JP2018109719A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面にトナー像が形成される像担持体と、像担持体上の静電潜像を現像する現像装置とを備える画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus including an image carrier on which a toner image is formed on a surface and a developing device that develops an electrostatic latent image on the image carrier.
コピー機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真方式を用いる画像形成装置においては、主に粉末の現像剤が使用され、感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を現像剤によって可視化し、そのトナー像を記録媒体上に転写した後、定着処理を行うプロセスが一般的である。 In an image forming apparatus using an electrophotographic system such as a copying machine, a printer, a facsimile, etc., a powder developer is mainly used, and an electrostatic latent image formed on an image carrier such as a photosensitive drum is used as a developer. A general process is to perform a fixing process after visualizing and transferring the toner image onto a recording medium.
現像剤は、トナー及び磁性キャリアから成る二成分現像剤と、磁性を帯びたトナーのみから成る一成分現像剤とに大別される。二成分現像剤を用いる二成分現像方式においては、感光体ドラム（像担持体）と現像ローラー（現像剤担持体）との対向領域（現像領域）にトナーカブリを抑制する方向（トナーと逆極性）の電界が付与される。このとき、現像ローラーに担持された磁気ブラシ（キャリア鎖）中のキャリアが感光体ドラムに移行する、いわゆるキャリア現像が発生しやすい。一旦感光体ドラムに移行したキャリアは付着力が強いため、現像ローラー側に戻ることなく印字画像に出力され、白点或いは黒点となって現れる。 Developers are roughly classified into two-component developers composed of toner and magnetic carrier, and one-component developers composed only of magnetic toner. In the two-component development method using a two-component developer, the direction in which toner fog is suppressed (opposite polarity with respect to the toner) in a region (development region) facing the photosensitive drum (image carrier) and the development roller (developer carrier). ) Electric field. At this time, so-called carrier development in which the carrier in the magnetic brush (carrier chain) carried on the developing roller moves to the photosensitive drum is likely to occur. Since the carrier once transferred to the photosensitive drum has strong adhesion, it is output to the print image without returning to the developing roller side, and appears as a white spot or a black spot.
一方、キャリアの表面粗さを小さく且つ均一にすることで、攪拌性能が向上し、磁気ブラシも安定して形成されるため、高精細な画像が得られる。例えば特許文献１には、キャリア芯材の表面の算術平均粗さＲａが０．６０μｍ以上０．９０μｍである現像用キャリアが記載されている。特許文献１のようにキャリアの表面粗さを芯材の表面粗さで規定するのは、キャリア表面を被覆するコート層の均一性が重要であると考えられているためである。 On the other hand, by making the surface roughness of the carrier small and uniform, the stirring performance is improved and the magnetic brush is stably formed, so that a high-definition image can be obtained. For example, Patent Document 1 describes a developing carrier having an arithmetic average roughness Ra of 0.60 μm or more and 0.90 μm on the surface of the carrier core material. The reason why the surface roughness of the carrier is defined by the surface roughness of the core as in Patent Document 1 is that the uniformity of the coat layer covering the carrier surface is considered to be important.
しかしながら、同一のキャリア芯材を用いたキャリアであってもコート層による被覆条件を変更したキャリアでは、コート層による被覆後の挙動が異なることが判明した。そのため、特許文献１のようにキャリア芯材の算術平均粗さＲａの範囲を規定しただけでは所望の性能が得られないという問題点があった。 However, it has been found that even if the carrier uses the same carrier core material, the behavior after coating with the coating layer is different in the carrier whose coating condition with the coating layer is changed. For this reason, there is a problem that desired performance cannot be obtained only by defining the range of the arithmetic average roughness Ra of the carrier core material as in Patent Document 1.
本発明は、上記問題点に鑑み、二成分現像方式において表面粗さの小さいキャリアを使用することで高精細な画像を形成しつつ、現像剤担持体から像担持体へのキャリア現像も抑制可能な画像形成装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention can suppress carrier development from a developer carrier to an image carrier while forming a high-definition image by using a carrier having a small surface roughness in the two-component development method. An object of the present invention is to provide a simple image forming apparatus.
上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、像担持体と、現像装置と、を備えた画像形成装置である。像担持体は、支持体と、該支持体の表面に形成されるアモルファスシリコン感光層と、を有する。現像装置は、像担持体に対向配置される現像剤担持体を有し、現像剤担持体上にトナーとキャリアとを含む二成分現像剤で形成された磁気ブラシを用いて像担持体と現像剤担持体とが対向する現像領域において像担持体上の静電潜像をトナー像に現像する。使用初期における感光層表面の算術平均粗さＲａが４０ｎｍ以上７０ｎｍ以下の範囲内にあり、キャリア表面の算術平均粗さＳａが０．３μｍ以上１．０μｍ以下の範囲内にある。 In order to achieve the above object, a first configuration of the present invention is an image forming apparatus including an image carrier and a developing device. The image carrier has a support and an amorphous silicon photosensitive layer formed on the surface of the support. The developing device has a developer carrying body disposed opposite to the image carrying body, and the image carrying body and the development using a magnetic brush formed of a two-component developer containing toner and carrier on the developer carrying body. The electrostatic latent image on the image carrier is developed into a toner image in the development area where the agent carrier is opposed. The arithmetic average roughness Ra of the photosensitive layer surface in the initial use is in the range of 40 nm to 70 nm, and the arithmetic average roughness Sa of the carrier surface is in the range of 0.3 μm to 1.0 μm.
なお、本明細書中の「算術平均粗さＲａ」は、１９９４年版のＪＩＳＢ０６０１で規定されている表面粗さに基づいている。また、「算術平均粗さＳａ」は、ＩＳＯ２５１７８で規定されている表面粗さであり、粗さ曲線の平均（線粗さパラメーター）であるＲａを面に拡張したパラメーター（面粗さパラメーター）である。 The “arithmetic mean roughness Ra” in this specification is based on the surface roughness defined in 1994 edition of JISB0601. The “arithmetic average roughness Sa” is a surface roughness specified by ISO25178, and is a parameter (surface roughness parameter) obtained by extending Ra, which is an average of roughness curves (linear roughness parameter), to a surface. is there.
本発明の第１の構成によれば、使用初期におけるアモルファスシリコン感光層の表面の算術平均粗さＲａが４０ｎｍ以上７０ｎｍ以下の像担持体と、表面の算術平均粗さＳａが０．３μｍ以上１．０μｍ以下のキャリアを含む二成分現像剤とを併用することにより、感光層表面へのキャリアの付着力を低下させてキャリア現像を抑制するとともに、トナーの帯電性も維持可能であり、且つ外添剤のすり抜けによる画像不良の発生も抑制することができる。 According to the first configuration of the present invention, the arithmetic average roughness Ra of the surface of the amorphous silicon photosensitive layer in the initial use is 40 nm to 70 nm, and the surface arithmetic average roughness Sa is 0.3 μm to 1 μm. By using together with a two-component developer containing a carrier of 0.0 μm or less, it is possible to suppress carrier development by reducing the adhesion of the carrier to the surface of the photosensitive layer and to maintain the chargeability of the toner. Occurrence of image defects due to slipping of the additive can also be suppressed.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の内部構造を示す側面断面図であり、図２は、図１における画像形成部Ｐの部分拡大図である。画像形成装置（ここではモノクロプリンター）１００内には、帯電、露光、現像及び転写の各工程によりモノクロ画像を形成する画像形成部Ｐが配設されている。画像形成部Ｐには、感光体ドラム１の回転方向（図１の反時計回り方向）に沿って、帯電装置４、露光ユニット（レーザー走査ユニット等）７、現像装置８、転写ローラー１４、クリーニング装置１９、及び除電装置６が配設されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side sectional view showing an internal structure of an image forming apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partially enlarged view of an image forming portion P in FIG. In the image forming apparatus (in this case, a monochrome printer) 100, an image forming portion P that forms a monochrome image by each process of charging, exposure, development, and transfer is disposed. In the image forming section P, along the rotation direction of the photosensitive drum 1 (counterclockwise direction in FIG. 1), the charging device 4, the exposure unit (laser scanning unit, etc.) 7, the developing device 8, the transfer roller 14, and the cleaning A device 19 and a static elimination device 6 are provided.
画像形成動作を行う場合、反時計回り方向に回転する感光体ドラム１が帯電装置４により一様に帯電され、原稿画像データに基づく露光ユニット７からのレーザービームにより感光体ドラム１上に静電潜像が形成され、現像装置８により静電潜像に現像剤（トナー）が付着されてトナー像が形成される。 When an image forming operation is performed, the photosensitive drum 1 rotating in the counterclockwise direction is uniformly charged by the charging device 4, and electrostatically is applied on the photosensitive drum 1 by the laser beam from the exposure unit 7 based on the document image data. A latent image is formed, and a developer (toner) is attached to the electrostatic latent image by the developing device 8 to form a toner image.
この現像装置８へのトナーの供給はトナーコンテナ９から行われる。なお、画像データはパーソナルコンピューター（図示せず）のような上位機器から送信される。また、感光体ドラム１の表面の残留電荷を除去する除電装置６が、感光体ドラム１の回転方向に対しクリーニング装置１９の下流側に設けられている。 The toner is supplied to the developing device 8 from the toner container 9. Note that the image data is transmitted from a host device such as a personal computer (not shown). Further, a static elimination device 6 that removes residual charges on the surface of the photosensitive drum 1 is provided on the downstream side of the cleaning device 19 with respect to the rotation direction of the photosensitive drum 1.
上記のようにトナー像が形成された感光体ドラム１に向けて、用紙が給紙カセット１０又は手差し給紙装置１１から用紙搬送路１２及びレジストローラー対１３を経由して搬送され、転写ローラー１４（画像転写部）により感光体ドラム１の表面に形成されたトナー像が用紙に転写される。トナー像が転写された用紙は感光体ドラム１から分離され、定着装置１５に搬送されてトナー像が定着される。定着装置１５を通過した用紙は、用紙搬送路１６により装置上部に搬送され、用紙の片面のみに画像を形成する場合（片面印字時）は、排出ローラー対１７により排出トレイ１８に排出される。 A sheet is conveyed from the sheet cassette 10 or the manual sheet feeder 11 via the sheet conveyance path 12 and the registration roller pair 13 toward the photosensitive drum 1 on which the toner image is formed as described above, and the transfer roller 14. The toner image formed on the surface of the photosensitive drum 1 is transferred onto the sheet by (image transfer unit). The sheet on which the toner image has been transferred is separated from the photosensitive drum 1 and conveyed to the fixing device 15 to fix the toner image. The sheet that has passed through the fixing device 15 is conveyed to the upper part of the apparatus through the sheet conveying path 16, and is discharged to the discharge tray 18 by the discharge roller pair 17 when an image is formed on only one side of the sheet (during single-sided printing).
感光体ドラム１は、金属製の円筒状の素管（支持体）１ａと、素管１ａの表面に形成された感光層１ｂとからなる。素管１ａを形成する金属としては、アルミニウム、鉄、チタン、マグネシウム等が挙げられる。感光層１ｂとしては、有機光伝導体を利用した有機感光層や無機光電体を利用した無機感光層等を利用できるが、耐久性の高さからシランガス等の蒸着等により製膜されたアモルファスシリコン感光層が好ましい。なお、感光体ドラム１の感光層１ｂの特性については後述する。 The photosensitive drum 1 includes a metal cylindrical element tube (support) 1a and a photosensitive layer 1b formed on the surface of the element tube 1a. Examples of the metal forming the raw tube 1a include aluminum, iron, titanium, and magnesium. As the photosensitive layer 1b, an organic photosensitive layer using an organic photoconductor, an inorganic photosensitive layer using an inorganic photoconductor, or the like can be used, but amorphous silicon formed by vapor deposition of silane gas or the like because of its high durability. A photosensitive layer is preferred. The characteristics of the photosensitive layer 1b of the photosensitive drum 1 will be described later.
帯電装置４は、帯電ハウジング内に、感光体ドラム１に接触してドラム表面に帯電バイアスを印加する帯電ローラー４１と、帯電ローラー４１をクリーニングするための帯電クリーニングローラー４２とを有している。 The charging device 4 includes a charging roller 41 that contacts the photosensitive drum 1 and applies a charging bias to the drum surface and a charging cleaning roller 42 for cleaning the charging roller 41 in the charging housing.
帯電ローラー４１は例えば導電性ゴムで形成されており、感光体ドラム１に当接するように配置されている。そして、図２に示すように、感光体ドラム１が反時計回り方向に回転すると、感光体ドラム１の表面に接触する帯電ローラー４１が時計回り方向に従動回転する。このとき、帯電ローラー４１に所定の電圧を印加することにより、感光体ドラム１の表面が一様に帯電される。また、帯電ローラー４１の回転に伴い、帯電ローラー４１に接触する帯電クリーニングローラー４２が反時計回り方向に従動回転して帯電ローラー４１の表面に付着した異物を除去する。 The charging roller 41 is made of, for example, conductive rubber, and is disposed so as to contact the photosensitive drum 1. As shown in FIG. 2, when the photosensitive drum 1 rotates in the counterclockwise direction, the charging roller 41 that contacts the surface of the photosensitive drum 1 is rotated in the clockwise direction. At this time, the surface of the photosensitive drum 1 is uniformly charged by applying a predetermined voltage to the charging roller 41. Further, as the charging roller 41 rotates, the charging cleaning roller 42 that contacts the charging roller 41 is driven to rotate counterclockwise to remove the foreign matter attached to the surface of the charging roller 41.
クリーニング装置１９は、クリーニングブレード５１と回収スパイラル５２とを備える。クリーニングブレード５１はウレタンゴム等から構成されている。クリーニングブレード５１の先端は、感光体ドラム１の回転方向（図２の矢印参照）に対してカウンター方向に当接している。回収スパイラル５２は、ハウジングの内部下方寄りに配置され、回転することでハウジングの長手方向（図２の紙面と垂直な方向）の一方に回収トナーを搬送して廃トナー容器（図示せず）へと送り出す。 The cleaning device 19 includes a cleaning blade 51 and a collection spiral 52. The cleaning blade 51 is made of urethane rubber or the like. The tip of the cleaning blade 51 is in contact with the rotation direction of the photosensitive drum 1 (see the arrow in FIG. 2) in the counter direction. The collecting spiral 52 is disposed near the lower part of the housing and rotates to convey the collected toner in one of the longitudinal directions of the housing (the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 2) to a waste toner container (not shown). And send it out.
図３及び図４は、画像形成装置１００に搭載される現像装置８の側面断面図及び平面図である。なお、図３は現像装置８を図１の裏面側から見た状態を示している。また、図４では便宜上、上面カバーを取り外して現像装置８の内部が見える状態を表現している。図３及び図４に示すように、現像装置８は、トナーと磁性キャリアとから構成される二成分現像剤（以下、単に現像剤という）を収容する現像容器２２と、現像剤を攪拌および搬送する第１攪拌スクリュー２３及び第２攪拌スクリュー２４と、現像ローラー２５と、規制ブレード２９とを備えている。 3 and 4 are a side sectional view and a plan view of the developing device 8 mounted on the image forming apparatus 100. FIG. FIG. 3 shows the developing device 8 as viewed from the back side of FIG. For the sake of convenience, FIG. 4 shows a state in which the top cover is removed and the inside of the developing device 8 can be seen. As shown in FIGS. 3 and 4, the developing device 8 includes a developing container 22 that contains a two-component developer (hereinafter simply referred to as a developer) composed of toner and a magnetic carrier, and agitates and conveys the developer. The first stirring screw 23 and the second stirring screw 24, the developing roller 25, and the regulation blade 29 are provided.
現像容器２２内は現像容器２２と一体形成された仕切壁２２ａによって、第１搬送室２２ｂと第２搬送室２２ｃとに区画されている。仕切壁２２ａは、現像容器２２の長手方向に延びて第１搬送室２２ｂと第２搬送室２２ｃを並列させるように仕切っている。なお、図３に示すように、現像容器２２の長手方向の両端部においては仕切壁２２ａが存在せず、仕切壁２２ａの長手方向の右側端部は、現像容器２２の側壁部とともに第１連通部２２ｅを形成し、一方、仕切壁２２ａの長手方向の左側端部は、現像容器２２の側壁部とともに第２連通部２２ｆを形成している。第１及び第２連通部２２ｅ、２２ｆは、第１搬送室２２ｂと第２搬送室２２ｃとの間において現像剤の受け渡しが可能なように開放されている。 The inside of the developing container 22 is divided into a first transfer chamber 22b and a second transfer chamber 22c by a partition wall 22a formed integrally with the developing container 22. The partition wall 22a extends in the longitudinal direction of the developing container 22 and partitions the first transfer chamber 22b and the second transfer chamber 22c in parallel. As shown in FIG. 3, the partition wall 22 a does not exist at both ends in the longitudinal direction of the developing container 22, and the right end in the longitudinal direction of the partition wall 22 a is connected to the first communication together with the side wall of the developing container 22. On the other hand, the left end portion in the longitudinal direction of the partition wall 22a forms a second communication portion 22f together with the side wall portion of the developing container 22. The first and second communication portions 22e and 22f are opened so that the developer can be transferred between the first transfer chamber 22b and the second transfer chamber 22c.
第１搬送室２２ｂには第１攪拌スクリュー２３が、第２搬送室２２ｃには第２攪拌スクリュー２４が配設されている。第１及び第２攪拌スクリュー２３、２４は、軸方向に螺旋状に形成される螺旋羽根を備える。第１攪拌スクリュー２３は、第１搬送室２２ｂ内の現像剤を攪拌しながら矢印Ｐ方向へと搬送して第２搬送室２２ｃに搬送し、第２攪拌スクリュー２４は、第２搬送室２２ｃに搬送されてきた現像剤を攪拌しながら矢印Ｑ方向へと搬送して現像ローラー２５に供給する。即ち、現像容器２２内には、第１搬送室２２ｂと、第１連通部２２ｅと、第２搬送室２２ｃ、及び第２連通部２２ｆとで現像剤の循環経路が形成されている。また、第１攪拌スクリュー２３および第２攪拌スクリュー２４は、現像剤を攪拌混合してトナーとキャリアとを摩擦させることによって現像剤を帯電させる。本発明で用いる二成分現像剤の詳細な構成については後述する。 A first stirring screw 23 is disposed in the first transfer chamber 22b, and a second stirring screw 24 is disposed in the second transfer chamber 22c. The first and second stirring screws 23 and 24 include spiral blades that are spirally formed in the axial direction. The first agitating screw 23 conveys the developer in the first conveying chamber 22b in the direction of arrow P while agitating the developer, and conveys it to the second conveying chamber 22c, and the second agitating screw 24 moves to the second conveying chamber 22c. The developer that has been conveyed is conveyed in the direction of arrow Q while being agitated and supplied to the developing roller 25. That is, a developer circulation path is formed in the developing container 22 by the first transfer chamber 22b, the first communication portion 22e, the second transfer chamber 22c, and the second communication portion 22f. The first stirring screw 23 and the second stirring screw 24 charge the developer by stirring and mixing the developer and causing the toner and the carrier to rub. The detailed configuration of the two-component developer used in the present invention will be described later.
現像ローラー２５は、アルミニウム等の非磁性材料で円筒状に形成され、磁極部材２６を内蔵している。また、現像ローラー２５は、第２攪拌スクリュー２４に隣接する位置で現像容器２２内に回転可能に支持される。また、現像ローラー２５は、現像容器２２の開口から露出し、像担持体である感光体ドラム１に一定の間隔を有して対向している。そして、感光体ドラム１（図１参照）の回転に応じて回転することで、感光体ドラム１の感光層１ｂにトナーを供給する。 The developing roller 25 is formed in a cylindrical shape with a nonmagnetic material such as aluminum and incorporates a magnetic pole member 26. Further, the developing roller 25 is rotatably supported in the developing container 22 at a position adjacent to the second stirring screw 24. Further, the developing roller 25 is exposed from the opening of the developing container 22 and is opposed to the photosensitive drum 1 that is an image carrier with a certain interval. Then, the toner is supplied to the photosensitive layer 1b of the photosensitive drum 1 by rotating according to the rotation of the photosensitive drum 1 (see FIG. 1).
現像ローラー２５の内部には複数の磁極を有する永久磁石から成る磁極部材２６が固定されている。この磁極部材２６の磁力により現像ローラー２５の表面に現像剤を付着（担持）させて磁気ブラシを形成する。現像ローラー２５は、第１攪拌スクリュー２３、第２攪拌スクリュー２４と平行な状態で、現像容器２２に回転可能に軸支されている。第１攪拌スクリュー２３、第２攪拌スクリュー２４、及び現像ローラー２５は、モーター（図示せず）により回転駆動される。また、現像ローラー２５の両端部には現像容器２２と現像ローラー２５との隙間からの現像剤の漏出を防止するための磁気シール部材２７が配設されている。 A magnetic pole member 26 made of a permanent magnet having a plurality of magnetic poles is fixed inside the developing roller 25. A magnetic brush is formed by attaching (carrying) developer to the surface of the developing roller 25 by the magnetic force of the magnetic pole member 26. The developing roller 25 is rotatably supported by the developing container 22 in a state parallel to the first stirring screw 23 and the second stirring screw 24. The first stirring screw 23, the second stirring screw 24, and the developing roller 25 are rotationally driven by a motor (not shown). Further, magnetic seal members 27 for preventing leakage of the developer from the gap between the developing container 22 and the developing roller 25 are disposed at both ends of the developing roller 25.
規制ブレード２９は、その長手方向（図４の左右方向）が最大現像幅よりも大きく形成されており、現像ローラー２５と所定の間隔を隔てて配置されることにより、感光体ドラム１に供給するトナー量を規制する。規制ブレード２９の材質としては、磁性体のＳＵＳ（ステンレス）等が用いられる。なお、非磁性体の規制ブレード２９に永久磁石を装着して磁性を付与しても良い。 The regulating blade 29 is formed such that its longitudinal direction (left-right direction in FIG. 4) is larger than the maximum developing width, and is arranged at a predetermined interval from the developing roller 25 so as to be supplied to the photosensitive drum 1. Regulate the amount of toner. As the material of the regulating blade 29, magnetic SUS (stainless steel) or the like is used. Note that magnetism may be imparted by attaching a permanent magnet to the non-magnetic regulating blade 29.
第２攪拌スクリュー２４に対向する第２搬送室２２ｃの底面には、現像容器２２内に貯留される現像剤中のトナー濃度Ｔ／Ｃ（キャリアに対するトナーの割合）を検知するトナー濃度センサー（図示せず）が設けられている。このトナー濃度センサーの検知結果に応じて、トナーコンテナ９（図１参照）に貯留されたトナーが現像容器２２の上部に設けられたトナー補給口２２ｄを介して第１搬送室２２ｂの上流端（図４参照）に供給される。 On the bottom surface of the second transfer chamber 22c facing the second agitating screw 24, a toner concentration sensor (see FIG. 5) for detecting the toner concentration T / C (ratio of toner to carrier) in the developer stored in the developing container 22. Not shown). In accordance with the detection result of the toner density sensor, the toner stored in the toner container 9 (see FIG. 1) passes through the toner replenishing port 22d provided in the upper part of the developing container 22, and the upstream end ( (See FIG. 4).
現像ローラー２５の回転軸にはＤＳコロ３１ａ、３１ｂが回転可能に外挿されている。ＤＳコロ３１ａ、３１ｂは、感光体ドラム１の外周面の両端部に当接することにより現像ローラー２５と感光体ドラム１との距離を厳密に規制している。ＤＳコロ３１ａ、３１ｂにはベアリングが内蔵されており、感光体ドラム１に従動して回転することでドラム表面の摩耗を防止できるようになっている。 DS rollers 31 a and 31 b are rotatably inserted on the rotation shaft of the developing roller 25. The DS rollers 31 a and 31 b strictly regulate the distance between the developing roller 25 and the photosensitive drum 1 by contacting both end portions of the outer peripheral surface of the photosensitive drum 1. The DS rollers 31a and 31b have built-in bearings, and the drum surface can be prevented from being worn by being rotated by being driven by the photosensitive drum 1.
第２攪拌スクリュー２４から供給された現像剤は、現像ローラー２５の表面に担持されて磁気ブラシを形成する。磁気ブラシは規制ブレード２９により一定の層厚に規制され、さらに、現像ローラー２５の回転によって現像ローラー２５と感光体ドラム１との対向領域（現像領域）に向けて搬送される。現像ローラー２５に所定のバイアス電圧が印加されることにより、現像ローラー２５と感光体ドラム１との間に電位差が生じ、現像領域において、現像ローラー２５上に形成された磁気ブラシ中のトナーが感光体ドラム１に供給され、感光体ドラム１上の静電潜像はトナー像に現像される。 The developer supplied from the second stirring screw 24 is carried on the surface of the developing roller 25 to form a magnetic brush. The magnetic brush is regulated to a constant layer thickness by the regulating blade 29 and is further conveyed toward the opposing area (developing area) between the developing roller 25 and the photosensitive drum 1 by the rotation of the developing roller 25. When a predetermined bias voltage is applied to the developing roller 25, a potential difference is generated between the developing roller 25 and the photosensitive drum 1, and the toner in the magnetic brush formed on the developing roller 25 is photosensitive in the developing region. The electrostatic latent image supplied to the photosensitive drum 1 and developed on the photosensitive drum 1 is developed into a toner image.
（感光体ドラム１の感光層１ｂの特性）
以下、本実施形態の感光体ドラム１の特徴部分である感光層１ｂの特性について説明する。本実施形態の感光体ドラム１は、使用初期における感光層１ｂの表面の算術平均粗さＲａが４０［ｎｍ］以上７０［ｎｍ］以下の範囲内である表面粗さを有する。なお、この表面状態は、少なくとも感光体ドラム１の使用初期（使用開始時の状態であり、換言すると、工場出荷後の状態である。）に有していればよい。また、算術平均粗さＲａ及び後述する十点平均粗さＲｚ、平均間隔Ｓｍは、触針式２次元粗さ測定器を用いて１９９４年版のＪＩＳＢ０６０１で規定されている表面粗さ測定法により測定される。
(Characteristics of the photosensitive layer 1b of the photosensitive drum 1)
Hereinafter, characteristics of the photosensitive layer 1b, which is a characteristic part of the photosensitive drum 1 of the present embodiment, will be described. The photosensitive drum 1 of the present embodiment has a surface roughness in which the arithmetic average roughness Ra of the surface of the photosensitive layer 1b in the initial stage of use is in the range of 40 [nm] to 70 [nm]. The surface state may be at least in the initial use of the photosensitive drum 1 (the state at the start of use, in other words, the state after factory shipment). In addition, the arithmetic average roughness Ra, the ten-point average roughness Rz described later, and the average interval Sm are measured by a surface roughness measuring method defined in 1994 edition of JIS B0601 using a stylus type two-dimensional roughness measuring instrument. Is done.
使用初期の感光層１ｂの表面の算術平均粗さＲａが４０［ｎｍ］より小さい場合、感光層１ｂに対するキャリアの付着力が増大し、キャリア現像による白点や黒点等の画像不具合が発生する。算術平均粗さＲａが７０［ｎｍ］より大きい場合、クリーニングブレード５１と感光層１ｂの表面との隙間が大きくなる。そのため、耐久印字の比較的早い段階から外添剤のすり抜け、およびそれに起因する帯電ローラー４１の汚染が始まってしまい、感光体ドラム１の表面の帯電ムラによる縦筋等の画像不良が発生する。感光体ドラム１の使用初期における感光層１ｂの表面の算術平均粗さＲａは、４０［ｎｍ］以上７０［ｎｍ］以下の範囲内にあるのが好ましい。 When the arithmetic average roughness Ra of the surface of the photosensitive layer 1b at the initial stage of use is smaller than 40 [nm], the adhesion of the carrier to the photosensitive layer 1b increases, and image defects such as white spots and black spots due to carrier development occur. When the arithmetic average roughness Ra is larger than 70 [nm], the gap between the cleaning blade 51 and the surface of the photosensitive layer 1b becomes large. For this reason, slipping of the external additive and contamination of the charging roller 41 due to the slipping of the external additive start from a relatively early stage of durable printing, and image defects such as vertical stripes due to uneven charging on the surface of the photosensitive drum 1 occur. The arithmetic average roughness Ra of the surface of the photosensitive layer 1b at the initial use of the photosensitive drum 1 is preferably in the range of 40 [nm] to 70 [nm].
感光体ドラム１の使用初期における感光層１ｂの表面の算術平均粗さＲａが、４０［ｎｍ］以上７０［ｎｍ］以下の範囲にある場合、感光体ドラム１の使用初期における感光層１ｂの表面の十点平均粗さＲｚは、０．４［μｍ］以上０．９［μｍ］以下の範囲にあることが好ましい。 When the arithmetic average roughness Ra of the surface of the photosensitive layer 1b in the initial use of the photosensitive drum 1 is in the range of 40 [nm] to 70 [nm], the surface of the photosensitive layer 1b in the initial use of the photosensitive drum 1 The ten-point average roughness Rz is preferably in the range of 0.4 [μm] to 0.9 [μm].
これは、算術平均粗さＲａが上記範囲内にあっても、大きな凹凸が存在する場合、クリーニングブレード５１はある程度変形するものの感光ドラム１の表面形状に追従できず、感光体ドラム１とクリーニングブレード５１との間に生じる隙間が大きくなる傾向にあり、これを防ぐための規定である。なお、感光体ドラム１とクリーニングブレード５１との隙間が大きくなると、外添剤等のすり抜けが発生する。 This is because, even if the arithmetic average roughness Ra is within the above range, if there are large irregularities, the cleaning blade 51 cannot follow the surface shape of the photosensitive drum 1 although it deforms to some extent, and the photosensitive drum 1 and the cleaning blade. This is a rule for preventing the gap between the gap 51 and the gap 51 from increasing. Note that when the gap between the photosensitive drum 1 and the cleaning blade 51 becomes large, slipping of an external additive or the like occurs.
換言すると、大きな凸部分が感光体ドラム１の表面に存在して、この凸部分の先端がクリーニングブレード５１に接触してしまうと、大きな凸部分の間に位置する凹部分がクリーニングブレード５１と接触しないことになり、算術平均粗さＲａの大きさを規定した意味がなくなるからである。つまり、感光体ドラム１の表面は、突飛的な凹凸が存在せず、微小な凹凸が存在するのが好ましく、この条件を十点平均粗さＲｚと算術平均粗さＲａとで規定している。なお、突飛的な凹凸が存在しないことを十点平均粗さＲｚで規定している。 In other words, if a large convex portion exists on the surface of the photosensitive drum 1 and the tip of the convex portion comes into contact with the cleaning blade 51, the concave portion located between the large convex portions contacts the cleaning blade 51. This is because it does not make sense to define the magnitude of the arithmetic average roughness Ra. In other words, it is preferable that the surface of the photosensitive drum 1 has no irregularities and has minute irregularities, and this condition is defined by the ten-point average roughness Rz and the arithmetic average roughness Ra. . Note that the ten-point average roughness Rz defines that there are no sudden irregularities.
感光体ドラム１の使用初期における感光層１ｂの表面の算術平均粗さＲａが４０［ｎｍ］以上７０［ｎｍ］以下の範囲であり、十点平均粗さＲｚが０．４［μｍ］以上０．９［μｍ］以下の範囲にある場合、凹凸の平均間隔Ｓｍは１４［μｍ］以下が好ましい。 The arithmetic average roughness Ra of the surface of the photosensitive layer 1b in the initial use of the photosensitive drum 1 is in the range of 40 [nm] or more and 70 [nm] or less, and the ten-point average roughness Rz is 0.4 [μm] or more and 0. When it is in the range of .9 [μm] or less, the average interval Sm of the unevenness is preferably 14 [μm] or less.
これは以下の理由による。算術平均粗さＲａや十点平均粗さＲｚが上記範囲内にあっても大きな凸部分が離れて存在する場合、クリーニングブレード５１は大きな凸部分に接触する（支持される）ことになる。ここでは、大きな凸部分が離れているか否かの判断に凹凸の平均間隔Ｓｍを利用している。 This is due to the following reason. Even when the arithmetic average roughness Ra and the ten-point average roughness Rz are within the above ranges, when the large convex portion exists apart, the cleaning blade 51 contacts (supports) the large convex portion. Here, the average interval Sm of the unevenness is used for determining whether or not the large convex portion is separated.
クリーニングブレード５１は、弾性変形可能であり、大きな凸（部分）間では感光体ドラム１に接触するように変形する。特に、凸部分の間隔が広い場合はクリーニングブレード５１と感光体ドラム１との接触面積が増大することとなる。接触面積が増大すると、クリーニングブレード５１との摩擦により感光体ドラム１の駆動トルクが増大すると共に、クリーニングブレード５１の摩耗がひどくなり、やがて、クリーニングブレード５１のスティックスリップを生じ、外添剤のすり抜けが生じたり、クリーニングブレード５１のエッジが欠損したりする。なお、クリーニングブレード５１のエッジが欠損すると、良好な画像が得られないのは言うまでもない。 The cleaning blade 51 is elastically deformable, and is deformed so as to come into contact with the photosensitive drum 1 between large protrusions (portions). In particular, when the interval between the convex portions is wide, the contact area between the cleaning blade 51 and the photosensitive drum 1 increases. When the contact area increases, the driving torque of the photosensitive drum 1 increases due to friction with the cleaning blade 51 and the wear of the cleaning blade 51 becomes severe, eventually causing the sticking slip of the cleaning blade 51 and slipping of the external additive. Or the edge of the cleaning blade 51 is lost. Needless to say, if the edge of the cleaning blade 51 is lost, a good image cannot be obtained.
また、平均間隔Ｓｍが大きくなると、凸部分（山）が大きく（山の裾が広く）なり、長期使用により凸部分の頂部が摩耗すると、頂部に広い平坦部分が生じ、クリーニングブレード５１との接触面積が増大してしまう。 Further, when the average interval Sm is increased, the protruding portion (mountain) is increased (the crest of the peak is wide), and when the top portion of the protruding portion is worn due to long-term use, a wide flat portion is generated at the top portion and contact with the cleaning blade 51 The area increases.
感光体ドラム１の使用初期における感光層１ｂの表面の算術平均粗さＲａが４０［ｎｍ］以上７０［ｎｍ］以下の範囲内にあり、十点平均粗さＲｚが０．４［μｍ］以上０．９［μｍ］以下の範囲内にある場合、スキューネスＲｓｋが０．３以上であることが好ましい。 The arithmetic average roughness Ra of the surface of the photosensitive layer 1b in the initial use of the photosensitive drum 1 is in the range of 40 [nm] to 70 [nm], and the ten-point average roughness Rz is 0.4 [μm] or more. When it is in the range of 0.9 [μm] or less, the skewness Rsk is preferably 0.3 or more.
ここで、スキューネスＲｓｋとは表面粗さの強弱を表すパラメーターの一つであり、平均線を中心としたときの山部と谷部の対称性（凹凸のゆがみ度）を表し、以下の式（１）のように二乗平均平方根高さＲｑの三乗によって無次元化した基準長さにおいて、Ｚ（ｘ）の三乗平均で表される。
Here, the skewness Rsk is one of the parameters representing the strength of the surface roughness, and represents the symmetry (degree of distortion of the irregularities) between the peak and valley when the average line is the center, and the following formula ( In the reference length made dimensionless by the cube of the root mean square height Rq as in 1), it is represented by the root mean square of Z (x).
Ｒｓｋが０より大きいときは、凹凸は平均線に対して下側に偏った形状となる 。一方、Ｒｓｋが０より小さいときは、凹凸は平均線に対して上側に偏った形状となる。つまり、感光層のスキューネスＲｓｋが０より大きい方がクリーニングブレード５１に対してより点接触となるため、接触面積が減少すると考えられる。本実施形態ではＲｓｋ≧０．３を満たすことで、感光体ドラム１とクリーニングブレード５１との接触面積が減少し、摩擦が効果的に低減される。 When Rsk is larger than 0, the unevenness is a shape that is biased downward with respect to the average line. On the other hand, when Rsk is smaller than 0, the unevenness has a shape biased upward with respect to the average line. In other words, it is considered that when the skewness Rsk of the photosensitive layer is larger than 0, the contact area is reduced because the point of contact with the cleaning blade 51 is more pointed. In the present embodiment, by satisfying Rsk ≧ 0.3, the contact area between the photosensitive drum 1 and the cleaning blade 51 is reduced, and friction is effectively reduced.
感光体ドラム１の使用初期における感光層１ｂの表面の算術平均粗さＲａが４０［ｎｍ］以上７０［ｎｍ］以下の範囲内にあり、十点平均粗さＲｚが０．４［μｍ］以上０．９［μｍ］以下の範囲内にある場合、凹凸の平均間隔Ｓｍ［μｍ］に対する算術平均粗さＲａ［ｎｍ］の比（Ｒａ［ｎｍ］／Ｓｍ［μｍ］）が３以上であることが好ましい。 The arithmetic average roughness Ra of the surface of the photosensitive layer 1b in the initial use of the photosensitive drum 1 is in the range of 40 [nm] to 70 [nm], and the ten-point average roughness Rz is 0.4 [μm] or more. When it is in the range of 0.9 [μm] or less, the ratio (Ra [nm] / Sm [μm]) of the arithmetic average roughness Ra [nm] to the average interval Sm [μm] of the unevenness is 3 or more. Is preferred.
表面粗さが上記範囲を満たすような凹凸を、感光層１ｂの表面に感光体ドラム１の軸方向及び周方向に不規則的に形成することで、感光体ドラム１とクリーニングブレード５１との摩擦を低減し、感光体ドラム１の駆動トルク及びクリーニングブレード５１のエッジの摩耗の低減を達成することができる。特に、Ｒａ［ｎｍ］／Ｓｍ［μｍ］≧３を満たすことで、平均間隔Ｓｍに対して３倍以上の高さ（深さ）を有する凹凸形状となるため、感光体ドラム１とクリーニングブレード５１との接触面積が減少し、摩擦が効果的に低減される。 By forming irregularities with a surface roughness satisfying the above range irregularly on the surface of the photosensitive layer 1 b in the axial direction and the circumferential direction of the photosensitive drum 1, the friction between the photosensitive drum 1 and the cleaning blade 51. This can reduce the driving torque of the photosensitive drum 1 and the wear of the edge of the cleaning blade 51. In particular, by satisfying Ra [nm] / Sm [μm] ≧ 3, an uneven shape having a height (depth) of three times or more with respect to the average interval Sm is obtained, so that the photosensitive drum 1 and the cleaning blade 51 are provided. The contact area is reduced, and friction is effectively reduced.
感光体ドラム１の感光層１ｂ表面の凹凸は、不規則的に存在するのが好ましい。不規則的とは、ある面内の任意の一方向で凹凸を見たときに、凹凸の存在に一定の規則性がないことをいう。ある方向に凹凸が存在しない場合（設計上は凹凸がないが、実際には微小な凹凸が存在するような場合が、凹凸が存在しない場合の一例に相当する）は不規則である。 The irregularities on the surface of the photosensitive layer 1b of the photosensitive drum 1 are preferably present irregularly. Irregular means that the irregularity does not have a certain regularity when the irregularity is seen in any one direction within a certain plane. When there is no unevenness in a certain direction (there is no unevenness in design, but the case where there is actually a minute unevenness corresponds to an example where there is no unevenness) is irregular.
また、算術平均粗さＲａ、十点平均粗さＲｚ及び平均間隔Ｓｍは、感光体ドラム１の表面における画像形成領域の全域において、上記範囲であることが好ましい。 In addition, the arithmetic average roughness Ra, the ten-point average roughness Rz, and the average interval Sm are preferably in the above ranges over the entire image forming area on the surface of the photosensitive drum 1.
（現像装置８に用いる二成分現像剤の特性）
次に、現像装置８で使用される、トナーとキャリアとで構成される二成分現像剤について詳細に説明する。トナーはトナー母粒子に外添剤を添加したものである。トナー母粒子は、結着樹脂および着色剤を含有するものである。トナー母粒子には、必要に応じて離型剤、電荷制御剤、磁性粉等を含有させてもよい。トナー母粒子の重量平均粒子径は、５〜１２μｍが好ましく、６〜１０μｍがより好ましい。トナー母粒子の重量平均粒子径は、粒度分布測定装置（例えば、コールター社製、マルチサイザーＩＩ型）によって測定する。トナー母粒子は、粉砕分級法、溶融造粒法、スプレー造粒法、重合法等の公知の方法で製造される。
(Characteristics of two-component developer used for developing device 8)
Next, the two-component developer composed of toner and carrier used in the developing device 8 will be described in detail. The toner is obtained by adding an external additive to toner base particles. The toner base particles contain a binder resin and a colorant. The toner base particles may contain a release agent, a charge control agent, magnetic powder and the like as necessary. The weight average particle diameter of the toner base particles is preferably 5 to 12 μm, and more preferably 6 to 10 μm. The weight average particle diameter of the toner base particles is measured by a particle size distribution measuring device (for example, Multisizer II type manufactured by Coulter, Inc.). The toner base particles are produced by a known method such as a pulverization classification method, a melt granulation method, a spray granulation method, or a polymerization method.
外添剤としては、シリカ、酸化チタン、アルミナ等の無機酸化物、ステアリン酸カルシウム等の金属石鹸等が挙げられる。外添剤の量は、トナー母粒子１００重量部に対して、通常０．１〜５重量部である。 Examples of the external additive include inorganic oxides such as silica, titanium oxide, and alumina, and metal soaps such as calcium stearate. The amount of the external additive is usually 0.1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the toner base particles.
キャリアとしては、磁性体の粒子、または結着樹脂中に磁性体を分散させた樹脂粒子が挙げられる。磁性体としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性体金属、これらの合金、あるいは希土類を含有する合金類、ヘマタイト、マグネタイト、マンガン−亜鉛系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、マンガン−マグネシウム系フェライト、リチウム系フェライトなどのソフトフェライト、銅−亜鉛系フェライト等の鉄系酸化物、これらの混合物が挙げられる。 Examples of the carrier include magnetic particles or resin particles in which a magnetic material is dispersed in a binder resin. Examples of magnetic materials include magnetic metals such as iron, nickel, cobalt, alloys thereof, alloys containing rare earths, hematite, magnetite, manganese-zinc ferrite, nickel-zinc ferrite, manganese-magnesium Examples thereof include soft ferrites such as ferrite and lithium ferrite, iron-based oxides such as copper-zinc ferrite, and mixtures thereof.
結着樹脂としては、例えば、ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、これらの混合物等が挙げられる。磁性体の粒子は、焼結法、アトマイズ法等の公知の方法によって製造される。キャリアは、その表面を樹脂製のコート層で被覆されていてもよい。 Examples of the binder resin include vinyl resins, polyester resins, epoxy resins, phenol resins, urea resins, polyurethane resins, polyimide resins, cellulose resins, polyether resins, and mixtures thereof. Magnetic particles are produced by a known method such as a sintering method or an atomizing method. The surface of the carrier may be coated with a resin coating layer.
キャリアの体積平均粒径は２０〜５０μｍが好ましい。キャリアの体積平均粒径を２０μｍ以上とすることにより、二成分現像剤の流動性の低下が抑えられ、トナーの帯電量が過剰になることがなく、濃度ムラが抑えられる。キャリアの体積平均粒径を５０μｍ以下とすることにより、キャリアの比表面積が大きくなり、キャリアが担持できるトナーの量が増える。これにより、磁気ブラシ中のトナー濃度を高い状態で維持することができ、現像ローラー２５へのトナー供給が十分に行われるため、トナー層の厚さを十分に確保できる。その結果、トナー層から感光体ドラム１の静電潜像に飛翔するトナーの量を十分に確保でき、画像濃度の低下が抑えられ、さらには画像の濃度ムラが抑えられる。また、現像ローラー２５へのトナー供給が十分に行われるため、現像ローラー２５のトナー層にトナー欠落部分が形成されにくくなり、履歴現像（ゴースト）の発生が抑えられる。 The volume average particle diameter of the carrier is preferably 20 to 50 μm. By setting the volume average particle diameter of the carrier to 20 μm or more, a decrease in fluidity of the two-component developer is suppressed, the toner charge amount is not excessive, and density unevenness is suppressed. By setting the volume average particle size of the carrier to 50 μm or less, the specific surface area of the carrier is increased and the amount of toner that can be carried by the carrier is increased. Thereby, the toner density in the magnetic brush can be maintained in a high state, and the toner is sufficiently supplied to the developing roller 25, so that the thickness of the toner layer can be sufficiently secured. As a result, a sufficient amount of toner flying from the toner layer to the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1 can be secured, image density reduction can be suppressed, and image density unevenness can be suppressed. Further, since the toner is sufficiently supplied to the developing roller 25, it is difficult to form a toner missing portion in the toner layer of the developing roller 25, and the occurrence of history development (ghost) is suppressed.
キャリアの飽和磁化は３０ｅｕｍ／ｇ〜９０ｅｕｍ／ｇが好ましい。キャリアの飽和磁化を上記範囲に設定することで、磁気ブラシの強度を上げると同時に、磁気ブラシ抵抗を下げることが可能となり、現像ローラー２５から感光体ドラム１への現像性と感光体ドラム１から現像ローラー２５へのトナー回収性を同時に改善することができる。 The saturation magnetization of the carrier is preferably 30 eum / g to 90 eum / g. By setting the saturation magnetization of the carrier within the above range, it is possible to increase the strength of the magnetic brush and at the same time to reduce the magnetic brush resistance, and developability from the developing roller 25 to the photosensitive drum 1 and from the photosensitive drum 1. The toner recoverability to the developing roller 25 can be improved at the same time.
図２に示したように現像ローラー２５と感光体ドラム１とが対向面において同方向に回転する場合、感光体ドラム１の感光層１ｂの表面粗さを粗くすることで、現像ローラー２５上に形成される磁気ブラシの先端が感光体ドラム１と現像ローラー２５との対向領域（現像領域）を通過し易くなる。一方、磁気ブラシの中間部分の強度はキャリア自体の摩擦力が大きく影響している。そのため、キャリア同士の摩擦力をある程度大きくしておかないと磁気ブラシの先端付近でキャリア鎖が切れてしまい、磁気ブラシの先端が感光体ドラム１側に取られてしまうため、却ってキャリア現像の悪化を招くことになる。 As shown in FIG. 2, when the developing roller 25 and the photosensitive drum 1 rotate in the same direction on the opposing surface, the surface roughness of the photosensitive layer 1 b of the photosensitive drum 1 is increased so that the surface of the developing roller 25 is placed on the developing roller 25. The tip of the magnetic brush to be formed can easily pass through the facing area (developing area) between the photosensitive drum 1 and the developing roller 25. On the other hand, the strength of the intermediate portion of the magnetic brush is greatly influenced by the frictional force of the carrier itself. For this reason, unless the frictional force between the carriers is increased to some extent, the carrier chain is broken near the tip of the magnetic brush, and the tip of the magnetic brush is taken to the photosensitive drum 1 side. Will be invited.
このキャリア同士の摩擦力はキャリアの算術平均粗さＳａに起因するところが大きく、Ｓａが小さすぎるとキャリア同士の摩擦力が低下してしまう。また、Ｓａが大きすぎるとキャリア同士の摩擦力は増加するものの、キャリア同士の距離が遠くなるためキャリア鎖が切れ易くなる。本実施形態においては、算術平均粗さＳａが０．３μｍ以上１．０μｍ以下のキャリアを使用する。 The frictional force between the carriers is largely caused by the arithmetic average roughness Sa of the carrier. If Sa is too small, the frictional force between the carriers is reduced. On the other hand, if Sa is too large, the frictional force between the carriers increases, but the distance between the carriers becomes longer, so that the carrier chain is easily broken. In the present embodiment, a carrier having an arithmetic average roughness Sa of 0.3 μm or more and 1.0 μm or less is used.
また、キャリア表面のＳａが小さい場合は感光体ドラム１への付着力が増大し、現像ローラー２５から感光体ドラム１へのキャリア現像が発生するおそれがあるが、本実施形態では感光層１ｂのＲａが４０ｎｍ以上７０ｎｍ以下の感光体ドラム１と併用することで、感光層１ｂの表面に対するキャリアの接触面積が小さくなり、感光体ドラム１に対するキャリアの付着力を低減させることができる。その結果、現像ローラー２５から感光体ドラム１にキャリアが移行しても、現像バイアスの交流成分によって現像ローラー２５に容易に戻すことができ、キャリア現像の発生が抑制される。また、感光層１ｂの算術表面粗さＲａが４０ｎｍ以上７０ｎｍ以下と極めて小さいため、感光層１ｂとクリーニングブレード５１との隙間からのトナー外添剤のすり抜けによるクリーニング不良、及びそれに伴う帯電ローラー４１の汚染も発生しない。 In addition, when the Sa on the carrier surface is small, the adhesion force to the photosensitive drum 1 increases, and there is a possibility that carrier development from the developing roller 25 to the photosensitive drum 1 may occur. By using together with the photoreceptor drum 1 having Ra of 40 nm or more and 70 nm or less, the contact area of the carrier with the surface of the photosensitive layer 1 b is reduced, and the adhesion force of the carrier to the photoreceptor drum 1 can be reduced. As a result, even if the carrier moves from the developing roller 25 to the photosensitive drum 1, it can be easily returned to the developing roller 25 by the AC component of the developing bias, and the occurrence of carrier development is suppressed. Further, since the arithmetic surface roughness Ra of the photosensitive layer 1b is as extremely small as 40 nm or more and 70 nm or less, the cleaning failure due to the toner external additive slipping through the gap between the photosensitive layer 1b and the cleaning blade 51, and the charging roller 41 associated therewith. There is no pollution.
キャリア表面のＳａは、例えば三次元顕微鏡（ＯＰＴＥＬＩＣＳ ＨＹＢＲＩＤ ＭＣ２０００、Ｌａｓｅｒｔｅｃ社製）を用いて倍率１８００倍で表面を観察して測定することができる。観察したキャリア表面の三次元形状から粗さ曲線を求め、粗さ曲線の測定値と平均値までの偏差の絶対値を合計し、平均することで算出する。本実施形態では、うねりと粗さを区別するためのカットオフ値は０．０８ｍｍとした。また、Ｓａは基準面積（７μｍ×７μｍ）の範囲で５サンプル測定し、その平均値を実測値とした。 Sa on the surface of the carrier can be measured by observing the surface at a magnification of 1800 using, for example, a three-dimensional microscope (OPTELICS HYBRID MC2000, manufactured by Lasertec). The roughness curve is obtained from the observed three-dimensional shape of the carrier surface, and the measured value of the roughness curve and the absolute value of the deviation up to the average value are summed and calculated. In this embodiment, the cut-off value for distinguishing swell and roughness is 0.08 mm. In addition, Sa was measured for 5 samples in the range of the standard area (7 μm × 7 μm), and the average value was used as the actual measurement value.
さらに、キャリア表面のＳａを上記範囲とするとともに、嵩パッキングを４５〜６８％の範囲とすると、画像のピッチムラやハーフ画像のきめ細かさが向上することがわかった。嵩パッキングは、（現像剤搬送量）／（現像剤の嵩比重）×（感光体ドラム−現像ローラー間ギャップ）で表されるパラメーターであり、感光体ドラム１と現像ローラー２５との対向領域（現像領域）における現像剤（磁気ブラシ）の存在量を示す指標である。嵩パッキングが４５％以下になると、磁気ブラシの間隔が広がり画像のきめ細かさが低下する。一方、嵩パッキングが６８％以上になると、感光体ドラム１または現像ローラー２５の回転軸の振れによる感光体ドラム−現像ローラー間（ＤＳ間）ギャップの変動の影響を受けて現像領域での磁気ブラシ密度に差が出てしまい、画像のピッチムラが見え易くなる。 Furthermore, it was found that when the Sa on the carrier surface is in the above range and the bulk packing is in the range of 45 to 68%, the pitch unevenness of the image and the fineness of the half image are improved. The bulk packing is a parameter expressed by (developer transport amount) / (developer bulk specific gravity) × (gap between the photosensitive drum and the developing roller), and the opposing region between the photosensitive drum 1 and the developing roller 25 ( This is an index indicating the abundance of the developer (magnetic brush) in the development area. When the bulk packing is 45% or less, the interval between the magnetic brushes increases and the fineness of the image decreases. On the other hand, when the bulk packing is 68% or more, the magnetic brush in the developing region is affected by the change in the gap between the photosensitive drum and the developing roller (between the DS) due to the shake of the rotating shaft of the photosensitive drum 1 or the developing roller 25. A difference occurs in the density, and the pitch unevenness of the image becomes easy to see.
その他、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、画像形成装置１００の例として、モノクロプリンターについて説明したが、例えば、タンデム方式やロータリー式のカラープリンターにも適用できる。また、複写機、ファクシミリ或いはこれらの機能を備えた複合機等の画像形成装置にも適用できる。ただし、感光体ドラム１と、二成分現像方式の現像装置８とを備える必要はある。また、感光体ドラム１をクリーニングするための手段としてクリーニングブレード５１を有しているのが好ましい。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, in the above-described embodiment, a monochrome printer has been described as an example of the image forming apparatus 100. However, the image forming apparatus 100 can be applied to, for example, a tandem type or rotary type color printer. Further, the present invention can also be applied to an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, or a multifunction machine having these functions. However, it is necessary to include the photosensitive drum 1 and the two-component developing type developing device 8. Further, it is preferable to have a cleaning blade 51 as a means for cleaning the photosensitive drum 1.
上記実施形態における感光体ドラム１は、支持体として円筒状の素管１ａを利用したが、他の形状の支持体を利用しても良い。他の形状としては、板状、無端ベルト状であってもよい。また、上記実施形態における感光体ドラム１は、感光層１ｂとしてアモルファスシリコンを利用したが、例えば、支持体からの電荷の注入を阻止する電荷注入阻止層を有しても良い。以下、実施例により本発明の効果について更に詳細に説明する。 The photosensitive drum 1 in the above embodiment uses the cylindrical element tube 1a as a support, but may use a support of another shape. Other shapes may be a plate shape or an endless belt shape. In the above-described embodiment, the photosensitive drum 1 uses amorphous silicon as the photosensitive layer 1b. However, for example, the photosensitive drum 1 may include a charge injection blocking layer that blocks injection of charges from the support. Hereinafter, the effects of the present invention will be described in more detail with reference to examples.
キャリアの表面粗さとキャリア現像の関係について調査した。試験方法としては、キャリアの算術平均粗さＳａを変化させて、感光体ドラム１上に格子状のテスト画像を現像し、粘着テープで剥離した。テープで剥離した画像をマイクロスコープで観察し、画像に現像されているキャリアの個数を計測した。そして、画像０．２ｃｍ2当たりのキャリア個数が０．８５個未満であれば○、０．８５個以上であれば×とした。 The relationship between carrier surface roughness and carrier development was investigated. As a test method, the arithmetic average roughness Sa of the carrier was changed, a lattice-shaped test image was developed on the photosensitive drum 1, and peeled off with an adhesive tape. The image peeled off with the tape was observed with a microscope, and the number of carriers developed on the image was measured. Then, when the number of carriers per 0.2 cm 2 of the image was less than 0.85, it was evaluated as ◯, and when it was 0.85 or more, it was evaluated as x.
試験条件は、アルミニウム製の素管１ａの外周面に感光層１ｂとしてアモルファスシリコン感光層が形成された感光体ドラム１を用い、感光層１ｂのＲａを４５ｎｍとした。また、二成分現像剤は、平均粒子径６．８μｍの正帯電性トナーと、飽和磁化７０ｅｍｕ／ｇ、体積平均粒子径３５μｍのキャリアとを、Ｔ／Ｃ（キャリアに対するトナーの重量比）８％で混合して用いた。この現像剤の嵩密度は１．６ｇ／ｃｍ3であった。現像条件は、現像領域における現像剤搬送量（磁気ブラシ量）を３３ｍｇ／ｃｍ2、ＤＳ間ギャップを０．３３ｍｍ、現像ローラー２５に印加する現像バイアスの直流成分を１５０Ｖ、交流成分のピークツーピーク値を１０００〜１２００Ｖとした。結果を表１に示す。 As test conditions, a photosensitive drum 1 in which an amorphous silicon photosensitive layer was formed as the photosensitive layer 1b on the outer peripheral surface of the aluminum tube 1a was used, and Ra of the photosensitive layer 1b was set to 45 nm. Further, the two-component developer comprises a positively chargeable toner having an average particle diameter of 6.8 μm and a carrier having a saturation magnetization of 70 emu / g and a volume average particle diameter of 35 μm, T / C (weight ratio of toner to carrier) of 8%. And mixed. The bulk density of this developer was 1.6 g / cm 3 . The development conditions are: developer transport amount (magnetic brush amount) in the development area is 33 mg / cm 2 , DS gap is 0.33 mm, DC component of the developing bias applied to the developing roller 25 is 150 V, and peak-to-peak AC component The value was 1000-1200V. The results are shown in Table 1.
現像剤の嵩パッキング及びキャリアの表面粗さと画質との関係について調査した。試験方法としては、現像剤の嵩パッキングとキャリアのＳａを変化させて、常温常湿環境下（２５℃、５０％）で印字率１０％のテスト画像（ハーフ画像）を１０ｋ（１００００）枚連続印字した。そして、画像のピッチムラ及びきめ細かさを目視により観察した。試験条件は、実施例１と同じ現像剤を用い、表２に示すように現像領域における現像剤搬送量を変化させることにより嵩パッキングを段階的に変化させた。ＤＳ間ギャップ及び現像バイアスは実施例１と同様とした。 The relationship between the developer bulk packing and the surface roughness of the carrier and the image quality was investigated. The test method is to change the bulk packing of the developer and Sa of the carrier, and test images (half images) with a printing rate of 10% under normal temperature and humidity conditions (25 ° C., 50%) are continuously 10k (10000) sheets. Printed. Then, the pitch unevenness and fineness of the image were visually observed. As test conditions, the same developer as in Example 1 was used, and as shown in Table 2, the bulk packing was changed stepwise by changing the developer conveyance amount in the development region. The gap between DS and the developing bias were the same as in Example 1.
評価基準は、画像のきめについては、画像のきめ（ガサつき）を基準画像と比較し、耐久印字の全期間に亘ってきめが細かい場合を○、きめがやや粗い場合を△、きめが粗い場合を×とした。ピッチムラについては、耐久印字の全期間に亘ってピッチムラが発生しなかった場合を○、視認できる程度の軽微なピッチムラが発生した場合を△、ピッチムラが顕著に発生した場合を×とした。結果を表３及び表４に示す。 The evaluation criteria are as follows. For image texture, the image texture (with roughness) is compared with the reference image, ○ when the texture is fine over the entire period of durable printing, △ when the texture is slightly rough, and coarse texture The case was marked with x. Regarding the pitch unevenness, the case where the pitch unevenness did not occur over the entire period of the durable printing was indicated as “◯”, the case where the slight pitch unevenness to the extent that it was visually recognized was indicated as “Δ”, and the case where the pitch unevenness occurred significantly was indicated as “X”. The results are shown in Tables 3 and 4.
表３から明らかなように、嵩パッキングが６８％を超える場合に画像のピッチムラが発生した。これは、嵩パッキングが大きくなると、感光体ドラムと現像ローラーとの対向領域（現像領域）における磁気ブラシの詰まり具合に差が出るため、ＤＳ間ギャップの変動による影響を受け易くなり、画像のピッチムラが見え易くなるためである。 As is apparent from Table 3, the pitch unevenness of the image occurred when the bulk packing exceeded 68%. This is because when the bulk packing increases, the degree of clogging of the magnetic brush in the opposite area (development area) between the photoconductor drum and the development roller is likely to be affected by fluctuations in the gap between the DSs. This is because it becomes easier to see.
表４から明らかなように、嵩パッキングが４５％よりも小さい場合に画像のきめ細かさが低下した。これは、嵩パッキングが小さくなると、磁気ブラシの間隔が広がり画像のきめが荒くなるためである。 As is apparent from Table 4, the fineness of the image was reduced when the bulk packing was less than 45%. This is because when the bulk packing is reduced, the interval between the magnetic brushes is increased and the texture of the image becomes rough.
実施例１、２の結果より、感光層１ｂのＲａが４０ｎｍ以上７０ｎｍ以下である感光体ドラム１と、Ｓａが０．３μｍ以上１．０μｍ以下のキャリアを含む二成分現像剤とを組み合わせることで、長期間に亘ってキャリア現像が発生せずトナーの帯電性も良好となり、また嵩パッキングを４５％以上６８％以下とすることで、画像のピッチムラやきめも改善できることが確認された。 From the results of Examples 1 and 2, by combining the photosensitive drum 1 in which the Ra of the photosensitive layer 1b is 40 nm or more and 70 nm or less and the two-component developer including a carrier in which Sa is 0.3 μm or more and 1.0 μm or less. It has been confirmed that carrier development does not occur over a long period of time, the chargeability of the toner is improved, and that the pitch unevenness and texture of the image can be improved by setting the bulk packing to 45% or more and 68% or less.
本発明は、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いる二成分現像方式の現像装置を備えた画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、表面粗さの小さいキャリアを使用することで高精細な画像を形成しつつ、現像剤担持体から像担持体へのキャリア現像も抑制可能な画像形成装置を提供することができる。 The present invention can be used for an image forming apparatus including a two-component developing type developing device using a two-component developer including a toner and a carrier. By using the present invention, an image forming apparatus capable of suppressing carrier development from a developer carrier to an image carrier while forming a high-definition image by using a carrier having a small surface roughness is provided. it can.
１ 感光体ドラム（像担持体）
１ａ 素管（支持体）
１ｂ 感光層
８ 現像装置
２５ 現像ローラー（現像剤担持体）
４１ 帯電ローラー（帯電部材）
５１ クリーニングブレード（クリーニング部材）
１００ 画像形成装置
1 Photosensitive drum (image carrier)
1a Element tube (support)
1b Photosensitive layer 8 Developing device 25 Developing roller (developer carrier)
41 Charging roller (charging member)
51 Cleaning blade (cleaning member)
100 Image forming apparatus
Claims (5)
該像担持体に対向配置される現像剤担持体を有し、該現像剤担持体上にトナーとキャリアとを含む二成分現像剤で形成された磁気ブラシを用いて前記像担持体と前記現像剤担持体とが対向する現像領域において前記像担持体上の静電潜像をトナー像に現像する現像装置と、
を備えた画像形成装置において、
使用初期における前記感光層表面の算術平均粗さＲａが４０ｎｍ以上７０ｎｍ以下の範囲内にあり、前記キャリア表面の算術平均粗さＳａが０．３μｍ以上１．０μｍ以下の範囲内にあることを特徴とする画像形成装置。 An image carrier having a support and an amorphous silicon photosensitive layer formed on the surface of the support;
The image carrier and the development using a magnetic brush having a developer carrier disposed opposite to the image carrier, and formed on the developer carrier with a two-component developer including a toner and a carrier. A developing device that develops the electrostatic latent image on the image carrier into a toner image in a development region facing the agent carrier;
In an image forming apparatus comprising:
The arithmetic average roughness Ra of the photosensitive layer surface in the initial use is in the range of 40 nm to 70 nm, and the arithmetic average roughness Sa of the carrier surface is in the range of 0.3 μm to 1.0 μm. An image forming apparatus.
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