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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-07
(45)【発行日】2024-05-15
(54)【発明の名称】画像形成装置およびプロセスカートリッジ
(51)【国際特許分類】
G03G 15/08 20060101AFI20240508BHJP
G03G 21/18 20060101ALI20240508BHJP
【ＦＩ】
G03G15/08 235
G03G15/08 229
G03G15/08 226
G03G21/18 114
【請求項の数】
22
(21)【出願番号】P 2020054720
(22)【出願日】2020-03-25
(65)【公開番号】P2020177229
(43)【公開日】2020-10-29
【審査請求日】2023-03-24
(31)【優先権主張番号】P 2019079338
(32)【優先日】2019-04-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002860
【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】向井 崇
(72)【発明者】
【氏名】並木 貴之
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 太一
(72)【発明者】
【氏名】山本 友紀
(72)【発明者】
【氏名】萩原 一成
(72)【発明者】
【氏名】中村 実
(72)【発明者】
【氏名】川本 孝宏
(72)【発明者】
【氏名】井上 靖数
【審査官】中澤 俊彦
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－１５２４３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０４２５７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－１８０８９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－１４０９７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－３０１６６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－００４６５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１５６７４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１７３７１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１９８４０９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０３Ｇ １５／０８
Ｇ０３Ｇ ２１／１８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の回転軸と、該第１の回転軸の外周面に形成される弾性層とを備え、前記弾性層の表面に現像剤が担持され、回転可能に構成された現像剤担持体と、第２の回転軸を備え、前記現像剤担持体から供給された現像剤により現像された像を担持し回転可能に構成された像担持体と、
前記第１の回転軸の回転軸線方向において前記弾性層より外側に設けられ、前記回転軸線と直交する方向において前記弾性層から前記像担持体に向かって突出するように設けられ、前記像担持体と当接することで前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との間の距離を規制する一対の軸間規制部材と、
を備えた画像形成装置において、
前記弾性層は、前記像担持体と当接させずに荷重がかかっていない状態としたならば、前記弾性層から前記像担持体に向かって前記軸間規制部材よりも突出するように構成され、
画像形成装置の使用状態において前記像担持体が前記現像剤担持体に対して当接する位置に相当する位置であって、前記一対の軸間規制部材に対して突き当たる位置にガラス平板を置いた状態としたならば、前記ガラス平板の表面と前記弾性層の表面との接触部にかかる単位面積当たりの荷重が５．８Ｎ／ｍｍ２以上となるように構成され、
前記弾性層の表面における十点平均粗さＲｚｊｉｓは、前記現像剤の粒子における体積平均粒径よりも大きい、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】
前記接触部は、孤立した複数の部分領域から構成されており、前記部分領域の輪郭線上の任意の２点を結ぶ直線のうち、前記２点の間の最長なる距離が４０μｍ以下である、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項3】
前記弾性層の表面には、複数の凸部を備えており、前記接触部は、前記凸部と前記ガラス平板との当接によって形成される、ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項4】
前記弾性層は、該弾性層の表面を形成する表層と、前記表層を支持する基層と、を備え、前記表層は、
結着樹脂と、
前記結着樹脂内に分散している粗し部材と、を含むことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項5】
前記接触部において、前記現像剤担持体の軸方向に直交する方向における、前記結着樹脂の厚みに対する前記粗し部材の厚みの比をｅとし、前記結着樹脂の圧縮弾性率をＡとし、前記粗し部材の圧縮弾性率をＢとしたとき、下記式１で示す前記表層の圧縮弾性率Ｒは、５０ＭＰａ以上である、ことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
式１：Ｒ＝（１＋ｅ）／（１／Ａ＋ｅ／Ｂ）
【請求項6】
前記粗し部材は、第１の体積平均粒径を有する第１の粗し粒子と、
前記第１の体積平均粒径よりも小さい第２の体積平均粒径を有する第２の粗し粒子と、を含むことを特徴とする請求項４または５に記載の画像形成装置。
【請求項7】
前記粗し粒子は、少なくとも、ウレタン粒子、ポリスチレン粒子、アクリル粒子のいずれかを含む、ことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項8】
前記ウレタン粒子の表面には、シリカ粒子が付着されている、ことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項9】
前記現像剤担持体に担持された前記現像剤の厚みを規制する規制部材と、を更に備えることを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項10】
前記現像剤担持体の前記像担持体に対する侵入量は、０．０３ｍｍ以上０．０６ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項11】
前記現像剤担持体から前記像担持体に供給された現像剤のうち、画像形成後に前記像担持体に残留した現像剤を前記現像剤担持体により回収するように構成されていることを特徴とする請求項１～１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項12】
第１の回転軸と、該第１の回転軸の外周面に形成される弾性層とを備え、前記弾性層の表面に現像剤が担持され、回転可能に構成された現像剤担持体と、
第２の回転軸を備え、前記現像剤担持体から供給された現像剤により現像された像を担持し回転可能に構成された像担持体と、
前記第１の回転軸の回転軸線方向において前記弾性層の外側に設けられ、前記回転軸線と直交する方向において前記像担持体に向かって突出するように設けられ、前記像担持体と当接することで前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との間の距離を規制する一対の軸間規制部材と、
を備えたプロセスカートリッジにおいて、
前記弾性層は、前記像担持体と当接させずに荷重がかかっていない状態としたならば、前記弾性層から前記像担持体に向かって前記軸間規制部材よりも突出するように構成され、
画像形成装置の使用状態において前記像担持体が前記現像剤担持体に対して当接する位置に相当する位置であって、前記一対の軸間規制部材に対して突き当たる位置にガラス平板を置いた状態としたならば、前記ガラス平板の表面と前記弾性層の表面との接触部にかかる単位面積当たりの荷重が５．８Ｎ／ｍｍ ２ 以上となるように構成され、
前記弾性層の表面における十点平均粗さＲｚｊｉｓは、前記現像剤の粒子における体積
平均粒径よりも大きい、ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項13】
前記接触部は、孤立した複数の部分領域から構成されており、
前記部分領域の輪郭線上の任意の２点を結ぶ直線のうち、前記２点の間の最長なる距離が４０μｍ以下である、ことを特徴とする請求項１２に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項14】
前記弾性層の表面には、複数の凸部を備えており、
前記接触部は、前記凸部と前記ガラス平板との当接によって形成される、ことを特徴とする請求項１２または１３に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項15】
前記弾性層は、該弾性層の表面を形成する表層と、前記表層を支持する基層と、を備え、
前記表層は、
結着樹脂と、
前記結着樹脂内に分散している粗し部材と、を含むことを特徴とする請求項１２～１４のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項16】
前記接触部において、前記現像剤担持体の軸方向に直交する方向における、前記結着樹脂の厚みに対する前記粗し部材の厚みの比をｅとし、前記結着樹脂の圧縮弾性率をＡとし、前記粗し部材の圧縮弾性率をＢとしたとき、
下記式１で示す前記表層の圧縮弾性率Ｒは、５０ＭＰａ以上である、ことを特徴とする請求項１５に記載のプロセスカートリッジ。
式１：Ｒ＝（１＋ｅ）／（１／Ａ＋ｅ／Ｂ）
【請求項17】
前記粗し部材は、
第１の体積平均粒径を有する第１の粗し粒子と、
前記第１の体積平均粒径よりも小さい第２の体積平均粒径を有する第２の粗し粒子と、を含むことを特徴とする請求項１５または１６に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項18】
前記粗し粒子は、少なくとも、ウレタン粒子、ポリスチレン粒子、アクリル粒子のいずれかを含む、ことを特徴とする請求項１７に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項19】
前記ウレタン粒子の表面には、シリカ粒子が付着されている、ことを特徴とする請求項１８に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項20】
前記現像剤担持体に担持された前記現像剤の厚みを規制する規制部材と、を更に備えることを特徴とする請求項１２～１９のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項21】
前記現像剤担持体の前記像担持体に対する侵入量は、０．０３ｍｍ以上０．０６ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１２～２０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項22】
前記現像剤担持体から前記像担持体に供給された現像剤のうち、画像形成後に前記像担持体に残留した現像剤を前記現像剤担持体により回収可能に構成されていることを特徴とする請求項１３～２１のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、記録材に画像を形成する電子写真画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
画像形成装置では、像担持体の表面に形成された静電潜像を現像剤担持体上の現像剤で現像することで画像形成する。その際、現像剤担持体が像担持体に接触した状態で現像する、接触現像方式の構成が知られている。このような構成における現像剤担持体としては、一般的に、回転駆動される軸心体の外周面に弾性層を備えた現像ローラが用いられる。
また、現像ローラにおいて、現像剤の搬送性や帯電付与性等の理由から適当な表面凹凸（粗度）とすることがあり、その一手段として、適当な大きさを有する粒子が添加されている。例えば、特許文献１のように、表面の弾性層中に、弾性を有する有機高分子化合物粒子を含有させ、表面に微小な凹凸を形成した現像ローラが知られている。
また、画像形成装置では、像担持体を帯電手段で帯電する際、放電が起こるため、オゾンやＮＯｘ等の放電生成物が像担持体の表面に付着する。像担持体の表面は、表面摩擦係数μが低く、硬いので削れにくく、表面に付着した放電生成物が除去されにくい。このような像担持体の表面に付着した放電生成物が吸湿すると、像担持体の表面の電気抵抗が低下し、静電潜像を形成する電荷が保持されなくなることで、画像がぼやける現象の画像流れが生じやすい。
一方で、画像形成装置の小型化、および省部材による低コスト化を図るために、像担持体上に残留したトナーを除去・回収するクリーニング手段を設けない、所謂像担持体クリーナレス方式の画像形成装置が提案されている。このような像担持体クリーナレス方式においては、クリーニング手段によって像担持体表面を削らないため、特に画像流れが発生しやすい。この課題に対し、特許文献２では、非画像形成時に、像担持体に接触している帯電手段の回転速度を変更し、像担持体との周速差により像担持体の表面を掻き取ることで、画像流れを抑制する構成が開示されている。
また、現像ローラにおいて、現像剤の搬送性や帯電付与性等の理由から適当な表面凹凸（粗度）とすることがあり、その一手段として、適当な大きさを有する粒子が添加されている。例えば、特許文献１のように、表面の弾性層中に、弾性を有する有機高分子化合物粒子を含有させ、表面に微小な凹凸を形成した現像ローラが知られている。
また、画像形成装置では、像担持体を帯電手段で帯電する際、放電が起こるため、オゾンやＮＯｘ等の放電生成物が像担持体の表面に付着する。像担持体の表面は、表面摩擦係数μが低く、硬いので削れにくく、表面に付着した放電生成物が除去されにくい。このような像担持体の表面に付着した放電生成物が吸湿すると、像担持体の表面の電気抵抗が低下し、静電潜像を形成する電荷が保持されなくなることで、画像がぼやける現象の画像流れが生じやすい。
一方で、画像形成装置の小型化、および省部材による低コスト化を図るために、像担持体上に残留したトナーを除去・回収するクリーニング手段を設けない、所謂像担持体クリーナレス方式の画像形成装置が提案されている。このような像担持体クリーナレス方式においては、クリーニング手段によって像担持体表面を削らないため、特に画像流れが発生しやすい。この課題に対し、特許文献２では、非画像形成時に、像担持体に接触している帯電手段の回転速度を変更し、像担持体との周速差により像担持体の表面を掻き取ることで、画像流れを抑制する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第３１１２４８９号公報
【文献】特開２００３－１６２１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上述した従来例において、以下に述べる課題があった。ここでは、現像ローラの表面が像担持体に押圧されて当接する際の当接圧をドラム当接圧と称して、以下説明する。ドラム当接圧を低くした構成として、例えば、現像ローラの両端に現像ローラと像担持体との軸間距離を規制する軸間規制部材を設けることで、現像ローラの像担持体への侵入量を規制した構成が知られている。しかし、このような構成では、像担持体上の放電生成物を現像ローラによって掻き取る力が弱くなり、画像流れが発生しやすくなってしまう。特に、像担持体クリーナレス方式において、高湿環境下に放置された時に顕著となってしまう。このため、上述した従来例のような、放電生成物を除去する手段が必要となって装置サイズやコストが大きくなったり、除去する場合にも頻繁な除去動作が必要となったりして、ユーザーの利便性が低下してしまうことがあった。
【0005】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものである。つまり、簡易な構成で、ユーザーの利便性を低下させずに、画像流れの発生を抑制し安定して良好な画質を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、
第１の回転軸と、該第１の回転軸の外周面に形成される弾性層とを備え、前記弾性層の表面に現像剤が担持され、回転可能に構成された現像剤担持体と、
第２の回転軸を備え、前記現像剤担持体から供給された現像剤により現像された像を担持し回転可能に構成された像担持体と、
前記回転軸の回転軸線方向において前記弾性層より外側に設けられ、前記回転軸線と直交する方向において前記弾性層から前記像担持体に向かって突出するように設けられ、前記像担持体と当接することで前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との間の距離を規制する一対の軸間規制部材と、
を備えた画像形成装置において、
前記弾性層は、前記像担持体と当接させずに荷重がかかっていない状態としたならば、前記弾性層から前記像担持体に向かって前記軸間規制部材よりも突出するように構成され、
画像形成装置の使用状態において前記像担持体が前記現像剤担持体に対して当接する位置に相当する位置であって、前記一対の軸間規制部材に対して突き当たる位置にガラス平板を置いた状態としたならば、の前記ガラス平板の表面と前記弾性層の表面との接触部にかかる単位面積当たりの荷重が５．８Ｎ／ｍｍ２以上となるように構成され、
前記弾性層の表面における十点平均粗さＲｚｊｉｓは、前記現像剤の粒子における体積平均粒径よりも大きい、ことを特徴とする。
第１の回転軸と、該第１の回転軸の外周面に形成される弾性層とを備え、前記弾性層の表面に現像剤が担持され、回転可能に構成された現像剤担持体と、
第２の回転軸を備え、前記現像剤担持体から供給された現像剤により現像された像を担持し回転可能に構成された像担持体と、
前記回転軸の回転軸線方向において前記弾性層より外側に設けられ、前記回転軸線と直交する方向において前記弾性層から前記像担持体に向かって突出するように設けられ、前記像担持体と当接することで前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との間の距離を規制する一対の軸間規制部材と、
を備えた画像形成装置において、
前記弾性層は、前記像担持体と当接させずに荷重がかかっていない状態としたならば、前記弾性層から前記像担持体に向かって前記軸間規制部材よりも突出するように構成され、
画像形成装置の使用状態において前記像担持体が前記現像剤担持体に対して当接する位置に相当する位置であって、前記一対の軸間規制部材に対して突き当たる位置にガラス平板を置いた状態としたならば、の前記ガラス平板の表面と前記弾性層の表面との接触部にかかる単位面積当たりの荷重が５．８Ｎ／ｍｍ２以上となるように構成され、
前記弾性層の表面における十点平均粗さＲｚｊｉｓは、前記現像剤の粒子における体積平均粒径よりも大きい、ことを特徴とする。
【0008】
さらに、上記目的を達成するために、本発明のプロセスカートリッジは、
第１の回転軸と、該第１の回転軸の外周面に形成される弾性層とを備え、前記弾性層の表面に現像剤が担持され、回転可能に構成された現像剤担持体と、
第２の回転軸を備え、前記現像剤担持体から供給された現像剤により現像された像を担持し回転可能に構成された像担持体と、
前記第１の回転軸の回転軸線方向において前記弾性層より外側に設けられ、前記回転軸線と直交する方向において前記弾性層から前記像担持体に向かって突出するように設けられ、前記像担持体と当接することで前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との間の距離を規制する一対の軸間規制部材と、
を備えたプロセスカートリッジにおいて、
前記弾性層は、前記像担持体と当接させずに荷重がかかっていない状態としたならば、
前記弾性層から前記像担持体に向かって前記軸間規制部材よりも突出するように構成され、
画像形成装置の使用状態において前記像担持体が前記現像剤担持体に対して当接する位置に相当する位置であって、前記一対の軸間規制部材に対して突き当たる位置にガラス平板を置いた状態としたならば、前記ガラス平板の表面と前記弾性層の表面との接触部にかかる単位面積当たりの荷重が５．８Ｎ／ｍｍ ２ 以上となるように構成され、
前記弾性層の表面における十点平均粗さＲｚｊｉｓは、前記現像剤の粒子における体積平均粒径よりも大きい、ことを特徴とする。
第１の回転軸と、該第１の回転軸の外周面に形成される弾性層とを備え、前記弾性層の表面に現像剤が担持され、回転可能に構成された現像剤担持体と、
第２の回転軸を備え、前記現像剤担持体から供給された現像剤により現像された像を担持し回転可能に構成された像担持体と、
前記第１の回転軸の回転軸線方向において前記弾性層より外側に設けられ、前記回転軸線と直交する方向において前記弾性層から前記像担持体に向かって突出するように設けられ、前記像担持体と当接することで前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との間の距離を規制する一対の軸間規制部材と、
を備えたプロセスカートリッジにおいて、
前記弾性層は、前記像担持体と当接させずに荷重がかかっていない状態としたならば、
前記弾性層から前記像担持体に向かって前記軸間規制部材よりも突出するように構成され、
画像形成装置の使用状態において前記像担持体が前記現像剤担持体に対して当接する位置に相当する位置であって、前記一対の軸間規制部材に対して突き当たる位置にガラス平板を置いた状態としたならば、前記ガラス平板の表面と前記弾性層の表面との接触部にかかる単位面積当たりの荷重が５．８Ｎ／ｍｍ ２ 以上となるように構成され、
前記弾性層の表面における十点平均粗さＲｚｊｉｓは、前記現像剤の粒子における体積平均粒径よりも大きい、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、簡易な構成で、ユーザーの利便性を低下させずに、画像流れの発生を抑制し安定して良好な画質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】実施例１の画像形成装置の一例を示す概略構成図
【図2】実施例１に係る現像ローラの概略断面図および拡大断面図
【図3】現像ローラと感光ドラムとの間の侵入量を示す断面図
【図4】現像ローラとガラス平板との接触部における測定の図
【図5】現像ローラの摩耗を説明する図
【図6】白点発生の過程を説明する図
【図7】実施例３における白点抑制を示す図
【図8】実施例４における作用を説明する図
【図9】現像ローラの粗し粒子の摩耗を説明する図
【図10】現像ローラとガラス平板との接触部を拡大した図
【図11】実施例６に係る現像ローラ表面の掻き取り部個数の算出方法を説明する図
【図12】現像ローラ表面の掻き取り部による感光ドラム表面の掻き取り作用を説明する図
【図13】実施例７に係る現像ローラと規制ブレードの当接状態の概略図
【図14】表面形状の要素長さＲＳｍの定義を表す図
【図15】表面高さのコア部レベル差Ｓｋの定義を表す図
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【0013】
＜実施例１＞
＜画像形成装置の概略＞
図１を参照して、本発明の実施例１に係る電子写真画像形成装置（以下、画像形成装置）の全体構成および画像形成動作について説明する。図１は、本発明の実施例に係る画像形成装置１００の概略構成を示す模式的断面図である。
本実施例では、図面上、左側から右側にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の作像ステーションが併設されている。各作像ステーションはそれぞれの現像装置に収容させた現像剤（以下、トナーと記す）９０の色が異なるだけで互いに同様の構成の電子写真画像形成機構である。なお、以下の説明において、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを示すために符号に与えた添え字Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）は省略して総括的に説明する。
＜画像形成装置の概略＞
図１を参照して、本発明の実施例１に係る電子写真画像形成装置（以下、画像形成装置）の全体構成および画像形成動作について説明する。図１は、本発明の実施例に係る画像形成装置１００の概略構成を示す模式的断面図である。
本実施例では、図面上、左側から右側にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の作像ステーションが併設されている。各作像ステーションはそれぞれの現像装置に収容させた現像剤（以下、トナーと記す）９０の色が異なるだけで互いに同様の構成の電子写真画像形成機構である。なお、以下の説明において、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを示すために符号に与えた添え字Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）は省略して総括的に説明する。
【0014】
各作像ステーションは、主な構成として、像担持体としての感光ドラム１、帯電手段としての帯電ローラ２、露光装置３、現像装置４、一次転写装置５１等を有する。本実施例では、感光ドラム１、帯電ローラ２、現像装置４は、プロセスカートリッジ８として一体化されており、画像形成装置本体（画像形成装置１００のうち、プロセスカートリッジ８を除いた部分）に対して着脱可能に構成されている。ただし、本発明におけるプロセスカートリッジとしては、少なくとも感光ドラム１と現像装置４を備え、一括して装置本体に対して着脱可能に構成されたものであってもよい。また、現像装置４を単独で、装置本体あるいはプロセスカートリッジ８に対して着脱可能に構成してもよい。また、感光ドラム１や現像装置４を画像形成装置本体に括り付け、ユーザーによる交換を不要としたものであってもよい。
【0015】
感光ドラム１は、円筒状の感光体であり、その軸を中心に矢印の反時計方向に回転する。本実施例では外周面が１００ｍｍ／ｓｅｃの速度で回転駆動される。感光ドラム１は、帯電ローラ２によりその表面が一様に帯電される。本実施例では、帯電ローラ２は、芯金上に導電性ゴム層を設けた導電性ローラであり、感光ドラム１に並行にして所定の圧力で接触させて配設されており、感光ドラム１の回転に従動して回転する。本実施例では、帯電ローラ２に対して－１１００Ｖの直流電圧を印加することで感光ドラム１を帯電させ、その時の感光ラム１の表面電位はおよそ－５５０Ｖとなる。帯電された感光ドラム１には、露光装置３により画像信号に応じた静電潜像が形成される。
【0016】
現像装置４は、感光ドラム１上の静電潜像にトナー９０を供給してトナー像として可視化する。本実施例では、現像装置４は負の正規帯電極性（静電潜像を現像するための帯電極性）を持つ一成分現像剤としてのトナー９０を内包する、接触現像方式の反転現像装置である。
現像装置４には、現像剤担持体としての現像ローラ４２と、トナー供給ローラ４３と、現像剤規制部材としての規制ブレード４４が備えられている。トナー供給ローラ４３は、導電性の芯金の外周に発泡体を形成した弾性スポンジローラである。トナー供給ローラ４３は、現像ローラ４２に対して所定の侵入量を持って接触するように配設されている。ト
ナー供給ローラ４３によって供給されて現像ローラ４２に保持されたトナー９０は規制ブレード４４によって薄層化され、現像に供される。ここで規制ブレード４４は、現像ローラ４２上のトナー９０の層厚を規制する機能を有すると同時に、現像ローラ４２上のトナー９０に所定の電荷を付与する現像剤帯電手段としての機能を有している。
現像ローラ４２は、感光ドラム１と表面の移動方向が同じとなる、図１内の矢印方向に回転駆動される。本実施例では、適切な画像濃度を得るために現像ローラ４２は表面の移動速度が感光ドラム１の表面の移動速度に対して１４０％となる速度で回転駆動される。また、不図示の付勢手段により、現像装置４は感光ドラム１側へ押し付けられ、その結果、現像ローラ４２が感光ドラム１に押し付けられる。それにより、現像ローラ４２の表面が変形し、現像ニップを形成することで、安定した当接状態で安定した現像を行うことができる。
現像装置４には、現像剤担持体としての現像ローラ４２と、トナー供給ローラ４３と、現像剤規制部材としての規制ブレード４４が備えられている。トナー供給ローラ４３は、導電性の芯金の外周に発泡体を形成した弾性スポンジローラである。トナー供給ローラ４３は、現像ローラ４２に対して所定の侵入量を持って接触するように配設されている。ト
ナー供給ローラ４３によって供給されて現像ローラ４２に保持されたトナー９０は規制ブレード４４によって薄層化され、現像に供される。ここで規制ブレード４４は、現像ローラ４２上のトナー９０の層厚を規制する機能を有すると同時に、現像ローラ４２上のトナー９０に所定の電荷を付与する現像剤帯電手段としての機能を有している。
現像ローラ４２は、感光ドラム１と表面の移動方向が同じとなる、図１内の矢印方向に回転駆動される。本実施例では、適切な画像濃度を得るために現像ローラ４２は表面の移動速度が感光ドラム１の表面の移動速度に対して１４０％となる速度で回転駆動される。また、不図示の付勢手段により、現像装置４は感光ドラム１側へ押し付けられ、その結果、現像ローラ４２が感光ドラム１に押し付けられる。それにより、現像ローラ４２の表面が変形し、現像ニップを形成することで、安定した当接状態で安定した現像を行うことができる。
【0017】
感光ドラム１上に形成されたトナー像は、転写部材の一つである一次転写装置５１により中間転写ベルト５３に静電的に転写される。中間転写ベルト５３上には各色のトナー像が順次重ね合わせて転写され、フルカラーのトナー像が形成される。そしてフルカラーのトナー像は一次転写装置５１とは異なる転写部材である二次転写装置５２により記録材に転写される。その後、定着装置６により記録材上のトナー像が加圧及び加熱されて記録材に定着され、画像形成物として排紙される。
また、中間転写ベルト５３の移動方向において、二次転写装置５２の下流側にベルトクリーニング装置７が配設されており、中間転写ベルト５３上の残留したトナー９０を除去・回収する。
また、中間転写ベルト５３の移動方向において、二次転写装置５２の下流側にベルトクリーニング装置７が配設されており、中間転写ベルト５３上の残留したトナー９０を除去・回収する。
【0018】
本実施例では、感光ドラム１に専用のクリーナ装置を設けない、像担持体クリーナレス方式を採用している。一次転写装置５１の対向位置（一次転写位置）を通過した感光ドラム１表面が帯電ローラ２との接触位置（帯電位置）に到達するまでの間において、その感光ドラム１表面に当接する部材はない。それにより、感光ドラム１に現像装置４の現像ローラ４２を当接させた時に、画像形成後に感光ドラム１上に残留したトナー９０を現像装置４に回収することを可能にしている。ただし、本発明の効果を得るにあたっては、上記構成に限定されない。
【0019】
＜現像ローラと感光ドラムの当接構成＞
次に、本発明に係る現像ローラ４２、およびその表層４２３について説明する。図２（ａ）は、本実施例に係る現像ローラ４２の概略構成を示す模式的断面図であり、現像ローラ４２の回転軸方向から見た断面図となっている。図２（ｂ）は、本実施例に係る現像ローラ４２の表層４２３を拡大し示した模式的断面図である。
次に、本発明に係る現像ローラ４２、およびその表層４２３について説明する。図２（ａ）は、本実施例に係る現像ローラ４２の概略構成を示す模式的断面図であり、現像ローラ４２の回転軸方向から見た断面図となっている。図２（ｂ）は、本実施例に係る現像ローラ４２の表層４２３を拡大し示した模式的断面図である。
【0020】
現像ローラ４２は、図２（ａ）に示すように、金属など導電性の部材を用いた軸芯体４２１の外周に、基層４２２と表層４２３とで構成された、弾性を有する弾性層を形成し、表層４２３の表面にて感光ドラム１と当接するよう形成されたゴムローラである。表層４２３は、図２（ｂ）に示すように、内部に表層結着樹脂４２３ａと、表層結着樹脂内に分散している粗し部材としての粗し粒子４２３ｂとを含む。それにより、表層４２３の表面に複数の凸部を形成している。本発明においては、表層結着樹脂４２３ａと粗し粒子４２３ｂは、後述する圧縮弾性率の範囲を満たすものが選択される。
また、現像ローラ４２の表層４２３の、回転軸に平行な長手方向の長さは、本実施例では２３５ｍｍであり、感光ドラム１の回転軸に平行な長手方向の長さよりも短く設定している。
また、現像ローラ４２の表層４２３の、回転軸に平行な長手方向の長さは、本実施例では２３５ｍｍであり、感光ドラム１の回転軸に平行な長手方向の長さよりも短く設定している。
【0021】
現像ローラ４２は、軸心体４２１が露出した部分を介して現像装置４に回転可能に支持されている。そして、現像ローラ４２の両端部の軸心体４２１が露出した部分には、不図示の軸間規制部材４５が設けられている。この軸間規制部材４５は、軸心体４２１と感光
ドラム１との間の距離を規制する厚みを持つ部材である。
ドラム１との間の距離を規制する厚みを持つ部材である。
【0022】
ここで、現像ローラ４２の感光ドラム１への侵入量ｄについて、図３を用いて説明する。図３は現像ローラ４２の回転軸方向から見た感光ドラム１と現像ローラ４２の画像形成中の当接した状態における模式的断面図となっている。感光ドラム１の外周形状は半径ｒ１の円であり、現像ローラ４２の外周形状は半径ｒ２の円である。画像形成のため現像ローラ４２が感光ドラム１に当接した状態において、感光ドラム１の回転中心１０と、現像ローラ４２の回転中心４２０との距離を軸間ｄ０とする。そして、各回転中心１０，４２０を結ぶ直線上において、感光ドラム１と現像ローラ４２とが当接により変形していないと仮定した時の外周面である、それぞれ半径ｒ１，ｒ２の円との接点を、それぞれ接点Ｄ１，接点Ｄ２とする。そして、その接点Ｄ１と接点Ｄ２との間の距離を、侵入量ｄと定義する。すると、侵入量ｄは、感光ドラム１の半径ｒ１と現像ローラ４２の半径ｒ２、および軸間ｄ０を用いて、下記式１で表され、算出することができる。
ｄ＝ｒ１＋ｒ２－ｄ０ … 式１
半径ｒ１，半径ｒ２の測定には、例えば、全自動ローラ測定装置ＲＶＳ－８６０－３Ｃ／Ｓ４（東京光電子工業製）などを使用することができる。本実施例において、ｒ１は１０．００ｍｍであり、ｒ２は５．００ｍｍであった。
侵入量ｄの調整は、軸間規制部材４５の、軸心体４２１側から感光ドラム１側への厚みを調整することで可能である。例えば、侵入量ｄを０．０４ｍｍに設定する場合、式１より、軸間ｄ０から半径ｒ１を引いた、回転中心４２０と接点Ｄ１間の距離を４．９６ｍｍにすればよいため、軸間規制部材４５の厚みを４．９６ｍｍから軸心体４２１の半径を引いた値にする。
ｄ＝ｒ１＋ｒ２－ｄ０ … 式１
半径ｒ１，半径ｒ２の測定には、例えば、全自動ローラ測定装置ＲＶＳ－８６０－３Ｃ／Ｓ４（東京光電子工業製）などを使用することができる。本実施例において、ｒ１は１０．００ｍｍであり、ｒ２は５．００ｍｍであった。
侵入量ｄの調整は、軸間規制部材４５の、軸心体４２１側から感光ドラム１側への厚みを調整することで可能である。例えば、侵入量ｄを０．０４ｍｍに設定する場合、式１より、軸間ｄ０から半径ｒ１を引いた、回転中心４２０と接点Ｄ１間の距離を４．９６ｍｍにすればよいため、軸間規制部材４５の厚みを４．９６ｍｍから軸心体４２１の半径を引いた値にする。
【0023】
ここで、現像ローラ４２は感光ドラム１と当接することで変形するため、その反発力により押圧力が生じる。以下では、この現像ローラ４２と感光ドラム１間に働く、長手方向の単位長さあたりの荷重を、ドラム当接圧Ｐと呼ぶ。ドラム当接圧Ｐは、現像ローラ４２の各構成部分の圧縮弾性率などを含む構成と侵入量ｄによって決まる値である。現像ローラ４２の構成が同じであれば、侵入量ｄが大きいほど、反発力が大きくなり、ドラム当接圧Ｐは大きくなる。よって、ある現像ローラ４２についてドラム当接圧Ｐを所定の値に調整するためには、上述のような方法で侵入量ｄの調整を行う。
なお、本実施例では、軸間規制部材４５により侵入量ｄを規制しているため、ドラム当接圧Ｐは必要以上に大きくならない。
なお、本実施例では、軸間規制部材４５により侵入量ｄを規制しているため、ドラム当接圧Ｐは必要以上に大きくならない。
【0024】
本実施例では、ドラム当接圧Ｐが７．７Ｎ／ｍ以上になるように、侵入量ｄを設定している。これにより、適切な幅の現像ニップを形成し、安定した画像形成を行う。また、後述する、現像ローラ４２の表面によって感光ドラム１上の放電生成物を掻き取るための力である接触部圧Ｕを形成し、画像流れの抑制効果を得ている。
【0025】
＜現像ローラの表面形状＞
現像ローラ４２の表面にはトナー９０の層が形成されるが、その表面の高低の高い部分（感光ドラム１に向かった凸部分）においては、規制ブレード４４や感光ドラム１との当接部を通過する時に、トナーが掻き落とされやすい。そしてこのような突き出た凸部が、トナー９０の高さを超えていることによって、トナー９０を介さずに感光ドラム１に当接できるようになる。その結果、現像ローラ４２により感光ドラム１上の放電生成物を掻き取りやすくなる。
よって、本発明においては、現像ローラ４２の表面の十点平均粗さＲｚｊｉｓをトナー９０の体積平均粒径よりも大きくすることで、放電生成物を掻き取りやすくし、画像流れを抑制できるようにしている。
現像ローラ４２の表面にはトナー９０の層が形成されるが、その表面の高低の高い部分（感光ドラム１に向かった凸部分）においては、規制ブレード４４や感光ドラム１との当接部を通過する時に、トナーが掻き落とされやすい。そしてこのような突き出た凸部が、トナー９０の高さを超えていることによって、トナー９０を介さずに感光ドラム１に当接できるようになる。その結果、現像ローラ４２により感光ドラム１上の放電生成物を掻き取りやすくなる。
よって、本発明においては、現像ローラ４２の表面の十点平均粗さＲｚｊｉｓをトナー９０の体積平均粒径よりも大きくすることで、放電生成物を掻き取りやすくし、画像流れを抑制できるようにしている。
【0026】
本発明における現像ローラ４２の十点平均粗さＲｚｊｉｓの測定には、例えば接触式表
面粗さ計サーフコーダーＳＥ３５００（小坂研究所製）を用いることができる。測定条件として、カットオフ値を０．８ｍｍ、測定長さを２．５ｍｍ、送りスピードを０．１ｍｍ／ｓｅｃとした。現像ローラ１本あたり長手方向の位置が異なる任意の３ヶ所を測定し、得られた測定値の平均値を現像ローラ４２のＲｚｊｉｓとした。
トナー９０の体積平均粒径は、以下の測定方法により測定した測定値を採用することができる。測定装置としては、コールターマルチサイザーＩＶ（べックマン・コールター製）を用いる。電解液としては、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約１質量％となるようにしたもの、例えば、ＩＳＯＴＯＮ ＩＩ（ベックマン・コールター製
）が使用できる。測定方法としては、電解水溶液１００ｍｌ中に分散剤として、アルキルベンゼンスルホン酸塩を０．５ｍｌ加え、更に測定試料を１０ｍｇ加える。測定試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で１分間分散処理を行い、測定装置により３０μｍアパーチャーを用いて体積粒度分布を測定し、測定されたメディアン径（Ｄ５０）を体積平均粒径とする。本実施例では、トナー９０の体積平均粒径７μｍに対し、現像ローラ４２の表面の十点平均粗さＲｚｊｉｓを１０μｍとしている。
面粗さ計サーフコーダーＳＥ３５００（小坂研究所製）を用いることができる。測定条件として、カットオフ値を０．８ｍｍ、測定長さを２．５ｍｍ、送りスピードを０．１ｍｍ／ｓｅｃとした。現像ローラ１本あたり長手方向の位置が異なる任意の３ヶ所を測定し、得られた測定値の平均値を現像ローラ４２のＲｚｊｉｓとした。
トナー９０の体積平均粒径は、以下の測定方法により測定した測定値を採用することができる。測定装置としては、コールターマルチサイザーＩＶ（べックマン・コールター製）を用いる。電解液としては、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約１質量％となるようにしたもの、例えば、ＩＳＯＴＯＮ ＩＩ（ベックマン・コールター製
）が使用できる。測定方法としては、電解水溶液１００ｍｌ中に分散剤として、アルキルベンゼンスルホン酸塩を０．５ｍｌ加え、更に測定試料を１０ｍｇ加える。測定試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で１分間分散処理を行い、測定装置により３０μｍアパーチャーを用いて体積粒度分布を測定し、測定されたメディアン径（Ｄ５０）を体積平均粒径とする。本実施例では、トナー９０の体積平均粒径７μｍに対し、現像ローラ４２の表面の十点平均粗さＲｚｊｉｓを１０μｍとしている。
【0027】
また、本実施例では、粗し粒子４２３ｂの体積平均粒径が、トナー９０の体積平均粒径よりも大きいものを用いた。例えば、トナー９０の体積平均粒径７μｍに対し、粗し粒子４２３ｂの体積平均粒径を１０μｍとしている。そうすることで、容易に表層４２３の表面のＲｚｊｉｓをトナー９０よりも大きくすることができる。ただし、本発明の効果を得るにあたっては、現像ローラ４２の表面の十点平均粗さＲｚｊｉｓがトナー９０の体積平均粒径よりも大きければよく、粗し粒子４２３ｂの体積平均粒径はトナー９０の体積平均粒径よりも小さいものを用いてもよい。例えば、粗し粒子４２３ｂの粒径に依らず、表層結着樹脂４２３ａに対する粗し粒子４２３ｂの入れ目量を増やすことなどにより、表層４２３の表面のＲｚｊｉｓをトナー９０より大きくしてもよい。
【0028】
＜接触面積Ｓと接触部圧Ｕ＞
次に、本発明の特徴である現像ローラ４２とガラス平板Ｉとの接触面積Ｓおよび接触部圧Ｕの測定方法について、図４（ａ），（ｂ）を用いて説明する。ここで、接触面積Ｓおよび接触部圧Ｕは、現像ローラ４２が感光ドラム１に接触する微小部分の面積および圧力を、感光ドラム１の代わりに透明色の剛性の平板であるガラス平板Ｉを用いることで、測定したものである。なお、接触面積Ｓ（ｍｍ２）の値は、単位面積１ｍｍ２の現像ニップの領域に対する、接触する微小部分の面積であるため、接触する微小部分の面積比率としての意味もある。
次に、本発明の特徴である現像ローラ４２とガラス平板Ｉとの接触面積Ｓおよび接触部圧Ｕの測定方法について、図４（ａ），（ｂ）を用いて説明する。ここで、接触面積Ｓおよび接触部圧Ｕは、現像ローラ４２が感光ドラム１に接触する微小部分の面積および圧力を、感光ドラム１の代わりに透明色の剛性の平板であるガラス平板Ｉを用いることで、測定したものである。なお、接触面積Ｓ（ｍｍ２）の値は、単位面積１ｍｍ２の現像ニップの領域に対する、接触する微小部分の面積であるため、接触する微小部分の面積比率としての意味もある。
【0029】
図４（ａ）は接触面積Ｓおよび接触部圧Ｕの測定構成を示した図である。
まず、接触面積Ｓの測定方法について述べる。現像ローラ４２の軸心体４２１を、顕微鏡Ｅのステージ上の高さが均等な固定部Ｊに置くことで、現像ローラ４２を、表層４２３の下面が顕微鏡Ｅのステージに接しない状態で支持する。また、現像ローラ４２は、重力方向に対し現像ローラ４２の回転軸が垂直になるよう支持される。そして、現像ローラ４２の回転軸に並行な、透明色の剛性のガラス平板Ｉを、現像ローラ４２の表層４２３に向かって押し当てる構成としている。ガラス平板Ｉの厚みとしては、加圧時に割れ等が発生せず、かつ顕微鏡Ｅのレンズと干渉しない範囲で、例えば１ｍｍ～５ｍｍの厚みのものを使用できる。本実施例では、厚み１ｍｍのガラス平板Ｉを使用した。また、ガラス平板Ｉは、後述する観察画像を適切に取得するため、表面が平滑で十分に清掃されたものを用いる。
本実施例では、ガラス平板Ｉを当接する現像ローラ４２の領域を長手一部に限定して測定した。より詳しくは、現像ローラ４２の基層４２２および表層４２３を、ガラス平板Ｉを当接し接触面積Ｓを測定する長手方向の一部のみ残し、軸心体４２１から剥した。なお、このような基層４２２および表層４２３の除去は行わず、現像ローラ４２の全域にガラス平板Ｉを当接させて測定してもよい。ここで、ガラス平板Ｉを当接させる、現像ローラ
４２の基層４２２および表層４２３がある部分の長手方向の長さを長さｌとする。本実施例においては、長さｌを５０ｍｍとして、接触面積Ｓ、および後述のドラム当接圧Ｐ、接触部圧Ｕの測定を行った。
この時、現像ローラ４２の基層４２２および表層４２３がある部分の両側に露出した軸心体４２１の両端には、軸間規制部材４５を設けた状態にしている。そしてガラス平板Ｉは現像ローラ４２の長手方向の長さｌの基層４２２および表層４２３がある部分と、両端の軸間規制部材４５に当接できる大きさを持つ。この構成により、現像ローラ４２が、感光ドラム１に対する侵入量ｄと同じ侵入量ｄで、ガラス平板Ｉに対しても当接できるようにしている。また、現像ローラ４２の回転軸に向かって垂直に、両端の軸間規制部材４５付近それぞれに同じ荷重Ｆをかけることで、ガラス平板Ｉを現像ローラ４２に均等に押し付ける。なおこの時、現像ローラ４２および両端の軸間規制部材４５の全体には、ガラス平板Ｉの上から加圧している荷重２Ｆに加え、ガラス平板Ｉの重さによる荷重Ｆ０もかかる。
まず、接触面積Ｓの測定方法について述べる。現像ローラ４２の軸心体４２１を、顕微鏡Ｅのステージ上の高さが均等な固定部Ｊに置くことで、現像ローラ４２を、表層４２３の下面が顕微鏡Ｅのステージに接しない状態で支持する。また、現像ローラ４２は、重力方向に対し現像ローラ４２の回転軸が垂直になるよう支持される。そして、現像ローラ４２の回転軸に並行な、透明色の剛性のガラス平板Ｉを、現像ローラ４２の表層４２３に向かって押し当てる構成としている。ガラス平板Ｉの厚みとしては、加圧時に割れ等が発生せず、かつ顕微鏡Ｅのレンズと干渉しない範囲で、例えば１ｍｍ～５ｍｍの厚みのものを使用できる。本実施例では、厚み１ｍｍのガラス平板Ｉを使用した。また、ガラス平板Ｉは、後述する観察画像を適切に取得するため、表面が平滑で十分に清掃されたものを用いる。
本実施例では、ガラス平板Ｉを当接する現像ローラ４２の領域を長手一部に限定して測定した。より詳しくは、現像ローラ４２の基層４２２および表層４２３を、ガラス平板Ｉを当接し接触面積Ｓを測定する長手方向の一部のみ残し、軸心体４２１から剥した。なお、このような基層４２２および表層４２３の除去は行わず、現像ローラ４２の全域にガラス平板Ｉを当接させて測定してもよい。ここで、ガラス平板Ｉを当接させる、現像ローラ
４２の基層４２２および表層４２３がある部分の長手方向の長さを長さｌとする。本実施例においては、長さｌを５０ｍｍとして、接触面積Ｓ、および後述のドラム当接圧Ｐ、接触部圧Ｕの測定を行った。
この時、現像ローラ４２の基層４２２および表層４２３がある部分の両側に露出した軸心体４２１の両端には、軸間規制部材４５を設けた状態にしている。そしてガラス平板Ｉは現像ローラ４２の長手方向の長さｌの基層４２２および表層４２３がある部分と、両端の軸間規制部材４５に当接できる大きさを持つ。この構成により、現像ローラ４２が、感光ドラム１に対する侵入量ｄと同じ侵入量ｄで、ガラス平板Ｉに対しても当接できるようにしている。また、現像ローラ４２の回転軸に向かって垂直に、両端の軸間規制部材４５付近それぞれに同じ荷重Ｆをかけることで、ガラス平板Ｉを現像ローラ４２に均等に押し付ける。なおこの時、現像ローラ４２および両端の軸間規制部材４５の全体には、ガラス平板Ｉの上から加圧している荷重２Ｆに加え、ガラス平板Ｉの重さによる荷重Ｆ０もかかる。
【0030】
接触面積Ｓを測定する時の荷重Ｆは、侵入量ｄで当接するための大きさが必要である。本実施例において接触面積Ｓを測定する時は、軸間規制部材４５がガラス平板Ｉに接することで、侵入量ｄとなるように、荷重Ｆを両側それぞれ、後述する最少荷重Ｆ１より大きい５Ｎに設定した。なお、接触面積Ｓの測定時は、現像ローラ４２とガラス平板Ｉとの侵入量が、現像ローラ４２が感光ドラム１に当接する時の侵入量ｄと同じであればよい。よって、ここでの荷重Ｆは、現像ローラ４２および軸間規制部材４５と感光ドラム１との間に働く押圧力の荷重値と、必ずしも一致させる必要はない。
そして、ガラス平板Ｉに垂直な方向から観察可能な顕微鏡Ｅによって、現像ローラ４２とガラス平板Ｉとの接触状態を観察する。顕微鏡Ｅとしては、レーザマイクロスコープＶＫ－Ｘ２００（キーエンス製）などを用いることができる。なお、観察においては、ガラス平板Ｉの現像ローラ４２と接している面にピントを合わせる。本実施例では、倍率２００倍の条件で観察した。また、観察時の明るさの条件は、全面黒画像となる０から全面白画像となる２５５の間の中心値である１２８に設定した。
そして、ガラス平板Ｉに垂直な方向から観察可能な顕微鏡Ｅによって、現像ローラ４２とガラス平板Ｉとの接触状態を観察する。顕微鏡Ｅとしては、レーザマイクロスコープＶＫ－Ｘ２００（キーエンス製）などを用いることができる。なお、観察においては、ガラス平板Ｉの現像ローラ４２と接している面にピントを合わせる。本実施例では、倍率２００倍の条件で観察した。また、観察時の明るさの条件は、全面黒画像となる０から全面白画像となる２５５の間の中心値である１２８に設定した。
【0031】
図４（ｂ）は上記方法により接触部を観察した時の、部分的な接触状態を示す図である。図面内のＸ方向は現像ローラ４２の回転軸に平行な方向で、Ｙ方向はＸ方向に垂直な方向である。顕微鏡Ｅで観察可能な観察領域Ｌ１内に、部分的に接触している接触部Ｑが見られる。観察領域Ｌ１内において、接触部Ｑ以外の部分は、現像ローラ４２はガラス平板Ｉと非接触の状態にある部分である。接触部Ｑは、観察領域Ｌ１内において、複数の孤立した部分領域から構成されており、接触部Ｑでは、光の反射率が下がり、観察画像上暗く映る。観察領域Ｌ１は、ガラス平板Ｉと現像ローラ４２が接触している接触部Ｑを、Ｙ方向に対して全て、入るように観察する。ただし、Ｘ方向に対しては全ての接触部Ｑを入れる必要はない。ここでの観察領域Ｌ１は、現像ローラ４２と顕微鏡Ｅのレンズとの位置関係を動かして観察し、複数回の観察画像を結合することで観察可能であっても良い。
ここで接触面積Ｓを測定する領域を決めるため、現像ニップが形成されている領域としての当接領域Ｌ２を次のように定義する。当接領域Ｌ２は、接触部Ｑが４辺に含まれる面積１ｍｍ２以上の直方形の領域とし、かつ当接領域Ｌ２のＹ方向の幅が最大となるようにする。つまり、当接領域Ｌ２は、観察領域Ｌ１中の全ての接触部Ｑにおける、Ｙ方向の最上端が含まれる上辺と、Ｙ方向の最下端が含まれる下辺を持つ長方形の領域とする。この当接領域Ｌ２のＹ方向の幅をニップ幅ｎとする。
ここで接触面積Ｓを測定する領域を決めるため、現像ニップが形成されている領域としての当接領域Ｌ２を次のように定義する。当接領域Ｌ２は、接触部Ｑが４辺に含まれる面積１ｍｍ２以上の直方形の領域とし、かつ当接領域Ｌ２のＹ方向の幅が最大となるようにする。つまり、当接領域Ｌ２は、観察領域Ｌ１中の全ての接触部Ｑにおける、Ｙ方向の最上端が含まれる上辺と、Ｙ方向の最下端が含まれる下辺を持つ長方形の領域とする。この当接領域Ｌ２のＹ方向の幅をニップ幅ｎとする。
【0032】
そして、当接領域Ｌ２から選択した面積１ｍｍ２の測定領域Ｌ３内における、全ての接触部Ｑの面積の総和である、接触面積Ｓを測定する。ここでの測定領域Ｌ３は、現像ローラ４２の回転軸に向かった位置をＹ方向の中心位置とした、Ｙ方向に対称な形状の領域範囲を設定する。測定領域Ｌ３は、なるべく、光量検出が安定する観察画像の中央付近を選択することが好ましい。測定領域Ｌ３は、例えば、当接領域Ｌ２内に入るよう、現像ロー
ラ４２の回転軸に向かった位置と同等とみなせる当接領域Ｌ２のＹ方向の中心位置を、Ｙ方向の中心位置として、Ｙ方向の幅０．５ｍｍ、Ｘ方向の幅２．０ｍｍの直方形の領域とする。なお、測定領域Ｌ３の形状は、面積が１ｍｍ２の領域となればよく、このような選択の仕方に限るものではない。観察画像から接触面積Ｓを算出する方法としては、例えば二値化解析がある。
二値化解析においては、接触部Ｑが黒部に、接触部Ｑ以外の接触しない部分が白部になるよう、画像処理（二値化）を行う。以下に、本実施例で用いている、画像処理ソフトＩｍａｇｅＪ（開発元：Ｗａｙｎｅ Ｒａｓｂａｎｄ（ＮＩＨ）、Ｖｅｒ．１．５２ｄ）を用いた二値化解析の方法について述べる。なお、二値化解析が可能な、その他の画像解析ソフトを用いることによっても、接触面積Ｓの算出が可能である。まず、観察画像を、画像内に測定領域Ｌ３が含まれ当接領域Ｌ２以外の領域が含まれないように切り抜き、３２ビットグレースケール画像に変換する。そして、自動閾値設定方法としてＹｅｎアルゴリズムを選択し、自動的に二値化の閾値レベルを設定することにより、接触部Ｑと二値化後の黒部の範囲を合わせる。そして、黒部に変換された測定領域Ｌ３の中の全ての接触部Ｑについて面積をピクセル数で求め、それを測定領域Ｌ３の全ピクセル数で割った値が、単位面積当たりの接触面積Ｓ（ｍｍ２）となる。
ラ４２の回転軸に向かった位置と同等とみなせる当接領域Ｌ２のＹ方向の中心位置を、Ｙ方向の中心位置として、Ｙ方向の幅０．５ｍｍ、Ｘ方向の幅２．０ｍｍの直方形の領域とする。なお、測定領域Ｌ３の形状は、面積が１ｍｍ２の領域となればよく、このような選択の仕方に限るものではない。観察画像から接触面積Ｓを算出する方法としては、例えば二値化解析がある。
二値化解析においては、接触部Ｑが黒部に、接触部Ｑ以外の接触しない部分が白部になるよう、画像処理（二値化）を行う。以下に、本実施例で用いている、画像処理ソフトＩｍａｇｅＪ（開発元：Ｗａｙｎｅ Ｒａｓｂａｎｄ（ＮＩＨ）、Ｖｅｒ．１．５２ｄ）を用いた二値化解析の方法について述べる。なお、二値化解析が可能な、その他の画像解析ソフトを用いることによっても、接触面積Ｓの算出が可能である。まず、観察画像を、画像内に測定領域Ｌ３が含まれ当接領域Ｌ２以外の領域が含まれないように切り抜き、３２ビットグレースケール画像に変換する。そして、自動閾値設定方法としてＹｅｎアルゴリズムを選択し、自動的に二値化の閾値レベルを設定することにより、接触部Ｑと二値化後の黒部の範囲を合わせる。そして、黒部に変換された測定領域Ｌ３の中の全ての接触部Ｑについて面積をピクセル数で求め、それを測定領域Ｌ３の全ピクセル数で割った値が、単位面積当たりの接触面積Ｓ（ｍｍ２）となる。
【0033】
次に、接触部圧Ｕの算出に必要なドラム当接圧Ｐの測定方法について説明する。ドラム当接圧Ｐは、現像ローラ４２が感光ドラム１に当接する時の、長手方向の単位長さあたりの荷重であるが、感光ドラム１の代わりにガラス平板Ｉを用いることで測定できる。ドラム当接圧Ｐの測定は、接触面積Ｓの測定と同じ図４（ａ）の測定構成を用いて以下のように測定することができる。まず、荷重Ｆがゼロの状態で、ガラス平板Ｉが軸間規制部材４５には接していない状態から、荷重Ｆを徐々に大きくしていく。そして、両端の軸間規制部材４５の両方にガラス平板Ｉが接触した時の荷重をＦ１として測定する。これにより、侵入量ｄで当接するための最小荷重Ｆ１が分かる。ここで、この時の両端にかかる荷重２Ｆ１とガラス平板Ｉの自重Ｆ０とを加えた合計荷重（２Ｆ１＋Ｆ０）は、ガラス平板Ｉが両端の軸間規制部材４５と当接している時に現像ローラ４２のみにかかる荷重と等しい。よって、ドラム当接圧Ｐ（Ｎ／ｍ）は、最小荷重Ｆ１（Ｎ）と、ガラス平板Ｉの自重Ｆ０（Ｎ）と、長手方向の長さｌ（ｍｍ）により、下記式２で表され、測定することができる。
Ｐ＝（２Ｆ１＋Ｆ０）／（ｌ・１０－３） … 式２
なお、ドラム当接圧Ｐと侵入量ｄの相関関係は、現像ローラ４２の硬度や形状などの構成によって決まり、侵入量ｄが大きいほどドラム当接圧Ｐが大きい関係性がある。また、上述の接触面積Ｓの測定時のように最少荷重Ｆ１以上の荷重Ｆを加えている時においては、軸間規制部材４５により侵入量ｄが決まり、その侵入量ｄと対応したドラム当接圧Ｐで、ガラス平板Ｉは現像ローラ４２に当接している。
Ｐ＝（２Ｆ１＋Ｆ０）／（ｌ・１０－３） … 式２
なお、ドラム当接圧Ｐと侵入量ｄの相関関係は、現像ローラ４２の硬度や形状などの構成によって決まり、侵入量ｄが大きいほどドラム当接圧Ｐが大きい関係性がある。また、上述の接触面積Ｓの測定時のように最少荷重Ｆ１以上の荷重Ｆを加えている時においては、軸間規制部材４５により侵入量ｄが決まり、その侵入量ｄと対応したドラム当接圧Ｐで、ガラス平板Ｉは現像ローラ４２に当接している。
【0034】
接触部圧Ｕ（Ｎ／ｍｍ２）は、接触部Ｑのみにかかる、単位面積当たりの荷重（圧力）であり、ドラム当接圧Ｐ（Ｎ／ｍ）と接触面積Ｓ（ｍｍ２）とニップ幅ｎ（ｍｍ）により、下記式３で表わされる。
Ｕ＝Ｐ／（１０３・Ｓ・ｎ） … 式３
式３より、接触部圧Ｕは、接触面積Ｓと、ニップ幅ｎと、ドラム当接圧Ｐの測定値から、算出することができる。なお、本実施例では、画像流れの発生を抑制できるよう、接触部圧Ｕを５．８Ｎ／ｍｍ２以上にしている。
Ｕ＝Ｐ／（１０３・Ｓ・ｎ） … 式３
式３より、接触部圧Ｕは、接触面積Ｓと、ニップ幅ｎと、ドラム当接圧Ｐの測定値から、算出することができる。なお、本実施例では、画像流れの発生を抑制できるよう、接触部圧Ｕを５．８Ｎ／ｍｍ２以上にしている。
【0035】
ここで、接触部圧Ｕを大きくすることで画像流れを抑制できる理由について説明する。画像流れが発生するのは、帯電ローラ２からの放電などによって感光ドラム１上に付着し蓄積される放電生成物が、適切に除去されないからである。そのため、現像ローラ４２のトナー９０より突出する部分が感光ドラム１に接触する面積としての、接触面積Ｓを減らすことなどにより、接触部の圧力である接触部圧Ｕをより強く、つまり部分的により強く
接触させる。それにより、感光ドラム１上の放電生成物が掻き取られて減るため、画像流れを抑制できる。
接触させる。それにより、感光ドラム１上の放電生成物が掻き取られて減るため、画像流れを抑制できる。
【0036】
＜現像ローラの表層の圧縮弾性率Ｒ＞
次に、本発明の接触部圧Ｕを得るための現像ローラ４２の表層４２３の圧縮弾性率Ｒについて説明する。圧縮弾性率の定義は、つぶす時に加えられる圧力を、そのつぶす時に圧縮される高さの圧縮比率で割ったものである。なお以下の説明において、弾性率と称する場合は、このような圧縮方向の弾性率を示すものとする。
次に、本発明の接触部圧Ｕを得るための現像ローラ４２の表層４２３の圧縮弾性率Ｒについて説明する。圧縮弾性率の定義は、つぶす時に加えられる圧力を、そのつぶす時に圧縮される高さの圧縮比率で割ったものである。なお以下の説明において、弾性率と称する場合は、このような圧縮方向の弾性率を示すものとする。
【0037】
表層４２３の感光ドラム１に接触する微小部分となる接触部Ｑにおける弾性率Ｒ（以下、表層４２３の弾性率Ｒと略す）は、以下のように測定することができる。まず、表層４２３の弾性率Ｒを算出するための、表層４２３の表層結着樹脂４２３ａの圧縮弾性率Ａと、表層４２３の粗し粒子４２３ｂの圧縮弾性率Ｂの測定方法を述べる。本実施例の説明において使用する値として、現像ローラ４２のゴム片を切り出し、ＳＰＭ（商品名：ＭＦＰ－３Ｄ－Ｏｒｉｇｉｎ、オックスフォード・インストゥルメンツ社製）を用いて、表層結着樹脂４２３ａと粗し粒子４２３ｂの弾性率を測定した。測定方法の詳細について以下に説明する。
まず、現像ローラ４２について、クライオミクロトーム（ＵＣ－６（製品名）、ライカマイクロシステムズ社製）を用いて、－１５０℃で、表層４２３の断面を含む、厚さ２００ｎｍ、大きさ１００μｍ×１００μｍのゴム薄片を切り出す。そして、ゴム薄片を平滑なシリコンウエハ上に載せ、室温２５℃湿度５０％の環境下に２４時間放置した。次にゴム薄片を載せたシリコンウエハをＳＰＭステージにセットし、表層４２３の断面をＳＰＭ観察した。なお探針（商品名：ＡＣ１６０、オリンパス社製）のバネ定数とインボルス定数は、あらかじめ本ＳＰＭ装置搭載のサーマルノイズ法において以下であることを確認した（バネ定数:２８．２３ｎＮ／ｎｍ, インボルス定数:８２．５９ｎｍ／Ｖ）。また、あらかじめ探針のチューニングを実施し、探針の共振周波数を求めた（２８２ＫＨｚ（１次）および１．５９ＭＨｚ（高次））。ＳＰＭの測定モードはＡＭ－ＦＭモード、探針の自由振幅は３Ｖ、セットポイント振幅は２Ｖ（１次）および２５ｍＶ（高次）としている。そして、視野５μｍ×５μｍのサイズにおいて、スキャン速度は１Ｈｚ（探針が１往復する速さ）、スキャン点数は縦２５６および横２５６の条件でスキャンを行い、高さ像および位相像を同時取得した。
まず、現像ローラ４２について、クライオミクロトーム（ＵＣ－６（製品名）、ライカマイクロシステムズ社製）を用いて、－１５０℃で、表層４２３の断面を含む、厚さ２００ｎｍ、大きさ１００μｍ×１００μｍのゴム薄片を切り出す。そして、ゴム薄片を平滑なシリコンウエハ上に載せ、室温２５℃湿度５０％の環境下に２４時間放置した。次にゴム薄片を載せたシリコンウエハをＳＰＭステージにセットし、表層４２３の断面をＳＰＭ観察した。なお探針（商品名：ＡＣ１６０、オリンパス社製）のバネ定数とインボルス定数は、あらかじめ本ＳＰＭ装置搭載のサーマルノイズ法において以下であることを確認した（バネ定数:２８．２３ｎＮ／ｎｍ, インボルス定数:８２．５９ｎｍ／Ｖ）。また、あらかじめ探針のチューニングを実施し、探針の共振周波数を求めた（２８２ＫＨｚ（１次）および１．５９ＭＨｚ（高次））。ＳＰＭの測定モードはＡＭ－ＦＭモード、探針の自由振幅は３Ｖ、セットポイント振幅は２Ｖ（１次）および２５ｍＶ（高次）としている。そして、視野５μｍ×５μｍのサイズにおいて、スキャン速度は１Ｈｚ（探針が１往復する速さ）、スキャン点数は縦２５６および横２５６の条件でスキャンを行い、高さ像および位相像を同時取得した。
【0038】
その後、得られた像において、フォースカーブ測定により弾性率測定を行う箇所を指定した。すなわち、表層結着樹脂４２３ａの部分と粗し粒子４２３ｂの部分をそれぞれ２０点ずつ指定した。その後、すべての点においてコンタクトモードでのフォースカーブ測定を１回ずつ行った。なお、フォースカーブの取得は、以下の条件で行った。フォースカーブ測定においては、Ｚピエゾが試料表面に近づき、探針のたわみが一定値になったところで折り返すよう制御して測定を行う。この際の折り返しポイントをトリガー値と呼び、フォースカーブ開始時のディフレクション電圧から、何Ｖ電圧が増加したところで折り返すかを示している。今回の測定においては、トリガー値は０．２～０．５Ｖの範囲で測定を行った。なお、低硬度の試料においてはバネを少したわませるだけで押し込み深さが十分確保されるため、トリガー値は０．２Ｖを採用し、高硬度の試料においては押し込み深さを確保するためにはバネを大きくたわませる必要があるのでトリガー値は０．５Ｖを採用した。その他のフォースカーブ測定条件としては、トリガー値で引き返した後の測定距離は５００ｎｍ、スキャン速度は１Ｈｚ（探針が１往復する速さ）とした。
その後、得られたフォースカーブについて、１本ずつＨｅｒｔｚ理論に基づくフィッティングを行い、弾性率を算出した。ここで、表層結着樹脂４２３ａの部分において測定した２０点のフォースカーブから算出した弾性率の平均値を表層結着樹脂４２３ａの圧縮弾性率Ａとした。さらに、粗し粒子４２３ｂの部分において測定した２０点のフォースカーブから算出した弾性率の平均値を粗し粒子４２３ｂの圧縮弾性率Ｂとした。
その後、得られたフォースカーブについて、１本ずつＨｅｒｔｚ理論に基づくフィッティングを行い、弾性率を算出した。ここで、表層結着樹脂４２３ａの部分において測定した２０点のフォースカーブから算出した弾性率の平均値を表層結着樹脂４２３ａの圧縮弾性率Ａとした。さらに、粗し粒子４２３ｂの部分において測定した２０点のフォースカーブから算出した弾性率の平均値を粗し粒子４２３ｂの圧縮弾性率Ｂとした。
【0039】
ここで、本発明における表層４２３の弾性率Ｒの算出のための厚み比率ｅを以下のように定義する。現像ローラ４２が感光ドラム１に接触する微小部分となる接触部Ｑにおいて、現像ローラ４２の軸方向に直交する方向における、表層結着樹脂４２３ａの層厚みｇ（μｍ）に対する粗し粒子４２３ｂの層厚みｈ（μｍ）の比を、厚み比率ｅとする。厚み比率ｅは、下記式４で表される。
ｅ＝ｈ／ｇ … 式４
厚み比率ｅを算出するには、表層４２３を切り取って、その断面を観察することで可能である。例えば、観察した結果が図２（ｂ）のような断面形状であった時について説明する。現像ローラ４２が感光ドラム１に接触する微小部分は、表面形状高さの頂点部分となっているため、その頂点部分の厚みｇ１，ｇ２，ｈ１を測定する。表層結着樹脂４２３ａの層厚みｇは粗し粒子の上部の厚みｇ１と粗し粒子の下部の厚みｇ２の和となり、粗し粒子４２３ｂの層厚みｈは粗し粒子のみの厚み（粒子径）ｈ１となる。なお、頂点部分において粗し粒子４２３ｂが複数ある場合、層厚みｈは、それぞれの粗し粒子４２３ｂの厚み（粒子径）の和となる。本実施例においては、厚み比率ｅの値はおよそ７であった。なお、本発明の効果は、後述する表層４２３の弾性率Ｒの値が調整されることにより得られるが、この厚み比率ｅの値には限定されない。
ｅ＝ｈ／ｇ … 式４
厚み比率ｅを算出するには、表層４２３を切り取って、その断面を観察することで可能である。例えば、観察した結果が図２（ｂ）のような断面形状であった時について説明する。現像ローラ４２が感光ドラム１に接触する微小部分は、表面形状高さの頂点部分となっているため、その頂点部分の厚みｇ１，ｇ２，ｈ１を測定する。表層結着樹脂４２３ａの層厚みｇは粗し粒子の上部の厚みｇ１と粗し粒子の下部の厚みｇ２の和となり、粗し粒子４２３ｂの層厚みｈは粗し粒子のみの厚み（粒子径）ｈ１となる。なお、頂点部分において粗し粒子４２３ｂが複数ある場合、層厚みｈは、それぞれの粗し粒子４２３ｂの厚み（粒子径）の和となる。本実施例においては、厚み比率ｅの値はおよそ７であった。なお、本発明の効果は、後述する表層４２３の弾性率Ｒの値が調整されることにより得られるが、この厚み比率ｅの値には限定されない。
【0040】
表層４２３の弾性率Ｒを算出する式の導出について以下に述べる。ここでは、表層４２３の感光ドラム１に接触する微小部分が、その当接によってつぶれる量を考える。
表層４２３の感光ドラム１に接触する微小部分は、粗し粒子４２３ｂが含まれた凸部となっているため、表層結着樹脂４２３ａの部分と粗し粒子４２３ｂの部分が重なった、層構造だと考えられる。そして、その微小部分には上述の接触部圧Ｕがかかる。重なった複数の層に圧力がかかる場合、全ての層に同等の圧力がかかる。つまり、重なっている表層結着樹脂４２３ａの部分と粗し粒子４２３ｂの部分の、それぞれに接触部圧Ｕがかかる。よって、上述の弾性率の定義から、表層結着樹脂４２３ａと粗し粒子４２３ｂのそれぞれが圧縮される圧縮比率をΔｇ、Δｈとすると、それぞれ下記式５，式６で表されることになる。
Δｇ＝Ｕ／Ａ … 式５
Δｈ＝Ｕ／Ｂ … 式６
表層４２３の感光ドラム１に接触する微小部分は、粗し粒子４２３ｂが含まれた凸部となっているため、表層結着樹脂４２３ａの部分と粗し粒子４２３ｂの部分が重なった、層構造だと考えられる。そして、その微小部分には上述の接触部圧Ｕがかかる。重なった複数の層に圧力がかかる場合、全ての層に同等の圧力がかかる。つまり、重なっている表層結着樹脂４２３ａの部分と粗し粒子４２３ｂの部分の、それぞれに接触部圧Ｕがかかる。よって、上述の弾性率の定義から、表層結着樹脂４２３ａと粗し粒子４２３ｂのそれぞれが圧縮される圧縮比率をΔｇ、Δｈとすると、それぞれ下記式５，式６で表されることになる。
Δｇ＝Ｕ／Ａ … 式５
Δｈ＝Ｕ／Ｂ … 式６
【0041】
この圧縮比率Δｇ，Δｈを用いると、表層結着樹脂４２３ａが圧縮される高さは（ｇ・Δｇ）となり、粗し粒子４２３ｂが圧縮される高さは（ｈ・Δｈ）となる。そして、表層４２３が圧縮される圧縮比率をΔｋとすると、上述のように表層４２３が表層結着樹脂４２３ａと粗し粒子４２３ｂの層構造と考えることで、下記式７のように表される。
Δｋ＝（ｇ・Δｇ＋ｈ・Δｈ）／（ｇ＋ｈ） … 式７
また、表層４２３の弾性率Ｒは、上述の弾性率の定義から下記式８で表される。
Ｒ＝Ｕ／Δｋ … 式８
Δｋ＝（ｇ・Δｇ＋ｈ・Δｈ）／（ｇ＋ｈ） … 式７
また、表層４２３の弾性率Ｒは、上述の弾性率の定義から下記式８で表される。
Ｒ＝Ｕ／Δｋ … 式８
【0042】
従って、式８に式４～７を反映すると、表層４２３の弾性率Ｒは、表層結着樹脂４２３ａの弾性率Ａと、粗し粒子４２３ｂの弾性率Ｂと、厚み比率ｅにより、下記式９のように表される。
Ｒ＝（１＋ｅ）／（１／Ａ＋ｅ／Ｂ） … 式９
この式９に、上述した測定方法によって得た、表層結着樹脂４２３ａの弾性率Ａと、粗し粒子４２３ｂの弾性率Ｂと、厚み比率ｅの測定値を代入することで、表層４２３の弾性率Ｒが算出可能である。
なお、式９より、表層結着樹脂４２３ａの弾性率Ａおよび粗し粒子４２３ｂの弾性率Ｂが大きくなる方向は、表層４２３の弾性率Ｒが大きくなる方向である。また、表層４２３の弾性率Ｒは、表層結着樹脂４２３ａの弾性率Ａおよび粗し粒子４２３ｂの弾性率Ｂのうちの小さい方より、大きい値となる。また、表層４２３の弾性率Ｒは、表層結着樹脂４２
３ａの弾性率Ａと粗し粒子４２３ｂの弾性率Ｂのうちの大きい方より、小さい値となる。
Ｒ＝（１＋ｅ）／（１／Ａ＋ｅ／Ｂ） … 式９
この式９に、上述した測定方法によって得た、表層結着樹脂４２３ａの弾性率Ａと、粗し粒子４２３ｂの弾性率Ｂと、厚み比率ｅの測定値を代入することで、表層４２３の弾性率Ｒが算出可能である。
なお、式９より、表層結着樹脂４２３ａの弾性率Ａおよび粗し粒子４２３ｂの弾性率Ｂが大きくなる方向は、表層４２３の弾性率Ｒが大きくなる方向である。また、表層４２３の弾性率Ｒは、表層結着樹脂４２３ａの弾性率Ａおよび粗し粒子４２３ｂの弾性率Ｂのうちの小さい方より、大きい値となる。また、表層４２３の弾性率Ｒは、表層結着樹脂４２
３ａの弾性率Ａと粗し粒子４２３ｂの弾性率Ｂのうちの大きい方より、小さい値となる。
【0043】
ここで、表層４２３の弾性率Ｒが大きいということは、表層４２３に所定の圧力がかかった時につぶれにくいことを示している。そして、表層４２３の弾性率Ｒが大きいと、粗し粒子４２３ｂにより凸部となっている粒子部４２３ｅが、沈み込みにくくなることや扁平形状に変形しにくいことで、接触面積Ｓは小さくなりやすい。それにより、表層４２３の弾性率Ｒが大きいと、式３の関係から、接触部圧Ｕは大きくなりやすい。
本実施例では、画像流れの発生を抑制できるよう、表層４２３の弾性率Ｒを５０ＭＰａ以上にすることで、接触部圧Ｕを５．８Ｎ／ｍｍ２以上にしている。また、表層４２３の弾性率Ｒが大きく、接触部圧Ｕが大きすぎると、感光ドラム１の表面を局所的に深く削って縦スジを発生させたり、感光ドラム１が削れやすいために、その膜厚を適切に維持できずに長寿命化が難しくなったりしてしまう。そのため、接触部圧Ｕを８７３Ｎ／ｍｍ２以下にするのが好ましい。また、表層４２３の弾性率Ｒは６０００ＭＰａ以下のものを用いるのが好ましい。
本実施例では、画像流れの発生を抑制できるよう、表層４２３の弾性率Ｒを５０ＭＰａ以上にすることで、接触部圧Ｕを５．８Ｎ／ｍｍ２以上にしている。また、表層４２３の弾性率Ｒが大きく、接触部圧Ｕが大きすぎると、感光ドラム１の表面を局所的に深く削って縦スジを発生させたり、感光ドラム１が削れやすいために、その膜厚を適切に維持できずに長寿命化が難しくなったりしてしまう。そのため、接触部圧Ｕを８７３Ｎ／ｍｍ２以下にするのが好ましい。また、表層４２３の弾性率Ｒは６０００ＭＰａ以下のものを用いるのが好ましい。
【0044】
＜実施例１と比較例１の詳細＞
本実施例である実施例１（１－１～５）、および比較例１（１－１～４）の、ドラム当接圧Ｐと、接触面積Ｓと、接触部圧Ｕと、表層結着樹脂４２３ａの弾性率Ａと、粗し粒子４２３ｂの弾性率Ｂと、表層４２３の弾性率Ｒの値を表１に示す。また、各実施例１と各比較例１のプロセスカートリッジ８を用いて、実際に画像形成を行った評価結果も合わせて表１に示す。
（表１）
本実施例である実施例１（１－１～５）、および比較例１（１－１～４）の、ドラム当接圧Ｐと、接触面積Ｓと、接触部圧Ｕと、表層結着樹脂４２３ａの弾性率Ａと、粗し粒子４２３ｂの弾性率Ｂと、表層４２３の弾性率Ｒの値を表１に示す。また、各実施例１と各比較例１のプロセスカートリッジ８を用いて、実際に画像形成を行った評価結果も合わせて表１に示す。
（表１）
【0045】
［実施例１－１，１－２，１－３，１－４，１－５］
実施例１－１～５はいずれも、現像ローラ４２の表面の十点平均粗さＲｚｊｉｓをトナー９０の体積平均粒径よりも大きくしている。それにより、現像ローラ４２の表面の凸部がトナー層を介さずに感光ドラム１上の放電生成物を掻き取りやすくしている。また、実施例１－１～５のそれぞれにおいて、ドラム当接圧Ｐが７．７Ｎ／ｍとなるよう、各実施例の現像ローラ４２に合わせて所定の侵入量ｄを調整している。より詳しくは、上述のドラム当接圧Ｐの測定方法により、複数の異なる侵入量ｄとなる、複数の軸間規制部材４５を用いて、各侵入量ｄに対するドラム当接圧Ｐを測定する。それによって、ドラム当接圧Ｐと侵入量ｄの相関から、ドラム当接圧Ｐが狙いの値となる時の侵入量ｄが求められる。例えば、実施例１－３においては、ドラム当接圧Ｐが７．７Ｎ／ｍとなる侵入量ｄとして
、所定の侵入量ｄを０．０３ｍｍとした。そして、実施例１－５において、ニップ幅ｎの値は０．５１ｍｍであった。
さらに、表１に示すように、本実施例では、表層４２３の弾性率Ｒを大きくすることで、接触面積Ｓが小さく、また接触部圧Ｕが大きくなるように構成されている。実施例１－１～５では、表層４２３の弾性率Ｒを５０ＭＰａより大きくした。さらに、実施例１－１～３では、表層４２３の弾性率Ｒを９４ＭＰａより大きくしている。このような表層４２３の弾性率Ｒを得るため、表１に示すように表層結着樹脂４２３ａの弾性率Ａを大きくする方向か、または粗し粒子４２３ｂの弾性率Ｂを大きくする方向に、それらの材料等を調整している。
実施例１－１～５はいずれも、現像ローラ４２の表面の十点平均粗さＲｚｊｉｓをトナー９０の体積平均粒径よりも大きくしている。それにより、現像ローラ４２の表面の凸部がトナー層を介さずに感光ドラム１上の放電生成物を掻き取りやすくしている。また、実施例１－１～５のそれぞれにおいて、ドラム当接圧Ｐが７．７Ｎ／ｍとなるよう、各実施例の現像ローラ４２に合わせて所定の侵入量ｄを調整している。より詳しくは、上述のドラム当接圧Ｐの測定方法により、複数の異なる侵入量ｄとなる、複数の軸間規制部材４５を用いて、各侵入量ｄに対するドラム当接圧Ｐを測定する。それによって、ドラム当接圧Ｐと侵入量ｄの相関から、ドラム当接圧Ｐが狙いの値となる時の侵入量ｄが求められる。例えば、実施例１－３においては、ドラム当接圧Ｐが７．７Ｎ／ｍとなる侵入量ｄとして
、所定の侵入量ｄを０．０３ｍｍとした。そして、実施例１－５において、ニップ幅ｎの値は０．５１ｍｍであった。
さらに、表１に示すように、本実施例では、表層４２３の弾性率Ｒを大きくすることで、接触面積Ｓが小さく、また接触部圧Ｕが大きくなるように構成されている。実施例１－１～５では、表層４２３の弾性率Ｒを５０ＭＰａより大きくした。さらに、実施例１－１～３では、表層４２３の弾性率Ｒを９４ＭＰａより大きくしている。このような表層４２３の弾性率Ｒを得るため、表１に示すように表層結着樹脂４２３ａの弾性率Ａを大きくする方向か、または粗し粒子４２３ｂの弾性率Ｂを大きくする方向に、それらの材料等を調整している。
【0046】
［比較例１－１，１－２，１－３，１－４］
比較例１－１～４の現像ローラ４２の表層４２３について説明する。現像ローラ４２の表層４２３以外の構成に関しては、実施例１とほぼ変わらないため、ここでは説明を省略する。
表１に示すように、比較例１－１～４は、実施例１－１～５よりも、弾性率が小さい表層結着樹脂４２３ａまたは弾性率が小さい粗し粒子４２３ｂを採用した。そのため、表層４２３の弾性率Ｒは５０ＭＰａよりも小さい。またそれにより、接触部圧Ｕは５．８Ｎ／ｍｍ２よりも小さい。
比較例１－１～４の現像ローラ４２の表層４２３について説明する。現像ローラ４２の表層４２３以外の構成に関しては、実施例１とほぼ変わらないため、ここでは説明を省略する。
表１に示すように、比較例１－１～４は、実施例１－１～５よりも、弾性率が小さい表層結着樹脂４２３ａまたは弾性率が小さい粗し粒子４２３ｂを採用した。そのため、表層４２３の弾性率Ｒは５０ＭＰａよりも小さい。またそれにより、接触部圧Ｕは５．８Ｎ／ｍｍ２よりも小さい。
【0047】
［評価方法］
ここで、本実施例の効果確認として行う、画像流れの評価方法について説明する。画像流れについては、文字画像印字時の、出力画像における文字ボケを以下の基準で目視にて判定し評価した。文字ボケが顕著に発生し実使用上問題がある時を×、文字ボケの軽微な発生があるが実使用上は問題ない時を△、発生しなかった時を○とした。
なお、画像流れの評価は、温度３０℃相対湿度８０％の環境で、それぞれの実施例、比較例において、４０００枚の通紙試験を行った後、１２時間以上通紙せず放置した状態において検証した。
ここで、本実施例の効果確認として行う、画像流れの評価方法について説明する。画像流れについては、文字画像印字時の、出力画像における文字ボケを以下の基準で目視にて判定し評価した。文字ボケが顕著に発生し実使用上問題がある時を×、文字ボケの軽微な発生があるが実使用上は問題ない時を△、発生しなかった時を○とした。
なお、画像流れの評価は、温度３０℃相対湿度８０％の環境で、それぞれの実施例、比較例において、４０００枚の通紙試験を行った後、１２時間以上通紙せず放置した状態において検証した。
【0048】
［実施例１および比較例１の比較］
表１のうち、ドラム当接圧Ｐがほぼ同じ値に設定されている実施例１－１～５，および比較例１－１～４の各評価結果を比較すると、接触部圧Ｕが大きいほど、画像流れが発生しにくい傾向がある。これは、現像ローラ４２の表層４２３が感光ドラム１に対して部分的により強い圧力で接触し、感光ドラム１に付着した放電生成物を掻き取りやすくなるためである。
したがって、表１に示すように、画像流れの抑制効果を高めるため、接触部圧Ｕは実施例１－１～５のように５．８Ｎ／ｍｍ２以上であることが好ましい。
また、このような接触部圧Ｕとなるように、現像ローラ４２の表層４２３の弾性率Ｒは実施例１－１～５のように５０ＭＰａ以上とすることが好ましい。この理由は以下のように考えることができる。現像ローラ４２の表層４２３の弾性率Ｒが大きいと、図４（ｂ）に示すような現像ローラ４２の粗し粒子４２３ｂが含まれることにより突出した粒子部４２３ｅがつぶれにくい。そのため、個々の接触部Ｑが小さく、またはその数が少なくなることで、接触面積Ｓが小さくなりやすい。その結果、接触部圧Ｕを大きくすることができていると考えられる。
表１のうち、ドラム当接圧Ｐがほぼ同じ値に設定されている実施例１－１～５，および比較例１－１～４の各評価結果を比較すると、接触部圧Ｕが大きいほど、画像流れが発生しにくい傾向がある。これは、現像ローラ４２の表層４２３が感光ドラム１に対して部分的により強い圧力で接触し、感光ドラム１に付着した放電生成物を掻き取りやすくなるためである。
したがって、表１に示すように、画像流れの抑制効果を高めるため、接触部圧Ｕは実施例１－１～５のように５．８Ｎ／ｍｍ２以上であることが好ましい。
また、このような接触部圧Ｕとなるように、現像ローラ４２の表層４２３の弾性率Ｒは実施例１－１～５のように５０ＭＰａ以上とすることが好ましい。この理由は以下のように考えることができる。現像ローラ４２の表層４２３の弾性率Ｒが大きいと、図４（ｂ）に示すような現像ローラ４２の粗し粒子４２３ｂが含まれることにより突出した粒子部４２３ｅがつぶれにくい。そのため、個々の接触部Ｑが小さく、またはその数が少なくなることで、接触面積Ｓが小さくなりやすい。その結果、接触部圧Ｕを大きくすることができていると考えられる。
【0049】
また、実施例１（実施例１－１～５）は現像ローラ４２による放電生成物の掻き取りによって画像流れの発生を抑制する構成としている。そのため、現像ローラ４２とは別の放電生成物を除去する手段を設けることにより装置サイズやコストが大きくなってしまうことを、防ぐことができる。また、非画像形成時に頻繁な放電生成物の除去動作が入ることによってユーザーの利便性が低下してしまうことを、防ぐことができる。
【0050】
特に、従来の感光ドラム１上にクリーニング手段を設けない像担持体クリーナレス方式の画像形成装置においては、クリーニング手段によって感光ドラム１表面を削らないため、画像流れが発生しやすかった。しかし、本実施例の構成によって、簡易な構成で、ユーザーの利便性を低下させずに、画像流れの発生を抑制することが可能となった。
【0051】
＜実施例２＞
以下、実施例２について説明する。画像形成装置１００の基本的な構成及び動作は、実施例１のものと同じである。従って、実施例１の画像形成装置１００のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例１と同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
以下、実施例２について説明する。画像形成装置１００の基本的な構成及び動作は、実施例１のものと同じである。従って、実施例１の画像形成装置１００のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例１と同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
【0052】
上述の実施例１では、現像ローラ４２と感光ドラム１との間に軸間規制部材４５が設けられており、現像ローラ４２の感光ドラム１に対する侵入量ｄが規制されているため、ドラム当接圧Ｐが必要以上に大きくならない構成となっている。
しかしながら、軸間規制部材４５が設けられていない構成などにより、侵入量ｄが大きくなる場合は、侵入量ｄが大きくなることに伴い反発力が大きくなり、ドラム当接圧Ｐが大きくなる。このようなドラム当接圧Ｐが大きい構成においては、長期にわたる使用などによって、現像装置４の劣化による画像不良が発生しやすくなり、現像装置４の長寿命化が難しくなることがあった。この理由について、以下に説明する。すなわち、ドラム当接圧Ｐが大きいことによって、トナー９０に働く圧力や摩擦力が大きくなる。その結果、トナー９０の割れや、トナー９０に外添された外添剤の効果低減や、現像ローラ４２や規制ブレード４４などへの外添剤による汚染などが生じやすくなってしまうからである。このような現像装置４の劣化が起こると、現像ローラ４２上に安定した層厚のトナー９０の層を形成することができなくなったり、トナー９０の帯電が不適切になったりする。またトナー９０の感光ドラム１への付着力が大きくなって非印字部にトナー９０が付着することもある。そのため、印字部での画像濃度低下や、非印字部でのカブリなどの画像不良が発生してしまう。
しかしながら、軸間規制部材４５が設けられていない構成などにより、侵入量ｄが大きくなる場合は、侵入量ｄが大きくなることに伴い反発力が大きくなり、ドラム当接圧Ｐが大きくなる。このようなドラム当接圧Ｐが大きい構成においては、長期にわたる使用などによって、現像装置４の劣化による画像不良が発生しやすくなり、現像装置４の長寿命化が難しくなることがあった。この理由について、以下に説明する。すなわち、ドラム当接圧Ｐが大きいことによって、トナー９０に働く圧力や摩擦力が大きくなる。その結果、トナー９０の割れや、トナー９０に外添された外添剤の効果低減や、現像ローラ４２や規制ブレード４４などへの外添剤による汚染などが生じやすくなってしまうからである。このような現像装置４の劣化が起こると、現像ローラ４２上に安定した層厚のトナー９０の層を形成することができなくなったり、トナー９０の帯電が不適切になったりする。またトナー９０の感光ドラム１への付着力が大きくなって非印字部にトナー９０が付着することもある。そのため、印字部での画像濃度低下や、非印字部でのカブリなどの画像不良が発生してしまう。
【0053】
そこで、本実施例では、実施例１と同様に、軸間規制部材４５を設けて、現像ローラ４２を感光ドラム１に所定の侵入量ｄとなるように当接している。そして、その際のドラム当接圧Ｐを２０Ｎ／ｍ以下となるように設定している。このように、ドラム当接圧Ｐを必要以上に大きくせず、小さくしたため、現像装置４の劣化を抑制することができる。その結果、画像濃度低下などの画像不良の発生が抑制され、現像装置４を長寿命化させることができる。
【0054】
＜実施例２と比較例２の詳細＞
本実施例である実施例２（２－１、２－２）、および比較例２（２－１、２－２）の、ドラム当接圧Ｐと、接触面積Ｓと、接触部圧Ｕと、表層結着樹脂４２３ａの弾性率Ａと、粗し粒子４２３ｂの弾性率Ｂと、表層４２３の弾性率Ｒの値を表２に示す。また、各実施例２と各比較例２のプロセスカートリッジ８を用いて、実際に画像形成を行った評価結果も合わせて表２に示す。
（表２）
本実施例である実施例２（２－１、２－２）、および比較例２（２－１、２－２）の、ドラム当接圧Ｐと、接触面積Ｓと、接触部圧Ｕと、表層結着樹脂４２３ａの弾性率Ａと、粗し粒子４２３ｂの弾性率Ｂと、表層４２３の弾性率Ｒの値を表２に示す。また、各実施例２と各比較例２のプロセスカートリッジ８を用いて、実際に画像形成を行った評価結果も合わせて表２に示す。
（表２）
【0055】
［実施例２－１，２－２］
実施例２－１，実施例２－２の現像ローラ４２の表層４２３は、それぞれ上述の実施例１－３，実施例１－５と同じものを採用している。ただし、実施例２－１，実施例２－２は、軸間規制部材４５の軸心体４２１側から感光ドラム１側への厚みを小さくして、侵入量ｄを大きくした。そのため、表２に示すように、実施例１－３，実施例１－５より大きいドラム当接圧Ｐとなる構成である。軸間規制部材４５以外の構成に関しては、実施例１とほぼ変わらないため、ここでは説明を省略する。なお、実施例２－１においては、ドラム当接圧Ｐを２０．０Ｎ／ｍ、にするため、所定の侵入量ｄを０．０６ｍｍに設定した。また、比較例２－１においては、ドラム当接圧Ｐを４２．６Ｎ／ｍにするため、所定の侵入量ｄを０．１０ｍｍに設定した。そして、実施例２－１、比較例２－１において、ニップ幅ｎはそれぞれ、０．７１ｍｍ、０．８６ｍｍであった。
表２に示すように、実施例２－１，実施例２－２は、それぞれ実施例１－３，実施例１－５に比べ、ガラス平板Ｉとの接触面積Ｓを測定する時のドラム当接圧Ｐが大きいため、より表層４２３が潰れることで接触面積Ｓは少し大きくなっている。ただ、ドラム当接圧Ｐが大きいことで、接触部圧Ｕは大きくなっている。
実施例２－１，実施例２－２の現像ローラ４２の表層４２３は、それぞれ上述の実施例１－３，実施例１－５と同じものを採用している。ただし、実施例２－１，実施例２－２は、軸間規制部材４５の軸心体４２１側から感光ドラム１側への厚みを小さくして、侵入量ｄを大きくした。そのため、表２に示すように、実施例１－３，実施例１－５より大きいドラム当接圧Ｐとなる構成である。軸間規制部材４５以外の構成に関しては、実施例１とほぼ変わらないため、ここでは説明を省略する。なお、実施例２－１においては、ドラム当接圧Ｐを２０．０Ｎ／ｍ、にするため、所定の侵入量ｄを０．０６ｍｍに設定した。また、比較例２－１においては、ドラム当接圧Ｐを４２．６Ｎ／ｍにするため、所定の侵入量ｄを０．１０ｍｍに設定した。そして、実施例２－１、比較例２－１において、ニップ幅ｎはそれぞれ、０．７１ｍｍ、０．８６ｍｍであった。
表２に示すように、実施例２－１，実施例２－２は、それぞれ実施例１－３，実施例１－５に比べ、ガラス平板Ｉとの接触面積Ｓを測定する時のドラム当接圧Ｐが大きいため、より表層４２３が潰れることで接触面積Ｓは少し大きくなっている。ただ、ドラム当接圧Ｐが大きいことで、接触部圧Ｕは大きくなっている。
【0056】
［比較例２－１，２－２］
比較例２－１，比較例２－２の現像ローラ４２の表層４２３も、それぞれ実施例１－３，実施例１－５と同じものを採用している。ただし、比較例２－１，比較例２－２は軸間規制部材４５を省いた構成とした。そのため、表２に示すように、ドラム当接圧Ｐが実施例１－３，実施例１－５より大きい構成である。さらに、ドラム当接圧Ｐが実施例１－３，実施例１－５より大きい、実施例２－１，実施例２－２よりも、ドラム当接圧Ｐが大きい構成である。またそれに伴い、感光ドラム１への侵入量ｄが軸間規制部材４５により規制されないこともあり、侵入量ｄも大きくなっている。軸間規制部材４５の有無以外の構成に関しては、実施例１とほぼ変わらないため、ここでは説明を省略する。
表２に示すように、比較例２－１，比較例２－２は、それぞれ実施例２－１，実施例２－２に比べ、ガラス平板Ｉとの接触面積Ｓを測定する時のドラム当接圧Ｐが大きいため、
より表層４２３が潰れることで接触面積Ｓは少し大きくなっている。ただ、ドラム当接圧Ｐが大きいことで、接触部圧Ｕは大きくなっている。
比較例２－１，比較例２－２の現像ローラ４２の表層４２３も、それぞれ実施例１－３，実施例１－５と同じものを採用している。ただし、比較例２－１，比較例２－２は軸間規制部材４５を省いた構成とした。そのため、表２に示すように、ドラム当接圧Ｐが実施例１－３，実施例１－５より大きい構成である。さらに、ドラム当接圧Ｐが実施例１－３，実施例１－５より大きい、実施例２－１，実施例２－２よりも、ドラム当接圧Ｐが大きい構成である。またそれに伴い、感光ドラム１への侵入量ｄが軸間規制部材４５により規制されないこともあり、侵入量ｄも大きくなっている。軸間規制部材４５の有無以外の構成に関しては、実施例１とほぼ変わらないため、ここでは説明を省略する。
表２に示すように、比較例２－１，比較例２－２は、それぞれ実施例２－１，実施例２－２に比べ、ガラス平板Ｉとの接触面積Ｓを測定する時のドラム当接圧Ｐが大きいため、
より表層４２３が潰れることで接触面積Ｓは少し大きくなっている。ただ、ドラム当接圧Ｐが大きいことで、接触部圧Ｕは大きくなっている。
【0057】
［評価方法］
ここで、本実施例の効果確認として行う、画像濃度の評価方法について説明する。
画像濃度については、白地の記録用紙に１０ｍｍ角のベタ黒を印字するパッチを複数含む画像を印刷し、ベタ黒印字部を、カラー反射濃度計Ｘ－Ｒｉｔｅ５０４（Ｘ－Ｒｉｔｅ製）を用いて１つの紙内で５点測定し、その平均値を画像濃度とした。そして、画像濃度が１．２未満に低下した時を×、１．２以上である時を○とした。
なお、画像濃度の評価は、実施例１と同様に、温度３０℃相対湿度８０％の環境で、それぞれの実施例、比較例において、４０００枚の通紙試験を行った後、１２時間以上通紙せず放置した状態において検証した。
また、本実施例では、現像ローラ４２の表層４２３に実施例１－３、１－５と同じ構成のものを採用しており画像流れについての評価も合わせて行ったため、評価結果を、画像濃度の評価結果と共に表２に示している。
ここで、本実施例の効果確認として行う、画像濃度の評価方法について説明する。
画像濃度については、白地の記録用紙に１０ｍｍ角のベタ黒を印字するパッチを複数含む画像を印刷し、ベタ黒印字部を、カラー反射濃度計Ｘ－Ｒｉｔｅ５０４（Ｘ－Ｒｉｔｅ製）を用いて１つの紙内で５点測定し、その平均値を画像濃度とした。そして、画像濃度が１．２未満に低下した時を×、１．２以上である時を○とした。
なお、画像濃度の評価は、実施例１と同様に、温度３０℃相対湿度８０％の環境で、それぞれの実施例、比較例において、４０００枚の通紙試験を行った後、１２時間以上通紙せず放置した状態において検証した。
また、本実施例では、現像ローラ４２の表層４２３に実施例１－３、１－５と同じ構成のものを採用しており画像流れについての評価も合わせて行ったため、評価結果を、画像濃度の評価結果と共に表２に示している。
【0058】
［実施例２と比較例２の比較］
ここで、実施例２と比較例２との結果の比較について説明する。なお、現像ローラ４２の表層４２３に実施例１―３、１－５と同じ構成のものを採用しているため、実施例１との比較についても合わせて説明する。
比較例２－１、２－２では、接触部圧Ｕが５．８Ｎ／ｍｍ２以上となっているため、画像流れに対しては良好な結果が得られている。しかし、同じ表層４２３の弾性率Ｒである実施例１－３および１－５と比較し、画像濃度の低下がみられている。これは、ドラム当接圧Ｐが２０Ｎ／ｍよりも大きいことで、現像装置４の劣化が促進されたためである。上述したように、現像装置４の劣化が起こると、現像ローラ４２上に安定した層厚のトナー９０の層を形成することができなくなったり、トナー９０の帯電が不適切になったりする。そのため、印字部での濃度低下などの画像不良が発生してしまう。
ここで、実施例２と比較例２との結果の比較について説明する。なお、現像ローラ４２の表層４２３に実施例１―３、１－５と同じ構成のものを採用しているため、実施例１との比較についても合わせて説明する。
比較例２－１、２－２では、接触部圧Ｕが５．８Ｎ／ｍｍ２以上となっているため、画像流れに対しては良好な結果が得られている。しかし、同じ表層４２３の弾性率Ｒである実施例１－３および１－５と比較し、画像濃度の低下がみられている。これは、ドラム当接圧Ｐが２０Ｎ／ｍよりも大きいことで、現像装置４の劣化が促進されたためである。上述したように、現像装置４の劣化が起こると、現像ローラ４２上に安定した層厚のトナー９０の層を形成することができなくなったり、トナー９０の帯電が不適切になったりする。そのため、印字部での濃度低下などの画像不良が発生してしまう。
【0059】
実施例２－１、２－２では、ドラム当接圧Ｐを２０Ｎ／ｍ以下にした構成であるため、現像装置４の劣化が抑えられ、画像濃度の低下は発生しない。表２に示すように、比較例２－１と、同じ表層４２３の弾性率Ｒである実施例２－１は、ドラム当接圧Ｐが２０Ｎ／ｍ以下であることで、画像濃度の低下が発生しない。また、比較例２－２と、同じ表層４２３の弾性率Ｒである実施例２－２においても、ドラム当接圧Ｐが２０Ｎ／ｍ以下であることで、画像濃度の低下が発生しない。その結果、現像装置４を長寿命化することができる。それに加え、ドラム当接圧Ｐが低くても、実施例１における接触部圧Ｕが５．８Ｎ／ｍｍ２以上であることを満たしており、現像ローラ４２の表面が感光ドラム１に部分的に強く接触し、放電生成物を除去しやすいため、画像流れも抑制できている。
【0060】
よって、比較例２（比較例２－１、２－２）の構成においては、現像装置４の長寿命化と画像流れの発生の抑制を両立できないが、実施例２（実施例２－１、２－２）の構成においては、現像装置４の長寿命化と画像流れの発生の抑制の両立が可能となった。なお、実施例１における実施例１－１～１－５においても、接触部圧Ｕが５．８Ｎ／ｍｍ２以上で、かつ、ドラム当接圧Ｐが２０Ｎ／ｍ以下であるため、現像装置４の長寿命化と画像流れの発生の抑制は両立することが可能な構成となっている。
以上説明したとおり、本実施例の構成によって、簡易な構成で、ユーザーの利便性を低下させずに、現像装置４を長寿命化しつつ、画像流れの発生を抑制することが可能となった。
以上説明したとおり、本実施例の構成によって、簡易な構成で、ユーザーの利便性を低下させずに、現像装置４を長寿命化しつつ、画像流れの発生を抑制することが可能となった。
【0061】
＜実施例３＞
以下に、本実施例３及び比較例３（比較例３－１，比較例３－２）の構成を示す。画像
形成装置１００の基本的な構成及び動作は、実施例１のものと同じである。したがって、本実施例３及び比較例３の画像形成装置１００において、実施例１の画像形成装置１００のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例１と同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
本実施例のような接触現像方式を採用し、表面に微小な凹凸を形成した現像ローラ４２を用いた画像形成装置の場合、長期にわたって画像形成を行うと、現像ローラ４２の表面の凸部と感光ドラム１の表面との間にトナー９０が挟まる場合がある。このとき、現像ローラ４２の表面の凸部と感光ドラム１の表面との間に挟まったトナー９０が押しつぶされると感光ドラム１への点状のトナー融着が発生する。すると、このトナー９０が融着した部分は、露光装置３による潜像形成が不十分になりトナー９０が現像せず、出力画像としては白点となり画像不良となってしまうことがあった。
本実施例は、このようなトナー融着を抑制するためのものである。本実施例の特徴としては、現像ローラ４２上のトナー９０を所望量に規制するための現像剤規制部材としての規制ブレード４４に導電性材料を使用し、電圧を印加可能な構成としているところにある。そして、画像形成装置１００の電圧印加手段１１０から規制ブレード４４にバイアスを印加するところにある。さらには、現像ローラ４２の表層４２３に含有される粗し粒子４２３ｂに絶縁体を使用し、規制ブレード４４に印加するバイアスはトナー９０の帯電極性と同極性とするところにある。
以下に、本実施例３及び比較例３（比較例３－１，比較例３－２）の構成を示す。画像
形成装置１００の基本的な構成及び動作は、実施例１のものと同じである。したがって、本実施例３及び比較例３の画像形成装置１００において、実施例１の画像形成装置１００のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例１と同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
本実施例のような接触現像方式を採用し、表面に微小な凹凸を形成した現像ローラ４２を用いた画像形成装置の場合、長期にわたって画像形成を行うと、現像ローラ４２の表面の凸部と感光ドラム１の表面との間にトナー９０が挟まる場合がある。このとき、現像ローラ４２の表面の凸部と感光ドラム１の表面との間に挟まったトナー９０が押しつぶされると感光ドラム１への点状のトナー融着が発生する。すると、このトナー９０が融着した部分は、露光装置３による潜像形成が不十分になりトナー９０が現像せず、出力画像としては白点となり画像不良となってしまうことがあった。
本実施例は、このようなトナー融着を抑制するためのものである。本実施例の特徴としては、現像ローラ４２上のトナー９０を所望量に規制するための現像剤規制部材としての規制ブレード４４に導電性材料を使用し、電圧を印加可能な構成としているところにある。そして、画像形成装置１００の電圧印加手段１１０から規制ブレード４４にバイアスを印加するところにある。さらには、現像ローラ４２の表層４２３に含有される粗し粒子４２３ｂに絶縁体を使用し、規制ブレード４４に印加するバイアスはトナー９０の帯電極性と同極性とするところにある。
【0062】
＜現像装置の構成＞
本実施例の現像ローラ４２、規制ブレード４４、印加バイアスおよびトナー９０について、以下に示すように設定する。
本実施例の現像ローラ４２、規制ブレード４４、印加バイアスおよびトナー９０について、以下に示すように設定する。
【0063】
［実施例３］
粗し粒子４２３ｂ：絶縁体（ウレタン粒子、平均粒径５０μｍ）
規制ブレード４４：ＳＵＳ
ドラム当接圧Ｐ（Ｎ／ｍ）：２０.０
接触部圧Ｕ（Ｎ／ｍｍ２）：３７．７
規制ブレード４４への印加電圧：ＤＣ－５００Ｖ
現像ローラ４２への印加電圧：ＤＣ－３００Ｖ
現像ローラ４２への印加電圧に対する規制ブレード４４への印加電圧の電位差（規制ブレードの電位から現像ローラの電位を差し引いた電位差）：－２００Ｖ
トナー９０の帯電極性：負
本実施例では、長期にわたる耐久テストにおいても画像濃度を満足するためにドラム当接圧Ｐは２０Ｎ／ｍ以下とし、また画像流れ抑制のために接触部圧Ｕを十分に大きくして長期にわたる耐久テストにおいても良好に放電生成物の掻き取りが行えるようにした。
また、トナー９０の現像に作用する現像バイアスとして電圧印加手段（不図示）から現像ローラ４２にＤＣ－３００Ｖ、規制ブレード４４に電圧印加手段１１０からＤＣ－５００Ｖの電圧を印加する。現像ローラ４２に印加された電圧に対する規制ブレード４４に印加された電圧の電位差を、トナー９０の帯電極性と同極性側である負極性側（本実施例では－２００Ｖ）にしておく。このようにすることで、負帯電性を有するトナー９０への帯電付与性が向上し、帯電量の低いトナー９０が減る。
粗し粒子４２３ｂ：絶縁体（ウレタン粒子、平均粒径５０μｍ）
規制ブレード４４：ＳＵＳ
ドラム当接圧Ｐ（Ｎ／ｍ）：２０.０
接触部圧Ｕ（Ｎ／ｍｍ２）：３７．７
規制ブレード４４への印加電圧：ＤＣ－５００Ｖ
現像ローラ４２への印加電圧：ＤＣ－３００Ｖ
現像ローラ４２への印加電圧に対する規制ブレード４４への印加電圧の電位差（規制ブレードの電位から現像ローラの電位を差し引いた電位差）：－２００Ｖ
トナー９０の帯電極性：負
本実施例では、長期にわたる耐久テストにおいても画像濃度を満足するためにドラム当接圧Ｐは２０Ｎ／ｍ以下とし、また画像流れ抑制のために接触部圧Ｕを十分に大きくして長期にわたる耐久テストにおいても良好に放電生成物の掻き取りが行えるようにした。
また、トナー９０の現像に作用する現像バイアスとして電圧印加手段（不図示）から現像ローラ４２にＤＣ－３００Ｖ、規制ブレード４４に電圧印加手段１１０からＤＣ－５００Ｖの電圧を印加する。現像ローラ４２に印加された電圧に対する規制ブレード４４に印加された電圧の電位差を、トナー９０の帯電極性と同極性側である負極性側（本実施例では－２００Ｖ）にしておく。このようにすることで、負帯電性を有するトナー９０への帯電付与性が向上し、帯電量の低いトナー９０が減る。
【0064】
比較例については、現像ローラ４２、規制ブレード４４、印加バイアスおよびトナー９０について、以下に示すように設定する。
［比較例３－１］
粗し粒子４２３ｂ：導電体（球状炭素粒子、平均粒径５０μｍ）
規制ブレード４４：ＳＵＳ
ドラム当接圧Ｐ（Ｎ／ｍ）：２０.０
接触部圧Ｕ（Ｎ／ｍｍ２）：３７．７
規制ブレード４４への印加電圧：ＤＣ－５００Ｖ
現像ローラ４２への印加電圧：ＤＣ－３００Ｖ
現像ローラ４２への印加電圧に対する規制ブレード４４への印加電圧の電位差：－２００Ｖ
トナー９０の帯電極性：負
本実施例３との違いは、粗し粒子４２３ｂに導電体を使用しているところにある。すなわち、粗し粒子４２３ｂの後述する露出部４２３ｃが帯電しない構成である。
［比較例３－１］
粗し粒子４２３ｂ：導電体（球状炭素粒子、平均粒径５０μｍ）
規制ブレード４４：ＳＵＳ
ドラム当接圧Ｐ（Ｎ／ｍ）：２０.０
接触部圧Ｕ（Ｎ／ｍｍ２）：３７．７
規制ブレード４４への印加電圧：ＤＣ－５００Ｖ
現像ローラ４２への印加電圧：ＤＣ－３００Ｖ
現像ローラ４２への印加電圧に対する規制ブレード４４への印加電圧の電位差：－２００Ｖ
トナー９０の帯電極性：負
本実施例３との違いは、粗し粒子４２３ｂに導電体を使用しているところにある。すなわち、粗し粒子４２３ｂの後述する露出部４２３ｃが帯電しない構成である。
【0065】
［比較例３－２］
粗し粒子４２３ｂ：絶縁体（ウレタン粒子、平均粒径５０μｍ）
規制ブレード４４：ＳＵＳ
ドラム当接圧Ｐ（Ｎ／ｍ）：２０.０
接触部圧Ｕ（Ｎ／ｍｍ２）：３７．７
規制ブレード４４への印加電圧：ＤＣ－３００Ｖ
現像ローラ４２への印加電圧：ＤＣ－３００Ｖ
現像ローラ４２への印加電圧に対する規制ブレード４４への印加電圧の電位差：０Ｖ
トナー９０の帯電極性：負
本実施例３との違いは、規制ブレード４４への印加電圧がＤＣ－３００Ｖ、現像ローラ４２への印加電圧に対する規制ブレード４４への印加電圧の電位差が０Ｖであるところにある。すなわち、粗し粒子４２３ｂの後述する露出部４２３ｃはトナー９０と同極性の負極性に帯電するがトナー９０の帯電量は安定しない構成である。
粗し粒子４２３ｂ：絶縁体（ウレタン粒子、平均粒径５０μｍ）
規制ブレード４４：ＳＵＳ
ドラム当接圧Ｐ（Ｎ／ｍ）：２０.０
接触部圧Ｕ（Ｎ／ｍｍ２）：３７．７
規制ブレード４４への印加電圧：ＤＣ－３００Ｖ
現像ローラ４２への印加電圧：ＤＣ－３００Ｖ
現像ローラ４２への印加電圧に対する規制ブレード４４への印加電圧の電位差：０Ｖ
トナー９０の帯電極性：負
本実施例３との違いは、規制ブレード４４への印加電圧がＤＣ－３００Ｖ、現像ローラ４２への印加電圧に対する規制ブレード４４への印加電圧の電位差が０Ｖであるところにある。すなわち、粗し粒子４２３ｂの後述する露出部４２３ｃはトナー９０と同極性の負極性に帯電するがトナー９０の帯電量は安定しない構成である。
【0066】
＜耐久テスト＞
高温高湿環境において８０００枚のプリント耐久テストを行った。本実施例の優位な効果を検証するため、実施例３，比較例３－１，比較例３－２の構成を評価した。具体的な条件と画像評価基準を以下に示す。
高温高湿環境において８０００枚のプリント耐久テストを行った。本実施例の優位な効果を検証するため、実施例３，比較例３－１，比較例３－２の構成を評価した。具体的な条件と画像評価基準を以下に示す。
【0067】
（プリント耐久テスト条件）
環境 ：温度３０℃、湿度８０％
印字モード ：１枚間欠
評価用画像出力間隔：通紙１０００枚ごと
環境 ：温度３０℃、湿度８０％
印字モード ：１枚間欠
評価用画像出力間隔：通紙１０００枚ごと
【0068】
（画像流れの評価基準）
画像流れは、文字画像を出力し、目視によって以下の基準に基づき判定した。
○：文字ボケなし
△：文字ボケがあるが実使用上問題なし
×：文字ボケがあり、実使用上問題あり
画像流れは、文字画像を出力し、目視によって以下の基準に基づき判定した。
○：文字ボケなし
△：文字ボケがあるが実使用上問題なし
×：文字ボケがあり、実使用上問題あり
【0069】
（画像濃度の評価基準）
画像濃度については、白地の記録用紙に１０ｍｍ角のベタ黒を印字するパッチを複数含む画像を印刷し、ベタ黒印字部を、カラー反射濃度計Ｘ－Ｒｉｔｅ５０４（Ｘ－Ｒｉｔｅ製）を用いて１つの紙内で５点測定し、その平均値を画像濃度とした。
○：１．２以上
×：１．２未満
画像濃度については、白地の記録用紙に１０ｍｍ角のベタ黒を印字するパッチを複数含む画像を印刷し、ベタ黒印字部を、カラー反射濃度計Ｘ－Ｒｉｔｅ５０４（Ｘ－Ｒｉｔｅ製）を用いて１つの紙内で５点測定し、その平均値を画像濃度とした。
○：１．２以上
×：１．２未満
【0070】
（白点の評価基準）
白点（ドラム融着）は、ベタ黒画像を出力し目視によって以下の基準に基づき判定した。
○：出力画像に細かい白点なし
△：出力画像に細かい白点があるが実使用上問題なし
×：出力画像に大きめの白点が多数あり
白点（ドラム融着）は、ベタ黒画像を出力し目視によって以下の基準に基づき判定した。
○：出力画像に細かい白点なし
△：出力画像に細かい白点があるが実使用上問題なし
×：出力画像に大きめの白点が多数あり
【0071】
［結果］
本実施例３および比較例３－１，比較例３－２の評価結果を表３に示す。
（表３）
本実施例３および比較例３－１，比較例３－２の評価結果を表３に示す。
（表３）
【0072】
＜白点の抑制＞
比較例３－１，比較例３－２では白点が発生した。
ここで、白点発生について説明する。耐久テストで白点が発生した比較例３では、感光ドラム１へのトナー９０の融着が見られた。
詳細に説明する。画像形成装置１００で長期にわたって画像形成を繰り返し行うと図５（ａ）のように現像ローラ４２の表層４２３の粗し粒子４２３ｂを覆っていた表層結着樹脂４２３ａが現像ローラ４２と規制ブレード４４との摺擦によって摩耗する。そして、図５（ｂ）のように粗し粒子４２３ｂが露出する。粗し粒子４２３ｂが露出した状態になると、図６のように、粗し粒子４２３ｂの露出部４２３ｃと感光ドラム１の表面との間にトナー９０が挟まる場合がある。このとき、現像ローラ４２の粗し粒子４２３ｂと感光ドラム１との接触部分でトナー９０が押しつぶされることにより感光ドラム１への点状の融着が発生すると考えられる。
比較例３－１，比較例３－２では白点が発生した。
ここで、白点発生について説明する。耐久テストで白点が発生した比較例３では、感光ドラム１へのトナー９０の融着が見られた。
詳細に説明する。画像形成装置１００で長期にわたって画像形成を繰り返し行うと図５（ａ）のように現像ローラ４２の表層４２３の粗し粒子４２３ｂを覆っていた表層結着樹脂４２３ａが現像ローラ４２と規制ブレード４４との摺擦によって摩耗する。そして、図５（ｂ）のように粗し粒子４２３ｂが露出する。粗し粒子４２３ｂが露出した状態になると、図６のように、粗し粒子４２３ｂの露出部４２３ｃと感光ドラム１の表面との間にトナー９０が挟まる場合がある。このとき、現像ローラ４２の粗し粒子４２３ｂと感光ドラム１との接触部分でトナー９０が押しつぶされることにより感光ドラム１への点状の融着が発生すると考えられる。
【0073】
感光ドラム１上のトナー９０が融着した部分は露光装置３による潜像形成が不十分となり、融着部分にはトナー９０が現像しないために出力画像上で白点となる。特に粗し粒子４２３ｂと感光ドラム１との接触部圧Ｕが高い場合はトナー９０が押しつぶされやすくなり、表３に示したように融着が発生したと考えられる。
【0074】
比較例３－１では、粗し粒子４２３ｂが導電体であるため規制ブレード４４に印加された電圧によって粗し粒子４２３ｂの露出部４２３ｃが帯電されない。このため、粗し粒子４２３ｂの露出部４２３ｃとトナー９０との間に後述する反発力Ｈが働かない。比較例３－２では、粗し粒子４２３ｂの露出部４２３ｃはトナー９０と同極性に帯電されるが、トナー９０の帯電量は安定していない。このため、粗し粒子４２３ｂの露出部４２３ｃと帯電量の低いトナー９０との間に後述する反発力Ｈが十分に働かない。
その結果、比較例３－１及び比較例３－２では、粗し粒子４２３ｂの露出部４２３ｃにトナー９０が付着し、感光ドラム１との間でトナー９０が押しつぶされて融着が発生したため、白点のある出力画像となった。
その結果、比較例３－１及び比較例３－２では、粗し粒子４２３ｂの露出部４２３ｃにトナー９０が付着し、感光ドラム１との間でトナー９０が押しつぶされて融着が発生したため、白点のある出力画像となった。
【0075】
一方、本実施例３の構成では、耐久テストにおいて画像濃度、画像流れの発生、白点の発生において問題ない良好な出力画像が得られた。
本実施例では、長期にわたって画像形成装置１００を使用したときに現像ローラ４２の表層４２３の粗し粒子４２３ｂが露出した部分へのトナー９０の付着が抑制される。これにより、粗し粒子４２３ｂと感光ドラム１との間にトナー９０が挟まらないようにして感光ドラム１へのトナー融着を防ぐことで出力画像上の白点発生を抑制することができる。
本実施例では、長期にわたって画像形成装置１００を使用したときに現像ローラ４２の表層４２３の粗し粒子４２３ｂが露出した部分へのトナー９０の付着が抑制される。これにより、粗し粒子４２３ｂと感光ドラム１との間にトナー９０が挟まらないようにして感光ドラム１へのトナー融着を防ぐことで出力画像上の白点発生を抑制することができる。
【0076】
これについて、図７を用いて詳細に説明する。本実施例では導電性の規制ブレード４４と、絶縁体の粗し粒子４２３ｂを備え、電圧印加手段１１０によって現像ローラ４２から
規制ブレード４４に向かってトナー９０の帯電極性と同極性の電圧を印加し、粗し粒子４２３ｂの露出部４２３ｃを帯電する。具体的には図７（ａ）のようにトナー９０は負帯電極性のため、現像ローラ４２から規制ブレード４４に向かって印加する電圧は負電圧を印加する。
これにより、規制ブレード４４が、現像ローラ４２上のトナー９０の層厚を規制すべく、現像ローラ４２の表面を摺擦した際に、露出した粗し粒子４２３ｂの表面はトナー９０と同極性の負帯電極性になる。このとき、図７（ｂ）のように粗し粒子４２３ｂの露出部４２３ｃとトナー９０との間に反発力Ｈが働くため、粗し粒子４２３ｂの露出部４２３ｃへトナー９０が付着しにくくなる。従って、粗し粒子４２３ｂと感光ドラム１表面との間にトナー９０が挟まりにくくなるため、トナー９０が押しつぶされて感光ドラム１表面に融着することを抑制できる。
規制ブレード４４に向かってトナー９０の帯電極性と同極性の電圧を印加し、粗し粒子４２３ｂの露出部４２３ｃを帯電する。具体的には図７（ａ）のようにトナー９０は負帯電極性のため、現像ローラ４２から規制ブレード４４に向かって印加する電圧は負電圧を印加する。
これにより、規制ブレード４４が、現像ローラ４２上のトナー９０の層厚を規制すべく、現像ローラ４２の表面を摺擦した際に、露出した粗し粒子４２３ｂの表面はトナー９０と同極性の負帯電極性になる。このとき、図７（ｂ）のように粗し粒子４２３ｂの露出部４２３ｃとトナー９０との間に反発力Ｈが働くため、粗し粒子４２３ｂの露出部４２３ｃへトナー９０が付着しにくくなる。従って、粗し粒子４２３ｂと感光ドラム１表面との間にトナー９０が挟まりにくくなるため、トナー９０が押しつぶされて感光ドラム１表面に融着することを抑制できる。
【0077】
更に詳細に規制ブレード４４に印加する電圧について説明する。本実施例では、トナー９０の現像に作用する現像バイアスとして電圧印加手段（不図示）から現像ローラ４２にＤＣ－３００Ｖ、規制ブレード４４に電圧印加手段１１０からＤＣ－５００Ｖの電圧を印加する。現像ローラ４２に印加された電圧に対する規制ブレード４４に印加された電圧の電位差をトナー９０の帯電極性と同極性側である負極性側（本実施例では－２００Ｖ）にしておく。こうすることで、負帯電性を有するトナー９０への帯電付与性が向上し、帯電量の低いトナー９０が減る。それによって粗し粒子４２３ｂの露出部４２３ｃとトナー９０との間に働く反発力Ｈが安定する。その結果、粗し粒子４２３ｂと感光ドラム１表面との間にトナー９０が挟まりにくくなり、トナー９０が押しつぶされて感光ドラム１表面に融着することを抑制したため、白点のない良好な出力画像が得られた。
【0078】
以上説明したように、現像ローラ４２の表層４２３に含有される粗し粒子４２３ｂに絶縁体を使用する。そして、導電性の規制ブレード４４に印加する電圧と、現像ローラ４２への印加電圧に対する規制ブレード４４への印加電圧との間の電位差を、規制ブレード４４側の極性が、トナー９０の帯電極性と同極性となるように形成する。このようにすることで、現像ローラ４２の表層４２３に含有される粗し粒子４２３ｂの露出部４２３ｃが、トナー９０の帯電極性と同極性に帯電する。その結果、規制ブレード４４によって電荷を付与されたトナー９０と、現像ローラ４２の表層４２３に含有される粗し粒子４２３ｂの露出部４２３ｃとの間に反発力Ｈが発生し、粗し粒子４２３ｂの露出部４２３ｃへトナー９０が付着しにくくなる。そして、粗し粒子４２３ｂと感光ドラム１の表面との間にトナー９０が挟まりにくくなるため、トナー９０が感光ドラム１表面に融着することを抑制できるようになる。結果、画像濃度を満足しつつ、画像流れおよび白点の発生がない良好な出力画像が長期にわたって得られる。
なお本実施例では、画像形成装置１００で画像形成を繰り返すことで現像ローラ４２の表層４２３が摩耗し粗し粒子４２３ｂが露出される例を示した。しかしながら、初めから粗し粒子４２３ｂが露出部４２３ｃを有する現像ローラ４２を備えた場合も同様の作用効果が得られ、良好な出力画像が得られる。
なお本実施例では、画像形成装置１００で画像形成を繰り返すことで現像ローラ４２の表層４２３が摩耗し粗し粒子４２３ｂが露出される例を示した。しかしながら、初めから粗し粒子４２３ｂが露出部４２３ｃを有する現像ローラ４２を備えた場合も同様の作用効果が得られ、良好な出力画像が得られる。
【0079】
＜実施例４＞
本実施例は、実施例３と同様に感光ドラム１へのトナー融着を抑制するためのものである。
本実施例では、現像ローラ４２の表層４２３に含有される粗し粒子４２３ｂが、規制ブレード４４によって摺擦されたときに、摺擦により帯電したときの粗し粒子４２３ｂの摺擦部分がトナー９０と同極性の帯電極性を有することを特徴とする。実施例３とは、粗し粒子４２３ｂの表面が露出した場合だけでなく、さらに摺擦が進んで、粗し粒子４２３ｂが磨耗した場合においても、トナー９０の帯電極性と同極性に帯電する点が異なる。本実施例４（実施例４－１，実施例４ー２）及び比較例４－１の構成を以下に示す。トナー９０と規制ブレード４４は実施例３と同様であり、負帯電性のトナー９０とＳＵＳの規制ブ
レード４４を備えた。また、現像ローラ４２の弾性層４２２、表層結着樹脂４２３ａは実施例３と同様である。本実施例では、表層４２３に含有する粗し粒子４２３ｂを変えた。その他に実施例３の条件と同様にドラム当接圧Ｐ＝２０．０（Ｎ／ｍ）、接触部圧Ｕ＝３７．７（Ｎ／ｍｍ２）とした。印加バイアスは、比較例３－２と同様に、規制ブレード４４への印加電圧をＤＣ－３００Ｖ、現像ローラ４２への印加電圧をＤＣ－３００Ｖとした。そのため、現像ローラ４２への印加電圧に対する規制ブレード４４への印加電圧の電位差は０Ｖとなっている。ただし、本実施例における感光ドラム１へのトナー融着を抑制する効果を得るためには、この値に限定されない。
本実施例は、実施例３と同様に感光ドラム１へのトナー融着を抑制するためのものである。
本実施例では、現像ローラ４２の表層４２３に含有される粗し粒子４２３ｂが、規制ブレード４４によって摺擦されたときに、摺擦により帯電したときの粗し粒子４２３ｂの摺擦部分がトナー９０と同極性の帯電極性を有することを特徴とする。実施例３とは、粗し粒子４２３ｂの表面が露出した場合だけでなく、さらに摺擦が進んで、粗し粒子４２３ｂが磨耗した場合においても、トナー９０の帯電極性と同極性に帯電する点が異なる。本実施例４（実施例４－１，実施例４ー２）及び比較例４－１の構成を以下に示す。トナー９０と規制ブレード４４は実施例３と同様であり、負帯電性のトナー９０とＳＵＳの規制ブ
レード４４を備えた。また、現像ローラ４２の弾性層４２２、表層結着樹脂４２３ａは実施例３と同様である。本実施例では、表層４２３に含有する粗し粒子４２３ｂを変えた。その他に実施例３の条件と同様にドラム当接圧Ｐ＝２０．０（Ｎ／ｍ）、接触部圧Ｕ＝３７．７（Ｎ／ｍｍ２）とした。印加バイアスは、比較例３－２と同様に、規制ブレード４４への印加電圧をＤＣ－３００Ｖ、現像ローラ４２への印加電圧をＤＣ－３００Ｖとした。そのため、現像ローラ４２への印加電圧に対する規制ブレード４４への印加電圧の電位差は０Ｖとなっている。ただし、本実施例における感光ドラム１へのトナー融着を抑制する効果を得るためには、この値に限定されない。
【0080】
＜現像装置の構成＞
ここで、本実施例の現像ローラ４２に用いられる粗し粒子４２３ｂについて、以下に示す。
［実施例４－１］
粗し粒子４２３ｂ：ウレタン粒子、平均粒径５０μｍ
負帯電性球形シリカ粒子４２３ｄを粗し粒子４２３ｂに対して２．０ｗｔ％被覆した。本実施例で備えた規制ブレード４４であるＳＵＳと露出した粗し粒子４２３ｂが摺擦したときに、粗し粒子４２３ｂ表面に被覆したシリカの作用により粗し粒子４２３ｂ表面の帯電極性が負極性となる構成である。
ここで、本実施例の現像ローラ４２に用いられる粗し粒子４２３ｂについて、以下に示す。
［実施例４－１］
粗し粒子４２３ｂ：ウレタン粒子、平均粒径５０μｍ
負帯電性球形シリカ粒子４２３ｄを粗し粒子４２３ｂに対して２．０ｗｔ％被覆した。本実施例で備えた規制ブレード４４であるＳＵＳと露出した粗し粒子４２３ｂが摺擦したときに、粗し粒子４２３ｂ表面に被覆したシリカの作用により粗し粒子４２３ｂ表面の帯電極性が負極性となる構成である。
【0081】
［実施例４－２］
粗し粒子４２３ｂ：ポリスチレン粒子、平均粒径５０μｍ
本実施例で備えた規制ブレード４４であるＳＵＳと粗し粒子４２３ｂとしてのポリスチレンが摺擦したときに、材料の帯電列の関係によりポリスチレンが負極性となる構成である。従って、粗し粒子４２３ｂの表面が露出した場合だけでなく、さらに粗し粒子４２３ｂが摩耗した場合においても粗し粒子４２３ｂが負極性に帯電する。
粗し粒子４２３ｂ：ポリスチレン粒子、平均粒径５０μｍ
本実施例で備えた規制ブレード４４であるＳＵＳと粗し粒子４２３ｂとしてのポリスチレンが摺擦したときに、材料の帯電列の関係によりポリスチレンが負極性となる構成である。従って、粗し粒子４２３ｂの表面が露出した場合だけでなく、さらに粗し粒子４２３ｂが摩耗した場合においても粗し粒子４２３ｂが負極性に帯電する。
【0082】
比較例として現像ローラ４２に用いられる粗し粒子４２３ｂは、以下に示すものを採用している。
［比較例４－１］
粗し粒子４２３ｂ：アクリル粒子、平均粒径５０μｍ
規制ブレード４４であるＳＵＳと粗し粒子４２３ｂとしてのアクリルが摺擦したときに材料の帯電列の関係によりアクリルが正極性となる構成である。
［比較例４－１］
粗し粒子４２３ｂ：アクリル粒子、平均粒径５０μｍ
規制ブレード４４であるＳＵＳと粗し粒子４２３ｂとしてのアクリルが摺擦したときに材料の帯電列の関係によりアクリルが正極性となる構成である。
【0083】
＜耐久テスト＞
検証のために、実施例３における評価と同じ条件・評価基準を用いて、高温高湿環境における８０００枚のプリント耐久テストを行い、画像流れ、画像濃度、白点（ドラム融着）を評価した。比較のために比較例４－１でも実施した。
［結果］
実施例４－１，実施例４－２，および比較例４－１の評価結果を表４に示す。
（表４）
検証のために、実施例３における評価と同じ条件・評価基準を用いて、高温高湿環境における８０００枚のプリント耐久テストを行い、画像流れ、画像濃度、白点（ドラム融着）を評価した。比較のために比較例４－１でも実施した。
［結果］
実施例４－１，実施例４－２，および比較例４－１の評価結果を表４に示す。
（表４）
【0084】
＜作用効果＞
画像形成時に現像ローラ４２が回転して現像ローラ４２上に保持されたトナー９０が規
制ブレード４４で所望量に規制・帯電される際に現像ローラ４２の表層４２３に含有された粗し粒子４２３ｂが規制ブレード４４と摺擦する。このとき、トナー９０は負極性に帯電する。
比較例４－１のアクリル粒子は、規制ブレード４４であるＳＵＳとの摺擦により正極性に帯電する。このため、粗し粒子４２３ｂの露出部４２３ｃにトナー９０を引き付ける力が働き、粗し粒子４２３ｂの露出部４２３ｃにトナー９０が耐久テストの中盤から後半にかけて付着し、感光ドラム１表面に融着が顕著に発生し始めた。その結果、耐久テストの中盤から後半にかけてはっきり大きな白点のある出力画像となった。故に、表４中の白点評価結果を××と表記した。
画像形成時に現像ローラ４２が回転して現像ローラ４２上に保持されたトナー９０が規
制ブレード４４で所望量に規制・帯電される際に現像ローラ４２の表層４２３に含有された粗し粒子４２３ｂが規制ブレード４４と摺擦する。このとき、トナー９０は負極性に帯電する。
比較例４－１のアクリル粒子は、規制ブレード４４であるＳＵＳとの摺擦により正極性に帯電する。このため、粗し粒子４２３ｂの露出部４２３ｃにトナー９０を引き付ける力が働き、粗し粒子４２３ｂの露出部４２３ｃにトナー９０が耐久テストの中盤から後半にかけて付着し、感光ドラム１表面に融着が顕著に発生し始めた。その結果、耐久テストの中盤から後半にかけてはっきり大きな白点のある出力画像となった。故に、表４中の白点評価結果を××と表記した。
【0085】
一方、実施例４－１は図８（ａ）のように規制ブレード４４のＳＵＳとの摺擦によって現像ローラ４２の表層４２３の粗し粒子４２３ｂを被覆しているシリカ４２３ｄが負極性に帯電する。また、実施例４－２は図８（ｂ）のように現像ローラ４２の表層４２３の粗し粒子４２３ｂが規制ブレード４４のＳＵＳとの摺擦によって粗し粒子４２３ｂであるポリスチレンは負極性に帯電する。
従って、粗し粒子４２３ｂとトナー９０が同極性の帯電をしているため前述した反発力Ｈが働き、粗し粒子４２３ｂへのトナー９０の付着が抑制された。その結果、実施例３と同様に感光ドラム１と粗し粒子４２３ｂとの間にトナー９０が挟まることがなくなるので感光ドラム１へのトナー融着がなく、白点のない良好な出力画像が得られたと考えられる。
従って、粗し粒子４２３ｂとトナー９０が同極性の帯電をしているため前述した反発力Ｈが働き、粗し粒子４２３ｂへのトナー９０の付着が抑制された。その結果、実施例３と同様に感光ドラム１と粗し粒子４２３ｂとの間にトナー９０が挟まることがなくなるので感光ドラム１へのトナー融着がなく、白点のない良好な出力画像が得られたと考えられる。
【0086】
以上説明したように、現像ローラ４２の表層４２３に含有される粗し粒子４２３ｂの材料と規制ブレード４４の材料が摺擦により帯電したときの粗し粒子４２３ｂの帯電極性が、トナー９０と同極性の帯電極性を有する粗し粒子４２３ｂを使用する。このようにすることで、粗し粒子４２３ｂとトナー９０との間に反発力Ｈが発生し、粗し粒子４２３ｂにトナー９０が付着しにくくなる。そして、粗し粒子４２３ｂと感光ドラム１の表面との間にトナー９０が挟まりにくくなるため、実施例３と同様に、トナー９０が感光ドラム１の表面に融着することを抑制できるようになる。結果、画像濃度を満足しつつ、画像流れおよび白点の発生がない良好な出力画像が長期にわたって得られる。
【0087】
＜実施例５＞
本実施例について、以下説明する。本実施例は、実施例３、４と同様に感光ドラム１へのトナー融着に対するものである。ただし、実施例３、４ではどのようにして感光ドラム１へのトナー融着を抑制するかに着目したのに対し、本実施例では、感光ドラム１にトナー９０が融着しても、どのようにして良好な画像を得られるようにするかという点に着目している点が異なる。
本実施例の構成を以下に示す。前記実施例３及び実施例４の条件と同様に、ドラム当接圧Ｐ＝２０．０（Ｎ／ｍ）、接触部圧Ｕ＝３７．７（Ｎ／ｍｍ２）とした。比較には、前記比較例４－１と同じ構成を用い、その表層４２３の弾性率Ｒは２９６ＭＰａとなる。トナー９０と規制ブレード４４は実施例３及び実施例４と同様であり、負帯電性のトナー９０とＳＵＳの規制ブレード４４を備えた。印加バイアスは、比較例４－１と同様に、規制ブレード４４への印加電圧をＤＣ－３００Ｖ、現像ローラ４２への印加電圧をＤＣ－３００Ｖとした。そのため、現像ローラ４２への印加電圧に対する規制ブレード４４への印加電圧の電位差は０Ｖとなっている。ただし、本実施例における白点を抑制する効果を得るためには、この値に限定されない。
本実施例について、以下説明する。本実施例は、実施例３、４と同様に感光ドラム１へのトナー融着に対するものである。ただし、実施例３、４ではどのようにして感光ドラム１へのトナー融着を抑制するかに着目したのに対し、本実施例では、感光ドラム１にトナー９０が融着しても、どのようにして良好な画像を得られるようにするかという点に着目している点が異なる。
本実施例の構成を以下に示す。前記実施例３及び実施例４の条件と同様に、ドラム当接圧Ｐ＝２０．０（Ｎ／ｍ）、接触部圧Ｕ＝３７．７（Ｎ／ｍｍ２）とした。比較には、前記比較例４－１と同じ構成を用い、その表層４２３の弾性率Ｒは２９６ＭＰａとなる。トナー９０と規制ブレード４４は実施例３及び実施例４と同様であり、負帯電性のトナー９０とＳＵＳの規制ブレード４４を備えた。印加バイアスは、比較例４－１と同様に、規制ブレード４４への印加電圧をＤＣ－３００Ｖ、現像ローラ４２への印加電圧をＤＣ－３００Ｖとした。そのため、現像ローラ４２への印加電圧に対する規制ブレード４４への印加電圧の電位差は０Ｖとなっている。ただし、本実施例における白点を抑制する効果を得るためには、この値に限定されない。
【0088】
［実施例５－１］
本実施例は比較例４－１に対し、現像ローラ４２の表層４２３を構成する粗し粒子４２３ｂの粒径が異なる。具体的には、粗し粒子４２３ｂとしてアクリル粒子（平均粒径３０μｍ）を用いた。表層４２３の弾性率Ｒは２９６ＭＰａとなる。
本実施例は比較例４－１に対し、現像ローラ４２の表層４２３を構成する粗し粒子４２３ｂの粒径が異なる。具体的には、粗し粒子４２３ｂとしてアクリル粒子（平均粒径３０μｍ）を用いた。表層４２３の弾性率Ｒは２９６ＭＰａとなる。
【0089】
［実施例５－２］
本実施例は比較例４－１に対し、現像ローラ４２の表層４２３を構成する粗し粒子４２３ｂの粒径が異なる。具体的には、粗し粒子４２３ｂとしてアクリル粒子（平均粒径４０μｍ）を用いた。表層４２３の弾性率Ｒは２９６ＭＰａとなる。
本実施例は比較例４－１に対し、現像ローラ４２の表層４２３を構成する粗し粒子４２３ｂの粒径が異なる。具体的には、粗し粒子４２３ｂとしてアクリル粒子（平均粒径４０μｍ）を用いた。表層４２３の弾性率Ｒは２９６ＭＰａとなる。
【0090】
＜耐久テスト＞
実施例５－１，実施例５－２，及び比較例４－１に対し、前記実施例３における評価と同じ条件・評価基準を用いて、高温高湿環境における８０００枚のプリント耐久テストを行い、画像流れ、画像濃度、白点（ドラム融着）を評価した。
［結果］
実施例５－１，実施例５－２，及び比較例４－１の評価結果を表５に示す。
（表５）
実施例５－１，実施例５－２，及び比較例４－１に対し、前記実施例３における評価と同じ条件・評価基準を用いて、高温高湿環境における８０００枚のプリント耐久テストを行い、画像流れ、画像濃度、白点（ドラム融着）を評価した。
［結果］
実施例５－１，実施例５－２，及び比較例４－１の評価結果を表５に示す。
（表５）
【0091】
＜作用効果＞
はじめに、比較例４－１において発生したベタ黒画像上での白点について、融着物の大きさの観点から、発生メカニズムについて説明する。
耐久テストにおいて目視にて確認できる大きい白点が発生した比較例４－１では、感光ドラム１上にトナー９０の大きい融着物が見られた。また、耐久テストにおいて実使用上問題ない程度の、目視では確認困難な細かい白点が発生した実施例５－２では、感光ドラム１上にトナー９０の細かい融着物が見られた。また、耐久テストにおいて出力画像に白点が発生しなかった実施例５－１では、感光ドラム１上にトナー９０の、実施例５－２よりも細かい融着物が見られた。
はじめに、比較例４－１において発生したベタ黒画像上での白点について、融着物の大きさの観点から、発生メカニズムについて説明する。
耐久テストにおいて目視にて確認できる大きい白点が発生した比較例４－１では、感光ドラム１上にトナー９０の大きい融着物が見られた。また、耐久テストにおいて実使用上問題ない程度の、目視では確認困難な細かい白点が発生した実施例５－２では、感光ドラム１上にトナー９０の細かい融着物が見られた。また、耐久テストにおいて出力画像に白点が発生しなかった実施例５－１では、感光ドラム１上にトナー９０の、実施例５－２よりも細かい融着物が見られた。
【0092】
以下、詳細に説明する。本実施例における現像ローラ４２では、図２（ｂ）に示すような表層４２３に粗し粒子４２３ｂが含まれることにより突出した粒子部４２３ｅが表面に形成される。現像ローラ４２の表層４２３と感光ドラム１とが当接する現像ニップでは、この粒子部４２３ｅが、現像ローラ４２の表層結着樹脂４２３ａおよび粗し粒子４２３ｂの弾性率に応じて押しつぶされて接触する。このような当接状態で長期にわたって画像形成を行うと、現像ローラ４２の粒子部４２３ｅと感光ドラム１の間に挟まれたトナー９０が接触部で押しつぶされ、感光ドラム１上に融着する。融着物の大きさは、最大で現像ローラ４２の粒子部４２３ｅと感光ドラム１との接触部と同程度の大きさになると考えられる。そのため、粒子部４２３ｅとトナーとの個々の接触部が大きくなると、融着物も大きくなる。
【0093】
個々の接触部の大きさについて言及すると、実施例５－１，実施例５－２，比較例４－１においては、長期の耐久テストを通じて、現像ローラ４２の粒子部４２３ｅと感光ドラム１との接触部の大きさは変化する。具体的には実施例３において説明したように、耐久テストの初期では図５（ａ）に示すように、現像ローラ４２の表層結着樹脂４２３ａが粗し粒子４２３ｂを覆っており、接触部の大きさが小さい状態で接している。しかし、長期にわたって耐久テストを通じて画像形成を行うと、図５（ｂ）に示すように表層結着樹脂４２３ａが摩耗し粗し粒子４２３ｂが露出する。さらにその後、図９に示すように規制ブレード４４との摺擦によって粗し粒子４２３ｂの露出部４２３ｃが摩耗して、粒子部４２
３ｅが平らな面を持つようになる。そのため、表層４２３の粒子部４２３ｅが摩耗する前に比べて、接触部の大きさは大きくなる。よって、耐久テストを通して、現像ローラ４２の粒子部４２３ｅと感光ドラム１との接触部は大きくなる。
３ｅが平らな面を持つようになる。そのため、表層４２３の粒子部４２３ｅが摩耗する前に比べて、接触部の大きさは大きくなる。よって、耐久テストを通して、現像ローラ４２の粒子部４２３ｅと感光ドラム１との接触部は大きくなる。
【0094】
感光ドラム１にトナー９０が融着した部分は、露光装置３による潜像形成が不十分となり、融着部分にはトナー９０が現像しないためにベタ黒画像上で白点となる。融着物起因の白点の大きさは、融着物の大きさに応じ変化すると考えられるため、出力画像上で人間の目で視認できる大きさ以下に白点の大きさを抑制することが必要となる。たとえば、感光ドラム１上の融着物の最大幅が画像形成時の最小画素（１ドット）の幅より大きい場合に出力画像上で白点として視認できるようになると考えられる。本実施例においては、上記１ドットは解像度６００ｄｐｉの画像形成装置を用いて形成したものであり、直径約４２μｍに相当する。
【0095】
実施例５－１，５－２の構成では上記の耐久テストにおいては、画像流れの発生、画像濃度の低下、白点の発生において問題ない良好な出力画像が得られた。これは、以下のように考えられる。実施例５－１，５－２ともに、現像ローラ４２の粒子部４２３ｅが露出して平らな面をもつようになった場合にも、露出部４２３ｃの感光ドラム１と接触する面の径は、粗し粒子４２３ｂの平均粒径であるそれぞれ３０μｍ、４０μｍより小さくなっている。そのため、粒子部４２３ｅと感光ドラム１が１ドットより小さな幅をもつ面で接するため、粒子部４２３ｅと感光ドラム１の間でトナー９０が押しつぶされた際に、１ドットの幅以上に広がることがなかった。
その結果、粒子部４２３ｅと感光ドラム１との接触部の幅が、耐久テストを通じて変化した場合においても、１ドットの幅以上に広がることがない。そのため、粒子部４２３ｅと感光ドラム１表面との間にトナー９０が挟まり、トナー９０が押しつぶされて感光ドラム１表面に融着した際でも、白点による画像不良のない良好な出力画像が得られた。
その結果、粒子部４２３ｅと感光ドラム１との接触部の幅が、耐久テストを通じて変化した場合においても、１ドットの幅以上に広がることがない。そのため、粒子部４２３ｅと感光ドラム１表面との間にトナー９０が挟まり、トナー９０が押しつぶされて感光ドラム１表面に融着した際でも、白点による画像不良のない良好な出力画像が得られた。
【0096】
発明者らが、鋭意検討を行った結果、本実施例のように下記条件を満たすことで、耐久を通して融着物起因の白点を抑制できることが分かった。
（白点抑制条件）
本発明においては、前述の接触面積Ｓの測定方法と同様の方法でガラス平板Ｉを現像ローラ４２に侵入量ｄで当接させた時の、ガラス平板Ｉと現像ローラ４２の粒子部４２３ｅとの接触部Ｑの幅が、以下の条件を満たすようにする。すなわち、図１０に示すように、現像ローラ４２の粒子部４２３ｅが、ガラス平板Ｉに接触し、孤立した複数の部分領域からなる複数の接触部Ｑｊを形成している。この複数の各接触部Ｑｊにおいて、各接触部Ｑｊの輪郭線である外周Ｌｊ上（輪郭線上）の互いに対向する任意の２点を結ぶ直線のうち、最長の距離Ｗｊは、４０μｍ以下となる。なお、ｊは視野中の各接触部における、１から接触部の総数までの個別の番号を示すものである。この条件を満たすことで、融着物起因の白点を抑制することができる。
（白点抑制条件）
本発明においては、前述の接触面積Ｓの測定方法と同様の方法でガラス平板Ｉを現像ローラ４２に侵入量ｄで当接させた時の、ガラス平板Ｉと現像ローラ４２の粒子部４２３ｅとの接触部Ｑの幅が、以下の条件を満たすようにする。すなわち、図１０に示すように、現像ローラ４２の粒子部４２３ｅが、ガラス平板Ｉに接触し、孤立した複数の部分領域からなる複数の接触部Ｑｊを形成している。この複数の各接触部Ｑｊにおいて、各接触部Ｑｊの輪郭線である外周Ｌｊ上（輪郭線上）の互いに対向する任意の２点を結ぶ直線のうち、最長の距離Ｗｊは、４０μｍ以下となる。なお、ｊは視野中の各接触部における、１から接触部の総数までの個別の番号を示すものである。この条件を満たすことで、融着物起因の白点を抑制することができる。
【0097】
＜実施例６＞
以下、実施例６について説明する。本実施例の画像形成装置１００の基本的な構成及び動作は、実施例１のものと同じである。従って、実施例１の画像形成装置１００のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例１と同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
以下、実施例６について説明する。本実施例の画像形成装置１００の基本的な構成及び動作は、実施例１のものと同じである。従って、実施例１の画像形成装置１００のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例１と同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
【0098】
本実施例では、上述のように、現像ローラ４２表面の高低の高い部分（感光ドラム１に向かった凸部分で、トナー９０層から突き出た凸部分。以下、掻き取り部と呼ぶ）が、トナー９０を介さずに所定の当接圧以上で感光ドラム１と当接することで、感光ドラム１上の放電生成物の掻き取り効果を高めている。
【0099】
本実施例では、さらに、現像ローラ４２と感光ドラム１との当接部（ニップ部）における掻き取り効率を良好な状態にすることで、より安定した放電生成物の除去が可能となる。具体的には、現像ローラ４２表面の掻き取り部の個数（掻き取り部個数）と、現像ローラ４２と感光ドラム１との当接部において、現像ローラ４２表面の掻き取り部により掻き取り作用を受ける感光ドラム１表面領域の周方向の幅と、から算出される現像ローラ４２の掻き取り指数（掻き取り係数）を所定の値以上としている。
【0100】
＜掻き取り部個数の平均値Ｔ＞
以下では、図を用いて、本発明の実施例６における現像ローラ４２表面の掻き取り部個数の算出方法について説明する。図１１は、本実施例の現像ローラ４２表面の掻き取り部個数の算出方法を説明するイメージ図である。
以下では、図を用いて、本発明の実施例６における現像ローラ４２表面の掻き取り部個数の算出方法について説明する。図１１は、本実施例の現像ローラ４２表面の掻き取り部個数の算出方法を説明するイメージ図である。
【0101】
まず、画像形成装置１００を画像形成動作中に強制停止させ、画像形成動作中のトナー９０層が形成された状態の現像ローラ４２を準備する。
【0102】
次に、レーザマイクロスコープＶＫ－Ｘ２００（キーエンス製）に拡大倍率５０倍の対物レンズを設置して、２８５μｍ×２１０μｍの所定領域Ｓの現像ローラ４２表面をレーザー共焦点光学系で二次元走査し、現像ローラ４２表面の高コントラスト画像を得る。この得られた画像領域を評価対象とする。そして、この画像領域内（第２評価領域内）において、現像ローラ４２表面の高低の高い部分Ｍ１（感光ドラム１に向かった凸部分で、トナー９０層から突き出た凸部分）、すなわち掻き取り部個数を計測する。本実施例では、評価画像の目視によるカウントで、現像ローラ４２表面の掻き取り部個数を計測した。ただし、これに限定されるものではなく、評価対象とする現像ローラ４２表面の領域が同じであれば、他の測定装置による画像取得や画像処理を用いたカウント等でもよい。
【0103】
現像ローラ４２表面における所定の第２評価領域として、上述の処理を行う箇所は、現像ローラ４２の長手方向の異なる位置に複数設けられると好適である。本実施例では、上述の処理を現像ローラ４２の長手方向に１０点（回転軸方向を１０等分割して得られる１０領域の各１箇所ずつ）について行い、その相加平均値を現像ローラ４２表面の掻き取り部個数の平均値（平均個数）Ｔとした。現像ローラ４２表面の掻き取り部個数が多い方が、感光ドラム１上の放電生成物を掻き取る頻度が多くなって掻き取り効率が高くなる。
【0104】
＜当接部での表面移動距離差Ｎ＞
以下では、図を用いて、現像ローラ４２表面の掻き取り部による感光ドラム１表面の掻き取り作用について説明する。図１２は、現像ローラ４２表面の掻き取り部による感光ドラム１表面の掻き取り作用を説明するイメージ図である。
以下では、図を用いて、現像ローラ４２表面の掻き取り部による感光ドラム１表面の掻き取り作用について説明する。図１２は、現像ローラ４２表面の掻き取り部による感光ドラム１表面の掻き取り作用を説明するイメージ図である。
【0105】
図１２（ａ）に示すように、現像ローラ４２表面の一つの掻き取り部Ｋｉが現像ローラ４２と感光ドラム１との当接部に入った瞬間に対向する（当接する）感光ドラム１表面を被掻き取り部Ｋｐｉとする。本発明では、現像ローラ４２と感光ドラム１とは所定の表面移動速度比（以下、現像周速比と呼ぶ）を設けて回転駆動される。具体的には、本実施例では、現像ローラ４２の表面移動速度（周速度）Ｖ２が感光ドラム１の表面移動速度Ｖ１に対して早くなるように回転駆動される。そのため、図１２（ｂ）に示すように、掻き取り部Ｋｉが現像ローラ４２と感光ドラム１との当接部を出る瞬間には、各々の表面移動速度の差により、掻き取り部Ｋｉと被掻き取り部Ｋｐｉとの間に当接部での表面移動距離差Ｎが発生する。
【0106】
感光ドラム１表面において、この当接部での表面移動距離差Ｎに相当する領域が、現像ローラ４２表面の掻き取り部による掻き取り作用を受ける領域となる。この当接部での表面移動距離差Ｎは、下記式１０のように表される。
Ｎ＝（Ｖｒ－１００）／１００×Ｄｎ … 式１０
ここで、Ｖｒは現像周速比％（Ｖｒ＝Ｖ２／Ｖ１×１００）、Ｄｎは現像ローラ４２と感光ドラム１との当接部における感光ドラム１表面の周方向（回転方向）の幅である。当接部での表面移動距離差Ｎが大きい方が、一つの掻き取り部による感光ドラム１表面の掻き取り範囲が広くなり、掻き取り効率が高くなる。
Ｎ＝（Ｖｒ－１００）／１００×Ｄｎ … 式１０
ここで、Ｖｒは現像周速比％（Ｖｒ＝Ｖ２／Ｖ１×１００）、Ｄｎは現像ローラ４２と感光ドラム１との当接部における感光ドラム１表面の周方向（回転方向）の幅である。当接部での表面移動距離差Ｎが大きい方が、一つの掻き取り部による感光ドラム１表面の掻き取り範囲が広くなり、掻き取り効率が高くなる。
【0107】
＜掻き取り指数Ｋｈ＞
本実施例では、上述した現像ローラ４２表面の掻き取り部の個数の平均値Ｔと、現像ローラ４２と感光ドラム１との当接部での表面移動距離差Ｎとから、掻き取り指数Ｋｈ（第１係数Ｋｈ）を算出する。この掻き取り指数Ｋｈは、下記式１１のように表される。
Ｋｈ＝Ｔ×Ｎ＝Ｔ×（Ｖｒ－１００）／１００×Ｄｎ … 式１１
掻き取り指数Ｋｈは、掻き取り部個数と掻き取り部一つあたりの掻き取り範囲で表される指数である。掻き取り指数Ｋｈが大きい方が、現像ローラ４２と感光ドラム１との当接部において、掻き取り作用を受ける感光ドラム１表面の面積が広く、掻き取り効率が高いことを示している。
本実施例では、上述した現像ローラ４２表面の掻き取り部の個数の平均値Ｔと、現像ローラ４２と感光ドラム１との当接部での表面移動距離差Ｎとから、掻き取り指数Ｋｈ（第１係数Ｋｈ）を算出する。この掻き取り指数Ｋｈは、下記式１１のように表される。
Ｋｈ＝Ｔ×Ｎ＝Ｔ×（Ｖｒ－１００）／１００×Ｄｎ … 式１１
掻き取り指数Ｋｈは、掻き取り部個数と掻き取り部一つあたりの掻き取り範囲で表される指数である。掻き取り指数Ｋｈが大きい方が、現像ローラ４２と感光ドラム１との当接部において、掻き取り作用を受ける感光ドラム１表面の面積が広く、掻き取り効率が高いことを示している。
【0108】
発明者らの検討結果によると、現像ローラ４２の掻き取り指数Ｋｈは０．１２以上であることが好ましい。これは、上述のように、現像ローラ４２と感光ドラム１との当接部において、掻き取り作用を受ける感光ドラム１表面の面積が広い方が、放電生成物の掻き取り効率が高くなるためである。よって、本実施例では、現像ローラ４２の掻き取り指数Ｋｈを０．１２以上とした。
【0109】
さらに、発明者らの検討結果によると、現像ローラ４２表面の掻き取り部個数の平均値Ｔは、１．８個／□（□は評価画像サイズ）以上であることがより好ましい。これは、現像ローラ４２表面の掻き取り部が多い方が、感光ドラム１上の放電生成物を掻き取る頻度が多くなって掻き取り効率が高くなるためと考えられる。
【0110】
また、現像周速比は１３５％以上であることがより好ましい。これは、現像周速比が小さい場合には、適切な画像濃度を得るために現像ローラ４２上に形成されるトナー９０層の量を多くする必要があり、現像ローラ４２表面の掻き取り部がトナー９０層から突き出にくくなるためである。
【0111】
＜実施例６と比較例６の詳細＞
本実施例である実施例６（６－１～７）、および比較例６（６－１～４）の掻き取り部個数の平均値Ｔと、現像周速比Ｖｒと、当接部での表面移動速度差Ｎと、掻き取り指数Ｋｈと、ドラム当接圧Ｐと、接触面積Ｓと、接触部圧Ｕと、表層結着樹脂４２３ａの弾性率Ａと、粗し粒子４２３ｂの弾性率Ｂと、表層４２３の弾性率Ｒの値を表６に示す。また、各実施例６と各比較例６のプロセスカートリッジ８を用いて、実際に画像形成を行った評価結果も合わせて表６に示す。
本実施例である実施例６（６－１～７）、および比較例６（６－１～４）の掻き取り部個数の平均値Ｔと、現像周速比Ｖｒと、当接部での表面移動速度差Ｎと、掻き取り指数Ｋｈと、ドラム当接圧Ｐと、接触面積Ｓと、接触部圧Ｕと、表層結着樹脂４２３ａの弾性率Ａと、粗し粒子４２３ｂの弾性率Ｂと、表層４２３の弾性率Ｒの値を表６に示す。また、各実施例６と各比較例６のプロセスカートリッジ８を用いて、実際に画像形成を行った評価結果も合わせて表６に示す。
【0112】
（表６）
【0113】
［実施例６－１，６－２，６－３，６－４，６－５，６－６，６－７］
実施例６－１～７はいずれも、表層４２３の弾性率Ｒが９４ＭＰａである現像ローラ４２を用いた。また、接触部圧Ｕが８．９Ｎ／ｍｍ２となるよう、各実施例のドラム当接圧Ｐを調整している。具体的には、各実施例の軸間規制部材４５の厚みを変えることで、所定の侵入量ｄとなるように調整している。そして、実施例６－１～６－７はいずれも、現像ローラ４２の掻き取り指数Ｋｈが０．１２以上となるように、掻き取り部個数の平均値Ｔや現像周速比Ｖｒなどの各条件を設けた。
実施例６－１～７はいずれも、表層４２３の弾性率Ｒが９４ＭＰａである現像ローラ４２を用いた。また、接触部圧Ｕが８．９Ｎ／ｍｍ２となるよう、各実施例のドラム当接圧Ｐを調整している。具体的には、各実施例の軸間規制部材４５の厚みを変えることで、所定の侵入量ｄとなるように調整している。そして、実施例６－１～６－７はいずれも、現像ローラ４２の掻き取り指数Ｋｈが０．１２以上となるように、掻き取り部個数の平均値Ｔや現像周速比Ｖｒなどの各条件を設けた。
【0114】
具体的には、実施例６－１～６－３では、現像ローラ４２の掻き取り指数Ｋｈが０．１２となるように、掻き取り部個数の平均値Ｔや現像周速比Ｖｒなどの各条件を設けた。実施例６－４～６－７では、現像ローラ４２表面の掻き取り部個数の平均値Ｔが１．８個／□以上である現像ローラ４２を用いた。さらに、実施例６－４～６－７では、現像周速比Ｖｒを１３５％以上とした。本実施例で用いた現像ローラ４２は、それぞれ表層結着樹脂４２３ａに対する粗し粒子４２３ｂの入れ目量を調整して作製した。なお、粗し粒子４２３ｂは、実施例３～５において例示したウレタン粒子、ポリスチレン粒子、アクリル粒子などの粒子を用いてよい。
【0115】
［比較例６－１，６－２，６－３，６－４］
比較例６－１～６－３はいずれも、実施例６（６－１～６－７）と同様に、表層４２３の弾性率Ｒが９４ＭＰａである現像ローラ４２を用いた。また、接触部圧Ｕが８．９Ｎ／ｍｍ２となるようドラム当接圧Ｐを調整している。具体的には、各比較例の軸間規制部材４５の厚みを変えることで、所定の侵入量ｄとなるように調整している。
そして、比較例６－１～６－３はいずれも、現像ローラ４２の掻き取り指数Ｋｈが０．１２未満となるように、掻き取り部個数の平均値Ｔや現像周速比Ｖｒなどの各条件を設けた。
比較例６－１～６－３はいずれも、実施例６（６－１～６－７）と同様に、表層４２３の弾性率Ｒが９４ＭＰａである現像ローラ４２を用いた。また、接触部圧Ｕが８．９Ｎ／ｍｍ２となるようドラム当接圧Ｐを調整している。具体的には、各比較例の軸間規制部材４５の厚みを変えることで、所定の侵入量ｄとなるように調整している。
そして、比較例６－１～６－３はいずれも、現像ローラ４２の掻き取り指数Ｋｈが０．１２未満となるように、掻き取り部個数の平均値Ｔや現像周速比Ｖｒなどの各条件を設けた。
【0116】
一方で、比較例６－４では、表層４２３の弾性率Ｒが５０ＭＰａよりも小さい現像ローラ４２を用いた。また、接触部圧Ｕが５．８Ｎ／ｍｍ２よりも小さくなるようにした。ただし、比較例６－４は、現像ローラ４２の掻き取り指数Ｋｈが０．１２以上となるように、掻き取り部個数の平均値Ｔや現像周速比Ｖｒなどの各条件を設けた。
【0117】
［評価方法］
本実施例の効果確認としては、実施例１と同様の画像流れの評価を行った。ただし、本実施例の評価では、文字画像印字時の出力画像における文字ボケと、２ドット３スペース画像（具体的には、２ドットライン印字後に３ドットライン非印字を繰り返す画像）印字時の出力画像におけるライン欠けを以下の基準で目視にて判定し評価した。文字ボケが顕著に発生し実使用上問題がある時を×、文字ボケの軽微な発生があるが実使用上は問題ない時を△、ライン欠けはあるが文字ボケの発生はなく実使用上は問題ない時を〇△、ライン欠けも文字ボケも発生しなかった時を○とした。なお、画像流れの評価は、温度３０℃相対湿度８０％の環境で、それぞれの実施例、比較例において、４０００枚の通紙試験を行った後、１２時間以上通紙せず放置した状態において検証した。
本実施例の効果確認としては、実施例１と同様の画像流れの評価を行った。ただし、本実施例の評価では、文字画像印字時の出力画像における文字ボケと、２ドット３スペース画像（具体的には、２ドットライン印字後に３ドットライン非印字を繰り返す画像）印字時の出力画像におけるライン欠けを以下の基準で目視にて判定し評価した。文字ボケが顕著に発生し実使用上問題がある時を×、文字ボケの軽微な発生があるが実使用上は問題ない時を△、ライン欠けはあるが文字ボケの発生はなく実使用上は問題ない時を〇△、ライン欠けも文字ボケも発生しなかった時を○とした。なお、画像流れの評価は、温度３０℃相対湿度８０％の環境で、それぞれの実施例、比較例において、４０００枚の通紙試験を行った後、１２時間以上通紙せず放置した状態において検証した。
【0118】
［実施例６と比較例６の比較］
表６の実施例６－１～６－７、および比較例６－１～６－３の各評価結果から、接触部圧Ｕが５．８Ｎ／ｍｍ２以上の場合には、接触部圧Ｕをほぼ揃えた状態で比較すると、現像ローラ４２の掻き取り指数Ｋｈが大きいほど画像流れが発生しにくい傾向がある。これは、現像ローラ４２と感光ドラム１との当接部において、掻き取り作用を受ける感光ドラム１表面の面積が広い方が、放電生成物の掻き取り効率が高くなるためである。
表６の実施例６－１～６－７、および比較例６－１～６－３の各評価結果から、接触部圧Ｕが５．８Ｎ／ｍｍ２以上の場合には、接触部圧Ｕをほぼ揃えた状態で比較すると、現像ローラ４２の掻き取り指数Ｋｈが大きいほど画像流れが発生しにくい傾向がある。これは、現像ローラ４２と感光ドラム１との当接部において、掻き取り作用を受ける感光ドラム１表面の面積が広い方が、放電生成物の掻き取り効率が高くなるためである。
【0119】
したがって、表６に示すように、画像流れの抑制効果をより高めるためには、現像ローラ４２の掻き取り指数Ｋｈが実施例６－１～６－７のように０．１２以上であることが好ましい。さらに、実施例６－１、６－４の各評価結果から、現像周速比Ｖｒがほぼ同じ条件で比較すると、現像ローラ４２表面の掻き取り部個数の平均値Ｔが大きい方が、画像流れの発生がより抑制されていることがわかる。これは、現像ローラ４２表面の掻き取り部が多い方が、感光ドラム１上の放電生成物を掻き取る頻度が多くなって掻き取り効率が高くなるためと考えられる。したがって、表６に示すように、画像流れの抑制効果をより高めるためには、現像ローラ４２表面の掻き取り部個数の平均値Ｔが１．８個／□以上（第２評価領域における平均個数Ｔが１．８以上）であることが好ましい。
【0120】
また、実施例６－２、６－４の各評価結果から、現像ローラ４２表面の掻き取り部個数の平均値Ｔがほぼ同じ条件で比較すると、現像周速比Ｖｒが大きい方が、画像流れの発生がより抑制されていることがわかる。これは、現像周速比Ｖｒが大きいと、当接部での表面移動距離差Ｎが大きくなり、一つの掻き取り部による感光ドラム１表面の掻き取り範囲が広くなって掻き取り効果が高くなるためである。したがって、表６に示すように、画像流れの抑制効果をより高めるためには、現像周速比Ｖｒが１３５％以上であることが好ましい。
【0121】
一方で、比較例６－４は、画像流れによる文字ボケが顕著に発生し実使用上問題があった。これは、接触部圧Ｕが５．８Ｎ／ｍｍ２未満であるためと考えられる。具体的には、接触部圧Ｕが小さく、掻き取り部による感光ドラム１表面の掻き取り効果が小さいと、掻き取り範囲を広げても影響が小さい。以上説明したとおり、本実施例の構成によって、簡易な構成で画像流れの発生をより抑制することが可能となった。
【0122】
＜実施例７＞
以下、実施例７について説明する。画像形成装置１００の基本的な構成及び動作は、実施例１のものと同じである。従って、実施例１の画像形成装置１００のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例１と同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
以下、実施例７について説明する。画像形成装置１００の基本的な構成及び動作は、実施例１のものと同じである。従って、実施例１の画像形成装置１００のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例１と同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
【0123】
上述の実施例１では、現像ローラ４２の粒子部４２３ｅで感光ドラム１表面の放電生成物を掻き取り画像流れの発生を抑制する構成としている。しかし、粒子部４２３ｅでの放
電生成物掻き取り性能を上げるために現像ローラ表層の粒子部４２３ｅの間隔を広げた場合、規制ブレード４４による規制力が複数の粒子部４２３ｅの間の領域に形成されるトナー９０の層に作用して、トナーの疎密が発生（上記領域毎にトナー担持量に差が発生）しやすくなる。さらに、規制ブレード４４の配置によっては、図１３（ａ）に示すように、現像ローラ４２の表層粒子部４２３ｅの間に規制ブレード４４が侵入し、トナー９０が規制され、局所的に現像ローラ４２上にトナーの疎密が発生することがあった。現像ローラ上にトナーの疎密があるとベタ画像にがさつきがみられることがある。このようなトナーの疎密は現像ローラ４２を断面方向から見たときに、隣り合う粒子部４２３ｅの頂点を結んだ仮想線４６よりも、現像ローラ４２の基層側に規制ブレード４４の先端が現像ローラの基層側に侵入する場合により顕著に発生しやすくなる。
電生成物掻き取り性能を上げるために現像ローラ表層の粒子部４２３ｅの間隔を広げた場合、規制ブレード４４による規制力が複数の粒子部４２３ｅの間の領域に形成されるトナー９０の層に作用して、トナーの疎密が発生（上記領域毎にトナー担持量に差が発生）しやすくなる。さらに、規制ブレード４４の配置によっては、図１３（ａ）に示すように、現像ローラ４２の表層粒子部４２３ｅの間に規制ブレード４４が侵入し、トナー９０が規制され、局所的に現像ローラ４２上にトナーの疎密が発生することがあった。現像ローラ上にトナーの疎密があるとベタ画像にがさつきがみられることがある。このようなトナーの疎密は現像ローラ４２を断面方向から見たときに、隣り合う粒子部４２３ｅの頂点を結んだ仮想線４６よりも、現像ローラ４２の基層側に規制ブレード４４の先端が現像ローラの基層側に侵入する場合により顕著に発生しやすくなる。
【0124】
そこで、本実施例では、図１３（ｂ）に示すように、現像ローラ表層の複数の粒子部４２３ｅの間(以下海部４２３ｏと呼ぶ)に凹凸を設け、この部分の粗さをトナー保持のために十分な大きさとする。このようにすることで、規制ブレード４４が粒子部４２３ｅの間に侵入する場合にも、現像ローラ４２上のトナー疎密に起因するがさつきの発生を抑制している。現像ローラ表層粒子部４２３ｅよりも海部４２３ｏの粗さの最大高さを小さくし、粒子部４２３ｂによる放電生成物の掻き取り性を維持するため、粒子部４２３ｅに用いる粗し粒子４２３ｂ（第１の粗し粒子）の体積平均粒径（第１の体積平均粒径）は、海部４２３ｏに用いる小径の粗し粒子４２３ｆ（第２の粗し粒子）の体積平均粒径（第２の体積平均粒径）よりも大きくした。本実施例では粗し粒子４２３ｂとして体積平均粒径２０μｍのものを、小粗し粒子４２３ｆとして体積平均粒径７μｍのものを用いた。なお、粗し粒子４２３ｂ、小粗し粒子４２３ｆの材質としては、実施例３～５において例示したウレタン粒子、ポリスチレン粒子、アクリル粒子などの粒子を用いてよい。
【0125】
なお、粗し粒子の体積平均粒径の水準としては３種類以上であっても、または１種類の体積平均粒径がブロードなものであってもよいが、画像流れ性能とがさつき悪化を抑制する特性を両立させるには２種類のものを用いるのが好適である。
【0126】
さらに、規制部材である規制ブレード４４の先端（エッジ）が隣接する二つの粗し粒子４２３ｂの間の領域に侵入可能に配置される構成が望ましい。特に、規制ブレード４４の先端が、二つの粗し粒子４２３ｂの頂点を接線で結んだとき、該接線より現像ローラ４２側に侵入するように配置される構成がより望ましい（図１３参照）。これは、粒子部４２３ｅの頂点をドラムに当接させ、放電生成物の掻き取り性を高めることができるためである。
【0127】
＜現像ローラの表面形状＞
本実施例では、画像流れ抑制性能とがさつき抑制性能を両立した現像ローラ４２を、現像ローラ表層の粒子部４２３ｅの間隔を表す要素平均長さパラメータＲＳｍと、現像ローラ表層の海部４２３ｏの粗さを表す、コア部粗さＳｋで規定した。以下、詳細に説明する。
本実施例では、画像流れ抑制性能とがさつき抑制性能を両立した現像ローラ４２を、現像ローラ表層の粒子部４２３ｅの間隔を表す要素平均長さパラメータＲＳｍと、現像ローラ表層の海部４２３ｏの粗さを表す、コア部粗さＳｋで規定した。以下、詳細に説明する。
【0128】
画像流れを抑制するためには、現像ローラ４２表層の接触部圧Ｕを高める必要がある。接触部圧Ｕを高める一つの方法は粒子部４２３ｅの点数を少なくすることである。このため、画像流れ抑制性能は粒子部４２３ｅの間隔ＲＳｍが大きいときに高まる。一方、粒子部４２３ｅの間に規制ブレード４４が侵入すると、トナー層の規制力が発生する。このとき、海部４２３ｏでのトナー保持力が不足していると、トナーの疎密を発生させる。規制力は図１３において水平方向の力として作用するので、トナー保持力を高めるためには、海部４２３ｏに凹凸を設けることが一つの方法である。これにより、図中水平方向の規制力が作用した時にもトナーを海部４２３ｏの凹凸に保持してトナーの疎密発生を抑制できる。
【0129】
粒子部４２３ｅの間隔ＲＳｍが大きいときは、複数の粒子部４２３ｅの間で規制ブレード４４がより現像ローラの基層側に近づきやすくなり、より強い規制力が発生するため、表層の粒子部４２３ｅの間隔ＲＳｍが大きいほど、海部４２３ｏの粗さ、コア部粗さＳｋを大きくするとよい。ただし、小径の粗し粒子４２３ｆの量が多くなると海部４２３ｏの粗さ、コア部レベルＳｋが大きくなるが、Ｓｋが大きすぎると、トナー供給ローラ４３でのトナーの入れ替えがしにくくなる。本実施例では、Ｓｋがトナーの体積平均粒径以上７μｍ以上の場合に問題になる。また同様に小径の粗し粒子４２３ｆが多くなりすぎると海部４２３ｏの高さが大きくなり、放電生成物の除去を担う粒子部４２３ｅと同じように感光ドラム１に接触してしまうため、接触部圧Ｕが低下し、画像流れ抑制性能が低下する。
【0130】
＜表面形状の測定方法＞
現像ローラ４２の表面形状、粒子部４２３ｅの間隔ＲＳｍの測定方法を示す。現像ローラの表面形状測定には、キーエンス製顕微鏡ＶＫ－Ｘ２００に光学倍率２０倍の対物レンズを取り付け、視野角７０７×５３０（μｍ２）とした。該視野角で観察することができる現像ローラ４２表面の所定領域が本発明の第１評価領域に相当する。長辺７０７μｍが現像ローラ４２の長手方向、短辺５３０μｍが周方向となるように配置した。現像ローラ４２の表面を明るさ５０に設定し、形状測定モードで測定した。
現像ローラ４２の表面形状、粒子部４２３ｅの間隔ＲＳｍの測定方法を示す。現像ローラの表面形状測定には、キーエンス製顕微鏡ＶＫ－Ｘ２００に光学倍率２０倍の対物レンズを取り付け、視野角７０７×５３０（μｍ２）とした。該視野角で観察することができる現像ローラ４２表面の所定領域が本発明の第１評価領域に相当する。長辺７０７μｍが現像ローラ４２の長手方向、短辺５３０μｍが周方向となるように配置した。現像ローラ４２の表面を明るさ５０に設定し、形状測定モードで測定した。
【0131】
取得データを同じくキーエンス製のマルチファイル解析アプリケーションを用い、以下の手順で処理した。
【0132】
第一に、現像ローラ４２の平坦化処理を行った。略円筒形状の現像ローラ４２を平面状に変換して解析するためである。次に以下の操作で現像ローラ４２の粒子部４２３ｅの間隔ＲＳｍを得た。ＲＳｍの測定は前述のアプリケーションに内蔵の機能を用いた。カットオフ距離０．８ｍｍとし、長波長のうねり成分を除去したうえで、複数線粗さ機能を用い、測定直線が現像ローラの長手方向に沿うように、２０本のラインでＲＳｍを算出した。２０本の測定値の平均を本実施例、比較例の粒子部４２３ｅの間隔ＲＳｍとした。
【0133】
ここで、測定値ＲＳｍの意味について説明する。ＲＳｍの測定方法は、線粗さＪＩＳ Ｂ ０６０１に規定されている。以下概略を示す。図１４に示すように、要素の平均長さ（ＲＳｍ）は、粗さ曲線の粗さの周期の平均を表したものである。粗さ曲線の基準線に対して粗さを構成する山と谷一周期の平均値を示したものである。ただし、高さが最大高さの１０％以下、もしくは長さが計算区間の１％以下のものは微小凹凸として、前後の山と谷の一部であると認識される。本実施例で用いる現像ローラ４２の表層４２３は粒子部４２３ｅの高さが海部４２３ｏの高さよりも大きくなっているため、海部４２３ｏの凹凸は最大高さの１０％以下となることが多い。したがって、ＲＳｍは粒子部４２３ｅの高さ測定値を中心に計算される。このため、ＲＳｍの測定値が粒子部４２３ｅの間隔を表すと考えられる。
【0134】
次に、現像ローラ４２の表面形状、海部４２３ｏの粗さ、コア部のレベル差Ｓｋの測定方法を示す。顕微鏡による測定方法は粒子部４２３ｅの間隔ＲＳｍと同一であるので省略する。
【0135】
取得データを同じくキーエンス製のマルチファイル解析アプリケーションを用い、以下の手順で処理した。
【0136】
第一に、現像ローラ４２の平坦化処理を行った。略円筒形状の現像ローラ４２を平面状に行うためである。次に以下の操作で現像ローラ４２の海部４２３ｏの粗さ、コア部レベル差Ｓｋを得た。Ｓｋの測定は前述のアプリケーションに内蔵機能を用いた。現像ローラ
４２の表面形状から海部４２３ｏの高さを抽出するため、カットオフ距離２５μｍのハイパスフィルター（以降必要に応じてＨＰＦと記載する）を適用した。次に表面粗さ測定機能を用い、測定視野の全領域を対象領域（第１評価領域）としてコア部レベル差Ｓｋを測定した。ハイパスフィルターによるデータ演算処理により抽出した海部４２３ｏの高さから測定したコア部レベル差Ｓｋであるので、測定値Ｓｋを海部４２３ｏの粗さとした。
４２の表面形状から海部４２３ｏの高さを抽出するため、カットオフ距離２５μｍのハイパスフィルター（以降必要に応じてＨＰＦと記載する）を適用した。次に表面粗さ測定機能を用い、測定視野の全領域を対象領域（第１評価領域）としてコア部レベル差Ｓｋを測定した。ハイパスフィルターによるデータ演算処理により抽出した海部４２３ｏの高さから測定したコア部レベル差Ｓｋであるので、測定値Ｓｋを海部４２３ｏの粗さとした。
【0137】
ここで、測定値Ｓｋの意味について説明する。表面のコア部レベル差Ｓｋの測定方法は、ＩＳＯ２５１７８表面性状に規定されている。以下概略を示す。図１５に示すように、測定した表面の高さ毎の測定値を高いもの（再表面）から低いもの（表面形状の底）まで順に累積したものを負荷曲線（ＢＡＣ）という。負荷曲線の横軸は０～１００％、縦軸は高さであり、０％位置が最大高さ、１００％位置が最小高さとなっている。コア部のレベル差Ｓｋの測定方法は、負荷曲線に対して、横軸のレベル差を４０％とし（表面の高さ頻度の４０％が含まれるようにし）、該レベル差４０％における負荷曲線に対する最小二乗直線を求める。勾配が最小になる最小二乗直線を外挿し、負荷率０％、１００％における直線の値の差をコア部のレベル差Ｓｋという。
【0138】
なお、負荷曲線において最大高さ付近の部分を突出部、最小高さ付近の部分を谷部という。突出部と谷部の間にあるのが粗さのコア部である。コア部のレベル差Ｓｋは表面の傷や付着物の影響を受けにくいため、トナーの保持性を表す指標として好適である。
【0139】
＜実施例７と比較例７の詳細＞
本実施例である実施例７（７－１～１０）、および比較例７（７－１～３）の、接触面積Ｓと、接触部圧Ｕと、粒子部４２３ｅの間隔ＲＳｍと、海部４２３ｏの粗さである、ハイパスフィルター後の表面粗さのコア部レベル差Ｓｋを表７に示す。また、各実施例と各比較例のプロセスカートリッジ８を用いて、実際に画像形成を行った評価結果も合わせて表７に示す。なお、各実施例７、各比較例７で共通して、ドラム当接圧Ｐは７．７Ｎ／ｍ、表層結着樹脂４２３ａの弾性率Ａは５０ＭＰａ、粗し粒子４２３ｂの弾性率は２００ＭＰａ、表層４２３の弾性率は１６７ＭＰａとした。
本実施例である実施例７（７－１～１０）、および比較例７（７－１～３）の、接触面積Ｓと、接触部圧Ｕと、粒子部４２３ｅの間隔ＲＳｍと、海部４２３ｏの粗さである、ハイパスフィルター後の表面粗さのコア部レベル差Ｓｋを表７に示す。また、各実施例と各比較例のプロセスカートリッジ８を用いて、実際に画像形成を行った評価結果も合わせて表７に示す。なお、各実施例７、各比較例７で共通して、ドラム当接圧Ｐは７．７Ｎ／ｍ、表層結着樹脂４２３ａの弾性率Ａは５０ＭＰａ、粗し粒子４２３ｂの弾性率は２００ＭＰａ、表層４２３の弾性率は１６７ＭＰａとした。
【0140】
（表７）
【0141】
［実施例７－１，７－２，７－３，…，７－１０］
実施例７－１～１０はいずれも、接触部圧５．８Ｎ／ｍｍ２以上とし、感光ドラム１上の放電生成物を掻き取りやすくしている。表層結着樹脂４２３ａと粗し粒子４２３ｂの弾性率は実施例１－２のものを用い、表層の弾性率を１６７ＭＰａ以上と大きくしている。さらに、海部４２３ｏにおけるトナー保持性を付与するため、表層４２３に粗し粒子４２３ｂと小径粗し粒子４２３ｆを合わせて用いている。粒子部４２３ｅの間隔は４０μｍからＲＳｍ１００μｍの範囲にし、海部粗さを表すＨＰＦ後Ｓｋは０．９５μｍ～２．４２μｍのものを得た。このような表層４２３の特性を得るため、粗し粒子４２３ｂと小径粗し粒子４２３ｆの混合量を調整している。
実施例７－１～１０はいずれも、接触部圧５．８Ｎ／ｍｍ２以上とし、感光ドラム１上の放電生成物を掻き取りやすくしている。表層結着樹脂４２３ａと粗し粒子４２３ｂの弾性率は実施例１－２のものを用い、表層の弾性率を１６７ＭＰａ以上と大きくしている。さらに、海部４２３ｏにおけるトナー保持性を付与するため、表層４２３に粗し粒子４２３ｂと小径粗し粒子４２３ｆを合わせて用いている。粒子部４２３ｅの間隔は４０μｍからＲＳｍ１００μｍの範囲にし、海部粗さを表すＨＰＦ後Ｓｋは０．９５μｍ～２．４２μｍのものを得た。このような表層４２３の特性を得るため、粗し粒子４２３ｂと小径粗し粒子４２３ｆの混合量を調整している。
【0142】
［比較例７－１，７－２，７－３］
比較例７－１～３の現像ローラ４２の表層４２３について説明する。現像ローラ４２の表層４２３以外の構成に関しては、実施例７とほぼ変わらないため、ここでは説明を省略する。表７に示すように、比較例７－１～３は、粒子部４２３ｅの間隔は実施例７－１～１０と同様に約４０～１００μｍであるが、小径粗し粒子４２３ｆを用いないもの、または小径粗し粒子４２３ｆの混合量を実施例７－１～１０に対して減らし、ＨＰＦ後のＳｋを小さくしている。このような表層４２３の特性を得るため、粗し粒子４２３ｂと小径粗し粒子４２３ｆの混合量を調整している。
比較例７－１～３の現像ローラ４２の表層４２３について説明する。現像ローラ４２の表層４２３以外の構成に関しては、実施例７とほぼ変わらないため、ここでは説明を省略する。表７に示すように、比較例７－１～３は、粒子部４２３ｅの間隔は実施例７－１～１０と同様に約４０～１００μｍであるが、小径粗し粒子４２３ｆを用いないもの、または小径粗し粒子４２３ｆの混合量を実施例７－１～１０に対して減らし、ＨＰＦ後のＳｋを小さくしている。このような表層４２３の特性を得るため、粗し粒子４２３ｂと小径粗し粒子４２３ｆの混合量を調整している。
【0143】
［評価方法］
本実施例の効果である画像がさつきの評価方法について述べる。規制ブレード４４通過後の現像ローラ４２上のトナー量が０．３～０．３３ｍｇ／ｃｍ２となるように現像ローラ４２に対する規制ブレード４４の位置を調整し、それぞれの実施例、比較例において、４０００枚の通紙試験を行った後、１２時間以上通紙せず放置した状態において、ベタ黒画像を出力した。出力したベタ黒画像のがさつきを目視で評価し、問題なしの場合〇、わずかにがさつきがみられるものを△、顕著にがさつきが視認できるものを×とした。
本実施例の効果である画像がさつきの評価方法について述べる。規制ブレード４４通過後の現像ローラ４２上のトナー量が０．３～０．３３ｍｇ／ｃｍ２となるように現像ローラ４２に対する規制ブレード４４の位置を調整し、それぞれの実施例、比較例において、４０００枚の通紙試験を行った後、１２時間以上通紙せず放置した状態において、ベタ黒画像を出力した。出力したベタ黒画像のがさつきを目視で評価し、問題なしの場合〇、わずかにがさつきがみられるものを△、顕著にがさつきが視認できるものを×とした。
【0144】
［実施例７および比較例７の比較］
表７のうち、ＲＳｍが約１００μｍのほぼ同じ値であった実施例７－１と実施例７－７、比較例７－１において、ＨＰＦ後Ｓｋが１．８２μｍの実施例７－１はがさつきが見られず、ＨＰＦ後Ｓｋが１．３９μｍの実施例７－７では実用上問題ない程度のがさつきがみられたが、ＨＰＦ後Ｓｋが０．６２μｍの比較例７－１ではがさつきが見られた。
表７のうち、ＲＳｍが約１００μｍのほぼ同じ値であった実施例７－１と実施例７－７、比較例７－１において、ＨＰＦ後Ｓｋが１．８２μｍの実施例７－１はがさつきが見られず、ＨＰＦ後Ｓｋが１．３９μｍの実施例７－７では実用上問題ない程度のがさつきがみられたが、ＨＰＦ後Ｓｋが０．６２μｍの比較例７－１ではがさつきが見られた。
【0145】
また、ＲＳｍ約５０μｍでは、ＨＰＦ後Ｓｋ１．０１μｍの実施例７－６ではがさつきが見られず、ＨＰＦ後Ｓｋ０．６２μｍの比較例７－２ではがさつきが見られた。さらに、ＲＳｍ約６０μｍから８０μｍの実施例７－２～５、実施例７－８～１０にも合わせて示すように、粒子部４２３ｅの間隔ＲＳｍが大きいほど、がさつきが見られなくなる小粒子部粗さＨＰＦ後Ｓｋの値が大きくなっている。
【0146】
画像流れとがさつきを両立させるためには、粒子部４２３ｅの間隔ＲＳｍと海部４２３ｏの粗さＨＰＦ後Ｓｋはどちらも大きいほうがよく、粒子部４２３ｅの間隔ＲＳｍ５０μｍ以上、海部４２３ｏの粗さＨＰＦ後Ｓｋ０．９５μｍ以上の範囲で画像流れとがさつきが実用上問題なく両立できる。特に、画像流れとがさつきを良好なレベルで両立させるには、ＲＳｍ６０μｍ以上、ＨＰＦ後Ｓｋ１．４μｍ以上が好ましい。なお、比較例７－３に示すＲＳｍが４０μｍ以下の時は接触部の間隔が狭く、接触面積Ｓが大きくなるので画像流れが発生した。
【0147】
＜作用効果＞
現像ローラ表層の粒子部４２３ｅの間隔ＲＳｍを広くする方向は、接触部圧Ｕを高めて画像流れをより抑制する方向である。ただし、粒子部４２３ｅの間隔ＲＳｍが大きくなると、規制ブレード４４に近接するトナーを介して現像ローラ表層側のトナーに規制力が作用しやすくなるためと考えられる。さらに粒子部４２３ｅの間隔ＲＳｍが広くなるほど規制ブレード４４が粒子部４２３ｅの間に侵入しやすくなり、現像ローラ表面からトナーの層をはぎ取る力が強くなり、トナーの疎密が発生しやすい。
現像ローラ表層の粒子部４２３ｅの間隔ＲＳｍを広くする方向は、接触部圧Ｕを高めて画像流れをより抑制する方向である。ただし、粒子部４２３ｅの間隔ＲＳｍが大きくなると、規制ブレード４４に近接するトナーを介して現像ローラ表層側のトナーに規制力が作用しやすくなるためと考えられる。さらに粒子部４２３ｅの間隔ＲＳｍが広くなるほど規制ブレード４４が粒子部４２３ｅの間に侵入しやすくなり、現像ローラ表面からトナーの層をはぎ取る力が強くなり、トナーの疎密が発生しやすい。
【0148】
現像ローラ表層の海部４２３ｏにトナーを保持できる凹凸があると、規制力が作用しても凹凸でトナーを保持しやすくなりトナーの疎密に起因するがさつきが発生しにくくなる。海部４２３ｏのトナー保持力は、体積平均粒径７μｍのトナーに対しては、海部４２３ｏの粗さＨＰＦ後Ｓｋで０．９５μｍ以上の範囲で保持力が発揮される。ＲＳｍが大きい
場合には、ＨＰＦ後Ｓｋをより大きくし、トナーの保持力を増すことでトナーを保持でき、がさつきの発生を抑制できる。
場合には、ＨＰＦ後Ｓｋをより大きくし、トナーの保持力を増すことでトナーを保持でき、がさつきの発生を抑制できる。
【0149】
画像流れの発生を抑制する機能を有する現像ローラを用いる際に、がさつきが発生することがあった。本実施例の構成によって、簡易な構成で、ユーザーの利便性を低下させずに、画像流れの発生を抑制しつつ、がさつきの発生を抑制することが可能となった。
【符号の説明】
【0150】
４２…現像ローラ、１…感光ドラム、Ｉ…ガラス平板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】