JP2018112581A - Image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus that can effectively reduce the occurrence of fogging when a developer carrier with a small surface roughness is used in a developing device employing a magnetic one-component developing system.SOLUTION: An image forming apparatus comprises an image carrier and a developing device. The image carrier has a base material and an amorphous silicon photosensitive layer formed on the surface of the base material. The developing device has a developer carrier that is arranged opposite to the image carrier and carries a magnetic one-component developer consisting only of a magnetic toner, and a metallic regulating member that is arranged with respect to the developer carrier at a predetermined interval and regulates the layer thickness of the magnetic one-component developer carried on the developer carrier. The arithmetic average roughness Ra of the surface of the photosensitive layer at an initial stage of use is within a range of 40 nm or more and 70 nm or less, and the arithmetic average roughness Ra of the surface of the developer carrier is within a range of 20 nm or more and 100 nm or less.SELECTED DRAWING: Figure 2

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、磁性を有する規制ブレードにより現像ローラー(現像剤担持体)に担持された現像剤の摩擦帯電を促進させる。また、規制ブレードは現像ローラー上に形成される現像剤層の層厚を規制する規制部の役割を果たすものであり、規制ブレードと現像ローラーとの隙間(ギャップ)は厳密に調整する必要がある。   Developers are broadly divided into two-component developers consisting of toner and magnetic carrier, and one-component developers consisting only of magnetic toner, and are carried on a developing roller (developer carrier) by a magnetic regulating blade. The triboelectric charge of the developed developer is promoted. Further, the regulating blade serves as a regulating unit that regulates the layer thickness of the developer layer formed on the developing roller, and the gap (gap) between the regulating blade and the developing roller needs to be strictly adjusted. .

一成分現像剤を用いる磁性一成分現像方式においては、表面粗さの小さい現像ローラーを用いると、現像ローラーと現像剤との摩擦が起こりやすく、現像ローラーの回転によって必要な帯電量を得やすいという利点を有する。また、短い磁気ブラシを形成できるため、高精細な画像を形成できるという利点も有する。   In a magnetic one-component development method using a one-component developer, if a developing roller having a small surface roughness is used, friction between the developing roller and the developer is likely to occur, and the required charge amount is easily obtained by the rotation of the developing roller. Have advantages. Further, since a short magnetic brush can be formed, there is an advantage that a high-definition image can be formed.

例えば特許文献1には、平均表面粗さRaが0.3μm以上5.0μm以下である現像スリーブを用いることで、小径トナーの利用に伴って生じる微粉トナーによる濃度ムラや濃度低下のない良好な画像を形成できる画像形成装置が開示されている。   For example, in Patent Document 1, a developing sleeve having an average surface roughness Ra of 0.3 μm or more and 5.0 μm or less is used so that there is no density unevenness or density reduction due to fine powder toner caused by the use of a small diameter toner. An image forming apparatus capable of forming an image is disclosed.

特開平6−289724号公報JP-A-6-289724

しかしながら、表面粗さの小さい現像ローラーを用いた場合、トナーの搬送性が低いため上述したように現像ローラーとトナーとの摩擦頻度が高くなる。その結果、トナーが過帯電となり、カブリが発生し易くなるという問題点があった。   However, when a developing roller having a small surface roughness is used, since the toner transportability is low, the friction frequency between the developing roller and the toner increases as described above. As a result, there is a problem that the toner is overcharged and fog is likely to occur.

本発明は、上記問題点に鑑み、磁性一成分現像方式の現像装置に表面粗さの小さい現像剤担持体を用いた場合のカブリの発生を効果的に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 provides an image forming apparatus capable of effectively suppressing the occurrence of fog when a developer carrying member having a small surface roughness is used in a magnetic one-component developing type developing apparatus. With the goal.

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、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、磁性トナーのみから成る磁性一成分現像剤を担持する現像剤担持体と、現像剤担持体に対して所定の間隔を隔てて配置され、現像剤担持体に担持された磁性一成分現像剤の層厚を規制する金属製の規制部材と、を有する。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、現像剤担持体の表面の算術平均粗さRaが20nm以上100nm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 is disposed opposite to the image carrier, and carries a developer carrier that carries a magnetic one-component developer composed of only magnetic toner, and is disposed at a predetermined interval with respect to the developer carrier. And a metal regulating member that regulates the layer thickness of the magnetic one-component developer carried on the body. The arithmetic average roughness Ra of the surface of the photosensitive layer in the initial use is in the range of 40 nm to 70 nm, and the arithmetic average roughness Ra of the surface of the developer carrying member is in the range of 20 nm to 100 nm.

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。   The “arithmetic mean roughness Ra” in this specification is based on the surface roughness defined in 1994 edition of JISB0601.

本発明の第1の構成によれば、表面粗さRaが20nm以上100nm以下の現像剤担持体と感光層の算術表面粗さRaが40nm以上70nm以下の像担持体とを併用することで、感光層の表面に対するトナーの接触面積が小さくなり、像担持体に対するトナーの付着力を低減させることができる。その結果、像担持体上の余剰トナーを現像剤担持体によって効率良く回収することができ、カブリの発生を効果的に抑制することができる。   According to the first configuration of the present invention, a developer carrier having a surface roughness Ra of 20 nm to 100 nm and an image carrier having an arithmetic surface roughness Ra of the photosensitive layer of 40 nm to 70 nm are used in combination. The contact area of the toner with the surface of the photosensitive layer is reduced, and the adhesion force of the toner to the image carrier can be reduced. As a result, excess toner on the image carrier can be efficiently collected by the developer carrier, and fogging can be effectively suppressed.

本発明の一実施形態に係る画像形成装置100の概略構成を示す側面断面図1 is a side sectional view showing a schematic configuration of an image forming apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. 図1における画像形成部Pの構成を示す部分拡大図The elements on larger scale which show the structure of the image formation part P in FIG. 本実施形態の画像形成装置100に搭載される現像装置8の側面断面図Side surface sectional view of the developing device 8 mounted in the image forming apparatus 100 of the present embodiment. 本実施形態の画像形成装置100に搭載される現像装置8の平面図The top view of the developing device 8 mounted in the image forming apparatus 100 of this embodiment.

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、磁性トナーのみから成る磁性一成分現像剤(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 magnetic one-component developer (hereinafter simply referred to as a developer) made of only magnetic toner, and a first container that agitates and conveys the developer. A stirring screw 23 and a second stirring screw 24, a developing roller 25, and a regulating 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現像剤を摩擦帯電させる。   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 stir and mix the developer to frictionally charge the developer.

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。現像ローラー25の詳細な構成については後述する。   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). The detailed configuration of the developing roller 25 will be described later.

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)が現像ローラー25の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 of the developing roller 25, and is arranged at a predetermined interval from the developing roller 25, whereby the photosensitive drum. The amount of toner supplied to 1 is regulated. 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.

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に所定の現像バイアス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。また、現像ローラー25の回転に伴い磁気ブラシが感光体ドラム1から離間する際に、現像バイアスの交流成分によって感光体ドラム1上の余剰現像剤が磁気ブラシに回収される。   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 developing bias 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. Further, when the magnetic brush is separated from the photosensitive drum 1 as the developing roller 25 rotates, excess developer on the photosensitive drum 1 is collected by the magnetic brush by the alternating current component of the developing bias.

なお、現像容器22内のトナーが現像によって減少したときは、トナーコンテナ9(図1参照)内に貯留されたトナー(現像剤)がトナー補給口22dを介して第1搬送室22bの上流端(図4参照)に補給される。   When the toner in the developing container 22 is reduced by development, the toner (developer) stored in the toner container 9 (see FIG. 1) passes through the toner supply port 22d and reaches the upstream end of the first transfer chamber 22b. (See FIG. 4).

(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、クリーニングブレード51と感光体ドラム1との摩擦が大きくなるため、長期間の使用によりクリーニングブレード51が摩耗或いは欠損し、クリーニングブレード51と感光体ドラム1との隙間からすり抜ける外添剤量が多くなる。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においてクリーニングブレード51と感光体ドラム1との隙間からすり抜ける外添剤量が多くなる。   When the arithmetic average roughness Ra of the surface of the photosensitive layer 1b in the initial stage of use is smaller than 40 [nm], the friction between the cleaning blade 51 and the photosensitive drum 1 increases, so that the cleaning blade 51 is worn or worn by long-term use. The amount of the external additive that is lost and slips through the gap between the cleaning blade 51 and the photosensitive drum 1 increases. 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. Therefore, the amount of external additive that slips through the gap between the cleaning blade 51 and the photosensitive drum 1 at a relatively early stage of durable printing increases.

即ち、感光層1bの表面の算術平均粗さRaが小さすぎても大きすぎても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の汚染が発生してしまい、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。従って、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く、40[nm]以上55[nm]以下の範囲内にあるのがより好ましい。   That is, if the arithmetic average roughness Ra of the surface of the photosensitive layer 1b is too small or too large, the external additive slips through and the resulting charging roller 41 is contaminated, and the surface of the photosensitive drum 1 is charged. Image defects such as vertical stripes due to unevenness occur. Accordingly, the arithmetic average roughness Ra of the surface of the photosensitive layer 1b in the initial use of the photosensitive drum 1 is preferably in the range of 40 [nm] to 70 [nm], and is 40 [nm] to 55 [nm]. It is more preferable to be within the following range.

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。

Figure 2018112581
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).
Figure 2018112581

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に用いる現像ローラー25の構成)
次に、現像装置8で使用される現像ローラー25について詳細に説明する。現像ローラー25は、アルミニウムやSUS等の金属によって中空円筒形状に形成されている。現像ローラー25の内部には磁極部材26(図3参照)が内包されている。現像ローラー25がアルミニウム製である場合には、現像ローラー25の表面にニッケル(Ni)−クロム(Cr)めっき処理が施されていてもよい。めっき処理を施すことで、現像ローラー25の表面強度が増加し、傷の発生やローラー表面の削れを抑制することができる。また、直前の画像が残像となって現れる現像履歴(ゴースト)の発生を抑制することができる。
(Configuration of the developing roller 25 used in the developing device 8)
Next, the developing roller 25 used in the developing device 8 will be described in detail. The developing roller 25 is formed in a hollow cylindrical shape with a metal such as aluminum or SUS. A magnetic pole member 26 (see FIG. 3) is included in the developing roller 25. When the developing roller 25 is made of aluminum, the surface of the developing roller 25 may be subjected to nickel (Ni) -chromium (Cr) plating treatment. By performing the plating treatment, the surface strength of the developing roller 25 is increased, and the generation of scratches and the scraping of the roller surface can be suppressed. In addition, it is possible to suppress the development history (ghost) from appearing as the afterimage of the immediately preceding image.

現像剤が担持される現像ローラー25の外周面にはブラスト加工によって微細な凹凸が形成されており、現像ローラー25の表面粗さRaは20nm≦Ra≦100nmの関係式を満たす値となっている。表面粗さRaが20nm≦Ra≦100nmと比較的小さい現像ローラー25を用いることにより、現像ローラー25と現像剤との摩擦が起こりやすくなり、現像ローラー25の回転によって現像剤を必要な帯電量まで迅速に帯電させることができる。また、現像ローラー25上に短い磁気ブラシを形成できるため、高精細な画像を形成できる。現像ローラー25の表面粗さRa(nm)は、例えば株式会社東京精密製のサーフコム5000DXを用いて測定することができる。   Fine irregularities are formed by blasting on the outer peripheral surface of the developing roller 25 carrying the developer, and the surface roughness Ra of the developing roller 25 is a value that satisfies the relational expression of 20 nm ≦ Ra ≦ 100 nm. . By using the developing roller 25 having a relatively small surface roughness Ra of 20 nm ≦ Ra ≦ 100 nm, friction between the developing roller 25 and the developer is likely to occur, and the developer is brought to a necessary charge amount by the rotation of the developing roller 25. It can be charged quickly. Further, since a short magnetic brush can be formed on the developing roller 25, a high-definition image can be formed. The surface roughness Ra (nm) of the developing roller 25 can be measured using, for example, Surfcom 5000DX manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.

ところで、表面粗さRaが小さい現像ローラー25を用いた場合、トナーの搬送性が低いため現像ローラー25とトナーとの摩擦頻度が高くなる。その結果、トナーが過帯電となり、カブリが発生し易くなる。   By the way, when the developing roller 25 having a small surface roughness Ra is used, since the toner transportability is low, the friction frequency between the developing roller 25 and the toner increases. As a result, the toner is overcharged and fog is likely to occur.

そこで、本実施形態の画像形成装置100では、表面粗さRaが20nm≦Ra≦100nmの現像ローラー25を感光層1bの算術表面粗さ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の表面に対するトナーの接触面積が小さくなり、感光体ドラム1に対するトナー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に印加される交流バイアスによって感光体ドラム1上の余剰現像剤(カブリトナー)を現像ローラー25に効率良く回収することができ、カブリの発生を効果的に抑制することができる。   Therefore, in the image forming apparatus 100 of the present embodiment, the developing roller 25 having a surface roughness Ra of 20 nm ≦ Ra ≦ 100 nm is used in combination with the photosensitive drum 1 having an arithmetic surface roughness Ra of the photosensitive layer 1b of 40 nm to 70 nm. Thus, the contact area of the toner with respect to the surface of the photosensitive layer 1b is reduced, and the adhesion force of the toner to the photosensitive drum 1 can be reduced. As a result, surplus developer (fogging toner) on the photosensitive drum 1 can be efficiently collected on the developing roller 25 by the AC bias applied to the developing roller 25, and the generation of fog can be effectively suppressed. it can.

また、磁性一成分現像方式において、現像ローラー25上のトナー層の層厚を規制する方法は、本実施形態のように規制ブレード29として磁性の金属部材を用い、非接触で現像ローラー25に対向させる方法と、規制ブレード29としてゴム部材を用い、現像ローラー25に接触させる方法とがある。磁性金属製の規制ブレード29を現像ローラー25に非接触で対向させる構成を用いた場合、規制ブレード29からトナーへ電荷が注入される。   In the magnetic one-component development method, the method of regulating the thickness of the toner layer on the developing roller 25 uses a magnetic metal member as the regulating blade 29 as in the present embodiment, and faces the developing roller 25 in a non-contact manner. And a method of using a rubber member as the regulating blade 29 and bringing it into contact with the developing roller 25. When a configuration in which the magnetic metal regulating blade 29 is opposed to the developing roller 25 in a non-contact manner, electric charges are injected from the regulating blade 29 to the toner.

磁性一成分現像方式の場合、現像ローラー25内の磁極部材26に分離極が存在しないため、電荷注入されたトナーが現像ローラー25から分離されず、過帯電トナーが現像ローラー25上に存在し続ける。そのため、本発明は磁性金属製の規制ブレード29を用いる磁性一成分現像方式において特に有効である。   In the case of the magnetic one-component development method, since the magnetic pole member 26 in the developing roller 25 has no separation pole, the charged toner is not separated from the developing roller 25 and the overcharged toner continues to exist on the developing roller 25. . Therefore, the present invention is particularly effective in a magnetic one-component developing system using a magnetic metal regulating blade 29.

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、一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 one-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.

感光体ドラム1及び現像ローラー25の表面粗さとクリーニング性との関係について調査した。試験方法としては、感光層1bの算術平均粗さRa及び現像ローラー25のRaを変化させて、低温低湿環境下(10℃、10%)で印字率20%のテスト画像(ハーフ画像)を100k枚連続印字した。画像に外添剤のすり抜けに起因する縦筋の発生を目視により観察し、縦筋が認められた場合は帯電ローラー41表面の外添剤の付着位置と照合して確認した。観察は所定枚数毎に行い、100k枚印字終了時に最終判断した。外添剤のすり抜けが認められない場合を○、すり抜けが認められる場合を×とした。   The relationship between the surface roughness of the photosensitive drum 1 and the developing roller 25 and the cleaning property was investigated. As a test method, the arithmetic average roughness Ra of the photosensitive layer 1b and the Ra of the developing roller 25 are changed, and a test image (half image) with a printing rate of 20% in a low temperature and low humidity environment (10 ° C., 10%) is 100 k. Printed continuously. The image was observed visually for the occurrence of vertical streaks due to slipping of the external additive, and when vertical streaks were observed, it was confirmed by collating with the attachment position of the external additive on the surface of the charging roller 41. The observation was performed every predetermined number of sheets, and the final judgment was made at the end of printing 100k sheets. The case where slip-through of the external additive was not recognized was evaluated as ◯, and the case where slip-through was observed was rated 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30nm、40nm、55nm、70nm、80nmとした。また、アルミスリーブの表面にNi−Crめっき処理を施した現像ローラー25を用い、現像ローラー25のRaを15nm、20nm、40nm、60nm、80nm、100nm、105nmとし、現像ローラー25の線速を164mm/secとした。また、平均粒子径6.8μm、電荷減衰係数が0.05の正帯電性トナーを用いた。クリーニングブレード51としては、基端部から先端部までの長さ(自由長)が11.0mm、厚み2.0mmであるウレタンゴム製のブレードを用い、感光体ドラム1の外周面に対する角度を24°、喰い込み量を1.2mm、線圧を20.0N/mに設定した。結果を表1に示す。   The test conditions were a photosensitive drum 1 in which an amorphous silicon photosensitive layer was formed as a photosensitive layer 1b on the outer peripheral surface of an aluminum tube 1a, and Ra of the photosensitive layer 1b was 30 nm, 40 nm, 55 nm, 70 nm, and 80 nm. . Further, the developing roller 25 having the surface of the aluminum sleeve subjected to Ni—Cr plating treatment is used. / Sec. Further, a positively chargeable toner having an average particle diameter of 6.8 μm and a charge attenuation coefficient of 0.05 was used. As the cleaning blade 51, a urethane rubber blade having a length (free length) from the base end portion to the tip end portion of 11.0 mm and a thickness of 2.0 mm is used, and the angle with respect to the outer peripheral surface of the photosensitive drum 1 is 24. °, the biting amount was set to 1.2 mm, and the linear pressure was set to 20.0 N / m. The results are shown in Table 1.

Figure 2018112581
Figure 2018112581

表1から明らかなように、現像ローラー25のRaの大きさに係わらず、感光層1bのRaが30nmの場合、及び80nmの場合に外添剤のすり抜けが発生した。これは、感光層1bのRaが30nm以下になるとクリーニングブレード51と感光層1bとの摩擦力が大きくなるため、長期間の使用によりクリーニングブレード51が摩耗或いは欠損し、クリーニングブレード51と感光体ドラム1との隙間からすり抜ける外添剤量が多くなると考えられる。一方、感光層1bのRaが80nm以上になると感光層1bの凹部に外添剤が入り込むため、クリーニングブレード51と感光体ドラム1との隙間からすり抜ける外添剤量が多くなると考えられる。   As is apparent from Table 1, the external additive slipped out when the Ra of the photosensitive layer 1b was 30 nm and 80 nm, regardless of the size of Ra of the developing roller 25. This is because when the Ra of the photosensitive layer 1b is 30 nm or less, the frictional force between the cleaning blade 51 and the photosensitive layer 1b increases, so that the cleaning blade 51 is worn or lost due to long-term use. It is thought that the amount of the external additive slipping through the gap with 1 increases. On the other hand, when the Ra of the photosensitive layer 1b is 80 nm or more, the external additive enters the concave portion of the photosensitive layer 1b, so that it is considered that the amount of the external additive slipping through the gap between the cleaning blade 51 and the photosensitive drum 1 increases.

感光体ドラム1及び現像ローラー25の表面粗さとカブリの発生との関係について調査した。試験方法としては、感光層1bのRa及び現像ローラー25のRaを変化させて、低温低湿環境下(10℃、10%)で印字率8%のテスト画像(ハーフ画像)を100k枚連続印字した。反射濃度計を用いて白地部の濃度(FD;カブリ濃度)を測定し、目標値(0.1)以上である場合にカブリが発生したと判定した。その他の試験条件は実施例1と同様とした。結果を表2に示す。   The relationship between the surface roughness of the photosensitive drum 1 and the developing roller 25 and the occurrence of fog was investigated. As a test method, Ra of the photosensitive layer 1b and Ra of the developing roller 25 were changed, and 100k test images (half images) having a printing rate of 8% were continuously printed in a low temperature and low humidity environment (10 ° C., 10%). . The density (FD; fog density) of the white background portion was measured using a reflection densitometer, and it was determined that fog occurred when the density was equal to or higher than the target value (0.1). Other test conditions were the same as in Example 1. The results are shown in Table 2.

Figure 2018112581
Figure 2018112581

表2から明らかなように、感光層1bのRaの大きさに係わらず、現像ローラー25のRaが15nmの場合、及び105nmの場合にカブリ濃度(FD)が0.1以上となり、カブリが発生した。これは、現像ローラー25のRaが20nm未満になると現像ローラー25によるトナーの保持力が大きくなる。その結果、磁気ブラシが規制ブレード29を通過する際のトナーと現像ローラー25との摺擦頻度が高くなり、過帯電トナーの割合が増加するためカブリが発生し易くなると考えられる。一方、現像ローラー25のRaが100nmを超えると現像ローラー25によるトナーの保持力が小さくなる。その結果、磁気ブラシが規制ブレード29を通過する際のトナーと現像ローラー25との摩擦が小さくなり、帯電量の低いトナー、或いは逆帯電トナーの割合が増加するためカブリが発生し易くなると考えられる。   As is apparent from Table 2, the fog density (FD) becomes 0.1 or more when the Ra of the developing roller 25 is 15 nm and 105 nm regardless of the Ra size of the photosensitive layer 1b, and fog occurs. did. This is because when the Ra of the developing roller 25 is less than 20 nm, the toner holding force by the developing roller 25 increases. As a result, the friction frequency between the toner and the developing roller 25 when the magnetic brush passes through the regulating blade 29 is increased, and the ratio of the overcharged toner is increased, so that fog is likely to occur. On the other hand, when the Ra of the developing roller 25 exceeds 100 nm, the toner holding force by the developing roller 25 becomes small. As a result, the friction between the toner and the developing roller 25 when the magnetic brush passes the regulating blade 29 is reduced, and the ratio of the toner having a low charge amount or the reversely charged toner is increased, so that fog is likely to occur. .

表1及び表2の結果より、感光体ドラム1の感光層1bのRaを40nm以上70nm以下、現像ローラー25のRaを20nm以上100nm以下とすることで、カブリの発生、及び外添剤のすり抜けに起因する画像不良の両方を効果的に抑制できることが確認された。   From the results of Tables 1 and 2, the Ra of the photosensitive layer 1b of the photosensitive drum 1 is set to 40 nm to 70 nm and the Ra of the developing roller 25 is set to 20 nm to 100 nm, thereby causing fogging and slipping of the external additive. It was confirmed that both of the image defects due to the image can be effectively suppressed.

本発明は、磁性トナーを用いた磁性一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、使用環境に係わらずトナーの過帯電、或いは帯電不足によるカブリの発生を抑制し、且つ、外添剤のすり抜けに起因する画像不具合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 in an image forming apparatus including a magnetic one-component developing system using magnetic toner. To provide an image forming apparatus capable of suppressing occurrence of fog due to overcharging or insufficient charging of toner regardless of the use environment, and suppressing image defects caused by slipping of external additives, regardless of the use environment. Can do.

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)
29 規制ブレード(規制部材)
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)
90 磁性トナー
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)
29 Regulation blade (regulation member)
41 Charging roller (charging member)
51 Cleaning blade (cleaning member)
90 Magnetic toner 100 Image forming apparatus

Claims (3)

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、を有する像担持体と、
該像担持体に対向配置され、磁性トナーのみから成る磁性一成分現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体に対して所定の間隔を隔てて配置され、前記現像剤担持体に担持された前記磁性一成分現像剤の層厚を規制する金属製の規制部材と、有する現像装置と、
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、前記現像剤担持体の表面の算術平均粗さRaが20nm以上100nm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;
A developer carrier that is disposed opposite to the image carrier and carries a magnetic one-component developer composed of only a magnetic toner; and a developer carrier that is disposed at a predetermined interval with respect to the developer carrier. A metal regulating member for regulating the layer thickness of the magnetic one-component developer carried on the developing device, and a developing device having
In an image forming apparatus comprising:
The arithmetic average roughness Ra of the surface of the photosensitive layer in the initial use is in the range of 40 nm to 70 nm, and the arithmetic average roughness Ra of the surface of the developer carrying member is in the range of 20 nm to 100 nm. An image forming apparatus.
前記像担持体の表面に接触するように配置され、前記像担持体の表面をクリーニングするクリーニング部材を有することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 1, further comprising a cleaning member that is disposed in contact with the surface of the image carrier and that cleans the surface of the image carrier. 前記像担持体の表面に接触又は近接して配置され、前記像担持体を帯電させる帯電部材を有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 1, further comprising a charging member that is disposed in contact with or close to the surface of the image carrier and charges the image carrier.
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