現像装置及びこれを用いた現像方法
【課題】初期画像において濃度薄やゴーストの発生しない高品位な画像を得るための現像装置及びこれを用いた現像方法を提供すること。
【解決手段】現像剤と、該現像剤を薄膜状に担持可能な現像ローラとを具備し、前記現像剤の表面及び前記現像ローラの表面には、それぞれ金属元素化合物が外添されており、かつ、前記現像剤の表面に外添されている金属元素化合物の少なくとも１種と、前記現像ローラの表面に外添されている金属元素化合物の少なくとも１種とが、同一の金属元素を有する電子写真装置用現像装置により、潜像担持体上に形成された静電潜像を現像する。
【解決手段】現像剤と、該現像剤を薄膜状に担持可能な現像ローラとを具備し、前記現像剤の表面及び前記現像ローラの表面には、それぞれ金属元素化合物が外添されており、かつ、前記現像剤の表面に外添されている金属元素化合物の少なくとも１種と、前記現像ローラの表面に外添されている金属元素化合物の少なくとも１種とが、同一の金属元素を有する電子写真装置用現像装置により、潜像担持体上に形成された静電潜像を現像する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリの受信装置など電子写真装置に組み込まれる感光体を現像処理する現像装置および現像方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いたプリンター等の電子写真装置においては、潜像担持体である感光体が帯電ローラにより均一に帯電され、レーザー等によりその一部の電荷を除去することで静電潜像を形成する。次に、現像容器内の現像剤が、現像剤供給ローラ及び現像剤規制部材により適正電荷で均一に現像剤担持体としての現像ローラ上に塗布され、感光体と現像ローラとの接触部で現像剤の転写が行われ、静電潜像が可視化される（現像）。その後、感光体上の現像剤は、転写ローラにより記録紙に転写され、熱と圧力により定着され、感光体上に残留した現像剤はクリーニングブレードによって除かれ、一連のプロセスが完了する。
【０００３】
このような電子写真装置への高速、高画質の要求が高まるにつれ、特に現像剤や現像ローラに求められる性能が多くなってきている現状がある。現像剤としては、カブリや画像濃度安定のためにその帯電量の向上が課題の１つとなり、例えばチタン酸バリウムなどを含有させる方法により帯電量の向上が図られてきた（特許文献１参照）。また、現像ローラとしても、現像剤の帯電量の向上を目的として、例えば表面層にフタログアナミンなどを添加する方法により、現像ローラの帯電付与能力の向上が図られてきた（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−１０７９９９号公報
【特許文献２】特開２０００−１４７８９９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、そのような状況で、現像剤と現像ローラとの適度な親和性が得られにくく、初期画像（１枚目〜１００枚目程度）における濃度薄や初期に発生するゴーストなどが顕著になっており、高品質な初期画像を得るのが困難になってきている。この現象は特に低温低湿環境（１５℃／１０％ＲＨ）で特に顕著に起こりやすい。
【０００５】
本発明の課題は、初期画像において濃度薄やゴーストの発生しない高品位な画像を得るための現像装置及びこれを用いた現像方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、現像剤と現像ローラの親和性を高め、初期画像における問題点を解決するため精意検討を行った。そして、現像剤表面と現像ローラ表面に同一な金属元素を有する化合物を付着せしめることにより、それらの界面での親和性が非常に向上し、電荷の高すぎる現像剤が生成されないことができることの知見を得て、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、
現像剤と、該現像剤を薄膜状に担持可能な現像ローラとを具備し、静電潜像が形成された潜像担持体に現像剤を供給して該静電潜像を可視化するための電子写真装置用現像装置において、
前記現像ローラは、軸体と、軸体上に設けられた導電性弾性層と、該導電性弾性層の外周に設けられた表面層とを有し、
前記現像剤の表面及び前記現像ローラの表面には、それぞれ金属元素化合物が外添されており、かつ、前記現像剤の表面に外添されている金属元素化合物の少なくとも１種と、前記現像ローラの表面に外添されている金属元素化合物の少なくとも１種とが、同一の金属元素を有することを特徴とする電子写真装置用現像装置に関する。
【０００８】
更に本発明は、上記の電子写真装置用現像装置を用いて、前記現像ローラの表面に前記現像剤を担持させ、該現像ローラを静電潜像が形成された潜像担持体に接触させて該静電潜像を現像することを特徴とする現像方法に関する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、初期画像において濃度薄やゴーストの発生のない高品位な画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明について詳しく説明する。
【００１１】
（現像ローラ）
現像ローラとしては、図１に示すように、良導電性シャフトである軸体１の外周に導電性弾性層２を有し、この導電性弾性層２を表面層３で被覆して形成されたものを用いることができる。
【００１２】
上記軸体１としては、良好な導電性を有し軸体として機能するものであればいずれのものも使用し得るが、通常は、アルミニウム、鉄、ＳＵＳなどの金属製円筒体が用いられる。軸体１の外径は、通常４〜１０ｍｍである。
【００１３】
この軸体１の外周に形成する導電性弾性層２は、基材に電子導電性物質やイオン導電物質などの導電性付与剤を配合し、適切な抵抗領域（体積抵抗率：１０3〜１０10Ω・ｃｍ、好ましくは１０4〜１０8Ω・ｃｍ）に調整したものが用いられる。
【００１４】
上記基材としては、ポリウレタン、天然ゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、シリコーンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、及びこれらの混合物等のエラストマーやフォーム材料が挙げられる。好ましくは、シリコーンゴムまたはＥＰＤＭが用いられる。
【００１５】
電子導電性物質としては、ケッチェンブラックＥＣ、アセチレンブラック等の導電性カーボン；ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン；酸化処理等を施したカラー（インク）用カーボン；銅、銀、ゲルマニウム等の金属または金属酸化物等；が挙げられる。この中で、少量で導電性を制御しやすいカーボンブラック（導電性カーボンやゴム用カーボン）は好ましく用いられる。
【００１６】
イオン導電性物質としては、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウム等の無機イオン性導電物質；変性脂肪族ジメチルアンモニウムエトサルフェート、ステアリルアンモニウムアセテート等の有機イオン性導電物質；などが挙げられる。
【００１７】
電子導電性物質やイオン導電性物質などの導電性付与剤は、導電性弾性層２が所望の抵抗値となる量を用いれば良いが、通常基材１００質量部に対して０．５〜５０質量部、好ましくは１〜３０質量部の範囲で用いられる。
【００１８】
導電性弾性層２は、次のような方法などで形成することができる。
（１）芯金を予め配した成型金型のキャビティ内に得られた上記のような成分を配合した組成物を注入し、加熱して反応硬化または固化させることにより一体的に形成し製造する方法。
（２）予め、上記組成物を用いて別途形成したスラブやブロックから、切削加工等により、チューブ状等の所定の形状、寸法に切り出し、これに芯金を圧入して芯金上に導電性弾性層を製造する方法。
（３）これらの方法を適宜組み合わせた方法。
所望の場合には、さらに、切削や研磨処理などによって所定の外径に調整してもよい。導電性弾性層２の厚さは、通常０．３ｍｍ〜１０ｍｍの厚さで形成することができ、好ましくは１．０ｍｍ〜５．０ｍｍの範囲で形成される。
【００１９】
この導電性弾性層２を被覆する表面層３は、導電性樹脂で形成される。その体積抵抗率は、通常１０3〜１０10Ω・ｃｍ、好ましくは１０4〜１０8Ω・ｃｍに調整される。
【００２０】
上記導電性樹脂を構成する樹脂成分としては、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、イミド樹脂、メラミン樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂等、及びこれらの混合物が挙げられる。ウレタン樹脂は、摩擦により現像剤を帯電する能力が大きく且つ耐摩耗性を有しているので、導電性樹脂を構成する樹脂成分として好ましく用いられる。
【００２１】
上記導電性樹脂は、上記樹脂成分に、導電性を付与するための、電子導電性物質やイオン導電性物質などの導電性付与剤が配合される。また、必要に応じて、現像ローラの表面粗さを調整するための粗し粒子が添加される。
【００２２】
電子導電性物質としては、ケッチェンブラックＥＣ、アセチレンブラック等の導電性カーボン；ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン；酸化処理等を施したカラー（インク）用カーボン；銅、銀、ゲルマニウム等の金属または金属酸化物等；が挙げられる。この中で、少量で導電性を制御しやすいカーボンブラック（導電性カーボンやゴム用カーボン）は好ましく用いられる。
【００２３】
イオン導電性物質としては、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウム等の無機イオン性導電物質；変性脂肪族ジメチルアンモニウムエトサルフェート、ステアリルアンモニウムアセテート、等の有機イオン性導電物質；などが挙げられる。
【００２４】
電子導電性物質やイオン導電性物質などの導電性付与剤は、表面層３が所望の抵抗値となる量を用いれば良いが、通常樹脂成分１００質量部に対して１〜５０質量部の範囲で用いられる。
【００２５】
粗し粒子としては、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、ＳＢＲ、ＣＲ、シリコーンゴム等のゴム粒子；ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド系の熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）等のエラストマー粒子；ＰＭＭＡ、ウレタン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ナフタレン樹脂、フラン樹脂、キシレン樹脂、ジビニルベンゼン重合体、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、ポリアクリロニトリル樹脂等の樹脂粒子；を、単独でまたは２種以上組み合わせて用いることができる。
【００２６】
現像ローラの表面粗さＲｚは、一般的に１〜１５μｍ、好ましくは３〜１０μｍに調整される。なお、このローラの表面粗さＲｚは、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１により測定されるＲｚとする。現像ローラが所望の表面粗さを有するように、粗し粒子の添加量及び粒子径は選択される。通常、粗し粒子の体積平均粒子径は１．０〜３０μｍ、添加量は樹脂成分及び導電性付与剤の合計１００質量部に対して１．０〜５０質量部とされる。
【００２７】
表面層３の形成は、例えば次のような方法で行うことができる。まず、硬化剤もしくは硬化触媒を除いた樹脂成分と導電性付与剤とをボールミル等を用いて混合攪拌する。その後、適時必要に応じ粗し粒子を添加し分散し、硬化剤もしくは硬化触媒を添加して撹拌することで、塗料を得る。得られた塗料を、軸体１の外周に形成された導電性弾性層２の表面にスプレー、ディッピング等の方法で塗布し、乾燥・硬化することで、表面層３を形成することができる。表面層３の厚さは、通常０．５μｍ〜２００μｍの範囲である。
【００２８】
（現像剤）
現像剤としては、非磁性一成分現像剤として使用可能な現像剤を使用することができる。このような現像剤は、例えば重合法または破砕法により得ることができる。
【００２９】
重合法で現像剤を製造する方法としては、重合性単量体及び着色剤を含有する現像剤組成物を水系懸濁液中で重合する方法が挙げられる。
【００３０】
重合性単量体としては、スチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−メトキシスチレン、ｐ−エチルスチレン等のスチレン系単量体；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸２−クロルエチル、アクリル酸フェニル等のアクリル酸エステル類；メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｎ−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル等のメタクリル酸エステル類；アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等のその他の単量体；が挙げられる。これらの単量体は単独でまたは２種以上を混合して使用される。
【００３１】
上記重合性単量体を重合して得られる結着樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は、４０〜７０℃であることが好ましく、４５〜６５℃であることがさらに好ましい。ここで言うＴｇは、以下の方法により決定することができる。すなわち、Ｔｇは、結着樹脂のＴｇ測定用サンプルを一旦昇温し冷却した後、二度目の昇温時のＤＳＣカーブより、吸熱ピーク前の基線と吸熱ピーク後の基線の中線と、立ち上がり曲線での交点をもってＴｇとした。
【００３２】
ただし、使用する重合性単量体として、ポリマーハンドブック第２版ＩＩＩ−ｐ１３９〜１９２（Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ社製）に記載の理論ガラス転移温度（Ｔｇ）が４０〜７０℃を示すように、重合性単量体を適宜選択することもできる。理論ガラス転移温度が４０℃未満の場合には現像剤の保存安定性や耐久安定性の面から問題が生じやすく、７０℃を超える場合には現像剤の定着点の上昇をもたらす。特にフルカラー画像を形成するためのカラー現像剤の場合においては各色現像剤の定着時の混色性が低下し色再現性に乏しいため好ましくない。
【００３３】
重合性単量体を重合するために使用される重合開始剤としては、アゾ系またはジアゾ系重合開始剤または過酸化物系重合開始剤が好適である。例えば、半減期０．５〜３０時間の重合開始剤を、重合性単量体１００質量部に対して０．５〜２０質量部添加して重合反応を行うことができる。このような重合反応により、分子量１万〜１０万の間に極大を有する重合体となり、現像剤に望ましい強度と適当な溶融特性を与えることができる。
【００３４】
重合性単量体を重合するにあたり、架橋剤を用いることもできる。架橋剤としては、主として２個以上の重合可能な二重結合を有する化合物が用いられ、芳香族ジビニル化合物、二重結合を２個有するジビニル化合物、３個以上のビニル基を有する化合物を、単独でもしくは２種以上を混合して用いられる。好ましい添加量は、重合性単量体１００質量部に対して０．００１〜１５質量％である。
【００３５】
現像剤組成物には、高分子重合体を含んでいても良い。例えば、単量体の状態では水溶性であり水性懸濁液中では溶解して乳化重合を起こしてしまう単量体を重合した高分子重合体を添加することができる。この方法により、アミノ基、カルボン酸基、水酸基、スルフォン酸基、グリシジル基、ニトリル基等の親水性官能基を含有する単量体を現像剤中に導入することができる。具体的には、これらの親水性官能基を含有する単量体の単独重合体、または他の単量体との共重合体の形での使用が可能である。共重合体としては、例えば、親水性官能基を含有する単量体と、スチレン、エチレン等ビニル化合物とのランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体等の付加重合体が使用できる。その他、ポリエステル、ポリアミド等の重縮合体、ポリエーテル、ポリイミン等の重付加重合体の形でも良い。高分子重合体としては特にポリエステル系の重合体が好ましい。
【００３６】
このような高分子重合体を使用する場合、その数平均分子量は４０００を超えることが好ましく、５，０００以上がより好ましい。５，０００未満、特に４，０００以下では、高分子重合体が表面付近に集中し易いことから、現像性や耐ブロッキング性等に悪い影響が起こり易くなる。数平均分子量が大きい分には特に問題は生じないが、容易に高分子重合体が得られることから、１０万以下が好ましい。
【００３７】
高分子重合体の添加量としては、重合性単量体１００質量部に対し１〜２０質量部が好ましい。１質量部未満では添加効果が小さく、２０質量部を超えると現像剤の種々の物性設計が難しくなる傾向が見られる。
【００３８】
現像剤組成物には、着色力を付与するために着色剤が配合される。好適に使用される着色剤としては、以下のものが挙げられる。
【００３９】
シアン系着色剤となる有機顔料又は有機染料としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アントラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物等が用いられる。
【００４０】
マゼンタ系着色剤となる有機顔料又は有機染料としては、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン化合物、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物等が用いられる。
【００４１】
イエロー系着色剤となる有機顔料又は有機染料としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アントラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、アリルアミド化合物に代表される化合物等が用いられる。
【００４２】
黒色着色剤としては、カーボンブラック、あるいは上記イエロー／マゼンタ／シアン着色剤となる有機顔料又は有機染料を黒色に調色したものを利用することができる。
【００４３】
これらの着色剤は、単独で、又は２種以上を混合して、さらには２種以上の固溶体の状態で用いることができる。着色剤の種類は、色相角、彩度、明度、耐光性、ＯＨＰ透明性、現像剤中への分散性の点から選択される。
【００４４】
着色剤の添加量は、通常、重合性単量体１００質量部に対し１〜２０質量部の範囲で用いられる。
【００４５】
なお、着色剤の持つ重合阻害性や水相移行性に注意を払う必要があり、表面改質、例えば、重合阻害のない物質による疎水化処理を施しておくことが好ましい。特に、染料系やカーボンブラックは、重合阻害性を有しているものが多いので、使用の際に注意を要する。染料系を表面処理する好ましい方法としては、あらかじめこれら染料の存在下に重合性単量体を重合せしめる方法が挙げられ、得られた着色重合体を現像剤組成物に添加れば良い。また、カーボンブラックについては、上記染料と同様の処理の他、カーボンブラックの表面官能基と反応する物質、例えば、ポリオルガノシロキサン等で処理を行っても良い。
【００４６】
現像剤組成物には、荷電特性を安定化するために更に荷電制御剤を配合しても良い。荷電制御剤としては、公知のものが利用でき、特に帯電スピードが速く、かつ、一定の帯電量を安定して維持できる荷電制御剤が好ましい。さらに、重合阻害性が低く、水系分散媒体への可溶化物が実質的にない荷電制御剤が特に好ましい。該荷電制御剤は重合性単量体１００質量部に対し０．５〜１０質量部使用することが好ましい。しかしながら、荷電制御剤の添加は必須ではなく、現像剤の層厚規制部材や現像剤担持体との摩擦帯電を積極的に利用することで現像剤組成物中に必ずしも荷電制御剤を含む必要はない。
【００４７】
現像剤組成物には、上記の他、離型剤、可塑剤、有機溶剤、分散剤、ワックス等を添加することもできる。
【００４８】
現像剤組成物を重合する懸濁液の調製は、次の方法で行うことができる。すなわち、上述の成分を、ホモジナイサー、ボールミル、コロイドミル、超音波分散機等の分散機によって均一に溶解または分散せしめた現像剤組成物を、分散安定剤を含有する水系媒体中に懸濁させて造粒する。この時、高速撹拌機もしくは超音波分散機のような高速分散機を使用して一気に所望の現像剤のサイズに造粒すると、得られる現像剤の粒径がシャープになる。なお、重合開始剤の添加時期としては、重合性単量体中に他の添加剤を添加するとき同時に加えても良いし、水系媒体中に懸濁する直前に混合しても良い。また、造粒直後、重合反応を開始する前に重合性単量体あるいは溶媒に溶解した重合開始剤を加えることもできる。造粒後は、通常の撹拌機を用いて、粒子状態が維持され且つ粒子の浮遊・沈降が防止される程度の撹拌を行えば良い。
【００４９】
分散安定剤としては、公知の界面活性剤や有機・無機分散剤が使用できる。中でも無機分散剤は、有害な超微粒粉が生じ難く、その立体障害性により分散安定性を得ているので、反応温度を変化させても安定性が崩れ難い。すなわち、無機分散剤は、洗浄も容易で現像剤に悪影響を与え難いので、好ましく使用できる。無機分散剤としては、燐酸カルシウム、燐酸マグネシウム、燐酸アルミニウム、燐酸亜鉛等の燐酸多価金属塩が好適に用いられる。
【００５０】
分散安定剤としては、無機分散剤を重合性単量体１００質量部に対して０．２〜２０質量部使用することが好ましい。ただし、現像剤の微粒化の観点から、０．００１〜０．１質量部の界面活性剤を併用しても良い。なお、無機分散剤は、重合終了後に酸あるいはアルカリで溶解して、ほぼ完全に取り除くことができる。
【００５１】
前記重合の温度は、一般には４０℃以上、好ましくは５０〜９０℃に設定する。この温度範囲で重合を行うと、内部に封じられるべき離型剤やワックスの類が、相分離により析出して内包化がより完全となる。残存する重合性単量体を消費するために、重合反応終期ならば、重合温度を９０〜１５０℃にまで上げることは可能である。
【００５２】
重合により得られた粒子は、重合終了後、公知の方法によって濾過、洗浄、乾燥を行い、無機微粉体を混合し表面に付着させることで、現像剤を得ることができる。また、製造時に分級工程を行い、粗粉や微粉をカットすることも、本発明の望ましい形態の一つである。
【００５３】
破砕法で現像剤を製造する方法としては、公知の方法が用いられるが、例えば、次のような方法が挙げられる。まず、前記したものと同様の種類及び組成の結着樹脂、離型剤、荷電制御剤、場合によって着色剤等をヘンシェルミキサー、ボールミル等の混合器により十分混合する。その後、加熱ロール、ニーダー、エクストルーダーの如き熱混練機を用いて溶融混練して樹脂類をお互いに相溶せしめた中に他の現像剤原料を分散又は溶解せしめる。冷却固化、粉砕後、分級、必要に応じて球形化処理等の表面処理を行って現像剤を得ることができる。分級及び表面処理の順序はどちらが先でもよい。分級においては生産効率上、多分割分級機を用いることが好ましい。粉砕は、機械衝撃式、ジェット式等の公知の粉砕装置を用いた方法により行うことができる。
【００５４】
（現像ローラの表面及び現像剤の表面への金属元素化合物の外添）
本発明では、現像ローラ及び現像剤として、上記のような構成の現像ローラの表面及び現像剤の表面に、それぞれ金属元素化合物を外添したものを用いる。
【００５５】
そして、現像ローラの表面及び現像剤の表面に外添される金属元素化合物のうち少なくとも１種は、同一の金属元素を有する構成とする。すなわち、同じ金属元素が含まれていれば金属元素化合物自体の組成や構造が異なってもよい。また、現像ローラの表面及び現像剤の表面に外添される金属元素化合物はそれぞれ１種でも２種以上でも良いが、少なくとも１種の金属元素を有する化合物には、同一の金属元素が含まれている必要がある。このような現像ローラと現像剤とを組み合わせることで、両者の界面での親和性が非常に向上する。
【００５６】
現像剤と現像ローラとの親和性を高めるために、現像剤の表面と現像ローラの表面に存在する金属元素の種類が全て同一であることが好ましい。
【００５７】
さらに、現像ローラの表面及び現像剤の表面の双方に同じ組成及び構造の金属元素化合物を外添することが好ましい。すなわち、金属元素化合物は１種でも２種以上でも良いが、１種の場合はその金属元素化合物が、２種以上の場合はその全ての金属元素化合物が双方の表面に外添されることが好ましい。
【００５８】
外添される金属元素化合物としては、例えば公知の金属元素化合物を用いることができる。金属元素化合物は、金属元素を含んでいれば無機化合物でも有機化合物でも構わない。金属元素化合物としては、Ｇｅ化合物、Ｂａ化合物、Ｓｒ化合物、Ｓｉ化合物、Ｔｉ化合物、Ａｌ化合物、Ｚｎ化合物、Ｃｕ化合物、Ｍｇ化合物、Ｎｉ化合物、Ｃｏ化合物、Ｃｒ化合物、Ｖ化合物、Ｇａ化合物、Ｆｅ化合物、Ｃａ化合物等が挙げられる。現像剤と現像ローラの親和性をより効果的に高めることが可能であるため、Ｓｉ化合物、Ｔｉ化合物、Ａｌ化合物、Ｍｇ化合物が外添されていることが好ましい。また、現像剤の表面及び現像ローラの表面に外添されている金属元素化合物は、両者に共通して存在する同一の金属元素として、Ｇｅ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｖ、Ｇａ、Ｆｅ、及びＣａのいずれかを有していることが好ましい。特に、現像剤と現像ローラの親和性をより効果的に高めることが可能であるため、同一の金属元素として、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、及びＭｇのいずれかを有することが好ましい。また、複数種の金属元素を含有する金属元素化合物を用いることもできる。
【００５９】
Ｓｉ化合物の具体例としては、シリカ、窒化ケイ素、炭化ケイ素などが挙げられる。Ｔｉ化合物の具体例としては、チタニア、酸化チタン、有機チタン化合物などが挙げられる。Ａｌ化合物の具体例としては、アルミナ、有機アルミニウム化合物などが挙げられる。Ｍｇ化合物の具体例としては、マグネタイト、酸化マグネシウムなどが挙げられる。また、複数種の金属元素を含有する金属元素化合物の具体例としては、Ｍｇ及びＡｌを含有するハイドロタルサイトや、Ｔｉを含有するチタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、等が挙げられる。
【００６０】
また、本発明に用いられる外添剤は、必要に応じ疎水化、シリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シランカップリング剤、有機ケイ素化合物や有機チタン化合物の処理剤で処理されていることも可能である。
【００６１】
現像剤の表面への金属元素化合物の外添は、ヘンシェルミキサー等を用いた従来公知の方法を利用することができる。現像ローラの表面への金属元素化合物の外添は、ローラコート、静電塗布など従来公知の方法が利用できる。
【００６２】
現像ローラの表面に外添されている金属元素化合物に含まれる金属元素のＡｔ％は、１〜１５％であることが好ましい。この範囲とすることで、現像剤及び現像ローラの界面での親和性を効果的に高めることができ、本発明の効果が大きくなる。より好ましくは、３〜１２％である。なお、金属元素化合物に含まれる金属元素のＡｔ％は、現像ローラ表面上の金属元素の個数割合（検出される金属元素の個数／検出される全ての元素の個数）を表す。２種以上の金属元素化合物が外添されている場合は、外添されている金属元素化合物に含まれる金属元素のＡｔ％の総和を表す。金属元素のＡｔ％は、ＥＤＡＸなどによるＸ線元素分析により求めることができる。
【００６３】
現像剤の表面に外添されている金属元素化合物の量は、外添前の現像剤１００質量部に対して０．１〜５．０質量部であることが好ましい。この範囲とすることで、現像剤及び現像ローラの界面での親和性を効果的に高めることができ、本発明の効果が大きくなる。より好ましくは、外添前の現像剤１００質量部に対して０．５〜３．０質量部である。なお、複数種の金属元素化合物が外添されている場合は、その合計量が上記範囲であることが好ましい。
【００６４】
現像剤、現像ローラ表面に上記金属元素化合物が外添されていることの確認は、ＳＥＭやＥＳＣＡにより最表面の観察、分析により明らかにすることができる。また、現像剤、現像ローラ表面の金属化合物の特定には、金属の種類などはＥＤＡＸや蛍光Ｘ線分析で分析できる。さらに、適切な方法で金属元素化合物を分取、単離し、Ｘ線回折や熱分解分析により無機物、有機物の同定をすることが可能である。
【００６５】
（電子写真用現像装置及び現像方法）
本発明の電子写真用現像装置は、静電潜像が形成された潜像担持体に現像剤を供給して該静電潜像を可視化するための電子写真装置用現像装置であって、上記の現像剤と、その現像剤を薄膜状に担持可能な上記の現像ローラとを具備している。そして、本発明の現像方法では、上記の電子写真装置用現像装置を用いて、現像ローラの表面に現像剤を担持させ、現像ローラを静電潜像が形成された潜像担持体に接触させて静電潜像を現像する。
【００６６】
本発明の電子写真装置用現像装置は、複写機、ファクシミリ、プリンターなどの電子写真装置に設けられる現像装置であれば特に限定されるものではなく、例えば、図２に示すプリンターなどの電子写真装置に用いられる現像装置を挙げることができる。
【００６７】
図２は、本発明の現像装置を用いた電子写真装置の概略構成図であり、図３は本発明の現像装置を用いた電子写真プロセスカートリッジの断面図である。
【００６８】
図３に示す電子写真プロセスカートリッジ１１は、現像装置２４と、潜像担持体ユニット２３とを有しており、図２の電子写真装置に着脱可能に装着することができる。図２に示す電子写真装置には、４つの電子写真プロセスカートリッジ１１（イエロー用カートリッジ１１Ｙ、マゼンタ用カートリッジ１１Ｍ、シアン用カートリッジ１１Ｃ、ブラック用カートリッジ１１Ｋ）が装着されている。なお、電子写真プロセスカートリッジは、上記構成に限られず、現像装置と、潜像担持体、帯電部材、クリーニング部材および転写部材の少なくとも一つとを有し、これらが一体的に保持されてなるものであり、電子写真装置に着脱可能に装着されるものである。
【００６９】
図３に示す潜像担持体としての感光ドラム２１は、矢印方向に回転し、感光ドラム２１を帯電処理するための帯電部材２２によって、その表面が一様に帯電される。そして、表面が帯電された感光ドラム２１に静電潜像を書き込む露光手段であるレーザー光を発するスキャナ部４１により、感光ドラム２１の表面に静電潜像が形成される。静電潜像は、電子写真プロセスカートリッジに保持される現像装置２４から現像剤１６を付与されることにより現像され、現像剤像として可視化される。
【００７０】
可視化された感光ドラム２１上の現像剤像は、図２の転写部４３によって記録媒体である転写材４６に転写される。転写材４６は給送部４２により転写部４３に導入される。現像剤像が転写された転写材４６は、定着装置４４により定着処理され、排出部４５に排紙されプリント動作が終了する。
【００７１】
一方、転写されずに感光ドラム上２１上に残存した現像剤は、感光ドラム上２１表面をクリーニングするためのクリーニング部材であるクリーニングブレード３０により掻き取られ、廃現像剤容器３１に収納される。クリーニングされた感光ドラム２１は上述の動作を繰り返し行う。
【００７２】
現像装置２４は、現像剤１６を収容した現像容器１４と、現像容器１４内の長手方向に延在する開口部に位置し感光ドラム２１と対向設置された現像剤担持体としての現像ローラ２５とを備えている。現像装置２４は、感光ドラム２１上の静電潜像を現像して可視化するように配置される。
【００７３】
ここで、現像ローラ２５は、感光ドラム２１と当接幅をもって配置される。また、現像装置２４においては、現像剤規制部材である弾性ブレード２７が現像ローラ２５表面と当接して配置され、現像ローラ２５表面に担持される現像剤の厚さを規制している。また、トナー供給ローラ２６が、弾性ブレード２７と現像ローラ２５表面との当接部に対し現像ローラ２５回転方向上流側に現像ローラ２５表面と当接して配置され、かつ、回転可能に支持されている。
【００７４】
トナー供給ローラ２６の構造としては、発泡骨格状スポンジ構造のもの、またはファーブラシ構造のものが、現像ローラ２５への現像剤１６の供給および未現像現像剤の剥ぎ取りの点から好ましい。ファーブラシ構造としては、軸体上にレーヨン、ナイロン等の繊維を植毛したものが挙げられる。また、例えば、軸体上にポリウレタンフォームを設けた直径１６ｍｍのトナー供給ローラを用いることができる。
【００７５】
このトナー供給ローラ２６の現像ローラ２５に対する当接幅としては、１〜８ｍｍが好ましい。また、現像ローラ２５に対してその当接部において相対速度をもたせることが好ましい。例えば、当接幅を３ｍｍに設定し、トナー供給ローラ２６の周速として現像動作時に５０ｍｍ／ｓ（現像ローラ２５との相対速度は１３０ｍｍ／ｓ）となるように駆動手段（図示せず）により所定タイミングで回転駆動させることができる。
【００７６】
また、トナー容器１３と現像容器１４は出荷時等、使用開始前はトナーの漏れを起こさないように、開口部をシール部材であるトナーシール１７で閉鎖している。すなわち、現像装置２４が具備する現像剤１６と現像ローラ２５とは隔離されている。使用開始時にトナーシール１７を開封することでトナー容器１３と現像容器１４は連通し、トナー容器１３内のトナーは現像容器１４へ移動する。
【実施例】
【００７７】
以下に本発明の現像ローラを、実施例および比較例により説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００７８】
（現像剤１の製造）
６０℃に加温したイオン交換水９００質量部に、リン酸三カルシウム３質量部を添加し、撹拌装置（商品名：ＴＫ式ホモミキサー、特殊機化工業製）を用いて１０，０００ｒｐｍにて攪拌し、水系媒体を作製した。
【００７９】
一方、下記成分からなる混合物１−１を６０℃に加温した後、上記撹拌装置を用いて９，０００ｒｐｍにて攪拌し、溶解、分散した。これに、重合開始剤として２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）５質量部を６０℃にて溶解し、重合性単量体組成物を調製した。
スチレン ９０質量部
ｎ−ブチルアクリレート １０質量部
ジビニルベンゼン ４質量部
ステアリン酸ステアリルを主体とするエステルワックス ２質量部
（ＤＳＣ測定における最大吸熱ピーク６７℃）
飽和ポリエステル樹脂 ７質量部
（プロピレンオキサイド変性ビスフェノールＡとイソフタル酸との重縮合物、Ｔｇ＝６５℃、Ｍｎ＝１７０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．４）
サリチル酸アルミニウム化合物 １質量部
（商品名：ボントロンＥ−８８、オリエント化学社製）
カーボンブラック（比表面積：６０ｍ3／ｇ） ７質量部
前記水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、６０℃、窒素雰囲気下において、上記撹拌装置を用いて８，０００ｒｐｍにて攪拌し、造粒した。
【００８０】
その後パドル攪拌翼で攪拌しつつ、６０℃で８時間重合反応を行い、重合体粒子を製造した。反応終了後、該粒子を含む懸濁液を室温（２５℃）まで冷却した。冷却された懸濁液に塩酸を加えてリン酸カルシウム塩を溶解し、ろ過、水洗、乾燥を行った後、風力分級によって、着色粒子（現像剤１）を得た。
【００８１】
（現像ローラ１の製造）
外径８ｍｍの芯金を内径１６ｍｍの円筒状金型内に同心となるように設置し、弾性層として液状導電性シリコーンゴム（東レダウシリコーン社製、ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度４０度、体積抵抗率１０7Ω・ｃｍ品）を注型した。その後、１３０℃のオーブンに入れ２０分加熱成型し、脱型後、２００℃のオーブンで４時間２次加硫を行い、芯金の外周に厚み４ｍｍの導電性弾性層を形成した。
【００８２】
ウレタン塗料（商品名：ニッポランＮ５０３３、日本ポリウレタン社製）を固形分濃度１０質量％となるようにメチルエチルケトンで希釈した。次いで、ウレタン塗料の固形分１００質量部に対して、導電材としてカーボンブラック（商品名：ＭＡ２３０、三菱化学社製）を１５質量部、粗し粒子としてＰＭＭＡ粒子（商品名：ＭＸ−１０００、綜研化学社製）を１２質量部添加し、ボールミルで攪拌分散した。その後、硬化剤（商品名：コロネートＬ、日本ポリウレタン社製）をウレタン塗料の固形分１００質量部に対し１０質量部添加し攪拌した。得られた塗料を先に成型したローラ上にディッピングにより塗布し、８０℃のオーブンで１５分乾燥後、１４０℃のオーブンで４時間硬化して、導電性弾性層の外周に表面層（厚み１５μｍ、体積抵抗率：１．０×１０9Ωｃｍ）を形成した。このようにして、現像ローラ（現像ローラ１）を得た。
【００８３】
（金属元素化合物の外添）
現像剤１の表面及び現像ローラ１の表面には、所定の金属元素化合物を各々外添した。現像剤１の表面への外添は、ヘンシェルミキサー（三井鉱山社製）を用いて行った。現像ローラ１の表面への外添は、金属元素化合物をメタノールに適切な方法で分散させ、得られた分散液を現像ローラ１の表面にスプレーコートを用いて塗布し、溶媒を乾燥させることで行った。なお、分散液の濃度や塗布量は、現像ローラ１の表面に目的とする量の金属元素化合物が外添されるように適宜調整した。また、現像ローラ１の表面に外添された金属元素化合物の量（Ａｔ％）は、ＳＥＭ装置（商品名：ＦＥ−ＳＥＭ４７００、日立製作所製）に装着したＥＤＡＸ装置（エダックスジャパン製）にて測定を行った。
【００８４】
［実施例１］
１００質量部の現像剤１に、シリカ（商品名：Ｒ９７２、日本アエロジル製）を１．５部、酸化チタン（商品名：ＳＴＴ−３０、チタン工業製）を０．５部、外添した。現像ローラ１には、酸化チタン（商品名：ＳＴＴ−３０、チタン工業製）を外添した。現像ローラ１表面のＴｉのＡｔ％は１．０％であった。
【００８５】
［実施例２］
１００質量部の現像剤１に、シリカ（商品名：Ｒ９７２、日本アエロジル製）を１．５部、酸化チタン（商品名：ＳＴＴ−３０、チタン工業製）を０．５部、外添した。現像ローラ１には、シリカ（商品名：Ｒ９７２、日本アエロジル製）と酸化チタン（商品名：ＳＴＴ−３０、チタン工業製）を外添した。現像ローラ１表面の、ＳｉのＡｔ％は３．５％、ＴｉのＡｔ％は１．０％であった。
【００８６】
［実施例３］
１００質量部の現像剤１に、シリカ（商品名：Ｒ８０５、日本アエロジル製）を１．５部、酸化チタン（商品名：ＳＴＴ−３０Ａ、チタン工業製）を０．５部、外添した。現像ローラ１には、シリカ（商品名：Ｒ８０５、日本アエロジル製）を外添した。現像ローラ１表面のＳｉのＡｔ％は１５％であった。
【００８７】
［実施例４］
１００質量部の現像剤１に、シリカ（商品名：Ｒ９７２、日本アエロジル製）を１．５部、酸化チタン（商品名：ＳＴＴ−３０Ａ、チタン工業製）を０．５部、外添した。現像ローラ１には、シリカ（商品名：Ｒ９７２、日本アエロジル製）を外添した。現像ローラ１表面のＳｉのＡｔ％は１７％であった。
【００８８】
［実施例５］
１００質量部の現像剤１に、シリカ（商品名：Ｒ９７２、日本アエロジル製）を１．５部、酸化チタン（商品名：ＳＴＴ−３０Ａ、チタン工業製）を０．５部、外添した。現像ローラ１には、シリカ（商品名：Ｒ９７２、日本アエロジル製）を外添した。現像ローラ１表面のＳｉのＡｔ％は０．８％であった。
【００８９】
［実施例６］
１００質量部の現像剤１に、シリカ（商品名：Ｒ２０２、日本アエロジル製）を１．５部外添した。現像ローラ１には、シリカ（商品名：Ｒ２０２、日本アエロジル製）を外添した。現像ローラ１表面のＳｉのＡｔ％は５．０％であった。
【００９０】
［実施例７］
１００質量部の現像剤１に、シリカ（商品名：Ｒ８０５、日本アエロジル製）を１．５部、下記の構造を有する有機アルミニウム錯体を０．５部、外添した。現像ローラ１には、下記の構造を有する有機アルミニウム錯体を外添した。現像ローラ１表面のＡｌのＡｔ％は１．５％であった。
【００９１】
【化１】
【００９２】
［実施例８］
１００質量部の現像剤１に、シリカ（商品名：Ｒ８０５、日本アエロジル製）を１．５部、ハイドロタルサイト（商品名：ＡＬＣＡ４、協和化学製）を０．５部、外添した。現像ローラ１にはハイドロタルサイト（商品名：ＡＬＣＡ４、協和化学製）を外添した。現像ローラ１表面の、ＭｇのＡｔ％は３．０％、ＡｌのＡｔ％は１．０％であった。
【００９３】
［比較例１］
１００質量部の現像剤１に、シリカ（商品名：Ｒ９７２、日本アエロジル製）を１．５部、酸化チタン（商品名：ＳＴＴ−３０、チタン工業製）を０．５部、外添した。現像ローラ１には何も外添しなかった。
【００９４】
［比較例２］
１００質量部の現像剤１に、シリカ（商品名：Ｒ９７２、日本アエロジル製）を１．５部外添した。現像ローラ１には酸化チタン（商品名：ＳＴＴ−３０、チタン工業製）を外添した。現像ローラ１表面のＴｉのＡｔ％は１．０％であった。
【００９５】
（画像評価）
得られた現像ローラと現像剤を電子写真プロセスカートリッジに装着し、カラーレーザープリンタ（商品名：ＬＢＰ５５００、キヤノン製）で実際に画だしをし、以下の画像評価を行った。その結果をまとめて表１に示した。
【００９６】
（ゴースト評価）
低温低湿環境（１５℃／１０％ＲＨ）下において、１枚目の画像におけるゴースト判定パターン（画像１枚内に１５ｍｍ角のベタ画像とハーフトーン画像を続けて形成するパターン）を出力した。そして、ハーフトーン部分における濃度不均一発生の有無を目視で確認し、下記の基準にて評価した。
◎：濃淡差が全くない。
○：濃淡差がわずかに認められるが実用画像上問題なし。
△：濃淡差が画像濃度差に現れる。
【００９７】
（初期濃度評価）
常温常湿環境（２３℃／５５％ＲＨ）下においてベタ画像の画だしを行い、初期の画像の画像濃度を測定した。具体的には、反射濃度計（商品名：ＲＤ９１８、マクベス製）を使用して１枚目の画像におけるベタ部の画像濃度を５点測定し、その平均値を初期濃度とした。通常、初期濃度が１．２５以上であることが高品位な画像としては好ましく、さらに１．３０以上になることがより好ましい。
【００９８】
【表１】
【００９９】
本発明の現像方法である実施例１〜８では、初期濃度が十分であり、ゴーストの発生についても良好な結果であった。特に、現像剤と現像ローラ表面に全く同じ組成及び構造の金属元素化合物が外添をした実施例２、６では、初期濃度が非常に高く、ゴーストの発生についても特に優れた結果であった。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明に用いられる現像ローラの一例の断面図であり、（ａ）は軸方向に垂直方向の断面図、（ｂ）は軸方向に平行方向の断面図である。
【図２】本発明の現像装置を用いた電子写真装置の概略構成図である。
【図３】本発明の現像装置を用いた電子写真プロセスカートリッジの断面図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１：軸体
２：導電性弾性層
３：表面層
１１：電子写真プロセスカートリッジ
１１Ｙ：イエロー用カートリッジ
１１Ｍ：マゼンタ用カートリッジ
１１Ｃ：シアン用カートリッジ
１１Ｋ：ブラック用カートリッジ
１３:トナー容器
１４：現像容器
１６：現像剤
１７:トナーシール
２１：感光ドラム
２２：帯電部材
２３：潜像担持体ユニット
２４：現像装置
２５：現像ローラ
２６：トナー供給ローラ
２７：弾性ブレード
３０：クリーニングブレード
３１：廃現像剤容器
４１：スキャナ部
４２：給送部
４３：転写部
４４：定着装置
４５：排出部
４６：転写材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリの受信装置など電子写真装置に組み込まれる感光体を現像処理する現像装置および現像方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いたプリンター等の電子写真装置においては、潜像担持体である感光体が帯電ローラにより均一に帯電され、レーザー等によりその一部の電荷を除去することで静電潜像を形成する。次に、現像容器内の現像剤が、現像剤供給ローラ及び現像剤規制部材により適正電荷で均一に現像剤担持体としての現像ローラ上に塗布され、感光体と現像ローラとの接触部で現像剤の転写が行われ、静電潜像が可視化される（現像）。その後、感光体上の現像剤は、転写ローラにより記録紙に転写され、熱と圧力により定着され、感光体上に残留した現像剤はクリーニングブレードによって除かれ、一連のプロセスが完了する。
【０００３】
このような電子写真装置への高速、高画質の要求が高まるにつれ、特に現像剤や現像ローラに求められる性能が多くなってきている現状がある。現像剤としては、カブリや画像濃度安定のためにその帯電量の向上が課題の１つとなり、例えばチタン酸バリウムなどを含有させる方法により帯電量の向上が図られてきた（特許文献１参照）。また、現像ローラとしても、現像剤の帯電量の向上を目的として、例えば表面層にフタログアナミンなどを添加する方法により、現像ローラの帯電付与能力の向上が図られてきた（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−１０７９９９号公報
【特許文献２】特開２０００−１４７８９９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、そのような状況で、現像剤と現像ローラとの適度な親和性が得られにくく、初期画像（１枚目〜１００枚目程度）における濃度薄や初期に発生するゴーストなどが顕著になっており、高品質な初期画像を得るのが困難になってきている。この現象は特に低温低湿環境（１５℃／１０％ＲＨ）で特に顕著に起こりやすい。
【０００５】
本発明の課題は、初期画像において濃度薄やゴーストの発生しない高品位な画像を得るための現像装置及びこれを用いた現像方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、現像剤と現像ローラの親和性を高め、初期画像における問題点を解決するため精意検討を行った。そして、現像剤表面と現像ローラ表面に同一な金属元素を有する化合物を付着せしめることにより、それらの界面での親和性が非常に向上し、電荷の高すぎる現像剤が生成されないことができることの知見を得て、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、
現像剤と、該現像剤を薄膜状に担持可能な現像ローラとを具備し、静電潜像が形成された潜像担持体に現像剤を供給して該静電潜像を可視化するための電子写真装置用現像装置において、
前記現像ローラは、軸体と、軸体上に設けられた導電性弾性層と、該導電性弾性層の外周に設けられた表面層とを有し、
前記現像剤の表面及び前記現像ローラの表面には、それぞれ金属元素化合物が外添されており、かつ、前記現像剤の表面に外添されている金属元素化合物の少なくとも１種と、前記現像ローラの表面に外添されている金属元素化合物の少なくとも１種とが、同一の金属元素を有することを特徴とする電子写真装置用現像装置に関する。
【０００８】
更に本発明は、上記の電子写真装置用現像装置を用いて、前記現像ローラの表面に前記現像剤を担持させ、該現像ローラを静電潜像が形成された潜像担持体に接触させて該静電潜像を現像することを特徴とする現像方法に関する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、初期画像において濃度薄やゴーストの発生のない高品位な画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明について詳しく説明する。
【００１１】
（現像ローラ）
現像ローラとしては、図１に示すように、良導電性シャフトである軸体１の外周に導電性弾性層２を有し、この導電性弾性層２を表面層３で被覆して形成されたものを用いることができる。
【００１２】
上記軸体１としては、良好な導電性を有し軸体として機能するものであればいずれのものも使用し得るが、通常は、アルミニウム、鉄、ＳＵＳなどの金属製円筒体が用いられる。軸体１の外径は、通常４〜１０ｍｍである。
【００１３】
この軸体１の外周に形成する導電性弾性層２は、基材に電子導電性物質やイオン導電物質などの導電性付与剤を配合し、適切な抵抗領域（体積抵抗率：１０3〜１０10Ω・ｃｍ、好ましくは１０4〜１０8Ω・ｃｍ）に調整したものが用いられる。
【００１４】
上記基材としては、ポリウレタン、天然ゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、シリコーンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、及びこれらの混合物等のエラストマーやフォーム材料が挙げられる。好ましくは、シリコーンゴムまたはＥＰＤＭが用いられる。
【００１５】
電子導電性物質としては、ケッチェンブラックＥＣ、アセチレンブラック等の導電性カーボン；ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン；酸化処理等を施したカラー（インク）用カーボン；銅、銀、ゲルマニウム等の金属または金属酸化物等；が挙げられる。この中で、少量で導電性を制御しやすいカーボンブラック（導電性カーボンやゴム用カーボン）は好ましく用いられる。
【００１６】
イオン導電性物質としては、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウム等の無機イオン性導電物質；変性脂肪族ジメチルアンモニウムエトサルフェート、ステアリルアンモニウムアセテート等の有機イオン性導電物質；などが挙げられる。
【００１７】
電子導電性物質やイオン導電性物質などの導電性付与剤は、導電性弾性層２が所望の抵抗値となる量を用いれば良いが、通常基材１００質量部に対して０．５〜５０質量部、好ましくは１〜３０質量部の範囲で用いられる。
【００１８】
導電性弾性層２は、次のような方法などで形成することができる。
（１）芯金を予め配した成型金型のキャビティ内に得られた上記のような成分を配合した組成物を注入し、加熱して反応硬化または固化させることにより一体的に形成し製造する方法。
（２）予め、上記組成物を用いて別途形成したスラブやブロックから、切削加工等により、チューブ状等の所定の形状、寸法に切り出し、これに芯金を圧入して芯金上に導電性弾性層を製造する方法。
（３）これらの方法を適宜組み合わせた方法。
所望の場合には、さらに、切削や研磨処理などによって所定の外径に調整してもよい。導電性弾性層２の厚さは、通常０．３ｍｍ〜１０ｍｍの厚さで形成することができ、好ましくは１．０ｍｍ〜５．０ｍｍの範囲で形成される。
【００１９】
この導電性弾性層２を被覆する表面層３は、導電性樹脂で形成される。その体積抵抗率は、通常１０3〜１０10Ω・ｃｍ、好ましくは１０4〜１０8Ω・ｃｍに調整される。
【００２０】
上記導電性樹脂を構成する樹脂成分としては、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、イミド樹脂、メラミン樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂等、及びこれらの混合物が挙げられる。ウレタン樹脂は、摩擦により現像剤を帯電する能力が大きく且つ耐摩耗性を有しているので、導電性樹脂を構成する樹脂成分として好ましく用いられる。
【００２１】
上記導電性樹脂は、上記樹脂成分に、導電性を付与するための、電子導電性物質やイオン導電性物質などの導電性付与剤が配合される。また、必要に応じて、現像ローラの表面粗さを調整するための粗し粒子が添加される。
【００２２】
電子導電性物質としては、ケッチェンブラックＥＣ、アセチレンブラック等の導電性カーボン；ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン；酸化処理等を施したカラー（インク）用カーボン；銅、銀、ゲルマニウム等の金属または金属酸化物等；が挙げられる。この中で、少量で導電性を制御しやすいカーボンブラック（導電性カーボンやゴム用カーボン）は好ましく用いられる。
【００２３】
イオン導電性物質としては、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウム等の無機イオン性導電物質；変性脂肪族ジメチルアンモニウムエトサルフェート、ステアリルアンモニウムアセテート、等の有機イオン性導電物質；などが挙げられる。
【００２４】
電子導電性物質やイオン導電性物質などの導電性付与剤は、表面層３が所望の抵抗値となる量を用いれば良いが、通常樹脂成分１００質量部に対して１〜５０質量部の範囲で用いられる。
【００２５】
粗し粒子としては、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、ＳＢＲ、ＣＲ、シリコーンゴム等のゴム粒子；ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド系の熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）等のエラストマー粒子；ＰＭＭＡ、ウレタン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ナフタレン樹脂、フラン樹脂、キシレン樹脂、ジビニルベンゼン重合体、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、ポリアクリロニトリル樹脂等の樹脂粒子；を、単独でまたは２種以上組み合わせて用いることができる。
【００２６】
現像ローラの表面粗さＲｚは、一般的に１〜１５μｍ、好ましくは３〜１０μｍに調整される。なお、このローラの表面粗さＲｚは、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１により測定されるＲｚとする。現像ローラが所望の表面粗さを有するように、粗し粒子の添加量及び粒子径は選択される。通常、粗し粒子の体積平均粒子径は１．０〜３０μｍ、添加量は樹脂成分及び導電性付与剤の合計１００質量部に対して１．０〜５０質量部とされる。
【００２７】
表面層３の形成は、例えば次のような方法で行うことができる。まず、硬化剤もしくは硬化触媒を除いた樹脂成分と導電性付与剤とをボールミル等を用いて混合攪拌する。その後、適時必要に応じ粗し粒子を添加し分散し、硬化剤もしくは硬化触媒を添加して撹拌することで、塗料を得る。得られた塗料を、軸体１の外周に形成された導電性弾性層２の表面にスプレー、ディッピング等の方法で塗布し、乾燥・硬化することで、表面層３を形成することができる。表面層３の厚さは、通常０．５μｍ〜２００μｍの範囲である。
【００２８】
（現像剤）
現像剤としては、非磁性一成分現像剤として使用可能な現像剤を使用することができる。このような現像剤は、例えば重合法または破砕法により得ることができる。
【００２９】
重合法で現像剤を製造する方法としては、重合性単量体及び着色剤を含有する現像剤組成物を水系懸濁液中で重合する方法が挙げられる。
【００３０】
重合性単量体としては、スチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−メトキシスチレン、ｐ−エチルスチレン等のスチレン系単量体；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸２−クロルエチル、アクリル酸フェニル等のアクリル酸エステル類；メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｎ−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル等のメタクリル酸エステル類；アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等のその他の単量体；が挙げられる。これらの単量体は単独でまたは２種以上を混合して使用される。
【００３１】
上記重合性単量体を重合して得られる結着樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は、４０〜７０℃であることが好ましく、４５〜６５℃であることがさらに好ましい。ここで言うＴｇは、以下の方法により決定することができる。すなわち、Ｔｇは、結着樹脂のＴｇ測定用サンプルを一旦昇温し冷却した後、二度目の昇温時のＤＳＣカーブより、吸熱ピーク前の基線と吸熱ピーク後の基線の中線と、立ち上がり曲線での交点をもってＴｇとした。
【００３２】
ただし、使用する重合性単量体として、ポリマーハンドブック第２版ＩＩＩ−ｐ１３９〜１９２（Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ社製）に記載の理論ガラス転移温度（Ｔｇ）が４０〜７０℃を示すように、重合性単量体を適宜選択することもできる。理論ガラス転移温度が４０℃未満の場合には現像剤の保存安定性や耐久安定性の面から問題が生じやすく、７０℃を超える場合には現像剤の定着点の上昇をもたらす。特にフルカラー画像を形成するためのカラー現像剤の場合においては各色現像剤の定着時の混色性が低下し色再現性に乏しいため好ましくない。
【００３３】
重合性単量体を重合するために使用される重合開始剤としては、アゾ系またはジアゾ系重合開始剤または過酸化物系重合開始剤が好適である。例えば、半減期０．５〜３０時間の重合開始剤を、重合性単量体１００質量部に対して０．５〜２０質量部添加して重合反応を行うことができる。このような重合反応により、分子量１万〜１０万の間に極大を有する重合体となり、現像剤に望ましい強度と適当な溶融特性を与えることができる。
【００３４】
重合性単量体を重合するにあたり、架橋剤を用いることもできる。架橋剤としては、主として２個以上の重合可能な二重結合を有する化合物が用いられ、芳香族ジビニル化合物、二重結合を２個有するジビニル化合物、３個以上のビニル基を有する化合物を、単独でもしくは２種以上を混合して用いられる。好ましい添加量は、重合性単量体１００質量部に対して０．００１〜１５質量％である。
【００３５】
現像剤組成物には、高分子重合体を含んでいても良い。例えば、単量体の状態では水溶性であり水性懸濁液中では溶解して乳化重合を起こしてしまう単量体を重合した高分子重合体を添加することができる。この方法により、アミノ基、カルボン酸基、水酸基、スルフォン酸基、グリシジル基、ニトリル基等の親水性官能基を含有する単量体を現像剤中に導入することができる。具体的には、これらの親水性官能基を含有する単量体の単独重合体、または他の単量体との共重合体の形での使用が可能である。共重合体としては、例えば、親水性官能基を含有する単量体と、スチレン、エチレン等ビニル化合物とのランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体等の付加重合体が使用できる。その他、ポリエステル、ポリアミド等の重縮合体、ポリエーテル、ポリイミン等の重付加重合体の形でも良い。高分子重合体としては特にポリエステル系の重合体が好ましい。
【００３６】
このような高分子重合体を使用する場合、その数平均分子量は４０００を超えることが好ましく、５，０００以上がより好ましい。５，０００未満、特に４，０００以下では、高分子重合体が表面付近に集中し易いことから、現像性や耐ブロッキング性等に悪い影響が起こり易くなる。数平均分子量が大きい分には特に問題は生じないが、容易に高分子重合体が得られることから、１０万以下が好ましい。
【００３７】
高分子重合体の添加量としては、重合性単量体１００質量部に対し１〜２０質量部が好ましい。１質量部未満では添加効果が小さく、２０質量部を超えると現像剤の種々の物性設計が難しくなる傾向が見られる。
【００３８】
現像剤組成物には、着色力を付与するために着色剤が配合される。好適に使用される着色剤としては、以下のものが挙げられる。
【００３９】
シアン系着色剤となる有機顔料又は有機染料としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アントラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物等が用いられる。
【００４０】
マゼンタ系着色剤となる有機顔料又は有機染料としては、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン化合物、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物等が用いられる。
【００４１】
イエロー系着色剤となる有機顔料又は有機染料としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アントラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、アリルアミド化合物に代表される化合物等が用いられる。
【００４２】
黒色着色剤としては、カーボンブラック、あるいは上記イエロー／マゼンタ／シアン着色剤となる有機顔料又は有機染料を黒色に調色したものを利用することができる。
【００４３】
これらの着色剤は、単独で、又は２種以上を混合して、さらには２種以上の固溶体の状態で用いることができる。着色剤の種類は、色相角、彩度、明度、耐光性、ＯＨＰ透明性、現像剤中への分散性の点から選択される。
【００４４】
着色剤の添加量は、通常、重合性単量体１００質量部に対し１〜２０質量部の範囲で用いられる。
【００４５】
なお、着色剤の持つ重合阻害性や水相移行性に注意を払う必要があり、表面改質、例えば、重合阻害のない物質による疎水化処理を施しておくことが好ましい。特に、染料系やカーボンブラックは、重合阻害性を有しているものが多いので、使用の際に注意を要する。染料系を表面処理する好ましい方法としては、あらかじめこれら染料の存在下に重合性単量体を重合せしめる方法が挙げられ、得られた着色重合体を現像剤組成物に添加れば良い。また、カーボンブラックについては、上記染料と同様の処理の他、カーボンブラックの表面官能基と反応する物質、例えば、ポリオルガノシロキサン等で処理を行っても良い。
【００４６】
現像剤組成物には、荷電特性を安定化するために更に荷電制御剤を配合しても良い。荷電制御剤としては、公知のものが利用でき、特に帯電スピードが速く、かつ、一定の帯電量を安定して維持できる荷電制御剤が好ましい。さらに、重合阻害性が低く、水系分散媒体への可溶化物が実質的にない荷電制御剤が特に好ましい。該荷電制御剤は重合性単量体１００質量部に対し０．５〜１０質量部使用することが好ましい。しかしながら、荷電制御剤の添加は必須ではなく、現像剤の層厚規制部材や現像剤担持体との摩擦帯電を積極的に利用することで現像剤組成物中に必ずしも荷電制御剤を含む必要はない。
【００４７】
現像剤組成物には、上記の他、離型剤、可塑剤、有機溶剤、分散剤、ワックス等を添加することもできる。
【００４８】
現像剤組成物を重合する懸濁液の調製は、次の方法で行うことができる。すなわち、上述の成分を、ホモジナイサー、ボールミル、コロイドミル、超音波分散機等の分散機によって均一に溶解または分散せしめた現像剤組成物を、分散安定剤を含有する水系媒体中に懸濁させて造粒する。この時、高速撹拌機もしくは超音波分散機のような高速分散機を使用して一気に所望の現像剤のサイズに造粒すると、得られる現像剤の粒径がシャープになる。なお、重合開始剤の添加時期としては、重合性単量体中に他の添加剤を添加するとき同時に加えても良いし、水系媒体中に懸濁する直前に混合しても良い。また、造粒直後、重合反応を開始する前に重合性単量体あるいは溶媒に溶解した重合開始剤を加えることもできる。造粒後は、通常の撹拌機を用いて、粒子状態が維持され且つ粒子の浮遊・沈降が防止される程度の撹拌を行えば良い。
【００４９】
分散安定剤としては、公知の界面活性剤や有機・無機分散剤が使用できる。中でも無機分散剤は、有害な超微粒粉が生じ難く、その立体障害性により分散安定性を得ているので、反応温度を変化させても安定性が崩れ難い。すなわち、無機分散剤は、洗浄も容易で現像剤に悪影響を与え難いので、好ましく使用できる。無機分散剤としては、燐酸カルシウム、燐酸マグネシウム、燐酸アルミニウム、燐酸亜鉛等の燐酸多価金属塩が好適に用いられる。
【００５０】
分散安定剤としては、無機分散剤を重合性単量体１００質量部に対して０．２〜２０質量部使用することが好ましい。ただし、現像剤の微粒化の観点から、０．００１〜０．１質量部の界面活性剤を併用しても良い。なお、無機分散剤は、重合終了後に酸あるいはアルカリで溶解して、ほぼ完全に取り除くことができる。
【００５１】
前記重合の温度は、一般には４０℃以上、好ましくは５０〜９０℃に設定する。この温度範囲で重合を行うと、内部に封じられるべき離型剤やワックスの類が、相分離により析出して内包化がより完全となる。残存する重合性単量体を消費するために、重合反応終期ならば、重合温度を９０〜１５０℃にまで上げることは可能である。
【００５２】
重合により得られた粒子は、重合終了後、公知の方法によって濾過、洗浄、乾燥を行い、無機微粉体を混合し表面に付着させることで、現像剤を得ることができる。また、製造時に分級工程を行い、粗粉や微粉をカットすることも、本発明の望ましい形態の一つである。
【００５３】
破砕法で現像剤を製造する方法としては、公知の方法が用いられるが、例えば、次のような方法が挙げられる。まず、前記したものと同様の種類及び組成の結着樹脂、離型剤、荷電制御剤、場合によって着色剤等をヘンシェルミキサー、ボールミル等の混合器により十分混合する。その後、加熱ロール、ニーダー、エクストルーダーの如き熱混練機を用いて溶融混練して樹脂類をお互いに相溶せしめた中に他の現像剤原料を分散又は溶解せしめる。冷却固化、粉砕後、分級、必要に応じて球形化処理等の表面処理を行って現像剤を得ることができる。分級及び表面処理の順序はどちらが先でもよい。分級においては生産効率上、多分割分級機を用いることが好ましい。粉砕は、機械衝撃式、ジェット式等の公知の粉砕装置を用いた方法により行うことができる。
【００５４】
（現像ローラの表面及び現像剤の表面への金属元素化合物の外添）
本発明では、現像ローラ及び現像剤として、上記のような構成の現像ローラの表面及び現像剤の表面に、それぞれ金属元素化合物を外添したものを用いる。
【００５５】
そして、現像ローラの表面及び現像剤の表面に外添される金属元素化合物のうち少なくとも１種は、同一の金属元素を有する構成とする。すなわち、同じ金属元素が含まれていれば金属元素化合物自体の組成や構造が異なってもよい。また、現像ローラの表面及び現像剤の表面に外添される金属元素化合物はそれぞれ１種でも２種以上でも良いが、少なくとも１種の金属元素を有する化合物には、同一の金属元素が含まれている必要がある。このような現像ローラと現像剤とを組み合わせることで、両者の界面での親和性が非常に向上する。
【００５６】
現像剤と現像ローラとの親和性を高めるために、現像剤の表面と現像ローラの表面に存在する金属元素の種類が全て同一であることが好ましい。
【００５７】
さらに、現像ローラの表面及び現像剤の表面の双方に同じ組成及び構造の金属元素化合物を外添することが好ましい。すなわち、金属元素化合物は１種でも２種以上でも良いが、１種の場合はその金属元素化合物が、２種以上の場合はその全ての金属元素化合物が双方の表面に外添されることが好ましい。
【００５８】
外添される金属元素化合物としては、例えば公知の金属元素化合物を用いることができる。金属元素化合物は、金属元素を含んでいれば無機化合物でも有機化合物でも構わない。金属元素化合物としては、Ｇｅ化合物、Ｂａ化合物、Ｓｒ化合物、Ｓｉ化合物、Ｔｉ化合物、Ａｌ化合物、Ｚｎ化合物、Ｃｕ化合物、Ｍｇ化合物、Ｎｉ化合物、Ｃｏ化合物、Ｃｒ化合物、Ｖ化合物、Ｇａ化合物、Ｆｅ化合物、Ｃａ化合物等が挙げられる。現像剤と現像ローラの親和性をより効果的に高めることが可能であるため、Ｓｉ化合物、Ｔｉ化合物、Ａｌ化合物、Ｍｇ化合物が外添されていることが好ましい。また、現像剤の表面及び現像ローラの表面に外添されている金属元素化合物は、両者に共通して存在する同一の金属元素として、Ｇｅ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｖ、Ｇａ、Ｆｅ、及びＣａのいずれかを有していることが好ましい。特に、現像剤と現像ローラの親和性をより効果的に高めることが可能であるため、同一の金属元素として、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、及びＭｇのいずれかを有することが好ましい。また、複数種の金属元素を含有する金属元素化合物を用いることもできる。
【００５９】
Ｓｉ化合物の具体例としては、シリカ、窒化ケイ素、炭化ケイ素などが挙げられる。Ｔｉ化合物の具体例としては、チタニア、酸化チタン、有機チタン化合物などが挙げられる。Ａｌ化合物の具体例としては、アルミナ、有機アルミニウム化合物などが挙げられる。Ｍｇ化合物の具体例としては、マグネタイト、酸化マグネシウムなどが挙げられる。また、複数種の金属元素を含有する金属元素化合物の具体例としては、Ｍｇ及びＡｌを含有するハイドロタルサイトや、Ｔｉを含有するチタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、等が挙げられる。
【００６０】
また、本発明に用いられる外添剤は、必要に応じ疎水化、シリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シランカップリング剤、有機ケイ素化合物や有機チタン化合物の処理剤で処理されていることも可能である。
【００６１】
現像剤の表面への金属元素化合物の外添は、ヘンシェルミキサー等を用いた従来公知の方法を利用することができる。現像ローラの表面への金属元素化合物の外添は、ローラコート、静電塗布など従来公知の方法が利用できる。
【００６２】
現像ローラの表面に外添されている金属元素化合物に含まれる金属元素のＡｔ％は、１〜１５％であることが好ましい。この範囲とすることで、現像剤及び現像ローラの界面での親和性を効果的に高めることができ、本発明の効果が大きくなる。より好ましくは、３〜１２％である。なお、金属元素化合物に含まれる金属元素のＡｔ％は、現像ローラ表面上の金属元素の個数割合（検出される金属元素の個数／検出される全ての元素の個数）を表す。２種以上の金属元素化合物が外添されている場合は、外添されている金属元素化合物に含まれる金属元素のＡｔ％の総和を表す。金属元素のＡｔ％は、ＥＤＡＸなどによるＸ線元素分析により求めることができる。
【００６３】
現像剤の表面に外添されている金属元素化合物の量は、外添前の現像剤１００質量部に対して０．１〜５．０質量部であることが好ましい。この範囲とすることで、現像剤及び現像ローラの界面での親和性を効果的に高めることができ、本発明の効果が大きくなる。より好ましくは、外添前の現像剤１００質量部に対して０．５〜３．０質量部である。なお、複数種の金属元素化合物が外添されている場合は、その合計量が上記範囲であることが好ましい。
【００６４】
現像剤、現像ローラ表面に上記金属元素化合物が外添されていることの確認は、ＳＥＭやＥＳＣＡにより最表面の観察、分析により明らかにすることができる。また、現像剤、現像ローラ表面の金属化合物の特定には、金属の種類などはＥＤＡＸや蛍光Ｘ線分析で分析できる。さらに、適切な方法で金属元素化合物を分取、単離し、Ｘ線回折や熱分解分析により無機物、有機物の同定をすることが可能である。
【００６５】
（電子写真用現像装置及び現像方法）
本発明の電子写真用現像装置は、静電潜像が形成された潜像担持体に現像剤を供給して該静電潜像を可視化するための電子写真装置用現像装置であって、上記の現像剤と、その現像剤を薄膜状に担持可能な上記の現像ローラとを具備している。そして、本発明の現像方法では、上記の電子写真装置用現像装置を用いて、現像ローラの表面に現像剤を担持させ、現像ローラを静電潜像が形成された潜像担持体に接触させて静電潜像を現像する。
【００６６】
本発明の電子写真装置用現像装置は、複写機、ファクシミリ、プリンターなどの電子写真装置に設けられる現像装置であれば特に限定されるものではなく、例えば、図２に示すプリンターなどの電子写真装置に用いられる現像装置を挙げることができる。
【００６７】
図２は、本発明の現像装置を用いた電子写真装置の概略構成図であり、図３は本発明の現像装置を用いた電子写真プロセスカートリッジの断面図である。
【００６８】
図３に示す電子写真プロセスカートリッジ１１は、現像装置２４と、潜像担持体ユニット２３とを有しており、図２の電子写真装置に着脱可能に装着することができる。図２に示す電子写真装置には、４つの電子写真プロセスカートリッジ１１（イエロー用カートリッジ１１Ｙ、マゼンタ用カートリッジ１１Ｍ、シアン用カートリッジ１１Ｃ、ブラック用カートリッジ１１Ｋ）が装着されている。なお、電子写真プロセスカートリッジは、上記構成に限られず、現像装置と、潜像担持体、帯電部材、クリーニング部材および転写部材の少なくとも一つとを有し、これらが一体的に保持されてなるものであり、電子写真装置に着脱可能に装着されるものである。
【００６９】
図３に示す潜像担持体としての感光ドラム２１は、矢印方向に回転し、感光ドラム２１を帯電処理するための帯電部材２２によって、その表面が一様に帯電される。そして、表面が帯電された感光ドラム２１に静電潜像を書き込む露光手段であるレーザー光を発するスキャナ部４１により、感光ドラム２１の表面に静電潜像が形成される。静電潜像は、電子写真プロセスカートリッジに保持される現像装置２４から現像剤１６を付与されることにより現像され、現像剤像として可視化される。
【００７０】
可視化された感光ドラム２１上の現像剤像は、図２の転写部４３によって記録媒体である転写材４６に転写される。転写材４６は給送部４２により転写部４３に導入される。現像剤像が転写された転写材４６は、定着装置４４により定着処理され、排出部４５に排紙されプリント動作が終了する。
【００７１】
一方、転写されずに感光ドラム上２１上に残存した現像剤は、感光ドラム上２１表面をクリーニングするためのクリーニング部材であるクリーニングブレード３０により掻き取られ、廃現像剤容器３１に収納される。クリーニングされた感光ドラム２１は上述の動作を繰り返し行う。
【００７２】
現像装置２４は、現像剤１６を収容した現像容器１４と、現像容器１４内の長手方向に延在する開口部に位置し感光ドラム２１と対向設置された現像剤担持体としての現像ローラ２５とを備えている。現像装置２４は、感光ドラム２１上の静電潜像を現像して可視化するように配置される。
【００７３】
ここで、現像ローラ２５は、感光ドラム２１と当接幅をもって配置される。また、現像装置２４においては、現像剤規制部材である弾性ブレード２７が現像ローラ２５表面と当接して配置され、現像ローラ２５表面に担持される現像剤の厚さを規制している。また、トナー供給ローラ２６が、弾性ブレード２７と現像ローラ２５表面との当接部に対し現像ローラ２５回転方向上流側に現像ローラ２５表面と当接して配置され、かつ、回転可能に支持されている。
【００７４】
トナー供給ローラ２６の構造としては、発泡骨格状スポンジ構造のもの、またはファーブラシ構造のものが、現像ローラ２５への現像剤１６の供給および未現像現像剤の剥ぎ取りの点から好ましい。ファーブラシ構造としては、軸体上にレーヨン、ナイロン等の繊維を植毛したものが挙げられる。また、例えば、軸体上にポリウレタンフォームを設けた直径１６ｍｍのトナー供給ローラを用いることができる。
【００７５】
このトナー供給ローラ２６の現像ローラ２５に対する当接幅としては、１〜８ｍｍが好ましい。また、現像ローラ２５に対してその当接部において相対速度をもたせることが好ましい。例えば、当接幅を３ｍｍに設定し、トナー供給ローラ２６の周速として現像動作時に５０ｍｍ／ｓ（現像ローラ２５との相対速度は１３０ｍｍ／ｓ）となるように駆動手段（図示せず）により所定タイミングで回転駆動させることができる。
【００７６】
また、トナー容器１３と現像容器１４は出荷時等、使用開始前はトナーの漏れを起こさないように、開口部をシール部材であるトナーシール１７で閉鎖している。すなわち、現像装置２４が具備する現像剤１６と現像ローラ２５とは隔離されている。使用開始時にトナーシール１７を開封することでトナー容器１３と現像容器１４は連通し、トナー容器１３内のトナーは現像容器１４へ移動する。
【実施例】
【００７７】
以下に本発明の現像ローラを、実施例および比較例により説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００７８】
（現像剤１の製造）
６０℃に加温したイオン交換水９００質量部に、リン酸三カルシウム３質量部を添加し、撹拌装置（商品名：ＴＫ式ホモミキサー、特殊機化工業製）を用いて１０，０００ｒｐｍにて攪拌し、水系媒体を作製した。
【００７９】
一方、下記成分からなる混合物１−１を６０℃に加温した後、上記撹拌装置を用いて９，０００ｒｐｍにて攪拌し、溶解、分散した。これに、重合開始剤として２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）５質量部を６０℃にて溶解し、重合性単量体組成物を調製した。
スチレン ９０質量部
ｎ−ブチルアクリレート １０質量部
ジビニルベンゼン ４質量部
ステアリン酸ステアリルを主体とするエステルワックス ２質量部
（ＤＳＣ測定における最大吸熱ピーク６７℃）
飽和ポリエステル樹脂 ７質量部
（プロピレンオキサイド変性ビスフェノールＡとイソフタル酸との重縮合物、Ｔｇ＝６５℃、Ｍｎ＝１７０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．４）
サリチル酸アルミニウム化合物 １質量部
（商品名：ボントロンＥ−８８、オリエント化学社製）
カーボンブラック（比表面積：６０ｍ3／ｇ） ７質量部
前記水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、６０℃、窒素雰囲気下において、上記撹拌装置を用いて８，０００ｒｐｍにて攪拌し、造粒した。
【００８０】
その後パドル攪拌翼で攪拌しつつ、６０℃で８時間重合反応を行い、重合体粒子を製造した。反応終了後、該粒子を含む懸濁液を室温（２５℃）まで冷却した。冷却された懸濁液に塩酸を加えてリン酸カルシウム塩を溶解し、ろ過、水洗、乾燥を行った後、風力分級によって、着色粒子（現像剤１）を得た。
【００８１】
（現像ローラ１の製造）
外径８ｍｍの芯金を内径１６ｍｍの円筒状金型内に同心となるように設置し、弾性層として液状導電性シリコーンゴム（東レダウシリコーン社製、ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度４０度、体積抵抗率１０7Ω・ｃｍ品）を注型した。その後、１３０℃のオーブンに入れ２０分加熱成型し、脱型後、２００℃のオーブンで４時間２次加硫を行い、芯金の外周に厚み４ｍｍの導電性弾性層を形成した。
【００８２】
ウレタン塗料（商品名：ニッポランＮ５０３３、日本ポリウレタン社製）を固形分濃度１０質量％となるようにメチルエチルケトンで希釈した。次いで、ウレタン塗料の固形分１００質量部に対して、導電材としてカーボンブラック（商品名：ＭＡ２３０、三菱化学社製）を１５質量部、粗し粒子としてＰＭＭＡ粒子（商品名：ＭＸ−１０００、綜研化学社製）を１２質量部添加し、ボールミルで攪拌分散した。その後、硬化剤（商品名：コロネートＬ、日本ポリウレタン社製）をウレタン塗料の固形分１００質量部に対し１０質量部添加し攪拌した。得られた塗料を先に成型したローラ上にディッピングにより塗布し、８０℃のオーブンで１５分乾燥後、１４０℃のオーブンで４時間硬化して、導電性弾性層の外周に表面層（厚み１５μｍ、体積抵抗率：１．０×１０9Ωｃｍ）を形成した。このようにして、現像ローラ（現像ローラ１）を得た。
【００８３】
（金属元素化合物の外添）
現像剤１の表面及び現像ローラ１の表面には、所定の金属元素化合物を各々外添した。現像剤１の表面への外添は、ヘンシェルミキサー（三井鉱山社製）を用いて行った。現像ローラ１の表面への外添は、金属元素化合物をメタノールに適切な方法で分散させ、得られた分散液を現像ローラ１の表面にスプレーコートを用いて塗布し、溶媒を乾燥させることで行った。なお、分散液の濃度や塗布量は、現像ローラ１の表面に目的とする量の金属元素化合物が外添されるように適宜調整した。また、現像ローラ１の表面に外添された金属元素化合物の量（Ａｔ％）は、ＳＥＭ装置（商品名：ＦＥ−ＳＥＭ４７００、日立製作所製）に装着したＥＤＡＸ装置（エダックスジャパン製）にて測定を行った。
【００８４】
［実施例１］
１００質量部の現像剤１に、シリカ（商品名：Ｒ９７２、日本アエロジル製）を１．５部、酸化チタン（商品名：ＳＴＴ−３０、チタン工業製）を０．５部、外添した。現像ローラ１には、酸化チタン（商品名：ＳＴＴ−３０、チタン工業製）を外添した。現像ローラ１表面のＴｉのＡｔ％は１．０％であった。
【００８５】
［実施例２］
１００質量部の現像剤１に、シリカ（商品名：Ｒ９７２、日本アエロジル製）を１．５部、酸化チタン（商品名：ＳＴＴ−３０、チタン工業製）を０．５部、外添した。現像ローラ１には、シリカ（商品名：Ｒ９７２、日本アエロジル製）と酸化チタン（商品名：ＳＴＴ−３０、チタン工業製）を外添した。現像ローラ１表面の、ＳｉのＡｔ％は３．５％、ＴｉのＡｔ％は１．０％であった。
【００８６】
［実施例３］
１００質量部の現像剤１に、シリカ（商品名：Ｒ８０５、日本アエロジル製）を１．５部、酸化チタン（商品名：ＳＴＴ−３０Ａ、チタン工業製）を０．５部、外添した。現像ローラ１には、シリカ（商品名：Ｒ８０５、日本アエロジル製）を外添した。現像ローラ１表面のＳｉのＡｔ％は１５％であった。
【００８７】
［実施例４］
１００質量部の現像剤１に、シリカ（商品名：Ｒ９７２、日本アエロジル製）を１．５部、酸化チタン（商品名：ＳＴＴ−３０Ａ、チタン工業製）を０．５部、外添した。現像ローラ１には、シリカ（商品名：Ｒ９７２、日本アエロジル製）を外添した。現像ローラ１表面のＳｉのＡｔ％は１７％であった。
【００８８】
［実施例５］
１００質量部の現像剤１に、シリカ（商品名：Ｒ９７２、日本アエロジル製）を１．５部、酸化チタン（商品名：ＳＴＴ−３０Ａ、チタン工業製）を０．５部、外添した。現像ローラ１には、シリカ（商品名：Ｒ９７２、日本アエロジル製）を外添した。現像ローラ１表面のＳｉのＡｔ％は０．８％であった。
【００８９】
［実施例６］
１００質量部の現像剤１に、シリカ（商品名：Ｒ２０２、日本アエロジル製）を１．５部外添した。現像ローラ１には、シリカ（商品名：Ｒ２０２、日本アエロジル製）を外添した。現像ローラ１表面のＳｉのＡｔ％は５．０％であった。
【００９０】
［実施例７］
１００質量部の現像剤１に、シリカ（商品名：Ｒ８０５、日本アエロジル製）を１．５部、下記の構造を有する有機アルミニウム錯体を０．５部、外添した。現像ローラ１には、下記の構造を有する有機アルミニウム錯体を外添した。現像ローラ１表面のＡｌのＡｔ％は１．５％であった。
【００９１】
【化１】
【００９２】
［実施例８］
１００質量部の現像剤１に、シリカ（商品名：Ｒ８０５、日本アエロジル製）を１．５部、ハイドロタルサイト（商品名：ＡＬＣＡ４、協和化学製）を０．５部、外添した。現像ローラ１にはハイドロタルサイト（商品名：ＡＬＣＡ４、協和化学製）を外添した。現像ローラ１表面の、ＭｇのＡｔ％は３．０％、ＡｌのＡｔ％は１．０％であった。
【００９３】
［比較例１］
１００質量部の現像剤１に、シリカ（商品名：Ｒ９７２、日本アエロジル製）を１．５部、酸化チタン（商品名：ＳＴＴ−３０、チタン工業製）を０．５部、外添した。現像ローラ１には何も外添しなかった。
【００９４】
［比較例２］
１００質量部の現像剤１に、シリカ（商品名：Ｒ９７２、日本アエロジル製）を１．５部外添した。現像ローラ１には酸化チタン（商品名：ＳＴＴ−３０、チタン工業製）を外添した。現像ローラ１表面のＴｉのＡｔ％は１．０％であった。
【００９５】
（画像評価）
得られた現像ローラと現像剤を電子写真プロセスカートリッジに装着し、カラーレーザープリンタ（商品名：ＬＢＰ５５００、キヤノン製）で実際に画だしをし、以下の画像評価を行った。その結果をまとめて表１に示した。
【００９６】
（ゴースト評価）
低温低湿環境（１５℃／１０％ＲＨ）下において、１枚目の画像におけるゴースト判定パターン（画像１枚内に１５ｍｍ角のベタ画像とハーフトーン画像を続けて形成するパターン）を出力した。そして、ハーフトーン部分における濃度不均一発生の有無を目視で確認し、下記の基準にて評価した。
◎：濃淡差が全くない。
○：濃淡差がわずかに認められるが実用画像上問題なし。
△：濃淡差が画像濃度差に現れる。
【００９７】
（初期濃度評価）
常温常湿環境（２３℃／５５％ＲＨ）下においてベタ画像の画だしを行い、初期の画像の画像濃度を測定した。具体的には、反射濃度計（商品名：ＲＤ９１８、マクベス製）を使用して１枚目の画像におけるベタ部の画像濃度を５点測定し、その平均値を初期濃度とした。通常、初期濃度が１．２５以上であることが高品位な画像としては好ましく、さらに１．３０以上になることがより好ましい。
【００９８】
【表１】
【００９９】
本発明の現像方法である実施例１〜８では、初期濃度が十分であり、ゴーストの発生についても良好な結果であった。特に、現像剤と現像ローラ表面に全く同じ組成及び構造の金属元素化合物が外添をした実施例２、６では、初期濃度が非常に高く、ゴーストの発生についても特に優れた結果であった。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明に用いられる現像ローラの一例の断面図であり、（ａ）は軸方向に垂直方向の断面図、（ｂ）は軸方向に平行方向の断面図である。
【図２】本発明の現像装置を用いた電子写真装置の概略構成図である。
【図３】本発明の現像装置を用いた電子写真プロセスカートリッジの断面図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１：軸体
２：導電性弾性層
３：表面層
１１：電子写真プロセスカートリッジ
１１Ｙ：イエロー用カートリッジ
１１Ｍ：マゼンタ用カートリッジ
１１Ｃ：シアン用カートリッジ
１１Ｋ：ブラック用カートリッジ
１３:トナー容器
１４：現像容器
１６：現像剤
１７:トナーシール
２１：感光ドラム
２２：帯電部材
２３：潜像担持体ユニット
２４：現像装置
２５：現像ローラ
２６：トナー供給ローラ
２７：弾性ブレード
３０：クリーニングブレード
３１：廃現像剤容器
４１：スキャナ部
４２：給送部
４３：転写部
４４：定着装置
４５：排出部
４６：転写材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤と、該現像剤を薄膜状に担持可能な現像ローラとを具備し、静電潜像が形成された潜像担持体に現像剤を供給して該静電潜像を可視化するための電子写真装置用現像装置において、
前記現像ローラは、軸体と、軸体上に設けられた導電性弾性層と、該導電性弾性層の外周に設けられた表面層とを有し、
前記現像剤の表面及び前記現像ローラの表面には、それぞれ金属元素化合物が外添されており、かつ、前記現像剤の表面に外添されている金属元素化合物の少なくとも１種と、前記現像ローラの表面に外添されている金属元素化合物の少なくとも１種とが、同一の金属元素を有することを特徴とする電子写真装置用現像装置。
【請求項２】
前記現像ローラの表面を元素分析して得られる、前記現像ローラの表面に外添されている金属元素化合物に含まれる金属元素のＡｔ％が、１％以上１５％以下であることを特徴とする請求項１に記載の電子写真装置用現像装置。
【請求項３】
前記現像剤の表面及び前記現像ローラの表面に外添されている前記金属元素化合物のそれぞれが、前記同一の金属元素として、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、及びＭｇのいずれかを有することを特徴とする請求項１または２に記載の電子写真装置用現像装置。
【請求項４】
前記現像剤の表面と前記現像ローラの表面に存在する金属元素の種類が全て同一であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電子写真装置用現像装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の電子写真装置用現像装置を用いて、前記現像ローラの表面に前記現像剤を担持させ、該現像ローラを静電潜像が形成された潜像担持体に接触させて該静電潜像を現像することを特徴とする現像方法。
【請求項１】
現像剤と、該現像剤を薄膜状に担持可能な現像ローラとを具備し、静電潜像が形成された潜像担持体に現像剤を供給して該静電潜像を可視化するための電子写真装置用現像装置において、
前記現像ローラは、軸体と、軸体上に設けられた導電性弾性層と、該導電性弾性層の外周に設けられた表面層とを有し、
前記現像剤の表面及び前記現像ローラの表面には、それぞれ金属元素化合物が外添されており、かつ、前記現像剤の表面に外添されている金属元素化合物の少なくとも１種と、前記現像ローラの表面に外添されている金属元素化合物の少なくとも１種とが、同一の金属元素を有することを特徴とする電子写真装置用現像装置。
【請求項２】
前記現像ローラの表面を元素分析して得られる、前記現像ローラの表面に外添されている金属元素化合物に含まれる金属元素のＡｔ％が、１％以上１５％以下であることを特徴とする請求項１に記載の電子写真装置用現像装置。
【請求項３】
前記現像剤の表面及び前記現像ローラの表面に外添されている前記金属元素化合物のそれぞれが、前記同一の金属元素として、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、及びＭｇのいずれかを有することを特徴とする請求項１または２に記載の電子写真装置用現像装置。
【請求項４】
前記現像剤の表面と前記現像ローラの表面に存在する金属元素の種類が全て同一であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電子写真装置用現像装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の電子写真装置用現像装置を用いて、前記現像ローラの表面に前記現像剤を担持させ、該現像ローラを静電潜像が形成された潜像担持体に接触させて該静電潜像を現像することを特徴とする現像方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−１６３９５０（Ｐ２００７−１６３９５０Ａ）
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６１８００（Ｐ２００５−３６１８００）
【出願日】平成１７年１２月１５日（２００５．１２．１５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月１５日（２００５．１２．１５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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