(57)【要約】【課題】カーボンブラックを顔料として、抵抗値が他のカラートナーに比べて低くなったブラックトナーを用いても、磁気ローラから現像ローラへ移動するトナー量を他の色の現像装置と同様にし、現像ゴーストや現像剤漏れの不具合が起こらないようにした、カラー画像形成装置におけるタッチダウン現像装置を提供することが課題である。【解決手段】各色に対応した複数のタッチダウン現像装置のうち、黒トナーによる現像を行う現像装置は、磁気ローラにおける規制ブレードに対向した磁極と規制ブレードとの間の磁力を他の色の現像装置より強く、現像ローラに対向する磁極の磁力を他の色の現像装置の磁極の磁力より弱くした。【選択図】図２
2010185925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が形成される感光体と対面し、トナー薄層が形成されて前記静電潜像を現像する現像ローラと、内部に複数の磁極を有してトナーとキャリアとからなる２成分現像剤の磁気ブラシを保持して前記現像ローラと対面し、前記磁気ブラシにより現像ローラ上にトナー薄層を形成する磁気ローラと、を有したカラー画像形成装置における各色現像装置において、
前記各色現像装置は前記磁気ローラ上の磁気ブラシを規制する規制ブレードを有し、前記各色現像装置のうち、黒トナーによる現像を行う現像装置は、前記磁気ローラにおける前記規制ブレードに対向した磁極と前記規制ブレードとの間の磁束密度を他の色の現像装置より強く、前記現像ローラに対向する磁極の磁力を他の色の現像装置の磁極の磁力より弱くしたことを特徴とするカラー画像形成装置における現像装置。
【請求項２】
前記黒トナーによる現像を行う現像装置における、前記磁気ローラの前記規制ブレードに対向した磁極の磁力を他の色の現像装置の磁極の磁力より強くしたことを特徴とする請求項１に記載したカラー画像形成装置における現像装置。
【請求項３】
前記規制ブレードに磁力を持たせ、前記黒トナーによる現像を行う現像装置の前記規制ブレードの磁力を、他の色の現像装置の規制ブレードの磁力より強くしたことを特徴とする請求項１に記載したカラー画像形成装置における現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などのカラー画像形成装置における現像装置に係り、特に、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる２成分現像剤を使用し、帯電されたトナーのみを現像ローラ上に均一に薄層形成した後、このトナーを現像ローラから感光体上に形成された静電潜像に飛翔させて現像し、画像形成するカラー画像形成装置における現像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置における、乾式トナーを用いた現像方式としては、トナーのみを用いる一成分現像方式と、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いる二成分現像方式が知られている。
【０００３】
一成分現像方式はキャリアを用いないため、キャリアおよびトナーから形成される磁気ブラシによって静電潜像担持体（以下、感光体とも称する）上の静電潜像が乱されることがなく、高画質化に適している。しかし、一成分現像方式は、トナーの帯電量を安定して維持することが難しい。また、カラートナーの場合は透過性が求められるため、非磁性トナーである必要がある。そのため、フルカラー画像形成装置においては、非磁性トナーを帯電および搬送する媒体としてキャリアを用いる二成分現像方式を採用する場合が多い。
【０００４】
二成分現像方式は安定した帯電量が長期にわたって得られるため、長寿命化に適している。しかし二成分現像方式は、前記した磁気ブラシによる影響のため、画質の点では不利である。そのため、これら２つの現像方式のそれぞれの利点を活かすべく、長寿命化を考慮して帯電領域は二成分現像方式を採用し、現像領域は高画質化を狙って一成分現像方式を採用したタッチダウン現像方式、あるいはハイブリッド現像方式と呼ばれる現像方式が注目されている。特に、高画質化および長寿命化が重視されるフルカラー画像形成装置においては、この現像方式の特徴が充分に発揮される。
【０００５】
このタッチダウン現像方式は、トナーおよびキャリアを含有する二成分現像剤により現像剤担持体（以下、磁気ローラとも称する）表面に磁気ブラシを形成させ、その磁気ブラシからトナーのみをトナー担持体（以下、現像ローラとも称する）の表面に移送させてトナーの薄層を形成した後、静電潜像が形成された感光体の表面にトナーを飛翔させてトナー像として現像する方式である。
【０００６】
しかしながらタッチダウン現像方式では、現像ローラ上の現像に用いられなかった残トナーを磁気ローラの磁気ブラシで剥ぎ取り、同時に、磁気ブラシから現像ローラへトナーを供給する必要があるが、残トナーの剥ぎ取りが不充分であったり、現像ローラへのトナー供給が不充分である場合、現像ローラから感光体へトナーが飛翔した後の残像が２周目にも現れる、いわゆる現像ゴースト（履歴現象）が発生しやすいという問題がある。
【０００７】
この現像ゴーストは図４に示すように、最大濃度のベタ画像の静電潜像５０を現像ローラの１周目で現像し、それに続く現像ローラの周回（２周目）で、例えばハーフ濃度画像５２の静電潜像を現像したとき、現像ローラ上のトナー薄層における１周目にベタ画像を形成するために使用した領域による、ハーフ濃度画像の現像領域の画像濃度が他の領域に較べて低くなり、残像５４として表出する現象である。この現像ゴーストは、第２周目のバックグラウンドがハーフ濃度の時により顕著になり、現像ローラ上の残トナーが多い場合は剥ぎ取りが困難になるため、より起こりやすくなる。
【０００８】
また、現像ローラ上の残トナーが多い場合、剥ぎ取りと現像を同時に行っている磁気ローラと現像ローラ間において、現像剤が滞留してしまって画像を乱したり、現像剤がローラ間を通過できずに現像装置から漏れ出してくることも起こる。特に、高温高湿環境において二成分現像剤の帯電量が低下し、磁気ブラシの密度が上がり、現像ローラへのトナーの現像性（現像ローラへのトナーの移動）が上がったとき、この現像剤漏れの現象はより顕著になる。
【０００９】
一方、カラー画像形成装置においては、一般的にイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色が用いられるが、イエロー、シアン、マゼンタのトナーは顔料と樹脂のみで構成されるのに対し、ブラックトナーは顔料として抵抗値が低いカーボンブラックを用いることが多い。この場合、ブラックトナーの抵抗値が他のカラートナーに比べて低くなるため、磁気ローラから現像ローラへ移動するトナー量が多くなり、この現像ゴースト現象、および現像剤漏れの不具合は、黒トナーにおいてより発生しやすい傾向にある。
【００１０】
現像剤漏れ、特に現像装置におけるキャリアの侵入については、例えば特許文献１に、フルカラー画像形成装置においては、カラートナーには磁性粒子を含ませられないため二成分現像剤を用いた現像装置が用いられるが、この二成分現像剤を用いた現像装置は、トナー濃度の検知やトナー補給の問題、キャリアの劣化によるカブリ増加や濃度低下等の問題があるため、ブラックの現像装置に一成分ジャンピング現像法を用いた現像装置を用いた画像形成装置が提案されている。しかし、こういった画像形成装置では、二成分現像装置から一成分磁性ジャンピング現像装置にキャリアが侵入すると、その侵入したキャリアが現像バイアスの印加されている現像部でジャンピング現像に悪影響を与え、得られる画像に画像劣化を引き起こす問題があった。
【００１１】
そのためこの特許文献１では、ブラック現像器として用いる一成分ジャンピング現像器において、磁性ブレードに対する現像スリーブ内マグネットローラのカット極Ｎ１をスリーブの回転方向上流側に傾け、現像器内に混入したキャリアをブレードとカット極Ｎ１とによる磁性トナーの薄層形成領域に滞留させ、現像部へ漏出するのを防ぐことにより、一成分現像器の現像部に悪影響が加わるのを防止して、一成分現像器での現像を他の二成分現像器と同様に良好に行なわせ、画像欠陥のない高品質のカラー画像を得る画像形成装置が提案されている。
【００１２】
また特許文献２には、タッチダウン現像方式ではないが、二成分系現像剤を用いて良好なフルカラー画像と共に安定したモノクロ画像形成もでき、黒現像剤の現像剤の劣化や画像劣化を長期にわたって防止して、現像を長時間繰り返し行っても安定して良好な画像を得ることを可能とした画像形成方法を提供するため、内部に磁界発生手段を内蔵した現像剤担持体と、該現像剤担持体に近接して設置された現像剤規制手段を有した黒の現像装置は、磁界発生手段が現像部よりも現像剤担持体の回転方向下流側にある第１の磁極と、さらに下流側に第１の磁極と同極性の第２の磁極とで反発極間領域を形成し、現像剤規制手段は、第２の磁極の対向位置近傍に設置され、現像極が、像担持体の回転中心軸と現像剤担持体の回転中心軸とを結ぶ線と、現像剤担持体の回転中心軸を通る鉛直線とでなす角度θ１が、０±５°となる位置に配置されており、二成分系現像材中の磁性キャリアは、残留磁化が２乃至１０ｅｍｕ／ｇであり、平均粒径が２０〜１００μｍとしたフルカラー画像形成装置及びフルカラー画像形成方法が示されている。
【００１３】
さらに特許文献３には、二成分現像剤の磁気ブラシを用いて現像するカラー現像装置では、後端白抜け現象の発生（ベタラインのクロス部や黒ベタ、ハーフトーンベタ画像の後端部に生じる白抜け）、横細線再現性やドット形成の貧弱さ（同じ幅で形成した格子画像の横線が縦線よりも細くなったり、１ドットなどの小さい点画像が現像されないなどの現象）が指摘されていたため、黒の現像装置においては、現像剤担持体を構成する磁石ローラの現像剤穂立ちのための主磁極の、法線方向磁束密度の減衰率が４０％以上であるようにした、カラー現像槽においては、同じく法線方向磁束密度の減衰率が３０％以下であるようにして、磁極の法線方向の磁束密度の減衰率が大きくなる場合、磁気ブラシの立ち上がり・倒れの間の穂立ちの幅が小さくなることを利用して、画像濃度を高く、且つ、低コントラスト画像を良好にして画質を高めるようにした、現像ユニット、プロセスカートリッジ及びカラー画像形成装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平６−１１９４１号公報
【特許文献２】特開２０００−２６７４４３号公報
【特許文献３】特開２００２−７２６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながらこの特許文献１乃至３に示された画像形成装置は、二成分現像剤を用いてはいるが、いずれも磁性ジャンピング現像方式でタッチダウン現像方式ではなく、また、前記した抵抗値が低いカーボンブラックを用いたため、磁気ローラから現像ローラへ移動するトナー量が多くなる問題、現像ゴースト現象や現像剤漏れ問題を解決するものではない。すなわち特許文献１の画像形成装置では、カット極Ｎ１をスリーブの回転方向上流側に傾けて磁性トナーの現像部への漏出を防いでいるだけであり、特許文献２の方法は、現像剤規制手段を第２の磁極の対向位置近傍に設置し、現像極が、像担持体の回転中心軸と現像剤担持体の回転中心軸とを結ぶ線と、現像剤担持体の回転中心軸を通る鉛直線とでなす角度θ１が、０±５°となる位置に配置されているが、これだけで磁気ローラから現像ローラへ移動するトナー量が多くなる問題を解決することはできず、さらに特許文献３のカラー画像形成装置では、磁石ローラの現像剤穂立ちのための主磁極の法線方向磁束密度の減衰率を、黒トナー現像槽において４０％以上であるようにしているが、そのためには特別な磁石を用意せねばならず、コスト的に問題となる。
【００１６】
そのため本発明においては、カーボンブラックを顔料として、抵抗値が他のカラートナーに比べて低くなったブラックトナーを用いても、簡単な構成で、磁気ローラから現像ローラへ移動するトナー量を他の色の現像装置と同様にし、現像ゴーストや現像剤漏れの不具合が起こらないようにした、カラー画像形成装置における現像装置を提供することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するため本発明者らは、この抵抗値が低くなる黒トナーの現像ゴースト、現像剤漏れを防げるか、について鋭意研究を重ねた結果、黒トナーにおける現像ローラへの過剰なトナー転移を抑えるためには、磁気ローラと現像ローラ間に存在する現像剤量を少なくする必要があることがわかった。また、現像剤の滞留による現像剤漏れについては、磁気ローラと現像ローラの間に滞留する現像剤の磁気拘束力を下げることで解消できることもわかった。
【００１８】
そのため本発明になるカラー画像形成装置における現像装置は、
静電潜像が形成される感光体と対面し、トナー薄層が形成されて前記静電潜像を現像する現像ローラと、内部に複数の磁極を有してトナーとキャリアとからなる２成分現像剤の磁気ブラシを保持して前記現像ローラと対面し、前記磁気ブラシにより現像ローラ上にトナー薄層を形成する磁気ローラと、を有したカラー画像形成装置における各色現像装置において、
前記各色現像装置は前記磁気ローラ上の磁気ブラシを規制する規制ブレードを有し、前記各色現像装置のうち、黒トナーによる現像を行う現像装置は、前記磁気ローラにおける前記規制ブレードに対向した磁極と前記規制ブレードとの間の磁束密度を他の色の現像装置より強く、前記現像ローラに対向する磁極の磁力を他の色の現像装置の磁極の磁力より弱くしたことを特徴とする。
【００１９】
このように、黒トナーによる現像を行う現像装置の規制ブレードに対向した磁極と規制ブレードとの間の磁力を、他の色の現像装置より強くすることで、磁気ローラ上の磁気ブラシ量を少なくして現像ローラ上のトナー層厚を抑え、かつ、現像ローラに対向する磁極の磁力を他の色の現像装置の磁極の磁力より弱くすることで、磁気ローラと現像ローラの間に滞留する現像剤の磁気拘束力を下げることができ、簡単な構成で黒トナーの現像装置における、現像ゴーストと現像剤漏れの不具合を解消することができる。
【００２０】
そして、前記黒トナーによる現像を行う現像装置における、前記磁気ローラの前記規制ブレードに対向した磁極の磁力を他の色の現像装置の磁極の磁力より強くすれば、上記した磁気ローラ上の磁気ブラシ量を少なくして現像ローラ上のトナー層厚を抑え、現像ゴーストの不具合を解消することができる。
【００２１】
また、前記規制ブレードに磁力を持たせ、前記黒トナーによる現像を行う現像装置の前記規制ブレードの磁力を、他の色の現像装置の規制ブレードの磁力より強くすること、例えば規制ブレードに磁石を貼り付けるなど、により簡単な構成で実施が可能であり、それにもかかわらず、全く同じように磁気ローラ上の磁気ブラシ量を少なくして現像ローラ上のトナー層厚を抑え、現像ゴーストの不具合を解消することができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上記載のごとく本発明になるカラー画像形成装置における現像装置は、カーボンブラックを顔料とし、抵抗値が他のカラートナーに比べて低くなったブラックトナーを用いても、黒トナーとカラートナーで別々の現像条件等を設定する必要がなく、現像設定において色による制約を設ける必要がない。また、黒トナーの環境変動等による現像性の上昇においても、現像剤漏れが起こりにくいから、常に良好な画像を得ることができる、カラー画像形成装置における現像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明になるカラー画像形成装置における現像装置の一例の構成概略断面図である。
【図２】磁気ローラ２０内部に設けられた磁石の磁極と、穂切りブレード２２、現像ローラ２４との関係を説明するため、図１における磁気ローラ２０付近を拡大した図である。
【図３】本発明になるカラー画像形成装置における黒トナー用現像装置２による効果を検証した結果を纏めた表である。
【図４】現像ゴーストの発生メカニズムを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例】
【００２５】
最初に図１を用い、本発明になるカラー画像形成装置における現像装置２の一例の構成概略について説明する。画像形成装置を構成する感光体４の表面は帯電手段６により帯電された後、露光手段８からの露光により静電潜像が形成され、本発明になる現像装置２からトナーが供給されてトナー像として現像される。そして形成されたトナー像は、感光体４から、無端ベルト１０上を移動する図示していない被転写体へ転写手段１２により転写され、定着された後排出されて、感光体４の表面に残ったトナーはクリーニング手段１４でクリーニングされる。
【００２６】
このうち感光体４としては、アモルファスシリコン等の無機感光体や、導電性基体上に電荷発生剤、電荷輸送剤、結着樹脂等を含有する単層または積層の感光層が形成された有機感光体等で構成される。帯電手段６としては、スコロトロン方式、帯電ローラ、帯電ブラシ等が用いられ、また、露光手段８は、ＬＥＤまたは半導体レーザー等を用いる。なお本実施例では、感光体４は、表面電位（暗電位）＋４２０Ｖで、露光後のベタ部明電位は＋１００〜＋８０Ｖとなっている。
【００２７】
本発明になる現像装置２は、図示のように、２成分現像剤を収容するハウジング１６内に、２成分現像剤を磁気的に吸着して磁気ブラシを表面に形成する磁気ローラ２０と、この磁気ローラ２０上に吸着された現像剤量を規制する穂切りブレード２２、トナー薄層を表面に形成して回転する円筒状の現像ローラ２４とからなり、この現像ローラ２４が帯電電位の差からなる静電潜像を保持する感光体４と対向するように配置されると共に、磁気ローラ２０が感光体４とは異なった部位で近接するように配置されている。また、ハウジング１６内の磁気ローラ２０と隣接する位置には第１の現像剤攪拌室２６が、さらにこの第１の現像剤攪拌室２６と隔壁３０によって仕切られた隣には、第２の現像剤攪拌室２８が、そしてこれら第１の現像剤攪拌室２６と第２の現像剤攪拌室２８の上部には、トナーをこれら攪拌室２６、２８に供給するトナーコンテナ４０が設けられている。
【００２８】
そしてこの第１の現像剤攪拌室２６と第２の現像剤攪拌室２８とは、磁気ローラ２０の軸線方向における両端部で連通しており、現像剤の攪拌と軸方向への現像剤の搬送を行なうパドルミキサー３２と、攪拌ミキサー３４とがそれぞれに設けられている。これら２つのミキサー３２、３４は互いに逆方向に現像剤を搬送するように回転方向が設定されており、現像剤が第１の現像剤攪拌室２６と第２の現像剤攪拌室２８とを循環するようになっている。
【００２９】
磁気ローラ２０は、位置が固定支持された磁石の外周に回転可能な円筒状のスリーブを配置して構成され、このスリーブ表面にトナーと磁性キャリアを含む２成分現像剤を磁気的に吸着し、２成分現像剤の磁気ブラシを形成するとともにスリーブが回転して、現像剤を搬送するようになっている。
【００３０】
また、磁気ローラ２０には現像ローラ２４上にトナー薄層を形成するため、磁気ローラ用直流バイアス電源ＤＣ３６ｄから、例えば＋３００〜＋５３０Ｖのトナー薄層形成用直流バイアス電圧を印加することができるようになっている。一方現像ローラ２４は、表面がアルマイト処理されたアルミニウムの円筒体やフェノール樹脂からなる円筒体、またはアルミニウムの円筒体の表面に樹脂層を形成したもの等が用いられ、現像ローラ上のトナーを感光体上の静電潜像に飛翔させるため、直流バイアス電源ＤＣ３８ｄから、例えば＋５０〜＋２００Ｖの直流と、交流バイアス電源ＡＣ３８ａからＶｐ−ｐ１．６ｋＶ、周波数３．０ｋＨｚの交流を重畳した現像バイアス電圧を印加することができるようになっている。なお、磁気ローラ２０には、更に交流（ＡＣ）バイアスを重畳する方式でも本発明は好適に作用する。
【００３１】
前記現像剤は、第１の現像剤攪拌室２６と第２の現像剤攪拌室２８とにおいて搬送されるとともに攪拌され、トナーとキャリアとの間の摩擦帯電によってトナーに所定の電荷が付与される。そして攪拌、帯電された現像剤は、パドルミキサー３２によって磁気ローラ２０に供給され、磁気ローラ２０は現像剤を磁気的に吸着してトナーとキャリアとからなる現像剤の磁気ブラシを形成し、その磁気ブラシの層厚が規制ブレード２２で規制されながら、回転により現像ローラ２４との対向位置まで搬送する。
【００３２】
そして、現像ローラ２４へは直流バイアス電源ＤＣ３８ｄから例えば＋１８０Ｖの直流現像バイアス電圧が、磁気ローラ２０には磁気ローラ用直流バイアス電源ＤＣ３６ｄから例えば＋３５０Ｖのトナー薄層形成バイアス電圧が印加されているから、これらの印加電圧によって現像ローラ２４と磁気ローラ２０との間に電界が形成され、正電荷を有するトナーは現像ローラ２４へ転移して現像ローラ２４の表面にトナー層が形成される。一方キャリアは磁気ローラ２０に磁気的に吸着されたまま転移せずに残る。
【００３３】
現像ローラ２４上に形成されたトナー層は、現像ローラ２４の回転によって現像領域へ搬送され、現像ローラ２４に印加されている例えば＋１８０Ｖの直流電圧と、現像時に印加される例えばＶｐ−ｐ１．６ｋＶ、周波数３．０ｋＨｚ、デューティ比２７％の矩形波による交流とを重畳した現像バイアス電圧により、感光体４と現像ローラ２４との間の電界内を飛翔し、感光体４の表面に付着して現像が行なわれる。
【００３４】
なお、カラー画像形成装置には、以上説明してきた現像装置がカラー画像形成装置で一般的に用いられる、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色分、設けられる。また現像装置としては、以上説明してきた構成のものだけでなく、前記したタッチダウン現像方式を用いる現像装置であれば、どのような形式の画像形成装置であっても良いことは自明である。
【００３５】
以上が本発明に係る現像方法を実施する、画像形成装置の現像装置の一例概略構成図であるが、次に、本発明に係る現像方法に用いる黒トナーの現像剤について説明する。本発明の２成分現像剤は、磁性キャリアおよび非磁性トナーからなり、この非磁性トナーは、少なくとも樹脂、着色剤、ワックスを含有するトナーである。なお、他の色の現像剤も同様にして形成できることは言うまでもない。
【００３６】
まず非磁性トナーは、結着樹脂を、次の方法で製造した。すなわち、ポリオキシプロピレン（２．２）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン４．０ｍｏｌ、ポリオキシエチレン（２．２）−２，２−ビス−（４−ヒドロキシフェニル）プロパン１．０ｍｏｌ、テレフタル酸４．５ｍｏｌ、無水トリメリット酸０．５ｍｏｌと酸化ジブチル錫４ｇを、窒素雰囲気下、２３０℃で８時間かけて反応させて軟化点１２０℃のポリエステル樹脂を得た。
【００３７】
そして、上記で製造したポリエステル樹脂を１００部、カルナバワックス（加藤洋行社製、品番：Ｃ１）を５．５部、着色剤としてカーボンブラック（三菱化学製、品番：ＭＡ１００）を４部、４級アンモニウム塩（藤倉化成製、品番：ＦＣＡ２０１ＰＳ）を３部の混合物を、ヘンシェルミキサー（三井鉱山製ＦＭ−２０Ｂ）で混合後、二軸押出機（池貝製ＰＣＭ−３０）にて１００〜１２０℃の温度範囲で溶融混練した。
【００３８】
それを冷却後、ジェットミル（日本ニューマチック工業製超音波ジェットミルＩ型）で微粉砕し、得られた微粉砕品を分級して体積平均粒径６．８μｍの黒色トナー粒子を得た。そして、得られたトナー粒子１００部に対し、疎水性シリカ微粒子（日本アエロジル製、品番：ＲＡ−２００Ｈ）を１．０部、酸化チタン微粒子（チタン工業製、品番：ＳＴ−１００）を０．５部加え、ヘンシェルミキサー（三井鉱山製ＦＭ−２０Ｂ）にて４分混合し、トナーを得た。
【００３９】
次に磁性キャリアであるが、これは、例えば鉄、ニッケル、コバルト等の磁性体金属及びそれらの合金、あるいは希土類を含有する合金類、ヘマタイト、マグネタイト、マンガン−亜鉛系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、マンガン−マグネシウム系フェライト、リチウム系フェライトなどのソフトフェライト、銅−亜鉛系フェライト等の鉄系酸化物およびこれらの混合物等の磁性体材料を焼結、アトマイズ等を行うことによって製造した磁性体粒子を使用することができる。
【００４０】
また、上記磁性体粒子の表面をスチレンアクリル樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、シリコン樹脂、アクリル変性シリコン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂で被覆してもよい。また、上記キャリアとして磁性体分散型樹脂粒子を使用することもできる。この場合、用いる磁性体としては上記磁性体材料が使用でき、結着樹脂としては、例えばビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂あるいはこれらの混合物を挙げることができる。
【００４１】
具体的には、体積固有抵抗が１０７Ωｃｍ、飽和磁化が７０ｅｍｕ／ｇ、平均粒径が３５μｍのパウダーテック社製Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトキャリアを用い、前記製造方法にて得られたトナーを１２質量％調合し、ボールミルで３０分間混合して２成分現像剤を得た。
【００４２】
２成分現像剤中の非磁性トナーの割合は、１〜２０質量％、好ましくは３〜１５質量％であるのがよい。トナーの割合が１質量％未満の場合、画像濃度が薄くなりすぎるおそれがある。一方、トナーの割合が２０質量％を超える場合、現像装置内でトナー飛散が発生し、機内汚れや記録紙などの背景部分にトナーが付着する不具合が生じるおそれがある。
【００４３】
本発明の２成分現像剤における非磁性トナーは、体積平均粒径が５〜１０μｍ程度であるのがよく、また、磁性キャリアは、電子顕微鏡法による粒径で表して２０〜１５０μｍ、好ましくは３０〜９０μｍであるのがよい。キャリアの見かけ密度は、磁性材料を主体とする場合は磁性体の組成や表面構造等によっても相違するが、一般に２〜３ｇ／ｃｍ３の範囲であるのがよい。
【００４４】
以上が本発明に係る現像方法に用いる現像剤であるが、前記したようにカラー画像形成装置におけるブラックトナーは、顔料として抵抗値が低いカーボンブラックを用いているため、抵抗値は１×１０９〜１×１０１０Ωｃｍ程度となる。そして、ブラックトナーの抵抗値が他のカラートナーの抵抗値、すなわち８×１０９〜８×１０１０Ωｃｍ程度に比べて相対的に低いため、磁気ローラ２０から現像ローラ２４へ移動するトナー量が多くなって、現像ゴースト現象、および現像剤漏れの不具合が、黒トナーにおいてより発生しやすい。
【００４５】
そのため本発明者らは、どのようにしたらこの抵抗値が低くなる黒トナーの現像ゴースト、現像剤漏れを防げるか、について鋭意研究を重ねた結果、黒トナーにおける現像ローラ２４への過剰なトナー転移を抑えるためには、磁気ローラ２０と現像ローラ２４間に存在する現像剤量を少なくする必要があることがわかった。また、現像剤の滞留による現像剤漏れについては、磁気ローラ２０と現像ローラ２４の間に滞留する現像剤の磁気拘束力を下げることで解消できることもわかった。
【００４６】
このうち、磁気ローラ２０と現像ローラ２４間に存在する現像剤量を少なくするには磁気ブラシ量を少なくすればよく、そのためには黒トナーを用いる現像装置２は、磁気ローラ２０における規制ブレード２２に対向した磁極と規制ブレード２２との間の磁力を、他の色の現像装置２より強くすればよいことがわかった。また、磁気ローラ２０と現像ローラ２４の間に滞留する現像剤の磁気拘束力を下げるためには、磁気ローラ２０における現像ローラ２４に対向する磁極の磁力を、他の色の現像装置２の磁極の磁力より弱くすればよいこともわかった。
【００４７】
図２は、磁気ローラ２０内部に設けられた磁石の磁極と、穂切りブレード２２、現像ローラ２４との関係を説明するため、図１の磁気ローラ２０付近を拡大した図である。磁気ローラ２０の内部には通常５つの磁極が設けられ、穂切りブレード２２と対向した磁極をブレード極４４、現像ローラ２４と対向した磁極を主極４６と称している。
【００４８】
そして本発明においては、このブレード極４４と穂切りブレード２２との間の磁束密度を強くするわけであるが、その方法としてはブレード極４４自体の磁力を強くする方法と、ブレード極４４は通常のままとして、穂切りブレード２２に磁石を貼り付けるなどして磁気ブレードとし、ブレード極４４との間の合成磁力を強くする方法とがあり、どちらも効果としては同じであることがわかった。このようにすることで、黒トナー現像装置２の磁気ブラシ量が絞られ、現像性を他のカラーに近付けることができる。
【００４９】
なお、磁気ブラシ量を絞る方法としては、磁気ローラ２０と穂切りブレード２２との間のブレードギャップを狭くする方法もあるが、狭くすればするほど公差に対する磁気ブラシ量の振れも大きくなるため、磁力で調整する方が磁気ブラシ量がより安定する。
【００５０】
また、黒トナー現像装置２の磁気ローラ２０における現像ローラ２４と対向する現像極４６の磁力は、他の色の現像装置２の現像極４６の磁力より小さくすることによって、現像剤が磁気ローラ２０と現像ローラ２４との間で磁気的に拘束される力が低減するため、現像剤の滞留による漏れ現象が起こりにくくなる。
【００５１】
図３の表は、以上説明してきた本発明の黒トナー用現像装置２による効果を検証した結果を纏めた表である。この検証は、京セラミタ社製のタッチダウン現像方式を用いたカラープリンタＦＳ−Ｃ５０１６Ｎの改造機を用い、黒トナーの現像装置２における磁気ローラ２０の内部磁極のうち、ブレード極４４と主極４６をこの図３の表のように変更し、高温高湿環境において前記図４に示したように、先頭にベタ画像を、それに続けてハーフ部分を有する現像ゴーストパターンからなるサンプル画像と、全面黒ベタからなるソリッド画像を印字し、現像ゴーストおよび現像剤漏れの発生有無を確認したものである。
【００５２】
この図３の表において、最上段の「ブレード極磁力」は図２におけるブレード極４４の磁力を示し、同じく「ブレード磁力」は図２におけるブレード２２の磁力を、「磁極−ブレード間磁束密度」はブレード極４４とブレード２２との間の磁束密度を、「主極磁力」は図２における主極４６の磁力をそれぞれ示している。また、「黒」、「カラー」は、それぞれブラック現像装置の場合と、イエロー、シアン、マゼンタのカラー現像装置の場合を示している。なお、「現像ゴースト」および「現像剤漏れ」の判定基準は、次の通りである。
［現像ゴースト］
○：ハーフ部分に残像がない場合を合格とした
×：ハーフ部分に残像がある場合を不合格とした
［現像剤漏れ］
○：特に問題ない場合を合格とした
△：現像剤の滞留により、ソリッド画像にムラが発生した場合は不合格とした
×：現像剤が現像装置から漏れた場合は不合格とした
【００５３】
黒トナー現像装置２におけるブレード極４４の磁力を他のカラーの現像装置２より強くすると共に、黒トナー現像装置２における主極４６の磁力を他のカラーの現像装置２より弱くした、実施例１、実施例２は、ブレード極４４の磁力を強くしたことで磁気ブラシ量が絞られ、現像ローラ２４上のトナー層厚が薄くなって現像ゴーストの発生が抑えられている。また、主極４６の磁力を他のカラーの現像装置に比較して弱くしたことで、現像剤の滞留が起こりにくくなって現像剤漏れの問題も発生していない。
【００５４】
実施例３においては、ブレード極４４の磁力は同じであるが、黒トナー現像装置におけるブレード２２の磁力がカラー現像装置の磁力より高いことで磁気ブラシ量が絞られ、現像ローラ２４上のトナー層厚が薄くなり、現像ゴーストの発生が抑えられている。更に、主極４６の磁力がカラー現像装置に比べて低いことで、現像剤の滞留が起こりにくくなっているため、現像剤漏れの問題も発生していない。
【００５５】
比較例１は、黒トナー現像装置２のブレード極４４の磁力が、カラー現像装置２の磁力より弱いため、磁気ブラシ量がカラー現像装置の磁気ブラシ量よりも多くなって、磁気ローラ２０から現像ローラ２４への現像性（トナーの転移）が高くなり過ぎ、現像ローラ２４上のトナー層厚が厚くなって剥ぎ取り不良が発生し、現像ゴーストが発現している。
【００５６】
比較例２は、ブレード極４４は同じであるが、黒トナー現像装置２のブレード２２の磁力が、カラー現像装置２の磁力より弱いため、磁気ブラシ量がカラー現像装置の磁気ブラシ量よりも多くなって、磁気ローラ２０から現像ローラ２４への現像性（トナーの転移）が高くなり過ぎ、現像ローラ２４上のトナー層厚が厚くなって剥ぎ取り不良が発生し、現像ゴーストが発現している。
【００５７】
比較例３は、黒トナー現像装置２の主極４６の磁力が、カラー現像装置２の磁力より高いため、黒トナー現像装置２の現像剤が磁気ローラ２０と現像ローラ２４の間で磁気的に拘束される力が大きくなり、滞留することで現像剤漏れが発生している。
【００５８】
比較例４は、黒トナー現像装置２のブレード極４４の磁力、および主極４６の磁力が他のカラー現像装置２と同じなので、黒トナーが低抵抗であることにより、黒トナー現像装置２の磁気ブラシ量がカラー現像装置２の磁気ブラシ量よりも多くなり、磁気ローラ２０から現像ローラ２４への現像性が高くなり過ぎて、現像ローラ２４上のトナー層厚が厚くなり、剥ぎ取り不良が発生し、現像ゴーストが発現した。また、黒トナー現像装置２の現像剤が磁気ローラ２０と現像ローラ２４との間で磁気的に拘束される力が大きくなり、現像剤の滞留が発生した。現像剤漏れには至っていないが、現像剤の滞留によって、ソリッド画像にムラが生じた。
【００５９】
このように本発明によれば、カーボンブラックを顔料とし、抵抗値が他のカラートナーに比べて低くなったブラックトナーを用いても、現像ゴーストや現像剤漏れが発生することがなく、しかも、黒トナーとカラートナーで別々の現像条件等を設定する必要がなく、現像設定において色による制約を設ける必要がない。また、黒トナーの環境変動等による現像性の上昇においても現像剤漏れが起こりにくいから、常に良好な画像を得ることができる、カラー画像形成装置における現像装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明によれば、カーボンブラックを顔料とした黒トナーも他の色のカラートナーと同様な現像性を得ることができ、カラー画像形成装置に用いて好適な現像装置とすることができる。
【符号の説明】
【００６１】
２  現像装置
４  感光体
６  帯電手段
８  露光手段
１０  無端ベルト
１２  転写手段
１４  クリーニング手段
１６  ハウジング
２０  磁気ローラ
２２  穂切りブレード
２４  現像ローラ
２６  第１の現像剤攪拌室
２８  第２の現像剤攪拌室
３０  隔壁
３２  パドルミキサー
３４  攪拌ミキサー
３６ｄ  磁気ローラ用直流バイアス電源ＤＣ
３８ｄ  直流バイアス電源ＤＣ
３８ａ  交流バイアス電源ＡＣ
４０  トナーコンテナ
【図１】
2010185925.tif 000003
【図２】
2010185925.tif 000004
【図３】
2010185925.tif 000005
【図４】
2010185925.tif 000006