(57)【要約】【課題】像担持体上のトナー量をより確実に制御し、電子写真方式においても、シャープで均一な細線を出力して、高品位な画像が得られる画像形成装置を提供する。【解決手段】感光体上のトナー像の単位重量あたりの平均電荷量をＱ／Ｍ（μＣ／ｇ）、現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔ（Ｖ）、トナーの平均粒径をＲ（ｍ）、感光層の厚さをＬｄ（ｍ）、真空の誘電率をε０（Ｆ／ｍ）、トナー層の比誘電率をεｔ、感光層の比誘電率をεｄ、充電効率をαとした場合、【数１】2009301021.tif 000019の関係が成り立ち、トナー像の最高濃度部におけるトナーの透過濃度が０．８５以上である。【選択図】図１
2009301021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光層を有する像担持体と、
トナーとキャリアとを有する現像剤を担持する現像剤担持体を有し、該現像剤担持体に現像バイアスを印加することで前記像担持体に形成された静電像を現像してトナー像を形成する現像装置と、
を備えた画像形成装置において、
前記像担持体上の前記トナー像の単位重量あたりの平均電荷量をＱ／Ｍ（μＣ／ｇ）、
トナー像の最高濃度部を形成する際の前記像担持体における静電像の電位と、前記現像バイアスの直流成分との電位差を、現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔ（Ｖ）、
前記トナーの平均粒径をＲ（ｍ）、
前記感光層の厚さをＬｄ（ｍ）、
真空の誘電率をε０（Ｆ／ｍ）、
前記像担持体上に現像された前記トナー像の最高濃度部におけるトナー層の比誘電率をεｔ、
前記感光層の比誘電率をεｄ、
円周率をπ、
前記現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔに対して、前記像担持体上に現像された前記トナー像の最高濃度部の表面電位が占める割合を、充電効率α、
とした場合、
【数１】
2009301021.tif 000018
の関係が成り立ち、
前記トナー像の最高濃度部における透過濃度が０．８５以上である
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記充電効率αは、０．９５以上であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記像担持体上の前記トナー像の単位重量あたりの平均電荷量の絶対値｜Ｑ／Ｍ｜は、４０μＣ／ｇ以上１００μＣ／ｇ以下
であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記トナーは、透過濃度が１．０以上である黒色のトナーを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート等の記録材上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタなどの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の技術発展により、電子写真装置のフルカラー化、高速化、デジタル化が急激に進んでいる。それ故、インク印刷のようにわざわざ版を作らなくてもよく、少量多種印刷に非常に適しているという理由から、電子写真装置の軽印刷市場の参入が非常に期待されている。しかしその一方、電子写真装置がインク印刷に劣る点としては、画質のシャープさが劣るということが挙げられる。その大きな理由としては、インク印刷に比べて解像度が低いからである。そこで、この点を改善すべく、電子写真に携わる研究者によって、以下に例示するような様々な技術が開発されている。
【０００３】
例えば、像担持体としての感光体上に静電潜像を形成するためのレーザ光の波長は、従来、赤外領域〜赤領域を使用することが多い。これに対して、青〜紫領域などの波長の短いレーザ光を用いて露光することで、レーザスポット径を小さくし、解像度を上げるという技術がよく知られている。また、有機感光体は金属基体上に、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層が積層されているが、露光によって電荷発生層から生じた電荷が電荷輸送層を通過する際に拡散し解像度を低下させてしまうことが懸念される。このため、電荷輸送層厚を薄くすることにより、感光体内部での電荷拡散を少なくし、解像度を上げる技術も良く知られている。さらには、感光体表面において電荷が発生する機構を有するアモルファスシリコンから成る感光体を用いることにより、感光体内での電荷拡散自体を防止し、解像度を上げる技術もよく知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２７９９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記技術を導入することにより、従来の電子写真装置に比べ、シャープな画質が得られるようになったが、インクを用いた印刷と比較すると、細線画像のシャープさ、均一性については未だインク印刷に及ばないのが現状である。本発明者らがその原因を検討した結果、次のようなことがわかった。
【０００６】
すなわち、背景技術によって感光体上ではシャープなハーフトーン画像が形成されていても、その後の、転写工程及び定着工程において、感光体上のトナー層が崩れてしまい、その結果、細線画像のシャープさ、均一性を損なってしまう場合があることがわかった。ここで、転写工程は、感光体から中間転写体にトナーを移動させる工程や中間転写体から記録材として例えば紙にトナーを移動させる工程である。また、定着工程は、紙上に載ったトナーに熱や圧力をかけることにより、紙上にトナーを固着させる工程である。
【０００７】
以下に詳細に説明する。現行の電子写真方式のカラー画像形成装置のほとんどは、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのトナーを有しており、この４色のトナーを組み合わせて様々な色を作り出している。マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのトナーのうち１色だけからなる細線画像を印字する場合、感光体上に約６（ｇ／ｍ２）程度量のトナーが現像される。平均粒径５．５μｍのトナーであればトナー層数は約２層である。層状に
積み重なった感光体上のトナーは、転写工程、定着工程を経るにつれて少しずつ崩れていくが、トナー層高さは約２層であれば、層数もそれほど多くないため、大きく崩れることはない。よって、中間転写体や紙上においても細線画像の太りや歪みはほとんど無く、シャープで均一感のある細線画像が得られる。
【０００８】
しかし、複数色のトナー（マゼンタ、シアン、イエロー、ブラック）からなる細線画像の場合は、各色に対応する感光体上で形成した細線画像を中間転写体及び紙上に積み上げていくため、トナー層高さが非常に高くなり、トナー層が崩れやすい状態になっている。特に、マゼンタ、シアン、イエローのうちの２色から形成されるブルー、レッド、グリーンの細線画像は、ブラックトナーによる墨入れが行えないため、感光体上のトナー量が最大となり、通常単色の約２倍のトナー量が中間転写体及び紙上に存在することとなる。例えば、マゼンタトナーとシアントナーから構成されるブルーの細線画像を印字する場合、まず１色目のマゼンタトナーに対応する細線画像が感光体に６（ｇ／ｍ２）程度現像され、中間転写体上に転写される。そして、２色目のマゼンタトナーに対応する細線画像も感光体上に６（ｇ／ｍ２）程度現像され、１色目のトナーが載っている状態の中間転写体上に転写される。
【０００９】
つまり、２色目のトナーを転写する際、マゼンタトナーとシアントナーが重なる部分においては、感光体と中間転写体の間には２色分のトナー（約４層）という非常に大量のトナーが存在することとなる。そのため、感光体と中間転写体の当接部を通過する際に、感光体上に大量に積層された２色分のトナーは大きく崩れてしまう。その結果、転写後の細線画像には、線幅の太りやゆがみが顕著に生じてしまい、滲みのある細線画像や、線幅が不均一な細線画像が得られてしまう。このような現象は、感光体から中間転写体にトナーを移動させる転写工程だけでなく、中間転写体から紙上に転写する転写工程や、紙にトナーを固着させる定着工程においても生じるため、より一層、細線画像の劣化を引き起こしてしまうのである。
【００１０】
このような問題を回避する方法の１つとして、感光体上に現像するトナー量自体を少なくすることが挙げられる。しかしながら、感光体上に現像するトナー量をあまりに少なくし過ぎると、単色でのベタ画像形成時、定着器通過後においても記録材をトナーで遮蔽できずに記録材の地合がたくさん見えてしまうという現象が生じてしまい、その結果、ベタの均一性が損なわれてしまうという問題が生じてしまうことが懸念される。そのため、ただやみくもに感光体上のトナーを少なくすればよいものではなく、最適なトナー量範囲にコントロールする必要がある。しかしながら、どのような現像条件にすれば、感光体上のトナー量を最適な範囲でコントロールできるのかについては、明確にされていないのが現状である。
【００１１】
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、像担持体上のトナー量をより確実に制御し、電子写真方式においても、シャープで均一な細線を出力して、高品位な画像が得られる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】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
感光層を有する像担持体と、
トナーとキャリアとを有する現像剤を担持する現像剤担持体を有し、該現像剤担持体に現像バイアスを印加することで前記像担持体に形成された静電像を現像してトナー像を形成する現像装置と、
を備えた画像形成装置において、
前記像担持体上の前記トナー像の単位重量あたりの平均電荷量をＱ／Ｍ（μＣ／ｇ）、
トナー像の最高濃度部を形成する際の前記像担持体における静電像の電位と、前記現像
バイアスの直流成分との電位差を、現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔ（Ｖ）、
前記トナーの平均粒径をＲ（ｍ）、
前記感光層の厚さをＬｄ（ｍ）、
真空の誘電率をε０（Ｆ／ｍ）、
前記像担持体上に現像された前記トナー像の最高濃度部におけるトナー層の比誘電率をεｔ、
前記感光層の比誘電率をεｄ、
円周率をπ、
前記現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔに対して、前記像担持体上に現像された前記トナー像の最高濃度部の表面電位が占める割合を、充電効率α、とした場合、
【数１】
2009301021.tif 000003
の関係が成り立ち、
前記トナー像の最高濃度部における透過濃度が０．８５以上である
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、像担持体上のトナー量をより確実に制御し、電子写真方式においても、シャープで均一な細線を出力して、高品位な画像が得られる画像形成装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図。
【図２】有機感光体の層構成を示す模式図。
【図３】実施例１の検討結果を表した図。
【図４】Ｑ／ＭとＭ／Ｓを求めるために使用したファラデーゲージの概略図。
【図５】像担持体上の潜像電位を表した図。
【図６】トナー層の比誘電率εｔを求めるために使用した装置の概略図。
【図７】実施例２の検討結果を表した図。
【図８】実施例３の検討結果を表した図。
【図９】実施例４の検討結果を表した図。
【図１０】実施例５におけるアモルファスシリコン感光体の層構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。本発明は、像担持体上に形成された静電像をトナーにより可視化して画像を得る複写機、プリンタなどの画像形成装置に関するものである。より詳細には、現像剤としてトナーとキャリアとを備える２成分現像剤を用いる画像形成装置に関するものである。
【実施例１】
【００１６】
以下、本発明の実施例１に係る画像形成装置を図面に則して詳しく説明する。
【００１７】
（１）画像形成装置の概略構成説明
図１は、本実施例に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。この画像形成装置は画像形成ユニットＰＭ，ＰＣ，ＰＹ及びＰＫを備え、各画像形成ユニットで形成され
た可視画像を無端状の中間転写体８上に順次転写して多色画像を形成した後、紙等の記録材Ｐに一括転写を行いフルカラーの画像形成を行うものである。ここで、画像形成ユニットＰＭ，ＰＣ，ＰＹ及びＰＫはそれぞれ、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの現像剤を有する。画像形成ユニットＰＭ，ＰＣ，ＰＹ及びＰＫは実質的に同一の構成を有している為、図中点線枠内で示した画像形成ユニットＰＭについてのみ説明し、画像形成ユニットＰＣ，ＰＹ及びＰＫについての説明は省略する。
【００１８】
画像形成ユニットＰＭは、図中矢印方向に回転駆動される像担持体としての感光体１Ｍを有している。そして、感光体１Ｍの周辺には、帯電部材２Ｍ、像露光装置３Ｍ、現像装置（現像手段）としての現像器４Ｍ、第一転写部材５Ｍ、クリーナー６Ｍ、前露光ランプ７Ｍが感光体１Ｍの回転方向に順次配設されている。ここで、帯電部材２Ｍは、感光体１Ｍを一様に帯電するものである。また、像露光装置３Ｍは、感光体１Ｍ上に所望の静電潜像を形成するものである。また、現像器４Ｍは、感光体１Ｍ上に形成された静電潜像を現像するものである。また、第一転写部材５Ｍは、現像された可視画像を中間転写体８に転写するものである。また、クリーナー６Ｍは、感光体１Ｍ上に残存するトナーを除去するものである。帯電部材２Ｍにて一様に帯電された感光体面は、像露光装置３Ｍにより、カラー画像のマゼンタ成分像に対応して露光され、画像信号に対応した画像パターンの静電潜像（静電像）が形成される。
【００１９】
この静電潜像を、マゼンタ色のトナーを内包した現像器４Ｍにて現像・顕像化するわけだが、本実施例では現像剤がトナーとキャリアとから成る２成分現像装置を用いている。この２成分現像装置は、現像剤担持体として、回転可能な現像スリーブ４ａと、この現像スリーブ４ａの内部に固定配置されたマグネットローラ４ｂとを有している。そして、マグネットローラによって形成される磁場と現像スリーブの回転によって、トナーとキャリアから成る二成分現像剤が感光体１Ｍとの対向部近傍へ搬送される。現像スリーブには、直流成分Ｖｄｃに交流成分が重畳された現像バイアス電圧がバイアス印加手段により印加されており、感光体１上の潜像電位と現像スリーブ４ａ間の電位差によりトナーが感光体上の潜像画像部へと移動する。これにより、感光体１Ｍ上で静電潜像がトナー像として可視化される。感光体１Ｍの可視化像は、感光体１Ｍと中間転写体８が当接している部分である第一転写部Ｔ１Ｍにて中間転写体８に転写され、次色の画像形成ユニットへと搬送される。次色の画像形成ユニット（本実施例ではシアントナーを有する画像形成ユニットＰＣ）でも同様な画像形成が行われ、中間転写体８上のマゼンタ像上にシアン像が形成される。
【００２０】
このようにして、順次、中間転写体８上で重ね合わせが行われた多色画像は、中間転写体８と記録材Ｐが当接している部分である第二転写部Ｔ２にて記録材Ｐに一括転写された後、定着器Ｓにて記録材Ｐ上に固着される。又、感光体１Ｍより中間転写体８に転写されなかった転写残トナーはクリーナー６Ｍにて回収される。又、中間転写体８より記録材Ｐへ転写されなかった転写残トナーは中間転写体クリーニング部材９により回収される。本実施例で用いた感光体１は有機感光体であり、有機感光体の層構成模式図を図２に示す。この有機感光体は、金属基体１１の上に、下地層１２、有機材料から成る電荷発生層１３、電荷輸送層１４、表面保護層１５、を順次に積層したものである。本実施例における感光体の感光層（Ｌｄ）とは、金属基体１１と下地層１２を除いた、電荷発生層１３と電荷輸送層１４と表面保護層１５のことである。本実施例で用いた感光層の厚さＬｄは３０×１０−６ｍ（＝３０μｍ）である。
【００２１】
（２）画像評価その１
本実施例の画像形成装置の画像形成ユニットＰＣを用い、次のようにして、ベタ画像の均一性の評価を行った。なお、ベタ画像とは、画像形成装置におけるトナー像の最高濃度部により形成された画像のことである。ここで、現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔを変化
させて感光体上トナー量を調整しながら、シアントナー単色からなるベタ画像を出力し、ベタ均一性の評価を行った。現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔは、現像バイアス電圧の直流成分Ｖｄｃと現像位置における感光体の明部電位（トナー像の最高濃度部を形成する際の像担持体における静電像の電位）Ｖｌとの電位差である。また、本実施例の画像形成装置の画像形成ユニットＰＭ，ＰＣを用いて、マゼンタトナーとシアントナーの２色から成る細線画像を出力し、細線に潰れや滲みがあるか評価を行った。なお、現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔの調整は、帯電器への印加電圧、露光器から発振されるレーザ光量、現像スリーブに印加する直流成分Ｖｄｃを調整することによって行った。
【００２２】
また、現像器内の２成分現像剤は、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの４色とも、次に示すようなトナーとキャリアとから構成されるものである。すなわち、トナーは、ポリエステルユニットを主成分とする樹脂及び着色剤を含有するトナー粒子を有するトナー（平均粒径Ｒは５．５×１０−６ｍ（＝５．５μｍ））である。キャリアは、ポーラス状のフェライトコアにシリコーン樹脂等の樹脂を流し込みコア内の空隙を樹脂で充填したポーラス状樹脂充填キャリア（平均粒径は３５×１０−６ｍ（＝３５μｍ））である。また、感光体上トナーの単位重量あたりの平均電荷量Ｑ／Ｍは、−６０×１０−６Ｃ／ｇ（＝−６０μＣ／ｇ）になるよう、現像剤に対するトナー重量比（本実施例では約８ｗｔ％）及びトナーに添加される外添剤種、量を調整したものである。本実施例では、マゼンタトナー、シアントナーともに感光体上トナーの単位重量あたりの平均電荷量Ｑ／Ｍやトナーの平均粒径、トナーに添加される外添剤種、量などが同じである。よってＶｃｏｎｔ条件が同じであれば感光体上のトナー量は同じになるため、２色からなる細線画像評価時の感光体上のトナー量は、単色トナーでのベタ画像評価時の略２倍となっている。また記録材は、平滑な表面を有するコート紙（王子製紙株式会社製ＯＫトップコート＋  １２８ｇ／ｍ２）を用いた。
【００２３】
検討結果を図３に示す。表中の記号は、以下に示す基準によって評価した結果である。各条件における単色での単位面積あたりのトナー重量Ｍ／Ｓと、各条件における単色及び２色におけるトナー層数の値も図３に合わせて記述しておく。
【００２４】
なお、本実施例におけるトナー層数は、下記の式から得られた値である。
【数２】
2009301021.tif 000004
上記の式は感光体上１ｍ２あたりに存在するトナー重量Ｍ／Ｓ（ｇ／ｍ２）を、感光体上１ｍ２あたりにトナーが１層分存在する時のトナー重量で除算することによって得られる値である。Ｒはトナー平均粒径（単位はｍ）であり、Ｍ／Ｓは感光体上１ｍ２あたりに存在するトナー重量（単位はｇ／ｍ２）である。ただし、感光体上１ｍ２あたりにトナーが１層分存在する時のトナー重量は、平均粒径Ｒであるトナーが六方最密充填で１層分存在している状態を前提にして求めた計算値である。また、πは円周率を表している。
【００２５】
＜単色ベタ評価＞
目視評価において、ベタ画像に濃度ムラがないか評価した。
○：均一なベタ画像が得られた
△：一部濃度ムラがあった
×：全体的に濃度ムラがあった
＜２色細線評価＞
目視評価において、細線が滲んだり潰れたりしていないか評価した。
○：シャープで均一感のある細線画像が得られた
×：全体的に細線画像に滲みや潰れがあった
【００２６】
単色画像のベタ均一性については、図３から次のようなことがわかった。すなわち、Ｖｃｏｎｔ≧２００Ｖ（単色でのトナー層０．８８層）であると均一なベタ画像を得ることができる。しかし、Ｖｃｏｎｔ＜２００Ｖ（単色でのトナー層０．８８層）であると単色ベタ画像のトナーが少なく濃度ムラが生じ、均一なベタ画像を得ることができない。２色のトナーからなる細線画像については、図３からわかるように、Ｖｃｏｎｔ≦２８０Ｖ（単色でのトナー層１．２層）では潰れや滲みは見られず、均一でシャープな細線画像が得られたが、Ｖｃｏｎｔ＞２８０Ｖでは滲みや潰れた細線画像となってしまった。
【００２７】
また、式１で表される本実施例の不等式の左辺、右辺に対し、上記検討を行った条件で計算したところ、式１の左辺値は２００Ｖであり、右辺の値は２８２Ｖであった。ここで、式１は以下で定義される。
【数３】
2009301021.tif 000005
・・・式１
ただし、感光体上のトナー像の単位重量あたりの平均電荷量をＱ／Ｍ（μＣ／ｇ）、トナー像の最高濃度部を形成する際の感光体における静電像の電位と、現像バイアスの直流成分の電位との差をＶｃｏｎｔ（Ｖ）、感光層の厚さをＬｄ（ｍ）とする。また、感光体上のトナー像の最高濃度部におけるトナー層の比誘電率をεｔ、感光層の比誘電率をεｄ、真空の誘電率をε０（Ｆ／ｍ）、トナー平均粒径をＲ（ｍ）、充電効率をαとする。また、πは円周率である。
【００２８】
＜式１の導出法＞
像担持体上に現像されたトナーが形成する電位ΔＶ（Ｖ）（以下、充電電位という）は、ポアソン方程式を解くことにより式２で表わされる。このΔＶは図５における｜Ｖｌ−Ｖｓ｜、即ち、ＶｌとＶｓとの電位差である。ここで、Ｖｌは、感光体上におけるトナー像の最高濃度部における、現像前の感光体の表面電位（トナー像の最高濃度部を形成する際の感光体における静電像の電位）である。Ｖｓは、像担持体上におけるトナー像の最高濃度部における、現像後のトナー像の表面電位である。
【数４】
2009301021.tif 000006
・・・式２
ただし、感光体上のトナー像の単位重量あたりの平均電荷量をＱ／Ｍ（μＣ／ｇ）、感光体上のトナー像の単位面積あたりのトナー重量をＭ／Ｓ（ｇ／ｍ２）、トナー層の高さをＬｔ（ｍ）、感光層の厚さをＬｄ（ｍ）とする。また、感光体上のトナー像の最高濃度部におけるトナー層の比誘電率をεｔ、感光層の比誘電率をεｄ、真空の誘電率をε０（Ｆ／ｍ）とする。
【００２９】
また充電効率αは、前述した通り、｜Ｖｌ−Ｖｓ｜／Ｖｃｏｎｔ、すなわち
【数５】
2009301021.tif 000007
・・・式３
である。ただし、感光体上のトナー像の最高濃度部に対する、感光体の表面電位と現像バイアスの直流成分との電位差をＶｃｏｎｔ（Ｖ）とする。式２と式３より、Ｖｃｏｎｔは式４で表わせる。
【数６】
2009301021.tif 000008
・・・式４
ここで、平均粒径Ｒ（ｍ）であるトナーが六方最密充填で存在している場合は、Ｍ／Ｓ（ｇ／ｍ２）、Ｌｔ（ｍ）は次のように表わすことができる。
【数７】
2009301021.tif 000009
・・・式５
【数８】
2009301021.tif 000010
・・・式６
また、本発明者の鋭意検討によって、「単色画像のベタ均一性」及び「２色細線画像のシャープネス性」を両立するためには、単色画像におけるトナー層数を０．８８〜１．２層にすればよいことが明らかになった。このため、式４、式５、式６より、単色画像におけるトナー層数を０．８８〜１．２層にするために必要なＶｃｏｎｔを表わす式である式１を導出した。
【００３０】
なお、式１の左右辺を計算するに当って用いた各パラメータの値は以下の通りである。真空の誘電率以外の値については実測値である。本実施例で使用した各パラメータの測定方法について後ほど説明する。
・充電効率α：１
・トナー平均粒径Ｒ：５．５×１０−６（ｍ）
・トナー像の単位重量あたりの平均電荷量Ｑ／Ｍ：−６０（μＣ／ｇ）
・真空の誘電率：ε０＝８．８５４×１０−１２（Ｆ／ｍ）
・感光体上のトナー像の最高濃度部におけるトナー層の比誘電率εｔ：２．５
・感光層の厚さＬｄ：３０×１０−６（ｍ）
・感光層の比誘電率εｄ：３．３
式１で得られた現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔの範囲と、実験から得られた「単色画像のベタ均一性」及び「２色細線画像のシャープネス性」が両立する現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔの範囲を比較すると、略一致していることがわかった。これにより、式１の確からしさを検証することが出来た。また、そのときの単色画像におけるトナー層数は０．８８〜１．２層であり、２色におけるトナー層数は２．４層以下であることがわかった。
【００３１】
また、印刷物として十分な画像濃度を得るために必要なトナー条件を探るため、着色剤の含有量が異なるトナーを数種類準備し、ベタ均一性評価で均一なベタ画像が得られる最小の感光体上トナー量条件にて、シアントナーの単色ベタ画像を出力し、検討した。すなわち、トナー像の最高濃度部で形成された画像を出力することで検討を行った。その結果、トナー像の最高濃度部における透過濃度が０．８５以上であれば、十分な画像濃度を得られることがわかった。ここでいうトナーの透過濃度とは、記録材上にトナーが存在する状態で測定した透過濃度の値（本実施例では１．７５）から、記録材上にトナーが存在しない状態で測定した透過濃度（本実施例では０．９）を差し引いた値である。各々の値はＭａｃｂｅｔｈ社製の透過濃度計ＴＤ９０４の赤フィルタモードで測定した値である。なお、透過濃度測定を行う際に使用する記録材は、表面が平滑なコート紙もしくはそれに準ずる紙である（本実施例では、王子製紙株式会社製ＯＫトップコート＋  １２８ｇ／ｍ２
を使用）。その理由は再生紙のような表面が荒れている紙だと紙繊維の間に入り込んだトナーがきちんと定着できず、きちんとトナーの濃度を測定できないおそれがあるためである。
【００３２】
（３）画像評価その２
次に、シアントナー、マゼンタトナー以外のトナーを用いた結果について以下に述べる。本実施例ではここまで、単色画像のベタ均一性（単色ベタ均一性）評価はシアントナーを用いて行ったが、マゼンタ、イエロー、ブラックトナーを用いて同様の検討を行った。その結果、色に因らず、式１の左辺以上のＶｃｏｎｔであれば均一なベタ画像が得られ、式１の左辺未満のＶｃｏｎｔであれば濃度ムラが生じた。また、２色細線評価についても、本実施例ではシアントナーとマゼンタトナーを用いて行ったが、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラックのうちのいずれか２色の組み合わせについても同様の検討を行った。その結果、トナーの組み合わせに因らず、単色のＶｃｏｎｔが式１の右辺以下であれば、２色重ねた場合でもトナー層数は２．４層以下にすることができ、シャープで均一感のある細線画像を得られることがわかった。つまり、トナーの色によらず、式１で得られた現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔの範囲と、「単色画像のベタ均一性」及び「２色細線画像のシャープネス性」が両立する現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔの範囲を比較すると略一致していることがわかった。
【００３３】
また、マゼンタ、イエロートナーについて、十分な画像濃度を得るために必要なトナー条件をシアントナーの場合と同様に検討した。その結果、マゼンタ、イエロー、ブラックトナーの場合においても、トナーの透過濃度が０．８５以上であれば、十分な画像濃度を得られることがわかった。なお、文字などの極めて細い細線を出力する機会の多いブラックトナーの場合は、より高い画像濃度を望まれることがあるため、ブラック（黒色）トナーの透過濃度は１．０以上であることが、より好ましい。マゼンタトナーの透過濃度測定はＭａｃｂｅｔｈ社製の透過濃度計ＴＤ９０４の緑フィルタモードで測定した値であり、イエロートナーの透過濃度測定はＭａｃｂｅｔｈ社製の透過濃度計ＴＤ９０４の青フィルタモードで測定した値である。また、ブラックトナーの透過濃度測定はＭａｃｂｅｔｈ社製の透過濃度計ＴＤ９０４のビジュアルフィルタモードで測定した値である。
【００３４】
（４）式１の各パラメータの測定方法
本実施例で使用した各パラメータの測定方法について、詳細に説明する。図４は、Ｑ／ＭとＭ／Ｓを求めるために使用したファラデーゲージの概略図である。図５は、感光体上の潜像電位を表した図である。図６は、トナー層の比誘電率εｔを求めるために使用した装置の概略図である。
【００３５】
＜Ｑ／Ｍ、Ｍ／Ｓ＞
感光体上のトナーを容易に測定できるよう、画像形成動作において感光体上にトナーが現像されたタイミングで画像形成装置の電源を切る。図４に示すような、軸径の異なる金属筒（内筒４１、外筒４２）を同軸になるように配置した内外２重筒と、内筒４１内に更にトナーを取り入れるためのフィルタ４３を備えたファラデーゲージ４０を用いて、感光体上のトナーをエア吸引する。ファラデーゲージ４０は、内筒４１と外筒４２が絶縁部材４４により絶縁されており、フィルタ４３内にトナーが取り込まれるとトナーの電荷量Ｑによる静電誘導が生じる。この誘起された電荷量Ｑをクーロンメータ（ＫＥＩＴＨＬＥＹ社製  ６１６  ＤＩＧＩＴＡＬ  ＥＬＥＣＴＲＯＭＥＴＥＲ）により測定し、内筒内のトナー重量Ｍで割ることにより、Ｑ／Ｍを求めた。また、感光体上の吸引した面積を測定し、その値でトナー重量Ｍを割ることにより、Ｍ／Ｓを求めた。
【００３６】
＜充電効率α＞
充電効率とは、最高濃度部の現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔに対して、感光体上に現
像されたトナーによって形成される電位が占める割合のことである。つまり、図５において、｜Ｖｌ−Ｖｓ｜／Ｖｃｏｎｔである。ここで、Ｖｓは、ベタ画像に相当するトナーが現像された部分の感光体の表面電位（感光体上におけるトナー像の最高濃度部における、トナー像が現像された部分の感光体の表面電位）を示す。また、Ｖｌは、トナーが現像されない状態での感光体上のベタ部の表面電位（感光体上におけるトナー像の最高濃度部における、現像前の感光体の表面電位）を示す。また、図５において、Ｖｄは非画像部の表面電位を表している。充電効率α＜０．９５であると、中間調部と高濃度部が隣接した画像パターンを出力した際に、その境界部の濃度が極端に薄くなる「白抜け」という画像不良がでてしまう。そのため、０．９５≦αであることが好ましい。（「白抜け」と充電効率の関係については、特開２００７−１１４７５７号公報を参照）
【００３７】
以下に、充電効率の詳細な測定方法を説明する。充電効率は測定するＶｃｏｎｔによって多少ばらつきがあるため、本発明においては、トナー層が１層になるときのＶｃｏｎｔ（式７）をもって、充電効率αを定義する。まずはじめに、画像形成動作時における現像位置もしくは現像位置近傍に表面電位計を配置し、下式に示す現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔ条件にてベタ画像を印字しながら、ベタ画像に相当するトナーが現像された部分の感光体の表面電位Ｖｓを測定する。
【数９】
2009301021.tif 000011
・・・式７
なお、感光体上のトナー像の単位重量あたりの平均電荷量をＱ／Ｍ（μＣ／ｇ）、感光体上のトナー像の最高濃度部に対する、感光体の表面電位と現像バイアスの直流成分との電位差をＶｃｏｎｔ（Ｖ）、感光層の厚さをＬｄ（ｍ）とする。また、感光体上のトナー像の最高濃度部におけるトナー層の比誘電率をεｔ、感光層の比誘電率をεｄ、真空の誘電率をε０（Ｆ／ｍ）、トナー平均粒径をＲ（ｍ）とする。
【００３８】
次に、現像器を装置外に取り出して、同Ｖｃｏｎｔ条件にて出力動作を行い、トナーが現像されない状態での感光体上のベタ部の表面電位Ｖｌを測定する。測定した電位Ｖｌ、Ｖｓの差分を算出することにより、現像されたトナーによって形成される電位｜Ｖｌ−Ｖｓ｜を求める。そして、得られた値を最高濃度部（ベタ部）の現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔで除算することで、充電効率αを求めた。
【００３９】
＜トナー平均粒径Ｒ＞
本実施例におけるトナー粒径は、以下の測定法で得られた重量平均粒径である。まず、界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルホン塩酸）を数ｍｌ加えた電界水溶液１００〜１５０ｍｌ（例えば約１％ＮａＣｌ水溶液）を作成し、トナー２〜２０ｍｇを加え、超音波分散器で数分分散処理を行う。次に、この溶液をコールターカウンター（ベックマン・コールター社製ＴＡ−ＩＩ）を用いて測定することにより、重量平均粒径を求めた。
【００４０】
＜トナー層の比誘電率εｔ＞
図６の装置６０において、スイッチ６１のＯＮ／ＯＦＦ時の電位変化波形を測定し、その波形から感光体上のトナー像の最高濃度部におけるトナー層の比誘電率εｔを求めた。以下に詳細を説明する。図６の装置は、平滑な２枚の電極６２，６３間にトナーを約３０μｍ程度の厚さで均等につけて挟み、下部電極６３をアースに、上部電極６２はスイッチ６１と抵抗Ｒ（３０ＭΩ）を経由して高圧電源に接続したものである。上部電極電位を記録できるよう、上部電極近傍に表面電位計６４とオシロスコープ６５を配置した。該装置においてスイッチをＯＮにすることにより上部電極電位に数百Ｖ印加し、上部電極電位の立上がり曲線を測定した。
【００４１】
トナー層の誘電率εは電荷輸送方程式より以下に示す式８で表せるので、上部電極電位の立上がり曲線からトナー層の誘電率εを求めた。Ｌはトナー層高さ、Ｓは電極面積、Ｒは電源−スイッチ間抵抗、Ｖｉは電源電圧、ＶＴは上部電極電位、τはトナー層の緩和時間である。
【数１０】
2009301021.tif 000012
・・・式８
なお、電圧ＶＴにおける微分係数は、事前に測定しておいた上部電極電位の立下がり曲線（スイッチがＯＮ状態からＯＦＦ状態とした時に測定される上部電極電位の時間推移）から求めた。
【００４２】
また、トナー層の緩和時間は以下に示す式９によって算出できるので、上部電極電位の立下がり曲線から得られた微分係数を用いて電圧ＶＴにおけるトナー層の緩和時間τを求めた。
【数１１】
2009301021.tif 000013
・・・式９
このようにして得られたトナー層の誘電率εを、真空の誘電率ε０で除算することより、感光体上のトナー像の最高濃度部におけるトナー層の比誘電率εｔを求めた。
【００４３】
＜感光層の厚さＬｄ＞
金属基体上に実際の感光層（電荷発生層、電荷輸送層、表面層）と同様の層構成を施した平板状感光板を用意する。膜厚計で感光層を施す前後の厚みを測定し、その差分を算出することにより、感光層の膜厚Ｌｄを求めた。
【００４４】
＜感光層の比誘電率εｄ＞
金属基体上に実際の感光層（電荷発生層、電荷輸送層、表面層）と同様の層構成を施した平板状感光板を用意し、感光板よりも小さい電極を接触させる。電極に直流電圧を印加した時に流れる電流をモニターし、得られた電流を時間積分することで感光層にたまった電荷量ｑを求める。このようなことを直流電圧の値を変えながら行い、電荷量ｑの変化量から感光板の静電容量Ｃを求める。
【００４５】
測定した静電容量Ｃと、電極面積Ｓと、上記方法で求めた感光体膜厚Ｌｄを用いて、
Ｃ＝εＳ／Ｌｄ
から感光体の誘電率εを求める。求めた感光体の誘電率を真空の誘電率ε０で除算することより、感光体の比誘電率εｄを求めた。
【００４６】
（５）トナーの説明
本実施例にて用い得るトナーの好ましい態様としては、次に示す第１の態様のトナーと第２の態様のトナーとが挙げられる。２成分現像剤に用いられる第１の態様のトナーは、ポリエステルユニットを主成分とする樹脂及び着色剤を含有するトナー粒子を有するトナーである。「ポリエステルユニット」とは、ポリエステルに由来する部分を示し、又「ポリエステルユニットを主成分とする樹脂」とは、樹脂を構成する繰り返し単位の多くが、
エステル結合を有する繰り返し単位である樹脂を意味する。これらは後に詳細に説明される。ポリエステルユニットはエステル系モノマーを縮重合させることにより形成される。エステル系モノマーとしては、多価アルコール成分、及び多価カルボン酸、多価カルボン酸無水物、又は２以上のカルボキシル基を有する多価カルボン酸エステルの如きカルボン酸成分が挙げられる。
【００４７】
多価アルコール成分のうち二価アルコール成分としては、以下のものが挙げられる。ポリオキシプロピレン（２．２）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシプロピレン（３．３）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシエチレン（２．０）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシプロピレン（２．０）−ポリオキシエチレン（２．０）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシプロピレン（６）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパンの如きビスフェノールＡのアルキレンオキシド付加物；エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−ブテンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ。
【００４８】
多価アルコール成分のうち三価以上のアルコール成分としては、以下のものが挙げられる。ソルビトール、１，２，３，６−ヘキサンテトロール、１，４−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，５−ペンタントリオール、グリセロール、２−メチルプロパントリオール、２−メチル−１，２，４−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、１，３，５−トリヒドロキシメチルベンゼン。
【００４９】
ポリエステルユニットを構成するカルボン酸成分としては、以下のものが挙げられる。フタル酸、イソフタル酸及びテレフタル酸の如き芳香族ジカルボン酸類又はその無水物；琥珀酸、アジピン酸、セバシン酸及びアゼライン酸の如きアルキルジカルボン酸類又はその無水物；炭素数６〜１２のアルキル基で置換された琥珀酸又はその無水物；フマル酸、マレイン酸及びシトラコン酸の如き不飽和ジカルボン酸類又はその無水物。
【００５０】
第１の態様のトナー粒子に含まれるポリエステルユニットを有する樹脂の好ましい例としては、以下のものが挙げられる。即ち、下記化学式で表される構造に代表されるビスフェノール誘導体をアルコール成分とし、２価以上のカルボン酸又はその酸無水物、又はその低級アルキルエステルからなるカルボン酸成分（例えば、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フタル酸、テレフタル酸、ドデセニルコハク酸、トリメリット酸、ピロメリット酸）をカルボン酸成分として、これらを縮重合させることにより得られるポリエステル樹脂である。このポリエステル樹脂は、良好な帯電特性を有する。このポリエステル樹脂の帯電特性は、２成分現像剤に含まれるカラートナーに含まれる樹脂として用いられた場合に、より有効に働く。
【化１】
2009301021.tif 000014
［式中、Ｒはエチレン基及びプロピレン基から選ばれる１種以上であり、ｘ及びｙはそれぞれ１以上の整数であり、且つ（ｘ＋ｙ）の平均値は２〜１０である。］
【００５１】
又、第１の態様のトナー粒子に含まれるポリエステルユニットを有する樹脂の好ましい例には、架橋部位を有するポリエステル樹脂が含まれる。架橋部位を有するポリエステル樹脂は、多価アルコールと、三価以上の多価カルボン酸を含むカルボン酸成分を縮重合反応させることにより得られる。この三価以上の多価カルボン酸成分の例としては、次のようなものが挙げられる。それは、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸、１，２，５−ベンゼントリカルボン酸、１，２，４−ナフタレントリカルボン酸、２，５，７−ナフタレントリカルボン酸、１，２，４，５−ンゼンテトラカルボン酸、及びこれらの酸無水物やエステル化合物である。縮重合されるエステル系モノマーに含まれる三価以上の多価カルボン酸成分の含有量は、全モノマー基準で０．１〜１．９ｍｏｌ％であることが好ましい。
【００５２】
更に、第１の態様のトナー粒子に含まれるポリエステルユニットを有する樹脂の好ましい例としては、次に示す（ａ）〜（ｅ）のようなものが挙げられる。
（ａ）ポリエステルユニットとビニル系重合体ユニットを有しているハイブリッド樹脂
（ｂ）ハイブリッド樹脂とビニル系重合体との混合物
（ｃ）ポリエステル樹脂とビニル系重合体との混合物
（ｄ）ハイブリッド樹脂とポリエステル樹脂との混合物
（ｅ）ポリエステル樹脂とハイブリッド樹脂とビニル系重合体との混合物
尚、ハイブリッド樹脂は、ポリエステルユニットと、アクリル酸エステルの如きカルボン酸エステル基を有するモノマー成分を重合して得られるビニル系重合体ユニットとが、エステル交換反応して結合することにより形成される。ハイブリッド樹脂としては、ビニル系重合体を幹重合体、ポリエステルユニットを枝重合体とするグラフト共重合体あるいはブロック共重合体が挙げられる。ビニル系重合体ユニットとは、ビニル系重合体に由来する部分を示す。ビニル系重合体ユニット又はビニル系重合体は、後述のビニル系モノマーを重合させることで得られる。
【００５３】
２成分現像剤における第２の態様のトナーは、直接重合法又は水系媒質中より得られるトナー粒子を有するトナーである。第２の態様のトナーは、直接重合法で製造されてもよいし、予め乳化微粒子を作り、その後着色剤、離型剤と一緒に凝集させて製造してもよい。後者により製造されるトナー粒子を有するトナーを「水系媒質中より得られるトナー」又は「乳化凝集法により得られるトナー」ともいう。第２の態様のトナーは、直接重合法又は乳化凝集法により得られる、ビニル系樹脂を主成分とする樹脂を有するトナー粒子を有することが好ましい。前記トナー粒子の主成分であるビニル系樹脂は、ビニル系モノマーの重合により製造される。
【００５４】
ビニル系モノマーとしては、以下のものが挙げられる。スチレン系モノマー、アクリル系モノマー；メタクリル系モノマー；エチレン不飽和モノオレフィレン類のモノマー；ビニルエステル類のモノマー；ビニルエーテル類のモノマー；ビニルケトン類のモノマー；Ｎ−ビニル化合物のモノマー：その他のビニルモノマー。
【００５５】
スチレン系モノマーとしては、以下のものが挙げられる。スチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−メトキシスチレン、ｐ−フェニルスチレン、ｐ−クロルスチレン、３，４−ジクロルスチレン、ｐ−エチルスチレン、２，４−ジメチルスチレン、ｐ−ｎ−ブチルスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、ｐ−ｎ−ヘキシルスチレン、ｐ−ｎ−オクチルスチレン、ｐ−ｎ−ノニルスチレン、ｐ−ｎ−デシルスチレン、ｐ−ｎ−ドデシルスチレン。
【００５６】
アクリル系モノマーとしては、以下のものが挙げられる。クリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、アクリル
酸ｎ−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリル酸フェニルの如きアクリル酸エステル類やアクリル酸及びアクリル酸アミド類。
【００５７】
又、メタクリル系モノマーとしては、以下のものが挙げられる。メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｎ−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸−２−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルの如きメタクリル酸エステル類やメタクリル酸及びメタクリル酸アミド類。
【００５８】
エチレン不飽和モノオレフィレン類のモノマーとしては、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンが挙げられる。ビニルエステル類のモノマーとしては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニルが挙げられる。ビニルエーテル類のモノマーとしては、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルが挙げられる。ビニルケトン類のモノマーとしては、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトンが挙げられる。Ｎ−ビニル化合物のモノマーとしては、Ｎ−ビニルピロール、Ｎ−ビニルカルバゾール、Ｎ−ビニルインドール、Ｎ−ビニルピロリドンが挙げられる。その他のビニルモノマーとしては、ビニルナフタリン類、アクリロニトリル、メタクリロニトル、アクリルアミドの如きアクリル酸誘導体又はメタクリル酸誘導体が挙げられる。これらのビニル系モノマーは単独で又は２つ以上を用いることができる。
【００５９】
ビニル系樹脂を製造する際に用いられる重合開始剤としては、以下のものが挙げられる。２，２’−アゾビス−（２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、１，１’−アゾビス（シクロヘキサン−１−カルボニトリル）、２，２’−アゾビス−４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリルの如きアゾ系又はジアゾ系重合開始剤；ベンゾイルペルオキシド、メチルエチルケトンペルオキシド、ジイソプロピルペルオキシカーボネート、クメンヒドロペルオキシド、ｔ−ブチルヒドロペルオキシド、ジ−ｔ−ブチルペルオキシド、ジクシルペルオキシド、２，４−ジクロロベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、２，２−ビス（４，４−ｔ−ブチルペルオキシシクロヘキシル）プロパン、トリス−（ｔ−ブチルペルオキシ）トリアジンの如き過酸化物系開始剤や過酸化物を側鎖に有する開始剤；過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムの如き過硫酸塩；過酸化水素。
【００６０】
又、ラジカル重合性の三官能以上の重合開始剤としては、以下のものが挙げられる。トリス（ｔ−ブチルパーオキシ）トリアジン、ビニルトリス（ｔ−ブチルパーオキシ）シラン、２，２−ビス（４，４−ジ−ｔ−ブチルパーオキシシクロヘキシル）プロパン、２，２−ビス（４，４−ジ−ｔ−アミルパーオキシシクロヘキシル）プロパン、２，２−ビス（４，４−ジ−ｔ−オクチルパーオキシシクロヘキシル）プロパン、２，２−ビス（４，４−ジ−ｔ−ブチルパーオキシシクロヘキシル）ブタンの如きラジカル重合性多官能重合開始剤。
【００６１】
更に、上記第１の態様のトナー及び第２の態様のトナーには、離型剤としてのワックスや、有機金属錯体等の荷電制御剤を含有することが好ましい。又、２成分現像剤に用いられるトナーは着色剤を有している。ここで着色剤は、顔料もしくは染料、又はそれらの組み合わせであってもよい。染料としては、以下のものが挙げられる。Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド１、Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド４、Ｃ．Ｉ．アシッドレッド１、Ｃ．Ｉ．ベーシックレッド１、Ｃ．Ｉ．モーダントレッド３０、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー２、Ｃ．Ｉ．アシッドブルー９、Ｃ．Ｉ．アシッドブルー１５、Ｃ．Ｉ．
ベーシックブルー３、Ｃ．Ｉ．ベーシックブルー５、Ｃ．Ｉ．モーダントブルー７、Ｃ．Ｉ．ダイレクトグリーン６、Ｃ．Ｉ．ベーシックグリーン４、Ｃ．Ｉ．ベーシックグリーン６。顔料としては、以下のものが挙げられる。ミネラルファストイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキ、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、ベンジジンオレンジＧ、パーマネントレッド４Ｒ、ウォッチングレッドカルシウム塩、エオシンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂ、マンガン紫、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーＢＣ、クロムグリーン、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンＧ。
【００６２】
又、２成分現像剤をフルカラー画像形成用現像剤として使用する場合は、トナーはマゼンタ用着色顔料を含むことができる。マゼンタ用着色顔料としては、以下のものが挙げられる。Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２１、２２、２３、３０、３１、３２、３７、３８、３９、４０、４１、４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５７、５８、６０、６３、６４、６８、８１、８３、８７、８８、８９、９０、１１２、１１４、１２２、１２３、１６３、２０２、２０６、２０７、２０９、２３８、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット１９、Ｃ．Ｉ．バットレッド１、２、１０、１３、１５、２３、２９、３５。トナー粒子は、マゼンタ用着色顔料だけを含んでもよいが、染料と顔料とを組み合わせて含むと、現像剤の鮮明度を向上させ、フルカラー画像の画質を向上させることができる。マゼンタ用染料としては、以下のものが挙げられる。Ｃ．Ｉ．ソルベントレッド１、３、８、２３、２４、２５、２７、３０、４９、８１、８２、８３、８４、１００、１０９、１２１、Ｃ．Ｉ．ディスパースレッド９、Ｃ．Ｉ．ソルベントバイオレット８、１３、１４、２１、２７、Ｃ．Ｉ．ディスパースバイオレット１の如き油溶染料；Ｃ．Ｉ．ベーシックレッド１、２、９、１２、１３、１４、１５、１７、１８、２２、２３、２４、２７、２９、３２、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、Ｃ．Ｉ．ベーシックバイオレット１、３、７、１０、１４、１５、２１、２５、２６、２７、２８の如き塩基性染料。
【００６３】
シアン用着色顔料としては、以下のものが挙げられる。Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー２、３、１５、１５：１、１５：２、１５：３、１６、１７；Ｃ．Ｉ．アシッドブルー６；Ｃ．Ｉ．アシッドブルー４５又はフタロシアニン骨格にフタルイミドメチル基を１〜５個置換した銅フタロシアニン顔料。イエロー用着色顔料としては、以下のものが挙げられる。Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１、２、３、４、５、６、７、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、２３、６５、７３、７４、８３、９３、９７、１５５、１８０、Ｃ．Ｉ．バットイエロー１、３、２０。黒色の顔料としては、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラックの如きカーボンブラックの他、マグネタイト、フェライトの如き磁性粉が挙げられる。更に、マゼンタ染料及び顔料、イエロー染料及び顔料、シアン染料及び顔料を組み合わせて調色を行い、上記カーボンブラックと併用して用いてもよい。
【００６４】
以上説明したように、本実施例によれば、以下に示す効果を得ることができる。すなわち、感光体上のトナー像の最高濃度部に対する、感光体の表面電位と現像バイアスの直流成分との電位差Ｖｃｏｎｔを上記式１に示す条件とすることにより、単色の感光体上のトナー層の高さを０．８８〜１．２層にすることができる。これにより、単色画像でのベタ均一性を確保することができる。さらには、複数色を重ねて形成する細線画像を出力する場合においても、感光体上の最大トナー層高さを２．４層以下にすることができ、転写工程及び定着工程におけるトナー層崩れを大幅に改善することができる。その結果、シャー
プ且つ均一感のある細線画像を得ることができる。
【００６５】
また、トナーの透過濃度が０．８５以上であるトナーを用いることにより、感光体上における単色のトナー層高を０．８８〜１．２層分でありながらも必要な画像濃度を確保することができる。また、充電効率αを０．９５以上にすることにより、中間調部と高濃度部が隣接した画像パターンを出力した際に、その境界部の濃度が極端に薄くなる「白抜け」という画像不良もあわせて防止することができる。また、ブラックトナーの透過濃度を１．０以上にすることにより、文字などの極めて細い細線を出力する場合においても、十分な画像濃度を得ることができる。
【実施例２】
【００６６】
以下、本発明の実施例２について説明する。本実施例では、上述した実施例１と同様の検討を、感光体上のシアントナー及びマゼンタトナーの単位重量あたりの平均電荷量Ｑ／Ｍを下記のように変化させて、「単色画像のベタ均一性」及び「２色細線画像のシャープネス性」がどのように変化するのかを調べた。なお、本実施例に係る画像形成装置は、上述した実施例１に係る画像形成装置と同様の構成であり、その説明は省略する。
【００６７】
＜トナー像の単位重量あたりの平均電荷量Ｑ／Ｍ＞
・−４０（μＣ／ｇ）
・−８０（μＣ／ｇ）
・−１００（μＣ／ｇ）
Ｑ／Ｍの調整は、トナーに添加する外添剤種とその添加量、キャリア表面に塗布するコート剤種とその添加量、トナー／キャリア比率の調整、現像スリーブ上現像剤量の調整によって行った。また、トナーの単位重量あたりの平均電荷量Ｑ／Ｍを高くすると、キャリアとトナー間の鏡映力が増加するため、一般的には充電効率αが低下する傾向がある。そこで、本実施例では、上記のＱ／Ｍ範囲においては常に充電効率α≒１になるよう、トナーに添加する外添剤種とその添加量を調整した。なお、感光体上のトナー像の単位重量あたりの平均電荷量Ｑ／Ｍ以外は、実施例１と同様の条件である。
【００６８】
結果を図７に示す。図の横軸は、単色における、感光体上の最高濃度部トナー像の単位重量あたりの平均電荷量Ｑ／Ｍであり、縦軸は、最高濃度部の現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔである。図７中の記号の意味は、次の意味を表している。
＋：単色画像のベタ均一性評価において、濃度ムラが見られた。
○：単色画像のベタ均一性評価、及び２色細線画像評価ともに問題なく、高品位な画像が得られた。
×：２色細線画像評価において、潰れや滲みが見られた。
図７からわかるように、次に示すようなＶｃｏｎｔ範囲において、「単色画像のベタ均一性」及び「２色細線画像のシャープネス性」が両立できることがわかった。
・−４０（μＣ／ｇ）の場合・・・１３０Ｖ≦Ｖｃｏｎｔ≦１９０Ｖ
・−６０（μＣ／ｇ）の場合・・・２００Ｖ≦Ｖｃｏｎｔ≦２８０Ｖ
・−８０（μＣ／ｇ）の場合・・・２６５Ｖ≦Ｖｃｏｎｔ≦３８０Ｖ
・−１００（μＣ／ｇ）の場合・・３３０Ｖ≦Ｖｃｏｎｔ≦４７０Ｖ
【００６９】
図７において、点線は、各Ｑ／Ｍにおける式１の左辺の値を示したものであり、二点鎖線は、各Ｑ／Ｍにおける式１の右辺の値を示したものである。代表的なＱ／Ｍにおける式１の左右辺の値を以下の表１に示す。なお、式１を計算するに当って用いた各パラメータの値は、Ｑ／Ｍ以外は実施例１と同様である。
【表１】
2009301021.tif 000015
【００７０】
図７において、式１で得られた現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔの範囲と、実験から得られた「単色画像のベタ均一性」及び「２色細線画像のシャープネス性」が両立する現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔの範囲を比較すると略一致していることがわかった。これにより、式１の確からしさを検証することが出来た。また、そのときの単色画像におけるトナー層数は０．８８〜１．２層であり、２色におけるトナー層数は２．４層以下であることがわかった。
【００７１】
以上説明したように、Ｑ／Ｍの範囲は本実施例に挙げた、−４０（μＣ／ｇ）〜−１００（μＣ／ｇ）程度が好ましい。その理由はＱ／Ｍがあまり小さいと、適正なＶｃｏｎｔの範囲が小さくなってしまい、階調性を確保するのが困難になるためである。また、Ｑ／Ｍが大きいと、キャリアとトナー間の鏡映力が増加し、トナーに添加する外添剤種とその添加量を調整したとしても、充電効率α≧０．９５にすることが困難になるからである。すなわち、トナー像の単位重量あたりの平均電荷量の絶対値｜Ｑ／Ｍ｜を、４０μＣ／ｇ）以上１００μＣ／ｇ以下にすることにより、階調性を確保しつつ、容易に充電効率αを０．９５以上にすることができる。
【実施例３】
【００７２】
本発明の実施例３では、実施例１と同様の検討を、感光層の厚さを変化させて「単色画像のベタ均一性」及び「２色細線画像のシャープネス性」がどのように変化するのかを調べた。即ち、感光体上のマゼンタトナー、シアントナーの単位重量あたりの平均電荷量Ｑ／Ｍ＝−６０（μＣ／ｇ）の条件にて、感光層の厚さ条件を下記のように変化させ、「単色画像のベタ均一性」「２色細線画像のシャープネス性」がどのように変化するのかを調べた。なお、本実施例に係る画像形成装置は、上述した実施例１に係る画像形成装置と同様の構成であり、その説明は省略する。
【００７３】
＜感光層の厚さＬｄ＞
・１５×１０−６（ｍ）
・２０×１０−６（ｍ）
・４０×１０−６（ｍ）
感光体の厚さは電荷輸送層の厚さを変えることで調整した。また、感光層の厚さ以外は実施例１と同様の条件で行った。
【００７４】
検討結果を図８に示す。図の横軸は感光層の厚さＬｄであり、縦軸は、最高濃度部の現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔである。図８中の記号の意味は、次の意味を表している。＋：単色画像のベタ均一性評価において、濃度ムラが見られた。
○：単色画像のベタ均一性評価、及び２色細線画像評価ともに問題なく、高品位な画像が得られた。
×：２色細線画像評価において、潰れや滲みが見られた。
図８からわかるように、以下に示すようなＶｃｏｎｔ範囲において、「単色画像のベタ均一性」と「２色細線画像のシャープネス性」が両立できることがわかった。
・１５×１０−６（ｍ）の場合・・・１０５Ｖ≦Ｖｃｏｎｔ≦１６０Ｖ
・２０×１０−６（ｍ）の場合・・・１３５Ｖ≦Ｖｃｏｎｔ≦２００Ｖ
・３０×１０−６（ｍ）の場合・・・２００Ｖ≦Ｖｃｏｎｔ≦２８０Ｖ
・４０×１０−６（ｍ）の場合・・・２５５Ｖ≦Ｖｃｏｎｔ≦３７０Ｖ
【００７５】
また、図８において、点線は各感光層厚さＬｄにおける式１の左辺の値を示したものであり、二点鎖線は各感光層の厚さＬｄにおける式１の右辺の値を示したものである。代表的なＬｄにおける式１の左右辺の値を以下の表２に示す。
【表２】
2009301021.tif 000016
【００７６】
図８において、式１で得られた現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔの範囲と、実験から得られた「単色画像のベタ均一性」及び「２色細線画像のシャープネス性」が両立する現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔの範囲を比較すると略一致していることがわかった。これにより、式１の確からしさを検証することが出来た。また、そのときの単色におけるトナー層数を測定した結果、０．８８〜１．２層であった。さらに、感光体上トナーの単位重量あたりの平均電荷量Ｑ／Ｍ＝−４０（μＣ／ｇ）〜−１００（μＣ／ｇ）において、感光層の厚さを振って同様の検討を行った。その結果、式１を満たしているＶｃｏｎｔであれば、「単色画像のベタ均一性」及び「２色細線画像のシャープネス性」が両立することがわかった。また、そのときの単色画像におけるトナー層数は０．８８〜１．２層であり、２色におけるトナー層数は２．４層以下であることがわかった。
【実施例４】
【００７７】
本発明の実施例４では、実施例１と同様の検討を、トナー粒径を変化させて、「単色画像のベタ均一性」及び「２色細線画像のシャープネス性」がどのように変化するのかを調べた。なお、本実施例に係る画像形成装置は、上述した実施例１に係る画像形成装置と同様の構成であり、その説明は省略する。
【００７８】
＜トナー平均粒径Ｒ＞
・４×１０−６（ｍ）
・７×１０−６（ｍ）
トナー平均粒径Ｒ以外は実施例１と同様の条件で行った。
【００７９】
検討結果を図９に示す。図の横軸はトナー平均粒径（トナー粒径）Ｒであり、縦軸は、最高濃度部の現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔである。図９において、記号の意味は、次の意味を表している。
＋：単色画像のベタ均一性評価において、濃度ムラが見られた。
○：単色画像のベタ均一性評価、及び２色細線画像評価ともに問題なく、高品位な画像が得られた。
×：２色細線画像評価において、潰れや滲みが見られた。
図９からわかるように、次に示すようなＶｃｏｎｔ範囲において、「単色画像のベタ均一性」と「２色細線画像のシャープネス性」が両立できることがわかった。
・４．０×１０−６（ｍ）の場合・・・１４０Ｖ≦Ｖｃｏｎｔ≦２００Ｖ
・５．５×１０−６（ｍ）の場合・・・２００Ｖ≦Ｖｃｏｎｔ≦２８０Ｖ
・７．０×１０−６（ｍ）の場合・・・２６０Ｖ≦Ｖｃｏｎｔ≦３７５Ｖ
【００８０】
また、図９において、点線は各トナー平均粒径Ｒにおける式１の左辺の値を示したもの
であり、二点鎖線は各トナー平均粒径Ｒにおける式１の右辺の値を示したものである。各Ｒにおける式１の左右辺の値を以下の表３に示す。
【表３】
2009301021.tif 000017
【００８１】
図９において、式１で得られた現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔの範囲と、実験から得られた「単色画像のベタ均一性」及び「２色細線画像のシャープネス性」が両立する現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔの範囲を比較すると略一致していることがわかった。これにより、式１の確からしさを検証することが出来た。また、そのときの単色画像におけるトナー層数は０．８８〜１．２層であり、２色におけるトナー層数は２．４層以下であることがわかった。
【実施例５】
【００８２】
本発明の実施例５では、感光体がアモルファスシリコン感光体である事例について説明する。本実施例に係る画像形成装置は、感光体がアモルファスシリコン感光体である以外は、上述した実施例１に係る画像形成装置と同様の構成であり、その説明は省略する。
【００８３】
図１０は、アモルファスシリコン感光体の基本的な構成を説明するための図である。アモルファスシリコン感光体の基本的な構成は、図１０に示すように、金属基体１１上に電荷阻止層１６、電荷発生層１７、電荷阻止層１８、表面層１９を順次積層した構成となっている。このうち、感光体から金属基体１１を除いた部分、つまり、電荷阻止層１６と電荷発生層１７と電荷阻止層１８と表面層１９が、上記実施例で述べている感光層の厚さＬｄである。アモルファスシリコン感光体は、ａ−Ｓｉ、ａ−ＳｉＣ、ａ−ＳｉＯ、ａ−ＳｉＯＮ等のアモルファスシリコン系材料から形成されたものであり、例えばグロー放電分解法、スパッタリング法、ＥＣＲ法、蒸着法などによって形成されるものである。このように感光体を構成する材料が有機感光体と構成材料が大きく異なるため、一般的に感光層の比誘電率εｄは有機感光体の比誘電率より大きく、本実施例で用いたアモルファスシリコン感光体の感光層の比誘電率εｄは１０であった。
【００８４】
上記のようなアモルファスシリコン感光体を用いて、実施例１〜４と同様の検討を行い、検討及び式１との比較を行った。その結果、有機感光体の結果同様、式１で得られた現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔの範囲と、「単色画像のベタ均一性」及び「２色細線画像のシャープネス性」が両立する現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔの範囲を比較すると略一致していることがわかった。また、そのときの単色画像におけるトナー層数は０．８８〜１．２層であり、２色におけるトナー層数は２．４層以下であることがわかった。なお、上述した実施例２〜５は、マゼンタトナー及びシアントナーの結果を述べてきたが、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのどのトナーを用いても、実施例２〜５と同様の効果が得られるものである。また、実施例や図面に記載されているＱ／Ｍ、Ｍ／Ｓ、Ｌｔ、Ｌｄの単位について、式１で示したものと単位が異なる場合、式１に代入するときには、単位を式１のものに変更する必要がある。
【符号の説明】
【００８５】
１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋ  感光体
４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｋ  現像器
４ａ  現像スリーブ
４ｂ  マグネットローラ
【図１】
2009301021.tif 000020
【図２】
2009301021.tif 000021
【図３】
2009301021.tif 000022
【図４】
2009301021.tif 000023
【図５】
2009301021.tif 000024
【図６】
2009301021.tif 000025
【図７】
2009301021.tif 000026
【図８】
2009301021.tif 000027
【図９】
2009301021.tif 000028
【図１０】
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