(57)【要約】【課題】酸化チタンを含有する現像剤を用いた場合でも、長期間使用後の印刷画像の濃度低下を抑制することができる現像装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】現像装置１０は、現像剤担持体としての現像ローラ２と、現像剤供給部材としての供給ローラ３と、現像剤層形成部材としての現像ブレード５とを有する。現像ローラ２は、弾性層２２と、弾性層２２を覆う表面層２３とを有する。供給ローラ３は、現像ローラ２に現像剤を供給する。現像ブレード５は、現像ローラ２の表面に現像剤層を形成する。現像剤は、酸化チタンを含有する。また、現像ローラ２の表面の動摩擦係数μは、０．６≦μ≦１．２の範囲にある。【選択図】図１
2015141320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性層と、前記弾性層を覆う表面層とを有する現像剤担持体と、
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、
前記現像剤担持体の表面に現像剤層を形成する現像剤層形成部材と
を備え、
前記現像剤が酸化チタンを含有し、
前記現像剤担持体の表面の動摩擦係数μが、
０．６≦μ≦１．２
の範囲にあることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
弾性層と、前記弾性層を覆う表面層とを有する現像剤担持体と、
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、
前記現像剤担持体の表面に現像剤層を形成する現像剤層形成部材と
を備え、
前記現像剤が酸化チタンを含有し、
前記現像剤担持体の表面の動摩擦係数μおよび１０点平均粗さＲｚが、
μ≦５．７−０．６Ｒｚ
を満足することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
弾性層と、前記弾性層を覆う表面層とを有する現像剤担持体と、
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、
前記現像剤担持体の表面に現像剤層を形成する現像剤層形成部材と
を備え、
前記現像剤が酸化チタンを含有し、
前記現像剤担持体の表面の動摩擦係数μおよび１０点平均粗さＲｚが、
μ≦−１．８＋０．６Ｒｚ
を満足することを特徴とする現像装置。
【請求項４】
弾性層と、前記弾性層を覆う表面層とを有する現像剤担持体と、
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、
前記現像剤担持体の表面に現像剤層を形成する現像剤層形成部材と
を備え、
前記現像剤が酸化チタンを含有し、
前記現像剤担持体の表面の動摩擦係数μおよび１０点平均粗さＲｚが、
μ≧２．１−０．３Ｒｚ  
を満足することを特徴とする現像装置。
【請求項５】
弾性層と、前記弾性層を覆う表面層とを有する現像剤担持体と、
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、
前記現像剤担持体の表面に現像剤層を形成する現像剤層形成部材と
を備え、
前記現像剤が酸化チタンを含有し、
前記現像剤担持体の表面の動摩擦係数μおよび１０点平均粗さＲｚが、
μ≧３．３−０．６Ｒｚ、および
μ≧−１．２＋０．６Ｒｚ
を満足することを特徴とする現像装置。
【請求項６】
弾性層と、前記弾性層を覆う表面層とを有する現像剤担持体と、
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、
前記現像剤担持体の表面に現像剤層を形成する現像剤層形成部材と
を備え、
前記現像剤が酸化チタンを含有し、
前記現像剤担持体の表面の動摩擦係数μおよび１０点平均粗さＲｚが、
２．１０−０．３０Ｒｚ≦μ≦−１．８０＋０．６０Ｒｚ（４．３３＜Ｒｚ＜６．００）、
０．３０＜μ≦−１．８０＋０．６０Ｒｚ（６．００≦Ｒｚ≦６．２５）、および
０．３０≦μ≦５．７０−０．６０Ｒｚ（６．２５＜Ｒｚ≦９．００）
を満足することを特徴とする現像装置。
【請求項７】
前記現像剤担持体の前記表面層は、前記弾性層を処理液にディッピングすることによって形成されることを特徴とする請求項１から６までの何れか１項に記載の現像装置。
【請求項８】
前記処理液は、ウレタン溶液またはイソシアネート溶液であることを特徴とする請求項７に記載の現像装置。
【請求項９】
前記処理液に、シリコン系添加剤若しくはフッ素系添加剤、またはカーボンブラックを添加することを特徴とする請求項７または８に記載の現像装置。
【請求項１０】
前記シリコン系添加剤若しくはフッ素系添加剤、またはカーボンブラックの添加量および前記現像剤担持体の表面の研磨条件によって、前記現像剤担持体の動摩擦係数μおよび１０点平均粗さＲｚを調整することを特徴とする請求項９に記載の現像装置。
【請求項１１】
前記現像剤は、乳化重合法によって生成されることを特徴とする請求項１から１０までの何れか１項に記載の現像装置。
【請求項１２】
前記現像剤は、現像剤母粒子１００重量％に対して、酸化チタンを０．２〜０．５重量％含有することを特徴とする請求項１から１１までの何れか１項に記載の現像装置。
【請求項１３】
前記現像剤担持体は、シャフトの表面に前記弾性層が設けられ、前記弾性層を覆うように前記表面層が設けられた現像ローラであることを特徴とする請求項１から１２までの何れか１項に記載の現像装置。
【請求項１４】
前記現像剤供給部材は、発泡材料で形成された弾性層を有する供給ローラであることを特徴とする請求項１から１３までの何れか１項に記載の現像装置。
【請求項１５】
前記現像剤層形成部材は、屈曲部を有するブレードであって、
前記ブレードの前記屈曲部が前記現像剤担持体に押し当てられていることを特徴とする請求項１から１４までの何れか１項に記載の現像装置。
【請求項１６】
請求項１から１５までの何れか１項に記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、現像剤担持体を備えた現像装置、および、現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、画像形成装置に用いられる現像装置は、感光体ドラムの表面に形成された静電潜像をトナー（現像剤）により現像する現像ローラ（現像剤担持体）と、現像ローラにトナーを供給する供給ローラと、現像ローラの表面にトナーの薄層を形成する現像ブレード等を備えている。
【０００３】
現像ローラは、導電性を有するシャフトと、シャフトの外周面に設けられた弾性層とを有している。弾性層は、ウレタンゴム、ＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）またはシリコーンゴム等のゴム材料で構成され、電子導電剤（例えばカーボン、導電性フイラー等）またはイオン導電剤が分散されている。
【０００４】
弾性層の表面は、トナーの帯電性を向上し、且つ感光体ドラムとの化学反応（それに伴う感光体ドラムの汚染）を防止するため、帯電性付与剤または表面改質剤によって処理され、これにより表面層が形成されている。
【０００５】
現像ローラは感光体ドラム等に圧接されるため、現像ローラの弾性層は、長期間圧力を受けてもニップ痕が生じない材料（すなわち圧縮永久歪みの小さい材料）で形成される。このような材料としては、例えば、イオン導電性の高いウレタンゴムがある。上記の表面層は、ウレタンゴムで形成された弾性層を、ウレタン溶液で表面処理することによって形成される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１５２０２４号公報（段落００１６参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のように構成された現像ローラを用いると、酸化チタンを含有するトナーを用いた場合に、時間の経過と共に、現像ローラ表面のトナー付着量が減少し、印刷画像（トナー像）の濃度が低下し、カスレが発生するという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、酸化チタンを含有するトナーを用いた場合にも、長期間使用後の印刷画像の濃度低下とカスレの発生を抑制することができる現像装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明による現像装置は、弾性層と、弾性層を覆う表面層とを有する現像剤担持体と、現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、現像剤担持体の表面に現像剤層を形成する現像剤層形成部材とを備え、現像剤が酸化チタンを含有し、現像剤担持体の表面の動摩擦係数μが、０．６≦μ≦１．２の範囲にあることを特徴とする。
【００１０】
本発明による現像装置は、また、弾性層と、弾性層を覆う表面層とを有する現像剤担持体と、現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、現像剤担持体の表面に現像剤層を形成する現像剤層形成部材とを備え、現像剤が酸化チタンを含有し、現像剤担持体の表面の動摩擦係数μおよび１０点平均粗さＲｚが、μ≦５．７−０．６Ｒｚを満足することを特徴とする。
【００１１】
本発明による現像装置は、また、弾性層と、弾性層を覆う表面層とを有する現像剤担持体と、現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、現像剤担持体の表面に現像剤層を形成する現像剤層形成部材とを備え、現像剤が酸化チタンを含有し、現像剤担持体の表面の動摩擦係数μおよび１０点平均粗さＲｚが、μ≦−１．８＋０．６Ｒｚを満足することを特徴とする。
【００１２】
本発明による現像装置は、また、弾性層と、弾性層を覆う表面層とを有する現像剤担持体と、現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、現像剤担持体の表面に現像剤層を形成する現像剤層形成部材とを備え、現像剤が酸化チタンを含有し、現像剤担持体の表面の動摩擦係数μおよび１０点平均粗さＲｚが、μ≧２．１−０．３Ｒｚを満足することを特徴とする。
【００１３】
本発明による現像装置は、また、弾性層と、弾性層を覆う表面層とを有する現像剤担持体と、現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、現像剤担持体の表面に現像剤層を形成する現像剤層形成部材とを備え、現像剤が酸化チタンを含有し、現像剤担持体の表面の動摩擦係数μおよび１０点平均粗さＲｚが、μ≧３．３−０．６Ｒｚ、およびμ≧−１．２＋０．６Ｒｚを満足することを特徴とする。
【００１４】
本発明による現像装置は、また、弾性層と、弾性層を覆う表面層とを有する現像剤担持体と、現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、現像剤担持体の表面に現像剤層を形成する現像剤層形成部材とを備え、現像剤が酸化チタンを含有し、現像剤担持体の表面の動摩擦係数μおよび１０点平均粗さＲｚが、２．１０−０．３０Ｒｚ≦μ≦−１．８０＋０．６０Ｒｚ（４．３３＜Ｒｚ＜６．００）、０．３０＜μ≦−１．８０＋０．６０Ｒｚ（６．００≦Ｒｚ≦６．２５）、および０．３０≦μ≦５．７０−０．６０Ｒｚ（６．２５＜Ｒｚ≦９．００）を満足することを特徴とする。
【００１５】
本発明による画像形成装置は、上記の現像装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、酸化チタンを含有する現像剤を用いた場合にも、長期間使用後の印刷画像の濃度低下およびカスレの発生を抑制することができる
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態における現像ローラの構成を示す断面図である。
【図３】第１の実施の形態における供給ローラの構成を示す断面図である。
【図４】第１の実施の形態における供給ローラの構成を示す正面図である。
【図５】第１の実施の形態における現像ブレードと現像ローラとの当接部を示す図である。
【図６】第１の実施の形態における画像形成装置の制御系を示すブロック図である。
【図７】現像ローラの表面層の形成工程を説明するための図である。
【図８】現像ローラの動摩擦係数の測定方法を示す図である。
【図９】現像ローラの全体抵抗の測定方法を示す正面図（Ａ）および側面図である（Ｂ）。
【図１０】実験に用いた印刷パターンを示す図である。
【図１１】現像ローラの表面のトナー付着量の測定方法を示す図である。
【図１２】実施の形態１における現像ローラの動摩擦係数に対する、トナー付着量の低下率、印刷濃度の低下率、カスレおよびかぶりの評価結果を示す図である。
【図１３】トナー付着量の低下をグラフに表した図である。
【図１４】現像ローラの表面のフィルミングを観察するため前処理を示す図である。
【図１５】レーザ顕微鏡で観察したフィルミングの状態を示す図である。
【図１６】印刷画像の濃度低下率の評価に用いた印刷パターンを示す図である。
【図１７】図１６の印刷パターンにおける濃度測定位置を説明するための図である。
【図１８】印刷画像におけるカスレの発生を示す図である。
【図１９】感光体ドラムの表面におけるかぶりトナーの採取位置を示す図である。
【図２０】かぶりの測定方法を示す図である。
【図２１】実施の形態２における現像ローラの１０点平均粗さに対する、トナー付着量の低下率、印刷濃度の低下率、カスレ、かぶりおよび汚れの評価結果を示す図である。
【図２２】トナー付着量の低下をグラフに表した図である。
【図２３】汚れの評価に用いたハーフトーン画像を示す図である。
【図２４】図２３のハーフトーン画像に汚れが発生した状態を示す図である。
【図２５】現像ローラの動摩擦係数および１０点平均粗さに対する、汚れの評価結果を示す図である。
【図２６】現像ローラの動摩擦係数および１０点平均粗さに対する、印刷画像の濃度低下の評価結果を示す図である。
【図２７】現像ローラの動摩擦係数および１０点平均粗さに対する、かぶりの評価結果を示す図である。
【図２８】現像ローラの動摩擦係数および１０点平均粗さに対する、カスレの評価結果を示す図である。
【図２９】現像ローラの動摩擦係数および１０点平均粗さの最適範囲を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
第１の実施の形態．
＜画像形成装置の構成＞
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１００の基本構成を示す断面図である。画像形成装置１００は、電子写真法を用いて画像を形成するものである。なお、ここでは、単色画像を形成するモノクロプリンタについて説明するが、カラー画像を形成するカラープリンタであってもよい。
【００１９】
画像形成装置１００は、媒体収容ユニット１３と、媒体搬送ユニット１４と、現像装置（画像形成ユニットまたはイメージドラムユニットとも称する）１０と、定着ユニット１５と、媒体排出ユニット１６とを備えている。
【００２０】
媒体収容ユニット１３は、用紙Ｐ（媒体）を積載して収容する媒体カセット１３ａと、媒体カセット１３ａから用紙Ｐを一枚ずつ搬送路１８ａに送り出す給紙ローラ１３ｂとを有している。
【００２１】
媒体搬送ユニット１４は、媒体収容ユニット１３から送り出された用紙Ｐを案内するガイド１４ａと、ガイド１４ａに沿って搬送されてきた用紙Ｐを、搬送路１８ｂに沿って搬送し、現像装置１０に送り込む搬送ローラ１４ｂとを有している。
【００２２】
現像装置１０は、潜像担持体としての感光体ドラム１と、帯電部材としての帯電ローラ４と、現像剤担持体としての現像ローラ２と、現像剤供給部材としての供給ローラ３と、現像剤層形成部材（または現像剤規制部材）としての現像ブレード５と、クリーニング部材としてのクリーニングブレード６と、廃トナー搬送部７と、現像剤収容部としてのトナーカートリッジ８と、シール部材９とを備えている。
【００２３】
感光体ドラム１は、導電性の円筒部材と、円筒部材の表面（外周面）に設けられた感光層とを有している。円筒部材は、例えば、アルミニウムで構成され、厚さは０．７５ｍｍ、外径は３０ｍｍである。感光層は、例えば、膜厚０．５μｍの電荷発生層と、膜厚１８μｍの電荷輸送層とを積層したものである。
【００２４】
電荷発生層に用いられる電荷発生物質としては、例えば、セレンおよびその合金、セレン化ヒ素化合物、硫化カドミニウム、酸化亜鉛等の無機光導電物質、フタロシアニン、アゾ色素、キナクリドン、多環キノン、ピリリウム塩、チアピリリウム塩、インジゴ、チオインジゴ、アントアントロン、ピラントロン、シアニン等の各種有機顔料、染料が望ましい。
【００２５】
電荷輸送層に用いられる電荷輸送物質としては、例えば、カルバゾール、インドール、イミダゾール、オキサゾール、ピラゾール、オキサジアゾール、ピラゾリン、チアジアゾールなどの複素環化合物、アニリン誘導体、ヒドラゾン化合物、芳香族アミン誘導体もしくはスチルベン誘導体、またはこれらの化合物からなる基を主鎖または側鎖に有する重合体などの電子供与性物質が望ましい。
【００２６】
帯電ローラ４は、感光体ドラム１の表面に当接するように設けられ、感光体ドラム１に追従して回転する。帯電ローラ４は、例えばＳＵＳ（ステンレス鋼）などの導電性のシャフトと、シャフトの表面に設けられた導電性の弾性体（例えばエピクロルヒドリン）とを有している。帯電ローラ４は、後述する帯電ローラ用電源４６により帯電電圧が印加され、感光体ドラム１の表面を一様に帯電する。  
【００２７】
現像ローラ２は、感光体ドラム１の表面に当接するように設けられ、感光体ドラム１の回転方向と反対方向に（すなわち、感光体ドラム１との当接部における表面の移動方向が同方向となるように）回転する。現像ローラ２は、その表面にトナー（現像剤）を保持し、感光体ドラム１の表面にトナーを付着させて、静電潜像を現像する。
【００２８】
図２は、現像ローラ２を軸方向に直交する断面で切断して示す断面図である。現像ローラ２は、導電性のシャフト（芯金）２１と、シャフト２１の表面に設けられた弾性層２２と、弾性層２２を覆う表面層２３とを有している。
【００２９】
シャフト２１は、ＳＵＳ等の金属で構成される。弾性層２２は、ポリエーテル系ウレタン樹脂で構成されており、電子導電剤であるカーボンブラック、および炭酸カルシウムやシリカ等といった絶縁性無機微粒子が添加されている。表面層２３は、後述するように、弾性層２２の表面をウレタン溶液またはイソシアネート溶液により処理して形成する。
【００３０】
供給ローラ３は、現像ローラ２の表面に当接するように設けられ、現像ローラ２の回転方向と同方向（すなわち、現像ローラ２との当接部における表面の移動方向が反対方向となるように）回転する。供給ローラ３は、その表面にトナー（現像剤）を保持し、現像ローラ２の表面に供給する。
【００３１】
図３は、供給ローラ３を軸方向に直交する断面で切断した断面図である。図４は、供給ローラ３の正面図である。図３に示すように、供給ローラ３は、導電性のシャフト（芯金）３１と、シャフト３１の表面に設けられた弾性層３２とを有している。シャフト３１は、ＳＵＭ（快削鋼）に無電解ニッケルメッキ処理を施したものである。弾性層３２は、導電性シリコーンゴムからなる発泡体層である。
【００３２】
図４に示すように、供給ローラ３の弾性層３２は、軸方向中央部の外径が両端の外径よりも大きいクラウン形状を有している。供給ローラ３の弾性層３２の軸方向中央部での外径Ｄ１に対する軸方向両端部での外径Ｄ２の比（Ｄ２／Ｄ１：クラウン比）は、０．９４３〜０．９８７が望ましい。例えば、供給ローラ３の弾性層３２の軸方向中央部での外径Ｄ１を１５．７ｍｍとした場合、軸方向両端部での外径Ｄ２は１４．８〜１５．５ｍｍであることが望ましい。
【００３３】
弾性層３２を構成する発泡体の平均セル径（気孔径）は、例えば２００μｍ〜５００μｍが望ましい。発泡体のセル径は、例えば、発泡剤の量や種類、加硫時間や温度を調整することによって制御することができる。例えば、セル径を大きくする場合には、発泡剤の量を増加させる、加硫時間を長くする、加硫温度を高くする等の方法がある。発砲体の密度は、平均セル径および発泡倍率によって定まる。発泡剤としては、重炭酸ナトリウム等の無機発泡剤、アゾジカルボンアミド等の有機発泡剤が一般的である。また、発泡剤には、半導電性を付与するためにカーボンブラックを添加する。
【００３４】
供給ローラ３を形成する際には、有機溶剤等で洗浄して油分を除去したシャフト３１と導電性シリコーンゴム発泡体とを押し出し成形機にて一体化し、その後、赤外線オーブン等に通して発泡体を発泡させ、硬化させる。次いで、約１８０〜２２５℃で約５〜１０時間の２次加硫処理を行う。その後、研磨機で表面を研磨することにより、所望のクラウン形状を得る。
【００３５】
図５は、現像ブレード５と現像ローラ２との当接部を拡大して示す模式図である。図５では、便宜上、現像ローラ２の表面を平面状に示している。現像ブレード５は、現像ローラ２の軸方向に長い板状部材であり、現像ローラ２の表面に当接するように設けられている。現像ブレード５は、Ｌ字状に屈曲された形状を有しており、その屈曲部分５ａが現像ローラ２の表面に当接している。
【００３６】
現像ブレード５は、例えば、厚さ０．０８ｍｍのＳＵＳで構成されており、屈曲部分５ａの曲率半径Ｒは、約０．２７５ｍｍである。現像ブレード５は、現像ローラ２の軸方向において、単位長さ当たり２０ｇｆ／ｃｍの線圧で現像ローラ２に押圧されている。この線圧により、現像ローラ２の表面のトナーの厚さを規制して、トナー薄層（現像剤層）を形成する。
【００３７】
図１に戻り、現像ローラ２と供給ローラ３と現像ブレード５とに囲まれた領域は、トナーを保持するトナーホッパ（現像剤ホッパ）となる。
【００３８】
クリーニングブレード６は、感光体ドラム１の軸方向に長い板状部材であり、感光体ドラム１の表面に当接するように設けられている。クリーニングブレード６は、感光体ドラム１の表面に残った転写残トナーを掻き取って除去する。
【００３９】
廃トナー搬送部７は、クリーニングブレード６の下側に設けられたスペースである。廃トナー搬送部７には、クリーニングブレード６で掻き取られたトナー（廃トナー）が落下する。廃トナー搬送部７には、搬送機構（搬送スクリュー等）が設けられており、廃トナーを回収容器まで搬送する。
【００４０】
シール部材９は、フィルム状の部材であり、現像ローラ２の表面に当接するように設けられている。シール部材９は、現像装置１０内において、現像ローラ２の供給ローラ３側（トナーホッパ側）に存在するトナーが、感光体ドラム１側に漏れるのを防止している。
【００４１】
トナーカートリッジ８は、現像装置１０に対して着脱可能に取り付けられており、未使用トナーを収容している。トナーカートリッジ８は、トナー供給口８ａを介して、上述したトナーホッパにトナーを補給する。
【００４２】
感光体ドラム１の上側には、露光装置としてのＬＥＤヘッド１１が対向配置されている。ＬＥＤヘッド１１は、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を感光体ドラム１の軸方向に配列したレンズアレイと、各ＬＥＤ素子から出射された光を感光体ドラム１の表面に集光するレンズ群とを備えている。ＬＥＤヘッド１１は、イメージデータに応じて感光体ドラム１の表面に光を照射し、感光体ドラム１の表面に静電潜像を形成する。
【００４３】
感光体ドラム１の下側には、転写部材としての転写ローラ１２が対向配置されている。転写ローラ１２は、感光体ドラム１との間でニップ部を形成するように配置されている。転写ローラ１２と感光体ドラム１とのニップ部には、媒体搬送ユニット１４によって搬送された用紙Ｐが送り込まれる。転写ローラ１２は、用紙Ｐがニップ部を通過する際に、感光体ドラム１の表面に形成されたトナー像（現像剤像）を用紙Ｐに転写する。
【００４４】
定着ユニット１５は、用紙Ｐの搬送方向において現像装置１０の下流側に配置されている。定着ユニット１５は、ヒートローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂとを有している。ヒートローラ１５ａは、ヒータを内蔵しており、加圧ローラ１５ｂはヒートローラ１５ａに押圧されている。ヒートローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂとの間で、トナー像が転写された用紙Ｐを加熱および加圧し、トナー像を用紙Ｐに定着する。
【００４５】
媒体排出ユニット１６は、定着ユニット１５でトナー像が定着された用紙Ｐを、搬送路１８ｃに沿って案内するガイド１６ａと、用紙Ｐを排出口１７から排出する排出ローラ１６ｂとを有している。また、画像形成装置１００の上部には、排出ローラ１６ｂによって排出口１７から排出された用紙Ｐを載置するスタッカ部１９が設けられている。
【００４６】
画像形成装置１００で用いるトナーは、乳化重合法によって製造され、外添剤として酸化チタンを含有するトナーである。ここでは、スチレンアクリル共重合樹脂と着色剤とワックス（パラフィンワックス）とを混合して凝集させることによりトナー母粒子（ベーストナー）を形成し、このトナー母粒子に、外添剤であるシリカ微粉末および酸化チタン微粉末を混合したものを用いる。酸化チタンの量は、トナー母粒子１００重量％に対して０．２〜０．５重量％である。ここでは、トナーの円形度は０．９６であり、平均粒径は約７．５μｍである。
【００４７】
＜画像形成装置の制御系＞
図６は、画像形成装置１００の制御系を示すブロック図である。画像形成装置１００は、制御部４０と、Ｉ／Ｆ（インタフェース）制御部４１と、受信メモリ４２と、画像データ編集メモリ４３と、操作部４４と、センサ群４５と、帯電ローラ用電源４６と、現像ローラ用電源４７と、供給ローラ用電源４８と、現像ブレード用電源４９と、転写ローラ用電源５０と、ヘッド制御部５１と、定着制御部５２と、ドラム駆動制御部５３、定着駆動制御部５４と、搬送制御部５５と、ドラム駆動モータ５６と、定着モータ５７と、搬送モータ５８とを備える。
【００４８】
制御部４０は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、入出力ポート、タイマ等を有して構成されている。制御部４０は、パーソナルコンピュータ等の上位装置からＩ／Ｆ制御部４１を介して印刷データおよび制御コマンドを受信し、画像形成装置１００の印刷動作を実行する。
【００４９】
受信メモリ４２は、上位装置からＩ／Ｆ制御部４１を介して入力された印刷データを一時的に記憶する。画像データ編集メモリ４３は、受信メモリ４２に記憶した印刷データを受け取ると共に、その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。
【００５０】
操作部４４は、画像形成装置１００の状態を表示するための表示部（例えばＬＥＤ）および操作者が指示を入力するための操作部（例えばスイッチ）を備える。センサ群４５は、画像形成装置１００の動作状態を監視するための各種センサ、例えば用紙位置センサ、温湿度センサ等を含む。
【００５１】
帯電ローラ用電源４６は、帯電ローラ４に、感光体ドラム１の表面を一様に帯電させるための帯電電圧を印加する。現像ローラ用電源４７は、現像ローラ２に、感光体ドラム１の表面の静電潜像を現像するための現像電圧を印加する。
【００５２】
供給ローラ用電源４８は、供給ローラ３に、トナーを現像ローラ２に供給するための供給電圧を印加する。現像ブレード用電源４９は、現像ブレード５に、現像ローラ２上にトナー薄層を形成するためのブレード電圧を印加する。転写ローラ用電源５０は、転写ローラ１２に、感光体ドラム１のトナー像を用紙Ｐに転写するための転写電圧を印加する。
【００５３】
ヘッド制御部５１は、画像データ編集メモリ４３に記録されたイメージデータに基づき、ＬＥＤヘッド１１の発光を制御する。
【００５４】
定着制御部（定着制御部）５２は、温度調節回路を有し、定着ユニット１５に設けた温度センサ（例えばサーミスタ）の出力信号に基づき、ヒートローラ１５ａのヒータに所定の電流を供給する。
【００５５】
ドラム駆動制御部５３は、感光体ドラム１、現像ローラ２、供給ローラ３等を回転させるためのドラム駆動モータ５６の回転を制御する。
【００５６】
定着駆動制御部５４は、定着ユニット１５のヒートローラ１５ａを回転させるための定着モータ５７の回転を制御する。なお、媒体排出ユニット１６の排出ローラ１６ｂも、定着モータ５７からの回転伝達によって回転する。
【００５７】
搬送制御部５５は、用紙Ｐを搬送する給紙ローラ１３ｂおよび搬送ローラ１４ｂを回転させるための搬送モータ５８の回転を制御する。
【００５８】
＜画像形成装置の基本動作＞
以上のように構成された画像形成装置１００の基本動作は、以下のとおりである。まず、画像形成装置１００の制御部４０は、上位装置からＩ／Ｆ制御部４１を介して印刷コマンドと印刷データを受信すると、画像形成（印刷）動作を開始する。制御部４０は、受信メモリ４２に印刷データを一時的に記録し、記録した印刷データを編集処理してイメージデータを生成し、画像データ編集メモリ４３に記録する。
【００５９】
制御部４０は、また、搬送制御部５５により搬送モータ５８を駆動させる。これにより、給紙ローラ１３ｂが回転し、媒体カセット１３ａに収納された用紙Ｐを一枚ずつ搬送路１８ａに送り出す。また、搬送ローラ１４ｂが回転し、用紙Ｐを搬送路１８ｂに沿って現像装置１０に搬送する。
【００６０】
制御部４０は、また、現像装置１０においてトナー像の形成を行う。すなわち、制御部４０は、帯電ローラ４、現像ローラ２、供給ローラ３および現像ブレード５に対し、帯電ローラ用電源４６、現像ローラ用電源４７、供給ローラ用電源４８および現像ブレード用電源４９から、帯電電圧、現像電圧、供給電圧およびブレード電圧をそれぞれ印加する。
【００６１】
制御部４０は、また、ドラム駆動制御部５３によりドラム駆動モータ５６を回転させ、感光体ドラム１を回転させる。感光体ドラム１の回転に伴って、帯電ローラ４、現像ローラ２および供給ローラ３も回転する。帯電ローラ４は、印加された帯電電圧により、感光体ドラム１の表面を一様に帯電させる。
【００６２】
制御部４０は、画像データ編集メモリ４３に記録されているイメージデータをヘッド制御部５１に送る。ヘッド制御部５１は、イメージデータに応じてＬＥＤヘッド１１を発光させ、感光体ドラム１の表面を露光し、静電潜像を形成する。
【００６３】
感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像は、現像ローラ２に付着したトナーによって現像され、感光体ドラム１の表面にトナー像が形成される。感光体ドラム１の表面のトナー像が感光体ドラム１と転写ローラ１２とのニップ部に到達するタイミングで、用紙Ｐの先端が当該ニップ部に到達する。制御部４０は、転写ローラ用電源５０から転写ローラ１２に転写電圧を印加し、トナー像が感光体ドラム１から用紙Ｐに転写される。用紙Ｐに転写されなかったトナーは、クリーニングブレード６によって掻き取られる。
【００６４】
トナー像が転写された用紙Ｐ１は、感光体ドラム１と転写ローラ１２の回転によってさらに搬送され、定着ユニット１５に到達する。
【００６５】
定着ユニット１５では、ヒートローラ１５ａおよび加圧ローラ１５ｂが既に回転しており、ヒートローラ１５ａの表面温度は定着制御部５２によって所定の定着温度に達している。用紙Ｐは、ヒートローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂによって加熱および加圧され、トナー像が用紙Ｐに定着する。
【００６６】
トナー像が定着した用紙Ｐは、搬送路１８ｃに沿って搬送され、排出ローラ１６ｂにより排出口１７から外部に排出される。排出された用紙Ｐは、スタッカ部１９上に積載される。これにより画像形成が完了する。
【００６７】
＜現像ローラの製造方法および特性＞
次に、現像ローラ２の製造方法について説明する。
現像ローラ２を製造する際には、例えば、カーボンブラック（電子導電剤）２．５〜８重量％と、炭酸カルシウム（絶縁性無機微粒子）１０〜４０重量％と、シリカ微粒子１０〜４０重量％とを混合したものを、ポリエーテル系ウレタン樹脂と混合し、混練する。このようにして得た組成物を、押し出し成形機に投入し、ＳＵＳ製のシャフト２１と一体化する。これにより、シャフト２１と弾性層２２とが一体化したローラ体２ａが作成される。
【００６８】
次に、図７に模式的に示すように、シャフト２１と弾性層２２とを一体化したローラ体２ａを、ウレタン溶液またはイソシアネート溶液からなる処理液１０２にディッピングし、弾性層２２に処理液１０２を浸漬させることにより、表面層２３を形成する。なお、処理液１０２は、例えば、上方が開放された縦長の容器１０１に収容されており、ローラ体２ａは当該容器１０１に上方から軸方向に挿入される。
【００６９】
本実施の形態では、現像ローラ２の表面の動摩擦係数μを調整するため、処理液１０２に、シリコン系またはフッ素系添加剤およびカーボンブラックを加えている。弾性層２２を構成するポリエーテル系ウレタン樹脂１００重量％に対して、シリコン系またはフッ素系添加剤の添加量は、例えば０〜３９重量％の範囲で調整する。また、カーボンブラックをさらに添加する。ポリエーテル系ウレタン樹脂１００重量％に対し、カーボンブラックの添加量は、例えば５〜３０重量％の範囲で調整する。なお、動摩擦係数μが所望の値に調整できれば、シリコン系またはフッ素系添加剤、およびカーボンブラックのいずれかのみを用いてもよい。
【００７０】
弾性層２２の表面に表面層２３が形成されたのち、ローラ体２ａを処理液１０２から取り出して乾燥する。その後、現像ローラ２の表面を研磨して、目標とする動摩擦係数μと１０点平均粗さＲｚを得る。研磨は、例えば研磨ペーパを用いて行う。
【００７１】
ここでは、現像ローラ２のゴム部（弾性層２２および表面層２３）の外径は、１９．６ｍｍである。また、現像ローラ２のシャフト２１の外径は、１２ｍｍである。シャフト２１の軸方向の長さは、３４８ｍｍである。
【００７２】
本実施の形態における現像ローラ２の動摩擦係数μは、０．６〜１．２である。理由については、後述する。また、現像ローラ２の１０点平均粗さＲｚは、３．５μｍ〜９．０μｍが望ましい。
【００７３】
図８は、現像ローラ２の動摩擦係数の測定方法を示す図である。テンションゲージ６１（株式会社イマダ製「デジタルフォースゲージＺＰ−５０Ｎ」）は、矢印方向に移動するスライダ６２（オリエンタルモータ株式会社製「小型直動シリーズＳＰＬ４２」）に固定されている。また、現像ローラ２は、スライダ６２から水平方向に離れた位置で回転可能に保持されている。
【００７４】
現像ローラ２の外周面には、現像ローラ２の中心軸に対して角度θ（９０度）の範囲でベルト６３が接触している。ベルト６３は、幅５０ｍｍ、長さ２００ｍｍである。ベルト６３の一端はテンションゲージ６１に固定され、他端は重り６４に接続されている。この状態でスライダ６２を１．２ｍｍ／ｓｅｃの速度で５秒間、図中矢印方向にスライドさせる。このときにテンションゲージ６１で測定される荷重Ｋを読み取り、動摩擦係数μを算出する。
【００７５】
なお、ベルト６３としては、表面状態の個体差が少ないものとして、株式会社沖データ社製のエクセレントホワイト紙（型名ＰＰＲ−ＣＡ４ＮＡ、坪量８０ｇ／ｃｍ２）を用いる。重り６４としては、重量Ｗが５ｇ、１０ｇ、１５ｇの３種類の重りを用いる。動摩擦係数μは、以下のオイラーのベルトの公式から算出する。
μ＝１／θ×ｌｎ（Ｋ／Ｗ）
【００７６】
ここでは、３種類（５ｇ、１０ｇ、１５ｇ）の重り６４を用いて算出した動摩擦係数μの平均をとる。
【００７７】
現像ローラ２の１０点平均粗さＲｚは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４に準拠し、表面粗さ測定器（株式会社小坂研究所製「サーフコーダＳＥＦ３５００」）を用いて測定する。表面粗さ測定器は、半径２μｍの触針（測定針）を用い、触針圧を０．７ｍＮとし、触針の送り速さを０．１ｍｍ／ｓｅｃとする。触針は、円周に沿って移動するように設定する。
【００７８】
弾性層２２のアスカーＣ硬度は、約７０度〜８２度が望ましい。弾性層２２のアスカーＣ硬度は、例えば、高分子計器株式会社製の硬度計「アスカーゴム硬度計Ｃ型」によって測定することができる。アスカーＣ硬度は、現像ローラ２を軸方向が水平になるように保持し、現像ローラ２の外周面に測定器の圧子（インデンタ）を押し当てて測定する。
【００７９】
現像ローラ２の全体抵抗は、約３〜７ｌｏｇΩが望ましく、ここでは５ｌｏｇΩとする。図９は、現像ローラ２の全体抵抗の測定方法を示す正面図（Ａ）および側面図である（Ｂ）。現像ローラ２の測定は、導電性円柱２７を現像ローラ２に対して平行に接触させ、現像ローラ２の軸方向に均等な荷重（５００ｇｆ）で押し当てて行う。導電性円柱２７を一定の回転速度（６０ｒｐｍ）で回転させ、現像ローラ２のシャフト２１に−１００Ｖの直流電圧を印加し、測定器２６で抵抗値を測定する。測定は、現像ローラ２の１周につき１００ポイントで行い、その平均値をとる。
【００８０】
＜実験方法および実験結果＞
現像ローラ２の動摩擦係数μと、現像ローラ２のトナー付着量の低下率、印刷画像（トナー像）の濃度低下率、カスレおよびかぶりの発生との関係について実験を行った。
【００８１】
ここでは、現像ローラ２を製造する際に、処理液１０２（図７）に添加するシリコン系またはフッ素系添加剤およびカーボンブラックの有無並びに添加量と、現像ローラ２の研磨条件（研磨速度、研磨ペーパの粗さ、研磨押し込み量等）を調整することで、１０点平均粗さＲｚが一定（５μｍ）で、動摩擦係数μが６通りの研磨ローラ（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６）を作成した。現像ローラ２の組成、製造方法および寸法は、上述したとおりである。
【００８２】
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６の現像ローラ２の動摩擦係数μは、順に、１．８、１．５、１．２、０．９、０．６、０．３である。なお、Ｎｏ．１の現像ローラ２の作成時には、表面層２３の処理液にシリコン系またはフッ素系添加剤を添加していない。すなわち、Ｎｏ．１の現像ローラ２は、一般的な現像ローラ２と同じ構成を有している。
【００８３】
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６の現像ローラ２をそれぞれ組み込んだ現像装置１０を、画像形成装置１００（株式会社沖データ製「ＭＩＣＲＯＬＩＮＥ９１０ＰＳ」に搭載し、４００００枚の印刷を行った後、現像ローラ２上のトナー付着量を測定した。
【００８４】
印刷に用いたトナーは、乳化重合法により、スチレンアクリル共重合樹脂と、着色剤２．５〜７．５重量％と、パラフィンワックス２．５〜７．５重量％とを混合してトナー母粒子を作成し、このトナー母粒子１００重量％に対して、シリカ微粉末０．５〜５重量％、酸化チタン微粉末０．５重量％およびメラミン０．１〜０．３重量％をミキサーにて混合し、作成した。
【００８５】
印刷環境は、温度２２℃、湿度５０％とした。また、現像ローラ２には−２００Ｖの現像電圧を印加し、供給ローラ３には−３２０Ｖの供給電圧を印加し、帯電ローラ４には−１１００Ｖの帯電電圧を印加し、現像ブレード５には−３２０Ｖのブレード電圧を印加した。
【００８６】
また、用紙Ｐとしては、Ａ４サイズの普通紙（坪量６８〜７５ｇ／ｃｍ２）を用い、横送りで片面印刷とした。また、印刷速度は３７ｐｐｍ（ｐａｇｅ  ｐｅｒ  ｍｉｎｕｔｅｓ）とした。
【００８７】
印刷に用いたパターンは、図１０に示すように、印刷方向（用紙の搬送方向）と直交する方向に伸びる直線状の帯模様７１とした。帯模様７１の印刷面積は、印刷領域７０の全面積の１％とした。
【００８８】
印刷開始時と４００００枚の印刷完了後に、それぞれ白紙を１枚印刷し、画像形成装置１００から現像装置１０を取り出して、現像ローラ２のトナー付着量を測定した。
【００８９】
図１１は、現像ローラ２の表面のトナー付着量の測定方法を示す図である。現像ローラ２のトナー付着量を測定する際には、電源６５に接続したプローブ６６を用いる。プローブ６６は、現像ローラ２の表面に対向する対向面６７を有しており、対向面６７の面積は１ｃｍ２である。
【００９０】
現像ローラ２のシャフト２１を接地して、プローブ６６に＋３００Ｖの直流電圧を印加して、現像ローラ２の表面のトナーをプローブ６６に吸着させて採取した。プローブ６６の対向面６７（１ｃｍ２）に吸着したトナーの重量（ｍｇ）を測定し、トナー付着量（ｍｇ／ｃｍ２）とした。
【００９１】
図１２に、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６の現像ローラ２のトナー付着量の測定結果を示す。また、図１３に、Ｎｏ．１、Ｎｏ．３およびＮｏ．５の現像ローラ２のトナー付着量の変化をグラフで示す。
【００９２】
図１２に示すように、Ｎｏ．１およびＮｏ．２の現像ローラ２（動摩擦係数μは１．５以上）を用いた場合には、４００００枚印刷後のトナー付着量の低下率はそれぞれ６３％および４５％と高い値であった。
【００９３】
これに対し、Ｎｏ．３〜Ｎｏ．６の現像ローラ２（動摩擦係数μは０．３〜１．２）を用いた場合には、４００００枚印刷後のトナー付着量の低下率は１６％〜２８％であり、トナー付着量の低下が抑制された。
【００９４】
この結果から、現像ローラ２の表面の動摩擦係数μを１．２以下と小さくすることで、長期間使用後のトナー付着量の低下を抑制する効果が得られることが分かる。
【００９５】
これは、動摩擦係数μが大きい場合には、現像ローラ２の表面におけるトナーおよび酸化チタン（外添剤）のフィルミング（融着）が発生して、トナーの帯電不足を引き起こし、その結果、現像ローラ２の表面におけるトナーの保持能力が低下し、トナー付着量の低下を招いたものと考えられる。
【００９６】
一方、動摩擦係数μが小さい場合には、現像ローラ２の表面におけるトナーおよび酸化チタンのフィルミングが生じにくくなり、その結果、現像ローラ２の表面に十分な量のトナーを保持することができ、トナー付着量の低下が抑制されたものと考えられる。
【００９７】
また、現像ローラ２の表面の動摩擦係数μを小さくしたことにより、トナーからの酸化チタンの遊離（トナー母粒子からの酸化チタンの剥がれ）が少なくなり、また酸化チタンの遊離が生じたとしても、現像ローラ２の表面に融着することが少なくなったものと考えられる。
【００９８】
次に、現像ローラ２の表面のフィルミングの状態を観察した。まず、現像ローラ２を現像装置１０から取り出し、図１４に模式的に示すように、別装置において現像ローラ２と感光体ドラム１のみを接触させ、回転させながら現像ローラ２に現像電圧を印加した。これにより、現像ローラ２の表面に付着していたトナーを、静電気力により感光体ドラム１の表面に付着させた。この状態で、現像ローラ２の表面には、フィルミングにより現像ローラ２の表面に融着したトナーと外添剤（酸化チタン）のみが残る。
【００９９】
このように処理した現像ローラ２の表面を、レーザ顕微鏡で観察した。図１５は、現像ローラ２の表面のフィルミングの状態を示す。図１５（Ａ）は、フィルミングが顕著に表れている現像ローラ２の表面を示す。図１５（Ｂ）は、フィルミングが軽度な現像ローラ２の表面を示す。
【０１００】
図１５（Ｂ）と比較して、図１５（Ａ）では、現像ローラ２の表面の多くの部分に、トナーおよび外添剤が融着している。このように現像ローラ２の表面に融着しているトナーや外添剤は、トナーの帯電不良を引き起こし、トナー付着量の低下の原因となる。
【０１０１】
なお、動摩擦係数μの大きい現像ローラ２では、トナーから酸化チタンが遊離して、現像ローラ２の表面に多く融着（フィルミング）していることが、元素分析により確認された。
【０１０２】
次に、印刷画像における濃度低下を測定した。上記の印刷パターン（図１０）の印刷開始時と４００００枚の印刷完了後に、Ａ３ノビ（Ａ３よりも余白分が一回り大きいサイズ）の印刷用紙に、図１６に示す印刷パターン（ベタ画像）を印刷した。
【０１０３】
そして、上記の４００００枚の印刷開始時に印刷したベタ画像の濃度ρ１と、４００００枚の印刷後に印刷したベタ画像の濃度ρ２を、キャノンアイテック株式会社製の分光濃度計「Ｘ−Ｒｉｔｅ５００」により測定した。濃度の測定箇所は、図１７に示すように、印刷画像の上部（印刷方向の先端近傍）とした。そして、（ρ１−ρ２）／ρ１を、濃度低下率ρとした。
【０１０４】
このようにして求めた濃度低下率ρが１５％以下の場合には、良好（○）と判定した。また、濃度低下率ρが１５〜２０％の場合には、ほぼ良好（△）と判定した。また、濃度低下率ρが２０％を超える場合には、不良（×）と判定した。
【０１０５】
なお、濃度低下率ρが２０％を超えると不良と判定した理由は、ベタ画像では、高濃度の部分に対して、濃度が８０％程度まで低下した部分があると、目視で濃度ムラが目立つためである。
【０１０６】
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６の現像ローラ２を用いた場合の濃度低下率の判定結果を、上記の図１２に併せて示す。
【０１０７】
図１２に示したように、Ｎｏ．１およびＮｏ．２の現像ローラ２（動摩擦係数μは１．５以上）を用いた場合には、２０％を超える濃度低下（不良レベル）がみられたのに対し、Ｎｏ．３〜Ｎｏ．６の現像ローラ２（動摩擦係数μは０．３〜１．２）を用いた場合には、濃度低下は２０％以下（良好、またはほぼ良好レベル）であった。
【０１０８】
これは、現像ローラ２の表面の動摩擦係数μを１．２以下と小さくしたことにより、現像ローラ２の表面におけるトナーおよび酸化チタンのフィルミングが抑制され、現像ローラ２の表面に十分な量のトナーを保持できるようになったことから、印刷画像の濃度低下が抑制されたものと考えられる。
【０１０９】
なお、上述した図１３から明らかなように、現像ローラ２の表面の動摩擦係数μを小さくすると、長期間印刷後のトナー付着量の低下は抑制されるが、印刷開始初期のトナー付着量が小さくなる傾向がある。そのため、カスレやかぶりが発生する可能性についても検討する必要がある。
【０１１０】
そこで、次に、カスレの評価を行った。カスレは、現像ローラ２のトナー付着量が少ないために、画像形成に必要な量のトナーが感光体ドラム１に供給されないことによって生じる。上述したように、Ａ３ノビの印刷用紙に図１６の印刷パターン（ベタ画像）を印刷すると、図１８に示すように、印刷画像の下部（印刷方向の後端部近傍）がかすれた状態となる。
【０１１１】
上記の印刷パターン（図１０）の４００００枚の印刷完了後に、図１６の印刷パターン（ベタ画像）を印刷し、カスレの有無を目視で観察した。カスレが目視で確認された場合には不良（×）と判定し、カスレが目視で確認されなければ良好（○）と判定した。
【０１１２】
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６の現像ローラ２を用いた場合のカスレの判定結果を、図１２に併せて示す。
【０１１３】
図１２に示したように、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６の現像ローラ２のいずれを用いた場合も、カスレの発生は見られなかった。
【０１１４】
次に、かぶりの評価を行った。かぶりは、帯電不足のトナーや逆帯電トナー（逆極性に帯電したトナー）によって画像の背景部分（非印刷部分）にトナーが付着して生じる。
【０１１５】
かぶりは、次のようにして評価した。まず、上記の印刷パターン（図１０）の４００００枚の印刷完了後に、温度２８度、湿度８０％の環境下で、画像形成装置１００により白紙画像の印刷を開始し、現像の途中で画像形成装置１００を停止した。そして、図１９に示すように、感光体ドラム１の表面において、現像ローラ２よりも下流側で転写ローラ１２よりも上流側の領域に、粘着テープ８１を貼り付けた。粘着テープ８１としては、住友スリーエム株式会社製の「スコッチテープ」を用いた。
【０１１６】
粘着テープ８１を感光体ドラム１の表面から剥がすと、粘着テープ８１には感光体ドラム１の表面に付着していたトナーが吸着されている。その粘着テープ８１を、白い記録用紙８２に貼り付ける。そして、粘着テープだけを記録用紙８２に貼り付けた場合との色差ΔＥを分光測色計（コニカミノルタ株式会社製「ＣＭ−２６００ｄ」）によって測定した。測定は、感光体ドラム１の両端部から均等に５か所（図２０に示すΔＥ１、ΔＥ２、ΔＥ３、ΔＥ４およびΔＥ５）で行い、平均値をとった。
【０１１７】
色差△Ｅの値が小さいときには、かぶりが少ない、すなわち帯電不足のトナーや逆帯電トナーが少ないことを示している。上記の方法で求めた△Ｅが３．５未満の場合には、良好（○）と判定し、ΔＥが３．０以上、３．５未満の場合には、△（ほぼ良好）と判定した。また、ΔＥが３．５以上の場合には、不良（×）と判定した。
【０１１８】
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６の現像ローラ２を用いた場合のかぶりの判定結果を、図１２に併せて示す。
【０１１９】
図１２に示すように、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５の現像ローラ２（動摩擦係数μは０．６〜１．８）を用いた場合には、かぶりの発生は見られなかったが、Ｎｏ．６の現像ローラ２（動摩擦係数μは０．３）を用いた場合には、かぶりの発生が見られた。
【０１２０】
以上の結果をまとめると、現像ローラ２の表面の動摩擦係数μを小さくすることで、長期間印刷後のトナー付着量の低下を抑制できることが分かる。さらに、図１２に示した印刷画像の濃度低下、カスレ、かぶりの発生について、全ての判定基準をクリアすることができる動摩擦係数μの範囲は、以下の式（１）で表すことができる。
０．６≦μ≦１．２  ・・・（１）
【０１２１】
一般に、現像ローラ２の表面のトナー付着量は、現像ローラ２に印加する現像電圧や、供給ローラ３に印加する供給電圧を調整することで制御する。しかしながら、現像ローラ２の表面にトナーやトナーから遊離した酸化チタンが多量にフィルミング（融着）してしまうと、現像電圧等にトナー付着量が対応しなくなり、トナー付着量の制御が難しくなる。そのため、良好な印刷品質を保つためには、長期間印刷後のトナー付着量の低下をできるだけ抑制する必要がある。
【０１２２】
本実施の形態によれば、現像ローラ２の表面の動摩擦係数μを小さくすることで、長期間印刷後のトナー付着量の低下を抑制しているため、トナー付着量を十分に制御することができ、良好な印刷品質を長期間に亘って維持することができる。
【０１２３】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態によれば、酸化チタンを含むトナーを使用した場合であっても、現像ローラ２の動摩擦係数μを０．６≦μ≦１．２の範囲にすることにより、カスレやかぶりを生じることなく、印刷画像の濃度低下を抑制し、良好な印刷品質を保つことができる。
【０１２４】
第２の実施の形態．
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
上述した第１の実施の形態では、現像ローラ２の動摩擦係数μを変化させたが、この第２の実施の形態では、さらに現像ローラ２の表面粗さ（１０点平均粗さＲｚ）を変化させる。なお、画像形成装置１００および現像装置１０の構成は、第１の実施の形態と同様である。
【０１２５】
現像ローラ２の１０点平均粗さＲｚは、現像ローラ２の表面を研磨する際に、数種類の研磨ペーパを使い分け、研磨速度、研磨押し込み量を調整することで変化させることができる。ここでは、まず、現像ローラ２の動摩擦係数μを１．２と一定にし、１０点平均粗さＲｚを１０通りに異ならせたＮｏ．１１〜Ｎｏ．２０の現像ローラ２を作成した。
【０１２６】
なお、一般に、１０点平均粗さＲｚが変化すると、動摩擦係数μも変化するが、ここでは現像ローラ２の表面層２３を形成する際のシリコン系添加剤またはフッ素系添加剤およびカーボンブラックの有無並びに添加量を調節することにより、動摩擦係数μを一定にしたまま１０点平均粗さＲｚを変化させている。
【０１２７】
そして、第１の実施の形態で説明したように、図１０に示した印刷パターンを４００００枚印刷した後のトナー付着量の低下率、印刷画像の濃度低下率ρ、カスレ、およびかぶれを評価した。
【０１２８】
Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．２０の現像ローラ２を用いた場合の、トナー付着量の低下率、印刷画像の濃度低下率ρ、カスレ、およびかぶれの評価結果を、図２１に示す。
【０１２９】
図２１に示した結果から、現像ローラ２の表面の１０点平均粗さＲｚを大きくすることにより、長期間印刷後のトナー付着量の低下を抑制できることが分かる。これは、現像ローラ２の表面の凹凸が大きいと、ある程度のトナーフィルミングが生じても凹凸が完全にトナーによって埋まらず、トナーを保持することができるためと考えられる。
【０１３０】
図２２は、Ｎｏ．１５の現像ローラ２（１０点平均粗さＲｚは６．５μｍ）とＮｏ．１８の現像ローラ２（１０点平均粗さＲｚは５．０μｍ）を用いた場合の４００００枚印刷後のトナー付着量の低下をグラフで示したものである。
【０１３１】
図２２から、１０点平均粗さＲｚの値が大きいＮｏ．１５の現像ローラ２では、４００００枚印刷後の付着量低下率が低下しているが、印刷開始初期のトナー付着量が増加していることが分かる。これは、１０点平均粗さＲｚが増加すると、摩擦によってトナー帯電量が増加することに起因すると考えられる。印刷開始初期のトナー付着量の増加は、汚れ等の原因となる。
【０１３２】
そこで、ここでは、汚れについても評価した。１０点平均粗さＲｚが大きくなると、汚れが発生する可能性が高くなるためである。汚れは、低湿環境下で最も発生しやすい。そこで、図１０に示した印刷パターンを１０００枚印刷し、その後、画像形成装置１００を低湿環境下（温度１０℃、湿度２０％）で２４時間放置した。一般に、汚れは、印刷開始から１０００枚前後で最も顕著に表れ、その後は緩和していく傾向があるためである。
【０１３３】
このように２４時間放置した後、低湿環境下（温度１０℃、湿度２０％）で、図２３に示すハーフトーン画像（印刷濃度３０％〜５０％）を印刷する。汚れは、主に、現像ローラ２上で現像ブレード５によって規制しきれなかったトナーが感光体ドラム１に付着して、図２４に示すような汚れとして画像上に印刷されるものである。従って、ハーフトーン画像を印刷すると、汚れを最も発見しやすい。
【０１３４】
印刷したハーフトーンを観察し、目視で汚れが観察されない場合には、良好（○）と判定した。また、汚れが発見されたが程度が良く、目視で問題にならない場合には、ほぼ良好（△）と判定した。汚れが目視ではっきりと確認できるものは、不良（×）と判定した。汚れの評価結果は、図２１に併せて示す。
【０１３５】
図２１に示した結果から、動摩擦係数μが１．２のときに濃度低下率、カスレ、かぶり、汚れについて、全ての判定基準をクリアする１０点平均粗さＲｚの範囲は、以下の式（２）で表される。
５．０μｍ≦Ｒｚ≦７．５μｍ  ・・・（２）
【０１３６】
本実施の形態では、汚れ、印刷濃度の低下、カスレ、およびかぶりの全てを抑制することができる動摩擦係数μと１０点平均粗さＲｚの範囲を検討した。
【０１３７】
具体的には、図２５に示すように、動摩擦係数μを０．３〜２．１の範囲で７通りに変え、１０点平均粗さＲｚを３．５μｍ〜９．８μｍの範囲で１２通りに変えて、合計８４種類の現像ローラ２を作成した。
【０１３８】
なお、動摩擦係数μと１０点平均粗さＲｚの調整は、上述したように、現像ローラ２の表面層２３を形成する際のシリコン系添加剤またはフッ素系添加剤およびカーボンブラックの有無並びに添加量を調節し、また、現像ローラ２を研磨する際の研磨ペーパの種類、研磨速度、研磨押し込み量を調整することにより行った。
【０１３９】
図２５には、８４種類の現像ローラ２を用いた場合の汚れの評価結果を示す。汚れの評価方法は、上述したとおりである。
【０１４０】
図２５では、動摩擦係数μが２．１の場合に、１０点平均粗さＲｚが６．０以下で汚れが確認され、動摩擦係数μが１．８の場合には、１０点平均粗さＲｚが５．５以下で汚れが確認されている。動摩擦係数μが１．５の場合には、１０点平均粗さＲｚが５．０以下で汚れが確認され、動摩擦係数μが１．２の場合には、１０点平均粗さＲｚが４．５以下で汚れが確認されている。動摩擦係数μが０．９の場合には、１０点平均粗さＲｚが４．０以下で汚れが確認され、動摩擦係数μが０．６の場合には、１０点平均粗さＲｚが３．５以下で汚れが確認されている。動摩擦係数μが０．３の場合には、目視ではっきり認識できる汚れは発生していない。
【０１４１】
この結果から、動摩擦係数μが大きく、１０点平均粗さＲｚが小さいほど、汚れが発生しやすいことが分かる。逆に、動摩擦係数μが大きい場合には、１０点平均粗さＲｚを大きくすることで、汚れの発生を抑制できることが分かる。また、１０点平均粗さＲｚが小さい場合には、動摩擦係数μを小さくすることで、汚れの発生を抑制できることが分かる。
【０１４２】
図２５の結果から、汚れの判定基準をクリアすることができる動摩擦係数μと１０点平均粗さＲｚの範囲は、以下の式（３）で表すことができる。
μ≦５．７−０．６Ｒｚ  ・・・（３）
【０１４３】
図２６には、８４種類の現像ローラ２を用いた場合の、印刷画像の濃度低下の評価結果を示す。印刷画像の濃度低下の評価方法は、図１６〜１７を参照して説明したとおりである。
【０１４４】
図２６では、動摩擦係数μが２．１の場合に、１０点平均粗さＲｚが６．５以上で濃度低下が大きく（すなわち、濃度低下率ρが２０を超える不良レベル）、動摩擦係数μが１．８の場合には、１０点平均粗さＲｚが７．０以上で濃度低下が大きい。動摩擦係数μが１．５の場合には、１０点平均粗さＲｚが７．５以上で濃度低下が大きく、動摩擦係数μが１．２の場合には、１０点平均粗さＲｚが８．０以上で濃度低下が大きい。動摩擦係数μが０．９の場合には、１０点平均粗さＲｚが８．５以上で濃度低下が大きく、動摩擦係数μが０．６の場合には、１０点平均粗さＲｚが９．０以上で濃度低下が大きい。動摩擦係数μが０．３の場合には、大きな濃度低下は見られない。
【０１４５】
この結果から、動摩擦係数μが大きく、１０点平均粗さＲｚが大きいほど、印刷画像の濃度低下が大きいことが分かる。逆に、動摩擦係数μが大きい場合には、１０点平均粗さＲｚを小さくすることで、印刷画像の濃度低下を抑制できることが分かる。また、１０点平均粗さＲｚが大きい場合には、動摩擦係数μを小さくすることで、印刷画像の濃度低下を抑制できることが分かる。
【０１４６】
図２６の結果から、印刷画像の濃度低下の判定基準をクリアすることができる動摩擦係数μと１０点平均粗さＲｚの範囲は、以下の式（４）で表すことができる。
μ≦−１．８＋０．６Ｒｚ  ・・・（４）
【０１４７】
図２７に、８４種類の現像ローラ２を用いた場合の、かぶりの評価結果を示す。かぶりの評価方法は、図２０を参照して説明したとおりである。
【０１４８】
図２７では、動摩擦係数μが１．２以上の場合に、１０点平均粗さＲｚに関わらず、かぶりは良好レベルにある。一方、動摩擦係数μが０．９の場合には、１０点平均粗さＲｚが３．５でかぶりが発生する。動摩擦係数μが０．６の場合には、１０点平均粗さＲｚが４．５以下でかぶりが発生する。動摩擦係数μが０．３の場合には、１０点平均粗さＲｚが５．５以下でかぶりが発生する。
【０１４９】
この結果から、動摩擦係数μが小さく、１０点平均粗さＲｚが小さいほど、かぶりが発生しやすいことが分かる。逆に、動摩擦係数μが小さい場合には、１０点平均粗さＲｚを大きくすることで、かぶりの発生を抑制できることが分かる。また、１０点平均粗さＲｚが小さい場合には、動摩擦係数μを大きくすることで、かぶりの発生を抑制できることが分かる。
【０１５０】
図２７の結果から、かぶりの判定基準をクリアすることができる動摩擦係数μと１０点平均粗さＲｚの範囲は、以下の式（５）で表すことができる。
μ≧２．１−０．３Ｒｚ  ・・・（５）
【０１５１】
図２８に、８４種類の現像ローラ２を用いた場合の、カスレの評価結果を示す。カスレの評価方法は、図１８を参照して説明したとおりである。
【０１５２】
図２８では、動摩擦係数μが２．１の場合に、１０点平均粗さＲｚが５．０以下でカスレが確認され、動摩擦係数μが１．８の場合には、１０点平均粗さＲｚが４．５以下でカスレが確認された。動摩擦係数μが１．５の場合には、１０点平均粗さＲｚが４．０以下でカスレが確認され、動摩擦係数μが０．９〜１．２の場合には、不良レベルのカスレは確認されなかった。動摩擦係数μが０．６の場合には、１０点平均粗さＲｚが４．０以下でカスレが確認され、動摩擦係数μが０．３の場合には、１０点平均粗さＲｚが４．５以下でカスレが確認された。
【０１５３】
この結果から、動摩擦係数μが大きい場合と小さい場合に、カスレが発生しやすいことが分かる。これは、動摩擦係数μが大きい場合には、現像ローラ２の表面におけるトナーおよび酸化チタン（外添剤）のフィルミングに起因するカスレ（経時カスレ）が発生しやすく、動摩擦係数μが小さい場合には、印刷開始初期のトナー付着量が小さいことに起因するカスレ（初期カスレ）が発生しやすいためと考えられる。また、いずれの場合も、１０点平均粗さＲｚを大きくすることで、カスレの発生を抑制できることが分かる。
【０１５４】
図２８の結果から、カスレの判定基準をクリアすることができる動摩擦係数μと１０点平均粗さＲｚの範囲は、以下の式（６）および式（７）で表すことができる。
μ≧３．３−０．６Ｒｚ  ・・・（６）
μ≧−１．２＋０．６Ｒｚ  ・・・（７）
【０１５５】
なお、式（６）は、初期カスレを抑制するための動摩擦係数μと１０点平均粗さＲｚの範囲であり、式（７）は、経時カスレを抑制するための動摩擦係数μと１０点平均粗さＲｚの範囲である。
【０１５６】
なお、動摩擦係数μは、上記のように現像ローラ２の研磨条件によって制御するが、動摩擦係数μを０．３未満にすることは実際上難しい。そのため、ここでは、以下の式（８）で表すように、動摩擦係数μの下限を０．３とする。
μ≧０．３  ・・・（８）
【０１５７】
図２９は、本実施の形態で説明した式（３）〜（８）をグラフで表したものである。縦軸は、動摩擦係数μであり、横軸は、１０点平均粗さＲｚ（μｍ）である。
【０１５８】
図２９から、式（３）〜（８）の全ての条件を満たす最適範囲Ａは、式（３）の直線と、式（４）の直線と、式（５）の直線と、式（８）の直線で囲まれた領域であることが分かる。
【０１５９】
図２９に示した最適範囲Ａは、以下の式（９）で表すことができる。
２．１０−０．３０Ｒｚ≦μ≦−１．８０＋０．６０Ｒｚ（４．３３＜Ｒｚ＜６．００）
０．３０＜μ≦−１．８０＋０．６０Ｒｚ（６．００≦Ｒｚ≦６．２５）
０．３０≦μ≦５．７０−０．６０Ｒｚ（６．２５＜Ｒｚ≦９．００）
・・・（９）
【０１６０】
第１の実施の形態で説明したＮｏ．１の現像ローラ２（一般的な現像ローラ）は、動摩擦係数μが１．８０であり、１０点平均粗さＲｚが５．００μｍであるため、図２９に符号Ｂで示すように、最適範囲Ａから大きく外れていることが分かる。
【０１６１】
以上説明したように、本発明の第２の実施の形態によれば、現像ローラ２の１０点平均粗さＲｚを制御することにより、第１の実施の形態よりも広い動摩擦係数μの範囲において、長期間印刷後のトナー付着量の低下を抑制することができる。
【０１６２】
また、この第２の実施の形態では、
動摩擦係数μおよび１０点平均粗さＲｚが、以下の式（３）を満足することにより、印刷画像における汚れの発生を抑制することができる。
μ≦５．７−０．６Ｒｚ  ・・・（３）
【０１６３】
また、動摩擦係数μおよび１０点平均粗さＲｚが、以下の式（４）を満足することにより、印刷画像の濃度低下を抑制することができる。
μ≦−１．８＋０．６Ｒｚ  ・・・（４）
【０１６４】
また、動摩擦係数μおよび１０点平均粗さＲｚが、以下の式（５）を満足することにより、感光体ドラム１におけるかぶりの発生を抑制することができる。
μ≧２．１−０．３Ｒｚ  ・・・（５）
【０１６５】
また、動摩擦係数μおよび１０点平均粗さＲｚが、以下の式（６）および（７）を満足することにより、印刷画像のカスレを抑制することができる。
μ≧３．３−０．６Ｒｚ  ・・・（６）
μ≧−１．２＋０．６Ｒｚ  ・・・（７）
【０１６６】
また、動摩擦係数μおよび１０点平均粗さＲｚが、以下の式（９）を満足することにより、上述した汚れ、濃度低下、かぶりおよびカスレの全てを抑制することができる。
２．１０−０．３０Ｒｚ≦μ≦−１．８０＋０．６０Ｒｚ（４．３３＜Ｒｚ＜６．００）
０．３０＜μ≦−１．８０＋０．６０Ｒｚ（６．００≦Ｒｚ≦６．２５）
０．３０≦μ≦５．７０−０．６０Ｒｚ（６．２５＜Ｒｚ≦９．００）
・・・（９）
【０１６７】
上記の第１および第２の実施の形態では、感光体ドラムに形成したトナー像（現像剤像）を媒体に直接転写する直接転写方式の画像形成装置について説明したが、本発明は、中間転写ベルト等を用いる中間転写方式の画像形成装置に適用することもできる。
【０１６８】
また、本発明は、プリンタに限らず、ＭＦＰ（ＭｕｌｔｉＦｕｎｃｔｉｏｎ  Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）、ファクシミリ装置、および複写機にも適用することができる。
【符号の説明】
【０１６９】
１  感光体ドラム、  ２  現像ローラ（現像剤担持体）、  ２１  シャフト、  ２２  弾性層、  ２３  表面層、  ２ａ  ローラ体、  ３  供給ローラ（現像剤供給部材）、  ３１  シャフト、  ３２  弾性層、  ４  帯電ローラ（帯電部材）、  ５  現像ブレード（現像剤層形成部材）、  ６  クリーニングブレード（クリーニング部材）、  ８  トナーカートリッジ（現像剤収容部）、  ９  シール部材、  １０  現像装置（現像装置）、  １１  ＬＥＤヘッド（露光装置）、  １３  媒体供給ユニット、  １４  媒体搬送ユニット、  １５  定着ユニット、  １６  媒体排出ユニット、  ４０  制御部。
【図１】
2015141320.tif 000003
【図２】
2015141320.tif 000004
【図３】
2015141320.tif 000005
【図４】
2015141320.tif 000006
【図５】
2015141320.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015141320.tif 000009
【図８】
2015141320.tif 000010
【図９】
2015141320.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2015141320.tif 000014
【図１３】
2015141320.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2015141320.tif 000019
【図１８】
2015141320.tif 000020
【図１９】
2015141320.tif 000021
【図２０】
2015141320.tif 000022
【図２１】
2015141320.tif 000023
【図２２】
2015141320.tif 000024
【図２３】
2015141320.tif 000025
【図２４】
2015141320.tif 000026
【図２５】
2015141320.tif 000027
【図２６】
2015141320.tif 000028
【図２７】
2015141320.tif 000029
【図２８】
2015141320.tif 000030
【図２９】
2015141320.tif 000031