JP4503468B2 - 現像剤担持体、現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像剤を担持する現像剤担持体および該現像剤担持体を備える現像装置、並びに該現像装置を有する画像形成装置に関するものである。

現像剤を担持する現像剤担持体を備えた現像装置が特許文献１に開示されている。
これらの特許文献によれば、静電潜像担持体上に形成された静電潜像に対し、現像剤を用いて現像を行うべく、現像剤が現像剤担持体上で一旦保持された後、当該現像剤担持体が静電潜像担持体に当接することにより、現像剤担持体上で保持する現像剤が静電潜像担持体上へ供給される。
ところで、良好な現像剤の保持性を得るべく、現像剤担持体の表面には凹凸が設けられており、その表面形状を、粗さ曲線における最高値の頂点から５番目までの頂点の平均と最低値の底点から５番目までの低点の平均との間隔値を示す１０点平均粗さＲ_ｚ、平均線と粗さ曲線との高低差の絶対値の平均を示す算術平均粗さＲ_ａおよび粗さ曲線における山から谷になる点を変化点とし、該変化点から次の変化点までの間隔値を示す凹凸の平均間隔Ｓ_ｍなどの単方向の指標により示されていた。
特開平１０−４８９４０号公報

ところで、前記した指標に基づいて表面形状を規定した現像剤担持体では、回転体の現像剤担持体の表面形状において、周方向の粗さ形状と軸方向の粗さ形状とに差があると、すなわち周方向もしくは軸方向の何れか一方向に顕著な凹凸が形成されていると、印刷結果において、ある一方向にスジが現れたり、ドット抜けが生じてしまうなどの不具合が生じていた。
従って、前記した課題に鑑みて、本発明の目的は、良好な印刷結果を得る表面形状の現像剤担持体および該現像担持体を備える現像装置を提供することにある。

本発明は、以上の点を解決するために、次の構成を採用する。

静電潜像担持体上に形成される静電潜像に対し帯電手段により帯電された体積平均粒径が４μｍ〜６μｍの範囲の１成分系現像剤を供給して現像を行うべく、静電潜像担持体と当接回転し、現像剤層厚規制部材を介して所定層厚に層化された現像剤を表面上で担持して供給する現像剤担持体において、現像剤担持体の表面周方向の負荷長さ率がｎパーセントのときのカッティング深さをＣ_１Ｖｎ[μｍ]および表面軸方向の負荷長さ率がｎパーセントのときのカッティング深さをＣ_２Ｖｎ[μｍ]とし、前記現像剤担持体の表面周方向の凹凸平均間隔をＳ _ｍ１ ［μｍ］および表面軸方向の凹凸平均間隔をＳ _ｍ２ ［μｍ］とするとき、
（但し ｎ＝１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０）
かつ、５．００≦Ｓ _ｍ１ ≦６．１１および６．６３≦Ｓ _ｍ２ ≦９．８３
の関係を満たすことを特徴とする。

静電潜像担持体上に形成される静電潜像に対し帯電手段により帯電された体積平均粒径が４μｍ〜６μｍの範囲の１成分系現像剤を供給して現像を行うべく、静電潜像担持体と当接回転し、現像剤層厚規制部材を介して所定層厚に層化された現像剤を表面上で担持して供給する現像剤担持体において、現像剤担持体の表面周方向の負荷長さ率がｎパーセントのときのカッティング深さをＣ_１Ｖｎ[μｍ]および表面軸方向の負荷長さ率がｎパーセントのときのカッティング深さをＣ_２Ｖｎ[μｍ]とし、現像剤担持体の表面周方向の１０点平均粗さをＲ_ｚ１［μｍ］および表面軸方向の１０点平均粗さをＲ_ｚ２［μｍ］とするとき、
（但し ｎ＝１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０）
かつ、Ｒ _ｚ１ ＝５．０３およびＲ _ｚ２ ＝８．２８
の関係を満たすことを特徴とする。

静電潜像担持体上に形成される静電潜像に対し帯電手段により帯電された体積平均粒径が４μｍ〜６μｍの範囲の１成分系現像剤を供給して現像を行うべく、静電潜像担持体と当接回転し、現像剤層厚規制部材を介して所定層厚に層化された現像剤を表面上で担持して供給する現像剤担持体を備えた現像装置において、現像剤担持体の表面周方向の負荷長さ率がｎパーセントのときのカッティング深さをＣ_１Ｖｎ[μｍ]および表面軸方向の負荷長さ率がｎパーセントのときのカッティング深さをＣ_２Ｖｎ[μｍ]とし、前記現像剤担持体の表面周方向の凹凸平均間隔をＳ _ｍ１ ［μｍ］および表面軸方向の凹凸平均間隔をＳ _ｍ２ ［μｍ］とするとき、
（但し ｎ＝１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０）
かつ、５．００≦Ｓ _ｍ１ ≦６．１１および６．６３≦Ｓ _ｍ２ ≦９．８３
の関係を満たすことを特徴とする。

静電潜像担持体上に形成される静電潜像に対し帯電手段により帯電された体積平均粒径が４μｍ〜６μｍの範囲の１成分系現像剤を供給して現像を行うべく、静電潜像担持体と当接回転し、現像剤層厚規制部材を介して所定層厚に層化された現像剤を表面上で担持して供給する現像剤担持体を備えた現像装置において、現像剤担持体の表面周方向の負荷長さ率がｎパーセントのときのカッティング深さをＣ_１Ｖｎ[μｍ]および表面軸方向の負荷長さ率がｎパーセントのときのカッティング深さをＣ_２Ｖｎ[μｍ]とし、現像剤担持体の表面周方向の１０点平均粗さをＲ_ｚ１［μｍ］および表面軸方向の１０点平均粗さをＲ_ｚ２［μｍ］とするとき、
（但し ｎ＝１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０）
かつ、Ｒ _ｚ１ ＝５．０３およびＲ _ｚ２ ＝８．２８
の関係を満たすことを特徴とする。

本発明によれば、現像剤担持体の表面上を、複数方向のカッティング深さの比を指標として粗面化を行うことにより、各方向における面粗さ形状の差を低減することができ、各方向において均一的な表面粗さ形状の現像剤担持体を得ることができる。従って、当該現像剤担持体を用いた印刷処理は、何れか一方向に顕著な凹凸表面粗さが形成されて生じるドット抜けなどの印刷不良を防止することができ、良好な印刷結果を得ることができる。

以下、本発明の実施形態について、図を用いて詳細に説明する。以下の説明では、各実施の形態に用いる図面について同一の構成要素は同一の符号を付し、かつ重複する説明は可能な限り省略する。

本発明の現像装置１００は、図１に示すように、本発明の特徴である静電潜像担持体としての感光ドラム１と、現像剤担持体としての現像ローラ２と、該現像ローラに現像剤としてのトナーを供給する供給ローラ３と、感光ドラム１の表面上に帯電を行う帯電装置としての帯電ローラ４と、該帯電ローラ４による帯電処理に先立ち、感光ドラム１の表面上のクリーニングを行うクリーニングブレード（クリーニングローラ）５と、帯電した感光ドラム１の表面上を画像データに基づいて露光するＬＥＤヘッドとしての露光部６と、供給ローラ３から現像ローラ２に供給されたトナー９を規制して薄層化するためのトナー層厚規制部材７とで構成されている。

トナー層厚規制部材７は、厚さ寸法が０．０８ｍｍのステンレス板であり、その先端部は９０度に曲率０．１９ｍｍで曲げられており、該曲げ部が現像ローラ２に線圧５ｇ／ｍｍで当接している。
感光ドラム１は、回転体としての円筒体形状であり、その直径は３０ｍｍである。また、現像ローラ２も回転体としての円筒体形状であり、その直径は１６ｍｍである。

感光ドラム１および現像ローラ２は、図１に示すように当接しており、具体的には感光ドラム１および現像ローラ２は０．１ｍｍの食い込み量で当接している。尚、現像ローラ２は、感光ドラム１に対する周速比が１．１９で回転している。

供給ローラ３も回転体としての円筒体形状であり、その直径は１５ｍｍである。供給ローラ３の外周は、スポンジ状のシリコーンゴムで形成されており、その硬度はアスカー硬度計によるアスカーＦ硬度５０度である。尚、供給ローラ３および現像ローラ２は、図１に示すように当接しており、具体的には供給ローラ３および現像ローラ２は１．１ｍｍの食い込み量で当接している。

尚、図１に示す矢印は、各ドラムの回転方向を示しており、例えば左回転の現像ローラ２に当接する供給ローラ３も同じ左回転である。従って、現像ローラ４に当接する供給ローラ３は、現像ローラの回転に逆らって回転している。一方、左回転の現像ローラ２に当接する感光ドラム１は右回転しており、すなわち、感光ドラム１および現像ローラ２は、互いに順方向に回転する。

ところで、感光ドラム１の表面は、帯電ローラ４で帯電された後、露光部６による画像データに基づく露光が行われることにより、静電潜像が形成される。この間、供給ローラ３から現像ローラ２に供給されたトナーは、トナー層厚規制部材７により現像ローラ２上で薄層化され、現像ローラ２上のトナー層が、静電潜像が形成された感光ドラム１に接触することで、静電潜像に応じてトナー画像が当該感光ドラム１上に形成される。

尚、トナー画像が形成された感光ドラム1は、印刷媒体としての用紙を介して転写ローラ３０で圧接され、トナー画像が用紙上に転写される。トナー画像が転写された用紙３２は定着器２７で定着され、該用紙上にトナー画像による画像が形成される。

ところで、本発明の現像装置１００は、画像形成装置としてのプリンタ２００などに組み込まれており、前記各ローラは、図２で示す各機能ブロックにおいて制御されている。

プリンタ２００は、図２に示すように、図示しない上位装置と通信するためのＩ／Ｆ制御部１０と、該Ｉ／Ｆ制御部１０を介して取得する印刷データを保持するための受信メモリ１１と、受信メモリ１１から印刷データを読出して画像処理を行い画像データを生成して保持する画像データ編集メモリ１２と、プリンタ２００の動作状態の表示および利用者からの操作指示を受けるための操作部１３と、プリンタ２００内に配置して当該プリンタ２００の動作状態や動作環境を監視するためのセンサ群１４とを備えており、センサ群１４として、例えば用紙の位置を検出する用紙位置検出センサ、温湿度センサ、濃度センサなどが備えられている。

更にプリンタ２００は、帯電ローラ４に所定の電圧を印加するための帯電ローラ用電源１９と、現像ローラ２に所定の電圧を印加するための現像ローラ用電源２０と、供給ローラ３に所定の電圧を印加するための供給ローラ用電源２１と、転写ローラ３０に所定の電圧を印加するための転写ローラ用電源２２と、露光部（ＬＥＤヘッド）の制御を行うヘッド駆動制御部２３と、定着器２７の制御を行う定着制御部２４とを備えており、定着制御部２４は、定着器２７に備えたヒータ（図示せず）の温度を温度センサ（図示せず）からの出力に基づいて制御し、用紙３２上に転写されたトナー画像のトナーを溶融し、定着を図る。

更に、プリンタ２００は、用紙を搬送するための各ローラ（図示せず）の制御を用紙搬送モータ２８を制御して行う搬送モータ制御部２５と、感光ドラム１の回転駆動制御を駆動モータ２９を制御して行う駆動制御部２６と、前記各部の制御を統括的に行う印刷制御部１５とを備えている。

次に、プリンタ２００の動作を説明する。
Ｉ／Ｆ制御部１０を介して受信された印刷データは受信メモリ１１に保持される。印刷制御部１５は、受信メモリ１１から印刷データを読出し、該印刷データを画像処理して画像データを生成すると、該画像データを画像データ編集メモリ１２に一時的に保持する。

ところで、印刷制御部１５は、帯電ローラ用電源１９、現像ローラ用電源２０、供給ローラ用電源２１、転写ローラ用電源２２、ヘッド駆動制御部２３、定着制御部２４、搬送モータ制御部２５、駆動制御部２６に対し、適宜指示を行っており、例えば搬送モータ制御部２５に指示を行うと、該搬送モータ制御部２５は用紙を搬送するための用紙搬送モータ２８を制御し、用紙の搬送を行う。

また、印刷制御部１５は、駆動制御部２６に対し指示を行い、該駆動制御部２６は駆動モータ２９を制御して感光ドラム１の回転制御を行う。この感光ドラム１の回転駆動に連動して、供給ローラ３、現像ローラ２、感光ドラム１、帯電ローラ４、転写ローラ３０が図１の矢印方向に回転駆動する。

印刷制御部１５は、クリーニングブレード５でクリーニングされた感光ドラム１の表面上に帯電ローラ４により帯電を行うべく、帯電ローラ用電源１９に指示を行う。感光ドラム１の表面が帯電されると、印刷制御部１５は、画像データ編集メモリ１２から画像データを読み出し、該画像データに基づく静電潜像を感光ドラム１上に露光部６により形成すべく、ヘッド駆動制御部２３に指示を行う。

この間、印刷制御部１５からの指示に基づいて現像ローラ２および供給ローラ３には、それぞれ電圧が印加されており、印加による帯電でローラ上でのトナーの保持力の向上が図られている。現像ローラ２は、供給ローラ３からのトナー９供給を受けると、トナー層厚規制部材７により余分なトナーが規制され、表面上にトナー粒子が薄層化されたトナー層が形成される。感光ドラム１上に形成された静電潜像は、現像ローラ２上に形成されたトナー層により、現像されトナー画像が形成される。

印刷制御部１５は、搬送される用紙にトナー画像を鏡像すべく、転写ローラ３０の駆動を転写ローラ用電源２２に指示する。その後、印刷制御部１５は、定着制御部２４に対し指示を行い、定着器２７を制御して用紙上のトナー画像の定着を行って、用紙に画像を形成する。

ところで、本発明の現像ローラ２の表面形状は、評価試験に基づいて形成されており、具体的には、互いに異なる表面形状の現像ローラをそれぞれ形成し、該各現像ローラにおける評価試験を行い、該試験結果に基づいて定めた仕様に従って形成されている。

ここで、評価試験を具体的に説明する。
前記したプリンタ２００を用いて、例えばＡ４サイズの用紙において、印刷面積が１パーセント（１パーセントの印刷デューティ）となるベタの横帯パターンを長手方向に印刷し、これを５００回繰返す。すなわちベタの横帯パターン印刷を５００枚の用紙に対し行う。その後、６００ｄｐｉ（ｄｏｔｓ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）の印刷において、縦横２ドットから成る計４ドットを1ブロックとし、１ブロック分を印刷すると、縦横２ドットから成る計４ドット分の空白を１空白ブロックとして設けることを繰り返す、いわゆる２ｂｙ２パターン印刷（５０パーセントの印刷デューティ）を行い、印刷結果におけるドット抜けの確認を行う。

ところで、２ｂｙ２パターン印刷の前に、１パーセントの低デューティ印刷を行うことにより、トナー消費の少ない状態で現像装置１００を連続的に稼動することで、現像装置１００内の各トナー９を図示しない攪拌部材で攪拌し、現像装置１００内の各トナー９の帯電を上昇させることができる。

これにより、現像ローラ２上のトナー層厚が飽和状態になり、各トナーの帯電にバラツキが生じる。この帯電分布のバラツキにより、鏡像力が不安定となり、静電潜像に応じて付着しなければならないトナーが付着しなかったり、また余分な個所にトナーが付着したりする、いわゆる散りや抜けが生じ易くなり、印刷不良を誘導して印刷結果を精査し易くすることができる。このために、前記した条件下で印刷評価試験が行われた。

尚、評価試験に用いるトナー９は、粉砕法で製造されており、その体積平均粒径は、４μｍ、５μｍ、５．５μｍ、６μｍ、６．５μｍ、７μｍおよび８μｍであり、各トナーの体積平均粒径で評価試験を行った。
また、印刷速度は、Ａ４サイズ縦で１６ｐｐｍ、２０ｐｐｍ、２４ｐｐｍおよび３２ｐｐｍ、換言すると感光ドラム１の周速度が、それぞれ９４ｍｍ／ｓｅｃ、１１７ｍｍ／ｓｅｃ、１４０ｍｍ／ｓｅｃおよび１８６ｍｍ／ｓｅｃとなる印刷速度で評価試験を行った。

ところで、評価試験に用いる現像ローラ２は、図３に示すように、芯金属（軸金属）３４上に弾性層として硬度がＪＩＳ−Ａ５０度のゴム層３３がロール状に形成されている。尚、ゴム層３３の表面において、図３に示す芯金属３４の長手方向を軸方向３６と称し、短手方向を周方向３５と称して以降の説明を行う。

発明者は、前記した現像ローラ２を６本用意し、各現像ローラ２の表面を異なる表面形状になるよう粗面化を施し、その表面形状の粗さ測定を行った。
表面形状の粗さ測定は、レーザーテック株式会社製の走査型レーザー顕微鏡１ＬＭ１５を用いて７５０倍の顕微鏡倍率で行い、付属の画像解析ソフトＳＡＬＴを用いて算術を行い、後述する１０点平均粗さＲ_ｚ、算術平均粗さＲ_ａおよび凹凸の平均間隔Ｓ_ｍを求めた。

尚、各現像ローラ２の表面形状が、１０点平均粗さＲ_ｚ、算術平均粗さＲ_ａおよび凹凸の平均間隔Ｓ_ｍなどの指標により、表１に纏められている。

表１において、１０点平均粗さＲ_ｚは、図４に示すように、粗さ曲線における最高値の頂点から５番目までの頂点の平均と、最低値の底点から５番目までの低点の平均との間隔値を示しており、算術平均粗さＲ_ａは、図５に示すように、平均線と粗さ曲線との高低差の絶対値を平均した値を示している。また凹凸の平均間隔Ｓ_ｍは、図６に示すように、粗さ曲線における山から谷になる点を変化点とし、該変化点から次の変化点までの間隔値である。何れも、周方向および軸方向についての値が示されており、その単位はいずれもμｍである。

例えば、表１における第１の現像ローラは、１０点平均粗さＲ_ｚは、周方向の値が６．７９μｍおよび軸方向の値が７．０７μｍであり、算術平均粗さＲ_ａは、周方向の値が１．３６μｍおよび軸方向の値が１．３７μｍであり、凹凸の平均間隔Ｓ_ｍは、周方向の値が５．９８μｍおよび軸方向の値が８．１５μｍで示されている。

表１の１０点平均粗さＲ_ｚ、算術平均粗さＲ_ａおよび凹凸の平均間隔Ｓ_ｍは、何れも、方向に関する情報が含まれておらず、単に単方向における表面形状を示す指標に過ぎない。

ところで、表１に示す１０点平均粗さＲ_ｚ、算術平均粗さＲ_ａおよび凹凸の平均間隔Ｓ_ｍは、何れも凹凸の差に関する情報又は凹凸間隔に関する情報のみしか含んでおらず、例えば凹部形状を示す凹部の幅に関する情報や、凸部形状を示す凸部の幅に関する情報などの情報を含んでいない。更に、１０点平均粗さＲ_ｚ、算術平均粗さＲ_ａおよび凹凸の平均間隔Ｓ_ｍは、表１で明らかなように、現像ローラ２の平面上の方向に関する情報、すなわち軸方向および周方向についての情報は別途必要であり、何れの指標も現像ローラ２の平面上の方向に関する情報が含まれていない。

ここで、新たな指標として、現像ローラ２の表面上における方向に関する情報を含む負荷長さ率ｔ_ｐおよびカッティング深さＣ_ｖについて説明するが、先ず負荷長さ率ｔ_ｐおよびカッティング深さの概要を説明する。

負荷長さ率ｔ_ｐは、図７に示すように、粗さ曲線をある切断レベルで切断したときの、切断部分の長さの測定長に対する百分率である。但し、切断レベルは、粗さ曲線における最頂点（最高山頂）を０パーセントとし、最低点（最深谷底）を１００として、１パーセント単位で求めるものとする。

ところで、負荷長さ率ｔ_ｐの説明に用いた図７において、負荷長さ率がｔ_ｐ（ａ）パーセントのときの切断レベルＰ_ａと、負荷長さ率がｔ_ｐ（ｂ）パーセントのときの切断レベルＰ_ｂとの差をプラトー率Ｈ_ｐと称し（図８参照）、特にｔ_ｐ（ａ）をｔ_ｐ（０）パーセントに固定したときのＰ_ａとＰ_ｂとの差をカッティング深さと称す。前記した負荷長さ率およびカッティング深さは、いずれも凸部の幅に関する情報と凹部の幅に関する情報とを共に含んでおり、粗面化する際の指標に適している。

次に、現像ローラ２の表面上の方向に関する情報を含む負荷長さ率ｔ_ｐおよびカッティング深さＣ_ｖを説明する。
各現像ローラ２において、現像ローラ２の周方向における負荷長さ率ｔ_ｐがｎパーセント（但し、ｎ＝０、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０とする）のカッティング深さＣ_１Ｖｎを求める。尚、各現像ローラにおけるカッティング深さＣ_１Ｖｎを負荷長さ率ｔ_ｐ毎に纏め、その結果を表２に示す。

また、各現像ローラ２において、現像ローラ２の軸方向における負荷長さ率ｔ_ｐがｎパーセント（但し、ｎ＝０、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０とする）のカッティング深さＣ_２Ｖｎを求める。尚、各現像ローラにおけるカッティング深さＣ_２Ｖｎを負荷長さ率ｔ_ｐ毎に纏め、その結果を表３に示す。

ところで、表２および表３に示すように、負荷長さ率ｔ_ｐにおける０パーセントは、カッティング深さＣ_１Ｖｎおよびカッティング深さＣ_２Ｖｎにおいて、何れも０であることから、以降の説明では１０パーセントから９０パーセントまでの結果のみを用いて説明を行う。

次に、表４に示すように、周方向における負荷長さ率ｔ_ｐ（ｎ＝１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０）で求めたカッティング深さＣ_１Ｖｎと、軸方向における負荷長さ率ｔ_ｐ（ｎ＝１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０）で求めたカッティング深さＣ_２Ｖｎとの比を、それぞれの負荷長さ率ｔ_ｐのパーセント毎に求め、これらの平均をカッティング深さＣ_{１２ＡＶＥ}として求める。

求めたカッティング深さＣ_{１２ＡＶＥ}は、負荷長さ率ｔ_ｐとして周方向の表面粗さ情報および軸方向の表面粗さ情報を、カッティング深さＣ_１Ｖｎおよびカッティング深さＣ_１Ｖｎの比として含んでおり、値が「１」に近くなる程、周方向における表面粗さと軸方向における表面粗さとの差が無く、各方向において均一な表面粗さとなる。

ここで、表面上をそれぞれ粗面化した各現像ローラ２を用いて、前記した１パーセントの低デューティ印刷の後に２ｂｙ２パターン印刷を行う評価試験を行い、その印刷結果から、形成された１００個のドットを前記した画像解析ソフトＳＡＬＴを用いてを抽出し、その面積を測定し、当該面積に対応する円面積の直径を求め、該１００個のドットの円相当直径の標準偏差σに基づいて比較判定を行った。

この比較判定で、表５に示すように、標準偏差σ＜＝４．３のときを、目視でドット抜けが目立たないことを示す「○」印で、標準偏差σ＞４．３のときは目視でドット抜けが目立つことを示す「×」印で示す表を、印刷速度１６ｐｐｍおよび２０ｐｐｍにおいてそれぞれ作成し、かつ各印刷速度においてトナー粒子の体積平均粒径の違いによるドット抜けを表化した。また、表６に示すように、１６ｐｐｍおよび２０ｐｐｍの印刷速度に代えて、２４ｐｐｍおよび３２ｐｐｍにおけるドット抜けを表化する。尚、一般的な評価検査として標準偏差σの値を４．３に設定したが、これに限る必要はなく、適宜設定値を変更してもよい。

表５および表６で明らかなように、トナーの体積平均粒径が大きく、印刷速度が速くなるに従って、ドット抜けなどの印刷不良が発生し易くなる。これは、トナーの体積平均粒径が大きく印刷速度が速い程、現像ローラ２上のトナー層の各トナーに例えば摩擦力や熱が加わり、その結果トナー層の帯電性にバラツキが生じることにより、現像ローラ２からのトナー供給を受け感光ドラム１上の静電潜像の現像が正常に行われず、印刷結果においてドット抜けなどの印刷不良が発生し易くなると考えられる。

更に、第５現像ローラおよび第６現像ローラにおける評価試験では、印刷速度が遅く、トナーの体積平均粒径が小さくても、印刷結果におけるドット抜けなどの印刷不良が発生している。これは、現像ローラ２の表面上の粗面化において、表面粗さが不均一によるもの、すなわち現像ローラ２の周方向における表面粗さの形状と軸方向における表面粗さの形状との形状差が大きく異なるためと考えられ、表面粗さが不均一であるため、局所的にトナー層の厚さ寸法が異なり、それにより帯電特性が悪く、現像ローラ２からのトナー供給を受け感光ドラム１上の静電潜像の現像が正常に行われず、印刷結果においてドット抜けなどの印刷不良が発生し易くなると考えられる。

尚、表４において、周方向のカッティング深さＣ_１Ｖｎと、軸方向のカッティング深さＣ_２Ｖｎとの比の平均カッティング深さＣ_{１２ＡＶＥ}において、「１」に近くなる程、周方向における表面粗さと軸方向における表面粗さとの差が無く、各方向において均一な表面粗さが形成されていると考えることができる。

前記した評価試験に基づいて、例えば印刷速度が２４ｐｐｍのときの印刷不良が発生し難い条件を考えると、体積平均粒径が４μｍ〜６μｍのトナーを用い、第１現像ローラ乃至第４現像ローラによる印刷を行うときである。尚、第１現像ローラにおける表面粗さ乃至第４現像ローラにおける表面粗さを満たす指標を、表４に基づいて平均カッティング深さＣ_{１２ＡＶＥ}で特定すると、０．８５以上となる。

尚、平均カッティング深さＣ_１２ＡＶＥが０．８５であるときには、周方向において、印刷結果における微細な線が形成される恐れもあるが、目視で目立たないレベルにあり、同様の溝が軸方向に形成されても、目視で目立たないレベルと考えることができ、平均カッティング深さＣ_{１２ＡＶＥ}の０．８５の逆数、すなわち１／０．８５＝１．１８で示される平均カッティング深さＣ_{１２ＡＶＥ}で形成した表面粗さの現像ローラ２を用いて印刷を行っても、良好な印刷結果を得ることができる。

すなわち、体積平均粒径が４μｍ〜６μｍのトナーを用い、３２ｐｐｍ以下の印刷速度であり、０．８５＜＝平均カッティング深さＣ_{１２ＡＶＥ}＜＝１．１８の指標で粗面化された現像ローラを用いた印刷は、良好な印刷結果を得ることができる。
尚、０．８５＜＝平均カッティング深さＣ_{１２ＡＶＥ}＜＝１．１８なる関係は、式１で示すことができる。
現像ローラ２の表面周方向の負荷長さ率がｎパーセントのときのカッティング深さをＣ_１Ｖｎ[μｍ]および表面軸方向の負荷長さ率がｎパーセントのときのカッティング深さをＣ_２Ｖｎ[μｍ]とするとき、
（ｎ＝１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０）。

前記したように本実施例によれば、現像ローラ２の表面上における各方向に関する粗さ形状の情報を含む平均カッティング深さＣ_{１２ＡＶＥ}（０．８５＜＝平均カッティング深さＣ１２_ＡＶＥ＜＝１．１８なる関係）で指標される現像ローラ２を用いることにより、換言すると現像ローラ２の表面上における各方向に関する粗さ形状の情報を含む平均カッティング深さＣ_{１２ＡＶＥ}（０．８５＜＝平均カッティング深さＣ_{１２ＡＶＥ}＜＝１．１８なる関係）を指標として現像ローラ２の粗面化を行うことにより、周方向の表面粗さ形状と軸方向の表面粗さ形状との差が無く、各方向において均一的な表面粗さの現像ローラの粗面化を行うことができ、該現像ローラを用いた印刷処理は、周方向もしくは軸方向の何れか一方向に顕著な凹凸表面粗さが形成されて生じるドット抜けなどの印刷不良を防止することができ、良好な印刷結果を得ることができる。

次に、表７に示すように、各現像ローラ２の表面上を粗面化し、１０点平均粗さＲ_ｚ、算術平均粗さＲ_ａおよび凹凸の平均間隔Ｓ_ｍなどの指標で示される表面粗さ形状の現像ローラ２を用意し、こららの現像ローラを用いて前記した実施例１と同様の評価試験を行った。

次に、各現像ローラ２において、現像ローラ２の周方向における負荷長さ率ｔ_ｐがｎパーセント（但し、ｎ＝０、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０とする）のカッティング深さＣ_１Ｖｎと、現像ローラ２の軸方向における負荷長さ率ｔ_ｐがｎパーセント（但し、ｎ＝０、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０とする）のカッティング深さＣ_２Ｖｎとを求める。尚、各現像ローラにおけるカッティング深さＣ_１Ｖｎおよびカッティング深さＣ_２Ｖｎを各負荷長さ率ｔ_ｐ毎に纏め、その結果を表８および表９に示す。

ところで、表８および表９に示すように、負荷長さ率ｔ_ｐにおける０パーセントは、カッティング深さＣ_１Ｖｎおよびカッティング深さＣ_２Ｖｎにおいて、何れも０であることから、以降の説明では１０パーセントから９０パーセントまでの結果のみを用いて説明を行う。

次に、表１０に示すように、周方向における負荷長さ率ｔ_ｐ（ｎ＝１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０）で求めたカッティング深さＣ_１Ｖｎと、軸方向における負荷長さ率ｔ_ｐ（ｎ＝１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０）で求めたカッティング深さＣ_２Ｖｎとの比を、それぞれの負荷長さ率ｔ_ｐのパーセント毎に求め、これらの平均をカッティング深さＣ_{１２ＡＶＥ}として求める。

ここで、前記した各現像ローラ２を用いて、前記した実施例と同様に１パーセントの低デューティ印刷の後に２ｂｙ２パターン印刷を行う評価試験を行い、その印刷結果から、形成された１００個のドットを前記画像解析ソフトＳＡＬＴを用いてを抽出し、その面積を測定し、当該面積に対応する円面積の直径を求め、該１００個のドットの円相当直径の標準偏差σに基づいて比較判定を行った。

この比較判定で、表１１に示すように、標準偏差σ＜＝４．３のときを、目視でドット抜けが目立たないことを示す「○」印で、標準偏差σ＞４．３のときは目視でドット抜けが目立つことを示す「×」印で示す表を、印刷速度１６ｐｐｍおよび２０ｐｐｍにおいてそれぞれ作成し、かつ各印刷速度においてトナー粒子の体積平均粒径の違いによるドット抜けを表化した。また、表１２に示すように、１６ｐｐｍおよび２０ｐｐｍの印刷速度に代えて、２４ｐｐｍおよび３２ｐｐｍにおけるドット抜けを表化する。

ところで、第７現像ローラにおけるＣ_{１２ＡＶＥ}の値０．７９３の逆数は１．２６１であり、第８現像ローラにおけるＣ_{１２ＡＶＥ}の値１．２３８と０．０２３の僅差となる。更に第８現像ローラにおけるＣ_{１２ＡＶＥ}の値１．２３８の逆数は０．８０８であり、第７現像ローラにおけるＣ_{１２ＡＶＥ}の値０．７９３と０．０１５の僅差となり、第７現像ローラにおける周方向及び軸方向における粗さ形状と、第８現像ローラにおける周方向及び軸方向における粗さ形状とは大差無いと考えられる。

しかしながら、表１１および表１２に示すように、体積平均粒径が６μｍ以下のトナー粒子を用いて評価試験を行った場合、第７現像ローラを用いた評価試験では、良好な試験結果を得ることができたが、前記した第７現像ローラの粗さ形状と大差無いと考えられる第８現像ローラを用いた評価試験では、良好な試験結果を得ることが出来なかった。

これは、第８現像ローラの１０点平均粗さＲ_ｚが、第７現像ローラの１０点平均粗さＲ_ｚと比較して値が小さく（表７参照）、なだらかな表面形状であるために、トナー９の保持性が低く、結果的に現像ローラ２におけるトナー９の搬送性が低減し、現像ローラ２からのトナー供給を受け感光ドラム１上の静電潜像の現像が正常に行われず、良好な印刷結果を得ることができないためと考えられる。

尚、１０点平均粗さＲ_ｚの値が大きいほど、トナー９の搬送性が向上し、画像濃度が高くなるが、現像しなくてよい個所にトナーが付着するカブリや汚れ等の印字不具合を考慮すると、１０点平均粗さＲ_ｚの値を１０μｍ以下にすることが望ましい。
これは、Ｒ_Ｚの値を３〜１２μｍの間において、１μｍ刻みで評価試験した結果に基づいており、１０点平均粗さＲ_ｚの値を５〜１０μｍとすることが望ましい。

すなわち、体積平均粒径が４μｍ〜６μｍのトナーを用い、３２ｐｐｍ以下の印刷速度であり、０．７９＜＝平均カッティング深さＣ_{１２ＡＶＥ}＜＝１．２６、かつ５＜＝周方向の１０点平均粗さＲ_ｚ１＜＝１０および５＜＝軸方向の１０点平均粗さＲ_ｚ２＜＝１０の指標で粗面化された現像ローラを用いた印刷は、良好な印刷結果を得ることができる。

尚、前記した関係を次の式２で示す。
現像ローラ２の表面周方向の負荷長さ率がｎパーセントのときのカッティング深さをＣ_１Ｖｎ[μｍ]および表面軸方向の負荷長さ率がｎパーセントのときのカッティング深さをＣ_２Ｖｎ[μｍ]とするとき、
（ｎ＝１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０）
且つ、５＜＝周方向の１０点平均粗さＲ_ｚ１ ［μｍ］＜＝１０および５＜＝軸方向の１０点平均粗さＲ_ｚ２ ［μｍ］＜＝１０。

前記したように本実施例によれば、現像ローラ２の表面上における各方向に関する粗さ形状の情報を含む平均カッティング深さＣ_{１２ＡＶＥ}（０．７９＜＝平均カッティング深さＣ_{１２ＡＶＥ}＜＝１．２６）、かつ５＜＝周方向の１０点平均粗さＲ_ｚ１＜＝１０および５＜＝軸方向の１０点平均粗さＲ_ｚ２＜＝１０で指標される表面形状の現像ローラ２を用いることにより、換言すると現像ローラ２の表面上における各方向に関する粗さ形状の情報を含む平均カッティング深さＣ_{１２ＡＶＥ}（０．７９＜＝平均カッティング深さＣ_{１２ＡＶＥ}＜＝１．２６）、かつ５＜＝周方向の１０点平均粗さＲ_ｚ１＜＝１０および５＜＝軸方向の１０点平均粗さＲ_ｚ２＜＝１０を指標として現像ローラ２の粗面化を行うことにより、周方向の表面粗さ形状と軸方向の表面粗さ形状との差が無く、各方向において均一的な表面粗さの現像ローラの粗面化を行うことができ、かつ良好なトナー保持性を得ることができる。これにより、該現像ローラ２を用いた印刷処理は、周方向もしくは軸方向の何れか一方向に顕著な凹凸表面粗さが形成されることなく、かつ良好にトナーを保持することができ、ドット抜けなどの印刷不良を防止することができ、良好な印刷結果を得ることができる。

現像装置の機構断面概略図である。 画像形成装置の機能ブロック図である。 現像ローラの概略図である。 １０点平均粗さＲ_ｚの説明図である。 算術平均粗さＲ_ａの説明図である。 凹凸の平均間隔Ｓ_ｍの説明図である 負荷長さ率ｔ_ｐの説明図である。 プラトー率Ｈ_ｐおよびカッティング深さの説明図である。

符号の説明

１ 感光ドラム
２ 現像ローラ
３ 供給ローラ
４ 帯電ローラ
５ クリーニングブレード
６ 露光部
７ トナー層厚規制部材
１０ Ｉ／Ｆ制御部
１１ 受信メモリ
１２ 画像データ編集メモリ
１３ 操作部
１４ センサ群
１５ 印刷制御部
１６ ドラムカウンタ
１９ 帯電ローラ用電源
２０ 現像ローラ用電源
２１ 供給ローラ用電源
２２ 転写ローラ用電源
２３ ヘッド駆動制御部
２４ 定着制御部
２５ 搬送モータ制御部
２６ 駆動制御部
２７ 定着器
２８ 用紙搬送モータ
２９ 駆動モータ
３０ 転写ローラ
３３ ゴム層
３４ 金属芯
３５ 周方向
３６ 軸方向

Claims (6)

1. 静電潜像担持体上に形成される静電潜像に対し帯電手段により帯電された体積平均粒径が４μｍ〜６μｍの範囲の１成分系現像剤を供給して現像を行うべく、前記静電潜像担持体と当接回転し、現像剤層厚規制部材を介して所定層厚に層化された前記現像剤を表面上で担持して供給する現像剤担持体において、
   前記現像剤担持体の表面周方向の負荷長さ率がｎパーセントのときのカッティング深さをＣ_１Ｖｎ[μｍ]および表面軸方向の負荷長さ率がｎパーセントのときのカッティング深さをＣ_２Ｖｎ[μｍ]とし、前記現像剤担持体の表面周方向の凹凸平均間隔をＳ _ｍ１ ［μｍ］および表面軸方向の凹凸平均間隔をＳ _ｍ２ ［μｍ］とするとき、
   （但し ｎ＝１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０）
   かつ、５．００≦Ｓ _ｍ１ ≦６．１１および６．６３≦Ｓ _ｍ２ ≦９．８３
   の関係を満たすことを特徴とする現像剤担持体。
2. 静電潜像担持体上に形成される静電潜像に対し帯電手段により帯電された体積平均粒径が４μｍ〜６μｍの範囲の１成分系現像剤を供給して現像を行うべく、前記静電潜像担持体と当接回転し、現像剤層厚規制部材を介して所定層厚に層化された前記現像剤を表面上で担持して供給する現像剤担持体において、
   前記現像剤担持体の表面周方向の負荷長さ率がｎパーセントのときのカッティング深さをＣ_１Ｖｎ[μｍ]および表面軸方向の負荷長さ率がｎパーセントのときのカッティング深さをＣ_２Ｖｎ[μｍ]とし、
   前記現像剤担持体の表面周方向の１０点平均粗さをＲ_ｚ１［μｍ］および表面軸方向の１０点平均粗さをＲ_ｚ２［μｍ］とするとき、
   （但し ｎ＝１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０）
   かつ、Ｒ _ｚ１ ＝５．０３およびＲ _ｚ２ ＝８．２８
   の関係を満たすことを特徴とする現像剤担持体。
3. 静電潜像担持体上に形成される静電潜像に対し帯電手段により帯電された体積平均粒径が４μｍ〜６μｍの範囲の１成分系現像剤を供給して現像を行うべく、前記静電潜像担持体と当接回転し、現像剤層厚規制部材を介して所定層厚に層化された前記現像剤を表面上で担持して供給する現像剤担持体を備えた現像装置において、
   前記現像剤担持体の表面周方向の負荷長さ率がｎパーセントのときのカッティング深さをＣ_１Ｖｎ[μｍ]および表面軸方向の負荷長さ率がｎパーセントのときのカッティング深さをＣ_２Ｖｎ[μｍ]とし、前記現像剤担持体の表面周方向の凹凸平均間隔をＳ _ｍ１ ［μｍ］および表面軸方向の凹凸平均間隔をＳ _ｍ２ ［μｍ］とするとき、
   （但し ｎ＝１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０）
   かつ、５．００≦Ｓ _ｍ１ ≦６．１１および６．６３≦Ｓ _ｍ２ ≦９．８３
   の関係を満たすことを特徴とする現像装置。
4. 請求項３に記載の現像装置と、
   前記現像装置により形成された可視化像を記録材に転写する転写部と、
   前記転写部によって転写された像を定着する定着部と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
5. 静電潜像担持体上に形成される静電潜像に対し帯電手段により帯電された体積平均粒径が４μｍ〜６μｍの範囲の１成分系現像剤を供給して現像を行うべく、前記静電潜像担持体と当接回転し、現像剤層厚規制部材を介して所定層厚に層化された前記現像剤を表面上で担持して供給する現像剤担持体を備えた現像装置において、
   前記現像剤担持体の表面周方向の負荷長さ率がｎパーセントのときのカッティング深さをＣ_１Ｖｎ[μｍ]および表面軸方向の負荷長さ率がｎパーセントのときのカッティング深さをＣ_２Ｖｎ[μｍ]とし、
   前記現像剤担持体の表面周方向の１０点平均粗さをＲ_ｚ１［μｍ］および表面軸方向の１０点平均粗さをＲ_ｚ２［μｍ］とするとき、
   （但し ｎ＝１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０）
   かつ、Ｒ _ｚ１ ＝５．０３およびＲ _ｚ２ ＝８．２８
   の関係を満たすことを特徴とする現像装置。
6. 請求項５に記載の現像装置と、
   前記現像装置により形成された可視化像を記録材に転写する転写部と、
   前記転写部によって転写された像を定着する定着部と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。