JP4416296B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、複写機あるいはファクシミリなどに用いられる電子写真法を用いた画像形成装置に関するものであり、特に、非磁性一成分系現像装置を用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一成分系現像剤を用いる画像形成装置として、像担持体（「感光ドラム」ともいう）に現像剤担持体（「現像ローラ」ともいう）を接触させる、所謂、接触現像装置が提案されている。この様な画像形成装置を提案するものとして、特公平２−２６２２４号公報、特開平３−２６１９７８号公報等が挙げられる。
【０００３】
図５に非磁性一成分系現像剤（以下、「現像剤」を「トナー」ともいう）を接触現像装置にて画像形成を行う画像形成装置の従来例の一形態を示す。図５に示すように、従来、この種の画像形成装置は、図中Ｘ方向に回転する像担持体である感光ドラム１００の周囲に、一次帯電装置としての帯電ローラ１０１、静電潜像形成装置としての露光器１０２、現像装置である現像器１０３、転写装置としての転写ローラ１０４、クリーニング装置１０５が配設される。
【０００４】
現像器１０３は、感光ドラム１００に接触し、図中Ｙ方向に回転しながら現像を行う現像ローラ１０７、図中Ｚ方向に回転することによって現像ローラ１０７に非磁性一成分系現像用トナーΤ′を供給するトナー供給手段である供給ローラ１０８、現像ローラ１０７上のトナーΤ′の塗布量及び帯電量を規制するトナー規制手段である現像ブレード１１０、トナーΤ′を供給ローラ１０８に供給するとともに非磁性一成分系現像用トナーを攪拌する攪拌部材１０９等からなる。
【０００５】
ここで、剛体の感光ドラム１００を用い、現像ローラ１０７が接触して現像を行う接触現像装置では、現像ローラ１０７は弾性体を有する現像ローラ１０７であることが望ましい。
【０００６】
従来、弾性体を有する現像ローラ１０７としては、金属の芯金上にシリコーンゴムやＮＢＲゴム等を成型した、所謂ソリッド単層の弾性現像ローラが使用されている。また現像ブレード１１０としては、ステンレス等の薄板の現像ローラ１０７との当接部にウレタンゴム等のゴム部材を貼り付けたタイプの現像ブレードが一般に使用されている。
【０００７】
次に、画像形成装置の画像形成動作について説明する。
【０００８】
外部からのプリント信号により感光ドラム１００は矢印Ｘ方向に回転し始める。まず感光ドラム１００上は帯電ローラ１０１により一様に帯電される。次に、露光器１０２による露光により感光ドラム１００上には静電潜像が形成され、感光ドラム１００の回転により静電潜像が現像器１０３との接触部に到達する。
【０００９】
上記動作と連動して現像器１０３は以下の動作を行う。
【００１０】
攪拌部材１０９により攪拌されたトナーΤ′が、Ｙ方向に回転する現像ローラ１０７と、Ｚ方向に回転する供給ローラ１０８との摺擦によって、現像ローラ１０７上に供給される。現像ローラ１０７上のトナーΤ′は、現像ブレード１１０によって所望の帯電量が付与されるとともにトナー量が規制されて、現像ローラ１０７上にトナーが担持される。
【００１１】
現像ローラ１０７上に担持されたトナーが感光ドラム１００と接触する部位、即ち現像領域に到達すると、電源（図に示さず）により現像ローラ１０７に現像バイアスを印加することによって、感光ドラム１００表面に形成された静電潜像を、現像ローラ１０７の表面に担持されているトナーΤ′で現像し、可視化する。現像に寄与せず現像ローラ１０７表面に残留したトナーは供給ローラ１０８を介して現像装置１０３内に回収される。
【００１２】
感光ドラム１００上のトナーは感光ドラム１００の回転により転写ローラ１０４の対向部に到達して、転写ローラ１０４により転写紙Ｐ′上に転写される。転写紙Ｐ′は定着器１０６により熱溶融され永久画像となる。
【００１３】
転写ローラ１０４により転写紙Ｐ′上に転写されずに残ったトナーΤ′はクリーニング装置１０５により回収される。
【００１４】
上記動作を繰り返すことにより、画像形成が繰り返される。
（１）現像ローラとして、電子導電系を用いた場合
現像ローラとして、シリコーンゴムを用いる場合には、カーボン粒子や金属粒子をシリコーンゴム中に分散させ所望の現像ローラ抵抗を得る。このような、分散粒子により所望の抵抗を得る導電形態を一般的に電子導電系という。しかし、１×１０4Ω程度の低抵抗の電子導電系の現像ローラを用いた場合には、現像特性が２値的になり、所望する階調特性が得られない。２値現像特性を有するということは、文字画像（所謂、線画像）に対しては有利に働くが、写真画像（所謂、面画像）においては、ハイライト画像の表現ができなくなり、不利に働くことになる。
【００１５】
このように、電子導電系を有する現像ローラにおいては、出力画像において、十分な階調表現を得ることは困難である。
【００１６】
一方、１×１０6Ω以上の高抵抗な現像ローラとすることで、階調特性が緩やかになる。だが、電子導電系の現像ローラにおいて、抵抗値を高くすると、理由は定かではないが、長手の画像印字幅が変わった場合に同じ潜像条件でも現像される濃度が変化してしまうという問題点が生じる。この現像は、特に低濃度であるハイライト画像にて顕著であり、画像幅が狭いときには所望する濃度を得ることができるが、画像幅が広いときには所望する濃度まで濃度の値が達しない。即ち、長手幅いっぱいにハイライト画像を出力した場合には所望する濃度が得られないことになる。
【００１７】
また、電子導電系では、印加電圧が低い場合には弾性体の抵抗値が増加するという電圧依存特性を有しており、極端な場合には３オーダー以上も抵抗値が変化し、所望の画像形成が困難となる場合も生じる。
（２）現像ローラとして、イオン導電系を用いた場合
現像ローラとして、ＮＢＲゴムやウレタンゴム等にイオン導電のためのイオン導電剤を添加して、材料自身がイオン化することで導電経路をつくり、所望の現像ローラ抵抗を得るものがある。このような、イオンの働きによる導電系は、一般的にイオン導電系といわれる。イオン導電系の現像ローラを用いた場合には電子導電系と異なり、印加電圧に対してほぼ一定の抵抗値が得られる。そのため、面画像のような階調を有する画像形成においては、電子導電系より有利である。
【００１８】
しかし、イオン導電系においては、材料のイオン化により電流経路が発生するため、周囲の環境によりイオン化の度合いが異なってくる。そのため、高温高湿環境下においては現像ローラ抵抗が低下し、逆に低温低湿環境においては現像ローラ抵抗が上昇してしまう。
【００１９】
その結果、環境の変動により現像ローラに流れる電流が異なるため、高温高湿環境下においては、画像濃度が高くなり、画像が全体として暗い画像となる。低温低湿環境下においては、画像濃度が低くなってしまい、画像が全体として明るくなりすぎるという不具合が生じる。
【００２０】
このように、イオン導電系を有する現像ローラにおいては、周囲の環境により画像濃度が変動してしまい、安定した画像濃度を得ることは困難である。
【００２１】
以上のように、電子導電系又はイオン導電系における単層の現像ローラにおいては、所望の階調を得ることは困難である。
【００２２】
更に、近年になって省スペース化などを目的として、転写後の感光ドラム表面に残存している現像剤をクリーニングすることを主な目的とするクリーニング部材を有さないクリーナーレス方式を採用した画像形成装置が種々提案されている。このような装置の一形態として、導電性粒子を介して帯電ローラを感光ドラムに接触させて、該感光ドラムの帯電を行い、更に現像ローラと感光ドラムとを当接するように配設し、現像工程において該導電性粒子を含有する現像剤を用いて現像を行うと共に、感光ドラムのクリーニングを行う現像兼クリーニング方式を採用した装置も提案されている。
【００２３】
しかしながら、前記の如き画像形成装置を高温高湿下にて使用した場合には、現像ローラと感光ドラムの当接部において、静電潜像が乱されてしまうという現象がみられることがあった。この現象は、電圧が印加されている現像ローラが感光ドラムに当接しているため、感光ドラムと現像ローラの当接部において該導電性粒子を介して電荷の注入が生じ、露光部の電位が部分的に変動されることにより生じるものであり、結果、ハイライト画像等において画像ムラが発生したり、所望の画像濃度が得られなくなったりする場合があった。
【００２４】
又、特開平８−７３６６０号公報には、カーボンブラックとイオン導電剤とを含有する導電性弾性体層を表面に有する導電性ロールが提案されているが、本公報においては、該導電性ロールと接触帯電用の現像ローラとして適用することに関しては記載していない。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明の目的は、上述の如き問題を解決することにある。
【００２６】
本願発明の目的は、高温高湿又は低温低湿環境下においても、画像濃度幅による濃度の影響がなく、優れた階調性を有する画像を得ることのできる画像形成装置を提供することにある。
【００２７】
本願発明の目的は、像担持体と現像剤担持体とが接触している系においても、画像ムラを生じず、良好な画像形成を行うことのできる画像形成装置を提供することにある。
【００２８】
更に、本願発明の目的は、現像兼クリーニング方式を採用した場合においても、高品位な画像形成を行うことのできる画像形成装置を提供することにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、静電潜像を担持するための像担持体と、
該像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、
帯電装置によって帯電された像担持体表面に静電潜像を形成させる静電潜像形成装置と、
一成分系現像剤を担持する現像剤担持体を有し、該一成分系現像剤を該静電潜像に当接させて現像し、可視像を形成する現像装置と、
該可視像を転写材に静電転写させる転写装置と、
静電転写された可視像を転写材に定着する定着装置とを有する画像形成装置であって、
該現像剤担持体が、少なくとも導電性芯金と、該導電性芯金上に弾性体によって形成される電子導電層と、表層として該電子導電層上に形成される厚さ３〜５０μｍであるイオン導電層とを有し、
該現像剤担持体は、印加電圧１００Ｖで測定した抵抗値が５×１０ ５ 〜１×１０ ９ Ωであることを特徴とする画像形成装置に関する。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一つの実施の形態を図面に従って詳細に説明する。
〈１〉現像剤担持体
本発明の画像形成装置の現像剤担持体は、、少なくとも、弾性体によって形成される電子導電層と、イオン導電層とを有することを特徴とするものである。
【００３１】
また、本発明の画像形成装置の現像剤担持体は、導電性芯金上に電子導電層を有し、該電子導電層上にイオン導電層を有することが、特に好ましい。
【００３２】
本発明の画像形成装置は、現像剤担持体に担持された現像剤が、像担持体に接触された状態で現像が行われる画像形成装置であり、接触現像により画像形成を行う装置である。
【００３３】
図１は、本発明の一つの実施の形態の画像形成装置に使用した現像剤担持体８（以下、「現像ローラ」という）を含む現像装置（以下、「現像器」という）の部分断面図である。現像ローラ８は、芯金８ａ上に弾性層を有する、所謂、弾性現像ローラである。つまり、現像ローラ８は、導電性芯金８ａ上に電子導電層８ｂを有し、該電子導電層８ｂ上にイオン導電層８ｃを有することを特徴とする。図１中、１は像担持体、９は給紙ローラ、１０は現像ブレードを表す。
【００３４】
本発明において、導電性芯金としては、ステンレス、鉄、アルミニウムの如き公知の芯金が挙げられる。
【００３５】
また、本発明の現像ローラに用いられる電子導電層は、弾性体に電子導電機構による導電性付与物質が分散されたものである。弾性体としては、シリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、アクリルゴム、ＥＰＤＭ（エチレン、プロピレン共重合体）又はこれらが混合されたゴムの如き一般的に用いられるゴムが使用可能である。
【００３６】
電子導電機構による導電性付与物質としては、カーボン樹脂粒子、金属粒子が挙げられる。上記のゴムを弾性体として用い、それに上記の電子導電機構による導電性付与物質を分散させることで現像ローラの所望する抵抗値が得られる。
【００３７】
導電性付与物質の含有量は、弾性体１００質量部に対して、３〜４０質量部であることが好ましく、５〜２５質量部であることがより好ましい。
【００３８】
本発明における電子導電層としては、シリコーンゴムにカーボンブラックを分散させたものが特に好ましい。シリコーンゴムを用いて弾性体を形成すると、ソリッドのままで低硬度化しやすく、カーボンブラックの分散性が良好であるためである。
【００３９】
発泡体として低硬度化することも可能であるが、表層剤を塗工する場合に、公知の手段により発泡のセルを口止めする必要があり、製造工程が増えてしまうため、ソリッドのままで低硬度化することが好ましい。
【００４０】
本発明の現像ローラに用いられるイオン導電層は、イオン導電機構による導電性付与物質が分散された樹脂バインダーからなる。
【００４１】
過塩素酸リチウム、４級アンモニウム塩の如きイオン導電機構による導電性付与物質としてのイオン導電剤を樹脂バインダー中に分散させることで、イオン導電層８ｃを形成できる。また、上記以外のイオン導電機構による導電性付与物質（イオン導電剤）としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋの如き周期率表第１族の金属の塩、例えば、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＮａＣｌＯ4、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＢＦ4、ＮａＳＣＮ、ＫＳＣＮ、ＮａＣｌ、あるいはＮＨ4 +の塩の如き電解質、又Ｃａ、Ｂａの如き周期率表第２族の金属の塩、例えばＣａ（ＣｌＯ4）2やそれ等と１，４−ブタンジオール、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコールの如き多価アルコール又はその誘導体との錯体あるいはエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルの如きモノオールとの錯体が挙げられる。
【００４２】
イオン導電質の樹脂バインダーとしては、負帯電性トナーを用いる場合には、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂が好適に用いられる。また、正帯電性トナーを使用するのであれば、フッ素樹脂が好適に用いられる。更に、電子導電層との弾性への追従性を向上させるため、樹脂中に可溶性ゴムを混合しても良い。
【００４３】
本発明におけるイオン導電層は、上記イオン導電剤０．１〜２質量部を樹脂バインダー１００質量部中に分散することが好ましい。０．１質量部未満では導電性が発揮されないことがあり、２質量部を超えると、表層における抵抗の環境変動が大きくなることがある。
【００４４】
イオン導電層の塗工厚さは、３〜５０μｍであることが好ましい。３μｍ未満では感光ドラムとの摺擦による削れが懸念され、５０μｍを超える塗工厚さを得るためには、何度も塗工を繰り返さねばならず生産するのに現実的ではない。環境変動に対する安定性の面から５〜３０μｍであることがより好ましい。
【００４５】
本発明における現像ローラは、弾性体の硬度（「ゴム硬度」ともいう）が３５〜５５度（ＡｓｋｅｒＣ）のものが好適に使用される。５５度（ＡｓｋｅｒＣ）超えると、現像ローラ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ることがあるため好ましくない。また、現像ローラと感光ドラムとの当接状態が不安定となりやすいこともある。３５度未満となると、圧縮永久歪みによる永久変形により、現像ローラとしての使用は困難となることがある。更に好ましくは、３５〜４５度であり、この範囲の低硬度にすることで、本発明の如き、現像ローラと感光ドラムとが接触している画像形成装置においても、トナーに過度なストレスをかけることなく、摩擦帯電をすることができる。
【００４６】
また、現像ローラの弾性体の硬度を上記の範囲内にするには、例えば、シリコーンゴムであれば可塑剤の含有量を調整することにより行われる。可塑剤としては、例えば、比較的分子量の低いオルガノポリシロキサンが用いられる。即ち、可塑剤の量を減少させる弾性体の硬度が上がり、可塑剤の量を増加させると弾性体の硬度が低下する。
【００４７】
弾性体の硬度は、ＡｓｋｅｒＣゴム硬度計（高分子計器株式会社製）を用いることにより測定できる。
【００４８】
本発明における現像ローラの表面粗さとしては、使用するトナーの粒径にもよるが、十点平均粗さＲｚで３〜１５μｍが好ましい。使用するトナーの粒径が体積平均粒径で６μｍ程度であれば、十点平均粗さＲｚで５〜１２μｍが好ましい。トナー粒径がより小さい場合は、十点平均粗さＲｚをやや小さくすることが好ましい。十点平均粗さＲｚが３μｍ未満であると、十分なトナー搬送力が得られないことがあり濃度不足となることもある。１５μｍ超えると、トナーに十分な帯電が得られないことがあり、非画像部にトナーが付着する所謂「かぶり」が発生することがある。
【００４９】
現像ローラの表面粗さを上記範囲内にするには、例えば、電子導電層の表層の研磨状態を変えることにより可能となる。即ち、電子導電層のシリコーンゴムの表面の研磨を粗く行えば、その表面に塗工されるイオン導電層の表面の表面粗さを大きくすることができ、表面の研磨を細かく行えば、その表面に塗工されるイオン導電層の表面の表面粗さを小さくすることができる。
【００５０】
十点平均粗さＲｚは、ＪＩＳ Ｂ０６０１に示されている定義を用い、小坂研究所製の表面粗さ試験器「ＳＥ−３０Ｈ」を用いることで測定できる。
【００５１】
本発明において、現像ローラの抵抗としては、表層であるイオン導電層の抵抗値を電子導電層の抵抗値より高くすることが、環境変動を抑制できやすく好ましい。更に、表層であるイオン導電層を下層の電子導電層より抵抗値を高くし、かつ、表層を薄層に形成することで、イオン導電系の欠点である抵抗の環境変動をより少なくすることができる。
【００５２】
即ち、電子導電層８ｂは高抵抗になるほど抵抗値の電圧依存性（低電圧部での抵抗の上昇）があるため、全体の抵抗値を低く抑えることが好ましい。これにより、電圧依存性を減少させることができる。そして、表層であるイオン導電層の抵抗値を高くして、現像剤担持体の全体の抵抗としては、イオン導電層で調整することが好ましい。
【００５３】
また、イオン導電層は薄層に形成されているため、環境が変動しても抵抗値の変動分は少なくおさえられることになる。このように、現像ローラの各層を機能分離することで、周囲の環境に左右されず、現像幅による画像濃度の変化もなく、ハイライトの画像を忠実に形成できる。
【００５４】
実際の抵抗値は、後述する抵抗測定法にて求められ、電子導電層としては１×１０3〜１×１０5Ωが好ましい。さらに好ましくは、５×１０3〜７×１０4Ωである。１×１０3Ω未満となると、現像ローラが当接する感光ドラムに欠陥があった場合に、リークが発生することがある。また、１×１０5Ωを超えると、現像ローラの電圧依存性が強まり、低電圧領域での抵抗値の上昇が生じることがある。
【００５５】
電子導電層に上記のような抵抗を持たせるには、弾性体中の電子導電機構による導電性付与物質の含量を調節することにより、実施できる。即ち、弾性体中の電子導電機構による導電性付与物質の含量を多くすれば抵抗が下がり、少なくすれば抵抗が上がる。
【００５６】
イオン導電層の実抵抗としては、ほぼ現像ローラの状態での抵抗値の値となる。従って、現像ローラの状態での抵抗値として、５×１０５〜１×１０９Ωが好ましい。より好ましくは、１×１０６〜５×１０８Ω、特には１×１０６〜５×１０７Ωである。
【００５７】
イオン導電層に上記のような抵抗を持たせるには、樹脂中のイオン導電機構による導電性付与物質の含量を調節することにより、実施できる。即ち、樹脂中のイオン導電機構による導電性付与物質の含量を多くすれば抵抗が下がり、少なくすれば抵抗が上がる。
【００５８】
更に、現像ローラの状態での抵抗値が、電子導電層の状態（イオン導電層の形成前）での抵抗値より、２桁以上大きいことが好ましい。２桁未満とすると、上述のように低電圧領域において電子導電層の抵抗値が上昇することで、その影響が現像ローラとしての抵抗に現れ、現像ローラの状態における低電圧領域での抵抗値が上昇してしまうことがある。更に、２桁未満では、現像ローラの抵抗が１×１０6Ω未満となるため、所望する階調再現性に優れた画像が得られなくなってしまうことがある。
【００５９】
上記、現像ローラ抵抗の測定として、以下の方法で測定することができる。２５℃／５５％ＲＨの環境下において、直径３０ｍｍのアルミ円筒導体に上方向から現像ローラを当接させる。そのとき、現像ローラ両端には、それぞれ５００ｇの加重としておもりを乗せる。同時に、アルミ円筒導体への侵入量を５０μｍにするため（現像ローラとアルミ円筒導体との当接領域を一定にするため）に、現像ローラの両端部に現像ローラの外径よりも１００μｍ外径が小さい円筒形状をした侵入量保持部材をはめ込む。そして、現像ローラに電流計及び高圧電源を接続して、電圧を印加する。
【００６０】
上記状態で、アルミ円筒導体を約５０ｍｍ／ｓｅｃで回転させると、現像ローラはアルミ円筒導体により従動回転され、この状態において、電圧を印加し、上記電流計の測定値から抵抗値を算出する。
【００６１】
本発明における抵抗値測定における印加電圧は、電子導電層の抵抗測定では３０Ｖとし、現像ローラ全体の抵抗測定においては１００Ｖの電圧を印加した。電子導電層の測定においては、抵抗値が低いため印加電圧が３０Ｖより大きい場合にはオーバーレンジになりやすいためである。また、現像ローラ全体の測定では、電子導電層より抵抗値が高いため電圧の低い部分での抵抗の変化が大きく、１００Ｖ程度以上となると抵抗値の変化量が少なくなるためである。
【００６２】
<２>現像剤担持体（現像ローラ）の製造方法
以下に、本発明における現像ローラの製造方法の一例を述べる。
【００６３】
芯金上にまずゴムの接着及び導電性の確保をする接着剤を塗布する。そして芯金の周囲に導電性付与物質を分散させた電子導電層である電子導電性ゴムを巻き付け、金型内に入れる。プレス機により金型に熱及び圧力を加えて加硫させ、加硫後に表面を研磨して、ソリッドの弾性ローラを得る。そして、イオン導電層は、イオン導電剤を塗工バインダー中に分散させ、ロールコーター法、スプレー法、ディッピング法の如き方法により形成することができる。イオン導電層の塗工厚さは、前述した如く、３〜５０μｍが好ましい。
【００６４】
<３>現像剤
本発明において、非磁性一成分系現像剤（以下、「トナー」ともいう）は、少なくとも結着樹脂を主体として、必要に応じて着色剤、ワックス成分および電荷制御剤の如き添加剤を含有するトナー粒子及び外添剤とを有する。
【００６５】
本発明におけるトナー粒子に使用される結着樹脂としては、ポリスチレン、ポリビニルトルエンの如きスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−アクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体の如きスチレン系共重合体；ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルブチラール、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テンペル樹脂、フェノール樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂が単独或いは混合して使用できる。
【００６６】
本発明におけるトナー粒子は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いたトナー粒子の断層面観察において、ワックス成分が、結着樹脂と相溶しない状態で、実質的に球状及び／又は紡錘形で島状に分散されている、所謂、コア／シェル構造を有していることが好ましい。ワックス成分を上記の如く分散させ、トナー粒子中に内包化させることによりトナー粒子の劣化や画像形成装置への汚染等を防止することができるので、良好な帯電性が維持され、ドット再現に優れたトナー画像を長期にわたって形成し得ることが可能となる。また、加熱時にワックス成分が効率よく作用するため、低温定着性と耐オフセット性を満足なものとする。
【００６７】
本発明において、トナー粒子の断層面を観察する具体的な方法としては、常温硬化性のエポキシ樹脂中にトナー粒子を十分分散させた後、温度４０℃の雰囲気中で２日間硬化させ得られた硬化物を四三酸化ルテニウム、必要により四三酸化オスミウムを併用し染色を施した後、ダイヤモンド歯を備えたミクロトームを用い薄片状のサンプルを切り出し透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いトナー粒子の断層形態を観察する。本発明においては、コアを構成するワックス成分とシェルを構成する結着樹脂との若干の結晶化度の違いを利用して、材料間のコントラストを付けるため、四三酸化ルテニウム染色法を用いることが好ましい。
【００６８】
コア／シェル構造を有するトナー粒子の断層面の一例を図３に示す。このように、本発明で用いられるトナー粒子は、ワックス成分が結着樹脂で内包化されていることが好ましい。
【００６９】
コアの主成分であるワックス成分は、示差走査熱量計により測定されるＤＳＣ曲線において、昇温時に４０〜１３０℃の領域に最大吸熱ピークを有するものが用いられることが好ましい。
【００７０】
上記温度領域に最大吸熱ピークを有することにより、低温定着に大きく貢献しつつ、離型性をも効果的に発現する。該最大吸熱ピークが４０℃未満であると、ワックス成分の自己凝集力が弱くなることがあり、結果として耐高温オフセット性が低下し、グロスが高くなりすぎることがある。
【００７１】
一方、該最大吸熱ピークが１３０℃を超えると、定着温度が高くなり、定着画像表面を適度に平滑化せしめることが困難となることがあるため、特にカラートナー粒子に用いた場合には混色性低下となることがあり好ましくない。更に、水系媒体中で造粒・重合を行い重合方法により直接トナー粒子を得る場合、該最大吸熱ピーク温度が高いと、主に造粒中にワックス成分が析出する等の問題を生じることがあり、好ましくない。
【００７２】
ワックス成分の最大吸熱ピーク温度は、「ＡＳＴＭ Ｄ ３４１８−８」に準じて測定することができる。測定には、パーキンエルマー社製ＤＳＣ−７を用いる。装置検出部の温度補正は、インジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いて行い、測定サンプルには、アルミニウム製パンを用い、対照用に空パンをセットし、１回昇温−降温させ、前履歴をとった後、昇温速度１０℃／ｍｉｎの条件で測定を行う。
【００７３】
上記ワックス成分としては、具体的には、パラフィンワックス、ポリオレフィンワックス、フィッシャートロピッシュワックス、アミドワックス、高級脂肪酸、エステルワックス及びこれらの誘導体又はこれらのグラフト／ブロック化合物が利用できる。
【００７４】
本発明において、トナー粒子は、略球形を有していることが好ましい。
【００７５】
また、本発明に使用されるトナー粒子は、画像解析装置で測定した形状係数ＳＦ−１の値が１００〜１６０であり、形状係数ＳＦ−２の値が１００〜１４０であることが好ましく、さらに、形状係数ＳＦ−１の値が１００〜１４０であり、形状係数ＳＦ−２の値が１００〜１２０であればより好ましい。また、上記の条件を満たし、かつ、（ＳＦ−２）／（ＳＦ−１）の値を１．０以下とすることにより、トナー粒子の諸特性のみならず、画像解析装置とのマッチングがきわめて良好なものとなる。
本発明に用いられる形状係数を示すＳＦ−１、ＳＦ−２とは、日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い、倍率５００倍に拡大したトナー像を１００個無作為にサンプリングし、その画像情報はインターフェースを介してニレコ社製画像解析装置（ＬｕｚｅｘＩＩＩ）に導入し、解析を行い、下記式１より算出し得られた値である。
(式１）
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）2／ＡＲＥＡ｝×（π／４）×１００ ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）2／ＡＲＥＡ｝×（１／４π）×１００
（ＡＲＥＡ：トナー粒子投影面積、ＭＸＬＮＧ：絶対最大長、ＰＥＲＩ：周長） トナー粒子の形状係数ＳＦ−１はトナー粒子の丸さの度合を示し、数値が大きくなるにつれて球形から徐々に不定形となる。ＳＦ−２はトナー粒子の凹凸度合を示し、数値が大きくなるにつれてトナー粒子表面の凹凸が顕著となる。
【００７６】
前述の形状係数ＳＦ−１が１６０を超える場合には、トナー粒子の形状が不定形となるため、現像ローラへのトナーの付着力が増加することがある。その結果、ハイライト画像を出力するには適さないことがある。球形状になるほど、現像ローラへの付着力が低くなるため、微小潜像が再現しやすくなり、ハイライト画像をより再現することが可能となる。
【００７７】
トナー粒子の形状係数ＳＦ−２は、１００〜１４０であることが好ましく、また、（ＳＦ−２）／（ＳＦ−１）の値が１．０以下であることが好ましい。トナー粒子の形状係数ＳＦ−２が１４０より大きく、（ＳＦ−２）／（ＳＦ−１）の値が１．０を超える場合には、トナー粒子の表面がなめらかではなく、多数の凹凸をトナー粒子が有している傾向があり、ＳＦ−１と同様に、トナーの付着力が増すことがあるため、ハイライト画像の再現性が低下する可能性がある。
【００７８】
更に、高画質化のための微小な潜像ドットを忠実に現像するために、トナーは、重量平均粒径が１０μｍ以下（好ましくは４μｍ〜８μｍ）であることが好ましく、個数分布における変動係数（Ａ）が３５％以下であることが好ましい。トナー粒子の重量平均粒径が１０μｍを超える場合には、感光ドラム表面への融着が起きやすく、また微小ドットの潜像再現性に劣ることになる。トナーの個数分布における変動係数が３５％を超えると更にその傾向が強まる。重量平均粒径が４μｍ未満のトナー粒子においては、トナーのチャージアップによる画像の不均一ムラの原因となりやすく本発明で使用するトナーとして好ましくない。
【００７９】
トナーの粒度分布は種々の方法によって測定できるが、本発明においては、コールターカウンターを用いて測定することが出来る。例えば、測定装置としてはコールターカウンターＴＡ−ＩＩ型（コールター社製）を用い、個数分布、体積分布を出力するインターフェイス（日科機製）及びパーソナルコンピューターを接続し、電解液は１級塩化ナトリウムを用いて１％ＮａＣｌ水溶液を調製する。１％ＮａＣｌ水溶液としては、例えば、ＩＳＯＴＯＮ ＩＩ（コールターサイエンティフィックジャパン社製）が使用できる。
【００８０】
測定法としては、前記電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加え、更に測定試料を２〜２０ｍｇを加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、前記コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型によりアパーチャーとして、例えば、１００μｍアパーチャーを用い、個数を基準として２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定して、それから本発明に係る値を求める。
【００８１】
トナー粒子の個数分布における変動係数Ａは下記式２から算出される。
（式２）
変動係数Ａ＝［Ｓ／Ｄ1］×１００
式中、Ｓは、トナー粒子の個数分布における標準偏差値を示し、Ｄ1はトナー粒子の個数平均粒径（μｍ）を示す。
【００８２】
さらに、本発明で使用するトナーとしては、トナー粒子表面が外添剤で被覆されたものを用い、トナーが所望の帯電量が付与されるようにすることが好ましい。
【００８３】
その意味で、トナー粒子表面の外添剤被覆率が、５〜９９％さらに好ましくは、１０〜９９％であることが好ましい。
【００８４】
トナー粒子表面の外添剤被覆率は、例えば、以下の方法で測定することができる。日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い、トナー像を１００個無作為にサンプリングし、その画像情報をインターフェースを介してニレコ社製画像解析装置（ＬｕｚｅｘＩＩＩ）に導入する。得られる画像情報は、トナー粒子表面部分と外添部分との明度が異なるため、２値化して、外添剤部分の面積ＳＧとトナー粒子部分の面積（外添剤部分の面積も含む）ＳＴに分けて求め、下記式３により算出する。
（式３）
外添剤被覆率（％）＝（ＳＧ／ＳＴ）×１００
本発明に使用される外添剤としては、トナーに添加した時の耐久性の点から、トナー粒子の重量平均径の１／１０以下の粒径であることが好ましい。この外添剤の粒径とは、電子顕微鏡におけるトナー粒子の表面観察により求めたその平均粒径を意味する。
【００８５】
外添剤としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化クロム、酸化錫、酸化亜鉛の如き金属酸化物；窒化ケイ素の如き窒化物；炭化ケイ素の如き炭化物；硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウムの如き金属塩；ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムの如き脂肪酸金属塩；カーボンブラック；シリカ；テフロン粉末；ポリフッ化ビニリデン粉末が挙げられる。
【００８６】
これら外添剤は、トナー粒子１００質量部に対し、０．０１〜１０質量部が用いられ、好ましくは、０．０５〜５質量部が用いられる。これら外添剤は、単独で用いても、又、複数併用しても良い。それぞれ、疎水化処理を行ったものが、より好ましい。
【００８７】
上記のような外添剤被覆率を有するトナー粒子を得るには、ヘンシェルミキサ等の混合装置により混合攪拌する方法が挙げられる。
【００８８】
外添剤の添加量が０．０１質量部未満の場合には、トナーの流動性が低下し、トナー個々が摩擦帯電されないことがあり、トナーへの電荷付与性が低下してしまい、非画像部にトナーが付着する、いわゆる「かぶり」を増加させる可能性がある。一方、外添剤の量が１０質量部を超える場合には、過多な外添剤が感光ドラムや現像ローラに付着してトナーへの帯電性を低下させたり、画像を乱したりすることがある。
【００８９】
また、本発明に用いられるトナーは、荷電制御剤をトナー粒子に配合（内添）、又はトナー粒子と混合（外添）されていることが好ましい。荷電制御剤によって、現像装置に応じた最適な荷電量コントロールが可能となる。
【００９０】
トナーを負荷電性に制御するものとして下記物質がある。例えば、有機金属錯体、キレート化合物が有効であり、モノアゾ金属錯体、アセチルアセトン金属錯体、芳香族ハイドロキシカルボン酸の金属錯体、芳香族ダイカルボン酸の金属錯体がある。芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノールの如きフェノール誘導体類も使用することができる。
【００９１】
また、正荷電性に制御するものとして下記物質がある。ニグロシン及び脂肪酸金属塩による変性物；トリブチルベンジルアンモニウム−１−ヒドロキシ−４−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートの如き四級アンモニウム塩、及びこれらの類似体であるホスホニウム塩の如きオニウム塩及びこれらのレーキ顔料、トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料（レーキ化剤としては、燐タングステン酸、燐モリブデン酸、燐タングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物が例示される）の如き高級脂肪酸の金属塩；ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイドの如きジオルガノスズオキサイド；ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレートの如きジオルガノスズボレート類；これらを単独あるいは２種類以上組み合わせて用いることができる。
【００９２】
また、実質的な悪影響を与えない範囲内で、更に他の公知の外添剤、滑剤粉末、研磨剤、流動性付与剤、ケーキング防止剤、導電性付与剤、着色剤、また、逆極性の有機微粒子及び無機微粒子を現像性向上剤として少量用いることもできる。
【００９３】
また、本発明におけるトナー粒子は、一部又は全体が重合法によって製造されたものであることが好ましい。
【００９４】
重合法とは、結着樹脂のモノマーからポリマーを重合する段階で、荷電制御剤等をポリマー粒子中に包含させ、トナー粒子とする手法である。
【００９５】
本発明の画像形成装置に関するトナー粒子を懸濁重合法によって製造する場合には、一般に重合単量体中にワックス成分、可塑剤、荷電制御剤、架橋剤、場合によって着色剤等、トナー粒子に必要な成分およびその他の添加剤、例えば、重合反応で生成する重合体の粘度を低下させるために入れる有機溶媒、高分子重合体、分散剤等を適宜加えて、ホモジナイザー、ボールミル、コロイドミル、超音波分散機の如き分散機によって均一に溶解または分散せしめた単量体系を、分散安定剤を含有する水系媒体中に懸濁する。このとき、高速攪拌機もしくは超音波分散機のような高速分散機を使用して一気に所望のトナー粒子のサイズとする方が、得られるトナー粒子の粒径がシャープになる。
【００９６】
重合開始剤添加のタイミングとしては、重合性単量体中に他の添加剤を添加するとき同時に加えても良いし、水系溶媒中に懸濁する直前に混合しても良い。また、造粒直後、重合反応を開始する前に重合性単量体あるいは溶媒に溶解した重合開始剤を加えることも出来る。
【００９７】
懸濁重合によりトナー粒子を製造する場合、分散安定剤としては、公知の界面活性剤や有機または無機分散剤が使用でき、中でも無機分散剤が有害な超微粉を生じ難く、その立体障害性により分散安定性を得ているので反応温度を変化させても安定性が崩れ難く、洗浄も容易でトナー粒子に悪影響を与え難いので、好ましく使用できる。
【００９８】
前記重合工程においては、重合温度は４０℃以上、一般には５０〜９０℃の温度に設定して重合を行う。この温度範囲で重合を行うと、内包化されるべきワックス成分が、相分離により析出して内包化がより完全となる。
【００９９】
さらにまた、本発明に関わるトナー粒子は、単量体には可溶で得られる重合体が不溶な水系有機溶剤を用い直接トナー粒子を生成する分散重合方法または水溶性極性重合開始剤存在下で直接重合し、トナー粒子を生成するソープフリー重合方法に代表される乳化重合方法を用いトナー粒子を製造する方法でも製造が可能である。
【０１００】
本発明の実施例で用いる画像形成装置の形態を図２に沿って説明するが、本発明はこれに限定されない。また、本発明の画像形成装置は、現像ローラおよび非磁性一成分系現像剤を本発明の現像ローラおよび非磁性一成分系現像剤とした以外は、公知の装置と同じでよい。
【０１０１】
一次帯電装置としての帯電ローラ２は、Ｘ方向に回転する感光ドラム１表面を一様に帯電するように、帯電バイアス電源（図示せず）が接続されており、画像形成動作中は約−１３００Ｖを帯電ローラに印加して、感光ドラム１表面を約−７００Ｖに一様に帯電することができる。帯電ローラ２は直径１２ｍｍであり、感光ドラム１に対して従動である。そして、静電潜像形成装置として通常用いられる、例えば、レーザ又はＬＥＤの露光器３によって、情報信号により感光ドラム１上を露光走査して、情報信号に応じた露光を行い、静電潜像を形成する。このとき、被露光部の電位は約−１２０Ｖとなる。
【０１０２】
本態様においては、感光ドラム１は直径３０ｍｍであり、矢印Ｘ方向に回転速度Ｖｘで回転し、Ｖｘを１０３ｍｍ／ｓｅｃとすることができる。
【０１０３】
非磁性一成分系現像剤（トナー）Ｔを収容する現像器４は、感光ドラム１と接触し、矢印Ｙ方向に回転速度Ｖｙで回転する本発明の現像ローラ８を有する。さらに、トナー規制部材としての現像ブレード１０、矢印Ｚ方向に回転する供給ローラ９、トナーＴを攪拌する攪拌部材１１を備えている。ここで感光ドラム１と現像ローラ９の回転速度の関係はＶｙ＞Ｖｘであり、好ましくはＶｙ＞１．３Ｖｘである。ここで、Ｖｙは１７５ｍｍ／ｓｅｃで回転している。
【０１０４】
現像器４内に収容された本発明のトナーＴを現像ローラ８に付着させるには、トナーＴを供給ローラ９と現像ローラ８で摩擦させ、ある程度の電荷付与を行わなければならない。供給ローラ９の材料としては、発泡ウレタンゴム、発泡ＥＰＤＭゴムの如き公知の材料が用いられる。本態様では、発泡ウレタンゴムからなる供給ローラ９を現像ローラ８に対してカウンター回転（回転方向矢印Ｚ）で、速度Ｖｚ回転させる。回転速度としては、Ｖｚは７０ｍｍ／ｓｅｃである。供給ローラ９には、現像バイアス電源１２と同電位が接続されている。また、本態様におけるトナーは、負極性帯電性を有するトナーを用いた。
【０１０５】
現像ローラ８上に供給ローラ９により塗布されたトナーは、次にトナー規制部材である現像ブレード１０によりトナー量の規制及び摩擦によるトリボ付与が行われる。現像ブレード１０は、ステンレス製の薄板（０．１ｍｍ）であり、板バネ弾性を有している。現像ブレード１０の先端部から約２ｍｍの位置を現像ローラと反対方向に折り曲げたものであり、該折り曲げ部より現像ローラ回転方向下流側が現像ローラ８に接触する状態で配設する。但し、これにとらわれるものではなく、ウレタンゴムブレードの如きの弾性ブレードも使用可能である。
【０１０６】
また、現像ブレードの接触圧は、線圧１５〜３５ｇ／ｃｍが好適である。１５ｇ／ｃｍ未満になると、トナーに対して適切な帯電付与ができず、「かぶり」となって画質を低下させる。３５ｇ／ｃｍを超えると、圧力等によりトナーに混合されている外添剤がトナー粒子表面から剥離しやすくなり、トナーを劣化させ、トナーの帯電性が低下していくことになる。
【０１０７】
上記、現像ブレードは金属製からなるが、トナーへの帯電性付与向上のために、金属製の現像ブレード上に樹脂をコーティングしてもよい。該樹脂としては、トナーの帯電極性が負極性の場合は、ポリアミド樹脂が好適に用いられ、トナーの帯電極性が正極性の場合は、フッ素樹脂が好ましく用いられる。
【０１０８】
線圧の測定方法としては、引き抜き板として長さ１００ｍｍ×幅１５ｍｍ×厚さ３０μｍのステンレス薄板と、挟み板として長さ１８０ｍｍ×幅３０ｍｍ×厚さ３０μｍのステンレス薄板を長さを半分にするように折ったものを用意し、挟み板の間に引き抜き板を挿入し、該挟み板を現像ローラ８と現像ブレード１０の間に挿入する。その状態でバネばかり等で引き抜き板を一定速度で引き抜き、そのときのバネばかりの値（単位：ｇ）を読む。バネばかりの値を１．５で除算して、単位をｇ／ｃｍにした場合の線圧が求められる。
【０１０９】
現像ブレード１０を通過し、現像ローラ８上に担持される単位面積当たりのトナー量は約０．３〜０．４５（ｍｇ／ｃｍ2）であることが好ましい。
【０１１０】
また、現像ローラ８は現像バイアス電源１２が接続されており、一方、感光ドラム１は接地されている。現像バイアス電源は負極性のＤＣ電源であり、本態様においては、−３５０Ｖの電位を印加している。本態様においては、露光部電位が−１２０Ｖであるため、現像コントラストは２３０Ｖとなる。現像ブレード１０により電荷を付与され、現像ローラ８上に担持されたトナーは、上記現像バイアスにより感光ドラム１上に供給されて静電潜像を顕像化する。
【０１１１】
現像バイアスの印加電位としては、被露光部電位（本実施形態では−１２０Ｖ）に対して、１００〜４００Ｖの電位差を有する電位であることが好ましい。この電位差を現像コントラストといい、本実施形態では、現像バイアスとして−２２０Ｖ〜５２０Ｖの電位を印加することが好ましい。現像コントラストを上記の範囲に設定した場合には、現像時において潜像を乱すことがなく、ハイライト画像の再現を良好に行うことができるようになる。現像コントラストが１００Ｖ未満である場合には、十分な画像濃度を得るだけのトナーを感光ドラム側へ転移させることが困難になりやすく、逆に現像コントラストが４００Ｖを超える場合には、感光ドラム上の非露光部の帯電電位との電位差が小さくなるため、非画像部にもトナーが付着してしまい、カブリが生じやすくなってしまう。
【０１１２】
搬送ローラ（図示さず）により搬送された転写紙Ｐが転写部に到達した時、感光ドラム１表面に形成された画像を転写装置である転写ローラ５により転写紙Ｐに転写する。転写ローラ５には転写バイアス電源（図示さず）が接続されている。転写バイアス電源では、約＋２〜５ｋＶの電圧が印加される。
【０１１３】
画像が転写された転写紙Ｐは定着装置７にて熱溶融定着される。転写帯電器５により転写紙Ｐ上に転写されず感光ドラム１上に残ったトナーはクリーニング装置６にて回収され、感光ドラム１は次の画像に使用される。
【０１１４】
現像ローラ８の感光ドラム１に対する当接圧としては、上記線圧の測定と同様の測定において、線圧２０〜１００ｇ／ｃｍが好ましい。線圧２０ｇ／ｃｍ未満となると接触状態が不安定となり、逆に線圧１００ｇ／ｃｍを超えると圧力等によりトナーに混合されている外添剤がトナー粒子表面から剥離しやすくなり、トナーの劣化が生じやすくなる。そのためいずれの場合においても、現像ブレード１０によるトナーへの帯電の付与力が低下し、トナーの帯電不足を引き起こす確率が高くなる。
【０１１５】
現像ローラと感光ドラムの当接部において、静電潜像が乱されるのを抑制するという観点からは、線圧２０〜７０ｇ／ｃｍがより好ましい。
【０１１６】
次に本発明にかかるその他の実施形態について説明する。前記実施形態と同様の箇所については、同一の番号を付して説明を省略する。
【０１１７】
図６に示す画像形成装置は、現像兼クリーニング工程を用いた画像形成装置であり、帯電方式としては直接注入帯電方式を用いている。
【０１１８】
図６において、１３は感光ドラム１に所定の押圧力をもって接触させて配設した帯電部材としての弾性ローラ（以下、帯電ローラと記す）で導電性を有するスポンジ部材からなる。
【０１１９】
帯電ローラ１３は、その外周面に導電性を有する導電性粒子ｚを保持（担持）しており、感光ドラム１と帯電ローラ１３との当接部（以下、帯電ニップ部）には、現像ローラ８を通して現像器４から供給される導電性粒子ｚが介在している。従って、現像器４に内包される非磁性一成分現像剤（トナー）Ｔ１は、トナー粒子、外添剤及び該導電性粒子ｚを有している。
【０１２０】
帯電ローラ１３は帯電ニップ部において１の回転方向と逆方向（カウンター）に不図示の駆動源により回転駆動され、感光ドラム１周面に対して速度差を持って接触する。またプリンタの画像形成時には該帯電ローラ１３に帯電バイアス印加電源１４から所定の帯電バイアスが印加される。これにより、感光ドラム１の周面が直接帯電（注入帯電）方式で所定の極性・電位に、接触帯電処理される。
【０１２１】
実施例においては帯電バイアス印加電源１６により、帯電ローラ１３に対して、
ＤＣ電圧：−７００Ｖ
の電圧を印加することにより、感光ドラム１周面が該印加ＤＣ電圧とほぼ等しい電圧（約−７００Ｖ）に直接帯電される。
【０１２２】
また、実施例では導電性粒子ｚとして、比抵抗が約１０6Ωｃｍ、平均粒径約１μｍの酸化亜鉛を用いた。
【０１２３】
本実施形態の現像器４では、前記導電性粒子ｚを含むトナーＴ１を現像ローラ８に担持させ、現像バイアス電源１２によって印加された現像バイアスによりトナーＴ１を感光ドラムに転位させ、静電潜像を現像する。
【０１２４】
このとき、本実施形態においては、現像ローラとして本発明に係る現像ローラを用いるため、現像時における感光ドラム１への電荷注入は抑制される。
【０１２５】
よって感光ドラム１と現像ローラ８との当接部において静電潜像が乱されることがなくなり、ハイライト画像を出力した場合においても画像の乱れの発生が抑えられる。
【０１２６】
更に現像ローラ８は前記実施形態と同様に、導電性芯金上に電子導電層を、該層上にイオン導電層を有しているので、画像幅による画像濃度の変化も発生することがない。
【０１２７】
そして前記実施形態と同様にして、感光ドラム上にトナー像が形成され、転写工程にて転写紙Ｐに画像が転写される。
【０１２８】
尚、転写後に感光ドラム１表面に残存した転写残トナーおよび上記の導電性粒子ｚは、感光ドラム１の回転により、感光ドラム１と帯電ローラ１３の帯電ニップ部に搬送され、帯電ニップ部への導電性粒子ｚの供給と、帯電ローラ１３への付着・混入が生じる。即ち、感光ドラム１と帯電ローラ１３とが形成する帯電ニップ部に、導電性粒子ｚが存在した状態で感光ドラム１の接触帯電が行われる。
【０１２９】
尚、本実施例の画像形成装置ではクリーナレス構成を採るため、クリーニングブレード等のクリーナ（クリーニング装置）は配設されず、従って転写材Ｐに対してトナー像を転写した感光ドラム１周面に残留する転写残トナーは、感光ドラム１の回転に伴って帯電工程を経由して現像部位に至り、現像器４で現像兼クリーニングが行われることにより回収・再使用される。
【０１３０】
以下に、現像兼クリーニングについて図７を用いて説明を行う。
【０１３１】
図７中、□は感光ドラム１表面に存在する転写残トナーを示し、○は現像ブレードを通過し現像ローラ８上に担持された新しいトナーを示す。記号中の（−）はトナーの帯電極性を示すものである。
【０１３２】
転写残トナー（転写工程において転写材Ｐに転写されず、感光ドラム１表面に残ったトナー）は感光ドラム１と帯電ローラ１３との接触部において、感光ドラム１と帯電ローラ１３との摺擦及び導電性粒子の作用を受けることにより、非画像部の帯電電位にまで帯電される。続いて露光工程により感光ドラム１表面の露光部（画像部）は−１２０Ｖとなる。更に現像工程では、前述露光部上の転写残トナーはそのまま感光ドラム１上に残存し、且つ現像バイアス（−３５０Ｖ）と前述露光部との電位差（２３０Ｖ）により現像ローラ８上に担持された新しいトナーが前述露光部に供給（現像）される。同時に非露光部（非画像部）の負帯電の転写残トナーは、感光ドラム１上の帯電電位（約−７００Ｖ）と現像バイアス（−３５０Ｖ）との電位差により現像ローラ８上に転移する。この際、現像ローラ８上に担持された新しいトナーは、そのまま現像ローラ８上に残存することにより、現像兼クリーニングが行われる。
【０１３３】
現像兼クリーニング工程を行う場合には、バックコントラスト（帯電電位と現像バイアスとの電位差の絶対値）が１５０〜６００Ｖとなるように帯電電位、現像バイアスを設定することが好ましい。特には、２５０〜５００Ｖであることが良い。
【０１３４】
ここで、本実施形態における帯電ローラ１３について詳しく述べる。帯電ローラ１３は、芯金上に樹脂（例えばウレタン）、導電性粒子（例えばカーボンブラック）、硫化剤、発泡剤等により処方された発泡体の半導電体層をローラ状に形成することにより形成される。
【０１３５】
一方、本実施形態の帯電ローラ１３のローラ抵抗を測定したところ１０ｋΩであった。ローラ抵抗は、現像ローラの抵抗測定方法と同様にして行った。
【０１３６】
以下に、本実施形態で使用する導電性粒子ｚについて更に詳しく述べる。
【０１３７】
導電性粒子ｚの材料としては、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛の如き金属酸化物の導電無機粒子や有機物との混合物、あるいは、これらに表面処理を施したものといった各種導電粒子が使用可能である。
【０１３８】
導電性粒子の抵抗は、以下に示す通り比抵抗として算出した。比抵抗の算出は、底面積２．２６ｃｍ2の円筒内に凡そ０．５ｇの粉体試料を入れ、上下電極に１５ｋｇの加圧を行う同時に１００Ｖの電圧を印加して抵抗値を計測し、その後正規化した。上述の方法により算出した導電性粒子ｚの比抵抗は、導電性粒子ｚを介した電荷の授受を行うため１０10Ωｃｍ以下であることが好ましい。
【０１３９】
導電性粒子ｚの粒径は、光学あるいは電子顕微鏡による観察から、１００個以上抽出し、水平方向最大弦長をもって体積粒度分布を算出し、その５０％平均粒径をもって決定した。
【０１４０】
上述の測定で算出した導電性粒子ｚの粒径は、後述するマイクロキャリアとして、または、スペースキャリアとして作用させるために、０．１〜３μｍであることが望ましい。粒径が０．１μｍ未満の場合、一般に用いられる粒径のトナーに対して付着し易く、トナーの挙動に対して追従するために、スペーサキャリアとしての効果が薄れる。一方、粒径が３μｍを上回る場合は、トナーの中に介在してトナーと充分接触することが困難となり、トナーを帯電させづらくなる。
【０１４１】
尚、導電性粒子ｚは、一次粒子の状態で存在するばかりでなく二次粒子の凝集した状態でも存在しうる。どの様な凝集状態であれ、凝集体として導電性粒子としての機能が実現できればその形態は重要ではない。
【０１４２】
一方、導電性粒子が感光ドラム１上から記録材Ｐに一部転写されてしまうことを考慮すると、特にフルカラー画像形成装置において、白色または透明に近い粒子でなければ色再現性が損なわれる恐れが有る。また、導電性粒子を感光体の帯電に用いる場合には、潜像露光時に妨げにならない（遮光しない）ことが重要であり、やはり白色または透明に近い粒子を用いることが望ましい。非磁性であることが好ましい。
【０１４３】
導電性粒子ｚの混合量としては、トナー粒子１００質量部に対し、０．０１〜１０質量部が用いられ、好ましくは、０．０５〜５質量部が用いられる。
【０１４４】
導電性粒子ｚの添加量が０．０１質量部未満の場合には、帯電ローラ１３への導電性粒子ｚの供給が少なくなりすぎて帯電性を確保できなくなってしまう。一方、外添剤の量が１０質量部を超える場合には、過多な導電性粒子ｚが感光ドラム１や現像ローラ８に付着してトナーへの帯電性を低下させたり、画像を乱したりする。
【０１４５】
以上述べたように、現像剤担持体として、導電性芯金、電子導電層及びイオン導電層を有する現像ローラを用いることにより、直接注入帯電方式を用いたクリーナレス画像形成装置においても、現像剤担持体から像担持体への電荷注入を防止しつつ、画像濃度の変化のない画像を形成することが可能となる。
【０１４６】
【実施例】
以下に、実施例に基づいて、本発明をより具体的に説明する。
【０１４７】
以下に示す現像ローラを試作して、画像形成装置において画出しを行った。
【０１４８】
<現像ローラの製造例１>
現像ローラとして、直径８ｍｍのステンレス製の芯金上に電子導電層として、シリコーンゴム１００質量部当たり１５質量部のカーボンブラックを分散させたソリッドのシリコーンゴム層を４ｍｍ形成し、その上からイオン導電層としてポリアミド樹脂１００質量部中に過塩素酸リチウムを１質量部を分散させたものを１０μｍ形成して、直径１６ｍｍの弾性現像ローラ１とした。現像ローラ１のゴム硬度としては、４２度（ＡｓｋｅｒＣ）であった。
【０１４９】
現像ローラ１の表面粗さとしては十点平均粗さＲｚで７．２μｍであった。
【０１５０】
抵抗は、イオン導電層の塗工前は、６．２×１０3Ω（２００Ｖ印加）、９．４×１０3Ω（１００Ｖ印加）、４．６×１０4Ω（３０Ｖ印加）であり、塗工後は、１．２×１０8Ω（２００Ｖ印加）、３．２×１０8Ω（１００Ｖ印加）、５．９×１０8Ω（３０Ｖ印加）であった。
【０１５１】
<比較用現像ローラの製造例１>
従来例で述べたような現像ローラとして、直径８ｍｍのステンレス製の芯金上に電子導電層として、シリコーンゴム１００質量部当たり４質量部のカーボンブラックを分散させたソリッドのシリコーンゴム層を４ｍｍ形成し、現像ローラ２を製造した。表面粗さは十点平均粗さＲｚで６．８μｍであった。抵抗は、７．９×１０6Ω（２００Ｖ印加）、４．８×１０7Ω（１００Ｖ印加）、８．６×１０8Ω（３０Ｖ印加）であった。
【０１５２】
<比較用現像ローラの製造例２>
直径８ｍｍのステンレス製の芯金上にイオン導電層として、ＮＢＲゴム１００質量部当り２．５質量部の４級アンモニウム塩を分散させたＮＢＲゴム層を４ｍｍ形成し、現像ローラ３を製造した。表面粗さは十点平均粗さＲｚで８．６μｍであった。抵抗は、７．６×１０7Ω（２００Ｖ印加）、８．０×１０7Ω（１００Ｖ印加）、９．０×１０7Ω（３０Ｖ印加）であった。
【０１５３】
<現像ローラの製造例２>
現像ローラの製造例１において、イオン導電層の層厚を３８μｍとすること以外は同様にして、現像ローラ４を製造した。
【０１５４】
現像ローラ４の表面粗さは、十点平均粗さＲｚで５．４μｍであった。
【０１５５】
抵抗は、イオン導電層の塗工前は、６．２×１０3Ω（２００Ｖ印加）、９．４×１０3Ω（１００Ｖ印加）、４．６×１０4Ω（３０Ｖ印加）であり、塗工後は２．６×１０7Ω（２００Ｖ印加）、４．８×１０7Ω（１００Ｖ印加）、７．６×１０7Ω（３０Ｖ印加）であった。
【０１５６】
次に、現像ブレード（厚さ０．１ｍｍのステンレス製の薄板）及び感光ドラム（直径３０ｍｍ）を有する上述した画像形成装置に、上記の現像ローラを取り付けた。該画像形成装置において、現像ローラと現像ブレードとの線圧を２８ｇ／ｃｍ、現像ローラと感光ドラムとの線圧を３５ｇ／ｃｍに設定した。
【０１５７】
現像剤としては、懸濁重合法によって製造され、形状係数ＳＦ−１が１１２、ＳＦ−２が１１６であり、ワックスを内包化したコア／シェル構造を有するトナー粒子に、外添剤として疎水性シリカ微粉体をトナー粒子１００質量部当たり１質量部添加したものを用いた。
【０１５８】
上記画像形成装置及び上記トナーを用いて、常温常湿環境（２４℃／５５％ＲＨ）下において、６００ｄｐｉ出力における４×４の集合画素のうち１ドットのみを点灯させた画像をプリントアウトし、画像幅に対する画像濃度の変化を調べた。結果を図４に示す。
【０１５９】
現像ローラ１を用いた本発明の画像形成装置においては、画像幅に対する画像濃度の変化があまり見られなかったのに対し、現像ローラ２を用いた画像形成装置においては、画像幅が大きくなるに従って画像濃度が低下した。また、現像ローラ３及び４を用いた画像形成装置においては、画像幅に対する画像濃度の変化はあまり見られなかった。現像ローラ１及び２を用いた場合の画像幅に対する画像濃度の変化を図４に示す。
【０１６０】
更に、低温低湿環境（１４℃／１１％ＲＨ）下において、該画像形成装置を用いてベタ画像の画出しを行ったところ、現像ローラ３を用いた場合に、所望の画像濃度を有する画像が得られなかった。現像ローラ３を取り出して抵抗を測定したところ、６．４×１０9Ω（２００Ｖ）、５．３×１０9Ω（１００Ｖ）、３．２×１０9Ω（３０Ｖ）であり、常温常湿環境下における抵抗値に比べ、高抵抗になっていた。また、現像ローラ４においても、若干ではあるが同時の傾向が見られ、画像濃度の若干の低下が見られた。
【０１６１】
他の実施形態を以下に示す。
【０１６２】
画像形成装置として、現像兼クリーニング工程を有する上述の図６の装置を用い、現像剤としては、上述の実施例で用いた現像剤に導電性粒子としてトナー粒子１００質量部当たり２．５質量部の酸化亜鉛粒子を加えたものを用いた。
【０１６３】
また、現像ローラとしては、現像ローラ１と、下記の如くして製造した現像ローラ４及び５を用意した。
【０１６４】
<現像ローラの製造例３>
現像ローラの製造例１において、イオン導電層中に分散させる過塩素酸リチウムの量をポリアミド樹脂１００質量部に対して、１．８質量部とすること以外は同様にして、現像ローラ５を製造した。
【０１６５】
現像ローラ５の表面粗さは、十点平均粗さＲｚで７．６μｍであった。
【０１６６】
抵抗は、イオン導電層の塗工前は、６．２×１０3Ω（２００Ｖ印加）、９．４×１０3Ω（１００Ｖ印加）、４．６×１０4Ω（３０Ｖ印加）であり、塗工後は２．６×１０6Ω（２００Ｖ印加）、３．８×１０6Ω（１００Ｖ印加）、５．６×１０6Ω（３０Ｖ印加）であった。
【０１６７】
上記の画像形成装置及び上記現像剤を用いて、ハイライト画像の出力を行ったところ、現像ローラ１を用いた場合には、画像濃度のムラも発生せず、良好な画像が得られ、且つクリーニング不良も生じず、優れた結果が得られた。
【０１６８】
また、現像ローラ５を本装置に装着し、同様のハイライト画像の出力を行ったところ、現像ローラ１と同様に画像濃度ムラも発生せず、良好な画像が得られた。
【０１６９】
次に、現像ローラ１或いは現像ローラ５を装着した画像形成装置を用いて、ベタ画像の出力を行ったところ、現像ローラ１を用いた場合には最大画像濃度が１．４４であったが、現像ローラ５を用いた場合には最大画像濃度が１．５６であった。即ち、現像ローラ１と現像ローラ５とを比較すると、現像ローラ５を用いた場合のほうが、色再現範囲が広く、より高画質画像が再現可能であるといえる。
【０１７０】
【発明の効果】
本発明によれば、導電性芯金上に電子導電層及びイオン導電層を形成した現像剤担持体（現像ローラ）とすることにより、各環境で現像幅による画像濃度の変化が抑制された画像を形成することのできる画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置に用いることのできる現像器の１つの実施形態の断面概観図である。
【図２】本発明の画像形成装置の１つの実施形態の概略構成図である。
【図３】コア／シェル構造を有するトナーの断面を表わす模式図である。
【図４】実施例における画像幅に対する画像濃度の変化を示すグラフである。
【図５】従来、用いられている画像形成装置を示す図である。
【図６】現像兼クリーニング工程を有する画像形成装置の模式図である。
【図７】現像兼クリーニング方式の原理の説明図を表わす。
【符号の説明】
１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
３ 露光器
４ 現像器
５ 転写ローラ
６ クリーニング装置
７ 定着器
８ 現像ローラ
８ａ 芯金
８ｂ 電子導電層
８ｃ イオン導電層
９ 供給ローラ
１０ 現像ブレード
１１ 攪拌部材
１２ 現像バイアス電源
１００ 感光ドラム
１０１ 帯電ローラ
１０２ 露光器
１０３ 現像器
１０４ 転写ローラ
１０５ クリーニング装置
１０６ 定着器
１０７ 現像ローラ
１０８ 供給ローラ
１０９ 攪拌部材
１１０ 現像ブレード
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、複写機あるいはファクシミリなどに用いられる電子写真法を用いた画像形成装置に関するものであり、特に、非磁性一成分系現像装置を用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一成分系現像剤を用いる画像形成装置として、像担持体（「感光ドラム」ともいう）に現像剤担持体（「現像ローラ」ともいう）を接触させる、所謂、接触現像装置が提案されている。この様な画像形成装置を提案するものとして、特公平２−２６２２４号公報、特開平３−２６１９７８号公報等が挙げられる。
【０００３】
図５に非磁性一成分系現像剤（以下、「現像剤」を「トナー」ともいう）を接触現像装置にて画像形成を行う画像形成装置の従来例の一形態を示す。図５に示すように、従来、この種の画像形成装置は、図中Ｘ方向に回転する像担持体である感光ドラム１００の周囲に、一次帯電装置としての帯電ローラ１０１、静電潜像形成装置としての露光器１０２、現像装置である現像器１０３、転写装置としての転写ローラ１０４、クリーニング装置１０５が配設される。
【０００４】
現像器１０３は、感光ドラム１００に接触し、図中Ｙ方向に回転しながら現像を行う現像ローラ１０７、図中Ｚ方向に回転することによって現像ローラ１０７に非磁性一成分系現像用トナーΤ′を供給するトナー供給手段である供給ローラ１０８、現像ローラ１０７上のトナーΤ′の塗布量及び帯電量を規制するトナー規制手段である現像ブレード１１０、トナーΤ′を供給ローラ１０８に供給するとともに非磁性一成分系現像用トナーを攪拌する攪拌部材１０９等からなる。
【０００５】
ここで、剛体の感光ドラム１００を用い、現像ローラ１０７が接触して現像を行う接触現像装置では、現像ローラ１０７は弾性体を有する現像ローラ１０７であることが望ましい。
【０００６】
従来、弾性体を有する現像ローラ１０７としては、金属の芯金上にシリコーンゴムやＮＢＲゴム等を成型した、所謂ソリッド単層の弾性現像ローラが使用されている。また現像ブレード１１０としては、ステンレス等の薄板の現像ローラ１０７との当接部にウレタンゴム等のゴム部材を貼り付けたタイプの現像ブレードが一般に使用されている。
【０００７】
次に、画像形成装置の画像形成動作について説明する。
【０００８】
外部からのプリント信号により感光ドラム１００は矢印Ｘ方向に回転し始める。まず感光ドラム１００上は帯電ローラ１０１により一様に帯電される。次に、露光器１０２による露光により感光ドラム１００上には静電潜像が形成され、感光ドラム１００の回転により静電潜像が現像器１０３との接触部に到達する。
【０００９】
上記動作と連動して現像器１０３は以下の動作を行う。
【００１０】
攪拌部材１０９により攪拌されたトナーΤ′が、Ｙ方向に回転する現像ローラ１０７と、Ｚ方向に回転する供給ローラ１０８との摺擦によって、現像ローラ１０７上に供給される。現像ローラ１０７上のトナーΤ′は、現像ブレード１１０によって所望の帯電量が付与されるとともにトナー量が規制されて、現像ローラ１０７上にトナーが担持される。
【００１１】
現像ローラ１０７上に担持されたトナーが感光ドラム１００と接触する部位、即ち現像領域に到達すると、電源（図に示さず）により現像ローラ１０７に現像バイアスを印加することによって、感光ドラム１００表面に形成された静電潜像を、現像ローラ１０７の表面に担持されているトナーΤ′で現像し、可視化する。現像に寄与せず現像ローラ１０７表面に残留したトナーは供給ローラ１０８を介して現像装置１０３内に回収される。
【００１２】
感光ドラム１００上のトナーは感光ドラム１００の回転により転写ローラ１０４の対向部に到達して、転写ローラ１０４により転写紙Ｐ′上に転写される。転写紙Ｐ′は定着器１０６により熱溶融され永久画像となる。
【００１３】
転写ローラ１０４により転写紙Ｐ′上に転写されずに残ったトナーΤ′はクリーニング装置１０５により回収される。
【００１４】
上記動作を繰り返すことにより、画像形成が繰り返される。
（１）現像ローラとして、電子導電系を用いた場合
現像ローラとして、シリコーンゴムを用いる場合には、カーボン粒子や金属粒子をシリコーンゴム中に分散させ所望の現像ローラ抵抗を得る。このような、分散粒子により所望の抵抗を得る導電形態を一般的に電子導電系という。しかし、１×１０4Ω程度の低抵抗の電子導電系の現像ローラを用いた場合には、現像特性が２値的になり、所望する階調特性が得られない。２値現像特性を有するということは、文字画像（所謂、線画像）に対しては有利に働くが、写真画像（所謂、面画像）においては、ハイライト画像の表現ができなくなり、不利に働くことになる。
【００１５】
このように、電子導電系を有する現像ローラにおいては、出力画像において、十分な階調表現を得ることは困難である。
【００１６】
一方、１×１０6Ω以上の高抵抗な現像ローラとすることで、階調特性が緩やかになる。だが、電子導電系の現像ローラにおいて、抵抗値を高くすると、理由は定かではないが、長手の画像印字幅が変わった場合に同じ潜像条件でも現像される濃度が変化してしまうという問題点が生じる。この現像は、特に低濃度であるハイライト画像にて顕著であり、画像幅が狭いときには所望する濃度を得ることができるが、画像幅が広いときには所望する濃度まで濃度の値が達しない。即ち、長手幅いっぱいにハイライト画像を出力した場合には所望する濃度が得られないことになる。
【００１７】
また、電子導電系では、印加電圧が低い場合には弾性体の抵抗値が増加するという電圧依存特性を有しており、極端な場合には３オーダー以上も抵抗値が変化し、所望の画像形成が困難となる場合も生じる。
（２）現像ローラとして、イオン導電系を用いた場合
現像ローラとして、ＮＢＲゴムやウレタンゴム等にイオン導電のためのイオン導電剤を添加して、材料自身がイオン化することで導電経路をつくり、所望の現像ローラ抵抗を得るものがある。このような、イオンの働きによる導電系は、一般的にイオン導電系といわれる。イオン導電系の現像ローラを用いた場合には電子導電系と異なり、印加電圧に対してほぼ一定の抵抗値が得られる。そのため、面画像のような階調を有する画像形成においては、電子導電系より有利である。
【００１８】
しかし、イオン導電系においては、材料のイオン化により電流経路が発生するため、周囲の環境によりイオン化の度合いが異なってくる。そのため、高温高湿環境下においては現像ローラ抵抗が低下し、逆に低温低湿環境においては現像ローラ抵抗が上昇してしまう。
【００１９】
その結果、環境の変動により現像ローラに流れる電流が異なるため、高温高湿環境下においては、画像濃度が高くなり、画像が全体として暗い画像となる。低温低湿環境下においては、画像濃度が低くなってしまい、画像が全体として明るくなりすぎるという不具合が生じる。
【００２０】
このように、イオン導電系を有する現像ローラにおいては、周囲の環境により画像濃度が変動してしまい、安定した画像濃度を得ることは困難である。
【００２１】
以上のように、電子導電系又はイオン導電系における単層の現像ローラにおいては、所望の階調を得ることは困難である。
【００２２】
更に、近年になって省スペース化などを目的として、転写後の感光ドラム表面に残存している現像剤をクリーニングすることを主な目的とするクリーニング部材を有さないクリーナーレス方式を採用した画像形成装置が種々提案されている。このような装置の一形態として、導電性粒子を介して帯電ローラを感光ドラムに接触させて、該感光ドラムの帯電を行い、更に現像ローラと感光ドラムとを当接するように配設し、現像工程において該導電性粒子を含有する現像剤を用いて現像を行うと共に、感光ドラムのクリーニングを行う現像兼クリーニング方式を採用した装置も提案されている。
【００２３】
しかしながら、前記の如き画像形成装置を高温高湿下にて使用した場合には、現像ローラと感光ドラムの当接部において、静電潜像が乱されてしまうという現象がみられることがあった。この現象は、電圧が印加されている現像ローラが感光ドラムに当接しているため、感光ドラムと現像ローラの当接部において該導電性粒子を介して電荷の注入が生じ、露光部の電位が部分的に変動されることにより生じるものであり、結果、ハイライト画像等において画像ムラが発生したり、所望の画像濃度が得られなくなったりする場合があった。
【００２４】
又、特開平８−７３６６０号公報には、カーボンブラックとイオン導電剤とを含有する導電性弾性体層を表面に有する導電性ロールが提案されているが、本公報においては、該導電性ロールと接触帯電用の現像ローラとして適用することに関しては記載していない。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明の目的は、上述の如き問題を解決することにある。
【００２６】
本願発明の目的は、高温高湿又は低温低湿環境下においても、画像濃度幅による濃度の影響がなく、優れた階調性を有する画像を得ることのできる画像形成装置を提供することにある。
【００２７】
本願発明の目的は、像担持体と現像剤担持体とが接触している系においても、画像ムラを生じず、良好な画像形成を行うことのできる画像形成装置を提供することにある。
【００２８】
更に、本願発明の目的は、現像兼クリーニング方式を採用した場合においても、高品位な画像形成を行うことのできる画像形成装置を提供することにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、静電潜像を担持するための像担持体と、
該像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、
帯電装置によって帯電された像担持体表面に静電潜像を形成させる静電潜像形成装置と、
一成分系現像剤を担持する現像剤担持体を有し、該一成分系現像剤を該静電潜像に当接させて現像し、可視像を形成する現像装置と、
該可視像を転写材に静電転写させる転写装置と、
静電転写された可視像を転写材に定着する定着装置とを有する画像形成装置であって、
該現像剤担持体が、少なくとも導電性芯金と、該導電性芯金上に弾性体によって形成される電子導電層と、表層として該電子導電層上に形成される厚さ３〜５０μｍであるイオン導電層とを有し、
該現像剤担持体は、印加電圧１００Ｖで測定した抵抗値が５×１０ ５ 〜１×１０ ９ Ωであることを特徴とする画像形成装置に関する。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一つの実施の形態を図面に従って詳細に説明する。
〈１〉現像剤担持体
本発明の画像形成装置の現像剤担持体は、、少なくとも、弾性体によって形成される電子導電層と、イオン導電層とを有することを特徴とするものである。
【００３１】
また、本発明の画像形成装置の現像剤担持体は、導電性芯金上に電子導電層を有し、該電子導電層上にイオン導電層を有することが、特に好ましい。
【００３２】
本発明の画像形成装置は、現像剤担持体に担持された現像剤が、像担持体に接触された状態で現像が行われる画像形成装置であり、接触現像により画像形成を行う装置である。
【００３３】
図１は、本発明の一つの実施の形態の画像形成装置に使用した現像剤担持体８（以下、「現像ローラ」という）を含む現像装置（以下、「現像器」という）の部分断面図である。現像ローラ８は、芯金８ａ上に弾性層を有する、所謂、弾性現像ローラである。つまり、現像ローラ８は、導電性芯金８ａ上に電子導電層８ｂを有し、該電子導電層８ｂ上にイオン導電層８ｃを有することを特徴とする。図１中、１は像担持体、９は給紙ローラ、１０は現像ブレードを表す。
【００３４】
本発明において、導電性芯金としては、ステンレス、鉄、アルミニウムの如き公知の芯金が挙げられる。
【００３５】
また、本発明の現像ローラに用いられる電子導電層は、弾性体に電子導電機構による導電性付与物質が分散されたものである。弾性体としては、シリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、アクリルゴム、ＥＰＤＭ（エチレン、プロピレン共重合体）又はこれらが混合されたゴムの如き一般的に用いられるゴムが使用可能である。
【００３６】
電子導電機構による導電性付与物質としては、カーボン樹脂粒子、金属粒子が挙げられる。上記のゴムを弾性体として用い、それに上記の電子導電機構による導電性付与物質を分散させることで現像ローラの所望する抵抗値が得られる。
【００３７】
導電性付与物質の含有量は、弾性体１００質量部に対して、３〜４０質量部であることが好ましく、５〜２５質量部であることがより好ましい。
【００３８】
本発明における電子導電層としては、シリコーンゴムにカーボンブラックを分散させたものが特に好ましい。シリコーンゴムを用いて弾性体を形成すると、ソリッドのままで低硬度化しやすく、カーボンブラックの分散性が良好であるためである。
【００３９】
発泡体として低硬度化することも可能であるが、表層剤を塗工する場合に、公知の手段により発泡のセルを口止めする必要があり、製造工程が増えてしまうため、ソリッドのままで低硬度化することが好ましい。
【００４０】
本発明の現像ローラに用いられるイオン導電層は、イオン導電機構による導電性付与物質が分散された樹脂バインダーからなる。
【００４１】
過塩素酸リチウム、４級アンモニウム塩の如きイオン導電機構による導電性付与物質としてのイオン導電剤を樹脂バインダー中に分散させることで、イオン導電層８ｃを形成できる。また、上記以外のイオン導電機構による導電性付与物質（イオン導電剤）としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋの如き周期率表第１族の金属の塩、例えば、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＮａＣｌＯ4、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＢＦ4、ＮａＳＣＮ、ＫＳＣＮ、ＮａＣｌ、あるいはＮＨ4 +の塩の如き電解質、又Ｃａ、Ｂａの如き周期率表第２族の金属の塩、例えばＣａ（ＣｌＯ4）2やそれ等と１，４−ブタンジオール、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコールの如き多価アルコール又はその誘導体との錯体あるいはエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルの如きモノオールとの錯体が挙げられる。
【００４２】
イオン導電質の樹脂バインダーとしては、負帯電性トナーを用いる場合には、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂が好適に用いられる。また、正帯電性トナーを使用するのであれば、フッ素樹脂が好適に用いられる。更に、電子導電層との弾性への追従性を向上させるため、樹脂中に可溶性ゴムを混合しても良い。
【００４３】
本発明におけるイオン導電層は、上記イオン導電剤０．１〜２質量部を樹脂バインダー１００質量部中に分散することが好ましい。０．１質量部未満では導電性が発揮されないことがあり、２質量部を超えると、表層における抵抗の環境変動が大きくなることがある。
【００４４】
イオン導電層の塗工厚さは、３〜５０μｍであることが好ましい。３μｍ未満では感光ドラムとの摺擦による削れが懸念され、５０μｍを超える塗工厚さを得るためには、何度も塗工を繰り返さねばならず生産するのに現実的ではない。環境変動に対する安定性の面から５〜３０μｍであることがより好ましい。
【００４５】
本発明における現像ローラは、弾性体の硬度（「ゴム硬度」ともいう）が３５〜５５度（ＡｓｋｅｒＣ）のものが好適に使用される。５５度（ＡｓｋｅｒＣ）超えると、現像ローラ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ることがあるため好ましくない。また、現像ローラと感光ドラムとの当接状態が不安定となりやすいこともある。３５度未満となると、圧縮永久歪みによる永久変形により、現像ローラとしての使用は困難となることがある。更に好ましくは、３５〜４５度であり、この範囲の低硬度にすることで、本発明の如き、現像ローラと感光ドラムとが接触している画像形成装置においても、トナーに過度なストレスをかけることなく、摩擦帯電をすることができる。
【００４６】
また、現像ローラの弾性体の硬度を上記の範囲内にするには、例えば、シリコーンゴムであれば可塑剤の含有量を調整することにより行われる。可塑剤としては、例えば、比較的分子量の低いオルガノポリシロキサンが用いられる。即ち、可塑剤の量を減少させる弾性体の硬度が上がり、可塑剤の量を増加させると弾性体の硬度が低下する。
【００４７】
弾性体の硬度は、ＡｓｋｅｒＣゴム硬度計（高分子計器株式会社製）を用いることにより測定できる。
【００４８】
本発明における現像ローラの表面粗さとしては、使用するトナーの粒径にもよるが、十点平均粗さＲｚで３〜１５μｍが好ましい。使用するトナーの粒径が体積平均粒径で６μｍ程度であれば、十点平均粗さＲｚで５〜１２μｍが好ましい。トナー粒径がより小さい場合は、十点平均粗さＲｚをやや小さくすることが好ましい。十点平均粗さＲｚが３μｍ未満であると、十分なトナー搬送力が得られないことがあり濃度不足となることもある。１５μｍ超えると、トナーに十分な帯電が得られないことがあり、非画像部にトナーが付着する所謂「かぶり」が発生することがある。
【００４９】
現像ローラの表面粗さを上記範囲内にするには、例えば、電子導電層の表層の研磨状態を変えることにより可能となる。即ち、電子導電層のシリコーンゴムの表面の研磨を粗く行えば、その表面に塗工されるイオン導電層の表面の表面粗さを大きくすることができ、表面の研磨を細かく行えば、その表面に塗工されるイオン導電層の表面の表面粗さを小さくすることができる。
【００５０】
十点平均粗さＲｚは、ＪＩＳ Ｂ０６０１に示されている定義を用い、小坂研究所製の表面粗さ試験器「ＳＥ−３０Ｈ」を用いることで測定できる。
【００５１】
本発明において、現像ローラの抵抗としては、表層であるイオン導電層の抵抗値を電子導電層の抵抗値より高くすることが、環境変動を抑制できやすく好ましい。更に、表層であるイオン導電層を下層の電子導電層より抵抗値を高くし、かつ、表層を薄層に形成することで、イオン導電系の欠点である抵抗の環境変動をより少なくすることができる。
【００５２】
即ち、電子導電層８ｂは高抵抗になるほど抵抗値の電圧依存性（低電圧部での抵抗の上昇）があるため、全体の抵抗値を低く抑えることが好ましい。これにより、電圧依存性を減少させることができる。そして、表層であるイオン導電層の抵抗値を高くして、現像剤担持体の全体の抵抗としては、イオン導電層で調整することが好ましい。
【００５３】
また、イオン導電層は薄層に形成されているため、環境が変動しても抵抗値の変動分は少なくおさえられることになる。このように、現像ローラの各層を機能分離することで、周囲の環境に左右されず、現像幅による画像濃度の変化もなく、ハイライトの画像を忠実に形成できる。
【００５４】
実際の抵抗値は、後述する抵抗測定法にて求められ、電子導電層としては１×１０3〜１×１０5Ωが好ましい。さらに好ましくは、５×１０3〜７×１０4Ωである。１×１０3Ω未満となると、現像ローラが当接する感光ドラムに欠陥があった場合に、リークが発生することがある。また、１×１０5Ωを超えると、現像ローラの電圧依存性が強まり、低電圧領域での抵抗値の上昇が生じることがある。
【００５５】
電子導電層に上記のような抵抗を持たせるには、弾性体中の電子導電機構による導電性付与物質の含量を調節することにより、実施できる。即ち、弾性体中の電子導電機構による導電性付与物質の含量を多くすれば抵抗が下がり、少なくすれば抵抗が上がる。
【００５６】
イオン導電層の実抵抗としては、ほぼ現像ローラの状態での抵抗値の値となる。従って、現像ローラの状態での抵抗値として、５×１０５〜１×１０９Ωが好ましい。より好ましくは、１×１０６〜５×１０８Ω、特には１×１０６〜５×１０７Ωである。
【００５７】
イオン導電層に上記のような抵抗を持たせるには、樹脂中のイオン導電機構による導電性付与物質の含量を調節することにより、実施できる。即ち、樹脂中のイオン導電機構による導電性付与物質の含量を多くすれば抵抗が下がり、少なくすれば抵抗が上がる。
【００５８】
更に、現像ローラの状態での抵抗値が、電子導電層の状態（イオン導電層の形成前）での抵抗値より、２桁以上大きいことが好ましい。２桁未満とすると、上述のように低電圧領域において電子導電層の抵抗値が上昇することで、その影響が現像ローラとしての抵抗に現れ、現像ローラの状態における低電圧領域での抵抗値が上昇してしまうことがある。更に、２桁未満では、現像ローラの抵抗が１×１０6Ω未満となるため、所望する階調再現性に優れた画像が得られなくなってしまうことがある。
【００５９】
上記、現像ローラ抵抗の測定として、以下の方法で測定することができる。２５℃／５５％ＲＨの環境下において、直径３０ｍｍのアルミ円筒導体に上方向から現像ローラを当接させる。そのとき、現像ローラ両端には、それぞれ５００ｇの加重としておもりを乗せる。同時に、アルミ円筒導体への侵入量を５０μｍにするため（現像ローラとアルミ円筒導体との当接領域を一定にするため）に、現像ローラの両端部に現像ローラの外径よりも１００μｍ外径が小さい円筒形状をした侵入量保持部材をはめ込む。そして、現像ローラに電流計及び高圧電源を接続して、電圧を印加する。
【００６０】
上記状態で、アルミ円筒導体を約５０ｍｍ／ｓｅｃで回転させると、現像ローラはアルミ円筒導体により従動回転され、この状態において、電圧を印加し、上記電流計の測定値から抵抗値を算出する。
【００６１】
本発明における抵抗値測定における印加電圧は、電子導電層の抵抗測定では３０Ｖとし、現像ローラ全体の抵抗測定においては１００Ｖの電圧を印加した。電子導電層の測定においては、抵抗値が低いため印加電圧が３０Ｖより大きい場合にはオーバーレンジになりやすいためである。また、現像ローラ全体の測定では、電子導電層より抵抗値が高いため電圧の低い部分での抵抗の変化が大きく、１００Ｖ程度以上となると抵抗値の変化量が少なくなるためである。
【００６２】
<２>現像剤担持体（現像ローラ）の製造方法
以下に、本発明における現像ローラの製造方法の一例を述べる。
【００６３】
芯金上にまずゴムの接着及び導電性の確保をする接着剤を塗布する。そして芯金の周囲に導電性付与物質を分散させた電子導電層である電子導電性ゴムを巻き付け、金型内に入れる。プレス機により金型に熱及び圧力を加えて加硫させ、加硫後に表面を研磨して、ソリッドの弾性ローラを得る。そして、イオン導電層は、イオン導電剤を塗工バインダー中に分散させ、ロールコーター法、スプレー法、ディッピング法の如き方法により形成することができる。イオン導電層の塗工厚さは、前述した如く、３〜５０μｍが好ましい。
【００６４】
<３>現像剤
本発明において、非磁性一成分系現像剤（以下、「トナー」ともいう）は、少なくとも結着樹脂を主体として、必要に応じて着色剤、ワックス成分および電荷制御剤の如き添加剤を含有するトナー粒子及び外添剤とを有する。
【００６５】
本発明におけるトナー粒子に使用される結着樹脂としては、ポリスチレン、ポリビニルトルエンの如きスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−アクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体の如きスチレン系共重合体；ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルブチラール、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テンペル樹脂、フェノール樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂が単独或いは混合して使用できる。
【００６６】
本発明におけるトナー粒子は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いたトナー粒子の断層面観察において、ワックス成分が、結着樹脂と相溶しない状態で、実質的に球状及び／又は紡錘形で島状に分散されている、所謂、コア／シェル構造を有していることが好ましい。ワックス成分を上記の如く分散させ、トナー粒子中に内包化させることによりトナー粒子の劣化や画像形成装置への汚染等を防止することができるので、良好な帯電性が維持され、ドット再現に優れたトナー画像を長期にわたって形成し得ることが可能となる。また、加熱時にワックス成分が効率よく作用するため、低温定着性と耐オフセット性を満足なものとする。
【００６７】
本発明において、トナー粒子の断層面を観察する具体的な方法としては、常温硬化性のエポキシ樹脂中にトナー粒子を十分分散させた後、温度４０℃の雰囲気中で２日間硬化させ得られた硬化物を四三酸化ルテニウム、必要により四三酸化オスミウムを併用し染色を施した後、ダイヤモンド歯を備えたミクロトームを用い薄片状のサンプルを切り出し透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いトナー粒子の断層形態を観察する。本発明においては、コアを構成するワックス成分とシェルを構成する結着樹脂との若干の結晶化度の違いを利用して、材料間のコントラストを付けるため、四三酸化ルテニウム染色法を用いることが好ましい。
【００６８】
コア／シェル構造を有するトナー粒子の断層面の一例を図３に示す。このように、本発明で用いられるトナー粒子は、ワックス成分が結着樹脂で内包化されていることが好ましい。
【００６９】
コアの主成分であるワックス成分は、示差走査熱量計により測定されるＤＳＣ曲線において、昇温時に４０〜１３０℃の領域に最大吸熱ピークを有するものが用いられることが好ましい。
【００７０】
上記温度領域に最大吸熱ピークを有することにより、低温定着に大きく貢献しつつ、離型性をも効果的に発現する。該最大吸熱ピークが４０℃未満であると、ワックス成分の自己凝集力が弱くなることがあり、結果として耐高温オフセット性が低下し、グロスが高くなりすぎることがある。
【００７１】
一方、該最大吸熱ピークが１３０℃を超えると、定着温度が高くなり、定着画像表面を適度に平滑化せしめることが困難となることがあるため、特にカラートナー粒子に用いた場合には混色性低下となることがあり好ましくない。更に、水系媒体中で造粒・重合を行い重合方法により直接トナー粒子を得る場合、該最大吸熱ピーク温度が高いと、主に造粒中にワックス成分が析出する等の問題を生じることがあり、好ましくない。
【００７２】
ワックス成分の最大吸熱ピーク温度は、「ＡＳＴＭ Ｄ ３４１８−８」に準じて測定することができる。測定には、パーキンエルマー社製ＤＳＣ−７を用いる。装置検出部の温度補正は、インジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いて行い、測定サンプルには、アルミニウム製パンを用い、対照用に空パンをセットし、１回昇温−降温させ、前履歴をとった後、昇温速度１０℃／ｍｉｎの条件で測定を行う。
【００７３】
上記ワックス成分としては、具体的には、パラフィンワックス、ポリオレフィンワックス、フィッシャートロピッシュワックス、アミドワックス、高級脂肪酸、エステルワックス及びこれらの誘導体又はこれらのグラフト／ブロック化合物が利用できる。
【００７４】
本発明において、トナー粒子は、略球形を有していることが好ましい。
【００７５】
また、本発明に使用されるトナー粒子は、画像解析装置で測定した形状係数ＳＦ−１の値が１００〜１６０であり、形状係数ＳＦ−２の値が１００〜１４０であることが好ましく、さらに、形状係数ＳＦ−１の値が１００〜１４０であり、形状係数ＳＦ−２の値が１００〜１２０であればより好ましい。また、上記の条件を満たし、かつ、（ＳＦ−２）／（ＳＦ−１）の値を１．０以下とすることにより、トナー粒子の諸特性のみならず、画像解析装置とのマッチングがきわめて良好なものとなる。
本発明に用いられる形状係数を示すＳＦ−１、ＳＦ−２とは、日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い、倍率５００倍に拡大したトナー像を１００個無作為にサンプリングし、その画像情報はインターフェースを介してニレコ社製画像解析装置（ＬｕｚｅｘＩＩＩ）に導入し、解析を行い、下記式１より算出し得られた値である。
(式１）
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）2／ＡＲＥＡ｝×（π／４）×１００ ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）2／ＡＲＥＡ｝×（１／４π）×１００
（ＡＲＥＡ：トナー粒子投影面積、ＭＸＬＮＧ：絶対最大長、ＰＥＲＩ：周長） トナー粒子の形状係数ＳＦ−１はトナー粒子の丸さの度合を示し、数値が大きくなるにつれて球形から徐々に不定形となる。ＳＦ−２はトナー粒子の凹凸度合を示し、数値が大きくなるにつれてトナー粒子表面の凹凸が顕著となる。
【００７６】
前述の形状係数ＳＦ−１が１６０を超える場合には、トナー粒子の形状が不定形となるため、現像ローラへのトナーの付着力が増加することがある。その結果、ハイライト画像を出力するには適さないことがある。球形状になるほど、現像ローラへの付着力が低くなるため、微小潜像が再現しやすくなり、ハイライト画像をより再現することが可能となる。
【００７７】
トナー粒子の形状係数ＳＦ−２は、１００〜１４０であることが好ましく、また、（ＳＦ−２）／（ＳＦ−１）の値が１．０以下であることが好ましい。トナー粒子の形状係数ＳＦ−２が１４０より大きく、（ＳＦ−２）／（ＳＦ−１）の値が１．０を超える場合には、トナー粒子の表面がなめらかではなく、多数の凹凸をトナー粒子が有している傾向があり、ＳＦ−１と同様に、トナーの付着力が増すことがあるため、ハイライト画像の再現性が低下する可能性がある。
【００７８】
更に、高画質化のための微小な潜像ドットを忠実に現像するために、トナーは、重量平均粒径が１０μｍ以下（好ましくは４μｍ〜８μｍ）であることが好ましく、個数分布における変動係数（Ａ）が３５％以下であることが好ましい。トナー粒子の重量平均粒径が１０μｍを超える場合には、感光ドラム表面への融着が起きやすく、また微小ドットの潜像再現性に劣ることになる。トナーの個数分布における変動係数が３５％を超えると更にその傾向が強まる。重量平均粒径が４μｍ未満のトナー粒子においては、トナーのチャージアップによる画像の不均一ムラの原因となりやすく本発明で使用するトナーとして好ましくない。
【００７９】
トナーの粒度分布は種々の方法によって測定できるが、本発明においては、コールターカウンターを用いて測定することが出来る。例えば、測定装置としてはコールターカウンターＴＡ−ＩＩ型（コールター社製）を用い、個数分布、体積分布を出力するインターフェイス（日科機製）及びパーソナルコンピューターを接続し、電解液は１級塩化ナトリウムを用いて１％ＮａＣｌ水溶液を調製する。１％ＮａＣｌ水溶液としては、例えば、ＩＳＯＴＯＮ ＩＩ（コールターサイエンティフィックジャパン社製）が使用できる。
【００８０】
測定法としては、前記電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加え、更に測定試料を２〜２０ｍｇを加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、前記コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型によりアパーチャーとして、例えば、１００μｍアパーチャーを用い、個数を基準として２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定して、それから本発明に係る値を求める。
【００８１】
トナー粒子の個数分布における変動係数Ａは下記式２から算出される。
（式２）
変動係数Ａ＝［Ｓ／Ｄ1］×１００
式中、Ｓは、トナー粒子の個数分布における標準偏差値を示し、Ｄ1はトナー粒子の個数平均粒径（μｍ）を示す。
【００８２】
さらに、本発明で使用するトナーとしては、トナー粒子表面が外添剤で被覆されたものを用い、トナーが所望の帯電量が付与されるようにすることが好ましい。
【００８３】
その意味で、トナー粒子表面の外添剤被覆率が、５〜９９％さらに好ましくは、１０〜９９％であることが好ましい。
【００８４】
トナー粒子表面の外添剤被覆率は、例えば、以下の方法で測定することができる。日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い、トナー像を１００個無作為にサンプリングし、その画像情報をインターフェースを介してニレコ社製画像解析装置（ＬｕｚｅｘＩＩＩ）に導入する。得られる画像情報は、トナー粒子表面部分と外添部分との明度が異なるため、２値化して、外添剤部分の面積ＳＧとトナー粒子部分の面積（外添剤部分の面積も含む）ＳＴに分けて求め、下記式３により算出する。
（式３）
外添剤被覆率（％）＝（ＳＧ／ＳＴ）×１００
本発明に使用される外添剤としては、トナーに添加した時の耐久性の点から、トナー粒子の重量平均径の１／１０以下の粒径であることが好ましい。この外添剤の粒径とは、電子顕微鏡におけるトナー粒子の表面観察により求めたその平均粒径を意味する。
【００８５】
外添剤としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化クロム、酸化錫、酸化亜鉛の如き金属酸化物；窒化ケイ素の如き窒化物；炭化ケイ素の如き炭化物；硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウムの如き金属塩；ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムの如き脂肪酸金属塩；カーボンブラック；シリカ；テフロン粉末；ポリフッ化ビニリデン粉末が挙げられる。
【００８６】
これら外添剤は、トナー粒子１００質量部に対し、０．０１〜１０質量部が用いられ、好ましくは、０．０５〜５質量部が用いられる。これら外添剤は、単独で用いても、又、複数併用しても良い。それぞれ、疎水化処理を行ったものが、より好ましい。
【００８７】
上記のような外添剤被覆率を有するトナー粒子を得るには、ヘンシェルミキサ等の混合装置により混合攪拌する方法が挙げられる。
【００８８】
外添剤の添加量が０．０１質量部未満の場合には、トナーの流動性が低下し、トナー個々が摩擦帯電されないことがあり、トナーへの電荷付与性が低下してしまい、非画像部にトナーが付着する、いわゆる「かぶり」を増加させる可能性がある。一方、外添剤の量が１０質量部を超える場合には、過多な外添剤が感光ドラムや現像ローラに付着してトナーへの帯電性を低下させたり、画像を乱したりすることがある。
【００８９】
また、本発明に用いられるトナーは、荷電制御剤をトナー粒子に配合（内添）、又はトナー粒子と混合（外添）されていることが好ましい。荷電制御剤によって、現像装置に応じた最適な荷電量コントロールが可能となる。
【００９０】
トナーを負荷電性に制御するものとして下記物質がある。例えば、有機金属錯体、キレート化合物が有効であり、モノアゾ金属錯体、アセチルアセトン金属錯体、芳香族ハイドロキシカルボン酸の金属錯体、芳香族ダイカルボン酸の金属錯体がある。芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノールの如きフェノール誘導体類も使用することができる。
【００９１】
また、正荷電性に制御するものとして下記物質がある。ニグロシン及び脂肪酸金属塩による変性物；トリブチルベンジルアンモニウム−１−ヒドロキシ−４−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートの如き四級アンモニウム塩、及びこれらの類似体であるホスホニウム塩の如きオニウム塩及びこれらのレーキ顔料、トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料（レーキ化剤としては、燐タングステン酸、燐モリブデン酸、燐タングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物が例示される）の如き高級脂肪酸の金属塩；ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイドの如きジオルガノスズオキサイド；ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレートの如きジオルガノスズボレート類；これらを単独あるいは２種類以上組み合わせて用いることができる。
【００９２】
また、実質的な悪影響を与えない範囲内で、更に他の公知の外添剤、滑剤粉末、研磨剤、流動性付与剤、ケーキング防止剤、導電性付与剤、着色剤、また、逆極性の有機微粒子及び無機微粒子を現像性向上剤として少量用いることもできる。
【００９３】
また、本発明におけるトナー粒子は、一部又は全体が重合法によって製造されたものであることが好ましい。
【００９４】
重合法とは、結着樹脂のモノマーからポリマーを重合する段階で、荷電制御剤等をポリマー粒子中に包含させ、トナー粒子とする手法である。
【００９５】
本発明の画像形成装置に関するトナー粒子を懸濁重合法によって製造する場合には、一般に重合単量体中にワックス成分、可塑剤、荷電制御剤、架橋剤、場合によって着色剤等、トナー粒子に必要な成分およびその他の添加剤、例えば、重合反応で生成する重合体の粘度を低下させるために入れる有機溶媒、高分子重合体、分散剤等を適宜加えて、ホモジナイザー、ボールミル、コロイドミル、超音波分散機の如き分散機によって均一に溶解または分散せしめた単量体系を、分散安定剤を含有する水系媒体中に懸濁する。このとき、高速攪拌機もしくは超音波分散機のような高速分散機を使用して一気に所望のトナー粒子のサイズとする方が、得られるトナー粒子の粒径がシャープになる。
【００９６】
重合開始剤添加のタイミングとしては、重合性単量体中に他の添加剤を添加するとき同時に加えても良いし、水系溶媒中に懸濁する直前に混合しても良い。また、造粒直後、重合反応を開始する前に重合性単量体あるいは溶媒に溶解した重合開始剤を加えることも出来る。
【００９７】
懸濁重合によりトナー粒子を製造する場合、分散安定剤としては、公知の界面活性剤や有機または無機分散剤が使用でき、中でも無機分散剤が有害な超微粉を生じ難く、その立体障害性により分散安定性を得ているので反応温度を変化させても安定性が崩れ難く、洗浄も容易でトナー粒子に悪影響を与え難いので、好ましく使用できる。
【００９８】
前記重合工程においては、重合温度は４０℃以上、一般には５０〜９０℃の温度に設定して重合を行う。この温度範囲で重合を行うと、内包化されるべきワックス成分が、相分離により析出して内包化がより完全となる。
【００９９】
さらにまた、本発明に関わるトナー粒子は、単量体には可溶で得られる重合体が不溶な水系有機溶剤を用い直接トナー粒子を生成する分散重合方法または水溶性極性重合開始剤存在下で直接重合し、トナー粒子を生成するソープフリー重合方法に代表される乳化重合方法を用いトナー粒子を製造する方法でも製造が可能である。
【０１００】
本発明の実施例で用いる画像形成装置の形態を図２に沿って説明するが、本発明はこれに限定されない。また、本発明の画像形成装置は、現像ローラおよび非磁性一成分系現像剤を本発明の現像ローラおよび非磁性一成分系現像剤とした以外は、公知の装置と同じでよい。
【０１０１】
一次帯電装置としての帯電ローラ２は、Ｘ方向に回転する感光ドラム１表面を一様に帯電するように、帯電バイアス電源（図示せず）が接続されており、画像形成動作中は約−１３００Ｖを帯電ローラに印加して、感光ドラム１表面を約−７００Ｖに一様に帯電することができる。帯電ローラ２は直径１２ｍｍであり、感光ドラム１に対して従動である。そして、静電潜像形成装置として通常用いられる、例えば、レーザ又はＬＥＤの露光器３によって、情報信号により感光ドラム１上を露光走査して、情報信号に応じた露光を行い、静電潜像を形成する。このとき、被露光部の電位は約−１２０Ｖとなる。
【０１０２】
本態様においては、感光ドラム１は直径３０ｍｍであり、矢印Ｘ方向に回転速度Ｖｘで回転し、Ｖｘを１０３ｍｍ／ｓｅｃとすることができる。
【０１０３】
非磁性一成分系現像剤（トナー）Ｔを収容する現像器４は、感光ドラム１と接触し、矢印Ｙ方向に回転速度Ｖｙで回転する本発明の現像ローラ８を有する。さらに、トナー規制部材としての現像ブレード１０、矢印Ｚ方向に回転する供給ローラ９、トナーＴを攪拌する攪拌部材１１を備えている。ここで感光ドラム１と現像ローラ９の回転速度の関係はＶｙ＞Ｖｘであり、好ましくはＶｙ＞１．３Ｖｘである。ここで、Ｖｙは１７５ｍｍ／ｓｅｃで回転している。
【０１０４】
現像器４内に収容された本発明のトナーＴを現像ローラ８に付着させるには、トナーＴを供給ローラ９と現像ローラ８で摩擦させ、ある程度の電荷付与を行わなければならない。供給ローラ９の材料としては、発泡ウレタンゴム、発泡ＥＰＤＭゴムの如き公知の材料が用いられる。本態様では、発泡ウレタンゴムからなる供給ローラ９を現像ローラ８に対してカウンター回転（回転方向矢印Ｚ）で、速度Ｖｚ回転させる。回転速度としては、Ｖｚは７０ｍｍ／ｓｅｃである。供給ローラ９には、現像バイアス電源１２と同電位が接続されている。また、本態様におけるトナーは、負極性帯電性を有するトナーを用いた。
【０１０５】
現像ローラ８上に供給ローラ９により塗布されたトナーは、次にトナー規制部材である現像ブレード１０によりトナー量の規制及び摩擦によるトリボ付与が行われる。現像ブレード１０は、ステンレス製の薄板（０．１ｍｍ）であり、板バネ弾性を有している。現像ブレード１０の先端部から約２ｍｍの位置を現像ローラと反対方向に折り曲げたものであり、該折り曲げ部より現像ローラ回転方向下流側が現像ローラ８に接触する状態で配設する。但し、これにとらわれるものではなく、ウレタンゴムブレードの如きの弾性ブレードも使用可能である。
【０１０６】
また、現像ブレードの接触圧は、線圧１５〜３５ｇ／ｃｍが好適である。１５ｇ／ｃｍ未満になると、トナーに対して適切な帯電付与ができず、「かぶり」となって画質を低下させる。３５ｇ／ｃｍを超えると、圧力等によりトナーに混合されている外添剤がトナー粒子表面から剥離しやすくなり、トナーを劣化させ、トナーの帯電性が低下していくことになる。
【０１０７】
上記、現像ブレードは金属製からなるが、トナーへの帯電性付与向上のために、金属製の現像ブレード上に樹脂をコーティングしてもよい。該樹脂としては、トナーの帯電極性が負極性の場合は、ポリアミド樹脂が好適に用いられ、トナーの帯電極性が正極性の場合は、フッ素樹脂が好ましく用いられる。
【０１０８】
線圧の測定方法としては、引き抜き板として長さ１００ｍｍ×幅１５ｍｍ×厚さ３０μｍのステンレス薄板と、挟み板として長さ１８０ｍｍ×幅３０ｍｍ×厚さ３０μｍのステンレス薄板を長さを半分にするように折ったものを用意し、挟み板の間に引き抜き板を挿入し、該挟み板を現像ローラ８と現像ブレード１０の間に挿入する。その状態でバネばかり等で引き抜き板を一定速度で引き抜き、そのときのバネばかりの値（単位：ｇ）を読む。バネばかりの値を１．５で除算して、単位をｇ／ｃｍにした場合の線圧が求められる。
【０１０９】
現像ブレード１０を通過し、現像ローラ８上に担持される単位面積当たりのトナー量は約０．３〜０．４５（ｍｇ／ｃｍ2）であることが好ましい。
【０１１０】
また、現像ローラ８は現像バイアス電源１２が接続されており、一方、感光ドラム１は接地されている。現像バイアス電源は負極性のＤＣ電源であり、本態様においては、−３５０Ｖの電位を印加している。本態様においては、露光部電位が−１２０Ｖであるため、現像コントラストは２３０Ｖとなる。現像ブレード１０により電荷を付与され、現像ローラ８上に担持されたトナーは、上記現像バイアスにより感光ドラム１上に供給されて静電潜像を顕像化する。
【０１１１】
現像バイアスの印加電位としては、被露光部電位（本実施形態では−１２０Ｖ）に対して、１００〜４００Ｖの電位差を有する電位であることが好ましい。この電位差を現像コントラストといい、本実施形態では、現像バイアスとして−２２０Ｖ〜５２０Ｖの電位を印加することが好ましい。現像コントラストを上記の範囲に設定した場合には、現像時において潜像を乱すことがなく、ハイライト画像の再現を良好に行うことができるようになる。現像コントラストが１００Ｖ未満である場合には、十分な画像濃度を得るだけのトナーを感光ドラム側へ転移させることが困難になりやすく、逆に現像コントラストが４００Ｖを超える場合には、感光ドラム上の非露光部の帯電電位との電位差が小さくなるため、非画像部にもトナーが付着してしまい、カブリが生じやすくなってしまう。
【０１１２】
搬送ローラ（図示さず）により搬送された転写紙Ｐが転写部に到達した時、感光ドラム１表面に形成された画像を転写装置である転写ローラ５により転写紙Ｐに転写する。転写ローラ５には転写バイアス電源（図示さず）が接続されている。転写バイアス電源では、約＋２〜５ｋＶの電圧が印加される。
【０１１３】
画像が転写された転写紙Ｐは定着装置７にて熱溶融定着される。転写帯電器５により転写紙Ｐ上に転写されず感光ドラム１上に残ったトナーはクリーニング装置６にて回収され、感光ドラム１は次の画像に使用される。
【０１１４】
現像ローラ８の感光ドラム１に対する当接圧としては、上記線圧の測定と同様の測定において、線圧２０〜１００ｇ／ｃｍが好ましい。線圧２０ｇ／ｃｍ未満となると接触状態が不安定となり、逆に線圧１００ｇ／ｃｍを超えると圧力等によりトナーに混合されている外添剤がトナー粒子表面から剥離しやすくなり、トナーの劣化が生じやすくなる。そのためいずれの場合においても、現像ブレード１０によるトナーへの帯電の付与力が低下し、トナーの帯電不足を引き起こす確率が高くなる。
【０１１５】
現像ローラと感光ドラムの当接部において、静電潜像が乱されるのを抑制するという観点からは、線圧２０〜７０ｇ／ｃｍがより好ましい。
【０１１６】
次に本発明にかかるその他の実施形態について説明する。前記実施形態と同様の箇所については、同一の番号を付して説明を省略する。
【０１１７】
図６に示す画像形成装置は、現像兼クリーニング工程を用いた画像形成装置であり、帯電方式としては直接注入帯電方式を用いている。
【０１１８】
図６において、１３は感光ドラム１に所定の押圧力をもって接触させて配設した帯電部材としての弾性ローラ（以下、帯電ローラと記す）で導電性を有するスポンジ部材からなる。
【０１１９】
帯電ローラ１３は、その外周面に導電性を有する導電性粒子ｚを保持（担持）しており、感光ドラム１と帯電ローラ１３との当接部（以下、帯電ニップ部）には、現像ローラ８を通して現像器４から供給される導電性粒子ｚが介在している。従って、現像器４に内包される非磁性一成分現像剤（トナー）Ｔ１は、トナー粒子、外添剤及び該導電性粒子ｚを有している。
【０１２０】
帯電ローラ１３は帯電ニップ部において１の回転方向と逆方向（カウンター）に不図示の駆動源により回転駆動され、感光ドラム１周面に対して速度差を持って接触する。またプリンタの画像形成時には該帯電ローラ１３に帯電バイアス印加電源１４から所定の帯電バイアスが印加される。これにより、感光ドラム１の周面が直接帯電（注入帯電）方式で所定の極性・電位に、接触帯電処理される。
【０１２１】
実施例においては帯電バイアス印加電源１６により、帯電ローラ１３に対して、
ＤＣ電圧：−７００Ｖ
の電圧を印加することにより、感光ドラム１周面が該印加ＤＣ電圧とほぼ等しい電圧（約−７００Ｖ）に直接帯電される。
【０１２２】
また、実施例では導電性粒子ｚとして、比抵抗が約１０6Ωｃｍ、平均粒径約１μｍの酸化亜鉛を用いた。
【０１２３】
本実施形態の現像器４では、前記導電性粒子ｚを含むトナーＴ１を現像ローラ８に担持させ、現像バイアス電源１２によって印加された現像バイアスによりトナーＴ１を感光ドラムに転位させ、静電潜像を現像する。
【０１２４】
このとき、本実施形態においては、現像ローラとして本発明に係る現像ローラを用いるため、現像時における感光ドラム１への電荷注入は抑制される。
【０１２５】
よって感光ドラム１と現像ローラ８との当接部において静電潜像が乱されることがなくなり、ハイライト画像を出力した場合においても画像の乱れの発生が抑えられる。
【０１２６】
更に現像ローラ８は前記実施形態と同様に、導電性芯金上に電子導電層を、該層上にイオン導電層を有しているので、画像幅による画像濃度の変化も発生することがない。
【０１２７】
そして前記実施形態と同様にして、感光ドラム上にトナー像が形成され、転写工程にて転写紙Ｐに画像が転写される。
【０１２８】
尚、転写後に感光ドラム１表面に残存した転写残トナーおよび上記の導電性粒子ｚは、感光ドラム１の回転により、感光ドラム１と帯電ローラ１３の帯電ニップ部に搬送され、帯電ニップ部への導電性粒子ｚの供給と、帯電ローラ１３への付着・混入が生じる。即ち、感光ドラム１と帯電ローラ１３とが形成する帯電ニップ部に、導電性粒子ｚが存在した状態で感光ドラム１の接触帯電が行われる。
【０１２９】
尚、本実施例の画像形成装置ではクリーナレス構成を採るため、クリーニングブレード等のクリーナ（クリーニング装置）は配設されず、従って転写材Ｐに対してトナー像を転写した感光ドラム１周面に残留する転写残トナーは、感光ドラム１の回転に伴って帯電工程を経由して現像部位に至り、現像器４で現像兼クリーニングが行われることにより回収・再使用される。
【０１３０】
以下に、現像兼クリーニングについて図７を用いて説明を行う。
【０１３１】
図７中、□は感光ドラム１表面に存在する転写残トナーを示し、○は現像ブレードを通過し現像ローラ８上に担持された新しいトナーを示す。記号中の（−）はトナーの帯電極性を示すものである。
【０１３２】
転写残トナー（転写工程において転写材Ｐに転写されず、感光ドラム１表面に残ったトナー）は感光ドラム１と帯電ローラ１３との接触部において、感光ドラム１と帯電ローラ１３との摺擦及び導電性粒子の作用を受けることにより、非画像部の帯電電位にまで帯電される。続いて露光工程により感光ドラム１表面の露光部（画像部）は−１２０Ｖとなる。更に現像工程では、前述露光部上の転写残トナーはそのまま感光ドラム１上に残存し、且つ現像バイアス（−３５０Ｖ）と前述露光部との電位差（２３０Ｖ）により現像ローラ８上に担持された新しいトナーが前述露光部に供給（現像）される。同時に非露光部（非画像部）の負帯電の転写残トナーは、感光ドラム１上の帯電電位（約−７００Ｖ）と現像バイアス（−３５０Ｖ）との電位差により現像ローラ８上に転移する。この際、現像ローラ８上に担持された新しいトナーは、そのまま現像ローラ８上に残存することにより、現像兼クリーニングが行われる。
【０１３３】
現像兼クリーニング工程を行う場合には、バックコントラスト（帯電電位と現像バイアスとの電位差の絶対値）が１５０〜６００Ｖとなるように帯電電位、現像バイアスを設定することが好ましい。特には、２５０〜５００Ｖであることが良い。
【０１３４】
ここで、本実施形態における帯電ローラ１３について詳しく述べる。帯電ローラ１３は、芯金上に樹脂（例えばウレタン）、導電性粒子（例えばカーボンブラック）、硫化剤、発泡剤等により処方された発泡体の半導電体層をローラ状に形成することにより形成される。
【０１３５】
一方、本実施形態の帯電ローラ１３のローラ抵抗を測定したところ１０ｋΩであった。ローラ抵抗は、現像ローラの抵抗測定方法と同様にして行った。
【０１３６】
以下に、本実施形態で使用する導電性粒子ｚについて更に詳しく述べる。
【０１３７】
導電性粒子ｚの材料としては、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛の如き金属酸化物の導電無機粒子や有機物との混合物、あるいは、これらに表面処理を施したものといった各種導電粒子が使用可能である。
【０１３８】
導電性粒子の抵抗は、以下に示す通り比抵抗として算出した。比抵抗の算出は、底面積２．２６ｃｍ2の円筒内に凡そ０．５ｇの粉体試料を入れ、上下電極に１５ｋｇの加圧を行う同時に１００Ｖの電圧を印加して抵抗値を計測し、その後正規化した。上述の方法により算出した導電性粒子ｚの比抵抗は、導電性粒子ｚを介した電荷の授受を行うため１０10Ωｃｍ以下であることが好ましい。
【０１３９】
導電性粒子ｚの粒径は、光学あるいは電子顕微鏡による観察から、１００個以上抽出し、水平方向最大弦長をもって体積粒度分布を算出し、その５０％平均粒径をもって決定した。
【０１４０】
上述の測定で算出した導電性粒子ｚの粒径は、後述するマイクロキャリアとして、または、スペースキャリアとして作用させるために、０．１〜３μｍであることが望ましい。粒径が０．１μｍ未満の場合、一般に用いられる粒径のトナーに対して付着し易く、トナーの挙動に対して追従するために、スペーサキャリアとしての効果が薄れる。一方、粒径が３μｍを上回る場合は、トナーの中に介在してトナーと充分接触することが困難となり、トナーを帯電させづらくなる。
【０１４１】
尚、導電性粒子ｚは、一次粒子の状態で存在するばかりでなく二次粒子の凝集した状態でも存在しうる。どの様な凝集状態であれ、凝集体として導電性粒子としての機能が実現できればその形態は重要ではない。
【０１４２】
一方、導電性粒子が感光ドラム１上から記録材Ｐに一部転写されてしまうことを考慮すると、特にフルカラー画像形成装置において、白色または透明に近い粒子でなければ色再現性が損なわれる恐れが有る。また、導電性粒子を感光体の帯電に用いる場合には、潜像露光時に妨げにならない（遮光しない）ことが重要であり、やはり白色または透明に近い粒子を用いることが望ましい。非磁性であることが好ましい。
【０１４３】
導電性粒子ｚの混合量としては、トナー粒子１００質量部に対し、０．０１〜１０質量部が用いられ、好ましくは、０．０５〜５質量部が用いられる。
【０１４４】
導電性粒子ｚの添加量が０．０１質量部未満の場合には、帯電ローラ１３への導電性粒子ｚの供給が少なくなりすぎて帯電性を確保できなくなってしまう。一方、外添剤の量が１０質量部を超える場合には、過多な導電性粒子ｚが感光ドラム１や現像ローラ８に付着してトナーへの帯電性を低下させたり、画像を乱したりする。
【０１４５】
以上述べたように、現像剤担持体として、導電性芯金、電子導電層及びイオン導電層を有する現像ローラを用いることにより、直接注入帯電方式を用いたクリーナレス画像形成装置においても、現像剤担持体から像担持体への電荷注入を防止しつつ、画像濃度の変化のない画像を形成することが可能となる。
【０１４６】
【実施例】
以下に、実施例に基づいて、本発明をより具体的に説明する。
【０１４７】
以下に示す現像ローラを試作して、画像形成装置において画出しを行った。
【０１４８】
<現像ローラの製造例１>
現像ローラとして、直径８ｍｍのステンレス製の芯金上に電子導電層として、シリコーンゴム１００質量部当たり１５質量部のカーボンブラックを分散させたソリッドのシリコーンゴム層を４ｍｍ形成し、その上からイオン導電層としてポリアミド樹脂１００質量部中に過塩素酸リチウムを１質量部を分散させたものを１０μｍ形成して、直径１６ｍｍの弾性現像ローラ１とした。現像ローラ１のゴム硬度としては、４２度（ＡｓｋｅｒＣ）であった。
【０１４９】
現像ローラ１の表面粗さとしては十点平均粗さＲｚで７．２μｍであった。
【０１５０】
抵抗は、イオン導電層の塗工前は、６．２×１０3Ω（２００Ｖ印加）、９．４×１０3Ω（１００Ｖ印加）、４．６×１０4Ω（３０Ｖ印加）であり、塗工後は、１．２×１０8Ω（２００Ｖ印加）、３．２×１０8Ω（１００Ｖ印加）、５．９×１０8Ω（３０Ｖ印加）であった。
【０１５１】
<比較用現像ローラの製造例１>
従来例で述べたような現像ローラとして、直径８ｍｍのステンレス製の芯金上に電子導電層として、シリコーンゴム１００質量部当たり４質量部のカーボンブラックを分散させたソリッドのシリコーンゴム層を４ｍｍ形成し、現像ローラ２を製造した。表面粗さは十点平均粗さＲｚで６．８μｍであった。抵抗は、７．９×１０6Ω（２００Ｖ印加）、４．８×１０7Ω（１００Ｖ印加）、８．６×１０8Ω（３０Ｖ印加）であった。
【０１５２】
<比較用現像ローラの製造例２>
直径８ｍｍのステンレス製の芯金上にイオン導電層として、ＮＢＲゴム１００質量部当り２．５質量部の４級アンモニウム塩を分散させたＮＢＲゴム層を４ｍｍ形成し、現像ローラ３を製造した。表面粗さは十点平均粗さＲｚで８．６μｍであった。抵抗は、７．６×１０7Ω（２００Ｖ印加）、８．０×１０7Ω（１００Ｖ印加）、９．０×１０7Ω（３０Ｖ印加）であった。
【０１５３】
<現像ローラの製造例２>
現像ローラの製造例１において、イオン導電層の層厚を３８μｍとすること以外は同様にして、現像ローラ４を製造した。
【０１５４】
現像ローラ４の表面粗さは、十点平均粗さＲｚで５．４μｍであった。
【０１５５】
抵抗は、イオン導電層の塗工前は、６．２×１０3Ω（２００Ｖ印加）、９．４×１０3Ω（１００Ｖ印加）、４．６×１０4Ω（３０Ｖ印加）であり、塗工後は２．６×１０7Ω（２００Ｖ印加）、４．８×１０7Ω（１００Ｖ印加）、７．６×１０7Ω（３０Ｖ印加）であった。
【０１５６】
次に、現像ブレード（厚さ０．１ｍｍのステンレス製の薄板）及び感光ドラム（直径３０ｍｍ）を有する上述した画像形成装置に、上記の現像ローラを取り付けた。該画像形成装置において、現像ローラと現像ブレードとの線圧を２８ｇ／ｃｍ、現像ローラと感光ドラムとの線圧を３５ｇ／ｃｍに設定した。
【０１５７】
現像剤としては、懸濁重合法によって製造され、形状係数ＳＦ−１が１１２、ＳＦ−２が１１６であり、ワックスを内包化したコア／シェル構造を有するトナー粒子に、外添剤として疎水性シリカ微粉体をトナー粒子１００質量部当たり１質量部添加したものを用いた。
【０１５８】
上記画像形成装置及び上記トナーを用いて、常温常湿環境（２４℃／５５％ＲＨ）下において、６００ｄｐｉ出力における４×４の集合画素のうち１ドットのみを点灯させた画像をプリントアウトし、画像幅に対する画像濃度の変化を調べた。結果を図４に示す。
【０１５９】
現像ローラ１を用いた本発明の画像形成装置においては、画像幅に対する画像濃度の変化があまり見られなかったのに対し、現像ローラ２を用いた画像形成装置においては、画像幅が大きくなるに従って画像濃度が低下した。また、現像ローラ３及び４を用いた画像形成装置においては、画像幅に対する画像濃度の変化はあまり見られなかった。現像ローラ１及び２を用いた場合の画像幅に対する画像濃度の変化を図４に示す。
【０１６０】
更に、低温低湿環境（１４℃／１１％ＲＨ）下において、該画像形成装置を用いてベタ画像の画出しを行ったところ、現像ローラ３を用いた場合に、所望の画像濃度を有する画像が得られなかった。現像ローラ３を取り出して抵抗を測定したところ、６．４×１０9Ω（２００Ｖ）、５．３×１０9Ω（１００Ｖ）、３．２×１０9Ω（３０Ｖ）であり、常温常湿環境下における抵抗値に比べ、高抵抗になっていた。また、現像ローラ４においても、若干ではあるが同時の傾向が見られ、画像濃度の若干の低下が見られた。
【０１６１】
他の実施形態を以下に示す。
【０１６２】
画像形成装置として、現像兼クリーニング工程を有する上述の図６の装置を用い、現像剤としては、上述の実施例で用いた現像剤に導電性粒子としてトナー粒子１００質量部当たり２．５質量部の酸化亜鉛粒子を加えたものを用いた。
【０１６３】
また、現像ローラとしては、現像ローラ１と、下記の如くして製造した現像ローラ４及び５を用意した。
【０１６４】
<現像ローラの製造例３>
現像ローラの製造例１において、イオン導電層中に分散させる過塩素酸リチウムの量をポリアミド樹脂１００質量部に対して、１．８質量部とすること以外は同様にして、現像ローラ５を製造した。
【０１６５】
現像ローラ５の表面粗さは、十点平均粗さＲｚで７．６μｍであった。
【０１６６】
抵抗は、イオン導電層の塗工前は、６．２×１０3Ω（２００Ｖ印加）、９．４×１０3Ω（１００Ｖ印加）、４．６×１０4Ω（３０Ｖ印加）であり、塗工後は２．６×１０6Ω（２００Ｖ印加）、３．８×１０6Ω（１００Ｖ印加）、５．６×１０6Ω（３０Ｖ印加）であった。
【０１６７】
上記の画像形成装置及び上記現像剤を用いて、ハイライト画像の出力を行ったところ、現像ローラ１を用いた場合には、画像濃度のムラも発生せず、良好な画像が得られ、且つクリーニング不良も生じず、優れた結果が得られた。
【０１６８】
また、現像ローラ５を本装置に装着し、同様のハイライト画像の出力を行ったところ、現像ローラ１と同様に画像濃度ムラも発生せず、良好な画像が得られた。
【０１６９】
次に、現像ローラ１或いは現像ローラ５を装着した画像形成装置を用いて、ベタ画像の出力を行ったところ、現像ローラ１を用いた場合には最大画像濃度が１．４４であったが、現像ローラ５を用いた場合には最大画像濃度が１．５６であった。即ち、現像ローラ１と現像ローラ５とを比較すると、現像ローラ５を用いた場合のほうが、色再現範囲が広く、より高画質画像が再現可能であるといえる。
【０１７０】
【発明の効果】
本発明によれば、導電性芯金上に電子導電層及びイオン導電層を形成した現像剤担持体（現像ローラ）とすることにより、各環境で現像幅による画像濃度の変化が抑制された画像を形成することのできる画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置に用いることのできる現像器の１つの実施形態の断面概観図である。
【図２】本発明の画像形成装置の１つの実施形態の概略構成図である。
【図３】コア／シェル構造を有するトナーの断面を表わす模式図である。
【図４】実施例における画像幅に対する画像濃度の変化を示すグラフである。
【図５】従来、用いられている画像形成装置を示す図である。
【図６】現像兼クリーニング工程を有する画像形成装置の模式図である。
【図７】現像兼クリーニング方式の原理の説明図を表わす。
【符号の説明】
１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
３ 露光器
４ 現像器
５ 転写ローラ
６ クリーニング装置
７ 定着器
８ 現像ローラ
８ａ 芯金
８ｂ 電子導電層
８ｃ イオン導電層
９ 供給ローラ
１０ 現像ブレード
１１ 攪拌部材
１２ 現像バイアス電源
１００ 感光ドラム
１０１ 帯電ローラ
１０２ 露光器
１０３ 現像器
１０４ 転写ローラ
１０５ クリーニング装置
１０６ 定着器
１０７ 現像ローラ
１０８ 供給ローラ
１０９ 攪拌部材
１１０ 現像ブレード
Claims (9)
- 静電潜像を担持するための像担持体と、
該像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、
帯電装置によって帯電された像担持体表面に静電潜像を形成させる静電潜像形成装置と、
一成分系現像剤を担持する現像剤担持体を有し、該一成分系現像剤を該静電潜像に当接させて現像し、可視像を形成する現像装置と、
該可視像を転写材に静電転写させる転写装置と、
静電転写された可視像を転写材に定着する定着装置とを有する画像形成装置であって、
該現像剤担持体が、少なくとも導電性芯金と、該導電性芯金上に弾性体によって形成される電子導電層と、表層として該電子導電層上に形成される厚さ３〜５０μｍであるイオン導電層とを有し、
該現像剤担持体は、印加電圧１００Ｖで測定した抵抗値が５×１０ ５ 〜１×１０ ９ Ωであることを特徴とする画像形成装置。 - 電子導電層は、印加電圧３０Ｖで測定した抵抗値が、１×１０３〜１×１０５Ωであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
- 該電子導電層には、導電性付与物質が分散されており、該導電性付与物質がカーボンブラックであることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
- 該電子導電層が、シリコーンゴムにカーボンブラックを分散させた弾性体によって形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。
- 該現像剤担持体の印加電圧１００Ｖで測定した抵抗値が、１×１０６〜５×１０ ８ Ωであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。
- 該現像剤担持体の印加電圧１００Ｖで測定した抵抗値が、１×１０６〜５×１０７Ωであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。
- 該イオン導電層が、イオン導電機構による導電性付与物質が分散された樹脂バインダーを有していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の画像形成装置。
- 該イオン導電層が、層厚５〜３０μｍであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の画像形成装置。
- 該現像剤担持体と該像担持体との当接圧が、線圧２０〜１００ｇ／ｃｍであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の画像形成装置。
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