(57)【要約】【課題】一成分現像装置は、高精細な画像の再現性に優れているが、トナーの帯電制御性の高速化、高耐久化への対応が難しい。二成分現像装置ではトナーの帯電制御は容易であるが、磁気ブラシマークが発生しやすく、エッジ効果も起きやすい。両者の利点を生かした現像方法が望まれている。【解決手段】二成分現像剤を用い、像担持体４と現像剤担持体（現像スリーブ）５４との間にメッシュ状の電極部材７１を設け、トナーが付着したキャリアの、現像スリーブ５４の回転に伴う穂立ちにより、トナーが電極部材７１に接触し、電極部材７１に乗り移る。電極部材７１はメッシュ状に形成されていて、像担持体４との間にバイアスがかかっているため、トナーは、その電界によってメッシュ部を通り抜け、像担持体４表面上の静電潜像に付着して潜像が顕像化される。キャリアはメッシュ部を通らない大きさにしてある。【選択図】図５
2008209492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体の表面に静電潜像を形成し、該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により、トナーと該トナーを保持する磁性キャリアとを含む二成分現像剤を搬送させ、前記現像剤により前記静電潜像を顕像化する現像方法において、表面に前記トナーが付着した前記磁性キャリアが集合した穂を、前記現像剤担持体と前記像担持体との間に設けたメッシュ状の電極部材に接触させて前記トナーを付着させ、前記電極部材に付着したトナーを、該電極部材と前記静電潜像との間に形成される現像電界で該静電潜像に付着させることを特徴とする現像方法。
【請求項２】
請求項１に記載の現像方法を用いる現像装置であって、前記電極部材は、前記像担持体と前記現像剤担持体との対向する位置に設けられていることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の現像装置において、前記電極部材は、前記像担持体表面に沿ってほぼ等間隔で、弧状に設けられていることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の現像装置において、前記電極部材に交番電界を重畳したバイアスを印加することを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれか１つに記載の現像装置において、前記電極部材は、その目開きが前記磁性キャリアの直径Ｄｃより小さいことを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項５に記載の現像装置において、前記電極部材の目開きは、前記トナーの粒径Ｄｗの１．５倍以上であることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項２ないし６のいずれか１つに記載の現像装置において、前記現像担持体に現像バイアスとしてＤＣバイアスを印加することを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置が備える電子写真方式の二成分現像剤を用いた非接触現像方法および非接触現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の複写機、レーザプリンタにおいては、高画質を求められると同時に、高耐久性、高安定性も望まれている。つまり環境変動による画質の変化が少なく、また常に安定した画像を経時において提供していかなければならない。従来、この種の画像形成装置に用いる現像装置として、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を用いて潜像担持体上の静電潜像を現像する二成分現像装置と、トナーを一成分現像剤として用いて潜像担持体上の静電潜像を現像する一成分現像装置が知られている。これらの現像装置のうち後者の一成分現像装置は、構成が簡易で小型化できるというメリットを有している。また、磁性粒子を用いると、二成分現像剤の磁気ブラシが潜像担持体へ当たる状態の影響で、静電潜像に忠実でなく多少現像ムラが発生してしまう現象、いわゆる磁気ブラシマークが発生するが、一成分の場合はそれが発生しない。更に、二成分現像装置に比して現像剤層が薄く、いわゆるエッジ効果と呼ばれる現象も少ない。このため、一成分現像装置は、高精細な画像の再現性に優れている。なかでも、非磁性一成分現像剤を用いるものは、カラー化への対応が優れており、高繊細なカラー画像を得る現像装置として適している。
【０００３】
しかしながら、通常の一成分現像装置では、トナー担持体上のトナーの帯電制御は該トナー担持体に接触するブレードやトナー供給ローラ等の接触部材による摩擦帯電で行われるため、トナーの帯電制御性の高速化、高耐久化への対応が難しいという課題がある。また、上記接触部材の加圧でトナー担持体上のトナーにストレスがかかってトナーフィルミングやトナー固着が起ったり、トナー内に外添剤が埋没することにより、画質の劣化を招くおそれがある。更に、トナー担持体と上記接触部材との摩擦により両者が摩耗して現像特性が経時的に変化するおそれもあった。これらの問題を解決するために、上記従来のブレードやトナー供給ローラ等の接触部材による摩擦帯電を用いないで、所定極性に帯電したトナーをトナー担持体上に供給して担持させることが好ましい。
【０００４】
上記接触部材による摩擦帯電を用いないで所定極性に帯電したトナーをトナー担持体上に供給して担持させることができる現像装置として、二成分現像剤からなる磁気ブラシを表面に形成したトナー供給部材を用い、該トナー供給部材上の磁気ブラシよりトナーのみがトナー担持体に供給される現像装置が提案されている（例えば、特許文献１、２、３  参照。）。これらの現像装置では、トナー供給部材（磁気ローラー、磁気ブラシ形成体）上に二成分現像剤を担持して磁気ブラシを形成する。この磁気ブラシ中のトナーは磁性粒子との摩擦により所定極性に帯電される。そして、このトナー供給部材上の磁気ブラシから所定極性に帯電されたトナーのみが、トナー担持体（現像ローラ、トナー層保持体）上に移動して担持される。
ところが、上記二成分現像剤からなる磁気ブラシを表面に形成したトナー供給部材を用い、該トナー供給部材上の磁気ブラシよりトナーのみがトナー担持体に供給される現像装置は、二成分現像装置にトナー担持体としての現像ローラを必要とするため、一成分の大きな特徴である構成が簡易で小型化できるというメリットがなくなってしまう。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５６−４０８６２号公報
【特許文献２】特開昭５９−１７２６６２号公報
【特許文献３】特開２００１−２７２８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、上記接触部材による摩擦帯電を用いない一成分現像装置で、従来の二成分現像装置を転用でき複雑でない現像装置、該現像装置を備えた画像形成装置及び画像形成プロセスユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明では、像担持体の表面に静電潜像を形成し、該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により、トナーと該トナーを保持する磁性キャリアとを含む二成分現像剤を搬送させ、前記現像剤により前記静電潜像を顕像化する現像方法において、表面に前記トナーが付着した前記磁性キャリアが集合した穂を、前記現像剤担持体と前記像担持体との間に設けたメッシュ状の電極部材に接触させて前記トナーを付着させ、前記電極部材に付着したトナーを、該電極部材と前記静電潜像との間に形成される現像電界で該静電潜像に付着させることを特徴とする。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の現像方法を用いる現像装置であって、前記電極部材は、前記像担持体と前記現像剤担持体との対向する位置に設けられていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の現像装置において、前記電極部材は、前記像担持体表面に沿ってほぼ等間隔で、弧状に設けられていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項２または３に記載の現像装置において、前記電極部材に交番電界を重畳したバイアスを印加することを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明では、請求項２ないし４のいずれか１つに記載の現像装置において、前記電極部材は、その目開きが前記磁性キャリアの直径Ｄｃより小さいことを特徴とする。
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の現像装置において、前記電極部材の目開きは、前記トナーの粒径Ｄｗの１．５倍以上であることを特徴とする。
【００１０】
請求項７に記載の発明では、請求項２ないし６のいずれか１つに記載の現像装置において、前記現像担持体に現像バイアスとしてＤＣバイアスを印加することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、非接触現像方式を用いるため、感光体への重ね現像（Image on Image）が可能となり、中間転写方式を用いないため転写による画質劣化のない高画質が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明を適用する画像形成装置の内部構成を示す概略構成図である。
同図において符号１は装置本体、２は感光体ユニット、３は転写ベルト、４はドラム状の感光体、５は現像装置、６は露光手段としての書き込み装置、７は両面ユニット、８は反転ユニット、９は定着装置、１０は反転搬送路、１１は排紙ローラ、１２は排紙トレイ、１３、１４は給紙ユニット、１５は手差しトレイ、４５、４６は給紙ローラ、４７ないし５０は転写ブラシ、５１はレジストローラ、５２は紙吸着ローラをそれぞれ示す。
また、Ａはベルトの移動方向を示す矢印、Ｂは手差しトレイの開閉方向を示す矢印        、Ｃ、Ｋ、Ｍ、Ｙは色を表す符号でそれぞれシアン、黒、マゼンタ、イエローを示している。
同図は、画像形成装置として、電子写真方式のフルカラープリンタ（以下、プリンタという）を示している。
同図において、箱状の装置本体１内には複数個の感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋがそれぞれ装置本体１に着脱可能に装着されている。装置本体１内の中央部には記録材担持体としての転写ベルト３が、装置本体１の対角線方向に斜めに配置されている。転写ベルト３は、その一つに回転駆動力が伝達される複数のローラに架け渡されて図中矢印Ａ方向に回転駆動可能に設けられている。
【００１３】
感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、像担持体としてのドラム状の感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋを有し、各感光体の表面が転写ベルト３と接触するように転写ベルト３の上方に配設されている。感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの配列は、感光体２Ｙを給紙側とし、感光体ユニット２Ｋが定着装置９側に位置するように４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋの順となっている。感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋとしては、ベルト状の感光体等を用いてもよい。
【００１４】
現像剤供給手段となる現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋとそれぞれ対向配置されている。本発明では、例えば、現像装置５Ｙは、イエロートナー（以下Ｙという）とキャリアを有する２成分現像剤をメッシュ状の電極部材に接触させトナーのみをメッシュ上に付着させ、このトナーを感光体４Ｙ上の静電潜像に供給して現像するものである。現像装置５Ｍは、マゼンタ（以下Ｍという）トナーとキャリアを有する２成分現像剤をメッシュ状の電極部材に接触させトナーのみをメッシュ上に付着させ、このトナーを感光体４Ｍ上の静電潜像に供給して現像するものである。現像装置５Ｃは、シアン（以下Ｃという）トナーとキャリアを有する２成分現像剤をメッシュ状の電極部材に接触させトナーのみをメッシュ上に付着させ、このトナーを感光体４Ｃ上の静電潜像に供給して現像するものである。現像装置５Ｋは、例えばブラック（以下Ｋという）トナーとキャリアとを有する２成分現像剤をメッシュ状の電極部材に接触させトナーのみをメッシュ上に付着させ、このトナーを感光体４Ｋ上の静電潜像に供給して現像するものである。
【００１５】
感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの上方には露光手段としての書き込み装置６が配置され、感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの下方には両面ユニット７が配置されている。両面ユニット７の下方には、サイズの異なる転写材Ｐが収納可能な給紙ユニット１３、１４が配設されている。装置本体１の左方には反転ユニット８が配置され、装置本体１の右側には手差しトレイ１５が矢印Ｂ方向に開閉可能に設けられている。転写ベルト３と反転ユニット８との間には定着装置９が配置されている。定着装置９の転写材搬送方向下流側には反転搬送路１０が分岐して形成されている。反転搬送路１０は、シート状の転写材Ｐを搬送路内に配置された排紙ローラ１１によって装置上部に設けられた排紙トレイ１２に案内する。
【００１６】
図２は感光体ユニット２Ｙの内部構成を示す概略構成図である。
同図において符号１６は帯電ローラ、１７はクリーニング装置、１８はブラシローラ、１９はクリーニングブレードをそれぞれ示す。
感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ上にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色のトナー像を形成するためのユニットであり、装置本体１に配置される場所を除いては同一構成となっている。ここでは、感光体ユニット２Ｙの構成について説明する。感光体ユニット２Ｙは、図２に示すように、感光体４Ｙと、感光体４Ｙに当接する帯電ローラ１６Ｙと、感光体４Ｙの表面をクリーニングするクリーニング装置１７Ｙとから構成され、装置本体１に着脱可能に取付けられる。クリーニング装置１７Ｙは、ブラシローラ１８Ｙ及びクリーニングブレード１９Ｙとから構成される。
【００１７】
図３は書き込み装置６の構成を示す概略構成図である。
同図において符号２０、２１は回転多面鏡、２２はポリゴンモータ、２３はｆθレンズ、２４はミラー、２５は長尺ＷＴＬ、２６、２７、２８はミラー、２９は長尺ＷＴＬ、３０、３１はミラー、３２はｆθレンズ、３３はミラー、３４は長尺ＷＴＬ、３５、３６、３７はミラー、３８は長尺ＷＴＬ、３９、４０はミラーをそれぞれ示す。
書き込み装置６では、同図に示すように同軸上に配置された２つの回転多面鏡２０、２１がポリゴンモータ２２により回転される。回転多面鏡２０、２１は、図示しない２つのレーザ光源としてのレーザダイオードからのＹ画像データで変調されたＹ用レーザ光、Ｍ画像データにより変調されたＭ用レーザ光と、他の２つのレーザ光源としてのレーザダイオードからのＣ画像データにより変調されたＣ用レーザ光、Ｋ画像データにより変調されたＫ用レーザ光とを左右に振り分けて反射する。回転多面鏡２０、２１からのＹ用レーザ光およびＭ用レーザ光は２層のｆθレンズ２３を通る。このｆθレンズ２３からのＹ用レーザ光は、ミラー２４で反射されて長尺ＷＴＬ２５を通過した後にミラー２６、２７を介して感光体ユニット２Ｙの感光体４Ｙに照射される。ｆθレンズ２３からのＭ用レーザ光は、ミラー２８で反射されて長尺ＷＴＬ２９を通過した後にミラー３０、３１を介して感光体ユニット２Ｍの感光体４Ｍに照射される。回転多面鏡２０、２１からのＣ用レーザ光およびＫ用レーザ光は２層のｆθレンズ３２を通る。このｆθレンズ３２からのＣ用レーザ光は、ミラー３３で反射されて長尺ＷＴＬ３４を通過した後にミラー３５、３６を介して感光体ユニット２Ｃの感光体４Ｃに照射される。ｆθレンズ３２からのＫ用レーザ光は、ミラー３７で反射されて長尺ＷＴＬ３８を通過した後にミラー３９、４０を介して感光体ユニット２Ｋの感光体４Ｋに照射される。
【００１８】
図４は本発明の現像装置５Ｙの内部構成を示す概略構成図である。
同図において符号５３は現像ケース、５４は現像剤担持体としての現像スリーブ、５５、５６はスクリュー部材、５７は仕切り壁、６１は現像剤規制部材、６２は供給口、６３はトナー濃度センサ、６４は第２の空間部、６５は第１の空間部、７１はメッシュ状の電極部材をそれぞれ示す。
現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、トナー色が異なる以外は同一構成になっているので、現像装置５Ｙの構成について説明する。現像装置５Ｙは、同図に示すように、現像剤収容部としての現像ケース５３内にＹトナーとキャリアを有する２成分現像剤を収容する。また、現像ケース５３内には、現像ケース５３の開口部５３ａを介して感光体４Ｙと対向するように配置された現像剤担持体としての現像スリーブ５４と、現像剤を攪拌しながら搬送するスクリュー部材５５、５６とを備えている。
【００１９】
上記現像ケース５３は、感光体４Ｙへの現像剤の供給側に位置する第１の空間部６５と、供給口６２から補給トナーの供給を受ける第２の空間部６４側とに仕切り壁５７によって分割されている。スクリュー部材５６は空間部６５に、スクリュー部材５５は空間部６４にそれぞれ配置され、現像ケース５３に設けた図示しない軸受部材によって回転自在に支持されている。無論、現像スリーブ５４も図示しない軸受部材を介して現像ケース５３に回転自在に支持され、図示しない駆動手段から回転駆動力が伝達されることで回転する。また、現像ケース５３には、現像剤中のトナー濃度を検知して出力するトナー濃度検知手段としてのトナー濃度センサ６３が空間部６５内にその検知面が臨むように装着されている。
【００２０】
上記構成の現像装置５Ｙにおいて、現像ケース５３内の２成分現像剤は、スクリュー部材５５、５６の等速回転により、現像装置５Ｙ内を循環しながらＹトナーとキャリアが攪拌により摩擦帯電する。そして、搬送スクリュー５６は現像剤の一部を現像スリーブ５４に供給し、現像スリーブ５４はその現像剤を磁気的に担持して搬送する。磁石には感光体ドラムの対向部位に主極（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、感光体ドラムとの対向部より現像スリーブ回転方向下流位置では、現像剤を現像スリーブ５４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。現像スリーブ５４上の現像剤は、現像ケース５３に配置された現像剤規制部材６１により、その高さ（担持量）が規制される。
【００２１】
規制された現像剤は、Ｐ１極で磁気ブラシが穂立ちする領域で、現像スリーブ５４と感光体間に設けられたメッシュ状の電極部材７１に接触し磁性キャリア上のトナーまたは磁性キャリア上から分離した遊離トナーが、現像スリーブ５４とメッシュ状電極間７１に形成される電界でメッシュ状の電極部材７１に付着する（現像される）。付着したトナーは、メッシュ状の電極部材７１と感光体間の電界で感光体上の潜像に移動され、顕像化される。詳細を図５に示す。
【００２２】
図５は磁性キャリアとトナーと感光体の関係を説明するための模式図である。
本発明では、従来の二成分現像方法の構成に電極部材７１を設けるだけで、複雑な構成にすることなくエッジ効果や磁気ブラシマークのない非接触現像を簡単な構成で達成することが可能となる。また、電極部材７１近傍の磁気ブラシ上のトナー数を増やす目的で、小粒径キャリアを用いることが好ましい。これはキャリア粒径が小さくなると表面積が大きくなり同じ被覆率でもトナー数を増やすことができるためである。さらにより多くのトナーを電極部材に付着する目的で、現像スリーブの線速を感光体線速の２．５倍以上にすると好ましい。しかし、このような小粒径キャリア用いた場合キャリア付着やキャリア飛散が問題となるが、本発明の現像方法では、メッシュの目開きが重量平均粒径から求めたキャリアの直径Ｄｃより小さくしてあるため、これら問題を抑制できる。
【００２３】
キャリアは後述のように粒径分布が存在する。粒径分布がシャープなほど好ましいが、粒径分布をシャープにするほど、キャリアの価格が高くなり、コストとの兼ね合いで実用的には平均粒径を中心にやや幅を持たせた分布で用いることになる。そこで、メッシュの目開きとしてはＤｃの１００％未満である必要があり、より好ましくは９０％未満にするのがよい。なぜなら、現像領域でキャリアは磁石によって穂立ちしているため、スリーブ方向に磁力で引きつけられている。よってメッシュの目開きより小さいキャリアが時期ブラシ中に僅かに存在しても、他のキャリアと塊を形成しているため、メッシュから飛び出してキャリア付着することはない。しかし、ＡＣバイアスを印加した場合、小さいキャリアほど振動しやすいため、振動しながらメッシュ方向に移動し、メッシュから飛び出すことがある。そのために、より好ましくは目開きをＤｃの９０％未満とするのがよい。
【００２４】
電極部材７１は、感光体曲率に沿って弧を描くように設けることが好ましい。こうすることで、電極部材７１と感光体間の電界強度が均一となり、現像領域内に均一なトナークラウド状態を形成することが可能となる。ここでいう現像領域とは、潜像にトナーが付着可能になる領域のことであり、この領域は電極部材７１の長さで規定することが可能となる。
電極部材には図示してあるように直流バイアスに交流成分を重畳したバイアスが印加される。直流バイアスのみの場合、電極部材にトナーが付着（現像されている）してしまい、電極部材７１と感光体４Ｙの間に遊離トナーによるクラウド化は十分に起こらなかった。一方、交流成分をバイアスに重畳することで振動電界が形成され、トナーが活性化され振動することで電極部材に付着せず、電極部材７１と感光体４Ｙの間に遊離トナーによるクラウド化が起こる。また、感光体から引き剥がす方向の電界も印加されるため、非画像部領域にトナーが付着するという、かぶり・地汚れは抑制される。
本構成は、従来の二成分現像方法の構成に電極部材を設けるだけで、複雑な構成にすることなくエッジ効果や磁気ブラシマークのない非接触現像を簡単な構成で達成することが可能となる。また、小粒径キャリアを用いた場合でもキャリア付着やキャリア飛散を起こさずに電極部材近傍の磁気ブラシ上のトナー数を増やすことが可能となる。さらに現像スリーブの線速を感光体線速の２．５倍以上にしても、キャリア付着やキャリア飛散を起こさずに電極部材により多くのトナーを付着させることが可能となる。
【００２５】
図６は画像形成装置の他の実施形態を説明するための概要図である。
同図において符号１００は感光体ドラム、１０１は帯電器、１０２は書き込み用の光束、１０３は現像ローラ、１０４はメッシュ状の電極部材、１０５は転写ローラ、１０６はクリーニングブレード、添字のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは現像等の色の違いをそれぞれ示す。
これまでは、本発明を、高速でのフルカラー画像を得るために、複数（４つ）の感光体を利用するタンデム方式に採用した例について詳述したが、タンデム方式では感光体を複数使用することにより、作像エンジンは大型、複雑、且つ高コストとなっていると同時に、トナー像が通過する転写工程の数が多いために画質劣化が生じやすく、各色の位置合わせなどの困難さも加えて、高画質化には難がある。これら、タンデム方式の問題点を克服するために、１つの感光体上で複数色を順次現像して重ねていく多重現像方式、いわゆるイメージオンイメージ（ＩＯＩ）プロセスが提案されている（特開平０８−０８７１７９など）。
同図は多重現像方式の一例である。初段帯電工程である帯電器１０１によって感光体表面を一様に帯電し、書き込み光１０２Ａにより静電潜像を形成し、現像ローラ１０３Ａによって初段のトナー像を形成する。以下同様にして、感光体１００の回転移動に伴って、書き込み光と現像ローラが順次他の色に切り替わって、トナー像が重ね書きされる。ここで、前段のトナー像を破壊しないように、帯電方式としては非接触帯電であるコロナ帯電方式などを、また、現像方式としては、メッシュ状の電極部材１０４を用いた非接触現像方式である本発明の現像方式を採用することにより、画像劣化のない、良好、且つ高画質な画像を得ることが可能となる。
【００２６】
図７は電極部材として用いた金属（ＳＵＳ）メッシュの模式図である。
金属メッシュは、カレンダー加工することで織り部の凹凸を少なくした（紗厚が薄くなる）。こうすることで、現像領域における電極部材と感光体間の電界強度をより均一にすることが可能となる。開孔率は以下のように求められる。
【００２７】
【数１】
2008209492.tif 000003
【００２８】
我々は、電極部材近傍のトナー付着過程について高速度カメラを用い詳細観察したところ、キャリア上のトナーが電極部材に付着し、メッシュ開口部を通って感光体に対向する側へ移動することがわかった。そこで目開きを、重量平均粒径から求めたトナー粒径Ｄｗの１．５倍以上の目開きにした場合に効率よく感光体に対向する側へトナーが移動し、十分なトナー量が感光体に対向する側の電極部材上に存在していることがわかった。トナー粒径Ｄｗの１．５倍より小さくすると、メッシュ開口部をトナーが通りにくくなり、効率が悪くなることがわかった。
【００２９】
図４において、この本体ケースの開口部で、トナーおよ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が一部露出するよう配置されている。現像ローラは非磁性材料からなる円筒状の現像スリーブ５４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とから構成されており、現像スリーブ５４はこの磁石の周りを自在に回転することができる。感光体４Ｙ上の静電潜像は、前述のクラウド化された遊離トナーと現像スリーブ５４上の磁性キャリアの表面に存在するＹトナーで現像されてＹトナー像となる。現像ケース５３内の現像剤のトナー濃度が所定の値になると、Ｙトナーがトナー補給口６２から現像ケース５３内の空間部６４側に補給される。このＹトナーはスクリュー部材５５による攪拌で現像剤と混合され、空間部６５側へ補給される。
なお、本実施形態においては、現像スリーブ５４の材質としてはアルミニウムを用い、表面をV溝に加工したものを用いた。
【００３０】
上記構成のプリンタにおいて、図示しない操作部により画像形成が指示されると、感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋが図示しない駆動源により回転駆動されて図１中時計回り方向に回転する。感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの各帯電ローラ１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋは、図示しない電源から帯電バイアスが印加されて感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋをそれぞれ一様に帯電させる。感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、帯電ローラ１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋにより一様に帯電された後に書き込み装置６にて、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色の画像データで変調されたレーザ光により露光されて、各表面に静電潜像が形成される。これらの感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ上の静電潜像は、現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにより現像されてＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色のトナー像となる。
【００３１】
給紙カセット１３、１４のうち選択された方の給紙カセットからは、給紙ローラ４５、４６により１枚の転写材Ｐが分離されて、感光体ユニット２Ｙよりも給紙側に配置されたレジストローラ５１へ給紙される。本実施形態では、装置本体１の右方側部に手差しトレイ１５が配置され、この手差しトレイ１５からも転写材Ｐがレジストローラ５１へ給紙可能である。レジストローラ５１は、各転写材Ｐを感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ上のトナー像と先端が一致するタイミングで転写ベルト３上へ送り出す。送り出された転写材Ｐは、紙吸着ローラ５２によって帯電される転写ベルト３に静電的に吸着されて各転写部へと搬送される。搬送された転写材Ｐには、各転写部を順に通過する際に、転写ブラシ４７、４８、４９、５０により感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ上のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色のトナー像が順次に重ね合わせて転写される。これにより、４色重ね合わせのフルカラートナー像が形成される。フルカラートナー像が形成された転写材Ｐは、定着装置９によりフルカラートナー像が定着される。定着後の転写材Ｐは、指定されたモードに応じた排出路を通って排紙トレイ１２に反転排出されるか、定着装置９から直進して反転ユニット８内を通ってストレートに排紙される。
【００３２】
以上の作像動作は、４色重ね合わせのフルカラーモードが図示しない操作部で選択された時の動作である。例えば、３色重ね合わせのフルカラーモードが操作部で選択された場合には、Ｋトナー像の形成が省略されてＹ、Ｍ、Ｃ３色のトナー像の重ね合わせによるフルカラー画像が転写材Ｐ上に形成される。また白黒画像形成モードが操作部で選択された場合には、Ｋトナー像の形成のみが行われて白黒画像が転写材Ｐ上に形成される。
【００３３】
また、本実施形態に係る現像剤は、トナー濃度を５．０〜２０．０（重量％）の範囲で、平均帯電量Ｑ／Ｍが１５〜５０［−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（重量％）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、感光体の寿命低下を招く恐れがある。さらに現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが５０［−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２０．０（重量％）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５．０〜２０．０（重量％）の範囲で、平均帯電量Ｑ／Ｍが１５〜５０［−μＣ／ｇ］となる現像剤を使用することにより、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ようになる。
【００３４】
また、トナーによるキャリアの被覆率は、１０〜１００％、好ましくは５０〜９０％である。なお、被覆率は以下の式で算出される。
被覆率（％）＝（Ｗｔ／Ｗｃ）×（ρｃ／ρｔ）×（Ｄｃ／Ｄｗ）×（１／４）×１００
上記式中、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）｝
上記式中、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、２μｍ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、各チャネルに存在する粒子粒径の下限値を採用した。
【００３５】
また、本実施形態に係る現像剤は、トナーの重量平均粒径が４．０〜８．５μｍ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４．０μｍ未満では、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およびトナー飛散誘発が懸念される。
【００３６】
トナーおよ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手段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。つまり、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４．０〜８．５μｍ、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、解像度の向上も図られ、さら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３μｍ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は顕著であり、現像装置中へのトナー補給性およ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。
【００３７】
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、１００μｍのアパチャー（細孔）を使用した。測定方法として、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。この試料を別の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２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定して、平均分布から個数平均粒径、重量平均粒径を求める。
【００３８】
また、本実施形態に係る現像剤は、後述するようにして求められるトナーの帯電立ち上がり比率Ｚ（％）が７０（％）以上であることが望ましい。トナーの帯電立ち上がり比率Ｚ（％）を７０（％）以上とすることにより、トナー飛散、および地肌汚れにも大きな改善効果が認められた。トナー帯電立ち上がり特性は、補給されたトナーが如何に効率良く、均一にキャリアに付着して、均一な混合状態になるかをみるために重要な特性である。特に帯電立ち上がり特性が優れているということは、短時間でキャリアに対して静電力、ファンデアワールス力が働き、所望の帯電量が得られることであり、トナー飛散、地肌汚れの抑制も可能になる。
【００３９】
また、トナーには流動性付与剤が添加されるのが好ましい。流動性付与剤には種々のものが使用可能であるが、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格段に向上させることができ、トナーの流動性向上が図られる。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。さら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［重量％］の範囲で、疎水性酸化チタン微粒子が０．２〜１．２［重量％］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て、トナー飛散も抑制することができた。
【００４０】
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った。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機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に、長期に亘って高品質な画像を得ることができた。
【００４１】
また、本実施形態に係るキャリアの重量平均粒径Ｄｃは２５〜６０［μｍ］、より好ましくは２５〜４５［μｍ］が望ましい。キャリアの重量平均粒径Ｄｃが６０［μｍ］よりも大きい場合には、感光体上の磁気的なキャリア保持力が強く、電極部材７１にキャリア付着しにくくなるため、目詰まりは起こりにくい。しかし、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した場合には、帯電量の低いトナーがトナー飛散等を引き起こす。一方、キャリアの重量平均粒径Ｄｃが２５μｍ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、電極部材７１にキャリア付着し、目詰まりを起こしやすくなる。
【００４２】
さらに、キャリア粒子中、粒径が４４［μｍ］未満である粒子の含有割合は、７０［重量％］以上、好ましくは７５［重量％］以上が望ましい。上記含有割合が上記範囲よりも少ない場合には、上述したキャリア付着に対する改善効果が小さい。また、粒径が６２［μｍ］以上である粒子の含有割合は３重量％未満、好ましくは１［重量％］未満である。６２［μｍ］以上の粒子の含有量が多いほど、ドット径のバラツキが大きくなり、ドット再現性の低下が顕在化してくる。また、粒径が２２［μｍ］未満である粒子の含有割合は７［重量％］以下である。小粒径キャリアの場合、キャリア付着しているキャリアの大部分は、２２［μｍ］未満の微細粒子である。本発明者らは、重量平均粒径Ｄｗが２５〜４５［μｍ］の小粒径キャリアにおいて、２２［μｍ］より小さい粒子の重量比率を変化させてキャリア付着を評価した。その結果、２２［μｍ］以下の粒径を有する粒子が７［重量％］以下ならば、キャリア付着が問題ない程度に改善され、３［重量％］、更に１［重量％］とすると、更に品質改善効果が大きいことが判明した。
【００４３】
さらに、１０００エルステッド（Ｏｅ）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［ｅｍｕ／ｇ］以上、好ましくは７６［ｅｍｕ／ｇ］以上が望ましい。その上限値は、特に制約されないが、通常１５０［ｅｍｕ／ｇ］程度である。磁気モーメントが７０［ｅｍｕ／ｇ］より小さい場合には、現像スリーブ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。
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（株）製）を使用し、円筒のセルにキャリア粒子１．０ｇ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。
【００４４】
１０００エルステッドの磁場を印加したときに、磁気モーメントが７６［ｅｍｕ／ｇ］以上となる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次式で表される焼結体である。
（ＭＯ）ｘ（ＮＯ）ｙ（Ｆｅ２Ｏ３）ｚ
但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００ｍｏｌ％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。
【００４５】
現像装置の特性は、現像剤規制部材による規制直後における現像スリーブ上の単位面積あたりの現像剤担持量を４０〜８０［ｍｇ／ｃｍ２］にすることが好ましい。担持量が４０［ｍｇ／ｃｍ２］より少ない場合には、現像スリーブと感光体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。また現像剤担持量が８０［ｍｇ／ｃｍ２］よりも多い場合には、現像剤規制部材よりも現像スリーブの現像剤搬送方向下流側において剤落ちが発生しやすくなる。さらに感光体と現像スリーブとの空間において、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。
【００４６】
また、現像装置においては、現像スリーブの周速度をＶｓ、感光体の周速度Ｖｐとした場合、Ｖｓ／Ｖｐを２．５以上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。２．５よりも低い場合には、電極部材上に十分なトナーが付着されず、現像能力が低下し、ベタ追従性に問題となる。
以下、本実施形態で使用されるキャリアおよびトナーの材料について説明する。まず、本実施形態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。
【００４７】
【化１】
2008209492.tif 000004
【００４８】
ただし、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
【００４９】
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も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。
【００５０】
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
【００５１】
更に、本実施形態で使用されるキャリアの樹脂層には、以下に示すものを単独また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。
【００５２】
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、或いはパウダーコーティング法等公知の方法が使用できる。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０．０２〜１μｍ、好ましくは０．０３〜０．８μｍ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。
【００５３】
また必要に応じてキャリアの抵抗率を調整する場合もあり、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。上記導電性微粉末としては、導電性ＺｎＯ、Ａｌ等の金属または金属酸化物粉、種々の方法で調製されたＳｎＯ２また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、或い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、或い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出来る。
【００５４】
本実施形態で使用されるトナーは、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または球形のトナーであることができる。また、磁性トナーおよび非磁性トナーのいずれも使用可能である。
【００５５】
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される。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およ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、脂肪族また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、これらは単独で或いは２種以上を混合して使用される。
【００５６】
ここで使用される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て、従来からトナー用着色剤として使用されてきた顔料および染料の全てが適用される。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重量％、好ましくは３〜２０重量％である。
【００５７】
ここで使用されるトナーの帯電制御剤としては、正の帯電制御剤および負の帯電制御剤、いずれのもの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。
【００５８】
また、ここで使用されるトナーにおいては、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含有することができ、これらは単独で或いは２種以上混合して使用される。
【００５９】
さらに、ここで使用されるトナーには、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。更に本発明に使用するトナーには、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、これらは単独で或いは２種以上使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０．１μｍより小さく、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、疎水化度４０以上のものが好ましい。
【００６０】
ここで使用される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、着色剤および顔料、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、スクリュー型押出し式連続混練機、２本ロールミル、３本ロールミル、加圧加熱ニーダー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に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。
【００６１】
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てなるジェット式粉砕機としてはＩタイプおよびＩＤＳタイプ衝突式粉砕機（日本ニューマチック工業社製）を好ましく使用できる。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を例示できる。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してな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は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。
【００６２】
さらに上記方法で得られた微細粒子に流動性付与剤の添加混合を行う場合には、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。
【００６３】
以下、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。
【実施例１】
【００６４】
＊重合トナーの製造例
イオン交換水７１０ｇに、０．１Ｍ−Ｎａ３ＰＯ４水溶液４５０ｇ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、１２０００ｒｐｍにて攪拌した。これに１．０Ｍ−ＣａＣｌ２水溶液６８ｇを徐々に添加し、Ｃａ３（ＰＯ４）２を含む水系媒体を得た。
【００６５】
（トナー成分）
スチレン                                          １７０ｇ
ｎ−ブチルアクリレート                              ３０ｇ
キナクリドン系マゼンタ顔料                          １０ｇ
ジ−ｔ−ブチルサリチル酸金属化合物                    ２ｇ
ポリエステル樹脂                                    １０ｇ
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、１２０００ｒｐｍ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）１０ｇ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１００００ｒｐｍ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７μｍ、３μｍ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２０ｋｇに対して平均粒径０．３μｍの疎水性シリカ微粒子１００ｇ、平均粒径０．３μｍの疎水性チタン微粒子１００ｇを添加およ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。
トナーＡの主な特性
Ｄｖ＝６．０μｍ
Ｄｎ＝５．６μｍ
Ｄｖ／Ｄｎ＝１．０７１
３μｍ以下の粒子個数比率＝１パーセント
【００６６】
＊キャリアＡの製造例
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 ％）を得た。流動床型コーティング装置を用いて、重量平均粒径が３６μｍのキャリア芯材粒子（ＭｎＭｇＳｒ系 フェライト、１ｋＯｅの磁気モーメント７７ｅｍｕ／ｇ）５ｋｇの各粒子表面上に、上記のシリコーン樹脂溶液を、１００℃の雰囲気下で約４０ｇ／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５．０ｇ／ｃｍ３のキャリアＡ を得た。膜厚の調整はコート液量により行なった。
金属（ＳＵＳ）メッシュの条件
線径  ：３５μｍ
目開き：１４．５μｍ
開孔率：１０％
印加バイアス条件
直流成分：−２５０（Ｖ）
Ｖｐｐ：３００（Ｖ）
周波数：４．５ｋＨｚの矩形波
ｄｕｔｙ：３５％
メッシュ電極−感光体間ギャップ：０．１（ｍｍ）
【００６７】
フルカラープリンタの機械条件は以下の通り。
線速                            １２５（ｍｍ／ｓｅｃ）
感光体径                          ３０（ｍｍ）
スリーブ／感光体線速比              ２．５
スリーブ−メッシュ電極間ギャップ    ０．３（ｍｍ）
スリーブ印加バイアスＶＢ（ＤＣ）−５００（Ｖ）
現像剤汲み上げ量                  ５０（ｍｇ／ｃｍ２）
ローラ径                        φ１８（ｍｍ）
ローラ表面                Ｖ溝（Ｖ溝の本数は１００本、深さ７０μmの直角）
主極角度                            ７°
主極磁束密度                    １００（ｍＴ）  
ドクター対向極磁束密度            ７０（ｍＴ）
帯電電位Ｖ０                    −５００（Ｖ）
露光後電位ＶＬ                    −５０（Ｖ）
【００６８】
上記条件で、画像形成を行い、ベタ濃度、画像のザラツキ感、ドット再現性を評価した。各評価方法は以下の通りである。
＜ベタ濃度＞
Ａ４横連続１００枚全ベタ印刷を行い、Ａ４横用紙の左上、中央上、右上、左下、中央下、右下の画像濃度を測定。
ＩＤ偏差が０．１以下の場合を○
０．１〜０．１５の場合を    △
０．１５以上の場合を        ×
とした。
【００６９】
＜画像のザラツキ感＞
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。粒状度の測定用として、ハーフトーン領域の画像をスキャナで読み取り、１ｃｍ２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。
粒状度０．４６未満を〇
０．４６以上を      ×
として、ザラツキ感の良否を判定した。
【００７０】
＜ドット再現性＞
１ｂｙ１ドットの未定着画像（０．６ｍｍ×０．４ｍｍ）をＣＣＤカメラで撮影し、それをスキャナで読み取って２値化し、
ドット面積揺らぎ＝ドット面積の標準偏差／ドット平均面積
で求められるドット面積揺らぎが、
１０％以下の場合を○
それ以外を        ×
と判定した。
＜キャリア付着＞
現像バイアスを−６００（Ｖ）、地肌ポテンシャルを２００（Ｖ）として、４ｂｙ４副走査ライン画像を出力させる途中で強制停止。ライン間に付着した感光体上のキャリアを回収。
２０個／７５ｃｍ２以下を  ○
２０〜５０個／７５ｃｍ２を△
５０個／７５ｃｍ２以上を  ×
と評価した。
【実施例２】
【００７１】
実施例１において、金属（ＳＵＳ）メッシュに以下のものを用いた以外は、実施例１と同様に行った。
金属（ＳＵＳ）メッシュの条件
線径  ：２５μｍ
目開き：２６μｍ
開孔率：２６％
【実施例３】
【００７２】
実施例１において、金属（ＳＵＳ）メッシュに以下のものを用いた以外は、実施例１と同様に行った。
金属（ＳＵＳ）メッシュの条件
線径  ：１８μｍ
目開き：３３μｍ
開孔率：４２％
【００７３】
〔比較例１〕
実施例１において、金属（ＳＵＳ）メッシュに以下のものを用いた以外は、実施例１と同様に行った。
金属（ＳＵＳ）メッシュの条件
線径  ：２５μｍ
目開き：３９μｍ
開孔率：３７％
【００７４】
〔比較例２〕
実施例１において、メッシュ印加バイアスとして、直流成分：−２５０（Ｖ）とした以外は、実施例１と同様に行った。
【００７５】
以上の実施例および比較例によって得た画像の評価結果を表１に示す。
【００７６】
【表１】
2008209492.tif 000005
【００７７】
表１において、比較例１ではキャリアの重量平均粒径より目開きの方が大きいためキャリア付着が発生している。またトナー付着課程を高速度カメラで詳細観察したところ、メッシュにキャリアが目詰まりし、トナーによる現像がされない部分が生じ、ベタ濃度、ザラツキ感、ドット再現性が悪くなった。
比較例２では実施例１に対してＡＣバイアスが印加されていないため、十分なトナーが電極部材上に付着しておらず、ベタ濃度が低く、場所により現像性が悪くなり、ザラツキ感のあるドット再現性の悪い画像となった。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明を適用する画像形成装置の内部構成を示す概略構成図である。
【図２】感光体ユニット２Ｙの内部構成を示す概略構成図である。
【図３】書き込み装置６の構成を示す概略構成図である。
【図４】本発明の現像装置５Ｙの内部構成を示す概略構成図である。
【図５】磁性キャリアとトナーと感光体の関係を説明するための模式図である。
【図６】画像形成装置の他の実施形態を説明するための概要図である。
【図７】電極部材として用いた金属（ＳＵＳ）メッシュの模式図である。
【符号の説明】
【００７９】
２      感光体ユニット
４      感光体
５      現像装置
５４      現像スリーブ
７１      メッシュ状の電極部材
【図１】
2008209492.tif 000006
【図２】
2008209492.tif 000007
【図３】
2008209492.tif 000008
【図４】
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【図５】
2008209492.tif 000010
【図６】
2008209492.tif 000011
【図７】
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