JP2007078798A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】細線及び小径ドットの均一再現が可能で、キャリア付着が発生せず、現像剤帯電量が安定し、これによって、長期間に亘って品質が安定した画像を形成することができる現像装置及び画像形成装置に提供する
【解決手段】像担持体に対向して設けられ、表面に磁性キャリア粒子とトナーとを含む二成分系現像剤を担持して像担持体との間に現像ニップを形成し、トナーを像担持体に供給して像担持体上の静電潜像を現像する現像剤担持体を有する現像装置において、磁性キャリア粒子は、キャリア芯材上に少なくとも結着樹脂及び粒子からなるコート膜を有しており、このコート膜に含まれる前記粒子は、固有抵抗が１０１２Ω・ｃｍ以上の粒子であり、且つ芯材に対する被覆率が７０〜９５％であり、現像剤担持体を、画像形成装置の単位出力枚数に対する画像面積率に基づいて作像時以外に駆動する制御手段を有する。
【選択図】図１
【解決手段】像担持体に対向して設けられ、表面に磁性キャリア粒子とトナーとを含む二成分系現像剤を担持して像担持体との間に現像ニップを形成し、トナーを像担持体に供給して像担持体上の静電潜像を現像する現像剤担持体を有する現像装置において、磁性キャリア粒子は、キャリア芯材上に少なくとも結着樹脂及び粒子からなるコート膜を有しており、このコート膜に含まれる前記粒子は、固有抵抗が１０１２Ω・ｃｍ以上の粒子であり、且つ芯材に対する被覆率が７０〜９５％であり、現像剤担持体を、画像形成装置の単位出力枚数に対する画像面積率に基づいて作像時以外に駆動する制御手段を有する。
【選択図】図１
Description
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられ、現像剤担持体上にトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を担持して像担持体と対向する領域へ現像剤を搬送し、前記像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置であって、表面に複数個の磁極を有し、その表面に直接二成分現像剤を磁力で担持しながら回動して、像担持体表面の静電潜像を現像する現像剤担持体に係り、特に、キャリア付着が発生することがなく、安定した現像剤帯電量を確保して、長期間安定した品質の画像を形成することができる現像装置及びこの現像装置を有する画像形成装置に関する。
従来、現像剤担持体（以下、現像スリーブともいう）表面上に、非磁性トナー粒子と磁性キャリア粒子からなる二成分現像剤を担持して、像担持体（以下、感光体又は感光体ドラムともいう）に供給して現像する現像装置として、静電潜像を担持した感光体ドラムの表面近傍に、現像スリーブ表面に所謂磁気ブラシを形成し、現像剤を搬送供給して、微小な間隔を保持して対向させた前記感光体ドラムと現像スリーブの間にＤＣバイアス又は必要に応じて、ＡＣ成分を重畳させたＤＣバイアスを印加して、トナー粒子を前記現像スリーブ側から感光体ドラム側へ供給して前記静電潜像を顕像化する現像装置が知られている。
このようにブラシ式現像を行なう現像装置において、前記現像スリーブは、通常、円筒状に形成された現像スリーブ本体と、この現像スリーブ本体内部に配置される複数の磁極を備えた磁石ローラとから構成されている。磁石ローラは、現像スリーブ表面に現像剤を穂立ちさせる磁界を形成するものであり、磁石ローラに対して現像スリーブが相対移動することで、現像スリーブ表面に穂立ちした現像剤が搬送される。
現像領域において、現像スリーブ上の現像剤は、磁石ローラが有する現像磁極から発せられる磁力線に沿って穂立ちする。穂立ちしてブラシ状になった現像剤は、現像スリーブの表面移動に伴って撓むようにして像担持体表面に接触し、静電潜像にトナーを供給する。
現像領域において、現像スリーブ上の現像剤は、磁石ローラが有する現像磁極から発せられる磁力線に沿って穂立ちする。穂立ちしてブラシ状になった現像剤は、現像スリーブの表面移動に伴って撓むようにして像担持体表面に接触し、静電潜像にトナーを供給する。
通常、現像装置は適正な現像剤の穂の高さに調整するための規制部材を有しており、現像剤の穂の高さが高すぎる場合には、現像領域に過剰な現像剤が供給されて感光体ドラム表面を傷つけて異常画像が発生しやすくなったり、黒ベタ画像やハーフトーンのベタ画像の後端部が白く抜ける、所謂後端白抜け現象が発生したり、細線再現性が悪化して画像が劣化する場合がある。一方、現像剤の穂の高さが低すぎる場合には、現像能力が低下して、所望の画像濃度を得るために、現像スリーブの線速を感光体ドラムの線速よりも高く設定するか、現像ポテンシャルを上げるか、現像剤のトナー濃度を高くして、現像剤の帯電量を下げる等の手段を講じる必要がある。
しかし、現像スリーブの線速を感光体ドラムの線速よりも高く設定した場合には、現像剤は潜像を摺擦するように動くが、この摺擦の間に現像剤中のトナーが消費されたり、潜像の地肌部のポテンシャルにより、現像剤中のトナーがスリーブ方向に移動したりするため、潜像近傍でのキャリアがトナーと逆極性の電荷を持つようになり、キャリア付着という問題が発生することがある。また、現像ポテンシャルを上げた場合には、弱磁気特性のキャリアまで感光体ドラムに現像されてしまい、やはりキャリア付着が発生する傾向があり、通過電荷量が増加して感光体の寿命を短くするなどの問題がある。更に、現像剤のトナー濃度を高くした場合には、トナー飛散、トナー落ちなどの問題が発生する。
しかし、現像スリーブの線速を感光体ドラムの線速よりも高く設定した場合には、現像剤は潜像を摺擦するように動くが、この摺擦の間に現像剤中のトナーが消費されたり、潜像の地肌部のポテンシャルにより、現像剤中のトナーがスリーブ方向に移動したりするため、潜像近傍でのキャリアがトナーと逆極性の電荷を持つようになり、キャリア付着という問題が発生することがある。また、現像ポテンシャルを上げた場合には、弱磁気特性のキャリアまで感光体ドラムに現像されてしまい、やはりキャリア付着が発生する傾向があり、通過電荷量が増加して感光体の寿命を短くするなどの問題がある。更に、現像剤のトナー濃度を高くした場合には、トナー飛散、トナー落ちなどの問題が発生する。
ところで、近年では電子写真方式のカラー化が進み、高画質、高再現性に加えて、高寿命化の要求が高まっている。フルカラー電子写真トナーには、例えばイエロー、マゼンタ、シアンに着色されたトナーが使用される。また必要に応じてブラックトナーも使用される。更に、高い解像力と画像の鮮明さを得るためにトナーの粒径が小粒径であることが望ましい。またトナー粒径の小粒径化と並行して、キャリアの小粒径化の検討も進められている。
キャリアを小粒径化することによって、次のような利点がある。即ち、キャリア表面積が広くなるので、個々のトナーに充分な摩擦帯電を与えることができ、低帯電量トナー、逆帯電量トナーの発生が少なくなり、これによって、地汚れ発生を抑制することができる。また、表面積が広く、地汚れが発生しにくいことから、トナーの平均帯電量を低くすることができ、充分な画像濃度が得られる。従って、小粒径キャリアは、小粒径トナー使用時の不具合を補うことが可能であり、小粒径トナーの利点を引き出すのに有効である。さらに、小粒径キャリアは緻密な磁気ブラシを形成し、かつ穂の流動性が良いため、画像の穂後が発生しにくいという特長がある。
しかし、キャリアを小粒径にした場合、キャリア粒子当たりの磁気モーメントが低下して、現像スリーブ上の磁気的なキャリア保持力が低下して、キャリア付着が発生しやすくなり、感光体の傷や定着ローラの傷が発生する原因となることがある。
キャリアを小粒径化することによって、次のような利点がある。即ち、キャリア表面積が広くなるので、個々のトナーに充分な摩擦帯電を与えることができ、低帯電量トナー、逆帯電量トナーの発生が少なくなり、これによって、地汚れ発生を抑制することができる。また、表面積が広く、地汚れが発生しにくいことから、トナーの平均帯電量を低くすることができ、充分な画像濃度が得られる。従って、小粒径キャリアは、小粒径トナー使用時の不具合を補うことが可能であり、小粒径トナーの利点を引き出すのに有効である。さらに、小粒径キャリアは緻密な磁気ブラシを形成し、かつ穂の流動性が良いため、画像の穂後が発生しにくいという特長がある。
しかし、キャリアを小粒径にした場合、キャリア粒子当たりの磁気モーメントが低下して、現像スリーブ上の磁気的なキャリア保持力が低下して、キャリア付着が発生しやすくなり、感光体の傷や定着ローラの傷が発生する原因となることがある。
上述したように、最近の高画質化対応に向けて、現像剤規制部材と現像スリーブとの隙間を狭く設定して、細線再現性、後端白抜けなどの異常画像を抑制する手段がとられるが、この対応手段の弊害として、現像剤が規制部材の通過時に過剰なストレスが掛かり、キャリア劣化を加速させる原因となることが挙げられる。そして、キャリア劣化に伴い、キャリアが所望の帯電量を確保することが困難となり、現像剤の帯電量低下を引き起こし、トナー落ちが発生するようになる。また同時にキャリア表面の結着樹脂が削れてしまう膜削れが発生して、キャリア付着に対して不利に作用する。このような問題点は、画質が重要視されるカラー画像では致命的であり、大きな課題となっている。そして、この課題に対して制御面から種々の対応策が提案されている。
このような現像装置又は現像装置を用いた画像形成装置に関する従来技術として、例えば特許文献１及び特許文献２には、画像面積率や現像剤担持体の単位移動距離に基づいてトナー強制消費を行う手段を備えた技術が開示されているが、これらの技術は、強制消費を実施した直後には現像剤帯電量は回復するものの、キャリア表面へのスペントが進行してしまい現像剤寿命が短くなるという欠点がある。
また、特許文献３〜１３は、それぞれ静電潜像を現像する手段以外に現像装置を駆動させる手段又は現像装置を回転させる手段を備えるものであるが、キャリア表面へのスペントを防止することに対しては効果があるものの、キャリア膜削れが発生してキャリア付着が顕在化してくるという問題がある。
上記したように、上記従来技術は、いずれも、現像剤帯電量確保及びキャリア付着を抑制するという課題に対しては、十分な対策がなされておらず、画像品質の改善効果の上で満足できるものではなかった。
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は二成分現像剤を用いて、使用環境、使用状況が変化しても細線及び小径ドットの均一再現が可能で、キャリア付着が発生せず、現像剤帯電量が安定し、これによって、長期間に亘って品質が安定した画像を形成することができる現像装置及び画像形成装置に提供することにある。
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は二成分現像剤を用いて、使用環境、使用状況が変化しても細線及び小径ドットの均一再現が可能で、キャリア付着が発生せず、現像剤帯電量が安定し、これによって、長期間に亘って品質が安定した画像を形成することができる現像装置及び画像形成装置に提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明に係る現像装置は、画像形成装置の像担持体に対向して設けられ、表面に磁性キャリア粒子とトナーとを含む二成分系現像剤を担持して前記像担持体との間に現像ニップを形成し、前記トナーを前記像担持体に供給して像担持体上の静電潜像を現像する現像剤担持体を有する現像装置において、前記磁性キャリア粒子は、キャリア芯材上に少なくとも結着樹脂及び粒子からなるコート膜を有しており、このコート膜に含まれる前記粒子は、固有抵抗が１０１２Ω・ｃｍ以上の粒子であり、且つ芯材に対する被覆率が７０〜９５％であり、前記現像剤担持体を、画像形成装置の単位出力枚数あたりの画像面積率に基づいて作像時以外に駆動させる駆動手段を有することを特徴とする。
この場合において、前記現像装置は、作像する画像面積を検知する画像面積検知手段を有するものであることが好ましい。
また、前記コート膜に含まれる粒子は、酸化アルミニウムトすることができる。
さらに、前記磁性キャリアの重量平均粒径は、２０μｍ以上、６０μｍ以下であることが好ましい。
更にまた、前記磁性キャリアの体積固有抵抗は１０〔ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）〕以上、１６〔ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）〕以下である物とすることができる。
更にまた、前記現像装置に使用される現像剤は、イエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックのフルカラー現像剤とすることができる。
更にまた、現像領域における単位面積当たりの現像剤の担持量は、３０〜８０ｍｇ／ｃｍ２であることが好ましい。
本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、この像担持体を帯電させる帯電装置と、像担持体の帯電面に画像情報に基づいて潜像を形成する露光装置と、前記像担持体に形成された静電潜像にトナーを供給して可視像化する現像装置と、像転写後の像担持体表面に残存する残留トナーを回収するクリーニング装置とを有する画像形成装置において、前記現像装置は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の現像装置であることを特徴とする。
この場合において、前記現像装置は、作像する画像面積を検知する画像面積検知手段を有するものであることが好ましい。
また、前記コート膜に含まれる粒子は、酸化アルミニウムトすることができる。
さらに、前記磁性キャリアの重量平均粒径は、２０μｍ以上、６０μｍ以下であることが好ましい。
更にまた、前記磁性キャリアの体積固有抵抗は１０〔ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）〕以上、１６〔ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）〕以下である物とすることができる。
更にまた、前記現像装置に使用される現像剤は、イエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックのフルカラー現像剤とすることができる。
更にまた、現像領域における単位面積当たりの現像剤の担持量は、３０〜８０ｍｇ／ｃｍ２であることが好ましい。
本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、この像担持体を帯電させる帯電装置と、像担持体の帯電面に画像情報に基づいて潜像を形成する露光装置と、前記像担持体に形成された静電潜像にトナーを供給して可視像化する現像装置と、像転写後の像担持体表面に残存する残留トナーを回収するクリーニング装置とを有する画像形成装置において、前記現像装置は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の現像装置であることを特徴とする。
本発明によれば、キャリア付着が発生することなく、画像出力の際の画像面積によらず、現像剤帯電量を安定させることができ、長期に亘って安定した品質の品質を形成することができる。
以下に、本発明の実施の形態について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
本発明者らが鋭意検討したところによれば、現像剤におけるキャリア劣化の原因として、例えば二つの理由が挙げられる。一つは、キャリア芯材表面の結着樹脂が削れてしまうことに伴い芯材表面が露出し、キャリア表面上に局所的に抵抗が低い部分が存在するようになってキャリア付着が発生しやすくなること、もう一つは、キャリア表面にトナー添加剤が転移する、所謂スペント化が挙げられる。
ところで、上述したように、最近のカラー化に伴い高面積の画像を出力する機会が増えているが、高面積の画像を出力する場合には、多量のトナー補給をして現像剤中のトナーが入れ替わる回数が多くなり、スペント化しやすくなる傾向にあり、現像剤規制部材を狭く設定した場合、このスペント化の現象が加速的に進行するようになる。
これらの課題に対して、上述したような、静電潜像の現像時以外に現像スリーブを回転させるだけは十分な改善効果が得られない。そこで、本発明においては、画像形成装置に適用するトナーと、画像形成装置の制御面の両面から対策を施し、これによって上記目的を達成している。
本発明者らが鋭意検討したところによれば、現像剤におけるキャリア劣化の原因として、例えば二つの理由が挙げられる。一つは、キャリア芯材表面の結着樹脂が削れてしまうことに伴い芯材表面が露出し、キャリア表面上に局所的に抵抗が低い部分が存在するようになってキャリア付着が発生しやすくなること、もう一つは、キャリア表面にトナー添加剤が転移する、所謂スペント化が挙げられる。
ところで、上述したように、最近のカラー化に伴い高面積の画像を出力する機会が増えているが、高面積の画像を出力する場合には、多量のトナー補給をして現像剤中のトナーが入れ替わる回数が多くなり、スペント化しやすくなる傾向にあり、現像剤規制部材を狭く設定した場合、このスペント化の現象が加速的に進行するようになる。
これらの課題に対して、上述したような、静電潜像の現像時以外に現像スリーブを回転させるだけは十分な改善効果が得られない。そこで、本発明においては、画像形成装置に適用するトナーと、画像形成装置の制御面の両面から対策を施し、これによって上記目的を達成している。
まず、トナーのキャリアについては、結着樹脂に含まれる粒子の固有抵抗を１０１２（Ω・ｃｍ）以上とし、かつ、芯材に対する被覆率を７０〜９５％とする。粒子を含有させる理由としては、キャリア表面に凹凸を作り、現像剤を摩擦帯電させるための攪拌により、トナーとの摩擦又はキャリア同士の摩擦で、結着樹脂への強い衝撃を伴う接触を緩和することにあり、これにより、キャリアへのトナーのスペントを防止することができる。
ここで、被覆率とは、無機酸化物粒子のキャリア芯材に対する被覆率であり、次式で表される。
被覆率＝（Ｄs*ｐｓ*Ｗ）/（4*Ｄf*ｐｆ）*１００
（Ds：キャリア芯材粒径、ｐｓ：キャリア芯材真比重、Ｗ：キャリア芯材に対する導電性粒子および無機酸化粒子の添加量の比、Ｄf：導電性粒子および無機酸化粒子の粒径、ｐｆ
：導電性粒子および無機酸化粒子の真比重）
粒子の固有抵抗が１０１２（Ω・ｃｍ）未満の場合、経時の膜削れによって被覆層中の該粒子が表面に析出するような状態で存在した場合、局所的に抵抗の低下が著しくなり、そのような状態が存在するキャリアがベタ画像中に現像してしまう。その結果、画像中に白抜けが発生する。また、被覆率が７０％未満では経時の膜削れによってキャリア芯材表面が露出する確率が高くなり、局所的に抵抗の低下が発生し、同様に画像中に白抜けが発生することになる。一方、被覆率が９５％を超えると前記粒子の積層が多くなり、積層した部分が削れ易く、局所的な抵抗低下の原因となる。
ここで、被覆率とは、無機酸化物粒子のキャリア芯材に対する被覆率であり、次式で表される。
被覆率＝（Ｄs*ｐｓ*Ｗ）/（4*Ｄf*ｐｆ）*１００
（Ds：キャリア芯材粒径、ｐｓ：キャリア芯材真比重、Ｗ：キャリア芯材に対する導電性粒子および無機酸化粒子の添加量の比、Ｄf：導電性粒子および無機酸化粒子の粒径、ｐｆ
：導電性粒子および無機酸化粒子の真比重）
粒子の固有抵抗が１０１２（Ω・ｃｍ）未満の場合、経時の膜削れによって被覆層中の該粒子が表面に析出するような状態で存在した場合、局所的に抵抗の低下が著しくなり、そのような状態が存在するキャリアがベタ画像中に現像してしまう。その結果、画像中に白抜けが発生する。また、被覆率が７０％未満では経時の膜削れによってキャリア芯材表面が露出する確率が高くなり、局所的に抵抗の低下が発生し、同様に画像中に白抜けが発生することになる。一方、被覆率が９５％を超えると前記粒子の積層が多くなり、積層した部分が削れ易く、局所的な抵抗低下の原因となる。
ところで、例えば画像面積率が１５％以上の画像を出力し続けた場合には、上述したキャリアを使用しても、キャリア表面への添加剤等によるスペントが徐々に進行していき、高寿命確保は困難な状況となる。このスペントを抑制するためには現像スリーブを回転させることが有効であり、出力枚数に対する画像面積率に応じて即ち、出力枚数に対する平均画像面積率が所定の閾値、例えば１５％を超えた場合に、現像スリーブ駆動モータを駆動させることにより、適正な現像剤帯電量を確保することが可能となる。このように、本発明で規定するトナーのキャリア及び画像形成装置自体の制御のどちらか一方が欠落しても、所期の目的を達成することは困難となる。
更に、本発明のキャリアの結着樹脂に含まれる粒子として、酸化アルミニウムを用いることで良好な効果が発揮され、顕著な品質改善効果が得られる。
更にまた、キャリアの体積固有抵抗を１０［Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］以上、１６［Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］以下とすることによって、より改善効果が顕著となる。体積固有抵抗が１０［Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］未満の場合には、非画像部でのキャリア付着が生じるために好ましくない。一方、体積固有抵抗が１６［Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］を超える場合には、エッジ効果が許容できないレベルにまで悪化して好ましくない。なお、ハイレジスト計の測定可能下限を下回った場合には、実質的には体積固有抵抗値は得られず、ブレークダウンしたものとして扱うことにする。体積固有抵抗とは、ギャップ２ｍｍを隔てた平行電極間にキャリアを投入し、タッピングした後、両電極間にＤＣ１０００Ｖを印加し、３０ｓｅｃ後の抵抗値をハイレジスト計で計測した値を体積抵抗率に変換した値をいう。
更にまた、キャリアの体積固有抵抗を１０［Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］以上、１６［Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］以下とすることによって、より改善効果が顕著となる。体積固有抵抗が１０［Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］未満の場合には、非画像部でのキャリア付着が生じるために好ましくない。一方、体積固有抵抗が１６［Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］を超える場合には、エッジ効果が許容できないレベルにまで悪化して好ましくない。なお、ハイレジスト計の測定可能下限を下回った場合には、実質的には体積固有抵抗値は得られず、ブレークダウンしたものとして扱うことにする。体積固有抵抗とは、ギャップ２ｍｍを隔てた平行電極間にキャリアを投入し、タッピングした後、両電極間にＤＣ１０００Ｖを印加し、３０ｓｅｃ後の抵抗値をハイレジスト計で計測した値を体積抵抗率に変換した値をいう。
また、もう一つの重要な因子として、現像剤担持体上の現像剤担持量が挙げられ、現像剤担持体から像担持体上に効率良くトナーを供給して現像させるためには、現像剤担持体
上の単位面積あたり現像剤の担持量は３０〜８０（ｍｇ/ｃｍ２）になるように、好ましくは３０〜７０（ｍｇ/ｃｍ２）になるように調整する。担持量が３０（ｍｇ/ｃｍ２）より低い場合には、現像剤担持体と像担持体間に印加させ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。また担持量が高すぎる場合には、現像剤担持体の回動方向の下流側において現像剤落ちが発生しやすくなる。さらに像担持体と現像剤担持体との間の空間において、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、像担持体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。現像領域における現像剤担持量は少なめに設定した方が細線再現性に対して有利に作用するが、本発明のキャリアを用いれば、キャリア膜削れ（結着樹脂の削れ）は発生しないことから、現像剤の高寿命に加えて高品質な画像を得ることが可能となる。
上の単位面積あたり現像剤の担持量は３０〜８０（ｍｇ/ｃｍ２）になるように、好ましくは３０〜７０（ｍｇ/ｃｍ２）になるように調整する。担持量が３０（ｍｇ/ｃｍ２）より低い場合には、現像剤担持体と像担持体間に印加させ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。また担持量が高すぎる場合には、現像剤担持体の回動方向の下流側において現像剤落ちが発生しやすくなる。さらに像担持体と現像剤担持体との間の空間において、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、像担持体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。現像領域における現像剤担持量は少なめに設定した方が細線再現性に対して有利に作用するが、本発明のキャリアを用いれば、キャリア膜削れ（結着樹脂の削れ）は発生しないことから、現像剤の高寿命に加えて高品質な画像を得ることが可能となる。
また、本発明の現像装置に使用されるキャリアは、前記芯材粒子の表面に樹脂層を形成することによって製造される。樹脂層を形成するための樹脂としては、キャリアの製造に用いられている従来公知の各種のものを用いることができる。
本発明においては、下記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。
本発明においては、下記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。
前記式中、Ｒ１は水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、メトキシ基、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）を示し、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。
本発明では、ストレートシリコーン樹脂を用いることができる。このようなものとしては、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）などが挙げられる。
本発明では、ストレートシリコーン樹脂を用いることができる。このようなものとしては、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）などが挙げられる。
本発明では、変性シリコーン樹脂を用いることもできる。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などが挙げられる。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）などが挙げられる。
、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）などが挙げられる。
本発明で使用できる前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 ＭＷ １７９．３
Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）３Ｓi（ＯＣ２Ｈ５）３ ＭＷ ２２１．４
Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２S i(ＣＨ３)２(ＯＣ２Ｈ５) ＭＷ １６１．３
Ｈ２ＮＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２S i (ＣＨ３)（ＯＣ２Ｈ５）２ ＭＷ １９１．３
Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＮＨＣＨ２Ｓi（ＯＣＨ３）３ ＭＷ １９４．３
Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓi(ＣＨ３)（ＯＣＨ３）２ ＭＷ ２０６．４
Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓi（ＯＣＨ３）３ ＭＷ ２２４．４
（ＣＨ３）２ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓi(ＣＨ３)（ＯＣ２Ｈ５）２ ＭＷ ２１９．４
（Ｃ４Ｈ９）２ＮＣ３Ｈ６Ｓi(ＯＣＨ３)３ ＭＷ ２９１．６
．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 ＭＷ １７９．３
Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）３Ｓi（ＯＣ２Ｈ５）３ ＭＷ ２２１．４
Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２S i(ＣＨ３)２(ＯＣ２Ｈ５) ＭＷ １６１．３
Ｈ２ＮＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２S i (ＣＨ３)（ＯＣ２Ｈ５）２ ＭＷ １９１．３
Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＮＨＣＨ２Ｓi（ＯＣＨ３）３ ＭＷ １９４．３
Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓi(ＣＨ３)（ＯＣＨ３）２ ＭＷ ２０６．４
Ｈ２ＮＣＨ２ＣＨ２ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓi（ＯＣＨ３）３ ＭＷ ２２４．４
（ＣＨ３）２ＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓi(ＣＨ３)（ＯＣ２Ｈ５）２ ＭＷ ２１９．４
（Ｃ４Ｈ９）２ＮＣ３Ｈ６Ｓi(ＯＣＨ３)３ ＭＷ ２９１．６
更に、本発明では、キャリア芯材粒子表面を被覆する樹脂として、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。
即ち、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などのスチレン系樹脂、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、メラミン樹脂などが挙げられる。
即ち、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などのスチレン系樹脂、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、メラミン樹脂などが挙げられる。
キャリア芯材粒子表面に樹脂層を形成する方法としては、スプレードライ法、浸漬法、パウダーコーティング法など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。
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。
キャリア芯材粒子表面上に形成する樹脂層の厚みは、通常０ ．０２〜１μｍ、好ましくは０ ．０３〜０ ．８μｍである。樹脂層の厚みはきわめて小さいことから、樹脂層を被覆した芯材粒子からなるキャリアとキャリア芯材粒子の粒度分布は実質的に同じである。
また必要に応じてキャリアの抵抗率を調整する場合もあり、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。
また、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、以下の方法、即ち、コーティングに使用する溶媒又は被覆用樹脂溶液に導電性微粉末を投入後、ボールミル、ビーズミルなどメディアを使用した分散機又は高速回転する羽根を備えた攪拌機を使用することによって均一に分散することができる。
また、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、以下の方法、即ち、コーティングに使用する溶媒又は被覆用樹脂溶液に導電性微粉末を投入後、ボールミル、ビーズミルなどメディアを使用した分散機又は高速回転する羽根を備えた攪拌機を使用することによって均一に分散することができる。
本発明の現像装置に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を含有する。本発明のトナーで使用される結着樹脂としては従来からトナー用結着樹脂として使用されてきたものは全てが適用可能である。具体的にはポリスチレン、ポリクロロスチレン、ポリビニルトルエンなど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など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などが挙げられ、これらは単独で又は２種以上を混合して使用される。
次に、本発明の現像装置に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、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を適用することができる。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などが挙げられる。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。
本発明の現像装置に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などが挙げられる。
また、本発明の現像装置に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、ポリプロピレンなど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、ホホバ油などの植物系ワックス類；みつろう、ラノリン、鯨ろうなどの動物系ワックス類；モンタンワックス、オゾケライトなど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などの油脂系ワックス類を含有することができ、これらは単独で又は２種以上混合して使用される。
更に本発明の現像装置に使用されるトナーには、前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など）、抵抗調整剤（酸化錫、酸化鉛、酸化アンチモンなど）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、必要に応じて前記の離型剤、助剤等以外の流動性付与剤を混合することもできる。その流動性付与剤としては、例えばシリカ微粒子、酸化チタン微粒子、酸化アルミニウム微粒子、フッ化マグネシウム微粒子、炭化ケイ素微粒子、炭化ホウ素微粒子、炭化チタン微粒子、炭化ジルコニウム微粒子、窒化ホウ素微粒子、窒化チタン微粒子、窒化ジルコニウム微粒子、マグネタイト微粒子、二硫化モリブデン微粒子、ステアリン酸アルミニウム微粒子、ステアリン酸マグネシウム微粒子、ステアリン酸亜鉛微粒子、フッ素系樹脂微粒子、アクリル系樹脂微粒子等が挙げられ、これらは単独で又は２種以上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。
本発明の現像装置に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が、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した後、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なう。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できる。
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などの粉砕機を用いて粗粉砕をする。更に、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などに連結されたローター粉砕機などを用いて表面処理を行なうが、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が、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が、特に外壁としての固定容器と該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、連結された分級機には気流式分級機としてディスパージョンセパレータ（ＤＳ）式分級機（日本ニューマチック工業社製）、多分割式分級機（エルボージェット；日鉄鉱業社製）などが使用できる。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ない、微細粒子を得ることができる。
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なう場合、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。
本発明装置に適用される現像剤は、前記キャリアとトナーとから構成されており、トナーは、熱可塑性樹脂を主成分とするバインダー樹脂中に、着色剤、微粒子、そして帯電制御剤、離型剤等を含有させたものであり、従来公知の各種のトナーを用いることができる。このトナーは、重合法、造粒法などの各種のトナー製法によって作成された不定形又は球形のトナーである。また、磁性トナー及び非磁性トナーのいずれも使用可能である。
本発明装置で用いるトナーにおいて、その重量平均粒径Ｄｗは９．０〜４．０μｍ、好ましくは７．５〜４．５μmである。キャリアに対するトナーの割合は、キャリア１００重量部当り、トナー２〜２５重量部、好ましくは４〜１５重量部の割合である。
本発明のキャリアとトナーとからなる現像剤において、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。また、本発明の現像剤において、トナーによるキャリアの被覆率が５０％のときのトナー帯電量は、３５（−μC／ｇ）以下、より好ましくは２５（−μC／ｇ）以下である。その下限値は、特に制約されないが、通常、１５（−μC／ｇ）程度である。
本発明においてキャリア、キャリア芯材及びトナーに関する重量平均粒径Ｄｗは、個数基準で測定された粒子の粒径分布（個数頻度と粒径との関係）に基づいて算出されたものである。
この場合の重量平均粒径Ｄｗは以下の式で表される。
Ｄｗ＝｛１／Σ（ｎＤ３）｝×｛Σ（ｎＤ４）｝
前記式中、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。なお、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、本発明の場合には、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。
この場合の重量平均粒径Ｄｗは以下の式で表される。
Ｄｗ＝｛１／Σ（ｎＤ３）｝×｛Σ（ｎＤ４）｝
前記式中、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。なお、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、本発明の場合には、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。
本発明で電子写真用現像剤容器は、現像剤を収納させる容器に対して、前記した本発明の現像剤を収納させたものである。この場合の容器としては、従来公知の各種のものを用いることができる。
電子写真方式の画像形成装置では、トナー付着量を一定に保つために作像時以外に定期的に電位制御やトナー補給を実施するが、本発明の現像スリーブ駆動モーターを駆動させる手段は、電位制御と組み合わせ（電位制御実行の直前）で行なうのが望ましい。現像駆動モーターを駆動させることにより、現像剤帯電量の水準が変動するので、電位制御と組み合わせにしないと、帯電量変動に伴いトナー付着量が変動してしまい、画像濃度の安定性が確保できなくなる。
以下、図２に基づいて本実施形態に係る画像形成装置についてさらに詳細に説明する。図２は、本発明にかかる画像形成装置としての電子写真方式のフルカラープリンタ（以下、単に画像形成装置という）を示す。図２において、箱状の装置本体１内には複数個の像担持体ユニットとしての感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋがそれぞれ装置本体１に着脱可能に装着されている。装置本体１内の中央部には記録材担持体としての転写ベルト３が、装置本体１の対角線方向に斜めに配置されている。転写ベルト３は、その一つに回転駆動力が伝達される複数のローラに架け渡されて矢印Ａで示す方向に回転駆動可能に設けられている。
感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、像担持体としてのドラム状の感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋを有し、各感光体の表面が転写ベルト３と接触するように、同ベルトの上方に配設されている。感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの配列は、感光体２Ｙを給紙側とし、感光体ユニット２Ｋが定着装置９側に位置するように４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋの順となっている。感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋとしては、ベルト状の感光体等を用いてもよい。
現像剤供給手段となる現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋとそれぞれ対向配置されている。現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、複数色、例えばイエロー（以下、Ｙという）とキャリアを有する二成分現像剤、マゼンタ（以下、Ｍという）とキャリアを有する二成分現像剤、シアン（以下、Ｃという）とキャリアを有する二成分現像剤、ブラック（以下、Ｋという）とキャリアを有する２成分現像剤をそれぞれ感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ上の静電潜像に供給して各静電潜像を現像するものである。
感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの上方には露光手段としての書き込み装置６が配置され、感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの下方には両面ユニット７が配置されている。両面ユニット７の下方には、サイズの異なる転写材を収納可能な給紙ユニット１３、１４が配設されている。装置本体１の左方には反転ユニット８が配置され、装置本体1の右側には手差しトレイ１５が矢印Ｂ方向に開閉可能に設けられている。転写ベルト３と反転ユニット８との間には定着装置９が配置されている。定着装置９の転写材搬送方向下流側には反転搬送路１０が分岐して形成され、シート状の転写材を反転搬送路１０に配置された排紙ローラ１１によって装置上部に設けられた排紙トレイ１２に案内している。
感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ上にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色のトナー像を形成するためのユニットであり、装置本体1に配置される場所を除いては同一構成となっている。例えば、感光体ユニット２Ｙは、図４に示すように、感光体４Ｙと、感光体４Ｙに当接する帯電手段としての帯電ローラ１６Ｙと、感光体４Ｙの表面をブラシローラ１７Ｙ及びクリーニングブレード１８Ｙでクリーニングするクリーニング装置１９Ｙとを一体のユニット構成としたもので、装置本体１に着脱可能に取付けられる。感光体ユニット２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの構成の説明は省略する。
書き込み装置６では、図３に示すように同軸上に配置された２つの回転多面鏡２０、２１がポリゴンモータ２２により回転される。回転多面鏡２０、２１は、図示しない二つのレーザ光源としてのレーザダイオードからのＹ画像データで変調されたＹ用レーザ光、Ｍ画像データにより変調されたＭ用レーザ光と、他の２つのレーザ光源としてのレーザダイオードからのＣ画像データにより変調されたＣ用レーザ光、Ｋ画像データにより変調されたＫ用レーザ光とを左右に振り分けて反射する。
回転多面鏡２０、２１からのＹ用レーザ光及びＭ用レーザ光は２層のｆθレンズ２３を通る。このｆθレンズ２３からのＹ用レーザ光は、ミラー２４で反射されて長尺ＷＴＬ２５を通過した後にミラー２６、２７を介して感光体ユニット２Ｙの感光体４Ｙに照射される。ｆθレンズ２３からのＭ用レーザ光は、ミラー２８で反射されて長尺ＷＴＬ２９を通過した後にミラー３０、３１を介して感光体ユニット２Ｍの感光体４Ｍに反射される。回転多面鏡２０、２１からのＣ用レーザ光及びＫ用レーザ光は２層のｆθレンズ３２を通る。このｆθレンズ３２からのＣ用レーザ光は、ミラー３３で反射されて長尺ＷＴＬ３４を通過した後にミラー３４、３６を介して感光体ユニット２Ｃの感光体4Ｃに照射される。ｆθレンズ３２からのＫ用レーザ光は、ミラー３７で反射されて長尺ＷＴＬ３８を通過した後にミラー３９、４０を介して感光体ユニット２Ｋの感光体４Ｋに照射される。
以下に、上記構成の画像形成装置の動作を説明する。
図示しない操作部により画像形成が指示されると、感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋが図示しない駆動源により回転駆動されて時計回り方向に回転する。感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの各帯電ローラ１６Ｙ…は、図示しない電源から帯電バイアスが印加されて感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋをそれぞれ一様に帯電させる。感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、それぞれ帯電ローラ１６Ｙ…により一様に帯電された後に書き込み装置６にて、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色の画像データで変調されたレーザ光により露光されて、各表面に静電潜像が形成される。これらの感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ上の静電潜像は、現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにより現像されてＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色のトナー像となる。
図示しない操作部により画像形成が指示されると、感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋが図示しない駆動源により回転駆動されて時計回り方向に回転する。感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの各帯電ローラ１６Ｙ…は、図示しない電源から帯電バイアスが印加されて感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋをそれぞれ一様に帯電させる。感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、それぞれ帯電ローラ１６Ｙ…により一様に帯電された後に書き込み装置６にて、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色の画像データで変調されたレーザ光により露光されて、各表面に静電潜像が形成される。これらの感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ上の静電潜像は、現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにより現像されてＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色のトナー像となる。
給紙カセット１３、１４のうち選択された方の給紙カセットからは、１枚の転写材が分離されて、感光体ユニット２Ｙよりも給紙側に配置されたレジストローラ５１へ給紙される。装置本体１の右方側部に手差しトレイ１５が配置され、この手差しトレイ１５からも転写材がレジストローラ５１へ給紙可能である。レジストローラ５１は、各転写材を感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ上のトナー像と先端が一致するタイミングで転写ベルト３上へ送り出す。送り出された転写材は、紙吸着ローラ５２によって帯電される転写ベルト３に静電的に吸着されて各転写部へと搬送される。
搬送された転写材には、各転写部を順に通過する際に、転写ブラシ４７〜５０により感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ上のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色のトナー像が順次に重ね合わせて転写されることで、４色重ね合わせのフルカラートナー像が形成される。フルカラートナー像が形成された転写材は、定着装置９によりフルカラートナー像が定着され、その後は指定されたモードに応じた排出路を通って排紙トレイ１２に反転排出される場合や、定着装置９から直進して反転ユニット８内を通ってストレートに排紙される。
以上の作像動作は、４色重ね合わせのフルカラーモードが図示しない操作部で選択された時の動作であるが、３色重ね合わせのフルカラーモードが操作部で選択された時にはＫトナー像の形成が省略されてＹ、Ｍ、Ｃ３色のトナー像の重ね合わせによるフルカラー画像が転写材上に形成される。また白黒画像形成モードが操作部で選択された時には、Ｋトナー像の形成のみが行われて白黒画像が転写材上に形成される。
以下、本発明の特長部分である現像装置について説明する。
現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、トナー色が異なる以外は同一構成になっているので、現像装置５Ｙを代表して、その構成を説明する。図５は、現像装置５Ｙの現像剤の搬送方向側から見た図である。
現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、トナー色が異なる以外は同一構成になっているので、現像装置５Ｙを代表して、その構成を説明する。図５は、現像装置５Ｙの現像剤の搬送方向側から見た図である。
図５において、現像装置５Ｙは、Ｙトナーとキャリアを有する二成分現像剤が収容された現像ケース５３内に配置され現像ケース５３の開口部５３ｃを介して感光体４Ｙと対向するように配置された現像剤担持体としての現像スリーブ５４と、現像ケース５３内に配置され、現像剤を攪拌しながら搬送するスクリュー部材５５、５６とを備えている。
現像ケース５３は、感光体４Ｙへの現像剤の供給側に位置する第１の空間部６５と、供給口６２から補給トナーの供給を受ける第２の空間部６４側とに仕切り壁５７によって分割されている。スクリュー部材５６は空間部６５に、スクリュー部材５５は空間部６４にそれぞれ配置され、現像ケース５３に設けた図示しない軸受部材によって回転自在に支持されている。無論、現像スリーブ５４も図示しない軸受部材を介して現像ケース５３に回転自在に支持されている。現像スリーブ５４は、図示しない駆動手段から回転駆動力が伝達されることで回転する。
ここで、現像装置の制御方法について、図１を用いて説明する。図１は画像形成装置の操作フローを示す図である。図示しない操作部により画像形成が指示され,作像を開始した（ステップＳ１）後、画像出力枚数ｎ枚（例えば、４００枚）あたりの平均画像面積率ａを算出する（ステップＳ２）。算出した平均画像面積率ａが所定の閾値（基準値）である例えば１５％よりも低いか否かを判定し（ステップ３）、低い場合は、現像スリーブにおける像担持体にトナーを供給するための電位を制御し（ステップＳ５）、次工程の作像準備に入る（ステップＳ６）。一方、算出した平均画像面積率ａが所定の閾値（基準値）である例えば１５％よりも低くない場合は、図示しない制御装置からの指令によって、現像スリーブ駆動モータを数分間、例えば１〜３分間駆動させる（ステップＳ４）。これによって適正な現像剤帯電量を確保し、その後、前記電位制御工程（ステップＳ５）に移行する。
本実施形態の現像装置は、作像する画像面積を検知する画像面積検知手段を有するものであることが好ましい。
ここで、現像装置の制御方法について、図１を用いて説明する。図１は画像形成装置の操作フローを示す図である。図示しない操作部により画像形成が指示され,作像を開始した（ステップＳ１）後、画像出力枚数ｎ枚（例えば、４００枚）あたりの平均画像面積率ａを算出する（ステップＳ２）。算出した平均画像面積率ａが所定の閾値（基準値）である例えば１５％よりも低いか否かを判定し（ステップ３）、低い場合は、現像スリーブにおける像担持体にトナーを供給するための電位を制御し（ステップＳ５）、次工程の作像準備に入る（ステップＳ６）。一方、算出した平均画像面積率ａが所定の閾値（基準値）である例えば１５％よりも低くない場合は、図示しない制御装置からの指令によって、現像スリーブ駆動モータを数分間、例えば１〜３分間駆動させる（ステップＳ４）。これによって適正な現像剤帯電量を確保し、その後、前記電位制御工程（ステップＳ５）に移行する。
本実施形態の現像装置は、作像する画像面積を検知する画像面積検知手段を有するものであることが好ましい。
以下、本発明の具体的実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、ここでの部は重量基準である。
実施例１
トナー製造例
（マスターバッチ顔料成分）
顔料 キナクリドン系マゼンタ顔料(C.I.Pigment
Red122) ５０部
結着樹脂 エポキシ樹脂 ５０部
水 ３０部
上記原材料をヘンシェルミキサーにて混合し、顔料凝集体中に水が染み込んだ混合物を得た。これをロール表面温度１３０℃に設定した２本ロールにより４５分間混練を行ない、マスターバッチ顔料（１）を得た。次に、このマスターバッチ顔料を用いて、以下の方法によりトナーを作成した。
（トナー成分）
結着樹脂 エポキシ樹脂（R-304、三井化学） １００部
着色剤 マスターバッチ顔料（１） １３部
帯電制御剤 サリチル酸亜鉛塩（ボントロンE84、オリエント化学） ２部
からなる組成の混合物を２軸混練機にて溶融混練し、この混練物を粉砕部に平板型衝突板を具備したジェットミル粉砕機で平均粒径１２μｍになるように微粉砕し、さらにＤＳタイプ気流式分級機に連結したターボミルを使用して表面処理を行なったところ平均粒径１１．５μｍであった。さらに微粉分級して、重量平均粒径７．５μｍ、３μｍ以下粒子個数比率が８％の微細粒子を得た。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の疎水性酸化チタン微粒子５０ｇ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を得た。
キャリア1の製造例
［キャリア被覆層］
・シリコン樹脂溶液［固形分２３重量％
（ＳＲ２４１０：東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）］ １３２．２重量部
・アミノシラン［固形分１００重量％
（ＳＨ６０２０：東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）］ ０．６６重量部
・無機酸化微粒子Ａ 酸化アルミニウム 粒径：０．４０μｍ、真比重：３．９
[粒子粉体固有抵抗：１０１２Ω・ｃｍ] １４５重量部
・トルエン ３００重量部
をホモミキサーで１０分間分散し、シリコン樹脂被覆膜形成溶液を得た。芯材として平均粒径；３５μｍ焼成フェライト粉（真比重５．５）５０００重量部を用い、上記被覆膜形成溶液を芯材表面に膜厚０．１５μｍになるように、スピラコーター（岡田精工社製）によりコーター内温度４０℃で塗布し乾燥した。得られたキャリアを電気炉中にて２４０℃で１時間放置して焼成した。冷却後フェライト粉バルクを目開き６３μｍの篩を用いて解砕し、Ｄ／ｈ：２．３、体積固有抵抗：１５．９［Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］、磁化：６８Ａｍ２／ｋｇの[キャリア１]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が９３％であった。
上記方法で得られたカラートナー及びキャリア１を用いてトナー濃度（ＴＣ）５wt％の現像剤を作成して、リコー製ＩＰＳｉＯ ｃｏｌｏｒ ８１００機を改造して品質評価を行った。ちなみに現像剤担持体量は７５ｍｇ／ｃｍ２に設定して、画像面積は２０％の画像を１００Ｐ／Ｊでトータル２００，０００枚出力して評価を行った。通紙枚数に対する現像剤帯電量推移、画像濃度推移、ベタキャリア付着について評価を実施した。また、電位制御の実行間隔を４００枚に設定して、電位制御実行前には現像駆動モーターを１分間駆動させるように設定した。
トナー製造例
（マスターバッチ顔料成分）
顔料 キナクリドン系マゼンタ顔料(C.I.Pigment
Red122) ５０部
結着樹脂 エポキシ樹脂 ５０部
水 ３０部
上記原材料をヘンシェルミキサーにて混合し、顔料凝集体中に水が染み込んだ混合物を得た。これをロール表面温度１３０℃に設定した２本ロールにより４５分間混練を行ない、マスターバッチ顔料（１）を得た。次に、このマスターバッチ顔料を用いて、以下の方法によりトナーを作成した。
（トナー成分）
結着樹脂 エポキシ樹脂（R-304、三井化学） １００部
着色剤 マスターバッチ顔料（１） １３部
帯電制御剤 サリチル酸亜鉛塩（ボントロンE84、オリエント化学） ２部
からなる組成の混合物を２軸混練機にて溶融混練し、この混練物を粉砕部に平板型衝突板を具備したジェットミル粉砕機で平均粒径１２μｍになるように微粉砕し、さらにＤＳタイプ気流式分級機に連結したターボミルを使用して表面処理を行なったところ平均粒径１１．５μｍであった。さらに微粉分級して、重量平均粒径７．５μｍ、３μｍ以下粒子個数比率が８％の微細粒子を得た。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の疎水性酸化チタン微粒子５０ｇ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を得た。
キャリア1の製造例
［キャリア被覆層］
・シリコン樹脂溶液［固形分２３重量％
（ＳＲ２４１０：東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）］ １３２．２重量部
・アミノシラン［固形分１００重量％
（ＳＨ６０２０：東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）］ ０．６６重量部
・無機酸化微粒子Ａ 酸化アルミニウム 粒径：０．４０μｍ、真比重：３．９
[粒子粉体固有抵抗：１０１２Ω・ｃｍ] １４５重量部
・トルエン ３００重量部
をホモミキサーで１０分間分散し、シリコン樹脂被覆膜形成溶液を得た。芯材として平均粒径；３５μｍ焼成フェライト粉（真比重５．５）５０００重量部を用い、上記被覆膜形成溶液を芯材表面に膜厚０．１５μｍになるように、スピラコーター（岡田精工社製）によりコーター内温度４０℃で塗布し乾燥した。得られたキャリアを電気炉中にて２４０℃で１時間放置して焼成した。冷却後フェライト粉バルクを目開き６３μｍの篩を用いて解砕し、Ｄ／ｈ：２．３、体積固有抵抗：１５．９［Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］、磁化：６８Ａｍ２／ｋｇの[キャリア１]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が９３％であった。
上記方法で得られたカラートナー及びキャリア１を用いてトナー濃度（ＴＣ）５wt％の現像剤を作成して、リコー製ＩＰＳｉＯ ｃｏｌｏｒ ８１００機を改造して品質評価を行った。ちなみに現像剤担持体量は７５ｍｇ／ｃｍ２に設定して、画像面積は２０％の画像を１００Ｐ／Ｊでトータル２００，０００枚出力して評価を行った。通紙枚数に対する現像剤帯電量推移、画像濃度推移、ベタキャリア付着について評価を実施した。また、電位制御の実行間隔を４００枚に設定して、電位制御実行前には現像駆動モーターを１分間駆動させるように設定した。
実施例２
上記実施例１におけるキャリアにおいて、キャリア１からキャリア２に変更した以外は、実施例１と同一トナーを用いて、実施例１と同様な評価を行った。
キャリア２の製造例
・シリコン樹脂溶液［固形分２３重量％
（ＳＲ２４１０：東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）］ １３２．２重量部
・アミノシラン［固形分１００重量％
（ＳＨ６０２０：東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）］ ０．６６重量部
・無機酸化微粒子Ｂ 酸化アルミニウム 粒径：０．３７μｍ、真比重３．９[粒子粉体固有抵抗：１０１３Ω・ｃｍ] ９７重量部
・トルエン ３００重量部
をホモミキサーで１０分間分散し、シリコン樹脂被覆膜形成溶液を得た。芯材として平均粒径；３５μｍ焼成フェライト粉（真比重５．５）５０００重量部を用い、上記被覆膜形成溶液を芯材表面に膜厚０．１５μｍになるように、スピラコーター（岡田精工社製）によりコーター内温度４０℃で塗布し乾燥した。得られたキャリアを電気炉中にて２４０℃で１時間放置して焼成した。冷却後フェライト粉バルクを目開き６３μｍの篩を用いて解砕し、粒子含有率：５０重量％、Ｄ／ｈ：２．５、体積固有抵抗：１４．８［Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］、磁化：６８Ａｍ２／ｋｇの[キャリア２]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる導電性粒子および無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が８３％であった。
上記実施例１におけるキャリアにおいて、キャリア１からキャリア２に変更した以外は、実施例１と同一トナーを用いて、実施例１と同様な評価を行った。
キャリア２の製造例
・シリコン樹脂溶液［固形分２３重量％
（ＳＲ２４１０：東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）］ １３２．２重量部
・アミノシラン［固形分１００重量％
（ＳＨ６０２０：東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）］ ０．６６重量部
・無機酸化微粒子Ｂ 酸化アルミニウム 粒径：０．３７μｍ、真比重３．９[粒子粉体固有抵抗：１０１３Ω・ｃｍ] ９７重量部
・トルエン ３００重量部
をホモミキサーで１０分間分散し、シリコン樹脂被覆膜形成溶液を得た。芯材として平均粒径；３５μｍ焼成フェライト粉（真比重５．５）５０００重量部を用い、上記被覆膜形成溶液を芯材表面に膜厚０．１５μｍになるように、スピラコーター（岡田精工社製）によりコーター内温度４０℃で塗布し乾燥した。得られたキャリアを電気炉中にて２４０℃で１時間放置して焼成した。冷却後フェライト粉バルクを目開き６３μｍの篩を用いて解砕し、粒子含有率：５０重量％、Ｄ／ｈ：２．５、体積固有抵抗：１４．８［Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］、磁化：６８Ａｍ２／ｋｇの[キャリア２]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる導電性粒子および無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が８３％であった。
実施例３
上記実施例１におけるキャリアにおいて、キャリア1からキャリア３に変更した以外は、実施例１と同一トナーを用いて、実施例１と同様な評価を行った。
キャリア３の製造例
被覆層処方が以下に記す、アクリル樹脂系とシリコン樹脂系の混合系に変更した以外は実施例２と同様にして、Ｄ／ｈ：２．５、体積固有抵抗：１４．５［Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］、磁化：６８Ａｍ２／ｋｇの［キャリア３］を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が８３％であった。
・アクリル樹脂溶液（固形分５０重量％） １９．９重量部
・グアナミン溶液（固形分７０重量％） ６．２重量部
・酸性触媒（固形分４０重量％） ０．１１重量部
・シリコン樹脂溶液［固形分２０重量％
（ＳＲ２４１０：東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）］ ９２．９重量部
・アミノシラン［固形分１００重量％
（ＳＨ６０２０：東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）］ ０．２１重量部
・無機酸化微粒子Ｂ 酸化アルミニウム 粒径：０．３７μｍ、真比重３．９
[粒子粉体固有抵抗：１０１３Ω・ｃｍ] ９７重量部
・トルエン ４００重量部
上記実施例１におけるキャリアにおいて、キャリア1からキャリア３に変更した以外は、実施例１と同一トナーを用いて、実施例１と同様な評価を行った。
キャリア３の製造例
被覆層処方が以下に記す、アクリル樹脂系とシリコン樹脂系の混合系に変更した以外は実施例２と同様にして、Ｄ／ｈ：２．５、体積固有抵抗：１４．５［Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］、磁化：６８Ａｍ２／ｋｇの［キャリア３］を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が８３％であった。
・アクリル樹脂溶液（固形分５０重量％） １９．９重量部
・グアナミン溶液（固形分７０重量％） ６．２重量部
・酸性触媒（固形分４０重量％） ０．１１重量部
・シリコン樹脂溶液［固形分２０重量％
（ＳＲ２４１０：東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）］ ９２．９重量部
・アミノシラン［固形分１００重量％
（ＳＨ６０２０：東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）］ ０．２１重量部
・無機酸化微粒子Ｂ 酸化アルミニウム 粒径：０．３７μｍ、真比重３．９
[粒子粉体固有抵抗：１０１３Ω・ｃｍ] ９７重量部
・トルエン ４００重量部
実施例４
上記実施例１におけるキャリアにおいて、キャリア1からキャリア４に変更した以外は、実施例１と同一トナーを用いて、実施例１と同様な評価を行った。
キャリア４の製造例
実施例３において、キャリアの重量平均粒径が１８μｍ（真比重５．７）、微粒子添加量を変更した以外は同様にして、Ｄ／ｈ：２．８、体積固有抵抗：１５．７［Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］、磁化：６６Ａｍ２／ｋｇの［キャリア４］を得た。
・アクリル樹脂溶液（固形分５０重量％） ４３．７重量部
・グアナミン溶液（固形分７０重量％） １３．６重量部
・酸性触媒（固形分４０重量％） ０．２４重量部
・シリコン樹脂溶液［固形分２０重量％
（ＳＲ２４１０：東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）］ ２０４．４重量部
・アミノシラン［固形分１００重量％
（ＳＨ６０２０：東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）］ ０．４６重量部
・無機酸化微粒子Ｂ 酸化アルミニウム 粒径：０．３７μｍ、真比重３．９
[粒子粉体固有抵抗：１０１３Ω・ｃｍ] １９５重量部
・トルエン ８００重量部
このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が７１％であった。
上記実施例１におけるキャリアにおいて、キャリア1からキャリア４に変更した以外は、実施例１と同一トナーを用いて、実施例１と同様な評価を行った。
キャリア４の製造例
実施例３において、キャリアの重量平均粒径が１８μｍ（真比重５．７）、微粒子添加量を変更した以外は同様にして、Ｄ／ｈ：２．８、体積固有抵抗：１５．７［Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］、磁化：６６Ａｍ２／ｋｇの［キャリア４］を得た。
・アクリル樹脂溶液（固形分５０重量％） ４３．７重量部
・グアナミン溶液（固形分７０重量％） １３．６重量部
・酸性触媒（固形分４０重量％） ０．２４重量部
・シリコン樹脂溶液［固形分２０重量％
（ＳＲ２４１０：東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）］ ２０４．４重量部
・アミノシラン［固形分１００重量％
（ＳＨ６０２０：東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）］ ０．４６重量部
・無機酸化微粒子Ｂ 酸化アルミニウム 粒径：０．３７μｍ、真比重３．９
[粒子粉体固有抵抗：１０１３Ω・ｃｍ] １９５重量部
・トルエン ８００重量部
このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が７１％であった。
実施例５
上記実施例１におけるキャリアにおいて、キャリア1からキャリア５に変更した以外は、実施例１と同一トナーを用いて、実施例１と同様な評価を行った。
キャリア５ の製造例
実施例３において、キャリアの重量平均粒径が７１μｍ（真比重５．３）、微粒子添加量を変更した以外は同様にして、Ｄ／ｈ：０．７、体積固有抵抗：１４．５［Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］、磁化：６９Ａｍ２／ｋｇの［キャリア７］を得た。
・アクリル樹脂溶液（固形分５０重量％） ３９．７重量部
・グアナミン溶液（固形分７０重量％） １２．４重量部
・酸性触媒（固形分４０重量％） ０．２２重量部
・シリコン樹脂溶液［固形分２０重量％
（ＳＲ２４１０：東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）］ １８５．８重量部
・アミノシラン［固形分１００重量％
（ＳＨ６０２０：東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）］ ０．４２重量部
・無機酸化微粒子Ｂ 酸化アルミニウム 粒径：０．３７μｍ、真比重３．９
[粒子粉体固有抵抗：１０１３Ω・ｃｍ] ６０重量部
・トルエン ８００重量部
上記実施例１におけるキャリアにおいて、キャリア1からキャリア５に変更した以外は、実施例１と同一トナーを用いて、実施例１と同様な評価を行った。
キャリア５ の製造例
実施例３において、キャリアの重量平均粒径が７１μｍ（真比重５．３）、微粒子添加量を変更した以外は同様にして、Ｄ／ｈ：０．７、体積固有抵抗：１４．５［Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］、磁化：６９Ａｍ２／ｋｇの［キャリア７］を得た。
・アクリル樹脂溶液（固形分５０重量％） ３９．７重量部
・グアナミン溶液（固形分７０重量％） １２．４重量部
・酸性触媒（固形分４０重量％） ０．２２重量部
・シリコン樹脂溶液［固形分２０重量％
（ＳＲ２４１０：東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）］ １８５．８重量部
・アミノシラン［固形分１００重量％
（ＳＨ６０２０：東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）］ ０．４２重量部
・無機酸化微粒子Ｂ 酸化アルミニウム 粒径：０．３７μｍ、真比重３．９
[粒子粉体固有抵抗：１０１３Ω・ｃｍ] ６０重量部
・トルエン ８００重量部
実施例６
実施例１の同一キャリア及びトナーを用いて現像剤を作成して、画像面積は５％の画像を１Ｐ／Ｊで出力した以外は、実施例１と同様な方法で評価を行った。
実施例１の同一キャリア及びトナーを用いて現像剤を作成して、画像面積は５％の画像を１Ｐ／Ｊで出力した以外は、実施例１と同様な方法で評価を行った。
実施例７
実施例１の同一キャリア及びトナーを用いて現像剤を作成して、現像剤担持体量を３０ｍｇ／ｃｍ２に設定した以外は、実施例１と同様な方法で評価を行った。
実施例１の同一キャリア及びトナーを用いて現像剤を作成して、現像剤担持体量を３０ｍｇ／ｃｍ２に設定した以外は、実施例１と同様な方法で評価を行った。
比較例１
上記実施例１におけるキャリアにおいて、キャリア1からキャリア６に変更した以外は、実施例１と同一トナーを用いて、実施例１と同様な評価を行った。
キャリア６の製造例
実施例１において、導電性微粒子添加量を１４５重量部から１７０重量部へと増量した以外は同様にして、Ｄ／ｈ：２．７、体積固有抵抗：１５．５［Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］、磁化：６９Ａｍ２／ｋｇの［キャリア６］を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる導電性粒子および無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が１０８％であった。
上記実施例１におけるキャリアにおいて、キャリア1からキャリア６に変更した以外は、実施例１と同一トナーを用いて、実施例１と同様な評価を行った。
キャリア６の製造例
実施例１において、導電性微粒子添加量を１４５重量部から１７０重量部へと増量した以外は同様にして、Ｄ／ｈ：２．７、体積固有抵抗：１５．５［Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］、磁化：６９Ａｍ２／ｋｇの［キャリア６］を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる導電性粒子および無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が１０８％であった。
比較例２
上記実施例１におけるキャリアにおいて、キャリア１からキャリア７に変更した以外は、実施例１と同一トナーを用いて、実施例１と同様な評価を行った。
キャリア７の製造例
実施例１において、無機微粒子添加量を１４５重量部から７５重量部へと減量した以外は同様にして、Ｄ／ｈ：２．７、体積固有抵抗：１３．５［Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］、磁化：６９Ａｍ２／ｋｇの［キャリア１０］を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が４６％であった。
上記実施例１におけるキャリアにおいて、キャリア１からキャリア７に変更した以外は、実施例１と同一トナーを用いて、実施例１と同様な評価を行った。
キャリア７の製造例
実施例１において、無機微粒子添加量を１４５重量部から７５重量部へと減量した以外は同様にして、Ｄ／ｈ：２．７、体積固有抵抗：１３．５［Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］、磁化：６９Ａｍ２／ｋｇの［キャリア１０］を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が４６％であった。
比較例３
上記実施例１におけるキャリアにおいて、キャリア1からキャリア８に変更した以外は、実施例１と同一トナーを用いて、実施例１と同様な評価を行った。
キャリア８の製造例
実施例３において、無機微粉末の代わりに導電性粒子Ａ[粒子粉体固有抵抗：１０８Ω・ｃｍ]を用いたこと以外は同様にして、Ｄ／ｈ：１．５、体積固有抵抗：１２．２［Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］の［キャリア８］を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる導電性粒子および導電性微粒子は芯材に対して被覆率が８３％であった。
上記実施例１におけるキャリアにおいて、キャリア1からキャリア８に変更した以外は、実施例１と同一トナーを用いて、実施例１と同様な評価を行った。
キャリア８の製造例
実施例３において、無機微粉末の代わりに導電性粒子Ａ[粒子粉体固有抵抗：１０８Ω・ｃｍ]を用いたこと以外は同様にして、Ｄ／ｈ：１．５、体積固有抵抗：１２．２［Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］の［キャリア８］を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる導電性粒子および導電性微粒子は芯材に対して被覆率が８３％であった。
比較例４
上記比較例３におけるキャリア８を使用して、画像面積は５％の画像を１Ｐ／Ｊで出力した以外は、実施例１と同様な方法で評価を行った。
上記比較例３におけるキャリア８を使用して、画像面積は５％の画像を１Ｐ／Ｊで出力した以外は、実施例１と同様な方法で評価を行った。
比較例５
上記実施例１におけるトナー及びキャリアを使用して、電位制御の実行間隔を４００枚に設定して、電位制御実行前には現像駆動モーターを駆動させないように設定した以外は、実施例１と同一方法で評価を実施した。
上記実施例１におけるトナー及びキャリアを使用して、電位制御の実行間隔を４００枚に設定して、電位制御実行前には現像駆動モーターを駆動させないように設定した以外は、実施例１と同一方法で評価を実施した。
画像濃度については、上記画像サンプルにおけるＬＭＲ部の平均値を出す。ベタ画像をリコー社製６０００ペーパーに画像出力後、画像濃度をＸ−Ｒｉｔｅ（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）により測定を行った。判断基準としては、画像濃度の狙い値は１．５０±０．３０であり、初期及び通紙終了時の水準差（の絶対値）で ０．００以上０．１０未満の場合は◎で、０．１０以上０．２０未満の場合は○で、０．２０以上０．３０未満の場合は△で、０．３０以上の場合は×で表示した。
帯電量安定性（低下量）とは、初期のキャリア９５重量％に対しトナー５重量％の割合で混合し摩擦帯電させたサンプルを、一般的なブローオフ法［東芝ケミカル（株）製：ＴＢ−２００］にて測定した帯電量（Ｑ１）から、ランニング後の現像剤中のトナーを前記ブローオフ装置にて除去し得たキャリアを、前記方法と同様の方法で測定した帯電量（Ｑ２）を差し引いた量のことを言い、目標値は１０．０（μｃ／ｇ）以内である。
ベタキャリア付着については、初期及び通紙終了時にＡ３サイズのベタ画像を３枚出力して、発生した白抜け（白斑点）の個数をカウントして、１枚あたりの平均個数で評価した。判断基準としては、５個以下が許容レベルである。
本実施形態によれば、使用される磁性キャリアは、キャリア芯材上に少なくとも結着樹脂及び粒子からなるコート膜を有しており、該結着樹脂に含まれる該粒子が、固有抵抗１０１２〔Ω・ｃｍ〕以上の粒子であり、且つ芯材に対して被覆率が７０〜９５〔％〕の範囲で含有されており、 また、作像する画像面積を検知する手段を備え、出力枚数に対する画像面積率に応じて、作像時以外に現像スリーブ駆動モーターを駆動させる制御装置を有することにより、キャリア付着が発生することなく、画像出力際の画像面積によらず、現像剤帯電量を安定させることが可能となり、長期に亘って安定した画像品質が得られる。さらにキャリア芯材上に含有される粒子が酸化アルミニウムであり、キャリアの重量平均粒径を２０〜６０μｍ、好ましくは２０〜４５μｍにすることにより、解像度の向上も図られ、さらに高品質な画像が得られる。さらに現像領域における単位面積あたりの現像剤の担持体量を３０〜８０ｍｇ／ｃｍ２、好ましくは３０〜７０ｍｇ／ｃｍ２に設定することにより、細線再現性にも顕著な品質改善効果が得られる。
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ 像担持体（感光体ドラム）
５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ 現像剤供給手段（現像装置）
５３ ケース
５４ 現像剤担持体（現像スリーブ）
５５ 第１の攪拌部材
５６ 第２の攪拌部材
５８ 第２の受け渡し部
５９ 第１の受け渡し部
６３ トナー濃度検知手段
６３ａ 検知面
６４ 第２の空間部側
６５ 第１の空間部
Ｌ 画像形成領域
５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ 現像剤供給手段（現像装置）
５３ ケース
５４ 現像剤担持体（現像スリーブ）
５５ 第１の攪拌部材
５６ 第２の攪拌部材
５８ 第２の受け渡し部
５９ 第１の受け渡し部
６３ トナー濃度検知手段
６３ａ 検知面
６４ 第２の空間部側
６５ 第１の空間部
Ｌ 画像形成領域
Claims (8)
- 画像形成装置の像担持体に対向して設けられ、表面に磁性キャリア粒子とトナーとを含む二成分系現像剤を担持して前記像担持体との間に現像ニップを形成し、前記トナーを前記像担持体に供給して像担持体上の静電潜像を現像する現像剤担持体を有する現像装置において、
前記磁性キャリア粒子は、キャリア芯材上に少なくとも結着樹脂及び粒子からなるコート膜を有しており、このコート膜に含まれる前記粒子は、固有抵抗が１０１２Ω・ｃｍ以上の粒子であり、且つ芯材に対する被覆率が７０〜９５％であり、
前記現像剤担持体を、画像形成装置の単位出力枚数あたりの画像面積率に基づいて作像時以外に駆動させる駆動手段を有することを特徴とする現像装置。 - 前記現像装置は、作像する画像面積を検知する画像面積検知手段を有するもの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。
- 前記コート膜に含まれる粒子は、酸化アルミニウムであることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
- 前記磁性キャリアの重量平均粒径は、２０μｍ以上、６０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置。
- 前記磁性キャリアの体積固有抵抗は１０〔ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）〕以上、１６〔ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）〕以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置。
- 前記現像装置に使用される現像剤は、イエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックのフルカラー現像剤であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像装置。
- 現像領域における単位面積当たりの現像剤の担持量は、３０〜８０ｍｇ／ｃｍ２であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の現像装置。
- 像担持体と、この像担持体を帯電させる帯電装置と、像担持体の帯電面に画像情報に基づいて潜像を形成する露光装置と、前記像担持体に形成された静電潜像にトナーを供給して可視像化する現像装置と、像転写後の像担持体表面に残存する残留トナーを回収するクリーニング装置とを有する画像形成装置において、前記現像装置は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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- 2005-09-12 JP JP2005263563A patent/JP2007078798A/ja active Pending
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