(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩擦係数μを０．１≦μ≦０．４の範囲に設定した像担持体を予め均一に帯電させた後に、この像担持体に光書き込みを行って静電潜像を形成し、この静電潜像を形成した像担持体を、一成分現像剤を担持した現像剤担持体に当接させて前記像担持体上の静電潜像を現像してトナー像とし、このトナー像を転写材に転写させる画像形成方法であって、
該現像剤には、前記像担持体の表面に存在する潤滑剤の帯電極性に対して逆極性を有する添加剤である酸化チタンと、
前記像担持体の表面に存在する潤滑剤の帯電極性に対して同極性を有する添加剤であるシリカとを外添し、
且つ、上記シリカの添加量に対する上記酸化チタンの添加量を、表面積比に換算して２倍以上としたことを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成方法において、前記像担持体が感光体からなり、前記現像剤担持体が現像ローラからなることを特徴とする画像形成方法。
【請求項３】
摩擦係数μを０．１≦μ≦０．４の範囲に設定した像担持体を有し、この像担持体を予め均一に帯電させた後に、この像担持体に光書き込みを行って静電潜像を形成し、この静電潜像を形成した像担持体を、一成分現像剤を担持した現像剤担持体に当接させて前記像担持体上の静電潜像を現像してトナー像とし、このトナー像を転写材に転写させる画像形成装置であって、
該現像剤には、前記像担持体の表面に存在する潤滑剤の帯電極性に対して逆極性を有する添加剤である酸化チタンと、
前記像担持体の表面に存在する潤滑剤の帯電極性に対して同極性を有する添加剤であるシリカとを外添し、
且つ、上記シリカの添加量に対する上記酸化チタンの添加量を、表面積比に換算して２倍以上としたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３記載の画像形成装置において、前記現像剤担持体に当接して前記現像剤担持体と同方向若しくは逆方向に回転し、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材を備え、この現像剤供給部材の前記現像剤担持体に対する線速比を０．５〜１．５とし、前記現像剤供給部材及び前記現像剤担持体の一方に対する他方の喰い込み量を０．５ｍｍ〜１．５ｍｍとしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項３記載の画像形成装置において、前記現像剤供給部材が供給ローラからなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項３記載の画像形成装置において、前記現像剤担持体の表面粗さを前記現像剤のトナー粒径に対して１３％〜８０％としたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項３記載の画像形成装置において、前記現像剤担持体の表面をシリコン系のコート材料で被覆したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項３記載の画像形成装置において、前記現像剤担持体の表面をテフロン系のコート材料で被覆したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項３記載の画像形成装置において、前記現像剤担持体の表面を被覆するコート層の厚みを５μｍ〜５０μｍとしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項３記載の画像形成装置において、前記現像剤担持体で担持した現像剤を規制する現像剤規制部材と、この現像剤規制部材を保持するホルダとを有し、前記ホルダから前記現像剤規制部材の自由端までの長さを１０ｍｍ〜１５ｍｍとしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項３記載の画像形成装置において、前記現像剤担持体で担持した現像剤を規制する現像剤規制部材を有し、この現像剤規制部材の前記現像剤担持体に対する当接圧を５ｇ・ｆ／ｃｍ〜２５０ｇ・ｆ／ｃｍとしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項３記載の画像形成装置において、前記現像剤担持体と前記像担持体を当接させる押圧手段を複数個としたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成方法及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画像形成装置は、像担持体としての感光体を予め帯電手段で均一に帯電させた後に、この感光体に光書き込み手段で光書き込みを行って静電潜像を形成し、この静電潜像を形成した感光体を、現像装置における１成分現像剤としてのトナーを担持した現像ローラからなる現像剤担持体に当接させて感光体上の静電潜像を現像してトナー像とし、このトナー像を転写手段で転写紙やＯＨＰなどの転写材に転写させて定着装置で定着させるものなどが知られている。
【０００３】
特開平８−２５４９３３号公報には、像担持体上に潤滑材を塗布する潤滑材塗布手段と、前記像担持体上の画像領域外に付着するトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、そのトナー濃度検知手段の検知結果に基づき前記潤滑材塗布手段を制御する（その接離や回転を制御する）制御手段とを備えてなる電子写真装置が記載されている。
【０００４】
特開平９−７３２２９号公報には、１成分現像剤を使用し、トナー層を形成した現像ローラを感光体に当接させて現像を行う現像方法において、地汚れを低減させる為に現像ローラの対感光体線速比を増加させ、その範囲を１．２〜３．０倍とし、特に１．５〜２．５倍を推奨した方法が記載されている。
【０００５】
特開平９−２７４３６４号公報には、現像剤担持体への外添剤の付着を防止することを目的とするもので、流動性を付与する外添剤を添加した非磁性トナーを含む現像剤を現像剤担持体上に担持して、静電像担持体と対応した現像領域へ搬送する現像装置において、外添剤と現像剤担持体を構成する部材を、非磁性トナーに対して略同等となる摩擦帯電特性を示す部材で構成し、あるいは、外添剤に対する非磁性トナーの摩擦帯電電荷付与性が、外添剤に対する現像剤担持体の摩擦帯電電荷付与性より大きいことを特徴とする現像装置が記載されている。
【０００６】
特開平６−３３２２１５号公報には、像担持体上にトナー増を作像し、このトナー像を転写材に転写する画像形成方法において、トナーの凝集度が３０％以上であり、像担持体が表面に転写性向上層を有することを特徴とする画像形成方法が記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術においては、感光体と現像ローラがトナー層を介して当接するので、そこに静電気力が強く作用する。現像剤は一般的に１〜３種類の添加剤を外添して流動性を高めると共に帯電安定性も狙っている。しかし、感光体と現像ローラがトナー層を介して当接することにより、感光体表面の摩擦係数が比較的低い（０．１〜０．２である）領域では、トナーが現像ローラ側に転移するスキャベンジ力が強く作用し、特に低濃度領域で現像能力が低下して濃度の低い画像になってしまう場合があった。また、感光体と現像ローラとの間の現像ポテンシャルを増加させて現像能力を向上させると、地汚れ余裕度が減少する傾向にあり、総合的な画像品質が低下するおそれがあった。
【０００８】
また、上記特開平９−７３２２９号公報記載の現像方法では、現像ローラの対感光体線速比を増加させ、その範囲を１．２〜３．０倍とし、特に１．５〜２．５倍を推奨しているが、現像ローラの対感光体線速比が１．２倍を越えると、後端トナー寄り等の異常画像が発生し易い。また、特開平６−３３２２１５号公報記載の画像形成方法では、トナーの凝集度が３０％以上であり、像担持体が表面に転写性向上層を有するが、現像効率がトナーの凝集により低下する。
【０００９】
請求項１に係る発明は、現像時に現像剤の添加剤が像担持態上の潤滑剤による静電反発を低減できて現像能力を維持することができる画像形成方法を提供することを目的とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、現像時に現像剤の添加剤が像担持態上の潤滑剤による静電反発を低減できて現像能力を維持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。
【００１１】
請求項３に係る発明は、現像剤の帯電特性、供給性を良好にできる画像形成装置を提供することを目的とする。
請求項４に係る発明は、現像剤の帯電特性、供給性を良好にできる画像形成装置を提供することを目的とする。
請求項５に係る発明は、高解像力の需要と共にトナーを小粒径化しても十分に対応することが可能となる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１２】
請求項６に係る発明は、現像剤担持体の経時品質を安定化させることができ、現像剤帯電特性を良好に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。
【００１３】
請求項７に係る発明は、現像剤担持体の経時品質を安定化させることができ、現像剤担持体が優れた離型性を有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。
請求項８に係る発明は、現像剤担持体のコート層が割れ易いという不具合を解消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。
【００１４】
請求項９に係る発明は、現像部のコンパクト化を図ることができ、振動による異常画像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。
請求項１０に係る発明は、現像剤規制部材の現像剤担持体に対する当接圧が現像能力に与える影響力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。
【００１５】
請求項１１に係る発明は、現像剤担持体と像担持体との当接力のムラを低減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。
請求項１２に係る発明は、像担持体のトナーに対する非静電的付着力を低減できて地汚れを低減できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、摩擦係数μを０．１≦μ≦０．４の範囲に設定した像担持体を予め均一に帯電させた後に、この像担持体に光書き込みを行って静電潜像を形成し、この静電潜像を形成した像担持体を、一成分現像剤を担持した現像剤担持体に当接させて前記像担持体上の静電潜像を現像してトナー像とし、このトナー像を転写材に転写させる画像形成方法であって、該現像剤には、前記像担持体の表面に存在する潤滑剤の帯電極性に対して逆極性を有する添加剤である酸化チタンと、前記像担持体の表面に存在する潤滑剤の帯電極性に対して同極性を有する添加剤であるシリカとを外添し、且つ、上記シリカの添加量に対する上記酸化チタンの添加量を、表面積比に換算して２倍以上としたことを特徴とする。
【００１８】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の画像形成方法において、前記像担持体が感光体からなり、前記現像剤担持体が現像ローラからなることを特徴とする。
【００１９】
請求項３に係る発明は、摩擦係数μを０．１≦μ≦０．４の範囲に設定した像担持体を有し、この像担持体を予め均一に帯電させた後に、この像担持体に光書き込みを行って静電潜像を形成し、この静電潜像を形成した像担持体を、一成分現像剤を担持した現像剤担持体に当接させて前記像担持体上の静電潜像を現像してトナー像とし、このトナー像を転写材に転写させる画像形成装置であって、該現像剤には、前記像担持体の表面に存在する潤滑剤の帯電極性に対して逆極性を有する添加剤である酸化チタンと、前記像担持体の表面に存在する潤滑剤の帯電極性に対して同極性を有する添加剤であるシリカとを外添し、且つ、上記シリカの添加量に対する上記酸化チタンの添加量を、表面積比に換算して２倍以上としたものである。
【００２０】
請求項４に係る発明は、請求項３記載の画像形成装置において、前記現像剤担持体に当接して前記現像剤担持体と同方向若しくは逆方向に回転し、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材を備え、この現像剤供給部材の前記現像剤担持体に対する線速比を０．５〜１．５とし、前記現像剤供給部材及び前記現像剤担持体の一方に対する他方の喰い込み量を０．５ｍｍ〜１．５ｍｍとしたものである。
【００２１】
請求項５に係る発明は、請求項３記載の画像形成装置において、前記現像剤供給部材が供給ローラからなることを特徴とするものである。
【００２２】
請求項６に係る発明は、請求項３記載の画像形成装置において、前記現像剤担持体の表面粗さを前記現像剤のトナー粒径に対して１３％〜８０％としたことを特徴とするものである。
【００２３】
請求項７に係る発明は、請求項３記載の画像形成装置において、前記現像剤担持体の表面をシリコン系のコート材料で被覆したことを特徴とするものである。
【００２４】
請求項８に係る発明は、請求項３記載の画像形成装置において、前記現像剤担持体の表面をテフロン（登録商標）系のコート材料で被覆したことを特徴とするものである。
【００２５】
請求項９に係る発明は、請求項３記載の画像形成装置において、前記現像剤担持体の表面を被覆するコート層の厚みを５μｍ〜５０μｍとしたことを特徴とするものである。
【００２６】
請求項１０に係る発明は、請求項３記載の画像形成装置において、前記現像剤担持体で担持した現像剤を規制する現像剤規制部材と、この現像剤規制部材を保持するホルダとを有し、前記ホルダから前記現像剤規制部材の自由端までの長さを１０ｍｍ〜１５ｍｍとしたことを特徴とするものである。
【００２７】
請求項１１に係る発明は、請求項３記載の画像形成装置において、前記現像剤担持体で担持した現像剤を規制する現像剤規制部材を有し、この現像剤規制部材の前記現像剤担持体に対する当接圧を５ｇ・ｆ／ｃｍ〜２５０ｇ・ｆ／ｃｍとしたことを特徴とするものである。
【００２８】
請求項１２に係る発明は、請求項３記載の画像形成装置において、前記現像剤担持体と前記像担持体を当接させる押圧手段を複数個としたことを特徴とするものである。
【００３８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態の一部を模式的に示す。この実施形態の画像形成装置は、電子写真方式を用いた画像形成装置であり、像担持体として感光体が用いられ、この感光体は例えばドラム状の感光体１が用いられる。この感光体１は、ベルト状感光体などを用いるようにしてもよい。なお、本発明は、電子写真方式以外の方式で像担持体上に静電潜像を形成して現像する画像形成装置にも適用することができる。
【００３９】
感光体１は、画像形成時には駆動部により回転駆動されて帯電手段により規定の表面電位に均一に帯電され、光書き込み手段により光書き込みが行われて静電潜像が形成される。上記帯電手段はコロナチャージャや帯電ローラなどの公知のものが用いられる。上記光書き込み手段は、画像信号を光信号に変換して感光体１に照射して露光するレーザ光書き込み装置などの公知のものや、照明装置により原稿を照明してその反射光を感光体１に照射して露光すると共に原稿の走査を行うスリッド露光装置などを用いることが可能である。
【００４０】
感光体１上の静電潜像は現像器２により現像剤で現像されてトナー像となり、この感光体１上のトナー像は公知の給紙装置から給紙された転写紙、ＯＨＰなどの転写材へ転写手段により転写されて公知の定着装置により転写材に定着される。上記転写手段はコロナチャージャ、転写ローラ、転写搬送装置などの公知のものが用いられる。なお、感光体１上のトナー像は、一旦中間転写体へ転写手段により転写した後に、公知の給紙装置から給紙された転写紙、ＯＨＰなどの転写材へ転写手段により転写するようにしてもよい。感光体１は、トナー像を転写材に転写した後にクリーニング装置で清掃されて再使用可能となり、繰り返して使用される。
【００４１】
現像器２は、現像剤担持体３、現像剤規制部材４、現像剤供給部材５、現像剤撹拌部材６、現像容器７を有し、この現像容器７内に現像剤が収容される。現像剤担持体３は例えば現像ローラが用いられ、現像剤規制部材４は例えば現像剤規制ブレードが用いられる。現像剤供給部材５は例えば現像剤供給ローラが用いられ、現像剤撹拌部材６は例えばアジテータが用いられ、現像剤は例えば１成分現像剤としてのトナーが用いられる。現像ローラ３、現像剤供給ローラ５及びアジテータ６は所定のタイミングで駆動部により回転駆動され、現像ローラ３は電源装置から現像バイアス電圧が印加される。
【００４２】
現像容器７内のトナーは、アジテータ６により撹拌されて機械的に現像剤供給ローラ５に供給され、現像剤供給ローラ５により現像ローラ３へ供給される。現像剤供給ローラ５は、発泡ポリウレタン等で形成されて可撓性を有し、５０［μｍ］〜５００［μｍ］の径のセルでトナーを保持し易い構造を持っている。また、現像剤供給ローラ５は、硬度が１０°ＪＩＳ  Ａ〜３０°ＪＩＳ  Ａで、比較的硬度が低く、現像ローラ３とも均一に当接させることができる。
【００４３】
現像剤供給ローラ５が現像ローラ３と同じ方向（接触部でカウンタ方向）へ回転することにより、現像剤供給ローラ５の線速は現像ローラ３の線速に対する線速比が０．５〜１．５となる線速が最適である。なお、現像剤供給ローラ５は現像ローラ３と逆の方向へ回転させるようにしてもよい。この実施形態では、現像剤供給ローラ５は現像ローラ３と同じ方向に回転し、現像剤供給ローラ５の現像ローラ３に対する線速比は０．９である。現像剤供給ローラ５の現像ローラ３に対する喰い込み量は０．５［ｍｍ］〜１．５［ｍｍ］である。この条件は、トナーの帯電特性、供給性に大きな影響を与えるので、組み合わせによっては更に広い範囲で最適条件を設定することが必要且つ可能である。
【００４４】
また、現像剤供給ローラ５の現像ローラ３に対する喰い込み量は、最終的には現像ローラ３を駆動する駆動部のモータ及びギヤヘッドの特性にも依存するので、全てを含めた上で検討を行うことが必要である。この実施形態では、現像器２の有効幅が２４０［ｍｍ］（Ａ４縦のサイズ）の場合必要なトルクとして１．５［ｋｇ・ｆｃｍ］〜２．５［ｋｇ・ｆｃｍ］である。
【００４５】
上記トナーは、ポリエステル、ポリオール、スチレンアクリル等の樹脂に帯電制御剤（ＣＣＡ）、色剤を混合し、その周りにシリカ、酸化チタン等の物質を外添している。上記色剤は、カーボンブラック、フタロシアニンブルー、キナクリドン、カーミン等を挙げることができる。この実施形態の作用はトナーに外添する添加剤の帯電量及び極性と存在比率、トナー粒径に関して後述する。
【００４６】
２種類のトナーＡ、Ｂ（現状のトナーＡと本実施形態のトナーＢ）は、それぞれポリエステル系樹脂にＣＣＡ、着色剤、更に場合によってはワックス等を分散混合させた母体トナーに上記種類の添加剤を外添している。トナーＡ、Ｂの粒径は０．１［μｍ］〜１．５［μｍ］の範囲である。この実施形態では、トナーの平均粒径は、３［μｍ］〜１２［μｍ］の範囲で、例えば７．５［μｍ］であり、高解像力の需要と共に小粒径化しても十分に対応することが可能である。
【００４７】
現像ローラ３は、ゴム材料が好敵で、径が１０［ｍｍ］〜３０［ｍｍ］、表面を適宜あらして表面粗さを１［μｍ］ＲＺ〜４［μｍ］ＲＺとしたものである。この値は、トナー粒径に対して１３％〜８０％となり、トナーが現像ローラ３の表面に埋没することなく搬送される。ここで、現像ローラ３にゴム材料として使用できるものとしては、シリコン、ブタジエン、ＮＢＲ、ヒドリン、ＥＰＤＭ等を挙げることができる。更に、現像ローラ３の表面に、特に経時品質を安定化させるためにコート材料を被覆することが好ましい。
【００４８】
このコート材料は、シリコン系コート材料、テフロン系コート材料が特に良好であり、前者はトナー帯電が良好になり、後者は離型性が優れる。また、コート材料は、導電性を得るために適宜にカーボンブラック等の導電性材料を含有させる場合もある。コート層の厚みは、５［μｍ］〜５０［μｍ］の範囲が良好で、その範囲を超えると割れ易い等の不具合が発生し易い。この実施形態では、現像ローラ３の硬度が低く、感光体１の硬度が高く設定されているが、その逆でも成立する。
【００４９】
現像剤供給ローラ５上若しくはその内部に存在するトナー（ちなみに本実施形態で使用しているトナーは負の帯電電荷を得るもの）は、回転により接触点で互いに反対方向に回転する現像ローラ３及び現像剤供給ローラ５に挟まれることにより、摩擦帯電効果で負の帯電電荷を得て静電気力により現像ローラ３に保持され、また現像ローラ３の表面粗さによる搬送効果により現像ローラ３に保持されるようになる。しかし、この時の現像ローラ３上のトナー層は、均一ではなく過剰になっている（１［ｍｇ／ｃｍ2］）。
【００５０】
また、現像剤規制ブレード４を現像ローラ３に当接させることで、現像ローラ３上に均一な層厚を有するトナー薄層を形成する。現像剤規制ブレード４は、先端が現像ローラ３の回転方向に対して下流側を向き、現像剤規制ブレード４の中央部が現像ローラ３に当接する、いわゆる腹当て当接である。もちろん、現像剤規制ブレード４は、逆向きでも設定可能であり、エッジ当接を実現することも可能である。
【００５１】
現像剤規制ブレード４は、材料がＳＵＳ  ３０４等の金属で、厚さが０．１［ｍｍ］〜０．２［ｍｍ］であるが、そのほか厚み１［ｍｍ］〜２［ｍｍ］のポリウレタンゴム等のゴム材料やシリコン樹脂、帯電特性を逆とするフッ素系樹脂（例えばＥＴＦＥ、ＰＴＦＥ、ＰＶｄＦ）等の比較的硬度の高い樹脂材料が使用可能である。また、現像剤規制ブレード４は、金属以外でもカーボンブラック等を混ぜ込むことにより低抵抗化できるので、バイアス電源を接続して現像ローラとの間に電界を形成することも可能である。
【００５２】
現像剤規制ブレード４は、ホルダ８により現像容器７に固定されているが、ホルダ８から自由端までの長さとして１０［ｍｍ］〜１５［ｍｍ］が良好であり、この長さ範囲の上限を越えると現像器２の大きさが増大することになってコンパクトに納めることができないし、上記長さ範囲の下限を下まわると現像ローラ３の表面と接触するときに振動が生じ易くなって画像上に横方向の段々ムラ等の異常画像が発生し易くなる。
【００５３】
現像剤規制ブレード４の現像ローラ３に対する当接圧は５［ｇ・ｆ／ｃｍ］〜２５０［ｇ・ｆ／ｃｍ］の範囲が良好で、現像能力に与える影響は現像剤規制ブレード４の現像ローラ３に対する当接圧がその当接圧範囲の上限を越えると現像ローラ３上のトナー付着量が減少し且つトナー帯電量が増加し過ぎるので、現像量が減少して画像濃度が低くなる。現像剤規制ブレード４の現像ローラ３に対する当接圧が上記当接圧範囲の下限を下まわると現像ローラ３上にトナー薄層が均一に形成されずにトナーの塊が現像剤規制ブレード４を通過することもあり、画像品質が著しく低下する。この実施形態では、例えば現像ローラ３として硬度がＪＩＳ  Ａで３０°のものを使用し、現像剤規制ブレード４として厚み０．１［ｍｍ］のＳＵＳ板を使用し、現像剤規制ブレード４の現像ローラ３に対する当接圧が６０［ｇ・ｆ／ｃｍ］である。この時、目標とする現像ローラ３上トナー付着量が得られた。
【００５４】
現像剤規制ブレード４の現像ローラ３に対する当接角は、現像剤規制ブレード４の先端が現像ローラ３の回転方向下流側を向く方向で現像ローラ３の接線に対して１０°〜４５°が良好である。現像ローラ３上のトナー層は、現像剤規制ブレード４と現像ローラ３とに挟まれたトナー薄層形成に不必要な分が現像剤規制ブレード４により現像ローラ３から剥ぎ取られ、目標範囲である単位面積当り０．４［ｍｇ／ｃｍ2］〜０．８［ｍｇ／ｃｍ2］の均一な厚みを持ったトナー薄層に形成される。この時のトナー帯電量は最終的に本実施形態では−５［μＣ／ｇ］〜−３０［μＣ／ｇ］の範囲であり、感光体１上の潜像はトナー層を介して現像ローラ３と当接して現像され、顕像化が行われる。
【００５５】
感光体１は、無機及び有機感光体が使用され、表面の摩擦係数が０．１〜０．４の範囲を維持している。この状態を維持する方法は、特開平４−３７２９８１号公報の「体積平均粒径４〜１０μｍのトナーを使用したとき、感光体の摩擦係数を低下させる物質を感光体上に供給する。潤滑剤の供給は一定枚数おきに直接塗布、又は潤滑剤を担持した部材を常時又は一定枚数おきに感光体に当接させてもよい。」なる記載等で公知である方法が用いられ、例えば感光体１に常時又は一定枚数の画像形成ごとに潤滑剤が潤滑剤塗布装置で塗布されることにより、感光体１の表面の摩擦係数が０．１〜０．４の範囲に維持される。
【００５６】
ここに、感光体１の表面の摩擦係数はオイラー法により図２に示すように求めた。すなわち、ＴＹＰＥ  ６２００  Ａ４Ｔ目（（株）リコー製）の用紙を２９７ｍｍ×３０ｍｍの紙９に切り、この紙９の両端に糸１０、１１を付けて測定紙片を作成した。この測定紙片９を感光体１にのせて一方の糸１０に０．９８Ｎ（１００ｇ）の重り１２を付け、もう一方の糸１１をデジタルフォースゲージ１３で引っ張り、紙９が動き出した時のゲージ１３の値を読む。この時のゲージ１３の値をＦ（Ｎ）とすると、感光体１の表面の摩擦係数μは
μ＝［ｌｎ（Ｆ／０．９８）］／（π／２）
で求められる。
【００５７】
感光体１の表面に潤滑剤等を塗布しない、未処理の場合における感光体１の表面の摩擦係数μの上記方法による測定値は、０．４〜０．６であり、経時で増加する傾向にある。これに対して潤滑剤を塗布した感光体１の表面の摩擦係数μの上記方法による測定値は、０．１〜０．４の範囲であった。
【００５８】
感光体１と現像ローラ３は現像ローラ３上のトナー層を介して当接する。感光体１と現像ローラ３とを押圧により当接させる方法は、押圧手段としてのバネで感光体１と現像ローラ３とを当接させるのが良好で、特に複数のバネで感光体１と現像ローラ３とを当接させると感光体１と現像ローラ３との当接ムラを低減させることが可能である。このバネは、コイルバネ、板バネ等が使用可能である。この実施形態の現像ローラ３は硬度が３０°ＪＩＳ−Ａであるとすると、現像ローラ３の感光体１に対する当接圧は２［ｇ・ｆ／ｃｍ］〜１０［ｇ・ｆ／ｃｍ］の範囲が好ましい。また、押圧手段の数は多い程感光体１と現像ローラ３との当接ムラを低減できるので、良好である。
【００５９】
以下、現像特性（ベタ均一性、地汚れ）における感光体１と現像ローラ３との当接圧の与える影響を示す実験結果を説明する。感光体１と現像ローラ３との当接圧が適正範囲の下限を下回ると、現像能力が不均一になり、十分な現像量が得られない。また、感光体１と現像ローラ３との当接圧が適正範囲の上限を上回ると、現像ローラ３のスキャベンジ力が増加することと、現像ローラ３上のトナー層が圧縮されることにより、現像ローラ３上のトナーが凝集してしまうので、感光体１上に一度現像された（付着された）トナーが現像ローラ３上のトナー層で掻き取られるか、凝集したまま現像ローラ３上に残留することになってベタ画像のムラといった異常画像が発生し易くなる。感光体１と現像ローラ３との当接圧が適正範囲であれば、高濃度の均一な画像を得ることが可能である。
【００６０】
この実施形態では、感光体１の直径を５０［ｍｍ］、現像ローラ３の直径を１６［ｍｍ］として現像工程が行われる。感光体１に形成されたトナー像は、その後、転写工程、定着工程を経て画像として完成される。
ここで、この実施形態におけるトナーの寄与（添加剤の寄与）に関して詳しく説明する。
【００６１】
感光体１は、表面摩擦係数μの範囲が０．１＜μ＜０．４である。感光体１は、ステアリン酸亜鉛、フッ素系材料（ＰＴＦＥ等の樹脂材料）等の材料を予め含有させるか、材料に含有させずにブラシ、ブレード等で外部より表面に供給させる。この中でも２番目に挙げたフッ素系材料は、近年、離型性、（環境、経時）安定性において従来の材料に比較して優れており、多く用いられている。フッ素単体は、摩擦帯電系列上、相手に接触して自身は“−帯電”し易く、接触した相手を“＋帯電”させ易い。
【００６２】
この実施形態は、感光体１の帯電電位の極性をマイナスとして現像器２で感光体１上の静電潜像のネガ・ポジ現像を行う（ポジ・ポジ現像を行うようにすることも可能である）ため、トナーは帯電極性が添加剤を混合した状態でマイナスのものを使用している。基本的にトナーの帯電特性は、トナーの母体樹脂とそれに混合される帯電制御剤（ＣＣＡ）でそのほとんどが決定されるが、トナーの外添される添加剤の影響も若干受ける。この添加剤の本来の機能は、トナーの凝集度を下げてトナーが塊となることを防止し、なるべく“ほぐした状態”にして均一な現像、転写性を得ることにあるが、添加剤は、上記トナー帯電特性を阻害する帯電特性も持っている場合もあるので、現像特性に大きく寄与することは無いが、感光体上の潜像が低電位で現像電界が比較的弱いときにその影響が現われる考えられる。
【００６３】
この実施形態で使用している接触現像システムは現像ローラ３がその担持したトナーを介して感光体１に接触しているために感光体１の表面とトナーとが極めて近接している。現像工程は感光体１上の潜像と現像バイアスによって形成される電界によって行われるが、現像ローラ１上のトナーが感光体１上の潜像に近づいたときにトナーの添加剤の帯電電荷によって現像が行われない場合がある。これは、本方式では感光体１の摩擦係数μが比較的低いために更に現像されたトナーが再度現像ローラ３に引き戻されるからである。
【００６４】
これを解決するためには、局部的にトナーの帯電した添加剤が、感光体１の表面に存在する帯電した潤滑剤と静電反発するのを抑えることが必要であると考えられる。また、別の解決方法としては、トナーの凝集度をアップさせることで、一度現像されたトナーが容易に感光体１から現像ローラ３へ掻き取られないようにすることが可能であると考えられる。この点は後述の実施形態で説明する。
【００６５】
現状のトナーＡがシリカ０．４［ｗｔ％］、酸化チタン０．６［ｗｔ％］であるのに対して、本実施形態のトナーＢはシリカ０．２［ｗｔ％］、酸化チタン０．９［ｗｔ％］であり、その存在比率をＴｉＯ2［ｗｔ％］／Ｓｉｏ2［ｗｔ％］とすると、この存在比率は前者のトナーＡが１．５であるのに対して後者のトナーＢが４．５となり、酸化チタンの存在比率が高められている。
【００６６】
上記設定は、酸化チタンの方がシリカと比較して比重が大きく、同一の表面積を得ようとしたときに酸化チタンの方がシリカと比較して約２倍の添加量が必要となることから来るものである。故に、トナーＡでは酸化チタンとシリカとの面積比がほとんど１：１になっているものと考えられる。これは添加剤の添加量比を変えることで静電反発力を低減させることができる。添加剤の添加量に対してはカップリング処理を施すことによって増減及び極性の変換（例えば“＋”から“−”への変換）も可能である。これは具体的にはシランカップリング剤を作用させることが公知の方法としてよく使用されている。
【００６７】
添加剤の帯電極性において、シリカは基本的に“−帯電”するものが多く、酸化チタンは“＋帯電”するものが多い。故に添加剤として酸化チタンの添加比率を高めたトナーの帯電量は、その影響を受けて低下する傾向が見られる。トナーＡ、Ｂの帯電量と添加剤の添加量との関係を図５に示す。
【００６８】
更にミクロ的に見ると、図３に示すように感光体１の近傍では潜像１４に一番近いところにトナーＢの添加剤が存在している。図４はトナーＡの場合で添加剤が“−帯電”のものがリッチとなって、感光体１の表面上に存在するＰＴＦＥ（“−帯電”）と静電的に反発しやすくなって現像能力が低下する。ところが、トナーＢは、トナーＡと比較してシリカを減らして酸化チタンを増やすことで図３に示すように“＋帯電”のものがリッチとなっていることにより、潤滑剤が存在しても感光体１の表面が均一に現像される。
このようにトナーＢはシリカと酸化チタンの添加量比を制御することで、低コントラスト潜像に対しても均一で濃度の高い画像を得ることができる。
【００６９】
この実施形態は、摩擦係数μを０．１≦μ≦０．４の範囲に設定した像担持体１を予め均一に帯電させた後に、この像担持体１に光書き込みを行って静電潜像を形成し、この静電潜像を形成した像担持体１を、現像剤を担持した現像剤担持体３に当接させて前記像担持体１上の静電潜像を現像してトナー像とし、このトナー像を転写材に転写させる画像形成方法を適用した画像形成装置であって、前記現像剤に外添される添加剤のうちの少なくとも１種類の添加剤を前記像担持体１の表面に存在する潤滑剤の帯電極性に対して逆極性としたことにより、現像時に現像剤の添加剤が像担持体上の潤滑剤による静電反発を低減できて現像能力を維持することができる。
【００７０】
また、摩擦係数μを０．１≦μ≦０．４の範囲に設定した像担持体１を予め均一に帯電させた後に、この像担持体１に光書き込みを行って静電潜像を形成し、この静電潜像を形成した像担持体１を、現像剤を担持した現像剤担持体３に当接させて前記像担持体１上の静電潜像を現像してトナー像とし、このトナー像を転写材に転写させる画像形成方法を適用した画像形成装置であって、前記現像剤に外添される添加剤のうちの少なくとも１種類の添加剤を前記像担持体１の表面に存在する潤滑剤の帯電極性に対して逆極性とし、且つその添加量を表面積比に換算して２倍以上としたことにより、現像時に現像剤の添加剤が像担持体上の潤滑剤による静電反発を低減できて現像能力を維持することができる。
【００７１】
また、摩擦係数μを０．１≦μ≦０．４の範囲に設定した像担持体１を有し、この像担持体１を予め均一に帯電させた後に、この像担持体１に光書き込みを行って静電潜像を形成し、この静電潜像を形成した像担持体１を、現像剤を担持した現像剤担持体３に当接させて前記像担持体１上の静電潜像を現像してトナー像とし、このトナー像を転写材に転写させる画像形成装置であって、前記現像剤に外添される添加剤のうちの少なくとも１種類の添加剤を前記像担持体１の表面に存在する潤滑剤の帯電極性に対して逆極性としたことにより、現像時に現像剤の添加剤が像担持体上の潤滑剤による静電反発を低減できて現像能力を維持することができる。
【００７２】
また、前記現像剤担持体３に当接して前記現像剤担持体３と同方向若しくは逆方向に回転し、前記現像剤担持体３に現像剤を供給する現像剤供給部材５を備え、この現像剤供給部材５の前記現像剤担持体３に対する線速比を０．５〜１．５とし、前記現像剤供給部材５及び前記現像剤担持体３の一方に対する他方の喰い込み量を０．５ｍｍ〜１．５ｍｍとしたことにより、現像剤の帯電特性、供給性を良好にできる。
【００７３】
また、前記現像剤は、トナーからなり、平均粒径が３μｍ〜１２μｍであることにより、高解像力の需要と共にトナーを小粒径化しても十分に対応することが可能となる。また、前記現像剤担持体３の表面粗さを前記現像剤のトナー粒径に対して１３％〜８０％としたことにより、現像剤を現像剤担持体の表面に埋没させることなく搬送することができる。
【００７４】
また、前記現像剤担持体３の表面をシリコン系のコート材料で被覆したことにより、現像剤担持体の経時品質を安定化させることができ、現像剤帯電特性を良好にすることができる。また、前記現像剤担持体３の表面をテフロン系のコート材料で被覆したことにより、現像剤担持体の経時品質を安定化させることができ、現像剤担持体が優れた離型性を有することができる。
【００７５】
また、前記現像剤担持体３の表面を被覆するコート層の厚みを５μｍ〜５０μｍとしたことにより、現像剤担持体のコート層が割れ易いという不具合を解消することができる。また、前記現像剤担持体３で担持した現像剤を規制する現像剤規制部材４と、この現像剤規制部材４を保持するホルダ８とを有し、前記ホルダ８から前記現像剤規制部材４の自由端までの長さを１０ｍｍ〜１５ｍｍとしたことにより、現像部のコンパクト化を図ることができ、振動による異常画像の発生を抑制することができる。
【００７６】
また、前記現像剤担持体３で担持した現像剤を規制する現像剤規制部材３を有し、この現像剤規制部材３の前記現像剤担持体１に対する当接圧を５ｇ・ｆ／ｃｍ〜２５０ｇ・ｆ／ｃｍとしたことにより、現像剤規制部材の現像剤担持体に対する当接圧が現像能力に与える影響力を抑制することができる。また、前記現像剤担持体３と前記像担持体１を当接させる押圧手段を複数個としたことにより、現像剤担持体と像担持体との当接力のムラを低減することができる。
【００７７】
また、前記現像剤に外添される添加剤のうちの少なくとも１種類の添加剤を前記像担持体１の表面に存在する潤滑剤の帯電極性に対して逆極性とし、且つその添加量を表面積比に換算して２倍以上としたことにより、現像時に現像剤の添加剤が像担持体上の潤滑剤による静電反発を低減できて現像能力を維持することができる。
【００７８】
本発明の実施の他の形態は、上記実施形態において、トナーの粒径Ｄを４［μｍ］＜Ｄ＜６［μｍ］に設定したものである。トナーの材料は、上述したもので、ポリエステル、ポリオール、スチレンアクリル系樹脂を母体としたものである。従来例等で使用されるトナー粒子径は７［μｍ］〜１１［μｍ］が一般的であるが、この実施形態のトナーは更に小さい粒径のものを使用している。
【００７９】
一般にトナーは、粒径が小さくなると、被着物に付着するときに被着物の表面近傍により近づくために静電気力と近接力であるファン・デル・ワース力が強く作用し、現像、転写、クリーニングを行うことに困難が伴った。また、一度感光体に接触したトナーが地汚れで感光体に残留し、画像に悪影響を与える。ところが、この実施形態では、感光体１の摩擦係数μを０．１＜μ＜０．４と比較的低い領域に設定したので、感光体に残留することが極めて少なくなった。
【００８０】
その理由は、感光体の摩擦作用がなくなったためにトナーの感光体に対するファン・デル・ワース力のような非静電的付着力が減少したからと考えられる。これは、潤滑剤の存在によってそれまで感光体の表面近傍にかなり接近したトナーが潤滑剤粒子にバリアされる状態で離れた位置に存在することになっためである。
【００８１】
図６は、感光体摩擦係数による地汚れ特性で、横軸に現像ポテンシャル（大きくなるほど正規帯電（−帯電）したトナーの現像量が増加する。）Ｖｐ、縦軸に現像トナーのフィルム転写（粘着剤による）後の光学濃度ΔＩＤを表したものであり、現像ポテンシャル−４００Ｖは地肌汚れの現像条件としている。この時の濃度が０．２以下であれば実用上問題はない。そこで、粒径Ｄがそれぞれ４．５μｍ、７．５μｍであるトナーの比較を行ったが、両者ともに問題がないと共にトナー粒径を小さくしても地汚れの少ないことが認められる。
【００８２】
この実施形態は、現像剤の粒径が４μｍ〜６μｍであるので、像担持体のトナーに対する非静電的付着力を低減できて像担持体上に現像されるトナー量を増加させることができる。
【００８３】
本発明の実施の更に他の形態は、上記他の実施形態において、トナーの凝集度を１５％以上に設定したものである。トナーの凝集度の測定は特開平７−１６００３３号公報に記載されているトナー凝集度の測定方法及び定義が一般的に使用されている。
【００８４】
このトナー凝集度の測定方法は、「篩の目開きが１５０μｍ（上段）、７５μｍ（中段）、４５μｍ（下段）の組合せの第１組のものと、篩の目開きが７５μｍ（上段）、４５μｍ（中段）、２２μｍ（下段）の組合せの第２組のものとを用い、上段の篩にトナー２グラムを載せ、
振幅１ｍｍで、Ｔ＝２０＋｜（１．６−Ｗ）／０．０１６｜［ｓｅｃ．］
但しＷはトナーの動的見掛け比重であって、Ｗ＝（Ｐ−ａ）ｃ／１００＋ａの数式で計算され、Ｐ；固め見掛け比重、ａ；ゆるみ見掛け比重、ｃ；ゆるみ見掛け比重と固め見掛け比重との比から求めた圧縮度、
の数式で計算された時間を振動させた後、各篩に残留したトナーの重量を測定して次の式で計算し、
（１）｜（上段に残ったトナー重量）／２｜×１００
（２）｜（中段に残ったトナー重量）／２｜×１００×（３／５）
（３）｜（下段に残ったトナー重量）／２｜×１００×（１／５）
上記３つの計算値の合計をトナーの凝集度と定義している。
【００８５】
上記実施形態では、感光体摩擦係数μが１＜μ＜０．２の時に、１ドット画像等の低コントラスト画像を形成すると現像量が低下し、濃度の低いものとなってしまう場合があった。その時使用していたトナーの凝集度は上記トナー凝集度の測定方法によると、１３％である。この場合、感光体１の摩擦係数が低下することで、一度現像されたトナーが現像ローラ３の摩擦係数、搬送力によって現像ローラ３上のトナー層がくずされたことと、再度現像ローラ３上のトナー層で掻き取られることが発生していると推定される。ところが、この実施形態では、トナーＢの凝集度を上記トナー凝集度の測定方法により測定すると１９％であり、画像形成を行うと１ドット画像も均一に現像することができた。
【００８６】
この実施形態は、現像剤の凝集度を１５％以上に設定したことにより、像担持体上に現像されるトナーが現像剤担持体上の現像剤層に掻き取られなくなって像担持体上に現像されるトナー量を増加させることができる。また、像担持体１の摩擦係数μを０．１＜μ＜０．２の範囲に設定したことにより、低コントラスト画像も均一に現像することができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、カラー複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に同様に適用することができる。
【００８７】
【発明の効果】
以上のように請求項１に係る発明によれば、上記構成により、現像時に現像剤の添加剤が像担持体上の潤滑剤による静電反発を低減できて現像能力を維持することができる。
【００８８】
請求項２に係る発明によれば、上記構成により、現像時に現像剤の添加剤が像担持体上の潤滑剤による静電反発を低減できて現像能力を維持することができる。
【００８９】
請求項３に係る発明によれば、上記構成により、現像剤の帯電特性、供給性を良好にできる。
請求項４に係る発明によれば、上記構成により、現像剤の帯電特性、供給性を良好にできる。
請求項５に係る発明によれば、上記構成により、高解像力の需要と共にトナーを小粒径化しても十分に対応することが可能となる。
【００９０】
請求項６に係る発明によれば、上記構成により、現像剤担持体の経時品質を安定化させることができ、現像剤帯電特性を良好にすることができる。
請求項７に係る発明によれば、上記構成により、現像剤担持体の経時品質を安定化させることができ、現像剤担持体が優れた離型性を有することができる。
【００９１】
請求項８に係る発明によれば、上記構成により、現像剤担持体のコート層が割れ易いという不具合を解消することができる。
請求項９に係る発明によれば、上記構成により、現像部のコンパクト化を図ることができ、振動による異常画像の発生を抑制することができる。
請求項１０に係る発明によれば、上記構成により、現像剤規制部材の現像剤担持体に対する当接圧が現像能力に与える影響力を抑制することができる。
【００９２】
請求項１１に係る発明によれば、上記構成により、現像剤担持体と像担持体との当接力のムラを低減することができる。
請求項１２に係る発明によれば、上記構成により、像担持体のトナーに対する非静電的付着力を低減できて地汚れを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の一部を模式的に示す断面図である。
【図２】感光体摩擦係数測定方法を説明するための図である。
【図３】トナーＢ使用状態の感光体近傍をミクロ的に示す図である。
【図４】トナーＡ使用状態の感光体近傍をミクロ的に示す図である。
【図５】トナーＡ、Ｂの帯電量と添加剤の添加量との関係を示す特性図である。
【図６】現像ポテンシャルＶｐと、現像トナーのフィルム転写後の光学濃度ΔＩＤとの関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１      感光体
２      現像器
３      現像剤担持体
４      現像剤規制部材
５      現像剤供給部材
６      現像剤撹拌部材
７      現像容器
８      ホルダ
【図１】
0003973788.tif 000002
【図２】
0003973788.tif 000003
【図３】
0003973788.tif 000004
【図４】
0003973788.tif 000005
【図５】
0003973788.tif 000006
【図６】
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