(57)【要約】【課題】低融点のトナーを用いた低温度定着が可能で、通常の定着装置によりオフセットを起こさない良好な定着性を得ることができる画像形成装置を提供すること。【解決手段】環化イソプレン；７５ｗｔ％、カルナウバワックス；２５ｗｔ％、母体樹脂に着色剤としてカーボンブラックを１０重量部、負帯電性の荷電制御剤を１重量部加え、粉砕、分級を行い、体積平均粒径が７．５μｍの、軟化点が８２℃、定着下限温度が８６℃トナーを用いる。現像装置４で使用するキャリアは、粒径を９０μｍ〜２０μｍの範囲とする。これにより、定着ローラ８１としてテフロン（登録商標）コートローラを用いても、定着ローラ側にオフセットするトナーがほとんどなくオフセット余裕度が大幅に向上される。そして、ワックス相溶型の低温度定着トナーを用いて良好な定着性と滑らかで均一性の高い高品質の画像を得られる。【選択図】　図１
2004109584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いて電子写真法により画像形成を行う画像形成手段を有する画像形成装置において、
上記トナーとして、結着剤の主成分が樹脂であり、該樹脂成分中にワックスが相溶しており、該樹脂の融点以下の温度で軟化するトナーを用い、
上記キャリアは、９０μｍ〜２０μｍの範囲の粒径を有していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
上記キャリアは、表面に中抵抗コート層を有している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、
像担持担持体上に形成した潜像を上記２成分現像剤を用いて現像する現像手段を有し、該現像手段は現像スリーブ内にマグネットを備え、該スリーブ表面に磁気ブラシを形成して上記像担持体上の潜像を現像する構成を有し、該スリーブ表面と像担持体表面とのギャップＰＧが、１．０〜０．１ｍｍの範囲であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３画像形成装置において、
上記現像スリーブは、上記像担持体に対して、線速比で１．０５〜３倍の速度で回転することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項３又は４の画像形成装置において、
上記現像スリーブ表面に対向配置された上記磁気ブラシの穂切り用のドクターブレードを備え、該ドクターブレードと上記現像スリーブとの間隔ＤＧが、上記ＰＧの０．３〜１．１倍の範囲であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項３、４又は５の画像形成装置において、
上記現像スリーブ表面は、上記キャリアの粒径の０．５〜３倍の範囲の深さの溝を有していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項３、４、５又は６の画像形成装置において、
上記現像スリーブ内に挿入されているマグネットのうちの、上記像担持体と対向する現像主極の磁束の半値幅を、１０度〜４０度の範囲としたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
像担持担持体上に形成した潜像をトナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いて現像する画像形成手段を有する画像形成装置において、
上記トナーとして、結着剤の主成分が樹脂であり、該樹脂成分中にワックスが相溶しており、該樹脂の融点以下の温度で軟化するトナーを用い、
上記画像形成手段の現像手段は、複数の現像剤担持体により上記２成分現像剤を受け渡しながら上記潜像を現像する構成を有していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
像担持担持体上に形成した潜像をトナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いて現像する画像形成手段を有する画像形成装置において、
上記トナーとして、結着剤の主成分が樹脂であり、該樹脂成分中にワックスが相溶しており、該樹脂の融点以下の温度で軟化するトナーを用い、
上記画像形成手段の現像手段は、上記２成分現像剤を担持する現像剤担持体と、現像時に該現像剤担持体にＡＣバイアスを印加するバイアス印加手段を有していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
画像形成装置本体に着脱自在に構成されたプロセスカートリッジであって、
請求項１乃至９の画像形成装置の何れかの画像形成手段の像担持体と、
該像担持体表面を帯電する帯電手段、該像担持体上の潜像を現像する現像手段、該像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段より選ばれる少なくとも一つの手段とを一体に支持した構成を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【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、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。詳しくは、省エネルギー化、高画質化、経時及び環境品質安定化を図ることができる画像形成装置及びプロセスカートリッジに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から地球環境の保全のために省資源及び省エネルギーの要求が高まっている。画像形成装置の分野においても省エネルギーのために消費電力を押さえる動きが活発化している。特に電力消費の激しい定着工程での低温度定着化が研究されている。現状の定着工程の定着温度は、一般的に、２００℃〜１５０℃程度であり、定着装置の室温からの立ち上げに、１分〜５分程度の時間を必要としている。この定着工程では、省エネルギー化と定着立ち上げ時間低減のために、１５０℃以下、好ましくは１００℃近辺の低温度で画像を定着できるようにすることが望まれている。
【０００３】
このような低温度定着を実現するためには、軟化点あるいは融点の低い低温度定着トナーを使用する必要がある。しかし、この低温度定着トナーは、一般に、同一種有機高分子物質の融点が下がることによる溶融粘度の低下が避けられない。これは、樹脂の融点が分子量に依存していることにあり、樹脂の分子量が低ければ分子鎖のからみ合いが緩くなり、相互作用が弱くなることにより溶融粘度が下がると考えられる。このように、低温度定着トナーは、有効なゴム域幅が狭く、その定着時に融点以降で急激な粘度の低下が起こり易いため、定着加熱体側にオフセットし易い。このため、このような低温度定着トナーを定着加熱体側にオフセットさせずに転写材上に定着させるには、定着加熱体の温度を常に狭い範囲に保たねばならない。
【０００４】
従来、低温定着トナーとして、熱的に安定な層とガラス転移点が６５℃以上の熱可塑性樹脂とからなる厚さが０．１〜１．０μｍの被覆を、低溶融粘度の樹脂表面に順次積層したものがある（例えば、特許文献１参照）。この低温定着トナーは、トナー表面のみを熱的に安定化させて、オフセットを防止しながら低温定着を実現しようとするものである。しかしながら、通常の混練、粉砕、分級の工程ではトナー粒子への皮膜の形成ができない。このため、この低温定着トナーは、水溶液中で重合し、マイクロカプセル化する必要があり、製造工程の複雑化を招き、低コスト化、安定供給の面で解決すべき課題が多い。
【０００５】
また、画像定着方法として、トナーの樹脂として特定のジオール成分を持ち、分子量、軟化点を規定するとともに、定着ローラーへの離型剤オイル塗布量を規定し、トナーの剥離性を維持して低温定着を達成するものがある（例えば、特許文献２参照。）。この定着方法では、定着ローラに離型剤オイルを塗布するために、定着器に、オイル塗布・循環装置を設け、消耗品としての離型剤オイルを蓄えておく必要がある。また、離型剤オイルの補給をユーザーが行うことは、装置内や衣服や手などを汚染することがあるため好ましくない。このため、この定着方法では、装置の小型化や、メンテフリー化が難しいという問題がある。
【０００６】
また、定着装置として、定着加圧体をベルト構成にし、ニップ幅を広げることで低温定着を実現し、ベルト支持体の一方を可動にしてベルトにしわや偏りが出るのを防止し、またニップ部での押圧力を均一化するものがある（例えば、特許文献３参照。）。このようなベルト構成でニップ幅を広げただけの定着装置では、定着温度は低くなるものの、トナーのオフセット余裕度が低いため、定着ニップ部内で常に定着温度を一定に管理することが必要である。しかし、定着装置の加熱部は、使用する転写材のサイズや厚み、画像面積率、連続プリント時や１枚毎プリント時、電源投入から立ち上げた時など、排熱時と加熱時とで温度が変動しており、狭い範囲で温度管理することが難しい。
【０００７】
また、画像形成方法として、通常の２本ローラからなる定着器により低温定着を実現するために、定着ローラの厚みを１ｍｍ以下として定着ローラ間面圧を一定以下にし、トナーを２種のポリエステル樹脂で構成して不連続相を形成するようにしたものがある（例えば、特許文献４参照）。しかし、このような薄肉ローラ、低荷重の定着システムでは、定着立ち上げ時間は短いものの、装置の使用状態によって温度のふれがあり、定着温度の一定化が難しい。また、この定着システムは、長手方向中央部の蓄熱されやすい場所と、端部の排熱されやすい場所とで温度差が発生しやすく、低温定着トナーによりホットオフセットやコールドオフセットの発生を抑えるのが難しいという問題がある。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−２５８４８０号公報
【特許文献２】
特開平８−１２３０７４号公報
【特許文献３】
特開平７−２６１５８７号公報
【特許文献４】
特開平９−１３８５２５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、従来の画像形成装置の省エネルギー化を実現するために種々の方策が提案されているが、これらは何れも新たな問題を有するものであった。このような問題を起こさずに省エネルギー化を実現するためには、低融点のトナーを用いて省エネルギーを達成でき、且つ通常の定着装置を使用してもオフセットを起こさずに良好な定着性が得られる画像形成装置の提供が求められる。
【００１０】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものである。その目的とするところは、低融点のトナーを用いた低温度定着が可能で、通常の定着装置によりオフセットを起こさない良好な定着性を得ることができる画像形成装置を提供することである。
【００１１】
【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、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いて電子写真法により画像形成を行う画像形成手段を有する画像形成装置において、上記トナーとして、結着剤の主成分が樹脂であり、該樹脂成分中にワックスが相溶しており、該樹脂の融点以下の温度で軟化するトナーを用い、上記キャリアは、９０μｍ〜２０μｍの範囲の粒径を有していることを特徴とするものである。
請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記キャリアは、表面に中抵抗コート層を有していることを特徴とするものである。
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、像担持担持体上に形成した潜像を上記２成分現像剤を用いて現像する現像手段を有し、該現像手段は現像スリーブ内にマグネットを備え、該スリーブ表面に磁気ブラシを形成して上記像担持体上の潜像を現像する構成を有し、該スリーブ表面と像担持体表面とのギャップＰＧが、１．０〜０．１ｍｍの範囲であることを特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項３画像形成装置において、上記現像スリーブは、上記像担持体に対して、線速比で１．０５〜３倍の速度で回転することを特徴とするものである。
請求項５の発明は、請求項３又は４の画像形成装置において、上記現像スリーブ表面に対向配置された上記磁気ブラシの穂切り用のドクターブレードを備え、該ドクターブレードと上記現像スリーブとの間隔ＤＧが、上記ＰＧの０．３〜１．１倍の範囲であることを特徴とするものである。
請求項６の発明は、請求項３、４又は５の画像形成装置において、上記現像スリーブ表面は、上記キャリアの粒径の０．５〜３倍の範囲の深さの溝を有していることを特徴とするものである。
請求項７の発明は、請求項３、４、５又は６の画像形成装置において、上記現像スリーブ内に挿入されているマグネットのうちの、上記像担持体と対向する現像主極の磁束の半値幅を、１０度〜４０度の範囲としたことを特徴とするものである。
請求項８の発明は、像担持担持体上に形成した潜像をトナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いて現像する画像形成手段を有する画像形成装置において、上記トナーとして、結着剤の主成分が樹脂であり、該樹脂成分中にワックスが相溶しており、該樹脂の融点以下の温度で軟化するトナーを用い、上記画像形成手段の現像手段は、複数の現像剤担持体により上記２成分現像剤を受け渡しながら上記潜像を現像する構成を有していることを特徴とするものである。
請求項９の発明は、像担持担持体上に形成した潜像をトナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いて現像する画像形成手段を有する画像形成装置において、上記トナーとして、結着剤の主成分が樹脂であり、該樹脂成分中にワックスが相溶しており、該樹脂の融点以下の温度で軟化するトナーを用い、上記画像形成手段の現像手段は、上記２成分現像剤を担持する現像剤担持体と、現像時に該現像剤担持体にＡＣバイアスを印加するバイアス印加手段を有していることを特徴とするものである。
請求項１０の発明は、画像形成装置本体に着脱自在に構成されたプロセスカートリッジであって、請求項１乃至９の画像形成装置の何れかの画像形成手段の像担持体と、該像担持体表面を帯電する帯電手段、該像担持体上の潜像を現像する現像手段、該像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段より選ばれる少なくとも一つの手段とを一体に支持した構成を有することを特徴とするものである。
これらの画像形成装置及びプロセスカートリッジにおいては、電子写真法に用いるトナーとして、結着剤の主成分が樹脂からなり、該樹脂成分中にワックスが相溶している樹脂の融点以下の温度で軟化するトナーを用いている。このような構成のトナーは、軟化点以下の温度では高い粘弾性を保っており、トナー表面に粘着性を持つことがない。従って、このトナーは、低融点の低温度定着トナーであっても、その搬送系や現像装置、及び転写工程において特別な処置をせずに使うことができる。また、このトナーは、その軟化点あるいは融点を越えた温度で急激にワックス成分が溶解することで粘度が低下して転写材に定着するので、１００℃近辺での低温度定着が可能になる。しかし、このようなトナーにおいても、定着時にトナーの粘度が低下しすぎる傾向があり、定着加熱体の温度のフレや、転写材上へのトナー付着量にムラにより、過剰に付着量が高い部分では定着加熱体側へオフセットを起こしてしまいやすい。このオフセットを起こした時の状態を図７に示す。図７に示すように、転写材Ｐ上の未定着トナーＴは、後述する定着装置８の定着ローラ８１との接触部を通過して転写材Ｐに定着された状態になる。このとき、トナー付着量のムラにより転写材Ｐに過剰に付着した部分Ａのトナーは、定着ローラ８１側にオフセットするトナーＢとなりやすい。このようなトナー付着量のムラは、連続プリントを行うと微量オフセットとして定着加熱体に蓄積されやすく、画像上の汚れとして現れたり、定着加熱体の寿命を著しく低下させてしまうことになる。ここで、通常のトナーであると樹脂中にワックス粒子を分散させ、定着時にワックス成分がしみだすことにより定着加熱体に対する離型性を改善している。しかし、上述のようにワックス成分がトナー樹脂と相溶化しているトナーにおいては、ワックス成分が分子レベルにおいてまで樹脂とからみあっているため、定着時にワックス成分がしみだして離型性をもたらすという効果が弱まっている。本発明者らは上記トナーを用いた画像形成装置において、転写材上にムラなくトナーを均一にのせて定着域に搬送することで、定着加熱体側へのオフセットが防止されることを見出した。これはワックス相溶型のトナーにおいては、母体樹脂の転写材に対する粘着性と定着加熱体に対する粘着性との差でオフセットが防止されるためであり、未定着トナーと転写材との接触率が高いほど定着加熱体へのオフセットが発生しづらくなるためであると考えられる。そこで、例えば、請求項１の画像形成装置のように、上記キャリアとして、９０μｍ〜２０μｍの範囲の粒径のものを使用する。このような粒径のキャリアは、適度な流動性をもってトナーとの攪拌が可能になり、トナー帯電の迅速な立ち上げと帯電量分布の均一化が可能になる。そして、現像時に例えば磁気ブラシが像担持体に接触した時に、この像担持体表面を擦るスキャベンジング力が適切に働き、ベタエッジの過剰トナー付着やライン部のトナーの付着ムラが防止され、像担持体上に均一なトナー像が得られる。このように像担持体上のトナー付着が均一化されると、該トナーが転写材に転写される時も各トナーに転写電界が一様にかかり、転写材上の未定着トナーが、転写材に対して高い接触率で充填��れた状態で定着域に搬送されてくる。これにより、上記定着加熱体として、例えばテフロン（登録商標）コートローラのような一般的なものを用いても、定着加熱体側にオフセットするトナーがほとんどなくオフセット余裕度が大幅に向上されるようになる。ここで、上記キャリアの粒径が９０μｍ以上の場合には、そのスキャベンジにムラができやすく、ベタエッジ部に掃きムラができる。またこの場合には、ハーフトーン部などにも掃きムラのある不均一な画像になってしまう。さらにこの場合には、現像時にキャリアが擦る方向と直角にあたる横線は過剰なスキャベンジング力が働き切れ切れになってしまい、縦線は逆にスキャベンジング力が働かずに太り、付着量ムラによりオフセットしやすくなってしまう。また、上記キャリアの粒径が２０μｍ以下であると、磁気ブラシによるスキャベンジング力が極端に低下し、地肌汚れが多くなり、また文字太りがでてシャープネスが低下する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用される画像形成装置について説明する。図１に、この形成装置の概略構成図を示す。図１において、像担持体としての感光体１の表面は、帯電装置２により均一に帯電される。この感光体１の表面には、画像データに応じて半導体レーザー発光装置３からのレーザー光が露光されることにより潜像が形成される。現像手段としての現像装置４内ではキャリアとトナーとが混合されて摩擦帯電され、その現像スリーブ４１上に磁気ブラシが形成される。この磁気ブラシに付着しているトナーにより上記潜像が現像されて、上記感光体１上にトナー像が形成される。このトナー像は、給紙部５より搬送されてきた転写材としての転写紙上に、転写手段としての転写搬送ベルト６により感光体１より転写される。この転写時に転写材に転写されずに感光体１上に残留したトナーは、クリーニング手段としてのクリーニング装置７により除去される。このようにしてトナー像が転写された転写紙は、搬送手段としての転写搬送ベルト６により定着手段としての定着器８へ搬送されてトナー像が定着される。この画像形成装置のプロセス線速は、２００ｍｍ／ｓｅｃに設定されている。また、上記定着器８は、定着ローラとしてテフロン（登録商標）コートローラを用いている。
【００１３】
図２に、上記現像装置４の概略図を示す。図２において、トナーホッパー４６内には、トナーが収容されている。このトナーは、補給ローラ４５の回転により現像装置４内に補給される。現像装置４内では、トナーと磁性体からなるキャリアとがアジテータ４３及び攪拌ローラ４４により攪拌・混合される。この現像装置４内のトナー濃度は、磁気センサ４７により見かけ透磁率の変化が電気信号に変換されて検出される。このトナー濃度がトナー消費により基準値より薄くなると、補給ローラ４５が回転して現像装置４内にトナーが補給される。トナーとともに攪拌・混合されたキャリアは、磁石を内包した現像スリーブ４１の表面に付着し、ドクターブレード４２によって現像に適した磁気ブラシとなるように形成され、感光体１の表面を擦りながら感光体１の潜像を現像する。
【００１４】
【実施形態１】
本実施形態１に係る画像形成装置においては、上記トナーとして次の樹脂構成のものを使用する。
環化イソプレン　　　７５ｗｔ％
カルナウバワックス　２５ｗｔ％
そして、母体樹脂に対して着色剤としてカーボンブラックを１０重量部、及び負帯電性の荷電制御剤を１重量部加え、粉砕、分級を行い、体積平均粒径が７．５μｍのトナーを作製した。
このトナーの軟化点は８２℃、定着下限温度は８６℃であり、ほぼカルナウバワックスの溶解温度近辺が定着下限となっている。
上記現像装置４の条件を次に示す。
この現像装置４で使用するキャリアは、フェライト表面にカーボンを分散したシリコーン樹脂を被服してキャリア抵抗を調整している。
キャリアの粒径は６０μｍ、キャリア抵抗は１０７Ωとした。
上記感光体１の表面と現像スリーブ４１の表面との現像ギャップＰＧは０．７ｍｍとした。
上記現像スリーブ４１の表面とドクターブレード４２とのドクターギャップＤＧは０．６ｍｍ、ＤＧはＰＧの０．８６倍とした。
上記現像スリーブ４１の線速は感光体１の線速の１．６倍とした。
上記現像スリーブ４１としては、キャリア粒径の２倍の深さ１２０μｍの溝を有するものを用いた。
上記現像スリーブ４１内のマグネットのうちの感光体１に対向する現像主極の半値幅は、３０度とした。
このような条件で、図１示した画像形成装置により上記トナーを用いて画像形成を行った。この結果、連続プリント３万枚の画像形成を行っても、上記定着ローラとしてテフロン（登録商標）コートローラに対するトナーのオフセットの発生が無く、良好な画像が維持されて転写材が通紙可能であった。
【００１５】
【実施形態２】
本実施形態２に係る画像形成装置においては、上記実施形態１と同様な構成の画像形成装置を用いるが、その現像装置４として、図３に示すように、２本の現像スリーブ４１Ａ，４１Ｂを備えたものを使用している。これら２本の現像スリーブ４１Ａ，４１Ｂは、それぞれ上記現像スリーブ４１と同様な条件を有しているものとした。この画像形成装置では、トナー付着が均一化され、連続プリント１５万枚の画像形成を行っても、定着ローラとしてテフロン（登録商標）コートローラに対するトナーのオフセットがほとんどなく高耐久性を得ることができた。
【００１６】
【実施形態３】
本実施形態３に係る画像形成装置においては、上記実施形態１又は２と同様な構成の画像形成装置を用いるが、その現像スリーブ４１又は４１Ａ，４１Ｂに、振幅１．５ＫＶ、周波数１ＫＨｚのＡＣ電圧を重畳して用いた。現像スリーブ４１又は４１Ａ，４１Ｂは、実施形態１又は２と同様な条件とした。この画像形成装置では、トナー付着が均一化され、連続プリント１５万枚の画像形成を行っても、定着ローラとしてテフロン（登録商標）コートローラに対するトナーのオフセットがほとんどなく高耐久性を得ることができた。
【００１７】
【実施形態４】
本実施形態４に係る画像形成装置は、プロセスカートリッジを備えている。図４に、上記トナーとキャリアとからなる現像剤を収容する現像装置４を搭載したプロセスカートリッジ１０の一例を示す。このプロセスカートリッジ１０は、図４に示すように、上記感光体１と、帯電装置２、現像スリーブ４１を有する現像装置４、及びクリーニング装置７とが一体に支持された構成を有している。このプロセスカートリッジ１０を、複写機やプリンタ等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成したところ、画像形成手段の保守、交換性が良好で、かつ良好な定着性と滑らかで均一性の高い高品質の画像とが得られる画像形成装置が提供できた。
【００１８】
【比較例１】
上記実施形態１に係る画像形成装置と同様な画像形成装置を使用し、上記キャリアの粒径を、表１に示すようにふって、その連続プリント時における耐オフセット性を調べた。
【表１】
2004109584.tif 000003
これより、上記キャリアの粒径は、９０μｍ〜２０μｍ、好ましくは６０μｍ〜３０μｍの範囲がよいことがわかる。
【００１９】
【比較例２】
上記実施形態１に係る画像形成装置と同様な画像形成装置を使用し、上記キャリア表面のコート層の厚みを、表２に示すように変えることでキャリア表面の抵抗をふり、その連続プリント時における耐オフセット性を調べた。
【表２】
2004109584.tif 000004
これより、上記キャリア表面のコート層の抵抗値の範囲は、１０６Ωｃｍ〜１０９Ωｃｍになる中抵抗コート層が良いことがわかる。
【００２０】
【比較例３】
上記実施形態１に係る画像形成装置と同様な画像形成装置を使用し、上記感光体１と現像スリーブ４１のギャップＰＧを、表３に示すようにふって、連続プリント時における耐オフセット性を調べた。
【表３】
2004109584.tif 000005
これにより、上記ギャップＰＧは、１．０〜０．１ｍｍの範囲とすることが良いことがわかる。
【００２１】
【比較例４】
上記実施形態１に係る画像形成装置と同様な画像形成装置を使用し、上記現像スリーブ４１とドクターブレード４２とのギャップＤＧのＰＧとの比率を、表４に示すようにふって、連続プリント時における耐オフセット性を調べた。
【表４】
2004109584.tif 000006
これにより、上記ギャップＤＧは、ギャップＰＧの０．３〜１．１倍の範囲、好ましくは０．６〜１．０倍の範囲が良いことがわかる。
【００２２】
【比較例５】
上記実施形態１に係る画像形成装置と同様な画像形成装置を使用し、上記キャリアの粒径に対して現像スリーブ４１の溝の深さを、表５に示すようにふって、連続プリント時における耐オフセット性を調べた。
【表５】
2004109584.tif 000007
これより、上記現像スリーブ４１の溝の深さは、上記キャリアの粒径の０．５〜３倍、好ましくは１．０〜２．０倍の範囲が良いことがわかる。
【００２３】
【比較例６】
上記実施形態１に係る画像形成装置と同様な画像形成装置を使用し、上記現像スリーブ４１の感光体１に対する線速比を、表６に示すようにふって、連続プリント時における耐オフセット性を調べた。
【表６】
2004109584.tif 000008
これより、上記現像スリーブ４１の線速比は、１．０５〜３倍速、好ましくは１．２〜２．５倍速の範囲がよいことがわかる。
【００２４】
【比較例７】
上記実施形態１に係る画像形成装置と同様な画像形成装置を使用し、上記現像スリーブ４１内のマグネットのうちの現像主極の半値幅を、表７に示すようにふって、連続プリント時における耐オフセット性を調べた。
【表７】
2004109584.tif 000009
これより、上記現像主極の半値幅は、１０度〜４０度、好ましくは２０度〜３０度の範囲が良いことがわかる。
【００２５】
本実施形態１に係る画像形成装置においては、上記キャリアの粒径を、比較例１で示した表１の良好な９０μｍ〜２０μｍの範囲で用いるようにしている。このような粒径のキャリアであると適度な流動性をもってトナーとの攪拌が可能になり、トナー帯電の迅速な立ち上げと帯電量分布の均一化を可能にしやすい。そして、現像時に上記磁気ブラシが感光体１に接触した時に感光体表面を擦るスキャベンジング力が適切に働き、ベタエッジの過剰トナー付着やライン部の付着ムラが防止され、均一な感光体上トナー像が得られる。このように感光体１上のトナー付着を均一化すると、このトナーが転写材に転写されるときも、各トナーに転写電界が一様にかかり、転写材上の未定着トナーが転写材に対して接触率が高く充填された状態で定着域に搬送されてくる。これにより、上記定着ローラとして一般的なテフロン（登録商標）コートローラを用いても、この定着ローラ側にオフセットするトナーがほとんどなくオフセット余裕度が大幅に向上されることになる。このように、この画像形成装置においては、キャリアの粒径を９０μｍ〜２０μｍ、好ましくは６０μｍ〜３０μｍの範囲にすることで、ワックス相溶型の低温度定着トナーを用いて良好な定着性と滑らかで均一性の高い高品質の画像を得ることができる。
また、実施形態１に係る画像形成装置では、上記キャリアとして表面に、比較例２で示した表２の良好な範囲である中抵抗コート層を持つようにしている。このようにするとキャリアと感光体１との間に形成される電気力線がベタエッジに集中せず、均一なベタ画像が得られる。また適度な抵抗値により現像バイアスが現像スリーブ４１に印加されたときに、リークすることなくハーフトーン部までに良好にバイアスがかかり階調性が確保されることになる。このキャリアの抵抗値は、次のような方法で測定することができる。現像スリーブ４１上に磁気ブラシを電極板に接触するようにして現像スリーブ４１を回転させる。この現像スリーブ４１の表面に印加する電圧を０〜３００Ｖまで変化させ、そのときの電極板に流れる電流を記録する。そして、この電圧と電流との比からキャリアの抵抗を算出できる。このキャリアの抵抗値の範囲としては、１０６Ω〜１０９Ωの範囲が良い。これより低い抵抗値であるとキャリアからかかる現像電界が強くなりすぎ、ハーフトーン部でも現像量が増え、２値画像のようになり階調性が得られない。また、キャリア抵抗値が上記範囲より大きくなると現像電界が弱まりベタ部では現像電界がかかりにくくエッジ部は閉電界が形成されてトナー付着量が増えるいわゆるエッジ効果が際立った画像となり、定着時に付着量過多の部分でオフセットを起こしてしまうという不具合がある。このように、抵抗値の範囲が１０６Ω〜１０９Ωになる中抵抗コートのキャリアを用いることにより、ワックス相溶型の低温度定着トナーを用いて良好な定着性と滑らかで均一性の高い高品質の画像とを得ることができる。
また、実施形態１に係る画像形成装置では、その現像装置４の現像スリーブ４１の表面と感光体１の表面とのギャップＰＧが、比較例３で示した表３の良好な範囲である１．０〜０．２ｍの範囲となるようにしている。このようにすると現像スリーブ４１の表面と感光体１の表面とに強い現像電界が形成され、潜像に忠実な均一なトナー像が形成される。そして、適度な感光体１の表面の磁気ブラシによるスキャベンジング力が発生し、ベタエッジ等のトナーの付着ムラが防止され良好な耐オフセット性が得られる。ここで、ギャップＰＧが１．０ｍｍ以上であると現像スリーブ４１と感光体１との間の現像電界が弱まり、ベタ部では現像電界がかかりにくく、エッジ部は閉電界が形成されてトナー付着量が増えるいわゆるエッジ効果が際立った画像となり、定着時に付着量過多部分でオフセットを起こす。また、ギャップＰＧが０．２ｍｍ未満であるとキャリアのスキャベンジングが強く働きすぎてベタ画像の後端がかすれたり横線が細ったりするという不具合が出る。
また、実施形態１に係る画像形成装置では、上記ドクターブレード４２と現像スリーブ４１とのギャップＤＧが、比較例４で示した表４の良好な範囲である上記ギャップＰＧの０．３〜１．１倍の範囲、好ましくは０．６〜１．０倍の範囲であるようにしている。このようなＰＧとＤＧとの比率であると、適度なスキャベンジング力が発生する磁気ブラシの穂の長さが形成でき、ベタエッジ等の付着ムラが防止され良好な耐オフセット性が得られることになる。ここで、ギャップＤＧがギャップＰＧの０．３倍未満であると、磁気ブラシの穂が短くなりすぎ、スキャベンジ力が発生せず掃きムラがでてしまい画像エッジ部でオフセットが発生してしまう。また、ギャップＤＧがギャップＰＧの１．１倍よりも大きいと、磁気ブラシの穂が長くなりすぎ、該スキャベンジ力が強くはたらきすぎベタ後端などで後端カスレが発生してしまう。
また、実施形態１に係る画像形成装置では、上記現像スリーブ４１の表面に、図５に示すような溝４１ａが切られており、この溝４１ａの深さｄが、比較例５で示した表５の良好な範囲であるキャリア粒径の０．５〜３倍、好ましくは１．０〜２．０倍の範囲となっている。これにより、現像スリーブ４１の表面にキャリア搬送力が発生し、磁気ブラシが感光体１の表面を擦ったときに現像スリーブ４１上でキャリアが滑らず良好なスキャベンジング力が発生してベタエッジ等の付着ムラが防止され良好な耐オフセット性が得られる。ここで、現像スリーブ４１の溝４１ａの深さｄがキャリア粒径の０．５倍未満であると、感光体１を磁気ブラシが擦ったときに現像スリーブ４１上でキャリアが滑ってしまい良好なスキャベンジング力が発生せず掃きムラがでてしまい画像エッジ部でオフセットが発生してしまう。また、現像スリーブ４１の溝４１ａの深さｄがキャリア粒径の３倍よりも大きいと、現像スリーブ上の凹凸が大きくなりすぎキャリアの磁気ブラシがスリーブ凹部と凸部で段差ができ現像スリーブ上で均一なスキャベンジング力が得られずやはり掃きムラがでてしまう。
また、実施形態１に係る画像形成装置では、現像装置４の現像スリーブ４１を、比較例６で示した表６の良好な範囲である感光体１に対して線速比で１．０５〜３倍速、好ましくは１．２〜２．５倍速の速度で回転するようにしている。これにより、感光体１の表面をキャリアの磁気ブラシが線速差をもって擦りエッジやラインの付着量が均一化され、適度なスキャベンジング力が発生してベタエッジ等の付着ムラが防止され良好な耐オフセット性が得られる。ここで、上記線速比が１．０５倍未満であるとスキャベンジ力が弱く掃きムラがでてしまい画像エッジ部でオフセットが発生してしまう。また、上記線速比が３倍速よりも大きくなるとスキャベンジ力が強くはたらきすぎベタ後端などで後端カスレが発生してしまう。
また、実施形態１に係る画像形成装置では、現像スリーブ４１内に挿入されているマグネットの感光体１と対向する現像主極の磁束の半値幅を、比較例７で示した表７の良好な範囲である１０度〜４０度、好ましくは２０度〜３０度の範囲としている。この半値幅は垂直方向磁界のピーク値の５０％の部分の磁界の強さの２点間の角度であり、図６のような現像マグネットの磁力パターンを測定することで得られる。この半値幅の角度内Ｃで磁気ブラシの穂立ちが顕著になる。この半値幅が１０度〜４０度の範囲であると、搬送されてきた現像スリーブ４１上のキャリアが現像域で立ち上がり良好なスキャベンジング力を発生させてベタエッジ等の付着ムラが防止され良好な耐オフセット性が得られることになる。ここで、半値幅が１０度未満であると、磁気ブラシが立ち上がる幅が狭く、現像能力が下がるため、ベタ後端などでカスレが発生しやすい。また、半値幅が４０度よりも大きいと、磁気ブラシが広い範囲で立ち上がるが磁気ブラシの長さとしては短くなり、良好なスキャベンジング力が発生せず掃きムラがでてしまい画像エッジ部でオフセットが発生してしまう。
実施形態２に係る画像形成装置においては、複数の現像スリーブ４１Ａ，４１Ｂを備え、上記２成分現像剤を受け渡しながら感光体１上の潜像を各現像スリーブ４１Ａ，４１Ｂで現像するようにしている。このようにすることで、感光体１上の潜像が複数回磁気ブラシで擦って現像が行われるようになり、１本の現像スリーブで現像を行う場合よりも、トナーの付着ムラが防止され良好な耐オフセット性が得られることになる。
実施形態３に係る画像形成装置においては、現像時に上記現像スリーブ４１又は４１Ａ，４１ＢにＡＣバイアスが印加されるようにしている。このようにすると現像時にトナーがバイアスで振動し過剰な付着部分がならされて均一化することになる。これにより、ＤＣバイアスのみの場合よりトナーの付着ムラが防止され良好な耐オフセット性が得られることになる。
実施形態４に係る画像形成装置においては、上記感光体１と、帯電装置２、現像スリーブ４１を有する現像装置４、及びクリーニング装置７とが一体に支持され、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジを有している。これにより、良好な定着性と滑らかで均一性の高い高品質の画像とが得られるプロセスカートリッジを提供できるようになる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、低融点のトナーを用いた低温度定着が可能で、通常の定着装置によりオフセットを起こさない良好な定着性を得ることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される画像形成装置の概略構成図。
【図２】上記画像形成装置に用いた現像装置の概略構成図。
【図３】本発明の実施形態２に係る画像形成装置に用いた現像装置の概略構成図。
【図４】本発明の実施形態４に係る画像形成装置に用いたプロセスカートリッジの概略構成図。
【図５】本発明の実施形態１に係る画像形成装置に用いた現像スリーブの概略断面図。
【図６】上記現像装置の現像スリー部内のマグネットの磁力分布図。
【図７】定着装置の定着ニップ部にトナー像が転写された転写材が進入した状態をしめす定着工程図。
【符号の説明】
１　　　感光体
２　　　帯電装置
３　　　半導体レーザー発光装置
４　　　現像装置
５　　　給紙部
６　　　転写搬送ベルト
７　　　クリーニング装置
８　　　定着装置
１０　　　プロセスカートリッジ
４１，４１Ａ，４１Ｂ　　　現像スリーブ
４２　　　ドクターブレード
８１　　　定着ローラ
Ｐ　　　転写材
Ｔ　　　トナー
【図１】
2004109584.tif 000010
【図２】
2004109584.tif 000011
【図３】
2004109584.tif 000012
【図４】
2004109584.tif 000013
【図５】
2004109584.tif 000014
【図６】
2004109584.tif 000015
【図７】
2004109584.tif 000016