JP2006139014A - 画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】 初期的にも経時においても、トナー飛散等の不具合が生じることなく、２成分現像剤の長寿命化が達成される画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供する。
【解決手段】 像担持体２１と現像剤担持体２３ａとのギャップを、０．３±０．１ｍｍとする。キャリアＣとして、芯材表面に樹脂被覆層を有したものを用いる。その樹脂被覆層は、基体粒子表面に二酸化スズ層と酸化インジウム層とからなる導電性被覆層を設けて吸油量が１０〜３００ｍｌ／１００ｇになるように形成された導電性粒子を含有する。トナーとして、ビニル系重合体とポリエステル系重合体とを有するハイブリッド樹脂を含有する結着樹脂を備えたものを用いる。離型剤の含有量に対するハイブリッド樹脂の含有量を、０．５〜３の範囲とする。
【選択図】 図２

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置とそこに設置されるプロセスカートリッジとに関し、特に、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジに関するものである。

従来から、カラー複写機、カラープリンタ等の画像形成装置において、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤（外添剤等を含有するものも含む。）を用いて現像工程をおこなうものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１等には、２成分現像剤を用いてＤＣ現像バイアスのみを印加する現像方式を用いるとともに、２成分現像剤中のキャリアとして高画質化のために小径キャリアを用いた画像形成装置が開示されている。この技術は、キャリア付着の発生を軽減するとともに、ボソツキ画像、文字周辺抜け等の発生を軽減することを目的としたものである。詳しくは、重量平均粒径が２０〜６０μｍとなる小粒径キャリアを用いた場合の、キャリアの静抵抗と飽和磁化とを最適化している。

また、特許文献２等には、２成分現像剤を用いた画像形成装置であって、キャリア付着等の防止や帯電量の安定性等を目的として、キャリア中に抵抗調整剤としてカーボンブラックを含有させる技術が開示されている。

特開２００４−２１２５６０号公報 特開平７−１４０７２３号公報

上述した従来の技術は、２成分現像剤の長寿命化とトナー飛散の抑止とを両立させることが難しかった。

すなわち、資源保護やランニングコスト軽減等の観点から、現像工程に用いられる２成分現像剤の寿命（キャリアの寿命である。）を高めることが重要である。一般的に、キャリアの帯電能力は、初期的に上昇してピークに達した後に、撹拌時間（又は作像枚数）の経過に応じて徐々に低下していく。そして、キャリアの帯電能力が所定量以下になって、キャリアが寿命に達することになる。このようなキャリアの帯電能力の経時変化に対応して、トナーの帯電量（トナー帯電量）も、初期的に上昇して経時で徐々に低下していくことになる。

一方、キャリアの初期的な帯電能力の大きさは、成分調整によってある程度自由に設定することができる。したがって、上述したキャリアの帯電能力の経時変化を見込んで、キャリアの初期的な帯電能力を大きめに設定することも可能である。しかし、そのような場合には、初期的なトナー帯電量の増加によってトナー濃度（現像剤中のトナーの割合である。）が上昇して、トナー飛散が生じ易くなってしまう。トナー飛散が生じると、画像形成装置内が汚染されるばかりか、出力画像上に汚れが生じてしまう場合もある。

上述した特許文献１等の技術は、ボソツキ画像や文字周辺抜けに加えてキャリア付着の発生を軽減するための、小径キャリアの条件（静抵抗、飽和磁化等である。）を設定している。しかし、現像剤の高寿命化は充分に達成されていなかった。

また、上述した特許文献２等の技術は、キャリア中に抵抗調整剤としてカーボンブラックを含有させているため、経時においても帯電量を安定させる効果がある程度期待できる。しかし、３０万枚程の作像枚数を寿命として想定した場合に、経時でキャリアに含有されたカーボンブラックがトナーに転移してしまい、キャリアの劣化が進んでしまうことが考えられる。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、初期的にも経時においても、トナー飛散等の不具合が生じることなく、２成分現像剤の長寿命化が達成される画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することにある。

本願発明者は、上記課題を解決するために研究を重ねた結果、次のことを知るに至った。
すなわち、カーボンブラックを含有しないで、二酸化スズ層及び酸化インジウム層からなる導電性被覆層を有するキャリア（カーボンレスキャリア）を用いることで、導電層が粒子表面に均一かつ強固に固定されて、経時における帯電能力の低下を軽減して２成分現像剤を長寿命化することができる。しかし、それだけでは、３０万枚を超える作像枚数を寿命とするには不充分であって、キャリアの初期的な帯電能力を大きめに設定する必要がある。また、このようなキャリアにマッチングして、初期的なトナー帯電量の上昇をある程度抑えることができるトナーを用いる必要がある。さらに、初期的なトナー飛散の発生に対して、２成分現像剤自体ではなくて、画像形成装置の装置本体側でも余裕度を担保する必要がある。

この発明は以上述べた事項に基づくものであり、すなわち、この発明の請求項１記載の発明にかかる画像形成装置は、静電潜像が形成される像担持体と、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を収容するとともに、当該２成分現像剤を担持する現像剤担持体を前記像担持体との対向位置に備えた現像部と、を備え、前記対向位置における前記像担持体と前記現像剤担持体とのギャップが０．３±０．１ｍｍであって、前記キャリアは、芯材表面に樹脂被覆層を有したものであって、前記樹脂被覆層は、基体粒子表面に二酸化スズ層と当該二酸化スズ層上に設けた二酸化スズを含む酸化インジウム層とからなる導電性被覆層を設けてなる導電性粒子を含有して、前記導電性粒子は、その吸油量が１０〜３００ｍｌ／１００ｇになるように形成され、前記トナーは、結着樹脂と離型剤と着色剤とを備え、前記結着樹脂は、ビニル系重合体とポリエステル系重合体とを有するハイブリッド樹脂を含有して、前記離型剤の含有量に対する前記ハイブリッド樹脂の含有量が０．５〜３の範囲になるように形成されたものである。

また、請求項２記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１に記載の発明において、前記２成分現像剤におけるトナー濃度が６〜１２重量％の範囲内になるように制御されるものである。

また、請求項３記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記２成分現像剤は、トナー濃度が１０重量％以上になるように制御されたときに前記トナーの帯電量が常温常湿環境にて２５〜３３μＣ／ｇの範囲になるように形成されたものである。

また、請求項４記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記現像剤担持体にＤＣの現像バイアスのみを印加するものである。

また、請求項５記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記キャリアは、重量平均粒径が２０〜６５μｍの範囲になるように形成されたものである。

また、請求項６記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記トナーは、平均粒径が３．５〜７．５μｍの範囲になるように形成されたものである。

また、この発明の請求項７記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、請求項１〜請求項６に記載の画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、前記像担持体と前記現像部とが一体化されたものである。

なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電部と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部と、像担持体上をクリーニングするクリーニング部とのうち、少なくとも１つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されたユニットと定義する。

本発明は、二酸化スズ層及び酸化インジウム層からなる導電性被覆層を有して吸油量が所定範囲に形成された導電性粒子を含有するキャリアを用い、ハイブリッド樹脂を含有する結着樹脂を有するトナーを用い、さらに現像剤担持体と像担持体とのギャップを最適化している。これにより、初期的にも経時においても、トナー飛散等の不具合が生じることなく、２成分現像剤の長寿命化が達成される画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することができる。

実施の形態．
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

まず、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において、１は画像形成装置としてのカラー複写機の装置本体、２は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部（露光部）、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応したプロセスカートリッジ、２１は各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫにそれぞれ収容された像担持体としての感光体ドラム、２２は感光体ドラム２１上を帯電する帯電部、２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫは感光体ドラム２１上に形成される静電潜像を現像する現像部、２４は感光体ドラム２１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２７に転写する転写バイアスローラ、２５は感光体ドラム２１上の未転写トナーを回収するクリーニング部を示す。

また、２７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、２８は中間転写ベルト２７上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写する第２転写バイアスローラ、２９は中間転写ベルト２７上の未転写トナーを回収する中間転写ベルトクリーニング部、３０は４色カラーのトナー像が転写された記録媒体Ｐを搬送する搬送ベルト、３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２ＢＫは各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫに各色のトナーを補給するトナー補給部、５１は原稿Ｄを原稿読込部５５に搬送する原稿搬送部、５５は原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部（スキャナ）、６１は転写紙等の記録媒体Ｐが収納される給紙部、６６は記録媒体Ｐ上の未定着画像を定着する定着部を示す。

ここで、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、それぞれ、感光体ドラム２１、帯電部２２、クリーニング部２５が、一体化されたものである。そして、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、装置本体１に対して所定の交換サイクルにて交換される。同様に、各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫも、現像剤の寿命等に基いて、装置本体１に対して所定の交換サイクルにて交換される。
各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫにおける感光体ドラム２１上では、それぞれ、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の画像形成がおこなわれる。

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。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部５１の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部５５のコンタクトガラス５３上に載置される。そして、原稿読込部５５で、コンタクトガラス５３上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。

詳しくは、原稿読込部５５は、コンタクトガラス５３上の原稿Ｄ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Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄ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（不図示である。）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。

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２に送信される。そして、書込み部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光（露光光）が、それぞれ、対応するプロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫの感光体ドラム２１上に向けて発せられる。

一方、４つの感光体ドラム２１は、それぞれ、図１の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム２１の表面は、帯電部２２との対向位置で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム２１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２１表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部２において、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射出される。レーザ光は、ポリゴンミラー３に入射して反射した後に、レンズ４、５を透過する。レンズ４、５を透過した後のレーザ光は、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（露光工程である。）。

イエロー成分に対応したレーザ光は、ミラー６〜８で反射された後に、紙面左側から１番目のプロセスカートリッジ２０Ｙの感光体ドラム２１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３により、感光体ドラム２１の回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部２２にて帯電された後の感光体ドラム２１上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。

同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、ミラー９〜１１で反射された後に、紙面左から２番目のプロセスカートリッジ２０Ｍの感光体ドラム２１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、ミラー１２〜１４で反射された後に、紙面左から３番目のプロセスカートリッジ２０Ｃの感光体ドラム１２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、ミラー１５で反射された後に、紙面左から４番目のプロセスカートリッジ２０ＢＫの感光体ドラム２１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。

その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム２１表面は、それぞれ、現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫとの対向位置に達する。そして、各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫから感光体ドラム２１上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム２１上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム２１表面は、それぞれ、フォトセンサ４１（図２を参照できる。）との対向位置を通過した後に、中間転写ベルト２７との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト２７の内周面に当接するように転写バイアスローラ２４が設置されている。そして、転写バイアスローラ２４の位置で、中間転写ベルト２７上に、感光体ドラム２１上に形成された各色の画像が、順次重ねて転写される（第１転写工程である。）。

そして、第１転写工程後の感光体ドラム２１表面は、それぞれ、クリーニング部２５との対向位置に達する。そして、クリーニング部２５で、感光体ドラム２１上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
その後、感光体ドラム２１表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム２１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２１上の各色の画像が重ねて転写された中間転写ベルト２７表面は、図中の矢印方向に走行して、第２転写バイアスローラ２８の位置に達する。そして、第２転写バイアスローラ２８の位置で、記録媒体Ｐ上に中間転写ベルト２７上のフルカラーの画像が２次転写される（第２転写工程である。）。
その後、中間転写ベルト２７表面は、中間転写ベルトクリーニング部２９の位置に達する。そして、中間転写ベルト２７上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部２９に回収されて、中間転写ベルト２７上の一連の転写プロセスが完了する。

ここで、第２転写バイアスローラ２８位置の記録媒体Ｐは、給紙部６１から搬送ガイド６３、レジストローラ６４等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部６１から、給紙ローラ６２により給送された転写紙Ｐが、搬送ガイド６３を通過した後に、レジストローラ６４に導かれる。レジストローラ６４に達した記録媒体Ｐは、中間転写ベルト２７上のトナー像とタイミングを合わせて、第２転写バイアスローラ２８の位置に向けて搬送される。

その後、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、搬送ベルト３０により、定着部６６に導かれる。定着部６６では、加熱ローラ６７と加圧ローラ６８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６９によって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２及び図３にて、画像形成装置の作像部について詳述する。図２は作像部を示す断面図であり、図３はその現像部を示す長手方向（図２の紙面垂直方向である。）の断面図である。
なお、装置本体１に設置される４つの作像部は、作像プロセスに用いられるトナーＴの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、プロセスカートリッジ及び現像部及びトナー補給部における符号のアルファベット（Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫ）を省略して図示する。

図２に示すように、プロセスカートリッジ２０には、主として、像担持体としての感光体ドラム２１と、帯電部２２と、クリーニング部２５とが、ケース２６に一体的に収納されている。クリーニング部２５には、感光体ドラム２１に当接するクリーニングブレード２５ａ及びクリーニングローラ２５ｂが設置されている。

現像部２３は、主として、感光体ドラム２１に対向する現像剤担持体としての現像ローラ２３ａと、現像ローラ２３ａに対向する第１搬送スクリュ２３ｂと、仕切部材２３ｅを介して第１搬送スクリュ２３ｂに対向する第２搬送スクリュ２３ｃと、現像ローラ２３ａに対向するドクターブレード２３ｄと、で構成される。図３を参照して、現像ローラ２３ａは、内部に固設されてローラ周面に磁極を形成するマグネット２３ａ１と、マグネット２３ａ１の周囲を回転するスリーブ２３ａ２と、で構成される。スリーブ２３ａ２は、その外径が２５ｍｍであって、その幅が３２８ｍｍであって、外周面にはＶ字状の溝が円周方向に等ピッチ間隔で形成されている。マグネット２３ａ１によって現像ローラ２３ａ上に７つの磁極が形成される。７つの磁極のうち現像領域に形成される主極は、主極角度が３度となって、ピーク磁力が１２０ｍＴとなって、半値幅が２３度となるように形成されている。７つの磁極のうち、現像ローラ２３ａ上に現像剤Ｇを汲み上げるための汲み上げ磁極は、汲み上げ量が３５±７．５ｍｇ／ｃｍ²となるように形成されている。

現像領域（対向位置）における現像ローラ２３ａと感光体ドラム２１とのギャップ（現像ギャップ）は、０．３±０．１ｍｍとなるように設定されている。現像ローラ２３ａとドクターブレード２３ｄとのギャップ（ドクターギャップ）は、０．３±０．０４ｍｍとなるように設定されている。ドクターブレード２３ｄは、磁性材料で形成され、現像ローラ２３ａ上に形成されるピーク磁力が６０ｍＴの磁極（Ｐ６磁極）上に配設されている。第１搬送スクリュ２３ｂ及び第２搬送スクリュ２３ｃは、直径が８ｍｍの芯軸上に外径が１８ｍｍのスクリュが２５ｍｍピッチで形成されたものである。
なお、上述した現像ギャップの範囲は、後述するキャリア及びトナーを用いる上で、トナー飛散等を軽減するための重要な特性値となる。現像ギャップを０．４ｍｍ以下にすることで、現像能力が向上されてトナー濃度が低目に制御されるために、トナー飛散が軽減されるとともに、トナースペント化が軽減されてトナー帯電量の低下も抑止される。また、現像ギャップを０．２ｍｍ以上にすることで、トナーに作用する圧力が増加するのを抑止して、スリーブ２３ａ２上にトナー固着が発生するのを確実に防止することができる。

現像部２３内のスペースＮには、キャリアＣとトナーＴとからなる２成分現像剤Ｇが収容されている。
現像剤Ｇ中のキャリアＣは、芯材表面に樹脂被覆層を有したものである。キャリアの樹脂被覆層の層中には、基体粒子表面に二酸化スズ層と二酸化スズ層上に設けた二酸化スズを含む酸化インジウム層とからなる導電性被覆層を設けてなる導電性粒子が含有されている。樹脂被覆層中に含有された導電性粒子は、その吸油量が１０〜３００ｍｌ／１００ｇになるように形成されている。
なお、導電性粒子の吸油量は、ＪＩＳ−Ｋ５１０１「顔料試験方法」における「２１吸油量」に準じて測定することができる。

導電性粒子の基体粒子としては、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、二酸化ケイ素、硫化バリウム、酸化ジルコニウムのうち少なくとも１種類を用いることができる。導電性粒子の粉体比抵抗は、２００Ω・ｃｍ以下になるように形成されている。樹脂被覆層の層中には、導電性粒子の他に、非導電性粒子が含有されている。そして、キャリアＣの体積固有抵抗が、１０〜１６Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）の範囲になるように形成されている。

以上述べたように、本実施の形態のキャリアＣは、基体粒子の表面に、二酸化スズ層、二酸化スズを含む酸化インジウム層を順次形成しているために、導電層が粒子表面に均一かつ強固に固定される。
また、樹脂被覆層中に含有された導電性粒子は、その吸油量が１０〜３００ｍｌ／１００ｇになるように形成されている。ここで、吸油量が１０ｍｌ／１００ｇ未満の場合には、被覆樹脂に対する相溶性が不充分になって密着性が低下して、分散性も低下するために、長期にわたりキャリアの抵抗調整をおこなうことができなくなる。吸油量が３００ｍｌ／１００ｇを超える場合には、結着樹脂との密着性が強くなり過ぎて、導電性粒子表面を覆ってしまうために、抵抗調整を充分におこなうことができなくなってしまう。
このように構成されたキャリアは、抵抗調整剤としてカーボンブラックを含有させることなく経時においても安定的に抵抗調整がされて、キャリア付着等を防止するとともに経時においてトナー帯電量を安定させることができる。なお、本実施の形態のキャリアを用いたことによる効果については、後で詳しく説明する。

また、本実施の形態において、現像剤Ｇ中のキャリアＣは、その重量平均粒径が３５μｍになるように形成されている。なお、キャリアＣの重量平均粒径は、２０〜６５μｍの範囲にすることが好ましい。
キャリアの重量平均粒径が２０μｍよりも小さいときには、キャリアの１個当たりに作用する磁力が小さくなるためにキャリア付着が生じてしまう。これに対して、キャリアの粒径が６５μｍよりも大きいときには、トナーが付着すべき潜像に対してトナーが忠実に付着しにくくなるために、出力画像の粒状性が低下してしまう。

また、本実施の形態におけるトナーＴは、平均粒径が６．８μｍになるように形成されている。
なお、トナーＴの平均粒径は、３．５〜７．５μｍの範囲になるように形成することが好ましい。トナーの平均粒径が３．５μｍよりも小さいときには、トナー像におけるトナー付着量が少なくなるために、後端白抜け、ハロー画像が発生し易くなってしまう。これに対して、トナーの平均粒径が７．５μｍよりも大きいときには、トナーが付着すべき潜像に対してトナーが忠実に付着しにくくなるために、出力画像の粒状性が低下してしまう。

また、本実施の形態におけるトナーＴは、主として、結着樹脂、離型剤、着色剤で構成される。トナーＴの結着樹脂は、ビニル系重合体とポリエステル系重合体とを有するハイブリッド樹脂を含有する。また、離型剤の含有量に対するハイブリッド樹脂の含有量が、０．５〜３の範囲になるように形成されている。
ハイブリッド樹脂は、縮重合系樹脂の原料モノマーと付加重合系樹脂の原料モノマーを含む混合物を用いて、同一反応容器中で縮重合反応と付加重合反応とを同時に又はそれぞれ独立におこなうことで得られる。離型剤は、カルナウバワックス、モンタンワックス、酸化ライスワックス等を用いることができて、その含有量を３．５〜１０重量％とすることが好ましい。
このように構成されたトナーＴは、耐久性が高くて、光沢ムラ等のない高画質で、トナー凝集や定着オフセット等の不具合の少ない出力画像を提供するものである。
また、上述したキャリアＣとのマッチングが良好であって、初期的なトナー帯電量（Ｑ／Ｍ）の上昇をある程度抑えることができる。なお、本実施の形態のトナーを用いたことによる効果については、後で詳しく説明する。

先に述べた作像プロセスを、現像工程を中心にしてさらに詳しく説明する。
現像ローラ２３ａは、回転数が４３０．９ｒｐｍで、現像領域における感光体ドラム２１に対する線速比が２となるように、図２中の矢印方向に回転している。現像部２３内の現像剤Ｇは、図３に示すように、間に仕切部材２３ｅを介在するように配設された第１搬送スクリュ２３ｂ及び第２搬送スクリュ２３ｃの矢印方向の回転（回転数が５２１．６ｒｐｍである。）によって、トナー補給部３２から補給口２３ｆを介して補給されたトナーＴとともに撹拌混合されながら長手方向に循環する（図３中の破線矢印方向の循環である。）。そして、摩擦帯電してキャリアＣに吸着したトナーＴは、キャリアＣとともに現像ローラ２３ａ上に担持される。

現像ローラ２３ａ上に担持された現像剤Ｇは、その後にドクターブレード２３ｄの位置に達する。そして、現像ローラ２３ａ上の現像剤Ｇは、ドクターブレード２３ｄの位置で適量に調整された後に、感光体ドラム２１との対向位置（現像領域である。）に達する。

その後、現像領域において、現像剤Ｇ中のトナーＴが、感光体ドラム２１表面に形成された静電潜像に付着する。詳しくは、レーザ光Ｌが照射された画像部の潜像電位（露光電位）と、現像ローラ２３ａに印加された現像バイアスとの、電位差（現像ポテンシャル）によって形成される電界によって、トナーＴが潜像に付着する。

その後、現像工程にて感光体ドラム２１に付着したトナーＴは、そのほとんどが中間転写ベルト２７上に転写される。そして、感光体ドラム２１上に残存した未転写のトナーＴが、クリーニングブレード２５ａ及びクリーニングローラ２５ｂによってクリーニング部２５内に回収される。

なお、本実施の形態においては、現像ローラ２３ａに印加される現像バイアスとして、ＡＣ成分の現像バイアスは印加されておらず、ＤＣ成分の現像バイアスのみが印加されている。これにより、現像バイアスを供給する電源部の構成と制御とが比較的簡易化される。さらに、現像ローラ２３ａにＤＣ成分の現像バイアスのみを印加することによって、抵抗の低いキャリアに対してボソツキ画像の発生を軽減することができる。

ここで、装置本体１に設けられたトナー補給部３２は、交換自在に構成されたトナーボトル３３と、トナーボトル３３を保持・回転駆動するとともに現像部２３にフレッシュトナーＴを補給するトナーホッパ部３４と、で構成されている。また、トナーボトル３３内には、トナーＴ（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれかである。）が収容されている。また、トナーボトル３３の内周面には、螺旋状の突起が形成されている。

なお、トナーボトル３３内のトナーＴは、現像部２３内のトナーＴの消費にともない、補給口２３ｆから現像部２３内に適宜に補給されるものである。現像部２３内のトナーＴの消費は、感光体ドラム２１に対向する反射型フォトセンサ４１と、現像部２３内に設置された磁気センサ（不図示である。）と、によって間接的又は直接的に検知される。また、補給口２３ｆは、第２搬送スクリュ２３ｃの長手方向（図３の左右方向である。）の一端であって、第２搬送スクリュ２３ｃの上方に設けられている。

ここで、本実施の形態では、トナー濃度（ＴＣ）が６〜１２重量％の範囲内になるように制御されている。具体的には、上述した磁気センサや反射型フォトセンサ４１の検知結果が上述したトナー濃度（現像剤Ｇ中のトナーＴの割合である。）の範囲に対応する出力値になるように、トナー補給部３２から現像部２３にトナーが補給される。
トナー濃度が１２重量％以下になるように制御することで、トナースペント化が進行するのを低減して、トナー帯電量の低下を軽減することができる。また、トナー濃度が６重量％以上になるように制御することで、出力画像の画像濃度が低下するのを抑止することができる。

なお、本実施の形態におけるトナーＴ及びキャリアＣは、トナー濃度が１０重量％以上に制御されてもトナー帯電量が常温常湿環境下で２５〜３３μＣ／ｇの範囲になるように形成されたものである。これにより、現像剤Ｇの高寿命化が達成される。また、トナー帯電量を３３μＣ／ｇ以下にすることで、現像ポテンシャルが大きくなることによるベタキャリア付着（ホタル画像）の発生を軽減することができる。さらに、トナー帯電量を２５μＣ／ｇ以上にすることで、トナー飛散や地肌汚れの発生を軽減することができる。
ここで、上述のように形成された現像剤Ｇを、現像部２３内で空撹拌した場合の帯電量の上昇は、次のようなものである。初期においてトナー濃度が７．９９６％でトナー帯電量が３１．６６μＣ／ｇの状態から、１０時間の撹拌をおこなった後には、トナー濃度が７．１７５％でトナー帯電量が６８．２３μＣ／ｇの状態に変動する。

図４及び図５は、本実施の形態の画像形成装置を用いて長期のランニングテストをおこなったときの、トナー濃度及びトナー帯電量の変動を示す実験結果である。なお、ランニングテストにおいて、トナー飛散の発生状況を目視で確認した。
ここで、ランニングテストにおいて、出力画像における画像面積比率を１５％として、１ジョブ当たりの作像枚数が２００枚となるように間欠稼動した。

図４において、横軸は作像枚数（画像形成回数）を示し、縦軸はトナー濃度（ＴＣ）を示す。図５において、横軸は作像枚数（画像形成回数）を示し、縦軸はトナー帯電量（Ｑ／Ｍ）を示す。
図４及び図５において、実線ＳＢＫはブラック用の現像部２３ＢＫにおけるトナー濃度及びトナー帯電量の変動を示し、破線ＳＭはマゼンタ用の現像部２３Ｍにおけるトナー濃度及びトナー帯電量の変動を示し、一点破線ＳＹはイエロー用の現像部２３Ｙにおけるトナー濃度及びトナー帯電量の変動を示し、二点破線ＳＣはシアン用の現像部２３Ｃにおけるトナー濃度及びトナー帯電量の変動を示す。

また、ブラック用及びマゼンタ用のキャリアの静抵抗は１０^11.8Ω・ｃｍであって、シアン用のキャリアの静抵抗は１０^12.5Ω・ｃｍであって、イエロー用のキャリアの静抵抗は１０¹⁴Ω・ｃｍである。なお、キャリアの静抵抗とは、キャリアを抵抗計測平行電極に投入して１０００Ｖの電圧を印加した後に一定時間経過してから計測した抵抗値を体積抵抗率に変換したものである。

図４及び図５に示すように、初期から経時にわたりトナー帯電量は比較的安定的に推移して、作像枚数が３０万枚に達したときでも高いトナー帯電量を維持している。また、６〜１２重量％の範囲に制御されているトナー濃度は、初期的にはその上限近傍に達するが、トナー帯電量の上昇はある程度抑えられる。
また、目視で確認されたトナー飛散は初期的にも経時（作像枚数が３０万枚に至るまでである。）においても極めて軽微であって、出力画像上の不具合はもちろんのこと装置本体１内の汚染も充分許容できるレベルであった。

以上説明したように、本実施の形態によれば、二酸化スズ層及び酸化インジウム層からなる導電性被覆層を有して吸油量が所定範囲に形成された導電性粒子を含有するキャリアＣを用い、ハイブリッド樹脂を含有する結着樹脂を有するトナーＴを用い、さらに現像ローラ２３ａと感光体ドラム２１とのギャップを最適化している。これにより、初期的にも経時においても、トナー飛散等の不具合やトナー帯電量の大きな落ち込みが生じることがなく、２成分現像剤の長寿命化を達成することができる。

なお、本実施の形態では、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫを、それぞれ、感光体ドラム２１、帯電部２２、クリーニング部２５を一体化して構成した。また、各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫを、単体のユニットとして構成した。これに対して、各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫを、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫと一体化することもできる。すなわち、プロセスカートリッジ２０を、感光体ドラム２１、帯電部２２、現像部２３、クリーニング部２５で構成することもできる。この場合にも、本実施の形態と同様の効果を奏することになる。

なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。 図１の画像形成装置における作像部を示す断面図である。 図２の作像部における現像部を示す断面図である。 作像枚数とトナー濃度との関係を示すグラフである。 作像枚数とトナー帯電量との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 画像形成装置本体（装置本体）、
２ 書込み部、
２０、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫ プロセスカートリッジ、
２１ 感光体ドラム（像担持体）、 ２２ 帯電部、
２３、２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫ 現像部、
２３ａ 現像ローラ（現像剤担持体）、
２４ 転写バイアスローラ、 ２５ クリーニング部、
２７ 中間転写ベルト、
３２、３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２ＢＫ トナー補給部、
Ｇ ２成分現像剤、 Ｔ トナー、 Ｃ キャリア。

Claims (7)

1. 静電潜像が形成される像担持体と、
   トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を収容するとともに、当該２成分現像剤を担持する現像剤担持体を前記像担持体との対向位置に備えた現像部と、を備え、
   前記対向位置における前記像担持体と前記現像剤担持体とのギャップが０．３±０．１ｍｍであって、
   前記キャリアは、芯材表面に樹脂被覆層を有したものであって、
   前記樹脂被覆層は、基体粒子表面に二酸化スズ層と当該二酸化スズ層上に設けた二酸化スズを含む酸化インジウム層とからなる導電性被覆層を設けてなる導電性粒子を含有して、
   前記導電性粒子は、その吸油量が１０〜３００ｍｌ／１００ｇになるように形成され、
   前記トナーは、結着樹脂と離型剤と着色剤とを備え、
   前記結着樹脂は、ビニル系重合体とポリエステル系重合体とを有するハイブリッド樹脂を含有して、前記離型剤の含有量に対する前記ハイブリッド樹脂の含有量が０．５〜３の範囲になるように形成されたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記２成分現像剤におけるトナー濃度が６〜１２重量％の範囲内になるように制御されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記２成分現像剤は、トナー濃度が１０重量％以上になるように制御されたときに前記トナーの帯電量が常温常湿環境にて２５〜３３μＣ／ｇの範囲になるように形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記現像剤担持体にＤＣの現像バイアスのみを印加することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記キャリアは、重量平均粒径が２０〜６５μｍの範囲になるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記トナーは、平均粒径が３．５〜７．５μｍの範囲になるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 請求項１〜請求項６に記載の画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、
   前記像担持体と前記現像部とが一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
   

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