(57)【要約】【課題】動的現像剤密度に着目して、高品位な現像を行うことができる二成分現像方式現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置、並びに、現像方法を提供する。【解決手段】現像スリーブの表面に二成分現像剤を担持して現像領域で感光体上の潜像を現像する現像装置で、感光体表面の所定領域が二成分現像剤に接触して離れるまでの間の所定領域と接触する二成分現像剤を連続的に撮影した画像に所定の画像処理を行い、この画像処理で得られる画像を二次元高速フーリエ変換解析して得られるパワースペクトルの空間周波数が５〜１２［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の範囲における積算値であるＰＳ値を、汲み上げ量を異ならせた複数条件で算出し、現像スリーブの標準汲み上げ量を中心に±１０［ｍｇ／ｃｍ２］の範囲内におけるＰＳ値のうちの最大値と最小値との差が０．０８となるように現像装置を設定する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体に対向して配置され、内部に磁石を有する現像剤担持体を有し、
該現像剤担持体の表面にトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を担持して、該現像剤担持体と該潜像担持体とが対向する現像領域に該二成分現像剤を搬送し、
該画像形成領域で該潜像担持体の表面上に形成される潜像をトナーで現像する現像装置において、
潜像担持体の表面の所定領域が二成分現像剤に接触してから離れるまでの間の該所定領域と接触する二成分現像剤を連続的に撮影して得られた複数枚の画像の各画像について、二成分現像剤が潜像担持体の表面に接触している箇所を「２５５」とし、二成分現像剤が潜像担持体に対する現像に寄与しないほど十分に離間している箇所を「０」とするように２５６階調に階調表示した画像に変換する画像処理を行い、
上記複数枚の画像の２５６階調に階調表示した画像を積算して単一画像を作り、
該単一画像を二次元高速フーリエ変換解析して得られるパワースペクトルを算出し、
空間周波数が５〜１２［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］となる範囲における該パワースペクトルの積算値の最大値と最小値との差が０．０８以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、
上記現像剤担持体の表面には表面移動方向に直交する方向に延びる複数の波線溝が形成され、その波線溝の溝幅及び溝ピッチは、表面移動方向に均一であることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または２の現像装置において、
上記磁性キャリアが、磁性を有する芯材粒子と該芯材粒子表面を被覆する樹脂層とからなる電子写真現像剤用キャリアであって、該磁性キャリアの重量平均粒径が２０〜４０［μｍ］であることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１、２または３に記載の現像装置において、
上記磁性キャリアが、１０００・（１０３／４π）［Ａ／ｍ］の磁場を印加したときのキャリア粒子当たりの磁気モーメントは、７０［Ａ・ｍ２／ｋｇ］以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
少なくとも、潜像担持体と、該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像手段とを一体的に形成し、画像形成装置本体に脱着可能なプロセスカートリッジにおいて、
上記現像手段として請求項１、２、３または４の現像装置を採用したことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項６】
潜像担持体と、
該潜像担持体表面を帯電する帯電手段と、
帯電した該潜像担持体表面に画像情報に基づいて露光して静電潜像を形成する露光手段と、
該潜像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給して可視像化する現像手段と、
得られた可視像を記録媒体に転写させる転写手段と、
像転写後の該潜像担持体に残留する現像剤を回収する潜像担持体クリーニング装置とを有する画像形成装置において、
上記現像手段として、請求項１、２、３または４の現像装置を採用したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６の画像形成装置において、
上記現像装置を複数備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
内部に磁石を有する現像剤担持体を潜像担持体に対向して配置し、この現像剤担持体表面にトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を層状に担持させて該潜像担持体の表面上に形成される潜像をトナーで現像する現像方法において、
潜像担持体の表面の所定領域が二成分現像剤に接触してから離れるまでの間の該所定領域と接触する二成分現像剤を連続的に撮影して得られた複数枚の画像の各画像について、二成分現像剤が潜像担持体の表面に接触している箇所を「２５５」とし、二成分現像剤が潜像担持体に対する現像に寄与しないほど十分に離間している箇所を「０」とするように２５６階調に階調表示した画像に変換する画像処理を行い、
上記複数枚の画像の２５６階調に階調表示した画像を積算して単一画像を作り、
該単一画像を二次元高速フーリエ変換解析して得られるパワースペクトルについて、空間周波数が５〜１２［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］となる範囲における上記パワースペクトルの積算値の最大値と最小値との差が０．０８以下であることを特徴とする現像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置が備える現像装置でトナーと磁性キャリアとを含有する現像剤を用いる現像装置、この現像装置を備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置、並びに、画像形成装置に用いられる現像方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の画像形成装置においては、磁石等の磁界発生手段の発する磁力により、現像スリーブ等の現像剤担持体の表面に現像剤を担持して、いわゆる磁気ブラシを形成する。この磁気ブラシは、表面にトナー粒子を吸着させた複数の磁性キャリアが磁力線の方向に沿って稲穂のように繋がった状態で立ったものである。現像剤担持体の表面に形成された磁気ブラシは、現像剤担持体の表面移動に伴って潜像担持体との対向位置（現像位置）を通過する際に、その先端を潜像担持体に摺擦させながら、トナーを潜像担持体の潜像に転位させる。この転位により、潜像担持体上の潜像がトナー像に現像される。このようにして潜像を現像する方式は、二成分現像方式と呼ばれている。
【０００３】
二成分現像方式は、トナーだけからなる現像剤を用いる一成分現像方式に比べて、ベタの高画像濃度部や中間調部の画像濃度をそれぞれ安定化させることができる。このため、ベタ部の形成頻度が比較的高いカラー画像を形成するカラー画像形成装置においては、二成分現像方式を採用することが多い。もちろん、単色画像だけを形成する単色画像形成装置においても、ベタ部の画像濃度を安定化させるには、二成分現像方式の方が有利である。
【０００４】
ベタ部を多く含む画像の場合には、単位面積あたりのトナー付着量が比較的少なくなる中間調のベタ部において、画像のザラツキ感が目立ち易くなってしまう。中間調のベタ部では、ドットが密集せずにある程度の間隔をあけて形成されることから、個々のドットの形状の乱れがザラツキ感として視認されてしまうからである。このため、近年の二成分現像方式においては、ドット再現性をより向上させて画像のザラツキ感を少なくすることが、特に要求されている。
【０００５】
従来、画像のザラツキ感の悪化については、磁気ブラシが疎密に形成されることによって均一な現像が困難になることが、その原因の一つであると考えられていた。そこで、特許文献１において、画像のザラツキ感を少なくする目的で、磁気ブラシが潜像担持体に接触する現像位置における現像剤中の磁気ブラシの体積比率を規定した画像形成装置が提案されている。
【０００６】
また、現像剤をむらなく担持し、現像領域に搬送させるために、現像剤担持体表面にフォトレジスト方式のエッチングによる凹凸を形成するものが提案されている。特許文献２には、現像剤の搬送方向とは直角な方向に搬送ムラが生じないように、凹部の配列を千鳥状にしたものが記載されている。また、凹凸を現像剤の搬送方向とは直角な方向に連続したパターンにするのが好適な点から、この方向に連続する波形あるいは直線状の凹溝とし、これを現像剤の搬送方向に等ピッチで密に配列するようにしても好結果が得られる。このようなフォトエッチング処理により現像剤担持体の表面凹凸を形成する場合には、化学反応を利用したその処理特性により処理時においてサンドブラストなどの物理的な力によって処理するものと異なり処理ムラが生じるおそれが少ない。その結果、処理ムラに起因する回転周期に応じた搬送ムラが生じにくく、現像剤担持体の回転周期に応じた画像欠陥が生じるおそれが少ない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本発明者らは、磁気ブラシの体積比率を特許文献１に記載の数値範囲で一定に保ったり、特許文献２のように現像剤担持体表面を現像剤の担持ムラがない状態に加工したりしても、画像のザラツキ感やドット再現性に差が生じることがあることを実験によって見出した。
そして、その原因を究明すべく現像位置の磁気ブラシの挙動を高速度カメラで撮影したした結果、画像のザラツキ感には、磁気ブラシの体積比率よりも、磁気ブラシ先端と潜像担持体との接触状態が大きく関与していることがわかった。具体的には、現像位置では、磁気ブラシの根元側から先端側における全領域のうち、先端部だけが潜像担持体に摺擦しており、潜像担持体上の潜像に対しては、潜像担持体に接触している磁気ブラシ先端部からトナーが供給される。このとき、現像位置に存在する磁気ブラシが感光体の表面に均一に接触していれば、潜像担持体上のベタ潜像に対して均一にトナーが転位する。しかしながら、現像位置で互いに密接し合う磁気ブラシの中には、その先端を潜像担持体から僅かに離間させたままで、現像位置を通過するものが出現する。このような磁気ブラシでは、潜像担持体のベタ潜像に対してトナーを転位させ難くなるため、十分な現像能力を発揮することができなくなる。このため、先端を潜像担持体に確実に接触させている磁気ブラシの割合が適切でないと、良好な現像を行うことができずに、ベタ中間調部をザラツキ感のあるものにしてしまう。磁気ブラシの体積比率を上記特許文献１に記載された数値範囲に維持したとしても、先端を潜像担持体に接触させている磁気ブラシの割合が不適切な場合には、ザラツキ感のある画像になってしまうのである。よって、上記特許文献１に記載の画像形成装置では、画像のザラツキ感を十分に抑えることができない。
さらに、感光体と現像剤担持体との間に線速差がある場合、現像は磁気ブラシが１度接触するだけで終わるのではなく、感光体表面上の特定の箇所の潜像に対して複数の磁気ブラシが接触することで現像が行われるため、ザラツキ感やドット再現性には、現像剤が接触し始めてから離れるまでの間で感光体に磁気ブラシが一度でも接触する領域の感光体表面における割合（以下、動的現像剤密度と呼ぶ）の変化が少ないことが重要となる。しかし、経時におけるスリーブ表面摩耗やキャリアスペント、トナー外添剤埋没・離脱等による現像剤劣化等で汲み上げ量が減少した場合において、動的現像剤密度が変化してしまう場合がある。
【０００８】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、動的現像剤密度に着目して、ザラツキ感をなくして、ドット再現性が高く、粒状性に優れた高品位な現像を行うことができる二成分現像方式現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置、並びに、現像方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、潜像担持体に対向して配置され、内部に磁石を有する現像剤担持体を有し、該現像剤担持体の表面にトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を担持して、該現像剤担持体と該潜像担持体とが対向する現像領域に該二成分現像剤を搬送し、該画像形成領域で該潜像担持体の表面上に形成される潜像をトナーで現像する現像装置において、潜像担持体の表面の所定領域が二成分現像剤に接触してから離れるまでの間の該所定領域と接触する二成分現像剤を連続的に撮影して得られた複数枚の画像の各画像について、二成分現像剤が潜像担持体の表面に接触している箇所を「２５５」とし、二成分現像剤が潜像担持体に対する現像に寄与しないほど十分に離間している箇所を「０」とするように２５６階調に階調表示した画像に変換する画像処理を行い、上記複数枚の画像の２５６階調に階調表示した画像を積算して単一画像を作り、該単一画像を二次元高速フーリエ変換解析して得られるパワースペクトルを算出し、空間周波数が５〜１２［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］となる範囲における該パワースペクトルの積算値の最大値と最小値との差が０．０８以下であることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記現像剤担持体の表面には表面移動方向に直交する方向に延びる複数の波線溝が形成され、その波線溝の溝幅及び溝ピッチは、表面移動方向に均一であることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の現像装置において、上記磁性キャリアが、磁性を有する芯材粒子と該芯材粒子表面を被覆する樹脂層とからなる電子写真現像剤用キャリアであって、該磁性キャリアの重量平均粒径が２０〜４０［μｍ］であることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２または３に記載の現像装置において、上記磁性キャリアが、１０００・（１０３／４π）［Ａ／ｍ］の磁場を印加したときのキャリア粒子当たりの磁気モーメントは、７０［Ａ・ｍ２／ｋｇ］以下であることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、少なくとも、潜像担持体と、該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像手段とを一体的に形成し、画像形成装置本体に脱着可能なプロセスカートリッジにおいて、上記現像手段として請求項１、２、３または４の現像装置を採用したことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体表面を帯電する帯電手段と、帯電した該潜像担持体表面に画像情報に基づいて露光して静電潜像を形成する露光手段と、該潜像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給して可視像化する現像手段と、得られた可視像を記録媒体に転写させる転写手段と、像転写後の該潜像担持体に残留する現像剤を回収する潜像担持体クリーニング装置とを有する画像形成装置において、上記現像手段として、請求項１、２、３または４の現像装置を採用したことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６の画像形成装置において、上記現像装置を複数備えることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、内部に磁石を有する現像剤担持体を潜像担持体に対向して配置し、この現像剤担持体表面にトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を層状に担持させて該潜像担持体の表面上に形成される潜像をトナーで現像する現像方法において、潜像担持体の表面の所定領域が二成分現像剤に接触してから離れるまでの間の該所定領域と接触する二成分現像剤を連続的に撮影して得られた複数枚の画像の各画像について、二成分現像剤が潜像担持体の表面に接触している箇所を「２５５」とし、二成分現像剤が潜像担持体に対する現像に寄与しないほど十分に離間している箇所を「０」とするように２５６階調に階調表示した画像に変換する画像処理を行い、上記複数枚の画像の２５６階調に階調表示した画像を積算して単一画像を作り、該単一画像を二次元高速フーリエ変換解析して得られるパワースペクトルについて、空間周波数が５〜１２［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］である範囲における上記パワースペクトルの積算値の最大値と最小値との差が０．０８以下であることを特徴とするものである。
【００１０】
表１、表２、図６〜図１０を用いて後述する本発明者らの実験の結果、上記パワースペクトルの積算値の最大値と最小値の差が０．０８以下となるように設定することにより、ザラツキ感をなくして、ドット再現性が高く粒状性に優れた現像を行うことができることがわかった。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１乃至８の発明によれば、二成分現像方式の現像で、ザラツキ感をなくして、ドット再現性が高く、粒状性に優れた高品位な現像を行うことができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係るプリンタの概略構成図。
【図２】同プリンタが備える四つの作像部のうちの一つの拡大断面図。
【図３】同プリンタが備えるプロセスカートリッジの概略説明図。
【図４】実施例１〜３で用いる現像ローラの説明図。
【図５】比較例１で用いる現像ローラの説明図。
【図６】現像領域における磁気ブラシの状態の説明図、（ａ）は、現像領域における感光体と現像ローラとの拡大模式図、（ｂ）は、可視化装置によって感光体越しに観察した現像領域における磁気ブラシの説明図。
【図７】ＰＳ値の算出工程の説明図。
【図８】実施例１のパワースペクトルのグラフ。
【図９】比較例１のパワースペクトルのグラフ。
【図１０】汲み上げ量とＰＳ値との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を、画像形成装置として、電子写真方式のプリンタ（以下、単にプリンタ１００という）に適用した実施形態について説明する。
図１は、実施形態に係るプリンタ１００の概略構成図である。
図１において、プリンタ１００では、並設された複数の感光体１（ａ〜ｄ）にそれぞれ個別に現像装置４（ａ〜ｄ）を設け、それぞれの感光体１（ａ〜ｄ）上にそれぞれ単色のトナー画像を形成する。そして、プリンタ１００は、各感光体１（ａ〜ｄ）上に得られた複数の単色トナー画像を順次中間転写ベルト５に転写して合成カラー画像を形成し、この合成カラー画像を記録媒体である転写紙Ｐに記録するいわゆるタンデム型のカラー画像形成装置である。プリンタ１００が備える４つの現像装置（ａ〜ｄ）は、それぞれ、ブラック用現像装置４ａ、シアン用現像装置４ｂ、マゼンタ用現像装置４ｃ、イエロー用現像装置４ｄであり、各感光体１（ａ〜ｄ）にはそれぞれの色に対応した静電潜像が形成される。
プリンタ１００は、４個の作像部を備えており、各作像部の中央には、感光体１（ａ〜ｄ）が設けられている。感光体１（ａ〜ｄ）の周りにはそれぞれ感光体１（ａ〜ｄ）に隣接するようにプロセス手段が設けられている。即ち、感光体１（ａ〜ｄ）の表面に当接するように、現像装置４（a〜ｄ）、帯電手段としての帯電ローラ２（ａ〜ｄ）、感光体クリーニングユニット９（ａ〜ｄ）が配置されている。現像手段である現像装置４（ａ〜ｄ）にはトナー補給装置１０（ａ〜ｄ）及びトナーホッパ１１（ａ〜ｄ）が付設されている。また、現像装置４（ａ〜ｄ）と帯電ローラ２（ａ〜ｄ）の間に露光光３（ａ〜ｄ）が入射するように不図示の書込装置が設けられており、帯電ローラ２（ａ〜ｄ）と感光体クリーニングユニット９（ａ〜ｄ）との間には除電手段である除電装置１４（ａ〜ｄ）が設けられている。
感光体１（ａ〜ｄ）の下方には中間転写ベルト５が設けられており、この中間転写ベルト５と一部当接するように、紙転写ベルト７が並設されている。中間転写ベルト５と紙転写ベルト７はいずれも複数のローラに掛け渡されており、その当接部に転写紙Ｐを供給するレジストローラ６が設けられている。また、紙転写ベルト７に隣接して、図１中左側には定着装置８が設けられている。
【００１４】
次に、このような構成のプリンタ１００の動作を説明する。不図示の駆動手段によって所定の周速度で回転される感光体１（ａ〜ｄ）の表面が帯電ローラ２（ａ〜ｄ）によって正また負の所定の電位で均一に帯電される。次いで、スリット露光やレーザービーム走査露光等の露光手段である不図示の書込装置から照射される露光光３（ａ〜ｄ）によって感光体１（ａ〜ｄ）表面上に光学的に静電潜像が形成される。そして、得られた静電潜像を現像装置４（ａ〜ｄ）によって可視化してトナー像を形成する。感光体１（ａ〜ｄ）に形成されたトナー像を中間転写ベルト転写手段である一次転写ローラ１２（ａ〜ｄ）によって中間転写ベルト５に一旦転写する。次いで、レジストローラ６を経て中間転写ベルト５と紙転写ベルト７との当接部に転写紙Ｐを供給し、この転写紙Ｐに、中間転写ベルト５上のトナー像を転写させる。トナー像が転写された転写紙Ｐを紙転写ベルト７によって定着手段である定着装置８に搬送し、転写紙Ｐ上のトナー像を熱又は圧力により定着し、プリンタ１００の装置外に排出する。一方、感光体１（ａ〜ｄ）上に残留し、中間転写ベルト５に転写されなかった転写残トナーは感光体クリーニングユニット９（ａ〜ｄ）によって掻き落とされる。次いで、感光体１（ａ〜ｄ）上の残留電荷を除電手段である除電装置１４（ａ〜ｄ）により除電して次の作像動作に備える。
【００１５】
感光体クリーニングユニット９（ａ〜ｄ）によって掻き落とされた転写残トナーは、回収トナー搬送経路(図示せず)を経て、各々廃トナー収容容器(図示せず)に収容される。また中間転写ベルト５上の転写残トナーやプロセスコントロール用のパターン像は、中間転写クリーニングブレード１３によって中間転写ベルト５から掻き落とされ、各感光体１（ａ〜ｄ）の転写残トナーと同様に、回収トナー搬送経路(図示せず)を経て廃トナー収容容器(図示せず)に収容される。
【００１６】
現像装置４（ａ〜ｄ）へのニュートナーの補給は以下のように行われる。即ち、トナー補給装置１０（ａ〜ｄ）が備えるトナーカートリッジに充填されたニュートナーはトナー補給装置１０（ａ〜ｄ）により、プリンタ１００本体の後側（図１中の奥側）のトナーホッパ１１（ａ〜ｄ）に補給される。トナーホッパ１１（ａ〜ｄ）に貯められたトナーは現像装置４（ａ〜ｄ）内のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ２４（ａ〜ｄ）により現像装置４（ａ〜ｄ）内のトナー濃度が低いと判断された場合、トナーホッパ１１（ａ〜ｄ）内の図示を省略したトナー補給スクリュが回転し、適量のトナーがトナーホッパ１１（ａ〜ｄ）から現像装置４（ａ〜ｄ）へ供給される。トナーボトルのトナー残量検知は、トナーホッパ内にトナー有り無しセンサ（図示せず）を配置し、そのセンサがトナー無しであることを検知した場合であって、トナー補給装置１０（ａ〜ｄ）にトナーの供給を要求し、所定時間要求し続けてもトナー有りを検知しなかった場合にトナー無しであると判断する。
【００１７】
次に、プリンタ１００の作像部について説明する。
図２は、プリンタ１００が備える四つの作像部のうちの一つの拡大断面図である。なお、各作像部は使用するトナーの色が異なる点以外は共通する構成であるので、図１中の数字の符号の後に付していたａ〜ｄの符号は図２以降の図では省略する。図２に示す、現像装置４及び感光体１は、一体に支持され、プロセスカートリッジを構成する。
図３は、プリンタ１００が備えるプロセスカートリッジ２００の概略説明図である。
このプロセスカートリッジ２００は、感光体１や現像装置４の外、帯電ローラ２、クリーニングブラシ及びクリーニングブレードを備えたクリーニング手段である感光体クリーニングユニット９とを一体化してプリンタ１００本体に対して着脱自在に形成されている。
プリンタ１００では、プロセスカートリッジ２００が独立して取り外しが可能で、感光体１、現像装置４、及び、その他の作像部材とも本発明で寿命は延びるが、必ずしもその長さは一致しない場合もあり、その時はそれぞれ別々に容易に交換することが可能である。また、独立して配設できるため簡単な機構を追加することで、非現像時に現像ローラ１６を感光体１から退避させることができ、これによって、現像ローラ１６へのトナーフィルミングの促進が低減され、更に現像装置４の寿命を延ばすことができる。
【００１８】
現像装置４には、感光体１上に、不図示の書込装置から照射された露光光３によって光学的に形成された静電潜像に対してトナー像を形成するための現像ローラ１６が設けられている。現像ローラ１６の現像領域の上流側には現像ローラ上の現像剤量をある所定量に規制する現像剤規制部材である現像ドクタ１７が配置されている。現像装置４内の現像剤収容部にはトナー粒子と磁性粒子（キャリア）を混合した二成分現像剤が納められており、この現像剤はスクリュ部材である第一搬送スクリュ１８及び第二搬送スクリュ１９の等速回転により、現像装置４内を循環しながらトナーとキャリアが攪拌により摩擦帯電する。そして、第一搬送スクリュ１８は現像剤の一部を現像スリーブ２２に供給し、現像ローラ１６はその現像剤を磁気的に担持して搬送する。第一搬送スクリュ１８の下方にはトナー濃度センサ２４が配置され、現像タンク内のトナー濃度を随時計測し、適正値に収まるよう制御している。なお、トナー補給部からのトナーは一旦図示省略したサブホッパに蓄えられた後、現像タンク内のトナー濃度がトナー濃度センサによって低いと検知されたときに、所定の換算式により換算された時間だけトナー補給スクリュ（図示せず）を回転させ、これによって、適量のトナーが現像トナー供給口（図示せず）に補給される。
【００１９】
現像ローラ１６は非磁性材料からなる円筒状の現像スリーブ２２と、内部に固定された磁界発生手段としてのマグネットローラの磁石２３とから構成されており、現像スリーブ２２はこの磁石２３の周りを自在に回転することができる。磁石２３には感光体１の対向部位に主極（Ｐ１極）が配置され、反時計回り方向にＳ極とＮ極とが交互に配置されている。また、感光体１の表面との対向部より現像スリーブ２２の回転方向下流位置では、現像剤を現像スリーブ２２から剥離するために、同極性の磁極が隣接して配置されている。現像ローラ１６の現像スリーブ２２上の現像剤は、現像ケースに配置された現像ドクタ１７により、その高さ（担持量）が規制される。この本体ケースの開口部から、トナー及び磁性粉末キャリアからなる二成分現像剤（以下、現像剤という）を表面に坦持する現像剤担持体としての現像ローラ１６が一部露出するよう配置されている。感光体１上の静電潜像は、現像ローラ１６上のトナーで現像されてトナー像となる。
【００２０】
本実施形態のプリンタ１００において、現像装置４の特性は、感光体１と対向する位置における現像スリーブ２２上の単位面積あたりの現像剤担持量は２０〜６０［ｍｇ／ｃｍ２］、より好ましくは３０〜５０［ｍｇ／ｃｍ２］であることが好ましい。現像剤担持量が２０［ｍｇ／ｃｍ２］より少ない場合には、現像スリーブ２２と感光体１との間に印加する電界をより大きくする必要があり、キャリア付着に対して不利である。一方、現像剤担持量が６０［ｍｇ／ｃｍ２］よりも多い場合には、感光体１と現像スリーブ２２との間の空間において、現像剤の充填密度が高くなる方向であり、この空間での現像剤の滞留が起こったり、現像剤の流動性が低下する傾向にある。この流動性低下に伴い、感光体１上の静電潜像に対してのトナー供給が円滑に行われなくなり、画像濃度低下や濃度ムラが発生しやすくなる。
【００２１】
本実施形態のプリンタ１００において、現像スリーブ２２の周速度をＶｓ、感光体１の周速度Ｖｐとした場合、Ｖｓ／Ｖｐを１．５から２．５の範囲になるように調整することが望ましい。これにより高品質な画像を得ることが可能となる。
１＜（Ｖｓ／Ｖｐ）とすることにより、感光体１の表面よりも現像スリーブ２２上の現像剤の方が速く移動する。すなわち、表面移動する感光体１上の任意の潜像を現像剤が追い越す状態で有る。このとき任意の潜像を現像剤が追い越す、言い換えると、任意の潜像に対向する位置を通過する現像剤の割合はスリーブ線速が早い方が多くなる。Ｖｓ＝Ｖｐでは同じ現像剤が常に任意の潜像と接触した状態となり、潜像に対するトナー付着量は増えなくなるため、線速差が重要である。
Ｖｓ／Ｖｐが１．５よりも低い場合には、静電潜像を通過する現像剤の割合が少なくなるために、現像能力が低下してしまい、高面積を有する画像を出力した場合、画像濃度低下が顕著となる。また、Ｖｓ／Ｖｐが２．５よりも高い場合、すなわち任意の潜像を通過する現像剤の割合が多い場合は、異常画像が発生することが知られている。ここでいう異常画像とは、ベタ画像部後端の画像濃度低下、画像抜け、特にハーフトーン画像の後端部で顕著にみられる画像抜けや、ベタ画像とハーフトーン画像境界部での画像濃度変化を意味する。これらの異常画像は何れも潜像電位の異なる場所や潜像電位が不連続に急激に変化する画像濃度の境界部に現れる。そして、これらの異常画像は、感光体１と現像スリーブ２２との対向位置である現像ニップを現像剤が通過する過程で現像剤中のトナーが移動することや、そもそも誘導体としての静電容量を持つ現像剤層が異なる不連続な現像電界を通過するときの過渡現象に起因するものと考えられる。
【００２２】
本実施形態のプリンタ１００において、現像剤は、トナー濃度を５．０〜９．０［ｗｔ％］の範囲で、平均帯電量Ｑ／Ｍが１５〜６０［−μＣ／ｇ］ある。また、より好ましくは２０〜４０［−μＣ／ｇ］となるものを使用することが、キャリアのトナーによる被覆率や現像剤流動性の最適化等の観点から望ましい。トナー濃度が５．０［ｗｔ％］より低い場合には、現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが高くなる方向であり、感光体１上の静電潜像を現像する現像ポテンシャルをより高く設定する必要があり、感光体１の寿命低下を招くおそれがある。さらに現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが６０［−μＣ／ｇ］を越える場合には、画像濃度が低下する可能性が高くなる。またトナー濃度が９．０［ｗｔ％］よりも高い場合には、現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが低くなる方向にある。現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが１５［−μＣ／ｇ］未満の場合には、トナー飛散が発生しやすくなり、トナー飛散のレベルが悪くなるにつれて、画像地肌部がトナーで汚れる所謂地肌汚れが発生して画像品質低下を招く。よって、トナー濃度を５．０〜９．０［ｗｔ％］の範囲とし、平均帯電量Ｑ／Ｍが１５〜６０［−μＣ／ｇ］となる現像剤を使用する。これによって、小粒径キャリア、小粒径トナーを使用した現像剤であっても、長期に亘って安定した画像品質が得られる。
【００２３】
トナーによるキャリアの被覆率は、１０〜８０［％］、好ましくは２０〜６０［％］である。なお、被覆率は以下の（１）式で算出される。
被覆率［％］＝（Ｗｔ／Ｗｃ）×（ρｃ／ρｔ）×（Ｄｃ／Ｄｗ）×（１／４）×１００  ・・・・（１）
上記（１）式中、Ｄｃはキャリアの重量平均粒径［μｍ］、Ｄｗはトナーの重量平均粒径［μｍ］、Ｗｔはトナーの重量［ｇ］、Ｗｃはキャリアの重量［ｇ］、ρｔはトナー真密度［ｇ／ｃｍ３］、ρｃはキャリア真密度［ｇ／ｃｍ３］を表す。
重量平均粒径は、個数基準で測定された粒子の粒径分布（個数頻度と粒径との関係）に基づいて算出されたものである。この場合の重量平均粒径Ｄｗは以下の式で表される。
Ｄｗ＝｛１／Σ（ｎＤ３）｝×｛Σ（ｎＤ４）｝  ・・・・（２）
上記（２）式中、Ｄは各チャネルに存在する粒子の代表粒径［μｍ］を示し、ｎは各チャネルに存在する粒子の総数を示す。チャネルとは、粒径分布図における粒径範囲を等分に分割するための長さを示すもので、本実施形態では、２［μｍ］の長さを採用した。また、各チャネルに存在する粒子の代表粒径としては、各チャネルに保存する粒子粒径の下限値を採用した。
【００２４】
また、本実施形態のプリンタ１００に適用する現像剤は、トナーの重量平均粒径が４．０〜８．０［μｍ］であり、トナーの重量平均粒径（Ｄｗ）と個数平均粒径（Ｄｎ）の比（Ｄｗ／Ｄｎ）が１．２０以下であることが望ましい。トナーの小粒径化は解像度を上げるためには不可欠であるが、副作用として、流動性、保存性において悪化傾向にある。トナー粒径が４．０［μｍ］未満であると、現像剤の流動性が極端に悪化して現像剤中の均一なトナー濃度を確保することが困難となる。またトナー小粒径化はキャリアに対する被覆率が上昇する方向であり、被覆率が高くなり過ぎた場合には、キャリア汚染の加速化及びトナー飛散誘発が懸念される。
【００２５】
トナー及び現像剤の流動性を向上させる手段として、トナーに添加剤を多く添加する方法があるが、これは副作用が発生する為に本質的な改善は期待できない。しかし、トナーの粒径分布を均一にすることにより、トナー小粒径化に伴う副作用が克服される。即ち、トナーの重量平均と個数平均の粒子径比率Ｄｗ／Ｄｎが１に近いことが望ましく、１．２０以下にすることにより、流動性悪化の抑制効果が得られて、小粒径トナーを使用した場合でもトナー濃度の均一化が図られる。このように、トナーの重量平均粒径が４．０〜８．０［μｍ］、かつ、トナーの重量平均と個数平均の粒子径比率Ｄｗ／Ｄｎを１．２０以下にすることにより、画像濃度安定性に加えて、解像度の向上が図られ、更に高品質な画像が得られる。また、トナー粒度分布における３［μｍ］以下の粒子個数比率を５［％］以下にすることによって、流動性、保存性における品質改善効果が顕著であり、現像装置中へのトナー補給性及びトナーの帯電立ち上がり特性において良好な水準が得られる。
【００２６】
トナーの粒度分布は種々の方法で測定できるが、本実施形態では小孔通過法（コールターカウンター法）を用いて行った。測定装置として、ＣＯＵＬＴＥＲＣＯＵＮＴＥＲＭＯＤＥＬＴＡ２（コールター社製）を用い、個数分布、体積分布を出力するインターフェイスを接続して、１００［μｍ］のアパチャー（細孔）を使用した。測定方法としては、まず電解水溶液に界面活性剤を加えた中に、トナー測定用試料を分散させる。分散した試料を別の１％ＮａＣｌ電界液に注入して、アパチャーチューブのアパチャーの両側に電極が置かれている電解液を通して両電極間に電流を流す。このときの抵抗変化から２〜４０［μｍ］の粒子の粒度分布を測定し、平均分布から個数平均粒径、重量平均粒径を求める。
【００２７】
トナーには流動性付与剤を添加することが好ましい。使用可能な流動性付与剤として種々のものが挙げられるが、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。特に、両微粒子の平均粒径が５０［ｎｍ］以下のものを使用して攪拌混合を行った場合、トナーとの静電力、ファンデアワールス力を小さくすることができ、トナーの流動性向上を図ることができる。その結果、現像剤の所望の帯電レベルを得ることができ、良好な画像品質が得られ、さらに転写残トナーの低減が図られる。更に、酸化チタン微粒子は、環境安定性、画像濃度安定性に優れている反面、帯電立ち上がり特性の悪化傾向にある。よって、酸化チタン微粒子添加量がシリカ微粒子添加量よりも多くなると、帯電立ち上がり特性の悪化の影響が大きくなることが考えられる。しかし疎水性シリカ微粒子の添加量が０．３〜１．５［ｗｔ％］の範囲で、疎水性酸化チタン微粒子が０．２〜１．２［ｗｔ％］の範囲では、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、コピーの繰り返しを行っても、安定した画像品質が得られ、トナー飛散を抑制することができる。
【００２８】
また、平均粒径が８０〜１４０［ｎｍ］である大粒径の疎水性シリカを添加することにより、転写性、現像性に対して更に性能が向上する。特に、トナー平均粒径が７［μｍ］以下のような小粒径トナーを使用した現像剤において、品質改善効果が顕著である。即ち、粒径が大きい添加剤がトナー粒子間においてスペーサ的な作用をして、トナー転写圧縮時のトナー凝集や現像装置の空攪拌時におけるトナー表面への添加剤埋没が抑制可能となる。その結果、転写不良に伴うベタ画像濃度ムラ、添加剤埋没に伴うトナー流動性低下が発生せず、長期に亘って高品質な画像が得られる。
【００２９】
現像剤におけるキャリアの重量平均粒径Ｄｗは、２０〜６０［μｍ］、より好ましくは２０〜４０［μｍ］である。キャリアの重量平均粒径Ｄｗが６０［μｍ］よりも大きい場合には、感光体１上の磁気的なキャリア保持力が強く、キャリア付着は起こりにくいが、単位重量当たりのキャリア表面積が小さくなるため、高画像濃度を得るためにトナー濃度を高くすると、地汚れが急速に増大する。また、潜像のドット径が小さい場合は、ドット径のバラツキが大きくなる。一方、キャリアの重量平均粒径Ｄｗが２０［μｍ］よりも小さい場合には、キャリア粒子当たりの磁気モーメントが低下し、現像スリーブ上の磁気的なキャリア保持力が弱くなり、キャリア付着が起き易くなる。
【００３０】
１０００・（１０３／４π）［Ａ／ｍ］の磁場を印加したときのキャリア粒子当たりの磁気モーメントは、７０［Ａ・ｍ２／ｋｇ］以下である。これ以上高くなると、磁気ブラシが硬くなり、穂跡やぼそついた画像となりやすい。またその下限値は特に制約されないが、通常５０［Ａ・ｍ２／ｋｇ］程度である。磁気モーメントが５０［Ａ・ｍ２／ｋｇ］より小さい場合には、現像スリーブ２２上の磁気的なキャリア保持力が低下して、キャリア付着が発生しやすくなる。
【００３１】
キャリアの磁気モーメントは、以下のようにして測定することができる。Ｂ−Ｈトレーサー（ＢＨＵ−６０／理研電子社製）を使用し、円筒のセルにキャリア粒子１．０［ｇ］を詰めて装置にセットする。磁場を徐々に大きくし３０００エルステッドまで変化させ、次に徐々に小さくして零にした後、反対向きの磁場を徐々に大きくし、３０００エルステッドとする。更に徐々に磁場を小さくして零にした後、最初と同じ方向に磁場をかける。このようにして、Ｂ−Ｈカーブを図示し、その図より１０００エルステッドの磁気モーメントを算出する。
【００３２】
キャリアの芯材粒子としては、例えば、鉄、コバルト等の強磁性体、マグネタイト、ヘマタイト、Ｌｉ系フェライト、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｂａ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ−Ｓｒ系フェライト、Ｍｎ系フェライト等が挙げられる。フェライトとは一般に以下の（３）式で表される焼結体である。
（ＭＯ）ｘ（ＮＯ）ｙ（Ｆｅ２Ｏ３）ｚ  ・・・・（３）
但し上記（３）式において、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００［ｍｏｌ％］であって、Ｍ、Ｎはそれぞれ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｒ、Ｃａ等であり、２価の金属酸化物と３価の鉄酸化物との完全混合物から構成されている。
【００３３】
以下、本実施形態のプリンタ１００に使用されるキャリア及びトナーの材料について説明する。まず、プリンタ１００で使用されるキャリアは、磁性を有する芯材粒子と、その表面を被覆する樹脂層とからなる。この樹脂層を形成するための樹脂としては、キャリアの製造に従来用いられている公知のものを用いることができる。例えば、キャリアの樹脂層には、下記の化１式で表される繰り返し単位を含むシリコーン樹脂を好ましく用いることができる。
【化１】
2010097191.tif 000003
但し、上記化１式中、Ｒ１は水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数１〜４の低級アルキル基、またはアリール基（フェニル基、トリル基など）を示す。Ｒ２は、炭素数１〜４のアルキレン基、またはアリーレン基（フェニレン基など）を示す。
【００３４】
キャリアの樹脂層に用いられるストレートシリコーン樹脂としては、ＫＲ２７１、ＫＲ２７２、ＫＲ２８２、ＫＲ２５２、ＫＲ２５５、ＫＲ１５２（信越化学工業社製）、ＳＲ２４００、ＳＲ２４０６（東レダウコーニングシリコーン社製）等が挙げられる。また、キャリアの樹脂層には、変性シリコーン樹脂を用いることができる。このようなものとしては、エポキシ変性シリコーン、アクリル変性シリコーン、フェノール変性シリコーン、ウレタン変性シリコーン、ポリエステル変性シリコーン、アルキッド変性シリコーン等が挙げられる。上記変性シリコーン樹脂の具体例としては、エポキシ変性物：ＥＳ−１００１Ｎ、アクリル変性シリコーン：ＫＲ−５２０８、ポリエステル変性物：ＫＲ−５２０３、アルキッド変性物：ＫＲ−２０６、ウレタン変性物：ＫＲ−３０５（以上、信越化学工業社製）、エポキシ変性物：ＳＲ２１１５、アルキッド変性物：ＳＲ２１１０（東レダウコーニングシリコーン社製）等が挙げられる。
上記シリコーン樹脂には、アミノシランカップリング剤を適量（０．００１〜３０［重量％］）含有させることができるが、このようなものとしては以下のようなものが挙げられる。
Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３：ＭＷ１７９．３
Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）３Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３：ＭＷ２２１．４
Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＯＣ２Ｈ５）：ＭＷ１６１．３
Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＣＨ３）（ＯＣ２Ｈ５）２：ＭＷ１９１．３
Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＮＨＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３：ＭＷ１９４．３
Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＣＨ３）（ＯＣＨ３）２：ＭＷ２０６．４
Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３：ＭＷ２２４．４
（ＣＨ３）２ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＣＨ３）（ＯＣ２Ｈ５）２：ＭＷ２１９．４
（Ｃ４Ｈ９）２ＮＣ３Ｈ６Ｓｉ（ＯＣＨ３）３：ＭＷ２９１．６
【００３５】
更に、キャリアの樹脂層には、以下に示すものを単独又は上記シリコーン樹脂と混合して使用することも可能である。ポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体（スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−アクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体（スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。
【００３６】
キャリアの芯材粒子表面に樹脂層を形成するための方法としては、スプレードライ法、浸漬法、又はパウダーコーティング法等公知の方法を適用することができる。特に、流動床型コーティング装置を用いる方法は、均一な塗付膜を形成するのに有効である。
キャリア芯材粒子表面上に形成する樹脂層の厚みは、通常０．０２〜１［μｍ］、好ましくは０．０３〜０．８［μｍ］である。樹脂層の厚みはきわめて小さいことから、樹脂層を被覆した芯材粒子からなるキャリアとキャリア芯材粒子の粒度分布は実質的に同じである。
【００３７】
また、必要に応じてキャリアの抵抗率を調整することができ、キャリアの抵抗率の調整は芯材粒子上の被覆樹脂の抵抗調整、膜厚の制御によって可能である。キャリア抵抗調整のために、導電性微粉末を被覆樹脂層に添加して使用することも可能である。この導電性微粉末としては、導電性ＺｎＯ、Ａｌ等の金属又は金属酸化物粉、種々の方法で調製されたＳｎＯ２又は種々の元素をドープしたＳｎＯ２、ＴｉＢ２、ＺｎＢ２、ＭｏＢ２等のホウ化物、炭化ケイ素、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリ（パラ−フェニレンスルフィド）ポリピロール、ポリエチレン等の導電性高分子、ファーネスブラック、アセチレンブラック、チャネルブラック等のカーボンブラック等が挙げられる。これらの導電性微粉末は、コーティングに使用する溶媒又は被覆用樹脂溶液に投入した後、ボールミル、ビーズミル等メディアを使用した分散機又は高速回転する羽根を備えた攪拌機を使用することによって均一に分散することができる。
【００３８】
本実施形態のプリンタ１００に適用されるトナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤と帯電制御剤とから構成される。このトナーは、重合法、造粒法等の各種のトナー製法によって作成された不定形又は球形のトナーである。また、磁性トナー及び非磁性トナーのいずれも使用可能である。
ここで使用されるトナーの結着樹脂としては、従来からトナー用結着樹脂として使用されてきたものは全てが適用可能である。具体的にはポリスチレン、ポリクロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン／ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン／プロピレン共重合体、スチレン／ビニルトルエン共重合体、スチレン／ビニルナフタレン共重合体、スチレン／アクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリル酸エチル共重合体、スチレン／アクリル酸ブチル共重合体、スチレン／アクリル酸オクチル共重合体、スチレン／メタクリル酸メチル共重合体、スチレン／メタクリル酸エチル共重合体、スチレン／メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン／α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリロニトリル共重合体、スチレン／ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン／ビニルメチルケトン共重合体、スチレン／ブタジエン共重合体、スチレン／イソプレン共重合体、スチレン／アクリロニトリル／インデン共重合体、スチレン／マレイン酸共重合体、スチレン／マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体；ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルブチルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等が挙げられ、これらは単独で又は２種以上を混合して使用される。
【００３９】
ここでトナーの着色剤としては、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色のトナーを得ることが可能な染顔料が使用でき、従来からトナー用着色剤として使用されてきた顔料及び染料の全てが適用可能である。具体的には、ニグロシン染料、アニリンブルー、カルコオイルブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエローＧローダミン６Ｃレーキ、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、マラカイトグリーン、マラカイトグリーンヘキサレート、ローズベンガル、モノアゾ系染顔料、ジスアゾ系染顔料、トリスアゾ系染顔料等が挙げられる。これらの着色剤の使用量は、結着樹脂に対して、通常１〜３０［ｗｔ％］、好ましくは３〜２０［ｗｔ％］である。
【００４０】
ここでトナーの帯電制御剤としては、正の帯電制御剤及び負の帯電制御剤のいずれも使用可能であるが、カラートナーの場合、色調を損なうことのない透明色から白色のものを使用するのが好ましい。例えば正極性のものとしては４級アンモニウム塩類、イミダゾール金属錯体や塩類等が用いられ、負極性のものとしては、サリチル酸錯体や塩類、有機ホウ素塩類、カリックスアレン系化合物等が挙げられる。
【００４１】
また、トナーに離型性を持たせるために、低分子量のポリエチレン、ポリプロピレン等の合成ワックス類の他、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、木ろう、ホホバ油等の植物系ワックス類；みつろう、ラノリン、鯨ろう等の動物系ワックス類；モンタンワックス、オゾケライト等の鉱物系ワックス類；硬化ヒマシ油、ヒドロキシステアリン酸、脂肪酸アミド、フェノール脂肪酸エステル等の油脂系ワックス類をトナーに含有させることができ、これらは単独で又は２種以上が混合して使用される。
更に、トナーには、上記の離型剤の他に必要に応じてトナーの熱特性、電気特性、物理特性を調整する目的で、各種の可塑剤（フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル等）、抵抗調整剤（酸化錫、酸化鉛、酸化アンチモン等）等の助剤を添加することも可能である。更にトナーには、必要に応じて上記の離型剤、助剤等以外の流動性付与剤を混合することもできる。その流動性付与剤としては、例えばシリカ微粒子、酸化チタン微粒子、酸化アルミニウム微粒子、フッ化マグネシウム微粒子、炭化ケイ素微粒子、炭化ホウ素微粒子、炭化チタン微粒子、炭化ジルコニウム微粒子、窒化ホウ素微粒子、窒化チタン微粒子、窒化ジルコニウム微粒子、マグネタイト微粒子、二硫化モリブデン微粒子、ステアリン酸アルミニウム微粒子、ステアリン酸マグネシウム微粒子、ステアリン酸亜鉛微粒子、フッ素系樹脂微粒子、アクリル系樹脂微粒子等が挙げられ、これらは単独で又は２種以上を併用することが可能である。なお、流動性付与剤としては、一次粒子の粒径が０．１［μｍ］よりも小さく、表面をシランカップリング剤やシリコンオイル等で疎水化処理した疎水化度４０以上のものであることが好ましい。
【００４２】
トナーの製造方法としては、公知の方法が用いられる。例えば結着樹脂、着色剤及び顔料、帯電制御剤さらに必要に応じて離型剤等を適当な比率でヘンシェルミキサー、ボールミル等の混合機を使用して十分に混合する。その後、スクリュ型押出し式連続混練機、２本ロールミル、３本ロールミル又は加圧加熱ニーダを用いて溶融混練を行う。またカラートナーの場合、顔料の分散性を向上させる目的で、結着樹脂の一部と顔料を予め溶融混練して得られるマスターバッチ顔料を着色剤として使用することが一般的である。上記方法で得られた混練物を冷却固化させた後、ハンマーミル等の粉砕機を用いて粗粉砕をする。さらに、粗粉砕物をジェットミル粉砕機で粉砕処理した後に気流式分級機等に連結されたローター粉砕機等を用いて表面処理を行う。例えば、衝突式粉砕機としてはハンマーミル、ボールミル、チューブミル、振動ミル等を挙げることができる。圧縮空気及び衝突板を主構成要素として具備したジェット式粉砕機としてはＩタイプ及びＩＤＳタイプ衝突式粉砕機（日本ニューマチック工業社製）が好適に使用される。また、ローター粉砕機としてはロールミル、ピンミル、流動層式ジェットミル等が挙げられる。特に、外壁としての固定容器とこの固定容器と中心軸を同一にする回転片とを主構成要素として具備するローター式粉砕機としてはターボミル（ターボ工業社製）、クリプトロン（川崎重工業社製）、ファインミル（日本ニューマチック工業社製）等が使用できる。連結された分級機には気流式分級機としてディスパージョンセパレータ（ＤＳ）式分級機（日本ニューマチック工業社製）、多分割式分級機（エルボージェット；日鉄鉱業社製）等が使用できる。さらに気流式分級機、機械式分級機を用いて微粉分級を行い、微細粒子を得ることができる。
【００４３】
更に、上記方法で得られた微細粒子に流動性付与剤を添加混合する場合には、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、ボールミル等の公知の設備が使用可能である。また懸濁重合法、非水分散重合法により、モノマーと着色剤、流動性付与剤から直接トナーを製造する方法であってもよい。
【００４４】
図４は、本実施形態の現像装置４が備える現像ローラ１６の説明図である。
現像ローラ１６の現像スリーブ２２は材質としてアルミニウムを用い、図４に示すように現像スリーブ２２の表面には現像ローラ１６の軸方向に波線溝からなるスリーブ表面溝２１が加工されている。なお、後述する各実施例は、溝幅２１ｗ、溝深さ２１ｄ、溝本数、溝ピッチ２１ｐの設定を異ならせている。
【００４５】
次に、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
なお、ここでの［部］は重量基準である。
【００４６】
〔実施例１〕
先ず、重合トナーの製造例について説明する。
イオン交換水７１０［ｇ］に、０．１Ｍ−Ｎａ３ＰＯ４水溶液４５０［ｇ］を投入し、６０［℃］に加温した後、ＴＫ式ホモミキサー（特殊機化工業製）を用いて、１２０００［ｒｐｍ］にて攪拌した。これに１．０Ｍ−ＣａＣｌ２水溶液６８［ｇ］を徐々に添加し、Ｃａ３（ＰＯ４）２を含む水系媒体を得た。
【００４７】
トナー成分を以下に示す。
・スチレン：１７０［ｇ］
・ｎ−ブチルアクリレート：３０［ｇ］
・キナクリドン系マゼンタ顔料：１０［ｇ］
・ジ−ｔ−ブチルサリチル酸金属化合物：２［ｇ］
・ポリエステル樹脂：１０［ｇ］
【００４８】
上記処方を６０［℃］に加温し、ＴＫ式ホモミキサー（特殊機化工業製）を用いて、１２０００［ｒｐｍ］にて均一に溶解、分散した。これに、重合開始剤２、２‘−アゾビス（２、４−ジメチルバレロニトリル）１０［ｇ］を溶解し、重合性単量体組成物を調整した。そして、上記水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、６０［℃］、Ｎ２雰囲気下において、ＴＫ式ホモミキサーにて１００００［ｒｐｍ］で２０分間攪拌し、重合性単量体組成物を造粒した。その後、パドル攪拌翼で攪拌しつつ、８０［℃］に昇温し、１０時間反応させた。重合反応終了後、減圧下で一部水系媒体を留去して冷却し、塩酸を加えリン酸カルシウムを溶解させた後、濾過、水洗、乾燥をして、重量平均粒径が７［μｍ］、３［μｍ］以下粒子個数比率が１［％］の着色懸濁粒子を得た。この微細粒子２０［ｋｇ］に対して平均粒径０．３［μｍ］の疎水性シリカ微粒子１００［ｇ］、平均粒径０．３［μｍ］の疎水性チタン微粒子１００［ｇ］を添加及び攪拌混合を行って、マゼンタ電子写真用トナーＡを得た。
ここで、トナーＡの主な特性をまとめると、以下の通りである。
トナーＡの主な特性： Ｄｗ＝７.０［μｍ］、Ｄｎ＝６.５［μｍ］、Ｄｖ／Ｄｎ＝１.０７７、３［μｍ］以下の粒子個数比率＝１［％］
【００４９】
次に、キャリアＡの製造例について説明する。
シリコーン樹脂（ＳＲ２４１１．トーレダウコーニングシリコーン社製）を希釈して、シリコーン樹脂溶液（固形分：５［％］）を用意した。そして、流動床型コーティング装置を用いて、キャリア芯材粒子（１）の各粒子表面上に、上記シリコーン樹脂溶液を、１００［℃］の雰囲気下で約４０［ｇ／ｍｉｎ］の割合で塗布し、更に２４０［℃］で２時間加熱して、膜厚０．５３［μｍ］、真比重５．０［ｇ／ｃｍ３］のキャリアを得た。膜厚の調整はコート液量によって行った。
【００５０】
次に、フルカラープリンタであるプリンタ１００の機械条件を以下に示す。
・感光体線速：２８２［ｍｍ／ｓｅｃ］
・感光体径：６０［ｍｍ］
・現像スリーブ／感光体の線速比：２.０
・Ｇｐ（現像ギャップ：感光体表面と現像スリーブ表面とが最も近接する位置での距離）：０.３［ｍｍ］
・Ｇｄ（ドクタギャップ：現像ローラと現像ドクタとの間の距離）：０.３２［ｍｍ］
・現像剤汲み上げ量：４０［ｍｇ／ｃｍ２］
・現像スリーブ径：φ２５［ｍｍ］
・現像スリーブ表面の溝タイプ：波線溝（表１参照）
・現像ローラ内の磁石の主極角度：３［°］
・現像ローラ内の磁石の主極磁束密度：１２０［ｍＴ］
・ドクタ対向極磁束密度：５６［ｍＴ］
・帯電電位Ｖ０：−５２０［Ｖ］
・露光後電位ＶＬ：−５０［Ｖ］
・現像バイアスＶＢ（ＤＣ成分）：−４００［Ｖ］
・現像バイアスＶＢ：ＤＣ
【００５１】
実施例１と、後述する実施例２、実施例３、比較例１のスリーブ表面溝２１の設定を表１に示す。
【表１】
2010097191.tif 000004
なお、表1において断面積は、現像スリーブ２２の１周における溝断面積の平均値である。
【００５２】
〔実施例２〕
実施例１において、スリーブ表面溝２１の設定を表１のように変更した以外は実施例１と同様の構成である。
【００５３】
〔実施例３〕
実施例１において、スリーブ表面溝２１の設定を表１のように変更した以外は実施例１と同様の構成である。
【００５４】
〔比較例１〕
図５は、比較例１の現像ローラ１６の説明図である。
図４を用いて説明した実施形態の現像ローラ１６と同様に比較例１の現像ローラ１６も現像スリーブ２２は材質としてアルミニウムを用いている。そして、図５に示すように現像スリーブ２２の表面にスリーブ表面溝２１を設けているが、比較例１の現像スリーブ２２のスリーブ表面溝２１は現像ローラ１６の軸方向に平行な直線状のＶ溝である点で、スリーブ表面溝２１の形状が波線溝ある点で実施例１〜３の現像スリーブ２２とは異なる。
そして、スリーブ表面形状の溝を表１のようなＶ溝に変更した以外は実施例１と同様の構成である。
【００５５】
上記条件で、画像形成を行い、画像のザラツキ感、ドット再現性を評価した。ザラツキ感の程度を表す評価基準として粒状度を用いる。ここで、粒状度の測定原理を説明する。
粒状度を測定用として、ハーフトーン領域の画像をスキャナで読み取り、１［ｃｍ２］程度のパッチを用意する。この画像をフーリエ変換して得られたパワースペクトルに対し、人間の視覚特性を表す周波数フィルタをかけて、人間の目に目立ちやすい部分を抽出したパワースペクトルを積分する。このようにしてパッチ毎に得られた数値のことを粒状度と呼ぶ。本実施形態では、特に明度が４０〜８０となる部分のパッチの粒状度の平均値を用いた。粒状度は、小さい程ザラツキ感のない良好な画像であるといえる。
【００５６】
次に、本実施形態のプリンタ１００における現像領域（現像ニップ）で感光体１側から見た動的現像剤密度の解析方法について説明する。
図６は現像領域における磁気ブラシ２０の状態の説明図である。そして、図６（ａ）は、現像領域における感光体１と現像ローラ１６との拡大模式図であり、図６（ｂ）は、後述する可視化装置によって感光体越しに観察した現像領域における磁気ブラシ２０であり、感光体１に対する現像剤の接触状態を示す図である。なお、図６（ｂ）は、感光体１の代わりに設置した透明ガラスドラム表面の所定の領域（撮影領域）が磁気ブラシ２０に接触してから離れるまでの間に連続的に撮影した画像を繋ぎ合わせたものである。
ここで、現像領域とは、図６に示すように現像スリーブ２２上の磁気ブラシ２０と感光体１表面とが接触している領域のことである。
図６に示すように、現像領域のニップ幅Ｗｐ内であってもその位置によって磁気ブラシ２０の状態は異なる。図６（ｂ）で示すように、現像領域上流α１及び現像領域下流α３に比して、現像領域中央α２方が感光体１の表面に接触している現像剤の密度が高い（画像中の白の箇所の割合が多い）ことがわかる。
【００５７】
次に、図６（ｂ）に示すように、感光体越しに現像領域の磁気ブラシ２０の状態を観察する可視化装置について説明する。この可視化装置としては、特開２００５−２３４０６２号公報に記載のものと同様のものを用いることができる。
可視化装置は、φ６０［ｍｍ］の透明ガラスドラムを感光体の代わりとして備え、これに、所定の現像ギャップＧｐだけ離れた位置に、現像スリーブ２２を配置する。また、ガラスドラムは１／４にカットされており、カットされた部分から現像領域の磁気ブラシ２０の先端部を観察できるようにする。このとき、ガラスドラムは実機の感光体１と同じ線速で移動可能である。また、トナーが摩擦帯電によって付着しないように、ガラスドラム表面に透明電極を作製し、非画像部電位を外部電源によってガラスドラムに印可した。さらに、ガラスドラムの最表面には摩擦係数等を実際の感光体１と同じにするために、感光体１の表面と同様の表面層を塗布してある。また、常にガラスドラムの同一箇所を観察するために、ガラスドラムの中心にガラスドラムと同期回転するミラーを設け、現像剤挙動はこのミラー越しに観察を行う。
【００５８】
図７は、可視化装置を用いて撮影された画像データに基づいて、画像を二次元高速フーリエ変換解析して得られたパワースペクトルの積算値であるＰＳ値の算出工程の説明図である。
この可視化装置で観察される磁気ブラシ２０の先端部を、実体顕微鏡（オリンパス製  ＳＺ６０）で拡大し、高速度カメラ（フォトロン製  Ｆａｓｔｃａｍ  ＭＡＸ−１２０ＫＣ）を用い６０００ＦＰＳで撮影を行った。撮影した動画像データの内、現像剤が感光体に接触し始める位置から離れるまでの動画の１フレームごとに元画像を得る〔図７−（１）〕。
次に、動画像処理ソフト（Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｏ  Ｐｌｕｓ）と画像解析ソフト（ＮＩ  Ｖｉｓｉｏｎ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）を用い、現像剤が感光体１に接触している領域と現像剤が接触していない領域とが区別可能な適当な閾値で二値化処理を行う〔図７−（２）〕。このとき現像剤が存在する部分を１（白）、現像剤が存在しない部分を０（黒）で現す。
次に、二値化処理した画像に、二値化処理する前の元画像のグリーン輝度値（画像をＲＧＢに分解したときのグリーンチャンネルの輝度値）を抽出した画像〔図７−（３）〕を乗算〔図７−（４）〕する。これにより、二成分現像剤が感光体１の表面に接触している箇所を「２５５」とし、二成分現像剤が感光体１に対する現像に寄与しないほど十分に離間している箇所を「０」とするように２５６階調に階調表示した画像処理画像を得る。このとき、二成分現像剤が感光体１の表面に接触していない箇所であっても、感光体１に対する現像に影響する距離に二成分現像剤が在る箇所では、その階調表示は「０」と「２５５」との間の値（例えば、「１００」など）となる。
このようにして現像剤が感光体に接触し始める位置から離れる位置までの複数の画像処理画像を得ることができる〔図７−（５）〕。これら複数の画像処理画像を積算し、１枚の単一画像を得る〔図７−（６）〕。このときの複数の画像処理画像を積算する処理は、画像上の各位置について、最大値を「２５５」として上述した階調表示の値を積算していくものである。
そして、複数の画像処理画像を積算して得た単一画像に対して二次元高速フーリエ変換解析を行い、パワースペクトルを得る〔図７−（７）〕。本実施形態では、上記〔図７−（６）〕で得られた画像を数値化するために、画像を周波数解析（二次元高速フーリエ変換解析）している。これは、画像を特徴付ける手法として一般的に用いられているものである。
【００５９】
次に、６００［ｄｐｉ］、２×２［ｄｏｔ］以下の周波数である、空間周波数が５〜１２［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の範囲におけるパワースペクトルの積算値（図７−（７）で示すグラフを斜線部の領域で積分した値）を動的現像剤密度の代用値とした〔図７−（８）〕。このパワースペクトル積算値が小さいほど動的現像剤密度は高い、すなわち現像剤が感光体に接触しない領域が少ないことを表す。
なお、上記パワースペクトルの積算値を求める空間周波数の範囲について、５［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］未満は、撮影している面積が狭いため、低周波は意味がないため除外し、５［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］以上の範囲とした。また、解像度が６００［ｄｐｉ］、２×２［ｄｏｔ］の条件ではドット径は、１［ｉｎｃｈ］／６００［ｄｏｔ］×２＝８４．７［μｍ］となる。このドット径中に1周期の波が形成される周波数は、１／８４．７［μｍ］＝１１．８［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］となる。よって、上記パワースペクトルの積算値を求める空間周波数の範囲を１２［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］以下とした。本実験で評価したプリンタ１００の書込解像度が６００［ｄｐｉ］であり、中間調のベタ部が２×２［ｄｏｔ］で形成されることが多く、さらに１×１［ｄｏｔ］より１×２［ｄｏｔ］が乱れた方がより顕著にザラツキ感に影響するため、６００［ｄｐｉ］、２×２［ｄｏｔ］以下の周波数である、空間周波数が５〜１２［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の範囲におけるパワースペクトルの積算値を用いている。
【００６０】
なお、現像スリーブ２２に担持される現像剤の量である現像剤汲み上げ量は、本実施形態では４０［ｍｇ／ｃｍ２］であるが、これは標準汲み上げ量であって、実際の汲み上げ量は一定ではなく、この標準汲み上げ量に対して上下する。現像剤の汲み上げ量が少ないとベタ画像追従性が悪くなり、濃度が薄くなる異常画像が発生する。一方、現像剤汲み上げ量が多くなると、磁気ブラシの穂跡による濃度ムラや画像後端かすれという異常画像が発生する。本実施形態では、このような異常画像が発生しない範囲（通常の画像形成装置での汲み上げ量の公差）として、標準汲み上げ量に対して±１０［ｍｇ／ｃｍ２］の範囲で評価した。
【００６１】
実施例１の構成において、本実施形態のプリンタ１００の標準の汲み上げ量である約４０［ｍｇ／ｃｍ２］の場合と、汲み上げ量の公差の上下限である４０±１０［ｍｇ／ｃｍ２］の汲み上げ量の場合（すなわち、汲み上げ量が約３０［ｍｇ／ｃｍ２］の場合、及び、約５０［ｍｇ／ｃｍ２］場合）でのパワースペクトルを図８に示す。なお、図８では、標準の汲み上げ量である約４０［ｍｇ／ｃｍ２］として４１［ｍｇ／ｃｍ２］、汲み上げ量の下限である約３０［ｍｇ／ｃｍ２］として３２［ｍｇ／ｃｍ２］、汲み上げ量の上限である約５０［ｍｇ／ｃｍ２］として４９［ｍｇ／ｃｍ２］のときのパワースペクトルを求めている。
比較例１の構成において、本実施形態のプリンタ１００の標準の汲み上げ量である約４０［ｍｇ／ｃｍ２］の場合と、汲み上げ量の公差の上下限である４０±１０［ｍｇ／ｃｍ２］の汲み上げ量の場合（すなわち、汲み上げ量が約３０［ｍｇ／ｃｍ２］の場合、及び、約５０［ｍｇ／ｃｍ２］場合）でのパワースペクトルを図９に示す。なお、図９では、標準の汲み上げ量である約４０［ｍｇ／ｃｍ２］として４０［ｍｇ／ｃｍ２］、汲み上げ量の下限である約３０［ｍｇ／ｃｍ２］として３３［ｍｇ／ｃｍ２］、汲み上げ量の上限である約５０［ｍｇ／ｃｍ２］として５０［ｍｇ／ｃｍ２］のときのパワースペクトルを求めている。
【００６２】
図８及び図９のグラフから求めることができる、実施例１及び比較例１の構成においての標準汲み上げ量に対し±１０［ｍｇ／ｃｍ２］の範囲内である汲み上げ量３０〜５０［ｍｇ／ｃｍ２］の範囲内での、空間周波数が５〜１２［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］となる範囲のパワースペクトルの積算値であるＰＳ値を、図１０に示す。すなわち、図１０は、実施例１及び比較例１のそれぞれの構成において、汲み上げ量を異ならせた複数の条件において上記パワースペクトルの積算値（ＰＳ値）を算出し、所定の標準汲み上げ量である４０［ｍｇ／ｃｍ２］を中心に±１０［ｍｇ／ｃｍ２］の範囲内における汲み上げ量の各条件でのＰＳ値を示すグラフである。
図１０に示すように、実施例１における標準汲み上げ量に対して±１０［ｍｇ／ｃｍ２］の範囲内でのＰＳ値の最大値と最小値の差は０．０７５である。また、比較例１における標準汲み上げ量に対して±１０［ｍｇ／ｃｍ２］の範囲内でのＰＳ値の最大値と最小値の差は０．０８５である。
なお、ＰＳ値は無次元値である。
【００６３】
同様にして実施例２及び実施例３の構成についても標準汲み上げ量に対して±１０［ｍｇ／ｃｍ２］の範囲内でのＰＳ値の最大値と最小値の差を求める。さらに、実施例１〜実施例３、及び、比較例１のそれぞれの装置について、ランニング実験を行い、ランニング開始初期と７５Ｋランニング後とのザラツキ感及びドット再現性の判定を行った。
表２に、実施例１〜実施例３、及び、比較例１のそれぞれの装置について、標準汲み上げ量に対して±１０［ｍｇ／ｃｍ２］の範囲内でのＰＳ値の最大値と最小値の差、初期と７５Ｋランニング後のザラツキ感、ドット再現性の判定結果を示す。
なお、粒状度０．３１未満を「〇」、粒状度０．３１以上を「×」として、ザラツキ感の良否を判定した。
また、ドット再現性は、画像を構成するドット再現性を１００倍の拡大鏡を覗いて以下のように評価した。
○：カラー画像のＢｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃ（ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン）の各ドット間のバラツキが、各ドットの最大と最小の差がドット面積差で６０［％］未満で、再現されており、カラー画像の色バランスも良好である（良好〜実用性があるレベル）
×：カラー画像のＢｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃの各ドット間のバラツキが大きく（各ドットの最大と最小の差がドット面積差で６０［％］以上）再現されており、カラー画像の色バランスが失われている。（実用上問題のレベル）
【００６４】
【表２】
2010097191.tif 000005
【００６５】
表２に示すように、標準汲み上げ量に対して±１０［ｍｇ／ｃｍ２］の範囲内でのＰＳ値の最大値と最小値の差が０．０８以下となる実施例１〜３では、７５Ｋランニング後であってもザラツキ感、ドット再現性ともに問題なく、良好な画像を得ることができた。一方、標準汲み上げ量に対し±１０［ｍｇ／ｃｍ２］の範囲内でのＰＳ値の最大値と最小値の差が０．０８よりも大きくなる比較例１では、７５Ｋランニング後にザラツキ感、ドット再現性ともに許容範囲を超えるほど画像品質が悪化した。
【００６６】
なお、本実施形態では、プリンタ１００が備える現像スリーブ２２として直径が２５［ｍｍ］のものを用いたが、現像スリーブ２２の直径としては２０［ｍｍ］〜３０［ｍｍ］の間であれば、上述した実施例と同様に、上記ＰＳ値の最大値と最小値の差が０．０８以下と成ることを満たすことで良好な画像形成を行えるものと考えられる。
【００６７】
以上、本実施形態のプリンタ１００が備える現像装置４は、潜像担持体である感光体１に対向して配置され、内部に磁石２３を備え、磁石２３の外周に現像スリーブ２２を備える現像剤担持体である現像ローラ１６を有する。そして、この現像装置４は、現像スリーブ２２の表面にトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を担持して、現像スリーブ２２と感光体１とが対向する現像領域に二成分現像剤を搬送し、現像領域で感光体１の表面上に形成される潜像をトナーで現像する。このような現像装置４を用いて、次のような画像処理を行う。すなわち、感光体１の表面の所定領域が二成分現像剤に接触してから離れるまでの間の所定領域と接触する二成分現像剤を連続的に撮影して得られた複数枚の画像のそれぞれについて、図７の（１）〜（４）に示すように「二値化処理」、「グリーン輝度値抽出」、および、これらで得られた画像の「乗算」といった感光体１の表面に対する二成分現像剤の接触状態を２５６階調の階調表示で示した画像を得る画像処理を行う。この画像処理では、感光体１の表面に二成分現像剤が接触している箇所の階調表示は「２５５」であり、二成分現像剤が感光体１に対する現像に寄与しないほど十分に離間している箇所の階調表示は「０」である。
次に、図７（５）〜（６）で示すように、このような画像処理を行った複数枚の画像を積算して単一画像を作成する。ここでの画像を乗算する処理は、画像上の各位置について、最大値を「２５５」として上述した階調表示の値を積算していくものである。例えば、ある一枚の画像に対して他の一枚の画像を積算するときには、一枚目の画像の或る位置の階調表示の値が「５０」で、二枚目の画像の同じ位置の階調表示の値が「１００」の場合は、その２つの画像を積算した画像におけるこの或る位置の階調表示の値は「１５０」となる。さらに、３枚目の画像の同じ位置の階調表示の値が「２５」の場合は、これら３つの画像を積算した画像におけるこの或る位置の階調表示の値は「１７５」となる。また、或る位置の階調表示の積算値が「２５５」を超えた場合は、その位置の階調表示の積算値は「２５５」となる。このような画像を積算する処理を、上記複数枚の画像の全てについて行い、得られた画像が上記単一画像である。
この単一画像を二次元高速フーリエ変換解析して図７（７）で示すパワースペクトルのグラフを得る。そして、得られたパワースペクトルの、空間周波数が５〜１２［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］となる範囲の積算値であるＰＳ値を、現像スリーブ２２の単位面積当たりで汲み上げられる現像剤の重さで規定される汲み上げ量を異ならせた複数の条件において算出する。そして、プリンタ１００の現像スリーブ２２の標準汲み上げ量４０［ｍｇ／ｃｍ２］を中心に±１０［ｍｇ／ｃｍ２］の範囲内におけるＰＳ値のうちの最大値と最小値との差が０．０８となるように現像装置４を設定することにより、動的現像剤密度の変化を抑制し、経時でザラツキ感のない、ドット再現性の良い高品質の現像を行うことができる。
【００６８】
また、実施例１〜実施例３の構成では、現像スリーブ２２の表面には表面移動方向に直交する方向である現像ローラ１６の軸方向に延びる波線溝からなる複数のスリーブ表面溝２１が形成され、その波線溝の溝幅２１ｗ及び溝ピッチ２１ｐは、表面移動方向に均一である。これにより、経時で汲み上げ量変動が起こった場合でも動的現像剤密度が変化しにくい現像状態にすることができ、経時でザラツキ感のない、ドット再現性の良い高品質の現像を行うことができる。
【００６９】
また、プリンタ１００で用いる現像剤の磁性キャリアは、磁性を有する芯材粒子と粒子表面を被覆する樹脂層とからなる電子写真現像剤用キャリアであって、磁性キャリアの重量平均粒径が２０〜４０［μｍ］である。これにより、動的現像剤密度を密にすることが可能となり（現像剤が感光体に接触しない領域を減らすことができ）、ザラツキ感のない、ドット再現性の良い高品質の現像を行うことができる。
【００７０】
また、プリンタ１００で用いる現像剤の磁性キャリアは、１０００・（１０３／４π）［Ａ／ｍ］の磁場を印加したときのキャリア粒子当たりの磁気モーメントは、７０［Ａ・ｍ２／ｋｇ］以下であることにより、磁気ブラシ２０をソフトにすることが可能となり、経時でのトナー及びキャリア劣化を抑制でき、さらに経時でザラツキ感のない、ドット再現性の良い高品質の画像を形成することができる。
【００７１】
また、現像装置４をプロセスカートリッジ２００で感光体１等と一体的に支持することにより、高品質の現像を行うことができる現像装置４をプリンタ１００本体に対して容易に交換することができる。
【００７２】
また、本実施形態の画像形成装置であるプリンタ１００は、潜像担持体である感光体１と、感光体１表面を帯電する帯電手段である帯電ローラ２と、帯電した感光体１表面に画像情報に基づいて露光して静電潜像を形成する露光手段である不図示の書込装置と、感光体１に形成された静電潜像に現像剤を供給して可視像化する現像手段と、得られた可視像を記録媒体に転写させる転写手段である中間転写ベルト５及び紙転写ベルト７と、トナー像転写後の感光体１に残留する現像剤を回収する潜像担持体クリーニング装置である感光体クリーニングユニット９とを有する。そして、現像手段として、実施例１〜実施例３の構成を備えた現像装置４を採用することにより、経時でザラツキ感のない、ドット再現性の良い高品質の画像を形成することができる。
【００７３】
また、プリンタ１００では、４つの現像装置４を備えることにより、フルカラーの画像形成においても、経時でザラツキ感のない、ドット再現性の良い高品質の画像を形成することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１  感光体
２  帯電ローラ
３  露光光
４  現像装置
５  中間転写ベルト
６  レジストローラ
７  紙転写ベルト
８  定着装置
９  感光体クリーニングユニット
１０  トナー補給装置
１１  トナーホッパ
１２  一次転写ローラ
１３  中間転写クリーニングブレード
１４  除電装置
１６  現像ローラ
１７  現像ドクタ
１８  第一搬送スクリュ
１９  第二搬送スクリュ
２０  磁気ブラシ
２１  スリーブ表面溝
２１ｄ  溝深さ
２１ｐ  溝ピッチ
２１ｗ  溝幅
２２  現像スリーブ
２３  磁石
２４  トナー濃度センサ
１００  プリンタ
２００  プロセスカートリッジ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７５】
【特許文献１】特開平８−１４６６６８号公報
【特許文献２】特開平５−４６００７号公報
【図１】
2010097191.tif 000006
【図２】
2010097191.tif 000007
【図３】
2010097191.tif 000008
【図８】
2010097191.tif 000009
【図９】
2010097191.tif 000010
【図１０】
2010097191.tif 000011
【図４】
2010097191.tif 000012
【図５】
2010097191.tif 000013
【図６】
2010097191.tif 000014
【図７】
2010097191.tif 000015