(57)【要約】【課題】  複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置が備える電子写真方式の現像方法に関して、現像ユニットのドクタ部に侵入する以前の現像剤層中の現像剤移動速度分布を最適に保つことによって、現像剤滞留部において現像剤に過度なストレスを与えることなく効率的に帯電を与え、かつ現像剤劣化の進行を抑制することにより、経時において、高品位の画像を維持する。【解決手段】  現像剤規制部材（ドクタ）３０３上流の現像剤保持部において、上ケース部３４近傍の現像剤移動速度：｜Ｖｃ｜を｜Ｖｃ｜＞０とすることを特徴とする現像方法および現像装置とする。【選択図】図５
2005195949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に対向して配置され、内部に磁石を有する現像剤担持体が、トナーとトナーを保持する磁性キャリアとを含む二成分現像剤を担持し、二成分現像剤を像担持体と現像剤担持体との間に形成される現像領域に搬送し、像担持体表面上に形成される静電潜像をトナーで現像する現像方法において、
現像剤規制部材の上流の現像剤保持部での上ケース部近傍の現像剤移動速度を｜Ｖｃ｜とすると、｜Ｖｃ｜＞０であることを特徴とする現像方法。
【請求項２】
像担持体に対向して配置され、内部に磁石を有する現像剤担持体が、トナーとトナーを保持する磁性キャリアとを含む二成分現像剤を担持し、二成分現像剤を像担持体と現像剤担持体との間に形成される現像領域に搬送し、像担持体表面上に形成される静電潜像をトナーで現像する現像方法において、
現像剤規制部材の上流の現像剤保持部での上ケース部近傍の現像剤移動速度｜Ｖｃ｜と現像剤担持体表面の現像剤移動速度｜Ｖｓ｜が、｜Ｖｃ｜≧１／３｜Ｖｓ｜なる関係を満たすことを特徴とする現像方法。
【請求項３】
像担持体に対向して配置され、内部に磁石を有する現像剤担持体が、トナーとトナーを保持する磁性キャリアとを含む二成分現像剤を担持し、二成分現像剤を像担持体との間に形成される現像領域に搬送し、像担持体表面上に形成される静電潜像をトナーで現像する現像方法において、
前記現像剤保持部における現像剤移動速度が（速度変化の傾き）が現像剤担持体表面からの距離に対して、上に凸に変化することを特徴とする現像方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の現像方法に対して、現像バイアスとしてＤＣバイアスを用いることを特徴とする現像方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の現像方法に対して、現像剤規制部材として、所謂磁性ドクタを用いることを特徴とする現像方法。  
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の現像方法に対して、前記トナーが有機溶媒中に少なくとも、ウレア結合し得る変性されたポリエステル系樹脂と着色剤を含むトナー組成物を溶解または分散させ、溶解または分散物を水系媒体中に分散し、重付加反応させ、この分散液の溶媒を除去、洗浄して得られるトナーを用いることを特徴とする現像方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の現像方法に対して、前記トナーが、重量平均粒径が４．０〜８．０μｍであり、粒径分布がＤｖ／Ｄｎ≦１．２５（Ｄｖ：重量平均粒径、Ｄｎ：個数平均粒径）のトナーであることを特徴とする現像方法。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の現像方法に対して、前記トナーが、平均円形度０．９０以上〜１．００未満のトナーであることを特徴とする現像方法。
【請求項９】
像担持体に対向して配置され、内部に磁石を有する現像剤担持体が、トナーとトナーを保持する磁性キャリアとを含む二成分現像剤を担持し、二成分現像剤を像担持体との間に形成される現像領域に搬送し、像担持体表面上に形成される静電潜像をトナーで現像する現像装置において、
現像剤規制部材の上流の現像剤保持部での上ケース部近傍の現像剤移動速度を｜Ｖｃ｜とすると、｜Ｖｃ｜＞０であることを特徴とする現像装置。  
【請求項１０】
像担持体に対向して配置され、内部に磁石を有する現像剤担持体が、トナーとトナーを保持する磁性キャリアとを含む二成分現像剤を担持し、二成分現像剤を像担持体との間に形成される現像領域に搬送し、像担持体表面上に形成される静電潜像をトナーで現像する現像装置において、
現像剤規制部材の上流の現像剤保持部での上ケース部近傍の現像剤移動速度｜Ｖｃ｜と現像剤担持体表面の現像剤移動速度｜Ｖｓ｜が、｜Ｖｃ｜≧１／３｜Ｖｓ｜なる関係を満たすことを特徴とする現像装置。  
【請求項１１】
像担持体に対向して配置され、内部に磁石を有する現像剤担持体が、トナーとトナーを保持する磁性キャリアとを含む二成分現像剤を担持し、二成分現像剤を像担持体との間に形成される現像領域に搬送し、像担持体表面上に形成される静電潜像をトナーで現像する現像装置において、
前記現像剤保持部における現像剤移動速度が（速度変化の傾き）が現像剤担持体表面からの距離に対して、上に凸に変化することを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
請求項９ないし１１のいずれかに記載の現像装置に対して、現像バイアスとしてＤＣバイアスを用いることを特徴とする現像装置。
【請求項１３】
請求項９ないし１２のいずれかに記載の現像装置に対して、現像剤規制部材として、所謂磁性ドクタを用いることを特徴とする現像装置。
【請求項１４】
請求項９ないし１３のいずれかに記載の現像装置に対して、前記トナーが有機溶媒中に少なくとも、ウレア結合し得る変性されたポリエステル系樹脂と着色剤を含むトナー組成物を溶解または分散させ、該溶解または分散物を水系媒体中に分散し、重付加反応させ、この分散液の溶媒を除去、洗浄して得られるトナーを用いることを特徴とする現像装置。
【請求項１５】
請求項９ないし１４のいずれかに記載の現像装置に対して、前記トナーが、重量平均粒径が４．０〜８．０μｍであり、粒径分布がＤｖ／Ｄｎ≦１．２５のトナーであることを特徴とする現像装置。
【請求項１６】
請求項９ないし１５のいずれかに記載の現像装置に対して、前記トナーが、平均円形度０．９０以上〜１．００未満のトナーであることを特徴とする現像装置。  
【請求項１７】
光導電性を有し、表面に潜像を形成する像担持体と、像担持体を帯電する帯電装置と、像担持体に対向して配置され、表面にトナーとトナーを保持する磁性キャリアを収納し、像担持体表面にトナー像を形成する現像装置と、像担持体表面に形成されるトナー像を記録部材に転写する転写装置とを有する画像形成装置において、
前記画像形成装置が、請求項９ないし１６のいずれかに記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】
像担持体と、帯電手段、現像手段、クリ−ニング手段より選ばれる少なくとも一つの手段を一体に支持し、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、
前記現像手段が、請求項９ないし１６のいずれかに記載の現像装置もしくは画像形成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、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置が備える電子写真方式の現像方法、現像装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の複写機、レーザプリンタにおいては高画質を求められると同時に、高耐久性、高安定も望まれている。つまり、環境変動による画質の変化が少なく、また常に安定した画像を経時において提供していかなければならない。従来より、非磁性トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤（以下現像剤と記す）を現像剤担持体（以下現像スリーブと記す）上に保持し、内包される磁極によって磁気ブラシを形成させ、現像スリーブに像担持体（以下感光体と記す）と対向する位置で現像バイアスを印加することにより現像を行う二成分現像方式が広く知られている。この二成分現像方式は、カラー化が容易なことから現在広く用いられている。この方式において、現像剤は現像スリーブの回転に伴い、現像領域に搬送される。現像剤が現像領域に搬送されるに従い、現像極の磁力線に沿いながら、現像剤中の多数の磁性キャリアがトナーを伴って集合し、磁気ブラシを形成する。
【０００３】
これら二成分現像装置、特にカラー画像形成装置においては、トナー分散性を向上するために、シリカや酸化チタンがトナー表面に添加されている。これら添加剤はメカ的ストレスや熱ストレスに弱く、現像器での攪拌時に、トナー内部に埋没したり、表面から離脱したりする現象が発生する。その結果、現像剤（トナー、キャリアを含む）の流動性等の特性値が変化し、経時において汲み上げ量（現像領域に搬送される単位面積あたりの現像剤の重量）が低下するという現象が発生している。経時における粒状性等の安定性向上の点から、このような現象が発生しないことが望ましく、早急な解決手段が望まれている。
【０００４】
特許文献１においては、現像スリーブの外周面に対して所定のギャップを介して配置された現像剤規制部材（以下現像ドクタと記す）を有している。現像ドクタは、現像スリーブの内側に内包された磁石との間で磁界を形成するための磁性板、およびこの磁性板を保持するとともに、外周面との間を通過される現像剤を穂切りして、現像剤の量を調整するブレードを有している。磁性板が外周面に対向した先端は、曲率半径Ｒの曲面に形成され、それにより適切な量の現像剤を安定して供給でき、現像剤に対するストレスを低減でき、現像スリーブを回転するモータの負担を軽減できると記載されている。しかしながら、現像剤に対するストレスは、現像ドクタの先端部で発生するのではなく、主に現像ドクタ裏に保持する現像剤滞留部による。それに関する記載はないため、この方法では、現像剤に対するストレスを軽減するのは、難しいと考えられる。
また、特許文献２においては、現像域に供給する現像剤の層厚を規制する現像ドクタの直上流に、現像剤担持体と常に一定な間隔を保ちながら定常的に回転する円柱形状の現像剤搬送部材が設けられている。それにより、現像剤の規制部に、現像剤が詰まったり、不動層を形成することがなくなって、濃度むらのない画像形成を安定して行えるとある。しかしながら、このような構成は、公知であるプレドクタ的に現像ドクタが2枚設置されているのと同様と考えられる。そのため、環境変動や経時における現像剤の流動性変化等により、第一現像ドクタと第2現像ドクタ間に現像剤が詰まり不動層が発生し、現像剤劣化が発生すると考えられる。また、構成が複雑となりコストアップに繋がるという問題点がある。
さらに特許文献３においては、現像ドクタ上流部で現像スリーブに対向する位置に現像剤保持用マグネットローラを設置することにより、現像剤にストレスをかけることなく、現像領域に搬送することを目的としている。しかし、現像剤保持用マグネットロールを設置することにより、現像剤保持量そのものが増加し、現像剤に対するストレスが増加する可能性があり、問題となる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１６１００７号公報
【特許文献２】特開平５−３５０６７号公報
【特許文献３】特開平９−１４６３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記問題点に鑑み本発明の現像方法、現像装置および画像形成装置は、現像ドクタ部に侵入する以前の現像剤層中の現像剤移動速度分布を最適に保つことによって、現像剤滞留部において現像剤に過度なストレスを与えることなく効率的に帯電を与え、かつ現像剤劣化の進行を抑制することにより、経時において、高品位の画像を維持することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を解決するため、請求項１に記載の本発明は、像担持体に対向して配置され、内部に磁石を有する現像剤担持体が、トナーとトナーを保持する磁性キャリアとを含む二成分現像剤を担持し、二成分現像剤を像担持体との間に形成される現像領域に搬送し、像担持体表面上に形成される静電潜像をトナーで現像する現像方法において、現像ドクタの上流の現像剤保持部での上ケース部近傍の現像剤移動速度を｜Ｖｃ｜とすると
｜Ｖｃ｜＞０であることを特徴とする現像方法である。
請求項２に記載の発明は、像担持体に対向して配置され、内部に磁石を有する現像剤担持体が、トナーとトナーを保持する磁性キャリアとを含む二成分現像剤を担持し、二成分現像剤を像担持体との間に形成される現像領域に搬送し、像担持体表面上に形成される静電潜像をトナーで現像する現像方法において、現像剤規制部材の上流の現像剤保持部での上ケース部近傍の現像剤移動速度｜Ｖｃ｜と現像剤担持体表面の現像剤移動速度｜Ｖｓ｜が｜Ｖｃ｜≧１／３｜Ｖｓ｜なる関係を満たすことを特徴とする現像方法である。
請求項３に記載の発明は、像担持体に対向して配置され、内部に磁石を有する現像剤担持体が、トナーとトナーを保持する磁性キャリアとを含む二成分現像剤を担持し、二成分現像剤を像担持体との間に形成される現像領域に搬送し、像担持体表面上に形成される静電潜像をトナーで現像する現像方法であって、前記現像剤保持部における現像剤移動速度（速度変化の傾き）が現像剤担持体表面からの距離に対して、上に凸に変化することを特徴とする現像方法である。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の現像方法に対して、現像バイアスとしてＤＣバイアスを用いることを特徴とする現像方法である。
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の現像方法に対して、現像剤層厚規制部材として、所謂磁性ドクタを用いることを特徴とする現像方法である。
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の現像方法に対して、前記トナーが有機溶媒中に少なくとも、ウレア結合し得る変性されたポリエステル系樹脂と着色剤を含むトナー組成物を溶解または分散させ、該溶解または分散物を水系媒体中に分散し、重付加反応させ、この分散液の溶媒を除去、洗浄して得られるトナーを用いることを特徴とする現像方法である。
請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の現像方法に対して、前記トナーが、重量平均粒径４．０〜８．０μｍ、粒径分布Ｄｖ／Ｄｎ≦１．２５（Ｄｖ：重量平均粒径、Ｄｎ：個数平均粒径）のトナーであることを特徴とする現像方法である。
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の現像方法に対して、前記トナーが、平均円形度０．９０以上〜１．００未満のトナーであることを特徴とする現像方法である。
【０００９】
請求項９に記載の発明は、像担持体に対向して配置され、内部に磁石を有する現像剤担持体が、トナーとトナーを保持する磁性キャリアとを含む二成分現像剤を担持し、二成分現像剤を像担持体との間に形成される現像領域に搬送し、像担持体表面上に形成される静電潜像をトナーで現像する現像装置において、現像剤規制部材の上流の現像剤保持部での上ケース部近傍の現像剤移動速度を｜Ｖｃ｜とすると｜Ｖｃ｜＞０であることを特徴とする現像装置である。
請求項１０に記載の発明は、像担持体に対向して配置され、内部に磁石を有する現像剤担持体が、トナーとトナーを保持する磁性キャリアとを含む二成分現像剤を担持し、二成分現像剤を像担持体との間に形成される現像領域に搬送し、像担持体表面上に形成される静電潜像をトナーで現像する現像装置において、現像剤規制部材の上流の現像剤保持部での上ケース部近傍の現像剤移動速度｜Ｖｃ｜と現像剤担持体表面の現像剤移動速度
｜Ｖｓ｜が｜Ｖｃ｜≧１／３｜Ｖｓ｜なる関係を満たすことを特徴とする現像装置である。
請求項１１に記載の発明は、像担持体に対向して配置され、内部に磁石を有する現像剤担持体が、トナーとトナーを保持する磁性キャリアとを含む二成分現像剤を担持し、二成分現像剤を像担持体との間に形成される現像領域に搬送し、像担持体表面上に形成される静電潜像をトナーで現像する現像装置において、前記現像剤保持部における現像剤移動速度が（速度変化の傾き）が現像剤担持体表面からの距離に対して、上に凸に変化することを特徴とする現像装置である。
【００１０】
請求項１２に記載の発明は、請求項９ないし１１のいずれかに記載の現像装置において、現像バイアスとしてＤＣバイアスを用いることを特徴とする現像装置である。
請求項１３に記載の発明は、請求項９ないし１２のいずれかに記載の現像装置において、現像剤規制部材として、所謂磁性ドクタを用いることを特徴とする現像装置である。
請求項１４に記載の発明は、請求項９ないし１３のいずれかに記載の現像装置において、前記トナーが有機溶媒中に少なくとも、ウレア結合し得る変性されたポリエステル系樹脂と着色剤を含むトナー組成物を溶解または分散させ、該溶解または分散物を水系媒体中に分散し、重付加反応させ、この分散液の溶媒を除去、洗浄して得られるトナーを用いることを特徴とする現像装置である。
請求項１５に記載の発明は、請求項９ないし１４のいずれかに記載の現像装置において、前記トナーが、重量平均粒径４．０〜８．０μｍ、粒径分布Ｄｖ／Ｄｎ≦１．２５（Ｄｖ：重量平均粒径、Ｄｎ：個数平均粒径）のトナーであることを特徴とする現像装置である。
請求項１６に記載の発明は、請求項９ないし１５のいずれかに記載の現像装置において、前記トナーが、平均円形度０．９０以上〜１．００未満のトナーであることを特徴とする現像装置である。
【００１１】
請求項１７に記載の発明は、光導電性を有し、表面に潜像を形成する像担持体と、像担持体を帯電する帯電装置と、像担持体に対向して配置され、表面にトナーとトナーを保持する磁性キャリアを収納し、像担持体表面にトナー像を形成する現像装置と、像担持体表面に形成されるトナー像を記録部材に転写する転写装置とを有する画像形成装置において、請求項９ないし１６のいずれかに記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置である。
請求項１８に記載の発明は、像担持体と、帯電手段、現像手段、クリ−ニング手段より選ばれる少なくとも一つの手段を一体に支持し、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、請求項９ないし１６のいずれかに記載の現像装置もしくは画像形成装置を用いることを特徴とするプロセスカ−トリッジである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、請求項１ないし３に記載の現像方法ならびに請求項９ないし１１に記載の現像装置では、現像剤の劣化を抑制することができるため、経時における画質安定性が向上する。
請求項４に記載の現像方法ならびに請求項１２に記載の現像装置では、現像バイアスとして、ＤＣバイアスを用いることにより現像領域において、キャリアに与える電気的ストレスを低減することができるため、トナーの帯電量を安定化することが可能となる。
請求項５に記載の現像方法ならびに請求項１３に記載の現像装置では、現像スリーブに内包される磁極からの磁力線を現像ドクタ先端に集中させることが可能となる。それにより、動トルクのバラツキ（標準偏差）が小さくなり、現像ドクタ通過現像剤量が安定する。また、トナーの帯電安定性が増す。  
請求項６に記載の現像方法ならびに請求項１４に記載の現像装置では、少なくとも結着樹脂、該結着樹脂と非相溶の離型剤および着色剤からなる電子写真用カラートナーにおいて、結着樹脂と着色剤の混合物を予め有機溶剤と共に混練させることにより、初期的に結着樹脂と着色剤が十分に付着した状態となって、分散が効果的に行なわれる条件になり、結着樹脂中での着色剤の分散が良好で、着色剤の分散径が小さくなり、着色剤が微分散され、着色力が高く、且つ色調の鮮明な透過性の高い優れたカラートナーを使用するので、透明性及び彩度（鮮やかさ、光沢）及び色再現性にすぐれた高品質画像を得ることが可能となる。
請求項７に記載の現像方法ならびに請求項１５に記載の現像装置では、小粒径且つ粒度分布がシャープなトナーを使用するので、先鋭性、高精細性に優れた画像を得ることが可能となる。
請求項８に記載の現像方法ならびに請求項１６に記載の現像装置では、流動性に優れ、補給トナーの分散性、トナー帯電量立ち上がり性及び感光体との非静電的付着力の小さいトナーなので、ムラのない現像及び高効率・高性能転写により高品質画像を得ることができる。
請求項１７に記載の画像形成装置では、感光体に及ぼす帯電・露光工程での静電ハザードが少なく、高流動性現像剤による現像でメカニカルストレスも小さくできるため、高画質形成と感光体の長寿命化の両立が可能となる。
請求項１８に記載のプロセスカートリッジでは、現像剤に与える余分な磁気的負荷を安価な手段で軽減でき、プロセスカートリッジ内現像剤へのハザードが低減されるため、現像剤長寿命化と現像能力の向上が両立できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明はこの発明の最良の形態の例であって、いわゆる当業者は特許請求の範囲内で、変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、以下の説明が特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１４】
図１に現像ユニットの断面概略図を示す。ここで二成分現像剤３２０（以下現像剤と記す）は現像スリーブ３０２の図示しない汲み上げ磁極により、現像ユニット内の搬送スクリュ部３０５から現像スリーブ３０２に移動する。その後、現像剤は現像スリーブ３０２の回転に伴い、搬送極の磁場と現像スリーブ３０２表面の摩擦力により現像ドクタ３０３近傍まで搬送される。現像ドクタ３０３近傍まで搬送された現像剤３２０はドクタ部３０３において一旦滞留し、現像ドクタ３０３エッジ部と現像スリーブ３０２とのギャップ（Ｇｄ）により層厚を規制され現像領域に搬送される。現像領域を通過した現像剤は、現像スリーブ３０２上の現像剤離れ極位置でスリーブ３０２から離れ、搬送スクリュ部３０５に戻るという工程が繰り返される。この循環過程により、現像ユニット中の現像剤は徐々に、その特性値を変化させる。例えばトナー添加剤離脱、トナー添加剤埋没、キャリアコート層の膜削れ、キャリア表面へのトナースペント等が代表的である。
【００１５】
これら特性値が変化する結果、経時において、汲み上げ量（現像ドクタ３０３を通過する単位面積当たりのスリーブ３０２上の現像剤保持量）が低下するという現象が発生する。この現象はカラー、モノクロ問わず発生するが、特に写真画質を要求されるカラー画像形成装置において問題視されている。汲み上げ量の低下により、現像領域における磁気ブラシの均一性が失われ出力画像のザラツキ感が増し、粒状性が悪くなる。この項目は、画像品質に対し、直接的に影響を与えるため画像品質の安定性を確保するためには、早急に解決すべき課題である。汲み上げ量の低下は、メカ的には、現像スリーブ３０２表面のサンドブラスト処理面の削れによるもの、プロセス的には現像剤の特性変化により生じるものが主な要因と考えられる。
【００１６】
図２に、従来の構成による現像ドクタ３０３上流の二成分現像剤の状態を模式的に表した断面概略を示す。図示するように、現像ドクタ３０３上流の現像剤滞留部は大きく分けて現像スリーブ３０２近傍の流動層３０と現像スリーブ３０２から離れた不動層３１に分けられる。図中で網掛けしてある部分が不動層である。従来の構成では、初期からこのような不動層が存在していた。不動層３１は、汲み上げ量を形成する流動層３０の現像剤が現像ドクタ３０３上流を通過する際にストレスを過度に与える層である（この層の存在により様々な不具合が考えられる。例えば、現像ユニットのトルク上昇、トナーの添加材離脱、トナー添加剤埋没、キャリアコート層の膜削れ、キャリアへのトナースペント。）。そのため、この部位における現像剤の流れを良好にすることにより、現像剤に与えるストレスを低減することができると考えられる。
【００１７】
そこで、発明者らは、この層との摩擦で過度に現像剤に与えるストレスを取り去るべく、現像ドクタ３０３上流部の現像剤の流れを実機線速で観察し、詳細に解析を行った。
なお、現像ドクタ３０３上流部の観察は、ハイスピードカメラ（フォトロン社製：ＦＡＳＴＣＡＭ−Ｕｌｔｉｍａ−I２）を用いて、９０００〜４５０００コマ／秒の撮影速度で撮影を行った。これらの画像を汎用動画像解析システムで処理し、現像ドクタ部に向かって流動する現像剤の移動速度分布を計測した。なお、使用した画像処理システムは（株）デジモ製ｓｗａｌｌｏｗ２００１ＤＶ  である。また、移動速度分布に関しても、同社のＰＩＶ（Ｐａｒｔｉｃｌｅ  ｉｍａｇｉｎｇ  Ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ 粒子画像流速測定）法を用いて解析を行った。
【００１８】
図3に従来の構成による、現像ドクタ３０３上流部の現像剤移動速度分布観察結果の概略を示す。図示するように、現像ドクタ３０３上流部における現像剤の移動速度は、現像剤表面で最も高く、半径方向に離れるに従って低下する。ここで、現像スリーブ３０２表面近傍の現像剤移動速度は、現像スリーブ３０２の移動線速度（ｍｍ／ｓ）の値とほぼ等しくなることがわかっている。
なお、観察で用いた系は、現像スリーブ径：φ２５ｍｍ、スリーブ回転数２４５（ｒｐｍ）、現像スリーブ表面線速：３６５（ｍｍ／ｓ）で、現像スリーブ表面はサンドブラスト加工が施されており、その表面粗さは、Ｒｚ：１２（μｍ）である。
【００１９】
ここで発明者らは、現像ドクタ３０３上流における現像剤の移動速度、および移動速度分布を変化させ、詳細に実験を行った。速度分布は、図２中の、Ａ−Ａ断面の速度である。測定範囲であるが、ドクタ極（本実施例ではＰ８極３２）と現像スリーブ３０２の回転方向上流側に位置する磁極（Ｐ７極３３）間である（図２中のθの範囲）。各水準の詳細は後述するが、簡単に説明すると条件１を基準とし、条件２は条件１に対して、図４に示すように、現像ドクタ３０３上流の空間を５ｍｍ広げたタイプである。条件３は条件１に対して、現像スリーブ３０２に内包されるドクタ極（Ｐ８極３２）の形状を変化させ、現像剤保持力を低下させたものである。条件４は条件３に加えて現像ドクタ３０３上流極（Ｐ７極３３）の磁力を低下させ、さらに現像剤保持力を低下させたものである。
【００２０】
上記条件について、トナー添加剤埋没、経時における汲み上げ量の安定性、経時におけるキャリアの帯電能力、の評価を行った。以下、評価を行った項目の測定法について簡単に説明する。
トナー添加剤の埋没量はＦＥ−ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）によるトナー表面状態の観察にて確認し、この項目に関しては、ランク評価を行った。初期トナーの添加剤付着状態をランク５とし、トナー表面に添加剤が全くない状態がランク１、半数程度減少している場合をランク３とした。各々の条件で現像単体試験機により空攪拌を行い、１２０ｍｉｎまでのランク低下のプロファイルをプロットした。ランク３以上であれば、トナー補給時に地肌汚れが発生しないが、ランク２以下では補給時地肌汚れが発生する。そのため、経時においてランク３以上を満足することが必要である
次に動トルクの測定について説明する。測定に際しては、現像剤を担持させた状態で現像スリーブのみを回転させた。それによりユニット内の搬送スクリュで発生するトルクによるノイズを受けず微小なトルク変化を測定することが可能となった。トルクの値は、歪ゲージ（共和電業製）からの出力値をデータロガーにてモニターし、２０秒間の動トルクデータの平均値を代表値とした。
次にＣＡ（キャリア帯電能力）の測定であるが、この特性はトナーと組合せるキャリアの帯電能力を表す指標である。経時においてトナーとキャリアからなる現像剤からブローによりトナーを取り除き、未使用のトナーと組合せてキャリアの帯電量を測定する。この値の変化が大きいほどキャリアが初期の品質を維持できていないため、経時において変化が少なく抑えることが望まれる。この評価はトナー収支ありの条件で、単体試験機により４８時間攪拌をした現像剤サンプルに対して行った。ちなみに、今回用いたキャリアの初期ＣＡは−２５（μＣ／ｇ）であった。
各評価について付け加えると、トナー添加剤の離脱に関する評価はトナーの劣化を優先的にみることができる評価であり、経時によるＣＡ低下はキャリアの劣化度合いに重点を置いた評価である。なお、後に詳細を記載するが、トナーとしては重合球形トナー（平均円形度は０．９８、体積平均粒径５．２μｍ）を用い、キャリアは体積平均粒径が３５μｍでＭｎ−Ｆｅ系フェライト芯材のものを使用した。なお、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と粒子投影像の周囲長の比をいう。
【００２１】
図５に本発明の構成による現像ドクタ３０３上流部断面概略を示す。図５に示すようにＶｓは現像ドクタ３０３上流における現像スリーブ３０２表面の現像剤移動速度であり、Ｖｃは上ケース３４側の現像剤の移動速度である。各条件の評価結果を表１に示す。
【００２２】
【表１】
2005195949.tif 000003
【００２３】
条件１、および２の場合、Ｖｃはゼロであり、全く移動しなかった。このような条件においては、トナー添加剤の離脱を抑制することが出来なかった。また経時におけるＣＡ低下、および汲み上げ量変動を抑制することが出来なかった。
条件３、および４であるが、こちらはトナー添加剤の離脱が抑制され、単体機空回し６０ｍｉｎ後の離脱ランクでランク３以上を確保することが可能となり、さらに、ＣＡ低下と汲み上げ量変動を抑制することが可能となった。各評価項目に関して、離脱ランクは３以上、ＣＡ低下率は１０％以下、汲み上げ量変動率は１５％以下が目標となっている。従って、これら結果を総合的に判断すると、Ｖｃ／Ｖｓ＞０である条件において、すべての項目を満足させることができる。望ましくはＶｃ／Ｖｓ≧１／３とすることにより、経時における現像剤変化をさらに抑制することができる。
【００２４】
次に、各条件による、現像剤移動速度分布を図６に示す。
ここで、現像ドクタ上流における現像剤の速度分布によって、現像剤が受けるストレスの違いを図７（ａ）、（ｂ）に模式的に示す。図７（ａ）はストレスが高い場合である。現像スリーブ表面から離れるに伴う、現像剤の速度低下は現像剤にかかる垂直応力に起因し、結果として現像剤間の摩擦が過大となり、現像剤の移動速度が低下する。この場合、トナースペント、キャリアコート膜削れが発生しやすくなり、現像剤の劣化が増長される。即ち速度分布が小さいほど、現像剤間のストレスは大きくなると考えられる。逆に速度分布がなだらかな場合は現像剤にかかるストレスを低下させることができるため、現像剤劣化を抑制することができる。
【００２５】
また、上記理由から、現像剤の移動速度分布は上に凸となることが理想と考えられる。即ち、現像スリーブ表面からの距離の増加にしたがい、現像剤移動速度の傾き：ｄの
絶対値｜ｄ｜が単調増加する場合、現像剤が磁場による搬送力が弱い領域において、滑るためストレスが小さくなる。逆に単調減少する場合、磁場による搬送力が強い領域において、滑るためより強いストレスを受けることになる。
【００２６】
次に、本発明の現像ドクタ３０３上流側の現像剤移動速度分布を適正化するための構成について具体的に説明する。先ず、現像スリーブ３０２表面上の磁束密度分布を図８に示す。本実施例としては、主としてドクタ極Ｐ８（図５の３２：ここでドクタ極とは現像ドクタに最も近い極を指す）とその上流のＰ７極（図５の３３）の磁束密度を変化させることで制御した。磁束密度分布の変更方法であるが、条件１の標準条件に対して、条件２では現像ドクタ３０３上流における上ケース３４の形状を変化させ、現像剤を保持する空間を増大させたものである。
また、条件３は、Ｐ７−Ｐ８間接線方向磁束密度のピーク磁束密度を低下させるために、図９に示すようにドクタ極（Ｐ８）の現像スリーブ回転方向上流側の法線方向磁束密度のみを低下させた磁石ローラを用いた。現像スリーブに内包される磁石は、図示しない非磁性のホルダにより固定されている。この磁石ローラに内包される磁石は、現状品が幅；６．６ｍｍ、高さ；５．５ｍｍに対し、幅；４ｍｍ、高さ；７．５ｍｍに変更したものである。この磁石ローラを条件３とした。また、条件３、に加えて現像ドクタ３０３上流のＰ７極３３の高さを１ｍｍ小さく変更し、Ｐ７極３３の法線方向磁束密度を２０ｍＴ低下したものを条件4とした。
各条件の構成を表２に示す。
【００２７】
【表２】
2005195949.tif 000004
【００２８】
本実施例においては、現像ドクタ（図５の３０３）裏の現像剤の移動速度分布を変化させるために、現像スリーブ３０２に内包される磁石の形状を変化させたが、この方法に限定するものではない。例えば、現像スリーブ３０２の表面状態、現像ドクタ３０３上流の上ケース３４の摩擦係数、キャリアの飽和磁化等によっても変化させることは可能である。また、現像ドクタ３０３上流滞流部の速度分布は、現像ドクタギャップＧｄを広げることによっても変化する。しかしながら、このような手法の場合、必然的に、現像ドクタ３０３を通過する現像剤量が増加し、汲み上げ量自体が増加してしまう。汲み上げ量は現像ギャップとキャリア粒径、キャリア比重、トナー粒径、トナー比重、トナー濃度により、各々適正値が決まっており、現像ドクタギャップを変化させることによる対応は望ましいとは言えない。
【００２９】
今回の一連の評価に関しては、いわゆるＤＣバイアスを用いて現像を行なった。現像バイアスとしてＤＣバイアスを用いた場合でも、経時において均一感が高く粒状性の良い画像を得ることが可能となった。従来の構成の場合、経時によるキャリアとトナーの付着力の変化が大きかった。そのため、初期的にトナーとキャリアの物理的部着力が小さい時には、ざらつき感の小さい画像を得ることが可能であったが、経時において、物理的付着力が増加すると急激にざらつき感が増す傾向があった。本発明の構成を用いた現像装置において現像領域に侵入する以前の現像剤に与えるストレスを軽減し、さらに現像バイアスとしてＤＣバイアスを採用し、現像領域においてキャリアに与える電気的ストレスを低減することにより、経時における汲み上げ量の低下が抑制され、常にザラツキのない高品位の画像を得ることが可能となった。
【００３０】
なお、本発明に用いた現像ドクタの材質であるが、非磁性部材に磁性部材を貼り付けた磁性ドクタを用いた。磁性ドクタを用いることにより、ドクタ上流側の現像剤保持量の変化に対する現像ドクタ通過現像剤量の安定性が向上する。
【００３１】
なお、この発明における効果は、粉砕法によるトナーでも、重合法によるトナーでも得られるが、望ましくは重合法により作成された重合球形トナーが、より効果が得られやすい。実験としては重合球形トナーを用いた。本発明のトナーは、有機溶媒中に少なくとも、イソシアネート基を含有するポリエステル系プレポリマーＡが溶解し、顔料系着色剤が分散し、離型剤が溶解ないし分散している油性分散液を水系媒体中に無機微粒子及び／又はポリマー微粒子の存在下で分散させるとともに、この分散液中でプレポリマーＡをポリアミン及び／又は活性水素含有基を有するモノアミンＢと反応させてウレア基を有するウレア変性ポリエステル系樹脂Ｃを形成させ、このウレア変性ポリエステル系樹脂Ｃを含む分散液からそれに含まれる液状媒体を除去することにより得られるものである。
ウレア変性ポリエステル系樹脂Ｃにおいて、そのＴｇは４０〜６５℃、好ましくは４５〜６０℃である。その数平均分子量Ｍｎは２５００〜５００００、好ましくは２５００〜３００００である。その重量平均分子量Ｍｗは１万〜５０万、好ましくは３万〜１０万である。
このトナーは、プレポリマーＡとアミンＢとの反応によって高分子量化されたウレア結合を有するウレア変性ポリエステル系樹脂Ｃをバインダー樹脂として含む。そして、そのバインダー樹脂中には着色剤が高分散している。
【００３２】
本発明のトナーにおいて、その重量平均粒径（Ｄｖ）は４〜８μｍであり、その個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）は１．００≦Ｄｖ／Ｄｎ≦１．２５である。Ｄｖ／Ｄｎをこのように規定することにより、高解像度、高画質のトナーを得ることが可能となる。また、より高品質の画像を得るには、着色剤の重量平均粒径（Ｄｖ）を４〜８μｍにし、個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）を１．００≦Ｄｖ／Ｄｎ≦１．２５にし、且つ３μｍ以下の粒子を個数％で１〜１０個数％にするのがよく、より好ましくは、重量平均粒径を４〜６μｍにし、Ｄｖ／Ｄｎを１．００≦Ｄｖ／Ｄｎ≦１．１５にするのがよい。このようなトナーは、耐熱保存性、低温定着性、耐ホットオフセット性のいずれにも優れ、とりわけフルカラー複写機などに用いた場合に画像の光沢性に優れ、更に二成分現像剤においては、長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナー粒子径の変動が少なくなり、現像装置における長期の攪拌においても、良好で安定した現像性が得られる。
【００３３】
本発明のトナーの円形度は、フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２０００（シスメックス（株）製）により計測される。
本発明のトナーにおいて、その平均円形度は０．９０以上〜１．００未満であり、本発明のトナーは、特定の形状と形状の分布を有すことが重要である。平均円形度が０．９０未満ではトナーは不定形の形状を示し、満足した転写性やチリのない高画質画像を与えない。不定形のトナー粒子は感光体等への平滑性媒体への接触点が多く、また突起先端部に電荷が集中することから、ファンデルワールス力や鏡像力が比較的球形な粒子よりも高い。そのため静電的な転写工程においては、不定形粒子と球形の粒子の混在したトナーでは球形の粒子が選択的に移動し、文字部やライン部画像抜けが起る。また、残されたトナーは次の現像工程のために除去しなければならず、クリーナ装置が必要であったり、トナーイールド（画像形成に使用されるトナーの割合）が低かったりする不具合点が生じる。粉砕トナーの円形度は本装置で計測した場合、通常０．９１０〜０．９２０である。尚、平均円形度を大きくし、所謂球形トナーを得る製造として、先述の製造方法以外に公知の乳化重合法、懸濁重合法、分散重合法等の重合法を用いても良い。
【００３４】
付け加えると、トナー表面に添加する添加材量は発明においては、シリカ：０．７重量部、酸化チタン：０．３重量部である。キャリアとトナーの物理的付着力を下げて、現像効率をさらに高めるためには、表面に添加するシリカ量を、１重量部以上としトナーＴの流動性を向上させることも考えられるが、帯電量変化に伴った環境変動に対する余裕度が低下すること、経時における磁性キャリアの汲上量（現像ドクタを通過する単位面積当たりの磁性キャリアの通過量）が低下するなどの弊害をもたらすため、発明では上記の添加量としてある。
【００３５】
ここで低電界ポテンシャル現像実施例について言及する。本実施例では感光体の帯電（露光前）電位ＶＤを−３５０Ｖ、露光後電位ＶＬを−５０Ｖとして現像バイアス電圧ＶＢを−２５０Ｖすなわち現像ポテンシャル（ＶＬ−ＶＢ＝２００Ｖ）として現像工程が行われるものである。この時０＜｜ＶＤ｜−｜ＶＢ｜＜｜ＶＤ−ＶＬ｜＜４００Ｖを満たす。  
｜ＶＤ−ＶＬ｜＜４００Ｖは感光体の露光部分とそうで無い部分の放電を避けるためにパッシェンの放電則より設定したものである。本実施例はネガポジのプロセスである。
【００３６】
本発明の現像装置を用いた画像形成装置の実施の形態について以下に説明する。      図１０は、ドラム感光体を用いた画像形成装置に、本考案現像装置を用いた本体構成概略図である。感光体１は帯電装置２により、表面を一様に帯電された後、光学系により（図示しない）露光４され、静電潜像が形成される。現像装置３は現像スリーブ３０２（図１）により装置内の現像剤を感光体１と対向する現像ニップ領域へ搬送し、感光体１表面に形成されている静電潜像に現像剤中のトナーを付着させ顕像化する。トナー像は感光体１と転写装置５が対向する転写領域において転写紙８に転写され転写紙上の画像となる。クリーニング装置６は、転写紙８に転写し切れずに感光体１表面に残ったトナーを、クリーニングブレードにより除去する。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により表面を一様に帯電され、次の画像形成工程を繰返す。
【００３７】
これら画像形成装置を用い、本発明の条件と通常現像条件との比較を行なうために、ランニング試験を行なった。現像バイアスとしては、共にＤＣバイアスを使用し、両条件ともに、現像後のベタ部トナー付着量を０．５（ｍｇ／ｃｍ２）となるように調整した。ここで、感光体径はφ９０ｍｍ、現像スリーブ径はφ２５ｍｍ、現像ギャップＧｐ：０．３で評価を行った。
評価項目はキャリアのＣＡ（キャリア帯電能力）の変化を測定した。なお、現像ユニットに入れる現像剤量は共に４００ｇである。評価画像としては、印字率５％のチャートを用いた。これは低画像面積率の画像を出力することにより、現像剤の劣化を促進するためである。本発明の実施例の条件では、キャリアのＣＡ低下は小さいが、比較例では、ＣＡの低下が大きい。通常条件ではＣＡの低下に伴い、機内トナー飛散が発生したが、本構成によるものでは、トナー飛散の発生はない。また、粒状性についても追加評価を行ったが、本発明の構成にユニットでは現像ドクタ通過現像剤の量の変化がなく、経時においても粒状性は良好であった。しかし、通常ユニットでは１０Ｋ枚程度から次第に通過量が減少し、粒状性も低下した。
【００３８】
プロセスカートリッジに関する発明の実施の形態について以下に説明する。
図１１に本発明の低電位プロセスによるプロセスカ−トリッジを有する画像形成装置の概略構成を示す。
本発明においては、上述の感光体１、帯電手段２、現像手段３及びクリ−ニング手段６等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカ−トリッジ７（点線の枠内がその一例である）として一体に結合して構成し、このプロセスカ−トリッジ７を複写機やプリンタ−等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成する。本発明の現像装置３を有するプロセスカ−トリッジ７を有する画像形成装置は、感光体１が所定の周速度で回転駆動される。感光体１は回転過程において、帯電手段２によりその周面に正または負の所定電位の均一帯電を受け、次いで、スリット露光やレ−ザ−ビ−ム走査露光等の像露光手段４からの画像露光光を受け、こうして感光体１の周面に静電潜像が順次形成され、形成された静電潜像は、次いで現像手段３によりトナ−現像され、現像されたトナ−像は、給紙部８から感光体１と転写手段５との間に感光体１の回転と同期されて給送された転写材に、転写手段５により順次転写されていく。像転写を受けた転写材は感光体面から分離されて像定着手段９へ導入されて像定着され、複写物（コピ−）として装置外へプリントアウトされる。像転写後の感光体の表面は、クリ−ニング手段６によって転写残りトナ−の除去を受けて清浄面化され、更除電された後、繰り返し画像形成に使用される。プロセスカートリッジ７は独立して取り外しが可能で感光体ユニット１、現像装置３とも本発明で寿命は延びるが、必ずしもその長さは一致しない場合もあり、その時はそれぞれ別々に容易に交換する事が可能となる。また、独立して配設できるので簡単な機構を追加する事で、非現像時に現像スリーブ３０２を感光体から退避させる事が可能となるので、現像スリーブ３０２へのトナーフィルミングの促進が低減され、更に現像装置３の寿命が延びる。図１１において、プロセスカ−トリッジ７全体（一例）を示し、感光体１、帯電手段２、現像手段３、クリーニング手段６を示す。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】現像ユニットの断面概略図である。
【図２】従来の構成によるドクタ上流の二成分現像剤の状態を模式的に表した断面概略図である。
【図３】従来の構成によるドクタ上流部の現像剤移動速度分布を観察した結果の概略図である。
【図４】ドクタ上流部の上ケース位置条件を示す図である。
【図５】本発明の構成によるドクタ上流部の断面概略図である。
【図６】各条件による現像剤の移動速度分布を示す図である。
【図７】ドクタ上流における現像剤の速度分布によって現像剤が受けるストレスの違いを模式的に示す図である
【図８】従来構成の現像スリーブ表面上の磁束密度分布を示す図である。
【図９】本発明の構成による現像スリーブ表面上の磁束密度分布を示す図である。
【図１０】ドラム感光体を用いた画像形成装置に本発明の現像装置を用いた本体構成概略図である。
【図１１】本発明の定電位プロセスによるプロセスカートリッジを有する画像形成装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  感光体        
２  帯電手段
３  現像手段
４  像露光手段
５  転写手段
６  クリーニング手段
７  プロセスカートリッジ
８  給紙部
９  像定着手段
３０  流動層
３１  不動層
３２  Ｐ８極
３３  Ｐ７極
３４  上ケース
３０１  現像ユニット
３０２  現像スリーブ
３０３  現像ドクタ
３０４、３０５  搬送スクリュー
３２０  現像剤
【図１】
2005195949.tif 000005
【図２】
2005195949.tif 000006
【図３】
2005195949.tif 000007
【図４】
2005195949.tif 000008
【図５】
2005195949.tif 000009
【図６】
2005195949.tif 000010
【図７】
2005195949.tif 000011
【図８】
2005195949.tif 000012
【図９】
2005195949.tif 000013
【図１０】
2005195949.tif 000014
【図１１】
2005195949.tif 000015