現像装置および画像形成装置
【課題】濃度むらを抑制し、良好な印刷を可能にする現像装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像装置は、静電潜像担持体１１に現像剤を付着させる現像剤担持体１３と、現像剤担持体１３に現像剤を供給する現像剤供給部材１４とを備えて構成される。現像剤担持体１３は、導電性を有するシャフト１３１と、シャフト１３１の外周面に形成され、イオン導電剤または電子導電剤を含有する導電性ウレタンゴムで構成された弾性層１３２と、弾性層１３２の表面を、ストラクチャの発達していないカーボンブラックおよびイソシアネート基含有物質を含浸させて改質してなる表面改質層１３３とを有する。
【解決手段】現像装置は、静電潜像担持体１１に現像剤を付着させる現像剤担持体１３と、現像剤担持体１３に現像剤を供給する現像剤供給部材１４とを備えて構成される。現像剤担持体１３は、導電性を有するシャフト１３１と、シャフト１３１の外周面に形成され、イオン導電剤または電子導電剤を含有する導電性ウレタンゴムで構成された弾性層１３２と、弾性層１３２の表面を、ストラクチャの発達していないカーボンブラックおよびイソシアネート基含有物質を含浸させて改質してなる表面改質層１３３とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置、および、これを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、現像装置に用いられる現像ローラの弾性層は、その表面に他の部材（例えば、現像ローラ上のトナー層の厚さを規制する規制ブレード）が押し当てられるため、ニップ痕が生じないよう、圧縮永久歪みの小さい材料（高硬度のウレタンゴム）で形成されている。
【０００３】
また、現像ローラの弾性層の表面に、導電性の高いカーボンブラック（アセチレンブラック）を添加したイソシアネート溶液を用いて表面処理を施すことにより、表面硬化処理層を形成することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０４１４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の現像ローラを用いて印刷を行うと、印刷枚数の増加につれて、現像ローラの表面へのトナーの固着が生じる。トナーの固着がさらに進行すると、フィルミング現象が生じて現像ローラの機能を発揮できない状態となり、印刷画像に濃度むらが生じる。
【０００６】
これは、現像ローラの表面に、高電圧の印加による電気的ストレスと、規制ブレードとの接触による機械的ストレスとが作用することにより、現像ローラの表面（表面硬化処理層）のカーボンブラックの立体構造が破壊され、導電性を担うべきπ電子が相対的に少なくなって導電性が低下したためと考えられる。現像ローラ表面の導電性の低下は、残留電荷の増加につながり、電荷を帯びたトナーが、分極度の増大した現像ローラ表面から離れにくくなる（感光体ドラムに転移されにくくなる）ためである。
【０００７】
また、もう一つの理由として、現像ローラの弾性層が高硬度のウレタンゴムで形成されているため、現像ローラと規制ブレードの間を通過するトナーに大きな機械的ストレスが作用し、その結果、トナーが潰れやすくなり、現像ローラの表面への固着、さらにはフィルミングを生じやすくなることが考えられる。
【０００８】
これらの問題点は、プリンタの処理速度の高速化が進むにつれて、より顕著になっている。
【０００９】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、濃度むらを抑制し、良好な印刷を可能にする現像装置、画像形成装置および現像剤担持体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る現像装置は、静電潜像担持体に現像剤を付着させる現像剤担持体と、現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材とを備える。現像剤担持体は、導電性を有するシャフトと、シャフトの外周面に形成され、イオン導電剤または電子導電剤を含有する導電性ウレタンゴムで構成された弾性層と、弾性層の表面を、ストラクチャの発達していないカーボンブラックおよびイソシアネート基含有物質を含浸させて改質してなる表面改質層とを有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、弾性層の表面改質処理に用いるストラクチャの発達していないカーボンブラックが、安定した導電性を発現することにより、濃度むらを抑制し、良好な印刷画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の基本構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における現像装置を含むプロセスユニットの基本構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における現像装置の現像ローラを示す斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における現像装置の現像ローラの残留電位の測定方法を示す模式図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における画像むらの評価方法を説明するための模式図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における実施例および比較例の現像ローラの各測定結果および印刷試験の結果を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態における実施例および比較例の現像ローラの各測定結果および印刷試験の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の実施の形態．
図１は、本発明の第１の実施の形態における画像形成装置１０の基本構成を示す図である。図１において、画像形成装置１０は、ブラック、イエロー、マゼンタおよびシアンの画像を形成するためのプロセスユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃを備えている。プロセスユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃは、画像形成ユニットあるいは感光体ドラムユニットとも称される。プロセスユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃは、画像形成装置１０内に規定される用紙Ｐ（媒体）の搬送路に沿って、ここでは水平方向において左側から右側に一列に配列されている。
【００１４】
図２は、プロセスユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃの構成を示す図である。各プロセスユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃの構成は、使用するトナーを除いて共通であるため、ここではプロセスユニット１として説明する。
【００１５】
プロセスユニット１は、ユニット本体１２に対してトナーカートリッジ１８（現像剤容器）が着脱可能に取り付けられたものである。プロセスユニット１は、ユニット本体１２内に、静電像担持体としての感光体ドラム１１を備えている。感光体ドラム１１は、図中時計回り方向に一定速度で回転し、感光体ドラム１１の上側に対向配置された露光手段としてのＬＥＤヘッド１９（図示しない上部カバーに取り付けられている）の光照射により、表面に静電潜像が形成される。
【００１６】
プロセスユニット１は、さらに、感光体ドラム１１の表面を均一に露光する帯電手段としての帯電ローラ１５と、上記のＬＥＤヘッド１９により感光体ドラム１１の表面に形成された静電潜像を現像する現像剤担持体としての現像ローラ１３とを備えている。プロセスユニット１は、さらに、現像ローラ１３にトナー（現像剤）を供給する現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ１４と、現像ローラ１３の表面のトナー層の厚さを規制する規制ブレード１６とを備える。現像ローラ１３、トナー供給ローラ１４および規制ブレード１６が収容された空間には、トナーカートリッジ１８からのトナーが補給される。
【００１７】
プロセスユニット１は、さらに、感光体ドラム１１に残存するトナー（転写残トナー）を掻き落とすクリーニングブレード１７と、掻き落とされた廃トナーを収容する収容スペースとを備えている。収容スペースに収容された廃トナーは、図示しない廃トナー回収器に搬送される。
【００１８】
感光体ドラム１１、現像ローラ１３および供給ローラ１４は、図示しない駆動モータの動力により、それぞれ矢印で示す方向に回転する。また、帯電ローラ１５は、感光体ドラム１１に従動して回転する。
【００１９】
なお、プロセスユニット１において、感光体ドラム１１に形成された静電潜像を現像するために必要な、現像ローラ１３、トナー供給ローラ１４および規制ブレード１６を含む構成を、「現像装置」と称する。
【００２０】
図１において、上記の搬送路を挟んでプロセスユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃと反対の側には、転写ユニット２０が配置されている。転写ユニット２０は、各プロセスユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃの感光体ドラム１１に対向配置された４つの転写ローラ２２と、各感光体ドラム１１と各転写ローラ２２との間を通過するように設けられた搬送ベルト２１と、この搬送ベルト２１が張架されたローラ群（ローラ２３，２４，２５，２６）とを有している。ローラ２３は、図示しない駆動モータの動力により回転し、搬送ベルト２１を図中矢印で示す方向に移動させる。
【００２１】
転写ユニット２０の下方には、用紙Ｐ（媒体）を収容するカセット３１が配置されている。カセット３１の上側に隣接して、カセット３１内に収容された用紙Ｐを一枚ずつ繰り出して搬送路に送り出す給紙ローラ３２が配置されている。さらに、給紙ローラ３２によって繰り出された用紙Ｐをプロセスユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃに向けて搬送する搬送ローラ群３３と、用紙Ｐの斜行（スキュー）を矯正してプロセスユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃに搬送するレジストローラ対３４とが配置されている。
【００２２】
用紙Ｐの搬送路に沿ってプロセスユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃの下流側には、定着ローラ３５ａと加圧ローラ３５ｂとを備えた定着装置３５が配置されている。また、定着装置３５のさらに下流側には、定着装置３５から排出された用紙を載置する排紙トレイ３６が配置されている。
【００２３】
このように構成された画像形成装置の基本的な動作は、以下のとおりである。
各プロセスユニット１（図２）では、帯電ローラ１５によって感光体ドラム１１の表面が一様に帯電され、各色の画像データに基づいてＬＥＤヘッド１９が感光体ドラム１１の表面を露光することにより、感光体ドラム１１の表面に静電潜像が形成される。感光体ドラム１１の表面の静電潜像は、現像ローラ１３によって現像されてトナー像となる。
【００２４】
一方、カセット３１に収容された用紙Ｐは、給紙ローラ対３２により一枚ずつ繰り出され、搬送ローラ群３３およびレジストローラ対３４により、プロセスユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃおよび転写ユニット２０に搬送される。用紙Ｐは、搬送ベルト２１に吸着保持されて搬送され、プロセスユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃを通過する。
【００２５】
用紙Ｐが、搬送ベルト２１に搬送されてプロセスユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃを通過する際、各感光体ドラム１１の表面に形成された各色のトナー像が、各転写ローラ２２の作用により、用紙Ｐの表面に順次転写される。これにより、用紙Ｐの表面にカラーのトナー像が転写される。このとき、トナー像は、弱い静電気力だけで用紙Ｐに付着している。
【００２６】
トナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置３５に搬送される。トナー像は、定着ローラ３５ａと加圧ローラ３５ｂとの間で高温に加熱されて溶融し、圧接により用紙Ｐに定着する。そののち、用紙Ｐは、定着装置３５から排出され、排紙トレイ３６に載置される。
【００２７】
次に、本発明の第１の実施の形態における現像装置の詳細について説明する。
【００２８】
トナー（現像剤）は、平均粒径が５．５μｍの非磁性一成分の負帯電性粉砕トナーであり、樹脂成分としてポリエステル樹脂を用いたものである。飽和帯電量は、−４４μＣ／ｇである。なお、飽和帯電量は、トナー４重量％と、シリコーンコートフェライトキャリア（関東電化工業株式会社製、平均粒子径９０μｍ）９６重量％とを１分間ボールミルで混合し、吸引式小型帯電量測定装置“Ｑ／Ｍ ＭＥＴＥＲ ＭＯＤＥＬ ２１０ＨＳ”（トレック株式会社製）を用いて測定した。
【００２９】
規制ブレード１６は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）で構成された厚さ０．０８ｍｍの板状部材である。規制ブレード１６の、現像ローラ１３との接触部は曲げ加工されており、曲げ部の曲率半径Ｒは０．５ｍｍであり、接触面の十点平均粗さはＲｚ＝０．６μｍである。
【００３０】
図３は、現像ローラ１３の構成を示す斜視図である。現像ローラ１３は、導電性シャフト１３１の外周面に半導電性の弾性層１３２を形成し、その表面に表面改質層１３３を形成したものである。ここでは、導電性シャフト１３１の外径は１０ｍｍであり、現像ローラ１３の外径は１６ｍｍである。
【００３１】
弾性層１３２は、ウレタンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、シリコーンゴムなどで構成することができるが、本実施の形態ではウレタンゴムを用いる。弾性層１３２に導電性を付与するための導電性付与剤としては、電子導電剤（カーボンブラック、導電性フイラーなど）またはイオン導電剤を用いることができるが、本実施の形態では、イオン導電剤（過塩素酸リチウム）を用いる。
【００３２】
表面改質層１３３は、トナーの帯電性を向上することができ、かつ、感光体ドラム１１と化学的に反応してドラム汚染が発生することがないように、弾性層１３２をイソシアネート基含有化合物の溶剤に浸漬し、弾性層１３２の表層部分のみを改質処理することにより形成したものである。
【００３３】
表面改質処理は、弾性層１３２の表面に被覆層を形成させる処理とは異なるものであり、弾性層１３２を改質処理液に所定時間浸漬する、または、改質処理液を弾性層１３２に塗布するか若しくはスプレー塗布するといった方法により、改質処理液を表層部分に浸透させることを意味する。
【００３４】
次に、現像ローラ１１の製造方法について説明する。
ウレタンゴム製の弾性層１３２は、ハードセグメントであるポリイソシアネート、ソフトセグメントである長鎖ポリオール、鎖延長剤、架橋剤などを反応させることによって得られる。ポリイソシアネートには、芳香族ポリイソシアネートおよび脂肪族ポリイソシアネートがある。芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンイソシアネート（ＭＤＩ）、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、トリジンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネートなどを用いることができる。脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、ヒキサメチレンイソシアネート（ＨＤＩ）、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、テトラメチルヘキサメチレンジイソシアネートなどを用いることができる。
【００３５】
一方、長鎖ポリオールには、ポリエーテル系ポリオールおよびポリエステル系ポリオールがある。ポリエーテル系ポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、エチレンジアミン、ジエチルトリアミン、トリレンジアミンなどのアミン類、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなどを用いることができる。ポリエステル系ポリオールとしては、例えば、低分子ポリオール、ポリカプラクトン、ポリカーボネートポリオールなどを用いることができる。
【００３６】
鎖延長剤は、分子量が３００未満の分子内に２個以上の活性水素を有する化合物であり、例えば、ポリオール、ポリアミン、アミノアルコール、水、尿素などを用いることができる。架橋剤は、ハードセグメント間の架橋を行い、樹脂を三次元構造化する働きを有するものであり、例えば、有機イソシアネートをイソシアヌレート化して多量化させたもの、またはアミン樹脂などの樹脂系架橋剤を用いることができる。
【００３７】
導電性付与剤は、電子伝導を発現する材料として、導電性の高いカーボンブラック、例えば、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラックなどを用いることができる。また、イオン導電を発現する材料（イオン導電剤）として、アルカリ金属塩に属するナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩などが使用できるが、特にリチウム塩が好ましい。具体的には、ハロゲン酸素酸塩、過ハロゲン酸素酸塩、チオシアン酸塩、リン酸塩などが例示されるが、特に過ハロゲン塩素酸素酸塩が好ましく、さらに過塩素酸リチウムが好ましい。
【００３８】
表面改質層１３３は、イソシアネート基含有化合物を含む溶液を改質処理液としてまず調製し、弾性体１３２をその改質処理液内に浸漬し、次いで加熱処理をする方法、或いは、改質処理液を弾性体表面に塗布し、次いで加熱する方法などにより形成される。弾性体表面への塗布手段としては、例えば、スプレーコート法、ロールコート法などがある。
【００３９】
改質処理液としては、イソシアネート基含有化合物を有機溶媒に溶解させたもの、イソシアネート基含有化合物とポリオールとを有機溶媒に溶解させたもの、それらの溶液にポリウレタン形成反応に際して常用される助剤、導電性付与剤などを添加した溶液などがある。イソシアネート基含有化合物は、上述したイソシアネート化合物から選択することができる。また、ポリオールは、前述したポリオールから選択することができる。また、シロキサン結合を有するものも使用することができる。有機溶媒としては、非プロトン性極性溶媒が好ましく、特に酢酸エチル、ジメチルホルムアミドあるいはそれらの混合物が好ましい。
【００４０】
改質処理液に添加する導電性付与剤は、電子導電材料であるカーボンブラックを用いる。ここで、本実施の形態では、ストラクチャの発達していない、導電性の低いカーボンブラックを用いる。このようなカーボンブラックとしては、ファーネスブラックまたはチャネルブラックが適しており、一次粒子径が１５〜４０μｍ、ＢＥＴ（Brunauer, Emmett and Teller）法による比表面積が５０〜３００ｍ２／ｇ（より好ましくは、後述するように５５〜１３０ｍ２／ｇ）、ＤＢＰ（ジブチルフタレート）吸油量が４０〜１５０ｍｌ／１００ｇの範囲にあるものが好ましい。
【００４１】
このようなカーボッブラックの具体例としては、Ｎｏ．２３００、Ｎｏ．９００、ＭＣＦ８８、Ｎｏ．３３、Ｎｏ．４４、Ｎｏ．４７、Ｎｏ．５２、ＭＡ７、ＭＡ８、Ｎｏ．２２００Ｂ（以上、三菱化学株式会社製）、ＲＡＶＥＮ１２５５（コロンビアンカーボン社製）、ＲＥＧＡＬ４００Ｒ、ＲＥＧＡＬ３３０Ｒ、ＲＥＧＡＬ６６０Ｒ、ＭＯＧＵＬ−Ｌ（以上、キャボット式製）、Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ ＦＷ１、Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ ＦＷ１８、Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ Ｓ１７０、Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ Ｓ１５０、Ｐｒｉｎｔｅｘ ３５、Ｐｒｉｎｔｅｘ Ｕ（以上、デグッサ社製）などが挙げられる。
【００４２】
以下、本実施の形態における各実施例の現像ローラ１３、および、これに対する各比較例の現像ローラ１３を用いた印刷試験について説明する。なお、ここでは、便宜上、各実施例の現像ローラだけでなく、比較例の現像ローラについても「現像ローラ１３」として説明する。まず、現像ローラ１３の作製方法について、説明する。
【００４３】
＜現像ローラの弾性層の形成＞
ポリエーテル系ポリオール（ＧＰ−３０００、三洋化成工業株式会社製）１００重量部に、イオン導電剤としての過塩素酸リチウム０．５重量部添加して攪拌分散させ、８０℃に調整した後、減圧下にて６時間、脱泡および脱水を行ってＡ液を得た。一方、プレポリマー（アジプレンＬ１００、ユニロイヤルケミカル社製）７０重量部に、イソシアネート（コロネートＣ−ＨＸ、日本ポリウレタン工業株式会社製）２０重量部を添加・混合し、８０℃に調整してＢ液を得た。
【００４４】
このＡ液とＢ液とを混合し、１１０℃に予熱された内径２０ｍｍの鉄製パイプ金型に注入した。このパイプ金型には、予め、直径１０ｍｍのシャフト１３１が中央に配置され、内壁面に密着するようにポリプロピレン製押し出しチューブ（外径２０ｍｍ）が挿入されている。上記のＡ液とＢ液との混合物を、当該パイプ金型に注入して１１０℃で１２０分間加熱し、両端部を除くシャフト１３１の表面に導電性ポリウレタン層が形成された成形体ロールを得た。続いて、この成形体ローラを、外径を１６ｍｍまで粗研磨し、さらに、フィニッシャー研磨により表面粗さ（ＪＩＳ１０点粗さＲｚ）を８μｍとした。
【００４５】
＜改質処理液の調整＞
酢酸エチル１００重量部に、カーボンブラック（ＭＡ７、三菱化学株式会社製、比表面積１３０ｍ２／ｇ）１０重量部およびイソシアネート化合物（ＭＤＩ）２０重量部を添加し、混合して溶解させ、改質処理液を作製した。
【００４６】
＜ローラの表面改質処理＞
上記の改質処理液を２３℃に保持した状態で、上述した研磨後のローラを３０秒間浸漬し、そののち、１２０℃に保持したオーブンで１時間加熱することにより、弾性層１３２の表面に表面改質層１３３が形成された実施例１の現像ローラ１３を得た。
【００４７】
実施例２．
弾性層１３２のイソシアネート（コロネートＣ−ＨＸ、日本ポリウレタン株式会社製）の添加量を、２０重量部から２３重量部に変更し、それ以外は実施例１と同様の方法により、実施例２の現像ローラ１３を得た。
【００４８】
実施例３．
弾性層１３２のイソシアネート（コロネートＣ−ＨＸ、日本ポリウレタン株式会社製）の添加量を、２０重量部から３４重量部に変更し、それ以外は実施例１と同様の方法により、実施例３の現像ローラ１３を得た。
【００４９】
実施例４．
改質処理液に添加するカーボンブラック（ＭＡ７、三菱化学株式会社製、比表面積１３０ｍ２／ｇ）１０重量部を、カーボンブラック（ＭＡ３３、三菱化学株式会社製、比表面積８５ｍ２／ｇ）１０重量部に変更して表面改質層１３３を形成し、それ以外は、実施例３と同様の方法により、実施例４の現像ローラ１３を得た。
【００５０】
実施例５．
改質処理液に添加するカーボンブラック（ＭＡ７、三菱化学株式会社製、比表面積１３０ｍ２／ｇ）１０重量部を、カーボンブラック（ＭＡ２５、三菱化学株式会社製、比表面積５５ｍ２／ｇ）１０重量部に変更して表面改質層１３３を形成し、それ以外は、実施例３と同様の方法により、実施例５の現像ローラ１３を得た。
【００５１】
実施例６．
改質処理液に、実施例５のカーボンブラック（ＭＡ２５、三菱化学株式会社製、比表面積５５ｍ２／ｇ）１０重量部に加えて、カーボンブラック（アセチレンブラック：トーカブラック＃５５００、東海カーボン株式会社製、比表面積２２５ｍ２／ｇ）１０重量部を添加して表面改質層１３３を形成し、それ以外は、実施例３と同様の方法により、実施例６の現像ローラ１３を得た。
【００５２】
比較例１．
改質処理液に添加するカーボンブラック（ＭＡ７、三菱化学株式会社製、比表面積１３０ｍ２／ｇ）１０重量部を、カーボンブラック（アセチレンブラック：トーカブラック＃５５００、東海カーボン株式会社製、比表面積２２５ｍ２／ｇ）１０重量部に変更して表面改質層を作製し、それ以外は、実施例３と同様の方法により、比較例１の現像ローラ１３を得た。
【００５３】
比較例２．
弾性層１３２のイソシアネート（コロネートＣ−ＨＸ、日本ポリウレタン株式会社製）の添加量を、３４重量部から３８重量部に変更し、それ以外は、実施例３と同様の方法により、比較例２の現像ローラ１３を得た。
【００５４】
比較例３．
弾性層１３２のイソシアネート（コロネートＣ−ＨＸ、日本ポリウレタン株式会社製）の添加量を、３４重量部から２０重量部に変更し、それ以外は、実施例３と同様の方法により、比較例３の現像ローラ１３を得た。
【００５５】
このようにして作成した実施例１〜６および比較例１〜３の現像ローラ１３について、以下のように表面硬度および残留電位を測定した。
【００５６】
現像ローラ１３の表面硬度（マイクロゴム硬度：ＭＤ−１硬度）は、高分子計器株式会社製のマイクロゴム硬度計ＭＤ−１のＡタイプを用いて自動計測し、最大値（ピークホールド値）を読み取った。
【００５７】
現像ローラ１３の残留電位は、ＱＥＡ社製の誘電緩和解析システムＤＲＡ−２０００を用いて自動計測した。具体的には、図４に示すように、コロナ放電器４１および表面電位計４２を備えた計測ヘッド４０を、現像ローラ１３に１ｍｍの間隔（Ｃ）で対向させ、ガイド４３に沿って現像ローラ１３の長手方向に移動とする。計測ヘッド４０のコロナ放電器４１の放電により現像ローラ１３の所定位置の表面を帯電させ、その０．１秒後に、（計測ヘッド４０を移動させることにより）当該位置の電位（残留電位）を表面電位計４２で計測する。残留電位の値が大きいほど、電荷が蓄積し易く、誘電的性質が強い。
【００５８】
さらに、実施例１〜６および比較例１〜３の現像ローラ１３を用いて、印刷試験を行った。
【００５９】
印刷試験は、光学ＬＥＤ方式カラー電子写真プリンタ（図１に示した画像形成装置１０）のＭＩＣＲＯＬＩＮＥ５９００ｄｎ（解像度６００ＤＰＩ、株式会社沖データ製）を用いて行った。現像剤としては、平均粒径５．５μｍの非磁性一成分の負帯電性粉砕トナーを用いた。印字環境は、温度２３℃、相対湿度４５％ＲＨとし、用紙Ｐとして普通紙を用い、０．３％濃度のベタ画像を１万枚連続して印刷した。
【００６０】
１万枚の連続印刷後、画像濃度むらの評価のため、１００％濃度の部分および０％濃度の部分を含む図５（Ａ）の評価用パターンを印刷した。図５（Ａ）において、縦方向（Ｙ方向）が用紙Ｐの搬送方向と一致し、横方向（Ｘ方向）が用紙Ｐの幅方向と一致するものとする。評価用パターンは、１００％濃度の部分がＹ方向のほぼ全域（周縁部を除く）に亘って連続する第１のパターン部分と、１００％濃度の部分がＹ方向の途中（中央部）まで連続し、その後は０％濃度の部分が連続する第２のパターン部分とを、Ｘ方向に交互に設けたものである。なお、図示の便宜上、図５（Ａ）には、１００％濃度の部分を斜線のハッチングで示している。
【００６１】
現像ローラ１３にトナーが固着した場合（フィルミングに発展した場合も含む）、図５（Ｂ）に示すように、パターンのＹ方向先端から現像ローラ１３の外周長（円周）に相当する距離Ｌだけ離れた位置よりも後方（図５（Ｂ）では点のハッチングで示す領域）で、濃度低下が生じる。そこで、ここでは、第１および第２のパターン部分において、用紙中央よりも後方の位置Ｐ１，Ｐ２において、分光色彩濃度計Ｘ−Ｒｉｔｅ５２８（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）を用いて濃度を測定した。位置Ｐ１，Ｐ２の濃度差が０．０５未満の場合には、評価結果を○（良好）とし、０．０５以上の場合には、評価結果を×（不良）とした。
【００６２】
また、上記の連続印刷および評価パターンの印刷が完了した後、カラー電子写真プリンタを印刷動作を行わずに長期間放置し、その後、現像ローラ１３の弾性層１３２の表面を観察し、規制ブレード１６のニップ痕（凹部）の有無を調べた。
【００６３】
実施例１〜６および比較例１〜３の現像ローラ１３の各測定結果、また、これらの現像ローラ１３を用いた印刷試験の結果を、図６に示す。
【００６４】
実施例１〜６．
実施例１〜６の現像ローラ１３の残留電位は、初期段階（連続印刷前）で１〜８Ｖ、連続印刷後で５〜１０Ｖと低く、現像ローラ１３へのトナーの電気的な吸着を抑制することができた。また、ＭＤ−１硬度は、４０〜５５°と低く、トナーに作用する機械的ストレスを低減することができた。
【００６５】
また、評価用パターン（図５）を用いた画像濃度むらの評価結果は、いずれも○（良好）であった。すなわち、初期段階から連続印刷後に至るまで、現像ローラ１３の表面へのトナーの固着が生じることがなく、濃度むらの無い画像が得られた。
【００６６】
このような結果が得られたのは、現像ローラ１３の表面改質層１３３で用いた、ストラクチャが発達していないカーボンブラックＭＡ７、ＭＡ３３、ＭＡ２５（ファーネスブラック、比表面積５５〜１３０ｍ２／ｇ）が、初期段階から連続印刷後に至るまで、安定した導電性を発現できたためと考えられる。
【００６７】
また、実施例６では、表面改質層１３３に２種のカーボンブラックを使用しているが、そのうちの一つが、ストラクチャが発達していないカーボンブラック（ＭＡ２５）であるため、初期段階から連続印刷後に至るまで、安定した導電性を発現でき、濃度むらの無い良好な画像が得られたものと考えられる。
【００６８】
比較例１．
比較例１では、現像ローラ１３のＭＤ−１硬度は５５°と低く、トナーに作用する機械的ストレスを低減することができた。しかしながら、残留電位は、初期段階では２Ｖであったが、連続印刷後は３５Ｖと高くなり、また、画像濃度むらの評価結果は×（不良）であった。これは、ストラクチャの発達したカーボンブラック（アセチレンブラック、比表面積２２５ｍ２／ｇ）を用いたため、ストラクチャの破壊に伴って導電性が劣化し、これにより現像ローラ１３へのトナーの電気的な吸着が促進され、その結果、現像ローラ１３の表面へのトナー固着が生じ、画像濃度むらが生じたものと考えられる。
【００６９】
比較例２．
比較例２の現像ローラ１３の残留電位は、初期段階で５Ｖ、連続印刷後で６Ｖと低く、現像ローラ１３へのトナーの電気的な吸着を低減させることができた。しかしながら、ＭＤ−１硬度は５７°と高く、また、画像濃度むらの評価結果は×（不良）であった。これは、現像ローラ１３の表面硬度が高いことから、トナーに作用する機械的ストレスが増加し、トナーの潰れなどに伴って現像ローラ１３の表面へのトナー固着が発生し、画像濃度むらにつながったものと考えられる。
【００７０】
比較例３．
比較例３の現像ローラ１３の残留電位は、初期段階で４Ｖ、連続印刷後で５Ｖと低く、現像ローラ１３へのトナーの電気的な吸着を低減させることができた。また、ＭＤ−１硬度は、３０°と低く、トナーに作用する機械的ストレスを低減することができた。また、画像濃度むらの評価結果は、○（良好）であった。しかしながら、比較例３の現像ローラ１３は、印刷動作のない状態で長時間放置された場合に、規制ブレード１６と接触していた外周部分（弾性層１３２）に凹みが発生し、その後に印刷を行うと、画像に現像ローラ１３の周期に対応する筋模様が発生した。これは、現像ローラ１３の弾性層１３２の表面硬度が低いことにより、圧縮永久歪みが不十分であったためと考えられる。
【００７１】
以上説明したように、本実施の形態における現像ローラ１３は、表面改質処理で用いたストラクチャの発達していないカーボンブラックが、初期段階から連続印刷後に至るまでの間、安定した導電性を発現することにより、残留電荷を１〜１０Ｖの範囲内に抑えることができ、現像ローラ１３へのトナーの電気的な吸着を抑制することができる。
【００７２】
また、現像ローラ１３の弾性層１３２のＭＤ−１硬度を４０〜５５°とすることにより、弾性層（ゴム）自体の圧縮永久歪み特性を損なうことなく、かつトナーに作用する機械的ストレスを低減させることができる。
【００７３】
このように、現像ローラ１３へのトナーの電気的な吸着を抑制し、さらにトナーに作用する機械的ストレスを低減させることにより、現像ローラ１３の表面へのトナーの固着（さらには、トナーの固着の進行によるフィルミング）を防止し、濃度むらの無い良好な印刷画像を得ることができる。
【００７４】
第２の実施の形態．
上述した第１の実施の形態では、現像ローラ１３の弾性層１３２に、イオン導電剤としての過塩素酸リチウムを含有させていた。これに対し、第２の実施の形態では、現像ローラ１３の弾性層１３２に、電子導電剤としての導電性カーボンブラックを含有させている。第２の実施の形態の他の構成要素は、第１の実施の形態と同様である。
【００７５】
まず、本実施の形態における実施例の現像ローラ１３、および、これに対する比較例の現像ローラ１３の作製方法について説明する。
【００７６】
実施例７．
現像ローラ１３の弾性層１３２の形成に際して、イオン導電剤としての過塩素酸リチウムの代わりに、電子導電剤としての導電性カーボンブラック（トーカブラック＃５５００、東海カーボン株式会社製）を５重量部添加し、それ以外は、実施例１と同様の方法により弾性層１３２を形成した。さらに、実施例１と同様の方法により改質処理液を調整し、実施例１と同様の方法により表面改質処理を行い、実施例７の現像ローラ１３を得た。
【００７７】
実施例８．
弾性層１３２のイソシアネート（コロネートＣ−ＨＸ、日本ポリウレタン株式会社製）の添加量を、２０重量部から２３重量部に変更し、それ以外は実施例７と同様の方法により、実施例８の現像ローラ１３を得た。
【００７８】
実施例９．
弾性層１３２のイソシアネート（コロネートＣ−ＨＸ、日本ポリウレタン株式会社製）の添加量を、２０重量部から３０重量部に変更し、それ以外は、実施例７と同様の方法により、実施例８の現像ローラ１３を得た。
【００７９】
実施例１０．
改質処理液に添加するカーボンブラック（ＭＡ７、三菱化学株式会社製、比表面積１３０ｍ２／ｇ）１０重量部を、カーボンブラック（ＭＡ３３、三菱化学株式会社製、比表面積８５ｍ２／ｇ）１０重量部に変更して表面改質層１３３を形成し、それ以外は、実施例７と同様の方法により、実施例１０の現像ローラ１３を得た。
【００８０】
実施例１１．
改質処理液に添加するカーボンブラック（ＭＡ７、三菱化学株式会社製、比表面積１３０ｍ２／ｇ）１０重量部を、カーボンブラック（ＭＡ２５、三菱化学株式会社製、比表面積５５ｍ２／ｇ）１０重量部に変更して、実施例７と同様の方法により、実施例１１の現像ローラ１３を得た。
【００８１】
実施例１２．
改質処理液に、実施例５のカーボンブラック（ＭＡ２５、三菱化学株式会社製、比表面積５５ｍ２／ｇ）１０重量部に加えて、カーボンブラック（アセチレンブラック：トーカブラック＃５５００、東海カーボン株式会社製、比表面積２２５ｍ２／ｇ）１０重量部を添加して表面改質層１３３を形成し、それ以外は、実施例３と同様の方法により、実施例１２の現像ローラ１３を得た。
【００８２】
比較例４．
改質処理液に添加するカーボンブラック（ＭＡ７、三菱化学株式会社製、比表面積１３０ｍ２／ｇ）１０重量部を、カーボンブラック（アセチレンブラック：トーカブラック＃５５００、東海カーボン株式会社製、比表面積２２５ｍｍ２／ｇ）１０重量部に変更して表面改質層を形成し、それ以外は、実施例７と同様の方法により、比較例４の現像ローラを得た。
【００８３】
比較例５．
弾性層１３２のイソシアネート（コロネートＣ−ＨＸ、日本ポリウレタン株式会社製）の添加量を、２０重量部から３５重量部に変更し、それ以外は、実施例７と同様の方法により、比較例５の現像ローラ１３を得た。
【００８４】
比較例６．
弾性層１３２のイソシアネート（コロネートＣ−ＨＸ、日本ポリウレタン株式会社製）の添加量を、２０重量部から１８重量部に変更し、それ以外は、実施例７と同様の方法により、比較例６の現像ローラ１３を得た。
【００８５】
以上のように作製した実施例７〜１２および比較例４〜６の現像ローラについて、第１の実施の形態で説明したように、各測定および印刷試験を行った。測定結果および試験結果を、図７に示す。
【００８６】
実施例７〜１２．
実施例７〜１２の現像ローラ１３の残留電位は、初期段階で１〜７Ｖ、連続印刷後で５〜１０Ｖと低く、現像ローラ１３へのトナーの電気的な吸着を抑制することができた。また、ＭＤ−１硬度は４０〜５５°と低く、トナーに作用する機械的ストレスを低減することができた。また、評価用パターン（図５）を用いた濃度むらの評価結果は、いずれも○（良好）であった。
【００８７】
これは、現像ローラ１３の表面改質層１３３で用いた、ストラクチャが発達してないカーボンブラックＭＡ７、ＭＡ３３、ＭＡ２５（ファーネスブラック、比表面積５５〜１３０ｍ２／ｇ）が、初期段階から連続印刷後に至るまで、安定した導電性を発現できたためと考えられる。
【００８８】
また、実施例１２では、表面改質層１３３に２種のカーボンブラックを使用しているが、そのうちの一つが、ストラクチャが発達していないカーボンブラック（ＭＡ２５）であるため、初期段階から連続印刷後に至るまで、安定した導電性を発現でき、濃度むらの無い良好な画像が得られたものと考えられる。
【００８９】
比較例４．
比較例４では、現像ローラ１３のＭＤ−１硬度は５５°と低く、トナーに作用する機械的ストレスを低減することができた。しかしながら、残留電位は、初期段階で３Ｖであったが、連続印刷後では４１Ｖと高くなった。また、画像濃度ムラの評価結果は×（不良）であった。これは、ストラクチャの発達したカーボンブラックを用いたため、ストラクチャの破壊に伴って導電性が劣化し、現像ローラ１３へのトナーの電気的な吸着が促進され、その結果、現像ローラ１３の表面へのトナー固着が生じ、画像濃度むらが生じたためと考えられる。
【００９０】
比較例５．
比較例５の現像ローラ１３の残留電位は、初期段階で４Ｖ、連続印刷後で６Ｖと低く、現像ローラ１３へのトナーの電気的な吸着を低減させることができた。しかしながら、ＭＤ−１硬度は６０°と高く、また、画像濃度ムラの評価結果は×（不良）であった。これは、現像ローラ１３の表面硬度が高いことから、トナーに作用する機械的ストレスが増加し、トナーの潰れなどに伴って現像ローラ１３の表面へのトナー固着が発生し、画像濃度むらにつながったためと考えられる。
【００９１】
比較例６．
比較例６の現像ローラ１３の残留電位は、初期段階で４Ｖ、連続印刷後で７Ｖと低く、現像ローラ１３へのトナーの電気的な吸着を低減させることができた。また、ＭＤ−１硬度は３５°と低く、トナーに作用する機械的ストレスを低減することができた。また、画像濃度むらの評価結果は○（良好）であった。しかしながら、比較例６の現像ローラ１３は、印刷動作のない状態で長時間放置された場合に、規制ブレード１６と接触していた外周部分（弾性層１３２）に凹みが発生し、その後に印刷を行うと、画像に現像ローラ１３の周期に対応する筋模様が発生した。これは、現像ローラ１３の弾性層１３２の表面硬度が低いことにより、圧縮永久歪みが不十分であったためと考えられる。
【００９２】
以上の結果から、本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様、現像ローラ１３の表面改質処理で用いたストラクチャの発達していないカーボンブラックが、初期段階から連続印刷後に至るまでの間、安定した導電性を発現することにより、残留電荷を１〜１０Ｖの範囲内に抑えることができ、現像ローラ１３へのトナーの電気的な吸着を抑制することができる。
【００９３】
また、現像ローラ１３の弾性層１３２のＭＤ−１硬度を４０〜５５°とすることにより、弾性層（ゴム）自体の圧縮永久歪み特性を損なうことなく、かつトナーに作用する機械的ストレスを低減させることができる。
【００９４】
このように、現像ローラ１３へのトナーの電気的な吸着を抑制し、さらにトナーに作用する機械的ストレスを低減させることにより、現像ローラ１３の表面へのトナーの固着（さらには、トナーの固着の進行によるフィルミング）を防止し、濃度むらの無い良好な印刷画像を得ることができる。
【符号の説明】
【００９５】
１，１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ プロセスユニット、 １０ 画像形成装置、 １１ 感光体ドラム（静電潜像担持体）、 １２ ユニット本体、 １３ 現像ローラ（現像剤担持体）、 １４ トナー供給ローラ（現像剤供給部材）、 １５ 帯電ローラ、 １７ クリーニングブレード、 １８ トナーカートリッジ、 １９ ＬＥＤヘッド、 ２０ 転写ユニット、 ２１ 搬送ベルト、 ２２ 転写ローラ、 ３１ カセット、 ３２ 給紙ローラ対、 ３４ レジストローラ対、 ３５ 定着装置、 ４０ 計測ヘッド、 ４１ コロナ放電器、 ４２ 表面電位計、 １３１ 導電性シャフト（シャフト）、 １３２ 弾性層、 １３３ 表面改質層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置、および、これを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、現像装置に用いられる現像ローラの弾性層は、その表面に他の部材（例えば、現像ローラ上のトナー層の厚さを規制する規制ブレード）が押し当てられるため、ニップ痕が生じないよう、圧縮永久歪みの小さい材料（高硬度のウレタンゴム）で形成されている。
【０００３】
また、現像ローラの弾性層の表面に、導電性の高いカーボンブラック（アセチレンブラック）を添加したイソシアネート溶液を用いて表面処理を施すことにより、表面硬化処理層を形成することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０４１４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の現像ローラを用いて印刷を行うと、印刷枚数の増加につれて、現像ローラの表面へのトナーの固着が生じる。トナーの固着がさらに進行すると、フィルミング現象が生じて現像ローラの機能を発揮できない状態となり、印刷画像に濃度むらが生じる。
【０００６】
これは、現像ローラの表面に、高電圧の印加による電気的ストレスと、規制ブレードとの接触による機械的ストレスとが作用することにより、現像ローラの表面（表面硬化処理層）のカーボンブラックの立体構造が破壊され、導電性を担うべきπ電子が相対的に少なくなって導電性が低下したためと考えられる。現像ローラ表面の導電性の低下は、残留電荷の増加につながり、電荷を帯びたトナーが、分極度の増大した現像ローラ表面から離れにくくなる（感光体ドラムに転移されにくくなる）ためである。
【０００７】
また、もう一つの理由として、現像ローラの弾性層が高硬度のウレタンゴムで形成されているため、現像ローラと規制ブレードの間を通過するトナーに大きな機械的ストレスが作用し、その結果、トナーが潰れやすくなり、現像ローラの表面への固着、さらにはフィルミングを生じやすくなることが考えられる。
【０００８】
これらの問題点は、プリンタの処理速度の高速化が進むにつれて、より顕著になっている。
【０００９】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、濃度むらを抑制し、良好な印刷を可能にする現像装置、画像形成装置および現像剤担持体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る現像装置は、静電潜像担持体に現像剤を付着させる現像剤担持体と、現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材とを備える。現像剤担持体は、導電性を有するシャフトと、シャフトの外周面に形成され、イオン導電剤または電子導電剤を含有する導電性ウレタンゴムで構成された弾性層と、弾性層の表面を、ストラクチャの発達していないカーボンブラックおよびイソシアネート基含有物質を含浸させて改質してなる表面改質層とを有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、弾性層の表面改質処理に用いるストラクチャの発達していないカーボンブラックが、安定した導電性を発現することにより、濃度むらを抑制し、良好な印刷画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の基本構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における現像装置を含むプロセスユニットの基本構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における現像装置の現像ローラを示す斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における現像装置の現像ローラの残留電位の測定方法を示す模式図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における画像むらの評価方法を説明するための模式図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における実施例および比較例の現像ローラの各測定結果および印刷試験の結果を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態における実施例および比較例の現像ローラの各測定結果および印刷試験の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の実施の形態．
図１は、本発明の第１の実施の形態における画像形成装置１０の基本構成を示す図である。図１において、画像形成装置１０は、ブラック、イエロー、マゼンタおよびシアンの画像を形成するためのプロセスユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃを備えている。プロセスユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃは、画像形成ユニットあるいは感光体ドラムユニットとも称される。プロセスユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃは、画像形成装置１０内に規定される用紙Ｐ（媒体）の搬送路に沿って、ここでは水平方向において左側から右側に一列に配列されている。
【００１４】
図２は、プロセスユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃの構成を示す図である。各プロセスユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃの構成は、使用するトナーを除いて共通であるため、ここではプロセスユニット１として説明する。
【００１５】
プロセスユニット１は、ユニット本体１２に対してトナーカートリッジ１８（現像剤容器）が着脱可能に取り付けられたものである。プロセスユニット１は、ユニット本体１２内に、静電像担持体としての感光体ドラム１１を備えている。感光体ドラム１１は、図中時計回り方向に一定速度で回転し、感光体ドラム１１の上側に対向配置された露光手段としてのＬＥＤヘッド１９（図示しない上部カバーに取り付けられている）の光照射により、表面に静電潜像が形成される。
【００１６】
プロセスユニット１は、さらに、感光体ドラム１１の表面を均一に露光する帯電手段としての帯電ローラ１５と、上記のＬＥＤヘッド１９により感光体ドラム１１の表面に形成された静電潜像を現像する現像剤担持体としての現像ローラ１３とを備えている。プロセスユニット１は、さらに、現像ローラ１３にトナー（現像剤）を供給する現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ１４と、現像ローラ１３の表面のトナー層の厚さを規制する規制ブレード１６とを備える。現像ローラ１３、トナー供給ローラ１４および規制ブレード１６が収容された空間には、トナーカートリッジ１８からのトナーが補給される。
【００１７】
プロセスユニット１は、さらに、感光体ドラム１１に残存するトナー（転写残トナー）を掻き落とすクリーニングブレード１７と、掻き落とされた廃トナーを収容する収容スペースとを備えている。収容スペースに収容された廃トナーは、図示しない廃トナー回収器に搬送される。
【００１８】
感光体ドラム１１、現像ローラ１３および供給ローラ１４は、図示しない駆動モータの動力により、それぞれ矢印で示す方向に回転する。また、帯電ローラ１５は、感光体ドラム１１に従動して回転する。
【００１９】
なお、プロセスユニット１において、感光体ドラム１１に形成された静電潜像を現像するために必要な、現像ローラ１３、トナー供給ローラ１４および規制ブレード１６を含む構成を、「現像装置」と称する。
【００２０】
図１において、上記の搬送路を挟んでプロセスユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃと反対の側には、転写ユニット２０が配置されている。転写ユニット２０は、各プロセスユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃの感光体ドラム１１に対向配置された４つの転写ローラ２２と、各感光体ドラム１１と各転写ローラ２２との間を通過するように設けられた搬送ベルト２１と、この搬送ベルト２１が張架されたローラ群（ローラ２３，２４，２５，２６）とを有している。ローラ２３は、図示しない駆動モータの動力により回転し、搬送ベルト２１を図中矢印で示す方向に移動させる。
【００２１】
転写ユニット２０の下方には、用紙Ｐ（媒体）を収容するカセット３１が配置されている。カセット３１の上側に隣接して、カセット３１内に収容された用紙Ｐを一枚ずつ繰り出して搬送路に送り出す給紙ローラ３２が配置されている。さらに、給紙ローラ３２によって繰り出された用紙Ｐをプロセスユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃに向けて搬送する搬送ローラ群３３と、用紙Ｐの斜行（スキュー）を矯正してプロセスユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃに搬送するレジストローラ対３４とが配置されている。
【００２２】
用紙Ｐの搬送路に沿ってプロセスユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃの下流側には、定着ローラ３５ａと加圧ローラ３５ｂとを備えた定着装置３５が配置されている。また、定着装置３５のさらに下流側には、定着装置３５から排出された用紙を載置する排紙トレイ３６が配置されている。
【００２３】
このように構成された画像形成装置の基本的な動作は、以下のとおりである。
各プロセスユニット１（図２）では、帯電ローラ１５によって感光体ドラム１１の表面が一様に帯電され、各色の画像データに基づいてＬＥＤヘッド１９が感光体ドラム１１の表面を露光することにより、感光体ドラム１１の表面に静電潜像が形成される。感光体ドラム１１の表面の静電潜像は、現像ローラ１３によって現像されてトナー像となる。
【００２４】
一方、カセット３１に収容された用紙Ｐは、給紙ローラ対３２により一枚ずつ繰り出され、搬送ローラ群３３およびレジストローラ対３４により、プロセスユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃおよび転写ユニット２０に搬送される。用紙Ｐは、搬送ベルト２１に吸着保持されて搬送され、プロセスユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃを通過する。
【００２５】
用紙Ｐが、搬送ベルト２１に搬送されてプロセスユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃを通過する際、各感光体ドラム１１の表面に形成された各色のトナー像が、各転写ローラ２２の作用により、用紙Ｐの表面に順次転写される。これにより、用紙Ｐの表面にカラーのトナー像が転写される。このとき、トナー像は、弱い静電気力だけで用紙Ｐに付着している。
【００２６】
トナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置３５に搬送される。トナー像は、定着ローラ３５ａと加圧ローラ３５ｂとの間で高温に加熱されて溶融し、圧接により用紙Ｐに定着する。そののち、用紙Ｐは、定着装置３５から排出され、排紙トレイ３６に載置される。
【００２７】
次に、本発明の第１の実施の形態における現像装置の詳細について説明する。
【００２８】
トナー（現像剤）は、平均粒径が５．５μｍの非磁性一成分の負帯電性粉砕トナーであり、樹脂成分としてポリエステル樹脂を用いたものである。飽和帯電量は、−４４μＣ／ｇである。なお、飽和帯電量は、トナー４重量％と、シリコーンコートフェライトキャリア（関東電化工業株式会社製、平均粒子径９０μｍ）９６重量％とを１分間ボールミルで混合し、吸引式小型帯電量測定装置“Ｑ／Ｍ ＭＥＴＥＲ ＭＯＤＥＬ ２１０ＨＳ”（トレック株式会社製）を用いて測定した。
【００２９】
規制ブレード１６は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）で構成された厚さ０．０８ｍｍの板状部材である。規制ブレード１６の、現像ローラ１３との接触部は曲げ加工されており、曲げ部の曲率半径Ｒは０．５ｍｍであり、接触面の十点平均粗さはＲｚ＝０．６μｍである。
【００３０】
図３は、現像ローラ１３の構成を示す斜視図である。現像ローラ１３は、導電性シャフト１３１の外周面に半導電性の弾性層１３２を形成し、その表面に表面改質層１３３を形成したものである。ここでは、導電性シャフト１３１の外径は１０ｍｍであり、現像ローラ１３の外径は１６ｍｍである。
【００３１】
弾性層１３２は、ウレタンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、シリコーンゴムなどで構成することができるが、本実施の形態ではウレタンゴムを用いる。弾性層１３２に導電性を付与するための導電性付与剤としては、電子導電剤（カーボンブラック、導電性フイラーなど）またはイオン導電剤を用いることができるが、本実施の形態では、イオン導電剤（過塩素酸リチウム）を用いる。
【００３２】
表面改質層１３３は、トナーの帯電性を向上することができ、かつ、感光体ドラム１１と化学的に反応してドラム汚染が発生することがないように、弾性層１３２をイソシアネート基含有化合物の溶剤に浸漬し、弾性層１３２の表層部分のみを改質処理することにより形成したものである。
【００３３】
表面改質処理は、弾性層１３２の表面に被覆層を形成させる処理とは異なるものであり、弾性層１３２を改質処理液に所定時間浸漬する、または、改質処理液を弾性層１３２に塗布するか若しくはスプレー塗布するといった方法により、改質処理液を表層部分に浸透させることを意味する。
【００３４】
次に、現像ローラ１１の製造方法について説明する。
ウレタンゴム製の弾性層１３２は、ハードセグメントであるポリイソシアネート、ソフトセグメントである長鎖ポリオール、鎖延長剤、架橋剤などを反応させることによって得られる。ポリイソシアネートには、芳香族ポリイソシアネートおよび脂肪族ポリイソシアネートがある。芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンイソシアネート（ＭＤＩ）、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、トリジンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネートなどを用いることができる。脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、ヒキサメチレンイソシアネート（ＨＤＩ）、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、テトラメチルヘキサメチレンジイソシアネートなどを用いることができる。
【００３５】
一方、長鎖ポリオールには、ポリエーテル系ポリオールおよびポリエステル系ポリオールがある。ポリエーテル系ポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、エチレンジアミン、ジエチルトリアミン、トリレンジアミンなどのアミン類、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなどを用いることができる。ポリエステル系ポリオールとしては、例えば、低分子ポリオール、ポリカプラクトン、ポリカーボネートポリオールなどを用いることができる。
【００３６】
鎖延長剤は、分子量が３００未満の分子内に２個以上の活性水素を有する化合物であり、例えば、ポリオール、ポリアミン、アミノアルコール、水、尿素などを用いることができる。架橋剤は、ハードセグメント間の架橋を行い、樹脂を三次元構造化する働きを有するものであり、例えば、有機イソシアネートをイソシアヌレート化して多量化させたもの、またはアミン樹脂などの樹脂系架橋剤を用いることができる。
【００３７】
導電性付与剤は、電子伝導を発現する材料として、導電性の高いカーボンブラック、例えば、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラックなどを用いることができる。また、イオン導電を発現する材料（イオン導電剤）として、アルカリ金属塩に属するナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩などが使用できるが、特にリチウム塩が好ましい。具体的には、ハロゲン酸素酸塩、過ハロゲン酸素酸塩、チオシアン酸塩、リン酸塩などが例示されるが、特に過ハロゲン塩素酸素酸塩が好ましく、さらに過塩素酸リチウムが好ましい。
【００３８】
表面改質層１３３は、イソシアネート基含有化合物を含む溶液を改質処理液としてまず調製し、弾性体１３２をその改質処理液内に浸漬し、次いで加熱処理をする方法、或いは、改質処理液を弾性体表面に塗布し、次いで加熱する方法などにより形成される。弾性体表面への塗布手段としては、例えば、スプレーコート法、ロールコート法などがある。
【００３９】
改質処理液としては、イソシアネート基含有化合物を有機溶媒に溶解させたもの、イソシアネート基含有化合物とポリオールとを有機溶媒に溶解させたもの、それらの溶液にポリウレタン形成反応に際して常用される助剤、導電性付与剤などを添加した溶液などがある。イソシアネート基含有化合物は、上述したイソシアネート化合物から選択することができる。また、ポリオールは、前述したポリオールから選択することができる。また、シロキサン結合を有するものも使用することができる。有機溶媒としては、非プロトン性極性溶媒が好ましく、特に酢酸エチル、ジメチルホルムアミドあるいはそれらの混合物が好ましい。
【００４０】
改質処理液に添加する導電性付与剤は、電子導電材料であるカーボンブラックを用いる。ここで、本実施の形態では、ストラクチャの発達していない、導電性の低いカーボンブラックを用いる。このようなカーボンブラックとしては、ファーネスブラックまたはチャネルブラックが適しており、一次粒子径が１５〜４０μｍ、ＢＥＴ（Brunauer, Emmett and Teller）法による比表面積が５０〜３００ｍ２／ｇ（より好ましくは、後述するように５５〜１３０ｍ２／ｇ）、ＤＢＰ（ジブチルフタレート）吸油量が４０〜１５０ｍｌ／１００ｇの範囲にあるものが好ましい。
【００４１】
このようなカーボッブラックの具体例としては、Ｎｏ．２３００、Ｎｏ．９００、ＭＣＦ８８、Ｎｏ．３３、Ｎｏ．４４、Ｎｏ．４７、Ｎｏ．５２、ＭＡ７、ＭＡ８、Ｎｏ．２２００Ｂ（以上、三菱化学株式会社製）、ＲＡＶＥＮ１２５５（コロンビアンカーボン社製）、ＲＥＧＡＬ４００Ｒ、ＲＥＧＡＬ３３０Ｒ、ＲＥＧＡＬ６６０Ｒ、ＭＯＧＵＬ−Ｌ（以上、キャボット式製）、Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ ＦＷ１、Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ ＦＷ１８、Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ Ｓ１７０、Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ Ｓ１５０、Ｐｒｉｎｔｅｘ ３５、Ｐｒｉｎｔｅｘ Ｕ（以上、デグッサ社製）などが挙げられる。
【００４２】
以下、本実施の形態における各実施例の現像ローラ１３、および、これに対する各比較例の現像ローラ１３を用いた印刷試験について説明する。なお、ここでは、便宜上、各実施例の現像ローラだけでなく、比較例の現像ローラについても「現像ローラ１３」として説明する。まず、現像ローラ１３の作製方法について、説明する。
【００４３】
＜現像ローラの弾性層の形成＞
ポリエーテル系ポリオール（ＧＰ−３０００、三洋化成工業株式会社製）１００重量部に、イオン導電剤としての過塩素酸リチウム０．５重量部添加して攪拌分散させ、８０℃に調整した後、減圧下にて６時間、脱泡および脱水を行ってＡ液を得た。一方、プレポリマー（アジプレンＬ１００、ユニロイヤルケミカル社製）７０重量部に、イソシアネート（コロネートＣ−ＨＸ、日本ポリウレタン工業株式会社製）２０重量部を添加・混合し、８０℃に調整してＢ液を得た。
【００４４】
このＡ液とＢ液とを混合し、１１０℃に予熱された内径２０ｍｍの鉄製パイプ金型に注入した。このパイプ金型には、予め、直径１０ｍｍのシャフト１３１が中央に配置され、内壁面に密着するようにポリプロピレン製押し出しチューブ（外径２０ｍｍ）が挿入されている。上記のＡ液とＢ液との混合物を、当該パイプ金型に注入して１１０℃で１２０分間加熱し、両端部を除くシャフト１３１の表面に導電性ポリウレタン層が形成された成形体ロールを得た。続いて、この成形体ローラを、外径を１６ｍｍまで粗研磨し、さらに、フィニッシャー研磨により表面粗さ（ＪＩＳ１０点粗さＲｚ）を８μｍとした。
【００４５】
＜改質処理液の調整＞
酢酸エチル１００重量部に、カーボンブラック（ＭＡ７、三菱化学株式会社製、比表面積１３０ｍ２／ｇ）１０重量部およびイソシアネート化合物（ＭＤＩ）２０重量部を添加し、混合して溶解させ、改質処理液を作製した。
【００４６】
＜ローラの表面改質処理＞
上記の改質処理液を２３℃に保持した状態で、上述した研磨後のローラを３０秒間浸漬し、そののち、１２０℃に保持したオーブンで１時間加熱することにより、弾性層１３２の表面に表面改質層１３３が形成された実施例１の現像ローラ１３を得た。
【００４７】
実施例２．
弾性層１３２のイソシアネート（コロネートＣ−ＨＸ、日本ポリウレタン株式会社製）の添加量を、２０重量部から２３重量部に変更し、それ以外は実施例１と同様の方法により、実施例２の現像ローラ１３を得た。
【００４８】
実施例３．
弾性層１３２のイソシアネート（コロネートＣ−ＨＸ、日本ポリウレタン株式会社製）の添加量を、２０重量部から３４重量部に変更し、それ以外は実施例１と同様の方法により、実施例３の現像ローラ１３を得た。
【００４９】
実施例４．
改質処理液に添加するカーボンブラック（ＭＡ７、三菱化学株式会社製、比表面積１３０ｍ２／ｇ）１０重量部を、カーボンブラック（ＭＡ３３、三菱化学株式会社製、比表面積８５ｍ２／ｇ）１０重量部に変更して表面改質層１３３を形成し、それ以外は、実施例３と同様の方法により、実施例４の現像ローラ１３を得た。
【００５０】
実施例５．
改質処理液に添加するカーボンブラック（ＭＡ７、三菱化学株式会社製、比表面積１３０ｍ２／ｇ）１０重量部を、カーボンブラック（ＭＡ２５、三菱化学株式会社製、比表面積５５ｍ２／ｇ）１０重量部に変更して表面改質層１３３を形成し、それ以外は、実施例３と同様の方法により、実施例５の現像ローラ１３を得た。
【００５１】
実施例６．
改質処理液に、実施例５のカーボンブラック（ＭＡ２５、三菱化学株式会社製、比表面積５５ｍ２／ｇ）１０重量部に加えて、カーボンブラック（アセチレンブラック：トーカブラック＃５５００、東海カーボン株式会社製、比表面積２２５ｍ２／ｇ）１０重量部を添加して表面改質層１３３を形成し、それ以外は、実施例３と同様の方法により、実施例６の現像ローラ１３を得た。
【００５２】
比較例１．
改質処理液に添加するカーボンブラック（ＭＡ７、三菱化学株式会社製、比表面積１３０ｍ２／ｇ）１０重量部を、カーボンブラック（アセチレンブラック：トーカブラック＃５５００、東海カーボン株式会社製、比表面積２２５ｍ２／ｇ）１０重量部に変更して表面改質層を作製し、それ以外は、実施例３と同様の方法により、比較例１の現像ローラ１３を得た。
【００５３】
比較例２．
弾性層１３２のイソシアネート（コロネートＣ−ＨＸ、日本ポリウレタン株式会社製）の添加量を、３４重量部から３８重量部に変更し、それ以外は、実施例３と同様の方法により、比較例２の現像ローラ１３を得た。
【００５４】
比較例３．
弾性層１３２のイソシアネート（コロネートＣ−ＨＸ、日本ポリウレタン株式会社製）の添加量を、３４重量部から２０重量部に変更し、それ以外は、実施例３と同様の方法により、比較例３の現像ローラ１３を得た。
【００５５】
このようにして作成した実施例１〜６および比較例１〜３の現像ローラ１３について、以下のように表面硬度および残留電位を測定した。
【００５６】
現像ローラ１３の表面硬度（マイクロゴム硬度：ＭＤ−１硬度）は、高分子計器株式会社製のマイクロゴム硬度計ＭＤ−１のＡタイプを用いて自動計測し、最大値（ピークホールド値）を読み取った。
【００５７】
現像ローラ１３の残留電位は、ＱＥＡ社製の誘電緩和解析システムＤＲＡ−２０００を用いて自動計測した。具体的には、図４に示すように、コロナ放電器４１および表面電位計４２を備えた計測ヘッド４０を、現像ローラ１３に１ｍｍの間隔（Ｃ）で対向させ、ガイド４３に沿って現像ローラ１３の長手方向に移動とする。計測ヘッド４０のコロナ放電器４１の放電により現像ローラ１３の所定位置の表面を帯電させ、その０．１秒後に、（計測ヘッド４０を移動させることにより）当該位置の電位（残留電位）を表面電位計４２で計測する。残留電位の値が大きいほど、電荷が蓄積し易く、誘電的性質が強い。
【００５８】
さらに、実施例１〜６および比較例１〜３の現像ローラ１３を用いて、印刷試験を行った。
【００５９】
印刷試験は、光学ＬＥＤ方式カラー電子写真プリンタ（図１に示した画像形成装置１０）のＭＩＣＲＯＬＩＮＥ５９００ｄｎ（解像度６００ＤＰＩ、株式会社沖データ製）を用いて行った。現像剤としては、平均粒径５．５μｍの非磁性一成分の負帯電性粉砕トナーを用いた。印字環境は、温度２３℃、相対湿度４５％ＲＨとし、用紙Ｐとして普通紙を用い、０．３％濃度のベタ画像を１万枚連続して印刷した。
【００６０】
１万枚の連続印刷後、画像濃度むらの評価のため、１００％濃度の部分および０％濃度の部分を含む図５（Ａ）の評価用パターンを印刷した。図５（Ａ）において、縦方向（Ｙ方向）が用紙Ｐの搬送方向と一致し、横方向（Ｘ方向）が用紙Ｐの幅方向と一致するものとする。評価用パターンは、１００％濃度の部分がＹ方向のほぼ全域（周縁部を除く）に亘って連続する第１のパターン部分と、１００％濃度の部分がＹ方向の途中（中央部）まで連続し、その後は０％濃度の部分が連続する第２のパターン部分とを、Ｘ方向に交互に設けたものである。なお、図示の便宜上、図５（Ａ）には、１００％濃度の部分を斜線のハッチングで示している。
【００６１】
現像ローラ１３にトナーが固着した場合（フィルミングに発展した場合も含む）、図５（Ｂ）に示すように、パターンのＹ方向先端から現像ローラ１３の外周長（円周）に相当する距離Ｌだけ離れた位置よりも後方（図５（Ｂ）では点のハッチングで示す領域）で、濃度低下が生じる。そこで、ここでは、第１および第２のパターン部分において、用紙中央よりも後方の位置Ｐ１，Ｐ２において、分光色彩濃度計Ｘ−Ｒｉｔｅ５２８（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）を用いて濃度を測定した。位置Ｐ１，Ｐ２の濃度差が０．０５未満の場合には、評価結果を○（良好）とし、０．０５以上の場合には、評価結果を×（不良）とした。
【００６２】
また、上記の連続印刷および評価パターンの印刷が完了した後、カラー電子写真プリンタを印刷動作を行わずに長期間放置し、その後、現像ローラ１３の弾性層１３２の表面を観察し、規制ブレード１６のニップ痕（凹部）の有無を調べた。
【００６３】
実施例１〜６および比較例１〜３の現像ローラ１３の各測定結果、また、これらの現像ローラ１３を用いた印刷試験の結果を、図６に示す。
【００６４】
実施例１〜６．
実施例１〜６の現像ローラ１３の残留電位は、初期段階（連続印刷前）で１〜８Ｖ、連続印刷後で５〜１０Ｖと低く、現像ローラ１３へのトナーの電気的な吸着を抑制することができた。また、ＭＤ−１硬度は、４０〜５５°と低く、トナーに作用する機械的ストレスを低減することができた。
【００６５】
また、評価用パターン（図５）を用いた画像濃度むらの評価結果は、いずれも○（良好）であった。すなわち、初期段階から連続印刷後に至るまで、現像ローラ１３の表面へのトナーの固着が生じることがなく、濃度むらの無い画像が得られた。
【００６６】
このような結果が得られたのは、現像ローラ１３の表面改質層１３３で用いた、ストラクチャが発達していないカーボンブラックＭＡ７、ＭＡ３３、ＭＡ２５（ファーネスブラック、比表面積５５〜１３０ｍ２／ｇ）が、初期段階から連続印刷後に至るまで、安定した導電性を発現できたためと考えられる。
【００６７】
また、実施例６では、表面改質層１３３に２種のカーボンブラックを使用しているが、そのうちの一つが、ストラクチャが発達していないカーボンブラック（ＭＡ２５）であるため、初期段階から連続印刷後に至るまで、安定した導電性を発現でき、濃度むらの無い良好な画像が得られたものと考えられる。
【００６８】
比較例１．
比較例１では、現像ローラ１３のＭＤ−１硬度は５５°と低く、トナーに作用する機械的ストレスを低減することができた。しかしながら、残留電位は、初期段階では２Ｖであったが、連続印刷後は３５Ｖと高くなり、また、画像濃度むらの評価結果は×（不良）であった。これは、ストラクチャの発達したカーボンブラック（アセチレンブラック、比表面積２２５ｍ２／ｇ）を用いたため、ストラクチャの破壊に伴って導電性が劣化し、これにより現像ローラ１３へのトナーの電気的な吸着が促進され、その結果、現像ローラ１３の表面へのトナー固着が生じ、画像濃度むらが生じたものと考えられる。
【００６９】
比較例２．
比較例２の現像ローラ１３の残留電位は、初期段階で５Ｖ、連続印刷後で６Ｖと低く、現像ローラ１３へのトナーの電気的な吸着を低減させることができた。しかしながら、ＭＤ−１硬度は５７°と高く、また、画像濃度むらの評価結果は×（不良）であった。これは、現像ローラ１３の表面硬度が高いことから、トナーに作用する機械的ストレスが増加し、トナーの潰れなどに伴って現像ローラ１３の表面へのトナー固着が発生し、画像濃度むらにつながったものと考えられる。
【００７０】
比較例３．
比較例３の現像ローラ１３の残留電位は、初期段階で４Ｖ、連続印刷後で５Ｖと低く、現像ローラ１３へのトナーの電気的な吸着を低減させることができた。また、ＭＤ−１硬度は、３０°と低く、トナーに作用する機械的ストレスを低減することができた。また、画像濃度むらの評価結果は、○（良好）であった。しかしながら、比較例３の現像ローラ１３は、印刷動作のない状態で長時間放置された場合に、規制ブレード１６と接触していた外周部分（弾性層１３２）に凹みが発生し、その後に印刷を行うと、画像に現像ローラ１３の周期に対応する筋模様が発生した。これは、現像ローラ１３の弾性層１３２の表面硬度が低いことにより、圧縮永久歪みが不十分であったためと考えられる。
【００７１】
以上説明したように、本実施の形態における現像ローラ１３は、表面改質処理で用いたストラクチャの発達していないカーボンブラックが、初期段階から連続印刷後に至るまでの間、安定した導電性を発現することにより、残留電荷を１〜１０Ｖの範囲内に抑えることができ、現像ローラ１３へのトナーの電気的な吸着を抑制することができる。
【００７２】
また、現像ローラ１３の弾性層１３２のＭＤ−１硬度を４０〜５５°とすることにより、弾性層（ゴム）自体の圧縮永久歪み特性を損なうことなく、かつトナーに作用する機械的ストレスを低減させることができる。
【００７３】
このように、現像ローラ１３へのトナーの電気的な吸着を抑制し、さらにトナーに作用する機械的ストレスを低減させることにより、現像ローラ１３の表面へのトナーの固着（さらには、トナーの固着の進行によるフィルミング）を防止し、濃度むらの無い良好な印刷画像を得ることができる。
【００７４】
第２の実施の形態．
上述した第１の実施の形態では、現像ローラ１３の弾性層１３２に、イオン導電剤としての過塩素酸リチウムを含有させていた。これに対し、第２の実施の形態では、現像ローラ１３の弾性層１３２に、電子導電剤としての導電性カーボンブラックを含有させている。第２の実施の形態の他の構成要素は、第１の実施の形態と同様である。
【００７５】
まず、本実施の形態における実施例の現像ローラ１３、および、これに対する比較例の現像ローラ１３の作製方法について説明する。
【００７６】
実施例７．
現像ローラ１３の弾性層１３２の形成に際して、イオン導電剤としての過塩素酸リチウムの代わりに、電子導電剤としての導電性カーボンブラック（トーカブラック＃５５００、東海カーボン株式会社製）を５重量部添加し、それ以外は、実施例１と同様の方法により弾性層１３２を形成した。さらに、実施例１と同様の方法により改質処理液を調整し、実施例１と同様の方法により表面改質処理を行い、実施例７の現像ローラ１３を得た。
【００７７】
実施例８．
弾性層１３２のイソシアネート（コロネートＣ−ＨＸ、日本ポリウレタン株式会社製）の添加量を、２０重量部から２３重量部に変更し、それ以外は実施例７と同様の方法により、実施例８の現像ローラ１３を得た。
【００７８】
実施例９．
弾性層１３２のイソシアネート（コロネートＣ−ＨＸ、日本ポリウレタン株式会社製）の添加量を、２０重量部から３０重量部に変更し、それ以外は、実施例７と同様の方法により、実施例８の現像ローラ１３を得た。
【００７９】
実施例１０．
改質処理液に添加するカーボンブラック（ＭＡ７、三菱化学株式会社製、比表面積１３０ｍ２／ｇ）１０重量部を、カーボンブラック（ＭＡ３３、三菱化学株式会社製、比表面積８５ｍ２／ｇ）１０重量部に変更して表面改質層１３３を形成し、それ以外は、実施例７と同様の方法により、実施例１０の現像ローラ１３を得た。
【００８０】
実施例１１．
改質処理液に添加するカーボンブラック（ＭＡ７、三菱化学株式会社製、比表面積１３０ｍ２／ｇ）１０重量部を、カーボンブラック（ＭＡ２５、三菱化学株式会社製、比表面積５５ｍ２／ｇ）１０重量部に変更して、実施例７と同様の方法により、実施例１１の現像ローラ１３を得た。
【００８１】
実施例１２．
改質処理液に、実施例５のカーボンブラック（ＭＡ２５、三菱化学株式会社製、比表面積５５ｍ２／ｇ）１０重量部に加えて、カーボンブラック（アセチレンブラック：トーカブラック＃５５００、東海カーボン株式会社製、比表面積２２５ｍ２／ｇ）１０重量部を添加して表面改質層１３３を形成し、それ以外は、実施例３と同様の方法により、実施例１２の現像ローラ１３を得た。
【００８２】
比較例４．
改質処理液に添加するカーボンブラック（ＭＡ７、三菱化学株式会社製、比表面積１３０ｍ２／ｇ）１０重量部を、カーボンブラック（アセチレンブラック：トーカブラック＃５５００、東海カーボン株式会社製、比表面積２２５ｍｍ２／ｇ）１０重量部に変更して表面改質層を形成し、それ以外は、実施例７と同様の方法により、比較例４の現像ローラを得た。
【００８３】
比較例５．
弾性層１３２のイソシアネート（コロネートＣ−ＨＸ、日本ポリウレタン株式会社製）の添加量を、２０重量部から３５重量部に変更し、それ以外は、実施例７と同様の方法により、比較例５の現像ローラ１３を得た。
【００８４】
比較例６．
弾性層１３２のイソシアネート（コロネートＣ−ＨＸ、日本ポリウレタン株式会社製）の添加量を、２０重量部から１８重量部に変更し、それ以外は、実施例７と同様の方法により、比較例６の現像ローラ１３を得た。
【００８５】
以上のように作製した実施例７〜１２および比較例４〜６の現像ローラについて、第１の実施の形態で説明したように、各測定および印刷試験を行った。測定結果および試験結果を、図７に示す。
【００８６】
実施例７〜１２．
実施例７〜１２の現像ローラ１３の残留電位は、初期段階で１〜７Ｖ、連続印刷後で５〜１０Ｖと低く、現像ローラ１３へのトナーの電気的な吸着を抑制することができた。また、ＭＤ−１硬度は４０〜５５°と低く、トナーに作用する機械的ストレスを低減することができた。また、評価用パターン（図５）を用いた濃度むらの評価結果は、いずれも○（良好）であった。
【００８７】
これは、現像ローラ１３の表面改質層１３３で用いた、ストラクチャが発達してないカーボンブラックＭＡ７、ＭＡ３３、ＭＡ２５（ファーネスブラック、比表面積５５〜１３０ｍ２／ｇ）が、初期段階から連続印刷後に至るまで、安定した導電性を発現できたためと考えられる。
【００８８】
また、実施例１２では、表面改質層１３３に２種のカーボンブラックを使用しているが、そのうちの一つが、ストラクチャが発達していないカーボンブラック（ＭＡ２５）であるため、初期段階から連続印刷後に至るまで、安定した導電性を発現でき、濃度むらの無い良好な画像が得られたものと考えられる。
【００８９】
比較例４．
比較例４では、現像ローラ１３のＭＤ−１硬度は５５°と低く、トナーに作用する機械的ストレスを低減することができた。しかしながら、残留電位は、初期段階で３Ｖであったが、連続印刷後では４１Ｖと高くなった。また、画像濃度ムラの評価結果は×（不良）であった。これは、ストラクチャの発達したカーボンブラックを用いたため、ストラクチャの破壊に伴って導電性が劣化し、現像ローラ１３へのトナーの電気的な吸着が促進され、その結果、現像ローラ１３の表面へのトナー固着が生じ、画像濃度むらが生じたためと考えられる。
【００９０】
比較例５．
比較例５の現像ローラ１３の残留電位は、初期段階で４Ｖ、連続印刷後で６Ｖと低く、現像ローラ１３へのトナーの電気的な吸着を低減させることができた。しかしながら、ＭＤ−１硬度は６０°と高く、また、画像濃度ムラの評価結果は×（不良）であった。これは、現像ローラ１３の表面硬度が高いことから、トナーに作用する機械的ストレスが増加し、トナーの潰れなどに伴って現像ローラ１３の表面へのトナー固着が発生し、画像濃度むらにつながったためと考えられる。
【００９１】
比較例６．
比較例６の現像ローラ１３の残留電位は、初期段階で４Ｖ、連続印刷後で７Ｖと低く、現像ローラ１３へのトナーの電気的な吸着を低減させることができた。また、ＭＤ−１硬度は３５°と低く、トナーに作用する機械的ストレスを低減することができた。また、画像濃度むらの評価結果は○（良好）であった。しかしながら、比較例６の現像ローラ１３は、印刷動作のない状態で長時間放置された場合に、規制ブレード１６と接触していた外周部分（弾性層１３２）に凹みが発生し、その後に印刷を行うと、画像に現像ローラ１３の周期に対応する筋模様が発生した。これは、現像ローラ１３の弾性層１３２の表面硬度が低いことにより、圧縮永久歪みが不十分であったためと考えられる。
【００９２】
以上の結果から、本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様、現像ローラ１３の表面改質処理で用いたストラクチャの発達していないカーボンブラックが、初期段階から連続印刷後に至るまでの間、安定した導電性を発現することにより、残留電荷を１〜１０Ｖの範囲内に抑えることができ、現像ローラ１３へのトナーの電気的な吸着を抑制することができる。
【００９３】
また、現像ローラ１３の弾性層１３２のＭＤ−１硬度を４０〜５５°とすることにより、弾性層（ゴム）自体の圧縮永久歪み特性を損なうことなく、かつトナーに作用する機械的ストレスを低減させることができる。
【００９４】
このように、現像ローラ１３へのトナーの電気的な吸着を抑制し、さらにトナーに作用する機械的ストレスを低減させることにより、現像ローラ１３の表面へのトナーの固着（さらには、トナーの固着の進行によるフィルミング）を防止し、濃度むらの無い良好な印刷画像を得ることができる。
【符号の説明】
【００９５】
１，１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ プロセスユニット、 １０ 画像形成装置、 １１ 感光体ドラム（静電潜像担持体）、 １２ ユニット本体、 １３ 現像ローラ（現像剤担持体）、 １４ トナー供給ローラ（現像剤供給部材）、 １５ 帯電ローラ、 １７ クリーニングブレード、 １８ トナーカートリッジ、 １９ ＬＥＤヘッド、 ２０ 転写ユニット、 ２１ 搬送ベルト、 ２２ 転写ローラ、 ３１ カセット、 ３２ 給紙ローラ対、 ３４ レジストローラ対、 ３５ 定着装置、 ４０ 計測ヘッド、 ４１ コロナ放電器、 ４２ 表面電位計、 １３１ 導電性シャフト（シャフト）、 １３２ 弾性層、 １３３ 表面改質層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像担持体に現像剤を付着させる現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材とを備え、
前記現像剤担持体は、
導電性を有するシャフトと、
前記シャフトの外周面に形成され、イオン導電剤または電子導電剤を含有する導電性ウレタンゴムで構成された弾性層と、
前記弾性層の表面を、ストラクチャの発達していないカーボンブラックおよびイソシアネート基含有物質を含浸させて改質してなる表面改質層と
を有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体の外周面におけるマイクロゴム硬度が、４０〜５５°の範囲にあ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残留電位が、１Ｖ〜１０Ｖの範囲にあることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記ストラクチャの発達していないカーボンブラックは、ＢＥＴ法による比表面積が５５〜１３０ｍ２／ｇの範囲にあることを特徴とする請求項１から３までの何れか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記弾性層は、前記電子導電剤としてカーボンブラックを含有することを特徴とする請求項１から４までの何れか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
請求項１から５までの何れか１項に記載の現像装置を用いた画像形成装置。
【請求項１】
静電潜像担持体に現像剤を付着させる現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材とを備え、
前記現像剤担持体は、
導電性を有するシャフトと、
前記シャフトの外周面に形成され、イオン導電剤または電子導電剤を含有する導電性ウレタンゴムで構成された弾性層と、
前記弾性層の表面を、ストラクチャの発達していないカーボンブラックおよびイソシアネート基含有物質を含浸させて改質してなる表面改質層と
を有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体の外周面におけるマイクロゴム硬度が、４０〜５５°の範囲にあ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残留電位が、１Ｖ〜１０Ｖの範囲にあることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記ストラクチャの発達していないカーボンブラックは、ＢＥＴ法による比表面積が５５〜１３０ｍ２／ｇの範囲にあることを特徴とする請求項１から３までの何れか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記弾性層は、前記電子導電剤としてカーボンブラックを含有することを特徴とする請求項１から４までの何れか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
請求項１から５までの何れか１項に記載の現像装置を用いた画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２４２６４６（Ｐ２０１１−２４２６４６Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１５４２７（Ｐ２０１０−１１５４２７）
【出願日】平成２２年５月１９日（２０１０．５．１９）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１９日（２０１０．５．１９）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【Ｆターム（参考）】
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