画像形成装置
【課題】感光体の長寿命化を図りつつ、感光体に付着する放電生成物を除去することのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】電子写真感光体２と、トナー及びキャリアを備える現像剤を用いる現像器４と、を有し、現像器４は、内部に磁界発生手段を備える現像剤担持体４２上に穂立ちした現像剤４７を感光体２に接触させて感光体２上の静電像を現像する画像形成装置は、現像剤担持体４２上の現像剤の感光体２に対する接触圧力をＰ［Ｐａ］、現像剤担持体４２の周速度をｖSl［ｍｍ／秒］、感光体２の周速度をｖDr［ｍｍ／秒］、感光体２の弾性変形率をＷ［％］としたとき、下記式、
【数１】
で表される現像剤４７による感光体２の摺擦度合を示す指標Ｓが、６０５００≧Ｓ≧６５０の範囲である構成とする。
【解決手段】電子写真感光体２と、トナー及びキャリアを備える現像剤を用いる現像器４と、を有し、現像器４は、内部に磁界発生手段を備える現像剤担持体４２上に穂立ちした現像剤４７を感光体２に接触させて感光体２上の静電像を現像する画像形成装置は、現像剤担持体４２上の現像剤の感光体２に対する接触圧力をＰ［Ｐａ］、現像剤担持体４２の周速度をｖSl［ｍｍ／秒］、感光体２の周速度をｖDr［ｍｍ／秒］、感光体２の弾性変形率をＷ［％］としたとき、下記式、
【数１】
で表される現像剤４７による感光体２の摺擦度合を示す指標Ｓが、６０５００≧Ｓ≧６５０の範囲である構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置においては、一様に帯電された電子写真感光体（以下「感光体」という。）上を画像情報信号に応じて露光して静電像（潜像）を形成し、それを現像剤で現像することによりトナー像として、このトナー像を最終的に紙などの記録材に転写する。その後、熱や圧力などを用いて紙上に転写されたトナー画像を定着させる。一方、転写の際に感光体上に残る現像剤などをクリーニング手段により除去することにより、感光体上を清掃し、再び帯電行程へ移行し画像形成を行う。
【０００３】
このような画像形成装置においては、感光体を一様に帯電する帯電手段として、コロナ放電、或いはローラと感光体の接触部近傍の微小ギャップ間の放電といった、放電現象を利用したものがある（放電手段）。又、像担持体（感光体、中間転写体等）の上に形成されたトナー像を記録材や中間転写体等の転写材に転写する転写手段としても、上記の如き放電手段を用いるものがある。このような放電手段による放電では、窒素酸化物（以下、「ＮＯｘ」という。）やオゾンなどの放電生成物が発生し、その一部は感光体表面に付着する。
【０００４】
このように、感光体の表層に付着した放電生成物のうち、ＮＯｘは、感光体の表層に残存すると空気中等の水分と反応して硝酸を生成し、又金属と反応して金属硝酸塩を生成する。このように生成された硝酸又は硝酸塩が感光体の表面に薄い膜となって形成されると、これら硝酸又は硝酸塩の吸湿作用によって、感光体の表面の電気的抵抗値が低くなる。これにより、感光体上に形成された静電像が破壊され、形成画像の品質が低下してしまうことがある。特に、高湿環境下では、画像が流れたような異常画像（画像流れ）が発生し易くなる。
【０００５】
従来の有機感光体を使用した場合は、現像剤として非磁性トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）とを備える二成分現像剤を用いる際に現像部（現像ニップ）中の磁性キャリアの穂によって感光体を摺擦することで、或いは感光体上に残留した転写残トナーを除去するためのブレード状部材などとされるクリーニング部材によって感光体を摺擦することにより、感光体の表層が極微量削り取られる。そして、上述のような放電生成物や、それが反応して生成した硝酸や金属硝酸塩も、感光体の表層が削り取られるのと同時に除去される。これにより、従来、ＮＯｘによる異常画像の発生をある程度抑制することができていた。
【０００６】
しかしながら、このように現像部における磁性キャリアの穂やクリーニング部材で感光体の表面を削り取る場合、感光体の寿命を低下させるという不具合がある。
【０００７】
そこで、表面に光導電層を有する感光体において、その光導電層の層厚を厚くして、現像部における磁性キャリアの穂やクリーニング部材で摺擦が行われる場合でも感光体の寿命をある程度稼ぐ方法が考案されてきた。しかしながら、この手法により光導電層の層厚を厚くし過ぎると、像露光時に生じる光キャリアの拡散が多くなり、解像力が低下するという問題がある。従って、この場合、高画質化を維持しつつ、感光体の長寿命化を図ることは難しい。更に、現像部における磁性キャリアの穂やクリーニング部材による摺擦力を増大させると、感光体の表層に画像形成に影響する傷を発生させる虞もあった。又クリーニング部材の摺擦力を増大させるとクリーニング部材そのものに欠け等の不良が生じクリーニング不良に至る虞もあった。
【０００８】
一方、上述した高画質化と長寿命化の両立を図るために、感光体の表面を高硬度のものとし、放電生成物（ＮＯｘ）を除去するために現像部における磁性キャリアの穂やクリーニング部材での摺擦が行われた場合でも、感光体の光導電層自体の削れ量を低減することのできる感光体が提案されている。このような感光体としては、有機光導電層を保護するために表層に保護層が設けられた感光体や、α−Ｓｉ感光体等が挙げられる。これらの感光体は表層が硬化されていることにより、当然、機械的摺擦による削れ量が低減されるため、作成時の光導電層及び保護層の膜厚を薄くでき、像露光時に生じる光キャリアの拡散を少なくできるため高画質化と高寿命化が両立できる。
【０００９】
しかしながら、光導電層自体の削れ量を低減した場合、従来の手法では感光体上に形成された硝酸又は硝酸塩の膜を削り取ることが困難になる虞があった。なぜならば、従来の手法では、硝酸又は硝酸塩膜の下部の感光体の表層を若干ではあるが削り取ることにより、感光体上に形成された上記硝酸又は硝酸塩の膜を削り取り、除去していたからである。つまり、感光体の表層の削れ量が比較的多い場合は、硝酸又は硝酸塩膜は感光体の表層ごと根こそぎ削りとることが可能であったが、感光体の表層の削れ量を低減させると、硝酸又は硝酸塩膜も削り取り難くなる。
【００１０】
そこで、上述のように感光体の表面を削り取る方法ではなく、放電生成物が感光体に付着する前に働きかけることにより、放電生成物による不具合を解決しようとする方法が種々提案されている。例えば、放電により生成されたオゾンを排気手段によって機外に排気する方法を用いて、オゾンによる帯電特性の低下を防止する画像形成装置が特許文献１に開示されている。又、特許文献２には、感光体上に結露が生じるのを防止する結露防止用加熱手段を設ける方法を用いて、放電により生じたＮＯｘが硝酸になるのを防ぐ画像形成装置が開示されている。
【００１１】
この他、帯電用の放電電極の同一基板上に沿面グロー放電装置を並設させて放電により生成したＮＯｘを分解する帯電装置、コロナ発生装置の構成部材であるシールド等にＮＯｘを中和するアルカリ性皮膜を被覆してＮＯｘを吸収するコロナ発生装置、或いはコロナ発生装置のケーシングにオゾンやＮＯｘなどの放電生成物を分解可能な光触媒物質を多孔質体構造の形で付与されたコロナ発生装置などが提案されている。
【００１２】
しかしながら、上記の各種方法では、その装置自体スペースとコストが必要となる。
【００１３】
従って、簡易な構成により、感光体の長寿命化を図りつつ、感光体に付着する放電生成物を除去することのできる画像形成装置が求められている。
【特許文献１】特開平１０−３４００３０号公報
【特許文献２】特開平５−３０３２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、感光体の長寿命化を図りつつ、感光体に付着する放電生成物を除去することのできる画像形成装置を提供することである。
【００１５】
本発明のより詳細な目的の一つは、感光体の削れ量を制限して感光体の寿命を稼ぎつつ、且つ、感光体に付着する放電生成物を除去することのできる画像形成装置を提供することである。
【００１６】
本発明のより詳細な目的の一つは、装置構成の複雑化、高コスト化を招くことなく感光体に付着する放電生成物を除去することができ、しかも画像解像度の低下等の画像不具合を抑制しながら感光体の長寿命化を図ることのできる画像形成装置を提供することである。
【００１７】
本発明のより詳細な目的の他の一つは、クリーニング部材の長寿命化を図りつつ、感光体に付着する放電生成物を除去することのできる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、電子写真感光体と、トナー及びキャリアを備える現像剤を用いる現像器と、を有し、前記現像器は、内部に磁界発生手段を備える現像剤担持体上に穂立ちした現像剤を前記感光体に接触させて前記感光体上の静電像を現像する画像形成装置において、前記現像剤担持体上の現像剤の前記感光体に対する接触圧力をＰ［Ｐａ］、前記現像剤担持体の周速度をｖSl［ｍｍ／秒］、前記感光体の周速度をｖDr［ｍｍ／秒］、前記感光体の弾性変形率をＷ［％］としたとき、下記式、
【００１９】
【数１】
【００２０】
で表される現像剤による前記感光体の摺擦度合を示す指標Ｓが、
６０５００≧Ｓ≧６５０
の範囲であることを特徴とする画像形成装置である。
【００２１】
本発明の他の態様によると、電子写真感光体と、トナー及びキャリアを備える現像剤を用いる現像器と、を有し、前記現像器は、内部に磁界発生手段を備える現像剤担持体上に穂立ちした現像剤を前記感光体に接触させて前記感光体上の静電像を現像する画像形成装置において、前記現像剤担持体と前記感光体との間隙（ギャップ）をＧSD［μｍ］、１００ｍＴの磁界を印加した時のキャリアの磁化量をＭ［Ａ／ｍ］、前記磁界発生手段が備える前記感光体に対向する磁極の磁束密度をＢ［ｍＴ］、前記現像剤担持体上の単位面積当たりの現像剤量をＣ［ｍｇ／ｃｍ2］、前記磁界発生手段が備える前記感光体に対向する磁極の半値幅をＨ［°］、変換係数をα［１／Ｐａ4］、前記現像剤担持体の周速度をｖSl［ｍｍ／秒］、前記感光体の周速度をｖDr［ｍｍ／秒］、前記感光体の弾性変形率をＷ［％］としたとき、下記式、
【００２２】
【数２】
【００２３】
で表される現像剤による前記感光体の摺擦度合を示す指標Ｓが、
６０５００≧Ｓ≧６５０
の範囲であることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００２４】
上記各本発明の一実施態様によると、前記指標Ｓが、６０５００≧Ｓ≧６５００の範囲である。又、本発明の一実施態様によると、画像形成装置は更に、前記感光体を摺擦して前記感光体上のトナーを除去するクリーニング部材を有する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、感光体の長寿命化を図りつつ、感光体に付着する放電生成物を除去することができる。より詳細には、本発明によれば、感光体の削れ量を制限して感光体の寿命を稼ぎつつ、且つ、感光体に付着する放電生成物を除去することができる。又、本発明によれば、装置構成の複雑化、高コスト化を招くことなく感光体に付着する放電生成物を除去することができ、しかも画像解像度の低下等の画像不具合を抑制しながら感光体の長寿命化を図ることができる。更に、本発明によれば、クリーニング部材の長寿命化を図りつつ、感光体に付着する放電生成物を除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２７】
実施例１
［画像形成装置の全体構成及び動作］
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成を示す。本実施例の画像形成装置１００は、像形成手段として４つの画像形成ユニット（画像形成部）Ｕａ、Ｕｂ、Ｕｃ、Ｕｄを有する多色電子写真複写機である。画像形成装置１００は、画像形成装置本体に接続された原稿読み取り装置（図示せず）又は画像形成装置本体に対し通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器からの画像情報信号に応じて、電子写真方式で４色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のフルカラー画像を記録材（記録用紙、プラスチックフィルム、布等）に形成することができる。
【００２８】
尚、本実施例では、画像形成装置１００が備える４つの画像形成ユニットＵａ、Ｕｂ、Ｕｃ、Ｕｄは、現像色が異なることを除いて実質的に同一の構成を有する。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの画像形成ユニットに属する要素であることを表すために符号に付した添え字ａ、ｂ、ｃ、ｄは省略し、総括的に説明する。
【００２９】
画像形成ユニットＵは、像担持体としての円筒型の感光体（感光ドラム）１を有し、その回りに帯電手段としての一次帯電器２、露光手段としてのレーザビーム露光装置（レーザスキャナ装置）３、現像手段としての現像器４、転写手段としての転写帯電器５、クリーニング手段としてのクリーナ６が配置されている。本実施例では、一次帯電器２としてコロナ放電器を用いる。
【００３０】
更に、画像形成ユニットＵａ、Ｕｂ、Ｕｃ、Ｕｄを貫通する態様にて感光体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの図中下方に、記録材搬送手段として無端状の搬送ベルト７が配置されている。搬送ベルト７は、複数のローラに掛け回されて周回移動可能である。搬送ベルト７を介して感光体１と対向する箇所に転写帯電器５が配置されている。転写帯電器５が配置された位置で、感光体１と搬送ベルト７とで転写部（転写ニップ）Ｔが形成される。搬送ベルト７は、記録材供給ローラ２０により画像形成装置本体内に供給された記録材２２を担持して、転写帯電器５が配置された箇所で感光体１と当接するようにして搬送する。
【００３１】
更に、感光体１を帯電すると同時に全面露光するために、補助帯電器８及び除電ランプ９が、感光体１の表面の同一箇所に上下に重ねて設けられている。
【００３２】
次に、本実施例の画像形成装置による画像形成工程を説明する。感光体１の表面上の残留トナーがクリーナ６によって除去される。その後、感光体１は、補助帯電器８により、感光体１上に形成される静電潜像と同極性（本実施例では負極性）に帯電されると同時に、除電ランプ９により一様に露光される。これにより、メモリー効果領域、正常領域の双方が共に表面電位約０Ｖとなるように除電される。その後、感光体１は、一次帯電器２により一様に帯電される。次いで、レーザビーム露光装置３が作動することにより、感光体１上に、各画像形成ユニットＵの現像色に色分解された画像情報にしたがう画像露光パターンに対応した静電像（潜像）が形成される。感光体１に形成された静電像は、現像器４の作動により各画像形成ユニットＵａ、Ｕｂ、Ｕｃ、Ｕｄにおいて、それぞれイエロー色、マゼンタ色、シアン色、ブラック色のトナーにより現像され、トナー像として可視画像化される。その後、感光体１上に形成されたこれらの可視画像は、転写帯電器５が作動することにより、搬送ベルト７の移動に伴って搬送ベルト７上に担持された記録材２２上に順次転写され、記録材２２上にフルカラーが形成される。
【００３３】
フルカラーのトナー像が転写された記録材２２はその後搬送ベルト７から分離され、定着手段たる定着器２１へと搬送される。定着器２１は、記録材２２を加熱、加圧することにより、その上のトナー像を記録材２２に定着させる。トナー像が定着された記録材２２はその後画像形成装置本体外に排出される。
【００３４】
一方、記録材２２へのトナー像の転写工程後に感光体１上に残留したトナー等の異物は、クリーナ６が備えるクリーニング部材６１（図３）により除去され、感光体１は繰り返し画像形成に供される。
【００３５】
尚、所望の画像形成ユニットのみを稼働させることにより、所望の色の単色又は複数色の画像を形成することも可能である。
【００３６】
［現像器］
図２を参照して、現像器４について更に説明する。本実施例の現像器４は、２成分接触現像法（二成分磁気ブラシ接触現像法）を採用している。
【００３７】
現像器４は、基本的に非磁性トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）とを混合した二成分現像剤を収容した現像容器４１に、現像剤を担持して感光体１と対向した現像部（現像ニップ、現像領域）ｎに搬送する現像剤担持体としての現像スリーブ４２と、現像スリーブ４２内に非回転に配置された磁界発生手段としてのマグネットローラ４３と、現像剤を現像容器４１内で循環させるとともに現像スリーブ４２に供給する攪拌スクリュー４４、４５と、現像スリーブ４２上の現像剤を規制して薄層に形成する規制ブレード４６とを設けてなる。
【００３８】
現像スリーブ４２は、感光体１に対し最近接領域が通常約１００〜１０００μm（一般的に４００〜５００μｍが良く使用される。）の間隔（ＧSD）（詳しくは後述する）となるように配置され、感光体１の軸線方向（表面移動方向に直交する方向）に沿って、感光体１の軸線方向長さのほぼ全域にわたり延在する。そして、現像スリーブ４２上の現像剤の穂立ち（磁気ブラシ）４７が、感光体１と対向した領域で感光体１とニップ（現像部、現像領域）ｎを形成して、感光体１の表面と接触した状態で現像を行う。本実施例では、図中矢印で示すように、現像スリーブ４２は感光体１の回転方向に対して順方向に回転する。即ち、磁気ブラシ４７は、現像スリーブ４２の回転方向上流側の接触開始位置から、下流側の接触終了位置までの幅のニップ（現像部、現像領域）ｎを形成している。
【００３９】
磁界発生手段たるマグネットローラ４３は、周方向に沿って複数の磁極、本実施例では、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ１、Ｓ２（Ｎは磁石のＮ極、Ｓは磁石のＳ極を示す。）の５つの磁極を有する。現像容器４１内の現像剤（二成分現像剤）は、回転する現像スリーブ４２上にマグネットローラ４３の磁極Ｎ３の磁力により汲み上げられ、磁極Ｎ３、Ｓ２、Ｎ１と順次搬送される過程で、現像スリーブ４２に対して略垂直に配置された規制ブレード４６により層厚を規制されて、現像スリーブ４２に現像剤の薄層が形成される。この薄層に形成された現像剤は、現像スリーブ４２の回転に伴い現像部ｎに搬送され、マグネットローラ４３の現像主極Ｓ１の近くでその磁力により、現像スリーブ４２の表面で穂立ちした磁気ブラシ４７を形成する。
【００４０】
この磁気ブラシ４７は現像部ｎにおいて感光体１の表面に接触する。そして、現像剤中からトナーが感光体１の静電潜像に選択的に付着することで、感光体１上の静電像がトナー像として可視化される。現像を終えた現像剤は現像スリーブ４２によって現像容器４１内に戻され、マグネットローラ４３の磁極Ｎ２、Ｎ３が形成する反発磁界によって現像スリーブ４２から剥離され、現像容器４１内に回収される。
【００４１】
現像時、現像スリーブ４２には、電源（図示せず）から直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアスが印加される。本実施例では、直流電圧Ｖｄｃ＝−５００Ｖに周波数Ｖｆ＝３０００Ｈｚ、ピークツウピーク電圧（振幅）Ｖｐｐ＝１５００Ｖの交流電圧を重畳した現像バイアスを印加した。
【００４２】
現像容器４１内の現像剤は、現像によりトナーが消費されて、トナー濃度（トナーとキャリアとの混合比）が次第に減少していく。この現像容器４１内の現像剤のトナー濃度を図示しない濃度検知手段で検知して、トナー濃度が所定の許容下限濃度まで低下した場合には、現像容器４１に接続されたトナー補給部４８からトナーを補給して、現像剤のトナー濃度を所定の許容範囲内に保つように制御する。
【００４３】
トナーは、着色樹脂粒子（結着樹脂、着色剤及び必要に応じてその他の添加剤を含む）そのもの、或いはこれにコロイダルシリカ微粉末の如き外添剤が外添された着色粒子であってよい。キャリアとしては、樹脂中に磁性材料としてマグネタイトを分散し、導電化及び抵抗調整のためにカーボンブラック等の導電材料を分散して形成した樹脂磁性粒子、或いはフェライト等のマグネタイト単体表面を酸化、還元処理して抵抗調整したもの、或いはフェライト等のマグネタイト単体表面を樹脂でコーティングして抵抗調整したもの等が用いられる。
【００４４】
本実施例では、トナーとして、体積平均粒径６μｍの負帯電トナーを用いた。又、本実施例では、キャリアとして、平均粒径３５μｍの樹脂磁性粒子を用いた。そして、本実施例では、現像剤におけるトナーとキャリアとのの混合比は重量比で８：９２とした。
【００４５】
トナーの体積平均粒径は、次の測定法で測定した。測定装置としてコールカウンターＴＡ−ＩＩ型（コールター社製）を用い、個数平均分布および体積平均分布を出力するインターフェイス（日科機製）、およびＣＸ−ｉ−パーソナルコンピュータ（キヤノン製）を接続した。電解液は、１級塩化ナトリウムを用いて、１％のＮａｃｌ水溶液を調製した。この電解液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１〜５ｍｌ加え、更に測定試料のトナーを２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、上記のコールターカウンターＴＡ−ＩＩ型により、１００μｍのアパチャーを用いて、２〜４０μｍのトナー粒子の粒度分布を測定し、それからトナーの体積平均粒径を求める。
【００４６】
又、キャリアの平均粒径は、水平方向最大玄長で示し、測定法は顕微鏡法を用い、粒子３００個以上をランダムに選び、その径を実測して算術平均をとることにより求めた。
【００４７】
［クリーナ］
次に、クリーナ６について更に説明する。クリーナ６は、ウレタンゴム等の弾性体から成る板（ブレード）状のクリーニング部材、即ち、クリーニングブレード６１を有する。クリーニングブレード６１は、通常、自由端側のエッジ部を感光体１の回転方向上流側に向けて感光体１に当接され（カウンター当接）、支持部材６３によって廃トナー容器６２に固定される。クリーニングブレード６１によって感光体１の表面から掻き取られた転写残トナー等の異物は、廃トナー容器６２に収容される。更にスクリューやベルトなどの搬送手段を用いて、単独若しくは複数の画像形成ユニットのクリーナ６の廃トナー容器６２から、別途設けられた回収容器に廃トナーを回収するようにしてもよい。
【００４８】
クリーナ６は、感光体１から転写残トナー等の異物を除去すると共に、詳しくは後述するように、クリーニングブレード６１によって感光体１を摺擦することで、感光体１の表面に付着した放電生成物を除去する働きも有する。
【００４９】
本実施例では、クリーニング部材としては、ポリウレタンから成る厚さ２ｍｍ、長手長さ３４１ｍｍのクリーニングブレード６１を用いた。このクリーニングブレード６１の自由端側のエッジ部を８Ｎの接触圧力にて感光体１に押圧しクリーニング部（クリーニングニップ）ｍを形成した。
【００５０】
尚、クリーニング部ｍにおけるクリーニングブレード６１の感光体１に対する接触圧力は、感光体１に圧力センサを取付け、クリーニングブレード６１が感光体１を押す力を接触圧力として換算することにより測定した。
【００５１】
［感光体］
次に、感光体１について更に説明する。感光体１としては、通常の有機感光体（ＯＰＣ）、或いはＣｄＳ、Ｓｉ（アモルファスシリコン等）、Ｓｅ等の無機物半導体を用いた感光体を使用することができる。
【００５２】
図４は、一般的な有機感光体の層構成を模式的に示す。感光体１は、導電性支持体１１上に、表面保護層１５を含む感光層１２が順次積層されており、表面保護層１５の最表面が自由表面である。感光層１２は、電荷発生物質を含有する電荷発生層１３の上に、電荷輸送物質を含有する電荷輸送層１４を積層した構成、又は電荷輸送層１４の上に電荷発生層１３を有し、更に表面保護層１５を積層した構成を有する。又、このような層構成の他にも、電荷発生物質と電荷輸送物質を同一層中に分散した単層系の感光層１２を備えた構成としてもよい。又、積層構成を有する場合に電荷輸送層１４を複数層とすることもできる。又、感光体１は、導電性支持体１１と感光層１２との間に、導電層や整流性を有する下引き層１６を有していてもよい。本実施例では、次のような層構成を有する外径８４ｍｍ、長手長さ３８１ｍｍの感光体１を用いた。
【００５３】
ここで、感光体１の弾性変形率Ｗについて説明する。
【００５４】
感光体１の弾性変形率Ｗは、圧子に連続的に荷重をかけ、荷重下での押し込み深さを直読することにより連続的硬さが求められる微小硬さ測定装置フィシャースコープＨ１００Ｖ（Ｆｉｓｃｈｅｒ社製）を用いて測定することができる。圧子としては対面角１３６°のビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を使用することができる。具体的には、最終荷重６ｍＮまで段階的に（各点０．１Ｓの保持時間で２７３点）測定する（測定環境：温度／湿度＝２３°／５５％）。
【００５５】
フィシャースコープＨ１００Ｖ（Ｆｉｓｃｈｅｒ社製）の出力チャートの概略を図１５に示す。又、フィシャースコープＨ１００Ｖ（Ｆｉｓｃｈｅｒ社製）によって本実施例にて用い得る感光体１を測定した結果の一例を図１６に示す。これらの図中、縦軸は荷重Ｆ［ｍＮ］を、横軸は押し込み深さｈ［μｍ］を示す。これらの図は、段階的に荷重を増加させ６ｍＮまで荷重をかけ、その後同様に段階的に荷重を減少させた時の結果を示している。
【００５６】
弾性変形率Ｗは、圧子が膜に対して行った仕事量（エネルギー）、即ち、圧子の膜に対する荷重の増減によるエネルギーの変化より求めることができ、具体的には下記式（１）により求めることができる。
弾性変形率Ｗ［％］＝Ｗｅ／Ｗｔ×１００ ・・・（１）
【００５７】
上記式中、全仕事量Ｗｔ［ｎＪ］は図１５中のＡ−Ｂ−Ｄ−Ａで囲まれる面積を示し、弾性変形仕事量Ｗｅ［ｎＪ］はＣ−Ｂ−Ｄ−Ｃで囲まれる面積を示している。
【００５８】
ここで、詳しくは後述するように、感光体１の弾性変形率Ｗは、４８％以上であると、１００Ｋ（１０００００）枚（Ａ４サイズの記録材（搬送方向長さ２１０ｍｍ）に対する画像形成枚数：以下同様。）程度の長寿命化が図れる。
【００５９】
［放電生成物の除去］
次に、本実施例にて特徴的な、放電生成物除去のための、感光体・現像器・クリーナーの構成の相関について説明する。
【００６０】
本実施例の画像形成装置１００においては、感光体１を一様に帯電する帯電手段としてコロナ放電器（一次帯電器）２を用いている。このような放電手段によって行われる帯電では、窒素酸化物（以下、「ＮＯｘ」という。）などの放電生成物が発生し、その一部は感光体の表面に付着する。尚、本発明は、帯電方式をコロナ放電器を用いたコロナ帯電方式に限定するものではない。例えば、感光体１に当接して回転するローラ部材に帯電バイアス電圧を印加することで感光体１を帯電させるローラ帯電方式等を用いてもよい。
【００６１】
前述のように、感光体１の表層に付着した放電生成物のうち、ＮＯｘは、感光体１の表層に残存すると空気中の水分等と反応して硝酸を生成し、又金属と反応して金属硝酸塩を生成する。このように生成された硝酸又は硝酸塩が感光体１の表面に薄い膜となって形成されると、これら硝酸又は硝酸塩の吸湿作用によって、感光体１の表面の抵抗値が低くなる。これにより、感光体１上に形成された静電像が破壊され、形成画像の品質が低下してしまうことがある。特に、高湿環境下では、画像が流れたような異常画像（画像流れ）が発生するという問題が発生する虞がある。
【００６２】
ここで、前述のように、従来の一般的な有機感光体（弾性変形率Ｗが４０％前後）を使用した場合は、現像部（現像ニップ）ｎにおける現像剤の穂（磁気ブラシ）４７により感光体１を摺擦することにより、或いはクリーニングブレード６１によって感光体１を摺擦することにより、感光体１の表層が極微量削り取られる。そして、上述のような放電生成物に起因する硝酸や金属硝酸塩も感光体１の表層が削り取られると同時に除去される。これにより、従来、ＮＯｘによる異常画像の発生をある程度抑制することができていた。
【００６３】
しかしながら、従来の一般的な有機感光体（弾性変形率Ｗが４０％前後）を使用した場合は、感光体１が間欠耐久時に１０Ｋ（１００００）枚当たり２．３μｍ（２．３μｍ／１０Ｋ）程度削れる。ここで、通常、感光体１の削れ量は、完全に面内均一ではない。このため、１００Ｋ枚を超えるような長期耐久を目指した場合、感光体１の部分的に削れた場所が傷となり、画像に影響が出るという問題が発生することがある。或いは、感光体１の膜厚が低減することにより感光体１の静電容量が変化し、画像階調性（γ）が高くなり階調制御し難くなるという問題が発生することがある。
【００６４】
そのため、硬化感光体、より詳細には弾性変形率Ｗが４８％以上の感光体１を使用することが好ましい。尚、通常、一般的な方法で製造される感光体の弾性変形率Ｗは高くても７５％までである。つまり、弾性変形率Ｗが４８％〜７５％の感光体を使用することが好ましい。
【００６５】
尚、弾性変形率は材料により大まかに制御することができ、通常の有機感光体は３５〜４１％程度、表面保護層を有する有機感光体はそれより硬化され４５〜５５％程度、Ｓｉ（アモルファスシリコン等）を使用した場合は７０％以上となるのが普通である。
【００６６】
図５は、感光体１の弾性変形率Ｗと感光体１の削れ量との関係を示す。図５から、弾性変形率Ｗが大きいほど感光体１の表層が削れにくくなることが分かる。概して、外部応力に対する変形量が小さいほど、感光体１の表層の硬度が高いことを示す。
【００６７】
しかしながら、前述のように、感光体１の表層の削れ量を低減した場合、従来の手法では感光体１上に形成された硝酸又は硝酸塩の膜を削り取ることが困難になる虞があった。
【００６８】
そこで、本発明者らは、表層が硬化され、放電生成物除去が難しくなった感光体１を用いる場合において、現像部ｎにおける磁気ブラシ４７、或いはクリーニングブレード６１の感光体１に対する摺擦力を増大させ、放電生成物のみを除去できないかという観点に至った。
【００６９】
しかしながら、放電生成物により感光体１の表面での吸着性が増大した状態では、例えばウレタンゴム等の弾性体からなるクリーニングブレード６１等を用いる場合、このクリーニングブレード６１の感光体１への吸着性も増大し、クリーニングブレード６１と感光体１との間の摺擦トルクが増大する。その結果、クリーニングブレード６１の欠けによるクリーニングブレード６１の寿命の短命化の問題が発生することがある。又、クリーニングブレード６１の摺擦度増大による放電生成物除去は、益々クリーニングブレード６１の欠けにつながる方向である。
【００７０】
上述の状況に鑑みて本発明者らは鋭意検討し、従来のクリーナ設定は維持しつつ、感光体１を摺擦するその他の主要な部分である現像部ｎにおける磁気ブラシ４７の摺擦力を増大させる方法が好適であることを見出した。但し、単純に現像部ｎにおける磁気ブラシ４７の摺擦レベルを上げたのでは、摺擦レベルの上げ過ぎにより感光体１に傷が発生する虞がある。つまり、現像スリーブ４２上の現像剤、即ち、磁気ブラシ４７の感光体１に対する圧力分布は、現像部ｎ全域にわたり完全に均一でない。このことから、極微小範囲で超高圧部分が生じ、感光体１に傷が発生する虞がある。
【００７１】
そこで、本発明者らは、感光体１に付着する放電生成物の除去に関して、
（ｉ）感光体１に対する摺擦レベル
（ｉｉ）感光体１の硬化レベル
の両者の相関を詳細に検討した。その結果、感光体１の削れ量を制限して感光体寿命を稼ぎ、且つ、感光体１に付着する放電生成物を除去でき、しかも感光体に傷をつけない上記（ｉ）感光体１に対する摺擦レベルと（ｉｉ）感光体１の硬化レベルとの適正領域を見出し、本発明を完成するに至った。
【００７２】
以下、上記項目（ｉ）、（ｉｉ）の適正範囲の導出方法について詳細に説明する。
【００７３】
本発明者らは、感光体１の弾性変形率Ｗ、現像部ｎの摺擦レベルに関わる磁気ブラシ４７の感光体１に対する接触圧力（より詳細には、磁気ブラシ４７の静止時の感光体１に対する接触圧力：以下、単に「穂圧」ともいう。）、感光体１の周速度（表面移動速度）、及び現像スリーブ４２の周速度（表面移動速度）等を様々に振って検討した結果、
（Ｉ）現像部ｎでの感光体１の摺擦（放電生成物除去）度合Ｓという指標を設定し、
（ＩＩ）感光体表面回復関数Ｉ（Ｄｒ回復）からクリーニングブレード６１の欠け或いは画像流れを回避することができる上記Ｓの最低値を定め、
（ＩＩＩ）感光体１の傷関数Ｊ（Ｄｒ傷）から画像に出る傷が発生しないＳの最大値を定める、
ことにより、上記（ｉ）感光体１に対する摺擦レベル、（ｉｉ）感光体１の硬化レベルの適正領域が割り出されることを見出した。
【００７４】
＜Ｉ．現像部ｎでの感光体１の摺擦度合Ｓ＞
先ず、現像部ｎでの感光体１の摺擦（放電生成物除去）度合（以下、単に「摺擦度合」という。）Ｓについて詳しく説明する。摺擦度合Ｓは、次の式によって定義される。
【００７５】
【数３】
【００７６】
つまり、上記式（２）で表される摺擦度合Ｓは、現像部ｎにおいて磁気ブラシ４７によって感光体１を摺擦することによる、感光体１の表面からの放電生成物の取れ易さ、又は、感光体１の傷の発生度合を意味する（摺擦度合Ｓは、放電生成物の摺擦による除去度合を示す指標であり単位はない）。そして、上記式（２）は、この摺擦度合Ｓが、穂圧と、感光体１の周速度と、感光体１の弾性変形率Ｗとで決まることを示している。より詳細には、上記式（２）中の第１項（ｆ（穂圧）＝Ｐ）、第２項（ｇ（感光体周速度）＝（｜ｖＳｌ−ｖＤｒ｜）／ｖＤｒ）、第３項（ｈ（感光体弾性変形率）＝８．５０×１０５×ｅｘｐ（−０．３２Ｗ））は、それぞれ次のことを意味する。
【００７７】
第１項：磁気ブラシ４７の静止時の感光体１に対する接触圧力（穂圧）が高い程、摺擦度合Ｓは増大する。
【００７８】
第２項の分子：現像スリーブ４２と感光体１との周速度差（表面移動速度差）が大きい程、摺擦度合Ｓは増大する。
【００７９】
第２項の分母：感光体周速度が大きい程、摺擦度合Ｓは減少する。これは、単位時間当たりに通過する感光体１の表面の面積が大きくなるからである。即ち、ある一定の摺擦力がかかっている場合、通過する面積が大きくなるということは単位面積当たりの圧力のかかる度合が少なくなるということを意味する。尚、感光体１の回転数が増えるので単位時間に単位面積にかかる圧力は一定になるように考えられるが、実際は１回転ごとに帯電による放電生成物の付着が起こるので上式が正しい。
【００８０】
第３項：図５に示す実験データから得られた関数である。感光体１の弾性変形率Ｗは小さいほどＳは急激に増大する傾向である。尚、図５に示す結果は、ｆ（穂圧）≒２００Ｐａ、ｇ（感光体周速度）≒０．７ｍｍ／秒に固定した状態で弾性変形率Ｗを振って検討した結果である。
【００８１】
ここで、上記式（２）中の第１項の磁気ブラシ４７の静止時の感光体１に対する接触圧力（穂圧）は、図６に示すようにして測定したものである。現像スリーブ４２に対向して圧力センサー（共和電業製ＬＭＡ−Ａ‐５〜５０Ｎに感光体（感光ドラム）１の径に合わせた接触部を組み合わせた物）５０を配置し、矢印方向（現像スリーブ４２と感光体１との最近接位置位置における現像スリーブ４２の法線方向に相当。）の圧力を選択的に測定している。又、磁性キャリアの穂（磁気ブラシ）の感光体１に対する接触面積を測定し、圧力としては、単位面積当たりの面圧力［Ｐａ］として表示してある。尚、磁気ブラシ４７の感光体１への接触面積は、上記接触部に残った現像剤接触跡（接触部近傍にはトナーが付着し、接触部自体はキャリアでトナーが掻き取られる。）を透明テープでテーピングし、それを紙に貼り付けその面積を測定する。
【００８２】
更に、上記式（２）中の第１項の穂圧と、一般的な現像器４の各種条件、即ち、下記のＧSD、Ｍ、Ｂ、Ｃ、Ｈとの関係を明らかにした。次式にこれを示す。
【００８３】
【数４】
【００８４】
ＧSD：現像スリーブと感光体との間隙［μｍ］
Ｍ：１００ｍＴの磁界を印加した時のキャリアの磁化量［Ａ／ｍ］
Ｂ：マグネットローラが備える感光体に対向する磁極の磁束密度［ｍＴ］
Ｃ：現像スリーブ上の単位面積当たりの現像剤量［ｍｇ／ｃｍ2］
Ｈ：マグネットローラが備える感光体に対向する磁極の半値幅［°（ｄｅｇ．）］
【００８５】
ここで、ｆａ（ＧSD）、ｆｂ（Ｍ）、ｆｃ（Ｂ）、ｆｄ（Ｃ）、ｆｅ（Ｈ）はそれぞれ単位は圧力［Ｐａ］であり、各種の現像条件と穂圧との関係を検討し、その近似式から導出した関数である。又、それぞれの項の積に変換係数α［１／Ｐａ4］をかけると実際の系での圧力［Ｐａ］が導出できる。変換係数αは、Ｉ）一定条件下での「実際の穂圧」を測定し、ＩＩ）その条件を式、ｆａ（ＧSD）、ｆｂ（Ｍ）、ｆｃ（Ｂ）、ｆｄ（Ｃ）、ｆｅ（Ｈ）に当てはめた積で割る（Ｉ／ＩＩ）ことにより求めることができる。ここでは、変換係数α＝８．１７７７４×１０-10［１／Ｐａ4］である。
【００８６】
ここで、現像スリーブ４２と感光体１との間隙（ギャップ）ＧSD［ｍｍ］は、最近接位置における現像スリーブ４２の表面と感光体１の表面との間の垂直距離である。
【００８７】
１００ｍＴの磁界を印加した時のキャリアの磁化量Ｍ［Ａ／ｍ］は、測定器として理研電子株式会社の直流磁化Ｂ−Ｈ特性自動記録装置ＢＨＨ−５０を用いた。図１７に示すグラフは該装置により得られた磁気特性の測定結果を示す一例であり、外部磁界１００ｍＴ（１０００Ｇ）のときのキャリアの磁化量が求めるＭ[Ａ／ｍ]となる。
【００８８】
尚、１００ｍＴの磁界を印加した時のキャリアの磁化量Ｍ［Ａ／ｍ］は、通常使用されるものは１.２〜２.３×１０８［Ａ／ｍ］であり、その値は使用する材料に主に依存する。一般的に広く使用されているフェライトキャリアは２.２５×１０８［Ａ／ｍ］近辺である。
【００８９】
感光体１に対向する磁極とは、その磁極が発生する現像スリーブ４２の法線方向の磁気力のピーク位置が現像部ｎ内にある磁極をいう。磁気力のピーク位置と磁極の位置が現像スリーブ４２の周方向で一致していなくてもよい。
【００９０】
感光体１に対向する磁極の磁束密度Ｂ［ｍＴ］は、現像スリーブ４２上の感光体１との最近接位置における磁束密度を、測定器としてＦ．Ｗ．ＢＥＬＬ社製磁場測定器「ＭＳ−９９０２」（商品名）を用いて、測定器の部材であるプローブと現像スリーブ４２の表面との距離を約１００μｍに設定して測定したものである。
【００９１】
尚、感光体１に対向する磁極の磁束密度は、その値が弱すぎると現像部ｎにてキャリアを保持する力が弱いため、現像時の電界につられてキャリアが感光体１に付着する現象が発生する。この感光体１に付着したキャリアは、例えは、クリーニング部にくると感光体１やクリーニングブレード６１に傷或いは欠けをつくることがあり好ましくない。又、感光体１に対向する磁極の磁束密度は、その値が強すぎると現像部ｎにてのキャリアの穂立ちが短くなるため、現像性が弱まる。これを補うため現像バイアス電界を増大させると現像部ｎでの放電現象（リーク）が発生する虞があるので好ましくない。以上のような理由により、感光体に対向する磁極の磁束密度は通常７０〜１５０ｍＴであり、最も良く使われるのは１００ｍＴ近辺である。
【００９２】
現像スリーブ４２上の単位面積当たりの現像剤量Ｃ［ｍｇ／ｃｍ2］は、一定面積のマスク部材を用意し、現像スリーブ４２に該マスク部材を押し当て、現像スリーブ４２上マスク領域内現像剤を、マグネットを用いて現像スリーブ４２上からはがし、そのはがした現像剤重量を測定して、それを該マスク面積で割ることで算出する。
【００９３】
尚、現像スリーブ４２上の単位面積当たりの現像剤量Ｃ［ｍｇ／ｃｍ2］は、少ないと現像性が落ち、これを補うため現像バイアス電界を増大させると、現像部ｎでの放電現象（リーク）が発生する虞があるので好ましくない。一方、多すぎると、現像スリーブ４２と感光体１との間隙ＧSDで現像剤詰りを発生させる虞や、トナー飛散の恐れがでてくるので好ましくない。従って、通常現像スリーブ４２上の単位面積当たりの現像剤量Ｃは通常１０〜５０［ｍｇ／ｃｍ2］であり、最も良く使われるのは３０［ｍｇ／ｃｍ2］近傍である。
【００９４】
感光体１に対向する磁極の半値幅Ｈ［°（ｄｅｇ．）］は、測定器としてＦ．Ｗ．ＢＥＬＬ社製磁場測定器「ＭＳ−９９０２」（商品名）を用いて、測定器の部材であるプローブと現像スリーブ４２の表面との距離を約１００μｍに設定して測定したものである。
【００９５】
尚、感光体１に対向する磁極の半値幅Ｈ［°（ｄｅｇ．）］は、広いと現像性が増大する。一方、狭いと、現像剤磁気穂の画像への影響が少なくなる（画像に出る穂ムラが減少する）。感光体１に対向する磁極の半値幅Ｈは、使用するマグネット材料や、マグネットの各極の配置パターンによって決まるが、通常２０〜６０°の範囲で使用される。通常は４０°前後である。
【００９６】
以下、上記関数ｆａ（ＧSD）、ｆｂ（Ｍ）、ｆｃ（Ｂ）、ｆｄ（Ｃ）、ｆｅ（Ｈ）の導出方法についてそれぞれ説明する。
【００９７】
１．関数ｆａ（ＧSD）
【００９８】
【数５】
【００９９】
上記式で表される関数ｆａ（ＧSD）は、Ｍ＝１．５９×１０8Ａ／ｍ（＝２００ｅｍｕ／ｃｍ3）、Ｂ＝１００ｍＴ、Ｃ＝３０ｍｇ／ｃｍ2、Ｈ＝４０°の時の穂圧［Ｐａ］と、現像スリーブ４２と感光体１との間隙ＧSD［μｍ］との関係であり、図７に示す実験データから求めたものである。
【０１００】
図７から分かるように、穂圧は、現像スリーブ４２と感光体１との間隙ＧSDが狭くなるに従い急激に増加する傾向にある。
【０１０１】
２．関数ｆｂ（Ｍ）
【０１０２】
【数６】
【０１０３】
上記式で表される関数ｆｂ（Ｍ）は、ＧSD＝５００μｍ、Ｂ＝１００ｍＴ、Ｃ＝３０ｍｇ／ｃｍ2、Ｈ＝４０°の時の穂圧［Ｐａ］と、キャリアの磁化量Ｍ（１００ｍＴの磁界を印加した時）［Ａ／ｍ］との関係であり、図８に示す実験データから求めたものである。
【０１０４】
図８から分かるように、穂圧は、キャリアの磁化量（１００ｍＴの磁界を印加した時）Ｍが大きくなるに従い単調増加する傾向にあるが、キャリアの磁化量（１００ｍＴの磁界を印加した時）Ｍが９．５５×１０7Ａ／ｍ（＝１２０ｅｍｕ／ｃｍ3）より小さいとこの式から外れ、Ｍが５．５７×１０7Ａ／ｍ（＝７０ｅｍｕ／ｃｍ3）では穂圧は略０になる。
【０１０５】
これは、キャリアの磁化量が極端に下がると磁気ブラシ４７がうまく形成されず、キャリアの磁化量（１００ｍＴの磁界を印加した時）Ｍが５．５７×１０7Ａ／ｍ（＝７０ｅｍｕ／ｃｍ3）より小さいと感光体１に磁気ブラシ４７が届いていない状態であることを意味している。
【０１０６】
従って、キャリアの磁化量（１００ｍＴの磁界を印加した時）Ｍ［Ａ／ｍ］は、９．５５×１０7Ａ／ｍ（＝１２０ｅｍｕ／ｃｍ3）以上であること（Ｍ≧９．５５×１０7Ａ／ｍ）が好ましい。
【０１０７】
３．関数ｆｃ（Ｂ）
【０１０８】
【数７】
【０１０９】
上記式で表される関数ｆｃ（Ｂ）は、ＧSD＝５００μｍ、Ｍ＝１．５９×１０8Ａ／ｍ（＝２００ｅｍｕ／ｃｍ3）、Ｃ＝３０ｍｇ／ｃｍ2、Ｈ＝４０°の時の穂圧［Ｐａ］と、感光体１に対向する磁極の磁束密度Ｂ［ｍＴ］との関係であり、図９に示す実験データから求めたものである。
【０１１０】
図９から分かるように、穂圧は、感光体１に対向する磁極の磁束密度Ｂが大きくなるに従い単調増加する傾向にあるが、感光体１に対向する磁極の磁束密度Ｂが５０ｍＴ以下ではこの式から外れる。
【０１１１】
これは、感光体１に対向する磁極の磁束密度が５０ｍＴ以下では磁気ブラシ４７がうまく形成されないことを意味している。
【０１１２】
従って、感光体１に対向する磁極の磁束密度Ｂ［ｍＴ］は、５０ｍＴより大きいこと（Ｂ＞５０ｍＴ）が好ましい。
【０１１３】
４．関数ｆｄ（Ｃ）
【０１１４】
【数８】
【０１１５】
上記式で表される関数ｆｄ（Ｃ）は、ＧSD＝５００μｍ、Ｍ＝１．５９×１０8Ａ／ｍ（＝２００ｅｍｕ／ｃｍ3）、Ｂ＝１００ｍＴ、Ｈ＝４０°の時の穂圧［Ｐａ］と、現像スリーブ４２上の単位面積当たりの現像剤量Ｃ［ｍｇ／ｃｍ2］との関係であり、図１０に示す実験データから求めたものである。
【０１１６】
図１０から分かるように、穂圧は、現像スリーブ４２上の単位面積当たりの現像剤量Ｃが大きくなるに従い単調増加する傾向にあるが、現像スリーブ４２上の単位面積当たりの現像剤量Ｃが１０ｍｇ／ｃｍ2より小さいとこの式から外れる。
【０１１７】
これは、現像スリーブ４２上の単位面積あたりの現像剤量Ｃ［ｍｇ／ｃｍ2］が１０ｍｇ／ｃｍ2より小さいと現像剤が現像スリーブ４２上に均一にコーティングされず、正しい測定ができていないことを意味する。
【０１１８】
従って、現像スリーブ４２上の単位面積当たりの現像剤量Ｃ［ｍｇ／ｃｍ2］は、１０ｍｇ／ｃｍ2以上であること（Ｃ≧１０ｍｇ／ｃｍ2）が好ましい。
【０１１９】
５．関数ｆｅ（Ｈ）
【０１２０】
【数９】
【０１２１】
上記式で表される関数ｆｅ（Ｈ）は、ＧSD＝５００μｍ、Ｍ＝１．５９×１０8Ａ／ｍ（＝２００ｅｍｕ／ｃｍ3）、Ｂ＝１００ｍＴ、Ｃ＝３０ｍｇ／ｃｍ2の時の穂圧［Ｐａ］と、感光体１に対向する磁極の半値幅Ｈ［°］との関係であり、図１１に示す実験データから求めたものである。
【０１２２】
図１１から分かるように、穂圧は、感光体１に対向する磁極の半値幅Ｈが大きくなるに従い単調増加する傾向にある。
【０１２３】
＜ＩＩ．感光体表面回復関数Ｉ（Ｄｒ回復）＞
次に、感光体表面回復関数Ｉ（Ｄｒ回復）、及びこの関数からクリーニングブレード６１の欠け等による短寿命化を回避することができる摺擦度合Ｓの最低値を定める方法について詳しく説明する。
【０１２４】
感光体表面回復関数Ｉ（Ｄｒ回復）は次の式によって定義される。
【０１２５】
【数１０】
【０１２６】
感光体表面回復関数Ｉ（Ｄｒ回復）の値自体は、水の接触角［°（ｄｅｇ．）］である。この感光体表面回復関数Ｉ（Ｄｒ回復）は、感光体１の表面についた放電生成物量を示す指標である。つまり、感光体表面回復関数Ｉ（Ｄｒ回復）は、感光体１の表面の親水性に関係し、画像流れの発生し易さに相関するパラメータである。
【０１２７】
ここで、この水の接触角は、図１２に示すように、一定量の水滴を感光体１に滴下した際の感光体１の表層の水の接触角（液面と感光体１の表面とのなす角）によって測定される。接触角計としては、ＦＡＳＥ自動接触角計ＣＡ−Ｘ型（協和界面科学株式会社製）を用いた。感光体１の表面に滴下する水の量は当該計測器の製造元の指示に従う。
【０１２８】
感光体１の吸着性が大きくなると感光体１上に垂らした水滴の感光体１の表層との界面での張力が増大する。その結果、水滴が球形では存在できずに広がり、水の接触角が低くなる。逆に吸着性が低い場合は、水滴が球形に近くなるため、水の接触角は高くなる。
【０１２９】
図１３は、感光体表面回復関数Ｉ（Ｄｒ回復）中のＡ（＝１／βＳ）のレベルを変化させたときの、感光体１の表面の水の接触角と感光体１の回転数との関係をプロットしたものである。図１３の結果は、感光体１上の放電生成物の付着量が飽和した状態から回転を開始し、感光体１上のある定点で水の接触角を測定したものである。ここで、感光体１の回転数１は、感光体１上のある点が感光体１に対する所定の摺擦部を通過する回数に相当する。
【０１３０】
図１３に示すグラフから分かるように、感光体表面回復関数Ｉ（Ｄｒ回復）は、縦軸切片が１０°で、９０°を漸近線とする曲線となる。つまり、感光体表面回復関数Ｉ（Ｄｒ回復）は、感光体１の表面に放電生成物が溜まり切った状態（放電生成物の付着量は飽和点がある。）の水の接触角がおおよそ１０°であり、感光体１の表面から放電生成物が完全に取り除かれた状態の水の接触角がおおよそ９０°になることを表現する関数である。
【０１３１】
ここで、感光体１の回転数が１回転（Ｘ＝１）のときのＩ（Ｄｒ回復）に着目する。これは、特に、ここでは放電生成物が付着し切った状態（飽和状態）から現像部ｎでの磁気ブラシ４７による摺擦を１回受けた後に、どれぐらい感光体１の表面状態が回復するかということ、即ち、放電生成物がどれくらい除去されるかということを意味する。
【０１３２】
図１３中に複数示されている曲線はＡ（＝１／（βＳ））のレベルを変化させたものであり、Ａが小さくなるにつれて（即ち、Ｓが大きくなるにつれて）、Ｘ＝１のときにＩ（Ｄｒ回復）の値が大きくなる（つまり、感光体１の表面状態の回復度合が大きくなる）。
【０１３３】
本実施例のように、感光体１の摺擦部が現像部ｎ及びクリーニング部ｍの２箇所ある場合は、その２箇所の摺擦部での感光体１の表面状態の回復度合を現像部ｎとクリーニング部ｍでどのように分担させるかが問題である。前述のように、放電生成物により感光体１の表面の吸着性が増大した状態では、クリーニングブレード６１の欠け等によるクリーニングブレード６１の寿命の短命化の問題が発生することがある。又、クリーニング部ｍによる感光体１の摺擦度を増大させることは、クリーニングブレード６１の欠けの問題の発生を助長する虞がある。
【０１３４】
放電生成物の付着量が飽和した状態からの、現像部ｎでの磁気ブラシ４７による摺擦を１回受けた後の感光体１の表面状態の回復度合について、水の接触角で５０°から７０°まで５°刻みのものを用意して、どのレベルならクリーニング部ｍにてクリーニングブレード６１の短寿命化の問題が発生しないかを検討した。結果を表１及び表２にその結果を示す。
【０１３５】
表１及び表２中のクリーニングブレード６１の感光体１に対する接触圧力レベル「小」は、上記のようにして測定した接触圧力が５Ｎ〜７Ｎの範囲、「中」は７.１Ｎ〜９Ｎの範囲、「大」は９.１Ｎ〜１１Ｎの範囲を表す。又、クリーニングブレード６１の欠けは、１０Ｋ枚の耐久試験を行い、顕微鏡観察によるブレード欠発生部を数えることで評価した。そして、欠け数が０の場合を○、欠けが１箇所でも発生しトナーすり抜け現象が生じた場合を×として示した。
【０１３６】
【表１】
【０１３７】
【表２】
【０１３８】
表１及び表２の結果は、それぞれ感光体１として、弾性変形率Ｗが４８％、７３％と比較的硬いものを用いて得たものである。このような硬い感光体１は、１００Ｋ枚程度の長寿命化が期待できる。尚、例えば、弾性変形率Ｗが４８％の感光体１は、クリーニングブレード６１の接触圧力レベルを「中」とし、且つ、後述の表３、４、６における「例２」の現像条件で、１０Ｋ枚当たりの削れ量が約０．１８μｍ、弾性変形率Ｗが７３％の感光体１は、１０Ｋ枚当たりの感光体１の削れ量が約０μｍであった。
【０１３９】
このような殆ど削れない感光体１を使用すると、現像部ｎでの磁気ブラシ４７による摺擦を受けた後の感光体１の表面状態の回復度合が水の接触角で６０°以下であると、感光体１の表面での吸着性が高過ぎて、ウレタンゴム等の弾性体からなるクリーニングブレード６１の感光体１への吸着性も高い。このため、クリーニングブレード６１の感光体１への接触圧力に関係なく、感光体１の表面の摺擦トルクが増大し、クリーニングブレード６１が感光体１に張り付きぎみになる。その結果、１０Ｋ枚の耐久試験でクリーニングブレード６１の欠けが生じ易くなる。
【０１４０】
この結果は、クリーニングブレード６１の欠け等による短寿命化を防止するためには、現像部ｎでの磁気ブラシ４７による１回の摺擦により、感光体１の表面状態が水の接触角で６０°以上に回復している必要があることを示す。
【０１４１】
つまり、上記式（３）から、下記式が導かれる。
【０１４２】
【数１１】
【０１４３】
従って、感光体１に付着した放電生成物を除去して、クリーニングブレード６１の欠け等による短寿命化を防止するためには、Ａ≦４８．００（Ｘ＝１）であることが必要であることが分かる。
【０１４４】
表３は、上述のｆａ（ＧSD）、ｆｂ（Ｍ）、ｆｃ（Ｂ）、ｆｄ（Ｃ）、ｆｅ（Ｈ）、ｇ（感光体周速度）、ｈ（感光体弾性変形率）の値を変えた場合の摺擦度合Ｓ、感光体１の表面の水の接触角の測定値、上記式（３）から導出されるＡの値（Ｘ＝１）の代表例をまとめた表である。クリーニングブレード６１の欠けは１０Ｋ枚耐久時に測定し、顕微鏡でブレードを観測しトナーすり抜けにつながる欠けが１つでもある時「有」、欠けが０の時「無」とした。表中ｆ（圧）は上記ｆ（穂圧）、ｇ（周速）は上記ｇ（感光体周速度）、ｈ（弾性率）は上記ｈ（感光体弾性変形率）を示す。
【０１４５】
【表３】
【０１４６】
表３に示す結果より、Ａ＝１／（βＳ）のβの値（摺擦−回復補正係数）が３．２０５×１０-5であることが導出される。
【０１４７】
そして、放電生成物の付着量が飽和した状態から、現像部ｎを１回通過した後の感光体１の表面状態の回復度合を、水の接触角で６０．００°（Ａ＝４８．００）以上とするためには、現像部ｎにおける磁気ブラシ４７による摺擦に関し、摺擦度合Ｓを６５０以上とすることが必要であることが分かる。つまり、摺擦度合Ｓが６５０未満では、クリーニング部ｍにおいてクリーニングブレード６１の欠け等による短寿命化が発生する虞がある。
【０１４８】
このように、感光体表面回復関数Ｉ（Ｄｒ回復）から、クリーニングブレード６１の欠け等による短寿命化を防止するためには、感光体表面回復関数Ｉ（Ｄｒ回復）から求まる摺擦度合Ｓの最低値は６５０、即ち、
Ｓ≧６５０
を満たすことが必要であることが分かる。
【０１４９】
上記条件により、感光体１への放電生成物の付着量が飽和した状態から現像部ｎを１回通過することにより、少なくともクリーニングブレード６１の欠け等による短寿命化を引き起こさない程度に感光体１から放電生成物を除去することができる。上記条件を満たすことにより、クリーニングブレード６１の短寿命化を防止するのと同時に、クリーニングブレード６１が設けられている場合には、クリーニング部ｍにおけるクリーニングブレード６１での摺擦の作用も働くため、通常、放電生成物が感光体１に付着していることによる画像流れ等の画像不具合を実用上十分に除去することができる。
【０１５０】
尚、本実施例では、上述の如くクリーニング部材６１の感光体１に対する接触圧力を、実際に良く適用される上記の「中」レベル（７．１〜９Ｎ）の範囲のうち、最下限の７.１Ｎとすることにより、感光体１の１回転、即ち、現像部ｎとクリーニング部ｍをそれぞれ１回通過した後のＩ（Ｄｒ回復）は８５.４７°となり、画像流れを起こさないレベルとなった。画像流れの評価方法は後述する。
【０１５１】
＜ＩＩＩ．感光体傷関数Ｊ（Ｄｒ傷）＞
次に、感光体傷関数Ｊ（Ｄｒ傷）、及びこの関数から画像に出る傷が発生しないＳの最大値を定める方法について詳しく説明する。
【０１５２】
感光体傷関数Ｊ（Ｄｒ傷）は次の式によって定義される。
【０１５３】
【数１２】
【０１５４】
上記式（４）は、図１４に示す摺擦度合Ｓと感光体１の表面に発生する傷との関係を調べた結果から導出されたものである。
【０１５５】
ここで、感光体１の表面の傷は、１００Ｋ枚の耐久試験を行い、画像上に発生した傷の個数として測定した。画像に発生する白筋１本を１個の傷として計数した。
【０１５６】
図１４から分かるように、摺擦度合Ｓが６０５００以上になると傷が入り始め、それ以上に摺擦度合を増加させると急激に傷が増加する傾向にある。
【０１５７】
このことから、感光体１の傷による画像不良を起こさないためには、摺擦度合Ｓは６０５００以下にする必要があること、つまり、感光体傷関数Ｊ（Ｄｒ傷）から求まる摺擦度合Ｓの最高値は６０５００、即ち、
Ｓ≦６０５００
を満たす必要があることが分かる。
【０１５８】
以上、まとめると、摺擦度合Ｓが下記式、
６５０≦Ｓ≦６０５００
を満たすように設定することで、感光体１の削れ量を制限して感光体１の寿命を稼ぎつつ、クリーニングブレード６１の欠け等による短寿命化を防止し得る程度に放電生成物を除去し、且つ、感光体１に傷が付くのを防止することができる。
【０１５９】
表４は、ｆａ（ＧSD）、ｆｂ（Ｍ）、ｆｃ（Ｂ）、ｆｄ（Ｃ）、ｆｅ（Ｈ）、ｇ（感光体周速度）、ｈ（感光体弾性変形率）の値を変えた場合の摺擦度合Ｓ、感光体１の表面の水の接触角の測定値、上記式（３）から導出されるＡの値（Ｘ＝１）、画像に出る傷の測定値の代表例をまとめた表である。尚、感光体１上の傷は１００Ｋ枚耐久時に測定し、画像上に白筋が出るような傷が１本でも有る時を「有」、画像上に白筋が出るような傷が１本無い時を「無」とした。
【０１６０】
【表４】
【０１６１】
表４に示す結果より、上述のように定義される摺擦度合Ｓの範囲が適正であることが分かる。
【０１６２】
更に、摺擦度合Ｓの上記式（２）より、弾性変形率Ｗの高い（削れにくい）感光体１を使用する場合は、感光体１に傷が発生しない程度に穂圧を上げた方が良いことが分かる。
【０１６３】
本発明者らの検討によれば、感光体１の弾性変形率Ｗが４８％以上のものを使用した場合は、現像スリーブ４２と感光体１との間隙ＧSDを４００μｍ以下にするのが好ましい。このようにＧSDを狭めることにより、下記のメリットが得られる。
【０１６４】
（ａ）１００％充電現像ができ色味が安定する：ＧSDが狭いことによって現像性を高くすることができるので、潜像電位を現像剤（トナー）の持つ電荷で常に１００％埋めることが可能になる。これによって、現像剤（トナー）の持つ電荷が一定の場合はＧSDが多少振れた場合においても常に潜像電位に見合った現像剤（トナー）量を感光体１に乗せることができ、色味が安定するというメリットがある。
【０１６５】
（ｂ）ベタ画像とハーフトーン画像との境界での白抜けが出ない：ＧSDが比較的大きい場合、潜像から出る電位線が対向電極である現像スリーブ４２に達するまでに湾曲してしまいハーフトーン部の現像剤（トナー）がベタ部に引き寄せられるいわゆる白抜けという現象が発生する。ＧSDが比較的狭い場合は電位線が湾曲する前に対向電極に達するため、白抜けは発生し難い。
【０１６６】
又、現像スリーブ４２と感光体１との間隙ＧSDを４００μｍ以下に狭めたことによって、増大する穂圧により感光体１の傷までには至らないものの画像上に磁気ブラシ４７の穂跡が残る虞がある。そのため、穂圧を弱めるためにキャリアの磁化量Ｍ（１００ｍＴの磁界を印加した時）［Ａ／ｍ］を１．５９×１０8Ａ／ｍ（＝２００ｅｍｕ／ｃｍ3）以下に弱めたものを使用することが好ましい。これにより上記メリットが得られると共に、キャリアの穂跡のない高品位な画像を得ることができる。但し、前述したように、磁気ブラシ４７を安定して形成するためには、キャリアの磁化量Ｍ（１００ｍＴの磁界を印加した時）［Ａ／ｍ］は９．５５×１０7Ａ／ｍ（＝１２０ｅｍｕ／ｃｍ3）以上とする。
【０１６７】
尚、ＧSD部での現像剤の詰りが発生する虞があるという理由から、感光体１の弾性変形率Ｗが４８％以上の場合であっても、現像スリーブ４２と感光体１との間の間隙ＧSDは１００μｍ以上とする。
【０１６８】
感光体１の弾性変形率Ｗが４８％未満の場合は、通常、現像スリーブ４２と感光体１との間の間隙ＧSDは４００μｍ以上である。これは、ＧSDを離すことにより、感光体１に発生する傷を少しでも減らすためである。又、この場合、現像性の確保の理由から、通常、現像スリーブ４２と感光体１との間の間隙ＧSDは１０００μｍ以下とする（離れすぎるとＧSD間現像電界が形成されにくくなるため）。
【０１６９】
実施例２
次に、本発明の他の実施例について説明する。尚、実施例１の画像形成装置と同一の機能、構成を有する要素に同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
【０１７０】
実施例１では、放電生成物の付着量が飽和した状態から、現像部ｎでの磁気ブラシ４７による１回の摺擦により、感光体１の表面状態を水の接触角で６０°まで回復させ、残りの放電生成物は、クリーニング部ｍにおけるクリーニングブレード６１での摺擦により画像流れが出ないレベルまで除去した。これにより、クリーニングブレード６１の欠け等による短寿命化を防止する程度に放電生成物を感光体１から除去できると共に、クリーニングブレード６１による摺擦の作用を考えれば、画像流れ等の画像不具合が生じない程度に実用上十分に放電生成物を除去することができる。
【０１７１】
これに対し、本実施例では、現像部ｎでの磁気ブラシ４７による摺擦のみで画像流れが生じないレベルまで感光体１の表面状態を回復させる。これにより、クリーナレスの系においても感光体１の寿命を稼ぎつつ、画像流れが発生しない程度に放電生成物を除去することができ、且つ、感光体１に傷が付くのを防止することができる。又、実施例１と同様にクリーニングブレード６１が設けられている系においても、クリーニングブレード６１の更なる長寿命化を図ることができる。
【０１７２】
つまり、従来、転写工程後に感光体１上に残留するトナーをクリーニングブレード６１等のクリーニング部材によって除去する代わりに、例えば帯電手段で正規の帯電極性に帯電し直した後に現像器におけるかぶり取り電位差（現像器に印加する直流電圧と感光体の表面電位間の電位差）で現像器に回収するようなクリーナレス機構が提案されている。このようなクリーナレス系では、実質的に感光体１に対する主要な摺擦部が現像部ｎのみとなり得る。
【０１７３】
又、実施例１と同様にクリーニングブレード６１が設けられている系において、現像部ｎにて水の接触角で６０°程度まで感光体１の表面状態を回復させた場合でも、感光体１の表面でのクリーニングブレード６１の吸着力はある程度はあり、ウレタンゴム等の弾性体からなるクリーニングブレード６１の感光体１への吸着性も０ではない。そのため、クリーニングブレード６１と感光体１の表面の摺擦トルクは比較的大きく、１０Ｋ枚を超える耐久試験では、クリーニングブレード６１の欠けが生じることがある。例えば、感光体１の寿命が１００Ｋ枚である場合には、クリーニングブレード６１の欠けをより確実に防止して、クリーニングブレード６１の寿命を更に延ばすことが望まれる。例えば、感光体１とクリーナ６とがプロセスカートリッジ等として一体のユニットとされている場合には、感光体１の寿命とクリーニングブレード６１の寿命を同等とすることは重要である。従って、クリーニングブレード６１を有する系においても、現像部ｎでの感光体１の表面状態の回復度合を更に向上することが望ましい。
【０１７４】
本実施例では、放電生成物の付着量が飽和した状態からの、現像部ｎでの磁気ブラシ４７による摺擦を１回受けた後の感光体１の表面状態の回復度合について、水接触角で７０°から８８°まで変えた感光体１のサンプルを用意して、クリーナレスの系においてどのレベルなら画像流れが発生しないかを検討した。結果を表５に示す。水の接触角の測定方法は実施例１におけるものと同じである。
【０１７５】
ここで、画像流れは、４ポイントの文字を出力し、任意に集めた３０人の評価者により文字画像が見苦しいかどうかの２値判定を行い評価した。そして、評価結果は、文字が見苦しい場合に０と判定し、見苦しくない場合に１と判定するものとし、その平均が０.９以上の場合を○、０.９未満の場合を×として示した。又、表５の結果は、感光体１として、弾性変形率Ｗが４０、４８、７３％のものを用いて得たものである。尚、感光体１の弾性変形率によらず、画像流れの結果は等しくなった。これは画像流れが水の水の接触角如何で決まることを意味している。よって、ここでは、感光体弾性率Ｗが４８％の結果を代表して示す。
【０１７６】
【表５】
【０１７７】
表５に示す結果から、放電生成物の付着量が飽和した状態から現像部ｎを１回通過した後の感光体１の表面における水の接触角が８５．４７°を超える領域では画像流れが発生しないことが分かる。
【０１７８】
このことから、現像部ｎでの磁気ブラシ４７による摺擦により、水の接触角で８５．４７°以上となるように感光体１の表面状態を回復させることが必要であることが分かる。つまり、上記式（３）から、下記式が導かれる。
【０１７９】
【数１３】
【０１８０】
従って、現像部ｎにおける磁気ブラシ４７による摺擦のみで画像流れが生じない程度に放電生成物を感光体１から除去するためには、Ａ≦４．８０２（Ｘ＝１）であることが必要であることが分かる。
【０１８１】
ここで、実施例１において導出したように、βの値（摺擦−回復補正係数）は３．２０５×１０-5である。従って、Ａ＝１／（βＳ）であるので、現像部ｎにおける磁気ブラシ４７による摺擦のみで画像流れが生じない程度に放電生成物を感光体１から除去するためには、摺擦度合Ｓは６４９７．５５２６以上であることが必要であることが分かる。放電生成物を確実に除去するとの観点から、上記数値を丸めて摺擦度合Ｓの値は若干高めに設定し、ここでは、
Ｓ≧６５００
と規定する。
【０１８２】
又、感光体１の弾性変形率が４８％以上で１００Ｋ程度の長寿命化が期待できる較的硬い感光体を使用し、且つ、摺擦度合Ｓ＝６５００の時のクリーニングブレードの寿命を確認した結果、１００Ｋ枚耐久時にクリーニングブレード６１の欠けは発生していなかった。摺擦度合Ｓ＝６５０の時は１０Ｋ枚を超える耐久時に掛けが生じることがあったのに対して、確実に延びていることを確認できた。
【０１８３】
以上、実施例１にて説明した感光体傷関数Ｊ（Ｄｒ傷）から求まる摺擦度合Ｓの上限値をも鑑みてまとめると、摺擦度合Ｓが下記式、
６５００≦Ｓ≦６０５００
を満たすように設定することで、感光体１の削れ量を制限して感光体寿命を稼ぎつつ、画像流れが発生しない程度に放電生成物を除去し、且つ、感光体１に傷が付くのを防止することができる。本実施例によれば、クリーニングブレード６１が設けられていないクリーナレス系においても、放電生成物の感光体１への付着に起因する画像流れ等の画像不具合を防止することができる。更に、本実施例によれば、クリーニングブレード６１が設けられている系においても、クリーニングブレード６１の寿命を更に延ばすことができる。
【０１８４】
表６は、ｆａ（ＧSD）、ｆｂ（Ｍ）、ｆｃ（Ｂ）、ｆｄ（Ｃ）、ｆｅ（Ｈ）、ｇ（感光体周速度）、ｈ（感光体弾性変形率）の値を変えた場合の摺擦度合Ｓ、感光体１の表面の水の接触角の測定値、上記式（３）から導出されるＡの値（Ｘ＝１）、画像に出る傷の測定値、画像流れの測定結果の代表例をまとめた表である。尚、画像流れは上記同様、４ポイントの文字を出力し、任意に集めた３０人の評価者により文字画像が見苦しいかどうかの２値判定を行い評価した。評価結果は、文字が見苦しい場合に０と判定し、それ以外の場合に１と判定するものとし、その平均が０.９未満の時を「有」、０.９以上の時を「無」と示した。
【０１８５】
【表６】
【０１８６】
表６に示す結果より、上述のように定義される摺擦度合Ｓの範囲が適正であることが分かる。
【０１８７】
更に、実施例１と同様、感光体１の弾性変形率Ｗが４８％以上のものを使用する場合は、現像スリーブ４２と感光体１との間隙ＧSDを４００μｍ以下にすることが好ましい。これにより、実施例１で説明したものと同じ効果を得ることができる。又、実施例１と同様、現像スリーブ４２と感光体１との間隙ＧSDを４００μｍ以下に狭めた場合には、キャリアの磁化量Ｍ（１００ｍＴの磁界を印加した時）［Ａ／ｍ］を１．５９×１０8Ａ／ｍ（＝２００ｅｍｕ／ｃｍ3以下に弱めたものを使用することが好ましい。これにより、磁性キャリアの穂跡のない高品位な画像を得ることができる。
【０１８８】
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例の態様に限定されるものではない。例えば、当業者には周知の通り、上記各実施例の画像形成装置における記録材担持体の代わりに中間転写体（中間転写ベルト等）を有し、各画像形成部で形成したトナー像を中間転写体に一次転写して一旦重ね合わせた後、記録材に一括して二次転写する方式の画像形成装置がある。このような画像形成装置であっても本発明は等しく適用可能である。更に、１つの像担持体に対して複数の現像器を有し、像担持体に順次に形成する静電像を、それぞれ複数の現像器を順次に作用させて現像し、像担持体上で複数色のトナー像を重ね合わせるか、又は像担持体上に順次に形成される複数色のトナー像を記録材若しくは中間転写体に順次に転写して重ね合わせる方式の画像形成装置がある。このような画像形成装置であっても本発明は等しく適用可能である。当然、本発明は、単一の画像形成部を有する単色の画像形成装置にも等しく適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１８９】
【図１】本発明を適用し得る画像形成装置の一例の概略断面構成図である。
【図２】図１の画像形成装置が備える現像装置の概略断面図である。
【図３】図１の画像形成装置が備えるクリーナの概略断面図である。
【図４】感光体の層構成の一例を説明するための模式図である。
【図５】感光体の弾性変形率Ｗと感光体の削れ量との関係を示すグラフ図である。
【図６】磁気ブラシの穂圧を測定する方法を示す説明するための模式図である。
【図７】現像スリーブと感光体との間隙ＧSDと穂圧との関係を示すグラフ図である。
【図８】キャリア磁化量Ｍと穂圧との関係を示すグラフ図である。
【図９】感光体に対向する磁極の磁束密度Ｂと穂圧との関係を示すグラフ図である。
【図１０】現像スリーブ上の単位面積当たりの現像剤量Ｃと穂圧との関係を示すグラフ図である。
【図１１】感光体に対向する磁極の半値幅Ｈと穂圧との関係を示すグラフ図である。
【図１２】感光体の表面状態の回復度合（放電生成物の除去度合）の指標である水の接触角の測定を説明するための模式図である。
【図１３】感光体回転数と水の接触角との関係を示すグラフ図である。
【図１４】摺擦度合Ｓと１００Ｋ耐久で発生する感光体上の傷との関係を示すグラフ図である。
【図１５】弾性変形率を測定する測定装置の出力チャートの一例を示す図である。
【図１６】感光体の弾性変形率を測定した出力チャートの一例を示す図である。
【図１７】磁性キャリアのヒステリシスカーブを示すグラフ図である。
【符号の説明】
【０１９０】
１ 感光体（像担持体）
４ 現像器（現像手段）
６ クリーナ（クリーニング手段）
４２ 現像スリーブ（現像剤担持体）
４３ マグネットローラ（磁界発生手段）
４７ 磁気ブラシ（磁性キャリアの穂）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置においては、一様に帯電された電子写真感光体（以下「感光体」という。）上を画像情報信号に応じて露光して静電像（潜像）を形成し、それを現像剤で現像することによりトナー像として、このトナー像を最終的に紙などの記録材に転写する。その後、熱や圧力などを用いて紙上に転写されたトナー画像を定着させる。一方、転写の際に感光体上に残る現像剤などをクリーニング手段により除去することにより、感光体上を清掃し、再び帯電行程へ移行し画像形成を行う。
【０００３】
このような画像形成装置においては、感光体を一様に帯電する帯電手段として、コロナ放電、或いはローラと感光体の接触部近傍の微小ギャップ間の放電といった、放電現象を利用したものがある（放電手段）。又、像担持体（感光体、中間転写体等）の上に形成されたトナー像を記録材や中間転写体等の転写材に転写する転写手段としても、上記の如き放電手段を用いるものがある。このような放電手段による放電では、窒素酸化物（以下、「ＮＯｘ」という。）やオゾンなどの放電生成物が発生し、その一部は感光体表面に付着する。
【０００４】
このように、感光体の表層に付着した放電生成物のうち、ＮＯｘは、感光体の表層に残存すると空気中等の水分と反応して硝酸を生成し、又金属と反応して金属硝酸塩を生成する。このように生成された硝酸又は硝酸塩が感光体の表面に薄い膜となって形成されると、これら硝酸又は硝酸塩の吸湿作用によって、感光体の表面の電気的抵抗値が低くなる。これにより、感光体上に形成された静電像が破壊され、形成画像の品質が低下してしまうことがある。特に、高湿環境下では、画像が流れたような異常画像（画像流れ）が発生し易くなる。
【０００５】
従来の有機感光体を使用した場合は、現像剤として非磁性トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）とを備える二成分現像剤を用いる際に現像部（現像ニップ）中の磁性キャリアの穂によって感光体を摺擦することで、或いは感光体上に残留した転写残トナーを除去するためのブレード状部材などとされるクリーニング部材によって感光体を摺擦することにより、感光体の表層が極微量削り取られる。そして、上述のような放電生成物や、それが反応して生成した硝酸や金属硝酸塩も、感光体の表層が削り取られるのと同時に除去される。これにより、従来、ＮＯｘによる異常画像の発生をある程度抑制することができていた。
【０００６】
しかしながら、このように現像部における磁性キャリアの穂やクリーニング部材で感光体の表面を削り取る場合、感光体の寿命を低下させるという不具合がある。
【０００７】
そこで、表面に光導電層を有する感光体において、その光導電層の層厚を厚くして、現像部における磁性キャリアの穂やクリーニング部材で摺擦が行われる場合でも感光体の寿命をある程度稼ぐ方法が考案されてきた。しかしながら、この手法により光導電層の層厚を厚くし過ぎると、像露光時に生じる光キャリアの拡散が多くなり、解像力が低下するという問題がある。従って、この場合、高画質化を維持しつつ、感光体の長寿命化を図ることは難しい。更に、現像部における磁性キャリアの穂やクリーニング部材による摺擦力を増大させると、感光体の表層に画像形成に影響する傷を発生させる虞もあった。又クリーニング部材の摺擦力を増大させるとクリーニング部材そのものに欠け等の不良が生じクリーニング不良に至る虞もあった。
【０００８】
一方、上述した高画質化と長寿命化の両立を図るために、感光体の表面を高硬度のものとし、放電生成物（ＮＯｘ）を除去するために現像部における磁性キャリアの穂やクリーニング部材での摺擦が行われた場合でも、感光体の光導電層自体の削れ量を低減することのできる感光体が提案されている。このような感光体としては、有機光導電層を保護するために表層に保護層が設けられた感光体や、α−Ｓｉ感光体等が挙げられる。これらの感光体は表層が硬化されていることにより、当然、機械的摺擦による削れ量が低減されるため、作成時の光導電層及び保護層の膜厚を薄くでき、像露光時に生じる光キャリアの拡散を少なくできるため高画質化と高寿命化が両立できる。
【０００９】
しかしながら、光導電層自体の削れ量を低減した場合、従来の手法では感光体上に形成された硝酸又は硝酸塩の膜を削り取ることが困難になる虞があった。なぜならば、従来の手法では、硝酸又は硝酸塩膜の下部の感光体の表層を若干ではあるが削り取ることにより、感光体上に形成された上記硝酸又は硝酸塩の膜を削り取り、除去していたからである。つまり、感光体の表層の削れ量が比較的多い場合は、硝酸又は硝酸塩膜は感光体の表層ごと根こそぎ削りとることが可能であったが、感光体の表層の削れ量を低減させると、硝酸又は硝酸塩膜も削り取り難くなる。
【００１０】
そこで、上述のように感光体の表面を削り取る方法ではなく、放電生成物が感光体に付着する前に働きかけることにより、放電生成物による不具合を解決しようとする方法が種々提案されている。例えば、放電により生成されたオゾンを排気手段によって機外に排気する方法を用いて、オゾンによる帯電特性の低下を防止する画像形成装置が特許文献１に開示されている。又、特許文献２には、感光体上に結露が生じるのを防止する結露防止用加熱手段を設ける方法を用いて、放電により生じたＮＯｘが硝酸になるのを防ぐ画像形成装置が開示されている。
【００１１】
この他、帯電用の放電電極の同一基板上に沿面グロー放電装置を並設させて放電により生成したＮＯｘを分解する帯電装置、コロナ発生装置の構成部材であるシールド等にＮＯｘを中和するアルカリ性皮膜を被覆してＮＯｘを吸収するコロナ発生装置、或いはコロナ発生装置のケーシングにオゾンやＮＯｘなどの放電生成物を分解可能な光触媒物質を多孔質体構造の形で付与されたコロナ発生装置などが提案されている。
【００１２】
しかしながら、上記の各種方法では、その装置自体スペースとコストが必要となる。
【００１３】
従って、簡易な構成により、感光体の長寿命化を図りつつ、感光体に付着する放電生成物を除去することのできる画像形成装置が求められている。
【特許文献１】特開平１０−３４００３０号公報
【特許文献２】特開平５−３０３２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、感光体の長寿命化を図りつつ、感光体に付着する放電生成物を除去することのできる画像形成装置を提供することである。
【００１５】
本発明のより詳細な目的の一つは、感光体の削れ量を制限して感光体の寿命を稼ぎつつ、且つ、感光体に付着する放電生成物を除去することのできる画像形成装置を提供することである。
【００１６】
本発明のより詳細な目的の一つは、装置構成の複雑化、高コスト化を招くことなく感光体に付着する放電生成物を除去することができ、しかも画像解像度の低下等の画像不具合を抑制しながら感光体の長寿命化を図ることのできる画像形成装置を提供することである。
【００１７】
本発明のより詳細な目的の他の一つは、クリーニング部材の長寿命化を図りつつ、感光体に付着する放電生成物を除去することのできる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、電子写真感光体と、トナー及びキャリアを備える現像剤を用いる現像器と、を有し、前記現像器は、内部に磁界発生手段を備える現像剤担持体上に穂立ちした現像剤を前記感光体に接触させて前記感光体上の静電像を現像する画像形成装置において、前記現像剤担持体上の現像剤の前記感光体に対する接触圧力をＰ［Ｐａ］、前記現像剤担持体の周速度をｖSl［ｍｍ／秒］、前記感光体の周速度をｖDr［ｍｍ／秒］、前記感光体の弾性変形率をＷ［％］としたとき、下記式、
【００１９】
【数１】
【００２０】
で表される現像剤による前記感光体の摺擦度合を示す指標Ｓが、
６０５００≧Ｓ≧６５０
の範囲であることを特徴とする画像形成装置である。
【００２１】
本発明の他の態様によると、電子写真感光体と、トナー及びキャリアを備える現像剤を用いる現像器と、を有し、前記現像器は、内部に磁界発生手段を備える現像剤担持体上に穂立ちした現像剤を前記感光体に接触させて前記感光体上の静電像を現像する画像形成装置において、前記現像剤担持体と前記感光体との間隙（ギャップ）をＧSD［μｍ］、１００ｍＴの磁界を印加した時のキャリアの磁化量をＭ［Ａ／ｍ］、前記磁界発生手段が備える前記感光体に対向する磁極の磁束密度をＢ［ｍＴ］、前記現像剤担持体上の単位面積当たりの現像剤量をＣ［ｍｇ／ｃｍ2］、前記磁界発生手段が備える前記感光体に対向する磁極の半値幅をＨ［°］、変換係数をα［１／Ｐａ4］、前記現像剤担持体の周速度をｖSl［ｍｍ／秒］、前記感光体の周速度をｖDr［ｍｍ／秒］、前記感光体の弾性変形率をＷ［％］としたとき、下記式、
【００２２】
【数２】
【００２３】
で表される現像剤による前記感光体の摺擦度合を示す指標Ｓが、
６０５００≧Ｓ≧６５０
の範囲であることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００２４】
上記各本発明の一実施態様によると、前記指標Ｓが、６０５００≧Ｓ≧６５００の範囲である。又、本発明の一実施態様によると、画像形成装置は更に、前記感光体を摺擦して前記感光体上のトナーを除去するクリーニング部材を有する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、感光体の長寿命化を図りつつ、感光体に付着する放電生成物を除去することができる。より詳細には、本発明によれば、感光体の削れ量を制限して感光体の寿命を稼ぎつつ、且つ、感光体に付着する放電生成物を除去することができる。又、本発明によれば、装置構成の複雑化、高コスト化を招くことなく感光体に付着する放電生成物を除去することができ、しかも画像解像度の低下等の画像不具合を抑制しながら感光体の長寿命化を図ることができる。更に、本発明によれば、クリーニング部材の長寿命化を図りつつ、感光体に付着する放電生成物を除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２７】
実施例１
［画像形成装置の全体構成及び動作］
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成を示す。本実施例の画像形成装置１００は、像形成手段として４つの画像形成ユニット（画像形成部）Ｕａ、Ｕｂ、Ｕｃ、Ｕｄを有する多色電子写真複写機である。画像形成装置１００は、画像形成装置本体に接続された原稿読み取り装置（図示せず）又は画像形成装置本体に対し通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器からの画像情報信号に応じて、電子写真方式で４色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のフルカラー画像を記録材（記録用紙、プラスチックフィルム、布等）に形成することができる。
【００２８】
尚、本実施例では、画像形成装置１００が備える４つの画像形成ユニットＵａ、Ｕｂ、Ｕｃ、Ｕｄは、現像色が異なることを除いて実質的に同一の構成を有する。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの画像形成ユニットに属する要素であることを表すために符号に付した添え字ａ、ｂ、ｃ、ｄは省略し、総括的に説明する。
【００２９】
画像形成ユニットＵは、像担持体としての円筒型の感光体（感光ドラム）１を有し、その回りに帯電手段としての一次帯電器２、露光手段としてのレーザビーム露光装置（レーザスキャナ装置）３、現像手段としての現像器４、転写手段としての転写帯電器５、クリーニング手段としてのクリーナ６が配置されている。本実施例では、一次帯電器２としてコロナ放電器を用いる。
【００３０】
更に、画像形成ユニットＵａ、Ｕｂ、Ｕｃ、Ｕｄを貫通する態様にて感光体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの図中下方に、記録材搬送手段として無端状の搬送ベルト７が配置されている。搬送ベルト７は、複数のローラに掛け回されて周回移動可能である。搬送ベルト７を介して感光体１と対向する箇所に転写帯電器５が配置されている。転写帯電器５が配置された位置で、感光体１と搬送ベルト７とで転写部（転写ニップ）Ｔが形成される。搬送ベルト７は、記録材供給ローラ２０により画像形成装置本体内に供給された記録材２２を担持して、転写帯電器５が配置された箇所で感光体１と当接するようにして搬送する。
【００３１】
更に、感光体１を帯電すると同時に全面露光するために、補助帯電器８及び除電ランプ９が、感光体１の表面の同一箇所に上下に重ねて設けられている。
【００３２】
次に、本実施例の画像形成装置による画像形成工程を説明する。感光体１の表面上の残留トナーがクリーナ６によって除去される。その後、感光体１は、補助帯電器８により、感光体１上に形成される静電潜像と同極性（本実施例では負極性）に帯電されると同時に、除電ランプ９により一様に露光される。これにより、メモリー効果領域、正常領域の双方が共に表面電位約０Ｖとなるように除電される。その後、感光体１は、一次帯電器２により一様に帯電される。次いで、レーザビーム露光装置３が作動することにより、感光体１上に、各画像形成ユニットＵの現像色に色分解された画像情報にしたがう画像露光パターンに対応した静電像（潜像）が形成される。感光体１に形成された静電像は、現像器４の作動により各画像形成ユニットＵａ、Ｕｂ、Ｕｃ、Ｕｄにおいて、それぞれイエロー色、マゼンタ色、シアン色、ブラック色のトナーにより現像され、トナー像として可視画像化される。その後、感光体１上に形成されたこれらの可視画像は、転写帯電器５が作動することにより、搬送ベルト７の移動に伴って搬送ベルト７上に担持された記録材２２上に順次転写され、記録材２２上にフルカラーが形成される。
【００３３】
フルカラーのトナー像が転写された記録材２２はその後搬送ベルト７から分離され、定着手段たる定着器２１へと搬送される。定着器２１は、記録材２２を加熱、加圧することにより、その上のトナー像を記録材２２に定着させる。トナー像が定着された記録材２２はその後画像形成装置本体外に排出される。
【００３４】
一方、記録材２２へのトナー像の転写工程後に感光体１上に残留したトナー等の異物は、クリーナ６が備えるクリーニング部材６１（図３）により除去され、感光体１は繰り返し画像形成に供される。
【００３５】
尚、所望の画像形成ユニットのみを稼働させることにより、所望の色の単色又は複数色の画像を形成することも可能である。
【００３６】
［現像器］
図２を参照して、現像器４について更に説明する。本実施例の現像器４は、２成分接触現像法（二成分磁気ブラシ接触現像法）を採用している。
【００３７】
現像器４は、基本的に非磁性トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）とを混合した二成分現像剤を収容した現像容器４１に、現像剤を担持して感光体１と対向した現像部（現像ニップ、現像領域）ｎに搬送する現像剤担持体としての現像スリーブ４２と、現像スリーブ４２内に非回転に配置された磁界発生手段としてのマグネットローラ４３と、現像剤を現像容器４１内で循環させるとともに現像スリーブ４２に供給する攪拌スクリュー４４、４５と、現像スリーブ４２上の現像剤を規制して薄層に形成する規制ブレード４６とを設けてなる。
【００３８】
現像スリーブ４２は、感光体１に対し最近接領域が通常約１００〜１０００μm（一般的に４００〜５００μｍが良く使用される。）の間隔（ＧSD）（詳しくは後述する）となるように配置され、感光体１の軸線方向（表面移動方向に直交する方向）に沿って、感光体１の軸線方向長さのほぼ全域にわたり延在する。そして、現像スリーブ４２上の現像剤の穂立ち（磁気ブラシ）４７が、感光体１と対向した領域で感光体１とニップ（現像部、現像領域）ｎを形成して、感光体１の表面と接触した状態で現像を行う。本実施例では、図中矢印で示すように、現像スリーブ４２は感光体１の回転方向に対して順方向に回転する。即ち、磁気ブラシ４７は、現像スリーブ４２の回転方向上流側の接触開始位置から、下流側の接触終了位置までの幅のニップ（現像部、現像領域）ｎを形成している。
【００３９】
磁界発生手段たるマグネットローラ４３は、周方向に沿って複数の磁極、本実施例では、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ１、Ｓ２（Ｎは磁石のＮ極、Ｓは磁石のＳ極を示す。）の５つの磁極を有する。現像容器４１内の現像剤（二成分現像剤）は、回転する現像スリーブ４２上にマグネットローラ４３の磁極Ｎ３の磁力により汲み上げられ、磁極Ｎ３、Ｓ２、Ｎ１と順次搬送される過程で、現像スリーブ４２に対して略垂直に配置された規制ブレード４６により層厚を規制されて、現像スリーブ４２に現像剤の薄層が形成される。この薄層に形成された現像剤は、現像スリーブ４２の回転に伴い現像部ｎに搬送され、マグネットローラ４３の現像主極Ｓ１の近くでその磁力により、現像スリーブ４２の表面で穂立ちした磁気ブラシ４７を形成する。
【００４０】
この磁気ブラシ４７は現像部ｎにおいて感光体１の表面に接触する。そして、現像剤中からトナーが感光体１の静電潜像に選択的に付着することで、感光体１上の静電像がトナー像として可視化される。現像を終えた現像剤は現像スリーブ４２によって現像容器４１内に戻され、マグネットローラ４３の磁極Ｎ２、Ｎ３が形成する反発磁界によって現像スリーブ４２から剥離され、現像容器４１内に回収される。
【００４１】
現像時、現像スリーブ４２には、電源（図示せず）から直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアスが印加される。本実施例では、直流電圧Ｖｄｃ＝−５００Ｖに周波数Ｖｆ＝３０００Ｈｚ、ピークツウピーク電圧（振幅）Ｖｐｐ＝１５００Ｖの交流電圧を重畳した現像バイアスを印加した。
【００４２】
現像容器４１内の現像剤は、現像によりトナーが消費されて、トナー濃度（トナーとキャリアとの混合比）が次第に減少していく。この現像容器４１内の現像剤のトナー濃度を図示しない濃度検知手段で検知して、トナー濃度が所定の許容下限濃度まで低下した場合には、現像容器４１に接続されたトナー補給部４８からトナーを補給して、現像剤のトナー濃度を所定の許容範囲内に保つように制御する。
【００４３】
トナーは、着色樹脂粒子（結着樹脂、着色剤及び必要に応じてその他の添加剤を含む）そのもの、或いはこれにコロイダルシリカ微粉末の如き外添剤が外添された着色粒子であってよい。キャリアとしては、樹脂中に磁性材料としてマグネタイトを分散し、導電化及び抵抗調整のためにカーボンブラック等の導電材料を分散して形成した樹脂磁性粒子、或いはフェライト等のマグネタイト単体表面を酸化、還元処理して抵抗調整したもの、或いはフェライト等のマグネタイト単体表面を樹脂でコーティングして抵抗調整したもの等が用いられる。
【００４４】
本実施例では、トナーとして、体積平均粒径６μｍの負帯電トナーを用いた。又、本実施例では、キャリアとして、平均粒径３５μｍの樹脂磁性粒子を用いた。そして、本実施例では、現像剤におけるトナーとキャリアとのの混合比は重量比で８：９２とした。
【００４５】
トナーの体積平均粒径は、次の測定法で測定した。測定装置としてコールカウンターＴＡ−ＩＩ型（コールター社製）を用い、個数平均分布および体積平均分布を出力するインターフェイス（日科機製）、およびＣＸ−ｉ−パーソナルコンピュータ（キヤノン製）を接続した。電解液は、１級塩化ナトリウムを用いて、１％のＮａｃｌ水溶液を調製した。この電解液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１〜５ｍｌ加え、更に測定試料のトナーを２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、上記のコールターカウンターＴＡ−ＩＩ型により、１００μｍのアパチャーを用いて、２〜４０μｍのトナー粒子の粒度分布を測定し、それからトナーの体積平均粒径を求める。
【００４６】
又、キャリアの平均粒径は、水平方向最大玄長で示し、測定法は顕微鏡法を用い、粒子３００個以上をランダムに選び、その径を実測して算術平均をとることにより求めた。
【００４７】
［クリーナ］
次に、クリーナ６について更に説明する。クリーナ６は、ウレタンゴム等の弾性体から成る板（ブレード）状のクリーニング部材、即ち、クリーニングブレード６１を有する。クリーニングブレード６１は、通常、自由端側のエッジ部を感光体１の回転方向上流側に向けて感光体１に当接され（カウンター当接）、支持部材６３によって廃トナー容器６２に固定される。クリーニングブレード６１によって感光体１の表面から掻き取られた転写残トナー等の異物は、廃トナー容器６２に収容される。更にスクリューやベルトなどの搬送手段を用いて、単独若しくは複数の画像形成ユニットのクリーナ６の廃トナー容器６２から、別途設けられた回収容器に廃トナーを回収するようにしてもよい。
【００４８】
クリーナ６は、感光体１から転写残トナー等の異物を除去すると共に、詳しくは後述するように、クリーニングブレード６１によって感光体１を摺擦することで、感光体１の表面に付着した放電生成物を除去する働きも有する。
【００４９】
本実施例では、クリーニング部材としては、ポリウレタンから成る厚さ２ｍｍ、長手長さ３４１ｍｍのクリーニングブレード６１を用いた。このクリーニングブレード６１の自由端側のエッジ部を８Ｎの接触圧力にて感光体１に押圧しクリーニング部（クリーニングニップ）ｍを形成した。
【００５０】
尚、クリーニング部ｍにおけるクリーニングブレード６１の感光体１に対する接触圧力は、感光体１に圧力センサを取付け、クリーニングブレード６１が感光体１を押す力を接触圧力として換算することにより測定した。
【００５１】
［感光体］
次に、感光体１について更に説明する。感光体１としては、通常の有機感光体（ＯＰＣ）、或いはＣｄＳ、Ｓｉ（アモルファスシリコン等）、Ｓｅ等の無機物半導体を用いた感光体を使用することができる。
【００５２】
図４は、一般的な有機感光体の層構成を模式的に示す。感光体１は、導電性支持体１１上に、表面保護層１５を含む感光層１２が順次積層されており、表面保護層１５の最表面が自由表面である。感光層１２は、電荷発生物質を含有する電荷発生層１３の上に、電荷輸送物質を含有する電荷輸送層１４を積層した構成、又は電荷輸送層１４の上に電荷発生層１３を有し、更に表面保護層１５を積層した構成を有する。又、このような層構成の他にも、電荷発生物質と電荷輸送物質を同一層中に分散した単層系の感光層１２を備えた構成としてもよい。又、積層構成を有する場合に電荷輸送層１４を複数層とすることもできる。又、感光体１は、導電性支持体１１と感光層１２との間に、導電層や整流性を有する下引き層１６を有していてもよい。本実施例では、次のような層構成を有する外径８４ｍｍ、長手長さ３８１ｍｍの感光体１を用いた。
【００５３】
ここで、感光体１の弾性変形率Ｗについて説明する。
【００５４】
感光体１の弾性変形率Ｗは、圧子に連続的に荷重をかけ、荷重下での押し込み深さを直読することにより連続的硬さが求められる微小硬さ測定装置フィシャースコープＨ１００Ｖ（Ｆｉｓｃｈｅｒ社製）を用いて測定することができる。圧子としては対面角１３６°のビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を使用することができる。具体的には、最終荷重６ｍＮまで段階的に（各点０．１Ｓの保持時間で２７３点）測定する（測定環境：温度／湿度＝２３°／５５％）。
【００５５】
フィシャースコープＨ１００Ｖ（Ｆｉｓｃｈｅｒ社製）の出力チャートの概略を図１５に示す。又、フィシャースコープＨ１００Ｖ（Ｆｉｓｃｈｅｒ社製）によって本実施例にて用い得る感光体１を測定した結果の一例を図１６に示す。これらの図中、縦軸は荷重Ｆ［ｍＮ］を、横軸は押し込み深さｈ［μｍ］を示す。これらの図は、段階的に荷重を増加させ６ｍＮまで荷重をかけ、その後同様に段階的に荷重を減少させた時の結果を示している。
【００５６】
弾性変形率Ｗは、圧子が膜に対して行った仕事量（エネルギー）、即ち、圧子の膜に対する荷重の増減によるエネルギーの変化より求めることができ、具体的には下記式（１）により求めることができる。
弾性変形率Ｗ［％］＝Ｗｅ／Ｗｔ×１００ ・・・（１）
【００５７】
上記式中、全仕事量Ｗｔ［ｎＪ］は図１５中のＡ−Ｂ−Ｄ−Ａで囲まれる面積を示し、弾性変形仕事量Ｗｅ［ｎＪ］はＣ−Ｂ−Ｄ−Ｃで囲まれる面積を示している。
【００５８】
ここで、詳しくは後述するように、感光体１の弾性変形率Ｗは、４８％以上であると、１００Ｋ（１０００００）枚（Ａ４サイズの記録材（搬送方向長さ２１０ｍｍ）に対する画像形成枚数：以下同様。）程度の長寿命化が図れる。
【００５９】
［放電生成物の除去］
次に、本実施例にて特徴的な、放電生成物除去のための、感光体・現像器・クリーナーの構成の相関について説明する。
【００６０】
本実施例の画像形成装置１００においては、感光体１を一様に帯電する帯電手段としてコロナ放電器（一次帯電器）２を用いている。このような放電手段によって行われる帯電では、窒素酸化物（以下、「ＮＯｘ」という。）などの放電生成物が発生し、その一部は感光体の表面に付着する。尚、本発明は、帯電方式をコロナ放電器を用いたコロナ帯電方式に限定するものではない。例えば、感光体１に当接して回転するローラ部材に帯電バイアス電圧を印加することで感光体１を帯電させるローラ帯電方式等を用いてもよい。
【００６１】
前述のように、感光体１の表層に付着した放電生成物のうち、ＮＯｘは、感光体１の表層に残存すると空気中の水分等と反応して硝酸を生成し、又金属と反応して金属硝酸塩を生成する。このように生成された硝酸又は硝酸塩が感光体１の表面に薄い膜となって形成されると、これら硝酸又は硝酸塩の吸湿作用によって、感光体１の表面の抵抗値が低くなる。これにより、感光体１上に形成された静電像が破壊され、形成画像の品質が低下してしまうことがある。特に、高湿環境下では、画像が流れたような異常画像（画像流れ）が発生するという問題が発生する虞がある。
【００６２】
ここで、前述のように、従来の一般的な有機感光体（弾性変形率Ｗが４０％前後）を使用した場合は、現像部（現像ニップ）ｎにおける現像剤の穂（磁気ブラシ）４７により感光体１を摺擦することにより、或いはクリーニングブレード６１によって感光体１を摺擦することにより、感光体１の表層が極微量削り取られる。そして、上述のような放電生成物に起因する硝酸や金属硝酸塩も感光体１の表層が削り取られると同時に除去される。これにより、従来、ＮＯｘによる異常画像の発生をある程度抑制することができていた。
【００６３】
しかしながら、従来の一般的な有機感光体（弾性変形率Ｗが４０％前後）を使用した場合は、感光体１が間欠耐久時に１０Ｋ（１００００）枚当たり２．３μｍ（２．３μｍ／１０Ｋ）程度削れる。ここで、通常、感光体１の削れ量は、完全に面内均一ではない。このため、１００Ｋ枚を超えるような長期耐久を目指した場合、感光体１の部分的に削れた場所が傷となり、画像に影響が出るという問題が発生することがある。或いは、感光体１の膜厚が低減することにより感光体１の静電容量が変化し、画像階調性（γ）が高くなり階調制御し難くなるという問題が発生することがある。
【００６４】
そのため、硬化感光体、より詳細には弾性変形率Ｗが４８％以上の感光体１を使用することが好ましい。尚、通常、一般的な方法で製造される感光体の弾性変形率Ｗは高くても７５％までである。つまり、弾性変形率Ｗが４８％〜７５％の感光体を使用することが好ましい。
【００６５】
尚、弾性変形率は材料により大まかに制御することができ、通常の有機感光体は３５〜４１％程度、表面保護層を有する有機感光体はそれより硬化され４５〜５５％程度、Ｓｉ（アモルファスシリコン等）を使用した場合は７０％以上となるのが普通である。
【００６６】
図５は、感光体１の弾性変形率Ｗと感光体１の削れ量との関係を示す。図５から、弾性変形率Ｗが大きいほど感光体１の表層が削れにくくなることが分かる。概して、外部応力に対する変形量が小さいほど、感光体１の表層の硬度が高いことを示す。
【００６７】
しかしながら、前述のように、感光体１の表層の削れ量を低減した場合、従来の手法では感光体１上に形成された硝酸又は硝酸塩の膜を削り取ることが困難になる虞があった。
【００６８】
そこで、本発明者らは、表層が硬化され、放電生成物除去が難しくなった感光体１を用いる場合において、現像部ｎにおける磁気ブラシ４７、或いはクリーニングブレード６１の感光体１に対する摺擦力を増大させ、放電生成物のみを除去できないかという観点に至った。
【００６９】
しかしながら、放電生成物により感光体１の表面での吸着性が増大した状態では、例えばウレタンゴム等の弾性体からなるクリーニングブレード６１等を用いる場合、このクリーニングブレード６１の感光体１への吸着性も増大し、クリーニングブレード６１と感光体１との間の摺擦トルクが増大する。その結果、クリーニングブレード６１の欠けによるクリーニングブレード６１の寿命の短命化の問題が発生することがある。又、クリーニングブレード６１の摺擦度増大による放電生成物除去は、益々クリーニングブレード６１の欠けにつながる方向である。
【００７０】
上述の状況に鑑みて本発明者らは鋭意検討し、従来のクリーナ設定は維持しつつ、感光体１を摺擦するその他の主要な部分である現像部ｎにおける磁気ブラシ４７の摺擦力を増大させる方法が好適であることを見出した。但し、単純に現像部ｎにおける磁気ブラシ４７の摺擦レベルを上げたのでは、摺擦レベルの上げ過ぎにより感光体１に傷が発生する虞がある。つまり、現像スリーブ４２上の現像剤、即ち、磁気ブラシ４７の感光体１に対する圧力分布は、現像部ｎ全域にわたり完全に均一でない。このことから、極微小範囲で超高圧部分が生じ、感光体１に傷が発生する虞がある。
【００７１】
そこで、本発明者らは、感光体１に付着する放電生成物の除去に関して、
（ｉ）感光体１に対する摺擦レベル
（ｉｉ）感光体１の硬化レベル
の両者の相関を詳細に検討した。その結果、感光体１の削れ量を制限して感光体寿命を稼ぎ、且つ、感光体１に付着する放電生成物を除去でき、しかも感光体に傷をつけない上記（ｉ）感光体１に対する摺擦レベルと（ｉｉ）感光体１の硬化レベルとの適正領域を見出し、本発明を完成するに至った。
【００７２】
以下、上記項目（ｉ）、（ｉｉ）の適正範囲の導出方法について詳細に説明する。
【００７３】
本発明者らは、感光体１の弾性変形率Ｗ、現像部ｎの摺擦レベルに関わる磁気ブラシ４７の感光体１に対する接触圧力（より詳細には、磁気ブラシ４７の静止時の感光体１に対する接触圧力：以下、単に「穂圧」ともいう。）、感光体１の周速度（表面移動速度）、及び現像スリーブ４２の周速度（表面移動速度）等を様々に振って検討した結果、
（Ｉ）現像部ｎでの感光体１の摺擦（放電生成物除去）度合Ｓという指標を設定し、
（ＩＩ）感光体表面回復関数Ｉ（Ｄｒ回復）からクリーニングブレード６１の欠け或いは画像流れを回避することができる上記Ｓの最低値を定め、
（ＩＩＩ）感光体１の傷関数Ｊ（Ｄｒ傷）から画像に出る傷が発生しないＳの最大値を定める、
ことにより、上記（ｉ）感光体１に対する摺擦レベル、（ｉｉ）感光体１の硬化レベルの適正領域が割り出されることを見出した。
【００７４】
＜Ｉ．現像部ｎでの感光体１の摺擦度合Ｓ＞
先ず、現像部ｎでの感光体１の摺擦（放電生成物除去）度合（以下、単に「摺擦度合」という。）Ｓについて詳しく説明する。摺擦度合Ｓは、次の式によって定義される。
【００７５】
【数３】
【００７６】
つまり、上記式（２）で表される摺擦度合Ｓは、現像部ｎにおいて磁気ブラシ４７によって感光体１を摺擦することによる、感光体１の表面からの放電生成物の取れ易さ、又は、感光体１の傷の発生度合を意味する（摺擦度合Ｓは、放電生成物の摺擦による除去度合を示す指標であり単位はない）。そして、上記式（２）は、この摺擦度合Ｓが、穂圧と、感光体１の周速度と、感光体１の弾性変形率Ｗとで決まることを示している。より詳細には、上記式（２）中の第１項（ｆ（穂圧）＝Ｐ）、第２項（ｇ（感光体周速度）＝（｜ｖＳｌ−ｖＤｒ｜）／ｖＤｒ）、第３項（ｈ（感光体弾性変形率）＝８．５０×１０５×ｅｘｐ（−０．３２Ｗ））は、それぞれ次のことを意味する。
【００７７】
第１項：磁気ブラシ４７の静止時の感光体１に対する接触圧力（穂圧）が高い程、摺擦度合Ｓは増大する。
【００７８】
第２項の分子：現像スリーブ４２と感光体１との周速度差（表面移動速度差）が大きい程、摺擦度合Ｓは増大する。
【００７９】
第２項の分母：感光体周速度が大きい程、摺擦度合Ｓは減少する。これは、単位時間当たりに通過する感光体１の表面の面積が大きくなるからである。即ち、ある一定の摺擦力がかかっている場合、通過する面積が大きくなるということは単位面積当たりの圧力のかかる度合が少なくなるということを意味する。尚、感光体１の回転数が増えるので単位時間に単位面積にかかる圧力は一定になるように考えられるが、実際は１回転ごとに帯電による放電生成物の付着が起こるので上式が正しい。
【００８０】
第３項：図５に示す実験データから得られた関数である。感光体１の弾性変形率Ｗは小さいほどＳは急激に増大する傾向である。尚、図５に示す結果は、ｆ（穂圧）≒２００Ｐａ、ｇ（感光体周速度）≒０．７ｍｍ／秒に固定した状態で弾性変形率Ｗを振って検討した結果である。
【００８１】
ここで、上記式（２）中の第１項の磁気ブラシ４７の静止時の感光体１に対する接触圧力（穂圧）は、図６に示すようにして測定したものである。現像スリーブ４２に対向して圧力センサー（共和電業製ＬＭＡ−Ａ‐５〜５０Ｎに感光体（感光ドラム）１の径に合わせた接触部を組み合わせた物）５０を配置し、矢印方向（現像スリーブ４２と感光体１との最近接位置位置における現像スリーブ４２の法線方向に相当。）の圧力を選択的に測定している。又、磁性キャリアの穂（磁気ブラシ）の感光体１に対する接触面積を測定し、圧力としては、単位面積当たりの面圧力［Ｐａ］として表示してある。尚、磁気ブラシ４７の感光体１への接触面積は、上記接触部に残った現像剤接触跡（接触部近傍にはトナーが付着し、接触部自体はキャリアでトナーが掻き取られる。）を透明テープでテーピングし、それを紙に貼り付けその面積を測定する。
【００８２】
更に、上記式（２）中の第１項の穂圧と、一般的な現像器４の各種条件、即ち、下記のＧSD、Ｍ、Ｂ、Ｃ、Ｈとの関係を明らかにした。次式にこれを示す。
【００８３】
【数４】
【００８４】
ＧSD：現像スリーブと感光体との間隙［μｍ］
Ｍ：１００ｍＴの磁界を印加した時のキャリアの磁化量［Ａ／ｍ］
Ｂ：マグネットローラが備える感光体に対向する磁極の磁束密度［ｍＴ］
Ｃ：現像スリーブ上の単位面積当たりの現像剤量［ｍｇ／ｃｍ2］
Ｈ：マグネットローラが備える感光体に対向する磁極の半値幅［°（ｄｅｇ．）］
【００８５】
ここで、ｆａ（ＧSD）、ｆｂ（Ｍ）、ｆｃ（Ｂ）、ｆｄ（Ｃ）、ｆｅ（Ｈ）はそれぞれ単位は圧力［Ｐａ］であり、各種の現像条件と穂圧との関係を検討し、その近似式から導出した関数である。又、それぞれの項の積に変換係数α［１／Ｐａ4］をかけると実際の系での圧力［Ｐａ］が導出できる。変換係数αは、Ｉ）一定条件下での「実際の穂圧」を測定し、ＩＩ）その条件を式、ｆａ（ＧSD）、ｆｂ（Ｍ）、ｆｃ（Ｂ）、ｆｄ（Ｃ）、ｆｅ（Ｈ）に当てはめた積で割る（Ｉ／ＩＩ）ことにより求めることができる。ここでは、変換係数α＝８．１７７７４×１０-10［１／Ｐａ4］である。
【００８６】
ここで、現像スリーブ４２と感光体１との間隙（ギャップ）ＧSD［ｍｍ］は、最近接位置における現像スリーブ４２の表面と感光体１の表面との間の垂直距離である。
【００８７】
１００ｍＴの磁界を印加した時のキャリアの磁化量Ｍ［Ａ／ｍ］は、測定器として理研電子株式会社の直流磁化Ｂ−Ｈ特性自動記録装置ＢＨＨ−５０を用いた。図１７に示すグラフは該装置により得られた磁気特性の測定結果を示す一例であり、外部磁界１００ｍＴ（１０００Ｇ）のときのキャリアの磁化量が求めるＭ[Ａ／ｍ]となる。
【００８８】
尚、１００ｍＴの磁界を印加した時のキャリアの磁化量Ｍ［Ａ／ｍ］は、通常使用されるものは１.２〜２.３×１０８［Ａ／ｍ］であり、その値は使用する材料に主に依存する。一般的に広く使用されているフェライトキャリアは２.２５×１０８［Ａ／ｍ］近辺である。
【００８９】
感光体１に対向する磁極とは、その磁極が発生する現像スリーブ４２の法線方向の磁気力のピーク位置が現像部ｎ内にある磁極をいう。磁気力のピーク位置と磁極の位置が現像スリーブ４２の周方向で一致していなくてもよい。
【００９０】
感光体１に対向する磁極の磁束密度Ｂ［ｍＴ］は、現像スリーブ４２上の感光体１との最近接位置における磁束密度を、測定器としてＦ．Ｗ．ＢＥＬＬ社製磁場測定器「ＭＳ−９９０２」（商品名）を用いて、測定器の部材であるプローブと現像スリーブ４２の表面との距離を約１００μｍに設定して測定したものである。
【００９１】
尚、感光体１に対向する磁極の磁束密度は、その値が弱すぎると現像部ｎにてキャリアを保持する力が弱いため、現像時の電界につられてキャリアが感光体１に付着する現象が発生する。この感光体１に付着したキャリアは、例えは、クリーニング部にくると感光体１やクリーニングブレード６１に傷或いは欠けをつくることがあり好ましくない。又、感光体１に対向する磁極の磁束密度は、その値が強すぎると現像部ｎにてのキャリアの穂立ちが短くなるため、現像性が弱まる。これを補うため現像バイアス電界を増大させると現像部ｎでの放電現象（リーク）が発生する虞があるので好ましくない。以上のような理由により、感光体に対向する磁極の磁束密度は通常７０〜１５０ｍＴであり、最も良く使われるのは１００ｍＴ近辺である。
【００９２】
現像スリーブ４２上の単位面積当たりの現像剤量Ｃ［ｍｇ／ｃｍ2］は、一定面積のマスク部材を用意し、現像スリーブ４２に該マスク部材を押し当て、現像スリーブ４２上マスク領域内現像剤を、マグネットを用いて現像スリーブ４２上からはがし、そのはがした現像剤重量を測定して、それを該マスク面積で割ることで算出する。
【００９３】
尚、現像スリーブ４２上の単位面積当たりの現像剤量Ｃ［ｍｇ／ｃｍ2］は、少ないと現像性が落ち、これを補うため現像バイアス電界を増大させると、現像部ｎでの放電現象（リーク）が発生する虞があるので好ましくない。一方、多すぎると、現像スリーブ４２と感光体１との間隙ＧSDで現像剤詰りを発生させる虞や、トナー飛散の恐れがでてくるので好ましくない。従って、通常現像スリーブ４２上の単位面積当たりの現像剤量Ｃは通常１０〜５０［ｍｇ／ｃｍ2］であり、最も良く使われるのは３０［ｍｇ／ｃｍ2］近傍である。
【００９４】
感光体１に対向する磁極の半値幅Ｈ［°（ｄｅｇ．）］は、測定器としてＦ．Ｗ．ＢＥＬＬ社製磁場測定器「ＭＳ−９９０２」（商品名）を用いて、測定器の部材であるプローブと現像スリーブ４２の表面との距離を約１００μｍに設定して測定したものである。
【００９５】
尚、感光体１に対向する磁極の半値幅Ｈ［°（ｄｅｇ．）］は、広いと現像性が増大する。一方、狭いと、現像剤磁気穂の画像への影響が少なくなる（画像に出る穂ムラが減少する）。感光体１に対向する磁極の半値幅Ｈは、使用するマグネット材料や、マグネットの各極の配置パターンによって決まるが、通常２０〜６０°の範囲で使用される。通常は４０°前後である。
【００９６】
以下、上記関数ｆａ（ＧSD）、ｆｂ（Ｍ）、ｆｃ（Ｂ）、ｆｄ（Ｃ）、ｆｅ（Ｈ）の導出方法についてそれぞれ説明する。
【００９７】
１．関数ｆａ（ＧSD）
【００９８】
【数５】
【００９９】
上記式で表される関数ｆａ（ＧSD）は、Ｍ＝１．５９×１０8Ａ／ｍ（＝２００ｅｍｕ／ｃｍ3）、Ｂ＝１００ｍＴ、Ｃ＝３０ｍｇ／ｃｍ2、Ｈ＝４０°の時の穂圧［Ｐａ］と、現像スリーブ４２と感光体１との間隙ＧSD［μｍ］との関係であり、図７に示す実験データから求めたものである。
【０１００】
図７から分かるように、穂圧は、現像スリーブ４２と感光体１との間隙ＧSDが狭くなるに従い急激に増加する傾向にある。
【０１０１】
２．関数ｆｂ（Ｍ）
【０１０２】
【数６】
【０１０３】
上記式で表される関数ｆｂ（Ｍ）は、ＧSD＝５００μｍ、Ｂ＝１００ｍＴ、Ｃ＝３０ｍｇ／ｃｍ2、Ｈ＝４０°の時の穂圧［Ｐａ］と、キャリアの磁化量Ｍ（１００ｍＴの磁界を印加した時）［Ａ／ｍ］との関係であり、図８に示す実験データから求めたものである。
【０１０４】
図８から分かるように、穂圧は、キャリアの磁化量（１００ｍＴの磁界を印加した時）Ｍが大きくなるに従い単調増加する傾向にあるが、キャリアの磁化量（１００ｍＴの磁界を印加した時）Ｍが９．５５×１０7Ａ／ｍ（＝１２０ｅｍｕ／ｃｍ3）より小さいとこの式から外れ、Ｍが５．５７×１０7Ａ／ｍ（＝７０ｅｍｕ／ｃｍ3）では穂圧は略０になる。
【０１０５】
これは、キャリアの磁化量が極端に下がると磁気ブラシ４７がうまく形成されず、キャリアの磁化量（１００ｍＴの磁界を印加した時）Ｍが５．５７×１０7Ａ／ｍ（＝７０ｅｍｕ／ｃｍ3）より小さいと感光体１に磁気ブラシ４７が届いていない状態であることを意味している。
【０１０６】
従って、キャリアの磁化量（１００ｍＴの磁界を印加した時）Ｍ［Ａ／ｍ］は、９．５５×１０7Ａ／ｍ（＝１２０ｅｍｕ／ｃｍ3）以上であること（Ｍ≧９．５５×１０7Ａ／ｍ）が好ましい。
【０１０７】
３．関数ｆｃ（Ｂ）
【０１０８】
【数７】
【０１０９】
上記式で表される関数ｆｃ（Ｂ）は、ＧSD＝５００μｍ、Ｍ＝１．５９×１０8Ａ／ｍ（＝２００ｅｍｕ／ｃｍ3）、Ｃ＝３０ｍｇ／ｃｍ2、Ｈ＝４０°の時の穂圧［Ｐａ］と、感光体１に対向する磁極の磁束密度Ｂ［ｍＴ］との関係であり、図９に示す実験データから求めたものである。
【０１１０】
図９から分かるように、穂圧は、感光体１に対向する磁極の磁束密度Ｂが大きくなるに従い単調増加する傾向にあるが、感光体１に対向する磁極の磁束密度Ｂが５０ｍＴ以下ではこの式から外れる。
【０１１１】
これは、感光体１に対向する磁極の磁束密度が５０ｍＴ以下では磁気ブラシ４７がうまく形成されないことを意味している。
【０１１２】
従って、感光体１に対向する磁極の磁束密度Ｂ［ｍＴ］は、５０ｍＴより大きいこと（Ｂ＞５０ｍＴ）が好ましい。
【０１１３】
４．関数ｆｄ（Ｃ）
【０１１４】
【数８】
【０１１５】
上記式で表される関数ｆｄ（Ｃ）は、ＧSD＝５００μｍ、Ｍ＝１．５９×１０8Ａ／ｍ（＝２００ｅｍｕ／ｃｍ3）、Ｂ＝１００ｍＴ、Ｈ＝４０°の時の穂圧［Ｐａ］と、現像スリーブ４２上の単位面積当たりの現像剤量Ｃ［ｍｇ／ｃｍ2］との関係であり、図１０に示す実験データから求めたものである。
【０１１６】
図１０から分かるように、穂圧は、現像スリーブ４２上の単位面積当たりの現像剤量Ｃが大きくなるに従い単調増加する傾向にあるが、現像スリーブ４２上の単位面積当たりの現像剤量Ｃが１０ｍｇ／ｃｍ2より小さいとこの式から外れる。
【０１１７】
これは、現像スリーブ４２上の単位面積あたりの現像剤量Ｃ［ｍｇ／ｃｍ2］が１０ｍｇ／ｃｍ2より小さいと現像剤が現像スリーブ４２上に均一にコーティングされず、正しい測定ができていないことを意味する。
【０１１８】
従って、現像スリーブ４２上の単位面積当たりの現像剤量Ｃ［ｍｇ／ｃｍ2］は、１０ｍｇ／ｃｍ2以上であること（Ｃ≧１０ｍｇ／ｃｍ2）が好ましい。
【０１１９】
５．関数ｆｅ（Ｈ）
【０１２０】
【数９】
【０１２１】
上記式で表される関数ｆｅ（Ｈ）は、ＧSD＝５００μｍ、Ｍ＝１．５９×１０8Ａ／ｍ（＝２００ｅｍｕ／ｃｍ3）、Ｂ＝１００ｍＴ、Ｃ＝３０ｍｇ／ｃｍ2の時の穂圧［Ｐａ］と、感光体１に対向する磁極の半値幅Ｈ［°］との関係であり、図１１に示す実験データから求めたものである。
【０１２２】
図１１から分かるように、穂圧は、感光体１に対向する磁極の半値幅Ｈが大きくなるに従い単調増加する傾向にある。
【０１２３】
＜ＩＩ．感光体表面回復関数Ｉ（Ｄｒ回復）＞
次に、感光体表面回復関数Ｉ（Ｄｒ回復）、及びこの関数からクリーニングブレード６１の欠け等による短寿命化を回避することができる摺擦度合Ｓの最低値を定める方法について詳しく説明する。
【０１２４】
感光体表面回復関数Ｉ（Ｄｒ回復）は次の式によって定義される。
【０１２５】
【数１０】
【０１２６】
感光体表面回復関数Ｉ（Ｄｒ回復）の値自体は、水の接触角［°（ｄｅｇ．）］である。この感光体表面回復関数Ｉ（Ｄｒ回復）は、感光体１の表面についた放電生成物量を示す指標である。つまり、感光体表面回復関数Ｉ（Ｄｒ回復）は、感光体１の表面の親水性に関係し、画像流れの発生し易さに相関するパラメータである。
【０１２７】
ここで、この水の接触角は、図１２に示すように、一定量の水滴を感光体１に滴下した際の感光体１の表層の水の接触角（液面と感光体１の表面とのなす角）によって測定される。接触角計としては、ＦＡＳＥ自動接触角計ＣＡ−Ｘ型（協和界面科学株式会社製）を用いた。感光体１の表面に滴下する水の量は当該計測器の製造元の指示に従う。
【０１２８】
感光体１の吸着性が大きくなると感光体１上に垂らした水滴の感光体１の表層との界面での張力が増大する。その結果、水滴が球形では存在できずに広がり、水の接触角が低くなる。逆に吸着性が低い場合は、水滴が球形に近くなるため、水の接触角は高くなる。
【０１２９】
図１３は、感光体表面回復関数Ｉ（Ｄｒ回復）中のＡ（＝１／βＳ）のレベルを変化させたときの、感光体１の表面の水の接触角と感光体１の回転数との関係をプロットしたものである。図１３の結果は、感光体１上の放電生成物の付着量が飽和した状態から回転を開始し、感光体１上のある定点で水の接触角を測定したものである。ここで、感光体１の回転数１は、感光体１上のある点が感光体１に対する所定の摺擦部を通過する回数に相当する。
【０１３０】
図１３に示すグラフから分かるように、感光体表面回復関数Ｉ（Ｄｒ回復）は、縦軸切片が１０°で、９０°を漸近線とする曲線となる。つまり、感光体表面回復関数Ｉ（Ｄｒ回復）は、感光体１の表面に放電生成物が溜まり切った状態（放電生成物の付着量は飽和点がある。）の水の接触角がおおよそ１０°であり、感光体１の表面から放電生成物が完全に取り除かれた状態の水の接触角がおおよそ９０°になることを表現する関数である。
【０１３１】
ここで、感光体１の回転数が１回転（Ｘ＝１）のときのＩ（Ｄｒ回復）に着目する。これは、特に、ここでは放電生成物が付着し切った状態（飽和状態）から現像部ｎでの磁気ブラシ４７による摺擦を１回受けた後に、どれぐらい感光体１の表面状態が回復するかということ、即ち、放電生成物がどれくらい除去されるかということを意味する。
【０１３２】
図１３中に複数示されている曲線はＡ（＝１／（βＳ））のレベルを変化させたものであり、Ａが小さくなるにつれて（即ち、Ｓが大きくなるにつれて）、Ｘ＝１のときにＩ（Ｄｒ回復）の値が大きくなる（つまり、感光体１の表面状態の回復度合が大きくなる）。
【０１３３】
本実施例のように、感光体１の摺擦部が現像部ｎ及びクリーニング部ｍの２箇所ある場合は、その２箇所の摺擦部での感光体１の表面状態の回復度合を現像部ｎとクリーニング部ｍでどのように分担させるかが問題である。前述のように、放電生成物により感光体１の表面の吸着性が増大した状態では、クリーニングブレード６１の欠け等によるクリーニングブレード６１の寿命の短命化の問題が発生することがある。又、クリーニング部ｍによる感光体１の摺擦度を増大させることは、クリーニングブレード６１の欠けの問題の発生を助長する虞がある。
【０１３４】
放電生成物の付着量が飽和した状態からの、現像部ｎでの磁気ブラシ４７による摺擦を１回受けた後の感光体１の表面状態の回復度合について、水の接触角で５０°から７０°まで５°刻みのものを用意して、どのレベルならクリーニング部ｍにてクリーニングブレード６１の短寿命化の問題が発生しないかを検討した。結果を表１及び表２にその結果を示す。
【０１３５】
表１及び表２中のクリーニングブレード６１の感光体１に対する接触圧力レベル「小」は、上記のようにして測定した接触圧力が５Ｎ〜７Ｎの範囲、「中」は７.１Ｎ〜９Ｎの範囲、「大」は９.１Ｎ〜１１Ｎの範囲を表す。又、クリーニングブレード６１の欠けは、１０Ｋ枚の耐久試験を行い、顕微鏡観察によるブレード欠発生部を数えることで評価した。そして、欠け数が０の場合を○、欠けが１箇所でも発生しトナーすり抜け現象が生じた場合を×として示した。
【０１３６】
【表１】
【０１３７】
【表２】
【０１３８】
表１及び表２の結果は、それぞれ感光体１として、弾性変形率Ｗが４８％、７３％と比較的硬いものを用いて得たものである。このような硬い感光体１は、１００Ｋ枚程度の長寿命化が期待できる。尚、例えば、弾性変形率Ｗが４８％の感光体１は、クリーニングブレード６１の接触圧力レベルを「中」とし、且つ、後述の表３、４、６における「例２」の現像条件で、１０Ｋ枚当たりの削れ量が約０．１８μｍ、弾性変形率Ｗが７３％の感光体１は、１０Ｋ枚当たりの感光体１の削れ量が約０μｍであった。
【０１３９】
このような殆ど削れない感光体１を使用すると、現像部ｎでの磁気ブラシ４７による摺擦を受けた後の感光体１の表面状態の回復度合が水の接触角で６０°以下であると、感光体１の表面での吸着性が高過ぎて、ウレタンゴム等の弾性体からなるクリーニングブレード６１の感光体１への吸着性も高い。このため、クリーニングブレード６１の感光体１への接触圧力に関係なく、感光体１の表面の摺擦トルクが増大し、クリーニングブレード６１が感光体１に張り付きぎみになる。その結果、１０Ｋ枚の耐久試験でクリーニングブレード６１の欠けが生じ易くなる。
【０１４０】
この結果は、クリーニングブレード６１の欠け等による短寿命化を防止するためには、現像部ｎでの磁気ブラシ４７による１回の摺擦により、感光体１の表面状態が水の接触角で６０°以上に回復している必要があることを示す。
【０１４１】
つまり、上記式（３）から、下記式が導かれる。
【０１４２】
【数１１】
【０１４３】
従って、感光体１に付着した放電生成物を除去して、クリーニングブレード６１の欠け等による短寿命化を防止するためには、Ａ≦４８．００（Ｘ＝１）であることが必要であることが分かる。
【０１４４】
表３は、上述のｆａ（ＧSD）、ｆｂ（Ｍ）、ｆｃ（Ｂ）、ｆｄ（Ｃ）、ｆｅ（Ｈ）、ｇ（感光体周速度）、ｈ（感光体弾性変形率）の値を変えた場合の摺擦度合Ｓ、感光体１の表面の水の接触角の測定値、上記式（３）から導出されるＡの値（Ｘ＝１）の代表例をまとめた表である。クリーニングブレード６１の欠けは１０Ｋ枚耐久時に測定し、顕微鏡でブレードを観測しトナーすり抜けにつながる欠けが１つでもある時「有」、欠けが０の時「無」とした。表中ｆ（圧）は上記ｆ（穂圧）、ｇ（周速）は上記ｇ（感光体周速度）、ｈ（弾性率）は上記ｈ（感光体弾性変形率）を示す。
【０１４５】
【表３】
【０１４６】
表３に示す結果より、Ａ＝１／（βＳ）のβの値（摺擦−回復補正係数）が３．２０５×１０-5であることが導出される。
【０１４７】
そして、放電生成物の付着量が飽和した状態から、現像部ｎを１回通過した後の感光体１の表面状態の回復度合を、水の接触角で６０．００°（Ａ＝４８．００）以上とするためには、現像部ｎにおける磁気ブラシ４７による摺擦に関し、摺擦度合Ｓを６５０以上とすることが必要であることが分かる。つまり、摺擦度合Ｓが６５０未満では、クリーニング部ｍにおいてクリーニングブレード６１の欠け等による短寿命化が発生する虞がある。
【０１４８】
このように、感光体表面回復関数Ｉ（Ｄｒ回復）から、クリーニングブレード６１の欠け等による短寿命化を防止するためには、感光体表面回復関数Ｉ（Ｄｒ回復）から求まる摺擦度合Ｓの最低値は６５０、即ち、
Ｓ≧６５０
を満たすことが必要であることが分かる。
【０１４９】
上記条件により、感光体１への放電生成物の付着量が飽和した状態から現像部ｎを１回通過することにより、少なくともクリーニングブレード６１の欠け等による短寿命化を引き起こさない程度に感光体１から放電生成物を除去することができる。上記条件を満たすことにより、クリーニングブレード６１の短寿命化を防止するのと同時に、クリーニングブレード６１が設けられている場合には、クリーニング部ｍにおけるクリーニングブレード６１での摺擦の作用も働くため、通常、放電生成物が感光体１に付着していることによる画像流れ等の画像不具合を実用上十分に除去することができる。
【０１５０】
尚、本実施例では、上述の如くクリーニング部材６１の感光体１に対する接触圧力を、実際に良く適用される上記の「中」レベル（７．１〜９Ｎ）の範囲のうち、最下限の７.１Ｎとすることにより、感光体１の１回転、即ち、現像部ｎとクリーニング部ｍをそれぞれ１回通過した後のＩ（Ｄｒ回復）は８５.４７°となり、画像流れを起こさないレベルとなった。画像流れの評価方法は後述する。
【０１５１】
＜ＩＩＩ．感光体傷関数Ｊ（Ｄｒ傷）＞
次に、感光体傷関数Ｊ（Ｄｒ傷）、及びこの関数から画像に出る傷が発生しないＳの最大値を定める方法について詳しく説明する。
【０１５２】
感光体傷関数Ｊ（Ｄｒ傷）は次の式によって定義される。
【０１５３】
【数１２】
【０１５４】
上記式（４）は、図１４に示す摺擦度合Ｓと感光体１の表面に発生する傷との関係を調べた結果から導出されたものである。
【０１５５】
ここで、感光体１の表面の傷は、１００Ｋ枚の耐久試験を行い、画像上に発生した傷の個数として測定した。画像に発生する白筋１本を１個の傷として計数した。
【０１５６】
図１４から分かるように、摺擦度合Ｓが６０５００以上になると傷が入り始め、それ以上に摺擦度合を増加させると急激に傷が増加する傾向にある。
【０１５７】
このことから、感光体１の傷による画像不良を起こさないためには、摺擦度合Ｓは６０５００以下にする必要があること、つまり、感光体傷関数Ｊ（Ｄｒ傷）から求まる摺擦度合Ｓの最高値は６０５００、即ち、
Ｓ≦６０５００
を満たす必要があることが分かる。
【０１５８】
以上、まとめると、摺擦度合Ｓが下記式、
６５０≦Ｓ≦６０５００
を満たすように設定することで、感光体１の削れ量を制限して感光体１の寿命を稼ぎつつ、クリーニングブレード６１の欠け等による短寿命化を防止し得る程度に放電生成物を除去し、且つ、感光体１に傷が付くのを防止することができる。
【０１５９】
表４は、ｆａ（ＧSD）、ｆｂ（Ｍ）、ｆｃ（Ｂ）、ｆｄ（Ｃ）、ｆｅ（Ｈ）、ｇ（感光体周速度）、ｈ（感光体弾性変形率）の値を変えた場合の摺擦度合Ｓ、感光体１の表面の水の接触角の測定値、上記式（３）から導出されるＡの値（Ｘ＝１）、画像に出る傷の測定値の代表例をまとめた表である。尚、感光体１上の傷は１００Ｋ枚耐久時に測定し、画像上に白筋が出るような傷が１本でも有る時を「有」、画像上に白筋が出るような傷が１本無い時を「無」とした。
【０１６０】
【表４】
【０１６１】
表４に示す結果より、上述のように定義される摺擦度合Ｓの範囲が適正であることが分かる。
【０１６２】
更に、摺擦度合Ｓの上記式（２）より、弾性変形率Ｗの高い（削れにくい）感光体１を使用する場合は、感光体１に傷が発生しない程度に穂圧を上げた方が良いことが分かる。
【０１６３】
本発明者らの検討によれば、感光体１の弾性変形率Ｗが４８％以上のものを使用した場合は、現像スリーブ４２と感光体１との間隙ＧSDを４００μｍ以下にするのが好ましい。このようにＧSDを狭めることにより、下記のメリットが得られる。
【０１６４】
（ａ）１００％充電現像ができ色味が安定する：ＧSDが狭いことによって現像性を高くすることができるので、潜像電位を現像剤（トナー）の持つ電荷で常に１００％埋めることが可能になる。これによって、現像剤（トナー）の持つ電荷が一定の場合はＧSDが多少振れた場合においても常に潜像電位に見合った現像剤（トナー）量を感光体１に乗せることができ、色味が安定するというメリットがある。
【０１６５】
（ｂ）ベタ画像とハーフトーン画像との境界での白抜けが出ない：ＧSDが比較的大きい場合、潜像から出る電位線が対向電極である現像スリーブ４２に達するまでに湾曲してしまいハーフトーン部の現像剤（トナー）がベタ部に引き寄せられるいわゆる白抜けという現象が発生する。ＧSDが比較的狭い場合は電位線が湾曲する前に対向電極に達するため、白抜けは発生し難い。
【０１６６】
又、現像スリーブ４２と感光体１との間隙ＧSDを４００μｍ以下に狭めたことによって、増大する穂圧により感光体１の傷までには至らないものの画像上に磁気ブラシ４７の穂跡が残る虞がある。そのため、穂圧を弱めるためにキャリアの磁化量Ｍ（１００ｍＴの磁界を印加した時）［Ａ／ｍ］を１．５９×１０8Ａ／ｍ（＝２００ｅｍｕ／ｃｍ3）以下に弱めたものを使用することが好ましい。これにより上記メリットが得られると共に、キャリアの穂跡のない高品位な画像を得ることができる。但し、前述したように、磁気ブラシ４７を安定して形成するためには、キャリアの磁化量Ｍ（１００ｍＴの磁界を印加した時）［Ａ／ｍ］は９．５５×１０7Ａ／ｍ（＝１２０ｅｍｕ／ｃｍ3）以上とする。
【０１６７】
尚、ＧSD部での現像剤の詰りが発生する虞があるという理由から、感光体１の弾性変形率Ｗが４８％以上の場合であっても、現像スリーブ４２と感光体１との間の間隙ＧSDは１００μｍ以上とする。
【０１６８】
感光体１の弾性変形率Ｗが４８％未満の場合は、通常、現像スリーブ４２と感光体１との間の間隙ＧSDは４００μｍ以上である。これは、ＧSDを離すことにより、感光体１に発生する傷を少しでも減らすためである。又、この場合、現像性の確保の理由から、通常、現像スリーブ４２と感光体１との間の間隙ＧSDは１０００μｍ以下とする（離れすぎるとＧSD間現像電界が形成されにくくなるため）。
【０１６９】
実施例２
次に、本発明の他の実施例について説明する。尚、実施例１の画像形成装置と同一の機能、構成を有する要素に同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
【０１７０】
実施例１では、放電生成物の付着量が飽和した状態から、現像部ｎでの磁気ブラシ４７による１回の摺擦により、感光体１の表面状態を水の接触角で６０°まで回復させ、残りの放電生成物は、クリーニング部ｍにおけるクリーニングブレード６１での摺擦により画像流れが出ないレベルまで除去した。これにより、クリーニングブレード６１の欠け等による短寿命化を防止する程度に放電生成物を感光体１から除去できると共に、クリーニングブレード６１による摺擦の作用を考えれば、画像流れ等の画像不具合が生じない程度に実用上十分に放電生成物を除去することができる。
【０１７１】
これに対し、本実施例では、現像部ｎでの磁気ブラシ４７による摺擦のみで画像流れが生じないレベルまで感光体１の表面状態を回復させる。これにより、クリーナレスの系においても感光体１の寿命を稼ぎつつ、画像流れが発生しない程度に放電生成物を除去することができ、且つ、感光体１に傷が付くのを防止することができる。又、実施例１と同様にクリーニングブレード６１が設けられている系においても、クリーニングブレード６１の更なる長寿命化を図ることができる。
【０１７２】
つまり、従来、転写工程後に感光体１上に残留するトナーをクリーニングブレード６１等のクリーニング部材によって除去する代わりに、例えば帯電手段で正規の帯電極性に帯電し直した後に現像器におけるかぶり取り電位差（現像器に印加する直流電圧と感光体の表面電位間の電位差）で現像器に回収するようなクリーナレス機構が提案されている。このようなクリーナレス系では、実質的に感光体１に対する主要な摺擦部が現像部ｎのみとなり得る。
【０１７３】
又、実施例１と同様にクリーニングブレード６１が設けられている系において、現像部ｎにて水の接触角で６０°程度まで感光体１の表面状態を回復させた場合でも、感光体１の表面でのクリーニングブレード６１の吸着力はある程度はあり、ウレタンゴム等の弾性体からなるクリーニングブレード６１の感光体１への吸着性も０ではない。そのため、クリーニングブレード６１と感光体１の表面の摺擦トルクは比較的大きく、１０Ｋ枚を超える耐久試験では、クリーニングブレード６１の欠けが生じることがある。例えば、感光体１の寿命が１００Ｋ枚である場合には、クリーニングブレード６１の欠けをより確実に防止して、クリーニングブレード６１の寿命を更に延ばすことが望まれる。例えば、感光体１とクリーナ６とがプロセスカートリッジ等として一体のユニットとされている場合には、感光体１の寿命とクリーニングブレード６１の寿命を同等とすることは重要である。従って、クリーニングブレード６１を有する系においても、現像部ｎでの感光体１の表面状態の回復度合を更に向上することが望ましい。
【０１７４】
本実施例では、放電生成物の付着量が飽和した状態からの、現像部ｎでの磁気ブラシ４７による摺擦を１回受けた後の感光体１の表面状態の回復度合について、水接触角で７０°から８８°まで変えた感光体１のサンプルを用意して、クリーナレスの系においてどのレベルなら画像流れが発生しないかを検討した。結果を表５に示す。水の接触角の測定方法は実施例１におけるものと同じである。
【０１７５】
ここで、画像流れは、４ポイントの文字を出力し、任意に集めた３０人の評価者により文字画像が見苦しいかどうかの２値判定を行い評価した。そして、評価結果は、文字が見苦しい場合に０と判定し、見苦しくない場合に１と判定するものとし、その平均が０.９以上の場合を○、０.９未満の場合を×として示した。又、表５の結果は、感光体１として、弾性変形率Ｗが４０、４８、７３％のものを用いて得たものである。尚、感光体１の弾性変形率によらず、画像流れの結果は等しくなった。これは画像流れが水の水の接触角如何で決まることを意味している。よって、ここでは、感光体弾性率Ｗが４８％の結果を代表して示す。
【０１７６】
【表５】
【０１７７】
表５に示す結果から、放電生成物の付着量が飽和した状態から現像部ｎを１回通過した後の感光体１の表面における水の接触角が８５．４７°を超える領域では画像流れが発生しないことが分かる。
【０１７８】
このことから、現像部ｎでの磁気ブラシ４７による摺擦により、水の接触角で８５．４７°以上となるように感光体１の表面状態を回復させることが必要であることが分かる。つまり、上記式（３）から、下記式が導かれる。
【０１７９】
【数１３】
【０１８０】
従って、現像部ｎにおける磁気ブラシ４７による摺擦のみで画像流れが生じない程度に放電生成物を感光体１から除去するためには、Ａ≦４．８０２（Ｘ＝１）であることが必要であることが分かる。
【０１８１】
ここで、実施例１において導出したように、βの値（摺擦−回復補正係数）は３．２０５×１０-5である。従って、Ａ＝１／（βＳ）であるので、現像部ｎにおける磁気ブラシ４７による摺擦のみで画像流れが生じない程度に放電生成物を感光体１から除去するためには、摺擦度合Ｓは６４９７．５５２６以上であることが必要であることが分かる。放電生成物を確実に除去するとの観点から、上記数値を丸めて摺擦度合Ｓの値は若干高めに設定し、ここでは、
Ｓ≧６５００
と規定する。
【０１８２】
又、感光体１の弾性変形率が４８％以上で１００Ｋ程度の長寿命化が期待できる較的硬い感光体を使用し、且つ、摺擦度合Ｓ＝６５００の時のクリーニングブレードの寿命を確認した結果、１００Ｋ枚耐久時にクリーニングブレード６１の欠けは発生していなかった。摺擦度合Ｓ＝６５０の時は１０Ｋ枚を超える耐久時に掛けが生じることがあったのに対して、確実に延びていることを確認できた。
【０１８３】
以上、実施例１にて説明した感光体傷関数Ｊ（Ｄｒ傷）から求まる摺擦度合Ｓの上限値をも鑑みてまとめると、摺擦度合Ｓが下記式、
６５００≦Ｓ≦６０５００
を満たすように設定することで、感光体１の削れ量を制限して感光体寿命を稼ぎつつ、画像流れが発生しない程度に放電生成物を除去し、且つ、感光体１に傷が付くのを防止することができる。本実施例によれば、クリーニングブレード６１が設けられていないクリーナレス系においても、放電生成物の感光体１への付着に起因する画像流れ等の画像不具合を防止することができる。更に、本実施例によれば、クリーニングブレード６１が設けられている系においても、クリーニングブレード６１の寿命を更に延ばすことができる。
【０１８４】
表６は、ｆａ（ＧSD）、ｆｂ（Ｍ）、ｆｃ（Ｂ）、ｆｄ（Ｃ）、ｆｅ（Ｈ）、ｇ（感光体周速度）、ｈ（感光体弾性変形率）の値を変えた場合の摺擦度合Ｓ、感光体１の表面の水の接触角の測定値、上記式（３）から導出されるＡの値（Ｘ＝１）、画像に出る傷の測定値、画像流れの測定結果の代表例をまとめた表である。尚、画像流れは上記同様、４ポイントの文字を出力し、任意に集めた３０人の評価者により文字画像が見苦しいかどうかの２値判定を行い評価した。評価結果は、文字が見苦しい場合に０と判定し、それ以外の場合に１と判定するものとし、その平均が０.９未満の時を「有」、０.９以上の時を「無」と示した。
【０１８５】
【表６】
【０１８６】
表６に示す結果より、上述のように定義される摺擦度合Ｓの範囲が適正であることが分かる。
【０１８７】
更に、実施例１と同様、感光体１の弾性変形率Ｗが４８％以上のものを使用する場合は、現像スリーブ４２と感光体１との間隙ＧSDを４００μｍ以下にすることが好ましい。これにより、実施例１で説明したものと同じ効果を得ることができる。又、実施例１と同様、現像スリーブ４２と感光体１との間隙ＧSDを４００μｍ以下に狭めた場合には、キャリアの磁化量Ｍ（１００ｍＴの磁界を印加した時）［Ａ／ｍ］を１．５９×１０8Ａ／ｍ（＝２００ｅｍｕ／ｃｍ3以下に弱めたものを使用することが好ましい。これにより、磁性キャリアの穂跡のない高品位な画像を得ることができる。
【０１８８】
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例の態様に限定されるものではない。例えば、当業者には周知の通り、上記各実施例の画像形成装置における記録材担持体の代わりに中間転写体（中間転写ベルト等）を有し、各画像形成部で形成したトナー像を中間転写体に一次転写して一旦重ね合わせた後、記録材に一括して二次転写する方式の画像形成装置がある。このような画像形成装置であっても本発明は等しく適用可能である。更に、１つの像担持体に対して複数の現像器を有し、像担持体に順次に形成する静電像を、それぞれ複数の現像器を順次に作用させて現像し、像担持体上で複数色のトナー像を重ね合わせるか、又は像担持体上に順次に形成される複数色のトナー像を記録材若しくは中間転写体に順次に転写して重ね合わせる方式の画像形成装置がある。このような画像形成装置であっても本発明は等しく適用可能である。当然、本発明は、単一の画像形成部を有する単色の画像形成装置にも等しく適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１８９】
【図１】本発明を適用し得る画像形成装置の一例の概略断面構成図である。
【図２】図１の画像形成装置が備える現像装置の概略断面図である。
【図３】図１の画像形成装置が備えるクリーナの概略断面図である。
【図４】感光体の層構成の一例を説明するための模式図である。
【図５】感光体の弾性変形率Ｗと感光体の削れ量との関係を示すグラフ図である。
【図６】磁気ブラシの穂圧を測定する方法を示す説明するための模式図である。
【図７】現像スリーブと感光体との間隙ＧSDと穂圧との関係を示すグラフ図である。
【図８】キャリア磁化量Ｍと穂圧との関係を示すグラフ図である。
【図９】感光体に対向する磁極の磁束密度Ｂと穂圧との関係を示すグラフ図である。
【図１０】現像スリーブ上の単位面積当たりの現像剤量Ｃと穂圧との関係を示すグラフ図である。
【図１１】感光体に対向する磁極の半値幅Ｈと穂圧との関係を示すグラフ図である。
【図１２】感光体の表面状態の回復度合（放電生成物の除去度合）の指標である水の接触角の測定を説明するための模式図である。
【図１３】感光体回転数と水の接触角との関係を示すグラフ図である。
【図１４】摺擦度合Ｓと１００Ｋ耐久で発生する感光体上の傷との関係を示すグラフ図である。
【図１５】弾性変形率を測定する測定装置の出力チャートの一例を示す図である。
【図１６】感光体の弾性変形率を測定した出力チャートの一例を示す図である。
【図１７】磁性キャリアのヒステリシスカーブを示すグラフ図である。
【符号の説明】
【０１９０】
１ 感光体（像担持体）
４ 現像器（現像手段）
６ クリーナ（クリーニング手段）
４２ 現像スリーブ（現像剤担持体）
４３ マグネットローラ（磁界発生手段）
４７ 磁気ブラシ（磁性キャリアの穂）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真感光体と、トナー及びキャリアを備える現像剤を用いる現像器と、を有し、前記現像器は、内部に磁界発生手段を備える現像剤担持体上に穂立ちした現像剤を前記感光体に接触させて前記感光体上の静電像を現像する画像形成装置において、
前記現像剤担持体上の現像剤の前記感光体に対する接触圧力をＰ［Ｐａ］、前記現像剤担持体の周速度をｖSl［ｍｍ／秒］、前記感光体の周速度をｖDr［ｍｍ／秒］、前記感光体の弾性変形率をＷ［％］としたとき、下記式、
【数１】
で表される現像剤による前記感光体の摺擦度合を示す指標Ｓが、
６０５００≧Ｓ≧６５０
の範囲であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
電子写真感光体と、トナー及びキャリアを備える現像剤を用いる現像器と、を有し、前記現像器は、内部に磁界発生手段を備える現像剤担持体上に穂立ちした現像剤を前記感光体に接触させて前記感光体上の静電像を現像する画像形成装置において、
前記現像剤担持体と前記感光体との間隙をＧSD［μｍ］、１００ｍＴの磁界を印加した時のキャリアの磁化量をＭ［Ａ／ｍ］、前記磁界発生手段が備える前記感光体に対向する磁極の磁束密度をＢ［ｍＴ］、前記現像剤担持体上の単位面積当たりの現像剤量をＣ［ｍｇ／ｃｍ2］、前記磁界発生手段が備える前記感光体に対向する磁極の半値幅をＨ［°］、変換係数をα［１／Ｐａ4］、前記現像剤担持体の周速度をｖSl［ｍｍ／秒］、前記感光体の周速度をｖDr［ｍｍ／秒］、前記感光体の弾性変形率をＷ［％］としたとき、下記式、
【数２】
で表される現像剤による前記感光体の摺擦度合を示す指標Ｓが、
６０５００≧Ｓ≧６５０
の範囲であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記指標Ｓが、
６０５００≧Ｓ≧６５００
の範囲であることを特徴とする請求項１又は２の画像形成装置。
【請求項４】
更に、前記感光体を摺擦して前記感光体上のトナーを除去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、２又は３の画像形成装置。
【請求項５】
感光体の弾性変形率Ｗが４８％以上であり、且つ、現像剤担持体と感光体との間隙ＧSDが４００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
１００ｍＴの磁界を印加した時のキャリアの磁化量Ｍが１．５９×１０8Ａ／ｍ（＝（２００ｅｍｕ／ｃｍ3）以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
１００ｍＴの磁界を印加した時のキャリアの磁化量Ｍが９．５５×１０7Ａ／ｍ（＝１２０ｅｍｕ／ｃｍ3）以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記磁界発生手段が備える前記感光体に対向する磁極の磁束密度Ｂが５０ｍＴより大きいことを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
現像剤担持体上の単位面積当たりの現像剤量Ｃが１０ｍｇ／ｃｍ2以上であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
１つの感光体に対し順次に作用する複数の現像器を有するか、或いは感光体及び現像器を備える画像形成部を複数有しており、カラー画像の形成が可能であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
電子写真感光体と、トナー及びキャリアを備える現像剤を用いる現像器と、を有し、前記現像器は、内部に磁界発生手段を備える現像剤担持体上に穂立ちした現像剤を前記感光体に接触させて前記感光体上の静電像を現像する画像形成装置において、
前記現像剤担持体上の現像剤の前記感光体に対する接触圧力をＰ［Ｐａ］、前記現像剤担持体の周速度をｖSl［ｍｍ／秒］、前記感光体の周速度をｖDr［ｍｍ／秒］、前記感光体の弾性変形率をＷ［％］としたとき、下記式、
【数１】
で表される現像剤による前記感光体の摺擦度合を示す指標Ｓが、
６０５００≧Ｓ≧６５０
の範囲であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
電子写真感光体と、トナー及びキャリアを備える現像剤を用いる現像器と、を有し、前記現像器は、内部に磁界発生手段を備える現像剤担持体上に穂立ちした現像剤を前記感光体に接触させて前記感光体上の静電像を現像する画像形成装置において、
前記現像剤担持体と前記感光体との間隙をＧSD［μｍ］、１００ｍＴの磁界を印加した時のキャリアの磁化量をＭ［Ａ／ｍ］、前記磁界発生手段が備える前記感光体に対向する磁極の磁束密度をＢ［ｍＴ］、前記現像剤担持体上の単位面積当たりの現像剤量をＣ［ｍｇ／ｃｍ2］、前記磁界発生手段が備える前記感光体に対向する磁極の半値幅をＨ［°］、変換係数をα［１／Ｐａ4］、前記現像剤担持体の周速度をｖSl［ｍｍ／秒］、前記感光体の周速度をｖDr［ｍｍ／秒］、前記感光体の弾性変形率をＷ［％］としたとき、下記式、
【数２】
で表される現像剤による前記感光体の摺擦度合を示す指標Ｓが、
６０５００≧Ｓ≧６５０
の範囲であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記指標Ｓが、
６０５００≧Ｓ≧６５００
の範囲であることを特徴とする請求項１又は２の画像形成装置。
【請求項４】
更に、前記感光体を摺擦して前記感光体上のトナーを除去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、２又は３の画像形成装置。
【請求項５】
感光体の弾性変形率Ｗが４８％以上であり、且つ、現像剤担持体と感光体との間隙ＧSDが４００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
１００ｍＴの磁界を印加した時のキャリアの磁化量Ｍが１．５９×１０8Ａ／ｍ（＝（２００ｅｍｕ／ｃｍ3）以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
１００ｍＴの磁界を印加した時のキャリアの磁化量Ｍが９．５５×１０7Ａ／ｍ（＝１２０ｅｍｕ／ｃｍ3）以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記磁界発生手段が備える前記感光体に対向する磁極の磁束密度Ｂが５０ｍＴより大きいことを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
現像剤担持体上の単位面積当たりの現像剤量Ｃが１０ｍｇ／ｃｍ2以上であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
１つの感光体に対し順次に作用する複数の現像器を有するか、或いは感光体及び現像器を備える画像形成部を複数有しており、カラー画像の形成が可能であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００６−１１９３０４（Ｐ２００６−１１９３０４Ａ）
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３０６２４７（Ｐ２００４−３０６２４７）
【出願日】平成１６年１０月２０日（２００４．１０．２０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月２０日（２００４．１０．２０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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