(57)【要約】【課題】  非磁性一成分現像方式で高画質の画像形成を行うことができ、且つ異常画像の発生を抑え、高品質の画像形成を行うことができる画像形成装置を提供する。【解決手段】  非磁性一成分の現像剤であるトナー３００として円形度が０．９５以上、０．９９以下の球形トナーを用い、潜像担持体である感光体ドラム２１の線速をｖ１、現像剤担持体である現像ローラ１０７の線速をｖ２としたときの感光体ドラム２１に対する現像ローラ１０７の線速比ｖ２／ｖ１の値を０．８以上、１．２以下とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体と、
該潜像担持体と接触し、非磁性一成分の現像剤をその表面に担持し、該潜像担持体と接触する現像領域で該現像剤を該潜像担持体上の潜像に供給する現像剤担持体を備える現像装置とを有する画像形成装置において、
該現像剤は円形度が０．９５以上、０．９９以下の球形トナーであり、
該現像領域における該潜像担持体の表面の線速をｖ１、該現像剤担持体の表面の線速をｖ２とすると、
該潜像担持体に対する該現像剤担持体の線速比であるｖ２／ｖ１の値が０．８以上、１．２以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
一つの上記潜像担持体に複数の上記現像剤担持体が対向するものであり、
該潜像担持体に対する該現像剤担持体の線速比であるｖ２／ｖ１の値が０．９以上、１．１以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２の画像形成装置において、
上記現像剤担持体表面上の現像剤の搬送量が、
４［ｇ／ｍ２］以上、７［ｇ／ｍ２］以下の範囲であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１、２または３の画像形成装置において、
少なくとも上記潜像担持体と上記潜像担持体とを一体として、装置本体から着脱可能なプロセスカートリッジと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、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に係り、詳しくは、非磁性一成分現像剤を用いる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式の画像形成装置における現像方式としては、トナーのみからなる現像剤を用いる一成分現像方式と、トナーとキャリアとからなる現像剤を用いる二成分現像方式とがある。
一成分現像方式は、トナーをトナー担持体表面に担持させ、そのトナーをトナー担持体の表面移動により層厚規制部材を通過させることで摩擦帯電させると同時に層厚を規制する。そして、層厚規制部材を通過した薄層状態のトナーを潜像担持体に対向させ、そのトナーを電気的な力により潜像担持体表面上の静電潜像に付着させることで現像を行う。
一方、二成分現像方式は、トナーとキャリアとからなる現像剤を攪拌することによりトナーを摩擦帯電させる。そして、その現像剤を現像剤担持体表面に担持させた後、その現像剤を現像剤担持体の表面移動により現像剤規制部材を通過させることでトナーを更に摩擦帯電させると同時に層厚を規制する。その後、現像剤規制部材を通過した現像剤層を潜像担持体に対向させ、その現像剤中のトナーを電気的な力により潜像担持体表面上の静電潜像に付着させることで現像を行う。
【０００３】
二成分現像方式においては、主にキャリアがトナーの帯電、搬送の役割を担っており、トナーの帯電機会が多く、飽和帯電量まで帯電させることが出来る。しかし、これらの混合比や攪拌状態が画像形成に大きく影響するため、現像剤中のトナー濃度を検知、制御する機構や、これらを十分に攪拌するための機構が必要となり、一般に装置構成が複雑化し、高コストで大きなスペースが必要になる。これに対し、一成分現像方式においては、これらの機構が必要でないため、装置の簡素化が容易である。そのため、装置の小型化を図りやすく、メンテナンスが容易で、低コストな点で、二成分現像方式よりも優れている。近年では、画像形成装置の小型化や高いメンテナンス性のニーズが高まっているため、一成分現像方式についての更なる開発が望まれている。
【０００４】
一成分現像方式は、磁性トナーを用いる磁性一成分現像方式と、非磁性トナーを用いる非磁性一成分現像方式とに分類できる。特許文献１には、磁性一成分現像方式が記載されており、内部にマグネットなどの磁界発生手段を有するトナー担持体を用いて、マグネタイトなどの磁性体を含有する磁性トナーを担持し、トナー厚規制部材により薄層化して現像を行うというものである。この方式は、小型プリンタなどで多数実用化されている。
一方、非磁性一成分現像方式は、トナーが磁気力を持たないため、トナー供給ローラなどの供給部材をトナー担持体に圧接してトナー担持体上にトナーを供給し、そのトナーをトナー担持体上に静電的に保持させる。その後、トナー厚規制部材により薄層化して現像を行う。非磁性一成分現像方式においては、一般に有色である磁性体をトナーが含有しないため、カラー化に対応できるという点で優れている。また、非磁性一成分現像方式においては、トナー担持体内にマグネット等の磁界発生手段を有しないので、磁性一成分現像方式に比べて軽量化、低コスト化が容易であり、近年では小型フルカラープリンター等で実用化されている。
【０００５】
従来、一成分現像方式では、感光体とトナー担持体との対向部である現像領域における感光体表面の線速と、トナー担持体の線速とに差がないと、白抜けや濃度低下が生じた。線速に差がないと上記対向部を通過している間に、感光体上のある位置と接触する現像ローラの位置は略一定となる。この現像ローラのある位置に何らかの理由によりトナーが担持されていない場合や担持されたトナーが弱帯電または逆帯電のトナーである場合、この現像ローラのある位置に潜像が接触しても現像がされない。この結果、白抜けが生じたり、画像が薄くなったりするのである。
これに対して、特許文献２では、感光体に対する現像ローラの線速比を１．５〜２．５倍としている。線速に差を持たせることで、上記対向部を通過している間に、潜像が担持された感光体上のある位置と接触する現像ローラの位置が入れ替わり、感光体上の潜像にトナーが接触する機会が増え、白抜けや濃度低下の発生を抑制することができる。
また、近年、高画質化の要求に応えるべく、重合法等により形成された球形に近いトナー（以下、「球形トナー」という。）を用いた画像形成装置が知られている。この球形トナーは、従来の粉砕トナー（異形トナー）に比べて転写効率が高いなどの特徴があり、近年の高画質化の要求に応えることが可能であることが知られている。
【０００６】
【特許文献１】特第０２７２８８８１号
【特許文献２】特開平１０−１３３４６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、球形トナーを用いて、特許文献２に記載の線速比で画像形成を行うと地汚れなどの異常画像が発生した。
これについて説明すると、球形トナーは現像ローラに対して点接触であるため、異形トナーに比べてトナーの現像ローラに対する付着力が弱まり、これにより転写率が向上する。現像ローラに対するより付着力が弱いため、感光体に対する現像ローラの線速比が高いと、現像ローラ上のトナーの薄層が接触し、且つ線速差のある感光体の表面によって摺擦され、現像ローラに対して弱く付着している弱帯電トナーが感光体上の非画像部へ移動し易くなる。ここで、感光体と現像ローラとの線速差が大き過ぎると、弱帯電トナーが摺擦によって機械的に現像ローラから剥がされ、感光体上の非画像部へのトナーの移動が発生し、地汚れなどの異常画像となる。
【０００８】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、非磁性一成分現像方式で高画質の画像形成を行うことができ、且つ異常画像の発生を抑え、高品質の画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体と接触し、非磁性一成分の現像剤をその表面に担持し、該潜像担持体と接触する現像領域で該現像剤を該潜像担持体上の潜像に供給する現像剤担持体を備える現像装置とを有する画像形成装置において、該現像剤は円形度が０．９５以上、０．９９以下の球形トナーであり、該現像領域における該潜像担持体の表面の線速をｖ１、該現像剤担持体の表面の線速をｖ２とすると、該潜像担持体に対する該現像剤担持体の線速比であるｖ２／ｖ１の値が０．８以上、１．２以下であることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、一つの上記潜像担持体に複数の上記現像剤担持体が対向するものであり、該潜像担持体に対する該現像剤担持体の線速比であるｖ２／ｖ１の値が０．９以上、１．１以下であることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の画像形成装置において、上記現像剤担持体表面上の現像剤の搬送量が、４［ｇ／ｍ２］以上、７［ｇ／ｍ２］以下の範囲であることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２または３の画像形成装置において、少なくとも上記潜像担持体と上記潜像担持体とを一体として、装置本体から着脱可能なプロセスカートリッジとすることを特徴とするものである。
【００１０】
上記請求項１乃至４の画像形成装置においては、潜像担持体に対する現像剤担持体の線速比である上記ｖ２／ｖ１の値が０．８以上の範囲であることにより、潜像担持体の線速ｖ２に比べて、現像剤担持体の線速ｖ１が小さすぎて線速差が大きくなることに起因する、現像剤担持体上のトナーが摺擦によって機械的に剥がされることを抑制することができる。
また、上記ｖ２／ｖ１の値が１．２以下の範囲であることにより、潜像担持体の線速ｖ２に比べて、現像剤担持体の線速ｖ１が大きすぎて線速差が大きくなることに起因する、現像剤担持体上のトナーが摺擦によって機械的に剥がされることを抑制することができる。
なお、円形度が高いトナーを用いるとトナーと現像剤担持体との付着力が小さくなり、現像剤担持体から感光体へのトナーの移動が容易になるため、円形度の低いトナーで生じていた、白抜けや画像濃度の低下が起こりにくくなる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１乃至４の発明によれば、球形トナーを用いることにより、高画質の画像形成を行うことができ、現像剤担持体上のトナーが摺擦によって機械的に剥がされることを抑制することにより、弱帯電トナーが非画像部に移動を発生しにくくし、地汚れなどの異常画像の発生を抑制ことができるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を、画像形成装置であるプリンタ１００に適用した１つ目の実施形態（以下、「実施形態１」という。）について説明する。
まず、実施形態１に係るプリンタ１００全体の構成及び動作について説明する。
このプリンタ１００は、イエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの４つの画像形成手段を斜めに並べて配置してタンデム画像形成部を構成する。タンデム画像形成部においては、個々のトナー像形成手段であるトナー像形成部２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｋが、図中左上から順に配置されている。ここで、各符号の添字Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示す。また、タンデム画像形成部においては、個々トナー像形成部２０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体ドラム２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋのまわりに、帯電装置、現像装置１０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ、感光体クリーニング装置等を備えている。
【００１３】
また、タンデム画像形成部の下部に潜像形成手段としての光書込ユニット９を設ける。この光書込ユニット９は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を備え、画像データに基づいて各感光体ドラム２１の表面にレーザ光を走査しながら照射するように構成されている。
【００１４】
また、斜めに配置されたタンデム画像形成部に沿うように、中間転写体として無端ベルト状の中間転写ベルト１を設けている。この中間転写ベルト１は、支持ローラ１ａ、１ｂ、１ｃに掛け回され、この支持ローラのうち駆動ローラ１ａの回転軸には駆動源としての図示しない駆動モータが連結されている。この駆動モータを駆動させると、中間転写ベルト１が図中反時計回りに回転移動するとともに、従動可能な支持ローラ１ｂ、１ｃが回転する。中間転写ベルト１の内側には、感光体ドラム２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１上に転写するための一次転写装置１１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋを設ける。
【００１５】
また、１次転写装置１１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋより中間転写ベルト１の駆動方向下流に２次転写装置としての２次転写ローラ５を設ける。この２次転写ローラ５と中間転写ベルト１を挟んで反対の側には、支持ローラ１ｂが配置されており、押部材としての機能を果たしている。また、給紙カセット８、給紙コロ７、レジストローラ６等を備えている。さらに、２次転写ローラ５によりトナー像を転写された記録媒体としての転写紙Ｐの進行方向に関して２次転写ローラ５の下流部には、転写紙Ｐ上の画像を定着する定着装置４、排紙ローラ３を備えている。
【００１６】
つぎに、プリンタ１００の動作を説明する。個々の画像形成手段でその感光体ドラム２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋを回転し、感光体ドラム２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの回転とともに、まず帯電装置１７Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋで感光体ドラム２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの表面を一様に帯電する。次いで画像データを光書込ユニット９からのレーザによる書込み光を照射して感光体ドラム２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂ上に静電潜像を形成する。その後、現像装置１０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋによりトナーが付着され静電潜像を可視像化することで各感光体ド２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ上にそれぞれ、イエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの単色画像を形成する。また、不図示の駆動モータで駆動ローラ１ａを回転駆動して他の従動ローラ１ｂおよび１ｃ、２次転写ローラ５を従動回転し、中間転写ベルト１を回転搬送して、その可視像を一次転写装置１１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋで中間転写ベルト１上に順次転写する。これによって中間転写ベルト１上に合成カラー画像を形成する。画像転写後の感光体ドラム２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの表面は感光体クリーニング装置で残留トナーを除去して清掃して再度の画像形成に備える。
【００１７】
また、画像形成のタイミングにあわせて、給紙カセット８からは転写紙Ｐ先端が給紙コロ７により繰り出され、レジストローラ６まで搬送され、一旦停止する。そして、画像形成動作とタイミングを取りながら、二次転写ローラ５と中間転写ベルト１の間に搬送される。ここで、中間転写ベルト１と２次転写対向ローラ５とは転写紙Ｐを挟んでいわゆる２次転写ニップを形成し、２次転写ローラ５にて中間転写ベルト１０上のトナー像を転写紙Ｐ上に２次転写する。
【００１８】
画像転写後の記録媒体Ｓは定着装置４へと送り込まれ、定着装置４で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して機外へ排出される。一方、画像転写後の中間転写ベルト１は、中間転写体クリーニング装置１２で、画像転写後に中間転写ベルト１上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部による再度の画像形成に備える。
【００１９】
なお、上述の各色のトナー像形成部２０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋが、一体的に形成され、本体に脱着可能な着脱可能なプロセスカートリッジとなっている。そして、これらの一体的なプロセスカートリッジは、プリンタ１００本体に固定された図示しないガイドレールに沿って、プリンタ本体の手前側に引き出すことができる。また、このプロセスカートリッジをプリンタ１００本体の奥側に押し込むことによって、トナー像形成部を所定の位置に装填することができる。
【００２０】
ここで、各トナー像形成部２０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋのプロセスカートリッジは、それぞれ同じ構成、動作をおこなうものとなっている。そこで、以下各符号の添字Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋを省略し、このトナー像形成部のプロセスカートリッジの説明を詳細におこなう。
図２に、トナー像形成部２０のプロセスカートリッジの概略構成を拡大して示す。
図２に示した現像装置１０において、トナー収容室１０１内に設けられたトナー搬送部材１０２は反時計回りの方向で回転し、収容されたトナー３００をトナー供給室１０３の方向に送り出す。トナー収容室１０１とトナー供給室１０３との仕切り壁１０４には開口部１０５が設けられており、トナー搬送部材１０２の動作によって開口部１０５からトナー供給室１０３へとトナー３００を移動させる。
【００２１】
トナー供給室１０３内に設けられた供給ローラ１０６は、現像剤担持体としての現像ローラ１０７に当接して配置される。供給ローラ１０６の表面には空孔（セル）を有した構造の発泡材料が被覆されており、供給ローラ１０６上におけるトナー付着量を確保するとともに、現像ローラ１０７との当接部での圧力集中によるトナー劣化を防止している。また発泡材料にはカーボン微粒子を含有させた導電性のものが用いられ、供給ローラ１０６の電気抵抗値としては１０３〜１０１２［Ω］に設定される。なお、供給ローラ１０６の電気抵抗値は、電極に１［ｋｇ］の荷重をかけ、電極と現像ローラ芯金との間に１００［Ｖ］のＤＣバイアスを印加して３０ｓ後野測定値により決定する。
【００２２】
供給ローラ１０６には、現像バイアスに対してトナーの帯電極性と同方向にオフセットさせた値の供給バイアスが印加される。この供給バイアスは、現像ローラ１０７との当接部で予備帯電されたトナーを現像ローラ１０７に押し付ける方向に作用する。供給ローラ１０６は反時計回りの方向に回転し、表面に付着させたトナーを現像ローラ１０７の表面に塗布供給する。
また、トナー層規制部材１１０は、現像ローラ１０７に接触して現像ローラ１０７上のトナー層を一定量の薄層とするものである。
【００２３】
現像ローラ１０７には弾性ゴム層１０８を被覆したローラが用いられ、さらに表面にはトナーと逆の極性に帯電しやすい材料から成る表面コート層１０９が設けられる。また、弾性ゴム層１０８は、トナー層規制部材１１０との当接部での圧力集中によるトナー劣化を防止するために、ＪＩＳ−Ａで６０［°］以下の硬度に設定される。表面粗さはＲａで０．３〜２．０［μｍ］に設定され、トナーの静電吸着力等により必要量のトナーが表面に保持される。
また現像ローラ１０８には感光体ドラム２１との間に電界を形成させるための現像バイアスが印加されるので、弾性ゴム層は１０３〜１０１０［Ω］の抵抗値に設定される。現像ローラ１０７は反時計回りの方向に回転し、表面に保持したトナーを層規制部材１１０および感光体ドラム２１との対向位置へと搬送する。
弾性ゴム層の抵抗値は、電極に１［ｋｇ］の荷重をかけ、電極と現像ローラ芯金の間に１００［Ｖ］のＤＣバイアスを印加して、３０秒後の測定値により求める。
【００２４】
トナー層規制部材１１０は供給ローラ１０６と現像ローラ１０７の当接位置よりも低い位置に設けられる。トナー層規制部材１１０は、ＳＵＳやリン青銅等の金属板バネ材料を用い、自由端側を現像ローラ１０７表面に１０〜４０［Ｎ／ｍ］の押圧力で当接させたもので、その押圧下を通過したトナーを薄層化するとともに摩擦帯電によって電荷を付与する。
さらにトナー層規制部材１１０には摩擦帯電を補助するために、現像バイアスに対してトナーの帯電極性と同方向にオフセットさせた値の規制バイアスが印加される。
【００２５】
感光体ドラム２１は時計回りの方向に回転しており、従って現像ローラ１０７表面は感光体ドラム２１との対向位置において感光体ドラム２１の進行方向と同方向に移動する。
現像ローラ１０７の表面上でトナー層規制部材１１０によって薄層化されたトナーは、現像ローラ１０７の回転によって感光体ドラム２１と対向する現像位置へ搬送され、現像ローラ１０７に印加された現像バイアスと感光体ドラム２１上の静電潜像によって形成される潜像電界に応じて、感光体ドラム２１表面に移動し現像される。
【００２６】
感光体ドラム２１上に現像されずに現像ローラ１０７上に残されたトナーが再びトナー供給室１０３へ戻る部分には、入り口シール１１１が現像ローラ１０７に当接して設けられ、トナーは現像装置外部に漏れ出ないように封止される。
なお、使用したトナー３００は重合法で作成され、平均粒径が６．５［μｍ］で、平均円形度が０．９８、外添剤としてチタン酸ストロンチュームを含有しているものを用いた。
【００２７】
平均円形度については、フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２０００（東亜医用電子株式会社製、商品名）を用いて測定することが可能である。具体的には、容器中の予め不純固形物を除去した水１００〜１５０［ｍｌ］中に、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０．１〜０．５［ｍｌ］加え、更に測定試料（トナー）を０．１〜０．５［ｇ］程度加える。その後、このトナーが分散した懸濁液を、超音波分散器で約１〜３分間分散処理し、分散液濃度が３０００〜１［万個／μｌ］となるようにしたものを上記分析装置にセットして、トナーの形状及び分布を測定する。そして、この測定結果に基づき、トナー投影形状の外周長をＬ１（図３）、その投影面積をＳとし、この投影面積Ｓと同じ真円の外周長をＬ２（図４）としたときのＬ２／Ｌ１を求め、その平均値を円形度とする。
【００２８】
体積平均粒径については、コールターカウンター法によって求めることが可能である。具体的には、コールターマルチサイザー２ｅ型（コールター社製）によって測定したトナーの個数分布や体積分布のデータを、インターフェイス(日科機社製)を介してパーソナルコンピューターに送って解析するのである。より詳しくは、１級塩化ナトリウムを用いた１％ＮａＣｌ水溶液を電解液として用意する。そして、この電解水溶液１００〜１５０［ｍｌ］中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０．１〜５［ｍｌ］加える。更に、これに被検試料としてのトナーを２〜２０［ｍｇ］加え、超音波分散器で約１〜３分間分散処理する。そして、別のビーカーに電解水溶液１００〜２００［ｍｌ］を入れ、その中に分散処理後の溶液を所定濃度になるように加えて、上記コールターマルチサイザー２ｅ型にかける。アパーチャーとしては、１００［μｍ］のものを用い、５０，０００個のトナー粒子の粒径を測定する。チャンネルとしては、２．００〜２．５２［μｍ］未満；２．５２〜３．１７［μｍ］未満；３．１７〜４．００［μｍ］未満；４．００〜５．０４［μｍ］未満；５．０４〜６．３５［μｍ］未満；６．３５〜８．００［μｍ］未満；８．００〜１０．０８［μｍ］未満；１０．０８〜１２．７０［μｍ］未満；１２．７０〜１６．００［μｍ］未満；１６．００〜２０．２０［μｍ］未満；２０．２０〜２５．４０［μｍ］未満；２５．４０〜３２．００［μｍ］未満；３２．００〜４０．３０［μｍ］未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００［μｍ］以上、３２．０［μｍ］以下のトナー粒子を対象とする。そして、「体積平均粒径＝ΣＸｆＶ／ΣｆＶ」という関係式に基づいて、体積平均粒径を算出する。但し、Ｘは各チャンネルにおける代表径、Ｖは各チャンネルの代表径における相当体積、ｆは各チャンネルにおける粒子個数である。
【００２９】
プリンタ１００では弾性ローラを用いたが、金属ローラや金属に樹脂をコーティングしたローラを用いても良い。また、トナー３００として、トナーは重合法で作成したトナーを用いたが、粉砕法で作成されたトナーを用いてもかまわない。また、粒径は４〜７［μｍ］が好ましい。また、感光体はベルト状であってもかまわない。
【００３０】
一成分現像方法ではトナーは主としてトナー層規制部材等の簡素な部材に接することで帯電させる。そのため、二成分現像の場合に比べてトナーの帯電機会が少なく、弱帯電や逆極性のトナーが多くなる。また、一成分接触現像方式の場合は、感光体と現像ローラを接触させて現像をおこなうため、トナーは感光体に移動しやすくなる。そのため、静電潜像の再現性には優れるが、非画像部へのトナー付着もおこりやすくなる。以上のことから、接触一成分現像を用いた場合は、弱、逆帯電トナーによる電気的な要因と、感光体と現像ローラが接触することによる機械的な要因が重なり、非画像部へのトナー付着がおこりやすい。
なお、地汚れを回避するために、特許文献２のように、磁性トナーを使用し、感光体と現像剤担持体の間にギャップを設け、振動電界にて現像することにより、上述の機械的な地汚れの要因を回避している場合もあるが、磁性トナーで適用されているため、カラー機には不向きである。
【００３１】
［実験１］
次に、実験１として上述のプリンタ１００をもちいて、従来、一般的によく使用される線速比で異形トナーと球形トナーとを用いて地汚れを評価した。特許文献２で設定された線速比の範囲の最小値であった、感光体に対する現像ローラの線速比１．５を採用して検討を行った。
地汚れを評価した実験１の結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
表１に示すように、円形度が０．９程度の異形トナーを用い、線速比１．５とすると地汚れは問題なかった。一方、円形度が０．９５、０．９８といった球形トナーを用い、線速比を１．５とすると地汚れは許容の範囲を超えた。
トナー円形度を上げると、点接触となるため、トナーの付着力が低下する。その結果転写効率がアップし、画質の向上につながる。ただし、円形度が上がると、現像ローラと感光体の付着力が弱まる。そのため、より地汚れが悪くなる。
円形度の向上と、接触現像をおこなうことにより生じる地汚れを改善するため、感光体と現像ローラ間の線速差と地汚れの発生とを検討した。
【００３４】
［実験２］
次に、円形度が、０．９５、０．９８および０．９９の球形トナーを用いて、感光体の線速をｖ１、現像ローラの線速をｖ２としたとき、感光体に対する現像ローラの線速比ｖ２／ｖ１を０．６〜１．４まで変化させ、非現像領域に付着したトナーを透明のテープで採取し、その採取したテープを紙上に貼り付け、白紙部分とテープを貼り付けた部分との明度（明度値Ｌ）の差＝ΔＬを測定した。
ここで、明度値Ｌは、測定装置としてＸ−ｒｉｔｅ社製９３９を用い、透明テープとしては、キハラ製８９４１００を用いた。
実験２の結果を表２に示す。ここで、ΔＬが２以下である所を、○とし、それ以上となるところを、地汚れが許容範囲よりも悪化した状態として×とした。なお、ΔＬで２以下は、黙視で転写体上の地汚れが確認できないレベルである。
【００３５】
【表２】
2007017689.tif 000004
【００３６】
表２に示すように、何れの球形トナーを使用した場合であっても、線速比ｖ２／ｖ１が０．８以上、１．２以下であると、転写体上で実用上不具合が発生するような地汚れが発生しないことが確認できた。
なお、従来の異形トナーを用いるプリンタの場合、感光体に対する現像ローラの線速比が上述の範囲であると、現像能力が不足して、濃度不足が生じやすい。球形トナーを用いるプリンタだからこそ上述の線速比の範囲を採用することができる。
以上の結果のように、感光体に対する現像ローラの線速比を０.８以上、１．２以下の範囲とすることで、現像ローラ１０７上のトナーの薄層を線速差で荒らすことを抑制することができる。その結果、線速差で荒らされることで、現像ローラ１０７とトナーとの付着力が弱まることを防止でき、感光体ドラム２１上の非画像部にトナーが移動することを防止し、地汚れが実使用上問題無いレベルとなる。
【００３７】
また、現像領域に到達する前の現像ローラ１０７の表面上に十分なトナーが担持されていないと、画像濃度不足が発生する。これに対して、プリンタ１００では現像ローラ１０７上のトナー搬送量を４［ｇ／ｍ２］以上とすることにより、現像領域へのトナー供給量が十分となり、画像濃度不足が発生することがない。なお、感光体ドラム２１に対する現像ローラ１０７の線速比を小さくするとベタ濃度不足が発生しやすくなるが、現像ローラ１０７上で４［ｇ／ｍ２］のトナー搬送量を確保することにより、ベタ濃度不足を解消することができる。
一方、現像領域に到達する前の現像ローラ１０７の表面上に過剰なントナーが担持されていると、地汚れや現像領域でのトナー飛散が発生する。これに対して、プリンタ１００では現像ローラ１０７上のトナー搬送量を７［ｇ／ｍ２］以下とすることにより、現像領域への過剰なトナーの供給を抑えることができ、現像領域へのトナーの過剰な供給に起因する地汚れや現像領域でのトナー飛散が発生することがない。
【００３８】
以上、実施形態１によれば、円形度が０．９５以上、０．９９以下の球形トナーを用いることにより、高画質の画像形成を行うことができるようになる。さらに、潜像担持体である感光体ドラム２１に対する現像剤担持体である現像ローラ１０７の線速比ｖ２／ｖ１の値を０．８以上、１．２以下とすることにより、現像ローラ１０７上トナー薄層が線速差によって荒らされることを防止でき、現像ローラ１０７に対して弱く付着している弱帯電トナーが感光体ドラム２１上の非画像部へ移動することを防止でき、地汚れなどの異常画像のない、高品質の画像形成を行うことができる。
また、現像ローラ１０７表面のトナー搬送量が４［ｇ／ｍ２］以上であることにより、感光体ドラム２１に対する現像ローラ１０７の線速比を小さくすることにより生じる特有の課題である、ベタ濃度不足を解消するために、現像ローラ１０７上の搬送量を確保することにより解消する。これにより、現像領域に、十分な量のトナーが供給され、画像濃度不足の発生を回避することができる。さらに、トナー搬送量が７［ｇ／ｍ２］以下であることにより、現像領域への過剰なトナー供給によって生じる地汚れや現像領域でのトナー飛散が発生することも防止できる。
また、感光体ドラム２１と現像装置１０とからなるトナー像形成部２０が一体的に形成され、プリンタ１００本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジになっていることにより、トナー像形成部２０を所定の位置に容易に装填することができる。
【００３９】
［実施形態２］
実施形態１では、一つの像担持体としての感光体に対して、１つの現像剤担持体である現像ローラが対向する構成について検討した。次に、一つの感光体に対して複数の現像ローラが対向する２つ目の実施形態「以下、「実施形態２」という。」について説明する。
【００４０】
図５は、実施形態２に係るプリンタ１００の構成概略図を示す正面図である。このプリンタ１００は、複数の支持ローラに掛け回された潜像担持体としての感光体ベルト２２を備えている。感光体ベルト２２は図中の矢印で示した時計方向に回転駆動され、その周りには、帯電装置１７、光書き込みユニット９、４組の現像装置１０Ｂｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙ、中間転写体としての中間転写ベルト１、感光体クリーニング装置１３などが配置されている。感光体ベルト２２の表面には有機感光層が形成されている。
【００４１】
このプリンタ１００で画像形成動作（プリント動作）を実行するときは、帯電装置１７に高電圧が印加されることにより、感光体ベルト２２が一様に帯電される。そして、図示しない画像信号処理部では、カラー画像情報たとえば外部のコンピュータから送られてきたカラー４画像信号が光書き込み信号に変換されて露光装置である光書き込みユニット９に送られる。光書き込みユニット９、光書き込み信号に基づいて図示しない光源としてのレーザが制御される。そして、ポリゴンミラー、ｆ／θレンズ及び反射ミラーを介してＢｌａｃｋ（Ｂｋ）、Ｃｙａｎ（Ｃ）、Ｍａｇｅｎｔａ（Ｍ）、Ｙｅｌｌｏｗ（Ｙ）の画像信号に対応した光書き込みが行われ、感光体ベルト２２に静電潜像が形成される。この感光体ベルト２２上の静電潜像は、感光体ベルト２２上の潜像とは逆極性の電荷にて帯電された現像剤としての各色トナーをそれぞれ有する各現像装置１０ＢＫ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙによって各色毎に現像される。これにより、感光体ベルト２２上には、各色ごとにトナー像が形成される。
【００４２】
感光体ベルト２２と中間転写ベルト１との接触部においては、中間転写ベルト１にトナーと逆極性の電荷を印加することにより、感光体ベルト２２上のトナー像が中間転写ベルト１上に転写される。このトナー像の形成及び転写動作を４回繰り返すことにより、中間転写ベルト１上に４色重ねのカラートナー像が形成される。この中間転写ベルト１上のカラートナー像は、給紙カセット８または手差しトレイ８１からレジストローラ６を通って送られてきた記録媒体としての転写紙Ｐに、二次転写部材としての２次転写ローラ５によって転写される。カラートナー像が転写された転写紙Ｐは、定着ローラからなる定着装置４に搬送され、トナー像が溶融定着される。
【００４３】
一般的に感光体上で描かれた画像は、フルカラーの場合、順次中間転写体上に転写され、重ねあわされて、２次転写手段により記録媒体上に転写される行程によりプリントされる。
しかし、この転写のプロセスは、重ねるごとに感光体上のトナー像は乱れて、ドットの再現性が悪くなる。そのため、感光体上で、帯電、露光、現像の記録行程を４回繰り返して４色の重ね合わせ画像を形成し、一括して転写体に転写するプロセスにより、転写行程を極力少なくすると、ドット再現性の良い画像が得られる。
【００４４】
この場合、現像方式には、前に現像したトナー像を乱さないように、非接触二成分現像を選択する事が一般的である。しかしこの構成では、キャリアが必要であったり、トナーとキャリアの攪拌が必要だったりと、現像装置の小型化や低コスト化には不向きである。また、非接触現像方式を用いた場合は、現像性を高めるために、ＤＣとＡＣを重畳させたバイアスが必要で、電源のコストもかかる。
【００４５】
プリンタ１００では、上述の問題を回避するために、キャリアを使用せず、低コスト小型化が望める接触一成分方式を選択する。
接触一成分方式を採用すると、感光体と現像ローラが接触し、なおかつ、線速差があるまえ、実施形態１と同様に現像ローラ上の薄層があらされ、地汚れが生じるおそれがある。
さらに、感光体ベルト２２に対して４つの現像ローラ１０７が対向しているので、感光体ベルト２２上では、２番目以降の現像プロセスの際、前のトナー像を乱し、画像乱れが発生しまう不具合が生じる。
このように、一つの感光体ベルト２２に複数の現像ローラ１０７が対向し、感光体上で複数のトナー像を重ね合わせ、フルカラー画像を得るプリンタ１００では、感光体ベルト２２と現像ローラ１０７とに線速差があると、地汚れだけでなく、画像乱れを抑制する必要がある。
そこで、地汚れだけでなく、画像乱れも抑制することができる、線速比について検討した。
【００４６】
［実験３］
図５で示したプリンタ１００を用いて、現像の記録行程を４回繰り返して感光体ベルト２２上で４色の重ね合わせ画像を形成し、一括して転写体に転写するプロセスにより現像させたフルカラー画像を、転写体上で黙視することにより画像荒れ評価判定をおこなった。
円形度０．９８のトナーからなる一成分現像剤を用い、感光体ベルトに対する現像ローラの線速比ｖ２／ｖ１を０.６〜１.４まで変化させて出力した画像の判定結果を表３に示す。良好である場合を○不良で、実用的に問題がある場合を×とした。画像荒れとは、文字や線画が不鮮明にとなり、画像が荒れた状態になる現象を示す。
【００４７】
【表３】
2007017689.tif 000005
【００４８】
表３に示すように、感光体ベルトに対する現像ローラの線速差を０.９以上、１.１以下として、極力線速差を無くすと、前に現像された感光体ベルト上のトナー像を荒らすことなく、画像荒れを防止することができた。
【００４９】
以上、実施形態２によれば、球形トナーを用い、一つの潜像担持体である感光体ベルト２２に対して４つの現像剤担持体である現像ローラ１０７が対向するプリンタ１００において、現像ローラ１０７の感光体ベルト２２に対する線速比ｖ２／ｖ１の値を０．９以上、１．１以下とすることにより、現像ローラ１０７と感光体ベルト２２の現像領域における摺擦が抑えられ、前に現像されたトナー像を乱すことなく、良好なカラー画像を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施形態１に係るプリンタの概略構成図。
【図２】実施形態１に係るトナー像形成部の概略構成図。
【図３】トナーの投影像の外周長を説明する模式図。
【図４】トナーと同じ投影面積の真円の外周長を説明する模式図。
【図５】実施形態２に係るプリンタの概略構成図。
【符号の説明】
【００５１】
１      中間転写ベルト
３      排紙ローラ
４      定着装置
５      ２次転写ローラ
６      レジストローラ
７      給紙コロ
８      給紙カセット
９      光書込ユニット
１０    現像装置
１１    １次転写装置
１２    中間転写体クリーニング装置
１７    帯電装置
２０    トナー像形成部
２１    感光体ドラム
２２    感光体ベルト
１００  プリンタ
１０１  トナー収容室
１０２  トナー搬送部材
１０３  トナー供給室
１０４  仕切り壁
１０５  開口部
１０６  供給ローラ
１０７  現像ローラ
１０８  弾性ゴム層
１０９  表面コート層
１１０  トナー層規制部材
【図１】
2007017689.tif 000006
【図２】
2007017689.tif 000007
【図３】
2007017689.tif 000008
【図４】
2007017689.tif 000009
【図５】
2007017689.tif 000010