現像方法及び現像装置
【課題】電子写真式画像形成装置におけるトナー搬送性に優れた現像方法及び現像装置を提供する。
【解決手段】ゴムローラ鏡面仕上げ機による表面研磨加工後の現像ローラ表面の研磨状態をレーザ顕微鏡で測定し、面積比Ｓ／Ｓ0 （凹凸部表面積Ｓ÷測定平面面積Ｓ0 ）を算出する。参考のため十点平均粗さＲｚも算出する。これらの試作現像ローラを画像形成装置に配設し実験室環境で画像濃度１．７％、２枚間欠で印字テストを行う。印字結果をＸ−Ｒａｉｔｅ（外国製色差計）でベタ追従性濃度ＡＶＥを測定し、目視によるベタ追従性を○△×で評価すると、Ｒｚとは関係なく面積比Ｓ／Ｓ0 が２．３７以上でベタ追従性が良くなることが判明した。
【解決手段】ゴムローラ鏡面仕上げ機による表面研磨加工後の現像ローラ表面の研磨状態をレーザ顕微鏡で測定し、面積比Ｓ／Ｓ0 （凹凸部表面積Ｓ÷測定平面面積Ｓ0 ）を算出する。参考のため十点平均粗さＲｚも算出する。これらの試作現像ローラを画像形成装置に配設し実験室環境で画像濃度１．７％、２枚間欠で印字テストを行う。印字結果をＸ−Ｒａｉｔｅ（外国製色差計）でベタ追従性濃度ＡＶＥを測定し、目視によるベタ追従性を○△×で評価すると、Ｒｚとは関係なく面積比Ｓ／Ｓ0 が２．３７以上でベタ追従性が良くなることが判明した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真式画像形成装置における現像方法及び現像装置に係わり、更に詳しくはトナー搬送性に優れた現像方法及び現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子式画像形成装置において、現像剤のトナーを現像ローラに供給し、規制部材により、上記現像ローラにトナーの薄層を形成すると共にバイアス電圧を印加して、そのトナーの薄層を、静電潜像保持体に形成されている静電潜像に転移させ、静電潜像にトナー像を顕在化させて現像を行う非磁性一成分トナーによる現像法が知られている。
【０００３】
このような電子式画像形成装置に用いられる現像ローラにおいては、トナーの搬送量を上げるため、ゴムローラ鏡面仕上げ機などの研磨機を用いて、ローラ表面を加工する技術は従来から知られている。そして、現像ローラは、その表面状態（研磨状態）の差が印刷画像に多大な影響を及ぼしていた。
【０００４】
そして、現像ローラの表面粗さを、Ｒｚ（十点平均粗さ）で１．０〜１５μｍとした導電性ゴムローラの表面に１０〜６０μｍの導電性外装皮膜を設けることで、表面粗さを長期に渡って好適な状態で維持でき、かつ外層厚さが薄いにも拘わらず耐用寿命の長い現像ローラが提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開平７−０８４４４３号公報（「要約」、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、現像ローラに十分なトナー搬送性を付与するためには、現像ローラの表面粗さを増大させればよいと考えられる。そこで、物性の表面粗さを示す基準として上述したようにＲｚがあるが、上記の特許文献１の技術のように、現像ローラの表面粗さをＲｚだけで規定して、この現像ローラに非磁性１成分のトナーを搬送させるタイプの電子写真方式においてベタ画像印字で実験してみると、トナーを十二分に搬送させることができないことが判明した。
【０００６】
すなわち、実験では、ベタ印刷画像の現像ローラ１周目以降のベタ濃度が低下するという「ベタ追従性不良」という不具合が生じ、画像品質を低下させるという問題が生じた。したがって、現像ローラ表面の適正な粗さを規定するには、物性パラメータがＲｚだけでは適正に管理できない。
【０００７】
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、電子写真式画像形成装置におけるトナー搬送性に優れた現像方法及び現像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下に、本発明に係わる現像方法及び現像装置の構成を述べる。
先ず、第１の発明の現像方法は、静電潜像を保持する潜像担持体と、非磁性トナーを表面に担持するトナー担持体とを、現像部において接触させて上記静電潜像を顕像化する非磁性一成分トナーによる現像を行う現像方法において、上記トナー担持体を表面に凹凸を持ったゴム状ローラで構成し、該ローラ周面の単位面積当たりの凹凸部表面積が２．３７以上であるように構成される。
【０００９】
次に、第２の発明の現像装置は、静電潜像を保持する潜像担持体と、非磁性トナーを表面に担持するトナー担持体とを、現像部において接触させて上記静電潜像を顕像化する非磁性一成分トナーによる現像を行う現像装置であって、上記トナー担持体は、表面に凹凸を持ったゴム状ローラから成り、該ローラ周面の単位面積当たりの凹凸部表面積が２．３７以上であるように構成される。
【００１０】
上記トナー担持体は、例えば、ＮＢＲ（アクリロニトリル・ブタジエン・ゴム）から成り、また、例えば、その円周面をフイルム研磨装置を用いて加工されたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電子写真方式の画像形成装置における非磁性一成分トナーを用いる現像法及び現像装置において、現像ローラを表面に凹凸を持ったゴム状ローラで構成し、研磨機によりローラ周面の単位面積当たりの凹凸部表面積が２．３７以上であるように構成するので、物性パラメータのＲｚの値に係り無く、トナー搬送性の良好な現像方法及び現像装置の提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１におけるカラー画像形成装置（以下、単にプリンタという）の内部構成を説明する断面図である。同図に示すように、プリンタ１は、画像形成部２、両面印刷用搬送ユニット３、及び給紙部４で構成されている。上記の画像形成部２は、４個の画像形成ユニット５（５−１、５−２、５−３、５−４）を多段式に並設した構成からなる。
【００１３】
上記４個の画像形成ユニット５のうち用紙搬送方向上流側の３個の画像形成ユニット５−１、５−２及び５−３は、それぞれ減法混色の三原色であるマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の色トナーによるモノカラー画像を形成し、画像形成ユニット５−４は、主として文字等のクロ（Ｋ）トナーによるモノクロ画像を形成する。
【００１４】
上記の各画像形成ユニット５は、それぞれドラムユニットＤＵとトナーユニットＴＵで構成され、現像容器に収納された現像剤（の色）を除き同じ構成である。したがって、以下イエロー（Ｙ）用の画像形成ユニット５−３を例にしてその構成を説明する。
【００１５】
ドラムユニットＤＵには、感光体ドラム６が配設され、この感光体ドラム６の周面近傍を取り巻いて、感光体ドラム６と共にドラムユニットＤＵを構成しているクリーナ７及び帯電ローラ８が配置されている。また、感光体ドラム６の上部周面に近接して本体装置のフレームに支持された印字ヘッド９が配置され、感光体ドラム６の下部周面に接して搬送ベルト１０とこの搬送ベルト１０を挟んで転写器１１が配置されている。
【００１６】
トナーユニットＴＵは、現像装置であり、現像容器１２及び現像ローラ１３が配置されている。上記の現像容器１２は、内部にトナーを収容し、下部側面の開口部には上記の現像ローラ１３を支持している。上記のトナーには、トナーの凝集を防止するために酸化アルミニウムの微粒子が外添剤として添加されている。酸化アルミニウムは、トナーの弱いマイナス性の電位に対して更に弱いマイナス性の電位を持ち、トナーに対しては相対的に正極性の電位となってトナーに付着している。
【００１７】
上記の感光体ドラム６は、図の時計回り方向に回転し、クリーナ７により周面を清掃され、帯電ローラ８からの電荷付与により、感光体ドラム６の周面が一様に帯電する。次に、印字ヘッド９からの印字情報に基づく光書き込みにより、感光体ドラム６の周面に静電潜像が形成される。そして、この静電潜像は、現像ローラ１３による現像処理によって、現像容器１２に収納したイエロー（Ｙ）色のトナーによりトナー像化される。
【００１８】
このようにして感光体ドラム６の周面に形成されるトナー像は、感光体ドラム６の回転に伴われて、感光体ドラム６と転写器１１とが対向する転写部に到達する。転写部に達したトナー像は、感光体ドラム６の直下を用紙搬送方向上流側から下流側へ移動する用紙上に転写される。
【００１９】
上記の用紙は、給紙コロ１４の一回転によって給紙カセット１５から搬出されて、ガイドローラ対１６、案内路１７、給送ローラ対１８を介し、待機ローラ対１９に給送される。あるいは、開成された装着部カバー２０に装着されたＭＰＦトレイ２１上から給紙コロ２２によって給送される。
【００２０】
待機ローラ対１９は、用紙の印字開始位置が用紙搬送方向最上流の画像形成ユニット５−１の感光体ドラム６のトナー像の先端に一致するタイミングで搬送ベルト１０上に給送する。
【００２１】
搬送ベルト１０は、駆動ローラ２３と従動ローラ２４に掛け渡されて、駆動ローラ２３により駆動され、図の反時計回り方向に循環移動する。用紙は、この循環移動する搬送ベルト１０の上面に静電的に吸着されて搬送され、画像形成ユニット５−１の転写部でマゼンタ（Ｍ）のトナー像を転写され、画像形成ユニット５−２の転写部でシアン（Ｃ）のトナー像を転写され、画像形成ユニット５−３の転写部でイエロー（Ｙ）のトナー像を転写され、そして、画像形成ユニット５−４の転写部でクロ（Ｋ）のトナー像を転写される。
【００２２】
このように４色のトナー像を重ねて転写された用紙は、定着装置である定着ユニット２５に搬入される。定着ユニット２５は、熱ローラ２６、圧ローラ２７、オイル塗布ローラ２８等で構成され、用紙を上述の熱ローラ２６と圧ローラ２７間に挟持して搬送しながら、トナー像を溶融し紙面に圧着して定着する。また、オイル塗布ローラ２８は、熱ローラ２６周面にトナー離型性オイルを塗布するとともに熱ローラ２６上に残留するトナーを除去する機能を備えている。
【００２３】
このように、定着ユニット２５によってトナー像を定着された用紙は、切換板２９が図の実線で示すように上に回動しているときは、搬出ローラ対３１によって側面排出口３２から画像形成面を上にして機外に排出され、切換板２９が図の破線で示すように下に回動しているときは、搬送ローラ対３３により上に案内され排紙ローラ３４によって画像形成面を下にして排紙部３５に排出される。
【００２４】
また、両面印刷用搬送ユニット３は、装置本体に対して着脱自在に構成され、本例のプリンタ１によって両面印刷を行う際装着するユニットであり、内部に複数の搬送ローラ３６ａ〜３６ｅが配設されている。
【００２５】
両面印刷の場合には、上記切換板２９によって一旦上方に用紙が送られ、例えば用紙の後端が搬送ローラ対３３に達した時、用紙の搬送を停止し、更に用紙を逆方向に搬送する。この制御によって、用紙は点線で示す位置に設定された切換板２９の左側を下方に搬送され、両面印刷用搬送ユニット３の用紙搬送路に搬入され、搬送ローラ３６ａ〜３６ｅによって用紙が送られ、案内路１７、及び給送ローラ対１８を介して待機ローラ対１９に達し、前述と同様トナー像と一致するタイミングで転写部に送られ、トナー像が用紙の裏面に転写される。
【００２６】
尚、駆動ローラ２３の近傍に設けられている濃度センサ３７は、例えば近赤外線正反射型センサから成り、ＬＥＤにより形成されている発光部とＬＥＤ光量を検知する受光素子からなる受光部より構成されている。
【００２７】
この濃度センサ３７は、レジストパッチとして搬送ベルト１０の周面中央部に直接形成されるトナー像のトナー濃度と印字位置とを測定するためと、搬送ベルト１０の周面端部に直接形成されるトナー像の白バンドチェック用パッチを測定するために配置されている。
【００２８】
図２はプリンタ１の外観斜視図である。同図に示すようにプリンタ１は、装置本体上部３８と装置本体下部３９によって構成され、装置本体上部３８には、上面手前に操作パネル４１が配設され、上面中央には図１にも示した印字用紙の排紙部３５が形成されている。操作パネル４１は、複数のキーが配設されたキー操作部４１ａと、液晶ディスプレイ等の表示部４１ｂとで構成されている。また排紙部３５には、図１にも示した排紙ローラ対３４の回転によって、トナー画像を定着された印刷用紙が出力されて順次積載される。
【００２９】
また、装置本体下部３９には、同図矢印方向ｃに開閉可能なフロントカバー４２が設けられている。上記フロントカバー４２は例えばジャム処理時やメンテナンス時に開放される。
【００３０】
図３は、上記プリンタ１の制御装置の回路構成を示すブロック図である。同図に示すように、制御装置４３は、インターフェイスコントローラ（図では単にＩ／Ｆとして図示）４４と、このインターフェイスコントローラ４４に接続するプリンタコントローラ４５（ＰＲ＿ＣＯＮＴ）を備えている。インターフェイスコントローラ４４には不図示のホストコンピュータが接続され、このホストコンピュータからはデータ（印字情報）が入力される。
【００３１】
また、プリンタコントローラ４５にはプリンタ印字部４６が接続されている。そして、インターフェイスコントローラ４４とプリンタコントローラ４５にはＣＰＵ（central processing unit）４７が接続され、ＣＰＵ４７はＲＯＭ（read only memory)４８に格納されているシステムプログラムに従ってインターフェイスコントローラ４４とプリンタコントローラ４５を制御する。
【００３２】
インターフェイスコントローラ４４はホストコンピュータから出力される印字情報に従って、印字用紙の１頁分に対応するパターンデータを作成する。このとき、インターフェイスコントローラローラ４４で作成するパターンデータは、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、クロ（Ｋ）の各色に対応するデータであり、これら色毎のパターンデータはインターフェイスコントローラローラ４４内に配設されるフレームメモリ４９の上記色毎の各記憶領域４９Ｍ、４９Ｃ、４９Ｙ、４９Ｋに記憶される。また、これらのパターンデータはＣＰＵ４７の制御によりプリンタコントローラ４５に出力され、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、クロ（Ｋ）の各色毎にプリンタ印字部４６に出力される。
【００３３】
尚、ＣＰＵ４７には操作パネル４１が接続され、外部からの各種操作信号をＣＰＵ４７に出力する。また、ＥＥＰＲＯＭ(electrically erasable programable ROM)５１は例えば不図示の給紙センサによって検出された用紙サイズ等を記憶する。
【００３４】
続いて、上記構成におけるプリンタ１の基本動作を再び図１〜図３を用いて説明する。先ず、本体装置１に電源が投入され、使用する用紙の枚数、印字モード、その他の指定がキー入力あるいは接続するホスト機器からの信号として入力されると印字（印刷）を開始する。
【００３５】
すなわち、不図示の駆動機構により図１の給紙コロ１４が一回転して、給紙カセット１５に載置収容されている用紙を、ガイドローラ対１６、案内路１７、給送ローラ対１８を介して待機ローラ対１９へ給送する。
【００３６】
待機ローラ対１９は、回転を一時停止して、一対のローラで形成される挟持部に用紙先端を当接させた状態で、搬送タイミングを待機する。
続いて、駆動ローラ２３が反時計回り方向に回転し、従動ローラ２４が従動して、同じく反時計回り方向に回転する。これにより、搬送ベルト１０は、上循環部が４個の感光体ドラム６に当接して、全体が反時計回り方向へ循環移動する。
【００３７】
これと共に、各ドラムユニットＤＵとトナーユニットＴＵが印字タイミングに合わせて順次駆動される。感光体ドラム６は時計回り方向に回転し、帯電ローラ８は、感光体ドラム６周面に一様な高マイナス電荷を付与し、印字ヘッド９は、その感光体ドラム６周面に画像信号に応じて露光を行って、低電位部を形成する。これにより、上記帯電ローラ８による高マイナス電位部と、露光による低マイナス電位部からなる静電潜像が形成される。トナーユニットＴＵの現像ローラ１３は、その静電潜像の低電位部にトナーを転移させて、感光体ドラム６周面上にトナー像を形成（反転現像）する。
【００３８】
最上流に位置する感光体ドラム６周面上のトナー像の先端が、搬送ベルト１０との対向点に回転搬送されてくるタイミングで、その対向点に用紙の印字開始位置が一致するように、待機ローラ対１９が回転を開始して、用紙を用紙搬入部へ給送する。用紙は、搬送ベルト１０に吸着され、画像形成ユニット５−１の感光体ドラム６と転写器１１により形成されている最初の転写部へ搬送される。
【００３９】
転写器１１は、転写バイアス電源から出力される転写電流を、搬送ベルト１０を介して用紙に印加する。上記転写器１１から印加される転写電流により、感光体ドラム６上のＭ（マゼンタ）のトナー像が用紙に転写される。続いて、上流から２番目の画像形成ユニット５−２の転写部においてＣ（シアン）のトナー像が転写され、更に上流から３番目の画像形成ユニット５−３の転写部においてＹ（イエロー）のトナー像が転写される。そして、上流から４番目（すなわち、最下流）の画像形成ユニット５−４の転写部においてＫ（クロ）のトナー像が順次転写される。
【００４０】
このようにして、４色のトナー像を転写された用紙は、搬送ベルト１０から分離して定着ユニット２５に搬入される。定着ユニット２５は、トナー像を熱と圧力で用紙に定着させる。この画像定着後、用紙は、例えば搬送ローラ対３３及び排紙ローラ対３４によって上部の排紙部３５上にトナー像を下にして排出される。
【００４１】
図４は、画像形成ユニット５の主要部の構成を詳細に示す側断面図である。同図に示す画像形成ユニット５は、プリンタ１に着脱自在であり、ドラムユニットＤＵとトナーユニットＴＵとで構成されていることは図１に示した通りである。
【００４２】
トナーユニットＴＵは、トナーホッパを兼ねる現像容器１２を備え、その現像容器１２の下部開口に、表面に凹凸を有する導電性ゴム状ローラで構成された現像ローラ１３を回転可能に保持している。現像容器１２の内部には、トナー５２を収容し、このトナー５２に埋没するように配設されてトナーを攪拌する攪拌部材５３を備えている。
【００４３】
また、現像容器１２の最下部には、スポンジ体から成る供給ローラ５４が現像ローラ１１３に圧接して配置されている。現像ローラ１３には、その斜め右上周面に圧接して金属製の板バネ状のドクターブレード５５が配設され、下部周面に当接してスクイシート（導電性規制シート）５６が配設されている。このスクイシート５６には、スクイシート５６にバイアス電圧を給電するスクイシートバイアス電源５７が設けられている。また、上記の現像ローラには現像ローラバイアス電源５９が接続されている。
【００４４】
また、上記ドクターブレード５５の両側部には、現像容器１２の開口部の内部と外部を隔絶してトナー５２の漏出を防止するための封止部材５８が配設されている。このドクターブレード５５と上記の供給ローラ５４には、共通のトナー用バイアス電源６１が接続されている。
【００４５】
上記のように、現像容器１２は、表面に凹凸を持つ導電性ゴム状ローラで構成された現像ローラ１３を感光体ドラム６の表面に圧接させる接触現像（ローラ）方式を採用している。そして、上記のような装置構成により非磁性一成分トナー方式による高速且つ高品質の現像が得られている。
【００４６】
ところで、上記のように現像ローラ１３の表面に凹凸を持たせるためには、研磨機による表面研磨加工が行われる。研磨機には、例えば通常研磨機としては宮本製作所製ＣＧ５０型円筒研削盤があり、フィルム研磨機としては松田精機製ＳＰ１００型のフィルム研磨機がある。
【００４７】
前述したように、現像ローラに十分なトナー搬送性を付与するためには、現像ローラの表面の粗さの物性パラメータがＲｚでは不適切であり、他の物性パラメータを設定する必要がある。
【００４８】
これには、通常の研磨機では無理があると思われ、ゴムローラ鏡面仕上げ機として用いられるフィルム研磨機によるフィニッシャー工程が必要であると考えられた。尚、フィルム研磨機は、砥粒を塗布したロールフィルムを巻き取りながら研磨する研磨機である。
【００４９】
本例においては、現像ローラ１３の素材となるゴム材として安価なＮＢＲを用いた。この現像ローラの電気抵抗は２０００〜１５０００ｋΩ（ローラ両端に４．９Ｎ荷重、測定電圧は５００Ｖ）である。そして、その表面加工としてゴムローラ鏡面仕上げ機を用いて表面研磨を行った。
【００５０】
研磨機には、ＳＰ１００型松田精機社製の研磨機を用い、研磨テープには、三共理化学フイルムの番手が＃４００、＃６００、及び＃８００のものを用いた。そして、研磨テープの番手を変えることにより様々な表面粗さ（凹凸）を有する試作現像ローラ１３ｎ（ｎ＝１、２、３、・・・）を作成し、これらの評価試験を行って以下の結果を得た。
【００５１】
図５は、現像ローラのゴムローラ鏡面仕上げ機による表面研磨加工後のトナー追従性の評価試験結果を示す図表である。
同図に示す試料の欄には、結果として評価が良かった試作現像ローラ１３ｎを実施例１〜８として示し、結果として評価が悪かった試作現像ローラ１３ｎを比較例１〜１４として示している。
【００５２】
また、Ｓ／Ｓ0 欄には、上記ゴムローラ鏡面仕上げ機による表面研磨加工後の現像ローラ表面の研磨状態をレーザ顕微鏡で測定した特定の面積比Ｓ／Ｓ0 を示している。
この現像ローラ表面の測定では、キーエンス社製レーザ顕微鏡ＶＫ−８５５０が用いられた。また、レーザ顕微鏡の対物レンズには５０倍のものが用いられた。そして、レーザ顕微鏡の視野は１０００倍と設定された。
【００５３】
上記の面積比Ｓ／Ｓ0 における「Ｓ0 」は、レーザ顕微鏡による測定領域すなわち測定平面の面積を示しており、本例では測定平面面積Ｓ0 は、２９８．３μｍ×２２３．７μｍに設定されている。また、上記の面積比Ｓ／Ｓ0 における「Ｓ」はレーザ顕微鏡による測定で得られる凹凸部表面積を示している。
【００５４】
図６は、ゴムローラ鏡面仕上げ機による表面研磨加工後の現像ローラ表面のレーザ顕微鏡による測定を模式的に示す図である。同図は試作現像ローラ１３ｎ、その測定領域（測定平面面積）Ｓ0 、及びレーザ顕微鏡の対物レンズ６２を示している。
【００５５】
図７は、レーザ顕微鏡による測定で得られる凹凸部表面積を説明する図である。同図は例として分かり易く半球状の測定物６３と、その測定領域拡大図６３′を示している。レーザ顕微鏡による測定では、平面的に見た面積である図６の測定平面面積Ｓ0 に対して、図７の矢印ｄ及び矢印ｅで示すように、実際に外観的に露出している部分全ての面積が測定される。
【００５６】
この実際に外観的に露出している部分全ての面積が、凹凸部表面積Ｓとしてレーザ顕微鏡に接続されるコンピュータによって算出される。
図５に示す面積比Ｓ／Ｓ0 は、「凹凸部表面積Ｓ÷測定平面面積Ｓ0 」である。測定面が全くの平滑面であれば、Ｓ／Ｓ0 ＝１であり、凹凸があればその凹凸の程度に応じて、Ｓ／Ｓ0 ＝Ｎ（Ｎ＞１）となる。
【００５７】
このようにして面積比Ｓ／Ｓ0 を求めた現像ローラ１３ｎを、上述のプリンタ１を用い、実験室環境で、画像濃度１．７％、２枚間欠でＵＴ（アンダートナー）まで印字テストを行った。印字テストにおいて、サンプル画像としてＡ３判用紙に全ベタ画像を０枚印字時、１０００枚印字時、３０００枚印字時、５０００印字時、及びＵＴ時に出力した。
【００５８】
図５に示すベタ追従性濃度ＡＶＥ欄には、上記のＡ３判用紙における全ベタ画像印字において、現像ローラの１周目以降の印字領域の３０点をＸ−Ｒａｉｔｅ（外国製の色差計、販売代理店は日本平板機材（株））で測定し、その平均値をベタ追従性濃度とし、その濃度の１０００枚〜ＵＴまでのサンプル画像のベタ追従性濃度の平均をとったものをベタ追従性濃度ＡＶＥとして示している。
【００５９】
追従性目視の欄には、トナーの搬送性つまりベタ追従性の良し悪しを、濃度ムラの発生具合を目視することによって、その評価を「○」、「△」又は「×」で示している。すなわち評価基準は、濃度ムラの発生がなく問題なしは「○」、濃度ムラが僅かに発生するが製品の品質上としては問題無しは「△」、明らかな濃度ムラが発生するは「×」となっている。
【００６０】
また、Ｒｚ欄には比較として十点平均粗さであるＲｚ値を示している。十点平均粗さの検出条件として、検出器は、測定倍率１０００倍、評価長さＬ＝２．５ｍｍ、分解能Ｌ／８０００、送り長さ０．ｍｍ／ｓ、先端半径＝２μダイヤモンド、測定力は０．７ｍＮである。
【００６１】
また、研磨テープ欄には、研磨テープの番手を示している。
図５の評価表において、追従性目視の欄に示すように、評価が「○」及び「△」であった試作現像ローラ１３ｎは、資料番号を実施例１〜８で示す試作品であり、これらはベタ追従性濃度ＡＶＥが１．３以上となる試作現像ローラであった。
【００６２】
また、ベタ追従性濃度ＡＶＥが１．３未満であると、明かにベタ追従性不良によるベタムラの発生が見られた。
そして、図５の評価表からも分かるように、ベタ追従性濃度ＡＶＥが１．３以上となる試作現像ローラ１３ｎの面積比Ｓ／Ｓ0 は、２．３７以上となっている。すなわち、面積比Ｓ／Ｓ0 ＝２．３７以上であれば、ベタ追従性に問題はないと考えられる。
【００６３】
図８は、ベタ追従性濃度ＡＶＥと面積比Ｓ／Ｓ0 との関係を示す特性図である。同図の特性図は、横軸にベタ追従性濃度ＡＶＥをとり、縦軸に面積比Ｓ／Ｓ0 をとって、図５の評価表から得られるベタ追従性濃度ＡＶＥと縦軸面積比Ｓ／Ｓ0 の対応プロットから求められる近似曲線である。
【００６４】
この特性図からも判明するように、面積比Ｓ／Ｓ0 が小さくなるほどベタ追従性は悪くなり、面積比Ｓ／Ｓ0 が大きくなるほどベタ追従性が向上する。そして、面積比Ｓ／Ｓ0 が２．３７で、目視評価が「△」以上となるベタ追従性濃度ＡＶＥは１．３以上となっている。
【００６５】
図９は、図５の評価表から得られる面積比Ｓ／Ｓ0 と十点平均粗さＲｚとの関係を示す図である。同図は横軸に十点平均粗さＲｚを示し、縦軸に面積比Ｓ／Ｓ0 を示している。また、黒丸のプロットは評価の良かった現像ローラの実施例１〜８を示し、白三角のプロットは評価の悪かった現像ローラの比較例１〜１４を示している。
【００６６】
図９から判明するように、十点平均粗さＲｚ＝４．２５〜５．５５の範囲には、評価の良かった現像ローラの実施例だけでなく、評価の悪かった現像ローラの比較例も散在している。すなわち、十点平均粗さＲｚの値からでは、ベタ追従性の良否を判断できないことが分かる。
【００６７】
図１０は、評価試験結果の図表のデータを面積比Ｓ／Ｓ0 の大きなものから順に並べ替えた図表である。尚、同図の試料番号は、上から下に昇順に示しただけのものであり、図５の試料欄の実施例又は比較例の番号とは無関係である。
【００６８】
図１０の試料番号１〜８に示すように、ベタ追従性濃度ＡＶＥは面積比Ｓ／Ｓ0 の大きさに対して試料番号５を除いて略順当に比例している。これに対して、十点平均粗さＲｚの値は面積比Ｓ／Ｓ0 の大きさとは無関係にバラツキを見せている。すなわち図１０に示す図表からも、十点平均粗さＲｚの値からでは、ベタ追従性の良否を判断できないことが分かる。
【００６９】
このように、ベタ追従性濃度ＡＶＥは面積比Ｓ／Ｓ0 の値に略比例し、同じＲｚの表面状態をもった現像ローラでも、Ｒｚ値には関係なくＳ／Ｓ0 値が大きくなればトナー搬送力も大きくなり、トナー追従性濃度に影響を与えている。
【００７０】
これらのことから、Ｒｚ値には関係なく現像ローラの凹凸部表面積が２．３７以上であると、現像ローラ上に保持されるトナー量が適切化され、現像ローラのトナー搬送量が適切に設定されることが判明する。
【００７１】
なお、現像ローラのゴム材としてＮＢＲを用いるように説明しているが、これに限ることなく、ウレタン等の現像ローラに使用可能なすべてのゴム材に適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施形態１におけるカラー画像形成装置（プリンタ）の内部構成を説明する断面図である。
【図２】実施形態１における画像形成装置（プリンタ）の外観斜視図である。
【図３】実施形態１における画像形成装置（プリンタ）の回路ブロック図である。
【図４】実施形態１における画像形成ユニットの主要部の構成を詳細に示す側断面図である。
【図５】実施形態１における現像ローラのゴムローラ鏡面仕上げ機による表面研磨加工後のトナー追従性の評価試験結果を示す図表である。
【図６】実施形態１におけるゴムローラ鏡面仕上げ機による表面研磨加工後の現像ローラ表面のレーザ顕微鏡による測定を模式的に示す図である。
【図７】レーザ顕微鏡による測定で得られる凹凸部表面積を説明する図である。
【図８】ベタ追従性濃度ＡＶＥと面積比Ｓ／Ｓ0 との関係示す特性図である。
【図９】評価表から得られる面積比Ｓ／Ｓ0 と十点平均粗さＲｚとの関係を示す図である。
【図１０】評価試験結果の図表のデータを面積比Ｓ／Ｓ0 の大きなものから順に並べ替えた図表である。
【符号の説明】
【００７３】
１ プリンタ
２ 画像形成部
３ 両面印刷用搬送ユニット
４ 給紙部
５（５−１、５−２、５−３、５−４） 画像形成ユニット
ＤＵ ドラムユニット
ＴＵ トナーユニット
６ 感光体ドラム
７ クリーナ
８ 帯電ローラ
９ 印字ヘッド
１０ 搬送ベルト
１１ 転写器
１２ 現像容器
１３ 現像ローラ
１３ｎ（ｎ＝１、２、３、・・・） 試作現像ローラ
１４ 給紙コロ
１５ 給紙カセット
１６ ガイドローラ対
１７ 案内路
１８ 給送ローラ対
１９ 待機ローラ対
２０ 装着部カバー
２１ ＭＰＦトレイ
２２ 給紙コロ
２３ 駆動ローラ
２４ 従動ローラ
２５ 定着ユニット
２６ 熱ローラ
２７ 圧ローラ
２８ オイル塗布ローラ
２９ 切換板
３１ 搬出ローラ対
３２ 側面排出口
３３ 搬送ローラ対
３４ 排紙ローラ対
３５ 排紙部
３６ａ〜３６ｅ 搬送ローラ
３７ 濃度センサ
３８ 装置本体上部
３９ 装置本体下部
４１ 操作パネル
４１ａ キー操作部
４１ｂ 表示部
４２ フロントカバー
４３ 制御装置
４４ インターフェイスコントローラ（Ｉ／Ｆ）
４５ プリンタコントローラ（ＰＲ＿ＣＯＮＴ）
４６ プリンタ印字部
４７ ＣＰＵ
４８ ＲＯＭ
４９ フレームメモリ
４９Ｍ、４９Ｃ、４９Ｙ、４９Ｋ 記憶領域
５１ ＥＥＰＲＯＭ
５２ トナー
５３ 攪拌部材
５４ 供給ローラ
５５ ドクターブレード
５６ スクイシート
５７ スクイシートバイアス電源
５８ 封止部材
５９ 現像ローラバイアス電源
６１ トナー用バイアス電源
６２ レーザ顕微鏡の対物レンズ
Ｓ0 測定領域（測定平面面積）
Ｓ 測定凹凸部表面積
６３ 測定物
６３′ 測定領域拡大図
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真式画像形成装置における現像方法及び現像装置に係わり、更に詳しくはトナー搬送性に優れた現像方法及び現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子式画像形成装置において、現像剤のトナーを現像ローラに供給し、規制部材により、上記現像ローラにトナーの薄層を形成すると共にバイアス電圧を印加して、そのトナーの薄層を、静電潜像保持体に形成されている静電潜像に転移させ、静電潜像にトナー像を顕在化させて現像を行う非磁性一成分トナーによる現像法が知られている。
【０００３】
このような電子式画像形成装置に用いられる現像ローラにおいては、トナーの搬送量を上げるため、ゴムローラ鏡面仕上げ機などの研磨機を用いて、ローラ表面を加工する技術は従来から知られている。そして、現像ローラは、その表面状態（研磨状態）の差が印刷画像に多大な影響を及ぼしていた。
【０００４】
そして、現像ローラの表面粗さを、Ｒｚ（十点平均粗さ）で１．０〜１５μｍとした導電性ゴムローラの表面に１０〜６０μｍの導電性外装皮膜を設けることで、表面粗さを長期に渡って好適な状態で維持でき、かつ外層厚さが薄いにも拘わらず耐用寿命の長い現像ローラが提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開平７−０８４４４３号公報（「要約」、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、現像ローラに十分なトナー搬送性を付与するためには、現像ローラの表面粗さを増大させればよいと考えられる。そこで、物性の表面粗さを示す基準として上述したようにＲｚがあるが、上記の特許文献１の技術のように、現像ローラの表面粗さをＲｚだけで規定して、この現像ローラに非磁性１成分のトナーを搬送させるタイプの電子写真方式においてベタ画像印字で実験してみると、トナーを十二分に搬送させることができないことが判明した。
【０００６】
すなわち、実験では、ベタ印刷画像の現像ローラ１周目以降のベタ濃度が低下するという「ベタ追従性不良」という不具合が生じ、画像品質を低下させるという問題が生じた。したがって、現像ローラ表面の適正な粗さを規定するには、物性パラメータがＲｚだけでは適正に管理できない。
【０００７】
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、電子写真式画像形成装置におけるトナー搬送性に優れた現像方法及び現像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下に、本発明に係わる現像方法及び現像装置の構成を述べる。
先ず、第１の発明の現像方法は、静電潜像を保持する潜像担持体と、非磁性トナーを表面に担持するトナー担持体とを、現像部において接触させて上記静電潜像を顕像化する非磁性一成分トナーによる現像を行う現像方法において、上記トナー担持体を表面に凹凸を持ったゴム状ローラで構成し、該ローラ周面の単位面積当たりの凹凸部表面積が２．３７以上であるように構成される。
【０００９】
次に、第２の発明の現像装置は、静電潜像を保持する潜像担持体と、非磁性トナーを表面に担持するトナー担持体とを、現像部において接触させて上記静電潜像を顕像化する非磁性一成分トナーによる現像を行う現像装置であって、上記トナー担持体は、表面に凹凸を持ったゴム状ローラから成り、該ローラ周面の単位面積当たりの凹凸部表面積が２．３７以上であるように構成される。
【００１０】
上記トナー担持体は、例えば、ＮＢＲ（アクリロニトリル・ブタジエン・ゴム）から成り、また、例えば、その円周面をフイルム研磨装置を用いて加工されたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電子写真方式の画像形成装置における非磁性一成分トナーを用いる現像法及び現像装置において、現像ローラを表面に凹凸を持ったゴム状ローラで構成し、研磨機によりローラ周面の単位面積当たりの凹凸部表面積が２．３７以上であるように構成するので、物性パラメータのＲｚの値に係り無く、トナー搬送性の良好な現像方法及び現像装置の提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１におけるカラー画像形成装置（以下、単にプリンタという）の内部構成を説明する断面図である。同図に示すように、プリンタ１は、画像形成部２、両面印刷用搬送ユニット３、及び給紙部４で構成されている。上記の画像形成部２は、４個の画像形成ユニット５（５−１、５−２、５−３、５−４）を多段式に並設した構成からなる。
【００１３】
上記４個の画像形成ユニット５のうち用紙搬送方向上流側の３個の画像形成ユニット５−１、５−２及び５−３は、それぞれ減法混色の三原色であるマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の色トナーによるモノカラー画像を形成し、画像形成ユニット５−４は、主として文字等のクロ（Ｋ）トナーによるモノクロ画像を形成する。
【００１４】
上記の各画像形成ユニット５は、それぞれドラムユニットＤＵとトナーユニットＴＵで構成され、現像容器に収納された現像剤（の色）を除き同じ構成である。したがって、以下イエロー（Ｙ）用の画像形成ユニット５−３を例にしてその構成を説明する。
【００１５】
ドラムユニットＤＵには、感光体ドラム６が配設され、この感光体ドラム６の周面近傍を取り巻いて、感光体ドラム６と共にドラムユニットＤＵを構成しているクリーナ７及び帯電ローラ８が配置されている。また、感光体ドラム６の上部周面に近接して本体装置のフレームに支持された印字ヘッド９が配置され、感光体ドラム６の下部周面に接して搬送ベルト１０とこの搬送ベルト１０を挟んで転写器１１が配置されている。
【００１６】
トナーユニットＴＵは、現像装置であり、現像容器１２及び現像ローラ１３が配置されている。上記の現像容器１２は、内部にトナーを収容し、下部側面の開口部には上記の現像ローラ１３を支持している。上記のトナーには、トナーの凝集を防止するために酸化アルミニウムの微粒子が外添剤として添加されている。酸化アルミニウムは、トナーの弱いマイナス性の電位に対して更に弱いマイナス性の電位を持ち、トナーに対しては相対的に正極性の電位となってトナーに付着している。
【００１７】
上記の感光体ドラム６は、図の時計回り方向に回転し、クリーナ７により周面を清掃され、帯電ローラ８からの電荷付与により、感光体ドラム６の周面が一様に帯電する。次に、印字ヘッド９からの印字情報に基づく光書き込みにより、感光体ドラム６の周面に静電潜像が形成される。そして、この静電潜像は、現像ローラ１３による現像処理によって、現像容器１２に収納したイエロー（Ｙ）色のトナーによりトナー像化される。
【００１８】
このようにして感光体ドラム６の周面に形成されるトナー像は、感光体ドラム６の回転に伴われて、感光体ドラム６と転写器１１とが対向する転写部に到達する。転写部に達したトナー像は、感光体ドラム６の直下を用紙搬送方向上流側から下流側へ移動する用紙上に転写される。
【００１９】
上記の用紙は、給紙コロ１４の一回転によって給紙カセット１５から搬出されて、ガイドローラ対１６、案内路１７、給送ローラ対１８を介し、待機ローラ対１９に給送される。あるいは、開成された装着部カバー２０に装着されたＭＰＦトレイ２１上から給紙コロ２２によって給送される。
【００２０】
待機ローラ対１９は、用紙の印字開始位置が用紙搬送方向最上流の画像形成ユニット５−１の感光体ドラム６のトナー像の先端に一致するタイミングで搬送ベルト１０上に給送する。
【００２１】
搬送ベルト１０は、駆動ローラ２３と従動ローラ２４に掛け渡されて、駆動ローラ２３により駆動され、図の反時計回り方向に循環移動する。用紙は、この循環移動する搬送ベルト１０の上面に静電的に吸着されて搬送され、画像形成ユニット５−１の転写部でマゼンタ（Ｍ）のトナー像を転写され、画像形成ユニット５−２の転写部でシアン（Ｃ）のトナー像を転写され、画像形成ユニット５−３の転写部でイエロー（Ｙ）のトナー像を転写され、そして、画像形成ユニット５−４の転写部でクロ（Ｋ）のトナー像を転写される。
【００２２】
このように４色のトナー像を重ねて転写された用紙は、定着装置である定着ユニット２５に搬入される。定着ユニット２５は、熱ローラ２６、圧ローラ２７、オイル塗布ローラ２８等で構成され、用紙を上述の熱ローラ２６と圧ローラ２７間に挟持して搬送しながら、トナー像を溶融し紙面に圧着して定着する。また、オイル塗布ローラ２８は、熱ローラ２６周面にトナー離型性オイルを塗布するとともに熱ローラ２６上に残留するトナーを除去する機能を備えている。
【００２３】
このように、定着ユニット２５によってトナー像を定着された用紙は、切換板２９が図の実線で示すように上に回動しているときは、搬出ローラ対３１によって側面排出口３２から画像形成面を上にして機外に排出され、切換板２９が図の破線で示すように下に回動しているときは、搬送ローラ対３３により上に案内され排紙ローラ３４によって画像形成面を下にして排紙部３５に排出される。
【００２４】
また、両面印刷用搬送ユニット３は、装置本体に対して着脱自在に構成され、本例のプリンタ１によって両面印刷を行う際装着するユニットであり、内部に複数の搬送ローラ３６ａ〜３６ｅが配設されている。
【００２５】
両面印刷の場合には、上記切換板２９によって一旦上方に用紙が送られ、例えば用紙の後端が搬送ローラ対３３に達した時、用紙の搬送を停止し、更に用紙を逆方向に搬送する。この制御によって、用紙は点線で示す位置に設定された切換板２９の左側を下方に搬送され、両面印刷用搬送ユニット３の用紙搬送路に搬入され、搬送ローラ３６ａ〜３６ｅによって用紙が送られ、案内路１７、及び給送ローラ対１８を介して待機ローラ対１９に達し、前述と同様トナー像と一致するタイミングで転写部に送られ、トナー像が用紙の裏面に転写される。
【００２６】
尚、駆動ローラ２３の近傍に設けられている濃度センサ３７は、例えば近赤外線正反射型センサから成り、ＬＥＤにより形成されている発光部とＬＥＤ光量を検知する受光素子からなる受光部より構成されている。
【００２７】
この濃度センサ３７は、レジストパッチとして搬送ベルト１０の周面中央部に直接形成されるトナー像のトナー濃度と印字位置とを測定するためと、搬送ベルト１０の周面端部に直接形成されるトナー像の白バンドチェック用パッチを測定するために配置されている。
【００２８】
図２はプリンタ１の外観斜視図である。同図に示すようにプリンタ１は、装置本体上部３８と装置本体下部３９によって構成され、装置本体上部３８には、上面手前に操作パネル４１が配設され、上面中央には図１にも示した印字用紙の排紙部３５が形成されている。操作パネル４１は、複数のキーが配設されたキー操作部４１ａと、液晶ディスプレイ等の表示部４１ｂとで構成されている。また排紙部３５には、図１にも示した排紙ローラ対３４の回転によって、トナー画像を定着された印刷用紙が出力されて順次積載される。
【００２９】
また、装置本体下部３９には、同図矢印方向ｃに開閉可能なフロントカバー４２が設けられている。上記フロントカバー４２は例えばジャム処理時やメンテナンス時に開放される。
【００３０】
図３は、上記プリンタ１の制御装置の回路構成を示すブロック図である。同図に示すように、制御装置４３は、インターフェイスコントローラ（図では単にＩ／Ｆとして図示）４４と、このインターフェイスコントローラ４４に接続するプリンタコントローラ４５（ＰＲ＿ＣＯＮＴ）を備えている。インターフェイスコントローラ４４には不図示のホストコンピュータが接続され、このホストコンピュータからはデータ（印字情報）が入力される。
【００３１】
また、プリンタコントローラ４５にはプリンタ印字部４６が接続されている。そして、インターフェイスコントローラ４４とプリンタコントローラ４５にはＣＰＵ（central processing unit）４７が接続され、ＣＰＵ４７はＲＯＭ（read only memory)４８に格納されているシステムプログラムに従ってインターフェイスコントローラ４４とプリンタコントローラ４５を制御する。
【００３２】
インターフェイスコントローラ４４はホストコンピュータから出力される印字情報に従って、印字用紙の１頁分に対応するパターンデータを作成する。このとき、インターフェイスコントローラローラ４４で作成するパターンデータは、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、クロ（Ｋ）の各色に対応するデータであり、これら色毎のパターンデータはインターフェイスコントローラローラ４４内に配設されるフレームメモリ４９の上記色毎の各記憶領域４９Ｍ、４９Ｃ、４９Ｙ、４９Ｋに記憶される。また、これらのパターンデータはＣＰＵ４７の制御によりプリンタコントローラ４５に出力され、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、クロ（Ｋ）の各色毎にプリンタ印字部４６に出力される。
【００３３】
尚、ＣＰＵ４７には操作パネル４１が接続され、外部からの各種操作信号をＣＰＵ４７に出力する。また、ＥＥＰＲＯＭ(electrically erasable programable ROM)５１は例えば不図示の給紙センサによって検出された用紙サイズ等を記憶する。
【００３４】
続いて、上記構成におけるプリンタ１の基本動作を再び図１〜図３を用いて説明する。先ず、本体装置１に電源が投入され、使用する用紙の枚数、印字モード、その他の指定がキー入力あるいは接続するホスト機器からの信号として入力されると印字（印刷）を開始する。
【００３５】
すなわち、不図示の駆動機構により図１の給紙コロ１４が一回転して、給紙カセット１５に載置収容されている用紙を、ガイドローラ対１６、案内路１７、給送ローラ対１８を介して待機ローラ対１９へ給送する。
【００３６】
待機ローラ対１９は、回転を一時停止して、一対のローラで形成される挟持部に用紙先端を当接させた状態で、搬送タイミングを待機する。
続いて、駆動ローラ２３が反時計回り方向に回転し、従動ローラ２４が従動して、同じく反時計回り方向に回転する。これにより、搬送ベルト１０は、上循環部が４個の感光体ドラム６に当接して、全体が反時計回り方向へ循環移動する。
【００３７】
これと共に、各ドラムユニットＤＵとトナーユニットＴＵが印字タイミングに合わせて順次駆動される。感光体ドラム６は時計回り方向に回転し、帯電ローラ８は、感光体ドラム６周面に一様な高マイナス電荷を付与し、印字ヘッド９は、その感光体ドラム６周面に画像信号に応じて露光を行って、低電位部を形成する。これにより、上記帯電ローラ８による高マイナス電位部と、露光による低マイナス電位部からなる静電潜像が形成される。トナーユニットＴＵの現像ローラ１３は、その静電潜像の低電位部にトナーを転移させて、感光体ドラム６周面上にトナー像を形成（反転現像）する。
【００３８】
最上流に位置する感光体ドラム６周面上のトナー像の先端が、搬送ベルト１０との対向点に回転搬送されてくるタイミングで、その対向点に用紙の印字開始位置が一致するように、待機ローラ対１９が回転を開始して、用紙を用紙搬入部へ給送する。用紙は、搬送ベルト１０に吸着され、画像形成ユニット５−１の感光体ドラム６と転写器１１により形成されている最初の転写部へ搬送される。
【００３９】
転写器１１は、転写バイアス電源から出力される転写電流を、搬送ベルト１０を介して用紙に印加する。上記転写器１１から印加される転写電流により、感光体ドラム６上のＭ（マゼンタ）のトナー像が用紙に転写される。続いて、上流から２番目の画像形成ユニット５−２の転写部においてＣ（シアン）のトナー像が転写され、更に上流から３番目の画像形成ユニット５−３の転写部においてＹ（イエロー）のトナー像が転写される。そして、上流から４番目（すなわち、最下流）の画像形成ユニット５−４の転写部においてＫ（クロ）のトナー像が順次転写される。
【００４０】
このようにして、４色のトナー像を転写された用紙は、搬送ベルト１０から分離して定着ユニット２５に搬入される。定着ユニット２５は、トナー像を熱と圧力で用紙に定着させる。この画像定着後、用紙は、例えば搬送ローラ対３３及び排紙ローラ対３４によって上部の排紙部３５上にトナー像を下にして排出される。
【００４１】
図４は、画像形成ユニット５の主要部の構成を詳細に示す側断面図である。同図に示す画像形成ユニット５は、プリンタ１に着脱自在であり、ドラムユニットＤＵとトナーユニットＴＵとで構成されていることは図１に示した通りである。
【００４２】
トナーユニットＴＵは、トナーホッパを兼ねる現像容器１２を備え、その現像容器１２の下部開口に、表面に凹凸を有する導電性ゴム状ローラで構成された現像ローラ１３を回転可能に保持している。現像容器１２の内部には、トナー５２を収容し、このトナー５２に埋没するように配設されてトナーを攪拌する攪拌部材５３を備えている。
【００４３】
また、現像容器１２の最下部には、スポンジ体から成る供給ローラ５４が現像ローラ１１３に圧接して配置されている。現像ローラ１３には、その斜め右上周面に圧接して金属製の板バネ状のドクターブレード５５が配設され、下部周面に当接してスクイシート（導電性規制シート）５６が配設されている。このスクイシート５６には、スクイシート５６にバイアス電圧を給電するスクイシートバイアス電源５７が設けられている。また、上記の現像ローラには現像ローラバイアス電源５９が接続されている。
【００４４】
また、上記ドクターブレード５５の両側部には、現像容器１２の開口部の内部と外部を隔絶してトナー５２の漏出を防止するための封止部材５８が配設されている。このドクターブレード５５と上記の供給ローラ５４には、共通のトナー用バイアス電源６１が接続されている。
【００４５】
上記のように、現像容器１２は、表面に凹凸を持つ導電性ゴム状ローラで構成された現像ローラ１３を感光体ドラム６の表面に圧接させる接触現像（ローラ）方式を採用している。そして、上記のような装置構成により非磁性一成分トナー方式による高速且つ高品質の現像が得られている。
【００４６】
ところで、上記のように現像ローラ１３の表面に凹凸を持たせるためには、研磨機による表面研磨加工が行われる。研磨機には、例えば通常研磨機としては宮本製作所製ＣＧ５０型円筒研削盤があり、フィルム研磨機としては松田精機製ＳＰ１００型のフィルム研磨機がある。
【００４７】
前述したように、現像ローラに十分なトナー搬送性を付与するためには、現像ローラの表面の粗さの物性パラメータがＲｚでは不適切であり、他の物性パラメータを設定する必要がある。
【００４８】
これには、通常の研磨機では無理があると思われ、ゴムローラ鏡面仕上げ機として用いられるフィルム研磨機によるフィニッシャー工程が必要であると考えられた。尚、フィルム研磨機は、砥粒を塗布したロールフィルムを巻き取りながら研磨する研磨機である。
【００４９】
本例においては、現像ローラ１３の素材となるゴム材として安価なＮＢＲを用いた。この現像ローラの電気抵抗は２０００〜１５０００ｋΩ（ローラ両端に４．９Ｎ荷重、測定電圧は５００Ｖ）である。そして、その表面加工としてゴムローラ鏡面仕上げ機を用いて表面研磨を行った。
【００５０】
研磨機には、ＳＰ１００型松田精機社製の研磨機を用い、研磨テープには、三共理化学フイルムの番手が＃４００、＃６００、及び＃８００のものを用いた。そして、研磨テープの番手を変えることにより様々な表面粗さ（凹凸）を有する試作現像ローラ１３ｎ（ｎ＝１、２、３、・・・）を作成し、これらの評価試験を行って以下の結果を得た。
【００５１】
図５は、現像ローラのゴムローラ鏡面仕上げ機による表面研磨加工後のトナー追従性の評価試験結果を示す図表である。
同図に示す試料の欄には、結果として評価が良かった試作現像ローラ１３ｎを実施例１〜８として示し、結果として評価が悪かった試作現像ローラ１３ｎを比較例１〜１４として示している。
【００５２】
また、Ｓ／Ｓ0 欄には、上記ゴムローラ鏡面仕上げ機による表面研磨加工後の現像ローラ表面の研磨状態をレーザ顕微鏡で測定した特定の面積比Ｓ／Ｓ0 を示している。
この現像ローラ表面の測定では、キーエンス社製レーザ顕微鏡ＶＫ−８５５０が用いられた。また、レーザ顕微鏡の対物レンズには５０倍のものが用いられた。そして、レーザ顕微鏡の視野は１０００倍と設定された。
【００５３】
上記の面積比Ｓ／Ｓ0 における「Ｓ0 」は、レーザ顕微鏡による測定領域すなわち測定平面の面積を示しており、本例では測定平面面積Ｓ0 は、２９８．３μｍ×２２３．７μｍに設定されている。また、上記の面積比Ｓ／Ｓ0 における「Ｓ」はレーザ顕微鏡による測定で得られる凹凸部表面積を示している。
【００５４】
図６は、ゴムローラ鏡面仕上げ機による表面研磨加工後の現像ローラ表面のレーザ顕微鏡による測定を模式的に示す図である。同図は試作現像ローラ１３ｎ、その測定領域（測定平面面積）Ｓ0 、及びレーザ顕微鏡の対物レンズ６２を示している。
【００５５】
図７は、レーザ顕微鏡による測定で得られる凹凸部表面積を説明する図である。同図は例として分かり易く半球状の測定物６３と、その測定領域拡大図６３′を示している。レーザ顕微鏡による測定では、平面的に見た面積である図６の測定平面面積Ｓ0 に対して、図７の矢印ｄ及び矢印ｅで示すように、実際に外観的に露出している部分全ての面積が測定される。
【００５６】
この実際に外観的に露出している部分全ての面積が、凹凸部表面積Ｓとしてレーザ顕微鏡に接続されるコンピュータによって算出される。
図５に示す面積比Ｓ／Ｓ0 は、「凹凸部表面積Ｓ÷測定平面面積Ｓ0 」である。測定面が全くの平滑面であれば、Ｓ／Ｓ0 ＝１であり、凹凸があればその凹凸の程度に応じて、Ｓ／Ｓ0 ＝Ｎ（Ｎ＞１）となる。
【００５７】
このようにして面積比Ｓ／Ｓ0 を求めた現像ローラ１３ｎを、上述のプリンタ１を用い、実験室環境で、画像濃度１．７％、２枚間欠でＵＴ（アンダートナー）まで印字テストを行った。印字テストにおいて、サンプル画像としてＡ３判用紙に全ベタ画像を０枚印字時、１０００枚印字時、３０００枚印字時、５０００印字時、及びＵＴ時に出力した。
【００５８】
図５に示すベタ追従性濃度ＡＶＥ欄には、上記のＡ３判用紙における全ベタ画像印字において、現像ローラの１周目以降の印字領域の３０点をＸ−Ｒａｉｔｅ（外国製の色差計、販売代理店は日本平板機材（株））で測定し、その平均値をベタ追従性濃度とし、その濃度の１０００枚〜ＵＴまでのサンプル画像のベタ追従性濃度の平均をとったものをベタ追従性濃度ＡＶＥとして示している。
【００５９】
追従性目視の欄には、トナーの搬送性つまりベタ追従性の良し悪しを、濃度ムラの発生具合を目視することによって、その評価を「○」、「△」又は「×」で示している。すなわち評価基準は、濃度ムラの発生がなく問題なしは「○」、濃度ムラが僅かに発生するが製品の品質上としては問題無しは「△」、明らかな濃度ムラが発生するは「×」となっている。
【００６０】
また、Ｒｚ欄には比較として十点平均粗さであるＲｚ値を示している。十点平均粗さの検出条件として、検出器は、測定倍率１０００倍、評価長さＬ＝２．５ｍｍ、分解能Ｌ／８０００、送り長さ０．ｍｍ／ｓ、先端半径＝２μダイヤモンド、測定力は０．７ｍＮである。
【００６１】
また、研磨テープ欄には、研磨テープの番手を示している。
図５の評価表において、追従性目視の欄に示すように、評価が「○」及び「△」であった試作現像ローラ１３ｎは、資料番号を実施例１〜８で示す試作品であり、これらはベタ追従性濃度ＡＶＥが１．３以上となる試作現像ローラであった。
【００６２】
また、ベタ追従性濃度ＡＶＥが１．３未満であると、明かにベタ追従性不良によるベタムラの発生が見られた。
そして、図５の評価表からも分かるように、ベタ追従性濃度ＡＶＥが１．３以上となる試作現像ローラ１３ｎの面積比Ｓ／Ｓ0 は、２．３７以上となっている。すなわち、面積比Ｓ／Ｓ0 ＝２．３７以上であれば、ベタ追従性に問題はないと考えられる。
【００６３】
図８は、ベタ追従性濃度ＡＶＥと面積比Ｓ／Ｓ0 との関係を示す特性図である。同図の特性図は、横軸にベタ追従性濃度ＡＶＥをとり、縦軸に面積比Ｓ／Ｓ0 をとって、図５の評価表から得られるベタ追従性濃度ＡＶＥと縦軸面積比Ｓ／Ｓ0 の対応プロットから求められる近似曲線である。
【００６４】
この特性図からも判明するように、面積比Ｓ／Ｓ0 が小さくなるほどベタ追従性は悪くなり、面積比Ｓ／Ｓ0 が大きくなるほどベタ追従性が向上する。そして、面積比Ｓ／Ｓ0 が２．３７で、目視評価が「△」以上となるベタ追従性濃度ＡＶＥは１．３以上となっている。
【００６５】
図９は、図５の評価表から得られる面積比Ｓ／Ｓ0 と十点平均粗さＲｚとの関係を示す図である。同図は横軸に十点平均粗さＲｚを示し、縦軸に面積比Ｓ／Ｓ0 を示している。また、黒丸のプロットは評価の良かった現像ローラの実施例１〜８を示し、白三角のプロットは評価の悪かった現像ローラの比較例１〜１４を示している。
【００６６】
図９から判明するように、十点平均粗さＲｚ＝４．２５〜５．５５の範囲には、評価の良かった現像ローラの実施例だけでなく、評価の悪かった現像ローラの比較例も散在している。すなわち、十点平均粗さＲｚの値からでは、ベタ追従性の良否を判断できないことが分かる。
【００６７】
図１０は、評価試験結果の図表のデータを面積比Ｓ／Ｓ0 の大きなものから順に並べ替えた図表である。尚、同図の試料番号は、上から下に昇順に示しただけのものであり、図５の試料欄の実施例又は比較例の番号とは無関係である。
【００６８】
図１０の試料番号１〜８に示すように、ベタ追従性濃度ＡＶＥは面積比Ｓ／Ｓ0 の大きさに対して試料番号５を除いて略順当に比例している。これに対して、十点平均粗さＲｚの値は面積比Ｓ／Ｓ0 の大きさとは無関係にバラツキを見せている。すなわち図１０に示す図表からも、十点平均粗さＲｚの値からでは、ベタ追従性の良否を判断できないことが分かる。
【００６９】
このように、ベタ追従性濃度ＡＶＥは面積比Ｓ／Ｓ0 の値に略比例し、同じＲｚの表面状態をもった現像ローラでも、Ｒｚ値には関係なくＳ／Ｓ0 値が大きくなればトナー搬送力も大きくなり、トナー追従性濃度に影響を与えている。
【００７０】
これらのことから、Ｒｚ値には関係なく現像ローラの凹凸部表面積が２．３７以上であると、現像ローラ上に保持されるトナー量が適切化され、現像ローラのトナー搬送量が適切に設定されることが判明する。
【００７１】
なお、現像ローラのゴム材としてＮＢＲを用いるように説明しているが、これに限ることなく、ウレタン等の現像ローラに使用可能なすべてのゴム材に適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施形態１におけるカラー画像形成装置（プリンタ）の内部構成を説明する断面図である。
【図２】実施形態１における画像形成装置（プリンタ）の外観斜視図である。
【図３】実施形態１における画像形成装置（プリンタ）の回路ブロック図である。
【図４】実施形態１における画像形成ユニットの主要部の構成を詳細に示す側断面図である。
【図５】実施形態１における現像ローラのゴムローラ鏡面仕上げ機による表面研磨加工後のトナー追従性の評価試験結果を示す図表である。
【図６】実施形態１におけるゴムローラ鏡面仕上げ機による表面研磨加工後の現像ローラ表面のレーザ顕微鏡による測定を模式的に示す図である。
【図７】レーザ顕微鏡による測定で得られる凹凸部表面積を説明する図である。
【図８】ベタ追従性濃度ＡＶＥと面積比Ｓ／Ｓ0 との関係示す特性図である。
【図９】評価表から得られる面積比Ｓ／Ｓ0 と十点平均粗さＲｚとの関係を示す図である。
【図１０】評価試験結果の図表のデータを面積比Ｓ／Ｓ0 の大きなものから順に並べ替えた図表である。
【符号の説明】
【００７３】
１ プリンタ
２ 画像形成部
３ 両面印刷用搬送ユニット
４ 給紙部
５（５−１、５−２、５−３、５−４） 画像形成ユニット
ＤＵ ドラムユニット
ＴＵ トナーユニット
６ 感光体ドラム
７ クリーナ
８ 帯電ローラ
９ 印字ヘッド
１０ 搬送ベルト
１１ 転写器
１２ 現像容器
１３ 現像ローラ
１３ｎ（ｎ＝１、２、３、・・・） 試作現像ローラ
１４ 給紙コロ
１５ 給紙カセット
１６ ガイドローラ対
１７ 案内路
１８ 給送ローラ対
１９ 待機ローラ対
２０ 装着部カバー
２１ ＭＰＦトレイ
２２ 給紙コロ
２３ 駆動ローラ
２４ 従動ローラ
２５ 定着ユニット
２６ 熱ローラ
２７ 圧ローラ
２８ オイル塗布ローラ
２９ 切換板
３１ 搬出ローラ対
３２ 側面排出口
３３ 搬送ローラ対
３４ 排紙ローラ対
３５ 排紙部
３６ａ〜３６ｅ 搬送ローラ
３７ 濃度センサ
３８ 装置本体上部
３９ 装置本体下部
４１ 操作パネル
４１ａ キー操作部
４１ｂ 表示部
４２ フロントカバー
４３ 制御装置
４４ インターフェイスコントローラ（Ｉ／Ｆ）
４５ プリンタコントローラ（ＰＲ＿ＣＯＮＴ）
４６ プリンタ印字部
４７ ＣＰＵ
４８ ＲＯＭ
４９ フレームメモリ
４９Ｍ、４９Ｃ、４９Ｙ、４９Ｋ 記憶領域
５１ ＥＥＰＲＯＭ
５２ トナー
５３ 攪拌部材
５４ 供給ローラ
５５ ドクターブレード
５６ スクイシート
５７ スクイシートバイアス電源
５８ 封止部材
５９ 現像ローラバイアス電源
６１ トナー用バイアス電源
６２ レーザ顕微鏡の対物レンズ
Ｓ0 測定領域（測定平面面積）
Ｓ 測定凹凸部表面積
６３ 測定物
６３′ 測定領域拡大図
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を保持する潜像担持体と、非磁性トナーを表面に担持するトナー担持体とを、現像部において接触させて前記静電潜像を顕像化する非磁性一成分トナーによる現像を行う現像方法において、
前記トナー担持体を表面に凹凸を持ったゴム状ローラで構成し、該ローラ周面の単位面積当たりの凹凸部表面積が２．３７以上である、ことを特徴とする現像方法。
【請求項２】
静電潜像を保持する潜像担持体と、非磁性トナーを表面に担持するトナー担持体とを、現像部において接触させて前記静電潜像を顕像化する非磁性一成分トナーによる現像を行う現像装置であって、
前記トナー担持体は、表面に凹凸を持ったゴム状ローラから成り、該ローラ周面の単位面積当たりの凹凸部表面積が２．３７以上である、ことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
前記トナー担持体は、ＮＢＲ（アクリロニトリル・ブタジエン・ゴム）から成ることを特徴とする請求項２記載の現像装置。
【請求項４】
前記トナー担持体は、円周面をフイルム研磨装置を用いて加工されたものであることを特徴とする請求項２記載の現像装置。
【請求項１】
静電潜像を保持する潜像担持体と、非磁性トナーを表面に担持するトナー担持体とを、現像部において接触させて前記静電潜像を顕像化する非磁性一成分トナーによる現像を行う現像方法において、
前記トナー担持体を表面に凹凸を持ったゴム状ローラで構成し、該ローラ周面の単位面積当たりの凹凸部表面積が２．３７以上である、ことを特徴とする現像方法。
【請求項２】
静電潜像を保持する潜像担持体と、非磁性トナーを表面に担持するトナー担持体とを、現像部において接触させて前記静電潜像を顕像化する非磁性一成分トナーによる現像を行う現像装置であって、
前記トナー担持体は、表面に凹凸を持ったゴム状ローラから成り、該ローラ周面の単位面積当たりの凹凸部表面積が２．３７以上である、ことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
前記トナー担持体は、ＮＢＲ（アクリロニトリル・ブタジエン・ゴム）から成ることを特徴とする請求項２記載の現像装置。
【請求項４】
前記トナー担持体は、円周面をフイルム研磨装置を用いて加工されたものであることを特徴とする請求項２記載の現像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２７６５６３（Ｐ２００６−２７６５６３Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９６８８８（Ｐ２００５−９６８８８）
【出願日】平成１７年３月３０日（２００５．３．３０）
【出願人】（０００１０４１２４）カシオ電子工業株式会社 (601)
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月３０日（２００５．３．３０）
【出願人】（０００１０４１２４）カシオ電子工業株式会社 (601)
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
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