(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、現像剤担持体の円周方向と軸方向の粗さの比率を規定することで、十分な濃度を有する画像が形成できる現像装置及び画像形成装置を提供することにある。【解決手段】  本発明は、現像剤担持体の表面が、周方向の十点平均粗さＲｚ１と軸方向の十点平均粗さＲｚ２とによって導き出される現像剤担持体の表面の粗さＲｚ２／Ｒｚ１の値が１．００≦Ｒｚ２／Ｒｚ１≦１．６０を満たし、周方向の表面の凹凸の平均間隔Ｓｍ１と軸方向の表面の凹凸の平均間隔Ｓｍ２とによって導き出される現像剤担持体の表面の粗さ密度Ｓｍ２／Ｓｍ１の値が０．２０≦Ｓｍ２／Ｓｍ１≦１．００を満たすことで、適切な量の現像剤が現像剤担持体に担持され、印字濃度の良好な画像を提供することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な静電潜像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体を有する現像装置であって、
前記現像剤担持体は、
導電性芯金と、
前記導電性芯金の外周に配設され、表面に凹凸が形成されている導電性弾性層とを有し、
前記導電性弾性層の表面は、
前記現像剤担持体の周方向の十点平均粗さＲｚ１と前記現像剤担持体の軸方向の十点平均粗さＲｚ２との関係が１．００≦Ｒｚ２／Ｒｚ１≦１．６０を満たし、かつ、
前記現像剤担持体の周方向における前記導電性弾性層表面の凹凸の平均間隔Ｓｍ１と前記現像剤担持体の軸方向における前記導電性弾性層表面の凹凸の平均間隔Ｓｍ２との関係が、０．２０≦Ｓｍ２／Ｓｍ１≦１．００を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記導電性弾性層の表面は、
前記現像剤担持体の周方向の十点平均粗さＲｚ１と前記現像剤担持体の軸方向の十点平均粗さＲｚ２との関係が１．００≦Ｒｚ２／Ｒｚ１≦１．４０を満たし、かつ、
前記現像剤担持体の周方向における前記導電性弾性層の凹凸の平均間隔Ｓｍ１と前記現像剤担持体の軸方向における前記導電性弾性層の凹凸の平均間隔Ｓｍ２との関係が、０．４０≦Ｓｍ２／Ｓｍ１≦１．００を満たすことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤担持体は、切削加工により形成される凹凸を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項４】
請求項１乃至３に記載の現像装置と、
画像情報に基づいて前記静電潜像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光装置と、
前記露光装置で前記静電潜像担持体の表面に形成された前記静電潜像が前記現像剤担持体によって現像されることで形成された現像剤像を記録媒体に転写する転写部と、
前記転写部によって転写された前記現像剤像を前記記録媒体に定着させる定着部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、電子写真方式のプリンタや複写機に搭載される現像装置に関するものであり、この現像装置を備える画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プリンタ、複写機、ファクシミリ、複合機といった画像形成装置の現像装置は、現像剤担持体に現像剤を担持させ、静電潜像担持体に形成された静電潜像を現像剤担持体に担持させた現像剤によって現像する。このとき、記録媒体に形成される画像が十分な濃度となるように、現像剤担持体の表面を粗面としている。例えば、十分な濃度を得るために、現像剤担持体の円周方向の粗さと平均間隔を規定したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−３１９２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、規定された現像剤担持体の円周方向の粗さと平均間隔であっても、記録媒体に形成される画像が十分な濃度でない場合がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記実状に鑑み、現像剤担持体の円周方向と軸方向の粗さの比率を規定することで、十分な濃度を有する画像が形成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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の現像装置は、回転可能な静電潜像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体を有する現像装置であって、前記現像剤担持体は、導電性芯金と、前記導電性芯金の外周に配設され、表面に凹凸が形成されている導電性弾性層とを有し、前記導電性弾性層の表面は、前記現像剤担持体の周方向の十点平均粗さＲｚ１と前記現像剤担持体の軸方向の十点平均粗さＲｚ２との関係が１．００≦Ｒｚ２／Ｒｚ１≦１．６０を満たし、かつ、前記現像剤担持体の周方向における前記導電性弾性層表面の凹凸の平均間隔Ｓｍ１と前記現像剤担持体の軸方向における前記導電性弾性層表面の凹凸の平均間隔Ｓｍ２との関係が、０．２０≦Ｓｍ２／Ｓｍ１≦１．００を満たすことを特徴とする。
【０００７】
本発明の現像装置によれば、現像剤担持体の表面は、周方向の十点平均粗さＲｚ１と軸方向の十点平均粗さＲｚ２とによって導き出される現像剤担持体の表面の粗さＲｚ２／Ｒｚ１の値が１．００≦Ｒｚ２／Ｒｚ１≦１．６０を満たし、周方向の表面の凹凸の平均間隔Ｓｍ１と軸方向の表面の凹凸の平均間隔Ｓｍ２とによって導き出される現像剤担持体の表面の粗さ密度Ｓｍ２／Ｓｍ１の値が０．２０≦Ｓｍ２／Ｓｍ１≦１．００を満たすことで、適切な量の現像剤が担持する。そして、印字濃度の良好な画像を現像することができる。
【０００８】
また、本発明の画像形成装置は、上述の現像装置と、画像情報に基づいて前記像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光装置と、前記露光装置で前記像担持体の表面に形成された前記静電潜像が前記現像剤担持体によって現像されることで形成された現像剤像を記録媒体に転写する転写部と、前記転写部によって転写された前記現像剤像を前記記録媒体に定着させる定着部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の画像形成装置によれば、上述の現像装置を備えることで、印字濃度が良好に現像された画像を記録媒体に形成することができる。すなわち、印字濃度が良好な画像を形成することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、現像剤担持体の表面が、周方向の十点平均粗さＲｚ１と軸方向の十点平均粗さＲｚ２とによって導き出される現像剤担持体の表面の粗さＲｚ２／Ｒｚ１の値が１．００≦Ｒｚ２／Ｒｚ１≦１．６０を満たし、周方向の表面の凹凸の平均間隔Ｓｍ１と軸方向の表面の凹凸の平均間隔Ｓｍ２とによって導き出される現像剤担持体の表面の粗さ密度Ｓｍ２／Ｓｍ１の値が０．２０≦Ｓｍ２／Ｓｍ１≦１．００を満たすことで、適切な量の現像剤が現像剤担持体の表面に担持され、印字濃度の良好な画像を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明について図面を参照しながら説明する。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。
【００１２】
本発明の画像形成装置は、現像剤担持体としての現像ローラを有する現像装置を搭載するものである。まずは、本発明の画像形成装置について説明する。図１は画像形成装置及び現像装置の構造を説明する図であり、図２は、画像形成装置の制御を行う制御ブロック図である。
【００１３】
画像形成装置１００は、図１のように、現像装置１０を搭載している。この現像装置１０には、その内部に現像剤としてのトナー８が収容されたトナーカートリッジ７が着脱自在に備えられ、静電潜像担持体としての感光体ドラム１と、感光体ドラム１に対向して配置される現像剤担持体としての現像ローラ２とを有している。例えば、感光体ドラム１の外径は３０ｍｍで、１０３．１３［ｒｐｍ］の周速で回転している。また、詳細は後述するが現像ローラ２の周速は、感光体ドラム１の周速を１とした場合に例えば１．２３９となるようになっている。また、現像装置１０には、現像ローラ２にトナー８を供給する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を帯電させる帯電ローラ４と、現像ローラ２上に供給されたトナー８を現像ローラ２上で薄層とするためのトナー層圧規制ブレードとしての現像ブレード９と、感光体ドラム１上の転写残トナーを掻き落とすためのクリーニングブレード５と、掻き落とされた転写残トナーを回収するためのトナー回収ボックス６とを有している。
【００１４】
また、画像形成装置１００は、上述の現像装置１０の他に、用紙搬送モータ３４に制御され、記録媒体としての用紙４４を搬送する搬送ローラ４５ａ，４５ｂ，４５ｃと、現像装置１０の感光体ドラム１の表面を露光して静電潜像を形成する露光装置としてのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎ  Ｄｉｏｄｅ）ヘッド３０、現像装置１０によって感光体ドラム１上に現像されたトナー画像を、用紙４４に転写する転写部としての転写ローラ２７と、転写ローラ２７によって用紙４４に転写されたトナー像のトナーを溶融させるための図示しないヒータ及びそのヒータにより加熱された定着器３２の温度を読み取る図示しない温度センサ等を備える定着器３２とを有している。
【００１５】
また、画像形成装置１００は、図２のように、制御部１９と、ドラムカウンタ２０と、ドットカウンタ２１と、インターフェース（Ｉ／Ｆ）制御部１４と、受信メモリ１５と、画像データ編集メモリ１６と、操作部１７と、センサ群１８と、帯電ローラ用電源２２と、現像ローラ用電源２４と、供給ローラ用電源２５と、転写ローラ用電源２６と、ヒューズ用電源２８と、ヘッド駆動制御部２９と、定着制御部３１と、搬送モータ制御部３３と、駆動制御部３５とを有している。
【００１６】
制御部１９は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、入力ポート、タイマ等によって構成され、感光体ドラム１の回転数を計測するドラムカウンタ２０や印刷ドットをカウントするドットカウンタ２１を制御している。そして、この制御部１９は、インターフェース（Ｉ／Ｆ）部１４を介して、図示しない上位装置から印刷データや制御コマンドを受信し、画像形成全体を統括制御し、印刷動作を実行する。
【００１７】
受信メモリ１５は、Ｉ／Ｆ制御部１４を介して受信する印刷データや制御コマンドを一時的に記録する。そして、画像データ編集メモリ１６は、この受信メモリ１５に記録された印刷データを受け取り、こ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。
【００１８】
操作部１７は、画像形成装置１００の状態を表示するためのＬＥＤ及び画像形成装置１００に操作者からの指示を与えるためのスイッチや表示部を備えたものである。センサ群１８は、画像形成装置の動作状態を監視するために備えられる複数の図示しないセンサにより構成され、例えば用紙位置検出センサ、温湿度センサ、濃度センサ等である。
【００１９】
帯電ローラ用電源２２は、帯電ローラ４に所定の電圧を印加する。現像ローラ用電源２４は、現像ローラ２に所定の所定の電圧を印加する。供給ローラ用電源２５は、供給ローラ３に所定の電圧を印加する。転写ローラ用電源２６は、転写ローラ２７に所定の電圧を印加する。なお、帯電ローラ用電源２２、現像ローラ用電源２４及び供給ローラ用電源２５は制御部１９の指示に従って印加する電圧を変更することができる。
【００２０】
ヒューズ用電源２８は、現像装置１０が未使用品であるか否かを判断するための現像装置新旧判別ヒューズ４３に電流を流す。ヘッド駆動制御部２９は、ＬＥＤヘッド３０を駆動制御し、画像データ編集メモリ１６に記憶されたイメージデータをＬＥＤヘッド３０に送る。定着制御部３１は、定着器３２の図示しない温度センサからの出力を読み込み、このセンサ出力に基づいて、図示しないヒータを通電させて定着器３２の温度が一定となるように制御する。搬送モータ制御部３３は、用紙搬送モータ３４を制御し、搬送ローラ４５ａ，４５ｂ，４５ｃを駆動させたり、停止させたりすることによって、図１の矢印４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄの方向に用紙４４を搬送させる。駆動制御部３５は、感光体ドラム１を回転させるための駆動モータ３６を制御する。そして、この感光体ドラム１の図１中の矢印方向への回転に伴い、帯電ローラ４、現像ローラ２及び供給ローラ３は、図１中の矢印方向に回転する。
【００２１】
このような画像形成装置１００は、まず、Ｉ／Ｆ制御部１４で受信した印刷データを受信メモリ１５に記憶し、制御部１９は、画像形成装置１００の全体のシーケンスを制御し、印刷動作を行う。印刷データを受信した後、制御部１９は、搬送モータ制御部３３を制御し、用紙搬送モータ３４によって搬送ローラ４５ａを駆動させ、所定のタイミングで用紙４４をロールアップし、矢印４６ａ方向に搬送させる。搬送された用紙４４は、用紙搬送モータ３４によって駆動する搬送ローラ４５ｂによって現像装置に搬送される。搬送ローラ４５ｂを通過した用紙４４は、現像装置１０と転写ローラ２７との間を矢印４６ｂの方向に向かって、現像装置１０によって形成されたトナー像が転写できるタイミングで搬送される。
【００２２】
このとき、現像装置１０では、トナー像が形成される。この画像形成プロセスは、まず、制御部１９から駆動制御部３５に制御データが送られる。この制御データを受けて駆動制御部３５は、駆動モータ３６を制御し、感光体ドラム１を回転させる。感光体ドラム１の回転に合わせて回転する帯電ローラ４に帯電ローラ用電源２２より負の電圧が印加されることによで、感光体ドラム１の表面が帯電する。
【００２３】
一方で、受信メモリ１５に記憶された印刷データは、画像データ編集メモリ１６によってイメージデータに変換される。変換されたイメージデータは、制御部１９を介してヘッド駆動制御部２９に送られる。ヘッド駆動制御部２９は、受け取ったイメージデータに基づいてＬＥＤヘッド３０を制御し、制御されたＬＥＤヘッド３０が感光体ドラム１の表面を露光する。この露光によって、表面が帯電した感光体ドラム１に、イメージデータに対応する静電潜像が形成される。
【００２４】
また、感光体ドラム１に合わせて回転する現像ローラ２及び供給ローラ３にも制御部１９から指示された電圧が印加され、トナーカートリッジ７に納められていたトナー８が供給ローラ３を介して現像ローラ２に供給される。供給されたトナー８は、現像ブレード９を通過することで、現像ローラ２上で薄層が形成される。そして、現像ローラ２上で薄層が形成されたトナー８によって、感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像が現像され、感光体ドラム１上にトナー像が形成される。
【００２５】
用紙４４が現像装置１０と転写ローラ２７との間を通過する前に、転写ローラ２７には、転写ローラ用電源２６から所定の電圧が印加される。これにより、感光体ドラム１と転写ローラ２７との圧接部で物理的圧力と電気的静電力とで、感光体ドラム１と転写ローラ２７との間を通過する用紙にトナー像を転写することになる。
【００２６】
トナー像が転写された用紙４４は、定着制御部３１により制御された定着器３２を通過することによりトナーが熱圧着され、トナー像が用紙４４に定着する。定着後、用紙４４は、矢印４６ｂの方向に向かって搬送され、用紙搬送モータ３４によって駆動する搬送ローラ４６ｃによって、矢印４６ｄの方向、すなわち画像形成装置１００の外側に搬送される。
【００２７】
上述した画像形成装置１００は、１つの現像装置１０を備えるものとして説明したが、本発明はこれだけに限られるものではなく、例えばシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーのそれぞれに対応する現像装置を用紙の給紙側から排紙側へと転写ベルトに沿って並設されたものであってもよい。この場合、各色のトナーに対応する現像装置１０は、制御部１９の制御に基づいて搬送される用紙のタイミングに合わせて、各色のトナー画像をそれぞれ転写することで、カラー画像を形成することができる。
【００２８】
現像装置１０に備えられる現像ローラ２は、図３のように導電性の芯金２ａと、この芯金２ａの外周にプライマーを介して接着された導電性の弾性層２ｂとを備えている。この現像ローラ２は、上述したような画像形成プロセスでは、現像ローラ２の周方向（図３中矢印２ｄ方向）に回転する。この芯金２ａは、所定の剛性を有すると共に十分な導電性を有する金属であればよく、例えば、ＳＵＭに無電解ニッケルめっきを施した金属から形成されている。
【００２９】
また、弾性層２ｂは、現像ローラ２の長手方向（図３中矢印２ｅ方向）における長さが画像印字領域を満足する長さを有しているもので、体積固有抵抗が１０５〜１０１１［Ω・ｃｍ］となる抵抗層が好ましく、ＪＩＳ−Ａ硬度２０〜６０度の変形しやすく変形回復性に優れた材質が用いられる。この弾性層２ｂの導電性は、導電材を添加することで付与されたものであってもよい。弾性層２ｂには、ゴムや熱可塑性のエラストマー等から形成することができる。例えば、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ニトリルゴム等、１種若しくは２種以上の材料を混合したものを主成分とするゴム組成物を用いることができる。
【００３０】
弾性層２ｂの外側表面である表面層２ｃには、凹凸面が形成される。表面層２ｃに形成される凹凸は、導電性の弾性層２ｂを形成する際に使用する樹脂原料液に粒子を混合した状態で成型することで形成する方法、弾性層２ｂの表面にエンボス加工を施して凹凸を形成する方法、あるいは、弾性層２ｂの表面に切削加工を施して凹凸を形成する方法などが挙げられる。
【００３１】
また、この表面層２ｃは、凹凸形成後、さらに表面処理及び表面コーティングを行っても所定の研磨目及び表面粗さを形成しているものであればよい。例えば、イソシアネートやポリオール、アミノシラン等を表面に含浸、被覆することもでき、また、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ナイロン樹脂、フッ素樹脂、及びシリコーン樹脂等により表面を被覆することもできる。またさらに、表面処理剤、コーティング剤にカーボンブラック等の導電剤を添加して導電性を付与、調製することもできる。
【００３２】
以下、本発明の現像装置１０に備えられる現像ローラ２の表面層２ｃの凹凸が、現像ローラ２の周方向（矢印２ｄ）の十点平均粗さと軸方向（矢印２ｅ）の十点平均粗さとの関係、及び、現像ローラ２の周方向（矢印２ｄ）における凹凸の平均間隔と現像ローラ２の軸方向（矢印２ｅ）における凹凸の平均間隔との関係によって、画像濃度を十分に得ることができる現像ローラ２について検討した。
【００３３】
［実施例１］
まず、現像ローラ２の表面層２ｃの凹凸を表す表面粗さの測定について説明する。この表面粗さを測定するには、表面粗さ解析システムＳＥ３５００、検出器ＰＵ−ＤＪ２Ｓ、円周粗さの測定装置ＺＲＭ２００（いずれも小坂研究所製）及び軸方向測定治具を使用した。この表面粗さは、測定する方向によって２つの測定方法がある。１つは、周方向の表面粗さの測定であり、現像ローラ２を矢印２ｄの周方向に回転させながら検出器の触針を表面層２ｃ頂点へ当接して測定する方法である。もう１つは、軸方向の表面粗さの測定であり、現像ローラ２を固定し、表面層２ｃの頂点を矢印２ｅの長手方向に検出器の触針を移動させながら測定する方法である。この測定条件はＪＩＳＢ０６０１−１９９４に測定される粗さ曲線測定方法において、カットオフλｃを０．８［ｍｍ］、測定長を２．５［ｍｍ］送り速度を０．１［ｍｍ］とした。また、触針先端を２［μｍＲ］、触針圧を０．０７［ｇｆ］とし、周方向測定及び軸方向測定ともに軸方向（矢印２ｅ）において３箇所測定し、平均値を算出した。ここで、周方向測定によって得られた十点平均粗さをＲｚ１、その凹凸平均間隔をＳｍ１とし、軸方向測定によって得られた十点平均粗さをＲｚ２、その凹凸平均間隔をＳｍ２とする。
【００３４】
実施例１に使用した現像ローラ２は、芯金２ａとして外径φ１０．００［ｍｍ］のＳＵＭ２３Ｌに無電解ニッケルめっきを施した金属シャフトを使用した。導電性の弾性層２ｂには、シリコーンゴムを主成分とする母材を使用し、粗挽き後、円筒研磨盤を用いて研削処理を行い、表面層２ｃに凹凸を形成させた。また、表面層２ｃには、ＵＶ照射による表面硬化処理後、表面活性剤としてのアミノシラン塗布を行った。最終的に、現像ローラ２の外径は、１７．６２［ｍｍ］となり、表面層２ｃの硬さは、マイクロゴム高度計ＭＤ−１（高分子計器製）のタイプＡを用いて４２度であった。
【００３５】
ここで、フィルム粗さ、フィルム研磨圧力、フィルム研磨スピード、フィルム送りスピード、フィルム研磨回数、サンプル回転スピードといったフィルム研磨処理の異なるサンプルＡ−１〜Ａ−８、Ｂ−１〜Ｂ−１２、Ｄ−１〜Ｄ−２４を用意し、表面層２ｃの表面粗さを測定した。その結果を下記表１に示す。例えばＢ−１のサンプルは、下記表１に示されるＲｚ１、Ｓｍ１、Ｒｚ２及びＳｍ２とするために、１００ｍｍ幅、４０μｍ砥粒サンドペーパを用いて、フィルム研磨圧力１．０ｋｇ、フィルム研磨スピード１３００ｍｍ／ｍｉｎ、フィルム送りスピード１０ｍｍ／ｍｉｎ、フィルム研磨回数１回、サンプル回転スピード２０００ｒｐｍでサンプルの表面の研磨処理を行った。
【００３６】
このＲｚ１、Ｓｍ１、Ｒｚ２及びＳｍ２の値は、下記の方法により調整することができる。まず、Ｒｚ１は、サンドペーパの粗さやフィルム研磨圧力によって調整することができる。例えば、サンドペーパの砥粒を粗くしたり、フィルム研磨圧力を大きくすることでＲｚ１の値を大きくすることができる。Ｒｚ２は、サンドペーパの粗さやフィルム研磨スピードによって調整することができる。例えば、サンドペーパの砥粒を粗くしたり、フィルム研磨スピードを遅くすることでＲｚ２の値を大きくすることができる。Ｓｍ１は、フィルム送りスピードやサンプル回転スピードによって調整することができる。例えば、フィルム送りスピードを速くしたり、サンプル回転スピードを速くすることでＳｍ１の値を大きくすることができる。Ｓｍ２は、フィルム研磨スピードやフィルム研磨回数によって調整することができる。例えば、フィルム研磨スピードを遅くしたり、フィルム研磨回数を増加させることでＳｍ２の値を大きくすることができる。いずれの条件も互いに相互作用をもつため、上記条件を組み合わせることで所望のＲｚ１、Ｓｍ１、Ｒｚ２及びＳｍ２の値を有するサンプルとした。
【００３７】
実施例１では、作成されたサンプルを印字濃度で評価を行う。この印字濃度は、上述した各サンプルを画像形成装置の現像ローラとして使用して、図４のように、用紙の印字可能な範囲の全面のベタ印刷画像（ｓｏｌｉｄ  ｉｍａｇｅ）の面積を１００％の画像密度と定義した場合、その画像密度が１００％となるような黒画像、すなわち、用紙の印刷可能な範囲の全面にベタ黒印字パターンを形成したものを使用し、印字領域の所定の箇所の印字濃度を測定し、その平均値とした。印字濃度の測定箇所は、図４中の白丸で示されたように、各頂角から用紙の縦方向及び横方向に３０ｍｍずつ内側に移動した４つと、用紙の略中央にある測定箇所の１つとを合わせた５箇所とした。この測定を行うために使用した画像形成装置はモノクロプリンタで、感光体ドラムの周速を１０３．１３［ｒｐｍ］、感光体ドラムに対する現像ローラの周速比を１．２３９、印字速度を２２ＰＰＭ、周囲温度を２５℃、周囲湿度を５０％という条件で印字を行った。印字濃度は、Ｘ−Ｒｉｔｅ  Ｓｐｅｃｔｒｏｄｅｎｓｉｔｏｍｅｔｅｒにて測定した値である。この測定値は、Ｒｚ１、Ｓｍ１、Ｒｚ２及びＳｍ２の値と共に表１に示した。なお、カブリの評価をするための濃度差ΔＹ及びカブリの評価については、実施例２で説明する。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
表１の結果より周方向十点平均粗さＲｚ１の値が同等の現像ローラであっても印字濃度のに差があるのが分かる。例えば、Ａ−８とＢ−９とを比較すると、周方向十点平均粗さＲｚ１の値は、Ａ−８が９．２４［μｍ］であるのに対し、Ｂ−９は９．２９であり、略同等である。しかしながら、印字濃度は、Ａ−８が１．１４であるのに対し、Ｂ−９が１．３１であり、差があるのが分かる。これは、現像ローラ２の表面層２ｃの面状態がＡ−８とＡ−９とで異なるため、現像上のトナー８の付着量の絶対値差がそのまま印字濃度の差となって現れるためである。
【００４０】
本実施例では、現像ローラ２の表面層２ｃの面状態をより正確に数値化するために現像ローラ２の周方向だけでなく軸方向における表面粗さを測定している。ここで、表１のように、各サンプルの表面層２ｃの粗さを表すための指標をＲｚ２／Ｒｚ１、表面層２ｃの粗さ密度を表すための指標をＳｍ２／Ｓｍ１とした。
【００４１】
図５は、各サンプルのＲｚ２／Ｒｚ１と印字濃度との関係を示すグラフである。図５のように、Ｒｚ２／Ｒｚ１と印字濃度とには相関関係がある。この関係から、最適な印字濃度となるためのＲｚ２／Ｒｚ１の値について考察する。最適な印字濃度は、１．２０〜１．４０である。印字濃度が１．２０を下まわる場合、十分な印字濃度が得られない。一方、印字濃度が１．４０を上まわる場合、印字濃度が濃すぎるため、用紙上に過剰トナーが現像され、汚れの原因となる。この最適な印字濃度から適切なＲｚ２／Ｒｚ１を図５の近似直線から算出すると、印字濃度の下限値１．２０に対応する値が１．００で、印字濃度の上限値１．４０に対応する値が１．６０となる。すなわち、現像ローラ２の表面層２ｃにおいて、１．００≦Ｒｚ２／Ｒｚ１≦１．６０を満たすことで、印字濃度が満足するものと考えられる。しかしながら、１．００≦Ｒｚ２／Ｒｚ１≦１．６０を満たすものであっても、印字濃度１．２０未満のサンプルが存在することがわかった。
【００４２】
図６は、各サンプルのＳｍ２／Ｓｍ１と印字濃度との関係を示すグラフである。図５のように、Ｓｍ２／Ｓｍ１と印字濃度とには相関関係がある。この関係から、最適な印字濃度となるためのＳｍ２／Ｓｍ１の値について考察する。最適な印字濃度は、１．２０〜１．４０であることから適切なＳｍ２／Ｓｍ１を図６の近似直線から算出すると、印字濃度の下限値１．２０に対応する値が１．００で、印字濃度の上限値１．４０に対応する値が０．２０となる。すなわち、現像ローラ２の表面層２ｃにおいて、０．２０≦Ｓｍ２／Ｓｍ１≦１．００を満たすことで、印字濃度が満足するものと考えられる。しかしながら、０．２０≦Ｓｍ２／Ｓｍ１≦１．００を満たすものであっても、印字濃度１．２０未満のサンプルが存在することが分かった。
【００４３】
すなわち、表面層２ｃの粗さＲｚ２／Ｒｚ１又は表面層２ｃの粗さ密度Ｓｍ２／Ｓｍ１の何れかの値だけでは表面層２ｃの面状態を十分に表すことができないことが分かった。しかしながら、表面層２ｃの粗さＲｚ２／Ｒｚ１と表面層２ｃの粗さ密度Ｓｍ２／Ｓｍ１との双方を満たすものは、十分な印字濃度が得られていることから、表面層２ｃの粗さＲｚ２／Ｒｚ１と表面層２ｃの粗さ密度Ｓｍ２／Ｓｍ１の両方によって、表面層２ｃの面状態を適切に示すことができる。
【００４４】
図７は、表面層２ｃの粗さＲｚ２／Ｒｚ１と表面層２ｃの粗さ密度Ｓｍ２／Ｓｍ１との相関図である。図６中、点Ａ乃至点Ｇは、上記表１中の境界Ａ乃至境界Ｇに対応する点である。点Ａと点Ｂを結ぶ境界線、すなわち、表面層２ｃの粗さＲｚ２／Ｒｚ１が１．００よりも小さい値である場合、表面層２ｃの粗さの絶対値が小さく、規定の印字濃度を満足できない。点Ｃと点Ｄを結ぶ境界線、すなわち、表面層２ｃの粗さＲｚ２／Ｒｚ１が１．６０よりも大きい値である場合、表面層２ｃの粗さの絶対値が大きすぎるため、過剰にトナーが付着することで汚れが発生する。点Ｂと点Ｃとを結ぶ境界線、すなわち、表面層２ｃの粗さ密度Ｓｍ２／Ｓｍ１が０．２０よりも小さい場合、表面層２ｃの凹凸の密度が密集しすぎるため、過剰にトナーが付着することで汚れが発生する可能性がある。点Ａと点Ｄを結ぶ境界線、すなわち、表面層２ｃの粗さ密度Ｓｍ２／Ｓｍ１が１．００よりも大きい場合、表面層２ｃの凹凸の密度が少なく、十分にトナーが担持できないため、規定の印字濃度が満足できない。したがって、この点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを結ぶ境界線で囲まれた領域が印字濃度を満足する条件となる。すなわち、現像ローラ２の表面層２ｃは、粗さＲｚ２／Ｒｚ１が１．００≦Ｒｚ２／Ｒｚ１≦１．６０（式１）、及び、粗さ密度Ｓｍ２／Ｓｍ１が０．２０≦Ｓｍ２／Ｓｍ１≦１．００（式２）を満たすことで、良好な印字濃度で画像形成できる現像ローラとなる。
【００４５】
図８乃至図１０は、上記式１及び式２のそれぞれの値が示す表面層２ｃの面状態のモデル図である。なお、図８乃至図１０の周方向（矢印２ｄ）の方向に延びる縦線は、フィルム研磨処理によって加工された溝で、軸方向（矢印２ｅ）の方向に延びる波線は、仕上げ研磨処理、及び、フィルム研磨処理によって発生する研磨目である。Ｒｚ２／Ｒｚ１は、溝と研磨目の粗さの関係を示し、値が大きいほど研磨目より溝の粗さが大きいといえる。すなわち、フィルム研磨処理が、表面層２ｃに対して所定圧力で適切に施されているかを判断できる。Ｓｍ２／Ｓｍ１は、溝と研磨目の粗さ密度の関係を示し、値が小さいほど研磨目のピッチより溝のピッチが小さく密に溝が存在していることになる。すなわち、フィルム研磨処理が、表面層２ｃに対して所定のスピードで適切に施されているかを判断することができる。
【００４６】
図８は、表面層２ｃの粗さＲｚ２／Ｒｚ１が１．５５で、表面層２ｃの粗さ密度Ｓｍ２／Ｓｍ１が０．４２である場合のモデル図である。表面層２ｃの粗さＲｚ２／Ｒｚ１が上記式１を満たし、かつ、表面層の粗さ密度Ｓｍ２／Ｓｍ１が上記式２を満たしている。そのため、印字濃度も１．３７と良好である。
【００４７】
図９は、表面層２ｃの粗さＲｚ２／Ｒｚ１が１．０５で、表面層２ｃの粗さ密度がＳｍ２／Ｓｍ１が１．０５である場合のモデル図である。表面層２ｃの粗さＲｚ２／Ｒｚ１は上記式１を満たしているが、表面層の粗さ密度Ｓｍ２／Ｓｍ１は上記式２を満たしていない。この場合、図９のように、表面層２ｃの溝の密度が小さいため、１．１８という規定外の印字濃度となってしまう。
【００４８】
図１０は、表面層２ｃの粗さＲｚ２／Ｒｚ１が０．９１で、表面層２ｃの粗さ密度がＳｍ２／Ｓｍ１が１．３０である場合のモデル図である。表面層２ｃの粗さＲｚ２／Ｒｚ１は上記式１を満たさず、さらに、表面層の粗さ密度Ｓｍ２／Ｓｍ１も上記式２を満たしていない。この場合、図１０のように、表面層２ｃの粗さも溝の密度も小さいため、１．１５という規定外の印字濃度となってしまう。
【００４９】
このように、現像ローラが上述した式１及び式２の範囲を満たすことで、この現像ローラを搭載する現像装置は、印字濃度の良好な画像を現像することができ、また、この現像装置を搭載する画像形成装置は、印字濃度の良好な画像を用紙に印刷することができる。また、現像ローラを製造するにあたっての管理項目として上述した現像ローラの表面層の粗さＲｚ２／Ｒｚ１の値と、表面層の粗さ密度Ｓｍ２／Ｓｍ１の値とを使用することが可能である。
【００５０】
［実施例２］
実施例１では上記式１及び式２を満たすことで、良好な印字濃度が得られることがわかった。しかしながら、図７における境界Ｃの付近では、軽微ながらカブリが悪化するという問題がある。すなわち、印字濃度の増加にともない、カブリが発生しやすくなってしまう。印字濃度の増加することは、現像ローラ２の表面層２ｃに形成されるトナー層厚が増加することになる。現像ローラ２の表面層２ｃには、現像ローラ２と供給ローラ３との間のバイアス差や摩擦帯電による電気的な力だけでなく、現像ローラ２の表面層２ｃの粗さや供給ローラ３の搬送力による機械的な力によってもトナー層が形成されるため、帯電状態に乏しいトナーも含まれる。すなわち、トナー層厚が増加することで、帯電状態に乏しいトナーの量が増加することになり、結果、カブリトナーの量が増加することになる。図１１は、表１に示した各サンプルにおけるカブリに関する指標で、後述に詳細に説明する濃度差ΔＹと、印字濃度との相関関係を示す図である。このように、印字濃度が増加すると、カブリのレベルが悪化していることが分かる。
【００５１】
特に、光沢度（ＭＵＲＡＫＡＭＩ  ＣＯＬＯＲ  ＲＥＳＥＡＲＣＨ  ＬＡＢＯＲＡＴＯＲＹ  ＧＬＯＳＳ  ＭＥＴＥＲ、Ｔｙｐｅ．ＧＭ−２６Ｄ、視野角７５°による測定での光沢度）が５８以上の光沢紙の場合、光沢度が高くなることで用紙の表面の平滑性が高くなるため、ドラムカブリのトナーが光沢紙上で目立ち、光沢紙カブリとして画像の悪化を招く。そこで、実施例２では、より高画質な画像を得るために、ドラムカブリを低減させ、カブリの少ない画像が得られる現像ローラについて検討する。
【００５２】
実施例１で印字濃度を評価した各サンプルに対してカブリの測定を行った。このカブリの測定では、０％濃度印刷の途中で装置を止め、現像後、転写前の感光体ドラム上にあるトナーを粘着テープ（住友スリーエム社製、スコッチメンディングテープ）に付着させた。この粘着テープをカブリ採取テープと称する。そのカブリ採取テープを真白な用紙上に貼り付けた。また、カブリ採取テープの比較として、感光体ドラムに貼り付けていない粘着テープ（住友スリーエム社製、スコッチメンディングテープ）を真白な用紙上に貼り付けた。この粘着テープを比較用テープと称する。
【００５３】
このカブリ採取テープと、比較用テープとの濃度差を分光測色計（コニカミノルタ社製、ＣＭ−２６００ｄ、測定径＝φ８ｍｍ）にて測定し、濃度差ΔＹを比較用テープの濃度からカブリ採取テープの濃度を差し引いて算出した。算出された各サンプルの濃度差ΔＹは、上記表１に示す。なお、このカブリトナーの評価において、濃度差ΔＹが０≦ΔＹ≦３．００に該当するサンプルについては○、３．００＜ΔＹ≦５．００に該当するサンプルについては△、５．００＜ΔＹに該当するサンプルについては×と評価した。そして、この表１に示された結果に基づいて、表面層２ｃの粗さＲｚ２／Ｒｚ１及び表面層２ｃの粗さ密度Ｓｍ２／Ｓｍ１の値に対する印字濃度の値を表２にまとめた。また、表１に示された結果に基づいて、表面層２ｃの粗さＲｚ２／Ｒｚ１及び表面層２ｃの粗さ密度Ｓｍ２／Ｓｍ１の値に対するカブリの評価を表３にまとめた。
【００５４】
【表２】
2009080207.tif 000004
【００５５】
【表３】
2009080207.tif 000005
【００５６】
表２に示された結果から、実施例１にも示したように、良好な印字濃度の値とされる１．２０〜１．４０に該当するのは、表面層２ｃの粗さＲｚ２／Ｒｚ１が１．００以上１．６０以下で、且つ、表面層２ｃの粗さ密度Ｓｍ２／Ｓｍ１が０．２０以上１．００以下であることが分かる。すなわち、この条件を満たすことで、良好な印字濃度が得られる。
【００５７】
表３に示された結果から、表面層２ｃの粗さＲｚ２／Ｒｚ１が１．４０よりも大きい値である場合、カブリが悪化してしまう。また、表面層２ｃの粗さ密度Ｓｍ２／Ｓｍ１が０．４０よりも小さい場合、カブリが悪化してしまう。したがって、カブリが発生しない表面層２ｃの状態は、表面層２ｃの粗さＲｚ２／Ｒｚ１が１．４０以下で、粗さ密度Ｓｍ２／Ｓｍ１が０．４０以上となる。そして、図７に示される点Ａ，Ｅ，Ｆ，Ｇを結ぶ境界線で囲まれた領域が良好な印字濃度とカブリの発生が起こらないための条件となる。すなわち、現像ローラ２の表面層２ｃの粗さＲｚ２／Ｒｚ１が１．００≦Ｒｚ２／Ｒｚ１≦１．４０（式３）、及び、粗さ密度Ｓｍ２／Ｓｍ１が０．４０≦Ｓｍ２／Ｓｍ１≦１．００（式４）を満たすことで、良好な印字濃度で画像が形成できるとともに、カブリが発生しない現像ローラとなる。
【００５８】
このように、現像ローラが上述した式３及び式４の範囲を満たすことで、この現像ローラを搭載する現像装置は、印字濃度の良好で、カブリが発生しない画像を現像することができ、また、この現像装置を搭載する画像形成装置は、印字濃度の良好でカブリが発生しない画像を用紙に印刷することができる。また、現像ローラを製造するにあたっての管理項目として上述した現像ローラの表面層の粗さＲｚ２／Ｒｚ１の値と、表面層の粗さ密度Ｓｍ２／Ｓｍ１の値とを使用することが可能である。
【００５９】
本実施の形態では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＭＦＰ、ファクシミリ、複写装置等の画像形成装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の現像装置及び画像形成装置の概略を示す概略図である。
【図２】本発明の画像形成装置のブロック図である。
【図３】本発明の現像装置に備えられる現像ローラの構成を示す図である。
【図４】印字濃度の測定方法を説明する図である。
【図５】現像ローラの表面層の粗さＲｚ２／Ｒｚ１と印字濃度との相関図である。
【図６】現像ローラの表面層の粗さ密度Ｓｍ２／Ｓｍ１と印字濃度との相関図である。
【図７】現像ローラの表面層の粗さＲｚ２／Ｒｚ１と粗さ密度Ｓｍ２／Ｓｍ１との関係を示す図である。
【図８】粗さＲｚ２／Ｒｚ１が式１を満たし、かつ、粗さ密度Ｓｍ２／Ｓｍ１が式２を満たした現像ローラの表面層の面状態のモデル図である。
【図９】粗さＲｚ２／Ｒｚ１が式１を満たし、かつ、粗さ密度Ｓｍ２／Ｓｍ１が式２を満たさない現像ローラの表面層の面状態のモデル図である。
【図１０】粗さＲｚ２／Ｒｚ１が式１を満たさず、かつ、粗さ密度Ｓｍ２／Ｓｍ１が式２を満たさない現像ローラの表面層の面状態のモデル図である。
【図１１】印字濃度とカブリを評価する濃度差との相関図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  感光体ドラム
２  現像ローラ
２ａ  芯金
２ｂ  弾性層
２ｃ  表面層
３  供給ローラ
４  帯電ローラ
５  クリーニングブレード
６  トナー回収ボックス
７  トナーカートリッジ
８  トナー
９  現像ブレード
１０  現像装置
１４  Ｉ／Ｆ制御部
１５  受信メモリ
１６  画像データ編集メモリ
１７  操作部
１８  センサ群
１９  制御部
２０  ドラムカウンタ
２１  ドットカウンタ
２２  帯電ローラ用電源
２４  現像ローラ用電源
２５  供給ローラ用電源
２６  転写ローラ用電源
２７  転写ローラ
２８  ヒューズ用電源
２９  ヘッド駆動制御部
３０  ＬＥＤヘッド
３１  定着制御部
３２  定着器
３３  搬送モータ制御部
３４  用紙搬送モータ
３５  駆動制御部
３６  駆動モータ
４３  現像装置新旧判別ヒューズ
４４  用紙
４５ａ，４５ｂ，４５ｃ  搬送ローラ
１００  画像形成装置
【図１】
2009080207.tif 000006
【図２】
2009080207.tif 000007
【図３】
2009080207.tif 000008
【図４】
2009080207.tif 000009
【図５】
2009080207.tif 000010
【図６】
2009080207.tif 000011
【図７】
2009080207.tif 000012
【図８】
2009080207.tif 000013
【図９】
2009080207.tif 000014
【図１０】
2009080207.tif 000015
【図１１】
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