現像ロール、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置
【課題】現像ローラにマイクロカプセルを含有させ、現像ローラが研磨されマイクロカプセルが研磨もしくは破砕されることで、もしくはマイクロカプセルに内包された助剤が散布されることで長期に利用できる現像ローラを提供する。
【解決手段】一成分現像剤（以下、単に「トナー」と記すことがある。）を用いる現像装置４に設置される現像ローラ４３であって、その外周面に帯電したトナーが担持される表面層４３３と、前記表面層４３３の内周面に内接するように積層された表面下層４３２と、を備え、前記表面下層４３２もしくは前記表面層４３３の少なくとも何れか一方には、前記現像ローラ表面の粗さを制御する平均粒径２〜５０μｍの範囲にある粗さ制御剤３０なる粒子が含有されており、前記粗さ制御剤３０がマイクロカプセル構造を有している。
【解決手段】一成分現像剤（以下、単に「トナー」と記すことがある。）を用いる現像装置４に設置される現像ローラ４３であって、その外周面に帯電したトナーが担持される表面層４３３と、前記表面層４３３の内周面に内接するように積層された表面下層４３２と、を備え、前記表面下層４３２もしくは前記表面層４３３の少なくとも何れか一方には、前記現像ローラ表面の粗さを制御する平均粒径２〜５０μｍの範囲にある粗さ制御剤３０なる粒子が含有されており、前記粗さ制御剤３０がマイクロカプセル構造を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置における一成分現像剤を用いる現像方式の現像装置に設置される現像ローラと、それを備えた現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置と、に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、乾式一成分現像装置としては各種の装置が提案され、また実用化されている。特に近年、画像形成装置本体の一層の小型化により現像装置自体も小型化し、また、ユーザーにより現像装置を交換できるようカートリッジ形態の現像装置の開発が必須となっている。
この現像装置を実現する上で必要な乾式一成分現像剤の薄層を安定して形成する技術は非常に難しいが、例えば、層厚規制部材を現像ローラに圧接させ、この接触ニップ部にトナーを通過させることで現像ローラ上のトナー量を規制し、摩擦によりトナーを荷電させる構成が用いられている。
しかし、この構成では、層厚規制部材を現像ローラに圧接させることで、現像ローラ表面が研磨されてしまうことがある。画像形成動作が短期間であれば大きな問題とならないが、長期にわたる画像形成動作の中で、研磨されることによって現像ローラ表面の状態が、初期と異なる状態になり、現像ローラにおけるトナーの搬送不良、帯電不良によって、画像不良を引き起こすことがある。
【０００３】
上記不具合を解消するために、例えば、特許文献１では、導電性支持体上に弾性抵抗層及び被覆層が少なくとも、この順に積層されてなる導電性部材において、被覆層は、連通化した熱可塑性樹脂マイクロカプセルを含有していることを特徴とする導電性部材であり、帯電均一性を満たしつつ、汚染性を低減することであり、より詳しくは、導電性部材が被帯電体と接触する部分（ニップ部）においては平滑な形状を有してなり、被帯電体を帯電させるニップ部近傍においては、適度な表面粗さを有する圧縮永久歪み性の良い導電性部材が記載されている。
また、例えば、特許文献２では、像担持体上に形成された静電潜像を現像する為の一成分現像剤を担持する現像剤担持体において、現像剤担持体表面に、結着樹脂と、離型剤からなる芯物質と芯物質の周囲に形成された外殼とからなる離型剤含有カプセル粒子とから構成された薄膜が形成されていることで現像装置の従来以上の長期耐久試験においても、現像剤担持体表面の被膜の耐磨耗性が良好であり、表面粗度及びトナーへの帯電付与性が安定で、トナーの過剰帯電や現像剤担持体及び感光ドラム上への融着が発生しにくく、その結果生じる画像濃度低下が起こりにくい現像剤担持体が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、これらの特許文献１，２では、現像剤担持体の表面層に数μｍオーダーの粗さ粒子材料を含有することで、現像剤担持体の表面に現像剤が付着するのを防止したり、耐研磨性を向上させることで現像装置の寿命を確保してきた。しかし、印刷コストの低減が望まれる昨今においては、更なる現像装置の長寿命化が必要となっているという問題点がある。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、現像ローラにマイクロカプセルを含有させ、現像ローラが研磨されマイクロカプセルが研磨もしくは破砕されることで、もしくはマイクロカプセルに内包された助剤が散布されることで長期に利用できる現像ローラを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の現像ローラは、一成分現像剤（以下、単に「トナー」と記すことがある。）を用いる現像装置に設置される現像ローラであって、その外周面に帯電したトナーが担持される表面層と、
前記表面層の内周面に内接するように積層された表面下層と、を備え、前記表面下層もしくは前記表面層の少なくとも何れか一方には、前記現像ローラ表面の粗さを制御する平均粒径２〜５０μｍの範囲にある粗さ制御剤なる粒子が含有されており、前記粗さ制御剤がマイクロカプセル構造を有していることを特徴とする。
また、本発明の現像ローラは、さらに、前記粗さ制御剤の内部が空洞を形成しており、前記現像ローラが接触する他部材により磨耗し、前記粗さ制御剤のカプセルが破包することにより前記現像ローラ表面の粗さを初期の状態を維持し続けることを特徴とする。
また、本発明の現像ローラは、さらに、前記現像ローラが接触する他部材により磨耗し、前記粗さ制御剤のカプセルが破包することにより、前記現像ローラ表面を粗くすることを特徴とする。
また、本発明の現像ローラは、さらに、前記粗さ制御剤が、内部に荷電制御剤を含有しており、前記現像ローラが接触する他部材により磨耗し、前記粗さ制御剤のカプセルが破包して、前記荷電制御剤が前記現像ローラ表面に被覆することを特徴とする。
また、本発明の現像ローラは、さらに、前記粗さ制御剤が、内部にトナーの外添剤を含有しており、前記現像ローラが接触する他部材により磨耗し、前記粗さ制御剤のカプセルが破包した際に、外添剤が前記現像ローラ表面から現像装置内のトナーに飛散して混合されることを特徴とする。
また、本発明の現像ローラは、さらに、前記粗さ制御剤は、少なくともその内部に顕色剤と発色剤とが分散して含有され、前記現像ローラが接触する他部材により磨耗し、前記粗さ制御剤のカプセルが破包することにより前記顕色剤と前記発色剤とが混ざり合って、現像ローラ上面で前記発色剤が発色することを特徴とする。
また、本発明の現像ローラは、さらに、前記現像ローラが、請求項２ないし５のいずれかに記載の粗さ制御剤を、少なくとも二つ以上をそれぞれの層に備える多層構造を有していることを特徴とする。
また、本発明の現像ローラは、さらに、前記粗さ制御剤は、光又は／及び空気に直接的に接触することにより破包することを特徴とする。
【０００７】
本発明の現像装置は、画像形成装置に対して着脱自在に設置されるとともに、像担持体上に形成された潜像を現像する一成分現像方式の現像装置であって、上記に記載の現像ローラが設置されていることを特徴とする。
本発明のプロセスカートリッジは、画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、前記プロセスカートリッジは、潜像が形成される像担持体と上記に記載の現像装置とが一体化されたことを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、潜像が形成される像担持体と、一成分現像剤で潜像を現像する現像装置とを備える画像形成装置において、前記画像形成装置は、上記に記載の現像装置とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記課題を解決する手段である本発明の現像ローラによって、現像ローラの表面粗さを制御する粒子をマイクロカプセル化し、そのマイクロカプセル３０内にトナーの荷電制御剤やエンドマーカーなどの機能材料を内包することにより、現像ローラの機能向上を果たすことができる以下のような特有の効果を奏する。
また、本発明の現像装置によって、現像装置と現像ローラとが一体化され、長寿命化もしくは／および現像ローラの寿命をユーザーに知らせることができる。
また、本発明のプロセスカートリッジ、画像形成装置によって、現像ローラを備えることで、長寿命化もしくは／および現像ローラの寿命をユーザーに知らせることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の現像ローラの一実施形態の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の現像ローラの他の実施形態における構成を示す断面図である。
【図３】本発明の現像ローラの他の実施形態における構成を示す断面図である。
【図４】本発明の現像ローラの他の実施形態における構成を示す断面図である。
【図５】本発明の現像ローラの他の実施形態における構成を示す断面図である。
【図６】本発明の現像ローラの他の実施形態における構成を示す断面図である。
【図７】本発明の現像ローラを用いる現像装置及びプロセスカートリッジの実施形態の構成を示す断面図である。
【図８】本発明の現像ローラを用いる画像形成装置又はプロセスカートリッジを備える画像形成装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１１】
図１は、本発明の現像ローラの一実施形態の構成を示す断面図である。
図１に示すように、本発明の現像ローラ４３は、両端に回転用の軸を備える芯金４３１と、その上に芯金４３１を覆うように表面層４３３として表面コート層４３３とが設けられている。さらに、芯金４３１と表面コート層４３３との間には表面下層４３２としてベース層４３２が設けられている。この図１に示す現像ローラ４３は、磁性体を含まない非磁性一成分トナーを現像剤とする現像方式に用いられる。
【００１２】
本発明の現像ローラ４３の芯金４３１は、現像ローラ４３の中心にあり、ＳＵＳ又はＦｅ等の非磁性のＦｅ合金で製造される。ある程度の強度が必要であり、Ａｌ合金では強度が低いためである。
また、ベース層４３２は、この芯金の外側にウレタンゴム、シリコーンゴム、ＮＢＲ等の超弾性体で構成されている。さらに、ベース層は、ＪＩＳ−Ａで７０°以下のゴム硬度と、１０３〜１０Ωの電気抵抗値を有している。
さらに、このベース層４３２の外側には、ローラ表面の荷電性もしくは耐久性を考慮して表面に少なくとも１層以上の層を形成する表面コート層４３３が設けられている。
この表面コート層４３３及び／又はベース層４３２の内部は、粗さ制御剤３０を内包した構造をしている。図１では、表面コート層４３３に内包しているが、ベース層４３２に内包されるものであっても良い。この粗さ制御剤（以下、「マイクロカプセル」と記す。）は、マイクロカプセル構造を有していて、表面のを形成する殻となるカプセル３０１と、その粗さ制御剤３０の内部に包含される助剤３０２とで構成されている。
【００１３】
また、この粗さ制御剤３０であるマイクロカプセル３０について説明する。
本発明の現像ローラ４３は、画像形成装置における画像形成動作である印刷などを行っていくと、経時的に表面コート層４３３が研磨され磨耗する。この研磨による磨耗は、現像ローラ４３と現像剤との接触、現像ローラ４３と現像剤の搬送量を規制する層規制部材４４と接触、現像ローラ４３と感光体２との接触等の接触する部分で生ずる。特に、一成分の現像装置４０では、現像ローラ４３の表面にトナー層を形成させるために、現像ローラ４３へトナーを搬送するための供給ローラ４５やトナー量を規制し、層を平滑かし、トナーを帯電させる層規制部材４４などを接触させていて、これらによって現像ローラ４３は大きく研磨される。したがって、現像剤、現像ローラ４３の単独の改善では、現像ローラ４３の研磨を完全に抑制することはできない。
本発明の現像ローラ４３では、現像ローラ４３の表面が、例えば、表面コート層４３３が研磨されるに対応して、マイクロカプセル３０が表面に露出してくる。更に、経時で画像形成動作を進めていった際、マイクロカプセル３０のカプセル３０１が研磨又は破砕することで、内部のカプセル３０１が破包することで、露出して、現像ローラ４３の表面の粗さを初期の状態を維持し続ける。表面の粗さは、粗さ計で測定することができる。本発明の現像ローラ４３では、粗さＲａで測定した場合に０．２〜２．０μｍの範囲が好ましい。これは、用いている８μｍのトナーでは、粗さＲａが０．６〜２．０μｍ程度であることが望ましいです。トナーは小径化し、トナー径が４μｍ程度では、０．２μｍ以上が必要である。したがって、マイクロカプセル３０のカプセル３０１の大きさ、厚さを制御することで、現像ローラ４３表面の粗さを初期の状態を維持し続けることができる。
また、本発明の現像ローラ４３では、マイクロカプセル３０のカプセル３０１が研磨又は破砕することで、内包した助剤３０２が表面に露出もしくは散布される。助剤３０２は、荷電制御剤として、現像ローラ４３の表層コートの表面を覆うか、粒子状態で散布され現像剤と付着する。このように荷電制御剤としての助剤３０２を、経時で使用する中で、特に、保証期間の後期でその機能を発揮することで、長寿命化を達成することが可能となる。
また、この粗さ制御剤であるマイクロカプセル３０は、その体積平均粒径が２〜５０μｍの範囲にある。マイクロカプセル３０は、２μｍ未満では現像ローラの抵抗調整用として入れているカーボン粒子との差がなくなってしまい、粗さ制御としての効果が期待できなくなる。また、５０μｍを越えると、トナー粒径が４〜１０μｍ程度であることから粗さが大き過ぎるため形成された粗さがトナー層を形成する条件を達成することが出来なくなる。
また、現像ローラ４３の表面コート層４３３は、このマイクロカプセル３０の粒径に合わせることが好ましい。現像ローラ４３の表面コート層４３３を適当な厚さにすることで、現像ローラ４３の研磨までの時間を制御することができる。
したがって、現像ローラ４３は、現像ローラ４３の表面粗さを制御する粒子をマイクロカプセル３０化し、そのマイクロカプセル３０内にトナーの荷電制御剤やエンドマーカーなどの機能材料を内包することにより、現像ローラ４３の機能向上を果たすことができる。
【００１４】
また、非磁性一成分トナーとしては、トナー材料は、少なくとも結着樹脂、着色剤を含有し、その他に、離型剤、及び帯電制御剤を含有してなり、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。特に、トナー内部ではないが、トナの外部に流動性等を改良する外添剤を添加している。
結着樹脂としては、例えば、代表的な結着樹脂としては、例えばポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル共重合体、スチレン−アクリル酸アルキル共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などが挙げられる。これらは１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１５】
また、着色剤としては、特に制限はなく、公知の染料及び顔料の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローＳ、ハンザイエロー（１０Ｇ、５Ｇ、Ｇ）、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー（ＧＲ、Ａ、ＲＮ、Ｒ）、ピグメントイエローＬ、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド４Ｒ、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットＧ、ブリリアントファストスカーレット、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー（ＲＳ、ＢＣ）、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
着色剤の色としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、黒色用のもの、カラー用のもの、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
黒色用のものとしては、例えばファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック７）類、銅、鉄（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１１）、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１）等の有機顔料、などが挙げられる。
着色剤のトナーにおける含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１〜１５質量％が好ましく、３〜１０質量％がより好ましい。含有量が１質量％未満であると、トナーの着色力の低下が見られ、１５質量％を超えると、トナー中での顔料の分散不良が起こり、着色力の低下、及びトナーの電気特性の低下を招くことがある。
【００１６】
離型剤としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、カルボニル基含有ワックス、ポリオレフィンワックス、長鎖炭化水素等のワックス類が挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０〜４０質量％が好ましく、３〜３０質量％がより好ましい。含有量が、４０質量％を超えると、トナーの流動性が悪化することがある。
【００１７】
帯電制御剤としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができるが、有色材料を用いると色調が変化することがあるため、無色乃至白色に近い材料が好ましく、例えば、トリフェニルメタン系染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、４級アンモニウム塩（フッ素変性４級アンモニウム塩を含む）、アルキルアミド、燐の単体又はその化合物、タングステンの単体又はその化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸の金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
帯電制御剤は、市販品を使用してもよく、市販品としては、例えば、第四級アンモニウム塩のボントロンＰ−５１、オキシナフトエ酸系金属錯体のＥ−８２、サリチル酸系金属錯体のＥ−８４、フェノール系縮合物のＥ−８９（いずれもオリエント化学工業社製）、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のＴＰ−３０２、ＴＰ−４１５（いずれも保土谷化学工業株式会社製）、第四級アンモニウム塩のコピーチャージＰＳＹ ＶＰ２０３８、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーＰＲ、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ
ＮＥＧ ＶＰ２０３６、コピーチャージ ＮＸ ＶＰ４３４（いずれもヘキスト社製）；ＬＲＡ−９０１、ホウ素錯体であるＬＲ−１４７（日本カーリット株式会社製）；キナクリドン、アゾ系顔料；スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等を有する高分子系の化合物などが挙げられる。
帯電制御剤のトナーにおける含有量としては、結着樹脂の種類、添加剤の有無、分散方法等により異なり、一概に規定することができないが、例えば、結着樹脂１００質量部に対し、０．１〜１０質量部が好ましく、０．２〜５質量部がより好ましい。含有量が０．１質量部未満であると、帯電制御性が得られないことがあり、１０質量部を超えると、トナーの帯電性が大きくなりすぎ、主帯電制御剤の効果を減退させて、現像ローラ４３との静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や画像濃度の低下を招くことがある。
【００１８】
その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、外添剤、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料、金属石鹸などが挙げられる。
外添剤としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができる。例えば、外添剤としては、例えば、フッ化ビニリデン微粉末、ポリテトラフルオロエチレン微粉末の如きフッ素系樹脂粉末、湿式製法シリカ、乾式製法シリカの如き微粉末シリカ、微粉未酸化チタン、微粉未アルミナ、それらをシランカップリング剤、チタンカップリング剤若しくはシリコーンオイルにより表面処理を施した処理シリカ、処理酸化チタン、処理アルミナなどが挙げられる。これらの中でも、微粉末シリカ、微粉未酸化チタン、微粉未アルミナが好ましく、また、これらをシランカップリング剤やシリコーンオイルにより表面処理を施した処理シリカが更に好ましい。
【００１９】
微粉末シリカは、ケイ素ハロゲン化含物の気相酸化により生成された微粉体であり、いわゆる乾式法シリカ又はヒュームドシリカと称されるものである。
ケイ素ハロゲン化合物の気相酸化により生成された市販のシリカ微粉体としては、例えば、ＡＥＲＯＳＩＬ（日本アエロジル社商品名、以下同じ）−１３０、−３００、−３８０、−ＴＴ６００、−ＭＯＸ１７０、−ＭＯＸ８０、−ＣＯＫ８４：Ｃａ−Ｏ−ＳｉＬ（ＣＡＢＯＴ社商品名）−Ｍ−５、−ＭＳ−７、−ＭＳ−７５、−ＨＳ−５、−ＥＨ−５、Ｗａｃｋｅｒ ＨＤＫ（ＷＡＣＫＥＲ−ＣＨＥＭＩＥＧＭＢＨ社商品名）−Ｎ２０ Ｖ１５、−Ｎ２０Ｅ、−Ｔ３０、−Ｔ４０：Ｄ−ＣＦｉｎｅＳｉ１ｉｃａ（ダウコーニング社商品名）：Ｆｒａｎｓｏ１（Ｆｒａｎｓｉ１社商品名）などが挙げられる。
更には、ケイ素ハロゲン化合物の気相酸化により生成されたシリカ微粉体を疎水化処理した処理シリカ微粉体がより好ましい。処理シリカ微粉体において、メタノール滴定試験によって測定された疎水化度が好ましくは３０〜８０％の値を示すようにシリカ微粉体を処理したものが特に好ましい。疎水化は、シリカ微粉体と反応あるいは物理吸着する有機ケイ素化合物等で化学的あるいは物理的に処理することによって付与される。好ましい方法としては、ケイ素ハロゲン化合物の気相酸化により生成されたシリカ微粉体を有機ケイ素化合物で処理する方法がよい。
これらは１種単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。
外添剤の個数平均粒径としては、５〜１００ｎｍになるものが好ましく、５〜５０ｎｍになるものがより好ましい。
外添剤のＢＥＴ法で測定した窒素吸着による比表面積としては、３０ｍ２／ｇ以上が好ましく、６０〜４００ｍ２／ｇがより好ましい。表面処理された微粉体の比表面積としては、２０ｍ２／ｇ以上が好ましく、４０〜３００ｍ２／ｇがより好ましい。
また、この他に、脂肪酸金属塩（例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウムなど）が挙げられる。
【００２０】
本発明のトナーは、本発明のトナーの製造方法により製造される。トナーは、粒径４．０μｍ以下の微粉含有率が１５個数％以下であることが好ましく、０〜１０個数％がより好ましい。また、粒径１２．７μｍ以上の粗粉含有率が５．０質量％以下であることが好ましく、０〜２．０質量％がより好ましい。また、トナーの体積平均粒径は５．０〜１２．０μｍが好ましい。
ここで、粒度分布及び体積平均粒径は、例えば、粒度測定器粒度測定器（コールターカウンターＴＡ−II、コールターマルチサイザーII、又はコールターマルチサイザーIII、ベックマンコールター社製）を用いて測定することができる。
（トナーの製造方法）
本発明に係るトナーを作製する方法の一例としては、まず、前述した結着樹脂、着色剤としての顔料または染料、離型剤、荷電制御剤、その他の添加剤等をヘンシェルミキサーの如き混合機により充分に混合した後、連続式の２軸押出し機等の熱混練機を用いて構成材料をよく混練する。
次に、混練物を冷却後、ハンマーミル等を用いて粗粉砕し、更にジェット気流を用いた微粉砕機や機械式粉砕機により微粉砕し、旋回気流を用いた分級機やコアンダ効果を用いた分級機により所定の粒度に分級し、本発明のトナーを得る。
この他に、懸濁重合法、分散重合法、乳化重合法等の各種重合法やマイクロカプセル重合法、スプレードライ法等の公知の製造方法により製造することもできる。
ついで、無機微粉体とトナーをヘンシェルミキサーの如き混合機により充分混合し、ついで２５０メッシュ以上の篩を通過させ、粗大粒子、凝集粒子を除去し、トナーとする方法がある。
【００２１】
なお、本発明の現像ローラ４３は、強磁性体粉末を含むトナーを用いる磁性一成分トナーを現像剤とする現像方式であっても良い。その場合、現像ローラ４３には、強磁性体を配置してトナーを搬送できるようにする。
その強磁性体は、ストロンチウム、バリウムを含むフェライトを用いることが好ましいまた、その形態も、酸化物体、金属体でも、ゴム、ポリマー等の合成樹脂に含有させた成形体であっても良い。
また、トナーに含有させる強磁性体粉末としては、例えば、（１）マグネタイト、マグヘマイト、フェライトの如き磁性酸化鉄、及び他の金属酸化物を含む酸化鉄、（２）鉄、コバルト、ニッケル等の金属、又は、これらの金属とアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、錫、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウム等の金属との合金、（３）及びこれらの混合物などが挙げられる。
磁性体として具体的に例示すると、Ｆｅ３Ｏ４、γ−Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＦｅ２Ｏ４、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２、ＣｄＦｅ２Ｏ４、Ｇｄ３Ｆｅ５Ｏ１２、ＣｕＦｅ２Ｏ４、ＰｂＦｅ１２Ｏ、ＮｉＦｅ２Ｏ４、ＮｄＦｅ２Ｏ、ＢａＦｅ１２Ｏ１９、ＭｇＦｅ２Ｏ４、ＭｎＦｅ２Ｏ４、ＬａＦｅＯ３、鉄粉、コバルト粉、ニッケル粉などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの中でも特に、Ｆｅ３Ｏ４（四三酸化鉄）、γ−Ｆｅ２Ｏ３（γ−三二酸化鉄）の微粉末が好適である。
また、異種元素を含有するマグネタイト、マグヘマイト、フェライト等の磁性酸化鉄、又はその混合物も使用できる。異種元素を例示すると、例えば、リチウム、ベリリウム、ホウ素、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン、ゲルマニウム、ジルコニウム、錫、イオウ、カルシウム、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウムなどが挙げられる。好ましい異種元素としては、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン及びジルコニウムから選択される元素である。異種元素は、酸化鉄結晶格子の中に取り込まれていてもよいし、酸化物として酸化鉄中に取り込まれていてもよいし、又は表面に酸化物あるいは水酸化物として存在していてもよいが、酸化物として含有されているのが好ましい。
【００２２】
図２は、本発明の現像ローラの他の実施形態における構成を示す断面図である。
ここで、マイクロカプセル３０の内部には、何も満たされていない空洞状態としてている。本実施形態では、画像形成動作である印刷などを行っていくと、経時的に表面コート層４３３が研磨される。
これによって、更に、経時で画像形成動作を進めていった際、マイクロカプセル３０のカプセル３０１が研磨又は破砕することでカプセル３０１の内面が露出し、現像ローラ４３の表面粗さを粗くする。
このように、現像ローラ４３の表面粗さを制御する粒子としてのマイクロカプセル３０を中空の気泡状のものを用いることで、現像ローラ４３の表面が研磨され表面粗さが低下してきた場合において、マイクロカプセル３０が削られて破包することでマイクロカプセル３０の内面形状が表れ、現像ローラ４３の表面粗さを維持することができる。
したがって、カプセル３０１の内壁を現像ローラ４３の表面形状の構成要素として活用することで、経時で使用する中で、特に、保証期間の後期においても現像ローラ４３の表面粗さを維持でき、現像ローラ４３の使用に対する長寿命化を達成することが可能となる。
【００２３】
図３は、本発明の現像ローラの他の実施形態における構成を示す断面図である。
マイクロカプセル３０は、表面のカプセル３０１と内部の助剤３０２とで構成されている。
本実施形態では、本発明の現像ローラ４３では、現像ローラ４３の表面が、例えば、表面コート層４３３が研磨されるに対応して、マイクロカプセル３０が表面に露出してくる。更に、経時で画像形成動作を進めていった際、マイクロカプセル３０のカプセル３０１が研磨又は破砕することで、内包した助剤３０２としての荷電制御剤が表面に露出もしくは散布される。そして、現像ローラ４３の表面コート層４３３の表面を覆う。つまり、このように、マイクロカプセル３０内に内包していた助剤３０２としての荷電制御剤が現像ローラ４３表面に飛散・被服することで現像ローラ４３の荷電性を回復することが出来る。
したがって、荷電制御剤としての助剤３０２を、経時で使用する中で、特に、保証期間の後期においてもその機能を発揮することで、長寿命化を達成することが可能となる。
荷電制御剤としては、上記したように、トナーに用いるのと同じ帯電制御剤を用いる。
【００２４】
図４は、本発明の現像ローラの他の実施形態における構成を示す断面図である。
マイクロカプセル３０は、表面のカプセル３０１と内部の助剤３０２とで構成されている。
本発明の現像ローラ４３では、現像ローラ４３の表面が、例えば、表面コート層４３３が研磨されるに対応して、マイクロカプセル３０が表面に露出してくる。更に、経時で画像形成動作を進めていった際、マイクロカプセル３０のカプセル３０１が研磨又は破砕することで、内包した助剤３０２としてのトナーの外添剤が表面に散布される。助剤３０２は現像装置４内に散布され、現像装置４内に存在している現像剤と付着し、現像剤の荷電性もしくは流動性を向上させる。
このように、現像ローラ４３の表面粗さを制御する粒子としてのマイクロカプセル３０の中にトナーの荷電性もしくは流動性を制御するための外添剤が内包しており、現像ローラ４３の表面が研磨されてきた際にマイクロカプセル３０が破包し、マイクロカプセル３０内に内包していた外添剤が飛散しトナーと混合されることでトナーの荷電性もしくは流動性を回復することができる。
したがって、助剤３０２を経時で使用する中で、特に、保証期間の後期においてもその機能を発揮することで、現像剤の外添剤を付着させ、荷電性もしくは流動性を向上させることで、長寿命化を達成することが可能となる。
外添剤としては、流動性向上剤やクリーニング性向上剤等はトナーの表面に付着ないし固定化させて用いられるため、外添剤とも呼ばれており、トナーに外添するものであれば、同様に、用いることができる。
【００２５】
図５は、本発明の現像ローラの他の実施形態における構成を示す断面図である。
本発明の現像ローラ４３では、表面コート層４３３には、助剤として顕色剤３１２が内包された第１のマイクロカプセル３１と、助剤として発色剤３２２が内包された第２のマイクロカプセル３２の二種類が含有している。
この二種類のマイクロカプセル３１、３２は、印刷などを行って、画像形成動作を行っていくと、表面コート層４３３が研磨され、第１のマイクロカプセル３１および第２のマイクロカプセル３２が表面に露出してくる。
更に、画像形成動作を進めていった際、第１のマイクロカプセル３１第２のマイクロカプセル３２が研磨又は破砕することで内包した顕色剤および発色剤が表面に散布される。
表面に散布された顕色剤および発色剤は、接触した際に化学変化を起こし色相が変化し、ユーザーもしくはサービスマンもしくはリサイクル作業者などが画像形成装置のメンテナンスを行う際に現像ローラ４３の寿命到達の有無を容易に判断することが可能となる。
このように、マイクロカプセル３０内に内包していた顕色剤と発色剤が飛散し、顕色剤と発色剤が反応することで現像ローラ４３の表層の見掛けの色相が変化し、ユーザーに現像ローラ４３の寿命が来たことを報知することができる。
【００２６】
図６は、本発明の現像ローラの他の実施形態における構成を示す断面図である。
マイクロカプセル３０の少なくとも２種類以上を用いた複数層の表層を有する現像ローラ４３である。含有するマイクロカプセル３０を各々異なる層として、第２の表面下層として第２の表面コート層４３４を設ける。そして、それぞれの第１の表面コート層４３３、第２の表面コート層４３４第１のマイクロカプセル３１および第２のマイクロカプセル３２を含有する。このようにして用いられるマイクロカプセル３０は、光や空気に直接的に接触することにより破包するものを用いることが好ましい。これにより、表面コート層４３３が摩滅して、マイクロカプセル３０が他部材と接触しても破包しにくい場合であっても、表面コート層４３３の露呈にともないマイクロカプセル３０が露呈して光や空気に直接的に接触することにより、マイクロカプセル３０が確実に破包することになる。
このように、マイクロカプセル３０の機能の少なくとも二つ以上の機能を層構造で形成し、荷電性向上と寿命報知などの複数の機能向上をすることが出来る。
ここで、光や空気に接触することにより破包するマイクロカプセル３０が好ましい。光又は／及び空気に直接的に接触することにより破包するのは、空気に触れた際の酸化作用によりマイクロカプセルの表面構造体を脆くする方法と外部からレーザーや電子線や光りなどのエネルギーを与えることでマイクロカプセルの表面で熱分解や分子結合の開裂を引き起こして破胞させる方法が挙げられる。また、外部からエネルギーを与える方法としては、医療業界で使われているドラックデリバリーシステム（ＤＤＳ）を挙げることができる。
【００２７】
図７は、本発明の現像ローラを用いる現像装置及びプロセスカートリッジの実施形態の構成を示す断面図である。
現像手段として現像装置４は、現像剤を収容する現像剤収容室４１と、現像剤収容室４１の下方に設けられた現像剤供給室４２とから構成されている。現像剤供給室４２の下部には、現像ローラ４３と、現像ローラ４３に当接して設けられた層規制部材４４および供給ローラ４５が設けられる。現像ローラ４３は感光体ドラム２に接触して配置され、図示しない高圧電源から所定の現像バイアスが印加される。現像剤収容室４１内には現像剤攪拌部材４６が設けられている。
現像剤収容室４１と現像剤供給室４２との間には現像剤の供給口４８が設けられており、現像剤収容室４１から現像剤供給室４２へ現像剤を供給するとともに現像剤が現像剤供給室４２へ過剰に供給されるのを防止している。現像剤収容室４１内の中央部には、現像剤の凝集を防止するためのアジテータ４９が回転自在に設けられ、図上において反時計回りの方向に回転している。
供給ローラ４５の表面には空孔(セル)を有した構造の発泡材料が被覆されており、現像剤供給室４２内に運ばれてきた現像剤を効率よく付着させて取り込むと共に、現像ローラ４３との当接部での圧力集中による現像剤劣化を防止している。発泡材料は１０３〜１４Ωの電気抵抗値に設定される。
【００２８】
供給ローラ４５には、現像ローラの電位に対して現像剤の帯電極性と同極性にオフセット電圧を供給バイアスとして印加される。この供給バイアスは、現像ローラ４３との当接部で予備帯電された現像剤を現像ローラ４３に押し付ける方向に作用する。ただし、供給ローラに印加する電圧の極性はこれに限ったものではなく、現像剤の種類によっては現像ローラと同電位もしくは極性を反転させてもよい。
供給ローラ４５は反時計回りの方向に回転し、表面に付着させた現像剤を現像ローラ４３の表面に塗布供給する。現像ローラ４３には、弾性ゴム層を被覆したローラが用いられ、さらに表面には現像剤と逆の極性に帯電し易い材料からなる表面コート層４３３が設けられる。弾性ゴム層は、感光体ドラム２との接触状態を均一に保つ為に、ＪＩＳ−Ａで、５０°以下の硬度に設定され、さらに現像バイアスを作用させるために、１０３〜１０Ωの電気抵抗値に設定される。表面粗さはＲａで、０．２〜２．０μｍに設定され、必要量の現像剤が表面に保持される。
【００２９】
現像ローラ４３は反時計回りの方向に回転し、表面に保持した現像剤を層規制部材４４および感光体ドラム２との対向位置へと搬送する。
層規制部材４４は、ＳＵＳ３０４ＣＳＰ、ＳＵＳ３０１ＣＳＰ又はリン青銅等の金属板バネ材料を用い、自由端側を現像ローラ表面に１０〜１００Ｎ／ｍの押圧力で当接させたもので、その押圧力下を通過した現像剤を薄層化すると共に摩擦帯電によって電荷を付与する。
さらに層規制部材４４には、摩擦帯電を補助する為に、現像ローラに印加した電位に対して現像剤の帯電極性と同極性にオフセットさせた電圧を規制バイアスとして印加される。
感光体ドラム２は時計回りの方向に回転しており、従って現像ローラ４３表面は感光体ドラム２との対向位置において感光体ドラム２の進行方向と同方向に移動する。
現像ローラ４３上の薄層化された現像剤は、現像ローラ４３の回転によって感光体ドラム２との対向位置へ搬送され、現像ローラ４３に印加された現像バイアスと感光体ドラム２上の静電潜像によって形成される潜像電界に応じて、感光体ドラム２表面に移動し現像される。
感光体ドラム２上に現像されずに現像ローラ４３上に残された現像剤が再び現像剤供給室４２内へと戻る部分には、封止シール４７が現像ローラ４３に当接して設けられ、現像剤が現像装置外部に漏れ出ないように封止される。
このような現像装置４、プロセスカートリッジ１に現像ローラ４３を用いることで、現像装置４と現像ローラ４３とが一体化され、長寿命化もしくは／および現像ローラ４３の寿命をユーザーに知らせることができる。
【００３０】
図８は、本発明の現像ローラを用いる画像形成装置又はプロセスカートリッジを備える画像形成装置の断面図である。
各プロセスカートリッジ１は、感光体ドラム２、帯電部材３、現像装置４、およびクリーニング手段５を一体に結合した構成になっている。各プロセスカートリッジユニット１は各々のストッパーを解除することにより交換できる構成になっている。
感光体ドラム２は、時計回りに回転している。帯電部材３は、感光体ドラム２の表面に圧接されており、感光体ドラム２の回転により従動回転している。
帯電部材３には図示しない高圧電源により所定のバイアスが印加され、感光体ドラム２の表面を帯電している。本実施例においては、帯電部材３にローラ状の部材を接触させて帯電させる接触帯電方式を用いているが、帯電部材３と感光体ドラム２が非接触の状態で帯電させる非接触帯電方式を用いても良い。露光手段６は感光体ドラム２に対して画像情報に基づいて露光し、感光体ドラム２の表面に静電潜像を形成する。本実施例においては露光手段６にレーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナ方式を用いているがＬＥＤアレイなどを用いる構成でも良い。
【００３１】
現像装置４は一成分接触現像方式であり、感光体ドラム２上の静電潜像をトナー像として顕像化する。現像装置４には図示しない高圧電源から所定の現像バイアスが供給される。
感光体クリーニング手段５は感光体ドラム２表面の転写残トナーのクリーニングを行なう。イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色ごとのプロセスカートリッジユニット１が中間転写ベルト７の移動方向に並列に４個配設され、順に中間転写ベルト７上に可視像を形成する。
一次転写ローラ８と感光体ドラム２の間では図示しない高圧電源により一次転写バイアスが印加され、感光体ドラム２表面の現像剤の画像を中間転写ベルト７の表面に転写する。中間転写ベルト７は、図示されていない駆動モータによって図中の反時計回りに回転駆動されるようになっており、各色の可視像を表面に順次重ねて転写することでフルカラー画像を形成する。
形成されたフルカラー画像は、二次転写ローラ９と中間転写ベルトとの間に所定の電圧を印加することにより転写材である用紙１０に転写され、定着装置１２にて用紙１０の上に転写された現像剤の画像が熱と圧力により定着され出力される。二次転写ローラ９で転写されずに中間転写ベルト７上に残留した現像剤は転写ベルトクリーニング手段１１に回収される。
このようなプロセスカートリッジ１、画像形成装置２０に現像ローラ４３を備えることで、長寿命化もしくは／および現像ローラ４３の寿命をユーザーに知らせることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１ プロセスカートリッジ
２ 感光体
３ 帯電部材
４ 現像手段
４１ 現像剤収納室
４２ 現像剤供給室
４３ 現像ローラ
４３１ 芯金
４３２ ベース層
４３３ 表面コート層
４３４ 第２の表面コート層
４４ 層規制部材
４５ 供給ローラ
４６ 現像剤攪拌部材
４７ 封止シール
４８ 現像剤の供給口
４９ アジテータ
５ クリーニング手段
６ 露光手段
７ 中間転写ベルト
８ 一次転写ローラ
９ 二次転写ローラ
１０ 用紙
１１ 転写ベルトクリーニング手段
１２ 定着手段
２０ 画像形成装置
３０ 粗さ制御剤／マイクロカプセル
３０１ 殻／カプセル
３０２ 内部の助剤
３０３ 空洞
３１ 第１のマイクロカプセル
３１１ カプセル
３１２ 内部の助剤
３２ 第２のマイクロカプセル
３２１ カプセル
３２２ 内部の助剤
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３３】
【特許文献１】特開２００６‐０６５０５９
【特許文献２】特開平０８−３０５１７１
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置における一成分現像剤を用いる現像方式の現像装置に設置される現像ローラと、それを備えた現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置と、に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、乾式一成分現像装置としては各種の装置が提案され、また実用化されている。特に近年、画像形成装置本体の一層の小型化により現像装置自体も小型化し、また、ユーザーにより現像装置を交換できるようカートリッジ形態の現像装置の開発が必須となっている。
この現像装置を実現する上で必要な乾式一成分現像剤の薄層を安定して形成する技術は非常に難しいが、例えば、層厚規制部材を現像ローラに圧接させ、この接触ニップ部にトナーを通過させることで現像ローラ上のトナー量を規制し、摩擦によりトナーを荷電させる構成が用いられている。
しかし、この構成では、層厚規制部材を現像ローラに圧接させることで、現像ローラ表面が研磨されてしまうことがある。画像形成動作が短期間であれば大きな問題とならないが、長期にわたる画像形成動作の中で、研磨されることによって現像ローラ表面の状態が、初期と異なる状態になり、現像ローラにおけるトナーの搬送不良、帯電不良によって、画像不良を引き起こすことがある。
【０００３】
上記不具合を解消するために、例えば、特許文献１では、導電性支持体上に弾性抵抗層及び被覆層が少なくとも、この順に積層されてなる導電性部材において、被覆層は、連通化した熱可塑性樹脂マイクロカプセルを含有していることを特徴とする導電性部材であり、帯電均一性を満たしつつ、汚染性を低減することであり、より詳しくは、導電性部材が被帯電体と接触する部分（ニップ部）においては平滑な形状を有してなり、被帯電体を帯電させるニップ部近傍においては、適度な表面粗さを有する圧縮永久歪み性の良い導電性部材が記載されている。
また、例えば、特許文献２では、像担持体上に形成された静電潜像を現像する為の一成分現像剤を担持する現像剤担持体において、現像剤担持体表面に、結着樹脂と、離型剤からなる芯物質と芯物質の周囲に形成された外殼とからなる離型剤含有カプセル粒子とから構成された薄膜が形成されていることで現像装置の従来以上の長期耐久試験においても、現像剤担持体表面の被膜の耐磨耗性が良好であり、表面粗度及びトナーへの帯電付与性が安定で、トナーの過剰帯電や現像剤担持体及び感光ドラム上への融着が発生しにくく、その結果生じる画像濃度低下が起こりにくい現像剤担持体が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、これらの特許文献１，２では、現像剤担持体の表面層に数μｍオーダーの粗さ粒子材料を含有することで、現像剤担持体の表面に現像剤が付着するのを防止したり、耐研磨性を向上させることで現像装置の寿命を確保してきた。しかし、印刷コストの低減が望まれる昨今においては、更なる現像装置の長寿命化が必要となっているという問題点がある。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、現像ローラにマイクロカプセルを含有させ、現像ローラが研磨されマイクロカプセルが研磨もしくは破砕されることで、もしくはマイクロカプセルに内包された助剤が散布されることで長期に利用できる現像ローラを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の現像ローラは、一成分現像剤（以下、単に「トナー」と記すことがある。）を用いる現像装置に設置される現像ローラであって、その外周面に帯電したトナーが担持される表面層と、
前記表面層の内周面に内接するように積層された表面下層と、を備え、前記表面下層もしくは前記表面層の少なくとも何れか一方には、前記現像ローラ表面の粗さを制御する平均粒径２〜５０μｍの範囲にある粗さ制御剤なる粒子が含有されており、前記粗さ制御剤がマイクロカプセル構造を有していることを特徴とする。
また、本発明の現像ローラは、さらに、前記粗さ制御剤の内部が空洞を形成しており、前記現像ローラが接触する他部材により磨耗し、前記粗さ制御剤のカプセルが破包することにより前記現像ローラ表面の粗さを初期の状態を維持し続けることを特徴とする。
また、本発明の現像ローラは、さらに、前記現像ローラが接触する他部材により磨耗し、前記粗さ制御剤のカプセルが破包することにより、前記現像ローラ表面を粗くすることを特徴とする。
また、本発明の現像ローラは、さらに、前記粗さ制御剤が、内部に荷電制御剤を含有しており、前記現像ローラが接触する他部材により磨耗し、前記粗さ制御剤のカプセルが破包して、前記荷電制御剤が前記現像ローラ表面に被覆することを特徴とする。
また、本発明の現像ローラは、さらに、前記粗さ制御剤が、内部にトナーの外添剤を含有しており、前記現像ローラが接触する他部材により磨耗し、前記粗さ制御剤のカプセルが破包した際に、外添剤が前記現像ローラ表面から現像装置内のトナーに飛散して混合されることを特徴とする。
また、本発明の現像ローラは、さらに、前記粗さ制御剤は、少なくともその内部に顕色剤と発色剤とが分散して含有され、前記現像ローラが接触する他部材により磨耗し、前記粗さ制御剤のカプセルが破包することにより前記顕色剤と前記発色剤とが混ざり合って、現像ローラ上面で前記発色剤が発色することを特徴とする。
また、本発明の現像ローラは、さらに、前記現像ローラが、請求項２ないし５のいずれかに記載の粗さ制御剤を、少なくとも二つ以上をそれぞれの層に備える多層構造を有していることを特徴とする。
また、本発明の現像ローラは、さらに、前記粗さ制御剤は、光又は／及び空気に直接的に接触することにより破包することを特徴とする。
【０００７】
本発明の現像装置は、画像形成装置に対して着脱自在に設置されるとともに、像担持体上に形成された潜像を現像する一成分現像方式の現像装置であって、上記に記載の現像ローラが設置されていることを特徴とする。
本発明のプロセスカートリッジは、画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、前記プロセスカートリッジは、潜像が形成される像担持体と上記に記載の現像装置とが一体化されたことを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、潜像が形成される像担持体と、一成分現像剤で潜像を現像する現像装置とを備える画像形成装置において、前記画像形成装置は、上記に記載の現像装置とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記課題を解決する手段である本発明の現像ローラによって、現像ローラの表面粗さを制御する粒子をマイクロカプセル化し、そのマイクロカプセル３０内にトナーの荷電制御剤やエンドマーカーなどの機能材料を内包することにより、現像ローラの機能向上を果たすことができる以下のような特有の効果を奏する。
また、本発明の現像装置によって、現像装置と現像ローラとが一体化され、長寿命化もしくは／および現像ローラの寿命をユーザーに知らせることができる。
また、本発明のプロセスカートリッジ、画像形成装置によって、現像ローラを備えることで、長寿命化もしくは／および現像ローラの寿命をユーザーに知らせることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の現像ローラの一実施形態の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の現像ローラの他の実施形態における構成を示す断面図である。
【図３】本発明の現像ローラの他の実施形態における構成を示す断面図である。
【図４】本発明の現像ローラの他の実施形態における構成を示す断面図である。
【図５】本発明の現像ローラの他の実施形態における構成を示す断面図である。
【図６】本発明の現像ローラの他の実施形態における構成を示す断面図である。
【図７】本発明の現像ローラを用いる現像装置及びプロセスカートリッジの実施形態の構成を示す断面図である。
【図８】本発明の現像ローラを用いる画像形成装置又はプロセスカートリッジを備える画像形成装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１１】
図１は、本発明の現像ローラの一実施形態の構成を示す断面図である。
図１に示すように、本発明の現像ローラ４３は、両端に回転用の軸を備える芯金４３１と、その上に芯金４３１を覆うように表面層４３３として表面コート層４３３とが設けられている。さらに、芯金４３１と表面コート層４３３との間には表面下層４３２としてベース層４３２が設けられている。この図１に示す現像ローラ４３は、磁性体を含まない非磁性一成分トナーを現像剤とする現像方式に用いられる。
【００１２】
本発明の現像ローラ４３の芯金４３１は、現像ローラ４３の中心にあり、ＳＵＳ又はＦｅ等の非磁性のＦｅ合金で製造される。ある程度の強度が必要であり、Ａｌ合金では強度が低いためである。
また、ベース層４３２は、この芯金の外側にウレタンゴム、シリコーンゴム、ＮＢＲ等の超弾性体で構成されている。さらに、ベース層は、ＪＩＳ−Ａで７０°以下のゴム硬度と、１０３〜１０Ωの電気抵抗値を有している。
さらに、このベース層４３２の外側には、ローラ表面の荷電性もしくは耐久性を考慮して表面に少なくとも１層以上の層を形成する表面コート層４３３が設けられている。
この表面コート層４３３及び／又はベース層４３２の内部は、粗さ制御剤３０を内包した構造をしている。図１では、表面コート層４３３に内包しているが、ベース層４３２に内包されるものであっても良い。この粗さ制御剤（以下、「マイクロカプセル」と記す。）は、マイクロカプセル構造を有していて、表面のを形成する殻となるカプセル３０１と、その粗さ制御剤３０の内部に包含される助剤３０２とで構成されている。
【００１３】
また、この粗さ制御剤３０であるマイクロカプセル３０について説明する。
本発明の現像ローラ４３は、画像形成装置における画像形成動作である印刷などを行っていくと、経時的に表面コート層４３３が研磨され磨耗する。この研磨による磨耗は、現像ローラ４３と現像剤との接触、現像ローラ４３と現像剤の搬送量を規制する層規制部材４４と接触、現像ローラ４３と感光体２との接触等の接触する部分で生ずる。特に、一成分の現像装置４０では、現像ローラ４３の表面にトナー層を形成させるために、現像ローラ４３へトナーを搬送するための供給ローラ４５やトナー量を規制し、層を平滑かし、トナーを帯電させる層規制部材４４などを接触させていて、これらによって現像ローラ４３は大きく研磨される。したがって、現像剤、現像ローラ４３の単独の改善では、現像ローラ４３の研磨を完全に抑制することはできない。
本発明の現像ローラ４３では、現像ローラ４３の表面が、例えば、表面コート層４３３が研磨されるに対応して、マイクロカプセル３０が表面に露出してくる。更に、経時で画像形成動作を進めていった際、マイクロカプセル３０のカプセル３０１が研磨又は破砕することで、内部のカプセル３０１が破包することで、露出して、現像ローラ４３の表面の粗さを初期の状態を維持し続ける。表面の粗さは、粗さ計で測定することができる。本発明の現像ローラ４３では、粗さＲａで測定した場合に０．２〜２．０μｍの範囲が好ましい。これは、用いている８μｍのトナーでは、粗さＲａが０．６〜２．０μｍ程度であることが望ましいです。トナーは小径化し、トナー径が４μｍ程度では、０．２μｍ以上が必要である。したがって、マイクロカプセル３０のカプセル３０１の大きさ、厚さを制御することで、現像ローラ４３表面の粗さを初期の状態を維持し続けることができる。
また、本発明の現像ローラ４３では、マイクロカプセル３０のカプセル３０１が研磨又は破砕することで、内包した助剤３０２が表面に露出もしくは散布される。助剤３０２は、荷電制御剤として、現像ローラ４３の表層コートの表面を覆うか、粒子状態で散布され現像剤と付着する。このように荷電制御剤としての助剤３０２を、経時で使用する中で、特に、保証期間の後期でその機能を発揮することで、長寿命化を達成することが可能となる。
また、この粗さ制御剤であるマイクロカプセル３０は、その体積平均粒径が２〜５０μｍの範囲にある。マイクロカプセル３０は、２μｍ未満では現像ローラの抵抗調整用として入れているカーボン粒子との差がなくなってしまい、粗さ制御としての効果が期待できなくなる。また、５０μｍを越えると、トナー粒径が４〜１０μｍ程度であることから粗さが大き過ぎるため形成された粗さがトナー層を形成する条件を達成することが出来なくなる。
また、現像ローラ４３の表面コート層４３３は、このマイクロカプセル３０の粒径に合わせることが好ましい。現像ローラ４３の表面コート層４３３を適当な厚さにすることで、現像ローラ４３の研磨までの時間を制御することができる。
したがって、現像ローラ４３は、現像ローラ４３の表面粗さを制御する粒子をマイクロカプセル３０化し、そのマイクロカプセル３０内にトナーの荷電制御剤やエンドマーカーなどの機能材料を内包することにより、現像ローラ４３の機能向上を果たすことができる。
【００１４】
また、非磁性一成分トナーとしては、トナー材料は、少なくとも結着樹脂、着色剤を含有し、その他に、離型剤、及び帯電制御剤を含有してなり、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。特に、トナー内部ではないが、トナの外部に流動性等を改良する外添剤を添加している。
結着樹脂としては、例えば、代表的な結着樹脂としては、例えばポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル共重合体、スチレン−アクリル酸アルキル共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などが挙げられる。これらは１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１５】
また、着色剤としては、特に制限はなく、公知の染料及び顔料の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローＳ、ハンザイエロー（１０Ｇ、５Ｇ、Ｇ）、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー（ＧＲ、Ａ、ＲＮ、Ｒ）、ピグメントイエローＬ、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド４Ｒ、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットＧ、ブリリアントファストスカーレット、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー（ＲＳ、ＢＣ）、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
着色剤の色としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、黒色用のもの、カラー用のもの、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
黒色用のものとしては、例えばファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック７）類、銅、鉄（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１１）、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１）等の有機顔料、などが挙げられる。
着色剤のトナーにおける含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１〜１５質量％が好ましく、３〜１０質量％がより好ましい。含有量が１質量％未満であると、トナーの着色力の低下が見られ、１５質量％を超えると、トナー中での顔料の分散不良が起こり、着色力の低下、及びトナーの電気特性の低下を招くことがある。
【００１６】
離型剤としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、カルボニル基含有ワックス、ポリオレフィンワックス、長鎖炭化水素等のワックス類が挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０〜４０質量％が好ましく、３〜３０質量％がより好ましい。含有量が、４０質量％を超えると、トナーの流動性が悪化することがある。
【００１７】
帯電制御剤としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができるが、有色材料を用いると色調が変化することがあるため、無色乃至白色に近い材料が好ましく、例えば、トリフェニルメタン系染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、４級アンモニウム塩（フッ素変性４級アンモニウム塩を含む）、アルキルアミド、燐の単体又はその化合物、タングステンの単体又はその化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸の金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
帯電制御剤は、市販品を使用してもよく、市販品としては、例えば、第四級アンモニウム塩のボントロンＰ−５１、オキシナフトエ酸系金属錯体のＥ−８２、サリチル酸系金属錯体のＥ−８４、フェノール系縮合物のＥ−８９（いずれもオリエント化学工業社製）、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のＴＰ−３０２、ＴＰ−４１５（いずれも保土谷化学工業株式会社製）、第四級アンモニウム塩のコピーチャージＰＳＹ ＶＰ２０３８、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーＰＲ、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ
ＮＥＧ ＶＰ２０３６、コピーチャージ ＮＸ ＶＰ４３４（いずれもヘキスト社製）；ＬＲＡ−９０１、ホウ素錯体であるＬＲ−１４７（日本カーリット株式会社製）；キナクリドン、アゾ系顔料；スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等を有する高分子系の化合物などが挙げられる。
帯電制御剤のトナーにおける含有量としては、結着樹脂の種類、添加剤の有無、分散方法等により異なり、一概に規定することができないが、例えば、結着樹脂１００質量部に対し、０．１〜１０質量部が好ましく、０．２〜５質量部がより好ましい。含有量が０．１質量部未満であると、帯電制御性が得られないことがあり、１０質量部を超えると、トナーの帯電性が大きくなりすぎ、主帯電制御剤の効果を減退させて、現像ローラ４３との静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や画像濃度の低下を招くことがある。
【００１８】
その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、外添剤、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料、金属石鹸などが挙げられる。
外添剤としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができる。例えば、外添剤としては、例えば、フッ化ビニリデン微粉末、ポリテトラフルオロエチレン微粉末の如きフッ素系樹脂粉末、湿式製法シリカ、乾式製法シリカの如き微粉末シリカ、微粉未酸化チタン、微粉未アルミナ、それらをシランカップリング剤、チタンカップリング剤若しくはシリコーンオイルにより表面処理を施した処理シリカ、処理酸化チタン、処理アルミナなどが挙げられる。これらの中でも、微粉末シリカ、微粉未酸化チタン、微粉未アルミナが好ましく、また、これらをシランカップリング剤やシリコーンオイルにより表面処理を施した処理シリカが更に好ましい。
【００１９】
微粉末シリカは、ケイ素ハロゲン化含物の気相酸化により生成された微粉体であり、いわゆる乾式法シリカ又はヒュームドシリカと称されるものである。
ケイ素ハロゲン化合物の気相酸化により生成された市販のシリカ微粉体としては、例えば、ＡＥＲＯＳＩＬ（日本アエロジル社商品名、以下同じ）−１３０、−３００、−３８０、−ＴＴ６００、−ＭＯＸ１７０、−ＭＯＸ８０、−ＣＯＫ８４：Ｃａ−Ｏ−ＳｉＬ（ＣＡＢＯＴ社商品名）−Ｍ−５、−ＭＳ−７、−ＭＳ−７５、−ＨＳ−５、−ＥＨ−５、Ｗａｃｋｅｒ ＨＤＫ（ＷＡＣＫＥＲ−ＣＨＥＭＩＥＧＭＢＨ社商品名）−Ｎ２０ Ｖ１５、−Ｎ２０Ｅ、−Ｔ３０、−Ｔ４０：Ｄ−ＣＦｉｎｅＳｉ１ｉｃａ（ダウコーニング社商品名）：Ｆｒａｎｓｏ１（Ｆｒａｎｓｉ１社商品名）などが挙げられる。
更には、ケイ素ハロゲン化合物の気相酸化により生成されたシリカ微粉体を疎水化処理した処理シリカ微粉体がより好ましい。処理シリカ微粉体において、メタノール滴定試験によって測定された疎水化度が好ましくは３０〜８０％の値を示すようにシリカ微粉体を処理したものが特に好ましい。疎水化は、シリカ微粉体と反応あるいは物理吸着する有機ケイ素化合物等で化学的あるいは物理的に処理することによって付与される。好ましい方法としては、ケイ素ハロゲン化合物の気相酸化により生成されたシリカ微粉体を有機ケイ素化合物で処理する方法がよい。
これらは１種単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。
外添剤の個数平均粒径としては、５〜１００ｎｍになるものが好ましく、５〜５０ｎｍになるものがより好ましい。
外添剤のＢＥＴ法で測定した窒素吸着による比表面積としては、３０ｍ２／ｇ以上が好ましく、６０〜４００ｍ２／ｇがより好ましい。表面処理された微粉体の比表面積としては、２０ｍ２／ｇ以上が好ましく、４０〜３００ｍ２／ｇがより好ましい。
また、この他に、脂肪酸金属塩（例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウムなど）が挙げられる。
【００２０】
本発明のトナーは、本発明のトナーの製造方法により製造される。トナーは、粒径４．０μｍ以下の微粉含有率が１５個数％以下であることが好ましく、０〜１０個数％がより好ましい。また、粒径１２．７μｍ以上の粗粉含有率が５．０質量％以下であることが好ましく、０〜２．０質量％がより好ましい。また、トナーの体積平均粒径は５．０〜１２．０μｍが好ましい。
ここで、粒度分布及び体積平均粒径は、例えば、粒度測定器粒度測定器（コールターカウンターＴＡ−II、コールターマルチサイザーII、又はコールターマルチサイザーIII、ベックマンコールター社製）を用いて測定することができる。
（トナーの製造方法）
本発明に係るトナーを作製する方法の一例としては、まず、前述した結着樹脂、着色剤としての顔料または染料、離型剤、荷電制御剤、その他の添加剤等をヘンシェルミキサーの如き混合機により充分に混合した後、連続式の２軸押出し機等の熱混練機を用いて構成材料をよく混練する。
次に、混練物を冷却後、ハンマーミル等を用いて粗粉砕し、更にジェット気流を用いた微粉砕機や機械式粉砕機により微粉砕し、旋回気流を用いた分級機やコアンダ効果を用いた分級機により所定の粒度に分級し、本発明のトナーを得る。
この他に、懸濁重合法、分散重合法、乳化重合法等の各種重合法やマイクロカプセル重合法、スプレードライ法等の公知の製造方法により製造することもできる。
ついで、無機微粉体とトナーをヘンシェルミキサーの如き混合機により充分混合し、ついで２５０メッシュ以上の篩を通過させ、粗大粒子、凝集粒子を除去し、トナーとする方法がある。
【００２１】
なお、本発明の現像ローラ４３は、強磁性体粉末を含むトナーを用いる磁性一成分トナーを現像剤とする現像方式であっても良い。その場合、現像ローラ４３には、強磁性体を配置してトナーを搬送できるようにする。
その強磁性体は、ストロンチウム、バリウムを含むフェライトを用いることが好ましいまた、その形態も、酸化物体、金属体でも、ゴム、ポリマー等の合成樹脂に含有させた成形体であっても良い。
また、トナーに含有させる強磁性体粉末としては、例えば、（１）マグネタイト、マグヘマイト、フェライトの如き磁性酸化鉄、及び他の金属酸化物を含む酸化鉄、（２）鉄、コバルト、ニッケル等の金属、又は、これらの金属とアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、錫、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウム等の金属との合金、（３）及びこれらの混合物などが挙げられる。
磁性体として具体的に例示すると、Ｆｅ３Ｏ４、γ−Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＦｅ２Ｏ４、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２、ＣｄＦｅ２Ｏ４、Ｇｄ３Ｆｅ５Ｏ１２、ＣｕＦｅ２Ｏ４、ＰｂＦｅ１２Ｏ、ＮｉＦｅ２Ｏ４、ＮｄＦｅ２Ｏ、ＢａＦｅ１２Ｏ１９、ＭｇＦｅ２Ｏ４、ＭｎＦｅ２Ｏ４、ＬａＦｅＯ３、鉄粉、コバルト粉、ニッケル粉などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの中でも特に、Ｆｅ３Ｏ４（四三酸化鉄）、γ−Ｆｅ２Ｏ３（γ−三二酸化鉄）の微粉末が好適である。
また、異種元素を含有するマグネタイト、マグヘマイト、フェライト等の磁性酸化鉄、又はその混合物も使用できる。異種元素を例示すると、例えば、リチウム、ベリリウム、ホウ素、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン、ゲルマニウム、ジルコニウム、錫、イオウ、カルシウム、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウムなどが挙げられる。好ましい異種元素としては、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン及びジルコニウムから選択される元素である。異種元素は、酸化鉄結晶格子の中に取り込まれていてもよいし、酸化物として酸化鉄中に取り込まれていてもよいし、又は表面に酸化物あるいは水酸化物として存在していてもよいが、酸化物として含有されているのが好ましい。
【００２２】
図２は、本発明の現像ローラの他の実施形態における構成を示す断面図である。
ここで、マイクロカプセル３０の内部には、何も満たされていない空洞状態としてている。本実施形態では、画像形成動作である印刷などを行っていくと、経時的に表面コート層４３３が研磨される。
これによって、更に、経時で画像形成動作を進めていった際、マイクロカプセル３０のカプセル３０１が研磨又は破砕することでカプセル３０１の内面が露出し、現像ローラ４３の表面粗さを粗くする。
このように、現像ローラ４３の表面粗さを制御する粒子としてのマイクロカプセル３０を中空の気泡状のものを用いることで、現像ローラ４３の表面が研磨され表面粗さが低下してきた場合において、マイクロカプセル３０が削られて破包することでマイクロカプセル３０の内面形状が表れ、現像ローラ４３の表面粗さを維持することができる。
したがって、カプセル３０１の内壁を現像ローラ４３の表面形状の構成要素として活用することで、経時で使用する中で、特に、保証期間の後期においても現像ローラ４３の表面粗さを維持でき、現像ローラ４３の使用に対する長寿命化を達成することが可能となる。
【００２３】
図３は、本発明の現像ローラの他の実施形態における構成を示す断面図である。
マイクロカプセル３０は、表面のカプセル３０１と内部の助剤３０２とで構成されている。
本実施形態では、本発明の現像ローラ４３では、現像ローラ４３の表面が、例えば、表面コート層４３３が研磨されるに対応して、マイクロカプセル３０が表面に露出してくる。更に、経時で画像形成動作を進めていった際、マイクロカプセル３０のカプセル３０１が研磨又は破砕することで、内包した助剤３０２としての荷電制御剤が表面に露出もしくは散布される。そして、現像ローラ４３の表面コート層４３３の表面を覆う。つまり、このように、マイクロカプセル３０内に内包していた助剤３０２としての荷電制御剤が現像ローラ４３表面に飛散・被服することで現像ローラ４３の荷電性を回復することが出来る。
したがって、荷電制御剤としての助剤３０２を、経時で使用する中で、特に、保証期間の後期においてもその機能を発揮することで、長寿命化を達成することが可能となる。
荷電制御剤としては、上記したように、トナーに用いるのと同じ帯電制御剤を用いる。
【００２４】
図４は、本発明の現像ローラの他の実施形態における構成を示す断面図である。
マイクロカプセル３０は、表面のカプセル３０１と内部の助剤３０２とで構成されている。
本発明の現像ローラ４３では、現像ローラ４３の表面が、例えば、表面コート層４３３が研磨されるに対応して、マイクロカプセル３０が表面に露出してくる。更に、経時で画像形成動作を進めていった際、マイクロカプセル３０のカプセル３０１が研磨又は破砕することで、内包した助剤３０２としてのトナーの外添剤が表面に散布される。助剤３０２は現像装置４内に散布され、現像装置４内に存在している現像剤と付着し、現像剤の荷電性もしくは流動性を向上させる。
このように、現像ローラ４３の表面粗さを制御する粒子としてのマイクロカプセル３０の中にトナーの荷電性もしくは流動性を制御するための外添剤が内包しており、現像ローラ４３の表面が研磨されてきた際にマイクロカプセル３０が破包し、マイクロカプセル３０内に内包していた外添剤が飛散しトナーと混合されることでトナーの荷電性もしくは流動性を回復することができる。
したがって、助剤３０２を経時で使用する中で、特に、保証期間の後期においてもその機能を発揮することで、現像剤の外添剤を付着させ、荷電性もしくは流動性を向上させることで、長寿命化を達成することが可能となる。
外添剤としては、流動性向上剤やクリーニング性向上剤等はトナーの表面に付着ないし固定化させて用いられるため、外添剤とも呼ばれており、トナーに外添するものであれば、同様に、用いることができる。
【００２５】
図５は、本発明の現像ローラの他の実施形態における構成を示す断面図である。
本発明の現像ローラ４３では、表面コート層４３３には、助剤として顕色剤３１２が内包された第１のマイクロカプセル３１と、助剤として発色剤３２２が内包された第２のマイクロカプセル３２の二種類が含有している。
この二種類のマイクロカプセル３１、３２は、印刷などを行って、画像形成動作を行っていくと、表面コート層４３３が研磨され、第１のマイクロカプセル３１および第２のマイクロカプセル３２が表面に露出してくる。
更に、画像形成動作を進めていった際、第１のマイクロカプセル３１第２のマイクロカプセル３２が研磨又は破砕することで内包した顕色剤および発色剤が表面に散布される。
表面に散布された顕色剤および発色剤は、接触した際に化学変化を起こし色相が変化し、ユーザーもしくはサービスマンもしくはリサイクル作業者などが画像形成装置のメンテナンスを行う際に現像ローラ４３の寿命到達の有無を容易に判断することが可能となる。
このように、マイクロカプセル３０内に内包していた顕色剤と発色剤が飛散し、顕色剤と発色剤が反応することで現像ローラ４３の表層の見掛けの色相が変化し、ユーザーに現像ローラ４３の寿命が来たことを報知することができる。
【００２６】
図６は、本発明の現像ローラの他の実施形態における構成を示す断面図である。
マイクロカプセル３０の少なくとも２種類以上を用いた複数層の表層を有する現像ローラ４３である。含有するマイクロカプセル３０を各々異なる層として、第２の表面下層として第２の表面コート層４３４を設ける。そして、それぞれの第１の表面コート層４３３、第２の表面コート層４３４第１のマイクロカプセル３１および第２のマイクロカプセル３２を含有する。このようにして用いられるマイクロカプセル３０は、光や空気に直接的に接触することにより破包するものを用いることが好ましい。これにより、表面コート層４３３が摩滅して、マイクロカプセル３０が他部材と接触しても破包しにくい場合であっても、表面コート層４３３の露呈にともないマイクロカプセル３０が露呈して光や空気に直接的に接触することにより、マイクロカプセル３０が確実に破包することになる。
このように、マイクロカプセル３０の機能の少なくとも二つ以上の機能を層構造で形成し、荷電性向上と寿命報知などの複数の機能向上をすることが出来る。
ここで、光や空気に接触することにより破包するマイクロカプセル３０が好ましい。光又は／及び空気に直接的に接触することにより破包するのは、空気に触れた際の酸化作用によりマイクロカプセルの表面構造体を脆くする方法と外部からレーザーや電子線や光りなどのエネルギーを与えることでマイクロカプセルの表面で熱分解や分子結合の開裂を引き起こして破胞させる方法が挙げられる。また、外部からエネルギーを与える方法としては、医療業界で使われているドラックデリバリーシステム（ＤＤＳ）を挙げることができる。
【００２７】
図７は、本発明の現像ローラを用いる現像装置及びプロセスカートリッジの実施形態の構成を示す断面図である。
現像手段として現像装置４は、現像剤を収容する現像剤収容室４１と、現像剤収容室４１の下方に設けられた現像剤供給室４２とから構成されている。現像剤供給室４２の下部には、現像ローラ４３と、現像ローラ４３に当接して設けられた層規制部材４４および供給ローラ４５が設けられる。現像ローラ４３は感光体ドラム２に接触して配置され、図示しない高圧電源から所定の現像バイアスが印加される。現像剤収容室４１内には現像剤攪拌部材４６が設けられている。
現像剤収容室４１と現像剤供給室４２との間には現像剤の供給口４８が設けられており、現像剤収容室４１から現像剤供給室４２へ現像剤を供給するとともに現像剤が現像剤供給室４２へ過剰に供給されるのを防止している。現像剤収容室４１内の中央部には、現像剤の凝集を防止するためのアジテータ４９が回転自在に設けられ、図上において反時計回りの方向に回転している。
供給ローラ４５の表面には空孔(セル)を有した構造の発泡材料が被覆されており、現像剤供給室４２内に運ばれてきた現像剤を効率よく付着させて取り込むと共に、現像ローラ４３との当接部での圧力集中による現像剤劣化を防止している。発泡材料は１０３〜１４Ωの電気抵抗値に設定される。
【００２８】
供給ローラ４５には、現像ローラの電位に対して現像剤の帯電極性と同極性にオフセット電圧を供給バイアスとして印加される。この供給バイアスは、現像ローラ４３との当接部で予備帯電された現像剤を現像ローラ４３に押し付ける方向に作用する。ただし、供給ローラに印加する電圧の極性はこれに限ったものではなく、現像剤の種類によっては現像ローラと同電位もしくは極性を反転させてもよい。
供給ローラ４５は反時計回りの方向に回転し、表面に付着させた現像剤を現像ローラ４３の表面に塗布供給する。現像ローラ４３には、弾性ゴム層を被覆したローラが用いられ、さらに表面には現像剤と逆の極性に帯電し易い材料からなる表面コート層４３３が設けられる。弾性ゴム層は、感光体ドラム２との接触状態を均一に保つ為に、ＪＩＳ−Ａで、５０°以下の硬度に設定され、さらに現像バイアスを作用させるために、１０３〜１０Ωの電気抵抗値に設定される。表面粗さはＲａで、０．２〜２．０μｍに設定され、必要量の現像剤が表面に保持される。
【００２９】
現像ローラ４３は反時計回りの方向に回転し、表面に保持した現像剤を層規制部材４４および感光体ドラム２との対向位置へと搬送する。
層規制部材４４は、ＳＵＳ３０４ＣＳＰ、ＳＵＳ３０１ＣＳＰ又はリン青銅等の金属板バネ材料を用い、自由端側を現像ローラ表面に１０〜１００Ｎ／ｍの押圧力で当接させたもので、その押圧力下を通過した現像剤を薄層化すると共に摩擦帯電によって電荷を付与する。
さらに層規制部材４４には、摩擦帯電を補助する為に、現像ローラに印加した電位に対して現像剤の帯電極性と同極性にオフセットさせた電圧を規制バイアスとして印加される。
感光体ドラム２は時計回りの方向に回転しており、従って現像ローラ４３表面は感光体ドラム２との対向位置において感光体ドラム２の進行方向と同方向に移動する。
現像ローラ４３上の薄層化された現像剤は、現像ローラ４３の回転によって感光体ドラム２との対向位置へ搬送され、現像ローラ４３に印加された現像バイアスと感光体ドラム２上の静電潜像によって形成される潜像電界に応じて、感光体ドラム２表面に移動し現像される。
感光体ドラム２上に現像されずに現像ローラ４３上に残された現像剤が再び現像剤供給室４２内へと戻る部分には、封止シール４７が現像ローラ４３に当接して設けられ、現像剤が現像装置外部に漏れ出ないように封止される。
このような現像装置４、プロセスカートリッジ１に現像ローラ４３を用いることで、現像装置４と現像ローラ４３とが一体化され、長寿命化もしくは／および現像ローラ４３の寿命をユーザーに知らせることができる。
【００３０】
図８は、本発明の現像ローラを用いる画像形成装置又はプロセスカートリッジを備える画像形成装置の断面図である。
各プロセスカートリッジ１は、感光体ドラム２、帯電部材３、現像装置４、およびクリーニング手段５を一体に結合した構成になっている。各プロセスカートリッジユニット１は各々のストッパーを解除することにより交換できる構成になっている。
感光体ドラム２は、時計回りに回転している。帯電部材３は、感光体ドラム２の表面に圧接されており、感光体ドラム２の回転により従動回転している。
帯電部材３には図示しない高圧電源により所定のバイアスが印加され、感光体ドラム２の表面を帯電している。本実施例においては、帯電部材３にローラ状の部材を接触させて帯電させる接触帯電方式を用いているが、帯電部材３と感光体ドラム２が非接触の状態で帯電させる非接触帯電方式を用いても良い。露光手段６は感光体ドラム２に対して画像情報に基づいて露光し、感光体ドラム２の表面に静電潜像を形成する。本実施例においては露光手段６にレーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナ方式を用いているがＬＥＤアレイなどを用いる構成でも良い。
【００３１】
現像装置４は一成分接触現像方式であり、感光体ドラム２上の静電潜像をトナー像として顕像化する。現像装置４には図示しない高圧電源から所定の現像バイアスが供給される。
感光体クリーニング手段５は感光体ドラム２表面の転写残トナーのクリーニングを行なう。イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色ごとのプロセスカートリッジユニット１が中間転写ベルト７の移動方向に並列に４個配設され、順に中間転写ベルト７上に可視像を形成する。
一次転写ローラ８と感光体ドラム２の間では図示しない高圧電源により一次転写バイアスが印加され、感光体ドラム２表面の現像剤の画像を中間転写ベルト７の表面に転写する。中間転写ベルト７は、図示されていない駆動モータによって図中の反時計回りに回転駆動されるようになっており、各色の可視像を表面に順次重ねて転写することでフルカラー画像を形成する。
形成されたフルカラー画像は、二次転写ローラ９と中間転写ベルトとの間に所定の電圧を印加することにより転写材である用紙１０に転写され、定着装置１２にて用紙１０の上に転写された現像剤の画像が熱と圧力により定着され出力される。二次転写ローラ９で転写されずに中間転写ベルト７上に残留した現像剤は転写ベルトクリーニング手段１１に回収される。
このようなプロセスカートリッジ１、画像形成装置２０に現像ローラ４３を備えることで、長寿命化もしくは／および現像ローラ４３の寿命をユーザーに知らせることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１ プロセスカートリッジ
２ 感光体
３ 帯電部材
４ 現像手段
４１ 現像剤収納室
４２ 現像剤供給室
４３ 現像ローラ
４３１ 芯金
４３２ ベース層
４３３ 表面コート層
４３４ 第２の表面コート層
４４ 層規制部材
４５ 供給ローラ
４６ 現像剤攪拌部材
４７ 封止シール
４８ 現像剤の供給口
４９ アジテータ
５ クリーニング手段
６ 露光手段
７ 中間転写ベルト
８ 一次転写ローラ
９ 二次転写ローラ
１０ 用紙
１１ 転写ベルトクリーニング手段
１２ 定着手段
２０ 画像形成装置
３０ 粗さ制御剤／マイクロカプセル
３０１ 殻／カプセル
３０２ 内部の助剤
３０３ 空洞
３１ 第１のマイクロカプセル
３１１ カプセル
３１２ 内部の助剤
３２ 第２のマイクロカプセル
３２１ カプセル
３２２ 内部の助剤
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３３】
【特許文献１】特開２００６‐０６５０５９
【特許文献２】特開平０８−３０５１７１
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一成分現像剤（以下、単に「トナー」と記すことがある。）を用いる現像装置に設置される現像ローラであって、
その外周面に帯電したトナーが担持される表面層と、
前記表面層の内周面に内接するように積層された表面下層と、を備え、
前記表面下層もしくは前記表面層の少なくとも何れか一方には、前記現像ローラ表面の粗さを制御する平均粒径２〜５０μｍの範囲にある粗さ制御剤なる粒子が含有されており、
前記粗さ制御剤がマイクロカプセル構造を有している
ことを特徴とする現像ローラ。
【請求項２】
前記粗さ制御剤の内部が空洞を形成しており、前記現像ローラが接触する他部材により磨耗し、
前記粗さ制御剤のカプセルが破包することにより前記現像ローラ表面の粗さを初期の状態を維持し続ける
ことを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
【請求項３】
前記粗さ制御剤が、内部に空洞を形成しており、
前記現像ローラが接触する他部材により磨耗し、前記粗さ制御剤のカプセルが破包することにより、前記現像ローラ表面を粗くする
ことを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
【請求項４】
前記粗さ制御剤が、内部に荷電制御剤を含有しており、
前記現像ローラが接触する他部材により磨耗し、前記粗さ制御剤のカプセルが破包して、前記荷電制御剤が前記現像ローラ表面に被覆する
ことを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
【請求項５】
前記粗さ制御剤が、内部にトナーの外添剤を含有しており、
前記現像ローラが接触する他部材により磨耗し、前記粗さ制御剤のカプセルが破包した際に、外添剤が前記現像ローラ表面から現像装置内のトナーに飛散して混合される
ことを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
【請求項６】
前記粗さ制御剤は、少なくともその内部に顕色剤と発色剤とが分散して含有され、
前記現像ローラが接触する他部材により磨耗し、前記粗さ制御剤のカプセルが破包することにより前記顕色剤と前記発色剤とが混ざり合って、現像ローラ上面で前記発色剤が発色する
ことを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
【請求項７】
前記現像ローラの表面層が、請求項２ないし６のいずれかに記載の粗さ制御剤を、少なくとも二つ以上をそれぞれの層に備える多層構造を有している
ことを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
【請求項８】
前記粗さ制御剤は、光又は／及び空気に直接的に接触することにより破包する
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の現像ローラ。
【請求項９】
画像形成装置に対して着脱自在に設置されるとともに、像担持体上に形成された潜像を現像する一成分現像方式の現像装置であって、
請求項１ないし８のいずれかに記載の現像ローラが設置されている
ことを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、
前記プロセスカートリッジは、潜像が形成される像担持体と請求項９に記載の現像装置とが一体化された
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１１】
潜像が形成される像担持体と、
一成分現像剤で潜像を現像する現像装置とを備える画像形成装置において、
前記画像形成装置は、請求項９に記載の現像装置とを備える
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
一成分現像剤（以下、単に「トナー」と記すことがある。）を用いる現像装置に設置される現像ローラであって、
その外周面に帯電したトナーが担持される表面層と、
前記表面層の内周面に内接するように積層された表面下層と、を備え、
前記表面下層もしくは前記表面層の少なくとも何れか一方には、前記現像ローラ表面の粗さを制御する平均粒径２〜５０μｍの範囲にある粗さ制御剤なる粒子が含有されており、
前記粗さ制御剤がマイクロカプセル構造を有している
ことを特徴とする現像ローラ。
【請求項２】
前記粗さ制御剤の内部が空洞を形成しており、前記現像ローラが接触する他部材により磨耗し、
前記粗さ制御剤のカプセルが破包することにより前記現像ローラ表面の粗さを初期の状態を維持し続ける
ことを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
【請求項３】
前記粗さ制御剤が、内部に空洞を形成しており、
前記現像ローラが接触する他部材により磨耗し、前記粗さ制御剤のカプセルが破包することにより、前記現像ローラ表面を粗くする
ことを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
【請求項４】
前記粗さ制御剤が、内部に荷電制御剤を含有しており、
前記現像ローラが接触する他部材により磨耗し、前記粗さ制御剤のカプセルが破包して、前記荷電制御剤が前記現像ローラ表面に被覆する
ことを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
【請求項５】
前記粗さ制御剤が、内部にトナーの外添剤を含有しており、
前記現像ローラが接触する他部材により磨耗し、前記粗さ制御剤のカプセルが破包した際に、外添剤が前記現像ローラ表面から現像装置内のトナーに飛散して混合される
ことを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
【請求項６】
前記粗さ制御剤は、少なくともその内部に顕色剤と発色剤とが分散して含有され、
前記現像ローラが接触する他部材により磨耗し、前記粗さ制御剤のカプセルが破包することにより前記顕色剤と前記発色剤とが混ざり合って、現像ローラ上面で前記発色剤が発色する
ことを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
【請求項７】
前記現像ローラの表面層が、請求項２ないし６のいずれかに記載の粗さ制御剤を、少なくとも二つ以上をそれぞれの層に備える多層構造を有している
ことを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
【請求項８】
前記粗さ制御剤は、光又は／及び空気に直接的に接触することにより破包する
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の現像ローラ。
【請求項９】
画像形成装置に対して着脱自在に設置されるとともに、像担持体上に形成された潜像を現像する一成分現像方式の現像装置であって、
請求項１ないし８のいずれかに記載の現像ローラが設置されている
ことを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、
前記プロセスカートリッジは、潜像が形成される像担持体と請求項９に記載の現像装置とが一体化された
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１１】
潜像が形成される像担持体と、
一成分現像剤で潜像を現像する現像装置とを備える画像形成装置において、
前記画像形成装置は、請求項９に記載の現像装置とを備える
ことを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−４７９１１（Ｐ２０１２−４７９１１Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８８７６７（Ｐ２０１０−１８８７６７）
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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