(57)【要約】【課題】ラインベタ比が１に近い高品位な画像を得ることのできる現像装置及びプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する。【解決手段】  潜像担持体１と対向配備される非磁性体の現像剤担持体１６１と当該現像剤担持体内に固定配置された複数の磁極を備えた磁石ローラ２５とを備え、現像剤担持体１６１の外周面に磁性を有した現像剤を磁気吸着させて磁気ブラシを形成し、潜像担持体の現像剤担持体と近接した現像領域Ｅに現像剤担持体１６１の磁気ブラシを摺擦させる現像装置５において、現像領域Ｅよりも現像剤担持体の現像剤搬送方向上流側であって、磁気ブラシが潜像担持体に接触する前領域ｆｅで、トナーが現像されないようにする手段２０を有する。【選択図】図３
2012058549.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体と対向配備される非磁性体の現像剤担持体と当該現像剤担持体内に固定配置された複数の磁極を備えた磁石ローラとを備え、前記現像剤担持体の外周面に磁性を有した現像剤を磁気吸着させて磁気ブラシを形成し、前記潜像担持体の前記現像剤担持体と近接した現像領域に前記スリーブの磁気ブラシを摺擦させる現像装置において、
前記現像領域よりも前記現像剤担持体の現像剤搬送方向上流側であって、前記磁気ブラシが潜像担持体に接触する前領域で、トナーが現像されないようにする手段を有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記トナーが現像されないようにするトナー現像抑制手段が電気的手段であることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記トナー現像抑制手段が前記潜像担持体と磁気ブラシとの間に設けた板状金属部材として形成され、該板状金属部材に前記潜像担持体の非画像部電位と同じバイアスを印加することを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記トナー現像抑制手段が前記潜像担持体と磁気ブラシとの間に絶縁性部材と導電性部材とを接合した板状部材として形成され、前記導電性部材に前記潜像担持体の非画像部電位と同じバイアスを印加することを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項５】
前記絶縁性部材は弾性ゴム部材であることを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
【請求項６】
前記像担持体と、前記現像装置と、帯電装置又はクリーニング装置のいずれか一方若しくは両方とを一体化し、画像形成装置本体に対して着脱自在に形成したプロセスカートリッジにおいて、請求項１から５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プロセスカートリッジ。
【請求項７】
請求項１から５のいずれかに記載の現像装置または請求項６に記載のプロセスカートリッジを複数備えた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、プリンタ、ファクシミリ等の潜像担持体上に潜像を形成し、現像装置でトナーを付着させることによって潜像を可視像化し、得られた可視像を記録紙に転写して記録する現像装置及びこの現像装置を有するプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置においては、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することが求められている。従来、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、現像スリーブに潜像担持体（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】
また、現像電界として直流電圧に交流成分を重畳し、トナーを感光体に付勢する方向に作用する電界と、トナーを現像スリーブ側に移動させる方向に作用する電界を交互に生成する交番電界を用いる濃度安定化技術も広く用いられている。交番電界を用いることによる高い現像能力により、経時変化でトナーの帯電量分布がシフトした場合においても十分なベタ濃度を確保でき、同時にハーフトーンなどの比較的潜像の浅いパターンであってもトナーを付着させるのに十分な電界を形成することができる。そのためこの技術は十分な現像能力とハーフトーンの安定性を両立するものとして、特にカラー画像形成装置などで使用される頻度が高くなっている。もちろんモノクロ複写機においても、ハーフトーンの粒状性向上や均一なベタ埋まりを実現するために用いるには最適な技術といえる。
【０００４】
しかしながら、現像電界として交番電界を用いた場合、現像領域内で磁気ブラシの疎密により発生する局所的な電界強度の増加によって（特に潜像の深い部分に対して）放電が発生し、画像がリング状に白く抜ける現象が発生した。そのため、現像に使用するキャリアの抵抗値に制約があり、いわゆる低抵抗キャリアを用いるのは困難であった。さらに言うと、中高抵抗キャリアであっても、コート膜の不均一により局所的にブレイクダウンし、放電する場合もあるため、キャリアコート層の均一性やキャリア芯材の抵抗値（即ち、キャリア芯材に用いる材料）に対しても制約条件が多く存在した。
【０００５】
このような現像装置で、画像のザラツキ感をなくして、ドット再現性が高く、粒状性に優れた高品位な画像を得るための改良がおこなわれている。その一つとして、像担持体と現像スリーブとの間に形成される電界を交番電界とし、トナーの再配置を促しながら現像することでザラツキ感をなくすものが知られている。しかし、交番電界を形成すると、直流電界のみの場合に比べ、電界の最大値が大きくなり像担持体へのキャリア付着を起こしやすいという問題がある。また、交番電界を形成するめの電源が必要であり、コスト高となる。このため、直流電界を用いて現像するものでも、ザラツキ感をなくして、ドット再現性が高く、粒状性に優れた高品位な画像が望まれている。
【０００６】
濃度むらやガサツキ等のない高画質を得るため、磁気ブラシの穂高を整える現像剤規制部材を現像剤担持体表面上の現像剤と当接するように配設すると言う技術を本発明者等は特許文献１で先に提案している。  
更に、画像のザラツキ感やドット再現性が悪くなる原因の一つとして、現像領域のおける磁気ブラシの密度が疎であり、均一な現像がおこなわれないことが知られている。そこで、現像領域のおける磁気ブラシの密度を、現像領域中のキャリアの体積比率を用いて規定し、画質を向上させようとするものが提案されており、その一例が特許文献２に開示される。
【０００７】
また、特許文献３に一例として開示されるニップ前の遊離トナーを用いて感光体上の潜像を現像する現像方法を用いて、エッジ効果の少ないライン潜像を現像する方法として、本発明者等は、ライン潜像に対してライン潜像の幅方向の中央部から現像し始める現像方法を特許文献４で提案している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、本発明者らは、ニップ前の遊離トナーを用いた場合、ベタの付着量とラインの付着量との比、すなわちラインベタ比が図７に示したように、１（図中の１点鎖線）より大きくなるとの特性が交流ＡＣ、直流ＤＣいずれの場合も生じることがわかった。  この原因を鋭意検討した結果、図８（ａ）、（ｂ）に示す交流、直流いずれの場合もライン（●印）はベタ（×印）より帯電トナー量（Ｍ／Ａ〔ｍｇ／ｃｍ２〕）が多く現像されることがわかった。特に、図８（ｃ）、（ｄ）に示すように、付着トナーのうち、ライン（●印）のトナー帯電量は、ベタ（×印）のトナー帯電に比べ低帯電量ｑ／Ｍ〔μＣ／ｇ〕のものからなることがわかった。
【０００９】
さらに、感光体ドラム側から潜像へのトナー現像過程を以下に示す可視化装置（特許文献５に開示済）を用いて観察し、ラインとベタとの現像過程の違いを調べた（図９参照）。ここで、可視化装置は、φ６０ｍｍの透明ガラスドラムを感光体の代わりとして備え、これに、所定の現像ギャップだけ離れた位置に、現像スリーブを配置する。ここではガラスドラムは１／４にカットされており、カットされた部分から現像領域の磁気ブラシ先端部を観察できるようにする。このとき、ガラスドラムは実機線速で移動可能である。また、トナーが摩擦帯電による付着しないように、ガラスドラム表面に透明電極を作製し、非画像部電位を外部電源により印可した。さらに、ガラスドラムの最表面には摩擦係数等を実際の感光体と同じにするために、像担持体の表面層を塗布してある。また、常に感光体の同一箇所を観察するために、ガラスドラムの中心に感光体と同期回転するミラーを設け、現像剤挙動はこのミラー越しに観察を行う。
【００１０】
図９に示すように、孤立したライン（Ｌｉｎｅ／Ｓｐａｃｅ＝０．４／１．０）ほどニップ前で遊離トナーによる現像が起こっていることがわかる。また、ベタでは、現像剤が接触し潜像を追い越し始めてから現像されていることがわかった。  
そこで、この理由を調べるために、シミュレーションによる電界計算を行った（図１０参照）。なお、図１０にはその上側領域にニップ前領域での電界強度をＥ１、Ｅ２の特性を、図１０の下側領域にニップ入り口位置での電界強度をＥ３、Ｅ４の特性として示した。
【００１１】
ニップ前領域での電界強度は、エッジ効果によりベタ（図１０で右上画像表示の場合）の電界強度Ｅ２より孤立ライン（図１０で左上画像表示の場合）の電界強度Ｅ１の方が強く、特に、トナーを感光体に吸引する力（ｑ１Ｅ１）が、キャリアにトナーを付着する力（Ｆｔ１）より大きくなる領域（トナーの帯電量が低い領域を右上の線図で符号ｅ１で示す）において、遊離し、飛散しやすい低帯電量トナーによる現像が進むものと推定できる。  
以上のように、特許文献１〜４の技術ではラインベタ比を１に保持することは出来ず、このため、高品位な画像を得ることが出来ない。
【００１２】
本発明は、上記背景に鑑みなされたものであり、ラインベタ比が１に近い高品位な画像を得ることのできる現像装置及びこの現像装置を有するプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は前記課題を達成するため以下の構成とした。  
第１の発明は、潜像担持体と対向配備される非磁性体の現像剤担持体（スリーブ）と当該現像剤担持体内に固定配置された複数の磁極を備えた磁石ローラとを備え、前記現像剤担持体の外周面に磁性を有した現像剤を磁気吸着させて磁気ブラシを形成し、前記潜像担持体の前記現像剤担持体と近接した現像領域に前記スリーブの磁気ブラシを摺擦させる現像装置において、
前記現像領域よりも前記現像剤担持体の現像剤搬送方向上流側であって、前記磁気ブラシが潜像担持体に接触する前領域で、トナーが現像されないようにする手段を有することを特徴とする。
【００１４】
第２の発明は、請求項１に記載の現像装置において、前記トナーが現像されないようにするトナー現像抑制手段が電気的手段であることを特徴とする。
【００１５】
第３の発明は、請求項１又は２に記載の現像装置前記において、前記トナー現像抑制手段が前記潜像担持体と磁気ブラシとの間に設けた板状金属部材として形成され、該板状金属部材に前記潜像担持体の非画像部電位と同じバイアスを印加することを特徴とする。
【００１６】
第４の発明は、請求項１又は２に記載の現像装置において、前記トナー現像抑制手段が前記潜像担持体と磁気ブラシとの間に絶縁性部材と導電性部材とを接合した板状部材として形成され、前記導電性部材に前記潜像担持体の非画像部電位と同じバイアスを印加することを特徴とする。
【００１７】
第５の発明は、請求項４に記載の現像装置において、前記絶縁性部材は弾性ゴム部材であることを特徴とする。
【００１８】
第６の発明は、前記像担持体と、前記現像装置と、帯電装置又はクリーニング装置のいずれか一方若しくは両方とを一体化し、画像形成装置本体に対して着脱自在に形成したプロセスカートリッジにおいて、請求項１から５のいずれかに記載の現像装置を有するプロセスカートリッジであることを特徴とする。
【００１９】
第７の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の現像装置または請求項６に記載のプロセスカートリッジを複数備えた画像形成装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、トナーが現像されないようにする手段を設けることで、ニップ前の遊離トナーによる現像を抑制し、現像剤が接触した領域で現像されるようにしたことで、現像剤と感光体がより近接した位置で現像されるため、エッジ効果がより働かないようになり、低帯電量トナーが選択的にラインに現像されず、ラインベタ比が１に近い画像を得ることができる。（請求項１）。
【００２１】
また、本発明によれば、トナーが現像されないようにするトナー現像抑制手段により、ニップ前の遊離トナーを電気的に現像剤担持体側に押さえ込むことで、ニップ前で遊離トナーが現像するのを抑制することが可能となる。その結果、現像剤が接触した領域で現像されるようにしたことで、現像剤と潜像担持体がより近接した位置で現像されるため、エッジ効果がより働かないようになり、低帯電量トナーが選択的にラインに現像されず、ラインベタ比が１に近い画像を得ることができる。（請求項２）。
【００２２】
また、本発明によれば、現像装置に用いられるニップ前のトナー現像抑制手段を板状金属部材置き換えることで容易にベタライン比を１に近づけることが可能となる。（請求項３）。
【００２３】
また、本発明によれば、現像装置に用いられるニップ前のトナー現像抑制手段を絶縁性部材と導電性部材とを接合した板状部材に置き換えることで、トナー現像抑制手段をより感光体近傍に近づけることが可能となり、容易にベタライン比を１に近づけることが可能となる。（請求項４）。
【００２４】
また、本発明によれば、現像装置に用いられるニップ前のトナー現像抑制手段の絶縁性部材が弾性ゴム部材であるので、より容易にトナー現像抑制手段を感光体近傍に近づけることが可能となり、ベタライン比を１に近づけることが可能となる（請求項５）。
【００２５】
また、本発明によれば、ラインベタ比を１に近づけることが可能な請求項１〜５のいずれかに記載の現像装置の効果を同様に得られるプロセスセスカートリッジが可能となる。（請求項６）。
【００２６】
また、本発明によれば、ラインベタ比を１に近づけることが可能な請求項１〜５のいずれかに記載の現像装置、又はラインベタ比を１に近づけることが可能な請求項６に記載のプロセスカートリッジの効果を同様に得られる画像形成装置が可能となる。（請求項７）
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るカラー画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】作像ユニットの構成を示す図である。
【図３】現像装置内のトナー現像抑制手段による現像挙動の特徴を説明する部分拡大断面図である。
【図４】現像装置内の他のトナー現像抑制手段による現像挙動の特徴を説明する部分拡大断面図である。
【図５】図１の現像装置内のトナー現像抑制手段に代えて採用される他のトナー現像抑制手段の拡大断面図である。
【図６】図１のカラー画像形成装置で用いる作像ユニットを成すプロセスカートリッジの拡大図である。
【図７】従来の現像装置による作像行程でのラインベタ比の特性を示す線図である。
【図８】従来の現像装置による作像行程でのトナー帯電量―現像ポテンシャル特性をＤＣ，ＡＣに分けて（ａ）、（ｂ）に示し、トナー帯電量分布及び画像帯電量―現像ポテンシャル特性をＤＣ，ＡＣに分けて（ｃ）（ｄ）に示したものである。
【図９】従来の感光体ドラム側から潜像へのトナー現像過程を可視化装置を用いて観察した状態の説明図である。
【図１０】従来の感光体ドラムを現像する際のシミュレーションによる電界計算を行なった際の特性説明図で、上側領域にニップ前領域での電界強度の特性を、下側領域にニップ入り口位置での電界強度の特性を示した。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明の一実施形態に係る現像装置、画像形成装置について、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。  
図１にて、画像形成装置全体の構成、動作について説明する。  
図１は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機を示し、符号１００は装置本体、符号３２は原稿を原稿読込部に搬送する原稿搬送部、原稿の画像情報を読み込む原稿読込部（図示しない）、符号３０は出力画像が積載される排紙トレイ、符号２６は転写紙等の記録媒体Ｐが収容される給紙部、符号２７は記録媒体Ｐの搬送タイミングを調整するレジストローラ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成される像担持体としての感光体ドラム、符号５は各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫ（代表表示として感光体１とも記す）上に形成される静電潜像を現像する現像装置、符号９は各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫ上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐ上に重ねて転写する転写バイアスローラ（１次転写バイアスローラ）、を示す。
【００２９】
また、符号８は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、符号１９は中間転写ベルト８上のカラートナー像を記録媒体Ｐ上に転写するための２次転写バイアスローラ、符号４０は記録媒体Ｐ上の未定着画像を定着する定着装置、符号３１は各色（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）のトナー（トナー粒子）を現像装置５に供給する各色のトナー容器、を示す。  
以下、画像形成装置における通常のカラー画像形成時の動作について説明する。なお、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫ上でおこなわれる作像プロセスについては、図２も参照する。  
まず、原稿は、原稿搬送部３２の搬送ローラ（図示しない）によって、原稿台から搬送されて、原稿読込部（図示しない）のコンタクトガラス上に載置される。そして、原稿読込部（図示しない）で、コンタクトガラス上に載置された原稿の画像情報が光学的に読み取られる。
【００３０】
詳しくは、原稿読込部（図示しない）は、コンタクトガラス上の原稿の画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿にて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサ（図示しない）に結像する。原稿のカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
【００３１】
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部４に送信される。そして、書込み部４からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光Ｌｒが、それぞれ、対応する感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫに向けて発せられる。  
一方、４つの感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫは、それぞれ、図２の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫの表面は、帯電部２（図２）との対向部で、一様に帯電される（帯電工程）。こうして、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫ上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫ表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
【００３２】
書込み部４において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程）。  
イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から１番目の感光体ドラム１Ｙ表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラー（不図示）により、感光体ドラム１Ｙの回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、露光前に帯電部２にて帯電された後の感光体ドラム１Ｙ上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
【００３３】
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から２番目の感光体ドラム１Ｍ表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から３番目の感光体ドラム１Ｃ表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から４番目の感光体ドラム１ＢＫ表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
【００３４】
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫ表面は、それぞれ、容器５０１内の現像装置５（５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５ＢＫ）との対向位置に達する。そして、各現像装置５から感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫ上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫ上の潜像が現像される（現像工程）。
【００３５】
その後、現像工程後の感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫ表面は、それぞれ、中間転写ベルト８との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト８の内周面に当接するように転写バイアスローラ９（９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋ）が設置されている。そして、転写バイアスローラ９の位置で、中間転写ベルト８上に、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫ上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される（１次転写工程）。  
そして、転写工程後の感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫ表面は、それぞれ、クリーニング部３（３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３ＢＫ）のクリーニングブレード３０１との対向位置に達する。そして、クリーニング部３（図２参照）で、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫ上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程）。
【００３６】
その後、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫ表面は、図示しない除電部を通過して、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫにおける一連の作像プロセスが終了する。  
他方、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫ上の各色のトナーが重ねて転写（担持）された中間転写ベルト８は、図中の反時計方向に走行して、２次転写バイアスローラ１９との対向位置に達する。そして、２次転写バイアスローラ１９との対向位置で、記録媒体Ｐ上に中間転写ベルト８上に担持されたカラーのトナー像が転写される（２次転写工程）。
【００３７】
その後、中間転写ベルト８表面は、中間転写ベルトクリーニング部（図示しない）の位置に達する。そして、中間転写ベルト８上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部に回収されて、中間転写ベルト８における一連の転写プロセスが終了する。  
ここで、中間転写ベルト８と２次転写バイアスローラ１９との間（２次転写ニップ）に搬送される記録媒体Ｐは、給紙部２６からレジストローラ２７等を経由して搬送されたものである。
【００３８】
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部２６から、給紙ローラ２７により給送された記録媒体Ｐが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ２８に導かれる。レジストローラ２８に達した記録媒体Ｐは、タイミングを合わせて、２次転写ニップに向けて搬送される。  
そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、その後に定着装置４０に導かれる。定着装置４０では、定着ローラと加圧ローラとのニップにて、カラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。  
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、排紙ローラによって装置本体外に出力画像として排出されて、排紙トレイ３０上にスタックされて、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００３９】
図２に基づいて、第１実施形態１の現像装置５を含むプロセスカートリッジ５００について説明する。  
図２は現像装置５を収容するプロセスカートリッジ５００の断面図で、感光体１の回りに現像ローラ１６、ドクターブレード１７、磁性ドクターブレード２４、供給・回収スクリュ１８、攪拌スクリュ１９を備え、これらがケーシング（容器）５０１内に収容支持された構成を採る。現像ローラ１６は回転稼動する現像スリーブ（現像剤担持体）１６１と現像ローラに内包され固定されたマグローラ２５とからなる。現像スリーブ１６１はアルミ製スリーブで構成され、マグローラ２５は永久磁石が使われている。本実施例の現像ローラ１６は径がφ２０である。現像スリーブ１６１の表層はサンドブラストで粗したもの、または軸方向にＶ字状の溝を切ったものが用いられる。サンドブラスト処理したスリーブの表面粗さＲｚ（十点平均粗さ）は１０〜３０［μｍ］程度の範囲が良好であり、これより粗くなると保持量が極端に増加しトナーの電荷量が低減する。また１０［μｍ］を下回ると十分な現像剤量が保持できなくなり、結果的に現像能力低下をきたす。
【００４０】
図２に示すように、現像ローラ１６には電気的手段であるトナー現像抑制部材（遊離トナー現像抑制部材）２０が対向するようケーシング（容器）５０１の左半部に取り付け支持される。詳細図を図３に示す。  
トナー現像抑制部材をなす板状金属部材（タイプＡ）２０ａは、基本的に非磁性で、導電性の金属板であればよく、Ｓｕｓやアルミニウム、銅などが一般的である。
【００４１】
導電性部材である板状金属部材２０ａには直流電源４２が接続され、任意にバイアスが印加できるようになっている。ここでのバイアスは感光体ドラム１の非画像部電位とほぼ等しくなるように設定した。非画像部電位より大きいバイアスにすると磁気ブラシＢとの間で放電等発生し問題となる。また、画像部電位に近くなると板状金属部材２０ａがキャリア上のトナーが現像されてしまい、潜像を現像する際に現像量が足らなくなり問題となる。また、非画像部電位とすることで、現像剤中の逆帯電トナーを回収することができ、地汚れ等に対し有利となる。このため、ニップｎｐ前の遊離トナーを電気的に現像スリーブ（現像剤担持体）１６１側に押さえ込むことで、即ち、シールすることで、ニップｎｐの入り口前のニップ前域ｆｅで遊離トナーが感光体ドラム１側へ飛散し、現像するのを抑制することが可能となる。その結果、現像剤が接触した感光体ドラム１の現像領域Ｅで現像が開始されるようにしたことで、容易にベタライン比を１に近づけることが可能となる。
【００４２】
次に、トナー現像抑制部材２０の変形例として接合板状部材２０ｂ（タイプＢ）を図５に示した。  
接合板状部材２０ｂは絶縁性部材と導電性部材とを接合して形成され、この接合板状部材２０ｂに置き換えることで、接合板状部材２０ｂをより感光体ドラム１の現像位置Ｅに近づけることが可能となる。このため、ニップｎｐ前の遊離トナーを電気的に現像スリーブ（現像剤担持体）１６１側に押さえ込むことで、ニップ前ｆｅでの遊離トナーが感光体ドラム１側へ飛散するのを的確に抑制でき、現像剤が接触した現像領域Ｅで現像を開始させることができ、容易にベタライン比を１に近づけることが可能となる。
【００４３】
ここでの接合板状部材２０ｂは絶縁性部材としての弾性ゴム板材（弾性ゴム部材）２０１ｂと、これに重ねられ互いに接合された導電性ブレード（導電性材料）２０２ｂとで形成される。  
弾性ゴム板材２０１ｂを成す弾性ゴム材料としては、クリーニングブレードに用いられるポリウレタンからなるものであるのが好ましい。このポリウレタンは、ポリオール、イソシアネート及び架橋剤を原料として製造される。ここでのポリオールとしては、通常、ポリウレタンの形成に用いられるものであれば特に限定されず、例えば、ポリカプロラクタム、ポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペート、ポリエチレンブチレンアジペート等を挙げることができる。上述のポリオールは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００４４】
導電性ブレード（導電性材料）２０２ｂとしては、導電剤を分散させた樹脂でコーティングされており、かかるコーティング用の被覆層を構成するベース樹脂にはトリメチロールプロパントリアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、γ−メルカプトプロビルトリメトキシシラン、ペンタエリストールトリアクイレート、ペンタリストールテトラアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、オリゴエステルアクリレート及びそのメタクリレート等が用いられ、導電剤には過酸化リチウムなどのアルカリ金属塩、テトラブチルアンモニウム塩などの４級アンモニウム塩、高分子型導電剤などのイオン系導電剤、ケッチェンブラック、アセチレンブラックなどのカーボンブラックが用いられる。形状の精度やクリーニングブレードとしての物性を維持するために膜厚は薄い方がよく、寿命との関連性も含めると２〜１０μｍくらいがよい。
【００４５】
更に、トナー現像抑制部材２０の変形例として図４に示した様な一対の金属板状部材２０−１、２０−２からなるような二重金属板状部材２０ｃとしてもよい。  
この構成では、金属板状部材２０−１を現像ローラ１６に対し、金属板状部材２０−２を感光体ドラム１に対しそれぞれがより近い位置に配置される。なお、一対の金属板状部材２０−１、２０−２には直流電源４２がそれぞれ接続され、任意にバイアスが印加できるようになっている。  
これにより、現像ローラ１６側ではより効果的に遊離トナーを電気的に押さえ込み、感光体側ではより効果的にエッジ効果を弱めることができる。
【００４６】
ところで、現像装置５のケーシング（容器）５０１内に収容された現像剤は流動、攪拌可能に収容される。この現像剤として、ポリエステル樹脂を主成分とするトナー（６μｍ）と磁性微粒子であるキャリア（平均粒径：３５μｍ）を７ｗｔ％に均一混合した現像剤が２２５ｇ充填されており、並列に配置した供給・回収スクリュ１８と攪拌スクリュ１９内を６００ｒｐｍで回転させることによって補給後のトナー攪拌と搬送を同時に行い、トナーとキャリアの均一混合と帯電付与を行っている。均一混合された現像剤は現像スリーブ１６に近接して平行に設けられた供給・回収スクリュ１８より現像ローラに内包されたマグローラ２５の磁力によってスリーブ外周部の表面に搬送される。マグローラ２５の磁力により、現像ローラ上にトナー及びキャリア（磁性粒子）からなる現像剤がブラシ状に担持される。磁気ブラシＢ中のトナーは、キャリアと混合されることで規定の帯電量を得る。トナーとキャリアの摩擦帯電は、攪拌スクリュ１９、供給・回収スクリュ１８の回転・搬送によるトナーの均一化や、現像ローラとドクターブレード１７とのギャップを磁界に保持されつつ搬送されることによる摺擦力よって行われ、トナーの帯電が付与される。トナーの帯電量としては、−１０〜−５０［μＣ／ｇ］の範囲が好適であり、本実施形態例のトナーの帯電量は実験室で数１０枚の画像を印刷した後では−３５μＣ／ｇであった。
【００４７】
現像スリーブ１６が図中矢印のように感光体１と順方向に回転することによって感光体１と現像スリーブ１６によって作られる現像領域に運ばれ、図示しない高圧電源と感光体潜像とによる現像電界を形成することによってトナーが感光体上の潜像を現像する。現像後の現像剤は現像スリーブ１６の回転に伴って現像器内に回収されるようになっており供給・回収スクリュ１８に回収されるようになっている。現像を終了してトナー濃度が低下した現像剤は攪拌スクリュ１９の上部のトナー補給口２３よりトナー収容部（不図示）に連通する供給通路２２からトナーが適量補給される。ここで供給・回収スクリュ１８の下流と攪拌スクリュ１９の上流は連通されており、これらスクリュ１８、１９が回転駆動することで適量補給されたトナーが現像剤中に攪拌分散され、トナー濃度が適正に保たれる。補給されるトナー量は現像剤のトナー濃度を測定する（攪拌スクリュ１９下流の現像装置外壁に具備される）トナー濃度センサ２１によって検知された値に基づいて決定される。トナーが補給された現像剤は、補給されたトナーと攪拌スクリュ１９で攪拌されながら搬送され均一化されてトナー濃度が適正状態に戻る。攪拌スクリュ１９の下流と供給・回収スクリュ１８の上流とは連通されており、トナー濃度が適正化され均一化された現像剤は回収スクリュ１８を通して再び現像ローラ１６で現像領域Ｅに向けて搬送される。
【００４８】
本実施形態例の現像ローラ１６表面と対向する感光体１表面との現像領域Ｅでの最近接距離は０．３ｍｍ、現像剤の単位面積あたりの搬送量は３０ｍｇ／ｃｍ２、現像ローラと感光体の線速比は１．５となっている。  
現像ローラ１６のマグローラ２５の法線方向磁気パターンは、Ｐ１極（Ｎ）が現像極でありピーク磁力１００ｍＴ、Ｐ２極（Ｓ）はピーク磁力８５ｍＴ、Ｐ３極（Ｎ）はピーク磁力５２ｍＴ、Ｐ４極（Ｓ）はピーク磁力７０ｍＴ、Ｐ５極（Ｓ）はピーク磁力７８ｍＴである。本発明においてマグ磁束密度はある範囲で任意に設定可能であるが、高くし過ぎるとスリーブ１６１上でトルクアップや剤劣化を促進してしまう。
【００４９】
ここでは内包するマグローラ２５のＰ４、Ｐ５極を同極配置し反発力を作用させ、さらにスリーブ回転による遠心力を加えることによって現像スリーブ１６からの分離を完全なものとしている。  
本実施形態において、現像スリーブ１６１の周速度をＶｓ、感光体１の周速度Ｖｐとした場合、Ｖｓ／Ｖｐを１．５から２．５の範囲になるように調整することが望ましい。これにより高品質な画像を得ることが可能となる。Ｖｓ／Ｖｐが１．５よりも低い場合には、静電潜像を通過する現像剤の通過時間が短くなるために、現像能力が低下してしまい、高面積を有する画像を出力した場合、画像濃度低下が顕著となる。また、Ｖｓ／Ｖｐが２．５よりも高い場合、即ち現像剤と静電潜像との接触時間を長くする方向は異常画像が発生することが知られている。ここでいう異常画像とは、ベタ画像部後端の画像濃度低下、画像抜け、特にハーフトーン画像の後端部で顕著にみられる画像抜けや、ベタ画像とハーフトーン画像境界部での画像濃度変化を意味する。これらは何れも潜像電位の異なる場所や潜像電位が不連続に急激に変化する画像濃度の境界部に現れる。現像ニップを現像剤が通過する過程で現像剤中のトナーが移動することや、そもそも誘導体としての静電容量を持つ現像剤層が異なる不連続な現像電界を通過するときの過渡現象に起因するものと考えられる。
【００５０】
図２に示すように、上述の現像装置５とクリーニング装置３と帯電装置２は、一体型のプロセスカートリッジ５００に収容される。このプロセスカートリッジ５００の現像装置５に収容される現像剤について説明する。  
この現像剤におけるトナーによるキャリアの被覆率は、１０〜８０％、好ましくは２０〜６０％である。なお、被覆率は以下の式で算出される。  
被覆率（％）＝（Ｗｔ／Ｗｃ）×（ρｃ／ρｔ）×（Ｄｃ／Ｄｗ）×（１／４）×１００・・・（１）
上記式（１）
中、Ｄｃはキャリアの重量平均粒径（μｍ）、Ｄｗはトナーの重量平均粒径（μｍ）、Ｗｔはトナーの重量（ｇ）、Ｗｃはキャリアの重量（ｇ）、ρｔはトナー真密度（ｇ／ｃｍ３）、ρｃはキャリア真密度（ｇ／ｃｍ３）を表す。
【００５１】
重量平均粒径は、個数基準で測定された粒子の粒径分布（個数頻度と粒径との関係）に基づいて算出されたものである。この場合の重量平均粒径Ｄｗは以下の式で表される。  
Ｄｗ＝｛１／Σ（ｎＤ３）｝×｛Σ（ｎＤ４）｝・・・（２）
上記式（２）中、Ｄは各チャネルに存在する粒子の代表粒径（μｍ）を示し、ｎは各チャネルに存在する粒子の総数を示す。チャネルとは、粒径分布図における粒径範囲を等分に分割するための長さを示すもので、本実施形態では、２μｍの長さを採用した。また、各チャネルに存在する粒子の代表粒径としては、各チャネルに保存する粒子粒径の下限値を採用した。
【００５２】
また、本実施形態に適用する現像剤は、トナーの重量平均粒径が４．０〜８．０μｍであり、トナーの重量平均粒径（Ｄｗ）と個数平均粒径（Ｄｎ）の比（Ｄｗ／Ｄｎ）が１．２０以下であることが望ましい。トナーの小粒径化は解像度を上げるためには不可欠であるが、副作用として、流動性、保存性において悪化傾向にある。トナー粒径が４．０μｍ未満であると、現像剤の流動性が極端に悪化して現像剤中の均一なトナー濃度を確保することが困難となる。またトナー小粒径化はキャリアに対する被覆率が上昇する方向であり、被覆率が高くなり過ぎた場合には、キャリア汚染の加速化及びトナー飛散誘発が懸念される。
【００５３】
トナー及び現像剤の流動性を向上させる手段として、トナーに添加剤を多く添加する方法があるが、これは副作用が発生する為に本質的な改善は期待できない。しかし、トナーの粒径分布を均一にすることにより、トナー小粒径化に伴う副作用が克服される。即ち、トナーの重量平均と個数平均の粒子径比率Ｄｗ／Ｄｎが１に近いことが望ましく、１．２０以下にすることにより、流動性悪化の抑制効果が得られて、小粒径トナーを使用した場合でもトナー濃度の均一化が図られる。このように、トナーの重量平均粒径が４．０〜８．０μｍ、かつトナーの重量平均と個数平均の粒子径比率Ｄｗ／Ｄｎを１．２０以下にすることにより、画像濃度安定性に加えて、解像度の向上が図られ、更に高品質な画像が得られる。また、トナー粒度分布における３μｍ以下の粒子個数比率を５％以下にすることによって、流動性、保存性における品質改善効果が顕著であり、現像装置中へのトナー補給性及びトナーの帯電立ち上がり特性において良好な水準が得られる。
【００５４】
トナーの粒度分布は種々の方法で測定できるが、本実施形態では小孔通過法（コールターカウンター法）を用いて行った。測定装置として、ＣＯＵＬＴＥＲＣＯＵＮＴＥＲＭＯＤＥＬＴＡ２（コールター社製）を用い、個数分布、体積分布を出力するインターフェイスを接続して、１００μｍのアパチャー（細孔）を使用した。測定方法としては、まず電解水溶液に界面活性剤を加えた中に、トナー測定用試料を分散させる。分散した試料を別の１％ＮａＣｌ電界液に注入して、アパチャーチューブのアパチャーの両側に電極が置かれている電解液を通して両電極間に電流を流す。このときの抵抗変化から２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定し、平均分布から個数平均粒径、重量平均粒径を求める。
【００５５】
トナーには流動性付与剤を添加することが好ましい。使用可能な流動性付与剤として種々のものが挙げられるが、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。特に、両微粒子の平均粒径が５０（ｎｍ）以下のものを使用して攪拌混合を行った場合、トナーとの静電力、ファンデアワールス力を小さくすることができ、トナーの流動性向上を図ることができる。その結果、現像剤の所望の帯電レベルを得ることができ、良好な画像品質が得られ、さらに転写残トナーの低減が図られる。更に、酸化チタン微粒子は、環境安定性、画像濃度安定性に優れている反面、帯電立ち上がり特性の悪化傾向にある。よって、酸化チタン微粒子添加量がシリカ微粒子添加量よりも多くなると、帯電立ち上がり特性の悪化の影響が大きくなることが考えられる。しかし疎水性シリカ微粒子の添加量が０．３〜１．５（ｗｔ％）の範囲で、疎水性酸化チタン微粒子が０．２〜１．２（ｗｔ％）の範囲では、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、コピーの繰り返しを行っても、安定した画像品質が得られ、トナー飛散を抑制することができる。
【００５６】
また、平均粒径が８０〜１４０（ｎｍ）である大粒径の疎水性シリカを添加することにより、転写性、現像性に対して更に性能が向上する。特に、トナー平均粒径が７（μｍ）以下のような小粒径トナーを使用した現像剤において、品質改善効果が顕著である。即ち、粒径が大きい添加剤がトナー粒子間においてスペーサ的な作用をして、トナー転写圧縮時のトナー凝集や現像機の空攪拌時におけるトナー表面への添加剤埋没が抑制可能となる。その結果、転写不良に伴うベタ画像濃度ムラ、添加剤埋没に伴うトナー流動性低下が発生せず、長期に亘って高品質な画像が得られる。
【００５７】
現像剤におけるキャリアの重量平均粒径Ｄｗは、２０〜６０（μｍ）、より好ましくは２０〜４０（μｍ）である。キャリアの重量平均粒径Ｄｗが６０（μｍ）よりも大きい場合には、感光体１上の磁気的なキャリア保持力が強く、キャリア付着は起こりにくいが、単位重量当たりのキャリア表面積が小さくなるため、高画像濃度を得るためにトナー濃度を高くすると、地汚れが急速に増大する。また、潜像のドット径が小さい場合は、ドット径のバラツキが大きくなる。一方、キャリアの重量平均粒径Ｄｗが２０μｍよりも小さい場合には、キャリア粒子当たりの磁気モーメントが低下し、現像スリーブ１６１上の磁気的なキャリア保持力が弱くなり、キャリア付着が起き易くなる。
【００５８】
１０００・（１０３／４π）［Ａ／ｍ］の磁場を印加したときのキャリア粒子当たりの磁気モーメントは、７０（Ａ・ｍ２／ｋｇ）以下である。これ以上高くなると、磁気ブラシが硬くなり、穂跡やぼそついた画像となりやすい。またその下限値は特に制約されないが、通常５０（Ａ・ｍ２／ｋｇ）程度である。磁気モーメントが５０（Ａ・ｍ２／ｋｇ）より小さい場合には、現像スリーブ１６１上の磁気的なキャリア保持力が低下して、キャリア付着が発生しやすくなる。
【００５９】
キャリアの磁気モーメントは、以下のようにして測定することができる。Ｂ−Ｈトレーサー（ＢＨＵ−６０／理研電子社製）を使用し、円筒のセルにキャリア粒子１．０ｇを詰めて装置にセットする。磁場を徐々に大きくし３０００エルステッドまで変化させ、次に徐々に小さくして零にした後、反対向きの磁場を徐々に大きくし、３０００エルステッドとする。更に徐々に磁場を小さくして零にした後、最初と同じ方向に磁場をかける。このようにして、Ｂ−Ｈカーブを図示し、その図より１０００エルステッドの磁気モーメントを算出する。
【００６０】
キャリアの芯材粒子としては、例えば、鉄、コバルト等の強磁性体、マグネタイト、ヘマタイト、Ｌｉ系フェライト、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｂａ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ−Ｓｒ系フェライト、Ｍｎ系フェライト等が挙げられる。フェライトとは一般に次式で表される焼結体である。
【００６１】
（ＭＯ）ｘ（ＮＯ）ｙ（Ｆｅ２Ｏ３）ｚ
但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００ｍｏｌ％であって、Ｍ、Ｎはそれぞれ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｒ、Ｃａ等であり、２価の金属酸化物と３価の鉄酸化物との完全混合物から構成されている。
【００６２】
以下、本実施形態に使用されるキャリア及びトナーの材料について説明する。まず、本実施形態で使用されるキャリアは、磁性を有する芯材粒子と、その表面を被覆する樹脂層とからなる。この樹脂層を形成するための樹脂としては、キャリアの製造に従来用いられている公知のものを用いることができる。例えば、キャリアの樹脂層には、下記の化１式で表される繰り返し単位を含むシリコーン樹脂を好ましく用いることができる。
【００６３】
【化１】
2012058549.tif 000003
【００６４】
但し、式中、Ｒ１は水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数１〜４の低級アルキル基、またはアリール基（フェニル基、トリル基など）を示す。Ｒ２は、炭素数１〜４のアルキレン基、またはアリーレン基（フェニレン基など）を示す。
【００６５】
キャリアの樹脂層に用いられるストレートシリコーン樹脂としては、ＫＲ２７１、ＫＲ２７２、ＫＲ２８２、ＫＲ２５２、ＫＲ２５５、ＫＲ１５２（信越化学工業社製）、ＳＲ２４００、ＳＲ２４０６（東レダウコーニングシリコーン社製）等が挙げられる。また、キャリアの樹脂層には、変性シリコーン樹脂を用いることができる。このようなものとしては、エポキシ変性シリコーン、アクリル変性シリコーン、フェノール変性シリコーン、ウレタン変性シリコーン、ポリエステル変性シリコーン、アルキッド変性シリコーン等が挙げられる。上記変性シリコーン樹脂の具体例としては、エポキシ変性物：ＥＳ−１００１Ｎ、アクリル変性シリコーン：ＫＲ−５２０８、ポリエステル変性物：ＫＲ−５２０３、アルキッド変性物：ＫＲ−２０６、ウレタン変性物：ＫＲ−３０５（以上、信越化学工業社製）、エポキシ変性物：ＳＲ２１１５、アルキッド変性物：ＳＲ２１１０（東レダウコーニングシリコーン社製）等が挙げられる。
【００６６】
上記シリコーン樹脂には、アミノシランカップリング剤を適量（０．００１〜３０重量％）含有させることができるが、このようなものとしては以下のようなものが挙げられる。
Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３：ＭＷ１７９．３
Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）３Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３：ＭＷ２２１．４
Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＯＣ２Ｈ５）：ＭＷ１６１．３
Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＣＨ３）（ＯＣ２Ｈ５）２：ＭＷ１９１．３
Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＮＨＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３：ＭＷ１９４．３
Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＣＨ３）（ＯＣＨ３）２：ＭＷ２０６．４
Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３：ＭＷ２２４．４
（ＣＨ３）２ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＣＨ３）（ＯＣ２Ｈ５）２：ＭＷ２１９．４
（Ｃ４Ｈ９）２ＮＣ３Ｈ６Ｓｉ（ＯＣＨ３）３：ＭＷ２９１．６
更に、キャリアの樹脂層には、以下に示すものを単独又は上記シリコーン樹脂と混合して使用することも可能である。ポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体（スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−アクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体（スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。
キャリアの芯材粒子表面に樹脂層を形成するための方法としては、スプレードライ法、浸漬法、又はパウダーコーティング法等公知の方法を適用することができる。特に、流動床型コーティング装置を用いる方法は、均一な塗付膜を形成するのに有効である。
【００６７】
キャリア芯材粒子表面上に形成する樹脂層の厚みは、通常０．０２〜１μｍ、好ましくは０．０３〜０．８μｍである。樹脂層の厚みはきわめて小さいことから、樹脂層を被覆した芯材粒子からなるキャリアとキャリア芯材粒子の粒度分布は実質的に同じである。  
また、必要に応じてキャリアの抵抗率を調整することができ、キャリアの抵抗率の調整は芯材粒子上の被覆樹脂の抵抗調整、膜厚の制御によって可能である。キャリア抵抗調整のために、導電性微粉末を被覆樹脂層に添加して使用することも可能である。上記導電性微粉末としては、導電性ＺｎＯ、Ａｌ等の金属又は金属酸化物粉、種々の方法で調製されたＳｎＯ２又は種々の元素をドープしたＳｎＯ２、ＴｉＢ２、ＺｎＢ２、ＭｏＢ２等のホウ化物、炭化ケイ素、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリ（パラ−フェニレンスルフィド）ポリピロール、ポリエチレン等の導電性高分子、ファーネスブラック、アセチレンブラック、チャネルブラック等のカーボンブラック等が挙げられる。これらの導電性微粉末は、コーティングに使用する溶媒又は被覆用樹脂溶液に投入した後、ボールミル、ビーズミル等メディアを使用した分散機又は高速回転する羽根を備えた攪拌機を使用することによって均一に分散することができる。
【００６８】
本実施形態に適用されるトナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤と帯電制御剤とから構成される。このトナーは、重合法、造粒法等の各種のトナー製法によって作成された不定形又は球形のトナーである。また、磁性トナー及び非磁性トナーのいずれも使用可能である。
【００６９】
ここで使用されるトナーの結着樹脂としては、従来からトナー用結着樹脂として使用されてきたものは全てが適用可能である。具体的にはポリスチレン、ポリクロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン／ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン／プロピレン共重合体、スチレン／ビニルトルエン共重合体、スチレン／ビニルナフタレン共重合体、スチレン／アクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリル酸エチル共重合体、スチレン／アクリル酸ブチル共重合体、スチレン／アクリル酸オクチル共重合体、スチレン／メタクリル酸メチル共重合体、スチレン／メタクリル酸エチル共重合体、スチレン／メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン／α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリロニトリル共重合体、スチレン／ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン／ビニルメチルケトン共重合体、スチレン／ブタジエン共重合体、スチレン／イソプレン共重合体、スチレン／アクリロニトリル／インデン共重合体、スチレン／マレイン酸共重合体、スチレン／マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体；ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルブチルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等が挙げられ、これらは単独で又は２種以上を混合して使用される。
【００７０】
ここでトナーの着色剤としては、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色のトナーを得ることが可能な染顔料が使用でき、従来からトナー用着色剤として使用されてきた顔料及び染料の全てが適用可能である。具体的には、ニグロシン染料、アニリンブルー、カルコオイルブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエローＧローダミン６Ｃレーキ、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、マラカイトグリーン、マラカイトグリーンヘキサレート、ローズベンガル、モノアゾ系染顔料、ジスアゾ系染顔料、トリスアゾ系染顔料等が挙げられる。これらの着色剤の使用量は、結着樹脂に対して、通常１〜３０ｗｔ％、好ましくは３〜２０ｗｔ％である。
【００７１】
ここでトナーの帯電制御剤としては、正の帯電制御剤及び負の帯電制御剤のいずれも使用可能であるが、カラートナーの場合、色調を損なうことのない透明色から白色のものを使用するのが好ましい。例えば正極性のものとしては４級アンモニウム塩類、イミダゾール金属錯体や塩類等が用いられ、負極性のものとしては、サリチル酸錯体や塩類、有機ホウ素塩類、カリックスアレン系化合物等が挙げられる。
【００７２】
また、トナーに離型性を持たせるために、低分子量のポリエチレン、ポリプロピレン等の合成ワックス類の他、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、木ろう、ホホバ油等の植物系ワックス類；みつろう、ラノリン、鯨ろう等の動物系ワックス類；モンタンワックス、オゾケライト等の鉱物系ワックス類；硬化ヒマシ油、ヒドロキシステアリン酸、脂肪酸アミド、フェノール脂肪酸エステル等の油脂系ワックス類をトナーに含有させることができ、これらは単独で又は２種以上が混合して使用される。
【００７３】
更に、トナーには、上記の離型剤の他に必要に応じてトナーの熱特性、電気特性、物理特性を調整する目的で、各種の可塑剤（フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル等）、抵抗調整剤（酸化錫、酸化鉛、酸化アンチモン等）等の助剤を添加することも可能である。更にトナーには、必要に応じて上記の離型剤、助剤等以外の流動性付与剤を混合することもできる。その流動性付与剤としては、例えばシリカ微粒子、酸化チタン微粒子、酸化アルミニウム微粒子、フッ化マグネシウム微粒子、炭化ケイ素微粒子、炭化ホウ素微粒子、炭化チタン微粒子、炭化ジルコニウム微粒子、窒化ホウ素微粒子、窒化チタン微粒子、窒化ジルコニウム微粒子、マグネタイト微粒子、二硫化モリブデン微粒子、ステアリン酸アルミニウム微粒子、ステアリン酸マグネシウム微粒子、ステアリン酸亜鉛微粒子、フッ素系樹脂微粒子、アクリル系樹脂微粒子等が挙げられ、これらは単独で又は２種以上を併用することが可能である。なお、流動性付与剤としては、一次粒子の粒径が０．１μｍよりも小さく、表面をシランカップリング剤やシリコンオイル等で疎水化処理した疎水化度４０以上のものであることが好ましい。
【００７４】
トナーの製造方法としては、公知の方法が用いられる。例えば結着樹脂、着色剤及び顔料、帯電制御剤さらに必要に応じて離型剤等を適当な比率でヘンシェルミキサー、ボールミル等の混合機を使用して十分に混合する。その後、スクリュ型押出し式連続混練機、２本ロールミル、３本ロールミル又は加圧加熱ニーダを用いて溶融混練を行う。またカラートナーの場合、顔料の分散性を向上させる目的で、結着樹脂の一部と顔料を予め溶融混練して得られるマスターバッチ顔料を着色剤として使用することが一般的である。上記方法で得られた混練物を冷却固化させた後、ハンマーミル等の粉砕機を用いて粗粉砕をする。さらに、粗粉砕物をジェットミル粉砕機で粉砕処理した後に気流式分級機等に連結されたローター粉砕機等を用いて表面処理を行う。例えば、衝突式粉砕機としてはハンマーミル、ボールミル、チューブミル、振動ミル等を挙げることができる。圧縮空気及び衝突板を主構成要素として具備したジェット式粉砕機としてはＩタイプ及びＩＤＳタイプ衝突式粉砕機（日本ニューマチック工業社製）が好適に使用される。また、ローター粉砕機としてはロールミル、ピンミル、流動層式ジェットミル等が挙げられる。特に、外壁としての固定容器とこの固定容器と中心軸を同一にする回転片とを主構成要素として具備するローター式粉砕機としてはターボミル（ターボ工業社製）、クリプトロン（川崎重工業社製）、ファインミル（日本ニューマチック工業社製）等が使用できる。連結された分級機には気流式分級機としてディスパージョンセパレータ（ＤＳ）式分級機（日本ニューマチック工業社製）、多分割式分級機（エルボージェット；日鉄鉱業社製）等が使用できる。さらに気流式分級機、機械式分級機を用いて微粉分級を行い、微細粒子を得ることができる。
【００７５】
更に、上記方法で得られた微細粒子に流動性付与剤を添加混合する場合には、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、ボールミル等の公知の設備が使用可能である。また懸濁重合法、非水分散重合法により、モノマーと着色剤、流動性付与剤から直接トナーを製造する方法であってもよい。
【００７６】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。図６は、本発明の低電位プロセスによるプロセスカ−トリッジ５００ａを有する画像形成装置の要部（プロセスカートリッジ）構成を示す図である。  
図６において、このプロセスカートリッジ５００ａは、像担持体１ａ、帯電装置２ａ、現像装置５ａ及びクリーニング装置３ａを一体化したものである。このプロセスカ−トリッジ５００ａは、画像形成装置の装置本体１００(図1参照)と一体の支持手段に対して差し込み、離脱が自在に支持される。このプロセスカ−トリッジ５００ａのケーシング５０１ａの右半部に現像装置５ａが配備される。現像装置５ａとしては、図１の第１実施形態の現像装置５と同様の構成のものが採用される。
【００７７】
ここでも、現像ローラ１６にはトナー現像抑制部材２０が対向するよう取り付け支持され、それに直流電源４２が接続され、トナー現像抑制部材２０には感光体１の非画像部電位とほぼ等しくなるようなバイアスが印加され、ニップｎｐ前の遊離トナーを現像スリーブ１６１側に押さえ込み、ニップ前域ｆｅで遊離トナーが感光体１側へ飛散し、現像するのを抑制し、感光体１の現像領域Ｅで現像が開始されるようにしたことで、ベタライン比を１に近づけることを可能としている。
【００７８】
このプロセスカ−トリッジ５００ａを有する画像形成装置における感光体１ａは所定の周速度で回転駆動される。感光体１ａは回転過程において、帯電手段２ａによりその周面に正又は負の所定電位の均一帯電を受け、次いで、スリット露光やレーザービーム走査露光等の像露光手段４ａからの画像露光光を受けて感光体１ａ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、現像手段５ａによりトナー現像され、現像されたトナー像は、図示されていない給紙部から感光体１ａと転写手段９ａとの間に感光体１ａの回転と同期するように給送された記録媒体Ｐに、転写手段９ａにより順次転写される。  
像転写を受けた記録媒体Ｐは感光体１ａ面から分離して図示されていない像定着手段へ導入されて像定着され、複写物（コピー）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１の表面は、クリーニング手段３ａによって転写残トナーの除去を受けて清浄面化され、更に除電された後、繰り返し画像形成に使用される。
【００７９】
このような第２実施形態によれば、プロセスカートリッジ５００ａは独立して取り外しが可能で、感光体１ａ、現像装置５ａ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ことが可能である。また、独立して配設できるので簡単な機構を追加することで、非現像時に現像ローラ１６ａを感光体１ａから退避させることができ、これによって、現像ローラ１６ａへのトナーフィルミングの促進が低減され、更に現像装置の寿命を延ばすことができる。
【００８０】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。  
〔実施例１〕
フルカラープリンターの機械条件は以下の通り。
感光体線速          ２８２（ｍｍ／ｓｅｃ）
感光体径    ６０（ｍｍ）
スリーブ／感光体線速比        １．５
Ｇｐ                                ０．３（ｍｍ）
Ｇｄ（現像ローラ−ドクターＧａｐ）  ０．３２（ｍｍ）
現像剤汲み上げ量          ３０（ｍｇ／ｃｍ２）
ローラ径                        φ２０（ｍｍ）
ローラ表面                    波線溝：表１参照
主極角度                      ３°
主極磁束密度                １００（ｍＴ）  
非画像部電位Ｖ０                  −５２０  （Ｖ）
露光後電位ＶＬ                −１００  （Ｖ）
現像バイアスＶＢ（ＤＣ成分）      −４００（Ｖ）
現像バイアスＶＢ                ＤＣ
上記条件で、画像形成を行い、ラインベタ比、ザラツキ感を評価した。  
ラインベタ比は、以下に示すチャートにおける感光体上のライン画像及びベタ画像の付着量ｍを吸引法で測定し、エリア面積ａで除算した単位面積あたりの付着量ｍ／ａの比である。
【００８１】
ライン：幅０．３５ｍｍ×長さ１７．０ｍｍ×１０本（ａ＝２．９７５ｃｍ２）
ベタ：横３０．０ｍｍ×縦１０．０ｍｍ（ａ＝３．０ｃｍ２）
ラインベタ比＝（ラインｍ／ａ）／（ベタｍ／ａ）
ザラツキ感の程度を表す評価基準として粒状度を用いる。ここで、粒状度の測定原理を説明する。粒状度を測定用として、ハーフトーン領域の画像をスキャナで読み取り、１ｃｍ２程度のパッチを用意する。この画像をフーリエ変換して得られたパワースペクトルに対し、人間の視覚特性を表す周波数フィルタをかけて、人間の目に目立ちやすい部分を抽出したパワースペクトルを積分する。このようにしてパッチ毎に得られた数値のことを粒状度と呼ぶ。本実施形態では、特に明度が４０〜８０となる部分のパッチの粒状度の平均値を用いた。粒状度は、小さい程ザラツキ感のない良好な画像であるといえる。
【００８２】
なお、粒状度０．３１未満を〇、０．３１以上を×として、ザラツキ感の良否を判定した。  
結果を表１に示す。
「表１」
2012058549.tif 000004
【００８３】
〔比較例１、２〕
実施例１において、トナー現像抑制部材への印加バイアスを−４００Ｖ、−６５０Ｖに変更した以外は実施例１と同様に行った。この比較例１、２の場合、ラインベタ比がほぼ１に保持されるが、ザラツキ感が不良の結果となっている。
〔実施例２〕
実施例１において、現像バイアス条件を以下に示すＡＣバイアスとした以外は実施例１と同様に行った。
周波数：５ｋＨｚ
ＶＰＰ＝５００Ｖ
Ｖｏｆｆｓｅｔ＝−２８０Ｖ
ｄｕｔｙ＝２５％
〔実施例３〕
実施例１において、トナー現像抑制部材をタイプＢとした以外は実施例１と同様に行った。
〔実施例４〕
実施例２において、トナー現像抑制部材をタイプＢとした以外は実施例２と同様に行った。
〔比較例３〕
実施例１において、トナー現像抑制部材を取り除いた以外は実施例１と同様に行った。この比較例３では、ラインベタ比が1を大きく上回り不良の結果となっている。
〔比較例４〕
実施例２において、トナー現像抑制部材を取り除いた以外は実施例２と同様に行った。この比較例４では、ラインベタ比が1を大きく上回り不良の結果となっている。
【００８４】
上述のように、実施例1〜４ではラインベタ比がほぼ１に近く、ザラツキ感が小さく、高品位な画像を得ることが出来るという結果が得られた。  
なお、図１の画像形成装置で用いたと同様の構成を他の印刷装置や、ファクシミリに適用してもよく、またはそれらを含む複合機からなる他の画像形成装置に適用してもよい。これらの各実施形態の場合も、図１の画像形成装置と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００８５】
１    感光体（感光体ドラム）
２    帯電装置
３    現像装置
４    書き込み装置
５    現像装置
８    中間転写体
１６    現像ローラ
１６１    現像剤担持体
２０    トナー現像抑制部材（トナーが現像されないようにする手段）
２０ａ    板状金属部材（タイプＡ）
２０ｂ    接合板状部材（タイプＢ）
２０１ｂ    弾性ゴム板材
２０２ｂ    導電性ブレード（導電性材料）
２０ｃ    二重金属板状部材
２０−１、２０−２    金属板状部材
２５    磁石ローラ
４２    直流電源
ｆｅ    ニップ入り口前のニップ前域
ｎｐ    ニップ
Ｂ    磁気ブラシ
Ｅ    現像領域
Ｐ    記録媒体
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８６】
【特許文献１】特許第４０８２５５２号公報
【特許文献２】特開平８−１４６６６８号公報
【特許文献３】特開２００３−８４５７４号公報
【特許文献４】特開２００４−２８００５１号公報
【特許文献５】特開２００５−２３４０６２号公報
【図１】
2012058549.tif 000005
【図２】
2012058549.tif 000006
【図３】
2012058549.tif 000007
【図４】
2012058549.tif 000008
【図５】
2012058549.tif 000009
【図６】
2012058549.tif 000010
【図７】
2012058549.tif 000011
【図８】
2012058549.tif 000012
【図９】
2012058549.tif 000013
【図１０】
2012058549.tif 000014