(57)【要約】【課題】比較的簡易にドット再現性の不良、画像先端部での濃度不足を防止ないし抑制することを可能とする、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に用いられる現像方法、現像装置、これを備えたプロセスカートリッジ、これらを用いるかかる画像形成装置及び画像形成方法の提供。【解決手段】現像剤担持体５０Ｙは、像担持体２０Ｙに対し、カウンター方向に回転し、磁性キャリアの重量平均粒径Ｄｃが２０〜４０[μｍ]であり、現像剤担持体５０Ｙと像担持体２０Ｙとの距離Ｇｐが０．０２[ｃｍ]以上であり、現像剤担持体５０Ｙ上の単位面積当たりの現像剤担持量ρが１５[ｍｇ／ｃｍ２]以上であり、現像剤担持量ρ／距離Ｇｐが３７５〜１１２５[ｍｇ／ｃｍ３]である。【選択図】図４
2009098593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤と、
回転する像担持体に対向して配置され内部に磁極を有し前記２成分現像剤を担持する現像剤担持体とを用い、
像担持体上の潜像を前記現像剤担持体上の前記トナーで現像する現像方法において、
前記現像剤担持体は、像担持体に対し、カウンター方向に回転し、
前記磁性キャリアの重量平均粒径Ｄｃが２０〜４０[μｍ]であり、
前記現像剤担持体と像担持体との距離Ｇｐが０．０２[ｃｍ]以上であり、
前記現像剤担持体上の単位面積当たりの現像剤担持量ρが１５[ｍｇ／ｃｍ２]以上であり、
前記現像剤担持量ρ／前記距離Ｇｐが３７５〜１１２５[ｍｇ／ｃｍ３]であることを特徴とする現像方法。
【請求項２】
請求項１記載の現像方法において、
前記磁性キャリアの１ＫＯｅにおける磁気モーメントが７０[ｅｍｕ／ｇ]以上１００[ｅｍｕ／ｇ]以下であることを特徴とする現像方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の現像方法を用いて像担持体上の潜像を現像する現像装置において、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を備え、この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２成分現像剤を表面に担持して、像担持体との対向領域である現像領域に搬送し、前記現像剤担持体と像担持体との間に電界を印加し、像担持体表面上に形成される潜像をトナーで現像することを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載の現像方法を用いて像担持体上の潜像を現像する現像装置において、前記現像剤担持体を有することを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項３又は４記載の現像装置において、
像担持体に対する前記現像剤担持体の線速比が０．５〜２．５であることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項３ないし５の何れか１つに記載の現像装置において、
前記磁極であって像担持体に対向する主磁極の法線方向における磁束密度が６０〜１２０[ｍＴ]であることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項３ないし６の何れか１つに記載の現像装置において、
前記現像剤担持体に現像バイアスとしてＤＣバイアスを印加することを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項３ないし７の何れか１つに記載の現像装置と、この現像装置によって潜像を現像される像担持体とを備えたプロセスカートリッジであって、これを備える画像形成装置本体に対して着脱自在であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項９】
請求項１又は２記載の現像方法、または、請求項３ないし７の何れか１つに記載の現像装置、または、請求項８記載のプロセスカートリッジを用いる画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１又は２記載の現像方法、または、請求項３ないし７の何れか１つに記載の現像装置、または、請求項８記載のプロセスカートリッジ、または、請求項９記載の画像形成装置を用いる画像形成方法。
【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、プリンタ等の画像形成装置に用いられる現像方法、現像装置、これを備えたプロセスカートリッジ、これらを用いるかかる画像形成装置及び画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置において、所定方向に回転する感光体等の像担持体と、この像担持体に形成される潜像を現像する現像装置とを備えた画像形成装置が知られている。かかる現像装置は、像担持体に対向配置され所定方向に回転する現像ローラ等の現像剤担持体を備えていることが一般的である。
【０００３】
現像剤担持体の回転方向としては、現像能力が高く、高濃度のドット再現性を実現するものとして、〔特許文献１〕ないし〔特許文献５〕等に記載されているように、像担持体との対向位置において像担持体の進行方向に対してカウンター方向に回転するものが知られている。以下、この回転方向に回転する現像剤担持体による現像をカウンター現像方式という。なお、現像剤担持体の回転方向としては、他に、かかる回転方向と逆の方向に回転する順回転現像方式がある。
【０００４】
しかし、カウンター現像方式の場合、ドット再現性の不良が発生したり、画像先端部で濃度不足が発生したりしやすい。そこで、〔特許文献１〕では、現像剤の構成、有機感光体の構成及び現像方式との関連を検討し、カウンター現像方式に加え、像担持体である有機感光体の表面層に、潤滑性粒子と酸化防止剤を含有させ、現像剤と有機感光体の接触時に発生しやすい逆帯電性トナーの増加を防止することで、かかるドット再現性の不良の発生等を防止する技術が提案されている。また〔特許文献２〕では、カウンター現像方式と、順回転現像方式とを組み合わせたハイブリッド方式の現像装置に関する技術が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１７８４１６号公報
【特許文献２】特許第３５２２０８０号公報
【特許文献３】特開２００１−１２５４３５号公報
【特許文献４】特許第２５１４６３８号公報
【特許文献５】特開２００６−１３８８８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、〔特許文献１〕、〔特許文献２〕に記載の技術よりも、より簡易に、ドット再現性の不良、画像先端部での濃度不足を防止ないし抑制することが可能な技術が期待されていた。
【０００７】
本発明は、比較的簡易にドット再現性の不良、画像先端部での濃度不足を防止ないし抑制することを可能とする、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に用いられる現像方法、現像装置、これを備えたプロセスカートリッジ、これらを用いるかかる画像形成装置及び画像形成方法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】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤と、回転する像担持体に対向して配置され内部に磁極を有し前記２成分現像剤を担持する現像剤担持体とを用い、像担持体上の潜像を前記現像剤担持体上の前記トナーで現像する現像方法において、前記現像剤担持体は、像担持体に対し、カウンター方向に回転し、前記磁性キャリアの重量平均粒径Ｄｃが２０〜４０[μｍ]であり、前記現像剤担持体と像担持体との距離Ｇｐが０．０２[ｃｍ]以上であり、前記現像剤担持体上の単位面積当たりの現像剤担持量ρが１５[ｍｇ／ｃｍ２]以上であり、前記現像剤担持量ρ／前記距離Ｇｐが３７５〜１１２５[ｍｇ／ｃｍ３]であることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の現像方法において、前記磁性キャリアの１ＫＯｅにおける磁気モーメントが７０[ｅｍｕ／ｇ]以上１００[ｅｍｕ／ｇ]以下であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の現像方法を用いて像担持体上の潜像を現像する現像装置において、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を備え、この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２成分現像剤を表面に担持して、像担持体との対向領域である現像領域に搬送し、前記現像剤担持体と像担持体との間に電界を印加し、像担持体表面上に形成される潜像をトナーで現像することを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の現像方法を用いて像担持体上の潜像を現像する現像装置において、前記現像剤担持体を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項３又は４記載の現像装置において、像担持体に対する前記現像剤担持体の線速比が０．５〜２．５であることを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項３ないし５の何れか１つに記載の現像装置において、前記磁極であって像担持体に対向する主磁極の法線方向における磁束密度が６０〜１２０[ｍＴ]であることを特徴とする。
【００１４】
請求項７記載の発明は、請求項３ないし６の何れか１つに記載の現像装置において、前記現像剤担持体に現像バイアスとしてＤＣバイアスを印加することを特徴とする。
【００１５】
請求項８記載の発明は、請求項３ないし７の何れか１つに記載の現像装置と、この現像装置によって潜像を現像される像担持体とを備えたプロセスカートリッジであって、これを備える画像形成装置本体に対して着脱自在であることを特徴とする。
【００１６】
請求項９記載の発明は、請求項１又は２記載の現像方法、または、請求項３ないし７の何れか１つに記載の現像装置、または、請求項８記載のプロセスカートリッジを用いる画像形成装置にある。
【００１７】
請求項１０記載の発明は、請求項１又は２記載の現像方法、または、請求項３ないし７の何れか１つに記載の現像装置、または、請求項８記載のプロセスカートリッジ、または、請求項９記載の画像形成装置を用いる画像形成方法にある。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤と、回転する像担持体に対向して配置され内部に磁極を有し前記２成分現像剤を担持する現像剤担持体とを用い、像担持体上の潜像を前記現像剤担持体上の前記トナーで現像する現像方法において、前記現像剤担持体は、像担持体に対し、カウンター方向に回転し、前記磁性キャリアの重量平均粒径Ｄｃが２０〜４０[μｍ]であり、前記現像剤担持体と像担持体との距離Ｇｐが０．０２[ｃｍ]以上であり、前記現像剤担持体上の単位面積当たりの現像剤担持量ρが１５[ｍｇ／ｃｍ２]以上であり、前記現像剤担持量ρ／前記距離Ｇｐが３７５〜１１２５[ｍｇ／ｃｍ３]であるので、ドット再現性の不良、画像先端部での濃度不足を防止ないし抑制することができ、良好な画像形成に寄与することができる現像方法を提供することができる。
【００１９】
前記磁性キャリアの１ＫＯｅにおける磁気モーメントが７０[ｅｍｕ／ｇ]以上１００[ｅｍｕ／ｇ]以下であることとすれば、キャリアによるトナーの掻き取りを抑制するとともにキャリアの付着や飛散を抑制し、ドット再現性の不良、画像先端部での濃度不足を防止ないし抑制することができ、良好な画像形成に寄与することができる現像方法を提供することができる。
【００２０】
本発明は、上記現像方法を用いて像担持体上の潜像を現像する現像装置において、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を備え、この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２成分現像剤を表面に担持して、像担持体との対向領域である現像領域に搬送し、前記現像剤担持体と像担持体との間に電界を印加し、像担持体表面上に形成される潜像をトナーで現像するので、ドット再現性の不良、画像先端部での濃度不足を防止ないし抑制することができ、良好な画像形成に寄与することができる現像装置を提供することができる。
【００２１】
本発明は、上記現像方法を用いて像担持体上の潜像を現像する現像装置において、前記現像剤担持体を有するので、ドット再現性の不良、画像先端部での濃度不足を防止ないし抑制することができ、良好な画像形成に寄与することができる現像装置を提供することができる。
【００２２】
像担持体に対する前記現像剤担持体の線速比が０．５〜２．５であることとすれば、現像バイアスとしてＤＣバイアスを印可しても、ドット再現性の不良、画像先端部での濃度不足を防止ないし抑制することができ、良好な画像形成に寄与することができる現像装置を提供することができる。
【００２３】
前記磁極であって像担持体に対向する主磁極の法線方向における磁束密度が６０〜１２０[ｍＴ]であることとすれば、キャリアによるトナーの掻き取りを抑制するとともにキャリアの付着を抑制し、ドット再現性の不良、画像先端部での濃度不足を防止ないし抑制することができ、良好な画像形成に寄与することができる現像装置を提供することができる。
【００２４】
前記現像剤担持体に現像バイアスとしてＤＣバイアスを印加することとすれば、ドット再現性の不良、画像先端部での濃度不足を防止ないし抑制することができ、低廉で現像能力が高く、良好な画像形成に寄与することができる現像装置を提供することができる。
【００２５】
本発明は、上記現像装置と、この現像装置によって潜像を現像される像担持体とを備えたプロセスカートリッジであって、これを備える画像形成装置本体に対して着脱自在であるので、ドット再現性の不良、画像先端部での濃度不足を防止ないし抑制することができ、良好な画像形成に寄与することができるプロセスカートリッジを提供することができる。
【００２６】
本発明は、上記現像方法、または、上記現像装置、または、上記プロセスカートリッジを用いる画像形成装置にあるので、ドット再現性の不良、画像先端部での濃度不足を防止ないし抑制することができ、良好な画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することができる。
【００２７】
本発明は、上記現像方法、または、上記現像装置、または、上記プロセスカートリッジ、または、上記画像形成装置を用いる画像形成方法にあるので、ドット再現性の不良、画像先端部での濃度不足を防止ないし抑制することができ、良好な画像形成を行うことができる画像形成方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１に本発明を適用した画像形成装置の概略を示す。画像形成装置１００は、プリンタであってフルカラーの画像形成を行うことができるようになっている。画像形成装置１００は、ＰＣ等の外部入力装置を接続されるものであり、外部入力装置から受信した画像情報に対応する画像信号に基づき画像形成処理を行なう。
【００２９】
画像形成装置１００は、一般にコピー等に用いられる普通紙の他、ＯＨＰシートや、カード、ハガキ等の厚紙や、封筒等の何れをもシート状の記録媒体としてこれに画像形成を行なうことが可能である。画像形成装置１００は、記録媒体としてのシートの両面に画像形成可能な両面画像形成装置でもある。
【００３０】
画像形成装置１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能な複数の像担持体としての感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫを並設したタンデム構造を採用したタンデム型の画像形成装置である。感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、同一径であり、画像形成装置１００の箱状の本体１０１の内部のほぼ中央部に配設された無端ベルトである転写ベルトの外周面側すなわち作像面側に、等間隔で並んでいる。
【００３１】
転写ベルトは、本体１０１の対角線方向に斜めに配置されており、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫに接触しながら図中時計方向である矢印Ａ１方向に移動可能となっている。各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫに形成された可視像すなわちトナー像は、矢印Ａ１方向に移動する転写ベルトによって搬送されているシートに対しそれぞれ重畳転写されるようになっている。このように画像形成装置１００は直接転写方式を採用している。
【００３２】
シートに対する重畳転写は、シートがＡ１方向に移動する過程において、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫに形成されたトナー像が、シートの同じ位置に重ねて転写されるよう、転写ベルトを挟んで各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫのそれぞれに対向する位置に配設された転写チャージャたる転写ブラシ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２ＢＫによる電圧印加によって、Ａ１方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫとの対向位置すなわち転写位置にて行われる。
【００３３】
各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、Ａ１方向の上流側からこの順で並設されている。各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成するための、画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫに備えられている。
【００３４】
画像形成装置１００は、４つの画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫによって構成される画像形成部としての作像部６０と、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫの下方に対向して配設され、転写ベルトを備えた転写ユニットとしての転写ベルトユニット１０と、本体１０１の下部に位置し感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫと転写ベルトとの間に向けて搬送されるシートを積載した給紙テーブルとしてのシート給送装置２３とを有している。
【００３５】
画像形成装置１００はまた、本体１０１の上部に位置し画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫの上方に対向して配設された露光手段である光書き込み装置としての光走査装置８と、シート給送装置２３から搬送されてきたシートを、画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、転写ベルトと画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫとの間に向けて繰り出すレジストローラ１３と、シートの先端がレジストローラ１３に到達したことを検知する図示しないセンサとを有している。
【００３６】
画像形成装置１００はまた、作像部６０を経てトナー像を担持したシートが進入し、シートにトナー像を定着させるためのベルト定着方式の定着ユニットとしての定着装置６と、シートの搬送方向において定着装置６の下流側に分岐して形成され定着済みのシートを本体１０１外に排出する反転搬送路１４と、本体１０１の左方に位置し反転経路１４とは別の経路を形成した反転ユニットとしての排紙ユニット７９と、転写ベルトユニット１０の下方に位置し排紙ユニット７９によって搬送されてきたシートを再度レジストローラ１３に向けて搬送する再給紙ユニットとしての両面ユニット９６とを有している。
【００３７】
画像形成装置１００はまた、本体１０１上面によって構成され画像形成済みのシートを積載する排紙トレイ７５と、図１における本体１０１の右側面に配設され矢印Ｄ方向に開閉可能に設けられた手差し給紙装置３３と、画像形成装置１００の操作を行う図示しない操作パネルと、画像形成装置１００全体の動作を制御する図示しない制御手段とを有している。
【００３８】
転写ベルトユニット１０は、転写ベルトの他に、転写ブラシ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２ＢＫと、転写ベルトを巻き掛けられ、転写ベルトをＡ１方向に回転駆動する駆動ローラを含む、複数のローラを有している。この複数のローラのうち、レジストローラ１３に対向する位置に配設されているローラ８４は、レジストローラ１３から繰り出されたシートを転写ベルトに静電的に吸着させるために転写ベルトを帯電させる紙吸着ローラである。
【００３９】
定着装置６は、トナー像を担持したシートに、熱と圧力とを作用させ、担持したトナー像をシートの表面に定着するようになっている。
反転経路１４は、定着装置６から搬送されてきた定着済みのシートを排紙トレイ７５に案内する排紙ローラ９８を備えている。
【００４０】
排紙ユニット７９は、進入してきたシートをスイッチバックさせたうえで、反転経路１４又は両面ユニット９６に向けて搬送する。
両面ユニット９６は、排紙ユニット７９から搬送されてきた、一方の面に画像形成されたシートをレジストローラ１３に向けて送り出す給紙ローラ９５を有している。
【００４１】
シート給送装置２３は、両面ユニット８６の下方に位置しており、多数枚のシートを積載した複数の給紙カセット２５を有するペーパーバンク２６と、給紙カセット２５に積載されたシートのうち最上位のシートを１枚だけ分離して送り出す給紙ローラとしての給送ローラ２４とを有している。
複数の給紙カセット２５は互いに異なるサイズのシートを積載するものである。
【００４２】
操作パネルは、フルカラー画像形成を行うか黒色の単色画像形成を行うか等の画像形成モードを選択するモード選択キー等を備えている。操作パネルにおいては、定着装置６を経たシートをそのまま排紙トレイ７５上に排出するか、排紙ユニット７９を経た上で排紙トレイ７５上に排出するか、両面ユニット９６を経てサイドレジストローラ１３に送り出すかのいずれかを選択することができるようになっている。この選択は、外部入力装置においても行うことができるようになっている。
制御手段は、ＣＰＵ、記憶手段としてのメモリ等を備えている。
【００４３】
図２に示すように、光走査装置８は、同軸上に配置された２つの回転多面鏡８ａ、８ｂがポリゴンモータ８ｃにより回転される。回転多面鏡８ａ、８ｂは、図示しない２つのレーザ光源としてのレーザダイオードのそれぞれに対応している。
【００４４】
回転多面鏡８ａは、一方のレーザダイオードからのＭ画像データで変調されたＭ用レーザ光、Ｃ画像データにより変調されたＣ用レーザ光を左右に振り分けて反射し、回転多面鏡８ｂは、他方のレーザダイオードからのＹ画像データにより変調されたＹ用レーザ光、ＢＫ画像データにより変調されたＢＫ用レーザ光を左右に振り分けて反射する。
【００４５】
回転多面鏡８ａ、８ｂによって反射されたＹ用レーザ光及びＭ用レーザ光は２層のｆθレンズ８ｄを通る。このｆθレンズ８ｄを透過したＹ用レーザ光は、ミラー８ｅで反射されて長尺ＷＴＬ８ｆを通過した後にミラー８ｇ、８ｈを介して感光体ドラム２０Ｙに照射される。ｆθレンズ８ｄを透過したＭ用レーザ光は、ミラー８ｉで反射されて長尺ＷＴＬ８ｊを通過した後にミラー８ｋ、８ｌを介して感光体ドラム２０Ｍに照射される。
【００４６】
回転多面鏡８ａ、８ｂによって反射されたＣ用レーザ光及びＫ用レーザ光は２層のｆθレンズ８ｍを通る。このｆθレンズ８ｍを透過したＣ用レーザ光は、ミラー８ｎで反射されて長尺ＷＴＬ８ｏを通過した後にミラー８ｐ、８ｑを介して感光体ドラム２０Ｃに照射される。ｆθレンズ８ｍを透過したＢＫ用レーザ光は、ミラー８ｒで反射されて長尺ＷＴＬ８ｓを通過した後にミラー８ｔ、８ｕを介して感光体ドラム２０ＢＫに照射される。
【００４７】
画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫは、画像ステーション６０Ｙが給紙側に位置し、画像ステーション６０ＢＫが定着装置６側に位置するように、Ａ１方向に沿ってこの順で並設されている。
【００４８】
画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫについて、そのうちの一つの、感光体ドラム２０Ｙを備えた画像ステーション６０Ｙの構成を代表して構成を説明する。なお、配設位置を除くと他の画像ステーションの構成に関しても実質的に同一であるので、以下の説明においては、便宜上、感光体ドラム２０Ｙを備えた画像ステーションの構成に付した符号に対応する符号を、他の画像ステーションの構成に付し、詳細な説明については適宜省略することとし、符号の末尾にＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋが付されたものはそれぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像形成を行うための構成であることを示すこととする。
【００４９】
図３または図４に示すように、感光体ドラム２０Ｙを備えた画像ステーション６０Ｙは、感光体ドラム２０Ｙの周囲に、図中時計方向であるその回転方向Ｂ１に沿って、クリーニング手段としてのクリーニング装置４０Ｙと、帯電手段である帯電ユニットとしての帯電装置３０Ｙと、現像手段としての現像ユニットである現像装置５０Ｙとを有している。
【００５０】
感光体ドラム２０Ｙと、クリーニング装置４０Ｙと、帯電装置３０Ｙと、現像装置５０Ｙとは一体化されており、図２に示したようにプロセスカートリッジ９５Ｙを構成している。プロセスカートリッジ９５Ｙは本体１０１に固定された図示しないガイドレールに沿って本体１０１に対して引き出し自在であるとともに、本体１０１に押し込むことが可能であり、本体１０１に対して着脱自在に設置されている。
【００５１】
プロセスカートリッジ９５Ｙは、本体１０１に押し込むと、画像形成に適した所定の位置に装填され、位置決めされるようになっている。このようにプロセスカートリッジ化することは、交換部品として取り扱うことができるため、メンテナンス性が著しく向上し、大変好ましい。
【００５２】
プロセスカートリッジ９５Ｙは、感光体ドラム２０Ｙと、クリーニング装置４０Ｙと、帯電装置３０Ｙと、現像装置５０Ｙとのうち、少なくとも感光体ドラム２０Ｙと現像装置５０Ｙが一体化されることによって構成され、本体１０１に着脱自在に設置される感光体ユニットしてのユニットである。
【００５３】
図３に示すように、帯電装置３０Ｙは、感光体ドラム２０Ｙの表面に当接して従動回転する帯電ローラ３１Ｙと、帯電ローラ３１Ｙに当接したスポンジ状のクリーニング部材３２Ｙとを有している。帯電ローラ３１Ｙには、直流に交流成分のバイアスを重畳印加する図示しない電圧印加手段が接続されており、感光体ドラム２０Ｙと対向する帯電領域において、感光体ドラム２０Ｙの表面を除電すると同時に、所定の極性に帯電するようになっている。
【００５４】
図２に示した光走査装置８は、感光体ドラム２０Ｙにおける帯電領域と現像領域との間の領域に、画像情報に応じて光変調されたＹ用レーザ光ＬＹを照射して帯電ローラ３１Ｙにより帯電された後の感光体ドラム２０Ｙの表面を露光し、現像装置５０Ｙによってイエロートナー像として可視像化される潜像としての静電潜像を形成するようになっている。現像ブレード５２Ｙは、ＳＵＳ材料で形成されている。
【００５５】
図３に示すように、クリーニング装置４０Ｙは、感光体ドラム２０Ｙに当接し感光体ドラム２０Ｙ上の残留トナー、キャリア、紙粉等の不要物を掻き取ってクリーニングする回転ブラシとしてのブラシローラ４５Ｙと、感光体ドラム２０Ｙの回転方向Ｂ１において、ブラシローラ４５Ｙよりも下流側の位置で感光体ドラム２０Ｙに当接し感光体ドラム２０Ｙ上の不要物を掻き取ってクリーニングするためのブレードとしてのクリーニングブレード４１Ｙとを有している。
【００５６】
図４に示すように、現像装置５０Ｙは、感光体ドラム２０Ｙに対向する部分に開口部５５ａＹを有する現像ケース５５Ｙと、かかる開口部５５ａＹから感光体ドラム２０Ｙに臨むよう感光体ドラム２０Ｙに近接対向して配設された現像剤担持体としての現像ローラ５１Ｙと、現像ローラ５１Ｙ上の現像剤を一定の高さに規制し現像剤の担持量を規制する現像剤規制部材としてのドクタである現像ブレード５２Ｙとを有している。
【００５７】
現像装置５０Ｙはまた、現像ケース５５Ｙの下部に互いに対向するように配設され、互いに逆方向に回転駆動されることで現像剤を攪拌するとともに現像ローラ５１Ｙに現像剤を供給するための現像剤供給部材としてのスクリュ部材である第１搬送スクリュ５３Ｙ及び第２攪拌スクリュ５４Ｙと、第１搬送スクリュ５３Ｙと第２搬送スクリュ５４Ｙとの間に設けられた仕切り壁５７Ｙと、仕切り壁５７Ｙによって仕切られ第１搬送スクリュ５３Ｙ、第２搬送スクリュ５４Ｙをそれぞれ収容するとともにトナーとトナーを保持する磁性キャリアとを含む２成分現像剤を収容した現像剤収容器としての現像剤収容部を構成する第１収容室５８Ｙ、第２収容室５９Ｙとを有している。
【００５８】
現像装置５０Ｙはまた、イエロー色のトナーを蓄える図示しないトナーホッパーと、現像ケース５５Ｙに形成されトナーホッパー内のトナーを第２収容室５９Ｙに供給するための供給口８０Ｙと、第１収容室５８Ｙの底部にその検知面が臨むように備えられ現像剤中のトナー濃度を測定するトナー濃度検知手段たるトナー濃度測定センサとしてのトナー濃度検知センサ５６Ｙとを有している。
【００５９】
現像装置５０Ｙはまた、第１搬送スクリュ５３Ｙ、第２攪拌スクリュ５４Ｙをそれぞれ現像ケース５５Ｙに回転自在に支持する図示しない軸受部材と、ＤＣバイアスである現像バイアスを現像ローラ５１Ｙに印加し、現像ローら５１Ｙと感光体ドラム２０Ｙとの間に電界を印加する図示しない電界印加手段としてのバイアス印加手段と、現像ローラ５１Ｙを駆動する図示しない現像駆動手段と、第１搬送スクリュ５３Ｙと第２搬送スクリュ５４Ｙとを互いに逆方向に等速で回転駆動する図示しない搬送駆動手段と、トナーをトナーホッパーから第２収容室５９Ｙに補給する図示しないトナー補給手段等を有している。
【００６０】
現像ローラ５１Ｙは、磁界発生手段としてのマグネットローラ８１Ｙと、マグネットローラ８１Ｙを内包し現像駆動手段により図中時計方向であるＣ１方向に駆動される円筒状の非磁性の現像スリーブ８２Ｙとを有している。このＣ１方向は、感光体ドラム２０Ｙへの対向位置において、感光体ドラム２０Ｙの回転方向であるＢ１方向に対して反対向きであって、現像スリーブ８２Ｙは感光体ドラム２０Ｙに対し、カウンター方向に回転する。
【００６１】
マグネットローラ８１Ｙは、図示を省略するが、現像ケース５５Ｙに固定されたプラスチックローラと、プラスチックローラに埋め込まれた複数の磁極を形成する複数の磁石であるマグネットブロックとを有している。
【００６２】
複数のマグネットブロックは、感光体ドラム２０Ｙの対向部位に配設されたＰ１極である主磁極としての主極８３Ｙと、主極８３ＹからＣ１方向すなわち図中時計方向に沿ってＳ極とＮ極とが交互に配設された図示しない他の極とを有している。ただし、他の極のうち、Ｃ１方向において主極８３Ｙの下流側で隣り合う２つの極は、現像剤を現像スリーブ８２Ｙから剥離するため同極とされている。
【００６３】
現像スリーブ８２Ｙは、現像ケース５５Ｙ及びマグネットローラ８１Ｙに回転自在に支持されている。現像スリーブ８２Ｙは、アルミニウム製であって、周面に、軸方向に延設された断面Ｖ字状の溝を多数並設されている。現像スリーブ８２Ｙは、バイアス印加手段により感光体ドラム２０Ｙとの間に所定の大きさのＤＣバイアスである現像バイアスを印加される。
【００６４】
現像剤中のトナー濃度は、トナー濃度検知センサ５６Ｙによる検知に基づき、制御手段による後述の制御によって、約４〜１１重量％の所定の範囲内となるように制御され、キャリアに対するトナーの混合比率が常に適正値に保たれ、高品質の画像を得るのに寄与する。
【００６５】
第１搬送スクリュ５３Ｙ、第２搬送スクリュ５４Ｙは、現像ローラ５１Ｙの幅方向言い換えると現像ローラ５１Ｙの長手方向である図４における紙面に垂直な方向に延在するように配設されている。第１搬送スクリュ５３Ｙは現像ローラ５１Ｙ及びこれを介した感光体ドラム２０Ｙへの現像剤の供給側に位置し、第２搬送スクリュ５４Ｙは供給口８０Ｙからのトナーの供給側に位置している。
【００６６】
第１搬送スクリュ５３Ｙは、搬送駆動手段によって回転駆動されることで、第１収容室５８Ｙ内の現像剤を図４における紙面奥側から手前側へと搬送しながら現像ローラ５１Ｙに供給する。第１搬送スクリュ５３Ｙによって第１収容室５８Ｙ内の端部付近まで搬送された現像剤は、仕切り壁５７Ｙに形成された図示しない開口部を通って第２収容室５９Ｙ内に進入する。
【００６７】
第２収容室５９Ｙ内において、第２搬送スクリュ５４Ｙは、搬送駆動手段によって回転駆動されることで第１収容室５８Ｙから送られてくる現像剤を第１搬送スクリュ５３Ｙとは逆方向に搬送する。このとき、トナーホッパーからトナーが補給された場合には、補給されたトナーを現像剤中に攪拌混合しながら搬送を行う。第２搬送スクリュ５４Ｙによって第２収容室５９Ｙの端部付近まで搬送された現像剤は、仕切り壁５７Ｙに設けられたもう一方の図示しない開口部を通って第１収容室５８Ｙ内に戻る。
【００６８】
現像剤はこのように第１収容室５８Ｙ、第２収容室５９Ｙ内を循環し、供給されたトナーは、第１搬送スクリュ５３Ｙ及び第２搬送スクリュ５４Ｙによって、現像剤と攪拌搬送されながら攪拌混合され、摩擦帯電され、現像ローラ５１Ｙに供給され担持される。
【００６９】
現像ブレード５２Ｙによって現像剤の担持量を規制され層厚を規制された現像ローラ５１Ｙは、その回転及びバイアス印加手段による現像バイアスにより、現像ローラ５１Ｙと感光体ドラム２０Ｙとの間の、これらが互いに対向する対向領域である現像領域に、現像ブレード５２Ｙによって量を適量とされた現像剤を運ぶ。
【００７０】
現像領域では、主極８３Ｙにより、現像スリーブ８２Ｙ上に担持されている磁性キャリアが、磁気ブラシとして穂立ちし、かかる現像バイアス等の作用により、磁性キャリア上のトナー又は磁性キャリア上から分離した、図５を参照して後述するようにトナーが感光体ドラム２０Ｙの表面に形成された静電潜像に静電的に移行する。この移行により、現像剤中のイエロートナーが感光体ドラム２０Ｙ表面の静電潜像をイエロートナー像として可視像化される。
現像によりイエロートナーを消費した現像剤は、現像ローラ５１Ｙの回転に伴って上述の互いに隣り合う同極の他の極により現像装置５０Ｙ内に戻される。
【００７１】
このように、現像装置５０Ｙにおいては、第１搬送スクリュ５３Ｙ及び第２搬送スクリュ５４Ｙによって攪拌搬送された現像剤は、マグネットローラ８１Ｙの磁力により汲み上げられて現像スリーブ８２Ｙに担持され、感光体ドラム２０Ｙと対向する現像領域まで搬送され、感光体ドラム２０Ｙ上の潜像にトナーが供給されて現像が行われる。
【００７２】
現像後のトナーを消費した現像剤は、現像スリーブ８２Ｙ表面から第１収容室５８Ｙ内に解放され、第１搬送スクリュ５３Ｙ及び第２搬送スクリュ５４Ｙにより第１収容室５８Ｙ、第２収容室５９Ｙ内の現像剤と攪拌され、再び現像スリーブ８２Ｙ表面に汲み上げられるというサイクルを繰り返す。マグネットブロックはこのようなサイクルを繰り返すように配設されている。
【００７３】
このようなサイクルにおいて、現像剤中のトナーが消費されるため、トナー濃度が低下する。トナー濃度の低下はトナー濃度検知センサ５６Ｙによって検知される。
トナー濃度検知センサ５６Ｙは、現像剤の透磁率によりトナー濃度を測定するものであり、その出力は電圧Ｖｏｕｔとして取り出され、制御手段に入力されて、電圧Ｖｏｕｔの大きさにより、トナー濃度が判別される。トナー濃度は重量％を単位としている。
【００７４】
トナーと磁性のキャリアとを含む現像剤において、トナー濃度が低いとキャリアの比率が増加するため透磁率が高くなり、トナー濃度が高いとキャリアの比率が低下するため透磁率が低くなることから、トナー濃度ＴＣの低下と電圧Ｖｏｕｔの上昇とはほぼ正比例の関係にある。
【００７５】
そこで、トナー濃度検知センサ５６Ｙからの出力電圧Ｖｏｕｔに基づいて制御手段がトナー濃度の低下を認識すると、制御手段は、出力電圧Ｖｏｕｔが所定の大きさに回復するまで、トナー補給手段を駆動し、トナーホッパーから、供給口８０Ｙを経て、トナーを第２収容室５９Ｙに供給する。
【００７６】
このような構成の画像形成装置１００において、画像形成を行うときには、画像形成装置１００に接続したＰＣ等の外部入力装置において画像形成を行う画像データを選択、入力等したうえで、かかる外部入力装置あるいは操作パネルにおいて画像形成開始の操作を行う。
【００７７】
入力された画像データに基づいて、上述の構成の画像ステーション６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫが作動する。
画像ステーション６０Ｙにおいては、感光体ドラム２０Ｙは、Ｂ１方向への回転に伴い、帯電ローラ３１Ｙにより表面を一様に帯電され、光走査装置８からのレーザー光Ｌの露光走査によりイエロー色に対応した静電潜像を形成され、この静電潜像を現像装置５０Ｙによりイエロー色のトナーにより良好に現像され、現像により得られたイエロー色のトナー像を、Ａ１方向に移動する転写ベルトに静電的に吸着され搬送されているシート上に転写ブラシ１２Ｙにより転写され、転写後に残留したトナーを含む不要物をクリーニング装置４０Ｙにより除去されて帯電ローラ３１Ｙによる次の帯電に供される。
【００７８】
他の感光体ドラム２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫにおいても同様に各色のトナー像が形成等され、形成された各色のトナー像は、転写ブラシ１２Ｃ、１２Ｍ、１２ＢＫにより、転写ベルトによってＡ１方向に移動するシート上の同じ位置に順次転写され、フルカラーの合成カラー画像が形成される。
【００７９】
転写ベルト上を搬送されてきたシートは、シート給送装置２３の１つの給送ローラ２４が選択されこの回転によって対応する給紙カセット２５から繰り出されてフィードされたものであるか、または、手差し給紙装置３３から繰り出されてフィードされたものであるか、または、両面ユニット９６から給紙ローラ９５によって繰り出されてフィードされたものであるかの何れかであって、レジストローラ１３によって、センサによる検出信号に基づいて、転写ベルトによって搬送されるシートがイエロー色のトナー像を担持した感光体ドラム２０Ｙに対向するタイミングで送り出されたものである。
【００８０】
シートは、すべての色のトナー像を転写され、担持すると、定着装置６に進入し、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を定着され、シート上にカラー画像が形成される。定着装置６を通過した定着済みのシートは、操作パネル等における選択に応じて、そのまま反転経路１４を経て排紙トレイ７５上に反転排出されるか、排紙ユニット７９でスイッチバックされた上で排紙トレイ７５上にストレートに排出されるか、両面ユニット９６を経て再度の画像形成に供される。
【００８１】
なお、以上の動作は、４色フルカラーの画像形成を行うときであって、他に、例えば、３色フルカラーの画像形成を行うときにはブラックトナー像の形成が省略され、また、白黒画像形成を行うときにはブラックトナー像のみの形成が行われる。
【００８２】
以上のような画像形成動作における、カウンター現像方式による現像工程について、詳細な現像過程を調べた。図５ないし図７を参照して、カウンター現像方式による現像工程について、順回転現像方式による現像工程との対比において説明する。なおこの場合も本発明を適用した構成を示す図５では画像ステーション６０Ｙの構成を例にとって説明する。一方、順回転現像方式を示す図６、図７においては、像担持体、現像剤担持体をそれぞれ符号１２０、１５１で示し、それぞれの回転方向を符号Ｑ、Ｒで示している。また図５ないし図７において大きな球は磁性キャリアを示しており、小さな球はトナーを示している。
【００８３】
順回転現像方式では、図６に示すように、潜像が像担持体１２０の現像領域に到達するニップ入り口側では、現像剤担持体１５１に磁気ブラシが穂立ちする過程でキャリア上のトナーが遊離し現像される。さらに図７に示すように穂が像担持体１２０に強く接触することでキャリア上のトナーが像担持体１２０側へ移動する。すなわち順回転現像方式の場合、細い磁気ブラシで徐々に現像が行われる。
【００８４】
これに対し、カウンター現像方式の場合、図５に示すように、現像領域Ｇを構成するニップの入り口側すなわち同図における右側では、感光体ドラム２０Ｙと現像ローラ５１Ｙとの間で均され密集した現像剤が存在しているため、現像ニップ入口側で潜像に均一な現像剤層が接触するため一気にトナーが現像に供され、ニップ出口側に近づくに連れてクラウド化されたトナーや穂立ちする磁気ブラシにより現像によって形成されたトナー層が均される。そしてニップ通過時に磁気ブラシによって潜像上のトナー層が整えられると、さらに同図の左側の出口側で磁気ブラシによってトナー層および地肌部の最終調整が行われる。
【００８５】
画像形成装置１００において、ＤＣバイアスを印可して現像能力を高くすることができたのは、潜像がニップに入った瞬間に高密度な状態にある現像剤によって一気に現像が行われるためと考えられる。従来の順回転現像方式のように徐々に現像される系では、潜像がトナーで現像されることでトナー電荷により現像ポテンシャルが弱くなり、現像ポテンシャル埋めるだけのトナーが移動できない。また、同じ理由で画像濃度ムラやドット再現性の良い粒状度の高い現像ができると考えられる。
【００８６】
ただし、ニップ中で現像剤が強い力で像担持体に接触した場合には、カウンター現像方式で従来問題となっていた濃度ムラやドット欠けが起こり得る。これは、現像剤が強い力で像担持体を摺擦するため、現像されたトナーをキャリアが掻き取ることによることが詳細観察することでわかった。しかしながら、これら濃度ムラやドット欠けは、次に述べる各構成により解消される。
【００８７】
なお、画像先端カスレや後端カスレはニップ出口側で穂立ちした穂によってトナー層が掻き取られる現象で、磁気ブラシの硬さや主極８３Ｙの磁力を制御することで抑制できる。磁気ブラシの硬さの調整は、キャリア粒径を小さくする程同じ磁気モーメントでも柔らかい穂になることを利用して行うことができる。また、実験により、主極８３Ｙの磁力は、法線方向における磁束密度が６０〜１２０［ｍＴ］であることが好ましいことが分かった。すなわち、磁束密度が弱いほど磁気ブラシの硬さが柔らなくなり、かかる磁束密度が１２０［ｍＴ］より大きいと磁気ブラシが硬くなって穂跡ができてしまい、６０［ｍＴ］より小さいと磁気ブラシの硬さは柔らかくなるが出口側でキャリアが感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫに付着する問題が生じることがわかった。
【００８８】
画像形成装置１００において使用する現像剤は、トナー濃度が５．０〜９．０（ｗｔ％）の範囲で、平均帯電量Ｑ／Ｍが１５〜６０［−μＣ／ｇ］となるものを使用することが、キャリアのトナーによる被覆率や現像剤流動性の最適化等の観点から望ましい。
【００８９】
トナー濃度が５．０（ｗｔ％）より低い場合には、現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが高くなる方向であり、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫ上の静電潜像を現像する現像ポテンシャルをより高く設定する必要があり、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫの寿命低下を招く恐れがある。さらに現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが６０［−μＣ／ｇ］を越える場合には、画像濃度が低下する可能性が高くなる。
【００９０】
またトナー濃度が９．０（ｗｔ％）よりも高い場合には、現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが低くなる方向にある。現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが１５［−μＣ／ｇ］未満の場合には、トナー飛散が発生しやすくなり、トナー飛散のレベルが悪くなるにつれて、画像地肌部がトナーで汚れる所謂地肌汚れが発生して画像品質低下を招く。
【００９１】
よって、トナー濃度が５．０〜９．０（ｗｔ％）の範囲で、平均帯電量Ｑ／Ｍが１５〜６０［−μＣ／ｇ］となる現像剤を使用することにより、小粒径キャリア、小粒径トナーを使用した現像剤であっても、長期に亘って安定した画像品質が得られるようになる。
【００９２】
また、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。被覆率は次式で算出される。
被覆率（％）＝（Ｗｔ／Ｗｃ）×（ρｃ／ρｔ）×（Ｄｃ／Ｄｔ）×（１／４）×１００
【００９３】
上式中、Ｄｃはキャリアの重量平均粒径（μｍ）、Ｄｔ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。
【００９４】
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Ｄｔは次式で表される。
Ｄｔ＝｛１／Σ（ｎＤ３）｝×｛Σ（ｎＤ４）｝
【００９５】
上式中、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。
【００９６】
また、本実施形態に係る現像剤は、トナーの重量平均粒径が４．０〜８．５μｍであり、トナーの重量平均粒径（Ｄｔ）と個数平均粒径（Ｄｎ）の比（Ｄｔ／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未満では、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。
【００９７】
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手段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、トナーの粒径分布の均一性にすることにより、トナー小粒径化に伴う副作用が克服される。つまり、トナーの重量平均と個数平均の粒子径比率Ｄｔ／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。
【００９８】
このように、トナーの重量平均粒径が４．０〜８．５μｍ、かつトナーの重量平均と個数平均の粒子径比率Ｄｔ／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、解像度の向上も図られ、さら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は顕著であり、現像装置５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０ＢＫ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。
【００９９】
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、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。この試料を別の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て、平均分布から個数平均粒径、重量平均粒径を求める。
【０１００】
本実施形態に係る現像剤は、トナーの帯電立ち上がり比率Ｚ（％）が７０（％）以上であることが望ましい。トナーの帯電立ち上がり比率Ｚ（％）を７０（％）以上とすることにより、トナー飛散、及び地肌汚れにも大きな改善効果が認められた。トナー帯電立ち上がり特性は、補給されたトナーが如何に効率良く、均一にキャリアに付着して、均一な混合状態にするために重要な特性である。特に帯電立ち上がり特性が優れているということは、短時間でキャリアに対して静電力、ファンデアワールス力が働き、所望の帯電量が得られることであり、トナー飛散、地肌汚れの抑制も可能になる。
【０１０１】
トナーには流動性付与剤が添加されるのが好ましい。流動性付与剤には種々のものが使用可能であるが、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格段に向上させることができ、トナーの流動性向上が図られる。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。さら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、画像形成を繰り返し行っても、安定した画像品質が得られ、トナー飛散も抑制された。
【０１０２】
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った。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に、長期に亘って高品質な画像が得られた。
【０１０３】
キャリアの重量平均粒径Ｄｃは２０〜４０［μｍ］である。キャリアの重量平均粒径Ｄｃはトナーの重量平均粒径Ｄｔと同様にして測定される。キャリアの重量平均粒径Ｄｃが４０［μｍ］よりも大きい場合には、現像スリーブ８２Ｙ等の現像スリーブ上の磁気的なキャリア保持力が強くなるため、磁気ブラシが硬くなり画像先端カスレや後端カスレを引き起こしやすくなる。また、現像ニップ部で感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫに接触する圧力が高くなり、画質が悪くなる。さらに、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した場合には、帯電量の低いトナーがトナー飛散等を引き起こす。一方、キャリアの重量平均粒径Ｄｃが２０［μｍ］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８２Ｙ等の現像スリーブ上の磁気的なキャリア保持力が弱くなり、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫ上にキャリア付着を起こしやすくなる。
【０１０４】
さらに、１０００エルステッド（Ｏｅ）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すなわち磁性キャリアの１ＫＯｅにおける磁気モーメントは、７０〜１５０［ｅｍｕ／ｇ］、好ましくは７６〜１００［ｅｍｕ／ｇ］が望ましい。その上限値は、特に制約されないが、通常１５０［ｅｍｕ／ｇ］程度である。しかし、磁気モーメントが大きいほど磁気ブラシの穂が硬くなり、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫを現像したトナーの掻き取り力が強くなって画像先端カスレや後端カスレ等の原因となり得るため、磁性キャリアの１ＫＯｅにおける磁気モーメントは１００［ｅｍｕ／ｇ］以下とすることが望ましい。また磁気モーメントが７０［ｅｍｕ／ｇ］より小さい場合には、現像スリーブ８２Ｙ等の現像スリーブ上の磁気的なキャリア保持力が低下して、キャリア付着やキャリア飛散が発生しやすくなるため、磁性キャリアの１ＫＯｅにおける磁気モーメントは７０［ｅｍｕ／ｇ］以上とすることが望ましい。
【０１０５】
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（株）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。
【０１０６】
１０００エルステッドの磁場を印加したときに、磁気モーメントが７６［ｅｍｕ／ｇ］以上となる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。
（ＭＯ）ｘ（ＮＯ）ｙ（Ｆｅ２Ｏ３）ｚ
【０１０７】
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。
【０１０８】
現像装置５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０ＢＫの特性は、現像ブレード５２Ｙ等の現像ブレードによる規制直後における現像スリーブ５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０ＢＫ上の単位面積あたりの現像剤担持量をρ［ｍｇ／ｃｍ２］とし、現像領域における現像スリーブ８２Ｙ等の現像スリーブと感光体ドラム２０Ｙ等の感光体ドラムとの距離であるギャップすなわち現像ギャップをＧｐ[ｃｍ]としたとき、ρは１５［ｍｇ／ｃｍ２］以上、ＧＰは０．０２[ｃｍ]以上で、かつρ／Ｇｐが３７５〜１１２５[ｍｇ／ｃｍ３]となるようにρとＧｐが設定されている。
【０１０９】
これは、現像剤担持量ρが１５［ｍｇ／ｃｍ２］より少ない場合には、現像スリーブ８２Ｙ等の現像スリーブと感光体ドラム２０Ｙ等の感光体ドラムとの間に印加する電界をより大きくする必要があり、キャリア付着に対して不利であるためであり、また現像ギャップＧｐが０．０２[ｃｍ]より小さい場合には、現像ニップの出口側で、穂立ち時の磁気ブラシの衝撃力が強くなり、画像先端白抜けやドット再現性の不良が発生するためである。
【０１１０】
またρ／Ｇｐが１１２５[ｍｇ／ｃｍ３]よりも大きい場合には、現像ニップでの現像剤量が多くなり感光体ドラム２０Ｙ等の感光体ドラムへの圧力が増し穂跡を起こしやすくなる。さらにρ／Ｇｐが大きいのは、感光体ドラム２０Ｙ等の感光体ドラムと現像スリーブ８２Ｙ等の現像スリーブとの空間において、現像剤の充填密度が高くなる方向であり、この空間での現像剤の流動性が低下する傾向にある。この流動性低下に伴い、感光体ドラム２０Ｙ等の感光体ドラム上の静電潜像に対してのトナー供給が円滑に行われなくなり、画像濃度低下や濃度ムラが発生しやすくなる。
【０１１１】
一方、ρ／Ｇｐが３７５[ｍｇ／ｃｍ３]よりも小さい場合には、下記実施例３と比較例２との対比から分かるように、下記ベタ濃度、ザラツキ感、ドット再現性、先端・後端カスレにおいて不良となる。
【０１１２】
また、現像装置５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０ＢＫにおいては、現像スリーブ５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０ＢＫの周速度をＶｓ、感光体ドラム２０Ｙ等の感光体ドラムの周速度をＶｐとした場合、Ｖｓ／Ｖｐを０．５〜２．５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。０．５よりも低い場合には、電極部材上に十分なトナーが付着されず、現像能力が低下し、ベタ追従性に問題となる。一方、２．５より高い場合には、下記実施例５と比較例４との対比から分かるように、下記ベタ濃度、ザラツキ感において不良となる。
【０１１３】
以下、本実施形態で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。
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、下記の化学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。
【０１１４】
【化１】
2009098593.tif 000003
【０１１５】
ただし、上記化学式中、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。
【０１１６】
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も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。
【０１１７】
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
【０１１８】
更に、本実施形態で使用される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。
【０１１９】
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、或いはパウダーコーティング法等公知の方法が使用できる。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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
また必要に応じてキャリアの抵抗率を調整する場合もあり、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、或い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、或い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出来る。
【０１２２】
本実施形態で使用されるトナーは、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または球形のトナーであることができる。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。
【０１２３】
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される。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、これらは単独で或いは２種以上を混合して使用される。
【０１２４】
ここで使用される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て、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される。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。
【０１２５】
ここで使用される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、いずれのもの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。
【０１２６】
また、ここで使用されるトナーにおいては、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含有することができ、これらは単独で或いは２種以上混合して使用される。
【０１２７】
さらに、ここで使用されるトナーには、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。更に本発明のトナーには、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、これらは単独で或いは２種以上使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、疎水化度４０以上のものが好ましい。
【０１２８】
ここで使用される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、スクリュー型押出し式連続混練機、２本ロールミル、３本ロールミル、加圧加熱ニーダー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にハンマーミル等の粉砕機を用いて粗粉砕をする。
【０１２９】
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てなる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）を好ましく使用できる。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を例示できる。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してな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は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。
【０１３０】
さらに上記方法で得られた微細粒子に流動性付与剤の添加混合を行う場合には、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。
【０１３１】
・実施例
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明する。ただし本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、ここでの部は重量基準である。
【０１３２】
〔実施例１〕
重合トナーの製造例
イオン交換水７１０ｇに、０．１Ｍ−Ｎａ３ＰＯ４水溶液４５０ｇを投入し、６０℃に加温した後、ＴＫ式ホモミキサー（特殊機化工業製）を用いて、１２０００ｒｐｍにて攪拌した。これに１．０Ｍ−ＣａＣｌ２水溶液６８ｇを徐々に添加し、Ｃａ３（ＰＯ４）２を含む水系媒体を得た。
【０１３３】
（トナー成分）
スチレン                                          １７０ｇ
ｎ−ブチルアクリレート                              ３０ｇ
キナクリドン系マゼンタ顔料                          １０ｇ
ジ−ｔ−ブチルサリチル酸金属化合物                    ２ｇ
ポリエステル樹脂                                    １０ｇ
【０１３４】
上記処方を６０℃に加温し、ＴＫ式ホモミキサー（特殊機化工業製）を用いて、１２０００ｒｐｍにて均一に溶解、分散した。これに、重合開始剤２、２‘−アゾビス（２、４−ジメチルバレロニトリル）１０ｇを溶解し、重合性単量体組成物を調整した。そして、上記水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、６０℃、Ｎ２雰囲気下において、ＴＫ式ホモミキサーにて１００００ｒｐｍで２０分間攪拌し、重合性単量体組成物を造粒した。その後、パドル攪拌翼で攪拌しつつ、８０℃に昇温し、１０時間反応させた。重合反応終了後、減圧下で一部水系媒体を留去して冷却し、塩酸を加えリン酸カルシウムを溶解させた後、濾過、水洗、乾燥をして、重量平均粒径が７μｍ、３μｍ以下粒子個数比率が１％の着色懸濁粒子を得た。この微細粒子２０ｋｇに対して平均粒径０．３μｍの疎水性シリカ微粒子１００ｇ、平均粒径０．３μｍの疎水性チタン微粒子１００ｇを添加及び攪拌混合を行って、マゼンタ電子写真用トナーＡを得た。
【０１３５】
トナーＡの主な特性
Ｄｔ＝６．０μｍ、Ｄｎ＝５．６μｍ、Ｄｔ／Ｄｎ＝１．０７１
３μｍ以下の粒子個数比率＝１％
【０１３６】
キャリアＡの製造例
シリコーン樹脂（ＳＲ２４１１.トーレダウコーニングシリコーン社製）を希釈して、シリコーン樹脂溶液（固形分：５％）を得た。流動床型コーティング装置を用いて、平均粒径が３６μｍのキャリア芯材粒子（ＭｎＭｇＳｒ系フェライト、１ＫＯｅの磁気モーメント７７ｅｍｕ／ｇ）５Ｋｇの各粒子表面上に、上記のシリコーン樹脂溶液を、１００℃の雰囲気下で約４０ｇ／ｍｉｎの割合で塗布し、更に２４０℃で２時間加熱して、膜厚０．５３μｍ、真比重５．０ｇ／ｃｍ３のキャリアＡ を得た。膜厚の調整はコート液量により行なった。
【０１３７】
フルカラープリンターの機械条件は以下の通り。
線速                                  １２５（ｍｍ／ｓｅｃ）
感光体ドラム径                          ３０（ｍｍ）
現像スリーブ／感光体ドラム線速比      ２．０
現像ギャップＧｐ                      ０．４（ｍｍ）
現像剤汲み上げ量                        ４５（ｍｇ／ｃｍ２）
現像スリーブ径                        φ１８（ｍｍ）
現像スリーブ表面                        Ｖ溝（Ｖ溝の本数は１００本、深さ７０μｍの直角）
主極角度                                  ７°
主極磁束密度                          １００（ｍＴ）
ドクター対向極磁束密度                  ７０（ｍＴ）
帯電電位Ｖ０                        −５２０（Ｖ）
露光後電位ＶＬ                        −５０（Ｖ）
現像バイアスＶＢ（ＤＣ現像）        −５００（Ｖ）
【０１３８】
〔実施例２〕
実施例１と比較して、現像剤汲み上げ量すなわち現像剤担持量ρを３０[ｍｇ／ｃｍ２]とした以外は、実施例１と同様の条件で画像形成を行った。このときρ／Ｇｐ＝７５０[ｍｇ／ｃｍ３]である。
【０１３９】
〔実施例３〕
実施例１と比較して、現像剤汲み上げ量すなわち現像剤担持量ρを１５[ｍｇ／ｃｍ２]とした以外は、実施例１と同様の条件で画像形成を行った。このときρ／Ｇｐ＝３７５[ｍｇ／ｃｍ３]である。
【０１４０】
〔比較例１〕
実施例１と比較して、現像剤汲み上げ量すなわち現像剤担持量ρを５０[ｍｇ／ｃｍ２]とした以外は、実施例１と同様の条件で画像形成を行った。このときρ／Ｇｐ＝１２５０[ｍｇ／ｃｍ３]である。
【０１４１】
〔比較例２〕
実施例１と比較して、現像剤汲み上げ量すなわち現像剤担持量ρを１０[ｍｇ／ｃｍ２]とした以外は、実施例１と同様の条件で画像形成を行った。このときρ／Ｇｐ＝２５０[ｍｇ／ｃｍ３]である。
【０１４２】
〔実施例４〕
実施例１と比較して、スリーブ／感光体線速比を０．５とした以外は、実施例１と同様の条件で画像形成を行った。
【０１４３】
〔実施例５〕
実施例１と比較して、スリーブ／感光体線速比を２．５とした以外は、実施例１と同様の条件で画像形成を行った。
【０１４４】
〔比較例３〕
実施例１と比較して、スリーブ／感光体線速比を０．４とした以外は、実施例１と同様の条件で画像形成を行った。
【０１４５】
〔比較例４〕
実施例１と比較して、スリーブ／感光体線速比を２．６とした以外は、実施例１と同様の条件で画像形成を行った。
【０１４６】
〔実施例６〕
実施例１と比較して、キャリア芯材粒子の重量平均粒径が２２μｍのキャリアＢを用いた以外は、実施例１と同様の条件で画像形成を行った。
【０１４７】
〔比較例５〕
実施例１と比較して、キャリア芯材粒子の重量平均粒径が４２μｍのキャリアＣを用いた以外は、実施例１と同様の条件で画像形成を行った。
【０１４８】
〔比較例６〕
実施例１と比較して、現像装置を従来の順回転現像方式に変更した以外は、実施例１と同様の条件で画像形成を行った。
【０１４９】
上記のような各条件で画像形成を行い、ベタ濃度、画像のザラツキ感、ドット再現性、先端・後端カスレを評価した。各評価方法は以下の通りである。
【０１５０】
ベタ濃度については、Ａ４横連続１００枚全ベタ印刷を行い、Ａ４横用紙の左上、中央上、右上、左下、中央下、右下の画像濃度を測定した。ＩＤ偏差が０．１以下の場合○、０．１〜０．１５の場合を△、０．１５以上の場合を×とした。
【０１５１】
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。なお、粒状度０．４６未満を〇、０．４６以上を×として、ザラツキ感の良否を判定した。
【０１５２】
ドット再現性については、１ｂｙ１ドットの未定着画像（０．６ｍｍ×０．４ｍｍ）をＣＣＤカメラで撮影し、それをスキャナで読み取り２値化し、
ドット面積揺らぎ＝ドット面積の標準偏差／ドット平均面積
で求められるドット面積揺らぎが、１０％以下の場合を○、それ以外を×と判定した。
【０１５３】
先端・後端カスレについては、白地中に網点画像（２×２ｃｍ）を形成し、網点画像の先端・後端カスレを目視で判断した。カスレが内場合を○、ある場合を×と判定した。
【０１５４】
実施例１ないし６、比較例１ないし６について、ベタ濃度の判定、ザラツキ感の判定、ドット再現性の判定、先端・後端カスレの判定の各結果をまとめると図８に示すようになった。
同図から、本発明に係る構成の意義が容易に理解される。
【０１５５】
以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【０１５６】
たとえば、中間転写ベルト等の中間転写体を用い、各色のトナー像を中間転写体に重ね合わせ転写してから一括でシートに転写する間接転写方式を採用しても良い。すなわち被転写体は中間転写体であっても良い。
【０１５７】
中間転写体を用いる場合、いわゆるタンデム方式の画像形成装置ではなく、１つの感光体ドラム上に順次各色のトナー像を形成して各色トナー像を順次重ね合わせてカラー画像を得るいわゆる１ドラム方式の画像形成装置にも同様に適用することができる。
モノクロ画像のみを形成可能な画像形成装置であっても良い。
【０１５８】
像担持体はドラム状でなくベルト状であってもよい。
画像形成装置は、プリンタでなく、複写機、ファクシミリ、その他、複写機、プリンタ、ファクシミリの複合機、複写機とプリンタとの複合機等の他の組み合わせの複合機であっても良い。
【０１５９】
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１６０】
【図１】本発明を適用した画像形成装置の概略正面図である。
【図２】図１に示した画像形成装置に備えられた光走査装置の構造を示す概略正面図である。
【図３】図１に示した画像形成装置に備えられた複数の像担持体のうち１つの像担持体周りの構成の一部を示す概略正面図である。
【図４】図１に示した画像形成装置に備えられた複数の像担持体のうち１つの像担持体周りの構成の他の一部を示す概略正面図である。
【図５】図４に示した像担持体と現像剤担持体との間における２成分現像剤及び現像の様子を示す概略拡大正面図である。
【図６】順回転現像方式の像担持体と現像剤担持体との間における２成分現像剤及び現像の様子を示す概略拡大正面図である。
【図７】図６に示した像担持体における現像の様子を示す拡大斜視図である。
【図８】各実施例及び各比較例における画像形成の質を示した図である。
【符号の説明】
【０１６１】
２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫ    像担持体
５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０ＢＫ    現像装置
５１Ｙ    現像剤担持体
８３Ｙ    磁極、主磁極
９５Ｙ、９５Ｍ、９５Ｃ、９５ＢＫ    プロセスカートリッジ
１００    画像形成装置
【図１】
2009098593.tif 000004
【図２】
2009098593.tif 000005
【図３】
2009098593.tif 000006
【図４】
2009098593.tif 000007
【図５】
2009098593.tif 000008
【図６】
2009098593.tif 000009
【図７】
2009098593.tif 000010
【図８】
2009098593.tif 000011