JP2010008865A

JP2010008865A - 現像装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2010008865A
Application number: JP2008170254A
Authority: JP
Inventors: Koichi Matsuzaki; 幸一松崎
Original assignee: Oki Data Corp
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2008-06-30
Filing date: 2008-06-30
Publication date: 2010-01-14

Abstract

【課題】印刷速度を高くしても画像品位が低下することがないようにする。
【解決手段】現像剤担持体、及び現像剤担持体上に現像剤の薄層を形成する現像剤薄層形成部材を有する。現像剤担持体の周速度を１８５〔ｍｍ／ｓｅｃ〕以上、かつ、３００〔ｍｍ／ｓｅｃ〕以下の範囲に収まるように設定し、現像剤薄層形成部材の現像剤担持体に対する線圧を４０〔ｇｆ／ｃｍ〕以上、かつ、７０〔ｇｆ／ｃｍ〕以下の範囲に収まるように設定したとき、円形度が０．９４０以上、かつ、０．９５４以下の範囲に収まる現像剤が使用される。現像剤の円形度が過剰に低くならないので、現像剤担持体との物理的な付着力が大きくなるのを防止することができる。現像剤の円形度が過剰に高くならないので、現像剤担持体上で十分に堰き止めることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、現像装置及び画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真式のプリンタ、複写機、ファクシミリ装置、複合機等の画像形成装置、例えば、プリンタにおいては、感光体ドラムの表面が、帯電ローラによって帯電させられ、ＬＥＤヘッドによって露光されて静電潜像が形成され、現像装置によって前記静電潜像に現像剤としてのトナーが静電的に付着させられてトナー像が形成されるようになっている。続いて、該トナー像は、転写ローラによって用紙上に転写され、定着器において定着させられて、画像が形成される。

ところで、前記現像装置においては、トナー供給ローラによって現像ローラにトナーが供給され、前記現像ローラにおいて、現像ブレードによってトナーの薄層が形成される。

そして、前記トナー像が良好に形成されるように、トナーの平均粒径、円形度及び粒度分布、現像ローラの表面粗さ、現像ブレードの線圧等が規定されるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−２１５０５７号公報

しかしながら、前記従来の現像装置においては、プリンタの高速化に対応するために印刷速度を高くすると、現像ブレードによってトナーの薄層を形成するのが困難になってしまう。その場合、現像ローラ上のトナーの電位が高くなり、現像工程における電位バランスが崩れ、感光体ドラムの静電潜像に関係なくトナーが感光体ドラムに付着してしまう。

その結果、用紙に汚れが付着し、画像品位が低下してしまう。

本発明は、前記従来の現像装置の問題点を解決して、印刷速度を高くしても画像品位が低下することがない現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

そのために、本発明の現像装置においては、像担持体と対向させて配設され、像担持体の表面に形成された潜像に一成分非磁性の現像剤を付着させる現像剤担持体、及び該現像剤担持体上に現像剤の薄層を形成する現像剤薄層形成部材を有する。

そして、前記現像剤担持体の周速度を１８５〔ｍｍ／ｓｅｃ〕以上、かつ、３００〔ｍｍ／ｓｅｃ〕以下の範囲に収まるように設定し、前記現像剤薄層形成部材の前記現像剤担持体に対する線圧を４０〔ｇｆ／ｃｍ〕以上、かつ、７０〔ｇｆ／ｃｍ〕以下の範囲に収まるように設定したとき、円形度が０．９４０以上、かつ、０．９５４以下の範囲に収まる現像剤が使用される。

本発明によれば、現像装置においては、像担持体と対向させて配設され、像担持体の表面に形成された潜像に一成分非磁性の現像剤を付着させる現像剤担持体、及び該現像剤担持体上に現像剤の薄層を形成する現像剤薄層形成部材を有する。

この場合、現像剤の円形度が過剰に低くならないので、現像剤の凹凸によって、現像剤担持体との物理的な付着力が大きくなるのを防止することができる。したがって、現像剤薄層形成部材によって現像剤の薄層を容易に形成することができる。また、現像剤の円形度が過剰に高くならないので、現像剤薄層形成部材によって現像剤担持体上で十分に堰き止めることができる。そして、現像剤のすり抜けが起こるのを防止することができるので、現像剤薄層形成部材によって現像剤の薄層を容易に形成することができる。

その結果、現像剤担持体上の現像剤の電位が高くならず、現像工程における電位バランスを保持することができるので、像担持体の静電潜像に関係なく現像剤が像担持体に付着するのを防止することができる。そして、印刷速度を高くしても、媒体に汚れが付着するのを防止することができ、画像品位を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、画像形成装置としての電子写真方式のプリンタについて説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの概略図である。

図に示されるように、プリンタは、画像形成ユニットｕ１、露光装置としてのＬＥＤヘッド１６、転写ユニットｕ２、定着装置としての定着器２１等を備える。

そして、前記画像形成ユニットｕ１は、矢印方向に回転自在に配設された像担持体としての感光体ドラム１１、該感光体ドラム１１と当接させて矢印方向に回転自在に配設された帯電装置としての帯電ローラ１９、前記感光体ドラム１１と隣接させて配設された現像装置１０、該現像装置１０に現像剤としてのトナー１２を供給する現像剤カートリッジとしてのトナーカートリッジ１７、前記感光体ドラム１１と当接させて配設されたクリーニング部材としてのクリーニングブレード２０等を備え、前記ＬＥＤヘッド１６は感光体ドラム１１の上方において該感光体ドラム１１と対向させて配設される。なお、本実施の形態においては、前記トナー１２として一成分非磁性のトナーが使用される。

また、前記現像装置１０は、前記感光体ドラム１１と当接させて矢印方向に回転自在に配設された現像剤担持体としての現像ローラ１４、スポンジによって形成され、前記現像ローラ１４と当接させて矢印方向に回転自在に配設された現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ１３、現像ローラ１４上にトナー１２の薄層を形成する現像剤薄層形成部材としての、かつ、現像剤規制部材としての現像ブレード１５等を備える。

そして、前記転写ユニットｕ２は、矢印方向に回転自在に配設された第１のローラとしてのドライブローラ１７ａ、矢印方向に回転自在に配設された第２のローラとしてのアイドルローラ１７ｂ、前記ドライブローラ１７ａとアイドルローラ１７ｂとによって張設され、矢印方向に走行自在に配設された転写ベルト２６、及び該転写ベルト２６を介して感光体ドラム１１と対向させて、矢印方向に回転自在に配設された転写部材としての転写ローラ１８を備える。

また、前記定着器２１は、アルミ素管の表面に弾性体が被覆され、矢印方向に回転自在に配設された第１の回転体としての円管状のヒートローラ２２、該ヒートローラ２２内に配設された加熱体としてのハロゲンランプ２２ａ、回転自在に配設され、前記ヒートローラ２２の回転に伴って矢印方向に回動させられる定着ベルト２５、該定着ベルト２５を介してヒートローラ２２と対向させて、回転自在に配設された第２の回転体としての円管状のバックアップローラ２３、及び該バックアップローラ２３内に配設された加熱体としてのハロゲンランプ２３ａを備える。

なお、前記バックアップローラ２３を除く各ローラ及び感光体ドラム１１には、回転を伝達するための図示されないギヤが圧入又はその他の方法でそれぞれ固定される。この場合、感光体ドラム１１に固定されたギヤを感光体ドラムギヤとし、現像ローラ１４に固定されたギヤを現像ローラギヤとし、トナー供給ローラ１３に固定されたギヤをトナー供給ローラギヤとし、帯電ローラ１９に固定されたギヤを帯電ローラギヤとし、転写ローラ１８に固定されたギヤを転写ローラギヤとし、ドライブローラ１７ａに固定されたギヤをドライブローラギヤとし、現像ローラギヤとトナー供給ローラギヤとの間に配設されたギヤをアイドルギヤとし、ヒートローラ２２に固定されたギヤをヒートローラギヤとする。

前記ドライブローラ１７ａを除く各ローラ、ＬＥＤヘッド１６、ハロゲンランプ２２ａ、２３ａ等には、プリンタの本体、すなわち、装置本体に配設された図示されない電源装置によって電圧が印加される。なお、前記電源装置は、図示されない制御部によって制御される。

次に、前記構成のプリンタの動作について説明する。

まず、上位装置としての図示されないホストコンピュータから前記制御部に印字指示が送られると、図示されない駆動モータが駆動され、数個のギヤを介して感光体ドラムギヤに回転が伝達され、感光体ドラム１１が回転させられる。続いて、前記感光体ドラムギヤから現像ローラギヤに回転が伝達されると、現像ローラ１４が回転させられ、前記現像ローラギヤからアイドルギヤを介してトナー供給ローラギヤに回転が伝達されると、トナー供給ローラ１３が回転させられ、感光体ドラムギヤから帯電ローラギヤに回転が伝達されると、帯電ローラ１９が回転させられる。また、前記駆動モータの回転は、装置本体の別系統の数個のギヤを介してドライブローラギヤ及び転写ローラギヤに伝達され、ドライブローラ１７ａが回転させられ、転写ベルト２６が走行させられるとともに、転写ローラ１８が回転させられる。

また、更に別系統の数個のギヤを介してヒートローラギヤに回転が伝達されると、ヒートローラ２２が回転させられ、バックアップローラ２３及び定着ベルト２５は、ヒートローラ２２の回転に伴って連れ回りで回転させられる。

そして、前記駆動モータが回転を開始させられるのとほぼ同時に、前記電源装置によって、各ローラ及びハロゲンランプ２２ａ、２３ａにそれぞれ設定された電圧が印加される。

このとき、前記帯電ローラ１９に印加された電圧によって、感光体ドラム１１の表面は一様に帯電させられる。そして、感光体ドラム１１の帯電させられた部分がＬＥＤヘッド１６の下方に到達すると、ＬＥＤヘッド１６は、前記制御部に送られた画像データに従って発光し、感光体ドラム１１の表面を照射し、潜像としての静電潜像を形成する。続いて、感光体ドラム１１上の静電潜像が形成された部分が現像ローラ１４に到達すると、感光体ドラム１１上の静電潜像と現像ローラ１４との電位差によって、現像ローラ１４上のトナー１２が感光体ドラム１１に付着させられる。その結果、静電潜像はトナー像になる。

そして、該トナー像が形成された部分が転写ユニットｕ２に到達すると、トナー像は、転写ベルト２６の走行に伴って、感光体ドラム１１と転写ローラ１８との間に搬送された媒体としての用紙Ｐに転写される。

続いて、トナー像が転写された用紙Ｐは、定着器２１に送られる。該定着器２１において、トナー像は、ヒートローラ２２によって加熱され、バックアップローラ２３によって加圧されて用紙Ｐに定着させられる。一方、転写後に感光体ドラム１１上に残留したトナー１２は、クリーニングブレード２０によって掻き取られ、回収される。

次に、現像装置１０について説明する。

本実施の形態において、現像ローラ１４には、表面にニッケルめっきが施された鋼を芯とし、その周囲に硬度３５〜４５〔°〕（ＪＩＳＡ硬度計による。）のゴム材料としてのシリコーン発泡ゴムを被覆したものが使用される。また、現像ブレード１５は、厚さ０．０８〔ｍｍ〕の２枚のステンレス板を重ね、所定の箇所で折り曲げることによって形成され、折曲部によって、長辺部及び短辺部が形成される。そして、前記現像ブレード１５は、図１に示されるように、短辺部が現像ローラ１４の回転方向における上流側に、長辺部が現像ローラ１４の回転方向における下流側に位置するように、かつ、長辺部が撓むように、折曲部を現像ローラ１４の表面に押し付けて配設される。

また、本実施の形態においては、現像ローラ１４の周速度（以下「ＤＶローラ速度」という。）を１８５〔ｍｍ／ｓｅｃ〕以上、かつ、３００〔ｍｍ／ｓｅｃ〕以下の範囲に収まるように設定し、現像ブレード１５の現像ローラ１４に対する線圧（以下「ＤＶブレード圧」という。）を４０〔ｇｆ／ｃｍ〕以上、かつ、７０〔ｇｆ／ｃｍ〕以下の範囲に収まるように設定したとき、トナー１２の円形度εが０．９４０以上、かつ、０．９５４以下の範囲に収まるように、各パラメータを調整した。

そして、トナー１２の円形度εは、トナー１２の粒子の投影面積と同じ面積を有する円の周長をＬｃとし、トナー１２の粒子の投影像の周長をＬｔとしたとき、
ε＝Ｌｃ／Ｌｔ
で表され、円形度εが１であるときにトナー１２の投影像が真円であり、トナー１２の形状が球形であることを表し、トナー１２の投影像が真円から遠ざかり、トナー１２の形状が球形から遠ざかり、凹凸が多くなるほど、円形度εは小さくなる。

また、円形度εは「フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２１００」（シスメックス株式会社製）を使用して測定した。まず、１００〔ｍｌ〕のビーカーに中性洗剤（例えば、一般の家庭の台所用食器洗剤）を４〜６滴（約０．５〔％〕）落とし、その中に電解液（例えば、「イソトン」（ベックマン・コールター社製））を１００〔ｍｌ〕入れ、少し振って分散剤を溶解する。続いて、その中にトナー１２を、ミクロスパチュラで山盛り１杯入れ、そのビーカーを超音波分散器に６０〔秒〕かけてトナー１２を分散させる。そして、ビーカーを「フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２１００」にセットして測定を行い、円形度の値を求めた。

次に、乳化重合法によるトナー１２の作製方法について説明する。

前記乳化重合法において、水溶媒中でトナー１２の結着樹脂としての重合体の一次粒子を作製し、乳化剤（界面活性剤）によって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によって水溶媒中にベーストナーとなる粒子を作製した。続いて、該粒子を水溶媒から取り出し、洗浄及び乾燥によって不要な溶媒成分及び副生成物成分を除去してベーストナーを得た。

このとき、水溶媒中で、スチレン、アクリル酸及びメチルメタクリル酸からスチレンアクリル共重合樹脂を作製し、一次粒子とした。また、着色剤として、ブラックにはカーボンブラックを、イエローにはピグメントイエロー７４を、マゼンタにはピグメントレッド２３８を、シアンにはピグメントブルー１５：３を使用した。さらに、ワックス（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使用した。続いて、これらを混合し、凝集する際に、時間、熱等の凝集条件を調整することによって、粒子径がほぼ等しく、円形度εが異なる数種類のベーストナーを得た。

円形度εが異なる各ベーストナー１００重量部に、疎水性シリカ微粉末「アエロジルＲ−９７２」（日本アエロジル社製）０．７重量部、及び粒径が１００〔ｎｍ〕以上、かつ、２００〔ｎｍ〕以下のシリカ（コロイダルシリカ）１．５重量部を加え、「ヘンシェルミキサー」（三井鉱山株式会社製）で混合した後、篩にかけ、円形度εが０．９３０のトナー１２をトナーＡとして、円形度εが０．９４０のトナー１２をトナーＢとして、円形度εが０．９４５のトナー１２をトナーＣとして、円形度εが０．９５４のトナー１２をトナーＤとして、円形度εが０．９６０のトナー１２をトナーＥして作製した。

なお、ベーストナーと混合する微粉末としては、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、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等を使用することができる。

また、シリカの微粉末は、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を有する微粉末であり、乾式法及び湿式法のいずれの方法で作製されたものであってもよい。シリカの微粉末として、無水二酸化ケイ素のほか、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸亜鉛等を使用することができる。また、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、シリコンオイル、側鎖にアミンを有するシリコンオイル等によって表面処理されたものを使用することもできる。

トナーＡ〜Ｅの平均粒径及び粒子径分布を「マルチライザーＥ型」（米国コールター社製）で測定したところ、体積平均粒径が６．５〔μｍ〕以上、かつ、７．５〔μｍ〕以下の範囲に収まり、粒子径分布が２５．４〔μｍ〕以上の粒子が重量パーセントで０〔％〕であり、１０．１〔μｍ〕以上の粒子が体積パーセントで１０〔％〕以下の範囲に収まり、３．３〔μｍ〕以下の粒子が個数パーセントで３〔％〕以下であった。なお、２５．４〔μｍ〕以上の粒子は、疎水性シリカの微粉末と混合した後、篩をかけた際に取り除かれたものと考えられる。

次に、トナーＡ〜Ｅを使用し、プリンタにおいて印刷を行った印刷結果について説明する。
〔実施例１−１〕
円形度εが０．９４０であるトナーＢを使用し、ＤＶローラ速度を１８５〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を４０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例１−２〕
円形度εが０．９４０であるトナーＢを使用し、ＤＶローラ速度を１８５〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を５４〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例１−３〕
円形度εが０．９４０であるトナーＢを使用し、ＤＶローラ速度を１８５〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を７０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例１−４〕
円形度εが０．９４０であるトナーＢを使用し、ＤＶローラ速度を２２０〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を４０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例１−５〕
円形度εが０．９４０であるトナーＢを使用し、ＤＶローラ速度を２２０〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を５４〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例１−６〕
円形度εが０．９４０であるトナーＢを使用し、ＤＶローラ速度を２２０〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を７０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例１−７〕
円形度εが０．９４０であるトナーＢを使用し、ＤＶローラ速度を３００〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を４０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例１−８〕
円形度εが０．９４０であるトナーＢを使用し、ＤＶローラ速度を３００〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を５４〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例１−９〕
円形度εが０．９４０であるトナーＢを使用し、ＤＶローラ速度を３００〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を７０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例１−１０〕
円形度εが０．９４５であるトナーＣを使用し、ＤＶローラ速度を１８５〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を４０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例１−１１〕
円形度εが０．９４５であるトナーＣを使用し、ＤＶローラ速度を１８５〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を５４〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例１−１２〕
円形度εが０．９４５であるトナーＢを使用し、ＤＶローラ速度を１８５〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を７０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例１−１３〕
円形度εが０．９４５であるトナーＣを使用し、ＤＶローラ速度を２２０〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を４０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例１−１４〕
円形度εが０．９４５であるトナーＣを使用し、ＤＶローラ速度を２２０〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を５４〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例１−１５〕
円形度εが０．９４５であるトナーＣを使用し、ＤＶローラ速度を２２０〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を７０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例１−１６〕
円形度εが０．９４５であるトナーＣを使用し、ＤＶローラ速度を３００〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を４０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例１−１７〕
円形度εが０．９４５であるトナーＣを使用し、ＤＶローラ速度を３００〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を５４〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例１−１８〕
円形度εが０．９４５であるトナーＣを使用し、ＤＶローラ速度を３００〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を７０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例１−１９〕
円形度εが０．９５４であるトナーＤを使用し、ＤＶローラ速度を１８５〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を４０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例１−２０〕
円形度εが０．９５４であるトナーＤを使用し、ＤＶローラ速度を１８５〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を５４〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例１−２１〕
円形度εが０．９５４であるトナーＤを使用し、ＤＶローラ速度を１８５〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を７０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例１−２２〕
円形度εが０．９５４であるトナーＤを使用し、ＤＶローラ速度を２２０〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を４０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例１−２３〕
円形度εが０．９５４であるトナーＤを使用し、ＤＶローラ速度を２２０〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を５４〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例１−２４〕
円形度εが０．９５４であるトナーＤを使用し、ＤＶローラ速度を２２０〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を７０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例１−２５〕
円形度εが０．９５４であるトナーＤを使用し、ＤＶローラ速度を３００〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を４０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例１−２６〕
円形度εが０．９５４であるトナーＤを使用し、ＤＶローラ速度を３００〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を５４〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例１−２７〕
円形度εが０．９５４であるトナーＤを使用し、ＤＶローラ速度を３００〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を７０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔比較例１−１〕
円形度εが０．９３０であるトナーＡを使用し、ＤＶローラ速度を１８５〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を７０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔比較例１−２〕
円形度εが０．９６０であるトナーＥを使用し、ＤＶローラ速度を１８５〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を７０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。

ところで、プリンタの高速化に対応するために印刷速度を高くしたとき、トナー１２の円形度εが過剰に低いと、トナー１２の凹凸によって、現像ローラ１４との物理的な付着力が大きくなり、現像ブレード１５でトナー１２の薄層を形成するのが困難になってしまう。一方、トナー１２の円形度εが過剰に高いと、丸さのために現像ブレード１５によって現像ローラ１４上で堰き止めることができなくなり、トナー１２のすり抜けが起こるので、現像ブレード１５でトナー１２の薄層を形成するのが困難になってしまう。その場合、現像ローラ１４上のトナー１２の電位が高くなり、現像工程における電位バランスが崩れ、感光体ドラム１１の静電潜像に関係なくトナー１２が感光体ドラム１１に付着してしまう。その結果、用紙Ｐに汚れが付着し、画像品位が低下してしまう。

図２は本発明の第１の実施の形態における汚れの例を示す図である。なお、図の（ａ）は刷毛目汚れの例を、（ｂ）は地汚れの例を示す。

図において、Ｐは用紙、ＡＲはハーフトーンの印刷領域である。図の（ａ）に示されるように、刷毛目汚れは、ハーフトーンの印刷を行った際に周囲より高い濃度の、爪で掻いたような縦線が現れる現象であり、（ｂ）に示されるように、地汚れは、印字パターンとは関係なく、現像ローラ１４から感光体ドラム１１にトナー１２が付着されてしまう現象である。なお、刷毛目汚れの方が地汚れと比べて軽微な不具合であるが、これは、現像ローラ１４上のトナー１２の付着量がまだそれほど増えていないからである。

本実施の形態においては、作製したトナーＡ〜Ｅを使用してＤＶローラ速度及びＤＶブレード圧を異ならせ、Ａ４判の用紙Ｐに対して、以下のような条件で連続印字を行い、画像品位の評価を行った。

この場合、トナーカートリッジ１１内にトナー１２を３８０〔ｇ〕入れたプリンタを、温度が低く１０〔℃〕であり、湿度が低く２０〔％〕の環境（以下「ＬＬ環境」という。）の恒温室に一晩（１２〔時間〕以上）放置し、ＬＬ環境の恒温室内でハーフトーン（２５〔％〕濃度）の画像の印字サンプル（初期サンプル）を採取し、そのままＬＬ環境の恒温室内で１．０〔％〕濃度の画像を２０００枚連続して印字し、終了後にハーフトーン（２５〔％〕濃度）画像の印字サンプル（２．０Ｋサンプル）を採取する。

このようにして採取された印字サンプル（初期サンプル及び２．０Ｋサンプル）、及び連続印字中の１．０〔％〕濃度の画像の刷毛目汚れ及び地汚れの発生の有無を目視によって確認した結果を表１に示す。

なお、表１において、×は刷毛目汚れ及び地汚れが付着していることを、△は軽微な刷毛目汚れが発生していることを、○は刷毛目汚れ及び地汚れが付着していないことを示す。

表１から分かるように、比較例１−１及び１−２においては、印字サンプル（初期サンプル）に刷毛目汚れがみられ、印字を継続していくと地汚れが付着し、連続印字が終了まで刷毛目汚れ及び地汚れが消えなかった。なお、ＤＶローラ速度が高くなればなるほど、又はＤＶブレード圧が低くなればなるほど、現像ローラ１４上の薄層の形成が困難になるので、トナーＡ及びＥについては、これ以上、ＤＶローラ速度及びＤＶブレード圧を変更しての評価は行わなかった。

また、実施例１−１６、１−２５及び１−２６においては、印字サンプル（２．０Ｋサンプル）に、実使用上は問題にならないと思われるレベルの軽微な刷毛目汚れがみられた。

さらに、実施例１−１〜１−１５、１−１７〜１−２４及び１−２７においては、どの印字サンプル（初期サンプル及び２．０Ｋサンプル）にも、刷毛目汚れ及び地汚れはみられなかった。

なお、刷毛目汚れ及び地汚れの発生に関しては、ＬＬ環境での評価が最も厳しいので、温度が標準で２３〔℃〕であり、湿度が標準で５５〔％〕の環境（以下「ＮＮ環境」という。）、及び温度が高く２８〔℃〕であり、湿度が高く８０〔％〕の環境（以下「ＨＨ環境」という。）での評価は行わなかった。これは、最も厳しいＬＬ環境で刷毛目汚れ及び地汚れが付着しないものは、ＮＮ環境及びＨＨ環境でも刷毛目汚れ及び地汚れは発生しないと判断したからである。

そこで、本実施の形態においては、ＤＶローラ速度が１８５〔ｍｍ／ｓｅｃ〕以上、かつ、３００〔ｍｍ／ｓｅｃ〕以下の範囲に収まり、ＤＶブレード圧が４０〔ｇｆ／ｃｍ〕以上、かつ、７０〔ｇｆ／ｃｍ〕以下の範囲に収まるプリンタを使用する。また、円形度εが０．９４０以上、かつ、０．９５４以下の範囲に収まるトナー１２を使用する。

この場合、トナー１２の円形度εが過剰に低くならないので、トナー１２の凹凸によって、現像ローラ１４との物理的な付着力が大きくなるのを防止することができる。したがって、現像ブレード１５によってトナー１２の薄層を容易に形成することができる。また、トナー１２の円形度εが過剰に高くならないので、現像ブレード１５によって、トナー１２を現像ローラ１４上で十分に堰き止めることができる。そして、トナー１２のすり抜けが起こるのを防止することができるので、現像ブレード１５によってトナー１２の薄層を容易に形成することができる。また、現像ローラ１４上のトナー１２の電位が高くならず、現像工程における電位バランスを保持することができるので、感光体ドラム１１の静電潜像に関係なく、トナー１２が感光体ドラム１１に付着するのを防止することができる。その結果、用紙Ｐに汚れが付着するのを防止することができる。

すなわち、印刷速度を高くしても、刷毛目汚れ及び地汚れのない良好な印字を得ることができ、画像品位を向上させることができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態におけるプリンタの構造については、前記第１の実施の形態におけるプリンタの構造と同じであるので、図１を援用して説明する。

本実施の形態においては、現像剤としてのトナー１２の表面の形状を示す別の指標であるＢＥＴ値に着目した。

この場合、ＢＥＴ値は、トナー１２の単位重量（１〔ｇ〕）当たりの表面積を平方メートル単位で表したものであり（比表面積〔ｍ²／ｇ〕ともいう。）、ベーストナーの表面に微粉末（本実施の形態においては、疎水性シリカ）がどのような強さで付着しているかを表す指標である。

図３は本発明の第２の実施の形態におけるベーストナーの表面に微粉末が付着している状態を表す第１の図、図４は本発明の第２の実施の形態におけるベーストナーの表面に微粉末が付着している状態を表す第２の図である。

図３に示されるように、ベーストナー１２ｂの表面に疎水性シリカの微粉末１２ｓが弱く（軽く）付着している場合、トナー１２の表面積が大きくなるので、ＢＥＴ値は大きくなる。

また、図４に示されるように、ベーストナー１２ｂの表面に疎水性シリカの微粉末１２ｓが強く（ベーストナーに埋め込まれるほどに）付着している場合、トナー１２の表面積が小さくなるので、ＢＥＴ値は小さくなる。

本実施の形態においては、ＤＶローラ速度を１８５〔ｍｍ／ｓｅｃ〕以上、かつ、３００〔ｍｍ／ｓｅｃ〕以下の範囲に収まるように設定し、ＤＶブレード圧を４０〔ｇｆ／ｃｍ〕以上、かつ、７０〔ｇｆ／ｃｍ〕以下の範囲に収まるように設定したとき、トナー１２の円形度εを０．９４０以上、かつ、０．９５４以下以下の範囲に収まるように、また、トナー１２のＢＥＴ値を１．７０以上、かつ、２．０５以下の範囲に収まるように各パラメータを調整した。

そして、ＢＥＴ値は、「フローソープ２３００」（島津製作所製）を使用して行った。まず、窒素濃度が３０〔ｍｏｌ％〕の窒素／ヘリウム混合ガスボンベのバルブを開け、１〔ｋｇｆ／ｃｍ²〕の圧力に調整してフローソープ２３００のガスパージを行い、ガスパージを終了した後、電源を入れたままで、フローソープ２３００を３０分放置して安定化させる。一方、試料としてトナー１２を入れたセルをホルダーに取り付け、約２０分加熱して脱ガスを行う。また、空のセルをホルダーに取り付け、トラップに液体窒素を満たし、注射器を使用して窒素ガス１〔ｍｌ〕を「ＩＮＪＥＣＴ」部位に注入し、キャリブレーションを行う。その後、脱ガス済みの試料の入ったセルを「ＴＥＳＴ」部位にセットし、表示をクリアした後に測定を開始し、試料の入ったセルを液体窒素で冷却する。吸着が完了した後に表示をクリアし、セルを液体窒素から出し、室温に戻す。２０秒が経過した後、ＴＨＲＥＳＨＯＬＤランプの点滅が１回以下の頻度になったときに「ＳＵＲＦＡＣＥＡＲＥＡ」のボタンを押す。このとき表示された値が試料の表面積を表す。このようにして、試料の表面積が測定された後、試料の入ったセルの重量を測定し、風袋を差し引いて試料の重量を測定し、
ＢＥＴ値＝試料の表面積／試料の重量
を計算し、トナー１２のＢＥＴ値とした。

前述されたように、ＢＥＴ値は、ベーストナーの表面に微粉末がどのような強さで付着しているかを表しているので、ＢＥＴ値の調整は、ベーストナーと微粉末とを混合するのに使用されるヘンシェルミキサーの回転数を変更したり、回転羽根の形状を変更したりすることによって容易に行うことができる。

例えば、ＢＥＴ値を大きくしたい場合には、ヘンシェルミキサーの回転数を低くし、混合する力を弱くすればよく、ＢＥＴ値を小さくしたい場合には、ヘンシェルミキサーの回転数を高くし、混合する力を強くすればよい。

このようにして、円形度εが０．９４０であり、ＢＥＴ値が１．７０であるトナー１２をトナーＦとして、円形度εが０．９４０であり、ＢＥＴ値が２．０５であるトナー１２をトナーＧとして、円形度εが０．９４５であり、ＢＥＴ値が１．８５であるトナー１２をトナーＨとして、円形度εが０．９５４であり、ＢＥＴ値が１．７０であるトナー１２をトナーＩとして、円形度εが０．９５４であり、ＢＥＴ値が２．０５であるトナー１２をトナーＪとして作製した。

ここで、トナーＦ〜Ｊの平均粒径及び粒子径分布を「マルチライザーＥ型」で測定したところ、体積平均粒径が６．５〔μｍ〕以上、かつ、７．５〔μｍ〕以下の範囲に収まり、粒子径分布が２５．４〔μｍ〕以上の粒子が重量パーセントで０（ゼロ）〔％〕であり、１０．１〔μｍ〕以上の粒子が体積パーセントで１０〔％〕以下の範囲に収まり、３．３〔μｍ〕以下の粒子が個数％で３〔％〕以下であった。なお、２５．４〔μｍ〕以上の粒子は、疎水性シリカ微粉末と混合した後、篩をかけた際に取り除かれたものと考えられる。

次に、トナーＦ〜Ｊを使用し、プリンタにおいて印刷を行った印刷結果について説明する。
〔実施例２−１〕
円形度εが０．９４０であり、ＢＥＴ値が１．７０であるトナーＦを使用し、ＤＶローラ速度を１８５〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を４０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例２−２〕
円形度εが０．９４０であり、ＢＥＴ値が１．７０であるトナーＦを使用し、ＤＶローラ速度を１８５〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を７０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例２−３〕
円形度εが０．９４０であり、ＢＥＴ値が１．７０であるトナーＦを使用し、ＤＶローラ速度を３００〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を４０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例２−４〕
円形度εが０．９４０であり、ＢＥＴ値が１．７０であるトナーＦを使用し、ＤＶローラ速度を３００〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を７０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例２−５〕
円形度εが０．９４０であり、ＢＥＴ値が２．０５であるトナーＧを使用し、ＤＶローラ速度を１８５〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を４０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例２−６〕
円形度εが０．９４０であり、ＢＥＴ値が２．０５であるトナーＧを使用し、ＤＶローラ速度を１８５〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を７０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例２−７〕
円形度εが０．９４０であり、ＢＥＴ値が２．０５であるトナーＧを使用し、ＤＶローラ速度を３００〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を４０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例２−８〕
円形度εが０．９４０であり、ＢＥＴ値が２．０５であるトナーＧを使用し、ＤＶローラ速度を３００〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を７０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例２−９〕
円形度εが０．９４５であり、ＢＥＴ値が１．８５であるトナーＨを使用し、ＤＶローラ速度を２２０〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を５４〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例２−１０〕
円形度εが０．９４５であり、ＢＥＴ値が１．８５であるトナーＨを使用し、ＤＶローラ速度を３００〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を４０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例２−１１〕
円形度εが０．９５４であり、ＢＥＴ値が１．７０であるトナーＩを使用し、ＤＶローラ速度を１８５〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を４０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例２−１２〕
円形度εが０．９５４であり、ＢＥＴ値が１．７０であるトナーＩを使用し、ＤＶローラ速度を１８５〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を７０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例２−１３〕
円形度εが０．９５４であり、ＢＥＴ値が１．７０であるトナーＩを使用し、ＤＶローラ速度を３００〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を４０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例２−１４〕
円形度εが０．９５４であり、ＢＥＴ値が１．７０であるトナーＩを使用し、ＤＶローラ速度を３００〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を５４〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例２−１５〕
円形度εが０．９５４であり、ＢＥＴ値が１．７０であるトナーＩを使用し、ＤＶローラ速度を３００〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を７０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例２−１６〕
円形度εが０．９５４であり、ＢＥＴ値が２．０５であるトナーＪを使用し、ＤＶローラ速度を１８５〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を４０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例２−１７〕
円形度εが０．９５４であり、ＢＥＴ値が２．０５であるトナーＪを使用し、ＤＶローラ速度を１８５〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を７０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例２−１８〕
円形度εが０．９５４であり、ＢＥＴ値が２．０５であるトナーＪを使用し、ＤＶローラ速度を３００〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を４０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例２−１９〕
円形度εが０．９５４であり、ＢＥＴ値が２．０５であるトナーＪを使用し、ＤＶローラ速度を３００〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を５４〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。
〔実施例２−２０〕
円形度εが０．９５４であり、ＢＥＴ値が２．０５であるトナーＪを使用し、ＤＶローラ速度を３００〔ｍｍ／ｓｅｃ〕とし、ＤＶブレード圧を７０〔ｇｆ／ｃｍ〕として印刷を行った。

このようにして作製したトナーＦ〜Ｊを使用して、前記第１の実施の形態と同様な連続印字を行い、画像品位の評価を行った。

そして、採取した印字サンプル（初期サンプル及び２．０Ｋサンプル）、及び連続印字中の１．０〔％〕濃度の画像の刷毛目汚れ及び地汚れの発生の有無を目視によって確認した結果を表２に示す。

表２から分かるように、実施例２−１〜２−２０においては、どの印字サンプル（初期サンプル及び２．０Ｋサンプル）にも刷毛目汚れ及び地汚れはみられなかった。また、前記第１の実施の形態における実施例１−１６、１−２５及び１−２６にみられた軽微な刷毛目汚れも、それらに対応する本実施の形態における実施例２−１０、２−１３、２−１４、２−１８及び２−１９にはみられなかった。なお、前記第１の実施の形態と同様の理由で、ＮＮ環境及びＨＨ環境での評価は行わなかった。

なお、本実施の形態においては、ＤＶローラ速度が１８５〔ｍｍ／ｓｅｃ〕以上、かつ、３００〔ｍｍ／ｓｅｃ〕以下の範囲に収まり、ＤＶブレード圧が４０〔ｇｆ／ｃｍ〕以上、かつ、７０〔ｇｆ／ｃｍ〕以下の範囲に収まるプリンタを使用する。また、ＢＥＴ値が１．７０以上、かつ、２．０５以下の範囲に収まるトナー１２を使用する。

この場合、円形度εが０．９４０以上、かつ、０．９５４以下の範囲に収まると、トナー１２の円形度εが過剰に低くならないので、トナー１２の凹凸によって、現像剤担持体としての現像ローラ１４との物理的な付着力が大きくなるのを防止することができる。したがって、現像剤薄層形成部材としての、かつ、現像剤規制部材としての現像ブレード１５によってトナー１２の薄層を容易に形成することができる。また、トナー１２の円形度εが過剰に高くならないので、現像ブレード１５によって、トナー１２を現像ローラ１４上で十分に堰き止めることができる。そして、トナー１２のすり抜けが起こるのを防止することができるので、現像ブレード１５によってトナー１２の薄層を容易に形成することができる。また、現像ローラ１４上のトナー１２の電位が高くならず、現像工程における電位バランスを保持することができるので、像担持体としての感光体ドラム１１の静電潜像に関係なく、トナー１２が感光体ドラム１１に付着することがなくなる。その結果、用紙Ｐに汚れが付着するのを防止することができる。

また、ＢＥＴ値が１．７０以上、かつ、２．０５以下の範囲に収まるトナー１２が使用されるので、ベーストナーの表面に疎水性シリカの微粉末が適正な強さで付着する。したがって、現像ブレード１５によってトナー１２の薄層を容易に形成することができる。その場合、現像ローラ１４上のトナー１２の電位が高くならず、現像工程における電位バランスを保持することができるので、感光体ドラム１１の静電潜像に関係なく、トナー１２が感光体ドラム１１に付着することがなくなる。その結果、用紙Ｐに汚れが付着するのを防止することができる。

したがって、印刷速度を高くしても、刷毛目汚れ及び地汚れのない良好な印字を得ることができ、画像品位を向上させることができる。

前記各実施の形態において、現像ローラ１４及び現像ブレード１５の材質及び構造、トナー１２の原材料等は一例であり、トナー１２の円形度ε及びＢＥＴ値が規定した範囲内に収まれば、同じ効果を得ることができる。

また、前記各実施の形態においては、プリンタについて説明したが、本発明を、複写機、ファクシミリ装置、複合機等に適用することができる。

なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの概略図である。本発明の第１の実施の形態における汚れの例を示す図である。本発明の第２の実施の形態におけるベーストナーの表面に微粉末が付着している状態を表す第１の図である。本発明の第２の実施の形態におけるベーストナーの表面に微粉末が付着している状態を表す第２の図である。

符号の説明

１１感光体ドラム
１２トナー
１４現像ローラ
１５現像ブレード

Claims

像担持体と対向させて配設され、像担持体の表面に形成された潜像に一成分非磁性の現像剤を付着させる現像剤担持体、及び該現像剤担持体上に現像剤の薄層を形成する現像剤薄層形成部材を有する現像装置において、前記現像剤担持体の周速度を１８５〔ｍｍ／ｓｅｃ〕以上、かつ、３００〔ｍｍ／ｓｅｃ〕以下の範囲に収まるように設定し、前記現像剤薄層形成部材の前記現像剤担持体に対する線圧を４０〔ｇｆ／ｃｍ〕以上、かつ、７０〔ｇｆ／ｃｍ〕以下の範囲に収まるように設定したとき、円形度が０．９４０以上、かつ、０．９５４以下の範囲に収まる現像剤が使用されることを特徴とする現像装置。
ＢＥＴ値が１．７０以上、かつ、２．０５以下の範囲に収まる現像剤が使用される請求項１に記載の現像装置。
前記現像剤に含まれる微粉末として、粒径が１００〔ｎｍ〕以上、かつ、２００〔ｎｍ〕以下の範囲に収まるシリカが使用される請求項１又は２に記載の現像装置。
体積平均粒径が６．５〔μｍ〕以上、かつ、７．５〔μｍ〕以下の範囲に収まり、粒子径分布が１０．１〔μｍ〕以上の粒子が体積パーセントで１０〔％〕以下の範囲に収まり、３．３〔μｍ〕以下の粒子が個数パーセントで３〔％〕以下の範囲に収まる現像剤が使用される請求項１又は２に記載の現像装置。
前記請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置が搭載された画像形成装置。