JP2005084656A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像濃度、地汚れ等の基本画像品質を含め、更に粒状度０．２５以下の高画質を得るために、粒状度０．２５以下のオフセット印刷同等以上の滑らかな画像を得ることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 現像手段４で像担持体１上に形成した粉体トナーのトナー画像を転写手段５で転写材に転写する画像形成装置において、転写手段５は転写後のドット面積に対する現像後の像担持体上ドット面積の比が０．８〜１．１としてあり、現像手段４は現像後の像担持体上トナー高さが平均トナー粒径の２倍以上５倍以下としている。
【選択図】 図６

Description

本発明は複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真画像形成装置に関し、より詳しくは粉体トナーを用いて普通紙（転写材）へ転写し、更に定着する事で転写紙上で粒状度０．２５以下の高画像品質を得る画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成法では、多くの工程が必要となる。コピーの場合はスキャナーや光学系で原稿を電気信号に変換する。プリンタの場合は直接プロッターに信号で入力する。

電気信号をレーザ等の書きこみにより、感光体に光学像として照射され、帯電している感光体上に静電潜像を作る。その潜像に対し、現像工程でトナーに代表される微粉末を静電的に付着させる。更に転写工程で転写紙に静電的に転写される。そして、定着工程では転写紙上のトナーを熱などにより溶融、固着させ、画像を形成する。近年、カラー画像形成装置においても高画質化が要求されている。

画像品質について検討した場合、上記のすべての工程で画像の劣化が発生する。特に現像、転写の各工程での画像の劣化が大きいことは周知の通りである。

現像工程では、感光体潜像に対し、感光体上のトナーの周りの電界によりトナーは静電的に付着するため、潜像より広範囲に現像されたり、キャリアの摺擦によりかすれたり、静電潜像に対し画像の劣化が発生する。最近の技術では、トナーの小径化、球形化、キャリアの小径化などで、改善されてきている。

従来、転写工程では、現像されたトナーの付着した感光体と同期して搬送された転写紙を当接し、電界により感光体から転写しに静電的に転移させる。しかしこの転写工程の前後での転写紙と感光体の密着前後の近接する工程で静電的な放電破壊（ハクリ放電）が発生し、転写チリ・ドット形状バラツキから生じるニジミやボソツキと言われる画像ざらつきなどでの画像劣化が問題となっている。

また、定着工程でも画像の劣化が生じるが、近年定着ローラの弾性化や定着ニップ狭幅化等により改善されている。

これに対して、従来から、転写工程での画質改善提案がされている。例えば、特許文献１では、では転写ローラの位置や接触圧が規定されている。

また、特許文献２では、フロートローラを感光体に加圧する改善提案がされており、特許文献３では中間転写体の体積固有抵抗とトナー物性を規定した改善提案がされている。

特許文献４には、アモルファスシリコーン感光体を用い、トナーとしてカプセルトナーを用いて圧力ローラに転写バイアスを印加する方法が提案されている。

トナーと転写工程の条件を組み合わせた技術は特許文献５にて提案されている。この特許文献５の技術は、文字中抜けと印字精度ＵＰを両立させる為、転写ローラを感光体と等速で回転させ印字精度ＵＰを狙い、副作用としての文字中抜けをトナー特性で達成させるものである。

一方、トナー小粒径化を含むトナー特性と現像条件及び等速転写ローラ方式でローラ硬度を含むローラ材料と転写条件を最適な組み合わせにすることが考えられる。しかし、この場合、現像量を少なく抑える事が必須であったり、硬いローラで転写圧を高める事で転写効率はＵＰするが、現像の不具合から本来感光体上に必要でないトナー（感光体上の地肌汚れトナー）があると、同様に転写する為、画像地汚れとなる。更に、硬めのローラを用いて転写ニップを狭幅化する事が必要な反面、像のエッジ部（端部）と中央部では転写での（転写）バイアス電極効果が大きく、エッジ部に比べて中央部の転写率が低い、（現像部で発生するエッジ現像と同様なメカニズムである）エッジ転写が起きやすい。

特開２０００−１５５４７２号公報 特開２０００−２２１８００号公報 特開２００１−２０９２５５号公報 特開平７−５７７６号公報 特開平９−６２０２８号公報

従来の電子写真方式の画像品質は、高画質の重要な指標である粒状度が後述する平均明度で４０〜８０の平均値で表される粒状度が０．３以上であり、印刷画像に大きく劣っているので、印刷並みの高画質が要求されている。

そこで、本発明は、画像濃度、地汚れ等の基本画像品質を含め、更に粒状度０．２５以下の高画質を得るためには、転写工程での転写チリ、ニジミやボソツキと言われる画像劣化を改良する事が必要であり、本発明では加熱ローラ方式の定着方式を用いても、粒状度０．２５以下のオフセット印刷同等以上の滑らかな画像を得ることを目的とする。

請求項１に記載の発明は、現像手段で像担持体上に形成した粉体トナーのトナー画像を転写手段で転写材に転写する画像形成装置において、転写手段は転写後のドット面積に対する現像後の像担持体上ドット面積の比が０．８〜１．１としてあり、現像手段は現像後の像担持体上トナー高さが平均トナー粒径の２倍以上５倍以下としていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、転写手段は、表面に硬度６０度以下の弾性体を有する転写ローラを備え、像担持体と転写ローラの速度比が０．９５〜１．０５の等速転写とし、転写後のドット面積に対する現像後の像担持体上ドット面積の比が１．１以下としてあり且つ転写圧を１．０〜３．０ Ｎ／ｃｍとしていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、現像手段は、現像ギャップを０．３〜０．５ｍｍのギャップで現像し、現像剤中トナーのトナー粒径の分散度が１．３以下のトナーであって、トナーの平均円形度が０．９５以上であるトナーを使用して、現像工程通過後の像担持体上トナー高さが平均トナー粒径の２倍以上５倍以下としてあることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、現像ギャップを０．３〜０．５ｍｍのギャップで現像し、現像剤中トナーのトナー粒径の分散度が１．３以下のトナーであって、トナーの平均粒径度が４〜７μｍであって、トナーの平均円形度が０．９５以上であるトナーを使用して、現像後の像担持体上トナー現像量を０．４ｍｇ／ｃｍ^２以上０．９ｍｇ／ｃｍ^２以下としてあることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、転写手段に印加する電流は転写手段と像担持体とに挟持された転写材がリークする電流以下であって、静電転写が可能な電流以上の電流であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１、３及び４項のいずれか一項に記載の発明において、トナーの凝集度が２０〜５０％であり、トナーの体積固有抵抗が１×１０⁹Ωｃｍ以上の絶縁性トナーであることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、従来に無い滑らかな画像を提供する事が可能となった。具体的には、現像工程において感光体上トナー高さ(現像厚み)を規定することにより、転写条件の余裕度をＵＰさせる事が可能となり、等速転写ローラ方式での転写中抜けや感光体上の地肌汚れトナーの転写・エッジ転写する事なく、従来に無い滑らかな画像を達成出来、ドット画像による粒状度を、０．２５以下に抑える事が可能となった。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様な効果を得ることができるとともに、設定された転写圧に対して、転写後のドット面積と現像工程通過後の感光体上ドット面積の比が１．１以下となる様に転写電流を調整する事で放電ムラを抑える事が出来た。更に、転写圧の設定に対して転写電流の調整が容易になった為、多様な画像形成装置への搭載が容易となった。

この事で、現像時の不具合から発生する感光体上の地肌汚れトナーを転写する事なく、柔らかい弾性体ローラを組み合わせる事で画像の端部と中央部の転写性が違う（端部の転写性が良い）エッジ転写現象の発生もない均一な転写性が得られた。この結果、転写工程での粒状度の劣化度合いが従来０．１から０．１５程度あったものが、この方式を搭載する事で０．０５以下に押さえる事が出来た。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様な効果を得ることができるとともに、潜像の現像電界を最大限に活かす為、現像ギャップを小さくとり、トナーの分散度を小さくした事で、感光体に現像されるトナーの均一性が増し、同時にトナーの平均円形度が０．９５以上であるトナーを使用した事で、トナーの整列性が良好となった為、感光体上トナー形状（特に、高さや表面凸凹形状）が均一に滑らかに形成出来た。この事により、微小現像ギャップによる現像電界(現像バイアス)の効果が発揮され、現像バイアス電圧で容易にトナー高さを制御出来た。これらの現像工程での因子を組み合わせる事で、転写材への転写工程での劣化が防止出来た。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様な効果を得ることができるとともに、現像ギャップを小さくとり、トナーの分散度を小さくした事で、感光体に現像されるトナーの均一性が増し、同時にトナーの平均粒径度を４〜７μｍと規定し、トナーの平均円形度が０．９５以上であるトナーを使用した事で、トナーの整列性が良好となった為、感光体上トナー高さが現像量とほぼ比例関係となった為、現像バイアス電圧etcで容易にトナー高さを制御出来た。これらの現像工程での因子を組み合わせる事で、転写材への転写工程での劣化が防止出来た。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明と同様な効果を得ることができるとともに、転写ローラに印加するバイアス電流を転写材のリーク電流以下と規定する事で、ハクリ放電の発生を防ぐ事が可能となり、転写時のドットの広がりを抑える事が出来た為、チリ・ボソツキ等々による画像のボソツキ（劣化）を防止する事が可能となった。

請求項６に記載の発明によれば、請求項１、３及び４のいずれか一項に記載の発明と同様な効果を得ることができるとともに、トナーの凝集度・トナー体積抵抗を規定する事で転写効率を高め、ハクリ放電が発生した時のトナーの移動（飛散）を抑制出来た。その為画像チリ(転写チリ)の改善が可能になった。

以下に、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。本発明の実施の形態にかかる画像形成装置において、定着方式は加熱ローラ方式を用い、転写方式として弾性ローラ加圧転写ローラを用いた等速転写方式とし、トナー特性として円形度やトナー粒径の分散度の小さいトナーを用いている。転写工程では、転写後のドット面積と現像工程通過後の感光体上ドット面積の比を１．１以下となる設定としている。

よって、画像濃度や地肌汚れetcの基本品質を含め、定着後画像の粒状度で０．２５の滑らかな高画質を得ることができる。また、静電転写を用い、転写ローラ条件及び転写前の感光体上トナー像を最適化する（本発明の転写条件と整合する）事で、高い品質の画像を得る事ができ、高画質を具体化するれば、画像濃度や地肌汚れetcの基本品質を含め、定着後画像の粒状度で０．２５以下、好ましくは０．１５以下の画像を得ることができる。

まず、本明細書における「粒状性ｏｒ粒状度」について説明する。粒状度は、次の式によって定義する。

粒状度＝ｅｘｐ（ａＬ＋ｂ）∫（ＷＳＬ（ｆ））１／２ＶＴＦ（ｆ）ｄｆ
Ｌ＊：平均明度
ｆ：空間周波数（ｃ／ｍｍ）
ＷＳＬ（ｆ）：明度変動のパワースペクロトラム
ＶＴＦ（ｆ）：視覚の空間周波数特性
ａ：係数（＝０．１０４４）
ｂ：係数（＝０．８９４４）
この場合には、画像の濃度Ｄではなく、明度Ｌ＊を使用する。後者の方が色空間のリニアリティーに優れ、カラー画像への適応性も優れる点が特徴である。以下、粒状度をこの式によって定義する。

粒状度はその定義からして画像のノイズ特性を表している。出力画像の粒状度を上述の手法によって測定することによって、画像のノイズ特性（ざらつき）を数値化することが可能である。粒状度の数値はその定義からも分かるように、ざらつきが良好である場合には値が小さく、ざらつきが悪くなるに従って値が大きくなる。発明者は、出力画像をスキャナー（Nexscan4100:ハイデンベルグ社製）で読み込んだ後に、上述の計算式にもとづき粒状度の計算をおこなった。

図１に各種画像の粒状度を計算した結果を示す。横軸が平均明度、縦軸が粒状度となっている。粒状度は各明度ごとに与えられるものであり、実験には明度を１５水準（スクリーン線数１０６線のディザ処理を施した１５水準のパッチを作成した。図４参照）をとって各明度毎の粒状度を計算した。

上記のように粒状度は各明度ごとにプロットされるためグラフとしてアウトプットされる。粒状度の計測用のパターンからも判るように明度の数値の小さい方はベタ画像に近い画像である。また、明度の数値が大きい方はドット面積が小さく、ほとんどがトナー担時体である。即ち、画像のざらつきは悪くなる度合いが小さい部分である。電子写真で、特に粉体トナーを用いる方式では明度で４０〜８０の明るさでトナーの大きさのバラツキ、トナードット回りのチリなどの影響で粒状度が高くなりざらつき感が強くでる。この粒状度を数値化するには、目視で感度の高い平均明度４０〜８０の間の平均値で扱うとその画像の良さを明確に表現できる。

図１に示すように銀塩写真やインクジェットでは明度に対し大きな大きな変化はない。これは色剤が液体のインクや銀塩のように超微粒子での画像であり、ドット形成で画像を作っている印刷画像や７μｍ以上の粒径のトナーではトナーで形成されている電子写真法でのドットの形状のバラツキ、トナー転移でのチリ現象が発生し、平均明度４０〜８０で高い（悪い）粒状度となる。特にドットの形状のバラツキ、トナー転移でのチリ現象は電子写真方式で大きく、平均明度４０〜８０での粒状度は乾式トナーを用いる電子写真方式では最良の高画質の指標である。

画像粒状度の数値の目安としては、粒状度で０．２５程度までに収まっていれば明視距離での滑らかさでは問題ない。更に好ましくは同じドット形成で画像ができているオフセット印刷並の粒状度０．１５以下の画像で印刷物同等の画像といえる。

本発明は上記目的を達成するために、転写後のドット面積と現像工程通過後の感光体上ドット面積との比が１．１以下となる様に構成した転写ローラ及びバイアス印加手段と、上記現像工程通過後の感光体上トナー厚み（トナー高さ）を平均トナー粒径の２倍以上５倍以下になる様に構成した現像条件及びトナー特性を備えており、その事で、ドット画像による粒状度を、０．２５以下に抑えたものである。

粒状度は前述のごとく定着後の画像である為、ここに使用する定着条件を記載する。以下はこの定着器を用いての粒状度である。

用いた定着器は、定着ローラと加圧ローラが面圧：９．３Ｎ／ｃｍ^２の加圧力で圧接されて定着ニップ幅：約１０ｍｍを構成している。定着ローラはアルミ芯金にシリコーンゴム３００μｍの厚み（硬度２５度）を設けたシリコーンゴムを設け、その上に２０μｍのテフロン（登録商標）チューブを被覆させたローラ（軸上硬度７０度）である。芯金中心にはハロゲンヒータがあり、上記ローラ表面が１９０±５℃となる様センサで制御されている。このローラは転写材上のトナー像に熱を供給する。加圧ローラはアルミ芯金に５ｍｍのシリコーンゴム（硬度２５度）を設け、更に３０μｍのテフロン（登録商標）チューブを被服したものを用いた。駆動は上記定着ローラで行い、転写材(トナー像)が、両ローラ間を約３５０mm／secで通過する時に、圧力を受けながら熱溶融し、ローラ対を出て冷却されることによって永久像として転写材に定着される。

また、アルミ芯金の表面に弾性層を有する転写ローラを用い、感光体と転写ローラの速度比が０．９５〜１．０５の等速転写とし、転写後のドット面積と現像工程通過後の感光体上ドット面積の比が１．１以下となる様に、転写圧を１．０〜３．０ Ｎ／ｃｍの所定の圧力で押圧し、この時の押圧で転写紙通過時の転写電流を調整した。

トナーは、現像剤中トナーの粒径分散度が１．３以下のトナーであって、その平均円形度は０．９５以上であるトナーを使用し、この時用いる現像装置の現像ギャップを０．３〜０．５ｍｍのギャップで現像する事で、現像工程通過後の感光体上トナー現像量を０．４ｍｇ／ｃｍ^２〜０．９ｍｇ／ｃｍ^２となる様に、現像バイアスや現像キャリアetc他の現像手段を調整・選択した。

転写ローラに印加する電流を図５に代表されるローラバイアスと転写電流の関係から電流の変曲点付近に設定する事で、ローラと感光体との挟持された転写材がリークする電流以下であって、静電転写が可能な電流以上の電流を印加する様調整した。

トナーの凝集度が２０〜５０％であり、トナーの体積固有抵抗が１×１０^９Ωｃｍ以上の絶縁性トナーを用いた。

転写ローラは、感光体に圧接され、感光体と同期して搬送された転写紙（転写材）に感光体上のトナーを転写する訳だが、この時、通常（従来）の静電転写より強い圧接力で、設定された圧接力に応じて（通常の静電転写より弱い）感光体のドット面積が広がらない様な電界で転写している。

図６により本発明の実施の形態を従来例と比較して説明する。図６において、ａは従来の感光体上トナー像（現像後トナー像）と転写後のトナー像である。平均トナー粒径は８±４μｍであり、粒径の分散度は１．７８、トナー平均円形度が０．８８の異形トナーである。画像濃度を確保する為、現像量は４層程度約０．７５ｍｇ／ｃｍ^２である。画像中央部には５層程度山なりに現像され、転写ではローラが約０．４Ｎ／ｃｍで圧接されているが、中央部では端部よりトナーにかかる圧力が高い為、転写時のトナー中抜け(転写ヌケ)現象が発生している。又、転写効率を確保する事から転写電流を１．５μＡ／ｃｍに設定している為、転写時の放電も発生している。この現象は（主に）端部のトナーを飛散させる結果となり、本発明で主張している転写後のドット面積と感光体上ドット面積の比が１．１５〜１．２０程度に広がってしまう。

ここで、５層程度とは、トナー粒径の５倍程度の厚みがあると理解出来る。すなわち、８μｍ粒径のトナーが４層とは約３２μｍと言える。以下、同様に置き換える事で現像後の感光体トナー厚みを評価する。

図６のｂは本発明のものである。平均トナー粒径は５±２μｍであり、トナー平均円形度が０．９７の球形トナーを用いている。又、現像条件も本発明で主張している条件を適用している為、感光体上トナー像は約３層で整列この時の現像量は約０．６ｍｇ／ｃｍ^２である。従来より平坦に現像されている為、転写圧を約４Ｎ／ｃｍにＵＰしても転写ヌケは発生しない。また、転写圧を高め・現像量を低く設定する事で、転写効率をＤｏｗｎさせる事なく転写電流を１μＡ／ｃｍと従来より低く設定する事が可能になった為、転写後のドット面積と感光体上のドット面積の比は約１．０であり、転写工程でのトナーの広がりがない。

ｃは本発明の転写ローラに印加する電流を２μＡ／ｃｍにＵＰしたものである。転写効率は８５％→８７％と多少ＵＰしたものの放電が発生している為、端部にトナーのチリが発生している。これらは下記する転写でのリーク現象が原因であると考えられる。

ローラ材質は弾性体構造であって、好ましい硬度は４０〜６０度（AskerＣ／１ｋｇ荷重時）程度であり、このローラを１〜３Ｎ／ｃｍ程度で圧接する。使用出来るトナーはトナー粒径の分散度が小さく、小粒径で球形状なトナーであり、好ましくは粒径４〜９μｍ、分散度１．３以下、トナーの平均円形度が０．９５以上である事が好ましい。

転写紙表面は、繊維質が互いに絡み合って構成されている為、凸凹形状であって、均一な凸凹でもない。通常使われる例えばType６０００紙（株式会社リコー製）転写紙はその表面を観察すると４０μｍ程度の凹凸があり、ミクロ的に見ると転写時搬送された転写紙が感光体と接するのは凸部分のみであって凹部は離れている。一方、トナー粒径は通常６μｍ程度と凹部のエアーGap（４０μｍ）と比べても約７倍程度あるから、この部分にあるトナーは転写紙と接する事もなく、移動（転写）する為には凸部分より強い（高い）電界の作用が必要（トナーが転写しない）となる。従来はこの様な状態で転写が行われていた為、転写後感光体から転写紙が分離する時、ハクリ放電が起こり「転写チリ・ボソツキ・ニジミ」等が発生してしまう。これは転写紙が感光体に接する直前でも発生する為、転写電界は弱くする事が転写時の画質向上には重要である。この放電は凹部と感光体間（Ｎ／Ｐの場合は主に非画像部）や凸部と凹部への放電もあって、転写されるべき位置のトナーが放電方向に向かって移動してしまう（転写のみだれ）為、である（「転写チリ・ボソツキ・ニジミ」が発生してしまう）。

図５は、転写時に転写紙を通過する電流を示すグラフである。このグラフから明らかないように、転写圧を高める事により電圧に対する電流は増大する。これは上記した理由によるものだが、更に電圧を高めると例えば５Ｎ／ｃｍ時１．５μＡ／ｃｍを超えた辺りから電流は急激に増大している。この電圧がリーク開始電圧である。転写紙中の電荷が保持出来ない電圧を超えた為発生するリーク現象で、転写するとトナーはリークする方向へ向かって飛び散る為、本来のトナー移動方向に関わりなく転写されてしまう。リーク発生電圧は転写圧を増す事で多少低くなるが、(転写紙種類に大きく依存して)あまり変化しない。従って、リークは電圧に依存すると言える。転写効率を確保するには電圧より電荷（電流）である為、例えば従来の約０．４Ｎ／ｃｍ以下等の転写圧では約１．５〜２．０μＡ／ｃｍ程度の電流が必要な為、当然リーク領域となりトナーチリが発生する訳である。

本発明は上述のごとく転写のメカニズムから、転写効率を下げる事なく転写電界を弱める事が可能な様に加圧力を向上させ、エッジ転写や地肌汚れ等の基本画像の劣化がないローラ硬度や加圧力を規定し、この加圧力に対しても画像の劣化のない改良されたトナー及び現像条件との組み合わせで達成した新規な転写方式の提供にある。

更に、本実施の形態では、ハクリ放電時のトナーのチリに強い凝集性の高いトナーを用いている。トナー同士が物性的な結着力が強いトナーを加圧と静電気力によって結合されると、一旦転写したトナーはハクリ放電が起こっても再び移動し難くなり、トナーとの組み合わせによる本発明の効果が更に発揮されるからである。

従来の加圧力より高い圧力を用いた事で転写紙の凸部での感光体との接触部分が増し、その事で見かけ上の転写紙の誘電厚み（ｄｐ／εp）やエアーＧａｐ（２式：ｇ）が狭くなり、（同じ電界効果を得る）印加電圧を抑える事が可能となる。しかし、凹部のエアーＧａｐは全て解消された訳ではないので、本実施の形態では、トナーの凝集力を組み合わせる事で可能としている。また、本実施の形態では、弱い電界で転写性能を維持する為、トナー抵抗の高い絶縁トナーを採用した事で可能としている。

更に、高い圧力を可能とするには転写ローラを剛体とする事だが、転写紙はローラと接する部分も凸凹形状であるから、応力を分散し均一に押圧出来る様、十分な加圧力を保ちながら転写紙の凸凹面に対応出来る弾性体構造とすることが好ましい。

凝集力の高いトナーを採用する事で感光体への付着力も増す（トナー・トナー間だけでなく、トナー・感光体やトナー・転写紙間においても）為、感光体の表面抵抗を小さくしてトナーの離型性を良くする事で転写性の向上を図ることができる。

図２に本発明の画像形成装置全体の概略図を示す。

本実施の形態にかかる画像形成装置は内部に記録媒体であるドラム状感光体（像担持体）１を備えている。感光体（像担持体）１の周囲には矢印で示す回転方向に沿って、電子写真複写工程を実施する帯電手段２、露光手段３、現像手段４、転写（搬送）手段５、クリーニング手段６および定着手段７が配置されている。

露光手段３は、ポリゴンモータでレーザ光をスキャンさせミラー３３で反射して入力した画像信号を基に感光体１上に静電潜像を形成する。この感光体１は有機感光体の他アモルファス等既存の感光体を用いる事が出来る。

感光体１上に形成された静電潜像は、現像手段４によってトナー画像が形成され、そのトナー画像が転写材の貯蔵されている転写材バンク１０１、１０６から給紙ローラ１０２、１０７で給紙され給紙コロ１０３、１０８で給送される。コロ１０４は感光体上トナー像と同期を取って転写材を搬送する為のレジストコロ１０４であり、転写材は転写手段５に送られ静電転写される。トナー像が載った転写材は、金属ローラ５１に中抵抗ゴム層を設けた転写ローラ５２によって静電転写され、搬送ベルト５３を通して定着手段７に搬送され、定着装置７で定着された後に、機外へ排出される。

一方、未転写部や汚れの付着した感光体１はクリーニング手段６によりクリーニングされ次の作像ステップに入る。

定着装置の基本構成としてはハロゲンランプ等の加熱手段７４（以下「ヒータ」という。）を有する定着ローラ７１と、圧接される加圧ローラ７２とを備えている。

このような構成の定着器において、定着ローラ７１と加圧ローラ７２とで定着ニップ幅を有するように構成している。定着手段７は駆動手段（図示せず）により駆動を受けて転写材を挟持搬送する。この際、定着ローラ７１はヒータ７４によって所定の温度に制御されており、転写材上のトナー像は、両ローラ間を通過するときに、圧力を受けながら熱溶融し、ローラ対を出て冷却されることによって顕像として転写材に定着される。

次に、本発明の特徴的な構成について図３にて説明する。転写ローラ５２は図３に示すように、アルミニウム合金、ＳＵＳ、Ｆｅ等からなるφ２０〜３０の芯金５１上にＥＰＤＭ、シリコーン、ＮＢＲ、ウレタン等のソリッド状の弾性層５２ａを設け、０．１〜３．０ｍｍの厚みで硬度４０〜６０度（AskerＣ／１ｋｇ荷重時）、体積抵抗１×１０E7（１０^７ 、即ち、本明細書において「１０ＥＮ」は「１０^Ｅ」を意味するものとする）〜１×１０E11Ωｃｍ、表面抵抗は体積抵抗より1〜２桁高い抵抗の範囲が最適である。ここで、体積抵抗は転写材の体積抵抗より小さい値を採用する事が良い。好ましくは、１／１０程度から１／１００の体積抵抗のローラを用いる事で、環境変動やローラ劣化に対しても転写材（転写紙）にかかる電界は安定する。抵抗が小さいと転写材の変化に、印加するバイアス電源が追従しないとか、安定供給出来ない等の不具合が発生する。又、ローラの表面抵抗は体積抵抗より高くしなければならない。この事により、圧力と同一方向の電界の作用のみでトナーを転写するが可能となる。体積抵抗より低い抵抗であれば、従来のベルトを用いた転写方式の様に印加するバイアスはローラの表面を流れやすくなって、感光体上トナーの転写効率が悪くなるばかりか転写されたトナーが転写材上を移動し易くなって、ボソツキやニジミ画像の原因となる。本実施の形態では表面抵抗を１０倍〜１００倍にしたローラを用いた。

印加するバイアスは図５を参照しながら説明する。図５は図２の画像形成装置を用いて、転写ローラ５２の芯金５１と感光体１の導電層（ＢＡＳＥ層）の間に（図示しない）ローラバイアス印加用の直流電源を接続してある。図３を参照しながら、感光体１と転写ローラ５２の間に転写紙が通紙された時バイアス印加用の直流電源を作動させ、この時に流れる電流と電圧を測定したものである。図５から理解される様に転写紙はバイアス電圧の増加と共に帯電し、限界電圧を超えると転写紙を流れる電流は急激に上昇する。限界点での電流は転写圧を約５Ｎ／ｃｍの時約１．５μＡ／ｃｍである。限界点とは転写紙が許容出来る電荷量の上限値であり、この電荷量以上のバイアス電圧分は転写紙を通して感光体にリークしている事を意味している。

すなわち、このリーク電流以上の成分があると感光体上トナーの電荷に影響を与えたり、ハクリ放電の原因になる事が証明された。一方転写効率においても、この限界点をピークに効率は悪化する訳だが、画像装置の線速度による位相遅れがあって、実際のピークは限界点を越えた電流値にあるから、従来はリーク値の１．２〜１．５倍以上の電流値に設定される事が常識的に行われていた。しかも、この限界点は転写圧や転写紙種類・環境等で変化する訳で、従来は変化しても十分な転写効率が得られる様、又制御の煩雑性から実際は、限界点以上の１．５〜２倍の電流に設定されていた。本発明においては、転写紙がリークする事、そしてこのリーク以上の電流が印加される領域が転写時の転写チリやボソツキ・ニジミの原因である事、ハクリ放電の領域である事を発見し、静電転写方式では従来想定出来なかった転写圧を高める事でこの限界点以下の電流領域で、良好な転写効率を得る事と転写後のドットの広がりを抑える事の両方を可能とし、粒状度０．２５以下を達成出来た。

画像装置の位相遅れも考慮すると、リーク開始電流値を範囲内として、＋２０％〜−４０％程度が最適電流範囲と言える。それ以上では転写チリやニジミが発生し、以下は転写効率が悪化して本発明の主張する転写圧を高めても十分な転写性を確保し難い。

ローラ硬度は低いと下記する充分な転写圧が得られない。高い転写圧を達成する為には硬度４０度以上あればよく、（弾性体厚みとの絡みもあるが）３０度以下の場合はローラ芯金の影響から圧力分布が不均一になるとか、ニップ幅が広くなってジッタ画像が発生する。硬度７０度を越えると転写時の転写ニップが小さくて転写電界が集中からエッジ転写と言う不具合が発生したり、転写効率が高くなる反面、感光体上にある不要な地肌トナーまで転写してしまう。更に転写紙の凸凹面に対応出来ず、応力を分散し均一に押圧出来ない。

また、ローラ厚みは加圧した事で変形した変形量の１０倍程度、好ましくは５倍以上が必要である。薄くなるとローラ芯金の影響があって、転写領域で均一な転写圧力が実質得られない。厚くなれば硬度を保つ事は可能だが、ローラの体積抵抗が実質高くなって、印加される電圧も上昇するからリーク発生のキケン性がます。弾性層５２ａはローラ硬度の他、体積抵抗等々で決定される範囲内であれば公知の弾性材料が可能であるが、その厚みは概ね３ｍｍがＭＡＸである。

次に、本実施の形態にかかるトナー特性、材料、製造方法について説明する。トナーの凝集力はある程度大きい方が好ましい。トナーの凝集度は２０〜５０％、好ましくは３０〜４０％である。トナーの凝集力が小さすぎると、トナー粒子が単独で動きやすいため、転写時にハクリ放電が発生した時に、トナーが電界のみだれに沿って移動する為、チリやボソツキ・ニジミ等が出やすい。トナーの凝集度が高いとは、トナーどおしの付着力も強い反面、感光体とのトナー付着力も大きくなり、転写効率の悪化となる。従って、感光体へのトナー付着の悪化しない程度のトナー凝集度を上限とする事で本発明の効果が発揮される。

トナーの凝集力は凝集度（％）として表すことができる。凝集度の値が大きいほど、トナーの凝集力が強い。

凝集度の測定方法を以下に述べる。
測定装置：パウダテスタ ＰＴ−Ｎ型（ホソカワミクロン株式会社製）
１．使用ふるい：７５μｍ、４５μｍ、２２μｍ
２．振動時間：３０秒
また、本発明のトナーの体積固有抵抗は１×１０E9Ωｃｍ以上とするのが好ましい。１×１０E9Ωｃｍ以下の場合は、転写効率が悪くなるため、本発明に使用するトナーとしては画像品質が悪化し、適しないからである。トナーの体積固有抵抗の測定は、トナー３．０ｇを６ｔ／ｃｍ２の荷重をかけ直径４０ｍｍの円盤状のペレットにしたものをＴＲ−１０Ｃ型誘電体損測定器（安藤電気株式会社）にて測定する。なお周波数は１ＫＨｚ、ＲＡＴＩＯは１１×１０E-9である。

本発明のトナーで使用される結着樹脂としては、従来公知の樹脂が全て使用可能である。例えば、スチレン、ポリ−α−スチルスチレン、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラート樹脂などが挙げられる。

本発明トナーでは離型剤として公知のものが全て使用できるが、特に脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス、モンタンワックス及び酸化ライスワックスを単独又は組み合わせて使用する事ができる。

また外添剤としては、無機微粒子を好ましく用いることができる。無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。

トナーは、必要に応じて帯電制御剤を含有してもよい。帯電制御剤としては公知のものが全て使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。

トナーに使用される着色剤としては、従来からトナー用着色剤として使用されてきた顔料及び染料の全てが適用される。具体的には、カーボンブラック、ランプブラック、鉄黒、群青、ニグロシン染料、アニリンブルー、カルコオイルブルー、オイルブラック、アゾオイルブラックなど特に限定されない。

トナーの製造方法は、結着樹脂・磁性体・離型剤・着色剤・その他場合により帯電制御剤等をミキサー等を用いて混合し、熱ロール、エクストルーダー等の混練機を用い混練した後、冷却固化し、これをジェットミル、ターボジェット、クリプトロン等の粉砕で粉砕し、その後分級し得られる。

トナー粒径の測定は、例えば、Ｃｏｕｌｔｅｒ ＭＵＬＴＩＳＩＺＥＲ IIｅを使用する。この時のアパーチャー径は１００μｍである。トナー粒径の分散度はここでの測定結果によるが、下記トナー処方では本発明で主張しているトナー分散度１．３以下となる様、分級工程での回転数や風量を変えて得た。

上記トナーに無機無粉末、脂肪酸金属塩などを添加するにはスーパーミキサー、ヘンシェルミキサーなどの混合機を用いる。

以下実施例により本発明を説明するが、トナー処方を下記し、その時のトナー特性を表５に記載する。また、下記の実施例では使用したトナーを「トナー処方Ｎｏ」で記載する。

〈トナー処方Ｎｏ１〉
ポリエステル樹脂 ４４重量部
（重量平均分子量：３１００００、Ｔｇ：６５℃）
スチレン−ｎ−ブチルアクリレート共重合体 ４０重量部
（重量平均分子量：８５０００、Ｔｇ：６８℃）
カルナウバワックス ５重量部
カーボンブラック １０重量部
（＃４４：三菱化学株式会社製）
荷電制御剤（スピロンブラックＴＲ−Ｈ：保土ヶ谷化学工業株式会社製）１量部 以上の処方で２軸エクストルーダーを用いて１３０℃で混練後、機械式粉砕機により粉砕、分級し重量平均粒径７．０μｍとした後ヘンシェルミキサーを用い、シリカ（Ｒ−９７２ 日本アエロジル）０．２重量％を混合しトナーを得た。

このトナーの硬度は８、凝集度は４５％、体積固有抵抗は８．５×１０E9Ωcmであった。

〈トナー処方Ｎｏ２〉
ポリエステル樹脂 ７１重量部
（重量平均分子量：１８５０００、Ｔｇ：６７℃）
カルナウバワックス ３重量部
（平均粒径：３００μｍ）
四三酸化鉄 １５重量部
（ＥＰＴ−１０００：戸田工業）
カーボンブラック １０重量部
（＃４４：三菱化学株式会社製）
荷電制御剤（スピロンブラックＴＲ−Ｈ：保土ヶ谷化学工業株式会社製） １量部
以上の処方で２軸エクストルーダーを用いて１６０℃で混練後、機械式粉砕機により粉砕、分級し重量平均粒径５．５μｍとした後ヘンシェルミキサーを用い、シリカ（Ｒ−９７２ 日本アエロジル）１．０重量％を混合しトナーを得た。
このトナーの硬度は１１、凝集度は８．０％、体積固有抵抗は５．５×１０E8Ωcmであった。

〈トナー処方Ｎｏ３〉
スチレン/ｎ−ブチルメタクリレート/２−エチルヘキシルアクリレート共重合体
５５重量部
（組成比：７５／１０／１５ 重量平均分子量：２１００００ Ｔｇ：５７℃）
ポリエステル樹脂 ２３重量部
（重量平均分子量：１６００００、Ｔｇ：６４℃）
ポリエチレンワックス １０重量部
（分子量９００）
カーボンブラック（＃４４：三菱化学） １０重量部
荷電制御剤（スピロンブラックＴＲ−Ｈ：保土ヶ谷化学工業株式会社製） ２重量部
以上の処方で２軸エクストルーダーを用いて９０℃で混練後、気流式粉砕機により粉砕、分級し重量平均粒径５．０μｍとした後ヘンシェルミキサーを用い、シリカ（Ｒ−９７２ 日本アエロジル）０．２重量％を混合しトナーを得た。
このトナーの硬度は６、凝集度は５５％、体積固有抵抗は８．８×１０E9Ωcmであった。

〈トナー処方Ｎｏ４〉
ポリエステル樹脂 ７９重量部
（重量平均分子量：２７４０００、Ｔｇ：６８℃）
ポリエチレンワックス ３重量部
（分子量９００）
カーボンブラック １５重量部
（＃４４：三菱化学株式会社製）
電制御剤（スピロンブラックＴＲ−Ｈ：保土ヶ谷化学工業株式会社製） ３重量部
以上の処方で２軸エクストルーダーを用いて１５０℃で混練後、気流式粉砕機により粉砕、分級し重量平均粒径９．５μｍとした後ヘンシェルミキサーを用い、シリカ（Ｒ−９７２ 日本アエロジル）１．０重量％を混合しトナーを得た。
このトナーの硬度は１４、凝集度は２０％、体積固有抵抗は４．２×１０E7Ωcmであった。

〈トナー処方Ｎｏ５〉
ポリエステル樹脂 ４９重量部
（重量平均分子量：３１００００、Ｔｇ：６５℃）
スチレン−ｎ−ブチルアクリレート共重合体 ３５重量部
（重量平均分子量：８５０００、Ｔｇ：６８℃）
カルナウバワックス ４重量部
カーボンブラック １０重量部
（＃４４：三菱化学株式会社製）
荷電制御剤（スピロンブラックＴＲ−Ｈ：保土ヶ谷化学工業株式会社製） ２量部
以上の処方で２軸エクストルーダーを用いて１３０℃で混練後、機械式粉砕機により粉砕、分級し重量平均粒径８．５μｍとした後ヘンシェルミキサーを用い、シリカ（Ｒ−９７２ 日本アエロジル）０．７５重量％を混合しトナーを得た。
このトナーの硬度は１０、凝集度は１５％、体積固有抵抗は９．５×１０E8Ωcmであった。

〈トナー処方Ｎｏ６〉
ポリエステル樹脂 ７３重量部
（重量平均分子量：１８５０００、Ｔｇ：６７℃）
カルナウバワックス ５重量部
（平均粒径：３００μｍ）
四三酸化鉄 １０重量部
（ＥＰＴ−１０００：戸田工業株式会社製）
カーボンブラック １０重量部
（＃４４：三菱化学株式会社製）
荷電制御剤（スピロンブラックＴＲ−Ｈ：保土ヶ谷化学工業株式会社製） ２量部
以上の処方で２軸エクストルーダーを用いて１６０℃で混練後、機械式粉砕機により粉砕、分級し重量平均粒径５．０μｍとした後ヘンシェルミキサーを用い、シリカ（Ｒ−９７２ 日本アエロジル）１．０重量％を混合しトナーを得た。
このトナーの硬度は１１、凝集度は４１％、体積固有抵抗は９．８×１０E8Ωcmであった。

〈トナー処方Ｎｏ７〉
ポリエステル樹脂 ５６重量部
（重量平均分子量：３１００００、Ｔｇ：６５℃）
スチレン−ｎ−ブチルアクリレート共重合体 ３５重量部
（重量平均分子量：８５０００、Ｔｇ：６８℃）
カルナウバワックス ３重量部
カーボンブラック ５重量部
（＃４４：三菱化学株式会社製）
荷電制御剤（スピロンブラックＴＲ−Ｈ：保土ヶ谷化学工業株式会社製） １量部
以上の処方で２軸エクストルーダーを用いて８０℃で低温混練後、機械式粉砕機により粉砕、分級し重量平均粒径８．５μｍとした後ヘンシェルミキサーを用い、シリカ（Ｒ−９７２ 日本アエロジル）１．０重量％を混合しトナーを得た。
このトナーの硬度は１０、凝集度は２５％、体積固有抵抗は３．５×１０E7Ωcmであった。

〈トナー処方Ｎｏ８〉
ポリエステル樹脂 ５６重量部
（重量平均分子量：３１００００、Ｔｇ：６５℃）
スチレン−ｎ−ブチルアクリレート共重合体 ３５重量部
（重量平均分子量：８５０００、Ｔｇ：６８℃）
カルナウバワックス ３重量部
カーボンブラック ５重量部
（＃４４：三菱化学株式会社製）
荷電制御剤（スピロンブラックＴＲ−Ｈ：保土ヶ谷化学工業株式会社製） １量部
以上の処方で２軸エクストルーダーを用いて８０℃で低温混練後、機械式粉砕機により粉砕、分級し重量平均粒径４．０μｍとした後ヘンシェルミキサーを用い、シリカ（Ｒ−９７２ 日本アエロジル）１．０重量％とステアリン酸亜鉛微粉末０．２０重量部を混合しトナーを得た。

このトナーの硬度は１０、凝集度は３５％、体積固有抵抗は１．８×１０E9Ωcmであった。
上記トナーの特性を下記する。

次に本発明での評価方法について説明する。

＜転写効率、転写チリ評価方法＞
評価機は株式会社リコー製のImagioＭＦ７０７０の転写部を改造して用いた。ユニット構成は図２の装置の概略図と同じである。現像として二成分方式の現像装置を用い、転写は前述のローラを用いφ２０のＡｌ上に１．０ｍｍ厚のＥＰＤＭ層を設けた硬度５５度の弾性ローラを用い、転写圧を約３Ｎ／ｃｍに設定する。この時に転写効率をＤｏｗｎさせる事なく転写時のドット広がりを感光体上ドットと比較して１．１以下となる様転写電流を１μＡ／ｃｍに調整した。この時の現像量は０．６ｍｇ／ｃｍ^２となる様、現像バイアス電圧を調節した。

定着は前述のごとく、アルミ芯金にシリコーンゴム３００μｍの厚み（硬度２５度）を設けたシリコーンゴムの上に２０μｍのテフロン（登録商標）チューブを被覆させたローラ（軸上硬度７０度）である。面圧は９．３Ｎ／ｃｍ^２で、ローラ温度は１９０±５℃で制御して定着を行った。

この装置を用いて、６００dpiのドットから形成されたグレースケールを中心としたテストチャート（図４参照）をプリントアウトしてサンプル画像を得た。

＜転写効率の評価＞
現像された感光体上のチャートを転写し、転写紙が転写搬送ベルト上にある時に機械を停止する。チャートの黒ベタ部に着目し、感光体上の黒ベタ部の転写残トナー量を粘着テープで剥がし、感光体上残トナー量を求める。一方転写されたトナーは黒ベタ部を切り取りトナーを圧縮エアーで吹き飛ばす。吹き飛ばし前後の重さより転写されたトナー量を求め、「（転写トナー量／(転写トナー＋残トナー量)）×１００ （％）」で転写率（％）を求める。
転写率の許容値は一般環境下で８５％以上である。転写率８５％以上は「○」と判定。同じ８０〜８４％は「△」、７９％以下は「×」と示した。許容レベルは「△」以上である。

＜転写チリ、転写白抜けの評価＞
転写チリと転写白抜けは汎用的な評価法が確立していないため、サンプルとランク見本とを目視での官能評価法で行った。転写チリのランク見本は図８に転写白抜けのランク見本は図９に示した。

ランク３の画像の「△」が許容レベルであり、それ以上は「ＯＫ」、「△」に満たないものは「ＮＧ」である。

（実施例１）
現像に用いる現像剤を次にように作成した。
トナー処方は前記処方８を用いた。トナー特性は粒径４．０μｍ、分散度１．３０、凝集度は３５％、体積固有抵抗は１．８×１０E9Ωcm、平均円形度は０．９７であった。
キャリアは重量平均粒径５０μの球形フェライトを用い、表面にシリコーン樹脂をコートし熱乾燥しキャリアを得た。トナーはキャリアに対し５．０ｗ％の現像剤を作り図８の現像装置に入れた。

転写は株式会社リコー製ImagioＭＦ７０７０の転写部を改造して用いた。ユニット構成は図２の装置の概略図と同じである。転写ローラはφ２０のＡｌ上に１．０ｍｍ厚のＥＰＤＭ層を設けた硬度５５度の弾性ローラを用い、転写圧を約３Ｎ／ｃｍに設定する。この時に転写効率をＤｏｗｎさせる事なく転写時のドット広がりを感光体上ドットと比較して１．１以下となる様転写電流を調整した所、１μＡ／ｃｍに調整し、ドット広がりは１．０であった。

評価機は、株式会社リコー製ImagioＭＦ７０７０の転写部を改造して使用した。
感光体のドラム径が１００ｍｍで、ドラム線速が３３０ｍｍ／秒に設定され、転写ローラはつれ回りする様上記条件で圧接されている。現像スリーブのスリーブ径は２５ｍｍで、スリーブ線速が６６０ｍｍ／秒に設定されている。したがって、ドラム線速に対するスリーブ線速の比は２．０である。また感光体ドラムと現像スリーブとの間隔である現像ギャップは０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、０．８ｍｍの３水準で確認した。ドクターギャップは現像ギャップの９５％のギャップである。極の磁力は１２０ｍＴである。この時の現像量は各条件で０．６±０．０５ｍｇ／ｃｍ^２となる様、現像バイアス電圧を調節したが、感光体の潜像電位は（地肌部電位−８００ｖ、画像部−１５０ｖ、６００dpi２値）と固定されているので、現像バイアス電圧は現像ギャップ０．３ｍｍ時−４５０Ｖ、０．５ｍｍ時−５００Ｖ、０．８ｍｍ時−５７０Ｖと設定された。

この装置を用いて、６００dpiのドットから形成されたグレースケールを中心としたテストチャート（図４参照）をプリントアウトしてサンプル画像を得た。

表１に粒状度の確認結果を示す。又、同時に感光体上に得られたトナー像のデータパターンの代表として４１％のハーフトーン部の感光体上ドットの形状をキーエンス社製、超深度形状測定顕微鏡ＶＫ８５００を用い、対物レンズ５０倍（１５インチのＣＲＴ上倍率１０００倍）で測定値した画像を写真１に示した。

以上の結果より、現像ギャップが狭いと潜像に比較的忠実に現像できる。現像ギャップが狭いと感光体の電荷からの現像電界が良くなり、良好な現像ができる。このことは写真１に示めしたサンプルからも容易に判断できる。

しかし、もう一つ重要な因子として、トナーの供給がありあまりギャップが狭いとベタ画像の現像にトナーが足りなくなり、ベタ追従性悪い結果となる。これらより最適な現像ギャップとして０．３〜０．５ｍｍの範囲である。トナー粒径は小径であれば良い方向である。重合トナーの場合は粒径の小径のための制御は容易であり４μｍ程度の大きさは一般的であり、特記する数値ではないが、あまり小さすぎると画像形成装置にあるクリーニング工程で余剰トナーを感光体から除去しにくい事もあり、得策ではない。また、粉砕トナーの場合は材料によってトナー個々の特性が異なり、帯電量の安定化が欠ける場合がある。また、３μｍ以下の場合、環境上、安全上の問題も絡んでくるので最適は粒径としては４〜９μｍの範囲である。

（実施例２）
実施例１と同じ方法・条件で転写圧と電流を振って、ドット広がりを測定する。現像ギャップは０．３５ｍｍとして固定し、現像バイアスは−４７０Ｖである。この時の現像量は０．６ｍｇ／ｃｍ^２であった。現状値は転写圧３Ｎ／ｃｍで、転写電流は１μＡ／ｃｍである。

表２、３、から転写率は０．６μＡ/ｃｍ未満では電流不足で満足な値が得られなかった。圧力が小さく、電流も小さいと転写率が低下するからである。１．５μＡ/ｃｍでは転写での放電があって、圧力の高い条件では逆に転写率が低下する。粒状度は、転写圧０．４Ｎ／ｃｍでは劣化している。これは転写ローラと感光体とのニップ幅が従来より狭い為である。又転写圧を５．０Ｎ／ｃｍにすると同様に劣化する。表４からも理解されるが、リークによるドットの広がりも相互に影響している為である。また転写圧が６Ｎ／ｃｍ以上では機械的にも強度が問題となる。その結果粒状度でも劣化度が大きい。転写電流は従来の様に転写効率だけを測定していたのでは大きな差異がないが、粒状度ｅｔｃで評価すると本発明でも主張している様に有意差が認められる。図５と上記表３・４を見れば明らかな様に２．０μＡ以上では放電による形状変化やチリが大きくなる。更にドットの広がり度合いは転写圧を変化させても概ね転写電流１.０μＡ/ｃｍ前後である。このことから、転写圧を１．０〜３．０Ｎ／ｃｍ位の変化幅ならば、定電流制御が理想的な調整方法である事もわかる。従って本発明で主張している転写電流調整は定電流制御で達成される。

以上の結果、最適条件として、転写圧力を１．０〜３．０Ｎ／ｃｍの所定な条件に設定した時、転写電流は１．０μＡ／ｃｍ±２０％程度の定電流制御の組み合わせが良い条件であった。最良の粒状度は０．１９であった。

本実施例で用いたローラ硬度を７０度及び３０度に変更したローラを搭載して上記測定を行ったが、硬度７０度の場合はどの転写圧・電流条件でも、例えば転写圧を２．０Ｎ／ｃｍ以上では転写効率や粒状度の測定値は上記結果と同様な値を示すが、エッジ転写と言う端部の画像濃度が中央部より高い不均一な画像となったり、地汚れが目立つ画像となったり、基本画像の劣化が発生した。転写圧を下げる事でエッジ転写は低減される反面、画像濃度の低下や転写電流の調整が難しく環境や転写紙種類での対応が一義的に設定出来ない為、個々に対応した転写電流制御が必要となった。

更に硬度を高くすると、転写紙に圧力を加えても転写紙の繊維の凹凸に対応できなくなり、接触点が増えず実質のエアーギャップの低減には効果が薄くなって、本発明の主旨とする粒状度が改善されなかった。

硬度を下げ、例えば３０度のローラを搭載した。この時の画質は基本画像項目も含めて上記６０度のローラと変わりはないが、ローラ厚みを３ｍｍ以上にしないと、芯金曲率の影響があって転写中ヌケが発生し易い。更に厚くすれば良くなるが、転写電流を得る為の電圧値が高くなって、環境や転写紙種類・経時劣化等でリークが発生し易いとか、転写電流の調整が難しくなって適当ではない。更に硬度を軟らかくすると、薄い弾性層では転写紙を押す力が小さくなり、ニップが大きくなりトナーの転写ズレを起こしてしった。

転写ローラの弾性層特性では、硬度はエッジ転写が発生しない程度高い方が良く６０度以下、好ましくは３０度〜６０度が良い。厚みでは０．５〜３．０ｍｍ、好ましくは０．５〜２．０ｍｍが良い。

（実施例３）
実施例１と同じ方法・条件でトナー粒径と粒状度を測定する。現像ギャップは０．３５ｍｍとして固定し、この時の現像量は０．７±０．０５ｍｇ／ｃｍ^２となる様、現像バイアスで調整した。転写は転写圧３Ｎ／ｃｍで、転写電流は１μＡ／ｃｍであった。

トナーは前記トナー処方１を用いる。このトナー特性は粒径７．０μｍ、分散度１．３０、凝集度は４５％、体積固有抵抗は８．５×１０E9Ωcm、平均円形度は０．９５である。しかし、粒径４μｍ、８μｍ程度の粒径を得る為に、トナー処方１の処方で２軸エクストルーダーを用いて１３０℃で混練後、機械式粉砕機により粉砕、分級する時、粉砕条件を変化して粉砕し、分級して平均粒径４．２μｍ／分散度１．３０、７．０μｍ／分散度１．２８、８．５μｍ／分散度１．３０のトナーを得た。これら３種類のトナーは同様にヘンシェルミキサーを用い、シリカ（Ｒ−９７２ 日本アエロジル）０．２重量％を混合しトナーを得た。
キャリアは実施例１と同じ方法で現像剤を得た。

以上の現像剤を用いて、画像濃度と粒状度を確認した。同時に感光体上に得られたトナー像のＺ軸方向の平均高さ、０．１×０．１ｍｍの面積の表面粗さを測定し併記した。感光体上トナーのＺ軸のデータはキーエンス社製、超深度形状測定顕微鏡ＶＫ８５００を用い、対物レンズ５０倍（１５インチのＣＲＴ上倍率１０００倍）で、断面高さの平均値と面粗さ測定値を用いた。その結果を表６に示す。

上表での「約１層」とは、平均トナー粒径のトナーが１層であるトナー高さに相当すると理解される。従って、４μｍトナーの１層とは、トナー高さが約４μｍであり、６μｍトナーの３層とはトナー高さが約１８μｍとなる。

以上の結果より、平均トナー粒径とトナー高さにより粒状度に差異があり、ドットの広がりとほぼ同じである。そして、図７との関係で見ると、ドットの広がりが広くても狭くても粒状度は劣化している。広いと言う事は転写時にトナーのチリが多くなって現像像より広い事である。

従って、粒状度が劣化する事は前述の事から容易に理解出来、１．２好ましくは１．１以下がよい。狭いと言う事は十分な転写が行われていない事でもある。ボソツキ画像や画像濃度低下になることから、０．７好ましくは０．８以上がよい。

平均トナー粒径は、小さい方が良い。これはトナー粒径が小さい場合、現像によるトナー層構成が均一に成り、潜像に対し良好な現像をしていることになる。このことは写真１に示めしたサンプルからも容易に判断できる。しかし、例えば１層の場合はボソツキ画像や画像濃度低下が発生し易くなり、転写性をＵＰすると、地汚れ画像の発生となる。

従って、転写後のドット面積と現像工程通過後の感光体上ドット面積の比は０．８〜１．１が良い。更に、ローラ転写手段と、現像工程通過後の感光体上トナー高さは平均トナー粒径の２倍〜４倍が好ましい。

トナー現像量との関係では、上記のごとく現像量が多くなれば粒状度は悪化する。例えば、１．０ｍｇ／ｃｍ^２を超えると４μｍ粒径のトナーは粒状度０．１８程度だが、６μｍ粒径以上のトナーは粒状度０．２５以上となる。現像量を少なくすと粒状度は良好になるが、約０．４ｍｇ／ｃｍ^２以下にすると、逆に粒状度は悪化する。更にボソツキ画像や画像濃度低下・濃度ムラetcが発生する。これらの事から、トナー現像量は０．４ｍｇ／ｃｍ^２〜０．９ｍｇ／ｃｍ^２程度の範囲が最も良い。

現像ギャップは０．３５ｍｍを用いたが、潜像を忠実に現像するためには感光体上の電荷による現像電界が大きいほど良好な現像を行う。しかし、もう一つ重要な因子として、トナーの供給がありあまりギャップが狭いとベタ画像の現像にトナーが足りなくなり、ベタ追従性悪い結果となる。これらより最適な現像ギャップとして０．３〜０．５ｍｍの範囲である。

トナー粒径は小径であれば良い方向であるが、あまり小さすぎるとトナー材料によっては分散状態からトナー個々の特性が異なり、帯電量の安定化が欠ける場合がある。また３μｍ以下の場合、環境上の問題も絡んでくるので、粒径としては４〜７μｍの範囲が最適である。
（実施例４）
次に、現像に大きく寄与するトナー特性として円形度が上げられる。
円形度の異なるトナーはハイブリタイゼーションシステム（奈良機械社製）を用いて、粉砕されたトナーに熱処理を行い、丸め処理を行った。条件として温度５０〜６０℃で２０００回転から８０００回転で処理を行った。平均円形度の測定は（株）ＳＹＳＭＥＸ製フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２１００を用いて測定することができる。測定は、１級塩化ナトリウムを用いて１％ＮａＣｌ水溶液に調整した後０．４５μｍのフィルターを通した液５０〜１００ｍｌに分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩を０．１〜５ｍｌ加え、試料を１〜１０ｍｇ加える。これを、超音波分散機で１分間の分散処理を行い、粒子濃度を５０００〜１５０００個／μｌに調整した分散液を用いて測定を行った。ＣＣＤカメラで撮像した２次元の画像面積と、同一の面積を有する円の直径を円相当径として、円相当径で０．６μｍ以上をＣＣＤの画素の精度から有効とし平均円形度の算出に用いた。平均円形度は、各粒子の円形度の算出を行い、この各粒子の円形度を足し合わせ、全粒子数で割り算することによって得ることができる。各粒子の平均円形度は、粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長を粒子投影像の周囲長で割ることにより算出することができる。

使用するトナーはトナー処方１（平均粒径７μｍ）を用いて、５種類の円形度を得た。
各処理での円形度とテスト結果での感光体上推定平均粒状度を表９に示した。

以上の結果より、平均円形度０．９５以上で良好な現像ができる。上限は完全球形で円形度１．０に成るため、０．９５以上と規定する。

平均円形度が０．９５未満の場合、感光体上でのトナー像の集合状態が不均一となり、潜像に忠実にしかも、Ｚ軸方向の均一性に欠けた現像となり、平均粒状度が劣化した。また、高さ方向（Ｚ軸方向）が不揃いになり、転写中ヌケ等の転写特性に悪い影響を与えた。
（実施例５）
更に現像では平均粒状度に影響を与える因子として、トナー粒径の分散度（重量平均粒径: Ｘw／個数平均粒径: Ｘｎ）がある。分散度はトナー個々の粒径のバラツキを評価する良い特性であり、分散度が１であればトナー個々の粒径バラツキがないと言う事で、従来の粉砕タイプの場合は通常分散度１．７程度である。

分散度の異なるトナーを得るには、分級工程での回転数、風量を振り込んで作成する。分散度の異なるトナーを４種作成した。分散度と平均粒状度の関係を確認した。

トナーは平均粒径の異なるトナー処方１（粒径７．０μｍ、分散度１．３０、凝集度は４５％、体積固有抵抗は８．５×１０E9Ωcm、平均円形度は０．９５）と、トナー処方８（は粒径４．０μｍ、分散度１．３０、凝集度は３５％、体積固有抵抗は１．８×１０E9Ωcm、平均円形度は０．９７）を使用した。
その結果を表10に示す。

以上の結果より分散度は１．３以下が好ましい。分散度が１．３を越えると粒状性が悪化する。トナー粒径が不揃いになるため、帯電量のバラツキが発生し、現像、転写工程で悪影響がでる。転写工程においては、トナー層の層厚と表面が均一とはならないため、トナーと転写紙や感光体との接触が不均一となり、転写効率が低下する為、転写電流を大きく設定する事が必要となり、分離時の放電・リークが増大する。

（実施例６）
実施例１と同じ方法で、トナー処方１〜８のトナーを用いて現像剤を作製した。この時のキャリアは重量平均粒径５０μの球形フェライトを用い、表面にシリコーン樹脂をコートし熱乾燥しキャリアを用いた。現像剤濃度はキャリアに対し５．０ｗ％混合した。
転写の加圧力は３Ｎ／ｃｍ、転写電流は１．０μＡ/ｃｍに設定し図４のテストチャートをプリントした。使用した転写紙はＴｙｐｅ６０００（株式会社リコー製）であり、評価は転写効率、転写チリで確認した。

結果：上表１1からトナーの凝集力が転写効率に影響を与えている。トナー体積抵抗が低いと転写率に影響するが、転写チリには大きく関係しない。トナー硬度が高いほど転写チリには有利だが、トナー凝集力との関係で加圧力を変更しないと改善されない。例えば、トナー処方Ｎｏ３の場合は転写電流を「１．０μＡ/ｃｍ→０．８μＡ/ｃｍ」にする事で転写チリランクは「△→○」に改善された。

表５及び上表11からトナー凝集度は２０〜５０％が適当であり、トナーの体積抵抗は１×10E9Ωcm以上が良いことが明らかである。

各種画像の粒状度を示すグラフである。 本実施の形態にかかる画像形成装置の構成を概略的に示す図である。 加圧転写を説明する構成図である。 粒度計測定箇所を示すテストチャートである。 転写ローラの印加電流を示すグラフである。 転写時のドット形状を従来と比較して示す図である。 ドット幅比と平均粒状度との関係を示すグラフである。 現像装置の構成を示す図である。 トナー付着状態の写真の図である。 定着後のトナー付着状態の写真の図である。

符号の説明

１ 感光体（像担持体）
４ 現像手段
５ 転写搬送手段（転写手段）
５２ 転写ローラ

Claims (6)

1. 現像手段で像担持体上に形成した粉体トナーのトナー画像を転写手段で転写材に転写する画像形成装置において、転写手段は転写後のドット面積に対する現像後の像担持体上ドット面積の比が０．８〜１．１としてあり、現像手段は現像後の像担持体上トナー高さが平均トナー粒径の２倍以上５倍以下としていることを特徴とする画像形成装置。
2. 転写手段は、表面に硬度６０度以下の弾性体を有する転写ローラを備え、像担持体と転写ローラの速度比が０．９５〜１．０５の等速転写とし、転写後のドット面積に対する現像後の像担持体上ドット面積の比が１．１以下としてあり且つ転写圧を１．０〜３．０Ｎ／ｃｍとしていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 現像手段は、現像ギャップを０．３〜０．５ｍｍのギャップで現像し、現像剤中トナーのトナー粒径の分散度が１．３以下のトナーであって、トナーの平均円形度が０．９５以上であるトナーを使用して、現像工程通過後の像担持体上トナー高さが平均トナー粒径の２倍以上５倍以下としてあることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 現像ギャップを０．３〜０．５ｍｍのギャップで現像し、現像剤中トナーのトナー粒径の分散度が１．３以下のトナーであって、トナーの平均粒径度が４〜７μｍであって、トナーの平均円形度が０．９５以上であるトナーを使用して、現像後の像担持体上トナー現像量を０．４ｍｇ／ｃｍ^２以上０．９ｍｇ／ｃｍ^２以下としてあることを特徴とする請求子１に記載の画像形成装置。
5. 転写手段に印加する電流は転写手段と像担持体とに挟持された転写材がリークする電流以下であって、静電転写が可能な電流以上の電流であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
6. トナーの凝集度が２０〜５０％であり、トナーの体積固有抵抗が１×１０⁹Ωｃｍ以上の絶縁性トナーであることを特徴とする請求項１、３及び４のいずれか一項に記載の画像形成装置。