(57)【要約】【課題】細線再現性の向上や後端白抜け現象の抑制を図りつつ、画質を低下させずにベタ画像部分に付着するトナーの量を少なくすることである。【解決手段】現像領域に対向するように配置したＮ極の主磁極及び２つのＳ極の補助磁極により現像スリーブ上の現像剤を穂立ちさせて磁気ブラシを形成し、主磁極による磁気ブラシで感光体ドラム上の静電潜像を摺擦して現像を行う。この現像装置では、磁気ブラシの長さが短く、かつ、潜像担持体に接触するブラシ部分の密度が高くできて、細線再現性の向上や後端白抜け現象の抑制を図ることができる。更に、感光体ドラム上のベタ静電潜像部分に付着するトナーの量が０．５［ｍｇ／ｃｍ２］以下であり、そのトナーの体積平均粒径が３［μｍ］以上５［μｍ］以下とすることで、感光体ドラム１上に形成される静電潜像をトナーによって正確に再現することができる。【選択図】  図１
2004151455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を表面に担持して表面移動する潜像担持体と、
該潜像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
トナーと磁性粒子を含む現像剤を表面に担持して表面移動する現像剤担持体と該潜像担持体とが対向する現像領域で、該現像領域に対向するように配置した現像磁極により該現像剤担持体上の現像剤を穂立ちさせて該現像剤担持体上に磁気ブラシを形成し、該現像剤担持体を該現像領域で該潜像担持体の表面移動方向と同方向かつ該潜像担持体表面の線速よりも大きい線速で表面移動させて、該磁気ブラシにより該潜像担持体の表面を摺擦し、該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置とを備えた画像形成装置において、
上記現像剤担持体に担持されて現像剤規制部材によって規制された後に現像領域に搬送される現像剤の量が３０［ｍｇ／ｃｍ２］以上９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下であり、
上記現像磁極により上記現像領域の現像剤担持体表面外側に生じる磁束の該現像剤担持体表面法線方向における磁束密度の減衰率が４０［％］以上であり、
上記潜像坦持体上のベタ静電潜像部分に付着するトナーの量が０．５［ｍｇ／ｃｍ２］以下であり、
上記トナーの体積平均粒径が３［μｍ］以上５［μｍ］以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
静電潜像を表面に担持して表面移動する潜像担持体と、
該潜像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
トナーと磁性粒子を含む現像剤を表面に担持して表面移動する現像剤担持体と該潜像担持体とが対向する現像領域で、該現像領域に対向するように配置した現像磁極により該現像剤担持体上の現像剤を穂立ちさせて該現像剤担持体上に磁気ブラシを形成し、該現像剤担持体を該現像領域で該潜像担持体の表面移動方向と同方向かつ該潜像担持体表面の線速よりも大きい線速で表面移動させて、該磁気ブラシにより該潜像担持体の表面を摺擦し、該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置とを備えた画像形成装置において、
上記現像剤担持体に担持されて現像剤規制部材によって規制された後に現像領域に搬送される現像剤の量が３０［ｍｇ／ｃｍ２］以上９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下であり、
上記現像磁極により上記現像剤担持体表面上に生じる該現像剤担持体表面の法線方向における最高磁束密度の半分の磁束密度となる該現像剤担持体表面上の半値点を、上記現像領域における該現像剤担持体表面の曲率中心軸から見たときの該現像剤担持体の表面移動方向における半値点間の角度幅が２５［°］以下であり、
上記潜像坦持体上のベタ静電潜像部分に付着するトナーの量が０．５［ｍｇ／ｃｍ２］以下であり、
上記トナーの体積平均粒径が３［μｍ］以上５［μｍ］以下であ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、
上記トナーの平均円形度が０．９６以上であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３の画像形成装置において、
上記トナーは、粒径が３［μｍ］以下である粒子が２０［個数％］以下であり、かつ、粒径が８［μｍ］以上である粒子が５［個数％］以下である粒径分布を有す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、
上記潜像坦持体上のベタ静電潜像部分に付着するトナーの量が０．５［ｍｇ／ｃｍ２］以下となるように、上記現像領域に形成される現像電界を制御する現像電界制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５の画像形成装置において、
上記現像電界制御手段は、上記ベタ静電潜像部分の電位を変更することで現像電界を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項５の画像形成装置において、
上記現像電界制御手段は、上記現像剤担持体に印加される現像バイアスを変更することで現像電界を制御す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、
上記トナーの体積平均粒径をＤｔとし、上記磁性粒子の体積平均粒径をＤｃとしたとき、該磁性粒子及び該トナーの体積平均粒径が下記の関係式を満たす現像剤を用いたことを特徴とする画像形成装置。
Ｄｔ／Ｄｃ  ＞  ０．１４
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５、６、７又は８の画像形成装置において、
上記潜像形成手段は、上記潜像担持体の表面を所定の負極性電位に一様に帯電した後、静電潜像を形成すべき潜像担持体表面部分の電位を上昇させるものであり、
該所定の負極性電位を−４００Ｖ以上−７００Ｖ以下に設定した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、現像領域において現像剤担持体上に現像剤を穂立ちさせて潜像担持体上の静電潜像を現像する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真式や静電記録式等の画像形成装置においては、感光体ドラムや感光体ベルト等の潜像担持体上に画像情報に対応した静電潜像を形成し、その静電潜像に対して現像装置による現像を行うことにより可視像を得る。近年では、このような現像を行うにあたり、転写性、ハーフトーンの再現性、温度及び湿度に対する現像特性の安定性などの観点から、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤（以下、単に「現像剤」という。）を用いた二成分現像方式を利用するのが主流になっている。この二成分現像方式を利用する現像装置では、現像剤を現像剤担持体上にブラシ状に穂立ちさせて保持しつつ、現像剤担持体と潜像担持体とが対向する現像領域に搬送する。そして、その現像領域において、そのブラシ状の現像剤に潜像担持体表面を摺擦させ、現像剤中のトナーを潜像担持体上の静電潜像部分に供給して静電潜像を現像するいわゆるブラシ式現像を行う。
【０００３】
このようなブラシ式現像を行う現像装置における現像剤担持体は、通常、円筒状に形成された現像スリーブと、現像スリーブ内部に配置される複数の磁極を備えた磁石ローラとから構成されている。この磁石ローラは、現像スリーブ表面に現像剤を穂立ちさせる磁界を形成するためのものである。この磁石ローラに対して現像スリーブが相対移動することで、現像スリーブ表面に穂立した現像剤が搬送される。現像領域において、現像スリーブ上の現像剤は、磁石ローラがもつ現像磁極から発せられる磁力線に沿って穂立ちする。穂立ちしてブラシ状となった現像剤は、現像スリーブの表面移動に伴って撓むようにして潜像担持体表面に接触し、静電潜像にトナーを供給する。
【０００４】
このような現像装置においては、現像領域において潜像担持体と現像スリーブとの距離を近接させるほど、高い画像濃度を得やすく、またエッジ効果も少ないことが知られている。このため、潜像担持体と現像スリーブとの距離を近接させることが望ましい。しかし、この距離を近接させると、黒ベタ画像やハーフトーンのベタ画像の後端部が白く抜ける、いわゆる「後端白抜け」と呼ばれる現象が発生したり、細線再現性が悪化したりして、画質が劣化するという不具合が生じる。
【０００５】
現像領域における現像スリーブの表面移動方向は、潜像担持体に連れ回る方向であり、その線速は潜像担持体の線速よりも速く設定されている。よつて、磁気ブラシは潜像担持体上の静電潜像を追い越しながら摺擦するように静電潜像に対して相対移動する。すなわち、潜像担持体表面は、現像領域を通過する間に複数の磁気ブラシに順次追い越されるように摺擦される。画像後端位置に対応する潜像担持体上の静電潜像部分（潜像後端部分）に着目すると、この潜像後端部分を順次摺擦する複数の磁気ブラシは、次のようにトナー供給能力が順次小さいものになる。
すなわち、現像領域に進入した後に潜像後端部分を摺擦する磁気ブラシは、潜像担持体上で潜像担持体表面移動方向上流側に位置する非潜像部分に対向してきたものである。そのため、この磁気ブラシの先端部分では、上記非潜像部分に対向していた期間に、キャリア表面に付着していたトナーが非潜像部分から受ける静電力で現像スリーブ側に移動するトナードリフトが生じている。このトナードリフトは、上記非潜像部分に対向する期間が長いほど進行する。よつて、現像領域の潜像担持体移動方向下流側で潜像後端部分を摺擦する磁気ブラシほど、上記非潜像部分に対向してきた期間が長くてトナードリフトが進行し先端部のキャリア面トナーが少なく、トナー供給能力が小さいものになる。
そして、潜像後端部分が現像領域を脱出するとき、この潜像後端部を摺擦する磁気ブラシは、先端部のキャリア面にトナーがほとんど存在しない状態になる。このような程度までトナードリフトが進行した磁気ブラシは、トナーが付着していない磁気ブラシの先端部のキャリア面に、潜像後端部分に付着しているトナーを静電的に引きつけるものとなる。この結果、潜像後端部分については、現像領域中で磁気ブラシにより一旦トナーが供給されても、このトナーが現像領域を脱出するまでに、キャリア面にトナーがほとんどなくなった他の磁気ブラシの先端部分に移ってしまう。これにより、後端白抜けや細線再現性の低下が生じるものと考えられる。
【０００６】
本出願人は、特許文献１、特許文献２、特許文献３等において、後端白抜けや細線再現性の低下を抑制するための発明を提案している。これらの公報で提案した発明では、現像領域における法線方向磁束密度の減衰率や、現像領域で現像剤を穂立ちさせるための主磁極と隣り合う磁極との角度間隔、主磁極の半値中央角などを所定値に規定している。具体的な構成としては、上述した現像磁極を、Ｎ極からなる１つの主磁極と、この主磁極の現像スリーブの表面移動方向上流側及び下流側に近接するように配置されるＳ極からなる２つの補助磁極とから構成する。更に、本出願人は、現像ニップ及び磁気ブラシ密度の設定（特許文献４参照）や主磁極の半値角度幅（半値中央角ともいう。）の設定（特許文献５参照）等をして、画質改善を実現する発明も提案している。
これらの発明によれば、後端白抜け現象及び細線再現性の改善を図ることができることが確認されている。
【０００７】
上記公報のうち、特許文献１、特許文献２及び特許文献３等の装置により、後端白抜け現象及び細線再現性を改善できるのは、以下の理由によるものと考えられる。
図７（ａ）は、現像磁極が１つの磁極Ｐ１からなる従来の現像装置における現像領域近傍の磁力分布を示す説明図である。また、図７（ｂ）は、その現像磁極Ｐ１により形成される磁界から磁力を受けて穂立ちした現像剤からなる磁気ブラシを現像スリーブ４の軸方向から見たときの形状を示す説明図である。
図８（ａ）は、現像磁極が１つの主磁極Ｐ１ｂと２つの補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃからなる現像装置における現像領域近傍の磁力分布を示す説明図である。また、図８（ｂ）は、これらの磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃにより形成される磁界から磁力を受けて穂立ちした現像剤からなる磁気ブラシを現像スリーブ４の軸方向から見たときの形状を示す説明図である。
【０００８】
従来の現像装置では、Ｎ極の現像磁極に隣り合うＳ極の磁極としては、現像領域に対して現像スリーブ４の表面移動方向下流側に位置する領域で現像剤を搬送するための磁界を形成する磁極Ｐ２がある。また、現像スリーブ４上に汲み上げられた現像剤を現像領域まで搬送するための磁界を形成する磁極Ｐ６も存在する。これらの磁極Ｐ２，Ｐ６は、現像磁極Ｐ１から比較的離れた位置に配置されるので、現像領域における磁界の磁力分布は、図７（ａ）に示すように、現像磁極Ｐ１から出る磁力線が現像スリーブ表面から比較的離れた位置を通るようになる。そして、現像スリーブ４上に担持されて現像領域まで搬送されてきた現像剤は、図７（ｂ）に示すように、その磁力線に沿って穂立ちし、磁気ブラシを形成する。
【０００９】
一方、特許文献１、特許文献２、特許文献３等に開示の現像装置では、Ｎ極の主磁極Ｐ１ｂに隣り合うＳ極の磁極として、２つの補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃがある。主磁極Ｐ１ｂとこれらの補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃとの距離は、図７（ａ）及び（ｂ）に示した従来の現像装置における上記現像磁極とこれに隣り合う両磁極Ｐ２，Ｐ６との距離より小さい。このため、図８（ａ）に示すように、現像領域における磁界の磁力分布は、図７（ａ）に示す従来の現像装置の現像磁極による磁界の分布に比べ、主磁極Ｐ１ｂから出る磁力線が現像スリーブ表面に近い位置を通る。また、主磁極Ｐ１ｂから出る磁力線のより多くが、隣り合う磁極としての２つの補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃに向かう。これらの結果、磁気ブラシの形成に関与する現像スリーブ表面の法線方向に近い方向に向かう磁力線（以下、「穂立ち用磁力線」という。）の本数が、同じ本数の磁力線が生じる従来の現像装置に比べて少なくなる。その穂立ち用磁力線が存在する現像スリーブ４の表面移動方向における幅（穂立ち幅）も狭くなる。そのため、図７（ｂ）と図８（ｂ）との比較からもわかるように、現像領域に搬送されてきた現像剤の穂立ち開始位置は、従来の現像装置よりも現像領域における現像スリーブ表面移動方向の中心（以下、単に「中心」という。）に近づく。また、現像スリーブ４の表面に担持された状態で現像領域を通過する現像剤の穂立ち終了位置も、同様にして、従来の現像装置よりも現像領域の中心に近づくことになる。すなわち、現像スリーブ４上の現像剤が、従来の現像装置よりも現像領域の中心から近い地点で穂立ちを開始し、また、穂立ちを終了するようになる。この結果、現像スリーブ４上の磁気ブラシが感光体ドラム１に近接又は接触する期間が従来の現像装置よりも短くなる。これに応じて、潜像後端部分が感光体ドラム表面の移動で現像領域を脱出するときにこの潜像後端部を摺擦する磁気ブラシが、それまで非潜像部分に近接又は接触していた期間も、従来の現像装置より短くなる。よって、現像領域を脱出するときに感光体ドラム１の潜像後端部分を摺擦する磁気ブラシのトナードリフトの進行度合いを小さくでき、従来の現像装置に比べ、後端白抜け及び細線再現性の低下を抑制することができる。
【００１０】
また、特許文献１、特許文献２、特許文献３等に開示の現像装置においては、Ｎ極の主磁極Ｐ１ｂに２つのＳ極の補助磁極が近接して配置されているので、現像スリーブ４の表面からその法線方向に離れた位置での現像領域内の磁力線は、従来の現像装置に比べて疎となる。このため、現像スリーブ４の表面からその法線方向に離れた位置（例えば、従来装置における磁気ブラシの先端部分が存在する位置）での現像領域内における法線方向磁束密度は、特許文献１、特許文献２、特許文献３等に開示の現像装置の方が従来の現像装置より小さくなる。したがって、この現像装置では、磁気ブラシを構成する現像剤の多くが磁束密度の高い現像スリーブ４の表面近傍に引き寄せられ、図８（ｂ）に示すように、磁気ブラシの長さは従来の現像装置に比べて短いものとなる。
【００１１】
更に、特許文献１、特許文献２、特許文献３等に開示の現像装置を実際に使用する場合、現像領域に供給される現像剤の量は、現像領域を通過する間に穂立ちすることができる現像剤の最大量よりも少なく設定される。すなわち、この現像装置においては、本来であればもっと長い磁気ブラシを形成できるところ、現像領域に供給される現像剤の量を少なめにして磁気ブラシの長さをより短く規制する。これにより、現像スリーブ４の表面に近い磁束密度の高い領域に磁気ブラシの先端部分が位置することになり、その磁気ブラシの先端部分では、従来の現像装置における磁気ブラシの先端部分よりもブラシ密度が高いものとなる。そして、磁気ブラシが短くなった分だけ現像スリーブ４の表面と感光体ドラム１の表面との最小間隔（以下、「現像ギャップ」という。）Ｐｇを狭くすることで、従来装置よりも現像スリーブ４の表面に近い磁束密度の高い領域に存在する密度の高いブラシ部分で感光体ドラム１を摺擦することができる。
【００１２】
尚、特許文献１、特許文献２、特許文献３等に開示の現像装置では、上述のように、現像剤の穂立ち開始位置及び現像剤の穂立ち終了位置が、従来の現像装置よりも現像領域の中心に近づくことになる。このため、図８（ｂ）に示すように、現像領域において磁気ブラシが潜像担持体を摺擦する部分の現像スリーブ表面移動方向の幅（摺擦幅）Ｐｎが従来の現像装置よりも狭くなる。そのため、磁気ブラシによる摺擦で感光体ドラム１上の潜像部分に供給されるトナー量は、摺擦する部分のブラシ密度が同じであれば、従来の現像装置よりも減少する。しかし、特許文献１、特許文献２、特許文献３等に開示の現像装置を用いれば、上述したように、感光体ドラム１に接触する磁気ブラシの先端部分のブラシ密度を従来の現像装置よりも高くできる。よって、感光体ドラム１上の潜像部分に供給されるトナー量が従来の現像装置に比べて減るのを抑制することができる。
以上から、摺擦幅Ｐｎが従来の現像装置よりも狭くなっても、現像領域における感光体ドラム１の線速に対する現像スリーブ４の線速比を高めるなどにより、静電潜像に供給されるトナー量を十分に確保することが可能である。よって、後端白抜けを抑制し、細線再現性を高め、かつ、画像濃度の高い高品質な画像を提供することが可能である。
【００１３】
【特許文献１】
特開２０００―３０５３６０号公報
【特許文献２】
特開２０００―３４７５０６号公報
【特許文献３】
特開２００１−５２９６号公報
【特許文献４】
特開２００１−２７８４９号公報
【特許文献５】
特開２００１−１３４１００号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
一方、近年では、写真などの画像面積率の大きい画像を手軽にプリントする機会が増え、１枚の画像形成に消費するトナーの量（以下、「画像１枚あたりのトナー消費量」という。）が増大する傾向にある。そのため、ランニングコストを低減する観点から、画質を維持しつつも、画像１枚あたりのトナー消費量を少なくすることが強く望まれている。特に、ベタ画像部分に付着するトナーの量を少なくすることで、画像１枚あたりのトナー消費量を抑えるのが好適である。これは、ベタ画像部分とハーフトーン画像部分との間におけるトナー付着量の差を小さくできれば、記録材上のトナーを加熱定着するときに、これらの間の定着ムラを低減でき、均一な光沢をもった画像が得られるからである。
また、ベタ画像部分のトナーを加熱定着するときが最も大きな熱量を必要とするため、通常、定着装置の設定温度はこの最大熱量に応じて設定される。したがって、上述のようにベタ画像部分に付着するトナーの量が少なくなれば、定着装置の設定温度を低くでき、定着装置の立上がり時間の短縮、消費電力の低減を図ることができる。
【００１５】
ところが、ベタ画像部分に付着するトナーの量を単に少なくするだけでは、潜像担持体上に形成される静電潜像をトナーによって正確に再現することができず、画質が低下してしまうという問題が生じる。
【００１６】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５等に開示された画像形成装置の改良を目的とするものであって、画質を低下させずにベタ画像部分に付着するトナーの量を少なくすることが可能な画像形成装置を提供することである。
【００１７】
【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、静電潜像を表面に担持して表面移動する潜像担持体と、該潜像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、トナーと磁性粒子を含む現像剤を表面に担持して表面移動する現像剤担持体と該潜像担持体とが対向する現像領域で、該現像領域に対向するように配置した現像磁極により該現像剤担持体上の現像剤を穂立ちさせて該現像剤担持体上に磁気ブラシを形成し、該現像剤担持体を該現像領域で該潜像担持体の表面移動方向と同方向かつ該潜像担持体表面の線速よりも大きい線速で表面移動させて、該磁気ブラシにより該潜像担持体の表面を摺擦し、該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置とを備えた画像形成装置において、上記現像剤担持体に担持されて現像剤規制部材によって規制された後に現像領域に搬送される現像剤の量が３０［ｍｇ／ｃｍ２］以上９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下であり、上記現像磁極により上記現像領域の現像剤担持体表面外側に生じる磁束の該現像剤担持体表面法線方向における磁束密度の減衰率が４０［％］以上であり、上記潜像坦持体上のベタ静電潜像部分に付着するトナーの量が０．５［ｍｇ／ｃｍ２］以下であり、上記トナーの体積平均粒径が３［μｍ］以上５［μｍ］以下であることを特徴とするものである。
ここで、上記「減衰率」とは、現像磁極によって現像剤担持体表面上に発生する現像剤担持体表面の法線方向における磁束密度（法線方向磁束密度）のピーク値をＸとし、現像剤担持体表面からその法線方向に１［ｍｍ］離れた位置での法線方向磁束密度のピーク値をＹとしたとき、下記の数１で求められる値を意味する。
【数１】
減衰率［％］＝｛（Ｘ−Ｙ）／Ｘ｝×１００
また、請求項２の発明は、静電潜像を表面に担持して表面移動する潜像担持体と、該潜像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、トナーと磁性粒子を含む現像剤を表面に担持して表面移動する現像剤担持体と該潜像担持体とが対向する現像領域で、該現像領域に対向するように配置した現像磁極により該現像剤担持体上の現像剤を穂立ちさせて該現像剤担持体上に磁気ブラシを形成し、該現像剤担持体を該現像領域で該潜像担持体の表面移動方向と同方向かつ該潜像担持体表面の線速よりも大きい線速で表面移動させて、該磁気ブラシにより該潜像担持体の表面を摺擦し、該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置とを備えた画像形成装置において、上記現像剤担持体に担持されて現像剤規制部材によって規制された後に現像領域に搬送される現像剤の量が３０［ｍｇ／ｃｍ２］以上９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下であり、上記現像磁極により上記現像剤担持体表面上に生じる該現像剤担持体表面の法線方向における最高磁束密度の半分の磁束密度となる該現像剤担持体表面上の半値点を、上記現像領域における該現像剤担持体表面の曲率中心軸から見たときの該現像剤担持体の表面移動方向における半値点間の角度幅が２５［°］以下であり、上記潜像坦持体上のベタ静電潜像部分に付着するトナーの量が０．５［ｍｇ／ｃｍ２］以下であり、上記トナーの体積平均粒径が３［μｍ］以上５［μｍ］以下である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、上記トナーの平均円形度が０．９６以上である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又は３の画像形成装置において、上記トナーは、粒径が３［μｍ］以下である粒子が２０［個数％］以下であり、かつ、粒径が８［μｍ］以上である粒子が５［個数％］以下である粒径分布を有す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、上記潜像坦持体上のベタ静電潜像部分に付着するトナーの量が０．５［ｍｇ／ｃｍ２］以下となるように、上記現像領域に形成される現像電界を制御する現像電界制御手段を有す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５の画像形成装置において、上記現像電界制御手段は、上記ベタ静電潜像部分の電位を変更することで現像電界を制御することを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項５の画像形成装置において、上記現像電界制御手段は、上記現像剤担持体に印加される現像バイアスを変更することで現像電界を制御す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、上記トナーの体積平均粒径をＤｔとし、上記磁性粒子の体積平均粒径をＤｃとしたとき、該磁性粒子及び該トナーの体積平均粒径が下記の関係式を満たす現像剤を用いたことを特徴とするものである。
Ｄｔ／Ｄｃ＞０．１４
また、請求項９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７又は８の画像形成装置において、上記潜像形成手段は、上記潜像担持体の表面を所定の負極性電位に一様に帯電した後、静電潜像を形成すべき潜像担持体表面部分の電位を上昇させるものであり、該所定の負極性電位を−４００Ｖ以上−７００Ｖ以下に設定したことを特徴とするものである。
【００１８】
上記請求項１乃至９の画像形成装置においては、現像領域の現像剤担持体外側における法線方向磁束密度の減衰率が４０［％］以上、あるいは、半値点間の角度幅を２５［°］以下となるように構成されている。このように減衰率を高め又は半値点間の角度幅を狭めるには、例えば、上記公報の現像装置のように、Ｎ極からなる１つの現像磁極と、この現像磁極の現像剤担持体表面移動方向両側に近接して配置されるＳ極からなる２つの補助磁極とを設ける。尚、現像磁極と補助磁極の極性は互いに逆極性であればよく、現像磁極がＳ極で補助磁極がＮ極であってもよい。そして、これとともに、現像領域に搬送される現像剤の量（現像剤供給量）を、現像領域を通過する間に穂立ちすることができる現像剤の最大量よりも少なくする。このような現像剤供給量は、キャリア粒径やトナー濃度によって多少変わってくるが、後述する実験及び本発明者らによる研究の結果、３０［ｍｇ／ｃｍ２］以上９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下の範囲内で適宜設定することが可能である。この結果、上述したように、磁気ブラシの長さを短くし、潜像担持体に接触するブラシ部分の密度を高めることができる。
また、上記請求項１乃至９の画像形成装置では、潜像坦持体上のベタ静電潜像部分に付着するトナーの量を０．５［ｍｇ／ｃｍ２］以下と比較的少なく設定している。体積平均粒径が例えば７［μｍ］であるトナーを使用する場合、１［ｃｍ２］のベタ静電潜像をトナーで均一に埋めるときに必要となるトナー個数は、およそ２６０万個である。このとき、ベタ静電潜像部分のトナー付着量は、およそ０．５６［ｍｇ／ｃｍ２］となる。これに対し、体積平均粒径が例えば５［μｍ］であるトナーを使用する場合、１［ｃｍ２］のベタ静電潜像をトナーで均一に埋めるときに必要となるトナー個数はおよそ５１０万個である。このとき、ベタ静電潜像に付着するトナーの量は、およそ０．４［ｍｇ／ｃｍ２］となる。したがって、トナーの体積平均粒径が５［μｍ］以下であれば、ベタ静電潜像部分のトナー付着量が０．５［ｍｇ／ｃｍ２］以下であっても、ベタ静電潜像をトナーで均一に埋めることが可能となり、ベタ画像を良好に形成可能となる。
そして、このようにベタ静電潜像部分のトナー付着量を０．５［ｍｇ／ｃｍ２］以下と比較的少なく設定することで、画像１枚あたりのトナー消費量を少なくでき、ランニングコストを低減できる。
また、記録材上のベタ画像部分に付着するトナーの量も少なくなるので、加熱定着時におけるベタ画像部分とハーフトーン画像部分との間の定着ムラが少なくなり、記録材上に均一な光沢をもった画像を形成することができる。更に、定着装置の設定温度も低くすることができ、定着装置の立上がり時間の短縮、消費電力の低減を図ることができる。
また、ベタ静電潜像部分のトナー付着量を０．５［ｍｇ／ｃｍ２］以下にしようとすると、体積平均粒径が少なくとも６．８［μｍ］以上の比較的大きな粒径をもつトナーでは潜像担持体上に形成されるドット状の静電潜像を正確に再現できないことが、後述する実験結果によって確認されている。このようにドット再現性が悪くなる理由は、次のように考えられる。図９（ａ）に示すように、比較的大きな粒径をもつトナーでは、潜像担持体１上のドット静電潜像Ｄ０に付着したトナーＴ’０の隙間に別のトナーＴ’１が入り込もうとしても、そのトナーＴ’１は入り込めずに浮いた状態になることが多い。このように浮いた状態のトナーＴ’１は、潜像担持体１との付着力が弱いので、現像剤担持体上の磁気ブラシによる摺擦を受けることで簡単に潜像担持体１上から剥がされてしまう。その結果、１ドットを構成するトナーの一部が欠けてしまうドット欠けが生じ、ドット再現性が悪化する。しかも、比較的大きな粒径をもつトナーの場合、本画像形成装置のように体積平均粒径が３［μｍ］以上５［μｍ］以下という比較的小さい粒径のトナーに比べて、１個のトナーが潜像担持体１上から剥がされることで生じるドット欠けの面積が大きい。そのため、比較的大きな粒径をもつトナーの場合には、ドット欠けによって画質に与える影響が大きく、ドット再現性の悪化の度合いが高いものとなる。更に、上述したようにトナーＴ’１が浮いた状態で記録材等の被転写体上に転写されると、浮いた状態のトナーＴ’１が転写ニップ部の圧力によりトナーＴ’０の隙間に押し込まれる。そのため、被転写体上においては、ドット静電潜像を再現すべきトナーＴ’０，Ｔ’１が、そのドット静電潜像よりも広い領域に付着することになり、ドット再現性が悪化する。また、上述のようにドット静電潜像を再現するトナーＴ’０，Ｔ’１の一部が浮いた状態にあると、ドット静電潜像を均一にトナーで埋めた状態のものよりも、ドット静電潜像に付着するトナーの量が多くなる。この場合、ドット静電潜像を再現するのに必要となる量よりも多いトナーがドット静電潜像に付着することになる。そのため、加熱定着時に溶融したトナーがドット静電潜像よりも広い範囲に広がってしまい、ドット再現性が悪化する。
一方で、本画像形成装置においては、体積平均粒径が３［μｍ］以上５［μｍ］以下であるトナーを使用している。本発明者らの研究の結果、上記減衰率が４０［％］以上あるいは上記半値点間の角度幅が２５［°］以下であって、現像剤供給量が３０［ｍｇ／ｃｍ２］以上９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下である画像形成装置において、トナーの体積平均粒径が５［μｍ］以下であれば、ベタ静電潜像部分のトナー付着量を０．５［ｍｇ／ｃｍ２］以下としても、ドット再現性を維持することが可能であった。なお、体積平均粒径が３［μｍ］よりも小さいトナーは、製造が困難であるとともに、気中に分散することによって生じる問題を考慮すると実用的ではない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、電子写真式の画像形成装置であるレーザプリンタ（以下、「プリンタ」という。）に適用した実施形態について説明する。
図２は、本実施形態に係るプリンタ全体の概略構成図である。このプリンタは、潜像担持体としての感光体ドラム１を有している。感光体ドラム１は、図中矢印Ａ方向に回転駆動されながら、感光体ドラム１に接触する帯電ローラ５０により、その表面を一様に帯電される。その後、光書込ユニット５１により画像情報に基づき走査露光されて、感光体ドラム１の表面に静電潜像が形成される。なお、本実施形態では、帯電ローラ５０及び光書込ユニット５１が潜像形成手段として機能しているが、他の構成を有する潜像形成手段を用いることもできる。感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、後述する現像手段としての現像装置２により現像され、感光体ドラム１上にトナー像が形成される。感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、転写ベルト５３を備えた転写手段としての転写ユニットにより、給紙カセット５４から給紙ローラ５５及びレジストローラ対５６を経て搬送される被転写材としての記録材である転写紙５２上に転写される。転写終了後の転写紙５２は、定着手段としての定着ユニット５７によりトナー像が定着され、機外に排出される。なお、転写されずに感光体ドラム１上に残留した転写残トナーは、クリーニング手段としてのクリーニングユニット５８により感光体ドラム１の表面から除去される。また、感光体ドラム１上の残留電荷は、除電手段としての除電ランプ５９で除去される。
【００２０】
次に、本実施形態における現像装置２の構成について説明する。
図１は、感光体ドラム１の周囲に配置される現像装置２を含む主な装置の概略構成図である。本実施形態における現像装置２は、現像剤担持体としての現像ローラ３が所定間隔の現像ギャップを介して感光体ドラム１に近接するように配置されている。この現像ローラ３は、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体からなる円筒状の現像スリーブ４を備えている。また、その内部には、現像スリーブ４の表面上に現像剤を穂立ちさせる等ための磁界を形成する磁界形成手段としての磁石ローラ５が設けられている。現像スリーブ４は、固定配置されている磁石ローラ５の周囲を、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転する。
【００２１】
また、現像装置２は、現像スリーブ４と感光体ドラム１とが対向する現像領域に対して現像スリーブ４の表面移動方向上流側に、現像スリーブ上に付着した現像剤量を規制する現像剤規制部材としてのドクタブレード６が設けられている。このドクタブレード６の先端（規制部）と現像スリーブ４の表面との最小間隔であるドクタギャップは、現像領域に搬送される現像剤供給量に影響を与える。本実施形態では、ドクタギャップを０．３［ｍｍ］に設定しているが、０．２［ｍｍ］以上０．４［ｍｍ］以下の範囲内であればよい。そして、本実施形態では、ドクタギャップ近傍の磁界の強さやキャリアの飽和磁化値等の各種パラメータを調節して、現像領域への現像剤供給量を３０［ｍｇ／ｃｍ２］以上９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下となるように設定している。
【００２２】
また、現像装置２は、現像ローラ３の感光体ドラム１とは反対側の領域における現像ケーシング７の内部に、現像剤を攪拌しながら現像スリーブ４上へ汲み上げるためのスクリュー８が設けられている。また、現像領域の下方には、現像ケーシング７の下あご部分と、レジストローラ５６を通過した転写紙を転写部に案内するためのガイド板４６との間に、マイラー部材９が設けられている。このマイラー部材９は、現像スリーブ４の一部を感光体ドラム１に対向させるための現像ケーシング７の開口部から飛散するキャリアやトナーが、転写紙やレジストローラ５６等を汚すことを防いでいる。
【００２３】
本実施形態では、径が９０［ｍｍ］である感光体ドラム１を、現像領域におけるドラム線速が２４５［ｍｍ／秒］となるように回転駆動させ、かつ、径が３０［ｍｍ］である現像スリーブ４を、現像領域におけるスリーブ線速が３７７［ｍｍ／秒］となるように回転駆動させている。すなわち、本実施形態では、ドラム線速に対するスリーブ線速の線速比を約１．５４に設定している。
また、本実施形態における現像ギャップは０．４［ｍｍ］に設定されている。従来の現像ギャップは、一般にキャリア粒径の１０倍程度に設定されており、例えばキャリア粒径が５０［μｍ］であれば０．６５［ｍｍ］以上０．８［ｍｍ］以下程度であった。一方、本実施形態では、従来に比べて主磁極の磁力が大きいため、キャリア粒径の３０倍程度に設定することも可能である。しかし、本実施形態であっても、現像ギャップをキャリア粒径の３０倍程度よりも広くすると、所望の画像濃度を得ることが困難となる。
【００２４】
次に、磁気ローラ５により形成される磁界について説明する。
図３は、磁石ローラ５の各磁極により現像スリーブ４の表面に発生するその表面の法線方向の磁束密度（以下、「法線方向磁束密度」という。）の分布を実線で示した円グラフである。この円グラフを作成するために、ＡＤＳ社製ガウスメーター（ＨＧＭ−８３００）並びにＡＤＳ社製Ａ１型アキシャルプローブを使用し、これらで測定した結果を円チャートレコーダにより記録した。このような磁気特性を有する磁石ローラ５による磁界によって、現像剤中のキャリアが現像スリーブ４上にチェーン状に穂立ちし、このチェーン状に穂立ちしたキャリアに静電力等によりトナーが付着して磁気ブラシが形成される。この磁気ブラシは、現像スリーブ４の表面移動に伴って現像スリーブ４の表面移動方向（図中反時計回り方向）に搬送される。
【００２５】
本実施形態における磁石ローラ５は、図４に示すように、現像領域における現像剤を穂立ちさせるための磁界を形成する主磁極Ｐ１ｂを備えている。また、この主磁極Ｐ１ｂに対して現像スリーブ４の表面移動方向上流側と下流側には、それぞれ補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃが主磁極Ｐ１ｂに近接するように配置されている。各磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃは、横断面の小さい磁石により構成されている。一般に、磁石の横断面を小さくすると磁力が弱くなるため、本実施形態では、３つの磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃを比較的磁力の強い希土類金属合金からなる磁石で構成している。希土類金属合金磁石のうち、代表的な鉄ネオジウムボロン合金磁石によれば、３５８［ｋＪ／ｍ３］の最大エネルギー積を得ることができる。また、鉄ネオジウムボロン合金ボンド磁石によれば、８０［ｋＪ／ｍ３］前後の最大エネルギー積を得ることができる。一般には、最大エネルギー積が３６［ｋＪ／ｍ３］前後、２０［ｋＪ／ｍ３］前後のフェライト磁石、フェライトボンド磁石等が用いられる。しかし、本実施形態のように希土類金属合金磁石を用いれば、これらに比べて強い磁力を確保することができる。よって、横断面の小さい磁石を用いても、現像スリーブ４の表面の磁力を十分に確保することができる。本実施形態では、現像磁極を構成する３つの磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃにより現像スリーブ４の表面に発生する法線方向磁束密度が１００［ｍＴ］以上２００［ｍＴ］以下となるように設定されている。
【００２６】
また、図３において１点破線で示すラインは、現像スリーブ４の表面からその法線方向に１［ｍｍ］離れた位置での法線方向磁束密度を示している。本実施形態において、法線方向磁束密度の減衰率とは、上記数１で求められる値を意味する。このとき、数１中「Ｘ」は、現像スリーブ４の表面上に発生する法線方向磁束密度のピーク値を指し、「Ｙ」は、現像スリーブ４の表面からその法線方向に１［ｍｍ］離れた位置での法線方向磁束密度のピーク値を指す。例を挙げると、現像スリーブ４の表面の法線方向磁束密度が１００［ｍＴ］で、現像スリーブ４の表面から１［ｍｍ］離れた部分での法線方向磁束密度が８０［ｍＴ］であるとき、その減衰率は２０［％］となる。
【００２７】
次に、磁気ローラ５の磁極配置について説明する。
図４は、磁気ローラ５の現像磁極である３つの磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃの配置を示す説明図である。磁気ローラ５の現像磁極は、主に現像領域の現像剤を穂立ちさせるために機能する主磁極Ｐ１ｂと、２つの補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃから構成される。これらの補助磁極は、主磁極Ｐ１ｂに対して現像スリーブ４の表面移動方向の上流側及び下流側に隣接する位置に、その主磁極Ｐ１ｂとは反対極性をもつものである。本実施形態では、上記主磁極Ｐ１ｂ、現像スリーブ４上に現像剤を汲み上げるための磁界を形成する磁極Ｐ４、現像スリーブ４上に汲み上げられた現像剤を現像領域まで搬送するための磁界を形成する磁極Ｐ６、及び、現像領域の現像スリーブ４表面移動方向下流側に位置する領域で現像剤を搬送するための磁界を形成する磁極Ｐ２，Ｐ３を、Ｎ極で構成している。また、上記補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃ、及び、現像スリーブ４上に汲み上げられた現像剤を搬送する磁極Ｐ５を、Ｓ極で構成している。本実施形態では、主磁極Ｐ１ｂとして、現像スリーブ４の表面上の法線方向磁束密度の最高値が約１２０［ｍＴ］となる磁石を用いている。
【００２８】
また、上述した２つの補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃは、主磁極Ｐ１ｃによる現像スリーブ４表面上の法線方向磁束密度の分布を調節するために利用される。具体的には、現像領域における現像スリーブ４表面の曲率中心軸すなわち現像スリーブ４の中心軸から見た現像スリーブ表面移動方向の半値点間の角度幅（以下、「半値角度幅」という。）を狭くするために利用される。ここで、半値角度幅とは、主磁極Ｐ１ｃにより現像スリーブ４の表面に発生する法線方向磁束密度の最高値の半分となる磁束密度を示す現像スリーブ４表面の２つの半値点を、現像スリーブ４の中心軸から見たときの現像スリーブ４の表面移動方向における角度幅をいう。したがって、例えば、法線方向磁束密度の最高値が１２０［ｍＴ］である場合、半値角度幅は、法線方向磁束密度がその半値である６０［ｍＴ］となる現像スリーブ４表面の半値点を現像スリーブ４の中心軸から見たときの角度幅となる。本実施形態では、主磁極Ｐ１ｂの半値角度幅が２５［°］以下となるように、補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃの磁気特性や配置などが設定されている。具体的には、現像磁極を構成する３つの磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃの磁石における現像スリーブ表面移動方向の横断面の幅が２［ｍｍ］に設定されている。その結果、本実施形態における主磁極Ｐ１ｂの半値角度幅は１６［°］となる。
【００２９】
図５（ａ）は、図３を基づいて、本実施形態のように３つの磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃで現像磁極を構成した場合の半値角度幅を示す説明図である。また、図５（ｂ）は、従来のように１つの磁極Ｐ１で現像磁極を構成した場合の半値角度幅を示す説明図である。図５（ａ）及び（ｂ）を比較すると、本実施形態における主磁極Ｐ１ｂの半値角度幅θ１は、補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃにより、従来の単一の現像磁極Ｐ１の半値角度幅θ’１よりも狭くなる。ここで、主磁極Ｐ１ｂの半値角度幅が２５［°］を越えると、後端白抜け等の異常画像が発生することが確認されている。
【００３０】
また、本実施形態では、補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃの半値角度幅は、図４に示すように、３５［°］以下となるように設定している。また、主磁極Ｐ１ｂと各補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃとの位置関係は、図４に示したように、主磁極Ｐ１ｂと各補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃとの配置角度幅が３０［°］以下となるように設定されている。この配置角度幅とは、主磁極Ｐ１ｂと２つの補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃとにより現像スリーブ４の表面に発生する法線方向磁束密度の最高値を示す現像スリーブ４表面の各点を、現像領域における現像スリーブ４表面の曲率中心軸すなわち現像スリーブ４の中心軸から見たときの現像スリーブ４の表面移動方向におけるそれぞれの角度幅をいう。本実施形態では、上述のように主磁極Ｐ１ｂの半値角度幅が１６［°］であるため、主磁極Ｐ１ｂに対する各補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃの配置角度幅を２５［°］としている。
【００３１】
更に、本実施形態では、現像磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃにより現像スリーブ４の表面に発生する法線方向磁束密度が０［ｍＴ］となる変極点のうち、現像スリーブ４の表面移動方向最上流側と最下流側に位置する２つの変極点間の角度幅を１２０［°］以下となるように構成されている。すなわち、図４に示すように、２つの補助磁極Ｐ１ａ、Ｐ１ｃと各補助磁極Ｐ１ａ、Ｐ１ｃにそれぞれ隣り合う磁極Ｐ２，Ｐ６との間に存在する変極点間の角度幅が１２０［°］以下となっている。
【００３２】
以上の構成において、本実施形態における現像磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃの磁気特性は、以下に示すように観測された。
主磁極Ｐ１ｂの現像スリーブ４の表面上における法線方向磁束密度の最高値は１２０［ｍＴ］であり、その最高値を示す現像スリーブ４の表面から法線方向外側に１［ｍｍ］離れた位置での法線方向磁束密度は５５．８［ｍＴ］であった。よって、その法線方向磁束密度の変化量は６４．２［ｍＴ］であった。したがって、本実施形態における主磁極Ｐ１ｂによる法線方向磁束密度の減衰率は５３．５［％］となる。
また、主磁極Ｐ１ｂの現像スリーブ表面移動方向上流側に位置する上流側補助磁極Ｐ１ａの現像スリーブ４の表面上における法線方向磁束密度の最高値は１００［ｍＴ］であり、その最高値を示す現像スリーブ４の表面から法線方向外側に１［ｍｍ］離れた位置での法線方向磁束密度は５３．３［ｍＴ］であった。よって、その法線方向磁束密度の変化量は４６．７［ｍＴ］であった。したがって、本実施形態における主磁極Ｐ１ｂによる法線方向磁束密度の減衰率は４６．７［％］となる。
また、主磁極Ｐ１ｂの現像スリーブ表面移動方向下流側に位置する補助磁極Ｐ１ｃの現像スリーブ４の表面上における法線方向磁束密度の最高値は１２０［ｍＴ］であり、その最高値を示す現像スリーブ４の表面から法線方向外側に１［ｍｍ］離れた位置での法線方向磁束密度は６７．４［ｍＴ］であった。よって、その法線方向磁束密度の変化量は５２．６［ｍＴ］であった。したがって、本実施形態における主磁極Ｐ１ｂによる法線方向磁束密度の減衰率は４３．８［％］となる。
なお、図５（ｂ）に示した従来の磁石ローラ５では、例えば、現像磁極Ｐ１の現像スリーブ４の表面上における法線方向磁束密度の最高値は９０［ｍＴ］であり、その最高値を示す現像スリーブ４の表面から法線方向外側に１［ｍｍ］離れた位置での法線方向磁束密度は６３．９［ｍＴ］であった。よって、その法線方向磁束密度の変化量は２６．１［ｍＴ］であった。したがって、この場合の主磁極Ｐ１ｂによる法線方向磁束密度の減衰率は２９［％］となる。
【００３３】
以上のような磁気特性を有する主磁極Ｐ１ｂ及び補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃを備えた磁石ローラ５により生じる磁力線に沿って現像剤が穂立ちして、現像スリーブ４上に磁気ブラシが形成される。この磁気ブラシの中で、主磁極Ｐ１ｂによる磁界により形成されるブラシ部分のみが感光体ドラム１の表面に接触することになり、感光体ドラム１上の静電潜像の可視像化に寄与することになる。このとき、現像領域における磁気ブラシの長さは、約１［ｍｍ］となるように設定されている。尚、ここでいう磁気ブラシの長さは、感光体ドラム１を取り外した場合における長さであって、実際には、現像ギャップが０．４［ｍｍ］に設定されているので、現像領域における磁気ブラシの長さは、その現像ギャップに応じて短くなる。
【００３４】
このように磁気ブラシの長さを短く形成できるのは、上述のように法線方向磁束密度の減衰率が大きいためである。その理由は、現像スリーブ４の表面上での法線方向磁束密度は高いが、減衰率が高いために、現像スリーブ４の表面から１［ｍｍ］離れた位置での法線方向磁束密度は急激に低くなる。このため、現像スリーブ４の表面付近の現像剤は強い磁界の作用を受けて密集するが、現像スリーブ４の表面から比較的離れたところでは磁界が弱いため現像剤がブラシチェーンを維持できないからである。また、本実施形態では、上述したように、現像剤供給量を３０［ｍｇ／ｃｍ２］以上９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下と少なめになるように設定している。これにより、本来であればもっと長い磁気ブラシを形成できるところ、現像剤供給量不足のため、磁気ブラシが短く規制される。そして、このように短く規制された結果、現像ギャップを０．４［ｍｍ］と設定することで、磁束密度の高い現像スリーブ４の表面付近で密集した現像剤からなるブラシ部分で感光体ドラム１の表面を摺擦することができる。尚、本実施形態では、現像ギャップを０．４［ｍｍ］に設定しているが、０．３［ｍｍ］以上０．５［ｍｍ］以下の範囲内であればよい。この範囲内であれば、磁束密度の高い現像スリーブ４の表面付近で密集した現像剤からなるブラシ部分で感光体ドラム１の表面を摺擦することができる。
【００３５】
次に、本実施形態に用いる現像剤のキャリアについて説明する。
本実施形態のように体積平均粒径が３［μｍ］以上５［μｍ］以下という比較的小さい粒径をもつトナーの場合、キャリアの体積平均粒径を大きくし過ぎると、トナーの帯電不足が生じてトナー飛散などの問題が発生する。そのため、本実施形態のように小粒径のトナーを用いる場合にトナー飛散などの問題を抑制するには、おのずとキャリアの体積平均粒径の上限が決まってくる。そして、本発明者らの研究の結果、キャリアの体積平均粒径がトナーの体積平均粒径との間で下記の数２に示す関係を満たせば、小粒径トナーを用いてもトナー飛散などの問題を十分に抑制できることが判明した。なお、キャリアの体積平均粒径を小さくし過ぎると、粒径の小さいキャリアの数が増加し、現像領域において感光体ドラム１の表面にキャリアが付着するキャリア付着という現象が発生するという問題が生じる。よって、キャリアの体積平均粒径の下限は、キャリア付着等の影響を考慮して適宜設定する。
【数２】
Ｄｔ／Ｄｃ  ＞  ０．１４
【００３６】
また、一般にキャリアの体積平均粒径が大きくなると、感光体ドラム１に接触する磁気ブラシの先端部分を構成するキャリアの数が少なくなり、磁気ブラシ先端部分で互いに隣り合うキャリアの間隔が広くなる。そのため、感光体ドラム１上の静電潜像に対する磁気ブラシによる摺擦が粗く、静電潜像に付着するトナーの量のバラツキが大きいものとなる。その結果、ドット再現性が悪く、また画質にザラツキ感のある画像が形成されてしまう。特に、現像電界として直流電界を印加する場合には、感光体ドラム１に供給されるトナーの多くが磁気ブラシ先端部分のキャリアに付着しているトナーであるため、キャリアを小粒径化して、磁気ブラシ先端の接触回数を増やすことが非常に重要となる。
【００３７】
次に、本実施形態に用いる現像剤のトナーについて説明する。
本実施形態におけるトナーとしては、公知の方法を用いて作製したものを広く用いることができる。具体的には、例えば、結着樹脂、着色剤及び極性制御剤よりなる混合物を、熱ロールミルで溶融混練した後、冷却固化せしめ、これを粉砕分級して得られたものを使用することができる。また、必要に応じて任意の添加物を含ませてもよい。本実施形態では、体積平均粒径が３［μｍ］以上５［μｍ］以下であるトナーを使用する。このトナーの体積平均粒径は、種々の方法によって測定でき、例えばコールターカウンターを使用して測定することができる。このコールターカウンターとしては、例えばコールターカウンターＩＩ型（コールター社製）を利用することができる。そして、このようなコールターカウンターにより得られた測定結果に基づいて、例えば個数分布、体積分布といった特性について解析することにより、トナーの体積平均粒径を求めることができる。コールターカウンターによる測定で使用する電解液としては、１級塩化ナトリウムを使用して調節した１［％］塩化ナトリウム水溶液を用いることができる。
【００３８】
本実施形態で使用するトナーは、いわゆる重合法によって形成されたトナーであり、その形状は真球に近く、その平均円形度は０．９６以上である。一方、従来から用いられている粉砕法等によって形成されるトナーは、その表面にランダムな凹凸が存在するため、その平均円形度は低いものとなる。このように表面にランダムな凹凸が存在すると、現像装置内での撹拌時やドクタ通過時における摩擦帯電による各トナーの帯電量が現像剤中のトナー間で大きく異なることになる。その結果、現像剤中におけるトナーの帯電分布が広がってしまい、感光体上に付着した全トナーに対して転写電界の作用が均一に働かず、転写率が低下してしまう。これに対し、本実施形態では、トナーの平均円形度が０．９６以上と高いため、各トナーの形状が真球に近く、その表面はなめらかな状態であって凹凸が少ない。そのため、摩擦帯電によるトナーの帯電量の差が現像剤中のトナー間で小さくなるので、トナーの帯電分布が狭くなる。したがって、現像電界や転写電界などの静電力を受けたときのトナーの挙動を均一化でき、ドット再現性を向上させることができる。
【００３９】
ここで、トナーの平均円形度は、各トナーの円形度の平均値であり、次の方法により測定したものである。各トナーの円形度の測定は、株式会社ＳＹＳＭＥＸ製フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２１００を用いて行った。この測定では、まず、１級塩化ナトリウムを用いて、１［％］のＮａＣｌ水溶液を調整する。その後、このＮａＣｌ水溶液を０．４５のフィルターを通して５０〜１００［ｍｌ］の液を得て、これ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０．１〜５［ｍｌ］加え、更に試料を１〜１０［ｍｇ］加える。これを、超音波分散機で分散処理を１分間行い、粒子濃度を５０００〜１５０００［個／μｌ］に調整し、分散液を得る。この分散液をＣＣＤカメラで撮像し、トナーの２次元投影画像の面積と同じ面積をもつ円の円周長を、そのトナーの２次元投影画像の周囲長で割った値を、各トナーの円形度として用いた。なお、ＣＣＤの画素の精度から、トナーの２次元投影画像の面積と同じ面積をもつ円の直径（円相当径）が０．６［μｍ］以上であるトナーを有効なものとした。トナーの平均円形度は、各トナーの円形度を得た後、測定範囲内にある全トナーの円形度をすべて足し合わせ、それをトナー個数で割った値を用いたものである。
【００４０】
本実施形態のプリンタは、ベタ静電潜像部分に付着するトナーの量を０．５［ｍｇ／ｃｍ２］以下と比較的少なくすることで、ランニングコストの低減、画像光沢の均一化、定着装置の立上がり時間の短縮、消費電力の低減を図るものである。具体的には、ベタ静電潜像部分のトナー付着量を０．４５［ｍｇ／ｃｍ２］となるように、各種パラメータを設定している。このパラメータとしては、現像スリーブ４に印加する現像バイアス、光書込ユニット５１による露光量、現像領域への現像剤供給量、トナー濃度などが挙げられる。
【００４１】
しかし、ベタ静電潜像部分のトナー付着量は、トナー消費量や環境変化などによって経時的に変化することがある。よって、ベタ静電潜像部分のトナー付着量が０．４５［ｍｇ／ｃｍ２］となるように、適宜、ベタ静電潜像部分のトナー付着量を調節する必要がある。この調節方法としては、例えば、トナー濃度を調節したり、現像領域への現像剤供給量を調節したり、感光体ドラム１の線速に対する現像スリーブ４の線速比を調節したりする方法が挙げられる。しかし、ここに例示した調節方法では、現像領域に供給されるトナーの量が変化するので、感光体ドラム１上の静電潜像が現像領域を通過する間に接触するトナーの絶対数が変更されることになる。そのため、本実施形態のようにベタ静電潜像部分のトナー付着量が０．４５［ｍｇ／ｃｍ２］と少ない場合には、特に現像領域に供給するトナーの量を減らす方向に調節するときに、ドット再現性が悪化することがある。
【００４２】
そこで、本実施形態では、現像領域に供給されるトナーの量を変化させることなくベタ静電潜像部分のトナー付着量を調節するため、現像電界を調節する方法を採用している。現像電界を調節する方法としては、現像スリーブ４に印加する現像バイアスを調節したり、光書込ユニット５１による露光量を調節したりする方法が挙げられる。本実施形態では、現像スリーブ４に現像バイアスを印加する図示しない現像電源を制御するプリンタ本体の制御部が現像電界制御手段として機能し、現像バイアスを制御する。具体的には、現像装置２に設けられるトナー濃度センサ１０の検知結果に基づいて、ベタ静電潜像部分のトナー付着量が０．４５［ｍｇ／ｃｍ２］に維持されるように現像バイアスを制御する。
【００４３】
〔実験例１〕
以下、上述した実施形態で説明したレーザプリンタを用いて行った実験例（以下、本実験例を「実験例１」という。）について説明する。
本実験例１では、減衰率が４０［％］以上である上記レーザプリンタにおいて、現像領域への現像剤供給量及びキャリアの体積平均粒径を変化させ、粒状性及び後端白抜けを評価した。その評価結果は、下記の表１に示すとおりである。
【表１】
2004151455.tif 000003
【００４４】
本実験例１による実験結果と本発明者による研究の結果から、次のことが判明した。
まず、減衰率が４０［％］以上の装置では、現像剤供給量が多くなり過ぎると後端白抜けが生じ、逆に現像剤供給量が少な過ぎると画像の粒状性が悪化する。そして、本発明者らの研究の結果、現像剤供給量が３０［ｍｇ／ｃｍ２］以上９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下の範囲内であれば、体積平均粒径が３［μｍ］以上５［μｍ］以下であるトナーであっても、キャリアの体積平均粒径やトナー濃度などを適切に設定することで、後端白抜けを効果的に抑制しつつ、良好な粒状性を得ることができることが判明した。
【００４５】
〔実験例２〕
以下、上述した実施形態で説明したレーザプリンタを用いて行った実験例（以下、本実験例を「実験例２」という。）について説明する。
本実験例２では、トナーの体積平均粒径、キャリアの体積平均粒径、トナー円形度などのパラメータを変化させ、感光体ドラム１上におけるトナーのドット再現性及びトナー飛散を評価した。
【００４６】
本実験例２では、個々のドットを構成するトナーが付着した面積にバラツキが少ないことをドット再現性の評価基準として、次のように評価した。まず、図６（ａ）のように、感光体ドラム１上に形成された６ドット×６ドットを１単位とし、２ｏｎ４ｏｆｆの静電潜像を現像する。なお、図６（ａ）において１マスが１ドットに相当する。そして、現像後に感光体ドラム１上に付着したトナーをデジタルマイクロスコープを用いて２００倍の倍率で撮影する。これにより、図６（ｂ）に示すような撮影画像データを得ることができる。次に、この撮影画像データを、明度の最小値と最大値の真ん中の値をしきい値として２値化する。そして、２値化した撮影画像データを、図６中太線で囲った６×６ドットを１つの領域として区切り、各領域中でトナーが占有する面積を測定する。なお、本実験例２において、この領域の数は６０〜８０程度である。また、測定する面積は、最も大きな塊部分の面積であって、トナーチリ等によって生じた細かなトナー部分の面積は含まない。このようにして全領域についてトナーの占有面積を測定したら、そのトナー占有面積の平均値及び標準偏差を求める。そして、このようにして得たトナー占有面積の平均値をその標準偏差で割った値が８％以下の場合には、ドット再現性が優れていると判断した。
【００４７】
下記の表２は、本実験例２における実験条件及び実験結果に示す表である。なお、条件１及び条件２における現像剤供給量は４５［ｍｇ／ｃｍ２］であり、条件３及び条件４における現像剤供給量は６０［ｍｇ／ｃｍ２］であった。その他の条件における現像剤供給量は、３０［ｍｇ／ｃｍ２］以上９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下の範囲内で適宜設定されている。また、条件３における装置だけは、補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃを持たず、その減衰率は４０［％］を下回っている。また、条件５は、感光体ドラム１の線速に対する現像スリーブ４の線速比を１．５としているが、その他の条件では線速比を１．９としている。
【表２】
2004151455.tif 000004
【００４８】
本実験例２においては、まず、感光体ドラム１の帯電電位が−６４０［Ｖ］となるように帯電ローラ５０により一様帯電した後、静電潜像部分の電位が−１３０［Ｖ］となるように光書込ユニット５１により、図６に示したような静電潜像を形成する。そして、実施例１（条件１）と実施例２（条件２）については、現像スリーブ４に−３８０［Ｖ］の直流バイアスを印加して、感光体ドラム１上のベタ静電潜像部分（図６中の塗りつぶされたマス部分）に付着するトナーの量を０．４５［ｍｇ／ｃｍ２］とした。このときのドット再現性を上記の方法により評価したところ、実施例１と実施例２のいずれも、そのドット再現性は優れたものであった。なお、現像スリーブ４に交流バイアスを印加した場合には、更にドット再現性が優れたものであった。
【００４９】
一方、比較例１（条件３）は、減衰率が４０［％］未満であるが、ドット再現性の評価は悪いものであった。これは、減衰率が低いために現像ニップ幅が広がり、現像電界が弱い領域でも磁気ブラシと感光体ドラム１とが接触することが原因であると考えられる。
また、比較例２（条件４）は、トナーの体積平均粒径が上記実施例１及び実施例２よりも大きいものである。そして、比較例２では、キャリアの体積平均粒径を上記条件１及び条件２よりも大きくし、かつ、現像スリーブ４に印加するバイアスを調節することで、感光体ドラム１上のベタ静電潜像部分に付着するトナーの量を０．４５［ｍｇ／ｃｍ２］とした。このときのドット再現性を上記の方法により評価したところ、トナー欠けが多く、そのドット再現性は悪いものであった。
また、比較例３（条件５）も、上記条件３と同じく、トナーの体積平均粒径が上記条件１及び条件２よりも大きいものである。また、比較例３は、上記比較例２と同じくキャリアの体積平均粒径を上記実施例１及び実施例２よりも大きくしている。そして、比較例３では、現像剤のトナー濃度を下げ、かつ、感光体ドラム１の線速に対する現像スリーブ４の線速比を小さくすることで現像領域への現像剤供給量を少なくしている。この場合、感光体ドラム１上のベタ静電潜像部分に付着するトナーの量も少なくなるが、比較例３では、現像スリーブ４に印加するバイアスを大きくすることで、ベタ静電潜像部分に付着するトナーの量を０．４５［ｍｇ／ｃｍ２］とした。このときのドット再現性を上記の方法により評価したところ、上記比較例２よりも更にトナー欠けが多く、そのドット再現性は、上記比較例２よりも悪いものであった。
【００５０】
なお、本発明者らの研究の結果、トナーの体積平均粒径が５［μｍ］以下であれば、ドット再現性の優れた画像を得られることが確認されているが、トナーの体積平均粒径が６［μｍ］以下であっても、同様にドット再現性の優れた画像を得ることができると推測される。
【００５１】
更に、本実験例２では、トナーの体積平均粒径及びキャリアの体積平均粒径を条件６乃至１０に示す組み合わせで得た現像剤を用いて、ドット再現性及びトナー飛散の評価を行った。なお、実施例３（条件６）並びに比較例４乃至７（条件７乃至１０）では、トナーの体積平均粒径及びキャリアの体積平均粒径以外の条件は同じものである。
実施例３（条件６）は、トナー飛散及びドット再現性のいずれも良好な結果を得た。比較例４（条件７）及び比較例５（条件８）では、許容できないレベルの地汚れが発生したため、トナー飛散の評価は悪かったが、ドット再現性に関しては良好であった。これに対し、比較例４（条件７）及び比較例５（条件８）では、トナー飛散の評価は良好であったが、ドット再現性に関しては悪かった。そして、この実験結果と本発明者らの研究の結果、トナーの体積平均粒径Ｄｔとキャリアの体積平均粒径Ｄｃとの比Ｄｔ／Ｄｃが０．１４よりも大きい場合、トナー飛散が少なく、ドット再現性に優れた画像が得られることが判明した。
【００５２】
〔実験例３〕
次に、上記実験例２よりも感光体ドラム１の帯電電位を下げた場合のドット再現性について評価を行った実験例（以下、本実験例を「実験例３」という。）について説明する。
本実験例では、感光体ドラム１の帯電電位を−４５０［Ｖ］とし、静電潜像部分の電位を−１００［Ｖ］として、上記実施例１、実施例２、比較例２及び比較例３についてドット再現性の評価を行った。
【００５３】
上記実施例１及び実施例２については、現像スリーブ４に−３５０［Ｖ］の直流バイアスを印加して、感光体ドラム１上のベタ静電潜像部分に付着するトナーの量を０．４５［ｍｇ／ｃｍ２］とした。このように感光体ドラム１の帯電電位を下げた場合でも、実施例１と実施例２についてはドット再現性が優れたものであった。なお、現像スリーブ４に交流バイアスを印加した場合には、更にドット再現性が優れたものであった。
一方、比較例２及び比較例３については、感光体ドラム１上のベタ静電潜像部分に付着するトナーの量を０．４５［ｍｇ／ｃｍ２］とした場合、トナー欠けが多く、そのドット再現性は悪いものであった。
【００５４】
従来の画像形成装置における帯電電位は、一般に−７００［Ｖ］以上−１０００［Ｖ］以下の範囲内であるのに対し、本実験例では、帯電電位をこれよりも低く抑えている。このように帯電電位を低くすれば、感光体ドラム１の静電疲労を少なくでき、クリーニングブレード等による感光体ドラムの膜削れ量を低減することが可能となる。よって、帯電電位を低く抑えることで、感光体ドラム１の長寿命化を図ることができる。しかし、帯電電位を低く設定すると、現像バイアスを下げざるを得ない。そのため、従来の画像形成装置において単に帯電電位を低くしたのでは、感光体ドラム１上の静電潜像に多くのトナーを付着させることができず、ドット欠け等が生じ、ドット再現性の悪化を招いてしまう。一方、本実施形態のプリンタによれば、感光体ドラム１上に付着するトナー付着量を少なくしても、体積平均粒径が３［μｍ］以上５［μｍ］以下という比較的小さい粒径をもつトナーを用いることで、ドット再現性の低下を抑制することができる。よって、本実施形態のように比較的小さい粒径をもつトナーを用いる構成があって初めて、ドット再現性を維持しつつ、帯電電位を低く設定することができる。
【００５５】
〔実験例４〕
次に、感光体ドラム上のベタ静電潜像部分に付着するトナーの量が０．５［ｍｇ／ｃｍ２］以下であって、そのトナーの体積平均粒径が３［μｍ］以上５［μｍ］以下である場合に、どの程度まで帯電電位を落とせるかを検証する実験例（以下、本実験例を「実験例４」という。）について説明する。
【００５６】
地汚れが発生しないための条件としては、通常、１００［Ｖ］以上の地肌ポテンシャルが必要となる。よって、帯電電位を例えば−４００［Ｖ］まで落とそうとすると、現像バイアスを−３００［Ｖ］以下に設定しなければならない。一方、感光体ドラム１上の静電潜像部分の電位は−１００［Ｖ］程度が限度であるから、帯電電位を−４００［Ｖ］とする場合、現像ポテンシャルは最大でも２００［Ｖ］までしか取れない。
一方、このような低い帯電電位（−４００［Ｖ］）でドット再現性の高い画像を形成するためには、現像ポテンシャルが２００［Ｖ］以下でも十分なベタ画像濃度を得る必要がある。そして、本発明者らの研究の結果、体積平均粒径が３［μｍ］以上６［μｍ］以下、好ましくは３［μｍ］以上５［μｍ］以下という比較的小さい粒径をもつトナーを用いることで、ベタ静電潜像部分のトナー付着量が０．４５［ｍｇ／ｃｍ２］以下でも、十分なベタ画像濃度を得られることが確認されている。したがって、帯電電位を−４００［Ｖ］まで落としたとしても、ベタ静電潜像部分のトナー付着量が少なくとも０．４５［ｍｇ／ｃｍ２］にできれば、上記実験例２や実験例３の帯電電位の場合と同等のドット再現性を実現することができる。なお、帯電電位を変えただけでは、現像ポテンシャル、地肌ポテンシャルを変えた場合の粒状性が変化しないことは確認済みである。
【００５７】
そこで、本実験例４では、現像ポテンシャルを変化させたときの感光体ドラム上のベタ静電潜像部分に付着するトナーの量を測定する実験を行った。この実験の主な条件は、トナーの体積平均粒径が５．０［μｍ］、キャリアの体積平均粒径が３５［μｍ］、トナー濃度が１０［ｗｔ％］、トナー帯電量が−２４［μＣ／ｇ］、現像領域への現像剤供給量が４５［ｍｇ／ｃｍ２］、感光体ドラム１の線速に対する現像スリーブ４の線速比が２．３、現像ギャップが０．４０［ｍｍ］である。また、現像バイアスには、直流バイアスを用いた。この実験の結果は、図１０に示す。
【００５８】
図１０に示すグラフから分かるように、現像ポテンシャルが１５０［Ｖ］であっても、感光体ドラム上のベタ静電潜像部分に付着するトナーの量は０．４５［ｍｇ／ｃｍ２］を達成している。よって、このように現像ポテンシャルが１５０［Ｖ］であっても、ドット再現性を下げることはない。よって、帯電電位を−４００［Ｖ］まで落としても、ドット再現性を下げず、かつ、地汚れも発生しない高画質な画像を得ることが可能である。
【００５９】
以上、本実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタは、静電潜像を表面に担持して表面移動する潜像担持体としての感光体ドラム１を備えている。また、本プリンタは、この感光体ドラム１上に静電潜像を形成する潜像形成手段としての帯電ローラ５０及び光書込ユニット５１を備えている。更に、本プリンタは、トナーと磁性粒子であるキャリアを含む現像剤を表面に担持して表面移動する現像剤担持体としての現像スリーブ４を備えた現像装置２を備えている。この現像装置２は、現像スリーブ４と感光体ドラム１とが対向する現像領域で、この現像領域に対向するように配置した現像磁極である主磁極Ｐ１ｂ及び２つの補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃを備えている。そして、これらの磁極により現像スリーブ４上の現像剤を穂立ちさせて現像スリーブ上に磁気ブラシを形成し、現像スリーブを現像領域で感光体ドラム１の表面移動方向と同方向かつ感光体ドラム表面の線速よりも大きい線速で表面移動させる。これにより、その磁気ブラシによって感光体ドラム１の表面が摺擦され、感光体ドラム１上の静電潜像を現像する。本プリンタでは、現像スリーブに担持されて現像剤規制部材であるドクタブレード６によって規制された後に現像領域に搬送される現像剤の量が３０［ｍｇ／ｃｍ２］以上９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下である。しかも、現像領域の現像スリーブ表面外側に生じる磁束の現像スリーブ表面法線方向における磁束密度の減衰率が４０［％］以上であるので、磁気ブラシの長さが短く、かつ、潜像担持体に接触するブラシ部分の密度が高くできる。よって、上述したように細線再現性の向上や後端白抜け現象の抑制を図ることができる。なお、本プリンタは、主磁極Ｐ１ｂにより現像スリーブ４の表面上に生じるその表面の法線方向における最高磁束密度の半分の磁束密度となるその表面上の半値点を、現像領域における現像スリーブ４の表面の曲率中心軸から見たときの現像スリーブ表面移動方向における半値点間の角度幅が２５［°］以下に設定されている。これにより、減衰率を４０［％］以上とするのと同様の効果が得られる。
ここで、本プリンタでは、感光体ドラム１上のベタ静電潜像部分に付着するトナーの量が０．５［ｍｇ／ｃｍ２］以下であり、そのトナーの体積平均粒径が３［μｍ］以上５［μｍ］以下である。ベタ画像部分に付着するトナーの量を単に少なくするだけでは、感光体ドラム１上に形成される静電潜像をトナーによって正確に再現することができず、画質が低下するという問題が生じる。しかし、本プリンタでは、上記実験例２で説明したように、トナーの体積平均粒径を５［μｍ］以下とすることで、感光体ドラム１上に形成される静電潜像をトナーによって正確に再現することができる。よって、画質を低下させずにベタ画像部分に付着するトナーの量を少なくすることができる。この結果、画質を維持しつつ、ランニングコストの低減、定着ムラを抑制して光沢の均一化、定着装置の立上がり時間の短縮、消費電力の低減を図ることができる。
また、本実施形態では、トナーの平均円形度が０．９６以上であるので、トナーの粒径分布をシャープなものとすることができ、これによりトナーの帯電量分布をシャープなものとすることができる。これにより、現像電界や転写電界などの静電力を受けたときのトナーの挙動を均一化でき、ドット再現性を向上させることができる。
また、本実施形態で使用したトナーは、粒径が３［μｍ］以下である粒子が２０［個数％］以下であり、かつ、粒径が８［μｍ］以上である粒子が５［個数％］以下である粒径分布を有する。すなわち、現像剤に含まれるトナーの大部分は、３［μｍ］よりも大きく８［μｍ］よりも小さい粒径をもつトナーであり、トナーの粒径分布がシャープなものとなる。よって、トナーの帯電量分布がシャープなものとなり、現像電界や転写電界などの静電力を受けたときのトナーの挙動を均一化できる。したがって、ドット再現性を向上させることができる。
また、本実施形態のプリンタは、感光体ドラム１上のベタ静電潜像部分に付着するトナーの量を０．５［ｍｇ／ｃｍ２］以下とすべく、現像領域に形成される現像電界を制御する現像電界制御手段としての制御部を備えている。このように現像電界を制御すれば、現像領域に供給されるトナーの量を変化させることなく、ベタ静電潜像部分に付着するトナーの量を調節することができる。よって、ドット再現性を維持しつつ、ベタ静電潜像部分のトナー付着量を０．５［ｍｇ／ｃｍ２］以下に調節することができる。なお、現像電界を制御する方法としては、例えば光書込ユニット５１による露光量を制御する方法が挙げられる。この方法においては、ベタ静電潜像部分の電位が変更されるので、現像電界が変化し、現像電界を制御することができる。また、現像スリーブ４に印加される現像バイアスを変更することで現像電界を制御してもよい。
また、本実施形態では、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、そのキャリア及びトナーの体積平均粒径が上記数２に示した関係式を満たす現像剤を用いている。これにより、上記実験例３で説明したように、トナーの体積平均粒径が３［μｍ］以上５［μｍ］以下という比較的小さいものでも、トナー飛散などの問題を十分に抑制することができる。
また、本実施形態における潜像形成手段は、感光体ドラム１の表面を所定の負極性電位（帯電電位）に一様に帯電した後、静電潜像を形成すべき感光体ドラム表面部分の電位を上昇させるものである。そして、上記実験例４で説明したように、帯電電位を−４００Ｖ以上−７００Ｖ以下という比較的低い範囲に設定したとしても、優れたドット再現性を維持することができる。よって、本実施形態のプリンタによれば、優れたドット再現性を維持しつつ、帯電電位を低く設定することができる結果、感光体ドラム１の長寿命化を図ることができる。
【００６０】
【発明の効果】
請求項１乃至９の発明によれば、後端白抜けを抑制し、細線再現性を高めることができる画像形成装置に、画質を低下させずにベタ画像部分に付着するトナーの量を少なくすることが可能となるという優れた効果を付加することができる。そして、この効果により、ランニングコストの低減、画像光沢の均一化、定着装置の立上がり時間の短縮、消費電力の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るプリンタの現像装置の概略構成図。
【図２】同プリンタ全体の概略構成図。
【図３】同プリンタの磁石ローラの各磁極により現像スリーブ表面に発生する法線方向磁束密度の分布を示す円グラフ。
【図４】同磁気ローラの現像磁極を構成する３つの磁極の配置を示す説明図。
【図５】（ａ）は、３つの磁極で現像磁極を構成した場合の半値角度幅を示す説明図。（ｂ）は、１つの磁極で現像磁極を構成した場合の半値角度幅を示す説明図。
【図６】（ａ）は、感光体ドラム上に形成されるドット状の静電潜像を示す説明図。
（ｂ）は、同静電潜像を現像して得たトナー像を撮影した図。
【図７】（ａ）は、現像磁極が１つの磁極からなる従来の現像装置における現像領域近傍の磁力分布を示す説明図。
（ｂ）は、同現像装置において、現像磁極により形成される磁界から磁力を受けて穂立ちした現像剤からなる磁気ブラシを現像スリーブ軸方向から見たときの形状を示す説明図。
【図８】（ａ）は、現像磁極が１つの主磁極と２つの補助磁極からなる現像装置における現像領域近傍の磁力分布を示す説明図。
（ｂ）は、同現像装置において、現像磁極により形成される磁界から磁力を受けて穂立ちした現像剤からなる磁気ブラシを現像スリーブ軸方向から見たときの形状を示す説明図。
【図９】（ａ）は、大粒径トナーが潜像担持体上のドット静電潜像に付着したときの様子を示す模式図。
（ｂ）は、小粒径トナーが潜像担持体上のドット静電潜像に付着したときの様子を示す模式図。
【図１０】実験例４で行った実験結果を示すグラフ。
【符号の説明】
１    感光体ドラム
２    現像装置
３    現像ローラ
４    現像スリーブ
５    磁気ローラ
６    ドクタブレード
７    現像ケーシング
８    スクリュー
９    マイラー部材
１０  トナー濃度センサ
５０  帯電ローラ
５１  光書込ユニット
５２  転写紙
５３  転写ベルト
Ｐ１ｂ  主磁極
Ｐ１ａ，Ｐ１ｃ  補助磁極
【図１】
2004151455.tif 000005
【図２】
2004151455.tif 000006
【図３】
2004151455.tif 000007
【図４】
2004151455.tif 000008
【図５】
2004151455.tif 000009
【図６】
2004151455.tif 000010
【図７】
2004151455.tif 000011
【図８】
2004151455.tif 000012
【図９】
2004151455.tif 000013
【図１０】
2004151455.tif 000014