JP2009134134A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤担持体に劣化トナーが付着した場合でも、現像剤担持体から劣化トナーを引き剥がし、現像剤担持体へのトナー融着に起因した画像不良を防止する。
【解決手段】画像形成動作時に、規制ブレード１１に印加される電圧をＶｂ、現像ローラ９に印加される電圧をＶｄｅｖとした場合、（Ｖｂ−Ｖｄｅｖ）の符号が、一成分現像剤の正規帯電極性と同じ、かつ、（Ｖｂ−Ｖｄｅｖ）の絶対値が５０Ｖ以上３００Ｖ以下であって、トナー収容室３３に収容された一成分現像剤の飽和摩擦帯電量の絶対値が、４０ｍＣ／ｋｇ以上１００ｍＣ／ｋｇ以下とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式又は静電記録方式を用いた、複写装置、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。より詳しくは、本発明は、像担持体上に形成された静電潜像を、一成分現像剤を用いて現像することで画像を形成する画像形成装置に関するものである。

従来、例えば、電子写真方式を用いた画像形成装置は、像担持体としての電子写真感光体（感光体）上に画像露光を施して、画像情報に応じた静電潜像を形成する。次いで、この静電潜像を、現像装置によって現像し、トナー像として可視像化する。その後、このトナー像を最終的に記録材上に転写し、定着させることにより記録画像を形成する。

このような画像形成装置に用いられる現像方式としては、乾式現像方式が広く普及している。乾式現像方式には、トナーとキャリアとを備えた二成分現像剤を用いる二成分現像方式と、実質的にトナーから成る一成分現像剤を用いる一成分現像方式とがある。近年では、装置の小型化やコスト低減等において有利であることから、キャリアを使用しない一成分現像方式の現像装置が多く提案されている。

一成分現像方式は更に、磁性一成分現像方式と、非磁性一成分現像方式とに分類される。

磁性一成分現像方式では、現像部まで現像剤を担持搬送する現像剤担持体にトナーを保持するために、静電気力と磁気力を用いる。これに対して、非磁性一成分現像方式では、現像剤担持体にトナーを保持するために実質的に静電気力のみを用いる。

即ち、磁性一成分現像方式では、例えば、現像剤担持体の内部に磁界発生手段として磁石を設け、磁気力によって現像剤担持体上にトナーを供給する。次いで、このトナーを現像剤層厚規制部材により薄層化する。そして、この現像剤担持体上のトナー層から、像担持体上の静電潜像にトナーを供給する。

一方、非磁性一成分現像方式では、現像剤担持体に現像剤供給部材を近接又は圧接させ、現像剤担持体上にトナーを供給して静電気力で保持させる。次いで、このトナーを現像剤層厚規制部材により薄層化する。そして、この現像剤担持体上のトナー層から、像担持体上の静電潜像にトナーを供給する。非磁性一成分現像方式の現像装置は、簡易な構成にすることができるため、軽量化、低コスト化が可能である点で有利である。

尚、一成分現像方式には、現像剤担持体を像担持体に接触させて現像を行う方式と、現像剤担持体と像担持体との間に一定の空隙を設けて非接触で現像を行う方式がある。

又、一成分現像方式の現像装置において、現像剤担持体としては、例えば、アルミニウムやＳＵＳ（ステンレス鋼）等の金属スリーブが使用される。又、現像剤担持体としては、例えば、表面に樹脂層を被覆した金属スリーブ、又はシリコーンゴムやＮＢＲ、ＥＰＤＭ等にカーボン等の導電剤を分散させた弾性ゴムローラが使用される。

又、一成分現像方式の現像装置において、現像剤担持体と現像剤担持体上へのトナー層の形成及びトナーの帯電を行う層形成及び帯電手段としての現像剤層厚規制部材には、現像剤担持体に押圧摺擦される弾性を有する規制ブレードが一般に用いられる。例えば、該
現像剤層厚規制部材としては、ウレタンゴムやシリコーンゴム等の弾性ブレード、ＳＵＳ、リン青銅等の金属ブレード等が使用されている。

ところで、現像装置を長期間に渡って使用すると、トナーの付着力が上がり、現像剤担持体へのトナー融着が発生しやすくなることが懸念される。このような場合、現像特性が変化したり、画像不良が発生することがある。

従って、長期間に渡って現像装置を使用する場合でも、現像剤担持体へのトナー融着を防止する手段が望まれる。

ここで、二成分現像方式において、トナー劣化による画像不良を防止する従来例を示す。

特許文献１では、現像剤を過不足なく排出させることにより、現像剤の劣化を防止できる画像形成装置を提供することを目的として、次のような提案がなされている。すなわち、特許文献１では、画像データに基づいてトナーの消費量を予測し、予測したトナーの消費量（スループット）に基づいて、現像剤排出口の開度を導出し、当該現像剤排出口の開度を調節するための駆動部に設定することが提案されている。

特許文献２では、画質の安定化、省資源化及びコスト低下を達成することを目的としている。そして、特許文献２では、キャリアのみ又はキャリアとトナーとの混合物で構成された現像剤を補給する一方で、余剰現像剤を排出して現像剤の交換が可能な現像装置において、画像濃度センサと、制御部とを備えた構成について提案されている。ここで、画像濃度センサは、前記現像剤が供給される潜像担持体側における非画像部での濃度により地汚れを検知して現像剤の劣化状態を検知する。また、制御部においては、前記画像濃度センサが入力側に接続され、出力側には現像剤補給手段が接続されている。そして、前記制御部は、前記潜像担持体上での非画像部の地汚れを検知した結果（Ｖ＞Ａ又はＶ＜Ａ）に基づき現像剤の劣化状態を判別し、この判別結果に応じて現像剤の補給量、排出量の一方又は両方を制御する。

特許文献３では、現像装置を複雑にすることなく、印字率や温度の変化などに左右されずに常に一定のトナー排出を可能とし、長期にわたって濃度変化のない、安定した画像を維持できるようにした画像形成方法及び装置を提供することを目的としている。そして、特許文献３では、一定時間毎のトナー補給モータ駆動時間の積算値が、ある一定量以下のときに劣化トナーが現像装置中に増加していると判断し、非現像時にトナーの強制排出を行うようにすることが提案されている。

特許文献４では、濃度むらに起因する適正なパラメータに基づいて、劣化したトナーと新品トナーとの入れ替えを、適正時期に自動的に行うことを目的としている。特許文献４では、予めロータリー現像器の動作時間を定めておき、この動作時間中に画像密度が低い画像が連続して処理される。そして、長時間現像器本体内に滞留するトナーの劣化に起因する濃度むらの抑制のため、前記所定の動作時間中の積算画像密度と、予め予測した限界密度とを、所定の時間（前記動作時間の１／２）毎に判断するようにしている。このようにして、迅速にトナーの劣化を認識することができ、トナー劣化を認識した場合には、現像器本体内のトナーを排出し、排出したトナー量と同量のトナーを補給するようにしている。このため、その後の濃度むらを抑制できるとされている。

二成分現像方式では、画像印字比率が低く、現像室内のトナーが劣化した場合、キャリアに対するトナーの付着力が大きくなり、現像特性が変化し、画像不良が発生する。
ここで、画像印字比率（印字率）は、１ページ当たりの印字面積の割合によって算出さ
れたものとして定義する。

したがって、上記従来例のように、劣化トナーを検知する手段を持ち、劣化トナーを検知したときには、現像室から劣化トナー又はキャリアを排出し、トナー収容室から現像室へ新しいトナー又はキャリアを補給することで、現像特性の変化を防止できる。これにより、安定した画質を維持できる。

これらの従来例では、補給するトナーについては、特に規定しておらず、新品トナーならば、どのようなものでも、補給することで画像を安定させることができる。
特開２００５−２７４６８５号公報 特開２００６−２０８５６４号公報 特開２００５−５５８４２号公報 特開平１１−２９５９７６号公報

ところで、一成分現像装置の中には、上記同様に、現像剤担持体を備える現像室とトナー収容室とを備え、現像室でトナーを消費した分だけトナー収容室から現像室にトナーを補給可能で、現像室からトナー収容室へのトナー移動が不可能である装置がある。

このような現像装置では、常に現像室内に新品トナーが補給されるため、現像室内に滞留したトナーと補給された新品トナーが混じりあい、長期間にわたって安定した現像特性が得られる。

ただし、一成分現像方式では、画像印字比率が高く、現像室内のトナーが劣化していない場合でも、画像不良が生じない程度に、現像剤担持体に微量のトナーが融着する。

さらに、画像印字比率が低く、現像室内に長時間滞留した劣化トナーが増えて、新しいトナーが補給されないと、現像剤担持体に劣化トナーが融着する。これに伴い、現像剤担持体上のトナー融着部分のトナーコート量が増え、未帯電トナーがコートされ、画像白地部にトナーが付着するカブリが発生する。

したがって、このようなトナー劣化に伴う画像不良を防止することが求められている。

既述の従来例では、二成分現像方式のみを想定しており、一成分現像方式において、現像剤担持体に現像剤が融着した場合を想定していない。

すなわち、既述の従来例では、トナーが劣化してキャリアに融着した場合、どのような補給トナーでも、トナーとキャリアを、劣化品から新品に交換することで初期に近い現像特性が得られる。

しかし、一成分現像方式では、トナーが劣化して画像不良が発生するくらい現像剤担持体にトナーが融着している場合、上記のような効果が得られるとは限らない。すなわち、このような場合、一成分現像方式では、どのような補給トナーでも、現像室内のトナーの一部を劣化トナーから新品トナーに交換することで、画像不良が発生しない程度に現像剤担持体のトナー融着を軽減できるわけではない。

すなわち、一成分現像方式では、既述の従来例では、現像剤担持体へのトナー融着を軽減し、画像不良の無い安定した画質を維持できないことが懸念される。

また、これまでに、一成分現像方式では、現像剤担持体へのトナー融着を軽減することを目的に、現像室から劣化トナーを排出し、かつトナー収容室から現像室に新品トナーを補給することは提案されていない。

本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、現像剤担持体に劣化トナーが付着した場合でも、現像剤担持体から劣化トナーを引き剥がし、現像剤担持体へのトナー融着に起因した画像不良を防止することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明にあっては、
静電潜像が形成される像担持体と、
一成分現像剤を担持搬送して前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤像に現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する導電性の層厚規制部材と、
前記現像剤担持体及び前記層厚規制部材が配設された現像室と、
前記現像室に補給するための一成分現像剤を収容する現像剤収容室と、
前記現像剤担持体に電圧を印加する第１電圧印加手段と、
前記層厚規制部材に電圧を印加する第２電圧印加手段と、
を備え、前記像担持体上の現像剤像を記録材に転写して前記記録材に画像を形成する画像形成装置において、
画像形成動作時に、前記第２電圧印加手段により前記層厚規制部材に印加される電圧をＶｂ、前記第１電圧印加手段により前記現像剤担持体に印加される電圧をＶｄｅｖとした場合、
（Ｖｂ−Ｖｄｅｖ）の符号が、一成分現像剤の正規帯電極性と同じ、かつ、
（Ｖｂ−Ｖｄｅｖ）の絶対値が５０Ｖ以上３００Ｖ以下であって、
前記現像剤収容室に収容された一成分現像剤の飽和摩擦帯電量の絶対値が、
４０ｍＣ／ｋｇ以上１００ｍＣ／ｋｇ以下である
ことを特徴とする。

本発明によれば、現像剤担持体に劣化トナーが付着した場合でも、現像剤担持体から劣化トナーを引き剥がし、現像剤担持体へのトナー融着に起因した画像不良を防止することが可能となる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

［画像形成装置の全体構成及び動作］
先ず、本発明の実施例１に係る画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。図３は、本実施例の画像形成装置１００の概略構成を示す断面図である。本実施例では、画像形成装置１００として、電子写真方式のレーザビームプリンタについて説明する。

画像形成装置１００は、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（感光体）、即ち、感光ドラム１を備えている。感光ドラム１の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ（帯電装置）２、現像手段としての現像装置３、転写手段としての転写ローラ（転写装置）４、クリーニング部材としてのクリーニングブレード５等が設置されている。クリーニン
グブレード５は、廃トナー収納容器１３に取り付けられており、クリーニングブレード５と廃トナー収納容器１３とにより、クリーニング手段としてのクリーナ（クリーニング装置）２１が構成されている。

本実施例では、感光ドラム１と、帯電ローラ２と、現像装置３と、クリーナ２１とが一体的にカートリッジ化されて、画像形成装置本体２０に対して着脱自在なプロセスカートリッジ１９が構成されている。プロセスカートリッジ１９は、感光ドラム１と、感光ドラム１に作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段及びクリーニング手段のうちの少なくとも１つと、が一体的にカートリッジ化されて、画像形成装置本体に対して着脱可能とされたものである。

又、帯電ローラ２と現像装置３との間のプロセスカートリッジ１９の外側には、露光手段（静電潜像形成手段）としての露光装置（静電潜像形成装置）６が配設されている。又、感光ドラム１と転写ローラ４との間の転写部（転写ニップ）Ｎに対して記録材Ｐの搬送方向下流側には、定着手段としての定着器７が配設されている。

感光ドラム１は、本実施例では、直径３０ｍｍの負帯電性の有機感光体であり、アルミニウム製のドラム基体上に感光体層を有している。感光ドラム１は、所定の周速で図３に示す矢印方向（時計方向）に回転駆動され、その回転過程において帯電ローラ２により負極性に一様に帯電させられる。感光ドラム１の表面移動速度（周速）は、５０ｍｍ／ｓ以上６００ｍｍ／ｓ以下であることが好ましい。

帯電ローラ２は、回転自在であり、感光ドラム１の表面に接触して配設されている。帯電ローラ２は、帯電バイアス電源（図示せず）から印加される帯電バイアスによって、感光ドラム１を負極性の所定の電位に均一に帯電させる。

現像装置３は、現像剤としての非磁性一成分現像剤、即ち、非磁性トナー（トナー）Ｔで現像を行う接触一成分現像装置である。本実施例では、トナーＴの正規の帯電極性は負極性である。

転写ローラ４は、感光ドラム１に対して所定の押圧力で接触して転写部（転写ニップ）Ｎを形成する。転写ローラ４には、転写バイアス電源（図示せず）から転写バイアスが印加される。これにより、本実施例では、転写ローラ４から正極性の電荷が記録材Ｐに印加される。この電荷による電界により、感光ドラム１に接触中の記録材Ｐに、感光ドラム１上の負極性のトナーＴが転写される。

クリーニングブレード５の材料としては、シリコーンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム等のゴム弾性を有するものが挙げられるが、耐摩耗性、永久変形性等の観点から、ポリウレタンゴムが好ましい。クリーニングブレード５の自由端側の先端部は、感光ドラム１の回転方向に対して、所謂、カウンタ方向にて、所定の圧力をもって感光ドラム１に当接されている。即ち、クリーニングブレード５は、自由端側の先端が感光ドラム１の回転方向上流側を向き、感光ドラム１に対する当接部よりも感光ドラム１の回転方向下流側において感光ドラム１との間隔が徐々に開くように廃トナー収納容器１３に取り付けられている。クリーニングブレード５の先端部には、回転する感光ドラム１の表面との摩擦力を低減することを目的として、予め潤滑剤としての微粉体が塗布されている。

尚、クリーニングブレード５の先端部分に塗布する微粉体としては、様々な材料、形状のものが提案されている。本実施例では、クリーニングブレード５の先端部分に予め塗布する潤滑剤として、次のものを用いた。それは、球形を有する平均粒径３μｍ、円形度０．９３のシリコーン樹脂粒子と不定形（具体的には鱗片形状）を有する平均粒径２μｍの
フッ化黒鉛とを所定の割合で混合したものである。ここで、円形度０．９３のシリコーン樹脂粒子には、商品名トスパール（東芝シリコーン株式会社製）を用い、平均粒径２μｍのフッ化黒鉛には、商品名セフボン（セントラル硝子株式会社製）を用いた。

円形度に関しては、例えば東亜医用電子株式会社製フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−１０００等を用いて測定することが可能である。又、微粉体を塗布する方法としては、単一物質をアルコール等の揮発性液体に分散し、この溶液をクリーニングブレード５の先端部に塗布する方法を用いた。クリーニングブレード５のエッジ先端からの塗布幅は概ね１ｍｍとした。クリーニングブレード５は、転写後に感光ドラム１の表面に残ったトナー（転写残トナー（転写残現像剤））を感光ドラム１の表面から除去する。

露光装置６は、レーザドライバ、レーザダイオード、ポリゴンミラー１４などを備えている。レーザドライバに入力された画像情報の時系列電気デジタル画像信号に対応して変調されたレーザ光Ｌが、レーザダイオードから出力される。感光ドラム１の表面は、高速回転するポリゴンミラー１４によって光学レンズ系１５を介して走査される上記レーザ光Ｌによって露光される。これにより、感光ドラム１の表面に画像情報に対応した静電潜像が形成される。

定着器７は、回転自在な定着ローラ７ａと加圧ローラ７ｂとを有している。そして、定着器７は、定着ローラ７ａと加圧ローラ７ｂとの間の定着ニップにて記録材Ｐを挟持搬送しながら、記録材Ｐの表面に転写されたトナー像を加熱及び加圧する。これにより、記録材Ｐ上のトナー像が記録材Ｐに定着される。

画像形成（動作）時には、感光ドラム１は駆動手段（図示せず）により図３に示す矢印方向に、周速２００ｍｍ／ｓで回転駆動される。感光ドラム１の表面は、帯電バイアス（例えば、−１３００ＶのＤＣ電圧）が印加された帯電ローラ２により一様に帯電される。

帯電した感光ドラム１の表面は、露光装置６により画像情報に応じたレーザ光Ｌによって露光される。これにより、画像形成装置１００に入力された画像情報に応じた静電潜像が、感光ドラム１上（像担持体上）に形成される。この際、感光ドラム１上の露光されない部分の暗部電位は−７００Ｖ、露光された部分の明部電位は−１５０Ｖとなるように露光装置６のレーザパワーが調整されている。

感光ドラム１上の静電潜像は、現像装置３によりトナー像として可視化される。本実施例では、現像装置３が備える現像剤担持体としての現像ローラ９には、感光ドラム１の帯電極性（本実施例では負極性）と同極性の現像バイアスが印加される。これにより、感光ドラム１の帯電極性（本実施例では負極性）と同極性に帯電されたトナーＴが、現像ローラ９から感光ドラム１上の静電潜像の明部電位部分に転移して付着する。こうして、感光ドラム１上の静電潜像は反転現像される。現像装置３及びトナーＴの詳細については後述する。

感光ドラム１上のトナー像が感光ドラム１と転写ローラ４の間の転写ニップＮに到達すると、このタイミングに合わせて記録用紙などの記録材Ｐが転写ニップＮに搬送される。記録材Ｐは、ピックアップローラ１６によって記録材収納部としてのカセット等から１枚ずつ送り出され、レジストローラ（図示せず）等によって搬送される。そして、トナーＴと逆極性（本実施例では正極性）の転写バイアスが印加された転写ローラ４により、感光ドラム１上のトナー像が記録材Ｐに転写される。

トナー像が転写された記録材Ｐは定着器７に搬送され、定着ローラ７ａと加圧ローラ７ｂとの間の定着ニップにて加熱、加圧される。これによって、トナー像が記録材Ｐ上に熱
定着される。その後、記録材Ｐは、排出トレイ１７上に排出される。

又、トナー像の転写工程後の感光ドラム１の表面に残留した転写残トナーは、クリーニングブレード５によって除去されて、廃トナー収納容器１３内に回収される。

［現像装置］
図２は、本実施例の現像装置３の概略構成を示す断面図である。

本実施例では、現像装置３は、非磁性一成分ＤＣ接触現像方式によって現像を行う接触一成分現像装置である。斯かる方式の現像装置３は、現像剤担持体として半導電性（中抵抗：例えば体積抵抗率が１０^９〜１０^１１Ω・ｃｍ）の現像ローラ、又は表面に誘電層を形成した現像ローラを用いて、これを感光ドラム１の表面層に押し当てて現像を行うものである。

現像装置３は、一成分現像剤としての非磁性のトナーＴで現像を行う接触一成分現像装置である。現像装置３は、現像剤担持体としての現像ローラ９、現像剤供給部材としての弾性ローラ１０、層厚規制部材としての規制ブレード１１、現像室３１、現像室攪拌部材３２、現像剤収容室としてのトナー収容室３３、及びトナー収容室攪拌部材３４を備えている。

ここで、現像ローラ９は、現像容器８の開口部に感光ドラム１と対向配置され、図２に示す矢印方向（反時計方向）に回転自在に設けられている。弾性ローラ１０は、回転自在であって、現像ローラ９に圧接するように設けられている。規制ブレード１１は弾性を有し、現像ローラ９に当接するように設けられている。現像室３１は、現像ローラ９を含むように設けられている。現像室攪拌部材３２は、現像室３１内のトナーＴを攪拌するように回転可能に設けられている。トナー収容室３３は、開口４２を介して現像室３１とつながる（連通する）ように設けられている。トナー収容室攪拌部材３４は、トナー収容室３３内のトナーＴを攪拌するように設けられている。

また、規制ブレード１１は、現像ローラ９と弾性ローラ１０との圧接部に対して現像ローラ９の回転方向下流側で現像ローラ９に当接している。

トナー収容室３３は、トナー収容室攪拌部材３４と、トナー補給ローラ４１を備える。トナー収容室攪拌部材３４で攪拌されたトナーＴは、トナー補給ローラ４１に供給される。トナー補給ローラ４１は、後述のトナー補給制御時に回転し、開口４２を介して、現像室３１にトナーＴを補給する。

現像室攪拌部材３２で攪拌されたトナーＴは、現像ローラ９に圧接して回転する弾性ローラ１０によって現像ローラ９表面に供給される。現像ローラ９表面に供給されたトナーＴは、現像ローラ９の回転に伴い搬送され、規制ブレード１１と現像ローラ９の当接部で摩擦により電荷を付与されて、現像ローラ９表面に薄層化される。

薄層化されたトナーＴは現像ローラ９の回転によって担持搬送され、感光ドラム１との当接部（現像部）にて感光ドラム１上に形成された静電潜像に付着して顕像化する。なお、現像ローラ９上の現像に寄与しなかったトナーＴは、弾性ローラ１０で剥ぎ取られる。

更に説明すると、現像ローラ９は、トナーＴを収容した現像容器８の長手方向に延在する開口部に位置して、感光ドラム１と対向して配置される。現像ローラ９は、感光ドラム１と所定の当接幅を持って接触し、感光ドラム１の周速（２００ｍｍ／ｓ）よりも速い周速（３００ｍｍ／ｓｅｃ）で図２に示す矢印方向（反時計方向）に回転駆動される。本実
施例では、感光ドラム１と現像ローラ９とは、当接部においてそれぞれの表面移動方向が同方向となるように回転する。

現像ローラ９の表面は、トナーＴとの摺擦確率を高くし、且つ、トナーＴの搬送を良好に行うために、適度な凹凸を有している。本実施例では、現像ローラ９は、直径１６ｍｍ、長さ２４０ｍｍであり、芯金の上に設けられた肉厚４ｍｍのシリコーンゴム層上に、アクリル・ウレタン系の薄層がコートされて構成されている。

現像ローラ９には、第１電圧印加手段としての現像バイアス電源が接続されており、本実施例では、この現像バイアス電源から現像ローラ９に負極性の所定電位の現像バイアスが印加される。又、現像ローラ９は、電気抵抗値が１０^４〜１０^６Ω、表面粗さ［算術平均粗さ：ＪＩＳ中心線平均粗さ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１）］Ｒａが０．３〜５．０μｍ、硬度がアスカーＣ硬度で４０°〜７０℃（加重１ｋｇ）に調整されている。

本実施例では、電気抵抗１０^５Ω、表面粗さＲａが２．０μｍ、アスカーＣ硬度が５５°の現像ローラ９を用いた。

尚、現像ローラ９の電気抵抗値は、次のようにして測定されたものである。直径３０ｍｍのアルミローラ（図示せず）と現像ローラ９とを当接荷重５００ｇｆ（４．９Ｎ）で長手方向全域にて当接させ、このアルミローラを０．５ｒｐｓで回転させる。そして、現像ローラ９に、−４００Ｖの直流電圧を印加して、アース側に１０ｋΩの抵抗を配置する。そして、この抵抗の両端の電圧を測定し、測定した電圧値から電流値を算出して現像ローラ９の抵抗値を算出する。

又、現像ローラ９と感光ドラム１との当接部（現像部）よりも現像ローラ９の回転方向下流側において、可撓性のシール部材２３が設けられている。シール部材２３は、未現像トナーＴの現像容器８内への通過を許容すると共に、現像容器８内のトナーＴが、現像ローラ９と感光ドラム１との当接部よりも現像ローラ９の回転方向下流側から漏出するのを防止する。

弾性ローラ１０は、規制ブレード１１と現像ローラ９との当接部よりも現像ローラ９の回転方向上流側において現像ローラ９に当接し、図２に示す矢印方向（反時計方向）に回転駆動される。

弾性ローラ１０としては、発泡骨格状スポンジ構造のものが、現像ローラ９へのトナーＴの供給及び現像ローラ９からの未現像トナーＴの剥ぎ取り性能の点で好ましい。本実施例では、芯金上にポリウレタンフォーム（ポリウレタンから成るスポンジ）を設けた直径１６ｍｍの弾性ローラ１０を用いた。

弾性ローラ１０の現像ローラ９に対する当接幅としては、１〜６ｍｍが好ましい。又、弾性ローラ１０は、現像ローラ９との当接部において、現像ローラ９に対して相対速度を持たせることが好ましい。本実施例では、現像ローラ９との当接幅を２ｍｍに設定した。又、この時の弾性ローラ１０と現像ローラ９との当接圧（線圧）は４０ｇｆ／ｃｍ（０．３９２Ｎ／ｃｍ）であった。

又、本実施例では、弾性ローラ１０は、現像動作時に周速が２００ｍｍ／ｓｅｃとなるように、駆動手段（図示せず）により所定のタイミングで回転駆動される。弾性ローラ１０と現像ローラ９とは、接触位置においてそれぞれの表面移動方向が逆方向となるように回転する。又、弾性ローラ１０の電位と現像ローラ９の電位は等電位である。

規制ブレード１１は弾性を有しており、現像ローラ９と弾性ローラ１０との当接部よりも現像ローラ９の回転方向下流側において、その自由端側の先端近傍が現像ローラ９の外周面に面接触にて当接するように設けられている。規制ブレード１１は、導電性を有し、バネ弾性を有するＳＵＳ又はリン青銅の金属薄板から構成されることが好ましい。シリコーン、ウレタン等のゴム材料や、バネ弾性を有するＳＵＳ又はリン青銅の金属薄板を基体として、現像ローラ９への当接面側に導電性ゴム材料等を接着して構成してもよい。

本実施例では、厚さ０．１ｍｍの板状のリン青銅金属薄版で形成された規制ブレード１１を用いた。又、規制ブレード１１の現像ローラ９に対する当接圧（線圧）は、本実施例では、２５ｇｆ／ｃｍ（０．２４５Ｎ／ｃｍ）以上３５ｇｆ／ｃｍ（０．３４３Ｎ／ｃｍ）以下に設定した。

規制ブレード１１の現像ローラ９に対する当接方向は、規制ブレード１１の自由端側の先端が現像ローラ９との当接部に対して現像ローラ９の回転方向上流側に位置する、所謂、カウンター方向になっている。

尚、本実施例において、線圧は、次のようにして測定したものである。即ち、摩擦係数が既知の金属薄板を３枚当接部に挿入し、その中央の１枚をばね計りで引き抜いた時の値から線圧を換算した。

規制ブレード１１に第２電圧印加手段により電圧を印加することで、規制ブレードニップに電界を形成することができる。

ここで、規制ブレード１１に印加する電圧をＶｂ、現像ローラ９に印加する電圧をＶｄｅｖとし、
ΔＶｂ＝Ｖｂ−Ｖｄｅｖ
と定義する。

例えば、ΔＶｂが正極性の場合、規制ブレードニップにおいて、負極性に帯電したトナーを、規制ブレード１１側に引き付ける電界が形成される。

逆に、ΔＶｂが負極性の場合、規制ブレードニップにおいて、負極性に帯電したトナーを、現像ローラ９側に引き付ける電界が形成される。

本実施例中では、ΔＶｂを変化させて、画像不良の有無を確認した。

現像動作時には、現像室３１内のトナーＴは、現像室攪拌部材３２の図２に示す矢印方向（時計方向）の回転に伴い弾性ローラ１０側に送られる。このトナーＴは、弾性ローラ１０の図２に示す矢印方向（反時計方向）の回転によって、現像ローラ９の近傍に搬送される。弾性ローラ１０上に担持されているトナーＴは、現像ローラ９と弾性ローラ１０との当接部において現像ローラ９と摺擦されることによって摩擦帯電を受け、現像ローラ９上に付着する。

そして、現像ローラ９の図２に示す矢印方向（反時計方向）の回転に伴い、トナーＴが規制ブレード１１の圧接下に送られ、現像ローラ９上で薄層化され、感光ドラム１との対向部である現像部へ搬送される。本実施例では、トナーＴの良好な帯電電荷量は、−４０〜−７０ｍＣ／ｋｇとなるように設定されている。

現像ローラ９上（現像剤担持体上）に薄層形成されたトナーＴは、現像ローラ９に、−３００Ｖの現像バイアスが印加されることによって、現像部において感光ドラム１上に形
成されている静電潜像に付着する。これにより、感光ドラム１上の静電潜像は、トナー像として現像される。

又、現像ローラ９上の現像に寄与しなかったトナーＴは、弾性ローラ１０との当接部において現像ローラ９の表面から剥ぎ取られる。この剥ぎ取られたトナーＴの大部分は、弾性ローラ１０の回転に伴って搬送され、現像容器８内のトナーＴと混ざり合い、トナーＴの帯電電荷が分散される。そして、同時に弾性ローラ１０の回転により現像ローラ９上に新たなトナーＴが供給され、上述した現像動作が繰り返される。

［一成分現像剤］
続いて、本実施例の特徴であるトナーＴについて説明する。

本実施例のトナーＴは、体積平均粒径が４．０μｍ以上１０．０μｍ以下であり、平均円形度が０．９５０以上であることを特徴とする。

本実施例のトナーの体積平均粒径が４μｍ未満である場合にはトナー粒子の流動性が悪化することによる帯電性が不均一になり易く、例えば、高湿環境下において画像かぶりが発生し易くなるためことが懸念される。又、トナーの体積平均粒径が１０μｍを超える場合には高精細な出力が困難となり、要求される画質を満足できなくなることが懸念される。

トナーＴの体積平均粒径の測定には、例えばコールターカウンターＴＡ−ＩＩ型、又はコールターマルチサイザーＩＩ（ベックマン・コールター株式会社製）等を用いている。これらに個数分布、体積分布を出力するインターフェース（日科機バイオス株式会社製）及びパーソナルコンピュータを接続した測定装置でトナーＴの体積平均粒径を測定することができる。この測定では電解液が用いられるが、この電解液には、例えば１級塩化ナトリウムを用いて調製された１％ＮａＣｌ水溶液や、ＩＳＯＴＯＮ Ｒ−ＩＩ（コールターサイエンティフィックジャパン株式会社製）が使用できる。

測定法としては、前記電解水溶液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、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約１分間分散処理を行い、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、前記コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型により２μｍ以上のトナーの体積を測定して体積分布を算出する。それから、本実施例の体積分布から求めた体積平均粒径を求める。

本実施例のトナーにおける形状制御は、フロー式粒子像測定装置で計測されるトナーの個数基準の相当径−円形度スキャッタグラムにおける該トナーの平均円形度が０．９５０以上の範囲が好ましい。

トナーの平均円形度が０．９５０未満のトナーとは、形状が球形から離れて不定形に近づいたトナーを意味する。このような不定形トナーは、現像中に現像器内でトナーが破砕され易いために、粒度分布が変動したり、帯電量分布がブロードになったりするため、その結果、画像濃度低下やカブリの増加といった現像上不都合な現象を生じ易くなるため好ましくない。

本実施例におけるトナーＴの円形度とは、トナー粒子の形状を定量的に表現する簡便な方法として用いたものである。本実施例では、フロー式粒子像測定装置ＦＰＩＡ−１０００型（東亜医用電子（現シスメックス）株式会社製）を用いて測定を行い、下式を用いて算出した。尚、測定条件としては、測定時のトナー粒子濃度が５０００〜１５０００個／
μｌとなるように調整し、トナー粒子を１０００個以上計測することで行った。
円形度＝（粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長）／（粒子投影像の周囲長）
ここで、「粒子投影面積」とは二値化されたトナー粒子像の面積であり、「粒子投影像の周囲長」とは該トナー粒子像のエッジ点を結んで得られる輪郭線の長さと定義する。

具体的な測定方法としては、容器中に予め不純固形物等を除去したイオン交換水１０ｍｌを用意し、その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加えた後、更に測定試料約０．０２ｇを加え、均一に分散させる。分散させる手段としては、超音波分散機ＵＨ−５０型（株式会社エスエムテー製）に振動子としてφ５ｍｍのチタン合金チップを装着したものを用い、分散の条件としては５分間処理で行い、測定用の分散液とする。

本実施例の体積平均粒径、平均円形度を本発明の好ましい範囲にするための達成手段としては、いわゆる粉砕方法による製造方法の他に、次のような方法等を用いてトナーを製造することも可能である。それは、特開昭３６−１０２３１号公報、特開昭５９−５３８５６号公報に開示されている懸濁重合方法を用いて直接トナーを生成する方法や、単量体には可溶で得られる重合体が不溶な水系有機溶剤を用い直接トナーを生成する分散重合方法である。又、水溶性極性重合開始剤存在下で直接重合しトナーを生成するソープフリー重合方法に代表される乳化重合方法である。

本実施例では、トナーの形状を容易にコントロールでき、比較的容易に粒度分布がシャープで体積平均粒径が４〜１０μｍの微粒子トナーが得られる常圧下での、又は加圧下での懸濁重合方法を用いた。そして、モノマーとしてスチレンとｎ−ブチルアクリレート、荷電制御剤としてサリチル酸金属化合物、極性レジンとして飽和ポリエステル、更にワックスと着色剤を加え、着色懸濁粒子を製造した。

このトナー粒子の体積平均粒径は、６．５μｍであり、平均円形度は０．９８０である。

続いて、本実施例の特徴である現像剤母体粒子（以下、トナー母体粒子）に付着させる外添剤について以下に説明する。

平均一次粒径が５ｎｍ以上１００ｎｍ未満であるシリカ微粒子が、トナー母体粒子１００質量部（現像剤母体粒子１００質量部）に対し、１．０質量部以上３．０質量部未満外添されている。かつ、平均一次粒径が５ｎｍ以上５００ｎｍ未満であるシリカ以外の微粒子が、トナー母体粒子１００質量部に対し、０．５質量部未満外添されている。

平均一次粒径が５ｎｍ以上１００ｎｍ未満であるシリカ微粒子が外添されていない場合には、良好なトナーの流動性が得られず、トナー粒子への帯電付与が十分に行われにくくなることが懸念される。良好なトナーの流動性が得られず、トナー粒子への帯電付与が十分に行われない場合には、カブリの増大、画像濃度の低下、トナー飛散等の問題が発生しやすいことが懸念される。

また、平均一次粒径が５ｎｍ未満であるシリカ微粒子が外添されている場合には、シリカ微粒子の凝集性が強まり、一次粒子ではなく解砕処理によっても解れ難い強固な凝集性を持つ粒度分布の広い凝集体として挙動し易い。このため、凝集体の現像や、定着部材あるいは像担持体或いは現像剤担持体等を傷つけるなどによる画像欠陥を生じ易くなることが懸念される。

平均一次粒径が５ｎｍ以上１００ｎｍ未満であるシリカ微粒子をトナー母体粒子１００
質量部に対し、１．０質量部未満外添させる場合、現像器を長期間に渡って使用する場合には、現像器の使用後半時に、良好なトナーの流動性が得られないことが懸念される。このような場合、トナー粒子への帯電付与が十分に行われにくくなることが懸念される。トナー粒子への帯電付与が十分に行われない場合には、カブリの増大、画像濃度の低下、トナー飛散等の問題が発生しやすい。

また、平均一次粒径が５ｎｍ以上１００ｎｍ未満であるシリカ微粒子をトナー母体粒子１００質量部に対し、３．０質量部以上外添させる場合、感光体表面や現像剤担持体表面へのシリカ汚染が生じやすくなることが懸念される。感光体表面や現像剤担持体表面へのシリカ汚染が生じた場合には、画像の連続印字において、感光体表面への融着や現像剤担持体の下層汚染が生じることにより、現像弊害を生じることが懸念される。

このように、平均一次粒径が５ｎｍ以上１００ｎｍ未満であるシリカ微粒子が、トナー母体粒子１００質量部に対し、１．０質量部以上３．０質量部未満外添されていることで、良好なトナーの流動性を得ることができる。したがって、トナー粒子への帯電付与を十分に行うことができる。

ここで、現像、転写、定着、クリーニングの各プロセスの性能を維持するために、他の微粒子を少量外添して、トナーの流動性及び帯電性を微調整しても良い。

ただし、微粒子の平均一次粒径が５００ｎｍ以上であるとトナー表面から脱離し易いため、トナーの流動性及び帯電性を長期間維持することが困難となるので、平均一次粒径が５ｎｍ以上５００ｎｍ未満である微粒子を外添することが好ましい。

また、平均一次粒径が５ｎｍ未満である微粒子が外添されている場合には、微粒子の凝集性が強まり、一次粒子ではなく解砕処理によっても解れ難い強固な凝集性を持つ粒度分布の広い凝集体として挙動し易い。このため、凝集体の現像や、定着部材あるいは像担持体或いは現像剤担持体等を傷つけるなどによる画像欠陥を生じ易くなることが懸念される。

通常、平均一次粒径が５ｎｍ以上５００ｎｍ未満である微粒子を、トナー母体粒子１００質量部に対し、０．５質量部未満外添される程度ならば、平均一次粒径が５ｎｍ以上１００ｎｍ未満であるシリカ微粒子の効果が大きい。このため、良好なトナーの流動性及び帯電性を得ることができる。これにより、十分に良好な画像を出力することができる。

平均一次粒径が５ｎｍ以上５００ｎｍ未満である微粒子としては、次のようなものを例示することができる。それは、テフロン（登録商標）粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末の如き滑剤粉末である。また、それは、酸化セリウム粉末、炭化硅素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末などの研磨剤である。また、それは、例えば酸化チタン粉末、酸化アルミニウム粉末などの流動性付与剤である。また、それは、ケーキング防止剤である。また、それは、球状シリカ粒子、球状ポリメチルシルセスキオキサン粒子、球状樹脂粒子等の無機又は有機の球状に近い微粒子などのクリーニング助剤である。また、逆極性の有機微粒子、及び無機微粒子を現像性向上剤として少量用いることもできる。これらの添加剤も表面を疎水化処理して用いることが可能である。

本実施例における、外添剤微粒子の平均一次粒径の測定法を次に示す。それは、走査型電子顕微鏡により拡大撮影したトナーの写真で、更に走査型電子顕微鏡に付属させたＸＭＡ等の元素分析手段によって外添剤微粒子の含有する元素でマッピングされたトナーの写真を対照して行われる。そして、これらの写真を対照しつつ、トナー表面に付着或いは遊離して存在している外添剤微粒子の一次粒子を１００個以上測定し、個数平均粒径を求め
ることによる。

シリカ微粒子は、疎水化処理されていることが好ましい。

例えば、シリカ微粒子の表面をシリコーンオイル処理することで、疎水化処理できる。

シリカ微粒子は、一般にトナーの流動性改良及びトナー母体粒子の帯電均一化のために添加されるが、無機微粒子を本実施例のようにシリコーンオイルによって疎水化処理することにより、次のような機能を付与することができる。それは、トナーの帯電量の調整、環境安定性だけでなく、本実施例の定着ベルトに対する離型性の向上等の機能である。

なお、シリカ微粒子を疎水化処理したものが高湿環境下でもトナー粒子の帯電量を高く維持し、トナー飛散を防止する上でより好ましい。

表１に、実施例及び比較例のトナーを示す。

表１中の外添処方は、トナー母体粒子１００質量部に対する外添剤の質量部数を示す。

表１のシリカＡの平均一次粒径は１０ｎｍ、シリカＢの平均一次粒径は５０ｎｍ、酸化チタンの平均一次粒径は１０ｎｍ、ハイドロタルサイトの平均一次粒径は２００ｎｍである。

既述のトナー母体粒子１００質量部に対し、表１に記載の外添処方を混合して、ヘンシェルミキサーで乾式混合して、実施例及び比較例のトナーとした。

表１の飽和摩擦帯電量の測定方法は、下記の通りである。

図５は飽和摩擦帯電量測定装置の概略構成図である。

２３℃，５０％ＲＨ環境下、キャリアとしてＦ８１３−２５３５（パウダーテック株式会社製）を用い、キャリア１９．６ｇにトナー０．４ｇを加えた混合物を５０ｍｌ容量のポリエチレン製の瓶に入れ２００回手で震盪する。次いで、底に５００メッシュ（目開き２５μｍ）のスクリーン５３のある金属製の測定容器５２に前記混合物０．４〜０．５ｇを入れ、金属製のフタ５４をする。この時の測定容器５２全体の質量を量りＷａ１（ｇ）とする。

次に、吸引機（測定容器５２と接する部分は少なくとも絶縁体）において、吸引口５７から吸引し風量調節弁５６を調節して真空計５５の圧力を２５０ｍｍＡｑとする。この状態で一分間吸引を行い、トナーを吸引除去する。この時の電位計５９の電位をＶ（ボルト）とする。ここで、５８はコンデンサーであり容量をＣ（μＦ）とする。また、吸引後の測定機全体の質量を量りＷａ２（ｇ）とする。このトナー（現像剤）の飽和摩擦帯電量（
ｍＣ／ｋｇ；μＣ／ｇ）は、下式の如く計算される。
飽和摩擦帯電量（ｍＣ／ｋｇ）＝ＣＶ／（Ｗａ１−Ｗａ２）。

表１のトナー凝集度測定の測定方法は、下記の通りである。

ここで、本実施例における凝集度は、従来公知のパウダーテスター（ホソカワミクロン株式会社製ＰＴ−Ｅ型）により以下の方法をとって測定した。測定環境を２３℃，５０％ＲＨとする。
（１）トナー５．０ｇを正確に計り取る。
（２）振動台に、上から１００メッシュ（目開き１５０μｍ）、２００メッシュ（目開き７５μｍ）、４００メッシュ（目開き３８μｍ）のふるいを重ねてセットする。
（３）精秤した５．０ｇのトナーを静かにふるい（１００メッシュ上）にのせ、振動系に１８Ｖの電圧を印加して１５秒間振動させる。
（４）静かに各ふるいの上に残ったトナー量を精秤する。

以上の測定結果を用いて、トナーの凝集度（％）は、下式により算出される。
凝集度（％）＝ｘ＋ｙ＋ｚ
ｘ＝１００×（（１００メッシュ上に残ったトナー量［ｇ］）／５）
ｙ＝１００×（（２００メッシュ上に残ったトナー量［ｇ］）／５）×３／５
ｚ＝１００×（（４００メッシュ上に残ったトナー量［ｇ］）／５）×１／５
このトナーＴのトナー体積抵抗値としては１０^１４Ω・ｃｍ以上である。

トナーＴの体積抵抗値の測定条件は、直径φ：６ｍｍ、測定電極板面積：０．２８３ｃｍ^２、圧力：１５００ｇの錘を用い、圧力：９６．１ｋＰａ、測定時の粉体層厚：０．５〜１．０ｍｍとした。そして、４００Ｖの直流電圧を微小電流計（ＹＨＰ（横河ヒューレットパッカード株式会社製）４１４０ｐＡ ＭＥＴＥＲ／ＤＣ ＶＯＬＴＡＧＥ ＳＯＵＣＥ）で電流値を測定し、測定した電流値より体積抵抗値（比抵抗）を算出する。

本実施例においては、トナー結着樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は、４０〜７０℃であることがよい。Ｔｇが４０℃未満の場合にはトナーの保存安定性や耐久安定性の面から問題が生じやすく、７０℃を超える場合にはトナーの定着点の上昇をもたらす。フルカラー画像を形成するためのカラートナーの場合においては各色トナーの定着時の混色性が低下し色再現性にやや劣り、ＯＨＰ画像の透明性が低下する。特に、４５〜６５℃であることが好ましい。本実施例では、Ｔｇが６０℃のトナーを用いた。

トナーに含まれるワックスの最大吸熱ピークは、４５〜７５℃であることが好ましい。ワックスの最大吸熱ピークが４５℃未満の場合、本実施例に用いられる樹脂のガラス転移温度よりも低くなるために、高温環境に放置した際にトナー表面に溶け出すため、耐ブロッキング性能が大幅に悪くなることが懸念される。

一方、最大吸熱ピークが７５℃より大きい場合、トナー定着溶融時にワックスが迅速に溶融トナー表面に移行できず、離型性が悪くなるために、高温オフセットが発生し易くなることが懸念される。特に、５０〜７０℃であることが好ましい。本実施例では、最大吸熱ピークが６５℃のトナーを用いた。

尚、本実施例において、Ｔｇの測定には、例えばパーキンエルマー社製示差走査熱量計「ＤＳＣ−７」を用いて、ＡＳＴＭ Ｄ３４１８−８２に準じて測定する。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。測定試料は２〜１０ｍｇ、好ましくは５ｍｇを精密に秤量する。測定試料はアルミニウム製パンを用い対照用に空パンをセットし、測定温度範囲３０〜２００℃の間で、
昇温速度１０℃／ｍｉｎで常温常湿下測定を行う。２回目の昇温過程で得られる、温度３０〜２００℃の範囲におけるＤＳＣ（示差走査熱量測定）曲線をもって解析を行う。

ガラス転移温度（Ｔｇ）については、得られたＤＳＣ曲線より中点法で解析を行った値を用いる。また、ワックスの融点ついては、得られたＤＳＣ曲線の吸熱メインピークの温度値を用いる。

［現像ローラ融着防止方法及び画像不良防止方法］
現像ローラ９に劣化トナーが融着すると、現像ローラ９上のトナーコート量が増えて、未帯電トナーがコートされ、画像白地部にトナーが付着するカブリが発生する。

ここでは、現像ローラ９に劣化トナーが融着して、カブリが発生する状態になった使用済み現像器を準備する。

表１に準備したトナー８種類をトナー収容室３３に入れて、トナー収容室３３から現像室３１へ５ｇのトナー補給を行い、１分間現像器を回転駆動した。その後に、規制ブレード１１に印加する電圧Ｖｂを６種類変化させて、ベタ白画像を出力し、カブリ評価を行った。

カブリ評価方法は以下の通りである。

プリントアウト画像の白地部分の白色度（反射率Ｄｓ（％））と記録材の白色度（平均反射率Ｄｒ（％））との差から、カブリ濃度（％）（＝Ｄｒ（％）−Ｄｓ（％））を算出し、画像カブリを評価した。ここで、白色度は、「ＲＥＦＬＥＣＴＭＥＴＥＲ ＭＯＤＥＬ ＴＣ−６ＤＳ」（有限会社東京電色製）により測定した。

本実施例では、測定時に使用するフィルタとして、シアンの場合はアンバーライト、イエローの場合はブルー、マゼンタ及びブラックの場合はグリーンのフィルタを用いた。また、カブリの評価は、以下に示す基準で行った。
○：良好 １．５％未満
△：やや難あり １．５％以上、３．０％未満
×：問題あり ３．０％以上

使用済み現像器の作り方は、以下の通りである。

現像容器８内の現像室３１に、画像比率５％のＡ４サイズの画像１０００枚相当である２５ｇのトナーを充填する。トナーは、表１の比較例１−２に記載のトナーを用いる。文字パターンを印字して、耐久試験を行った。厳しい条件として、低画像印字比率画像の出力が多い場合を想定して、評価用の画像は画像印字比率１％のＡ４サイズの文字パターンとした。又、２枚画像出力する毎に１回、５秒停止する間欠モードとした。試験環境は、温度２３℃、湿度５０％ＲＨの環境で行った。２０００枚の文字画像を出力した時点で、カブリ評価を行った。表１のトナーの種類に合わせて、４８回耐久試験を行ったところ、カブリの平均値は７．８％で、全てカブリ評価が“問題あり”の現像器が得られた。

表１のトナーを現像室３１に補給して、規制ブレード１１に電圧を印加して、カブリ評価を行ったが、規制ブレード１１に印加する電圧Ｖｂは、−３００Ｖ、−３５０Ｖ、−４００Ｖ、−５００Ｖ、−６００Ｖ、−７００Ｖの６種類で実験を行った。この時、現像ローラに印加した電圧Ｖｄｅｖは、−３００Ｖであった。

したがって、ΔＶｂで表記すると、０Ｖ、−５０Ｖ、−１００Ｖ、−２００Ｖ、−３０
０Ｖ、−４００Ｖの６種類で実験を行った。

表２に、表１に記載したトナーのカブリ評価結果を示す。

表１及び表２より、ΔＶｂの符号が、トナーの正規帯電極性と同じ負、かつΔＶｂの絶対値が５０Ｖ以上３００Ｖ以下で、補給するトナーの飽和摩擦帯電量の絶対値が４０ｍＣ／ｋｇ以上１００ｍＣ／ｋｇ以下である場合、カブリが良好な状態に回復する。

これは、次に述べる理由による。

現像室３１に新品トナーを補給することにより、主に現像ローラ９と弾性ローラ１０の当接ニップにおいて、補給した新品トナーを、現像ローラ９に付着した劣化トナーと摺擦させることができる。

この時に、補給するトナーの飽和摩擦帯電量の絶対値が４０ｍＣ／ｋｇ以上１００ｍＣ／ｋｇ以下である場合、補給した新品トナーと、現像ローラ９に付着した劣化トナーの帯電性が耐久劣化に伴い大きく異なるために、静電凝集させることができる。

これにより、現像ローラ９に劣化トナーが付着した場合でも、現像ローラ９から劣化トナーを引き剥がすことができ、現像ローラ９へのトナー融着を軽減できる。

これにより、現像ローラ９へのトナー融着に起因した画像不良を無くすことができる。

また、トナー補給時に、補給した新品トナーと劣化トナーが静電凝集する。静電凝集状態では、正規極性に帯電した新品トナーと同程度に、逆極性に帯電した劣化トナーが存在する。

静電凝集した状態で規制ブレードニップを通過し、現像部に到達すると、逆極性に帯電したトナーが、静電潜像の白地部に現像され、カブリが発生する。

したがって、ΔＶｂ＝０Ｖで、規制ブレードニップにおいて電界を形成しない場合、カブリが発生する。

しかし、正規極性に帯電した新品トナーを現像ローラ９側に、逆極性に帯電した劣化トナーを規制ブレード１１側に引き付けるように、規制ブレードニップにおいて電界を形成することで、新品トナーと劣化トナーの静電凝集をほぐすことができる。

また、逆極性に帯電した劣化トナーを正規極性に帯電するまで、規制ブレードニップに滞留させることができ、正規極性に帯電したトナーのみ規制ブレードニップを通過して現像ローラ９にコートすることができる。

ただし、ΔＶｂの符号が、トナーの帯電極性と同じ負、かつΔＶｂの絶対値が５０Ｖより小さい場合、規制ブレードニップに形成する電界が小さすぎ、十分に新品トナーと劣化トナーの静電凝集をほぐすことができない。その結果、規制ブレードニップ通過後の現像ローラ上に逆極性に帯電したトナーが多くなり、静電潜像の白地部に現像され、カブリが発生する。

また、ΔＶｂの符号が、トナーの帯電極性と同じ負、かつΔＶｂの絶対値が３００Ｖより大きい場合、規制ブレードニップに形成する電界が大きくなりすぎ、正規極性に帯電したトナーの電荷が現像ローラに移動してしまう。その結果、規制ブレードニップ通過後の現像ローラ上に逆極性に帯電したトナーが多くなり、静電潜像の白地部に現像され、カブリが発生する。

したがって、ΔＶｂの符号が、トナーの帯電極性と同じ負、かつΔＶｂの絶対値が５０Ｖ以上３００Ｖ以下の場合、補給した新品トナーと劣化トナーの凝集によるカブリを防止することができる。

まとめると、画像形成動作時において、現像ローラ９へのトナー融着によりカブリが発生する状態でも、次のような動作（制御）により、現像ローラ９へのトナー融着によるカブリの発生を防止することができる。それは、飽和摩擦帯電量の絶対値が４０ｍＣ／ｋｇ以上１００ｍＣ／ｋｇ以下であるトナーを現像室に補給して、規制ブレード１１に、ΔＶｂの符号が、トナーの正規帯電極性と同じ、かつΔＶｂの絶対値が５０Ｖ以上３００Ｖの電圧を印加することである。

このように、表１に記載の実施例１−１から実施例１−５までのトナーを補給することで、現像ローラ９への劣化トナーの融着を軽減して、カブリの発生を防止できる。

表１と、現像剤に関する既述の知見から、次に示す（５）かつ（６）の場合に、次のような効果が得られることがわかる。
すなわち、規制ブレードニップにおいて、補給した新品トナーを、現像ローラ９に付着した劣化トナーと摺擦させた時に、凝集させることができ、現像ローラ９から劣化トナーを引き剥がすことができ、現像ローラ９へのトナー融着を軽減できる。これにより、長期間に渡って、カブリの発生を防止できることが分かる。
（５）平均一次粒径が５ｎｍ以上１００ｎｍ未満であるシリカ微粒子が、トナー母体粒子１００質量部に対し、１．０質量部以上３．０質量部未満外添されている。
（６）平均一次粒径が５ｎｍ以上５００ｎｍ未満であるシリカ以外の微粒子が、トナー母体粒子１００質量部に対し、０．５質量部未満外添されているトナーを補給する。

さらに、新品トナーの凝集度が５％以上３０％未満である場合、良好な流動性を有しているため、摩擦帯電機会が多い。これに比べて、劣化トナーの流動性は低く、摩擦帯電機会が少なくなるため、補給した新品トナーと、劣化トナーの帯電性が耐久劣化に伴い大きく異なりやすく、静電凝集しやすい。したがって、新品トナーの凝集度が５％以上３０％未満である場合、規制ブレードニップにおいて、補給した新品トナーを現像ローラ９に付着した劣化トナーと摺擦させた時、より強く凝集させることができ、現像ローラ９から劣化トナーを引き剥がす効果が大きい。

［劣化トナー検知方法］
次に、現像室３１内の劣化トナーの有無を検知する方法を示す。

図８は、トナー劣化情報検知装置６７を説明するための図である。

トナー劣化情報検知装置６７は、画像信号処理回路６１、現像ローラ走行距離測定回路６２、カウンタ６３、ＣＰＵ６４、ＲＡＭ６５、ＲＯＭ６６から構成される。また、トナー劣化情報検知装置６７は、制御手段、判定手段、走行距離導出手段を構成している。

印字されるデジタル画像信号は、画像信号処理回路６１に送られ、ここで画素毎にその画素の濃度に対応した出力レベルを有する８ｂｉｔ（２５６値）の画素画像信号に変換される。

各画素の濃度に対応した画素画像信号は、カウンタ６３によって積算される。ここで、カウンタ６３からの積算信号Ｓ１は、トナー像を形成するために現像容器８から消費されるトナー量に対応している。

そこで、この積算信号Ｓ１をＣＰＵ６４に供給すると共にＲＡＭ６５に記憶する。

ここで、Ａ４サイズで、画像印字比率５％の画像を８０００枚出力した場合に、２００ｇ消費されるように画像形成装置を設定する。

この時、６００ｄｐｉで印字した場合、Ａ４サイズ、７１２８×５０４０ｄｏｔで、８０００枚印字した場合の画素画像信号の積算信号をＴ１とする。

これにより、
（積算信号Ｓ１の時の推定トナー消費量）＝２００×（Ｓ１／Ｔ１）ｇ
と算出可能になる。

そこで、Ｔ１をＲＯＭ６６に記録する。

本発明の発明者は、トナーの劣化レベルは、現像ローラ走行距離の積算値すなわち“回転時間×周速”にほぼ比例していることを確認している。

ここでは、現像ローラ９の周速を、現像ローラ表面の回転速度と定義する。

そこで、現像室３１から消費または排出されるトナー量及び、トナー収容室３３から現像室３１に補給されるトナー量を考慮したトナー劣化指標をＳ３とする。

すなわち、この値が大きいほど、現像室３１内のトナーが劣化していると判定する。

トナー劣化指標Ｓ３（現像剤劣化指標Ｓ３）の算出方法を以下に示す。

現像ローラ走行距離の積算値Ｓ２は、現像ローラ９の回転時間及び周速を測定し、回転時間と周速の乗算を算出可能である、現像ローラ走行距離測定回路６２によって算出される。

本実施例では、Ａ４サイズで、２枚画像出力する毎に、１回停止する間欠モードで、画像印字比率１．５％画像を出力し続けた場合、トナーが劣化していると判定する。

本実施例では、トナー劣化の判定は１００枚印字する毎に行った。

また、現像室３１には最大５０ｇのトナーを入れることができる。

Ａ４サイズで、画像印字比率１００％のベタ画像を１００枚出力した場合に、推定トナ
ー消費量は５０ｇである。従って、１００枚印字した時の現像室３１からの推定トナー消費量をｗ１、現像室３１のトナー量（現像室３１に収容可能なトナーの最大量）をＷ２とすると、常に、
Ｗ２≧ｗ１
を満たす。

印字枚数のカウントは、印字枚数カウンタ６９で行った。

ここで、Ａ４サイズで、２枚画像出力する毎に、１回停止する間欠モードで、画像を１００枚出力した場合の現像ローラ走行距離の積算値をＴ２とする。

そこで、Ｔ２をＲＯＭ６６に記録する。

この場合、上記画像出力条件では、
（１００枚出力時の推定トナー消費量）
＝（１００／８０００）×（１．５／５）×２００
＝０．７５ｇ
（１００枚出力時の現像ローラ走行距離）＝Ｔ２
となる。

従って、画像印字比率１．５％画像を１００枚印字した場合、０．７５ｇトナーが消費されると推定される。

現像室３１内のトナーを消費した場合、トナー補給ローラ４１を回転駆動し、現像室３１内に設けられたトナー残量検知センサ４３が現像室に５０ｇのトナーが入っていることを示すまで、トナー収容室３３から現像室３１に新品トナーを逐次補給する。ここで、トナー残量検知センサ４３は、現像剤消費量導出手段を構成している。

このような現像室のトナーの入れ替わりを考慮して、一定枚数出力した時の現像ローラ走行距離をＬ１、一定枚数出力した時の現像室からの推定トナー消費量をＷ１、現像室のトナー量をＷ２として、
トナー劣化指標Ｓ３＝Ｌ１×（Ｗ２−Ｗ１）／Ｗ２
と定義する。

常に、Ｗ２≧Ｗ１を満たすので、
Ｓ３≧０である。

ここで、画像印字比率１．５％画像を１００枚印字した場合、０．７５ｇトナーが消費されると推定されて、
トナー劣化指標の閾値Ｔ３＝Ｔ２×（５０−０．７５）／５０
と算出することができる。

したがって、トナー劣化指標Ｓ３が、トナー劣化指標の閾値Ｔ３を上回る場合、トナーが劣化していると判定する。

この判定は、ＣＰＵ６４で行う。

ＣＰＵ６４が、現像室３１内のトナーが劣化していると判定した場合、現像装置制御装置６８を以下のように制御する。

現像ローラ９から感光ドラム１に５ｇ分（Ａ４ベタ画像１０枚相当）の劣化トナーを現像し、現像室３１から排出する。その後で、トナー収容室３３から現像室３１に５ｇ新品トナーを補給する。

これにより、現像室３１からトナーを排出・補給する前のトナー劣化指標をＳ３’、現像室３１からトナーを排出・補給した後のトナー劣化指標をＳ３’’とすると、Ｓ３’’＝Ｓ３’×（４５／５０）＝０．９×Ｓ３’となる。すなわち、トナー劣化指標Ｓ３を下げることができる。

なお、トナー劣化指標Ｓ３は、トナー劣化判定後にＲＡＭ６５に記憶する。

また、画素画像信号の積算信号Ｓ１、現像ローラ走行距離の積算値Ｓ２は、０にリセットされる。

そして、トナー劣化判定を終了する。

印字枚数カウンタ６９を０にリセットする。

画像出力する毎に、Ｓ１及びＳ２は積算され、印字枚数カウンタ６９も印字枚数をカウントする。

現像装置３を使用開始してから、ｎ＋１回目のトナー劣化検知方法を以下で説明する。

ｎ回目のトナー劣化指標を［Ｓ３］ｎとする。

［Ｓ３］ｎは、ｎ回目のトナー劣化判定後に、ＲＡＭ６５に記憶されている。

ｎ回目のトナー劣化判定から、ｎ＋１回目までに、
（画素画像信号の積算信号Ｓ１の推定トナー消費量）＝２００×（Ｓ１／Ｔ１）である。

従って、ｎ＋１回目のトナー劣化指標は、
［Ｓ３］ｎ＋１＝（［Ｓ３］ｎ＋Ｓ２）×（Ｗ２−Ｗ１）／Ｗ２
＝（［Ｓ３］ｎ＋Ｓ２）×（５０−２００×（Ｓ１／Ｔ１））／５０
である。

［Ｓ３］ｎ＋１が、トナー劣化指標の閾値Ｔ３を上回る場合、トナーが劣化していると判定する。この判定は、ＣＰＵ６４で行う。

判定後の動作は、既述の通りである。

トナー劣化指標［Ｓ３］ｎ＋１は、トナー劣化判定後にＲＡＭ６５に記憶する。

また、画素画像信号の積算信号Ｓ１、現像ローラ走行距離の積算値Ｓ２は、０にリセットされる。

そして、トナー劣化判定を終了する。

印字枚数カウンタ６９を０にリセットする。

［現像ローラへのトナー融着防止方法のシーケンス制御］
次に、現像ローラ９に劣化トナーが融着することを防止するシーケンス制御を説明する。

図１は、本実施例に係る画像形成装置のシーケンス制御を説明するための図である。

以下、本実施例に係る画像形成装置のシーケンス制御について図１を用いて説明する。

画像出力命令を待機する状態から始まり（ステップＳ１）、画像出力命令が入力されると（ステップＳ２）、印字枚数を印字枚数カウンタ６９に積算する（ステップＳ３）。そして、画像出力で消費した分のトナーを、トナー収容室３３から現像室３１に補給する（ステップＳ４）。

次に、印字枚数カウンタが１００か否かを確認し（ステップＳ５）、Ｙｅｓならば、ステップＳ６に進み、Ｎｏならば、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ６では、既述の方法を用いて、現像室３１内のトナーが劣化しているかどうかを判定し、Ｙｅｓならば、ステップＳ７に進み、Ｎｏならば、ステップＳ１に戻る。ステップＳ６の判定において、Ｙｅｓ，Ｎｏどちらの場合でも、印字枚数カウンタは０にリセットされる。

ステップＳ７では、既述の方法で、現像室３１から５ｇ（所定量）の劣化トナーを排出する。

そして、ステップＳ８では、既述の方法で、トナー収容室３３から現像室３１に５ｇ（所定量）の新品トナーを補給する。その後、ステップＳ６に戻る。

上記のシーケンス制御を実施することで、現像ローラ９に劣化トナーが付着した場合でも、現像ローラ９から劣化トナーを引き剥がすことができる。これにより、現像ローラ９へのトナー融着に起因した画像不良を無くすことができる。

また、上記した劣化トナー検知方法を実施することで、より精度良く、現像室内の一成分トナーの劣化に関する情報を得ることができる。したがって、より確実に劣化トナーの排出及び、新品トナーの補給を行うことができ、現像ローラへのトナー融着に伴う画像不良の発生を防止できる。

［実使用条件での耐久試験］
本実施例の効果を確認するために、実使用条件に近い耐久試験を行った。

現像容器８内の現像室３１及びトナー収容室３３に、画像比率５％のＡ４サイズの画像８０００枚相当である２００ｇのトナーを充填して、耐久試験を行った。

使用するトナーは、比較例１−１、及び、実施例１−３の２種類用いた。

評価用の画像は、画像印字比率０．５％、１％、３％、５％のＡ４サイズの文字パターンとした。又、２枚画像出力する毎に１回、５秒停止する間欠モードとした。試験環境は、温度２３℃、湿度５０％ＲＨの環境で行った。

ここで、現像ローラ９、規制ブレード１１、弾性ローラ１０に印加される電圧をそれぞれ、Ｖｄｅｖ、Ｖｂ、Ｖｒｓとすると、Ｖｄｅｖ＝−３００Ｖ、Ｖｂ＝−５００Ｖ、Ｖｒｓ＝−３００Ｖに設定し、現像ローラ９回転時は常に同じ電圧を印加し続けた。ここで、
弾性ローラ１０には、第３電圧印加手段により電圧が印加される。

現像ローラ９へのトナー融着防止方法は既述の方法を用いた。

現像容器８内のトナー残量が５０ｇ、すなわちトナー収容室３３内トナー０ｇ、かつ現像室３１内トナー５０ｇになった時点で、カブリ評価を行った。

表３にカブリ評価（耐久試験評価）の結果を示す。

比較例１−１では、画像印字比率が１．０％以下では×だが、実施例１−３では、全ての画像印字比率で○である。

このように、次に示す（７）〜（９）を満たす場合に、現像ローラ９に劣化トナーが付着した場合でも、現像ローラ９から劣化トナーを引き剥がすことができる。
（７）トナー劣化情報検知装置６７を備える。
（８）トナー劣化情報を検知した結果に応じて、現像室３１からの劣化トナー排出、及びトナー収容室３３から現像室３１への新品トナー補給を制御する装置を備える。
（９）（Ｖｂ−Ｖｄｅｖ）の符号が、トナーの帯電極性と同じ、かつ（Ｖｂ−Ｖｄｅｖ）の絶対値が５０Ｖ以上３００Ｖ以下で、トナーの飽和摩擦帯電量の絶対値が４０ｍＣ／ｋｇ以上１００ｍＣ／ｋｇ以下である。

これにより、現像ローラ９へのトナー融着に起因した画像不良を無くすことができる。

また、トナー補給時に、補給した新品トナーと劣化トナーが凝集するが、規制ブレードニップにおいて電界を形成することで、次のような効果が得られる。すなわち、新品トナーと劣化トナーの凝集をほぐし、正規極性に帯電したトナーのみ規制ブレードニップを通過して現像ローラ９にコートすることができる。

これにより、補給した新品トナーと劣化トナーの凝集によるカブリを防止することができる。

＜実施例１の補足説明＞
［劣化トナー検知方法］
本実施例では、現像ローラ走行距離を測定する手段と、印字する画像の画素画像信号の積算値からトナー消費量を推定する手段と、それらからトナー劣化指標を算出する手段を用いて、現像室３１内のトナーの劣化に関する情報を検知した。しかし、必ずしもこれに限定されるものではない。

例えば、トナー消費量を推定する手段の代わりに、トナー消費量を検知する手段を用いて劣化トナーを検知してもよい。この場合、トナー収容室３３及び現像室３１に、それぞれトナー残量検知センサを設けて、現像容器８内のトナー総量を検知可能にして、トナー総量の変化から、トナー消費量を検知してもよい。

また、転写残トナー濃度検知手段を用いて、劣化トナーを検知してもよい。

ここで、劣化トナー検知方法は、以下の通りである。

所定の帯電電位、露光量によって感光ドラム１上に基準潜像を形成する。また、これを現像装置３によって現像することで、基準トナー像（トナーパッチ）を形成する。

トナーパッチ中のトナーのＱ／Ｍ（単位重量（Ｍ）当りの帯電量（Ｑ））分布は、現像装置３が新品に近い場合にはトナーへの帯電付与が正しく行われるため、そのほとんどがマイナスの値をもつ。しかし、現像装置３が耐久寿命に近づいた場合、本来あるべき状態であるマイナスの値をもつものと、反転成分であるプラスの値をもつものが混在している。

転写ローラ４には定電流制御電源（不図示）が接続されていて、劣化トナーを検知する時には転写ローラ４から感光ドラム１に向かって＋１０μＡの転写電流が流れるように制御する。トナーパッチ上のトナーのうち、マイナス帯電しているものの大半は転写ローラ４に移動し、その後不図示の転写ローラ清掃部材によって転写ローラ４から剥離される。

感光ドラム１側には、次のようなトナーＴ４，Ｔ５，Ｔ６が残留する。トナーＴ４は、Ｑ／Ｍの絶対値が高く鏡映力によって強く感光ドラム１表面にひきつけられているトナーである。トナーＴ５は、転写電流によって再帯電され極性をマイナスからプラスに転じたトナーである。トナーＴ６は、トナーパッチ現像時にすでにトナーパッチ中でプラスの極性を持っていたトナーである。

現像装置３が初期の状態では、感光ドラム１上に残留するパッチ残トナー（転写残トナー）はほとんどトナーＴ４，Ｔ５である。しかし、現像装置３がその寿命に近づいてくると、トナーパッチ中にＱ／Ｍがプラスのトナーが増加してくる。すなわち、感光ドラム１上に残留しているパッチ残トナー中にも、トナーＴ４，Ｔ５に加えてトナーＴ６が存在するようになる。

トナーＴ４，Ｔ５は現像装置３の耐久によってあまり変化しないため、パッチ残トナーの量を初期状態と比較することでトナーＴ６の増加分を検知できる。つまり、この増加分と、トナー劣化状態の相関をあらかじめ調べておくことで、すなわち、予め求められた、転写残トナーとトナーの劣化状態と間の関係から、トナー劣化を検知することができる。

なお、転写残トナー濃度を検知する場合には、転写ローラ４とクリーニングブレード５の間の位置に、感光ドラム１に対向して、現像剤濃度検知手段としてのパッチセンサ（不図示）が設置されている。パッチセンサには発光素子と受光素子が内蔵され、発光素子から感光ドラム１へ向かって照射され、戻ってきた光量を受光素子で検知する。感光ドラム１上に付着したトナー量によって戻ってくる光量が変化するため、パッチ残トナーのトナー量を検知することが出来る。

また、転写効率算出手段を用いて、劣化トナーを検知してもよい。

転写効率算出方法は、以下の通りである。

現像ローラ９と転写ローラ４の間の位置及び、転写ローラ４とクリーニングブレード５の間の位置に、感光ドラム１に対向して、現像剤濃度検知手段としてのパッチセンサ（不図示）が設置されている。

既述の転写残トナー濃度検知方法と同様に、感光ドラム１にトナーパッチを現像する。

既述の二つのパッチセンサを用いて、転写前の感光ドラム１上のトナー濃度Ｄ１と、転写後の感光ドラム１上のトナー濃度Ｄ２を検知する。これらから、
転写効率＝１００×（Ｄ１−Ｄ２）／Ｄ１
を算出することができる。

そして、転写効率とトナー劣化状態の相関を予め調べておくことで、すなわち、予め求められた、転写前の感光ドラム１上のトナー濃度Ｄ１及び転写後の感光ドラム１上のトナー濃度Ｄ２と、トナーの劣化状態と間の関係から、トナー劣化を検知することができる。

また、現像ローラ９上のトナー帯電量を検知する帯電量検知手段を用いて、劣化トナーを検知してもよい。

通常、トナーが劣化していない場合、正規極性に帯電したトナーが大半を占め、現像ローラ９上のトナー帯電量の絶対値Ｘ１は高い値を示す。しかし、トナーが劣化すると、逆極性に帯電したトナーが増え、現像ローラ９上のトナー帯電量の絶対値Ｘ２は、絶対値Ｘ１より低い値を示す。

そこで、現像ローラ９上のトナー帯電量と、トナー劣化状態の相関を予め調べておくことで、トナー劣化を検知することができる。

これらのような方法を用いても、精度良く、現像室内の一成分トナーの劣化に関する情報を得ることができ、より確実に劣化トナーの排出及び、新品トナーの補給を行うことができ、現像ローラへのトナー融着に伴う画像不良の発生を防止できる
［補給トナー］
本実施例では、トナーの正規帯電極性は負極性であるが、これに限定するものではない。正規帯電極性が正極性であるトナーを用いてもよい。その場合は、必要に応じて、帯電ローラ２、現像ローラ９、規制ブレード１１、弾性ローラ１０等の部材に印加する電圧の極性を変えればよい。

［トナー収容室から現像室へのトナー補給方法］
本実施例では、現像室３１内にトナー残量検知センサ４３を設けた。そして、現像室３１内のトナーが消費されたら、トナー補給ローラ４１を回転し、消費分だけトナー収容室３３から現像室３１へトナー補給を行うように制御した。しかし、本発明は、トナー収容室３３から現像室３１へのトナー補給を制御することに限定されるものではない。

図６は、トナー収容室３３から現像室３１へのトナー補給制御を行わない現像器４４の概略構成を示す断面図である。

この現像器４４は、トナー収容室３３が現像室３１の上方に位置し、開口４２が常に開いていて、現像室攪拌部材３２とトナー収容室攪拌部材３４を常に回転させる。ここで、現像室攪拌部材３２は、穴を開けたマイラシートを用い、トナー収容室攪拌部材３４は金属棒を用いた。

このような構成を採用した場合、現像室３１内のトナーが消費されたら、トナーの自重により、消費した分だけトナー収容室３３から現像室３１へトナー補給を行うことができる。

［現像室攪拌部材の配置］
本実施例では、トナー収容室３３から現像室３１に補給したトナーは、現像室３１内で十分に攪拌された後に、現像ローラ９に供給される構成を採用したが、必ずしもこの限り
ではない。例えば、トナー収容室３３から現像室３１に補給したトナーをできるだけ早く現像ローラ９に供給する構成を採用してもよい。

図７は、トナー収容室３３から現像室３１へ補給したトナーを素早く現像ローラ９に供給する現像器４５の概略構成を示す断面図である。

この現像器４５は、トナー収容室３３が現像室３１の上方に位置し、開口４２が常に開いていて、現像室攪拌部材３２とトナー収容室攪拌部材３４を常に回転させる。ここで、現像室攪拌部材３２は、金属棒を用い、トナー収容室攪拌部材３４は穴を開けたマイラシートを用いた。

ここで、現像室攪拌部材先端の回転半径をｒ１［ｍｍ］、現像室攪拌部材の回転中心Ｋから、開口４２の最近接位置Ｌまでの最近接距離をｒ２［ｍｍ］、現像室攪拌部材の回転中心Ｋから、弾性ローラ１０の最近接位置Ｊまでの最近接距離をｒ３［ｍｍ］とする。このとき、
ｒ２−ｒ１＝５
ｒ３−ｒ１＝２
を満たすような構成を採用した場合、トナー収容室３３から現像室３１へ補給したトナーを素早く現像ローラ９に供給することができる。

これにより、現像ローラ９へのトナー融着を、より早く軽減することができる。特に、画像不良が発生するほど現像ローラ９へのトナー融着がひどい場合に、素早く画像不良を防止することができる。

また、現像室攪拌部材３２を、
０≦ｒ２−ｒ１≦５
０≦ｒ３−ｒ１≦５
を満たすように配置した場合、トナー収容室３３から現像室３１へ補給したトナーを素早く現像ローラ９に供給することができることを確認した。

［弾性ローラ］
本実施例では、弾性ローラ１０は常に現像ローラ９と等電位に設定したが、必ずしもこの限りではない。

ここで、弾性ローラ１０に印加する電圧をＶｒｓ、現像ローラ９に印加する電圧をＶｄｅｖとし、
ΔＶｒｓ＝Ｖｒｓ−Ｖｄｅｖ
と定義する。

画像形成時に、ΔＶｒｓの符号を、トナーの正規帯電極性と同極性かつ、ΔＶｒｓの絶対値を５０Ｖ以上１０００Ｖ以下に設定すると、弾性ローラ１０から現像ローラ９に、正規極性に帯電したトナーを付着させる電界を形成することができる。

これにより、弾性ローラ１０から現像ローラ９に十分な量の正規極性に帯電したトナーを供給することができ、現像ローラ９上のトナーコート量を安定させることができる。これにより、ベタ画像先端反射濃度と比べてもベタ画像後端反射濃度が低下しない。すなわち、面内の反射濃度が均一なベタ画像を出力することができる。

なお、ΔＶｒｓの絶対値が５０Ｖ未満の場合、弾性ローラ１０から現像ローラ９に、正規極性に帯電したトナーを付着させるほど十分に大きな電界を形成することができない。

また、ΔＶｒｓの絶対値が１０００Ｖより大きい場合、弾性ローラ１０と現像ローラ９の間に放電が発生するほど大きな電界が形成され、現像ローラ９上にトナーコートムラが発生し、画像不良が発生する。

なお、ΔＶｒｓの絶対値が同じであっても、現像ローラ９及び弾性ローラ１０の抵抗値によって、弾性ローラ１０と現像ローラ９の間に形成される電界は変化する。従って、面内の反射濃度が均一なベタ画像を出力できるように、ΔＶｒｓの絶対値を５０Ｖ以上１０００Ｖ以下で調整する必要がある。

［現像ローラ表面粗さＲａ］
本実施例では、表面粗さＲａが２．０μｍである現像ローラ９を用いたが、この限りではない。

例えば、トナーに与える機械的摺擦を小さくするため、現像ローラ表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．３［μｍ］以下の表面粗さが小さい現像ローラが使われることがある。このような場合、現像ローラにトナー融着が発生しやすい。

しかしながら、このような場合に本発明を適用することにより、現像ローラへのトナー融着を防止するという大きな効果が得られる。すなわち、現像ローラ表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．３［μｍ］以下の表面粗さが小さく、トナー融着が発生しやすい現像ローラを使用した場合であっても、現像ローラへのトナー融着に起因した画像不良の発生を防止できる。

［温度及び湿度環境依存性］
本実施例では、試験環境は、温度２３℃、湿度５０％ＲＨで行ったが、必ずしもこの限りではない。例えば、温度３０℃、湿度８０％ＲＨの高温高湿環境で実施してもいいし、温度１５℃、湿度１０％ＲＨの低温低湿環境で実施しても良い。

この場合、以下の方法を用いて、現像ローラにトナー融着したことにより発生する画像不良を防止する。

使用環境によって、現像ローラへのトナー融着のしやすさは変化する。

使用が想定される環境において、トナーが劣化したと判定する、平均画像印字比率をあらかじめ決める。

この情報を本実施例で説明した、トナー劣化情報検知装置６７のＲＯＭ６６に記録する。

そして、図１に記載のシーケンス制御を用いることで、どのような使用環境でも、現像ローラにトナー融着したことにより発生する画像不良を防止することができる。

［劣化トナー検知のタイミング］
本実施例では、１００枚印字する毎に劣化トナーの検知を行ったが、必ずしもこの限りではない。

ここで、ベタ画像を印字し続けた時に、現像室からの推定トナー消費量をｗ１、現像室の最大トナー量をＷ２とし、
Ｗ２≧ｗ１
を満たす最大の印字枚数をＹ１とする。このような場合、本実施例の劣化トナー検知方法では、Ｙ１以下のＹ２枚ならば、どのような印字枚数の間隔で、トナー劣化検知を行っても良い。

この場合、トナー劣化指標Ｓ３＝Ｌ１×（Ｗ２−Ｗ１）／Ｗ２
は、常に正である。

また、本実施例以外の、既述の劣化トナー検知方法を用いる場合、劣化トナー検知のタイミングは、画像不良が発生しないように適切な間隔で行えばよい。

［規制ブレードに印加する電圧］
本実施例の実使用条件での耐久試験では、現像ローラ９、規制ブレード１１に印加する電圧をそれぞれ、Ｖｄｅｖ、Ｖｂとすると、Ｖｄｅｖ＝−３００Ｖ、Ｖｂ＝−５００Ｖに設定し、現像ローラ９回転時は常に同じ電圧を印加し続けた。しかし、必ずしもこれに限定されるものではない。

常に、規制ブレードニップにおいて、正規極性に帯電したトナーが現像ローラ９側に引き付けられる電界を形成していると、現像ローラ９へのトナー融着が発生する場合がある。

そこで、画像形成時のみＶｄｅｖ＝−３００Ｖ、Ｖｂ＝−５００Ｖに設定し、非画像形成時には、Ｖｄｅｖ＝−３００Ｖ、Ｖｂ＝−３００Ｖに設定してもよい。

これにより、画像形成時には、現像ローラ９上の大半のトナーを正規帯電極性にし、カブリの発生を防止できる。また、非画像形成時には、規制ブレードニップで正規極性に帯電したトナーが現像ローラ９から引き剥がされやすい状態を形成し、現像ローラ９へのトナー融着を防止できる。

次に、実施例２について説明する。

実施例１では、画像形成装置１００は、単色の画像形成装置であるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

電子写真方式を用いて、例えばフルカラー画像などの多色画像を形成可能な画像形成装置がある。例えば、単一の感光体に対して、それぞれ異なる色の現像剤を用いる複数の現像装置が設けられたカラー画像形成装置がある。斯かる画像形成装置では、感光体上に順次に形成された静電潜像を、複数の現像装置によって順次に現像する。感光体上に形成されたトナー像は、記録材に直接転写されるか、又は中間転写体に転写した後に記録材に転写される。

又、感光体と現像装置とを備えた画像形成部を複数有するカラー画像形成装置がある。斯かる画像形成装置では、複数の感光体上に形成されたトナー像は、順次に、記録材担持体上の記録材に直接転写されるか、又は中間転写体に転写した後に記録材に転写される。

図４は、複数の画像形成部を有し、４色フルカラー画像の形成が可能なカラー画像形成装置の一例を示す概略図である。

図４に示すカラー画像形成装置２００は、複数の画像形成部として、それぞれシアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの各色の画像を形成するための第１，第２，第３，第４の
画像形成部を有する。プロセスカートリッジ１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄはそれぞれ、第１，第２，第３，第４の画像形成部に対応する。

各画像形成部の構成及び動作は、用いるトナーの色が異なることを除いて実質的に同じである。従って、以下の説明において特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために図４中符号に与えた添え字Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは省略して総括的に説明する。

画像形成装置２００は、垂直方向に並設された４個の画像形成部にそれぞれ、像担持体としての感光ドラム１を備える。この感光ドラム１は、矢印方向に駆動モータ（図示せず）により回転駆動される。

感光ドラム１の周囲には、その回転方向に従って順に、帯電ローラ２、露光装置６、現像装置３、静電搬送転写装置１８、クリーニングブレード５等が配設されている。又、現像装置３の動作は、実施例１にて説明した図３の画像形成装置１００と同様である。帯電ローラ２は、感光ドラム１の表面を均一に帯電する。露光装置６は、画像情報に基づきレーザを照射し、感光ドラム１上に静電潜像を形成する。現像装置３は、静電潜像を現像剤像（トナー像）として現像する。静電搬送転写装置１８は、感光ドラム１上のトナー像を記録材Ｐに転写する。クリーニングブレード５は、転写後の感光ドラム１表面に残った転写残トナーを除去する。

感光ドラム１、及び、感光ドラム１に作用するプロセス手段としての帯電ローラ２、現像装置３、クリーニングブレード５及び廃トナー収納容器１３は一体的にカートリッジ化され、プロセスカートリッジ１９を形成している。プロセスカートリッジ１９は、画像形成装置２００の本体に着脱可能になっている。又、本例では、各プロセスカートリッジ１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄは全て同一形状を有し、全て同じ構成であるが、その中に内包されるトナーがそれぞれシアン，イエロー，マゼンタ，ブラックである。

そして、全ての感光ドラム１に対向して接するように、循環移動する記録材担持体としての記録材搬送ベルト（静電搬送ベルト）２２が配設されている。４個の感光ドラム１に対応して、静電搬送ベルト２２の内側に当接する転写部材としての転写ローラ４が並接される。転写ローラ４は、静電搬送ベルト２２を介して感光ドラム１に当接して転写部を形成する。転写ローラ４から静電搬送ベルト２２を介して正極性の電荷が記録材に印加され、この電荷による電界により、感光ドラム１に接触中の記録材Ｐに、感光ドラム１上の負極性トナーが転写される。

又、画像形成装置２００は、記録材Ｐに転写された複数のトナー像を定着させる定着器７を有する。感光ドラム１上のトナー像を転写した記録材Ｐは、定着器７を通過する際に、熱及び圧力を印加される。これにより、複数色のトナー像が記録材Ｐの表面に永久定着される。

尚、図４に示すカラー画像形成装置２００では、現像装置３は、図２を参照して説明した実施例１のものと同様であり、現像剤として非磁性一成分現像剤を用いる。しかし、これに限定されず、現像装置３は、現像剤として磁性一成分現像剤を用いるものであってもよい。

＜他の実施形態＞
以上、本発明を具体的な実施例に則して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記各実施例では、感光ドラム１、現像装置３、帯電ローラ２、クリーニングブレード５、及び廃トナー収納容器１３を一体的にカートリッジ化して、画像形成装置本体２０に対して着脱自在なプロセスカートリッジ１９とした。

しかし、これに限定されるものではない。例えば、感光ドラムを画像形成装置本体に固定配置して、現像装置のみを画像形成装置本体に着脱自在なカートリッジ（現像カートリッジ）として交換する構成の画像形成装置においても、同様に本発明を適用することができる。

或いは、現像装置を画像形成装置本体に固定配置して、この現像装置にトナーを補給する構成の画像形成装置においても、同様に本発明を適用することができる。この場合、補給トナーは、現像装置に初期から入っているトナーと異なってもよい。

又、上記各実施例では、現像装置は、半導電性の現像ローラ、又は表面に誘電層を形成した現像ローラを用い、これを感光ドラムの表面層に押し当てて現像を行う非磁性一成分ＤＣ接触現像方法を採用するものとして説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、現像ローラと感光ドラムとの間に一定の空隙を設けて非接触で現像を行う方式を用いても良い。又、現像ローラの芯金にＡＣ電圧を印加する方法を用いてもよい。

実施例１に係る画像形成装置のシーケンス制御図。 実施例１に係る現像装置の概略構成を示す断面図。 実施例１に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図。 実施例２に係る４色フルカラー画像形成装置の概略構成を示す断面図。 現像剤の飽和摩擦帯電量測定装置の概略構成図。 トナー収容室から現像室へのトナー補給制御を行わない現像器の概略構成を示す断面図。 トナー収容室から現像室へ補給したトナーを素早く現像ローラに供給する現像器の概略構成を示す断面図。 トナー劣化情報検知装置の説明図。

符号の説明

１ 感光ドラム（像担持体）
３ 現像装置
９ 現像ローラ（現像剤担持体）
１１ 規制ブレード（層厚規制部材）
２０ フルカラー画像形成装置
３１ 現像室
３３ トナー収容室
Ｐ 記録材

Claims (12)

1. 静電潜像が形成される像担持体と、
   一成分現像剤を担持搬送して前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤像に現像する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する導電性の層厚規制部材と、
   前記現像剤担持体及び前記層厚規制部材が配設された現像室と、
   前記現像室に補給するための一成分現像剤を収容する現像剤収容室と、
   前記現像剤担持体に電圧を印加する第１電圧印加手段と、
   前記層厚規制部材に電圧を印加する第２電圧印加手段と、
   を備え、前記像担持体上の現像剤像を記録材に転写して前記記録材に画像を形成する画像形成装置において、
   画像形成動作時に、前記第２電圧印加手段により前記層厚規制部材に印加される電圧をＶｂ、前記第１電圧印加手段により前記現像剤担持体に印加される電圧をＶｄｅｖとした場合、
   （Ｖｂ−Ｖｄｅｖ）の符号が、一成分現像剤の正規帯電極性と同じ、かつ、
   （Ｖｂ−Ｖｄｅｖ）の絶対値が５０Ｖ以上３００Ｖ以下であって、
   前記現像剤収容室に収容された一成分現像剤の飽和摩擦帯電量の絶対値が、
   ４０ｍＣ／ｋｇ以上１００ｍＣ／ｋｇ以下である
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像室内の一成分現像剤が劣化しているかどうかを判定する判定手段と、
   前記判定手段により前記現像室内の一成分現像剤が劣化していると判定された場合、前記現像室内の所定量の一成分現像剤を排出させ、その後、前記所定量の一成分現像剤を前記現像剤収容室から前記現像室に補給させる制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記現像剤担持体の走行距離を導出する走行距離導出手段と、
   前記現像室から消費される一成分現像剤の消費量を導出する現像剤消費量導出手段と、
   を備え、
   前記判定手段は、前記走行距離導出手段により導出された前記現像剤担持体の走行距離、及び、前記現像剤消費量導出手段により導出された消費量に基づいて、前記現像室内の一成分現像剤が劣化しているかどうかを判定することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. ベタ画像を画像形成し続けた時に、前記現像室から消費される一成分現像剤の消費量をｗ１、前記現像室に収容できる一成分現像剤の最大量をＷ２とし、
   Ｗ２≧ｗ１
   を満たす画像形成が可能な最大の枚数をＹ１とした場合、
   前記判定手段は、
   Ｙ１以下のＹ２枚を画像形成する毎に、前記現像室内の一成分現像剤が劣化しているかどうかを判定するものであって、
   Ｙ２枚を画像形成する間の前記現像剤担持体の走行距離をＬ１、Ｙ２枚を画像形成する間の前記現像室から消費される一成分現像剤の消費量をＷ１とし、
   前記現像室に最大量の一成分現像剤が収容された状態で前記現像室から一成分現像剤が消費される場合、前記現像剤消費量導出手段により導出された消費量の分だけ、前記現像剤収容室から前記現像室に一成分現像剤が逐次補給される場合、
   現像剤劣化指標Ｓ３＝Ｌ１×（Ｗ２−Ｗ１）／Ｗ２
   を導出し、
   現像剤劣化指標Ｓ３が、現像剤劣化指標の閾値を上回った場合に、前記現像室内の一成分
   現像剤が劣化したと判定する
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記像担持体上の現像剤像を記録材に転写した後に前記像担持体上に残留している転写残現像剤の濃度を検知する現像剤濃度検知手段を備え、
   前記判定手段は、前記現像剤濃度検知手段により検知された転写残現像剤の濃度に基づいて、前記現像室内の一成分現像剤が劣化しているかどうかを判定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
6. 前記像担持体上の現像剤像の濃度を検知する現像剤濃度検知手段を備え、
   前記判定手段は、前記現像剤濃度検知手段によりそれぞれ検知された、転写前の前記像担持体上の現像剤像の濃度、及び、転写後の前記像担持体上の現像剤像の濃度に基づいて、前記現像室内の一成分現像剤が劣化しているかどうかを判定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
7. 前記現像剤担持体上の現像剤像の帯電量を検知する帯電量検知手段を備え、
   前記判定手段は、前記帯電量検知手段により検知された前記現像剤担持体上の現像剤像の帯電量に基づいて、前記現像室内の一成分現像剤が劣化しているかどうかを判定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
8. 現像剤母体粒子の体積平均粒径が４．０μｍ以上１０．０μｍ以下、かつ、
   現像剤母体粒子の平均円形度が０．９５０以上、かつ、
   平均一次粒径が５ｎｍ以上１００ｎｍ未満であるシリカ微粒子が、現像剤母体粒子１００質量部に対し、１．０質量部以上３．０質量部未満外添されており、かつ、
   平均一次粒径が５ｎｍ以上５００ｎｍ未満であるシリカ以外の微粒子が、現像剤母体粒子１００質量部に対し、０．５質量部未満外添されている一成分現像剤
   が前記現像剤収容室に収容されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記現像剤収容室に収容されている一成分現像剤の凝集度が５％以上３０％未満であることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記現像室内に回転可能に設けられ、現像剤を攪拌する現像室攪拌部材と、
    前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、
    を備え、
    前記現像室攪拌部材の先端の回転半径をｒ１［ｍｍ］、
    前記現像室攪拌部材の回転中心から前記現像剤収容室と前記現像室との間に設けられた開口までの最近接距離をｒ２［ｍｍ］、
    前記現像室攪拌部材の回転中心から前記現像剤供給部材までの最近接距離をｒ３［ｍｍ］とした場合、
    ０≦ｒ２−ｒ１≦５
    ０≦ｒ３−ｒ１≦５
    を満たすことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の画像形成装置。
11. 前記現像剤担持体に現像剤を供給する導電性の現像剤供給部材と、
    前記現像剤供給部材に電圧を印加する第３電圧印加手段と、
    を備え、
    前記第３電圧印加手段により前記現像剤供給部材に印加される電圧をＶｒｓ、前記第１電圧印加手段により前記現像剤担持体に印加される電圧をＶｄｅｖとした場合、
    （Ｖｒｓ−Ｖｄｅｖ）の符号が、現像剤の正規帯電極性と同じ、かつ、
    （Ｖｒｓ−Ｖｄｅｖ）の絶対値が５０Ｖ以上１０００Ｖ以下である
    ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の画像形成装置。
12. 前記現像剤担持体表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．３［μｍ］以下であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の画像形成装置。

Images