ニップ形成部材、並びに、該ニップ形成部材を備えた現像装置、転写装置、帯電装置、画像形成装置およびプロセスカートリッジ。
【課題】 耐磨耗性と柔軟性に優れたニップ形成部材、並びに、該ニップ形成部材を備えた現像装置、転写装置、帯電装置、画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供すること。
【解決手段】 トナー像を担持する像担持体を押し圧して像担持体との間にニップを形成するニップ形成部材の表層をヤング率が７０［ＧＰａ］以下で、０．２％耐力が７００［ＭＰａ］以上のチタン合金で構成する。これにより、ニップ形成部材を耐磨耗性と柔軟性に優れたニップ形成部材とすることができる。
【解決手段】 トナー像を担持する像担持体を押し圧して像担持体との間にニップを形成するニップ形成部材の表層をヤング率が７０［ＧＰａ］以下で、０．２％耐力が７００［ＭＰａ］以上のチタン合金で構成する。これにより、ニップ形成部材を耐磨耗性と柔軟性に優れたニップ形成部材とすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー像を担持する像担持体を押し圧して像担持体との間にニップを形成するニップ形成部材に関するものである。具体的には、現像ローラ、転写ローラ、帯電ローラ等の像担持体としての感光体とニップを形成するニップ形成部材、並びに、該ニップ形成部材を備えた現像装置、転写装置、帯電装置、画像形成装置およびプロセスカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から像担持体としての感光体と当接するニップ形成部材でニップを形成して、このニップで帯電を行ったり、転写を行ったり、現像を行ったりすることが知られている。このようなニップ形成部材は、感光体と良好なニップを形成するため、表層をゴム材料で形成し、表層を柔軟で弾性変形可能としている。例えば、感光体と当接させてニップを形成するニップ形成部材としての現像ローラの表層をゴム材料で形成するものがある（特許文献１）。このように、現像ローラの表層を柔軟で弾性変形可能なゴムで形成することで、軸方向で均一な接触圧で感光体と接触させることができ、軸方向で均一な現像を行うことができる。その結果、濃度ムラなどの画像の劣化を抑制することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−４７４７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ゴム材料は摩耗し易く、現像ローラの寿命が短い。そのため、頻繁に装置の交換などを行う必要があった。また、ゴム材料が摩耗していく結果、所望の弾力性や柔軟性が確保できなくなり、表層が感光体とほとんどたわまずに（非弾性的）に当接する。その結果、感光体や現像ローラに軸方向の製造誤差や組付け誤差があった場合、感光体との当接圧を軸方向均一に保つことができず、現像能力が軸方向で一定とならず、濃度ムラなどの画像の劣化を引き起こしてしまう。
【０００５】
また、転写ローラの場合は、表層をゴム材料で形成し高い当接圧で感光体に接触させることで、表層をたわませて転写ニップを形成している。そして、ゴム材料の弾性反発力により感光体と転写ローラとの密着性を高めて、転写ニップ部でトナーの凝集力を高めている。これにより、転写ニップ出口での転写チリの発生を抑えることができ、画像の劣化を抑制している。
しかし、ゴム材料が摩耗する結果、所望の弾性反発力が確保できなくなり、トナー凝集力が低下し、径時で転写チリの発生が増し、良好な画像を維持することができないという問題があった。
【０００６】
また、帯電ローラの場合は、表層をゴム材料で形成し表層をたわませて、感光体周方向に帯電ニップを形成し、帯電ニップの前後で帯電ローラ表面と感光体表面との間にギャップを形成する。帯電ニップを形成して感光体と帯電ローラとの間にギャップを形成することで、コロトロン帯電器やスコロトロン帯電器のようにワイヤーを所定の間隙で感光体に対向配設するものに比べて、微小なギャップとすることができる。これにより、コロトロン帯電器やスコロトロン帯電器に比べて帯電バイアスを小さくすることができる。
しかし、ゴム材料が摩耗する結果、所望の柔軟性が確保できなくなると、表層が感光体とほとんどたわまずに（非弾性的）に当接する。その結果、感光体や帯電ローラに軸方向の製造誤差や組付け誤差があった場合、感光体と帯電ローラとの微小ギャップを軸方向一定に保つことができず、帯電不良等を生じて、画像の劣化を引き起こしてしまう。
【０００７】
このように、感光体を押し圧して感光体との間にニップを形成するニップ形成部材の表層が摩耗する結果、表層の柔軟性や弾力性が確保できなくなり種々の問題から画像の劣化を引き起こしてしまうことがわかる。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、耐磨耗性と柔軟性に優れたニップ形成部材、並びに、該ニップ形成部材を備えた現像装置、転写装置、帯電装置、画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、トナー像を担持する像担持体に圧接して像担持体との間にニップを形成するニップ形成部材において、表層をヤング率７０［ＧＰａ］以下の金属材料としたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１または２のニップ形成部材において、上記金属材料の０．２％耐力を７００［ＭＰａ］以上としたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１、２または３のニップ形成部材において、上記金属材料をＶａ族（バナジウム族）元素とチタンとを焼結させた焼結チタン合金であることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項４のニップ形成部材において、上記焼結チタン合金には、冷間加工が施されていることを特徴するニップ形成部材。
また、請求項５の発明は、請求項４または５のニップ形成部材において、上記焼結チタン合金には、錫が２〜８質量％含有されていることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４または５のニップ形成部材において、該ニップ形成部材は、弾性層を有することを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５または６のニップ形成部材において、該ニップ形成部材が現像剤担持体であることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項７のニップ形成部材において、上記表層の表面を樹脂でコートすることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項８のニップ形成部材において、上記樹脂が導電性樹脂であることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項１、２、３、４、５または６のニップ形成部材において、該ニップ形成部材が帯電部材であることを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１、２、３、４、５または６のニップ形成部材において、該ニップ形成部材が転写部材であることを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、像担持体に対向して回動可能に配置され、該像担持体にトナーを供給する現像剤担持体を備えた現像装置において、該現像剤担持体は、該像担持体を押し圧して該像担持体との間にニップを形成するニップ形成部材であり、該現像剤担持体として、請求項７、８または９のニップ形成部材を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項１２の現像装置において、上記像担持体上にトナー像を形成するためのトナーとして、粒子の平均円形度が１．００〜０．９６であるものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項１２または１３の現像装置において、上記トナーとして、体積平均粒径が４［μｍ］以上１０［μｍ］以下で、該トナーに添加する添加剤の粒子径を５０［ｎｍ］以上１５０［ｎｍ］以下のものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、像担持体に対向配置される帯電部材を具備し、該帯電部材に電圧を印加して像担持体を帯電する帯電装置において、該帯電部材は、該像担持体を押し圧して該像担持体との間にニップを形成するニップ形成部材であり、該帯電部材として、請求項１０のニップ形成部材を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、像担持体表面に形成されたトナー像を転写材に転写する転写部材を有する転写装置において、該転写部材は、該像担持体を押し圧して該像担持体との間にニップを形成するニップ形成部材であり、該転写部材として、請求項１１のニップ形成部材を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１７の発明は、像担持体と、帯電部材を備え該帯電部材に電圧を印加して該像担持体を帯電する帯電装置と、該像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体を備えた現像装置と、該像担持体表面に形成されたトナー像を転写材に転写する転写部材を有する転写装置とを有する画像形成装置において、該帯電装置として請求項１５の帯電装置、該現像装置として請求項１２、１３、１４の現像装置、または該転写装置として請求項１６の転写装置のうちすくなくともいずれかひとつを用いていることを特徴とするものである。
また、請求項１８の発明は、像担持体と、帯電部材を備え該帯電部材に電圧を印加して像担持体を帯電する帯電装置、該像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体を備えた現像装置のうち少なくともひとつとを備え、画像形成装置本体に対して着脱可能に一体構造物として構成されたプロセスカートリッジにおいて、該帯電装置が請求項１５の帯電装置、または該現像装置が請求項１２、１３、１４の現像装置であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１乃至１８の発明によれば、表層をヤング率７０［ＧＰａ］以下の金属材料で形成することで、柔軟で弾性的にたわむことのできるニップ形成部材とすることができる。このため、所定の当接圧によりニップ形成部材が弾性的にたわんで感光体と当接することができ、所望のニップ幅、軸方向均一な接触圧をもって像担持体と接触することができる。また、従来のように、ゴム材料に比べて、摩耗しにくい金属材料で形成するので、従来に比べてニップ形成部材の摩耗を抑制することができる。その結果、ニップ形成部材の柔軟性や弾力性が径時で変化することがなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るプリンタの全体の概略構成図である。このプリンタは、像担持体としての感光体ドラム１の周辺に、感光体ドラム１の表面を一様帯電する帯電ローラ２、画像情報に基づいて変調されたレーザー光線等を感光体ドラム１に照射する露光装置３、感光体ドラム１に形成された静電潜像に対し現像ローラ４１上の帯電トナーを付着させることでトナー像を形成する現像装置４、感光体ドラム１上に形成されたトナー像を転写材としての転写紙２０に転写する転写ローラ５、転写後に感光体ドラム１上に残ったトナーを除去するクリーニング装置６等が順に配設されている。また、感光体ドラム１上に静電潜像を形成する潜像形成手段は、上記帯電ローラ２及び露光装置３により構成されている。
また、図示しない給紙トレイ等から転写紙を給紙・搬送する図示しない給紙搬送装置と、転写ローラ５で転写されたトナー像を転写紙Ｐに定着する図示しない定着装置とが備えられている。
なお、上記プリンタを構成する複数の装置の一部は、図中点線で示すようにプリンタ本体に対して着脱可能に一体構造物（ユニット）として構成してもよい。例えば、感光体ドラム１と帯電装置２と現像装置４とクリーニング装置６とを、プリンタ本体に対して着脱可能に、一体構造物である画像形成用プロセスカートリッジ９として構成してもよい。
【００１２】
上記構成のプリンタにおいて、矢印ａ方向に回転する感光体ドラム１の表面は、帯電ローラ２で一様帯電された後、画像情報に基づいて変調されたレーザー光線が感光体軸方向にスキャンされて照射される。これにより、感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、現像領域において、現像装置４により帯電したトナーを付着させることで現像され、トナー像となる。一方、転写紙Ｐは図示しない給紙搬送装置で給紙・搬送され、レジストローラ７により所定のタイミングで感光体ドラム１と転写ローラ５とが対向する転写部に送出・搬送される。そして、転写ローラ５により、転写紙２０に感光体ドラム１上のトナー像とは逆極性の電荷を付与することで、感光体ドラム１上に形成されたトナー像が転写紙Ｐに転写される。次いで、転写紙Ｐは、感光体ドラム１から分離され、図示しない定着装置に送られ、定着装置でトナー像が定着された転写紙Ｐが出力される。転写ローラ５でトナー像が転写された後の感光体ドラム１の表面は、クリーニング装置６でクリーニングされ、感光体ドラム１上に残ったトナーが除去される。
【００１３】
図２は、本実施形態の現像装置４である。この現像装置４は、現像ローラ４１と、現像ローラ４１にトナーを供給するため、現像ローラ４１に摺接するトナー供給ローラ４２とを有している。また、現像ローラ４１上のトナーを薄層化するために現像ローラ４１に当接する薄層規制部材４３と、トナーを保持するトナー保持部４４と、トナー保持部４４内のトナーを撹拌しながらトナー供給ローラ４２に表面に供給する撹拌部材としてのアジテータ４６なども有している。供給ロ−ラ４２は発泡ポリウレタン等で形成されていて、可撓性を有し、５０〜５００μｍの径のセルでトナ−を保持し易い構造となっている。また、硬度は１０〜３０゜（ＪＩＳ−Ａ）と比較的低く、現像ローラ４１とも均一に当接させることができる。
【００１４】
この現像装置４において、トナー保持部４４内に保持されているトナーは、上記アジテータ４６により撹拌されながら、トナー供給ローラ４２の表面に機械的に供給され担持される。トナー供給ローラ４２は、トナーを担持しながら現像ローラ４１との対向部まで搬送し、現像ローラ４１に摺察しながらトナーを供給する。現像ローラ４１に供給されたトナーは、現像ローラ４１にトナーを介して当接している薄層規制部材４３により適当な層厚に薄層化されるとともに所望の極性に摩擦帯電される。そして、現像ローラ４１の矢印方向の回転により、感光体１との対向部である現像領域に搬送される。
【００１５】
薄層規制部材４３は、図示しないホルダに取り付けられており、ホルダからの自由端長を１０〜１５［ｍｍ］としている。１５［ｍｍ］以上に設定すると、現像装置４が大型化してしまう。また、１０［ｍｍ］以下に設定すると、現像ローラ４１表面と接触するときに、振動が生じやすくなり、画像上に段々ムラなどの異常画像が発生する。薄層規制部材４３の当接圧は、０．０４９〜２．４５［Ｎ・ｃｍ］の範囲が好ましい。当接圧が上限を越えると薄層規制部材４３通過後の現像ローラ４１上のトナー付着量が低下し、且つ、トナ−帯電量が増加し過ぎてしまう結果、現像に付与する現像剤量が減少して画像濃度が低くなる。また、下限を下回ると薄層が均一に形成されずにトナ−の固まりが薄層規制部材４３を通過する事もあり、画像品質が著しく低下する。薄層規制部材４３の当接角度は先端が現像ローラ４１の下流側を向く方向で現像ローラ４１の接線に対して１０〜４５゜が良好である。なお、本実施形態の現像装置４においては、薄層規制部材４３を厚み０．１［ｍｍ］のＳＵＳ板とし、当接圧は６０[ｇｆ／ｃｍ]に設定することで、薄層規制部材４３通過後のトナーを単位面積当たり０．４〜０．８［ｍｇ／ｃｍ２］の均一な厚みを持った薄層とすることができた。また、この時のトナ−帯電は−１０〜−３０［μＣ／ｇ］の範囲であった。
【００１６】
図３は、本実施形態の現像ローラ４１の断面図である。図３に示す現像ローラ４１は、径が１１［ｍｍ］の芯金４１ａに厚み２．４［ｍｍ］のゴムからなる弾性層４１ｂを有し、さらにこの弾性層上に厚さ０．１［ｍｍ］のチタン合金からなる表層４１ｃを有している。このチタン合金としては、ヤング率が７０［ＧＰａ］以下で、０．２％耐力が７００［ＭＰａ］以上のものを用いている。具体的には、豊田中央研究所社製のゴムメタルが挙げられる。このゴムメタルは、３０〜６０重量％のＶａ族（バナジウム族）元素と、残部が実質的にチタンからなるものであり、上記Ｖａ族（バナジウム族）元素とチタンとを焼結させた焼結チタン合金である。また、現像ローラ４１の表層に使用される焼結チタン合金は、冷間加工を施されたものであることが好ましい。焼結チタン合金に冷間加工を施すことでヤング率の低下と０．２％耐力を向上させることができ、より弾性的な性質をもつ金属とすることができる。具体的には、冷間加工により焼結チタン合金が１０％以上圧縮されたものが好ましく、圧縮率が高ければ高いほどヤング率が低下し０．２％耐力を向上させることができる。さらに、表層に使用される焼結チタン合金は、錫が含有されたものであると好ましい。錫を２〜８質量％配合すると、焼結チタン合金のヤング率を低下させるとともに、強度を向上させることができる。
なお、現像ローラ４１を芯金４１ａと弾性層４１ｂと表層４１ｃとで構成しているが、これに限定されず、芯金４１ａと表層４１ｃのみで構成してもよく、また、弾性層４１ｂを２層としてもよい。
【００１７】
上記現像ローラ４１の作成は、例えば、上記ゴムメタルを筒状に形成し、この筒状に形成したゴムメタルの中心に芯金を挿入する。そして、芯金とゴムメタルとの間にゴムを充填して加硫させることで作成することができる。
また、上記現像ローラ４１の表層面を樹脂でコートしても良い。コートする樹脂は、トナーとの離型性の優れた材料であることが好ましい。従来の摩耗し易いゴム材料の場合は、摩耗とともに付着したトナーも削られて、トナーのフィルミングはあまり問題にはならない。しかし、本実施形態の現像ローラ４１は、表層４１ｃを金属材料で構成しているため、摩耗しにくいため、現像ローラ表面に付着したトナーが径時にわたって除去されない。よって、上記のように離型性に優れた樹脂をコートすることでトナー付着によるフィルミングの発生を抑制することで、径時にわたって良好な表層面を維持することができる。また、上記表面層をコートする樹脂材が導電性を有する材料であると、さらに好ましい。表面層をコートする樹脂材を導電性樹脂とすることで、現像ローラと感光体との間に形成される現像電界を低下させることがない。
【００１８】
図４は、一般的な合金の応力−歪み線図の一例としてチタン合金の応力−歪み線図を示した図である。一般的な合金などの金属は、応力がσＡ以下のときは、図３に示すように伸び（歪み）と応力が比例関係にあり、応力に比例して伸びが直線的に増加する。そして、応力に対して直線的に伸びが増加する領域では、金属が弾性変形し、応力を除去すれば金属の伸びが０となる。一般的に、この伸びに対して応力が比例的に変化する領域の傾きをヤング率としている。そして、応力がσＡ以上となると、伸びが応力に対して比例的に増加しなくなり、金属が塑性変形を始める。そして、応力が耐力のσＰとなると、除荷したときに０．２％の永久伸びを生じる。一般的にこの除荷したときの永久伸びが０．２％以下となるまでの領域を金属が弾性的に振る舞う領域と規定している。
【００１９】
図４に示すように、０．２％耐力とは金属が塑性変形して０．２％永久伸びを生じる応力のことであり、これ以上金属に応力をかけると、金属が塑性変形を始め、応力を除荷しても伸びが０に戻らず永久伸びを生じてしまう。言い換えれば、０．２％耐力以下であれば、金属が弾性的に変形し、応力を除荷すれば金属伸びが０に戻ることができる。また、ヤング率が小さい方が応力に対する伸びが大きくなり、より弾性的な性質をもつ金属であると言える。しかし、金属が弾性的に振る舞う限界値としての０．２％耐力が低いと、低い応力で直ぐに材料が塑性変形を開始してしまい、使用に耐えうる十分な弾性変形性能を有することができない。
【００２０】
本実施形態の現像ローラ４１の表層４１ｃに使用される金属材料は、ヤング率が７０［ＧＰａ］以下であり、弾性的な性質の強い金属材料を用いている。このため、表層４１ｃが感光体１と弾性的に柔軟に変形接触することができる。また、０．２％耐力が７００［ＭＰａ］以上の金属材料を用いるので、感光体との当接圧が大きくても塑性変形しないような金属層とすることができる。
【００２１】
また、近年、図５に示すように伸びが応力に対して比例的に増加しなくとも、応力を除去すると伸びが０となり、弾性的に変形する金属材料がある。このような金属の場合においては、上記図４に示した一般的な金属材料と異なる方法でヤング率を求める必要がある。そこで、このような性質をもつ金属に対しては、０．２％耐力σｅの（１／２）σｅにおける傾きをヤング率として規定する。このような性質をもつ現像ローラ４１の表層４１ｃに使用する場合でも、耐力σｅの（１／２）σｅにおけるヤング率が７０［ＧＰａ］以下で、０．２％耐力が７００［ＭＰａ］以上の金属材料であれば、表層４１ｃを感光体との当接圧で塑性変形せず、良好な弾性変形性能を有する金属層とすることができる。なお、上述したゴムメタルは、図５の応力−歪み線図を有している。
【００２２】
図６は、感光体１と、これに向けて十分な圧力で押圧される現像ローラ４１とによって形成される現像ニップを示す拡大模式図である。図６に示すように感光体１と現像ローラ４１とは、トナーを介して当接圧のかかった状態で接触している。感光体１は、アルミの素管に感光性材料を含む樹脂をコートしているため、非弾性的でありたわみにくい。一方、現像ローラ４１は、比較的柔軟な、弾性層４１ｂと、弾性的な性質を持つ金属からなる表層４１ｃからなっている。このため、現像ローラ４１を当接圧によって柔軟に変形せしめて、周方向に現像ニップが形成される。表層４１ｃは、弾性的な性質を持つ金属部材で構成されているため、たわんだ形状を弾性的に戻そうとする力が働き（反発力）、表層４１ｃが感光体１を弾性的に押し圧する。この表面層４１ｃの押し圧力によって、感光体と現像ローラとの接触圧を軸方向均一に保つことができる。その結果、画像の濃度ムラなどを防止することができる。
［検証試験１］
【００２３】
現像ローラ４１の検証を行うため、表１に示すように、表層のヤング率の異なる４つの現像ローラＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを用意し、初期画像の品質について検証試験１を行った。現像ローラＡは、径が１６［ｍｍ］で芯金にゴムからなる弾性層を有し、さらにこの弾性層上に厚さ０．１［ｍｍ］、ヤング率３．６３［ＭＰａ］、硬度６０°（ＪＩＳ−Ａ）からなるゴムの表層を有している。現像ローラＢは、現像ローラＡ同様の芯金と弾性層を有し、厚さ０．１［ｍｍ］でヤング率７０［ＧＰａ］のチタン合金の表層を有している。現像ローラＣは、現像ローラＡと同様の芯金と弾性層を有し、厚さ０．１［ｍｍ］でヤング率１００［ＧＰａ］のチタン合金の表層を有している。現像ローラＤは、現像ローラＡと同様の芯金と弾性層を有し、厚さ０．１［ｍｍ］でヤング率１００［ＧＰａ］のチタン合金の表層を有している。
感光体の径は、３０［ｍｍ］とし、現像ローラ、感光体の幅をそれぞれ３００［ｍｍ］とした。また、現像ローラを３〜２０［ｇｆ／ｍｍ］の線圧で感光体に当接させて、初期時の画像品質を調べた。その結果を図７に示す。
【表１】
図７に示すように、表層材料のヤング率が７０［ＧＰａ］以上の現像ローラＣ、Ｄにおいては、画像ランクが３．５以下となり、初期時において、良好な画像を得ることができなかった。一方、表層材料のヤング率が７０［ＧＰａ］以下の現像ローラＡ、Ｂにおいては、画像ランクが３．５以上となり、初期時において良好な画像が得られた。ヤング率が７０［ＧＰａ］以上の表層からなる現像ローラＣ、Ｄは、弾性変形に乏しいため、感光体とほとんどたわまずに（非弾性的）に当接する。このため、感光体や現像ローラに軸方向の製造誤差や組付け誤差があった場合、感光体との当接圧を軸方向均一に保つことが難しい。その結果、表層材料のヤング率が７０［ＧＰａ］以上の現像ローラＣ、Ｄにおいては、軸方向均一な当接圧を得ることができず、濃度ムラなどが発生し、画像ランクの低い画像となったと考えられる。一方、表層材料のヤング率が７０［ＧＰａ］以下の現像ローラＡ、Ｂは、表層の弾性変形性が十分であり、表層が感光体とたわんで、弾性的に当接することができる。このため、表層が感光体とある程度の反発力をもって当接することができるので、製造誤差や組付け誤差が多少あったとしても、感光体との当接圧を軸方向均一に保つことができる。このため、表層材料のヤング率が７０［ＧＰａ］以下の現像ローラＡ、Ｂについては、画像ランクの高い良好な画像を得ることができたと考ええられる。
［検証試験２］
【００２４】
上記検証試験１において初期画像が良好な表層がヤング率７０［ＧＰａ］のチタン合金からなる現像ローラＢと、表層がヤング率３．６３［ＭＰａ］のゴムからなる現像ローラＡについて、径時にわたる画像変化について検証試験２を行った。検証試験２においても、感光体と現像ローラ径および幅、現像ローラと感光体との間の線圧は、検証１と同じにしている。その結果を図８に示す。また、チタン合金からなる現像ローラＢと、ゴムからなる現像ローラＡにおける表層厚さの時間変化も調べた。その結果を図９に示す。
【００２５】
図８からわかるように、表層がチタン合金の現像ローラＢは、径時にわたって画像のランクに変化がない。しかし、表層がゴムの現像ローラＡにおいては、径時の使用により画像ランクが低下している。また、図９に示すように、表層がチタン合金からなる現像ローラＢにおいては表層厚さがほとんど変化してないが、表層がゴムの現像ローラＡについては、表層厚さが使用により低下しているのがわかる。つまり、図９から、表層がチタン合金からなる現像ローラＢは、ほとんど摩耗しておらず、初期時の状態を維持しているが、表層がゴムからなる現像ローラＡは径時で摩耗していることがわかる。摩耗により表層厚さが変化すると、表層の体積抵抗が変化して所望の現像バイアスを得ることができなくなる。その結果、表層がゴムの現像ローラＡは、図８に示すように径時で画像が悪化したと考えられる。一方、表層がチタン合金の現像ローラＢは、金属材料で形成されているので、ゴムに比べて耐磨耗性が優れている。よって、図８に示すように、径時にわたり表層の摩耗が抑制され、表層の厚みに変化が生じていない。その結果、表層がチタン合金からなる現像ローラＢの体積抵抗が変化することがない。したがって、表層がチタン合金からなる現像ローラＢは、図９に示すように、画像ランクの低下を抑制することができたと考えられる。
【００２６】
上記、検証１および検証２からわかるように、現像ローラの表層をヤング率７０［ＧＰａ］以下のチタン合金とすることで、径時にわたり良好な画像を維持することができる現像ローラが得られることがわかる。
【００２７】
上述までは、現像ローラ４１について説明したが、感光体１などのトナー像を担持する像担持体とニップを形成するニップ形成部材としての転写ローラ５や帯電ローラ２等の表層をヤング率が７０［ＧＰａ］以下で、０．２％耐力が７００［ＭＰａ］以上の金属材料で形成すれば、耐磨耗性、柔軟性に優れた転写ローラ５や帯電ローラ２とすることができる。
【００２８】
まず、転写ローラ５の表層をヤング率７０［ＧＰａ］以下で、０．２％耐力が７００［ＭＰａ］以上の金属材料とした例について図１０に基づき説明する。
【００２９】
図１０は、転写ローラ５とその周囲とを示す側面図である。感光体１に向けて押圧される転写ローラ５は、ステンレス、鉄等の剛性部材からなる芯金ローラと、これに被覆されたＥＰＤＭ、シリコン、ＮＢＲ、ウレタン等からなる弾性層５ａとを有している。また、この弾性層４ａの上には、例えば、ゴムメタルなどのヤング率７０［ＧＰａ］以下で、０．２％耐力が７００［ＭＰａ］以上の金属部材からなる表層５ｂを有している。また、上記芯金ローラの両端面に突設せしめられた軸４ｃを有している。両端の軸４ｃは、それぞれ軸受１８によって回動可能に支持されており、これら軸受１８はバネ１９によって感光体１に向けて付勢されている。この付勢により、転写ローラ５が感光体１に向けて高圧力で押圧される。
【００３０】
図１１は、感光体１と、これに向けて十分な圧力で押圧される転写ローラ５とによって形成される転写ニップを示す拡大模式図である。同図に示すように、転写ローラ５が感光体１に向けて十分な圧力で押圧される。転写ニップでは、転写ローラ５の弾性層５ａや表層５ｂが柔軟に弾性変形する。この表層５ｂと弾性層５ａの弾性変形により転写紙Ｐが、感光体１表面に担持されているトナー像Ｉの表層５ｂに接触するだけでなく、互いに隣り合っているトナー像Ｉの間の凹部に食い込むように押圧されて、感光体１表面やトナー像Ｉとの密着性が高められる。なお、転写ニップで転写紙Ｐと感光体との十分な密着性を得るためには、少なくとも表層５ｂを、上述の条件、ヤング率７０［ＧＰａ］以下で、０．２％耐力が７００［ＭＰａ］以上に設定する必要がある。このことにより、感光体１と転写紙Ｐとの間に形成されるエアーギャップが低減されて、転写ニップ内やニップ前後における転写チリが抑えられる。また、転写ローラ５の表面層５ｂを金属で形成しているので、耐磨耗性に優れた転写ローラ５とすることができる。このように、表層が摩耗しにくいため、径時の使用により、表層や弾性層が削れ、転写ローラの柔軟性や弾力性が低下させることがない。このため、径時にわたり、エアギャップや弾性力が維持され、転写チリを抑制することができる。また、摩耗により表層の厚みが変化することがないので、表層の体積抵抗が変化することがない。このため、感光体と転写ローラとの間の転写電界が径時にわたり変化することがないので、転写不良等の画像の劣化が起こることがない。
なお、転写ローラ５を芯金と弾性層と表層とで構成しているが、これに限定されず、ヤング率７０［ＧＰａ］以下で、０．２％耐力が７００［ＭＰａ］以上の表層のみで構成してもよく、また、弾性層を２層としてもよい。
【００３１】
次に、帯電ローラ２が感光体と接触してニップを形成する接触帯電方式の帯電ローラ２の表層２ｂをヤング率７０［ＧＰａ］以下で、０．２％耐力が７００［ＭＰａ］以上の金属材料とした例について図１２に基づき説明する。
【００３２】
図１２は、帯電ローラ２とその周囲とを示す断面図である。帯電ローラ２は、金属製の軸芯２ａと、これに被覆された弾性層２ｂと、更にこれに被覆された表層２ｃとを有している。金属製の軸芯２ａには、図示しない電源によってマイナス極性の帯電バイアスが印加される。弾性層２ｂは、カーボンブラック等の導電性材料が分散せしめられたエピクロムヒドリンゴム、ニトリルゴム、クロロブレンゴム、アクリルゴム、熱可塑性エストラマー等の弾性材料から構成されている。導電性材料が分散せしめられることで弾性層２ｂ全体が導電性を発揮して、軸芯２ａと表層２ｃとを導通させる。表層２ｃは、ヤング率７０［ＧＰａ］以下で、０．２％耐力が７００［ＭＰａ］以上のゴムメタルが用いられている。
【００３３】
本実施形態の画像形成装置には、帯電ローラ２や、これを回動自在に支持する図示しない軸受け、帯電ローラ２を感光体１に向けて付勢するバネなどにより、帯電装置が構成されている。帯電ローラ２は、このバネによって感光体１に対して所定の圧力で当接せしめられることで、帯電ニップを形成している。帯電ローラ２に上記条件の表層２ｃを設けることにより、それを当接圧によって柔軟に変形せしめて、周方向に長い帯電ニップを形成することができる。また、表層２ｃを金属材料で形成するため、耐磨耗性に優れた帯電ローラ２とすることができる。
【００３４】
このように、当接圧によって表層２ｃを柔軟にたわませて感光体に当接させることで、帯電ニップ近傍のギャップＧｍを微小にすることが可能となる。微小ギャップＧｍを形成すると、そこで帯電ローラ２表面から感光体１表面への放電を容易に生じせしめることが可能になる。このことにより、コロトロン帯電器やスコロトロン帯電器のようにワイヤーを所定の間隙で感光体に対向配設するものに比べ、帯電バイアスを小さくすることができる。更に、帯電ローラ２の劣化、感光体１の劣化、画像劣化、及びオゾンによる環境汚染を抑えることもできる。これは、次に説明する理由による。即ち、放電が生ずると帯電ローラ２や感光体１には不純物が付着する。付着量は帯電バイアスやギャップが大きくなるほど多くなる。付着した不純物は電離して活性酸素（酸素ラジカル、酸素イオン）やオゾンを発生させる。活性酸素が帯電ローラ２や感光体１に衝突すると、これらをスパッタリングしたり、酸化させたりして劣化させてしまう。また、オゾンや活性酸素と、窒素酸化物とが感光体１に吸着すると、吸着部の電気特性に異常をきたして画像ボケなどといった画像劣化を引き起こしてしまう。更に、発生したオゾンが大気中に放出されることで環境を汚染してしまう。帯電ローラ２を感光体１に当接させる方式では、上述のようにして微小ギャップを形成し、且つ帯電バイアスを小さくすることで、オゾンや活性酸素の発生量を大幅に低減する。このことにより、各種劣化やオゾンによる環境汚染を抑えることができる。
【００３５】
また、表層が摩耗しにくいため、径時の使用により、表層や弾性層が削れ、帯電ローラの柔軟性や弾力性が低下することがない。このため、径時にわたり、微小ギャップＧｍが維持される。また、摩耗により表層の厚みが変化することがないので、表層の体積抵抗が変化することがない。このため、感光体へ印加する帯電バイアスが径時にわたり変化することがないので、径時にわたり帯電不良等が起こることがない。
【００３６】
次に、本実施形態に好適に使用されるトナーについて説明する。本実施形態のトナーは、ポリエステル、ポリオ−ル、スチレンアクリル等の樹脂に帯電制御剤（ＣＣＭ）及び色剤を混合したものであり、その周りにシリカ、酸化チタン等の外添剤を添加することで流動性を高めている。色剤としてはカーボンブラック、フタロシアニンブルー、キナクリドン、カーミン等を挙げることができる。トナー１０は更に場合によってはワックス等を分散混合させた母体トナーに上記種類の添加剤を外添しているものも使用することができる。
トナーの体積平均粒径は３〜１２μｍの範囲が好適である。本実施形態で用いたトナーの体積平均粒径は７μｍであり、１２００ｄｐｉ以上の高解像度の画像にも十分対応することが可能である。
また、本実施形態では、帯電極性が負極性のトナーを使用しているが、感光体１の帯電極性などに応じて帯電極性が正極性のトナーを使用してもよい。
【００３７】
トナーは特定の形状と形状の分布を有すことが重要である。トナーの形状は円形度で規定することができる。具体的には、トナーの平均円形度は、０．９６以上、１．００以下が望ましい。実験によれば平均円形度が０．９６未満、特に０．９３より小さいと、球形から離れた不定形のトナーとなり、満足した転写性やチリのない高画質画像が得られなくなってしまう。また、円形度が高く回転しやすいので、トナーが現像ローラに付着しにくく、フィルミングなどの発生も抑制することができる。とくに、本実施形態の現像ローラのように、表層面を金属として摩耗しにくい材質である場合、径時で付着したトナー（フィルミング）が堆積して良好な画像が維持できなくなる場合がある。しかし、上述のように円形度の高いトナーを使用することで、現像ローラ表面へのトナー付着（フィルミング）を抑制することができるので、径時にわたり良好な画像を維持することができる。さらに、円形度が高く回転しやすいので、攪拌によるトナー劣化を抑制することができる。よって、径時にわたりトナーが凝集することがなく、この凝集したトナーによる現像ローラのフィルミングも抑制することができる。
【００３８】
なお形状の計測方法としては粒子を含む懸濁液を平板上の撮像部検知帯に通過させ、ＣＣＤカメラで光学的に粒子画像を検知し、解析する光学的検知帯の手法が適当である。この手法で得られる投影面積の等しい相当円の周囲長を実在粒子の周囲長で除した値が平均円形度である。この値はフロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２０００（東亜医用電子株式会社製）により平均円形度として計測できる。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水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ホン酸塩を０．１〜０．５ｍｌ加え、更に測定試料を０．１〜０．５ｇ程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、分散液濃度を３０００〜１万個／μｌとして前記装置によりトナーの形状及び分布を測定することによって得られる。
【００３９】
本実施形態において好適に用いられ円型度０．９６〜１．００のトナーを製造する方法について説明する。比較をわかりやすくするため、一般的な従来のトナーと比較して説明する。
【００４０】
従来トナーの調製：
下記原材料をヘンシェルミキサーで充分混合した後、小型二本ロールミルで、１５０℃、
２時間混練した。
結着樹脂（スチレン−アクリル酸メチル共重合体） １００．０重量部
着色剤（カーボンブラック＃４４、三菱カーボン社製） １０．０重量部
荷電制御剤（ジターシャリーブチルサリチル酸亜鉛塩）
（オリエント化学製ボントロンＥ−８４） ２．０重量部
カルナバワックス ５．０重量部
得られた混練物を２ｍｍのスクリーンを装着したパルベライザーで粗粉砕した後、ラボジ
ェットで粉砕し、１００ＭＺＲで分級して４〜１０μｍ径の着色粒子を得た。得られた着
色粒子９５重量部に対して、トナーの流動性や現像性、転写性、クリーニング性、帯電性
を補助するための添加剤として３重量部のシリカ、２重量部の酸化チタン粒子（両添加剤
の平均粒径２０ｎｍ）をヘンシェルミキサーで２分間混合し、篩にかけてトナーを得た。
これが従来トナーである。ここで、従来トナーの円形度をフロー式粒子像分析装置ＦＰＩ
Ａ−２０００（東亜医用電子株式会社製）により計測したところ、０．９３であった。ま
た、その重量平均粒径は５．７３μｍであった。
【００４１】
本実施形態のトナーの調製：
従来トナーの製造過程で得られた着色粒子を、日本ニューマチック製サーフュージョンシ
ステムを用いて、熱処理温度２５０℃、熱風風量１０００リットル／分、供給風量１００
リットル／分で２回処理し、４〜１０μｍ径の新たな着色粒子を得た。得られた着色粒子
９５重量部に対して、トナーの流動性や現像性、転写性、クリーニング性、帯電性を補助
するための添加剤として３重量部のシリカ、２重量部の酸化チタン粒子（両添加剤の平均
粒径６０ｎｍ）をヘンシェルミキサーで２分間混合し、篩にかけてトナーを得た。これが
新トナーである。新トナーの円形度は０．９６、その重量平均粒径は５．５６μｍであっ
た。
【００４２】
上記したように、粉砕トナーに熱処理を行うことにより、円形度０．９６以上のトナーを得ることができる。また、熱処理に代えて、例えば特開平９−８５７４１号公報に記載されたターボミル（ターボ工業製）を用いた方法やクリプトロン（川崎工業製）、Ｑ型ミキサー（三井鉱山製）を用いた方法等、機械的な処理を行うことでトナー円形度を０．９６以上にすることも可能である。その他には、懸濁重合法、分散重合法、溶解懸濁法等の湿式造粒による製法によって、円形度０．９６以上のトナーを作製することもできる。これら製法の場合はエネルギー効率の点で優れるといったメリットがある。
【００４３】
また、本実施形態のトナーは、母体樹脂を４〜１０μｍ、トナー母体に外添する添加剤の一次粒子の平均粒径として５０〜１５０ｎｍとしている。添加剤の一次粒子の平均粒径が５０ｎｍより小さいと、母体樹脂への添加剤の埋没が早まり、劣化しやすくなる。また、１５０ｎｍを越えると現像ローラと規制部材の間にトナーが挟まりやすく、薄層が均一にできなくなり、画像では白スジになり易くなるためである。
図１３は、添加剤の平均粒径が２０ｎｍの従来のトナーと、添加剤の平均粒径が６０ｎｍの本実施形態のトナーとの、径時における現像ローラ上トナー付着量を調べた結果である。図１３に示すように球形トナーに大粒径添加剤を添加する事で従来のトナーと比較して径時にわたり現像ローラ上トナー付着量の増加を抑える事ができ、画像品質が維持できている。
【００４４】
なお、上記実施形態では、感光体１上に形成したトナー像を転写紙に直接転写する場合について説明したが、本発明は、図１４や、図１５に示す感光体上のトナー像を一旦中間転写体に転写し、その後、該中間転写体上のトナー像を転写紙に転写する画像形成装置にも適用できるものである。図１４の画像形成装置は、一つの感光体２１上に各色ごとのトナー像を順次形成し、該感光体２１上の各色トナー像を中間転写体としての中間転写ベルト２８に転写し、該中間転写ベルト２８上の重ねトナー像を転写ローラ２５で転写紙に一括転写するカラー画像形成装置である。上記カラー画像形成装置において、像担持体である感光体２１とニップを形成する部材である現像ローラ２４１、帯電ローラ２２にも適用することができる。また、中間転写ベルト２８をヤング率が７０［ＧＰａ］以下で、０．２％耐力が７００［ＭＰａ］以上の金属材料で形成してもよい。また、トナー像を担持する中間転写ベルト２８とニップを形成する転写ローラ２５にも適用してもよい。
また図１５の画像形成装置は、中間転写体としての中間転写ベルト１０の直線状の移動経路部分に沿って感光体４０を含む画像形成ユニット１８を複数組並べて配置し、各画像形成ユニット１８の感光体４０上に互いに異なる色のトナー像を形成し、各感光体４０上のトナー像を一次転写装置６２で該中間転写ベルト１０上に重ね合わせて転写し、該中間転写ベルト１０上の重ねトナー像を図示しない２次転写装置で転写紙に一括転写するタンデム型のカラー画像形成装置に用いる現像ローラ、転写ローラ、帯電ローラにも適用することができる。また、上述同様、中間転写ベルト１０にも適用することができる。
【００４５】
（１）
以上、本実施形態のニップ形成部材によれば、表層をヤング率７０［ＧＰａ］以下の金属材料としている。表層が金属部材であるので、表層が摩耗することが抑制される。その結果、ニップ形成部材の耐久性を向上させることができる。また、ヤング率が７０［ＧＰａ］以下としているため、柔軟に弾性変形する表層とすることができる。このため、所定の当接圧により表層が柔軟に弾性変形して感光体と当接することができ、所望のニップ幅を形成することができる。
（２）
また、表層の金属材料の０．２％耐力を７００［ＭＰａ］以上としている。金属のヤング率が低くて弾性的な性質を有していても、金属が弾性的ふるまう限界値である０．２％耐力が低いと、所定の当接圧で像担持体と当接して変形したときに塑性変形を起こしてしまい、ニップ形成部材が所定形状を維持できなくなってしまう。その結果、感光体との所望の接触圧やニップ幅を確保することができなくなる。例えば、このニップ形成部材が現像ローラである場合、薄層規制部材とのギャップが変動して、所望の厚さにトナーを形成することができず、濃度ムラが発生する。また、感光体との接触圧が変化し、現像能力が低下してしまい、画像が劣化してしまう。また、例えば、ニップ形成部材が転写ローラである場合は、像担持体と転写体とのエアギャップが変動して、転写チリが発生してしまう。また、転写ニップでトナーの凝集力を高めることができず、転写ニップ出口で転写チリが発生し、画像が劣化する。また、帯電ローラの場合は、感光体との微小ギャップが維持できず、画像の劣化等を引き起こしてしまう。
しかしながら、本実施形態においては、金属材料の０．２％耐力を７００［ＭＰａ］以上としているので、所定の当接圧で像担持体と当接してニップ形成部材が変形したときに塑性変形を起こしてしまことが抑制される。よって、上述のような不具合が抑制され、画像の劣化を引き起こすことが抑制される。
（３）
また、本実施形態のニップ形成部材を焼結チタン合金（ゴムメタル）としている。このようにゴムメタルを用いることで、ヤング率が７０［ＧＰａ］以下で、０．２％耐力が７００［ＭＰａ］以上のニップ形成部材とすることができる。
（４）
また、冷間加工が施されている焼結チタン合金とすることで、ヤング率が低く、０．２％耐力が高いニップ形成部材とすることができる。これにより、より良好な弾力性をもつ表層とすることができる。
（５）
また、錫が２〜８質量％含有されている焼結チタン合金とすることで、ヤング率が低く、０．２％耐力が高いニップ形成部材とすることができる。これにより、より良好な弾力性をもつ表層とすることができる。
（６）
また、本実施形態のニップ形成部材は、弾性層を有し、表層を上記金属材料で構成している。これにより、ニップ形成部材をより柔軟性の高い部材とすることができる。よって、感光体への当接圧が低くても、所望のニップ幅を形成することができる。これにより、感光体のトルクを低減することができる。
（７）
また、本実施形態によれば、上記ニップ形成部材を現像剤担持体としての現像ローラに適用している。これにより、表層が柔軟で耐磨耗性の高い現像ローラとすることができる。よって、所定の当接圧により現像ローラが柔軟にたわんで感光体と当接するので、ある程度の現像ニップ幅を形成することができる。また、表層は良好な弾性変形性能を有するので、表層が感光体へ反発力をもって接触することができる。このように現像ニップにおいて、表層が反発力をもって感光体と当接することができるので、感光体や現像ローラに軸方向に組付け誤差や製造誤差があっても、感光体との接触圧が軸方向に大幅にずれることがない。よって、濃度ムラを抑制することができる。また、表層が金属であるので、従来のゴムに比べて耐磨耗性が良好であるので、現像ローラの耐久性を向上することができる。このため、現像ローラの厚みが変化することがないので、現像ローラの体積抵抗が変化することが抑制される。その結果、感光体と現像ローラとの間の現像電界が径時にわたり一定に保つことができ、径時に現像能力を低下させることがないので、径時にわたり良好な画像を維持することができる。
（８）
また、本実施形態によれば、ニップ形成部材としての現像ローラの表層面を樹脂でコートしている。例えば、トナーと離型性の高い樹脂を表面層にコートすれば、径時で現像ローラ表面のトナーフィルミングを抑制することができる。特に、本実施形態の現像ローラは、耐磨耗性の優れた金属で表層を形成しているので、従来の表層がゴムの現像ローラのように摩耗によりフィルミングとともに削れるようなことがないため、フィルミングが進行しやすい。しかし、上述のように、表層面をトナーに対して離型性の良い樹脂でコートすことで、金属で耐磨耗性の優れた表層であっても、フィルミングの進行が抑制され、径時で画像の劣化を抑制することができる。
（９）
さらに、上記樹脂材を導電性樹脂とすることで、現像ローラに印加される現像バイアスが現像ニップにおいて低下することがない。このため、現像ローラに印加する現像バイアスを高めなくても安定した現像を行うことができる。
（１０）
また、本実施形態によれば、上記ニップ形成部材を帯電部材としての帯電ローラに適用している。これにより、表層が柔軟で耐磨耗性の高い帯電ローラとすることができる。よって、所定の当接圧により柔軟に感光体と当接して所望の帯電ニップを形成することができる。これにより、感光体と帯電ローラとの間に微小帯電ギャップを形成することができ、帯電バイアスを小さくして、帯電ローラ２や感光体の劣化、画像の劣化を抑えることができる。更に、オゾンによる環境汚染を抑えることもできる。また、感光体との摩耗を抑制することができ、高耐久の帯電ローラとすることができる。このため、帯電ローラの厚みが変化することがないので、帯電ローラの体積抵抗が変化することが抑制される。その結果、感光体へ印加する帯電バイアスを径時にわたり一定に保つことができ、径時にわたり良好な画像を維持することができる。また、表面層や弾性層が摩耗することがないので、径時にわたり、良好な弾性性能を維持することができる。このため、径時にわたり微小ギャップを維持することができ、帯電性能を低下させることがなく、径時にわたり良好な画像を維持することができる。
（１１）
また、本実施形態によれば、上記ニップ形成部材を転写部材としての転写ローラに適用している。これにより、表層が柔軟で耐磨耗性の高い転写ローラとすることができる。よって、所定の当接圧により表層が柔軟に弾性変形して感光体と当接し、所望の転写ニップを形成することができる。これにより、像担持体と転写体とのエアギャップを低減でき、転写チリの発生を抑えることができる。また、転写ニップでトナーの凝集力を高めることができ、転写ニップ出口での転写チリの発生を抑えることができる。また、感光体との摩耗を抑制することができ、高耐久の転写ローラとすることができる。このため、転写ローラの厚みが変化することがないので、転写ローラの体積抵抗が変化することが抑制される。その結果、感光体と転写ローラとの間の転写電界を径時にわたり一定に保つことができ、径時にわたり良好な画像を維持することができる。また、表面層や弾性層が摩耗することがないので、径時にわたり、良好な弾性性能を維持することができる。このため、径時にわたりエアギャップを維持することができ、また、トナーの凝集力が変化することがないので、径時にわたり転写チリの発生を抑制でき、径時にわたり良好な画像を維持することができる。
（１２）
また、本実施形態の現像装置によれば、上記現像ローラを備えているので、濃度ムラなどの画像の劣化を抑えることができる現像装置とすることができる。また、耐久性の高い現像装置とすることができる。
（１３）
また、本実施形態の現像装置によれば、トナー粒子の平均円形度が１．０〜０．９６としている。このようにトナーを円形上に近い形状とすることで、現像ローラ表面に付着しにくく、フィルミングの発生が抑制される。さらに、円形度が高く回転しやすいので、攪拌によるトナー劣化を抑制することができる。よって、径時にわたりトナーが凝集することがなく、この凝集したトナーによるフィルミングも抑制することができる。
（１４）
また、本実施形態の現像装置によれば、体積平均粒径が４［μｍ］以上１０［μｍ］以下で、トナーに添加する添加剤の粒子径を５０［ｎｍ］以上１５０［ｎｍ］以下のものを用いている。添加剤の平均粒径が５０［ｎｍ］より小さいと、母体樹脂への添加剤の埋没が早まり、トナーが劣化しやすくなる。また、１５０［ｎｍ］を越えると現像ローラと規制部材の間にトナーが挟まりやすく、薄層が均一にできなくなり、画像では白スジになる。よって、添加剤の粒子径を５０［ｎｍ］以上１５０［ｎｍ］以下とすることで、白スジ画像と、トナー劣化を抑制することができる。
（１５）
また、本実施形態の帯電装置によれば、上記帯電ローラを備えているので、感光体の劣化、画像の劣化を抑えることができる帯電装置とすることができる。また、オゾンによる環境汚染を抑えた帯電装置とすることができる。さらに、帯電ローラが高寿命化するので、耐久性に優れた帯電装置とすることができる。
（１６）
また、本実施形態の転写装置によれば、上記転写ローラを備えているので、転写チリが抑制された転写装置とすることができる。
（１７）
また、本実施形態の画像形成装置によれば、上述の帯電装置、現像装置、転写装置のうち、いずれかひとつを備えている。よって、画像劣化を抑制し、耐久性に優れた画像形成装置とすることができる。
（１８）
また、本実施形態のプロセスカートリッジによれば、上述の帯電装置、現像装置のうち、いずれかひとつを備えている。よって、画像劣化を抑制し、耐久性に優れたプロセスカートリッジとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】現像装置の概略構成図。
【図３】現像ローラの断面図。
【図４】一般的なチタン合金の応力−歪み線図。
【図５】焼結チタン合金の応力−歪み線図。
【図６】現像ニップとその周囲を示す断面図。
【図７】ヤング率の異なる表層材料の現像ローラの初期画像の品質を調べたグラフ。
【図８】表層材料がゴムからなる現像ローラと表層材料が焼結チタン合金からなる現像ローラとの径時の画像品質を調べたグラフ。
【図９】表層材料がゴムからなる現像ローラと表層材料が焼結チタン合金からなる現像ローラとの径時の表層の摩耗量を調べたグラフ。
【図１０】転写ニップとその周囲とを示す側面図。
【図１１】感光体と、これに向けて十分な圧力で押圧される転写ローラとによって形成される同転写ニップの一例を示す拡大模式図。
【図１２】帯電ローラ２とその周囲とを示す断面図である。
【図１３】添加剤の平均粒径が２０ｎｍの従来のトナーと、添加剤の平均粒径が６０ｎｍの本実施形態のトナーとの、径時における現像ローラ上トナー付着量を調べたグラフ。
【図１４】中間転写体を有した画像形成装置の一例を示す図。
【図１５】タンデム型画像形成装置を示す図。
【符号の説明】
【００４７】
１ 感光体
２ 帯電ローラ
３ 露光装置
４ 現像装置
５ 転写ローラ
６ クリーニング装置
４１ 現像ローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー像を担持する像担持体を押し圧して像担持体との間にニップを形成するニップ形成部材に関するものである。具体的には、現像ローラ、転写ローラ、帯電ローラ等の像担持体としての感光体とニップを形成するニップ形成部材、並びに、該ニップ形成部材を備えた現像装置、転写装置、帯電装置、画像形成装置およびプロセスカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から像担持体としての感光体と当接するニップ形成部材でニップを形成して、このニップで帯電を行ったり、転写を行ったり、現像を行ったりすることが知られている。このようなニップ形成部材は、感光体と良好なニップを形成するため、表層をゴム材料で形成し、表層を柔軟で弾性変形可能としている。例えば、感光体と当接させてニップを形成するニップ形成部材としての現像ローラの表層をゴム材料で形成するものがある（特許文献１）。このように、現像ローラの表層を柔軟で弾性変形可能なゴムで形成することで、軸方向で均一な接触圧で感光体と接触させることができ、軸方向で均一な現像を行うことができる。その結果、濃度ムラなどの画像の劣化を抑制することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−４７４７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ゴム材料は摩耗し易く、現像ローラの寿命が短い。そのため、頻繁に装置の交換などを行う必要があった。また、ゴム材料が摩耗していく結果、所望の弾力性や柔軟性が確保できなくなり、表層が感光体とほとんどたわまずに（非弾性的）に当接する。その結果、感光体や現像ローラに軸方向の製造誤差や組付け誤差があった場合、感光体との当接圧を軸方向均一に保つことができず、現像能力が軸方向で一定とならず、濃度ムラなどの画像の劣化を引き起こしてしまう。
【０００５】
また、転写ローラの場合は、表層をゴム材料で形成し高い当接圧で感光体に接触させることで、表層をたわませて転写ニップを形成している。そして、ゴム材料の弾性反発力により感光体と転写ローラとの密着性を高めて、転写ニップ部でトナーの凝集力を高めている。これにより、転写ニップ出口での転写チリの発生を抑えることができ、画像の劣化を抑制している。
しかし、ゴム材料が摩耗する結果、所望の弾性反発力が確保できなくなり、トナー凝集力が低下し、径時で転写チリの発生が増し、良好な画像を維持することができないという問題があった。
【０００６】
また、帯電ローラの場合は、表層をゴム材料で形成し表層をたわませて、感光体周方向に帯電ニップを形成し、帯電ニップの前後で帯電ローラ表面と感光体表面との間にギャップを形成する。帯電ニップを形成して感光体と帯電ローラとの間にギャップを形成することで、コロトロン帯電器やスコロトロン帯電器のようにワイヤーを所定の間隙で感光体に対向配設するものに比べて、微小なギャップとすることができる。これにより、コロトロン帯電器やスコロトロン帯電器に比べて帯電バイアスを小さくすることができる。
しかし、ゴム材料が摩耗する結果、所望の柔軟性が確保できなくなると、表層が感光体とほとんどたわまずに（非弾性的）に当接する。その結果、感光体や帯電ローラに軸方向の製造誤差や組付け誤差があった場合、感光体と帯電ローラとの微小ギャップを軸方向一定に保つことができず、帯電不良等を生じて、画像の劣化を引き起こしてしまう。
【０００７】
このように、感光体を押し圧して感光体との間にニップを形成するニップ形成部材の表層が摩耗する結果、表層の柔軟性や弾力性が確保できなくなり種々の問題から画像の劣化を引き起こしてしまうことがわかる。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、耐磨耗性と柔軟性に優れたニップ形成部材、並びに、該ニップ形成部材を備えた現像装置、転写装置、帯電装置、画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、トナー像を担持する像担持体に圧接して像担持体との間にニップを形成するニップ形成部材において、表層をヤング率７０［ＧＰａ］以下の金属材料としたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１または２のニップ形成部材において、上記金属材料の０．２％耐力を７００［ＭＰａ］以上としたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１、２または３のニップ形成部材において、上記金属材料をＶａ族（バナジウム族）元素とチタンとを焼結させた焼結チタン合金であることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項４のニップ形成部材において、上記焼結チタン合金には、冷間加工が施されていることを特徴するニップ形成部材。
また、請求項５の発明は、請求項４または５のニップ形成部材において、上記焼結チタン合金には、錫が２〜８質量％含有されていることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４または５のニップ形成部材において、該ニップ形成部材は、弾性層を有することを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５または６のニップ形成部材において、該ニップ形成部材が現像剤担持体であることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項７のニップ形成部材において、上記表層の表面を樹脂でコートすることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項８のニップ形成部材において、上記樹脂が導電性樹脂であることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項１、２、３、４、５または６のニップ形成部材において、該ニップ形成部材が帯電部材であることを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１、２、３、４、５または６のニップ形成部材において、該ニップ形成部材が転写部材であることを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、像担持体に対向して回動可能に配置され、該像担持体にトナーを供給する現像剤担持体を備えた現像装置において、該現像剤担持体は、該像担持体を押し圧して該像担持体との間にニップを形成するニップ形成部材であり、該現像剤担持体として、請求項７、８または９のニップ形成部材を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項１２の現像装置において、上記像担持体上にトナー像を形成するためのトナーとして、粒子の平均円形度が１．００〜０．９６であるものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項１２または１３の現像装置において、上記トナーとして、体積平均粒径が４［μｍ］以上１０［μｍ］以下で、該トナーに添加する添加剤の粒子径を５０［ｎｍ］以上１５０［ｎｍ］以下のものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、像担持体に対向配置される帯電部材を具備し、該帯電部材に電圧を印加して像担持体を帯電する帯電装置において、該帯電部材は、該像担持体を押し圧して該像担持体との間にニップを形成するニップ形成部材であり、該帯電部材として、請求項１０のニップ形成部材を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、像担持体表面に形成されたトナー像を転写材に転写する転写部材を有する転写装置において、該転写部材は、該像担持体を押し圧して該像担持体との間にニップを形成するニップ形成部材であり、該転写部材として、請求項１１のニップ形成部材を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１７の発明は、像担持体と、帯電部材を備え該帯電部材に電圧を印加して該像担持体を帯電する帯電装置と、該像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体を備えた現像装置と、該像担持体表面に形成されたトナー像を転写材に転写する転写部材を有する転写装置とを有する画像形成装置において、該帯電装置として請求項１５の帯電装置、該現像装置として請求項１２、１３、１４の現像装置、または該転写装置として請求項１６の転写装置のうちすくなくともいずれかひとつを用いていることを特徴とするものである。
また、請求項１８の発明は、像担持体と、帯電部材を備え該帯電部材に電圧を印加して像担持体を帯電する帯電装置、該像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体を備えた現像装置のうち少なくともひとつとを備え、画像形成装置本体に対して着脱可能に一体構造物として構成されたプロセスカートリッジにおいて、該帯電装置が請求項１５の帯電装置、または該現像装置が請求項１２、１３、１４の現像装置であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１乃至１８の発明によれば、表層をヤング率７０［ＧＰａ］以下の金属材料で形成することで、柔軟で弾性的にたわむことのできるニップ形成部材とすることができる。このため、所定の当接圧によりニップ形成部材が弾性的にたわんで感光体と当接することができ、所望のニップ幅、軸方向均一な接触圧をもって像担持体と接触することができる。また、従来のように、ゴム材料に比べて、摩耗しにくい金属材料で形成するので、従来に比べてニップ形成部材の摩耗を抑制することができる。その結果、ニップ形成部材の柔軟性や弾力性が径時で変化することがなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るプリンタの全体の概略構成図である。このプリンタは、像担持体としての感光体ドラム１の周辺に、感光体ドラム１の表面を一様帯電する帯電ローラ２、画像情報に基づいて変調されたレーザー光線等を感光体ドラム１に照射する露光装置３、感光体ドラム１に形成された静電潜像に対し現像ローラ４１上の帯電トナーを付着させることでトナー像を形成する現像装置４、感光体ドラム１上に形成されたトナー像を転写材としての転写紙２０に転写する転写ローラ５、転写後に感光体ドラム１上に残ったトナーを除去するクリーニング装置６等が順に配設されている。また、感光体ドラム１上に静電潜像を形成する潜像形成手段は、上記帯電ローラ２及び露光装置３により構成されている。
また、図示しない給紙トレイ等から転写紙を給紙・搬送する図示しない給紙搬送装置と、転写ローラ５で転写されたトナー像を転写紙Ｐに定着する図示しない定着装置とが備えられている。
なお、上記プリンタを構成する複数の装置の一部は、図中点線で示すようにプリンタ本体に対して着脱可能に一体構造物（ユニット）として構成してもよい。例えば、感光体ドラム１と帯電装置２と現像装置４とクリーニング装置６とを、プリンタ本体に対して着脱可能に、一体構造物である画像形成用プロセスカートリッジ９として構成してもよい。
【００１２】
上記構成のプリンタにおいて、矢印ａ方向に回転する感光体ドラム１の表面は、帯電ローラ２で一様帯電された後、画像情報に基づいて変調されたレーザー光線が感光体軸方向にスキャンされて照射される。これにより、感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、現像領域において、現像装置４により帯電したトナーを付着させることで現像され、トナー像となる。一方、転写紙Ｐは図示しない給紙搬送装置で給紙・搬送され、レジストローラ７により所定のタイミングで感光体ドラム１と転写ローラ５とが対向する転写部に送出・搬送される。そして、転写ローラ５により、転写紙２０に感光体ドラム１上のトナー像とは逆極性の電荷を付与することで、感光体ドラム１上に形成されたトナー像が転写紙Ｐに転写される。次いで、転写紙Ｐは、感光体ドラム１から分離され、図示しない定着装置に送られ、定着装置でトナー像が定着された転写紙Ｐが出力される。転写ローラ５でトナー像が転写された後の感光体ドラム１の表面は、クリーニング装置６でクリーニングされ、感光体ドラム１上に残ったトナーが除去される。
【００１３】
図２は、本実施形態の現像装置４である。この現像装置４は、現像ローラ４１と、現像ローラ４１にトナーを供給するため、現像ローラ４１に摺接するトナー供給ローラ４２とを有している。また、現像ローラ４１上のトナーを薄層化するために現像ローラ４１に当接する薄層規制部材４３と、トナーを保持するトナー保持部４４と、トナー保持部４４内のトナーを撹拌しながらトナー供給ローラ４２に表面に供給する撹拌部材としてのアジテータ４６なども有している。供給ロ−ラ４２は発泡ポリウレタン等で形成されていて、可撓性を有し、５０〜５００μｍの径のセルでトナ−を保持し易い構造となっている。また、硬度は１０〜３０゜（ＪＩＳ−Ａ）と比較的低く、現像ローラ４１とも均一に当接させることができる。
【００１４】
この現像装置４において、トナー保持部４４内に保持されているトナーは、上記アジテータ４６により撹拌されながら、トナー供給ローラ４２の表面に機械的に供給され担持される。トナー供給ローラ４２は、トナーを担持しながら現像ローラ４１との対向部まで搬送し、現像ローラ４１に摺察しながらトナーを供給する。現像ローラ４１に供給されたトナーは、現像ローラ４１にトナーを介して当接している薄層規制部材４３により適当な層厚に薄層化されるとともに所望の極性に摩擦帯電される。そして、現像ローラ４１の矢印方向の回転により、感光体１との対向部である現像領域に搬送される。
【００１５】
薄層規制部材４３は、図示しないホルダに取り付けられており、ホルダからの自由端長を１０〜１５［ｍｍ］としている。１５［ｍｍ］以上に設定すると、現像装置４が大型化してしまう。また、１０［ｍｍ］以下に設定すると、現像ローラ４１表面と接触するときに、振動が生じやすくなり、画像上に段々ムラなどの異常画像が発生する。薄層規制部材４３の当接圧は、０．０４９〜２．４５［Ｎ・ｃｍ］の範囲が好ましい。当接圧が上限を越えると薄層規制部材４３通過後の現像ローラ４１上のトナー付着量が低下し、且つ、トナ−帯電量が増加し過ぎてしまう結果、現像に付与する現像剤量が減少して画像濃度が低くなる。また、下限を下回ると薄層が均一に形成されずにトナ−の固まりが薄層規制部材４３を通過する事もあり、画像品質が著しく低下する。薄層規制部材４３の当接角度は先端が現像ローラ４１の下流側を向く方向で現像ローラ４１の接線に対して１０〜４５゜が良好である。なお、本実施形態の現像装置４においては、薄層規制部材４３を厚み０．１［ｍｍ］のＳＵＳ板とし、当接圧は６０[ｇｆ／ｃｍ]に設定することで、薄層規制部材４３通過後のトナーを単位面積当たり０．４〜０．８［ｍｇ／ｃｍ２］の均一な厚みを持った薄層とすることができた。また、この時のトナ−帯電は−１０〜−３０［μＣ／ｇ］の範囲であった。
【００１６】
図３は、本実施形態の現像ローラ４１の断面図である。図３に示す現像ローラ４１は、径が１１［ｍｍ］の芯金４１ａに厚み２．４［ｍｍ］のゴムからなる弾性層４１ｂを有し、さらにこの弾性層上に厚さ０．１［ｍｍ］のチタン合金からなる表層４１ｃを有している。このチタン合金としては、ヤング率が７０［ＧＰａ］以下で、０．２％耐力が７００［ＭＰａ］以上のものを用いている。具体的には、豊田中央研究所社製のゴムメタルが挙げられる。このゴムメタルは、３０〜６０重量％のＶａ族（バナジウム族）元素と、残部が実質的にチタンからなるものであり、上記Ｖａ族（バナジウム族）元素とチタンとを焼結させた焼結チタン合金である。また、現像ローラ４１の表層に使用される焼結チタン合金は、冷間加工を施されたものであることが好ましい。焼結チタン合金に冷間加工を施すことでヤング率の低下と０．２％耐力を向上させることができ、より弾性的な性質をもつ金属とすることができる。具体的には、冷間加工により焼結チタン合金が１０％以上圧縮されたものが好ましく、圧縮率が高ければ高いほどヤング率が低下し０．２％耐力を向上させることができる。さらに、表層に使用される焼結チタン合金は、錫が含有されたものであると好ましい。錫を２〜８質量％配合すると、焼結チタン合金のヤング率を低下させるとともに、強度を向上させることができる。
なお、現像ローラ４１を芯金４１ａと弾性層４１ｂと表層４１ｃとで構成しているが、これに限定されず、芯金４１ａと表層４１ｃのみで構成してもよく、また、弾性層４１ｂを２層としてもよい。
【００１７】
上記現像ローラ４１の作成は、例えば、上記ゴムメタルを筒状に形成し、この筒状に形成したゴムメタルの中心に芯金を挿入する。そして、芯金とゴムメタルとの間にゴムを充填して加硫させることで作成することができる。
また、上記現像ローラ４１の表層面を樹脂でコートしても良い。コートする樹脂は、トナーとの離型性の優れた材料であることが好ましい。従来の摩耗し易いゴム材料の場合は、摩耗とともに付着したトナーも削られて、トナーのフィルミングはあまり問題にはならない。しかし、本実施形態の現像ローラ４１は、表層４１ｃを金属材料で構成しているため、摩耗しにくいため、現像ローラ表面に付着したトナーが径時にわたって除去されない。よって、上記のように離型性に優れた樹脂をコートすることでトナー付着によるフィルミングの発生を抑制することで、径時にわたって良好な表層面を維持することができる。また、上記表面層をコートする樹脂材が導電性を有する材料であると、さらに好ましい。表面層をコートする樹脂材を導電性樹脂とすることで、現像ローラと感光体との間に形成される現像電界を低下させることがない。
【００１８】
図４は、一般的な合金の応力−歪み線図の一例としてチタン合金の応力−歪み線図を示した図である。一般的な合金などの金属は、応力がσＡ以下のときは、図３に示すように伸び（歪み）と応力が比例関係にあり、応力に比例して伸びが直線的に増加する。そして、応力に対して直線的に伸びが増加する領域では、金属が弾性変形し、応力を除去すれば金属の伸びが０となる。一般的に、この伸びに対して応力が比例的に変化する領域の傾きをヤング率としている。そして、応力がσＡ以上となると、伸びが応力に対して比例的に増加しなくなり、金属が塑性変形を始める。そして、応力が耐力のσＰとなると、除荷したときに０．２％の永久伸びを生じる。一般的にこの除荷したときの永久伸びが０．２％以下となるまでの領域を金属が弾性的に振る舞う領域と規定している。
【００１９】
図４に示すように、０．２％耐力とは金属が塑性変形して０．２％永久伸びを生じる応力のことであり、これ以上金属に応力をかけると、金属が塑性変形を始め、応力を除荷しても伸びが０に戻らず永久伸びを生じてしまう。言い換えれば、０．２％耐力以下であれば、金属が弾性的に変形し、応力を除荷すれば金属伸びが０に戻ることができる。また、ヤング率が小さい方が応力に対する伸びが大きくなり、より弾性的な性質をもつ金属であると言える。しかし、金属が弾性的に振る舞う限界値としての０．２％耐力が低いと、低い応力で直ぐに材料が塑性変形を開始してしまい、使用に耐えうる十分な弾性変形性能を有することができない。
【００２０】
本実施形態の現像ローラ４１の表層４１ｃに使用される金属材料は、ヤング率が７０［ＧＰａ］以下であり、弾性的な性質の強い金属材料を用いている。このため、表層４１ｃが感光体１と弾性的に柔軟に変形接触することができる。また、０．２％耐力が７００［ＭＰａ］以上の金属材料を用いるので、感光体との当接圧が大きくても塑性変形しないような金属層とすることができる。
【００２１】
また、近年、図５に示すように伸びが応力に対して比例的に増加しなくとも、応力を除去すると伸びが０となり、弾性的に変形する金属材料がある。このような金属の場合においては、上記図４に示した一般的な金属材料と異なる方法でヤング率を求める必要がある。そこで、このような性質をもつ金属に対しては、０．２％耐力σｅの（１／２）σｅにおける傾きをヤング率として規定する。このような性質をもつ現像ローラ４１の表層４１ｃに使用する場合でも、耐力σｅの（１／２）σｅにおけるヤング率が７０［ＧＰａ］以下で、０．２％耐力が７００［ＭＰａ］以上の金属材料であれば、表層４１ｃを感光体との当接圧で塑性変形せず、良好な弾性変形性能を有する金属層とすることができる。なお、上述したゴムメタルは、図５の応力−歪み線図を有している。
【００２２】
図６は、感光体１と、これに向けて十分な圧力で押圧される現像ローラ４１とによって形成される現像ニップを示す拡大模式図である。図６に示すように感光体１と現像ローラ４１とは、トナーを介して当接圧のかかった状態で接触している。感光体１は、アルミの素管に感光性材料を含む樹脂をコートしているため、非弾性的でありたわみにくい。一方、現像ローラ４１は、比較的柔軟な、弾性層４１ｂと、弾性的な性質を持つ金属からなる表層４１ｃからなっている。このため、現像ローラ４１を当接圧によって柔軟に変形せしめて、周方向に現像ニップが形成される。表層４１ｃは、弾性的な性質を持つ金属部材で構成されているため、たわんだ形状を弾性的に戻そうとする力が働き（反発力）、表層４１ｃが感光体１を弾性的に押し圧する。この表面層４１ｃの押し圧力によって、感光体と現像ローラとの接触圧を軸方向均一に保つことができる。その結果、画像の濃度ムラなどを防止することができる。
［検証試験１］
【００２３】
現像ローラ４１の検証を行うため、表１に示すように、表層のヤング率の異なる４つの現像ローラＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを用意し、初期画像の品質について検証試験１を行った。現像ローラＡは、径が１６［ｍｍ］で芯金にゴムからなる弾性層を有し、さらにこの弾性層上に厚さ０．１［ｍｍ］、ヤング率３．６３［ＭＰａ］、硬度６０°（ＪＩＳ−Ａ）からなるゴムの表層を有している。現像ローラＢは、現像ローラＡ同様の芯金と弾性層を有し、厚さ０．１［ｍｍ］でヤング率７０［ＧＰａ］のチタン合金の表層を有している。現像ローラＣは、現像ローラＡと同様の芯金と弾性層を有し、厚さ０．１［ｍｍ］でヤング率１００［ＧＰａ］のチタン合金の表層を有している。現像ローラＤは、現像ローラＡと同様の芯金と弾性層を有し、厚さ０．１［ｍｍ］でヤング率１００［ＧＰａ］のチタン合金の表層を有している。
感光体の径は、３０［ｍｍ］とし、現像ローラ、感光体の幅をそれぞれ３００［ｍｍ］とした。また、現像ローラを３〜２０［ｇｆ／ｍｍ］の線圧で感光体に当接させて、初期時の画像品質を調べた。その結果を図７に示す。
【表１】
図７に示すように、表層材料のヤング率が７０［ＧＰａ］以上の現像ローラＣ、Ｄにおいては、画像ランクが３．５以下となり、初期時において、良好な画像を得ることができなかった。一方、表層材料のヤング率が７０［ＧＰａ］以下の現像ローラＡ、Ｂにおいては、画像ランクが３．５以上となり、初期時において良好な画像が得られた。ヤング率が７０［ＧＰａ］以上の表層からなる現像ローラＣ、Ｄは、弾性変形に乏しいため、感光体とほとんどたわまずに（非弾性的）に当接する。このため、感光体や現像ローラに軸方向の製造誤差や組付け誤差があった場合、感光体との当接圧を軸方向均一に保つことが難しい。その結果、表層材料のヤング率が７０［ＧＰａ］以上の現像ローラＣ、Ｄにおいては、軸方向均一な当接圧を得ることができず、濃度ムラなどが発生し、画像ランクの低い画像となったと考えられる。一方、表層材料のヤング率が７０［ＧＰａ］以下の現像ローラＡ、Ｂは、表層の弾性変形性が十分であり、表層が感光体とたわんで、弾性的に当接することができる。このため、表層が感光体とある程度の反発力をもって当接することができるので、製造誤差や組付け誤差が多少あったとしても、感光体との当接圧を軸方向均一に保つことができる。このため、表層材料のヤング率が７０［ＧＰａ］以下の現像ローラＡ、Ｂについては、画像ランクの高い良好な画像を得ることができたと考ええられる。
［検証試験２］
【００２４】
上記検証試験１において初期画像が良好な表層がヤング率７０［ＧＰａ］のチタン合金からなる現像ローラＢと、表層がヤング率３．６３［ＭＰａ］のゴムからなる現像ローラＡについて、径時にわたる画像変化について検証試験２を行った。検証試験２においても、感光体と現像ローラ径および幅、現像ローラと感光体との間の線圧は、検証１と同じにしている。その結果を図８に示す。また、チタン合金からなる現像ローラＢと、ゴムからなる現像ローラＡにおける表層厚さの時間変化も調べた。その結果を図９に示す。
【００２５】
図８からわかるように、表層がチタン合金の現像ローラＢは、径時にわたって画像のランクに変化がない。しかし、表層がゴムの現像ローラＡにおいては、径時の使用により画像ランクが低下している。また、図９に示すように、表層がチタン合金からなる現像ローラＢにおいては表層厚さがほとんど変化してないが、表層がゴムの現像ローラＡについては、表層厚さが使用により低下しているのがわかる。つまり、図９から、表層がチタン合金からなる現像ローラＢは、ほとんど摩耗しておらず、初期時の状態を維持しているが、表層がゴムからなる現像ローラＡは径時で摩耗していることがわかる。摩耗により表層厚さが変化すると、表層の体積抵抗が変化して所望の現像バイアスを得ることができなくなる。その結果、表層がゴムの現像ローラＡは、図８に示すように径時で画像が悪化したと考えられる。一方、表層がチタン合金の現像ローラＢは、金属材料で形成されているので、ゴムに比べて耐磨耗性が優れている。よって、図８に示すように、径時にわたり表層の摩耗が抑制され、表層の厚みに変化が生じていない。その結果、表層がチタン合金からなる現像ローラＢの体積抵抗が変化することがない。したがって、表層がチタン合金からなる現像ローラＢは、図９に示すように、画像ランクの低下を抑制することができたと考えられる。
【００２６】
上記、検証１および検証２からわかるように、現像ローラの表層をヤング率７０［ＧＰａ］以下のチタン合金とすることで、径時にわたり良好な画像を維持することができる現像ローラが得られることがわかる。
【００２７】
上述までは、現像ローラ４１について説明したが、感光体１などのトナー像を担持する像担持体とニップを形成するニップ形成部材としての転写ローラ５や帯電ローラ２等の表層をヤング率が７０［ＧＰａ］以下で、０．２％耐力が７００［ＭＰａ］以上の金属材料で形成すれば、耐磨耗性、柔軟性に優れた転写ローラ５や帯電ローラ２とすることができる。
【００２８】
まず、転写ローラ５の表層をヤング率７０［ＧＰａ］以下で、０．２％耐力が７００［ＭＰａ］以上の金属材料とした例について図１０に基づき説明する。
【００２９】
図１０は、転写ローラ５とその周囲とを示す側面図である。感光体１に向けて押圧される転写ローラ５は、ステンレス、鉄等の剛性部材からなる芯金ローラと、これに被覆されたＥＰＤＭ、シリコン、ＮＢＲ、ウレタン等からなる弾性層５ａとを有している。また、この弾性層４ａの上には、例えば、ゴムメタルなどのヤング率７０［ＧＰａ］以下で、０．２％耐力が７００［ＭＰａ］以上の金属部材からなる表層５ｂを有している。また、上記芯金ローラの両端面に突設せしめられた軸４ｃを有している。両端の軸４ｃは、それぞれ軸受１８によって回動可能に支持されており、これら軸受１８はバネ１９によって感光体１に向けて付勢されている。この付勢により、転写ローラ５が感光体１に向けて高圧力で押圧される。
【００３０】
図１１は、感光体１と、これに向けて十分な圧力で押圧される転写ローラ５とによって形成される転写ニップを示す拡大模式図である。同図に示すように、転写ローラ５が感光体１に向けて十分な圧力で押圧される。転写ニップでは、転写ローラ５の弾性層５ａや表層５ｂが柔軟に弾性変形する。この表層５ｂと弾性層５ａの弾性変形により転写紙Ｐが、感光体１表面に担持されているトナー像Ｉの表層５ｂに接触するだけでなく、互いに隣り合っているトナー像Ｉの間の凹部に食い込むように押圧されて、感光体１表面やトナー像Ｉとの密着性が高められる。なお、転写ニップで転写紙Ｐと感光体との十分な密着性を得るためには、少なくとも表層５ｂを、上述の条件、ヤング率７０［ＧＰａ］以下で、０．２％耐力が７００［ＭＰａ］以上に設定する必要がある。このことにより、感光体１と転写紙Ｐとの間に形成されるエアーギャップが低減されて、転写ニップ内やニップ前後における転写チリが抑えられる。また、転写ローラ５の表面層５ｂを金属で形成しているので、耐磨耗性に優れた転写ローラ５とすることができる。このように、表層が摩耗しにくいため、径時の使用により、表層や弾性層が削れ、転写ローラの柔軟性や弾力性が低下させることがない。このため、径時にわたり、エアギャップや弾性力が維持され、転写チリを抑制することができる。また、摩耗により表層の厚みが変化することがないので、表層の体積抵抗が変化することがない。このため、感光体と転写ローラとの間の転写電界が径時にわたり変化することがないので、転写不良等の画像の劣化が起こることがない。
なお、転写ローラ５を芯金と弾性層と表層とで構成しているが、これに限定されず、ヤング率７０［ＧＰａ］以下で、０．２％耐力が７００［ＭＰａ］以上の表層のみで構成してもよく、また、弾性層を２層としてもよい。
【００３１】
次に、帯電ローラ２が感光体と接触してニップを形成する接触帯電方式の帯電ローラ２の表層２ｂをヤング率７０［ＧＰａ］以下で、０．２％耐力が７００［ＭＰａ］以上の金属材料とした例について図１２に基づき説明する。
【００３２】
図１２は、帯電ローラ２とその周囲とを示す断面図である。帯電ローラ２は、金属製の軸芯２ａと、これに被覆された弾性層２ｂと、更にこれに被覆された表層２ｃとを有している。金属製の軸芯２ａには、図示しない電源によってマイナス極性の帯電バイアスが印加される。弾性層２ｂは、カーボンブラック等の導電性材料が分散せしめられたエピクロムヒドリンゴム、ニトリルゴム、クロロブレンゴム、アクリルゴム、熱可塑性エストラマー等の弾性材料から構成されている。導電性材料が分散せしめられることで弾性層２ｂ全体が導電性を発揮して、軸芯２ａと表層２ｃとを導通させる。表層２ｃは、ヤング率７０［ＧＰａ］以下で、０．２％耐力が７００［ＭＰａ］以上のゴムメタルが用いられている。
【００３３】
本実施形態の画像形成装置には、帯電ローラ２や、これを回動自在に支持する図示しない軸受け、帯電ローラ２を感光体１に向けて付勢するバネなどにより、帯電装置が構成されている。帯電ローラ２は、このバネによって感光体１に対して所定の圧力で当接せしめられることで、帯電ニップを形成している。帯電ローラ２に上記条件の表層２ｃを設けることにより、それを当接圧によって柔軟に変形せしめて、周方向に長い帯電ニップを形成することができる。また、表層２ｃを金属材料で形成するため、耐磨耗性に優れた帯電ローラ２とすることができる。
【００３４】
このように、当接圧によって表層２ｃを柔軟にたわませて感光体に当接させることで、帯電ニップ近傍のギャップＧｍを微小にすることが可能となる。微小ギャップＧｍを形成すると、そこで帯電ローラ２表面から感光体１表面への放電を容易に生じせしめることが可能になる。このことにより、コロトロン帯電器やスコロトロン帯電器のようにワイヤーを所定の間隙で感光体に対向配設するものに比べ、帯電バイアスを小さくすることができる。更に、帯電ローラ２の劣化、感光体１の劣化、画像劣化、及びオゾンによる環境汚染を抑えることもできる。これは、次に説明する理由による。即ち、放電が生ずると帯電ローラ２や感光体１には不純物が付着する。付着量は帯電バイアスやギャップが大きくなるほど多くなる。付着した不純物は電離して活性酸素（酸素ラジカル、酸素イオン）やオゾンを発生させる。活性酸素が帯電ローラ２や感光体１に衝突すると、これらをスパッタリングしたり、酸化させたりして劣化させてしまう。また、オゾンや活性酸素と、窒素酸化物とが感光体１に吸着すると、吸着部の電気特性に異常をきたして画像ボケなどといった画像劣化を引き起こしてしまう。更に、発生したオゾンが大気中に放出されることで環境を汚染してしまう。帯電ローラ２を感光体１に当接させる方式では、上述のようにして微小ギャップを形成し、且つ帯電バイアスを小さくすることで、オゾンや活性酸素の発生量を大幅に低減する。このことにより、各種劣化やオゾンによる環境汚染を抑えることができる。
【００３５】
また、表層が摩耗しにくいため、径時の使用により、表層や弾性層が削れ、帯電ローラの柔軟性や弾力性が低下することがない。このため、径時にわたり、微小ギャップＧｍが維持される。また、摩耗により表層の厚みが変化することがないので、表層の体積抵抗が変化することがない。このため、感光体へ印加する帯電バイアスが径時にわたり変化することがないので、径時にわたり帯電不良等が起こることがない。
【００３６】
次に、本実施形態に好適に使用されるトナーについて説明する。本実施形態のトナーは、ポリエステル、ポリオ−ル、スチレンアクリル等の樹脂に帯電制御剤（ＣＣＭ）及び色剤を混合したものであり、その周りにシリカ、酸化チタン等の外添剤を添加することで流動性を高めている。色剤としてはカーボンブラック、フタロシアニンブルー、キナクリドン、カーミン等を挙げることができる。トナー１０は更に場合によってはワックス等を分散混合させた母体トナーに上記種類の添加剤を外添しているものも使用することができる。
トナーの体積平均粒径は３〜１２μｍの範囲が好適である。本実施形態で用いたトナーの体積平均粒径は７μｍであり、１２００ｄｐｉ以上の高解像度の画像にも十分対応することが可能である。
また、本実施形態では、帯電極性が負極性のトナーを使用しているが、感光体１の帯電極性などに応じて帯電極性が正極性のトナーを使用してもよい。
【００３７】
トナーは特定の形状と形状の分布を有すことが重要である。トナーの形状は円形度で規定することができる。具体的には、トナーの平均円形度は、０．９６以上、１．００以下が望ましい。実験によれば平均円形度が０．９６未満、特に０．９３より小さいと、球形から離れた不定形のトナーとなり、満足した転写性やチリのない高画質画像が得られなくなってしまう。また、円形度が高く回転しやすいので、トナーが現像ローラに付着しにくく、フィルミングなどの発生も抑制することができる。とくに、本実施形態の現像ローラのように、表層面を金属として摩耗しにくい材質である場合、径時で付着したトナー（フィルミング）が堆積して良好な画像が維持できなくなる場合がある。しかし、上述のように円形度の高いトナーを使用することで、現像ローラ表面へのトナー付着（フィルミング）を抑制することができるので、径時にわたり良好な画像を維持することができる。さらに、円形度が高く回転しやすいので、攪拌によるトナー劣化を抑制することができる。よって、径時にわたりトナーが凝集することがなく、この凝集したトナーによる現像ローラのフィルミングも抑制することができる。
【００３８】
なお形状の計測方法としては粒子を含む懸濁液を平板上の撮像部検知帯に通過させ、ＣＣＤカメラで光学的に粒子画像を検知し、解析する光学的検知帯の手法が適当である。この手法で得られる投影面積の等しい相当円の周囲長を実在粒子の周囲長で除した値が平均円形度である。この値はフロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２０００（東亜医用電子株式会社製）により平均円形度として計測できる。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水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ホン酸塩を０．１〜０．５ｍｌ加え、更に測定試料を０．１〜０．５ｇ程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、分散液濃度を３０００〜１万個／μｌとして前記装置によりトナーの形状及び分布を測定することによって得られる。
【００３９】
本実施形態において好適に用いられ円型度０．９６〜１．００のトナーを製造する方法について説明する。比較をわかりやすくするため、一般的な従来のトナーと比較して説明する。
【００４０】
従来トナーの調製：
下記原材料をヘンシェルミキサーで充分混合した後、小型二本ロールミルで、１５０℃、
２時間混練した。
結着樹脂（スチレン−アクリル酸メチル共重合体） １００．０重量部
着色剤（カーボンブラック＃４４、三菱カーボン社製） １０．０重量部
荷電制御剤（ジターシャリーブチルサリチル酸亜鉛塩）
（オリエント化学製ボントロンＥ−８４） ２．０重量部
カルナバワックス ５．０重量部
得られた混練物を２ｍｍのスクリーンを装着したパルベライザーで粗粉砕した後、ラボジ
ェットで粉砕し、１００ＭＺＲで分級して４〜１０μｍ径の着色粒子を得た。得られた着
色粒子９５重量部に対して、トナーの流動性や現像性、転写性、クリーニング性、帯電性
を補助するための添加剤として３重量部のシリカ、２重量部の酸化チタン粒子（両添加剤
の平均粒径２０ｎｍ）をヘンシェルミキサーで２分間混合し、篩にかけてトナーを得た。
これが従来トナーである。ここで、従来トナーの円形度をフロー式粒子像分析装置ＦＰＩ
Ａ−２０００（東亜医用電子株式会社製）により計測したところ、０．９３であった。ま
た、その重量平均粒径は５．７３μｍであった。
【００４１】
本実施形態のトナーの調製：
従来トナーの製造過程で得られた着色粒子を、日本ニューマチック製サーフュージョンシ
ステムを用いて、熱処理温度２５０℃、熱風風量１０００リットル／分、供給風量１００
リットル／分で２回処理し、４〜１０μｍ径の新たな着色粒子を得た。得られた着色粒子
９５重量部に対して、トナーの流動性や現像性、転写性、クリーニング性、帯電性を補助
するための添加剤として３重量部のシリカ、２重量部の酸化チタン粒子（両添加剤の平均
粒径６０ｎｍ）をヘンシェルミキサーで２分間混合し、篩にかけてトナーを得た。これが
新トナーである。新トナーの円形度は０．９６、その重量平均粒径は５．５６μｍであっ
た。
【００４２】
上記したように、粉砕トナーに熱処理を行うことにより、円形度０．９６以上のトナーを得ることができる。また、熱処理に代えて、例えば特開平９−８５７４１号公報に記載されたターボミル（ターボ工業製）を用いた方法やクリプトロン（川崎工業製）、Ｑ型ミキサー（三井鉱山製）を用いた方法等、機械的な処理を行うことでトナー円形度を０．９６以上にすることも可能である。その他には、懸濁重合法、分散重合法、溶解懸濁法等の湿式造粒による製法によって、円形度０．９６以上のトナーを作製することもできる。これら製法の場合はエネルギー効率の点で優れるといったメリットがある。
【００４３】
また、本実施形態のトナーは、母体樹脂を４〜１０μｍ、トナー母体に外添する添加剤の一次粒子の平均粒径として５０〜１５０ｎｍとしている。添加剤の一次粒子の平均粒径が５０ｎｍより小さいと、母体樹脂への添加剤の埋没が早まり、劣化しやすくなる。また、１５０ｎｍを越えると現像ローラと規制部材の間にトナーが挟まりやすく、薄層が均一にできなくなり、画像では白スジになり易くなるためである。
図１３は、添加剤の平均粒径が２０ｎｍの従来のトナーと、添加剤の平均粒径が６０ｎｍの本実施形態のトナーとの、径時における現像ローラ上トナー付着量を調べた結果である。図１３に示すように球形トナーに大粒径添加剤を添加する事で従来のトナーと比較して径時にわたり現像ローラ上トナー付着量の増加を抑える事ができ、画像品質が維持できている。
【００４４】
なお、上記実施形態では、感光体１上に形成したトナー像を転写紙に直接転写する場合について説明したが、本発明は、図１４や、図１５に示す感光体上のトナー像を一旦中間転写体に転写し、その後、該中間転写体上のトナー像を転写紙に転写する画像形成装置にも適用できるものである。図１４の画像形成装置は、一つの感光体２１上に各色ごとのトナー像を順次形成し、該感光体２１上の各色トナー像を中間転写体としての中間転写ベルト２８に転写し、該中間転写ベルト２８上の重ねトナー像を転写ローラ２５で転写紙に一括転写するカラー画像形成装置である。上記カラー画像形成装置において、像担持体である感光体２１とニップを形成する部材である現像ローラ２４１、帯電ローラ２２にも適用することができる。また、中間転写ベルト２８をヤング率が７０［ＧＰａ］以下で、０．２％耐力が７００［ＭＰａ］以上の金属材料で形成してもよい。また、トナー像を担持する中間転写ベルト２８とニップを形成する転写ローラ２５にも適用してもよい。
また図１５の画像形成装置は、中間転写体としての中間転写ベルト１０の直線状の移動経路部分に沿って感光体４０を含む画像形成ユニット１８を複数組並べて配置し、各画像形成ユニット１８の感光体４０上に互いに異なる色のトナー像を形成し、各感光体４０上のトナー像を一次転写装置６２で該中間転写ベルト１０上に重ね合わせて転写し、該中間転写ベルト１０上の重ねトナー像を図示しない２次転写装置で転写紙に一括転写するタンデム型のカラー画像形成装置に用いる現像ローラ、転写ローラ、帯電ローラにも適用することができる。また、上述同様、中間転写ベルト１０にも適用することができる。
【００４５】
（１）
以上、本実施形態のニップ形成部材によれば、表層をヤング率７０［ＧＰａ］以下の金属材料としている。表層が金属部材であるので、表層が摩耗することが抑制される。その結果、ニップ形成部材の耐久性を向上させることができる。また、ヤング率が７０［ＧＰａ］以下としているため、柔軟に弾性変形する表層とすることができる。このため、所定の当接圧により表層が柔軟に弾性変形して感光体と当接することができ、所望のニップ幅を形成することができる。
（２）
また、表層の金属材料の０．２％耐力を７００［ＭＰａ］以上としている。金属のヤング率が低くて弾性的な性質を有していても、金属が弾性的ふるまう限界値である０．２％耐力が低いと、所定の当接圧で像担持体と当接して変形したときに塑性変形を起こしてしまい、ニップ形成部材が所定形状を維持できなくなってしまう。その結果、感光体との所望の接触圧やニップ幅を確保することができなくなる。例えば、このニップ形成部材が現像ローラである場合、薄層規制部材とのギャップが変動して、所望の厚さにトナーを形成することができず、濃度ムラが発生する。また、感光体との接触圧が変化し、現像能力が低下してしまい、画像が劣化してしまう。また、例えば、ニップ形成部材が転写ローラである場合は、像担持体と転写体とのエアギャップが変動して、転写チリが発生してしまう。また、転写ニップでトナーの凝集力を高めることができず、転写ニップ出口で転写チリが発生し、画像が劣化する。また、帯電ローラの場合は、感光体との微小ギャップが維持できず、画像の劣化等を引き起こしてしまう。
しかしながら、本実施形態においては、金属材料の０．２％耐力を７００［ＭＰａ］以上としているので、所定の当接圧で像担持体と当接してニップ形成部材が変形したときに塑性変形を起こしてしまことが抑制される。よって、上述のような不具合が抑制され、画像の劣化を引き起こすことが抑制される。
（３）
また、本実施形態のニップ形成部材を焼結チタン合金（ゴムメタル）としている。このようにゴムメタルを用いることで、ヤング率が７０［ＧＰａ］以下で、０．２％耐力が７００［ＭＰａ］以上のニップ形成部材とすることができる。
（４）
また、冷間加工が施されている焼結チタン合金とすることで、ヤング率が低く、０．２％耐力が高いニップ形成部材とすることができる。これにより、より良好な弾力性をもつ表層とすることができる。
（５）
また、錫が２〜８質量％含有されている焼結チタン合金とすることで、ヤング率が低く、０．２％耐力が高いニップ形成部材とすることができる。これにより、より良好な弾力性をもつ表層とすることができる。
（６）
また、本実施形態のニップ形成部材は、弾性層を有し、表層を上記金属材料で構成している。これにより、ニップ形成部材をより柔軟性の高い部材とすることができる。よって、感光体への当接圧が低くても、所望のニップ幅を形成することができる。これにより、感光体のトルクを低減することができる。
（７）
また、本実施形態によれば、上記ニップ形成部材を現像剤担持体としての現像ローラに適用している。これにより、表層が柔軟で耐磨耗性の高い現像ローラとすることができる。よって、所定の当接圧により現像ローラが柔軟にたわんで感光体と当接するので、ある程度の現像ニップ幅を形成することができる。また、表層は良好な弾性変形性能を有するので、表層が感光体へ反発力をもって接触することができる。このように現像ニップにおいて、表層が反発力をもって感光体と当接することができるので、感光体や現像ローラに軸方向に組付け誤差や製造誤差があっても、感光体との接触圧が軸方向に大幅にずれることがない。よって、濃度ムラを抑制することができる。また、表層が金属であるので、従来のゴムに比べて耐磨耗性が良好であるので、現像ローラの耐久性を向上することができる。このため、現像ローラの厚みが変化することがないので、現像ローラの体積抵抗が変化することが抑制される。その結果、感光体と現像ローラとの間の現像電界が径時にわたり一定に保つことができ、径時に現像能力を低下させることがないので、径時にわたり良好な画像を維持することができる。
（８）
また、本実施形態によれば、ニップ形成部材としての現像ローラの表層面を樹脂でコートしている。例えば、トナーと離型性の高い樹脂を表面層にコートすれば、径時で現像ローラ表面のトナーフィルミングを抑制することができる。特に、本実施形態の現像ローラは、耐磨耗性の優れた金属で表層を形成しているので、従来の表層がゴムの現像ローラのように摩耗によりフィルミングとともに削れるようなことがないため、フィルミングが進行しやすい。しかし、上述のように、表層面をトナーに対して離型性の良い樹脂でコートすことで、金属で耐磨耗性の優れた表層であっても、フィルミングの進行が抑制され、径時で画像の劣化を抑制することができる。
（９）
さらに、上記樹脂材を導電性樹脂とすることで、現像ローラに印加される現像バイアスが現像ニップにおいて低下することがない。このため、現像ローラに印加する現像バイアスを高めなくても安定した現像を行うことができる。
（１０）
また、本実施形態によれば、上記ニップ形成部材を帯電部材としての帯電ローラに適用している。これにより、表層が柔軟で耐磨耗性の高い帯電ローラとすることができる。よって、所定の当接圧により柔軟に感光体と当接して所望の帯電ニップを形成することができる。これにより、感光体と帯電ローラとの間に微小帯電ギャップを形成することができ、帯電バイアスを小さくして、帯電ローラ２や感光体の劣化、画像の劣化を抑えることができる。更に、オゾンによる環境汚染を抑えることもできる。また、感光体との摩耗を抑制することができ、高耐久の帯電ローラとすることができる。このため、帯電ローラの厚みが変化することがないので、帯電ローラの体積抵抗が変化することが抑制される。その結果、感光体へ印加する帯電バイアスを径時にわたり一定に保つことができ、径時にわたり良好な画像を維持することができる。また、表面層や弾性層が摩耗することがないので、径時にわたり、良好な弾性性能を維持することができる。このため、径時にわたり微小ギャップを維持することができ、帯電性能を低下させることがなく、径時にわたり良好な画像を維持することができる。
（１１）
また、本実施形態によれば、上記ニップ形成部材を転写部材としての転写ローラに適用している。これにより、表層が柔軟で耐磨耗性の高い転写ローラとすることができる。よって、所定の当接圧により表層が柔軟に弾性変形して感光体と当接し、所望の転写ニップを形成することができる。これにより、像担持体と転写体とのエアギャップを低減でき、転写チリの発生を抑えることができる。また、転写ニップでトナーの凝集力を高めることができ、転写ニップ出口での転写チリの発生を抑えることができる。また、感光体との摩耗を抑制することができ、高耐久の転写ローラとすることができる。このため、転写ローラの厚みが変化することがないので、転写ローラの体積抵抗が変化することが抑制される。その結果、感光体と転写ローラとの間の転写電界を径時にわたり一定に保つことができ、径時にわたり良好な画像を維持することができる。また、表面層や弾性層が摩耗することがないので、径時にわたり、良好な弾性性能を維持することができる。このため、径時にわたりエアギャップを維持することができ、また、トナーの凝集力が変化することがないので、径時にわたり転写チリの発生を抑制でき、径時にわたり良好な画像を維持することができる。
（１２）
また、本実施形態の現像装置によれば、上記現像ローラを備えているので、濃度ムラなどの画像の劣化を抑えることができる現像装置とすることができる。また、耐久性の高い現像装置とすることができる。
（１３）
また、本実施形態の現像装置によれば、トナー粒子の平均円形度が１．０〜０．９６としている。このようにトナーを円形上に近い形状とすることで、現像ローラ表面に付着しにくく、フィルミングの発生が抑制される。さらに、円形度が高く回転しやすいので、攪拌によるトナー劣化を抑制することができる。よって、径時にわたりトナーが凝集することがなく、この凝集したトナーによるフィルミングも抑制することができる。
（１４）
また、本実施形態の現像装置によれば、体積平均粒径が４［μｍ］以上１０［μｍ］以下で、トナーに添加する添加剤の粒子径を５０［ｎｍ］以上１５０［ｎｍ］以下のものを用いている。添加剤の平均粒径が５０［ｎｍ］より小さいと、母体樹脂への添加剤の埋没が早まり、トナーが劣化しやすくなる。また、１５０［ｎｍ］を越えると現像ローラと規制部材の間にトナーが挟まりやすく、薄層が均一にできなくなり、画像では白スジになる。よって、添加剤の粒子径を５０［ｎｍ］以上１５０［ｎｍ］以下とすることで、白スジ画像と、トナー劣化を抑制することができる。
（１５）
また、本実施形態の帯電装置によれば、上記帯電ローラを備えているので、感光体の劣化、画像の劣化を抑えることができる帯電装置とすることができる。また、オゾンによる環境汚染を抑えた帯電装置とすることができる。さらに、帯電ローラが高寿命化するので、耐久性に優れた帯電装置とすることができる。
（１６）
また、本実施形態の転写装置によれば、上記転写ローラを備えているので、転写チリが抑制された転写装置とすることができる。
（１７）
また、本実施形態の画像形成装置によれば、上述の帯電装置、現像装置、転写装置のうち、いずれかひとつを備えている。よって、画像劣化を抑制し、耐久性に優れた画像形成装置とすることができる。
（１８）
また、本実施形態のプロセスカートリッジによれば、上述の帯電装置、現像装置のうち、いずれかひとつを備えている。よって、画像劣化を抑制し、耐久性に優れたプロセスカートリッジとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】現像装置の概略構成図。
【図３】現像ローラの断面図。
【図４】一般的なチタン合金の応力−歪み線図。
【図５】焼結チタン合金の応力−歪み線図。
【図６】現像ニップとその周囲を示す断面図。
【図７】ヤング率の異なる表層材料の現像ローラの初期画像の品質を調べたグラフ。
【図８】表層材料がゴムからなる現像ローラと表層材料が焼結チタン合金からなる現像ローラとの径時の画像品質を調べたグラフ。
【図９】表層材料がゴムからなる現像ローラと表層材料が焼結チタン合金からなる現像ローラとの径時の表層の摩耗量を調べたグラフ。
【図１０】転写ニップとその周囲とを示す側面図。
【図１１】感光体と、これに向けて十分な圧力で押圧される転写ローラとによって形成される同転写ニップの一例を示す拡大模式図。
【図１２】帯電ローラ２とその周囲とを示す断面図である。
【図１３】添加剤の平均粒径が２０ｎｍの従来のトナーと、添加剤の平均粒径が６０ｎｍの本実施形態のトナーとの、径時における現像ローラ上トナー付着量を調べたグラフ。
【図１４】中間転写体を有した画像形成装置の一例を示す図。
【図１５】タンデム型画像形成装置を示す図。
【符号の説明】
【００４７】
１ 感光体
２ 帯電ローラ
３ 露光装置
４ 現像装置
５ 転写ローラ
６ クリーニング装置
４１ 現像ローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体に圧接して像担持体との間にニップを形成するニップ形成部材において、表層をヤング率７０［ＧＰａ］以下の金属材料としたことを特徴とするニップ形成部材。
【請求項２】
請求項１または２のニップ形成部材において、上記金属材料の０．２％耐力を７００［ＭＰａ］以上としたことを特徴とするニップ形成部材。
【請求項３】
請求項１、２または３のニップ形成部材において、上記金属材料をＶａ族（バナジウム族）元素とチタンとを焼結させた焼結チタン合金であることを特徴とするニップ形成部材。
【請求項４】
請求項４のニップ形成部材において、上記焼結チタン合金には、冷間加工が施されていることを特徴するニップ形成部材。
【請求項５】
請求項４または５のニップ形成部材において、上記焼結チタン合金には、錫が２〜８質量％含有されていることを特徴とするニップ形成部材。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５のニップ形成部材において、該ニップ形成部材は、弾性層を有することを特徴とするニップ形成部材。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５または６のニップ形成部材において、該ニップ形成部材が現像剤担持体であることを特徴とするニップ形成部材。
【請求項８】
請求項７のニップ形成部材において、上記表層の表面を樹脂でコートすることを特徴とするニップ形成部材。
【請求項９】
請求項８のニップ形成部材において、上記樹脂が導電性樹脂であることを特徴とするニップ形成部材。
【請求項１０】
請求項１、２、３、４、５または６のニップ形成部材において、該ニップ形成部材が帯電部材であることを特徴とするニップ形成部材。
【請求項１１】
請求項１、２、３、４、５または６のニップ形成部材において、該ニップ形成部材が転写部材であることを特徴とするニップ形成部材。
【請求項１２】
像担持体に対向して回動可能に配置され、該像担持体にトナーを供給する現像剤担持体を備えた現像装置において、該現像剤担持体は、該像担持体を押し圧して該像担持体との間にニップを形成するニップ形成部材であり、該現像剤担持体として、請求項７、８または９のニップ形成部材を用いたことを特徴とする現像装置。
【請求項１３】
請求項１２の現像装置において、上記像担持体上にトナー像を形成するためのトナーとして、粒子の平均円形度が１．００〜０．９６であるものを用いることを特徴とする現像装置。
【請求項１４】
請求項１２または１３の現像装置において、上記トナーとして、体積平均粒径が４［μｍ］以上１０［μｍ］以下で、該トナーに添加する添加剤の粒子径を５０［ｎｍ］以上１５０［ｎｍ］以下のものを用いることを特徴とする現像装置。
【請求項１５】
像担持体に対向配置される帯電部材を具備し、該帯電部材に電圧を印加して像担持体を帯電する帯電装置において、該帯電部材は、該像担持体を押し圧して該像担持体との間にニップを形成するニップ形成部材であり、該帯電部材として、請求項１０のニップ形成部材を用いたことを特徴とする帯電装置。
【請求項１６】
像担持体表面に形成されたトナー像を転写材に転写する転写部材を有する転写装置において、該転写部材は、該像担持体を押し圧して該像担持体との間にニップを形成するニップ形成部材であり、該転写部材として、請求項１１のニップ形成部材を用いたことを特徴とする転写装置。
【請求項１７】
像担持体と、帯電部材を備え該帯電部材に電圧を印加して該像担持体を帯電する帯電装置と、該像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体を備えた現像装置と、該像担持体表面に形成されたトナー像を転写材に転写する転写部材を有する転写装置とを有する画像形成装置において、該帯電装置として請求項１５の帯電装置、該現像装置として請求項１２、１３、１４の現像装置、または該転写装置として請求項１６の転写装置のうちすくなくともいずれかひとつを用いていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】
像担持体と、帯電部材を備え該帯電部材に電圧を印加して像担持体を帯電する帯電装置、該像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体を備えた現像装置のうち少なくともひとつとを備え、画像形成装置本体に対して着脱可能に一体構造物として構成されたプロセスカートリッジにおいて、該帯電装置が請求項１５の帯電装置、または該現像装置が請求項１２、１３、１４の現像装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体に圧接して像担持体との間にニップを形成するニップ形成部材において、表層をヤング率７０［ＧＰａ］以下の金属材料としたことを特徴とするニップ形成部材。
【請求項２】
請求項１または２のニップ形成部材において、上記金属材料の０．２％耐力を７００［ＭＰａ］以上としたことを特徴とするニップ形成部材。
【請求項３】
請求項１、２または３のニップ形成部材において、上記金属材料をＶａ族（バナジウム族）元素とチタンとを焼結させた焼結チタン合金であることを特徴とするニップ形成部材。
【請求項４】
請求項４のニップ形成部材において、上記焼結チタン合金には、冷間加工が施されていることを特徴するニップ形成部材。
【請求項５】
請求項４または５のニップ形成部材において、上記焼結チタン合金には、錫が２〜８質量％含有されていることを特徴とするニップ形成部材。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５のニップ形成部材において、該ニップ形成部材は、弾性層を有することを特徴とするニップ形成部材。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５または６のニップ形成部材において、該ニップ形成部材が現像剤担持体であることを特徴とするニップ形成部材。
【請求項８】
請求項７のニップ形成部材において、上記表層の表面を樹脂でコートすることを特徴とするニップ形成部材。
【請求項９】
請求項８のニップ形成部材において、上記樹脂が導電性樹脂であることを特徴とするニップ形成部材。
【請求項１０】
請求項１、２、３、４、５または６のニップ形成部材において、該ニップ形成部材が帯電部材であることを特徴とするニップ形成部材。
【請求項１１】
請求項１、２、３、４、５または６のニップ形成部材において、該ニップ形成部材が転写部材であることを特徴とするニップ形成部材。
【請求項１２】
像担持体に対向して回動可能に配置され、該像担持体にトナーを供給する現像剤担持体を備えた現像装置において、該現像剤担持体は、該像担持体を押し圧して該像担持体との間にニップを形成するニップ形成部材であり、該現像剤担持体として、請求項７、８または９のニップ形成部材を用いたことを特徴とする現像装置。
【請求項１３】
請求項１２の現像装置において、上記像担持体上にトナー像を形成するためのトナーとして、粒子の平均円形度が１．００〜０．９６であるものを用いることを特徴とする現像装置。
【請求項１４】
請求項１２または１３の現像装置において、上記トナーとして、体積平均粒径が４［μｍ］以上１０［μｍ］以下で、該トナーに添加する添加剤の粒子径を５０［ｎｍ］以上１５０［ｎｍ］以下のものを用いることを特徴とする現像装置。
【請求項１５】
像担持体に対向配置される帯電部材を具備し、該帯電部材に電圧を印加して像担持体を帯電する帯電装置において、該帯電部材は、該像担持体を押し圧して該像担持体との間にニップを形成するニップ形成部材であり、該帯電部材として、請求項１０のニップ形成部材を用いたことを特徴とする帯電装置。
【請求項１６】
像担持体表面に形成されたトナー像を転写材に転写する転写部材を有する転写装置において、該転写部材は、該像担持体を押し圧して該像担持体との間にニップを形成するニップ形成部材であり、該転写部材として、請求項１１のニップ形成部材を用いたことを特徴とする転写装置。
【請求項１７】
像担持体と、帯電部材を備え該帯電部材に電圧を印加して該像担持体を帯電する帯電装置と、該像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体を備えた現像装置と、該像担持体表面に形成されたトナー像を転写材に転写する転写部材を有する転写装置とを有する画像形成装置において、該帯電装置として請求項１５の帯電装置、該現像装置として請求項１２、１３、１４の現像装置、または該転写装置として請求項１６の転写装置のうちすくなくともいずれかひとつを用いていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】
像担持体と、帯電部材を備え該帯電部材に電圧を印加して像担持体を帯電する帯電装置、該像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体を備えた現像装置のうち少なくともひとつとを備え、画像形成装置本体に対して着脱可能に一体構造物として構成されたプロセスカートリッジにおいて、該帯電装置が請求項１５の帯電装置、または該現像装置が請求項１２、１３、１４の現像装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００６−１７９６２（Ｐ２００６−１７９６２Ａ）
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１９４９７２（Ｐ２００４−１９４９７２）
【出願日】平成１６年６月３０日（２００４．６．３０）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月３０日（２００４．６．３０）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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