(57)【要約】    【課題】  定着後の粒状度が０．２５以下の高画質画像を得ることのできる画像形成方法及び画像形成装置を提供する。    【解決手段】  現像後の感光体上におけるトナー画像のドット面積と用紙（記録材）に転写後のドット面積の比（図では画像の幅Ｌ／ｄ）が０．８〜１．１となるように転写ローラ（図示せず）と感光体の接触圧を設定し、また、現像後の感光体上におけるトナー高さが平均トナー粒径の３倍以下となるような構成の現像装置を用いる。これにより転写チリ・中抜けを防ぎ、定着後の粒状度を０．２５以下として高画質な画像を得る。    【選択図】      図３
2005092079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に形成した静電潜像に現像装置よりトナーを付与して現像し、該トナー像をローラ転写手段により記録材上に転写する画像形成装置において、
前記ローラ転写手段は、現像後の前記像担持体上におけるトナー像のドット面積と記録材に転写後のドット面積の比が０．８〜１．１となるように構成されており、
前記現像装置は、現像後の前記像担持体上におけるトナー高さが平均トナー粒径の３倍以下となるように構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記ローラ転写手段は表層に弾性層を有し、該ローラ転写手段と前記像担持体の速度比が０．９５〜１．０５の略等速転写であり、
現像後の前記像担持体上におけるトナー像のドット面積と記録材に転写後のドット面積の比が１．１以下となるように、前記ローラ転写手段と前記像担持体の接触圧が１．０〜５．０Ｎ／ｃｍに設定されるとともに前記ローラ転写手段と前記像担持体の接触部を記録材が通過する際の転写バイアス電流が調整されてい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】
前記現像装置は現像ギャップが０．３〜０．５ｍｍであり、現像剤中のトナーの平均粒径が４．０〜７．０μｍで、トナーの平均円形度が０．９以上のトナーを用い、
現像後の前記像担持体上におけるトナー現像量が０．５ｍｇ／ｃｍ２であ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４】
前記ローラ転写手段に、該ローラ転写手段と前記像担持体に挟持された転写材からのリーク電流以下で、静電転写を可能とする電流以上の転写バイアスを印加することを特徴とする、請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記トナーの凝集度が２０〜５０％で、体積固有抵抗が１０９Ωｃｍ以上の絶縁性トナーであることを特徴とする、請求項１又は３に記載の画像形成装置。
【請求項６】
像担持体上に形成された静電潜像に現像装置よりトナーを付与して現像し、該トナー像をローラ転写手段により記録材上に転写する画像形成方法において、
現像後の像担持体上におけるトナー像のドット面積と記録材に転写後のドット面積の比を０．８〜１．１とし、現像後の像担持体上におけるトナー高さを平均トナー粒径の３倍以下とすることを特徴とする画像形成方法。
【請求項７】
表層に弾性層を有するローラ転写手段と像担持体の速度比を０．９５〜１．０５の略等速転写とし、
現像後の像担持体上におけるトナー像のドット面積と記録材に転写後のドット面積の比が１．１以下となるように、前記ローラ転写手段と前記像担持体の接触圧を１．０〜５．０Ｎ／ｃｍに設定するとともに前記ローラ転写手段と前記像担持体の接触部を記録材が通過する際の転写バイアス電流を調整することを特徴とする、請求項６に記載の画像形成方法。
【請求項８】
現像ギャップを０．３〜０．５ｍｍとし、現像剤中のトナーの平均粒径が４．０〜７．０μｍで、トナーの平均円形度が０．９以上のトナーを用い、
現像後の像担持体上におけるトナー現像量が０．５ｍｇ／ｃｍ２であることを特徴とする、請求項６に記載の画像形成方法。
【請求項９】
ローラ転写手段に、ローラ転写手段と像担持体に挟持された転写材からのリーク電流以下で、静電転写を可能とする電流以上の転写バイアスを印加することを特徴とする、請求項６又は７に記載の画像形成方法。
【請求項１０】
前記トナーの凝集度が２０〜５０％で、体積固有抵抗が１０９Ωｃｍ以上の絶縁性トナーであることを特徴とする、請求項６又は８に記載の画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式による画像形成方法及びこれを用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、さらに詳しくは、粉体トナーを用いて記録媒体上で粒状度０．２５以下の高画像品質を得るための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式による画像形成では多くの工程を経て画像が形成される。例えばコピーの場合はスキャナー等の光学系で原稿画像を電気信号に変換し、また、プリンタの場合は画像信号が直接ホストマシンから入力され、レーザ等の書込み手段により感光体上に静電潜像を形成する。その潜像に対し、現像工程にてトナーに代表される微粉末を静電的に付着させて可視像を得る。その可視像であるトナー像を転写工程で記録材上に静電的に転写し、そして、定着工程で記録材上のトナーを熱などにより溶融・固着させて最終的な画像を得ている。
【０００３】
画像品質について検討した場合、画像形成における上記全ての工程で画像の劣化が発生する。特に、現像及び転写の工程における画像の劣化が大きいことは周知のとおりである。
現像工程では、感光体上の潜像に対し、トナーは電界の作用により静電的に付着するので、潜像よりも広範囲に現像されたり、キャリアの摩擦によりかすれたりすることで画像の劣化が発生する。これについては、最近の技術において、トナーの小径化、球形化、キャリアの小径化などで改善されてきている。
【０００４】
また、転写工程では、現像されたトナーの付着した感光体に同期して搬送されてきた記録媒体に、電解の作用により感光体から記録媒体へと静電的に画像（トナー像）を転移させている。しかし、この転写工程の前後における記録媒体と感光体が密着する前後の近接する工程で静電的な放電破壊（ハクリ放電）が発生し、転写チリやドット形状のバラツキから生じるにじみやボソツキと言われる画像のざらつき等の画像劣化が大きな問題となっている。
【０００５】
また、定着工程でも画像の劣化が生じるが、近年、定着ローラの弾性化や定着ニップの狭幅化などにより改善されている。
そして、更なる画質改善のために、従来より転写工程における画質改善のための提案がなされている。例えば、下記特許文献1では転写ローラの位置や接触圧を規定することが、また、下記特許文献２ではフロートローラを感光体に加圧することが提案されている。また、下記特許文献３では中間転写体の体積固有抵抗とトナー物性を規定することが提案されている。また、下記特許文献４ではアモルファスシリコーン感光体を用い、トナーとしてカプセルトナーを用いて圧力ローラに転写バイアスを印加することが提案されている。さらに、下記特許文献５では、文字中抜けと印字精度向上を両立させるため、転写ローラを感光体と等速で回転させることで印字精度の向上を狙い、副作用としての文字中抜けをトナー特性で達成させることが提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１１５４２５号公報
【特許文献２】特開２００２−１７３９２３号公報
【特許文献３】特開２００１−２０９２５５号公報
【特許文献４】特開平７−５７７６号公報
【特許文献５】特開平９−６２０２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の電子写真方式における画像品質は、高画質の重要な指標である粒状度（後述する平均明度で４０〜８０の平均値で表される粒状度）が０．３以上であり、印刷画像に大きく劣っている。粒状度０．２５以下の高画質を得るためには、転写工程での転写チリ・ニジミやボソツキと言われる画像劣化を改良することが必要であるが、従来技術では粒状度０．２５以下を達成することが困難であるという問題がある。
【０００８】
本発明は、従来の画像形成方法及び画像形成装置における上述の問題を解決し、定着後の粒状度が０．２５以下の高画質画像を得ることのできる画像形成方法及び画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題は、本発明により、像担持体上に形成した静電潜像に現像装置よりトナーを付与して現像し、該トナー像をローラ転写手段により記録材上に転写する画像形成装置において、前記ローラ転写手段は、現像後の前記像担持体上におけるトナー像のドット面積と記録材に転写後のドット面積の比が０．８〜１．１となるように構成されており、前記現像装置は、現像後の前記像担持体上におけるトナー高さが平均トナー粒径の３倍以下となるように構成されていることにより解決される。
【００１０】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記ローラ転写手段は表層に弾性層を有し、該ローラ転写手段と前記像担持体の速度比が０．９５〜１．０５の略等速転写であり、現像後の前記像担持体上におけるトナー像のドット面積と記録材に転写後のドット面積の比が１．１以下となるように、前記ローラ転写手段と前記像担持体の接触圧が１．０〜５．０Ｎ／ｃｍに設定されるとともに前記ローラ転写手段と前記像担持体の接触部を記録材が通過する際の転写バイアス電流が調整されていることを提案する。
【００１１】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記現像装置は現像ギャップが０．３〜０．５ｍｍであり、現像剤中のトナーの平均粒径が４．０〜７．０μｍで、トナーの平均円形度が０．９以上のトナーを用い、現像後の前記像担持体上におけるトナー現像量が０．５ｍｇ／ｃｍ２であることを提案する。
【００１２】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記ローラ転写手段に、該ローラ転写手段と前記像担持体に挟持された転写材からのリーク電流以下で、静電転写を可能とする電流以上の転写バイアスを印加することを提案する。
【００１３】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記トナーの凝集度が２０〜５０％で、体積固有抵抗が１０９Ωｃｍ以上の絶縁性トナーであることを提案する。
また、前記の課題は、本発明により、像担持体上に形成された静電潜像に現像装置よりトナーを付与して現像し、該トナー像をローラ転写手段により記録材上に転写する画像形成方法において、現像後の像担持体上におけるトナー像のドット面積と記録材に転写後のドット面積の比を０．８〜１．１とし、現像後の像担持体上におけるトナー高さを平均トナー粒径の３倍以下とすることにより解決される。
【００１４】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、表層に弾性層を有するローラ転写手段と像担持体の速度比を０．９５〜１．０５の略等速転写とし、現像後の像担持体上におけるトナー像のドット面積と記録材に転写後のドット面積の比が１．１以下となるように、前記ローラ転写手段と前記像担持体の接触圧を１．０〜５．０Ｎ／ｃｍに設定するとともに前記ローラ転写手段と前記像担持体の接触部を記録材が通過する際の転写バイアス電流を調整することを提案する。
【００１５】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、現像ギャップを０．３〜０．５ｍｍとし、現像剤中のトナーの平均粒径が４．０〜７．０μｍで、トナーの平均円形度が０．９以上のトナーを用い、現像後の像担持体上におけるトナー現像量が０．５ｍｇ／ｃｍ２であることを提案する。
【００１６】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、ローラ転写手段に、ローラ転写手段と像担持体に挟持された転写材からのリーク電流以下で、静電転写を可能とする電流以上の転写バイアスを印加することを提案する。
【００１７】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記トナーの凝集度が２０〜５０％で、体積固有抵抗が１０９Ωｃｍ以上の絶縁性トナーであることを提案する。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明の画像形成装置及び画像形成方法によれば、現像後の像担持体上におけるトナー像のドット面積と記録材に転写後のドット面積の比が０．８〜１．１となるように転写条件を設定し、また、現像後の像担持体上におけるトナー高さが平均トナー粒径の３倍以下となるように現像条件を設定することで、充分な転写圧を設定した場合でも潤滑剤を用いることなく転写中抜けの発生を防ぎ、転写チリを防ぐことができる。これにより、粒状度０．２５以下の高画質を得ることが可能となった。
【００１９】
請求項２及び請求項７により、範囲の広い転写圧の設定により多様な構成の画像形成装置において高画質を得ることができる。また、転写工程での粒状度の劣化度合いが従来は０．１〜０．１５程度であったのが、０．０５以下に抑えることができる。
【００２０】
請求項３及び請求項８により、潜像への現像電界を最大限に活かすために現像ギャップを小さくし、トナー粒径を小さくしたことで、像担持体に現像されるトナー量が少なくても充分な画像濃度を得ることができる。同時に平均円形度が０．９以上のトナーを用いることでトナーの整列性が良好となり、像担持体上におけるトナー高さが現像量とほぼ比例関係となり、微小現像ギャップによる現像電界（現像バイアス）の効果が発揮され、現像量の制御が容易となる。これらにより、転写工程での画像劣化が抑制されて高画質を得ることができる。
【００２１】
請求項４及び請求項９により、ハクリ放電の発生を防ぐことが可能となり、転写時のドットの広がりを抑えることができ、チリ・ボソツキ等による画像劣化を防止できる。
請求項５及び請求項１０により、トナーの凝集度・体積抵抗を規定することで転写効率を高め、ハクリ放電が発生した場合のトナーの移動（飛散）を抑制することができる。そのため、転写チリの抑制に効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、粒状度について説明する。
「粒状性又は粒状度」とは、一般に高画質の指標と考えられている。画質の基本特性である粒状性の説明を最初に行う。粒状性とは「均一であるべき画像がどれだけざらついているかを表す主観表価値」と定義される。この主観的な評価値である粒状性を客観的に表した量が粒状性の評価尺度であり、粒状度である。粒状度として標準化されているものとしてＲＭＳ粒状度δＤがあり、その測定条件はANSI PH-2.40-1985に規定されている。
【００２３】
ＲＭＳ粒状度を式で表すと次のようになる。
ＲＭＳ粒状度：δＤ＝［１／Ｎ Σ（Ｄｉ−Ｄ）２］１／２  ・・・（式１）
ここでＤｉは濃度分布、Ｄは平均濃度（Ｄ＝１／ＮΣＤｉ）である。
【００２４】
このほか、画像の濃度変動のパワースペクトラムであるウィナースペクトラムを用いた粒状度の測定も提案されている。ゼロックスのDooleyとShawは電子写真画像の粒状性測定にウィナースペクトラムを適用し、視覚の空間周波数特性（Visual Transfer Function:ＶＴＦ）とカスケードした後、積分した値を粒状度（ＧＳ）とした（詳細はDooley,Rshaw Noise Perception in Electrophotography,J.Appl.Photogr.Eng.,5,4(1979),pp190-196）。
【００２５】
粒状度（ＧＳ）を式で表すと次のようになる。
ＧＳ＝ｅｘｐ（−１．８Ｄ）∫（ＷＳ（ｆ））１／２ＶＴＦ（ｆ）ｄｆ  ・・・（式２）
ここでＤは平均濃度、ｆは空間周波数（ｃ／ｍｍ）、ＷＳ（ｆ）はウィナースペクトラム、ＶＴＦ（ｆ）は視覚の空間周波数特性である。また、ｅｘｐ（１．８Ｄ）の項は濃度と人の知覚する明るさの差を補正するための平均濃度Ｄを変数とした関数である．
【００２６】
以下においては粒状度を、DooleyとShawの粒状度からさらに発展させ、次の式によって定義する。
粒状度＝ｅｘｐ（ａＬ＋ｂ）∫（ＷＳＬ（ｆ））１／２ＶＴＦ（ｆ）ｄｆ  ・・・（式３）
ここでＬは平均明度、ｆは空間周波数（ｃ／ｍｍ）、ＷＳＬ（ｆ）は明度変動のパワースペクロトラム、ＶＴＦ（ｆ）は視覚の空間周波数特性である。また、ａ，ｂは係数で、それぞれａ＝０．１０４４、ｂ＝０．８９４４である。
【００２７】
この粒状度では、画像の濃度Ｄではなく、明度Ｌ（Ｌ*）を使用している。後者の方が色空間のリニアリティーに優れ、カラー画像への適応性も優れる点が特徴である。以下、粒状度をこの［式３］によって定義することとして話を進める（より詳細には“ＪａｐａｎＨａｒｄｃｏｐｙ‘９６”論文集ｐ１８９「ハーフトーンカラー画像のノイズ評価方法」参照）。
【００２８】
粒状度はその定義からして画像のノイズ特性を表している。出力画像の粒状度を上述の手法によって測定することによって、画像のノイズ特性（ざらつき）を数値化することが可能である。粒状度の数値はその定義からも分かるように、ざらつきが良好である場合には値が小さく、ざらつきが悪くなるに従って値が大きくなる。本願発明者は、出力画像をスキャナー（Nexscan4100:ハイデンベルグ社製）で読み込んだ後に、上述の計算式にもとづき粒状度の計算をおこなった。
【００２９】
図１のグラフに各種画像の粒状度を計算した結果を示す。横軸が平均明度、縦軸が粒状度となっている。粒状度は各明度ごとに与えられるものであり、実験には明度を１５水準（スクリーン線数１０６線のディザ処理を施した１５水準のパッチを作成した。図２参照）をとって各明度毎の粒状度を計算した。
【００３０】
上記のように、粒状度は各明度ごとにプロットされるためグラフとしてアウトプットされる。粒状度の計測用のパターン（図２）からも判るように、明度の数値の小さい方はベタ画像に近い画像である。また、明度の数値が大きい方はドット面積が小さく、ほとんどがトナー担時体（用紙）である。即ち、画像のざらつきは悪くなる度合いが小さい部分である。電子写真で、特に粉体トナーを用いる方式では明度で４０〜８０（図１に両矢印で示す範囲）の明るさにおいて、トナーの大きさのバラツキ、トナードット回りのチリなどの影響で粒状度が高くなりざらつき感が強く出る。この粒状度を数値化するには、目視で感度の高い平均明度４０〜８０の間の平均値で扱うとその画像の良さを明確に表現できる。
【００３１】
図１に示すように、銀塩写真やインクジェットでは明度に対し大きな変化はない。これは色剤が液体のインクや銀塩のように超微粒子での画像であり、ドット形成で画像を作っている印刷画像や７μｍ以上の粒径のトナーでは、トナーで形成されている電子写真法でのドットの形状のバラツキ、トナー転移でのチリ現象が発生し、平均明度４０〜８０で高い（悪い）粒状度となる。特にドットの形状のバラツキ、トナー転移でのチリ現象は電子写真方式で大きく、平均明度４０〜８０での粒状度による評価は、乾式トナーを用いる電子写真方式では最良の高画質の指標ということができる。
【００３２】
画像粒状度の数値の目安としては、粒状度で０．２５程度までに収まっていれば明視距離での滑らかさでは問題ない。更に好ましくは同じドット形成で画像ができているオフセット印刷並の粒状度０．１５以下の画像であれば印刷物同等の画像といえる。
【００３３】
本発明では、画像粒状度を０．２５以下に抑えるという目的を達成するために、転写後のドット面積と現像工程通過後の感光体上ドット面積との比が１．１以下となる様に構成した転写ローラ（バイアスを印加）と、上記現像工程通過後の感光体上でのトナー高さが平均トナー粒径の３倍以下になる様に構成した現像条件を備えるものとした。これにより、ドット画像による粒状度を、０．２５以下に抑えるようにしている。
【００３４】
粒状度は前述のごとく定着後の画像であるため、実施形態における定着条件を記載する。以下の説明ではこの定着条件を満足する定着装置を用いての粒状度である。
用いた定着装置は、定着ローラと加圧ローラが面圧：９．３Ｎ／ｃｍ２の加圧力で圧接されて定着ニップ幅：約１０ｍｍを形成している。
【００３５】
定着ローラはアルミ芯金にシリコーンゴム３００μｍの厚み（硬度２５度）を設けたシリコーンゴムを設け、その上に２０μｍのテフロンチューブを被覆させたローラ（軸上硬度７０度）である。芯金中心にはハロゲンヒータが配設され、上記ローラ表面が１９０±５℃となる様にセンサで制御されている。この定着ローラは転写材上のトナー像に熱を供給する。
【００３６】
加圧ローラはアルミ芯金に５ｍｍのシリコーンゴム（硬度２５度）を設け、更に３０μｍのテフロンチューブを被服したものを用いた。加圧ローラは上記定着ローラに従動し、転写材(トナー像)が両ローラ間を約３５０ｍｍ／ｓｅｃで通過する時に、トナーが圧力を受けながら加熱溶融され、ローラ対を出て冷却されることによって永久像として転写材に定着される。
【００３７】
また、転写装置としてはアルミ芯金の表面に弾性層を有する転写ローラを用い、感光体と転写ローラの速度比が０．９５〜１．０５の等速転写とし、転写後のドット面積と現像工程通過後の感光体上ドット面積の比が１．１以下となる様に、転写圧を１．０〜５．０ Ｎ／ｃｍの所定の圧力で押圧し、転写紙通過時の転写電流を調整する構成とした。
【００３８】
また、現像条件については、現像剤中のトナーの平均粒径が４．０〜７．０μｍであって、平均円形度が０．９以上であるトナーを使用し、この時用いる現像装置の現像ギャップを０．３〜０．５ｍｍのギャップで現像することで、現像工程通過後の感光体上トナー現像量を０．５ｍｇ／ｃｍ２ 以下となる様に現像バイアスや現像キャリア等、他の条件を調整・選択するものとした。
【００３９】
転写装置においては、転写ローラに印加する電流を、後述するように図４に代表されるローラバイアスと転写電流の関係から電流の変曲点付近に設定することで、転写ローラと感光体に挟持された転写材がリークする電流以下であって、静電転写が可能な電流以上の電流を印加する様調整すると好適である。
【００４０】
また、トナーの凝集度が２０〜５０％であり、トナーの体積固有抵抗が１×１０９ Ωｃｍ以上の絶縁性トナーを用いると好適である。
次に、本発明の要点について記載する。
【００４１】
転写ローラは感光体に圧接され、感光体と同期して搬送された転写紙（転写材）に感光体上のトナーを転写する訳だが、この時、通常（従来）の静電転写より強い圧接力で、設定された圧接力に応じて（通常の静電転写より弱い）感光体のドット面積が広がらないような電界で転写することが重要である。
【００４２】
図３は、転写前後のトナー像を本発明と従来技術と比較して示す模式図である。この図において、（ａ）は従来例における感光体上トナー像（現像後トナー像）と転写後のトナー像である。トナーは８μｍ粒径の異形トナーである。画像濃度を確保するため、現像量は４層程度約０．７５ｍｇ／ｃｍ２ である。感光体上には５層程度が山なりに現像され、転写部では転写ローラが約０．４Ｎ／ｃｍで圧接されているが、中央部では端部よりトナーにかかる圧力が高いため、転写時のトナー中抜け(転写ヌケ)現象が発生している。また、転写効率を確保する必要から転写電流を１．５μＡ／ｃｍに設定しているため、転写時の放電も発生している（この現象については図４を用いて後に説明する）。この放電により端部のトナーが散ってしまう現象も発生している。その結果、転写後のドット面積と感光体上ドット面積の比（図では画像の幅Ｌ１／ｄ１）が１．１５〜１．２０程度に広がっている。
【００４３】
ここで５層程度とは、トナー粒径の５倍程度の厚みがあると理解できる。すなわち、８μｍ粒径のトナーが５層程度とは約４０μｍ程度の厚みである。以下、同様に置き換えることで現像後の感光体トナー厚みを評価する。
【００４４】
図３（ｂ）は本発明による転写前後のトナー像を示すものである。この実施形態では４μｍ粒径の球形トナーを用いている。また、現像条件も本発明に従う条件を適用することで、感光体上トナー像は約３層で整列し、この時の現像量は約０．５ｍｇ／ｃｍ２ である。図からも判るように従来のものより平坦に現像されているため、転写圧を約４Ｎ／ｃｍに上げても転写ヌケは発生しない。また、転写圧を高め・現像量を低く設定することで、転写効率を低下させることなく転写電流を１μＡ／ｃｍと従来より低く設定する事が可能になった。このため、転写後のドット面積と感光体上のドット面積の比（図のＬ／ｄ２）は約１．０であり、転写工程でのトナーの広がりがない。
【００４５】
図３（ｃ）は参考例による転写前後のトナー像を示すもので、図３（ｂ）とは転写条件が異なっている。図示参考例の場合、転写ローラに印加する電流を２μＡ／ｃｍに大きくしたものである。転写効率は８５％→８７％と多少上昇したものの放電が発生しているため、端部にトナーのチリが発生している。この端部でのトナーのチリは、後述する転写でのリーク現象が原因であると考えられる。
【００４６】
転写ローラ表層の材質は硬い弾性体構造であり、使用出来るトナーは小粒径・球形状なトナーであることが重要である。転写紙表面は繊維質が互いに絡み合って構成されているため、凸凹形状であって、均一な凸凹でもない。通常使われる例えばＴｙｐｅ６０００紙（リコー製）転写紙は、その表面を観察すると４０μｍ程度の凹凸があり、ミクロ的に見ると搬送された転写紙が感光体と接するのは凸部分のみであって凹部は離れている。一方、トナー粒径は通常６μｍ程度と凹部のエアーギャップ（４０μｍ）と比べても約７分の一程度であるから、この部分にあるトナーは転写紙と接する事もなく、感光体から転写紙へ移動（転写）するためには凸部分より強い（高い）電界の作用が必要となる。
【００４７】
従来はこの様な状態で転写が行われていたため、転写後感光体から転写紙が分離する時にハクリ放電が起こり「転写チリ・ボソツキ・ニジミ」等が発生してしまう。これは転写紙が感光体に接する直前でも発生するため、転写電界は弱くすることが転写時の画質向上には重要となる。この放電は凹部と感光体間（Ｎ／Ｐ：ネガポジの場合は主に非画像部）や凸部と凹部への放電もあって、転写されるべき位置のトナーが放電方向に向かって移動してしまう（転写のみだれ）ため、「転写チリ・ボソツキ・ニジミ」が発生してしまう。
【００４８】
図４は、転写圧力を異ならせた場合の転写バイアス電圧と電流の関係を示すグラフである。ここでは、転写時に転写紙を通過する電流を、転写圧の異なる４種類について示している。転写圧を高めることにより電圧に対する電流は増大する。これは上記した理由によるものだが、更に電圧を高めると例えば５Ｎ／ｃｍ時１．５μＡ／ｃｍを超えた辺りから電流は急激に増大している。この電圧がリーク開始電圧である。転写紙中の電荷が保持出来ない電圧を超えたために発生するリーク現象で、転写するとトナーはリークする方向へ向かって飛び散るため、本来のトナー移動方向に関わりなく転写されてしまう。リーク発生電圧は転写圧を増すことで多少低くなるが、(転写紙種類に大きく依存して)あまり変化しない。従って、リークは電圧に依存すると言える。転写効率を確保するには電圧より電荷（電流）であるため、例えば従来の約０．４Ｎ／ｃｍ以下等の転写圧では約１．５〜２．０μＡ／ｃｍ程度の電流が必要なため、当然リーク領域となりトナーチリが発生する訳である。
【００４９】
このような転写のメカニズムに基づいて、本発明では、転写効率を下げることなく転写電界を弱めることが可能なように加圧力（転写ローラの感光体に対する加圧力）を大きくし、その加圧力に対しても画像劣化のない改良されたトナーと組み合わせることで、転写中抜けを防ぐとともに、転写チリ・ボソツキ・ニジミ等の無い、高画質な画像を提供するものである。
【００５０】
更に、ハクリ放電時のトナーのチリに強い凝集性の高いトナーを用いると好適である。トナー同士が、物性的な結着力が強いトナーを加圧と静電気力によって結合されると、一旦転写したトナーはハクリ放電が起こっても再び移動し難くなり、トナーとの組み合わせによる本発明の効果が更に発揮される。
【００５１】
従来の加圧力より高い転写圧力を用いたことで、転写紙の凸部での感光体との接触部分が増し、それによって見かけ上の転写紙の誘電厚み（ｄｐ／εp）やエアーギャップが狭くなり、（同じ電界効果を得る）印加電圧を抑えることが可能となる。しかし、凹部のエアーギャップは全て解消された訳ではないので、トナーの凝集力を組み合わせることで印加電圧の抑制を可能としている。
【００５２】
更に、弱い電界で転写性能を維持するために、抵抗値の高い絶縁トナーを採用している。
また、高い転写圧力を可能とするには転写ローラを剛体とすればよいが、転写紙はローラと接する部分も凸凹形状であるから、応力を分散し均一に押圧出来るよう、充分な加圧力を保ちながら転写紙の凸凹面に対応出来る弾性体構造とするのが好適である。
【００５３】
更に、凝集力の高いトナーを採用することで、感光体への付着力も増す（トナー・トナー間だけでなく、トナー・感光体やトナー・転写紙間においても）ため、感光体の表面抵抗を小さくしてトナーの離型性を良くすることで転写性の向上が可能である。
【００５４】
図５は、本発明を適用した画像形成装置の具体的な構成を示す一例である。
この図に示す画像形成装置は周知の電子写真方式によるレーザプリンタであり、装置本体のほぼ中央に像担持体としての感光体ドラム１を備えている。感光体ドラム１の周囲には、帯電手段としての帯電チャージャ２、現像装置３、転写搬送手段としての転写ローラ４、クリーニング手段５等が配設されている。
【００５５】
また、装置本体内の下部には給紙部２０があり、２段の給紙カセット２１，２２を有している。各給紙カセット２１，２２にはそれぞれ呼び出しコロ２３及び分離手段２４が設けられる。各給紙カセット２１，２２から送出された記録材（転写紙）は、搬送コロ２５により搬送される。感光体ドラム１の手前には、給紙部から給送されてきた記録材をタイミングを取って転写位置に送出するレジストローラ７が設けられている。そして、装置本体内の上部には光書込みユニット６が配設されている。この光書込みユニット６からのレーザ光は、帯電チャージャ２と現像装置３の間で感光体ドラム１に照射される。さらに、転写ローラ４に隣接して搬送ベルト８が配置され、その隣に定着装置１０が設けられている。
【００５６】
このように構成されたレーザプリンタにおける画像形成動作について簡単に説明する。
矢印で示すように図中時計回りに駆動される感光体ドラム１が帯電チャージャ２により均一に帯電され、画像信号に基づいて変調されたレーザ光が光書き込みユニット６より感光体ドラム１に照射され、感光体１上に静電潜像が形成される。感光体ドラム１としては有機感光体のほか、アモルファス等の周知の感光体を用いることができる。感光体１上に形成された静電潜像は現像装置３よりトナーが付与されて可視化される。
【００５７】
一方、給紙部２０の給紙カセット２１又は２２から給送された記録紙は、感光体上のトナー像との同期を取ってレジストローラ７により送出される。その記録紙上に、感光体１上のトナー像が転写ローラ４の作用によって転写される。トナー像転写後の感光体ドラム１は、クリーニング手段５により残留トナーが除去された後、残留電荷が除去されて次の画像形成に備える。また、トナー像が転写された記録紙は搬送ベルト８により定着装置１０に送られ、トナー像が用紙上に定着される。そして記録紙は排紙トレイ１５に排出される。搬送ベルト８にはクリーニング手段９が付設されている。
【００５８】
定着装置１０は、定着ローラ１１と加圧ローラ１２を有している。本例の定着装置では、定着ローラ１１及び加圧ローラ１２の双方に、ハロゲンランプ等の加熱手段（ヒータ）１３，１４を内蔵している。図示しない加圧手段により加圧ローラ１２が定着ローラ１１に圧接され、所定の定着ニップを形成する。定着ローラ１１は図示しない駆動機構により駆動され、記録材を加圧ローラ１２と共に挟持して搬送する。上記加熱手段１３，１４は、図示しない温度検知手段の出力に基づいてローラ温度が所定の温度となるように制御されており、記録材上のトナー像は、両ローラ間を通過するときに圧力を受けながら熱溶融され、ローラ対を出て冷却されることによって永久像として記録材に定着される。
【００５９】
次に、転写部の構成について図６を参照して説明する。
図６に示すように、転写ローラ４は、アルミ，ＳＵＳ，Ｆｅ等からなるφ２０〜３０の芯金４ａ上に、ＥＰＤＭ，シリコーン，ＮＢＲ，ウレタン等のソリッド状の弾性層４ｂを設ける。弾性層４ｂは０．１〜３．０ｍｍの厚みで硬度６０〜８０度（AskerＣ／１ｋｇ荷重時）、体積抵抗１×１０７〜１×１０１１Ωｃｍ、表面抵抗は体積抵抗より1〜２桁高い抵抗の範囲が最適である。転写ローラ４は、その芯金４ａに加圧ブラケット１６を介してスプリング１７の加圧力が作用され、感光体ドラム１に対して圧接される。
【００６０】
ここで、転写ローラの体積抵抗は転写材の体積抵抗より小さい値を採用するのが良い。好ましくは、転写材の１／１０程度から１／１００の体積抵抗の転写ローラを用いる事で、環境変動やローラ劣化に対しても転写材（転写紙）にかかる電界は安定する。抵抗が小さいと、転写材の変化に印加するバイアス電源が追従しないとか、安定供給出来ない等の不具合が発生する。
【００６１】
また、転写ローラの表面抵抗は体積抵抗より高くしなければならない。これにより、圧力と同一方向の電界の作用のみでトナーを転写するが可能となる。体積抵抗より低い抵抗であると、従来のベルトを用いた転写方式の様に印加するバイアスがローラの表面を流れやすくなり、感光体上トナーの転写効率が悪くなるばかりか転写されたトナーが転写材上を移動し易くなって、ボソツキやニジミ画像の原因となる。本発明では表面抵抗を体積抵抗の１０倍〜１００倍にしたローラを用いた。
【００６２】
本例のレーザプリンタでは、転写ローラ４の芯金４ａと感光体ドラム１の導電層（ベース層）の間に転写バイアス印加用の直流電源（図示せず）を接続してある。先に図４により、転写時に転写紙を通過する電流を転写圧の異なる４種類について示したが、このグラフは、図５のレーザプリンタを用いて、感光体ドラム１と転写ローラ４の間に転写紙が通紙されたときに上記直流電源を作動させ、このときに流れる電流と電圧を測定したものである。
【００６３】
図４のグラフから判るように、転写紙はバイアス電圧の増加と共に帯電し、限界電圧を超えると転写紙を流れる電流は急激に上昇する。限界点での電流は転写圧を約５Ｎ／ｃｍとした場合は約１．５μＡ／ｃｍである。限界点とは転写紙が許容出来る電荷量の上限値であり、この電荷量以上のバイアス電圧分は転写紙を通して感光体にリークしていることを意味している。
【００６４】
すなわち、このリーク電流以上の成分があると感光体上トナーの電荷に影響を与えたり、ハクリ放電の原因になることが証明された。一方、転写効率においても、この限界点をピークに効率は悪化する訳だが、装置の線速度による位相遅れがあって、実際のピークは限界点を越えた電流値にあるから、従来はリーク値の１．２〜１．５倍以上の電流値に設定することが常識的に行われていた。しかも、この限界点は転写圧や転写紙種類・環境等で変化する訳で、従来は変化しても充分な転写効率が得られるように、また、制御の煩雑性から実際は限界点の１．５〜２倍の電流に設定することが常識的に行われていた。
【００６５】
本願発明者は、バイアス電流が転写紙よりリークすること、そして、このリーク値以上の電流が印加される領域が転写時のトナーチリやボソツキ・ニジミの原因であること、ハクリ放電の領域であることを発見し、静電転写方式では従来想定できなかった転写圧（転写ローラの感光体への加圧力）を高めることにより、上記限界点以上の電流領域で良好な転写効率を得ること及び転写後のドットの広がり抑制の両立が可能となり、粒状度０．２５以下を達成することができた。位相遅れも考慮すると、リーク開始電流値を範囲内として、＋２０〜−４０％程度が最適電流範囲ということができる。それ以上では転写チリやニジミが発生し、以下では転写効率が悪化して、転写圧を高めても充分な転写性を確保することができない。
【００６６】
また、転写ローラの硬度が低いと必要な転写圧が得られない。本発明の特徴である高い転写圧を達成するためには、ローラ硬度が５０度以上あれば良く、硬度が８０度を超えると転写紙の凸凹面に対応できず、均一に押圧することができない。
【００６７】
さらに、転写ローラ弾性体層の厚みは、加圧による変形量の１０倍程度、好ましくは５倍以上が必要である。弾性体層の厚みが薄くなるとローラ芯金の影響により、本発明で規定するローラ硬度が実質的に得られない。弾性体層を厚くすれば必要な硬度を得ることは可能だが、転写ローラの体積抵抗が実質的に高くなって、転写バイアスとして印加する電圧も上昇するからリーク発生の危険性が増す。転写ローラの弾性体層は、ローラ硬度の他に体積抵抗等、本発明を実施できる範囲内であれば公知の弾性材料を使用できるが、その厚みは概ね３ｍｍが最大である。
【００６８】
次に、本発明に使用しうるトナーについて説明する。
トナーの凝集力はある程度大きい方が好ましい。トナーの凝集度は２０〜５０％、好ましくは３０〜４０％である。トナーの凝集力が小さすぎると、トナー粒子が単独で動きやすいため、転写時にハクリ放電が発生した場合にトナーが電界のみだれに沿って移動するため、チリやボソツキ・ニジミなどが出やすい。トナーの凝集度が高いとトナー同士の付着力も強い反面、感光体とのトナー付着力も大きくなり、転写効率の悪化となる。従って、感光体へのトナー付着の悪化しない程度のトナー凝集度を上限とする事で本発明の効果が発揮される。トナーの凝集力は凝集度（％）として表すことができる。凝集度の値が大きいほど、トナーの凝集力が強いと言える。
【００６９】
凝集度の測定方法について説明する。
測定装置：パウダテスタ  ＰＴ−Ｎ型、ホソカワミクロン株式会社製
操作方法：以下の点を除いて、基本的には「パウダテスタ  ＰＴ−Ｎ型」の取り扱い説明書に従う。変更点は、（１）使用ふるい：７５μｍ、４５μｍ、２２μｍ、（２）振動時間：３０秒である。
【００７０】
また、本発明に用いるトナーの体積固有抵抗は１×１０９Ωｃｍ以上が好ましい。体積固有抵抗が上記以下の場合は転写効率が悪くなるため、画像品質が悪化するので適切ではない。トナーの体積固有抵抗の測定は、トナー３．０ｇを６ｔ／ｃｍ２の荷重をかけ直径４０ｍｍの円盤状のペレットにしたものをＴＲ−１０Ｃ型誘電体損測定器（安藤電気株式会社製）にて測定する。なお周波数は１ＫＨｚ、レシオは１１×１０−９である。
【００７１】
トナーの結着樹脂としては、従来公知の樹脂が全て使用可能である。例えば、スチレン、ポリ−α−スチルスチレン、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラート樹脂などが挙げられる。
【００７２】
また、離型剤としては公知のものが全て使用できるが、特に脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス、モンタンワックス及び酸化ライスワックスを単独又は組み合わせて使用することができる。
また外添剤としては、無機微粒子を好ましく用いることができる。無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。
【００７３】
トナーには必要に応じて帯電制御剤を含有してもよい。帯電制御剤としては公知のものが全て使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。
【００７４】
また、着色剤としては、従来からトナー用着色剤として使用されてきた顔料及び染料の全てが使用可能である。具体的には、カーボンブラック、ランプブラック、鉄黒、群青、ニグロシン染料、アニリンブルー、カルコオイルブルー、オイルブラック、アゾオイルブラックなどであり、特に限定されない。
【００７５】
トナーの製造方法としては、従来公知の方法で良く、結着樹脂、磁性体、離型剤、着色剤、その他場合によつては帯電制御剤等をミキサー等を用いて混合し、熱ロール、エクストルーダー等の混練機を用い混練した後、冷却固化し、これをジェットミル、ターボジェット、クリプトロン等の粉砕機で粉砕し、その後分級し得られる。上記トナーに無機無粉末、脂肪酸金属塩などを添加するにはスーパーミキサー、ヘンシェルミキサーなどの混合機を用いる。
【００７６】
次に、トナーの具体例として８例をあげて説明する。
［トナー、Ｎｏ１］
ポリエステル樹脂                                      ４４重量部
（重量平均分子量：３１００００、Ｔｇ：６５℃）
スチレン−ｎ−ブチルアクリレート共重合体              ４０重量部
（重量平均分子量：８５０００、Ｔｇ：６８℃）
カルナウバワックス                                      ５重量部
カーボンブラック（＃４４：三菱化学）                  １０重量部
荷電制御剤（スピロンブラックＴＲ−Ｈ：保土ヶ谷化学）    １重量部
以上の組成で２軸エクストルーダーを用いて１３０℃で混練後、機械式粉砕機により粉砕・分級し重量平均粒径７．０μｍとした後ヘンシェルミキサーを用い、シリカ（Ｒ−９７２  日本アエロジル）０．２重量％を混合しトナーを得た。このトナーの硬度は８、凝集度は４５％、体積固有抵抗は８．５×１０９Ωｃｍであった。
【００７７】
［トナー、Ｎｏ２］
ポリエステル樹脂                                      ７１重量部
（重量平均分子量：１８５０００、Ｔｇ：６７℃）
カルナウバワックス（平均粒径：３００μｍ）              ３重量部
四三酸化鉄（ＥＰＴ−１０００：戸田工業）              １５重量部
カーボンブラック（＃４４：三菱化学）                  １０重量部
荷電制御剤（スピロンブラックＴＲ−Ｈ：保土ヶ谷化学）    １重量部
以上の組成で２軸エクストルーダーを用いて１６０℃で混練後、機械式粉砕機により粉砕、分級し重量平均粒径５．５μｍとした後ヘンシェルミキサーを用い、シリカ（Ｒ−９７２  日本アエロジル）１．０重量％を混合しトナーを得た。このトナーの硬度は１１、凝集度は８．０％、体積固有抵抗は５．５×１０８Ωｃｍであった。
【００７８】
［トナー、Ｎｏ３］
スチレン／ｎ−ブチルメタクリレート／２−エチルヘキシルアクリレート共重合体  ５５重量部
（組成比：７５／１０／１５    重量平均分子量：２１００００  Ｔｇ：５７℃）
ポリエステル樹脂（重量平均分子量：１６００００、Ｔｇ：６４℃）              ２３重量部
ポリエチレンワックス（分子量９００）                                        １０重量部
カーボンブラック（＃４４：三菱化学）                                        １０重量部
荷電制御剤（スピロンブラックＴＲ−Ｈ：保土ヶ谷化学）                          ２重量部
以上の組成で２軸エクストルーダーを用いて９０℃で混練後、気流式粉砕機により粉砕、分級し重量平均粒径５．０μｍとした後ヘンシェルミキサーを用い、シリカ（Ｒ−９７２  日本アエロジル）０．２重量％を混合しトナーを得た。このトナーの硬度は６、凝集度は５５％、体積固有抵抗は８．８×１０９Ωｃｍであった。
【００７９】
［トナー、Ｎｏ４］
ポリエステル樹脂（重量平均分子量：２７４０００、Ｔｇ：６８℃）      ７９重量部
ポリエチレンワックス（分子量９００）                                  ３重量部
カーボンブラック（＃４４：三菱化学）                                １５重量部
電制御剤（スピロンブラックＴＲ−Ｈ：保土ヶ谷化学）                    ３重量部
以上の組成で２軸エクストルーダーを用いて１５０℃で混練後、気流式粉砕機により粉砕、分級し重量平均粒径９．５μｍとした後ヘンシェルミキサーを用い、シリカ（Ｒ−９７２  日本アエロジル）１．０重量％を混合しトナーを得た。このトナーの硬度は１４、凝集度は２０％、体積固有抵抗は４．２×１０７Ωｃｍであった。
【００８０】
［トナー、Ｎｏ５］
ポリエステル樹脂（重量平均分子量：３１００００、Ｔｇ：６５℃）      ４９重量部
スチレン−ｎ−ブチルアクリレート共重合体                            ３５重量部
（重量平均分子量：８５０００、Ｔｇ：６８℃）
カルナウバワックス                                                    ４重量部
カーボンブラック（＃４４：三菱化学）                                １０重量部
荷電制御剤（スピロンブラックＴＲ−Ｈ：保土ヶ谷化学）                  ２重量部
以上の組成で２軸エクストルーダーを用いて１３０℃で混練後、機械式粉砕機により粉砕、分級し重量平均粒径８．５μｍとした後ヘンシェルミキサーを用い、シリカ（Ｒ−９７２  日本アエロジル）０．７５重量％を混合しトナーを得た。このトナーの硬度は１０、凝集度は１５％、体積固有抵抗は９．５×１０８Ωｃｍであった。
【００８１】
［トナー、Ｎｏ６］
ポリエステル樹脂（重量平均分子量：１８５０００、Ｔｇ：６７℃）      ７３重量部
カルナウバワックス（平均粒径：３００μｍ）                            ５重量部
四三酸化鉄（ＥＰＴ−１０００：戸田工業）                            １０重量部
カーボンブラック（＃４４：三菱化学）                                １０重量部
荷電制御剤（スピロンブラックＴＲ−Ｈ：保土ヶ谷化学）                    ２量部
以上の組成で２軸エクストルーダーを用いて１６０℃で混練後、機械式粉砕機により粉砕、分級し重量平均粒径５．０μｍとした後ヘンシェルミキサーを用い、シリカ（Ｒ−９７２  日本アエロジル）１．０重量％を混合しトナーを得た。このトナーの硬度は１１、凝集度は４１％、体積固有抵抗は９．８×１０８Ωｃｍであった。
【００８２】
［トナー、Ｎｏ７］
ポリエステル樹脂（重量平均分子量：３１００００、Ｔｇ：６５℃）      ５６重量部
スチレン−ｎ−ブチルアクリレート共重合体                            ３５重量部
（重量平均分子量：８５０００、Ｔｇ：６８℃）
カルナウバワックス                                                    ３重量部
カーボンブラック（＃４４：三菱化学）                                  ５重量部
荷電制御剤（スピロンブラックＴＲ−Ｈ：保土ヶ谷化学）                  １重量部
以上の組成で２軸エクストルーダーを用いて８０℃で低温混練後、機械式粉砕機により粉砕、分級し重量平均粒径８．５μｍとした後ヘンシェルミキサーを用い、シリカ（Ｒ−９７２  日本アエロジル）１．０重量％を混合しトナーを得た。このトナーの硬度は１０、凝集度は２５％、体積固有抵抗は３．５×１０７Ωｃｍであった。
【００８３】
［トナー、Ｎｏ８］
ポリエステル樹脂（重量平均分子量：３１００００、Ｔｇ：６５℃）      ５６重量部
スチレン−ｎ−ブチルアクリレート共重合体                            ３５重量部
（重量平均分子量：８５０００、Ｔｇ：６８℃）
カルナウバワックス                                                    ３重量部
カーボンブラック（＃４４：三菱化学）                                  ５重量部
荷電制御剤（スピロンブラックＴＲ−Ｈ：保土ヶ谷化学）                  １重量部
以上の組成で２軸エクストルーダーを用いて８０℃で低温混練後、機械式粉砕機により粉砕、分級し重量平均粒径４．０μｍとした後ヘンシェルミキサーを用い、シリカ（Ｒ−９７２  日本アエロジル）１．０重量％とステアリン酸亜鉛微粉末０．２０重量部を混合しトナーを得た。このトナーの硬度は１０、凝集度は３５％、体積固有抵抗は１．８×１０９Ωｃｍであった。
【００８４】
上記８種類のトナー特性を次の表１にまとめた。
【表１】
2005092079.tif 000003
【００８５】
次に、転写効率と転写チリの評価方法について説明する。
評価機は株式会社リコー製ＩｍａｇｉｏＭＦ７０７０の転写部を改造して用いた。要部の構成は図５のプリンタと同じである。現像として二成分方式の現像装置を用い、転写は前述のローラを用いφ２０のアルミ芯金上に１．０ｍｍ厚のＥＰＤＭ層を設けた硬度６５度の弾性ローラを用い、転写圧を約４Ｎ／ｃｍに設定する。この時に転写効率をダウンさせることなく転写時のドット広がりを感光体上ドットと比較して１．１以下となるように転写電流を１μＡ／ｃｍに調整した。この時の現像量は０．５ｍｇ／ｃｍ２となるよう、現像バイアス電圧を調節した。
【００８６】
定着は、アルミ芯金にシリコーンゴム３００μｍの厚み（硬度２５度）で弾性層を設け、このシリコーンゴムの上に２０μｍのテフロンチューブを被覆させたローラ（軸上硬度７０度）である。面圧は９．３Ｎ／ｃｍ２で、ローラ温度は１９０±５℃で制御して定着を行った。この評価機を用いて、６００dpiのドットから形成されたグレースケールを中心としたテストチャート（図２参照）をプリントアウトしてサンプル画像を得た。
【００８７】
＜転写効率の評価＞
現像された感光体上のチャートを転写紙に転写し、転写紙が転写搬送ベルト８上にある時に機械を停止する。チャートの黒ベタ部に着目し、感光体上の黒ベタ部の転写残トナー量を粘着テープで剥がし、感光体上残トナー量を求める。一方転写されたトナーは黒ベタ部を切り取りトナーを圧縮エアーで吹き飛ばす。吹き飛ばし前後の重さより転写されたトナー量を求め、次の式４で転写率（％）を求める。
【００８８】
（転写トナー量／(転写トナー＋残トナー量)）×１００  （％）・・・（４）
転写率の許容値は一般環境下で８５％以上である。転写率８５％以上は「○」と判定。同じく８０〜８４％は「△」、７９％以下は「×」と示した。許容レベルは「△」以上である。
【００８９】
＜転写チリ、転写白抜けの評価＞
転写チリと転写白抜けは汎用的な評価法が確立していないため、サンプルとランク見本とを目視での官能評価法で行った。転写チリのランク見本は図７に転写白抜けのランク見本は図８に示した。
ランク３の画像の「△」が許容レベルであり、それ以上は「ＯＫ」、「△」に満たないものは「ＮＧ」である。
【００９０】
次に、現像条件及び転写条件を含めた実施例について説明する。
［実施例１］
現像に用いる現像剤を次にように作成した。
トナーは前記Ｎｏ８のトナーを用いた。トナー特性は粒径４．０μｍ、凝集度は３５％、体積固有抵抗は１．８×１０９Ωｃｍ、平均円形度は０．９７であった。
キャリアは重量平均粒径５０μの球形フェライトを用い、表面にシリコーン樹脂をコートし熱乾燥してキャリアを得た。トナーはキャリアに対し５．０ｗ％の現像剤を作り図９の現像装置に入れた。
【００９１】
転写は株式会社リコー製のデジタル複写機ＩｍａｇｉｏＭＦ７０７０の転写部を改造して用いた。ユニット構成は図５のプリンタと同じである。転写ローラはφ２０のアルミ芯金上に１．０ｍｍ厚のＥＰＤＭ層を設けた硬度６５度の弾性ローラを用い、転写圧を約４Ｎ／ｃｍに設定する。この時に転写効率を低下させることなく転写時のドット広がりを感光体上ドットと比較して１．１以下となるように転写電流を１μＡ／ｃｍに調整し、このときドット広がりは１．０であった。
【００９２】
評価機として用いたＩｍａｇｉｏＭＦ７０７０の改造機について説明すると、感光体のドラム径が１００ｍｍで、ドラム線速が３３０ｍｍ／秒に設定され、転写ローラ４はつれ回りするように上記条件で感光体ドラム１に圧接されている。現像スリーブ３１（図９参照）のスリーブ径は２５ｍｍで、スリーブ線速が６６０ｍｍ／秒に設定されている。したがって、ドラム線速に対するスリーブ線速の比は２．０である。また感光体ドラムと現像スリーブとの間隔である現像ギャップは０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、０．８ｍｍの３水準で確認した。現像スリーブとドクターブレとの間隔であるドクターギャップは現像ギャップの９５％のギャップである。現像スリーブ３１は磁石ローラを内蔵しており、現像極の磁力は１２０ｍＴである。この時の現像量は各条件で０．５±０．０５ｍｇ／ｃｍ２となるように現像バイアス電圧を調節したが、感光体の潜像電位は（地肌部電位−８００Ｖ、画像部−１５０Ｖ、６００ｄｐｉ２値）と固定されているので、現像バイアス電圧は現像ギャップ０．３ｍｍ時：−４５０Ｖ、０．５ｍｍ時：−５００Ｖ、０．８ｍｍ時：−５７０Ｖと設定された。
【００９３】
この評価機を用いて、６００ｄｐｉのドットから形成されたグレースケールを中心としたテストチャート（図２参照）をプリントアウトしてサンプル画像を得た。
次の表２に粒状度の確認結果を示す。
【００９４】
【表２】
2005092079.tif 000004
【００９５】
また、同時に感光体上に得られたトナー像のデータパターンの代表として４１％のハーフトーン部の感光体上ドットの形状をキーエンス社製、超深度形状測定顕微鏡ＶＫ８５００を用い、対物レンズ５０倍（１５インチのＣＲＴ上倍率１０００倍）で測定した画像を図１０に示した。上から順に粒径４．２μｍ、６．８μｍ、９．０μｍのトナーによる画像である。図１１は定着後の画像を示すもので、上から順に粒状度の劣化レベルが０．１５、０．１０、０．０４となっている。
【００９６】
以上の評価結果からは、現像ギャップが狭いと潜像に比較的忠実に現像できることがわかる。すなわち、現像ギャップが狭いと感光体の電荷からの現像電界が良くなり、良好な現像ができる。このことは図１０の画像からも容易に判断できる。しかし、もう一つ重要な因子としてはトナーの供給があり、あまりギャップが狭いとベタ画像の現像にトナーが足りなくなってベタ追従性が悪くなる。これらのことから最適な現像ギャップは０．３〜０．５ｍｍの範囲である。
【００９７】
トナー粒径は小径であれば良い方向であるが、あまり小さすぎるとトナー材料によっては分散状態からトナー個々の特性が異なり、帯電量の安定化に欠ける場合がある。また３μｍ以下の場合、環境上、安全上の問題も絡んでくるので最適な粒径としては４〜７μｍの範囲である。重合トナーの場合は粒径が小径のため制御は容易であり、４〜７μｍの大きさは一般的で特記する数値ではない。
【００９８】
［実施例２］
実施例１と同じ方法・条件で転写圧と電流を振って、ドット広がりを測定した。現像ギャップは０．３５ｍｍとして固定し、現像バイアスは−４７０Ｖである。この時の現像量は０．６ｍｇ／ｃｍ２であった。転写圧は４Ｎ／ｃｍで、転写電流は１μＡ／ｃｍである。この実施例による転写効率、粒状度、ドット広がり具合と転写電流について次の表３，４，５にそれぞれ示す。
【００９９】
【表３】
2005092079.tif 000005
【０１００】
【表４】
2005092079.tif 000006
【０１０１】
【表５】
2005092079.tif 000007
【０１０２】
表３，４から転写率は０．６μＡ/ｃｍ未満では電流不足でＮＧ。圧力が小さく、電流も小さいと転写率が低下する。１．５μＡ/ｃｍでは転写での放電があって、圧力の高い条件では逆に転写率が低下している。粒状度は、転写圧０．４Ｎ／ｃｍでは劣化している。これは転写ローラと感光体とのニップ幅が従来より狭いためである。また、転写圧を８．０Ｎ／ｃｍに上げると同様に劣化している。表４からも理解されるが、リークによるドットの広がりも相互に影響しているためである。また転写圧が６Ｎ／ｃｍ以上では機械的にも強度が問題となる。その結果、粒状度でも劣化度が大きい。転写電流は従来の様に転写効率だけを測定していたのでは大きな差異がないが、粒状度等で評価すると本発明でも主張している様に有意差が認められる。
【０１０３】
図４と表４，５を見れば明らかなように２．０μＡ以上では放電による形状変化やチリが大きくなる。さらにドットの広がり度合いは転写圧を変化させても概ね転写電流１.０μＡ/ｃｍ前後である。このことから、転写圧が１．０〜５．０Ｎ／ｃｍ位の変化幅ならば、定電流制御が理想的な調整方法であることも分る。従って本発明における転写電流調整は定電流制御が好適である。
【０１０４】
以上の結果、最適条件として、転写圧力を１．０〜５．０Ｎ／ｃｍの所定な条件に設定した時、転写電流は１．０μＡ／ｃｍ±２０％程度の定電流制御の組み合わせが良い条件であった。最良の粒状度は０．１９であった。
【０１０５】
転写ローラ特性は、弾性層特性では、硬度６０〜８０°、厚みで０．５〜３．０ｍｍ、好ましくは０．５〜１．０ｍｍが良い。硬度が軟らかく薄い弾性層では転写紙を押す力が小さくなり、ニップが大きくなってトナーの転写ズレを起こしてしまう。また硬すぎた場合は転写紙に圧力を加えても転写紙の繊維の凹凸に対応できなくなり、接触点が増えず実質的なエアーギャップの低減には効果が薄くなる。
【０１０６】
［実施例３］
実施例１と同じ方法・条件でトナー粒径と粒状度を測定する。現像ギャップは０．３５ｍｍとして固定し、この時の現像量は０．５±０．０５ｍｇ／ｃｍ２となるように、現像バイアスで調整した。転写は転写圧４Ｎ／ｃｍで、転写電流は１μＡ／ｃｍである。
【０１０７】
トナーは前記Ｎｏ１のトナーを用いた。このトナー特性は粒径７．０μｍ、凝集度は４５％、体積固有抵抗は８．５×１０９Ωｃｍ、平均円形度は０．９５である。
しかし、粒径４μｍ、８μｍ程度の粒径を得るために、トナーＮｏ１の組成で２軸エクストルーダーを用いて１３０℃で混練後、機械式粉砕機により粉砕、分級する時、粉砕条件を変化させて粉砕し、分級して平均粒径４．２μｍ、７．０μｍ、８．５μｍのトナーを得た。これら３種類のトナーは同様にヘンシェルミキサーを用い、シリカ（Ｒ−９７２  日本アエロジル）０．２重量％を混合しトナーを得た。キャリアは実施例１と同じものを使用して現像剤を得た。
【０１０８】
以上の現像剤を用いて、画像濃度と粒状度を確認した。同時に感光体上に得られたトナー像のＺ軸方向の平均高さ、０．１×０．１ｍｍの面積の表面粗さを測定し併記した。感光体上トナーのＺ軸のデータはキーエンス社製、超深度形状測定顕微鏡ＶＫ８５００を用い、対物レンズ５０倍（１５インチのＣＲＴ上倍率１０００倍）で、断面高さの平均値と面粗さ測定値を用いた。その結果を次の表６に示す。また、トナー高さとドット広がりの関係を表７に、トナー高さと現像量の関係を表８に示す。
【０１０９】
【表６】
2005092079.tif 000008
【０１１０】
【表７】
2005092079.tif 000009
【０１１１】
【表８】
2005092079.tif 000010
【０１１２】
表８におけるトナー高さの「約１層」とは、平均トナー粒径のトナーが１層であるトナー高さに相当すると理解される。従って、４μｍトナーの１層とは、トナー高さが約４μｍであり、６μｍトナーの３層とはトナー高さが約１８μｍとなる。
【０１１３】
以上の評価結果より、平均トナー粒径とトナー高さにより粒状度に差異があり、ドットの広がりとほぼ同じである。そして、図１２のグラフ（転写後のドット幅比に対する粒状度の推移を示すグラフ）との関係で見ると、ドットの広がりが広くても狭くても粒状度は劣化して（数値が大きくなって）いる。ドットの広がりが大きいと言うことは、転写時にトナーのチリが多くなって現像像より広いことである。従って粒状度が劣化することは前述の事から容易に理解出来、広がり度合いは１．２、好ましくは１．１以下がよい。一方、ドットの広がりが狭いと言うことは十分な転写が行われていない事でもある。いわゆるボソツキ画像である。また、画像濃度低下になることから、広がり度合いは０．７好ましくは０．８以上がよい。
【０１１４】
そして、平均トナー粒径は小さい方が良い。これはトナー粒径が小さい場合、現像によるトナー層構成が均一になり、潜像に対し良好な現像をしていることになる。このことは図１０に示めしたサンプル画像からも容易に判断できる。
【０１１５】
従って、転写後のドット面積と現像工程通過後の感光体上ドット面積の比（Ｌ／ｄ）は０．８〜１．１が良い。さらに、ローラ転写手段と、現像工程通過後の感光体上トナー高さが平均トナー粒径の４倍好ましくは３倍以下が良い。
【０１１６】
現像ギャップは０．３５ｍｍとしたが、潜像を忠実に現像するためには感光体上の電荷による現像電界が大きいほど良好な現像を行うことができる。しかし、もう一つ重要な因子としてトナーの供給があり、あまりギャップが狭いとベタ画像の現像にトナーが足りなくなってベタ追従性が低下する。これらより、最適な現像ギャップは０．３〜０．５ｍｍの範囲である。
【０１１７】
トナー粒径は小径であれば良い方向であるが、あまり小さすぎるとトナー材料によっては分散状態からトナー個々の特性が異なり、帯電量の安定化に欠ける場合がある。また３μｍ以下の場合、環境上の問題も絡んでくるので最適な粒径としては４〜７μｍの範囲である。
【０１１８】
［実施例４］
次に現像に大きく寄与するトナー特性として円形度が挙げられる。
円形度の異なるトナーはハイブリタイゼーションシステム（奈良機械社製）を用いて、粉砕されたトナーに熱処理を行い、丸め処理を行う。条件として温度５０〜６０℃で２０００回転から８０００回転で処理を行う。
【０１１９】
平均円形度の測定は（株）ＳＹＳＭＥＸ製フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２１００を用いて測定することができる。測定は、１級塩化ナトリウムを用いて１％ＮａＣｌ水溶液に調整した後、０．４５μｍのフィルターを通した液５０〜１００ｍｌに分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩を０．１〜５ｍｌ加え、試料を１〜１０ｍｇ加える。これを、超音波分散機で１分間の分散処理を行い、粒子濃度を５０００〜１５０００個／μｌに調整した分散液を用いて測定を行なった。
【０１２０】
ＣＣＤカメラで撮像した２次元の画像面積と、同一の面積を有する円の直径を円相当径として、円相当径で０．６μｍ以上をＣＣＤの画素の精度から有効とし平均円形度の算出に用いた。平均円形度は、各粒子の円形度の算出を行い、この各粒子の円形度を足し合わせ、全粒子数で割り算することによって得ることができる。各粒子の平均円形度は、粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長を粒子投影像の周囲長で割ることにより算出することができる。
【０１２１】
使用するトナーはＮｏ１のトナー（平均粒径７μｍ）を用いて、５種類の円形度を得た。
各処理での円形度とテスト結果での感光体上推定平均粒状度を次の表９に示した。
【０１２２】
【表９】
2005092079.tif 000011
【０１２３】
上記評価結果より、平均円形度０．９０以上で良好な現像ができることが分った。上限は完全球形で円形度１．０になるため、０．９以上と規定する。
平均円形度が０．９０未満の場合、トナー粒子が不定型になり感光体上でのトナー像の集合状態が不均一となり、潜像に対する忠実性及びＺ軸方向の均一性に欠けた現像となり、感光体上の推定平均粒状度が劣化する。また、高さ方向（Ｚ軸方向）が不揃いになり、転写特性に悪い影響を与える。
【０１２４】
［実施例５］
実施例１と同じ方法で、トナーＮｏ１〜８のトナーを用いて現像剤を作製した。この時のキャリアは重量平均粒径５０μの球形フェライトを用い、表面にシリコーン樹脂をコートし熱乾燥したキャリアを用いた。現像剤濃度はキャリアに対し５．０ｗ％混合した。
転写の加圧力は４Ｎ／ｃｍ、転写電流は１．０μＡ／ｃｍに設定し、図２のテストチャートをプリントした。使用した転写紙はＴｙｐｅ６０００（リコー製）であり、評価は転写効率、転写チリで確認した。評価結果を次の表１０に示す。
【０１２５】
【表１０】
2005092079.tif 000012
【０１２６】
この表１０からトナーの凝集力が転写効率に影響を与えていることが分る。トナー体積抵抗が低いと転写率に影響するが、転写チリには大きく関係しない。また、トナー硬度が高いほど転写チリには有利だが、トナー凝集力との関係で加圧力を変更しないと改善されない。例えば、トナーＮｏ３の場合は転写電流を１．０μＡ/ｃｍ→０．８μＡ/ｃｍにすることで、転写チリのランクは「△→○」に改善された。
【０１２７】
上記の表１及び表１０から、トナー凝集度は２０〜５０％が適当であり、トナーの体積抵抗は１×10９Ωｃｍ以上が良い。
以上本発明を図示例の構成と上記各実施例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、画像形成装置としてはプリンタに限らず、複写機やファクシミリであっても構わない。転写手段や現像装置等の構成も、本発明で既定する条件を満たす任意の構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】画像形成方法による画像の粒状度を示すグラフである。
【図２】粒状度の計測に用いたテストパターンを示す図である。
【図３】転写前後のトナー像を本発明と従来技術と比較して示す模式図である。
【図４】転写圧力を異ならせた場合の転写バイアス電圧と電流の関係を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明を適用した画像形成装置の一例であるレーザプリンタの断面図である。
【図６】そのプリンタの転写部を示す拡大図である。
【図７】転写チリのランク見本を示す図である。
【図８】転写白抜けのランク見本を示す図である。
【図９】実施例の評価に用いた画像形成装置の現像ユニットを示す断面構成図である。
【図１０】感光体上に形成したデータパターンを顕微鏡で測定した画像を示す図である。
【図１１】定着後画像の粒状度劣化レベルを示す図である。
【図１２】転写後のドット幅比に対する粒状度の推移を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１２９】
１            感光体ドラム
３            現像装置
４            転写ローラ
４ａ          芯金
４ｂ          弾性層
６            光書込みユニット
１０          定着装置
３１          現像スリーブ
【図１】
2005092079.tif 000013
【図３】
2005092079.tif 000014
【図４】
2005092079.tif 000015
【図５】
2005092079.tif 000016
【図６】
2005092079.tif 000017
【図７】
2005092079.tif 000018
【図８】
2005092079.tif 000019
【図９】
2005092079.tif 000020
【図１２】
2005092079.tif 000021
【図２】
2005092079.tif 000022
【図１０】
2005092079.tif 000023
【図１１】
2005092079.tif 000024