JP2015222348A - 現像剤供給部材、現像装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な画像品質を維持することができる現像剤供給部材、現像装置、及び画像形成装置を提供する。【解決手段】現像剤供給部材３８は、回転軸３８ａと、回転軸３８ａの周囲を覆い、シリコーンゴムを主成分とする独立気泡構造を持つ基材３８ｂと、基材の表面に形成されたコーティング膜３８ｃとを有し、コーティング膜の表面から測定したアスカーＦ硬度をＨ（度）とし、コーティング膜の厚みをＴ（μｍ）とした場合に、Ｔ≧−０．１５?Ｈ＋９．６の関係を満たす。【選択図】図５

Description

本発明は、現像剤供給部材、現像装置、及び画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式の画像形成装置において、感光体ドラムに現像剤を付着させる現像装置が用いられており、例えば特許文献１では、感光体ドラムに現像剤を付着させる現像ローラと、現像ローラに現像剤を供給する供給ローラとを有する現像装置が用いられている。

特開２００２−１０８０９０号公報

しかしながら、近年、電子写真方式の画像形成装置の高速度化や形成画像の高解像度化に応じた良好な画像品質が要求されている。

そこで、本発明は、良好な画像品質を維持することができる現像剤供給部材、現像装置、及び画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る現像剤供給部材は、回転軸と、前記回転軸の周囲を覆い、シリコーンゴムを主成分とする独立気泡構造を持つ基材と、前記基材の表面に形成されたコーティング膜とを有し、前記コーティング膜の表面から測定したアスカーＦ硬度をＨ（度）とし、前記コーティング膜の厚みをＴ（μｍ）とした場合に、
Ｔ≧−０．１５×Ｈ＋９．６
の関係を満たすことを特徴とする。

本発明の他の態様に係る現像剤供給部材は、回転軸と、前記回転軸の周囲を覆い、シリコーンゴムを主成分とする独立気泡構造を持つ基材と、前記基材の表面に形成されたコーティング膜とを有し、前記コーティング膜の表面から測定したアスカーＦ硬度をＨ（度）とし、前記コーティング膜の厚みをＴ（μｍ）とした場合に、
Ｔ≦０．１×Ｈ−３．９
の関係を満たすことを特徴とする。

本発明の他の態様に係る現像剤供給部材は、回転軸と、前記回転軸の周囲を覆い、シリコーンゴムを主成分とする独立気泡構造を持つ基材と、前記基材の表面に形成されたコーティング膜とを有し、前記コーティング膜の表面から測定したアスカーＦ硬度をＨ（度）とし、前記コーティング膜の厚みをＴ（μｍ）とした場合に、
Ｔ≦０．１×Ｈ−３．９ 且つ Ｔ≧−０．１５×Ｈ＋９．６
の関係を満たすことを特徴とする。

本発明によれば、良好な画像品質を維持することができる現像剤供給部材、現像装置、及び画像形成装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の内部構造を概略的に示す断面図である。 図１に示した画像形成装置１の転写部として中間転写ベルトを用いた画像形成装置の変形例を示す図である。 図１に示した複数の画像形成部の内の１つの構造を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る現像ローラの断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る供給ローラの断面及び供給ローラの表面付近を拡大した断面をそれぞれ示す図である。 ベタカスレ評価における濃度差が生じた面積の比率（面積比率）〔％〕と、この面積の比率に対応するベタカスレの評価レベル値（カスレレベル）との関係を示す図である。 ベタカスレ評価の結果におけるコーティング膜の厚さ（平均膜厚）と硬度（アスカーＦ硬度）との関係を示す図である。 画像濃度評価の結果におけるコーティング膜の厚さ（平均膜厚）と硬度（アスカーＦ硬度）との関係を示す図である。 ベタカスレ評価の結果及び画像濃度評価の結果におけるコーティング膜の厚さ（平均膜厚）と硬度（アスカーＦ硬度）との関係を示す図である。

＜画像形成装置１の構成＞
図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置１の内部構造を概略的に示す断面図である。図２は、図１に示した画像形成装置１の転写部として中間転写ベルト１５を用いた画像形成装置の変形例を示す図である。画像形成装置１は、例えば、電子写真方式を採用するカラープリンタである。図１に示されるように、画像形成装置１は、主要な構成として、電子写真方式により記録材としての用紙２上に現像剤としてのトナー３を用いてトナー画像を形成する画像形成部４Ｂ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃと、画像形成部４Ｂ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃに用紙２を供給する給紙部６と、給紙部６から用紙を１枚ずつ送り出す給紙ローラ８と、１枚ずつ送り出された用紙２を用紙搬送方向に搬送する搬送ローラ１０と、搬送ローラ１０により送り出された用紙２をさらに画像形成部４Ｂ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃに搬送する搬送部１１と、搬送部１１を駆動させる駆動ローラ１２と、搬送部１１上に残留するトナー３を除去するクリーニングブレード１３と、画像形成部４Ｂ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃのそれぞれに対応するように配置された転写部としての転写ローラ１４と、用紙２上に転写されたトナー画像を用紙２に定着させる定着部１６と、定着部１６を通過した用紙２を画像形成装置１の外部に排紙する排紙ローラ２０を備えた排紙部１８とを有する。搬送部１１としては、例えばベルト状の部材である搬送ベルトを用いることができる。なお、図１には、４つの画像形成部４Ｂ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃが示されているが、画像形成装置１が有する画像形成部の数は、３以下又は５以上であってもよい。また、図１には、画像形成装置１がカラープリンタである場合が示されているが、本発明は、電子写真方式によって記録材上に画像を形成する装置であれば、画像形成部の数が１つであるモノクロプリンタにも適用可能である。さらに、図１には、画像形成装置１がプリンタである場合が示されているが、本発明は、電子写真方式によって記録材上に画像を形成する装置であれば、複写機、ファクシミリ装置、又は多機能周辺装置（ＭＦＰ）のような他の装置にも適用可能である。

画像形成部４Ｂ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃは、用紙２上にブラック色（Ｂ）のトナー像、マゼンタ色（Ｍ）のトナー像、イエロー色（Ｙ）のトナー像、及びシアン色（Ｃ）のトナー像をそれぞれ形成する。画像形成部４Ｂ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃは、用紙搬送路上に用紙搬送方向の上流側から下流側に向けて並んで配置されている。ただし、画像形成部４Ｂ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃが配置される順番は図１に示される配置に限られない。画像形成部４Ｂ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃは、着脱自在に形成された各色用の画像形成ユニット２２Ｂ，２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃをそれぞれ有している。用紙搬送路上に配列された画像形成ユニット２２Ｂ，２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃは、画像形成部４Ｂ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃの各色に対応して備えられ、画像形成ユニット２２Ｂは、ブラック色（Ｂ）のトナー３により画像を形成し、画像形成ユニット２２Ｙは、イエロー色（Ｙ）のトナー３により画像を形成し、画像形成ユニット２２Ｍは、マゼンタ色（Ｍ）のトナー３により画像を形成し、画像形成ユニット２２Ｃは、シアン色（Ｃ）のトナー３により画像を形成する。画像形成ユニット２２Ｂ，２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃは、トナー３の色が異なる点以外は、互いに基本的に同一の構造を有する。また、画像形成部４Ｂ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃは、露光部としてのＬＥＤヘッド２４Ｂ，２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃをそれぞれ有している。ただし、露光部は、画像形成部４Ｂ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃの各色に対応してそれぞれ別体とする構成に限られず、一体として構成してもよい。ＬＥＤヘッド２４Ｂ，２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃには、上位装置であるコンピュータ等から入力された各色の画像データに基づいて露光用の光を像担持体としての感光体ドラム２６に照射する。なお、本実施の形態は、図１の画像形成装置１に基づいて説明するが、この方式に限られず、図２に示される、可視化された現像剤像を１次転写ローラ１４により中間転写ベルト１５に転写し、さらに２次転写ローラ２９により用紙２に転写する画像形成装置にも本発明を適用できる。さらに、単色の画像形成装置や５色以上の現像剤を用いる多色画像形成装置についても本発明を適用できる。

図３は、図１に示した画像形成部４Ｂ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃの内の１つの構造を概略的に示す断面図である。図１及び図２に示されるように、画像形成部４Ｂ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃの各々は、回転中心軸２６ａを中心にして回転可能に支持された像担持体としての感光体ドラム２６と、感光体ドラム２６の表面を一様に帯電させる帯電部材としての帯電ローラ２８と、感光体ドラム２６上に静電潜像を形成するＬＥＤヘッド（２４Ｂ，２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ）と、ＬＥＤヘッド（２４Ｂ，２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ）による露光によって感光体ドラム２６の表面に静電潜像を形成した後に、感光体ドラム２６の表面にトナー３を供給して静電潜像に対応するトナー像を形成する現像部としての現像装置３０と、感光体ドラム２６の表面に形成されたトナー像を用紙２上へ転写する転写部としての転写ローラ１４と、感光体ドラム２６の表面を清掃する清掃部材３２とを有する。清掃部材３２としては、例えばブレード状の部材を用いることができ、感光体ドラム２６の表面に接触させて残留トナー等を除去する。

感光体ドラム２６は、円筒形状を有し、導電性支持体と、この導電性支持体の表面を被覆する光導電層とを有する。感光体ドラム２６の導電性支持体の材料としては例えばアルミニウム等の金属を用いることができる。感光体ドラム２６は、モータなどの駆動部からの駆動力によって回転中心軸２６ａを中心にしてＤ１の方向に回転する。感光体ドラム２６の外径は３０［ｍｍ］とすることが望ましい。

帯電ローラ２８は、シャフト状の導電性支持体と、この導電性支持体の外周を被覆する半導電性ゴム層とを有する。帯電ローラ２８の導電性支持体の材料としてはアルミニウム等の金属を用いることができ、帯電ローラ２８の半導電性ゴム層としてはエピクロロヒドリンゴム等を用いることができる。帯電ローラ２８により感光体ドラム２６の表面を帯電させる方式は、帯電ローラ２８を感光体ドラム２６の表面に接触させる方式を用いることができるが、これに限られず、帯電ローラ２８と感光体ドラム２６との間に空隙を設けて帯電させる非接触方式の帯電方式を用いることもできる。また、帯電部材としてはローラ状の部材に限られず、ワイヤ状の部材である帯電ワイヤを用いることができる。帯電部材として帯電ワイヤを採用する場合には、帯電ワイヤから感光体ドラム２６に放電することにより感光体ドラム２６の表面が帯電される。

清掃部材３２は、回転する感光体ドラム２６の表面に残留するトナー３及びトナー３から剥離した外添剤などの残留物を掻き落とす。清掃部材３２としては例えばウレタンゴムを材料とする矩形状のゴムブレードを用いることができる。ただし、清掃部材３２は、ブレード状の部材に限られず、残留トナー及び外添剤等の残留物を掻き落とすことができる部材であれば、ブラシ状の部材などの他の部材を用いることができる。

＜現像装置３０の構成＞
現像装置３０は、現像剤としてのトナー３を収容する現像剤収容スペースを形成する現像剤収容部としてのトナー収容部３４と、感光体ドラム２６の表面にトナー３を供給する現像剤担持体としての現像ローラ３６と、トナー収容部３４に収容されたトナー３を現像ローラ３６に供給する現像剤供給部材としての供給ローラ３８とを有する。

トナー収容部３４は、画像形成部４Ｂ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃの各色に対応して備えられ、画像形成ユニット２２Ｂのトナー収容部３４にはブラック色（Ｂ）のトナーを貯蓄し、画像形成ユニット２２Ｙのトナー収容部３４にはイエロー色（Ｙ）のトナーを貯蓄し、画像形成ユニット２２Ｍのトナー収容部３４にはマゼンタ色（Ｍ）のトナーを貯蓄し、画像形成ユニット２２Ｃのトナー収容部３４にはシアン色（Ｃ）のトナーを貯蓄する。トナー３は、平均粒径が６．５［μｍ］から８．０［μｍ］であり、スチレン−アクリル共重合体を主要構成成分とするものである。

トナー収容部３４内には、感光体ドラム２６に接触している現像剤担持体としての現像ローラ３６と、トナー３を現像ローラ３６上に供給する供給ローラ３８とが備えられている。

＜現像ローラ３６の構成＞
現像ローラ３６は、感光体ドラム２６上の静電潜像にトナー３を供給して静電潜像を現像し、感光体ドラム２６上にトナー像を形成するための部材である。現像ローラ３６は、感光体ドラム２６と接触するように配置され、感光体ドラム２６との接線上において互いに同じ方向、すなわち図３に示すＤ２方向に回転する。

図４は、本実施の形態に係る現像ローラ３６の断面図である。現像ローラ３６は、回転軸である導電性の現像ローラ支持部材３６ａと、現像ローラ支持部材３６ａの外周に備えられた現像ローラ弾性層３６ｂとを有し、回転可能に支持される。本実施の形態では、現像ローラ３６は、円筒状の部材であり、外径は約１５．９［ｍｍ］とすることが望ましい。現像ローラ支持部材３６ａは、シャフト形状であり、材料としてはアルミニウムなどの金属を用いることができる。現像ローラ弾性層３６ｂの主要構成成分はウレタンであり、現像ローラ弾性層３６ｂのアスカーＣ硬度は７７±５〔度〕である。現像ローラ３６の周速は２３９．８［ｍｍ／ｓｅｃ］である。本実施の形態において、現像ローラ３６の周速とは、現像ローラ３６表面の接線方向における線速度を示す。

＜供給ローラ３８の構成＞
図５（ａ）及び（ｂ）は、本実施の形態に係る供給ローラ３８の断面及び供給ローラ３８の表面付近を拡大した断面をそれぞれ示す図である。供給ローラ３８は、回転軸である導電性の供給ローラ支持部材３８ａと、供給ローラ支持部材３８ａの外周に備えられた基材としての供給ローラ弾性層３８ｂとを有し、回転可能に支持される。本実施の形態において、供給ローラ３８は、現像ローラ３６との接線上において互いに反対の方向、すなわち図３に示すＤ３方向に回転するが、Ｄ３方向とは逆方向、すなわち、現像ローラ３６との接線上において互いに同じ方向に回転させることもできる。供給ローラ支持部材３８ａは、シャフト形状であり、材料としてはアルミニウムなどの金属を用いることができる。本実施の形態に係る供給ローラ３８は円筒形状であり、外径は１５．５［ｍｍ］である。ただし、現像ローラ３６の外径を１５〜２１［ｍｍ］の範囲とした場合、供給ローラ３８の外径を１５〜１６［ｍｍ］の範囲とする組合せが望ましい。

供給ローラ弾性層３８ｂは、独立気泡３８ｄを含む独立気泡構造（スポンジ構造）を有するように形成される。独立気泡３８ｄのセル（気泡）径は５０〜３００〔μｍ〕の範囲で形成され、平均セル径が８０〜１２０［μｍ］の範囲であると望ましい。セル径の計測には、レーザー顕微鏡（キーエンス社製ＶＫ−８５００）を用いた。供給ローラ弾性層３８ｂは、部分抵抗が１×１０^６〜１×１０^８［Ω］となるよう導電性の材料を配合して構成される。ただし、供給ローラ３８の形状や大きさは本実施の形態に係る構成に限定されるものではない。

供給ローラ３８の表面は、現像ローラ３６の表面に接触するように配置される。現像ローラ３６と供給ローラ３８とは、軸間距離が１４．７［ｍｍ］となるようにそれぞれ配置されることが望ましい。供給ローラ３８の周速は、現像ローラ３６の周速の０．８５倍に設定される。本実施の形態において、供給ローラ３８の周速とは、供給ローラ３８表面の接線方向における線速度を示す。ただし、供給ローラ３８の現像ローラ３６に対する周速比は本実施の形態に係る構成に限定されるものではない。

供給ローラ弾性層３８ｂは、エラストマー組成物からなる材料が用いられ、独立気泡３８ｄを含む独立気泡構造（スポンジ構造）を有する。独立気泡３８ｄを含む独立気泡構造（スポンジ構造）を有する供給ローラ３８を用いることにより、トナー３を現像ローラ３６に均一に供給することができ、さらに、現像ローラ３６から感光体ドラム２６の表面にトナーを供給した後に現像ローラ３６の表面に残留するトナー３を掻き落とすことを容易にする。また、独立気泡３８ｄを含むスポンジ構造を有する供給ローラ３８を用いることにより、供給ローラ３８の周囲に存在するトナー３が摩擦されて均一に帯電されたトナー３を得ることができ、感光体ドラム２６上に形成されるトナー像の濃度を均一にしやすくなる。

供給ローラ３８は、シリコーンゴムを主成分とし、エチレン−プロピレン−ジエンゴム等を副成分とした基材が用いられる。基材の主成分としては、シリコーンゴム以外に、耐摩擦性の高いウレタンを主成分とする材料を用いても良い。また、副成分の代用として、ポリウレタン、ブチルゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、及びアクリルゴム等のいずれか１つ以上の成分が添加された基材を用いてもよい。なお、本実施の形態において、主成分とは、基材中の含有量が５０重量％以上である成分をいう。

また、供給ローラ弾性層３８ｂには、フィラーとして、煙霧質シリカ、沈降性シリカ、補強性カーボンブラック等の充填材、導電性カーボンブラック、ニッケル、アルミニウム、銅等の金属粉末、酸化亜鉛等の金属酸化物、硫酸バリウム、酸化チタン又はチタン酸カリウム等の芯材に酸化錫をコート処理した導電性充填材等が配合される。さらに、独立気泡３８ｄを含む独立気泡構造（スポンジ構造）とするための発泡剤としては、本実施の形態では、アゾ化合物系発泡剤を用いる。ただし、代用として、重炭酸塩系、イソシアネート系、亜硝酸塩、ヒドラジナ誘導体、アジド化合物系発泡剤等の少なくとも１種類の発泡剤を用いてもよい。また、架橋剤として、本実施の形態ではパーオキサイド及び硫黄系加硫剤を用いている。ただし、代用として、白金触媒存在下のハイドロジェンシロキサン、イソシアネート剤等の架橋剤を用いてもよい。

基材の硬度（例えば、アスカーＦ硬度）が小さい場合、供給ローラ３８が現像ローラ３６に接触した際に供給ローラ３８表面の応力が緩和され、現像ローラ３６に適切な圧力で接触することができず、用紙２における印刷画像の上部及び下部のそれぞれにおいて、印刷された用紙ごとに濃度差が生じてしまうことがある。

そこで、本実施の形態に係る供給ローラ３８には、図５（ｂ）に示すように、供給ローラ３８の表面、すなわち、供給ローラ弾性層３８ｂの表面に、高分子膜であるコーティング膜３８ｃが形成されている。なお、本実施の形態において、「コーティング膜３８ｃ」とは、基材である供給ローラ弾性層３８ｂの表面に形成された膜のことをいう。コーティング膜３８ｃは、供給ローラ弾性層３８ｂの表面に露出した独立気泡（セル）の内面も覆うように形成される。供給ローラ３８の表面にコーティング膜３８ｃを形成することにより、供給ローラ３８が現像ローラ３６に接触した際の供給ローラ３８表面の応力緩和が遅くなり、供給ローラ３８と現像ローラ３６とを適切な圧力で接触させることができる。これにより、適切な量のトナー３を供給ローラ３８から現像ローラ３６へ供給することができるので、良好な印字画像が得られる。

また、画像形成の際、供給ローラ３８は、現像ローラ３６に接触及び摺擦しているので、画像形成が繰り返される過程において、供給ローラ３８の最表面が圧縮及び伸張する際に供給ローラ３８表面に出ているフィラーなどに応力が集中することで、表面に出ているフィラー及び基材が断裂して供給ローラ３８の摩耗が発生する。現像ローラ３６に接触及び摺擦することによる供給ローラ３８の摩耗は、供給ローラ３８の硬度が現像ローラ３６の硬度よりも小さい場合に発生しやすくなる。

そこで、本実施の形態に係る供給ローラ３８には、供給ローラ３８の表面、すなわち、供給ローラ弾性層３８ｂの表面にコーティング膜３８ｃが形成されている。供給ローラ３８の表面にコーティング膜３８ｃを形成することにより、供給ローラ３８の表面に出ているフィラーなどに応力が集中することを低減して、供給ローラ３８と現像ローラ３６との摺擦による摩耗を低減することができるので、より長期に渡って良好な画像形成が維持できる。

本発明の実施の形態に係る供給ローラ３８は、供給ローラ支持部材３８ａの周囲に供給ローラ弾性層３８ｂを成形し、外径が、例えば、１５．５〔ｍｍ〕となるように供給ローラ弾性層３８ｂの表面を研磨処理し、シリコーン樹脂を主成分とする溶液に基材の表面を浸しその後加熱処理を行って硬化させる。形成されるコーティング膜３８ｃは、溶液の濃度によって０．１〜１０［μｍ］で任意の厚みに調製すればよいが、コーティング膜３８ｃ自体の硬さが均一になることが望ましい。

コーティング膜３８ｃの厚さが増す程、供給ローラ３８の表面の硬度が増すことになる。そのため、供給ローラ３８の表面の硬度が大きい場合、供給ローラ弾性層３８ｂが凹んでも供給ローラ３８表面が硬くなっているため、現像ローラ３６表面を掻き取る作用が必要以上に強くなってしまう。現像ローラ３６表面の掻き取りが強くなると、現像ローラ３６への現像剤供給能力が低下して現像ローラ３６へ供給するトナーの量が少なくなり、印字画像にベタカスレが生じる。供給ローラ３８は、トナー３を現像ローラ３６へ供給する作用と現像ローラ３６上のトナー３を掻き取る作用とを有するため、両者のバランスが悪化するとこのベタカスレが生じる。また、供給ローラ３８の表面の硬度が大きすぎる場合、現像ローラ３６表面を摩耗させてしまうという問題がある。

一方、供給ローラ３８の硬度が小さいと、現像ローラ３６表面に接触した供給ローラ３８が凹み、供給ローラ３８の表面の応力緩和により適切な圧力で現像ローラ３６に接触することができなくなり、現像剤供給能力が低下する。そのため、供給ローラ３８の現像剤供給能力を維持するためには、供給ローラ３８の表面が凹まない程度の硬度が必要となる。なお、本実施の形態において、「ベタカスレ」（「画像ムラ」とも称する。）とは、ベタ画像が掠れて用紙上に印刷した画像にムラが生じることをいう。

そこで、供給ローラ弾性層３８ｂ表面のコーティング膜３８ｃの厚さと、供給ローラ弾性層３８ｂの硬度との組み合わせの適切な範囲を後述する実験により評価した。なお、本実施の形態において、「コーティング膜３８ｃの厚さ」とは、図５（ｂ）に示したように、供給ローラ３８の表面（表面に開口するセルの内周面も含む）にコーティングされた膜の厚さ（ｔ）をいう。

＜画像形成装置１の動作＞
本実施の形態に係る画像形成装置１は、コンピュータ等の外部装置から送信された印刷命令に基づいて、画像形成装置１の内部の制御部に印刷命令が入力されると、制御部により制御された駆動モータからの駆動力により、画像形成部４Ｂ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃのそれぞれにおいて、感光体ドラム２６、現像ローラ３６、及び供給ローラ３８が回転を始める。帯電ローラ２８は、感光体ドラム２６に追従して回転する。給紙部６の給紙ローラ８により用紙２が１枚ずつ送り出されると、制御部はさらに帯電ローラ２８に帯電電圧を印加する。画像形成装置１の制御部に入力された画像データに基づいて、画像形成部４Ｂ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃのそれぞれにおいて、帯電ローラ２８が感光体ドラム２６の表面を帯電させ、帯電された感光体ドラム２６の表面にＬＥＤヘッド（２４Ｂ，２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ）による露光により静電潜像が形成され、形成された静電潜像に対応するトナー像が現像装置３０により形成される。

給紙部６から給紙された用紙２は、一対の搬送ローラ１０により、画像形成部４Ｂ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃのそれぞれの転写部における転写位置に搬送される。それぞれの転写位置を通過する用紙２上に、感光体ドラム２６の表面上に形成されたトナー像が転写される。トナー像が転写された用紙２は、定着部１６に搬送され、用紙２上のトナー画像が加熱及び加圧されることにより、用紙２上に定着される。定着部１６において画像が定着された用紙２は、排紙ローラ２０により、用紙２の排出方向に搬送され、排紙部１８に排出される。

＜供給ローラ３８の評価＞
供給ローラ３８の１２種類のサンプルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，及びＬを作製し、各サンプルについて物性値の測定及び連続印字試験を行った。各サンプルについての物性値の測定及び印字試験は、気温２５±１〔℃〕、湿度５５±５〔％〕の環境で行った。

（サンプル）
表１は、連続印字試験で用いる供給ローラ３８のサンプルＡ〜Ｌとして、コーティング膜３８ｃの厚さ（平均膜厚）及び基材硬度（アスカーＦ硬度）をそれぞれ変化させた値を示す。サンプルＡ〜Ｃは、供給ローラ弾性層３８ｂの表面にコーティング膜が形成されていない供給ローラ３８である。サンプルＡ，Ｂ，及びＣの基材硬度は、それぞれ４８，５７，６２〔度〕である。サンプルＤ〜Ｆは、サンプルＡの基材にそれぞれ厚さ０．７５，１．５，３．０〔μｍ〕のコーティング膜３８ｃを形成し、硬度をそれぞれ５２，５４，５５〔度〕としたものである。サンプルＧ〜Ｉは、サンプルＢの基材にそれぞれ厚さ０．７５，１．５，３．０〔μｍ〕のコーティング膜３８ｃを形成し、それぞれ硬度を５９，６１，６３〔度〕としたものである。サンプルＪ〜Ｌは、サンプルＣの基材にそれぞれ厚さ０．７５，１．５，３．０〔μｍ〕のコーティング膜３８ｃを形成し、硬度をそれぞれ６３，６５，６９〔度〕としたものである。また、各サンプルに添加されるフィラーの量は同一である。なお、コーティング膜３８ｃの厚さは、供給ローラ３８の最表面部分を採取して断面を走査型電子顕微鏡やレーザー顕微鏡等で観察できる。

本実施の形態において、サンプルＡ〜Ｌの「平均膜厚」とは、レーザー顕微鏡（キーエンス社製ＶＫ−８５００）を用いて、少なくとも３か所以上の点から得られた数値を平均して得た数値である。また、サンプルＡ〜Ｃの「硬度」は、表面にコーティング膜３８ｃが形成されていない状態の供給ローラ３８のアスカーＦ硬度を示し、サンプルＤ〜Ｌの「硬度」は、表面にコーティング膜３８ｃが形成された状態の供給ローラ３８のアスカーＦ硬度を示す。また、表１において、「圧縮バネ定数」とは、一定条件の下で治具を用いてサンプルＡ〜Ｌについて測定した値である。

サンプルＡ〜Ｌにおいて、基材の硬度は、基材に添加する発泡剤や架橋剤の量を変えることにより調製した。ここで、基材のアスカーＦ硬度が４８度より小さい場合、トナー３の供給量は多くなるが、現像ローラ３６表面の電荷履歴を持ったトナー３を供給ローラ３８で掻き取りにくくなり、供給ローラ３８に起因する残像現象により画質レベルが悪化することがある。一方、基材のアスカーＦ硬度が６２度より大きい場合、供給ローラ３８の掻き取り作用が強くなり残像現象が起きにくくなる。ただし、基材のアスカーＦ硬度が大きくなる程、現像ローラ３６との摩擦によって供給ローラ３８が摩耗する量が多くなり、供給ローラ３８の使用可能な抵抗範囲が狭くなるので電圧による制御が困難になる。

そこで、本実施の形態では、サンプルＡ〜Ｃの基材硬度（アスカーＦ硬度）を４８から６２の範囲内になるように調製した。他のサンプルＤ〜Ｌは、供給ローラ３８（サンプルＡ〜Ｃのいずれか）にコーティング膜３８ｃを形成した後の供給ローラ３８のアスカーＦ硬度をＳＰ２とし、基材のアスカーＦ硬度をＳＰ１とし、平均膜厚をＭとした場合に、次の式（１）〜（３）を満たすように作製した。なお、式（３）において平均膜厚Ｍは、０．７５、１．５、及び３．０〔μｍ〕の３種類に調整した。
ＳＰ２＝Ａ×ＳＰ１＋Ｂ …（１）
Ａ＝０．１１×Ｍ＋０．８４ …（２）
Ｂ＝−０．９８４×Ｍ^２−０．４３×Ｍ＋８．７５ …（３）

（連続印字試験の内容）
供給ローラ３８の機能性を評価する連続印字試験は、印字可能領域全面に画像密度（ｃｏｖｅｒａｇｅ）が０．３％の画像（連続印字用画像Ａ）をＡ４用紙４００００枚に印字することにより、印字画像のベタカスレの評価及び濃度評価を行った。４００００枚の印字の過程で、印字１０００枚ごとに評価用の画像Ｂ，Ｃを印字するが、この内、連続印字試験開始時に印字した評価用の画像Ｂ，Ｃ及び連続印字試験終了時に印字した評価用の画像Ｂ，Ｃを用いてそれぞれの評価を行うこととした。

連続印字試験で用いる感光体ドラム２６の外径を約３０〔ｍｍ〕とし、現像ローラ３６の外径を約１５．９〔ｍｍ〕とし、供給ローラ３８の外径を約１５．５〔ｍｍ〕とし、上記のサンプルＡ〜Ｌの供給ローラ３８を組み込んだ現像装置３０を用いた。現像ローラ３６の周速は、２３９．８〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とした。また、画像形成装置１の主要な部材に印加する電圧は、現像ローラ３６に約−１３０〔Ｖ〕、供給ローラ３８に約−２６０〔Ｖ〕、帯電部材に約−１０００〔Ｖ〕をそれぞれ印加して印字試験を行った。

（ベタカスレの評価）
ベタカスレの評価は、連続印字試験終了時における評価用の画像Ｂ（画像密度１００％の全面ベタ画像）を用いて評価をすることとし、画像内の濃度差（現像剤供給不足）と濃度差が生じた面積の比率を評価することにより行った。図６は、濃度差が生じた面積の比率（面積比率）〔％〕と、この面積の比率に対応するベタカスレの評価レベル値（カスレレベル）との関係を示す図である。図６に示されるように、評価レベルの範囲をレベル１〜１０とし、最低評価がレベル１であり、最高評価がレベル１０である。この内、レベル６〜１０を良好な範囲とした。ベタカスレが発生した範囲が印字可能領域全面の内、０％である場合はレベル１０とし、０％よりも大きく５％未満である場合はレベル９とし、５％以上１５％未満である場合はレベル７とし、１５％以上３０％未満である場合はレベル５とし、３０％以上４５％未満である場合はレベル３とし、４５％以上６０％未満である場合はレベル１とした。カスレ部分（ベタカスレが発生した部分）及び良好部分の濃度を無作為に３点測定し、濃度差が０．２［Ｏ．Ｄ．］以下の場合は上記評価のレベル値を変更せず、濃度差が０．２［Ｏ．Ｄ．］より大きく０．４［Ｏ．Ｄ．］以内の場合、上記評価レベル値に−０．５を加算し、濃度差が０．４［Ｏ．Ｄ．］より大きく０．６［Ｏ．Ｄ．］以内の場合、上記評価レベル値に−１を加算し、濃度差が０．６［Ｏ．Ｄ．］より大きい場合、上記評価レベル値に−１．５を加算して最終的な評価レベルとした。

（画像濃度の評価）
画像濃度の評価は、連続印字試験開始時及び終了時における評価用の画像Ｃ（画像密度１００％の全面ベタ画像）を用いて評価をすることとし、印字画像の上端から３０［ｍｍ］の任意の３点における濃度の平均値及び下端から３０［ｍｍ］の任意の３点における濃度の平均値をそれぞれ計測し、その結果をそれぞれ上部濃度及び下部濃度とした。濃度の計測は、エックスライト社製Ｘ−Ｒｉｔｅ５２８を使用した。

（摩耗量の測定）
連続印字試験の前後における供給ローラ３８の外径の差を「摩耗量」として測定した。

表２は、ベタカスレ評価の結果を示す。表３は、画像濃度の評価の結果を示す。なお、表３の上部濃度１及び下部濃度１とは、連続印字試験開始時に印字した濃度をそれぞれ指し、上部濃度２及び下部濃度２とは連続印字試験終了時の濃度をそれぞれ指す。上部濃度差とは上部濃度１と上部濃度２の差を示す。下部濃度差とは下部濃度１と下部濃度２の差を示す。ここで、表３の画像濃度の評価結果から、各サンプルにおいて上部濃度差よりも下部濃度差の方が大きくなっていることがわかる。この理由として、印字面の上部では現像剤供給部材による現像剤搬送機能及び掻き落とし機能が十分に機能しているが、印字面の下部へ向かうに従いこれらの機能が低下し、現像剤担持体への現像剤供給能力が低下しているためと考えられる。具体的には、電子写真プロセスにおいて良好な印字画像密度を維持するためには、現像剤供給部材による現像剤担持体への安定した現像剤の供給、及び現像剤供給部材による現像剤担持体上に残留する残留現像剤（残留電荷）の掻き落とし機能を維持する必要がある。しかしながら、現像剤供給部材は、現像剤担持体と繰り返し摺擦するために現像剤供給部材の表面が摩耗し、また、周期的な応力変形を繰り返すために現像剤供給部材が疲労破壊することにより、現像剤供給部材の硬度が低下することが考えられる。現像剤供給部材の硬度が低下すると、現像剤担持体への十分な現像剤の供給ができず、また、残留現像剤（残留電荷）の掻き落としが不十分になることにより生じる現像剤担持体上の残留電荷により現像剤担持体への現像剤の供給がさらに阻害されることとなる。そのため、印字面の下部では現像剤の供給量が少なくなる結果、特にベタ画像を印字する場合に、上部濃度差と下部濃度差との違いが顕著となり、表３に示されるように各サンプルにおいて上部濃度差よりも下部濃度差の方が大きくなったものと考えられる。そこで、表３に示す画像濃度評価の結果（上部濃度差及び下部濃度差）の内、濃度差が顕著に表れた下部濃度差の結果を最終的な評価データ（後述する図８に示される）として採用することとした。

表４は、連続印字試験の前後における供給ローラ３８の外径の差を示す。表２に示されるように、コーティング膜３８ｃが形成されたサンプルＤ〜Ｌは、良好な印字画像が得られた。表３に示されるように、特に下部濃度差において、コーティング膜３８ｃが形成されたサンプルＤ〜Ｌによる印字画像が良好であった。さらに、表４に示されるように、供給ローラ３８の表面にコーティング膜３８ｃが形成されていないサンプルＡ〜Ｃの摩耗量に比べて、コーティング膜３８ｃが形成されているサンプルＤ〜Ｌは、摩耗量が低減した。

図７は、表２に示すベタカスレ評価の結果について、レベル６を標準（△）とし、レベル１〜５を低評価（×）とし、レベル７〜１０を高評価（○）として、コーティング膜３８ｃの厚さ（平均膜厚）と硬度（アスカーＦ硬度）との関係を示す図である。

供給ローラ３８のコーティング膜３８ｃの厚さをＴ［μｍ］、供給ローラ３８のアスカーＦ硬度をＨ〔度〕とすると、図７の直線Ａを示す次の式（４）が導かれる。この式（４）の条件を満たす供給ローラ３８を用いると、ベタカスレが少ない良好な印字画像が得られる。
Ｔ≦０．１×Ｈ−３．９ …（４）
より好ましくは、図７の直線Ｂを示す次の式（５）の条件を満たす供給ローラ３８を用いた場合、ベタカスレがさらに少ない良好な印字画像が得られる。
Ｔ≦０．０８×Ｈ−３．５８ …（５）

図８は、表３に示す画像濃度評価の結果の内、下部濃度差の結果について、濃度差０．１［Ｏ．Ｄ．］を標準（△）とし、０．１［Ｏ．Ｄ．］より大きい場合は低評価（×）とし、０．１［Ｏ．Ｄ．］より小さい場合は高評価（○）として、コーティング膜３８ｃの厚さ（平均膜厚）と硬度（アスカーＦ硬度）との関係を示す図である。コーティング膜３８ｃの厚さをＴ［μｍ］、供給ローラ３８のアスカーＦ硬度をＨ〔度〕とすると、図８の直線Ｃを示す次の式（６）が導かれる。式（６）の条件を満たす供給ローラ３８を用いると、長期の画像形成にわたって画像濃度差が小さい良好な印字画像が得られる。すなわち、長期にわたって印刷命令に含まれる画像データに忠実な画像濃度を維持できる。
Ｔ≧−０．１５×Ｈ＋９．６ …（６）
より好ましくは、図８の直線Ｄを示す次の式（７）の条件を満たす供給ローラ３８を用いた場合、長期の画像形成にわたって画像濃度差がさらに小さい良好な印字画像が得られる。
Ｔ≧−０．２７×Ｈ＋１８．１ …（７）

基材の硬度（例えば、アスカーＦ硬度）が小さい場合、供給ローラ３８と現像ローラ３６との接触によって供給ローラ３８表面の応力が緩和されて、現像ローラ３６と適切な圧力で接触することができない。そこで、本実施の形態のように、供給ローラ３８の表面にコーティング膜３８ｃを形成することにより、供給ローラ３８が現像ローラ３６に接触した際の応力緩和が遅くなり、供給ローラ３８と現像ローラ３６とを適切な圧力で接触させることができる。これにより、適切な量のトナー３を供給ローラ３８から現像ローラ３６に供給することができるので、良好な印字画像が得られる。さらに、供給ローラ３８の表面にコーティング膜３８ｃを形成することにより、供給ローラ３８と現像ローラ３６との摺擦による摩耗を低減することができるので、より長期に渡って良好な画像形成が維持できる。

図９は、表２に示すベタカスレ評価の結果及び表３に示す画像濃度評価の結果（下部濃度差の結果）について、ともに高評価（○）であったものを「○」とし、どちらか一方が標準（△）且つ他方が高評価（○）であったものを「△」とし、少なくとも一方が低評価（×）であったものを「×」とした結果を示す図である。コーティング膜３８ｃの厚さをＴ［μｍ］、供給ローラ３８のアスカーＦ硬度をＨ〔度〕とすると、式（４）及び（６）から導かれる、次の条件（８）を満たす図９の領域Ｂ１の範囲内のコーティング膜３８ｃの厚さ及び硬度を持つ供給ローラ３８を用いた場合、長期の画像形成にわたってベタカスレ及び画像濃度差が良好な印字画像が得られる。
Ｔ≦０．１×Ｈ−３．９ 且つ Ｔ≧−０．１５×Ｈ＋９．６ …（８）
より好ましくは、式（５）及び（７）から導かれる、次の条件（９）を満たす図９の領域Ｂ２の範囲内のコーティング膜３８ｃの厚さ及び硬度を持つ供給ローラ３８を用いた場合、長期の画像形成にわたってさらにベタカスレ及び画像濃度差が良好な印字画像が得られる。
Ｔ≦０．０８×Ｈ−３．５８ 且つ Ｔ≧−０．２７×Ｈ＋１８．１ …（９）

以上説明したように、本発明の実施の形態における現像剤供給部材は、独立気泡構造を持つ基材の表面にコーティング膜が形成され、コーティング膜の表面から測定したアスカーＦ硬度とコーティング膜の厚さとが、式（４），（６）又は（８）を満足するようにしたので、現像剤担持体に適切な圧力で接触させることができ、また、現像剤供給部材の摩耗を低減することができ、良好な画像形成を行うことができる。

１ 画像形成装置、 ２ 用紙、 ３ トナー、 ４Ｂ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ 画像形成部、 ６ 給紙部、 ８ 給紙ローラ、 １０ 搬送ローラ、 １１ 搬送部、 １２ 駆動ローラ、 １３ クリーニングブレード、 １４ 転写ローラ（１次転写ローラ）、 １５ 中間転写ベルト、 １６ 定着部、 １８ 排紙部、 ２０ 排紙ローラ、 ２２Ｂ，２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ 画像形成ユニット、 ２４Ｂ，２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ ＬＥＤヘッド、 ２６ 感光体ドラム、 ２６ａ 回転中心軸、 ２８ 帯電ローラ、 ２９ ２次転写ローラ、 ３０ 現像装置、 ３２ 清掃部材、 ３４ トナー収容部、 ３６ 現像ローラ、 ３６ａ 現像ローラ支持部材、 ３６ｂ 現像ローラ弾性層、 ３８ 供給ローラ、 ３８ａ 供給ローラ支持部材、 ３８ｂ 供給ローラ弾性層、 ３８ｃ コーティング膜、 ３８ｄ 独立気泡。

Claims (11)

1. 回転軸と、
   前記回転軸の周囲を覆い、シリコーンゴムを主成分とする独立気泡構造を持つ基材と、
   前記基材の表面に形成されたコーティング膜と
   を有し、
   前記コーティング膜の表面から測定したアスカーＦ硬度をＨ（度）とし、前記コーティング膜の厚みをＴ（μｍ）とした場合に、
   Ｔ≧−０．１５×Ｈ＋９．６
   の関係を満たすことを特徴とする現像剤供給部材。
2. 前記アスカーＦ硬度Ｈ（度）及び前記厚みＴ（μｍ）が、
   Ｔ≧−０．２７×Ｈ＋１８．１
   の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の現像剤供給部材。
3. 回転軸と、
   前記回転軸の周囲を覆い、シリコーンゴムを主成分とする独立気泡構造を持つ基材と、
   前記基材の表面に形成されたコーティング膜と
   を有し、
   前記コーティング膜の表面から測定したアスカーＦ硬度をＨ（度）とし、前記コーティング膜の厚みをＴ（μｍ）とした場合に、
   Ｔ≦０．１×Ｈ−３．９
   の関係を満たすことを特徴とする現像剤供給部材。
4. 前記アスカーＦ硬度Ｈ（度）及び前記厚みＴ（μｍ）が、
   Ｔ≦０．０８×Ｈ−３．５８
   の関係を満たすことを特徴とする請求項３に記載の現像剤供給部材。
5. 回転軸と、
   前記回転軸の周囲を覆い、シリコーンゴムを主成分とする独立気泡構造を持つ基材と、
   前記基材の表面に形成されたコーティング膜と
   を有し、
   前記コーティング膜の表面から測定したアスカーＦ硬度をＨ（度）とし、前記コーティング膜の厚みをＴ（μｍ）とした場合に、
   Ｔ≦０．１×Ｈ−３．９ 且つ Ｔ≧−０．１５×Ｈ＋９．６
   の関係を満たすことを特徴とする現像剤供給部材。
6. 回転軸と、
   前記回転軸の周囲を覆い、シリコーンゴムを主成分とする独立気泡構造を持つ基材と、
   前記基材の表面に形成されたコーティング膜と
   を有し、
   前記コーティング膜の表面から測定したアスカーＦ硬度をＨ（度）とし、前記コーティング膜の厚みをＴ（μｍ）とした場合に、
   Ｔ≦０．０８×Ｈ−３．５８ 且つ Ｔ≧−０．２７×Ｈ＋１８．１
   の関係を満たすことを特徴とする現像剤供給部材。
7. 前記コーティング膜は、高分子で形成されていることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の現像剤供給部材。
8. 前記コーティング膜の前記厚みＴは、０．７５〜３．０μｍであることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の現像剤供給部材。
9. 前記基材の気泡径の平均は、８０〜１２０μｍであることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の現像剤供給部材。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の現像剤供給部材と、
    前記現像剤供給部材により供給される現像剤を担持する現像剤担持体と
    を有することを特徴とする現像装置。
11. 請求項１０に記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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