(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアを含む二成分現像剤の磁気ブラシを担持して像担持体と対向する現像領域まで搬送する現像剤担持体を備え、該現像領域において該磁気ブラシを該像担持体に接触させながら該像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、
上記現像領域下流部の上記磁気ブラシ先端部における上記トナーの全実投影面積Ｓｔと上記キャリアの全実表面積Ｓｃとから求まるトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００が１００％以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体上の静電潜像を現像する現像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の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２の画像形成装置において、異なる色の二成分現像剤を用いた複数の現像装置を備えた多色画像形成装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
トナーとキャリアを含む二成分現像剤の磁気ブラシを担持して像担持体と対向する現像領域まで搬送する現像剤担持体を備え、該現像領域において該磁気ブラシを該像担持体に接触させながら該像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、
上記二成分現像剤の平均帯電量ｑ／ｍが｜ｑ／ｍ｜≦２０μＣ／ｇであり、上記現像領域下流部の上記磁気ブラシ先端部における上記トナーの全実投影面積Ｓｔと上記キャリアの全実表面積Ｓｃとから求まるトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００が８０％以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体上の静電潜像を現像する現像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４の現像装置を用い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、異なる色の二成分現像剤を用いた複数の現像装置を備えた多色画像形成装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項２、３、５または６の画像形成装置において、上記現像領域下流部における上記二成分現像剤のトナー平均体積粒径Ｄｔとキャリア平均体積粒径Ｄｃが、Ｄｔ／Ｄｃ≧０．１５の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項２、３、５、６または７の画像形成装置において、上記キャリア平均体積粒径Ｄｃが４０μｍ以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項２、３、５、６、７または８の画像形成装置において、上記トナーが無機微粒子からなる外添剤を含むことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
トナーとキャリアを含む二成分現像剤の磁気ブラシを担持して像担持体と対向する現像領域まで搬送し、該現像領域において該磁気ブラシを該像担持体に接触させながら該像担持体上の静電潜像を現像する画像形成方法において、
上記現像領域下流部の上記磁気ブラシ先端部における上記トナーの全実投影面積Ｓｔと上記キャリアの全実表面積Ｓｃとから求まるトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００が１００％以下となるようにすることを特徴とする画像形成方法。
【請求項１１】
トナーとキャリアを含む二成分現像剤の磁気ブラシを担持して像担持体と対向する現像領域まで搬送し、該現像領域において該磁気ブラシを該像担持体に接触させながら該像担持体上の静電潜像を現像する画像形成方法において、
上記二成分現像剤の平均帯電量ｑ／ｍが｜ｑ／ｍ｜≦２０μＣ／ｇであり、上記現像領域下流部の上記磁気ブラシ先端部における上記トナーの全実投影面積Ｓｔと上記キャリアの全実表面積Ｓｃとから求まるトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００が８０％以下であることを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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、これに用いられる現像装置、および画像形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて、像担持体上の静電潜像を現像する二成分現像装置が広く用いられている。二成分現像装置では、キャリア表面に対してトナーが接触している部分の割合（以下、トナー被覆率という）が増加すると、トナーがキャリアと接触して摩擦帯電する場所が少なくなり、摩擦帯電が不充分となる。このため、キャリアがトナーを保持する力が小さくなり、トナー飛散がおこりやすい。
【０００３】
そこで、トナー飛散を低減するために、キャリアのトナー被覆率に着目し、トナー被覆率を規定範囲になるよう制御する二成分現像装置が提案されている。
【０００４】
例えば、特開平１０−３１２１０５号公報では、現像剤攪拌室のトナー濃度を次式で表されるキャリア被覆率Ｔｎが１３０％以下になるよう設定し、該剤攪拌室におけるトナー濃度を制御する現像装置を提案している。
Ｔｎ＝１００Ｃ√３／｛２π（１００−Ｃ）・（１＋ｒ／Ｒ）２・（ｒ／Ｒ）・（ρｔ／ρｃ）｝
ここで、Ｃはトナー濃度、ｒはトナー半径、Ｒは磁性キャリアの半径、ρｔはトナーの真比重、ρｃは磁性キャリアの真比重である。この現像装置によれば、上記キャリア被覆率Ｔｎの範囲になるようトナー濃度を制御することで、トナー飛散を低減できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記公報記載の現像装置では、トナー飛散が増大することがあった。これは、上記トナー被覆率Ｔｎの範囲になるようトナー濃度を制御しても、不充分であることを示している。
【０００６】
ところで、上記公報で示されるトナー被覆率は、トナー平均粒径およびキャリア平均粒径から算出されるものであり、トナーおよびキャリアの粒径分布を考慮したものではない。すなわち、トナー平均粒径およびキャリアの平均粒径を用いて算出した被覆率では、トナー粒径分布およびキャリアの粒径分布にかかわらず平均粒径が同値であれさえすれば同じ被覆率となる。従って、粒径分布を考慮したトナーおよびキャリアの実粒径による充填状態は考慮されていない。そこで、従来のトナー被覆率Ｔｎによる制御では、同被覆率でもトナー飛散の多い場合や少ない場合があると考えられる。
【０００７】
また、上記公報記載の現像装置は、現像領域上流部の現像剤貯留部における現像剤に関するものであり、現像領域下流部のトナー被覆率に関するものではない。ここで、現像領域上流部と下流部とでは、現像領域を通過することで現像剤が移動し、トナー被覆率も異なると考えられる。現像領域においては、像担持体と現像剤担持体との間に電界が形成され、現像剤担持体に担持される磁気ブラシからトナーが像担持体に移動する。この過程で、トナーは磁気ブラシの現像剤担持体近傍（根本部）から像担持体近傍（先端部）に移動し、現像領域下流部では、磁気ブラシ先端部におけるトナー被覆率が高くなる。トナー被覆率が高い磁気ブラシの先端部（キャリアの穂の先端部）が、該穂の動きにともなう衝撃力あるいは像担持体の回転により発生する気流の影響等をうけると、より多くトナーを飛散すると考えられる。すなわち、トナー飛散は、現像領域上流部よりも現像領域下流部の方が増大する傾向があり、特に現像領域下流部におけるトナー飛散を抑える必要がある。
【０００８】
本発明は、上記背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、トナー飛散を低減することのできる現像装置、画像形成装置および画像形成方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、トナーとキャリアを含む二成分現像剤の磁気ブラシを担持して像担持体と対向する現像領域まで搬送する現像剤担持体を備え、該現像領域において該磁気ブラシを該像担持体に接触させながら該像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、上記現像領域下流部の上記磁気ブラシ先端部における上記トナーの全実投影面積Ｓｔと上記キャリアの全実表面積Ｓｃとから求まるトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００が１００％以下であることを特徴とするものである。なお、上記トナーの全実投影面積Ｓｔと上記キャリアの全実表面積Ｓｃとの比率Ｓｔ／Ｓｃは、
Ｓｔ／Ｓｃ＝Ｃ・Ｇｔ／（１−Ｃ）・Ｇｃ        （１）
Ｇｔ＝Σ（π（Ｒｔ／２）２×nｔ）／Σ（４／３π（Ｒｔ／２）３×σt×ｎｔ）        （２）
Ｇｃ＝Σ（4π（Ｒｃ／２）２×nｃ）／Σ（４／３π（Ｒｃ／２）３×σｃ×nｃ）        （３）
ここで、Ｇｔはトナー１gあたりの全投影面積、Ｇｃはキャリア１gあたりの全実表面積、Ｃ×１００はトナー濃度、Ｒｔはトナー粒径分布に区切ったヒストグラムデータの各チャンネル毎のトナー代表径、ｎｔは該各チャンネルの領域に含まれるトナーの個数、σtはトナーの密度、Ｒｃはキャリア粒径分布に区切ったヒストグラムデータの各チャンネル毎のキャリア代表径、ｎｃは該各チャンネルの領域に含まれるキャリアの個数、σｃはキャリアの密度を表す。
【００１０】
請求項１の現像装置においては、現像領域下流部側の磁気ブラシ先端部のトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００を１００％以下とする。ここで、上述の（１）、（２）、（３）式に示すように、トナーの全実投影面積Ｓｔは、トナーの粒径分布を反映させた全トナーの実投影面積であり、キャリアの全実表面積Ｓｃは、キャリアの粒径分布を反映させた全キャリアの全実表面積である。そして、トナーの全実投影面積Ｓｔとキャリアの全実表面積の比率から得たトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００は、キャリア全表面積に対するトナーの全被覆面積を表すものである。これは、従来のトナーおよびキャリアの平均粒径より算出するトナー被覆率とは異なり、トナーおよびキャリアの粒径分布を反映させ、実粒径による充填状態をは考慮したものである。このため、実際のトナー被覆状態をより正確に表すものと考えられる。そして、本発明者らは、現像領域下流部側の磁気ブラシ先端部のトナーの被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００とトナー飛散との関係の実験を重ねた結果、上記現像領域下流部側の磁気ブラシ先端部のトナーの被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００を１００％以下とすると、トナー飛散が低減することを見出した。すなわち、現像領域において磁気ブラシの根本部から先端部に移動し、トナー被覆率が高くなっている領域のトナーの被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００を１００％以下することで、該領域においてもキャリアとトナーとの静電的付着力が良好なものとなる。このため、該領域における磁気ブラシのトナーは、磁気ブラシの穂の運動にともなう衝撃力および像担持体の回転による気流の影響を受けても、飛散しにくい。よって、トナー飛散を低減することができる。
【００１１】
なお、以下、請求項４、１０または１１において、トナーの全実投影面積Ｓｔと上記キャリアの全実表面積Ｓｃとの比率から算出されるＳｔ／Ｓｃ×１００は、請求項１に記載した（１）、（２）、（３）式から算出されるＳｔ／Ｓｃ×１００と同じものである。
【００１２】
請求項２の発明は、静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体上の静電潜像を現像する現像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の現像装置を用いることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項２の画像形成装置において、異なる色の二成分現像剤を用いた複数の現像装置を備えた多色画像形成装置であることを特徴とするものである。
【００１４】
ところで、近年の画像形成装置の高速、高耐久化にともなって、帯電プロセス、露光プロセスの省エネ化、感光体ドラムの長寿命化といった課題がクローズアップされている。これらの課題に対しては、従来よりも比較的低電界で現像を行うことが有効である。その手段の一つとして、比較的帯電量の低い現像剤が用いられる。ところが比較的帯電量低い現像剤では、キャリアのトナー保持力が弱く、トナー飛散がおこりやすくなる。
【００１５】
請求項４の発明は、トナーとキャリアを含む二成分現像剤の磁気ブラシを担持して像担持体と対向する現像領域まで搬送する現像剤担持体を備え、該現像領域において該磁気ブラシを該像担持体に接触させながら該像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、上記二成分現像剤の平均帯電量ｑ／ｍが｜ｑ／ｍ｜≦２０μＣ／ｇであり、上記現像領域下流部の上記磁気ブラシ先端部における上記トナーの全実投影面積Ｓｔと上記キャリアの全実表面積Ｓｃとの比率から求まるトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００が８０％以下であることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項４の現像装置においては、平均帯電量ｑ／ｍが｜ｑ／ｍ｜≦２０μＣ／ｇと比較的低い帯電量を有する二成分現像剤を用いた場合、現像領域下流部側の磁気ブラシ先端部のトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００を８０％以下とする。ここで、トナーの全実投影面積Ｓｔとキャリアの全実表面積の比率から得たトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００は、キャリア全表面積に対するトナーの全被覆面積を表すものであり、従来のトナーおよびキャリアの平均粒径より算出するトナー被覆率とは異なり、トナーおよびキャリアの粒径分布を反映させ、実粒径による充填状態をは考慮したものである。このため、実際のトナー被覆状態をより正確に表すものと考えられる。本発明者らは、｜ｑ／ｍ｜≦２０μＣ／ｇと比較的低い帯電量の二成分現像剤を用い、現像領域下流部側の磁気ブラシ先端部のトナーの被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００とトナー飛散との関係の実験を重ねた結果、上記現像領域下流部側の磁気ブラシ先端部のトナーの被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００を８０％以下とすると、トナー飛散が低減することを見出した。すなわち、帯電量が比較的低く、キャリアのトナー保持力が比較的弱い現像剤を用いても、現像領域下流部のトナー被覆率が高い領域のトナーの被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００を８０％以下することで、該領域においてもキャリアとトナーとの静電的付着力を維持できる。このため、該領域における磁気ブラシのトナーは、磁気ブラシの穂の運動にともなう衝撃力および像担持体の回転による気流の影響を受けても飛散しにくい。よって、トナー飛散を低減することができる。
【００１７】
請求項５の発明は、静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体上の静電潜像を現像する現像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４の現像装置を用いることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項５の画像形成装置において、異なる色の二成分現像剤を用いた複数の現像装置を備えた多色画像形成装置であることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項７の発明は、請求項２、３、５または６の画像形成装置において、上記現像領域下流部における上記二成分現像剤のトナー平均体積粒径Ｄｔとキャリア平均体積粒径Ｄｃが、Ｄｔ／Ｄｃ≧０．１５の関係を満たすことを特徴とするものである。
【００２０】
請求項８の発明は、請求項２、３、５、６または７の画像形成装置において、上記キャリア平均体積粒径Ｄｃが４０μｍ以下であることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項９の発明は、請求項２、３、５、６、７または８の画像形成装置において、上記トナーが無機微粒子からなるの外添剤を含むことを特徴とするものである。
【００２２】
請求項１０の発明は、トナーとキャリアを含む二成分現像剤の磁気ブラシを担持して像担持体と対向する現像領域まで搬送し、該現像領域において該磁気ブラシを該像担持体に接触させながら該像担持体上の静電潜像を現像する画像形成方法において、上記現像領域下流部の上記磁気ブラシ先端部における上記トナーの全実投影面積Ｓｔと上記キャリアの全実表面積Ｓｃととから求まるトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００が１００％以下となるようにすることを特徴とするものである。
【００２３】
請求項１０の画像形成方法においては、現像領域下流部側の磁気ブラシ先端部のトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００を１００％以下となるようにする。ここで、トナーの全実投影面積Ｓｔとキャリアの全実表面積の比率から得たトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００は、キャリア全表面積に対するトナーの全被覆面積を表すものであり、従来のトナーおよびキャリアの平均粒径より算出するトナー被覆率とは異なり、トナーおよびキャリアの粒径分布を反映させ、実粒径による充填状態を考慮したものである。このため、実際のトナー被覆状態をより正確に表すものと考えられる。本発明者らは、現像領域下流部側の磁気ブラシ先端部のトナーの被覆率Ｓｔ／Ｓｃとトナー飛散との関係の実験を重ねた結果、上記現像領域下流部側の磁気ブラシ先端部のトナーの被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００を１００％以下とすると、トナー飛散が低減することを見出した。すなわち、現像領域において磁気ブラシの根本部から先端部に移動し、トナー被覆率が大きくなっている領域のトナーの被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００を１００％以下することで、該領域においてもキャリアとトナーとの静電的付着力を維持できる。このため、該領域における磁気ブラシのトナーが磁気ブラシの穂の運動にともなう衝撃力および像担持体の回転による気流の影響を受けにくくなる。よって、トナー飛散を低減することができる。さらに、プロセスコントロールをした場合、現像装置からのトナー飛散によりプロセスコントロールが誤差を含みやすいが、これを防止することもできる。
【００２４】
請求項１１の発明は、トナーとキャリアを含む二成分現像剤の磁気ブラシを担持して像担持体と対向する現像領域まで搬送し、該現像領域において該磁気ブラシを該像担持体に接触させながら該像担持体上の静電潜像を現像する画像形成方法において、上記二成分現像剤の平均帯電量ｑ／ｍが｜ｑ／ｍ｜≦２０μＣ／ｇであり、上記現像領域下流部の上記磁気ブラシ先端部における上記トナーの全実投影面積Ｓｔと上記キャリアの全実表面積Ｓｃとから求まるトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００が８０％以下であることを特徴とするものである。
【００２５】
請求項１１の画像形成方法においては、平均帯電量ｑ／ｍが｜ｑ／ｍ｜≦２０μＣ／ｇと比較的低い帯電量を有する二成分現像剤を用いた場合、現像領域下流部側の磁気ブラシ先端部のトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００を８０％以下とする。ここで、トナーの全実投影面積Ｓｔとキャリアの全実表面積の比率から得たトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００は、キャリア全表面積に対するトナーの全被覆面積を表すものであり、従来のトナーおよびキャリアの平均粒径より算出するトナー被覆率とは異なり、トナーおよびキャリアの粒径分布を反映させ、実粒径による充填状態をは考慮したものである。このため、実際のトナー被覆状態をより正確に表すものと考えられる。本発明者らは、｜ｑ／ｍ｜≦２０μＣ／ｇと比較的低い帯電量の二成分現像剤を用い、現像領域下流部側の磁気ブラシ先端部のトナーの被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００とトナー飛散との関係の実験を重ねた結果、上記現像領域下流部側の磁気ブラシ先端部のトナーの被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００を８０％以下とすると、トナー飛散が低減することを見出した。すなわち、帯電量が比較的低く、キャリアのトナー保持力が比較的弱い現像剤を用いても、現像領域において磁気ブラシの根本部から先端部に移動し、トナー被覆率が大きくなっている領域のトナーの被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００を８０％以下することで、該領域においてもキャリアとトナーとの静電的付着力を維持できる。このため、該領域における磁気ブラシのトナーが磁気ブラシの穂の運動にともなう衝撃力および像担持体の回転による気流の影響を受けにくくなる。よって、トナー飛散を低減することができる。さらに、プロセスコントロールをした場合、現像装置からのトナー飛散によりプロセスコントロールが誤差を含みやすいが、これを防止することもできる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を複写機、ファクシミリ、プリンタ等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、本実施形態に係る画像形成装置の全体的な構成について説明する。図１は本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
図１に示すように、像担持体として、４つの感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋが設けられており、レジストローラ５側からイエロー（以下、「Ｙ」という）、マゼンタ（以下、「Ｍ」という）、シアン（以下、「Ｃ」という）、ブラック（以下、「Ｋ」という）に対応する各感光体ドラムが並列配置されている。各感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋは、それぞれに対して設けられた帯電手段としての帯電装置１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋにより、その表面を例えば負極性に一様に帯電される。そして、帯電された各感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋは、光書込ユニット２によって、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各カラー画像データの光書込が行われる。これにより、各感光体ドラム上に各画像データに対応した静電潜像が形成される。該静電潜像は、各感光体ドラムのそれぞれに対して設けられた現像手段としての現像装置１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋによって、負極性に帯電された各色トナーにより反転現像され、各感光体ドラムに各色のトナー像が形成される。
【００２７】
次いで、給紙部３，４からレジストローラ５を経て、各感光体ドラムと転写ユニット６との間に形成される転写材搬送経路の各転写領域に転写材が給紙される。転写ユニット６は、駆動ローラ、従動ローラ、テンションローラの複数個のローラに掛け渡されて転写材搬送方向（図中矢印Ａ方向）に循環移動する搬送ベルト６０を有している。
【００２８】
給紙部３，４から給紙された転写材は、該転写ベルト６０に静電的に吸着されて、該転写ベルト６０の循環移動により図中矢印Ａ方向に向けて搬送される。このとき、転写材は、各感光体ドラムに形成された各色トナー像の先端が、搬送ベルト６０との対向点である各転写領域に回転搬送されてくるタイミングで、その印字開始位置が該対向点に一致するように搬送される。そして、各感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ上に形成された各色トナー像は、各感光体ドラムと対向するように転写ベルト６０の裏面側にそれぞれ配置された転写手段としての転写ローラによって、順次、転写材上に重ね合わされて転写される。具体的には、各転写ローラによって、転写ベルト６０がトナーの極性と反対の極性（ここでは正極性）に帯電されることにより、各感光体ドラム上の負極性のトナーが転写ベルト６０側に静電力により引き寄せられて、転写材に転写される。
【００２９】
このようにして各色トナー像が転写された転写材は、転写ベルト６０から分離した後、定着装置７に搬送されて該転写材上に転写されたトナー画像が定着された後、カラー画像として機外に排出される。
【００３０】
一方、上記トナー像の転写材への転写後、各感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ上に残留した転写残トナーは、各感光体ドラムに対して設けられたクリーニング手段としてのクリーニング装置８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋのクリーニング装置により除去される。このようにしてクリーニングされた各感光体ドラムは、それぞれの帯電装置１０Ｙ，１０Ｍ、１０Ｃ，１０Ｋによって再び帯電されて、次の画像形成工程に移行する。
【００３１】
次に、現像装置の構成について説明する。現像装置１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋは、収容される現像剤以外は、同一の構成を有し、同一の動作をするので、現像装置１２として説明する。図２は現像装置１２の概略構成図である。
現像装置１２は、トナー及び磁性キャリアよりなる二成分現像剤（以下、現像剤という）を用いるニ成分現像装置である。現像装置１２は、現像剤担持体としての、表面に多極の磁力を持つ多磁極現像ローラ１３と、多磁極現像ローラ１３に担持されて感光体ドラム１１との対向する現像領域まで搬送される現像剤量を規制するドクタブレード１９と、多磁極現像ローラ１３に供給する現像剤を貯留する現像剤収容部１４と、該現像剤収容部１４内に設けられ、現像剤収容部１４内の現像剤を攪拌するアジテータ１５と、該現像剤収容部１４と連通する現像剤収容部１６と、該現像剤収容部１６内に設けられ、現像剤収容部１６内の現像剤を攪拌するアジテータ１７とを備えている。また、現像剤収容部１６は、トナー補給部１８を介して、図示しないトナーカートリッジと連結されている。この現像装置１２において、多磁極現像ローラ１3とドクターブレード１９との距離Ｇｄは、多磁極現像ローラ１３と感光体ドラム１１との最近接距離Ｇｐよりも大きくなるよう配置されている。また、多磁極現像ローラ１3の主極の中央角度は、多磁極現像ローラ１３と感光体ドラム１１の中央とを結ぶ直線に対して、上流方向に０〜１５°の範囲で傾くよう配置されている。
【００３２】
上記構成の現像装置１２では、アジテータ１５，１７が回転することにより、現像剤収容部１４，１６内に収容されている現像剤が、撹拌されながら多磁極現像ローラ１３近傍へ搬送される。ここで、現像剤中のトナーは磁性キャリアとの撹拌によって摩擦帯電している。この現像剤は、多磁極現像ローラ１３の磁力により、多磁極現像ローラ１３上に汲み上げられる。多磁極現像ローラ１３上の現像剤は、ドクタブレード１９で規制されながら、さらに電荷を付与され、薄層化された状態で、現像領域まで搬送される。多磁極現像ローラ１３には図示しない現像バイアス電源によって現像バイアスが印加されており、現像領域における多磁極現像ローラ１３と感光体ドラム１１との間に現像電界が形成されることで、多磁極現像ローラ１３上の帯電したトナーを感光体ドラム１１に向けて供給する。現像終了後の現像剤は多磁極現像ローラ１３によって搬送され、再び現像剤収容部１４内に戻される。
【００３３】
また、現像剤収容部１４，１６内の現像剤のトナー濃度は、感光体ドラム１１上に基準画像を形成し、この基準画像の光学濃度を図示しない光学濃度検出手段によって検出し、感光体ドラム１１地肌部の光学濃度との比をとり、この比に基づいて推測する。これに基づき、充分な画像濃度が得るためにトナー濃度が適当な範囲になるよう、トナー補給部１８を制御する。このトナー補給部１８を介して図示しないトナーカートリッジ内のトナーを現像剤収容部１６内の現像剤に補給する。
【００３４】
ここで、本実施形態の画像形成装置に用いる現像剤について説明する。
トナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤からなる混合物を、熱ロールミルで溶融混練した後、冷却固化せしめ、これを粉砕分級して得られる母体粒子に、添加剤をヘンセルミキサー等で混合付着させることによって得られる。この場合の結着樹脂、着色剤としては、従来からトナー用結着樹脂として利用されてきたものの全てが適用される。結着樹脂では軟化点９０〜１５０°Ｃ、ガラス転移温度５０〜７０°Ｃ、数平均分子量２０００〜６０００、重量平均分子量８０００〜１５００００を示すものが特に好ましい。又、着色剤のトナー粒子における含有量は２〜１２％程度が着色力、帯電性維持のバランスを考慮すると最適である。一方、離型剤としては、公知のもの全てが使用できるが、特にカルナウバワックス、モンタンワックス、及び酸化ライスワックスを単独、又は組み合わせで用いることが好ましい。離型剤の使用量としては、トナー樹脂成分に対して１〜１０％の範囲が良く、トナーバインダー中に分散させる前の離型剤の平均体積粒径は特に１０〜３００μｍが好ましい。
【００３５】
また、トナー粒子は平均粒径が１０μｍ以下のものを使用する。高画質化に対応して、トナー粒子を小粒径化することが好ましい。しかし、過度に小径すぎるとトナー飛散等の制御が難しくなるので、平均粒径が５〜８μｍのものが適当である。
【００３６】
キャリアは、磁性を有した核体粒子に必要に応じて被覆層を設けたものを用いる。核体粒子としては従来より公知の磁性体が使用され、例えば鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属やマグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の合金あるいは化合物が挙げられる。また、被覆層に用いられる樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン；ポリビニル及びポリビニリデン系樹脂、例えばポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアクリロニトル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル及びポリビニルケトン；塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体；スチレン／アクリル酸共重合体；オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコン樹脂のようなシリコン樹脂又はその変性品（例えばアルキド樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン等）；弗素樹脂、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロトポリカーボネート；アミノ樹脂、例えば尿素・ホルムアルデヒド樹脂；エポキシ樹脂等が挙げられる。
キャリア抵抗の調整等の目的で、被覆層中に微粉体を添加することができる。被覆層中に分散される微粉末は、０．０１〜５．０μｍ程度の粒径のものが好ましい。また該微粉末は被覆樹脂１００重量部に対して２〜３０重量部添加されることが好ましく、特に５〜２０重量部が好ましい。微粉末としては従来より公知のものが使用され、例えばシリカ、アルミナ、チタニア等の金属酸化物やカーボンブラック等の顔料が挙げれれる。
【００３７】
ところで、上記画像形成装置において、現像剤収容部１４，１６中セットされたキャリアの量が同じでも、キャリアのトナー被覆状態が異なり、トナーとキャリアとの安定した摩擦帯電が行われず、トナー飛散が増大することがある。トナー飛散を低減するためには、キャリアのトナー被覆状態を考慮する必要がある。以下、これについて詳細に説明する。
【００３８】
まず、キャリアのトナー被覆状態を表し方について説明する。
従来、トナー被覆率は、トナーおよびキャリアの平均粒径のみを用いて算出されていた。しかしながら、上記平均粒径のみを用いて算出したトナー被覆率では、トナーおよびキャリアの粒径分布に関わらず平均粒径が同値であれさえすれば、同じトナー被覆率となるため、粒径分布を考慮した実粒径の充填状態は計算しきれず、正確性に欠ける。
【００３９】
そこで、本実施形態の画像形成装置では、トナー被覆状態を、トナーの粒径分布全て、およびキャリアの粒径分布全てを含んだ比率と考えて算出した。すなわち、トナーの粒径を所定の領域に細分化して、それらの各領域でトナーの全投影面積を算出する。同様に、キャリアも粒径を所定の領域に細分化して、それらの各領域でキャリアの全表面積を算出する。各領域で算出したトナーの全投影面積、キャリアの全表面積の総和であるトナーの全実投影面積Ｓｔ、キャリアの全実表面積Ｓｃの比率からトナー被覆率を算出する。すなわち、トナー被覆率＝（トナーの全実投影面積Ｓｔ）／（キャリアの全実表面積Ｓｃ）×１００とする。
【００４０】
さらに、トナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００の算出方法について詳細に説明する。
トナーの全実投影面積を算出する。先ず、トナーの粒径をコールターカウンター等の粒度分布測定器を用いて測定し、細分化したトナー粒径分布に区切ったヒストグラムデータに集約する。それを各チャンネルとして、各チャンネル毎のトナー代表径Ｒｔ（チャンネルの上下端の粒径の平均値）とそのチャンネル領域に含まれるトナーの個数ｎtを用いて、代表粒径の球の投影面積×個数を求め、その値を全チャンネルの総和をｓ１とする。ｓ１＝Σ（π（Ｒｔ／２）２×nｔ）となる。次に各チャンネルの代表粒径の粒子質量×個数を求め、総和をｗ１とする。ｗ１＝Σ（４／３π（Ｒｔ／２）３×σt×ｎｔ）となる。ここでσtはトナーの密度を表す。これより、トナー１ｇあたりの全実投影面積Ｇｔ＝ｓ１×（１ｇ／ｗ１）が導かれる。
【００４１】
同様にキャリアの全実表面積を算出する。キャリアの粒径をコールターカウンター等の粒度分布測定器を用いて測定し、細分化したキャリア粒径分布に区切ったヒストグラムデータに集約する。それを各チャンネルとして、各チャンネル毎のキャリア代表径Ｒｃ（チャンネルの上下端の粒径の平均値）とそのチャンネル領域に含まれるキャリアの個数ｎｃを用いて、代表粒径の球の表面積×個数を求め、その値を全チャンネルの総和をｓ２とする。ｓ２＝Σ（４π（Ｒｃ／２）２×ｎｃ）となる。次に各チャンネルの代表粒径の粒子質量×個数を求め、総和をｗ２とする。ｗ２＝Σ（４／３π（Ｒｃ／２）３×σc×ｎｃ）となる。ここでσｃはキャリアの密度を表す。これより、キャリア１ｇあたりの全実表面積Ｇｃ＝ｓ２×（１ｇ／ｗ２）が導かれる。
【００４２】
ここで、Ｓｔ／Ｓｃは、トナーの全質量Ｍｔ、キャリアの全質量Ｍｃとして、Ｓｔ／Ｓｃ＝Ｇｔ×Ｍｔ／Ｇｃ×Ｍｃで表される。また、トナー濃度をＣ×１００％とするとＣ＝Ｍｔ／（Ｍｔ＋Ｍｃ）より、Ｍｔ／Ｍｃ＝Ｃ／（１−Ｃ）となる。
これらより、Ｓｔ／Ｓｃ＝Ｃ・Ｇｔ／（１−Ｃ）・Ｇｃ・・・（１）
ここで、Ｇｔはトナー１ｇあたりの全実投影面積、Ｇｃはキャリア１ｇあたりの全実表面積、Ｃはトナー濃度である。
【００４３】
これは、トナーの粒径分布全て、およびキャリアの粒径分布全てを含んだ実粒径からの算出法であるので、より実際に近い充填状態を定量化した値を表しているといえる。
【００４４】
さらに、多磁極現像ローラ１３と感光体ドラム１１とが対向する現像領域上流部と下流部とでは、現像領域を通過することで現像剤が移動し、トナー被覆率も異なると考えられる。図３は、高画像面積（黒ベタ）通紙時における、現像領域における現像剤の挙動をしめすモデル図である。多磁極現像ローラ１３の回転にともない、多磁極現像ローラ１３上に現像剤の磁気ブラシ２０が形成される。そして、現像領域においては、磁気ブラシ２０の穂が感光体ドラム１１と接触する。図３に示すように、現像領域上流部の磁気ブラシ２０では、トナーがキャリアに比較的均一に保持されている。一方、現像領域中では、多磁極現像ローラ１３と感光体ドラム１１との間に形成される電界により、磁気ブラシ２０でトナーが多磁極現像ローラ１３側から感光体ドラム１１側へ移動する。これにより、磁気ブラシ２０の先端部がトナー過剰で被覆率が高い状態となる。そして、現像領域下流部へ到ると、磁気ブラシ２０先端部の局所的に高被覆率となっている部分よりトナー飛散が多くおこることが確認された。これは、磁気ブラシ２０の穂が磁極の影響で立ちあがったり寝たりする際に働く衝撃力、あるいは、感光体ドラムの連れまわりにより発生する気流の影響で、磁気ブラシ２０先端部の局所的に高被覆率となっている部分よりトナー飛散が多くおこると考えられる。このように、トナー飛散は、現像領域上流部よりも現像領域下流部の方が増大する傾向があり、特に現像領域下流部におけるトナー飛散を抑える必要がある。なお、低画像面積（白ベタ）通紙時においては、上述のような現象は起こり難く、多磁極現像ローラ１３上の磁気ブラシは、多磁極現像ローラ１３近傍側（根元部）で多くトナーを保持していた。
【００４５】
そして、本発明者らは、現像領域下流部の磁気ブラシ先端部におけるキャリア上のトナーの被覆状態観察、トナー飛散量測定などの実験を重ねた。この結果、図４にしめすような、現像領域下流部におけるトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００とトナー飛散量の関係を得た。図４では、トナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００の上昇とともにトナー飛散量は増加しており、その挙動は指数関数的な上昇となっている。また、磁気ブラシ先端のトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００が１００％以上になるとトナー飛散量が増大し、これ以下では飛散量が少ない。即ち、Ｓｔ／Ｓｃ×１００が１００％前後にトナー飛散低減の臨界点があると判断できる。なお、上記実験の複写条件はＡ３全ベタ画像の連続通紙であり、使用した現像剤の平均帯電量はｑ／ｍが｜ｑ／ｍ｜＞２０μＣ／ｇである。
【００４６】
現像領域下流部の現像剤の磁気ブラシ先端部のトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００が１００％以下においては、キャリア表面の露出部分（トナーが付着される場所）に余裕度があり、帯電したトナーがこのキャリア表面の露出部分に静電付着し、トナーがキャリアに安定して保持される。このため、現像領域通過時、あるいは現像領域通過後に、磁気ブラシの穂が磁極の影響で立ちあがったり寝たりする際に働く衝撃力、あるいは、感光体ドラムの連れまわりにより発生する気流の影響を受けても、トナーが飛散しにくいものと考えられる。
【００４７】
また、キャリア平均体積粒径は３０〜４０μｍの範囲のものを使用するのが良い。このような、小粒径キャリアでは、４０μｍ以上のキャリアに比べて、同重量あたりに含まれるキャリア数が増えるので、キャリア比表面積が増えることになる。よって、キャリア表面に保持できるトナーの数が多くなる。すなわち、トナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００が余裕度が生じるため、トナー飛散を低減し易い。また、キャリア小粒径化によってキャリア付着が問題となるが、キャリア芯材の透磁率を高めに設定することで、改善することができる。これらの課題を完全に両立して解決するのは困難であるが、他の条件に対応し、両者のバランスをとった使いこなしによって、トナー飛散とキャリア付着の低減を同時に実現することができる。
【００４８】
また、トナーの外添剤として無機微粒子を添加することが、トナー飛散の低減、および画像品質の維持に有効である。特にシリカ、酸化チタンの無機微粒子を選択的に添加するのが好ましい。このような外添剤により、トナーの流動性が良いくなり、トナーの分散性、帯電立ち上がり性が向上し、トナー飛散の低減に効果を発揮する。
【００４９】
以下、実施例１，２，３，４，５，６，７，８を用いて、更に詳細に説明する。なお、以下説明での組成は全て重量基準である。
【００５０】
トナー
・スチレン-ｎ-ブチルアクリレート共重合体（共重合比８３／１７）  ９０部
（Ｍｎ＝１２０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２４、Ｔｇ＝５４℃）
・カーボンブラック                                              １０部
・フェノール誘導体（ボントロンＥ８９、オリエント化学社製）        ２部
・ポリプロピレンワックス（サンワックス６６０Ｐ、三洋化成社製）    ２部
これらの混合物をヘンシェルミキサー中で十分攪拌混合した後、ロールミルで約３０分間加熱溶融し、室温まで冷却後得られた混練物を粉砕分級し、平均体積粒径５．０、６．８，８．６μｍの分級品を得た。この分級品１００部に対し、シリコーンオイル処理をしたシリカ微粒子０．８部と酸化チタン微粒子０．２部を添加混合し、トナーを得た。トナーの外添剤として、シリカ、酸化チタン等の無機微粒子を添加した。
【００５１】
キャリア
フェライトコア材に対し、シリコン樹脂溶液（信越化学社製）２００部、カーボンブラック（キャボット社製）３部をトルエン中にて溶解分散させたコート液を流動層式スプレー法にて塗布し、コア材表面を被覆した後、３００℃の電気炉で２時間焼成しシリコン樹脂コートキャリアを得た。
【００５２】
現像剤
上記のトナーとキャリアを混合し、二成分現像剤を調整した。この際のトナー濃度を調整して、初期現像剤の被覆率を上述の式（１）から求めた。なお、トナー、およびキャリアの粒径分布測定は、コールターカウンターＴＡＩＩ型（米国コールターエレクトロニクス社）を使用した。トナーの重量比、および帯電量の測定は従来より公知のブローオフ測定器を常温常湿の環境で使用した。
【００５３】
実験・評価
まず、初期のトナー濃度よりトナー被覆率を任意に設定した上記現像剤を、上記現像装置１３に供給し、これを搭載したＲｉｃｏｈ製の従来複写機にてＡ３サイズの全ベタ画像（画像面積率８０％以上）を少なくとも２０００枚以上の連続通紙した。複写後、以下の方法で、現像領域下流部（出口側）の現像剤の磁気ブラシ先端部をサンプリングし、その際のトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００と複写後までのトナー飛散量との関係を調べた。
現像領域下流部の磁気ブラシ先端のトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００は、現像後の多磁極現像ローラ１３上の磁気ブラシを光学顕微鏡等で詳細に観察し、トナーとキャリアの全実表面積から画像処理等の方法で正確に算出するのが最も良いと考えられるが、簡易的には、現像後の多磁極現像ローラ１３上の現像剤を、なるべく磁気ブラシの表層部のみサンプリングすることで代用が可能である。
また、トナー飛散の評価であるが、あらかじめ画像形成装置内の現像領域下流部に粉塵量測定装置（例えば、レーザーダストモニター（日立電子エンジニアリング製））を設置し、複写後までに測定される飛散トナーの実重量値を測定した。これに基づき、総合的なトナー飛散量レベルを◎、○、△、×の４段階で評価した。◎は、トナー飛散がほとんど発生していない場合、○はトナー飛散が少ない場合、△はトナー飛散が発生しているが多くはない場合、×はトナー飛散が多く問題となる場合である。評価においては、◎、○、△を「許容」と、×を「非許容」と判断した。
【００５４】
表１は、実施例１〜８、比較例１に関して、トナー平均体積粒径Ｄｔ（μｍ）、キャリア平均体積粒径Ｄｃ（μｍ）、トナー/キャリアの平均体積粒径比（Ｄｔ／Ｄｃ）、現像領域下流部でサンプリングした現像剤のトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００（％）と、その際のトナー飛散性の評価結果を示したものである。
【００５５】
【表１】
0004295453.tif 000002
【００５６】
［実施例１，２、比較例１］
実施例１、２、比較例１では、トナー平均体積粒径Ｄｔ６．８μｍ、キャリア平均体積粒径Ｄｃ３５μｍのものを使用し、現像領域下流部の現像剤のトナー被覆率を５０〜１３０％の範囲で変化させた。また、現像剤の平均帯電量ｑ／ｍは、少なくとも｜ｑ／ｍ｜＞２０μＣ／ｇを満たすことを確認した。
【００５７】
この結果、トナー被覆率が５０％、９０％ではトナー飛散の評価が◎であったが、１３０％になると、評価が×であった。このことから、現像領域下流部の磁気ブラシ先端部における上記トナーの全実投影面積Ｓｔと上記キャリアの全実表面積Ｓｃとの比率より得たトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００が１００％以下とすると、トナー飛散を低減することができる。
【００５８】
［実施例３，４，５，６，７，８］
実施例３，４，５，６，７，８では、トナー平均体積粒径Ｄｔを５．０、６．８，８．６μｍ、キャリア平均体積粒径Ｄｃ２５，３５，４５，５５μｍのものを使用し、キャリア平均体積粒径Ｄｃに対するトナー平均体積粒径ＤｔをＤｔ／Ｄｃを変化させた。トナー被覆率は９０％とした。また、現像剤の平均帯電量ｑ／ｍは、少なくとも｜ｑ／ｍ｜＞２０μＣ／ｇを満たすことを確認した。
【００５９】
この結果、Ｄｔ／Ｄｃ≧０．１５では、トナー飛散の評価が◎、○であるのに対して、Ｄｔ／Ｄｃ＜０．１５では評価が△であった。Ｄｔ／Ｄｃ≧０．１５の関係を満たすことは、トナー平均体積粒径Ｄｔに対するキャリア平均体積粒径Ｄｃの比を小さくする。すなわち、現像剤の重量あたりのトナー表面積に対するキャリア比表面積が比較的大きくすることを意味している。つまり、トナー被覆率の余裕度が向上することであり、トナー飛散の低減に有利である。
【００６０】
また、キャリアを小粒径化すると、Ｄｔ／Ｄｃ≧０．１５を満たす範囲においても、比較的小粒径のトナーを使うことができる。よって、トナーの小粒径化による高画質化を図ることができる。
【００６１】
［実施例２，６，８］
実施例２，６，８では、トナー平均体積粒径Ｄｔを６．８μｍとし、キャリア平均体積粒径Ｄｃを３５，４５，５５μｍと変化させた。トナー被覆率は９０％とした。また、現像剤の平均帯電量ｑ／ｍは、少なくとも｜ｑ／ｍ｜＞２０μＣ／ｇを満たすことを確認した。
【００６２】
この結果、全てのキャリア平均体積粒径Ｄｃにおいて、トナー飛散レベルは評価△以上（許容範囲）であるが、トナー飛散が確実に低減する評価◎となるのはキャリア平均体積粒径Ｄｃが３５μｍの場合のみであった。キャリア平均体積粒径Ｄｃが小さい４０μｍ以下のキャリアを用いると、現像剤の重量あたりのトナー表面積に対するキャリア比表面積が大きくなる。つまり、トナー被覆率の余裕度が向上することであり、トナー飛散の低減に有利である。
【００６３】
また、近年の画像形成装置の高速、高耐久化にともなって、帯電プロセス、露光プロセスの省エネ化、感光体ドラムの長寿命化、といった課題がクローズアップされている。これらの課題に対しては、従来よりも比較的低電界で現像を行うことが要求され、その手段の一つとして、比較的帯電量ｑ／ｍの低い現像剤を用いることがおこなわれている。ところが比較的帯電量の低い現像剤では、キャリアのトナー保持力が弱く、トナー飛散がおこりやすくなる。
【００６４】
本発明者らは、平均帯電量ｑ／ｍが｜ｑ／ｍ｜≦２０μＣ／ｇと比較的低い帯電量を有する現像剤を用いて、現像領域下流部の磁気ブラシ先端部におけるキャリア上のトナーの被覆状態観察、トナー飛散量測定などの実験を重ねた。この結果、図５にしめすような、現像領域下流部におけるトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００とトナー飛散量の関係を得た。図５で、（１）は｜ｑ／ｍ｜＞２０μＣ／ｇを満たす現像剤、（２）は｜ｑ／ｍ｜≦２０μＣ／ｇを満たす現像剤でのトナー飛散量を示している。図５に示すように、（１）の｜ｑ／ｍ｜＞２０μＣ／ｇを満たす現像剤、（２）の｜ｑ／ｍ｜≦２０μＣ／ｇを満たす現像剤とも、磁気ブラシ先端のトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００の上昇とともにトナー飛散量は増加しており、その挙動は指数関数的な上昇となっている。また、｜ｑ／ｍ｜≦２０μＣ／ｇを満たす現像剤は、磁気ブラシ先端のトナー被覆率が８０％以上になると、トナー飛散量が増大し、これ以下では飛散量が少ない。即ち、｜ｑ／ｍ｜≦２０μＣ／ｇを満たす現像剤では、Ｓｔ／Ｓｃ×１００が８０％前後にトナー飛散低減の臨界点があると判断できる。
【００６５】
以下、実施例９を用いて、更に詳細に説明する。なお、平均帯電量ｑ／ｍ以外のトナー、キャリア、現像剤、および実験・評価については、上記実施例１〜８と同様である。
【００６６】
表２は、実施例９、比較例２，３に関して、トナー平均体積粒径Ｄｔ（μｍ）、キャリア平均体積粒径Ｄｃ（μｍ）、トナー/キャリアの平均体積粒径比（Ｄｔ／Ｄｃ）、現像領域下流部でサンプリングした現像剤のトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００（％）と、その際のトナー飛散性の評価結果を示したものである。
【００６７】
【表２】
0004295453.tif 000003
【００６８】
［実施例９、比較例２，３］
実施例９、比較例２，３では、トナー平均体積粒径を６．８μｍ、キャリア平均体積粒径を３５μｍのものを使用し、現像領域下流部の現像剤のトナー被覆率を５０〜１３０％の範囲で変化させた。また、現像剤の平均帯電量ｑ／ｍは、少なくとも｜ｑ／ｍ｜≦２０μＣ／ｇを満たすことを確認した。
【００６９】
この結果、トナー被覆率が５０％ではトナー飛散の評価が◎であったが、９０％、１３０％になると、評価が×であった。表１の｜ｑ／ｍ｜＞２０μＣ／ｇを満たす現像剤の結果と比較すると、比較的帯電量の低い現像剤を用いた場合、トナー飛散に対してトナー被覆率の上限値が低くなる。言い換えれば、｜ｑ／ｍ｜≦２０μＣ／ｇを満たす現像剤を用いても、現像領域下流部の磁気ブラシ先端部における上記トナーの全実投影面積Ｓｔと上記キャリアの全実表面積Ｓｃとの比率より得たトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００が８０％以下とすると、トナー飛散を低減することができる。
【００７０】
なお、表１、表２の結果は、現像装置１２からのトナー飛散の評価であるが、上記にて現像装置からのトナー飛散量が低減されれば、画像形成装置についてはトナー飛散による装置機内、機外への汚染の防止ができる。また、画像形成方式についてはプロセスコントロール不良の防止ができる。さらに、本実施形態に示したように、異なる色の現像剤を用いた複数の現像装置を備えた多色画像形成装置に適用すれば、各トナーの混色による画像品質劣化の防止できる。
【００７１】
以上述べたように、現像領域下流部の磁気ブラシ先端部における上記トナーの全実投影面積Ｓｔと上記キャリアの全実表面積Ｓｃとの比率より得たトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００を規定範囲内になるようにすることで、現像装置１２からのトナー飛散が低減できる。
また、静電潜像を担持する像担持体としての感光体ドラム１１と、感光体ドラム１１上の静電潜像を現像する現像装置を備えた画像形成装置において、現像装置として本実施形態の現像装置１３を用いる。これにより、トナー飛散を低減できるので、画像形成装置内、装置外の汚染が防止できる。
また、上記画像形成装置を異なる色の二成分現像剤を用いた複数の現像装置１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋを備えた多色画像形成装置とする。これにより、各トナーの混色による画像品質劣化の防止できる。
また、上記現像領域下流部における二成分現像剤のトナー平均体積粒径Ｄｔとキャリア平均体積粒径Ｄｃが、Ｄｔ／Ｄｃ≧０．１５の関係を満たすものとする。ここで、画像の高画質化を図るためには、トナーを小粒径化することが望まれる。しかしながら、トナーを小粒径化する程、重量あたりのトナー投影面積Ｓｔが増加してトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００が増えるため、トナー飛散が増大しやすい。そこで、キャリア平均体積粒径Ｄｃに対するトナー平均体積粒径ＤｔをＤｔ／Ｄｃを０．１５以上と規定することで、Ｓｔの増加を抑える。これにより、上記トナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００の増加を抑え、トナー飛散の低減に有利とする。
また、上記キャリア平均体積粒径Ｄｃが４０μｍ以下のものととする。このような平均体積粒径Ｄｃが４０μｍ以下の小粒径キャリアを用いることで、同重量あたりのキャリア全実表面積Ｓｃが増える。よって、上記トナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００を低めにすることができ、トナー飛散の低減に有利である。
また、上記トナーが無機微粒子からなる外添剤を含むものとする。これにより、トナーの流動性が良くなる。そこで、補給されるトナーの分散性、帯電の立ち上がりが良くなり、摩擦帯電が良好に行われる。よって、トナー飛散の低減に有利である。
【００７２】
【発明の効果】
請求項１乃至１１の発明によれば、トナー飛散を低減することのできるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】  現像装置の概略構成図。
【図３】  現像領域における現像剤の挙動をしめすモデル図。
【図４】  現像領域下流部におけるトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００とトナー飛散量の関係を示す図。
【図５】  低帯電量の現像剤を用いた場合の、現像領域下流部におけるトナー被覆率Ｓｔ／Ｓｃ×１００とトナー飛散量の関係を示す図。
【図１】
0004295453.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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