特許 6335744 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6335744

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年5月30日

(54)【発明の名称】現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/08 20060101AFI20180521BHJP

   G03G 9/08 20060101ALI20180521BHJP

   F16C 13/00 20060101ALI20180521BHJP

【ＦＩ】

   G03G15/08 235

   G03G9/08 371

   G03G9/08 374

   G03G9/08 365

   F16C13/00 Z

【請求項の数】14

【全頁数】38

(21)【出願番号】特願2014-204983(P2014-204983)

(22)【出願日】2014年10月3日

(65)【公開番号】特開2016-75758(P2016-75758A)

(43)【公開日】2016年5月12日

【審査請求日】2017年9月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】316018166

【氏名又は名称】エスプリンティンソリューション株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087642

【弁理士】

【氏名又は名称】古谷 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100082946

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 昭広

(74)【代理人】

【識別番号】100121061

【弁理士】

【氏名又は名称】西山 清春

(74)【代理人】

【識別番号】100195693

【弁理士】

【氏名又は名称】細井 玲

(74)【代理人】

【識別番号】100107456

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 成人

(74)【代理人】

【識別番号】100148596

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 和弘

(74)【代理人】

【識別番号】100130052

【弁理士】

【氏名又は名称】大阪 弘一

(72)【発明者】

【氏名】大野 学

【審査官】 飯野 修司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１３０２２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２４２４２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２１９０２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０９５２８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２０２０８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１７６７４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／００３９６７１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−０５７９４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｇ １５／０８

Ｆ１６Ｃ １３／００

Ｇ０３Ｇ ９／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

現像剤を収容する現像剤収容室と、
回転可能に配設され、前記現像剤収容室に収容された現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の外周面上に供給された前記現像剤の層厚を規制するための現像剤規制部材とを備える現像装置であって、
前記現像剤は、着色剤と結着樹脂とを有する着色粒子の表面に、シリコーンオイル処理無機微粉体を構成成分として含有する無機微粒子を付着及び／又は固定化したものであり、
前記現像剤担持体の前記外周面には、凸部及び凹部が規則的に配置された現像剤担持面が形成されていると共に、
前記凹部の表面には、微小凹部が形成され、
前記微小凹部の深さは、前記無機微粒子の平均一次粒径の２．０倍以上３０倍以下であることを特徴とする現像装置。

【請求項2】

前記現像剤担持体は、外周面に現像剤を担持する現像ローラであって、前記外周面には、前記現像ローラの周方向及び前記現像ローラの回転軸方向に対して傾斜する方向に形成された螺旋状に連続する傾斜溝によって設けられた前記凸部及び前記凹部が規則的に配置された現像剤担持面が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。

【請求項3】

前記現像剤担持体の外周面には、互いに交差するように形成された複数の傾斜溝によって設けられた複数の凸部及び凹部が規則的に配置された現像剤担持面が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。

【請求項4】

前記現像剤は、前記無機微粒子を、前記着色粒子１００質量部に対して、２質量部以上８質量部以下で付着及び／又は固定化してなり、
前記無機微粒子中のシリコーンオイルの含有率は、１．５ｍｇ／ｇ以上２５ｍｇ／ｇ以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の現像装置。

【請求項5】

前記無機微粒子を１５０℃で１０分間、加熱した際に発生する低分子量シロキサンの発生量が、１０μｇ／ｇ以下であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の現像装置。

【請求項6】

前記現像剤は負帯電性現像剤であり、
前記シリコーンオイル処理無機微粉体は、アミノ変性シリコーンオイル又はアミノ変性シリコーンオイルを含有するシリコーンオイルで処理されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の現像装置。

【請求項7】

前記無機微粒子を１５０℃で１０分間、加熱した際に発生する低分子量アミンの発生量が、３μｇ／ｇ以下であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の現像装置。

【請求項8】

前記現像剤中の前記着色粒子はワックス成分を含有し、
前記ワックス成分は、「ＡＳＴＭ−Ｄ３４１８−８２」に準じて測定されたＤＳＣ曲線において、５０℃以上１１０℃未満の領域に、少なくとも一つの吸熱ピークを呈することを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の現像装置。

【請求項9】

前記現像剤規制部材は、前記現像剤担持体の回転軸に平行な幅方向に延び且つ端部を有する弾性当接体を備えると共に、前記現像剤担持体の外周面に当接するように配置され、
前記現像剤担持体に対する前記現像剤規制部材の当接部分の表面硬度の比率は、０．２０以上１．００未満であることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の現像装置。

【請求項10】

静電像担持体と、
前記静電像担持体の表面の静電像を現像する為の現像装置とを備え、
画像形成装置に着脱可能にカートリッジ化されたプロセスカートリッジであって、
前記現像装置が、請求項１〜９の何れか一項に記載の現像装置であるプロセスカートリッジ。

【請求項11】

前記静電像担持体の表面に電荷を付与する為の帯電装置が、接触型帯電器であることを特徴とする請求項１０に記載のプロセスカートリッジ。

【請求項12】

静電像担持体と、
前記静電像担持体の表面の静電像を現像する為の現像装置とを備えた画像形成装置であって、
前記現像装置が、請求項１〜９の何れか一項に記載の現像装置である画像形成装置。

【請求項13】

静電像担持体の表面に電荷を付与する為の帯電装置が、接触型帯電器であることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。

【請求項14】

請求項１０又は１１に記載のプロセスカートリッジを着脱可能に備えることを特徴とする画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置であって、特に、規則的に配置された凸部及び凹部を表面に有する現像担持体を備えた現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。

【0002】

画像形成装置は、電子写真画像形成方式を用いて記録材（記録媒体）に画像を形成するものである。画像形成装置としては、複写機、プリンター、ファクシミリ装置、ワードプロセッサー及びこれら等を複数備えた複合機等が少なくとも含まれる。

【0003】

現像装置は、電子写真感光体などの像担持体上の静電像を、現像剤を用いて可視像化する為の装置である。
プロセスカートリッジは、電子写真感光体と、少なくとも、電子写真感光体に作用するプロセス手段としての現像手段とを一体的化し、画像形成装置本体に対して着脱可能としたものである。

【背景技術】

【0004】

電子写真方式を利用した画像形成装置は、一般的に、静電潜像担持体として電子写真感光体ドラム（以下、「感光体ドラム」と称す）を有し、帯電装置によって電荷を付与することで一様に帯電した感光体ドラムの外周面を選択的に露光して静電像を形成する。画像形成装置では、現像剤担持体である現像ローラに担持された現像剤（以下、「トナー」とも称す）によって、静電像をトナー像として顕像化する。そして、画像形成装置は、感光体ドラムの外周面上に形成されたトナー像を、中間転写体を介して又は介さずに記録材に転写し、記録材上に転写されたトナー像に熱や圧力を加えることでトナー像を記録材に定着させて画像記録を行う。

【0005】

このような画像形成装置では、高精度の画像を安定的に形成するためにトナーの帯電性を向上させることが必要である。例えば、現像ローラの現像剤担持面に規則的に配置された凸部及び凹部を有する現像装置がある（例えば、特許文献１参照）。規則的に配置された凹凸形状を表面に有する現像ローラを用いることにより、トナーをムラなく転動させて良好に帯電させることを可能とした現像装置が提案されている。

【0006】

しかしながら、上記の如き凹凸形状を有する現像ローラは、出願人が自ら指摘するように、特に粒径の小さなトナーの搬送性に問題を有していた。そこで、トナーの搬送性を改善するために、トナー中にシリコーンオイルやフッ素オイルを直接添加したり混合したりすることで得られた現像剤がある。この現像剤を用いて、現像ローラ上に均一な凝集粒径を呈するトナーの凝集体を発生させることで、トナーの搬送性を改善すると共にトナーの飛散を防止し、トナーの帯電性の向上を試みた現像装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００７−１２１９４７号公報

【特許文献2】特開２００８−２４２４２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上記の特許文献２の現像装置では、現像ローラ上に配設された凹凸形状を利用して、トナーの凝集体を発生させる為、トナーの搬送性や飛散防止には有効であり、ソリッド画像やライン画像のような２値再現性が求められるプリントアウト画像の現像に適用可能であった。

【0009】

しかしながら、本発明者らが鋭意検討したところ、現像ローラ上で凝集化されたトナーを、現像バイアスに交流成分を重畳させても、元来の単独粒子の状態に戻すことが非常に困難であり、その結果、高解像度の画像再現性を犠牲にするばかりか、現像時のγ−カーブ（現像コントラスト電位に対するトナー現像量）の傾きが大きくなり過ぎてしまい、中間調の画像再現性に課題を有していることが判明した。

【0010】

また、トナーがシリコーンオイル等によって凝集した状態で挙動すると、現像剤担持体を均一に帯電させることが非常に困難であり、特に新たな現像剤を補給した際には、著しい非画像領域（印刷背景）のトナー汚れ（所謂、画像かぶり）も発生し、画像形成を多数回繰り返した場合、トナー供給ローラの空孔内にトナーの凝集体が発生してしまい、さらに悪化すると、画像上に縦筋状の画像欠陥を生じることが判った。

【0011】

ところで、上記の如き画像形成装置では、長期にわたって、安定した画像を提供することが求められている。しかしながら、本発明者等が検討したところ、シリコーンオイル等を直接添加した現像剤を長期にわたって使用し続けたり、未使用の状態で長期間放置した現像剤を画像形成に供した場合、トナー中に添加したシリコーンオイルの影響によりトナーが経時変化し、回復不可能な非画像領域のトナー汚れが発生するといった潜在的な問題を有することも知見した。

【0012】

このように現像剤担持面に凸部と凹部が規則的に配置された現像ローラを有する現像装置において、高画質化や画像安定化の為に、適応し得るトナーも含めた包括的な検討が必要とされている。

【0013】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、現像剤担持面に凸部と凹部が規則的に配置された現像ローラの優れた特性を発揮させるべく、この現像ローラに適応するトナー中へのシリコーンオイルの添加方法を改良することにより、上記の如きトナー凝集体を発生させることなくトナーの搬送性を改善すると共に、トナーの飛散の抑制やトナーの帯電性にも優れ、中間調の画像再現性向上を図った現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。

【0014】

また、トナーの補給時に発生するプリントアウト画像の品質低下や、画像形成を多数回繰り返した際に発生が予想される画像欠陥を未然に防止することが可能な現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。

【0015】

更には、現像装置を未使用の状態で長期間放置した際に生じるプリントアウト画像の品質劣化を改善した現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0016】

本発明は、現像剤を収容する現像剤収容室と、回転可能に配設され、現像剤収容室に収容された現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、現像剤担持体の外周面上に供給された現像剤の層厚を規制するための現像剤規制部材とを備える現像装置である。
現像剤は、着色剤と結着樹脂とを有する着色粒子の表面に、シリコーンオイル処理無機微粉体を構成成分として含有する無機微粒子を付着及び／又は固定化したものである。
現像剤担持体の外周面には、凸部及び凹部が規則的に配置された現像剤担持面が形成されている。
凹部の表面には、微小凹部が形成されている。
微小凹部の深さは、無機微粒子の平均一次粒径の２．０倍以上３０倍以下である。

【0017】

この現像装置によれば、現像剤担持体の外周面に、凸部と凹部とが規則的に配置された現像剤担持面が設けられているので、現像剤の担持量及び帯電量の変動を小さくすることができる。
また、凹部の表面に特定の深さを有する微小凹部を設けると共に、現像剤中にシリコーンオイル処理無機微粉体を存在させることにより、微小凹部にシリコンオイル処理無機微粉体を担持させて、現像剤担持面の表面にシリコーンオイル皮膜を迅速且つ継続的に形成することが可能である。その結果、現像剤担持面への現像剤等の固着や汚染を防止しつつ、現像剤に好ましい帯電性を付与することが出来る。

【0018】

また、この現像装置に用いられる現像剤は、着色粒子の表面に、シリコーンオイル処理無機微粉体を構成成分として含有する無機微粒子を付着及び／又は固化しているので、シリコーンオイル処理無機微粉体を、微小凹部に継続的に供給／担持させることが可能となり、現像特性を向上させることができる。この現像剤によれば、使用条件による影響を抑制し、現像特性を長期にわたって安定させる。
また、微小凹部の深さが、無機微粒子の平均一次粒径の２．０倍以上３０倍以下であるので、微小凹部にシリコーンオイル処理無機微粉体を供給／担持させ易くなる。

【0019】

また、現像剤担持体としては、外周面に現像剤を担持する現像ローラを用いることができる。
現像剤担持面には、現像ローラの周方向及び現像ローラの回転軸方向に対して傾斜して螺旋状に連続する傾斜溝が設けられて、凸部及び凹部が規則的に配置されている構成でもよい。

【0020】

現像剤担持体の外周面には、互いに交差するように形成された複数の傾斜溝によって設けられた複数の凸部及び凹部が規則的に配置された現像剤担持面が設けられていてもよい。

【0021】

また、現像剤は、無機微粉体を、着色粒子１００質量部に対して、２質量部以上８質量部以下で付着及び／又は固定化されている。
無機微粒子中のシリコーンオイルの含有率は、１．５ｍｇ／ｇ以上２５ｍｇ／ｇ以下であってもよい。

【0022】

無機微粒子を１５０℃で１０分間、加熱した際に発生する低分子量アミンの発生量が、１０μｇ／ｇ以下でもよい。
更に、シリコーンオイル処理無機微粉体を構成成分として含有する無機微粉体から発生する低分子量シロキサン量を１０μｇ／ｇ以下とすることで、トナー粒子に対するケミカルアタックを防止することが可能となり、トナー粒子の可塑化に伴う固着や帯電特性の変動に起因する問題を未然に防ぐことができる。

【0023】

また、現像剤は負帯電性現像剤でもよい。
シリコーンオイル処理無機微粉体は、アミノ変性シリコーン又はアミノ変性シリコーンオイルを含有するシリコーンオイルで処理されていてもよい。

【0024】

無機微粒子を１５０℃で１０分間、加熱した際に発生する低分子量シロキサンの発生量が、３μｇ／ｇ以下である。

【0025】

現像剤中の着色粒子はワックス成分を含有し、ワックス成分は、「ＡＳＴＭ Ｄ３４１８−８２」に準じて測定されたＤＳＣ曲線において、５０℃以上１１０℃未満の領域に吸熱ピークを呈するものでもよい。

【0026】

現像剤規制部材は、現像剤担持体の回転軸に平行な幅方向に延び且つ端部を有する弾性当接体を備え、現像剤担持体の外周面に当接するように配置されている。
現像剤担持体に対する現像剤規制部材の当接部分の表面硬度の比率は、０．２０以上１．００未満でもよい。

【0027】

また、本発明のプロセスカートリッジは、静電潜像担持体と、静電像担持体の表面の静電像を現像する為の現像装置とを備え、画像形成装置に着脱可能にカートリッジ化されたプロセスカートリッジである。このプロセスカートリッジは、上記の現像装置を備えている。このプロセスカートリッジは、静電潜像担持体の表面に電荷を付与する為の帯電装置として接触型帯電器を備えていてもよい。

【0028】

また、本発明の画像形成装置は、静電像担持体と、静電像担持体の表面の静電像を現像する為の現像装置とを備えた画像形成装置である。この画像形成装置は、上記の現像装置を備えている。この画像形成装置は、静電潜像担持体の表面に電荷を付与する為の帯電装置として接触型帯電器を備えていてもよい。

【0029】

また、本発明の画像形成装置は、上記のプロセスカートリッジを着脱可能に備えるものでもよい。

【発明の効果】

【0030】

本発明によれば、現像剤の凝集体の発生を抑制して現像剤の搬送性を改善すると共に、現像剤の飛散の抑制及び現像剤の帯電性が向上され、中間調の画像再現性が向上された現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することができる。
また、本発明によれば、未使用の状態で長期間放置した際に生じるプリントアウト画像の品質劣化を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本実施形態に係る現像装置の概略構成を示す断面図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る現像剤担持体の概略構成を示す図である。

【図3】現像剤担持体上に配設された凸部及び凹部の高低差ΔＨを説明するための図である。

【図4】本発明に係る現像ローラの製造方法の一例を示す概略図である。

【図5】現像剤規制部材の突出し量を示す概略図である。

【図6】「シリコーンオイル処理無機微粉体−１」に含まれる低分子量シロキサン量の検出結果を示す図である。

【図7】「シリコーンオイル処理無機微粉体−７」に含まれる低分子量シロキサン量の検出結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下、本発明に好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状及びそれらの相対配置等は、本発明が適応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り、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。尚、図面の説明において、同一又は同等の要素には、同一符号を付し、重複する説明を省略する。

【0033】

本実施形態の現像ローラ、現像装置及び画像形成装置は、電子写真方式を用いて記録材（記録媒体）に画像を形成する複写機、プリンター、ファクシミリ装置、ワードプロセッサー及びこれらを複数備える複合機等に用いられるものである。

【0034】

まず、画像形成装置及び当該画像形成装置を用いた画像形成方法について説明する。

【0035】

＜画像形成装置及び画像形成方法について＞
本実施形態に係る画像形成方法は、少なくとも、外部より帯電部材に電圧を印加し、静電潜像担持体に帯電を行う帯電工程と、帯電された静電潜像担持体に静電潜像を形成する潜像形成工程と、静電荷像を現像剤であるトナーにより現像してトナー像を静電潜像担持体上に形成する現像工程と、静電潜像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写工程と、転写材上のトナー像を加熱定着する定着工程とを有するものである。また、先に挙げた工程以外に、例えば、静電潜像担持体表面に残存したトナー等の残存物を除去するクリーニング工程等を更に備えていてもよい。

【0036】

画像形成装置は、帯電手段、静電潜像担持体、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段及び定着手段を備える。

【0037】

以下、本実施形態に係る画像形成装置の一例として、一成分現像方式を用いた画像形成装置について説明する。

【0038】

画像形成装置において、電子写真感光体の周囲には、電子写真感光体の表面を帯電する帯電手段である帯電部と、帯電された電子写真感光体を露光し画像情報に応じて静電潜像を形成する潜像形成手段である露光部と、静電潜像をトナーにより現像してトナー画像を形成する現像手段である現像部と、電子写真感光体の表面に形成されたトナー画像を被転写体の表面に転写する転写手段である転写部と、転写後の電子写真感光体の表面上に残存したトナーを除去するクリーニング手段であるクリーニング部とが、この順で配置されている。

【0039】

画像形成装置は、プロセスカートリッジを着脱可能に備えている。プロセスカートリッジは、静電潜像担持体と、静電潜像担持体と一体的にカートリッジ化される現像装置と、を備えている。

【0040】

また、被転写体に転写されたトナー画像を定着する定着手段である定着部が、転写部の被転写体の進行方向側に配置されている。

【0041】

本実施形態に係る画像形成装置の動作について説明する。

【0042】

まず、帯電部により電子写真感光体の表面が均一に帯電される（帯電工程）。次に、露光部により電子写真感光体の表面に光が照射され、光の照射された部分の帯電電荷が除去されて、画像情報に応じて静電荷像（静電潜像）が形成される（潜像形成工程）。その後、静電荷像が現像部により現像され、電子写真感光体の表面にトナー画像が形成される（現像工程）。

【0043】

例えば、電子写真感光体として有機感光体を用い、露光部としてレーザビーム光を用いたデジタル式電子写真複写機を考える。この場合、電子写真感光体の表面は、帯電部により負電荷を付与され、レーザビーム光によりドット状にデジタル潜像が形成され、レーザビーム光の当たった部分に現像部によりトナーが付与され可視像化される。

【0044】

続いて、転写部で、用紙等の被転写体がこのトナー画像に重ねられ、被転写体の裏側からトナーとは逆極性の電荷が被転写体に与えられ、静電気力によりトナー画像が被転写体に転写される（転写工程）。転写されたトナー画像は、定着部において定着部材により熱及び圧力が加えられ、被転写体に融着されて定着される（定着工程）。

【0045】

他方、転写されずに電子写真感光体の表面に残存したトナーは、クリーニング部で除去される（クリーニング工程）。この帯電からクリーニングに至る一連のプロセスで、一回のサイクルが終了する。
なお、トナー画像は、中間転写体等の転写体を介して、被転写体に転写されても良い。

【0046】

以下、画像形成装置における帯電手段、静電潜像担持体、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段、定着手段について説明する。

【0047】

［帯電手段］
帯電手段である帯電部としては、例えば、コロナ放電を利用した帯電器や導電性又は半導電性の帯電ローラ等を用いることが出来る。導電性又は半導電性の帯電ローラを用いた接触型帯電器は、電子写真感光体に対して、直流電流を印加してもよく、交流電流を重畳させて印加してもよい。このような帯電部により、電子写真感光体との接触部近傍の微小空間で放電を発生させることで、電子写真感光体表面を帯電させる。なお、導電性又は半導電性の帯電ローラは、単層構造であってもよく、多重構造であってもよい。また、帯電ローラの表面をクリーニングする機構を更に設けてもよい。

【0048】

［静電潜像担持体］
静電潜像担持体は、少なくとも潜像（静電荷像）が形成される機能を有する。静電潜像担持体としては、電子写真感光体が好適に挙げられる。電子写真感光体は、円筒状の導電性の基体外周面に、有機感光体等を含む塗膜を有する。塗膜は、基体上に、必要に応じて下引き層と、電荷発生物質を含む電荷発生層と、電荷輸送物質を含む電荷輸送層とを含む感光層とが、この順序で形成されたものである。電荷発生層と電荷輸送層との積層順序は、逆であってもよい。

【0049】

これらは、電荷発生物質と電荷輸送物質とを個別の層（電荷発生層、電荷輸送層）に含有させて積層した積層型感光体であるが、電荷発生物質と電荷輸送物質との双方を同一の層に含む単層型感光体であってもよいが、好ましくは積層型感光体である。また、下引き層と感光層との間に中間層を有していてもよい。また、有機感光体に限らずアモルファスシリコン感光膜等の他の種類の感光層を使用してもよい。

【0050】

［露光手段］
露光手段である露光部としては、特に制限はなく、例えば、静電潜像担持体表面に、半導体レーザ光、ＬＥＤ光、液晶シャッタ光等の光源を、所望の像様に露光できる光学系機器等が挙げられる。

【0051】

［現像手段］
現像手段である現像部は、少なくとも、現像剤担持体と、現像剤（トナー）及び現像剤規制部材を有し、必要に応じて、現像剤担持体に現像剤を供給する為の現像剤供給部材や攪拌搬送部材とを有する。現像剤担持体は、電子写真感光体の周面上に形成された静電潜像に対して現像剤を供給するものであり、例えば、非磁性の金属や高分子材料からなる円柱状又は筒状部材である。現像剤担持体は、電子写真感光体と対向して回転可能に設置され、現像バイアスを印加する現像バイアス印加部が設けられている。

【0052】

また、現像剤担持体と電子写真感光体とが対向する位置を基準として現像剤担持体の回転方向上流側には、現像剤規制部材が設けられている。現像剤規制部材は、現像剤担持体の周面上に担持した現像剤の層厚に均す部材であって、例えば金属製のブレードから構成することができる。

【0053】

現像剤が非磁性一成分トナーである場合には、攪拌搬送部材等により搬送された現像剤が、直接及び／又は現像剤供給部材によって現像剤担持体表面に供給される。現像剤担持体と電子写真感光体との間には、所定の現像バイアスが印加され、現像剤担持体上の現像剤は、静電潜像に応じて電子写真感光体上に飛翔し、トナー像（可視像）となる。

【0054】

［転写手段］
転写手段である転写部としては、例えば、被転写体の裏側からトナーとは逆極性の電荷を被転写体に与え、静電気力によりトナー画像を被転写体に転写するもの、又は、被転写体の表面に被転写体を介して直接接触して転写する導電性又は半導電性のローラ等を用いた転写ローラ及び転写ローラ押圧装置を用いることができる。

【0055】

転写ローラには、静電潜像担持体に付与する転写電流として、直流電流を印加してもよいし、交流電流を重畳させて印加してもよい。転写ローラは、帯電すべき画像領域幅、転写帯電器の形状、開口幅、プロセススピード等により、任意に設定することができる。また、低コスト化のため、転写ローラとして単層の発泡ローラ等が好適に用いられる。

【0056】

転写方式としては、紙等の被転写体に直接転写する方式でも、中間転写体を介して被転写体に転写する方式でもよい。

【0057】

中間転写体としては、公知の中間転写体を用いることができる。中間転写体に用いられる材料としては、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリアルキレンフタレート、ＰＣ／ポリアルキレンテレフタレート（ＰＡＴ）のブレンド材料、エチレンテトラフロロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）／ＰＣ、ＥＴＦＥ／ＰＡＴ、ＰＣ／ＰＡＴのブレンド材料等が挙げられるが、機械的強度の観点から熱硬化ポリイミド樹脂を用いた中間転写ベルトが好ましい。

【0058】

［クリーニング手段］
クリーニング手段であるクリーニング部については、静電潜像担持体上の残留トナーを清掃するものであれば、ブレードクリーニング方式、ブラシクリーニング方式、ローラクリーニング方式を採用したもの等、適宜選定して差し支えない。これらの中でも弾性を有するクリーニングブレードを用いることが好ましい。

【0059】

［定着手段］
定着手段（画像定着装置）である定着部としては、被転写体に転写されたトナー像を加熱、加圧あるいは加熱加圧により定着するものであり、ローラ状やベルト状の定着部材を備えるものである。

【0060】

本実施形態の画像形成装置では、画像情報に従って、記録材（例えば、記録用紙、プラスチックシート、等）に画像を形成することが可能である。画像情報は、画像形成装置に接続された画像読み取り装置、或いは画像形成装置本体に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器から入力される。

【0061】

続いて、上記のような画像形成装置の現像手段である現像装置について、より詳細に説明する。

【0062】

［現像装置の説明］
図１は、本実施形態に係る現像装置１００の概略構成を示す断面図であり、上記の如き画像形成装置に搭載される。例えば、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの各色に対応する現像装置１００を備えた画像形成装置は、現像装置１００による現像により、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの各色を用いてカラー画像を形成する。画像形成装置は、トナー像を形成する現像ローラ１１０を備えた現像装置１００のほかに、用紙を搬送する記録媒体搬送ユニットと、トナー像を用紙に二次転写する転写ユニットと、周面に画像が形成される静電潜像担持体である感光体ドラム３０と、トナー像を用紙に付着させる定着ユニットとを備えている。

【0063】

このような画像形成装置に被記録画像の画像信号が入力されると、画像形成装置の制御部は、受信した画像信号に基づいて、帯電ローラにより感光体ドラム３０の表面を所定の電位に均一に帯電させる。その後、露光ユニットにより感光体ドラム３０の表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する。一方、各現像装置１００では、現像室内にあるトナーＴ（現像剤）をトナー供給ローラ１２０（現像剤供給体）により現像ローラ１１０に担持させる。

【0064】

そして、現像ローラ１１０の回転によりトナーが感光体ドラム３０と対向する領域まで搬送されると、現像ローラ１１０に担持されたトナーが感光体ドラム３０の周面上に形成された静電潜像に移動し、静電潜像が現像される。このような現像をマゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの各色に対して行う。こうして形成されたトナー像は、感光体ドラム３０と転写ベルトとが対向する領域で、感光体ドラム３０から転写ベルトへ一次転写される。そして、トナー像は、記録媒体搬送ユニットによって搬送された用紙に二次転写される。その後、トナー像が二次転写された用紙は、定着ユニットへ搬送されて定着され、画像形成装置の外部へ排出される。

【0065】

ここで、現像装置１００は、前述した現像ローラ１１０のほかに、トナー供給ローラ１２０、トナー収容室１３０（現像剤収容室）、弾性当接体１４２を有する現像剤規制部材、現像室１５０、トナー貯留部１６０（現像剤貯留部）、区画壁１７０、搬送部材１３５及び撹拌部材１６５を備えている。なお、画像形成装置には、現像装置１００が、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの各色に対応して設けられるが、現像剤であるトナーの種類が異なることを除いて基本的な構成は同じであるため、以下、個別の説明は省略する。

【0066】

トナー収容室１３０は、トナーＴを収容する室である。現像室１５０は、現像ローラ１１０によって現像を行う室であり、トナー収容室１３０の上方に隣接して配置されている。トナー収容室１３０と現像室１５０との間には区画壁１７０が設けられており、区画壁１７０が両室１３０，１５０を区画する。区画壁１７０にはその一部に開口部１７２が設けられており、この開口部１７２を介してトナー収容室１３０と現像室１５０とが繋がるようになっている。トナー収容室１３０、現像室１５０及び区画壁１７０は、一体に形成されている。

【0067】

トナー収容室１３０には、トナーＴを現像室１５０に搬送する搬送部材１３５が設けられている。搬送部材１３５は、回転可能な搬送部材であり、回転動作を行うことにより、区画壁１７０の開口部１７２を通じて、トナー収容室１３０内に収容されているトナーＴを所定量、現像室１５０内に搬送する。

【0068】

トナー供給ローラ１２０は、トナー収容室１３０から搬送部材１３５によって供給されたトナーＴと、後述する規制部材１４０によって現像ローラ１１０から掻き落とされたトナーＴとが撹拌部材１６５で撹拌混合されたトナーＴを、現像ローラ１１０に供給するための供給部材である。トナー供給ローラ１２０は、現像ローラ１１０の周面上に当接するように現像ローラ１１０に対向して現像室１５０内に配置されている。トナー供給ローラ１２０は、例えばポリウレタンフォーム等の弾性部材からなり、弾性変形可能なように形成されており、弾性変形された状態で現像ローラ１１０に当接するようになっている。

【0069】

トナー供給ローラ１２０は、例えば反時計回りに回転し、同じく反時計回りに回転する現像ローラ１１０との当接領域において、現像ローラ１１０と逆方向に移動するように構成されている。このような構成のトナー供給ローラ１２０の表面には、撹拌混合されたトナーＴが付着されており、トナー供給ローラ１２０の表面が現像ローラ１１０の表面（図１参照）に当接することによって、トナー供給ローラ１２０から現像ローラ１１０にトナーＴが供給され、現像ローラ１１０にトナーを担持させる。また、トナー供給ローラ１２０は、トナーＴの供給と同時に、感光体ドラム３０との現像ニップを通過して現像に使用されなかったトナーＴを現像ローラ１１０から剥ぎ取り、トナーＴが長時間現像ローラ１１０上に滞留することで帯電量が過上昇することを防止する機能も持ち合わせている。

【0070】

現像ローラ１１０は、トナー供給ローラ１２０から供給されたトナーＴをその表面に担持して感光体ドラム３０と対向する領域までトナーＴを搬送し、感光体ドラム３０の周面上に形成された静電潜像にそのトナーＴを移動させて、静電潜像を現像させるための部材であり、トナー供給ローラ１２０の周面上に当接するようにトナー供給ローラ１２０に対向すると共に感光体ドラム３０に対向するように現像室１５０内に配置されている。

【0071】

［現像剤担持体の構成］
本発明に係る現像剤担持体は、その表面には凸部と凹部が規則的に配置された現像剤担持面が設けられている。凹部表面には、現像剤中に存在するシリコーンオイル処理無機微粉体（以下、「オイル処理微粉体」とも称す）を担持可能な微小凹部が形成されている。これにより、従来から指摘されていた問題点に加え、上述の如き新たな問題点に対しても、包括的に高度な対応が可能となる。

【0072】

現像剤担持体を現像ローラとする場合には、現像ローラの外周面に、現像ローラの周方向及び現像ローラの回転軸方向に対して傾斜する傾斜溝が設けられた現像剤担持面を有する構成が挙げられる。現像ローラは、傾斜溝が螺旋状に連続して、凸部と凹部が規則的に配置された現像剤担持面を有する。傾斜溝が形成された現像剤担持面としては螺旋溝タイプや格子溝タイプ等を挙げることができる。螺旋溝タイプでは、傾斜溝が交差しないように配置されている。格子溝タイプでは、互いに交差するように形成された第１の傾斜溝と第２の傾斜溝とが配置されている。

【0073】

上記の如き現像ローラは、外周面に規則的に配置された凸部と凹部を有する現像剤担持面を有すると共に、凹部にオイル処理微粉体を担持可能な微小凹部が形成されているので、現像剤担持面に担持されるトナー量を常に均一且つ最適な量に調整可能とすることができる。さらにこの現像剤中にオイル処理微粉体を存在させることにより、トナーを凝集させることなく、現像剤担持面表面にシリコーンオイル皮膜を迅速に形成することが可能となる。その結果、現像剤担持面へのトナー等の固着や汚染を防止しつつ、現像剤に好ましい帯電性を付与することが出来る。また、現像剤担持体表面に形成されたシリコーンオイル皮膜は、現像剤中のオイル処理微粉体によって継続的に形成され続けるので、長期にわたって、あらゆる使用条件での現像特性が格段に改善される。

【0074】

特に、磁気拘束力を利用するこが出来ない上に、製法的に特定の荷電制御剤を含有させることが困難であった着色粒子を非磁性一成分現像剤に適応した場合であっても、トナー粒子を適切に帯電させることが出来る。ところで、現像ローラは、磁気拘束力を利用するこが出来ない非磁性一成分現像剤を使用する際に用いても、現像剤担持面に上記の如き適切な表面形状をもたせている為、良好な画像形成が可能である。

【0075】

図２は、本発明に好ましい実施形態の一例である現像ローラ１１０の概略構成を示す図である。現像ローラ１１０の外周面には、現像ローラ１１０の回転軸（図示Ｘ方向）に対して角度αの傾斜角でＡ方向に形成された螺旋状に連続する第１傾斜溝と、同様に角度βの傾斜角でＢ方向に形成された螺旋状に連続する第２傾斜溝を交差させることで形成された格子溝タイプの現像剤担持面１１１が形成されている。

【0076】

現像ローラ１１０の現像剤担持体面の凸部１１２は、長方形若しくは平行四辺形状を呈しておりＣ−Ｃ線に沿って断面視した際には、台形形状を呈する。
また、現像ローラ１１０の現像剤担持体面の凹部１１４には、現像剤中に存在するオイル処理微粉体を担持可能な微小凹部１１３が形成されている。

【0077】

現像剤担持体は、外周面に配設される現像剤担持面１１１の形状を、使用する現像剤の形状や構成成分と関連付けることにより、現像特性を飛躍的に改善することが可能である。現像剤担持面１１１の凸部１１２と凹部１１４の高低差は、用いる一成分現像剤の重量平均粒径（Ｄ４）の１０５％以上１９０％以下に調整することが好ましい。これにより、現像剤担持面上に担持される現像剤は、現像剤規制部材によって、１~２層のトナー粒子層に整列される。そのため、各トナー粒子が均一な帯電付与機会を得ることが出来るので、画像カブリ等を未然に防止し、高品位な画像を得ることが可能となる。現像剤担持面の凸部１１２と凹部１１４の高低差が１０５％未満の場合、現像ローラ上のトナー担持量が十分に確保できないばかりか、縦スジ上の画像不良等が発生し易くなる。また、現像剤担持面１１１の凸部１１２と凹部１１４の高低差が１９０％を超える場合には、トナー粒子への均一帯電が困難となる。

【0078】

一方、現像ローラ１１０の現像剤担持体面の凹部１１４に設けた微小凹部１１３の深さについては、無機微粒子の平均一次粒径の２．０倍以上３０倍以下に調整する。微小凹部１１３の深さＤが無機微粒子の平均一次粒径の２．０倍未満の場合、オイル処理微粉体に対する保持力が十分でなく、また、微小凹部１１３の深さＤが無機微粒子の平均一次粒径の３０倍を超える場合には、一旦保持された無機微粒子が微小凹部１１３から抜け出すことが出来なくなるばかりか、他の微粉成分の侵入を許し、画像不良の原因となる。

【0079】

本発明において、現像剤担持体面の凹部１１４や微小凹部１１３の深さＤは、以下のように定義される。すなわち、図３の（ａ）に示したように、凸部１１２表面に存在する最高点Ｈ１と、凸部１１２に近接する凹部１１４表面に存在する最低点Ｈ２を決定すると共に、凹部１１４表面に点在する微小凹部１１３の中から任意の一か所を選択する。次いで、凸部１１２と凹部１１４の最大高低差ΔＨ（＝Ｈ１−Ｈ２）と微小凹部の深さＤを計測する（図３の（ｂ）参照）。例えば、現像剤担持体が現像ローラ１１０である場合、先ず、現像ローラ１１０の中央部及び左右担部付近の計３ケ所において、其々８ケ所の異なる凸部１１２を選択し、凸部１１２と凹部１１４の最大高低差ΔＨと微小凹部１１３の深さＤを計測し、それらの平均値を求め、対象となる現像ローラ１１０の現像剤担持面１１１の凸部１１２と凹部１１４の高低差及び微小凹部１１３の深さとする。

【0080】

上記のような現像剤担持面の形状測定には、従来公知の方法を用いることが可能であり、例えば、非接触式の表面形状測定装置や形状測定レーザマイクロスコープ等が挙げられ、得られた表面形状情報を、上記のような装置に付属する解析ツールで解析したり、ＣＡＤ（コンピュータ支援設計）等を用いることによって、図面上で幾何学的に決定することができる。

【0081】

本発明に係る現像ローラは、例えば、円柱状や円筒状の銅、アルミニウム、ステンレス等の金属または合金製のローラ基材の外周面（以下、「円筒面」と称す）をセンターレス研磨機により研磨した後、サンドブラスト処理等の公知の方法によって凹凸処理を施し、円筒面に均一で微細な凹凸を形成する。その後、更に、転造法やエッチング法等の公知の方法により、凹部と凸部が規則的に配置された現像剤担持面を設けると同時に、凹部表面に存在。又、サンドブラスト処理等によって形成された微小な凹凸は、現像剤担持面で規則的に表面加工した後、必要に応じて、研磨やめっき等の追加工を加えることによって製造される。

【0082】

次に、本発明の現像ローラに好適な製造方法の一例を説明する。
図４は、本発明に係る現像ローラ１１０の製造方法の概要を示す図である。

【0083】

現像ローラ１１０の現像剤担持面１１１は、円筒形状を呈するローラ基材８０３の外周面に、互いに交わる２種類の溝を形成することによって設けられる。より具体的には、互いに同一方向に回転する１対のダイス８０１とダイス８０２をローラ基材８０３の表面に押し当てながら、所定方向に送る通し転造法によって、螺旋状に連続する第１の溝２０１と第２の溝２０２を形成することによって設けられる。

【0084】

ダイス８０１の回転軸とローラ基材８０３の中心軸とは平行ではなく僅かに（例えば１度）傾けられる。また、ダイス８０２の回転軸とローラ基材８０３の中心軸との間も、上記とは反対方向かつ同じ大きさ（例えば−１度）に傾けられる。この様に調整することにより、ローラ基材８０３には、ダイス８０１とダイス８０２の回転に起因するスラスト力が作用することとなり、ダイス８０１とダイス８０２を回転させることにより、ローラ基材８０３が軸方向に沿って送られる。図４に示す例では、ダイス８０１とダイス８０２の回転によってローラ基材８０３は回転しながら図の右方向に送られる。

【0085】

ダイス８０１とダイス８０２の其々は、円筒の外周面に螺旋状の突起を有する形状となっている。ダイス８０１における螺旋状の突起のピッチをＰ１、螺旋角をθ１とする。この突起をローラ基材８０３に押し当てることにより、ローラ基材８０３の表面が塑性変形して、螺旋角θ１´を呈する螺旋状に連続する第１の溝２０１が溝間隔Ｐ１´で刻まれる。この時、第１の溝の螺旋角θ１´は、ダイス８０１の突起の螺旋角θ１と、ローラ中心軸に対するダイス８０１の回転軸の傾きの大きさとによって決めることが出来る。また、図４に破線で示す三角形から、９０度から第１の溝２０１の螺旋角θ１´を引いた値が、図２に示した傾斜角αに相当していることがわかる。第１の溝２０１は、１条や多条の何れであってもよく、ダイスの形状によって選択可能である。

【0086】

また、ダイス８０２に設けられた突起の螺旋のピッチをＰ２、螺旋角をθ２とする。この突起をローラ基材８０３に押し当てることにより、螺旋角θ２´を呈する螺旋状に連続する第２の溝２０２が溝間隔Ｐ２´で刻まれる。また、図２に破線で示す三角形から、１８０度から第２の溝２０２の螺旋角θ２´を引いた値が、図２に示した傾斜角βに相当していることが判る。第２の溝２０２も、１条や多条の何れであってもよい。

【0087】

このようにすることにより、ローラ基材８０３の外周面には格子状に交わる２種類の溝が刻まれて、この溝が現像ローラ表面の凹部１１４として機能する。また、溝に囲まれた多数の突起部が現像ローラ表面の凸部１１２として機能することとなる。各凸部の頂面は、もとのローラ基材８０３の表面であって、当然にこれらはいずれも単一の円筒面の一部をなしている。

【0088】

ここで、第１の溝２０１を形成する為のダイス８０１と、第２の溝２０２を形成する為のダイス８０２との間で、その突起のピッチを僅かに異ならせたり（Ｐ１≠Ｐ２）、ダイスのピッチ比を非整数比としたり、更には螺旋角を僅かに異なる値に設定することで（θ１≠θ２）、凸部１１２の配列状態を変化させることが出来るので、現像ローラと当接する部材間での自己クリーニング性能や部品相互の摩耗状態を好ましいものとすることが出来る。

【0089】

図５は、現像ローラに非磁性一成分現像剤を適応させる際に好ましい現像剤規制部材の実施形態の一例であって弾性ブレード１４０を示している。弾性ブレード１４０は、基体１４３、弾性当接体１４２及び固定部材１４１を有する。固定部材１４１は、弾性当接体１４２を基体１４３に固定するものである。

【0090】

弾性当接体１４２は、現像ローラ１１０の軸方向に平行に延び且つ端部を有し、現像ローラ１１０の表面に設けられた現像剤担持面１１１に圧接させる。弾性当接体１４２の「突出し量」を調整することにより、現像剤担持面１１１上に所望量の現像剤（トナー）の薄層を形成することが出来る。

【0091】

本発明において、現像剤規制部材の「突出し量」とは、現像剤担持体（現像ローラ１１０）の回転中心Ｏ_１１０から現像剤規制部材の先端部を通過して該現像剤担持体の外周に達する延長線Ｌ_１１０上に存在する現像剤規制部材の先端部の圧接面側との交点Ｊ１から現像剤担持体の外周面との交点までの距離Ｊのことである。

【0092】

また、弾性当接体１４２の当接部分は、多数回の画像形成を繰り返しながら減耗するように設定することにより、自己クリーニングを行うことが可能となるので、例えば、弾性当接体１４２に、現像ローラ１１０に対する表面硬度比が０．２０以上１．００未満のリン青銅又はステンレス等によって形成された板状部材が好ましく選択される。

【0093】

これにより、トナーのフィルミング等を防止できるので、トナー粒子の帯電状態に維持だけではなく、トナー粒子の担持状態をも最良の状態に維持することが出来る。その結果、例えば、縦縞状の画像濃度ムラの発生を抑制し、画像濃度、印刷背景の相当する非画像領域のトナー汚れ、細線再現性及び色味等の悪化／変動等を最小限に留めることを可能とした優れた現像装置を提供することが出来る。

【0094】

尚、上記の現像装置を、外部からの変形応力の影響を受け易いプロセス・カートリッジ方式の画像形成装置に用いた場合、その効果は非常に大きく発現する。

【0095】

次いで、本発明の現像装置に用いられる現像剤について説明する。

【0096】

＜現像剤について＞
本実施形態の現像剤は、少なくとも、着色剤と結着樹脂からなる着色粒子の表面に、少なくとも、現像剤担持体の外周面に設けられた現像剤担持面の凹部表面に設けた微小凹部の内部に担持可能なシリコーンオイル処理無機微粉体を構成成分として含有する無機微粒子を付着及び／又は固定化したものである。現像剤は、トナー（以下、「トナー粒子」ともいう）のみで構成される一成分現像剤や、トナーと磁性キャリアを混合してなる二成分現像剤であってもよい。特に、本実施形態の現像ローラは、現像ローラ上での帯電付与性や搬送性の面で不利である非磁性一成分現像剤に対して非常に有効である。
現像剤は、例えば無機微粒子を、着色粒子１００質量部に対して、２質量部以上８質量部以下で付着及び／又は固定化したものである。無機微粒子中のシリコーンオイルの含有率は、１．５ｍｇ／ｇ以上２５ｍｇ／ｇ以下である。

【0097】

［着色粒子］
本実施形態の着色粒子は、結着樹脂中に均一に着色剤を分散させた粒子であって、高品位な画像形成に供する為に重量平均粒径が７μｍ以下の微小粒径を呈する着色粒子が好ましく適応される。このような着色粒子は、所謂、粉砕法や重合法といった従来公知の方法によって製造することが出来、特に、着色粒子を一成分現像剤に適応する場合には、着色粒子の粒子径や形状を制御し、本実施形態の現像装置に好ましく適用することが出来る。

【0098】

一般に、上記の如き方法により一成分現像剤を調製した場合、得られた一成分現像剤の重量平均粒径が着色粒子の重量平均粒径より大きくなることはない。従って、着色粒子は、現像剤として適応される現像装置の現像剤担持体の表面形状を勘案し、現像剤担持体の凸部と凹部の高低差が、着色粒子の重量平均粒径の１０５％以上１９０％以下の範囲に収まるように製造することが好ましい。

【0099】

ところで、着色粒子中には、重量平均粒径よりも細かい着色粒子の微粉が存在し、特に一成分現像剤に用いた場合には、現像剤の帯電性に悪影響を与えたり、現像剤担持体表面を汚染したり、場合によっては固着物を発生させる等の原因になることが知られている。

【0100】

本実施形態の現像剤担持体は、凹部表面に存在する微小凹部にシリコーンオイル処理微粉体を担持しながらシリコーンオイル皮膜を形成するので、これらの現象を大幅に減じることが出来るが、着色粒子の個数基準の粒径頻度分布における３μｍ以下の着色粒子の微粉を２０個数％以下に抑制することによって、現像剤担持体面上のトナー粒子が現像に好ましい整列状態になる為、高品位の画像を安定して再現することが可能となる。

【0101】

ここで、非磁性一成分現像剤の重量平均粒径について説明する。一成分系現像剤の重量平均粒径（Ｄ４）や個数基準の粒径頻度分布における３μｍ以下のトナーの粒子数は、例えば、精密粒度分布測定装置「マルチサイザー３」（ベックマン・コールター社製）を用い、該測定装置の操作説明書に従い、ベックマン・コールター社のインターネットのホームページに記載されている「トナー粒子径分布の測定方法（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｂｅｃｋｍａｎｃｏｕｌｔｅｒ．ｃｏ．ｊｐ／ｐｒｏｄｕｃｔ／ｐｒｏｄｕｃｔ０３／ｔｏｎｅｒ／０４．ｈｔｍｌ）」等を参考にして測定することが出来る。

【0102】

具体的な測定方法としては、懸濁液作成用ビーカーに電解液「アイソトンII-pc」（ベックマン・コールター社製）１００ｍｌを用意し、ここに分散剤としての界面活性剤（好ましくはＬＡＳ；直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩）０．１ｇを加えた後、測定試料（トナー粒子又はトナー）５ｍｇを加え、トナー懸濁液とする。次いで、該トナー懸濁液中の測定試料の分散性を高める為に、超音波バス等を用いて外部からの超音波照射処理を２分間行い、測定サンプルを調製する。アパーチャーチューブには５０μｍの開口径を有するものを用い、測定試料の体積及び個数を、チャンネル毎に測定して、測定試料の体積分布と個数分布を算出する。算出された分布から測定試料の重量平均粒径（Ｄ４）と個数基準の粒径頻度分布における３μｍ以下の微粉の粒子数を求める。

【0103】

着色粒子に含有される結着樹脂としては、具体的には、スチレン−（メタ）アクリル共重合体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体が挙げられる。また、乳化凝集法や懸濁重合法といったケミカル法によりトナー粒子を得る方法においては、結着樹脂を形成するための単量体が用いられる。具体的には、スチレン；ｏ−（ｍ−，ｐ−）メチルスチレン 、ｍ−（ｐ−）エチルスチレンなどのスチレン系単量体；（メタ）アクリル酸メチル、（ メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ブチル、（ メタ）アクリル酸オクチル、（メタ）アクリル酸ドデシル、（メタ）アクリル酸ステアリル、（メタ）アクリル酸ベヘニル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸ジメチルアミノエチル、（メタ）アクリル酸ジエチルアミノエチルなどの（メタ ）アクリル酸エステル系単量体；ブタジエン、イソプレン、シクロヘキセン、（メタ）アクリロニトリル、アクリル酸アミドなどのエン系単量体が好ましく用いられる。これらは 、単独で、又は一般的にはポリマーハンドブック第２版 III−Ｐ１３９〜１９２（Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ社製）に記載の理論ガラス転移温度（Ｔｇ）が４０〜７５℃を示すように単量体を適宜混合して用いられる。理論ガラス転移温度（Ｔｇ）が４０℃未満の場合にはトナーの保存安定性や耐久安定性の面から問題が生じやすく、一方７５℃を超える場合はトナーの定着点の上昇をもたらす。

【0104】

更に、トナー粒子の機械的強度を高めるために結着樹脂の合成時に架橋剤を用いてもよい。
乾式トナーに用いられる架橋剤のうち２官能の架橋剤として、ジビニルベンゼン、ビス（４−アクリロキシポリエトキシフェニル）プロパン、エチレングリコールジアクリレート、１，３−ブチレングリコールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，５−ペンタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレ ート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール＃２００、＃４００、＃６００の各ジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ポリエステル型ジアクリレート、及び上記のジアクリレートをジメタクリレートに代えたものが挙げられる。

【0105】

多官能の架橋剤としては、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、オリゴエステルアクリレート及びそのメタクリレート、２，２−ビス（４−メタクリロキシ、ポリエトキシフェニル）プロパン、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート及びトリアリルトリメリテートが挙げられる。

【0106】

これらの架橋剤は、結着樹脂を構成する重合性単量体１００質量部に対して０．０１〜１０質量部、好ましくは０．１〜５質量部が使用される。

【0107】

結着樹脂としてスチレンアクリル樹脂を用いる場合には、係る樹脂が耐湿性に優れることから、帯電安定性に優れる結着樹脂を製造することが可能となる。また、結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いる場合には、得られる画像の透明性に優れ、カラー画像に適した結着樹脂を製造することが出来る。

【0108】

一方、着色粒子に含有される着色剤としては、カーボンブラック、ランプブラック、マグネタイト、チタンブラック、クロムイエロー、群青、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエローＧ、ローダミン６Ｇ、カルコオイルブルー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、マラカイトグリーンレーキ、キノリンイエロー、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド４８：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド５７：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１８４、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１２、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１７、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー９７、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１８０、Ｃ．Ｉ．ソルベント・イエロー１６２、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー５：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー１５：３等の染料および顔料を、単独あるいは混合して使用可能である。

【0109】

更に、着色粒子には、公知のワックスを用いることが出来、具体的には、パラフィンワックス、マイクロワックス、マイクロクリスタリンワックス、キャデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、モンタンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、酸化型ポリエチレンワックス、酸化型ポリプロピレンワックス等が使用可能である。これらの離型剤の中でも、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、カルナウバワックス、エステルワックス等を使用することが好ましく、差走査熱量測定（ＤＳＣ）で測定される最大吸熱ピーク温度が５０℃以上１１０℃未満の領域に吸熱ピークを呈するものが、現像ローラ表面へのトナー固着の防止の観点から特に好ましく用いられる。

【0110】

ワックスの最大吸熱ピークは、「ＡＳＴＭ Ｄ３４１８−８２」に準じて、例えば、「ＤＳＣ−５０」（島津製作所社製）により測定される。標準物質にはイリジウムを用い、測定に際しては、アルミニウム製のサンプルセルを用い、室温〜１８０℃の測定領域を昇温速度１０℃／ｍｉｎで昇温した時に得られるＤＳＣ曲線から最大吸熱ピークのピーク温度を求めることが出来る。尚、ワックスのみを測定する場合には、測定時と同一条件で昇温−降温を行って前履歴を取り除いた後に測定を開始する。また、トナー中に含まれた状態のワックスを測定する場合には、前履歴を取り除く操作を行わず、そのままの状態で測定を行う。

【0111】

一般に、上記の如き着色粒子を一成分現像剤に適応する場合、サリチル酸、ナフトエ酸、ダイカルボン酸などのカルボン酸の金属化合物；スルホン酸又はカルボン酸基を側鎖に持つ高分子型化合物；ホウ素化合物；尿素化合物；ケイ素化合物 ；カリークスアレーン等のネガ系荷電制御剤や、四級アンモニウム塩；該四級アンモニウム塩を側鎖に有する高分子型化合物；グアニジン化合物；イミダゾール化合物等のポジ系荷電制御剤を添加することにより、帯電速度や帯電量を調製することが出来る反面、現像剤と接触する部材表面への付着汚染に起因する画像不良等を生じるばかりか、荷電制御剤を含有する着色粒子をケミカル法で製造する場合には、荷電制御剤が水中に溶出したり、重合に悪影響を及ぼしたりするといった新たな問題も生じていた。

【0112】

しかしながら、本実施形態の現像装置では、着色粒子中に荷電制御剤を用いずとも、現像剤担持体の表面形状と一成分現像剤の粒度分布を制御することにより、現像に好ましい状態とすることが出来るので、上記の如き問題を未然に防ぐことができる。

【0113】

［シリコーンオイル処理無機微粉体］
シリコーンオイル処理無機微粉体は、無機微粒子の構成成分として単独或いは他の無機微粉体と共に乾式混合されることで着色粒子に付着及び／又は固定化されて現像剤に調製された後、現像剤担持面の凹部表面に供給され、凹部表面に設けた微小凹部への担持と脱離を繰り返しながら、現像剤担持体面にシリコーンオイル皮膜を形成し、現像に好ましい状態を作り出すことが可能となる。

【0114】

シリコーンオイル処理無機微粉体は、無機微粉体表面をシリコーンオイルで処理したものであって、無機微粉体としては、金属酸化物微粉末であることが好ましく、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉの酸化物やそれら等の複合化合物から好ましく選択される。また、表面をシリル化剤等により予め疎水化しておくことにより、シリコーンオイルによる処理を均一に施すことが出来、現像剤に好ましい特性をもたらすことが出来る。

【0115】

無機微粉体は、シリコーンオイルで処理される表面を十分に有する必要があることから、ＢＥＴ比表面積が２８~３００ｍ^２／ｇを呈するものが好ましく用いられ、特に４０〜１００ｍ^２／ｇを呈するものが現像剤に好ましい粉体特性を付与することが出来るので好ましく用いられる。

【0116】

シリコーンオイルとしては、一般式（１）で表せるものが好ましい。

【化1】

（ここで、Ｒは炭素数１〜３のアルキル基を表わし、Ｒ’はアルキル、ハロゲン変性アルキル、フェニル、変性フェニル等のシリコーンオイル変性基を表わし、Ｒ”は炭素数１〜３のアルキル基又はアルコキシ基を表わし、ｍ、ｎは整数を表わす。）

【0117】

シリコーンオイル処理無機微粉体に用いられるシリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、ビニル基含有シリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、α−メチルスチレン変性シリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル等が挙げられる。

【0118】

特に、負帯電性一成分現像剤中に用いる場合、シリコーンオイル処理無機微粉体は、窒素原子を含有するシリコーンオイルで処理されたものを用いることが好ましく、窒素原子を有するシリコーンオイルによるシリコーンオイル皮膜が現像剤担持面に形成され、現像剤に好ましい負帯電性を付与することが可能となる。このような窒素原子を有するシリコーンオイルとしては、例えば、少なくとも下記式で表わされる部分構造を有したアミノ変性シリコーンオイルを単独又は他のシリコーンオイルと混合して使用することが出来る。尚、これ等の部分構造はシリコーンオイル末端に有していてもよい。

【0119】

【化2】

（式中、Ｒ_１は水素、アルキル基、アリール基又はアルコキシ基を示し、Ｒ_２はアルキレン基又はフェニレン基を示し、Ｒ_３，Ｒ_４は水素、アルキル基、又はアリール基を示し、Ｒ５は含窒素複素環をその構造に有する化合物を示す。但し、上記アルキル基、アリール基、アルキレン基、フェニレン基はアミンを含有していても良いし、また帯電性を損ねない範囲で、ハロゲン等の置換基を有していても良い。）

【0120】

アミノ変性シリコーンオイルにおけるアミン当量（ｇ／ｍｏｌ）は、３００以上１００００以下が好ましい。アミン当量が３００未満の場合には、微粒子に均一コートされ難く、また疎水性が低い。またアミン当量が１００００を超える場合には、帯電性が低くなり、微粒子凝集体もネガ帯電性となって画像濃度低下を引き起こす場合がある。より好ましくは、アミン当量が３００以上８０００以下である。

【0121】

シリコーンオイル処理無機微粉体は、公知の方法により調製することが可能であり、例えば、無機微粉体とシリコーンオイルとを乾式混合機で直接混合して調製する方法や、乾式混合機に投入した無機微粉体に対し、予め適当な溶剤に希釈しておいたシリコーンオイルを噴霧しながら撹拌混合した後、溶剤を加熱除去して調製する方法が挙げられる。

【0122】

無機微粉体を処理する為に用いられるシリコーンオイルの粘度は、２５℃における動粘度が３０〜５００ｍｍ^２／ｓの範囲にあるものが好ましく用いられる。動粘度が３０ｍｍ^２／ｓ未満の場合、シリコーンオイルから発生する揮発成分が多く、現像剤に対して後述するような悪影響を及ぼす。又、５００ｍｍ^２／ｓを超える場合には、現像剤担持面へのシリコーンオイル皮膜の成膜性に問題を生じる。

【0123】

無機微粉体に対するシリコーンオイルの処理量としては、被処理物である無機微粉体の比表面積等との関係があるので一概に限定することは出来ないが、無機微粉体１００質量部に対して、シリコーンオイルは１〜３０質量部の範囲で用いられる。１質量部未満だと処理効果が発現せず、３０質量部を超えると現像剤の流動性が著しく低下し、帯電性や現像性に悪影響を生じる。現像剤担持体表面に上記の如き機能を付与し、現像剤に好ましい現像特性や粉体特性を付与するには３〜１０質量部の範囲で処理することが好ましい。

【0124】

ところで、上記の如きシリコーンオイル処理無機微粉体に用いられるシリコーンオイルは、上記一般式で示される様に、様々な重合度を呈するシリコーンと低分子量シロキサンの混合物である。

【0125】

本発明者等が鋭意検討したところ、シリコーンオイル中に存在する低分子量シロキサンは、現像剤の経時劣化を引き起こす可能性があることを知見した。特に、現像装置は、オイル処理微粉体によって、現像剤担持面の表面にオイル皮膜を形成するので、画像形成を長期にわたって休止している場合に経時劣化が進行し易い。その結果、非画像領域（印刷背景）にトナー汚れが発生したり、現像剤担持面へのトナー粒子の固着が誘発される。

【0126】

上記の如き経時劣化の現象は、（１）粉砕法で製造した着色粒子を使用した場合、（２）着色粒子中に融点の低い極性ワックスを含有させた場合、（３）現像剤や現像装置を高温雰囲気下に放置した場合、等により一層顕在化するが、現像剤中の低分子量シロキサンの存在量を抑制することにより未然に防止することが出来る。

【0127】

上記の如き経時変化の発生予測の指標として、現像装置に適応される現像剤中の無機微粒子を１５０℃で１０分間、加熱しした際に発生する低分子量シロキサンの発生量を用いており、発生量を２０μｇ／ｇ以下にすることにより放置劣化を防止することが可能であり、より好ましくは１０μｇ／ｇ以下、更に好ましくは５μｇ／ｇ以下である。

【0128】

経時変化の発生予測の指標として用いられる「低分子量シロキサン」とは、重合度が２〜１０のオルガノポリシロキサンであって、「低分子量シロキサンの発生量」とは、現像剤に用いられる無機微粒子を１５０℃で１０分間、加熱した際に発生する上記オルガノポリシロキサンの発生量の総和を無機微粉体の質量で除した値を意味する。

【0129】

上記低分子量シロキサンとしては、例えば、鎖状メチルシロキサン２量体〜同１０量体や環状メチルシロキサン３量体〜同１０量体が挙げられ、各成分の発生量の定量には、ガスクロマトグラフ-質量分析計（ＧＣ−ＭＳ）が用いられ、トルエンを標準物質とした時の相対値（トルエン換算値）として求められる。

【0130】

具体的には、先ず、測定対象となる無機微粒子を精秤後、１５０℃で１０分間加熱し、発生した揮発成分を捕集する。次いで、捕集した揮発成分を熱分解ＧＣ−ＭＳに導入し、揮発成分の定性分析を行い、上記低分子量シロキサンに該当する成分を選別し、その検出量をトルエン換算値として求めた後に合算し、これを無機微粉体の質量で除した値を低分子量シロキサンの発生量とし、経時劣化防止の指標として用いる。尚、無機微粒子の入手が困難な場合には、同様にして捕集した現像剤からの揮発成分の内、上記低分子量シロキサンに該当する成分を選別/定量し、これを別の分析手法により決定した無機微粒子の質量で除した値を低分子量シロキサンの発生量とすることも出来る。

【0131】

ところで、アミノ変性シリコーンオイルを用いた場合には、上記の低分子量シロキサンに加え、シリコーンオイルをアミノ変性する際に用いた原料や反応副生成物に由来する低分子量アミンも同様の経時劣化の原因となり得る。

【0132】

上記「低分子量アミンの発生量」も、上記低分子量シロキサンの発生量の測定と同時にＧＣ−ＭＳで行うことが出来、現像剤に用いられる無機微粒子を１５０℃で１０分間、加熱した際に発生した揮発成分の内、環状オルガノシロキサン１０量体よりも溶出時間が短い範囲に検出される低分子量アミン成分の検出量のトルエン換算値の総和を求め、無機微粒子の質量で除した値を「低分子量アミンの発生量」とし、経時劣化防止の第２の指標として用いることが出来る。

【0133】

この時、低分子量アミンの発生量は、１０μｇ／ｇ以下にすることにより放置劣化を防止することが可能であり、より好ましくは５μｇ／ｇ以下、更に好ましくは３μｇ／ｇ以下である。尚、上記低分子量アミンの発生量は、上記低分子シロキサンの発生量と同様に、現像剤の揮発成分を利用して求めることも可能である。

【0134】

無機微粒子に含有される低分子量シロキサン及び低分子量アミンは、公知の方法によって減じることが出来、例えば、予めシリコーンオイルを加熱精製しておく方法や、溶剤に希釈しておいたシリコーンオイルを噴霧しながら無機微粉体に処理を施した後、加熱撹拌しながら、溶剤と共に除去する方法等を挙げることが出来る。

【0135】

オイル処理無機微粉体の個数平均粒子径を１６~８０ｎｍとするにより、現像剤に適度な流動性を付与しつつ、現像剤担持体表面に存在する微小凹部に担持することが出来る。シリコーンオイル処理無機微粉体の個数平均粒子径が１６ｎｍ未満となると、混在する着色粒子表面に容易に埋没してしまい添加効果が短期間で消失する。又、８０ｎｍを超える場合には、現像剤担持面の微小凹部の開口径や深さが大きくなる為、他の問題を生じ易くなる。更に、オイル処理無機微粉体の個数平均粒子径を２０~４０ｎｍとすると、現像剤としての能力と現像剤担持体表面の維持を高度に両立させることが出来るので、一層好ましいものとなる。

【0136】

シリコーンオイル処理無機微粉体と共に構成成分として用いられる他の無機微粉体としては、特に制限されることはなく、従来公知の無機微粉体を用いることが可能であり、例えば、シリカ微粉体やチタニア微粉体等の表面をシリル化剤等により処理した疎水性無機微粉体が挙げられる。

【0137】

上記の如き疎水性無機微粉体の個数平均粒子径が７~２００ｎｍの場合には、現像剤に好ましい帯電性と流動特性を付与することが可能であり、個数平均粒子径が４０~２００ｎｍの場合には、共存するシリコーンオイル処理無機微粉体が着色粒子の表面に埋没することを防止し、上記の如き効果を持続させることが可能であり、現像装置の形状や画像形成速度に応じて、種々選択することが出来る。又、予めシリコーンオイルで表面処理されたチタン酸ストロンチウムをシリコーンオイル処理無機微粉体と共に用いることも可能であり、特に、個数平均粒子径が１００~５００ｎｍで、立方晶を呈するチタン酸ストロンチウムは、現像剤担持体面の凹凸形状に対するクリーニング効果が高い為、好ましく用いられる。

【0138】

無機微粒子の個数平均粒子径は、例えば、測定対象とする無機微粉体の拡大写真を撮影した後、該拡大写真中の測定対象物の画像の輪郭が明瞭になるように画像コントラストを調整し、個数平均粒径の測定用画像を得る。その後、該測定用画像を適宜拡大等した上で、５０個以上の無機微粉体を無作為に選択し、その一次粒子の長径をノギスや定規を用いて計測し、個数平均粒径を算出することが出来る。

【0139】

具体的な一例としては、現像剤中の無機微粉体の電子顕微鏡写真を撮影し、その写真を「ニコレ社製画像処理解析装置ルーゼックスＩＩＤ」により画像処理解析し、各粒子の投影面積に対する円相当径を算出し、その算術平均値をもって平均一次粒径とする。その際、フレーム面積に対する粒子の面積率は２％を超えないようにし、１００〜１５０個の粒子の画像処理を行う。

【0140】

＜着色粒子表面への付着及び／又は固定化方法について＞
シリコーンオイル処理無機微粉体を、着色粒子表面に付着及び/又は固定化させる方法としては、従来公知の方法を適用することが可能であるが、上記の如き機能を効率的に発現させる為には、乾式混合装置を用いた多段階混合が好ましい。例えば、着色粒子に、無機微粒子の構成成分であるシリコーンオイル処理無機微粉体とその他の疎水性無機微粒子を付着及び／又は固定化させる場合、先ず、その他の疎水性無機微粒子を乾式混合し、次いで、シリコーンオイル処理無機微粉体を乾式混合して現像剤を調製することによって、シリコーンオイル処理無機微粉体の微小凹部に対する挙動が最適化される。

【0141】

本実施形態の現像装置によれば、現像剤担持体の表面に、複数の凸部と凹部が規則的に配置された現像剤担持面を設けることにより、現像剤の担持量と帯電量の変動を最小化出来る。

【0142】

また、凹部表面に特定の深さを有する微小凹部を設けると共に、現像剤中にシリコーンオイル処理無機微粉体を存在させることにより、現像剤担持面表面にシリコーンオイル皮膜を迅速且つ継続的に形成することが可能となり、その結果、前記現像剤担持面への現像剤等の固着や汚染を防止しつつ、現像剤に好ましい帯電性を付与することが出来るので、長期にわたって、あらゆる使用条件での現像特性が格段に改善される。

【0143】

更に、シリコーンオイル処理無機微粉体中の低分子量シロキサン量を２０μｇ／ｇ以下とすることで、トナー粒子に対するケミカルアタックを防止することが可能となり、トナー粒子の可塑化に伴う固着や帯電特性の変動に起因する問題を未然に防ぐことが出来る。

【0144】

現像装置によれば、トナーの搬送不良を改善することができる。現像装置によれば、フィルミングを解決することができる。現像剤担持面上の現像剤の帯電状態を良好なものとすることができる。現像装置によれば、シリコーンオイル処理無機微粉体に用いられるシリコーンオイルの組成などを精密にコントロールすることにより、現像ローラの性能を最大限に引き出すことができる。その結果、高品位なプリント画像を長期間にわたり安定して提供することが可能である。

【実施例1】

【0145】

以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。

【0146】

＜現像剤担持体の製造例＞
［現像ローラの製造例１］
直径１６ｍｍの炭素鋼鋼管からなる円柱状のローラ基材の外周面（以下「円筒面」と称す）をセンターレス研磨機により研磨した後、サンドブラスト処理（研磨材；ホワイトアランダム＃６０）を施し、円筒面を均一に微小な凹凸を形成した。次いで、交差する２本の溝（図２の矢印Ａ、Ｂで示される方向の溝）を形成するために、それぞれの溝に対応する凸条が形成されている第１及び第２のダイスを具備した転造装置にローラ基材を設置した。そして、それぞれのダイスとローラ基材とを一定速度で回転させながら、ローラ基材を送り出しつつ、ダイスを押圧し、第１及び第２の溝をローラ基材に転造した。

【0147】

その結果、円筒面には、規則的に配置された複数の凸部及び前記凸部を取り囲む凹部をその表面に有し、前記凸部の表面が互いに同一の円筒面の一部を成した転造ローラを得た。この時、サンドブラスト処理によって形成された微小な凹凸は、転造時の押圧によって変形したが、前記凹部表面に、微小凹部として残った。

【0148】

得られた転造ローラを加温した脱脂液に浸漬して脱脂処理を行った後、Ｎｉ-Ｐめっき浴に浸漬し、円筒面に無電解めっきを施し、これを洗浄、乾燥して、図２に示す表面構造を呈する現像剤担持面を有する「現像ローラ−１」を製造した。

【0149】

得られた「現像ローラ−１」の表面形状を計測したところ、凸部と凹部の高低差は９μｍで、微小凹部の深さは９７ｎｍであった。

【0150】

［現像ローラの製造例２〜４］
サンドブラスト処理時の加工圧力、ノズル径及び研磨材の粒径を変更する以外は、「現像ローラの製造例１」と同様にして、微小凹部の深さが異なる現像ローラである「現像ローラ−２〜４」を製造した。

【0151】

［現像ローラの製造例５］
第１と第２のダイスを交換し、其々のダイスが形成する傾斜溝が互いに交差しないように調整し、其々の傾斜溝が同方向に形成されるようにする以外は、「現像ローラの製造例１」と同様にして、螺旋状に連続する傾斜溝によって設けられた凸部と凹部を有する「現像ローラ−５」を製造した。

【0152】

［比較用現像ローラの製造例１及び２］
サンドブラスト処理時の加工圧力、ノズル径及び研磨材の粒径を変更する以外は、前記「現像ローラの製造例１」と同様にして、微小凹部の深さが異なる現像ローラである「比較用現像ローラ−１及び２」を製造した。
「現像ローラの製造例１~５」及び「比較用現像ローラの製造例１及び２」で得られた「現像ローラ−１〜５」及び「比較用現像ローラ−１及び２」の内容を、以下の表１にまとめて示す。

【表1】

【0153】

＜シリコーンオイル処理無機微粉体の製造例＞
［シリコーンオイル処理無機微粉体の製造例１］
乾式法で製造されたシリカ微粉末母体（比表面積５０ｍ^２／ｇ）１００質量部を撹拌機に投入し、撹拌しながら、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン（以下、γ−ＡＰＳと略す）２質量部、ヘキサメチルジシラザン（以下、ＨＭＤＳと略す）２質量部及びヘキサン５質量部からなる混合溶液を噴霧し、混合処理を行った後、撹拌を継続しながら、１２０℃迄昇温し、溶剤を除去して乾燥させ、シラン（水素化ケイ素）処理物とした。

【0154】

次いで、アミノ変性シリコーンオイル（アミン当量=１,９００ｇ／ｍｏｌ、２５℃における粘度=２５０ｍｍ^２／Ｓ）２５質量％を含有するジメチルシリコーンオイル（２５℃における粘度=３，０００ｍｍ^２／Ｓ）４質量部をヘキサン１０質量部に希釈した混合溶液を前記シラン処理物１００質量部に撹拌しながら噴霧し、混合処理を行った後、撹拌を継続しながら、１２０℃迄昇温し、溶剤を除去して乾燥させ、シリコーンオイル処理物とした。

【0155】

更に、得られたシリコーンオイル処理物を１２０℃の熱風中で６時間流動させて硬化処理を施した後、解砕処理をして「シリコーンオイル処理無機微粉体−１」を得た。

【0156】

得られた「シリコーンオイル処理無機微粉体−１」を１５０℃で１０分間、加熱した際に発生した揮発成分を捕集し、熱分解ＧＣ−ＭＳを用いて分析を行ったところ、図６（ａ）に示すクロマトグラムを得た。前記クロマトグラムを定性分析したところ、経時変化の発生予測の指標として用いられる低分子量シロキサン（重合度が２~１０のオルガノポリシロキサン）に該当する成分として、ピークＰ１〜Ｐ８が選別され、環状オルガノシロキサン１０量体よりも溶出時間が短い範囲に低分子量アミン成分は検出されなかった。

【0157】

前記ピークＰ１〜Ｐ８の成分の定性結果と、トルエン換算による定量結果は、図６（ｂ）の通りで、「シリコーンオイル処理無機微粉体−１」から検出された低分子量シロキサン成分の発生量は１１．２μｇ／ｇで、低分子量アミン成分の発生量は０μｇ／ｇであった。

【0158】

上記「シリコーンオイル処理無機微粉体−１」の内容を、以下の表２にまとめて示す。

【0159】

［シリコーンオイル処理無機微粉体の製造例２〜９］
用いるシリカ微粉末母体、γ−ＡＰＳ量、ＨＭＤＳ量、シリコーンオイルの内容及び硬化処理の条件を変更する以外は、前記「シリコーンオイル処理無機微粉体の製造例１」と同様にして、「シリコーンオイル処理無機微粉体−２〜９」を得た。

【0160】

［比較用無機微粉体の製造例］
用いるγ−ＡＰＳ量やＨＭＤＳ量を増量する以外は、前記「シリコーンオイル処理無機微粉体の製造例１」と同様にしてシラン処理物を得た後、シリコーンオイルを混合しないまま、１００℃の熱風中で３時間流動させて硬化処理を施した後、解砕処理をして「比較用無機微粉体」を得た。

【0161】

前記「シリコーンオイル処理無機微粉体の製造例２~９」及び「比較用無機微粉体の製造例」で得られた「シリコーンオイル処理無機微粉体−２~９」及び「比較用無機微粉体」の内容を、以下の表２にまとめて示す。

【0162】

分析結果の一例として、「シリコーンオイル処理無機微粉体−７」を１５０℃で１０分間、加熱した際に発生した揮発成分のクロマトグラムを図７（ａ）に示す。
低分子量シロキサン成分に該当する成分として、ピークＰ３、Ｐ６、Ｐ８及びＰ１０〜１４が選別され、同様に、低分子量アミン成分に該当する成分として、ピークＰ１、Ｐ２、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ７及びＰ９が選別された。

【0163】

前記ピークＰ１〜Ｐ１６の成分の定性結果と、トルエン換算による定量結果は、図７（ｂ）の通りで、「シリコーンオイル処理無機微粉体−７」から検出された低分子量シロキサン成分の発生量は２６．１μｇ／ｇで、低分子量アミン成分の発生量は２１．９μｇ／ｇであった。

【0164】

【表2】

【0165】

〈現像剤の製造例〉
［トナー粒子の製造例１］
下記成分を乾式混合した後、二軸混練機で混練した。
・ポリエステル樹脂（Ｍｗ＝４万、Ｔｇ＝６０℃） １００質量部
・カーボンブラック（平均粒径＝３５ｎｍ） ５質量部
・エステルワックス（ＤＳＣの最大吸熱ピークのピーク温度＝７０℃） ５質量部

【0166】

得られた混練物を冷却し、大凡１ｍｍ以下に粗粉砕した後、更に機械式粉砕機を用いて微粉砕し、得られた微粉砕物を分級して、荷電制御剤を含有しない「トナー粒子−１」を得た。

【0167】

［トナー粒子の製造例２］
混練時に、サリチル酸誘導体のアルミニウム化合物（オリエント化学工業社製）１質量部を追加した以外は、前記「トナー粒子の製造例１」と同様にして、荷電制御剤を含有する「トナー粒子−２」を得た。

【0168】

上記の製造例で得られたトナー粒子−１及び２は、何れも重量平均粒径（Ｄ４）が６．７μｍで、個数基準の粒径頻度分布における３μｍ以下の現像剤の粒子数が１０個数％となるように製造した。

【0169】

［一成分現像剤の製造例１］
下記の成分を乾式混合装置中に投入して、低回転速度で予備混合を行った後、更に高回転速度で４分間の乾式混合を行った。
・前記トナー粒子−１ １００質量部
・疎水化処理シリカ微粒子（平均一次粒子径＝１００ｎｍ） １．５質量部
・疎水化処理チタニア微粒子（平均一次粒子径＝２０ｎｍ） １．０質量部
更に、下記の成分を追加投入し、高回転速度で４分間の乾式混合を行った。
・前記シリコーンオイル処理無機微粉体−１ ０．４質量部
・ＨＭＤＳ処理シリカ微粒子（平均一次粒子径＝１５ｎｍ） １．０質量部

【0170】

乾式混合の後、篩掛けにより粗大粒子を除去し、ブラック色の「一成分現像剤−１」を得た。

【0171】

得られた「一成分現像剤−１」を電界放出形走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）で観察したところ、着色粒子である「トナー粒子−１」の表面には、乾式混合された上記無機微粒子が付着及び/又は固定化されており、無機微粒子の総量は、「トナー粒子−１」（１００質量部）に対して、３．９質量部であった。

【0172】

又、前記無機微粒子は、シリコーンオイルを３．９ｍｇ/ｇ含有しており、１５０℃で１０分間、加熱した際に発生する低分子量シロキサンの発生量は１．１μｇ/ｇで、低分子量アミン成分の発生量は０μｇ／ｇであった。

【0173】

上記「一成分現像剤−１」の内容を、以下の表３にまとめて示す。

【0174】

［一成分現像剤の製造例２〜６及び８〜１０］
前記シリコーンオイル処理無機微粉体−１に代えて、前記シリコーンオイル処理無機微粉体−２〜６若しくはシリコーンオイル処理無機微粉体−８~１０を用いた以外は、前記「一成分現像剤の製造例１」と同様にして、「一成分現像剤−２〜６」及び「一成分現像剤−８〜１０」を得た。

【0175】

［一成分現像剤の製造例７］
前記トナー粒子−１とシリコーンオイル処理無機微粉体−１に代えて、前記トナー粒子−２とシリコーンオイル処理無機微粉体−６を用いる以外は、前記「一成分現像剤の製造例１」と同様にして、「一成分現像剤−７」を得た。

【0176】

［比較用一成分現像剤の製造例１］
前記シリコーンオイル処理無機微粉体−１に代えて、前記比較用無機微粉体を用いた以外は、前記「一成分現像剤の製造例１」と同様にして、「比較用一成分現像剤−１」を得た。

【0177】

［比較用一成分現像剤の製造例２］
前記シリコーンオイル処理無機微粉体−１の代わりに、ジメチルシリコーンオイル（ＫＦ−９６−２００ＣＳ、信越化学工業社製）０．５質量部を用いた以外は、前記「一成分現像剤の製造例１」と同様にして、「比較用一成分現像剤−２」を得た。
前記「一成分現像剤の製造例１〜１０」及び「比較用一成分現像剤の製造例１及び２」で得られた「一成分現像剤−１〜１０」及び「比較用一成分現像剤−１及び２」の内容を、以下の表３にまとめて示す。

【0178】

尚、上記の製造例で得られた一成分現像剤と比較用一成分現像剤は、何れも重量平均粒径（Ｄ４）が６．７μｍで、個数基準の粒径頻度分布における３μｍ以下の現像剤の粒子数が１０個数％であり、乾式混合前の状態を維持していた。

【0179】

【表3】

【0180】

＜実施例１＞
画像形成装置として、Ａ４サイズ紙対応のモノクロレーザープリンタであるＭＬ−３３１０ＮＤ（ＳＡＭＳＵＮＧ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ社製）の現像器ユニットを非磁性一成分トナーに対応した非接触現像ユニットに交換し、３３枚／分（Ａ４サイズ紙を縦向きに出力）の画像出力速度で画像形成が可能であるように改造／調整したものを用いた。前記画像形成装置は、静電像担持体であるＯＰＣドラム、接触型帯電器である帯電ローラ及び現像装置を脱着可能にカートリッジ化したプロセスカートリッジを用いる構成をとっており、前記プロセスカートリッジの現像装置部分を非磁性一成分トナーに対応した非接触現像装置に交換し、３３枚/分（Ａ４サイズ紙を縦向きに出力）の画像出力速度で画像形成が可能であるように改造/調整したものを用いた。

【0181】

前記画像形成装置の非接触現像ユニットには、「現像ローラの製造例１」で得られた「現像ローラ−１」を使用し、現像剤規制部材の弾性当接体には、ステンレス鋼の薄板（板厚=９０μｍ）を用いた。

【0182】

前記非接触現像ユニットには、前記「一成分現像剤の製造例１」で得られた「一成分現像剤−１」を１５０ｇ投入し、前記現像剤規制部材の弾性当接体の突き出し量を増減することで、現像ローラ上に担持されるトナー量が０．３０〜０．３５ｍｇ／ｃｍ^２の範囲を満足するように調整して用いた。

【0183】

転写材には、富士ゼロックス社製フルカラー複写機用紙Ｃ２（７０ｇ／ｃｍ２、Ａ４サイズ）を用い、得られた画像の画質評価と画像形成装置とのマッチング性評価を実施した。

【0184】

更に、別途準備した前記一成分現像剤−１をポリカップ中に１５０ｇ量り取り、これをポリカップごとポリ袋内に収め、密封した状態で５０℃に設定したオーブン中に一週間放置し、現像剤の経時変化を加速させた。この放置現像剤も同様に評価した。

【0185】

以下に、評価テストの評価項目及び評価基準を示す。

【0186】

［画質評価］
［１．画像濃度］
常温常湿（２３℃／５５％Ｒｈ）、低温低湿（１５℃／１０％Ｒｈ）及び、高温高湿（３２℃／８０％Ｒｈ）の各試験環境において、現像剤を補給しながら、５，０００枚分プリントアウト試験を実施し、その際、一辺５ｍｍの正方形のソリッドパッチを四隅付近と中央部分に有する画像を１００枚間隔でプリントアウトし、得られた画像のソリッドパッチの反射濃度を分光光度計スペクトロアイ（グレタグマクベス社製）で計測で計測後、平均値を算出し、以下の基準に従って評価した。
Ａ：１．３０以上 （非常に良好である）
Ｂ：１．１５以上１．３０未満 （良好である）
Ｃ：１．００以上１．１５未満 （本発明において許容レベルである）
Ｄ：１．００未満 （本発明において不可レベルである）

【0187】

［２．小ポイント文字画像の再現性］
四隅付近と中央部分に５ポイントの文字画像をプリントし、得られた文字画像の再現性を、以下の基準に従い評価した。
Ａ：細線の線幅の変動量が１０％未満 （非常に良好である）
Ｂ：細線の線幅の変動量が１０％以上１５％未満 （良好である）
Ｃ：細線の変化が１５％以上であり、目視でも確認に出来る
（本発明において許容レベルである）
Ｄ：細線同士の接触や細線自身の断裂が目視でも容易に確認出来る
（本発明において不可レベルである）

【0188】

［３．非画像領域（印刷背景）のトナー汚れ］
低温低湿（１５℃／１０％Ｒｈ）において、白画像形成時、現像工程後から転写工程に移行する間に感光体ドラム上に存在する現像剤をメンディングテープ（住友３Ｍ社製）の粘着面に移し取り、それを紙上に貼ったものの反射濃度を分光光度計スペクトロアイ（グレタグマクベス社製）で計測し、得られた反射濃度からメンディングテープをそのまま紙上に貼った時の反射濃度（ブランク）を差し引いた数値を求め、以下の基準に従って評価した。数値が小さい程、非画像領域のトナー汚れが抑制されていることを示す。
Ａ：０．０３未満 （非常に良好である）
Ｂ：０．０３以上０．０７未満 （良好である）
Ｃ：０．０７以上１．００未満 （本発明において許容レベルである）
Ｄ：１．００以上 （本発明において不可レベルである）

【0189】

［画像形成装置とのマッチング性評価］
［１．帯電量分布］
プリントアウト試験終了後、現像ローラの現像剤担持面上に担持されたトナー粒子の一部を回収し、「ホソカワミクロン社製イースパートアナライザーＥＳＴ−３」を用いての帯電良分布を計測し、ｑ／ｄがプラス値を呈する成分（正帯電成分）の存在量を評価した。存在量が少ない程、良好な帯電付与がなされていることを示す。
Ａ：１０個数％未満 （非常に良好である）
Ｂ：１０個数％以上２０個数％未満 （良好である）
Ｃ：２０個数％以上３０個数％未満 （本発明において許容レベルである）
Ｄ：３０個数％以上 （本発明において不可レベルである）

【0190】

［２．現像剤担持面の状態］
全試験終了後、トナーを消費しない状態で現像ローラを４時間回転させて、現像剤担持面に強制的に圧力を加えた際の現像剤担持面の状態を顕微鏡下で観察し、以下の基準に従って評価した。
Ａ：未発生 （非常に良好である）
Ｂ：トナー粒子の固着部分が、凸部頂面を除く現像剤担持面の１０面積％未満
（良好である）
Ｃ：トナー粒子の固着部分が、凸部頂面を除く現像剤担持面の３０面積％未満
（本発明において許容レベルである）
Ｄ：トナー粒子の固着部分が、凸部頂面を除く現像剤担持面の３０面積％を超える
（本発明において不可レベルである）

【0191】

上記に従って、評価テストを行ったところ、現像ローラ−１の表面には、凸部と凹部が規則的に配置された現像剤担持面が設けられているので現像剤の担持量と帯電量の変動が最小化されると共に、前記凹部表面に設けた微小凹部の深さＤを、シリコーンオイル処理無機微粉体を構成成分として含有する無機微粉体の平均一次粒径ｄの５．７倍とすることで、前記シリコーンオイル処理無機微粉体を前記微小凹部に継続的に供給／担持させることが可能となり、現像剤担持面表面にシリコーンオイル皮膜を迅速且つ継続的に形成することが可能となった。

【0192】

これにより、前記現像剤担持面への現像剤等の固着や汚染を未然に防止すると共に、アミノ変性シリコーンオイルを含有させることで、現像剤に好ましい負帯電性を付与することが可能となった。その結果、長期にわたって、あらゆる使用条件での現像特性が格段に改善され、非常に良好な画質を呈するプリントアウト画像を得ることが出来た。
又、シリコーンオイル処理無機微粉体中のシリコーンオイルに起因する低分子量シロキサン成分と低分子量アミン成分の揮発量を所定量以下とすることにより、着色粒子に対するケミカルアタックを防止することが可能となり、トナー粒子の可塑化に伴う固着や帯電特性の変動に起因する現像剤の経時劣化を未然に防ぐことが出来た。

【0193】

実施例１の検討内容と評価結果の詳細を、以下の表４と表５にまとめて示す。

【0194】

＜実施例２〜１０＞
「現像ローラ−１」と「一成分現像剤−１」に代え、前記「現像ローラの製造例２〜５」で得られた「現像ローラ−２〜５」と、前記「一成分現像剤の製造例２〜１０」で得られた「一成分現像剤−２〜１０」を用いる以外は、「実施例１」と同様に評価テストを実施した。

【0195】

実施例２〜１０の検討内容と評価結果の詳細を、以下の表４と表５にまとめて示す。

【0196】

〈比較例１〉
「現像ローラ−１」を前記「現像ローラの製造例２」で得られた「現像ローラ−２」し、前記「比較用一成分現像剤の製造例１」で得られた「比較用一成分現像剤−１」を用いる以外は、「実施例１」と同様に評価テストを実施した。

【0197】

その結果、無機微粒子中にシリコーンオイル処理無機微粉体を含有しない為、現像剤担持体表面にトナー粒子の固着を招いたり、現像剤の帯電量分布に問題を生じた。その結果、得られたプリントアウト画像の画質は許容出来ない不可レベルとなるばかりか、接触帯電ローラの表面に現像剤が付着し、画像上に、帯電不良に起因する縦筋状の画像欠陥を誘発した。

【0198】

＜比較例２＞
「現像ローラ−１」を前記「比較用現像ローラの製造例１」で得られた「比較用現像ローラ−１」に交換し、前記「比較用一成分現像剤の製造例９」で得られた「比較用一成分現像剤−９」を用いる以外は、「実施例１」と同様に評価テストを実施した。この時、「現像ローラ−１」の現像剤担持面の凹部表面に設けた微小凹部の深さＤが、シリコーンオイル処理無機微粉体を構成成分として含有する無機微粉体の平均一次粒径ｄの４５倍であった。

【0199】

その結果、前記微小凹部中に保持されたシリコーンオイル処理無機微粉体やその他の微粉成分が抜け出すことが出来なくなり、現像剤担持面表面へのシリコーンオイル皮膜形成が阻害され、プリントアウト画像の画質や画像形成装置とのマッチング性に問題を生じた。

【0200】

＜比較例３＞
「現像ローラ−１」を前記「比較用現像ローラの製造例１」で得られた「比較用現像ローラ−１」に交換し、前記「一成分現像剤の製造例９」で得られた「一成分現像剤−９」を用いる以外は、「実施例１」と同様に評価テストを実施した。この時、「現像ローラ−１」の現像剤担持面の凹部表面に設けた微小凹部の深さＤが、シリコーンオイル処理無機微粉体を構成成分として含有する無機微粉体の平均一次粒径ｄの１．９倍であった。

【0201】

その結果、前記微小凹部中へのシリコーンオイル処理無機微粉体の保持が困難となり、現像剤担持面表面へのシリコーンオイル皮膜形成が不足し、プリントアウト画像の画質や画像形成装置とのマッチング性に問題を生じた。

【0202】

＜比較例４＞
「現像ローラ−１」を前記「現像ローラの製造例２」で得られた「現像ローラ−２」し、前記「比較用一成分現像剤の製造例２」で得られた「比較用一成分現像剤−２」を用いる以外は、「実施例１」と同様に評価テストを実施した。

【0203】

その結果、画像濃度は許容出来るレベルであったものの、シリコーンオイルの直接添加によって流動性を失った現像剤が、現像剤担持面上で更に凝集化した為、小ポイント文字画像の再現性や非画像領域のトナー汚れに問題を生じた。

【0204】

このような状態で、現像装置内に新たな現像剤を補給しながら画像形成を多数回繰り返したところ、接触帯電ローラの表面に現像剤が付着し、画像上に、帯電不良に起因する縦筋状の画像欠陥を誘発した。

【0205】

更に、４５℃下で一週間放置した「比較用一成分現像剤−２」を評価したところ、現像剤の著しい劣化が認められた。上記の如き問題が加速されただけでなく、現像剤担持体面への著しい固着を生じた為、検討を中止した。

【0206】

比較例１〜４での検討内容と評価結果の詳細を、以下の表４と表５にまとめて示す。

【0207】

【表4】

【0208】

【表5】

【0209】

本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で下記のような種々の変形が可能である。

【0210】

例えば、現像剤は負帯電性現像剤と、正帯電性現像剤とを有し、正帯電性現像剤は、窒素原子を有するシリコーンオイルを含有するシリコーンオイル処理無機微粉体を備えるものでもよい。

【0211】

また、上記実施形態では、静電潜像担持体の表面に電荷を付与する為の帯電装置として接触型帯電器を備える構成としているが、帯電装置は接触型帯電器に限定されず、その他の帯電装置を備える構成でもよい。

【符号の説明】

【0212】

１００…現像装置、１１０…現像剤担持体（現像ローラ）、１１２…凸部、１１３…微小凹部、１１４…凹部、１２０…現像剤供給体（トナー供給ローラ）、１３０…現像剤収容室（トナー収容室）、１４０…現像剤規制部材（弾性ブレード）、１５０…現像室、１６０…現像剤貯留部、１７０…区画壁。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】