(57)【要約】【課題】  トナー飛散に起因するカブリ画像を抑える。【解決手段】  現像スリーブ４１の一部が露出する開口部５０で、現像スリーブ上のトナー４６と磁性キャリア４５とを含有する二成分現像剤４７を穂立ちさせて磁気ブラシを形成し、対向する感光体１上の潜像にトナーを供給して現像するものにおいて、次の関係式で表される単位時間あたりに開口部を通過する二成分現像剤中の弱帯電トナーの量を２００［ｇ・ｍｍ／ｍｉｎ］以下とする。  単位時間あたりに開口部を通過する弱帯電トナーの量［ｇ・ｍｍ／ｍｉｎ］＝単位時間あたりの総汲み上げ量［ｇ／ｍｉｎ］×開口部長さ［ｍｍ］×トナー濃度Ｔ．Ｃ．［ｗｔ％］×弱帯電トナー率ＷＳＴ［％］【選択図】  図６
2004334173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界発生手段を内包し回転可能な非磁性のスリーブからなる現像剤担持体と、トナー及び磁性キャリアを含有する二成分現像剤を収容する現像剤収容部と、潜像を担持する潜像担持体との対向部において該現像剤担持体の一部が露出するような開口部とを備え、該磁界発生手段により該現像剤収容部より二成分現像剤を汲み上げて該現像剤担持体の表面に担持させて該開口部に搬送し、該磁界発生手段により該開口部において該現像剤担持体上の二成分現像剤を穂立ちさせて磁気ブラシを形成し、該現像剤担持体に現像バイアスを印加して該磁気ブラシより該潜像担持体上の潜像にトナーを供給して現像する現像装置において、
次の関係式で表される単位時間あたりに開口部を通過する二成分現像剤中の弱帯電トナーの量が２００［ｇ・ｍｍ／ｍｉｎ］以下であることを特徴とする現像装置。
単位時間あたりに開口部を通過する弱帯電トナーの量［ｇ・ｍｍ／ｍｉｎ］＝単位時間あたりの総汲み上げ量［ｇ／ｍｉｎ］×開口部長さ［ｍｍ］×トナー濃度Ｔ．Ｃ．［ｗｔ％］×弱帯電トナー率ＷＳＴ［％］
ここで、
単位時間あたりの総汲み上げ量［ｇ／ｍｉｎ］＝汲み上げ量[ｇ／ｍｍ２]×汲み上げ幅［ｍｍ］×現像ローラ線速［ｍｍ／ｍｉｎ］
弱帯電トナー率ＷＳＴ［％］は、上記トナーのｑ／ｄ（電荷量／粒径）の分布において、マイナス帯電のトナーであれば−０．１［ｆＣ／μｍ］以上の帯電量を持つトナーの割合であり、プラス帯電のトナーであれば０．１［ｆＣ／μｍ］以下の帯電量を持つトナーの割合。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、上記現像剤担持体の線速が９０００ｍｍ／ｍｉｎ以上であることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または２の現像装置において、上記現像剤担持体に印加する現像バイアスが交流成分を含まないことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１、２または３の現像装置において、上記現像剤担持体に内包される磁界発生手段のうち、上記開口部において該現像剤担持体上の二成分現像剤を穂立ちさせて磁気ブラシを形成する現像磁極の法線方向磁束密度の減衰率が４０％以上であることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像にトナーを供給して現像する現像装置と、該潜像担持体上のトナー像を被転写体に転写する転写装置とを備えた画像形成装置において、
上記現像装置として請求項１、２、３または４の現像装置を用い、該現像装置の磁気ブラシを上記潜像担持体の移動方向と同方向で且つ該潜像担持体よりも高速に移動させて該潜像担持体表面に接触させながら現像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、上記潜像担持体の暗部電位をVD、露光後電位をVL、上記現像剤担持体に印加する現像バイアス電圧をVBとすると、０＜｜VD｜−｜VB｜＜｜VD−VL｜＜２５０Vを満たし、且つ、画像飽和濃度を得ることのできる最少付着量Ｘとすると、該潜像担持体上の最大付着量を１.５×Ｘ以下にすることを特徴とする画像形成装置。
ここで、最少付着量Ｘはトナー粒径による厚さ相当のスペースにトナーが少なくとも６０％存在する付着量としてＸ＝粒径×真比重／転写率×０.６で表される。
【請求項７】
請求項６または７の画像形成装置において、上記トナーとして平均円形度が０．９６より大きいものを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像にトナーを供給して現像する現像装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカ−トリッジにおいて、
上記現像装置として請求項１、２、３または４の現像装置を用いることを特徴とするプロセスカ−トリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潜像担持体上に担持された潜像を、トナー及び磁性キャリアを含有する二成分現像剤によって現像する現像装置、これを用いる複写機、ファクシミリ、プリンタ等の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。
【背景技術】
【０００２】
従来、トナー及び磁性キャリアを含有する二成分現像剤を用いた、いわゆる二成分現像方式の画像形成装置が知られている。この種の画像形成装置では、感光体等の潜像担持体に担持された潜像を現像する現像装置が、現像ローラ等の現像剤担持体を所定方向に表面移動させる。この表面移動に伴い、現像剤担持体は剤収容部内に収容されている二成分現像剤を担持して潜像担持体との対向位置に搬送し、ここで潜像の現像に寄与させた後、剤収容部に戻す。剤収容部内に戻された二成分現像剤は、トナー補給手段によって適量のトナーが補給された後、再び現像剤担持体に担持されて現像に寄与する。この際、新たに補給されたトナーは、剤収容部内で磁性キャリアとともに攪拌されたり、現像剤担持体上で磁性キャリア同士がその動きによって擦れ合ったりすることで摩擦帯電せしめられる。
【０００３】
高画質化に伴ってトナーの小径化が進められる近年では、このような二成分現像方式を実施する画像形成装置において、磁性キャリア表面からのトナー飛散によって非画像部が汚れるいわゆるカブリ画像が生じ易くなっている。一般に、トナーは粒径が小さくなるほど帯電の立ち上がりが悪くなるため、剤収容部に補給されてから潜像担持体との対向位置に搬送されるまでの間に十分に帯電することができず、帯電不足による飛散を引き起こし易くなるからである。
【０００４】
このような問題を解決するために、特許文献１において、ｑ／ｄ値（ｑ：トナー粒子の電荷量、ｄ：トナー粒子の粒径）の度数分布のピーク値及びボトム値を所定の数値範囲に規定して、帯電の立ち上がりを向上させたトナーが提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２３７７６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このようなトナーでは、剤収容部に補給されてから潜像担持体との対向位置に搬送されるまでの間に、帯電が十分に立ち上がるとは限らない。これは、トナーの帯電の立ち上がりには、トナー自体の帯電性能もさることながら、現像装置内における二成分現像剤の攪拌能力や、トナー粒子に対する磁性キャリアの摩擦性などといったトナーの帯電に関するパラメータが大きく関与するためである。よって、上記特許文献１に記載のトナーであっても、上記攪拌能力の設定などによっては、帯電が十分に立ち上がる前に潜像担持体との対向位置まで搬送されて、トナー飛散を顕著に生ずるおそれがある。
【０００７】
そこで本出願人は、特願２００３―０３０１２８号で、現像剤担持体の表面に担持された二成分現像剤中で次の関係式を具備するトナー粒子の個数比率が０〜１０［％］になるように、現像装置内における上記トナーの帯電に関するパラメータを設定したものを提案した。
【数１】
2004334173.tif 000003
【０００８】
この発明では、以下に示す理由により、トナー飛散によるカブリ画像を従来よりも抑えることができる。現像剤担持体上においては、二成分現像剤がこれを現像剤担持体表面に向けて拘束する磁力の変化に伴って磁性キャリアを穂立ちさせたり、立たせていた穂を寝かしたり（以下、穂倒れという）する。このような穂立ちや穂倒れの際に、磁性キャリア同士の衝突が起こり、磁性キャリア表面に付着しているトナーに多少なりとも衝撃が付与される。そして、その衝撃に伴ってトナーに生ずる慣性力が、トナーと磁性キャリアとの付着力を上回ると、トナーが磁性キャリア表面から離脱して飛散してしまうことになる。このように上記慣性力が上記静電的付着力を上回ってしまうものが「帯電不足トナー粒子」であることから上記関係式数１を導きだし、現像剤担持体上においてこの関係式数１を具備してしまうトナー粒子の割合が多くなると、トナー飛散量がカブリ画像を顕著に発生させるほど増加してしまう。このような考察に基づいて、実験を実施して、上記関係を具備するトナー粒子の割合と、トナー飛散量との関係を調べてみた。すると、上記関係を具備する「帯電不足トナー粒子」の個数比率を１０［％］以下に留めれば、カブリ画像を生じない程度までトナー飛散量を少なくできることがわかった。
【０００９】
このように、上記特願では、トナー粒子の電荷量ｑおよびトナー粒子の粒径ｄでトナーの帯電量を規定し、現像剤担持体の表面に担持された二成分現像剤中の帯電量の低いトナーの割合を少なくすることで、トナー飛散を少なくするものである。しかしながら、実際の現像装置におけるトナー飛散のレベルは、現像剤担持体の表面に担持される二成分現像剤中の帯電量の低いトナーの割合のみでなく、現像剤担持体の線速、現像剤担持体に担持される現像剤量、現像装置の開口部の大きさ等の影響を受ける。具体的には、現像剤担持体の線速が速くなる程、現像剤担持体が担持する現像剤量が増える程、トナー濃度高くなる程、開口部の面積が広くなる程、トナー飛散は増える。そこで、これらの要因の影響を考慮しながら現像装置としてトナーの飛散を抑える条件を規定することが有効と考えられる。
【００１０】
本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、トナー飛散に起因するカブリ画像を抑えることができる現像装置及びこれを用いる画像形成装置、プロセスカートリッジを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、磁界発生手段を内包し回転可能な非磁性のスリーブからなる現像剤担持体と、トナー及び磁性キャリアを含有する二成分現像剤を収容する現像剤収容部と、潜像を担持する潜像担持体との対向部において該現像剤担持体の一部が露出するような開口部とを備え、該磁界発生手段により該現像剤収容部より二成分現像剤を汲み上げて該現像剤担持体の表面に担持させて該開口部に搬送し、該磁界発生手段により該開口部において該現像剤担持体上の二成分現像剤を穂立ちさせて磁気ブラシを形成し、該現像剤担持体に現像バイアスを印加して該磁気ブラシより該潜像担持体上の潜像にトナーを供給して現像する現像装置において、
次の関係式で表される単位時間あたりに開口部を通過する二成分現像剤中の弱帯電トナーの量が２００［ｇ・ｍｍ／ｍｉｎ］以下であることを特徴とするものである。
単位時間あたりに開口部を通過する弱帯電トナーの量［ｇ・ｍｍ／ｍｉｎ］＝単位時間あたりの総汲み上げ量［ｇ／ｍｉｎ］×開口部長さ［ｍｍ］×トナー濃度Ｔ．Ｃ．［ｗｔ％］×弱帯電トナー率ＷＳＴ［％］
ここで、
単位時間あたりの総汲み上げ量［ｇ／ｍｉｎ］＝汲み上げ量[ｇ／ｍｍ２]×汲み上げ幅［ｍｍ］×現像ローラ線速［ｍｍ／ｍｉｎ］
弱帯電トナー率ＷＳＴ［％］は、上記トナーのｑ／ｄ（電荷量／粒径）の分布において、マイナス帯電のトナーであれば−０．１［ｆＣ／μｍ］以上の帯電量を持つトナーの割合であり、プラス帯電のトナーであれば０．１［ｆＣ／μｍ］以下の帯電量を持つトナーの割合。
請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記現像剤担持体の線速が９０００ｍｍ／ｍｉｎ以上であ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または２の現像装置において、上記現像剤担持体に印加する現像バイアスが交流成分を含まないことを特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項１、２または３の現像装置において、上記現像剤担持体に内包される磁界発生手段のうち、上記開口部において該現像剤担持体上の二成分現像剤を穂立ちさせて磁気ブラシを形成する現像磁極の法線方向磁束密度の減衰率が４０％以上であることを特徴とするものである。
請求項５の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像にトナーを供給して現像する現像装置と、該潜像担持体上のトナー像を被転写体に転写する転写装置とを備えた画像形成装置において、上記現像装置として請求項１、２、３または４の現像装置を用い、該現像装置の磁気ブラシを上記潜像担持体の移動方向と同方向で且つ該潜像担持体よりも高速に移動させて該潜像担持体表面に接触させながら現像す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５の画像形成装置において、上記潜像担持体の暗部電位をVD、露光後電位をVL、上記現像剤担持体に印加する現像バイアス電圧をVBとすると、０＜｜VD｜−｜VB｜＜｜VD−VL｜＜２５０Vを満たし、且つ、画像飽和濃度を得ることのできる最少付着量Ｘとすると、該潜像担持体上の最大付着量を１.５×Ｘ以下にすることを特徴とするものである。
ここで、最少付着量Ｘはトナー粒径による厚さ相当のスペースにトナーが少なくとも６０％存在する付着量としてＸ＝粒径×真比重／転写率×０.６で表される。
請求項７の発明は、請求項６または７の画像形成装置において、上記トナーとして平均円形度が０．９６より大きいものを用いることを特徴とするものである。
請求項８の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像にトナーを供給して現像する現像装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカ−トリッジにおいて、上記現像装置として請求項１、２、３または４の現像装置を用いることを特徴とするものである。
【００１２】
これらの発明においては、現像剤担持体に担持される現像剤量、現像剤担持体の線速、現像剤の開口部の大きさの条件を考慮して、下式でしめす単位時間あたりに開口部を通過する弱帯電トナーの量を求め、これを規制することがトナー飛散を抑えるために有効と考えた。
単位時間あたりに開口部を通過する弱帯電トナーの量［ｇ・ｍｍ／ｍｉｎ］＝単位時間あたりの総汲み上げ量［ｇ／ｍｉｎ］×開口部長さ［ｍｍ］×トナー濃度Ｔ．Ｃ．［ｗｔ％］×弱帯電トナー率ＷＳＴ［％］
ここで、単位時間あたりの総汲み上げ量［ｇ／ｍｉｎ］＝汲み上げ量[ｇ／ｍｍ２]×汲み上げ幅［ｍｍ］×現像剤担持体線速［ｍｍ／ｍｉｎ］
この式は、現像剤中の弱帯電トナーの割合である弱帯電トナー率ＷＳＴ［％］はだけでなく、汲み上げ量が多くなる程、現像剤担持体の線速が速くなる程、開口部の面積が広くなる程、トナー濃度高くなる程、単位時間あたりに開口部を通過する弱帯電トナーの量が増えることを表している。そして、この単位時間あたりに開口部を通過する弱帯電トナーの量が多いほどトナー飛散が顕著に発生すると考えられる。そこで、本発明者らは、後述する実験を実施して、この関係式で表される単位時間あたりに開口部を通過する弱帯電トナーの量とトナー飛散量との関係を調べてみた。なお、この実験で、逆極性に帯電したトナーのみでなく、マイナス帯電のトナーであれば−０．１［ｆＣ／μｍ］以上の帯電量を持つトナー、プラス帯電のトナーであれば０．１［ｆＣ／μｍ］以下の帯電量を持つトナーがトナー飛散におおきく関与することが解った。そこで、弱帯電トナー率ＷＳＴ［％］として、トナーのｑ／ｄの分布において、マイナス帯電のトナーであれば−０．１［ｆＣ／μｍ］以上の帯電量を持つトナーの割合、プラス帯電のトナーであれば０．１［ｆＣ／μｍ］以下の帯電量を持つトナーの割合を用いた。この実験から、単位時間あたりに開口部を通過する弱帯電トナーの量を２００［ｇ・ｍｍ／ｍｉｎ］以下にすれば、カブリ画像を生じない程度までトナー飛散量を少なくできることが解った。これは、現像装置の単位時間あたりの総汲み上げ量［ｇ／ｍｉｎ］、開口部面積［ｍｍ２］、トナー濃度Ｔ．Ｃ．［ｗｔ％］に合わせ、弱帯電トナー率ＷＳＴ［％］を下げ、単位時間あたりに開口部を通過する弱帯電トナーの量を２００［ｇ・ｍｍ／ｍｉｎ］以下になるようトナーを調整することで、現像装置としてトナー飛散を抑えることができることを示している。また、後述する実験３に示すように、他の画像形成工程における高画質化のために弱帯電トナー率ＷＳＴ［％］が高めになってしまうトナーを用いた場合は、画像品質に悪影響を与えない範囲で現像装置の単位時間あたりの総汲み上げ量［ｇ／ｍｉｎ］、開口部面積［ｍｍ２］を小さくする。これにより、単位時間あたりに開口部を通過する弱帯電トナーの量を抑え、２００［ｇ・ｍｍ／ｍｉｎ］以下にすることで、弱帯電トナー率ＷＳＴ［％］が高めのトナーを用いても現像装置としてトナー飛散を抑えることができることを示している。すなわち、現像装置の高速化、開口部の大きさ、現像剤担持体に担持する現像剤量等の影響を含め、現像装置全体としてトナー飛散によるカブリ画像を従来よりも抑えるような条件を規定することができる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１乃至８の発明によれば、トナー飛散に起因するカブリ画像を抑えることができるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を、電子写真方式の画像形成装置に適用した一実施形態について説明する。
まず、画像形成装置全体の概略構成及び動作について説明する。図１は、画像形成装置の概略構成図である。潜像担持体としてのドラム状感光体１の周囲には、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写装置５、クリーニング装置６が順に配設されている。また、図示しない給紙トレイより転写紙を感光体１と転写装置５との対向部に向けて給紙する図示しない給紙搬送装置と、トナー像を転写された転写紙が感光体１から分離した後、トナーを転写紙に定着する定着装置７とを備えている。
【００１５】
上記感光体１は、アルミ等の素管の表面に感光性を発揮する有機感光層が形成されたもので、図示しない駆動手段によって図中矢印方向に回転駆動される。このように回転駆動される感光体１の表面は、帯電装置２で所定の帯電電位に一様帯電された後、露光装置２より画像情報に基づいて変調されたレーザー光線が感光体軸方向にスキャンされて照射される。これにより、感光体１上に静電潜像が形成される。感光体１上に形成された静電潜像は、現像装置４と対向する現像領域において、現像装置４により帯電したトナーを付着させることで現像され、トナー像となる。一方、転写紙は図示しない給紙搬送装置で給紙・搬送され、所定のタイミングで感光体１と転写装置５とが対向する転写部に送出・搬送される。そして、転写装置５により、転写紙に感光体１上のトナー像とは逆極性の電荷を付与することで、感光体１上に形成されたトナー像が転写紙に転写される。次いで、転写紙は、感光体１から分離され、定着装置７に送られ、定着装置７でトナー像が定着された転写紙が出力される。転写装置５でトナー像が転写された後の感光体１の表面は、クリーニング装置６でクリーニングされ、感光体１上に残ったトナーが除去される。クリーニング装置６を通過した感光体１の表面は、その後、帯電装置２により一様に帯電され、次の画像形成工程が繰り返される。
【００１６】
図２は、本実施形態の画像形成装置に用いられる現像装置４の概略構成図である。現像装置４は、感光体１との対向部に開口部５０を有し、この開口部５０から一部が露出し、感光体１に所定の間隙を介して対向する現像剤担持体として非磁性の回転可能な現像スリーブ４１を備えている。この現像スリーブ４１の内部には内部固定された磁界発生手段として複数の磁石４２を配設している。また、トナー４６と磁性キャリア４５とを含む二成分現像剤（以下、現像剤という）４７を収容する現像剤収容部４４と、現像剤収容部４４内の現像剤を攪拌する図示しない搬送スクリュウと、現像スリーブ４１上の現像剤量を規制するドクタ４９とを備えている。現像剤収容部４４底部には図示しないトナー濃度センサを備えている。また、ドクタ４９よりも現像スリーブ４１回転方向下流側に、現像剤を覆うように可撓性部材からなる入り口シール４８が設けられている。本実施例では現像スリーブ４１の直径をφ１８ｍｍとし、表面はサンドブラストもしくは１〜数ｍｍの深さを有する複数の溝を形成する処理を行い１０〜２０μｍＲＺの範囲に入るようにあらしている。磁石４２は主磁極（現像磁極）と、現像剤搬送極、現像剤汲み上げ極から成っており、ドクタ４９との対向部から現像スリーブ４１の回転方向にＮ極（Ｎ１）、Ｓ極（Ｓ１）、Ｎ極（Ｎ２）、Ｓ極（Ｓ２）の４つの磁極を有するものを用いた。なお、磁石４２の磁極の配置は、図２の構成に限定されるものではなく、現像スリーブ４１の大きさ、現像スリーブ周囲のドクタ４９等の配置に応じて他の配置に設定してもよい。これらのうち、磁極Ｓ１は、感光体１と現像スリーブ４１とが対向する現像領域のスリーブ裏側に配設された主磁極となっており、５つの磁極の中で最も強い磁力を発揮し、現像スリーブ４１上の現像剤４７を現像領域で穂立ちさせて磁気ブラシを形成する役割を担っている。
【００１７】
現像装置４の現像剤収容部４４に収容されるトナー４６と磁性キャリア４５とからなる現像剤４７は、図示しない搬送スクリュウが回転駆動されることで、所定の極性に摩擦帯電されながら、現像スリーブ４１近傍まで搬送される。この現像剤４７は現像スリーブ４１内の磁石４２の磁極Ｓ２の磁力によって現像スリーブ４１の表面に汲み上げられ、、矢印方向に回転駆動される現像スリーブ４１の回転とともない同方向へ搬送される。そして、現像スリーブ４１表面に所定の間隙を介して対向するドクタ４９によってその層厚を規制され一定量の現像剤４７が現像スリーブ４１に担持された状態で開口部５０に搬送され、感光体１と対向する。一方、ドクタ４７に通過を規制された現像剤４７は現像剤収容部４４内に戻される。このように、現像スリーブ４１表面に引き寄せられながら層厚が規制されることで、現像剤中４７のトナーの摩擦帯電が促進される。本実施形態ではドクタ４９と現像スリーブ４１との間の最近接部に於ける間隔は０．８ｍｍに設定されており、ドクタ４９に対向した磁石８の磁極Ｎ１はドクタ４９よりも現像スリーブ４１の回転方向上流側に数度傾斜するよう配置している。これにより、通過を規制された現像剤４７がドクタ４９から現像剤収容部４４内に戻るような循環流を容易に形成することが出来る。また、トナーの帯電量としては、−１０〜−２５[μＣ／ｇ]の範囲が好適である。
【００１８】
感光体１と対向する現像領域では、磁石４２のＳ１極の磁力によって現像スリーブ４１上に磁気ブラシが形成され、感光体１の移動方向と同方向で且つ感光体１よりも高速に移動させて、その先端を感光体１に摺擦させながら通過させる。このとき、現像スリーブ４１に図示しない電源より現像バイアスＶＢを印加されており、感光体１に摺擦する磁気ブラシの先端のトナーには現像ポテンシャルが作用して、磁性キャリアの表面から感光体１の潜像部に静電的に転移してトナー像を形成する。現像スリーブ４１の回転に伴って上記現像領域を通過した後の磁気ブラシは、現像剤収容部４４内に戻される。
【００１９】
また、この現像剤収容部４４には、図示しないトナー補給手段が接続されており、これによって新たなトナーが適宜補給される。具体的には、現像剤収容部４４の底部に設けられた図示しないトナー濃度センサは、図示しない搬送スクリュウによって搬送される現像剤収容部４４内の現像剤４７のトナー濃度を検知する。この検知結果に基づき、図示しないトナー補給手段を駆動制御して現像剤収容部４４内にトナーを適宜補給し、現像剤収容部４４内の現像剤のトナー濃度Ｔ．Ｃ．を所定の範囲内に維持する。
【００２０】
次に、現像剤について詳しく説明する。
上記現像剤４７を構成するトナー４６は、ポリエステル、ポリオ−ル、スチレンアクリル等の樹脂に帯電制御剤（ＣＣＡ）及び色剤を混合したものであり、その周りにシリカ、酸化チタン等の外添剤を添加することで流動性を高めている。添加剤の粒径は通常０．０１〜０．１５μｍの範囲である。色剤としてはカーボンブラック、フタロシアニンブルー、キナクリドン、カーミン等を挙げることができる。色剤としてはカーボンブラック、フタロシアニンブルー、キナクリドン、カーミン等を挙げることができる。
【００２１】
また、トナー４６に磁性体を含有させ、磁性トナーとしても使用することもできる。具体的な磁性体としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄、コバルト、ニッケルのような金属あるいはこれら金属とアルミニウム、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属との合金及びその混合物等が挙げられる。これらの磁性体は平均粒径が０．１〜２μｍ程度のものが望ましく、このときの磁性体の含有量は、結着樹脂１００重量部に対して２０〜２００重量部、特に好ましくは結着樹脂１００重量部に対して４０〜１５０重量部である。
【００２２】
添加剤としては、従来から公知のものを使用することができる。具体的には、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｖ、Ｚｒ等の酸化物や複合酸化物等である。特に、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌの酸化物であるシリカ、チタニア、アルミナなどが好適である。添加剤の添加量は、母体粒子１００重量部に対して０．５〜１．８重量部であることが好ましく、特に好ましくは、０．７〜１．５重量部である。添加剤の添加量が、０．５重量部未満であると、トナーの流動性が低下するため、十分な帯電性が得られず、地汚れやトナー飛散の原因になり易い。また１．８重量部より多いと、流動性は向上するものの、ビビリ、ブレードめくれ等による感光体クリーニング不良や、トナーから遊離した添加剤による感光体等へのフィルミングが生じ易くなる。そして、クリーニングブレードや感光体等の耐久性が低下し、定着性も悪化する。さらには、細線部におけるトナーのチリが発生しやすくなり、特に、フルカラー画像における細線の出力の場合には、少なくとも２色以上のトナーを重ねる必要性から、付着量の増加によって特にその傾向が顕著になる。また、カラートナーの場合には、添加剤が多く含有されていると、透明シートに形成されたトナー画像をオーバーヘッドプロジェクターで投影した場合に投影像にかげりが生じ、鮮明な投影像が得られ難くなる。
【００２３】
なお、添加剤の含有量を測定する方法としては種々のものが知られているが、蛍光Ｘ線分析法で求めるのが一般的である。添加剤の含有量既知のトナーについて、蛍光Ｘ線分析法で検量線を作成し、この検量線を用いて、添加剤の含有量を求める方法である。
【００２４】
さらに、添加剤は必要に応じ、疎水化、流動性向上、帯電性制御等の目的で、表面処理を施されていることが好ましい。かかる表面処理に用いる処理剤としては、有機系シラン化合物などが好ましい。例えば、メチルトリクロロシラン、オクチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン等のアルキルクロロシラン類、ジメチルジメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン等のアルキルメトキシシラン類である。また、ヘキサメチルジシラザン、シリコーンオイル等でもよい。表面処理方法としては、有機シラン化合物を含有する溶液中に添加剤を漬積し乾燥させる方法、添加剤に有機シラン化合物を含有する溶液を噴霧し乾燥させる方法等が挙げられる。
【００２５】
このようなトナーとしては、体積平均粒径の範囲が３〜７［μｍ］であるものを用いることが望ましい。本実施形態の画像形成装置では、体積平均粒径６．８［μｍ］のものが用いられており、１２００［ｄｐｉ］以上の高解像度の画像にも十分対応する事が可能である。また、本実施形態では、帯電極性が負極性のトナー４６を使用しているが、感光体１の帯電極性などに応じて帯電極性が正極性のトナーを使用してもよい。
【００２６】
磁性キャリア４５としては、粒子径２０〜２００［μｍ］程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂キャリアなど、従来から公知のものを使用することができる。本実施形態の画像形成装置では、金属又は樹脂からなるコア中にフェライト等の磁性材料を含有し、且つ表層にシリコーン樹脂等による被覆が施された平均粒径５５［μｍ］のものを用いている。表層の被覆材料としては、アミノ系樹脂、例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等を用いることができる。また、ポリビニル樹脂、ポリビニリデン系樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂等でもよい。また、スチレンアクリル共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂やポリブチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂などでもよい。また、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ弗化ビニル樹脂、ポリ弗化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、弗化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体などでもよい。また、弗化ビニリデンと弗化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンと弗化ビニリデンと非弗化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、シリコーン樹脂などでもよい。なお、必要に応じて導電粉等を被覆樹脂中に含有させてもよい。かかる導電粉としては、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛などを用いることができる。これらの導電粉としては、平均粒子径１［μｍ］以下のものが好ましい。平均粒子径が１［μｍ］よりも大きくなると、電気抵抗の制御が困難になるからである。
【００２７】
なお、現像剤４７中の磁性キャリア４５とトナー４６との含有比は、キャリア１００重量部に対してトナー１〜１０重量部程度が好ましい。
【００２８】
次に、本実施形態の画像形成装置の特徴的な構成について説明する。
上述のように、現像装置４におけるトナー飛散は現像スリーブ４１の表面に担持される現像剤中の帯電量の低いトナーの割合のみでなく、現像スリーブ４１の線速、現像スリーブ４１に担持される現像剤量、開口部５０の大きさ等の影響を受ける。そこで、これらの要因の影響を考慮して、下式でしめす単位時間あたりに開口部を通過する弱帯電トナーの量を求め、これで規制することがトナー飛散を抑えるために有効と考えた。
単位時間あたりに開口部を通過する弱帯電トナーの量［ｇ・ｍｍ／ｍｉｎ］＝単位時間あたりの総汲み上げ量［ｇ／ｍｉｎ］×開口部長さ［ｍｍ］×トナー濃度Ｔ．Ｃ．［ｗｔ％］×弱帯電トナー率ＷＳＴ［％］
ここで、単位時間あたりの総汲み上げ量［ｇ／ｍｉｎ］＝汲み上げ量[ｇ／ｍｍ２]×汲み上げ幅［ｍｍ］×現像剤担持体線速［ｍｍ／ｍｉｎ］
この式は、現像剤中の弱帯電トナー率ＷＳＴ［％］はもとより、汲み上げ量が多くなる程、現像スリーブの線速が速くなる程、開口部の面積が広くなる程、トナー濃度高くなる程、単位時間あたりに開口部を通過する弱帯電トナーの量が増えることを表している。そして、この単位時間あたりに開口部を通過する弱帯電トナーの量が多いほどトナー飛散が顕著に発生すると考えられる。図３は、現像装置４の現像剤汲み上げ幅をしめす説明図、図４は、現像装置４の開口部長さをしめす説明図である。また、弱帯電トナー率ＷＳＴ［％］はトナーの電荷量ｑと粒径ｄとを計測し、求めたｑ／ｄの分布において、マイナス帯電のトナーであれば−０．１［ｆＣ／μｍ］以上の帯電量を持つトナーの割合であり、プラス帯電のトナーであれば０．１［ｆＣ／μｍ］以下の帯電量を持つトナーの割合を用いた。これは、後述する実験の中で、逆極性に帯電したトナーのみでなく、マイナス帯電のトナーであれば−０．１［ｆＣ／μｍ］以上の帯電量を持つトナー、プラス帯電のトナーであれば０．１［ｆＣ／μｍ］以下の帯電量を持つトナーがトナー飛散におおきく関与することが解ったためである。なお、トナーの電荷量分布および粒径ｄの測定には、ホソカワミクロン社製の分析装置（商品名：「Ｅ−ＳＰＡＲＴアナライザー」）を使用した。この分析装置は、二重ビーム周波数偏移型レーザードップラー速度計と静電界中で粒子の動きを摂動させる弾性波とを用いた方法を採用し、現像スリーブ４１上のトナーにエアを吹き付けて飛ばし、電界中の動きを捉えることでトナー個々の粒径と帯電量のデータを得られるものである。図５に、Ｅ−ＳＰＡＲＴアナライザーで上記トナーのｑ／ｄを計測したものを示す。
【００２９】
［実験例１］
ドクタ４９により汲み上げ量を８０［ｍｇ／ｃｍ２］に設定し、現像スリーブ４１の線速を２７８［ｍｍ／ｓｅｃ］にした。汲み上げ幅は３２０［ｍｍ］として、Ａ３サイズの出力を可能にした。また、ドクタ４９通過直後の現像剤を露出させないために入り口シール４８が設けられており、開口部５０の長さを１０［ｍｍ］として開口部５０の面積を減少させている。また、上述のＥ−ＳＰＡＲＴアナライザーで計測した上記トナーの弱帯電トナー率ＷＳＴ［％］は２．３［％］にすることができた。この現像装置４で、例えばトナー濃度を５［ｗｔ％］の上記現像剤を用いると、上記単位時間あたりに開口部を通過する弱帯電トナーの量は５０［ｇ・ｍｍ／ｍｉｎ］となる。トナー飛散量の測定方法は、密閉した空間内で現像装置４を単体駆動させ、現像装置４から飛び出し周囲に付着したトナーの重量を計測した。また、別の実験から1分あたりのトナー飛散量が６０［ｍｇ］以下にすると機内の汚れ、画像の地肌汚れなどが発生しないことが判明している。
図６に、単位時間あたりに開口部を通過する弱帯電トナーの量とトナー飛散量との関係を調べた結果をしめす。実施例１として、上記現像装置４でトナー濃度を５［ｗｔ％］と７［ｗｔ％］としたものを用い、単位時間あたりに開口部を通過する弱帯電トナーの量とトナー飛散量との関系を調べ図６中（◆）で表した。図６でしめすように、トナー濃度を５［ｗｔ％］と７［ｗｔ％］としたもの、いずれのものも、単位時間あたりに開口部を通過する弱帯電トナーの量は２００［ｇ・ｍｍ／ｍｉｎ］以下であり、トナー飛散量は６０［ｍｇ］以下になり、許容レベルであった。また、実際に画像形成を行い、機内の汚れ、画像の地肌汚れなどが発生しないことを確認した。
また、比較例1として単位時間あたりに開口部を通過する逆帯電トナー量が２００［ｇ・ｍｍ／ｍｉｎ］以上のものを用いて、同様の測定をおこなった。図６中（×）が比較例１を表すものである。この条件では、トナー飛散量が６０［ｍｇ］以上になり、許容レベルを超えた。また、実際に画像形成を行い、機内の汚れ、画像の地肌汚れなどが発生することを確認した。
【００３０】
次に、現像装置の変形例及びこれを用いた実験について説明する。
図７の変形例にかかる現像装置の概略構成図を示す。この現像装置４は、現像スリーブ４１に内包される磁界発生手段としての磁石４３に特徴を有するものである。この磁石４３は、現像スリーブ４１上の現像剤を現像領域で穂立ちさせて磁気ブラシを形成する主磁極の法線方向の磁束密度の減衰率を４０％以上としたものである。このようにすることで、感光体１に摺擦する磁気ブラシのニップを短くすることができ、磁気ブラシ先端部でトナードリフトがおこりにくくなり、「後端部白抜け」を低減させて画像の高画質化を図ることができる。主磁極の減衰率を４０％以上とするためには、主磁極を３極構造のＰ１ａ（Ｓ極）、Ｐ１ｂ（Ｎ極）、Ｐ１ｃ（Ｓ極）とする。そこで、磁石４３はドクタ４９との対向部から現像スリーブ４１の回転方向にＰ１ａ（Ｓ極）、Ｐ１ｂ（Ｎ極）、Ｐ１ｃ（Ｓ極）、Ｐ２（Ｎ極）、Ｐ３（Ｎ極）、Ｐ４（Ｎ極）、Ｐ５（Ｓ極）、Ｐ６（Ｎ極）を有するものとなる。また、このような磁極を内包するため、現像スリーブ４１が大きくなり、直径がφ３０ｍｍとなった。
【００３１】
［実験例２］
ドクタ４９により汲み上げ量を６０［ｍｇ／ｃｍ２］に設定し、現像スリーブ４１の線速を３８０［ｍｍ／ｓｅｃ］にした。汲み上げ幅は３２０［ｍｍ］として、Ａ３サイズの出力を可能にした。また、現像スリーブ４１直径が大きくなったことに伴い、開口部の長さは２３［ｍｍ］となった。
また、現像剤としては、トナーの弱帯電トナー率ＷＳＴ［％］が実験１と同様２．３［％］のものを用いた。実施例２として、この変形例に係る現像装置４でトナー濃度を５［ｗｔ％］と７［ｗｔ％］としたものを用い、単位時間あたりに開口部を通過する弱帯電トナーの量とトナー飛散量との関係を調べ図６中（●）で表した。図６でしめすように、トナー濃度を５［ｗｔ％］と７［ｗｔ％］いずれのものも、単位時間あたりに開口部を通過する弱帯電トナーの量は２００［ｇ・ｍｍ／ｍｉｎ］以下であり、トナー飛散量は６０［ｍｇ］以下になり、許容レベルであった。また、実際に画像形成を行い、機内の汚れ、画像の地肌汚れなどが発生しないことを確認した。
また、比較例３としてトナー濃度を８．５［ｗｔ％］としたところ、単位時間あたりに開口部を通過する逆帯電トナー量は２４０［ｇ・ｍｍ／ｍｉｎ］と増加した。これを用いて同様の測定をおこなった。図６中（×）が比較例３を表すものである。この条件では、トナー飛散量が６０［ｍｇ］以上になり、許容レベルを超えた。また、実際に画像形成を行い、機内の汚れ、画像の地肌汚れなどが発生することを確認した。
【００３２】
ところで、上記画像形成装置において、転写性能の向上という点からみると、平均円形度が０．９６より大きいトナーを用いると、トナー移動が安定し転写時に均一な画像得られるというメリットがある。しかしながら、平均円形度が０．９６より大きいトナーは、上述のＥ−ＳＰＡＲＴアナライザーで計測した弱帯電トナー率ＷＳＴ［％］が増加する傾向にあり、トナー飛散が悪化することが解った。そこで、下記実験例３に示すように、現像装置４側の開口部面積、汲み上げ量等を調整して単位時間あたりに開口部を通過する逆帯電トナー量を抑え、トナー飛散を抑制することが考えられる。
［実験例３］
トナーとして、転写性能の向上という点から平均円形度＞０．９６のトナーを用いた。そして、上記実験例２の変形例に係る現像装置４で、ドクタ４９よりも現像スリーブ４１回転方向下流側に現像剤４７を覆うように可撓性部材からなる入り口シール４８を設け、開口部長さを１７［ｍｍ］と狭める。また、ドクタ４９により汲み上げ量を６０［ｍｇ／ｃｍ２］と、４０［ｍｇ／ｃｍ２］と減らしたものを用いた。現像スリーブ４１の線速は３８０［ｍｍ／ｓｅｃ］のままとする。このような現像装置４で、実施例３として、汲み上げ量として４０［ｍｇ／ｃｍ２］、６０［ｍｇ／ｃｍ２］としたものを用い、単位時間あたりに開口部を通過する弱帯電トナーの量とトナー飛散量との関係を調べ図６中（□）で表した。図６でしめすように、汲み上げ量が４０［ｍｇ／ｃｍ２］、６０［ｍｇ／ｃｍ２］いずれのものも、単位時間あたりに開口部を通過する弱帯電トナーの量は２００［ｇ・ｍｍ／ｍｉｎ］以下であり、トナー飛散量は６０［ｍｇ］以下になり、許容レベルであった。また、実際に画像形成を行い、機内の汚れ、画像の地肌汚れなどが発生しないことを確認した。
また、比較例４として汲み上げ量を８０［ｍｇ／ｃｍ２］としたものを用いたところ、単位時間あたりに開口部を通過する逆帯電トナー量は２６０［ｇ・ｍｍ／ｍｉｎ］と増加した。これを用いて、同様の測定をおこなった。図６中（×）が比較例４を表すものである。この条件では、トナー飛散量が６０［ｍｇ］以上になり、許容レベルを超えた。また、実際に画像形成を行い、機内の汚れ、画像の地肌汚れなどが発生することを確認した。
【００３３】
実験１、実験２、実験３の結果から、単位時間あたりに開口部を通過する逆帯電トナー量を２００［ｇ・ｍｍ／ｍｉｎ］以下にすることで、トナー飛散を有効に抑えることが裏付けられたと言える。
また、実験３より、高画質化のために弱帯電トナー率ＷＳＴ［％］が高めのトナーを用いても、開口部面積、汲み上げ量等を調整して単位時間あたりに開口部を通過する逆帯電トナー量を抑え、現像装置としてトナー飛散を有効に抑えることができることが裏付けられたと言える。
【００３４】
次に、本実施形態における現像条件について説明する。
上記現像装置４では、感光体１の非画像部電位ＶＤ、潜像部電位ＶＬ、現像スリーブ４１に印加される現像バイアスの電位ＶＢの関係が、次の数２の関係を満たすようにしている。
（数２）
０＜｜ＶＤ｜−｜ＶＢ｜＜｜ＶＤ−ＶＬ｜＜２５０Ｖ
これは、感光体１の通電電荷量が少なくなり、感光体１に対する帯電・露光の繰り返しによる感光体の疲労を低減させ、感光体１の長寿命化を図るものである。本実施形態では、非画像部電位ＶＤ、潜像部電位ＶＬ、現像バイアスの電位ＶＢをそれぞれ−３５０［Ｖ］、−５０［Ｖ］、−２５０［Ｖ］、すなわち現像ポテンシャル２００［Ｖ］（ＶＬ−ＶＢ＝２００）として現像工程を行っている。しかし、この現像条件では、ＶＤとＶＢとの差が小さいため地肌部にトナーが付着し易く、地汚れなどの画像欠陥が生じやすい。そこで、この現像条件を用いた場合、上述のように、単位時間あたりに開口部を通過する逆帯電トナー量を２００［ｇ・ｍｍ／ｍｉｎ］以下にすることで、トナー飛散に起因するカブリ画像を有効に抑えることができる。
【００３５】
さらに、飽和画像濃度を得ることができる最少トナー付着量Ｘが、次の数３で定義されるとき、感光体１上の最大トナー付着量が１．５×Ｘ以下であるようにする。
（数３）
Ｘ＝０．６×トナー粒径×トナーの真比重／転写率
これは、感光体１上の最大トナー付着量が、感光体１上で飽和画像濃度を得ることができる最少トナー付着量Ｘの１．５倍以下であるため、画像濃度を飽和画像濃度よりも高く設定した場合でも、感光体上にトナーが過剰に付着しないようにするものである。
【００３６】
上記Ｘの値はトナー粒径を６．８［μｍ］、トナーの真比重を１．０５［ｇ／ｃｍ３］、転写率を９０％として、必要量を６０％とすると、Ｘ＝６．８×１０―４[ｃｍ]×１．０５[ｇ／ｃｍ３]／０．９×０．６＝０．４７６[ｍｇ／ｃｍ２]となり、１．５×Ｘ＝０．７１４[ｍｇ／ｃｍ２]となる。
【００３７】
図９は、トナー粒径をパラメータとして、トナー付着量とトナー層厚（それぞれトナー個数に換算）との関係を示したグラフである。また、図１０はトナー粒径をパラメータとして、感光体ドラム１上のトナー付着量が飽和画像濃度ＩＤを得るために必要な量Ｘのとき、０.６ｍｇ/ｃｍ２のとき、Ｘの１.５倍のときの各条件下におけるトナー層厚（それぞれトナー個数に換算）を示すグラフである。図９、図１０において、トナーの充填率は３０％である。これらのグラフによると、感光体１上のトナー付着量を上記Ｘの１.５倍以下に設定することでトナー層厚が５層以下になっていることがわかる。トナー層厚が５層になるとトナーの静電的な付着力が１層と比較して約１/２５となり、何とか保持できる状態であるが、トナー層厚が５層を超えると例えば６層では１/３６となりトナーの静電的な付着力が低減して、特に転写時に散りの原因となる。また、トナーの最大付着量を０.６ｍｇ/ｃｍ２とすることで図１０に示すように最大付着量を０.６ｍｇ/ｃｍ２のときの層厚を示したもので、これも５層以下になっているので、転写時に散りを発生させない。
【００３８】
また、上記の現像条件で現像バイアスＶＢにＡＣを重畳すると、トナーが容易に磁気ブラシより移動しやすくなり、トナー飛散量が増える。上記実験例１における比較例１の現像剤で、現像バイアスＶＢにＡＣを重畳したところ、図６中の比較例２のようになり、トナー飛散量がさらに増え、機内の汚れ、画像の地肌汚れなどが著しく発生した。これより、トナー飛散を抑えるためには、現像バイアスＶＢが交流成分を含まないことが好ましい。
【００３９】
なお、上記実施形態の画像形成装置において、感光体１と現像装置４とを一体に支持した一体構造物として構成し、画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジ１０としてもよい。図８は、プロセスカートリッジ１０の一構成例であり、感光体１、現像装置４に加え、帯電装置２と、クリーニング装置７とを一体としてプロセスカートリッジ１０としている。このようなプロセスカートリッジ１０とすることで、現像装置４の感光体に対向する開口部からトナーが飛散して機内が汚れることを抑制することができる。なお、プロセスカートリッジ１０は、上記構成に限るものでなく、感光体１と現像装置４とを含めば、任意に他の画像形成手段を選択して加え、一体構造物とすることができる。
【００４０】
以上述べたように、本実施形態の画像形成装置によれば、単位時間あたりに開口部を通過する弱帯電トナーの量を規制することで、トナー飛散に起因するカブリ画像を抑えることができる。
また、現像スリーブ４１の線速が９０００ｍｍ／ｍｉｎ以上である高速対応の装置においては、特に有効である。
また、現像スリーブ４１に印加する現像バイアスとしては、交流成分を含まないことが好ましい。現像バイアスＶＢとして交流成分を含むと、トナーが容易に磁気ブラシより移動しやすくなり、トナー飛散量が増えためである。
また、現像スリーブ４１に内包される磁石のうち、開口部５０において現像スリーブ４１の二成分現像剤４７を穂立ちさせて磁気ブラシを形成する現像磁極の法線方向磁束密度の減衰率が４０％以上ものとする。これにより、感光体１に摺擦する磁気ブラシのニップを短くすることができ、磁気ブラシ先端部でトナードリフトがおこりにくくなり、「後端部白抜け」を低減させて、トナー飛散の抑制とともに画像の高画質化を図ることができる。
また、現像装置４の磁気ブラシを感光体１の移動方向と同方向で且つ感光体１よりも高速に移動させてその表面に接触させながら現像する。感光体１よりも高速に移動させて現像することで、画像濃度を確保すると共に、その表面に接触させながら現像することで、非接触とした場合に較べ、トナー飛散を減らすことができる。
また、感光体１の暗部電位をVD、露光後電位をVL、感光体１に印加する現像バイアス電圧をVBとすると、０＜｜VD｜−｜VB｜＜｜VD−VL｜＜２５０Vを満たし、且つ、画像飽和濃度を得ることのできる最少付着量Ｘとすると、感光体上の最大付着量を１.５×Ｘ以下にする。ここで、最少付着量Ｘはトナー粒径による厚さ相当のスペースにトナーが少なくとも６０％存在する付着量としてＸ＝粒径×真比重／転写率×０.６で表される。このような条件にすることで、感光体１の通電電荷量が少なくなり、感光体１に対する帯電・露光の繰り返しによる感光体の疲労を低減させ、感光体１の長寿命化を図ることができる。しかし、この現像条件では、ＶＤとＶＢとの差が小さいため地肌部にトナーが付着し易く、地汚れなどの画像欠陥が生じやすい。そこで、この現像条件を用いた場合、単位時間あたりに開口部を通過する逆帯電トナー量を２００［ｇ・ｍｍ／ｍｉｎ］以下にすることで、トナー飛散に起因するカブリ画像を有効に抑えることができる。また、感光体１上の最大トナー付着量が、感光体１上で飽和画像濃度を得ることができる最少トナー付着量Ｘの１．５倍以下であるため、画像濃度を飽和画像濃度よりも高く設定した場合でも、感光体上にトナーが過剰に付着しないようにする。感光体１上のトナー付着量を上記よりも多くすると、トナー４６の感光体１への静電的な付着力が低減して、特に転写時に散りの原因となり、画像品質を劣化させてしまう。そこで、感光体１上のトナー付着量を抑え、チリのない高画質な画像を得る。
また、トナー４６として平均円形度が０．９６より大きいものを用いる。転写性能の向上という点からみると、平均円形度が０．９６より大きいトナーを用いると、トナー移動が安定し転写時に均一な画像得られるというメリットがある。しかしながら、平均円形度が０．９６より大きいトナーは、上述のＥ−ＳＰＡＲＴアナライザーで計測した弱帯電トナー率ＷＳＴ［％］が増加する傾向にあり、トナー飛散が悪化することが解った。この場合も、現像装置４側の開口部面積、汲み上げ量等を調整して単位時間あたりに開口部を通過する逆帯電トナー量を抑えて、トナー飛散を抑制することができる。そこで、画質向上とトナー飛散の抑制とを両立させることができる。
また、感光体１と現像装置４とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカ−トリッジとしてもよい。このようなプロセスカートリッジ１０とすることで、現像装置４の感光体に対向する開口部からトナーが飛散して機内が汚れることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】同画像形成装置に用いられる現像装置の概略構成図。
【図３】現像装置の現像剤汲み上げ幅をしめす説明図。
【図４】現像装置の開口部長さをしめす説明図。
【図５】Ｅ−ＳＰＡＲＴアナライザーで計測したトナーの帯電量ｑ／ｄの分布を示すグラフ。
【図６】単位時間あたりに開口部を通過する弱帯電トナーの量とトナー飛散量との関係を示すグラフ。
【図７】変形例にかかる現像装置の概略構成図。
【図８】プロセスカートリッジの構成例。
【図９】トナー粒径をパラメータとして、トナー付着量とトナー層厚との関係を示したグラフ。
【図１０】トナー粒径をパラメータとして、感光体ドラム１上のトナー付着量が飽和画像濃度ＩＤを得るために必要な量Ｘのとき、０.６ｍｇ/ｃｍ２のとき、Ｘの１.５倍のときの各条件下におけるトナー層厚を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４２】
１    感光体
２    帯電装置
３    露光装置
４    現像装置
５    転写装置
６    クリーニング装置
７    定着装置
１０    プロセスカートリッジ
４１    現像スリーブ
４２    磁石
４３    磁石
４４    現像剤収容部
４５    磁性キャリア
４６    トナー
４７    現像剤
４８    入り口シール
５０    開口部
【図１】
2004334173.tif 000004
【図２】
2004334173.tif 000005
【図３】
2004334173.tif 000006
【図４】
2004334173.tif 000007
【図５】
2004334173.tif 000008
【図６】
2004334173.tif 000009
【図７】
2004334173.tif 000010
【図８】
2004334173.tif 000011
【図９】
2004334173.tif 000012
【図１０】
2004334173.tif 000013