(57)【要約】【課題】  装置の全体的な長寿命化を図り、使用勝手を向上させるような潜像担持体圧接部材を提供する。【解決手段】  本発明の潜像担持体圧接部材は、潜像を担持する潜像担持体に対して圧接する潜像担持体圧接部材２において、該潜像担持体圧接部材が前記潜像担持体に対して圧接する圧接部における硬度が当該潜像担持体圧接部材の長手方向中央部よりも長手方向端部の方が低くされていることを特徴とする。長手方向端部の硬度が低くなるため、圧接する感光ドラム１などの潜像担持体の端部における膜減りなどの現象の発生を抑えることができる。【選択図】  図５
2009222970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像を担持する潜像担持体に対して圧接する潜像担持体圧接部材において、該潜像担持体圧接部材が前記潜像担持体に対して圧接する圧接部における硬度が当該潜像担持体圧接部材の長手方向中央部よりも長手方向端部の方が低くされていることを特徴とする潜像担持体圧接部材。
【請求項２】
前記潜像担持体圧接部材は、長手方向に延長される回転軸を中心に回転可能な芯金と、その芯金の周囲に配設される弾性層とを有し、前記芯金は長手方向の端部における径が長手方向の中央部における径よりも小さくされていることを特徴とする請求項１記載の潜像担持体圧接部材。
【請求項３】
前記芯金の長手方向の端部には、長手方向の中央部よりも径を小さくする段差が形成されていることを特徴とする請求項２記載の潜像担持体圧接部材。
【請求項４】
前記潜像担持体圧接部材は、長手方向に延長される回転軸を中心に回転可能な芯金と、その芯金の周囲に配設される弾性層とを有し、前記弾性層はその密度が当該潜像担持体圧接部材の長手方向中央部よりも長手方向端部の方が低くされていることを特徴とする請求項１記載の潜像担持体圧接部材。
【請求項５】
前記弾性層は長手方向端部に楔状の空隙部を有していることを特徴とする請求項４記載の潜像担持体圧接部材。
【請求項６】
前記圧接部は全幅に亘って同径とされることを特徴とする請求項１記載の潜像担持体圧接部材。
【請求項７】
前記潜像担持体圧接部材は当該潜像担持体圧接部材の長手方向の端部における表面粗さが長手方向の中央部における表面粗さよりも低くされていることを特徴とする請求項１記載の潜像担持体圧接部材。
【請求項８】
前記表面粗さは表面の１０点平均粗さで求められることを特徴とする請求項７記載の潜像担持体圧接部材。
【請求項９】
前記潜像担持体圧接部材の長手方向中央部と長手方向端部の１０点平均粗さの比率範囲が、前記潜像担持体圧接部材の長手方向中央部と長手方向端部の硬度比をＦとしたとき、１０点平均粗さの比率範囲下限Ｒzminが-0.8F+1.786とされ、比率範囲上限Ｒzmaxが-0.8F+2.063とされることを特徴とする請求項７記載の潜像担持体圧接部材。
【請求項１０】
回転しながら圧接する弾性ローラにおいて、当該弾性ローラの弾性層の表面における硬度が当該弾性ローラの長手方向中央部よりも長手方向端部の方が低くされていることを特徴とする弾性ローラ。
【請求項１１】
前記弾性ローラは、長手方向に延長される回転軸を中心に回転可能な芯金と、その芯金の周囲に配設される弾性層とを有し、前記芯金は長手方向の端部における径が長手方向の中央部における径よりも小さくされていることを特徴とする請求項１０記載の弾性ローラ。
【請求項１２】
前記弾性ローラの弾性層は全幅に亘って同径とされることを特徴とする請求項１０記載の弾性ローラ。
【請求項１３】
潜像を担持する潜像担持体に対して圧接し現像剤を供給する現像剤担持体において、当該現像剤担持体の弾性層の表面における硬度が当該現像剤担持体の長手方向中央部よりも長手方向端部の方が低くされていることを特徴とする現像剤担持体。
【請求項１４】
前記現像剤担持体は、長手方向に延長される回転軸を中心に回転可能な芯金と、その芯金の周囲に配設される弾性層とを有し、前記芯金は長手方向の端部における径が長手方向の中央部における径よりも小さくされていることを特徴とする請求項１３記載の現像剤担持体。
【請求項１５】
前記現像剤担持体の弾性層は全幅に亘って同径とされることを特徴とする請求項１３記載の現像剤担持体。
【請求項１６】
請求項１に記載の潜像担持体圧接部材と、該潜像担持体圧接部材に現像剤を供給する現像剤供給部とを有することを特徴とする現像装置。
【請求項１７】
請求項１に記載の潜像担持体圧接部材が実装された現像装置と、該現像装置に連動する潜像担持体とを有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真方式の印刷装置などに用いられる潜像担持体圧接部材やその潜像担持体圧接部材を用いた現像装置及び画像形成装置に関し、特に装置に長寿命化を図ることが可能な潜像担持体圧接部材やその潜像担持体圧接部材を用いた現像装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式の印刷装置では、感光ドラムのような潜像を担持する潜像担持体に対してトナーの如き現像剤を供給して潜像の現像を行う現像装置が配設されており、このような現像装置には、潜像担持体に接触しながら現像を行う弾性ローラなどの現像剤担持体が設けられている。このような現像剤担持体では、現像剤が一旦担持体上で保持された後、当該現像剤担持体が静電潜像担持体に当接することで、現像剤担持体上で保持される現像剤が静電潜像担持体上に供給される。
【０００３】
ところで、このような現像機構においては、良好な現像剤の保持特性を得るために、現像剤担持体の表面には凹凸が設けられており、このような凹凸について、周方向と軸方向で何れかの一方向に顕著な凹凸が形成されてしまうと、印刷結果においてある一方向にスジが現れたり、ドット抜けが生じてしまうなどの問題が発生する。このような問題を解決する技術として、粗面化された表面で現像剤を担持して供給する現像剤担持体において、各方向で均一な表面形状になるように粗面化した担持体構造が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２４３３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述のような現像装置を用いて静電潜像担持体を現像した場合には、各方向における面粗さの形状の差を低減することができ、ドット抜けやスジの発生などの印刷不良を防止することも可能である。しかしながら、このような現像装置を用いた場合、現像剤担持体と静電潜像担持体の間の圧力が強い状態で印字を行ったときでは、時間の経過に従って静電潜像担持体の両端部付近にて静電潜像担持体表面の感光層が剥離してしまうという問題が発生する。この両端部付近での静電潜像担持体表面の感光層が剥離するという問題により、静電潜像担持体と現像剤担持体の間の圧力が強いほど、装置の寿命が短くなる傾向があり、使用勝手の観点から装置の全体的な長寿命化が望まれている。
【０００６】
そこで、本発明は、上述の技術的な課題に鑑み、装置の全体的な長寿命化を図り、使用勝手を向上させるような潜像担持体圧接部材、現像剤担持体や現像装置、さらにはこのような現像装置を用いた画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の技術的な課題を解決するため、本発明の潜像担持体圧接部材は、潜像を担持する潜像担持体に対して圧接する潜像担持体圧接部材において、該潜像担持体圧接部材が前記潜像担持体に対して圧接する圧接部における硬度が当該潜像担持体圧接部材の長手方向中央部よりも長手方向端部の方が低くされていることを特徴とする。
【０００８】
ここで潜像担持体圧接部材は、長手方向に延長される回転軸を中心に回転可能な芯金と、その芯金の周囲に配設される弾性層とを有する構造であっても良く、その場合には、前記芯金の長手方向の端部における径が長手方向の中央部における径よりも小さくされるように芯金を構成しても良い。芯金の径を変化させる手段としては、長手方向の端部に長手方向の中央部よりも径を小さくする段差を設けても良い。また、弾性層の長手方向端部に楔状の空隙部を設けることもできる。さらに圧接部の形状としては、全幅に亘って同じ外径を有する形状としても良い。なお、本発明において、潜像担持体圧接部材は潜像担持体に圧接する構造の部材であって広く解されるものであり、現像ローラなどの現像剤担持体は含まれることは勿論であるが、さらに潜像担持体圧接部材にはクリーニングローラやクリーニングブレードなども含まれるものであり、転写ローラ、転写ベルトなども含まれるものである。
【０００９】
また、潜像担持体圧接部材の硬度をその軸方向で変化させる手段としては、当該潜像担持体圧接部材の長手方向の端部における表面粗さが長手方向の中央部における表面粗さよりも低くしても良く、例えばこれら表面粗さを表面の１０点平均粗さで求めて、潜像担持体圧接部材の長手方向中央部と長手方向端部の１０点平均粗さの比率範囲が、前記潜像担持体圧接部材の長手方向中央部と長手方向端部の硬度比をＦとしたとき、１０点平均粗さの比率範囲下限Ｒzminが-0.8F+1.786とされ、比率範囲上限Ｒzmaxが-0.8F+2.063とされるように設定することで、長寿命化を図ることも可能である。
【００１０】
さらに、このような潜像担持体圧接部材は、当該潜像担持体圧接部材に現像剤を供給する現像剤供給部と組み合わせて現像装置を構成でき、その現像装置は該現像装置と連動する潜像担持体と組み合わせて画像形成装置を構成する。
【発明の効果】
【００１１】
上述の潜像担持体圧接部材によれば、長期の使用によって静電潜像担持体の両端部付近で感光層が剥離してしまう現象の発生を抑制する効果が得られ、装置全体の長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の潜像担持体圧接部材の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態の潜像担持体圧接部材は、電子写真方式の画像形成装置に搭載される両端部の硬度が中央部より低い現像ローラであり、現像ローラを備えた現像装置について詳しく説明する前に電子写真方式の印刷装置である画像形成装置について説明する。
【００１３】
図１は本実施形態にかかる潜像担持体圧接部材を用いた画像形成装置の概略断面図である。本実施形態の電子写真方式の画像形成装置２７は、紙などの印刷媒体を格納するトレイから該媒体を搬送するための搬送機構部と、トナーを現像剤とし画像信号に対応した画像を形成するための現像装置２８と、印刷媒体上に転写されたトナーを定着させる定着装置１５と、印刷された印刷媒体を排出する排出機構部とを有している。
【００１４】
現像装置２８は、その内部にトナーカートリッジ７から補給されたトナー８が収容され、静電潜像が形成される潜像担持体としての感光ドラム１、感光ドラム１に対向して配置される回転可能な潜像担持体圧接部材であり、現像剤担持体としての現像ローラ２、現像ローラ２にトナー８を供給するトナー供給ローラ３、感光ドラム１を所定の電圧に帯電させる帯電ローラ４、現像ローラ２上に供給されたトナー８を薄層形成する現像ブレード９を有しており、感光ドラム１上の転写残トナーを回収するための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を回収容器に搬送するための部材（スクリュー等）が収められるスペース６も有している。また、現像ローラ２はシール材３３に接触し、感光ドラム１、現像ローラ２、トナー供給ローラ３、帯電ローラ４はそれぞれ図示する矢印方向に回転する。ＬＥＤヘッド１０は感光ドラム１に静電潜像を形成する露光手段であり、発光ダイオードを複数配列させたアレイと光学系の部材からなる。
【００１５】
紙などの印刷媒体１１は矢印１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの方向に搬送されものであり、筐体の下部のトレイから用紙搬送ローラ１３ａによってシートごとに分離され、ガイドに沿って搬送されて搬送ローラ１３ｂによってスキュー等が修正されて感光ドラム１と転写ローラ１４の間に搬送される。定着後は、搬送ローラ１３ｃによって、筐体の上端側に印刷媒体１１が導かれ、筐体の上部のスタッカに積層される。転写ローラ１４は感光ドラム１に形成されたトナー像を記録媒体１１に転写するためのローラである。転写されたトナー像は定着器１５で記録媒体１１に定着される。
【００１６】
図２は本実施形態で使用した現像装置２８の構成を示すブロック図である。帯電ローラ用電源１８は制御部２０の指示によって帯電ローラ４に電圧を印加させ、感光ドラム１の表面を帯電させる。そして、現像ローラ用電源１９は静電潜像にトナー８を付着させるために現像ローラ２に所定の電圧を印加する電源であり、供給ローラ用電源２１は現像ローラ２にトナー８を供給するためにトナー供給ローラ３に所定の電圧を印加する電源であり、転写ローラ用電源２２は感光ドラム１に形成されたトナー像を記録媒体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電源である。制御部２０は所定のアプリケーションを使用しながら当該印刷装置の各部を制御する装置であり、内部にはドラムの回転数を計上するドラムカウンタ１６も配設される。
【００１７】
図３に本実施形態の画像形成装置に使用する現像ローラ２の周方向に沿って切り取った概略断面図を示す。快削鋼（ＳＵＭ）からなる導電性シャフト（芯金）２ａと、ウレタンゴムにカーボンブラックなどの導電剤を含む導電性ゴム層２ｂと、該導電性ゴム層２ｂの表面に帯電性付与剤、表面改質剤等によって処理を行った表面層２ｃを形成する。本実施形態では表面処理液にウレタン溶液の表面処理液にフッ素を添加したものを使用している。なお、本実施形態では、導電性ゴム層２ｂは１層であるが、本実施形態のものに限らず、２層以上の多層構造であっても良い。
【００１８】
本実施形態においては、現像ローラ２は両端部でゴム厚が厚い形状とされ、感光ドラム１の両端部で感光層が剥離するような現象が改善される構造を有している。図４に現像ローラ２の軸方向に沿った断面図を示す。導電性シャフト（芯金）２ａは端部５０ｍｍの位置から端部にかけて徐々に径小となるクラウン形状に加工しており、導電性シャフト（芯金）２ａの上に弾性層２ｄをストレート形状で形成させる。この加工により、現像ローラ２の端部のゴム厚は中央付近のゴム厚に比べ大きくなり、現像ローラ２の端部のゴム硬度は中央のゴム硬度に比べ小さくなって、端部では中央部に比べて柔らかい構成とされる。本実施形態で使用した現像ローラ２の外径はその圧接部が全幅で同径とされるストレート形状で外径は１９．６ｍｍ、導電性シャフト（芯金）２ａの径は１２ｍｍであり、クラウン加工を行わない場合の弾性層２ｂと処理層２ｃを合わせた層厚は７．６ｍｍとなる。また、ローラ表面の１０点平均粗さＲｚ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４）は約３〜５μｍであり、抵抗値は５〜１０［ｌｏｇΩ］である。また、本実施形態において導電性ゴム層２ｂ自体の硬度はアスカーＣ硬度で４８度である。現像ローラ２をその圧接部が全幅で同径とされる形状とすることで、長時間にわたって当該装置を動かさない場合でもローラの変形を防ぐことが出来る。
【００１９】
また、図５に本実施形態で使用した感光ドラム１を部分拡大して示す。円筒型に加工された導電性支持体１ａ上に感光層を塗布した感光層１ｂから成りたっている。また、本実施形態での感光ドラム１の素管部分の外径は３０ｍｍで肉厚は１ｍｍである。
【００２０】
表１に図４で示したＡ〜Ｄの位置でのそれぞれ中央と端部の導電性シャフト（芯金）２ａの径差、弾性層２ｂと処理層２ｃを合わせた端部の層厚差、とゴム硬度（アスカーＣ）およびその中央との差の関係を示す。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
この表１からも明らかなように、導電性シャフト（芯金）２ａをクラウン加工することで現像ローラ２の端部のゴム硬度は中央のゴム硬度に比べ低くなる傾向であることが分かる。本実施形態で使用する現像ローラ２はクラウン状に加工した導電性シャフト（芯金）２ａの上に弾性層２ｂをストレート形状で形成させることで現像ローラ２の中央と端部において硬度差を持たせている。
【００２３】
このようなクラウン加工した現像ローラの変形例として、例えば図６に示すような現像ローラを構成しても良い。図６に示す現像ローラは、例えば快削鋼（ＳＵＭ）からなり中央部４２ａ２ではストレート形状とされ端部４２ａ１に近づくにつれて径小とされたクラウン形状の導電性シャフト（芯金）４２ａと、該導電性シャフト４２ａの端部周面に配設された比較的に低硬度の導電性ゴム層４２ｅと、ウレタンゴムにカーボンブラックなどの導電剤を含み円筒形状の導電性ゴム層４２ｂと、該導電性ゴム層４２ｂの表面に帯電性付与剤、表面改質剤等によって処理を行った表面層４２ｃと有する構成とされている。圧接部の端部付近では、低硬度の導電性ゴム層４２ｅと導電性ゴム層４２ｂの多層構造となり、現像ローラの端部の圧力を弱めることができ、感光ドラム１を長寿命化することができる。また、円筒形状の導電性ゴム層４２ｂを形成する前に、低硬度の導電性ゴム層４２ｅがクラウン形状のテーパー部分を埋めるように形成されているため、導電性ゴム層４２ｂ更には全体を寸法精度良く形成できる。
【００２４】
また、現像ローラ２をストレート形状に保ちつつ端部の硬度を低下させるその他の方法として次の如き手法がある。その１つは、図７に示すように、導電性シャフトの端部をクラウン状ではなく段差形状とする。また、もう１つの手法は、図８に示すように、ストレート形状のシャフト上にストレート形状の弾性層形成後、側面から楔形の針４８を打ち込むことにより楔形の空洞を作るものである。
【００２５】
図７は段差形状のシャフトを有する現像ローラの断面図である。図７に示す現像ローラは、端部から５０ｍｍほどの領域からなる両端部で径小とされ中央部で径大とされる２段階の径を有する段差付き円筒形状の導電性シャフト５２ａと、ウレタンゴムにカーボンブラックなどの導電剤を含み長手方向の端部が中央部より径大とされて外周は円筒形状とされた導電性ゴム層５２ｂと、該導電性ゴム層５２ｂの表面に帯電性付与剤、表面改質剤等によって処理を行った表面層５２ｃと有する構成とされている。導電性ゴム層５２ｂ及び表面層５２ｃが合わせて弾性層として機能する。導電性ゴム層５２ｂは、導電性シャフト５２ａの段差を補う形状を有し、導電性シャフト５２ａが両端部で細くされている分だけ導電性ゴム層５２ｂはその厚みが厚くされ、導電性ゴム層５２ｂの外周は中央部も両端部も同じ径となっている。導電性シャフト５２ａは例えば快削鋼（ＳＵＭ）からなる。
【００２６】
図８は楔形の空洞を有する導電性ゴム層６２ｂを有する現像ローラの断面図である。図８に示す現像ローラは、例えば快削鋼（ＳＵＭ）からなるストレート形状の導電性シャフト（芯金）６２ａと、ウレタンゴムにカーボンブラックなどの導電剤を含み円筒形状の導電性ゴム層６２ｂと、該導電性ゴム層６２ｂの表面に帯電性付与剤、表面改質剤等によって処理を行った表面層６２ｃと有する構成とされている。導電性ゴム層６２ｂ及び表面層６２ｃが弾性層として機能する。導電性ゴム層６２ｂの端部から、その軸方向に沿って側面から楔形の針４８が打ち込まれ、その結果として楔状の空隙部６３が複数形成されている。このような楔状の空隙部６３を複数形成することで、現像ローラの端部の圧力を弱めることができ、感光ドラム１を長寿命化することができる。
【００２７】
これら段差形状のシャフトを有する現像ローラ(図７)と楔形の空洞を導電性ゴム層に備えた現像ローラ(図８)の特性を表に示す。次の表２は図７のＡ，Ｂの位置での中央と端部のシャフト径差、弾性層＋処理層層厚差、アスカーＣ硬度及び中央とのアスカーＣ硬度差の関係を示し、表３は図８のＡ，Ｂの位置での中央と端部のシャフト径差、アスカーＣ硬度及びアスカーＣ硬度差の関係を示す。
【００２８】
【表２】
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【００２９】
【表３】
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【００３０】
また、さらに他の変形例として、図９に示すような構成の現像ローラを用いても良い。図９に示す現像ローラは、中央部と両端部で異なる硬度の導電性ゴム層を配設した構造を有する。この現像ローラは、ストレート形状の導電性シャフト７２aと、その周囲に配設される導電性ゴム層７２ｂ−１、７２ｂ−２を有している。導電性ゴム層７２ｂ−１は、当該現像ローラの両端部に配設され、導電性ゴム層７２ｂ−２は当該現像ローラの中央部に配設される。端部に位置する導電性ゴム層７２ｂ−１はその硬度が中央部に位置する導電性ゴム層７２ｂ−２よりも低くされ、このため現像ローラが感光ドラムに当接した際に感光ドラムの端部表面で生ずる磨耗を防止できる。導電性ゴム層７２ｂ−１、７２ｂ−２の表面に帯電性付与剤、表面改質剤等によって処理を行った表面層７２ｃが所定の膜厚で形成される。これら表面層７２ｃと導電性ゴム層７２ｂ−１、７２ｂ−２により弾性層７２ｄが形成される。なお、表面層自体も中央部と両端部で異なる硬度とすることも可能である。
【００３１】
本件発明者らは、本実施形態にかかる画像形成装置を用いて、感光ドラムの膜減りについての実験を行っており、以下に説明する。なお、本実施形態では、現像ローラ２と感光ドラム１の回転軸の軸間距離Ｌを調整することにより、現像ローラ２と感光ドラム１のニップ量を調整することができるが、ニップ量調整を行う際の指標として、フィルムを現像ローラ２と感光ドラム１の間に挿入し、現像ローラ２と感光ドラム１が回転した時にフィルムが引っ張られる力（以後、引っ張り力）を用いることとした。
【００３２】
まず、比較例として従来の中央、端部の硬度差がない現像ローラを使用した印刷装置を用い、５％デューティのパターン（図１０に示した面積デューティが５％となるようなべタのパターン）を３００００枚印刷した後、図１１に示すような１００％デューティのパターンを印字した。印字環境は温度１０℃、湿度２０％であった。印刷時に各部材に印加した電圧はそれぞれ、現像ローラ２：−２００Ｖ、供給ローラ３：−３００Ｖ、帯電ローラ４：−１１００Ｖ、現像ブレード９：−３００Ｖであった。１００％デューティのパターンを印字した時、初期の前記引っ張り力が高ければ高いほど図１２に示すように画像上の端部から５０ｍｍまでの範囲でカスレが生じ画像を形成できない現象が発生した。感光ドラムと現像ローラ問の摩擦により感光ドラムの感光層が削られてしまうことが原因であると考えられ、実際に感光ドラムの端部側で感光層の剥離が確認されており、素管が剥き出しになっていた。
【００３３】
次に、１００％デューティのパターン印字後、現像ローラを現像装置から取り出し、ケット科学研究所製の膜厚計（ＬＨ３３０−Ｊ）において比較例となる感光ドラムの感光層の膜厚を測定した。図１４は初期の引っ張り力１．６Ｎで、３００００枚印字後、感光ドラムの感光層の膜厚グラフである。膜厚は中央部８１に比べて端部８２で非常に減っており、１００％デューティのパターンの画像とも対応している。表４は初期引張り力と感光ドラムの感光層膜厚の膜減り比（３００００枚印刷時／初期）との関係、及び端部８２のカスレ判定結果を示す。判定は１００％デューティのパターン上で端部のカスレの有無である。×はトナーがほとんど感光ドラム上に乗らず、印字できない状態である。○は端部においてカスレが目立たない状態である。×では感光ドラムの磨耗が激しく、画像形成装置の寿命が短い状況であったと言える。そこで、従来の現像ローラを使用した画像形成装置において３００００枚印字後に画像端部で擦れが目立たない初期引張り力の下限は１．２Ｎであると言える。また、画像端部で擦れ現象が目立たなくなる感光ドラムの感光層膜厚の膜減り比（３００００枚印刷時／初期）は０．６５以上（膜厚１２μｍ以上）である。しかしながら、両端部のニップ量が低下していくことで白抜けの現象などが発生し印字上に問題が生じことになる。
【００３４】
【表４】
2009222970.tif 000006
【００３５】
これらの問題を回避するため、本実施形態では両端の硬度を低下させた現像ローラ２を使用している。次の表５は本実施例にて使用した現像ローラ２の内訳である。現像ローラ２の作成時に導電性シャフト（芯金）２ａの外径をクラウン状にし、中央と端部の径差を変える事で様々な硬度差の現像ローラ２を作成した。表２では現像ローラ２の端部と中央の比率を示している。これらの現像ローラ２を現像装置２８にそれぞれ実装し、同条件下において端部カスレについての評価を行った。
【００３６】
【表５】
2009222970.tif 000007
【００３７】
評価の手順として、現像ローラ２を使用した画像形成装置を用い、５％デューティのパターンを３００００枚印刷した後、１００％デューティのパターンを印字した。印字環境は温度１０℃、湿度２０％であった。初期引張り力は１．６Ｎに設定し、印刷時に各部材に印加した電圧はそれぞれ、現像ローラ２は−２００Ｖ、供給ローラ３は−３００Ｖ、帯電ローラ４は−１１００Ｖ、現像ブレード９は−３００Ｖであった。１００％デューティのパターン印字後、現像ローラ２を現像装置から取り出し、ケット科学研究所製の膜厚計（ＬＨ３３０−Ｊ）において感光ドラム１の感光層の膜厚を測定し、その測定結果を表６に示す。
【００３８】
【表６】
2009222970.tif 000008
【００３９】
中央と端部のアスカーＣ硬度比率を変えた現像ローラにおける感光ドラム感光層膜厚膜減り比の判定の結果として、図１５に示すように現像ローラ２の端部硬度を低下させたことにより感光ドラム１の感光層の剥離を抑えることができた。つまり、現像ローラ２の両端部の硬度を低下させたことにより、現像ローラ２と感光ドラム１のニップ量を下げたことと同等の効果が得られ、感光ドラム１の感光層の剥離を抑えることができた。また、画像端部でカスレの低下が目立たなくなる感光ドラムの感光層膜厚の膜減り比（３００００枚印刷時／初期）０．６５以上（膜厚１２μｍ以上）を満足する現像ローラ２の端部と中央の硬度比率は０．８７以下である。なお、表５、６に示す硬度比の下限値０．７７について、アスカーＣ硬度比率が０．７７未満である場合は、中央部と端部での硬度差が大きくなりすぎ、例えば、中央部での感光ドラムと現像ローラ間の圧力が大きくなりすぎてしまい、感光ドラムの中央部での感光層の剥離が発生するおそれがある。また、アスカーＣ硬度比率が０．７７未満である場合は、端部の硬度が小さくなるため、感光ドラムや現像ブレードなどの当接部分が変形してしまい、その変形が原因で印字不良も発生し易くなる。このためアスカーＣ硬度比率が０．７７未満となる場合について、本実施形態では、その評価を求めることは省略している。
【００４０】
以上のような実験結果によれば、弾性層のアスカーＣ硬度を端部と中央の比率０．８７以下で作成した現像ローラを画像印刷装置に実装することにより、経時において感光ドラム１の両端部付近にて表面の感光層が剥離してしまう現象について改善する効果が得られ、よって、両端の硬度を低下させた現像ローラを画像印刷装置に実装することで、装置の長寿命化を図ることができることが分かる。
【００４１】
[第２の実施形態]
本実施形態は、現像ローラの端部の硬度を中央部よりも低くし、さらに現像ローラの端部の表面粗さを増加させた例である。
【００４２】
図１６に示すように、本実施形態にかかる潜像担持体圧接部材を用いた現像ローラ９０は、弾性層のアスカーＣ硬度を端部と中央の比率０．８７以下で作成した現像ローラにおいて硬度を低下させた部分の表面の１０点平均粗さＲｚ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４）を増加させて構成される。詳しくは、この現像ローラ９０は、快削鋼（ＳＵＭ）からなる中央部で円柱形状を有し端部で徐々に径が細くされた導電性シャフト９３と、その周囲に配設される所定の硬度を有した導電性ゴム層９１を有している。このような導電性シャフト９３の形状から現像ローラ９０の端部の硬度は中央部よりも低くされる。導電性ゴム層９１の表面に帯電性付与剤、表面改質剤等によって処理を行った表面層９４、９５が所定の膜厚で形成される。これら表面層９４、９５は表面粗さが異なるものとされており、端部側に位置する表面層９５の表面粗さは中央部側の表面粗さよりも粗いように設定されている。弾性層は導電性ゴム層９１と表面層９４、９５を合わせた領域を指す。このような表面粗さを異ならせた表面層９４、９５の作成方法としては弾性層成形後、中央部に比べ端部から例えば５０ｍｍの範囲におけるフィニッシャー研磨の研磨時間を増加させる。もしくはフィニッシャー紙の研磨目の粗さを増加させる等の方法がある。
【００４３】
両端部付近にて表面の感光層が剥離してしまう現象を防止するために現像ローラの端部の硬度を中央部よりも低くした構成では、次のような濃度段差についての課題があることが、実験結果から得られている。すなわち、先の実施形態にて使用した弾性層のアスカーＣ硬度を端部と中央の比率０．８７以下で作成した現像ローラを使用した画像形成装置を用い、初期引張り力を１．６Ｎに設定し、１００％デューティのパターンを印字した。この時印字環境は温度１０℃、湿度２０％であった。印刷時に各部材に印加した電圧はそれぞれ、現像ローラ２は−２００Ｖ、供給ローラ３は−３００Ｖ、帯電ロ一ラ４は−１１００Ｖ、現像ブレード９は−３００Ｖの各電圧を印加した。
【００４４】
次に図１３に示した、印字上のａ、ｂ、ｃ３点の濃度を測定し、中央と端部の濃度差を導出した。この際、印刷上でのａ点の濃度であるＤａとｂ点ｃ点の濃度平均であるＤｂの比率（濃度段差率）σを端部と中央の濃度の比率として用いた。濃度測定にはＸ−Ｒｉｔｅ社製のＸ−Ｒｉｔｅ５００分光濃度計を使用した。濃度段差率σはＤｂ／Ｄａで表すことができ、その結果を表７に示す。
【００４５】
【表７】
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【００４６】
濃度段差率を基準として、中央と端部の濃度の差が視覚的に確認できないような判定Ｏはσ＞０．９６である。表７は先の実施形態で評価した現像ローラを初期状態において濃度を測定した際の端部と中央の濃度段差率である。端部中央のアスカーＣ硬度比が０．９２以下のローラを使用した場合、中央端部の濃度の段差が視覚的に目立つレベルになる。この結果、現像ローラの端部の硬度を低くしただけでは感光ドラムの膜減りは防げるものの、中央端部の濃度段差が目立ってしまうという状況に陥る。
【００４７】
そこで本実施形態ではそれぞれ中央端部の硬度比とＲｚ比を振ったサンプルを準備し、中央端部の濃度段差比の結果判定を行った。準備した現像ローラ９０を現像装置にそれぞれ実装し、構成と同条件下において中央端部の濃度段差比の評価を行った。図１７に評価結果のグラフを示す。結果として、端部のＲｚを増加させれば濃度段差比は１に近づく。また、増加しすぎると逆に端部のほうが濃度は高くなってしまう。中央端部の濃度の段差が視覚的に目立たないＲｚ比の範囲は硬度比が広がるとＲｚ比大の方向にシフトしていく。この結果、図１７の判定○の領域からその境界線を式の形式に表し、中央端部の濃度の段差が視覚的に目立たないような現像ローラの条件は以下の式で表される。
【００４８】
端部と中央の硬度比をＦとした時、
濃度段差を満足させる端部と中央部のＲｚ比上限Ｒｚｍａｎ＝−０．８Ｆ＋２．０６３
濃度段差を満足させる端部と中央部のＲｚ比下限Ｒｚｍｉｘ＝−０．８Ｆ＋１．７８６
のように設定される。
【００４９】
以上のように、図１７に示す実験結果によれば、弾性層のアスカーＣ硬度を端部と中央の比率０．８７以下とし、さらに上記の条件式の下限値（Ｒｚｍｉｘ＝−０．８Ｆ＋１．７８６）及び上限値（Ｒｚｍａｎ＝−０．８Ｆ＋２．０６３）の範囲内で、硬度比に応じて端部のＲｚを増加させて作成した現像ローラ９０を画像形成装置に実装することにより、経時において感光ドラム１の両端部付近にて表面の感光層が剥離してしまう現象が改善し、さらに初期の中央端部における濃度段差を解消する効果が得られる。
【００５０】
第１の実施形態、第２の実施形態ともに、画像形成装置がタンデム方式の直接印刷方式を採用する場合について説明したが、いわゆる中間転写方式の画像形成装置でも適用可能である。また、ＭＦＰ、ファックス及び複写機にも利用できる。
【００５１】
また、上述の各実施形態及びその変形例において、端部の範囲を例えば５０ｍｍとして説明したが、この数値は一例に過ぎず、例えば１０ｍｍや３０ｍｍ、或いは７５ｍｍのように画像形成装置ごとに適宜設定される範囲である。更に上述の各実施形態及びその変形例において、中央部と端部で硬度を異ならせるものとして説明したが、硬度の変え方として中央部と端部の境界で全く硬度を違う値にすることもでき、境界の前後で連続的に徐々に変化させるようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる潜像担持体圧接部材を用いた画像形成装置の概略断面図である。
【図２】図１に示す画像形成装置の制御系のブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかる現像ローラを軸方向に垂直な面で切断した概略断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態にかかる現像ローラを軸方向に平行な面で切断した概略断面図である。
【図５】図１に示す画像形成装置の感光ドラムの表面における構造を示す模式図である。
【図６】本発明の第１の実施形態にかかる現像ローラの変形例を示す断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態にかかる現像ローラの他の変形例を示す断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態にかかる現像ローラの更に他の変形例を示す断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態にかかる現像ローラのまた更に他の変形例を示す断面図である。
【図１０】５％デューティの印刷パターンを示す模式図である。
【図１１】１００％デューティの印刷パターンを示す模式図である。
【図１２】１００％デューティの印刷パターンと端部の擦れ現象を示す模式図である。
【図１３】１００％デューティの印刷パターン上の濃度測定位置を示す模式図である。
【図１４】従来の現像ローラ使用時の印字による感光ドラム端部の膜減り状態を説明する膜厚値の測定図である。
【図１５】従来の現像ローラ使用と本実施形態の現像ローラ使用時の印字による感光ドラム端部の膜減り状態を比較して説明する膜厚値の測定図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態にかかる現像ローラを軸方向に平行な面で切断した概略断面図である。
【図１７】現像ローラの硬度比と１０点平均表面粗さＲｚ比の関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  感光ドラム
１ａ  感光層
１ｂ  素管
２  現像ローラ
２ａ  導電性シャフト
２ｂ  導電性ゴム層
２ｃ  表面層
２ｄ  弾性層
３  トナー供給ローラ
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  ＬＥＤヘッド
１１  印刷媒体
１３ａ  用紙搬送ローラ
１３ｂ、１３ｃ  搬送ローラ
１４  転写ローラ
１５  定着ローラ
１６  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
２７  画像形成装置
２８  現像装置
４２ａ  導電性シャフト
４２ｂ  導電性ゴム層
４２ｃ  表面層
４２ｄ  弾性層
５２ａ  導電性シャフト
５２ｂ  導電性ゴム層
５２ｃ  表面層
６２ａ  導電性シャフト
６２ｂ  導電性ゴム層
６２ｃ  表面層
７２ａ  導電性シャフト
７２ｂ−１、７２ｂ−２  導電性ゴム層
７２ｃ  表面層
８１  中央部
８２  端部
９１  導電性ゴム層
９３  導電性シャフト
９４、９５  表面層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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