(57)【要約】【課題】  小粒径重合トナー、キャリアを用いた場合に問題となる、キャリア付着、ザラツキ、エッジ効果、外添剤の埋まりによる低画像面積画像の形成時の地汚れ、キャリア膜削れによる剤寿命低下を改善することである。【解決手段】  トナーが体積平均粒径５．５〜７μｍである重合トナー、磁性キャリアの体積平均粒径が２０〜４０μｍ以下、同じく磁性キャリアの１０ｋＯｅ磁場中における飽和磁化が７０ｅｍｕ／ｇ以上、感光体１１Ｙと現像スリーブ２２Ｙとの間の間隔（Ｇｐ）が０．４ｍｍ以下、現像スリーブとしてその表面がサンドブラスト加工されたものを用い、現像電界発生手段において発生させる電界が周波数が５．４ｋＨｚ以上、ピーク−ピーク電圧が９００Ｖ以下の交番電界である。以上のように設定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に静電潜像を担持する像担持体と、
内部に固定された磁界発生手段を有し、表面上に磁性キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を担持して回転する非磁性の現像スリーブからなる現像剤担持体と、
該像担持体と該現像剤担持体との間に現像電界を発生させる現像電界発生手段とを有し、
該像担持体上の静電潜像を、該現像剤担持体上に担持された二成分現像剤中のトナーを用いて該現像電界の作用によりトナー像化する画像形成装置において、
上記トナーが体積平均粒径５．５［μｍ］以上７．０［μｍ］以下である重合トナー、
上記磁性キャリアの体積平均粒径が２０［μｍ］以上４０［μｍ］以下、
同じく磁性キャリアの１×１０7／４π［Ａ／ｍ］磁場中における飽和磁化値が７０×１０-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以上、
上記像担持体と上記現像スリーブとの間の間隔が０．４［ｍｍ］以下、
現像スリーブは、その表面がサンドブラスト加工されたもの、
上記現像電界発生手段において発生させる電界の周波数が５．４ｋ［Ｈｚ］以上で、かつ、そのピーク−ピーク電圧が９００［Ｖ］以下の交番電界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、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に関するものであり、詳しくは、磁性キャリアとトナーとからなる二成分現像剤を用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子写真複写装置等においては、潜像担持体上に形成された静電潜像を現像するために、磁性キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像方式などが採用されている。この方式による現像装置には、通常、複数の磁極を有する磁石体からなるマグネットローラが内部に備えられ、回転可能に支持された円筒状の現像剤担持体である現像スリーブが設けられている。この現像スリーブ表面には、トナーを付着させた磁性キャリアがマグネットローラの磁力によって保持され、現像領域に搬送されて現像が行われる。
【０００３】
最近の高画質化の要求から、トナー、キャリアを小粒径化していく傾向がある。図２にトナー、キャリアの粒径と画質（ここではドットのボソツキを粒状性として官能評価した。）の関係を示す。トナー、キャリアとも小粒径化するほど粒状性がよくなることがわかる。しかし、キャリアを小粒径化すると、キャリア１個あたりの磁荷も、かかる磁力も小さくなるため、潜像担持体へのキャリア付着が悪化する。特にキャリアの重量平均粒径が２０μｍより小さいと、剤の流動性が悪化し、剤へのストレスも大きくなるため、経時での汲み上げ量低下、キャリア付着をふせぐことがかなり難しくなる。
【０００４】
キャリア付着には、２種類ある。一つは、画像のエッジ部にトナーが現像される際、現像されたトナーのカウンターチャージがキャリアに残り、非画像部の地肌部にキャリアが現像されてしまうキャリア付着（エッジ部キャリア付着）である。もう一つは、画像ベタ部の現像ポテンシャルが広い場合にキャリアに静電誘導された電界で画像ベタ部にキャリアが付着してしまうキャリア付着（画像部キャリア付着）である。前者のエッジ部キャリア付着を抑制するには、キャリアのカウンターチャージを逃がす、画像エッジ部の電界強調を低減する、などが有効である。キャリアのカウンターチャージをアップさせない方法としては、キャリアの抵抗を下げることの効果が大きく、この方法はエッジ部の電界強調も低減できる。また、地肌ポテンシャルを狭めることもチャージアップしたキャリアの現像をおさえ、エッジ強調も低減できるため効果がある。一方、後者の画像部のキャリア付着を抑制するには、キャリアの抵抗を上げることが、静電誘導によるチャージアップを低減できるため有効である。また、現像ポテンシャルを狭めると静電誘導も押さえられ、チャージアップしたキャリアの現像も減るため効果がある。
【０００５】
しかし、現像ポテンシャル、地肌ポテンシャルは、画像濃度、地汚れに対しても影響を及ぼすため、キャリア付着を抑制する目的のみで決めることができない。また、キャリア抵抗は、エッジ部キャリア付着、画像部キャリア付着に相反して効いてしまうので、それぞれのキャリア付着をともに抑制するには、キャリア抵抗を調節する以外の方法を採用しなければならない。
【０００６】
キャリア抵抗、電界以外で、キャリア付着を改善する方法としては、磁力をアップする方法がある。メカ側で磁力を上げる方向としては現像スリーブ内の磁石の磁力を上げる、極の半値幅を広げるなどの方法があるが、現像ローラの大型化、高コスト化、穂が硬くなることによる細線・ベタ画像の悪化などの副作用がある。
【０００７】
また、キャリアの小粒径化を行うと、芯剤、コート層とも組成を均一化することが難しくなる。そのため、一部のキャリアで潜像をリークさせ、画像がザラツいてしまう、という問題も発生しやすい。
【０００８】
特許文献１では、飽和磁化値が５０×１０-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以上９０×１０-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以下（５０［ｅｍｕ／ｇ］以上９０［ｅｍｕ／ｇ］以下）で、平均粒径が１５［μｍ］以上４５［μｍ］以下であるキャリアを用いた画像形成方法が提案さている。しかし、このキャリアを含む現像剤を用いて交番電界による現像を行うと、ボソツキかエッジ部強調画像が発生してしまう。また、特許文献２では、飽和磁化１０×１０-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以上３００×１０-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以下（１０［ｅｍｕ／ｇ］以上３００［ｅｍｕ／ｇ］以下）で、平均粒径１０［μｍ］以上１００［μｍ］以下のキャリアを用いた画像形成方法が提案されている。しかし、このキャリアを含む現像剤を用いてそのまま交番電界による現像を行うと、同様に、ボソツキかエッジ部強調画像が発生してしまう。
【０００９】
エッジ部強調画像の度合いを評価する方法は各種存在するが、ここではハーフトーンにあるベタ画像の周辺が白く抜ける画像の抜け幅で評価する。
【００１０】
さらに、トナー、キャリアを小粒径化していくと現像剤の流動性が悪化する。また、トナー製造過程での粉砕エネルギーは無制限に大きくすることはできず、また省エネルギーの観点から、粉砕トナーよりも重合トナーを使う最近の傾向がある。しかし、重合トナーは、粉砕トナーと異なり、表面の凸凹が小さいため、添加剤が埋めこまり易く、経時的な流動性の悪化を起こし易いという欠点がある。そして、経時的な剤の流動性の低下は、汲み上げ量の低下を引き起こす。
【００１１】
図９に、表面における周方向の互いに異なる複数の箇所に軸線方向に延びる溝が形成された現像スリーブを用いて実験を行った、粉砕トナー、重合トナー、小粒径キャリアの経時汲み上げ低下の結果を示す。この現像スリーブの溝の断面形状はＶ字状である。粉砕トナーに比べ重合トナーは経時の嵩密度低下が大きいことがわかる（嵩密度が小さいほうが流動性が悪い。）。現像剤の嵩密度の低下は、主にトナーへの外添剤の埋まりによる帯電能力低下に起因すると考えられる。トナーの外添剤は、トナー自体に帯電能力を持たせる働きもあるため、添加剤がトナーに埋まるとトナー母体の帯電能力に近づき、帯電能力自体が落ち気味となり、弱帯電トナー増加による地肌汚れが発生する。低画像面積のプリントを多枚数行う場合には新しいトナーが少ししか補給されないため、添加剤埋まりによる帯電能力低下が顕著となる。
【００１２】
図１０に、１０万枚画像形成を行った後における現像剤中のトナーの帯電量分布を示す。なお、この帯電量分布はホソカワミクロン社製イースパートアナライザ（登録商標）で測定したものである。図中菱形の点は、一般的な５％程度の画像面積で１０万枚印刷を行った現像剤に相当するもので、弱帯電トナーが少ない。一方、図中正方形の点は、上記菱形で示した現像剤を、６０分間空攪拌した後の現像剤の帯電量分布を測定した結果である。この場合、上記菱形の場合に比較して、弱帯電トナー（帯電量０に近い成分）が増加していることがわかる。また、上記菱形、上記正方形のそれぞれの場合の感光体上の地汚れをテープ転写し、そのテープの反射濃度を測定した。その値は、それぞれ、上記菱形の場合が０．０１５（良）、上記正方形の場合が０．０４６（悪）となり、弱帯電トナーが多いほど、地汚れが発生することがわかる。なお、この測定値は、テープそのものの値を引いた地汚れそのものの値を示すものである。以下、この値を「ΔＩＤ」と言う。
【００１３】
【特許文献１】特開２００２−５５４９４号公報
【特許文献２】特開平６−１４９０６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本出願人は、特願２００３−１８６７４７号で、表面における周方向の互いに異なる複数の箇所に軸線方向に延びる溝（断面Ｖ字状の溝）が形成された現像スリーブを用いて、外添剤が埋まっても汲み上げ低下をある程度防ぐことができる画像形成装置を提案した。この装置では、スリーブ表面に上記のような溝を設けることで剤の搬送力が高まる結果、外添剤が埋まっても汲み上げ低下をある程度防ぐことができる。しかし、この装置では、剤の搬送力が強い分、適正な汲み上げ量にするためには、現像スリーブとドクターとの間のギャップ（ドクタギャップ）を狭くしなければならない。ドクタギャップを狭くすると、そのドクタギャップを通過する際に現像剤に対する負荷が大きくなるため、キャリアの削れ量が大きくなり、剤の寿命が短くなる、という不具合が生じる。しかも、現像剤に対する負荷が大きくなる結果、外添剤の埋まりが促進され、弱帯電トナーが多くなることにより地汚れが発生する、という不具合も生じる。一方で、表面に上記のような溝を有しない平滑な表面をもった現像スリーブを用いた場合、キャリアの削れ量を抑えることはできても、低画像面積の画像形成時に外添剤が埋まることで、汲み上げ低下が発生する上、外添剤の埋まりにより地汚れが発生する。
【００１５】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的は、小粒径重合トナー、キャリアを用いた場合に問題となる、キャリア付着、ザラツキ、エッジ効果、外添剤の埋まりによる低画像面積画像形成時の地汚れ、キャリア膜削れによる剤寿命低下を改善して、経時的に、安定した高画質を達成することができ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】
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、表面に静電潜像を担持する像担持体と、内部に固定された磁界発生手段を有し、表面上に磁性キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を担持して回転する非磁性の現像スリーブからなる現像剤担持体と、該像担持体と該現像剤担持体との間に現像電界を発生させる現像電界発生手段とを有し、該像担持体上の静電潜像を、該現像剤担持体上に担持された二成分現像剤中のトナーを用いて該現像電界の作用によりトナー像化する画像形成装置において、上記トナーが体積平均粒径５．５［μｍ］以上７．０［μｍ］以下である重合トナー、上記磁性キャリアの体積平均粒径が２０［μｍ］以上４０［μｍ］以下、同じく磁性キャリアの１×１０7／４π［Ａ／ｍ］磁場中における飽和磁化値が７０×１０-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以上、上記像担持体と上記現像スリーブとの間の間隔が０．４［ｍｍ］以下、現像スリーブは、その表面がサンドブラスト加工されたもの、上記現像電界発生手段において発生させる電界の周波数が５．４ｋ［Ｈｚ］以上で、かつ、そのピーク−ピーク電圧が９００［Ｖ］以下の交番電界であることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項１の画像形成装置においては、上記構成により、後述の「小粒径重合トナー、キャリアを用いた場合の問題が改善される理由」の欄で説明するように、キャリア付着、ザラツキ、エッジ効果が改善される。加えて、表面がサンドブラスト加工された現像スリーブを用いることにより、同欄で説明するように、同じ現像剤汲み上げ量を得る場合でも、断面Ｖ字状の溝が複数形成された現像スリーブを用いる場合に比べてドクタギャップを広くすることができる。その結果、現像剤に対する負荷を軽減することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上より、請求項１の発明によれば、キャリア付着、ザラツキ、エッジ効果、外添剤の埋まりによる低画像面積画像の形成時の地汚れ、キャリア膜削れによる剤寿命低下を改善して、経時的に、安定した高画質を達成することができるという優れた効果が奏される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態について説明する。なお、本実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明の実施形態は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
図２は、本実施形態に係る画像形成装置としての４連タンデム型のカラープリンタの概略構成を示す図である。
このカラープリンタＰＲは、作像部１、光書込部２、第１及び第２の給紙トレイ３，４、給紙部５、転写部６、定着部７及び排紙部８から基本的に構成されている。本カラープリンタＰＲは、下部の給紙トレイ３，４から供給された記録材である記録紙に画像を形成し、これを上部の排紙部８に排紙する。作像部１は、４個の作像ステーション１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋから構成されている。第１作像ステーション１ＭではＭ（マゼンタ）、第２作像ステーション１ＣではＣ（シアン）、第３作像ステーション１ＹではＹ（イエロー）、第４作像ステーション１ＫではＫ（ブラック）のトナーによる作像がそれぞれ行われる。各作像ステーション１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋは、それぞれ、カラープリンタＰＲの本体に対して着脱可能な構成となっている。よって、各作像ステーション１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋを構成する部品交換等のメンテナンスが容易となる。
【００２０】
図１は、第３作像ステーション１Ｙの構成を詳細に示す図である。
第３作像ステーション１Ｙは、像担持体としての感光体１１Ｙの周りに、帯電・クリーニングユニット１０Ｙ及び現像手段としての現像ユニット２０Ｙが配置された構成となっている。光書き込みのためのレーザ光Ｌは、帯電・クリーニングユニット１０Ｙと現像ユニット２０Ｙとの間から感光体１１Ｙの表面に照射される。
帯電・クリーニングユニット１０Ｙは、一様帯電手段としての帯電ローラ１５Ｙと、クリーニング手段としてのクリーニングブラシ１２Ｙ及び剥離爪１３Ｙとを備えている。帯電ローラ１５Ｙは、感光体１１Ｙの表面を一様に帯電するものである。クリーニングブラシ１２Ｙは感光体１１Ｙ上の残トナーを回収するものであり、これで回収できなかったトナーは剥離爪１３Ｙで剥離され、その感光体表面を次の画像形成が可能な状態にする。
現像ユニット２０Ｙは、現像スリーブ２２Ｙ、撹拌ローラ２３Ｙ、搬送ローラ２４Ｙ、ドクタブレード２５Ｙ、トナー濃度センサ２６Ｙ及びトナーボトル２７Ｙから基本的に構成されている。これらは、現像タンク２１Ｙ内に収納され、あるいは現像タンク２１Ｙに設置されている。トナーボトル２７Ｙから現像タンク２１Ｙ内に供給されたトナーは、搬送ローラ２４Ｙによって撹拌されながら撹拌ローラ２３Ｙ側に送られ、撹拌ローラ２３により更に撹拌される。これらの撹拌により、トナーは、摩擦帯電されて電位が付与された状態で、現像スリーブ２２Ｙ側に移行する。現像スリーブ２２Ｙの表面に移行したトナーは、ドクタブレード２５Ｙによって所定の層厚に規制され、現像スリーブ２２Ｙの回転に伴って感光体１１Ｙと対向する現像領域へ移動する。この現像領域において、上記光書き込みによって形成された潜像がトナーにより現像され、トナー像化する。このようにして感光体表面に形成されたトナー像は、記録材搬送部材である紙搬送ベルト６０と対向する転写領域で、その紙搬送ベルト上に担持されて搬送されてくる記録紙Ｐ上に転写される。一方、感光体１１Ｙの表面に残存したトナーは、クリーニングブラシ１２Ｙによって回収され、さらに剥離爪１３Ｙによって感光体１１Ｙ表面から除去される。なお、ここでは、図１で示した第３作像ステーション１Ｙについて説明したが、他のステーション１Ｍ，１Ｃ，１Ｋについても同様である。
【００２１】
光書込部２は、２段のポリゴンミラー２ａを使用し、４色それぞれの書き込み光路が独立して４系統設けられたものである。この光書込部２は、上述のように、各作像ステーション１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋにおける帯電ローラ１５と現像スリーブ２２との間から各感光体１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙ，１１Ｋにレーザ光Ｌを照射して光書き込みを行う。
給紙部５は、給紙トレイ３，４から記録紙Ｐをピックアップする給紙ローラ５ａ，５ｂ、給紙経路５ｅに沿って設けられた給紙ローラ５ｃ、作像部１の記録紙搬送方向上流側の直前に設けられたレジストローラ５ｄから構成されている。レジストローラ５ｄは、図示しない駆動手段によって一定の表面移動速度（レジスト線速）で駆動する。本実施形態では、このレジスト線速は、レジスト回転速度変更手段としての後述する制御部によって変更することができる。作業者が手動でレジスト線速の設定値を変更する場合、作業者は、入力手段としてカラープリンタＰＲに設けられたテンキー等を操作して、所望の設定値を入力すると、設定手段としての制御部は、その設定値に従ってレジスト線速の設定値を変更する。なお、パーソナルコンピュータ（パソコン）等の外部装置を本カラープリンタＰＲの外部インターフェース（入力手段）に接続し、そのパソコンから設定値を入力するようにしてもよい。
【００２２】
レジストローラ５ｄは、第１ステーション１Ｍの感光体１１Ｍ上に形成されたトナー像の先端がその転写領域に進入するタイミングに合わせて、記録紙Ｐの搬送を開始する。レジストローラ５ｄから送り出された記録紙Ｐは、紙搬送ベルト６０の表面に吸着した状態で、その紙搬送ベルト６０の表面移動に伴い搬送される。その搬送中に、各作像ステーション１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋでそれぞれ感光体１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙ，１１Ｋ上に形成された各色トナー像が、互いに重なり合うように順次転写される。各色トナー像が転写された記録紙Ｐは、その後、定着部７に送り込まれ、定着される。定着部７は、熱ローラ７ａと定着ベルト７ｂからなる公知のもので、定着された記録紙Ｐは、排紙経路８ａを経て、排紙トレイ８に排紙される。
【００２３】
次に、現像ユニット２０Ｙについて、更に詳述する。
この現像ユニット２０Ｙは、トナー及び磁性キャリアとを含む２成分現像剤（以下「現像剤」という。）を表面に担持する現像剤担持体としての非磁性の現像スリーブ２２Ｙを備えている。この現像スリーブ２２Ｙは、現像ケーシングの感光体１１Ｙ側に形成された開口部から一部露出するように取り付けられ、図示しない駆動装置により回転する。現像スリーブ２２Ｙの材質としては、通常の現像ユニットに用いられるものであれば特に限定されることなく、ステンレス鋼、アルミニウム、セラミックス等の非磁性材料や、更にこれらにコーティング等したものなどが用いられる。また、現像スリーブ２２Ｙの形状も特に限定されることはない。また、現像スリーブ２２Ｙの内部には、磁界発生手段としての固定磁石群からなるマグネットローラが固定配置されている。また、現像ユニット２０Ｙは、現像スリーブ２２Ｙ上に担持される現像剤の量を規制する剛体からなる現像剤規制部材としてのドクタ２５Ｙを備えている。ドクタ２５Ｙに対して、現像スリーブ回転方向上流側には、現像剤を収容する現像剤収容部が形成され、この現像剤収容部の現像剤を攪拌混合する撹拌ローラ２３Ｙ、搬送ローラ２４Ｙが設けられている。
【００２４】
上記構成の現像ユニット２０Ｙにおいては、撹拌ローラ２３Ｙ及び搬送ローラ２４Ｙが回転することにより、現像剤収容部内の現像剤が攪拌され、トナーと磁性キャリアとが互いに逆極性に摩擦帯電される。この現像剤は回転駆動する現像スリーブ２２Ｙの周面に供給され、供給された現像剤は現像スリーブ２２Ｙの周面に担持され、現像スリーブ２２Ｙの回転によって、その回転方向に搬送される。次いで、この搬送された現像剤は、ドクタ２５Ｙによって量を規制され、規制後の現像剤が感光体１１Ｙと現像スリーブ２２Ｙとが対向する現像領域に運ばれる。図示しない現像電界発生手段としての現像電源から現像スリーブ２２Ｙに現像バイアスが印加されることによって、この現像領域で現像電界が形成され、現像剤中のトナーが、感光体表面の静電潜像に静電的に移行する。これにより、その静電潜像がトナー像として可視像化される。
【００２５】
本発明で用いるキャリアの芯材は、Ｚｎ−Ｃｕフェライト、Ｆｅ3Ｏ4マグネタイト等、各種フェライト粒子を用いる。キャリアに用いる芯材のの重量平均粒径が４０［μｍ］以下、かつ、２２［μｍ］以下の含有率が１〜２重量％以下、飽和磁化が７０ｅｍｕ／ｇ以上であることが、キャリア付着、および高画質の観点からは望ましい。そして、キャリアの飽和磁化値が１×１０7／４π［Ａ／ｍ］（１０ｋ［Ｏｅ］）磁場中における飽和磁化値が７０×１０-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］（７０［ｅｍｕ／ｇ］）以上であることがキャリア付着に対して望ましい。キャリアの磁気特性の測定は、ＢＨＵ−６０型磁化測定装置（理研測定製）を用いる。具体的に述べると、測定試料は約１．０ｇ秤量し、内径７ｍｍφ、高さ１０ｍｍのセルにつめ、前記の装置にセットする。測定は印加磁場を徐々に加え最大１×１０7／４π［Ａ／ｍ］まで変化させる。次いで印加磁場を減少せしめ、最終的に記録紙上に試料のヒステリシスカーブを得る。これより、飽和磁化を求める。キャリアの粒度分布の測定は、マイクロトラック粒度分布計（日機装株式会社）のＳＲＡタイプを使用し、０．７〜１２５［μｍ］のレンジ設定で行った。
【００２６】
実施例のフルカラープリンターの機械条件は、感光体線速が１２５［ｍｍ／ｓｅｃ］、感光体径が３０［ｍｍ］、スリーブ／感光体線速比が１．８、感光体と現像スリーブとの間の間隔（Ｇｐ）が０．４［ｍｍ］、現像スリーブとドクタとの間の間隔すなわちドクタギャップ（Ｇｄ）が０．６５［ｍｍ］、現像剤汲み上げ量が６０［ｍｇ／ｃｍ2］、スリーブ径がφ１８［ｍｍ］、主極角度が０［°］、主極磁束密度が１００［ｍＴ］、ドクタ対向極磁束密度７０［ｍＴ］、帯電電位Ｖ０が−５５０［Ｖ］、露光後電位ＶＬが−６０［Ｖ］、現像バイアスＶＢ（ＤＣ成分）が−４００［Ｖ］、現像バイアスＶＢ（ＡＣ成分）が矩形波でその周波数が５．４ｋ［Ｈｚ］、デューティが６５％（＋側が６５％）、Ｖｐｐ（ピーク・ツウ・ピーク電圧）が７００［Ｖ］である。
【００２７】
なお、上記主極角度は感光体１１Ｙと現像スリーブ２２Ｙとの中心点を結ぶ線分に対し、主極（図１中のＰ１で示す極）のなす角度である。現像スリーブ２２Ｙは、アルミの押し出しに砥粒をぶつけて表面をスリガラスのように荒らしてサンドブラスト加工を施したものを用いている。本実施形態の現像スリーブ２２Ｙの表面粗さＲｚは、Ｒｚで１０［μｍ］となっている。
また、後述する比較例として用いた現像スリーブは、Ｖ字型の溝を切削によってきったものである。Ｖ溝の本数は１００本、深さ７０μｍの直角の溝となっている。この比較例の現像スリーブを用いる場合、本実施形態と同じ現像剤汲み上げ量を得るには、ドクタギャップ（Ｇｄ）を本実施形態よりも狭める必要がある。比較例の場合、ドクタギャップ（Ｇｄ）は０．３５［ｍｍ］となる。
また、ドクタ２５Ｙは剛性かつ磁性を有する材料である。ドクタ２５Ｙは、鉄、ステンレス等の金属材料からなるものに限らず、フェライト、マグネタイト等の磁性粒子を配合した樹脂材料で構成することも可能である。さらに、ドクタ２５Ｙ自体を磁性材料で構成することなく、磁性材料で構成された金属板等の別部材をドクタ２５Ｙに直接もしくは間接的に固定する構成とすることによっても同様の効果を得ることができる。
【００２８】
（比較例の粉砕トナー）
スチレン−アクリル樹脂（三洋化成社製、ハイマー７５）      ８５部
カーボンブラック（三菱化学社製、＃４４）                    ８部
含金属アゾ染料（オリエント化学社製、ボントロンＳ−３４）    ２部
カルナバワックス（セラリカ野田社製、ＷＡ−０３）            ５部
上記処方の混合物を１４０℃の熱ロールで溶融混練した後、冷却固化せしめ、これをジェットミルで粉砕し分球して平均粒径７．０μｍのトナーを得た。このトナー１００重量部に対して、疎水性シリカＲ−９７２（日本アエロジル社製）１．０％をヘンシェルミキサーで混合してトナーを得た。
【００２９】
実施例に用いたキャリアは下記のようになっている。（実施例のキャリア）
アクリル樹脂溶液（固形分５０重量％）                    ５６．０部
グアナミン溶液（固形分７７重量％）                      １５．６部
トルエン                                                  ９００部
ブチルセロソルブ                                          ９００部
上記処方の混合物をホモミキサーで１０分間分散して被覆膜形成溶液を調合し、芯材として焼成フェライト粉［平均粒径；３５μｍ（パウダーテック社製）］を用い、膜厚０．１５μｍになるようにスピラコーター（岡田精工社製）により塗布し乾燥した。得られたキャリアを電気炉中にて１５０℃で１時間放置して焼成した。重量平均キャリア径は３５μｍである。
【００３０】
（実施例のトナー）。
実施例のトナーは、有機溶媒中に変性ポリエステル系樹脂から成るプレポリマー、該プレポリマーと伸長または架橋する化合物、およびトナー組成分を溶解又は分散させ、該溶解又は分散物を水系媒体中で架橋反応及び／又は伸長反応させ、得られた分散液から溶媒を除去することにより得られる。具体的には、本実施例のトナーは、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、この分散液中で該プレポリマー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、該プレポリマーＡと該アミン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。このトナー１００重量部に対して、疎水性シリカＲ−９７２（日本アエロジル社製）２．０％をヘンシェルミキサーで混合してトナーを得た。
【００３１】
（現像剤の製造）
上記トナー７部、上記キャリア９３部を、ターブラーミキサーにて１０分混合して現像剤を作成した。
【００３２】
〔小粒径重合トナー、キャリアを用いた場合の問題が改善される理由〕
キャリア、トナーの粒径と粒状度の関係を図３に示す。粒径７．０μｍトナーの場合は、キャリア粒径４０μｍ、で粒状度ランク４を達成できる。
図４に、キャリア芯剤の磁化、粒径と、キャリア付着との関係を示す。キャリアの平均粒径が５５μｍの場合、キャリア芯剤の飽和磁化値が５０×１０-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］でもキャリア付着の個数は５０個／１００ｃｍ2と実使用上問題ないレベルとなっている。これに対し、３５μｍキャリアでは、数１００個以上（数え切れない）となりまったく使用に耐えない。しかし、３５μｍキャリアでも芯剤の飽和磁化値を７０×１０-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］とすることで、キャリア付着個数を５０個／１００ｃｍ2と、実使用上問題ないレベルとなった。
図５に、実施例の構成で、Ｖｐｐを６００Ｖ、９００Ｖ、１２００Ｖ、１５００Ｖと振り、それぞれのザラツキを評価した結果を示す。Ｖｐｐ９００Ｖ以下でザラツキランク５を達成できることがわかる。
図６に、実施例の構成で、Ｖｐｐを６００Ｖ、９００Ｖ、１２００Ｖと振り、Ｇｐ０．３〜０．６ｍｍまで振り、それぞれのベタ周辺ハーフトーン白抜けを評価した結果を示す。評価方法はドット画像で官能評価にて行った。白ぬけ幅０．５ｍｍ以下が問題ないレベルとして、（ザラツキが問題ない）Ｖｐｐ９００ＶでもＧｐ０．４ｍｍ以下であれば、白ぬけ幅０．５ｍｍ以下を達成することが可能になる。
図７に、実施例の構成で汲み上げ量を変化させた場合の、粒状度の変化を示す。周波数２．７ｋＨｚでは汲み上げ量を振ってもランク４を達成することはできない。一方、周波数５．４ｋＨｚであれば、汲み上げ量が４５ｍｇ／ｃｍ2でも粒状度ランク４を達成することが可能になる。
図８に、表面にＶ字溝を形成した比較例の現像スリーブ（Ｖ溝）と、表面をサンドブラスト加工した本実施例の現像スリーブ（サンブラ）によるキャリア膜削れの差を示す。なお、キャリア膜削れ量は、キャリアのコート層（ｓｉ量）の定量によって行った。この結果、同じドクタギャップ（Ｇｄ）に対して、サンドブラスト加工を施した本実施例のほうが、圧倒的に膜削れ量が少ないことがわかる。また、同じ汲み上げ量（６０ｍｇ／ｃｍ2）にするためには、比較例の場合はＧｄが０．３５ｍｍとなるに対して、本実施例の場合はＧｄが０．６５ｍｍ程度となるため、本実施例の方が膜削れに対してさらに有利となる。
【００３３】
表１にトナー粒径を振った場合の、比較例の現像スリーブ（Ｖ溝）と、本実施例の現像スリーブ（サンドブラスト）との、低画像比率画像通紙時の地汚れの程度をそれぞれ示す。低面積比率画像は、画像面積０．５％のＡ４サイズで５００枚連続通紙を行い、ドラム上のテープ転写をおこなって、テープのみの値との差分（ΔＩＤ）で地汚れの程度を示す。このΔＩＤは、数字が小さい方が地汚れが良い。トナー粒径を大きくしていくと、低画像面積の地汚れが改善されることがわかる。また、比較例に比べ、本実施例の方が地汚れの程度が良い。バラツキを考慮して、ドラム上のΔＩＤが０．０１０未満であれば、ほぼ問題がないと考えれるが、表１を見るとわかるように本実施例の現像スリーブで、トナー粒径が５．５μｍ以上の場合に目標値が達成できることがわかる。
【表１】
2005189251.tif 000003
【００３４】
以上のように、本実施形態のカラープリンタＰＲは、表面に静電潜像を担持する像担持体としての感光体１１を備えている。また、内部に固定された磁界発生手段としてのマグネットローラを有し、表面上に磁性キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を担持して回転する非磁性の現像スリーブからなる現像剤担持体２２も備えている。また、感光体１１と現像剤担持体との間に現像電界を発生させる現像電界発生手段としての現像電源も備えている。本カラープリンタＰＲは、感光体１１上の静電潜像を、現像剤担持体上に担持された二成分現像剤中のトナーを用いて現像電界の作用によりトナー像化する。そして、本カラープリンタＰＲにおいては、トナーが体積平均粒径５．５［μｍ］以上７．０［μｍ］以下である重合トナーであり、磁性キャリアの体積平均粒径が２０［μｍ］以上４０［μｍ］以下である。このような小粒径重合トナー、キャリアを用いた場合には、感光体１１へのキャリア付着、画像のザラツキ、エッジ効果等の問題が生じる。そこで、本カラープリンタＰＲでは、磁性キャリアの１×１０7／４π［Ａ／ｍ］磁場中における飽和磁化値を７０×１０-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以上としている。これにより、上述したように、感光体１１へのキャリア付着を改善できる。また、本カラープリンタＰＲでは、感光体１１と現像スリーブ２２との間の間隔を０．４［ｍｍ］以下としている。これにより、上述したように、エッジ効果を改善できる。また、本カラープリンタＰＲでは、上記現像電界発生手段において発生させる電界の周波数が５．４ｋ［Ｈｚ］以上で、かつ、そのピーク−ピーク電圧が９００［Ｖ］以下の交番電界である。これにより、上述したように、画像のザラツキを改善できる。更に、本カラープリンタＰＲでは、現像スリーブとして、その表面がサンドブラスト加工されたものを用いている。これにより、上述したように、外添剤の埋まりによる低画像面積画像の形成時の地汚れ、キャリア膜削れによる剤寿命低下を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施形態に係るカラープリンタの第３作像ステーションの構成を詳細に示す説明図。
【図２】同カラープリンタを示す概略構成図。
【図３】トナー、キャリアの粒径と画質との関係を示すグラフ。
【図４】キャリア芯剤の磁化、粒径と、キャリア付着との関係を示すグラフ。
【図５】Ｖｐｐの値を変化させザラツキを評価した結果を示すグラフ。
【図６】Ｖｐｐの値を変化させハーフトーン城抜けを評価した結果を示すグラフ。
【図７】現像剤汲み上げ量と粒状度との関係を示すグラフ。
【図８】ドクタギャップと膜削れ量との関係を示すグラフ。
【図９】粉砕トナー、重合トナー、小粒径キャリアの経時での汲み上げ量変化を示すグラフ。
【図１０】１０万枚画像形成を行った後における現像剤中のトナーの帯電量分布を示すグラフ。
【符号の説明】
【００３６】
１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋ  作像ステーション
２  光書込部
１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙ，１１Ｋ  感光体
２０Ｙ  現像ユニット
２２Ｙ  現像スリーブ
２５Ｙ  ドクタ
２７Ｙ  トナーボトル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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