JP5249883B2 - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は電子写真方式の画像形成装置、およびその現像装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、感光体の表面を露光して静電潜像を形成し、当該静電潜像を現像したのち、用紙（媒体）に転写して定着する。静電潜像を現像する現像装置は、トナー（現像剤）を担持して感光体に付着させる現像ローラを備えている。

ここで、現像ローラの表面の滑り性が低いと、現像ローラの表面に残る未転写トナー（以下、残存トナーと称する）を十分に掻き落とすことができないため、ゴーストが生じる原因となる。ゴーストとは、先の画像が残像のように再度印刷されることを言う。また、本来は画像が形成されないはずの白地部にトナーが転写される、かぶりが生じる場合もある。

そこで、現像ローラの表面の滑り性を改善するため、ウレタンゴムを基材とする現像ローラをイソシアネート液中に浸漬させて表面改質することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−０８９５５７号公報（段落０００６〜０００９）

しかしながら、特許文献１に開示された現像ローラ表面の静摩擦係数は４．７２と大きいため、現像ローラの表面の残存トナーを十分に掻き落とすためには、現像ローラに対する供給ローラの押し込み量または押し込み力を大きく設定する必要がある。そのため、プリンタの高速化を実現しようとすると、現像ローラと供給ローラとの摩擦によるトルクの増加に起因して、現像装置のモータやギアの負荷が増加するという間題がある。

本発明は、上記の課題に鑑み、モータ等の負荷の増加を招くことなく、ゴーストの発生を防止することができる現像装置または画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係る現像装置は、静電潜像を担持する静電潜像担持体に現像剤を付着させる現像剤担持体と、現像剤担持体に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、電子導電剤を含有して１．１６×１０^９〜１．２６×１０^１２（Ω・ｃｍ）の電気抵抗率を有する弾性発泡層を有し、その気泡壁面に電子導電剤が固着されている。現像剤担持体の表面の静摩擦係数は０．４１〜１．８１であり、現像剤担持体に対する現像剤供給部材の押し込み量は０．５ｍｍ〜１．５ｍｍである。

本発明に係る画像形成装置は、上記の現像装置を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、現像剤担持体の表面の静摩擦係数が０．４１〜１．８１であり、現像剤担持体に対する現像剤供給部材の押し込み量が０．５ｍｍ〜１．５ｍｍであるため、モータやギアの負荷の増加を招くことなく、ゴーストの発生を防止することができる。

本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の基本構成を示す図である。 第１の実施の形態における現像装置を含む感光体ドラムユニットの基本構成を示す図である。 第１の実施の形態における現像装置の現像ローラを示す斜視図である。 第１の実施の形態における現像装置の供給ローラを示す斜視図である。 第１の実施の形態における現像ローラの静摩擦係数の測定方法を説明するための概略図である。 第１の実施の形態における供給ローラの現像ローラに対する押し込み量を説明するための概略図である。 第１の実施の形態におけるゴーストの評価方法を説明するための概略図である。 第２の実施の形態における供給ローラの、カーボンブラック固着処理前のフォームの電気抵抗率の測定方法を説明するための概略図である。 第２の実施の形態における供給ローラの電気抵抗値の測定方法を説明するための概略図である。 第２の実施の形態における供給ローラの残留歪みを説明するための概略図である。

第１の実施の形態．
図１は、本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の概略図である。画像形成装置は、ブラック（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、およびシアン（Ｃ）の４色を印刷可能なタンデム型のカラー電子写真プリンタとして構成されている。画像形成装置は、用紙（印刷媒体）１ａの搬送経路に沿ってその上流側（ここでは図中右側）から順に、ブラック（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、およびシアン（Ｃ）の各色の画像を形成する４つの感光体ドラムユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃを備えている。各感光体ドラムユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃは、画像形成装置の本体（図示せず）に対して着脱可能に取り付けられている。

また、画像形成装置の下部には、用紙１ａを積層した状態で収容した給紙カセット１００が配設されている。用紙カセット１００の繰り出し方向（図中右側）の端部には、用紙カセット１００から１枚ずつ用紙１ａを分離して取り出すための給紙ローラ１０１が配設されている。さらに、給紙ローラ１０１により繰り出された用紙１ａを搬送路に沿って搬送するため、搬送ローラ対１０２，１０３，１０４が配置されている。さらに、搬送路に沿って感光体ドラムユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃの手前には、搬送ローラ対１０２，１０３，１０４により搬送された用紙１ａを、斜行を矯正しつつ感光体ドラムユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃに供給するレジストローラ対１０５が配置されている。

感光体ドラムユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃには、転写ローラ１２Ｂ，１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃがそれぞれ対向配置されており、その周囲には、搬送ベルト１０６が張架されている。搬送ベルト１０６は、転写ローララ１２Ｂ，１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃのほか、ドライブローラ１０７およびテンションローラ１０８，１０９，１１０に張架されている。搬送ベルト１０６は、その表面に用紙１ａを静電気力により吸着保持し、ドライブローラ１０７の回転によって、感光体ドラムユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃと転写ローラ１２Ｂ，１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃとの間を通って走行する。また、搬送ベルト１０６の下側には、搬送ベルト１０６に付着したトナーを除去するベルトクリーニングブレード１１５が配置されている。

感光体ドラムユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃの下流側（図中左側）には、定着装置１１１が配置されている。定着装置１１１は、定着ローラ１１２と加圧ローラ１１３とを有し、用紙１ａを加熱および加圧しながら搬送する。

定着装置１１１のさらに下流側（図中左側）には、定着装置１１１から排出された画像形成済みの用紙１ａを保持する排紙トレイ１１４が配置されている。

ここで、感光体ドラムユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃの構成について説明する。感光体ドラムユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃは、使用するトナーの種類を除き、互いに同様の構成を有しているため、ここでは「感光体ドラムユニット１」として説明する。

図２は、感光体ドラムユニット１の構成を示す概略図である。感光体ドラムユニット１は、静電潜像担持体としての感光体ドラム１１を有している。感光体ドラム１１の回転方向（図中時計回り）に沿って、感光体ドラム１１の表面を一様に帯電させる帯電ローラ１５と、感光体ドラム１１の表面を露光して静電潜像を形成する露光装置（静電潜像ＬＥＤ光源）１９と、感光体ドラム１１の表面にトナー（現像剤）を付着させる現像剤担持体としての現像ローラ１３と、感光体ドラム１１の表面の残存トナー（未転写トナー、かぶりトナー等）を除去するためのクリーニングブレード１７とが配置されている。

さらに、現像ローラ１３の表面に当接するように、現像ローラ１３の表面に形成されるトナー層の厚さを規制する規制ブレード１６と、現像ローラ１３に対してトナーを供給する現像剤供給部材としての供給ローラ１４とが配置されている。また、供給ローラ１４の上側には、着脱可能なトナーカートリッジ１８が取り付けられている。トナーカートリッジ１８は、トナー供給口１８ａを介して、供給ローラ１４および現像ローラ１３の上側の空間（トナーホッパ）に、トナー（図２では符号Ｔで示す）を供給する。

なお、これら構成要素のうち、露光装置１９は、感光体ドラムユニット１の外部に位置し、画像形成装置の本体側に取り付けられている。

また、感光体ドラムユニット１において、静電潜像の現像に寄与する部分、すなわち、少なくとも現像ローラ１３、供給ローラ１４、規制ブレード１６およびトナーホッパを含む部分を、「現像装置」と称する。

帯電ローラ１５は、図示しない電源により帯電電圧を付与されており、感光体ドラム１１の表面に接触しながら図中矢印で示す方向に従動回転する。現像ローラ１３は、感光体ドラム１との間で所定の電位差を生じるように、図示しない電源により電圧を付与されており、感光体ドラム１１の表面に接触しながら図中矢印で示す方向に回転する。供給ローラ１４は、現像ローラ１３との間で所定の電位差を生じるように、図示しない電源により電圧を付与されており、現像ローラ１３の表面に接触しながら図中矢印で示す方向に回転する。

クリーニングブレード１７は、感光体ドラム１１の表面に接触するように配置され、感光体ドラム１１の表面の残存トナーを、下側の廃トナー収容スペースに掻き落とすよう構成されている。なお、廃トナー収容スペースに掻き落とされた廃トナーは、図示しない廃トナー回収装置により搬送され、回収される。

前述の転写ローラ１２は、感光体ドラム１１との間で所定の電位差を生じるように、図示しない電源により電圧を付与されている。前述の搬送ベルト１０６は、感光体ドラム１１と転写ローラ１２とのニップ部を通過し、搬送ベルト１０６の表面に吸着保持した用紙１ａに、感光体ドラム１１の表面のトナー像が直接転写される。

感光体ドラムユニット１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃと搬送ベルト１０６（ドライブローラ１０７）とは同期して駆動され、搬送ベルト１０６に静電吸着された用紙１ａに各色のトナー像を順次重なり合うように転写される。このようにして画像を転写された用紙１ａは、定着装置１１１において加熱および加圧され、トナー像が用紙１ａに定着する。定着装置１１１から排出された画像定着済みの用紙１ａは、排出トレイ１１４へと排出される。

図３は、現像ローラ１３の構成を模式的に示す斜視図である。現像ローラ１３は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）からなる芯金１３１の外周面に弾性層１３２を形成し、その弾性層１３２の外周面に中間層１３３を形成し、さらに中間層１３３の外周面に表層１３４を形成したものである。芯金１３１と弾性層１３２との接着性を高めるため、必要に応じて、接着剤、プライマー等を塗布してもよく、また接着剤、プライマー等は必要に応じて導電化してもよい。ここでは、芯金１３１の外径を１０ｍｍとし、現像ローラ１３の外径を１６ｍｍとする。

現像ローラ１３の弾性層１３２としては、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、またはポリウレタン系エラストマー等を使用することができる。これらの材料には、導電剤やシリコーンオイル等の各種の添加剤が適宜に配合されている。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、酸化チタン（Ｔｉ０_２）、酸化亜鉛（Ｚｎ０）、または酸化スズ（ＳｎＯ_２）等を使用することができる。

現像ローラ１３の中間層１３３としては、例えばポリウレタン系エラストマー、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ヒドリンゴム（ＥＣＯ、ＣＯ）、またはナイロン等を使用することができる。一定の表面粗さを付与するため、中間層１３３を形成する材料に、表面粗さ付与用の粒子を分散する場合もある。この表面粗さ付与用の粒子としては、シリカ、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。表面粗さ付与用の粒子の平均粒径は５〜１５μｍの範囲が好ましく、また、中間層１３３を形成する材料１００重量部に対して当該粒子を１０〜４０重量部分散することが好ましい。

現像ローラ１３の表層１３４としては、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、ウレタン樹脂等を使用することができる。これらの樹脂は、変性もしくはクラフト化もしくはブロック重合等をして、単独で、もしくは併せて使用することができる。表層１３４の樹脂成分には、導電剤、帯電制御剤等を適宜に添加してもよい。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）等がある。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、難燃剤等を適宜に添加してもよい。

図４は、供給ローラ１４の構成を模式的に示す斜視図である。供給ローラ１４は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）からなる芯金１４１の外周面に、導電性を付与した弾性発泡層１４２を形成したものである。芯金１４１の外径は、ここでは６ｍｍとする。

供給ローラ１４の弾性発泡層１４２は、ポリオール成分、ポリイソシアネート、発泡剤（例えば純水）、触媒から成る原料を攪拌・混合し、発泡・硬化させることにより得られる軟質フォームで形成される。ポリオール成分としては、ポリマーポリオールを含有するポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール等を使用する。ポリマーポリオールは重合鎖を有するとともに、末端等に複数の水酸基を有する化合物であって、例えばポリエーテルポリオールにアクリロニトリル、スチレン、メチルメタアクリレート等のエチレン性不飽和結合を有する化合物をクラフト重合させたものである。ポリイソシアネートとしては、芳香族系、脂肪族系および脂環族系の各種ポリイソシアネートを使用することができる。芳香族ポリイソシアネートとしては、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）、１，５−ナフタレンジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート、およびｍ−キシレンジイソシアネート等がある。脂肪族ポリイソシアネートとしては、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、および２，４，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等がある。脂環族ポリイソシアネートとしては、イソホロンジイソシアネート、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、および水添ＭＤＩ等がある。これらは単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。この場合、芳香族系、脂肪族系および脂環族系のいずれの混合物或いは変性物等を使用してもよい。発泡剤としては主に水が使用されるが、塩化メチレン、ペンタン、シクロペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ジクロロメタン、フロン系化合物、炭酸ガス等を併用する場合もある。触媒としては、アミン系触媒、特に３級アミン（トリエチレンジアミン、ジメチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリメチルアミノエチルピペラジン等）とオクチル酸スズ（スズオクトエート）等の有機金属化合物等を併用する場合もある。整泡剤としては、オルガノシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体、シリコーン−グリース共重合体等のシリコーン化合物よりなる非イオン系界面活性剤、またはそれらの混合物、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム等のアニオン系界面活性剤、フェノール系化合物等が使用される。

弾性発泡層１４２に電子導電機構による導電性を付与するための導電剤としては、ファーネスブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カラーブラック等のカーボンブラックおよびグラファイト等の粉末あるいは繊維状物質、または、銅、ニッケル、銀等の金属粉末あるいは繊維状物質、または酸化スズ、酸化チタン、酸化インジウム等の金属酸化物、またはポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリン等の有機系の導電性微粉末等がある。

トナーは、平均粒径５．５μｍの非磁性一成分の負帯電性粉砕トナーであり、樹脂成分としてポリエステル樹脂を用いている。飽和帯電量は−４４μＣ／ｇである。飽和帯電量は、トナー４ｗｔ％と、シリコーンコートフェライトキャリア（関東電化工業株式会社製、平均粒子径９０μｍ）９６ｗｔ％とを１分間ボールミルにて混合し、帯電量測定装置「Ｑ／Ｍ Ｍｅｔｅｒ Ｍｏｄｅｌ ２１０ＨＳ」（Ｔｒｅｋ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ製）を用いて測定した。

規制ブレード１６は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）からなる板状部材であり、板厚は、例えば０．０８ｍｍである。規制ブレード１６の現像ローラ１３との接触部には、曲げ加工が施されており、曲げ部の曲率半径Ｒは、例えば０．５ｍｍである。ここでは、規制ブレード１６の曲げ部の表面粗さは、十点平均粗さでＲｚ=０．６μｍである。

実施例では、５種類の現像ローラ１３（現像ローラＡ〜Ｅ）を使用した。以下で、それぞれの現像ローラ１３の作製方法について説明する。

＜現像ローラＡの作製＞
まず、外径１０ｍｍの芯金１３１の外周面に、シリコーンゴムの弾性層１３２を形成したベースロールを作製した。さらに、表層１３４の導電性組成物として、シリコーン変性アクリル樹脂２０重量部と、メラミン樹脂（スーパーベッカミンＰ−１３８、大日本インキ化学工業株式会社製）６０重量部と、イソシアネート化合物（コロネートＬ、日本ポリウレタン工業株式会社製）２０重量部と、導電剤としての導電性カーボンブラック（ダイアブラック＃３０３０、三菱化学株式会社製）１０重量部とを配合し、表面粗さ調整剤としてアクリル樹脂粒子（エポスターＭＡ１０１０：平均粒径１０μｍ、日本触媒株式会社製）３０重量部を配合し、メチルエチルケトンに溶解させ、２０ｗｔ％濃度のコーティング溶液を調整した。
このコーティング溶液をベースロールの外周面に塗布したのち、２００℃で３０分間、オーブンで加熱して加硫し、現像ローラＡを作製した。表層１３４の厚みは１０μｍ、表面粗さＲａは１．０６μｍであった。なお、図３に示した中間層１３３は、設けられていない。

＜現像ローラＢの作製＞
現像ローラＡと同様にして、外径１０ｍｍの芯金１３１の外周面に、シリコーンゴムの弾性層１３２を形成したベースロールを作製した。さらに、表層１３４の導電性組成物として、アクリル樹脂（サーモラックＳＵ２８、綜研化学株式会社製）１００重量部と、導電剤としての導電性カーボンブラック（ダイアブラック＃３０３０、三菱化学株式会社製）２５重量部と、イソシアネート化合物（コロネートＣ−ＨＸ、日本ポリウレタン工業株式会社製）１０重量部とを配合し、表面粗さ調整剤としてアクリル樹脂粒子（エポスターＭＡ１０１０：平均粒径１０μｍ、日本触媒株式会社製）３０重量部を配合し、メチルエチルケトンに溶解させ、２０ｗｔ％濃度のコーティング溶液を調製した。
このコーティング溶液をベースロールの外周面に塗布したのち、１５０℃で３０分間、オーブンで加熱して加硫し、現像ローラＢを作製した。表層１３４の厚みは１０μｍ、表面粗さＲａは１．１３μｍであった。

＜現像ローラＣの作製＞
現像ローラＡと同様にして、外径１０ｍｍの芯金１３１の外周面に、シリコーンゴムの弾性層１３２を形成したベースロールを作製した。さらに、表層１３４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重量部およびイソシアネート化合物（コロネートＣ−ＨＸ、日本ポリウレタン工業株式会社製）３０重量部を配合し、シリコーングラフトアクリル樹脂（数平均分子量：５０００）１０重量部を配合し、導電剤として導電性カーボンブラック（ダイアブラック＃３０３０、三菱化学株式会社製）３０重量部を配合し、表面粗さ調整剤としてアクリル樹脂粒子（エポスターＭＡ１０１０：平均粒径１０μｍ、日本触媒株式会社製）３０重量部を配合し、メチルエチルケトンに溶解させ、２０ｗｔ％濃度のコーティング溶液を調製した。
この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℃で１時間、オーブンで加熱して加硫し、現像ローラＣを作製した。表層１３４の厚みは１０μｍ、表面粗さＲａは１．０３μｍであった。

＜現像ローラＤの作製＞
現像ローラＡと同様にして、外径１０ｍｍの芯金１３１の外周面に、シリコーンゴムの弾性層１３２を形成したベースロールを作製した。さらに、表層１３４の導電性組成物として、ＮＢＲ（ニポールＤＮ１０１、日本ゼオン株式会社製）１００重量部と、導電剤としての導電性カーボンブラック（ダイアブラック＃３０３０、三菱化学株式会社製）３５重量部と、加硫助剤としての酸化亜鉛５重量部と、加硫剤としての硫黄０．５重量部と、加硫促進剤としてチラウム系加硫促進剤（アクセルＴＢＴ、川口化学工業株式会社製）１重量部とを配合し、表面粗さ調整剤としてアクリル樹脂粒子（エポスターＭＡ１０１０：平均粒径１０μｍ、日本触媒株式会社製）３０重量部を配合し、メチルエチルケトンに溶解させ、２０ｗｔ％濃度のコーティング溶液を調製した。
この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、１５０℃で３０分間、オーブンで加熱して加硫し、現像ローラＤを作製した。表層１３４の厚みは１０μｍ、表面粗さＲａは１．０５μｍであった。

＜現像ローラＥの作製＞
まず、外径１０ｍｍの芯金１３１の外周面に、以下のようにして導電性ポリウレタンの弾性層１３２を形成したベースロールを作製した。すなわち、ポリエステルポリオール（クラポールＰ−２０１０、クラレ株式会社製）１００重量部に、過塩素酸リチウム０．００５重量部を加えて攪拌し、溶解させた後、１００℃に保ち、イソシアネート化合物（コロネートＣ−ＨＸ、日本ポリウレタン工業株式会社製）を１６重量部添加し攪拌して混合物を作製し、この混合物を、予め芯金１３１（外径１０ｍｍ）が配置されている１２０℃に予熱された金型に注入し、１２０℃にて６０分間加熱し脱型した後、所定の外径まで表面を研磨して、導電性ポリウレタンのベースロールを作製した。
表面処理溶液としては、アルコール変性シリコーンオイル（ＳＦ８４２７、束レ・ダウコーニング株式会社製）１００重量部にポリメチレンポリフェニルイソシアネート（ＭＲ４００、日本ポリウレタン工業株式会社製）１００重量部を添加・混合し、１２０℃で１５分間反応させた後、酢酸エチル２０００重量部に溶解させて調合した。
この表面処理溶液を２０℃に温度調節した状態で、ベースロールを６０秒間浸漬した。その後１００℃に温度調節したオーブンで１０時間加熱し、現像ローラＥを作製した。表面粗さＲａは、１．１５μｍであった。

実施例では、１種類の供給ローラ１４（供給ローラａ）を使用した。以下で、供給ローラ１４の作製方法について説明する。

＜供給ローラａの作製＞
まず、ポリオール成分、ポリイソシアネート、純水、触媒および整泡剤を、表１に示すように混合して混合物を調製した。

表１において、ポリオール１は、ポリエーテルポリオール（ＧＰ−３０５０、三洋化成工業株式会社製）である。また、ポリオール２は、アクリロニトリル−スチレングラフトポリマーポリオール（エクセノール９４１、旭硝子株式会社製）である。ポリイソシアネート類は、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ−８０（２，４−トリレンジイソシアネート８０ｗｔ％と２，６−トリレンジイソシアネート２０ｗｔ％との混合物）、三井武田ケミカル株式会社製）である。触媒１は、アミン触媒（カオライザーＮｏ．３１、花王株式会社製）であり、触媒２は、アミン触媒（カオライザーＮｏ．２２、花王株式会社製）である。整泡剤は、シリコーン系界面活性剤（Ｂ８１１０、ゴールドシュミット社製）である。

上記材料の混合物を、縦、横および深さが各５００ｍｍの発泡容器内に注入し、常温、大気圧下で発泡させた後、加熱炉を通過させて加熱し、反応および硬化させることにより軟質フォームを得た。
この軟質フォームから、縦４００ｍｍ、横４００ｍｍ、高さ２５ｍｍの直方体を切り出した。さらに、カーボンブラック分散液（エマコールブラック：固形分３６％、山陽色素株式会社製）をアクリル樹脂エマルジョン（Ｎｉｐ０１８５１：固形分４５％、日本ゼオン株式会社製）に３０ｗｔ％添加し、攪拌して得た導電処理液に、上記の直方体状の軟質フォームを２０℃で５分間浸漬した。

その後、水、カーボンブラックおよびアクリル樹脂が、その気泡内に含浸されたフォーム（発泡体）を、間隔０．２ｍｍに設定された一対のロール間を通過させることにより、余分な分散液を除去した。次いで、このフォームを１００°Ｃに設定された熱風循環式オーブン中で６０分間加熱、乾燥し、水分を除去してアクリル樹脂を架橋させることによって気泡壁にカーボンブラックを強固に固着させ、これにより、発泡弾性層１４２として用いる導電性フォームを作製した。

上記直方体の導電性フォームから断面２５ｍｍ角、長さ３００ｍｍの角柱体を切り出し、断面中心部に、軸方向に芯金を装通するための直径５ｍｍの貫通孔を設けた。次いで、表面に接着剤を塗布したステンレス製の芯金１４１（外径６ｍｍ）を上記の貫通孔に挿通して接着した。その後、導電性フォームの角柱体を研磨して、外径１５．５ｍｍの円筒形状に仕上げることで、供給ローラａを作製した。供給ローラａのゴム硬度は、アスカーＦ硬度で３１°であった。

次に、各部材の物性値等の測定方法について説明する。

＜現像ローラ１３の表面の静摩擦係数＞
図５は、現像ローラ１３の表面の静摩擦係数の測定方法を説明するための模式図である。ここでは、オイラーのベルト式に準ずる方式を採用した。現像ローラ１３は、ベルト５４の外周面に所定の接触角度θで接触している。ベルト５４の一端は、台５５の上に固定された荷重計５１に接続されており、ベルト５４の他端には重り５２が取り付けられている。

荷重計５１としては、デジタルフォースゲージＺＰ−５０Ｎ（株式会社イマダ製）を用い、ベルト５４としては、幅３０ｍｍ、厚み３０μｍのステンレス製のベルトを用いた。また、現像ローラ１３の回転速度は１００ｒｐｍとし、重り５２は５０ｇとした。

現像ローラ１３を所定の方向（図５に矢印で示す）に回転させた時の荷重計５１の測定値をＦとし、重りの重さをＷとしたとき、静摩擦係数μは、次の式で表すことができる。
μ＝（１／θ）ｌｎ（Ｆ／Ｗ）

＜現像ローラ１３に対する供給ローラ１４の押し込み量＞
図６は、現像ローラ１３に対する供給ローラ１４の押し込み量の設定方法を説明するための模式図である。現像ローラ１３の表面の残存トナー（感光体ドラム１１に付着せずに残ったトナー）は、この現像ローラ１３に圧接されている供給ローラ１４によって除去される。従って、現像ローラ１３に対する供給ローラ１４の押し込み量は、現像ローラ１３の表面の残存トナーの除去性能を左右する。

図６に示すように、現像ローラ１３の半径をＲ_１３とし、供給ローラ１４の半径をＲ_１４とし、現像ローラ１３と供給ローラ１４との軸間距離をＬとすると、現像ローラ１３に対する供給ローラ１４の押し込み量Ｐは、以下のように表すことができる。
Ｐ＝Ｒ_１３＋Ｒ_１４−Ｌ
また、現像ローラ１３の直径をＤ_１３とし、供給ローラ１４の直径をＤ_１４とすると、以下のように表すこともできる。
Ｐ＝（Ｄ_１３＋Ｄ_１４）／２−Ｌ

実施例では、現像ローラ１３と供給ローラ１４との軸間距離Ｌを調整することにより、押し込み量Ｐを変化させる。なお、軸間距離Ｌの調整のため、供給ローラ１４の軸支持部（軸受メタル）は、現像ローラ１３に対して接近・離間する方向に移動可能に構成されており、マイクロゲージ等を用いて両ローラ１３，１４の軸間距離を正確に調整できるようになっている。

＜印刷テスト＞
印刷テストは、光学ＬＥＤ方式カラー電子写真プリンタである「ＭＩＣＲ０ＬＩＮＥ５９００ｄｎ」（解像度６００ＤＰＩ、株式会社沖データ製）を使用して行った。現像剤としては、平均粒径５．５μｍの非磁性一成分の負帯電性粉砕トナーを用いた。印刷環境は、温度２３℃、相対湿度４５％とした。

上記のカラー電子写真プリンタを用い、図７に示すように、濃度１００％のベタ部分Ａと、濃度０％の白地部分Ｂとを含むテストパターンを印刷する。なお、図示の関係上、図７では、濃度１００％のベタ部分Ａを、点のハッチングで示す。続いて、ベタ部分Ａにおける位置ａと、白地部分Ｂに続いてベタ部分Ａが印刷される位置ｂにおいて、分光色彩濃度計Ｘ−Ｒｉｔｅ５２８（Ｘ−Ｒｉｔｅ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ製）を用いて濃度を測定する。現像ローラ１３の表面の残存トナーの除去が不十分な場合、白地部分Ｂに続いてベタ部分Ａを印刷すると、図７（Ｂ）に示すように、もやもやとした低濃度の部分が現れるためである。位置ａ，ｂの濃度差が０．０５未満の場合は良好（○）とし、０．０５の場合はやや良好（△）とし、０．０５以上の場合は不良（Ｘ）とする。

以下の実施例１−１〜１−３および比較例１−１，１−２につき、図７のテストパターンを印刷し、評価を行った。また、各現像ローラ１３（Ａ〜Ｅ）の静摩擦係数を、図５に示した方法により測定した。評価結果および測定結果を表２に示す。

実施例１−１．
現像ローラＡと供給ローラａとの組み合わせを用い、供給ローラａの現像ローラＡに対する押し込み量０．３ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲で変化させ、テストパターンを印刷した。現像ローラＡは、静摩擦係数が０．４１と非常に小さく、現像ローラＡに対する供給ローラａの押し込み量を０．５〜１．５ｍｍに設定すると、良好な印刷テスト結果（濃度差が０．０５以下）が得られた。従って、この範囲では、現像トナー１４の表面の残存トナーを掻き落とし、ゴーストの発生を防止できていることが分かる。一方、押し込み量を０．３ｍｍに設定した場合には、やや良好（濃度差が０．０５）な結果が得られた。また、押し込み量を２．０ｍｍに設定した場合には、現像装置用のモータのトルク（負荷）に増加がみられた。

実施例１−２．
現像ローラＢと供給ローラａとの組み合わせを用い、実施例１と同様にテストパターンを印刷した。現像ローラＢは、静摩擦係数が０．７２と小さく、現像ローラＢに対する供給ローラａの押し込み量を０．５〜１．５ｍｍに設定すると、良好な印刷テスト結果（濃度差が０．０５以下）が得られた。一方、押し込み量を２．０ｍｍに設定すると、現像装置用のモータのトルクに増加がみられた。

実施例１−３．
現像ローラＣと供給ローラａとの組み合わせを用い、実施例１と同様にテストパターンを印刷した。現像ローラＣは、静摩擦係数が１．８１と小さく、現像ローラＣに対する供給ローラａの押し込み量を０．５〜１．５ｍｍに設定すると、良好な印刷テスト結果（濃度差が０．０５以下）が得られた。一方、押し込み量を２．０ｍｍに設定すると、現像装置用のモータのトルクに増加がみられた。

比較例１−１．
現像ローラＤと供給ローラａとの組み合わせを用い、実施例１と同様に、テストパターンを印刷した。現像ローラＤは、静摩擦係数が３．２０と若干大きく、現像ローラＤに対する供給ローラａの押し込み量を０．３〜１．０ｍｍに設定すると、印刷テスト結果は不良であり、また、押し込み量を１．５〜２．０ｍｍに設定すると、現像装置用のモータトルクに増加がみられた。

比較例１−２．
現像ローラＥと供給ローラａとの組み合わせを用い、実施例１と同様に、テストパターンを印刷した。現像ローラＥは、静摩擦係数が４．７２と非常に大きく、押し込み量にかかわらず、印刷テスト結果が不良であった。現像ローラ１３の表面の残存トナーを十分に掻き落とすことができず、ゴーストが発生していることが分かる。

＜実施の形態の効果＞
このように、本発明の第１の実施の形態によれば、現像ローラ１３の表面の静摩擦係数を０．４１〜１．８１の範囲とし、現像ローラ１３に対する供給ローラ１４の押し込み量を０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲とすることで、モータトルクを増加させることなく、ゴーストの発生を防止し、良好な画像を得ることができる。

特に、供給ローラ１４が、発泡処理により形成したフォーム（軟質フォーム）の気泡壁面にカーボンブラックを固着させてなる弾性発泡層（導電性フォーム）１４２を備えているため、現像ローラ１３の表面の残存トナーをより効果的に除去し、ゴーストの発生を効果的に防止することができる。

また、現像ローラ１３が、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、ウレタン樹脂の少なくとも一つを含む表層１３４を備えているため、現像ローラ１３の静摩擦係数を小さく抑え、ゴーストの発生を効果的に防止し、現像装置用のモータ等のトルクの増加を抑制することができる。

第２の実施の形態．
上述した第１の実施の形態では、現像ローラ１３の表面の静摩擦係数を０．４１〜１．８１とし、現像ローラ１３に対する供給ローラ１４の押し込み量を０．５ｍｍ〜１．５ｍｍに設定することで、ゴーストの発生を防止することができた。しかしながら、供給ローラ１４が現像ローラ１３に食い込んだ状態で長期間放置された場合、供給ローラ１４の外周面に凹みが残って安定な供給電界が形成できなくなり、供給ローラ１４の凹部に対応するピッチでの画像ムラが発生する場合がある。そこで、この第２の実施の形態では、供給ローラ１４が長期間放置された場合の残留歪みの改善について検討する。

まず、物性値等の測定方法について説明する。

＜供給ローラ１４のフォームの電気抵抗率＞
図８は、供給ローラ１４の、実施の形態１で説明したカーボンブラック固着処理を行う前のフォーム（発泡体）の電気抵抗率（体積抵抗率）の測定方法を説明するための模式図である。ここでは、芯金１４１の外径を６ｍｍとし、供給ローラ１４の外径（すなわち弾性発泡層１４２の外径）を１５．５ｍｍに加工し、この供給ローラ１４の周囲に密着させるように、図８（Ａ）に示すように円筒状の金属（ステンレス）製パイプ６１を被せる。さらに、図８（Ｂ）に示すように、直流電源６３の各電極端子を芯金１４１と金属製パイプ６１に接触させ、両者の間に電圧を印加する。印加電圧の検出および計測値（電流値）の読み取りは、「ウルトラハイレジスタンスメータ８３４０Ａ」（株式会社エーディーシー製）を用いて行い、パイプ６１の長さおよび内径、並びに弾性発泡層１４２の内径から電気抵抗率を計算する。

＜供給ローラ１４の電気抵抗値＞
図９は、供給ローラ１４の電気抵抗値の測定方法を説明するための模式図である。
図９に示すように、供給ローラ１４の外周面に、これと平行に配置された金属製円筒７１を接触させ、供給ローラ１４と金属製円筒７１を回転させる。直流電源７３の各電極端子を芯金１４１と金属製円筒７１に接触させ、両者の間に電圧を印加する。印加電圧の検出および計測値（電流値）の読み取りは、図８（Ｂ）に示した測定方法と同様、「ウルトラハイレジスタンスメータ８３４０Ａ」を用いて行う。

＜供給ローラ１４の残留歪み＞
図１０は、供給ローラ１４の残留歪みを説明するための模式図である。図１０（Ａ）に示すように、供給ローラ１４は現像ローラ１３に食い込んだ状態にあり、この状態で高温高湿条件に長期間に亘って放置されると、供給ローラ１４の現像ローラ１３との当接位置に、現像ローラ１３に当接していた痕跡が残る。これを「残留歪み」と称する。図１０（Ｂ）に示すように、残留歪み量Ｓは、供給ローラ１４の元々の半径Ｒ_１４（長期間放置される前の半径）から当接部の半径ｒ（供給ローラ１４の中心から当接部までの距離）を差し引いたもの（すなわちＳ＝Ｒ_１４−ｒ）とする。

＜残留歪み試験＞
図１０（Ａ）に示すように、供給ローラ１４と現像ローラ１３とを所定の押し込み量（後述する表４）で当接させ、温度５０℃、湿度５５％の環境下に１ケ月間放置した後、現像ローラ１３を取り外し、その後２４時間経過した時点で供給ローラ１４の上記当接部の半径ｒをゲージ等で計測し、残留歪み量Ｓ（＝Ｒ_１４−ｒ）を求める。

残留歪み量Ｓ（Ｒ_１４−ｒ）が０．１５ｍｍ以下であれば、画像における濃度ムラ（供給ローラ１４の凹みのピッチで生じる画像ムラ）が発生しないことが知られている。そのため、残留歪み試験における供給ローラ１４の残留歪み量Ｓは、０．１５ｍｍ以下である必要がある。

＜気泡径＞
供給ローラ１４の気泡径が１００μｍ〜６００μｍの範囲にあれば、供給電界が安定し、また現像ローラ１３の表面の残存トナーを安定して掻き落すことができ、良好な画像品質が得られることが知られている。そのため、供給ローラ１４の気泡径が１００μｍ〜６００μｍの範囲内にある場合には良好（０）とする。気泡径が１００μｍ未満もしくは６００ｍより大きい場合には不良（Ｘ）とする。具体的には、供給ローラ１４の表面においてランダムに領域を選択し、長さ２５ｍｍの直線上に並んだ気泡径の大きさを、光学顕微鏡を用いて測定し、これにより判断する。

実施例では、４種類の供給ローラ１４（供給ローラｂ〜ｅ）を使用した。また、比較例として、第１の実施の形態で説明した供給ローラａを使用した。

＜供給ローラｂ，ｃ，ｄ，ｅの作製＞
供給ローラｂ，ｃ，ｄ，ｅは、弾性発泡層１４２を作製するに際し、カーボンブラック（ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ、ライオン株式会社製）を、表３に示すように、それぞれ０．１重量部、２重量部、５重量部および８重量部添加した点で、上述した供給ローラａと異なるものである。また、供給ローラａに対し、発泡剤（純粋）、触媒１および触媒２の配合を、表３に示すように変更している。他の作製条件は、供給ローラａと同様である。供給ローラｂ〜ｅの外径は、いずれも、供給ローラａと同じ１５．５ｍｍとした。供給ローラｂ〜ｅのゴム硬度は、それぞれ、アスカーＦ硬度で３１°、３２°、３４°、３９°であった。

表３には、また、図８に示した方法で測定した、カーボンブラック固着処理を行う前のフォームの電気抵抗率ρ（ｌｏｇ（Ω・ｃｍ））を示した。測定電圧は１０ｖとしたが、非常に高抵抗で測定器の電流読み取り可能範囲を超えた場合には、表３に括弧で示す印加電圧に調整した。

表４には、また、図９に示す方法で測定した、カーボンブラック固着処理後の供給ローラ１４の電気抵抗値Ｒ（ｌｏｇΩ）を示した。

上述した供給ローラａ〜ｄを用いて、残留歪み試験を行い、残留歪み量を測定し、濃度ムラの評価を行った。測定結果および評価結果を表４に示す。

実施例２−１．
供給ローラｂを押し込み量０．５ｍｍにて現像ローラ１３に当接させた場合、残留歪み量は０．０７ｍｍであり、濃度ムラの無い均一な画像を得ることができた。

実施例２−２．
供給ローラｂを押し込み量１．０ｍｍにて現像ローラ１３に当接させた場合、残留歪み量は０．１３ｍｍであり、濃度ムラの無い均一な画像を得ることができた。

実施例２−３．
供給ローラｂを押し込み量１．５ｍｍにて現像ローラ１３に当接させた場合、残留歪み量は０．１５ｍｍであり、濃度ムラの無い均一な画像を得ることができた。

実施例２−４．
供給ローラｃを押し込み量１．０ｍｍにて現像ローラ１３に当接させた場合、残留歪み量は０．０９ｍｍであり、濃度ムラの無い均一な画像を得ることができた。

実施例２−５．
供給ローラｄを押し込み量１．０ｍｍにて現像ローラ１３に当接させた場合、残留歪み量は０．０８ｍｍであり、濃度ムラの無い均一な画像を得ることができた。

比較例２−１．
供給ローラａを押し込み量１．０ｍｍにて現像ローラ１３に当接させた場合、残留歪み量は０．３６ｍｍであり、供給ローラａの外周面に生じた凹みのピッチで濃度ムラが観察された。

また、供給ローラｂ，ｃ，ｄ，ｅの気泡径を測定したところ、供給ローラｂ，ｃ，ｄについては、気泡径が１００〜６００μｍの範囲内に収まっており、ばらつきの少ない均一な発泡セルが形成されていることが分かった。一方、供給ローラｅについては、気泡径のばらつきが大きいことが分かった。

供給ローラｂ〜ｄは、カーボンブラックを微量だけ添加することで、気泡径のばらつきの少ない均一な発泡セルが形成され、空気を多く含むことができる。また、添加された微量のカーボンブラックが、可撓性を有する薄いセル壁の分子構造を補強しているため、低硬度で柔軟な風合いを有しながら、変形に対しては強い（残留歪みを０．１５ｍｍ以下に抑制できる）フォームが得られた。そして、ゴーストや濃度ムラのない良好な画像が得られた。

なお、供給ローラｅは、カーボンブラックの添加量が８重量部であり、電気抵抗率ρ（ｌｏｇ（Ω・ｃｍ））は８．９であるが、気泡径にばらつきが生じている。これは、カーボンブラックの添加量が多いため、気泡の形成が阻害されたものと考えられる。このように気泡径にばらつきがあると、供給電界（供給ローラと現像ローラとの間に生成される電界）が不安定になり、良好な画像品質を得ることが難しいと考えられる。

以上から、カーボンブラックを含有し、電気抵抗率ρ（ｌｏｇ（Ω・ｃｍ））が９．１〜１２．１の範囲にあるフォームに固着処理（気泡壁面にカーボンブラックを固着する処理）を行った弾性発泡層１４２を有する供給ローラ１４を用い、押し込み量を０．５ｍｍ〜１．５ｍｍとすることにより、残留歪みを抑えて濃度ムラを無くし、またゴーストの発生を防止できることが分かる。

なお、上記の電気抵抗率ρ（ｌｏｇ（Ω・ｃｍ））の良好範囲９．１〜１２．１は、対数逆変換すると、１．１６×１０^９〜１．２６×１０^１２（Ω・ｃｍ）となる。

表４に示した実施例１−１〜１−４は、あくまで代表的な例であるが、これらの例に限らず、カーボンブラックを含有して１．１６×１０^９〜１．２６×１０^１２（Ω・ｃｍ）の電気抵抗率を有するフォームに上記固着処理を行って形成した弾性発泡層１４２を有する供給ローラ１４を用い、押し込み量を０．５ｍｍ〜１．５ｍｍとすることにより、残留歪みを抑えて濃度ムラを無くし、またゴーストの発生を防止することができた。

このように、第２の実施の形態によれば、供給ローラ１４の弾性発泡層１４２が、カーボンブラックを含有して１．１６×１０^９〜１．２６×１０^１２（Ω・ｃｍ）の電気抵抗率を有するフォームに、カーボンブラックの固着処理（気泡壁面にカーボンブラックを固着する処理）を行って形成されているため、残留歪みを抑えて濃度ムラを無くし、さらにゴーストの発生を防止することができる。

なお、ここでは、画像形成装置の一例として、カラー電子写真プリンタについて説明したが、本発明は、例えば、カラーまたはモノクロの複写機、ファックス機、複合機等にも適用することができる。

１，１Ｂ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ 感光体ドラムユニット（現像装置を含む）、 １ａ 用紙、 １１ 感光体ドラム（静電潜像担持体）、 １２，１２Ｂ，１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ 転写ローラ、 １３ 現像ローラ（現像剤担持体）、 １３１ 芯金、 １３２ 弾性層、 １３３ 中間層、 １３４ 表層、 １４ 供給ローラ（現像剤供給部材）、 １４１ 芯金、 １４２ 弾性発泡層、 １５ 定着ローラ、 １６ 規制ブレード、 １７ クリーニングブレード、 １８ トナーホッパ、 １９ 露光装置、 １００ 給紙カセット、 １０１ 給紙ローラ、 １０２，１０３，１０４ 搬送ローラ、 １０５ レジストローラ、 １０６ 搬送ベルト、 １０７ ドライブローラ、 １０８，１０９，１１０ テンションローラ、 １１１ 定着装置、 １１４ 排紙トレイ。

Claims (7)

1. 静電潜像を担持する静電潜像担持体に現像剤を付着させる現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に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、電子導電剤を含有して１．１６×１０^９〜１．２６×１０^１２（Ω・ｃｍ）の電気抵抗率を有する弾性発泡層を有し、その気泡壁面に電子導電剤が固着されており、
   前記現像剤担持体の表面の静摩擦係数が、０．４１〜１．８１であり、
   前記現像剤担持体に対する前記現像剤供給部材の押し込み量が、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍである
   ことを特徴とする現像装置。
2. 前記電子導電剤は、カーボンブラックであり、
   前記現像剤供給部材の前記弾性発泡層は、カーボンブラックを０．１〜５重量部含有することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記現像剤供給部材の前記弾性発泡層の気泡の気泡径が、１００μｍ〜６００μｍであることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
4. 前記現像剤供給部材の前記弾性発泡層は、前記電子導電剤としてのカーボンブラックを含むと共に１．１６×１０^９〜１．２６×１０^１２（Ω・ｃｍ）の電気抵抗率を有するフォームを用い、当該フォームの気泡壁面にカーボンブラックを固着させてなることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
5. 前記現像剤供給部材の前記弾性発泡層は、少なくとも、ポリオール成分、ポリイソシアネートおよび発泡剤を含むことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の現像装置。
6. 前記現像剤担持体は、その表面に、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、シリコーン樹脂およびウレタン樹脂の少なくとも一つを含む表層を有することを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の現像装置。
7. 請求項１から６までのいずれか１項に記載の現像装置を備えた画像形成装置。

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