JP4858185B2 - 現像ローラ、画像形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成方法に使用される現像ローラ、及び、画像形成方法に関する。

電子写真方式の画像形成方法は、通常、以下の手順を経て用紙等の転写シート上にトナー画像を形成する。先ず、電子写真感光体に代表される像担持体上に形成された静電潜像に電荷の付与されたトナーを供給して静電潜像を現像する。次に、現像により像担持体上に形成されたトナー画像を転写シート上に転写させる。さらに、転写シート上のトナー画像を定着により固定し、転写シート上にトナー画像を形成する。

像担持体上にトナー画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、トナーのみからなる一成分現像剤を用いる一成分現像方式がある。そして、一成分現像方式の１つに非磁性一成分トナーを用いた非磁性一成分現像方式がある。この現像方式は、現像ローラ近傍に配置した帯電部材や現像ローラ自身により摩擦帯電したトナーの層を現像ローラ表面に形成し、層形成されたトナーを飛翔させて像担持体にトナー供給を行っている。非磁性一成分トナーを用いた画像形成は、キャリアを用いずに簡便な現像装置により像担持体上にトナー画像を形成できるので、特に、フルカラーのプリンタを市場に普及させる上で有効な手段となる。

非磁性一成分トナーを用いる画像形成技術では、像担持体へのトナー供給性能を向上させるために現像ローラの検討が行われている。たとえば、樹脂層中に粒子を添加して現像ローラ表面に凹凸を形成することにより、ローラのトナー搬送性を向上させようとする技術がある（たとえば、特許文献１参照）。この様なローラ表面への粗さ付与技術は、近年では粗さを均一に付与することが検討されており、たとえば、１０点平均粗さの位置ばらつきや凹凸の平均間隔が特定範囲内になる様に粒子の添加方法を制御することも検討されている（たとえば、特許文献２参照）。また、樹脂層中に酸化チタン等の酸化物粒子を添加してローラの導電性を制御する等、ローラの物性を向上させようとする技術もある（たとえば、特許文献３参照）。
特開平７−６４３８７号公報 特開２００３−２０７９６７号公報 特開２００３−１９５６０１号公報

ところで、非磁性一成分トナーを用いた画像形成方法は、二成分の現像方式に比べ、高い帯電量をトナーに付与することが困難だった。非磁性一成分トナーに高い帯電量を付与する方法として、たとえば、現像ローラ表面に形成するトナー層の厚みを規制する規制部材より電荷注入する方法や、規制部材にトナーがムラなく接触できる様に規制部材の形状を設計するといった対応が採られた。

また、粗さ付与粒子を含有した現像ローラは、トナー搬送性が向上したものの現像ローラ上でのトナーの均一帯電に困難性が見られ、作成したトナー画像上に帯電のバラツキに起因すると見られる画像不良の発生が見られた。具体的には、１０００枚を超える連続プリントを実施したとき、作成されたプリント上に濃度ムラや黒ポチ、白ポチといった画像欠陥の発生が見られた。また、画像バック部をベタやハーフトーンで塗りつぶしたトナー画像を作成するケースでは、用紙先端部や後端部のベタ画像部あるいはハーフトーン画像部に濃度ムラが顕著にあらわれ、見た目の悪い画像になった。

この様に、粗さ付与粒子を含有した現像ローラでは、現像ローラ上でトナーの均一帯電が困難で画像欠陥のない良好なトナー画像の作成が困難だった。本発明は、樹脂層に粗さ付与粒子が添加されてなる現像ローラにおいて、その表面でトナーを均一に帯電することが可能で、濃度ムラや黒ポチ、白ポチといった画像欠陥の発生がない現像ローラを提供することを目的とするものである。

上記課題は、以下に記載のいずれかの構成により解消される。すなわち、
請求項１に記載の発明は、
『導電性シャフト上に少なくとも１層の導電性の樹脂層を有する現像ローラであって、
前記現像ローラは、
前記導電性シャフトに導電性の樹脂層を隣接させて配置し、
且つ、その樹脂層中に、現像ローラ表面へ粗さを付与する粗さ付与粒子を含有させ、
前記粗さ付与粒子の誘電率をε（ｓｐ）、前記樹脂層を構成する樹脂の誘電率をε（ｓｂ）としたときに、
ε（ｓｐ）−３＜ε（ｓｂ）＜ε（ｓｐ）＋３
の関係を有することを特徴とする現像ローラ。』というものである。

請求項２に記載の発明は、『前記現像ローラは、前記導電性シャフト上に前記粗さ付与粒子を含有する樹脂層のみを有することを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。』というものである。

請求項３に記載の発明は、
『導電性シャフトの外周に少なくとも１層の導電性の樹脂層を有する現像ローラ表面にトナーを担持し、担持されたトナーを像担持体上に供給して像担持体上の静電潜像を現像する工程を有する画像形成方法において、
前記像担持体上にトナーを供給する現像ローラは、
前記導電性シャフトに導電性の樹脂層を隣接させて配置し、
且つ、その樹脂層中に、現像ローラ表面へ粗さを付与する粗さ付与粒子を含有させ、
前記粗さ付与粒子の誘電率をε（ｓｐ）、前記樹脂層を構成する樹脂の誘電率をε（ｓｂ）としたときに、
ε（ｓｐ）−３＜ε（ｓｂ）＜ε（ｓｐ）＋３
の関係を有することを特徴とする画像形成方法。』というものである。

本発明では、導電性シャフト上に設けた導電性の樹脂層中に粗さを付与する粒子を含有させ、粒子の誘電率ε（ｓｐ）と樹脂層を構成する樹脂の誘電率ε（ｓｂ）の関係を特定することにより、現像ローラ表面でトナーの均一帯電が行える様になることを見出した。

その結果、現像ローラ表面での帯電バラツキに起因すると見られる画像不良の発生が抑制される様になり、画像欠陥のない良好なトナー画像が得られる様になった。特に、１０００枚を超える連続プリントを実施したときに、作成されたプリント上には濃度ムラや黒ポチ、白ポチといった画像欠陥がなく、また、バックをベタやハーフトーンで塗りつぶした画像を作成しても先端部や後端部で濃度ムラの発生がなくなった。

本発明は、導電性シャフト上に設けられた導電性の樹脂層中に、ローラ表面に粗さを付与するための粒子（以下、粗さ付与粒子ともいう）が含有された現像ローラに関する。

本発明者は、トナーに均一な帯電を行うためには、トナーと現像ローラとの接触性が摩擦帯電性を向上させる上でとても重要な条件になると考えていた。

また、本発明者は、現像ローラ表面でのトナーの均一帯電を行うにあたり、現像ローラ表面の電気特性を均一状態にすることも重要になると考えた。特に、粗さ付与粒子を添加した現像ローラは、現像ローラ表面のいたるところに粗さ付与粒子が露出しており、電気的に均一な環境が形成しにくいと考え、粗さ付与粒子と粗さ付与粒子を含有する樹脂の電気特性を揃えることで、均一な帯電付与環境ができると考えた。そこで、両者の誘電率を近づけて均一な帯電付与環境を実現させようと考え、両者の誘電率が前述した関係式を満足するときに、ローラ表面で帯電量にばらつきのない均一な帯電が行えることを見出した。この様に、本発明では粗さ付与粒子と樹脂の電気特性を揃えて、均一な帯電付与環境を形成することにより、現像ローラ表面におけるどこの個所でも同一条件でトナーと現像ローラとの接触が実現され、どこでも同レベルの摩擦帯電が行われるものと推測される。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明に係る現像ローラは、導電性シャフト上に少なくとも１層の樹脂層を有するものである。図１に本発明に係る現像ローラの代表的な断面構成を示す。図１（ａ）はシャフトの周りに１層の樹脂層を設けたものであり、図１（ｂ）は樹脂層を多層構造にしたものである。なお、本発明に係る現像ローラは、図１に示す断面構成のみに限定されるものではない。

ここで、本発明に係る現像ローラにおける誘電率について説明する。本発明に係る現像ローラは、図１に示す樹脂層１２に含有される粗さ付与粒子１３の誘電率をε（ｓｐ）、樹脂層１２を構成する樹脂の誘電率をε（ｓｂ）としたときに、
ε（ｓｐ）−３＜ε（ｓｂ）＜ε（ｓｐ）＋３
の関係を有するものである。

上記関係式を満足する誘電率εを有する粗さ付与粒子１３と樹脂層１２を形成する樹脂を選択することにより、本発明の効果が発現される。すなわち、現像ローラ表面に電気的に均一な環境が形成されることにより、現像ローラ表面の全てのトナーに対して、高電荷の帯電をムラなく均一に行える。

ここで、誘電率εについて説明する。本発明でいう誘電率εは、たとえば、「化学大辞典（東京化学同人社刊）」中に記載の以下の定義によるものである。つまり、物質内部に巨視的電界Ｅを与えたときに電束密度Ｄが定まるとき、
Ｄ＝εＥ
により与えられる量εのことをいうものである。

すなわち、誘電体に電場が作用すると、誘電体内部で電荷の変位が起こり、内部の電場が強められることになる。この内部の電場の強さと加えた電場の強さの比を表す量のことを誘電率という。

本発明では、現像ローラを構成する樹脂層１２に含有される粗さ付与粒子１３の誘電率ε（ｓｐ）と、樹脂層１２を構成する樹脂の誘電率ε（ｓｂ）との間に、上記関係が成立するときに、本発明の効果を発現されることが見出されている。これは、上記関係となるときに、粗さ付与粒子の誘電率が低すぎると現像ローラ上でリークが起きて発生する白ポチや、粗さ付与粒子の誘電率が高すぎるとトナーが過剰帯電を起こして黒ポチを起こす問題が回避されるためと推測される。

たとえば、ε（ｓｐ）−３の値がε（ｓｂ）よりも大きくなると、現像ローラ表面では粗さ付与粒子が存在する部分の誘電率が局所的に大きくなってしまう。誘電率が局所的に大きくなった領域ではトナーの摩擦帯電が過剰に行われ、局所的に現像性能が向上することになる。その結果、画像上に黒ポチ欠陥が発生することが懸念されるのである。

また、ε（ｓｐ）＋３の値がε（ｓｂ）よりも小さくなると、現像ローラ表面では粗さ付与粒子が存在する部分の誘電率が局所的に小さくなってしまう。この場合、現像時に画像形成装置から印加される現像バイアスにより粗さ付与粒子が存在する部分に対向する像担持体上に強い電界がかかることになり、現像バイアスのリーク発生が懸念されることになる。その結果、画像上に白ポチ欠陥が発生することが懸念されるのである。

本発明では、樹脂の誘電率ε（ｓｂ）と粗さ付与粒子の誘電率ε（ｓｐ）との間に上記関係を付与することで、現像ローラ表面で局所的なトナーの摩擦帯電性向上や現像バイアスのリーク発生を起こさずに、局所的な欠陥のない均一なトナー帯電が行えるものと推測される。

ここで、誘電率の測定方法について説明する。本発明に係る現像ローラを構成する粗さ付与粒子１３と樹脂層１２を形成する樹脂の誘電率は、公知の誘電率測定装置を用いて測定することが可能である。

樹脂層１２の誘電率ε（ｓｂ）の具体例としては、たとえば、「プレシジョンＬＣＲメーター（ＨＰ４２８４Ａ） （ＨＰ１６４５１Ｂ 誘電体測定用電極使用）（ヒューレット・パッカード社製）」による測定方法が挙げられる。

上記誘電率測定装置で樹脂層１２を形成する樹脂の誘電率を測定する場合、測定試料は、アルミニウム基板上に被覆層溶液を乾燥膜厚２０μｍになるよう塗布・乾燥して樹脂層を形成する。作製した樹脂の誘電率を測定する際、測定条件として、印加電圧１Ｖ、周波数１ｋＨｚに設定して、誘電率の測定を行う。

また、粗さ付与粒子１３の誘電率を測定する方法としては、たとえば、以下の方法が挙げられる。すなわち、粗さ付与粒子１３を０．５〜０．７ｇ秤量し、３．４３Ｎ（３５０ｇ）の荷重を２分間かけて、直径２５ｍｍ、厚さ１ｍｍ以下（好ましくは、０．５〜０．９ｍｍ）の円盤状の測定試料を成形する。この測定試料を直径２５ｍｍの誘電率測定治具（電極）を装着した「ＡＲＥＳ（レオメトリック・サイエンティフィック・エフ・イー社製）」に装着し、固定する。その後、３．４３Ｎの荷重をかけた状態で、１Ｖの電圧を印加し、１×１０²〜１×１０⁶Ｈｚの周波数範囲で３回測定し、その平均値を算出し、これを粗さ付与粒子１３の誘電率とする。

本発明に係る現像ローラについてさらに説明を行う。

本発明に係る現像ローラ１０は、導電性のシャフト１１と、シャフト１１上に設けられた樹脂層１２より構成され、樹脂層１２中に粗さ付与粒子１３を含有するものである。

シャフト１１は、導電性の部材で構成され、具体的には、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼、鉄、アルミニウム、ニッケル、アルミニウム合金、ニッケル合金等の金属材料が好ましい。また、前述した金属の粉体物やカーボンブラック等の導電性材料を樹脂中に充填させた導電性樹脂も使用可能である。

本発明に係る現像ローラ１０は、樹脂層１２中に粗さ付与粒子１３を含有するものである。ここで、粗さ付与粒子１３について詳細に説明する。

樹脂層１２に含有される粗さ付与粒子１３の好ましい形態としては、たとえば、平均１次粒径が５μｍ以上３０μｍ以下であり、樹脂層１２中への含有量が１０質量％以上５０質量％以下のものが好ましい形態例の一つとして挙げられる。

粗さ付与粒子１３は、現像ローラ表面に粗さを付与することにより、トナー搬送性を向上させることが可能である。

本発明に使用可能な粗さ付与粒子１３は、その誘電率が樹脂層１２を構成する樹脂の誘電率との間に前述した関係を有するものであれば、特に限定されるものではない。本発明に使用可能な粗さ付与粒子１３の具体例としては、たとえば、スチレン樹脂、スチレンアクリル共重合体樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂等が挙げられる。

本発明では、シャフト１１上に樹脂層１２を形成する樹脂溶液を塗布して樹脂層１２を形成することが好ましく、粗さ付与粒子１３は、溶剤の影響を受けて膨潤等をしないものが好ましい。この視点から、粗さ付与粒子１３は架橋構造等の耐溶剤性に優れた構造を有するものが特に好ましく、たとえば、架橋構造を有するアクリル樹脂は特に好ましいものの１つといえる。

粗さ付与粒子１３の大きさを、前述した範囲にすると、ローラ表面での良好なトナー搬送性を実現する可能性がある。すなわち、粗さ付与粒子の平均１次粒径を５μｍ以上３０μｍ以下、より好ましくは、１０μｍ以上２０μｍ以下にすることにより、現像ローラ表面で十分な量のトナーが保持、搬送される。その結果、像担持体上に所定量のトナーがいつも供給することができるので、所定濃度を有し、しかも、ムラのない良好なトナー画像を像担持体上に安定形成することが可能になる。

また、粗さ付与粒子１３の樹脂層１２中への含有量を上記範囲にすると、樹脂層１２中に粗さ付与粒子１３が適度に分散し、現像ローラ表面でトナーをムラなく均一な量での搬送が可能になると期待される。すなわち、含有量を１０質量％以上５０質量％以下、より好ましくは、１５質量％以上４０質量％以下のとき、粗さ付与粒子１３が樹脂層１２中に均一分散する状態が形成され、現像ローラ上のいずれの部位でも同じ量のトナーが搬送される。その結果、本発明の構成に加えて、現像ローラ上のいずれの部位での同レベルでのトナー帯電を促進させて、像担持体上へのトナー供給が安定して行われるものと期待される。

粗さ付与粒子１３の平均１次粒径の測定方法としては、たとえば、マルチサイザー３（ベックマン・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を接続した装置を用いた方法が挙げられる。この方法により体積基準メディアン径（Ｄ５０ｖ径）を算出し、これを粗さ付与粒子１３の平均１次粒径とする。

マルチサイザー３による粗さ付与粒子１３の粒径測定は以下の手順により行う。
（１）粗さ付与粒子１３を０．０２ｇ用意し、これに界面活性剤溶液２０ｍｌを添加する。これは、粗さ付与粒子１３の分散を目的とし、たとえば、界面活性剤成分を含む中性洗剤を純水で１０倍希釈して調製した界面活性剤溶液が用いられる。
（２）粗さ付与粒子１３を界面活性剤溶液で十分馴染ませた後、超音波分散処理を１分間行って粗さ付与粒子分散液を作製する。
（３）この粗さ付与粒子分散液を、サンプルスタンド内のＩＳＯＴＯＮII（ベックマン・コールター社製）の入ったビーカに、測定濃度５〜１０％になるまでピペットで注入する。
（４）測定機カウントを２５００個に設定して測定を開始する。なお、マルチサイザー３のアパチャー径は１００μｍのものを使用する。

次に、本発明に係る現像ローラの樹脂層１２を構成する樹脂について説明する。本発明に係る現像ローラの樹脂層１２を構成する樹脂は、その誘電率が粗さ付与粒子１３の誘電率との間に前述した関係を有するものであれば、特に限定されるものではない。樹脂層１２に使用可能な樹脂の誘電率ε（ｓｂ）は、たとえば、ポリウレタン樹脂は５．０〜５．３、フェノール樹脂は４．５〜５．５、アクリル樹脂は２．７〜４．５である。

樹脂層１２の表面は、トナー層を形成して摩擦帯電によりトナーを帯電する領域であり、十分なトナー帯電を安定して行える様にするため、樹脂層１２はシャフト１１との間に強固な接着力を有することが求められる。シャフト１１との間に強固な接着力が得られる樹脂としては、前述した樹脂が挙げられるが、その中でもポリウレタン樹脂が好ましく、特に、ポリオールとイソシアネートとを反応させて得られるポリウレタン系樹脂が好ましい。また、このポリウレタン系樹脂を作製するとき、ポリオールとイソシアネートに加えて鎖伸長剤を必要に応じて添加することも可能である。

前記ポリオールの具体例としては、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリ−ε−カプロラクトンジオール、ポリカーボネートポリオール、ポリプロピレングリコール等のポリウレタン用ポリオール化合物が挙げられる。これらの中でも、高温高湿環境下での画像形成時にトナーの帯電量低下の発生を防止するポリウレタン樹脂を形成するポリカーボネートポリオールが好ましい。具体的には、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール等の脂肪族または脂環式のポリカーボネートポリオールがより好ましい。

また、前記イソシアネートの具体例としては、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、シクロヘキサンジイソシアネート、水添ＭＤＩ、イソホロンジイソシアネート、１，３−キシリレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート等が挙げられる。

また、上記イソシアネートやポリオール、さらにはポリアミンとを用い、分子末端にイソシアネート基を有する様に反応させて得られるウレタンプレポリマーを用いることも可能である。

前記鎖伸長剤としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン（ＩＰＤＡ）、ヒドラジン等が挙げられる。

ここで、ポリウレタン樹脂の製造方法について説明する。ポリウレタン樹脂の代表的な製造方法としては一段法と二段法が挙げられる。一段法はポリオールとジイソシアネート化合物、及び、必要に応じて鎖伸長剤や重合停止剤を適当な溶媒中で一度に反応させることによりポリウレタン樹脂を作製する方法である。また、二段法はポリオールとジイソシアネート化合物をイソシアネート基が過剰な環境下で反応させることにより、ポリオール鎖の末端にイソシアネート基を有するプレポリマーを調製し、次いで、これを適当な溶媒中で鎖伸長剤や重合停止剤を存在させた環境下で反応を行うものである。このうち、二段法は均一なポリマー溶液を得られ易いメリットを有する。

ポリウレタン樹脂を作製する際に使用される溶剤としては、通常、以下のものが挙げられる。ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族溶剤；酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤；メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ジアセトンアルコール等のアルコール系溶剤；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤、その他ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、エチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノン等が挙げられる。これらの有機溶剤を単独または混合して使用することが可能である。

また、樹脂−シリカハイブリッド体と呼ばれる樹脂成分とシリカ成分とを分子結合で一体化した分子構造を有する化合物を樹脂層１２に含有させることにより、樹脂層１２とシャフト１１の間での接着性を向上させることも可能である。樹脂−シリカハイブリッド体は、ケイ素原子と酸素原子の交互結合による網目状のシリカ構造（本発明ではシリカ骨格ともいう）を有する領域と、ポリウレタン樹脂やビニル重合体樹脂からなる有機高分子の領域とから構成されるものである。

樹脂−シリカハイブリッド体は、エポキシ基と反応性を有する官能基を有する樹脂とエポキシ基含有アルコキシシラン部分縮合物との反応によりアルコキシ基含有シラン変性樹脂を形成し、アルコキシ基含有シラン変性樹脂を縮合反応により硬化させてシリカ構造を形成するものである。

樹脂層１２の厚みは、１〜３０μｍの範囲に設定することが好ましく、５〜２０μｍが特に好ましい。樹脂層の厚みは、現像ローラより樹脂層を含む断面試料を採取し、その顕微鏡写真より測定することが可能である。また、本発明に係る現像ローラは、図１（ｂ）に示す様に、樹脂層が複数層からなる多層構造のものにすることも可能である。

本発明に係る現像ローラを構成する樹脂層１２は導電性を有するものであるが、樹脂層１２中にカーボンブラックに代表される導電性物質を含有させる方法等により、導電性を付与することが可能である。

また、樹脂層１２が導電性を有することは、その表面抵抗値Ｒｓにより確認され、本発明に係る現像ローラの表面抵抗値Ｒｓは、１×１０¹⁰（Ω／□）以上１×１０¹³（Ω／□）以下の範囲にあることが好ましい。ここで、表面抵抗値（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ、単位：Ω／□（オームパースクエアと読む））とは、現像ローラ表面の単位面積当たりの抵抗を示すもので、シート抵抗あるいは表面抵抗率とも呼ばれる。

現像ローラの表面抵抗値Ｒｓは、円形電極（例えば、三菱油化（株）製ハイレスターＩＰの「ＨＲプローブ」）を用い、ＪＩＳ Ｋ６９９１に従って測定することができる。前記表面抵抗値Ｒｓの測定方法を図２を用いて説明する。図２は、円形電極の一例を示す概略平面図（ａ）及び概略断面図（ｂ）である。図２に示す円形電極は、第一電圧印加電極Ａと板状絶縁体Ｂとを備える。第一電圧印加電極Ａは、円柱状電極部Ｃと、該円柱状電極部Ｃの外径よりも大きい内径を有し、且つ円柱状電極部Ｃを一定の間隔で囲む円筒状のリング状電極部Ｄとを備える。第一電圧印加電極Ａにおける円柱状電極部Ｃ及びリング状電極部Ｄと板状絶縁体Ｂとの間に現像ローラ１０を挟持し、第一電圧印加電極Ａにおける円柱状電極部Ｃとリング状電極部Ｄとの間に電圧Ｖ（Ｖ）を印可したときに流れる電流Ｉ（Ａ）を測定し、下記関係式（３）により、現像ローラの転写面の表面抵抗値Ｒｓ（Ω／□）を算出することができる。すなわち、
関係式（３） Ｒｓ＝π×（Ｄ＋ｄ）／（Ｄ−ｄ）×（Ｖ／Ｉ）
式中、ｄ（ｍｍ）は円柱状電極部Ｃの外径を示し、Ｄ（ｍｍ）はリング状電極部Ｄの内径を示す。

本発明に係る現像ローラを構成する樹脂層１２は導電性を有するものであるが、樹脂層１２に導電性を付与する方法としては、カーボンブラックに代表される導電性物質を樹脂層１２中に含有させることにより実現が可能である。樹脂層１２に添加することが可能な導電性物質としては、たとえば、カーボンブラックの他に、アルミニウム粉末や鉄粉、銅粉末等の金属粉末が挙げられる。この中でも、カーボンブラックは、樹脂層１２中に分散し易い性質を有し、さらに、市場に提供されている種類も多いことから、導電性を制御し易いメリットを有する点から最も好ましいものである。

以下、本発明に係る現像ローラを構成する樹脂層１２への導電性付与物質と代表的なカーボンブラックについて説明する。

本発明に係る現像ローラに使用可能なカーボンブラックは、現像ローラ表面に適度な導電性を付与することが可能なものであれば特に限定されるものではない。具体的なカーボンブラックの例としては、ファーネスブラック、ガスブラック、チャンネルブラック、フレームブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック、プラズマブラック、ＤＥ１９５２１５６５号から公知のインバーションブラック（Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎｓｒｕｓｓ）、ＷＯ９８／４５３６１号もしくはＤＥ１９６１３７９６号に開示されているＳｉ含有カーボンブラック、ＷＯ９８／４２７７８号に開示の金属含有カーボンブラック、アーク放電ブラック（Ｌｉｃｈｂｏｇｅｎｒｕｓｓ）、及び、化学的な製造方法で副生成物として得られるカーボンブラック等が挙げられる。

また、ゴム混合物中の補強充填剤として使用されるカーボンブラックやカラーブラック、あるいは、対紫外線安定化に使用されるカーボンブラック、ビチューメンなどのゴム以外の用途に補強充填剤として使用されるカーボンブラック、さらには、プラスチックにおける充填剤用のカーボンブラックや、冶金における還元剤として使用されるカーボンブラック等も下記の範囲に示す導電性指標の範囲のものであれば使用可能である。

また、カーボンブラックの含有量は、樹脂１００質量部に対して５〜７０質量部が好ましく、２０〜５０質量部がより好ましい。

以下、本発明で使用可能なカーボンブラックの物性について説明する。

また、カーボンブラックの導電性は、たとえば、以下に示す導電性指標と呼ばれる指標により、特定することが可能である。導電性指標は下記式で定義されるもので、本発明で使用可能なカーボンブラックは、この値が２０以上６０以下のものが好ましい。

導電性指標＝（比表面積×ＤＢＰ吸油量）^1/2／（１＋揮発分）
導電性指標は、カーボンブラックの導電性の程度を示すもので、たとえば、導電性指標の値が小さいほどカーボンブラックは高抵抗であることを示す。導電性指標の値は、上記式を構成する各因子、すなわち、比表面積、ＤＢＰ吸油量、揮発分を適宜選択することにより調整することが可能である。

以下、上記導電性指標の式を構成する各因子について説明する。

先ず、式中の揮発分（質量％）とは、カーボンブラックを９５０℃で７分間加熱したときに、出てくる有機揮発成分の割合により算出される値で、特に、この有機揮発成分は、カルボキシル基、キノン基、ラクトン基、水酸基等の酸素含有官能基がその代表的なものである。

カーボンブラックの揮発分は、予め窒素ガス気流下において１００℃の乾燥処理を１時間行ったカーボンブラックを、ＪＩＳ Ｋ ６２２１−８２に準じて測定、算出することにより得られるものである。すなわち、カーボンブラックの揮発分をＶとすると、揮発分Ｖは、加熱前のカーボンブラックの質量（ＷＤ）と、９５０℃で７分間加熱した後のカーボンブラックの質量（ＷＲ）を測定し、次式より算出される。

Ｖ（質量％）＝（ＷＤ−ＷＲ）／ＷＤ×１００
カーボンブラック中の揮発分成分としては、カーボンブラック粒子表面に存在するカルボキシル基、キノン基、ラクトン基等が挙げられ、本発明に使用されるカーボンブラックでは、揮発分は４質量％以上、より具体的には、５質量％〜１５質量％含有する。

上記特性を有するカーボンブラックとしては、たとえば、デグサ社製Ｐｒｉｎｔｅｘ Ｖ（揮発分１２質量％、ｐＨ３．０）、Ｐｒｉｎｔｅｘ １４０Ｖ（揮発分５質量％、ｐＨ４．５）、スペシャルブラック４（揮発分１２質量％、ｐＨ３．０）、キャボット社製ＭＯＧＵＬ−Ｌ（揮発分５質量％、ｐＨ２．５）、ＭＯＮＡＲＣＨ１０００（揮発分９．５質量％、ｐＨ９．５）、三菱化学社製ＯＩＬ７Ｂ（揮発分６質量％、ｐＨ３．０）等が挙げられる。

また、式中の比表面積は、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ ＳＡ）と呼ばれるもので、カーボンブラックの全比表面積を測定するものである。この方法は、脱気したカーボンブラックを液体窒素に浸漬させ、平衡時におけるカーボンブラック表面に吸着した窒素量を測定し、この値からＢＥＴ法により比表面積（ｍ²／ｇ）を算出するものである。本発明における窒素吸着比表面積（Ｎ₂ ＳＡ）の算出は、低温窒素吸着による測定法を記載するＡＳＴＭ Ｄ３０３７ ８８ “Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｃａｒｂｏｎ Ｂｌａｃｋ−ＳｕｒｆａｃｅＡｒｅａ ｂｙ Ｎｉｔｒｏｇｅｎ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ”ＭｅｔｈｏｄＢに準ずるものである。

さらに、式中のＤＢＰ吸油量は、可塑剤の一種であるＤＢＰ（Ｄｉｂｕｔｙｌ ｐｈｔｈａｌａｔｅの略）の吸収量（ｃｍ³／１００ｇ）により、カーボンブラック粒子同士の融着状態を間接的に定量するものである。ＤＢＰ吸油量（ｃｍ³／１００ｇ）の算出は、ＡＳＴＭ Ｄ２４１４ ８８ ”Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｃａｒｂｏｎ Ｂｌａｃｋ−Ｏｉｌ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｎｕｍｂｅｒ （ＯＣＮ）”に準ずることにより行われる。

また、カーボンブラックは、予め有機金属化合物で表面処理しておくものが好ましい。表面処理を行う際に使用する金属有機化合物としては、アルミニウム系カップリング剤が代表的であり、この他に、チタン系カップリング剤、シリコーン系カップリング剤、ジルコニウム系カップリング剤等が挙げられる。カーボンブラックの表面処理方法としては、ミキサー等にカーボンブラックを投入しておき、そこに金属有機化合物を添加する乾式法や、有機溶剤中に両者を存在させて処理する湿式法が挙げられる。表面処理は室温もしくは加熱下で行う。

カーボンブラックを表面処理するために用いられる金属有機化合物の代表例であるアルミニウム系金属有機化合物の具体例を以下に示す。

金属有機化合物の使用量は、カーボンブラック１００質量部に対し０．０１〜２０質量部、好ましくは０．１〜１０質量部である。

次に、本発明に係る現像ローラの製造方法例について説明する。本発明に係る現像ローラは、たとえば、導電性を有するシャフトの周りに粗さ付与粒子を含有する樹脂からなる塗布液を塗布し、塗布後、加熱処理を行う工程を経て作製することが可能である。また、上記樹脂層の上にさらに塗布液を塗布し、同様の加熱処理を行って、図１（ｂ）に示す多層構造の現像ローラを作製することも可能である。以下、本発明に係る現像ローラの作製手順についてさらに説明する。

先ず、導電性を有するシャフトの周りに形成する樹脂層を形成する材料を有機溶剤に混合、溶解させて樹脂層形成用塗布溶液を作製する。すなわち、粗さ付与粒子を含有する塗布溶液を調製する。なお、必要に応じて、樹脂層形成用溶液中にカーボンブラック等の材料を含有させることも可能である。この様にして、ローラ表面に粗さを付与する粗さ付与粒子を含有する樹脂層形成用の塗布溶液を用意する。

次に、導電性シャフト上に前述の樹脂層形成用塗布溶液を塗布する。塗布方法は、樹脂層形成用塗布溶液の粘度等に応じて種々の方法を選択することが可能である。具体的な塗布方法としては、具体的にはディッピング法、スプレー法、ロールコート法または刷毛塗り法等の方法が挙げられ、本発明ではこれらの塗布方法を限定するものではない。

導電性シャフト上に樹脂層形成用塗布液を塗布後、乾燥及び加熱処理（温度；１２０〜２００℃、処理時間；２０〜９０分）を行って樹脂層形成用塗布溶液中の溶剤を除去することにより、カーボンブラックを含有する樹脂層（導電性樹脂層）を形成する。

また、上記手順によるカーボンブラックを含有する樹脂層の形成前後に、例えば、シリコーン共重合体樹脂を含有する塗布溶液等の塗布液を塗布することにより、図１（ｂ）に示す多層構造の現像ローラを作製することも可能である。

次に、本発明に係る画像形成方法について説明する。本発明に係る現像ローラは、キャリアを用いずに画像形成を行う非磁性一成分系現像剤を用いる画像形成装置に好ましく使用される。

本発明に係る現像ローラは、静電潜像を形成する像担持体上にトナーを供給する現像装置に装填されるものである。現像装置は、本発明に係る現像ローラの他に、トナー層規制部材とトナー補給補助部材とを有し、これらの部材がそれぞれ当接する様に配置されている。現像装置ではトナー層規制部材とトナー補給補助部材により現像ローラ上にトナーの薄層を形成し、これを像担持体上に供給して像担持体上に形成された潜像を可視画像化する。

トナー層規制部材は、現像ローラ上にトナーを均一な薄層状態にして供給するとともに、供給したトナーを摩擦帯電する。トナー層規制部材は、ウレタンゴムや金属板等の様に、ある程度の弾性を有する部材が用いられ、現像ローラに当接することにより現像ローラ上にトナーの薄層を形成する。現像ローラ上に形成されたトナーの薄層は、トナー粒子が最大で１０個分、好ましくは５個分以下の厚さを有するものである。

トナー層規制部材の現像ローラへの当接力は、１００ｍＮ／ｃｍ〜５Ｎ／ｃｍが好ましく、２００ｍＮ／ｃｍ〜４Ｎ／ｃｍが特に好ましい。当接力をこの範囲内にすることにより、搬送ムラを起こさずにトナー搬送が行えるので、白スジ等の画像不良の発生が回避される。また、当接力を上記範囲とすることにより、トナーを変形、破砕させずに現像ローラに供給することができる。

トナー補給補助部材は、現像ローラにトナーを安定に供給するためのものである。トナー補給補助部材には、例えば、撹拌羽根をつけた水車状のローラやスポンジ状のローラが使用されている。トナー補給補助部材の大きさ（直径）は、現像ローラの直径の０．２〜１．５倍が好ましく、この範囲のときに、現像ローラにトナーが過不足なく供給されて、画像不良のない良好な画像形成を可能にする。

また、本発明に係る画像形成方法に使用される像担持体としては、無機感光体、アモルファスシリコン感光体、有機感光体等が挙げられ、この中でも、有機感光体が特に好ましく、さらに、電荷輸送層と電荷発生層とを積層構造としたものが好ましい。

以下、本発明に係る画像形成方法に使用可能な現像器（現像装置）について具体的に説明する。

図３は本発明に係る現像ローラが搭載可能な現像装置２０の一例を示す外観図（ａ）と、断面構成の一例を示す概略図（ｂ）である。

図３に示す現像装置２０は、通常トナーカートリッジとも呼ばれ、画像形成装置に装填して収納されている非磁性１成分系トナー（非磁性１成分現像剤）で像担持体上に形成された潜像を現像することが可能である。現像装置２０は、本発明に係る現像ローラ１０と、現像ローラ１０の左側に設けられたバッファ室２２と、バッファ室２２に隣接するホッパ２３とを有する。現像ローラ１０は、図示しないモータにより図中反時計回り方向に回転駆動され、図示しない画像形成装置に組み込まれた状態にある像担持体と接触または近接する。

バッファ室２２にはトナー規制部材であるブレード２４が現像ローラ１０に圧接させた状態で配置されている。ブレード２４は、現像ローラ１０上のトナーの帯電量及び付着量を規制するものである。また、現像ローラ１０の回転方向に対してブレード２４の下流側に、現像ローラ１０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２５をさらに設けることも可能である。

現像ローラ１０には供給ローラ２６が押圧されている。供給ローラ２６は、図示しないモータにより現像ローラ１０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２６は、導電性の円柱基体と基体の外周にウレタンフォームなどで形成された発泡層を有する。

ホッパ２３には一成分現像剤であるトナーＴが収容されている。また、ホッパ２３にはトナーＴを攪拌する回転体２７が設けられている。回転体２７には、フィルム状の搬送羽根が取付けられており、回転体２７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２３とバッファ室２２を隔てる隔壁に設けられた通路２８を介してバッファ室２２に供給される。なお、搬送羽根の形状は、回転体２７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２８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２８に供給している。

また、通路２８には通路２８を閉鎖する弁２８１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２８右側面上側に固定され、トナーＴがホッパ２３から通路２８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２８を開けるようになっている。その結果、バッファ室２２内にトナーＴが供給される。

また、弁２８１の他端には規制部材２８２が取り付けられている。規制部材２８２と供給ローラ２６は、弁２８１が通路２８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２８２は、バッファ室２２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１０から供給ローラ２６に回収されたトナーＴがバッファ室２２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１０が矢印方向に回転駆動するとともに供給ローラ２６の回転によりバッファ室２２のトナーが現像ローラ１０上に供給される。現像ローラ１０上に供給されたトナーＴは、ブレード２４、補助ブレード２５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１０の回転に伴ってバッファ室２２に戻り、供給ローラ２６により現像ローラ１０から掻き取られ回収される。

また、現像装置２０に設けられる現像バイアス電源装置２９は、現像バイアス電圧Ｖｂの設定値（例えば５００Ｖ程度）を出力する直流電圧電源と交番電界（例えばＶｐｐが２．０ｋＶ，周波数２ｋＨｚ）を形成する交流電源装置より構成される。なお、「Ｖｐｐ」とは、交番電圧波形の振幅の山と谷の差であるピーク・トゥー・ピーク電圧を示す。

画像形成時、静電潜像担持体１１が、帯電装置（図示せず）により例えば８００Ｖ程度の電位に一様に帯電され、その後、所定部分がレーザ等の光学ヘッドにより露光されると、例えば１００Ｖ程度の電位に減衰されて静電潜像が形成される。

現像領域では、現像バイアス電源装置２９から印加される現像バイアス電圧Ｖｂと交番電圧により形成される電界の作用により、現像ローラ１０上で薄層形成していたトナーが現像ローラ１０周面から飛翔してパウダクラウド化する。そして、静電潜像が形成されている静電潜像担持体上にトナー供給が行われ、静電潜像が現像されてトナー像が形成される。

現像ローラ１０上に形成されるトナー層の厚さは、例えば静電潜像担持体１５の周速を１００ｍｍ／ｓｅｃ、現像ローラ１０の周速を２００ｍｍ／ｓｅｃ、トナー規制部材２４が現像ローラ１０を押圧する押圧力を１０〜１００Ｎ／ｍとすると、１．５層程度（トナー粒子１．５個分程度）の厚みとすることができる。

なお、本発明に係る現像ローラを搭載可能な現像装置の構成は、図３に示すトナーカートリッジに限定されるものではない。

次に、図３に示す現像装置２０が搭載可能な、すなわち、本発明に係る現像ローラを用いてトナー画像形成が可能なフルカラー画像形成装置の一例を図４に示す。なお、図３の現像装置２０が搭載可能な画像形成装置は図４のもののみに限定されるものではない。

図４の画像形成装置は、回転駆動される感光体ドラム１５の周囲に、感光体ドラム１５表面を所定電位に均一帯電させる帯電装置１６、感光体ドラム１５上の残留トナーを除去するクリーナ１７が設けられている。

レーザ走査光学系１８は、帯電装置１６により均一帯電された感光体ドラム１５上を走査露光し、感光体ドラム１５上に静電潜像を形成する。レーザ走査光学系１８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、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。そして、上記各色の印字データに基づいて、レーザビームが順次出力され、感光体ドラム１５上を走査露光して、各色毎の静電潜像を形成する。

本発明に係る現像装置２０を収納した現像装置ユニット３０は、静電潜像が形成された感光体ドラム１５に各色トナーを供給して現像を行う。現像装置ユニット３０には、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成分トナーをそれぞれ収納した４つの現像装置２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋが装着され、支軸３３を中心に回転して、各現像装置２０が感光体ドラム１５と対向する位置に導かれる。

現像装置ユニット３０は、レーザ走査光学系１８により感光体ドラム１５上に各色の静電潜像が形成される毎に、支軸３３を中心に回転し、対応する色のトナーを収容した現像装置２０を感光体ドラム１５に対向する位置に導く。そして、各現像装置２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋより感光体ドラム１５上に、帯電された各色トナーを順次供給して現像を行う。

図４の画像形成装置は、現像装置ユニット３０より感光体ドラム１５の回転方向下流側に無端状の中間転写ベルト４０が設けられ、感光体ドラム１５と同期して回転駆動する。中間転写ベルト４０は、１次転写ローラ４１により押圧された部位で感光体ドラム１５と接触し、感光体ドラム１５上に形成されたトナー画像を転写する。また、中間転写ベルト４０を支持する支持ローラ４２と対向して、２次転写ローラ４３が回転可能に設けられ、支持ローラ４２と２次転写ローラ４３との対向する部位で、中間転写ベルト４０上のトナー画像が記録紙等の記録材Ｓ上に押圧転写される。

なお、現像装置ユニット３０と中間転写ベルト４０との間には、中間転写ベルト４０上の残留トナーを除去するクリーナ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。

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を収容する給紙トレイ６１と、給紙トレイ６１に収容した記録材Ｓを１枚ずつ給紙する給紙ローラ６２、給紙した記録材Ｓを２次転写部位に送るタイミングローラ６３より構成される。

トナー画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に搬送され、定着装置７０で転写されたトナー画像が記録材Ｓ上に定着される。定着後、記録材Ｓは垂直搬送路８０を搬送され、装置本体１００の上面に排出される。

以下、実施例を挙げて本発明の実施態様を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
１．現像ローラの作製
以下の手順により、「現像ローラ１〜１８」を作製した。
（１）現像ローラ１の作製
誘電率の値が５．３のウレタン樹脂１００質量部、ファーネスブラック２０質量部、架橋アクリル樹脂粒子（平均１次粒径１５μｍ、誘電率３．５）２０質量部をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）４００質量部に混合分散させて「樹脂層用塗布液１」を作製した。なお、上記ウレタン樹脂及び架橋アクリル樹脂粒子の誘電率は前述した誘電率測定方法により測定、算出した値である。

次に、直径１６ｍｍのＳＵＳ３０３製シャフトの周面に、「樹脂層用塗布液１」を乾燥時の厚さが１０μｍになる様に塗布し、１３０℃の加熱処理を１時間行って、図１（ａ）に示す構造を有する「現像ローラ１」を作製した。
（２）現像ローラ２の作製
上記「現像ローラ１」の作製で用いた架橋アクリル樹脂粒子に代えて、平均１次粒径１５μｍ、誘電率４．５の架橋アクリル樹脂粒子２０質量部、ファーネスブラックの含有量を３０質量部に変更し、他は同様の手順で「樹脂層用塗布液２」を作製した。そして、上記「樹脂層用塗布液２」を「現像ローラ１」の作製時と同じ条件でシャフト周面に塗布、乾燥処理することにより、「現像ローラ２」を作製した。
（３）現像ローラ３の作製
上記「現像ローラ１」の作製で用いた架橋アクリル樹脂粒子に代えて、平均１次粒径１５μｍ、誘電率２．７の架橋アクリル樹脂粒子２０質量部に変更した他は、同様の手順で「樹脂層用塗布液３」を作製した。そして、上記「樹脂層用塗布液３」を「現像ローラ１」の作製時と同じ条件でシャフト周面に塗布、乾燥処理することにより、「現像ローラ３」を作製した。
（４）現像ローラ４の作製
上記「現像ローラ１」の作製で用いた架橋アクリル樹脂粒子に代えて、平均１次粒径１５μｍ、誘電率２．０の架橋アクリル樹脂粒子２０質量部に変更した他は、同様の手順で「樹脂層用塗布液４」を作製した。そして、上記「樹脂層用塗布液４」を「現像ローラ１」の作製時と同じ条件でシャフト周面に塗布、乾燥処理することにより、「現像ローラ４」を作製した。
（５）現像ローラ５の作製
上記「現像ローラ１」の作製で用いた架橋アクリル樹脂粒子に代えて、平均１次粒径１５μｍ、誘電率２．３のポリエチレン樹脂粒子２０質量部に変更した他は、同様の手順で「樹脂層用塗布液５」を作製した。そして、上記「樹脂層用塗布液５」を「現像ローラ１」の作製時と同じ条件でシャフト周面に塗布、乾燥処理することにより、「現像ローラ５」を作製した。
（６）現像ローラ６の作製
上記「現像ローラ１」の作製で用いた架橋アクリル樹脂粒子に代えて、平均１次粒径１５μｍ、誘電率２．４のポリスチレン樹脂粒子２０質量部、ファーネスブラックの含有量を３０質量部に変更し、他は同様の手順で「樹脂層用塗布液６」を作製した。そして、上記「樹脂層用塗布液６」を「現像ローラ１」の作製時と同じ条件でシャフト周面に塗布、乾燥処理することにより、「現像ローラ６」を作製した。
（７）現像ローラ７の作製
上記「現像ローラ１」の作製において、誘電率の値が５．３のウレタン樹脂に代えて、誘電率の値が５．５のフェノール樹脂１００質量部、ファーネスブラックの含有量を４０質量部に変更し、他は同様の手順で「樹脂層用塗布液７」を作製した。そして、上記「樹脂層用塗布液７」を「現像ローラ１」の作製時と同じ条件でシャフト周面に塗布、乾燥処理することにより、「現像ローラ７」を作製した。
（８）現像ローラ８の作製
上記「現像ローラ７」の作製で用いた架橋アクリル樹脂粒子に代えて、平均１次粒径１５μｍ、誘電率２．３のポリエチレン樹脂粒子２０質量部に変更した他は、同様の手順で「樹脂層用塗布液８」を作製した。そして、上記「樹脂層用塗布液８」を「現像ローラ７」の作製時と同じ条件でシャフト周面に塗布、乾燥処理することにより、「現像ローラ８」を作製した。
（９）現像ローラ９の作製
上記「現像ローラ７」の作製で用いた架橋アクリル樹脂粒子に代えて、平均１次粒径１５μｍ、誘電率２．４のポリスチレン樹脂粒子２０質量部に変更した他は、同様の手順で「樹脂層用塗布液９」を作製した。そして、上記「樹脂層用塗布液９」を「現像ローラ７」の作製時と同じ条件でシャフト周面に塗布、乾燥処理することにより、「現像ローラ９」を作製した。
（１０）現像ローラ１０の作製
上記「現像ローラ１」の作製において、誘電率の値が５．３のウレタン樹脂に代えて、誘電率の値が４．５のポリアクリル樹脂１００質量部、ファーネスブラックの含有量を４０質量部に変更し、他は同様の手順で「樹脂層用塗布液１０」を作製した。そして、上記「樹脂層用塗布液１０」を「現像ローラ１」の作製時と同じ条件でシャフト周面に塗布、乾燥処理することにより、「現像ローラ１０」を作製した。
（１１）現像ローラ１１の作製
上記「現像ローラ１０」の作製で用いた架橋アクリル樹脂粒子に代えて、平均１次粒径１５μｍ、誘電率２．３のポリエチレン樹脂粒子２０質量部に変更した他は、同様の手順で「樹脂層用塗布液１１」を作製した。そして、上記「樹脂層用塗布液１１」を「現像ローラ１０」の作製時と同じ条件でシャフト周面に塗布、乾燥処理することにより、「現像ローラ１１」を作製した。
（１２）現像ローラ１２の作製
上記「現像ローラ１０」の作製で用いた架橋アクリル樹脂粒子に代えて、平均１次粒径１５μｍ、誘電率２．４のポリスチレン樹脂粒子２０質量部に変更した他は、同様の手順で「樹脂層用塗布液１２」を作製した。そして、上記「樹脂層用塗布液１２」を「現像ローラ１０」の作製時と同じ条件でシャフト周面に塗布、乾燥処理することにより、「現像ローラ１２」を作製した。
（１３）現像ローラ１３の作製
「現像ローラ１」の作製において、「樹脂層用塗布液１」に加え、誘電率の値が５．３のウレタン樹脂１００質量部とファーネスブラック２０質量部をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）３００質量部に混合分散させた「樹脂層用塗布液１３」を作製した。

次に、直径１６ｍｍのＳＵＳ３０３製シャフトの周面に、「樹脂層用塗布液１」を乾燥時の厚さが８μｍになる様に塗布し、１３０℃の加熱処理を５０分行った後、さらに、「樹脂層用塗布液１３」を乾燥時の厚さが６μｍになる様に塗布した。１３０℃の加熱処理を４０分間行って、図１（ｂ）に示す２層構造の「現像ローラ１３」を作製した。
（１４）現像ローラ１４の作製
「現像ローラ４」の作製において、直径１６ｍｍのＳＵＳ３０３製シャフト周面に、「樹脂層用塗布液４」を乾燥時の厚さが８μｍになる様に塗布し、１３０℃の加熱処理を５０分間行った。その後、さらに、「樹脂層用塗布液１３」を乾燥時の厚さが６μｍになる様に塗布し、１３０℃の加熱処理を４０分間行って、図１（ｂ）に示す２層構造の「現像ローラ１４」を作製した。
（１５）現像ローラ１５の作製
「現像ローラ７」の作製において、「樹脂層用塗布液７」に加え、誘電率の値が５．５のウレタン樹脂１００質量部とファーネスブラック４０質量部をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）３００質量部に混合分散させた「樹脂層用塗布液１５」を作製した。

次に、直径１６ｍｍのＳＵＳ３０３製シャフトの周面に、「樹脂層用塗布液７」を乾燥時の厚さが８μｍになる様に塗布し、１３０℃の加熱処理を５０分行った後、さらに、「樹脂層用塗布液１５」を乾燥時の厚さが６μｍになる様に塗布した。１３０℃の加熱処理を４０分間行って、図１（ｂ）に示す２層構造の「現像ローラ１５」を作製した。
（１６）現像ローラ１６の作製
「現像ローラ８」の作製において、直径１６ｍｍのＳＵＳ３０３製シャフト周面に、「樹脂層用塗布液８」を乾燥時の厚さが８μｍになる様に塗布し、１３０℃の加熱処理を５０分間行った。その後、さらに、「樹脂層用塗布液１５」を乾燥時の厚さが６μｍになる様に塗布し、１３０℃の加熱処理を４０分間行って、図１（ｂ）に示す２層構造の「現像ローラ１６」を作製した。
（１７）現像ローラ１７の作製
誘電率の値が２．３のポリエチレン樹脂１００質量部、ファーネスブラック２０質量部、架橋ポリウレタン樹脂粒子（平均１次粒径２５μｍ、誘電率５．３）２０質量部をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）４００質量部に混合分散させて「樹脂層用塗布液１７」を作製した。なお、上記ポリエチレン樹脂及び架橋ポリウレタン樹脂粒子の誘電率は前述した誘電率測定方法により測定、算出した値である。

次に、直径１６ｍｍのＳＵＳ３０３製シャフトの周面に、「樹脂層用塗布液１７」を乾燥時の厚さが１０μｍになる様に塗布し、１３０℃の加熱処理を１時間行って、図１（ａ）に示す構造を有する「現像ローラ１７」を作製した。
（１８）現像ローラ１８の作製
誘電率の値が２．０のポリアクリル樹脂１００質量部、ファーネスブラック２０質量部、架橋ポリウレタン樹脂粒子（平均１次粒径２５μｍ、誘電率５．３）２０質量部をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）４００質量部に混合分散させて「樹脂層用塗布液１８」を作製した。なお、上記ポリアクリル樹脂及び架橋ポリウレタン樹脂粒子の誘電率は前述した誘電率測定方法により測定、算出した値である。

次に、直径１６ｍｍのＳＵＳ３０３製シャフトの両面に、「樹脂層用塗布液１８」を乾燥時の厚さが１０μｍになる様に塗布し、１３０℃の加熱処理を１時間行って、図１（ａ）に示す構造を有する「現像ローラ１８」を作製した。

この様にして、導電性の樹脂層を有する「現像ローラ１〜１８」を作製した。「現像ローラ１〜１８」の各性能を表１に示す。

２．トナーの作製
（１）「樹脂粒子分散液１」の作製
撹拌装置を取り付けたフラスコに、ペンタエリスリトールテトラステアリン酸エステル７２．０質量部を、スチレン１１５．１質量部、ｎ−ブチルアクリレート４２．０質量部、及び、メタクリル酸１０．９質量部からなる単量体混合液に添加し、８０℃に加温して溶解させた。

一方、撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けたセパラブルフラスコに、アニオン系界面活性剤（ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム：ＳＤＳ）７．０８質量部をイオン交換水２７６０質量部に溶解させた界面活性剤溶液を投入し、窒素気流下で撹拌速度２３０ｒｐｍで撹拌しながら８０℃に昇温させた。次いで、循環経路を有する機械式分散機「クレアミックス（エム・テクニック（株）製）」により、前記界面活性剤溶液（８０℃）中に前記単量体溶液（８０℃）を混合分散させ、均一な分散粒子径を有する乳化粒子（油滴）が分散された乳化液を調製した。

この分散液に、重合開始剤（過硫酸カリウム：ＫＰＳ）０．８４質量部をイオン交換水２００質量部に溶解させた開始剤溶液を添加し、この系を８０℃にて３時間にわたり加熱・撹拌して重合反応を行った。得られた反応溶液に、重合開始剤（ＫＰＳ）７．７３質量部をイオン交換水２４０質量部に溶解させた溶液を添加し、１５分後に温度を８０℃とした後、スチレン３８３．６質量部、ｎ−ブチルアクリレート１４０．０質量部、メタクリル酸３６．４質量部、及び、ｎ−オクチルメルカプタン１２質量部からなる混合液を１００分間かけて滴下し、この系を８０℃で６０分間にわたり加熱・撹拌させた後、この系を４０℃まで冷却することにより、ワックスを含有する樹脂粒子分散液（以下、「ラテックス（１）」という。）を作製した。
（２）「着色剤分散液Ｋ」の作製
一方、ｎ−ドデシル硫酸ナトリウム９．２質量部をイオン交換水１６０質量部に撹拌溶解した。この溶液を撹拌しながら、着色剤としてカーボンブラック「モーガルＬ」（キャボット社製）２０質量部を徐々に添加し、次いで、機械式分散機「クレアミックス」（エム・テクニック（株）製）を用いて分散処理することにより、「着色剤分散液Ｋ」を調製した。「着色剤分散液Ｋ」における着色剤粒子の粒子径を電気泳動光散乱光度計「ＥＬＳ−８００」（大塚電子社製）で測定したところ、重量平均粒子径で１２０ｎｍであった。
（３）「着色粒子１Ｋ」の作製
温度センサー、冷却管、撹拌装置（撹拌翼を２枚有し、交差角が２０°）、形状モニタリング装置を取り付けた反応容器（四つ口フラスコ）に、「樹脂粒子分散液１」１２５０質量部（固形分換算）、イオン交換水２０００質量部、「着色剤分散液１」全量を投入し、内温を２５℃に調整後、この分散液混合溶液に５モル／リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加してｐＨを１０．０に調整した。次いで、塩化マグネシウム・６水和物５２．６質量部をイオン交換水７２質量部に溶解した水溶液を、撹拌下２５℃にて１０分間かけて添加した。その後、直ちに昇温を開始し、この系を５分間かけて９５℃まで昇温（昇温速度１４℃／分）させた。

この状態で「マルチサイザー３（ベックマン・コールター社製）」にて凝集粒子の粒径を測定し、体積基準メディアン径（Ｄ５０）が６．５μｍになった時点で、塩化ナトリウム１１５質量部をイオン交換水７００質量部に溶解した水溶液を添加して粒子成長を停止させた。さらに、液温度９０℃にて８時間にわたり加熱撹拌（撹拌回転数１２０ｒｐｍ）して融着を継続させて熟成処理した後、この系を１０℃／分の条件で３０℃まで冷却し、塩酸を添加してｐＨを３．０に調整し、撹拌を停止した。

生成した粒子を濾過し、イオン交換水で繰り返し洗浄して遠心分離装置によって液中分級処理し、その後、フラッシュジェットドライヤを用いて乾燥処理して含水率１．０質量％の「着色粒子１Ｋ」を生成した。
（４）トナーの作製
上記「着色粒子１Ｋ」に、数平均一次粒子径が１２ｎｍ、疎水化度が６５の疎水性シリカを０．８質量部、数平均一次粒子径が３０ｎｍ、疎水化度が５５の疎水性チタニアを０．５質量部添加し、ヘンシェルミキサーにて混合して、非磁性一成分現像剤である「トナー１Ｋ」を作製した。

この様に作製した「トナー１Ｋ」と前述の各「現像ローラ１〜１８」を搭載した現像装置を準備し、以下に示す評価実験を行った。
３．評価実験
非磁性一成分現像方式を採用した市販のカラーレーザプリンタ「Ｍａｇｉｃｏｌｏｒ ５４４０ＤＬ（コニカミノルタビジネステクノロジーズ（株）製）」に、上記「現像ローラ１〜１６」と上記「トナー１Ｋ」を現像装置を搭載し、黒色画像による評価を行った。表２に示す様に、現像ローラ１〜３、６、７、１０〜１３、及び、１５を用いた現像装置による評価を実施例１〜１０、現像ローラ４、５、８、９、１４、１６〜１８を用いた現像装置による評価を比較例１〜８とした。

常温常湿環境（２０℃、５０％ＲＨ）下で、３０００枚の連続プリントを実施し、以下に示す評価を行うことにより、連続プリント実施に伴う現像ローラの帯電性能を評価した。なお、３０００枚の連続プリントは画素率が５％となるＡ４サイズの画像を出力した。

また、評価に用いた画像は、画素率が６％のオリジナル画像（ハーフトーン画像、人物顔写真、ベタ白画像、ベタ画像がそれぞれ１／４等分にあるＡ４サイズのオリジナル画像）を用いた。

〈平均最大濃度〉
３０００枚の連続プリント終了時に出力した評価用画像上のベタ画像部の濃度測定を行って最大濃度を評価した。ベタ画像部上で任意の１０点を選択し、マクベス反射濃度計（ＲＤ−９１８）を使用して反射濃度を測定し、その中で濃度が最大と最小になったものを除いた８点の濃度から平均濃度を算出した。

〈画像濃度変動〉
開始時及び３０００枚の連続プリント終了時に出力した評価用画像上のベタ画像部における濃度の変動を評価した。ベタ画像部上で任意の１０点を選択し、マクベス反射濃度計（ＲＤ−９１８）を使用して反射濃度を測定し、その中で濃度が最大と最小になったものを除いた８点の濃度から平均濃度を算出した。この様にして算出した連続プリント開始時と終了時の平均濃度の差を求め、これを画像濃度変動とした。画像濃度の差が０．１５未満のものを合格とした。

〈画像濃度ムラ〉
３０００枚のプリント終了後に出力した評価用画像上のハーフトーン画像部とベタ黒画像部で評価を行った。各画像部上で任意の１０点を選択し、マクベス反射濃度計（ＲＤ−９１８）を使用して反射濃度を測定し、その中から最大濃度と最小濃度を見つけ、その濃度差を画像濃度ムラとして評価した。ハーフトーン画像部における濃度差は０．０５以下、ベタ画像部における濃度差は０．１０以下となるものを合格とした。

〈転写ぬけ〉
連続プリント作成開始時の初期段階と３０００枚目のプリント画像上の転写ぬけを白ポチの発生数で評価した。白ポチの発生数が５個未満のものを合格とした。

○：白ポチの発生がみられなかった
△：白ポチの発生数が１個乃至４個
×：白ポチの発生数が５個以上
〈黒ポチ〉
連続プリント作成開始時の初期段階と３０００枚目のプリント画像のハーフトーン画像、人物顔写真、ベタ白画像上における黒ポチの発生を評価した。径０．４ｍｍ以上の黒ポチの発生数で評価を行い、発生数が５個未満のものを合格とした。

○：黒ポチの発生がみられなかった
△：黒ポチの発生数が１個乃至４個
×：黒ポチの発生数が５個以上
結果を表２に示す。

表２に示す様に、本発明の構成要件を満たす実施例１〜１０では、作成されたトナー画像上に濃度変動や濃度ムラ、黒ポチ、白ポチといった画像欠陥がみられず、帯電ムラに起因するとみられる問題が発生せずに均一なトナー帯電が行えることが確認された。一方、比較例１〜８では３０００枚のプリント終了時に白ポチあるいは黒ポチの発生がみられ、現像ローラ上で均一なトナー帯電が行えないことが示された。

また、実施例１〜１０の平均最大濃度の結果より、本発明に係る現像ローラのうち、導電性シャフト上に粗さ付与粒子を含有する樹脂層のみを有するものは高濃度のトナー画像が得られている。この結果から、粗さ付与粒子の作用が強く発現される１層の現像ローラでは、像担持体へのトナー供給量が増大することにより、メリハリのあるトナー画像が得られることが確認された。

本発明に係る現像ローラに該当するものの断面構成図である。 表面抵抗値の測定方法を説明する模式図である。 本発明に係る現像ローラが搭載可能な現像装置の一例をす模式図である。 本発明に係る現像ローラが使用可能な画像形成装置の概略図である。

符号の説明

１０ 現像ローラ
１１ シャフト
１２ 樹脂層
１３ 粗さ付与粒子
１５ 感光体ドラム（像担持体）
２０ 現像装置（トナーカートリッジ）
３０ 現像装置ユニット
４０ 中間転写ベルト
６０ 給紙手段
７０ 定着装置
Ｓ 記録材
Ｔ トナー

Claims (3)

1. 導電性シャフト上に少なくとも１層の導電性の樹脂層を有する現像ローラであって、
   前記現像ローラは、
   前記導電性シャフトに導電性の樹脂層を隣接させて配置し、
   且つ、その樹脂層中に、現像ローラ表面へ粗さを付与する粗さ付与粒子を含有させ、
   前記粗さ付与粒子の誘電率をε（ｓｐ）、前記樹脂層を構成する樹脂の誘電率をε（ｓｂ）としたときに、
   ε（ｓｐ）−３＜ε（ｓｂ）＜ε（ｓｐ）＋３
   の関係を有することを特徴とする現像ローラ。
2. 前記現像ローラは、前記導電性シャフト上に前記粗さ付与粒子を含有する樹脂層のみを有することを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
3. 導電性シャフトの外周に少なくとも１層の導電性の樹脂層を有する現像ローラ表面にトナーを担持し、担持されたトナーを像担持体上に供給して像担持体上の静電潜像を現像する工程を有する画像形成方法において、
   前記像担持体上にトナーを供給する現像ローラは、
   前記導電性シャフトに導電性の樹脂層を隣接させて配置し、
   且つ、その樹脂層中に、現像ローラ表面へ粗さを付与する粗さ付与粒子を含有させ、
   前記粗さ付与粒子の誘電率をε（ｓｐ）、前記樹脂層を構成する樹脂の誘電率をε（ｓｂ）としたときに、
   ε（ｓｐ）−３＜ε（ｓｂ）＜ε（ｓｐ）＋３
   の関係を有することを特徴とする画像形成方法。

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