(57)【要約】【課題】  現像ローラ表面におけるトナー粒子、並びにトナー粒子から剥離した外添剤の融着又は固着を抑制しトナーフィルミングの発生を抑えることが可能な現像装置及び画像形成装置の提供。【解決手段】  弾性層及び該弾性層を覆う表面層を有し、現像剤を担持する現像剤担持体と、前記表面層に対して当接し、前記表面層上の前記現像剤の層厚を規制する現像剤層厚規制部材とを備え、前記表面層は、少なくともカーボンブラックを含み、その重量部を１００としたときの前記カーボンブラックの含有量をＣ［重量部］、動摩擦係数をμ、１０点平均粗さをＲｚ［μｍ］としたとき、２≦Ｒｚ≦６の範囲において、０．４≦μ≦０．９のとき、２≦Ｃ≦０．５Ｒｚ＋３、又は０．９≦μ≦０．０５Ｒｚ＋１のとき、１０μ−７≦Ｃ≦０．５Ｒｚ＋３の式を満たす現像剤担持体を備えた現像装置及び画像形成装置。【選択図】  図１
2013073003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性層及び該弾性層を覆う表面層を有し、現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記表面層に対して当接し、前記表面層上の前記現像剤の層厚を規制する現像剤層厚規制部材とを備え、
前記表面層は、
少なくともカーボンブラックを含み、その重量部を１００としたときの前記カーボンブラックの含有量をＣ［重量部］、動摩擦係数をμ、１０点平均粗さをＲｚ［μｍ］としたとき、
２≦Ｒｚ≦６の範囲において、
０．４≦μ≦０．９のとき、２≦Ｃ≦０．５Ｒｚ＋３  又は
０．９≦μ≦０．０５Ｒｚ＋１のとき、１０μ−７≦Ｃ≦０．５Ｒｚ＋３
の式を満たすこと
を特徴とする現像装置。
【請求項２】
弾性層及び該弾性層を覆う表面層を有し、現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記表面層に対して当接し、前記表面層上の前記現像剤の層厚を規制する現像剤層厚規制部材と、
層厚が規制された前記現像剤により現像される静電潜像を担持する像担持体と、
前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、
前記表面層は少なくともカーボンブラックを含み、その重量部を１００としたときの前記カーボンブラックの含有量をＣ［重量部］、１０点平均粗さをＲｚ［μｍ］とし、
前記電圧印加手段が前記帯電部材に印加する電圧の電圧値をＣｈ［Ｖ］としたとき、
２≦Ｒｚ≦６の範囲において、
−５０Ｒｚ−９５０≦Ｃｈ≦−２５Ｒｚ−９００
２≦Ｃ≦０．０２Ｃｈ＋Ｒｚ＋２１
の式を満たすこと
を特徴とする現像装置。
【請求項３】
導電性支持体と導電性シリコーンゴム発泡体を含む弾性層とを有し、
前記現像剤担持体に対して所定の圧接力をもって当接し、前記現像剤担持体に前記現像剤を供給する現像剤供給部材を備えること
を特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記現像剤は乳化重合法により作製されたこと
を特徴とする請求項１乃至３請求項３の何れか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の現像装置と、
前記現像装置により現像された現像剤像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記転写手段に前記記録媒体を搬送する搬送手段とを備えること
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】
本発明は、現像装置および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、電子写真方式の画像形成装置が備える現像装置は、主に像担持体としての感光体ドラム、感光体ドラムの表面を一様均一に帯電させる帯電装置としての帯電ローラ、感光体ドラム表面に形成された静電潜像に現像剤としてのトナーを付着させて現像する現像剤担持体としての現像ローラ、現像ローラにトナーを供給する現像剤供給部材としての供給ローラ、現像ローラ表面上のトナー層厚を規制する現像剤層厚規制部材としての現像ブレード等で構成されている。
【０００３】
上記現像装置において、感光体ドラム表面に形成された静電潜像にトナーを付着させて現像する現像ローラの表面層が形成されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５２０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記構成を有する現像装置を備えた画像形成装置では、現像ローラ表面にトナー粒子、並びにトナー粒子から剥離した外添剤が融着、又は固着する現象が生じ（以下、トナーフィルミングと称する）、印字品質が低下するといった問題があった。
【０００６】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、現像ローラ表面におけるトナー粒子、並びにトナー粒子から剥離した外添剤の融着、又は固着を抑制し、トナーフィルミングの発生を抑えることが可能な現像装置および画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明にかかる現像装置は、弾性層及び該弾性層を覆う表面層を有し、現像剤を担持する現像剤担持体と、前記表面層に対して当接し、前記表面層上の前記現像剤の層厚を規制する現像剤層厚規制部材とを備え、前記表面層は、少なくともカーボンブラックを含み、その重量部を１００としたときの前記カーボンブラックの含有量をＣ［重量部］、動摩擦係数をμ、１０点平均粗さをＲｚ［μｍ］としたとき、
２≦Ｒｚ≦６の範囲において、
０．４≦μ≦０．９のとき、２≦Ｃ≦０．５Ｒｚ＋３、又は
０．９≦μ≦０．０５Ｒｚ＋１のとき、１０μ−７≦Ｃ≦０．５Ｒｚ＋３
の式を満たすことを特徴としている。
【０００８】
また、本発明にかかる現像装置は、弾性層及び該弾性層を覆う表面層を有し、現像剤を担持する現像剤担持体と、前記表面層に対して当接し、前記表面層上の前記現像剤の層厚を規制する現像剤層厚規制部材と、層厚が規制された前記現像剤により現像される静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記表面層は少なくともカーボンブラックを含み、その重量部を１００としたときの前記カーボンブラックの含有量をＣ［重量部］、１０点平均粗さをＲｚ［μｍ］とし、前記電圧印加手段が前記帯電部材に印加する電圧の電圧値をＣｈ［Ｖ］としたとき、
２≦Ｒｚ≦６の範囲において、
−５０Ｒｚ−９５０≦Ｃｈ≦−２５Ｒｚ−９００
２≦Ｃ≦０．０２Ｃｈ＋Ｒｚ＋２１
の式を満たすことを特徴としている。
【０００９】
そして、本発明にかかる画像形成装置は、上記何れかの現像装置と、前記現像装置により現像された現像剤像を記録媒体に転写する転写手段と、前記転写手段に前記記録媒体を搬送する搬送手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、現像ローラ表面におけるトナー粒子、並びにトナー粒子から剥離した外添剤の融着、又は固着を抑制し、トナーフィルミングの発生を抑えることが可能な現像装置および画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】プリンタの概略断面図である。
【図２】プリンタの主な機能構成を説明するためのブロック図である。
【図３】現像ローラの概略断面図である。
【図４】供給ローラの概略断面図である。
【図５】供給ローラの形状を説明する図である。
【図６】現像ブレードの現像ローラに対する当接状態を示す図である。
【図７】動摩擦係数の大小に基づく汚れの発生を説明する図である。
【図８】動摩擦係数の測定方法を説明する図である。
【図９】刷毛目汚れを説明する図である。
【図１０】１％デューティーパターンを説明する図である。
【図１１】トナー採取位置を説明する図である。
【図１２】かぶり判定を説明する図である。
【図１３】トナーフィルミングを説明する図である。
【図１４】誘電緩和測定装置を説明する図である。
【図１５】汚れ、かぶり、トナーフィルミングの評価結果を説明する表である。
【図１６】図１５の１０点平均粗さＲｚ＝４［μｍ］における動摩擦係数μと配合量Ｃとのトナーフィルミング判定グラフである。
【図１７】図１５の動摩擦係数μと配合量Ｃとのかぶり判定グラフである。
【図１８】配合量Ｃ、動摩擦係数μの良好範囲を示す図である。
【図１９】かぶりの評価結果を説明する表である。
【図２０】図１９の配合量Ｃと、１０点平均粗さＲｚとの関係を示したかぶり判定グラフである。
【図２１】動摩擦係数μ、配合量Ｃ、及び１０点平均粗さＲｚの関係を示したものである。
【図２２】１０点平均粗さＲｚと変動値αとの関係を表すグラフである。
【図２３】１０点平均粗さＲｚと変動値βとの関係を表すグラフである。
【図２４】かぶりの評価結果を説明する表である。
【図２５】図２４を１０点平均粗さＲｚに分けて示したかぶり判定グラフである。
【図２６】印加電圧Ｃｈ、配合量Ｃの良好範囲を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、適宜変更可能である。
【００１３】
［第１の実施形態］
第１の実施形態の説明においては、まず、本発明にかかる現像装置を適用した画像形成装置としてのプリンタについて説明する。
【００１４】
図１は、プリンタ１００の概略断面図である。プリンタ１００は、電子写真方式により記録媒体としての用紙１１上に画像を形成することが可能な画像形成装置である。このような機能を実現するプリンタ１００には、用紙搬送ローラ１３ａを始点とし、用紙搬送ローラ１３ｂを介して用紙搬送ローラ１３ｃを終点とする略Ｓ字状に形成された用紙搬送経路１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）に沿って現像装置３０、転写手段である転写ローラ１４、定着装置１５等が設けられている。
【００１５】
現像装置３０は、用紙搬送経路１２ｂに沿って着脱自在に装着されており、露光装置１０から照射された照射光によって像担持体としての感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像に現像剤としてのトナー８を付着させて現像し、現像剤像であるトナー像を形成する。現像装置３０については後ほど詳細に説明する。
【００１６】
露光装置１０は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子から構成されるＬＥＤヘッドとレンズアレイとを有し、画像データに基づいてＬＥＤ素子から照射される照射光が感光体ドラム１の表面に結像する位置となるように配設される。
【００１７】
転写ローラ１４は、導電性ゴム等で形成され、感光体ドラム１に対向して圧接するように配設される。転写ローラ１４は、後述する転写ローラ用電源２２から印加されたバイアス電圧により、感光体ドラム１の表面で現像されたトナー像を用紙１１に転写させる。
【００１８】
定着装置１５は、現像装置２８以降の用紙搬送経路１２下流側に配設されており、ヒートローラと、バックアップローラと、サーミスタとを備える。ヒートローラは、例えば、アルミニウム等からなる中空円筒状の芯金にシリコーンゴムの耐熱弾性層を被覆し、その上にＰＦＡ（テトラフルオロエチレンーパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）チューブを被覆することによって形成されている。そして、その芯金内には、例えば、ハロゲンランプ等の加熱ヒータが設けられている。バックアップローラは、例えば、アルミニウム等からなる芯金にシリコーンゴムの耐熱弾性層を被覆し、その上にＰＦＡチューブを被覆した構成であり、ヒートローラとの間にＮＩＰ部が形成されるように配設されている。サーミスタは、ヒートローラの表面温度検出手段であり、ヒートローラの近傍に非接触で配設される。サーミスタが検出したヒートローラの表面温度の検出結果に基づき、加熱ヒータを制御することで、ヒートローラの表面温度は所定の温度に維持される。トナー像が転写された用紙１１が所定の温度に維持されたヒートローラとバックアップローラとから形成されるＮＩＰ部を通過することで、熱及び圧力が付与され、用紙１１上のトナーが溶融し、トナー像は定着される。
【００１９】
なお、図１には示されていないが、プリンタ１００を構成する他の部材として、プリンタ１００は、図２で説明する制御部２０として機能するＣＰＵ（Central Processing Unit）、プリンタ１００の動作を制御する制御プログラム等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵのワーキングエリアとして使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）、画像データや制御コマンド等を受信する各種インタフェース部、インタフェース部を介して入力された印刷データを受け取ると共に、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を記憶する画像データ編集メモリ、プリンタ１００の動作状態を表示するための、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示手段を備える表示部、ユーザからの指示を受付けるための、例えば、タッチパネル等の入力手段を備える操作部、プリンタ１００の動作状態を監視するための、例えば、用紙位置検出センサ、濃度センサ等の各種センサ、画像データ編集メモリに記憶された画像データを露光装置１０に出力し、露光装置１０が備えるＬＥＤヘッドの駆動を制御するヘッド駆動制御部、定着装置１５の温度を制御する温度制御部、用紙１１を用紙搬送経路１２に沿って搬送する用紙搬送ローラ１３ａ、１３ｂ、１３ｃを回転させるための駆動モータを制御する用紙搬送モータ制御部、感光体ドラム１等の各種ローラを回転させるための駆動モータを制御する駆動制御部等を備える。
【００２０】
さらに、プリンタ１００の機能構成について説明する。図２は、プリンタ１００の主な機能構成を説明するためのブロック図である。
【００２１】
プリンタ１００は、制御部２０と、電圧印加手段としての帯電ローラ用電源１８と、現像ローラ用電源１９と、供給ローラ用電源２１と、転写ローラ用電源２２とを備える。
【００２２】
制御部２０は、プリンタ１００全体の動作を統括的に制御する。また、制御部２０は、感光体ドラム１の回転数を計測するドラムカウンタ１７を備える。
【００２３】
帯電ローラ用電源１８は、制御部２０の指示に基づき、帯電ローラ４に所定の電圧を印加し、感光体ドラム１の表面を一様均一に帯電させる。
【００２４】
現像ローラ用電源１９は、感光体ドラム１上に形成された静電潜像にトナー８を付着させてトナー像を現像する現像剤担持体としての現像ローラ２に所定の電圧を印加する。
【００２５】
供給ローラ用電源２１は、現像ローラ１２にトナー８を供給するために現像剤供給部材としての供給ローラ３に所定の電圧を印加する。
【００２６】
転写ローラ用電源２２は、感光体ドラム１の表面に形成されたトナー像を用紙１１に転写するために転写ローラ１４に所定の電圧を印加する。
【００２７】
次に、現像装置３０について説明する。図１に示すように、現像装置３０は、図中矢印方向に回転可能に支持された像担持体としての感光体ドラム１と、感光体ドラム１に対向して配設され、回転可能に支持された現像剤担持体としての現像ローラ２と、現像ローラ２に対向して配設され、回転可能に支持された現像剤供給部材としての供給ローラ３と、感光体ドラム１の回転方向上流側に圧接するように配設された帯電ローラ４と、感光体ドラム１の表面の所定位置に当接するように配設されたクリーニングブレード５と、クリーニングブレード５により掻き落とされた廃トナーが落下する位置に設けられたスペース６と、供給ローラ３の上方に形成され所定量のトナー８を収容するトナーカートリッジ７と、現像装置２８の筐体内壁に支持され現像ローラ２の所定位置にそのエッジ部分が当接するように配設された現像剤層厚規制部材としての現像ブレード９と、現像ローラ２からのトナー８の漏洩を防止するためのシール部材１６とを備える。
【００２８】
感光体ドラム１は導電性支持体と光導電層によって構成され、導電性支持体としてのアルミニウム等の金属パイプに光導電層としての電荷発生層及び電荷輸送層を順次積層した構成の有機感光体であり、露光装置１０から照射された照射光によって画像データに基づく静電潜像を形成する。本実施形態においては、感光体ドラム１は、厚さ０．７５［ｍｍ］、外径３０［ｍｍ］のアルミ素管上に、膜厚０．５［ｍｍ］の電荷発生層、膜厚１８［μｍ］の電荷輸送層を設けたものを使用した。電荷発生層に使用される電荷発生物質として、例えば、セレン、及びその合金、セレン化ヒ素化合物、硫化カドミニウム、酸化亜鉛、その他の無機光導電物質、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、染料を用いることが好ましい。また、電荷輸送層に使用される電荷輸送物質として、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、スチルベン誘導体、或いはこれらの化合物からなる基を主鎖、若しくは側鎖に有する重合体等の電子供与性物質を用いることが好ましい。
【００２９】
現像ローラ２は、図３の概略断面図に示すように、例えば、芯金であるステンレス等の導電性シャフト２ａ上に弾性層２ｂが周設され、さらに弾性層２ｂ上にトナー８を帯電させるための表面層２ｃが周設されている。弾性層２ｂは、例えば、ポリエーテル系ウレタン樹脂で形成され、抵抗値調整や強度確保のために、電子導電剤であるカーボンブラック（例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等）、及び炭酸カルシウム、シリカといった絶縁性無機微粒子が添加されている。なお、本実施形態にかかる弾性層２ｂのアスカーＣ硬度は６８〜８０［°］程度が好ましい。この弾性層２ｂの硬度を示すアスカーＣ硬度は、例えば、アスカーＣ硬度計（高分子計器（株）社製）を用い、ローラ外周の頂点に硬度計の圧子を接触させることで測定可能である。
【００３０】
表面層２ｃは、所定の溶媒にウレタン樹脂を溶解させたウレタン溶液にディッピングすることで、弾性層２ｂ上にウレタン溶液を浸漬させて形成されている。表面層２ｃをウレタンとすることで、高導電性が得られ、特に、経時での現像ローラ２の抵抗値の上昇を抑制することができる。また、表面層２ｃには、導電性を付与するためのカーボンブラックや、表面層２ｃの表面の動摩擦係数μを調整するためのフッ素系、シリコン系等の添加剤が添加されている。このようにして形成された表面層２ｃの表面の１０点平均粗さＲｚ［μｍ］（ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４；以下、単に１０点平均粗さＲｚと称する）は、２〜６［μｍ］であることが望ましい。この１０点平均表面粗さＲｚは、サーフコーダＳＥＦ３５００（（株）小坂研究所製）によって計測することができ、このときの表面粗さ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］とした。
【００３１】
なお、上記導電性シャフト２ａ、弾性層２ｂ、及び表面層２ｃからなる現像ローラ２の形状はストレート形状であり、そのローラゴム部の外径φｓは１９．６［ｍｍ］、導電性シャフト１２ａの外径φｓは１２．０［ｍｍ］、ローラゴム部の全長は３４８［ｍｍ］とした。
【００３２】
供給ローラ３は、図４の概略断面図に示すように、芯金である導電性シャフト３ａ上に弾性層３ｂが周設されている。導電性シャフト３ａは外径φｓ６．０［ｍｍ］のＳＵＭ材に無電解ニッケルメッキ処理を施したものを使用した。また、弾性層３ｂは導電性シリコーンゴム発泡体で形成され、外形は、図５に示すように、長手方向端部の外径が中央部の外径よりも小さいクラウン形状である。中央部の外径φｓは１５．７［ｍｍ］であり、中央部の外径に対する長手方向端部の外径φｓの比率は０．９７５とした（図５中  外径ｙ／外径ｘ≒外径ｚ／外径ｘ＝０．９７５）。また、ローラゴム部の全長は３３６［ｍｍ］である。ところで、上記発泡体の密度は発泡倍率、平均セル径により異なり、特に限定はされないが、例えば、平均セル径は、２００〜５００［μｍ］とすることが好ましい。平均セル径は、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（ＡＤＣＡ）等の有機発泡剤等の発泡剤の量や種類、加硫時間や加硫温度をコントロールすることで所望の値を得ることができる。例えば、平均セル径を大きくする場合、発泡剤の量を増やす、加硫時間を長くする、または加硫温度を高くするといった方法により行うことができる。
【００３３】
また、弾性層３ｂには、カーボンブラック等の電子導電剤が添加され、半導電性が付与されている。このような構成を有する供給ローラ３は以下の製造方法により製造することができる。まず、有機溶剤等で洗浄し油分を除去した導電性シャフト３ａと弾性層３ｂとしての導電性シリコーンゴム発泡体とを押し出し成型機にて一体化し、次いで、赤外線オーブン等にて発泡、硬化させる。その後、約１８０〜２２５［℃］の温度で５〜１０時間程度、２次加硫処理を行い、粗研磨、フィニッシャー研磨等を経て所望の外径を有する供給ローラ３を得ることができる。
【００３４】
帯電ローラ４は感光体ドラム１の表面に接して設けられ、例えば、ステンレス等の導体を軸としてエピクロロヒドリンゴム等の導電性の弾性体を被覆することによって構成されている。帯電ローラ４は、帯電ローラ用電源１８から印加された所定の電圧により感光体ドラム１表面を一様均一に帯電させる。
【００３５】
クリーニングブレード５は、感光体ドラム１の表面の所定位置に接して設けられ、感光体ドラム１の表面に残留した転写残トナーを感光体ドラム１の回転に伴い掻き落とす。
【００３６】
スペース６は、トナーを搬送する搬送部材が収容される空間であり、クリーニングブレード５により掻き落とされた転写残トナーを廃トナーとして図示せぬ回収容器に搬送する。
【００３７】
トナーカートリッジ７は、画像形成に用いられる未使用のトナー８を収容する箱型部材である。
【００３８】
トナー８は、懸濁重合法、若しくは乳化重合法で作製された重合トナーを用いることができる。本実施形態で用いたトナー８は、乳化重合法によって作製されたスチレンアクリル共重合樹脂と着色剤とワックスとを混合し、凝集してできるトナー粒子（ベーストナー）にシリカ、酸化チタン微粉末を加えてミキサーにて混合したものである。このようにして作製されたトナー８の円形度は０．９５〜０．９７、粒径は５．５〜７［μｍ］であった。
【００３９】
現像ブレード９は、現像ローラ２の表面の所定位置において、カウンタ方向に所定の圧接力で当接するように配設された、板厚０．０８［ｍｍ］のステンレス製の現像剤層厚規制部材である。図６は、本実施形態にかかる現像ブレード９の現像ローラ２に対する当接状態を示す図である。図６に示すように、現像ブレード９はそのエッジ部分において、現像ローラ２の表面と単位長さ当り４０［ｇｆ／ｃｍ］の線圧をかけてトナー８を一定の層厚に規制する。ここで、当接部分の曲率半径をＲ［ｍｍ］とすると、本実施形態においては、曲率半径Ｒを０．２７５［ｍｍ］と設定した。
【００４０】
シール部材１６は、例えば、発泡ウレタンを現像ローラ２の形状に合わせて、厚み約３ｍｍの円弧状に形成し、かつ、現像ローラ２と周擦する部分に厚み約０．０８ｍｍのフィルム状のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を設けたものである。なお、ＰＴＦＥはフィルム形状の他に繊維状に成型したものを織り合わせたフェルト形状のものを用いることもできる。
【００４１】
次に、このような構成を備えたプリンタ１００の印刷動作について説明する。
【００４２】
まず、例えば、パーソナルコンピュータ等の上位装置から図示せぬインターフェースを介して印刷実行命令が入力されると、制御部２０は、図示せぬ駆動制御部を制御して、感光体ドラム１を図１中矢印方向へ所定の周速度をもって回転させる。
【００４３】
同時に、制御部２０は、所定の電圧を帯電ローラ４に印加するよう帯電ローラ用電源１８に指示を与える。指示を受けた帯電ローラ用電源１８は帯電ローラ４に所定の電圧を印加し、感光ドラム１の表面を一様均一に帯電させる。なお、本実施形態においては、帯電ローラ７に−１１００［Ｖ］程度の電圧を印加した（ＮＮ環境下：温度２２［℃］、湿度５０［％］）。
【００４４】
次に、制御部２０は、入力された画像データに基づくイメージデータを図示せぬヘッド駆動制御部に出力する。ヘッド駆動制御部は、入力されたイメージデータに基づく光を照射するよう露光装置１０が備えるＬＥＤヘッドを制御し、感光ドラム１上に静電潜像を形成させる。
【００４５】
ここで、トナーカートリッジ７に収容されたトナー８は、供給ローラ用電源２１によって電圧が印加された供給ローラ３により現像ローラ２に供給される。なお、本実施形態においては、供給ローラ３に−３００［Ｖ］程度の電圧を印加した。
【００４６】
現像ローラ２の表面の所定位置に配設された現像ブレード９は、供給ローラ３から供給されたトナー８を均一な層厚に形成する。そして、現像ローラ２と感光ドラム１との間において、感光ドラム１上に形成された静電潜像に対応する電気力線により、トナー８が静電潜像部分に付着することでトナー像が現像される。なお、本実施形態においては、現像ローラ２に−１５０［Ｖ］程度の直流電圧を印加した。
【００４７】
上記トナー像の形成動作に合わせて、制御部２０は、用紙搬送ローラ１３ａ、１３ｂ、１３ｃを回転させるよう図示せぬ用紙搬送モータ制御部に対して指示を与える。用紙搬送ローラ１３ａ、１３ｂの回転に伴い、用紙１１は用紙搬送経路１２ａ、１２ｂを経て現像装置３０に搬送される。
【００４８】
そして、転写ローラ用電源２２により所定の電圧が印加された転写ローラ１４により、用紙１１上にトナー像が転写される。
【００４９】
その後、用紙１１は、定着装置１５に搬送される。そして、ヒートローラから付与される熱によりトナー８が溶融され、さらに、ヒートローラとバックアップローラとから形成されるＮＩＰ部において圧接されることにより、トナー像が用紙１１上に定着する。トナー像が定着された用紙１１は、用紙搬送ローラ１３ｃの回転により用紙搬送経路１２ｃ、１２ｄを経てプリンタ１００外部に排出され、一連の印刷動作が終了する。
【００５０】
なお、トナー像が転写された後の感光ドラム１上には、若干のトナーが残留する場合があるが、この残トナーは、クリーニングブレード５によって除去され、クリーニングされた感光ドラム１は繰り返して使用される。
【００５１】
前述したように、懸濁重合法、若しくは乳化重合法で作製された重合トナーを使用した場合、トナーフィルミングが発生し、印字品質が低下することがある。以下の説明においては、本実施形態において検討に用いた現像ローラについて説明し、次いで、トナーフィルミングの発生を抑える上で検討した評価方法について説明する。
【００５２】
まず、本実施形態において検討に用いた現像ローラ２について説明する。表１は、検討に用いた、動摩擦係数μ、表面層２ｃに含まれるカーボンブラックの配合量Ｃ［重量部］（表面層２ｃ内のウレタン重量部を１００としたときのカーボンブラックの重量部；以下、単に配合量Ｃと称する）がそれぞれ異なる現像ローラ２を一覧にして示したものである。
【００５３】
【表１】
2013073003.tif 000003
【００５４】
シリコン系、フッ素系の添加剤の量を調整することで、異なる動摩擦係数μを示す現像ローラ２を作製した。ここで、例えば、動摩擦係数μが小さすぎると、トナー８が現像ローラ２に付着しづらく、十分な画像濃度を得ることができない。逆に、動摩擦係数μが大きすぎると、現像されずに現像ローラ２上に残ったトナー８を供給ローラ３で掻き取りにくくなり、図７に示すような掻き取れなかった部分の現像２周期目のトナー付着量が多くなり、汚れや現像１周期目との濃度段差が生じることになる。したがって、本実施形態において準備した現像ローラ２の動摩擦係数μの範囲は、０．４≦μ≦２とした。
【００５５】
ここで、図８を用いて動摩擦係数μの測定方法について説明する。図８に示すように、テンションゲージ４５（ＩＭＡＤＡ製  ＤＩＧＩＴＡＬＦＯＲＣＥ  ＧＡＵＧＥ  ＺＰ−５０Ｎ）は、図中矢印方向に移動するステージ４７（オリエンタルモーター（株）製  小型直動シリーズＳＰＬ４２）に固定されている。支持された現像ローラ２と所定の角度θ（本実施形態においては、９０［°］）で接触した、幅５０［ｍｍ］、長さ２００［ｍｍ］のベルト４４は、一端側がテンションゲージ４５に、他端側が重り４６に接続されている。この状態で、ステージ４７を１．２［ｍｍ／ｓｅｃ］の速さで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４５にかかる荷重Ｋを読み取り、動摩擦係数μを算出した。なお、ベルト４４として、表面状態に個体差が少ないものとして、（株）沖データ社製のエクセレントホワイト紙（型名：ＰＰＲ−ＣＡ４ＮＡ、坪量：８０［ｇ／ｃｍ２］）を用いた。また、重り４６として、重量Ｗが５［ｇ］、１０［ｇ］、１５［ｇ］のものを用いた。そして、動摩擦係数μは、下記のオイラーのベルト式、
μ＝１／θ×ｌｎ（Ｋ／Ｗ）
から算出した。表１に示す動摩擦係数μは、前記５［ｇ］、１０［ｇ］、１５［ｇ］の３種類の重りを用いて測定、算出した動摩擦係数μの平均値を示したものである。
【００５６】
次に、表１に示した現像ローラ２を用い、トナーフィルミングの発生を抑える上で検討した評価方法について説明する。
【００５７】
まず、汚れを確認するため初期の時点でのＡ３ハーフトーン画像を１枚印刷する。時間が経過すると、トナー帯電性が低下するため、最も帯電性が高い初期の段階で汚れを確認しておくことが望ましい。汚れの原因は、現像ローラ２の表面に付着するトナー８の量が多くなり、現像ブレード９で層厚が規制されずに大量のトナー８が感光体ドラム１に現像されることで生じる。このような場合、図９に示すような刷毛目汚れが主に観察される。特に、帯電性の高い現像ローラや表面粗さの大きい現像ローラにおいて汚れの発生の危険性がある。
【００５８】
次に、トナーフィルミングの発生を再現するにあたり、図１０に示す印刷面積のデューティーパターンが１％となるようなＡ３ベタパターン（１％デューティーパターン）を２００００枚印刷した後、現像ローラ２表面上にトナー８と外添剤とを融着させる。現像ローラ２表面上へのトナーフィルミングは、トナー８と現像ブレード９、現像ローラ２、又は供給ローラ３等の部材との摩擦によりストレスがかかることで、トナー８に点在する外添剤が剥離し、該外添剤がトナー８自体と共に現像ローラ２表面上に堆積後、融着する現象である。したがって、トナーフィルミングが再現されるまでは、ある程度の印刷枚数が必要とされる。ここで、印刷時に各部材に印加された電圧は、現像ローラ２：−１５０［Ｖ］程度、供給ローラ３：−３００［Ｖ］程度、帯電ローラ４：−１１００［Ｖ］程度、現像ブレード９：−３００［Ｖ］程度とした。また、使用したプリンタ１００の印刷速度は、一般的な普通紙（坪量：６８〜７５［ｇ／ｃｍ２］）を用いたときに片面３６［ｐｐｍ］であり、使用したプリンタ１００は（株）沖データ社製のＭＩＣＲＯＬＩＮＥ９１０ＰＳである。そして、評価環境は、ＮＮ環境（温度：２２［℃］、湿度：５０［％］）である。なお、ＨＨ環境（温度：２８［℃］、湿度：８０［％］）においては、帯電ローラ４に印加する電圧は−１０００［Ｖ］程度とした。
【００５９】
１％デューティーパターンを２００００枚印刷した後、プリンタ１００をＨＨ環境に移し、２４時間放置した。その後、Ａ３白紙に印刷を行い、この記録用紙が感光体ドラム１と転写ローラ１４との間に位置するタイミングで現像装置３０を取り出し、かぶりの原因となるかぶりトナーを採取した。なお、かぶりトナーの採取位置は、図１１に示すとおりであり、本来ならば、トナー像が現像後〜転写前の部分に相当する位置である。
【００６０】
ここで、かぶりトナーを採取する理由について説明する。表１に示した各現像ローラ２はそれぞれカーボンブラックの配合量が異なるものである。カーボンブラックは、一般的に導電剤として利用されており、その配合量が多ければ多いほど、トナー８の帯電性は低下する。かぶりは、正常に帯電したトナー８に対して、低い帯電性のトナー８や逆極性の帯電したトナー８によって、画像の背景部分（すなわち、非印刷部分）にトナー８が付着することで発生する現象である。一般的に、トナー帯電性が低い程、かぶりが悪い傾向であるため、かぶりトナーを採取することは、適切なカーボンブラックの配合量を確認する上で有効な方法といえる。
【００６１】
次に、かぶりの測定方法について説明する。まず、上記の現像後〜転写前の感光体ドラム１上のトナー８を粘着テープ（住友スリーエム社製  スコッチテープ）に付着させた後に白紙の記録用紙に貼り付けた。そして、粘着テープだけを記録用紙に貼り付けた場合との色差△Ｅを分光測色計にて測定した。本実施形態においては、図１２に示すように、感光体ドラム１の両端部から均等に５点採取し、その平均値をかぶり測定値とした。
【００６２】
次に、現像ローラ２自体を現像装置３０から取り出し、感光体ドラムと接触させて回転させながら電圧を印加することで、電気的にトナー８を除去した。電気的にトナー８を除去することで、現像ローラ２表面上には融着したトナー８、及び外添剤のみが残る。トナーフィルミングの程度が悪いものは、この段階で融着が醜く、現像ローラ２表面は黒みがかったトナー８の色で覆われている。このような状態において、現像ローラ２表面をレーザ顕微鏡で観察した場合、図１３左図に示すような、顕微鏡画面上で表面の素地に対して融着したトナー８、及び外添剤が占める面積が大きくなる。
【００６３】
次に、トナー８、及び外添剤が融着した状態を定量的に把握するため、誘電緩和測定装置を用いて現像ローラ２の残留電荷［Ｖ］を測定した。
【００６４】
図１４は、現像ローラ２上の残留電荷を測定するために用いた誘電緩和測定装置３７を説明する図である。誘電緩和測定装置３７として、Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ社製のＤＲＡ−２０００Ｌを用いた。本測定装置によれば、現像ローラ２表面にコロナ電圧を印加後、電位衰退後の現像ローラ２表面に介在する電荷から残留電位を算出することができる。このとき、残留電位の値が大きいほど、残留電荷が大きく誘電的性質が強いといえる。
【００６５】
誘電緩和測定装置３７は現像ローラ２の表面にコロナ電圧を印加するコロナ電圧印加部（コロナ放電器）３９と現像ローラ２の表面の電荷を収得するプローブ（表面電位計）４０とが図１４に示す配設位置で設けられたキャリア３８を有する。キャリア３８は、現像ローラ２の長手方向に対して移動自在となるように設けられている。なお、本実施形態においては、プローブ４０と現像ローラ２の表面との距離は１［ｍｍ］に固定されており、プローブ４０はコロナ電圧印加部３９による６［ｋＶ］のコロナ電圧印加後、０．１秒後の現像ローラ２の残留電位を電流センサ４１にて測定する。キャリア３８が現像ローラ２の両端部を往復する毎に現像ローラ２は任意の回転角度だけ回転し、最終的に３６０度回転するまで該回転動作を繰り返す。
【００６６】
現像ローラ２表面上のトナーフィルミングが悪い程、絶縁性が高くなるため、残留電荷［Ｖ］は高くなる。ここで、本実施形態においては、トナーフィルミングを判定する定量的な値として現像ローラ２の初期残留電荷Ｖ１［Ｖ］と印刷枚数２００００枚印刷後の現像ローラ２の残留電荷Ｖ２の比率であるＶｆを規定する。比率Ｖｆは、下記（１）式で表され、比率Ｖｆが大きい程トナーフィルミングが悪いと判別することができる。
Ｖｆ＝Ｖ２／Ｖ１  （１）
【００６７】
上記評価を行った結果を図１５に示した。汚れ、かぶり、トナーフィルミングの判定方法は以下の通りである、△は数値としては、かぶり、トナーフィルミングは若干悪い傾向ではあるが、いずれも印字上では問題ない領域とする。
汚れ；  ×：刷毛目汚れあり  ○：刷毛目汚れなし
かぶり；  ×：△Ｅ＞４．００  △：３．５０＜△Ｅ≦４．００  ○：△Ｅ≦３．５０
トナーフィルミング；  ×：Ｖｆ＞１．６０  △：１．４０＜Ｖｆ≦１．６０  ○：Ｖｆ≦１．４０
【００６８】
ここで、比率Ｖｆの良好範囲と非良好範囲との境界である１．４〜１．６の範囲の値をトナーフィルミング判定として使用する。図１６は、図１５の１０点平均粗さＲｚ＝４［μｍ］における動摩擦係数μと配合量Ｃとのトナーフィルミング判定グラフであり、図１７は、図１５の動摩擦係数μと配合量Ｃとのかぶり判定グラフである。動摩擦係数μによるかぶり依存性は小さく、配合量Ｃに大きく依存していることがここから分かる。ここで、トナーフィルミング、かぶりの良好範囲を図１８に示し、動摩擦係数μと配合量Ｃとの関係は下記（２）式で表される。また、配合量Ｃに対して動摩擦係数μのかぶり依存性は低いが、配合量Ｃに関わらず動摩擦係数μが０．４未満となるとかぶりが発生した。
（０．４≦μ≦０．９）  ２≦Ｃ≦５
（０．９≦μ≦１．２）  １０μ−７≦Ｃ≦５  （２）
【００６９】
次に、表２に示したサンプル表は、配合量Ｃ、１０点平均粗さＲｚがそれぞれ異なる現像ローラ２を評価サンプルとして一覧にして示したものである。
【００７０】
【表２】
2013073003.tif 000004
【００７１】
１０点平均粗さＲｚは表面の凹凸を調整した研磨ペーパを数種類使用し、研磨速度、研磨押し込み量等を調整することにより、差異を出すことが可能である。なお、ここで準備したサンプルの動摩擦係数μは１．２とする。
【００７２】
本来、１０点平均粗さＲｚを増減させると、それに伴い動摩擦係数μも増減することになるが、本実施形態においては、１０点平均粗さＲｚを増減させても動摩擦係数μが変動しないように添加剤にて調整しているため、１０点平均粗さＲｚと動摩擦係数μとはフラットに近い関係となる。１０点平均粗さＲｚについては、この値が小さすぎると、現像ローラ２にトナー８が付着しにくく、十分な画像濃度を得ることができない。これとは逆に、１０点平均粗さＲｚの値が大きすぎると、トナー８の付着量が多くなりすぎて汚れが発生しやすくなる。したがって、本実施形態においては、１０点平均粗さＲｚの範囲を２≦Ｒｚ≦６とした。
【００７３】
そして、上記と同条件、方法で初期の汚れ、及び１％デューティーパターンを２００００枚印刷した後のＨＨ環境下でのかぶり判定を行った。この結果を示したのが図１９である。そして、図２０は、図１９の配合量Ｃと、１０点平均粗さＲｚとの関係を示したかぶり判定グラフである。ここで、汚れの良好範囲に変化はないが、１０点平均粗さＲｚを調整することによりかぶりの良好範囲がシフトすることが分かる。このときの振れ幅は単位Ｒｚあたり０．５となる。図２１は、動摩擦係数μ、配合量Ｃ、及び１０点平均粗さＲｚの関係を示したものである。図２１から、１０点平均粗さＲｚの値が増減することにより、配合量Ｃの良好範囲が変動し、それに伴い、動摩擦係数μの良好範囲が変動することが分かる。これらの関係は、下記の（３）式で表される。なお、このときの１０点平均粗さＲｚによる変動値をα、βとする。
（０．４≦μ≦０．９）  ２≦Ｃ≦β
（０．９≦μ≦α）  １０μ−７≦Ｃ≦β  （３）
【００７４】
ここで、上記α、βは、図２２、図２３に示されるように１０点平均粗さＲｚで表すと下記の（４）式のようになる。
２≦Ｒｚ≦６
（０．４≦μ≦０．９）  ２≦Ｃ≦０．５Ｒｚ＋３
（０．９≦μ≦０．０５Ｒｚ＋１）  １０μ−７≦Ｃ≦０．５Ｒｚ＋３  （４）
【００７５】
以上のように、第１の実施形態によれば、乳化重合法により製造したトナーを使用した場合、現像ローラの表面層の表面１０点平均粗さＲｚ［μｍ］、同表面の動摩擦係数μ、表面層に含まれるカーボンブラックの配合量Ｃ［重量部］とし、上記の（４）式を満たすときに、汚れ、低濃度画像、高湿環境下でのかぶり、経時によるトナーフィルミングの発生を抑制することができる。
【００７６】
［第２の実施形態］
かぶりの発生を緩和する方法として、帯電ローラに印加する電圧を調整する方法がある。これは、感光体ドラム１表面の負帯電を低下させることで、感光体ドラム１に付着できる正帯電のトナー量を少なくするという原理に基づくものである。第１の実施形態においては、帯電ローラに印加する電圧を−１０００［Ｖ］程度としたが、これを−９００［Ｖ］より小さくすると汚れが発生する要因となるため、帯電ローラに印加する電圧は−９００［Ｖ］以上であることが望ましい。本実施形態においては、第１の実施形態で検討に用いた現像ローラについて、種々の帯電ローラへの電圧印加条件下におけるかぶりの発生を評価することで、かぶりの良好範囲を確認した。
【００７７】
第２の実施形態においては、表２に示した評価サンプルの中で、配合量Ｃが２〜７までのものを評価に使用した。最もかぶりの良好範囲が広い、１０点平均粗さＲｚ＝６［μｍ］の現像ローラ２用い、帯電ローラ４に対して印加電圧下限の−９００［Ｖ］の電圧を印加したとき、配合量Ｃが７の時点におけるかぶりの判定は、△Ｅ＝３．８６で△であった。また、配合量Ｃが２より小さい場合、第１の実施形態の結果から、刷毛目汚れが悪いため、今回の評価からは除外した。したがって、評価サンプルとしての現像ローラ２の表面層２ｃに含まれるカーボンブラックの配合量Ｃの上限を７、下限を２とした。
【００７８】
評価方法としては、第１の実施形態で説明したＨＨ環境下におけるかぶり評価と同様であり、評価タイミングとしては、１％デューティーパターンを２００００枚印刷した後である。ここで、帯電ローラ４に印加する印加電圧をＣｈ［Ｖ］としたとき、印加電圧Ｃｈを−９００［Ｖ］から負に上げていったときのかぶりの変動を確認した。この評価結果を図２４に示す。また、図２５は、図２４を１０点平均粗さＲｚに分けて示したかぶり判定グラフである。これらの結果から、印加電圧Ｃｈ、配合量Ｃの良好範囲はそれぞれ下記の（５）式〜（９）式で表される。
Ｒｚ＝２  （−１０５０≦Ｃｈ≦−９５０）    ２≦Ｃ≦０．０２Ｃｈ＋２３  （５）
Ｒｚ＝３  （−１１００≦Ｃｈ≦−９７５）    ２≦Ｃ≦０．０２Ｃｈ＋２４  （６）
Ｒｚ＝４  （−１１５０≦Ｃｈ≦−１０００）  ２≦Ｃ≦０．０２Ｃｈ＋２５  （７）
Ｒｚ＝５  （−１２００≦Ｃｈ≦−１０５０）  ２≦Ｃ≦０．０２Ｃｈ＋２６  （８）
Ｒｚ＝６  （−１２５０≦Ｃｈ≦−１０５０）  ２≦Ｃ≦０．０２Ｃｈ＋２７  （９）
【００７９】
したがって、１０点平均粗さＲｚの変数をγ、δ、εとすると、下記の（１０）式で表される。
（γ≦Ｃｈ≦δ）  ２≦Ｃ≦０．０２Ｃｈ＋ε  （１０）
【００８０】
そして、図２６に示すように、上記γ、δは１０点平均粗さＲｚの値を増加させると、負の方向にシフトする。そして、（１０）式は、いずれも１０点平均粗さＲｚの一次関数で表され、最終的には、（１０）式は、（１１）式に置き換わる。
２≦Ｒｚ≦６
（−５０Ｒｚ−９５０≦Ｃｈ≦−２５Ｒｚ−９００）  ２≦Ｃ≦０．０２Ｃｈ＋Ｒｚ＋２１  （１１）
上記（１１）式を満たすとき、かぶりの発生に対して良好な結果を得ることができる。
【００８１】
以上のように、第２の実施形態によれば、帯電ローラに印加する印加電圧を規定することにより、かぶりの発生を抑制することができる。
【００８２】
本発明は上記記述に限定されず、例えば、中間転写方式の画像形成装置にも適用可能である。また、プリンタのみならず、ＭＦＰ、ファックス、または複写機等にも適用することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１  感光体ドラム
２  現像ローラ
２ａ  導電性シャフト
２ｂ  弾性層
２ｃ  表面層
３  供給ローラ
３ａ  導電性シャフト
３ｂ  弾性層
４  帯電ローラ
５  クリーニングブレード
６  スペース
７  トナーカートリッジ
８  トナー
９  現像ブレード
１０  露光装置
１１  用紙
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ  用紙搬送路
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ  用紙搬送ローラ
１４  転写ローラ
１５  定着装置
１６  シール部材
１７  ドラムカウンタ
１８  帯電ローラ用電源
１９  現像ローラ用電源
２０  制御部
２１  供給ローラ用電源
２２  転写ローラ用電源
３０  現像装置
３７  誘電緩和測定装置
３８  キャリア
３９  コロナ電圧印加部
４０  プローブ
４１  電流センサ
４４  ベルト
４５  テンションゲージ
４６  重り
４７  ステージ
１００  プリンタ
【図１】
2013073003.tif 000005
【図２】
2013073003.tif 000006
【図３】
2013073003.tif 000007
【図４】
2013073003.tif 000008
【図５】
2013073003.tif 000009
【図６】
2013073003.tif 000010
【図７】
2013073003.tif 000011
【図８】
2013073003.tif 000012
【図９】
2013073003.tif 000013
【図１０】
2013073003.tif 000014
【図１１】
2013073003.tif 000015
【図１２】
2013073003.tif 000016
【図１３】
2013073003.tif 000017
【図１４】
2013073003.tif 000018
【図１５】
2013073003.tif 000019
【図１６】
2013073003.tif 000020
【図１７】
2013073003.tif 000021
【図１８】
2013073003.tif 000022
【図１９】
2013073003.tif 000023
【図２０】
2013073003.tif 000024
【図２１】
2013073003.tif 000025
【図２２】
2013073003.tif 000026
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2013073003.tif 000029
【図２６】
2013073003.tif 000030