(57)【要約】【課題】２成分現像剤を用いた高速の画像形成装置であって、経時においても、トナー飛散の発生がなく、高画質を維持できる高寿命の画像形成装置を提供する。【解決手段】この発明にかかる画像形成装置は、像担持体１と、トナーとキャリアとを収納するとともに像担持体１上に形成される静電潜像を現像する現像部４とを備える。そして、画像形成装置に用いるトナーを、円形度が０．９６以上となるように形成する。さらに、現像部４内のキャリアに対するトナーの被覆率を３０〜７０％とする。【選択図】　　　　図１
2004145041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
トナーとキャリアとを収納するとともに、前記像担持体上に形成される静電潜像を現像する現像部とを備え、
前記トナーは、円形度が０．９６以上となるように形成され、
前記キャリアに対する前記トナーの被覆率を３０〜７０％としたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像部内にトナーを補給するトナー補給部と、該トナー補給部のトナー補給量を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記現像部において前記キャリアに対する前記トナーの被覆率が３０〜７０％となるように前記トナー補給部を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記像担持体は、感光層を備え、
前記感光層の膜厚をｄμｍとし、前記感光層上における表面電位の絶対値を｜ＶＤ｜ボルトとしたときに、
｜ＶＤ｜／ｄ≦３０
としたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記トナーの体積平均粒径をＤｔとし、前記キャリアの体積平均粒径をＤｃとしたときに、
０．１４≦Ｄｔ／Ｄｃ≦０．２０
としたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記キャリアは、体積平均粒径が４０μｍ以下となるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記トナーは、体積平均粒径が６μｍ以下となるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特に、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いる画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、画像形成装置に対して、高画質化、高速化、長寿命化の要望が一層高まっている。そして、これらの要望を満足するために、現像剤を構成するトナーとして小粒径かつ球形化されたトナーを用いた２成分現像方式の画像形成装置が盛んに開発されている。
【０００３】
詳しくは、高画質化を達成するためには、第１に、小粒径化されたトナーを用いるのがよいことが知られている。そして、トナーを小粒径化する製造方法としては、トナー粒径の制御が比較的容易な重合法等が知られている。
また、第２に、トナー粒子を球形に近づけることで高画質化を達成できることも知られている。特に、トナーを球形化した場合には、像担持体上に形成されるトナー像の画像高さ（パイルハイト）が低減されるとともに、そのトナー像を被転写材に転写する際の転写性が向上する。
【０００４】
また、高速化を達成するためには、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いた２成分現像方式が好適であることが知られている。２成分現像方式は、高速の画像形成装置において、安定した高寿命の現像工程を提供することができる。
また、長寿命化を達成するためには、作像プロセスにおいて感光体ドラム等の像担持体にかかる静電的なストレスを軽減するのがよいとされている。これにより、像担持体の寿命が向上して、装置全体の長寿命化が達成される。
【０００５】
その一方で、高画質化、高速化、長寿命化に対応する上述の画像形成装置は、現像部からトナーが飛散して、装置内を汚したり画像不良をおこす不具合があることが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
これは、小粒径かつ球形化されたトナーを２成分現像方式に用いた場合に、現像部においてトナーの流動性が悪化してしまうことによる。すなわち、小粒径かつ球形化されたトナーは、表面積が小さく堆積時に密集しやすいために、現像剤中の空隙が減ってトナーの流動性が悪化する。そして、トナーの流動性が悪化すると、キャリアとの充分な撹拌による摩擦帯電が妨げられて、飛散しやすい不良帯電トナーが増加する。
【０００６】
従来から、このような小粒径かつ球形化されたトナーを用いた２成分現像方式の画像形成装置において、トナー飛散を軽減するための技術が開示されている。例えば、特許文献１では、小粒径の球形トナーを用いた２成分現像剤において、キャリアの体積抵抗を所定範囲に制限してトナーの帯電性を制御することで、トナー飛散を軽減する技術が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−１４７５５２号公報（第２−３頁）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の画像形成装置は、トナー飛散を充分に抑止することが難しかった。
詳しくは、上述の特許文献１の画像形成装置は、キャリアとトナーとの混合条件によって、トナー飛散が発生する場合があった。そして、それによって安定した画質が得られなかった。
また、従来の画像形成装置は、経時において像担持体が部分的に劣化して、像担持体上の非画像領域にトナーが付着する地汚れ等の画像不良が発生することもあった。
【０００９】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、２成分現像剤を用いた高速の画像形成装置であって、経時においても、トナー飛散の発生がなく、高画質を維持できる高寿命の画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は、上記課題を解決するために研究を重ねた結果、次の事項を知るに至った。
すなわち、小粒径の球形トナーを用いた２成分現像方式において、トナー飛散を抑止して、高い画質を維持するためには、トナーの球形の度合いと、現像部におけるキャリアに対するトナーの被覆率とを、適正な条件に設定する必要がある。
【００１１】
また、トナー及びキャリアの体積平均粒径を適正な条件に設定することで、上述の効果をさらに高めることができる。
さらに、像担持体の感光層の膜厚と、感光層上の表面電位との関係を、適正に設定することで、上述の効果を像担持体の寿命を通じて維持できる。
【００１２】
この発明は以上述べた事項に基づくものであり、すなわち、この発明の請求項１記載の発明にかかる画像形成装置は、像担持体と、トナーとキャリアとを収納するとともに、前記像担持体上に形成される静電潜像を現像する現像部とを備え、前記トナーは、円形度が０．９６以上となるように形成され、前記キャリアに対する前記トナーの被覆率を３０〜７０％としたものである。
【００１３】
また、請求項２記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１記載の発明において、前記現像部内にトナーを補給するトナー補給部と、該トナー補給部のトナー補給量を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記現像部において前記キャリアに対する前記トナーの被覆率が３０〜７０％となるように前記トナー補給部を制御するものである。
【００１４】
また、請求項３記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記像担持体は、感光層を備え、前記感光層の膜厚をｄμｍとし、前記感光層上における表面電位の絶対値を｜ＶＤ｜ボルトとしたときに、
｜ＶＤ｜／ｄ≦３０
としたものである。
【００１５】
また、請求項４記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記トナーの体積平均粒径をＤｔとし、前記キャリアの体積平均粒径をＤｃとしたときに、
０．１４≦Ｄｔ／Ｄｃ≦０．２０
としたものである。
【００１６】
また、請求項５記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記キャリアは、体積平均粒径が４０μｍ以下となるように形成されたものである。
【００１７】
また、請求項６記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記トナーは、体積平均粒径が６μｍ以下となるように形成されたものである。
【００１８】
なお、本明細書において、「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）／（粒子投影像の周囲長）で定義されるものであり、トナーの球形の度合いを示すものである。
また、「被覆率」とは、（トナーの全投影面積）／（キャリアの全表面積）×１００で定義されるものである。
いずれの詳細についても、以下の実施の形態のなかで説明する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態．
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、実施の形態における画像形成装置の要部を示す構成図である。
【００２０】
図１において、１は像担持体としての感光体ドラム、２は感光体ドラム１の表面を帯電する帯電部、４は感光体ドラム１上に形成された静電潜像を現像する現像部、７は現像部４内のトナー濃度を検出するＴセンサ（磁気センサ）、９は感光体ドラム１上に形成される画像濃度パターンの画像濃度を検出するＰセンサ（光学センサ）、１０は被転写材を所定のタイミングで転写部１１に搬送するレジストローラ、１１は被転写材に感光体ドラム１上で形成したトナー像を転写する転写部、１２は感光体ドラム１表面の未転写トナーを回収するクリーニング部、１５は感光体ドラム１表面の電位を除電する除電部、１７は転写工程後の被転写材上のトナー像を定着する定着部、１８は現像部４内に未使用のトナーを供給するトナー補給部、１９はトナー補給部１８を制御する制御部を示す。
【００２１】
ここで、感光体ドラム１は、機能分離型の積層有機感光体（ＯＰＣ）である。詳しくは、感光体ドラム１は、アルミニウムからなるドラム状の素管を基体として、その基体上に、アンダー層（ＵＬ層）、キャリア発生層（ＣＧＬ層）、キャリア移動層（ＣＴＬ層）からなる感光層を形成したものである。
【００２２】
そして、感光層の膜厚をｄμｍとし、感光層上に形成される表面電位の絶対値を｜ＶＤ｜ボルトとしたときに、
｜ＶＤ｜／ｄ≦３０
なる関係が成立するように設定されている。これにより、感光体ドラム１の感光層の一部が経時で静電破壊されるのを防止して、寿命を向上することができる。なお、｜ＶＤ｜が最大となるのは、概ね、感光層に帯電電位が印加されるときであるので、上式は感光体ドラム１上の帯電電位と感光層膜厚とについての関係式ととらえることもできる。
また、本実施の形態では、感光体ドラム１の感光層の膜厚が２０μｍに設定されている。
【００２３】
また、現像部４は、現像ローラ５、撹拌ローラ６、Ｔセンサ７、ドクターブレード８等で構成される。そして、現像部４内には、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤が収納されている。
現像部４の現像ローラ５は、感光体ドラム１に近接するようにして配置されており、両者の対向部分に現像領域が形成される。現像ローラ５には、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂等の非磁性体を円筒状に形成してなる現像スリーブが、不図示の回転駆動機構によって時計方向に回転されるように設置されている。
現像ローラ５の現像スリーブ内には、現像スリーブ上に現像剤を穂立ちさせるように磁界を形成する磁石ローラ体が固設されている。
【００２４】
このように構成された現像部４において、撹拌ローラ６によって撹拌された現像剤が、現像ローラ５の位置に搬送される。このとき、現像剤を構成するキャリアは、磁石ローラ体から発せられる磁力線に沿うようにして現像スリーブ上にチェーン状に穂立ちする。ここで、このチェーン状に穂立ちするキャリアには、帯電したトナーが付着していて、現像ローラ５上に磁気ブラシが形成される。
【００２５】
現像ローラ５上に形成された磁気ブラシは、現像スリーブの回転移送にともなって、現像スリーブと同方向に移送される。そして、磁気ブラシは、ドクターブレード８の位置（現像領域の上流側である。）で、適当な現像剤の量に規制される。
その後、現像ローラ５上の磁気ブラシは、現像領域に達して、現像剤中のトナーが、感光体ドラム１上に形成された静電潜像に吸着してトナー像を形成する。
【００２６】
なお、現像部４の底部には、Ｔセンサ７が設置されている。Ｔセンサ７は、現像剤の透磁率を検出するセンサであり、現像部４内の現像剤の透磁率変化によって現像剤のトナー濃度を検出する。このＴセンサ７の検出結果は、制御部１９に転送される。なお、上述のＰセンサ９による画像濃度の検出結果も制御部１９に転送されている。
【００２７】
そして、Ｔセンサ７及び／又はＰセンサ９の検出結果に基づいて、制御部１９によってトナー補給部１８が制御されて、現像部４に適宜トナーが補給される（矢印Ｔのトナー補給経路である。）。
ここで、トナー補給部１８から補給されるトナー補給量は、現像部４においてキャリアに対するトナーの被覆率が３０〜７０％となるように制御されたものである。これについては、後で詳述する。
【００２８】
次に、画像形成装置全体の動作について説明する。
まず、図１の反時計方向に回転する感光体ドラム１は、帯電部２との対向位置で、その表面が帯電される。
そして、帯電部２で帯電された感光体ドラム１表面は、さらに回転して、レーザー光等の露光光Ｌの照射位置に達する。そして、原稿等の画像情報に対応した露光光Ｌの照射によって、感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。なお、原稿等の画像情報は、不図示の原稿読取部で光学的に読み取られたものである。
【００２９】
その後、潜像が形成された感光体ドラム１表面は、現像部４との対向位置（現像領域である。）に達する。そして、この現像部４で、上述のごとく、感光体ドラム１上の潜像が現像される。
その後、現像部４により現像された感光体ドラム１表面は、転写部１１との対向位置に達する。
【００３０】
一方、不図示の給紙部から搬送された被転写材は、搬送経路Ｐを経由して、レジストローラ１０の位置に達する。そして、レジストローラ１０により、感光体ドラム１表面のトナー像とタイミングを合わせて、被転写材が転写部１１に搬送される。そして、この位置で、感光体ドラム１上のトナー像が被転写材上に転写される。このとき、感光体ドラム１上には、被転写材に転写されない未転写のトナーが僅かながら残存する。
【００３１】
その後、転写部１１位置を通過した未転写トナーを有する感光体ドラム１表面は、クリーニング部１２との対向位置に達する。クリーニング部１２では、感光体ドラム１に当接するクリーニングブレード１３により、ドラム表面に付着する未転写トナーがクリーニング部１２内に回収される。
その後、クリーニング部１２を通過した感光体ドラム１表面は、除電部１５の位置に達する。そして、この位置で感光体ドラム１表面の表面電位は除電されて、一連の作像プロセスを終了する。
【００３２】
他方、トナー像が転写された後の被転写材は、搬送経路Ｐを経由して、定着部１７の位置に達する。そして、この位置で、転写工程後の被転写材上のトナー像が、定着される。
そして、定着工程後の被転写材は、図示せぬ排紙部を通過して、画像形成装置の外部に向けて排出される。
こうして、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００３３】
次に、上述の画像形成装置に用いられるトナーについて、詳述する。
トナーは、結着樹脂、着色剤、離型剤等からなる母体粒子に添加剤を添加したものである。詳しくは、まず、結着樹脂、着色剤、離型剤等からなる混合物を、熱ロールミルで溶融混練する。その後、その混合物を冷却固化して、さらに粉砕分級して母体粒子を形成する。そして、その母体粒子に添加剤をヘンセルミキサー等で混合付着させて、トナー粒子を形成する。
【００３４】
ここで、トナー母体粒子を構成する結着樹脂、着色剤としては、公知のトナー用結着樹脂を用いることができる。
具体的には、結着樹脂は、軟化点が９０〜１５０℃、ガラス転移温度が５０〜７０℃、数平均分子量が２０００〜６０００、重量平均分子量が８０００〜１５００００のものを用いることが好ましい。また、着色剤は、着色力と帯電性とのバランスの観点から、トナー粒子における含有量が２〜１２％程度のものが好ましい。
【００３５】
また、トナー母体粒子を構成する離型剤についても、公知のものを用いることができる。
具体的には、カルナウバワックス、モンタンワックス、酸化ライスワックスを単独で用いるか、複数組み合わせて用いることが好ましい。離型剤の含有量は、トナー樹脂成分に対して１〜１０％の範囲とすることが好ましい。また、離型剤の体積平均粒径は、トナーバインダー中に分散させる前の状態で、１０〜３００μｍの範囲が好ましい。
【００３６】
また、トナー母体粒子に添加される添加剤としては、酸化チタン、シリカ等の無機微粉体が好ましい。これらの添加剤を用いることによって、効率的な帯電付与が可能となる。
なお、トナーの製造方法は、上述の粉砕法に限定されることなく、乳化重合法や溶解懸濁法等の公知の重合法を用いることもできる。
【００３７】
そして、本実施の形態で用いるトナーは、その円形度が０．９６以上となるように形成されたものである。
ここで、トナー粒子の円形度は次式で定義される。
円形度＝（粒子の投影面積と同じ面積を有する円の周囲長）／（粒子投影像の周囲長）
したがって、円形度が１．００のとき、そのトナー粒子は真球形状となる。なお、トナーの円形度の測定は、代表的には、フロー式粒子像測定器「ＦＰＩＡ」（ホソカワミクロン社製）を用いて測定することができる。
【００３８】
また、本実施の形態で用いるトナーは、その体積平均粒径が、６μｍ以下となるように形成されたものである。
ここで、体積平均粒径の測定は、代表的には、粒径分布測定器「コールターカウンターＴＡ２型」（コールターエレクトロニクス社製）を用いて測定することができる。
【００３９】
次に、上述の画像形成装置に用いられるキャリアについて、詳述する。
キャリアは、磁性を有した核体粒子に被覆層を設けたものである。
ここで、キャリアを構成する核体粒子としては、公知のものを用いることができる。
具体的には、核体粒子として、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属や、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の合金又は化合物を用いることができる。
【００４０】
また、キャリアの被覆層に用いられる樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン；ポリビニル又はポリビニリデン系樹脂、例えば、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアクリロニトル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン；塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体；スチレン／アクリル酸共重合体；オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコン樹脂のようなシリコン樹脂又はその変性品（例えば、アルキド樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン等）；弗素樹脂、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロトポリカーボネート；アミノ樹脂、例えば、尿素・ホルムアルデヒド樹脂；エポキシ樹脂等を用いることができる。
【００４１】
また、本実施の形態で用いるキャリアは、その体積平均粒径が、４０μｍ以下となるように形成されたものである。
ここで、体積平均粒径の測定は、上述の粒径分布測定器を用いて測定することができる。
【００４２】
さらに、本実施の形態においては、トナーの体積平均粒径をＤｔとし、キャリアの体積平均粒径をＤｃとしたときに、
０．１４≦Ｄｔ／Ｄｃ≦０．２０
なる関係が成立するように、トナー及びキャリアを形成している。
以上述べたトナー及びキャリアの形成条件は、トナー画像において粒状性、鮮鋭性等に係わる画質を確保しつつ、トナー飛散を抑止するためのものである。
【００４３】
次に、現像部４内において制御すべき、キャリア表面に対するトナーの被覆率について詳述する。
ここで、本実施の形態における被覆率は次式で定義される。
被覆率（％）＝（トナーの全投影面積）／（キャリアの全表面積）×１００
【００４４】
詳しくは、上式に係わる現像剤全体の被覆率を求めるには、まず、トナー及びキャリアの粒径分布を複数領域に細分化して、それらの各領域ごとに被覆率を求める。そして、これらの各領域の被覆率から全体の被覆率を求める。
すなわち、上式は、トナー及びキャリアの粒径分布のばらつきを考慮したものであり、実際の現像剤の充填状態に即した正確な被覆率を求めるためのものである。
【００４５】
具体的には、被覆率は以下のように算出される。
トナーの全投影面積については、まず、トナーの粒径を、上述の粒径分布測定器を用いて測定して、トナー粒径分布を細区分化したヒストグラムデータに集約する。そして、細区分化した各チャンネルごとに、トナー代表粒径Ｒｔ（上下端の粒径平均値）と、そのチャンネルに含まれるトナーの個数ｎｔとを決定する。そして、それらを用いてチャンネルにおける全トナーの投影面積（π（Ｒｔ／２）２×ｎｔ）を求める。そして、各チャンネルごとに求めた投影面積の総和ｓ１を求める。
ｓ１＝Σ（π（Ｒｔ／２）２×ｎｔ）
【００４６】
さらに、チャンネルごとの全トナー質量（４／３π（Ｒｔ／２）３×σｔ×ｎｔ）を求める。ここで、σｔは、トナーの密度である。そして、各チャンネルごとに求めた質量の総和ｗ１を求める。
ｗ１＝Σ（４／３π（Ｒｔ／２）３×σｔ×ｎｔ）
そして、上式で求めたｓ１とｗ１とを用いて、トナー１グラム（ｇ）あたりの全投影面積を求める。
（トナー１ｇあたりの全投影面積）＝（ｓ１／ｗ１）
【００４７】
キャリアの全表面積についても、まず、キャリアの粒径を、上述の粒径分布測定器を用いて測定して、キャリア粒径分布を細区分化したヒストグラムデータに集約する。そして、細区分化した各チャンネルごとに、キャリア代表粒径Ｒｃ（上下端の粒径平均値）と、そのチャンネルに含まれるキャリアの個数ｎｃとを決定する。そして、それを用いてチャンネルにおける全キャリアの表面積（４π（Ｒｃ／２）２×ｎｃ）を求める。そして、各チャンネルごとに求めた表面積の総和ｓ２を求める。
ｓ２＝Σ（４π（Ｒｃ／２）２×ｎｃ）
【００４８】
さらに、チャンネルごとの全キャリア質量（４／３π（Ｒｃ／２）３×σｃ×ｎｃ）を求める。ここで、σｃは、キャリアの密度である。そして、各チャンネルごとに求めた質量の総和ｗ２を求める。
ｗ２＝Σ（４／３π（Ｒｃ／２）３×σｃ×ｎｃ）
そして、上式で求めたｓ２とｗ２とを用いて、キャリア１グラム（ｇ）あたりの全表面積を求める。
（キャリア１ｇあたりの全表面積）＝（ｓ２／ｗ２）
【００４９】
ここで、トナーの全質量をＭｔ、トナー１ｇあたりの全投影面積をＳｔ、キャリアの全質量をＭｃ、キャリア１ｇあたりの全表面積をＳｃとしたときに、被覆率Ｔｎは、
Ｔｎ＝（Ｓｔ×Ｍｔ）／（Ｓｃ×Ｍｃ）×１００　　　　．．．式（１）
となる。
【００５０】
また、現像部４内の現像剤のトナー濃度をＣ（％）としたときに、
Ｃ＝Ｍｔ／（Ｍｔ＋Ｍｃ）×１００
Ｍｔ／Ｍｃ＝Ｃ／１００−Ｃ
が成り立つために、上記式（１）は次式で表すことができる。
被覆率Ｔｎ＝（Ｃ×Ｓｔ）／〔（１００−Ｃ）×Ｓｃ〕×１００．．式（２）
【００５１】
そして、トナー及びキャリアは上述の所定条件にて形成されているために、式（２）において、トナー１ｇあたりの全投影面積Ｓｔとキャリア１ｇあたりの全表面積Ｓｃとは定数となる。したがって、トナー濃度Ｃを所定範囲に制御することで、現像部４内のキャリアに対するトナーの被覆率Ｔｎを所定範囲に維持することができる。
【００５２】
すなわち、制御部１９は、式（２）に基づいて、現像部４内のキャリアに対するトナーの被覆率が３０〜７０％となるように、トナー補給部１８から補給されるトナー補給量を制御（トナー濃度制御）する。
【００５３】
次に、図２を用いて、本実施の形態の画像形成装置におけるトナー飛散及び画質に対する効果について説明する。
図２に示す実験Ａ〜Ｄは、トナーの円形度、トナーの体積平均粒径Ｄｔ、キャリアの体積平均粒径Ｄｃ、現像剤の被覆率のそれぞれについて、いくつかの水準のものを用いて、通紙試験をおこなったものである。
【００５４】
そして、評価は、以下に述べるように、トナー飛散と画質との２つの項目についておこなった。
トナー飛散については、Ａ３サイズの画像評価チャートを用いて２０００枚の通紙試験をおこない、そのときの画像形成装置内のトナー飛散量を目視で評価した。図２におけるトナー飛散の評価結果は、トナー飛散量のレベルを、◎、○、△、×の４段階で評価したものである。なお、評価レベルについては、◎、○、△が許容範囲であり、×は許容できないものである。
【００５５】
画質については、粒状性を主な評価項目とした。ここで、粒状性とは、トナー像のざらつきであり、以下に説明する粒状度として算出されるものである。
まず、画像評価チャートにある階調パターン（１５０線／インチのディザパターンである。）を用いて、高明度から低明度までの１７パッチの画像を、画像形成装置の原稿読取部（スキャナ）で読み取る。なお、１パッチの大きさは約１ｃｍ×１ｃｍであり、原稿読取部の読み取り解像度は２４００ｄｐｉである。
【００５６】
そして、原稿読取部で読み込んだ画像の輝度を明度データに変換して、次式にて粒状度を算出する。
粒状度＝ｄ×ｅｘｐ（ａ×Ｌ＋ｂ）×Σ（ＷＳ（ｆ））１／２×ＶＴＦ（ｆ）＋ｃ
ここで、ａ、ｂ、ｃ、ｄは定数、Ｌはパッチの平均明度、ＷＳ（ｆ）は明度変動のパワースペクトラム、ｆは空間周波数（サイクル／ｍｍ）、ＶＴＦ（ｆ）は視覚の空間周波数特性である。
上式は、パッチ内全域の明度むらを周波数解析して視覚の周波数特性を乗ずるもので、視覚特性の重み付けをしたざらつき度が評価できる。
【００５７】
図２における画質の評価は、上式で求めた粒状度を主要評価項目として、その他に画像濃度と非画像領域の地肌汚れとをも評価項目とした、総合的な画質の評価である。その総合的な画質のレベルは、◎、○、△、×の４段階で評価した。なお、評価レベルについては、◎、○、△が許容範囲であり、×は許容できないものである。
【００５８】
図２を参照して、実験Ａ１〜Ａ９について説明する。
実験Ａ１〜Ａ９は、トナーの円形度について、０．９４、０．９６、０．９８の３水準のものを用いている。また、トナーの体積平均粒径Ｄｔは５．５μｍとし、キャリアの体積平均粒径Ｄｃは３５μｍとしている。また、現像剤の被覆率としては、３０％、５０％、７０％の３水準のものを用いている。
【００５９】
図２の実験結果に示すように、トナー飛散については、実験Ａ１〜Ａ９のすべてが許容レベルをこえている。しかし、被覆率が７０％のときに、円形度が高く（０．９６以上である。）なるほど、トナー飛散に対する余裕度が小さくなるのがわかる。
また、画質についても、実験Ａ１〜Ａ９について、どれもハーフトーンの粒状性が許容レベルをこえているのが確認された。特に、トナーの円形度が０．９６以上のときに、非常によいレベルであることがわかる。
【００６０】
図２を参照して、実験Ｂ１〜Ｂ４について説明する。
実験Ｂ１〜Ｂ４は、実験Ａ１〜Ａ９の実験結果を補完するものであり、トナーの円形度について、０．９６、０．９８の２水準のものを用いている。また、トナーの体積平均粒径Ｄｔは５．５μｍとし、キャリアの体積平均粒径Ｄｃは３５μｍとしている。また、現像剤の被覆率としては、２０％、８０％の２水準のものを用いている。
【００６１】
図２の実験結果に示すように、トナー飛散については、トナーの円形度が０．９６以上で、被覆率が８０％であるときに、許容レベルを下回るトナー飛散が発生している。
また、画質については、被覆率が２０％であるとき、画像濃度が低下し、ハーフトーン粒状性も著しく悪化しているのが確認された。これは、現像剤中のトナー量の減少によって、現像能力が低下したためと考えられる。また、被覆率が８０％の場合にも、トナー飛散による地肌汚れの発生が確認された。
【００６２】
図２を参照して、実験Ｃ１〜Ｃ２、実験Ｄ１〜Ｄ４について説明する。
実験Ｃ１〜Ｃ２、実験Ｄ１〜Ｄ４は、トナーの円形度を０．９８としている。また、トナーの体積平均粒径Ｄｔは５．０μｍ、５．５μｍ、６．８μｍ、７．５μｍの４水準のものを用いている。また、キャリアの体積平均粒径Ｄｃは２５μｍ、３５μｍ、４５μｍ、５５μｍの４水準のものを用いている。また、現像剤の被覆率は、７０％としている。
【００６３】
図２の実験Ｄ１〜Ｄ４についての実験結果に示すように、トナー飛散について、Ｄｔ／Ｄｃが０．１４より小さいとき（実験Ｄ１、Ｄ２）、許容レベルを下回るトナー飛散が発生するのが確認された。
また、画質については、トナーの体積平均粒径Ｄｔが５．５μｍ以下で、キャリアの体積平均粒径Ｄｃが３５μｍ以下のとき（実験Ｃ１、Ｃ２）、画像の粒状性が非常によいレベルであることが確認された。
【００６４】
次に、図３を用いて、本実施の形態の画像形成装置における画質の経時安定性に対する効果について説明する。
図３に示す実験Ｅ１〜Ｅ９は、感光体ドラム１の感光層の膜厚と、感光体ドラム１上の表面電位とについて、いくつかの水準のものを用いて、通紙試験をおこなったものである。
【００６５】
そして、評価方法については、画像評価パターンを用いて、１０００００枚の通紙試験をおこない、そのときの画質（粒状性、画像濃度、地汚れ）を評価した。図３における画質の評価結果は、画質のレベルを、◎、○、△、×の４段階で評価したものである。なお、評価レベルについては、◎、○、△が許容範囲であり、×は許容できないものである。
【００６６】
実験Ｅ１〜Ｅ９は、感光体ドラム１の感光層の膜厚について、３０μｍ、２０μｍ、１５μｍの３水準のものを用いている。また、感光体ドラム１上の表面電位について、−９００ボルト、−６００ボルト、−４５０ボルトの３水準のものを用いている。
【００６７】
図３の実験結果に示すように、感光層の膜厚ｄと表面電位の絶対値｜ＶＤ｜とが、｜ＶＤ｜／ｄ≦３０なる関係のときに、画質が許容レベルをこえることが確認された。
そして、｜ＶＤ｜／ｄが３０より大きくなると、つぶ状の地肌汚れが多く発生して、画質が著しく悪化することが確認された。これは、感光層内の内部電界が大きくなることで、感光層が部分的に静電破壊されて、寿命が短くなったものと考えられる。
図３から、経時にわたり一層安定的な画質を得るためには、特に、｜ＶＤ｜／ｄ＜３０なる関係となるように形成する必要があることがわかる。
【００６８】
以上説明したように、本実施の形態においては、トナーの円形度及び体積平均粒径と、キャリアの体積平均粒径と、現像剤の被覆率とを、適正な条件に設定している。さらには、感光体ドラム１の感光層の膜厚と、感光体ドラム１上の表面電位との関係を、適正な条件に設定している。これによって、経時においても、トナー飛散の発生がなく、高画質を維持できる高寿命の画像形成装置を提供することができる。
【００６９】
なお、本実施の形態では、モノクロの２成分現像剤を用いる画像形成装置について説明した。これに対して、本発明は、シアン、マゼンタ、イエローの２成分現像剤をも用いるカラー画像形成装置についても当然に適用することができる。
【００７０】
なお、本発明が上記実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、実施の形態の中で示唆した以外にも、実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【００７１】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、２成分現像剤を用いた高速の画像形成装置であって、経時においても、トナー飛散の発生がなく、高画質を維持できる高寿命の画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態における画像形成装置の要部を示す構成図である。
【図２】実施の形態の効果を確認する実験Ａ〜Ｄの条件及び結果を示す一覧表である。
【図３】実施の形態の効果を確認する実験Ｅの条件及び結果を示す一覧表である。
【符号の説明】
１　感光体ドラム（像担持体）、　２　帯電部、
４　現像部、　５　現像ローラ、
６　撹拌ローラ、　７　Ｔセンサ、
８　ドクターブレード、　９　Ｐセンサ、
１０　レジストローラ、　１１　転写部、
１２　クリーニング部、　１３　クリーニングブレード、
１５　除電部、　１７　定着部、
１８　トナー補給部、　１９　制御部、　Ｌ　露光光。
【図１】
2004145041.tif 000003
【図２】
2004145041.tif 000004
【図３】
2004145041.tif 000005