現像剤担持体、現像装置、及び画像形成装置
【目的】 画像形成装置を一定期間を越えて動作させなかった後に記録媒体に画像データを現像させても、現像ローラ表面における充填部と露出部の間の抵抗値及び表面電位の差異が小さい状態で画像データを記録媒体に現像させることにより、記録媒体に現像した印刷画像に発生する放置横帯現象及びカブリ現象を抑制できる現像剤担持体、現像装置、及び画像形成装置の提供を目的とする。
【解決手段】 本発明の現像剤担持体は、静電潜像が形成される像担持体に当接し前記像担持体に現像剤層を形成する現像剤担持体において、前記現像剤担持体の表面１ｍｍの位置からコロナ放電により６０００Ｖの電圧を印加して前記現像剤担持体の表面を帯電させたとき、帯電後０．１５秒後の前記現像剤担持体の表面電位をＶ０[Ｖ]とし、表面電位がＶ０からＶ０/ｅになる緩和時間をτ[ｓｅｃ]とすると、２．０≦Ｖ０≦１０、及び０＜τ≦０．２０を満たすことを特徴とする。
【解決手段】 本発明の現像剤担持体は、静電潜像が形成される像担持体に当接し前記像担持体に現像剤層を形成する現像剤担持体において、前記現像剤担持体の表面１ｍｍの位置からコロナ放電により６０００Ｖの電圧を印加して前記現像剤担持体の表面を帯電させたとき、帯電後０．１５秒後の前記現像剤担持体の表面電位をＶ０[Ｖ]とし、表面電位がＶ０からＶ０/ｅになる緩和時間をτ[ｓｅｃ]とすると、２．０≦Ｖ０≦１０、及び０＜τ≦０．２０を満たすことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体に当接し現像剤層を形成する現像剤担持体、上記現像剤担持体を有し記録媒体にトナー画像を現像する現像装置、上記現像装置を有し入力された画像データを一定の制御に基づいて記録媒体に現像して出力する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置、及び電子写真カラー記録装置等の画像形成装置においては、帯電ローラにより一様に帯電させた感光体ドラムの表面に、露光源によって画像情報に基づく静電潜像を形成した後に、現像剤担持体により現像剤であるトナーを付着させてトナー像を形成している。当該トナー像が記録媒体に転写された後に定着器を用いて記録媒体に定着させることで、記録媒体にトナー画像が形成される。
【０００３】
ここで、画像形成装置に設けられる現像剤担持体について、現像剤担持体に起因して記録媒体に現像した印刷画像に発生する放置横帯現象及びカブリ現象の低減、且つ、現像剤担持体の長期保存性を向上させるために、現像剤担持体表面に形成されたウレタン弾性層をイソシアネート溶液で表面処理するものがある(例えば、特許文献１参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５-１４８４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述の構成では、現像剤担持体の表面の静電容量が大きいため、画像形成装置を稼動させて記録媒体に画像データを連続して現像する場合には、現像剤担持体の表面に電荷が蓄積し易い。
【０００６】
このため、現像剤担持体の表面が外気に触れる露出部においては、主に外気から吸湿することにより現像剤担持体の表面に蓄積された電荷が放出され易い。一方、バルク状態のトナーに接触している充填部では、トナーから吸湿するものの、現像剤担持体の表面に蓄積された電荷は放出され難い。従って、画像形成装置を一定期間を越えて動作させなかった後に記録媒体に画像データを現像させると、現像剤担持体の表面において、充填部と露出部の間の帯電量が大きく異なることから、記録媒体に現像した印刷画像に放置横帯現象やカブリ現象が発生する問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は前述の技術的な課題に鑑み、現像剤担持体の誘電特性を抑制することにより、記録媒体に現像した印刷画像に放置横帯現象やカブリ現象が発生することを防止できる現像剤担持体、現像装置、及び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】
【０００８】
前述の課題を解決すべく、本発明に係る現像剤担持体は、静電潜像が形成される像担持体に当接し前記像担持体に現像剤層を形成する現像剤担持体において、前記現像剤担持体の表面１ｍｍの位置からコロナ放電により６０００Ｖの電圧を印加して前記現像剤担持体の表面を帯電させたとき、帯電後０．１５秒後の前記現像剤担持体の表面電位をＶ０[Ｖ]とし、表面電位がＶ０からＶ０/ｅになる緩和時間をτ[ｓｅｃ]とすると、２．０≦Ｖ０≦１０、及び０＜τ≦０．２０を満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る帯電量を抑制した現像剤担持体によれば、当該現像剤担持体を設けた現像装置及び画像形成装置において、画像形成装置を一定期間を越えて動作させなかった後に記録媒体に画像データを現像させても、現像剤担持体の表面における充填部と露出部の間の抵抗値及び表面電位の差異が小さい状態で、画像データを記録媒体に現像できる。従って、記録媒体に現像した印刷画像に発生する放置横帯現象及びカブリ現象を抑制できる。また、現像剤担持体の表面をウレタン処理することにより、イソシアネート処理を施した現像剤担持体と比較して、印刷枚数の増加による現像剤担持体の経時的な抵抗値変化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態の画像形成装置を示す構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の現像装置を示す構成図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の現像装置に係る現像ローラ近傍を示す構成図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の現像ローラに係る抵抗値の測定を示す模式図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の現像ローラに係る抵抗値の測定を示す模式図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の現像ローラの表面電位に係る誘電緩和特性の測定を示す模式図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の現像ローラに係る表面電位の経時測定を示す模式図である。
【図８】本発明の第１の実施形態の現像ローラの誘電特性が高い場合における現像ローラの表面抵抗値及び表面電位の推移を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施形態の現像ローラの誘電特性が低い場合における現像ローラの表面抵抗値及び表面電位の推移を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態の画像形成装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の現像剤担持体、現像装置、及び画像形成装置に係る好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明の現像剤担持体、現像装置、及び画像形成装置は、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】
［第１の実施形態］
第１の実施形態における現像剤担持体は、現像剤担持体の表面１ｍｍの位置からコロナ放電により６０００Ｖの電圧を印加して前記現像剤担持体の表面を帯電させたとき、帯電後０．１５秒後の前記現像剤担持体の表面電位をＶ０[Ｖ]とし、表面電位がＶ０からＶ０/ｅになる緩和時間をτ[ｓｅｃ]とすると、２．０≦Ｖ０≦１０、及び０＜τ≦０．２０を満たすことで、画像形成装置を一定期間を越えて動作させなかった後に記録媒体に画像データを現像させても、現像剤担持体の表面における充填部と露出部の間の抵抗値及び表面電位の差異が小さい状態で、画像データを記録媒体に現像することを特徴とする。
【００１３】
まず、本実施形態の画像形成装置１について説明する。図１に画像形成装置１の構成図を示す。画像形成装置１は、シアン色、マゼンタ色、イエロー色、及びブラック色の各色に対応する画像情報に基づいて記録媒体４に印刷する現像装置２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ、及び２Ｋと、給紙カセット５を始点として画像情報を印刷した記録媒体４が排出されるスタッカ１７を終点とする略Ｓ字状の用紙搬送経路３を備えている。
【００１４】
画像形成装置１内の現像装置２は、シアン色、マゼンタ色、イエロー色、及びブラック色の各色に対応する画像情報を現像する現像装置２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ、及び２Ｋから成るが、互いに略同一の構成であるため、以下の説明においては現像装置２と称す。現像装置２の詳細は後述する。
【００１５】
画像形成装置１内の用紙搬送経路３は、記録媒体４を収納した給紙カセット５を始点としホッピングローラ６、レジストローラ７、レジストローラ８、アイドルローラ１１、転写ローラ９、転写ベルト１０、ドライブローラ１２、定着器１３、排出ローラ１６を経て、スタッカ１７を終点とする経路から構成される。以下、用紙搬送経路３に含まれる各構成部材等について、図１を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
記録媒体４は、モノクロ又はカラーの画像情報を現像させるための所定寸法の記録用紙であり、一般的には、再生紙、光沢紙、及び上質紙のような紙、若しくはＯＨＰフィルムからなる。また、給紙カセット５は、複数枚の記録媒体４を収納しておき、印刷動作が開始されると記録媒体４を画像記録装置１内に供給するためのものである。なお、給紙カセット５は、画像記録装置１から脱着可能なように構成されている。また、ホッピングローラ６は、給紙カセット５に収納した記録媒体４に対して圧接した状態で回転することにより給紙カセット５から１枚ずつ取り出した記録媒体４を、レジストローラ７及びレジストローラ８に供給するためのものである。また、レジストローラ７及びレジストローラ８は、ホッピングローラ６から供給された記録媒体４を斜行させずスクリュー取り等を行い転写ベルト１０に搬送する。
【００１７】
転写ローラ９は、後述する感光体ドラム２１表面に形成されたトナー像を記録媒体４に転写する転写部材であり、感光体ドラム２１の下方に位置し、転写ローラ９と感光体ドラム２１で記録媒体４と挟むように当接した状態で回転可能に設けられている。この様な転写ローラ９は、発泡性の弾性体から構成されている。また、転写ベルト１０は、記録媒体４を現像装置２内に搬送して画像情報を現像するための搬送手段であり、転写ベルト１０の周面上に現像剤であるトナー２４による画像を保持するとともに、記録媒体４を吸着できるようにした無端状のベルトである。また、アイドルローラ１１は転写ベルト１０の駆動を安定化させ、ドライブローラ１２は転写ベルト１０を駆動する。なお、アイドルローラ１１及びドライブローラ１２は、無端状に形成された転写ベルト１０の両端に設けられ、転写ベルト１０に一定の張力を与えている。この様なアイドルローラ１１及びドライブローラ１２は、高摩擦の抵抗部材で形成されている。なお、アイドルローラ１１及びドライブローラ１２を図示せぬ駆動系によって回転させると、転写ベルト１０が連動して駆動する。
【００１８】
定着器１３は、定着ローラ１４と加圧ローラ１５から構成される。定着ローラ１４と加圧ローラ１５は転写ベルト１０によって搬送された記録媒体４を挟むように配置され、現像装置２で記録媒体４に現像されたトナー画像を記録媒体４に定着させる。具体的には、定着ローラ１４内部に配設された図示しないハロゲンランプ等の熱源から供給された熱を用いて記録媒体４上に付着したトナー画像を溶解した上で、加圧ローラ１５の加圧力によりトナー画像を記録媒体４に定着させる。また、排出ローラ１６は、定着器１３によりトナー画像を定着させた記録媒体４をスタッカ１７に排出するためのものである。また、スタッカ１７は、画像情報を現像され排出された記録媒体４を積載する積載スペースである。
【００１９】
次に、シアン色、マゼンタ色、イエロー色、及びブラック色の各色に対応する画像情報に基づいて記録媒体４にトナー画像を印刷する現像装置２について説明する。図２に現像装置２の構成図を示す。以下、現像装置２を構成する各構成部材について詳細に説明する。
【００２０】
現像装置２は、画像情報に基づく静電潜像を担持する感光体ドラム２１と、感光体ドラム２１の表面に電荷を蓄えさせる帯電部材２２と、画像情報に対応した光を感光体ドラム２１の表面に照射する露光源２３と、現像剤であるトナー２４と、トナー２４を収容するトナーカートリッジ２５と、トナーカートリッジ２５内のトナー２４を攪拌する攪拌部材２６と、トナー２４を供給するためのトナー供給ローラ２７と、感光体ドラム２１表面の静電潜像をトナー２４によって現像する現像ローラ２８と、トナー２４の厚みが均一となるように規制する現像ブレード２９と、感光体ドラム２１に残留したトナー２４を掻き落とすクリーニングブレード３０と、クリーニングブレード３０により掻き落としたトナー２４を搬送するクリーニングスパイラル３１と、クリーニングスパイラル３１により搬送されたトナー２４を収納する廃棄トナー収容部３２とを有する。また、現像装置２は画像形成装置１に対して着脱可能に配設されている。以下、現像装置２に含まれる各構成部材について、図２を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
感光体ドラム２１は、現像剤像が形成される像担持体であり、画像情報に基づく静電潜像を担持するために表面に電荷を蓄えることが可能なように構成されている。なお、感光体ドラム２１は、円筒形状部からなり、回転可能なように設けられている。この様な感光ドラム２１は、例えば外径３０ｍｍ及び厚さ０.７５ｍｍのアルミ管上に電荷発生層及び電荷輸送層を形成している。電荷輸送層は例えばバインダー樹脂としてポリカーボネートを使用し、膜厚は例えば５μｍから３０μｍである。なお、上記の条件の場合、感光体ドラム２１の周速度は０．１７８ｍ/ｓｅｃである。また、帯電部材２２は、図示せぬ電源を用いて感光体ドラム２１の表面に所定の正電圧又は負電圧を印加することにより、感光体ドラム２１の表面に対して一様に電荷を蓄えさせるためのものである。帯電ローラ２２は、帯電部材であり、一定の圧力で感光体ドラム２１の表面に接触しながら回転可能なように設けられている。この様な帯電ローラ２２は、導電性の金属シャフトにシリコーン等の半導電性ゴムを被覆することで構成されている。なお、上記の条件の場合、帯電ローラ２２の周速度は０．１７８ｍ/ｓｅｃである。
【００２２】
また、露光源２３は、画像情報に対応した光を感光体ドラム２１の表面に照射して感光ドラム２１の表面に静電潜像を形成することが可能なように構成されており、感光体ドラム２１の上方に設けられている。この様な露光源２３は、複数のＬＥＤ素子、レンズアレイ、及びＬＥＤ駆動素子を組み合わせたものから構成されている。また、トナー２４は、現像剤であり、感光体ドラム２１の表面に形成された静電潜像に付着させることで画像情報を可視化することができる。なお、トナー２４は、例えば粉砕法で製造された体積平均粒径５.７μｍ、フローオフ帯電量−４３μＣ／ｇ、及び円形度０.９５０の一成分非磁性の仕様である。また、トナーカートリッジ２５は、トナー２４を収容する収容器であり、トナー供給ローラ２７の上方に配置されている。トナーカートリッジ２５は、側面部が略長方形で記録媒体４の搬送方向と垂直方向に長い矩形状部の下部に側面部が略円形で記録媒体４の搬送方向と垂直方向に長い円筒形状部を接合するように形成されている。なお、接合部は開口しているため、矩形状部と円筒形状部は一室から形成されており、トナー２４を収容する。トナーカートリッジ２５は、トナー２４が消耗した時に交換できるように、画像形成装置１に対して着脱自在に構成されている。また、攪拌部材２６は、トナーカートリッジ２５内に回転可能に設けられ、トナー２４を攪拌させる。なお、攪拌部材２６は、硬質材料から成り、例えば側面部が略円形の棒状部から形成され、もしくは側面部が略長方形の板状部から形成される。
【００２３】
トナー供給ローラ２７は、回転しながら現像ローラ２８に当接することで、現像ローラ２８にトナー２４を供給できるように設けられている。この様なトナー供給ローラ２７は、例えば導電性を有する金属シャフトに発泡剤が添加されたゴムを被覆することで構成されている。この様なトナー供給ローラ２７は、例えば外径６ｍｍのＳＵＳ材から成る金属シャフトに、アスカーＦ硬度が５０度から６０度のシリコーンゴムスポンジを４．７５ｍｍの厚さで被覆することにより構成されている。従って、トナー供給ローラ２７の外径は１５．５ｍｍである。なお、上記の条件の場合、トナー供給ローラ２７の周速度は０．１３８ｍ/ｓｅｃである。また、トナー供給ローラ２７を構成するシリコーンゴムスポンジは、例えば未加硫のシリコーンゴムコンバウンドを押し出し等の方法で成形し、過熱により加硫発泡させることで形成される。また、トナー供給ローラ２７表面の発泡により生じた微細な孔であるセル径は、例えば２００μｍから５００μｍである。また、現像ローラ２８に当接したトナー供給ローラ２７の圧縮量を示すニップ量は例えば１ｍｍである。
【００２４】
現像ローラ２８は、現像剤担持体であり、一定の圧力で感光体ドラム２１の表面に接触しながら回転可能なように構成されている。なお、現像ローラ２８は本発明に係る重要な部材であるため、以下、より詳細に説明する。現像ローラ２８は、回転しながらトナー２４を感光体ドラム２１に搬送し、感光体ドラム２１の表面に形成された静電潜像をトナー２４によって現像する。この様な現像ローラ２８は、例えば導電性を有する外径１０ｍｍのＳＵＳ材から成る金属シャフトに、例えばアスカーＣ硬度が７６度のポリエーテル系ウレタン弾性層を被覆することにより構成されている。
【００２５】
具体的には、弾性層は、ポリエーテル系ポリオール及び脂肪族系イソシアネートをベースポリマーとして形成した。また、弾性層の抵抗値調整のために、導電材として例えばアセチレンブラック及びケッチェンブラック等のカーボンブラックを添加する。当該添加量は、ウレタン成分１００重量部に対して５重量部以下とする。なお、弾性層の抵抗値は、金属シャフト及び弾性層における抵抗値で規定すると１×１０６Ωであり、１×１０５Ωから１１×１０７Ωの範囲が好ましい。また、現像ローラ２８は、例えば外径１０ｍｍのＳＵＳ材から成る金属シャフトに、ウレタン弾性層を２.９５ｍｍの厚さで被覆していることから、現像ローラ２８の外径は１５．９ｍｍである。なお、現像ローラ２８の所定の外径寸法にするために、弾性層表面を粗研磨磨及びフィニッシャー研磨等を行う。上記の研磨後における現像ローラ２８の表面粗さは、ＪＩＳＢ０６０１−１９９４に基づく検査方法において、現像ローラ２８表面の円周方向の１０点平均粗さ精度Ｒzが２μｍから６μｍの精度を満たす。なお、上記の条件の場合、現像ローラ２８の周速度は０．２１２ｍ/ｓｅｃである。
【００２６】
また、トナー２４を現像ローラ２８表面に適切に担持させるために、現像ローラ２８の弾性層にイソシアネート処理を施すことにより現像ローラ２８に表面層を形成する。なお、イソシアネート処理は、弾性層の表面を後述するイソシアネート処理液に３０秒間浸漬させた後、１００℃のオーブンで１０時間加熱を行い乾燥させる処理方法である。イソシアネート処理液は、イソシアネート化合物を酢酸エチル等の有機溶剤に酢酸エチル１００重量部に対してイソシアネート化合物２０重量部の比率で溶解させた後に、アセチレンブラック及びケッチェンブラック等のカーボンブラックを添加したものである。イソシアネート化合物には、例えば４．４'−ジフェニルメタンジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート、及び２，６−トリレンジイソシアネートを用いる。なお、ウレタン弾性層が乾燥した後、イソシアネート処理層の表面抵抗を高くするとトナー２４の帯電特性が向上する。このため、現像ローラ２８の表面を有機溶剤のイソプロピルアルコールに漬けた布等で払拭することにより、弾性体の表面にイソプロピルアルコールを含浸させる。上述の処理を行うと、弾性層表面のカーボン連鎖が伸縮するため、現像ローラ２８表面の帯電特性を均一に向上させることができる。
【００２７】
現像ブレード２９は、その先端部が現像ローラ２８の表面に僅かに当接するように設けられ、トナー供給ローラ２７から現像ローラ２８の表面に供給された内、一定量を越えたトナー２４を掻き取ることで、現像ローラ２８の表面に形成されるトナー２４の厚みを常に均一となるように規制する。この様な現像ブレード２９は、ステンレス等の板状弾性部材で形成されている。クリーニングブレード３０は、感光体ドラム２１上に形成されたトナー画像を記録媒体４に転写した後に、感光体ドラム２１に残留したトナー２４を払い落とすように構成されている。この様なクリーニングブレード３０は、板状に形成されており、帯電ローラ２２よりも感光体ドラム２１の回転方向における上流側に配設され、感光体ドラム２１表面に対して一定圧力を付加した状態で当接されている。また、クリーニングブレード３０によって感光体ドラム２１から掻き落としたトナー２４は、クリーニングスパイラル３１により、廃棄トナー収容部３２の奧に搬送される。この様なクリーニングスパイラル３１によって、トナー２４が廃棄トナー収容部３２の入口近傍に固着して詰まることを防ぐ。また、廃棄トナー収容部３２は、クリーニングスパイラル３１により搬送されたトナー２４を収納する。廃棄トナー収容部３２は、側面部が略長方形で記録媒体４の搬送方向と垂直方向に長い矩形状部から形成されている。なお、廃棄トナー収容部３２は、トナーカートリッジ２５のうち側面部が略長方形で記録媒体４の搬送方向と垂直方向に長い矩形状部と並列する様に設けられている。
【００２８】
次に、現像ローラ２８に起因して記録媒体４に現像した印刷画像に生じる放置横帯現象について具体的に説明する。図３に現像装置２に係る現像ローラ２８近傍の構成図を示す。
【００２９】
現像ローラ２８は、一定の圧力で感光体ドラム２１表面に当接しながら回転することで、現像ローラ２８表面に担持したトナー２４を感光体ドラム２１表面に転写する。ここで、現像ブレード２９、現像ローラ２８、トナー漏れ防止シール３３、及びトナーカートリッジ２５の筐体内壁部２５Ａに包囲された領域において、トナー２４は薄層化されていないバルクの状態で収容される。上記の領域と現像ローラ２８表面が接触する箇所を、現像ローラ２８表面に係る充填部２８Ｃと規定する。また、現像ブレード２９、感光体ドラム２１、及びトナー漏れ防止シール３３に包囲された領域において、トナー２４は薄膜化された状態で現像ローラ２８表面に担持される。上記の領域と現像ローラ２８表面が接触する箇所を、現像ローラ２８表面に係る露出部２８Ｄと規定する。ここで、画像形成装置１を一定時間を越えて稼動させない場合、トナー２４が薄層化されていないバルクの状態で接触している充填部２８Ｃと、トナー２４が薄膜化された状態で接触している充填部２８Ｃでは、現像ローラ２８表面の帯電量が異なる。従って、現像ローラ２８表面において、充填部２８Ｃと露出部２８Ｄでは帯電量に差異が生じる。
【００３０】
具体的には、現像ローラ２８表面が外気に触れる露出部２８Ｄにおいては、主に外気から吸湿することにより現像ローラ２８表面に蓄積された電荷が放出され易い。一方、バルク状態のトナー２４に接触している充填部２８Ｃでは、トナー２４から吸湿するものの、現像ローラ２８表面に蓄積された電荷は放出され難い。従って、画像形成装置１を一定期間を越えて動作させなかった後に記録媒体４に画像データを現像させると、現像ローラ２８表面において、充填部２８Ｃと露出部２８Ｄの間の帯電量が大きく異なることから、記録媒体４に現像した印刷画像に帯状の濃度ムラが発生する。このような濃度ムラを放置横帯という。
【００３１】
なお、現像ローラ２８表面から電荷が放出されると、現像ローラ２８表面の抵抗値及び表面電位が下がる。このため、現像ローラ２８表面の抵抗値及び表面電位を測定することで、現像ローラ２８に係る帯電特性についての情報を得ることができる。なお、本発明に係る現像ローラ２８表面の抵抗値及び表面電位は、以下の様に測定した。
【００３２】
まず、現像ローラ２８の抵抗値の測定について説明する。図４及び図５に現像ローラ２８の抵抗値の測定に係る模式図を示す。
【００３３】
現像ローラ２８の抵抗値は、現像ローラ２８の表層部２８Ａの抵抗値と軸芯部２８Ｂの抵抗値の差分を測定することにより算出する。現像ローラ２８の抵抗値は抵抗測定器３５で測定した。なお、抵抗測定器３５には、ヒューレット・パッカード株式会社製の型式ハイレジスタンスメータ４３３９Ｂを用いた。具体的には、抵抗値の測定は、現像ローラ２８の軸芯部２８Ｂに抵抗測定器３５のテストリード３５Ａを接続し、現像ローラ２８の表層部２８Ａに抵抗測定器３５のテストリード３５Ｂに接続した測定部３５Ｃを２０ｇｆの圧力で当接した状態で、現像ローラ２８を回転させることにより行った。また、測定部３５Ｃは、直径６．０ｍｍ及び幅２．０ｍｍの円柱形状から形成されたＳＵＳ材からなるボールベアリングであり、現像ローラ２８の表層部２８Ａに対して測定部３５Ｃの幅２．０ｍｍの部分を当接させた。なお、測定部３５Ｃは、現像ローラ２８の表層部２８Ａに係る測定箇所Ｐ１から測定箇所Ｐ６に、計６個配設した。上述した測定条件において、現像ローラ２８を回転させた上で、測定箇所Ｐ１乃至測定箇所Ｐ６のそれぞれの測定箇所において、現像ローラ２８が一回転する間に各１００ポイントの抵抗値を測定した。ここで、現像ローラ２８の抵抗値は、計６００ポイントの抵抗値の平均値と規定した。また、現像ローラ用電源５２から現像ローラ２８に印加した駆動電圧は１００Ｖである。
【００３４】
次に、現像ローラ２８の表面電位に係る誘電緩和特性の測定について説明する。図６に現像ローラ２８の表面電位に係る誘電緩和特性の測定に係る模式図を示す。
【００３５】
現像ローラ２８の誘電緩和特性は、現像ローラ２８の表層部２８Ａの電圧値と軸芯部２８Ｂの電圧値の差分を経時測定することにより測定する。現像ローラ２８の誘電緩和特性は誘電緩和特性測定器３６で測定した。なお、誘電緩和特性測定器３６には、
Ｑｕａｌｉｔｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ社製の型式ＤＲＡ−２０００Ｌを用いた。具体的には、誘電緩和特性の測定は、現像ローラ２８の軸芯部２８Ｂに誘電緩和特性測定器３６のテストリード３６Ａを接続し、現像ローラ２８の表層部２８Ａに誘電緩和特性測定器３６のテストリード３６Ｂに接続した測定部３６Ｃを近接した上で行った。なお、測定部３６Ｃは、コロナ放電器３６Ｄと表面電位計３６Ｅから構成され、コロナ放電器３６Ｄの先端が現像ローラ２８の表層部２８Ａに近接している。上述した測定条件において、まず、測定部３６Ｃを現像ローラ２８上の任意の位置に対し、コロナ放電器３６Ｄの先端と現像ローラ２８の表層部２８Ａ間の距離が１ｍｍとなるように測定部３６Ｃを駆動する。次に、コロナ放電器３６Ｄの先端から現像ローラ２８の表層部２８Ａに対して６０００Ｖの電圧を印加することにより帯電させて、当該放電箇所に表面電位計３６Ｅのプローブを０．１５秒で走査した後、電圧値を経時測定する。
【００３６】
なお、現像ローラ２８の表面電位に係る誘電緩和特性について具体的に説明する。図７に現像ローラ２８の表面電位の経時測定に係る模式図を示す。
【００３７】
コロナ放電器３６Ｄの先端から現像ローラ２８の表層部２８Ａに対して６０００Ｖの電圧を印加することにより帯電させて、当該放電箇所に表面電位計３６Ｅのプローブを０．１５秒で走査した直後における、現像ローラ２８の表面電位を、Ｖ０(Ｖ)とする。同様に、現像ローラ２８の表面電位がＶ０/ｅ(Ｖ)に低下するのに要する時間を緩和時間τ(ｓｅｃ)とする。ｅは自然対数の底で２.７１８２８である。なお、図７において、緩和時間τはＳ２からＳ１を引いた時間である。同様に、現像ローラ２８の表面電位の減衰飽和電圧値をＶ１とし、減衰飽和電圧値Ｖ１に到達するまでに要する時間を減衰飽和時間t(ｓｅｃ)とする。なお、図７において、減衰飽和時間ｔ(ｓｅｃ)はＳ３からＳ１を引いた時間である。
【００３８】
次に、現像ローラ２８の誘電特性が現像ローラ２８の表面抵抗値及び表面電位に与える影響について説明する。図８に現像ローラの誘電特性が高い場合における現像ローラの表面抵抗値及び表面電位の推移を示し、図９に現像ローラの誘電特性が低い場合における現像ローラの表面抵抗値及び表面電位の推移を示す。
【００３９】
なお、感光体ドラム２１と当接する現像ローラ２８表面近傍に係る誘電率が低いことを誘電特性が低いとして説明し、感光体ドラム２１と当接する現像ローラ２８表面近傍に係る誘電率が高いことを誘電特性が高いとして説明する。
【００４０】
現像ローラ２８の誘電特性が低い方が、現像ローラ２８の充填部２８Ｃと露出部２８Ｄ間で、抵抗値及び表面電位に大きな差異が発生しない。このため、現像ローラ２８の誘電特性が低い場合には、画像形成装置１を一定期間を越えて動作させなかった後に、記録媒体４に画像データを現像した場合でも放置横帯が発生し難い。従って、記録媒体４に現像した印刷画像は良好な画像品質となる。以下、現像ローラ２８の誘電特性が現像ローラ２８の表面抵抗値及び表面電位に与える影響について、現像ローラ２８の誘電特性が高い場合と、現像ローラ２８の誘電特性が低い場合に場合分けして、具体的に説明する。
【００４１】
まず、現像ローラ２８の誘電特性が高い場合における、現像ローラ２８の誘電特性が現像ローラ２８の表面抵抗値及び表面電位に与える影響について、図８を参照しながら説明する。画像形成装置１を連続的に稼動させて記録媒体４に画像データを現像すると、現像ローラ２８が加熱することから、現像ローラ２８表面の抵抗値及び表面電位が上昇する。印刷終了後、現像ローラ２８表面の抵抗値及び表面電位は徐々に降下する。しかし、図３を用いて上述した様に、現像ローラ２８の露出部２８Ｄと現像ローラ２８の充填部２８Ｃでは帯電特性が異なる。このため、現像ローラ２８の露出部２８Ｄと充填部２８Ｃでは抵抗値及び表面電位の降下する速度が異なり、露出部２８Ｄと比較して充填部２８Ｃでは抵抗値及び表面電位の降下速度が遅い。具体的には、現像ローラ２８表面が外気に触れる露出部２８Ｄでは主に外気から吸湿することで、現像ローラ２８表面に蓄積した電荷は放出され易い。一方、バルク状態のトナー２４に接触している充填部２８Ｃでは、トナー２４から吸湿するものの現像ローラ２８表面に蓄積した電荷は放出され難い。このため、画像形成装置１を一定期間を越えて動作させなかった後に記録媒体４に画像データを現像させると、現像ローラ２８表面において、充填部２８Ｃと露出部２８Ｄの間の抵抗値及び表面電位の差異が大きい状態で、画像データを記録媒体４に現像することになる。従って、記録媒体４に現像した印刷画像に放置横帯が発生することで画像品質が低下する。
【００４２】
次に、現像ローラ２８の誘電特性が低い場合における、現像ローラ２８の誘電特性が現像ローラ２８の表面抵抗値及び表面電位に与える影響について、図９を参照しながら説明する。画像形成装置１を連続的に稼動させて記録媒体４に画像データを現像すると、現像ローラ２８が加熱することから、現像ローラ２８表面の抵抗値及び表面電位が上昇する。しかし、現像ローラ２８の誘電特性が低いため、現像ローラ２８表面の抵抗値及び表面電位の上昇は抑制される。印刷終了後、現像ローラ２８表面の抵抗値及び表面電位は徐々に降下する。露出部２８Ｄと比較して充填部２８Ｃでは抵抗値及び表面電位の降下速度が遅いが、印刷時に現像ローラ２８表面の抵抗値及び表面電位の上昇は抑制されていたことから、露出部２８Ｄと充填部２８Ｃ間の抵抗値及び表面電位の差異は小さい。このため、画像形成装置１を一定期間を越えて動作させなかった後に記録媒体４に画像データを現像させても、現像ローラ２８表面において、充填部２８Ｃと露出部２８Ｄの間の抵抗値及び表面電位の差異が小さい状態で、画像データを記録媒体４に現像できる。従って、記録媒体４に現像した印刷画像に放置横帯が発生することはなく画像品質を維持できる。
【００４３】
上述した様に、現像ローラ２８表面の抵抗値及び表面電位は、現像ローラ２８の誘電特性に強く依存する。このため、現像ローラ２８表面の抵抗値及び表面電位の変動を抑制するためには、現像ローラ２８の誘電特性を低くすることが必要である。
【００４４】
なお、現像ローラ２８表面における充填部２８Ｃと露出部２８Ｄの間の抵抗値及び表面電位の差異が大きい場合には、記録媒体４に現像した印刷画像に放置横帯が発生するが、当該放置横帯に加えて、印刷画像の画像品質を劣化させるカブリ現象も発生する。そこで、カブリ現象に係る検証も実施した。
【００４５】
カブリ現象は、現像ローラ２８の抵抗値が一定値以上になるとトナー２４の帯電許容値を超えることから感光体ドラム２１表面にトナー２４が付着することをいう。ここで、カブリ現象に係る検証は、記録媒体４に対して面積密度が０％となるようなテストパターンを印刷し、感光ドラム２１表面の現像部から転写部に係る箇所にメンディングテープを付着して剥がし取った後、未使用のメンディングテープと剥がし取ったメンディングテープを株式会社沖データ製のエクセレントホワイト紙に貼り付けて色差△Ｅを測定することにより行った。なお、感光体ドラム２１表面にカブリ現象が発生した場合には、剥がし取ったメンディングテープにカブリ現象に起因するトナー２４が付着する。
【００４６】
本発明に係る現像ローラ２８は、現像ローラ２８の誘電特性を低くすることにより、放置横帯現象及びカブリ現象を抑制する効果を有する。以下、放置横帯現象及びカブリ現象の抑制に係る検証結果について、表１を参照しながら具体的に説明する。
【００４７】
まず、現像ローラ２８に係る検証条件について説明する。検証は、画像形成装置１を用いてＡ４版の記録媒体４に対して面積密度が０. ３％となるようなテストパターンを計１０００枚連続印刷した後、一旦、画像形成装置１の電源を切り１日間放置した。１日間経過後、画像形成装置１の電源を入れて再起動させた上で、記録媒体４にテストパターンを印刷した。なお、画像形成装置１の再起動後に印刷したテストパターンは、６００ｄｐｉの印刷濃度において２×２のドットを２ドット間隔で印刷するパターンを用いた。上記の検証方法により画像形成装置１の再起動後に記録媒体４に印刷したテストパターンを用いて、放置横帯現象の発生の有無を判定した。また、感光ドラム２１表面におけるカブリ現象の有無は、前述した方法によりメンディングテープに付着したトナー２４の色差△Ｅを測定することで判定した。
【００４８】
次に、現像ローラ２８に係る放置横帯現象及びカブリ現象の検証結果について、具体的に説明する。表１に検証結果を示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
まず、表１に記載した略語について説明する。Ｉ処理はイソシアネート処理を略したものであり、ＣＢ重量部はカーボンブラック重量部を略したものである。次に、表１に記載した記号○及び記号×の基準について説明する。放置横帯現象については、２Ｂｙ２パターンの印刷モードにより現像ローラ２８に起因した帯状の濃度ムラが記録媒体４に発生しなかった場合には○と規定し、帯状の濃度ムラが記録媒体４に発生した場合には×と規定した。同様に、トナー２４のカブリ現象については、△Ｅ＜１．５を満たす条件により記録媒体４に現像した印刷画像にカブリ現象が認識できなかった場合には○と規定し、△Ｅ≧１．５の条件で記録媒体４に現像した印刷画像にカブリ現象が認識できた場合には×と規定した。
【００５１】
表１に示した検証結果によれば、放置横帯現象については、緩和時間τが０．２０ｓｅｃより長い比較例３から比較例５において判定が×となった。なお、現像ローラ２８の誘電特性が高い程、緩和時間τの値が長くなり、放置横帯現象が顕著に発生する。同様に、カブリ現象については、表面電位Ｖ０が２．０Ｖより小さい比較例１及び比較例２において判定が×となった。なお、表面電位Ｖ０が３０．０Ｖ以上の比較例４及び比較例５においてはカブリ現象の判定は○であったが、トナー２４の帯電量が一定値を越えているため、テストパターンに汚れが発生した。従って、表面電位Ｖ０は、トナー２４の帯電特性と相関が有り、Ｖ０の値が一定値に満たないとカブリ現象が発生し、一定値を超えると汚れが発生する。また、現像装置２を、５０℃、５５％の環境下で一カ月保存した後において、全ての比較例及び全ての実施例で、現像ローラ２８表面へのトナー２４の固着及び感光ドラム２１表面の汚染等は確認されなかった。なお、各比較例及び各実施例における現像ローラ２８は、カーボンブラックの添加量を同一にして製作したが、現像ローラ２８の製造誤差に起因して現像ローラ２８の抵抗値にばらつきが発生している。しかし、当該抵抗値のばらつきの範囲は検証に影響を与えるものではない。
【００５２】
また、本実施形態においては、トナー２４に、体積平均粒径が５．７μｍ、及びフローオフ帯電量が−４３μＣ/ｇの一成分非磁性粉砕の仕様を用いたが、体積平均粒径が５．３から６．１μｍ、及びフローオフ帯電量が−４０μＣ/ｇから−６０μＣ/ｇの範囲における一成分非磁性粉砕の仕様品においても、カブリ現象及び放置横帯現象に関して同様の抑制効果を得た。なお、単位重量当たりのトナー２４の表面積は、体積平均粒径に律速するため、体積平均粒径を大きくするとＱ／ Ｍが大きくなる。このため、トナー２４の粒径が小さいほどトナー２４の帯電量が高くなることから、放置横帯が発生し易くなる。また、体積平均粒径が８μｍ、及びフローオフ帯電量が−２０μＣ/ｇの一成分非磁性粉砕の仕様のトナー２４では、放置横帯現象が発生しなかった。
【００５３】
なお、図１を参照しながら前述した画像形成装置１の制御について説明する。図１０に画像形成装置１の構成を示すブロック図を示す。
【００５４】
画像形成装置１は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、タイマ等から構成される印刷制御部４１を設けており、この印刷制御部４１から指令を出すことで画像情報を記録媒体４に現像する一連のプロセスを制御する。
【００５５】
印刷制御部４１は、図示せぬ上位装置からのデータ及び制御コマンドの受信を制御するインターフェイス制御部４２と、インターフェイス制御部４２に入力された印刷データを記憶する受信メモリ４３と、印刷データを編集処理したイメージデータを記憶する画像データ編集メモリ４４と、操作者が画像形成装置１を操作するための操作部４５と、画像形成装置１の動作状態を監視するセンサ群４６と、帯電ローラ２２に電力を供給する帯電ローラ用電源５１と、現像ローラ２８に電力を供給する現像ローラ用電源５２と、トナー供給ローラ２７に電力を供給するトナー供給ローラ用電源５３と、転写ローラ９に電力を供給する転写ローラ用電源５４と、ＬＥＤヘッド２３を制御するＬＥＤヘッド駆動制御部５５と、定着器１３を制御する定着器制御部５６と、用紙搬送モータ５８を制御する用紙搬送モータ制御部５７と、感光体ドラム駆動モータ６０を制御する感光体ドラム駆動モータ制御部５９と、感光体ドラム２１の回転数を計測するドラムカウンタ４７と、印刷ドット数を計測するドットカウンタ４８と、相互に接続する。
【００５６】
この様な印刷制御部４１は、上位装置から受信したデータ及び制御コマンドに基づき、画像形成装置１全体のシーケンスを制御することで印刷動作を実行する。以下、印刷制御部４１と相互に接続している各構成部材について、図１０を参照しながら具体的に説明する。但し、図１及び図２を参照しながら前述した構成部材については説明を省く。
【００５７】
インターフェイス制御部４２は、印刷制御部４１からの指令に基づき、図示せぬ上位装置からのデータ及び制御コマンドの受信を制御するためのセクションである。また、受信メモリ４３は、印刷制御部４１からの指令に基づき、図示せぬ上位装置からインターフェイス制御部４２に入力された印刷データを、一時的に記憶する読み書き可能な揮発性メモリである。また、画像データ編集メモリ４４は、印刷制御部４１からの指令に基づき、受信メモリ４３に記憶された印刷データを受け取り、印刷データを編集処理することで形成したイメージデータを、一時的に記憶する読み書き可能な揮発性メモリである。また、操作部４５は、画像形成装置１を操作するためのものであり、画像形成装置１の動作状態を表示するための表示部と、操作者が画像形成装置１を操作するためのスイッチとを備えている。また、センサ群４６は、画像形成装置１の動作状態を経時的に監視するための各種センサであり、例えば、用紙位置検出センサ、温度センサ、湿度センサ、及び濃度センサ等から構成される。
【００５８】
帯電ローラ用電源５１は、帯電電源部であり、印刷制御部４１の指令によって、帯電ローラ２２に所定の電圧を印加することで感光体ドラム２１の表面を帯電させる。具体的には、帯電ローラ２２の導電部１２Ｂの貫通穴１２Ｃの近傍、導電部１２Ｂの端部Ｆ、及び端部Ｇから感光体ドラム２１表面に対して放電が生じることで感光体ドラム２１表面が帯電される。また、現像ローラ用電源５２は、印刷制御部４１の指令によって、感光体ドラム２１表面に形成された静電潜像にトナー２４を付着させる現像ローラ２８に所定の電圧を印加するためのものである。また、トナー供給ローラ用電源５３は、印刷制御部４１の指令によって、現像ローラ２８にトナー２４を供給するトナー供給ローラ２７に所定の電圧を印加するためのものである。また、転写ローラ用電源５４は、印刷制御部４１の指令によって、感光体ドラム２１に形成されたトナー像を記録媒体４に転写する転写ローラ９に所定の電圧を印加するためのものである。なお、転写ローラ９には感光体ドラム２１に供給される電圧と逆のバイアス電圧が供給される。
【００５９】
ＬＥＤヘッド駆動制御部５５は、印刷制御部４１の指令によって、画像データ編集メモリ４４に記憶されたイメージデータをＬＥＤヘッド２３に取り込んだ後、感光体ドラム２１の表面に照射して感光ドラム１１の表面に静電潜像を形成するＬＥＤヘッド２３を駆動する。また、定着器制御部５６は、印刷制御部４１の指令によって、定着ローラ１４と加圧ローラ１５から構成される定着器１３を制御するためのものである。また、用紙搬送モータ制御部５７は、印刷制御部４１の指令によって、搬送ローラ３２、３３、３４、及び３７を駆動する用紙搬送モータ５８を制御することで、画像形成装置１内で記録媒体４を搬送若しくは停止させる。また、感光体ドラム駆動モータ制御部５９は、印刷制御部４１の指令によって、感光体ドラム２１を駆動する感光体ドラム駆動モータ６０を制御して感光体ドラム２１に形成されたトナー像を記録媒体４に現像するためのものである。また、ドラムカウンタ４７は、印刷制御部４１の指令によって、ドットカウンタ４８でイメージデータのドット数を計測するのに関連して、感光体ドラム２１の累計回転数を計測するためのものである。また、ドットカウンタ４８は、印刷制御部４１の指令によって、画像データ編集メモリ４４で形成された記録媒体４の１枚分に相当するイメージデータのドット数を計測するためのものである。
【００６０】
以上、第１の実施形態における現像ローラ２８は、現像ローラ２８の表面１ｍｍの位置からコロナ放電により６０００Ｖの電圧を印加して前記現像剤担持体の表面を帯電させたとき、帯電後０．１５秒後の前記現像剤担持体の表面電位をＶ０[Ｖ]とし、表面電位がＶ０からＶ０/ｅになる緩和時間をτ[ｓｅｃ]とすると、２．０≦Ｖ０≦１０、及び０＜τ≦０．２０を満たす。また、この様な現像ローラ２８を設けた現像装置２及び画像形成装置１では、画像形成装置１を一定期間を越えて動作させなかった後に記録媒体４に画像データを現像させても、現像ローラ２８表面における充填部２８Ｃと露出部２８Ｄの間の抵抗値及び表面電位の差異が小さい状態で、画像データを記録媒体４に現像できる。従って、記録媒体４に現像した印刷画像に発生する放置横帯現象及びカブリ現象を抑制できる。また、現像ローラ２８の表面をイソシアネート処理することにより、現像装置２及び画像形成装置１を一定期間を越えて動作させなかった場合でも、感光体ドラム２１と当接した現像ローラ２８のニップ部位におけるトナー２４の固着を抑制できることから、現像装置２及び画像形成装置１の保存性が向上する。
【００６１】
［第２の実施形態］
第２の実施形態における現像ローラは、現像ローラの表面をウレタン処理することにより、イソシアネート処理を施した第１の実施形態に係る現像ローラと比較して、印刷枚数の増加による現像ローラの経時的な抵抗値変化を抑制することを特徴とする。また、第１の実施形態における現像ローラと同様に、画像形成装置を一定期間を越えて動作させなかった後に記録媒体に画像データを現像させても、現像ローラ表面における充填部と露出部の間の抵抗値及び表面電位の差異が小さい状態で、画像データを記録媒体に現像することを特徴とする。
【００６２】
以下、本発明の第２の実施形態に係る現像ローラについて説明する。なお、本実施形態において現像ローラ以外の現像装置２及び画像形成装置１に係る構成は、第１の実施形態で述べた現像装置２及び画像形成装置１の構成と同様である。そこで、本実施形態では、簡単のため重複した説明は省略し、現像ローラについてのみ説明する。以下、現像ローラについて、表２を参照しながら詳細に説明する。
【００６３】
第２の実施形態に係る現像ローラは、現像ローラの表面層を、ウレタン処理することで形成した。当該ウレタン処理は、酢酸エチル１００重量部に対してイソシアネート化合物２０重量部の比率で配合したイソシアネート溶液にウレタンプレポリマーを添付して反応させたウレタン溶液を現像ローラ表面に３０秒間浸漬した後、１００℃のオーブンで１０時間加熱を行い、乾燥させるものである。
【００６４】
次に、現像ローラに係る放置横帯現象及びカブリ現象の検証結果について、具体的に説明する。表２に検証結果を示す。なお、検証方法及び判定基準は、第１の実施形態で説明した方法と同一である。また、表２に記載したＵ処理はウレタン処理を、Ｉ量はイソシアネート量を、及びＣＢ量はカーボンブラック量をそれぞれ略したものである。
【００６５】
【表２】
【００６６】
表２に示した検証結果によれば、放置横帯現象については、緩和時間τが０．２０ｓｅｃより長い比較例９において判定が×となった。なお、現像ローラ２８の誘電特性が高い程、緩和時間τの値が長くなり、放置横帯現象が顕著に発生する。同様に、カブリ現象については、表面電位Ｖ０が２．０Ｖより小さい比較例６、比較例７、及び比較例８において判定が×となった。なお、表面電位Ｖ０が３０．０Ｖ以上の比較例９においてはカブリ現象の判定は○であったが、トナー２４の帯電量が一定値を越えているため、テストパターンに汚れが発生した。従って、表面電位Ｖ０は、トナー２４の帯電特性と相関が有り、Ｖ０の値が一定値に満たないとカブリ現象が発生し、一定値を超えると汚れが発生する。なお、各比較例及び各実施例における現像ローラ２８は、イソシアネート量及びカーボンブラックの添加量を同一にして製作したが、現像ローラ２８の製造誤差に起因して現像ローラ２８の抵抗値にばらつきが発生している。しかし、当該抵抗値のばらつきの範囲は検証に影響を与えるものではない。
【００６７】
また、本実施形態においては、トナー２４に、体積平均粒径が５．７μｍ、及びフローオフ帯電量が−４３μＣ/ｇの一成分非磁性粉砕の仕様を用いたが、体積平均粒径が５．３から６．１μｍ、及びフローオフ帯電量が−４０μＣ/ｇから−６０μＣ/ｇの範囲における一成分非磁性粉砕の仕様品においても、カブリ現象及び放置横帯現象に関して同様の抑制効果を得た。なお、単位重量当たりのトナー２４の表面積は、体積平均粒径に律速するため、体積平均粒径を大きくするとQ/ Mが大きくなる。このため、トナー２４の粒径が小さいほどトナー２４の帯電量が高くなることから、放置横帯が発生し易くなる。また、体積平均粒径が８μｍ、及びフローオフ帯電量が−２０μＣ/ｇの一成分非磁性粉砕の仕様のトナー２４では、放置横帯現象が発生しなかった。
【００６８】
また、 ウレタン処理を施した現像ローラは、イソシアネート処理を施した現像ローラと比較して、印刷枚数の増加に伴う現像ローラの抵抗値の上昇が少ない。具体的には、記録媒体４に画像データを１００００枚印刷した後の現像ローラの抵抗値は、イソシアネート処理を施した現像ローラの場合には初期の表面電位に対して２から３桁上昇するのに対し、ウレタン処理を施した現像ローラの場合には初期の表面電位に対して１桁の上昇に留まる。上述した効果は、ウレタン処理の場合、イソシアネート処理と比較して、現像ローラの彈性層への処理液の染み込み深さが浅いことに起因すると考えられる。すなわち、ウレタン処理液の弾性層への染み込みによるカーボンブラックの導電ストラクチャの切断の程度が軽微であるため、現像ローラの経時的な抵抗値変化を抑制することができると考えられる。従って、ウレタン処理を施した現像ローラはイソシアネート処理を施した現像ローラに比べて、経時的な抵抗値変化を抑制することができる。
【００６９】
以上、第２の実施形態における現像ローラは、現像ローラの表面１ｍｍの位置からコロナ放電により６０００Ｖの電圧を印加して前記現像剤担持体の表面を帯電させたとき、帯電後０．１５秒後の前記現像剤担持体の表面電位をＶ０[Ｖ]とし、表面電位がＶ０からＶ０/ｅになる緩和時間をτ[ｓｅｃ]とすると、２．０≦Ｖ０≦１０、及び０＜τ≦０．２０を満たす。また、この様な現像ローラ２８を設けた現像装置２及び画像形成装置１では、画像形成装置１を一定期間を越えて動作させなかった後に記録媒体４に画像データを現像させても、現像ローラ表面における充填部と露出部の間の抵抗値及び表面電位の差異が小さい状態で、画像データを記録媒体４に現像できる。従って、記録媒体４に現像した印刷画像に発生する放置横帯現象及びカブリ現象を抑制できる。また、現像ローラの表面をウレタン処理することにより、イソシアネート処理を施した現像ローラと比較して、印刷枚数の増加による現像ローラの経時的な抵抗値変化を抑制することができる
【００７０】
なお、上述の第１の実施形態及び第２の実施形態においては、画像形成装置を印刷装置として説明したが、本実施形態の画像形成装置を複写機、ファクシミリ装置、ＭＦＰ装置などに設けても良い。
【符号の説明】
【００７１】
１ 画像形成装置
２，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙ，２Ｋ 現像装置
３ 用紙搬送経路
４ 記録媒体
５ 給紙カセット
６ ホッピングローラ
７ レジストローラ
８ レジストローラ
９ 転写ローラ
１０ 転写ベルト
１１ アイドルローラ
１２ ドライブローラ
１３ 定着器
１４ 定着ローラ
１５ 加圧ローラ
１６ 排出ローラ
１７ スタッカ
２１ 感光体ドラム
２２ 帯電ローラ
２３ ＬＥＤヘッド
２４ トナー
２５ トナーカートリッジ
２５Ａ 筐体内壁部
２６ 攪拌部材
２７ トナー供給ローラ
２８ 現像ローラ
２８Ａ 表層部
２８Ｂ 軸芯部
２８Ｃ 充填部
２８Ｄ 露出部
２９ 現像ブレード
３０ クリーニングブレード
３１ クリーニングスパイラル
３２ 廃棄トナー収容部
３３ トナー漏れ防止シール
３５ 抵抗測定器
３５Ａ テストリード
３５Ｂ テストリード
３５Ｃ 測定部
３６ 誘電緩和特性測定器
３６Ａ テストリード
３６Ｂ テストリード
３６Ｃ 測定部
３６Ｄ コロナ放電器
３６Ｅ 表面電位計
４１ 印刷制御部
４２ インターフェイス制御部
４３ 受信メモリ
４４ 画像データ編集メモリ
４５ 操作部
４６ センサ群
４７ ドラムカウンタ
４８ ドットカウンタ
５１ 帯電ローラ用電源
５２ 現像ローラ用電源
５３ トナー供給ローラ用電源
５４ 転写ローラ用電源
５５ ＬＥＤヘッド駆動制御部
５６ 定着器制御部
５７ 用紙搬送モータ制御部
５８ 用紙搬送モータ
５９ 感光体ドラム駆動モータ制御部
６０ 感光体ドラム駆動モータ
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６ 測定箇所
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体に当接し現像剤層を形成する現像剤担持体、上記現像剤担持体を有し記録媒体にトナー画像を現像する現像装置、上記現像装置を有し入力された画像データを一定の制御に基づいて記録媒体に現像して出力する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置、及び電子写真カラー記録装置等の画像形成装置においては、帯電ローラにより一様に帯電させた感光体ドラムの表面に、露光源によって画像情報に基づく静電潜像を形成した後に、現像剤担持体により現像剤であるトナーを付着させてトナー像を形成している。当該トナー像が記録媒体に転写された後に定着器を用いて記録媒体に定着させることで、記録媒体にトナー画像が形成される。
【０００３】
ここで、画像形成装置に設けられる現像剤担持体について、現像剤担持体に起因して記録媒体に現像した印刷画像に発生する放置横帯現象及びカブリ現象の低減、且つ、現像剤担持体の長期保存性を向上させるために、現像剤担持体表面に形成されたウレタン弾性層をイソシアネート溶液で表面処理するものがある(例えば、特許文献１参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５-１４８４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述の構成では、現像剤担持体の表面の静電容量が大きいため、画像形成装置を稼動させて記録媒体に画像データを連続して現像する場合には、現像剤担持体の表面に電荷が蓄積し易い。
【０００６】
このため、現像剤担持体の表面が外気に触れる露出部においては、主に外気から吸湿することにより現像剤担持体の表面に蓄積された電荷が放出され易い。一方、バルク状態のトナーに接触している充填部では、トナーから吸湿するものの、現像剤担持体の表面に蓄積された電荷は放出され難い。従って、画像形成装置を一定期間を越えて動作させなかった後に記録媒体に画像データを現像させると、現像剤担持体の表面において、充填部と露出部の間の帯電量が大きく異なることから、記録媒体に現像した印刷画像に放置横帯現象やカブリ現象が発生する問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は前述の技術的な課題に鑑み、現像剤担持体の誘電特性を抑制することにより、記録媒体に現像した印刷画像に放置横帯現象やカブリ現象が発生することを防止できる現像剤担持体、現像装置、及び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】
【０００８】
前述の課題を解決すべく、本発明に係る現像剤担持体は、静電潜像が形成される像担持体に当接し前記像担持体に現像剤層を形成する現像剤担持体において、前記現像剤担持体の表面１ｍｍの位置からコロナ放電により６０００Ｖの電圧を印加して前記現像剤担持体の表面を帯電させたとき、帯電後０．１５秒後の前記現像剤担持体の表面電位をＶ０[Ｖ]とし、表面電位がＶ０からＶ０/ｅになる緩和時間をτ[ｓｅｃ]とすると、２．０≦Ｖ０≦１０、及び０＜τ≦０．２０を満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る帯電量を抑制した現像剤担持体によれば、当該現像剤担持体を設けた現像装置及び画像形成装置において、画像形成装置を一定期間を越えて動作させなかった後に記録媒体に画像データを現像させても、現像剤担持体の表面における充填部と露出部の間の抵抗値及び表面電位の差異が小さい状態で、画像データを記録媒体に現像できる。従って、記録媒体に現像した印刷画像に発生する放置横帯現象及びカブリ現象を抑制できる。また、現像剤担持体の表面をウレタン処理することにより、イソシアネート処理を施した現像剤担持体と比較して、印刷枚数の増加による現像剤担持体の経時的な抵抗値変化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態の画像形成装置を示す構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の現像装置を示す構成図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の現像装置に係る現像ローラ近傍を示す構成図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の現像ローラに係る抵抗値の測定を示す模式図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の現像ローラに係る抵抗値の測定を示す模式図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の現像ローラの表面電位に係る誘電緩和特性の測定を示す模式図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の現像ローラに係る表面電位の経時測定を示す模式図である。
【図８】本発明の第１の実施形態の現像ローラの誘電特性が高い場合における現像ローラの表面抵抗値及び表面電位の推移を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施形態の現像ローラの誘電特性が低い場合における現像ローラの表面抵抗値及び表面電位の推移を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態の画像形成装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の現像剤担持体、現像装置、及び画像形成装置に係る好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明の現像剤担持体、現像装置、及び画像形成装置は、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】
［第１の実施形態］
第１の実施形態における現像剤担持体は、現像剤担持体の表面１ｍｍの位置からコロナ放電により６０００Ｖの電圧を印加して前記現像剤担持体の表面を帯電させたとき、帯電後０．１５秒後の前記現像剤担持体の表面電位をＶ０[Ｖ]とし、表面電位がＶ０からＶ０/ｅになる緩和時間をτ[ｓｅｃ]とすると、２．０≦Ｖ０≦１０、及び０＜τ≦０．２０を満たすことで、画像形成装置を一定期間を越えて動作させなかった後に記録媒体に画像データを現像させても、現像剤担持体の表面における充填部と露出部の間の抵抗値及び表面電位の差異が小さい状態で、画像データを記録媒体に現像することを特徴とする。
【００１３】
まず、本実施形態の画像形成装置１について説明する。図１に画像形成装置１の構成図を示す。画像形成装置１は、シアン色、マゼンタ色、イエロー色、及びブラック色の各色に対応する画像情報に基づいて記録媒体４に印刷する現像装置２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ、及び２Ｋと、給紙カセット５を始点として画像情報を印刷した記録媒体４が排出されるスタッカ１７を終点とする略Ｓ字状の用紙搬送経路３を備えている。
【００１４】
画像形成装置１内の現像装置２は、シアン色、マゼンタ色、イエロー色、及びブラック色の各色に対応する画像情報を現像する現像装置２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ、及び２Ｋから成るが、互いに略同一の構成であるため、以下の説明においては現像装置２と称す。現像装置２の詳細は後述する。
【００１５】
画像形成装置１内の用紙搬送経路３は、記録媒体４を収納した給紙カセット５を始点としホッピングローラ６、レジストローラ７、レジストローラ８、アイドルローラ１１、転写ローラ９、転写ベルト１０、ドライブローラ１２、定着器１３、排出ローラ１６を経て、スタッカ１７を終点とする経路から構成される。以下、用紙搬送経路３に含まれる各構成部材等について、図１を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
記録媒体４は、モノクロ又はカラーの画像情報を現像させるための所定寸法の記録用紙であり、一般的には、再生紙、光沢紙、及び上質紙のような紙、若しくはＯＨＰフィルムからなる。また、給紙カセット５は、複数枚の記録媒体４を収納しておき、印刷動作が開始されると記録媒体４を画像記録装置１内に供給するためのものである。なお、給紙カセット５は、画像記録装置１から脱着可能なように構成されている。また、ホッピングローラ６は、給紙カセット５に収納した記録媒体４に対して圧接した状態で回転することにより給紙カセット５から１枚ずつ取り出した記録媒体４を、レジストローラ７及びレジストローラ８に供給するためのものである。また、レジストローラ７及びレジストローラ８は、ホッピングローラ６から供給された記録媒体４を斜行させずスクリュー取り等を行い転写ベルト１０に搬送する。
【００１７】
転写ローラ９は、後述する感光体ドラム２１表面に形成されたトナー像を記録媒体４に転写する転写部材であり、感光体ドラム２１の下方に位置し、転写ローラ９と感光体ドラム２１で記録媒体４と挟むように当接した状態で回転可能に設けられている。この様な転写ローラ９は、発泡性の弾性体から構成されている。また、転写ベルト１０は、記録媒体４を現像装置２内に搬送して画像情報を現像するための搬送手段であり、転写ベルト１０の周面上に現像剤であるトナー２４による画像を保持するとともに、記録媒体４を吸着できるようにした無端状のベルトである。また、アイドルローラ１１は転写ベルト１０の駆動を安定化させ、ドライブローラ１２は転写ベルト１０を駆動する。なお、アイドルローラ１１及びドライブローラ１２は、無端状に形成された転写ベルト１０の両端に設けられ、転写ベルト１０に一定の張力を与えている。この様なアイドルローラ１１及びドライブローラ１２は、高摩擦の抵抗部材で形成されている。なお、アイドルローラ１１及びドライブローラ１２を図示せぬ駆動系によって回転させると、転写ベルト１０が連動して駆動する。
【００１８】
定着器１３は、定着ローラ１４と加圧ローラ１５から構成される。定着ローラ１４と加圧ローラ１５は転写ベルト１０によって搬送された記録媒体４を挟むように配置され、現像装置２で記録媒体４に現像されたトナー画像を記録媒体４に定着させる。具体的には、定着ローラ１４内部に配設された図示しないハロゲンランプ等の熱源から供給された熱を用いて記録媒体４上に付着したトナー画像を溶解した上で、加圧ローラ１５の加圧力によりトナー画像を記録媒体４に定着させる。また、排出ローラ１６は、定着器１３によりトナー画像を定着させた記録媒体４をスタッカ１７に排出するためのものである。また、スタッカ１７は、画像情報を現像され排出された記録媒体４を積載する積載スペースである。
【００１９】
次に、シアン色、マゼンタ色、イエロー色、及びブラック色の各色に対応する画像情報に基づいて記録媒体４にトナー画像を印刷する現像装置２について説明する。図２に現像装置２の構成図を示す。以下、現像装置２を構成する各構成部材について詳細に説明する。
【００２０】
現像装置２は、画像情報に基づく静電潜像を担持する感光体ドラム２１と、感光体ドラム２１の表面に電荷を蓄えさせる帯電部材２２と、画像情報に対応した光を感光体ドラム２１の表面に照射する露光源２３と、現像剤であるトナー２４と、トナー２４を収容するトナーカートリッジ２５と、トナーカートリッジ２５内のトナー２４を攪拌する攪拌部材２６と、トナー２４を供給するためのトナー供給ローラ２７と、感光体ドラム２１表面の静電潜像をトナー２４によって現像する現像ローラ２８と、トナー２４の厚みが均一となるように規制する現像ブレード２９と、感光体ドラム２１に残留したトナー２４を掻き落とすクリーニングブレード３０と、クリーニングブレード３０により掻き落としたトナー２４を搬送するクリーニングスパイラル３１と、クリーニングスパイラル３１により搬送されたトナー２４を収納する廃棄トナー収容部３２とを有する。また、現像装置２は画像形成装置１に対して着脱可能に配設されている。以下、現像装置２に含まれる各構成部材について、図２を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
感光体ドラム２１は、現像剤像が形成される像担持体であり、画像情報に基づく静電潜像を担持するために表面に電荷を蓄えることが可能なように構成されている。なお、感光体ドラム２１は、円筒形状部からなり、回転可能なように設けられている。この様な感光ドラム２１は、例えば外径３０ｍｍ及び厚さ０.７５ｍｍのアルミ管上に電荷発生層及び電荷輸送層を形成している。電荷輸送層は例えばバインダー樹脂としてポリカーボネートを使用し、膜厚は例えば５μｍから３０μｍである。なお、上記の条件の場合、感光体ドラム２１の周速度は０．１７８ｍ/ｓｅｃである。また、帯電部材２２は、図示せぬ電源を用いて感光体ドラム２１の表面に所定の正電圧又は負電圧を印加することにより、感光体ドラム２１の表面に対して一様に電荷を蓄えさせるためのものである。帯電ローラ２２は、帯電部材であり、一定の圧力で感光体ドラム２１の表面に接触しながら回転可能なように設けられている。この様な帯電ローラ２２は、導電性の金属シャフトにシリコーン等の半導電性ゴムを被覆することで構成されている。なお、上記の条件の場合、帯電ローラ２２の周速度は０．１７８ｍ/ｓｅｃである。
【００２２】
また、露光源２３は、画像情報に対応した光を感光体ドラム２１の表面に照射して感光ドラム２１の表面に静電潜像を形成することが可能なように構成されており、感光体ドラム２１の上方に設けられている。この様な露光源２３は、複数のＬＥＤ素子、レンズアレイ、及びＬＥＤ駆動素子を組み合わせたものから構成されている。また、トナー２４は、現像剤であり、感光体ドラム２１の表面に形成された静電潜像に付着させることで画像情報を可視化することができる。なお、トナー２４は、例えば粉砕法で製造された体積平均粒径５.７μｍ、フローオフ帯電量−４３μＣ／ｇ、及び円形度０.９５０の一成分非磁性の仕様である。また、トナーカートリッジ２５は、トナー２４を収容する収容器であり、トナー供給ローラ２７の上方に配置されている。トナーカートリッジ２５は、側面部が略長方形で記録媒体４の搬送方向と垂直方向に長い矩形状部の下部に側面部が略円形で記録媒体４の搬送方向と垂直方向に長い円筒形状部を接合するように形成されている。なお、接合部は開口しているため、矩形状部と円筒形状部は一室から形成されており、トナー２４を収容する。トナーカートリッジ２５は、トナー２４が消耗した時に交換できるように、画像形成装置１に対して着脱自在に構成されている。また、攪拌部材２６は、トナーカートリッジ２５内に回転可能に設けられ、トナー２４を攪拌させる。なお、攪拌部材２６は、硬質材料から成り、例えば側面部が略円形の棒状部から形成され、もしくは側面部が略長方形の板状部から形成される。
【００２３】
トナー供給ローラ２７は、回転しながら現像ローラ２８に当接することで、現像ローラ２８にトナー２４を供給できるように設けられている。この様なトナー供給ローラ２７は、例えば導電性を有する金属シャフトに発泡剤が添加されたゴムを被覆することで構成されている。この様なトナー供給ローラ２７は、例えば外径６ｍｍのＳＵＳ材から成る金属シャフトに、アスカーＦ硬度が５０度から６０度のシリコーンゴムスポンジを４．７５ｍｍの厚さで被覆することにより構成されている。従って、トナー供給ローラ２７の外径は１５．５ｍｍである。なお、上記の条件の場合、トナー供給ローラ２７の周速度は０．１３８ｍ/ｓｅｃである。また、トナー供給ローラ２７を構成するシリコーンゴムスポンジは、例えば未加硫のシリコーンゴムコンバウンドを押し出し等の方法で成形し、過熱により加硫発泡させることで形成される。また、トナー供給ローラ２７表面の発泡により生じた微細な孔であるセル径は、例えば２００μｍから５００μｍである。また、現像ローラ２８に当接したトナー供給ローラ２７の圧縮量を示すニップ量は例えば１ｍｍである。
【００２４】
現像ローラ２８は、現像剤担持体であり、一定の圧力で感光体ドラム２１の表面に接触しながら回転可能なように構成されている。なお、現像ローラ２８は本発明に係る重要な部材であるため、以下、より詳細に説明する。現像ローラ２８は、回転しながらトナー２４を感光体ドラム２１に搬送し、感光体ドラム２１の表面に形成された静電潜像をトナー２４によって現像する。この様な現像ローラ２８は、例えば導電性を有する外径１０ｍｍのＳＵＳ材から成る金属シャフトに、例えばアスカーＣ硬度が７６度のポリエーテル系ウレタン弾性層を被覆することにより構成されている。
【００２５】
具体的には、弾性層は、ポリエーテル系ポリオール及び脂肪族系イソシアネートをベースポリマーとして形成した。また、弾性層の抵抗値調整のために、導電材として例えばアセチレンブラック及びケッチェンブラック等のカーボンブラックを添加する。当該添加量は、ウレタン成分１００重量部に対して５重量部以下とする。なお、弾性層の抵抗値は、金属シャフト及び弾性層における抵抗値で規定すると１×１０６Ωであり、１×１０５Ωから１１×１０７Ωの範囲が好ましい。また、現像ローラ２８は、例えば外径１０ｍｍのＳＵＳ材から成る金属シャフトに、ウレタン弾性層を２.９５ｍｍの厚さで被覆していることから、現像ローラ２８の外径は１５．９ｍｍである。なお、現像ローラ２８の所定の外径寸法にするために、弾性層表面を粗研磨磨及びフィニッシャー研磨等を行う。上記の研磨後における現像ローラ２８の表面粗さは、ＪＩＳＢ０６０１−１９９４に基づく検査方法において、現像ローラ２８表面の円周方向の１０点平均粗さ精度Ｒzが２μｍから６μｍの精度を満たす。なお、上記の条件の場合、現像ローラ２８の周速度は０．２１２ｍ/ｓｅｃである。
【００２６】
また、トナー２４を現像ローラ２８表面に適切に担持させるために、現像ローラ２８の弾性層にイソシアネート処理を施すことにより現像ローラ２８に表面層を形成する。なお、イソシアネート処理は、弾性層の表面を後述するイソシアネート処理液に３０秒間浸漬させた後、１００℃のオーブンで１０時間加熱を行い乾燥させる処理方法である。イソシアネート処理液は、イソシアネート化合物を酢酸エチル等の有機溶剤に酢酸エチル１００重量部に対してイソシアネート化合物２０重量部の比率で溶解させた後に、アセチレンブラック及びケッチェンブラック等のカーボンブラックを添加したものである。イソシアネート化合物には、例えば４．４'−ジフェニルメタンジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート、及び２，６−トリレンジイソシアネートを用いる。なお、ウレタン弾性層が乾燥した後、イソシアネート処理層の表面抵抗を高くするとトナー２４の帯電特性が向上する。このため、現像ローラ２８の表面を有機溶剤のイソプロピルアルコールに漬けた布等で払拭することにより、弾性体の表面にイソプロピルアルコールを含浸させる。上述の処理を行うと、弾性層表面のカーボン連鎖が伸縮するため、現像ローラ２８表面の帯電特性を均一に向上させることができる。
【００２７】
現像ブレード２９は、その先端部が現像ローラ２８の表面に僅かに当接するように設けられ、トナー供給ローラ２７から現像ローラ２８の表面に供給された内、一定量を越えたトナー２４を掻き取ることで、現像ローラ２８の表面に形成されるトナー２４の厚みを常に均一となるように規制する。この様な現像ブレード２９は、ステンレス等の板状弾性部材で形成されている。クリーニングブレード３０は、感光体ドラム２１上に形成されたトナー画像を記録媒体４に転写した後に、感光体ドラム２１に残留したトナー２４を払い落とすように構成されている。この様なクリーニングブレード３０は、板状に形成されており、帯電ローラ２２よりも感光体ドラム２１の回転方向における上流側に配設され、感光体ドラム２１表面に対して一定圧力を付加した状態で当接されている。また、クリーニングブレード３０によって感光体ドラム２１から掻き落としたトナー２４は、クリーニングスパイラル３１により、廃棄トナー収容部３２の奧に搬送される。この様なクリーニングスパイラル３１によって、トナー２４が廃棄トナー収容部３２の入口近傍に固着して詰まることを防ぐ。また、廃棄トナー収容部３２は、クリーニングスパイラル３１により搬送されたトナー２４を収納する。廃棄トナー収容部３２は、側面部が略長方形で記録媒体４の搬送方向と垂直方向に長い矩形状部から形成されている。なお、廃棄トナー収容部３２は、トナーカートリッジ２５のうち側面部が略長方形で記録媒体４の搬送方向と垂直方向に長い矩形状部と並列する様に設けられている。
【００２８】
次に、現像ローラ２８に起因して記録媒体４に現像した印刷画像に生じる放置横帯現象について具体的に説明する。図３に現像装置２に係る現像ローラ２８近傍の構成図を示す。
【００２９】
現像ローラ２８は、一定の圧力で感光体ドラム２１表面に当接しながら回転することで、現像ローラ２８表面に担持したトナー２４を感光体ドラム２１表面に転写する。ここで、現像ブレード２９、現像ローラ２８、トナー漏れ防止シール３３、及びトナーカートリッジ２５の筐体内壁部２５Ａに包囲された領域において、トナー２４は薄層化されていないバルクの状態で収容される。上記の領域と現像ローラ２８表面が接触する箇所を、現像ローラ２８表面に係る充填部２８Ｃと規定する。また、現像ブレード２９、感光体ドラム２１、及びトナー漏れ防止シール３３に包囲された領域において、トナー２４は薄膜化された状態で現像ローラ２８表面に担持される。上記の領域と現像ローラ２８表面が接触する箇所を、現像ローラ２８表面に係る露出部２８Ｄと規定する。ここで、画像形成装置１を一定時間を越えて稼動させない場合、トナー２４が薄層化されていないバルクの状態で接触している充填部２８Ｃと、トナー２４が薄膜化された状態で接触している充填部２８Ｃでは、現像ローラ２８表面の帯電量が異なる。従って、現像ローラ２８表面において、充填部２８Ｃと露出部２８Ｄでは帯電量に差異が生じる。
【００３０】
具体的には、現像ローラ２８表面が外気に触れる露出部２８Ｄにおいては、主に外気から吸湿することにより現像ローラ２８表面に蓄積された電荷が放出され易い。一方、バルク状態のトナー２４に接触している充填部２８Ｃでは、トナー２４から吸湿するものの、現像ローラ２８表面に蓄積された電荷は放出され難い。従って、画像形成装置１を一定期間を越えて動作させなかった後に記録媒体４に画像データを現像させると、現像ローラ２８表面において、充填部２８Ｃと露出部２８Ｄの間の帯電量が大きく異なることから、記録媒体４に現像した印刷画像に帯状の濃度ムラが発生する。このような濃度ムラを放置横帯という。
【００３１】
なお、現像ローラ２８表面から電荷が放出されると、現像ローラ２８表面の抵抗値及び表面電位が下がる。このため、現像ローラ２８表面の抵抗値及び表面電位を測定することで、現像ローラ２８に係る帯電特性についての情報を得ることができる。なお、本発明に係る現像ローラ２８表面の抵抗値及び表面電位は、以下の様に測定した。
【００３２】
まず、現像ローラ２８の抵抗値の測定について説明する。図４及び図５に現像ローラ２８の抵抗値の測定に係る模式図を示す。
【００３３】
現像ローラ２８の抵抗値は、現像ローラ２８の表層部２８Ａの抵抗値と軸芯部２８Ｂの抵抗値の差分を測定することにより算出する。現像ローラ２８の抵抗値は抵抗測定器３５で測定した。なお、抵抗測定器３５には、ヒューレット・パッカード株式会社製の型式ハイレジスタンスメータ４３３９Ｂを用いた。具体的には、抵抗値の測定は、現像ローラ２８の軸芯部２８Ｂに抵抗測定器３５のテストリード３５Ａを接続し、現像ローラ２８の表層部２８Ａに抵抗測定器３５のテストリード３５Ｂに接続した測定部３５Ｃを２０ｇｆの圧力で当接した状態で、現像ローラ２８を回転させることにより行った。また、測定部３５Ｃは、直径６．０ｍｍ及び幅２．０ｍｍの円柱形状から形成されたＳＵＳ材からなるボールベアリングであり、現像ローラ２８の表層部２８Ａに対して測定部３５Ｃの幅２．０ｍｍの部分を当接させた。なお、測定部３５Ｃは、現像ローラ２８の表層部２８Ａに係る測定箇所Ｐ１から測定箇所Ｐ６に、計６個配設した。上述した測定条件において、現像ローラ２８を回転させた上で、測定箇所Ｐ１乃至測定箇所Ｐ６のそれぞれの測定箇所において、現像ローラ２８が一回転する間に各１００ポイントの抵抗値を測定した。ここで、現像ローラ２８の抵抗値は、計６００ポイントの抵抗値の平均値と規定した。また、現像ローラ用電源５２から現像ローラ２８に印加した駆動電圧は１００Ｖである。
【００３４】
次に、現像ローラ２８の表面電位に係る誘電緩和特性の測定について説明する。図６に現像ローラ２８の表面電位に係る誘電緩和特性の測定に係る模式図を示す。
【００３５】
現像ローラ２８の誘電緩和特性は、現像ローラ２８の表層部２８Ａの電圧値と軸芯部２８Ｂの電圧値の差分を経時測定することにより測定する。現像ローラ２８の誘電緩和特性は誘電緩和特性測定器３６で測定した。なお、誘電緩和特性測定器３６には、
Ｑｕａｌｉｔｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ社製の型式ＤＲＡ−２０００Ｌを用いた。具体的には、誘電緩和特性の測定は、現像ローラ２８の軸芯部２８Ｂに誘電緩和特性測定器３６のテストリード３６Ａを接続し、現像ローラ２８の表層部２８Ａに誘電緩和特性測定器３６のテストリード３６Ｂに接続した測定部３６Ｃを近接した上で行った。なお、測定部３６Ｃは、コロナ放電器３６Ｄと表面電位計３６Ｅから構成され、コロナ放電器３６Ｄの先端が現像ローラ２８の表層部２８Ａに近接している。上述した測定条件において、まず、測定部３６Ｃを現像ローラ２８上の任意の位置に対し、コロナ放電器３６Ｄの先端と現像ローラ２８の表層部２８Ａ間の距離が１ｍｍとなるように測定部３６Ｃを駆動する。次に、コロナ放電器３６Ｄの先端から現像ローラ２８の表層部２８Ａに対して６０００Ｖの電圧を印加することにより帯電させて、当該放電箇所に表面電位計３６Ｅのプローブを０．１５秒で走査した後、電圧値を経時測定する。
【００３６】
なお、現像ローラ２８の表面電位に係る誘電緩和特性について具体的に説明する。図７に現像ローラ２８の表面電位の経時測定に係る模式図を示す。
【００３７】
コロナ放電器３６Ｄの先端から現像ローラ２８の表層部２８Ａに対して６０００Ｖの電圧を印加することにより帯電させて、当該放電箇所に表面電位計３６Ｅのプローブを０．１５秒で走査した直後における、現像ローラ２８の表面電位を、Ｖ０(Ｖ)とする。同様に、現像ローラ２８の表面電位がＶ０/ｅ(Ｖ)に低下するのに要する時間を緩和時間τ(ｓｅｃ)とする。ｅは自然対数の底で２.７１８２８である。なお、図７において、緩和時間τはＳ２からＳ１を引いた時間である。同様に、現像ローラ２８の表面電位の減衰飽和電圧値をＶ１とし、減衰飽和電圧値Ｖ１に到達するまでに要する時間を減衰飽和時間t(ｓｅｃ)とする。なお、図７において、減衰飽和時間ｔ(ｓｅｃ)はＳ３からＳ１を引いた時間である。
【００３８】
次に、現像ローラ２８の誘電特性が現像ローラ２８の表面抵抗値及び表面電位に与える影響について説明する。図８に現像ローラの誘電特性が高い場合における現像ローラの表面抵抗値及び表面電位の推移を示し、図９に現像ローラの誘電特性が低い場合における現像ローラの表面抵抗値及び表面電位の推移を示す。
【００３９】
なお、感光体ドラム２１と当接する現像ローラ２８表面近傍に係る誘電率が低いことを誘電特性が低いとして説明し、感光体ドラム２１と当接する現像ローラ２８表面近傍に係る誘電率が高いことを誘電特性が高いとして説明する。
【００４０】
現像ローラ２８の誘電特性が低い方が、現像ローラ２８の充填部２８Ｃと露出部２８Ｄ間で、抵抗値及び表面電位に大きな差異が発生しない。このため、現像ローラ２８の誘電特性が低い場合には、画像形成装置１を一定期間を越えて動作させなかった後に、記録媒体４に画像データを現像した場合でも放置横帯が発生し難い。従って、記録媒体４に現像した印刷画像は良好な画像品質となる。以下、現像ローラ２８の誘電特性が現像ローラ２８の表面抵抗値及び表面電位に与える影響について、現像ローラ２８の誘電特性が高い場合と、現像ローラ２８の誘電特性が低い場合に場合分けして、具体的に説明する。
【００４１】
まず、現像ローラ２８の誘電特性が高い場合における、現像ローラ２８の誘電特性が現像ローラ２８の表面抵抗値及び表面電位に与える影響について、図８を参照しながら説明する。画像形成装置１を連続的に稼動させて記録媒体４に画像データを現像すると、現像ローラ２８が加熱することから、現像ローラ２８表面の抵抗値及び表面電位が上昇する。印刷終了後、現像ローラ２８表面の抵抗値及び表面電位は徐々に降下する。しかし、図３を用いて上述した様に、現像ローラ２８の露出部２８Ｄと現像ローラ２８の充填部２８Ｃでは帯電特性が異なる。このため、現像ローラ２８の露出部２８Ｄと充填部２８Ｃでは抵抗値及び表面電位の降下する速度が異なり、露出部２８Ｄと比較して充填部２８Ｃでは抵抗値及び表面電位の降下速度が遅い。具体的には、現像ローラ２８表面が外気に触れる露出部２８Ｄでは主に外気から吸湿することで、現像ローラ２８表面に蓄積した電荷は放出され易い。一方、バルク状態のトナー２４に接触している充填部２８Ｃでは、トナー２４から吸湿するものの現像ローラ２８表面に蓄積した電荷は放出され難い。このため、画像形成装置１を一定期間を越えて動作させなかった後に記録媒体４に画像データを現像させると、現像ローラ２８表面において、充填部２８Ｃと露出部２８Ｄの間の抵抗値及び表面電位の差異が大きい状態で、画像データを記録媒体４に現像することになる。従って、記録媒体４に現像した印刷画像に放置横帯が発生することで画像品質が低下する。
【００４２】
次に、現像ローラ２８の誘電特性が低い場合における、現像ローラ２８の誘電特性が現像ローラ２８の表面抵抗値及び表面電位に与える影響について、図９を参照しながら説明する。画像形成装置１を連続的に稼動させて記録媒体４に画像データを現像すると、現像ローラ２８が加熱することから、現像ローラ２８表面の抵抗値及び表面電位が上昇する。しかし、現像ローラ２８の誘電特性が低いため、現像ローラ２８表面の抵抗値及び表面電位の上昇は抑制される。印刷終了後、現像ローラ２８表面の抵抗値及び表面電位は徐々に降下する。露出部２８Ｄと比較して充填部２８Ｃでは抵抗値及び表面電位の降下速度が遅いが、印刷時に現像ローラ２８表面の抵抗値及び表面電位の上昇は抑制されていたことから、露出部２８Ｄと充填部２８Ｃ間の抵抗値及び表面電位の差異は小さい。このため、画像形成装置１を一定期間を越えて動作させなかった後に記録媒体４に画像データを現像させても、現像ローラ２８表面において、充填部２８Ｃと露出部２８Ｄの間の抵抗値及び表面電位の差異が小さい状態で、画像データを記録媒体４に現像できる。従って、記録媒体４に現像した印刷画像に放置横帯が発生することはなく画像品質を維持できる。
【００４３】
上述した様に、現像ローラ２８表面の抵抗値及び表面電位は、現像ローラ２８の誘電特性に強く依存する。このため、現像ローラ２８表面の抵抗値及び表面電位の変動を抑制するためには、現像ローラ２８の誘電特性を低くすることが必要である。
【００４４】
なお、現像ローラ２８表面における充填部２８Ｃと露出部２８Ｄの間の抵抗値及び表面電位の差異が大きい場合には、記録媒体４に現像した印刷画像に放置横帯が発生するが、当該放置横帯に加えて、印刷画像の画像品質を劣化させるカブリ現象も発生する。そこで、カブリ現象に係る検証も実施した。
【００４５】
カブリ現象は、現像ローラ２８の抵抗値が一定値以上になるとトナー２４の帯電許容値を超えることから感光体ドラム２１表面にトナー２４が付着することをいう。ここで、カブリ現象に係る検証は、記録媒体４に対して面積密度が０％となるようなテストパターンを印刷し、感光ドラム２１表面の現像部から転写部に係る箇所にメンディングテープを付着して剥がし取った後、未使用のメンディングテープと剥がし取ったメンディングテープを株式会社沖データ製のエクセレントホワイト紙に貼り付けて色差△Ｅを測定することにより行った。なお、感光体ドラム２１表面にカブリ現象が発生した場合には、剥がし取ったメンディングテープにカブリ現象に起因するトナー２４が付着する。
【００４６】
本発明に係る現像ローラ２８は、現像ローラ２８の誘電特性を低くすることにより、放置横帯現象及びカブリ現象を抑制する効果を有する。以下、放置横帯現象及びカブリ現象の抑制に係る検証結果について、表１を参照しながら具体的に説明する。
【００４７】
まず、現像ローラ２８に係る検証条件について説明する。検証は、画像形成装置１を用いてＡ４版の記録媒体４に対して面積密度が０. ３％となるようなテストパターンを計１０００枚連続印刷した後、一旦、画像形成装置１の電源を切り１日間放置した。１日間経過後、画像形成装置１の電源を入れて再起動させた上で、記録媒体４にテストパターンを印刷した。なお、画像形成装置１の再起動後に印刷したテストパターンは、６００ｄｐｉの印刷濃度において２×２のドットを２ドット間隔で印刷するパターンを用いた。上記の検証方法により画像形成装置１の再起動後に記録媒体４に印刷したテストパターンを用いて、放置横帯現象の発生の有無を判定した。また、感光ドラム２１表面におけるカブリ現象の有無は、前述した方法によりメンディングテープに付着したトナー２４の色差△Ｅを測定することで判定した。
【００４８】
次に、現像ローラ２８に係る放置横帯現象及びカブリ現象の検証結果について、具体的に説明する。表１に検証結果を示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
まず、表１に記載した略語について説明する。Ｉ処理はイソシアネート処理を略したものであり、ＣＢ重量部はカーボンブラック重量部を略したものである。次に、表１に記載した記号○及び記号×の基準について説明する。放置横帯現象については、２Ｂｙ２パターンの印刷モードにより現像ローラ２８に起因した帯状の濃度ムラが記録媒体４に発生しなかった場合には○と規定し、帯状の濃度ムラが記録媒体４に発生した場合には×と規定した。同様に、トナー２４のカブリ現象については、△Ｅ＜１．５を満たす条件により記録媒体４に現像した印刷画像にカブリ現象が認識できなかった場合には○と規定し、△Ｅ≧１．５の条件で記録媒体４に現像した印刷画像にカブリ現象が認識できた場合には×と規定した。
【００５１】
表１に示した検証結果によれば、放置横帯現象については、緩和時間τが０．２０ｓｅｃより長い比較例３から比較例５において判定が×となった。なお、現像ローラ２８の誘電特性が高い程、緩和時間τの値が長くなり、放置横帯現象が顕著に発生する。同様に、カブリ現象については、表面電位Ｖ０が２．０Ｖより小さい比較例１及び比較例２において判定が×となった。なお、表面電位Ｖ０が３０．０Ｖ以上の比較例４及び比較例５においてはカブリ現象の判定は○であったが、トナー２４の帯電量が一定値を越えているため、テストパターンに汚れが発生した。従って、表面電位Ｖ０は、トナー２４の帯電特性と相関が有り、Ｖ０の値が一定値に満たないとカブリ現象が発生し、一定値を超えると汚れが発生する。また、現像装置２を、５０℃、５５％の環境下で一カ月保存した後において、全ての比較例及び全ての実施例で、現像ローラ２８表面へのトナー２４の固着及び感光ドラム２１表面の汚染等は確認されなかった。なお、各比較例及び各実施例における現像ローラ２８は、カーボンブラックの添加量を同一にして製作したが、現像ローラ２８の製造誤差に起因して現像ローラ２８の抵抗値にばらつきが発生している。しかし、当該抵抗値のばらつきの範囲は検証に影響を与えるものではない。
【００５２】
また、本実施形態においては、トナー２４に、体積平均粒径が５．７μｍ、及びフローオフ帯電量が−４３μＣ/ｇの一成分非磁性粉砕の仕様を用いたが、体積平均粒径が５．３から６．１μｍ、及びフローオフ帯電量が−４０μＣ/ｇから−６０μＣ/ｇの範囲における一成分非磁性粉砕の仕様品においても、カブリ現象及び放置横帯現象に関して同様の抑制効果を得た。なお、単位重量当たりのトナー２４の表面積は、体積平均粒径に律速するため、体積平均粒径を大きくするとＱ／ Ｍが大きくなる。このため、トナー２４の粒径が小さいほどトナー２４の帯電量が高くなることから、放置横帯が発生し易くなる。また、体積平均粒径が８μｍ、及びフローオフ帯電量が−２０μＣ/ｇの一成分非磁性粉砕の仕様のトナー２４では、放置横帯現象が発生しなかった。
【００５３】
なお、図１を参照しながら前述した画像形成装置１の制御について説明する。図１０に画像形成装置１の構成を示すブロック図を示す。
【００５４】
画像形成装置１は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、タイマ等から構成される印刷制御部４１を設けており、この印刷制御部４１から指令を出すことで画像情報を記録媒体４に現像する一連のプロセスを制御する。
【００５５】
印刷制御部４１は、図示せぬ上位装置からのデータ及び制御コマンドの受信を制御するインターフェイス制御部４２と、インターフェイス制御部４２に入力された印刷データを記憶する受信メモリ４３と、印刷データを編集処理したイメージデータを記憶する画像データ編集メモリ４４と、操作者が画像形成装置１を操作するための操作部４５と、画像形成装置１の動作状態を監視するセンサ群４６と、帯電ローラ２２に電力を供給する帯電ローラ用電源５１と、現像ローラ２８に電力を供給する現像ローラ用電源５２と、トナー供給ローラ２７に電力を供給するトナー供給ローラ用電源５３と、転写ローラ９に電力を供給する転写ローラ用電源５４と、ＬＥＤヘッド２３を制御するＬＥＤヘッド駆動制御部５５と、定着器１３を制御する定着器制御部５６と、用紙搬送モータ５８を制御する用紙搬送モータ制御部５７と、感光体ドラム駆動モータ６０を制御する感光体ドラム駆動モータ制御部５９と、感光体ドラム２１の回転数を計測するドラムカウンタ４７と、印刷ドット数を計測するドットカウンタ４８と、相互に接続する。
【００５６】
この様な印刷制御部４１は、上位装置から受信したデータ及び制御コマンドに基づき、画像形成装置１全体のシーケンスを制御することで印刷動作を実行する。以下、印刷制御部４１と相互に接続している各構成部材について、図１０を参照しながら具体的に説明する。但し、図１及び図２を参照しながら前述した構成部材については説明を省く。
【００５７】
インターフェイス制御部４２は、印刷制御部４１からの指令に基づき、図示せぬ上位装置からのデータ及び制御コマンドの受信を制御するためのセクションである。また、受信メモリ４３は、印刷制御部４１からの指令に基づき、図示せぬ上位装置からインターフェイス制御部４２に入力された印刷データを、一時的に記憶する読み書き可能な揮発性メモリである。また、画像データ編集メモリ４４は、印刷制御部４１からの指令に基づき、受信メモリ４３に記憶された印刷データを受け取り、印刷データを編集処理することで形成したイメージデータを、一時的に記憶する読み書き可能な揮発性メモリである。また、操作部４５は、画像形成装置１を操作するためのものであり、画像形成装置１の動作状態を表示するための表示部と、操作者が画像形成装置１を操作するためのスイッチとを備えている。また、センサ群４６は、画像形成装置１の動作状態を経時的に監視するための各種センサであり、例えば、用紙位置検出センサ、温度センサ、湿度センサ、及び濃度センサ等から構成される。
【００５８】
帯電ローラ用電源５１は、帯電電源部であり、印刷制御部４１の指令によって、帯電ローラ２２に所定の電圧を印加することで感光体ドラム２１の表面を帯電させる。具体的には、帯電ローラ２２の導電部１２Ｂの貫通穴１２Ｃの近傍、導電部１２Ｂの端部Ｆ、及び端部Ｇから感光体ドラム２１表面に対して放電が生じることで感光体ドラム２１表面が帯電される。また、現像ローラ用電源５２は、印刷制御部４１の指令によって、感光体ドラム２１表面に形成された静電潜像にトナー２４を付着させる現像ローラ２８に所定の電圧を印加するためのものである。また、トナー供給ローラ用電源５３は、印刷制御部４１の指令によって、現像ローラ２８にトナー２４を供給するトナー供給ローラ２７に所定の電圧を印加するためのものである。また、転写ローラ用電源５４は、印刷制御部４１の指令によって、感光体ドラム２１に形成されたトナー像を記録媒体４に転写する転写ローラ９に所定の電圧を印加するためのものである。なお、転写ローラ９には感光体ドラム２１に供給される電圧と逆のバイアス電圧が供給される。
【００５９】
ＬＥＤヘッド駆動制御部５５は、印刷制御部４１の指令によって、画像データ編集メモリ４４に記憶されたイメージデータをＬＥＤヘッド２３に取り込んだ後、感光体ドラム２１の表面に照射して感光ドラム１１の表面に静電潜像を形成するＬＥＤヘッド２３を駆動する。また、定着器制御部５６は、印刷制御部４１の指令によって、定着ローラ１４と加圧ローラ１５から構成される定着器１３を制御するためのものである。また、用紙搬送モータ制御部５７は、印刷制御部４１の指令によって、搬送ローラ３２、３３、３４、及び３７を駆動する用紙搬送モータ５８を制御することで、画像形成装置１内で記録媒体４を搬送若しくは停止させる。また、感光体ドラム駆動モータ制御部５９は、印刷制御部４１の指令によって、感光体ドラム２１を駆動する感光体ドラム駆動モータ６０を制御して感光体ドラム２１に形成されたトナー像を記録媒体４に現像するためのものである。また、ドラムカウンタ４７は、印刷制御部４１の指令によって、ドットカウンタ４８でイメージデータのドット数を計測するのに関連して、感光体ドラム２１の累計回転数を計測するためのものである。また、ドットカウンタ４８は、印刷制御部４１の指令によって、画像データ編集メモリ４４で形成された記録媒体４の１枚分に相当するイメージデータのドット数を計測するためのものである。
【００６０】
以上、第１の実施形態における現像ローラ２８は、現像ローラ２８の表面１ｍｍの位置からコロナ放電により６０００Ｖの電圧を印加して前記現像剤担持体の表面を帯電させたとき、帯電後０．１５秒後の前記現像剤担持体の表面電位をＶ０[Ｖ]とし、表面電位がＶ０からＶ０/ｅになる緩和時間をτ[ｓｅｃ]とすると、２．０≦Ｖ０≦１０、及び０＜τ≦０．２０を満たす。また、この様な現像ローラ２８を設けた現像装置２及び画像形成装置１では、画像形成装置１を一定期間を越えて動作させなかった後に記録媒体４に画像データを現像させても、現像ローラ２８表面における充填部２８Ｃと露出部２８Ｄの間の抵抗値及び表面電位の差異が小さい状態で、画像データを記録媒体４に現像できる。従って、記録媒体４に現像した印刷画像に発生する放置横帯現象及びカブリ現象を抑制できる。また、現像ローラ２８の表面をイソシアネート処理することにより、現像装置２及び画像形成装置１を一定期間を越えて動作させなかった場合でも、感光体ドラム２１と当接した現像ローラ２８のニップ部位におけるトナー２４の固着を抑制できることから、現像装置２及び画像形成装置１の保存性が向上する。
【００６１】
［第２の実施形態］
第２の実施形態における現像ローラは、現像ローラの表面をウレタン処理することにより、イソシアネート処理を施した第１の実施形態に係る現像ローラと比較して、印刷枚数の増加による現像ローラの経時的な抵抗値変化を抑制することを特徴とする。また、第１の実施形態における現像ローラと同様に、画像形成装置を一定期間を越えて動作させなかった後に記録媒体に画像データを現像させても、現像ローラ表面における充填部と露出部の間の抵抗値及び表面電位の差異が小さい状態で、画像データを記録媒体に現像することを特徴とする。
【００６２】
以下、本発明の第２の実施形態に係る現像ローラについて説明する。なお、本実施形態において現像ローラ以外の現像装置２及び画像形成装置１に係る構成は、第１の実施形態で述べた現像装置２及び画像形成装置１の構成と同様である。そこで、本実施形態では、簡単のため重複した説明は省略し、現像ローラについてのみ説明する。以下、現像ローラについて、表２を参照しながら詳細に説明する。
【００６３】
第２の実施形態に係る現像ローラは、現像ローラの表面層を、ウレタン処理することで形成した。当該ウレタン処理は、酢酸エチル１００重量部に対してイソシアネート化合物２０重量部の比率で配合したイソシアネート溶液にウレタンプレポリマーを添付して反応させたウレタン溶液を現像ローラ表面に３０秒間浸漬した後、１００℃のオーブンで１０時間加熱を行い、乾燥させるものである。
【００６４】
次に、現像ローラに係る放置横帯現象及びカブリ現象の検証結果について、具体的に説明する。表２に検証結果を示す。なお、検証方法及び判定基準は、第１の実施形態で説明した方法と同一である。また、表２に記載したＵ処理はウレタン処理を、Ｉ量はイソシアネート量を、及びＣＢ量はカーボンブラック量をそれぞれ略したものである。
【００６５】
【表２】
【００６６】
表２に示した検証結果によれば、放置横帯現象については、緩和時間τが０．２０ｓｅｃより長い比較例９において判定が×となった。なお、現像ローラ２８の誘電特性が高い程、緩和時間τの値が長くなり、放置横帯現象が顕著に発生する。同様に、カブリ現象については、表面電位Ｖ０が２．０Ｖより小さい比較例６、比較例７、及び比較例８において判定が×となった。なお、表面電位Ｖ０が３０．０Ｖ以上の比較例９においてはカブリ現象の判定は○であったが、トナー２４の帯電量が一定値を越えているため、テストパターンに汚れが発生した。従って、表面電位Ｖ０は、トナー２４の帯電特性と相関が有り、Ｖ０の値が一定値に満たないとカブリ現象が発生し、一定値を超えると汚れが発生する。なお、各比較例及び各実施例における現像ローラ２８は、イソシアネート量及びカーボンブラックの添加量を同一にして製作したが、現像ローラ２８の製造誤差に起因して現像ローラ２８の抵抗値にばらつきが発生している。しかし、当該抵抗値のばらつきの範囲は検証に影響を与えるものではない。
【００６７】
また、本実施形態においては、トナー２４に、体積平均粒径が５．７μｍ、及びフローオフ帯電量が−４３μＣ/ｇの一成分非磁性粉砕の仕様を用いたが、体積平均粒径が５．３から６．１μｍ、及びフローオフ帯電量が−４０μＣ/ｇから−６０μＣ/ｇの範囲における一成分非磁性粉砕の仕様品においても、カブリ現象及び放置横帯現象に関して同様の抑制効果を得た。なお、単位重量当たりのトナー２４の表面積は、体積平均粒径に律速するため、体積平均粒径を大きくするとQ/ Mが大きくなる。このため、トナー２４の粒径が小さいほどトナー２４の帯電量が高くなることから、放置横帯が発生し易くなる。また、体積平均粒径が８μｍ、及びフローオフ帯電量が−２０μＣ/ｇの一成分非磁性粉砕の仕様のトナー２４では、放置横帯現象が発生しなかった。
【００６８】
また、 ウレタン処理を施した現像ローラは、イソシアネート処理を施した現像ローラと比較して、印刷枚数の増加に伴う現像ローラの抵抗値の上昇が少ない。具体的には、記録媒体４に画像データを１００００枚印刷した後の現像ローラの抵抗値は、イソシアネート処理を施した現像ローラの場合には初期の表面電位に対して２から３桁上昇するのに対し、ウレタン処理を施した現像ローラの場合には初期の表面電位に対して１桁の上昇に留まる。上述した効果は、ウレタン処理の場合、イソシアネート処理と比較して、現像ローラの彈性層への処理液の染み込み深さが浅いことに起因すると考えられる。すなわち、ウレタン処理液の弾性層への染み込みによるカーボンブラックの導電ストラクチャの切断の程度が軽微であるため、現像ローラの経時的な抵抗値変化を抑制することができると考えられる。従って、ウレタン処理を施した現像ローラはイソシアネート処理を施した現像ローラに比べて、経時的な抵抗値変化を抑制することができる。
【００６９】
以上、第２の実施形態における現像ローラは、現像ローラの表面１ｍｍの位置からコロナ放電により６０００Ｖの電圧を印加して前記現像剤担持体の表面を帯電させたとき、帯電後０．１５秒後の前記現像剤担持体の表面電位をＶ０[Ｖ]とし、表面電位がＶ０からＶ０/ｅになる緩和時間をτ[ｓｅｃ]とすると、２．０≦Ｖ０≦１０、及び０＜τ≦０．２０を満たす。また、この様な現像ローラ２８を設けた現像装置２及び画像形成装置１では、画像形成装置１を一定期間を越えて動作させなかった後に記録媒体４に画像データを現像させても、現像ローラ表面における充填部と露出部の間の抵抗値及び表面電位の差異が小さい状態で、画像データを記録媒体４に現像できる。従って、記録媒体４に現像した印刷画像に発生する放置横帯現象及びカブリ現象を抑制できる。また、現像ローラの表面をウレタン処理することにより、イソシアネート処理を施した現像ローラと比較して、印刷枚数の増加による現像ローラの経時的な抵抗値変化を抑制することができる
【００７０】
なお、上述の第１の実施形態及び第２の実施形態においては、画像形成装置を印刷装置として説明したが、本実施形態の画像形成装置を複写機、ファクシミリ装置、ＭＦＰ装置などに設けても良い。
【符号の説明】
【００７１】
１ 画像形成装置
２，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙ，２Ｋ 現像装置
３ 用紙搬送経路
４ 記録媒体
５ 給紙カセット
６ ホッピングローラ
７ レジストローラ
８ レジストローラ
９ 転写ローラ
１０ 転写ベルト
１１ アイドルローラ
１２ ドライブローラ
１３ 定着器
１４ 定着ローラ
１５ 加圧ローラ
１６ 排出ローラ
１７ スタッカ
２１ 感光体ドラム
２２ 帯電ローラ
２３ ＬＥＤヘッド
２４ トナー
２５ トナーカートリッジ
２５Ａ 筐体内壁部
２６ 攪拌部材
２７ トナー供給ローラ
２８ 現像ローラ
２８Ａ 表層部
２８Ｂ 軸芯部
２８Ｃ 充填部
２８Ｄ 露出部
２９ 現像ブレード
３０ クリーニングブレード
３１ クリーニングスパイラル
３２ 廃棄トナー収容部
３３ トナー漏れ防止シール
３５ 抵抗測定器
３５Ａ テストリード
３５Ｂ テストリード
３５Ｃ 測定部
３６ 誘電緩和特性測定器
３６Ａ テストリード
３６Ｂ テストリード
３６Ｃ 測定部
３６Ｄ コロナ放電器
３６Ｅ 表面電位計
４１ 印刷制御部
４２ インターフェイス制御部
４３ 受信メモリ
４４ 画像データ編集メモリ
４５ 操作部
４６ センサ群
４７ ドラムカウンタ
４８ ドットカウンタ
５１ 帯電ローラ用電源
５２ 現像ローラ用電源
５３ トナー供給ローラ用電源
５４ 転写ローラ用電源
５５ ＬＥＤヘッド駆動制御部
５６ 定着器制御部
５７ 用紙搬送モータ制御部
５８ 用紙搬送モータ
５９ 感光体ドラム駆動モータ制御部
６０ 感光体ドラム駆動モータ
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６ 測定箇所
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が形成される像担持体に当接し前記像担持体に現像剤層を形成する現像剤担持体において、
前記現像剤担持体の表面１ｍｍの位置からコロナ放電により６０００Ｖの電圧を印加して前記現像剤担持体の表面を帯電させたとき、
帯電後０．１５秒後の前記現像剤担持体の表面電位をＶ０[Ｖ]とし、
表面電位がＶ０からＶ０/ｅになる緩和時間をτ[ｓｅｃ]とすると、
２．０≦Ｖ０≦１０、及び０＜τ≦０．２０を満たすことを特徴とする現像剤担持体。
【請求項２】
前記現像剤担持体の表面がイソシアネート溶液で処理されていることを特徴とする請求項１に記載の現像剤担持体。
【請求項３】
前記現像剤担持体の表面がウレタン溶液で処理されていることを特徴とする請求項１に記載の現像剤担持体。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３に記載の現像剤担持体を有することを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
静電潜像が形成される像担持体に当接し前記像担持体に現像剤層を形成する現像剤担持体において、
前記現像剤担持体の表面１ｍｍの位置からコロナ放電により６０００Ｖの電圧を印加して前記現像剤担持体の表面を帯電させたとき、
帯電後０．１５秒後の前記現像剤担持体の表面電位をＶ０[Ｖ]とし、
表面電位がＶ０からＶ０/ｅになる緩和時間をτ[ｓｅｃ]とすると、
２．０≦Ｖ０≦１０、及び０＜τ≦０．２０を満たすことを特徴とする現像剤担持体。
【請求項２】
前記現像剤担持体の表面がイソシアネート溶液で処理されていることを特徴とする請求項１に記載の現像剤担持体。
【請求項３】
前記現像剤担持体の表面がウレタン溶液で処理されていることを特徴とする請求項１に記載の現像剤担持体。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３に記載の現像剤担持体を有することを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−５３３４２（Ｐ２０１１−５３３４２Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２００５８０（Ｐ２００９−２００５８０）
【出願日】平成２１年８月３１日（２００９．８．３１）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月３１日（２００９．８．３１）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【Ｆターム（参考）】
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