JP2002023483A - Image forming device - Google Patents

Image forming device

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JP2002023483A
JP2002023483A JP2000204996A JP2000204996A JP2002023483A JP 2002023483 A JP2002023483 A JP 2002023483A JP 2000204996 A JP2000204996 A JP 2000204996A JP 2000204996 A JP2000204996 A JP 2000204996A JP 2002023483 A JP2002023483 A JP 2002023483A
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image
image forming
developing
developing roller
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Katsuhiro Sakaizawa
勝弘 境澤
Yukihiro Ozeki
行弘 大関
Manami Sekiguchi
真奈実 関口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming device whose image forming speed is made high, which can maintain an excellent image over a long term and which can achieve the same effect even in the case of adopting simple device constitution of cleaning simultaneously with developing. SOLUTION: A latent image on a photoreceptor drum 101 having circumferential speed V1 is contact-developed by a reversal developing system by a developing device 103 whose developing roller has circumferential speed V2 by driving at 75 mm/s<=V1<V2. The toner carrying surface of the developing roller 1 is formed of a low frictional material satisfying 0.01<μ<(15/100000)×(R-100)2+0.16 assuming that the roundness of toner defined by a shape factor SF-2 is R for the coefficient of dynamic friction μto SUS in the toner carrying direction of the toner carrying surface in order to restrain the application of excessive momentum from the toner carrying surface and make toner carrying force uniform and constant.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、像担持体上の静電
潜像の現像に一成分接触現像法を用いる、電子写真方式
および静電記録装置等の画像形成装置に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an image forming apparatus such as an electrophotographic system and an electrostatic recording apparatus using a one-component contact developing method for developing an electrostatic latent image on an image carrier.

【0002】[0002]

【従来の技術】一成分現像剤を像担持体と接触させた状
態で、像担持体上の静電潜像を反転現像する電子写真方
式の画像形成装置が知られている。
2. Description of the Related Art There is known an electrophotographic image forming apparatus which reversely develops an electrostatic latent image on an image carrier while a one-component developer is in contact with the image carrier.

【0003】この画像形成装置では、図1に示すよう
に、感光ドラム101の表面が帯電器107により所定
の電位に帯電され、ついで露光手段102により画像情
報が露光されて、感光ドラム101上に画像情報が静電
潜像として記録される。感光ドラム101上の静電潜像
は、感光ドラム101と当接配置された現像器103に
よって供給される一成分現像剤(トナー)により、図示
しない電源で形成された現像電界の作用下で現像され、
トナー像として可視化される。
In this image forming apparatus, as shown in FIG. 1, the surface of a photosensitive drum 101 is charged to a predetermined potential by a charger 107, and then image information is exposed by an exposure unit 102 so that the photosensitive drum 101 Image information is recorded as an electrostatic latent image. The electrostatic latent image on the photosensitive drum 101 is developed by a one-component developer (toner) supplied by a developing device 103 arranged in contact with the photosensitive drum 101 under the action of a developing electric field formed by a power supply (not shown). And
It is visualized as a toner image.

【0004】得られたトナー像は、感光ドラム101と
転写ローラ104間に形成された転写電界の作用下で、
搬送された転写材Pに転写され、ついで定着器105の
ヒートローラによる加熱および加圧によって転写材Pに
固定される。トナー像の転写で感光ドラム101上に残
留した転写残りトナーは、クリーナ106との当接位置
に至って、クリーナ内部に設けられたスクレイパにより
機械的に掻き落とされ、クリーナ内に回収される。
[0004] The obtained toner image is subjected to a transfer electric field formed between the photosensitive drum 101 and the transfer roller 104 by the action of the transfer electric field.
The toner image is transferred onto the transferred transfer material P, and is then fixed to the transfer material P by heating and pressing by a heat roller of the fixing device 105. The transfer residual toner remaining on the photosensitive drum 101 due to the transfer of the toner image reaches a position where the transfer residual toner contacts the cleaner 106, is mechanically scraped off by a scraper provided inside the cleaner, and is collected in the cleaner.

【0005】上記静電潜像の現像に当たっては、トナー
を感光ドラム101と接触させるために、現像器103
内に設けられた現像剤担持体は、弾性体によって形成さ
れ、たとえばゴムローラ、スポンジローラ等に構成され
る。
In developing the electrostatic latent image, a developing device 103 is used to bring toner into contact with the photosensitive drum 101.
The developer carrier provided therein is formed of an elastic body, and is constituted by, for example, a rubber roller, a sponge roller, or the like.

【0006】現像器103は、図7に示すように、現像
容器16に、現像剤担持体としての現像ローラ11、現
像剤規制部材としての規制ブレード12、現像剤供給・
回収部材としての供給ローラ13、現像剤撹拌・搬送部
材としての撹拌パドル14、および吹き出し防止シート
15を備えており、容器16には、非磁性一成分現像剤
の非磁性トナーが収容されている。
As shown in FIG. 7, a developing device 103 includes a developing container 16 having a developing roller 11 as a developer carrier, a regulating blade 12 as a developer regulating member,
A supply roller 13 as a recovery member, a stirring paddle 14 as a developer stirring / transporting member, and a blowing prevention sheet 15 are provided, and a container 16 contains a non-magnetic toner of a non-magnetic one-component developer. .

【0007】現像容器16内のトナーは、撹拌パドル1
4により撹拌されるとともに、現像ローラ11および供
給ローラ13の近傍領域へと搬送され、搬送されたトナ
ーは、供給ローラ13の回転にともない上記の近傍領域
において、一度密な状態となることで均一化される。そ
の後、互いにカウンタ方向に当接回転する現像ローラ1
1および供給ローラ13による摺擦により、摩擦帯電さ
れて帯電電荷が付与される。
[0007] The toner in the developing container 16 is
4, the toner is conveyed to a region near the developing roller 11 and the supply roller 13, and the conveyed toner once becomes dense in the region near the supply roller 13 as the supply roller 13 rotates. Be transformed into Thereafter, the developing rollers 1 rotating in contact with each other in the counter direction
1 and the supply roller 13 are rubbed and frictionally charged to provide a charged charge.

【0008】このようにして電荷を付与されたトナー
は、帯電電荷によって現像ローラ11からの鏡映力を受
けることにより、現像ローラ11へ供給、担持される。
現像ローラ11には、規制ブレード12が加圧状態で当
接されており、現像ローラ11上に担持されたトナー
は、規制ブレード12による規制によって現像ローラ1
1上に薄層に塗布され、これにより現像ローラ11およ
びブレード12の表面との摩擦で、現像に供するのに足
る帯電電荷が付与される。
The toner thus charged is supplied to and carried on the developing roller 11 by receiving a mirroring force from the developing roller 11 by the charged charge.
A regulating blade 12 is in contact with the developing roller 11 in a pressurized state, and the toner carried on the developing roller 11 is regulated by the regulating blade 12 so that the developing roller 1
1 is applied in a thin layer, and by this friction with the surfaces of the developing roller 11 and the blade 12, a charged electric charge sufficient for development is provided.

【0009】このように、現像ローラ11には、帯電電
荷が付与されたトナーが薄層に塗布され、これが現像に
供される。現像ローラ11上に塗布されたものの、現像
に供されなかったトナーは、供給ローラ13による摺擦
によって現像ローラ11上から剥ぎ取られ、一部は新た
に供給されたトナーとともに再び供給ローラ13によっ
て現像ローラ11へと供給され、残りは現像容器16へ
と戻される。
As described above, the toner to which the charge has been applied is applied to the developing roller 11 in a thin layer, and this is subjected to development. The toner applied to the developing roller 11 but not used for development is peeled off from the developing roller 11 by rubbing by the supply roller 13, and a part of the toner is again supplied by the supply roller 13 together with the newly supplied toner. The developer is supplied to the developing roller 11, and the rest is returned to the developing container 16.

【0010】一方、感光ドラム101は、現像ローラ1
1と当接配置されており、現像ローラ11上に塗布され
たトナーは、感光ドラム101と接触した状態で現像に
供される。感光ドラム101と現像ローラ11間には、
図示しない電源からの現像バイアスの印加で現像電界が
形成されており、この現像電界の作用下で、現像ローラ
11上のトナーが、感光ドラム101上に形成された静
電潜像に転移して、潜像を現像する。現像ローラ11上
に塗布されたトナーは薄層になっているので、現像で十
分な画像濃度を得るために、通常、現像ローラ11は感
光ドラム101よりも速い周速で回転駆動される。
On the other hand, the photosensitive drum 101 is
The toner applied to the developing roller 11 is brought into contact with the photosensitive drum 101 for development. Between the photosensitive drum 101 and the developing roller 11,
A developing electric field is formed by application of a developing bias from a power supply (not shown). Under the action of the developing electric field, the toner on the developing roller 11 is transferred to an electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 101. Develop the latent image. Since the toner applied on the developing roller 11 is a thin layer, the developing roller 11 is normally driven to rotate at a higher peripheral speed than the photosensitive drum 101 in order to obtain a sufficient image density by development.

【0011】この種の画像形成装置では、クリーナ10
6のような独立したクリーニング装置を省き、いわゆる
現像同時クリーニングプロセスを用いることにより、現
像器103で感光ドラム101上の転写残りトナーをク
リーニングするようにしたものもある。
In this type of image forming apparatus, the cleaner 10
In some cases, an independent cleaning device such as 6 is omitted, and a so-called simultaneous development cleaning process is used to clean the transfer residual toner on the photosensitive drum 101 by the developing device 103.

【0012】この現像同時クリーニングの機構は、感光
ドラム101上の転写残りトナーが現像器103との当
接位置に至り、極く近接した感光ドラム101および現
像ローラ11間の現像電界の作用により、感光ドラム1
01から現像ローラ11へとトナーが転移して、現像器
103に回収されるものである。回収されたトナーは再
度使用される。この回収には、感光ドラム101と現像
ローラ11との摺擦による機械的剥取り作用による回収
促進効果もある。
The mechanism for simultaneous development and cleaning uses a developing electric field between the photosensitive drum 101 and the developing roller 11 which comes close to the transfer residual toner on the photosensitive drum 101 to reach a contact position with the developing device 103. Photosensitive drum 1
The toner is transferred from 01 to the developing roller 11 and collected by the developing device 103. The collected toner is used again. This collection also has an effect of promoting collection by a mechanical stripping action due to rubbing between the photosensitive drum 101 and the developing roller 11.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
画像形成装置では、得られた画像にノイズが混じり、特
にハーフトーン部における均一性を欠く画像となること
があった。
However, in the conventional image forming apparatus, noise is sometimes mixed in the obtained image, and the image sometimes lacks uniformity particularly in a halftone portion.

【0014】この問題は、たとえば重合法等によって製
造された表面の平滑なトナーを用いて現像した場合に顕
著であり、とりわけ、画像形成の高速化を図るにしたが
って頻繁に発生することが分かった。この種の問題は、
文字等のみを出力する場合には、それほど目立つもので
はないが、複数色のトナー像を重ねて形成するカラー画
像や、中間調あるいはソリッド部を持つ写真、絵、図等
を含むピクトリアルな画像の出力の際には、画像品位の
低下を強く印象づけるものになる。
This problem is remarkable when, for example, development is performed using a toner having a smooth surface manufactured by a polymerization method or the like, and it has been found that this problem occurs more frequently as the speed of image formation is increased. . This kind of problem is
When outputting only characters, etc., it is not so noticeable, but a pictorial image including a photo, picture, figure, etc. with a color image formed by superimposing toner images of multiple colors or a halftone or solid part In the case of the output, the image quality is strongly impressed.

【0015】本発明者らの検討によれば、この問題は、
使用するトナーの形状、および現像剤担持体の表面にお
けるトナーの搬送力の組み合わせに起因するものである
ことが分かった。
According to the study of the present inventors, this problem is:
It was found that this was caused by a combination of the shape of the toner used and the toner conveying force on the surface of the developer carrying member.

【0016】上記の問題は、従来から知られている感光
ドラム上の潜像以外の部分へトナーが付着することによ
る「かぶり」で生じたノイズに加え、潜像に対し転移す
るトナーが、その潜像のドット形状を忠実かつ均一に再
現できないために生じる「ドット形状のゆらぎ」があ
り、これが巨視的にノイズとして知覚されることにより
発現される。
[0016] The above problem is caused by the fact that the toner which has been transferred to the latent image, in addition to the noise caused by the "fogging" caused by the toner adhering to the portion other than the latent image on the photosensitive drum, which is conventionally known, There is “dot shape fluctuation” which occurs because the dot shape of the latent image cannot be faithfully and uniformly reproduced, and this is manifested by macroscopically perceived as noise.

【0017】上記のかぶりは、周知のように、現像ロー
ラ上に担持されるトナーに対して、十分な電荷付与が行
われなかったり、逆に過剰な電荷付与が行われたため
に、トナーが適切な帯電電荷量を有するに至らなかった
故に生じるものである。
As is well known, the above fog is caused by insufficient charging of the toner carried on the developing roller or excessive charging of the toner. This is caused by the fact that it did not have a large charge amount.

【0018】一方、後者のドット形状のゆらぎは、現像
ローラが感光ドラムと相対速度を持って当接し、さらに
現像ローラのトナー搬送力が必要以上に大きくなった場
合に、現像ローラから潜像に対してトナーが転移するに
際し、転移するトナーに対して現像ローラの回転方向に
過剰な運動量が与えられて、トナーの引き摺りが生じ、
また現像ローラ側に残ったトナーによる感光ドラム側へ
の機械的な摺擦が生じることが原因である。
On the other hand, the latter dot-shaped fluctuations occur when the developing roller comes into contact with the photosensitive drum at a relative speed and the toner conveying force of the developing roller becomes larger than necessary. On the other hand, when the toner is transferred, an excessive momentum is given to the transferred toner in the rotation direction of the developing roller, and the toner is dragged.
Another cause is that the toner remaining on the developing roller side mechanically rubs against the photosensitive drum side.

【0019】さらに説明すると、従来、この種の画像形
成装置では、現像ローラに均一なトナー層を形成するた
めに、各種の方法、たとえばトナー担持面に摩擦係数が
大きい材料を用いる等により、現像ローラのトナー搬送
力を高めることが一般的である。
To further explain, conventionally, in order to form a uniform toner layer on the developing roller, this type of image forming apparatus employs various methods, for example, using a material having a large friction coefficient on the toner carrying surface. It is general to increase the toner conveying force of the roller.

【0020】しかしながら、トナー搬送力を高めること
により、トナー層の均一化が行われる一方で、現像ロー
ラ上に担持されたトナーが、感光ドラムとの当接部にお
いて、現像ローラの回転方向に過剰な運動量を持ちやす
くなる。それは、現像ローラの長手方向のそれぞれの位
置における微視的なトナー搬送力は、ばらつきを持って
いるため、トナー搬送力そのものの絶対値が大きな場合
には、このばらつきによる影響が無視できなくなるから
である。
However, by increasing the toner conveying force, the toner layer is made uniform, while the toner carried on the developing roller becomes excessive in the rotation direction of the developing roller at the contact portion with the photosensitive drum. It becomes easy to have a good momentum. This is because the microscopic toner conveying force at each position in the longitudinal direction of the developing roller has a variation, and when the absolute value of the toner conveying force itself is large, the influence of the variation cannot be ignored. It is.

【0021】すなわち、トナー搬送力のばらつきによっ
て、部分的に過剰なトナー搬送力がトナーに作用し、過
剰な運動量を持つに至るのである。過剰な運動量を持っ
たトナーは、静電潜像の本来の位置に対し、現像ローラ
の駆動方向に引き摺られながら転移し、このため潜像に
トナーが付着したドット形状が乱され、ノイズが生じ
る。また、このトナーの引き摺られが、長手方向にばら
つきを持ちながら発現することで、トナー像の均一性に
も乱れが生じる。特に、潜像が密に分布するソリッド
部、ライン部に比べて、潜像が離散的に分布するハーフ
トーンでは、トナーの乱れにより生じたドット形状のゆ
らぎ分布のばらつきが顕著に知覚されやすい。
That is, due to the dispersion of the toner conveying force, a partly excessive toner conveying force acts on the toner, resulting in an excessive momentum. The toner having an excessive momentum moves while being dragged to the original position of the electrostatic latent image in the driving direction of the developing roller, thereby disturbing the dot shape where the toner adheres to the latent image and generating noise. . In addition, since the drag of the toner occurs while having a variation in the longitudinal direction, the uniformity of the toner image is disturbed. In particular, in a halftone in which latent images are discretely distributed, variation in dot shape fluctuation distribution caused by toner disturbance is more easily perceived than in a solid portion or a line portion in which latent images are densely distributed.

【0022】さらに、現像領域において、潜像へと転移
したトナーが、以前に担持されていた現像ローラ上の位
置には、既に転移したトナーの抜け跡のみが残り、現像
ローラ上のトナーによって、転移したトナーが摺擦され
ることはないはずである。
Further, in the developing area, only the trace of the toner that has already been transferred remains at the position on the developing roller where the toner transferred to the latent image was previously carried. The transferred toner should not be rubbed.

【0023】しかしながら、現像ローラの搬送力が必要
以上に大きい場合には、現像ローラ上のトナー層の下層
(現像ローラに直接接触している層)と上層(現像ロー
ラに下層のトナー層を介して間接的に接触している層)
との間に、ずれをともなう動きが生じることによって、
トナー層内部でのトナーの再配列が起きるため、一度ト
ナーの抜け跡が形成されても、新たに搬送されてくるト
ナーが抜け跡を充填するという現象が生じていたのであ
る。
However, when the conveying force of the developing roller is unnecessarily large, the lower layer of the toner layer on the developing roller (the layer in direct contact with the developing roller) and the upper layer (the lower layer of the toner on the developing roller via the lower toner layer). Layer that is indirectly in contact with
The movement with a gap occurs between and
Since the rearrangement of the toner inside the toner layer occurs, a phenomenon has occurred in which the newly conveyed toner fills the trace even if the trace of the toner is once formed.

【0024】そのため、一度、潜像へと転移したトナー
は、現像ローラ上のトナー層の再配列によって、その抜
け跡に対して充填された新たなトナーにより摺擦を受
け、トナー像の乱れを生じるに至ったのである。
For this reason, the toner that has once transferred to the latent image is rubbed by the filled new toner due to the rearrangement of the toner layer on the developing roller, and the disturbance of the toner image is reduced. It happened.

【0025】上記の現象が、平滑な表面性を有するトナ
ーを用いる際に顕著に生じるのは、その形状にともなう
転がり性が原因である。滑らかな表面性を有するトナー
は、たとえば粉砕法により製造された不定形なトナーに
比べ、良好な転がり性を有するため、このトナーはトナ
ー担持面からの搬送力を受けて、搬送方向への運動量を
付与されるとともに、感光ドラムとの当接部において
「コロ」として働くことで、回転運動を生じる。このた
め、一度、潜像に静電気力によって付着しても、その回
転運動を止めるまでには至らず、潜像上で落ち着くこと
なく、現像ローラ回転方向へ引き摺られやすい傾向があ
る。
The above phenomenon is remarkably caused when a toner having a smooth surface property is used, due to the rolling property associated with the shape. A toner having a smooth surface has a better rolling property than an irregular toner manufactured by, for example, a pulverization method. Therefore, the toner receives a conveying force from a toner carrying surface and has a momentum in a conveying direction. And acts as a “roller” at the contact portion with the photosensitive drum, thereby generating a rotational motion. For this reason, even if the latent image is once adhered to the latent image by electrostatic force, the rotation is not stopped, and the latent image tends to be dragged in the rotation direction of the developing roller without being settled on the latent image.

【0026】また表面が平滑なトナーは、現像ローラ上
に塗布したときに、その良好な転がり性の故に、最密充
填状態で安定しやすいという特性があり、このため潜像
へ転移したトナーの抜け跡を、付近に位置するトナーが
移動して直ぐ充填してしまうので、トナーによる摺擦の
影響がより顕著に生じやすいのである。
Further, the toner having a smooth surface has a characteristic that when applied on a developing roller, it is easy to stabilize in a close-packed state due to its good rolling property. Since the nearby toner moves and fills the missing mark immediately, the effect of the rubbing by the toner is more likely to occur.

【0027】また上記の問題が、画像形成の高速化を図
る際により頻繁に生じるのは、これにともない現像ロー
ラの回転速度が速くなって、トナーに付与される運動量
が増大するからである。
The above problem occurs more frequently when speeding up the image formation because the rotation speed of the developing roller increases and the amount of motion imparted to the toner increases.

【0028】ところで、この種の画像形成装置では、前
述したように、独立したクリーニング装置を省き、現像
同時クリーニングプロセスを採用することにより、簡易
な構成とすることが可能である。
By the way, in this type of image forming apparatus, as described above, a simple configuration can be achieved by omitting the independent cleaning device and adopting the simultaneous development cleaning process.

【0029】しかし、画像形成速度を高速とし、かつ簡
易構成を採用するにあたっては、現像同時クリーニング
で回収されるトナー量の低減が求められる。なぜなら
ば、この現像同時クリーニングで回収されるトナーは、
一連の画像形成プロセスにともなう負荷を受けて劣化し
ており、その一部は、再使用されることなく現像器内で
蓄積して、現像器の構成部材に融着ないし固着して、現
像器の機能劣化を引き起こす原因となるからである。し
たがって、画像形成速度の高速化にともなう耐久性向
上、長寿命化を考慮すれば、回収されるトナーの量を少
なくする必要がある。
However, in order to increase the image forming speed and adopt a simple configuration, it is required to reduce the amount of toner collected by simultaneous cleaning with development. This is because the toner collected by this simultaneous cleaning of development is
Deteriorated by the load associated with a series of image forming processes, some of which accumulate in the developing device without being reused, and are fused or fixed to the components of the developing device, This is because it may cause the functional deterioration of the device. Therefore, it is necessary to reduce the amount of toner to be collected in consideration of the improvement in durability and the extension of life as the image forming speed increases.

【0030】この回収されるトナーとは、感光ドラムの
画像背景部に付着した未帯電ないし極性が反転したトナ
ーに加えて、先の画像形成での転写残りトナーが加わっ
たものであり、上記の問題の解決は、形成したトナー像
の高効率の転写と、背景部に付着したトナーの低減とに
よって達成されるものである。この問題が解決される
と、自動的に、画像背景部に付着するトナーが低減し、
かぶりに起因する画像のノイズが抑制されることになる
ので、画像の品位向上につながる。
The toner to be recovered is obtained by adding the uncharged or reversed polarity toner adhered to the image background portion of the photosensitive drum and the toner remaining after transfer in the previous image formation. The solution to the problem is achieved by transferring the formed toner image with high efficiency and reducing the amount of toner attached to the background. When this problem is solved, the amount of toner adhering to the image background is automatically reduced,
Since image noise due to fogging is suppressed, image quality is improved.

【0031】従って、本発明の目的は、画像形成速度の
高速化を図り、良好な画像を長期にわたって維持可能と
するとともに、現像同時クリーニングによる簡易な装置
構成を採用した場合にも、同様な効果を達成することが
できる画像形成装置を提供することである。
Accordingly, an object of the present invention is to increase the image forming speed so that a good image can be maintained for a long period of time, and the same effect can be obtained even when a simple apparatus configuration by simultaneous cleaning with development is adopted. To provide an image forming apparatus capable of achieving the above.

【0032】[0032]

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
像担持体と、現像器とを備え、前記現像器は、一成分現
像剤のトナーを担持して搬送する、前記像担持体と当接
した現像剤担持体と、前記現像剤担持体上のトナーを薄
層に規制する規制部材とを備え、前記現像剤担持体と像
担持体との間に形成された現像電界の作用下で、前記ト
ナーにより前記像担持体上の静電潜像を現像し、現像で
得られたトナー像は前記像担持体から転写材に転写さ
れ、そして前記像担持体の周速度V1、前記現像剤担持
体の周速度V2が、75mm/秒≦V1<V2の関係に
ある画像形成装置において、前記現像剤担持体のトナー
担持面を、トナー担持面によるトナー搬送方向のSUS
に対する動摩擦係数μに、形状係数SF−2で定義され
るトナーの円形度をRとして、 0.01<μ<(15/100000)×(R−100)2+0.16 ・・・(1) を満足させる低摩擦性の材料で形成したことを特徴とす
る画像形成装置である。
The above object is achieved by an image forming apparatus according to the present invention. In summary, the present invention provides:
An image carrier, and a developing device, wherein the developing device carries and transports the toner of the one-component developer, a developer carrier in contact with the image carrier, and a developer carrier on the developer carrier. A regulating member that regulates the toner to a thin layer, and under the action of a developing electric field formed between the developer carrier and the image carrier, the electrostatic latent image on the image carrier is actuated by the toner. The toner image obtained by the development is transferred from the image carrier to a transfer material, and the peripheral speed V1 of the image carrier and the peripheral speed V2 of the developer carrier are 75 mm / sec ≦ V1 <V2. In the image forming apparatus, the toner carrying surface of the developer carrying member is SUS in the toner conveying direction by the toner carrying surface.
And the circularity of the toner defined by the shape factor SF-2 as R, 0.01 <μ <(15/100000) × (R-100) 2 +0.16 (1) An image forming apparatus formed of a low friction material satisfying the following.

【0033】本発明によれば、前記トナーが、R≦14
0の滑らかな表面形状を有する。前記現像剤担持体が、
基体上に弾性層および表面層を形成してなり、前記表面
層を、前記動摩擦係数μに前記式(1)を満足させる材
料で形成した。前記材料が、摩擦帯電系列上、前記トナ
ーの摩擦帯電極性に対し逆極性側に位置する。前記現像
電界の作用下で、前記現像剤担持体上のトナーによる前
記像担持体上の静電潜像の現像、および前記像担持体上
の転写残りトナーの前記現像剤担持体への回収を行う、
現像同時クリーニングプロセスを実施する。前記トナー
が非磁性トナーである。前記現像剤担持体がローラ状の
現像ローラである。前記像担持体がドラム状の感光ドラ
ムである。
According to the present invention, the toner may have R ≦ 14.
It has a smooth surface shape of zero. The developer carrier,
An elastic layer and a surface layer were formed on a substrate, and the surface layer was formed of a material satisfying the above-mentioned formula (1) for the dynamic friction coefficient μ. The material is located on the opposite polarity side to the triboelectric polarity of the toner in the triboelectric series. Under the action of the developing electric field, development of the electrostatic latent image on the image carrier by toner on the developer carrier and collection of the transfer residual toner on the image carrier to the developer carrier Do,
A development simultaneous cleaning process is performed. The toner is a non-magnetic toner. The developer carrier is a roller-shaped developing roller. The image carrier is a drum-shaped photosensitive drum.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
を図面に則して更に詳しく説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an image forming apparatus according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

【0035】実施例1 図1は、本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構
成図である。本画像形成装置は、一成分接触現像方式に
より現像を行って、画像形成を行うものである。
Embodiment 1 FIG. 1 is a schematic structural view showing an embodiment of the image forming apparatus of the present invention. The image forming apparatus performs image formation by performing development using a one-component contact development system.

【0036】この画像形成装置に最も特徴的な点は、現
像剤担持体である現像ローラ1上に担持される一成分現
像剤のトナーに、過剰な運動量が与えられることを抑制
して、トナーに対する搬送力を均一かつ一定とするため
に、現像ローラ1のトナー担持面を、使用するトナー粒
子の表面の円形度に応じて、所定範囲内の動摩擦係数μ
を有する低摩擦性の材料で形成したことにある。
The most characteristic point of this image forming apparatus is that the toner of the one-component developer carried on the developing roller 1, which is a developer carrier, is prevented from being given an excessive momentum, The toner carrying surface of the developing roller 1 is adjusted to have a dynamic friction coefficient μ within a predetermined range in accordance with the circularity of the surface of the toner particles to be used in order to make the conveying force with respect to the toner uniform and constant.
It is formed of a low friction material having

【0037】本発明者らの検討によれば、現像ローラか
らトナーに与えられる搬送力および運動量は、現像ロー
ラのトナー担持面の動摩擦係数μと相関があり、トナー
粒子の表面形状に応じて、トナーの現像への寄与が異な
るとの知見を得たことによる結果である。詳細は後述す
る。
According to the study of the present inventors, the conveying force and the momentum applied to the toner from the developing roller are correlated with the kinetic friction coefficient μ of the toner carrying surface of the developing roller, and according to the surface shape of the toner particles, This is the result of the knowledge that the contribution of the toner to the development is different. Details will be described later.

【0038】画像形成装置は、図1に示すように、感光
ドラム101、帯電器107、露光手段102、現像器
103、転写ローラ104、クリーナ106、および定
着器像105を備えて構成され、画像形成速度、すなわ
ち感光ドラム101の回転を周速(V1)=100〜2
50mm/秒で駆動し、これに接触配置した現像器10
3の現像ローラ1の回転を、感光ドラム周速の120〜
200%の周速(V2)で駆動し、現像ローラ1上のト
ナーにより感光ドラム101上の静電潜像を反転現像す
る。
As shown in FIG. 1, the image forming apparatus includes a photosensitive drum 101, a charger 107, an exposing unit 102, a developing unit 103, a transfer roller 104, a cleaner 106, and a fixing unit image 105. The forming speed, that is, the rotation of the photosensitive drum 101 is set to the peripheral speed (V1) = 100 to 2
Developing device 10 driven at 50 mm / sec and placed in contact therewith
Rotation of the developing roller 1 at a peripheral speed of 120 to
The electrostatic latent image on the photosensitive drum 101 is reversely developed with the toner on the developing roller 1 by driving at a peripheral speed (V2) of 200%.

【0039】画像形成プロセスの詳細については従来の
技術の項で既に述べたので、説明を省略する。
The details of the image forming process have already been described in the section of the prior art, so that the description will be omitted.

【0040】現像器103は、図2に示すように、非磁
性トナー(非磁性一成分現像剤)を使用するもので、現
像容器6に、現像剤担持体としての現像ローラ1、現像
剤規制部材としての規制ブレード2、現像剤供給・回収
部材としての供給ローラ13、撹拌剤撹拌・搬送部材
(撹拌パドル)4、および吹き出し防止シート5を備
え、現像容器6には、非磁性トナーが収容されている。
現像ローラ1は弾性を有する。
As shown in FIG. 2, the developing device 103 uses non-magnetic toner (non-magnetic one-component developer). A regulating blade 2 as a member, a supply roller 13 as a developer supply / recovery member, a stirrer stirring / conveying member (stirring paddle) 4, and a blowout prevention sheet 5 are provided. Have been.
The developing roller 1 has elasticity.

【0041】本現像器の現像プロセスは、図7で示した
現像器と基本的に同じなので、現像プロセスの詳細につ
いては説明を省略する。
The developing process of the present developing device is basically the same as that of the developing device shown in FIG. 7, so that the description of the details of the developing process is omitted.

【0042】本実施例で使用した非磁性トナーは、粉砕
法により製造された負帯電性の非磁性ポリエステルトナ
ーで、製造工程中に熱処理による表面平滑化が加えられ
ている。
The non-magnetic toner used in this embodiment is a negatively-charged non-magnetic polyester toner manufactured by a pulverizing method, and has a surface smoothed by a heat treatment during the manufacturing process.

【0043】このトナーの形状は、形状係数SF−2で
定義される円形度R(R≡SF−2)により表され、具
体的には、円形度R=113〜130の範囲内の、平滑
な表面形状を有するものを用いた。形状係数の詳細につ
いては後述する。
The shape of the toner is represented by a circularity R (R≡SF-2) defined by a shape factor SF-2, and specifically, a smoothness within a range of circularity R = 113 to 130. Those having an appropriate surface shape were used. Details of the shape factor will be described later.

【0044】この非磁性トナーは、基本的にはトナー原
料の混練、粉砕により製造され、樹脂、低軟化点物質か
らなる離型剤、着色剤、荷電制御剤等を加圧ニーダーや
エクストルーダー、メディア分散器を用いて均一に分散
した後、機械的またはジェエト気流下でターゲットに衝
突させて、所望のトナー粒径に微粉砕化し、その後、熱
処理を経て表面を平滑化し、さらに分級行程を経て所望
の粒度分布にそろえた、体積平均粒径6〜8μmの非磁
性トナーである。その表面形状は、途中で行った表面の
平滑化処理により、従来の粉砕法のみで得られたトナー
に見られるような突起部をなくし、滑らかなものとなっ
ている。
The non-magnetic toner is basically manufactured by kneading and pulverizing toner raw materials. A resin, a release agent composed of a material having a low softening point, a colorant, a charge control agent, and the like are mixed with a pressure kneader or an extruder. After uniformly dispersing using a media disperser, it is crushed to a desired toner particle size by colliding with a target under a mechanical or jet stream, then smoothing the surface through heat treatment, and further through a classification process. This is a non-magnetic toner having a volume average particle diameter of 6 to 8 μm, which has a desired particle size distribution. Due to the surface smoothing performed in the middle, the surface shape is smooth without protrusions as seen in toner obtained only by the conventional pulverization method.

【0045】もちろん、その他の製法、たとえば各種の
重合法等により製造したトナーを使用してもよい。
Of course, toners manufactured by other manufacturing methods, such as various polymerization methods, may be used.

【0046】本発明において、トナーの体積平均粒径
は、以下の方法により測定した。
In the present invention, the volume average particle diameter of the toner was measured by the following method.

【0047】測定装置としてコールカウンターTA−II
型(コールター社製)を用い、個数分布および体積平均
分布を出力するインターフェイス(日科機製)を介して
パーソナルコンピュータを接続し、データ処理を行う。
As a measuring device, a call counter TA-II is used.
Using a mold (manufactured by Coulter), a personal computer is connected via an interface (manufactured by Nikkaki) that outputs the number distribution and volume average distribution, and data processing is performed.

【0048】測定法は以下の手順による。電解液とし
て、1級塩化ナトリウムを用いて1%のNaCl水溶液
を調製し、この電解液100〜150ml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ホン
酸塩を0.1〜5ml加え、さらに測定試料のトナーを
0.5〜50mg加え、試料を懸濁した電解液を、超音
波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、上記のコール
ターカウンターTA−II型により粒度分布を測定し、体
積分布を求める。その際、100μmのアパチャーを用
い、粒度分布範囲を2〜40μmとする。以上により求
められた個数分布および体積分布より試料の体積平均粒
径を算出する。
The measuring method is as follows. A 1% aqueous solution of NaCl is prepared as an electrolytic solution using primary sodium chloride, and 0.1 to 5 ml of a surfactant, preferably an alkylbenzene sulfonate, is added as a dispersant to 100 to 150 ml of the electrolytic solution. The toner of the measurement sample was added in an amount of 0.5 to 50 mg, and the electrolytic solution in which the sample was suspended was subjected to a dispersion treatment for about 1 to 3 minutes with an ultrasonic disperser, and the particle size distribution was measured using the Coulter Counter TA-II. , And determine the volume distribution. At that time, an aperture of 100 μm is used, and the particle size distribution range is 2 to 40 μm. The volume average particle size of the sample is calculated from the number distribution and the volume distribution obtained as described above.

【0049】トナーには、必要に応じて、公知の流動性
付与剤、潤滑剤、研磨剤、クリーニング助剤、抵抗調節
剤、荷電制御剤等が外添可能であり、その外添剤の被覆
率は、好ましくは5〜99%、より好ましくは10〜9
9%である。
If necessary, known fluidity-imparting agents, lubricants, abrasives, cleaning aids, resistance regulators, charge control agents, and the like can be externally added to the toner. The rate is preferably 5 to 99%, more preferably 10 to 9%.
9%.

【0050】本発明において、外添剤の被覆率とは、以
下のように定義したものである。
In the present invention, the coverage of the external additive is defined as follows.

【0051】日立製作所製FE−SEM(S−800)
を用い、トナー粒子像を100個無作為にサンプリング
し、その画像情報をインターフェースを介してニコレ社
製の画像解析装置(Lusex3)に導入する。得られ
る画像情報を、トナー粒子表面部分と外添剤部分との明
度が異なることを利用して2値化処理し、外添剤部分の
面積SGとトナー粒子部分の面積(外添剤部分の面積を
含む)STに分けて求め、 外添剤被覆率(%)=(SG/ST)×100 の式より算出する。
Hitachi FE-SEM (S-800)
, 100 toner particle images are randomly sampled, and the image information is introduced into an image analyzer (Lusex3, manufactured by Nicole) via an interface. The obtained image information is binarized by utilizing the difference in brightness between the toner particle surface portion and the external additive portion, and the area SG of the external additive portion and the area of the toner particle portion (the area of the external additive portion) (Including area), and is calculated from the formula of external additive coverage (%) = (SG / ST) × 100.

【0052】外添剤としては、トナーに添加した状態で
の耐久性の点から、トナー粒子の重量平均粒径の1/1
0以下の粒径であることが好ましい。本発明では、この
外添剤の粒径とは、電子顕微鏡におけるトナー粒子の表
面観察により求めた、その平均粒径を意味する。
As the external additive, from the viewpoint of durability when added to the toner, it is 1/1 of the weight average particle size of the toner particles.
The particle size is preferably 0 or less. In the present invention, the particle diameter of the external additive means an average particle diameter thereof obtained by observing the surface of the toner particles with an electron microscope.

【0053】外添剤としては、たとえば、金属酸化物
(酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチ
ウム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化クロム、
酸化スズ、酸化亜鉛など)、窒化物(窒化ケイ素な
ど)、炭化物(炭化ケイ素など)、金属塩(硫酸カルシ
ウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなど)、脂肪族金
属塩(ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムな
ど)、カーボンブラック、シリカなどが用いられる。
Examples of the external additive include metal oxides (aluminum oxide, titanium oxide, strontium titanate, cerium oxide, magnesium oxide, chromium oxide,
Tin oxide, zinc oxide, etc., nitride (silicon nitride, etc.), carbide (silicon carbide, etc.), metal salt (calcium sulfate, barium sulfate, calcium carbonate, etc.), aliphatic metal salt (zinc stearate, calcium stearate, etc.) , Carbon black, silica and the like are used.

【0054】これらの外添剤は、トナー100重量部に
対し0.01〜10重量部が用いられ、好ましくは0.
05〜5重量部が用いられる。これらの外添剤は、単独
で用いても、また複数併用してもよい。それぞれ疎水化
処理を行ったものが、より好ましい。
These external additives are used in an amount of 0.01 to 10 parts by weight, preferably 0.1 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the toner.
0.5 to 5 parts by weight are used. These external additives may be used alone or in combination. Those subjected to a hydrophobizing treatment are more preferable.

【0055】トナーの表面形状を表すものとして形状係
数SF−2について、前の方で少し触れたが、形状係数
にはSF−1とSF−2とがある。具体的には、日立製
作所製FE−SEM(S−800)を用い、倍率500
倍に拡大したトナー粒子像を100個無作為にサンプリ
ングし、その画像情報をインターフェースを介してニコ
レ社製の画像解析装置(Lusex3)に導入し、解析
を行い、下記式から算出される値と定義される。
As mentioned earlier, the shape factor SF-2 is used to indicate the surface shape of the toner, but there are SF-1 and SF-2 as the shape factors. Specifically, using an FE-SEM (S-800) manufactured by Hitachi, Ltd., and a magnification of 500
One hundred randomly enlarged toner particle images are sampled at random, and the image information is introduced into an image analyzer (Lusex3) manufactured by Nicole via an interface, analyzed, and a value calculated from the following equation is calculated. Defined.

【0056】SF−1={(MXLNG)2/ARE
A}×(π/4)×(100) SF−2={(PERI)2/AREA}×(1/4
π)×(100) ただし、AREA:トナーの投影面積、MXLNG:絶
対最大長、PERI:周長形状係数SF−2、すなわち
円形度Rが100に近づくほど、真球の表面形状に近く
なり、より平滑な表面性を示し、逆にSF−2(円形度
R)が140より大きく、かつSF−2/SF−1の比
の値が1.0を越える場合は、トナー粒子の表面は滑ら
かではなく、多数の凹凸を有していることを示す。ちな
みに、形状係数SF−1は、トナーの粒子全体の球形度
に相当するものである。
SF-1 = {(MXLNG) 2 / ARE
A} × (π / 4) × (100) SF-2 = {(PERI) 2 / AREA} × (1/4
π) × (100) where AREA: the projected area of the toner, MXLNG: the absolute maximum length, PERI: the circumferential shape factor SF-2, that is, the closer the circularity R is to 100, the closer to the surface shape of a true sphere, On the other hand, when SF-2 (circularity R) is larger than 140 and the ratio of SF-2 / SF-1 exceeds 1.0, the surface of the toner particles is smooth. Rather, it has a large number of irregularities. Incidentally, the shape factor SF-1 corresponds to the sphericity of the whole toner particles.

【0057】このトナーの表面形状と転写性には関係が
ある。トナー等の粒子に対して作用する力としては、ト
ナー自身の有する電荷に対して働く鏡映力等の主たる力
である電磁力に加えて、その他のファンデルワールス
力、表面に付着した液滴による液架橋力等に代表される
力がある。これらの力の累積が、トナーと対象物との付
着力として現れるのであるが、たとえば、不定形を有す
るトナーの各部位における表面電荷密度等のばらつき
(たとえば突起部において局所的に電荷密度が高くなる
等)により、作用する付着力(電磁力)が異なると考え
られる。
There is a relationship between the surface shape of the toner and the transferability. As the force acting on particles such as toner, in addition to the electromagnetic force that is the main force such as the reflection force acting on the charge of the toner itself, other van der Waals forces, droplets attached to the surface And liquid cross-linking force. The accumulation of these forces appears as an adhesive force between the toner and the object. For example, variations in the surface charge density and the like at each part of the toner having an irregular shape (for example, when the charge density is locally high at the protrusions). It is considered that the acting adhesive force (electromagnetic force) is different depending on whether or not it is.

【0058】したがって、不定形のトナーは、均一な電
界下において、必ずしも均一な挙動を示すわけではな
く、この現象が具体的に発現するのが転写性である。す
なわち、不定形のトナーは、全てが電界に追従して転写
されるのでは無いために、高い転写性を得るのが難し
い。これに対し、平滑な表面を有するトナーは、均一な
表面電荷密度分布を有しやすく、それぞれのトナーの付
着力のばらつきが少ない。したがって、転写電界に追従
して一様に転写しやすく、高い転写性を有する。
Therefore, the irregular toner does not always exhibit a uniform behavior under a uniform electric field, and this phenomenon is specifically manifested in the transferability. That is, since all of the amorphous toner is not transferred following the electric field, it is difficult to obtain high transferability. On the other hand, a toner having a smooth surface tends to have a uniform surface charge density distribution, and there is little variation in the adhesive force of each toner. Therefore, it is easy to transfer uniformly following the transfer electric field, and has high transferability.

【0059】本発明によれば、現像ローラ1は、トナー
担持面を低摩擦係数の材料で形成しており、その低摩擦
係数の材料は、トナー担持面によるトナー搬送方向の基
準材に対する動摩擦係数、本発明では、SUSに対する
動摩擦係数μに、トナーの円形度(SF−2)をRとし
て、 0.01<μ<(15/100000)×(R−100)2+0.16 ・・・(1) なる範囲を満足させるものである。
According to the present invention, in the developing roller 1, the toner carrying surface is formed of a material having a low friction coefficient, and the material having the low friction coefficient is the dynamic friction coefficient of the toner carrying surface with respect to the reference material in the toner conveying direction. In the present invention, the dynamic friction coefficient μ for SUS is defined as the circularity (SF-2) of the toner as R, and 0.01 <μ <(15/100000) × (R-100) 2 +0.16 (0.16) 1) Satisfies a certain range.

【0060】本実施例では、現像ローラ1は、外径12
mmのSUS製の芯金上に、カーボン等の導電剤を分散
した低硬度シリコーンゴムからなるソリッド弾性層を設
け、その上のトナー担持面となる表面層として、低摩擦
・高離型性粒子のフッ素樹脂粒子を分散したポリアミド
系樹脂層を厚さ10μm程度に設けた構成とし、外径2
0mm、体積抵抗率103〜109Ωcmの半導電性弾性
体ローラに形成した。
In this embodiment, the developing roller 1 has an outer diameter of 12 mm.
A solid elastic layer made of a low-hardness silicone rubber in which a conductive agent such as carbon is dispersed is provided on a SUS cored bar having a thickness of 2 mm, and a low friction / high releasable particle is provided as a surface layer serving as a toner carrying surface thereon. And a polyamide resin layer having a thickness of about 10 μm in which fluororesin particles are dispersed.
It was formed on a semiconductive elastic roller having a volume resistivity of 0 3 mm and a volume resistivity of 10 3 to 10 9 Ωcm.

【0061】この現像ローラの硬度は、感光ドラム10
1との十分かつ均一な当接状態を形成し、安定した現像
性能を持たせるために、アスカーC(Asker−C)
硬度で55゜以下、好ましくは35゜〜45゜の範囲内
にある柔らかいものとする。この硬度範囲を外れた硬い
現像ローラでは、感光ドラム101との均一な当接状態
を形成するために、両者の当接圧を高める必要があり、
この当接にともなうトナーへの負荷の増大により、トナ
ーの劣化が促進され、これに付随して現像ローラおよび
規制ブレードの性能劣化が生じやすくなり、望ましくな
い。
The hardness of this developing roller is
In order to form a sufficient and uniform contact state with No. 1 and to have a stable developing performance, Asker-C
It should be soft having a hardness of 55 ° or less, preferably in the range of 35 ° to 45 °. In the case of a hard developing roller out of this hardness range, in order to form a uniform contact state with the photosensitive drum 101, it is necessary to increase the contact pressure between them.
The increase in the load on the toner due to the contact promotes the deterioration of the toner, and accompanying this, the performance of the developing roller and the regulating blade tends to deteriorate, which is not desirable.

【0062】加えて、現像ローラのソリッド弾性層は少
なくとも2mmの厚さを有することが望ましい。弾性層
の厚さが2mm未満では、感光ドラム101との当接部
における弾性層の変形が阻害され、不均一な当接状態が
形成されて望ましくない。
In addition, it is desirable that the solid elastic layer of the developing roller has a thickness of at least 2 mm. If the thickness of the elastic layer is less than 2 mm, deformation of the elastic layer at the contact portion with the photosensitive drum 101 is hindered, and an uneven contact state is formed, which is not desirable.

【0063】上記のような弾性層は、シリコーンゴムの
他に、天然ゴム、NBR、フッ素ゴム、ウレタンゴム、
ヒドリンゴム、アクリルゴム等の低硬度ゴムもしくは発
泡体、またはその組み合わせ物から形成してもよい。
The elastic layer as described above may be made of natural rubber, NBR, fluorine rubber, urethane rubber,
It may be formed from low-hardness rubber or foam such as hydrin rubber or acrylic rubber, or a combination thereof.

【0064】上記のように、弾性層上に表面層を設けた
構成では、現像ローラの弾性とトナーの担持機能を分離
できるので、使用される材質の制約が少なくなり、容易
に高機能性を持たせることができる。同様な現像ローラ
形態として、弾性層上にチューブ状、フィルム状の樹脂
や金属、合金ないしは炭素系繊維等の表層を設けたり、
弾性層上に機能膜を設けた構成も可能である。
As described above, in the configuration in which the surface layer is provided on the elastic layer, the elasticity of the developing roller and the toner carrying function can be separated, so that the restrictions on the material used are reduced, and high functionality can be easily achieved. You can have. As a similar developing roller form, a tube-shaped, film-shaped resin or metal, an alloy or a carbon-based fiber or other surface layer on the elastic layer,
A configuration in which a functional film is provided on the elastic layer is also possible.

【0065】本実施例では、トナー担持面によるトナー
搬送方向のSUSに対する動摩擦係数μを式(1)の範
囲内とするために、上記したように、トナー担持面とな
る表面層をフッ素樹脂粒子を分散したポリアミド系樹脂
で形成した。具体的には、使用するトナーの円形度R=
113〜130に対し、動摩擦係数μ=0.18が得ら
れる組成のものを使用した。
In this embodiment, as described above, the surface layer serving as the toner-carrying surface is made of fluororesin particles so that the dynamic friction coefficient μ of the toner-carrying surface with respect to SUS in the toner conveying direction is within the range of the expression (1). Formed of a polyamide-based resin in which is dispersed. Specifically, the circularity R of the toner to be used is R =
A composition having a dynamic friction coefficient μ = 0.18 with respect to 113 to 130 was used.

【0066】動摩擦係数μが、μ≧(15/10000
0)×(R−100)2+0.16の場合は、現像ロー
ラ上に担持されるトナーに対して過剰な運動量が与えら
れやすく、また現像ローラの長手方向上でトナー搬送力
にばらつきを生じやすく、望ましくない。μ≦0.01
の場合は、トナー担持面の作成自体が困難になり現実的
でない。
When the dynamic friction coefficient μ is μ ≧ (15/10000)
In the case of 0) × (R-100) 2 +0.16, an excessive amount of momentum is likely to be given to the toner carried on the developing roller, and the toner conveying force varies in the longitudinal direction of the developing roller. Easy and undesirable. μ ≦ 0.01
In this case, it is difficult to form the toner carrying surface itself, which is not practical.

【0067】本発明では、動摩擦係数μは、上記したよ
うに、ステンレス(SUS)を基準材として測定した。
動摩擦係数μは図3に示すようにして測定する。
In the present invention, the dynamic friction coefficient μ was measured using stainless steel (SUS) as a reference material as described above.
The dynamic friction coefficient μ is measured as shown in FIG.

【0068】被測定物である現像ローラ1を回転軸に固
定してセットし、その現像ローラの周面に、基準材とな
る厚さ0.03mm、重さW2のステンレス薄板110
をほぼ2分される部分で掛け、その薄板110の一端部
を水平にデジタルフォースゲージ112に取り付け、薄
板110の他端部に重さW1の重り116を取り付けて
鉛直方向に引張り、薄板110が現像ローラ1の表面に
θ=90°にわたって接するように設置する。デジタル
フォースゲージ112は、ステンレス薄板110も重り
W1も取り付けない無負荷時に値0に調整しておく。
The developing roller 1 as an object to be measured is fixedly set on a rotating shaft and set on a peripheral surface of the developing roller. A stainless steel thin plate 110 having a thickness of 0.03 mm and a weight of W2 is provided as a reference material.
Is hung at a portion divided into two, and one end of the thin plate 110 is horizontally attached to the digital force gauge 112, and a weight 116 having a weight W1 is attached to the other end of the thin plate 110 and pulled in the vertical direction. The developing roller 1 is installed so as to be in contact with the surface of the developing roller 1 over θ = 90 °. The digital force gauge 112 is adjusted to a value of 0 at the time of no load in which neither the stainless steel plate 110 nor the weight W1 is attached.

【0069】ついで、ステンレス薄板110および重り
W1を取り付けた状態でデジタルフォースゲージ112
の値の読みが安定したら、現像ローラ1を図の矢印Rで
示す反時計方向に回転してステンレス薄板110と摺擦
し、フォースゲージ112でこのときの現像ローラ8と
ステンレス薄板110間の摺擦力(すなわち搬送力)を
測定する。フォースゲージ112からの測定値(アナロ
グ出力値)をレコーダで周波数10Hzでサンプリング
し、サンプリングしたデータをコンピュータ114に導
入して、動摩擦係数μを下記(2)式により計算する。
これを現像ローラ1の1周について行い、その平均値を
現像ローラ1の動摩擦係数とする。なお、実際の測定の
際には、W1=100gの重りを用いた。
Next, with the stainless steel thin plate 110 and the weight W1 attached, the digital force gauge 112 is used.
Is stable, the developing roller 1 is rotated counterclockwise as shown by the arrow R in the figure to rub against the stainless steel sheet 110, and the force gauge 112 slides between the developing roller 8 and the stainless steel sheet 110 at this time. The rubbing force (ie, the conveying force) is measured. A measured value (analog output value) from the force gauge 112 is sampled at a frequency of 10 Hz by a recorder, the sampled data is introduced into a computer 114, and a dynamic friction coefficient μ is calculated by the following equation (2).
This is performed for one round of the developing roller 1, and the average value is defined as the dynamic friction coefficient of the developing roller 1. In the actual measurement, a weight of W1 = 100 g was used.

【0070】 μ=1/θ×lnF/W ・・・(2) ただし、W:W=W1+(1/2)W2、 F:現像ローラ1周内の摺擦力測定値の平均値 上記のように、ステンレス薄板を基準材として、これに
対して現像ローラ1の表面の動摩擦係数を測定したの
は、つぎのような理由である。
Μ = 1 / θ × lnF / W (2) where W: W = W1 + (() W2, F: average value of the measured values of the rubbing force in one circumference of the developing roller The reason why the dynamic friction coefficient of the surface of the developing roller 1 was measured using a stainless steel thin plate as a reference material is as follows.

【0071】現像ローラ上のトナーは、担持面に充填さ
れた薄層状に担持されており、巨視的にはフィルム状を
なす連続体として扱うことができる。トナー層の表層部
には、トナーの充填具合によって凹凸があるものの、ト
ナーの転がりや滑りが生じるため、トナー層の巨視的な
表面性は、モデル的に平滑面で近似できるものと考えら
れる。したがって、これに相当するものとして金属薄板
であるSUS薄板を、動摩擦係数μを測定する際の基準
材として用いた。
The toner on the developing roller is carried in a thin layer filled on the carrying surface, and can be handled macroscopically as a film-shaped continuous body. Although the surface layer of the toner layer has irregularities depending on the degree of filling of the toner, the toner rolls and slips, so that the macroscopic surface property of the toner layer can be approximated by a model with a smooth surface. Therefore, a SUS sheet, which is a metal sheet, was used as a reference material for measuring the dynamic friction coefficient μ.

【0072】本発明者らの検討によれば、基準材として
樹脂フィルム等やSUS以外の金属薄板等を用いた場合
には、基準材自身の摩擦性や機械的特性(弾性率、剛
性、展性等)により、測定量のコントラストが大きくと
れなかったり、再現性に劣る場合がある。上記のように
SUS薄板を用いた場合が適当で、実際との整合性が高
いとの結論に至った。
According to the study of the present inventors, when a resin film or a thin metal plate other than SUS is used as the reference material, the friction and mechanical properties (elastic modulus, rigidity, expansion, etc.) of the reference material itself are used. , Etc.), the contrast of the measured amount may not be large, or the reproducibility may be poor. As described above, it was concluded that the use of the SUS thin plate was appropriate, and the consistency with the actual one was high.

【0073】なお、現像ローラ1のトナー担持面の材料
は、上記のポリアミド樹脂およびフッ素樹脂粒子の組み
合わせに限定されない。たとえば樹脂単独でも低摩擦性
を有するフッ素樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂、あるい
はNi、Sn、Cu、Zn、Pb、Au、Ag、Mo、
B等の金属単体、もしくはこれを含む合金ないしは酸化
物、あるいはカーボンファイバー、グラファイトファイ
バー等の炭素系繊維を、いずれか1種または2種以上を
組み合わせて利用可能である。比較的摩擦性が低くない
樹脂ないしは金属等でも、低摩擦性の材料を混合、分散
することで、低摩擦性を達成できるものならば、これも
用いることが可能である。
The material for the toner carrying surface of the developing roller 1 is not limited to the above-mentioned combination of polyamide resin and fluororesin particles. For example, a resin such as a fluororesin or a silicone resin having low friction even if the resin alone, or Ni, Sn, Cu, Zn, Pb, Au, Ag, Mo,
A single metal such as B, an alloy or oxide containing the same, or a carbon-based fiber such as carbon fiber or graphite fiber can be used in combination of any one or two or more kinds. Resins or metals having relatively low friction properties can also be used as long as low friction properties can be achieved by mixing and dispersing low friction materials.

【0074】現像ローラ1の表面は、その表面積を増加
させることで、トナーに対する電荷付与性を安定させ、
トナーの搬送量を確保できるようになるため、適当な表
面粗さを有することが好ましい。
By increasing the surface area of the surface of the developing roller 1, the charge imparting property to the toner is stabilized,
It is preferable that the toner has an appropriate surface roughness so that the toner transport amount can be secured.

【0075】表面粗さを付与するには、現像ローラの芯
金上に弾性層を形成後、その弾性層の表層を研磨加工し
てから、トナー担持面となる樹脂層を10μ程度の薄層
に、ロールコート、スプレーコート、ディッピング等の
手法により形成すればよい。
In order to impart surface roughness, an elastic layer is formed on the core metal of the developing roller, the surface layer of the elastic layer is polished, and then the resin layer serving as the toner carrying surface is thinned to about 10 μm. It may be formed by a method such as roll coating, spray coating, dipping, or the like.

【0076】本実施例では、トナー担持面の樹脂層に、
低摩擦・高離型性の粒子としてフッ素樹脂粒子を分散し
ているが、この粒子の粒径を適当に選択することで、樹
脂層の表面層に凹凸を形成させることができる。すなわ
ち、粒子より摩擦性低下、離型性向上を付与するのに加
えて、粒子を表面を粗す粒子として利用することがで
き、弾性層を研磨することなく、所望の表面粗さを得る
ことができる。
In this embodiment, the resin layer on the toner carrying surface
Fluororesin particles are dispersed as particles having low friction and high releasability. By appropriately selecting the particle size of the particles, irregularities can be formed on the surface layer of the resin layer. That is, in addition to imparting a lower friction property and an improved releasability than the particles, the particles can be used as particles for roughening the surface, and the desired surface roughness can be obtained without polishing the elastic layer. Can be.

【0077】もちろん、表面粗し粒子として、低摩擦・
高離型性粒子とは異なる粒子を新たに分散してもよい。
As a matter of course, as a surface roughened particle, low friction
Particles different from the highly releasable particles may be newly dispersed.

【0078】現像ローラ1の表面粗さは、使用するトナ
ーの体積平均粒径が1〜10μmの範囲内に対しては、
JIS B0601に規定される十点平均粗さRzが3
〜15μm、同じく最大高さRmaxが15μmとして
いる。十点平均粗さRzの測定には小坂研究所製の表面
粗さ試験機SE−30Hを使用した。
The surface roughness of the developing roller 1 is such that the volume average particle diameter of the toner used is in the range of 1 to 10 μm.
The ten-point average roughness Rz specified in JIS B0601 is 3
The maximum height Rmax is set to 15 μm. For measuring the ten-point average roughness Rz, a surface roughness tester SE-30H manufactured by Kosaka Laboratory was used.

【0079】Rzが3μmを下回る場合には、その表面
積が小さく、トナーに対する摩擦帯電が不均一となりや
すく、トナーの有する帯電量分布がブロードになって、
電界に対する追従性が劣り、これにより現像性能が低下
し、またトナーの搬送量が少なく、不安定になるので、
好ましくない。
When Rz is less than 3 μm, the surface area is small, the frictional charge on the toner tends to be nonuniform, and the charge amount distribution of the toner becomes broad.
The ability to follow the electric field is inferior, thereby lowering the developing performance.
Not preferred.

【0080】Rzが15μmを上回る場合には、現像ロ
ーラ上に担持されたトナー層のローラ表面付近のトナー
が、表面の凹凸に埋もれたままの状態になるので、トナ
ー層上層のトナーの摩擦帯電量が阻害され、未帯電およ
び反転トナーが増加すして好ましくない。とりわけ、R
maxが15μmを上回る場合には、表面の凹凸が大き
すぎるため、これらの問題が顕著になる。
If Rz exceeds 15 μm, the toner near the roller surface of the toner layer carried on the developing roller remains buried in the unevenness on the surface. The amount is undesirably increased, and the amount of uncharged and inverted toner increases. In particular, R
When max exceeds 15 μm, these problems become remarkable because the surface irregularities are too large.

【0081】現像剤規制部材としての規制ブレード2
は、L字形状を有するSUS製の板バネからなり、図2
に示すように、L字のエッジ部で現像ローラ1と当接配
置され、現像ローラ1上のトナーを規制して所定の層厚
の薄層に形成する。このときの当接圧は、線圧で約10
〜45g/cmが好適である。当接圧が10g/cm未
満では、規制力が不十分なため、トナーを所定の層厚に
安定して規制することが難しく、またトナーに対する帯
電付与が不十分となりやすい。逆に45g/cmを上回
ると、規制力によるストレスでトナーの劣化が生じやす
くなり、好ましくない。
Regulator blade 2 as developer regulating member
Is made of an L-shaped SUS leaf spring.
As shown in (1), it is disposed in contact with the developing roller 1 at the L-shaped edge portion, and regulates the toner on the developing roller 1 to form a thin layer having a predetermined layer thickness. The contact pressure at this time is approximately 10
~ 45 g / cm is preferred. When the contact pressure is less than 10 g / cm, the regulating force is insufficient, so that it is difficult to stably regulate the toner to a predetermined layer thickness, and it is easy for the toner to be insufficiently charged. On the other hand, if it exceeds 45 g / cm, the toner tends to deteriorate due to the stress caused by the regulating force, which is not preferable.

【0082】規制ブレード2の当接圧(線圧)は、つぎ
のように測定することができる。引き抜き板として長さ
100mm×幅15mm×厚さ30μmのSUS薄板
を、挟み板として長さ180mm×幅30mm×厚さ3
0μmのSUS薄板を長さが半分になるように折ったも
のを用意し、その折った挟み板の間に引き抜き板を挿入
し、その状態で挟み板を現像ローラ1と規制ブレード2
との間に挿入する。そして引き抜き板に取り付けたバネ
計りを引張って、引き抜き板を一定速度で引き抜き、そ
のときのバネ計りが示す荷重(g)を読む。バネ計りの
値を1.5で除して、単位をcmあたりの荷重に換算す
れば、規制ブレード2の当接圧、すなわち線圧(g/c
m)が測定される。
The contact pressure (linear pressure) of the regulating blade 2 can be measured as follows. A SUS thin plate having a length of 100 mm x a width of 15 mm x a thickness of 30 µm is used as a drawing plate, and a length of 180 mm x a width of 30 mm x a thickness of 3 is used as a sandwiching plate.
A SUS thin plate of 0 μm is prepared by folding the SUS thin plate so that the length is reduced to half, and a drawing plate is inserted between the folded sandwich plates.
Insert between Then, the spring gauge attached to the pulling plate is pulled, the pulling plate is pulled out at a constant speed, and the load (g) indicated by the spring meter at that time is read. By dividing the value of the spring measurement by 1.5 and converting the unit into a load per cm, the contact pressure of the regulating blade 2, that is, the linear pressure (g / c)
m) is measured.

【0083】本実施例では、規制ブレード2として折曲
形成したSUS製の板バネを用いて、これを現像ローラ
1にエッジ当接させたが、トナー規制ブレードは、現像
ローラとの間で所望の当接状態が得られて、機械的なト
ナー規制を行えるものであれば、別種の材質および形状
のものでも代用可能である。たとえば、規制ブレード2
として直線状平板の金属または樹脂の薄板を用い、これ
を現像ローラ1に面当接させて使用することが可能であ
る。この場合は、当接圧をエッジ当接よりも5〜10g
/cm程度増した状態とすることが好ましい。
In the present embodiment, a bent SUS plate spring is used as the regulating blade 2, which is brought into edge contact with the developing roller 1. As long as the contact state can be obtained and mechanical toner regulation can be performed, materials of different types and shapes can be used instead. For example, regulation blade 2
It is possible to use a linear flat metal or resin thin plate, which is brought into surface contact with the developing roller 1. In this case, the contact pressure is 5 to 10 g more than the edge contact.
/ Cm is preferable.

【0084】本実施例の画像形成装置は以上のように構
成される。
The image forming apparatus of this embodiment is configured as described above.

【0085】本実施例において、感光ドラム1を周速1
00mm/秒、現像ローラ1を感光ドラム周速の150
%の150mm/秒で回転駆動して、1万回程度の画像
形成動作を行い、各種の画像を出力した。その結果、ピ
クトリアルな画像等においても、ハーフトーン部の均一
性に優れた良好な画像が維持された。
In this embodiment, the photosensitive drum 1 is set at a peripheral speed of 1
00 mm / sec.
%, The image forming operation was performed about 10,000 times, and various images were output. As a result, even in a pictorial image or the like, a good image excellent in uniformity of the halftone portion was maintained.

【0086】比較例 実施例1の画像形成装置で、現像器103に円形度Rの
異なるトナーを使用し、さらにこの円形度Rに対し、表
面の動摩擦係数μが上述の範囲外の現像ローラを組み合
わせて使用した。
Comparative Example In the image forming apparatus of Example 1, a toner having a different circularity R was used for the developing device 103, and a developing roller having a dynamic friction coefficient μ of the surface outside the above-mentioned range was used for the circularity R. Used in combination.

【0087】トナーは、平滑化の熱処理条件を変えて作
成した円形度R=113、120、140、160の4
種である。現像ローラは、トナー担持面の動摩擦係数μ
を、樹脂層に分散される高離型性粒子の量を減らして、
μ=0.25としたもの、摩擦性の低くないウレタン系
樹脂の樹脂層に変えて、μ=0.45としたもの、樹脂
層を設けず、シリコーンゴムの弾性層とすることで、μ
=0.8としたもの3種類とした。
The toner has a circularity R of 113, 120, 140, or 160, which is prepared by changing the heat treatment conditions for smoothing.
Is a seed. The developing roller has a dynamic friction coefficient μ of the toner carrying surface.
To reduce the amount of high release particles dispersed in the resin layer,
μ = 0.25, instead of a urethane-based resin layer having a low frictional property, μ = 0.45, a silicone rubber elastic layer without a resin layer,
= 0.8 and three types.

【0088】これらのトナー円形度Rと現像ローラトナ
ー担持面の動摩擦係数μとの組み合わせで、現像器を現
像に使用し、実施例1と同様な条件で画像形成したとこ
ろと、一部の組み合わせにおいて、文字等の画像の出力
を許容範囲とできたものの、ピクトリアルな画像の出力
は、全般的に画像不良が認められた。
Using the combination of the toner circularity R and the dynamic friction coefficient μ of the toner carrying surface of the developing roller, an image was formed under the same conditions as in Example 1 using the developing device for development. In the above, although the output of an image such as a character could be within the allowable range, the output of a pictorial image was generally defective.

【0089】実施例1と比較例の比較 図4に、上記の実施例1と上記の比較例の画像形成装置
において、画像形成に使用したトナーの円形度Rと現像
ローラトナー担持面の動摩擦係数μとの相関関係を示
す。
Comparison between Example 1 and Comparative Example FIG. 4 shows the circularity R of the toner used for image formation and the dynamic friction coefficient of the toner carrying surface of the developing roller in the image forming apparatuses of Example 1 and Comparative Example. The correlation with μ is shown.

【0090】図4は、500〜1000回程度の画像形
成を行う間に、ピクトリアルな画像を含む評価画像の出
力を行い、その画像出力を、画像形成速度を38、5
0、75、100、300mm/秒と変えて繰り返し、
得られた評価画像について評価して、ノイズのないハー
フトーン部の均一性にすぐれた、良好な画像が得られる
ときのRとμの組み合わせと、一度でも画像不良が生じ
たときのRとμの組み合わせとを二分する区分の曲線
(区分曲線)を、画像形成速度をパラメータとして図示
したものである。
FIG. 4 shows that an evaluation image including a pictorial image is output during the image formation of about 500 to 1000 times, and the image output is output at an image formation speed of 38,5,5.
0, 75, 100, 300 mm / sec.
The obtained evaluation image was evaluated, and a combination of R and μ when a good image was obtained with excellent uniformity of the halftone portion without noise, and R and μ when an image failure occurred even once. The figure shows a segment curve (section curve) that bisects the combination of the above and the image formation speed as a parameter.

【0091】各区分曲線よりも下方に位置する領域で
は、良好な画像形成が行われることを示し、上方に位置
する領域では、画像不良が生じることを示す。また点線
で囲まれた領域Aが、本発明で規定された、使用トナー
の円形度Rと現像ローラトナー担持面の動摩擦係数μの
範囲である。
An area located below each segment curve indicates that good image formation is performed, and an area located above each section curve indicates that an image defect occurs. A region A surrounded by a dotted line is a range defined by the present invention between the circularity R of the used toner and the dynamic friction coefficient μ of the developing roller toner carrying surface.

【0092】図4に示されるように、実施例1では、現
像ローラのトナー担持面を、使用するトナーの円形度R
(=113〜130)に応じて、領域A内の動摩擦係数
μ(=0.18)を持たせるような低摩擦性の材料で形
成しており、少なくとも、画像形成速度75mm/秒以
上で、いずれも、良好な画像形成を行える領域に位置し
ている。
As shown in FIG. 4, in the first embodiment, the toner carrying surface of the developing roller is
(= 113 to 130), it is made of a low friction material having a dynamic friction coefficient μ (= 0.18) in the region A. At least at an image forming speed of 75 mm / sec or more, Each of them is located in an area where good image formation can be performed.

【0093】さらに説明すると、図4によれば、大きな
μを持つトナー担持面を持つ場合には、画像形成速度が
速くなるにしたがって、良好な画像形成が行われない傾
向があることが示されている。これは、画像形成速度の
増加にともなって、トナー担持面の移動速度が速くな
り、トナーに付与される運動量の絶対値が大きくなるた
め、前述したように、感光ドラム上に現像で形成される
トナー像に乱れが生じたり、トナーが転移すべき潜像に
対し引き摺りを生じやすくなるためであると考えられ
る。
More specifically, FIG. 4 shows that when a toner carrying surface having a large μ is provided, there is a tendency that good image formation is not performed as the image forming speed increases. ing. This is because, as the image forming speed increases, the moving speed of the toner carrying surface increases, and the absolute value of the momentum imparted to the toner increases, so that the toner is formed on the photosensitive drum by development as described above. It is considered that this is because the toner image is likely to be disturbed or the toner is likely to be dragged on the latent image to be transferred.

【0094】また、使用するトナーの表面形状によっ
て、良好な画像形成が可能となるμの値が異なってくる
のは、トナー担持面からの搬送力が、必ずしも、そのま
まトナーの搬送方向への運動量へと転化されるわけでは
ないことによる。
Further, the value of μ at which a good image can be formed differs depending on the surface shape of the toner to be used. The reason is that the conveying force from the toner carrying surface is not necessarily the momentum of the toner in the conveying direction. Because it is not converted to

【0095】不定形に近いトナーでは、トナー担持面と
複数箇所で接触したり、面接触の状態で接触したりする
ため、作用する搬送力の向きと、それによって生じる運
動量の向きがずれを生じ、さらに不定方向への回転が生
じるため、トナー担持面からの搬送力が、そのままトナ
ーの搬送方向への運動量へと転化されることにはならな
い。
The toner having an irregular shape contacts the toner-carrying surface at a plurality of places or comes into surface contact with each other, so that the direction of the acting conveying force and the direction of the momentum generated thereby are shifted. Further, since rotation in an indeterminate direction occurs, the conveying force from the toner carrying surface is not directly converted into the momentum in the toner conveying direction.

【0096】これに対し、滑らかな表面形状を有するト
ナーでは、トナー担持面とほぼ点接触の状態で接触する
ので、作用する搬送力の向きと、それによって生じる運
動量の向きは、ほぼトナー担持面の移動方向に一致す
る。すなわち、平滑な表面形状を有するトナーに対して
は、トナー担持面のトナー搬送性の影響が現れやすいた
め、良好な画像形成が可能となるμが小さくなると考え
られる。
On the other hand, the toner having a smooth surface shape comes into almost point contact with the toner carrying surface, so that the direction of the applied conveying force and the direction of the momentum generated thereby are substantially the same. In the direction of travel. In other words, it is considered that the toner having a smooth surface shape tends to have an effect on the toner carrying property of the toner carrying surface, and therefore, μ at which a good image can be formed becomes small.

【0097】また画像形成速度が75mm/秒以上の場
合には、その速度の上昇に対し区分曲線はさほど変化せ
ず、飽和しているように見受けられる。これは、トナー
担持面にトナーを担持する力の大きさに比べて、トナー
搬送力が既に十分大となっているため、担持されたトナ
ーが、これを担持する力によって固定された状態でとど
まれず、感光ドラムとの当接部において、「コロ」とし
て回転してスリップしてしまうので、実質的に作用する
トナー搬送力が頭打ちになり、区分曲線が同様な挙動を
示すものと考えられる。
When the image forming speed is 75 mm / sec or more, the segmentation curve does not change so much as the speed increases, and it seems that the curve is saturated. This is because the toner carrying force is already sufficiently large compared to the magnitude of the toner carrying force on the toner carrying surface, so that the carried toner remains fixed by the force carrying the toner. In other words, since the toner is rotated as a "roller" and slips at the contact portion with the photosensitive drum, it is considered that the toner conveying force that substantially acts reaches a plateau, and the sectional curve shows the same behavior.

【0098】実施例2 本発明の他の実施例について説明する。Embodiment 2 Another embodiment of the present invention will be described.

【0099】本実施例では、実施例1と同様、現像ロー
ラ上に担持されるトナーに対して、過剰な運動量が与え
ら得ることを抑制して、トナーに対する搬送力を均一か
つ一定とするために、トナー担持面を、使用するトナー
の円形度Rに応じて、所定範囲内の動摩擦係数μを持つ
低摩擦性の材料で形成しているが、本実施例では、さら
に、現像同時クリーニングプロセスで回収されるトナー
の絶対量を抑えるために、上記のトナーを平滑な表面形
状を有する球形トナーとし、これに対して、上記のトナ
ー担持面を形成する材料を、摩擦帯電による電荷付与性
が大の材料とした。
In the present embodiment, similarly to the first embodiment, the toner carried on the developing roller is prevented from being given an excessive amount of momentum, and the conveying force for the toner is made uniform and constant. In addition, the toner carrying surface is formed of a low friction material having a dynamic friction coefficient μ within a predetermined range according to the circularity R of the toner to be used. In order to suppress the absolute amount of toner collected in the above, the above-mentioned toner is made into a spherical toner having a smooth surface shape. Large material.

【0100】本実施例のその他の構成は実施例1と基本
的に同じで、以下、必要に応じて図1を参照する。
The other structure of the present embodiment is basically the same as that of the first embodiment. Hereinafter, FIG. 1 will be referred to as needed.

【0101】本実施例では、画像形成装置は、画像形成
速度、すなわち図1の感光ドラム101の回転を周速7
8.3〜200mm/秒で駆動し、これに接触配置した
現像器103の現像ローラ1の回転を、感光ドラム周速
の160〜200%で駆動し、現像ローラ1上のトナー
により感光ドラム101上の静電潜像を反転現像する。
In this embodiment, the image forming apparatus controls the image forming speed, that is, the rotation of the photosensitive drum 101 in FIG.
8.3 to 200 mm / sec, and the rotation of the developing roller 1 of the developing device 103 arranged in contact with the photosensitive drum 101 is driven at 160 to 200% of the peripheral speed of the photosensitive drum. The upper electrostatic latent image is reversely developed.

【0102】本実施例において、現像器103で使用す
るトナーは、公知の懸濁重合法で製造した、スチレンア
クリル系樹脂からなる負帯電性の非磁性の球形トナーで
あり、良好な転がり性を持つ平滑な表面形状を有すると
ともに、低軟化点物質を内包することにより、低融点、
低軟化点をの特性を有する。もちろん、その他の製法に
より得られた球形トナーの使用も可能である。
In this embodiment, the toner used in the developing device 103 is a negatively chargeable non-magnetic spherical toner made of a styrene acrylic resin and manufactured by a known suspension polymerization method. Having a smooth surface shape and having a low softening point substance, it has a low melting point,
It has the property of having a low softening point. Of course, a spherical toner obtained by another manufacturing method can be used.

【0103】この球形トナーには、高画質を得るのに有
利なように、体積平均粒径が4〜7μmのものを用い
る。これは、おおよそ400dpiを上回る画素密度で
記録された微小な静電潜像を忠実に再現するには、少な
くとも粒径が10μm以下であるトナーを用いることが
必要であり、特に7μm以下のトナーで形成された画像
は、粒状性、均一性等に関するノイズが、人間の視覚特
性上、低感度な領域へ追いやられ、知覚しづらくなるか
らである。
As the spherical toner, a toner having a volume average particle diameter of 4 to 7 μm is used so as to obtain high image quality. This is because, in order to faithfully reproduce a minute electrostatic latent image recorded with a pixel density exceeding approximately 400 dpi, it is necessary to use a toner having a particle size of at least 10 μm or less, particularly with a toner of 7 μm or less. This is because, in the formed image, noise related to graininess, uniformity, and the like is repelled to a low-sensitivity region in terms of human visual characteristics, making it difficult to perceive.

【0104】粒径が10μmを越える場合には、感光ド
ラム表面および各種部材へのトナー融着が起きやすく、
トナー粒子の個数分布における変動係数が35%を超え
ると、さらにその傾向が強まる。一方、トナーの粒径が
4μm未満になると、転写効率の低下から感光ドラムや
転写材上に転写残りトナーが多く発生し、さらにかぶ
り、転写不良に基づく画像の不均一ムラの原因となるの
で、好ましくない。
If the particle size exceeds 10 μm, toner fusion to the surface of the photosensitive drum and various members tends to occur.
When the coefficient of variation in the number distribution of toner particles exceeds 35%, the tendency is further enhanced. On the other hand, when the particle diameter of the toner is less than 4 μm, a large amount of untransferred toner is generated on a photosensitive drum or a transfer material due to a decrease in transfer efficiency, which further causes fog and non-uniform unevenness of an image due to poor transfer. Not preferred.

【0105】上記のトナー粒子の個数分における変動係
数Aは、下記式から算出される。
The variation coefficient A for the number of toner particles is calculated from the following equation.

【0106】変動係数A=S/D1×100 ただし、S:トナー粒子の個数分布における標準偏差値 D1:トナー粒子の個数平均粒径(μm) また球形トナーは、低軟化点物質をコアとし、これを重
合法により外角樹皮で被覆した、いわゆるコア/シェル
の内部構造を有する。
Coefficient of variation A = S / D1 × 100 where S: standard deviation value in the number distribution of toner particles D1: number average particle size of toner particles (μm) Further, the spherical toner has a low softening point substance as a core, It has a so-called core / shell internal structure in which it is coated with an outer horn bark by a polymerization method.

【0107】コアに使用される低軟化点物質としては、
示差走査熱量計により測定されるDSC曲線において、
昇温時に40〜130℃の領域に最大吸熱ピークを有す
るものが用いられる。最大吸熱ピーク温度の測定は、A
STM D 3418−8に準じ、パーキンエルマー社
製のDSC−7を用いて行った。装置検出部の温度補正
は、インジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正につい
てはインジウムの融解熱を用いる。測定サンプルにはア
ルミニウム製のパン(皿)を用い、対照用に空パンをセ
ットし、昇温−降下を1回させて前履歴をとった後、昇
温速度10℃/分で測定を行う。
As the low softening point substance used for the core,
In a DSC curve measured by a differential scanning calorimeter,
Those having a maximum endothermic peak in the range of 40 to 130 ° C. when the temperature is raised are used. The measurement of the maximum endothermic peak temperature is A
According to STM D 3418-8, the measurement was performed using DSC-7 manufactured by PerkinElmer. The temperature correction of the device detection unit uses the melting points of indium and zinc, and the correction of the calorific value uses the heat of fusion of indium. An aluminum pan (dish) was used as a measurement sample, an empty pan was set as a control, the temperature was raised and lowered once, a pre-history was obtained, and the measurement was performed at a rate of 10 ° C./min. .

【0108】上記の温度領域に最大吸熱ピークを有する
ことにより、低温定着に大きく貢献しつつ、離型性をも
効果的に発現する。これにより、定着器にシリコーンオ
イル等の離型剤を塗布する必要がなくなり、定着器構成
を簡素化することも可能になる。
By having the maximum endothermic peak in the above-mentioned temperature range, it greatly contributes to low-temperature fixing, and also effectively develops releasability. As a result, it is not necessary to apply a release agent such as silicone oil to the fixing device, and the configuration of the fixing device can be simplified.

【0109】上記の低軟化点物質としては、パラフィン
ワックス、ポリオレフィンワックス、フィッシャートロ
ピッシュワックス、アミドワックス、高級脂肪酸、エス
テルワックス、およびこれらの誘導体、またはこれらの
グラフト/ブロック化合物等が利用できる。トナー中へ
の配合量は、好ましくは5〜30重量%である。
As the above-mentioned low softening point substance, paraffin wax, polyolefin wax, Fischer-Tropsch wax, amide wax, higher fatty acid, ester wax, derivatives thereof, and graft / block compounds thereof can be used. The compounding amount in the toner is preferably 5 to 30% by weight.

【0110】球形トナーは、透過型電子顕微鏡(TE
M)を用いたトナー粒子の断層面観察において、ワック
ス成分が結着樹脂と相溶しない状態で、実質的に球状お
よび/または紡錘形で島状に分散されいることが好まし
い。ワックス成分を上記の如く分散させ、トナー中に内
包化させることにより、トナーの劣化や画像形成装置へ
の汚染等を防止することができるので、良好な帯電性が
維持され、ドットの再現に優れたトナー画像を長期にわ
たって形成することが可能となる。また加熱時にはワッ
クス成分が効率よく作用するため、低温定着性と耐オフ
セット性を満足なものとすることができる。
[0110] The spherical toner is manufactured by using a transmission electron microscope (TE).
In observing the tomographic plane of the toner particles using M), it is preferable that the wax component is substantially spherical and / or spindle-shaped and dispersed in an island shape without being compatible with the binder resin. By dispersing the wax component as described above and encapsulating it in the toner, it is possible to prevent deterioration of the toner and contamination of the image forming apparatus, etc., so that good chargeability is maintained and dot reproduction is excellent. It is possible to form a damaged toner image for a long period of time. In addition, since the wax component acts efficiently at the time of heating, the low-temperature fixability and the offset resistance can be satisfied.

【0111】トナー粒子の特徴的な内部構造は、その断
面を観察することによって識別され、具体的には、常温
硬化性のエポキシ樹脂中にトナー粒子を十分分散させた
後、温度40℃の雰囲気中で2日間硬化させて得られた
硬化物を、四三酸化ルテニウム、必要により四三酸化オ
スミウムを併用して染色を施した後、ダイヤモンド刃を
備えたミクロトームを用いて薄片状のサンプルを切り出
し、TEMでトナー粒子の断層形態を観察する。
The characteristic internal structure of the toner particles is identified by observing the cross section. Specifically, after sufficiently dispersing the toner particles in a cold-setting epoxy resin, an atmosphere at a temperature of 40 ° C. The cured product obtained by curing for 2 days is dyed using ruthenium tetroxide and, if necessary, osmium tetroxide in combination, and a flaky sample is cut out using a microtome equipped with a diamond blade. Observe the tomographic morphology of the toner particles by TEM.

【0112】この断層形態の観察の際、用いるワックス
成分と外殻を構成する樹脂との若干の結晶化度の違いを
利用して、材料間のコントラストを付けるため、四三酸
化ルテニウム染色法を用いることが好ましい。このよう
にして観察したトナー粒子は、ワックス成分が外殻樹脂
で内包化されていることが観測された。
In observing the tomographic morphology, a ruthenium tetroxide staining method was used to give a contrast between the materials by utilizing a slight difference in crystallinity between the wax component used and the resin constituting the outer shell. Preferably, it is used. In the toner particles thus observed, it was observed that the wax component was encapsulated in the outer shell resin.

【0113】球形トナーは、画像解析装置で測定した形
状係数SF−1の値が100〜140、形状係数SF−
2の値(R)が100〜120であるような、球形かつ
平滑な表面形状を有する。形状係数SF−1は、トナー
の粒子全体の球形度(丸さの度合)を示し、数値が大き
くなるしたがい、球形から徐々に不定形となる。SF−
2は、トナー粒子の凹凸の度合いを示し、数値が大きく
なるにしたがい、トナー表面の凹凸が顕著になる。
For the spherical toner, the value of the shape factor SF-1 measured by the image analyzer is 100 to 140, and the shape factor SF-
It has a spherical and smooth surface shape such that the value (R) of 2 is 100 to 120. The shape factor SF-1 indicates the sphericity (degree of roundness) of the entire toner particles, and gradually changes from a spherical shape to an irregular shape as the numerical value increases. SF-
2 indicates the degree of unevenness of the toner particles, and as the numerical value increases, the unevenness of the toner surface becomes more remarkable.

【0114】上記の平滑な表面形状を有するトナーは、
その形状故に、良好な転がり性を有し、摩擦帯電におい
て、均一な帯電が行われやすい。このため、画像かぶり
の原因となる未帯電ないし反転トナーの量を低減しやす
く、有利である。またトナーが均一に帯電されること
で、電界に対する一様な追従性に優れるため、良好な現
像性能および転写性能が発揮される。したがって、高画
質化に当たって、微小な静電潜像の再現が要求される場
合にも有利であり、良好な転写性により転写残りトナー
量も少なくできる。
The toner having the above-mentioned smooth surface shape is as follows:
Due to its shape, it has good rolling properties, and uniform charging is easily performed in frictional charging. Therefore, the amount of uncharged or reversal toner that causes image fogging is easily reduced, which is advantageous. In addition, since the toner is uniformly charged, the toner has excellent uniform followability with respect to an electric field, so that good developing performance and transfer performance are exhibited. Therefore, it is advantageous even when high image quality is required to reproduce a minute electrostatic latent image, and the amount of untransferred toner can be reduced due to good transferability.

【0115】本実施例でも、現像ローラ1のトナー担持
面が低摩擦係数の材料で形成され、トナー担持面のトナ
ー駆動方向に関するSUSに対する動摩擦係数μが、ト
ナーの円形度をRとして、前記の式(1)、すなわち、 0.01<μ<(15/100000)×(R−10
0)2+0.16 の範囲を満足する。
Also in the present embodiment, the toner carrying surface of the developing roller 1 is formed of a material having a low friction coefficient, and the dynamic friction coefficient μ of the toner carrying surface with respect to SUS in the toner driving direction is represented by R, where R is the circularity of the toner. Equation (1), that is, 0.01 <μ <(15/100000) × (R−10
0) 2 +0.16 is satisfied.

【0116】本実施例では、現像ローラ1は、外径12
mmのSUS製の芯金上に、カーボン等の導電剤を分散
した低硬度ウレタンゴムのソリッド弾性層を設け、その
上のトナー担持面となる表面層としてシリコン系樹脂層
を厚さ10μmに設けた、外径20mm、体積抵抗率1
3〜109Ωcmの半導電性弾性体ローラに構成した。
シリコン系樹脂の表面層には、粗し粒子としてPMMA
粒子を分散して、トナー担持面の動摩擦係数μを、本実
施例で使用するトナーの円形度R=100〜120に対
しμ=0.10とした。
In this embodiment, the developing roller 1 has an outer diameter of 12 mm.
A solid elastic layer of low-hardness urethane rubber in which a conductive agent such as carbon is dispersed is provided on a SUS cored bar having a thickness of 10 mm, and a silicon-based resin layer having a thickness of 10 μm is provided as a surface layer serving as a toner carrying surface thereon. 20 mm outside diameter, volume resistivity 1
It was configured as a semiconductive elastic roller of 0 3 to 10 9 Ωcm.
The surface layer of the silicone resin has PMMA as coarse particles.
The particles were dispersed, and the coefficient of kinetic friction μ of the toner carrying surface was set to μ = 0.10 for the circularity R of the toner used in the present embodiment of R = 100 to 120.

【0117】本実施例では、上記のように、現像ローラ
1のトナー担持面に、摩擦帯電系列において、使用トナ
ーの摩擦帯電極性に対し逆性側に位置する材料を用い
た。
In this embodiment, as described above, the material on the toner carrying surface of the developing roller 1 is located on the side opposite to the triboelectric charging polarity of the toner used in the triboelectric series.

【0118】これは、トナーに対する電荷付与を摩擦帯
電で行っているので、このような材料をトナー担持面に
用いれば、トナー担持面の電荷付与性が高まり、未帯電
ないし反転トナーを低減させることができ、現像性が向
上するとともに、かぶりの原因となる非画像部へのトナ
ー付着量を低減することができるからである。
In this case, since the charge is applied to the toner by frictional charging, if such a material is used for the toner carrying surface, the charge imparting property of the toner carrying surface is enhanced, and the uncharged or inverted toner is reduced. This makes it possible to improve the developability and reduce the amount of toner adhering to the non-image area, which causes fogging.

【0119】したがって、トナー担持面を形成する材料
は、上記したものに限られず、異なるものが使用可能で
ある。材料の具体的な選択は、トナーとの摩擦帯電によ
る相互の電荷付与性を基にして決定する。摩擦帯電によ
る電荷付与性は、たとえばカスケード法により、以下の
手順で測定することができる。
Therefore, the material for forming the toner carrying surface is not limited to the above-described one, and different materials can be used. The specific selection of the material is determined based on mutual charge imparting property by frictional charging with the toner. The charge imparting property by triboelectric charging can be measured, for example, by a cascade method according to the following procedure.

【0120】測定装置は、図5に示すように、斜めに置
かれたサンプル板21の上部に、トナーのサンプル粒子
Tを入れるロート状のサンプル容器20を配置し、サン
プル板21の下方に、サンプル粒子Tを受ける受け皿2
3を配置し、接地されたコンデンサ22をサンプル板2
1に接続して構成されている。サンプル板21は、現像
ローラ1の表面(トナー担持面)に使用した材料と同じ
材料で形成され、もしくは同材料をアルミニウム等の導
電性基板の表面に設けて形成されている。
As shown in FIG. 5, the measuring apparatus has a funnel-shaped sample container 20 for storing toner sample particles T disposed above a sample plate 21 placed obliquely. Receiving tray 2 for receiving sample particles T
3 and the grounded capacitor 22 is connected to the sample plate 2
1 is connected. The sample plate 21 is formed of the same material as the material used for the surface (toner carrying surface) of the developing roller 1, or is formed by providing the same material on the surface of a conductive substrate such as aluminum.

【0121】サンプル粒子Tは、金属粉の表面全体をト
ナー樹脂で覆ったもので、使用するトナー100gをM
EK、トルエン等の有機溶剤に溶かし、得られたトナー
樹脂含有溶液中に、平均粒径100μm程度の金属粉
(鉄粉等で可)を撹拌混合し、その後、有機溶媒を除去
することにより作成した。このように作成したサンプル
粒子によれば、トナー樹脂が金属粉表面の全面を被覆し
ていることが、電子顕微鏡による観察で確認された。
The sample particles T are obtained by covering the entire surface of the metal powder with the toner resin.
It is prepared by dissolving in an organic solvent such as EK or toluene, stirring and mixing a metal powder having an average particle size of about 100 μm (possible with iron powder or the like) into the obtained toner resin-containing solution, and then removing the organic solvent. did. According to the sample particles thus prepared, it was confirmed by observation with an electron microscope that the toner resin covered the entire surface of the metal powder.

【0122】測定するには、容器20のロートの脚下端
部に設けられたスリット20aからサンプル粒子Tをサ
ンプル板21に一定量ずつ10〜20秒程度落下させ、
粒子Tを水平面に対し45〜60゜程度傾斜したサンプ
ル21上を転がらせながら落とす。落下したサンプル粒
子Tは受け皿23に収容される。この落下によりサンプ
ル粒子Tがサンプル板21と摩擦帯電し、サンプル板2
1側に付与された摩擦帯電電荷が、サンプル板21から
コンデンサ22に蓄えられる。
For the measurement, the sample particles T are dropped on the sample plate 21 from the slit 20a provided at the lower end of the funnel leg for a predetermined amount for about 10 to 20 seconds.
The particles T are dropped while rolling on the sample 21 inclined about 45 to 60 ° with respect to the horizontal plane. The dropped sample particles T are stored in the tray 23. Due to this drop, the sample particles T are frictionally charged with the sample plate 21, and the sample plate 2
The triboelectric charge applied to the first side is stored in the capacitor 22 from the sample plate 21.

【0123】サンプル粒子Tには、サンプル板21に付
与された摩擦帯電電荷と同量の逆極性の摩擦帯電電荷が
付与されるので、コンデンサ22に蓄えられた電荷量を
測定してサンプル1gあたりの値に換算すれば、サンプ
ル板21の材料、すなわち現像ローラ表面の使用材料の
摩擦帯電によるトナーへの電荷付与性が測定される。コ
ンデンサ22に蓄えられた電荷量は、コンデンサ両端の
電位を測定することにより、コンデンサの静電容量を用
いて、両端の電位差×静電容量の積として求められる。
Since the same amount of triboelectric charge as that of triboelectric charge applied to the sample plate 21 is applied to the sample particles T, the amount of electric charge stored in the capacitor 22 is measured, and In this case, the charge imparting property to the toner due to frictional charging of the material of the sample plate 21, that is, the material used on the surface of the developing roller is measured. The amount of electric charge stored in the capacitor 22 is obtained by measuring the potential of both ends of the capacitor and using the capacitance of the capacitor as a product of the potential difference between both ends × the capacitance.

【0124】このような材料の電荷付与性の測定および
その評価に基づき、使用トナーに対し所望の極性(ここ
では負極性)の電荷付与を行え、かつ付与する電荷量が
大と判定されたのものが、現像ローラ1のトナー担持面
の材料として好適に使用される。
Based on the measurement and evaluation of the charge imparting property of such a material, a charge of a desired polarity (here, a negative polarity) can be applied to the toner to be used, and the amount of charge to be applied is determined to be large. Is preferably used as a material for the toner carrying surface of the developing roller 1.

【0125】上記の測定/評価法以外にも、たとえば、
現像ローラ上に担持されたトナーの帯電電荷量を室温2
5℃、相対湿度50%の雰囲気中で、粉体帯電電荷量測
定装置(たとえばホソカワミクロン社製のE−spar
t Analyzer)を用いて測定し、計測される反
転トナー量により、トナー担持面材料の電荷付与性を評
価する方法を使用することができる。反転トナー量が1
5%を上回る場合には、非画像部に付着するトナー量が
増加してかぶりが増え、また未帯電トナーも多く含まれ
るために、良好な現像性が発揮されず、転写残りトナー
も増加するので、反転トナー量を15%以下とするよう
な材料が好適である。
In addition to the above measurement / evaluation methods, for example,
The charge amount of the toner carried on the developing roller is reduced to room temperature 2
In an atmosphere at 5 ° C. and a relative humidity of 50%, a powder charge measuring device (for example, E-spar manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd.)
(Analyzer), and a method of evaluating the charge imparting property of the toner carrying surface material based on the measured amount of the reversal toner can be used. Inverted toner amount is 1
If it exceeds 5%, the amount of toner adhering to the non-image area increases, fog increases, and uncharged toner is also included in a large amount, so that good developability is not exhibited and the amount of untransferred toner increases. Therefore, a material that makes the amount of the reversal toner 15% or less is preferable.

【0126】本実施例では、以上のような現像ローラを
使用することにより、未帯電トナーないし反転トナーを
低減することができ、現像同時クリーニングプロセスに
おいて、一連の画像形成プロセスにともなう負荷を受け
て機能劣化し、一度現像器内に回収されたまま再利用さ
れず、内部に蓄積するトナーの総量を少なくすることが
できる。
In the present embodiment, the use of the developing roller as described above can reduce the amount of uncharged toner or reversal toner. The function deteriorates, and once collected in the developing device, it is not reused and the total amount of toner accumulated inside can be reduced.

【0127】本実施例の画像形成装置における画像形
成、および現像同時クリーニングプロセスによる転写残
りトナーの回収、再利用について説明する。
A description will be given of the image formation in the image forming apparatus of this embodiment, and the collection and reuse of the transfer residual toner by the simultaneous development and cleaning process.

【0128】感光ドラム101と現像器103内の現像
ローラ1とは接触されており、接触部で現像ローラ1が
弾性変形することにより当接ニップ(現像ニップ)を形
成し、そのニップ部で現像電界の作用により、感光ドラ
ム101上の静電潜像が現像される。同時に感光ドラム
101上の先の画像形成での転写残りトナーは、現像電
界の作用および現像ローラ1の機械的な摺擦により、現
像ローラ1へ転移し回収され、感光ドラム101がクリ
ーニングされる。
The photosensitive drum 101 and the developing roller 1 in the developing device 103 are in contact with each other, and the developing roller 1 is elastically deformed at the contact portion to form a contact nip (developing nip). The electrostatic latent image on the photosensitive drum 101 is developed by the action of the electric field. At the same time, the transfer residual toner in the previous image formation on the photosensitive drum 101 is transferred to the developing roller 1 and collected by the action of the developing electric field and the mechanical rubbing of the developing roller 1, and the photosensitive drum 101 is cleaned.

【0129】感光ドラム101の表面電位は、静電潜像
部で−100V、背景部で−680Vの対接地電圧を有
しており、一方、現像ローラ1には、−350Vの対接
地電圧が図示しない現像電源により印加されており、感
光ドラム101と現像ローラ1とには、図6で示すよう
な電位の序列関係が成立している。
The surface potential of the photosensitive drum 101 has a ground voltage of −100 V in the electrostatic latent image portion and −680 V in the background portion, while the developing roller 1 has a ground voltage of −350 V. The voltage is applied by a developing power supply (not shown), and the photosensitive drum 101 and the developing roller 1 have an electrical potential relationship as shown in FIG.

【0130】すなわち、静電潜像部に対し250Vの電
位差(現像コントラスト)で、負極性に帯電しているト
ナーが現像ローラ1から転移する方向(現像方向)の電
界が形成され、背景部に対し330Vの電位差(かぶり
取りコントラスト)で、トナーが現像ローラ1へ引き付
けられる方向の電界が形成されている。したがって、感
光ドラム101上の転写残りトナーは、静電潜像部分に
ある場合には、最終的に潜像に残り、背景部にある場合
には、かぶり取りコントラストにより現像ローラ1へと
転移し回収される。
In other words, an electric field is formed at a potential difference (development contrast) of 250 V with respect to the electrostatic latent image portion in a direction (developing direction) in which the negatively charged toner transfers from the developing roller 1 (developing direction). On the other hand, an electric field in the direction in which the toner is attracted to the developing roller 1 is formed by a potential difference of 330 V (fogging contrast). Therefore, the transfer residual toner on the photosensitive drum 101 remains in the latent image when it is in the electrostatic latent image portion, and transfers to the developing roller 1 by fogging contrast when it is in the background portion. Collected.

【0131】上記の現像ニップの幅は、0.5〜5mm
が好ましく、より好ましくは1〜3.5mmである。現
像ニップ幅が0.5mmに満たないと、均一な当接状態
を形成することが難しく、またその部位に当接している
時間が短くなるため、転写残りトナーの十分な回収が行
えなくる場合があり、望ましくない。逆に5mmを越え
ると、ニップ部におけるストレスにより、トナーの性能
劣化が生じやすくなり、同様に望ましくない。
The width of the developing nip is 0.5 to 5 mm.
And more preferably 1 to 3.5 mm. If the developing nip width is less than 0.5 mm, it is difficult to form a uniform contact state, and the time for contacting the portion is shortened, so that it is not possible to sufficiently collect transfer residual toner. Is not desirable. On the other hand, if it exceeds 5 mm, the performance in the toner tends to deteriorate due to the stress in the nip portion, which is similarly undesirable.

【0132】現像ニップ部における機械的な摺擦によっ
て、転写残りトナーの回収率を高めるために、現像ロー
ラ周速を感光ドラム周速の少なくとも160%とするこ
とが好ましい。現像ローラ周速が160%以下では、十
分な摺擦が行えず、回収効率向上への寄与が少なくな
る。
In order to increase the recovery rate of transfer residual toner due to mechanical rubbing at the developing nip, the peripheral speed of the developing roller is preferably at least 160% of the peripheral speed of the photosensitive drum. If the peripheral speed of the developing roller is 160% or less, sufficient rubbing cannot be performed, and the contribution to the improvement of the collection efficiency is reduced.

【0133】本実施例において、感光ドラム101を周
速150mm/秒、現像ローラ1を感光ドラム周速の1
80%の270mm/秒で回転駆動して、1万回程度の
画像形成動作を行い、各種の画像を出力した。その結
果、ピクトリアルな画像等においても、ハーフトーン部
の均一性に優れた良好な画像が維持された。
In this embodiment, the photosensitive drum 101 has a peripheral speed of 150 mm / sec, and the developing roller 1 has a peripheral speed of 1 mm.
By rotating and driving at 80% of 270 mm / sec, the image forming operation was performed about 10,000 times, and various images were output. As a result, even in a pictorial image or the like, a good image excellent in uniformity of the halftone portion was maintained.

【0134】以上の実施例では、いずれも、一成分現像
剤として非磁性トナーを使用した場合について説明した
が、磁性トナーを用い、現像ローラ内部ないし外部に磁
界発生手段を設けて、磁気力により現像ローラ上に磁性
トナーを担持して搬送する場合にも適用でき、現像ロー
ラのトナー担持面について同様にすることにより同様な
作用効果を奏する。
In each of the above embodiments, the case where non-magnetic toner is used as the one-component developer has been described. However, magnetic toner is used, and a magnetic field generating means is provided inside or outside the developing roller, and the magnetic force is applied. The present invention can be applied to the case where the magnetic toner is carried on the developing roller and transported. The same effect can be obtained by making the toner carrying surface of the developing roller the same.

【0135】また、本発明は、一成分現像剤を用い、像
担持体と現像剤担持体とが当接した接触現像方式をとる
ものであれば、たとえば現像剤担持体がエンドレス形状
のものであったり、像担持体が弾性を有するベルト感光
体等で、現像剤担持体が剛体を有するというような形態
でも適用可能であり、同様の効果を有する。
Further, the present invention uses a one-component developer and employs a contact developing system in which the image carrier and the developer carrier are in contact with each other. Alternatively, the present invention can be applied to a case where the image carrier is an elastic belt photoreceptor or the like and the developer carrier has a rigid body, and has the same effect.

【0136】[0136]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一成分接触現像方式により画像形成を行う画像形成装置
において、画像形成速度の高速化にともない生じるハー
フトーン部のノイズを抑制し、良好な画像を長期間にわ
たって得ることができる。また画像形成装置が、現像同
時クリーニングプロセスをとる場合にも、ハーフトーン
部のノイズを抑制し、機能劣化の原因となる回収トナー
量を低減でき、良好な画像を長期間にわたって得ること
ができる。
As described above, according to the present invention,
In an image forming apparatus that forms an image by a one-component contact development method, noise in a halftone portion caused by an increase in image forming speed can be suppressed, and a good image can be obtained for a long period of time. In addition, even when the image forming apparatus performs the simultaneous development and cleaning process, it is possible to suppress noise in the halftone portion, reduce the amount of collected toner that causes functional deterioration, and obtain a good image over a long period of time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構
成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of an image forming apparatus of the present invention.

【図2】図1の画像形成装置に設置された現像器を示す
概略構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a developing device installed in the image forming apparatus of FIG. 1;

【図3】本発明における現像ローラトナー担持面の動摩
擦係数μの測定法を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a method of measuring a dynamic friction coefficient μ of a developing roller toner carrying surface in the present invention.

【図4】トナーの円形度Rおよび現像ローラトナー担持
面の動摩擦係数μの組み合わせによる画像不良の発生、
不発生を区分する、画像形成速度をパラメータとしした
区分曲線を示す図である。
FIG. 4 shows the occurrence of image defects due to a combination of the circularity R of the toner and the dynamic friction coefficient μ of the toner carrying surface of the developing roller;
FIG. 9 is a diagram illustrating a segmentation curve that classifies non-occurrence and uses an image forming speed as a parameter.

【図5】本発明において現像ローラトナー担持面の形成
材料のトナーに対する電荷付与性を測定するのに用いた
測定装置を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a measuring device used for measuring the charge imparting property of the forming material of the developing roller toner carrying surface to the toner in the present invention.

【図6】本発明の他の実施例での現像同時クリーニング
プロセスにおける感光ドラムと現像ローラとに成立して
いる電位の序列関係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an order relationship between potentials established on a photosensitive drum and a developing roller in a simultaneous cleaning process of development in another embodiment of the present invention.

【図7】従来の画像形成装置に設置された現像器を示す
概略図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a developing device installed in a conventional image forming apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 現像ローラ 12 規制ブレード 13 供給ローラ 101 感光ドラム 103 現像器 DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS 1 developing roller 12 regulating blade 13 supply roller 101 photosensitive drum 103 developing device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大関 行弘 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 関口 真奈実 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 2H077 AA37 AC04 AC16 AD06 AD13 AD17 AD31 BA03 EA14 FA12 FA21 3J103 AA02 AA14 AA33 AA51 BA41 FA05 FA07 FA12 FA14 FA18 GA02 GA52 HA03 HA04 HA05 HA11 HA12 HA15 HA18 HA20 HA33 HA43 HA46 HA53  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yukihiro Oseki 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Manami Sekiguchi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon In-house F term (reference) 2H077 AA37 AC04 AC16 AD06 AD13 AD17 AD31 BA03 EA14 FA12 FA21 3J103 AA02 AA14 AA33 AA51 BA41 FA05 FA07 FA12 FA14 FA18 GA02 GA52 HA03 HA04 HA05 HA11 HA12 HA15 HA18 HA20 HA33 HA43 HA46 HA53 HA46 HA53 HA46 HA53 HA46 HA53

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 像担持体と、現像器とを備え、前記現像
器は、一成分現像剤のトナーを担持して搬送する、前記
像担持体と当接する現像剤担持体と、前記現像剤担持体
上のトナーを薄層に規制する規制部材とを備え、前記現
像剤担持体と像担持体との間に形成された現像電界の作
用下で、前記トナーにより前記像担持体上の静電潜像を
現像し、現像で得られたトナー像は前記像担持体から転
写材に転写され、そして前記像担持体の周速度V1、前
記現像剤担持体の周速度V2が、75mm/秒≦V1<
V2の関係にある画像形成装置において、 前記現像剤担持体のトナー担持面を、トナー担持面によ
るトナー搬送方向のSUSに対する動摩擦係数μに、形
状係数SF−2で定義されるトナーの円形度をRとし
て、 0.01<μ<(15/100000)×(R−100)2+0.16 ・・・(1) を満足させる低摩擦性の材料で形成したことを特徴とす
る画像形成装置。
1. An image carrier, comprising: a developing device, wherein the developer device carries and conveys a one-component developer toner, the developer carrier contacting the image carrier, and the developer A regulating member for regulating the toner on the carrier to a thin layer, and the toner on the image carrier is statically charged by the toner under the action of a developing electric field formed between the developer carrier and the image carrier. The electrostatic latent image is developed, and the toner image obtained by the development is transferred from the image carrier to a transfer material, and the peripheral speed V1 of the image carrier and the peripheral speed V2 of the developer carrier are 75 mm / sec. ≦ V1 <
In the image forming apparatus having the relationship of V2, the toner carrying surface of the developer carrying member is set to a dynamic friction coefficient μ with respect to SUS in the toner conveying direction by the toner carrying surface, and the circularity of the toner defined by the shape coefficient SF-2 is set. An image forming apparatus characterized in that R is formed of a low friction material that satisfies the following condition: 0.01 <μ <(15/100000) × (R-100) 2 +0.16 (1)
【請求項2】 前記トナーが、R≦140の滑らかな表
面形状を有する請求項1の画像形成装置。
2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the toner has a smooth surface shape of R ≦ 140.
【請求項3】 前記現像剤担持体が、基体上に弾性層お
よび表面層を形成してなり、前記表面層を、前記動摩擦
係数μに前記式(1)を満足させる材料で形成した請求
項1または2の画像形成装置。
3. The developer carrier according to claim 1, wherein an elastic layer and a surface layer are formed on a substrate, and the surface layer is formed of a material that satisfies the expression (1) for the coefficient of dynamic friction μ. 1 or 2 image forming apparatus.
【請求項4】 前記材料が、摩擦帯電系列上、前記トナ
ーの摩擦帯電極性に対し逆極性側に位置する請求項3の
画像形成装置。
4. The image forming apparatus according to claim 3, wherein the material is located on a side opposite to the triboelectric charging polarity of the toner in the triboelectric series.
【請求項5】 前記現像電界の作用下で、前記現像剤担
持体上のトナーによる前記像担持体上の静電潜像の現
像、および前記像担持体上の転写残りトナーの前記現像
剤担持体への回収を行う、現像同時クリーニングプロセ
スを実施する請求項1〜4のいずれかの項に記載の画像
形成装置。
5. The development of an electrostatic latent image on the image carrier by toner on the developer carrier under the action of the developing electric field, and the developer carrying of transfer residual toner on the image carrier. The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the image forming apparatus performs a developing simultaneous cleaning process for recovering the developing body.
【請求項6】 前記トナーが非磁性トナーである請求項
1〜5のいずれかの項に記載の画像形成装置。
6. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the toner is a non-magnetic toner.
【請求項7】 前記現像剤担持体がローラ状の現像ロー
ラである請求項1〜6のいずれかの項に記載の画像形成
装置。
7. The image forming apparatus according to claim 1, wherein said developer carrier is a roller-shaped developing roller.
【請求項8】 前記像担持体がドラム状の感光ドラムで
ある請求項1〜7のいずれかの項に記載の画像形成装
置。
8. The image forming apparatus according to claim 1, wherein said image carrier is a photosensitive drum.
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