(57)【要約】【課題】  感光体に従動して回転する帯電ローラと感光体との間のスリップやトナー固着の発生を防止し、長期に渡り安定した画像を形成することができる画像形成装置の提供である。【解決手段】  少なくとも像担持体と、該像担持体に接触して従動回転し前記像担持体を帯電する帯電ローラと、前記帯電された像担持体に露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーで現像してトナー像とする現像手段と、該トナー像を被転写体に転写する転写手段とを有する画像形成装置であって、前記帯電ローラの表面層として樹脂層を設け、前記帯電ローラ表面の十点平均粗さＲｚを０．１４μｍ≦Ｒｚ≦１．４μｍ、マイクロ硬度Ｋを０°＜Ｋ≦６０°とし、かつ前記像担持体に対する前記帯電ローラのニップ圧Ｐを６．３Ｎ／ｍ≦Ｐ≦１６．７Ｎ／ｍとしたことを特徴とする画像形成装置である。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも像担持体と、該像担持体に接触して従動回転し前記像担持体を帯電する帯電ローラと、前記帯電された像担持体に露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーで現像してトナー像とする現像手段と、該トナー像を被転写体に転写する転写手段とを有する画像形成装置であって、
前記帯電ローラの表面層として樹脂層を設け、前記帯電ローラ表面の十点平均粗さＲｚを０．１４μｍ≦Ｒｚ≦１．４μｍ、マイクロ硬度Ｋを０°＜Ｋ≦６０°とし、かつ前記像担持体に対する前記帯電ローラのニップ圧Ｐを６．３Ｎ／ｍ≦Ｐ≦１６．７Ｎ／ｍとしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
さらに、前記像担持体の移動方向における、転写位置と前記帯電ローラの接触位置との間に配設され、転写後に前記像担持体の表面に付着したトナーの一部または全部を回収して一時的に保持し、非画像形成時に該トナーを前記像担持体へ放出する保持手段を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記樹脂層が、ポリアミドを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記トナーが、形状係数ＳＦ１が１００〜１４０の範囲、体積平均粒径が２〜８μｍの範囲の重合トナーであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体に接触して回転し像担持体を帯電する帯電ローラを備える画像形成装置に関する
【背景技術】
【０００２】
像担持体としての感光体に接触して従動回転し、感光体を帯電する帯電ローラを備えるプリンタやコピア等の画像形成装置において、感光体上に残留したトナーが帯電ローラに付着すると、帯電ローラの抵抗値が上昇して感光体を均一に帯電することができなくなり、画像濃度にムラが生じてしまう。このため、従来から帯電ローラにトナーを付着させないための対策が種々考案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００３】
ところで、近年、クリーニングブレードを用いない所謂クリーナーレスシステムの画像形成装置が考案されており、このような画像形成装置におけるクリーニングシステムが種々考案されている。その中で、感光体の移動方向における転写ベルト（被転写体）と帯電ローラとの間に配設された保持手段としてのブラシローラに、転写ベルトに転写されずに感光体上に残留したトナー、及び転写ベルトから感光体にオフセットされたリトランスファートナーを一時的に蓄積させ、そして、非画像形成時にブラシローラに逆バイアスの電圧を印加してブラシローラから感光体へトナーを放出させて、現像器または転写ベルト上のトナーを回収するクリーニング装置へトナーを回収させるシステムが考案されている。
【０００４】
このシステムでは、多数枚の連続プリントを行った時等のクリーニングサイクルが長い場合や、ジャムによりトナー像が転写ベルトに転写されずに感光体に残った場合等では、ブラシローラに蓄積するトナーの量が多くなり、ブラシローラから感光体に放出されるトナーの量も多くなる。
【０００５】
そして、ブラシローラから感光体へ放出されるトナーの量が多くなると、本来は感光体に従動して回転する帯電ローラが感光体に従動しなくなってスリップを起し、この際、帯電ローラのスリップ部にトナーが貯まってしまう。そして、このトナー貯まりによって、帯電ローラが１周する毎にスリップが発生する。従って、周期的に帯電不良が発生し、画像に周期的な白抜け、濃度ムラが発生するという問題があった。
【０００６】
またこの場合、帯電ローラの感光体に対するニップ圧が高いと、感光体上にトナー固着が発生するという問題もあった。
したがって、帯電ローラを用いた前記クリーナーレスシステムを実用化するためには、感光体と帯電ローラとの間に介在するトナーによって生ずる種々の課題を解決する必要がある。
【特許文献１】特開２００２−０４０７５６号公報
【特許文献２】特開２００２−２２１８２９号公報
【特許文献３】特開２００３−０９８７２５号公報
【特許文献４】特開平０８−２１１６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の問題点を解決することを目的とする。
すなわち、本発明は、感光体に従動して回転する帯電ローラと感光体との間のスリップやトナー固着の発生を防止し、長期に渡り安定した画像を形成することができる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】
上記課題は、以下の本発明により達成される。すなわち本発明は、
＜１＞  少なくとも像担持体と、該像担持体に接触して従動回転し前記像担持体を帯電する帯電ローラと、前記帯電された像担持体に露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーで現像してトナー像とする現像手段と、該トナー像を被転写体に転写する転写手段とを有する画像形成装置であって、
前記帯電ローラの表面層として樹脂層を設け、前記帯電ローラ表面の十点平均粗さＲｚを０．１４μｍ≦Ｒｚ≦１．４μｍ、マイクロ硬度Ｋを０°＜Ｋ≦６０°とし、かつ前記像担持体に対する前記帯電ローラのニップ圧Ｐを６．３Ｎ／ｍ≦Ｐ≦１６．７Ｎ／ｍとしたことを特徴とする画像形成装置である。
【０００９】
＜２＞  さらに、前記像担持体の移動方向における、転写位置と前記帯電ローラの接触位置との間に配設され、転写後に前記像担持体の表面に付着したトナーの一部または全部を回収して一時的に保持し、非画像形成時に該トナーを前記像担持体へ放出する保持手段を有することを特徴とする＜１＞に記載の画像形成装置である。
【００１０】
＜３＞  前記樹脂層が、ポリアミドを含むことを特徴とする＜１＞または＜２＞に記載の画像形成装置である。
【００１１】
＜４＞  前記トナーが、形状係数ＳＦ１が１００〜１４０の範囲、体積平均粒径が２〜８μｍの範囲の重合トナーであることを特徴とする＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、感光体に従動して回転する帯電ローラと感光体との間のスリップやトナー固着の発生を防止し、長期に渡り安定した画像を形成することができる画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の画像形成装置は、少なくとも像担持体と、該像担持体に接触して従動回転し前記像担持体を帯電する帯電ローラと、前記帯電された像担持体に露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーで現像してトナー像とする現像手段と、該トナー像を被転写体に転写する転写手段とを有する画像形成装置であって、前記帯電ローラの表面層として樹脂層を設け、前記帯電ローラ表面の十点平均粗さＲｚを０．１４μｍ≦Ｒｚ≦１．４μｍ、マイクロ硬度Ｋを０°＜Ｋ≦６０°とし、かつ前記像担持体に対する前記帯電ローラのニップ圧Ｐを６．３Ｎ／ｍ≦Ｐ≦１６．７Ｎ／ｍとしたことを特徴とする。
【００１４】
前述のように、帯電ローラを用いたクリーナーレス方式においては、感光体（像担持体）と帯電ローラとの間に介在するトナーにより生ずる問題を解決する必要がある。
本発明においては、帯電手段として、接触式の帯電ローラを有する画像形成装置において、帯電ローラの硬度、表面性を制御するだけでなく、感光体（像担持体）とのニップ圧を一定以下とすることにより、クリーナーレス方式における感光体との従動回転時のスリップを防止できるだけでなく、トナー固着をも回避できることが見出された。
【００１５】
以下に、図面を参照しながら本発明の画像形成装置について説明する。
図１は、本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。図に示すように、画像形成装置としてのカラーレーザープリンタ（以下、単に「プリンタ」という）１０は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色の現像ユニット（現像手段）１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ、１２Ｋと感光体（像担持体）１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋとが、中間転写ベルト（被転写体）１４に面して並列して配置され、中間転写ベルト１４が矢印Ａ方向に１周する間に４色のトナー像を重ね合せる、所謂タンデム式のフルカラーレーザープリンタである。
【００１６】
このプリンタ１０は、底部に給紙トレイ１６を備える。この給紙トレイ１６にセットされた用紙Ｐの搬送方向（矢印Ｂ）の先端部には給紙ローラ１８が当接しており、この給紙ローラ１８と図示しない用紙捌き手段とによって、用紙Ｐが１枚ずつ給紙トレイ１６から搬送方向下流側へ給紙される。そして、給紙ローラ１８の搬送方向下流側には、一対の搬送ローラ２０が配置されており、用紙Ｐは、この搬送ローラ２０からの搬送力で図面上方の転写部２２へ搬送される。
【００１７】
この転写部２２には、中間転写ベルト１４が巻き掛けられたベルト搬送ローラ２４Ａと、このベルト搬送ローラ２４Ａに圧接された転写ローラ２６が配設されている。ベルト搬送ローラ２４Ａと転写ローラ２６とのニップ部には、中間転写ベルト１４が挟み込まれており、用紙Ｐはこのニップ部を通過する際に中間転写ベルト１４からトナー像が転写される。
【００１８】
そして、転写部２２の図面上方で、かつ搬送方向下流側には定着ユニット２８が配設されている。この定着ユニット２８には、高温になるヒートローラ２８Ａと、このヒートローラ２８Ａに圧接されたバックアップローラ２８Ｂとが配設されており、用紙Ｐが、ヒートローラ２８Ａとバックアップローラ２８Ｂとのニップ部を通過する際に、トナーが溶融、凝固して用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、定着ユニット２８の搬送方向下流側に配置された排紙ローラ２９によって排紙される。
【００１９】
ここで、感光体１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋが、中間転写ベルト１４にトナー像を重ね合せるプリント部３０について説明する。なお、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色を区別する際には、符号の後にＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋを付加して説明するが、各色を区別する必要がない場合は、符号の後のＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋは省略する。
【００２０】
図２に、プリント部３０の概略構成を示す。
図２に示すように、中間転写ベルト１４は、上述したベルト搬送ローラ２４Ａと、ベルト搬送ローラ２４Ａの下方に配設されたベルト搬送ローラ２４Ｂと、ベルト搬送ローラ２４Ｂの斜め上方でかつ用紙搬送路の反対側に配設されたベルト搬送ローラ２４Ｃに巻き掛けられている。
【００２１】
中間転写ベルト１４のベルト搬送ローラ２４Ｂとベルト搬送ローラ２４Ｃとの間の斜め下方を向いた面が、感光体１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋからトナー像を転写される転写面１４Ａとなっている。この転写面１４Ａに面して、現像ユニット１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ、１２Ｋと、感光体１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋが並列して配置されており、感光体１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋが転写面１４Ａに当接している。また、４つの転写ローラ３２が、中間転写ベルト１４を介して各々感光体１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋに圧接されている。
【００２２】
なお、転写面１４Ａの感光体１３Ｋより搬送方向下流側には、中間転写ベルト１４に転写されたトナーの濃度検出等を行うセンサ１５が配設されている。
【００２３】
図３に、プリント部における１色の画像形成部分を拡大して示す。
図３に示すように、感光体１３の感光面１３Ａには、回転方向に順に、中間転写ベルト１４、ブラシローラ３４、帯電ローラ３６、現像ローラ３８が当接している。現像ローラ３８は、感光体１３の回転方向と同じ方向に回転している。即ち、現像ローラ３８は、ニップ部においては感光体１３に対して逆回転している。これによって、現像ローラ３８から感光体１３への転写効率が高められている。また、帯電ローラ３６と現像ローラ３８との間には、感光面１３Ａをライン露光するＬＥＤアレイヘッド（露光手段）４０が配置されている。
【００２４】
以下、トナー像を中間転写ベルト１４に転写するまでの流れを説明する。
感光体１３が図中反時計回りに回転すると、まず、感光面１３Ａが、帯電ローラ３８によって均一に所定の極性電位に帯電される。そして、更に感光体１３が回転すると、感光面１３Ａの帯電面が、ＬＥＤアレイヘッド４０によって露光され、帯電面の露光された部分の電位が低下して静電潜像が形成される。その後、感光体１３の帯電極性と同極性に帯電している現像トナーＴ１を、現像ローラ３８によって、帯電面の電位低下部に電気的に付着させることで、静電潜像を現像しトナー像とする。そして、このトナーと逆極性の転写電圧が印加された転写ローラ３２に、トナーが電気的に引き寄せられる。これによって、トナー像が、感光体１３から中間転写ベルト１４へ転写される。
【００２５】
ここで、感光体１３から中間転写ベルト１４へトナー像が転写される際に、中間転写ベルト１４に転写されずに感光体１３に残留する転写残トナーＴ２が発生する。また、中間転写ベルト１４に移動方向の上流側で転写されたトナーが下流側の感光体１３にオフセットするリトランスファートナー（以下、「リトラトナー」という）Ｔ３が発生する。
【００２６】
このため、この転写残トナーＴ２、リトラトナーＴ３を感光体１３から除去する必要がある。本発明において、この除去の方法は特に制限されないが、下記に示すような残留トナーを一旦回収して保持する保持手段を有するいわゆるクリーニングレスシステムの場合に、本発明における帯電ローラが好ましく用いられる。
以下、転写残トナーＴ２、リトラトナーＴ３のクリーニングについて説明する。なお、本発明においては、上記転写残トナーとリトラトナーとを併せて転写後に感光体上に付着したトナーとする。
【００２７】
図４、図５は、トナーが感光体上に現像され、転写、回収されるまでの過程を示す模式図である。
はじめに、プリント時について説明する。図４（Ａ）に示すように、まず、現像ローラ３８から感光体１３へ現像トナーＴ１が移動する。その後、転写部で転写残トナーＴ２が感光体１３に残留し、リトラトナーＴ３が中間転写ベルト１４から感光体１３にオフセットする。
【００２８】
そして、図４（Ｂ）に示すように、ブラシローラ（保持体）３４にリトラトナーＴ３の極性（例えば＋）と逆極性の電圧（例えば−５００Ｖ）を印加して、リトラトナーＴ３をブラシローラ３４に電気的に吸着させる（回収、保持）。また、転写残トナーＴ２は、感光体１３に付着させたまま帯電ローラ３６による帯電領域、及びＬＥＤアレイヘッド４０による露光領域を通過させる。即ち、転写残トナーＴ２が感光体１３に付着したままの状態で帯電、露光を行う。
【００２９】
そして、図５（Ａ）に示すように、露光されていない非画像部（例えば−５００Ｖ）に付着した転写残トナーＴ２は、例えば−２００Ｖの電圧を印加された現像ローラ３８に電気的に回収され、現像ユニット１２内で現像ローラ３８に摺接するブレード３９によって現像ローラ３８からトナー収容部４１へ掻き落される。また、これと同時に現像ローラ３８は現像トナーＴ１を感光面１３Ａの電位低下部へ移動させる。これによって、転写残トナーＴ２を感光体１３から除去しながら、トナー像の形成を行うことができる。
【００３０】
次に、ブラシローラ３４に一時的に保持されているリトラトナーＴ３を、クリーニングモード時やジョブエンドにクリーニングする流れについて説明する。
【００３１】
図５（Ｂ）に示すように、まず、ブラシローラ３４の印加電圧の極性をマイナス（−）からプラス（＋）へ反転させ、ブラシローラ３４から感光体１３へ＋に帯電されたリトラトナーＴ３を放出させる。
【００３２】
そして、現像ローラ３８に印加したマイナス（−）の電圧をオフにすることで、リトラトナーＴ３が現像ローラ３８に回収されることなく現像領域を通過する。そして、転写ローラ３２の電圧極性をプラス（＋）からマイナス（−）へ反転させ、中間転写ベルト１４へ転写させる。その後、リトラトナーＴ３は、中間転写ベルト１４でクリーナ４２（図２参照）によって回収される。
なお、本実施形態においては、リトラトナーＴ３のみをブラシローラ３４に回収する態様を示したが、本発明においては、機構を変えることにより転写残トナーＴ２及びリトラトナーＴ３の両方をブラシローラ３４に回収することもできる。
【００３３】
ここで、本発明に用いられる帯電ローラの構成について説明する。
図７に、本発明における帯電ローラの構成の一例の断面図を示す。帯電ローラの層構成は、導電性支持体の表面に、表面層を含む少なくとも２層以上の導電層を有していることが好ましく、３層あるいは４層で構成されていてもよい。上記導電層は、帯電ローラが適切な圧力で感光体表面に押圧され、感光体との間にニップを形成し、感光体表面を均一に帯電できるよう、少なくとも１層は導電性弾性層であることが好ましい。
【００３４】
前記導電性支持体は、帯電ローラの電極及び支持部材として機能するもので、例えば、アルミニウム、銅合金、ステンレス鋼等の金属または合金；クロム、ニッケル等で鍍金処理を施した鉄；導電性の樹脂；などの導電性の材質で構成される。
【００３５】
前記導電性弾性層は、例えばゴム材中に導電剤を分散させることによって形成される。ゴム材としては、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、天然ゴム等、及びこれらのブレンドゴムが挙げられる。中でも、シリコーンゴム、エピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムが好ましく用いられる。これらのゴム材は発泡したものであっても無発泡のものであってもよい。
【００３６】
導電剤としては、電子導電剤やイオン導電剤が用いられる。電子導電剤の例としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック；熱分解カーボン、グラファイト；アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼等の各種導電性金属または合金；酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化スズ−酸化アンチモン固溶体、酸化スズ−酸化インジウム固溶体等の各種導電性金属酸化物；絶縁物質の表面を導電化処理したもの；などの微粉末を挙げることができる。また、イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩等；リチウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩等；を挙げることができる。
【００３７】
これらの導電剤は、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その添加量は特に制限はないが、これにより、導電性弾性層の体積抵抗値を１×１０6〜１×１０10Ω・ｃｍの範囲に調整することが好ましい。
【００３８】
前記表面層としては、樹脂層が設けられる。該樹脂層を構成する高分子材料としては特に制限されないが、ポリアミド、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン、４フッ化エチレン共重合体、ポリエステル、ポリイミド、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、メラミン樹脂、フッ素ゴム、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、セルロース、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体等を挙げることができる。
これらの中では、トナーとの離型性等の観点から、ポリアミドを含む樹脂が好ましく用いられる。
【００３９】
また、表面層は、上記高分子材料に前記導電性弾性層に用いた導電剤や各種微粒子を混合して組成物とし形成される。上記微粒子としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム等の金属酸化物及び複合金属酸化物、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等の高分子微粉体を単独または混合して用いられるが、特にこれらに限定されるものではない。
【００４０】
また、前記表面層の膜厚は、２０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下であることがより好ましい。さらに、前記導電性弾性層及び表面層以外にも、これらの層の間に例えば抵抗調整層などを設けることができる。
表面層の形成法は特に制限されないが、前記樹脂、導電剤等を含む溶液を前記導電性弾性層表面にコーティングして形成することが好ましい。コーティング方法としては、スプレー法、ディッピング法、スピンコート法など通常のコーティング方法を用いることができる。
【００４１】
以上のようにして作製した帯電ローラの硬度は、アスカーＣ硬度で７０°以下であることが好ましい。アスカーＣ硬度が７０°より高くなると、感光体とのニップ均一性が損なわれ、画質欠陥が発生するようになるだけでなく、長期間の使用により例えば感光体表面が次第に摩耗する場合がある。
なお、アスカーＣ硬度の測定は、帯電ローラの表面にアスカーＣ型硬度計（高分子計器社製）の押針を当接し、１０００ｇ荷重の条件で行った。
【００４２】
また、上記帯電ローラの抵抗値は、２×１０4〜５×１０10Ωの範囲であることが好ましい。抵抗値が２×１０4Ω未満であると、感光体表面に過剰電流が流れ、感光体表面にピンホールリークが発生しやすい場合がある。一方、抵抗値が５×１０10Ωより大きくなると、低電圧での感光体への帯電が困難となり、帯電電位の不足により画質欠陥が生じるようになる。
【００４３】
なお、上記抵抗値は、金属板上に帯電ローラを置き、ローラの両端部に５００ｇずつ荷重し、高抵抗測定器（Ｒ８３４０Ａデジタル高抵抗／微小電流計：アドバンテスト社製）を用いて、ローラの芯金と金属板との間に１００Ｖの電圧を１０秒印加後、得られた電流値を測定しローラ抵抗値を求めた。
【００４４】
以上説明した帯電ローラを用いるクリーナーレス方式の画像形成装置において起こり得る、スリップやトナー固着についてさらに説明する。
図６は、ブラシローラからトナーが放出されている状態を示す概念図である。図６（Ａ）に示すように、ブラシローラ３４の感光体回転方向下流側には帯電ローラ３６が配設されている。このため、ブラシローラ３４から感光体１３へ放出されたリトラトナーＴ３（転写残留トナーＴ２を含む場合もある。）によって、本来は感光体１３の回転に従動して回転する帯電ローラ３６が、感光体１３の回転に従動しなくなり、感光体１３に対してスリップを起すことがある（図中点線で図示）。
【００４５】
本発明では、帯電ローラ３６表面の十点平均粗さＲｚ、マイクロ硬度Ｋを所定の値に設定して、このスリップを防止することができる。
具体的には、帯電ローラ３６の表面粗さＲｚ（μｍ）を０．１４μｍ≦Ｒｚ≦１．４μｍ、かつマイクロ硬度Ｋを０°＜Ｋ≦６０°とすることで、リトラトナーＴ３等が感光体１３と帯電ローラ３６との間に介在してもスリップの発生を抑えることができる。
【００４６】
ローラ表面の十点平均粗さＲｚは０．３μｍ≦Ｒｚ≦０．９μｍであることが好ましい。Ｒｚが０．１４μｍに満たないと、感光体とのスリップが起こりやすくなる。また、Ｒｚが１．４μｍを超えると感光体が帯電ローラとの間に介在するトナーの影響を受けやすくなり、後述するトナー固着が発生しやすくなる。
【００４７】
上記Ｒｚは、表面粗さ計ｓｕｒｆｃｏｍ１４００Ａ（東京精密社製）を用い、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４に従って、ローラの軸方向について、測定長５．０ｍｍ、カットオフ値０．８ｍｍ、測定速度０．３０ｍｍ／ｓｅｃの条件で測定した。
【００４８】
帯電ローラのマイクロ硬度Ｋは４０°≦Ｋ≦５０°が好ましい。マイクロ硬度が６０°を超えると、スリップが起こりやすくなるだけでなく、後述するトナー固着も発生しやすくなる。
【００４９】
なお、本発明における「マイクロ硬度」とは、測定対象となる試料（ローラ）を切り出してサンプルを作製し、当該サンプルの厚み方向における硬度について、マイクロゴム硬度計（高分子計器社製、ＭＤ−１）を用いて測定される値をいう。
具体的な測定法について述べれば、前記マイクロ硬度は、原理的にはＪＩＳ  Ｋ６２５３に記載のタイプＡデュロメータに準じたものであり、押針をスプリングの力で試料の表面に押しつけて変形を与え、試料の抵抗力とスプリングの力とがバランスした状態での押針の押し込み深さを基に測定することができるものである。
【００５０】
より詳細には、前記押針の径は０．１６ｍｍであり、非測定時すなわち押針の変位が０ｍｍの状態での加圧面からの突き出し量を０．５ｍｍとし、押針はスプリングにより２２ｍＮの力で押されている。この時のマイクロ硬度を０°とする。そして、押針の押し込み深さが０ｍｍ（変位０．５ｍｍ）の時、スプリングにより押針は３３０ｍＮの力で押されている。この時のマイクロ硬度を１００°としてこの間を等間隔で目盛り、マイクロ硬度の測定スケールとする。加圧面は外径４ｍｍで、中心に前記押針を通す直径１．５ｍｍの孔が設けてある。
【００５１】
以上のような構成の測定機により、試料に押針を押し当て、前記バランスした状態での値を読み取りマイクロ硬度とした。
なお、マイクロ硬度Ｈｍ（°）と押針先端荷重Ｆ（ｍＮ）との関係は下記式（１）の関係となる。
Ｆ＝２２＋３．１Ｈｍ  ・・・  式（１）
【００５２】
さらに、図６に示すように、帯電ローラ３６と感光体１３との接触部（帯電領域）に介在するリトラトナーＴ３の量が多くなった場合には、感光体１３の表面にトナー固着が発生する。ここでトナー固着とは、転写後感光体表面に付着したトナーが、帯電ローラ３６との圧接時あるいは帯電ローラ３６との従動回転中に、感光体表面に押しつぶされたり、トナーのガラス転移温度以上に加熱されたりすることにより、塊状あるいはフィルム状となって感光体表面に密着することをいう。
【００５３】
したがって、上記トナー固着の発生を回避するためには、帯電ローラ３６の感光体に対する圧接力（ニップ圧）をできるだけ低減することが望ましい。
本発明においては、前記表面性、硬度を有する帯電ローラについて、ニップ圧Ｐを６．３Ｎ／ｍ≦Ｐ≦１６．７Ｎ／ｍ（１７ｇｆ／ｃｍ）とすることで、トナー固着の発生と前記感光体に対するスリップとを、共に回避できることが見出された。以下に、上記ニップ圧がどのようにして設定されたかについて説明する。
【００５４】
実験に用いた帯電ローラは、図７に断面図で示したように、金属シャフト上にウレタン発泡層（厚さ：２．５ｍｍ）、その上にエピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）チューブ層（厚さ：０．５ｍｍ）、さらにその上にナイロン樹脂（ポリアミド）に酸化錫を分散させた表面層（コーティング層、厚さ：３μｍ）を積層した構成のものである。なお、金属シャフトは直径８ｍｍ、ローラ径は１４ｍｍとした。
【００５５】
上記帯電ローラ表面の十点平均粗さＲｚは０．１４μｍ、マイクロ硬度Ｋは６０°であった。また、ローラのアスカーＣ硬度は４０°、ローラ抵抗は１０7Ωであった。
【００５６】
以下実験方法について述べる。
実験は、モデル的に帯電ローラを設けた感光体に強制的に現像器よりトナーを供給し、帯電ローラ表面のトナー固着状態を調べることにより行った。帯電ローラと感光体との位置関係は、帯電ローラ中心位置が、感光体中心を通る垂直線上の上方、下方および感光体中心を通り垂直線と９０度の角度をなす直線上の３個所で行い、帯電ローラ両端のバネ荷重Ｆを変化させた。トナー固着は、バイアス現像（感光体基体をグランドとし、現像器の現像ローラに＋１５０Ｖのバイアスを印加）でカブリトナーのみ供給した状態で、周速１００ｍｍ／ｓｅｃで２０時間空回しを行い、その後、その帯電ローラを用いて実機での画像出し評価を行い、トナー固着の有無を確認した。
【００５７】
なお、トナーとしては、体積平均粒径が２０ｎｍのシリカ及びチタニアを外添剤として含有させた形状係数ＳＦ１が１２０、体積平均粒径が６μｍの重合トナーを用いた（形状係数については後述する）。
【００５８】
トナー固着の程度は以下の判断基準により評価した。
・Ｇｒａｄｅ１：固着が感光体上に視認できず、画像にも欠陥なし。
・Ｇｒａｄｅ２：固着が感光体上に若干見られるが、画像には欠陥なし。
・Ｇｒａｄｅ３：固着が感光体上に見られ、３０％ハーフトーン画像の４５°スクリーンで欠陥あり。
・Ｇｒａｄｅ４：固着が感光体上に見られ、ハーフトーン画像で欠陥発生。
・Ｇｒａｄｅ５：固着が感光体上に見られ、べた画像で欠陥発生。
【００５９】
図８に、ニップ荷重（ニップ圧）とトナー固着発生レベルとの関係を示す。図８に示すように、トナー固着は帯電ローラ位置が下方、９０度、上方の順で弱いバネ荷重で発生している。これは、帯電ローラの自重ｗを考慮していないためであり、ｗを考慮して実質のニップ荷重に変換すると、図９に示すように、いずれの位置においてもトナー固着が発生するニップ荷重は同等となる。
【００６０】
なお、上記単位長さ当たりの実質ニップ荷重は、帯電ローラが感光体と接触する軸方向の長さをＬとすると、ローラ位置が上方の場合は（２×Ｆ＋ｗ）／Ｌ、９０度の場合は（２×Ｆ）／Ｌ、下方の場合は（２×Ｆ−ｗ）／Ｌとして変換したものである。ここで、Ｌは３１ｃｍである。
【００６１】
図９の結果から、帯電ローラの位置によらず、実質のニップ荷重が１７ｇｆ／ｃｍ（１６．７Ｎ／ｍ）以下であれば、トナー固着による画質劣化は防止できることがわかる。ただし、ニップ荷重を６．５ｇｆ／ｃｍ（６．３Ｎ／ｍ）より小さくすると、帯電ローラのスリップが発生した。
【００６２】
前記ニップ圧（ニップ荷重）Ｐは９．８Ｎ／ｍ≦Ｐ≦１５Ｎ／ｍであることが好ましく、９．８Ｎ／ｍ≦Ｐ≦１３Ｎ／ｍであることがより好ましい。ニップ圧Ｐが６．３Ｎ／ｍに満たないと、トナー固着は発生しないものの前記スリップが発生してしまう。Ｐが１６．７Ｎ／ｍを超えると、トナー固着の発生を回避することができない。
【００６３】
なお、上記ニップ圧Ｐは、前記のように帯電ローラ３６を感光体１３に押圧するためにローラの両端に固定されるバネなどの押圧部材の種類、調整により容易に前記範囲に調節することができる。
【００６４】
次に、本発明に用いられるトナーについて説明する。
本発明に用いられるトナーの製造方法は、例えば、混練粉砕法、懸濁重合法、乳化重合法、液中乾燥造粒法、等が挙げられるが、超小粒径トナーを工業的な製造コストで得るためには懸濁重合法、乳化重合法などの重合トナーが好ましく、乳化重合によるトナー製造法が最も望ましい。
【００６５】
乳化重合法を用いたトナーの製造法は、特開平６−２５０４３９号公報などに記載されている。この方法は、界面活性剤を用いて乳化重合させ樹脂微粒子分散液を調製し、他方、着色剤を分散させた着色剤分散液を調製し、これらの分散液を混合した後、前記の界面活性剤と反対の電気極性を有する界面活性剤を添加して、上記の樹脂微粒子と着色剤を所望の粒子径になるまで凝集させ（凝集工程）、その後、凝集粒子を所望の粒子径で安定化させた後、凝集粒子を樹脂微粒子のガラス転移点（Ｔｇ）以上の温度で融合させ（融合工程）、トナーを作製するものである。非イオン性界面活性剤は、乳化重合や着色剤分散液を調製するときに、微粒子の分散安定性を確保するために添加する。
【００６６】
また、前記凝集工程と融合工程との間に、凝集粒子分散液中に、微粒子を分散させた微粒子分散液を添加混合して前記凝集粒子に微粒子を付着させて付着粒子を形成する工程（付着工程）を設けたものであってもよい。この付着工程では、凝集工程で調製された凝集粒子分散液中に、微粒子分散液を添加混合して、凝集粒子に微粒子を付着させて付着粒子を形成するが、添加される微粒子は、凝集粒子に凝集粒子から見て新たに追加される粒子に該当するので、追加微粒子とされる場合がある。
【００６７】
追加微粒子としては、樹脂微粒子の他に離型剤微粒子、着色剤微粒子等を単独もしくは複数組み合わせたものであってもよい。微粒子分散液を追加混合する方法としては、特に制限はなく、例えば徐々に連続的に行ってもよいし、複数回に分割して段階的に行ってもよい。このようにして、微粒子（追加微粒子）を添加混合することにより、微小な粒子の発生を抑制し、得られるトナー粒子の粒度分布をシャープにすることができ、高画質化に寄与することが可能となる。
【００６８】
また、付着工程を設けることにより、擬似的なシェル構造を形成することができ、着色剤や離型剤などの内添物のトナー表面露出を低減でき、結果として帯電性や寿命を向上させることができることや、融合工程における融合時において、粒度分布を維持し、その変動を抑制することができると共に、融合時の安定性を高めるための界面活性剤や塩基または酸等の安定剤の添加を不要にしたり、それらの添加量を最少限度に抑制することができ、コストの削減や品質の改善可能となる点で有利である。従って、離型剤を使用するときには、樹脂微粒子を主体とした追加微粒子を添加することが好ましい。さらにこの方法を用いれば、融合工程において、温度、攪拌数、ｐＨなどの調整により、トナー形状制御を簡単に行うことができる。
【００６９】
本発明に用いられるトナーは、体積平均粒子径Ｄ50v が２〜８μｍの範囲であることが好ましく、２．０〜５．０μｍの範囲がより好ましく、２．５〜３．５μｍの範囲がさらに好ましい。トナーの体積平均粒径が８μｍを超えると、粗大粒子の比率が高くなり、定着工程を経て得られる画像の細線や微小ドットの再現性、および階調性が低下する。一方、トナーの体積平均粒径が、２μｍ未満となると、トナーの粉体流動性、現像性、あるいは転写性が悪化し、潜像担持体表面に残留するトナーのクリーニング性が低下する等、粉体特性低下に伴う他の工程における種々の不具合が生じる。
【００７０】
本発明におけるトナーの体積粒度分布指標ＧＳＤｖは１．３以下であることが好ましく、１．２５以下であることがより好ましい。また、個数粒度分布指標ＧＳＤｐは１．４以下であることが好ましく、１．３以下であることがより好ましい。
ＧＳＤｖが１．３よりも大きいと、トナー中の粗粉が多くなり、画像の飛び散りが発生する場合がある。ＧＳＤｐが１．４よりも大きいと、トナー中の微粉が多くなり、トナー飛散による機内のトナー汚染が多くなる場合がある。
【００７１】
前記体積平均粒径、ＧＳＤｖ、及びＧＳＤｐは、以下のように求められる。まず、例えば、コールターカウンターＴＡII（日科機社製）、などの測定器で測定される粒度分布を基にして、体積、数をそれぞれ小粒径側から累積分布を引いて、累積１６％となる粒径を体積Ｄ16v、数Ｄ16p、累積５０％となる粒径を体積Ｄ５０ｖ（これを体積平均粒径とする）、数Ｄ50p、累積８４％となる粒径を体積Ｄ84v、数Ｄ84pと定義する。
そして、体積粒度分布指数ＧＳＤｖは、（Ｄ84v／Ｄ16v）1/2として算出され、数平均粒度分布指数ＧＳＤｐは、（Ｄ84p／Ｄ16p）1/2として算出される。
【００７２】
さらに、本発明におけるトナーの形状係数ＳＦ１は１００〜１４０の範囲にあることが好ましい。形状係数が１００より小さいと、形状が球形に極めて近いため、水のような流動性を持つようになり、搬送性が悪化する場合がある。形状係数が１４０より大きいと、トナーの流動性が低下し、部分的に強いストレスが加わったり、搬送力、攪拌力を上げる必要が生ずるなどして、現像剤の劣化が促進される。
なお、上記ＳＦ１は１０５〜１３０の範囲がより好ましい。
【００７３】
ここで上記形状係数ＳＦ１は、下記式（２）により求められる。
ＳＦ１＝（ＭＬ2／Ａ）×（π／４）×１００    ・・・    式（２）
上記式（２）中、ＭＬはトナー粒子の絶対最大長、Ａはトナー粒子の投影面積を各々示す。
【００７４】
前記ＳＦ１は、主に顕微鏡画像または走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を画像解析装置を用いて解析することによって数値化され、例えば、以下のようにして算出することができる。すなわち、スライドガラス表面に散布したトナーの光学顕微鏡像をビデオカメラを通じてルーゼックス画像解析装置に取り込み、１００個以上のトナー粒子の最大長と投影面積を求め、上記式（１）によって計算し、その平均値を求めることにより得られる。
【００７５】
以上説明したように、ローラ表面の十点平均粗さＲｚを０．１４μｍ≦Ｒｚ≦１．４μｍ、マイクロ硬度Ｋを０°＜Ｋ≦６０°とした帯電ローラについて、感光体とのニップ圧Ｐを６．３Ｎ／ｍ≦Ｐ≦１６．７Ｎ／ｍとすることにより、図６（Ｂ）に示すように、ブラシローラ３４から感光体１３へトナーを放出するクリーニングレス方式においても帯電ローラと感光体とのスリップが発生せず、また、感光体表面へのトナー固着をも回避することができる。そして、これによってスリップ、トナー固着に起因する帯電不良や画質欠陥（画像の白抜け、濃度ムラ等）の発生を防止できる。
【００７６】
なお、本発明を、ブラシローラ３４から放出されるトナーによって帯電ローラ３６がスリップしたりトナー固着が発生したりすることを防止する実施形態により説明したが、これに限らず、感光体１３に残留したトナーを現像ユニット１２に回収する際に帯電ローラ３６と感光体１３とのニップ部を通過するトナーに対しても本発明を適用可能である。
【００７７】
また、本発明を中間転写ベルトに複数色のトナー像を重ね合せるカラーレーザープリンタを例に挙げて説明したが、これに限らず、感光体から直接、用紙にトナー像を転写するカラー若しくはモノクロプリンタにも本発明を適用可能である。
【００７８】
＜試験例＞
上記実施形態の作用を確認するため、以下のような比較試験を行った。
（評価装置）
画像形成装置として、富士ゼロックス社製ＤＣＣ４００のクリーニング装置を、直径１７ｍｍの導電性ブラシローラ（２デニールのナイロンブラシ繊維を、密度１２万本／インチで植毛したもの、感光体への食い込み量：１．６ｍｍ、表面速度：１５０ｍｍ／ｓｅｃ）とした図３に示すような構成に改造し、帯電ローラの感光体に対するニップ圧を１２．６Ｎ／ｍとなるように固定バネ荷重により調整したものを用いた。
【００７９】
なお、帯電ローラとしては、前記構成の帯電ローラにおいて、表面層のポリアミド層の膜厚を１〜１０μｍに変化させて、帯電ローラ表面の十点平均粗さＲｚ（μｍ）を０．１３、０．１４、０．３０、０．６０、０．９０、１．４０、１．５０と変え、マイクロ硬度Ｋ（°）を４０、５０、６０、７０と変えたものを用意した。
【００８０】
評価条件としては、以下とした。
（現像剤）
トナーとしては、スチレン／ｎ−ブチルアクリレート／β−カルボエチルアクリレート共重合体からなる樹脂微粒子と、マゼンタ顔料を含む着色剤粒子と、ポリエチレンワックスを含む離型剤微粒子とを用いて、乳化重合凝集法により作製したマゼンタトナー（体積平均粒径：６μｍ、形状係数ＳＦ１：１２０）を使用し、これをシリカ処理したものと、フェライト粒子表面にカーボンブラックが導電剤として分散されたポリメチルメタクレート共重合体をコートした体積平均粒径が４５μｍのキャリアとを、トナー濃度（ＴＣ）が８重量％となるように混合した２成分現像剤を用いた。
【００８１】
（印字条件）
装置としては、帯電ローラへの印加電圧をＡＣ電圧で１．６ｋＶ（Ｐｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ）、周波数を２ｋＨｚとした。また試験環境は、トナー固着が発生しやすい高温高湿環境（２８℃、８５％ＲＨ）下とした。
【００８２】
上記のような条件のもと、４％ハーフトーン画像について５０００枚連続画像出しを行い、その後、帯電ローラ、感光体の外観観察、画像出しにより、スリップ、トナー固着の評価を行った。なお、前記連続画像出しにおいて、１００枚ごとにクリーニングモードを入れ、ブラシローラから感光体上にトナーを放出させるサイクルとした。
【００８３】
（評価方法）
−スリップ−
連続画像出し後の帯電ローラにマーキングを施し、意図的にマーキング部に帯電不良を発生させ、一定間隔で白抜けが発生した不良画像を評価用プリントとしてプリントした。このプリントの際、ブラシローラに逆バイアスの電圧を印加してブラシローラから感光体へトナーを放出させた。そして、この不良画像にできた白抜けのピッチを測定し、このピッチと帯電ローラの円周長を比較することでスリップの有無を確認し、スリップ未発生のときは○、スリップが発生したときは×とした。
【００８４】
−トナー固着−
トナー固着の評価基準は、前記Ｇｒａｄｅ１〜Ｇｒａｄｅ５とし、Ｇｒａｄｅ１、２の場合を○、Ｇｒａｄｅ３の場合を△、Ｇｒａｄｅ４、５の場合を×とした。
以上の評価を、前記各種帯電ローラについて行った。結果を表１に示す。
【００８５】
【表１】
2006072270.tif 000002
【００８６】
表１に示すように、ニップ圧が１２．６Ｎ／ｍの場合、前記本発明に規定する表面粗さ、マイクロ硬度を有する帯電ローラでは、スリップ、トナー固着ともに問題は発生しない。しかし、表面粗さが０．１３μｍとなると、同一のニップ圧でもスリップが発生し、マイクロ硬度が７０°となるとトナー固着が発生した。
【００８７】
一方、比較のため、前記画像評価装置において、帯電ローラと感光体とのニップ圧を１７．５Ｎ／ｍとして同様の実験を行ったが、前記すべての帯電ローラにおいてトナー固着が発生した。また、ニップ圧を５．０Ｎ／ｍとした場合には、前記いずれの帯電ローラを使用しても感光体とのスリップを回避することができなかった。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の画像形成装置のプリント部の概略構成を示す断面図である。
【図３】プリント部の画像形成部分を拡大して示す模式図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）は画像形成装置におけるトナーが転写、回収される過程を示す模式図である。
【図５】（Ａ）は、画像形成装置のプリント時における転写残トナーの回収方法、（Ｂ）は、クリーニングモード時等におけるリトラトナーの回収方法を説明するための模式図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）は、ブラシローラから感光体へトナーが放出されている状態を示す模式図である。
【図７】本発明における帯電ローラの構成例を示す断面図である。
【図８】ニップ荷重（ニップ圧）とトナー固着発生レベルとの関係を示す図である。
【図９】実質ニップ荷重とトナー固着発生レベルとの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１０    カラーレーザープリンタ（画像形成装置）
１３    感光体（像担持体）
１４    中間転写ベルト（被転写体）
３４    ブラシローラ（保持手段）
３６    帯電ローラ
３６Ｂ  ゴム層（基材）
３６Ｃ  表面層（樹脂層）
３８    現像ローラ（現像手段）
４０    ＬＥＤアレイヘッド（露光手段）
【図１】
2006072270.tif 000003
【図２】
2006072270.tif 000004
【図３】
2006072270.tif 000005
【図４】
2006072270.tif 000006
【図５】
2006072270.tif 000007
【図６】
2006072270.tif 000008
【図７】
2006072270.tif 000009
【図８】
2006072270.tif 000010
【図９】
2006072270.tif 000011