JP4612697B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置及び画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真式のプリンタ、複写機、ファクシミリ装置、複合機等の画像形成装置、例えば、プリンタにおいては、帯電ローラによって一様に帯電させられた感光体ドラムの表面を露光装置によって露光して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像器によって現像してトナー像を形成し、該トナー像を転写ローラによって用紙に転写し、定着器によって定着することにより、画像を形成するようになっている。

ところで、前記現像器においては、前記トナー像を形成するために、現像ローラが感光体ドラムに接触させて、又は近接させて回転自在に配設され、トナー供給ローラが前記現像ローラに接触させて回転自在に配設される。また、現像ブレードが、先端を前記現像ローラの表面に当接させて配設される。そして、トナーカートリッジに収容された現像剤としてのトナーが現像器に供給されると、前記トナー供給ローラは、供給されたトナーを現像ローラに供給するとともに、現像に利用されることなく現像ローラに残留したトナー、すなわち、未現像トナーを掻き落とす。

現像ローラに供給されたトナーは、現像ローラの回転に伴い、前記現像ブレードによって薄層化され、かつ、所定の極性に帯電させられて現像ローラ上にトナー層を形成する。該トナー層のトナーは、現像ローラと感光体ドラムとの間の現像部に送られ、感光体ドラム上の静電潜像に静電気的に付着させられ、静電潜像を可視像化してトナー像にする（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１０−８３１１６号公報

しかしながら、前記従来のプリンタにおいては、現像ローラの表面粗度による凹凸の凹部に残留した未現像トナーをトナー搬送ローラが十分に掻き落とせない場合に、残像が発生する。そこで、現像ローラの凹凸を小さくすると残像の発生を抑制することができるが、現像ローラによるトナーの搬送力が小さくなり、画像の濃度が低くなってしまう。このように、残像の発生と画像の濃度とがトレードオフの関係になってしまう。

本発明は、前記従来のプリンタの問題点を解決して、残像が発生するのを防止することができるとともに、現像剤の搬送力を大きくすることができ、画像の濃度を高くすることができる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。

そのために、本発明の現像装置においては、回転自在に配設され、現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体と当接させて回転自在に配設され、前記現像剤を帯電させて前記現像剤担持体に供給するとともに、前記現像剤担持体上の前記現像剤を掻き落とす現像剤帯電部材とを有する。

そして、前記現像剤担持体の表面の算術平均表面粗度Ｒａが０．１〔μｍ〕以上で、０．６〔μｍ〕以下にされ、かつ、表面自由エネルギーＳＦＥが１５〔ｍＮ／ｍ〕以上で、２６〔ｍＮ／ｍ〕以下にされる。

また、前記現像剤担持体と当接させられる前記現像剤帯電部材のアスカーＦ硬度Ｈａｆが２４〔°〕以上で、５６〔°〕以下にされる。

本発明によれば、現像装置においては、回転自在に配設され、現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体と当接させて回転自在に配設され、前記現像剤を帯電させて前記現像剤担持体に供給するとともに、前記現像剤担持体上の前記現像剤を掻き落とす現像剤帯電部材とを有する。

そして、前記現像剤担持体の表面の算術平均表面粗度Ｒａが０．１〔μｍ〕以上で、０．６〔μｍ〕以下にされ、かつ、表面自由エネルギーＳＦＥが１５〔ｍＮ／ｍ〕以上で、２６〔ｍＮ／ｍ〕以下にされる。

また、前記現像剤担持体と当接させられる前記現像剤帯電部材のアスカーＦ硬度Ｈａｆが２４〔°〕以上で、５６〔°〕以下にされる。

この場合、現像剤担持体の表面の算術平均表面粗度Ｒａが０．１〔μｍ〕以上で、０．６〔μｍ〕以下にされ、かつ、表面自由エネルギーＳＦＥが１５〔ｍＮ／ｍ〕以上で、２６〔ｍＮ／ｍ〕以下にされ、前記現像剤帯電部材のアスカーＦ硬度Ｈａｆが２４〔°〕以上で、５６〔°〕以下にされるので、残像の発生を抑制することができるとともに、適正な画像の濃度を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、画像形成装置としてのプリンタについて説明する。

図２は本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの画像形成ユニット及び定着器を示す概念図である。

図において、１１は、導電性支持体及び光導電層から成り、矢印ａ方向に回転自在に配設され、ドラム状に形成された像担持体としての感光体ドラムであり、該感光体ドラム１１として有機系感光体が使用される。なお、本実施の形態においては、有機系感光体を使用しているが、該有機系感光体に代えて、セレン感光体、酸化亜鉛感光体、アモルファスシリコン感光体等の感光体を使用することができる。１２は、金属シャフト及び半導電性ゴム層から成り、矢印ｂ方向に回転自在に配設され、前記感光体ドラム１１の回転に伴って連れ回りで回転させられる帯電装置としての帯電ローラ、１３は前記感光体ドラム１１と対向させて配設された露光装置としてのＬＥＤヘッドであり、該ＬＥＤヘッド１３は、図示されないＬＥＤアレイとロッドレンズアレイとを組み合わせることによって形成される。なお、前記ＬＥＤヘッド１３に代えて、レーザと作像光学系とを組み合わせたものを使用することができる。

また、１４は、前記感光体ドラム１１に当接させて、かつ、矢印ｃ方向に回転自在に配設された現像剤担持体としての現像ローラ、１５は、該現像ローラ１４に対向する位置に配設され、現像ローラ１４に当接させて、かつ、矢印ｄ方向に回転自在に配設された現像剤供給部材としての、かつ、現像剤帯電部材としてのトナー供給ローラ、１６は現像剤としてのトナー、１７は前記現像ローラ１４と圧接させて配設された現像剤規制部材としての現像ブレード、１８は矢印ｅ方向に回転自在に配設された転写部材としての転写ローラ、１９はクリーニング装置を構成するクリーニングブレード、２３は媒体としての用紙、２４は現像剤カートリッジとしてのトナーカートリッジ、２５は定着装置としての定着器である。該定着器２５は、矢印ｆ方向に回転自在に配設された第１のローラとしての加熱ローラ２０、及び矢印ｇ方向に回転自在に配設された第２のローラとしての加圧ローラ２１を備える。

前記帯電ローラ１２及び転写ローラ１８は、感光体ドラム１１の表面に接触させて配設される。また、前記現像ローラ１４は感光体ドラム１１に対して０．１〔ｍｍ〕押し込まれ、前記トナー供給ローラ１５は現像ローラ１４に対して０．１〔ｍｍ〕押し込まれて配設される。その結果、感光体ドラム１１と現像ローラ１４との間、及び現像ローラ１４とトナー供給ローラ１５との間に、押し込まれた分だけの重なり部（ニップ部）が形成される。本実施の形態においては、感光体ドラム１１と現像ローラ１４との間に重なり部が形成される場合について説明するが、感光体ドラム１１と現像ローラ１４との間に微少な距離を置くこともできる。

前記現像ブレード１７は、金属、例えば、ＳＵＳから成り、板厚が０．０８〔ｍｍ〕のプレートに曲げ加工を施すことによって形成され、曲げ部が現像ローラ１４と接触させられる。曲げ部の曲率半径Ｒは０．１８〔ｍｍ〕であり、表面粗度は十点平均粗度Ｒｚで０．６〔μｍ〕にされる。

そして、前記現像ローラ１４、トナー供給ローラ１５、現像ブレード１７等によって現像装置としての現像器２２が構成され、感光体ドラム１１、帯電ローラ１２、現像器２２、クリーニング装置等によって画像形成ユニットが構成される。なお、カラーのプリンタにおいては、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの４色の画像形成ユニットが配設され、各画像形成ユニットにおいて各色のトナー像が形成される。

次に、前記構成のプリンタの動作について説明する。

図示されない駆動部としてのドラムモータが駆動され、前記感光体ドラム１１が矢印ａ方向に一定の周速度で回転させられる。そして、前記帯電ローラ１２に、図示されない帯電用の高圧電源から直流電圧が印加されると、帯電ローラ１２は感光体ドラム１１を一様に帯電させる。続いて、ＬＥＤヘッド１３は、画像信号に対応した光量で感光体ドラム１１を照射し、潜像としての静電潜像を形成する。

前記現像器２２において、トナー供給ローラ１５に、図示されないトナー供給用の高圧電源から電圧が印加されると、現像器２２内に収容されたトナー１６が、トナー供給ローラ１５の回転に伴って搬送され、現像ローラ１４に供給される。続いて、前記トナー１６は現像ローラ１４に吸着され、現像ローラ１４の回転に伴って搬送され、現像ブレード１７によって、現像ローラ１４の表面に均一な厚さのトナー層を形成する。そして、現像ローラ１４によって、前記静電潜像が現像され、トナー像が形成される。

なお、本実施の形態においては、前記現像ローラ１４に、図示されない現像用の高圧電源から電圧が印加されると、現像ローラ１４と感光体ドラム１１との間にバイアス電圧が発生させられ、反転現像が行われる。また、現像ローラ１４と感光体ドラム１１との間には、感光体ドラム１１の表面に形成された静電潜像に対応する電気力線が形成される。したがって、現像ローラ１４上の帯電させられたトナー１６は静電気力によって感光体ドラム１１に付着し、トナー像を形成する。

そして、図示されない媒体収容部としての給紙カセットに収容された用紙２３は、図示されない給紙ローラによって給紙カセットから繰り出され、回転が停止された図示されない搬送ローラに送られ、用紙２３のスキューが矯正される。続いて、前記搬送ローラが回転させられ、用紙２３は感光体ドラム１１と転写ローラ１８との間に形成された転写部に送られ、該転写部において、前記トナー像が用紙２３に転写される。そのために、前記転写ローラ１８には、図示されない転写用の高圧電源から電圧が印加される。

次に、用紙２３は定着器２５に送られ、用紙２３上のトナー像が用紙２３に定着させられる。このとき、トナー像を形成するトナー１６は、前記加熱ローラ２０によって加熱され、溶融させられ、加圧ローラ２１による圧力で用紙２３の繊維間に浸透させられる。続いて、用紙２３はプリンタ外に排出される。

一方、転写後において、感光体ドラム１１上にはわずかな量のトナー１６が残留するが、残留したトナー１６は、先端を感光体ドラム１１の表面に当接させて配設されたクリーニングブレード１９によって掻き取られ、除去され、図示されない廃トナー収容器に搬送される。なお、前記クリーニングブレード１９は、ウレタンエラストマー等のゴム弾性体から成る。

図１は本発明の第１の実施の形態における現像ローラの斜視図である。

図に示されるように、現像ローラ１４は、金属、例えば、ＳＵＳから成る芯金１４ａの外周に弾性層１４ｂを形成し、該弾性層１４ｂの更に外周に表層１４ｃを形成することによって、第１の回転体として構成される。なお、前記芯金１４ａと弾性層１４ｂとの接着性を高くするために、必要に応じて接着剤、プライマー等を塗布することができ、また、前記接着剤、プライマー等を必要に応じて導電化することができる。

前記弾性層１４ｂには、例えば、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、シリコーンゴム、ポリウレタン系エラストマー等の材料を使用することができる。各材料には、導電剤、シリコーンオイル等の各種の添加剤が適宜添加される。なお、導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト、チタン酸カリウム、酸化鉄、ＴｉＯ₂ 、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂ 等を使用することができる。

また、前記表層１４ｃには、樹脂成分として、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂を使用することができる。各樹脂は、変性、グラフト重合化、ブロック重合化等がされ、単独又は組み合わせて用いられる。

前記表層１４ｃの樹脂成分には、導電剤、帯電制御剤等を適宜添加することができる。前記帯電制御剤としては、四級アンモニウム塩、ホウ酸塩、アジン系（ニグロシン系）化合物、アゾ化合物、オキシナフトエ酸金属錯体、界面活性剤（アニオン系、カチオン系、ノニオン系等）等が使用される。また、必要に応じて、安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、補強剤、滑剤、離型剤、染料、顔料、難燃剤等を適宜添加することができる。

図３は本発明の第１の実施の形態におけるトナー供給ローラの斜視図である。

図に示されるように、トナー供給ローラ１５は、金属、例えば、ＳＵＳから成る芯金１５ａの外周に導電性が付与された発泡層としてのスポンジ層１５ｂを形成することによって、第２の回転体として構成される。

また、本実施の形態において、トナー１６は平均粒径が５．５〔μｍ〕の非磁性一成分の負帯電性を有する粉砕トナーであり、バインダーとしてポリエステル樹脂を用いたものが使用される。なお、トナー１６の飽和帯電量は−４４〔μＣ／ｇ〕である。

次に、前記現像ローラ１４の作製方法について説明する。なお、本実施の形態においては、５種類の現像ローラＡ〜Ｅを作製した。
〔現像ローラＡの作製〕
前記弾性層１４ｂとして、低硬度でへたりが少ないシリコーンゴムを使用し、芯金１４ａの外周にシリコーンゴムの弾性層１４ｂを形成することによって、ベースロールを作製した。

また、前記表層１４ｃの導電性組成物として、ウレタン原料のポリエステルポリオール１００〔ｗｔ％〕及びイソシアネート３０〔ｗｔ％〕を配合し、シリコーングラフトアクリル樹脂（数平均分子量：５０００）１〔ｗｔ％〕を配合し、導電剤としてカーボンブラック３０〔ｗｔ％〕を配合し、メチルエチルケトンに溶解させ、２０〔ｗｔ％〕濃度のコーティング溶液を調製した。前記シリコーングラフトアクリル樹脂は、ウレタン原料との相溶性が良く、分子量が小さいほど表面自由エネルギーを下げる効果がある。

続いて、前記コーティング溶液をベースロールの外周面に塗布した後、１７０〔℃〕の温度及び１時間の加熱・加硫条件でオーブンによって加熱・加硫を行い、現像ローラＡを作製した。
〔現像ローラＢの作製〕
前記現像ローラＡと同じ方法で前記弾性層１４ｂを形成することによって、ベースロールを作製した。

また、前記表層１４ｃの導電性組成物として、シリコーングラフトアクリル樹脂（数平均分子量：５０００）１０〔ｗｔ％〕を配合したこと以外は前記現像ローラＡと同じ方法でコーティング溶液を調製した。

続いて、該コーティング溶液をベースロールの外周面に塗布した後、１７０〔℃〕の温度及び１時間の加熱・加硫条件でオーブンによって加熱・加硫を行い、現像ローラＢを作製した。
〔現像ローラＣの作製〕
前記現像ローラＡと同じ方法で前記弾性層１４ｂを形成することによって、ベースロールを作製した。

また、前記表層１４ｃの導電性組成物として、シリコーンポリマー（ＫＦ６００１（信越化学工業社製））３０〔ｗｔ％〕、メタクリル酸メチル（ＭＭＡ）４４〔ｗｔ％〕、アクリル酸ｎ−ブチル（ＢＡ）２０〔ｗｔ％〕、及びメタクリル酸２−ヒドロキシエチル（ＨＥＭＡ）６〔ｗｔ％〕を、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）溶液中、１００〔℃〕の温度で５時間還流し反応させ、シリコーンブロックアクリル樹脂（シリコーンブロック／アクリルブロック＝３０／７０（重量比））を得た。

このようにして得られたシリコーンブロックアクリル樹脂１００〔ｗｔ％〕とカーボンブラック２０〔ｗｔ％〕とを配合し、メチルエチルケトンに溶解させ、２０〔ｗｔ％〕濃度のコーティング溶液を調製した。

該コーティング溶液をベースロールの外周面に塗布した後、１７０〔℃〕の温度及び１時間の加熱・加硫条件でオーブンによって加熱・加硫を行い、現像ローラＣを作製した。
〔現像ローラＤの作製〕
前記現像ローラＡと同じ方法で前記弾性層１４ｂを形成することによって、ベースロールを作製した。

また、前記表層１４ｃの導電性組成物として、シリコーングラフトアクリル樹脂（数平均分子量：１００００）１０〔ｗｔ％〕を配合した（分子量及び配合量を変更した。）こと以外は前記現像ローラＡと同じ方法でコーティング溶液を調製した。

続いて、該コーティング溶液をベースロールの外周面に塗布した後、１７０〔℃〕の温度及び１時間の加熱・加硫条件でオーブンによって加熱・加硫を行い、現像ローラＤを作製した。
〔現像ローラＥの作製〕
前記現像ローラＡと同じ方法で前記弾性層１４ｂを形成することによって、ベースロールを作製した。

また、前記表層１４ｃの導電性組成物として、ウレタン原料のポリエステルポリオール１００〔ｗｔ％〕及びイソシアネート３０〔ｗｔ％〕を配合し、導電剤としてカーボンブラック３０〔ｗｔ％〕を配合し、メチルエチルケトンに溶解させ、２０〔ｗｔ％〕濃度のコーティング溶液を調製した。

該コーティング溶液をベースロールの外周面に塗布した後、１７０〔℃〕の温度及び１時間の加熱・加硫条件でオーブンによって加熱・加硫を行い、現像ローラＥを作製した。

なお、現像ローラＡ〜Ｅにおいて、芯金１４ａの直径は１０〔ｍｍ〕であり、弾性層１４ｂの厚さは３〔ｍｍ〕であり、表層１４ｃの厚さは１０〔μｍ〕である。また、現像ローラＡ〜Ｅの硬度は、アスカーＣ硬度計を使用して測定されたアスカーＣ硬度で６１〔°〕であった。

次に、前記トナー供給ローラ１５の作製方法について説明する。なお、本実施の形態においては、５種類のトナー供給ローラａ〜ｅを作製した。
〔トナー供給ローラａ〜ｅの作製〕
前記スポンジ層１５ｂとしてポリウレタン軟質スラブフォームを使用した。該ポリウレタン軟質スラブフォームは、ポリイソシアネートとポリエステル型ポリオールとを反応させ、重合体生成反応及び発泡反応を同時に開始させて製造したフォームである。これらのフォームはオープン発泡によって得られる。なお、昇温のタイミングを変えることによって発泡倍率が変わるので、フォームの硬度を変更することができる。

次に、前記フォームを、所定の打抜き型で打ち抜き、芯金１５ａに圧入した後、接着してロール状の形状にする。

この状態において、スポンジ層１５ｂは導電性をほとんど有しない。そこで、アクリル系ラテックス１００重量部、カーボンブラック分散液５０重量部、及び純水５０重量部を配合することによって形成された導電性を有する樹脂溶液を前記フォームに含浸させ、乾燥させて、導電性を有するスポンジ層１５ｂを備えたトナー供給ローラａ〜ｅを得た。

なお、トナー供給ローラａ〜ｅの硬度は、それぞれアスカーＦ硬度計を使用して測定したアスカーＦ硬度Ｈａｆで６５〔°〕、５６〔°〕、２９〔°〕、２４〔°〕、１５〔°〕であった。この場合、アスカーＦ硬度Ｈａｆは、トナー供給ローラ１５の側面にアスカーＦ硬度計の加圧面を荷重１０００〔ｇｆ〕で押し当てて読み取った値である。なお、加圧面はトナー供給ローラ１５に対して浮いたり食い込んだりしないように、トナー供給ローラ１５に止められる。

また、トナー供給ローラａ〜ｅは、すべて芯金１５ａの直径が６〔ｍｍ〕であり、スポンジ層１５ｂの厚さは４．７５〔ｍｍ〕である。

次に、前記現像ローラＡ〜Ｅのうちの所定の現像ローラをサンプルとして選択し、トナー供給ローラａ〜ｅのうちの所定のトナー供給ローラをサンプルとして選択し、各実施例１〜７及び比較例１〜６の現像器２２を形成し、画像品位を評価した。実施例１〜７の現像器２２を表１に、比較例１〜６の現像器２２を表２に示す。

なお、現像ローラＡ〜Ｅの各特性値の定義について説明する。

まず、算術平均表面粗度としての中心線平均粗度Ｒａを測定するために、現像ローラＡ〜Ｅの表面の表面粗さ（周方向）を表面粗さ・輪郭形状測定器（サーフコーダーＳＥ３５００：小坂研究所製）によってＪＩＳ Ｂ０６０１：１９９４に準拠して測定する。そして、中心線平均粗度Ｒａは、凸凹に直角な平面で切断したとき、その切り口に現れる輪郭、すなわち、断面曲線から、その平均線の方向に基準長さだけを抜き取り、この抜き取り部分の平均線の方向にＸを、縦倍率の方向にＹを採って表した粗さ曲線から求められる。

次に、表面自由エネルギーＳＦＥを測定するために、現像ローラＡ〜Ｅを２３〔℃〕の温度、４５〔％〕の相対湿度の印刷環境下で１日放置した後、水、ジョードメタン及びエチレングリコールの三つの液を液滴として現像ローラＡ〜Ｅの表面に滴下し、その接触角を接触角計（ＣＡ−Ｘ：協和界面化学社製）を使用して直接読み取る。そして、Ｏｗｅｎｓ＆Ｗｅｎｄｔの式によって導き出される回帰式に、各液の接触角を代入することにより、分散成分及び極性成分から成る表面自由エネルギーＳＦＥが算出される。

また、電荷付与性能（トナートリボ）は、現像ローラ１４がトナー１６に対して電荷を付与する能力を表す。表層１４ｃを構成する材料を使用してトナー１６を一様に摩擦することによって電荷付与性能を評価することができる。本実施の形態においては、１〔ｃｍ² 〕当たりの厚さを５０〔μｍ〕にしたトナー１６を表層１４ｃを構成する材料で挟み、３００〔ｇｆ〕の荷重を加えてトナー１６を摩擦した。荷重を大きくすると、電荷付与性能が高くなる。

そして、トナー１６の飽和帯電量は、４〔ｗｔ％〕のトナー１６と、９６〔ｗｔ％〕のシリコーンコートフェライトキャリア（関東電化工業社製、平均粒子径：９０〔μｍ〕）とをボールミルで１分間混合させ、Ｑ／Ｍ Ｍｅｔｅｒ Ｍｏｄｅｌ ２１０ＨＳ（Ｔｒｅｋ社製）を使用して測定した。

また、トナー帯電量Ｑ／Ｍは、現像ブレード１７を通過して感光体ドラム１１に付着されせらる直前で、現像ローラ１４上にトナー層を形成しているトナー１６の帯電量であり、同様に、Ｑ／Ｍ Ｍｅｔｅｒ Ｍｏｄｅｌ ２１０ＨＳ（Ｔｒｅｋ社製）を使用して測定した。単位は〔μＣ／ｇ〕（帯電量／単位重量）である。

次に、トナー搬送量Ｍ／Ａは、現像ブレード１７を通過して感光体ドラム１１に付着させられる直前で、現像ローラ１４上にトナー層を形成しているトナー１６をテープに転写し、単位面積（１〔ｃｍ² 〕）当たりの重量〔ｍｇ〕を測定することによって求められる。

画像品位の評価においては、光学ＬＥＤ方式カラー電子写真プリンタＭＩＣＲＯＬＩＮＥ５９００ｄｎ（解像度６００〔ＤＰＩ〕、株式会社沖データ製）を使用した。なお、印刷環境は２３〔℃〕の温度、４５〔％〕の相対湿度とした。

次に、画像品位の評価の方法について説明する。

まず、濃度の評価においては、１００〔％〕濃度パターンで印刷を行い、画像の濃度を分光色彩濃度計Ｘ−Ｒｉｔｅ５２８（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）を使用して濃度ＯＤとして測定した。なお、濃度ＯＤは、実用上満足することができる画像品位を得られるように下限値を１．１とする。

次に、残像の評価について説明する。

図４は本発明の第１の実施の形態における印刷結果を示す図である。

図に示されるように、１００〔％〕濃度の部分に０〔％〕濃度で中抜きした印刷パターン、この場合、Ａ〜Ｅの文字を使用した。１００〔％〕濃度の部分と０〔％〕濃度の部分とではトナー１６の現像性が異なるので、現像ローラ１４上のトナー１６の帯電状態の違いが次の印刷以降の現像性に及ぼす影響を見分けやすくすることができる。そして、印刷方向における下流側に０〔％〕濃度の部分の残像が発生したかどうかを目視によって確認する。

次に、フィルミングについて説明する。

トナー１６を摩擦する際の負荷が大きい場合、トナー１６が劣化し、当初の形状を維持することができなくなり、現像ローラ１４、現像ブレード１７等に固着する。これをフィルミングという。該フィルミングが発生すると、現像ブレード１７によって現像ローラ１４に形成されるトナー層の形成が不均一になるので画像むら、縦すじ等が発生し、画像品位を低下させてしまう。そこで、１００００枚の用紙２３に対して印刷（耐久印刷）を行い、画像むら、縦すじ等が発生したかどうかをを目視によって確認する。

次に、画像品位の評価結果について説明する。

なお、以降の各表において、○は評価が高いことを、×は評価が低いことを表す。

実施例１及び２においては、現像ローラ１４の中心線平均粗度Ｒａ及び表面自由エネルギーＳＦＥがいずれも大きいが、現像ローラ１４上のトナー１６を掻き落とすことができているので残像の評価は高い。また、現像ローラ１４の電荷付与性能が低い（−７〔μＣ／ｇ〕）にもかかわらず、トナー帯電量Ｑ／Ｍの絶対値が小さすぎないので評価は高く、濃度ＯＤはそれぞれ１．１９、１．１５であり、評価は高い。フィルミングの評価も高い。

実施例３〜５においては、現像ローラ１４の中心線平均粗度Ｒａ及び表面自由エネルギーＳＦＥがいずれも中程度であり、現像ローラ１４上のトナー１６を掻き落とすことができるので残像の評価は高い。また、現像ローラ１４の電荷付与性能も中程度（−２１〔μＣ／ｇ〕）であり、トナー帯電量Ｑ／Ｍの絶対値が小さすぎないので評価は高く、濃度ＯＤはそれぞれ１．２４、１．２２、１．１７であり、評価は高い。フィルミングの評価も高い。

実施例６及び７においては、現像ローラ１４の中心線平均粗度Ｒａ及び表面自由エネルギーＳＦＥがいずれも小さく、現像ローラ１４上のトナー１６を十分に掻き落とすことができるので残像の評価は高い。また、現像ローラ１４の電荷付与性能も高く（−２９〔μＣ／ｇ〕）、トナー帯電量Ｑ／Ｍの絶対値が小さすぎないので評価は高く、濃度ＯＤはそれぞれ１．３０、１．２２であり、評価は高い。フィルミングの評価も高い。

比較例１においては、現像ローラ１４の電荷付与性能が低いにもかかわらず、トナー帯電量Ｑ／Ｍの絶対値が大きく、濃度ＯＤが１．２５であり、評価は高いが、トナー１６の劣化が激しく、フィルミングの評価は低い。

比較例２においては、表面自由エネルギーＳＦＥが大きいので、現像ローラ１４上に残留したトナー１６の掻落しが困難になり、残像の評価が低い。

比較例３においては、中心線平均粗度Ｒａが大きいので、現像ローラ１４上に残留したトナー１６の掻落しが困難になり、残像の評価が低い。

比較例４においては、中心線平均粗度Ｒａ及び表面自由エネルギーＳＦＥがいずれも大きいので、現像ローラ１４上に残留したトナー１６の掻落しが困難になり、残像の評価が低い。また、現像ローラ１４の帯電付与性能が低いので、トナー帯電量Ｑ／Ｍの絶対値を十分に大きくすることができず、トナー帯電量Ｑ／Ｍの評価は低い。そして、適切な濃度ＯＤを得ることができないので、濃度ＯＤの評価は低い。

比較例５においては、中心線平均粗度Ｒａ及び表面自由エネルギーＳＦＥがいずれも小さいが、トナー供給ローラ１５の硬度Ｈａｆが低いので、現像ローラ１４上に残留したトナー１６の掻落しが困難になり、残像の評価が低い。

比較例６においては、中心線平均粗度Ｒａが小さく、表面自由エネルギーＳＦＥが比較例５より更に小さく、また、トナー供給ローラ１５の硬度Ｈａｆが低いので、現像ローラ１４上に残留したトナー１６の掻落しが困難になり、残像の評価は低い。そして、適切な濃度ＯＤを得ることができないので、濃度ＯＤの評価は低い。

このように、本実施の形態においては、現像ローラ１４の中心線平均粗度Ｒａが
０．１≦Ｒａ≦０．６
であり、表面自由エネルギーＳＦＥが
１５〔ｍＮ／ｍ〕≦ＳＦＥ≦２６〔ｍＮ／ｍ〕
であり、トナー供給ローラ１５のアスカーＦ硬度計によって測定されたアスカーＦ硬度Ｈａｆが
２４〔°〕≦Ｈａｆ≦５６〔°〕
である場合に、残像の発生を抑制し、かつ、適正な濃度ＯＤを得ることができる。なお、このときの現像ローラ１４の電荷付与性能は−２９〔μＣ／ｇ〕以上で、−７〔μＣ／ｇ〕以下になる。

ところで、前述されたように、本実施の形態においては、トナー供給ローラ１５のスポンジ層１５ｂを製造するために、ポリウレタン軟質スラブフォームを使用するようになっている。

図５は本発明の第１の実施の形態におけるスポンジ層の製造工程を示す概略図、図６は本発明の第１の実施の形態におけるスポンジ層の断面図、図７は図６のＡ−Ａ断面図、図８は図６のＢ−Ｂ断面図である。

ポリウレタン軟質スラブフォームのブロックｂｒは、発泡コンベア上でオープン発泡によって製造され、フォーム組織中のセルｃｅは、発泡方向に沿って上下に長い楕円体に近似した形状になる。

本実施の形態においては、前記ポリウレタン軟質スラブフォームのブロックｂｒにスキ加工（発泡方向に垂直な方向で切断）を施して板状体ｐｒ１を形成し、該板状体ｐｒ１にタチ加工（発泡方向と平行な方向で切断）を施して角状体ｐｒ２を形成する。続いて、該角状体ｐｒ２に抜き加工を施してスポンジ層１５ｂを得る。

したがって、該スポンジ層１５ｂの外周面において、領域ＡＲ１で、図６及び７に示されるように、セルｃｅの断面は、楕円体における長径方向の形状、すなわち、楕円になり、前記領域ＡＲ１から周方向に９０〔°〕の角度で離れた領域ＡＲ２で、図６及び８に示されるように、楕円体における短径方向の形状、すなわち、真円になる。すなわち、スポンジ層１５ｂの外周面においては、回転角度に応じてセルｃｅの形状が楕円から真円に、真円から楕円に変化する。なお、図５〜８に示されるセルｃｅは、模式的にほぼ楕円又はほぼ真円としてあるが、実際の形状はわずかに異なる。

このように、スポンジ層１５ｂの外周面においては、回転角度に応じてセルｃｅの形状が変化するので、円周方向においてスポンジ層１５ｂの表面の凹部の形状及び容量も変化する。

また、前記領域ＡＲ１においては、セルｃｅの断面が楕円になるので、硬度が低くなるのに対して、前記領域ＡＲ２においては、セルｃｅの断面が真円になるので、硬度が高くなり、円周方向において硬度が変化するだけでなく、弾性率等の物性も変化する。そのため、トナー供給ローラ１５が回転するのに伴って、トナー供給ローラ１５による現像ローラ１４に対する反発力が変動し、現像ローラ１４への当接圧力が変動してしまう。その結果、トナー１６のトナー帯電量Ｑ／Ｍが不均一になり、濃度ＯＤにトナー供給ローラ１５の回転に伴う周期むらが発生してしまう。

そこで、濃度ＯＤにトナー供給ローラ１５の回転に伴う周期むらが発生するのを抑制することができるようにした本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図９は本発明の第２の実施の形態におけるスポンジ層の断面図である。

まず、現像剤供給部材としての、かつ、現像剤帯電部材としてのトナー供給ローラ１５の作製について説明する。

楕円形の形状を有する打抜き型を作成し、セルｃｅの断面が楕円になる領域ＡＲ１１間に打抜き型の長径部分が、セルｃｅの断面が真円になる領域ＡＲ１２間に打抜き型の短径部分が位置するように、ポリウレタン軟質スラブフォームの角状体ｐｒ２（図５）からトナー供給ローラ１５のスポンジ層１５ｂを打ち抜く。この場合、前記角状体ｐｒ２によって加工母材が構成される。

続いて、ポリウレタン軟質スラブフォームのブロックｂｒから打ち抜いたスポンジ層１５ｂを芯金１５ａに圧入、接着してロール形状とした後に、トナー供給ローラａ〜ｅの作製と同様に、導電性樹脂溶液を含浸させ、乾燥させることによって、導電性を有するスポンジ層１５ｂを備えたトナー供給ローラｆ〜ｈを得た。

トナー供給ローラｆは、芯金１５ａの直径が６〔ｍｍ〕であり、外径が１３．５〔ｍｍ〕である。また、アスカーＦ硬度Ｈａｆはセルｃｅの発泡方向と平行な方向で２８〔°〕、セルｃｅの発泡方向に垂直な方向で２１〔°〕であり、円周方向における硬度差は７〔°〕である。

トナー供給ローラｇは、芯金１５ａの直径が６〔ｍｍ〕であり、外径がセルｃｅの発泡方向と平行な方向で１３．５〔ｍｍ〕、セルｃｅの発泡方向に垂直な方向で１３．８〔ｍｍ〕である。また、アスカーＦ硬度Ｈａｆはセルｃｅの発泡方向と平行な方向で２８〔°〕、セルｃｅの発泡方向に垂直な方向で２４〔°〕であり、円周方向における硬度差は４〔°〕である。

そして、トナー供給ローラｈは、芯金１５ａの直径が６〔ｍｍ〕であり、外径がセルｃｅの発泡方向と平行な方向で１３．５〔ｍｍ〕、セルｃｅの発泡方向に垂直な方向で１４．０〔ｍｍ〕である。また、アスカーＦ硬度Ｈａｆはセルｃｅの発泡方向と平行な方向で２８〔°〕、セルｃｅの発泡方向に垂直な方向で２７〔°〕であり、円周方向における硬度差は１〔°〕である。

次に、前記現像ローラＡをサンプルとして選択し、トナー供給ローラｆ〜ｈのうちの所定のトナー供給ローラをサンプルとして選択し、各実施例８及び９並びに比較例７の現像器２２を形成し、画像品位を評価した。実施例８及び９の現像器２２を表５及び７に、比較例７の現像器２２を表６及び８に示す。なお、この場合、１００〔％〕濃度の印刷パターンの印刷を行った。

実施例８及び９並びに比較例７においては、電荷付与性能が低い（−７〔μＣ／ｇ〕）現像ローラＡだけで評価を行う。なお、電荷付与性能が高い現像ローラＢ及びＣはトナー帯電量Ｑ／Ｍの絶対値が大きくなる傾向があり、トナー供給ローラ１５の周期むらの影響が見えにくいので、特に、現像ローラＢ及びＣについて評価を行わなかった。

実施例８及び９においては、周期むらによる濃度むら及び残像は発生せず、評価が高い。フィルミングの評価も高い。また、比較例７においては、残像は発生しないが、周期むらによるトナー供給ローラ１５のピッチの濃度むらが発生し、評価が低い。

このように、本実施の形態においては、トナー供給ローラ１５の円周方向における硬度差が４〔°〕以下であれば、周期むらによる濃度むらの発生しない良好な画像を得ることができる。

前記各実施の形態においては、画像形成装置としてのプリンタに適用した例について説明したが、本発明を、複写機、ファクシミリ装置、複合機等に適用することができる。

なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の第１の実施の形態における現像ローラの斜視図である。 本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの画像形成ユニット及び定着器を示す概念図である。 本発明の第１の実施の形態におけるトナー供給ローラの斜視図である。 本発明の第１の実施の形態における印刷結果を示す図である。 本発明の第１の実施の形態におけるスポンジ層の製造工程を示す概略図である。 本発明の第１の実施の形態におけるスポンジ層の断面図である。 図６のＡ−Ａ断面図である。 図６のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の第２の実施の形態におけるスポンジ層の断面図である。

符号の説明

１４ 現像ローラ
１５ トナー供給ローラ
１６ トナー
２２ 現像器

Claims (6)

1. （ａ）回転自在に配設され、現像剤を担持する現像剤担持体と、
   （ｂ）該現像剤担持体と当接させて回転自在に配設され、前記現像剤を帯電させて前記現像剤担持体に供給するとともに、前記現像剤担持体上の前記現像剤を掻き落とす現像剤帯電部材とを有するとともに、
   （ｃ）前記現像剤担持体の表面の算術平均表面粗度Ｒａが０．１〔μｍ〕以上で、０．６〔μｍ〕以下にされ、かつ、表面自由エネルギーＳＦＥが１５〔ｍＮ／ｍ〕以上で、２６〔ｍＮ／ｍ〕以下にされ、
   （ｄ）前記現像剤担持体と当接させられる前記現像剤帯電部材のアスカーＦ硬度Ｈａｆが２４〔°〕以上で、５６〔°〕以下にされることを特徴とする現像装置。
2. 前記現像剤担持体及び現像剤帯電部材は、両者間に重なり部を形成する請求項１に記載の現像装置。
3. （ａ）前記現像剤帯電部材の外周面は発泡層によって形成され、
   （ｂ）前記現像剤帯電部材の円周方向におけるアスカーＦ硬度Ｈａｆの硬度差は４〔°〕以下にされる請求項２に記載の現像装置。
4. 前記現像剤帯電部材のアスカーＦ硬度Ｈａｆは、発泡層におけるセルの発泡方向と平行な方向で高く、発泡方向に垂直な方向で低くされる請求項３に記載の現像装置。
5. 前記現像剤担持体は、前記現像剤に電荷を付与する電荷付与性能が−２９〔μＣ／ｇ〕以上で、−７〔μＣ／ｇ〕以下にされる請求項１に記載の現像装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像装置が搭載された画像形成装置。

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