(57)【要約】【課題】低帯電トナーによるトナーの飛散やカブリを抑制することができる現像装置、このような現像装置を有し、良好な画像形成を行うためのカートリッジ、および画像形成装置を提供する。【解決手段】トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤を表面に保持し、該現像剤を所定の現像領域に搬送して、該現像剤で静電潜像を現像する現像剤保持体と、上記現像剤保持体に供給される現像剤が内部に収容され、該現像剤を内部で所定方向に移送しながら攪拌する現像剤収容室と、強度が変動する磁力を発して、上記現像剤収容室に収容されている現像剤にその磁力を及ぼす磁石とを備えた。【選択図】図１
2008090183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤を表面に保持し、該現像剤を所定の現像領域に搬送して、該現像剤で静電潜像を現像する現像剤保持体と、
前記現像剤保持体に供給される現像剤が内部に収容され、該現像剤を内部で所定方向に移送しながら攪拌する現像剤収容室と、
強度が変動する磁力を発して、前記現像剤収容室に収容されている現像剤にその磁力を及ぼす磁石とを備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
表面に像を保持して移動させる像保持体；および
前記像保持体に対向して配置された、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤を表面に保持し、該現像剤を、該像保持体の表面に保持される静電潜像が通過する所定の現像領域に搬送して、該現像剤で該静電潜像を現像する現像剤保持体と、該現像剤保持体に供給される現像剤が内部に収容され、該現像剤を内部で所定方向に移送しながら攪拌する現像剤収容室と、該現像剤収容室に収容されている現像剤に対し、強度が変動する磁力を及ぼす磁石とを備えた現像装置；
を備えたことを特徴とするカートリッジ。
【請求項３】
表面に像を保持して移動させる像保持体；
前記像保持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成部；および
前記像保持体に対向して配置された、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤を表面に保持し、該現像剤を、前記静電潜像が通過する所定の現像領域に搬送して、該現像剤で該静電潜像を現像することで現像像を形成する現像剤保持体と、該現像剤保持体に供給される現像剤が内部に収容され、該現像剤を内部で所定方向に移送しながら攪拌する現像剤収容室と、該現像剤収容室に収容されている現像剤に対し、強度が変動する磁力を及ぼす磁石とを備えた現像装置；
を備えた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、現像剤で像保持体上の静電潜像を現像する現像装置、画像を形成するためのカートリッジ、および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリンタやコピー機を中心とする画像形成装置が広く普及しており、このような画像形成装置を構成する様々な要素に関する技術も広く普及している。画像形成装置の中でも電子写真方式を採用している画像形成装置では、感光体ドラムをはじめとする感光体の上に静電潜像を形成し、現像装置を用いて、この静電潜像にトナーを付着させて現像された現像像を形成することが行われている。このようにして形成された感光体上の現像像は、直接、記録媒体上に転写されるか、あるいは、転写ベルトなどを介して、最終的に記録媒体上に転写され、転写後、加圧・加熱されてその転写像が記録媒体上に定着する。最近では、画像形成装置の構成要素のうち感光体や現像装置などがセットになったカートリッジが市場に出回るようになってきており、使用者は、このカートリッジを画像形成装置に組み込むことで、感光体や現像装置を含む、複数の構成要素をまとめて画像形成装置に備えることができるので、メンテナンス等が容易である。
【０００３】
電子写真方式を採用している画像形成装置では、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を用いた方式で静電潜像の現像が行われることが多く、磁性キャリアは、トナーを磁性キャリア表面に付着させてトナーを運搬する役割を果たしている。この現像方式では、現像剤は、現像装置内に設けられた現像剤収容室において、オーガとよばれる、らせん状の羽根を供えた部材で撹拌されながら搬送される。この撹拌の際の、トナーと磁性キャリアとの間の摩擦によって、トナーは所定極性に帯電し、一方、磁性キャリアはトナーとは逆極性に帯電する。この現像方式を採用する現像装置には、内部が磁石となった現像ロールが備えられており、この現像ロールの磁力を磁性キャリアが受けることにより、磁性キャリアは帯電トナーを付着させた状態で現像剤収容室から現像ロール表面に移行する。そして、これら帯電トナーと磁性キャリアとを含む現像剤は感光体上の静電潜像の近くまで運搬され、静電潜像の近くで静電力により帯電トナーは現像ロールから感光体上の静電潜像に移行し、静電潜像が現像される。その後、静電潜像の現像に使用されずに現像ロールに残った帯電トナーと、磁性キャリアとを含む現像剤は、現像ロールから剥離されて現像剤収容室に戻される。
【０００４】
また、このような現像方式を採用した画像形成装置では、多くの場合、現像剤収容室内に収容されている現像剤中でトナーが占める割合（トナー濃度）の検出が行われており、トナー濃度が所定値を下回ると、現像剤収容室へのトナー供給が行われるようになっている。新たに供給されるトナーは帯電していないため、撹拌不足の場合には帯電量が不充分な低帯電トナーとなりやすい。このような低帯電トナーを有する現像剤が、静電潜像の現像のために用いられると、静電潜像の現像の際に、静電潜像には付着せずに感光体外部に飛散したり、感光体上の静電潜像以外の箇所に付着して画像に汚れ（カブリ）をもたらすことが多い。
【０００５】
低帯電トナーは、充分に帯電した通常のトナーと比べて、磁性キャリアから静電気的な力をあまり受けないため、現像剤収容室に収容された現像剤中でも上層部に集まりやすいという性質がある。現像装置の中には、こうした低帯電トナーの性質を利用して、現像剤上層部の低帯電トナーを吸引して現像剤収容室から排出することにより、上記のトナーの飛散やカブリの回避を図った現像装置が存在する（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１２４０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、現像剤中のトナーの中には、トナー同士が凝集してトナーの塊を形成しているものもあり、こうした塊の内部のトナーは、現像剤の搬送の過程において磁性キャリアとの接触回数が少ない。このため、トナーの塊は低帯電になりやすいという性質があり、低帯電トナーの多くは、こうしたトナーの塊が原因で発生する。こうした低帯電トナーの塊が現像剤の搬送過程の途中で壊れて現像剤上層で浮遊した場合には、特許文献１記載の方法で除去することが可能となるが、簡単には壊れない低帯電トナーの塊も多く、こうした低帯電トナーの塊は、その重みで現像剤中に埋もれた状態で存在しているため、特許文献１記載の方法では除去されにくい。このため、こうした除去されなかった低帯電トナーにより、上述した、トナーの飛散やカブリがしばしば発生する。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、低帯電トナーによるトナーの飛散やカブリを抑制することができる現像装置、このような現像装置を有し、良好な画像形成を行うためのカートリッジ、および画像形成装置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】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の現像装置は、
トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤を表面に保持し、該現像剤を所定の現像領域に搬送して、該現像剤で静電潜像を現像する現像剤保持体と、
上記現像剤保持体に供給される現像剤が内部に収容され、該現像剤を内部で所定方向に移送しながら攪拌する現像剤収容室と、
強度が変動する磁力を発して、上記現像剤収容室に収容されている現像剤にその磁力を及ぼす磁石とを備えたことを特徴とする現像装置。
【０００９】
本発明の現像装置では、電磁石による磁力の強弱が繰り返されることにより、現像剤中の磁性キャリアが揺さぶられ、この磁性キャリアの揺さぶりを通じてトナーの塊に対して揺さぶりがかけられる。この結果、トナーの塊は磁力の強弱によりばらばらに壊されてしまい、トナーの塊を形成していたトナーは、現像のために収容室から取り出されるまでに、磁性キャリアと充分に攪拌されて静電潜像に付着するのに必要な帯電量にまで帯電する。本発明の現像装置は、このように電磁石の磁力によりトナーの塊を壊すことで、トナーの飛散やカブリが抑制されている。
【００１０】
また、本発明の現像装置において、「上記トナーが、１００以上１５０以下の形状係数を有するものである」という形態は好ましい形態であり、「上記トナーが、１００以上１３０以下の形状係数を有するものである」という形態はさらに好ましい形態である。
【００１１】
一般に、トナー粒子の形状が球状に近いほどトナー粒子が転がりやすいので、トナー粒子がばらばらの状態にいる限り、トナーの流動性が高い状態が実現する。この状態では、トナーは、磁性キャリアと充分に攪拌されて帯電されやすい。しかしながら、粒子形状が球状に近いトナーほどトナー粒子同士が凝集しやすいという性質があるため、粒子形状が球状に近いトナーではトナーの塊が形成されやすい。上述したように、こうした塊となったトナーは帯電しにくい。
【００１２】
本発明の現像装置では、電磁石による磁力の強弱の繰り返しによりトナーの塊を壊すことができるため、トナー粒子同士の凝集をそれほど心配する必要がない。そこで、本発明の現像装置は、形状係数が１００以上１５０以下の領域に属するという、粒子形状が球状に近いトナーを採用することで、トナーの流動性が高い状態が実現されることとなる。さらに、本発明の現像装置において、形状係数が１００以上１３０以下の領域に属するトナーを採用することで流動性がより高い状態が実現されることとなる。
【００１３】
また、本発明の現像装置において、「上記磁石が、１分当たり１２０回以下の頻度で周期的に強度が変動する磁力を発するものである」という形態は好ましい形態であり、「上記磁石が、１分当たり７０回以下の頻度で周期的に強度が変動する磁力を発するものである」という形態はさらに好ましい形態である。
【００１４】
電磁石による磁力の強弱の繰り返しがあまりに高速であると、磁性キャリアが磁力の変化に追従できなくなって、トナーの塊を壊す効果が低下する。そこで、本発明の画像形成装置は、電磁石に対する電力の供給を１分あたり１２０回以下とすることでトナーの塊を効果的に壊すことができ、さらに、電磁石に対する電力の供給を１分あたり７０回以下とすることで、より効果的にトナーの塊を壊すことができる。
【００１５】
上記目的を達成するための本発明のカートリッジは、
表面に像を保持して移動させる像保持体；および
上記像保持体に対向して配置された、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤を表面に保持し、該現像剤を、該像保持体の表面に保持される静電潜像が通過する所定の現像領域に搬送して、該現像剤で該静電潜像を現像する現像剤保持体と、該現像剤保持体に供給される現像剤が内部に収容され、該現像剤を内部で所定方向に移送しながら攪拌する現像剤収容室と、該現像剤収容室に収容されている現像剤に対し、強度が変動する磁力を及ぼす磁石とを備えた現像装置；
を備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明のカートリッジは、上述した現像装置を備えているため、トナーの飛散やカブリが抑制される。
【００１７】
上記目的を達成するための本発明の画像形成装置は、
表面に像を保持して移動させる像保持体；
上記像保持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成部；および
上記像保持体に対向して配置された、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤を表面に保持し、該現像剤を、上記静電潜像が通過する所定の現像領域に搬送して、該現像剤で該静電潜像を現像することで現像像を形成する現像剤保持体と、該現像剤保持体に供給される現像剤が内部に収容され、該現像剤を内部で所定方向に移送しながら攪拌する現像剤収容室と、該現像剤収容室に収容されている現像剤に対し、強度が変動する磁力を及ぼす磁石とを備えた現像装置；
を備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明の画像形成装置は、上述した現像装置を備えているため、トナーの飛散やカブリが抑制される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、低帯電トナーによるトナーの飛散やカブリが抑制され、良好な画像形成が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す全体構成図である。
【００２２】
この画像形成装置１０００は、電子写真方式を採用したモノクロの片面出力プリンタである。この画像形成装置１０００には、電子写真方式用の積層型の感光体であって、図の矢印Ｂ方向に回転する感光体３、感光体３に接触しながら感光体３を帯電する接触型の帯電器２、感光体３に向けてレーザ光を発し、感光体３上に、周囲より電位の高くなった静電潜像を形成する露光部７、静電潜像にモノクロ（ブラック）のトナーを付着させて現像することで現像像を形成する現像装置８が備えられている。この現像装置８には、現像剤を表面に保持して図の矢印Ａ方向に回転する現像ロール８１が設けられており、上記の現像像の形成は、現像ロール８１上の現像剤に含まれているトナーが静電潜像に付着することによって実現する。ここで、現像装置８が、本発明の現像装置の一実施形態に相当する。
【００２３】
また、この画像形成装置１０００には、感光体３上に形成された現像像に対して、搬送されてくる用紙を押圧し、バイアス電圧の印加を受けて感光体３から用紙上に現像像の転写を行う転写ロール９、用紙上の転写像に対し熱および圧力を加えることで転写像の用紙への定着を行う定着器１０も備えられている。現像像の転写が行われた後の感光体３には、転写されずに感光体３に残留したトナーやトナーの外添剤が存在するが、こうした残留物は、クリーニングブレード４によって除去される。
【００２４】
この画像形成装置１０００では、上記の、帯電器２、感光体３、クリーニングブレード４、露光部７、および現像装置８は、一体化されてカートリッジ１００を形成しており、画像形成装置１０００にこのカートリッジ１００が組み込まれることにより、このカートリッジの構成要素である各部が画像形成装置１０００に備えられることとなる。このカートリッジ１００が、本発明のカートリッジの一実施形態に相当する。
【００２５】
現像像が転写される用紙はトレイ１の中に蓄えられており、ユーザから画像形成が指示されるとトレイ１から取り出され、給紙ロール５によって図の上方に向かって搬送されていく。図１においては、用紙の搬送路が、トレイ１から出発する点線矢印で示されている。用紙はこの搬送路の中程にある転写ロール９において現像像の転写を受けた後、さらに定着器１０において転写像が定着されて、排出ロール６によって図の左方向に排出される。
【００２６】
次に、この図に示す現像装置８について説明する。この現像器８では、静電潜像の現像に使用される現像剤として、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を用いた現像方式が採用されており、磁性キャリアは、トナーを磁性キャリア表面に付着させてトナーを運搬する役割を果たしている。
【００２７】
現像装置８には、前述の現像ロール８１に加えて、現像ロール８１上に保持された現像剤を一部削り落として現像ロール８１上の現像剤の層厚を調整する層厚調整板８２、現像剤が収容された容器８３も備えられている。容器８３内部は、第１の仕切り壁８７および第２の仕切り壁８６によって、第１収容室８５ａ、第２収容室８５ｂ、およびトナー供給室８５ｃの３つの部屋に分けられており、第１収容室８５ａおよび第２収容室８５ｂには、現像剤を撹拌しながら搬送する、第１オーガ８４ａおよび第２オーガ８４ｂがそれぞれ備えられている。第１オーガ８４ａおよび第２オーガ８４ｂは、図ではその断面が模式的に示されており、いずれも、この図に垂直な方向にのびた軸の周りにらせん状の羽根を備えた部材である。第１オーガ８４ａおよび第２オーガ８４ｂは、この軸が回転することにより、回転する羽根で現像剤を撹拌しながら現像剤を搬送する。
【００２８】
トナー供給室８５ｃには、未使用の新しいトナーが蓄えられており、不図示のトナー濃度センサにより現像剤中のトナー濃度が所定値を下回ったことが検知されると、トナー供給口８６ａから、トナー供給室８５ｃ中の新しいトナーが第２収容室８５ｂに供給される。図１には、このトナー供給口８６ａ付近についての、２つのオーガの軸に垂直な断面が示されており、この図では、トナー供給口８６ａは、第２の仕切り壁８６と容器８の底部との間の空隙として表されている。供給された新しいトナーは、第２オーガ８４ｂによって第２収容室８５ｂ内の現像剤と攪拌されながら図の奥側から手前側に向かって搬送され、不図示の通過口を通って第２収容室８５ｂから第１収容室８５ａに供給される。第１収容室８５ａに供給された、新しいトナーを含む現像剤は、今度は、第１オーガ８４ａによって攪拌されながら図の手前側から奥側に向かって搬送され、後述する、静電潜像の現像に使用される現像剤を除き、そのまま第１収容室８５ａの奥まで搬送されて不図示の通過口を通って第１収容室８５ａから第２収容室８５ｂに戻る。
【００２９】
新しいトナーは、以上説明したような第１オーガ８４ａおよび第２オーガ８４ｂによる搬送の際に、現像剤中の磁性キャリアと繰り返し攪拌されることとなり、そのときの摩擦によって新しいトナーはマイナス帯電する。
【００３０】
現像ロール８１の内部には磁石が組み込まれており、その磁石の磁力を磁性キャリアが受けることで、容器６３から現像剤が現像ロール８１の表面に付着する。この現像ロール８１は、不図示の現像バイアス印加部によりバイアス電圧の印加を受けており、現像ロール８１の電位は、静電潜像の電位よりも低く感光体３の電位よりは高い電位となっている。このため、現像ロール８１の表面上に付着した現像剤中のマイナス帯電トナーは、静電潜像と現像ロール８１との間の電位差により、現像ロール８１を離れて静電潜像に付着し、感光体３上に現像像が形成される。現像像の形成後、磁性キャリアや、現像像の形成に使用されずに現像ロール８１上に残留したトナーは、不図示の機構により、現像ロール８１から剥離されて第１収容室８５ａおよび第２収容室８５ｂに戻される。
【００３１】
以上の現像像の形成過程において、静電潜像に十分な量のトナーが付着するためには、トナーの帯電量が、所定の帯電量以上に達していることが必要となる。しかし、上述の第１オーガ８４ａおよび第２オーガ８４ｂによる撹拌が十分でないと、帯電量がこの所定の帯電量以上に達していない低帯電トナーが発生することになる。こうした低帯電トナーを有する現像剤が、静電潜像の現像のために第１収容室８５ａから用いられてしまうと、静電潜像の現像の際に、トナーが静電潜像には付着せずに感光体外部に飛散したり、感光体上の静電潜像以外の箇所にトナーが付着して画像に汚れ（カブリ）をもたらすといった問題が生じる。
【００３２】
この現像装置８では、こうした問題を回避するため、トナーと磁性キャリアとの攪拌を促進させる工夫が凝らされている。
【００３３】
トナー供給室８５ｃから第２収容室８５ｂに供給された新しいトナーの中には、トナー同士が凝集してトナーの塊を形成しているものもあり、こうしたトナーの塊内部のトナーは、現像剤の搬送の過程において磁性キャリアとの接触回数が少ない。このため、こうしたトナーの塊は低帯電になりやすいという性質があり、低帯電トナーの多くは、このようなトナーの塊が原因で発生する。
【００３４】
この現像装置８は、トナーの塊を壊してトナーが磁性キャリアと充分に攪拌されるようにするために、第２収容室８５ｂの天井に、トナーの塊に磁力を及ぼす電磁石８８を備えており、第２収容室８５ｂ内の現像剤搬送方向における電磁石８８の位置は、トナー供給口８６ａよりも少し下流側である。この電磁石８８は、鉄製の芯の回りにコイル状に導線８８ｂが巻きついた電磁石であり、図１に示すように、図の水平方向が導線が巻き付いている方向となっている。この電磁石８８のコイルには、電源８８ａから１分間に所定回数、間欠的に電流が流される。電流が流されるごとに電磁石８８の下方の現像剤に対して磁力が及ぼされ、こうした磁力のオンオフが繰り返されることにより、現像剤中の磁性キャリアが揺さぶられ、この磁性キャリアの揺さぶりを通じて現像剤中のトナーの塊に対して揺さぶりがかかることとなる。なお、ここでは、磁力のオンオフが繰り返される形態が採用されているが、本発明は、磁力の強弱が繰り返される形態を採用してもよい。
【００３５】
トナーの塊は、トナー供給室８５ｃから第２収容室８５ｂに供給された直後に、上記の磁力のオンオフによりばらばらに壊されてしまい、この結果、トナーの塊を形成していたトナーは、静電潜像の現像のために第１収容室８５ａから取り出されるまでに、磁性キャリアと充分に攪拌される。その結果、静電潜像に付着するのに必要な帯電量にまで帯電する。この画像形成装置１０００では、このように電磁石８８の磁力によりトナーの塊を壊すことで、トナーの飛散やカブリが抑制されている。
【００３６】
ここで、上記の磁力のオンオフの繰り返しがあまりに高速であると、トナーが磁力の変化に追従できなくなって、磁力によってトナーの塊が壊れる効果が低下する。そこで、本実施形態の画像形成装置１０００では、電源８８ａが電磁石８８のコイルに電流を流す際の上記の所定回数として、７０回／分以下の通電回数が設定されている。
【００３７】
一般に、トナー粒子の形状が球状に近いほどトナー粒子が転がりやすいので、トナー粒子がばらばらの状態にいる限り、トナーの流動性が高い状態が実現する。この状態では、トナーは、磁性キャリアと充分に攪拌されて帯電されやすい。しかしながら、粒子形状が球状に近いトナーほどトナー粒子同士が凝集しやすいという性質があるため、粒子形状が球状に近いトナーではトナーの塊が形成されやすい。上述したように、こうした塊となったトナーは帯電しにくい。
【００３８】
この画像形成装置１０００では、電磁石８８による間欠的な磁力によりトナーの塊を壊すことができるため、トナー粒子同士の凝集をそれほど心配する必要がない。そこで、この画像形成装置１０００は、トナーの形状係数が１００以上１３０以下の領域に属するという、粒子形状が球状に近いトナーを採用することで、トナーの流動性が高い状態が実現されている。また、この画像形成装置１０００で採用されているトナー粒子は、体積平均粒径が３μｍ〜１０μｍの範囲に属する小さい粒子であり、このように小さい粒子を採用することでもトナーの流動性の向上が図られている。
【００３９】
ここで、トナーの形状係数、および体積平均粒径について簡単に説明する。
【００４０】
まず、トナーの形状係数について説明する。トナーの形状係数は、以下の式で定義される。
【００４１】
トナーの形状係数＝（（最大径／２）２×π）×１００／投影面積
ここで、最大径とは、トナー粒子を平面上へ投影したときの投影像を２本の平行線ではさんだとき、その平行線の間隔が最大となる粒子の幅を意味し、投影面積とは、トナー粒子の平面上への投影像の面積を意味する。これら最大径や投影面積は、例えば、走査型電子顕微鏡により２０００倍にトナー粒子を拡大した写真を撮影し、ついでこの写真に基づいて「ＳＣＡＮＮＩＮＧ  ＩＭＡＧＥ  ＡＮＡＬＹＺＥＲ」（日本電子社製）を使用して写真画像の解析を行うことにより測定できる。この画像形成装置１０００で採用されているトナーの形状係数は、１００個のトナー粒子について上記の式を用いてトナーの形状係数を算出し、それらの平均をとることにより求められている。
【００４２】
次に、体積平均粒径について説明する。
【００４３】
この体積平均粒径は、例えば、下記の手順に従って求められる。
【００４４】
測定試料となるトナーを１．０ｍｇ、分散剤であるアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの５％水溶液２ｍｌ中に分散させる。そして、トナーが分散した分散剤を、電解液（ＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ：ベックマン−コールター社製）１００［ｍｌ］に添加し、超音波分散器で１分間分散処理を行う。分散処理後、コールターマルチサイザーＩＩ型（ベックマン−コールター社製）により、アパーチャー径として１００μｍアパーチャーを用いて２μｍ〜６０μｍのトナー粒子の粒径分布を測定し、チャンネルごとの体積平均粒径の分布を求める。体積平均粒径を、体積平均粒径の小さい方から累積し、累積５０％になったところの粒径が体積平均粒径である。なお、分散剤としては、上記のアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム以外の界面活性剤も採用可能である。
【００４５】
なお、測定する粒子が２μｍ未満の場合、レーザー回析式粒度分布測定装置（ＬＡ−７００：堀場製作所製）を用いて測定することができる。この場合、測定法としては分散液となっている状態の試料を固形分で約２ｇになるように調整し、これにイオン交換水を添加して、約４０ｍｌにする。これをセルに適当な濃度になるまで投入し、約２分待って、セル内の濃度がほぼ安定になったところで測定する。
【００４６】
また、外添剤などの粉体の体積平均粒径を測定する場合は、界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの５％水溶液５０ｍｌ中に測定試料を２ｇ加え、超音波分散機（１０００Ｈｚ）にて２分分散して、試料を作製し、前述の分散液と同様の方法で、測定することができる。
【００４７】
以下では、この画像形成装置１０００で採用されているトナーの製造方法、およびそのトナーを有する二成分現像剤の製造方法について説明する。ここでは、一例として、トナーの形状係数が１３０、体積平均粒径が５．８μｍのトナーの製造方法、およびそのトナーを有する二成分現像剤の製造方法について説明する。
＜樹脂微粒子分散液の調製＞
・スチレン・・・・・・・・・・・・・・・２９６質量部
・アクリル酸ｎ−ブチル・・・・・・・・・１０４質量部
・アクリル酸・・・・・・・・・・・・・・・・６質量部
・ドデカンチオール・・・・・・・・・・・・１０質量部
・アジピン酸ジビニル・・・・・・・・・・１．６質量部
（以上、和光純薬（株）製）
以上の成分を混合し溶解した混合物を、非イオン性界面活性剤（三洋化成（株）製：ノニポール４００）１２質量部及びアニオン性界面活性剤（第一工業製薬（株）製：ネオゲンＳＣ）８質量部をイオン交換水６１０質量部に溶解した溶液に加えて、フラスコ中で分散し、乳化し、１０分間ゆっくりと混合しながら、過硫酸アンモニウム（和光純薬（株）製）８質量部を溶解したイオン交換水５０質量部を投入し、窒素置換を０．１リットル／分で２０分行った。その後、フラスコ内を撹拌しながら内容物が７０℃になるまでオイルバスで加熱し、５時間そのまま乳化重合を継続し、平均粒径が２００ｎｍ、固形分濃度が４０％となる樹脂微粒子分散液（１）を調製した。その分散液の一部を１００℃のオーブン上に放置して水分を除去したものをＤＳＣ（示差走査型熱量計）測定を実施したところ、ガラス転移点は５３℃、重量平均分子量は３２，０００であった。
＜着色剤分散液の調整＞
カーボンブラック（キャボット社製：リーガル３３０）・・・・・・・１００質量部
アニオン性界面活性剤（ネオゲンＲＫ：第一工業製薬社製）・・・・・１０質量部
イオン交換水・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４９０質量部
以上の成分を混合溶解し、ホモジナイザー（ＩＫＡ社製：ウルトラタラックス）を用いて１０分間分散し、着色剤分散液を調製した。
＜離型剤粒子分散液の調製＞
・パラフィンワックス（日本精蝋社製：ＨＮＰ−９）・・・・・・・・・１００質量部
・アニオン界面活性剤（ライオン（株）社製：リパール８６０Ｋ）・・・・１０質量部
・イオン交換水・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３９０質量部
上記成分を混合して溶解した後、ホモジナイザー（ＩＫＡ社製：ウルトラタラックス）を用いて分散し、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理して、平均粒径が２２０ｎｍである離型剤粒子（パラフィンワックス）を分散してなる離型剤粒子分散液を調製した。
＜形状係数１３０のトナーの製造＞
・上述した樹脂粒子分散液・・・・・・・・・・・・・・・・３２０質量部
・上述した着色剤分散液・・・・・・・・・・・・・・・８０質量部
・上述した離型剤粒子分散液・・・・・・・・・・・・・・・９６質量部
・硫酸アルミニウム（和光純薬（株）製）・・・・・１．５質量部
・イオン交換水・・・・・・・・・・・・・・・・・１２７０質量部
以上の成分を温度調節用ジャケット付き丸型ステンレス製フラスコ中に収容し、ホモジナイザー（ＩＫＡ社製、ウルトラタラックスＴ５０）を用いて５，０００ｒｐｍで５分間分散させた後、フラスコに移動し、２５℃、２０分間４枚パドルで撹拌しながら放置した。その後撹拌しながらマントルヒーターで加熱し１℃／分の昇温速度で内部が４８℃になるまで加熱し、４８℃で２０分間保持した。次に追加で樹脂粒子分散液８０質量部を緩やかに投入し、４８℃で３０分間保持したのち、１Ｎの水酸化ナトリウム水溶液を添加し、ｐＨを６．５に調整した。
【００４８】
その後１℃／分の昇温速度で９６℃まで昇温し、３０分間保持した。０．１Ｎ硝酸水溶液を添加してｐＨを４．８に調整し、９６℃で２時間放置した。その後更に上記１Ｎ水酸化ナトリウム水溶液を添加し、ｐＨ（合一ｐＨ）を６．５に調整し９６℃（合一温度）で５時間（合一時間）放置した。その後５℃／分で３０℃まで冷却した。
【００４９】
出来上がったトナー粒子分散液をろ過し、
（Ａ）得られたトナー粒子に３５℃のイオン交換水２０００質量部を添加する。
（Ｂ）２０分撹拌して放置する。
（Ｃ）ろ過する。
【００５０】
以上の（Ａ）から（Ｃ）までの操作を５回繰り返した後、ろ紙上のトナー粒子を真空乾燥機に移し、４５℃、１０００Ｐａ以下で１０時間乾燥した。なお１０００Ｐａ以下としたのは前述のトナー粒子は含水状態であり、乾燥初期においては４５℃でおいても水分が凍結し、その後該水分が昇華するため、減圧時の乾燥機の内部圧力が一定にならないためである。ただし乾燥終了時には１００Ｐａで安定した。乾燥機内部を常圧に戻した後、これを取り出して、トナー母粒子を得、このトナー母粒子１００質量部に対してシリカ外添剤（日本アエロシル社製、ＲＹ−５０）を１．５質量部添加して、ヘンシェルミキサーにて３，０００ｒｐｍ、３分間で混合し、トナーを得た。
【００５１】
得られたトナーを、上述したトナーの形状係数の算出方法、および体積平均粒径の算出方法により、トナーの形状係数および体積平均粒径を求めたところ、トナーの形状係数は１３０であり、体積平均粒径は、５．８μｍであった。
＜磁性キャリアの製造＞
ニーダーにＭｎ−Ｍｇフェライト（平均粒径３５μｍ：パウダーテック社製）を１０００質量部投入し、スチレン−メチルメタクリレート共重合体（重合比率４０：６０、Ｔｇ９０℃、重量平均分子量７２０００：綜研化学製）２００質量部をトルエン７００質量部に溶かした溶液を加え、常温で２０分混合した後、７０℃に過熱して減圧乾燥した後、取り出し、コート磁性キャリアを得た。さらに得たコート磁性キャリアを７５μｍ目開きのメッシュでふるい、粗粉を除去して磁性キャリアを得た。
【００５２】
以上説明した製造方法を用いて製造されたトナーおよび磁性キャリアを、トナーが約７質量％を占めるように混合することで、図１の画像形成装置１０００で採用されている現像剤が完成する。なお、ここで説明したトナーおよび磁性キャリアの製造方法は、あくまでも一例であり、本発明で採用されるトナーおよび磁性キャリアの製造方法は、この製造方法に限定されるわけではない。
【００５３】
なお、以上の製造方法の説明において、分子量分布は、以下の条件で測定されたものである。ＧＰＣは「ＨＬＣ−８１２０ＧＰＣ、ＳＣ−８０２０（東ソー（株）社製）装置」を用い、カラムは「ＴＳＫｇｅｌ、ＳｕｐｅｒＨＭ−Ｈ（東ソー（株）社製６．０ｍｍＩＤ×１５ｃｍ）」を２本用い、溶離液としてＴＨＦ（テトラヒドロフラン）が用いられている。測定条件として、試料濃度０．５％、流速０．６ｍｌ／分、サンプル注入量１０μｌ、測定温度４０℃の環境下で、ＩＲ検出器による測定が実施されている。また、検量線は東ソー社製「ｐｏｌｙｓｔｙｌｅｎｅ標準試料ＴＳＫ  ｓｔａｎｄａｒｄ」：「Ａ−５００」、「Ｆ−１」、「Ｆ−１０」、「Ｆ−８０」、「Ｆ−３８０」、「Ａ−２５００」、「Ｆ−４」、「Ｆ−４０」、「Ｆ−１２８」、「Ｆ−７００」の１０サンプルから作製されている。
【００５４】
以下では、現像装置に電磁石を備えることや、さらにトナー粒子の形状が球状に近いトナーを採用することで、画質の低下が回避されることを具体的な実験データで検証する。
【００５５】
この実験では、温度３５℃、湿度８５％の環境下、すなわちトナーの凝集が起こりやすい条件下で、Ａ３用紙（富士ゼロックスオフィスサプライ社製Ｐ紙）を用いて、画像密度３０％のハーフトーン画像を１０００枚連続出力し、それぞれのハーフトーン画像に濃淡ムラの画質欠陥がどの程度発生しているかをチェックする。ここで、ハーフトーン画像とは、１インチ平方当り１５０個の網点で形成された画像を意味する。
【００５６】
濃淡ムラの画質欠陥は、本来画像が出力されるべき用紙部分にトナーが十分に付着していない場合や、本来白紙部分となるべき用紙部分にトナーが付着した場合に発生することが多い。このような画質欠陥は、トナーの中に低帯電のトナーが混在しているときに顕著にみられる現象であり、上述したトナーの飛散やカブリによって生じる画質欠陥である。
そこで、上記のように、濃淡ムラの画質欠陥がどの程度発生しているかをチェックすることより、低帯電トナーがどの程度画像形成に使用されているかを調べることができる。
【００５７】
濃淡ムラについてのチェック結果は、以下のカテゴリーに分けて評価する。
○  ：  濃淡ムラの画質欠陥が発生したハーフトーン画像は１０枚未満である
△  ：  濃淡ムラの画質欠陥が発生したハーフトーン画像は１０枚以上２０未満である
×  ：  濃淡ムラの画質欠陥が発生したハーフトーン画像は２０枚以上である
上記の実験を、下記の画像形成装置によって行う。
（実施例１）
電磁石への通電回数（電流が電磁石のコイルに流される１分間あたりの回数）が５０回に設定され、形状係数が１１０のトナーが採用されている図１に示す画像形成装置１０００。
【００５８】
実施例１の画像形成装置で採用されている、形状係数が１１０のトナー、およびこのようなトナーを含む現像剤は、上述したトナーの製造方法において、合一温度を９８℃、合一時間を１０時間、合一ｐＨを４．５に変更することによって得られる。また、このトナーの体積平均粒径は、５．７μｍである。
（実施例２）
電磁石への通電回数が６０回に設定され、形状係数が１１０のトナーが採用されている図１に示す画像形成装置１０００。
【００５９】
実施例２の画像形成装置で採用されている、形状係数が１１０のトナー、およびこのようなトナーを含む現像剤は、実施例１で用いられたのと同じ製造方法によって得られる。
（実施例３）
電磁石への通電回数が７０回に設定され、形状係数が１１０のトナーが採用されている図１に示す画像形成装置１０００。
【００６０】
実施例３の画像形成装置で採用されている、形状係数が１１０のトナー、およびこのようなトナーを含む現像剤は、実施例１で用いられたのと同じ製造方法によって得られる。
（実施例４）
電磁石への通電回数が１２０回に設定されている点を除けば、形状係数が１１０のトナーが採用されている図１に示す画像形成装置１０００と同様の構成を有する画像形成装置。
【００６１】
実施例４の画像形成装置で採用されている、形状係数が１１０のトナー、およびこのようなトナーを含む現像剤は、実施例１で用いられたのと同じ製造方法によって得られる。
（実施例５）
電磁石への通電回数が１５０回に設定されている点を除けば、形状係数が１１０のトナーが採用されている図１に示す画像形成装置１０００と同様の構成を有する画像形成装置。
【００６２】
実施例５の画像形成装置で採用されている、形状係数が１１０のトナー、およびこのようなトナーを含む現像剤は、実施例１で用いられたのと同じ製造方法によって得られる。
（実施例６）
電磁石への通電回数が６０回に設定され、形状係数が１３０のトナーが採用されている図１に示す画像形成装置１０００。
【００６３】
実施例６の画像形成装置で採用されている、形状係数が１３０のトナー、およびこのようなトナーを含む現像剤は、上述した製造方法によって得られる。上述したように、このトナーの体積平均粒径は、５．８μｍである。
（実施例７）
形状係数が１５０のトナーが採用されている点を除けば、電磁石への通電回数が６０回に設定されている図１に示す画像形成装置１０００と同様の構成を有する画像形成装置。
【００６４】
実施例７の画像形成装置で採用されている、形状係数が１５０のトナー、およびこのようなトナーを含む現像剤は、上述したトナーの製造方法において、合一温度を８５℃、合一時間を３時間、合一ｐＨを６．７に変更することによって得られる。また、このトナーの体積平均粒径は、５．７μｍである。
（実施例８）
形状係数が１５５のトナーが採用されている点を除けば、電磁石への通電回数が６０回に設定されている図１に示す画像形成装置１０００と同様の構成を有する画像形成装置。
【００６５】
実施例８の画像形成装置で採用されている、形状係数が１５５のトナー、およびこのようなトナーを含む現像剤は、下記の製造方法によって得られる。
【００６６】
スチレン８２質量部、アクリル酸ブチル１８質量部、アゾビスバレロニトリル１．３質量部をフラスコに投入し、窒素雰囲気下、温度８０℃で重合反応を行い、重量平均分子量２２０００の樹脂を得る。この樹脂１７４質量部、カーボンブラック（キャボット社製：リーガル３３０）１６質量部、パラフィンワックス（日本精蝋社製：ＨＮＰ−９）１０質量部をバンバリーミキサー（神戸製鋼社製）に入れ、内部の温度が１１０±５℃になるように圧力を加え、８０ｒｐｍで混練を１０分間行う。得られた混練物を冷却後、ハンマーミルにて粗粉砕し、これをジェットミルにて約５．３μｍに微粉砕した後、エルボージェット分級機（松坂貿易社製）にて分級し、上述したトナーの製造方法と同様の方法で外添剤を添加してトナーの作製を行う。そして、上述した磁性キャリアの製造方法によって磁性キャリアを作製し、現像剤を得る。
このトナーの体積平均粒径は、５．６μｍである。
（比較例）
現像装置に電磁石を備えていない点を除けば、実施例２の画像形成装置と同様の構成を備えた画像形成装置。
【００６７】
すなわち、この比較例の画像形成装置では、形状係数が１１０のトナーが採用されており、この形状係数が１１０のトナー、およびこのようなトナーを含む現像剤は、実施例１で用いられたのと同じ製造方法によって得られる。
【００６８】
以上の実施例１〜実施例８、および比較例の各画像形成装置において採用されているトナーは、いずれもその体積平均粒径が５．６μｍ〜５．８μｍの領域内に属しており、ほぼ同じ大きさのトナーであるということができる。そこで、トナーの体積平均粒径についての条件は、実施例１〜実施例８、および比較例について同等であるとみなすことができる。
【００６９】
下記表１に、実施例１〜実施例８、および比較例の結果を示す。なお、この表１では、濃淡ムラが発生したハーフトーン画像については、上述した３段階（○、△、×）の評価に加えて、濃淡ムラが発生したハーフトーン画像の枚数についても記載されている。
【００７０】
【表１】
2008090183.tif 000003
【００７１】
表１からわかるように、電磁石による磁力のオンオフによってトナーの塊を壊すことができる実施例１〜実施例８と、このようなトナーの塊を壊す機構を持たない比較例とを比較すると、比較例では、濃淡ムラ発生枚数が５１枚もある（評価は×）のに対し、実施例１〜実施例８では、濃淡ムラ発生枚数が最も多い実施例５であっても濃淡ムラ発生枚数が１８枚（評価は△）に留まっており、濃淡ムラ発生枚数は少ない。このことから、電磁石による磁力のオンオフによってトナーの塊を壊されることで、画像形成に使用される前に低帯電トナーが充分な帯電量に達していることがわかる。
【００７２】
また、通電回数が互いに異なる実施例１〜実施例５の中で比較を行うと、通電回数が１５０回／分の実施例５では、濃淡ムラ発生枚数が１８枚（評価は△）あるのに対し、通電回数が１２０回／分の実施例４ではその３分の１の６枚（評価は○）にまで減少しており、さらに、通電回数が７０回／分以下の実施例１〜実施例３では、０枚（評価は○）となっている。磁力のオンオフの繰り返しがあまりに高速であると、磁性キャリアが磁力の変化に追従できなくなって、磁力によりトナーの塊が壊される効果が低下する。上記の結果から、通電回数が１２０回／分以下が好ましく、通電回数が７０回／分以下がさらに好ましいということがわかる。
【００７３】
次に、トナーの形状係数が互いに異なる実施例２、実施例６〜実施例８の中で比較を行うと、トナーの形状係数が１５５の実施例８では、濃淡ムラ発生枚数が１１枚（評価は△）あるのに対し、トナーの形状係数が１５０の実施例７では、５枚（評価は○）にまで減少しており、さらに、トナーの形状係数が１３０以下の実施例６および実施例２では、０枚（評価は○）となっている。
【００７４】
一般に、粒子形状が球状に近いトナーほど流動性が高く、ばらばらの状態では磁性キャリアと充分に攪拌されて帯電されやすい。しかし、粒子形状が球状に近いトナーは、トナー粒子同士が凝集しやすいため、凝集してトナーの塊となると帯電しにくくなる。逆にいうと、粒子形状が球状からはずれていくほど、ばらばらの状態では帯電しにくいが、トナーの塊が形成されにくいため、トナーの塊が形成されることにより低帯電となることは少ない。
【００７５】
実施例２、実施例６〜実施例８の各画像形成装置では、電磁石による間欠的な磁力によりトナーの塊を壊すことができるため、トナー粒子同士の凝集をそれほど心配する必要がない。このため、粒子形状が球状に近いトナーを採用した方が、トナーの流動性が高いので有利である。上記の実施例２、実施例６〜実施例８の結果は、このことを反映しており、トナーの形状係数が小さい実施例の方が、トナーが帯電されやすいために濃淡ムラ発生枚数が少ないという結果となっている。特に、上記の実施例２、実施例６〜実施例８の結果から、トナーの形状係数が１５０以下が好ましく、トナーの形状係数が１３０以下がさらに好ましいということがわかる。
【００７６】
以上の、表１の結果の考察をまとめると、現像剤に対して磁力をオンオフする電磁石を現像装置に設けることで、低帯電トナーによる画質欠陥を防ぐことができるということが結論できる。特にこの効果は、電磁石への通電回数が１２０回／分以下であって、トナーの形状係数が１００以上１５０以下である場合に大きいということがわかり、さらには、電磁石への通電回数が７０回／分以下であって、トナーの形状係数が１００以上１３０以下である場合により大きな効果が得られるということがわかる。
【００７７】
なお、以上の説明においては、モノクロの片面出力プリンタを例として説明したが、本発明の画像形成装置は、モノクロの両面出力プリンタに応用されてもよい。また、カラーの片面出力プリンタあるいはカラーの両面出力プリンタに応用されてもよい。また、プリンタ以外にも、コピー機やファックス機に応用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施形態を示す全体構成図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０００  画像形成装置
１  トレイ
２  帯電器
３  感光体
４  クリーニングブレード
５  駆動部
７  露光部
８  現像装置
８１  現像ロール
８２  層厚調整板
８３  容器
８４ａ  第１オーガ
８４ｂ  第２オーガ
８５ａ  第１収容室
８５ｂ  第２収容室
８５ｃ  トナー供給室
８６  第１の仕切り壁
８７  第２の仕切り壁
８８  電磁石
８８ａ  電源
８８ｂ  導線
９  転写ロール
１０  定着器
【図１】
2008090183.tif 000004