｍであった。

（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１４ｂを設けた。シリコンゴム層１４ｂの表面には、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、外径をφ１１．５（ｍｍ）とした。現像ローラ１４の抵抗は５×１０^５Ωであり、平均硬度（ＡｓｋｅｒＣ）は５５度であった。

（比較例２）
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１４ｂ１を設けた。シリコンゴム層１４ｂの表面にはウレタン樹脂を１０μｍコーティングし、外径をφ１１．５（ｍｍ）とした。現像ローラ１４の抵抗は５×１０^６Ωであり、平均硬度（ＡｓｋｅｒＣ）は５５度であった。また、表面層抵抗率は１０^９Ωｃｍ、ゴム層抵抗率は、１０^９Ωｃｍである。

（実施例２）
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ゴム層１４ｂ１を設け、外径をφ１１．５（ｍｍ）とした。実施例２においてはゴム層１４ｂ１としてウレタンゴムを用いた。つぎに、コロイダルアルミナ溶液を調整し、上述した導電弾性層を有する現像ローラ１４上にディッピングによりアルミナ表面層１４ｂ２を１．５μｍ形成した。

ここで、使用したコロイダルアルミナ溶液は、日産化学製アルミナゾル液５２０とエタノールを体積比率１：４になるように攪拌、混合することで調整した。また、実施例２においてディッピング前に現像ローラ１４のゴム層１４ｂ１にＵＶ照射を行うことで、コロイダルアルミナ溶液の塗工性及び密着性を向上させている。アルミナ表面層１４ｂ２を形成後、８０℃、１５分の乾燥を行った。現像ローラ１４の抵抗は約１０^５Ωであり、平均硬度（ＡｓｋｅｒＣ）は６０度であった。また、アルミナ表面層１４ｂ２の抵抗率は２×１０^１０Ωｃｍ、ゴム層抵抗率は、１０^８Ωｍである。また、ナノインデンテーション法による表面層硬度は、１２０ＭＰａであった。

（実施例３）
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ゴム層１４ｂを設け、外径をφ１１．５（ｍｍ）とした。さらに作製した現像ローラを真空蒸着により、表面層１４ｂ２としての酸化アルミ被膜を約２００ｎｍ形成した。具体的にはＡｌ２Ｏ３顆粒を電子線加熱により気化させることにより現像ローラ１４の表面層１４ｂ２として酸化アルミ被膜を形成した。現像ローラ１４の抵抗は５×１０^５Ωであり、平均硬度（ＡｓｋｅｒＣ）は５５度であった。また、表面層抵抗率は８×１０^１３Ωｃｍ、ゴム層抵抗率は、１０^８Ωｃｍである。また、ナノインデンテーション法による表面層硬度は、２００ＭＰａであった。

（比較例３）
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、外径を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、アルミ金属被膜を約２００ｎｍ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表面にアルミ金属被膜を形成した。現像ローラの抵抗は５×１０^５Ωであり、平均硬度（ＡｓｋｅｒＣ）は５５度であった。また、表面層抵抗率は１０Ωｃｍ、ゴム層抵抗率は１０^９Ωｃｍである。また、ナノインデンテーション法による表面層硬度は、５０ＭＰａであった。

＜＜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枚後の評価を「耐久」とする。

＜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。

［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。

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

［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。

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。

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。

［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

［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。

＜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。

（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、上述した実施形態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。

［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。

（評価結果）
以下、表１に上述の各評価結果を示す。

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。

実施形態１における評価結果において、表面層１４ｂ２を有しない比較例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、特に耐久後は、トナー電荷の減衰に加え、トナーの電荷付与性の低下により、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。

本発明の実施例１においては、高抵抗なアルミナ表面層１４ｂ２を形成することで効果的にトナー電荷の減衰を抑制する。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。加えてアルミナ表面層１４ｂ２はトナーへのネガ電荷付与性があるため、カブリ量の増加を著しく抑制することができる（図７参照）。

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１４ｂ２を薄層にて形成するため、従来同様の画像濃度をえることが出来る。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ためと考えられる。

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。

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、アルミナ表面層１４ｂ２の電荷付与性に加え、現像ニップ部Ｎ内、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る。

次に、実施形態２における評価結果について述べる。

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、Ｖ_ｂａｃｋ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Ｖ_ｂａｃｋ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。

一方、本発明の実施例１においては、実施形態２においても、Ｖ_ｂａｃｋ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ができるため、カブリ量の増加を著しく抑制し、高い転写性も維持でき、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。

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、Ｖ_ｂａｃｋ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。

＜＜本実施例の優位性＞＞
さらに、比較例と対比することで、本発明の実施例の優位性について述べる。

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。

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、ゴム層抵抗率と同程度あり膜厚も大きいため、初期の画像濃度も軽微に生じる。

比較例３は、帯電付与性の向上ため、金属アルミを表面に被覆した例である。平均膜厚が０．２μｍと薄層であるため、初期の画像濃度変動は見られない。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。

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Ｖ_ｂａｃｋ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。

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。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、過帯電や剥ぎ取り難い小粒径トナーが蓄積しやすい。一方、ベタ濃度の現像ローラ２周分目以降は、現像ローラ上に供給ローラから供給してすぐに現像ローラ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ほどとは異なるに状態となる。そのため、ベタ濃度画像を印字時、現像ローラ１周分とそれ以降の濃度に差を生じる。

一方、本発明の実施例１においては、アルミナ表面層１４ｂ２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、安定してかぶり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かぶり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。

＜＜実施例２と実施例３の対比＞＞
さらに、実施例を対比することにより、本発明における優位性について述べる。実施例２は、表面層抵抗率を２×１０^１０Ωｃｍとした例である。実施例３は表面層抵抗率を８×１０^１３Ωｃｍであり、平均膜厚０．２μｍとした例である。実施例２は、表面層１４ｂ２の抵抗がやや低いため、現像ニップ部Ｎでのトナー電荷の減衰が生じ、それに伴うカブリ量が微増する。また耐久後、画像濃度差、クリーナレスシステムに中間調画像濃度差を生じる。

一方、実施例３は、高抵抗な薄膜を形成した例であるが、耐久後に中間調濃度画像の均一性が低下する。この理由は概ね以下のように考えられる。実施例３においては削れ方が高印字部と低印字部領域が異なり抵抗ムラが生じていると考えられる。具体的には高印字である場合、現像ローラ１４上のトナー量の多くは消費され、供給ローラ部へ戻るトナー量は非常に少ない。つまり、供給ローラ１５と現像ローラ１４が直接摺擦し、アルミナ表面層１４ｂ２が削れやすい。

一方、低印字の場合、現像ニップ部Ｎにおける現像ローラ１４上トナーの消費量は少なく、供給ローラ１５へ戻るトナー量は多い。結果、供給ローラ１５と現像ローラ１４が直接摺擦しにくいため、アルミナ表面層１４ｂ２の削れ量が少ない。実施例３は８×１０^１３Ωｃｍと非常に高抵抗率の表面層１４ｂ２であるため、微小な膜厚ムラであっても、現像ローラ１４と感光体ドラム１間に印加された電位差においても現像ローラ１４部分の電圧降下分に違いが生じ、中間調画像濃度ムラが生じやすい。結果、印字枚数が増加した耐
久時に中間調濃度ムラが生じると考えられる。以上のことから、本発明のアルミナ表面層１４ｂ２の抵抗率は１０^１０Ωｃｍ以上であって１０^１４Ωｃｍ以下であることが好ましく、より安定した画像得るためには、５×１０^１０Ωｃｍ以上であって５×１０^１３Ωｃｍ以下であることがより好ましい。

＜＜平均硬度、微小硬度と膜厚の関係＞＞
次に、平均硬度、微小硬度及び膜厚の関係について説明するため、実施例４〜７、比較例４〜１０の詳細を述べる。

（実施例４）
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。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１４ｂ１を設け、外径をφ１１．５（ｍｍ）とした。

そして、コロイダルアルミナ溶液を調整し、ゴム層１４ｂ１上にディッピングによりアルミナ表面層１４ｂ２を１．５μｍ形成した。ここで、使用したコロイダルアルミナ溶液は、川研ファインケミカル製アルミナゾル液５０Ｄとエタノールを体積比率１：３になるように攪拌、混合することで調整した。アルミナ表面層１４ｂ２を形成後、１４０℃、１５分の乾燥を行った。現像ローラ１４の平均硬度（ＡｓｋｅｒＣ）は５５度、ナノインデンテーション法による表面層硬度は、６０ＭＰａであった。

（実施例５）
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。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１４ｂ１を設け、外径をφ１１．５（ｍｍ）とした。

そして、コロイダルアルミナ溶液を調整し、ゴム層１４ｂ１上にディッピングによりアルミナ表面層１４ｂ２を１．５μｍ形成した。ここで、使用したコロイダルアルミナ溶液は、日産化学製アルミナゾル液５２０とエタノールを体積比率１：４になるように攪拌、混合することで調整した。アルミナ表面層１４ｂ２を形成後、２００℃、１５分の乾燥を行った。現像ローラ１４の平均硬度（ＡｓｋｅｒＣ）は６８度、ナノインデンテーション法による表面層硬度は、２１０ＭＰａであった。

（実施例６）
実施例６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６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１４ｂを設け、現像ローラ１４の外径はφ１１．５（ｍｍ）とした。

そして、コロイダルアルミナ溶液を調整し、ゴム層１４ｂ１上にディッピングによりアルミナ表面層１４ｂ２を１．５μｍ形成した。ここで、使用したコロイダルアルミナ溶液は、川研ファインケミカル製アルミナゾル液５０Ｄとエタノールを体積比率１：３になるように攪拌、混合することで調整した。アルミナ表面層１４ｂ２を形成後、１４０℃、１５分の乾燥を行った。現像ローラ１４の平均硬度（ＡｓｋｅｒＣ）は４６度、ナノインデンテーション法による表面層硬度は、６０ＭＰａであった。

（実施例７）
実施例７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６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１４ｂ１を設け、外径をφ１１．５（ｍｍ）とした。

そして、コロイダルアルミナ溶液を調整し、ゴム層１４ｂ１上にディッピングによりアルミナ表面層１４ｂ２を１．５μｍ形成した。ここで、使用したコロイダルアルミナ溶液は、日産化学製アルミナゾル液５２０とエタノールを体積比率１：４になるように攪拌、混合することで調整した。アルミナ表面層１４ｂ２を形成後、１４０℃、１５分の乾燥を行った。現像ローラ１４の平均硬度（ＡｓｋｅｒＣ）は６８度、ナノインデンテーション法による表面層硬度は、１５０ＭＰａであった。

（比較例４）
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４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１４ｂ１を設け、外径をφ１１．５（ｍｍ）とした。

そして、コロイダルアルミナ溶液を調整し、上にディッピングによりアルミナ表面層１４ｂ２を１．５μｍ形成した。ここで、使用したコロイダルアルミナ溶液は、川研ファインケミカル製アルミナゾル液５０Ｄとエタノールを体積比率１：３になるように攪拌、混合することで調整した。アルミナ表面層１４ｂ２を形成後、８０℃、１５分の乾燥を行った。現像ローラ１４の平均硬度（ＡｓｋｅｒＣ）は４３度、ナノインデンテーション法による表面層硬度は、４０ＭＰａであった。

（比較例５）
比較例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。比較例５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１４ｂ１を設け、外径をφ１１．５（ｍｍ）とした。

そして、コロイダルアルミナ溶液を調整し、ゴム層１４ｂ１上にディッピングによりアルミナ表面層１４ｂ２を１．５μｍ形成した。ここで、使用したコロイダルアルミナ溶液は、日産化学製アルミナゾル液５２０とエタノールを体積比率１：４になるように攪拌、混合することで調整した。アルミナ表面層１４ｂ２を形成後、２００℃、１５分の乾燥を行った。現像ローラ１４の平均硬度（ＡｓｋｅｒＣ）は７４度、ナノインデンテーション法による表面層硬度は、２１０ＭＰａであった。

（比較例６）
比較例６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６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１４ｂ１を設け、外径をφ１１．５（ｍｍ）とした。

そして、コロイダルアルミナ溶液を調整し、ゴム層１４ｂ１上にディッピングによりアルミナ表面層１４ｂ２を１．５μｍ形成した。ここで、使用したコロイダルアルミナ溶液は、川研ファインケミカル製アルミナゾル液５０Ｄとエタノールを体積比率１：３になるように攪拌、混合することで調整した。アルミナ表面層１４ｂ２を形成後、８０℃、１５分の乾燥を行った。現像ローラ１４の平均硬度（ＡｓｋｅｒＣ）は６６度、ナノインデンテーション法による表面層硬度は、４０ＭＰａであった。

（比較例７）
比較例７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７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１４ｂ１を設け、外径をφ１１．５（ｍｍ）とした。

そして、コロイダルアルミナ溶液を調整し、ゴム層１４ｂ１上にディッピングによりアルミナ表面層１４ｂ２を１．５μｍ形成した。ここで、使用したコロイダルアルミナ溶液は、日産化学製アルミナゾル液５２０とエタノールを体積比率１：４になるように攪拌、混合することで調整した。アルミナ表面層１４ｂ２を形成後、２００℃、６０分の乾燥を行った。現像ローラ１４の平均硬度（ＡｓｋｅｒＣ）は５５度、ナノインデンテーション法による表面層硬度は、２４０ＭＰａであった。

（比較例８）
比較例８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８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１４ｂ１を設け、外径をφ１１．５（ｍｍ）とした。

そして、コロイダルアルミナ溶液を調整し、ゴム層１４ｂ１上にディッピングによりアルミナ表面層１４ｂ２を１．５μｍ形成した。ここで、使用したコロイダルアルミナ溶液は、日産化学製アルミナゾル液５２０とエタノールを体積比率１：４になるように攪拌、混合することで調整した。アルミナ表面層１４ｂ２を形成後、２００℃、６０分の乾燥を行った。現像ローラ１４の平均硬度（ＡｓｋｅｒＣ）は６８度、ナノインデンテーション法による表面層硬度は、２４０ＭＰａであった。

（比較例９）
比較例９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９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１４ｂ１を設け、外径をφ１１．５（ｍｍ）とした。

そして、コロイダルアルミナ溶液を調整し、ゴム層１４ｂ１上にディッピングによりアルミナ表面層を１．５μｍ形成した。ここで、使用したコロイダルアルミナ溶液は、日産化学製アルミナゾル液５２０とエタノールを体積比率１：４になるように攪拌、混合することで調整した。アルミナ表面層１４ｂ２を形成後、１４０℃、１５分の乾燥を行った。現像ローラ１４の平均硬度（ＡｓｋｅｒＣ）は４３度、ナノインデンテーション法による表面層硬度は、１５０ＭＰａであった。

（比較例１０）
比較例１０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１０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１４ｂ１を設け、外径をφ１１．５（ｍｍ）とした。

そして、コロイダルアルミナ溶液を調整し、ゴム層１４ｂ１上にディッピングによりアルミナ表面層１４ｂ２を１．５μｍ形成した。ここで、使用したコロイダルアルミナ溶液は、日産化学製アルミナゾル液５２０とエタノールを体積比率１：４になるように攪拌、混合することで調整した。アルミナ表面層１４ｂ２を形成後、８０℃、１５分の乾燥を行った。現像ローラ１４の平均硬度（ＡｓｋｅｒＣ）は７４度、ナノインデンテーション法
による表面層硬度は、１２０ＭＰａであった。

＜＜評価方法＞＞
（耐久カブリ評価）
本評価のカブリの算出は、上述した実施形態１における耐久カブリ評価に準ずるためその説明については省略する。

（初期からの耐久後のトナー電荷量維持性）
上記カブリ測定同様、ベタ白画像印字中に画像形成装置を停止する。つぎに、現像ローラ１４上のトナーコート層の平均電荷量をホソカワミクロンＥ−スパートアナライザーにて測定し、以下に説明する○、×の記号で評価を行った。
○：１００枚通紙時の平均トナー電荷量に対して、３０００枚通紙字の平均トナー電荷量が、６０％以上を維持している。
×１００枚通紙時の平均トナー電荷量に対して、３０００枚通紙字の平均トナー電荷量が、６０％未満である。

本評価、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（１２０ｍｍ／ｓｅｃ）にて行い、低速モード（６０ｍｍ／ｓｅｃ）にて実施した。

（耐久後、トナー電荷の減衰率評価）
感光体ドラム１と現像ローラ１４が当接する現像ニップ部Ｎを現像ローラ１４上トナーが通過する前後のトナー電荷量の変化により評価を実施した。具体的には、上記カブリ測定同様、ベタ白画像印字中に画像形成装置を停止する。次に、現像ローラ１４上トナーにおいて、現像ニップ部Ｎ通過前および現像ニップ部Ｎ通過後の平均トナー電荷量をホソカワミクロンＥ−スパートアナライザーにて測定する。トナー電荷の減衰率は、現像ニップ部Ｎ通過前の平均トナー電荷量（Ｑ／ｄ）に対する現像ニップ部Ｎ通過前後の平均トナー電荷量変化量とし、以下に説明する記号で評価を行った。
○ ：減衰率が４０％未満である。
× ：減衰率が４０％以上６０％未満である。
××：減衰率が６０％以上である。

本評価は、試験環境３０℃、８０％ＲＨ、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（１２０ｍｍ／ｓｅｃ）にて行い、本評価は、低速モード（６０ｍｍ／ｓｅｃ）にて実施した。

以下の表２に評価結果を示す。

≪評価結果≫
各評価結果に基づいて、平均硬度（ＡｓｋｅｒＣ）と微小硬度の関係を実施例１〜７、比較例４〜１０を比較することにより述べる。

図８は、各実施例、各比較例の耐久カブリ評価結果を示す図である。図８から分かるようにまず平均硬度（ＡｓｋｅｒＣ）が、７０度を超える比較例５、１０はトナー電荷量の維持性が低下するともに耐久後のカブリ量が増加する。帯電付与性及び減衰性の変化を主に帯電付与性が変化している。このことからカブリ量増加の要因は、平均硬度（ＡｓｋｅｒＣ）は、現像ローラ１４の平均的な硬度を示し、トナーにかかる圧力が大きくなり、外添剤等の埋没が進行し、トナーの帯電付与性が低下していると考えられる。

一方、本発明の実施例５，７は、平均硬度（ＡｓｋｅｒＣ）が７０度以下であるためカブリ量の増加を抑制できる。その理由はトナー電荷量維持性が良好であることから、トナー劣化を抑制していると考えられる。平均硬度が低くトナーへの過度なストレスを与えないため、トナー劣化が促進しない。また、平均硬度（ＡｓｋｅｒＣ）が７０度以下であるが、平均硬度（ＡｓｋｅｒＣ）が４５度より小さい比較例４、９においてかカブリ量が増加している。この理由は、現像ローラ１４全体の硬度である平均硬度（ＡｓｋｅｒＣ）が４５度より小さい場合、感光体ドラム１と現像ローラ１４の当接時、現像ローラ１４の変形が大きくなる。その表面に形成したアルミナ表面層１４ｂ２も、同様に変形する必要がある。しかし、アルミナ表面層１４ｂ２はゴム層１４ｂ１のような柔軟性の高い膜ではないため、ゴム層１４ｂ１の変形に追従することが難しい。結果、アルミナ表面層１４ｂ２にひび割れが発生する。高湿環境下ではアルミナ表面層１４ｂ２がひび割れるとその隙間が生じ、水分吸着により表面電気抵抗が低下する。するとトナー電荷の減衰を抑制する効果が弱くなり、カブリ量の悪化を引き起こすと考えられる。

さらに、比較例４は、比較例９よりカブリ量の増加が生じる。比較例４は平均硬度（Ａ
ｓｋｅｒＣ）が４５度より小さいことに加え微小硬度が５０ＭＰａより小さい。微小硬度が５０ＭＰａの場合、アルミナ表面層１４ｂ２が柔らかく現像ローラ１４と当接する部材との摺擦により削れが発生すると考えられる。そのため、耐久後膜厚が薄くなり、所望の抵抗よりも小さくなるため、よりトナー電荷の減衰が進行すると考えられる。結果、カブリ量が著しく悪化する。

比較例６においても微小硬度が５０Ｍｐａより小さいため、アルミナ表面層１４ｂ２が脆く削れが発生し、カブリ量が増加する。比較例７、８は、平均硬度（ＡｓｋｅｒＣ）が４５度以上７０度以下、微小硬度が５０ＭＰａ以上であるにも関わらず、カブリ量の増加が発生する。比較例７、８は微小硬度が２２０ＭＰａとアルミナ表面層１４ｂ２の硬度が高く、ゴム層１４ｂ１の変形に追従出来ないと考えられる。そのため、比較例４、９同様にひび割れが発生し、トナーの減衰量が増加しカブリ量が増加する。

本発明の実施例５は、微小硬度２２０ＭＰａ以下であるためアルミナ表面層１４ｂ２がゴム層１４ｂ１の変形に追従でき、ひび割れを抑制できる。結果、トナー電荷量の減衰を抑制でき、カブリ量の増加を抑制できる。

以上、述べたように本発明においては、アスカーＣ硬度が４５度以上７０度以下であり、微小硬度５０ＭＰａ以上２２０ＭＰａ以下であることが好ましい。この条件においては、トナーの外添剤等のトナー劣化による摩擦帯電性の低下、アルミナ表面層のひび割れや削れによるトナー電荷量の減衰を適切に抑制することができる。その結果、経時的にカブリ量の増加を抑制することが出来る。

（実施例８）
さらに、本発明の実施例８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８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１４ｂを１設け、外径をφ１１．５（ｍｍ）とした。実施例８においてはウレタンゴムを用いた。

そして、アルミナゾル溶液を調整し、ゴム層１４ｂ１上にディッピングによりアルミナ表面層１４ｂ２を１．５μｍ形成した。ここで、使用したアルミナゾル溶液は、アルミニウムアルコキシドであるアルミニウム−ｓｅｃ−ブトキシド（Ａｌ（Ｏ−ｓｅｃ−Ｂｕ）３）とイソプロピルアルコールを体積比率１：９になるように攪拌、混合することで調整した。また、安定化剤であるアセチルアセトンをアルミニウムアルコキシドに対ししてモル比率で１となるように混合し、室温にて３時間攪拌しアルミナゾル液を調整した。

また、実施例８においてディッピング前にゴム層１４ｂ１表面にＵＶ照射を行うことで、アルミナゾル溶液の塗工性及び密着性を向上させている。アルミナ表面層１４ｂ２を形成後、２００℃、１５分の乾燥を行った。現像ローラ１４の抵抗は約１０^５Ωであり、アスカーＣ硬度は４５度であった。また、表面層抵抗率は１０^１０Ωｃｍ、ゴム層抵抗率は、１０^９Ωｃｍである。また、ナノインデンテーション法による表面層硬度は、１２０ＭＰａであった。

本発明において、アルミナ表面層１４ｂ２の細孔分布の平均値は、０．１ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。アルミナ表面層１４ｂ２の細孔分布の平均値の測定は、ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社のＴｒｉｓｔａｒ３０００により測定した。細孔分布の平均値が０．１ｎｍより小さいと膜の柔軟性が低下し、ゴム層１４ｂ１の変形に対しアルミナ表面層１４ｂ２の追従性が低下し、ひび割れを加速する。

一方、細孔分布の平均値５００ｎｍより大きいと、アルミナ表面層１４ｂ２がもろくなり、削れを加速する。結果、ひび割れ或いは削れを生じることでトナー電荷の減衰の増加によるカブリ量増加を生じる。実施例８における平均細孔分布は１０ｎｍであり、膜の柔軟性に優れ、実施形態１及び実施形態２において経時的に安定した画像を得ることができる。特にアルミナ原料であるアルミナアルコキシドからアルミナ表面層１４ｂ２を形成したため、ゴム層１４ｂ１との密着性および均一性に優れ、ひび割れやゴム層１４ｂ１からの剥がれを防止するため耐久性が向上する。

１…感光体ドラム（像担持体）、１４…現像ローラ（現像剤担持体）、１４ｂ１…ゴム層、１４ｂ２…表面層（アルミナ表面層）

Claims (11)

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、アルミナを含み前記弾性層よりも体積抵抗率が高い表面層とを有することを特徴とする現像剤担持体。
2. 体積抵抗が２×１０^４Ωより大きく５×１０^６Ω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。
3. 前記表面層の厚みが０．０１μｍ以上であって５．０μｍ以下であり、前記表面層の体積抵抗率が１０^１０Ωｃｍ以上であって１０^１４Ωｃｍ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。
4. 前記表面層の厚みが０．１μｍ以上であって２．５μｍ以下であり、前記表面層の体積抵抗率が５×１０^１０Ωｃｍ以上であって５×１０^１３Ωｃｍ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。
5. Ａｓｋｅｒ−Ｃ硬度が４５度以上であって７０度以下であり、ナノインデンテーション法により測定される微小硬度が５０ＭＰａ以上であって２２０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像剤担持体。
6. 前記表面層の細孔分布の平均径が０．１ｎｍ以上であって５００ｎｍ以下である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。
7. 前記表面層は、コロイダルアルミナ溶液を用いて形成され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。
8. 前記表面層は、アルミニウムアルコキシドの加水分解工程及び縮合工程を経て形成され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。
9. 現像剤を収容する現像容器と、
   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現像装置。
10. 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。
11. 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。

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