(57)【要約】【課題】  電子写真方式を用いた画像形成装置では、高画質化に対応するべくトナーの粒径を小粒径にすることが行なわれている。しかし単に小粒径にするだけでは、感光体ドラムの転写残トナーのクリーニング不良が発生しやすくなるなど、種々の問題があった。【解決手段】  体積平均粒径ＤＶが１μｍ＜体積平均粒径ＤＶ＜７μm、円形度が０．９＜円形度＜０．９７、粒径分布がＤＶ×０．５（μｍ）以下の小粒径成分が個数％で２０％以下、且つＤＶ×２（μｍ）以上の大粒径成分が体積％で１％以下のトナーを使用し、且つ現像ローラ５１の表面を、１０点平均表面粗さＲｚが、１μｍ＜Ｒｚ＜体積平均粒径ＤＶとなるように形成する。【選択図】        図２
2005215057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体上の静電潜像を現像剤によって顕像化する現像装置であって、
表面に現像剤の薄層が形成され、該表面が前記潜像担持体に所定の圧力で押圧されるように配設された現像剤担持体と、
該現像剤担持体の前記表面に前記現像剤を供給する現像剤供給手段と、
前記現像剤担持体に当接して、前記表面に供給された現像剤を薄層化する薄層形成部材と
を有し、
前記現像剤として、
体積平均粒径ＤＶが、１μｍ＜体積平均粒径ＤＶ＜７μｍ、
円形度が、０．９＜円形度＜０．９７、
粒径分布が、ＤＶ×０．５（μｍ）以下の小粒径成分が個数％で２０％以下、且つＤＶ×２（μｍ）以上の大粒径成分が体積％で１％以下
である現像剤を使用すると共に、前記現像剤担持体の前記表面を、１０点平均表面粗さＲｚが、１μｍ＜Ｒｚ＜体積平均粒径ＤＶとなるように形成したことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記薄層形成部材は、板状部材の所定部を折り曲げた折り曲げ部を有し、該折り曲げ部を前記現像剤担持体に当接すると共に当接部の線圧が２０（ｇ／ｃｍ）から６０（ｇ／ｃｍ）の範囲に設定され、且つ前記折り曲げ部の前記現像剤担持体に当接する面側の曲率が０．１５ｍｍから０．５０ｍｍの範囲に形成されたことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記薄層形成部材は、平滑部を有する板状部材で形成され、該平滑部を、円筒状に形成されて軸中心に回転する前記現像剤担持体の周面に当接すると共に当接部の線圧が３０（ｇ／ｃｍ）から１２０（ｇ／ｃｍ）の範囲に設定され、且つ前記当接部から前記現像剤担持体の回転上流方向に延在する前記薄層形成部材の先端部までの長さが０．５ｍｍから２．２ｍｍの範囲となるように形成されたことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項４】
前記薄層形成部材の材質がステンレスであることを特徴とする請求項２又は３記載の現像装置。
【請求項５】
前記現像剤が乳化重合法により製造されたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項６】
前記現像剤に、少なくとも粒径が８ｎｍから２０ｎｍの外添剤を、現像剤単位重量当り１．０から３．０重量部の範囲で添加することを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載の現像装置と、
円筒状に形成されて軸中心に回転し、その周面に静電潜像を形成する潜像担持体と、
前記現像装置によって前記潜像担持体の静電潜像上に形成した現像剤像を記録媒体に転写する転写手段と、
弾性部材で形成されて前記潜像担持体の周面に当接し、前記潜像担持体の回転に伴って、転写後に前記潜像担持体に残った転写残現像剤を掻き取るクリーニングブレードと
を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ等の電子写真方式を利用した画像形成装置及びその現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式のプリンタ、複写機等の画像形成装置においては、感光体ドラムに電荷を与える帯電プロセス、感光体ドラム上に画像データをもとに静電潜像を形成する露光プロセス、感光体ドラムの静電潜像を顕像化する現像プロセス、現像されたトナーを紙等の記録媒体に転写させる転写プロセス、記録媒体上にのっているトナー像を熱及び圧力で定着させる定着プロセスの順で行われる電子写真プロセスによって、記録媒体上に印字を行なうようになっている。
【０００３】
このような電子写真方式を用いた画像形成装置では、画像の細部にいたるまで忠実に再現できるように、印字できる画素を小さくすることにより、高画質化に対応することが行なわれている。従来においては、微小な画素を形成するために、これら画像形成装置に用いるトナーの粒径を小粒径にすることが行なわれている。
【０００４】
このため、例えば、トナーの体積平均粒径と、トナーの大粒子および小粒子成分の量と、トナー粒子の形状としての円形度と、添加する無機微粒子の大きさ及び量を既定したトナー粒子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１―７２９６０号公報（第１頁、表１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、画像形成装置においては、現像ローラ上に現像剤としてのトナーの薄層を形成するが、トナーの粒径を小さくすると、トナーどうしが静電気的な力によって凝集したり、他の部材に貼り付いて、その制御が困難になり、均一な薄層を安定して形成することが難しくなる。
【０００６】
電子写真方式の現像装置においては、現像ローラ上に形成されるトナー薄層の層厚が不均一になると、現像ローラ上のトナーに帯電量のバラツキが生じ、汚れ、かぶり等の不良印字、グレイニネスの悪化や濃度の不均一が起こる。尚、グレイニネスの悪化とは、細かいドットをトナーによって顕像化できず、印字画像中の細かいドットが白く抜けてしまったり、ドットからトナーが散ってしまう印字画像の品質低下のことである。
【０００７】
上記した従来技術のように、トナーの形状特性を定めても、現像ローラ上のトナー薄層を形成する、現像ローラ・現像ブレード等の部材に摩擦が生じて形状変化が発生したり、これら部材の形状には製造上の誤差が発生するため、現像ローラ上のトナー薄層の層厚を常に均一にする為には十分でなかった。
【０００８】
本発明の目的は、各部材の寸法のバラツキ、経時の磨耗、使用環境による特性変化によらず、トナーの薄層が常に均一に形成できる現像装置及び画像形成装置を提供すると共に、記録媒体上に転写されずに感光体ドラム上に残った転写残トナーを、ゴム等の弾性部材で構成されたクリーニングブレードを用いて、感光体ドラム上から速やかに取り除き、クリーニングエラーが発生しにくい画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による現像装置は、潜像担持体上の静電潜像を現像剤によって顕像化する現像装置であって、
表面に現像剤の薄層が形成され、該表面が前記潜像担持体に所定の圧力で押圧されるように配設された現像剤担持体と、該現像剤担持体の前記表面に前記現像剤を供給する現像剤供給手段と、前記現像剤担持体に当接して、前記表面に供給された現像剤を薄層化する薄層形成部材とを有し、
前記現像剤として、
体積平均粒径ＤＶが、１μｍ＜体積平均粒径ＤＶ＜７μｍ、
円形度が、０．９＜円形度＜０．９７、
粒径分布が、ＤＶ×０．５（μｍ）以下の小粒径成分が個数％で２０％以下、且つＤＶ×２（μｍ）以上の大粒径成分が体積％で１％以下
である現像剤を使用すると共に、前記現像剤担持体の前記表面を、１０点平均表面粗さＲｚが、１μｍ＜Ｒｚ＜体積平均粒径ＤＶとなるように形成したことを特徴とする。
【００１０】
更に本発明による画像形成装置は、
上記現像装置と、円筒状に形成されて軸中心に回転し、その周面に静電潜像を形成する潜像担持体と、前記現像装置によって前記潜像担持体の静電潜像上に形成した現像剤像を記録媒体に転写する転写手段と、弾性部材で形成されて前記潜像担持体の周面に当接し、前記潜像担持体の回転に伴って、転写後に前記潜像担持体に残った転写残現像剤を掻き取るクリーニングブレードと
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、現像装置の現像剤担持体に常に好ましい状態の現像剤薄層を形成できるので、印字品質の優れた画像形成装置を提供することができる。また、転写後の転写残現像剤は、クリーニングブレードによって除去されるが、その際のクリーニング不良が発生しにくい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】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明による現像装置を備えた画像形成装置の実施の形態１の構成を示す概略断面図である。
【００１３】
同図において、画像形成装置２００は、イエロー、マゼンダ、シアン及びブラックの各色の画像を各々に形成する４つのプロセスユニット２０１〜２０４を有し、これらが記録媒体２０５の搬送経路２２０の上流側から順に着脱自在に配置されている。これらプロセスユニット２０１〜２０４の内部構成は共通しているため、例えばシアンのプロセスユニット２０３を例に取り、これらの内部構成を説明する。尚、以後、画像形成装置２００の、着脱自在なプロセスユニット２０１〜２０４を除いた部分を画像形成装置２００の本体と呼ぶことにする。
【００１４】
プロセスユニット２０３には、感光体ドラム１１が矢印方向に回転可能に配置され、この感光体ドラム１１の周囲には、その回転方向上流側から順に、感光体ドラム１１の表面に電荷を供給して帯電させる帯電ローラ１２、帯電された感光体ドラム１１の表面に選択的に光を照射して静電潜像を形成する露光装置１３が配設される。更に、静電潜像が形成された感光体ドラム１０１の表面に、シアン（所定色）のトナーを付着させ現像を発生させる現像装置１４、感光体ドラム１１上のトナーの現像を転写した際に残留した転写残トナーを除去するクリーニングブレード１５、及び感光体ドラム１１の表面電位のバラツキを除去するための除電装置１６が配設される。尚、これら各装置に用いられているドラム又はローラは、図示しない駆動源からギアなどを経由して動力が伝達され回転する。
【００１５】
又、画像形成装置２００は、その下部に、紙などの記録媒体２０５を堆積した状態で収納する用紙カセット２０６を装着し、その上方には記録媒体２０５を１枚ずつ分離させて搬送するためのホッピングローラ２０７が配設されている。更に、記録媒体２０５の搬送方向における、ホッピングローラ２０７の下流側にはピンチローラ２０８，２０９と共に記録媒体２０５を挟持することによって、記録媒体を搬送する搬送ローラ２１０及び、記録媒体２０５の斜行を修正し、プロセスユニット２０１に搬送するレジストローラ２１１を配設している。これらのホッピングローラ２０７、搬送ローラ２１０及びレジストローラ２１１は図示されない駆動源からギア等を経由して動力が伝達され回転する。
【００１６】
プロセスユニット２０１〜２０４の各感光体ドラム１１に対向する位置には、それぞれ導電性のゴム等によって形成された転写ローラ２１２が配設されている。これら転写ローラ２１２には、感光ドラム１１上に付着されたトナーによるトナー像を記録媒体２０５に転写する転写時に、各感光体ドラム１１の表面電位とこれら各転写ローラ２１２の表面電位に電位差を持たせるための電位が印加されている。
【００１７】
定着装置２１３は、加熱ローラとバックアップローラとを有し、記録媒体２０５上に転写されたトナーを加圧・加熱することによって定着する。この下流の排出ローラ２１４，２１５は、定着装置２１３から排出された記録媒体２０５を、排出部のピンチローラ２１６、２１７と共に挟持し、記録媒体スタッカ部２１８に搬送する。これら定着装置２１３、排出ローラ２１４等は図示しない駆動源からギアなどを経由して動力が伝達され回転される。
【００１８】
次に、上記構成の画像形成装置２００の動作を説明する。まず、用紙カセット２０５に堆積した状態で収納されている記録媒体２０５がホッピングローラ２０７によって、上から１枚ずつ分離されて搬送される。続いて、この記録媒体２０５は、搬送ローラ２１０、レジストローラ２１１及びピンチローラ２０８，２０９に挟持されて、プロセスユニット２０１の感光体ドラム１１と転写ローラ２１２の間に搬送される。その後、記録媒体２０５は、この感光体ドラム１１及び転写ローラ２１２に挟持され、その記録面にトナー像が転写されると同時に感光体ドラム１１の回転によって搬送される。
【００１９】
同様にして、記録媒体２０５は、順次プロセスユニット２０２〜２０４を通過し、その通過過程で、各露光装置１０３により形成された静電潜像を、現像装置１４によって現像した各色のトナー像がその記録面に順次転写され、重ね合わせられる。
【００２０】
そして、その記録面上に各色のトナー像が重ね合わせたれた後、定着装置２１３によってトナー像が定着された記録媒体２０５は、排出ローラ２１４、２１５及びピンチローラ２１６、２１７に挟持されて、画像形成装置２００の外部の記録媒体スタッカ部２１８に排出される。以上の過程を経て、カラー画像が記録媒体２０５上に形成される。
【００２１】
尚、同図中のＸＹＺ座標は、記録媒体２０５が各プロセスユニットを通過する際の搬送方向にＸ軸をとり、感光体ドラム１１の回転軸方向にＹ軸をとり、これら両軸と直交する方向にＺ軸を取っている。また、後述する他の図においてＸＹＺ座標が示される場合、これらの座標の軸方向は、共通する方向を示すものとする。
【００２２】
図２は、本発明による実施の形態１の現像装置１４を説明するために、図１における、例えばプロセスユニット２０３に配設されている潜像担持体としての感光体ドラム１１とその周辺部を部分的に拡大した部分拡大図である。
【００２３】
同図に示すように、現像装置１４は、トナーが満たされるトナー貯留部５０を有し、図示しないトナーカートリッジ、トナー搬送部材により、図示しないトナーが随時供給される。ここで、現像剤として用いられるトナーは、熱可塑性の樹脂に着色材料を分散させ、小粒径に加工、調整された、電子写真法のうちの非磁性１成分乾式現像法に用いられるものである。
【００２４】
現像装置１４は、更に現像剤担持体としての現像ローラ５１、この現像ローラ５１にトナーを供給するトナー供給ローラ６１、現像ローラ５１上のトナーを薄層化する薄層形成部材としての現像ブレード４０を有し、後述するように、帯電ローラ１２によって帯電された後に露光装置１３によって露光されて、感光体ドラム１１の表面に形成された静電潜像をトナーによって顕像化する。ここで、現像ローラ５１とトナー供給ローラ６１とは、一定の圧力で接触するように、互いに平行に配置され、それぞれ同図に示される矢印の方向に回転する。
【００２５】
尚、トナー貯留部５０、図示しない前記トナーカートリッジ、トナー供給ローラ６１等が、トナーを現像ローラ５１の表面に供給するための現像剤供給手段に相当する。
【００２６】
現像ブレード４０と現像ローラ５１とは、同図に示すように、現像ブレード４０の折り曲げ部分４０ａが現像ローラ５１の周面に一定の圧力で接触するように、互いに平行に配置される。
【００２７】
この現像ローラ５１は、金属製の芯金５１ａの周りに、適度に導電性材料を分散させて抵抗値を調整した弾性ゴム等の導電性弾性層５１ｂが形成されたローラである。また、トナー供給ローラ６１は、導電性の芯金６１ａの周りに、導電性材料を分散させて抵抗を調整したゴム等の導電性弾性層６１ｂを形成した導電性弾性体ローラである。これら現像ローラ５１及びトナー供給ローラ６１には、図示しない高圧電源と制御装置とによりそれぞれ所定の電圧が印加される。尚、現像ローラ５１の表層は、後述するように図示しないウレタンゴムによって更に被覆されている。
【００２８】
感光体ドラム１１には、帯電ローラ１２が互いに接するように平行に配置される。この帯電ローラ１２は、導電性の芯金１２ａの周りに、導電材料を分散させて抵抗を調整したゴム等の導電性弾性層１２ｂを形成した導電性ローラであり、図示しない高圧電源と制御装置により後述する所定の高電圧が印加される。また、感光体ドラム１１は、円筒形の金属部材である基体１１ａの表面に、露光により電荷キャリアが発生する電荷発生層１１ｂを設け、更にその上面に電荷発生層１１ｂより注入された電荷キャリアを移動する電荷輸送層１１ｃを設けた、積層型感光体ドラムである。
【００２９】
ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）ヘッドを有する露光装置１３は、帯電された感光体ドラム１１の所定の部位を露光し、この感光体ドラム１１上に静電潜像を形成する。紙等の記録媒体２０５は、前記したように所定の搬送経路２２０（図１）に沿って、矢印の方向に搬送される。転写手段としての転写ローラ２１２は、導電性の芯金２１２ａの周りに、ゴム等の弾性材料にカーボン等の導電性材料を適度に分散させ、抵抗を調整した導電性弾性層２１２ｂを形成している。この転写ローラ２１２は、印字する記録媒体２０５を挟むように感光体ドラム１１に対向するように配置されて、図示しない高圧電源と制御装置とにより所定の高電圧が印加される。
【００３０】
クリーニングブレード１５は、ウレタンゴム等の弾性材料により構成された弾性ブレードで、感光体ドラム１１と平行に、且つ一定の圧力で押圧した状態に配置される。このクリーニングブレード１５によって掻き落とされた、感光体ドラム１１上の転写残トナーは、トナー回収機構６５より回収されるべく、図示しないトナー搬送手段により排トナー貯留部まで搬送される。
【００３１】
更に、本実施の形態における画像形成装置２００（図１）は、図示しない制御部と温湿測定装置とを有する。制御部は、ＣＰＵ，ＭＰＵ，等の演算手段、半導体メモリ、磁気ディスク等の記憶手段、通信インターフェイス等を備え、画像形成装置２００全体の動作を制御し、一方温湿度測定装置は、画像形成装置２００が動作する環境の温度と相対的湿度を計測し、計測結果を制御部に伝える。制御部は、例えば、記憶装置に記憶された印字枚数等の記録と、温湿度測定装置による動作環境の温度及び相対湿度とにより、印字の濃度が一定になるように、前記現像ローラ５１、前記トナー供給ローラ６１に印加する電圧を制御する。
【００３２】
次に、本実施の形態で用いられるトナーについて以下に説明する。
【００３３】
本実施の形態で用いられるトナーは、体積平均粒径ＤＶを1μｍ＜ＤＶ＜７μｍとし、トナーの粒度分布として、ＤＶ×０．５（μｍ）以下の小粒径成分が個数％で２０％以下であり、ＤＶ×２（μｍ）以上の大粒径成分が体積％で１％以下であるものとする。更に、トナーの体積平均粒径ＤＶ（μｍ）と個数平均粒径ＤＮ（μｍ）との関係が、１．０≦ＤＶ／ＤＮ≦１．２であることが好ましい（トナーの粒径の測定はコールター社製の粒度分布測定機コールターマルチサイザーＩＩによる）。
【００３４】
トナーの体積平均粒径ＤＶが大きいと、微少なドットを形成することができず、高精細な印字画像を得るのに適さない。また、トナーの体積平均粒径が小さすぎると、トナーの重量あたりの表面積が増大するため、トナーが他の部材やトナーどうしで接触する回数が増え、この接触によるトナー帯電の機会が増えてトナーの重量あたりの帯電量が増加する。このため、静電気的な力でトナーが他の部材とくっついたり、トナー同士が凝集してトナーの流動性が低下し、トナー供給ローラ６１によるトナーの供給が困難になったり、現像ブレード４０によって現像ローラ５１上にトナーの均一な厚さの薄層を形成することが困難となる。
【００３５】
また、トナーが、現像ローラ５１上で重なり合うことなく一様に配列することで、均一な薄層を安定に形成するためには、トナーの粒径が揃っていることが重要で、トナーの体積平均粒径に対し、極端に大きな粒径を持つトナーや小さな粒径を持つトナーが無い、即ちトナーの粒度分布が狭い方が好ましい。またトナーは、現像ローラ５１との接触や現像ブレート４０との摩擦により帯電するので、粒度分布が狭い方がトナーの帯電量も均一なものとなりやすい。
【００３６】
粒度分布の程度を示すＤＶ／ＤＮの値は、１以上の値をとり、ＤＶ／ＤＮ＝１のとき、全ての粒径が等しいことを示す。ＤＶ／ＤＮの値としては、小さい方が好ましいが、製造方法によっては大粒径成分や小粒径成分を分級によって取り除く等の処理が必要となり製造上困難をともなう。
【００３７】
更に、本実施の形態において用いられるトナーは、その形状がある程度真球に近いものが好ましく、円形度が０．９０から０．９７までの範囲にあるものを用いる。  
但し、トナーの円形度とは、
＜円形度＞
＝＜粒子投影面積と同じ面積を有する円の周長＞／＜粒子投影像の周長＞
で表される。
【００３８】
円形度が１のとき、トナーの投影像が真円であることを示し、トナーの形状が球形から遠ざかるほど、その円形度の値は小さくなる。トナーの円形度が０．９０より小さい、即ちトナーに必要以上の凹凸があると、現像ローラ５１の表面との摩擦力が増え、現像ローラ５１上の、現像ブレード４０との当接部に搬送されるトナー量が増え、現像ローラ上に形成されるトナー薄層の層厚が大きくなる。一方、トナーの円形度が０．９７より大きい、即ちトナーにある程度必要な凹凸が少ないと、転写工程で、記録媒体２０５に転写されずに感光体ドラム１１上に残った転写残トナーを、クリーニングブレード１５により掻き落とす事が困難となってクリーニングエラーを発生し、転写されずに残った転写残トナーが帯電ローラ１２に付着するなどの不具合が起こる。
【００３９】
尚、本実施の形態では、走査型電子顕微鏡Ｓ−２３８０Ｎ（日立製作所製）を用いてトナー１００個分の拡大画像を抽出し、更にその画像を画像解析ソフトＳＡＬＴ（三谷商事）を用いて解析し、上記した定義式に基づいて円形度を算出している。
【００４０】
更に、本実施の形態で用いられるトナーは、その流動性が７０％以上であることが好ましい。トナーの流動性は高いほど良いが、添加剤を添加して流動性を増加させる場合には、添加剤の添加量によっては、トナーの帯電性が変化したり、熱による溶融特性が変化し、定着工程で不具合を生ずる事がある。
【００４１】
流動性の測定には、例えばパウダーテスタ（ホソカワミクロン社製）を用いた凝集法による流動性測定値を用いる。メッシュ径がそれぞれ１５０μｍ、７５μｍ、４５μｍのメッシュを、上段＝１５０μｍ、中段＝７５μｍ、下段＝４５μｍの順に重ね、上段＝１５０μｍのメッシュの上に４ｇのトナーを置き、パウダーテスタにより、振れ幅０．２ｍｍ、振動時間１５秒振動させる。この時、各メッシュ上に残ったトナー重量を測定し、下式（１）、（２）、（３）式の合計値を凝集度（％）として算出する。
【００４２】
Ａ＝(上段メッシュ上に残ったトナー重量／４ｇ)×１００  …（１）
Ｂ＝(中段メッシュ上に残ったトナー重量／４ｇ)×１００×（３／５）…（２）
Ｃ＝(下段メッシュ上に残ったトナー重量／４ｇ)×１００×（１／５）…（３）
凝集度（％）＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ    …（４）
そして、流動性は、
流動性（％）＝１００−凝集度(%)    …（５）
によって求める。
【００４３】
トナーの製造方法には、例えば粉砕法、懸濁重合法、乳化重合法などがある。本実施の形態で用いられるトナーの製造方法は、前記した形状特性を持つトナーが製造できれば特に限定されないが、ここでは乳化重合法による製造を推奨する。その理由として、この乳化重合法では、凝集工程での条件設定により円形度が自由に制御できること、一次粒子の粒径を数十ｎｍの大きさとすることで、本発明に適した小粒形のトナーを作成できること、トナー粒子に添加する材料のうちトナー表層に存在すると帯電特性や流動性に悪影響を及ぼす顔料やワックスといった成分をトナー粒子に内包すること、などがあげられる。
【００４４】
次に、乳化重合法によるトナー製造について説明する。乳化重合法では、水溶媒中でトナーの結着樹脂である重合体の一次粒子を作成し、一次粒子と同じ溶媒中に乳化剤(界面活性剤)によりエマルジョン化させた着色剤を混合し、必要に応じてワックス、荷電制御剤等を混合し、それらを凝集することで溶媒中にトナー粒子を作成し、トナー粒子を溶媒より取り出し、洗浄および乾燥により不要な溶媒成分と副生成物成分を除去して、トナー粒子を得る。
【００４５】
より具体的には、水溶媒中で、スチレン、アクリル酸、メチルメタクリル酸より、スチレンアクリル共重合樹脂を得て一次粒子とする。また、着色剤としては、ブラックにはカーボンブラック、イエローにはピグメントイエロー７４、マゼンダにはピグメントレッド２３８、シアンにはピグメントブルー１５：３を用いる。更に、ワックスとしては、高級脂肪酸エステル系ワックスとしてステアリン酸ステアリルを用いる。これらを混合・凝集しトナー粒子を得る。
【００４６】
また、トナーの流動性を確保するために、粒径が８〜２０ｎｍのシリカを１〜３重量部添加する。シリカ粒子をトナーに添加することによって、トナー同士が接触し、静電気力或いはファンデルワールスカによってそれらが互いに引き付け合って凝集することを防ぎ、流動性を高めることができる。シリカ粒子の粒径が８ｎｍより小さい場合、或いはその添加量が１重量部より少ないときには、トナー粒子同士が接触するのを防ぐ作用が減少して十分な流動性が得られないため、現像ローラ５１上でトナー薄層が厚く不均一に形成されてしまう。
【００４７】
一方、シリカ粒子の粒径が２０ｎｍより大きい場合には、一度はトナー表面に付着したシリカ粒子がトナー表面から脱離しやすくなり、またシリカの添加量が３重量部より多いときには、トナーから脱離するシリカの量が増え、装置の実使用時に、この脱離したシリカが、現像ローラ５１、現像ブレード４０、感光体ドラム１１等に付着し、印字画像にスジや濃度ムラなどの不良を招く。
【００４８】
次に、本実施の形態における上記現像ローラ５１について更に説明する。
【００４９】
現像ローラ５１は、前記したように導電性材料を適度に分散させた導電性弾性層５１ｂを備えたローラで、その表面の１０点平均粗さＲｚが、１μｍ以上で、トナーの体積平均粒径ＤＶより小さい範囲に設定されている。現像ローラ５１の表面粗さＲｚが１μｍに満たないと、トナーの搬送能力が低下し、現像ローラ上に均一なトナー層を形成することが難しい。また、表面粗さＲｚがトナーの体積粒径ＤＶより大きいと、現像ローラ５１上に形成されたトナー薄層表面を平滑にすることは出来ても、トナー薄層表面から現像ローラ表面までの距離、即ちトナー層の厚さが不均一となるため、前述の通り、トナーと現像ローラ５１との接触による帯電やトナーと現像ブレード４０との摩擦によって生じる帯電の量が不均一となる。その結果、印字画像にヨゴレやカブリなど印字不良、濃度の不均一やグレイニネスの悪化等の印字品質の低下を招く。
【００５０】
また、現像ローラ５１には、トナーが融着しないように、その表層を、シリコン基やフッ素基等を結合させて滑り性を向上させた樹脂で被覆したり、トナーの帯電を制御するために、使用するトナーの材料、構成等に応じて添加物を添加する。
【００５１】
以上の点を踏まえ、現像ローラ５１には、ステンレスの芯金５１ａの周りに、導電剤としてのカーボンを適度に分散させて抵抗値を調整したシリコンゴムの導電性弾性層５１ｂを、押し出し成型機を用いて形成したローラを用いた。更に、シリコンゴムの導電性弾性層５１ｂが感光体ドラム１１と接触していることで、長期間の保存で感光体ドラム表層にシリコンゴムが融着したり、或いはシリコンゴムの導電性弾性層５１ｂよりシリコンオリゴマーが析出して感光体ドラム１１を汚染し、印刷画像上に周期的に濃度の薄くなる横スジを発生するなどの問題を防ぐため、その表層をウレタンゴムにより被覆した。そしてその表面を、更に円筒研削盤にて研磨することにより、表面の粗さを調整している。
【００５２】
次に、本実施の形態における上記現像ブレード４０について更に説明する。  
現像ブレード４０は、図２に示す通り、矩形板状部材の一端を折り曲げ、その折り曲げ部４０ａを現像ローラ５１の周面に当接させることにより、現像ローラ５１上のトナー量を調整してトナー薄層を形成するものであり、現像ローラ５１との当接部分の押し圧（線圧）が２０〜６０ｍｇ／ｃｍに設定され、更にその折り曲げ部４０ａの現像ローラ５１に当接する面側の曲げ曲率Ｒが０．１５〜０．５０ｍｍに形成されている。また現像ブレード４０は、現像ローラ５１との接触により、現像ブレード４０の当接部分が磨耗するため、現像装置の寿命まで安定して現像ローラ５１上に均一な薄層を形成するには、磨耗に対してある程度強いことが要求され、例えばステンレスで形成される。
【００５３】
また、本実施の形態における上記トナー供給ローラ６１には、ステンレス製の芯金６１ａの周りに、カーボンを分散させて適度に抵抗が調整された導電性発泡シリコンゴム製の、導電性弾性層６１ｂが形成されたローラを用いている、同じく上記帯電ローラ１２は、ステンレス製の芯金１２ａの周りに、カーボンを添加して抵抗を調整したエピクロルヒドリンゴムの導電性弾性層１２ｂを形成し、更にその表層を、イソシアネートを用いて硬化処理を施したものである。
【００５４】
更に、本実施の形態における上記感光体ドラム１１としては、アルミ製の基体１１ａに、有機樹脂材料にフタロシアニン系顔料を分散させた厚さ１μｍの電荷発生層１１ｂを形成し、更にその上面に、ポリカーボネイト樹脂にアリールアミン系化合物を分散させた厚さ１８μｍの電荷輸送層１１ｃを形成した積層型負帯電有機感光体ドラムを用いた。そして、同じく上記転写ローラ２１２には、ステンレス製の芯金２１２ａの周りに、カーボンを分散させて抵抗調整された、導電性発泡ウレタンゴム製の導電性弾性層２１２ｂが形成されたローラを用いている。
【００５５】
以上の構成において、感光体ドラム１１の周辺部の動作について更に詳しく説明する。
【００５６】
図２において、現像装置１４の、トナー貯留部５０内の図示しないトナーは、トナー供給ローラ６１によって現像ローラ５１に供給される。この時トナーは、トナー供給ローラ６１と現像ローラ５１との摩擦によって帯電される。一方、図示しない高圧電源により、−１１００Ｖの電圧が印加される帯電ローラ１２は、図示しない駆動装置によって同図の矢印方向に回転駆動される感光体ドラム１１の周面に接していることから連れ周りし、同周速度にて矢印方向に回転する。この連れ周りによって、感光体ドラム１１は帯電され、その表面電位が−６００Ｖとなる。
【００５７】
このようにして帯電された感光体ドラム１１は、その回転によって、帯電された表面が露光装置１３に対向する位置に到達すると、画像形成装置２００(図１)によって記録媒体２０５に印字させる画像に応じて露光装置１３によって露光され、感光体ドラム１３の周面にこの画像に応じた静電潜像が形成される。尚、露光装置１３によって露光された部分の感光体ドラム１１の表面電位は−５０Ｖである。
【００５８】
一方、現像ローラ５１上のトナーは、現像ブレード４０により薄層化される。このときトナーは、重なり合うことなく現像ローラ５１の表面上に均一に並べられて薄層を形成するため、その層厚は、平均するとトナーの体積平均粒径ＤＶ（μｍ）の程度である。またこの時、現像ローラ５１上のトナーは、現像ブレード４０との摩擦によって帯電される。
【００５９】
更に、感光体ドラム１１が回転し、感光体ドラム１１上の静電潜像が現像ローラ５１の位置に到達すると、現像ブレード４０によって薄層化され、現像ローラ５１上に形成されたトナー層のトナーにより、感光体ドラム１１上の静電潜像が顕像化（可視化）され、感光体ドラム１１上に可視像としてのトナー像が形成される。この時、現像ローラ５１から感光体ドラム１1へ移る現像のためのトナーの量は、図示しない制御装置により制御された高圧電源によって、この現像ローラ５１に印加される印加電圧により制御される。
【００６０】
続いて、感光体ドラム１１が更に回転することにより、搬送経路２２０（図１）に沿って搬送される記録媒体２０５上の位置に到達した感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、図示しない電源により電圧を印加された転写ローラ２１２によって、この記録媒体２０５に転写される。続いて、トナー像を転写された記録媒体２０５は、前記したように定着装置２１３（図１）によって定着が行われ、画像形成装置２００の外部の記録媒体スタッカ部２１８に排出される。
【００６１】
尚、このとき、記録媒体２０５に転写されずに感光体ドラム１１上に残された転写残トナーは、感光体ドラム１１の回転により、クリーニングブレード１５によって掻き取られる。そして掻き取られた転写残トナーは、トナー回収機構６５より回収されるべく、図示しないトナー搬送手段により排トナー貯留部まで搬送される。
【００６２】
次に、本実施の形態で使用するトナーの上記仕様を定めるために行なった種々の実験、及びその実験結果について以下に説明する。
【００６３】
先ず、トナーに添加する外添剤としてのシリカの粒径及び添加量とトナーの流動性の関係について、またシリカを外添した際のトナーの画像について行なった実験結果を各々表１、表２に示す。尚、表１及び表２の実験で用いたトナーは、以下のトナーに対して各表に示した粒径及び量のシリカを添加したものである。添加したシリカは、疎水処理としてヘキサメチルジシラザンにより表面処理をしたものである。
【００６４】
シリカ添加前のトナーの仕様及び実験の際の各部条件は、以下の通りである。
【００６５】
トナー色；シアン（着色剤；ピグメントブルー１５：３）
トナー体積平均粒径；３．８μｍ
円形度；０．９６
２μｍ以下個数％；１６．８％
６μｍ以上体積％；０．１％
流動性（添加剤未添加）；５４％
現像ローラ表面１０点平均粗さ；３．１μｍ
現像ブレード線圧；２０ｇ／ｃｍ
折り曲げ部曲率Ｒ；０．１８ｍｍ
表１は、トナーに添加するシリカの粒径及び添加量とトナーの流動性の関係について行なった実験の結果を示す。
【００６６】
【表１】
2005215057.tif 000003
同表に示すように、添加したシリカの粒径が８〜２０ｎｍの場合は、何れも添加量を１．０重量部又は３．０重量部とする事で、７０％以上の流動性が得られる。また、粒径が８〜２０ｎｍのシリカに関しては、その添加量を０．５重量部、又は５．０重量部とした場合、その流動性は共に７０％以下となり、添加に対して若干増加しただけでとなる。一方、粒径が３０ｎｍのシリカを添加した場合には、シリカの添加量にかかわらず流動性は６０％以下となり、添加に対していずれもその増加は少ない。
【００６７】
表２は、表１に示す４種類のトナーを用いて実際に印字を行い、その際の画像の良否を項目毎に判定した結果を示す。
【００６８】
【表２】
2005215057.tif 000004
尚、画像の良否は、カラーＬＥＤページプリンタＣ７５００ｎ（沖データ社製）を用いて、室温環境にて２万枚の印字を行った後の画像で判定した。表中の判定項目「カスレ」とは、Ａ４サイズの用紙（日本工業規格Ａ列４番の大きさの用紙、横２１ｃｍ、縦２９．７ｃｍ）のほぼ全面に１００％濃度の画像を２０枚印字したとき、刷毛目状に濃度の薄い画像が現れる印字不良を示している。また、「ドット再現」の項目は、プリンタの１２００ｄｐｉモード（１インチ（２５．４ｍｍ）中に１２００のドットを印字する）を用いて、１インチ平方当り３６万個のドットをＡ４サイズの用紙ほぼ全面に印刷したとき、ドットが形成されずに抜けてしまったり、ドットの周りにトナーが散ったりする画像品質の低下を示す。また、「フィルミング」の項目は、現像ブレード４０、現像ローラ５１表面、或いは感光体ドラム１１の表面上に、トナー又はトナーへの添加物等が融着し、印字画像上にスジが現れたり、小さい文字がぼやけて不鮮明になる印字不良を示す。表中の○は、画像上に、その項目の不具合、画像品質低下が見られなかったことを示し、表中の×は、画像上に、その項目の不具合、画像品質低下が発生したことを示す。
【００６９】
表２に示すように、粒径３０ｎｍのシリカを０．５重量部添加したトナーは、流動性が５６％と低いため、この流動性の低さが一要因とされているカスレ及びドット再現の悪化の不良印字が発生している。また、８ｎｍシリカを５．０重量部添加したトナー（流動性６８％）では、現像ブレードへトナー成分が融着し、画像上スジが発生していた。これは、シリカの脱離により、現像ブレードにシリカが付着し、更にトナーが融着したためと思われる。また、同表に示すように流動性が７０％以上のものは画像品質の低下や不良印字は見られない。
また、上記の表１，表２の評価に加え、新たに外添剤の種類及び添加量を変えたトナーと、それらの各トナーの流動性と画像品質の関係を評価した。その結果、少なくとも８〜２０ｎｍの外添剤を０．５重量部〜３．０重量部の範囲で添加するときには、添加する外添剤の粒径が大きいほど流動性が増加する傾向にあり、且つ外添剤の添加量が多い程流動性が増加する傾向にある。また、流動性が大きいほどカスレとドット再現性は良好で、流動性が７０％を下回ると急速に悪化する。更に、外添剤の添加量が多いほどフィルミングの不具合が悪化する傾向にあり、フィルミングが発生しない上限の添加量が３．０重量部であることが明らかとなった。
【００７０】
以上の評価により、カスレやドット再現性が良好で、且つフィルミングが発生しないようにトナーへ外添剤を添加する条件として、粒径８〜２０ｎｍの外添剤を１．０〜３．０重量部添加すればよいことが明らかとなった。
【００７１】
次に、トナー特性と印字不具合及び画像品質の関係について行なった実験の結果を表３及び表４に示す。尚、この実験の測定にあたって使用したトナーの共通する諸仕様、及び各部材の実験条件は以下の通りである。
【００７２】
トナー色；シアン（着色剤；ピグメントブルー１５：３）
トナー添加剤；疎水性シリカ
粒径；８ｎｍ
添加量；１．０重量部
現像ローラ表面１０点平均粗さ；３．１μｍ
現像ブレード線圧；２０ｇ／ｃｍ
折り曲げ部曲率Ｒ；０．１８ｍｍ
表３は、トナー体積平均粒径が７．３μｍのトナーを使用して行なった実験結果を示す。
【００７３】
【表３】
2005215057.tif 000005
画像評価は、前記プリンタ（カラーＬＥＤページプリンタＣ７５００ｎ）の１２００ｄｐｉモードを用いて、１インチ平方あたり３６万個のドットをＡ４サイズの用紙ほぼ全面に印刷したときのドットについて評価した。現像装置及びトナーは、寿命までの加速試験は行わずに初期のものを用いた。その結果、トナー体積平均粒径が７．３μｍのトナーでは、いずれの円形度のサンプルでもドット再現が良好なものは見られなかった。
【００７４】
表４には、前記プリンタによって、いくつかの特性のトナーを使用して実際に印字を行い、その際に所定の評価項目について各々良否を評価した結果を示す。
【００７５】
【表４】
2005215057.tif 000006
表中の「クリーニング」の項目は、各トナーを使用してそれぞれ２万枚印字したとき、帯電ローラ１２（図２）上にトナーが付着したか否かについて、トナー毎に評価したものである。帯電ローラ１２の表面にトナーが付着したものは、トナーがクリーニングブレード１５（図２）をすり抜けたもので、クリーニング不良が発生したと判断した。
【００７６】
表中の「層厚」の項目は、現像装置及びトナーの使用初期において、印字を打ち切った後に、図２に示す現像装置１４より現像ローラ５１を取り出し、現像ローラ５１のトナー層が形成された位置の外径寸法を測定し、その後、現像ローラ上のトナー層の一部を掃除機で吸引して除去した後に更に外径寸法を測定し、それら測定値の差からトナー層厚を計算によって求めている。この現像ローラ外径寸法測定にはレーザー寸法測定機ＬＳ−３０００（キーエンス）を用いる。
【００７７】
表中の「濃度ムラ」の項目は、２万枚印字後の現像装置を用いて、Ａ４サイズの用紙のほぼ全面に１００％濃度のべた印字を行い、その濃度にムラが無いかを目視にて判別する。その他の項目は、前出の評価項目における評価方法と同じである。
【００７８】
同表に示すように、体積平均粒径が３．８μｍ又は５．９μｍの何れにおいても、トナーの円形度が０．９７より大きい、即ち真球に近いとき、クリーニング不良が発生し、逆に、その円形度が０．９０より小さい、即ちトナー外形に凹凸が多いとき、濃度ムラが発生している。このとき、現像ローラ５１上のトナーの層厚は、ソナーの体積平均粒径より明らかに大きくなっている。これは、現像ローラ５１上のトナー層の厚さが、トナーの体積平均粒径より格段に大きくなると、現像ローラ５１上において、トナー薄層が安定且つ均一に形成できなくなる事を示している。
【００７９】
ここで、上記の表３、表４の評価に加え、更に特性の異なるトナーを作成して同様の実験を行って各評価項目を評価した。その結果、体積平均粒径が大きいトナーほど、ドット再現性は悪くなる傾向にあり、特にその体積平均粒径の値が７．０μｍ以上では、満足なドット再現性は得られない。また、トナー円形度が小さいほどドット再現性は悪化する傾向にあり、特にトナー円形度が０．９０を下回ると急速に悪化する。また、トナーの体積平均粒径が小さいほど、或いはトナー円形度が大きいほど（１に近づくほど）クリーニング不良が発生しやすい傾向にある。更に、体積平均粒径１μｍでその円形度が０．９７のトナーではクリーニング不良が発生せず、体積平均粒径が１〜７μｍの範囲にあって円形度が０．９７より大きいトナーをそれぞれ評価したところ、いずれもクリーニング不良が発生した。
【００８０】
以上の実験結果に基づく考察から、本実施の形態で使用するトナーとして、少なくともその体積平均粒径が１〜７μｍの範囲にあり、且つ円形度が０．９０〜０．９７の範囲にあるトナーを用いることが好ましいことが理解される。
【００８１】
次に、体積平均粒径が５．９μｍのトナーにおいて、その粒度分布と印字不良及び品質低下発生の関係について行なった実験の結果を表５に示す。尚、この実験の測定にあたって使用したトナーの共通する諸仕様、及び各部材の実験条件は以下の通りである。
【００８２】
トナー色；シアン（着色剤；ピグメントブルー１５：３）
トナー体積平均粒径；５．９μｍ
円形度；０．９６
トナー添加剤；疎水性シリカ
粒径；８ｎｍ
添加量；１．０重量部
現像ローラ表面１０点平均粗さ；３．１μｍ
現像ブレード線圧；２０ｇ／ｃｍ
折り曲げ部曲率Ｒ；０．１８ｍｍ
【００８３】
【表５】
2005215057.tif 000007
評価については前記のプリンタ（カラーＬＥＤページプリンタＣ７５００ｎ）を用い、室温にて２万枚の印字を行った後、前記の表４で説明した評価方法と同方法で行なった。
【００８４】
同表に示すように、粒度分布が広い（１２μｍ以上体積＝５％、３μｍ以下個数＝３６％）トナーを使用した場合には、「クリーニング」、「ドット再現性」、「濃度ムラ」の何れの評価項目においても、前記した各評価基準において悪い判定結果となっている。以上の表５における評価に加え、更に様々な粒度分布特性のトナーを作成して同様の実験を行なって各評価項目を評価した。その結果、粒度分布が広いトナーでは、大きい粒径を有するトナーによってドットの再現性が悪化し、小さい粒径をもつトナーによって、クリーニング不良が発生していることが明らかとなった。
【００８５】
即ち、トナーの粒度分布のうち、少なくともＤＶ×２（μｍ）以上の粒径を持つトナーの量が体積％で１％を上回るとドット再現性が悪化し、少なくともＤＶ×０．５（μｍ）以下の粒径を持つトナーの量が個数％で２０％を上回るとクリーニング不良が発生しやすくなる。従って、以上の実験結果に基づく考察から、本実施の形態で使用するトナーとして、その粒度分布が、ＤＶ×０．５（μｍ）以下の小粒径成分が個数％で２０％以下であり、ＤＶ×２（μｍ）以上の大粒径成分が体積％で１％以下であるトナーを用いることが好ましいことが理解される。
【００８６】
尚、トナーの粒度分布が広いほど、現像ローラ５１上のトナー層のバラツキやトナーの帯電のバラツキが起こりやすくなり、濃度のムラが発生する。これはトナーの粒径により帯電特性が異なり、大きい粒径のトナーと小さい粒径のトナーの量が多いと、それぞれのトナーの特性がトナー全体の特性のバラツキとして発現するものと思われる。
【００８７】
次に、現像ブレード４０の折り曲げ部４０ａの現像ローラ５１に当接する面側の曲率Ｒと現像ローラ５１上トナー層の層厚の関係、及び現像ブレード４０の当接部の線圧と現像ローラ５１上トナー層の層厚の関係について行なった実験について、図３及び図４の各グラフを参照しながら、以下に説明する。
【００８８】
これらの各実験は、粒径の異なる３種類のトナーサンプルについ行なったもので、各トナー及び、その他の実験条件は以下の通りである。
【００８９】
トナーサンプルその１；
体積平均粒径；７．３μｍ、円形度；０．９６、
２μｍ以下個数％；１３．２％、１４μｍ以上体積％；０．０％
トナーサンプルその２；
体積平均粒径；５．９μｍ、円形度；０．９６、
３μｍ以下個数％；１３．０％、１２μｍ以上体積％；０．１％
トナーサンプルその３；
体積平均粒径；３．８μｍ、円形度；０．９６、
２μｍ以下個数％；１６．８％、６μｍ以上体積％；０．１％
トナー添加剤；疎水性シリカ、粒径；８ｎｍ、１．０重量部
トナー色；シアン（着色剤；ピグメントブルー１５：３）
現像ローラ表面１０点平均粗さ；３．１μｍ
図３は、図２に示す現像ブレード４０の折り曲げ部４０ａの現像ローラ５１に当接する面側の曲率Ｒと現像ローラ５１上に形成されるトナー層の層厚の関係について行なった実験結果を示すグラフで、この時の現像ブレードの線圧は２０ｇ／ｃｍとしている。また、現像装置及びトナーは寿命までの加速試験は行わずに使用初期の状態とし、トナー層の層厚は、前記した表４の説明で行った測定方法で測定した。
【００９０】
同図に示すように、体積平均粒径が７．３μｍのトナーでは、現像ブレード曲げ部４０ａの現像ローラ５１に当接する面側の曲率Ｒにより、形成されるトナー層厚が大きく変化している。このことは、現像装置の動作開始初期から寿命までの間の、現像ブレード４０及び現像ローラ５１の磨耗や環境変化によるこれら部材の寸法変化により、現像ローラ上の層厚が変化してしまう事を示し、印字画像の経時変化が大きい事を示す。一方、体積平均粒径が５．９μｍ及び３．８μｍのトナーでは、ブレード曲げ部の曲率Ｒが０．１５〜０．５０ｍｍの範囲にある場合、現像ローラ上の層厚にほとんど変化が無く、現像装置の動作開始初期から寿命までの間の、現像ブレード４０及び現像ローラ５１の磨耗や環境変化によるこれらの部材の寸法変化があっても、現像ローラ上に形成されるトナー層厚が殆ど変化せず、印字画像の経時変化が抑えられることを示している。
【００９１】
一方、図４は、現像ブレード４０の、現像ローラ５１との当接部の線圧と、現像ローラ５１上に形成されるトナー層の層厚の関係について行なった実験結果を示すグラフで、この時の現像ブレード４０の曲げ部曲率Ｒを０．１８ｍｍとしている。その他の実験条件は上記実験と同様に設定されている。
【００９２】
同図に示しように、体積平均粒径が７．３μｍのトナーでは、ブレード線圧により、形成されるトナー層厚が大きく変化している。このことは、現像装置の動作開始初期から寿命までの間の、現像ブレード４０及び現像ローラ５１の磨耗や環境変化によるこれら部材の寸法変化により、現像ローラ上の層厚が変化してしまう事を示し、印字画像の経時変化及び経時変化が大きい事を示す。一方、体積平均粒径が５．９μｍ及び３．８μｍのトナーでは、ブレード線圧が２０〜６０（ｇ／ｃｍ）の範囲にある場合、現像ローラ上のトナー層厚にほとんど変化が無く、現像装置の動作開始初期から寿命までの間の、現像ブレード４０及び現像ローラ５１の磨耗や環境変化によるこれらの部材の寸法変化があっても、現像ローラ上に形成される層厚が殆ど変化せず、印字画像の経時変化が抑えられることを示している。
【００９３】
以上の実験結果から、本実施の形態で使用する現像ブレード４０は、折り曲げ部４０ａの現像ローラ５１に当接する面側の曲率Ｒが０．１５〜０．５０ｍｍの範囲にあり、且つブレード線圧が２０〜６０（ｇ／ｃｍ）の範囲に設定されることが好ましいことが理解される。
【００９４】
以上のように、実施の形態１の現像装置１４によれば、現像ローラ５１の表面に常に好ましい状態のトナー薄層を形成できるので、この現像装置を採用することにより、印字品質の優れた画像形成装置を提供することが可能となる。
【００９５】
実施の形態２．
図５は、本発明に基づく実施の形態２の現像装置に採用される現像ブレード７０の配置を示す構成図である。
【００９６】
この現像ブレード７０を採用する現像装置が、前記した図２に示す実施の形態１の現像装置１４と主に異なる点は、現像ブレード７０の形状及び現像ローラ５１との当接方法である。従って、この現像ブレード７０を採用する現像装置が、前記した実施の形態１の現像装置１４（図２）と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いて説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。
【００９７】
図５に示すように、本実施の形態による現像ブレード７０は、矩形板状部材の平滑部分７０ａを現像ローラ５１の表面に当接させることにより、現像ローラ上のトナー量を調整してその薄層を形成するものである。従って、現像ブレード７０と現像ローラ５１とは、現像ブレードの平滑部分７０ａが現像ローラ５１に一定の圧力で接触するように、互いに平行に配置される。
【００９８】
このとき、同図に示すように、現像ブレード７０の先端が、現像ローラ５１との当接部より、現像ローラ５１の回転方向の上流方向にあり、この当接部から現像ブレード７０の先端までの長さＬは、０．５〜２．０ｍｍとし、また現像ローラ５１との当接部分の押し圧は、３０〜１２０ｍｇ／ｃｍに設定する。現像ブレード５１のこの当接部分は磨耗するため、現像装置の寿命まで安定に現像ローラ上に均一な薄層を形成するには、磨耗に対してある程度強いことが要求され、例えばステンレスで形成される。
【００９９】
以上の構成によって、トナー供給ローラ６１（図２）によって現像ローラ５１に供給され現像ローラ５１上のトナーは、現像ローラ５１が矢印方向に回転するにつれ、現像ブレード７０により薄層化される。このときトナーは、重なり合うことなく現像ローラ５１の表面上に均一に並べられて薄層を形成するため、その層厚は、平均するとトナーの体積平均粒径ＤＶ（μｍ）の程度である。またこの時、現像ローラ５１上のトナーは、現像ブレード７０との摩擦によって帯電される。
【０１００】
次に、現像ブレード７０の平滑部分７０ａを現像ローラ５１に当接したときの、当接部から現像ブレード先端までの長さＬと現像ローラ上５１上トナー層の層厚の関係、及び現像ブレード７０の当接部の線圧と現像ローラ５１上トナー層の層厚の関係について行なった実験について、図６及び図７の各グラフを参照しながら、以下に説明する。
【０１０１】
これらの各実験は、粒径の異なる３種類のトナーサンプルについ行なったもので、各トナー及び、その実験条件は以下の通りである。
【０１０２】
トナーサンプルその１；
体積平均粒径；７．３μｍ、円形度；０．９６、
２μｍ以下個数％；１３．２％、１４μｍ以上体積％；０．０％
トナーサンプルその２；
体積平均粒径；５．９μｍ、円形度；０．９６、
３μｍ以下個数％；１３．０％、１２μｍ以上体積％；０．１％
トナーサンプルその３；
体積平均粒径；３．８μｍ、円形度；０．９６、
２μｍ以下個数％；１６．８％、６μｍ以上体積％；０．１％
トナー添加剤；疎水性シリカ、粒径；８ｎｍ、１．０重量部
トナー色；シアン（着色剤；ピグメントブルー１５：３）
現像ローラ表面１０点平均粗さ；３．１μｍ
図６は、上記した当接部から現像ブレード先端までの長さＬと現像ローラ５１上に形成されるトナー層の層厚の関係について行なった実験結果を示すグラフで、この時の現像ブレードの線圧は４０ｇ／ｃｍとしている。また、現像装置及びトナーは寿命までの加速試験は行わずに使用初期の状態とし、トナー層の層厚は、前記した測定方法で測定した。
【０１０３】
同図に示すように、体積平均粒径が７．３μｍのトナーでは、現像ブレード先端部分の長さＬにより、形成されるトナー層厚が大きく変化している。このことは、現像装置の動作開始初期から寿命までの間の、現像ブレード７０及び現像ローラ５１の磨耗や環境変化によるこれら部材の寸法変化により、現像ローラ上の層厚が変化してしまう事を示し、印字画像の経時変化が大きいことを示す。一方、体積平均粒径が５．９μｍ、３．８μｍのトナーでは、現像ブレード先端部分の長さＬが０．５〜２．２ｍｍの範囲にある場合、現像ローラ上の層厚にほとんど変化が無く、現像装置の動作開始初期から寿命までの間の、現像ブレード７０及び現像ローラ５１の磨耗や環境変化によるこれら部材の寸法変化があっても、現像ローラ上の層厚が殆ど変化ぜず、印字画像の経時変化が抑えられることを示している。
【０１０４】
一方、図７は、現像ブレード７０の、現像ローラ５１との当接部の線圧と、現像ローラ５１上に形成されるトナー層の層厚の関係について行なった実験結果を示すグラフで、この時の現像ブレード７０の、当接部から現像ブレード先端までの長さＬは１．０ｍｍとしている。その他の実験条件は上記実験と同様に設定されている。
【０１０５】
同図に示しように、体積平均粒径が７．３μｍのトナーでは、ブレード線圧により、形成されるトナー層厚が大きく変化している。このことは、現像装置の動作開始初期から寿命までの間の、現像ブレード７０及び現像ローラ５１の磨耗や環境変化によるこれら部材の寸法変化により、現像ローラ上の層厚が変化してしまう事を示し、印字画像の経時変化及び経時変化が大きい事を示す。一方、体積平均粒径が５．９μｍ及び３．８μｍのトナーでは、ブレード線圧が３０〜１２０（ｇ／ｃｍ）の範囲にある場合、現像ローラ上のトナー層厚にほとんど変化が無く、現像装置の動作開始初期から寿命までの間の、現像ブレード７０及び現像ローラ５１の磨耗や環境変化によるこれらの部材の寸法変化があっても、現像ローラ上に形成される層厚が殆ど変化せず、印字画像の経時変化が抑えられることを示している。
【０１０６】
以上の実験結果から、本実施の形態で使用する現像ブレード７０は、その現像ブレード先端部分の長さＬが０．５〜２．２ｍｍの範囲にあり、且つブレード線圧が３０〜１２０（ｇ／ｃｍ）の範囲に設定されることが好ましいことが理解される。
【０１０７】
以上のように、実施の形態２の現像装置によれば、前記した実施の形態１の現像装置と同様に、現像ローラ５１の表面に常に好ましい状態のトナー薄層を形成できるので、この現像装置を採用することにより印字品質の優れた画像形成装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明による現像装置を備えた画像形成装置の実施の形態１の構成を示す概略断面図である。
【図２】本発明による実施の形態１の現像装置１４を説明するために、図１における、例えばプロセスユニット２０３に配設されている感光体ドラム１１とその周辺部を部分的に拡大した部分拡大図である。
【図３】現像ブレード４０の折り曲げ部４０ａの曲率Ｒと現像ローラ５１上に形成されるトナー層の層厚の関係について行なった実験結果を示すグラフである。
【図４】現像ブレード４０の、現像ローラ５１との当接部の線圧と、現像ローラ５１上に形成されるトナー層の層厚の関係について行なった実験結果を示すグラフである。
【図５】本発明に基づく実施の形態２の現像装置に採用される現像ブレード７０の配置を示す構成図である。
【図６】現像ブレード７０の当接部から現像ブレード先端までの長さＬと現像ローラ５１上に形成されるトナー層の層厚の関係について行なった実験結果を示すグラフである。
【図７】現像ブレード７０の、現像ローラ５１との当接部の線圧と、現像ローラ５１上に形成されるトナー層の層厚の関係について行なった実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１０９】
１１  感光体ドラム、  １１ａ  基体、  １１ｂ  電荷発生層、  １１ｃ  電荷輸送層、  １２  帯電ローラ、  １２ａ  芯金、  １２ｂ  導電性弾性層、  １３  露光装置、  １４  現像装置、  １５  クリーニングブレード、  １６  除電装置、  ４０  現像ブレード、  ４０ａ  折り曲げ部、  ５０  トナー貯留部、  ５１  現像ローラ、  ５１ａ  芯金、  ５１ｂ  導電性弾性層、  ６１  トナー供給ローラ、  ６１ａ  芯金、  ６１ｂ  導電性弾性層、  ６５  トナー回収機構、  ７０  現像ブレード、  ７０ａ  平滑部分、  ２００  画像形成装置、  ２０１〜２０４  プロセスユニット、  ２０５  記録媒体、  ２０６  用紙カセット、  ２０７  ホッピングローラ、  ２０８，２０９  ピンチローラ、  ２１０  搬送ローラ、  ２１１  レジストローラ、  ２１２  転写ローラ、  ２１２ａ  芯金、  ２１２ｂ  導電性弾性層、  ２１３  定着装置、  ２１４  排出ローラ、  ２１５  排出ローラ、  ２１６  ピンチローラ、  ２１７  ピンチローラ、  ２１８  記録媒体スタッカ部、  ２２０  搬送経路。
【図１】
2005215057.tif 000008
【図２】
2005215057.tif 000009
【図３】
2005215057.tif 000010
【図４】
2005215057.tif 000011
【図５】
2005215057.tif 000012
【図６】
2005215057.tif 000013
【図７】
2005215057.tif 000014