(57)【要約】【課題】感光体の寿命を長くしてコストの増大を抑えると共に、ジャミング及びかぶりの発生を抑制することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】一形態に係る画像形成装置は、現像剤収容部２０Ａと、現像剤を撹拌及び搬送するサプライオーガー２２及びアドミクスオーガー２３と、現像剤を担持して搬送する現像ローラ２１と、感光体４０と、感光体４０を帯電する帯電装置８０とを備える。現像ローラ２１は、感光体４０と現像ローラ２１との間において感光体４０の移動方向と現像ローラ２１の移動方向とが互いに逆方向となるように回転し、帯電装置８０は、ＤＣ電圧が印加されることにより感光体４０に接触して感光体４０を帯電する半導電性ローラ８１を備え、半導電性ローラ８１の表面には凹凸が形成されており、半導電性ローラ８１の表面のスキューネスを示すＲｓｋの値は、−１．０≦Ｒｓｋ≦１．０を満たす。【選択図】図２
2018097194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー及びキャリアを含む現像剤が収容される現像剤収容部と、
前記現像剤収容部の内部に収容された前記現像剤を撹拌しながら搬送する撹拌搬送部材と、
前記撹拌搬送部材によって撹拌された前記現像剤を担持して前記現像剤を搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に対向する感光体と、
前記感光体を帯電する帯電装置と、
を備え、
前記現像剤担持体は、前記感光体と前記現像剤担持体との間において前記感光体の移動方向と前記現像剤担持体の移動方向とが互いに逆方向となるように回転し、
前記帯電装置は、ＤＣ電圧が印加されることにより前記感光体に接触して前記感光体を帯電する半導電性ローラを備え、
前記半導電性ローラの表面には凹凸が形成されており、前記半導電性ローラの表面のスキューネスを示すＲｓｋの値は、
−１．０≦Ｒｓｋ≦１．０
を満たす画像形成装置。
【請求項２】
前記半導電性ローラの表面の十点平均粗さを示すＲｚ（μｍ）の値は、
Ｒｚ≦１５
を満たす請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記現像剤担持体と前記感光体との間隔を示すＧ（μｍ）の値は、
１５０≦Ｇ≦３５０
を満たす請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像剤担持体の単位面積当たりの前記現像剤の搬送量を示すＤ（ｇ／ｍ２）の値は、
１５０≦Ｄ≦３００
を満たす請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記半導電性ローラの表面に形成された凹凸の平均間隔を示すＳｍ（μｍ）の値は、
Ｓｍ≦８５
を満たす請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記感光体の表面に含有されるフィラーを備え、
前記フィラーの質量パーセント濃度は、２ｗｔ％以上且つ１０ｗｔ％以下であり、
前記フィラーの粒径は、５０ｎｍ以上且つ５００ｎｍ以下である、
請求項１〜５のいずれか一項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、現像剤を担持する現像剤担持体と、現像剤担持体に対向する感光体と、半導電性ローラによって感光体を帯電する帯電装置とを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から画像形成装置としては種々のものが知られている。特開２００２−１６２８８２号公報には、感光体と、感光体に一様な電荷を帯電する帯電ローラと、感光体上に画像情報を潜像として記録する露光手段と、この潜像を現像剤で可視化する現像ローラとを備え、現像ローラが感光体の従動方向に回転する画像形成装置が記載されている。帯電ローラは、金属のシャフトに半導電性ゴムが成形されており、感光体の従動方向に回転する。帯電ローラには−１０００ＶのＤＣ電圧が印加され、感光体上の表面電位は−３９０Ｖ〜−４３０Ｖに帯電されている。
【０００３】
特開２００２−２２９３０８号公報には、負極性ＯＰＣ感光体である像担持体と、接触帯電手段としての帯電清掃ローラとを備えた画像形成装置が記載されている。帯電清掃ローラは、芯金と、芯金を覆う弾性層とを備えている。また、画像形成装置は帯電バイアス印加電源を備える。この帯電バイアス印加電源により、帯電清掃ローラの芯金に対し、−７００ＶのＤＣ電圧と、周波数が１．８ｋＨｚとされた正弦波から成るＡＣ電圧との重畳電圧が印加される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１６２８８２号公報
【特許文献２】特開２００２−２２９３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した画像形成装置では、ＤＣ電圧とＡＣ電圧との重畳電圧を印加することにより帯電性能の安定を図っている。しかしながら、ＡＣ電圧を印加する画像形成装置では、感光体の寿命が短くなると共に、トランス等を設ける必要があるためコストの増大を招来する。また、感光体と現像ローラとの間において、感光体の移動方向と現像ローラの移動方向とが互いに逆方向となるように回転が行われるカウンター方式の画像形成装置が知られている。カウンター方式は、感光体の移動方向と現像ローラの移動方向とが互いに同一方向となるように回転が行われるウィズ方式と比較して、画像の濃度を高めて現像性を高められるという点で有利である。しかしながら、カウンター方式では、現像剤が搬送不良となるジャミングという現象と、用紙等のバックグラウンドの画像がトナーで汚れるかぶりという現象が発生しやすいという問題がある。
【０００６】
本発明は、感光体の寿命を長くしてコストの増大を抑えると共に、ジャミング及びかぶりの発生を抑制することができる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】
【０００７】
本発明に係る画像形成装置は、トナー及びキャリアを含む現像剤が収容される現像剤収容部と、現像剤収容部の内部に収容された現像剤を撹拌しながら搬送する撹拌搬送部材と、撹拌搬送部材によって撹拌された現像剤を担持して現像剤を搬送する現像剤担持体と、現像剤担持体に対向する感光体と、感光体を帯電する帯電装置と、を備え、現像剤担持体は、感光体と現像剤担持体との間において感光体の移動方向と現像剤担持体の移動方向とが互いに逆方向となるように回転し、帯電装置は、ＤＣ電圧が印加されることにより感光体に接触して感光体を帯電する半導電性ローラを備え、半導電性ローラの表面には凹凸が形成されており、半導電性ローラの表面のスキューネスを示すＲｓｋの値は、−１．０≦Ｒｓｋ≦１．０を満たす。
【０００８】
この画像形成装置では、現像剤担持体が、感光体と現像剤担持体との間において感光体の移動方向と現像剤担持体の移動方向とが互いに逆方向になるように回転する。よって、この画像形成装置では、前述したカウンター方式を採用しているので、画像の濃度を高めることができ、現像性を向上させることができる。また、この画像形成装置の帯電装置は、ＤＣ電圧が印加されることにより感光体を帯電する接触式の半導電性ローラを備える。よって、ＡＣ電圧を印加する場合と比較して、感光体の寿命を長くすることができ、更にコストの増大を抑えることができる。また、この画像形成装置では、半導電性ローラの表面のスキューネスを示すＲｓｋの値が−１．０以上且つ１．０以下であるため、半導電性ローラの表面形状を正規分布に近づけることができる。よって、表面形状が安定した凹凸とすることができる。このように半導電性ローラの表面形状を安定させることにより、バックグラウンドがトナーで汚れるかぶりを抑えることができる。
【０００９】
また、半導電性ローラの表面の十点平均粗さを示すＲｚ（μｍ）の値は、Ｒｚ≦１５を満たしてもよい。この場合、半導電性ローラの表面の粗さを抑えることにより、バックグラウンドのかぶりをより確実に抑えることができる。
【００１０】
また、現像剤担持体と感光体との間隔を示すＧ（μｍ）の値は、１５０≦Ｇ≦３５０を満たしてもよい。Ｇの値が１５０μｍ以上であることにより、現像剤担持体と感光体の間に確実に現像剤を通すことができ、ジャミングの発生をより確実に抑えることができる。また、Ｇの値が３５０μｍ以下であることにより、現像剤担持体と感光体とを適度に近づけることができるので現像性を高めることができる。
【００１１】
また、現像剤担持体の単位面積当たりの現像剤の搬送量を示すＤ（ｇ／ｍ２）の値は、１５０≦Ｄ≦３００を満たしてもよい。この場合、Ｄの値が１５０ｇ／ｍ２以上であることにより層規制を確実に行うことができ、現像性を高めることができる。また、Ｄの値が３００ｇ／ｍ２以下であることにより、現像剤担持体と感光体の間に確実に現像剤を通すことができるので、ジャミングの発生をより確実に抑えることができる。
【００１２】
また、半導電性ローラの表面に形成された凹凸の平均間隔を示すＳｍ（μｍ）の値は、Ｓｍ≦８５を満たしてもよい。この場合、Ｓｍの値が８５μｍ以下であることにより、かぶりを一層確実に抑制することができる。
【００１３】
また、感光体の表面に含有されるフィラーを備え、フィラーの質量パーセント濃度は、２ｗｔ％以上且つ１０ｗｔ％以下であり、フィラーの粒径は、５０ｎｍ以上且つ５００ｎｍ以下であってもよい。この場合、フィラーの質量パーセント濃度が２ｗｔ％以上且つ１０ｗｔ％以下であることにより、感光体上における現像剤の粒状性を抑えることができ粗さを抑えることができるので、かぶりを一層確実に抑制することができる。また、フィラーの粒径が５０ｎｍ以上且つ５００ｎｍであることにより、画像のがさつきを抑えることができるので、画質を更に良好にすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、感光体の寿命を長くしてコストの増大を抑えると共に、ジャミング及びかぶりの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の画像形成装置の現像装置、感光体及び帯電装置を示す図である。
【図３】図２の帯電装置の半導電性ローラ表面を拡大させた図である。
【図４】図３の半導電性ローラ表面のＲｓｋとかぶり濃度との関係を示すグラフである。
【図５】（ａ）は、カウンター方式及びウィズ方式におけるかぶり濃度の値を示すグラフである。（ｂ）は、感光体の表面のトナー付着状態をＲｚごとに示す図である。
【図６】（ａ）は、図３の半導電性ローラ表面のＲｚとかぶり濃度との関係を示すグラフである。（ｂ）は、トナーの濃度とクリーニングフィールドとの関係を示すグラフである。
【図７】現像ローラ及び感光体の間隔と現像剤の搬送量との関係を示すグラフである。
【図８】図３の半導電性ローラ表面のＳｍとかぶり濃度との関係を示すグラフである。
【図９】（ａ）は、感光体のフィラーの質量パーセント濃度と粒状性との関係を示すグラフである。（ｂ）は、フィラーの粒径と画像のがさつきとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下では、実施形態に係る画像形成装置について図面を参照しながら説明する。図面の説明において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１７】
本実施形態に係る画像形成装置１は、マゼンタ、イエロー、シアン及びブラックの各色を用いてカラー画像を形成する。図１に示されるように、画像形成装置１は、記録媒体搬送装置１０と、４体の現像装置２０と、転写装置３０と、４体の感光体４０と、定着装置５０とを備えている。
【００１８】
記録媒体搬送装置１０は、記録媒体である用紙Ｐを搬送する。現像装置２０は、静電潜像を現像する。転写装置３０は、トナー像を用紙Ｐに二次転写する。感光体４０は、その外周面に画像が形成される静電潜像担持体である。定着装置５０は、トナー像を用紙Ｐに定着させる。
【００１９】
記録媒体搬送装置１０は、画像が形成される用紙Ｐを搬送経路Ｒ１上に搬送する給紙ローラ１１を備える。用紙Ｐは、カセットＣに積層されて収容されており、給紙ローラ１１によってピックアップされて搬送される。給紙ローラ１１は、カセットＣの用紙Ｐの出口付近に設けられている。記録媒体搬送装置１０は、用紙Ｐに転写されるトナー像が二次転写領域Ｒ２に到達するタイミングで用紙Ｐを搬送経路Ｒ１を介して二次転写領域Ｒ２に到達させる。
【００２０】
現像装置２０は、色ごとに設けられている。各現像装置２０は、トナーを感光体４０に担持させる現像ローラ２１（現像剤担持体）を備えている。現像装置２０では、トナーとキャリアを所定の混合比になるように調整し、トナー及びキャリアを混合撹拌してトナーを均一に分散させる。これにより、最適な帯電量が付与された現像剤が生成される。この現像剤を現像ローラ２１に担持させる。そして、現像ローラ２１の回転により、現像剤が感光体４０と対向する領域まで搬送される。このとき、現像ローラ２１に担持された現像剤のうちのトナーが感光体４０の静電潜像に移動し、これにより、静電潜像が現像される。なお、キャリアの平均粒径は、例えば、２５μｍ以上且つ４５μｍ以下であり、具体例としては３５μｍである。
【００２１】
転写装置３０は、現像装置２０によって形成されたトナー像を二次転写領域Ｒ２に搬送する。転写装置３０は、転写ベルト３１と、懸架ローラ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄと、一次転写ローラ３３と、二次転写ローラ３４とを備える。転写ベルト３１は、懸架ローラ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄに懸架されている。一次転写ローラ３３は、色ごとに４体設けられる。各一次転写ローラ３３は、各感光体４０と共に転写ベルト３１を挟持する。二次転写ローラ３４は、懸架ローラ３２ｄと共に転写ベルト３１を挟持する。
【００２２】
転写ベルト３１は、懸架ローラ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄによって循環移動する無端状のベルトである。一次転写ローラ３３は、転写ベルト３１の内周側から感光体４０を押圧する。二次転写ローラ３４は、転写ベルト３１の外周側から懸架ローラ３２ｄを押圧する。感光体４０は、例えば感光体ドラムであり、色ごとに設けられている。４体の感光体４０は、転写ベルト３１の移動方向に沿って並んで設けられている。各感光体４０の外周面の対向位置には、現像装置２０、露光ユニット４２、クリーニング装置７０及び帯電装置８０が設けられている。
【００２３】
画像形成装置１は、感光体４０、クリーニング装置７０及び帯電装置８０を一体として備えるプロセスカートリッジ２と、プロセスカートリッジ２が着脱される装置本体３とを備えている。プロセスカートリッジ２は、装置本体３の扉を開けて装置本体３に対して挿抜されることにより、装置本体３に対して着脱自在となっている。
【００２４】
帯電装置８０は、感光体４０の外周面を所定の電位に均一に帯電させる帯電手段である。帯電装置８０は、感光体４０の回転に追従して回転する帯電ローラである半導電性ローラ８１を含む。半導電性ローラ８１の構成については後に詳述する。露光ユニット４２は、帯電装置８０によって帯電した感光体４０の外周面を、用紙Ｐに形成する画像に応じて露光する。感光体４０の外周面のうち露光ユニット４２に露光された部分の電位が変化し、これにより静電潜像が形成される。
【００２５】
４体の現像装置２０は、各現像装置２０に対向して配置された４体のトナータンクＮのそれぞれから供給されたトナーによって各感光体４０の静電潜像を現像する。これによりトナー像が現像される。各トナータンクＮの内部には、それぞれ、マゼンタ、イエロー、シアン及びブラックのトナーが充填されている。クリーニング装置７０は、感光体４０の外周面に形成されたトナー像が転写ベルト３１に一次転写された後に、感光体４０の外周面に残存するトナーを除去する。
【００２６】
定着装置５０は、転写ベルト３１から用紙Ｐに二次転写されたトナー像を用紙Ｐに定着する。定着装置５０は、用紙Ｐを加熱すると共に用紙Ｐにトナー像を定着させる定着ベルト５１と、定着ベルト５１を押圧する加圧ローラ５２とを備える。
【００２７】
定着ベルト５１は円筒状に形成されている。定着ベルト５１の内側には、ハロゲンランプ等の熱源が設けられている。加圧ローラ５２は円柱状に形成されている。定着ベルト５１と加圧ローラ５２との間には、接触領域である定着ニップ部が設けられる。この定着ニップ部に用紙Ｐを通過させることにより、トナー像を用紙Ｐに溶融定着させる。また、画像形成装置１には、定着装置５０によってトナー像が定着された用紙Ｐを画像形成装置１の外部に排出する排出ローラ５５，５６が設けられている。
【００２８】
以上のように構成された画像形成装置１による画像形成方法について説明する。最初に、画像形成装置１による印刷工程について説明する。まず、画像形成装置１に被記録画像の画像信号が入力されると、画像形成装置１の制御部は給紙ローラ１１を回転させてカセットＣに積層された用紙Ｐをピックアップして搬送経路Ｒ１に搬送する。そして、受信した画像信号に基づいて、帯電装置８０によって感光体４０の外周面を所定の電位に均一に帯電させる（帯電工程）。その後、露光ユニット４２によって感光体４０の外周面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する（露光工程）。
【００２９】
次に、現像装置２０により、静電潜像が現像されたトナー像が形成される（現像工程）。トナー像は、各感光体４０と転写ベルト３１とが対向する領域において、各感光体４０から転写ベルト３１に一次転写される（転写工程）。転写ベルト３１には、４体の感光体４０のそれぞれに形成されたトナー像が順次積層されて、これにより、１つの積層トナー像が形成される。積層トナー像は、懸架ローラ３２ｄと二次転写ローラ３４とが対向する二次転写領域Ｒ２において、記録媒体搬送装置１０から搬送された用紙Ｐに二次転写される。
【００３０】
積層トナー像が二次転写された用紙Ｐは、二次転写領域Ｒ２から定着装置５０に搬送される。定着装置５０は、用紙Ｐに熱及び圧力を加えながら定着ニップ部を通過させることにより、積層トナー像を用紙Ｐに溶融定着する（定着工程）。その後、用紙Ｐは、排出ローラ５５，５６によって画像形成装置１の外部に排出される。
【００３１】
次に、現像装置２０、感光体４０及び帯電装置８０について詳細に説明する。
【００３２】
現像装置２０は、例えば、２成分現像方式を用いて現像を行う装置である。図２に示されるように、現像装置２０は、前述した現像ローラ２１の他に、現像剤を収容する現像剤収容部２０Ａと、現像ローラ２１に現像剤を供給するサプライオーガー２２と、サプライオーガー２２に平行に延在し且つサプライオーガー２２の重力方向下側に配置されたアドミクスオーガー２３とを備える。サプライオーガー２２及びアドミクスオーガー２３は、現像剤を撹拌しながら搬送する撹拌搬送部材に相当する。
【００３３】
サプライオーガー２２とアドミクスオーガー２３は、現像剤収容部２０Ａの内部に収容されている。サプライオーガー２２及びアドミクスオーガー２３によって撹拌された現像剤は、現像ローラ２１によって担持されて搬送される。現像ローラ２１には感光体４０が対向している。現像ローラ２１と感光体４０との間には、微小な間隔が設けられており、この間隔をＧ（μｍ）とすると、１５０≦Ｇ≦３５０を満たしている。
【００３４】
現像装置２０は、現像ローラ２１の対向位置であって、且つ現像ローラ２１の回転方向における現像ローラ２１の上流側に層規制部材２４を備える。層規制部材２４は、現像ローラ２１の外周面上に付着した現像剤の層厚を均一に均す部材である。層規制部材２４は、例えば、Ｌ字状を呈しており、Ｌ字の縦棒を成す第１部分２４ａと、Ｌ字の横棒を成す第２部分２４ｂとを含む。第１部分２４ａは第２部分２４ｂよりも長く延びており、第１部分２４ａの先端が現像ローラ２１の外周面上の現像剤に接触することによって層厚が均一にされる。
【００３５】
層規制部材２４（第１部分２４ａの先端）と現像ローラ２１の外周面との間隔は、現像ローラ２１が搬送する現像剤の量に応じて設定される。現像装置２０では、現像ローラ２１の単位面積当たりの現像剤の搬送量をＤ（ｇ／ｍ２）とすると、１５０≦Ｄ≦３００を満たすように層規制部材２４と現像ローラ２１との間隔が設定される。
【００３６】
現像ローラ２１は、感光体４０と現像ローラ２１との間において感光体４０の移動方向と現像ローラ２１の移動方向とが互いに逆方向となるように回転する。すなわち、現像ローラ２１及び感光体４０は共に同一の方向（図２の例では時計回りの方向）に回転するので、現像ローラ２１及び感光体４０の間において、現像ローラ２１は下方に移動し、感光体４０は上方に移動する。このように、感光体４０の移動方向と現像ローラ２１の移動方向とが互いに逆方向となるように回転する構成はカウンター方式と称される。これに対し、感光体の移動方向と現像ローラの移動方向とが互いに同一方向となるように回転する構成はウィズ方式と称される。
【００３７】
感光体４０の外周面にはフィラーが添加されており、このフィラーによって感光体４０の外周面の耐久性が高められている。フィラーは、例えば、金属酸化物微粒子であり、シリカ、ＰＴＦＥ（Poly Tetra Fluoro Ethylene）又はアルミナを含有していてもよい。フィラーの質量パーセント濃度は、２ｗｔ％以上且つ１０ｗｔ％以下である。また、フィラーの粒径は、５０ｎｍ以上且つ５００ｎｍ以下である。
【００３８】
前述したように、帯電装置８０は半導電性ローラ８１を備えており、半導電性ローラ８１は感光体４０に接触して感光体４０を帯電させる。帯電装置８０は、半導電性ローラ８１にＤＣ電圧が印加されることにより感光体４０を帯電するＤＣ帯電方式を採用している。半導電性ローラ８１は、感光体４０を一様に帯電する半導電性ゴムローラである。
【００３９】
一例として、半導電性ローラ８１の帯電電圧と現像バイアスとの電位差であるクリーニングフィールドＶｃｌｎの値は１３０Ｖであり、感光体４０の静電潜像の画像部の電位と現像バイアスの電位との差の絶対値Ｖｃｏｎｔｒａｓｔの値は４００Ｖ、感光体４０の帯電電位は約６３０Ｖ、露光による潜像形成時の電位は１００Ｖである。例えば、現像ローラ２１の線速は感光体４０の線速の１．７倍とされており、現像ローラ２１は感光体４０よりも速く回転する。
【００４０】
図３は、半導電性ローラ８１の表面を拡大した図である。図３に示されるように、半導電性ローラ８１の表面には凹凸が形成されている。図３では、凹の部分を黒色で示しており、凸の部分を白色で示している。このように凹凸を有することにより、半導電性ローラ８１の表面は粗さを備えている。
【００４１】
半導電性ローラ８１は、その粗さ曲線のスキューネスであって且つ特長平均を示すＲｓｋの値が−１．０≦Ｒｓｋ≦１．０を満たすように凹凸を形成している。Ｒｓｋは、表面の均一性を示す指標である。このように、半導電性ローラ８１の表面のスキューネスＲｓｋの値が−１．０≦Ｒｓｋ≦１．０を満たすように凹凸が形成されており、この凹凸は正規分布に近い形状とされている。Ｒｓｋの具体的な値は、例えば−０．８１である。
【００４２】
半導電性ローラ８１の表面の十点平均粗さを示すＲｚ（μｍ）の値は、１０≦Ｒｚ≦１５とされている。ここで、十点平均粗さＲｚは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４に準拠して導出される値である。このようにＲｚの値が１０μｍ以上且つ１５μｍ以下となるように半導電性ローラ８１の凹凸は形成されており、半導電性ローラ８１の表面は比較的平坦性が高められている。具体例として、Ｒｚの値は１４．１μｍである。また、半導電性ローラ８１の凹凸の平均間隔を示すＳｍ（μｍ）の値は、５０≦Ｓｍ＜８５とされている。このように凹凸の平均間隔は比較的小さい値とされている。具体例として、Ｓｍの値は７８μｍである。
【００４３】
次に、前述の現像ローラ２１、感光体４０及び帯電装置８０を備えた画像形成装置１の作用効果について詳細に説明する。
【００４４】
画像形成装置１では、現像ローラ２１が、感光体４０と現像ローラ２１との間において感光体４０の移動方向と現像ローラ２１の移動方向とが互いに逆方向となるように回転する。よって、画像形成装置１では、前述したカウンター方式を採用しているので、画像の濃度を高めることができ、現像性を向上させることができる。
【００４５】
また、帯電装置８０は、ＤＣ電圧が印加されることにより感光体４０を帯電する接触式の半導電性ローラ８１を備える。よって、ＡＣ電圧を印加する場合と比較して、感光体４０の寿命を長くすることができ、更にコストの増大を抑えることができる。また、画像形成装置１では、半導電性ローラ８１の表面のスキューネスを示すＲｓｋの値が−１．０以上且つ１．０以下であるため、半導電性ローラ８１の表面形状を正規分布に近づけることができる。よって、表面形状が安定した凹凸とすることができる。
【００４６】
このように、半導電性ローラ８１の表面形状を安定させることにより、ジャミングの発生を抑えると共に、用紙のバックグラウンド（背景部）がトナーで汚れるかぶりを抑えることができる。具体的には、図４に示されるように、半導電性ローラ８１の表面形状のＲｓｋの値が−１．０以上且つ１．０以下である場合には、かぶり濃度の値を大幅に低減させることができる。なお、図４以降に示される「かぶり濃度」は、分光光度計によって測定した用紙のバックグラウンドのかぶりの濃度を示している。また、図４等では、かぶり濃度の許容上限値を０．０１７としており、−１．０≦Ｒｓｋ≦１．０である場合には、かぶり濃度を許容上限値以下とすることができる。
【００４７】
また、半導電性ローラ８１の十点平均粗さを示すＲｚ（μｍ）の値は、Ｒｚ≦１５を満たしている。これにより、用紙のバックグラウンドのかぶりをより確実に抑えることができる。ところで、図５（ａ）に示されるように、本実施形態で採用しているカウンター方式は、画像の濃度を高めることができ現像性を向上させることができるもののウィズ方式と比較してバックグラウンドのかぶり濃度が増大するという問題がある。
【００４８】
しかしながら、本実施形態では、前述したようにＲｚ≦１５を満たしているため、図５（ｂ）及び図６（ａ）に示されるように、感光体４０の外周面のむらを抑えることができると共にかぶりを確実に抑制することができる。なお、図５（ｂ）は、感光体４０の外周面のトナー付着状態の拡大写真をＲｚの値ごとに示した図表であり、Ｒｚが大きいほど、感光体４０の外周面のトナー付着状態のむらが粗くなり、かぶり濃度が高くなる。
【００４９】
図６（ｂ）は、トナーの濃度とクリーニングフィールドとの関係をＲｚの値ごとに示すグラフである。図６（ｂ）のグラフ内の枠で囲まれた領域は、バックグラウンドのかぶりが無く、キャリアが付着しない良好な結果が得られるクリーニングフィールド及びトナー濃度の値の範囲を示している。図６（ｂ）に示されるように、Ｒｚが１５以下（１４．１）であることにより、Ｒｚが２５．６である場合と比較して、クリーニングフィールドの値を小さくすることができると共に、上記の枠を大きくすることができる。よって、Ｒｚの値が１５以下であることにより、トナーの濃度に応じたクリーニングフィールドの値の自由度を高められることが分かる。
【００５０】
また、現像ローラ２１と感光体４０との間隔を示すＧ（μｍ）の値は、１５０≦Ｇ≦３５０を満たしている。よって、Ｇの値が１５０μｍ以上であることにより、現像ローラ２１と感光体４０の間に確実に現像剤を通すことができ、ジャミングの発生をより確実に抑えることができる。また、Ｇの値が３５０μｍ以下であることにより、現像ローラ２１と感光体４０とを適度に近づけることができるので現像性を高めることができる。
【００５１】
また、現像ローラ２１の単位面積当たりの現像剤の搬送量を示すＤ（ｇ／ｍ２）の値は、１５０≦Ｄ≦３００を満たしている。よって、Ｄの値が１５０ｇ／ｍ２以上であることにより層規制を確実に行うことができ、現像性を高めることができる。また、Ｄの値が３００ｇ／ｍ２以下であることにより、現像ローラ２１と感光体４０との間に確実に現像剤を通すことができるのでジャミングの発生をより確実に抑えることができる。
【００５２】
図７は、上記の間隔を示すＧの値と現像ローラ２１による現像剤の搬送量Ｄとの関係を示すグラフであり、図７のグラフ内の枠で囲まれた領域は、現像性が良く且つジャミングが生じない良好な結果が得られるＧの値とＤの値の範囲を示している。図７に示されるように、Ｇの値が１５０以上且つ３５０以下であって且つＤの値が１５０以上且つ３００以下であることにより、図７の枠の領域内とすることができるので、現像性を高めて画像の品質を良好にすることができる。
【００５３】
ここで、図７の枠から左上に外れた場合（間隔Ｇが小さいか又は搬送量Ｄが大きい場合）には、ジャミングが生じて現像剤の搬送不良を生じる可能性がある。一方、図７の枠から右下に外れた場合（間隔Ｇが大きいか又は搬送量Ｄが小さい場合）には、現像剤の搬送量が不十分となり現像性が低下する問題が生じうる。本実施形態では、間隔Ｇ及び搬送量Ｄの各値を図７の枠内に収めることができるので、現像剤の搬送不良を回避すると共に現像性の低下を抑制することができる。
【００５４】
また、半導電性ローラ８１の表面に形成された凹凸の平均間隔を示すＳｍ（μｍ）の値は、Ｓｍ≦８５を満たしている。従って、Ｓｍの値が８５μｍ以下であることにより、かぶりを一層確実に抑制することができる。具体的には、図８のグラフに示されるように、Ｓｍの値が８５μｍ以下である場合には、かぶり濃度の値を０．０１７以下とすることができるため、かぶり濃度を許容上限値以下とすることができる。
【００５５】
また、感光体４０の表面に含有されるフィラーを備え、フィラーの質量パーセント濃度は、２ｗｔ％以上且つ１０ｗｔ％以下であり、フィラーの粒径は、５０ｎｍ以上且つ５００ｎｍ以下である。従って、フィラーの質量パーセント濃度が２ｗｔ％以上且つ１０ｗｔ％以下であることにより、図９（ａ）に示されるように、感光体４０上における現像剤の粒状性を抑えることができる。このように感光体４０上の現像剤の粒状性を抑えることにより、感光体４０の外周面のむらを抑えることができるので、かぶりが一層確実に抑制される。なお、上記の粒状性はドット再現性とも称される。
【００５６】
また、フィラーの粒径が５０ｎｍ以上且つ５００ｎｍ以下であることにより、図９（ｂ）に示されるように、画像のがさつきを抑えることができるので、画像を更に良好にすることができる。なお、図９（ａ）及び図９（ｂ）の各グラフの縦軸は、良好な画像の限度を示す限度見本に対する相対的な値を示しており、各グラフの縦軸の値が大きいほど画像の粒状性が高くがさつきが大きいことを示している。一方、各グラフの縦軸の値が小さいほど画像の粒状性が低くがさつきが小さいことを示している。また、各グラフで横に太く伸びる線分は限度見本の閾値を示している。本実施形態では、フィラーの質量パーセント濃度及び粒径が前述の値とされているため、画像の粒状性、及び画像のがさつきを共に限度見本よりも良好にすることができる。
【００５７】
以上、本発明に係る画像形成装置の実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。すなわち、画像形成装置の構成は、各請求項の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１…画像形成装置、２…プロセスカートリッジ、３…装置本体、１０…記録媒体搬送装置、１１…給紙ローラ、２０…現像装置、２０Ａ…現像剤収容部、２１…現像ローラ、２２…サプライオーガー（撹拌搬送部材）、２３…アドミクスオーガー（撹拌搬送部材）、２４…層規制部材、２４ａ…第１部分、２４ｂ…第２部分、３０…転写装置、３１…転写ベルト、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ…懸架ローラ、３３…一次転写ローラ、３４…二次転写ローラ、４０…感光体、４２…露光ユニット、５０…定着装置、５１…定着ベルト、５２…加圧ローラ、５５，５６…排出ローラ、７０…クリーニング装置、８０…帯電装置、８１…半導電性ローラ、Ｃ…カセット、Ｄ…搬送量、Ｇ…間隔、Ｎ…トナータンク、Ｐ…用紙、Ｒ１…搬送経路、Ｒ２…二次転写領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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