(57)【要約】【課題】  小粒径のトナーとキャリアを用いることで高画質を実現しつつ、経時においてもトナーの流動性が悪化せず、さらに、低湿環境でも安定したトナー帯電量を維持することで、安定した高画質の画像形成を達成する。【解決手段】  トナーの平均粒径を５．５〜８．０［μｍ］とし、磁性キャリアの体積平均粒径を２０〜４０［μｍ］とし、感光体１１と現像ローラ２２との間隙Ｇｐを０．３〜０．６［ｍｍ］、且つその公差を±０．１２５［ｍｍ］以下とすることで、上述の粒状ランクでランク２．５の高画質の画像形成を実現する。また、トナーに粒子径１００［ｎｍ］以上の疎水性シリカを０．２〜０．７［重量％］、粒子径２０［ｎｍ］以下の疎水性シリカを１．０〜２．０［重量％］外添することで、経時においてトナーの流動性を維持する。さらに、トナーに酸化チタンを０．７〜１．０［重量％］外添することで、低湿環境下においてもトナーの帯電量を安定させる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に静電潜像を担持する像担持体と、
内部に固定された磁界発生手段を有し、表面上に磁性キャリアとトナーとからなる二成分現像剤を担持して回転し、該像担持体と対向する現像剤担持体と、
該像担持体と該現像剤担持体との間に現像電界を発生させる現像電界発生手段とを有し、
該像担持体上の静電潜像を、該現像剤担持体上に担持された該二成分現像剤の該トナーを用いて該現像電界の作用によりトナー像化する画像形成装置において、
該トナーの体積平均粒径が５．５〜８．０［μｍ］で、
該磁性キャリアの体積平均粒径が２０〜４０［μｍ］で、
該像担持体と該現像剤担持体との間隙が０．３〜０．６［ｍｍ］、且つ公差が±０．１２５［ｍｍ］以下であり、
該トナーには、粒子径１００［ｎｍ］以上の疎水性シリカが０．２〜０．７［重量％］、
粒子径２０［ｎｍ］以下の疎水性シリカが１．０〜２．０［重量％］、
及び酸化チタンが０．７〜１．０［重量％］が外添されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
上記トナーの体積平均粒径が５．５〜７．０［μｍ］で、
上記磁性キャリアの体積粒径が２０〜４０［μｍ］で、
上記像担持体と該現像剤担持体との間隙が０．３〜０．５［ｍｍ］、且つ公差が±０．１２５［ｍｍ］以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１の画像形成装置において、
上記トナーの体積平均粒径が５．５〜８．０［μｍ］で、
上記磁性キャリアの体積粒径が２０〜３５［μｍ］で、
上記像担持体と該現像剤担持体との間隙が０．３〜０．５［ｍｍ］、且つ公差が±０．１２５［ｍｍ］以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１の画像形成装置において、
上記トナーの体積平均粒径が５．５〜６．０［μｍ］で、
上記磁性キャリアの体積粒径が２０〜４０［μｍ］で、
上記像担持体と該現像剤担持体との間隙が０．３〜０．６［ｍｍ］、且つ公差が±０．１２５［ｍｍ］以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１の画像形成装置において、
上記トナーの体積平均粒径が５．５〜８．０［μｍ］で、
上記磁性キャリアの体積粒径が２０〜４０［μｍ］で、
上記像担持体と該現像剤担持体との間隙が０．３〜０．４［ｍｍ］、且つ公差が±０．１２５［ｍｍ］以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の画像形成装置において、
上記トナーは重合法で製造された重合トナーであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の画像形成装置において、
上記磁性キャリアは磁化測定法による飽和磁化値が７０〜１００［ｅｍｕ／ｇ］であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に関するものであり、詳しくは、磁性キャリアとトナーとからなる二成分現像剤を用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真複写装置等においては、潜像担持体上に形成された静電潜像を現像するために、磁性キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像方式などが採用されている。この方式による現像装置には、通常、複数の磁極を有する磁石体からなるマグネットローラが内部に備えられ、回転可能に支持された円筒状の現像剤担持体である現像スリーブが設けられている。この現像スリーブ表面には、トナーを付着させた磁性キャリアがマグネットローラの磁力によって保持され、現像領域に搬送されて現像が行われる。また、トナーの流動性を向上するため、トナーにはシリカなどの小粒径の無機微粒子を外添する。
【０００３】
最近の高画質化の要求から、トナー及び磁性キャリアを小粒径化し、像担持体である感光体と現像剤担持体である現像ローラとの間隙（以下、現像ギャップ幅と呼ぶ）を狭くしていく傾向がある。図１０にトナー、磁性キャリアの粒径と画質（ここではドットのボソツキを粒状性として官能評価した。）の関係を示す。この時の現像ギャップ幅は０．５［ｍｍ］である。また、図１０で用いた粒状ランクの評価基準を表１に示す。
【表１】
2006098615.tif 000003
粒状ランク４と粒状ランク５との画質の違いは、見た目では差はなくルーペを用いて確認することができる画質の違いである。
次に、３種類の粒径のトナーを用い、それぞれのトナーと現像ギャップ幅との値を変えたときの粒状ランクを表２に示す。なお、この時のキャリア粒径は４０［μｍ］である。
【表２】
2006098615.tif 000004
粒状度ランクが高いほどドットのボソツキが少なく、高画質となる。図１０および表２より、トナー、キャリアとも小粒径化するほど、また、現像ギャップ幅が狭いほど粒状性がよくなることがわかる。
【０００４】
しかし、トナー及びキャリアを小粒径化していくとトナー及びキャリアの質量に対する粒子の表面積が大きくなる。これにより、トナー同士、またはトナーとキャリアとの表面が接触しやすく、その摩擦により、流動性が悪化し易くなる。更に、トナー表面の凸凹も小さくなるため、トナーの流動性を向上させる役割を有する、シリカ等のトナー外添剤がトナー表面に埋めこまり易くなり、経時的な流動性の悪化を引き起こし易い。流動性の悪化はトナーの現像剤中への分散を阻害し、それによる帯電不足トナーや逆帯電トナーを発生させ、結果的に画像地肌部への地汚れ現象を発生させる。流動性悪化状態では、凝集トナーをも発生させ、地肌部への大粒地汚れも深刻な画像欠陥となる。
元々小粒径のトナー外添剤はトナーとトナーの間、及びトナーと磁性キャリアの間に介在して、トナー及び磁性キャリアといった微小粒子を密着させないことで分子間力の増大を抑制し、付着力を下げることで流動性を向上させる役目を担っている。流動性を向上させることで凝集トナーの発生や、トナーの分散が阻害されることによる低帯電トナー及び逆帯電トナーの発生を低減させ、これに起因する地汚れの発生などを低減することが可能となる。しかし、一旦埋めこまりが発生するとトナーとトナー、及びトナーと磁性キャリアの密着が促進され上述の流動性が低下する。流動性が低下すると凝集トナーや地肌汚れが発生しやすくなる。
尚、外添剤の埋め込みは、現像器内での攪拌作用で生じる現象である。従って画像形成数が多くなるほど程攪拌時間が長くなり、埋め込みの発生量が増加する。
【０００５】
小粒径のトナーを用いた場合の外添剤の埋め込みを少なくするには、特許文献１に開示されているように流動性を向上させるために添加した外添剤としてのシリカ（以下、小粒径シリカと呼ぶ）と、それよりも粒径の大きな大粒径のシリカ（以下、大粒径シリカと呼ぶ）を小粒径シリカと共に添加することが有効である事が知られている。
この大粒径シリカの役割について図１１を用いて説明する。図１１（ａ）は、小粒径シリカのみを添加した場合のトナー粒子とキャリア粒子との拡大説明図である。流動性を向上するために添加されるシリカはトナー粒子と比較して硬度が高く、また粒径はトナー粒子やキャリア粒子の粒径に比べて十分小さく、トナー粒子との接触面の面積も小さい。接触面の面積が小さいと力が加わった際に圧力が分散しにくいため、シリカはシリカに比べて軟らかいトナー粒子に埋め込まれ易い。よって、小粒径シリカのみを添加した場合には、トナー粒子とキャリア粒子とが衝突し、その力がシリカに加わると図１１（ａ）に示すように、トナー粒子とキャリア粒子との間に挟まれた小粒径シリカは容易にトナー粒子に埋め込まれる。このような埋め込みはトナー粒子とキャリア粒子との間だけに限らず、トナー粒子同士の間においても生じる。
一方、大粒径シリカと小粒径シリカとを併用すると、大粒径シリカは小粒径シリカに比べて粒径が大きいため、トナーとの接触面の面積も大きくなる。接触面の面積が大きい場合トナーとキャリアが衝突し、上述の小粒径シリカと同じ大きさの力が加わっても、圧力が分散されるため埋め込まれにくい。結果、大粒径シリカは図１１（ｂ）に示すようにスペーサーとしての役割を果たす。大粒径シリカがスペーサーとしての役割を果たすため、小粒径シリカがトナー粒子とキャリア粒子との間、またはトナー粒子同士の間に挟まれることによる、シリカの埋め込まり作用を抑制することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−８１７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、トナーに対する大粒径シリカの添加量が多すぎると、大粒径シリカがトナー粒子の表面に付着しきれず、余ったシリカによって感光体フィルミングが発生する。一方、大粒径シリカの添加量が少なすぎるとスペーサーとしての役割を果たせず、小粒径シリカの埋め込みを防ぐことができず、トナーの流動性悪化につながる。
また、小粒径シリカの添加量についても、多すぎると余ったシリカによって感光体フィルミングが発生し、少なすぎると、トナーの流動性の悪化につながる。
このような理由により、トナーに対する添加量は良好な画像形成を行う上で重要である。特許文献１では大粒径シリカ及び小粒径シリカについて、良好な画像形成を行うことができる添加量を規定している。しかし、特許文献１の画像形成装置は非磁性１成分の現像剤のみを用いており、トナーとキャリアを用いた２成分現像剤については検討されていない。
【０００８】
また、トナーを小粒径にすると、トナーの重量に対して表面積が大きくなるため、表面の電荷密度を一定にすると単位質量当たりの帯電量［Ｑ／Ｍ］は高くなる。帯電が上昇しすぎると、トナーの帯電分布で高帯電の一部のトナーが磁性キャリアに静電気的にスペントし、補給されたばかりの未帯電トナーが十分に帯電されずトナー飛散、地汚れが発生する、という問題がある。そして、このような問題は、摩擦帯電が発生しやすい低湿環境で顕著である。
【０００９】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、小粒径のトナーとキャリアを用いることで高画質を実現しつつ、経時においてもトナーの流動性が悪化せず、さらに、低湿環境でも安定したトナー帯電量を維持することで、安定した高画質の画像形成を達成することが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】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、表面に静電潜像を担持する像担持体と、内部に固定された磁界発生手段を有し、表面上に磁性キャリアとトナーとからなる二成分現像剤を担持して回転し、該像担持体と対向する現像剤担持体と、該像担持体と該現像剤担持体との間に現像電界を発生させる現像電界発生手段とを有し、該像担持体上の静電潜像を、該現像剤担持体上に担持された該二成分現像剤の該トナーを用いて該現像電界の作用によりトナー像化する画像形成装置において、該トナーの体積平均粒径が５．５〜８．０［μｍ］で、該磁性キャリアの体積平均粒径が２０〜４０［μｍ］で、該像担持体と該現像剤担持体との間隙が０．３〜０．６［ｍｍ］、且つ公差が±０．１２５［ｍｍ］以下であり、該トナーには、粒子径１００［ｎｍ］以上の疎水性シリカが０．２〜０．７［重量％］、粒子径２０［ｎｍ］以下の疎水性シリカが１．０〜２．０［重量％］、及び酸化チタンが０．７〜１．０［重量％］が外添されてい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の画像形成装置において、上記トナーの体積平均粒径が５．５〜７．０［μｍ］で、上記磁性キャリアの体積粒径が２０〜４０［μｍ］で、上記像担持体と該現像剤担持体との間隙が０．３〜０．５［ｍｍ］、且つ公差が±０．１２５［ｍｍ］以下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の画像形成装置において、上記トナーの体積平均粒径が５．５〜８．０［μｍ］で、上記磁性キャリアの体積粒径が２０〜３５［μｍ］で、上記像担持体と該現像剤担持体との間隙が０．３〜０．５［ｍｍ］、且つ公差が±０．１２５［ｍｍ］以下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の画像形成装置において、上記トナーの体積平均粒径が５．５〜６．０［μｍ］で、上記磁性キャリアの体積粒径が２０〜４０［μｍ］で、上記像担持体と該現像剤担持体との間隙が０．３〜０．６［ｍｍ］、且つ公差が±０．１２５［ｍｍ］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、請求項１の画像形成装置において、上記トナーの体積平均粒径が５．５〜８．０［μｍ］で、上記磁性キャリアの体積粒径が２０〜４０［μｍ］で、上記像担持体と該現像剤担持体との間隙が０．３〜０．４［ｍｍ］、且つ公差が±０．１２５［ｍｍ］以下であることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至５の画像形成装置において、上記トナーは重合法で製造された重合トナーである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１乃至６の画像形成装置において、上記磁性キャリアは磁化測定法による飽和磁化値が７０〜１００［ｅｍｕ／ｇ］であることを特徴とするものである。
【００１１】
上記請求項１乃至７の画像形成装置においては、トナーの平均粒径を５．５〜８．０［μｍ］とし、磁性キャリアの体積平均粒径を２０〜４０［μｍ］とし、像担持体と現像剤担持体との間隙を０．３〜０．６［ｍｍ］、且つその公差を±０．１２５［ｍｍ］以下とすることで、上述の粒状ランクでランク２．５の高画質の画像形成を実現することができる。
また、トナーに粒子径１００［ｎｍ］以上の疎水性シリカを０．２〜０．７［重量％］、粒子径２０［ｎｍ］以下の疎水性シリカを１．０〜２．０［重量％］外添することで、経時においてトナーの流動性を維持することができる。
さらに、トナーに酸化チタンを０．７〜１．０［重量％］外添することで、低湿環境下においてもトナーの帯電量を安定させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１乃至６の発明によれば、小粒径のトナーとキャリアを用いることで高画質を実現しつつ、経時においてもトナーの流動性が悪化せず、また、低湿環境でも安定したトナー帯電量を維持することで、安定した高画質の画像形成を達成することができるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について説明する。なお、本実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明の実施形態は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
図１は、本実施形態に係る画像形成装置としての４連タンデム型のカラープリンタの概略構成を示す図である。
このカラープリンタＰＲは、作像部１、光書込部２、第１及び第２の給紙トレイ３，４、給紙部５、転写部６、定着部７及び排紙部８から基本的に構成されている。本カラープリンタＰＲは、下部の給紙トレイ３，４から供給された記録材である記録紙に画像を形成し、これを上部の排紙部８に排紙する。作像部１は、４個の作像ステーション１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋから構成されている。第１作像ステーション１ＭではＭ（マゼンタ）、第２作像ステーション１ＣではＣ（シアン）、第３作像ステーション１ＹではＹ（イエロー）、第４作像ステーション１ＫではＫ（ブラック）のトナーによる作像がそれぞれ行われる。各作像ステーション１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋは、それぞれ、カラープリンタＰＲの本体に対して着脱可能な構成となっている。よって、各作像ステーション１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋを構成する部品交換等のメンテナンスが容易となる。
【００１４】
図２は、第３作像ステーション１Ｙの構成を詳細に示す図である。
第３作像ステーション１Ｙは、像担持体としての感光体１１Ｙの周りに、帯電・クリーニングユニット１０Ｙ及び現像手段としての現像ユニット２０Ｙが配置された構成となっている。光書き込みのためのレーザ光Ｌは、帯電・クリーニングユニット１０Ｙと現像ユニット２０Ｙとの間から感光体１１Ｙの表面に照射される。
帯電・クリーニングユニット１０Ｙは、一様帯電手段としての帯電ローラ１５Ｙと、クリーニング手段としてのクリーニングブラシ１２Ｙ及び剥離爪１３Ｙとを備えている。帯電ローラ１５Ｙは、感光体１１Ｙの表面を一様に帯電するものである。クリーニングブラシ１２Ｙは感光体１１Ｙ上の残トナーを回収するものであり、これで回収できなかったトナーは剥離爪１３Ｙで剥離され、その感光体表面を次の画像形成が可能な状態にする。
現像ユニット２０Ｙは、現像スリーブ２２Ｙ、撹拌ローラ２３Ｙ、搬送ローラ２４Ｙ、ドクタブレード２５Ｙ、トナー濃度センサ２６Ｙ及びトナーボトル２７Ｙから基本的に構成されている。これらは、現像タンク２１Ｙ内に収納され、あるいは現像タンク２１Ｙに設置されている。トナーボトル２７Ｙから現像タンク２１Ｙ内に供給されたトナーは、搬送ローラ２４Ｙによって撹拌されながら撹拌ローラ２３Ｙ側に送られ、撹拌ローラ２３により更に撹拌される。これらの撹拌により、トナーは、摩擦帯電されて電位が付与された状態で、現像スリーブ２２Ｙ側に移行する。現像スリーブ２２Ｙの表面に移行したトナーは、ドクタブレード２５Ｙによって所定の層厚に規制され、現像スリーブ２２Ｙの回転に伴って感光体１１Ｙと対向する現像領域へ移動する。この現像領域において、上記光書き込みによって形成された潜像がトナーにより現像され、トナー像化する。このようにして感光体表面に形成されたトナー像は、記録材搬送部材である紙搬送ベルト６０と対向する転写領域で、その紙搬送ベルト上に担持されて搬送されてくる記録紙Ｐ上に転写される。一方、感光体１１Ｙの表面に残存したトナーは、クリーニングブラシ１２Ｙによって回収され、さらに剥離爪１３Ｙによって感光体１１Ｙ表面から除去される。なお、ここでは、図１で示した第３作像ステーション１Ｙについて説明したが、他のステーション１Ｍ，１Ｃ，１Ｋについても同様である。
【００１５】
光書込部２は、２段のポリゴンミラー２ａを使用し、４色それぞれの書き込み光路が独立して４系統設けられたものである。この光書込部２は、上述のように、各作像ステーション１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋにおける帯電ローラ１５と現像スリーブ２２との間から各感光体１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙ，１１Ｋにレーザ光Ｌを照射して光書き込みを行う。
給紙部５は、給紙トレイ３，４から記録紙Ｐをピックアップする給紙ローラ５ａ，５ｂ、給紙経路５ｅに沿って設けられた給紙ローラ５ｃ、作像部１の記録紙搬送方向上流側の直前に設けられたレジストローラ５ｄから構成されている。レジストローラ５ｄは、図示しない駆動手段によって一定の表面移動速度（レジスト線速）で駆動する。本実施形態では、このレジスト線速は、レジスト回転速度変更手段としての後述する制御部によって変更することができる。作業者が手動でレジスト線速の設定値を変更する場合、作業者は、入力手段としてカラープリンタＰＲに設けられたテンキー等を操作して、所望の設定値を入力すると、設定手段としての制御部は、その設定値に従ってレジスト線速の設定値を変更する。なお、パーソナルコンピュータ（パソコン）等の外部装置を本カラープリンタＰＲの外部インターフェース（入力手段）に接続し、そのパソコンから設定値を入力するようにしてもよい。
【００１６】
レジストローラ５ｄは、第１ステーション１Ｍの感光体１１Ｍ上に形成されたトナー像の先端がその転写領域に進入するタイミングに合わせて、記録紙Ｐの搬送を開始する。レジストローラ５ｄから送り出された記録紙Ｐは、紙搬送ベルト６０の表面に吸着した状態で、その紙搬送ベルト６０の表面移動に伴い搬送される。その搬送中に、各作像ステーション１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋでそれぞれ感光体１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙ，１１Ｋ上に形成された各色トナー像が、互いに重なり合うように順次転写される。各色トナー像が転写された記録紙Ｐは、その後、定着部７に送り込まれ、定着される。定着部７は、熱ローラ７ａと定着ベルト７ｂからなる公知のもので、定着された記録紙Ｐは、排紙経路８ａを経て、排紙トレイ８に排紙される。
【００１７】
次に、現像ユニット２０Ｙについて、更に詳述する。
この現像ユニット２０Ｙは、トナー及び磁性キャリアを含む２成分現像剤（以下「現像剤」という。）を表面に担持する現像剤担持体としての非磁性の現像スリーブ２２Ｙを備えている。この現像スリーブ２２Ｙは、現像ケーシングの感光体１１Ｙ側に形成された開口部から一部露出するように取り付けられ、図示しない駆動装置により回転する。現像スリーブ２２Ｙの材質としては、通常の現像ユニットに用いられるものであれば特に限定されることなく、ステンレス鋼、アルミニウム、セラミックス等の非磁性材料や、更にこれらにコーティング等したものなどが用いられる。また、現像スリーブ２２Ｙの形状も特に限定されることはない。また、現像スリーブ２２Ｙの内部には、磁界発生手段としての固定磁石群からなるマグネットローラが固定配置されている。また、現像ユニット２０Ｙは、現像スリーブ２２Ｙ上に担持される現像剤の量を規制する剛体からなる現像剤規制部材としてのドクタ２５Ｙを備えている。ドクタ２５Ｙに対して、現像スリーブ回転方向上流側には、現像剤を収容する現像剤収容部が形成され、この現像剤収容部の現像剤を攪拌混合する撹拌ローラ２３Ｙ、搬送ローラ２４Ｙが設けられている。
【００１８】
上記構成の現像ユニット２０Ｙにおいては、撹拌ローラ２３Ｙ及び搬送ローラ２４Ｙが回転することにより、現像剤収容部内の現像剤が攪拌され、トナーと磁性キャリアとが互いに逆極性に摩擦帯電される。この現像剤は回転駆動する現像スリーブ２２Ｙの周面に供給され、供給された現像剤は現像スリーブ２２Ｙの周面に担持され、現像スリーブ２２Ｙの回転によって、その回転方向に搬送される。次いで、この搬送された現像剤は、ドクタ２５Ｙによって量を規制され、規制後の現像剤が感光体１１Ｙと現像スリーブ２２Ｙとが対向する現像領域に運ばれる。図示しない現像電界発生手段としての現像電源から現像スリーブ２２Ｙに現像バイアスが印加されることによって、この現像領域で現像電界が形成され、現像剤中のトナーが、感光体表面の静電潜像に静電的に移行する。これにより、その静電潜像がトナー像として可視像化される。
【００１９】
本発明で用いるキャリアの芯材は、Ｚｎ−Ｃｕフェライト、Ｆｅ3Ｏ4マグネタイト等、各種フェライト粒子を用いる。キャリアに用いる芯材の重量平均粒径が４０［μｍ］以下、かつ、２２［μｍ］以下の含有率が１〜２［重量％］以下、飽和磁化値が７０［ｅｍｕ／ｇ］以上であることが、キャリア付着、および高画質の観点からは望ましい。そして、キャリアの飽和磁化値値が１×１０7／４π［Ａ／ｍ］（１０ｋ［Ｏｅ］）磁場中における飽和磁化値値が７０×１０-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］（７０［ｅｍｕ／ｇ］）以上であることがキャリア付着に対して望ましい。キャリアの磁気特性の測定は、ＢＨＵ−６０型磁化測定装置（理研測定製）を用いる。具体的に述べると、測定試料は約１．０ｇ秤量し、内径７［ｍｍφ］、高さ１０［ｍｍ］のセルにつめ、前記の装置にセットする。測定は印加磁場を徐々に加え最大１×１０7／４π［Ａ／ｍ］まで変化させる。次いで印加磁場を減少せしめ、最終的に記録紙上に試料のヒステリシスカーブを得る。これより、飽和磁化値を求める。キャリアの粒度分布の測定は、マイクロトラック粒度分布計（日機装株式会社）のＳＲＡタイプを使用し、０．７〜１２５［μｍ］のレンジ設定で行った。
【００２０】
実施例のフルカラープリンターの機械条件は以下のようになっている。
線速                                          １２５［ｍｍ／ｓｅｃ］
感光体径                                      ３０［ｍｍ］
スリーブ／感光体線速比                        ２．０
感光体と現像スリーブとの間の間隔（Ｇｐ）      ０．４［ｍｍ］
現像スリーブとドクタとの間の間隔（ドクタギャップ：Ｇｄ）
０．５５［ｍｍ］
現像剤汲み上げ量                              ６０［ｍｇ／ｃｍ2］
スリーブ径                                    φ１８［ｍｍ］
ローラ表面                Ｖ溝（本数：１００本、深さ：７０［μｍ］の直角）
主極角度                                      ７［°］
主極磁束密度                                  １００［ｍＴ］
ドクタ対向極磁束密度                          ７０［ｍＴ］
帯電電位Ｖ０                                  −５２０［Ｖ］
露光後電位ＶＬ                                −５０［Ｖ］
現像バイアスＶＢ（ＤＣ）                  −４００［Ｖ］
【００２１】
ドクタ２５Ｙは剛性かつ磁性を有する材料である。ドクタ２５Ｙは、鉄、ステンレス等の金属材料からなるものに限らず、フェライト、マグネタイト等の磁性粒子を配合した樹脂材料で構成することも可能である。さらに、ドクタ２５Ｙ自体を磁性材料で構成することなく、磁性材料で構成された金属板等の別部材をドクタ２５Ｙに直接もしくは間接的に固定する構成とすることによっても同様の効果を得ることができる。
【００２２】
（比較例の粉砕トナー）
スチレン−アクリル樹脂（三洋化成社製、ハイマー７５）      ８５部
カーボンブラック（三菱化学社製、＃４４）                    ８部
含金属アゾ染料（オリエント化学社製、ボントロンＳ−３４）    ２部
カルナバワックス（セラリカ野田社製、ＷＡ−０３）            ５部
上記処方の混合物を１４０℃の熱ロールで溶融混練した後、冷却固化せしめ、これをジェットミルで粉砕し分球して平均粒径７．０［μｍ］のトナーを得た。このトナー１００重量部に対して、疎水性シリカＲ−９７２（小粒径シリカ、粒径およそ１６ｎｍ）（日本アエロジル社製）１．０［重量％］をヘンシェルミキサーで混合してトナーを得た。
【００２３】
実施例に用いたキャリアは下記のようになっている。（実施例のキャリア）
アクリル樹脂溶液（固形分５０［重量％］）                    ５６．０部
グアナミン溶液（固形分７７［重量％］）                      １５．６部
トルエン                                                  ９００部
ブチルセロソルブ                                          ９００部
上記処方の混合物をホモミキサーで１０分間分散して被覆膜形成溶液を調合し、芯材として焼成フェライト粉［平均粒径：３５［μｍ］（パウダーテック社製）］を用い、膜厚０．１５［μｍ］になるようにスピラコーター（岡田精工社製）により塗布し乾燥した。得られたキャリアを電気炉中にて１５０℃で１時間放置して焼成した。重量平均キャリア径は３５［μｍ］である。
【００２４】
（実施例のトナー）
実施例のトナーは、有機溶媒中に変性ポリエステル系樹脂から成るプレポリマー、該プレポリマーと伸長または架橋する化合物、およびトナー組成分を溶解又は分散させ、該溶解又は分散物を水系媒体中で架橋反応及び／又は伸長反応させ、得られた分散液から溶媒を除去することにより得られる。
具体的には、本実施例のトナーは、有機溶媒中に少なくとも、イソシアネート基を含有するポリエステル系プレポリマーＡが溶解し、顔料系着色剤が分散し、離型剤が溶解ないし分散している油性分散液を水系媒体中に無機微粒子及び／又はポリマー微粒子の存在下で分散させるとともに、この分散液中で該プレポリマーＡをポリアミン及び／又は活性水素含有基を有するモノアミンＢと反応させてウレア基を有するウレア変性ポリエステル系樹脂Ｃを形成させ、このウレア変性ポリエステル系樹脂Ｃを含む分散液からそれに含まれる液状媒体を除去することにより得られるものである。
ウレア変性ポリエステル系樹脂Ｃにおいて、そのＴｇは４０〜６５℃、好ましくは４５〜６０℃である。その数平均分子量Ｍｎは２５００〜５００００、好ましくは２５００〜３００００である。その重量平均分子量Ｍｗは１万〜５０万、好ましくは３万〜１０万である。
このトナーは、該プレポリマーＡと該アミンＢとの反応によって高分子量化されたウレア結合を有するウレア変性ポリエステル系樹脂Ｃをバインダー樹脂として含む。そして、そのバインダー樹脂中には着色剤が高分散している。このトナー１００重量部に対して、疎水性シリカＲ−９７２（小粒径シリカ、粒径はおよそ１６［ｎｍ］）（日本アエロジル社製）２．０［重量％］をヘンシェルミキサーで混合してトナーを得た。
実施例の重合トナーは上記で得られたトナー母体に対して、疎水性シリカ(大粒径シリカ。粒径はおよそ１２０［ｎｍ］)Ｘ２４−９１６３Ａ(信越化学工業社製)を０．２〜０．７［重量％］(特に断りがない場合、０．５［重量％］)、疎水性シリカ（小粒径シリカ。粒径はおよそ１０［ｎｍ］）Ｈ２０００（クラリアントジャパン社製）を１．０〜２．０［重量％］(特に断りがない場合、１．５［重量％］)、疎水性酸化チタンＭＴ１５０ＡＩ（テイカ社製）を０．７〜１．０［重量％］(特に断りがない場合１．０［重量％］)、ヘンシェルミキサーで混合した。
【００２５】
（現像剤の製造）
上記トナー７部、上記キャリア９３部を、ターブラーミキサーにて１０分混合して現像剤を作成した。
【００２６】
次に上述の比較例の剤と実施例の装置とを組み合わせて、本発明中の発明特定事項である数値範囲を検証した。
画質から決定されるトナー体積平均粒径の上限とキャリア径との関係について、検討する。
図１０及び表２より、トナーの平均粒径を５．５〜８．０［μｍ］とし、磁性キャリアの体積平均粒径を２０〜４０［μｍ］とし、像担持体と現像剤担持体との間隙を０．３〜０．６［ｍｍ］、且つその公差を±０．１２５［ｍｍ］以下とすることで、上述の粒状ランクでランク２．５の高画質の画像形成を実現することができる。
【００２７】
しかし、より高品質な画像を得るために、目視での官能評価によるランク４を品質達成基準と考える。検査者は、１〜５段階のランク見本とサンプル画像を比較し、ランクを決定する。４．５はランク４より良く、ランク５に劣る画像を表している。
粒径７．０［μｍ］のトナーの場合は、キャリア粒径２０〜４０［μｍ］で粒状度ランク４を達成できることがわかる。
粒径８．０［μｍ］のトナーの場合は、キャリア粒径２０〜３５［μｍ］で粒状度ランク４を達成できることがわかる。
また、現像ギャップとの関係も検討すると表２より以下のことが分かる。このとき、キャリア粒径は４０［μｍ］である。
粒径６．０［μｍ］トナーであれば、現像ギャップ０．６［ｍｍ］以下で粒状ランク４．５を達成できる。
粒径７．０［μｍ］トナーであれば、現像ギャップ０．５［ｍｍ］以下で粒状ランク４を達成できる。
粒径８．０［μｍ］トナーであれば、現像ギャップ０．４［ｍｍ］以下で粒状ランク４を達成できる。
【００２８】
粉砕トナーを小粒径化すればするほど、製造過程における粉砕エネルギー蛾増大する。省エネルギーの観点から粉砕エネルギーを無制限に大きくすることはできず、粒径の制御が容易な（小粒径トナーを製造しやすい）重合トナーを使う最近の傾向がある。しかし、重合トナーは同じ粒径の粉砕トナーと比べて凹凸が小さいため、トナー外添剤が埋めこまり易く、さらに経時的な流動性の悪化を引き起こし易い。
【００２９】
トナー及びキャリアの小粒径化に起因する不具合である、外添剤が埋めこまれた場合の流動性悪化の指標として、図３にＶ溝の現像ローラ及び小粒径キャリア（平均粒径３５［μｍ］）を用いた時の粉砕トナー（体積平均粒径７．０［μｍ］）と重合トナー（体積平均粒径６．０［μｍ］）の現像剤経時嵩密度低下の結果を示す。嵩密度を指標に用いたのは粉体の一般的性質であるところの紛体の流動性が悪化すると嵩密度が低下する傾向による。粉砕トナーに比べ重合トナーは経時の現像剤の嵩密度低下が大きいことがわかる。現像剤の嵩密度の低下は、主にトナー外添剤の埋めこまりによるトナーの流動性低下に起因すると考えられる。
【００３０】
次に、流動性悪化の原因であるトナー添加剤の経時的な埋め込まり現象によるもう一つの不具合としての、地汚れについて説明する。
トナーの外添剤は、トナーの帯電能力を維持させる働きもあるため、添加剤が埋めこまれるとその働きが失われてトナー母体そのものの帯電能力に近づき、帯電能力自体が落ち気味となる。結果、弱帯電トナー増加による地肌汚れが発生する。低画像面積の画像形成を多枚数行う場合には新しいトナーが少ししか補給されないため、添加剤埋めこまりによる帯電能力低下が顕著となる。
図４に、１０万枚画像形成を行った後における現像剤中のトナーの帯電量分布を示す。なお、この帯電量分布はホソカワミクロン社製イースパートアナライザ（登録商標）で測定したものである。図中菱形の点は、一般的な５［％］程度の画像面積で１０万枚印刷を行った現像剤に相当するもので、弱帯電トナーが少ない。一方、図中正方形の点は、上記菱形で示した現像剤を、６０分間空攪拌した後の現像剤の帯電量分布を測定した結果である。この場合、上記菱形の場合に比較して、弱帯電トナー（帯電量０に近い成分）が増加していることがわかる。また、上記菱形、上記正方形のそれぞれの場合の感光体上の地汚れをテープ転写し、そのテープの反射濃度を測定した。その値は、それぞれ、上記菱形の場合が０．０１５（良）、上記正方形の場合が０．０４６（悪）となり、弱帯電トナーが多いほど、地汚れが発生することがわかる。なお、この測定値は、テープそのものの値を引いた地汚れそのものの値を示すものである。以下、この値を「ΔＩＤ」と言う。
なお、本出願人は特願２００３−４２６６８１においては、サンドブラストスリーブを用いて低画像面積通紙時の地汚れを防いでいる。しかし、サンドブラストスリーブはランニング経時で表面の凹凸が摩滅していくため、長寿命を狙う現像装置には向かない。トナーの流動性を改善するためシリカ量を増やすとシリカがトナー表面から外れ、感光体フィルミングが発生する、という問題もある。
【００３１】
上述の地汚れを防止するために、本実施形態では大粒径シリカを添加している。図５は、粒子径１００［ｎｍ］以上の疎水性シリカ量とランニングによる初期的な地汚れの相関を示すグラフである。このとき、トナーは体積平均粒径６．０［μｍ］の重合トナーであり、キャリアは粒径３５［μｍ］のものを用いた。また、粒径２０［μｍ］以下の小粒径シリカ（Ｈ２０００）は２．０［重量％］添加した。
ドラム上ΔＩＤは感光体ドラム上をテープ転写し、地汚れのない場所との差をとった値であり、ΔＩＤ：０.０１以下であれば問題のないレベルとなる。
大粒径シリカ（Ｘ２４−９１６３Ａ）量がまったくない場合には、小粒径シリカの埋め込まり現象によって地汚れが悪化する。
大粒径シリカ（Ｘ２４−９１６３Ａ）がトナーに対して０.２［重量％］以上入っていれば大粒径シリカがスペーサーとなることで小粒径シリカは埋めこまりにくくなる。従ってトナーとトナーの間の付着力および、トナーとキャリアの間の付着力は小さくなり、小粒径トナーと小粒径キャリアの組み合わせにおいても経時流動性が良質のまま維持されて現像剤中へのトナー分散が満遍なく行き渡る。その結果、ドクタと呼称される現像スリーブ上の規制部材による現像剤へのしごき帯電作用による［Ｑ／Ｍ］の立ちあがり特性は改善され、地汚れ（弱帯電トナーの発生によるものを含む）や大粒地汚れの発生を大幅に減少させることができる。
【００３２】
次に、大粒径トナーの粒径について、値を振って空攪拌を行い、その埋め込まり状態を埋め込まりランクとして使用に耐えうるものか検証した。
埋め込まりランクの評価基準を表３に示し、大粒径シリカとして一種類のシリカを０．５［重量％］添加時の各粒径における埋め込まりランクを表４に示す。埋め込まりランクを埋め込まりランク４となるものを実機に使用可能なものとする。
【表３】
2006098615.tif 000005
【表４】
2006098615.tif 000006
表３及び表４より、シリカ粒径が５０［μｍ］だと埋め込まりランクが３で使用に耐えうるものではなく、シリカ粒径が１００［μｍ］以上だと埋め込まりランクが４となり使用可能なものであることがわかる。
【００３３】
大粒径シリカ（Ｘ２４−９１６３Ａ）の添加量が多すぎると、大粒径シリカがトナー粒子の表面に付着しきれず、余ったシリカによって感光体フィルミングが発生する問題が生じる。
表５に大粒径シリカの添加量と実機で１０００枚ランニングした場合のトナーによる感光体フィルミング発生の関係を示す。なお、大粒径シリカの添加量以外の粒径及び添加量は、図５と同じである。
【表５】
2006098615.tif 000007
大粒径シリカを１．０［重量％］までふやすと感光体フィルミングが発生するが、０．７［重量％］までなら発生しない。
このことから、大粒径シリカの添加量は０．７［重量％］以下であることが望ましいと言える。
【００３４】
次にトナーの流動性を維持するための小粒径シリカ（Ｈ２０００）の添加量について検討した。
図６は、重量平均粒径６．０［μｍ］の重合トナーと、平均粒径３５［μｍ］のキャリアとを用いた時の、粒子径２０［ｎｍ］以下の疎水性シリカ（Ｈ２０００）の添加量と凝集度の関係を示すグラフである。なお、このときの大粒径シリカ（Ｘ２４−９１６３Ａ）の添加量は０．２［重量％］である。凝集度はメッシュでトナーを篩いにかけ、残ったトナー量の比率を示す値であり、数字が大きいほど凝集度が高く、トナーの流動性が悪い状態である。
凝集度１２．５［％］を本装置でのトナー補給の下限とすると、シリカ量１．０［重量％］で小粒径トナー、小粒径キャリアの組み合わせにおいても狙い値を満たすことがわかる。
【００３５】
次に、小粒径トナーの粒径について、値を振って空攪拌を行い、その埋め込まり状態を埋め込まりランクとして使用に耐えうるものか検証した。
埋め込まりランクの評価基準は表３のとおりである。大粒径シリカとして粒径１２０［μｍ］のシリカを０．５［重量％］添加し、小粒径シリカの粒径を振って、各粒径における埋め込まりランクを表６に示す。小粒径シリカは、埋め込まりランクを埋め込まりランク３となるものを実機に使用可能なものとする。
【表６】
2006098615.tif 000008
表６より、小粒径シリカの粒径が３０［μｍ］以上だと、埋め込まりランクが２以下となり、使用に耐えうるものではない。そして、小粒径シリカの粒径が２０［μｍ］だと埋め込まりランクが３となり使用可能なものであることがわかる。
【００３６】
小粒径シリカ（Ｈ２０００）も大粒径シリカ（Ｘ２４−９１６３Ａ）と同様に、添加量が多すぎると、シリカがトナー粒子の表面に付着しきれず、余ったシリカによって感光体フィルミングが発生する問題が生じる。
表７に小粒径シリカ量と実機を低湿環境に設置した状態で５０００枚ランニングした場合のシリカ及びトナーによる感光体フィルミング発生の関係を示す。なお、小粒径シリカの添加量以外の粒径及び添加量は、図６と同じである。
【表７】
2006098615.tif 000009
また、大粒径シリカの添加量が過剰な場合の感光体フィルミングは大粒径シリカがそのまま感光体に付着するものである。一方、小粒径シリカを過剰に添加したことに起因する感光体フィルミングは、感光体に付着した小粒径シリカを核にしてそこにさらにトナーが固着してフィルミングが顕在化するものである。
表７より、小粒径シリカの添加量が２．０［重量％］までなら感光体フィルミングが発生しないことがわかる。
【００３７】
小粒径トナーを用いるとトナーがチャージＵＰしやすくなるため、特に低湿環境で帯電し過ぎのトナーが一部に発生し、キャリアを静電気的にスペントして帯電サイトが減って補給されたトナーが帯電されない地汚れが発生する。
これに対して、本実施形態ではトナーに適量の酸化チタンを添加することで改善している。酸化チタンを外添するとトナーの過剰な帯電が抑制されるので、低湿環境においても地汚れが改善する。
図７は酸化チタンの添加量と低湿環境(温度１０℃、湿度１５％)で、重量平均粒径６．０［μｍ］の重合トナーと、平均粒径３５［μｍ］のキャリアとを用いた時の地汚れとの関係を示すグラフである。
図７より、酸化チタン０．７［重量％］以上で小粒径トナー、小粒径キャリアの組み合わせにおいても感光体ドラム上の地汚れが狙いどおりとなることがわかる。
【００３８】
酸化チタンはトナーの過剰な帯電を抑制するが、帯電量を抑える働きがあるため、過剰に添加すると経時においてトナーの帯電量が低下する。
図８は酸化チタンの添加量とトナー帯電量の低下との関係を示すグラフである。
剤の帯電量ＤＡ［μＣ／ｇ］（現像剤の帯電レベルを示す値。実機では制御が入るためトナー濃度が変動し、単純なランニング経時の現像剤の帯電レベルをみることができない。制御によるトナー濃度変動分をキャンセルするために、トナー濃度と［Ｑ／ｍ］が反比例の関係にあることを利用して、トナー濃度と［Ｑ／Ｍ］を掛け、初期剤のトナー濃度で割る。｛トナー濃度［ｗｔ％］Ｑ／Ｍ［μＣ／ｇ］｝／７［ｗｔ％］）でしめすと、酸化チタンの添加量が１．０［重量％］まではランニングによる低下が下げ止まっているが、１．５［重量％］に増やすと下げ続けてしまうことがわかる。
【００３９】
画像品質を向上するためにトナー粒径は小さいことが好ましいが、粒径が小さすぎると地汚れが発生しやすくなる。
表８にトナー粒径、大粒径シリカ有無を振った場合の、低画像面積の画像通紙時の地汚れの程度を示す。なお、キャリア粒径は３５［μｍ］であり、大粒径シリカの添加量は０．５［重量％］である。低画像面積は画像面積０．５［％］のＡ４サイズで５００枚連続通紙を行う。その後、感光体上のテープ転写をおこなって、テープのみの値との差分(ΔＩＤ)で地汚れの程度を示す。(数字が小さいほど地汚れが少ない状態。)
【表８】
2006098615.tif 000010
トナー粒径を大きいほど、低画像面積の地汚れが少なくなることがわかる。また、大粒径シリカ無添加に比べ、添加することにより地汚れが少ない状態となる。バラツキを考慮して、感光体上ΔＩＤが０．０１０未満であれば、ほぼ問題がないと考えると、表８より、大粒径シリカ添加で、トナー粒径５．５［μｍ］以上の場合に目標値が達成できることがわかる。
【００４０】
画像品質を向上するためには、トナーを小粒径化するだけでなく、磁性キャリアも小粒径化する必要がある。
しかし、キャリアを小粒径化すると、キャリア１個あたりの磁荷も、かかる磁力も小さくなるため感光体へのキャリア付着が非常に悪化する。特にキャリアの重量平均粒径が２０［μｍ］より小さいと、剤の流動性が悪化し、剤へのストレスも大きくなるため、経時での汲み上げ量低下（∝流動性悪化）、及びキャリア付着をふせぐことが非常に難しくなる。従って以後の評価においてもキャリア径は２０［μｍ］以上について評価した。
【００４１】
まず、２種類のキャリア付着と各種設定（キャリア抵抗、電界設定、磁力強化）の関係について説明する。
一つ目のキャリア付着は、画像のエッジ部にトナーが現像される際、現像されたトナーとは逆極性のカウンターチャージがキャリアに残り、非画像部の地肌部にキャリアが現像されてしまうキャリア付着(以下、エッジ部キャリア付着と呼ぶ)である。そして、２つ目のキャリア付着は画像ベタ部の現像ポテンシャルが広い場合にキャリアに静電誘導された電界で画像ベタ部にキャリアが付着してしまうキャリア付着(以下、画像部キャリア付着と呼ぶ)である。これは、現像ポテンシャルが広い場合にはキャリアにかかる電界が強くなり、電界によってキャリアが静電誘導され、キャリアが帯電した状態で電界によって画像ベタ部に電気的に付着するものである。
エッジ部キャリア付着にはキャリアのカウンターチャージを逃がす、画像エッジ部の電界強調を低減する、などにより抑制することが可能である。エッジ部の電界強調について説明すると、対向電極がある時は電気力線が平行に並び、対向電極がない時は電気力線の行き場がなくなり画像のエッジ部に回り込む。そして、対向電極があってもその電極の間に誘電率の低いものがあると、電気力線が平行に並ぶ場合とエッジ部に回り込む場合との中間的な状態の電気力線になりエッジ部の電界が強調される。
キャリアのカウンターチャージをＵＰさせない方法としては、キャリアの抵抗を下げるとチャージが逃げやすくなりカウンターチャージのアップを抑制することができる。また、この方法はキャリアの抵抗を下げることで、キャリアの誘電率が高くなるので、エッジ部の電界強調も低減できる。また、地肌ポテンシャルを狭める、つまり地肌部の電界を小さくすることもチャージＵＰしたキャリアの現像をおさえ、エッジ強調も低減できるためエッジ部キャリア付着を抑制することができる。
一方、画像部キャリア付着に対しては、抵抗が低いほうが導体に近いため、キャリアの抵抗を上げることにより、静電誘導によるチャージＵＰを低減することができ、画像部キャリア付着を抑制することができる。また、現像ポテンシャルを狭めると静電誘導も押さえられ、チャージＵＰしたキャリアの現像も減るため画像部キャリア付着を抑制することができる。
上述のように、画像中でキャリアが付着する場所によってキャリア抵抗の調整方向が相反し、慎重な選定が必要となる。またキャリア付着の防止は、現像ポテンシャル及び地肌ポテンシャルの選定即ち設定電界の調整によっても可能である。しかし、これらの特性は、画像濃度、地汚れに対しても影響が大きいため、キャリア付着を抑制のみを目的として決めることができない場合もある。
【００４２】
そこでキャリア抵抗または電界の調整以外でキャリア付着を改善する方法としては、磁力をＵＰする方法がある。
装置本体側で磁力を上げる方向としては現像スリーブ内のマグネットローラの磁力を上げる、極の半値幅を広げるなどの方法がある。しかし、これらの方法は現像ローラの大型化、高コスト化、または磁力ＵＰによりキャリア穂が硬くなり細線・ベタ画像の画像品質悪化などの副作用がある。よって大量生産、廉価販売を必須要件とする商品に搭載する策としては、制約が多い。
【００４３】
上述の問題に対して、本カラープリンーＰＲでは、磁化測定法による飽和磁化値が７０〜１００［ｅｍｕ／ｇ］となる磁性キャリアを用いる。以下、キャリア付着の問題解決について、小粒径キャリアの飽和磁化値を制御要件とした理由を説明する。
上述のキャリア付着の説明でキャリア抵抗は、画像部と非画像部（＝地肌部）といったキャリア付着が画像上で発生する部位によって調整方向が異なり、抵抗調整によってキャリア付着を防止することが困難であることを述べた。
一方、キャリアの飽和磁化値は、画像部位に関わらず、キャリア付着と一定の相関があることが、検討を進めるうちに判明した。すなわち、飽和磁化値を大きくすると、画像部、地肌部ともにキャリア付着が減少するという相関関係が見出されたのである。
【００４４】
キャリア付着を抑制する磁性キャリアの飽和磁化値の下限値について説明する。
図９はキャリア芯剤の粒径と飽和磁化値と地肌部キャリア付着との関係を示す。判定基準としてキャリア付着個数１００［個/１００ｃｍ２］以下を画像不良に至らない実使用上問題のないレベルとする。キャリアの平均粒径が５５［μｍ］（正方形のプロット：□）の場合、キャリア芯剤の飽和磁化値が５０［ｅｍｕ／ｇ］でもキャリア付着の個数は５０［個／１００ｃｍ２］と実使用上問題ないレベルとなっている。
一方、３５［μｍ］キャリア（小粒径キャリア）では、数１００［個／１００ｃｍ２］以上(数え切れない)となりまったく使用に耐えない。しかし、３５［μｍ］キャリアでも芯剤の飽和磁化値を７０［ｅｍｕ／ｇ］とすることで、キャリア付着個数を５０［個／１００ｃｍ２］と、実使用上問題ないレベルとなった。
【００４５】
次に、磁気ブラシ跡から決定される小粒径キャリアの飽和磁化値の上限について説明する。
図９は、８０［ｅｍｕ／ｇ］までのデータしか表示されていないが、これは評価したキャリアの材質（ここではフェライト）によるためである。飽和磁化値は材質によるところが大きく、別の実験で飽和磁化値９１〜１００［ｅｍｕ／ｇ］のマグネタイトでも付着キャリアが１００［個／１００ｃｍ２］以下を満たすことが判っている。１００［ｅｍｕ／ｇ］超過のキャリアとしては鉄製のキャリアがある。キャリア付着の観点からは問題無いが、磁力が強いことから磁気ブラシの穂が比較的剛直に近くなり、現像時にブラシ摺擦跡と思われるムラが発生する。従って高品位が要求されるカラー機には不向きな材質といえる。よって、現像時のブラシ摺擦跡によるムラを防止するために、磁性キャリアの飽和磁化値は１００［ｅｍｕ／ｇ］以下であることが好ましい。
【００４６】
ここまでは、トナーとキャリアとの粒径、大粒径シリカと小粒径シリカとの添加量、及び酸化チタンの添加量についてそれぞれ個別に検討した。次に、これらの数値範囲で最も地汚れ等の不具合が発生し易い状態（トナー粒径：５．５［μｍ］、キャリア粒径：２０［μｍ］、大粒径シリカの添加量：０．２［重量％］、小粒径シリカの添加量：１．０［重量％］、酸化チタンの添加量：０．７［重量％］）を実施例１として、不具合が生じるかどうか検証した。また、比較例１〜６としてそれぞれの数値範囲について、実施例１よりもさらに不具合の発生しやすい数値に振って、不具合が生じるかどうか検証した。この検証結果を表９に示す。
【表９】
2006098615.tif 000011
表９より、実施例１においては、地汚れ等の不具合は発生せず、比較例１〜６ではなんらかの不具合が発生している。このことから、実施例１の値が各数値の最小値であり、各数値が実施例１の値以上であれば、トナー及びキャリアの小粒径化に起因する不具合は発生しないことがわかる。
【００４７】
以上、本実施形態によれば、トナーの平均粒径を５．５〜８．０［μｍ］とし、磁性キャリアの体積平均粒径を２０〜４０［μｍ］とし、感光体と現像ローラとの間隙Ｇｐを０．３〜０．６［ｍｍ］、且つその公差を±０．１２５［ｍｍ］以下とすることで、上述の粒状ランクでランク２．５の高画質の画像形成を実現することができる。また、トナーに粒子径１００［ｎｍ］以上の疎水性シリカを０．２〜０．７［重量％］、粒子径２０［ｎｍ］以下の疎水性シリカを１．０〜２．０［重量％］外添することで、経時においてトナーの流動性を維持することができる。さらに、トナーに酸化チタンを０．７〜１．０［重量％］外添することで、低湿環境下においてもトナーの帯電量を安定させることができる。これらにより、小粒径のトナーとキャリアを用いることで高画質を実現しつつ、経時においてもトナーの流動性が悪化せず、また、低湿環境でも安定したトナー帯電量を維持することで、安定した高画質の画像形成を達成することができる。
また、トナーの体積平均粒径を５．５〜７．０［μｍ］で、磁性キャリアの体積粒径を２０〜４０［μｍ］で、感光体と現像スリーブとの間隙Ｇｐを０．３〜０．５［ｍｍ］、且つ公差を±０．１２５［ｍｍ］以下とすることにより、粒状度ランク４を達成し、より高品質な画像形成が可能となる。
また、トナーの体積平均粒径を５．５〜８．０［μｍ］で、磁性キャリアの体積粒径を２０〜３５［μｍ］で、感光体と現像スリーブとの間隙Ｇｐを０．３〜０．５［ｍｍ］、且つ公差を±０．１２５［ｍｍ］以下とすることにより、粒状度ランク４を達成し、より高品質な画像形成が可能となる。
また、トナーの体積平均粒径を５．５〜６．０［μｍ］で、磁性キャリアの体積粒径を２０〜４０［μｍ］で、感光体と現像スリーブとの間隙Ｇｐを０．３〜０．６［ｍｍ］、且つ公差を±０．１２５［ｍｍ］以下とすることにより、粒状度ランク４．５を達成し、より高品質な画像形成が可能となる。
また、トナーの体積平均粒径を５．５〜８．０［μｍ］で、磁性キャリアの体積粒径を２０〜４０［μｍ］で、感光体と現像スリーブとの間隙Ｇｐを０．３〜０．４［ｍｍ］、且つ公差を±０．１２５［ｍｍ］以下とすることにより、粒状度ランク４を達成し、より高品質な画像形成が可能となる。
また、トナーとして、重合法により製造された重合トナーを用いることにより、粉砕トナーを用いたものに比して、高画質を実現することができる。また、小粒径の重合トナーを用いるとトナーの流動性悪化が生じやすく、地汚れが発生しやすいが、本実施形態のように、トナーに粒子径１００［ｎｍ］以上の疎水性シリカと粒子径２０［ｎｍ］以下の疎水性シリカとを適量外添することで、経時においてトナーの流動性を維持することができる。さらに、トナーに酸化チタンを適量外添することで、低湿環境下においてもトナーの帯電量を安定させることができる。
また、小粒径の磁性キャリアとして、磁化測定法による飽和磁化値が７０〜１００［ｅｍｕ／ｇ］となるものを使用している。磁性キャリアの飽和磁化値が７０［ｅｍｕ／ｇ］以上であるので、小粒径キャリアを用いていてもキャリア付着の発生を抑制することができる。さらに、飽和磁化値が１００［ｅｍｕ／ｇ］以下であるので、磁気ブラシ後が生じることも防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施形態に係るカラープリンタを示す概略構成図。
【図２】実施形態に係るカラープリンタの第３作像ステーションの構成を詳細に示す説明図。
【図３】粉砕トナー、重合トナー、小粒径キャリアの経時での汲み上げ量変化を示すグラフ。
【図４】１０万枚画像形成を行った後における現像剤中のトナーの帯電量分布を示すグラフ。
【図５】大粒径疎水性シリカの添加量とランニングによる初期的な地汚れの相関を示すグラフ。
【図６】小粒径の添加量と凝集度の関係を示すグラフ。
【図７】酸化チタンの添加量と地汚れとの相関を示すグラフ。
【図８】酸化チタンの添加量とトナーの帯電能力低下との相関を示すグラフ。
【図９】キャリア芯剤の磁化、粒径と、キャリア付着との関係を示すグラフ。
【図１０】トナー、キャリアの粒径と画質との関係を示すグラフ。
【図１１】（ａ）トナー外添剤として小粒径シリカのみを添加したときのトナー粒子とキャリア粒子との拡大図。（ｂ）トナー外添剤として小粒径シリカと大粒径シリカとを添加したときのトナー粒子とキャリア粒子との拡大図。
【符号の説明】
【００４９】
１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋ  作像ステーション
２  光書込部
１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙ，１１Ｋ  感光体
２０Ｙ  現像ユニット
２２Ｙ  現像スリーブ
２５Ｙ  ドクタ
２７Ｙ  トナーボトル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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