(57)【要約】【課題】現像領域中の現像剤密度と現像ギャップとを規定することにより、画像のベタ周辺抜けと画像のざらつきを共に防止できる画像形成装置を提供する。【解決手段】現像ローラ表面における現像剤担持量をＡ［ｇ／ｃｍ２］、現像領域における現像ギャップをＧｐ［ｃｍ］、現像剤の見かけ密度（ＪＩＳ　Ｚ２５０４）をρｒ［ｇ／ｃｍ３］とし、現像領域中における高密度領域Ｄで、【数１】０．３≦Ａ／（Ｇｐ×ρｒ）≦０．９【数２】Ｇｐ×ρｒ≦０．０９の両方の式を満たすよう、Ａ、Ｇｐ、ρｒを設定する。これによって、現像領域のにおける現像剤の詰まり具合と現像ギャップとを適正な値にする。【選択図】　図１
2004109325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に潜像を担持する像担持体と、内部に磁界発生手段を有する現像剤担持体とを有し、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を該現像剤担持体表面に該磁界発生手段の磁力によって担持して該現像剤担持体表面と対向する現像領域に搬送し、該現像領域で該現像剤担持体上の磁気ブラシ状に担持された二成分現像剤を該像担持体表面に接触させ、現像電界により該像担持体上の潜像を現像する画像形成装置において、
上記現像領域に進入するときの上記現像剤担持体表面における単位面積当たりの現像剤担持量をＡ［ｇ／ｃｍ２］、
該現像領域における上記現像剤担持体表面と上記像担持体表面との間の距離である現像ギャップをＧｐ［ｃｍ］、
上記二成分現像剤を容器に自然落下させて充填し該容器を平板ですり落としたときの該容器内の二成分現像剤の密度であるゆるみ見かけ密度（ＪＩＳ　Ｚ２５０４）をρｒ［ｇ／ｃｍ３］としたとき、
該現像領域中における現像剤密度の最も高い位置で、
【数１】
2004109325.tif 000006
及び、
【数２】
2004109325.tif 000007
を満たすよう、現像剤担持量Ａ、現像ギャップＧｐ及びゆるみゆるみ見かけ密度ρｒを設定した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、
上記現像領域における現像剤搬送方向上流側端部において、
【数３】
2004109325.tif 000008
を満たすよう、現像剤担持量Ａ、現像ギャップＧｐ及びゆるみゆるみ見かけ密度ρｒを設定したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２の画像形成装置において、
上記現像電界ＶＢを、ＤＣバイアスのみで形成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１，２，３，又は４の画像形成装置において、
上記トナーが、少なくともウレア結合し得る変性されたポリエステル系樹脂と着色剤と含むトナー組成物を有機溶媒中に溶解または分散させて溶解物または分散物を形成し、該溶解物または該分散物を水系媒体中に分散して重付加反応させ、その後溶媒を除去しかつ洗浄して得られるトナーを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１，２，３，又は４の画像形成装置において、
上記トナーは、重量平均粒径が４．０［μｍ］以上８．０［μｍ］以下、重量平均粒径Ｄｖと個数平均粒径Ｄｎとの比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．２５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１，２，３，４，又は５の画像形成装置において、
上記トナーは、平均円形度が０．９０以上１．００未満であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１，２，３，４，５，又は６の画像形成装置において、
上記磁性キャリアは、体積平均粒径が２５［μｍ］以上５５［μｍ］以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１，２，３，４，５，６，又は７の画像形成装置において、
上記像担持体が光導電性を有し、一様帯電した該像担持体表面を露光することによって上記潜像を形成するものであって、該像担持体の一様帯電電位を、露光後電位をＶＬ、上記現像バイアスをＶＢとしたとき、
【数４】
2004109325.tif 000009
を満たすことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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に係り、詳しくは、トナーと磁性キャリアによって構成される二成分現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
現在、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、光導電性を有する感光層を表面に有する像担持体（以下、感光体という）と現像装置とによってトナー像が形成される。現像装置には、主にトナーと磁性キャリアによって構成される二成分現像剤（以下、現像剤という）が、カラー化が容易なことから広く用いられている（特許文献１、特許文献２及び特許文献３等参照）。現像剤は、現像装置内での攪拌・混合により摩擦帯電され、この静電電荷によってトナーを磁性キャリア表面に静電的に付着させている。このトナーを付着させた磁性キャリアは、内部に磁石を配置する現像剤担持体（以下、現像ローラという）表面に磁力で引きつけられて、回転する現像ローラ上を搬送される。
現像ローラの感光体に近接する位置には、現像のための磁石（以下、現像主磁極という）が現像スリーブ内部に配置されている。搬送される現像剤が、この現像主磁極に近づくにつれて、現像主磁極の磁力線に沿って、現像剤中の多数の磁性キャリアが集合して穂又はチェーンを形成する。この多数の穂が、まるでブラシのように見えることから磁気ブラシと、一般に呼称され、この磁気ブラシの状態の現像剤を現像に利用する現像方式を磁気ブラシ現像と呼称されている。この磁気ブラシ現像では、誘電体である磁性キャリアが、感光体と現像ローラ間の電界強度を高めることで、磁気ブラシの穂の先端近くに存在する磁性キャリア表面から感光体上の潜像にトナーを転移させて現像が行われると考えられている。
そしてこの磁気ブラシ現像において、経時や環境変動におけるベタ濃度の安定性確保の要請から、トナーのキャリア被覆率を増加させる方法が提案されていた。
【０００３】
上記磁気ブラシ現像には、現像電界として直流電圧に交流成分を重畳し、トナーを感光体に付勢する方向に作用する電界と、トナーを現像ローラ側に移動させる方向に作用する電界とを交互に生成する交番電界を用いたものがある（特許文献２及び特許文献３等参照）。交番電界中でトナーと磁性キャリアは激しく振動し、トナーが現像ローラ及び磁性キャリアによる静電的拘束を振り切って感光体上の潜像に付着する。これによって画像濃度を安定化することができると共に高い現像能力を発揮させることができる。経時変化でトナーの帯電量分布がシフトした場合においても十分なベタ濃度を確保でき、同時にハーフトーンなどの比較的潜像の浅いパターンであってもトナーを付着させるのに十分な電界を形成することができる。そのため、交番電界を用いる技術は十分な現像能力とハーフトーンの安定性を両立するものとして、特にカラー画像形成装置などで使用される頻度が高くなっている。もちろんモノクロ複写機においても、ハーフトーンの粒状性向上や均一なベタ埋まりを実現するために用いるには最適な技術といえる。
【０００４】
そして、上記特許文献１乃至３においては、磁気ブラシ現像において発生する画像上の種々不具合を防止するために次のような提案がなされている。
【０００５】
特許文献１においては、ベタ部に隣接するハーフトーン部のかすれ（以下、ベタ周辺抜けという）を防止し常時良好な画質を得るために次のような構成が提案されている。即ち、現像剤層厚規制部材通過後の現像剤担持体上での単位面積当たりの現像剤重量をＭａ、現像領域における現像剤担持体上の単位面積当たりの現像剤重量をＭｂとしたとき、
Ｍｂ−Ｍａ≧７０［ｇ／ｍ２］
を満足させるべく、現像剤担持体表面に対する現像剤の滑り効率ηを調整している。ここで、現像剤の滑り効率ηとは、現像剤担持体表面に対して現像剤がどの程度すべるか、という効率を示すものである。
【０００６】
また、特許文献２及び特許文献３においては、画像ががさついた状態になること（以下、ざらつきという）を防止し良好な画像を得るために次のような構成が提案されている。即ち、感光体と現像剤担持体の近接領域に現像磁極の磁束密度ピークを配置し、その現像剤担持体回転方向上流側４０゜以内の位置に磁束密度ピークを持つ異極を設けている。これによって磁気ブラシの穂の密度を６［本／ｍｍ２］以上と高めている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２９３０８号公報
【特許文献２】
特開平７−１２１０３１号公報
【特許文献３】
特開平７−１２８９８２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記特許文献１の画像形成装置において、滑り効率ηを大きくして現像領域での現像剤量を多くし過ぎると、現像領域上流部及び中央部において現像剤がパッキングされた状態となってしまう。このため、現像領域の上流部では磁気ブラシが立ちあがり、感光体に接触する際に行なわれるべき現像が妨げられてしまう。また中央部での現像剤のパッキングは逆に一旦感光体に現像したトナーを掻き取る（スキャベンジング）ように作用してしまう。このため、現像領域中での現像効率が低下し、結果としてベタ周辺にあるハーフトーン領域の境界部（特に現像方向上流側のハーフトーン領域）が抜けるベタ周辺抜けを防止することができない。
また、上記特許文献２及び特許文献３の画像形成装置において、感光体に磁気ブラシの穂を安定して接触させるために現像スリーブ表面に担持する磁気ブラシの密度を高めている。しかし、実際の現像領域中での磁気ブラシ密度を決定する要素としては、現像領域における現像ギャップ、感光体や現像スリーブの曲率もある。よって、磁気ブラシ密度を単に現像ローラ単体の表面に担持されている状態で設定しても、現像領域中での実際の密度とは異なる場合がある。例えば、現像ローラ単体での密度を６［本／ｍｍ２］以上としても、広い現像ギャップで出力すると感光体近傍における磁気ブラシ密度が低くなる。そして画像にざらつきが生じてしまう。従って、特許文献２及び特許文献３の構成ではざらつきを防止することができない場合がる。
【０００９】
ざらつきを防止するためには、実際の現像領域中における磁気ブラシ密度がある程度以上になればよいので、磁気ブラシ密度をなるべく高くすることが考えられる。しかし、現像領域中で磁気ブラシ密度が高くなりすぎると現像領域での現像剤量を多くしすぎることになり、上記のようにベタ周辺抜けが発生してしまう。また、ベタ周辺抜けは、磁気ブラシ密度が低すぎても発生する。磁気ブラシ密度が低すぎると、エッジ電界によってベタ画像に隣接しているハーフトーン部に対向する磁気ブラシがベタ画像側に寄ってしまいベタ部に隣接したハーフトーン画像が抜けてしまうためである。
現像領域での磁気ブラシ密度は現像ギャップＧｐと相関関係があり、現像ギャップＧｐが広過ぎると感光体近傍では上記のように磁気ブラシ密度が低くなりやすく、上記同様ベタ周辺抜けが発生しやすくなる。また、磁気ブラシ密度がある程度以上であっても現像ギャップＧｐが広過ぎると、磁気ブラシが長くなり先端のキャリアに対する現像ローラの磁気的拘束力が低下して、先端のキャリアが離れやすくなってしまう。これによって画像のざらつきが発生する。
【００１０】
このように、画像のベタ周辺抜けと画像のざらつきを共に防止できるようにすることは難しかった。
【００１１】
本発明は以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、画像のベタ周辺抜けと画像のざらつきを共に防止できる画像形成装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、表面に潜像を担持する像担持体と、内部に磁界発生手段を有する現像剤担持体とを有し、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を該現像剤担持体表面に該磁界発生手段の磁力によって担持して該現像剤担持体表面と対向する現像領域に搬送し、該現像領域で該現像剤担持体上の磁気ブラシ状に担持された二成分現像剤を該像担持体表面に接触させ、現像電界により該像担持体上の潜像を現像する画像形成装置において、上記現像領域に進入するときの上記現像剤担持体表面における単位面積当たりの現像剤担持量をＡ［ｇ／ｃｍ２］、該現像領域における上記現像剤担持体表面と上記像担持体表面との間の距離である現像ギャップをＧｐ［ｃｍ］、上記二成分現像剤を容器に自然落下させて充填し該容器を平板ですり落としたときの該容器内の二成分現像剤の密度であるゆるみ見かけ密度（ＪＩＳＺ２５０４）をρｒ［ｇ／ｃｍ３］としたとき、該現像領域中における現像剤密度の最も高い位置で、
【数５】
０．３≦Ａ／（Ｇｐ×ρｒ）≦０．９
及び、
【数６】
Ｇｐ×ρｒ≦０．０９
を満たすよう、現像剤担持量Ａ、現像ギャップＧｐ及びゆるみゆるみ見かけ密度ρｒを設定した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、上記現像領域における現像剤搬送方向上流側端部において、
【数７】
０．３≦Ａ／（Ｇｐ×ρｒ）
を満たすよう、現像剤担持量Ａ、現像ギャップＧｐ及びゆるみゆるみ見かけ密度ρｒを設定した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又は２の画像形成装置において、上記現像電界ＶＢを、ＤＣバイアスのみで形成したことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１，２，３，又は４の画像形成装置において、上記トナーが、少なくともウレア結合し得る変性されたポリエステル系樹脂と着色剤と含むトナー組成物を有機溶媒中に溶解または分散させて溶解物または分散物を形成し、該溶解物または該分散物を水系媒体中に分散して重付加反応させ、その後溶媒を除去しかつ洗浄して得られるトナーを用い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１，２，３，又は４の画像形成装置において、上記トナーは、重量平均粒径が４．０［μｍ］以上８．０［μｍ］以下、重量平均粒径Ｄｖと個数平均粒径Ｄｎとの比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．２５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１，２，３，４，又は５の画像形成装置において、上記トナーは、平均円形度が０．９０以上１．００未満であることを特徴とするものである。
但し、円形度とは、粒子の投影面積と同じ面積を有する円の周囲長を粒子投影像の周囲長で割った値である。
また、請求項７の発明は、請求項１，２，３，４，５，又は６の画像形成装置において、上記磁性キャリアは、体積平均粒径が２５［μｍ］以上５５［μｍ］以下であることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１，２，３，４，５，６，又は７の画像形成装置において、上記像担持体が光導電性を有し、一様帯電した該像担持体表面を露光することによって上記潜像を形成するものであって、該像担持体の一様帯電電位を、露光後電位をＶＬ、上記現像バイアスをＶＢとしたとき、
【数８】
０＜｜ＶＤ｜−｜ＶＢ｜＜｜ＶＤ−ＶＬ｜＜４００［Ｖ］
を満たすことを特徴とするものである。
請求項１の画像形成装置においては、数５において、Ａ／（Ｇｐ×ρｒ）の値（以下、Ｋ値という）の範囲を限定している。Ｋ値は、端的に言うと現像剤のゆるみ見かけ密度（見かけ密度ともいう）ρｒに対してどの程度詰まっているかを表す指標である。また、現像ギャップＧｐは、現像領域中において最も現像剤密度の高い位置における現像剤担持体表面と像担持体表面との間隔である。本発明においては、現像領域中における現像剤密度の最も高い位置でＫ値を０．３以上０．９以下としている。
現像剤密度の最も高い位置でＫ値が高くなりすぎないようにすることによって、現像領域全域に渡って現像剤が過度に詰まった状態となることを防止する。これによって現像領域内で現像剤のパッキングが生じないようにし、一旦感光体に現像したトナーを掻き取らないようにする。これによって、画像の掻き取りに起因する画像のベタ周辺抜けを防止する。
また、現像剤密度の最も高い位置でＫ値が低くなりすぎないようにすることによって、現像領域の現像剤密度が低下しすぎないようにする。これによって、現像領域中における磁気ブラシ密度が低下しすぎないようにし、上記エッジ電界に起因する画像のベタ周辺抜けを防止する。更に、像領域中における磁気ブラシ密度が低下しすぎないようにすることによって生じる画像のざらつきも防止する。ところで、Ｋ値は現像剤の詰まり具合を表すものであり現像ギャップＧｐや現像領域における現像剤量を規定しているわけではない。現像ギャップＧｐが広くても現像剤担持体に担持され現像領域に進入する現像剤量即ち現像剤担持量Ａが多ければＫ値は数５の範囲を満たすことがある。しかし、現像ギャップが広くなりすぎると、現像剤密度が適度であっても課題で説明したように磁気ブラシ先端のキャリアに対する現像剤担持体の磁気的拘束力が低下して先端のキャリアが離れやすくなり、画像のざらつきが生じてしまう。そこで、本発明においては、数６において、Ｇｐ×ρｒを０．０９以下にし、実質的に現像ギャップを規定する。これによって、現像ギャップが広がりすぎないようにし、磁気ブラシが長くなり過ぎないようにする。これにより磁気ブラシ先端のキャリアに対する現像剤担持体の磁気的拘束力が低下して生じる画像のざらつきを防止する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真式カラー複写機（以下、カラー複写機という）に適用した一実施形態について説明する。
まず、図１を用いて、本実施形態に係るカラー複写機の概略構成及び動作について説明する。このカラー複写機は、カラー画像読取装置（以下、カラースキャナという）１、カラー画像記録装置（以下、カラープリンタという）２、給紙バンク３等で構成されている。
【００１４】
上記カラースキャナ１は、コンタクトガラス１０１上の原稿４の画像を照明ランプ１０２、ミラー群１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ、及びレンズ１０４を介してカラーセンサ１０５に結像して、原稿４のカラー画像情報を、例えばＲｅｄ：赤，Ｇｒｅｅｎ：緑，Ｂｌｕｅ：青（以下、それぞれＲ，Ｇ，Ｂという）の色分解光毎に読み取り、電気的な画像信号に変換する。ここで、カラーセンサ１０５は、本例ではＲ，Ｇ，Ｂの色分解手段とＣＣＤのような光電変換素子で構成され、原稿４の画像を色分解した３色のカラー画像を同時に読み取っている。そして、このカラースキャナ１で得たＲ，Ｇ，Ｂの色分解画像信号強度レベルをもとにして、図示しない画像処理部で色変換処理を行い、Ｂｌａｃｋ：黒（以下、ＢＫという），Ｃｙａｎ：シアン（以下、Ｃという），Ｍａｇｅｎｔａ：マゼンタ（以下、Ｍという），Ｙｅｌｌｏｗ：イエロー（以下、Ｙという）のカラー画像データを得る。
【００１５】
上記ＢＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙのカラー画像データを得るためのカラースキャナ１の動作は次のとおりである。後述のカラープリンタ２の動作とタイミングを取ったスキャナスタ−ト信号を受けて、照明ランプ１０２及びミラー群１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ等からなる光学系が矢印左方向へ原稿４を走査し、１回の走査毎に１色のカラー画像データを得る。この動作を合計４回繰り返すことによって、順次４色のカラー画像データを得る。そして、その都度カラープリンタ２で順次顕像化しつつ、これを重ねあわせて最終的な４色フルカラー画像を形成する。
【００１６】
上記カラープリンタ２は、像担持体としての感光体ドラム２００、書き込み光学ユニット２２０、回転型現像装置としてのリボルバ現像装置２３０、中間転写装置２６０、定着装置２７０等で構成されている。
【００１７】
上記感光体ドラム２００は矢印の反時計方向に回転し、その周りには、感光体クリ−ニング装置２０１、除電ランプ２０２、帯電器２０３、電位センサ２０４、リボルバ現像装置２３０の選択された現像器、現像濃度パタ−ン検知器２０５、中間転写装置２６０の中間転写ベルト２６１などが配置されている。
【００１８】
また、上記書き込み光学ユニット２２０は、カラースキャナ１からのカラー画像データを光信号に変換して、原稿４の画像に対応した光書き込みを行い、感光体ドラム２００に静電潜像を形成する。この書き込み光学ユニット２２０は、光源としての半導体レーザー２２１、図示しないレーザー発光駆動制御部、ポリゴンミラー２２２とその回転用モ−タ２２３、ｆ／θレンズ２２４、反射ミラー２２５などで構成されている。
【００１９】
また、上記リボルバ現像装置２３０は、ＢＫ現像器２３１Ｋ、Ｃ現像器２３１Ｃ、Ｍ現像器２３１Ｍ、Ｙ現像器２３１Ｙと、各現像器を矢印の反時計方向に回転させる後述のリボルバ回転駆動部などで構成されている。各現像器は、静電潜像を現像するために現像剤の穂を感光体ドラム２００の表面に接触させて回転する現像スリ−ブと、現像剤を汲み上げて撹拌するために回転する現像剤パドルなどで構成されている。各現像器２３１内のトナーは磁性キャリアとの撹拌によって負極性に帯電され、また、各現像スリ−ブには図示しない現像バイアス電源によって直流電圧による現像バイアスが印加され、現像スリ−ブが感光体ドラム２００の金属基体層に対して所定電位にバイアスされている。複写機本体の待機状態では、リボルバ現像装置２３０はＢＫ現像器２３１Ｋが現像位置にセットされており、コピ−動作が開始されると、カラースキャナ１で所定のタイミングからＢＫカラー画像データの読み取りが開始し、このカラー画像データに基づきレーザー光による光書き込み、静電潜像形成が始まる（以下、ＢＫ画像データによる静電潜像をＢＫ潜像という。Ｃ，Ｍ，Ｙについても同様）。このＢＫ静電潜像の先端部から現像可能とすべくＢＫ現像位置に静電潜像先端部が到達する前に、ＢＫ現像スリ−ブを回転開始して、ＢＫ静電潜像をＢＫトナーで現像する。そして、以後ＢＫ静電潜像領域の現像動作を続けるが、静電潜像後端部がＢＫ現像位置を通過した時点で、速やかに次の色の現像器が現像位置にくるまで、リボルバ現像装置２３０が回転する。これは少なくとも、次の画像データによる静電潜像先端部が到達する前に完了させる。
なお、このリボルバ現像装置２３０については、後で詳しく説明する。
【００２０】
また、上記中間転写装置２６０は、中間転写ベルト２６１、ベルトクリ−ニング装置２６２、一次転写コロナ放電器（以下、一次転写器という）２６３などで構成されている。中間転写ベルト２６１は駆動ローラ２６４ａ、転写対向ロ−ラ２６４ｂ、クリ−ニング対向ロ−ラ２６４ｃ及び従動ロ−ラ群に張架されており、図示しない駆動モ−タにより駆動制御される。またベルトクリ−ニング装置２６２は、入口シ−ル、ゴムブレ−ド、排出コイル、入口シ−ル及びゴムブレ−ドの接離機構等で構成されており、１色目のＢＫ画像を中間転写ベルト２６１に転写した後の２、３、４色目の画像を一次転写している間は接離機構によって中間転写ベルト２６１面から入口シ−ル、ブレ−ドを離間させておく。また紙転写器２６３は、コロナ放電方式にてＡＣ電圧＋ＤＣ電圧、又はＤＣ電圧を印加して、中間転写ベルト２６１上の重ねトナー像を転写紙に一括転写（二次転写）する。
【００２１】
カラープリンタ２内の転写紙カセット２０７及び給紙バンク３内の転写紙カセット３００ａ，３００ｂ，３００ｃには、各種サイズの転写紙５が収納されており、指定されたサイズの転写紙のカセットから、給紙コロ２０８，３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃによってレジストロ−ラ対２０９方向に給紙、搬送される。また、プリンタ２の右側面には、ＯＨＰ用紙や厚紙などの手差し給紙用の手差しトレイ２１０が設けられている。
【００２２】
上記構成のカラー複写機において、画像形成サイクルが開始されると、まず感光体ドラム２００は矢印の反時計方向に、中間転写ベルト２６１は矢印の時計回りに図示しない駆動モ−タによって回転される。中間転写ベルト２６１の回転に伴ってＢＫトナー像形成、Ｃトナー像形成、Ｍトナー像形成、Ｙトナー像形成が行われ、最終的にＢＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙの順に中間転写ベルト２６１上に重ねてトナー像が形成される。
【００２３】
上記ＢＫトナー像形成は次のように行なわれる。帯電器２０３はコロナ放電によって感光体ドラム２００を負電荷で約−７００Ｖに一様帯電する。そして、半導体レーザ２２１はＢＫカラー画像信号に基づいてラスタ露光を行う。このラスタ像が露光されたとき、当初一様荷電された感光体ドラム２００の露光された部分は、露光光量に比例する電荷が消失し、ＢＫ静電潜像が形成される。そして、このＢＫ静電潜像にＢＫ現像スリーブ上の負帯電のＢＫトナーが接触することにより、感光体ドラム２００の電荷が残っている部分にはトナーが付着せず、電荷の無い部分つまり露光された部分にはＢＫトナーが吸着され、静電潜像と相似なＢＫトナー像が形成される。そして、感光体ドラム２００上に形成されたＢＫトナー像は、感光体ドラム２００と接触状態で等速駆動している中間転写ベルト２６１の表面に、一次転写器２６３によって一次転写される。
【００２４】
感光体ドラム２００上の若干の未転写残留トナーは、感光体ドラム２００の再使用に備えて感光体クリ−ニング装置２０１で清掃される。ここで回収されたトナーは回収パイプを経由して図示しない排トナータンクに蓄えられる。
【００２５】
感光体ドラム２００側ではＢＫ画像形成工程の次にＣ画像形成工程に進み、所定のタイミングでカラースキャナ１によるＣ画像データ読み取りが始まり、そのＣ画像データによるレーザー光書き込みで、Ｃ静電潜像形成を行う。そして、先のＢＫ静電潜像の後端部が通過した後で、かつＣ静電潜像の先端部が到達する前にリボルバ現像装置２３０の回転動作が行なわれ、Ｃ現像器２３１Ｃが現像位置にセットされてＣ静電潜像がＣトナーで現像される。以後、Ｃ静電潜像領域の現像を続けるが、Ｃ静電潜像の後端部が通過した時点で、先のＢＫ現像器２３１Ｂの場合と同様にリボルバ現像装置２３０の回転動作を行い、次のＭ現像器２３１Ｍを現像位置に移動させる。これもやはり次のＭ静電潜像の先端部が現像位置に到達する前に完了させる。
なお、Ｍ及びＹの画像形成工程については、それぞれのカラー画像データ読み取り、静電潜像形成、現像の動作が上述のＢＫ，Ｃの工程と同様であるので説明は省略する。
【００２６】
上記中間転写ベルト２６１には、感光体ドラム２００に順次形成するＢＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙのトナー像を、同一面に順次位置合わせして、４色重ねのトナー像が形成され、次の転写工程において、この４色のトナー像が転写紙に二次転写器２６５により一括して二次転写される。
【００２７】
上記画像形成動作が開始される時期に、転写紙は上記転写紙カセット又は手差しトレイのいずれかから給送され、レジストローラ対２０９のニップで待機している。そして、二次転写器２６５に中間転写ベルト２６１上のトナー像先端がさしかかるときに、ちょうど転写紙の先端がこのトナー像の先端に一致するようにレジストローラ対２０９が駆動され、転写紙とトナー像とのレジスト合わせが行われる。そして、転写紙が中間転写ベルト２６１上のトナー像と重ねられて正電位の二次転写器２６５の上を通過する。このときコロナ放電電流で転写紙が正電荷で荷電され、トナー画像のほとんどが転写紙上に転写される。続いて二次転写器２６５の左側に配置した図示しないＡＣ＋ＤＣコロナによる分離除電器との対向部を通過するときに、転写紙は除電され、中間転写ベルト２６１から剥離して搬送ベルト２１１に移る。
【００２８】
そして、中間転写ベルト２６１面から４色重ねトナー像を一括転写された転写紙は、紙搬送ベルト２１１で定着装置２７０に搬送され、所定温度に制御された定着ロ−ラ２７１と加圧ロ−ラ２７２のニップ部でトナー像が溶融定着され、排出ローラ対２１２で装置本体外に送り出され、図示しないコピ−トレイに表向きにスタックされ、フルカラーコピーを得る。
【００２９】
一方、一次転写後の感光体ドラム２００の表面は、感光体クリ−ニング装置２０１（ブラシロ−ラ、ゴムブレ−ド）でクリ−ニングされ、除電ランプ２０２で均一に除電される。また、転写紙にトナー像を転写した後の中間転写ベルト２６１の表面は、ベルトクリ−ニング装置２６２のブレードを再びブレ−ド接離機構で押圧することによってクリ−ニングされる。
【００３０】
ここで、リピ−トコピ−のときは、カラースキャナ１の動作及び感光体ドラム２００への画像形成は、１枚目の４色目（Ｙ）の画像形成工程に引き続き、所定のタイミングで２枚目の１色目（ＢＫ）の画像形成工程に進む。また、中間転写ベルト２６１の方は、１枚目の４色重ねトナー像の転写紙への一括転写工程に引き続き、表面のベルトクリ−ニング装置２６２でクリ−ニングされた領域に、２枚目のＢＫトナー像が一次転写されるようにする。その後は、１枚目と同様動作になる。
【００３１】
以上は、４色フルカラーコピ−を得るコピ−モ−ドであったが、３色コピ−モ−ド、２色コピ−モ−ドの場合は、指定された色と回数の分について、上記同様の動作を行うことになる。また、単色コピ−モ−ドの場合は、所定枚数が終了するまでの間、リボルバ現像装置２３０の所定色の現像器のみを現像作動状態にして、ベルトクリ−ニング装置２６２のブレ−ドを中間転写ベルト２６１に押圧状態のまま連続してコピ−動作を行う。
【００３２】
次に、上記リボルバ現像装置２３０について説明する。
図２（ａ）は、各現像器２３１Ｋ，２３１Ｃ，２３１Ｍ，２３１Ｙが一体となったリボルバ現像装置２３０の内部構造を示す断面図、（ｂ）は、リボルバ現像装置２３０の外観を示す概略斜視図である。各現像器２３１Ｋ，２３１Ｃ，２３１Ｍ，２３１Ｙは、それぞれ同型の現像器ケーシング部２８３、２８３Ｃ、２８３Ｍ、２８３Ｙを備えている。これらの各現像器ケーシング部２８３、２８３Ｃ、２８３Ｍ、２８３Ｙには、磁性現像剤としての磁性キャリア及び各色のトナーからなる二成分現像剤がそれぞれ収容されている。図示の例では感光体ドラム２００に対向する現像位置にあるのが黒トナーと磁性キャリアを収容した黒現像器２３１Ｋで、図中反時計回りの順に、イエロートナーと磁性キャリアを収容したイエロー現像器２３１Ｙ、マゼンタトナーと磁性キャリアを収容したマゼンタ現像器２３１Ｍ、シアントナーと磁性キャリアを収容したシアン現像器２３１Ｃになっている。
【００３３】
ここで、４つの各現像器の内部構造はまったく同様であるので、以下、図２（ａ）において現像位置にある黒現像器２３１Ｋを例にとってその内部構造を説明し、他の現像器の内部構造については、対応する部材の符号として、黒現像器における符号と同じ数字にイエロー、マゼンタ、シアンの各現像器を区別するためＹ、Ｍ、Ｃの添字を付した符号を図中に示し、その説明を省略する。
【００３４】
図中現像位置にある黒現像器２３１Ｋにおいて、現像器ケーシング部２８３には感光体ドラム２００に向けた開口部が形成され、該開口部を介して一部が露出するように現像器ケーシング部に内部に磁石２８４ａを配置した現像スリーブ２８４ｂからなる現像剤担持体としての現像ローラ２８４が設けられている。また現像器ケーシング部内には、現像ローラ２８４に担持されて感光体ドラム２００との対向部に搬送される現像剤量を規制するドクタブレード２８５、該ドクタブレード２８５で規制されて現像器ケーシング内に押し留められた現像剤の一部を撹拌しながら、中心軸線方向に沿って後から前に搬送する第１撹拌スクリュー２８６、及び、中心軸線方向に沿って上記第１撹拌スクリュー２８６とは逆の向きに現像剤を撹拌しながら搬送する第２撹拌スクリュー２９１が配設されている。この第２撹拌スクリュー２９１の下方の現像器ケーシング部２８３には、現像器ケーシング部２８３に収容されている現像剤のトナー濃度を検出するための図示しないトナー濃度センサが設置されている。
【００３５】
第１、第２撹拌スクリュー２８６，２９１が、それぞれ所定の方向に回転することにより、現像器ケーシング部２８３に収容されている磁性現像剤が、撹拌されながら現像器ケーシング部２８３内で循環搬送される。そして、この循環搬送される磁性現像剤は、現像ローラ２８４のスリーブの回転により、該スリーブ上に担持されて搬送され、ドクタブレード２８５で薄層化された後、現像位置において感光体ドラム２００に向けてトナーを供給する。
【００３６】
図３は、各現像器２３１Ｋ〜Ｙ内で用いられている現像ローラ２８４の内部を示す断面図である。現像スリーブ２８４ｂは、図示しない駆動装置により、感光体ドラム２００と対向する現像領域Ｃにおいて現像剤を下方に移動させる向きに回転駆動可能となっている。現像スリーブ内部の磁石２８４ａは、磁界発生手段としての固定磁石群、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の４極からなるマグネットローラである。
図４は、本発明の現像方法における現像領域内での二成分現像剤の状態を模式的に表した概略図である。図中Ａは磁気ブラシ立ちあがり部、Ｃは磁性キャリアが集合する穂が磁気ブラシを形成し感光体に接触している領域である現像領域、Ｂは現像領域Ｃにおける現像剤搬送方向上流側端部に位置する現像領域前域部、更にＤは現像領域Ｃにおける現像剤密度のもっとも高い領域（以下、高密度領域Ｄという）である。
ここで、磁気ブラシ立ちあがり部Ａにおいて、現像主磁極Ｐ１の近傍に近づいた現像剤中の磁性キャリアが、表面にトナーを有しながら、複数の磁性キャリアが集合して穂を形成し、さらに、その磁力線に沿って磁性キャリアの穂が立ち上がり始める。現像領域Ｃでは、常に現像剤によって形成されている磁気ブラシの密度が変化しながら、現像剤中のトナーが感光体に向かって転移し潜像が現像される。尚、図４は、現像ローラ２８４と感光体のギャップＧｐが最も狭い位置に現像主磁極Ｐ１が対向しており、所謂現像磁極位置が０度となっている。これによって、現像ギャップＧｐの最も狭い位置で現像剤密度が最も高くなっている。
また、現像主磁極に至るまでの磁性キャリアは磁石上の磁気ブラシと比較して薄い磁性キャリアの集団である現像剤層を形成している。磁極間（Ｐ４−Ｐ１間）は、法線方向の磁力線は小さいが、互いに隣接する磁極は逆極になっているため接線方向の磁力線が大きくなる。このため磁極上の磁気ブラシと比較して薄い磁性キャリアの集団である現像剤層を形成することになる。
【００３７】
現像ローラ２８４上に形成される磁気ブラシについて説明する。上記現像剤層が現像ローラ２８４に担持され現像磁極を形成する主磁極Ｐ１の位置にくると、いくつかの磁性キャリアが集合して穂を形成し現像スリーブ２８４ｂ表面に立ち上がる（図中Ａ）。この穂を形成するために集合する磁性キャリアの個数は、一般に現像剤規制部材を通過する現像剤の量で決定されるが、それ以外にも磁性キャリアの磁気的性質、磁石の有する磁力の大きさ、磁石の形状、配置の仕方による磁力線の大きさ及び傾きによって決定される。図５は、磁気ブラシ立ちあがり部Ａで磁性キャリアの穂が立ち上がる様子を模式的に示した図である。主磁石磁力形成磁石Ｐ１は固定されているが、現像スリーブ２８４ｂは回転しているために立ち上がり始めた穂の位置における磁力線の角度、大きさも変わっていく。このとき、磁性キャリアの磁気応答性に遅れがあるため、磁力線に沿った形状に磁気ブラシがすぐに揃わない。さらに、多数の磁性キャリアが集合した穂は、集団からの拘束力から抜け出して立ち上がるが、磁石の大きな磁場が作用し、すべての磁性キャリアの磁気的な極性はは同一方向を向いており、互いに反発力が作用している。これらのために、磁性キャリアの現像剤層が突然に割れて、磁性キャリアの穂が磁気ブラシとして立ち上がる。そして穂立ちした磁気ブラシが感光体に接触する。
【００３８】
そして図４中の現像領域前域部Ｂに示すように、現像領域前域部内で、表面にトナーを有する磁性キャリアから、トナーを感光体に散布して現像する。この感光体へのトナーの散布は磁気ブラシの穂が感光体に強く接触することにより生ずる。図６は、現像領域前域部Ｂにおいて磁性キャリアの穂が感光体に強く接触する状況を示す模式図である。現像ローラ２８４上で、現像領域前域部Ｂにおける磁性キャリアが集合して形成される穂の大きさ、特にその高さは、上述したように、磁性キャリアの粒径等の粉体特性、飽和磁化の強さ等の磁気特性と現像主磁極Ｐ１における飽和磁化の強さ等の磁気特性、幅及び形状等の形態的特性により決定される。そのために、現像領域前域部Ｂでは、現像スリーブ２８４ｂ上にある磁性キャリアの穂は、現像スリーブ２８４ｂ上で滑る場合を除いてほぼ現像スリーブ２８４ｂと同じ速度で移動している。そのために、磁性キャリアの穂の高さが現像ローラ２８４と感光体との距離よりも高くなる場合は、現像主磁極の磁力線に沿って立ち上がる速度と現像ローラ２８４表面線速の両方の速度を持って感光体に強く接触する。
そして、現像領域Ｃにおいて、磁気ブラシを感光体に摺擦させて磁気ブラシ上のトナーを現像バイアスによって感光体上の潜像に転移させ現像する。また、高密度領域Ｄは現像ギャップの最近接点近傍にあり、感光体と磁気ブラシを構成する磁性キャリアとの密度（感光体側から見た磁気ブラシの密度）が現像領域中で最も高くなっている。そのため、感光体に接する磁性キャリアの個数が現像領域Ｃの他の位置よりも多く、トナーを率先して現像させる役割をもっている。この高密度領域Ｄでの現像によって潜像に対して忠実にトナーを現像することが可能となる。
【００３９】
ところで、感光体と現像ローラ２８４の線速比が１．０である場合、現像領域Ｃにおいては、感光体と磁気ブラシ先端との間でトナーの授受（感光体にトナーを現像し、感光体から離脱させる）があるのみである。しかし、線速比が１．０以上となると、感光体上に既に現像されたトナーが感光体の回転方向下流側に現像ローラ２８４の回転に伴って移動する恐れがある。これは、現像領域Ｃのうちでも高密度領域Ｄで発生しやすい。その理由は以下の通りである。高密度領域Ｄは、磁気ブラシ密度が高いため、磁気ブラシと感光体との接触圧が高いため磁気ブラシの摺擦力が現像領域内において最も強くなる領域である。更にこの領域Ｄは現像ギャップの最近接点近傍であるため、現像領域Ｃ内において現像電界が最も強く、かつ感光体に接触する磁性キャリアの数が最も多い為、現像電界が均一な状態となっている。現像領域内の磁気ブラシ密度が高くなると、先ずこの高密度領域Ｄの密度が上がる。そして磁気ブラシ密度が過度に高くなると、トナーは感光体に現像する方向に電気的な力を受けた状態のまま、磁気ブラシにより感光体回転方向下流側に摺擦力を受ける。そして感光体上のトナーは現像スリーブ２８４ｂの回転に伴い感光体回転方向下流側に移動してしまうのである。尚、上記トナーの移動とはトナーが感光体に接触した状態のまま、感光体表面を滑るか或いは転がる状態をいう。そして、感光体上に一旦現像された画像上のトナーが磁気ブラシで掻き取られ、果としてベタ周辺にあるハーフトーン領域の境界部（特に現像方向上流側のハーフトーン領域）が抜けるベタ周辺抜けが発生してしまう。
逆に現像領域における現像剤密度を低くしすぎると、感光体近傍における磁気ブラシ密度が低くなり、画像にざらつきが生じてしまう。その上、エッジ電界によってベタ画像に隣接しているハーフトーン部に対向する磁気ブラシがベタ画像側に寄ってしまい再びベタ周辺抜けが発生してしまう。
また、現像領域Ｃでの磁気ブラシ密度は現像ギャップＧｐと相関関係があり、現像ギャップＧｐが広過ぎると感光体近傍では磁気ブラシ密度が低くなりやすく、上記同様ベタ周辺抜けが発生しやすくなる。また、磁気ブラシ密度がある程度以上であっても現像ギャップＧｐが広過ぎると、磁気ブラシが長くなり先端のキャリアに対する現像ローラ２８４の磁気的拘束力が低下して、先端のキャリアが離れやすくなってしまう。これによって画像のざらつきが発生する。
以上のような画像のベタ周辺抜けと画像のざらつきを共に防止するために、本実施形態のカラー複写機では以下のような構成とした。次に本実施形態の特徴について説明する。
【００４０】
現像領域に進入するときに現像ローラ表面に担持している現像剤の単位面積当たりの現像剤担持量Ａ（現像剤の汲み上げ量）を変化させると、同一の現像ギャップの場合現像領域における現像剤密度が変化する。現像剤担持量Ａは、現像領域進入前に現像ローラ２８４に所定ギャップをもって対向しているドクタブレード２８５によって規制されることで決まる。そして本発明者らは現像領域で現像剤がどの程度の詰まっているかを表す指標として、Ｋ値を考案した。Ｋ値は、Ａ／（Ｇｐ×ρｒ）で決定される数値で、Ａは、現像領域Ｃに進入するときの現像ローラ表面における単位面積当たりの現像剤担持量［ｇ／ｃｍ２］である。Ｇｐは、現像領域Ｃにおける現像ローラ表面と感光体表面との間の距離である現像ギャップ［ｃｍ］である。ρｒは、自然落下する現像剤によって容器を充填し容器を平板ですり落としたときの容器内の現像剤の密度であるゆるみ見かけ密度ρｒ（ＪＩＳ　Ｚ２５０４）［ｇ／ｃｍ３］である。尚、後処理に振動法を追加した場合の現像剤の見掛け密度は上記ゆるみ見掛け密度より高く測定データの再現性は良い。ゆるみ見掛け密度ρｒと区別する意味で、圧縮密度という場合がある。
そして、本実施形態においては、少なくとも高密度領域ＤにおいてＫ値が０．３以上０．９以下の範囲内となるよう現像剤担持量Ａ、現像ギャップＧｐ、ゆるみ見かけ密度ρｒを設定した。加えて、Ｋ値の分母（Ｇｐ×ρｒ）が０．０９以下となるように設定した。
このＫ値であるが、端的に言うと現像領域において、現像剤が（ゆるみ）ゆるみ見かけ密度ρｒに対してどの程度詰まっているかを表す指標である。二成分現像剤においては、ゆるみ見かけ密度ρｒを参照して現像領域を通過させる現像剤量を規定するのが望ましい。
【００４１】
発明者らは、粒径の異なる３種類のキャリアにおいて、汲み上げ量Ａ、見掛け密度ρｒ、現像ギャップＧｐを変化させて、各画質項目ごとに目標値に対する達成度を評価した。評価した画質項目は、キャリア付着、画像のざらつき、ベタＩＤ、ベタ周辺抜け、トナー飛散、ハーフトーン白抜けの６項目である。それぞれの項目ごとに目標値に達した場合には「○」、達していない場合には「×」として表中に記載している。その評価結果を表１〜表３に示す。表１で用いたキャリアの体積平均粒径は５５［μｍ］であり、表２、表３はそれぞれ３５［μｍ］、２５［μｍ］である。表１〜３において、網掛けしてある条件が評価を行なった６つ全ての画質項目全てについて「○」となったものである。本実施形態の構成を有する条件は、以下の表１中では条件７乃至１１、１５乃至１８、２３及び２４の１１種類である。表２中では条件１乃至５、８乃至１１、１６乃至１８、２４及び２５の１４種類である。表３中では条件２乃至５、９乃至１２、１６乃至１８、２５の１２種類である。
【００４２】
【表１】
2004109325.tif 000003
【表２】
2004109325.tif 000004
【表３】
2004109325.tif 000005
【００４３】
表１〜３の結果より、次のことがわかった。画像のざらつきとベタ周辺抜けについては、Ｋ値が０．３を下回ると、いずれも「×」となった。０．９を超えると、画像のざらつきは「○」のままであるがベタ周辺抜けは「×」となった。更に、表１の条件１乃至６は、Ｋ値の分母（Ｇｐ×ρｒ）が０．０９越えた場合であるが、この場合は、Ｋ値が上記範囲内におさまっていてもベタ周辺抜けは発生しており、画像のざらつきも条件４で発生した。
【００４４】
上記結果より、次のことが言える。Ｋ値が０．３以上０．９以下、Ｋ値の分母（Ｇｐ×ρｒ）が０．０９以下となるよう、現像剤担持量Ａ、現像ギャップＧｐ、ゆるみ見かけ密度ρｒを設定すれば、画像のざらつきとベタ周辺抜けの両方を共に防止することができる。これは、磁気ブラシを感光体に摺擦させて、現像領域の現像領域前域部Ｂで既に現像されている感光体上のトナー像を乱すことなく、さらにトナーを付着させることにより、潜像に対して均一にトナーを付着させることができるからである。そこで、本実施形態に用いるカラー複写機もこの範囲とする。また、この範囲に設定することによって、キャリア付着、ベタＩＤ、トナー飛散、ハーフトーン白抜けの４項目も全て「○」となっている。
【００４５】
ここで、Ｋ値が規定値（０．９）を超えると、キャリア付着やトナー飛散が発生している。Ｋ値が規定値（０．９）を超えると、現像剤が過度に詰まった状態となり、現像領域からはみ出すようにして現像領域幅を広げる方向に作用する。本来の現像領域からはみ出した現像剤（特に現像領域下流側に広がった現像剤）はキャリア付着、やトナー飛散などの不具合を発生させることがわかった。ここで、現像剤はゆるみ見かけ密度ρｒが例えば１．８［ｇ／ｃｍ２］程度であっても１０回程度のタッピングを行なった場合、１．４［ｇ／ｃｍ２］程度にかさ密度が変化する。しかしながらこのような状態は現像領域ではありえず、前述のように現像ニップ幅を増加させるように働く。瞬間的のこのように密度が高い状態になったと仮定しても、この様に現像剤密度が高い現像領域では、トナーが感光体に向かって飛翔する空間が存在しないために、現像効率の低下を招いてしまう。そして、Ｋ値を０．９以下にすることによって、キャリア付着やトナー飛散を防止することができる。
【００４６】
次にＫ値が０．３を下回ると、現像領域において現像剤密度が極端に低くなる。そのため、地汚れが発生しやすくなる。また、ブラシ密度が粗でがさついた状態であると放電する。これを防止するためには高抵抗キャリアを用いることが考えられるが、この方法を用いるとするとキャリア抵抗値に制約が生じてしまう。更に、表１〜３の評価からもわかるように、ベタＩＤも「×」となってしまう。
本実施形態においては、Ｋ値を０．３以上にすることによって、地汚れ防止、キャリア抵抗値の制約を必要なくする、ベタＩＤを良好にする等の効果を得ることも出来る。従来、経時や環境変動におけるベタ濃度の安定性確保ののために、トナーの被覆率を増加させる方法を用いる場合があった。この方法においてトナー濃度が比較的高い現像剤を用いた場合、経時においてキャリアにトナーの組成成分が付着するという現象が発生していた。この現象は一般的にキャリアスペントと称されており、キャリアの帯電能力の低下を引き起こす。キャリアの帯電能力が低下すると、トナーをキャリア表面に静電的に付着させるための拘束力が低下する。そしてキャリアから予期せずトナーが離間してこれによってもトナー飛散が生じ、飛散したトナーによって機内が汚染されたり、出力画像上に地肌汚れを発生させたりすることがあった。本実施形態においては、このような原因で発生するトナー飛散や地肌汚れも防止することができる。
ここで、本実施形態においては現像バイアスとしてＤＣバイアスを用いているが、Ｋ値を０．３未満にした場合には、地肌汚れを防止するためにＡＣバイアスを印加せざるをえなくなる。しかもＡＣバイアスの周波数を高めに設定しなくてはならなくなる（５ＫＨｚ以上）。周波数を高く設定する場合、特に矩形波を用いたとき、現像バイアスの立ち上り、立ち下りにおいて電圧のオーバーシュート分がプラスされるため所定のＶｐｐ（ピーク・トゥ・ピーク）電圧を得ることが難しくなる。オーバーシュート量が大きい場合の不具合としては、特にＨＨ環境（高温高湿環境）において、画像ベタ部に磁気ブラシからの放電痕である白ポチ現象が発生し易い状態となり、画像安定性を失ってしまう。さらには、ハーフトーンのハイライト部において孤立ドットの抜けが多くなり、ハーフトーンの粒状性を低下させてしまう。本実施形態においては、もともと地汚れを防止できるため、このような不具合発生の恐れもない。また、本実施形態に変えてＡＣバイアスを用いて現像を行う場合でも、Ｋ値を０．３以上に設定すれば、ＡＣバイアスの周波数を低く設定することができる。そのためＡＣバイアスでもパワーパックの製造コストを抑えることができる。さらには、感光体やその他の部材との共振が緩和され、不快な高周波ノイズの低減に役立つ。
【００４７】
また、本実施形態においては、（Ｇｐ×ρｒ）が０．０９以下になるよう現像ギャップを設定している。ここで、一般的にキャリアの真比重が同じであっても、キャリアの粒径が小さくなるに従って、見掛け密度は小さくなる。そのため、例え単位重量当たりのキャリアの飽和磁化［ｅｍｕ／ｇ］が同一であっても、小粒径キャリアの方がそれより粒径の大きいキャリア（以下、一般粒径のキャリアという）に比して単位容積当たりの飽和磁化［ｅｍｕ／ｃｍ３］は小さくなる。従って、小粒径キャリアの場合には現像ギャップが広がることによって磁気ブラシ先端のキャリアに対する現像ローラ２８４の磁気的拘束力低下が生じやすい。従って、キャリア付着がより発生しやすい状態となる。本実施形態では（Ｇｐ×ρｒ）を０．０９以下に設定することにより、小粒径キャリアを良い条件で使用することができるため、小粒径キャリアにおいてもキャリア付着を防止することができる。
【００４８】
ここで、上記特許文献１の画像形成装置において、現像領域における現像剤の滑り、言い換えると、トナーを保持したキャリアの滑りは、経時において画像品質を保つという点において不利となる場合がある。例えばキャリア付着とキャリア飛散である。キャリア付着は磁性キャリアを現像ローラ２８４に保持する磁気的拘束力と、地肌部電位と現像バイアスで決まる地肌ポテンシャルによる感光体への電気的吸引力とのバランスが崩れた際に発生するものである。特許文献１に記載されているように現像剤の滑り効率を大きくし、現像領域において現像剤量を増加させるということは、つまり、本来磁気的拘束下で制御すべきキャリアに対し、キャリア付着余裕度を低下させるということを意味する。
本実施形態のカラー複写機によれば、このようなキャリア付着とキャリア飛散も防止することが可能となる。
【００４９】
ここで、現像主磁極Ｐ１のピーク位置は感光体の中心と現像ローラ２８４の中心を結ぶ直線と一致する（以下、主極角度０゜という）か、あるいは現像ローラ２８４の回転方向に対して上流側に設定する（以下、主極角度上流設定という）。このように設定することにより、現像ギャップＧｐの最近接点近傍において、Ｄ現像領域を効率良く利用して現像することができる。そして、実施形態においては、主極角度が０゜であり、かつ現像領域Ｃのうち現像領域幅の中央部である高密度領域ＤでＫ値が０．３以上０．９以下、Ｋ値の分母（Ｇｐ×ρｒ）が０．０９以下となるよう、現像剤担持量Ａ、現像ギャップＧｐ、ゆるみ見かけ密度ρｒを設定している。
本実施形態のカラープリンタに変えて主極角度上流設定とする場合について触れておく。主極角度が現像ギャップＧｐの最近接点近傍より上流に位置している場合、現像領域Ｃは図４の位置より上方にずれることになる。よって、現像ギャップＧｐの最近接点は現像領域の下流側にずれ、高密度領域Ｄが現像領域の中央ではなく後域側にずれる。この構成の場合には、現像領域幅の後域部である高密度領域ＤでＫ値及びＫ値の分母の数値を上記の範囲に限定する。
【００５０】
また、現像領域前域部Ｂにおける磁気ブラシの立ちあがり位置において、Ｋ値≧０．３となるようにしている。現像剤層厚規制部材通過後の現像剤搬送量は一定であるため、現像領域における現像ギャップの変化に応じて現像剤密度は常に変化する。磁気ブラシ立ちあがり位置における密度は、現像領域中において最も疎な状態であるため、この立ちあがり位置における密度を規定することにより、さらに画像を安定させることができる。
【００５１】
今回の一連の評価に関しては、いわゆるＤＣバイアスを用いて現像を行った。従来行われていたようにＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳した交番電界を現像電解として用いると、現像領域内で磁気ブラシの疎密が生じる。そして、長さが短く感光体に接触しないブラシ部分では、局所的に電界強度が上昇して放電が発生する。放電は特に潜像の深い部分に対してより多く発生する。そして放電によって画像がリング状に白く抜ける現象が発生する場合があった。これを防止するためには、現像に使用するキャリアの抵抗値に制約が生じるため、低抵抗キャリアを用いるのは困難であった。さらに言うと、中高抵抗キャリアであっても、キャリアコート膜の不均一により、局所的にブレイクダウンし、放電する場合もあるため、キャリアコート層の均一性やキャリア芯材に用いる材料の抵抗値に対しても制約条件が多く存在した。本実施形態にいおては、Ｋ値等が上記条件を満たすよう現像剤担持量Ａ、現像ギャップＧｐ、ゆるみ見かけ密度ρｒを設定することによって、現像バイアスとしてＤＣバイアスを用いた場合でも、均一感が高く粒状性の良い画像を得ることができる。発明者らが行った別の評価においても、現像ギャップが狭い場合０．３［ｃｍ］以下では振動バイアスと比較して、遜色がない画像を得ることが可能となっている。現像バイアスとして、ＤＣバイアスを用いることによって、現像領域でキャリアに与える電気的ストレスを低減することができる。そのため、トナーの帯電量を安定化することが可能となる。さらに、本実施形態のようにＫ値等を前記した条件に設定することにより、現像領域におけるキャリアへのメカ的（圧力上昇に伴う）ストレスも低減することができ、現像剤の長寿命化に効果的である。
【００５２】
また、トナーには重合球形トナーを用いた。このトナーは、次のようにして得られる。先ず、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樹脂としての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作る。この分散物としての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。そして、この液中で上記プレポリマー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を形成させる。最後に、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って得られる。即ち、トナーは、プレポリマーＡとアミン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。
少なくとも結着樹脂、この結着樹脂と非相溶の離型剤および着色剤からなる電子写真用カラートナーにおいて、結着樹脂と着色剤の混合物を予め有機溶剤と共に混練させることにより、初期的に結着樹脂と着色剤が十分に付着した状態となる。よって、分散が効果的に行なわれる条件になり、結着樹脂中での着色剤の分散が良好で、着色剤の分散径が小さくなり、着色剤が微分散され、着色力が高く、且つ色調の鮮明な透過性の高い優れたカラートナーとなる。
尚、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。
【００５３】
本実施形態のトナーは、その重量平均粒径（Ｄｖ）は４〜８［μｍ］であり、その個数平均粒径（Ｄｎ）との比である粒径分布（Ｄｖ／Ｄｎ）は１．００≦Ｄｖ／Ｄｎ≦１．２５である。Ｄｖ／Ｄｎをこのように規定することにより、高解像度、高画質のトナーを得ることが可能となる。より高品質の画像を得るには、着色剤の重量平均粒径（Ｄｖ）が４〜８［μｍ］、個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００≦Ｄｖ／Ｄｎ≦１．２５であって、且つ３［μｍ］以下の粒子を個数％で１〜１０個数％にするのがよい。更に好ましくは、重量平均粒径を４〜６［μｍ］にし、Ｄｖ／Ｄｎを１．００≦Ｄｖ／Ｄｎ≦１．１５にするのがよい。
【００５４】
本実施形態のトナーは、その平均円形度が０．９０以上〜１．００未満である。円形度は、フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２０００（シスメックス（株）製）により計測されたもので、トナー粒子の投影面積と同じ面積を有する円の周囲長を粒子投影像の周囲長で割った値である。トナーは、特定の形状と形状の分布を有すことが重要である。平均円形度が０．９０未満ではトナーは不定形の形状を示し、満足した転写性やチリのない高画質画像を与えない。不定形のトナー粒子は感光体等への平滑性媒体への接触点が多く、また突起先端部に電荷が集中することから、ファンデルワールス力や鏡像力が比較的球形な粒子よりも高い。そのため静電的な転写工程においては、不定形粒子と球形の粒子の混在したトナーでは球形の粒子が選択的に移動し、文字部やライン部画像抜けが起る。また、残されたトナーは次の現像工程のために除去しなければならず、クリーナ装置が必要であったり、トナーイールド（画像形成に使用されるトナーの割合）が低かったりする不具合点が生じる。これに対して、平均円形度が０．９０以上〜１．００未満のトナーは、流動性に優れ、補給トナーの分散性及びトナー帯電量立ち上がり性が良好になる。また、感光体との非静電的付着力の小さいトナーなので、ムラのない現像及び高効率・高性能転写が可能となる。
【００５５】
尚、本実施形態においては重合法によって形成したトナーを用いたが、粉砕トナーの円形度は上記装置で計測した場合、通常０．９１０〜０．９２０である。よって、粉砕トナーを使用することも可能である。
また、平均円形度を大きくし、所謂球形トナーを得る製造として、先述の製造方法以外に公知の乳化重合法、懸濁重合法、分散重合法等の重合法を用いても良い。
【００５６】
尚、トナー表面に添加する添加材量は、シリカ：０．７重量部、酸化チタン：０．３重量部とした。キャリアとトナーの物理的付着力を下げて、現像効率をさらに高めるためには、表面に添加するシリカ量を１重量部以上としトナーＴの流動性を向上させることも考えられる。しかし、帯電量変化に伴った環境変動に対する余裕度が低下する、経時における磁性キャリアの汲上量（ドクタを通過する単位面積当たりの磁性キャリアの通過量）が低下するなどの弊害をもたらすため、本実施形態のカラー複写機では上記の添加量とした。
【００５７】
また、本実施形態のカラープリンタに用いる磁性キャリアは、体積平均粒径の範囲を２５［μｍ］以上５５［μｍ］以下とした。
【００５８】
ここで、現像ポテンシャル等について言及する。本実施形態では、感光体の一様帯電（露光前）電位ＶＤを−３５０Ｖ、露光後電位ＶＬを−５０Ｖとして現像バイアスＶＢを−２５０Ｖとしたネガポジの現像プロセスである。すなわち現像ポテンシャル（ＶＬ−ＶＢ＝２００Ｖ）として現像工程が行われるものである。更に、これらの一様帯電（露光前）電位ＶＤ、露光後電位ＶＬ、及び現像バイアスＶＢの設定によって、０＜｜ＶＤ｜−｜ＶＢ｜＜｜ＶＤ−ＶＬ｜＜４００［Ｖ］の関係式を満たしている。｜ＶＤ−ＶＬ｜＜４００［Ｖ］は、感光体の露光部分とそうで無い部分の放電を避けるためにパッシェンの放電則より設定したものである。
【００５９】
以上、本実施形態においては、高密度領域ＤにおいてＫ値が０．３以上０．９以下、Ｋ値の分母（Ｇｐ×ρｒ）が０．０９以下となるよう、現像剤担持量Ａ、現像ギャップＧｐ、ゆるみ見かけ密度ρｒを設定している。これによって、画像のざらつきとベタ周辺抜けの両方を共に防止することができる。また、この範囲に設定することによって、キャリア付着、ベタＩＤ、トナー飛散、ハーフトーン白抜けも全て防止することができる。
また、現像領域前域部Ｂにおける磁気ブラシの立ちあがり位置において、Ｋ値≧０．３となるようにしている。現像領域中において最も疎な状態である磁気ブラシ立ちあがり位置における密度を規定することにより、さらに画像を安定させることができる。
尚、本実施形態においては、ＤＣバイアスのみで現像バイアスを形成しているので、ＡＣバイアスを用いる場合に比してパワーパックのコストを低く抑えることができる。また、ＡＣバイアスはコントロールが複雑なため更にコストがかかるが、ＤＣバイアスのみの場合はコントロールのためのコストも低く抑えることができる。また、キャリアやキャリア芯材に用いる材料の抵抗値に対しても制約条件が少なくなる。
【００６０】
尚、本実施形態においては、トナーには重合球形トナーからなるカラートナーを用いている。このトナーは、粉砕法により形成されたトナーを用いる場合に比して透明性及び彩度（鮮やかさ、光沢）及び色再現性にすぐれた高品質画像を得ることができる。
また、重量平均粒径が４．０［μｍ］以上８．０［μｍ］以下、粒径分布（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．２５以下のトナーを用いている。これは所謂小粒径且つ粒度分布がシャープなトナーである。よって、先鋭性、高精細性に優れた画像を得ることが可能となる。また、耐熱保存性、低温定着性、耐ホットオフセット性のいずれにも優れ、とりわけフルカラー複写機などに用いた場合に光沢性に優れた画像を得ることができる。更に二成分現像剤において長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中におけるトナー粒子径の変動が少なくなり、現像装置における長期の攪拌においても、良好で安定した現像性を得ることができる。
また、平均円形度が０．９０以上１．００未満のものを用いた。これによって、平均円形度がこの範囲を逸脱したトナーに比して次のような効果がある。転写性がよくチリのない高画質画像を得ることが出来る。また、文字部やライン部画像抜け、トナーイールドが低いという不具合の発生を回避できる。更に、クリーナ装置の必要性も低くなる。
【００６１】
更に本実施形態においては、トナーと混合するキャリアとして、体積平均粒径が２５［μｍ］以上５５［μｍ］以下である所謂小粒径キャリアを用いた。これによって、キャリアへのトナー被覆率の増加を抑制することができ、トナー飛散、地肌汚れなどの不具合をより効果的に解消することができる。また、潜像に対しトナー像を忠実に再現することが可能となるため、より高品位の画像を得ることができる。
また、感光体の一様帯電電位ＶＤ、露光後電位ＶＬ、及び現像バイアスＶＢが、０＜｜ＶＤ｜−｜ＶＢ｜＜｜ＶＤ−ＶＬ｜＜４００［Ｖ］の関係式を満たしている。これによって、感光体に及ぼす帯電・露光工程での静電ハザードが少なく、高流動性現像剤による現像でメカストレスも小さいので、高画質形成、及び感光体の長寿命化ができる。
【００６２】
【発明の効果】
請求項１乃至８の画像形成装置によれば、現像領域中における磁気ブラシ密度が低下しすぎないようにして、磁気ブラシ密度低下に起因する画像のざらつきや、画像のベタ周辺抜けを防止することができる。また、現像領域中における磁気ブラシ密度が上昇しすぎないようにして、磁気ブラシ密度上昇に起因する画像のベタ周辺抜けを防止することができる。また、現像ギャップが広がりすぎないようにし、磁気ブラシが長くなり過ぎないようにする。これにより磁気ブラシ先端のキャリアに対する現像ローラ２８４の磁気的拘束力が低下して生じる画像のざらつきを防止する。以上によって、画像のベタ周辺抜けと画像のざらつきを共に防止できるという優れた効果がある。また、この発明によれば、上記効果を得るために現像領域での磁気ブラシ密度と現像ギャップを総合的に設定している。これによって、現像領域での磁気ブラシ密度や現像ギャップが影響する上記以外の種々の画像上の不具合も防止することが可能となる。特に、磁気ブラシ密度上昇に起因する画像のベタ周辺抜けを防止できる程度に現像領域での現像剤密度の上昇を抑えることによって、ハーフトーン画像の後端で一旦感光体に現像したトナーが掻き取られてかすれるハーフトーンかすれ（ハーフトーン後端白抜けともいう）も防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るカラー複写機の概略構成を示す正面図。
【図２】（ａ）は、同カラー複写機のリボルバ現像装置の断面図。
（ｂ）は、同カラー複写機のリボルバ現像装置のトナー収容ユニット部の正面図。
【図３】各現像器２３１Ｋ〜Ｙ内で用いられている現像ローラの内部を示す断面図。
【図４】現像領域内での二成分現像剤の状態を模式的に表した概略図。
【図５】磁気ブラシ立ちあがり部Ａで磁性キャリアの穂が立ち上がる様子を模式的に示した図。
【図６】現像領域前域部Ｂにおいて磁性キャリアの穂が感光体に強く接触する状況を示す模式図。
【符号の説明】
１　　　　カラースキャナ
２　　　　カラープリンタ
３　　　　給紙バンク
２００　　感光体ドラム
２２０　　書込光学ユニット
２３０　　リボルバ現像装置
２３１Ｋ，２３１Ｃ，２３１Ｍ，２３１Ｙ　現像器
２４０　　トナー収容器ユニット部
２４１Ｋ，２４１Ｃ，２４１Ｍ，２４１Ｙ　トナーカートリッジ
２４２Ｋ，２４２Ｃ，２４２Ｍ，２４２Ｙ　トナーホッパ
２４５Ｋ，２４５Ｃ，２４５Ｍ，２４５Ｙ　トナー搬送パイプ
２５０Ｋ，２５０Ｃ，２５０Ｍ，２５０Ｙ　トナー搬送スクリュー
２６０　　中間転写装置
２６１　　中間転写ベルト
２７０　　定着装置
２８４　　現像ローラ
【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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