現像装置、及びこれを用いた画像形成装置
【課題】供給ローラの長手方向端部付近の汚れを低減する。
【解決手段】感光ドラム１にトナー８を供給する現像ローラ２と、感光ドラム１にトナー８を供給する供給ローラ３とを備えた現像装置２８及び印刷装置２７であって、供給ローラ３は、中央部の抵抗値より長手方向端部の抵抗値の方が大きく設定しておく。また、この供給ローラ３は、予測低下量だけ端部の抵抗値を高くし、予測増加量だけ中央部の抵抗値を低くしておく。
【解決手段】感光ドラム１にトナー８を供給する現像ローラ２と、感光ドラム１にトナー８を供給する供給ローラ３とを備えた現像装置２８及び印刷装置２７であって、供給ローラ３は、中央部の抵抗値より長手方向端部の抵抗値の方が大きく設定しておく。また、この供給ローラ３は、予測低下量だけ端部の抵抗値を高くし、予測増加量だけ中央部の抵抗値を低くしておく。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と、この現像剤担持体に現像剤を供給する供給ローラとを備えた現像装置、及びこれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の現像装置は、帯電装置（帯電ローラ）、静電潜像担持体（感光体ドラム）、現像剤（トナー）、現像剤担持体（現像ローラ）、現像剤搬送部材（供給ローラ）、トナー層厚を規制するトナー層厚規制部材（現像ブレード）等で構成されており、供給ローラが現像ローラに所定の圧力で圧接されていた。
なお、特許文献１は、トナー粒子に添加される流動化剤の添加量を適切にする技術を主体として前記従来技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３４７４４６号公報（図５）
【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、従来の供給ローラを使用した画像形成装置は、連続印刷を行った際に、経時的に印字画像上でローラ長手方向端部付近にて汚れが発生する問題が生じる。
【０００５】
そこで、本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであり、供給ローラの長手方向端部付近の汚れを低減することができる現像装置、及びこれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明の現像装置（２８）、及びこれを用いた画像形成装置（印刷装置２７）は、像担持体（感光ドラム１）に現像剤（トナー８）を供給する現像剤担持体（現像ローラ２）と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給ローラ（３）とを備え、前記供給ローラは、該供給ローラ長手方向中央部が持つ抵抗値より該供給ローラ長手方向中央部から端部側にずれた部分が持つ抵抗値が高いことを特徴とする。また、前記供給ローラは、予測低下量だけ端部の抵抗値を高くし、予測増加量だけ中央部の抵抗値を低くしておくことが好ましい。なお、かっこ内の用語、符号は例示である。
【０００７】
現像剤担持体と供給ローラとは互いに逆方向に回転するので摩擦が大きく、発熱により現像剤が軟化しやすい。このため、供給ローラの弾性層の発泡セルに現像剤が詰まり、発泡セルの劣化が生じ、印字の汚れが発生する。一方、供給ローラ（現像剤搬送部材）は、劣化により端部の抵抗値が下がり、中央部の抵抗値が上がる傾向がある。供給ローラの抵抗値が小さい場合、供給ローラと現像ローラとの間で電荷が移動しやすくなり、現像剤担持体への現像剤の移動量が増える。これにより、現像剤層厚規制部材による層厚規制が難しくなり、汚れが発生する。また、端部の抵抗値の低下と共に、中央部の抵抗値が高くなるため、印刷品質のギャップが増加する。そこで、経時での端部抵抗値の低下を防ぐため、端部と中央部とで発泡条件を変えて、供給ローラの端部の部分抵抗値を高くし、逆に中央部の部分抵抗値を低くすることで汚れ対策とした。なお、供給ローラの抵抗値を高くすると主にドラムかぶりが悪化する傾向があるため、長手方向端部とは逆に中央部の初期部分抵抗値をあらかじめ低くしておくことで印刷後の画像をより高品質に保つことができる。これにより、供給ローラの長手方向端部付近の印刷汚れを低減することができる。ここで、部分抵抗値とは、供給ローラの弾性層の所定面積部分における対向面間での抵抗値である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、供給ローラの長手方向端部付近の印刷汚れを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態である画像形成装置としての印刷装置の概略断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態である現像装置で使用される供給ローラの断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態である現像装置で使用される供給ローラの外形図である。
【図４】本発明の第１実施形態である現像装置で使用される現像ローラの断面図である。
【図５】現像ローラに当接する現像ブレードの断面図である。
【図６】現像ローラと供給ローラとの間のＮＩＰ部を説明するための図である。
【図７】本発明の第１実施形態である印刷装置のブロック図である。
【図８】５％デューティの印刷パターンを示す図である。
【図９】４０％デューティの印刷パターンを示す図である。
【図１０】３００００枚印刷時の４０％デューティの印刷パターンを示す図である。
【図１１】３００００枚印刷後の供給ローラの部分抵抗値の分布図である。
【図１２】３００００枚印刷後の現像ローラ上のトナー表面電位分布図である。
【図１３】供給ローラの部分抵抗値分布を規定する図である。
【図１４】供給ローラの気泡条件分布を規定する図である。
【図１５】供給ローラの部分抵抗値の初期値を示す図である。
【図１６】供給ローラの寿命時の部分抵抗値を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施形態）
（構成）
図１は、本発明の第１実施形態である画像形成装置の概略断面図である。
図１において、画像形成装置としての印刷装置２７は、現像装置２８と、定着器１５と、感光ドラム１に対向して配設され、現像されたトナー像を搬送された記録媒体１１に転写する転写ローラ１４と、用紙搬送ローラ１３ａ、１３ｂ、１３ｃと、制御部２０とを備えて構成される。
現像装置２８は、トナー８が収容されるトナーカートリッジ７、露光器としてのＬＥＤヘッド１０により静電潜像が形成される像担持体（静電潜像担持体）としての感光ドラム１、感光ドラム１に形成された静電潜像をトナー像（現像剤像）として顕像化する、感光ドラム１に対向して配置される回転可能な現像剤担持体としての現像ローラ２、トナーカートリッジ７に貯蔵されているトナー８を現像ローラ２に移動・搬送させる現像剤搬送部材としての供給ローラ３、感光ドラム１を帯電させる帯電装置としての帯電ローラ４、現像ローラ２上に供給されたトナー８を薄層形成する現像剤層厚規制部材としての現像ブレード９、転写されずに感光ドラム１上に残留したトナー８を掻き取り、回収するためのクリーニングブレード５、クリーニングブレ一ド５により掻き落とされた廃トナーを回収容器に搬送するためのスクリュー等の部材６、及びシール材３３がその内部に収められている。
【００１１】
感光ドラム１、現像ローラ２、供給ローラ３、及び帯電ローラ４はそれぞれ図示する矢印方向に回転する。記録媒体１１は矢印１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの方向に搬送される。転写ローラ１４は、感光ドラム１に形成されたトナー像を記録媒体１１に転写するためのローラである。転写されたトナー像は、定着器１５で記録媒体１１に定着される。
【００１２】
ＬＥＤヘッド１０は、複数のＬＥＤが直線状に配列されたものであり、印刷パターンにしたがってＬＥＤを選択的に発光させることにより、感光体ドラム１の表面を露光し、静電潜像を形成する。
感光体ドラム１は、金属パイプの導電性支持体と光導電層とを備えて構成され、この光導電層は電荷発生層、及び電荷輸送層を順次積層した有機系感光体で形成されている。
帯電ローラ４は、金属シャフトの回転軸に、弾性層として半導電性エピクロロヒドリンゴム層を金属シャフトの外層に被覆したものであり、感光体ドラム１を帯電させる。トナー８は、結着樹脂としてポリエステル樹脂が用いられ、帯電制御材、離形剤、着色剤が内部添加剤として使用され、流動性向上、画質向上のために表面に添加される外部添加剤としてメラミンが使用され、粒径は６〜７μｍである。シール材３３は、現像ローラ２と供給ローラ３とを離間し、現像ローラ２と供給ローラ３との圧接部でメラミンが凝集することが防止される。
現像ローラ２は、感光体ドラム１に形成された静電潜像にトナー８を付着させ、静電潜像を可視像化してトナー像を形成する。供給ローラ３と現像ローラ２とには、バイアス電圧が印加され、電界の作用によりトナー８を現像ローラに移動させる。
【００１３】
定着器１５は、加熱ローラ１５ａと定着ローラ１５ｂとが互いに対向して備えられ、記録媒体１１に転写されたトナー像を加熱・圧着して、記録媒体１１に定着させる。加熱ローラ１５ａは、例えば、ハロゲンランプが内蔵されており、精密に温度制御されている。また、加熱ローラ１５ａと定着ローラ１５ｂとの熱容量は大きく、記録媒体１１等に熱が移動しても温度低下しないように構成されている。
【００１４】
図２は、供給ローラ３の周方向に沿って切り取った概略断面図であり、供給ローラ３は、導電性シャフト（芯金）３ａと、弾性層３ｂとを備えて形成されている。
導電性シャフト３ａは、快削鋼材であるＳＵＭ材に無電解ニッケルメッキ処理を施したものであり、弾性層３ｂは、導電性シリコーンゴム発泡体層を用いて形成される。
弾性層３ｂの材料としての発砲体度は、発泡倍率、平均セル径により異なるが、１００〜４００［ｋｇ／ｍ３］の密度のものが好ましい。弾性層３ｂは、発泡倍率が５〜７倍であり、平均発泡セル径が２００〜３００［μｍ］であり、これらはアスカーＦ硬度に対応して変動する。発泡セル径は、発泡剤の量や種類を変更し、加硫時間や温度をコントロールすることで所望の値を得た。例えば、発泡セル径を大きくするには、発泡剤の量を増やす、加硫時間を長くする、加硫温度を高くするなどの方法がある。なお、発泡セル径が大きすぎるとトナー８が目詰まりし、小さすぎると弾性層３ｂが硬くなる。
【００１５】
また、弾性層３ｂは、導電剤としてカーボンブラックを添加することにより、対向面の間の抵抗値が５〜９［１０９Ω］に調整されている。この抵抗値は、金属の円柱に弾性層３ｂを加重３００［ｇｆ］で圧接させ、この金属円柱と導電性シャフト３ａとの間にＤＣ−１［Ｖ］を印加したときの値である。
【００１６】
図３は、供給ローラ３の弾性層３ｂの形状を示す外観図である。弾性層３ｂは、長手方向端部の外径が中央部の外径に比べて小さいクラウン形状を成している。中央部の外径（ａ外径）は、φ１５．５ｍｍであり、端部の外径（ｂ外径、ｃ外径）はφ１５．１ｍｍであり、中央部の外径に対する端部の外径の比率は約０．９７５になっている。なお、弾性層３ｂの硬度は、アスカーＦ硬度５０〜７０［°］である。この硬度測定については、ＪＩＳ Ｚ２２４５等を参照することができる。
【００１７】
図４は、現像ローラ２を周方向に沿って切り取った概略断面図である。
現像ローラ２は、供給ローラ３と同様にＳＵＭ材からなる導電性シャフト（芯金）２ａと、ウレタンゴム製の弾性層２ｂと、弾性層２ｂの表面に帯電性付与剤、表面改質剤等によって処理を行った処理層２ｃとを同芯的に備えて形成される。本実施形態では、処理層２ｃの処理液にウレタン溶液の処理液を使用している。現像ローラ２は、外径がφ１９．６ｍｍで軸方向略均等なストレート形状であり、ローラ表面の１０点平均粗さＲｚ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４）が２〜６［μｍ］である。また、現像ローラ２の長さは３４８［ｍｍ］であり、供給ローラ３の長さは３３６［ｍｍ］である。なお、導電性シャフト２ａの径は、φ６ｍｍである。なお、現像ローラ２の弾性層２ｂは、供給ローラ３の弾性層３ｂよりも硬く構成されている。
【００１８】
図５は、現像ブレード９と現像ローラ２との当接部の断面図である。現像ブレード９は、トナー８を均一な厚さに薄層化するものであり、エッジ部分がＬ字状に屈曲しているステンレス板である。現像ブレード９は、このエッジ部分で現像ローラ２の外周面に当接しており、この当接部分の曲率半径Ｒは０．１５〜０．３５［ｍｍ］としている。なお、この現像ブレードは、エッジ部分が平面であってもよく、ローラを用いたものであってもよい。
【００１９】
図６は、現像ローラ２と、供給ローラ３との間のＮＩＰ部分の拡大図であり、点線部分が両ローラのＮＩＰ幅を示している。ここで、ＮＩＰ幅（ニップ幅）とは、一対のローラが接触している部分に圧力をかけることによりできる接触幅のことである。基本的に、供給ローラ３と現像ローラ２とは同一方向に回転しており、トナー８（図１）を現像ローラ２に供給すると共に、現像ローラ２から感光体ドラム１で現像されないトナー８を掻き取る役割を果たしている。
【００２０】
供給ローラ３は、対向する現像ローラ２に接触していない発泡セルに、供給されたトナー８が入り込み、貯留トナーとして蓄えられる。そして、供給ローラ３の回転と共に、現像ローラ２からの圧力を受けて、発泡セル（図２）のセル壁が変形し、内部に蓄えられていた貯留トナーが外部に放出される。供給ローラ３は、現像ローラ２と同一方向に回転しながら放出した貯留トナーを現像ローラ２に供給する。
【００２１】
また、供給ローラ３と現像ローラ２とは同一方向に回転しているので、相対速度が加算され、ＮＩＰ部分の摩擦が大きく、トナー８が軟化しやすく劣化につながっている。それに、両ローラの周速比に応じて現像ローラ２と供給ローラ３との間の摩擦力が支配される構造になっている。本実施形態では、現像ローラ２と供給ローラ３との周速比は約０．９０であり現像ローラ２の方が速い。ここで、周速比とは、各ローラの外周の速度の比である。また、供給ローラ３は、その長手方向端部で現像ローラ２とのＮＩＰ量が中央部に比べて強く、端部のＮＩＰ幅が中央のＮＩＰ幅の約１．２倍になっている。したがって、供給ローラ３は、その中央部に比べて長手方向端部の方が発泡セルが劣化しやすい傾向にある。
【００２２】
図７は、印刷装置２７の構成を示すブロック図である。
印刷装置２７は、前記した帯電ローラ４、現像ローラ２、供給ローラ３、及び転写ローラ１４の他に、帯電ローラ用電源１８、現像ローラ用電源１９，供給ローラ用電源２１，転写ローラ用電源２２、及びこれらの電源を制御する制御部２０を備えている。
【００２３】
帯電ローラ用電源１８は、帯電ローラ４に負電圧を印加し、感光ドラム１の表面を帯電させる。現像ローラ用電源１９は、現像ローラ２に所定の負電圧を印加し、静電潜像にトナー８を付着させる。供給ローラ用電源２１は、供給ローラ３に所定の負電圧を印加し、現像ローラ２と供給ローラ３との間の電位差を用いて、現像ローラ２にトナー８を供給する。転写ローラ用電源２２は、転写ローラ１４にトナー８の帯電極性と逆極性である所定の正電圧を印加し、感光体ドラム１と転写ローラ１４との間の電界の作用により、感光ドラム１に形成されたトナー像を記録媒体１１に転写する。また制御部２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及びプログラムから構成され、各部を制御すると共に、ドラムカウンタ１６の機能を備え、印刷枚数を計数することができるようになっている。
【００２４】
次に、本実施形態で使用した供給ローラ３の製造方法を説明する。供給ローラ３は、有機溶剤等で洗浄し、油分を除去した導電性シャフト（芯金）３ａと、弾性層３ｂとしての導電性シリコーンゴム発泡体とを押し出し成形機にて一体化し、次いで赤外線オーブン等に通し発泡、硬化させて形成される。その後、供給ローラ３は、約１８０〜２２５［℃］で５〜１０［時間］程度、２次加硫処理を行い、研磨機にて所望の外径を得る。
【００２５】
印刷装置２７は、次の条件で印刷を行い経時劣化の試験を行うようにしている。
まず、印刷装置２７は、従来の供給ローラ３（３Ａ）を使用し、５％デューティのパターン（図８に示した面積デューティが５％となるようなべタのパターン）を３００００［枚］印刷した後、図９に示すような４０％デューティのハーフトーンパターンを印刷する。印字環境は、温度２２［℃］、湿度５０［％］である。印刷時に各部材に印加した印加電圧は、現像ローラ２が−２００［Ｖ］であり、供給ローラ３が−３００［Ｖ］であり、帯電ローラ４が−１１００［Ｖ］であり、現像ブレード９が−３００［Ｖ］である。使用した印刷装置２７の印刷速度は、一般的な普通紙（坪量６８〜７５［ｇ／ｃｍ２］）で片面印刷３８［ｐｐｍ（pages per minute）］である。
【００２６】
３００００［枚］印刷後、図１０で示されているような、４０％デューティのハーフトーンパターン上でローラ長手方向について端部汚れが発生する。図１１は、初期値及び３００００［枚］印刷後の抵抗値分布を示す図であり、縦軸が抵抗値［ｌｏｇΩ］を示し、横軸が供給ローラ３の長手方向の測定位置を示す。通常、印刷前の供給ローラ３の長手方向の抵抗値分布は図１１の破線Ａのようにフラットな状態である。しかし、３００００［枚］印刷後の抵抗値分布は、図１１の実線Ｂのように端部に行くにつれて抵抗値が初期値よりも低下し、逆に中央部の抵抗値は初期値よりも増加するようになっている。また、中央部での抵抗値の増加量は、端部での低下量の約２倍になっている。この抵抗値の変化は、長期間の印刷により供給ローラの弾性層３ｂの発泡セルが劣化したことが大きな要因である。
【００２７】
なお、図１１で記載している抵抗値は、外径６［ｍｍ］、幅１．５［ｍｍ］のボールベアリングを、図１４に記載した供給ローラ３の長手方向におけるａ〜ｅの５箇所に配設し、１０．８［ｇｆ］の圧力で供給ローラ３の表面に押し当て、導電性シャフト３ａとの間にＤＣ−３００［Ｖ］の電圧を印加して測定した時の抵抗値である。以下、この抵抗値を「部分抵抗値」と呼ぶ。すなわち、部分抵抗値とは、供給ローラ３の弾性層の所定面積部分における対向面間での抵抗値のことである。使用したトナー８は、粒径が約６〜７［μｍ］の微粉砕トナーであり、外添剤としてメラミンを使用している。
【００２８】
供給ローラ３の長手方向において部分抵抗値が増加する領域は、印刷画像上で汚れが発生している領域に対応する。図１２は、３００００［枚］印刷後の現像ローラ２上のトナー８の表面電位の分布図であり、横軸が長手方向測定位置を示し、縦軸が表面電位［−Ｖ］を示す。表面電位は、トレック・ジャパン製の表面電位計ＭＯＤＥＬ３５４を用いて、印加電圧−３００［Ｖ］をかけて測定している。主に、トナー８の表面電位が高いと印刷画像に汚れが発生するリスクが高いとされているが、長手方向端部の表面電位が高い傾向を示していることから、部分抵抗値が低い部分は端部が汚れやすい状況であると説明することができる。すなわち、現像装置２８は、供給ローラ３の抵抗値が小さい場合、供給ローラ３と現像ローラ２との間で電荷が移動しやすくなり、現像ローラ２へのトナー移動量が増える。これにより、現像装置２８は、現像ブレード９によるトナー層規制が難しくなり、汚れが発生する。端部の抵抗値の低下と共に、中央部の抵抗値が高くなるため、印刷品質のギャップが増加する。そこで、現像装置２８は、長期間印刷したときの端部抵抗値の低下を防ぐため、端部と中央部とで発泡条件を変えて、供給ローラ３の初期部分抵抗値分布においてあらかじめ端部の抵抗値を高くし、逆に中央部の抵抗値を低く設定することで汚れ対策とした。また、供給ローラ３の抵抗値を高くすると主にドラムかぶりが悪化する傾向があるため、長手方向端部とは逆に中央部の初期部分抵抗値をあらかじめ低く作成しておくことで印刷後の画像をより高品質に保つことができる。ここで、「かぶり」とは、記録媒体１１の白地部にトナー８が微量転写されてしまい、白地部が多少汚れて灰色に見える現象を言う。
【００２９】
すなわち、供給ローラ３は、劣化により長手方向端部の抵抗値が下がり、中央部の抵抗値が上がる傾向がある。したがって、供給ローラ３は、中央部の抵抗値より端部の抵抗値の方を大きく設定しておくことにより、中央部と端部との差を低減することができる。この結果、供給ローラ３の長手方向端部付近の汚れを低減することができる。また、供給ローラ３は、予め予測した予測低下量だけ端部の抵抗値を高くし、予め予測した予測増加量だけ中央部の抵抗値を低くしておくことが好ましく、この予測増加量は予測低下量のほぼ２倍である。
【００３０】
（動作説明）
図１３は、供給ローラ３の概略図であり、軸方向のローラ長さをＬとしたとき、図中のａ〜ｅの部分（ａ：片側端から３／１００×Ｌ［ｍｍ］の位置、ｂ：片側端から２５／１００×Ｌ［ｍｍ］の位置、ｃ：片側端から５０／１００×Ｌ［ｍｍ］の位置、ｄ：片側端から７５／１００×Ｌ［ｍｍ］の位置、ｅ：片側端から９７／１００×Ｌ［ｍｍ］の位置）で部分抵抗値に差を持たせている。また、それぞれの位置の部分抵抗値の値をＲａ〜Ｒｅとしたとき、Ｒａ＝Ｒｅ、Ｒｂ＝Ｒｄとなっている。
【００３１】
弾性層３ｂの生成方法としては、導電性シリコーンゴム発泡体を発泡させる際に、図１４のような区分けを行い各領域で発泡条件を変えている。印刷後の部分抵抗値の変化は中央を基準に左右対称性が保たれているため、部分抵抗値の分布としてはＲａ＝Ｒｅ、Ｒｂ＝Ｒｄとしても差し支えない。この方法により作成した供給ローラサンプルリストを表１に示す。
【表１】
表１ 供給ローラの部分抵抗値（表内の数値単位は［ｌｏｇΩ］）
【００３２】
供給ローラを現像装置２８に実装し、同条件下において汚れ、ドラムかぶりの評価を行った。評価の手順として、表１の供給ローラを使用した印刷装置２７を用い、５％デューティのパターンを３００００［枚］印刷した後、１００％デューティのパターンと４０％デューティのハーフトーンパターンを印刷する。印字環境は温度２２［℃］、湿度５０［％］である。印刷時に各部材に印加した印加電圧はそれぞれ、現像ローラ２：−２００［Ｖ］、供給ローラ３：−３００［Ｖ］、帯電ローラ４：−１１００［Ｖ］、現像ブレード９：−３００［Ｖ］である。
【００３３】
図１５、及び図１６は、表１の供給ローラを使用し上記評価を行った際の結果を示した図である。各図共に、縦軸が部分抵抗値［ｌｏｇΩ］であり、横軸が長手方向測定位置を示す。図１５は、初期の部分抵抗値を示す図であり、図１６は３００００［枚］印刷時の部分抵抗値を示す図である。評価結果は各ローラにおいてａ〜ｅの各ポイントでの汚れ、ドラムかぶりの判定を示しており、○は問題なしを示し、△はドラムかぶりが許容できる境界レベルであることを示し、▲は汚れが許容できる境界レベルであることを示す。
この結果から、端部部分抵抗値を上げすぎると３００００［枚］印字後にドラムかぶりがＮＧとなり、中央部分抵抗値を下げすぎると３００００［枚］印字後に汚れがＮＧとなる危険性があることが分かる。汚れ、かぶりを考慮した上で部分抵抗値の許容範囲は６．３＜Ｒａ＜８．０、５．８＜Ｒｃ＜７．４、６．３＜Ｒｅ＜８．０となる。また、Ｒａ＞Ｒｂ＞Ｒｃ、Ｒｅ＞Ｒｂ＞Ｒｃとする。
また、中央部の部分抵抗値Ｒｃの常用対数値を１．０としたときに、Ｒａ，Ｒｅの抵抗値の常用対数値は１．０８６から１．０８１の範囲（すなわち、部分抵抗値が１２．１９倍から１２．０５倍の範囲）になっている。
【００３４】
また、従来のフラットな抵抗分布供給ローラ（表１でＮｏ．４に該当）に対して端部初期部分抵抗値を高くした供給ローラ（表１でＮｏ．６に該当）が汚れ始める印刷枚数は約２倍である。したがって、端部初期部分抵抗値を高くすることで、汚れに対するローラ寿命を約２倍まで伸ばすことができるといえる。
【００３５】
以上説明したように第１実施形態によれば、供給ローラ３の端部において、初期部分抵抗値を高くした供給ローラを画像印刷装置に実装することにより経時において端部汚れ、ドラムかぶりをいずれも回避することができる。
【００３６】
（第２実施形態）
経時で供給ローラ３の端部の抵抗値が低下する原因として、現像ローラ２との摩擦によるセルの劣化が考えられる。実際に３００００［枚］印刷後に供給ローラ３のセル状態を観察すると、中央に比べて端部のセルは状態が悪く、セルが千切れている傾向が強い。供給ローラ３において、中央に比べ端部の方が現像ローラとのＮＩＰ幅（以下、対現像ローラ間ＮＩＰ幅と示す）が広いことは第１実施形態にて前記している。したがって、供給ローラ端部での対現像ロ一ラ間ＮＩＰ幅を軽減することで、経時後における供給ローラのセルの劣化を防ぎ、抵抗値の低下を抑えることができるはずである。そこで、第２実施形態では、供給ローラ端部での対現像ローラ間ＮＩＰ幅を軽減させるため、供給ローラ３の外径を小さくすることを試みた。
【００３７】
表２は、供給ローラ３の外径を変えたサンプルについて、各ＮＩＰ部分での対現像ローラ間ＮＩＰ幅の相対比率を示した表である。
【表２】
表２ 供給ローラの中央外径／現像供給ローラ間軸間距離をパラメータとしたときの基準サンプル中央部に対する対現像ローラ間ＮＩＰ幅の相対比率
相対比率の基準は、表２内の基準サンプルの中央部の対現像ローラ間ＮＩＰ幅の値である。測定に使用した現像ローラ２は、第１実施形態と同様のものを使用し、供給ローラ３と現像ローラ２との間の軸間距離は一定に保たれている。この軸間距離は、現像ローラ２の半径と供給ローラ３の半径との和よりも小さく設定されており、現像ローラ２の弾性層が供給ローラ３の弾性層に食い込むように設定されている。また、測定に使用した供給ローラ３は、硬度がアスカーＦで６０［度］であり、図２で図示しているように中央に対して端部付近の外径が０．９７５倍であるクラウン形状をなしている。対現像ローラ間ＮＩＰ幅の測定位置は図１４のａ、ｃ、ｅの位置で測定している。供給ローラ３の中央の外径を現像ローラ２と供給ローラ３との軸間距離で割った値をパラメータＡとして振って測定した。
【００３８】
ここで基準サンプルとは、パラメータＡが０．４７７のものである。基準サンプルの中央部を１．００として各測定値の相対比率を計算している。測定結果から、供給ローラ３の外径が大きくなるにつれて端部付近の対現像ローラ間ＮＩＰ幅が大きくなることが判る。したがって、供給ロ一ラ３の外径を小さくすることで供給ローラ３と現像ローラ２との問の摩擦力を軽減させることができる。端部の摩擦力が低下すれば、経時での部分抵抗値の低下も抑えることができ、結果として汚れに対する両広範囲の拡大に繋がる。
【００３９】
（動作説明）
表３は、研磨時間、押し当て距離等を調整することで外径を変えて印刷したサンプルと評価結果とを示した表である。
【表３】
表３ 供給ローラ外径を変更したときの印刷後における汚れ、かぶりＮＧ閾抵抗値
表中のサンプル番号は、第１実施形態の表１と同様の抵抗値分布を持ったサンプルであることを示す。構成と同様に、供給ローラ３の中央の外径を現像ローラ２と供給ローラ３との軸間距離で割った値をパラメータＡとして表示している。それぞれのサンプルにおいて汚れ、ドラムかぶりがＮＧとなるときの閾抵抗値をＡについてのパラメータとして表示してある。評価の手順は、第１実施形態と同様であり、表１の供給ローラを使用した印刷装置２７を用い、５％デューティのパターンを３００００［枚］印刷した後、１００％デューティのパターンと４０％デューティのハーフトーンパターンを印刷する。印字環境は温度２２［℃］、湿度５０［％］である。印刷時に各部材に印加した電圧はそれぞれ、現像ローラ２：−２００［Ｖ］、供給ロ一ラ３：−３００［Ｖ］、帯電ローラ４：−１１００［Ｖ］、現像ブレード９：−３００［Ｖ］である。
【００４０】
結果として、供給ロ一ラ３の外径を下げたことによって、ドラムかぶりの閾抵抗値についてはそれほど変化ないものの、汚れの閾抵抗値が大幅に下がることが分かる。現像ローラ２の表面と供給ローラ３の表面との間の距離（接触距離）が離れることでトナー８の供給性が弱くなるためＡの値は現状の条件下では０．４３１が最低値となる。それよりも小さくしてしまうと印字上にカスレが目立ってしまう。表３の結果から線形直線を用いてＡ値に対する汚れの境界閾値下記の式で表した。
Ｒａ、Ｒｅの汚れ閾値をＲａｎ、Ｒｃの汚れ閾値をＲｃｎとすると
Ｒａｎ＝３６．３５２×Ａ−１１．０７９
Ｒｃｎ＝３６．６９８×Ａ−９．３２６８
（Ａ＞０．４３１）
となる。
ここで、汚れ閾値Ｒｃｎを１．０に規格化すると、
Ｒａｎｓ＝０．９９０５×Ａ−１．１８８
となる。
【００４１】
以上説明したように、第２実施形態によれば、供給ローラ３の外径を小さくすることで経時での汚れを軽減することができる。
【００４２】
（変形例）
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような種々の変形が可能である。
（１）前記各実施形態の画像形成装置は、黒色トナーのみを用いた単色の印刷装置２７として説明したが、黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黄（Ｙ）のトナーを用いたタンデム方式のカラー直接印刷方式としてもよい。このタンデム方式は、記録媒体１１を搬送する搬送ベルトにイメージドラムユニットを併設して配置し、感光ドラム１に形成されたトナー像を順次媒体上に転写する方式である。また、本発明は、いわゆる中間転写方式の画像形成装置でも適用可能であり、ＭＦＰ（Multi Function Peripheral（又は、Product））、ファックス及び複写機にも適用できる。
（２）前記実施形態は、露光装置としてＬＥＤヘッド１０を用いたが、レーザ発振器、及びポリゴンミラーを用い、レーザ光をポリゴンミラーで反射させて感光体上に静電潜像を形成する方式を採用することもできる。
（３）前記実施形態のトナーカートリッジ７は、現像装置２８から分離可能であることを前提として、現像装置２８の中に供給ローラ３、及び現像ローラ２を備えていたが、トナーカートリッジの中に、供給ローラ３及び現像ローラ２を備えて、一体化することも可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１ 感光ドラム（像担持体、静電潜像担持体）
２ 現像ローラ（現像剤担持体）
２ａ 導電性シャフト
２ｂ 弾性層
２ｃ 処理層
３ 供給ローラ（現像剤搬送部材）
３ａ 導電性シャフト
３ｂ 弾性層
４ 帯電ローラ（帯電装置）
５ クリーニングブレード
６ 部材（スクリュー等）
７ トナーカートリッジ
８ トナー（現像剤）
９ 現像ブレード（現像剤層厚規制部材）
１０ ＬＥＤヘッド（露光器）
１１ 記録媒体
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ 矢印
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ 用紙搬送ローラ
１４ 転写ローラ
１５ 定着器
１６ ドラムカウンタ
１８ 帯電ローラ用電源
１９ 現像ローラ用電源
２０ 制御部
２１ 供給ローラ用電源
２２ 転写ローラ用電源
２７ 印刷装置（画像形成装置）
２８ 現像装置
３３ シール材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と、この現像剤担持体に現像剤を供給する供給ローラとを備えた現像装置、及びこれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の現像装置は、帯電装置（帯電ローラ）、静電潜像担持体（感光体ドラム）、現像剤（トナー）、現像剤担持体（現像ローラ）、現像剤搬送部材（供給ローラ）、トナー層厚を規制するトナー層厚規制部材（現像ブレード）等で構成されており、供給ローラが現像ローラに所定の圧力で圧接されていた。
なお、特許文献１は、トナー粒子に添加される流動化剤の添加量を適切にする技術を主体として前記従来技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３４７４４６号公報（図５）
【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、従来の供給ローラを使用した画像形成装置は、連続印刷を行った際に、経時的に印字画像上でローラ長手方向端部付近にて汚れが発生する問題が生じる。
【０００５】
そこで、本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであり、供給ローラの長手方向端部付近の汚れを低減することができる現像装置、及びこれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明の現像装置（２８）、及びこれを用いた画像形成装置（印刷装置２７）は、像担持体（感光ドラム１）に現像剤（トナー８）を供給する現像剤担持体（現像ローラ２）と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給ローラ（３）とを備え、前記供給ローラは、該供給ローラ長手方向中央部が持つ抵抗値より該供給ローラ長手方向中央部から端部側にずれた部分が持つ抵抗値が高いことを特徴とする。また、前記供給ローラは、予測低下量だけ端部の抵抗値を高くし、予測増加量だけ中央部の抵抗値を低くしておくことが好ましい。なお、かっこ内の用語、符号は例示である。
【０００７】
現像剤担持体と供給ローラとは互いに逆方向に回転するので摩擦が大きく、発熱により現像剤が軟化しやすい。このため、供給ローラの弾性層の発泡セルに現像剤が詰まり、発泡セルの劣化が生じ、印字の汚れが発生する。一方、供給ローラ（現像剤搬送部材）は、劣化により端部の抵抗値が下がり、中央部の抵抗値が上がる傾向がある。供給ローラの抵抗値が小さい場合、供給ローラと現像ローラとの間で電荷が移動しやすくなり、現像剤担持体への現像剤の移動量が増える。これにより、現像剤層厚規制部材による層厚規制が難しくなり、汚れが発生する。また、端部の抵抗値の低下と共に、中央部の抵抗値が高くなるため、印刷品質のギャップが増加する。そこで、経時での端部抵抗値の低下を防ぐため、端部と中央部とで発泡条件を変えて、供給ローラの端部の部分抵抗値を高くし、逆に中央部の部分抵抗値を低くすることで汚れ対策とした。なお、供給ローラの抵抗値を高くすると主にドラムかぶりが悪化する傾向があるため、長手方向端部とは逆に中央部の初期部分抵抗値をあらかじめ低くしておくことで印刷後の画像をより高品質に保つことができる。これにより、供給ローラの長手方向端部付近の印刷汚れを低減することができる。ここで、部分抵抗値とは、供給ローラの弾性層の所定面積部分における対向面間での抵抗値である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、供給ローラの長手方向端部付近の印刷汚れを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態である画像形成装置としての印刷装置の概略断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態である現像装置で使用される供給ローラの断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態である現像装置で使用される供給ローラの外形図である。
【図４】本発明の第１実施形態である現像装置で使用される現像ローラの断面図である。
【図５】現像ローラに当接する現像ブレードの断面図である。
【図６】現像ローラと供給ローラとの間のＮＩＰ部を説明するための図である。
【図７】本発明の第１実施形態である印刷装置のブロック図である。
【図８】５％デューティの印刷パターンを示す図である。
【図９】４０％デューティの印刷パターンを示す図である。
【図１０】３００００枚印刷時の４０％デューティの印刷パターンを示す図である。
【図１１】３００００枚印刷後の供給ローラの部分抵抗値の分布図である。
【図１２】３００００枚印刷後の現像ローラ上のトナー表面電位分布図である。
【図１３】供給ローラの部分抵抗値分布を規定する図である。
【図１４】供給ローラの気泡条件分布を規定する図である。
【図１５】供給ローラの部分抵抗値の初期値を示す図である。
【図１６】供給ローラの寿命時の部分抵抗値を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施形態）
（構成）
図１は、本発明の第１実施形態である画像形成装置の概略断面図である。
図１において、画像形成装置としての印刷装置２７は、現像装置２８と、定着器１５と、感光ドラム１に対向して配設され、現像されたトナー像を搬送された記録媒体１１に転写する転写ローラ１４と、用紙搬送ローラ１３ａ、１３ｂ、１３ｃと、制御部２０とを備えて構成される。
現像装置２８は、トナー８が収容されるトナーカートリッジ７、露光器としてのＬＥＤヘッド１０により静電潜像が形成される像担持体（静電潜像担持体）としての感光ドラム１、感光ドラム１に形成された静電潜像をトナー像（現像剤像）として顕像化する、感光ドラム１に対向して配置される回転可能な現像剤担持体としての現像ローラ２、トナーカートリッジ７に貯蔵されているトナー８を現像ローラ２に移動・搬送させる現像剤搬送部材としての供給ローラ３、感光ドラム１を帯電させる帯電装置としての帯電ローラ４、現像ローラ２上に供給されたトナー８を薄層形成する現像剤層厚規制部材としての現像ブレード９、転写されずに感光ドラム１上に残留したトナー８を掻き取り、回収するためのクリーニングブレード５、クリーニングブレ一ド５により掻き落とされた廃トナーを回収容器に搬送するためのスクリュー等の部材６、及びシール材３３がその内部に収められている。
【００１１】
感光ドラム１、現像ローラ２、供給ローラ３、及び帯電ローラ４はそれぞれ図示する矢印方向に回転する。記録媒体１１は矢印１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの方向に搬送される。転写ローラ１４は、感光ドラム１に形成されたトナー像を記録媒体１１に転写するためのローラである。転写されたトナー像は、定着器１５で記録媒体１１に定着される。
【００１２】
ＬＥＤヘッド１０は、複数のＬＥＤが直線状に配列されたものであり、印刷パターンにしたがってＬＥＤを選択的に発光させることにより、感光体ドラム１の表面を露光し、静電潜像を形成する。
感光体ドラム１は、金属パイプの導電性支持体と光導電層とを備えて構成され、この光導電層は電荷発生層、及び電荷輸送層を順次積層した有機系感光体で形成されている。
帯電ローラ４は、金属シャフトの回転軸に、弾性層として半導電性エピクロロヒドリンゴム層を金属シャフトの外層に被覆したものであり、感光体ドラム１を帯電させる。トナー８は、結着樹脂としてポリエステル樹脂が用いられ、帯電制御材、離形剤、着色剤が内部添加剤として使用され、流動性向上、画質向上のために表面に添加される外部添加剤としてメラミンが使用され、粒径は６〜７μｍである。シール材３３は、現像ローラ２と供給ローラ３とを離間し、現像ローラ２と供給ローラ３との圧接部でメラミンが凝集することが防止される。
現像ローラ２は、感光体ドラム１に形成された静電潜像にトナー８を付着させ、静電潜像を可視像化してトナー像を形成する。供給ローラ３と現像ローラ２とには、バイアス電圧が印加され、電界の作用によりトナー８を現像ローラに移動させる。
【００１３】
定着器１５は、加熱ローラ１５ａと定着ローラ１５ｂとが互いに対向して備えられ、記録媒体１１に転写されたトナー像を加熱・圧着して、記録媒体１１に定着させる。加熱ローラ１５ａは、例えば、ハロゲンランプが内蔵されており、精密に温度制御されている。また、加熱ローラ１５ａと定着ローラ１５ｂとの熱容量は大きく、記録媒体１１等に熱が移動しても温度低下しないように構成されている。
【００１４】
図２は、供給ローラ３の周方向に沿って切り取った概略断面図であり、供給ローラ３は、導電性シャフト（芯金）３ａと、弾性層３ｂとを備えて形成されている。
導電性シャフト３ａは、快削鋼材であるＳＵＭ材に無電解ニッケルメッキ処理を施したものであり、弾性層３ｂは、導電性シリコーンゴム発泡体層を用いて形成される。
弾性層３ｂの材料としての発砲体度は、発泡倍率、平均セル径により異なるが、１００〜４００［ｋｇ／ｍ３］の密度のものが好ましい。弾性層３ｂは、発泡倍率が５〜７倍であり、平均発泡セル径が２００〜３００［μｍ］であり、これらはアスカーＦ硬度に対応して変動する。発泡セル径は、発泡剤の量や種類を変更し、加硫時間や温度をコントロールすることで所望の値を得た。例えば、発泡セル径を大きくするには、発泡剤の量を増やす、加硫時間を長くする、加硫温度を高くするなどの方法がある。なお、発泡セル径が大きすぎるとトナー８が目詰まりし、小さすぎると弾性層３ｂが硬くなる。
【００１５】
また、弾性層３ｂは、導電剤としてカーボンブラックを添加することにより、対向面の間の抵抗値が５〜９［１０９Ω］に調整されている。この抵抗値は、金属の円柱に弾性層３ｂを加重３００［ｇｆ］で圧接させ、この金属円柱と導電性シャフト３ａとの間にＤＣ−１［Ｖ］を印加したときの値である。
【００１６】
図３は、供給ローラ３の弾性層３ｂの形状を示す外観図である。弾性層３ｂは、長手方向端部の外径が中央部の外径に比べて小さいクラウン形状を成している。中央部の外径（ａ外径）は、φ１５．５ｍｍであり、端部の外径（ｂ外径、ｃ外径）はφ１５．１ｍｍであり、中央部の外径に対する端部の外径の比率は約０．９７５になっている。なお、弾性層３ｂの硬度は、アスカーＦ硬度５０〜７０［°］である。この硬度測定については、ＪＩＳ Ｚ２２４５等を参照することができる。
【００１７】
図４は、現像ローラ２を周方向に沿って切り取った概略断面図である。
現像ローラ２は、供給ローラ３と同様にＳＵＭ材からなる導電性シャフト（芯金）２ａと、ウレタンゴム製の弾性層２ｂと、弾性層２ｂの表面に帯電性付与剤、表面改質剤等によって処理を行った処理層２ｃとを同芯的に備えて形成される。本実施形態では、処理層２ｃの処理液にウレタン溶液の処理液を使用している。現像ローラ２は、外径がφ１９．６ｍｍで軸方向略均等なストレート形状であり、ローラ表面の１０点平均粗さＲｚ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４）が２〜６［μｍ］である。また、現像ローラ２の長さは３４８［ｍｍ］であり、供給ローラ３の長さは３３６［ｍｍ］である。なお、導電性シャフト２ａの径は、φ６ｍｍである。なお、現像ローラ２の弾性層２ｂは、供給ローラ３の弾性層３ｂよりも硬く構成されている。
【００１８】
図５は、現像ブレード９と現像ローラ２との当接部の断面図である。現像ブレード９は、トナー８を均一な厚さに薄層化するものであり、エッジ部分がＬ字状に屈曲しているステンレス板である。現像ブレード９は、このエッジ部分で現像ローラ２の外周面に当接しており、この当接部分の曲率半径Ｒは０．１５〜０．３５［ｍｍ］としている。なお、この現像ブレードは、エッジ部分が平面であってもよく、ローラを用いたものであってもよい。
【００１９】
図６は、現像ローラ２と、供給ローラ３との間のＮＩＰ部分の拡大図であり、点線部分が両ローラのＮＩＰ幅を示している。ここで、ＮＩＰ幅（ニップ幅）とは、一対のローラが接触している部分に圧力をかけることによりできる接触幅のことである。基本的に、供給ローラ３と現像ローラ２とは同一方向に回転しており、トナー８（図１）を現像ローラ２に供給すると共に、現像ローラ２から感光体ドラム１で現像されないトナー８を掻き取る役割を果たしている。
【００２０】
供給ローラ３は、対向する現像ローラ２に接触していない発泡セルに、供給されたトナー８が入り込み、貯留トナーとして蓄えられる。そして、供給ローラ３の回転と共に、現像ローラ２からの圧力を受けて、発泡セル（図２）のセル壁が変形し、内部に蓄えられていた貯留トナーが外部に放出される。供給ローラ３は、現像ローラ２と同一方向に回転しながら放出した貯留トナーを現像ローラ２に供給する。
【００２１】
また、供給ローラ３と現像ローラ２とは同一方向に回転しているので、相対速度が加算され、ＮＩＰ部分の摩擦が大きく、トナー８が軟化しやすく劣化につながっている。それに、両ローラの周速比に応じて現像ローラ２と供給ローラ３との間の摩擦力が支配される構造になっている。本実施形態では、現像ローラ２と供給ローラ３との周速比は約０．９０であり現像ローラ２の方が速い。ここで、周速比とは、各ローラの外周の速度の比である。また、供給ローラ３は、その長手方向端部で現像ローラ２とのＮＩＰ量が中央部に比べて強く、端部のＮＩＰ幅が中央のＮＩＰ幅の約１．２倍になっている。したがって、供給ローラ３は、その中央部に比べて長手方向端部の方が発泡セルが劣化しやすい傾向にある。
【００２２】
図７は、印刷装置２７の構成を示すブロック図である。
印刷装置２７は、前記した帯電ローラ４、現像ローラ２、供給ローラ３、及び転写ローラ１４の他に、帯電ローラ用電源１８、現像ローラ用電源１９，供給ローラ用電源２１，転写ローラ用電源２２、及びこれらの電源を制御する制御部２０を備えている。
【００２３】
帯電ローラ用電源１８は、帯電ローラ４に負電圧を印加し、感光ドラム１の表面を帯電させる。現像ローラ用電源１９は、現像ローラ２に所定の負電圧を印加し、静電潜像にトナー８を付着させる。供給ローラ用電源２１は、供給ローラ３に所定の負電圧を印加し、現像ローラ２と供給ローラ３との間の電位差を用いて、現像ローラ２にトナー８を供給する。転写ローラ用電源２２は、転写ローラ１４にトナー８の帯電極性と逆極性である所定の正電圧を印加し、感光体ドラム１と転写ローラ１４との間の電界の作用により、感光ドラム１に形成されたトナー像を記録媒体１１に転写する。また制御部２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及びプログラムから構成され、各部を制御すると共に、ドラムカウンタ１６の機能を備え、印刷枚数を計数することができるようになっている。
【００２４】
次に、本実施形態で使用した供給ローラ３の製造方法を説明する。供給ローラ３は、有機溶剤等で洗浄し、油分を除去した導電性シャフト（芯金）３ａと、弾性層３ｂとしての導電性シリコーンゴム発泡体とを押し出し成形機にて一体化し、次いで赤外線オーブン等に通し発泡、硬化させて形成される。その後、供給ローラ３は、約１８０〜２２５［℃］で５〜１０［時間］程度、２次加硫処理を行い、研磨機にて所望の外径を得る。
【００２５】
印刷装置２７は、次の条件で印刷を行い経時劣化の試験を行うようにしている。
まず、印刷装置２７は、従来の供給ローラ３（３Ａ）を使用し、５％デューティのパターン（図８に示した面積デューティが５％となるようなべタのパターン）を３００００［枚］印刷した後、図９に示すような４０％デューティのハーフトーンパターンを印刷する。印字環境は、温度２２［℃］、湿度５０［％］である。印刷時に各部材に印加した印加電圧は、現像ローラ２が−２００［Ｖ］であり、供給ローラ３が−３００［Ｖ］であり、帯電ローラ４が−１１００［Ｖ］であり、現像ブレード９が−３００［Ｖ］である。使用した印刷装置２７の印刷速度は、一般的な普通紙（坪量６８〜７５［ｇ／ｃｍ２］）で片面印刷３８［ｐｐｍ（pages per minute）］である。
【００２６】
３００００［枚］印刷後、図１０で示されているような、４０％デューティのハーフトーンパターン上でローラ長手方向について端部汚れが発生する。図１１は、初期値及び３００００［枚］印刷後の抵抗値分布を示す図であり、縦軸が抵抗値［ｌｏｇΩ］を示し、横軸が供給ローラ３の長手方向の測定位置を示す。通常、印刷前の供給ローラ３の長手方向の抵抗値分布は図１１の破線Ａのようにフラットな状態である。しかし、３００００［枚］印刷後の抵抗値分布は、図１１の実線Ｂのように端部に行くにつれて抵抗値が初期値よりも低下し、逆に中央部の抵抗値は初期値よりも増加するようになっている。また、中央部での抵抗値の増加量は、端部での低下量の約２倍になっている。この抵抗値の変化は、長期間の印刷により供給ローラの弾性層３ｂの発泡セルが劣化したことが大きな要因である。
【００２７】
なお、図１１で記載している抵抗値は、外径６［ｍｍ］、幅１．５［ｍｍ］のボールベアリングを、図１４に記載した供給ローラ３の長手方向におけるａ〜ｅの５箇所に配設し、１０．８［ｇｆ］の圧力で供給ローラ３の表面に押し当て、導電性シャフト３ａとの間にＤＣ−３００［Ｖ］の電圧を印加して測定した時の抵抗値である。以下、この抵抗値を「部分抵抗値」と呼ぶ。すなわち、部分抵抗値とは、供給ローラ３の弾性層の所定面積部分における対向面間での抵抗値のことである。使用したトナー８は、粒径が約６〜７［μｍ］の微粉砕トナーであり、外添剤としてメラミンを使用している。
【００２８】
供給ローラ３の長手方向において部分抵抗値が増加する領域は、印刷画像上で汚れが発生している領域に対応する。図１２は、３００００［枚］印刷後の現像ローラ２上のトナー８の表面電位の分布図であり、横軸が長手方向測定位置を示し、縦軸が表面電位［−Ｖ］を示す。表面電位は、トレック・ジャパン製の表面電位計ＭＯＤＥＬ３５４を用いて、印加電圧−３００［Ｖ］をかけて測定している。主に、トナー８の表面電位が高いと印刷画像に汚れが発生するリスクが高いとされているが、長手方向端部の表面電位が高い傾向を示していることから、部分抵抗値が低い部分は端部が汚れやすい状況であると説明することができる。すなわち、現像装置２８は、供給ローラ３の抵抗値が小さい場合、供給ローラ３と現像ローラ２との間で電荷が移動しやすくなり、現像ローラ２へのトナー移動量が増える。これにより、現像装置２８は、現像ブレード９によるトナー層規制が難しくなり、汚れが発生する。端部の抵抗値の低下と共に、中央部の抵抗値が高くなるため、印刷品質のギャップが増加する。そこで、現像装置２８は、長期間印刷したときの端部抵抗値の低下を防ぐため、端部と中央部とで発泡条件を変えて、供給ローラ３の初期部分抵抗値分布においてあらかじめ端部の抵抗値を高くし、逆に中央部の抵抗値を低く設定することで汚れ対策とした。また、供給ローラ３の抵抗値を高くすると主にドラムかぶりが悪化する傾向があるため、長手方向端部とは逆に中央部の初期部分抵抗値をあらかじめ低く作成しておくことで印刷後の画像をより高品質に保つことができる。ここで、「かぶり」とは、記録媒体１１の白地部にトナー８が微量転写されてしまい、白地部が多少汚れて灰色に見える現象を言う。
【００２９】
すなわち、供給ローラ３は、劣化により長手方向端部の抵抗値が下がり、中央部の抵抗値が上がる傾向がある。したがって、供給ローラ３は、中央部の抵抗値より端部の抵抗値の方を大きく設定しておくことにより、中央部と端部との差を低減することができる。この結果、供給ローラ３の長手方向端部付近の汚れを低減することができる。また、供給ローラ３は、予め予測した予測低下量だけ端部の抵抗値を高くし、予め予測した予測増加量だけ中央部の抵抗値を低くしておくことが好ましく、この予測増加量は予測低下量のほぼ２倍である。
【００３０】
（動作説明）
図１３は、供給ローラ３の概略図であり、軸方向のローラ長さをＬとしたとき、図中のａ〜ｅの部分（ａ：片側端から３／１００×Ｌ［ｍｍ］の位置、ｂ：片側端から２５／１００×Ｌ［ｍｍ］の位置、ｃ：片側端から５０／１００×Ｌ［ｍｍ］の位置、ｄ：片側端から７５／１００×Ｌ［ｍｍ］の位置、ｅ：片側端から９７／１００×Ｌ［ｍｍ］の位置）で部分抵抗値に差を持たせている。また、それぞれの位置の部分抵抗値の値をＲａ〜Ｒｅとしたとき、Ｒａ＝Ｒｅ、Ｒｂ＝Ｒｄとなっている。
【００３１】
弾性層３ｂの生成方法としては、導電性シリコーンゴム発泡体を発泡させる際に、図１４のような区分けを行い各領域で発泡条件を変えている。印刷後の部分抵抗値の変化は中央を基準に左右対称性が保たれているため、部分抵抗値の分布としてはＲａ＝Ｒｅ、Ｒｂ＝Ｒｄとしても差し支えない。この方法により作成した供給ローラサンプルリストを表１に示す。
【表１】
表１ 供給ローラの部分抵抗値（表内の数値単位は［ｌｏｇΩ］）
【００３２】
供給ローラを現像装置２８に実装し、同条件下において汚れ、ドラムかぶりの評価を行った。評価の手順として、表１の供給ローラを使用した印刷装置２７を用い、５％デューティのパターンを３００００［枚］印刷した後、１００％デューティのパターンと４０％デューティのハーフトーンパターンを印刷する。印字環境は温度２２［℃］、湿度５０［％］である。印刷時に各部材に印加した印加電圧はそれぞれ、現像ローラ２：−２００［Ｖ］、供給ローラ３：−３００［Ｖ］、帯電ローラ４：−１１００［Ｖ］、現像ブレード９：−３００［Ｖ］である。
【００３３】
図１５、及び図１６は、表１の供給ローラを使用し上記評価を行った際の結果を示した図である。各図共に、縦軸が部分抵抗値［ｌｏｇΩ］であり、横軸が長手方向測定位置を示す。図１５は、初期の部分抵抗値を示す図であり、図１６は３００００［枚］印刷時の部分抵抗値を示す図である。評価結果は各ローラにおいてａ〜ｅの各ポイントでの汚れ、ドラムかぶりの判定を示しており、○は問題なしを示し、△はドラムかぶりが許容できる境界レベルであることを示し、▲は汚れが許容できる境界レベルであることを示す。
この結果から、端部部分抵抗値を上げすぎると３００００［枚］印字後にドラムかぶりがＮＧとなり、中央部分抵抗値を下げすぎると３００００［枚］印字後に汚れがＮＧとなる危険性があることが分かる。汚れ、かぶりを考慮した上で部分抵抗値の許容範囲は６．３＜Ｒａ＜８．０、５．８＜Ｒｃ＜７．４、６．３＜Ｒｅ＜８．０となる。また、Ｒａ＞Ｒｂ＞Ｒｃ、Ｒｅ＞Ｒｂ＞Ｒｃとする。
また、中央部の部分抵抗値Ｒｃの常用対数値を１．０としたときに、Ｒａ，Ｒｅの抵抗値の常用対数値は１．０８６から１．０８１の範囲（すなわち、部分抵抗値が１２．１９倍から１２．０５倍の範囲）になっている。
【００３４】
また、従来のフラットな抵抗分布供給ローラ（表１でＮｏ．４に該当）に対して端部初期部分抵抗値を高くした供給ローラ（表１でＮｏ．６に該当）が汚れ始める印刷枚数は約２倍である。したがって、端部初期部分抵抗値を高くすることで、汚れに対するローラ寿命を約２倍まで伸ばすことができるといえる。
【００３５】
以上説明したように第１実施形態によれば、供給ローラ３の端部において、初期部分抵抗値を高くした供給ローラを画像印刷装置に実装することにより経時において端部汚れ、ドラムかぶりをいずれも回避することができる。
【００３６】
（第２実施形態）
経時で供給ローラ３の端部の抵抗値が低下する原因として、現像ローラ２との摩擦によるセルの劣化が考えられる。実際に３００００［枚］印刷後に供給ローラ３のセル状態を観察すると、中央に比べて端部のセルは状態が悪く、セルが千切れている傾向が強い。供給ローラ３において、中央に比べ端部の方が現像ローラとのＮＩＰ幅（以下、対現像ローラ間ＮＩＰ幅と示す）が広いことは第１実施形態にて前記している。したがって、供給ローラ端部での対現像ロ一ラ間ＮＩＰ幅を軽減することで、経時後における供給ローラのセルの劣化を防ぎ、抵抗値の低下を抑えることができるはずである。そこで、第２実施形態では、供給ローラ端部での対現像ローラ間ＮＩＰ幅を軽減させるため、供給ローラ３の外径を小さくすることを試みた。
【００３７】
表２は、供給ローラ３の外径を変えたサンプルについて、各ＮＩＰ部分での対現像ローラ間ＮＩＰ幅の相対比率を示した表である。
【表２】
表２ 供給ローラの中央外径／現像供給ローラ間軸間距離をパラメータとしたときの基準サンプル中央部に対する対現像ローラ間ＮＩＰ幅の相対比率
相対比率の基準は、表２内の基準サンプルの中央部の対現像ローラ間ＮＩＰ幅の値である。測定に使用した現像ローラ２は、第１実施形態と同様のものを使用し、供給ローラ３と現像ローラ２との間の軸間距離は一定に保たれている。この軸間距離は、現像ローラ２の半径と供給ローラ３の半径との和よりも小さく設定されており、現像ローラ２の弾性層が供給ローラ３の弾性層に食い込むように設定されている。また、測定に使用した供給ローラ３は、硬度がアスカーＦで６０［度］であり、図２で図示しているように中央に対して端部付近の外径が０．９７５倍であるクラウン形状をなしている。対現像ローラ間ＮＩＰ幅の測定位置は図１４のａ、ｃ、ｅの位置で測定している。供給ローラ３の中央の外径を現像ローラ２と供給ローラ３との軸間距離で割った値をパラメータＡとして振って測定した。
【００３８】
ここで基準サンプルとは、パラメータＡが０．４７７のものである。基準サンプルの中央部を１．００として各測定値の相対比率を計算している。測定結果から、供給ローラ３の外径が大きくなるにつれて端部付近の対現像ローラ間ＮＩＰ幅が大きくなることが判る。したがって、供給ロ一ラ３の外径を小さくすることで供給ローラ３と現像ローラ２との問の摩擦力を軽減させることができる。端部の摩擦力が低下すれば、経時での部分抵抗値の低下も抑えることができ、結果として汚れに対する両広範囲の拡大に繋がる。
【００３９】
（動作説明）
表３は、研磨時間、押し当て距離等を調整することで外径を変えて印刷したサンプルと評価結果とを示した表である。
【表３】
表３ 供給ローラ外径を変更したときの印刷後における汚れ、かぶりＮＧ閾抵抗値
表中のサンプル番号は、第１実施形態の表１と同様の抵抗値分布を持ったサンプルであることを示す。構成と同様に、供給ローラ３の中央の外径を現像ローラ２と供給ローラ３との軸間距離で割った値をパラメータＡとして表示している。それぞれのサンプルにおいて汚れ、ドラムかぶりがＮＧとなるときの閾抵抗値をＡについてのパラメータとして表示してある。評価の手順は、第１実施形態と同様であり、表１の供給ローラを使用した印刷装置２７を用い、５％デューティのパターンを３００００［枚］印刷した後、１００％デューティのパターンと４０％デューティのハーフトーンパターンを印刷する。印字環境は温度２２［℃］、湿度５０［％］である。印刷時に各部材に印加した電圧はそれぞれ、現像ローラ２：−２００［Ｖ］、供給ロ一ラ３：−３００［Ｖ］、帯電ローラ４：−１１００［Ｖ］、現像ブレード９：−３００［Ｖ］である。
【００４０】
結果として、供給ロ一ラ３の外径を下げたことによって、ドラムかぶりの閾抵抗値についてはそれほど変化ないものの、汚れの閾抵抗値が大幅に下がることが分かる。現像ローラ２の表面と供給ローラ３の表面との間の距離（接触距離）が離れることでトナー８の供給性が弱くなるためＡの値は現状の条件下では０．４３１が最低値となる。それよりも小さくしてしまうと印字上にカスレが目立ってしまう。表３の結果から線形直線を用いてＡ値に対する汚れの境界閾値下記の式で表した。
Ｒａ、Ｒｅの汚れ閾値をＲａｎ、Ｒｃの汚れ閾値をＲｃｎとすると
Ｒａｎ＝３６．３５２×Ａ−１１．０７９
Ｒｃｎ＝３６．６９８×Ａ−９．３２６８
（Ａ＞０．４３１）
となる。
ここで、汚れ閾値Ｒｃｎを１．０に規格化すると、
Ｒａｎｓ＝０．９９０５×Ａ−１．１８８
となる。
【００４１】
以上説明したように、第２実施形態によれば、供給ローラ３の外径を小さくすることで経時での汚れを軽減することができる。
【００４２】
（変形例）
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような種々の変形が可能である。
（１）前記各実施形態の画像形成装置は、黒色トナーのみを用いた単色の印刷装置２７として説明したが、黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黄（Ｙ）のトナーを用いたタンデム方式のカラー直接印刷方式としてもよい。このタンデム方式は、記録媒体１１を搬送する搬送ベルトにイメージドラムユニットを併設して配置し、感光ドラム１に形成されたトナー像を順次媒体上に転写する方式である。また、本発明は、いわゆる中間転写方式の画像形成装置でも適用可能であり、ＭＦＰ（Multi Function Peripheral（又は、Product））、ファックス及び複写機にも適用できる。
（２）前記実施形態は、露光装置としてＬＥＤヘッド１０を用いたが、レーザ発振器、及びポリゴンミラーを用い、レーザ光をポリゴンミラーで反射させて感光体上に静電潜像を形成する方式を採用することもできる。
（３）前記実施形態のトナーカートリッジ７は、現像装置２８から分離可能であることを前提として、現像装置２８の中に供給ローラ３、及び現像ローラ２を備えていたが、トナーカートリッジの中に、供給ローラ３及び現像ローラ２を備えて、一体化することも可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１ 感光ドラム（像担持体、静電潜像担持体）
２ 現像ローラ（現像剤担持体）
２ａ 導電性シャフト
２ｂ 弾性層
２ｃ 処理層
３ 供給ローラ（現像剤搬送部材）
３ａ 導電性シャフト
３ｂ 弾性層
４ 帯電ローラ（帯電装置）
５ クリーニングブレード
６ 部材（スクリュー等）
７ トナーカートリッジ
８ トナー（現像剤）
９ 現像ブレード（現像剤層厚規制部材）
１０ ＬＥＤヘッド（露光器）
１１ 記録媒体
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ 矢印
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ 用紙搬送ローラ
１４ 転写ローラ
１５ 定着器
１６ ドラムカウンタ
１８ 帯電ローラ用電源
１９ 現像ローラ用電源
２０ 制御部
２１ 供給ローラ用電源
２２ 転写ローラ用電源
２７ 印刷装置（画像形成装置）
２８ 現像装置
３３ シール材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給ローラとを備えた現像装置であって、
前記供給ローラは、該供給ローラ長手方向中央部が持つ抵抗値より該供給ローラ長手方向中央部から端部側にずれた部分が持つ抵抗値が高いことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記供給ローラは、予測低下量だけ長手方向端部の抵抗値を高くし、予測増加量だけ中央部の抵抗値を低くしておくことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記予測増加量の対数値は、前記予測低下量の対数値の略２倍であることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記長手方向端部の抵抗値は、前記中央部の抵抗値の１２倍以内に設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
【請求項５】
前記供給ローラは、その軸長をＬとした場合に、片側端から３／１００×Ｌ［ｍｍ］の位置での抵抗値の対数値を部分抵抗値Ｒａとし、片側端から２５／１００×Ｌ［ｍｍ］の位置での抵抗値の対数値を部分抵抗値Ｒｂとし、片側端から５０／１００×Ｌ［ｍｍ］の位置での抵抗値の対数値を部分抵抗値Ｒｃとし、片側端から７５／１００×Ｌ［ｍｍ］の位置での抵抗値の対数値を部分抵抗値Ｒｄとし、片側端から９７／１００×Ｌ［ｍｍ］の位置での抵抗値の対数値を部分抵抗値Ｒｅとしたとき、
６．３＜Ｒａ＜８．０、５．８＜Ｒｃ＜７．４、６．３＜Ｒｅ＜８．０、Ｒａ＞Ｒｂ＞Ｒｃ、Ｒｅ＞Ｒｂ＞Ｒｃとなることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項６】
前記供給ローラは、その中央部の外径を現像ロ一ラとの間の軸間距離で割った値をパラメータＡとしたとき、その部分抵抗値が、
３６．３５２×Ａ−１１．０７９＜Ｒａ＜８．０
３６．６９８×Ａ−９．３２６８＜Ｒｃ＜７．４（Ａ＞０．４３１）
を満たしていることを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
【請求項７】
前記部分抵抗値は、外径６［ｍｍ］、幅１．５［ｍｍ］のボールベアリングを、前記供給ローラの長手方向に等間隔に配設し、１０．８［ｇｆ］の圧力で前記供給ローラの表面に押圧し、導電性シャフト３ａとの間にＤＣ−３００［Ｖ］の電圧を印加して測定した時の抵抗値であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の現像装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給ローラとを備えた現像装置であって、
前記供給ローラは、該供給ローラ長手方向中央部が持つ抵抗値より該供給ローラ長手方向中央部から端部側にずれた部分が持つ抵抗値が高いことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記供給ローラは、予測低下量だけ長手方向端部の抵抗値を高くし、予測増加量だけ中央部の抵抗値を低くしておくことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記予測増加量の対数値は、前記予測低下量の対数値の略２倍であることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記長手方向端部の抵抗値は、前記中央部の抵抗値の１２倍以内に設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
【請求項５】
前記供給ローラは、その軸長をＬとした場合に、片側端から３／１００×Ｌ［ｍｍ］の位置での抵抗値の対数値を部分抵抗値Ｒａとし、片側端から２５／１００×Ｌ［ｍｍ］の位置での抵抗値の対数値を部分抵抗値Ｒｂとし、片側端から５０／１００×Ｌ［ｍｍ］の位置での抵抗値の対数値を部分抵抗値Ｒｃとし、片側端から７５／１００×Ｌ［ｍｍ］の位置での抵抗値の対数値を部分抵抗値Ｒｄとし、片側端から９７／１００×Ｌ［ｍｍ］の位置での抵抗値の対数値を部分抵抗値Ｒｅとしたとき、
６．３＜Ｒａ＜８．０、５．８＜Ｒｃ＜７．４、６．３＜Ｒｅ＜８．０、Ｒａ＞Ｒｂ＞Ｒｃ、Ｒｅ＞Ｒｂ＞Ｒｃとなることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項６】
前記供給ローラは、その中央部の外径を現像ロ一ラとの間の軸間距離で割った値をパラメータＡとしたとき、その部分抵抗値が、
３６．３５２×Ａ−１１．０７９＜Ｒａ＜８．０
３６．６９８×Ａ−９．３２６８＜Ｒｃ＜７．４（Ａ＞０．４３１）
を満たしていることを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
【請求項７】
前記部分抵抗値は、外径６［ｍｍ］、幅１．５［ｍｍ］のボールベアリングを、前記供給ローラの長手方向に等間隔に配設し、１０．８［ｇｆ］の圧力で前記供給ローラの表面に押圧し、導電性シャフト３ａとの間にＤＣ−３００［Ｖ］の電圧を印加して測定した時の抵抗値であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の現像装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の現像装置を備え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１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【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】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−３９３１２（Ｐ２０１１−３９３１２Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８７０３９（Ｐ２００９−１８７０３９）
【出願日】平成２１年８月１２日（２００９．８．１２）
【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２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１２日（２００９．８．１２）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【Ｆターム（参考）】
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