(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に形成された静電潜像を現像するための現像剤であって、平均円形度が０．９５以上の磁性一成分現像剤である現像剤と、
前記現像剤が担持される現像剤担持体であって、前記像担持体と空間を介して配置される現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の内部に設けられ、磁極を有する磁性体と、
を有し、
前記現像剤担持体に担持された前記現像剤を、前記像担持体と前記現像剤担持体との間で電気的に飛翔させて、前記静電潜像に現像剤を付着させることで、前記静電潜像を現像する現像装置であって、
前記現像剤担持体の軸線方向から見た前記現像剤担持体と前記像担持体の断面において、
前記現像剤担持体の軸線と前記像担持体の軸線とを結ぶ線分を第１線分とし、
前記像担持体と対向する位置で前記現像剤担持体に現像剤を担持させるための前記磁極の磁束密度が最大である前記現像剤担持体の表面の位置と、前記現像剤担持体の軸線とを結ぶ線分を第２線分とし、
前記像担持体と前記現像剤担持体とが回転していない状態で、前記像担持体の電位を０Ｖとし、前記現像剤担持体に画像形成動作時と同じ直流電圧を印加し、前記像担持体と前記現像剤担持体との間で前記現像剤を飛翔させた場合に、前記現像剤が付着して現像される前記像担持体上の領域を第１領域とし、
前記像担持体の軸線から前記現像剤担持体の軸線に向かう方向に前記第１領域を投影した前記現像剤担持体上の領域を第２領域とし、
前記第２領域における前記現像剤担持体の回転方向の下流側端部と、前記現像剤担持体の軸線とを結ぶ線分を第３線分とした場合に、
前記現像剤担持体の回転方向における角度について、前記第１線分と前記第２線分とがなす第１角度は、０°よりも大きく、前記第１線分と前記第３線分とがなす第２角度以下であり、
前記第１角度は４°以上１６°以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記第１角度は、前記第１線分と、前記像担持体の回転方向における前記第１領域の下
流側端部と前記現像剤担持体の回転中心軸線とを結ぶ第４線分とがなす角度と同じであることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤は、前記像担持体と前記現像剤担持体との間で、１粒１粒個別に飛翔することを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記現像剤担持体と前記像担持体との間に生じる電界の強さを変化させることで、前記現像剤を、前記現像剤担持体と前記像担持体との間において振動させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記現像剤は、数平均粒径がＤ（μｍ）であり、磁場７９．６ｋＡ／ｍ（１０００エルステッド）におけるトナーの残留磁化をσｒ（Ａｍ＾２／ｋｇ）としたときに３．２≦σｒ×Ｄ≦３８．０を満たす磁性現像剤であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
前記現像剤担持体の表面には樹脂層が設けられており、
前記樹脂層上に現像剤が担持され、
前記樹脂層上の現像剤に接触することで、前記樹脂層上に担持された現像剤の量を規制する現像ブレードを有し、
前記樹脂層は、黒鉛化カーボンブラックと酸性カーボンブラックとを組み合わせた樹脂によって形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項７】
前記樹脂層は以下の（Ａ）乃至（Ｅ）を含む塗料組成物を熱硬化して得られるものであることを特徴とすることを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
（Ａ）結着樹脂としての熱硬化性樹脂
（Ｂ）溶媒としての炭素数１乃至４のアルコール
（Ｃ）下記式（Ｒ）で示されるユニットを有する樹脂
（Ｄ）Ｘ線回折で測定される黒鉛（００２）面の面間隔が０．３３７０ｎｍ以上０．３４５０ｎｍ以下である黒鉛化カーボンブラック
（Ｅ）ｐＨ５．０以下の酸性カーボンブラック
【化１】
0006635740.tif 000011
式（Ｒ）において、Ｒ１は水素原子またはメチル基を示し、Ｒ２は炭素数１乃至４のアルキレン基を示す。Ｒ３、Ｒ４およびＲ５から選ばれる一つまたは二つ以上は炭素数４乃至１８のアルキル基を示し、残りの基は炭素数１乃至３のアルキル基を示す。Ｘは、−ＣＯＯ−と、−ＣＯＮＨ−と、−Ｃ６Ｈ４−のいずれかである。Ａ−はアニオンを示す。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の現像装置と、
前記像担持体と、を有し、
画像形成装置の装置本体に対して着脱可能であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか１項に記載の現像装置、または、請求項８に記載のプロセスカートリッジを有し、
記録媒体に画像を形成す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、感光ドラムに形成された静電潜像を現像する現像装置と、トナー像を形成するとともに画像形成装置の装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジと、電子写真技術を利用した画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真技術を用いた電子写真画像形成装置では、感光ドラムと、感光ドラムに作用するプロセス手段とが、プロセスカートリッジとして一体的にカートリッジ化されていることがある。また、プロセスカートリッジは、画像形成装置の装置本体に着脱可能となっている。このようなプロセスカートリッジ方式では、画像形成装置のメンテナンスをサービスマンによらずユーザー自身で行うことができるため利便性が高まっていた。そのため、プロセスカートリッジ方式は画像形成装置において広く用いられている。
【０００３】
また、プロセスカートリッジには、感光ドラムに形成された静電潜像を現像する現像装置が設けられている。感光ドラムに形成された静電潜像に現像装置がトナーを供給することで、静電潜像がトナー像として現像される。ここで、感光ドラム上の静電潜像を現像する方式としてジャンピング現像方式がある。ジャンピング現像方式では、感光ドラムと現像ローラとの間の電界を変化させることで磁性トナーを飛翔させている。具体的には、電界の強さを細かく変化させることによって磁性トナーを飛翔させている。ジャンピング現像方式では、感光ドラムと現像ローラとが接触せず、感光ドラムと現像ローラとの間でトナーが摺擦されないため、トナーの劣化を抑制することができる。
【０００４】
また、近年、画像を形成するために消費されるトナーの量を少なくすることが求められている。つまり、同じトナー量で多くの画像を印字できることが求められている。これにより、トナーが収納される容器のサイズを小さくすることができるため、画像形成装置を小型化することができる。ここで、ジャンピング現像方式では、感光ドラム上の静電潜像のエッジ部に多くのトナーが付着することが知られている。
【０００５】
そのため、文字や細線などのエッジを多く含む画像を形成する場合、トナー消費量が多くなる傾向がある。ここで、図９は、従来におけるジャンピング現像を説明するための図である。従来では、図９（ａ）に示すように、現像ローラ上のトナーは、現像ローラ内に配置されたマグネットの磁力によって「穂」のように固まることがある（以下「穂」を磁気穂とする）。現像ローラ上の磁気穂が静電潜像のエッジ部にそのまま全て付着されるため、エッジ部におけるトナー消費量は多くなってしまう。
【０００６】
そこで、特許文献１に開示される技術では、エッジ部におけるトナー消費量を少なくするために、感光ドラムと現像ローラとの間において、現像ローラ上のトナー粒子を、磁気穂としてではなく、１粒１粒ばらばらに移動させている。ここで、現像ローラ上のトナー粒子が１粒１粒個別にばらばらになっている状態をクラウド状態という。特許文献１に開示される技術では、図９（ｂ）に示すように、現像ローラ上のトナー粒子をクラウド状態にすることで、静電潜像のエッジ部におけるトナー消費量を低減させている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示される技術では、画像形成装置のプロセススピードを高速化した場合にかぶりが生じてしまう。ジャンピング現像において、現像ローラ上のトナー粒子をクラウド状態にする場合、現像ローラ内のマグネットのトナーに対する磁気拘束力を弱くすることでトナー粒子をクラウド状態にしている。そして、クラウド状態となったトナー粒子が感光ドラムと現像ローラとの間を往復移動することで、感光ドラム上の
静電潜像が現像される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４５３２９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで、図１０は、ジャンピング現像においてかぶりが発生する原因を説明するための図である。感光ドラムと現像ローラとの間には、感光ドラムと現像ローラの回転によって気流が発生する。この気流は、画像形成装置のプロセススピードが遅く、感光ドラムと現像ローラの回転速度が遅い場合には、クラウド状態のトナーに影響を生じさせない。しかし、感光ドラムと現像ローラの回転速度が速くなると、クラウド状態のトナーへの影響が大きくなる。トナー粒子１粒の方が磁気穂よりも質量が小さいため、磁気穂の状態のトナー粒子よりも、クラウド状態のトナー粒子の方が気流の影響を受けやすい。
【００１０】
そして、感光ドラムと現像ローラとの間を往復移動しているクラウド状態のトナー粒子は、感光ドラムと現像ローラとの間の気流によって、感光ドラムと現像ローラの回転方向下流側に移動してしまう。このため、往復移動していたトナー粒子であって現像ローラ上に戻るはずだったトナー粒子が、現像ローラ上に戻らなくなることがある。そして、現像ローラ上に戻らなかったトナー粒子が、かぶりとして画像に現れてしまうことがある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで本発明は、
像担持体に形成された静電潜像を現像するための現像剤であって、平均円形度が０．９５以上の磁性一成分現像剤である現像剤と、
前記現像剤が担持される現像剤担持体であって、前記像担持体と空間を介して配置される現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の内部に設けられ、磁極を有する磁性体と、
を有し、
前記現像剤担持体に担持された前記現像剤を、前記像担持体と前記現像剤担持体との間で電気的に飛翔させて、前記静電潜像に現像剤を付着させることで、前記静電潜像を現像する現像装置であって、
前記現像剤担持体の軸線方向から見た前記現像剤担持体と前記像担持体の断面において、
前記現像剤担持体の軸線と前記像担持体の軸線とを結ぶ線分を第１線分とし、
前記像担持体と対向する位置で前記現像剤担持体に現像剤を担持させるための前記磁極の磁束密度が最大である前記現像剤担持体の表面の位置と、前記現像剤担持体の軸線とを結ぶ線分を第２線分とし、
前記像担持体と前記現像剤担持体とが回転していない状態で、前記像担持体の電位を０Ｖとし、前記現像剤担持体に画像形成動作時と同じ直流電圧を印加し、前記像担持体と前記現像剤担持体との間で前記現像剤を飛翔させた場合に、前記現像剤が付着して現像される前記像担持体上の領域を第１領域とし、
前記像担持体の軸線から前記現像剤担持体の軸線に向かう方向に前記第１領域を投影した前記現像剤担持体上の領域を第２領域とし、
前記第２領域における前記現像剤担持体の回転方向の下流側端部と、前記現像剤担持体の軸線とを結ぶ線分を第３線分とした場合に、
前記現像剤担持体の回転方向における角度について、前記第１線分と前記第２線分とがなす第１角度は、０°よりも大きく、前記第１線分と前記第３線分とがなす第２角度以下であり、
前記第１角度は４°以上１６°以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、画像品質に維持しつつ、画像形成プロセスを高速化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１に係る感光ドラムと現像ローラとの間隔を示す図
【図２】実施例１に係る画像形成装置を示す概略断面図
【図３】実施例１に係るカートリッジを示す概略断面図
【図４】実施例１に係る画像形成装置の装置本体とカートリッジとを示す図
【図５】実施例１に係るカートリッジの分解斜視図
【図６】実施例１に係るマグネットの磁力と磁極の配置とを示す図
【図７】従来におけるジャンピング現像を説明するための図
【図８】感光ドラムと現像ローラとの間の気流を示す図
【図９】従来におけるジャンピング現像を説明するための図
【図１０】ジャンピング現像においてかぶりが発生する原因を説明するための図
【図１１】実施例２に係る感光ドラムと現像スリーブとの間隔を示す図
【図１２】実施例２に係る画像形成装置を示す概略断面図
【図１３】実施例２に係る現像装置を示す概略断面図
【図１４】現像スリーブ上におけるトナーの帯電量とトナー量とを示す図
【図１５】感光ドラムと現像スリーブとの電位差を示す模式図
【図１６】トナー中の正極性微粒子の量とトナー残量との関係を示す図
【図１７】現像スリーブ上のトナーの帯電量とプロセススピードとの関係を示す図
【図１８】プロセススピード毎のトナー残量とカブリ量との関係を示す図
【図１９】カブリが測定される部分を示す概略図
【図２０】感光ドラムと現像スリーブとの間においてトナーに作用する力を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に図面を参照して本発明の実施形態を例示する。ただし、実施形態に記載されている構成部品の寸法や材質や形状やそれらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件などにより適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施形態に限定する趣旨ではない。
【００１５】
（実施例１）
＜画像形成装置の構成＞
図２は、実施例１に係る画像形成装置１を示す概略断面図である。図２において、電子写真技術を利用した画像形成装置１は、装置本体ＡとカートリッジＢを有するレーザビームプリンタである。カートリッジＢは装置本体Ａに対して着脱可能となっている。カートリッジＢが装置本体Ａに装着されたとき、カートリッジＢの上側には露光装置３（レーザスキャナユニット）が配置される。
【００１６】
また、カートリッジＢの下側には、画像が形成される記録媒体としてのシート材Ｗが収容されるシートトレイ４が配置される。更に、装置本体Ａには、シート材Ｗの搬送方向Ｄに沿って、ピックアップローラ５ａと給送ローラ対５ｂと搬送ローラ対５ｃと転写ガイド６と転写ローラ７と搬送ガイド８と定着装置９と排出ローラ対１０と排出トレイ１１とが順次配置されている。また、定着装置９は、加熱ローラ９ａと加圧ローラ９ｂとを有している。
【００１７】
＜画像形成プロセス＞
図３は、実施例１に係るカートリッジＢを示す概略断面図である。次に、画像形成プロセスについて図２と図３を用いて説明する。プリントスタート信号に基づいて、直径が２４ｍｍである像担持体としての感光ドラム６２は、矢印方向に、所定の周速度（プロセススピード１００ｍｍ/ｓｅｃ）で回転する。バイアス電圧が印加された帯電ローラ６６は
、感光ドラム６２の外周面に接触し、感光ドラム６２の外周面を一様に帯電する。露光装
置３は、画像情報に応じたレーザ光Ｌを出力する。そのレーザ光ＬはカートリッジＢの上面の露光窓部７４を通り、レーザ光Ｌによって感光ドラム６２の外周面が走査露光される。これにより、感光ドラム６２の外周面には画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００１８】
一方、図３に示すように、現像装置としての現像装置ユニット２０において、トナー室２９内に収納された現像剤としてのトナーは、搬送部材４３の回転によって撹拌・搬送され、トナー供給室２８に送り出される。搬送部材には、現像装置ユニット２０のトナー室２９とトナー供給室２８との間にある開口１４６を封止するための封止部材１４５を有している。トナー室２９のトナーがトナー供給室２８のトナー収納枠体２３と現像ローラ３２の間を介して漏れることにないように、製品を出荷する際は開口１４６を封止してトナー室２９のみにトナーを収容している。使用時には、搬送部材４３を回転させることにより封止部材１４５が巻き取られることにより開口１４６が開封される。図３では、封止されていた開口１４６が開封された状態を示している。トナーは、磁性一成分からなり、直径８ｍｍの磁性体であるマグネットとしてのマグネットローラ３４（固定磁石）の磁力によって、直径が１０ｍｍである現像剤担持体としての現像ローラ３２の表面に担持される。現像ローラ３２は、感光ドラム６２の駆動ギア（不図示）を介して駆動力を受けることで、感光ドラム６２の周速度の１．１３倍の周速度（１１３ｍｍ／ｓｅｃ）で矢印の方向に回転駆動される。そして、現像ブレード４２は、トナーを摩擦帯電し、現像ローラ３２表面のトナーの層厚を規制する。そのトナーは感光ドラム６２上の静電潜像に付着し、それにより静電潜像がトナー像として可視像化される。
【００１９】
また、図２に示すように、レーザ光Ｌの出力タイミングに合わせて、ピックアップローラ５ａと給送ローラ対５ｂと搬送ローラ対５ｃとによって、装置本体Ａの下部に収納されたシート材Ｗがシートトレイ４から給送される。そして、シート材Ｗは、転写ガイド６にガイドされて、感光ドラム６２と転写ローラ７との間の転写位置に搬送される。この転写位置において、トナー像は、感光ドラム６２からシート材Ｗに順次転写されていく。トナー像が転写されたシート材Ｗは、感光ドラム６２から分離され、搬送ガイド８に沿って定着装置９に向かって搬送される。
【００２０】
そして、シート材Ｗは、定着装置９を構成する加熱ローラ９ａと加圧ローラ９ｂとのニップ部を通過する。このニップ部でトナー像が加圧・加熱されることで、トナー像はシート材Ｗに定着する。トナー像の定着処理を受けたシート材Ｗは、排出ローラ対１０まで搬送され、排出ローラ対１０によって排出トレイ１１に排出される。一方、図３に示すように、転写後に感光ドラム６２上に残留した残留トナーはクリーニングブレード７７によって除去され、その後感光ドラム６２は再び画像形成プロセスに使用される。なお、感光ドラム６２から除去された残留トナーは、クリーニングユニット６０における廃トナー室７１ｂに貯蔵される。
【００２１】
＜カートリッジを着脱する構成＞
次に、装置本体Ａに対するカートリッジＢの着脱について図４を用いて説明する。図４は、実施例１に係る画像形成装置１の装置本体ＡとカートリッジＢとを示す図である。具体的には、図４は、プロセスカートリッジとしてのカートリッジＢを着脱するために開閉扉１３を開いた装置本体Ａと、カートリッジＢとを示す斜視図である。装置本体Ａには開閉扉１３が回動可能に取り付けられている。この開閉扉１３を開くとガイドレール１２が露出される。そして、カートリッジＢは、ガイドレール１２にガイドされて装置本体Ａ内に装着される。そして、装置本体Ａのモータ（不図示）によって駆動される駆動軸１４は、カートリッジＢに設けられた駆動力受け部６３ａと係合する。これにより、駆動力受け部６３ａと結合している感光ドラム６２が、装置本体Ａから駆動力を受けて回転する。
【００２２】
＜カートリッジ全体の構成＞
次に、カートリッジＢの全体構成について図３と図５を用いて説明する。図５は、実施例１に係るカートリッジＢの分解斜視図である。カートリッジＢは、クリーニングユニット６０と現像装置ユニット２０とが組み合わさることで構成される。また、クリーニングユニット６０は、クリーニング枠体７１と感光ドラム６２と帯電ローラ６６とクリーニングブレード７７とを有する。
【００２３】
一方、現像装置ユニット２０は、蓋部材２２とトナー収納枠体２３と第１サイド部材２６Ｌと第２サイド部材２６Ｒと現像ブレード４２と現像ローラ３２とマグネットローラ３４とトナー撹拌シート４４と付勢部材４６とを有する。そして、クリーニングユニット６０と現像装置ユニット２０とを結合部材７５によって互いに回動可能に結合することによってカートリッジＢは構成される。
【００２４】
現像装置ユニット２０の長手方向一端部にある第１サイド部材２６Ｌにおけるアーム部２６ａＬの先端には回動穴２６ｂＬが設けられている。また、現像装置ユニット２０の長手方向他端部にある第１サイド部材２６Ｒにおけるアーム部２６ａＲの先端には回動穴２６ｂＲが設けられている。さらに、クリーニング枠体７１の長手方向における両端部には、結合部材７５を嵌入するための嵌入穴７１ａが形成されている。
【００２５】
そして、アーム部２６ａＬとアーム部２６ａＲとクリーニング枠体７１とを所定の位置に保持して、回動穴２６ｂＬと回動穴２６ｂＲとを介して嵌入穴７１ａに結合部材７５を挿入する。これにより、結合部材７５を中心として回動可能に、クリーニングユニット６０と現像装置ユニット２０とが結合される。このとき、アーム部２６ａＬとアーム部２６ａＲの根元にそれぞれ取り付けられた付勢部材４６は、クリーニング枠体７１に接触することでクリーニングユニット６０を付勢している。これにより、現像ローラ３２は感光ドラム６２に向かって確実に押し付けられる。
【００２６】
＜マグネットローラ３４の磁束密度と磁極配置＞
次に、本実施例で用いられるマグネットローラ３４の磁束密度と磁極配置とに関して図６を用いて説明する。図６は、実施例１に係るマグネットローラ３４の磁力と磁極の配置とを示す図である。図６（ａ）は、マグネットローラ３４の磁力と磁極の配置とを示している。また、図６（ｂ）は、カートリッジＢに対する磁極の配置を示している。
【００２７】
直径１０ｍｍの現像ローラ３２の内部に挿入された直径８ｍｍのマグネットローラ３４（固定磁石）は４つの磁極（磁極Ｓ１、磁極Ｓ２、磁極Ｎ１、磁極Ｎ２）から構成される。対向磁極としての磁極Ｓ１は、現像時にトナーを現像ローラ上に担持する現像極であり、磁極Ｓ２は、現像容器内のトナーを現像ローラ３２上（現像剤担持体上に対応する）に担持するための磁極である。また、磁極Ｎ１は、現像ローラ３２上のトナーの層厚を現像ブレード４２とともに規制する磁極であり、磁極Ｎ２は、現像ローラ３２の下部からトナーが噴き出すのを防止する磁極である。磁極Ｓ２によって現像ローラ３２上に担持されたトナーは、現像ローラ３２の回転に伴い搬送され、現像ブレード４２と磁極Ｎ１とによって所望の層厚に規制されて、感光ドラム６２に対向する位置に搬送される。本実施例において、マグネットローラ３４の磁極のピーク磁束密度は、Ｓ１＝７００Ｇ、Ｓ２＝４３０Ｇ、Ｎ１＝５４０Ｇ、Ｎ２＝６２０Ｇである。
【００２８】
＜ジャンピング現像＞
次に、ジャンピング現像に関して図７を用いて説明する。本実施例では、トナーはクラウド状態となって現像ローラ３２に担持されているが、図７では、トナーは磁気穂となって現像ローラ３２に担持されている。図７は、従来におけるジャンピング現像を説明するための図である。図７（ａ）は、カートリッジＢにおける感光ドラム６２と現像ローラ３２との空間としての間隔を拡大した断面図である。また、図７（ｂ）は、ジャンピング現
像を行うための現像バイアスを示している。
【００２９】
感光ドラム６２に対向する位置には、現像極である磁極Ｓ１があるため、磁力線に沿ってトナーが積み重なって磁気穂Ｊが形成される。また、現像ローラ３２と感光ドラム６２との間には３００μｍの空隙が設けられている。また、図７（ｂ）に示されるように、現像ローラ３２には、交流電圧と直流電圧を重畳した矩形波の現像バイアスが印加されている。現像ローラ３２上のトナーは、現像ローラ３２と感光ドラム６２との間を往復運動しながら、現像ローラ３２と感光ドラム６２との電位差に応じて、感光ドラム６２上の静電潜像を現像する。本実施例における現像バイアスは、交流電圧が１．６ｋＶｐｐであり、周波数が２．７ｋＨｚの矩形波であり、直流電圧は−３００Ｖである。また、露光された後の感光ドラム６２表面の電位は−１２０Ｖである。
【００３０】
＜トナー＞
次に、本実施例に係るトナーに関して説明する。磁性現像剤としての磁性トナーを用いたジャンピング現像方法によって静電潜像を現像した場合、静電潜像のエッジ部においてトナー消費量が増える現象（いわゆるエッジ効果）が一般的に生じる。そのため、文字や細線などのエッジを多く含む画像においてはトナー消費量が増加してしまう。これは、現像ローラ３２上のトナーの磁気穂が、エッジ部にそのまま付着して、現像ローラ３２に引き戻されないことで生じている。
【００３１】
そこで、本実施例では、感光ドラム６２と現像ローラ３２との間において、トナーを、磁気穂として挙動させるのではなく、１粒１粒の粒子として挙動させている（＝クラウド状態で現像している）。これにより、静電潜像のエッジ部におけるトナー消費量の増加を低減することができる。クラウド状態のトナーで現像するためには、現像ローラ３２上のトナーの磁気穂が崩れ易いことと、トナーの現像バイアスへの追従性が高いことが必要である。
【００３２】
そして、トナーの残留磁化が小さいほど、現像バイアスによる往復運動において磁気穂が崩れ易い。また、トナー粒径が小さいほど、トナーの現像バイアスへの追従性が良好となる。また、トナー粒径が小さいほど、トナー一粒あたりの残留磁化は小さくなるので、トナーがさらにクラウド状態になりやすくなる。そのため、クラウド状態のトナーによって現像するためには、現像に用いられるトナーについて、数平均粒径と残留磁化と平均円形度とを限定することが好ましい。
【００３３】
＜数平均粒径と残留磁化＞
クラウド状態のトナーで現像するためには、トナーの数平均粒径をＤ（μｍ）とし、磁場７９．６ｋＡ／ｍにおけるトナーの残留磁化をσｒ（Ａｍ＾２／ｋｇ）とすると、σｒ×Ｄが３．２〜３８．０であるが必要がある。さらに、σｒ×Ｄが４．５〜２９．０である方が好ましく、σｒ×Ｄが４．５〜１６．０である方がより好ましい。σｒ×Ｄがこのような値になることで、トナーがクラウド状態になりやすく、エッジ部でのトナー消費量を削減できる。
【００３４】
一方、平均円形度が０．９５０以上であり、σｒ×Ｄが３８．０より大きい場合に、感光ドラム６２におけるトナーによって現像される領域である現像領域（第１領域）において、トナーは磁気穂Ｊとして挙動してしまう。また、平均円形度が０．９５０以上であり、σｒ×Ｄが３．２未満の場合に、現像領域においてトナーはクラウド状態となっているが、カブリが増加してしまう。この場合、エッジ部でのトナー消費量は増加しないが、非画像部でのトナー消費量が増加してしまうことで、結果的にトナー消費量が増加してしまう。
【００３５】
また、本実施例で使用するトナーについて、より微小なドットを忠実に現像するため、数平均粒径はある程度小さい方が好ましい。一方、数平均粒径が３μｍ未満である場合、粉体としての流動性・撹拌性が低下し、個々のトナー粒子を均一に帯電させることが困難となる。さらに、カブリの増加によってトナー消費量が増加してしまう。よって、本実施例において、磁性トナーの数平均粒径は、３〜９μｍであることが好ましく、４〜９μｍであることがより好ましい。
【００３６】
トナーの平均粒径と粒度分布は、コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型またはコールターマルチサイザー（コールター社製）等の種々の方法で測定可能であるが、本実施例においては、コールターマルチサイザー（コールター社製）によって測定される。また、コールターマルチサイザーには、個数分布と体積分布を出力するインターフェイス（日科機製）と、ＰＣ９８０１パーソナルコンピューター（ＮＥＣ製）とが接続される。電解液としては、１級塩化ナトリウムを用いることができ、１％ＮａＣｌ水溶液を調製したものを用いることができる。コールターマルチサイザーとしては、例えば、ＩＳＯＴＯＮ Ｒ−ＩＩ
（コールターサイエンティフィックジャパン社製）を使用できる。
【００３７】
測定法としては、上述した電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５ｍｌを加え、さらに、測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器によって約１〜３分間分散処理が施され、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、コールターマルチサイザーによって、試料中における２μｍ以上のトナー粒子の個数が測定される。これにより、個数分布を算出し、数平均粒径（Ｄ）を求める。
【００３８】
また、磁性トナーの飽和磁化と残留磁化の強さは、振動型磁力計ＶＳＭ Ｐ−１−１０
（東英工業社製）を用いて、２５℃の室温にて外部磁場７９．６ｋＡ／ｍで測定する。トナー担持体中に固定されているマグネットローラ３４の現像極の磁力は一般的には１０００エルステッド（約７９．６ｋＡ／ｍ）前後であるため、外部磁場７９．６ｋＡ／ｍで残留磁化を測定することで、現像領域でのトナー挙動を捉えることができる。
【００３９】
＜平均円形度＞
次に、トナーの形状とクラウド現像との関係を調べたところ、トナーの平均円形度が０．９５０以上であると（０．９６０以上がより好ましく、０．９７０以上がさらに好ましい）、トナーがクラウド状態になり易いことが分かった。円形度が高いほど球形に近い形状であるため、粒子同士の接触は点接触に近づく、磁気穂がほぐれやすくなる。このため、トナーがクラウド状態になり易いものと考える。以上のことから、Ｄ×σｒが３．２〜３８．０であり、トナーの平均円形度が０．９５０以上（０．９５以上）であることで、トナーは現像領域中において１粒１粒の粒子として挙動することができる（＝クラウド状態で現像する）。そして、エッジ部においてトナーがきちんと現像ローラ３２に引き戻されるため、トナー消費量が低減される。
【００４０】
本実施例において、平均円形度は、粒子の形状を定量的に表現する簡便な方法として用いられている。また、本実施例では、平均円形度は、東亞医用電子製フロー式粒子像分析装置「ＦＰＩＡ−１０００」を用いて測定される。３μｍ以上の円相当径の粒子群について測定された各粒子の円形度（Ｃｉ）を下式（１）によって求める。そして、下式（２）で示すように、測定された全粒子の円形度の総和を全粒子数（ｍ）で除した値を平均円形度（Ｃ）と定義する。
0006635740.tif 000002
0006635740.tif 000003
【００４１】
測定装置である「ＦＰＩＡ−１０００」は、各粒子の円形度を算出した後、平均円形度とモード円形度との算出するため、円形度に基づいて、粒子を、円形度０．４０〜１．００を０．０１毎に６１分割してクラス分けする。そして、分割点の中心値と頻度とを用いて平均円形度の算出を行っている。しかしながら、この算出法で算出される平均円形度と、上述した各粒子の円形度を直接用いる算出式によって算出される平均円形度と、モード円形度との誤差は非常に少ない。そのため、誤差は実質的には無視できる程度のものであり、本実施例では、算出時間の短絡化や算出演算式の簡略化などのデータを取り扱う上での理由で、上述した各粒子の円形度を直接用いる算出式を利用し、一部変更したこのような算出法を用いている。
【００４２】
測定手順は以下の通りである。界面活性剤約０．１ｍｇを溶解している水１０ｍｌに磁性トナー約５ｍｇを分散させて分散液を調製し、超音波（２０ｋＨｚ、５０Ｗ）を分散液に５分間照射する。そして、分散液濃度を５０００〜２万個／μｌとして、上述した装置によって測定を行い、３μｍ以上の円相当径の粒子群の平均円形度を求める。ここで、本実施例において、平均円形度とは、磁性トナーの凹凸の度合いの指標である。磁性トナーが完全な球形の場合には平均円形度は１．０００であり、磁性トナーの表面形状が複雑になるほど平均円形度は小さくなる。なお、本測定方法においては、３μｍ以上の円相当径の粒子群についてのみ円形度を測定している。３μｍ未満の円相当径の粒子群においては、外部添加剤は、トナー粒子とは独立して存在する。本測定方法では、外部添加剤の粒子群の影響を低減することで、より正確にトナー粒子の円形度を求めることができる。
【００４３】
＜トナーの製造方法＞
本実施例の磁性トナーは、公知のいずれの方法によっても製造する事が可能である。まず、粉砕法により製造する場合は、例えば、結着樹脂や磁性粉体や離型剤や荷電制御剤や着色剤等の磁性トナーとして必要な成分と、その他の添加剤等とを、ヘンシェルミキサーやボールミル等の混合器によって十分混合する。その後、加熱ロールやニーダーやエクストルーダーなどの熱混練機を用いて溶融混練し、相溶した樹脂類の中で、磁性粉体等の他の磁性トナー材料を分散または溶解させる。その後、冷却固化と粉砕と分級と、必要に応じて表面処理とを行ってトナー粒子を得ることができる。分級と表面処理の順序はどちらが先でもよい。分級工程においては、生産効率上、多分割分級機を用いることが好ましい。
【００４４】
粉砕工程は、機械衝撃式やジェット式等の公知の粉砕装置を用いた方法により行うことができる。本実施例に係る特定の円形度（０．９５０以上）を有するトナーを得るためには、さらに、熱をかけて粉砕する処理や、補助的に機械的衝撃を加える処理などをすることが好ましい。また、微粉砕（必要に応じて分級）されたトナー粒子を、熱水中に分散させる湯浴法や、熱気流中を通過させる方法などを用いても良い。
【００４５】
機械的衝撃力を加える手段としては、例えば、川崎重工社製のクリプトロンシステムや、ターボ工業社製のターボミル等の機械衝撃式粉砕機を用いる方法がある。また、ホソカワミクロン社製のメカノフージョンシステムや、奈良機械製作所製のハイブリダイゼーションシステム等の装置を用いる方法がある。この方法の場合、高速回転する羽根によりトナーをケーシングの内側に遠心力により押しつけ、圧縮力や摩擦力等の力により、トナーに機械的衝撃力を加える。
【００４６】
本実施例の磁性トナーは上述した粉砕法によって製造することも可能であるが、この粉砕法で得られるトナー粒子は一般に不定形のものである。本実施例に係るトナーの必須条件である平均円形度が０．９５０以上という物性を得るためには、機械的・熱的あるいは何らかの特殊な処理を行うことが必要となり、生産性が劣る。そこで、本実施例のトナーは、分散重合法や会合凝集法や懸濁重合法等によって湿式媒体中で製造されることが好ましい。特に、懸濁重合法は、本実施例における好ましい条件を満たしやすいため、非常に好ましい。
【００４７】
懸濁重合法では、重合性単量体および着色剤（更に必要に応じて、重合開始剤や架橋剤や荷電制御剤やその他の添加剤など）を、均一に溶解または分散させて重合性単量体組成物にする。その後、この重合性単量体組成物を、分散安定剤を含有する連続層（例えば水相）中において、適当な撹拌器を用いて分散すると同時に重合反応させる。これにより、所望の粒径を有するトナーを得ることができる。この懸濁重合法で得られるトナー（以後、重合トナーとする）は、個々のトナー粒子形状がほぼ球形に揃っており、平均円形度が０．９７０以上であり、円形度標準偏差が０．０４５以下である。したがって、本実施例に好適とされる物性要件を満たすトナーが得られやすい。さらに、こういったトナーは帯電量の分布も比較的均一であるためトナー消費量を低減することができる。
【００４８】
次に、本実施例の磁性トナーを好適に製造できる懸濁重合法について説明する。本実施例に係る重合トナーを製造する場合、結着樹脂となる重合性単量体中に、磁性粉体や離型剤や可塑剤や荷電制御剤や架橋剤や、場合によって着色剤等のトナーとして必要な成分が加えられる。そして、重合トナーは、その他の添加剤（例えば、高分子重合体や分散剤等）を適宜加えた後に、分散機等によって均一に溶解または分散させた重合性単量体組成物を、分散安定剤を含有する水系媒体中に懸濁することで製造される。
【００４９】
本実施例に係る重合トナーの製造において、重合性単量体組成物を構成する重合性単量体としては以下のものが挙げられる。重合性単量体としては、スチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−メトキシスチレン、ｐ−エチルスチレン等のスチレン系単量体、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル等が挙げられる。また、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル等が挙げられる。また、アクリル酸２−クロルエチル、アクリル酸フェニル等のアクリル酸エステル類、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル等が挙げられる。また、メタクリル酸ｎ−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル等が挙げられる。また、メタクリル酸ジエチルアミノエチル等のメタクリル酸エステル類その他のアクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等が挙げられる。これらの単量体は、単独で、または混合して使用され得る。上述の単量体の中でも、スチレンまたはスチレン誘導体を、単独で、あるいは他の単量体と混合して使用することが、トナーの現像特性及び耐久性の点から好ましい。
【００５０】
本実施例に係る磁性トナーを重合法で製造する方法では、一般に、上述のトナー組成物等を適宜加えたものを、ホモジナイザーやボールミルやコロイドミルや超音波分散機等の分散機によって均一に溶解または分散させる。そして、これによって得られた重合性単量体組成物を、分散安定剤を含有する水系媒体中において懸濁させる。この時、高速撹拌機もしくは超音波分散機のような高速分散機を使用して一気に所望のトナー粒子のサイズにする方が、得られるトナー粒子の粒径がシャープになる。重合開始剤は、重合性単量体中に他の添加剤を添加する時に同時に加えても良いし、水系媒体中に懸濁する直前に混合し
ても良い。また、造粒直後であって重合反応を開始する前に、重合性単量体、あるいは溶媒に溶解した重合開始剤を加えることも出来る。
【００５１】
造粒後は、通常の撹拌機を用いて、粒子状態が維持され、かつ、粒子の浮遊・沈降が防止される程度の撹拌を行えば良い。重合工程においては、重合温度は４０℃以上、一般には５０〜９０℃の温度に設定して重合を行う。この温度範囲で重合を行うと、内部に封じられるべき離型剤やワックス類等が相分離によりトナー粒子の内側に析出して、内包化がより良好となる。残存する重合性単量体を消費するために、重合反応終期であれば、反応温度を９０〜１５０℃にまで上げることは可能である。
【００５２】
重合トナー粒子は、重合終了後、公知の方法によって濾過・洗浄・乾燥が行われ、必要によって無機微粉体が表面に付着される。これによって、本実施例の磁性トナーが得られる。また、製造工程に分級工程を入れ、粗粉や微粉をカットすることも可能である。さらに、本実施例において、トナーには、流動化剤として、個数平均１次粒径４〜８０ｎｍ（より好ましくは６〜４０ｎｍ）の無機微粉体が添加されることも好ましい。無機微粉体は、トナーの流動性改良及びトナー粒子の帯電均一化のためにトナーに添加される。ここで、無機微粉体を疎水化処理するなどの処理によって、トナーの帯電量の調整や、環境安定性の向上等の機能を付与することも好ましい。上記製造方法によって、クラウド状態となるトナーを製造することが可能となる。これにより、トナー消費量を低減することができる。
【００５３】
＜検証実験＞
様々なトナーを作製して、個数平均粒径と平均円形度と残留磁化の値と磁気穂の状態とかぶりとトナー消費量との関係を表１に示した。表１において、現像領域のトナーが磁気穂Ｊの状態で飛翔している場合を×とし、磁気穂Ｊがくずれた状態であるクラウド状態でトナーが飛翔している場合を○としている。トナーの現像状態の測定は、現像領域を断面方向から高速度カメラで観察することで行った。また、表１において、トナー消費量の値は、常温常湿環境下（２３℃、６０％ＲＨ）において、ＩＳＯ画像を連続通紙で２０００枚画出し試験を行った場合に、消費したトナー量を印刷枚数で割った値である。なお、記録媒体としては７５ｇ／ｍ２の紙を使用した。
【００５４】
かぶりは、常温常室環境下（２３℃、６０％ＲＨ）でベタ白の画出しを行い、東京電色社製のＲＥＦＬＥＣＴＭＥＴＥＲ  ＭＯＤＥＬ  ＴＣ−６ＤＳを使用して測定した。フィルターはグリーンフィルターを用い、かぶり（反射率）（％）＝標準紙の反射率（％）−ベタ白部の反射率（％）としてかぶりを測定している。かぶりの判断基準については、２％未満を○とし、２％以上２．５％未満を△とし、２．５％以上を×としている。また、磁極Ｓ１は感光ドラム６２に対向する位置に配置されており、磁極Ｓ１における磁束密度のピーク位置は、感光ドラム６２の回転中心軸線に対向している。ここで、磁極Ｓ１は、現像ローラ３２に向かってトナーを引き寄せる磁極である。
【表１】
0006635740.tif 000004
【００５５】
これまで説明した結果と表１とから、平均円形度が０．９５０以上であり、磁場７９．６ｋＡ／ｍにおける残留磁化σｒと数平均粒径（Ｄ）との積が３．２≦σｒ×Ｄ≦３８．
０であれば、磁気穂の状態ではなくクラウド状態で現像することができる。表１では、この状態について「現像領域のトナー状態」を○としている。本実施例においては、磁極の位置を下流側に配置している。トナー状態が○でなくても磁極の位置が下流にあればかぶりトナーに関し一定の効果がある。また、表１から、磁気穂の状態で現像している場合よりも、クラウド状態で現像している場合の方が、トナー消費量を低減できることが分かる。
【００５６】
＜高速化による課題＞
上記トナーを用いることによりトナー消費量を低減することが可能となったが、近年のプロセススピードの高速化に対応しようとすると、かぶりを低減することが難しくなってくる。この原因について図８を用いて説明する。図８は、感光ドラム６２と現像ローラ３２との間の気流を示す図である。図８（ａ）にあるように、空気中において、回転する感光ドラム６２や現像ローラ３２などの周囲には、回転体周囲の空気が回転体の回転に追従することで生じる流れ（気流Ｆ）が生じている。そして、プロセススピードが高速化することで、感光ドラム６２や現像ローラ３２などの回転速度が速くなる。そうなると、図８（ｂ）にあるように、回転体周囲に発生する回転方向に沿った気流Ｆの影響により、質量が小さいトナー１粒１粒が、回転体の回転方向に沿って移動しやすくなる。
【００５７】
特に、図８（ｂ）の点線で囲まれた領域において、気流Ｆによって感光ドラム６２の回転方向下流側に移動したトナーは、現像ローラ３２から遠くなるため、磁力や現像バイアスなどから影響を受けにくくなってしまう。そのため、ジャンピング現像による往復運動を繰り返した場合、本来現像ローラ３２上に戻れるはずのトナーが、上記理由により、現像ローラ３２上に戻れなくなる場合がある。この場合、かぶりとしてトナーが紙上に転写されてしまう。
【００５８】
このかぶりトナーを現像ローラ３２側に戻すためには、磁極Ｓ１の磁力を強くすることも考えられる。しかし、トナーに作用する磁気拘束力を弱くすることでトナーをクラウド状態にしているため、磁極Ｓ１の磁力を強くした場合、現像ローラ３２上のトナーが磁気穂となり、トナー消費量が増加してしまう。そのため、磁極Ｓ１の磁力を強くすることはできない。以上のように、上記クラウド状態で現像する構成では、プロセススピードが高速化した場合において、かぶりを低減することが困難になっていた。ここで、表２に、プロセススピードとかぶりとの関係を示す。表２において、トナーは、表１における５番のトナーを用いている。また、画出しには、本実施例で説明した画像形成装置を用いている。そして、感光ドラム６２の回転速度を変更している。
【００５９】
かぶりは、常温常室環境下（２３℃、６０％ＲＨ）でベタ白の画出しを行い、東京電色社製のＲＥＦＬＥＣＴＭＥＴＥＲ  ＭＯＤＥＬ  ＴＣ−６ＤＳを使用して測定した。フィルターはグリーンフィルターを用いて、かぶり（反射率）（％）＝標準紙の反射率（％）−ベタ白部の反射率（％）としてかぶりを測定している。かぶりの判断基準について、２％未満を○とし、２％以上２．５％未満を△とし、２．５％以上を×とする。また、磁極Ｓ１は感光ドラム６２に対向する位置に配置されており、磁極Ｓ１における磁束密度のピーク位置は、感光ドラム６２の回転中心軸線に対向している。
【表２】
0006635740.tif 000005
【００６０】
以上のことから、本実施例では、ジャンピング現像方式において、プロセススピードを高速化した場合に、トナー消費量を維持したままかぶりを低減するために、磁極Ｓ１の磁束密度のピーク位置を、現像ローラ３２の回転方向下流側に設定している。これにより、現像ローラ３２の回転方向下流側において磁力を強くすることができる。プロセススピードの高速化によって生じるかぶりの原因が、クラウド状態のトナーによって静電潜像が現像される領域である現像領域の下流側で引き起こされるため、現像領域に基づいて磁極Ｓ１の位置について図１を用いて説明する。ここで、図１は、実施例１に係る感光ドラム６２と現像ローラ３２との間隔を示す図である。
【００６１】
＜現像領域＞
ここで、現像ローラ３２の回転中心軸線Ｏ´方向（回転中心軸線方向）から見た現像ローラ３２と感光ドラム６２の断面について考える。現像領域とは、感光ドラム６２と現像ローラ３２とが回転していない状態で、感光ドラム６２と現像ローラ３２との間でトナーを電気的に飛翔させた場合に、静電潜像が現像される感光ドラム６２上（像担持体上に対応する）の領域である。なお、現像領域とは、感光ドラム６２の周面全てに静電潜像が形成された場合において静電潜像が現像される領域である。感光ドラム６２の周面全てに静電潜像が形成された場合であって、具体的に現像領域を特定することは、感光ドラム６２の回転駆動時においては難しい。そのため、感光ドラム６２の駆動が停止している状態で、感光ドラム６２上の静電潜像と現像ローラ３２とに電位差が生じるように、現像ローラ３２に直流電流を印加する。なお、本実施例では、感光ドラム６２の電位が０Ｖである状態で、現像ローラ３２に、現像バイアスである直流バイアス−３００Ｖを５秒間印加している。ここで、図１においては、現像領域は、感光ドラム６２の円周面におけるＰＱ間である。
【００６２】
ここで、感光ドラム６２の回転方向における現像領域の上流側端部の位置を位置Ｐとし、感光ドラム６２の回転方向における現像領域の下流側端部（回転方向の下流側端部に対応する）の位置を位置Ｑとする。そして、図１における線分ＯＯ´（第１線分）が延びる方向において、位置Ｐに対向する現像ローラ３２上の位置を位置Ｐ´とする。また、図１における線分ＯＯ´が延びる方向において、位置Ｑに対向する現像ローラ３２上の位置を位置Ｑ´とする。
【００６３】
ここで、図１において、感光ドラム６２上の現像領域と対向する現像ローラ３２上の領域を対向領域（第２領域）とする。対向領域は、図１に示すように、現像ローラ３２の外周面における位置Ｐ´と位置Ｑ´との間の領域である。具体的には、感光ドラム６２の回転中心軸線Ｏから現像ローラ３２の回転中心軸線Ｏ´に向かう方向に現像領域を投影した
現像ローラ３２上の領域である。つまり、現像ローラ３２の回転方向における対向領域の上流側端部は位置Ｐ´であり、現像ローラ３２の回転方向における対向領域の下流側端部は位置Ｑ´である。通常は、この位置Ｐと位置Ｐ’と位置Ｑと位置Ｑ’とに囲まれた領域においてトナーが飛翔する。また、かぶりの原因となるトナーもこの領域で飛翔する。しかし、先に述べたように、プロセススピードが高速化した場合、トナーは、気流Ｆの影響によって、感光ドラム６２の回転方向において現像領域よりも下流側に移動してしまうことがある。それにより、飛翔していたトナーが、現像ローラ３２上に戻れなくなり、かぶりとして紙上に顕在化する。
【００６４】
＜磁極Ｓ１の角度範囲＞
次に、磁極Ｓ１の配置について図１を用いて説明する。図１は、実施例１に係る感光ドラム６２と現像ローラ３２との間隔を示す図である。実施例１では、感光ドラム６２の回転中心軸線と、現像ローラ３２の回転中心軸線とが平行となっている。ここで、感光ドラム６２の回転中心軸線Ｏと、現像ローラ３２の回転中心軸線Ｏ’とを結ぶ線分を線分ＯＯ’とする。ここで、現像ローラ３２の回転中心軸線Ｏ’は、現像ローラ３２に内包されたマグネットローラ３４の中心軸線と同一である。また、上述したように、感光ドラム６２の回転方向における現像領域の上流側端部の位置を位置Ｐとし、感光ドラム６２の回転方向における現像領域の下流側端部の位置を位置Ｑとする。
【００６５】
また、線分ＯＯ´が延びる方向において、位置Ｐに対向する現像ローラ３２上の位置を位置Ｐ´とし、位置Ｑに対向する現像ローラ３２上の位置を位置Ｑ´とする。また、磁極Ｓ１の磁束密度が最大である現像ローラ３２の表面の位置である位置Ｍ２と、現像ローラ３２の回転中心軸線Ｏ´とを結ぶ線分を線分Ｍ２Ｏ´（第２線分）とする。現像ローラ３２の回転中心軸線Ｏ´と、現像ローラ３２上の位置Ｑ´とを結ぶ線分を線分Ｑ´Ｏ´（第３線分）とする。そして、現像ローラ３２の回転方向における線分ＯＯ´と線分Ｍ２Ｏ´とがなす角度を角度θ（°）（第１角度）とする。
【００６６】
従来は、磁極Ｓ１の磁束密度が最大である現像ローラ３２の表面の位置（磁束密度のピーク位置）が感光ドラム６２と対向していたため角度θ＝０°であった。そして、現像ローラ３２の回転方向下流側に線分Ｍ２Ｏ´が回転するほど角度θは大きくなる。プロセス速度が高速化することでかぶりが悪化するのは、感光ドラム６２の回転方向において現像領域よりも下流側にトナーが移動するためである。そのため、角度θを大きくするほど、感光ドラム６２の回転方向において現像領域よりも下流側に移動したトナーが感光ドラム６２に付着してしまうことを低減することができる。
【００６７】
また、現像ローラ３２の回転中心軸線Ｏ´と位置Ｍ２とを通る直線が位置Ｑを通過する場合に、感光ドラム６２の回転方向において現像領域よりも下流側にトナーが移動するのを低減することができ、かぶりの発生を最も低減することできる。また、線分Ｍ２Ｏ´が通るマグネットローラ３４表面上の位置を位置Ｍとする。さらに、角度θを大きくした場合でもかぶりを低減することができるが、磁極Ｓ１の磁束密度のピーク位置が現像領域をはずれると、現像領域内においてトナーに対する磁気拘束力が弱くなる。そのため、かぶりの原因となるトナーが現像領域に多く付着してしまい、急激にかぶりの状態が悪化する。
【００６８】
そのため、本実施例では、現像ローラ３２の回転方向において線分ＯＯ´と線分Ｏ´Ｑ´とがなす角度を角度γ（第２角度）とすると、角度θを０＜θ≦γの範囲に設定している。これにより、本実施例では、プロセス速度が高速化した場合においてもかぶりを低減することが可能となる。なお、上述したように、角度θが、線分Ｏ´Ｑ（第４線分）と線分ＯＯ´とがなす角と同じである場合、最もかぶりを低減することができる。また、本実施例においては角度γ＝１６°であるため、具体的には角度θは０＜θ≦１６°に設定し
てある。なお、角度θは４°≦θ≦１６°（４°以上１６°以下）の範囲に設定されていることが好ましい。また、本実施例では、角度θ＝８°となるように設計されている。第２角度は、現像ローラの軸線からの直線で現像領域と交差する位置の最大値であり、第２角度よりも大きくなると現像領域とは交差しない。
【００６９】
＜磁極Ｓ１の効果検証実験＞
次に、感光ドラム６２の周速度と角度θとかぶりの発生との関係について表３を用いて説明する。表３に示す実験結果において、トナーは、表１と表２における５番のトナーが用いられている。画出しには本実施例に係る画像形成装置１が用いられ、感光ドラム６２の周速度と角度θとを適宜変更している。
【００７０】
かぶりは、常温常室環境下（２３℃、６０％ＲＨ）でベタ白の画出しを行って、東京電色社製のＲＥＦＬＥＣＴＭＥＴＥＲ  ＭＯＤＥＬ  ＴＣ−６ＤＳを使用して測定される。フィルターはグリーンフィルターを用いて、かぶり（反射率）（％）＝標準紙の反射率（％）−ベタ白部の反射率（％）としてかぶりを測定している。また、かぶりは、２％未満であれば実際に目視でかぶりを認識できないので○と、２．０％以上〜２．５％未満であれば多少のかぶりを認識できるレベルであるため△としている。また、２．５％以上であればはっきりかぶりを認識できるため×と判断している。
【表３】
0006635740.tif 000006
【００７１】
表３に示すように、クラウド状態のトナーによって静電潜像を現像する場合、感光ドラム６２の回転速度が上昇するほど紙上のかぶりが増加している。また、角度θを大きくすることで紙上かぶりが改善している。また、角度θを大きくしすぎると、逆にかぶりが悪化している。表３に示すように、感光ドラム６２の周速度が２４０ｍｍ／ｓｅｃ以上であるとθ＝０°ではかぶりが悪化する傾向にあるので、感光ドラム６２の周速度が２４０ｍｍ／ｓｅｃ以上である場合に角度θを大きくする必要がある。本実施例では、プロセススピードが２５０ｍｍ／ｓｅｃであるため、角度θを０＜θ≦１６°（より好ましくは４°≦θ≦１６）にすればかぶりを低減することが可能となる。
【００７２】
以上のように、実施例１では、現像ローラ３２の回転方向における角度について、線分ＯＯ´と線分Ｍ２Ｏ´とがなす角度は、０°よりも大きく、線分ＯＯ´と線分Ｑ´Ｏ´とがなす角度以下となっている。これにより、クラウド状態のトナーを用いてジャンピング現像方式によって静電潜像を現像する場合にかぶりを低減することができる。
また、実施例１では、トナーをクラウド状態にすることで、静電潜像のエッジ部におけるトナー消費量を低減することができる。
【００７３】
（実施例２）
＜画像形成装置全体の構成＞
図１２は、実施例２に係る画像形成装置１００を示す概略断面図である。画像形成装置１００における画像形成動作について説明する。画像形成動作が開始されると、感光ドラム１０１は、不図示の感光体駆動モーターによって図１２の矢印方向に回転駆動される。
【００７４】
感光ドラム１０１表面を帯電する帯電装置としての帯電ローラ１０２には、不図示の帯電用電源から所定のタイミングで負電圧が印加される。そして、帯電ローラ１０２は、感光ドラム１０１の表面を一様に負帯電する。帯電された感光ドラム１０１を露光する露光装置としてのレーザ露光ユニット１０３は、画像データに応じてレーザビームによって感光ドラム１０１を露光することで、感光ドラム１０１上に静電潜像を形成する。
【００７５】
現像器としての現像装置１０４において、現像剤担持体としての現像スリーブ１５１に現像バイアス電源（不図示）から現像バイアスが印加されることによって、感光ドラム１０１上の静電潜像はトナー像として可視化される。感光ドラム１０１上の可視化されたトナー像は、さらに、感光ドラム１０１と転写ローラ１０９とが接触する部分に送られ、タイミングを合わせて搬送されるシート材Ｗに転写される。また、不図示の電源によって、転写ローラ１０９には転写バイアスが印加されている。トナー像が転写されたシート材Ｗは、定着装置１０８によって加熱・加圧される。これにより、トナー像がシート材Ｗに定着する。このような工程によってシート材Ｗに画像が形成される。
【００７６】
＜現像装置＞
本実施例に係る現像手段である現像装置１０４において、トナーとしては磁性一成分トナーが用いられ、現像スリーブ１５１は、感光ドラム１０１に対して所定の間隔を空けて配置される。また、本実施例において、現像装置１０４は、現像スリーブ１５１と感光ドラム１０１とが非接触の状態で、感光ドラム１０１上の静電潜像を反転現像する。つまり、現像装置１０４は、磁性一成分ジャンピング現像方式と反転現像方式とを採用した現像装置である。本実施例では、現像スリーブ１５１と感光ドラム１０１とのギャップ（Ｓ−Ｄギャップ）は、現像スリーブ１５１の両端部に配設された現像コロによって維持されている。また、現像時において、現像スリーブ１５１と感光ドラム１０１との間には、現像バイアスとして、直流（ＤＣ）と交流（ＡＣ）の重畳電圧が印加される。
【００７７】
次に、図１３を用いて、本実施例に係る現像装置１０４について説明する。図１３は、実施例２に係る現像装置１０４の概略断面図である。現像装置１０４は、図１２におけるプロセスカートリッジＢ１に設けられている。また、プロセスカートリッジＢ１は、画像形成装置１００の装置本体に対して着脱可能となっている。現像装置１０４おいて、アルミニウムやステンレススチールなどのパイプから形成された非磁性現像スリーブである現像スリーブ１５１は、図１３の矢印方向に回転駆動される。現像スリーブ１５１の中では、交互に配置された複数の磁極Ｎ・Ｓを有するマグネットとしてのマグネットローラ１０６が固定されている。また、現像スリーブ１５１の表面は、所望量のトナーが搬送されるような粗さに加工されている。
【００７８】
現像装置１０４内には、搬送部材１４３が配置されている。搬送部材１４３はトナー撹拌シート１４４を有しており、搬送部材１４３が回転することでトナー撹拌シート１４４が現像装置１０４内のトナーを撹拌・搬送する。また、現像スリーブ１５１の上側においては、弾性体によって形成された現像剤規制部材としての現像ブレード１５２が、現像スリーブ１５１に所定の圧力で当接している。現像装置１０４内におけるトナーが収納される容器内には、磁力によって現像スリーブ１５１に引き付けられたトナーは、現像ブレード１５２よって、トナー量が規制され、適切な電荷が付与される。そして、現像スリーブ１５１上（樹脂層上に対応する）のトナーは、感光ドラム１０１上の現像領域に搬送される。なお、実施例２における現像領域の定義は、実施例１に係る現像領域の定義と同一である。また、現像に用いられなかったトナーは、現像スリーブ１５１の回転に伴って容器に戻る。
【００７９】
＜マグネットローラ＞
次に、現像スリーブ１５１の中に配置されたマグネットローラ１０６について詳細に説
明する。本実施例に係るマグネットローラ１０６は、マグネットローラ１０６における磁極Ｓ１０１が感光ドラム１０１と対向するように、現像スリーブ１５１の内部に配置されている。また、マグネットローラ１０６は、４つの磁極（磁極Ｎ１０１と磁極Ｎ１０２と磁極Ｓ１０１と磁極Ｓ１０２）を内部に有するマグネットであって、ナイロン等の合成樹脂バインダーによって磁性体粉末を結着させた樹脂マグネットである。マグネットローラ１０６における磁極Ｓ１０２の磁力によって、トナーは、現像スリーブ１５１の表面に引き寄せられるとともに保持される。そして、トナーは、現像ブレード１５２によって摩擦帯電されることで適正な電荷が付与され、その後、現像スリーブ１５１の回転に伴って、マグネットローラ１０６における磁極Ｓ１０１の近傍に搬送される。
【００８０】
＜現像スリーブ＞
本実施例では、現像スリーブ１５１は、非磁性の導電体（基体）上に樹脂層が設けられることで形成されている。基体としては、円筒状部材や円柱状部材やベルト状部材などの部材が挙げられる。基体の材質としては、アルミニウムやステンレス鋼や真鍮などの非磁性の金属または合金が用いられる。また、樹脂層は、例えば、樹脂層に用いられる各成分を溶媒中で分散混合させて塗料化することで基体上に塗工することができる。そして、塗工された樹脂を乾燥固化あるいは硬化することによって樹脂層を形成することができる。なお、各成分を塗料液中で分散混合させるために、サンドミルやペイントシェーカーやダイノミルやパールミルなどのビーズを用いた公知の分散装置を利用することができる。また、塗工方法としては、ディッピング法やスプレー法やロールコート法など公知の方法を適用することができる。
【００８１】
さらに詳細に説明すると、樹脂層は以下の（Ａ）乃至（Ｅ）を含む塗料組成物を熱硬化することで得られる。
（Ａ）結着樹脂としての熱硬化性樹脂
（Ｂ）溶媒としての炭素数１乃至４のアルコール
（Ｃ）下記式（Ｒ）で示されるユニットを有する樹脂
（Ｄ）Ｘ線回折で測定される黒鉛（００２）面の面間隔が０．３３７０ｎｍ以上０．３４５０ｎｍ以下である黒鉛化カーボンブラック
（Ｅ）ｐＨ５．０以下の酸性カーボンブラック
【化１】
0006635740.tif 000007
式（Ｒ）において、Ｒ１は水素原子またはメチル基を示し、Ｒ２は炭素数１乃至４のアルキレン基を示す。Ｒ３、Ｒ４およびＲ５から選ばれる一つまたは二つ以上は炭素数４乃至１８のアルキル基を示し、残りの基は炭素数１乃至３のアルキル基を示す。Ｘは、−ＣＯＯ−と、−ＣＯＮＨ−と、−Ｃ６Ｈ４−のいずれかである。Ａ−はアニオンを示す。
【００８２】
現像スリーブ１５１の樹脂層の体積抵抗は、１０−１Ω・ｃｍ以上１０２Ω・ｃｍ以下
であることが好ましい。現像スリーブ１５１の樹脂層の体積抵抗をこの範囲とすることで、チャージアップによって現像スリーブにトナーが固着することを抑制することができる。また、トナーのチャージアップに伴って生じる不具合であって、現像スリーブ１５１の表面でトナーを摩擦帯電する際に生じる不具合を低減することができる。
【００８３】
本実施例では、導電性樹脂被覆層の表面粗さを均一に維持するために、導電性樹脂被覆層中に、凹凸を形成するための粗粒子を添加することができる。粗粒子としては、特に限定されないが、具体的には、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、ＳＢＲ、ＣＲ、シリコーンゴムのようなゴム粒子；ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリエステルなどが挙げられる。また、ポリアミド系の熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）のようなエラストマー粒子；ＰＭＭＡ、ウレタン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ナフタレン樹脂、フラン樹脂などが挙げられる。また、キシレン樹脂、ジビニルベンゼン重合体、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、ポリアクリロニトリル樹脂のような樹脂粒子、アルミナ、酸化亜鉛、酸化チタンなどが挙げられる。また、酸化錫のような酸化物粒子；炭素化粒子、導電処理を施した樹脂粒子のような導電性粒子、その他、例えばイミダゾール化合物のような有機化合物を粒子状にしたものなどが挙げられる。また、現像スリーブの表面粗さの目安は、算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１）＝
０．４μｍ以上３．０μｍ以下である。
【００８４】
本実施例では、黒鉛化カーボンブラックと酸性カーボンブラックとを組み合わせることで、現像スリーブ１５１の表面に均一な潤滑性を付与している。そのため、現像スリーブ１５１に対する現像ブレード１５２の当接圧を軽くしても、トナーを均一に帯電することができる。また、現像ブレード１５２との摺擦によって現像スリーブ１５１の表面粗さが変化することを低減することができる。ここで、図１４は、現像スリーブ１５１上におけるトナーの帯電量とトナー量とを示す図である。図１４（ａ）に示すように、画像形成装置１００を長期間使用してトナー残量が少なくなった場合でも、現像スリーブ１５１上のトナー量を維持することができる。これにより、シート材Ｗに形成された画像の画像濃度を維持することができる。
【００８５】
＜トナーの帯電状態＞
トナーには、トナーの帯電状態を安定させるために、例えば、酸化マグネシウムや酸化亜鉛や酸化アルミニウムや酸化チタニウムや酸化鉛などの酸化物や、硫化物や窒化物やシリカなどの無機微粉体などが外添されることが広く知られている。そして、トナーの帯電状態は外添剤の量と関係している。
【００８６】
例として、負帯電トナーに正極性を持つ微粒子が外添されている場合について説明する。正極性の粒子が負帯電トナーの表面に付着し、正極性の粒子と負帯電トナーとが摺擦することで、トナーが負極性に安定して帯電される。ここで、図１５は、感光ドラム１０１と現像スリーブ１５１との電位差を示す模式図である。正極性を有する物質は、図１５に示すように、感光ドラム１０１と現像スリーブ１５１との電位差の関係で白地部に飛びやすい。
【００８７】
ここで、図１６は、トナー中の正極性微粒子の量とトナー残量との関係を示す図である。一般に、図１６に示すように、現像装置１０４内のトナー残量が多い場合は、正極性の粒子がトナー中に多く含まれているため、白地部が多いテキスト画像などでは、白地部に多くのトナーが付着しやすい。その後は、現像装置１０４内のトナー残量が少なくなっていくにつれて、トナー中に含まれている正極性微粒子の量も減っていく。このように、トナーの外添剤が減少するため、現像装置１０４内のトナー残量が少ない状態（耐久後半）では、現像ブレード１５２によってトナーに電荷が十分に付与されない。
【００８８】
＜高速化による課題＞
図１７は、現像スリーブ１５１上のトナーの帯電量とプロセススピードとの関係を示す図である。また、図１８は、プロセススピード毎のトナー残量とカブリ量との関係を示す図である。図１９は、カブリが測定される部分を示す概略図である。図１７に示すように、本実施例に係る現像スリーブ１５１を用いた場合、プロセス速度が高速化した画像形成装置１００において、従来よりも、現像スリーブ１５１上のトナーの帯電量（μＣ／ｇ）が大きい。つまり、現像スリーブ１５１上のトナーを均一に帯電することができる。しかしながら、図１４（ｂ）に示すように、本実施例では、画像形成装置１００のプロセススピードが増加した場合、現像装置１０４内のトナー残量が少なくなるにつれて、現像スリーブ１５１上のトナーの帯電量（μＣ／ｇ）が小さくなっていく。
【００８９】
したがって、本実施例に係る現像スリーブ１５１においても、プロセス速度が高速化した画像形成装置１００を用いて長期に渡って画像形成を行った場合、外添剤の量が減少したトナーに均一に電荷を付与することが困難となる。そのため、現像スリーブ１５１上のトナー中において、所望の極性と逆極性に帯電したトナーまたは未帯電のトナーが増加してしまう。このとき、図１８に示すように、紙上のカブリ量（％）は、プロセス速度が高速化した画像形成装置１００において、トナー残量（％）が少なくなるにつれて増加した。
【００９０】
紙上のカブリ量を求めるために、常温常室環境下（２３℃、６０％ＲＨ）でベタ白の画出しを行った。図１９に示すように、紙上の５か所について、東京電色社製のＲＥＦＬＥＣＴＭＥＴＥＲ  ＭＯＤＥＬ  ＴＣ−６ＤＳを使用しカブリ量を測定した。そして、５か所の平均値を紙上のカブリ量とした。なお、フィルターとしてグリーンフィルターを用いて、かぶり（反射率）（％）＝標準紙の反射率（％）−ベタ白部の反射率（％）としてカブリ量を測定している。カブリ量の判断基準について、２.５％以下を○とし、２．５％
を超えた場合を×とする。
【００９１】
＜現像領域＞
図２０は、感光ドラム１０１と現像スリーブ１５１との間においてトナーに作用する力を示す図である。ここで、現像領域とは、実施例１と同様に、感光ドラム１０１と現像スリーブ１５１とが回転していない状態で、感光ドラム１０１と現像スリーブ１５１との間でトナーを飛翔させた場合に、静電潜像が現像される感光ドラム１０１上の領域である。具体的に現像領域を特定することは、感光ドラム１０１の回転駆動時においては難しい。そのため、感光ドラム１０１の駆動が停止している状態で、感光ドラム１０１上の静電潜像と現像スリーブ１５１とに電位差が生じるように、現像スリーブ１５１に直流電流を印加する必要がある。なお、本実施例では、感光ドラム１０１の電位が０Ｖである状態で、現像スリーブ１５１に、現像バイアスである直流バイアス−３００Ｖを５秒間印加している。ここで、図２０（ｂ）においては、現像領域は、感光ドラム１０１の円周面におけるＰ１とＱ１との間の領域である。
【００９２】
ここで、図１１は、実施例２に係る感光ドラム１０１と現像スリーブ１５１との間隔を示す図である。感光ドラム１０１の回転方向における現像領域の上流側端部の位置を位置Ｐ１とし、感光ドラム１０１の回転方向における現像領域の下流側端部の位置を位置Ｑ１とする。そして、図１１における線分Ｏ１Ｏ１´が延びる方向において、位置Ｐ１に対向する現像スリーブ１５１上の位置を位置Ｐ１´とする。また、図１１における線分Ｏ１Ｏ１´が延びる方向において、位置Ｑ１に対向する現像スリーブ１５１上の位置を位置Ｑ１´とする。
【００９３】
ここで、図１１において、実施例１と同様に、感光ドラム１０１上の現像領域と対向する現像スリーブ１５１上の領域を対向領域とする。対向領域は、図１１において、現像ス
リーブ１５１の外周面における位置Ｐ１´と位置Ｑ１´との間の領域である。つまり、現像スリーブ１５１の回転方向における対向領域の上流側端部は位置Ｐ１´であり、現像スリーブ１５１の回転方向における対向領域の下流側端部は位置Ｑ１´である。
【００９４】
通常は、この位置Ｐ１と位置Ｐ１’と位置Ｑ１と位置Ｑ１’とに囲まれた領域においてトナーが飛翔する。また、かぶりの原因となるトナーもこの領域で飛翔する。しかし、実施例１で述べたように、プロセススピードが高速化した場合、トナーは、感光ドラム１０１と現像スリーブ１５１との間の気流の影響によって、感光ドラム１０１の回転方向において現像領域よりも下流側に移動してしまうことがある。それにより、飛翔していたトナーが、現像スリーブ１５１上に戻れなくなり、かぶりとして紙上に顕在化する。
【００９５】
＜マグネットローラにおける磁極の配置について＞
トナーは、現像スリーブ１５１の内部に設けられたマグネットローラ１０６におけるＳ１０２極の磁力によって現像スリーブ１５１の表面に保持される。現像スリーブ１５１は、図２０（ａ）に示すように矢印方向に回転する。また、トナーが現像ブレード１５２によって摩擦帯電されることで、トナーには適正な電荷を付与される。電荷を付与されたトナーは、その後、マグネットローラ１０６の磁極Ｓ１０１の近傍に到達する。
【００９６】
図２０（ｂ）に示すように、電荷を付与されたトナーには、磁極Ｓ１０１の磁力によって生じる磁気拘束力Ｈと、感光ドラム１０１と現像スリーブ１５１との間の電界差によって生じる電気力Ｅとが作用している。また、トナーには、付与された電荷によって生じる鏡像力Ｇが作用している。磁気拘束力Ｈと電気力Ｅと鏡像力Ｇとの関係が適正であるとき、現像スリーブ１５１から感光ドラム１０１にトナーが飛翔し、静電潜像が顕像化される。トナーの帯電状態が不安定になると、３つの力（磁気拘束力Ｈ、電気力Ｅ、鏡像力Ｇ）の関係が適正でなくなり、カブリが増加することがある。トナーに付与された電荷が十分でない場合、トナーに作用する鏡像力Ｇが小さくなり、トナーが現像スリーブ１５１から飛翔しやすくなるためである。
【００９７】
このため、磁極Ｓ１０１ピーク磁力位置が感光ドラム１０１に対向している場合、図２０（ｂ）に示すように、現像スリーブ１５１から飛翔したトナーは、磁気拘束力Ｈ１によって現像スリーブ１５１側に引き戻される。また、図２０（ｂ）に示すように、現像スリーブ１５１の回転方向における現像領域Ｎよりも下流側の領域である下流領域Ｎ´においても、磁気拘束力Ｈ２によってトナーが現像スリーブ１５１側に引き戻される。しかし、磁気拘束力Ｈ２＜磁気拘束力Ｈ１であるため、下流領域Ｎ´では、現像領域Ｎよりも、トナーが感光ドラム１０１に到達しやすい。
【００９８】
本実施例に係る黒鉛化カーボンブラックと酸性カーボンブラックとを組み合わせた樹脂層からなる現像スリーブ１５１においては、帯電状態が不十分なトナーが増加するため、カブリ量が増加する。ここで、下流領域Ｎ´における磁力を強くするために磁極Ｓ１のピーク磁力を強くすることも考えられるが、現像領域Ｎにおける磁気拘束力Ｈが強くなることで現像性が低下してしまう。
【００９９】
そこで、本実施例では、実施例１と同様に、現像スリーブ１５１の回転方向において磁極Ｓ１０１を従来よりも下流側に配置している（図１１）。また、実施例２では、実施例１と同様に、感光ドラム１０１の回転中心軸線と、現像スリーブ１５１の回転中心軸線とが平行となっている。ここで、図１１に示すように、感光ドラム１０１の回転中心軸線Ｏ１と、現像スリーブ１５１の回転中心軸線Ｏ１´とを結ぶ線分を線分Ｏ１Ｏ１´とする。ここで、現像スリーブ１５１の回転中心軸線Ｏ１´は、現像スリーブ１５１に内包されたマグネットローラ１０６の中心軸線と同一である。また、上述したように、感光ドラム１０１の回転方向における現像領域の上流側端部の位置を位置Ｐ１とし、感光ドラム１０１
の回転方向における現像領域の下流側端部の位置を位置Ｑ１とする。
【０１００】
また、線分Ｏ１Ｏ１´が延びる方向において、位置Ｐ１に対向する現像スリーブ１５１上の位置を位置Ｐ１´とし、位置Ｑ１に対向する現像スリーブ１５１上の位置を位置Ｑ１´とする。また、磁極Ｓ１０１の磁束密度が最大である現像スリーブ１５１表面の位置である位置Ｍ１２と、現像スリーブ１５１の回転中心軸線Ｏ１´とを結ぶ線分を線分Ｍ１２Ｏ１´とする。現像スリーブ１５１の回転中心軸線Ｏ１´と、現像スリーブ１５１上の位置Ｑ１´とを結ぶ線分を線分Ｑ１´Ｏ１とする。そして、現像スリーブ１５１の回転方向における線分Ｏ１Ｏ１´と線分Ｍ１２Ｏ１´とがなす角度を角度θ１（°）とする。
【０１０１】
従来は、磁極Ｓ１０１における磁束密度が最大の位置（磁束密度のピーク位置）が感光ドラム１０１と対向していたため角度θ１＝０°であった。そして、現像スリーブ１５１の回転方向下流側に線分Ｍ１２Ｏ１´が回転するほど角度θ１は大きくなる。プロセス速度が高速化することでかぶりが悪化するのは、感光ドラム１０１の回転方向において現像領域よりも下流側にトナーが移動するためである。そのため、角度θ１を大きくするほど、感光ドラム１０１の回転方向において現像領域よりも下流側に移動したトナーが感光ドラム１０１に付着してしまうことを低減することができる。
【０１０２】
さらに、現像スリーブ１５１の回転中心軸線Ｏ１´と位置Ｍ１２とを通過する直線が位置Ｑ１を通過する位置にある場合に、感光ドラム１０１の回転方向において現像領域よりも下流側にトナーが移動するのを低減することができる。この場合に、かぶりの発生を最も低減することできる。さらに、角度θ１を大きくした場合でもかぶりを低減することができるが、磁極Ｓ１０１の磁束密度のピーク位置が現像領域（Ｐ１とＱ１の間）をはずれる。このため、現像領域内においてトナーに対する磁気拘束力が弱くなる。結果として、かぶりの原因となるトナーが現像領域に多く付着してしまい、かぶりの状態が現像領域内に磁束密度のピーク位置がある場合よりも悪化する。そのため、本実施例では、現像スリーブ１５１の回転方向において線分Ｏ１Ｏ１’と線分Ｏ１´Ｑ１´とがなす角度を角度Ｙとすると、角度θ１を０＜θ１≦Ｙの範囲に設定している。これにより、本実施例では、プロセス速度が高速化した場合においてもかぶりを低減することが可能となる。なお、角度θ１が、線分Ｏ１´Ｑ１と線分Ｏ１Ｏ１´とがなす角と同じである場合、最もかぶりを低減することができる。角度Ｙは、現像スリーブ１５１の回転中心軸線からの直線で現像領域と交差する位置の最大値であり、角度θ１が角度Ｙよりも大きくなると、線分Ｍ１２Ｏ１´は現像領域と交差しない。
【０１０３】
＜検証実験＞
本検証実験で使用する現像装置１０４の詳細を示す。本検証実験では、トナーは、重合法によって作製された磁性１成分重合トナーを用いる。また、現像装置１０４は、ジャンピング現像方式を採用した現像装置を用いる。現像スリーブ１５１は、黒鉛化カーボンブラックと酸性カーボンブラックとを組み合わせた樹脂層によって形成されている。
【０１０４】
＜現像スリーブ＞
黒鉛化カーボンブラックと酸性カーボンブラックとを含む樹脂層用塗料にエタノールを添加することで固形分濃度を３５％に調整した。また、外径１０ｍｍのアルミニウム製の円筒管の両端部にマスキングを施し、円筒管を回転台に立てて回転させ、エアスプレーガンを一定速度で下降させることで、樹脂層用塗料を円筒管の表面に塗工した。この工程によって樹脂層を形成させた。なお、３０℃／３５％ＲＨの環境下において、樹脂層用塗料の温度を恒温槽で２８℃にした状態で塗工を実施した。続いて、熱風乾燥炉によって１５０℃で３０分間樹脂層を加熱することで樹脂層を硬化させ、現像スリーブ１５１の算術平均粗さをＲａ＝２．５０μｍにした。
【０１０５】
現像スリーブ１５１表面の算術平均粗さ（Ｒａ）の測定は、ＪＩＳ Ｂ０６０１（２０
０１）の表面粗さに基づいて、小坂研究所製サーフコーダーＳＥ−３５００を用いて行った。測定条件については、カットオフを０．８ｍｍとし、評価長さを８ｍｍとし、送り速度を０．５ｍｍ/ｓｅｃとした。測定する位置は、現像スリーブ１５１の中央位置と、そ
の中央位置と塗工両端部との中間の位置（２箇所）との計３箇所とした。さらに、現像スリーブ１５１を１２０°回転させた後で同様に３箇所測定した。その後、さらに、現像スリーブ１５１を１２０°回転させた後で同様に３箇所測定した。本検証実験では、計９点について測定し、その平均値を求めた。
【０１０６】
ここで、樹脂層用塗料の作製方法を示す。
〔樹脂層用塗料の作製〕
塗料中間体に以下の材料を混合し樹脂層用塗料を得た。
結着樹脂  固形分として  ２０部
添加樹脂  固形分として  ４部
【０１０７】
塗料中間体の作成は以下のように行った。
〔塗料中間体の作製〕
以下の材料を混合して塗料中間体を得た。
結着樹脂  固形分として２０部
黒鉛化カーボンブラック  １０部
酸性カーボンブラック  １０部
エタノール  ５０部
【０１０８】
また、本実施例において、黒鉛化カーボンブラックと酸性カーボンブラックと結着樹脂と添加樹脂は以下のようにして作成した。
〔黒鉛化カーボンブラック〕
カーボンブラック（商品名：トーカブラック＃５５００、東海カーボン社製）を黒鉛坩堝に入れ、窒素ガス雰囲気中２５００℃で熱処理して黒鉛化することで黒鉛化カーボンブラックを得た。
〔酸性カーボンブラック〕
（商品名：Ｓｐｅｃｉａｌｂｌａｃｋ４  酸性度ＰＨ３  粒径２５ｎｍ）
〔結着樹脂〕
レゾール型フェノール樹脂（大日本インキ化学工業社製、商品名：Ｊ−３２５  固形分６０％）
【０１０９】
〔添加樹脂溶液の製造〕
撹拌機と冷却器と温度計と窒素導入管と滴下ロートとが設けられた４つ口セパラブルフラスコ内で、以下の材料を混合し、系が均一になるまで撹拌した。
ジメチルアミノエチルメタクリレート  ３６．５部
ラウリルブロマイド（４級化剤）  ６３．５部
エタノール  ５０部
撹拌を続けながら７０℃まで昇温した後でさらに５時間撹拌してモノマーの４級化を行うことで、４級アンモニウム塩基含有モノマーである（２−メタクリロイロキシエチル）ラウリルジメチルアンモニウムブロマイドを得ることができた。そして、得られた反応溶液を冷却した後、溶媒としてのエタノール５０部と、重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）１．０部とを滴下ロートに仕込み、系が均一になるまで撹拌した。撹拌を続けながら、反応系内の温度を７０℃まで昇温し、滴下ロートに仕込んだ上記重合開始剤を含有するエタノール溶液を１時間かけて添加した。滴下終了後、さらに、窒素導入下還流状態５時間反応させ、その後、さらに、ＡＩＢＮを０．２部添加した後１時間反応させた。さらに、この溶液をエタノールで希釈することで、固形分４０％の添加樹
脂溶液を得た。
【０１１０】
＜トナー＞
本実施例で使用したトナーは、懸濁重合法により製造された一成分磁性トナーであり、下記式３および式４で計算される平均円形度が０．９６のトナーである。ここで、本実施例で使用した一成分磁性トナーは、少なくとも結着樹脂と磁性体とを有している。
0006635740.tif 000008
0006635740.tif 000009
【０１１１】
平均円形度は、粒子の形状を定量的に表現する簡便な方法として用いており、東亜医用電子製フロー式粒子像分析装置「ＦＰＩＡ−１０００」を用いて測定した場合において次のように定義している。すなわち、３μｍ以上の円相当径の粒子群について測定された各粒子の円形度（Ｃｉ）を上記に示す式３によってそれぞれ求め、さらに、式４によって求められた全粒子の円形度の総和を全粒子数（ｍ）で除した値を平均円形度（Ｃｉ）と定義している。ここで示した平均円形度とはトナーの凹凸の度合いの指標であり、トナーが完全な球形の場合１．００を示し、トナーの表面形状が複雑になるほど平均円形度は小さくなる。また、本実施例では、作製したトナーに、外添剤としてチタン酸ストロンチウムを０.５部添加している。
【０１１２】
ここで、本実施例に係る画像形成装置１００を用いて、環境２３℃/５０％において、
通紙１００００枚の画出し耐久テストを行った。今回は、検証のために、図１１に示すマグネットローラ１０６における磁極Ｓ１０１の磁極角度Θ（上述した角度θ１）を以下のように設定した。
〔マグローラのＳ１磁極角度Θ〕
０°、５°、１０°、１５°、２０°
【０１１３】
画出し時のほかの条件は次に示す通りである。
〔マグネットローラの他の条件〕
外径  ８ｍｍ
ピーク磁束密度  Ｓ１＝７００Ｇ
Ｓ２＝４３０Ｇ
Ｎ１＝５４０Ｇ
Ｎ２＝６２０Ｇ
【０１１４】
〔画出し条件〕
プロセススピード  ２５０ｍｍ／ｓｅｃ
ジャンピング現像によって静電潜像を現像
現像スリーブ外径  １０.６ｍｍ
現像スリーブと感光ドラムとの距離  ３００μｍ
帯電印加バイアス  ＤＣ：−４００Ｖ、ＡＣ：正弦波、Ｖｐｐ=１６００Ｖ、周波数＝
２７００Ｈｚ
現像バイアス  ＤＣ：−３００Ｖ、ＡＣ：矩形波、Ｖｐｐ＝１８００Ｖ、周波数＝２３００Ｈｚ
感光ドラム電位設定  暗部電位(白地部電位)ＶＤ＝−３５０Ｖ、明部電位(印字部電位)ＶＬ＝−９５Ｖ
【表４】
0006635740.tif 000010
【０１１５】
表４に検証実験結果を示す。検証実験の結果、θ１が０°である画像形成装置１００と、θ１が２０°である画像形成装置１００では、通紙枚数が１００００枚の時に画像にカブリが発生した。一方、θ１が５°、１０°、１５°である場合は、通紙枚数が１００００枚に達した後においてもカブリの発生はなかった。特に、θ１が１０°である場合に、通紙枚数が１００００枚に達するまでにおけるカブリの発生を最も低減することができた。これは、現像スリーブ１５１と感光ドラム１０１との間でトナーに働く力の作用が影響している。
【０１１６】
θ１が０°、２０°である場合では、下流領域Ｎ´における磁力が弱いため、トナーに作用する磁気拘束力Ｈ２が弱くなり、下流領域Ｎ´において感光ドラム１０１側に飛翔するトナー量が多くなる。これによりカブリ量が増加した。一方、θ１が５°、１０°、１５°である場合では、下流領域Ｎ´における磁力が強いため、トナーに作用する磁気拘束力Ｈ２が強くなり、下流領域Ｎ´において感光ドラム１０１側に飛翔するトナー量が低減される。これによりカブリ量が減少したと考えられる。なお、本実施例において、θ１の範囲は０＜θ１＜Ｙとなることが必要となる。本実施例では、具体的には、０°＜θ１＜１６°であり、４°＜θ１＜１６°であることが好ましい。
【０１１７】
以上のように、実施例２では、実施例１と同様に、クラウド状態のトナーを用いてジャンピング現像方式によって静電潜像を現像する場合にかぶりを低減することができる。また、トナーをクラウド状態にすることで、静電潜像のエッジ部におけるトナー消費量を低減することができる。
また、実施例２では、現像スリーブ１５１が、黒鉛化カーボンブラックと酸性カーボンブラックとを組み合わせた樹脂によって形成されている。これにより、現像スリーブ１５１に潤滑性を付与することができるため、トナーを均一に帯電することができる。
【０１１８】
なお、各実施例において、静電潜像が形成される像担持体は必ずしも感光ドラムであるとは限られない。例えば、ベルト状のものでもよい。この場合には、現像剤担持体と対抗する張架ローラの軸線を基準に磁性体の磁極の位置を設定すればよい。また、現像剤としてのトナーを担持する現像剤担持体は、必ずしも現像ローラや現像スリーブであるとは限られない。また、各実施例において、静電潜像を現像するための現像剤は必ずしもトナーであるとは限られない。また、各実施例において、現像ローラを構成する樹脂層は必ずしもスリーブ状であるとは限られない。
これまで説明してきたように、各実施例では、磁極の最大磁束密度を像担持体との対向位置で回転方向の下流側に位置させることにより、像担持体上へのかぶりトナーを低減することが可能になる。これにより高速化した場合にも画像品質を維持することができる。磁性体の磁極の最大磁束密度の位置は、第１領域（現像領域）や第２領域（対向領域）内にあることが好ましい。
【符号の説明】
【０１１９】
１…、６２…感光ドラム、３２…現像ローラ、３４…マグネットローラ、
２０…現像装置ユニット、Ｏ…回転中心軸線、Ｏ´…回転中心軸線、Ｓ１…磁極、
ＯＯ´…線分、Ｍ２Ｏ´…線分、Ｑ´Ｏ´…線分、θ…角度、γ…角度
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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