(57)【要約】【課題】  経時による画像の劣化を抑制する画像形成装置を提供すること。【解決手段】  トナー表面に残存する外添剤がなくなるような時間（６０分）トナーを攪拌し、さらにトナー濃度が７％となるように未帯電のトナーを追加して１分間攪拌後の−０．１ｆＣ／μｍ以上のトナーの個数が１０％以下となるようなトナーを用いる。これにより、径時に渡りトナーの凝集が抑制され、シャープな帯電分布を維持することができる。その結果、−０．１ｆＣ／μｍ以上の弱・逆帯電トナーの存在量が径時に渡って１０％以下に維持されるので、地汚れ等の画像の劣化を抑制することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体表面に近接又は接触する位置に設け、該像担持体表面と近接する領域を形成し、その領域での放電によって帯電する帯電装置と、トナーとキャリアからなる現像剤を現像剤担持体に担持し該像担持体に対向する現像領域に搬送して該像担持体上の潜像を現像してトナー像化する現像装置と、現像後のトナー像を転写材に転写した後に該像担持体上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置とを有する画像形成装置において、該像担持体表面に保護剤を塗布して、像担持体表面に保護層を形成するための保護剤塗布手段を備え、上記トナーとして、トナー濃度５％の現像剤を初期攪拌後６０分攪拌し、その後トナー濃度が７％となるように未帯電のトナーを追加して１分間攪拌したときのトナーの帯電量分布において、−０．１ｆＣ／μｍ以上のトナーの個数が全体のトナー数の１０％以下であるものを用いたことを特徴とするする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、上記トナーの平均粒径が３μｍ以上６μｍ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または２において、上記キャリアの平均粒径が２０μｍ以上４０μｍ以下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または３の画像形成装置において、上記クリーニング装置は、回転自在に上記像担持体に接触して、上記像担持体上に残留する転写残トナーを静電的に除去するファーブラシを備えており、該ファーブラシは、上記像担持体に保護剤を供給する保護剤塗布手段であって、上記ファーブラシの回転数を上記像担持体上のトナー像の面積率に応じて制御する制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４の画像形成装置において、上記ファーブラシによって塗布された像担持体上の保護剤を像担持体表面に均一に層状にする均一化装置を備え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または５の画像形成装置において、上記現像剤を１０分間攪拌後のトナー帯電量が−３０μＣ／ｇ以下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または６の画像形成装置において、上記トナーがプレポリマーの化学反応を伴う溶解懸濁法により生成されたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項７の画像形成装置において、上記トナーは、表面に凹凸を有していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項８の画像形成装置において、無機または有機微粒子の一部分が上記トナー表面に埋没していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項７、８または９の画像形成装置において、上記プレポリマーが分岐ポリマーであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１０の画像形成装置において、上記分岐ポリマーがウレタン系化合物からなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１の画像形成装置において、上記像担持体表面にレーザー光により潜像画像を形成する書き込みこみ手段を備え、該レーザー光のビームスポット径が５０μｍ以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２の画像形成装置において、上記現像剤担持体に現像バイアスを印加する印加手段を備え、該現像バイアスが直流電圧であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体表面に保護剤が塗布させる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真プロセスを採用した画像形成装置は、像担持体としての感光体表面を帯電させる帯電手段を有している。帯電手段で用いる帯電方式の一つとして、近接放電による帯電方式がある。これは、感光体表面に帯電部材を接触させたり非接触で近接させたりして近接放電により感光体表面の帯電を行う方式である。
【０００３】
この近接放電による帯電方式は、感光体表面を近接放電に直接さらすため、感光体表面を化学的に劣化させてしまう。そこで、このような近接放電による感光体表面を保護するために、感光体表面にステアリン酸亜鉛等の保護膜を形成する方法が特許文献１に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２２９２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、感光体表面に保護層を形成した結果、現像装置内に保護剤が入り込み、現像装置内のトナーに付着する。その結果、トナーが摩擦帯電しにくくなりトナーに十分な帯電量が得られなくなる場合があった。このように、十分帯電されてないトナーは、地汚れなどの画像の劣化を引き起こしてしまう。これに対して、トナーの攪拌時間を長くするなどして、トナーの中の弱・逆帯電トナーの比率を少なくして地汚れなどの画像の劣化を抑制している。しかし、このようにトナー帯電量を制御しても、経時によってトナーが劣化し、十分な帯電量が得られなくなるトナーが発生する。これは、トナーの母体樹脂の周りの外添剤が、上記攪拌などの経時の機械的ストレスにより母体樹脂に埋没してしまう。その結果、トナーの凝集が起こり易くなり、流動性が低下し、攪拌によってトナーが摩擦帯電しにくくなるからである。
【０００６】
トナーの外添剤の埋没量の進行は、トナーにかかるストレスによって異なる。トナーにかかるストレスのパラメータとしては、現像装置の動トルク、駆動（攪拌）時間、現像剤のトナー濃度がある。本発明者らは、これらのパラメータに着目し、トナーにかかるストレスを以下のように指標にしている。
（式１）
ストレス指標＝（ユニット動トルク[ｋｇ・ｃｍ]×駆動（攪拌）時間[ｍｉｎ]）／（トナー濃度[％]／１００）
【０００７】
図９は、各現像ユニットに同一の現像剤を収納してストレス指標とトナー埋没ランクとの関係を調べたものである。ここで、トナー埋没ランクは、トナー表面を電界放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）により観察し、外添剤の埋没の状態を目視により５段階にランク分けしたものである。トナーランク５は、埋没していない状態であり、トナーランク４は、一部の外添剤が埋没した状態にあるものである。トナーランク３は、ほとんどの外添剤がトナーに埋没しているが、トナー表面には残存している状態であり、トナーランク２は、ほとんどの外添剤がトナーに埋没して表面に残存していない状態であり、トナーランク１は、全ての外添剤が埋没して表面に残存していない状態である。トナーランクが１となると、トナー表面に残存する外添剤がなくなり、トナーの凝集が起こり易くなり、流動性が低下し、攪拌によってトナーが摩擦帯電しにくくなる。図９からわかるように、ストレス指標が５００を越えると、現像ユニットの特性に関係なく埋没ランクが１となっていることがわかる。一般的に、現像ユニットの動トルクは、約０．２〜０．７５ｋｇ・ｃｍ程度であるので、５％のトナー濃度の現像剤の場合、６０分攪拌するとストレス指標が５００を越え、ほとんどのトナーが埋没ランク１のトナーとなることとなる。
【０００８】
１０分間攪拌（初期攪拌）後のトナーは、図１０の点線に示すようにシャープな帯電分布を示すが、６０分攪拌後のトナーは、埋没ランクが１となっており、シャープな帯電分布が崩れ、図１０の実線に示すように−０．１ｆＣ／μｍ以上の弱・逆帯電トナーが１０％以上存在するようになる。このように、弱・逆帯電トナーが１０％以上存在する結果、地汚れ等の画像の劣化が顕著に現れてしまう問題が生じていた。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、経時による画像の劣化を抑制する画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体表面に近接又は接触する位置に設け、該像担持体表面と近接する領域を形成し、その領域での放電によって帯電する帯電装置と、トナーとキャリアからなる現像剤を現像剤担持体に担持し該像担持体に対向する現像領域に搬送して該像担持体上の潜像を現像してトナー像化する現像装置と、現像後のトナー像を転写材に転写した後に該像担持体上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置とを有する画像形成装置において、該像担持体表面に保護剤を塗布して、像担持体表面に保護層を形成するための保護剤塗布手段を備え、上記トナーとして、トナー濃度５％の現像剤を初期攪拌後６０分攪拌し、その後トナー濃度が７％となるように未帯電のトナーを追加して１分間攪拌したときのトナーの帯電量分布において、−０．１ｆＣ／μｍ以上のトナーの個数が全体のトナー数の１０％以下であるものを用い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、上記トナーの平均粒径が３μｍ以上６μｍ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または２において、上記キャリアの平均粒径が２０μｍ以上４０μｍ以下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または３の画像形成装置において、上記クリーニング装置は、回転自在に上記像担持体に接触して、上記像担持体上に残留する転写残トナーを静電的に除去するファーブラシを備えており、該ファーブラシは、上記像担持体に保護剤を供給する保護剤塗布手段であって、上記ファーブラシの回転数を上記像担持体上のトナー像の面積率に応じて制御する制御手段を設けた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４の画像形成装置において、上記ファーブラシによって塗布された像担持体上の保護剤を像担持体表面に均一に層状にする均一化装置を備え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または５の画像形成装置において、上記現像剤を１０分間攪拌後のトナー帯電量が−３０μＣ／ｇ以下であ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１、２、３、４、５または６の画像形成装置において、上記トナーがプレポリマーの化学反応を伴う溶解懸濁法により生成された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７の画像形成装置において、上記トナーは、表面に凹凸を有していることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項８の画像形成装置において、無機または有機微粒子の一部分が上記トナー表面に埋没していることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項７、８または９の画像形成装置において、上記プレポリマーが分岐ポリマーであることを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１０の画像形成装置において、上記分岐ポリマーがウレタン系化合物からなることを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１の画像形成装置において、上記像担持体表面にレーザー光により潜像画像を形成する書き込みこみ手段を備え、該レーザー光のビームスポット径が５０μｍ以下であることを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２の画像形成装置において、上記現像剤担持体に現像バイアスを印加する印加手段を備え、該現像バイアスが直流電圧であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
トナー表面に残存する外添剤がなくなるような時間（６０分）トナーを攪拌し、さらにトナー濃度が７％となるように未帯電のトナーを追加して１分間攪拌後の−０．１ｆＣ／μｍ以上のトナーの個数を調べる。トナー表面に外添剤が残存していないトナーは、キャリアなどに付着し凝集している。このように凝集したトナーが大量に存在する状態で未帯電のトナーを大量に追加しても、トナーやキャリアは凝集しているので、これら未帯電のトナーは、トナーやキャリアと擦れ合うことができず十分帯電しない。その結果、トナー追加して１分間攪拌後の−０．１ｆＣ／μｍ以上の弱帯電・逆帯電トナーの個数を調べると、全体の１０％以上となる。一方、トナー表面に外添剤が残存している場合は、トナーはキャリアと凝集しないので、未帯電のトナーを大量に追加しても、１分間の攪拌でも未帯電のトナーはトナーやキャリアと十分に擦れ合う。従って、未帯電トナーは１分間の攪拌でも十分に摩擦帯電することができる。その結果、１分間攪拌後の−０．１ｆＣ／μｍ以上の弱帯電・逆帯電トナーの個数を調べると、１０％以下となる。このように、トナー濃度が５％から７％となるように未帯電のトナーを追加して１分間攪拌後の−０．１ｆＣ／μｍ以上のトナーの個数を調べることで、トナー表面の外添剤の埋没度合いを定量的に判断することができる。そして、このときの−０．１ｆＣ／μｍ以上のトナーの個数が１０％以下であるトナーは、従来に比べて経時においてもトナー表面の外添剤が埋没しにくい安定したトナーと判断できる。請求項１乃至１３の発明によれば、このようなトナーを用いることで、経時に渡りトナーの凝集が抑制され、シャープな帯電分布を維持することができる。その結果、−０．１ｆＣ／μｍ以上の弱・逆帯電トナーの存在量が経時に渡って１０％以下に維持されるので、地汚れ等の画像の劣化を抑制することができる。よって、長期に渡って良好な画像を維持することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、この発明の実施形態に係るプリンタを示す概略構成図である。このプリンタは、電子写真方式によって画像を形成するものである。図において、プリンタは、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｂｋ）の各色の画像を形成するための４組のトナー像形成部が、図中左側から順に並行に並ぶように配設されている。これらトナー像形成部は、使用するトナーの色以外は、ほぼ同様の構成になっている。イエロートナーを用いるイエロートナー像形成部を例にすると、感光体ドラム１０Ｙ、帯電ローラ１Ｙ、現像装置２Ｙ、中間転写バイアスローラ３Ｙ、クリーニング装置４Ｙ、除電ランプなどを備えている。光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を備える図示しない光書込ユニット５Ｙは、画像データに基づいて各トナー像形成部の感光体ドラムにレーザ光を走査しながら照射する。この走査はフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報に基づいてなされるため、各感光体ドラム上にはイエロー、マゼンタ、シアン又はブラックという単色用の静電潜像が形成される。感光体ドラム１０Ｙ上に形成されたイエロー用の静電潜像は、現像装置２Ｙによってイエロートナー像に現像される。現像が行われる現像位置よりも感光体ドラム１０Ｙの回転下流側には中間転写ユニット６が配設されている。これは、各色用の中間転写バイアスローラ（３Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）、駆動ローラ６ｂ、２次転写バックアップローラ６ｃ、従動ローラ６ｄなどによって張架している中間転写ベルト６ａを、駆動ローラ６ｂの回転駆動によって図中時計回りに無端移動させる。中間転写ベルト６ａの体積抵抗は、１０６Ω・ｃｍ以上とするのが好ましい。中間転写ベルト６ａの体積抵抗を１０６Ω・ｃｍ未満とすると、転写チリが発生し画像の劣化を生じるおそれがある。
【００１３】
感光体ドラム１０Ｙ上で現像されたイエロートナー像は、ドラムの回転に伴い、中間転写バイアスローラ３Ｙにバックアップされる中間転写ベルト６ａとの接触位置まで移動する。そして、中間転写バイアスローラ３Ｙに印加される中間転写バイアスの影響を受けながら、中間転写ベルト６ａ上に中間転写される。中間転写後の感光体ドラム１０Ｙ表面は、ドラムクリーニングユニット４Ｙによって転写残イエロートナーがクリーニングされた後、除電ランプ５Ｙによって除電される。そして、帯電ローラ１Ｙによって一様帯電せしめられて次の画像形成に備えられる。
【００１４】
同様にして、感光体ドラム１０Ｍ、Ｃ、Ｂｋ上では、それぞれマゼンタトナー像、シアントナー像、ブラックトナー像が形成され、中間転写ベルト６ａ上に順次重ね合わせて中間転写される。この重ね合わせの転写により、中間転写ベルト６ａ上には４色重ね合わせトナー像が形成される。
【００１５】
中間転写ユニット６の図中下側には、紙搬送ユニット７が配設されており、更にこれの図中左側には、定着ユニット８が配設されている。紙搬送ユニット７は、駆動ローラ７ｂ、従動ローラ７ｃ、２次転写バイアスローラ７ｄなどによって張架している紙搬送ベルト７ａを、駆動ローラ７ｂの回転駆動によって図中反時計回りに無端移動させる。中間転写ベルト６ａ上に形成された４色重ね合わせトナー像は、紙搬送ユニット７の紙搬送ベルト７ａとの接触位置である２次転写位置まで移動する。一方、紙搬送ユニット７の図中右側にはレジストローラ対９が配設されており、これにより、被画像形成体たる記録紙Ｐが中間転写ベルト６ａ上の４色重ね合わせトナー像に重ね合わせうるタイミングで２次転写位置に送り込まれる。
【００１６】
また、中間転写ユニット６は、中間転写ベルト６ａの表面汚れをクリーニングしたり、ベルト劣化時に交換したり、あるいは用紙のジャムを取り除くために装置本体から着脱可能に構成されている。
【００１７】
紙搬送ユニット７の２次転写バイアスローラ７ｄには、図示しない電源によって２次転写バイアスが印加されている。上記２次転写位置では、このように２次転写バイアスが印加される２次転写バイアスローラ７ｄと、中間転写ユニット６の２次転写バックアップローラ６ｃとの電位差によって２次転写電界が形成されている。中間転写ベルト６ａ上の４色重ね合わせトナー像は、この２次転写電界やニップ圧の影響を受けて記録紙Ｐ上に２次転写された後、定着ユニット８に送られて記録紙Ｐ上に定着される。定着画像の光沢度は、転写紙Ｐの光沢度と同程度とするのが好ましい。転写紙Ｐが普通紙の場合は、定着画像の光沢度を２０％以下とすることで、高品位な画像を得ることができる。
【００１８】
次に、帯電ローラについて説明する。この帯電ローラ１Ｙは、近接放電を用いて感光体ドラムを帯電する。近接放電を用いて感光体を帯電する方法としては、帯電ローラ１Ｙを感光体ドラムに接触させて配置する接触帯電方式と、帯電ローラ１Ｙを感光体ドラムに非接触に配置する非接触帯電方式とがある。接触帯電方式の場合、クリーニング不良により感光体表面に付着しているトナーや紙粉等が帯電ローラに転移付着する場合があり、長時間使用すると帯電ローラの汚れに起因する帯電不良によって画像劣化が生じる恐れがある。よって、本実施の形態においては、感光体ドラム表面における少なくとも画像形成領域に対して所定の帯電ギャップをもって対向するよう帯電ローラ１Ｙを配置した非接触帯電方式を採用している。
【００１９】
帯電ローラ１Ｙには、図示しない帯電用の電源が接続されている。これにより、感光体ドラム１０Ｙの表面と帯電ローラ１Ｙの表面との間の帯電ギャップでの放電により、感光体ドラム１０Ｙの表面を均一に帯電する。印加電圧バイアス方式は、ＤＣ電圧の場合には帯電ギャップ変動による帯電電位のばらつき、放電の安定性などの問題により、実用上で難しいため、ＡＣ電圧を重畳することが望ましい。
【００２０】
感光体ドラム１０Ｙは、感光体表面電位を経時で３０Ｖ／μｍ（感光体表面電位／感光体膜厚）をに保つべく、有機感光体感光層上に被覆層を形成して耐磨耗性と電気的耐久性を向上させている。被覆層は、無機粒子をバインダー樹脂中に適量分散させることによって、感光体の耐久性を向上させている。無機粒子としては、酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化インジウム、窒化珪素等があり、特に酸化チタン、アルミナは環境安定性に優れ、好適である。
一方、バインダー樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂等に分散して使用できるが、極性依存性がなく、適度に高抵抗１０１６〜１０１７Ω・ｃｍなポリカーボネート樹脂が好適である。また、感光体表面電位を経時で３０Ｖ／μｍに保つため、後述する保護剤塗布手段によって、感光体表面に保護剤が塗布される。
【００２１】
書込みユニット５Ｙは、各色毎に用意されたレーザダイオード（ＬＤ）方式の４つの光源と、６面のポリゴンミラーとポリゴンモータから構成される１組のポリゴンスキャナと、各光源の光路に配置されたｆθレンズ、長尺ＷＴＬ等のレンズやミラーから構成されている。レーザダイオードから射出されたレーザ光はポリゴンスキャナにより偏向走査され感光体上に照射される。レーザビームのスポット径は、５０μｍ以下とするのが好ましい。このようにレーザビームスポット径を小さくするほど感光体ドラム１０Ｙ上にシャープな潜像を形成することができる。
【００２２】
次に、上記現像装置２Ｙを図２に示す。この現像装置２Ｙは、現像ケース２１Ｙ内に磁性キャリアと非磁性のトナーとを含む二成分現像剤を収容し、この二成分現像剤を攪拌する現像剤攪拌部２２Ｙと感光体ドラム１０Ｙを現像する現像部２３Ｙとに分かれている。
上記攪拌部２２Ｙは、二成分現像剤を攪拌しながら搬送して現像スリーブ２４Ｙに二成分現像剤を供給付着させるものであり、現像部２３Ｙよりも低い位置にある。この攪拌部２２Ｙには、平行な２本のスクリュー２５Ｙが設けられ、２本のスクリュー２５Ｙの間は、両端部を除いて仕切り板２６Ｙで仕切られている。
【００２３】
上記現像部２３Ｙは、現像スリーブ２４Ｙに付着した二成分現像剤のうちのトナーを感光体ドラム１０Ｙに転移させるものである。現像スリーブ２４Ｙは、現像ケース２１Ｙの開口を通して感光体ドラム１０Ｙと対向する。また、現像スリーブ２４Ｙの表面に対して一定距離で離間した隙間をもって保持された現像剤規制部材２７Ｙが設けられている。
【００２４】
上記現像スリーブ２４Ｙは、非磁性の回転可能なスリーブ状の形状を持ち、内部には複数のマグネット２８Ｙが配設されている。マグネット２８Ｙは、固定されているために現像剤が所定の場所を通過するときに磁力を作用させられるようになっている。現像剤は、マグネット７２により磁気ブラシを形成され、現像スリーブ２４Ｙ上に担持される。
【００２５】
上記構成の現像装置２Ｙにおいて、２成分現像剤を２本のスクリュー２５Ｙで攪拌しながら搬送循環し、現像スリーブ２４Ｙに供給する。現像スリーブ２４Ｙに供給された現像剤は、マグネット２８Ｙにより汲み上げて保持され、現像スリーブ２４Ｙ上に磁気ブラシを形成する。磁気ブラシは、現像スリーブ２４Ｙの回転とともに、現像剤規制部材２７Ｙによって適正な量に穂切りされる。切り落とされた現像剤は、攪拌部２５Ｙに戻される。
他方、現像スリーブ２４Ｙ上の現像剤のうちトナーは、現像スリーブ２４Ｙに印加された現像バイアス電圧により感光体ドラム１０Ｙに転移して感光体ドラム１０Ｙ上の静電潜像を可視像化する。可視像化後、現像スリーブ２４Ｙ上に残った現像剤は、マグネット２８Ｙの磁力がないところで現像スリーブ２４Ｙから離れて攪拌部２５Ｙに戻る。
【００２６】
上記現像スリーブ２４Ｙには、図示しない電源装置からＤＣバイアスや、ＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳した現像バイアスが印加される。現像バイアスは、ＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳したものよりも、ＤＣバイアスのみを使用したものの方が好適である。ＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳することで現像領域に振動電界が形成され、この振動電界によりトナーのキャリアへの束縛が解かれトナーが感光体上の静電潜像に移動しやすくなるという作用がある。しかし、ＡＣバイアスの周波数や最大値−最小値の絶対値であるピーク間の値を最適化することが難しく、十分に最適化できなかった場合、トナーが飛散して地汚れなどを発生してしまう場合がある。しかし、現像バイアスをＤＣバイアスのみとすることで、トナーの飛散を抑制して地汚れなどを抑制することができより緻密なトナー像を形成することができる。
【００２７】
また、本実施形態の現像装置２Ｙは、図３（ｂ）に示すように、現像剤規制部材２７Ｙの裏側の空間ａを樹脂２９Ｙで埋めている。図３（ａ）に示すように、現像剤規制部材２７Ｙの裏側に空間ａがある場合、現像剤規制部材２７Ｙによって堰き止められた現像剤がこの空間に溜まる。この現像剤規制部材２７Ｙの裏側に空間に留まった現像剤が現像スリーブ２４Ｙによって現像剤規制部材２７Ｙに搬送されてきたトナーを押し付けることとなる。このような押し付けによってトナーは多大な機械的ストレスを受け、トナーの外添剤が母体樹脂に埋没してしまう。その結果、トナーの劣化が進行し、十分な帯電量が得られなくなり、経時で地汚れなど画像の劣化を生じてしまう。また、現像スリーブ２４Ｙのトルクが増大したり、現像剤移動速度が低下したりする等、十分な現像能力が得られなくなる場合もある。一方、図２に示すように、現像剤規制部材の裏側を樹脂２９Ｙで埋めることで、現像剤規制部材の裏側の空間に現像剤が留まることが抑制される。その結果、現像スリーブによって現像剤規制部材に搬送されてきたトナーには、機械的ストレスがほとんどかからない。従って、トナーの外添剤が母体樹脂に埋没してしまうことが抑制され、経時に渡りトナーが十分な帯電量を得ることができ、経時に渡り高画質の画像を得ることができる。
【００２８】
次に、クリーニング装置４Ｙについて説明する。本実施形態のクリーニング装置４Ｙは、図４にしめすように、電界付与された導電性ファーブラシを用いて用いて感光体ドラム上のトナーを除去している。電界付与された導電性ファーブラシ４１Ｙによって感光体ドラム１０Ｙ上から除去されたトナーは、回収ローラ４２Ｙへ静電的に回収され、回収ローラ４２Ｙに当接されたスクレーパ４３Ｙによって回収ローラ４２Ｙから掻き落とされる。図４に示すように導電性ファーブラシ４１Ｙへの電圧印加は、クリーナー電源４４Ｙによって電圧印加された回収ローラ４２Ｙとの当接によって行なう。回収ローラ４２Ｙには通常、ＳＵＳなど金属や、その表面の静止摩擦係数を下げるためにフッ素系樹脂を塗布、又は分散、あるいは金属との共析メッキ処理を施したものが望ましい。また、スクレーパ４３Ｙとしては、ウレタンゴムブレードを用いるが、その限りではない。また、球形トナーを用いた場合には、回収ローラ４２Ｙに弾性ローラを用い、スクレーパ４３Ｙに用いた金属性ブレードを、食い込み量をもって当接させることによって、回収性を維持することが出来る。また、ファーブラシ４１Ｙの外径位置接線速度Ｖｆと回収ローラ４２Ｙの外径接線速度Ｖｋの関係は、Ｖｋ／Ｖｆ≧０．８の関係が成り立つ範囲で条件設定することによって望ましい回収効率となる。このように、回収ローラ４２Ｙによってファーブラシ４１Ｙからトナーを回収することによって、ファーブラシ４１Ｙは常に除去されたトナーが残留していないフレッシュな面で感光体ドラム１０Ｙからトナーを除去することができる。従って、ファーブラシ４１Ｙに付着したトナーによる感光体ドラム１０Ｙへのトナー固着や、ファーブラシ４１Ｙと感光体ドラム１０Ｙの間でトナーが研磨粒子として作用することによる像担持体磨耗は生じない。
【００２９】
また、従来のブレードクリーニングでは、画像パターン、トナー添加剤などに依存した感光体異常磨耗が課題であった。しかし、導電性ファーブラシ４１Ｙでトナーが回収されているため、画像パターン、トナー添加剤などに依存した感光体の異常磨耗を防ぐことが可能となる。
【００３０】
クリーニング装置４Ｙには、近接放電から感光体ドラム１０Ｙを保護し、膜厚減少とその結果生じる無機微粒子の析出、離脱を防ぐための保護剤を塗布する保護剤塗布手段を備えている。このように、感光体ドラム１０Ｙを保護して膜厚減少を抑制することで、経時で感光体表面電位を−３０Ｖ／μｍに保つことができ、経時で安定した画像を得ることが出来る。保護剤塗布手段は、バー状に成型された保護剤５１Ｙ、該保護剤を掻き取って感光体ドラム１０Ｙ上に供給して塗布する導電性ファーブラシ４１Ｙ、保護剤５１Ｙを支持する加圧バネ５２から構成されている。
【００３１】
保護剤５１Ｙとしては、ステアリン酸亜鉛等の金属石鹸やシリコン、ワックスを含むものを感光体ドラム１０Ｙ上に塗布する。感光体ドラム１０Ｙ上に保護被膜を塗布することによって、近接放電による像担持体劣化が抑制される。
【００３２】
次に、感光体ドラム１０Ｙ上への保護剤の塗布方法について説明する。保護剤塗布手段を構成するバー状に成型された保護剤５１Ｙを塗布部材としてのファーブラシ４１Ｙに当接させ、該ブラシを介して感光体ドラム１０Ｙ上に連続的、あるいは間欠的に塗布して供給する方法が好適である。このように、本実施形態では、導電性ファーブラシ４１Ｙでトナーを除去する一方で、バー状の保護剤５１Ｙをファーブラシ４１で掻きとり、感光体ドラム１０Ｙ上に塗布する。
【００３３】
すなわち、導電性ファーブラシ４１Ｙ、回収ローラ４２Ｙ、スクレーパ４３Ｙから構成されるクリーニング装置において、導電性ファーブラシ４１Ｙにバー状に成型された保護剤５１Ｙを当接配置し、導電性ファーブラシ４１Ｙを介して感光体１０Ｙ上に保護剤５１Ｙを塗布し、保護被膜を形成する。また、保護剤５１Ｙが経時でも安定してファーブラシ４１Ｙに供給できるように加圧バネ５２Ｙが取り付けられている。
【００３４】
ファーブラシ４１Ｙは、感光体の回転方向と同じ方向に回転している。すなわち、感光体は、図４中時計回りに回転しており、ファーブラシ４１Ｙも同様に時計回りに回転している。これにより、ファーブラシ４１Ｙと感光体ドラム１０Ｙとが対向する位置では、ファーブラシ４１Ｙは感光体ドラム表面の移動方向に対して逆方向に移動することとなる。その結果、トナーが除去された感光体ドラム表面に保護剤を塗布することができる。また、感光体ドラム１０Ｙの表面がファーブラシ４１Ｙと接触する領域を通過する間に多数のブラシの先端が接触することとなる。よって、感光体表面に付着したトナーを確実に回収することができるとともに、感光体表面に確実に保護剤を塗布することができる。
【００３５】
また、得られた画像情報に基づいて導電性ファーブラシ４１Ｙの回転数を制御して、感光体ドラムに塗布する保護剤の量を変えている。具体的には、画像面積率が高い画像の場合は、導電性ファーブラシ４１Ｙの回転数を上げて、感光体ドラム上に塗布する保護剤の量を多くする。これにより、感光体ドラム上に形成される保護層の厚みが厚くなる。画像面積率の高い画像の場合、感光体に付着するトナーの量は多くなり、トナーの添加剤によって感光体の表面が削られ易くなっているが、このように感光体上の保護剤の厚みを厚くすることで、感光体表面の削れを抑制することができる。
【００３６】
上記導電性ファーブラシ４１Ｙによって塗布された保護剤は、ブレード４６Ｙによって、均一に引き伸ばされ、感光体ドラム表面に付着した保護剤の厚みが整えられる。保護剤の厚みは、少なくとも保護剤が２〜１０分子の層状になるよう整えられる。保護剤が１分子の層であると、感光体ドラム表面を十分保護することができなくなる。また、保護剤が１０分子以上の層となると、感光体ドラム表面に十分な帯電電位が得られなかったり、感光体ドラム表面の摩擦係数が低下し、感光体ドラム表面にトナーが付着しにくくなったりして、異常画像が発生する場合がある。また、保護剤の厚みは、帯電装置のＡＣバイアスのピーク間電位差に応じて決められる。このように、ブレード４６Ｙで保護剤を引き伸ばすので、感光体ドラム表面を完全に保護剤で覆い尽くすことができる。また、保護層の厚みが整えらているので、帯電不良や、異常画像が発生することが抑制される。
【００３７】
定着装置８は、図６に示すようなベルト定着を用いるのが好ましい。この定着装置は、用紙の未定着トナー像保持面側に接触する定着ベルト８１を、ヒータ８２内蔵のローラ８３と、搬送方向でこのローラ８３よりも下流側に配置された支持ローラ８４とで回動可能に支持する。また、用紙の未定着トナー像保持面とは反対側の面に接する加圧ベルト８５を、同様にヒータ８６内蔵のローラ８７と支持ローラ８８とで回動可能に支持する。両ベルト８１、８５は、互いに接する展張部で用紙を挟んだ状態で搬送するようになっている。そして、例えば、それぞれヒータを内蔵しているローラを駆動ローラとする。なお、図中、８０はヒータ駆動用のサーミスタ、８８は排紙ローラを示す。
この定着装置８では、定着ベルト８１と加圧ベルト８５との互いに接触する展張部が、用紙搬送経路上で所定の距離にわたっており、かつ、それぞれのベルトがヒータ内蔵ローラにより加熱されているので、この展張部のベルト部分と用紙との接触で、用紙及びトナーを加熱できる。また、図示の例では、搬送方向下流側支持ローラ８４、８８が、上流側のローラ８３、８７よりも小径にされ、同支持ローラに巻き付いていく各ベルト表面、特に定着ベルト表面と用紙との分離性を高めている。また、定着ベルト８１と加圧ベルト８５との線速差を１０ｍＳｅｃ以下としている。これにより、高品位の画像を得ることができる。
【００３８】
次に、本実施形態に用いる現像剤について説明する。本実施形態の現像剤は、トナーとキャリアの二成分からなり、高画質を達成するために、トナーの平均粒径を３〜６μｍ、キャリアの平均粒径を２０〜４０μｍとしている。また、トナーの形状は、真球状ではなく表面に凹凸を有しているものが好ましい。具体的には、トナーの形状係数ＳＦ−１及びＳＦ−２が１００以上であるものが好ましい。
【００３９】
ここでトナーの形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２について説明する。図６は形状係数ＳＦ−１の説明図、図７は形状係数ＳＦ−２の説明図である。
まず、形状係数ＳＦ−１について説明する。形状係数ＳＦ−１とは、図６に示すように、球形物質の形状の丸さの割合を示す値であり、球形物質を２次元平面上に投影して出来る楕円状図形の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで割って、１００π／４を乗じたときの値で表される。つまり、形状係数ＳＦ−１は、次の式１に示す式で定義される。
（式２）
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）
【００４０】
この形状係数ＳＦ−１の値が１００の場合には、物質の形状が真球状となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど、物質の形状は不定形となる。
【００４１】
一方、形状係数ＳＦ−２は、図７に示すように、物質の形状の凹凸の割合を示す数値である。物質を２次元平面上に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで割って、１００／４πを乗じたときの値で表される。つまり、形状係数ＳＦ−２は、次の式２に示す式で定義される。
（式３）
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００／４π）
【００４２】
このＳＦ−２の値が１００の場合には、物質の表面に凹凸が存在しないことになり、ＳＦ−２の値が大きくなるほど、物質の表面の凹凸は顕著となる。
【００４３】
なお、上記形状係数は、日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い、トナー像を１００回無作為にサンプリングし、その画像情報は、ニレコ社製画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３）に導入して解析を行い、上記数式より算出する。
【００４４】
本発明者らの検討によれば、形状係数ＳＦ−１及びＳＦ−２がともに１００に近づいて、トナーの形状が球形に限りなく近づくと、転写効率が高くなることが判った。これは、形状効果によりトナー粒子と該トナー粒子と接触するもの（トナー粒子同士、感光体等）との間では点接触することになる。この結果、トナー流動性が高まったり、像担持体等に対する吸着力（鏡映力）が弱まったりして、転写電界の影響を受けやすくなるためと考えられる。
しかし、トナーの形状が球形に近づくと、メカ的なクリーニング（ブレードクリーニング等）に対して不利に働く。これは、トナー流動性が高まったり、感光体等に対する吸着力（鏡映力）が弱まったりして、クリーニング部材と感光体との僅かな間隙を容易にトナーが通過してしまうためである。よって、クリーニング性の面からは、トナーの形状としては、ある程度異形化（ＳＦ−１の値が１００より大きくなる方向）していたり、ある程度凹凸（ＳＦ−２の値が１００より大きくなる方向）があったりする方が好ましい。実験によれば、転写性とクリーニング性との両方を満足するためには、形状係数ＳＦ−１が１２０以上、１８０以下であり、また、形状係数ＳＦ−２が１１０以上、１９０以下であることが望ましい。
【００４５】
また、本実施形態のトナーは、濃度５％のトナーを、６０分トナーを攪拌して、さらにトナー濃度が７％となるように未帯電のトナーを追加して１分間攪拌後の−０．１ｆＣ／μｍ以上のトナーの個数を調べた結果が１０％以下となるようなトナーであることが好ましい。よって、トナーの母体樹脂としては、経時的にトナーの外添剤がトナー中に埋没しにくい材料とするのが好ましい。埋没しにくい材料としてはいくつかの候補が上げられるが、ここでは帯電特性、定着特性、クリーニング特性の点から、分岐ポリマーが好ましく、分岐ポリマーの中でもウレタン系の材料がさらに好ましい。トナーを均一な粒径で製造するために、ウレタンプレポリマーを用いた化学反応をともなる熔解懸濁法により生成し、その製造工程中でトナー表面に凹凸をつける手段を用いてトナーを作製するのが好ましい。以下にそのトナーの製法を示す。
【００４６】
〜樹脂微粒子エマルションの合成〜
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、イオン交換水６８３重量部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩（エレミノールＲＳ−３０：三洋化成工業製）１１重量部、スチレン１０３重量部、メタクリル酸６０重量部、アクリル酸ブチル１０５重量部、過硫酸アンモニウム１重量部を仕込んだ。そして、４００回転／分で１５分間撹拌して白色の乳濁液を得た。この乳濁液を加熱して、系内温度８０℃まで昇温し５時間反応させた。さらに、１％過硫酸アンモニウム水溶液３０重量部を滴下して加え、８０℃で７時間熟成してビニル系樹脂（スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エテレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体）の水性分散液［微粒子分散液１］を得た。［微粒子分散液１］をＬＡ−９２０で測定した体積平均粒径は、０．０９μｍであった。［微粒子分散液１］の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のＴｇは６０℃であった。
【００４７】
〜水相の調整〜
イオン交換水１０００重量部、［微粒子分散液１］８３重量部、ドデシルジフェニルェーテルジスルホン酸ナトリウムの４８．５％水溶液（エレミノールＭＯＮ−７：三洋化成工業製）３７重量部、酢酸エチル９０重量部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを［水相１］とする。
【００４８】
〜低分子ポリエステルの合成〜
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールＡエチレンオキサイド２モル付加物２８８重量部、ビスフェノールＡプロピレンオキサイド３モル付加物５５０重量部、テレフタル酸２３３重量部、アジピン酸６６重量部およびジブチルチンオキサイド２重量部を入れ、常圧で２３０℃で８時間反応させた。さらに１０〜１５ｍｍＨｇの減圧で５時聞反応した後、反応容器に無水トリメリット酸５４重量部を入れ、１８０℃、常圧で２時間反応し、［低分子ポリエステル１］を得た。［低分子ポリエステル１〕は、数平均分子量２５００、重量平均分子量６７００，Ｔｇ４８℃、酸価３０であった。
【００４９】
〜イソシアネート基を有するプレポリマーの合成〜
冷却管、撹拌機および窒索導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールＡエチレンオキサイド２モル付加物６９８重量部、ビスフェノールＡプロピレンオキサイド２モル付加物８１部、テレフタル酸２８３重量部、無水トリメリット酸２２重量部およびジブチルチンオキサイド５重量部を入れ、常圧で２３０℃で８時間反応させた。さらに１０〜１５ｍｍＨｇの減圧で５時間反応し、［中間体ポリエステル１］を得た。［中間体ポリエステル１］は、数平均分子量２１００、重量平均分子量９５００、Ｔｇ６１℃、酸価１、水酸基価５４であった。
次に、冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、［中間体ポリエステル１］４５０重量部、イソホロンジイソシアネート８０重量部、酢酸エチル５００重量部を入れ１００℃で５時間反応し、［プレポリマー１］を得た。［プレポリマー１］の遊離イソシアネート重量％は、０．９８％であった。
であった。
【００５０】
〜ケチミンの合成〜
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン１７０重量部とメチルエチルケトン７５重量部を仕込み、４０℃で１０時間反応を行い、［ケチミン化合物１］を得た。［ケチミン化合物１］のアミン価は３５６であった。
【００５１】
〜顔料マスターバッチの調整〜
水１２００重量部、カーボンブラック（Ｐｒｉｎｔｅｘ６０，デクサ社製）４４０重量部、［低分子ポリエステル１］１２００重量部を加え、ヘンシェルミキサー（三井鉱山社製）で混合する。この混合物を２本ロールを用いて１３０℃で４５分混練後、圧延冷却しパルペライザーで１ｍｍφ以下に粉砕し［マスターバッチ１］を得た。
【００５２】
〜油相の作成〜
撹拌棒および温度計をセットした容器に、［低分子ポリエステル１］４００重量部、合成エステルワックス１００重量部、ＣＣＡ（サリチル酸金属錯体Ｅ−８４：オリエント化学工業）１０重量部、酢酸エチル１０００重量部を仕込む。そして、撹拌下８０℃に昇温し、８０℃のまま５時間保持した後、１時間で３０℃に冷却した。次いで容器に［マスターバッチ１］５００重量部、酢酸エチル５００重量部を仕込み、１時間混合し［原料溶解液１］を得た。
この［原料溶解液１］１３２４重量部を容器に移し、ビーズミル（ウルトラビスコミル、アイメックス社製）を用いて、送液速度１ｋｇ／ｈｒ、ディスク周速度６ｍ／秒、０．５ｍｍジルコニアビーズを８０体積％充填、３パスの条件で、カーボンブラック、ＷＡＸの分ＷＡＸの分散を行った。次いで、［低分子ポリエステル１］の６５％酢酸エチル溶液１３２４重量部加え、上記条件のビーズミルで１パスし、［顔料・ＷＡＸ分散液１］を得た。［顔料・ＷＡＸ分散液１］の固形分濃度（１３０℃、３０分）は５０％であった。
【００５３】
〜乳化⇒脱溶剤〜
［顔料・ＷＡＸ分散液１］７００重量部、［プレポリマー１］を１６０重量部、［ケチミン化合物１］６．０重量部を容器に入れる。次いで、ＴＫホモミキサー（特殊機化社製）で６，０００ｒｐｍで１分間混合する。その後、容器に［水相１］１２００重量部を加え、ＴＫホモミキサーで回転数１３，０００ｒｐｍで２０分間混合し［乳化スラリー１］を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、［乳化スラリー１］を投入し、３０℃で８時間脱溶剤して、トナーに所望の凹凸を形成する。この溶剤蒸発速度を変えることで、得られるトナーの凹凸が変わってくる。そして、４０℃で８時間熟成を行い、［分散スラリー１］を得た。
【００５４】
〜洗浄⇒乾燥〜
［乳化スラリー１］１００重量部を減圧濾過した後、
Ａ：濾過ケーキにイオン交換水１００重量部を加え、ＴＫホモミキサーで混合（回転数１２，０００ｒｐｍで１０分間）した後濾過した。
Ｂ：Ａの濾過ケーキに１０％水酸化ナトリウム水溶液１００重量部を加え、ＴＫホモミキサーで混合（回転数１２，０００ｒｐｍで３０分間）した後、減圧濾過した。
Ｃ：Ｂの濾過ケーキに１０％塩酸１００重量部を加え、ＴＫホモミキサーで混合（回転数１２，０００ｒｐｍで１０分間）した後濾過した。
Ｄ：Ｃの濾過ケーキにイオン交換水３００重量部を加え、ＴＫホモミキサーで混合（回転数１２，０００ｒｐｍで１０分間）した後濾過する操作を２回行い［濾過ケーキ１］を得た。
この［濾過ケーキ１］を循風乾燥機にて４５℃で４８時間乾燥し、目開き７５μｍメッシュで篩った。その後、トナー粒子１００重量部に疎水性シリカ（ヘキサメチルジシラザン表面処理品、比表面積：２００ｍ２／ｇ）０．５重量部と、疎水化ルチル型酸化チタン（イソブチルトリメトキシシラン表面処理品、平均一次粒子径：０．０２μｍ）０．５重量部をヘンシェルミキサーにて１分攪拌５分静置のサイクルを１０回行い、トナーＡを得た。トナーの体積平均粒径は４．４３μｍ、Ｔｇは５０℃、樹脂成分のＴＨＦ不溶分は８％であった。
【００５５】
次に、キャリアの製法について説明する。
シリコーン樹脂（ＳＲ２４１１：東レダウコーニングシリコーン社製）の固形分に対してカーボン（ライオンアクゾ社製、ケッチェンブラックＥＣ−ＤＪ６００）７ｗｔ％を加え、ボールミルを使用して１０分間分散する。この分散液を固形分１０ｗｔ％になるよう希釈し、分散液を得る。平均粒径３０μｍのマグネタイト粉芯材の５Ｋｇに対して、上記の分散液を流動床型コーティング装置を用いて、１００℃の雰囲気下で約５０ｇ／ｍｉｎの割合で塗布する。さらに２５０℃で２時間加熱して膜厚０．５μｍのキャリアを得た。膜厚の調整はコート液量により行った。このキャリの体積固有抵抗は４．３×１０１０Ωｃｍであった。得られたキャリアは最終工程で脱気処理を３０分間行った。キャリア抵抗は、２ｍｍの間隔で平行に配置した電極を有する容器に芯材を充填し、両極間の１０００Ｖでの直流抵抗を横川ヒューレットパッカード株式会社製４３２９Ａ  Ｈｉｇｈ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｍｅｔｅｒにて測定した。
【００５６】
図８に、上記製法で作成したトナーＡを５重量部、上記製法で作成したキャリア９５重量部からなる現像剤Ａと、粉砕トナーＢを５重量部、上記製法で作成したキャリア９５重量部からなる現像剤Ｂとを用いてストレス指標とトナーの埋没ランクについて調べたグラフである。図８からわかるように、従来の粉砕トナーを用いた現像剤Ｂは、一般的な現像装置の動トルクで６０分間攪拌したときのストレス指標の５００を越えると、埋没ランクが１となり、全ての外添剤が埋没して表面に残存していない状態となっている。しかし、上記製法で作成したトナーＡを用いた現像剤Ａは、ストレス指標が５００近い値を示しても、埋没ランクは３．５となっており、トナー表面に十分外添剤が存在する状態であることがわかる。これは、本実施形態のトナーＡは、ウレタンプレポリマーを用いるので、外添剤が埋没しにくいトナーとなっているからと考えられる。
【００５７】
次に、上述した画像形成装置およびトナーの効果を確かめるべく実験を行った。この実験結果を以下に示す。
【００５８】
（実施例１）
この実施例１の画像形成装置は、リコー製プリンタＩｐｓｉｏＣｏｌｏｒ８１５０をベースマシンとして改造を行った。まず、このベースマシンの現像ユニットを現像ユニット内のドクターブレードを改造した現像ユニットに取り替えた。ドクターブレードの改造は、図２に示すように、ブレード裏の空間を樹脂剤量で埋めてドクターブレード裏の空間を排除したものを用いた。そして、この改造された現像ユニットを感光体と０．３ｍｍのギャップをもって配置した。次にクリーニングユニットを改造したクリーニングユニットに取り替える。この改造されたクリーニングユニットは、図４に示すように、バー状に成型されたステアリン酸亜鉛からなる保護剤をクリーニングブラシとしての導電性ファーブラシで掻き取って感光体上に供給して塗布できるようにしたものである。また、図中のブレードのブレード圧を１０００±２０ｇｆに設定した。現像剤は、上記製法で製造されたトナーＡを用いた。
（実施例２）
実施例２の画像形成装置は、上記実施例１の画像形成装置にさらに改良を行った。まず、ブレード圧を１０００±１０ｇｆになるように設定しなおした。また、中間転写ベルトを体積抵抗１０８Ω・ｃｍのものから、体積抵抗１０９Ω・ｃｍのものに変更した。さらに、トナーＡ１００重量部に対して無機微粒子としてＸ−２４（エアロジル製）を０．５重量部添加したトナーＢを用いた。
（実施例３）
実施例３の画像形成装置は、上記実施例２の画像形成装置にさらに改良を行った。まず、現像バイアスをＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳したものから、ＤＣバイアスのみに変更した。また、定着装置を上下の線速差が１ｍｓｅｃのベルト定着に変更した。さらに、転写紙へのトナーの付着量が０．４１ｍｇ／ｃｍ２となるように制御した。また、書込みユニットのレーザービームのスポット径を４５μｍに変更した。
（実施例４）
実施例４の画像形成装置は、上記実施例３の画像形成装置にさらに改良を行った。感光体表面電位を−６５０Ｖから−４５０Ｖに変更した。
（比較例１）
比較例１の画像形成装置は、ＩｐｓｉｏＣｏｌｏｒ８１５０を標準状態で使用し、保護剤が添加された粒径６．８μｍの粉砕トナーを使用した。
（比較例２）
比較例２の画像形成装置は、ＩｐｓｉｏＣｏｌｏｒ８１５０を標準状態で使用し、現像剤を上記製法で製造されたトナーＡを用いた。
（比較例３）
比較例２の画像形成装置は、ＩｐｓｉｏＣｏｌｏｒ８１５０のクリーニング装置を実施例１と同様のクリーニング装置に変更した。なお、現像剤中のトナーは、比較例１のものを用いた。
【００５９】
上記実施例１〜４および比較例１〜３の画像形成装置に用いるトナーを、１０分攪拌して初期攪拌時の帯電トナーの帯電量（Ｑ／Ｍ）および帯電量分布（ｑ／ｄ）を測定した。次に、上記初期攪拌したトナーをさらに６０分攪拌した後にトナー濃度が２％上昇するようにトナーを追加して１分攪拌した。そして、このときのトナーの帯電量（Ｑ／Ｍ）および帯電量分布（ｑ／ｄ）を測定した。このときの装置の回転数は、３０ｒｐｍであり、初期時のトナー濃度は５％とした。
【００６０】
トナーの帯電量（Ｑ／Ｍ）は、ブローオフ法を用いて測定した。このブローオフ法は、両側にトナーを通過させて磁性キャリアを通さないメッシュを備えた円柱状の導体の容器（ブローオフゲージ）を水平に置き、圧縮空気を吹き付けてトナーが持ち去った電荷を測定する方法である。この結果を表１に示す。
【００６１】
帯電量分布の測定には、Ｅ−ＳＰＡＲＴ  ＡＮＡＬＹＺＥＲ（ホソカワミクロン株式会社製の分析装置であり、以下、「Ｅ−ＳＰＡＲＴ分析装置」という。）を使用した。このＥ−ＳＰＡＲＴ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帯電量のデータが得られるものである。本確認実験では３０００個のトナーをサンプリングして分布の相違を見た。このＥ−ＳＰＡＲＴ分析装置にて得られた帯電分布から−０．１ｆｃ／μｍ以上のトナーの割合を調べた。外添剤が埋没してトナーが凝集している状態において、帯電されてないフレッシュなトナーを入れて攪拌しても、埋没したトナーはキャリアなどに付着して凝集しているためこれらのフレッシュなトナーは、キャリアやトナーと摩擦帯電されにくい。そのため、１分間の攪拌ではフレッシュなトナーは十分帯電されず、弱帯電トナーとなりやすい。一方、トナー表面に十分外添剤が存在する場合は、トナーが凝集していない。その結果、帯電されてないフレッシュなトナーを入れて攪拌してもこれらのトナーは、キャリアやトナーと擦れあって１分間の攪拌であっても十分帯電する。このことから、フレッシュなトナーを大量に入れて、トナー濃度を２％上昇させて１分間攪拌後の−０．１ｆｃ／μｍ以上の弱帯電トナーの個数が全体の何％であるか調べることで、定量的にトナーが劣化度合いを判定することができる。その結果を表１に示す。
【表１】
2005221699.tif 000003
【００６２】
また、上記実施例１〜４および比較例１〜３の画像形成装置でプリントを行い、初期攪拌後の初期時画像状態および１８０，０００枚後の経時の画像状態を評価した。画像の状態は、粒状性、鮮鋭性、階調性で評価した。
【００６３】
画像の粒状性とは、次のように定義される。すなわち、「粒状性」とは、「均一であるべき画像がどれだけざらついているかを表す主観評価値」と定義され、この主観的な評価値である粒状性を客観的に表した量が粒状性の評価尺度であり、「粒状度」である。この粒状度は、以下の方法で算出した。
【００６４】
この「粒状度」として標準化されているものとして次式の「ＲＭＳ粒状度」があり、ＡＮＳＩ  ＰＨ−２．４０−１９８５で標準化されている。
（式４）
ＲＭＳ粒状度（σＤ）＝［１／Ｎ  Σ（Ｄｉ−Ｄａ）２］１／２
Ｄｉ：濃度分布
Ｄａ：平均濃度（Ｄａ＝１／ＮΣＤｉ）
【００６５】
このほか、画像の濃度変動のパワースペクトラムである  Ｗｉｎｅｒ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  を用いた粒状度が定義されている。ＸｅｒｏｘのＤｏｏｌｅｙとＳｈａｗは  Ｗｉｎｅｒ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  を適用し、次式で示すように、視覚の空間周波数特性（Ｖｉｓｕａｌ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ：  ＶＴＦ）とカスケードした後、積分した値を粒状度（ＧＳ）とした。（詳細は  Ｒ．Ｐ．Ｄｏｏｌｅｙ，Ｒｓｈａｗ  ：  Ｎｏｉｓｅ  Ｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｏｔｏｇｒ．Ｅｎｇ．，５，４（１９７９），ｐｐ１９０−１９６参照）
（式５）
ＧＳ＝ｅｘｐ（−１．８Ｄａ）∫（ＷＳ（ｆ））１／２  ＶＴＦ（ｆ）ｄｆ
Ｄａ：平均濃度
ｆ：空間周波数（ｃ／ｍｍ）
ＷＳ（ｆ）：  Ｗｉｎｅｒ  Ｓｐｃｔｒｕｍ
ＶＴＦ（ｆ）：視覚の空間周波数特性
【００６６】
本実施形態における「粒状度」は、このＤｏｏｌｅｙとＳｈａｗの粒状度をさらに発展させ、次の式によって定義する。
（式６）
粒状度＝ｅｘｐ（ａＬ＋ｂ）∫（ＷＳＬ（ｆ））１／２  ＶＴＦ（ｆ）ｄｆ
Ｌ：平均明度
ｆ：空間周波数（ｃ／ｍｍ）
ＷＳＬ（ｆ）：明度変動のパワースペクロトラム
ＶＴＦ（ｆ）：視覚の空間周波数特性
ａ：係数（＝０．１０４４）
ｂ：係数（＝０．８９４４）
【００６７】
この場合には、画像の濃度ではなく、明度Ｌ＊を使用する。後者の方が色空間のリニアリティーに優れ、カラー画像への適応性も優れる点が特徴である。以下で記載する粒状度はこの式によって定義された粒状度である。
【００６８】
粒状度はその定義からして画像のノイズ特性を表している。出力画像の粒状度を上述の手法によって測定することによって、画像のノイズ特性（ざらつき）を数値化することが可能である。粒状度の数値はその定義からも分かるように、ざらつきが良好である場合には値が小さく、ざらつきが悪くなるに従って値が大きくなる。発明者は、出力画像をスキャナー（ＦＴ−Ｓ５０００：大日本スクリーン社製）で読み込んだ後に、上述の計算式にもとづき粒状度の計算行なった。この計算結果を５段階に区切り、粒状性ランクとした。
【００６９】
次に、画像の鮮鋭性とは、画像の輪郭や微細構造の再現性を表す心理要因である。一方、鮮鋭度は、画像の物理測定、定量化によって得られる物理要因である。鮮鋭度の評価は、ラダーチャートや、タケノコチャートなどの解像力チャート用いて解像力を評価する方法や、アキュータンスおよび画像のＭＴＦ（空間周波数特性）から求めるものがある。鮮鋭性の評価は、心理評価と対応の良いＭＴＦに基づき評価した。
【００７０】
ＭＴＦによる鮮鋭度評価は、画像のＭＴＦと視覚の空間周波数特性を組み合わせた形で行う。具体的には、入力信号（画像）である正弦波信号のＭＴＦ−Ｆｉｎと、出力信号（画像）である正弦波信号のＭＴＦ−Ｏｕｔとの比として求める。
（式７）
ＭＴＦ＝ＭＴＦ−Ｆｉｎ／ＭＴＦ−Ｏｕｔ
【００７１】
このＭＴＦを色々な空間周波数に対して求めることで評価対象である画像システムの空間周波数特性（伝達特性）が得らる。この得られたＭＴＦを鮮鋭性の評価尺度として、鮮鋭性のランク分けをした。
【００７２】
画像の階調性は、画像の濃淡をどのように再現するかを表す特性であり、出力装置の階調性の良し悪しは十分なダイナミックレンジ（ベタ濃度）有無、階調再現特性いわゆるガンマ特性が滑らかさ、階調のとびやつぶれの少なさ等で決定される。そこで、階調性の評価方法としては、以下のような方法が考えられる。
Ａ．グレースケールの明度を測定し、出力特性のガンマ特性の直線性（直線回帰時の寄与率もしくは自乗誤差）を評価する方法。
Ｂ．８ｂｉｔ（２５６階調）のグレースケールの明度を測定し、各階調間の明度差が知覚可能な明度差（ＪＮＤ＝０．２７）の何倍になるかを算出し、この算出した値を加算した値で階調のとびを評価する方法。
今回は、Ｂの評価方法を用いた。そして、Ｂの評価方法で得られた値を５段階に区切り、階調性の評価値とした。
以下にこの結果を示す。
【表２】
2005221699.tif 000004
【００７３】
表１の比較例１を見ると、初期攪拌が終了した１０分後の帯電量Ｑ／Ｍより７０分攪拌後の帯電量Ｑ／Ｍが増加しているにもかかわらず、７０分後の−０．１ｆｃ／μｍ以上のトナーの割合は１０分後の−０．１ｆｃ／μｍ以上のトナーの割合より増加している。これは、比較例１の初期時のトナーの帯電分布は、−１６μｃ／ｇを中心に正規分布しているが、７０分後のトナーの帯電分布は−２５μｃ／ｇを中心とする正規分布となっていなかった。これは、攪拌しても十分な帯電量が得られない、劣化したトナーの割合が増えたため、十分な帯電量があるにもかかわらず、−０．１ｆｃ／μｍ以上のトナーの割合が増加したと考えられる。この劣化したトナーとは、攪拌中にトナーの外添剤が埋没してしまったトナーである。このため、初期時における画像の粒状性、鮮鋭性、階調性は良好であったが、経時において著しく低下してしまっている。
【００７４】
一方、比較例２においては、トナーを粉砕トナーから本発明の実施形態で説明した製法で作成したトナーに変更している。このトナーＡは、ウレタンプレポリマーを用いた化学反応をともなる熔解懸濁法により生成しているため、外添剤が埋没しにくくなっている。このため、比較例１に較べて７０分後の−０．１ｆｃ／μｍ以上のトナーの割合が減少している。この結果、比較例１に較べて経時の粒状性が向上した。しかし、トナーの外添剤が埋没しにくいトナーを使用したにもかかわらず、７０分後の−０．１ｆｃ／μｍ以上のトナーの割合が１０％以上となっている。これは、比較例１の現像装置は、図○に示すように現像剤規制部材の裏側が空間となっており、現像する過程でこの空間に現像剤が溜まっていく。この空間に滞留したトナーは、攪拌されずに滞留しているので、徐々に帯電量が失われていく。この滞留して帯電量が失われたトナーの一部が現像スリーブに付着して現像領域に搬送されてしまう結果、７０分後の−０．１ｆｃ／μｍ以上のトナーの割合が１０％以上となったと考えられる。また、現像剤規制部材の裏側に滞留した現像剤が現像スリーブ上のトナーに多大なストレスを与えた結果、トナーの外添剤の埋没が進行してしまった結果、７０分後の−０．１ｆｃ／μｍ以上のトナーの割合が１０％以上となったとも考えられる。
【００７５】
比較例３は、比較例１と同様の粉砕トナーを用いているにも係わらず、経時での粒状性および階調性が向上している。これは、感光体表面に感光体表面に２分子以上の厚さの保護層が形成されているので、感光体が帯電装置との放電やトナーの外添剤の影響により、劣化することが抑制されたためと考えられる。
【００７６】
実施例１は、７０分後の−０．１ｆｃ／μｍ以上のトナーの割合が１０％以下となっており、粒状性、鮮鋭性、階調性ともに初期時および経時において良好な値を示した。実施例１においては、図２に示すように現像剤規制部材の裏側を樹脂で埋めている。これにより、現像剤規制部材の裏側に現像剤が溜まることがないので、現像スリーブ上のトナーに多大なストレスを受けることがない。また、滞留して帯電量を失われたトナーが現像領域に搬送されることがない。このため、７０分後の−０．１ｆｃ／μｍ以上のトナーの割合が１０％以下となり、経時の粒状性が向上したと考えられる。また、感光体表面に２分子以上の厚さの保護層が形成されているので、感光体が帯電装置との放電やトナーの外添剤の影響により、劣化することが抑制されている。その結果、経時において感光体の表面電位が安定し、経時での画像が向上した。
【００７７】
また、実施例２においては、中間転写ベルトの体積抵抗を１０９Ω・ｃｍとし、トナーＡ１００重量部に対して無機微粒子を０．５重量部添加したトナーＢを用いたので、初期時および経時の画像の粒状性、鮮鋭性、階調性ともに実施例１に比べ上昇した。
【００７８】
また、実施例３においては、現像バイアスをＤＣバイアスとしたので、経時で帯電量の多少落ちたトナーがあっても、地汚れなどが発生しにくくなった。その結果、経時において画像の粒状性が実施例２に比べて向上した。また、定着装置を上下の線速差が１ｍｓｅｃのベルト定着にし、転写紙へのトナーの付着量が０．４１ｍｇ／ｃｍ２となるように制御し、書込みユニットのレーザービームのスポット径を４５μｍに変更している。その結果、得られた画像の光沢度が１０％となり、画像の階調性、鮮鋭性が実施例３に比べ向上した。
【００７９】
また、実施例４においては、感光体表面電位を−４５０Ｖとした。これにより、感光体の表面電位を−３０Ｖ／μｍ以下とすることができ、画像の粒状性、鮮鋭性、階調性が初期時から経時において良好な画像を維持しつづけることができた。
【００８０】
以上、本実施の画像形成装置によれば、従来のトナーではトナー表面に残存する外添剤がなくなるような時間（６０分）トナーを攪拌し、さらにトナー濃度が７％となるように未帯電のトナーを追加して１分間攪拌後の−０．１ｆＣ／μｍ以上のトナーの個数が１０％以下となるようなトナーを用いる。これにより、経時に渡りトナーの凝集が抑制され、シャープな帯電分布を維持することができる。その結果、−０．１ｆＣ／μｍ以上の弱・逆帯電トナーの存在量が経時に渡って１０％以下に維持されるので、地汚れ等の画像の劣化を抑制することができる。よって、長期に渡って良好な画像を維持することができる。
また、トナーの粒径を３〜６μｍとしているので、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌汚れの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。トナーが３μｍよりも小粒径の場合には、現像時に地汚れやトナー飛散等が生じたり、流動性を悪化させトナーの補給やクリーニング性等を阻害する場合がある。また、６μｍよりも大粒径の場合には、画像中のチリや、解像性の悪化等が問題となる場合がある。
また、キャリアの粒径を２０〜４０μｍとしている。キャリア粒径を４０μｍ以下とすることで、作像時の現像剤穂（キャリアチェーン）の太さを均一に細くすることができ、より緻密なトナーの受け渡しをすることが可能となる。また、現像スリーブ上の単一面積当たりにおける現像剤穂の密度も多くなるので、感光体上の潜像に隙間無くトナーの受け渡しが可能になる。これにより、よりドット再現性に優れた画像を形成することができる。なお、キャリア粒径が２０μｍよりも小さすぎると、感光体へのキャリア付着が増加してしまうので、２０μｍ以上が望ましい。
また、得られた画像情報に基づいて導電性ファーブラシの回転数を制御して、感光体に塗布する保護剤の量を変えている。具体的には、画像面積率が高い画像の場合は、ファーブラシの回転数を速くして感光体に付着するトナー量が多くして、トナーの添加剤による感光体表面が削れる影響を抑制する。このように、画像面積率に応じてファーブラシの回転数を制御するので、トナーの添加剤による感光体表面の削れの影響を抑制できる。その結果、経時にわたり安定した感光体表面電位を得ることができ、良好な画像を経時にわたり維持することができる。
また、本実施形態においては、保護剤を感光体に塗布後、ブレードによって保護剤を均一に伸ばしている。これにより、感光体表面に均一に２分子以上の厚みの保護層を形成することができ、感光体表面を確実に保護することができる。
また、本実施形態においては、初期攪拌後のトナーの帯電量の絶対値が３０μＣ／ｇ以上としているので、初期時において確実に逆・弱帯電トナーをなくすことができる。その結果、初期時において良好な画像を得ることができる。
また、本実施形態のトナーは、ウレタンプレポリマーを用いた化学反応をともなる熔解懸濁法により生成している。これにより、トナーを均一な粒径で製造することができ、粒径分布および帯電分布がシャ−プにすることができる。また、ウレタンプレポリマーを用いることで、外添剤が埋没しにくいトナーとすることができる。よって、経時に渡って帯電量が低下しないトナーとすることができ、経時に渡ってトナーの帯電不良から起こる地汚れなどの画像の劣化を抑制することができる。
また、本実施形態のトナーは、トナー製造工程において溶剤をとばすときにトナー表面に凹凸を形成している。このように、トナーに凹凸をつけることで、転写性とクリーニング性とを満足することができる。
また、トナーの表面にシリカ、酸化チタン等の無機または有機微粒子の外添剤がある程度トナーに埋め込まれるようにして存在するようにしている。このように、外添剤をある程度埋没させることで、トナーと物理的に外添剤を付着させているものに比べて、トナーから脱落しにくくなる。これによって、トナーが経時で安定した性能を維持することができる。
また、書き込み装置のレーザビームのスポット径を５０μｍ以下としている。このように、小径のレーザビームで感光体表面を走査することで、より小さなドットからなるシャープな静電潜像を形成することができ、高品質な画像を形成することができる。
また、現像バイアスとしてＤＣバイアスを用いることで、経時で帯電量の多少落ちたトナーであっても、地汚れやトナー飛散などを発生しにくくすることができる。よって経時において画像のの劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本実施の形態に係る画像形成装置の全体の概略構成図。
【図２】現像装置の概略構成図。
【図３】（ａ）は、現像剤規制部材の裏側の空間ａがある従来の現像装置の概略図。（ｂ）は、現像剤規制部材の裏側の空間ａを樹脂で埋めた現像装置の概略図。
【図４】クリーニング装置の概略構成図。
【図５】定着装置の概略構成図。
【図６】形状係数ＳＦ−１を説明するための模式図。
【図７】形状係数ＳＦ−２を説明するための模式図。
【図８】現像剤Ａと現像剤Ｂの埋没ランクとストレス指標との関係を示す図。
【図９】各現像ユニットにおける埋没ランクとストレス指標との関係を示す図。
【図１０】従来のトナーにおける攪拌後の帯電分布を示す図。
【符号の説明】
【００８２】
１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ    帯電ローラ
２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋ    現像装置
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋ    クリーニング装置
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｂｋ    書き込み装置
６ａ    中間転写ベルト
８    定着装置
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋ    感光体ドラム
２４Ｙ    現像スリーブ
２７Ｙ    現像規制部材
２９Ｙ    樹脂
４１Ｙ    導電性ファーブラシ
５１Ｙ    保護剤
【図１】
2005221699.tif 000005
【図２】
2005221699.tif 000006
【図３】
2005221699.tif 000007
【図４】
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【図５】
2005221699.tif 000009
【図６】
2005221699.tif 000010
【図７】
2005221699.tif 000011
【図８】
2005221699.tif 000012
【図９】
2005221699.tif 000013
【図１０】
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