JP6469562B2

JP6469562B2 - 現像装置及び画像形成装置

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Publication number: JP6469562B2
Application number: JP2015219541A
Authority: JP
Inventors: 貴明江部
Original assignee: 株式会社沖データ
Priority date: 2015-11-09
Filing date: 2015-11-09
Publication date: 2019-02-13
Anticipated expiration: 2035-11-09
Also published as: JP2017090631A

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、電子写真方式を用いる複写機、プリンタ、ファクシミリ機、ＭＦＰ（複合型プリンタ：ＭｕｌｔｉＦｕｎｃｔｉｏｎＰｒｉｎｔｅｒ）等の画像形成装置においては、静電潜像担持体、並びに、該静電潜像担持体に作用する帯電部材、現像剤担持体及びクリーニング機構などを一体化した現像装置を装置本体に搭載し、印刷用紙等の記録媒体にトナー像を形成するようになっている。

一般に、現像装置は、静電潜像担持体としての感光体ドラム上に、現像剤であるトナーを現像させるための現像剤担持体としての現像ローラと、該現像ローラ上へのトナーの供給及び現像ローラ上に残存する未現像トナーの掻（か）き取りを行う現像剤供給部材としてのトナー供給ローラとを有している。

該トナー供給ローラに求められる特性として、トナーを現像ローラの軸方向及び周方向に均一に所定量供給し得る特性が挙げられる。このような特性を発揮するためには、トナー供給ローラを現像ローラに均一に圧接させることが重要である。

また、トナー供給ローラは、大きな接触幅を確保するために、通常、低硬度化された弾性層を備えている。そして、このような低硬度化された弾性層として、発泡させたシリコーンゴムを用いる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００７−０９３７７５号公報

しかしながら、従来の現像装置においては、長期に亘（わた）る性能安定性及び耐久性が求められているところ、単に発泡させたシリコーンゴムを弾性層として備えるトナー供給ローラを使用した場合、性能安定性と耐久性、すなわち、耐磨耗性とを両立させることが困難である。なお、ここで言うトナー供給ローラの性能安定性とは、現像ローラへのトナー供給量及び現像ローラに供給されるトナーの帯電特性が、連続印刷の前後で大きく変化しないことである。

トナー供給ローラの性能安定性を優先させるためには、トナーに加わる機械的負荷を減らすため、トナー供給ローラの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必要がある。

しかしながら、トナー供給ローラの弾性層の硬度を低くしたり、トナー供給ローラの現像ローラに対するニップ量を小さくしたりすると、画像形成装置の使用初期段階においては、良好な印刷を行うことができるものの、使用期間が長期化すると、弾性層の磨耗によって現像ローラに対するニップ量がさらに小さくなり、トナー供給量が所望の量に達せず、ベタ印刷時のカスレ、記録媒体の先端と後端との間での濃度差の拡大等の不良が発生してしまう。

また、耐磨耗性を優先させるために、トナー供給ローラの弾性層の硬度を高くすると、トナーに加わる機械的負荷が増大し、それにより、現像ローラ表面にトナーが融着する現象である、いわゆるトナー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（現像ローラ上のトナー層電位の上昇、トナー付着量の増大等が発生）になったりしてしまう。

さらに、現像ローラの表面粗さの形状が適切ではない場合、トナー供給ローラによる未現像トナーの掻き取り性が低下して、現像ローラ表面に滞留したトナーに機械的負荷がかかり続け、それにより、現像ローラ表面にトナーフィルミングが発生してしまう。

本発明は、前記従来の問題点を解決して、現像剤供給部材の耐磨耗性が向上するとともに、連続印刷後の現像剤担持体上の現像剤の電位、現像剤の付着量の上昇、及び、現像剤のフィルミングの発生を抑制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、静電潜像担持体上の潜像を現像する現像剤担持体と、該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装置であって、前記現像剤供給部材は、複数のセルを含む発泡弾性層と、該発泡弾性層の外周面を覆うシリコーンコート層とを有し、前記発泡弾性層の外周面における前記セルの開口部の占有面積割合が３５〜８５〔％〕であり、前記現像剤担持体の表面の周方向の粗さが以下の条件を満足する。

凹凸の平均間隔Ｓ_m＝０．０５０〜０．２００〔ｍｍ〕
負荷長さ率ｔ_p（４０〔％〕）：８〜２０〔％〕
負荷長さ率ｔ_p（６０〔％〕）：３０〜５０〔％〕

本発明によれば、現像装置においては、現像剤供給部材の耐磨耗性が向上し、かつ、連続印刷後の現像剤担持体上の現像剤の電位、現像剤の付着量の上昇、及び、現像剤のフィルミングの発生を抑制することができる。

本発明の実施の形態における現像装置の構成を示す断面図である。本発明の実施の形態における画像形成装置の概略構成を示す断面図である。本発明の実施の形態における画像形成装置の制御系の構成を示す制御ブロック図である。本発明の実施の形態におけるトナー供給ローラの断面図である。本発明の実施の形態におけるトナー供給ローラの表面近傍拡大断面図である。本発明の実施の形態におけるトナー供給ローラの抵抗値測定方法を示す図である。本発明の実施の形態における現像ローラの断面図である。本発明の実施の形態における連続印刷パターンを示す図である。本発明の実施の形態におけるベタパターンの濃度測定位置を示す図である。本発明の実施の形態におけるハーフトーンパターンの印刷における汚れの発生を示す図である。本発明の実施の形態における現像ローラ表面にトナーフィルミングが発生したときのベタパターンを示す図である。本発明の実施の形態における負荷長さ率ｔ_pを説明する図である。本発明の実施の形態における凹凸の平均時間Ｓ_mと負荷長さ率ｔ_pとの関係を示す図である。本発明の実施の形態における実施例１〜実施例１１の試験結果を示す表である。本発明の実施の形態における比較例１〜比較例９の試験結果を示す表であるである。本発明の実施の形態におけるコート層がないトナー供給ローラの表面拡大図である。本発明の実施の形態における表面にコート層を設けたトナー供給ローラの表面拡大図である。本発明の実施の形態における切断レベルと負荷長さ率の関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の実施の形態における現像装置の構成を示す断面図、図２は本発明の実施の形態における画像形成装置の概略構成を示す断面図である。

図２において、１０は本実施の形態における画像形成装置であり、例えば、プリンタ、ファクシミリ機、複写機、ＭＦＰ等であるが、いかなる種類のものであってもよい。ここでは、前記画像形成装置１０が、電子写真方式によって画像を形成する電子写真式プリンタであるものとして説明する。なお、前記画像形成装置１０は、カラー画像を形成する装置であってもよいが、説明の都合上、モノクロ画像を形成する装置であるものとする。

この場合、前記画像形成装置１０の内部には、画像形成ユニット２８及び定着器２７が媒体としての記録媒体２１の搬送路に沿って配設されている。そして、用紙カセット等に積層されてセットされた記録媒体２１は、給紙ローラ３１によって１枚ずつ分離された状態で給紙され、矢印Ｂで示される方向に搬送されて用紙搬送ローラ３２に送り込まれる。続いて、記録媒体２１は、用紙搬送ローラ３２によって所定のタイミングで矢印Ｃで示される方向に送り出され、搬送路に沿って搬送される途中で、画像形成ユニット２８によって形成された現像剤像であるトナー像が転写ローラ２５により、転写される。

そして、記録媒体２１が定着器２７に送り込まれると、該定着器２７によって定着プロセスが行われ、トナー像が記録媒体２１上に定着される。続いて、トナー像が定着された記録媒体２１は、矢印Ｄで示される方向に搬送され、用紙排出ローラ３３によって矢印Ｅで示される方向に排出され、画像形成装置１０の外部におけるスタッカに収容される。

ここで、画像形成ユニット２８は、現像装置２０を有する。該現像装置２０は、図１に示されるように、現像剤収容器としてのトナー収容部２２と、該トナー収容部２２から補給された現像剤としてのトナー１７を内部に収容するケーシング２３とを備える。また、現像装置２０は、静電潜像担持体としての感光体ドラム１３、該感光体ドラム１３に対向させて配設された現像剤担持体としての現像ローラ１１、該現像ローラ１１にトナー１７を供給する現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ１２、前記感光体ドラム１３を帯電させる帯電部材としての帯電ローラ１４、前記現像ローラ１１上に供給されたトナー１７を薄層に形成するトナー層厚規制ブレードとしての現像ブレード１５、ケーシング２３内のトナー１７の流動性を維持するための撹拌（かくはん）部材２４ａ、２４ｂ及び２４ｃ、並びに、前記感光体ドラム１３上の転写残トナーを掻き落として回収するためのクリーニングブレード１６を備える。

前記現像ローラ１１、トナー供給ローラ１２、感光体ドラム１３、帯電ローラ１４は、それぞれ、矢印で示される方向に回転する。前記攪拌部材２４ａ、２４ｂ及び２４ｃは、クランク形状の捧体であり、図に示される破線上を矢印で示される方向に回転する。

また、２６は、発光素子としてのＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）を備え、イメージデータに基づいて感光体ドラム１３の表面を露光して静電潜像を形成するための露光装置としてのＬＥＤヘッドである。

なお、図１に示される点Ａは、現像ローラ１１上において、後述されるトナー層電位及びトナー付着量の上昇量の測定が行われる位置である。

次に、前記画像形成装置１０の制御装置について説明する。

図３は本発明の実施の形態における画像形成装置の制御系の構成を示す制御ブロック図である。

図において、３０は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、タイマ等を備える印刷制御部であり、図示されない上位装置からインターフェイス（Ｉ／Ｆ）制御部３６を介して印刷データ及び制御コマンドを受信し、画像形成装置１０の全体のシーケンスを制御して印刷動作を行わせる。

また、３７は、前記上位装置からインターフェイス制御部３６を介して入力された印刷データを一時的に記録する受信メモリである。さらに、４１は、該受信メモリ３７に記録された印刷データを受け取るとともに、該印刷データを編集処理することによって形成された画像データ、すなわち、イメージデータを記録する画像データ編集メモリである。

そして、４２は、画像形成装置１０の状態を表示するためのＬＥＤ等の表示手段、及び、画像形成装置１０に操作者からの指示を与えるためのスイッチ等の入力手段を備える操作部である。さらに、４３は、センサ群であり、画像形成装置１０の動作状態を監視するための各種のセンサ、例えば、用紙位置検出センサ、温湿度センサ、印刷濃度センサ、トナー残量検知センサ等を含んでいる。

また、４６は、帯電ローラ用電源であり、印刷制御部３０の指示によって帯電ローラ１４に電圧を印加し、感光体ドラム１３の表面を帯電させる。そして、４４は、静電潜像にトナー１７を付着させるために現像ローラ１１に所定の電圧を印加する現像ローラ用電源である。また、４５は、前記現像ローラ１１にトナー１７を供給するためのトナー供給ローラ１２に所定の電圧を印加するトナー供給ローラ用電源である。

さらに、４７は、前記現像ローラ１１の表面にトナー１７の薄層を形成するための現像ブレード１５に所定の電圧を印加する現像ブレード用電源である。そして、５１は、前記感光体ドラム１３に形成されたトナー像を記録媒体２１に転写するための転写ローラ２５に所定の電圧を印加する転写ローラ用電源である。

なお、前記帯電ローラ用電源４６、現像ローラ用電源４４、トナー供給ローラ用電源４５、現像ブレード用電源４７及び転写ローラ用電源５１は、印刷制御部３０の指示によって各部材に印加する電圧を変更することができるようになっている。

そして、５２は、前記画像データ編集メモリ４１に記録されたイメージデータをＬＥＤヘッド２６に送り、該ＬＥＤヘッド２６を駆動するヘッド駆動制御部である。また、５３は、転写されたトナー像を記録媒体２１に定着させるために、定着手段としての定着器２７に電圧を印加する定着制御部である。なお、前記定着器２７は、記録媒体２１上のトナー像を構成するトナー１７を溶融させるための図示されないヒータ、温度を検出する図示されない温度センサ等を備える。前記定着制御部５３は、前記温度センサのセンサ出力を読み込み、該センサ出力に基づいてヒータを通電させ、定着器２７が一定の温度になるように制御を行う。

そして、５４は、前記記録媒体２１を搬送するための用紙搬送モータ３４の制御を行う搬送モータ制御部である。該搬送モータ制御部５４は、印刷制御部３０の指示によって所定のタイミングで記録媒体２１を搬送したり停止させたりする。なお、前記給紙ローラ３１、用紙搬送ローラ３２及び用紙排出ローラ３３は、用紙搬送モータ３４によって回転させられる。そして、記録媒体２１は矢印Ｂ〜Ｅで示される方向に搬送される。

また、５５は、前記感光体ドラム１３を動作させるための駆動モータ３５を駆動する駆動制御部である。そして、該駆動制御部５５によって駆動モータ３５が駆動されると、図１に示されるように、感光体ドラム１３が矢印で示される方向に回転させられるとともに、帯電ローラ１４、現像ローラ１１及びトナー供給ローラ１２が、それぞれ、矢印で示される方向に回転させられる。

次に、前記現像装置２０の主な構成要素について詳細に説明する。まず、前記トナー１７について説明する。

本実施の形態におけるトナー１７は、粉砕法で製造され、バインダとしてポリエステル樹脂を用いた非磁性一成分の負帯電性トナーである。トナー１７の粒子の体積平均粒径は、５．７〔μｍ〕、円形度は、０．９２、ブローオフ帯電量は、−３６〔μＣ／ｇ〕である。なお、体積平均粒径の測定には、コールターマルチサイザーII（コールター社製）を使用した。また、円形度の測定には、フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−３０００（シスメックス株式会社製）を使用した。ブローオフ帯電量の測定には、粉体帯電量測定装置ＴＹＰＥＴＢ−２０３（京セラ株式会社製）を使用した。０．５〔ｇ〕のトナー１７と、９．５〔ｇ〕のフェライトキャリア（Ｆ−６０）（パウダーテック株式会社製）とを混合し、３０分攪拌した後、ブロー圧７．０〔ｋＰａ〕、吸引圧−４．５〔ｋＰａ〕の条件で飽和帯電量を測定した。

次に、前記トナー供給ローラ１２について説明する。

図４は本発明の実施の形態におけるトナー供給ローラの断面図、図５は本発明の実施の形態におけるトナー供給ローラの表面近傍拡大断面図である。

図４に示されるように、トナー供給ローラ１２は、軸としての導電性の芯（しん）金６１、該芯金６１上に配設された弾性層としての発泡弾性層６２、及び、該発泡弾性層６２の表面を被覆する表面層としてのシリコーンコート層６３を備える。

前記芯金６１は、良好な導電特性を有する材料であればいかなる材料から成るものであってもよく、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼等から成る。本実施の形態においては、前記芯金６１の材料として、ＳＵＭ２３材（硫黄及び硫黄複合快削鋼鋼材）を使用した。

また、前記発泡弾性層６２は、シリコーンゴムを基材として、図４に示されるように、芯金６１の外周面に、厚さが２〜２０〔ｍｍ〕の単層構造となるように形成されている。そして、前記発泡弾性層６２は、図５に示されるように、独立セル状態となっている複数のセル７０を有している。なお、発泡弾性層６２内に形成されるセル７０は、他のセル７０に接することのない、若しくは、連通することのない状態（独立セル状態）、他のセル７０に接ている、若しくは、連通している状態（連通セル状態）、又は、独立セル状態と連通セル状態とが共存する状態、のいずれの状態であってもよい。

発泡弾性層６２内に存在するセル７０の平均セル径は、１５０〜４００〔μｍ〕の範囲であるのが望ましい。平均セル径が前記範囲内にあれば、発泡弾性層６２のアスカーＦ硬度を４０〜７０度の範囲に収めることができる。なお、セル７０の平均セル径は、発泡弾性層６２の任意の面を切断したときの切断面において、２〔ｍｍ〕×２〔ｍｍ〕＝４〔ｍｍ²〕の領域をデジタルマイクロスコープで観察して、前記領域内に存在する各セル７０の開口部の最大長さを測定し、測定された最大長さの平均値として、求めることができる。

発泡弾性層６２を形成するゴム組成物は、ゴムと、発泡剤と、導電性付与剤と、所望により各種添加剤とを含有する。ゴムは、耐熱性及び帯電特性に優れるシリコーン又はシリコーン変性ゴムであることが好ましい。

前記発泡剤は、発泡ゴムに用いられる発泡剤であればいかなる種類のものであってもよく、例えば、無機系発泡剤としては、重炭酸ソーダ、炭酸アンモニウム等であり、有機系発泡剤としては、ジアゾアミノ誘導体、アゾニトリル誘導体、アゾジカルボン酸誘導体等の有機アゾ化合物である。なお、発泡弾性層６２に連通セル状態のセル７０を形成する場合には無機系発泡剤が用いられ、独立セル状態のセル７０を形成する場合には有機系発泡剤が用いられる。

前記ゴム組成物は、発泡剤に加えて、又は、発泡剤の代わりに、中空充填（てん）剤を含有してもよい。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を用いることができる。

前記導電性付与剤としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボンブラック、導電性ポリマー等を用いることができる。

各種添加剤は、充填剤、着色剤、離型剤等であり、所望の配合量で配合される。

前記ゴム組成物は、独立セル状態のセル７０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であることが好ましい。独立セル状態のセル７０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は、耐熱性、耐久性、耐残留歪（ひず）み特性に優れ、トナー供給ローラ１２の発泡弾性層６２として好適である。

発泡弾性層６２の外周面を被覆するシリコーンコート層６３に用いる材料の主成分としては、メチル系シリコーンレジン、メチルフェニル系シリコーンレジン、ウレタン変性シリコーンレジン、ウレタン、アクリル樹脂等を用いることができる。

前記シリコーンコート層６３に求められる性能としては、耐磨耗性、発泡弾性層６２の変形に追従する柔軟性、及び、トナー１７への荷電性が挙げられる。本実施の形態において、これらの性能を満たすものとして、メチルフェニル系シリコーンレジンを用いることとした。

シリコーンコート層６３は、メチルフェニル系シリコーンレジン及び導電性付与剤を含有している。シリコーンコート層６３が、メチルフェニル系シリコーンレジンを含有していると、トナー供給ローラ１２に要求される帯電特性を効果的に発揮することができる。前記メチルフェニル系シリコーンレジンは、厚さ７〔ｍｍ〕の平板状試験片としたときのＪＩＳ−Ａ硬度が５０〜８０度であることが好ましい。

なお、図５において、６９は発泡弾性層６２の外周面に開口するセル７０の開口部としてのセル開口部であり、６３ａはセル７０の壁の上に塗布されたシリコーンコート層６３であり、６３ｂはセル開口部６９を埋める形で形成されたシリコーンコート層６３である。

前記導電性付与剤は、カーボンブラックであることが好ましい。シリコーンコート層６３における導電性付与剤の含有量は、メチルフェニル系シリコーンレジン１００質量部に対して２〜１０質量部であることが好ましい。

次に、前記トナー供給ローラ１２の抵抗値の測定方法について説明する。

図６は本発明の実施の形態におけるトナー供給ローラの抵抗値測定方法を示す図である。

トナー供給ローラ１２の抵抗値の測定には、ハイレジスタンスメータ（型番：４３３９Ｂ）（ヒューレット・パッカード社製）６４を使用した。トナー供給ローラ１２は、両端にＷ＝３００〔ｇ〕の荷重をかけて、直径３０〔ｍｍ〕のステンレス鋼（ＳＵＳ）材の金属ローラ６５に接触させた。該金属ローラ６５を５０〔ｒｐｍ〕の速度で回転させ、トナー供給ローラ１２の芯金６１に−３００〔Ｖ〕の電圧を印加し、トナー供給ローラ１２の１周につき１００ポイントで抵抗値を測定し、その平均値をトナー供給ローラ１２の抵抗値とした。

トナー供給ローラ１２の抵抗値は、１×１０⁴〜１×１０⁷〔Ω〕の範囲が好ましく、本実施の形態においては、抵抗値が１×１０⁵〔Ω〕のトナー供給ローラ１２を用いる。

次に、前記現像ローラ１１について説明する。

図７は本発明の実施の形態における現像ローラの断面図である。

本実施の形態における現像ローラ１１は、軸としての導電性の芯金６６、該芯金６６上に配設された弾性層６７、及び、該弾性層６７の表面を被覆する表面層６８を備える。

前記芯金６６は、良好な導電特性を有する材料であればいかなる材料から成るものであってもよく、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼等から成る。本実施の形態においては、前記芯金６６の材料として、ＳＵＭ２３材を使用した。

前記弾性層６７のロール状態でのゴム硬度は、一般的に、アスカーＣ硬度６０〜８０度であることが好ましい。前記弾性層６７のアスカーＣ硬度が６０度より低いと、現像装置２０を長期間に亘って動作させない場合、現像ローラ１１における感光体ドラム１３及び現像ブレード１５との当接部に凹みが発生し、印刷画像上に横スジが発生してしまうという問題がある。また、前記弾性層６７のアスカーＣ硬度が８０度より高いと、現像ローラ１１にかかる機械的負荷が大きくなり、該現像ローラ１１の表面にトナーフィルミングが発生しやすくなる。

前記弾性層６７の材料としては、シリコーンゴム、ウレタン等の一般的なゴム材料を使用することができる。本実施の形態においては、具体的には、ポリエーテル系ポリオール及び脂肪族系イソシアネートをベースポリマーとして前記弾性層６７を形成した。また、該弾性層６７には、抵抗値調整のために、導電剤として、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラックが添加されている。本実施の形態においては、前記弾性層６７のアスカーＣ硬度を７６度とした。

また、トナー１７を現像ローラ１１の表面に適切に担持させるため、前記弾性層６７の表面を覆う表面層６８として、イソシアネート処理を施した。イソシアネート処理液は、イソシアネート化合物を酢酸エチル等の有機溶剤に溶解させた後に、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラックを添加したものである。イソシアネート化合物としては、例えば、ジフェニルメタンイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート等が用いられる。

イソシアネート処理液が乾燥した後、現像ローラ１１の表面を有機溶剤のイソブロピルアルコールに漬けた布等で払拭（しょく）することにより、現像ローラ１１の表面の帯電特性を均一に向上させることができる。

また、現像ローラ１１の抵抗値は、図６に示される測定方法と同様の方法で測定した。前記現像ローラ１１の抵抗値は、−１００〔Ｖ〕の電圧を印加したときに、１×１０⁴〜１×１０⁷〔Ω〕の範囲が好ましく、本実施の形態においては、抵抗値が１×１０⁶〔Ω〕の現像ローラを用いる。

次に、前記現像ブレード１５について説明する。

本実施の形態における現像ブレード１５は、ステンレス鋼材製で、板厚が０．０８〔ｍｍ〕であり、現像ローラ１１との当接部に曲げ加工が施されており、曲げ部（当接部）の曲率半径は０．１８〔ｍｍ〕であり、現像ローラ１１に対する圧力（線圧）は４０〔ｇｆ／ｃｍ〕である。

前記現像ブレード１５の設定条件に鑑み、現像ローラ１１上のトナー層厚、トナー帯電量等を所望の量にするため、現像ローラ１１の表面粗さ、抵抗値等を検討する必要がある。本実施の形態において使用する現像ローラ１１の表面粗さは、周方向における十点平均粗さＲｚ（ＪＩＳＢ０６０１−１９９４）が２〜１０〔μｍ〕であることが適当である。

なお、十点平均粗さＲｚが２〔μｍ〕より小さいと、現像ローラ１１上に形成されるトナー層が薄くなり、トナー１７の粒子１個当たりに加わるストレスが大きくなる。そのため、トナー１７から離脱する外添剤の量が増え、該外添剤が、現像ローラ１１と現像ブレード１５との当接部に詰まって、該現像ブレード１５にトナーフィルミングが発生しやすいという問題がある。

また、十点平均粗さＲｚが１０〔μｍ〕より大きいと、現像ローラ１１上のトナー層厚が大きくなるため、トナー供給ローラ１２によるトナー１７の掻き取りが十分に行えず、現像ローラ１１の表面にトナーフィルミングが発生しやすいという問題がある。

次に、前記構成の現像装置２０の画像形成時の動作について説明する。

駆動モータ３５の回転に伴い、感光体ドラム１３、現像ローラ１１及びトナー供給ローラ１２が、図１において矢印で示される方向に回転する。

本実施の形態においては、画像形成装置１０の印刷速度は、記録媒体２１としてＡ４サイズの印刷用紙を使用したＡ４用紙縦方向印刷で４０〔ｐｐｍ〕相当とし、外径１６．０〔ｍｍ〕の現像ローラ１１の周速度、及び、外径１５．５〔ｍｍ〕のトナー供給ローラ１２（発泡弾性層６２の厚さ４．２５〔ｍｍ〕）の周速度は、それぞれ０．３〔ｍ／ｓ〕及び０．２〔ｍ／ｓ〕とした。

前記トナー供給ローラ１２の現像ローラ１１に対する食い込み量については、食い込み量が小さすぎると、トナー１７の摩擦帯電性が不十分となり、現像ローラ１１へのトナー供給性が低下してしまう。一方、食い込み量が大きすぎると、トナー１７に対する機械的負荷が増大し、トナー１７の外添剤離脱やトナー１７の粒子同士の静電凝集などにより、トナー１７の帯電特性が不安定になる。

したがって、現像ローラ１１に対するトナー供給ローラ１２の食い込み量は、０．７〜１．３〔ｍｍ〕であることが望ましく、本実施の形態においては、前記食い込み量を１．０〔ｍｍ〕とした。

前記トナー供給ローラ１２の硬度についても、現像ローラ１１に対する食い込み量と同様の理由で、現像ローラ１１に対する接触圧が画像品質に影響する。前記トナー供給ローラ１２のアスカーＦ硬度は、４８〜６３度であることが望ましく、本実施の形態においては、５０〜６０度となるようにした。

前記現像装置２０において、スポンジ状の弾性体である発泡弾性層６２を備えるトナー供給ローラ１２は、外周面及びセル７０内にトナー１７を担持しながら回転し、現像ローラ１１との接触部に到る。なお、トナー供給ローラ１２には、トナー供給ローラ用電源４５により、−３３０〔Ｖ〕の直流電圧が印加される。また、現像ローラ１１には、現像ローラ用電源４４により、−２００〔Ｖ〕の直流電圧が印加される。そして、現像ローラ１１とトナー供給ローラ１２との間に生じた電位差により、負に帯電したトナー１７は、現像ローラ１１に供給される。

該現像ローラ１１の表面に担持されたトナー１７は、現像ブレード用電源４７により−３３０〔Ｖ〕の直流電圧が印加された現像ブレード１５によって、薄層化される。

また、帯電ローラ１４には、帯電ローラ用電源４６により−１０５０〔Ｖ〕の直流電圧が印加される。これにより、感光体ドラム１３の表面が一様に帯電される。

そして、ＬＥＤヘッド２６の露光によりって感光体ドラム１３上に形成された静電潜像に、現像ローラ１１が担持するトナー１７が供給され、前記静電潜像が現像される。

感光体ドラム１３に供給されなかった現像ローラ１１上のトナー１７は、トナー供給ローラ１２の対向部において、トナー供給ローラ１２によって掻き取られる。

次に、本実施の形態における効果を確認するために本発明の発明者が行った印刷試験について説明する。

図８は本発明の実施の形態における連続印刷パターンを示す図、図９は本発明の実施の形態におけるベタパターンの濃度測定位置を示す図、図１０は本発明の実施の形態におけるハーフトーンパターンの印刷における汚れの発生を示す図、図１１は本発明の実施の形態における現像ローラ表面にトナーフィルミングが発生したときのベタパターンを示す図である。

本発明の発明者は、本実施の形態における効果を確認するために、図２に示されるような画像形成装置１０と同様の構成の実機を使用し、前述のように現像装置２０を動作させて、Ａ４用紙縦方向印刷で３００００枚の連続印刷試験を行った。

該連続印刷試験の条件は、次の（ａ）〜（ｄ）の通りである。
（ａ）印刷速度：Ａ４縦方向４０〔ｐｐｍ〕
（ｂ）１日の連続印刷枚数：３０００枚（連続印刷試験を１０日間行い、計３００００枚を印刷した。）
（ｃ）連続印刷時の印刷パターン：図８に示されるように、記録媒体２１の印刷方向、すなわち、現像ローラ１１の周方向に平行な罫（けい）線７１ａ及び７１ｂを配したパターン
（ｄ）試験環境：温度２０〔℃〕、相対湿度５０〔％〕
効果を確認するための指標、及び、効果ありと判定する判定基準は、次の（１）〜（６）の通りである。
（１）指標：３００００枚印刷後のトナー供給ローラ１２の磨耗量
判定基準：トナー供給ローラ１２の外径の減少量０．２〔ｍｍ〕以下
（２）指標：３０００枚印刷開始前の現像ローラ１１上のトナー層電位に対する３０００枚印刷終了後のトナー層電位の上昇量
判定基準：トナー層電位上昇量の１０日間の平均値が１０〔Ｖ〕以下
（３）指標：３０００枚印刷開始前の現像ローラ１１上のトナー付着量に対する３０００枚印刷終了後のトナー付着量の上昇量
判定基準：トナー付着量の上昇量の１０日間の平均値が０．０５〔ｍｇ／ｃｍ²〕以下
（４）指標：３０００枚印刷開始前と印刷終了後とにベタパターンを印刷したときの、用紙先端と用紙後端とのベタ濃度の差
判定基準：（用紙先端ベタ濃度−用紙後端ベタ濃度）の値の１０日間の平均値が０．１０以下
（５）指標：３０００枚印刷開始前と印刷終了後とに、ハーフトーンパターンを印刷したときの「汚れ」の発生の有無
判定基準：ハーフトーンパターンの印刷において「汚れ」が一度も発生しない
（６）指標：３００００枚印刷後の現像ローラ１１上におけるトナーフィルミングの発生の有無
判定基準：ベタパターンの印刷において、現像ローラ１１上にトナーフィルミングの発生が確認されない
ベタ濃度の測定には、Ｘ−Ｒｉｔｅ５２８（エックスライト社製）を使用した。図９に示されるようなベタパターン７２において、用紙先端ベタ濃度は、記録媒体２１の先端の３つの箇所７３における測定値の平均値とし、用紙後端ベタ濃度は、記録媒体２１の後端の３つの箇所７４における測定値の平均値とした。ベタ濃度の差０．１０を（４）の判定基準の閾（しきい）値としたのは、ベタ濃度の差が０．１０以下であれば、トナー供給ローラ１２のトナー供給性に起因する残像が目立たず、現像ローラ１１に対して適切なトナー供給が行われている、と判断することができるからである。

（２）及び（３）の指標は、現像ローラ１１上の図１においてＡで示される点のトナー層、すなわち、現像ブレード１５により層規制されたトナー層について測定される。トナー層電位の上昇量及びトナー付着量の上昇量が判定基準より大きくなると、「汚れ」が発生しやすい状態となる。

ハーフトーンの印刷で発生する汚れとは、図１０に示される汚れ７６に示すようなもので、現像ローラ１１上のトナー層電位の上昇及びトナー付着量の上昇により、感光体ドラム１３上の非露光部にトナー１７が供給されて現像する現象である。図１０に示されるようなハーフトーンパターン７５の場合、感光体ドラム１３上の静電潜像において露光部と非露光部とが規則的に配列されるため、その境界部は、帯電が高くなったトナー１７によって現像されやすくなる。したがって、ハーフトーンパターン７５の印刷で発生する汚れは、白地に発生する地汚れよりも高感度に検出することができる。

現像ローラ１１上におけるトナーフィルミングの発生は、図１１に示されるようなベタパターン７７により確認することができる。

連続印刷時に、罫線７１ａ及び７１ｂを印刷する場合、現像ローラ１１上における罫線７１ａ及び７１ｂに対応する部分では、未現像のトナー１７がほとんど残らないため、トナーフィルミングは発生しないことになる。一方、現像ローラ１１上における罫線７１ａ及び７１ｂ以外に対応する部分では、トナー１７による現像が全く行われないため、トナー供給ローラ１２による未現像のトナー１７の掻き取り性が低いと、トナー１７が滞留し続けることとなり、トナーフィルミングが発生する。

現像ローラ１１の表面にトナーフィルミングが発生しない場合には、図９に示されるように、均一なベタパターン７２を印刷することができる。一方、現像ローラ１１の表面にトナーフィルミングが発生した場合、図１１に示されるように、罫線７１ａ及び７１ｂ以外に対応する部分のベタパターン７７の印刷濃度は、トナーフィルミングに起因する現像ローラ１１の表面の抵抗値上昇に伴う現像効率の低下によって、罫線７１ａ及び７１ｂを印刷していた部分７８ａ及び７８ｂの印刷濃度より薄くなる。

前記印刷試験、すなわち、連続印刷試験においては、連続印刷後のベタパターンの印刷において、罫線７１ａ及び７１ｂを印刷していた部分７８ａ及び７８ｂと罫線７１ａ及び７１ｂ以外に対応する部分のベタパターン７７との濃度差を目視で確認できなかった場合は、トナーフィルミングは発生していないと判定し、前記濃度差を目視で確認できた場合は、トナーフィルミングが発生していると判定した。

また、前記印刷試験、すなわち、連続印刷試験を行って上記（１）〜（６）の判定基準すべてを満たす場合、現像ローラ１１及びトナー供給ローラ１２は、長期に亘る性能安定性に対して効果があるとみなした。

次に、前記印刷試験、すなわち、連続印刷試験において使用した現像ローラ１１について説明する。

図１２は本発明の実施の形態における負荷長さ率ｔ_pを説明する図、図１３は本発明の実施の形態における凹凸の平均間隔Ｓ_mと負荷長さ率ｔ_pとの関係を示す図、図１４は本発明の実施の形態における実施例１〜実施例１１の試験結果を示す表、図１５は本発明の実施の形態における比較例１〜比較例９の試験結果を示す表である。

連続印刷試験において使用した現像ローラ１１の表面粗さは、十点平均粗さＲｚ（ＪＩＳＢ０６０１−１９９４）が４〔μｍ〕程度となるようにした。なお、前記現像ローラ１１の表面組さは、弾性層６７を研磨することにより実現した。該弾性層６７の研磨は、湿式で行い、耐水研磨ペーパ、例えば、耐水性のサンドペーパを用い、これに研磨液を供給しながら、ロールを回転させた状態で当接させて行った。それにより、前記現像ローラ１１の表面は、周方向に微細な縦溝が多数形成されたような形状となる。

また、前記現像ローラ１１の表面粗さの形状を表す指標として、ここでは、負荷長さ率ｔ_p（ＪＩＳＢ０６０１−１９９４）に着目した。

図１２に示されるように、負荷長さ率ｔ_p（Ｃ〔％〕）は、ある切断レベルＣで粗さ曲線を切断したときの、切断部分長さの測定長さＬに対する百分率であり、式（１）で表される。このとき、切断レベルＣは、粗さ曲線の最高山頂が０〔％〕、最深谷底が１００〔％〕となり、切断レベル０〔％〕のときの負荷長さ率ｔ_p（０〔％〕）は０〔％〕、切断レベル１００〔％〕のときの負荷長さ率ｔ_p（１００〔％〕）は１００〔％〕となる。

このように、負荷長さ率ｔ_pは、粗さ曲線の山の幅（谷の幅）と粗さの高さ方向の情報を含んでいるので、表面粗さの範囲規定には有用である。

具体的には、粗さ曲線の山の部分が尖（とが）った形状のときは、切断レベルＣが１０〜３０〔％〕のときの負荷長さ率ｔ_p（１０〔％〕）〜ｔ_p（３０〔％〕）の値は小さくなる傾向がある。また、粗さ曲線の谷の部分の幅が広いときは、切断レベルＣが７０〜９０〔％〕のときの負荷長さ率ｔ_p（７０〔％〕）〜ｔ_p（９０〔％〕）の値は小さくなる傾向がある。そして、切断レベルＣ１〜Ｃ２〔％〕の範囲で、負荷長さ率の変化量ｔ_p（Ｃ２）−ｔ_p（Ｃ１）が大きいと、切断レベルＣ１〜Ｃ２〔％〕の間で、粗さ曲線の傾きが緩やかな部分があることを意味する。

トナー供給ローラ１２による現像ローラ１１上の未現像のトナー１７の掻き取り性と、現像ローラ１１の表面粗さ形状との関係については、粗さ曲線の谷の幅が狭い方が、掻き取り性が低下する傾向にあり、逆に、粗さ曲線の谷の幅が広い方が、掻き取り性が向上する傾向にある。現像ローラ１１上の未現像のトナー１７の掻き取り性が低下すると、現像ローラ１１に当接する部材からの負荷が未現像のトナー１７にかかり続けるため、現像ローラ１１の表面にトナーフィルミングが発生しやすくなる。

一方、現像ローラ１１の粗さ曲線の谷の幅が広い場合は、現像ローラ１１が担持することができるトナー１７の量が少なくなり、トナー１７の１粒子当たりにかかる負荷が大きくなるため、トナーフィルミングが発生しやすくなる傾向がある。

以上のことから、負荷長さ率ｔ_pは、トナー供給ローラ１２による現像ローラ１１上のトナー１７の掻き取り性を適正化させるために把握しておくべき指標である。

また、負荷長さ率ｔ_pとともに、ＪＩＳＢ０６０１−１９９４で規定される凹凸の平均間隔Ｓ_mに着目すると、表面粗さ形状をより正確に把握することができる。

図１３において、プロファイル２は、プロファイル１の横方向の倍率を０．５倍にして、それを２つ連ねたものである。この場合、プロファイル１とプロファイル２の負荷長さ率ｔ_pは、全く同じとなる。それに対して、プロファイル２の凹凸の平均間隔Ｓ_mは、プロファイル１の半分となる。

凹凸の平均間隔Ｓ_mの大きさに応じて、トナー供給ローラ１２によるトナー１７の掻き取り性は異なる。凹凸の平均間隔Ｓ_mが小さくなると、表面粗さ形状の谷の部分が狭くなるので、掻き取り性が低下し、現像ローラ１１表面にトナーフィルミングが発生しやすくなる。一方、凹凸の平均間隔Ｓ_mが大きくなると、表面粗さ形状の山／谷の勾配が緩やかになるので、現像ローラ１１によるトナー１７の搬送量が低下し、印刷濃度の確保が難しくなる。

以上のことから、本実施の形態においては、凹凸の平均間隔Ｓ_mが０．０５〜０．２０〔ｍｍ〕となるようにした。

前記連続印刷試験では、研磨時における研磨ペーパの番手、ローラ回転速度、研磨ペーパのローラに対する押し込み量等を調整して、負荷長さ率ｔ_p、凹凸の平均間隔Ｓ_mを変量させた現像ローラ１１を使用した。

前記連続印刷試験において実験例として使用した現像ローラ１１の周方向の負荷長さ率ｔ_p、凹凸の平均間隔Ｓ_m、十点平均粗さＲｚは、図１４及び１５の表に示すとおりである。ここでは、前記実験例のうちで、ベタパターンの印刷において、現像ローラ１１の表面にトナーフィルミングが発生せずに良好な結果が得られたものを実施例１〜１１とし、その他のものを比較例１〜９とした。

なお、表面粗さの測定は、サーフコーダＳＥＦ３５００（小坂研究所製）を用いて行い、測定方向はローラ周方向、測定器の触針半径は２〔μｍ〕、触針圧は０．７〔ｍＮ〕、触針の送り速さは０．１〔ｍｍ／ｓｅｃ〕、測定長さは４．０〔ｍｍ〕、カットオフ値は０．８〔ｍｍ〕とした。

次に、連続印刷試験において使用したトナー供給ローラ１２について説明する。

図１６は本発明の実施の形態におけるコート層がないトナー供給ローラの表面拡大図、図１７は本発明の実施の形態における表面にコート層を設けたトナー供給ローラの表面拡大図、図１８は本発明の実施の形態における切断レベルと負荷長さ率の関係を示す図である。

まず、実施例１、実施例４及び実施例７について説明する。

発泡弾性層６２を形成するゴム組成物として、負荷反応型発泡導電性シリコーンゴム組成物を使用した。すなわち、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み、導電性付与剤を含まないシリコーン発泡ゴム組成物「ＫＥ−９０４ＦＵ」（信越化学工業社製：商品名）７０質量部と、導電性付与剤「ＫＥ−８７Ｃ４０ＰＵ」（信越化学工業社製：商品名）３０質量部と、付加反応架橋剤「Ｃ−１５３Ａ」（信越化学工業社製：商品名）２質量部と、発泡剤アゾビスー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「Ｒ−１５３Ａ」（信越化学工業社製：商品名）０．５質量部と、有機過酸化物架橋剤「Ｃ−３」（信越化学工業社製：商品名）とを十分に混練して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。

芯金６１をトルエンで洗浄し、プライマーを塗布した。プライマー処理した芯金６１を１５０〔℃〕の温度で焼成処理した後、常温にて冷却し、プライマー層を形成した。次に、プライマー層を形成した芯金６１と調整した付加反応型発泡導電性シリコーンゴム組成物とを押出成形機にて一体分出し、次いで、２６０〔℃〕で１０分間加熱して発泡架橋させた。その後、２００〔℃〕で４時間に亘って発泡架橋後の付加反応型発泡導電性シリコーンゴム組成物を二次過熱し、常温にて放置した。次に、発泡硬化した発泡架橋後の付加反応型発泡導電性シリコーンゴム組成物を、所望の外径になるよう研磨した。

このとき、トナー供給ローラ１２の表面を拡大観察すると、図１６に示されるように、セル開口部６９と、セルとセルとの間にあるいわゆるセル壁（発泡弾性層６２の弾性体そのもの）とを確認することができる。

また、シリコーンコート層６３は、メチルフェニル系シリコーンレジン及び導電性付与剤を含有している。シリコーンコート層６３が、メチルフェニル系シリコーンレジンを含有していると、トナー供給ローラ１２に要求される帯電特性を効果的に発揮することができる。シリコーンコート層６３に含有されるメチルフェニル系シリコーンレジンは、ケイ素原子に結合する有機基としてメチル基及びフェニル基を含有するメチルフェニルシリコーンレジンであればよく、メチル基及びフェニル基が同一のケイ素原子に結合したメチルフェニル系シリコーンレジン等を用いることができる。

本実施例においては、メチルフェニル系シリコーンレジン「ＫＲ−２７１」（信越化学工業社製：商品名）１００質量部と、導電付与剤であるカーボンブラック「ＥＣＰ６００ＪＤ」（ライオン社製：商品名）５質量部と、硬化剤である「ＣＡＴ−ＡＣ」（信越化学工業社製：商品名）１質量部と、希釈剤である「ＫＦ９６」（信越化学工業社製：商品名）５５質量部とを混合して調製したレジン組成物を、発泡弾性層６２の外周面にディッピングで塗布し、１５０〔℃〕で３時間に亘って加熱硬化して、シリコーンコート層６３を形成した。

このとき、トナー供給ローラ１２の表面を拡大観察すると、図１７に示されるように、セル開口部６９と、セル壁の上に塗布されたシリコーンコート層６３ａと、セル開口部６９を埋める形で形成したシリコーンコート層６３ｂとを確認することができる。なお、セル７０の壁の上に塗布されたシリコーンコート層６３ａと、セル開口部６９を埋める形で形成したシリコーンコート層６３ｂとは、連続した一体のシリコーンコート層６３を形成している。つまり、前記シリコーンコート層６３の少なくとも一部は、セル開口部６９に進入している。

実施例１において、試験前のトナー供給ローラ１２の外周面における任意の５箇所の２〔ｍｍ〕×２〔ｍｍ〕＝４〔ｍｍ²〕の領域（図１７を参照）をデジタルマイクロスコープで観察し、前記領域内に存在する各セル開口部６９の面積を測定した。セル開口部６９の占有面積割合は、５箇所の平均値で３５〔％〕であった。また、トナー供給ローラ１２のアスカーＦ硬度は、５８度であった。

次に、実施例２、実施例５及び実施例８について説明する。

シリコーンコート層６３の組成物である希釈剤の量を８０質量部にした以外は、実施例１と同様の組成とした。セル開口部６９の占有面積割合は、５箇所の平均値で５８〔％〕であった。また、トナー供給ローラ１２のアスカーＦ硬度は５５度であった。

次に、実施例３、実施例６及び実施例９について説明する。

シリコーンコート層６３の組成物である希釈剤の量を１５０質量部にした以外は、実施例１と同様の組成とした。セル開口部６９の占有面積割合は、５箇所の平均値で８５〔％〕であった。また、トナー供給ローラ１２のアスカーＦ硬度は５３度であった。

次に、実施例１０、実施例１１、比較例５、比較例６及び比較例７について説明する。

シリコーンコート層６３の組成物である希釈剤の量を７５質量部にした以外は、実施例１と同様の組成とした。セル開口部６９の占有面積割合は、５箇所の平均値で５６〔％〕であった。また、トナー供給ローラ１２のアスカーＦ硬度は５６度であった。

次に、比較例１及び比較例３について説明する。

シリコーンコート層６３の組成物である希釈剤の量を５０質量部にした以外は、実施例１と同様の組成とした。セル開口部６９の占有面積割合は、５箇所の平均値で３０〔％〕であった。また、トナー供給ローラ１２のアスカーＦ硬度は５９度であった。

次に、比較例２及び比較例４について説明する。

シリコーンコート層６３の組成物である希釈剤の量を１７０質量部にした以外は、実施例１と同様の組成とした。セル開口部６９の占有面積割合は、５箇所の平均値で８８〔％〕であった。また、トナー供給ローラ１２のアスカーＦ硬度は５３度であった。

次に、比較例８について説明する。

シリコーンコート層６３を設けない以外は、実施例１と同様の組成とした。セル開口部６９の占有面積割合は、５箇所の平均値で８９〔％〕であった。また、トナー供給ローラ１２のアスカーＦ硬度は５４度であった。

次に、比較例９について説明する。

発泡弾性層６２の組成物である発泡剤の添加量を減量した以外は、比較例８と同様の組成とした。セル開口部６９の占有面積割合は、５箇所の平均値で７７〔％〕であった。また、トナー供給ローラ１２のアスカーＦ硬度は６０度であった。

以上のトナー供給ローラ１２を使用して、前記連続印刷試験を行った結果が図１４及び１５の表に示されている。これらの表においては、前記判定基準をすべて満たし、現像ローラ１１へのトナー１７の供給量、及び、現像ローラ１１に供給されるトナー１７の帯電特性が、連続印刷の前後で大きく変化せず、かつ、現像ローラ１１の表面のトナーフィルミングの発生を抑制する効果があったものを「○」、一つでも基準を満たさず効果として不十分だったものを「×」と記した。

図１４及び１５の表に示される結果より、現像ローラ１１へのトナー１７の供給量、及び、現像ローラ１１に供給されるトナー１７の帯電特性が、連続印刷の前後で大きく変化せず、かつ、現像ローラ１１の表面にトナーフィルミングが発生しなかった実施例１〜実施例１１は、以下の〈１〉〜〈４〉の条件を満たすことが分かった。
〈１〉トナー供給ローラ１２にシリコーンコート層６３が設けられている。
〈２〉トナー供給ローラ１２の表面におけるセル開口部６９の占有面積割合が３５〜８５〔％〕である。
〈３〉現像ローラ１１の表面粗さの負荷長さ率ｔ_p（４０〔％〕）が８〜２０〔％〕であり、負荷長さ率ｔ_p（６０〔％〕）が３０〜５０〔％〕である。
〈４〉現像ローラ１の表面粗さの凹凸の平均間隔Ｓ_mが０．０５〜０．２０〔ｍｍ〕である。

トナー供給ローラ１２にシリコーンコート層６３を設けなかった比較例８及び比較例９では、シリコーンコート層６３を設けた他の実施例及び比較例に比べ、トナー供給ローラ１２の磨耗量が大きくなった。また、トナー層電位及びトナー付着量の上昇量が大きく、ハーフトーンパターン７５の印刷において、汚れが発生した。

比較例１及び比較例３では、トナー供給ローラ１２のセル開口部６９の占有面積割合が３０〔％〕と小さかった分、現像ローラ１１に接触するトナー供給ローラ１２の面積が大きくなる。それにより、トナー供給ローラ１２との対向部において、現像ローラ１１上のトナー１７にかかる機械的負荷が大きくなり、トナーフィルミングが発生した。また、トナー供給ローラ１２が担持することができるトナー１７の量が減り、ベタパターン７２の印刷において用紙先端ベタ濃度と用紙後端ベタ濃度との濃度差が大きくなった。

比較例２及び比較例４では、シリコーンコート層６３の層厚が薄かったことから、耐磨耗性に対する効果が不十分であった。

比較例５、比較例６及び比較例７では、現像ローラ１１の表面にトナーフィルミングが発生した。

図１８は、実施例２、実施例５、実施例８、比較例５、比較例６及び比較例７での現像ローラ１１の切断レベルＣに対する負荷長さ率ｔ_pをグラフ化したものである。

実施例２、実施例５、実施例８、比較例５、比較例６及び比較例７でのトナー供給ローラ１２のセル開口部６９の占有面積割合及びアスカーＦ硬度は、ほぼ同等である。

現像ローラ１１の表面にトナーフィルミングが発生した比較例５、比較例６及び比較例７に対して、トナーフィルミングが発生しなかった実施例２、実施例５及び実施例８での負荷長さ率ｔ_pの値は、ある領域（数値範囲）に分布が集中している。具体的には、負荷長さ率ｔ_p（４０〔％〕）が８〜２０〔％〕、負荷長さ率ｔ_p（６０〔％〕）が３０〜５０〔％〕である場合に、トナーフィルミングの抑制に対して効果が見て取れる。これは、現像ローラ１１の表面粗さ形状を適正化することによって、トナー供給ローラ１２によるトナー１７の掻き取り性が向上したことを意味している。

また、負荷長さ率ｔ_p（４０〔％〕）が８〜２０〔％〕、負荷長さ率ｔ_p（６０〔％〕）が３０〜５０〔％〕という条件を満たし、かつ、凹凸の平均間隔Ｓ_mが０．０５〔ｍｍ〕である実施例１０、及び、凹凸の平均間隔Ｓ_mが０．２０〔ｍｍ〕である実施例１１においても、効果が確認されたことから、凹凸の平均間隔Ｓ_mが０．０５〜０．２０〔ｍｍ〕であれば、効果が得られることも分かった。

トナー供給ローラ１２にシリコーンコート層６３を設けることにより、連続印刷の前後で、現像ローラ１１上のトナー層電位とトナー１７の付着量の変化を抑制することができたが、それにより、印刷濃度と現像ローラ１１上のトナーの付着量を最適化するための制御が容易になる、という効果も得られる。

例えば、比較例１〜９のように、用紙先端ベタ濃度と用紙後端ベタ濃度との濃度差が大きい場合であっても、現像ローラ１１に印加する電圧とトナー供給ローラ１２に印加する電圧との差を大きくして、現像ローラ１１へのトナー１７の供給量を増やしつつ、現像ローラ１１に印加する電圧を下げて現像効率を低下させることにより、一時的に用紙先端ベタ濃度と用紙後端ベタ濃度との濃度差を小さくすることは、制御上可能ではある。

しかしながら、現像ローラ１１上のトナー１７の付着量が多い状態で、現像効率を低くすると、現像ローラ１１上の未現像のトナー１７量が増えることになる。そして、このような状態で使用し続けると、汚れや、現像ローラ１１のトナーフィルミングが発生しやすくなる。

それに対して、実施例１〜１１のようなトナー供給ローラ１２を用いれば、現像ローラ１１上のトナー１７の付着量が安定し、かつ、用紙先端ベタ濃度と用紙後端ベタ濃度との濃度差も小さいことから、現像ローラ１１とトナー供給ローラ１２とに印加する電圧の調整幅を広げずに済み、また、調整頻度も少なくて済む。

なお、試験前におけるシリコーンコート層６３の層厚は、断面の拡大観察の結果、実施例３において、約１５〔μｍ〕であった。それに対し、試験後のトナー供給ローラ１２の外径の減少量は、０．１４〔ｍｍ〕であった。つまり、トナー供給ローラ１２の弾性体部の肉厚が７０〔μｍ〕磨耗したことになる。したがって、試験前に外周面に存在していたシリコーンコート層６３は、試験後には、磨耗により消失したことになる。しかしながら、磨耗していくうちに、セル７０の内部に進入していたシリコーンコート層６３、すなわち、セル開口部６９を埋める形で形成したシリコーンコート層６３ｂが、トナー供給ローラ１２の外周面に出現することによって、磨耗の促進を抑制しつつ、トナー１７の供給の安定性を維持することができていた。

このように、本実施の形態においては、静電潜像担持体としての感光体ドラム１３上に、現像剤であるトナー１７を供給するための現像剤担持体としての現像ローラ１１と、該現像ローラ１１へのトナー１７の供給を行うトナー供給ローラ１２とを有する現像装置２０において、前記トナー供給ローラ１２は、発泡弾性層６２と、該発泡弾性層６２の外周面を覆うシリコーンコート層６３とを有し、前記発泡弾性層６２の外周面における前記セル開口部６９の占有面積割合が３５〜８５〔％〕であり、前記現像ローラ１１の表面の周方向の粗さが以下の条件（Ａ）〜（Ｃ）を満足する。
（Ａ）凹凸の平均間隔Ｓ_m＝０．０５０〜０．２００〔ｍｍ〕
（Ｂ）負荷長さ率ｔ_p（４０〔％〕）：８〜２０〔％〕
（Ｃ）負荷長さ率ｔ_p（６０〔％〕）：３０〜５０〔％〕
これにより、トナー供給ローラ１２の耐磨耗性を向上させつつ、長期に亘る画像品質の安定性をも向上させることができる。

より好ましくは、前記発泡弾性層６２はシリコーンゴムから成る。また、前記シリコーンコート層６３はメチルフェニル系シリコーンレジン及び導電剤を含有する。さらに、シリコーンコート層６３の少なくとも一部は、セル開口部６９に進入している。さらに、トナー供給ローラ１２は、アスカーＦ硬度が５３〜５８度である。

なお、本発明は前記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。

本発明は、現像装置及び画像形成装置に利用することができる。

１０画像形成装置
１１現像ローラ
１２トナー供給ローラ
１３感光体ドラム
１７トナー
２０現像装置
６２発泡弾性層
６３、６３ａ、６３ｂシリコーンコート層
６９セル開口部
７０セル

Claims

静電潜像担持体上の潜像を現像する現像剤担持体と、
該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装置であって、
前記現像剤供給部材は、複数のセルを含む発泡弾性層と、該発泡弾性層の外周面を覆うシリコーンコート層とを有し、
前記発泡弾性層の外周面における前記セルの開口部の占有面積割合が３５〜８５〔％〕であり、前記現像剤担持体の表面の周方向の粗さが以下の条件を満足することを特徴とする現像装置。
凹凸の平均間隔Ｓ_m＝０．０５０〜０．２００〔ｍｍ〕
負荷長さ率ｔ_p（４０〔％〕）：８〜２０〔％〕
負荷長さ率ｔ_p（６０〔％〕）：３０〜５０〔％〕
前記発泡弾性層は、シリコーンゴムを含む請求項１に記載の現像装置。
前記シリコーンコート層は、メチルフェニル系シリコーンレジン及び導電剤を含む請求項１又は２に記載の現像装置。
前記シリコーンコート層の少なくとも一部は、前記セルの開口部に進入している請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置。
前記現像剤供給部材は、アスカーＦ硬度が５３〜５８度である請求項１〜４のいれずか１項に記載の現像装置。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像装置を備える画像形成装置。