JP2020106669A - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より高品質の画像を形成することのできる現像装置を提供する。【解決手段】この現像装置は、潜像を担持する感光層を有する像担持体と、現像剤を担持し、潜像に対し現像剤を用いて現像処理を行う現像剤担持体と、その現像剤担持体と当接する表面を有し、現像剤担持体へ現像剤を供給する現像剤供給部材とを備える。現像剤供給部材は、表面に露出した開口部を含む空隙が複数設けられた弾性層を有する。表面における開口部の平均径が３２４μｍ以上４０２μｍ以下であり、条件式（１）で求められる弾性層の圧縮応力減少率が６７％以上７６％以下である。【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式を用いて画像を形成する画像形成装置、ならびにその画像形成装置に搭載される現像装置に関する。

露光により感光体ドラム上に静電潜像を形成すると共にその静電潜像にトナーを付着させて現像する画像形成装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００７−９３７７５号公報

このような画像形成装置は、一般に、感光体ドラム上の静電潜像にトナーを現像するための現像ローラと、その現像ローラへトナーを供給するトナー供給ローラとを有している。より高品質の画像を形成するために、このトナー供給ローラに対して、現像ローラへのトナー供給量などの性能が安定していることに加え、耐磨耗性が高いことが望まれる。

したがって、より高品質の画像を形成することのできる現像装置および画像形成装置を提供することにある。

本発明の一実施形態としての現像装置は、潜像を担持する感光層を有する像担持体と、現像剤を担持し、潜像に対し現像剤を用いて現像処理を行う現像剤担持体と、その現像剤担持体と当接する表面を有し、現像剤担持体へ現像剤を供給する現像剤供給部材とを備える。現像剤供給部材は、表面に露出した開口部を含む空隙が複数設けられた弾性層を有する。表面における開口部の平均径が３２４μｍ以上４０２μｍ以下であり、条件式（１）で求められる弾性層の圧縮応力減少率が６７％以上７６％以下である。

本発明の一実施形態としての画像形成装置は、上記本発明の一実施形態としての現像装置を備える。

本開示の一実施形態としての現像装置および画像形成装置によれば、より高品質の画像を形成することができる。

本発明の一実施の形態に係る現像装置の構成例を表す模式図である。 図１に示したトナー供給ローラを拡大して表す模式図である。 図２に示したトナー供給ローラの一部をさらに拡大して表す断面図である。 実験例１において、トナー供給ローラの電気抵抗値を測定する方法を説明するための第１の説明図である。 実験例１において、トナー供給ローラの電気抵抗値を測定する方法を説明するための第２の説明図である。 図１に示した発泡弾性層の圧縮応力と圧縮変位量との関係を表すヒステリシス曲線である。 力学試験機を用いて図５に示したヒステリシス曲線を求める方法を説明する模式図である。 図１に示した画像形成ユニットを備えた画像形成装置の全体構成例を表す模式図である。 図４に示した画像形成装置の内部の構成例を模式的に表すブロック図である。 実験例のトナー供給ローラの表面を拡大して表す写真である。 実験例において連続印刷をおこなった印刷パターンを表す説明図である。 実験例におけるハーフトーンパターンを表す説明図である。 実験例におけるベタパターンを表す説明図である。 汚れの発生について説明するための説明図である。 縦白すじの発生について説明するための説明図である。 横白すじの発生について説明するための説明図である。 各実験例における総合判定の結果を表す特性図である。 実験例における発泡弾性層の表面近傍の断面を拡大して表す第１の模式図である。 実験例における発泡弾性層の表面近傍の断面を拡大して表す第２の模式図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明は本発明の一具体例であって、本発明は以下の態様に限定されるものではない。また、本発明は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比などについても、それらに限定されるものではない。説明は以下の順序で行う。
１．一実施の形態
発泡弾性層と被覆層とを含むトナー供給ローラを有する画像形成ユニットおよび画像形成装置。
２．実施例
３．変形例

＜１．一実施の形態＞
［現像装置１１の構成］
図１は、本発明の一実施の形態に係る現像装置１１の概略構成例を表す模式図である。現像装置１１は、トナーＧを用いてトナー像を形成するものであり、例えば用紙などの記録媒体（印刷媒体、転写材ともいう。）に対して画像（例えばカラー画像）を形成する電子写真方式の画像形成装置に搭載される。現像装置１１は、本発明の「現像装置」に対応する一具体例である。

（トナーＧ）
トナーＧは、例えば非磁性を有する一成分からなる負帯電性のトナーであり、結着樹脂を含有するトナー母粒子に無機微粉体または有機微粉体などの外添剤が添加されたものである。結着樹脂としては、例えばポリエステル樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、またはスチレン−ブタジエン系樹脂などが好ましい。この結着樹脂には、離型剤および着色剤が添加される。このうち、着色剤の色を適宜選択することにより、現像装置１１が形成するトナー像の色を変更することができるようになっている。結着樹脂には、さらに、帯電制御剤、導電性調整剤、流動性向上剤、およびクリーニング性向上剤などの添加剤が適宜添加されていてもよい。

結着樹脂は複数の種類を混合した樹脂でもよく、例えば複数の非晶性ポリエステル系樹脂に、結晶性ポリエステル樹脂を混合したものであってもよい。また、外添剤は、例えばシリカや酸化チタンなどである。なお、トナーＧは、本発明の「現像剤」に対応する一具体例である。

離型剤としては、例えば低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、オレフィンの共重合物、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュ（Ｆｉｓｃｈｅｒ-Ｔｒｏｐｓｃｈ）ワックスなどの脂肪族炭化水素系ワックス、酸化ポリエチレンワックスなどの脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物、脂肪族炭化水素系ワックスおよび脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物の共重合物、カルナバワックス、モンタン酸エステルワックスなどの脂肪酸エステルを主成分とするワックス類、または、脱酸カルナバワックスなどの脂肪酸エステル類を一部もしくは全部脱酸化したもの、などが挙げられる。但し、離型剤は上記のものに限定されない。そのうえ、離型剤として複数種のワックスを併用してもよい。また、トナーＧにおける離型剤の含有量は、例えば結着樹脂１００重量部に対して０．１重量部〜２０重量部程度であり、特に結着樹脂１００重量部に対して０．５重量部〜１２重量部であることが好ましい。

着色剤としては、例えばカーボンブラック、酸化鉄、フタロシアニンブルー、パーマネントブラウンＦＧ、ブリリアントファーストスカーレット、ピグメントグリーンＢ、ローダミン−Ｂベース、ソルベントレッド４９、ソルベントレッド１４６、ピグメントブルー１５：３、ソルベントブルー３５、キナクリドン、カーミン６Ｂ、またはジスアゾイエローなどが挙げられる。トナーＧでは、上述の着色剤を単独で使用し、もしくは複数種の着色剤を併用してもよい。また、トナーＧにおける着色剤の含有量は、結着樹脂１００重量部に対して２〜２５重量部程度であり、特に結着樹脂１００重量部に対して２〜１５重量部であるとよい。

帯電制御剤としては、例えばアゾ系錯体帯電制御剤、サリチル酸系錯体帯電制御剤、カリックスアレン系帯電制御剤などが挙げられる。トナーＧにおける帯電制御剤の含有量は、結着樹脂１００重量部に対して０．０５重量部〜１５重量部程度であり、特に０．１重量部から１０重量部であるとよい。

トナーＧに用いられる外添剤は、トナーＧにおける環境安定性、帯電安定性、現像性、流動性および保存性の向上を目的として添加される。トナーＧにおける外添剤の含有量は、結着樹脂１００重量部に対して０．０１重量部から１０重量部程度であり、特に結着樹脂１００重量部に対して０．０５重量部〜８重量部であるとよい。

現像装置１１は、現像ローラ１と、トナー供給ローラ２と、感光ドラム３と、帯電ローラ４と、現像ブレード５と、クリーニングブレード６と、トナーＧと、攪拌部材７Ａ〜７Ｃと、トナー収容部８と、ケーシング９と、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）ヘッド１０とを有する。

トナー収容部８は、その内部にトナーＧを収容する容器であり、その下部にトナー排出口８Ｋを有する。トナー収容部８は、ケーシング９の上部に装着される。

ケーシング９は、その内部にトナーＧが通過する内部空間９Ａを有する。ケーシング９は、トナー収容部８のトナー排出口８Ｋと対向する位置にトナー投入口９Ｋを有しており、トナー収容部８からトナーＧが供給されるようになっている。内部空間９Ａには、ケーシング９は、現像ローラ１、トナー供給ローラ２、感光ドラム３、帯電ローラ４、現像ブレード５、クリーニングブレード６および攪拌部材７Ａ〜７Ｃが収容されている。

攪拌部材７Ａ〜７Ｃは、それぞれ、例えばクランク状をなす回転部材であり、トナー投入口からケーシング９の内部空間９Ａへ投入されたトナーＧを攪拌するものである。攪拌部材７Ａ〜７Ｃは、例えば図１中において矢印で示したように、いずれも同方向に回転（図１では右回転）するようになっている。

現像ローラ１は、トナーＧを担持して感光ドラム３にトナーＧを供給すると共に、感光ドラム３の表面に担持された静電潜像にトナーＧを現像する部材である。現像ローラ１は、その表面１Ｓが感光ドラム３の表面と接触して対向配置されている。現像ローラ１は、感光ドラム３に対し例えば０．８ｍｍ食い込むように配置されている。現像ローラ１は、例えば、芯金と、その芯金の外周（表面）を覆う弾性層と、その弾性層を覆う表面層とを有している。現像ローラ１の芯金は、良好な導電性を有し、例えば鉄（Ｆｅ），アルミニウム（Ａｌ）またはステンレス鋼などを含む金属材料からなる。また、現像ローラ１の弾性層は、５５度以上８０度以下のアスカーＣ硬度を有することが望ましい。現像ローラ１の弾性層におけるアスカーＣ硬度が５５度未満であると、例えば現像装置１１を長期間に亘って動作させない場合に、現像ローラ１における、感光ドラム３との当接面および現像ブレード５との当接面に凹みが生じ、印刷画像に媒体幅方向に延びるすじ状の模様が発生してしまうおそれがあるからである。現像ローラ１の弾性層におけるアスカーＣ硬度が８０度を超えると、現像ローラ１にかかる機械的負荷が大きくなるので、現像ローラ１の表面１Ｓにトナーフィルミング（トナーが溶融して付着する現象）が発生しやすくなるからである。

現像ローラ１の弾性層の構成材料としては、例えばシリコーンゴムやウレタンなどの一般的なゴム材料が用いられる。具体的には、ポリエーテル系ポリオールおよび脂肪族系イソシアネートをベースポリマーとしたものが挙げられ、特に、エーテル系ポリウレタンが好ましい。圧縮永久歪みを小さくするためである。エーテル系ポリウレタンは、ポリエーテル系ポリオールとポリイソシアネートとを反応させることにより得られる、いわゆる注型用ポリウレタンである。一方、エステル系ポリウレタンは加水分解特性に起因して長期信頼性に欠けるので、現像ローラ１の弾性層の構成材料としては不適である。

現像ローラ１の弾性層の構成材料としてポリウレタンを用いる場合、ポリオールと反応させるイソシアネートとしては、例えばトリフェニルメタントリイソシアネート、トリス（イソシアネートフェニール）チオホスフェート、ビシクロヘプタントリイソシアネートなどの３官能イソシアネート単体、ヘキサメチレンジイソシアネートのネレート変性ポリイソシアネート、およびポリメリックＭＤＩなどを用いることができる。また、３官能以上のポリイソシアネートと、一般的な２官能イソシアネート化合物との混合物を用いてもよい。２官能イソシアネート化合物としては、例えば、２，４−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、３，３−ジメチルジフェニル−４，４−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、およびこれらのイソシアネートを両末端に有するプレポリマー等の変性体もしくは多量体などが挙げられる。

現像ローラ１の弾性層は、その抵抗値を調整するために、導電剤として例えばアセチレンブラックやケッチェンブラックなどのカーボンブラックを含有していてもよい。

さらに、現像ローラ１の表面層は、弾性層の表層部に表面処理液を含浸させて形成することができる。表面処理液は、有機溶媒に少なくともイソシアネート成分を溶解させたものである。有機溶媒としては、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸ペンチルなどが挙げられる。このような有機溶媒を用いる場合、例えば表面処理液に含まれるイソシアネート成分として、２，４−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）や４，４−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）などのイソシアネート化合物、およびそれらのイソシアネートを両末端に有するプレポリマー等の変性体もしくは多量体などを用いることができる。

現像ローラ１の弾性層の表層部に含浸させる表面処理液には、ポリエーテル系ポリマーを含有させてもよい。このポリエーテル系ポリマーとしては、有機溶剤に可溶であることが好ましく、活性水素を有すると共にイソシアネート化合物と反応して化学的に結合可能なものが好ましい。活性水素を有する公的なポリエーテル系ポリマーとしては、水酸基またはアリル基を有するポリマーが挙げられ、例えば末端イソシアネートプレポリマーに用いるポリオールやグリコールなどが挙げられる。

また、上記の表面処理液には、アクリルフッ素系ポリマーおよびアクリルシリコーン系ポリマーから選択されるポリマーを含有させてもよい。これらのアクリルフッ素系ポリマーおよびアクリルシリコーン系ポリマーは、所定の溶剤に可溶であってイソシアネート化合物と反応して化学的に結合可能なものである。アクリルフッ素系ポリマーは、例えば水酸基、アルキル基、またはカルボキシル基を有し、溶剤可溶性であり、例えばアクリル酸エステルとアクリル酸フッ化アルキルとのブロックコポリマー、あるいはその誘導体である。また、アクリルシリコーン系ポリマーは溶剤可溶性のシリコーン系ポリマーであり、例えばアクリル酸エステルとアクリル酸シロキサンエステルとのブロックコポリマー、あるいはその誘導体である。さらに、上記表面処理液には、導電性付与剤として、さらにアセチレンブラックなどのカーボンブラックを添加してもよい。

上記の表面処理液において、イソシアネート成分に対するポリエーテル系ポリマー、アクリルフッ素系ポリマーおよびアクリルシリコーン系ポリマーの総量は１０質量％以上７０質量％以下であることが望ましい。１０質量％未満であるとカーボンブラック等を表面処理液中に保持する効果が小さい。一方、７０質量％を超えると、電気抵抗値が高すぎたり、相対的にイソシアネート成分が少なくなることにより有効な表面層を形成しにくくなったりする。

現像ローラ１の表面層は、弾性層の表層部分に上記の表面処理液を含浸させることにより塗布したのち、乾燥および硬化させることにより形成される。

現像ローラ１の電気抵抗値は、例えば芯金への印加電圧を−１００Ｖとしたときに１×１０⁴Ω以上１×１０⁷Ω以下であり、特に１×１０⁶Ω程度であることが望ましい。なお、現像ローラ１の電気抵抗値は、例えば、芯金への印加電圧を−１００Ｖとすることを除き、後述するトナー供給ローラ２の電気抵抗値の測定方法（後出の図４Ａおよび図４Ｂを参照）と実質的に同じ測定方法により、求めることができる。

この例では、現像ローラ１は図１に矢印で示したように左回りで回転（感光ドラム３とは逆方向に回転）するようになっている。なお、現像ローラ１は本発明における「現像剤担持体」の一具体例に対応する。

感光ドラム３は横方向に延びる円柱状の部材であり、その表面（表層部分）に静電潜像を担持する静電潜像坦持体として機能する。この例では、感光ドラム３は図１に矢印で示したように右回りで回転するようになっている。なお、感光ドラム３は本発明の「像担持体」の一具体例に対応し、静電潜像は本発明の「潜像」の一具体例に対応する。

トナー供給ローラ２は、現像ローラ１の表面１Ｓと当接する表面２Ｓを有し、現像ローラ１へトナーＧを供給する「現像剤供給部材」として機能するものである。図２は、トナー供給ローラ２を表す断面図であり、図３は、その一部を拡大して表す断面図である。図２に示したように、トナー供給ローラ２は、例えば、芯金２１と、その芯金２１の外周面（表面）を覆う発泡弾性層２２との２層構造を有している。発泡弾性層２２は、例えば２ｍｍ〜２０ｍｍ程度の厚さの単層構造により構成されている。なお、この例では、トナー供給ローラ２は図１に矢印で示したように左回りで回転（現像ローラ１と同方向に回転）するようになっている。また、現像ローラ１に対するトナー供給ローラ２の押し込み量は、０．６ｍｍ以上１.３ｍｍ以下であることが望ましい。押し込み量とは、現像剤担持体の半径と現像剤供給部材の半径との和（ｍｍ）をＲとし、現像剤担持体の回転中心と現像剤供給部材の回転中心との距離（ｍｍ）をｒとしたとき、（Ｒ−ｒ）で表される値である。すなわち、現像ローラ１とトナー供給ローラ２とは、以下の条件式（１）を満たすように構成されているとよい。
０．６ｍｍ≦（Ｒ−ｒ）≦１．３ｍｍ ……（１）

芯金２１は、良好な導電性を有し、例えば鉄（Ｆｅ），アルミニウム（Ａｌ）、ＳＵＭ材またはステンレス鋼などを含む金属材料からなる。

発泡弾性層２２の構成材料としては、例えば内部にセル（空隙）２２Ａを複数含む発泡弾性材料、例えば発泡シリコーンゴムや発泡ウレタンなどのゴム材料が用いられる。発泡弾性層２２は、複数のセル２２Ａが互いに接したり連通したりすることなく独立した状態（独立セル状態）にあることが望ましい。但し、発泡弾性層２２は、複数のセル２２Ａが互いに連通した状態（連通セル状態）にあってもよいし、独立セル状態と連通セル状態とが混在した状態にあってもよい。また、発泡弾性層２２のアスカーＦ硬度は例えば４０度以上７０度以下であることが望ましく、４０度以上５０度以下であることがより望ましい。図３に示したように、発泡弾性層２２の表面２Ｓには、複数のセル２２Ａのうちの一部のセル２２Ａにおける開口部２２Ｋが露出している。ここで、発泡弾性層２２の表面２Ｓにおけるセル２２Ａの平均径は３２４μｍ以上４０２μｍ以下であるとよい。なお、このセル２２Ａの平均径は、例えば発泡弾性層２２の任意の切断面において２ｍｍ四方の領域（４ｍｍ²の面積を有する領域）をディジタルマイクロスコープにより観察し、その領域内における複数の開口の各々の最大長さを測定し、平均することで求めることができる。また、発泡弾性層２２の表面２Ｓの面積のうち開口部２２Ｋが占める面積の占有率は、例えば７５％以上９０％以下であることが望ましい。さらに、表面２Ｓにおけるセル２２Ａの存在密度は、例えば６個／ｍｍ²以上１５個／ｍｍ²以下であるとよい。

発泡弾性層２２を構成するゴム材料は、ゴム、発泡剤および導電性付与剤のほか、必要に応じて各種添加剤を含有するものである。ここでいうゴムとは、耐熱性および帯電性に優れるシリコーンもしくはシリコーン変性ゴムが挙げられる。発泡剤は一般に発泡ゴムで使用されるものであればよいが、例えば重炭酸ソーダや炭酸アンモニウムなどの無機系発泡剤、ジアゾアミノ誘導体、アゾニトリル誘導体またはアゾジカルボン酸誘導体などの有機アゾ化合物に代表される有機系発泡剤が用いられる。なお、無機系発泡剤は、発泡弾性層２２においてセル２２Ａを連通セル状態とする場合に適しており、有機系発泡剤は、発泡弾性層２２においてセル２２Ａを独立セル状態とする場合に適している。また、発泡弾性層２２を構成するゴム材料においては、発泡剤に加えて、あるいは発泡剤に替えて中空充填剤を用いてもよい。この中空充填剤としては、例えばポリオルガノシロキサン系球状粉末が挙げられる。導電性付与剤は、ケッチェンブラックやアセチレンブラックなどの導電性ブラックのほか、導電性ポリマーを用いてもよい。また、各種添加剤としては、充填剤、着色剤または離型剤などが挙げられ、これらは所望の配合量となるように配合される。ただし、発泡弾性層２２を構成するゴム材料としては、独立セルを形成することができる発泡導電性シリコーンゴム系組成物が特に好ましい。このような独立セルを形成可能な発泡導電性シリコーンゴム系組成物は、耐熱性、耐久性および耐残留歪み特性に優れるので、トナー供給ローラ２における発泡弾性層２２として好適だからである。

また、トナー供給ローラ２の電気抵抗値は、例えば芯金２１への印加電圧を−１００Ｖとしたときに１×１０⁴Ω以上１×１０⁷Ω以下であり、特に１×１０⁵Ω程度であることが望ましい。なお、トナー供給ローラ２の電気抵抗値は、例えば以下のようにして測定することができる。具体的には、図４Ａおよび図４Ｂに示したように、トナー供給ローラ２を、その芯金２１と同方向に伸びる回転軸部２８Ｊを有する金属ローラ２８の表面と当接させ、金属ローラ２８を５０ｒｐｍの速度で回転させつつ芯金２１と回転軸部２８Ｊとの間に−３００Ｖの電圧を印加し、その電気抵抗値を抵抗測定器２７で測定する。なお、抵抗測定器２７としては、例えばヒューレット・パッカード社製ハイレジスタンスメータ（型番：４３３９Ｂ）を用いる。また、芯金２１の両端には、例えばそれぞれ３００ｇの負荷Ｗを加える。さらに、金属ローラ２８として、直径３０ｍｍのステンレス鋼材を用いる。ここではトナー供給ローラ２の１周あたり１００箇所の測定を行い、その平均値をトナー供給ローラ２の電気抵抗値として求める。

図５は、発泡弾性層２２の圧縮応力特性、すなわち、圧縮変位量εと圧縮応力σとの関係を表すヒステリシス曲線である。図５では、横軸が圧縮変位量εを表し、縦軸が圧縮応力σを表している。図５の発泡弾性層２２の圧縮変位量εと圧縮応力σとの関係を表すヒステリシス曲線は、（ε，σ）＝（０，０）の原点から、発泡弾性層２２に対し第１の圧縮応力σ１を印加することにより第１の圧縮変位量ε１が生じることとなる（ε，σ）＝（ε１，σ１）の位置Ｐ１に至り、所定時間Δｔ１に亘って第１の圧縮変位量ε１を維持することにより圧縮応力σが低下して第２の圧縮応力σ２となる（ε，σ）＝（ε１，σ２）の位置Ｐ２に至り、さらに圧縮応力σを０まで減少させることにより（ε，σ）＝（ε２，０）の位置Ｐ３に至る、という経路を辿る。ここで、図５におけるヒステリシス曲線と、位置Ｐ３から原点に至る直線とが取り囲む面積をＡ、図５におけるヒステリシス曲線のうちの位置Ｐ２から位置Ｐ３に至る曲線部分と、位置Ｐ３から（ε，σ）＝（ε１，０）の位置Ｐ４に至る直線と、位置Ｐ４から位置Ｐ２に至る直線とが取り囲む面積をＢとしたとき、下記の条件式（１）で表される発泡弾性層２２の圧縮応力減少率（ヒステリシスロス）Ｘは６７％以上７６％以下であることが望ましい。

Ｘ＝Ａ／（Ａ＋Ｂ） ……（１）
ただし、Ａを、発泡弾性層２２において第１の圧縮変位量ε１が生じることとなる第１の圧縮応力σ１とし、Ｂを、発泡弾性層２２に対し第１の圧縮応力σ１を印加してから、第１の圧縮変位量ε１を維持した状態で所定時間Δｔ１が経過したあとの発泡弾性層２２にかかる第２の圧縮応力σ２とした場合であっても、上記（１）が成立する。

なお、発泡弾性層２２の圧縮応力特性は、以下のようにして求めることができる。図６は、圧縮応力の測定方法を説明するための模式図である。発泡弾性層２２の圧縮応力の測定には、例えばインストロン社製の力学試験機５５４３Ａなどの力学試験機を使用して行うことができる。その力学試験機は、例えば圧子８１と、一対の支持体８２とを有する。図６に示したように、一対の支持体８２は、トナー供給ローラ２の芯金２１の端部をそれぞれ支持する部材である。圧子８１は、例えばステンレス鋼材からなる円柱部材である。圧子８１は、例えば１６ｍｍ外径と、５０ｍｍの長さとを有する。圧子８１は、一対の支持体８２に両端が支持されたトナー供給ローラ２の発泡弾性層２２の表面に対し、垂直の方向へ移動可能に設けられている。したがって、圧子８１は、一対の支持体８２に両端が支持されたトナー供給ローラ２の発泡弾性層２２の表面に押し付けられ、発泡弾性層２２に応力を付与するようになっている。

図５に示した発泡弾性層２２の圧縮応力特性を示すヒステリシス曲線は、加圧操作と、静止操作（応力緩和操作）と、減圧操作との３段階に操作により得られる。加圧操作は、圧子８１を所定の速度（例えば１０ｍｍ／分）で方向Ｙ８１＋へ移動させながら発泡弾性層２２の表面に当接させ、さらに発泡弾性層２２において第１の圧縮変位量ε１（例えば０．７３ｍｍ）が得られるまで継続して圧子８１を発泡弾性層２２に押し込むようにする操作である。静止操作は、圧子８１を発泡弾性層２２に対して静止させ、第１の圧縮変位量ε１を所定時間Δｔ１（例えば１８時間）に亘って維持する操作である。減圧操作は、圧子８１を所定の速度（例えば１０ｍｍ／分）で発泡弾性層２２から離間する方向Ｙ８１−へ移動させ、圧縮応力σを０とする操作である。

帯電ローラ４は、感光ドラム３の表面（表層部分）を帯電させる部材（帯電部材）であり、感光ドラム３の表面（周面）に接するように配置されている。帯電ローラ４は、例えば、金属シャフトと、その外周（表面）を覆う半導電性ゴム層（例えば、半導電性エピクロロヒドリンゴム層）とを有している。なお、この例では、帯電ローラ４は図１に矢印で示したように左回りで回転（感光ドラム３とは逆方向に回転）するようになっている。

現像ブレード５は、回転する現像ローラ１の表面１ＳにトナーＧからなる層（トナー層）を形成すると共に、そのトナー層の厚さを規制（制御，調整）するトナー規制部材である。現像ブレード５は、例えばステンレス鋼材等からなる厚さ０．０８ｍｍ程度の板状弾性部材（板ばね）であり、この板状弾性部材の先端部に曲率半径０．１８ｍｍの曲げ加工が施され、その先端部が現像ローラ１の表面１Ｓに僅かに当接するように配置されている。なお、現像ブレード５の、現像ローラ１に対する圧力は例えば４０ｇｆ／ｃｍである。

また、現像ローラ１の表面１Ｓ上のトナー層の厚さおよびトナーＧの帯電量を所定値に設定するため、現像ローラ１の表面１Ｓにおける表面粗さは、回転方向に沿った十点平均粗さＲｚ値（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４）が２μｍ以上１０μｍ以下であるとよい。十点平均粗さＲｚ値が２μｍ未満であると、現像ローラ１の表面１Ｓ上に形成されるトナー層の厚さが不足し、トナーＧの粒子１個当たりに印加されるストレスが大きくなってしまう。そのため、トナーＧの粒子から離脱する外添剤の量が増加し、離脱した外添剤が現像ローラ１と現像ブレード５との間に詰まり、現像ブレード５にトナーＧが融着するトナーフィルミングが発生しやすくなる。一方、十点平均粗さＲｚ値が１０μｍを超えると、現像ローラ１の表面１Ｓ上に形成されるトナー層の厚さが厚くなりすぎる。このため、トナー供給ローラ２によるトナーＧの掻き取りが不十分となり、現像ローラ１の表面１ＳにトナーＧが融着するトナーフィルミングが発生しやすくなる。

クリーニングブレード６は、感光ドラム３の表面（表層部分）に残留するトナーＧを掻き取って回収することで、感光ドラム３の表面をクリーニングする部材である。クリーニングブレード６は、感光ドラム３の表面に対してカウンタで当接する（感光ドラム３の回転方向に対して逆向きで突出する）ようにして配置されている。このようなクリーニングブレード６は、例えば、ポリウレタンゴム等の弾性体により構成されている。

ＬＥＤヘッド１０は、感光ドラム３の表面を露光することにより、感光ドラム３の表面（表層部分）に静電潜像を形成する装置である。ＬＥＤヘッド１０は、１つの感光ドラム３に対して横方向に並ぶ複数のＬＥＤ発光部を有している。なお、ＬＥＤヘッド１０は、本発明における「露光装置」の一具体例に対応する。

［画像形成装置の構成］
図７は、現像装置１１を備えた画像形成装置の全体構成例を表す模式図である。また図８は、図４に示した画像形成装置に対応するブロック図である。この画像形成装置は、例えば用紙などの記録媒体（印刷媒体、転写材ともいう。）ＰＳに対して画像（例えば黒画像）を形成する、電子写真方式のプリンタである。

この画像形成装置における現像装置１１は、ブラック（Ｋ：blacK）トナーを用いてモノクロのトナー像を形成するものである。

この画像形成装置は、図４に示したように、筐体３０の内部に、現像装置１１のほか、記録媒体ＰＳを収容する媒体収容部としての給紙トレイ３１、給紙ローラ３２、搬送ローラ対３３、転写ローラ３４、定着ユニット３５および排出ローラ対３６などを備える。

給紙トレイ３１は、記録媒体ＰＳを積層した状態で収納する部材であり、例えば画像形成装置の下部に着脱自在に装着されている。

給紙ローラ３２は、給紙トレイ３１に収納されている記録媒体ＰＳをその最上部から１枚ずつ取り出し、搬送ローラ対３３へ向けて繰り出す部材である。

搬送ローラ対３３は、給紙ローラ３２から繰り出された記録媒体ＰＳの斜行を矯正するとともに、記録媒体ＰＳを現像装置１１の感光ドラム３と転写ローラ３４とが対向する転写部へ向けて搬送する部材である。

転写ローラ３４は、現像装置１１において形成されるトナー像を、記録媒体ＰＳの表面上に静電的に転写するための部材である。転写ローラ３４は、現像装置１１の感光ドラム３と対向して配置され、転写部を構成している。なお、転写ローラ３４は、例えば、発泡性の半導電性弾性ゴム材により構成されている。また、転写ローラ３４には、後述の転写ローラ用電源３４Ｖ（図５）により、所定の電圧（印加電圧Ｖａ０）が印加される。この印加電圧Ｖａ０は、例えば、各色のトナー（例えば負極性。以下同様。）に対して逆極性（例えば正極性）のバイアスからなる電圧である。ただし、同極性（例えば負極性）のバイアスからなる電圧であってもよい。

定着ユニット３５は、記録媒体ＰＳ上に転写されたトナー像に対し熱および圧力を付与することで、そのトナー像を記録媒体ＰＳ上に定着させるための部材である。この定着ユニット３５は、定着制御部３５Ｓ（図８）の動作制御に基づき、動作する。

排出ローラ対３６は、定着ユニット３５によってトナーが定着された記録媒体ＰＳを、図７において矢印で示した方向へ搬送し画像形成装置の外部にある排出トレイへ排出する部材である。

また、この画像形成装置は、図８に示したように、制御部４０、受信メモリ４２、画像データ編集メモリ４３、操作部４４、センサ群４５、および電源回路５０を備えている。制御部４０は、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）制御部４１、印刷制御部４６、ヘッド駆動制御部１０Ｓ、定着制御部３５Ｓ、搬送モータ制御部３７Ｓおよび駆動制御部３８Ｓを有する。電源回路５０は、現像ローラ用電源１Ｖ、トナー供給ローラ用電源２Ｖ、帯電ローラ用電源４Ｖ、現像ブレード用電源５Ｖ、および転写ローラ用電源３４Ｖを有する。さらに、この画像形成装置は、給紙ローラ３２を駆動する用紙搬送モータ３７と、感光ドラム３を駆動する駆動モータ３８とを備えている。

印刷制御部４６は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ，ＲＡＭおよび入出力ポート等により構成され、例えば予め定められたプログラムを実行することにより画像形成装置における処理動作の全体を制御するものである。具体的には、印刷制御部４６は、Ｉ／Ｆ制御部４１からの印刷データや制御コマンドを受信し、ヘッド駆動制御部１０Ｓ、定着制御部３５Ｓ、搬送モータ制御部３７Ｓおよび駆動制御部３８Ｓの制御を統括して印刷動作を行う。

Ｉ／Ｆ制御部４１は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの外部装置からの印刷データや制御コマンドを受信し、あるいは画像形成装置の状態に関する信号を送信するものである。

受信メモリ４２は、ＰＣなどの外部装置からＩ／Ｆ制御部４１を経由した印刷データを一時的に格納するものである。

画像データ編集メモリ４３は、受信メモリ４２に格納された印刷データを受け取り、その印刷データを編集した画像データを格納するものである。

操作部４４は、例えば画像形成装置の状態などの情報を表示するためのＬＥＤランプや、使用者が指示を画像形成装置へ与えるための入力部（ボタンやタッチパネル）を有するものである。

センサ群４５は、この画像形成装置の動作状態を監視する各種センサ、例えば記録媒体ＰＳの位置検出センサ、温湿度センサ、印刷濃度センサおよびトナー残量検知センサなどを含んでいる。

ヘッド駆動制御部１０Ｓは、画像データ編集メモリ４３に記録された画像データをＬＥＤヘッド１０へ送ると共に、そのＬＥＤヘッド１０の駆動制御を行う。

定着制御部３５Ｓは、記録媒体ＰＳに転写されたトナー像を記録媒体ＰＳに定着させる際、定着ユニット３５に印加される電圧を制御するものである。

搬送モータ制御部３７Ｓは、給紙ローラ３２が記録媒体ＰＳを搬送する際、用紙搬送モータ３７の動作制御を行うものである。

駆動制御部３８Ｓは、駆動モータ３８の動作制御を行うものである。

現像ローラ用電源１Ｖ、トナー供給ローラ用電源２Ｖ、帯電ローラ用電源４Ｖ、現像ブレード用電源５Ｖ、および転写ローラ用電源３４Ｖは、印刷制御部４６の指示に基づく電圧を、それぞれ、現像ローラ１、トナー供給ローラ２、帯電ローラ４、現像ブレード５、および転写ローラ３４へ印加するものである。現像ローラ用電源１Ｖにより現像ローラ１へ電圧が印加されることにより、感光ドラム３の表面に形成された静電潜像に、現像ローラ１が担持するトナーＧが現像される。また、トナー供給ローラ用電源２Ｖによりトナー供給ローラ２へ電圧が印加されることにより、トナー供給ローラ２から現像ローラ１へトナーＧが供給される。また、帯電ローラ用電源４Ｖにより帯電ローラ４へ電圧が印加されることにより、感光ドラム３の表面が帯電する。また、現像ブレード用電源５Ｖにより現像ブレード５へ電圧が印加されることにより、現像ローラ１の表面１Ｓにトナー層が形成される。また、転写ローラ用電源３４Ｖにより転写ローラ３４へ電圧が印加されることにより、感光ドラム３の表面に現像されたトナー像を記録媒体ＰＳに転写することができる。

［作用・効果］
（Ａ．基本動作）
この画像形成装置では、以下のようにして、記録媒体ＰＳに対してトナー像が転写される。

起動状態の画像形成装置に対してＰＣなどの外部機器からＩ／Ｆ制御部４１を介して印刷画像データおよび印刷命令が印刷制御部４６に入力されると、印刷制御部４６は、印刷命令に応じて、駆動制御部３８Ｓなどと連携して印刷画像データの印刷動作を開始させる。

駆動制御部３８Ｓは、駆動モータ３８を駆動し、感光ドラム３を図１に示した矢印の方向に一定速度で回転させる。感光ドラム３が回転すると、その動力がギヤ列などの駆動伝達部を介して攪拌部材７Ａ〜７Ｃ、トナー供給ローラ２、現像ローラ１および帯電ローラ４へそれぞれ伝達される。その結果、攪拌部材７Ａ〜７Ｃ、トナー供給ローラ２、現像ローラ１および帯電ローラ４は、それぞれ、図１に示した矢印の方向に回転する。

一方、印刷制御部４６は、帯電ローラ用電源４Ｖから帯電ローラ４に対し所定の電圧を印加し、感光ドラム３の表面を一様に帯電させる。

次いで、ヘッド駆動制御部１０ＳがＬＥＤヘッド１０を起動し、画像信号に基づく印刷画像に対応する光を感光ドラム３に照射して感光ドラム３の表面に静電潜像を形成する。さらに、現像装置１１において、以下のようにして感光ドラム３の表面に形成された静電潜像に対しトナーＧを現像する。

具体的には、まず、図示しないトナー供給シャッタを回転させ、トナーＧをトナー排出口８Ｋおよびトナー投入口９Ｋを介して内部空間９Ａに投入する。ここで、駆動制御部３８Ｓが駆動モータ３８を駆動し、感光ドラム３を回転させる。感光ドラム３の回転により、攪拌部材７Ａ〜７Ｃ、トナー供給ローラ２、現像ローラ１および帯電ローラ４も回転動作を開始する。攪拌部材７Ａ〜７Ｃにより順次攪拌されたトナーＧは、トナー供給ローラ２に担持され、トナー供給ローラ２の回転と共に現像ローラ１の近傍に移動する。そこで、トナーＧは現像ローラ１の電位とトナー供給ローラ２の電位との電位差により例えば負に帯電し、現像ローラ１へ供給される。現像ローラ１へ供給されたトナーＧは現像ブレード５により所定の厚さに規制されたトナー層を形成する。

一方、帯電ローラ用電源４Ｖにより帯電ローラ４へ所定の電圧が印加されることにより、感光ドラム３の表面が一様に帯電する。そののち、感光ドラム３の表面に向けてＬＥＤヘッド１０から照射光が照射されて露光されることで、印刷パターンに応じた静電潜像が感光ドラム３の表面上に形成される。さらに、感光ドラム３上の静電潜像に応じて現像ローラ１上のトナー層が現像されて感光ドラム３上にトナー像が形成される。そのトナー像は、感光ドラム３と対向配置され、転写ローラ用電源３４Ｖにより所定の電圧が印加された転写ローラ３４との間の電界によって記録媒体ＰＳに転写される。

その後、定着ユニット３５において、記録媒体ＰＳ上に転写されたトナー像に対し熱および圧力を付与し、そのトナー像を記録媒体ＰＳ上に定着させる。そののち、トナー像が定着された記録媒体ＰＳは排出ローラ対３６により外部へ排出される。なお、感光ドラム３には、記録媒体ＰＳへ転写されなかったトナーＧが僅かに残留する場合があるが、その残留したトナーＧはクリーニングブレード６により除去される。このため、感光ドラム３は連続して使用できる。

（Ｂ．画像形成装置の作用効果）
一般には、トナー供給ローラにおける発泡弾性層として、シリコーンゴムを用いることが多い。現像ローラとトナー供給ローラとのニップ幅（それらの回転方向における接触幅）をある程度確保するのに適度の高度が得られるからである。ところで、トナー供給ローラにおいては、性能安定性および耐摩耗性が長期にわたって確保されることが望ましいが、性能安定性と耐摩耗性とを両立させることは容易ではない。ここでいう性能安定性とは、例えば、現像ローラへのトナー供給量および現像ローラに供給されるトナーの帯電特性が、連続印刷前後において大きく変化しないことを意味する。

例えば性能安定性を優先させた場合、トナーに加わる機械的負荷を低減するために、トナー供給ローラにおける発泡弾性層の硬度を低くしたり、現像ローラに対するトナー供給ローラの食い込み量（ニップ量）を小さくしたりすることが望ましい。ところがそのような手法を採用すると、画像形成装置の使用当初においては良好な印刷がなされるものの、やがて発泡弾性層の硬度を低くしたことにより発泡弾性層の磨耗が進み、ひいては現像ローラに対するニップ量の低下が生じるので、現像ローラへのトナー供給量が不足する場合がある。現像ローラへのトナー供給量が不足すると、ベタ印刷時のカスレが生じたり、記録媒体の先端近傍部分の印刷濃度と記録媒体の後端近傍部分の印刷濃度との差（濃度差）が大きくなったりするなどの印刷品質の低下を招来するおそれがある。また、発泡弾性層の硬度が低い場合、画像形成装置を長期間に亘って使用せずに放置すると、現像ローラとトナー供給ローラとのニップ部において圧縮されて変形した発泡弾性層の一部が元の形状に復元しにくくなる。そのため、発泡弾性層の一部に生じた変形部分において現像ローラと発泡弾性層とのニップ量が低下し、トナー供給ローラから現像ローラへ供給するトナー供給量が周期的に低下する。その結果、記録媒体に印刷されたトナー画像において、媒体幅方向に延びる白いすじ状の濃度むら（以下、これを「横白すじ」という。）が発生しやすくなる。

一方、発泡弾性層の硬度を高くした場合、トナーに加わる機械的負荷が増大してしまう。そのため、現像ローラの表面にトナーが融着する、いわゆるフィルミングが発生したり、トナーの外添剤の離脱が促進されてトナーの帯電特性が不安定になったり（現像ローラの表面に形成されるトナー層電位やトナー付着量の上昇など）するなどの問題が懸念される。さらには、発泡弾性層の摩耗が促進され、発泡弾性層から発生する摩耗粉が現像ローラと現像ブレードとの当接部に挟まり、媒体搬送方向に延びる白いすじ状の濃度むら（以下、これを「縦すじ」という。）が発生しやすくなる。

これに対し本実施の形態では、トナー供給ローラ２が、表面２Ｓに露出した開口部２２Ｋを含むセル２２Ａが複数設けられた発泡弾性層２２を有しており、表面２Ｓにおける開口部２２Ｋの平均径を３２４μｍ以上４０２μｍ以下とし、条件式（１）で求められる発泡弾性層２２のヒステリシスロスＸを６７％以上７６％以下とした。こうすることにより、トナー供給ローラ２の耐磨耗性を向上させ、かつ、長時間に亘る連続印刷に伴う現像ローラ１上のトナー電位の変動やトナー付着量の変動を抑制することができる。具体的には、現像装置１１が長期間に亘って使用されずに放置された後に画像形成動作を行った場合であっても、トナー供給ローラ２の発泡弾性層２２の変形に起因する横白すじの発生や、発泡弾性層２２の摩耗粉に伴う縦白すじの発生、さらには、現像ローラ１の表面１Ｓ上に残った未現像のトナーＧの掻き取り不足に起因する印刷汚れの発生などを効果的に抑制することができる。したがって、本実施の形態の画像形成ユニットおよび画像形成装置によれば、現像装置の長寿命化が可能となる。

＜２．実施例＞
（実験例１−１）
実験例１として、上記実施の形態で説明した、発泡弾性層２２を有するトナー供給ローラ２を有する画像形成装置を作製した。ここでは発泡弾性層２２を形成するゴム材料として、付加反応型発泡導電性シリコーンゴム組成物を用いた。具体的には、シリコーン発泡ゴム組成物である信越化学工業社製「ＫＥ−９０４ＦＵ」７０質量部と、導電性付与剤としての信越化学工業社製「ＫＥ−８７Ｃ４０ＰＵ」３０質量部と、付加反応架橋剤としての信越化学工業社製「Ｃ−１５３Ａ」２質量部と、発泡剤としてのアゾビスイソブチロニトリル５質量部と、付加反応触媒としての白金触媒０．４５質量部と、反応制御剤としての信越化学工業社製「Ｒ−１５３Ａ」０．５質量部と、有機過酸化物架橋剤としての信越化学工業社製「Ｃ−３」２質量部とを十分に混練することにより、付加反応型発泡導電性シリコーンゴム組成物を調製した。なお、信越化学工業社製「ＫＥ−９０４ＦＵ」は、ビニル基含有シリコーン生ゴムとシリカ系充填剤とを含む一方、導電性付与剤を含まないものである。

また、トナー供給ローラ２を以下のようにして作製した。まず、芯金２１をトルエン洗浄したのち、プライマーを塗布した。そののち、プライマーを塗布した芯金２１を１５０℃の温度で焼成し、室温まで冷却することで芯金２１にプライマー層を形成した。次に、プライマー層が形成された芯金２１の周囲に、上述の付加反応型発泡導電性シリコーンゴム組成物を押出成形機により付着させたのち、２６０℃の温度下で１０分間に亘って加熱（一次加熱）し、発泡架橋させた。そののち、発泡架橋した付加反応型発泡導電性シリコーンゴム組成物を２００℃の温度下で２０分間に亘って加熱（二次加熱）したのち、常温下にて放置した。さらに、二次加熱された付加反応型発泡導電性シリコーンゴム組成物からなる発泡弾性層２２を、厚さが３．５ｍｍとなるまで研磨した。なお、このときの発泡弾性層２２の表面２２Ｓを拡大して観察すると、図９に示したように、セル２２Ａの開口部２２Ｋと、隣り合うセル２２Ａ同士を隔てる壁部分（発泡弾性層２２そのもの）２３とが確認できた。

上記のように作製したトナー供給ローラ２（発泡弾性層２２）の表面２Ｓにおける任意の５箇所の領域（各領域ともに２ｍｍ角の大きさを有する）についてディジタルマイクロスコープにより観察したところ、セル２２Ａの開口部２２Ｋの平均径は２６８μｍであり、トナー供給ローラ２の表面２Ｓにおけるセル２２Ａの密度は１６個／ｍｍ²であり、トナー供給ローラ２の表面２Ｓの面積のうち開口部２２Ｋが占める面積の占有率（以下、単に「開口部面積占有率」という。）は、５箇所の平均値で７０％であった。また、発泡弾性層２２のアスカーＦ硬度は５０度であった。さらに、発泡弾性層２２に対する圧子８１（図６）押し込み量、すなわち第１の圧縮変位量ε１を０．７３ｍｍとしたときの発泡弾性層２２のヒステリシスロスＸは６１％であった。

また、本実験例では、トナー供給ローラ２の電気抵抗値を１×１０⁶とした。なお、このトナー供給ローラ２の電気抵抗値は以下のようにして測定した。具体的には、図４Ａおよび図４Ｂに示したように、トナー供給ローラ２を、その芯金２１と同方向に伸びる回転軸部２８Ｊを有する金属ローラ２８の表面と当接させ、金属ローラ２８を５０ｒｐｍの速度で回転させつつ芯金２１と回転軸部２８Ｊとの間に−３００Ｖの電圧を印加し、その電気抵抗値を抵抗測定器２７で測定した。なお、抵抗測定器２７としては、ヒューレット・パッカード社製ハイレジスタンスメータ（型番：４３３９Ｂ）を用いた。また、芯金２１の両端にはそれぞれ３００ｇの負荷Ｗを加えた。さらに、金属ローラ２８として、直径３０ｍｍのステンレス鋼材を用いた。ここではトナー供給ローラ２の１周あたり１００箇所の測定を行い、その平均値をトナー供給ローラ２の電気抵抗値として求めた。

このように作製したトナー供給ローラ２を有する画像形成装置を用いて印刷動作を実行し、トナー供給ローラ２の性能安定性および耐磨耗性について調査した。なお、調査項目等の詳細については後述する。

（実験例１−２）
開口部２２Ｋの平均径が２６５μｍ、発泡弾性層２２のヒステリシスロスＸが６３％、開口部面積占有率が５箇所の平均値で６９％であることを除き、他は実験例１−１と同様であるトナー供給ローラ２を有する画像形成装置を作製し、印刷動作を実行した。

（実験例１−３）
開口部２２Ｋの平均径が２５２μｍ、発泡弾性層２２のヒステリシスロスＸが６９％、開口部面積占有率が５箇所の平均値で６８％、セル密度が１８個／ｍｍ²であることを除き他は実験例１−１と同様であるトナー供給ローラ２を有する画像形成装置を作製し、印刷動作を実行した。

（実験例１−４）
開口部２２Ｋの平均径が２５９μｍ、発泡弾性層２２のヒステリシスロスＸが７２％、開口部面積占有率が５箇所の平均値で６９％、セル密度が１７個／ｍｍ²であることを除き他は実験例１−１と同様であるトナー供給ローラ２を有する画像形成装置を作製し、印刷動作を実行した。

（実験例１−５）
開口部２２Ｋの平均径が２６７μｍ、発泡弾性層２２のヒステリシスロスＸが７９％であることを除き他は実験例１−１と同様であるトナー供給ローラ２を有する画像形成装置を作製し、印刷動作を実行した。

（実験例１−６）
アスカーＦ硬度が４６％、開口部２２Ｋの平均径が３１７μｍ、発泡弾性層２２のヒステリシスロスＸが６４％、開口部面積占有率が５箇所の平均値で８１％、セル密度が１３個／ｍｍ²であることを除き他は実験例１−１と同様であるトナー供給ローラ２を有する画像形成装置を作製し、印刷動作を実行した。

（実験例１−７）
アスカーＦ硬度が４６％、開口部２２Ｋの平均径が３３２μｍ、発泡弾性層２２のヒステリシスロスＸが６７％、開口部面積占有率が５箇所の平均値で７５％、セル密度が１５個／ｍｍ²であることを除き他は実験例１−１と同様であるトナー供給ローラ２を有する画像形成装置を作製し、印刷動作を実行した。

（実験例１−８）
アスカーＦ硬度が４６％、開口部２２Ｋの平均径が３２４μｍ、発泡弾性層２２のヒステリシスロスＸが７２％、開口部面積占有率が５箇所の平均値で７８％、セル密度が１４個／ｍｍ²であることを除き他は実験例１−１と同様であるトナー供給ローラ２を有する画像形成装置を作製し、印刷動作を実行した。

（実験例１−９）
アスカーＦ硬度が４６％、開口部２２Ｋの平均径が３２６μｍ、発泡弾性層２２のヒステリシスロスＸが７８％、開口部面積占有率が５箇所の平均値で７７％、セル密度が１１個／ｍｍ²であることを除き他は実験例１−１と同様であるトナー供給ローラ２を有する画像形成装置を作製し、印刷動作を実行した。

（実験例１−１０）
アスカーＦ硬度が４６％、開口部２２Ｋの平均径が３３０μｍ、発泡弾性層２２のヒステリシスロスＸが８３％、開口部面積占有率が５箇所の平均値で７８％、セル密度が１１個／ｍｍ²であることを除き他は実験例１−１と同様であるトナー供給ローラ２を有する画像形成装置を作製し、印刷動作を実行した。

（実験例１−１１）
アスカーＦ硬度が４３％、開口部２２Ｋの平均径が３５３μｍ、発泡弾性層２２のヒステリシスロスＸが６４％、開口部面積占有率が５箇所の平均値で８３％、セル密度が１０個／ｍｍ²であることを除き他は実験例１−１と同様であるトナー供給ローラ２を有する画像形成装置を作製し、印刷動作を実行した。

（実験例１−１２）
アスカーＦ硬度が４３％、開口部２２Ｋの平均径が３４５μｍ、発泡弾性層２２のヒステリシスロスＸが６８％、開口部面積占有率が５箇所の平均値で８２％、セル密度が１０個／ｍｍ²であることを除き他は実験例１−１と同様であるトナー供給ローラ２を有する画像形成装置を作製し、印刷動作を実行した。

（実験例１−１３）
アスカーＦ硬度が４３％、開口部２２Ｋの平均径が３５２μｍ、発泡弾性層２２のヒステリシスロスＸが７５％、開口部面積占有率が５箇所の平均値で８３％、セル密度が９個／ｍｍ²であることを除き他は実験例１−１と同様であるトナー供給ローラ２を有する画像形成装置を作製し、印刷動作を実行した。

（実験例１−１４）
アスカーＦ硬度が４３％、開口部２２Ｋの平均径が３６２μｍ、発泡弾性層２２のヒステリシスロスＸが７９％、開口部面積占有率が５箇所の平均値で８４％、セル密度が９個／ｍｍ²であることを除き他は実験例１−１と同様であるトナー供給ローラ２を有する画像形成装置を作製し、印刷動作を実行した。

（実験例１−１５）
アスカーＦ硬度が４３％、開口部２２Ｋの平均径が３５９μｍ、発泡弾性層２２のヒステリシスロスＸが８７％、開口部面積占有率が５箇所の平均値で８３％、セル密度が９個／ｍｍ²であることを除き他は実験例１−１と同様であるトナー供給ローラ２を有する画像形成装置を作製し、印刷動作を実行した。

（実験例１−１６）
アスカーＦ硬度が４０％、開口部２２Ｋの平均径が３９９μｍ、発泡弾性層２２のヒステリシスロスＸが６８％、開口部面積占有率が５箇所の平均値で８８％、セル密度が７個／ｍｍ²であることを除き他は実験例１−１と同様であるトナー供給ローラ２を有する画像形成装置を作製し、印刷動作を実行した。

（実験例１−１７）
アスカーＦ硬度が４０％、開口部２２Ｋの平均径が３９５μｍ、発泡弾性層２２のヒステリシスロスＸが７１％、開口部面積占有率が５箇所の平均値で８７％であり、発泡弾性層２２の発泡倍率は７％であることを除き他は実験例１−１と同様であるトナー供給ローラ２を有する画像形成装置を作製し、印刷動作を実行した。

（実験例１−１８）
アスカーＦ硬度が４０％、開口部２２Ｋの平均径が４０２μｍ、発泡弾性層２２のヒステリシスロスＸが７６％、開口部面積占有率が５箇所の平均値で９０％、セル密度が７個／ｍｍ²であることを除き他は実験例１−１と同様であるトナー供給ローラ２を有する画像形成装置を作製し、印刷動作を実行した。

（実験例１−１９）
アスカーＦ硬度が４０％、開口部２２Ｋの平均径が３８９μｍ、発泡弾性層２２のヒステリシスロスＸが８０％、開口部面積占有率が５箇所の平均値で８９％、セル密度が７個／ｍｍ²であることを除き他は実験例１−１と同様であるトナー供給ローラ２を有する画像形成装置を作製し、印刷動作を実行した。

（実験例１−２０）
アスカーＦ硬度が４０％、開口部２２Ｋの平均径が４０６μｍ、発泡弾性層２２のヒステリシスロスＸが８８％、開口部面積占有率が５箇所の平均値で９０％、セル密度が７個／ｍｍ²であることを除き他は実験例１−１と同様であるトナー供給ローラ２を有する画像形成装置を作製し、印刷動作を実行した。

（（汚れおよび縦白すじの発生の有無））
上記各実験例１−１〜１−２０では、印刷動作を、記録媒体ＰＳとしてのＡ４用紙の長手方向に沿って４０ｐｐｍの印刷速度で実施した。１日あたり２５００枚を連続して印刷し、これを２０日間連続して実施した。また、上記各実験例１−１〜１−２０では、図１０に示したように、記録媒体搬送方向に沿って平行に延びる２本の罫線７１ａ，７１ｂからなる印刷パターンを連続印刷するようにした。但し、各日の連続印刷開始前に図１１に示したハーフトーンパターン７２および図１２に示したベタパターン７３をそれぞれ１枚ずつ印刷すると共に、各日の連続印刷開始後にも図１１に示したハーフトーンパターン７２および図１２に示したベタパターン７３をそれぞれ１枚ずつ印刷するようにした。また、印刷動作は温度２０℃で相対湿度５０％の環境下で行った。

また、現像ローラ１の外径を１６ｍｍ、トナー供給ローラ２の外径を１５．５ｍｍ、発泡弾性層２２の厚さを３．５ｍｍ、現像ローラ１に対するトナー供給ローラ２の押し込み量を０.７３ｍｍとした。押し込み量とは、現像ローラ１の半径とトナー供給ローラ２の半径との和から、現像ローラ１の回転中心とトナー供給ローラ２の回転中心との距離を差し引いた長さである。また、現像ローラ１の周速度は０．３ｍ／ｓとし、トナー供給ローラ２の周速度は０．２ｍ／ｓとした。現像ローラ１には−２００Ｖの直流電圧を印加し、トナー供給ローラ２には−３３０Ｖの直流電圧を印加した。

上記各実験例１−１〜１−２０では、印刷画像の評価項目として、以上の条件に基づいて印刷されたハーフトーンパターン７２（図１１）における汚れの発生の有無と、以上の条件に基づいて印刷されたベタパターン７３（図１２）における縦白すじの発生の有無とをチェックした。その結果を表１および表２に示す。

具体的には、汚れについては、各日における２５００枚の連続印刷開始前後のハーフトーンパターン７２（図１１）に、例えば図１３に示したような汚れ７４の発生が見られない場合を可（表１，表２では○と表示）とし、汚れ７４の発生が見られた場合を不可（表１，表２では×と表示）とした。

ハーフトーンパターン７２において見られる汚れ７４は、発泡弾性層２２の摩耗に起因するものと考えられる。すなわち、汚れ７４の発生は、発泡弾性層２２の摩耗により、現像ローラ１の表面１Ｓ上に形成されるトナー層の電位およびトナー層の付着量がそれぞれ上昇してしまい、感光ドラム３上の非露光部分にトナーＧが意図せず供給されて現像されてしまう現象である。ハーフトーンパターン７２を印刷する場合の感光ドラム３上における静電潜像は露光部分と非露光部分とが規則的に配列されたものであるので、露光部分と非露光部分との境界部分は、帯電量の高いトナーＧにより現像されやすくなる。そのため、ハーフトーンパターン７２の印刷時に発生する汚れは、無地印刷時に発生する地汚れよりも高い感度で検出可能となる。

また、縦白すじについては、各日における２５００枚の連続印刷開始前後のベタパターン７３（図１２）に、例えば図１４に示したような縦白すじ７５の発生が見られない場合を可（表１，表２では○と表示）とし、縦白すじ７５の発生が見られた場合を不可（表１，表２では×と表示）とした。

ベタパターン７３において見られる縦白すじ７５は、発泡弾性層２２の摩耗により発生した摩耗粉が現像ローラ１と現像ブレード５との当接部に挟まり、現像ローラ１の表面１Ｓ上に形成されるべきトナー層の一部が形成を阻害されることによって生じると考えられる。

（（横白すじの発生の有無））
上記各実験例１−１〜１−２０では、印刷画像の評価項目として、以下の方法により、ベタパターン７３（図１２）における横白すじの発生の有無をさらにチェックした。その結果を表１，表２に併せて示す。

具体的には、現像装置１１を温度４７℃、相対湿度６６％の環境下に３０日間放置したのち、その現像装置１１を搭載した画像形成装置により、温度２０℃、相対湿度５０％の環境下において図１２に示したベタパターン７３の印刷を行う。このときのベタパターン７３（図１２）における横白すじの発生の有無をチェックした。そこで、例えば図１５に示したような周期的な横縦白すじ７６の発生が見られない場合を可（表１，表２では○と表示）とし、横白すじ７６の発生が見られた場合を不可（表１，表２では×と表示）とした。なお、ここでは、トナー供給ローラ２の１２周期分に相当する長さに亘るベタパターン７３についてチェックした。

ベタパターン７３において見られる縦白すじ７６は、圧縮応力を長時間に亘って受けた発泡弾性層２２の変形により、トナー供給ローラ２と現像ローラ１とのニップ量の低下が生じ、現像ローラ１へのトナー供給量が不足することに起因すると考えられる。このため、トナーＧの消費量が多いベタパターン７３を印刷することにより、ハーフトーンパターン７２に発生する横白すじよりも高い感度で検出することができる。

上記各実験例１−１〜１−２０のうち、汚れ７４、縦白すじ７５および横白すじ７６の全ての観点において可となったものについて、総合判定において可とし、長期にわたる性能安定性および耐磨耗性の双方に優れるトナー供給ローラ２であると判断した。図１６に、発泡弾性層２２のヒステリシスロスＸ［％］と、開口部２２Ｋの平均径［μｍ］との関係において、表１および表２に示したように総合判定において可となったものを○で表示し、総合判定において不可となったものを×で表示した。

表１および表２ならびに図１６に示したように、実験例１−７，１−８，１−１２，１−１３，１−１６〜１−１８において、総合判定において可となった。したがって、表面２Ｓにおける開口部２２Ｋの平均径が３２４μｍ以上４０２μｍ以下であり、条件式（１）で求められる発泡弾性層２２のヒステリシスロスＸが６７％以上７６％以下であれば、トナー供給ローラ２の耐磨耗性を向上させ、かつ、長時間に亘る連続印刷に伴う現像ローラ１上のトナー電位の変動やトナー付着量の変動を抑制することができることが確認できた。

なお、図１６において破線で囲んだ領域１６Ａは、実験例１−１〜１−２０において縦白すじが発生したものが主に含まれる領域であり、破線で囲んだ領域１６Ｂは、実験例１−１〜１−２０において横白すじが発生したものが主に含まれる領域である。さらに、図１６において破線で囲んだ領域１６Ｃは、実験例１−１〜１−２０において横白すじが発生したものと汚れが発生したものとが主に含まれる領域である。また、図１６において破線で囲んだ領域１６Ｄは、汚れが発生したものが主に含まれる領域である。

なお、表１および表２ならびに図１６に示したように、ヒステリシスロスＸが６７％以上７６％以下であっても、表面２Ｓにおける開口部２２Ｋの平均径の違いにより、総合判定が可となるものと不可となるものがある。この理由について、図１７Ａおよび図１７Ｂに示した、発泡弾性層２２の表面２Ｓ近傍の断面模式図を参照して説明する。

図１７Ａは、セル２２Ａの平均径が３２０μｍ以上の場合の断面模式図である。この場合、長期間に亘る現像ローラ１との当接状態が維持されたことにより発泡弾性層２２が変形し、壁部分２３が横倒しの状態となっているが、各開口部２２Ｋは壁部分２３によって完全に塞がれた状態とはなっていない。したがって、開口部２２Ｋに担持されたトナーＧは現像ローラ１へ供給されることとなる。

一方、図１７Ｂは、セル２２Ａの平均径が３２０μｍ未満の場合の断面模式図である。この場合も、長期間に亘る現像ローラ１との当接状態が維持されたことにより発泡弾性層２２が変形し、壁部分２３が横倒しの状態となっている。ところが、各開口部２２Ｋは壁部分２３によって完全に塞がれた状態となっている。したがって、開口部２２Ｋに担持されたトナーＧは現像ローラ１へ供給されずに開口部２２Ｋに留まることとなる。よって、横白すじが発生しやすくなると考えられる。

なお、上記実験例では、発泡弾性層２２の厚さを３．５ｍｍとしたが、発泡弾性層２２の厚さを２．０ｍｍとした場合、および発泡弾性層２２の厚さを４．０ｍｍとした場合においても同様の結果が得られた。すなわち、表面２Ｓにおける開口部２２Ｋの平均径が３２４μｍ以上４０２μｍ以下であり、条件式（１）で求められる発泡弾性層２２のヒステリシスロスＸが６７％以上７６％以下であれば、トナー供給ローラ２の耐磨耗性を向上させ、かつ、長時間に亘る連続印刷に伴う現像ローラ１上のトナー電位の変動やトナー付着量の変動を抑制することができることが確認できた。

さらに、上記実験例では、発泡弾性層２２に対する現像ローラ１の押し込み量を０．７３ｍｍとしたが、その押し込み量を０．６ｍｍとした場合、およびその押し込み量を０．８ｍｍとした場合においても同様の結果が得られた。すなわち、表面２Ｓにおける開口部２２Ｋの平均径が３２４μｍ以上４０２μｍ以下であり、条件式（１）で求められる発泡弾性層２２のヒステリシスロスＸが６７％以上７６％以下であれば、トナー供給ローラ２の耐磨耗性を向上させ、かつ、長時間に亘る連続印刷に伴う現像ローラ１上のトナー電位の変動やトナー付着量の変動を抑制することができることが確認できた。

＜３．変形例＞
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では黒色のトナー像のみを転写してモノクロ画像を形成する画像形成装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばカラー画像を形成する画像形成装置であってもよい。また、上記実施の形態では、１次転写方式の画像形成装置について説明したが、本発明は２次転写方式にも適用されうる。

また、上記実施の形態等で説明した一連の処理は、ハードウェア（回路）で行われるようにしてもよいし、ソフトウェア（プログラム）で行われるようにしてもよい。ソフトウェアで行われるようにした場合、そのソフトウェアは、各機能をコンピュータにより実行させるためのプログラム群で構成される。各プログラムは、例えば、上記コンピュータに予め組み込まれて用いられてもよいし、ネットワークや記録媒体から上記コンピュータにインストールして用いられてもよい。

また、上記実施の形態等では、露光装置として発光ダイオードを光源とするＬＥＤヘッドを用いるようにしたが、例えばレーザ素子等を光源とした露光装置を用いてもよい。

さらに、上記実施の形態等では、本発明における「画像形成装置」の一具体例として、印刷機能を有する画像形成装置について説明したが、これには限られない。すなわち、そのような印刷機能に加え、例えば、スキャン機能やファックス機能を有する複合機として機能する画像形成装置においても、本発明を適用することが可能である。

１…現像ローラ、１Ｓ…表面、２…トナー供給ローラ、２１…芯金、２２…発泡弾性層、２２Ａ…セル、２２Ｋ…開口部、２２Ｓ…表面、２３…壁部分、２Ｓ…表面、３…感光ドラム、４…帯電ローラ、５…現像ブレード、６…クリーニングブレード、７Ａ〜７Ｃ…攪拌部材、８…トナー収容部、８Ｋ…トナー排出口、９…ケーシング、９Ａ…内部空間、９Ｋ…トナー投入口、１０…ＬＥＤヘッド、１１…現像装置、３０…筐体、３１…給紙トレイ、３２…給紙ローラ、３３…搬送ローラ対、３４…転写ローラ、３５…定着ユニット、３６…排出ローラ対、３７…用紙搬送モータ、３８…駆動モータ、４０…制御部、４１…インターフェイス（Ｉ／Ｆ）制御部、４２…受信メモリ、４３…画像データ編集メモリ、４４…操作部、４５…センサ群、４６…印刷制御部、１０Ｓ…ヘッド駆動制御部、３５Ｓ…定着制御部、３７Ｓ…搬送モータ制御部、３８Ｓ…駆動制御部、５０…電源回路、１Ｖ…現像ローラ用電源、２Ｖ…トナー供給ローラ用電源、４Ｖ…帯電ローラ用電源、５Ｖ…現像ブレード用電源、３４Ｖ…転写ローラ用電源、Ｇ…トナー、ＰＳ…記録媒体。

Claims (6)

1. 潜像を担持する感光層を有する像担持体と、
   現像剤を担持し、前記潜像に対し前記現像剤を用いて現像処理を行う現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体と当接する表面を有し、前記現像剤担持体へ前記現像剤を供給する現像剤供給部材と
   を備え、
   前記現像剤供給部材は、前記表面に露出した開口部を含む空隙が複数設けられた弾性層を有し、
   前記表面における前記開口部の平均径が３２４μｍ以上４０２μｍ以下であり、
   下記の条件式（１）で求められる前記弾性層の圧縮応力減少率が６７％以上７６％以下である
   現像装置。
   Ｘ＝Ａ／（Ａ＋Ｂ） ……（１）
   但し
   Ｘ：圧縮応力減少率
   Ａ：弾性層において第１の圧縮変位量が生じることとなる第１の圧縮応力。
   Ｂ：弾性層に対し第１の圧縮応力を印加してから、第１の圧縮変位量を維持した状態で第１の時間が経過したあとの弾性層にかかる第２の圧縮応力。
2. 前記表面における前記空隙の存在密度は、６個／ｍｍ²以上１５個／ｍｍ²以下である
   請求項１記載の現像装置。
3. 前記表面の面積に占める前記開口部の面積の占有率は、７５％以上９０％以下である
   請求項１記載の現像装置。
4. 前記弾性層のアスカーＦ硬度は、４０度以上５０度以下である
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の現像装置。
5. 前記弾性層は、シリコーンゴムまたはシリコーン変性ゴムを含む材料からなる
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の現像装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の現像装置を備えた画像形成装置。

Images