JP2008281935A - キャリア、現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高速印刷プロセスにおいても、像担持体への付着を防止することができ、画像形成において良好な画質を得ることができるキャリア、現像装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】 体積平均粒径が３５μm以上かつ４０μm以下であり、抵抗値をＲ（Ω）とし、緩和時間をτ（ｍｓ）としたとき、Ｒが、５×１０^９≦Ｒ≦１×１０^１４を満足し、τが、０．５７Ｌｎ（Ｒ）−７．９１≦τ≦１．３Ｌｎ（Ｒ）−１６．１を満足するキャリアを用いて２成分現像剤を作成して、電子写真方式の画像形成装置１において静電潜像が形成された感光体ドラム１１にトナーを供給する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、キャリア、現像装置および画像形成装置に関する。

磁性キャリアと導電性トナーとを含有する２成分現像剤は、電子写真方式の画像形成装置において広く用いられている。このような２成分現像剤に用いられる磁性キャリアとして、第１の従来の技術では、重量平均粒径の５０％径が９８μｍ〜１２０μｍに選ばれ、緩和時間が３．８ｍｓ〜７．４ｍｓに選ばれ、電圧２００ｖの直流電流を通電した時の電流値から求められるキャリア抵抗が１．０×１０^８Ω〜２．８５×１０^８Ωに選ばれるキャリアが開示されている（たとえば特許文献１参照）。第１の従来の技術では、適正範囲としてキャリアの緩和時間が４．０ｍｓ〜６．０ｍｓに選ばれ、キャリア抵抗が１．０×１０^８Ω〜２．５×１０^８Ωに選ばれている。

第２の従来の技術では、体積基準の中心粒径が７５μｍ〜１３０μｍに選ばれ、緩和時間が５．８ｍｓ〜４１．８ｍｓに選ばれ、キャリア体積固有抵抗が４．６×１０^９Ω・ｃｍ〜１．５×１０^１１Ω・ｃｍに選ばれるキャリアが開示されている（たとえば特許文献２参照）。第２の従来の技術では、適正範囲としてキャリアの緩和時間が８ｍｓ〜４０ｍｓに選ばれている。

特開平３−１３２７６７号公報 特開平２−２８７３７１号公報

キャリアの体積平均粒径を４０μｍ程度に小粒径化して高画質化を図るとき、像担持体の周速度が４９０ｍｍ／ｓ以上となる高速印刷プロセスでは、第１および第２の従来の技術のキャリアを用いると、感光体へのキャリア付着が顕著に発生し、記録媒体に記録される画像に欠陥が発生するという問題がある。

したがって本発明の目的は、高速印刷プロセスにおいても、像担持体への付着を防止することができ、画像形成において良好な画質を得ることができるキャリア、現像装置および画像形成装置を提供することである。

本発明は、体積平均粒径が３５μｍ以上かつ４０μｍ以下であり、
抵抗値をＲ（Ω）とし、緩和時間をτ（ｍｓ）としたとき、
Ｒが、５×１０^９≦Ｒ≦１×１０^１４を満足し、
τが、０．５７Ｌｎ（Ｒ）−７．９１≦τ≦１．３Ｌｎ（Ｒ）−１６．１を満足することを特徴とするキャリアである。

また本発明は、フェライトから成るコア粒子と、このコア粒子を被覆する樹脂皮膜とを含むことを特徴とする。

また本発明は、前記キャリアと導電性トナーとを含む２成分現像剤を用いて、静電潜像が形成された像担持体に導電性トナーを供給する現像装置であって、
前記キャリアおよび導電性トナーを収容する現像槽と、
前記現像槽に収容されている前記２成分現像剤を搬送し、前記像担持体に導電性トナーを付着させる現像ローラと、
前記像担持体を、その周速度が４９０ｍｍ／ｓ以上となるように回転駆動する回転駆動部とを含むことを特徴とする現像装置である。

また本発明は、前記現像装置と、
前記像担持体と、
前記像担持体を帯電する帯電器と、
前記像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成部と、
前記像担持体に形成されるトナー像を記録媒体に転写する転写部と、
前記記録媒体に形成されたトナー像を定着させる定着部とを含むことを特徴とする画像形成装置である。

また本発明は、前記転写部および現像部の間で、外周面が前記像担持体に接触し、あるいは外周面が前記像担持体から予め定める距離離間して設けられ、内部に磁石を備える回収ローラを有することを特徴とする。

また本発明は、前記回収ローラの外周面に先端が当接し、前記回収ローラに付着した前記キャリアを剥離する除去部材を有することを特徴とする。

本発明によれば、体積平均粒径が３５μｍ以上かつ４０μｍ以下であり、抵抗値をＲ（Ω・）とし、緩和時間をτ（ｍｓ）としたとき、Ｒが、５×１０^９≦Ｒ≦１×１０^１４を満足し、τが、０．５７Ｌｎ（Ｒ）−７．９１≦τ≦１．３Ｌｎ（Ｒ）−１６．１を満足するキャリアを用いて２成分現像剤を作成して、電子写真方式の画像形成装置において静電潜像が形成された像担持体にトナーを供給すれば、高速印刷プロセスにおいても、像担持体へのキャリアの付着を防止することができ、画像形成において良好な画質を得ることができる。

また本発明によれば、フェライトから成るコア粒子と、このコア粒子を被覆する樹脂皮膜とを含んでキャリアが形成されるので、コア粒子の大きさおよび材質ならびに樹脂皮膜の厚みおよび材質を選択することによって、抵抗値と緩和時間とを、前述した条件に適合させることができる。

また本発明によれば、像担持体の周速度が４９０ｍｍ／ｓ以上となるような高速印刷プロセスにおいても、前述したキャリアを用いた２成分現像剤を用いれば、像担持体へのキャリアの付着を防止することができ、画像形成において良好な画質を得ることができる。

また本発明によれば、像担持体を帯電器によって帯電させて、静電潜像を形成し、静電潜像が形成された像担持体に、前述した現像装置によってトナーを付着させてトナー像を形成し、転写部によってトナー像を記録媒体に転写して、定着部によってトナー像を定着させることによって、画像形成において良好な画質を得ることができる。

また本発明によれば、感光体に付着したキャリアは、内部に磁石を備える回収ローラの外周面に吸着されるので、現像ローラから像担持体にキャリアが移動して付着したとしても、回収ローラによって像担持体に付着したキャリアを回収することができる。したがって、像担持体にキャリアが付着したままで、画像形成が行われることをより確実に防止することができる。

また本発明によれば、除去部材の回収ローラの外表面に先端が当接し、回収ローラに付着したキャリアを剥離させることができるので、回収ローラによって回収したキャリアを再利用することができ、ランニングコストの低減を図ることができる。

本発明の実施の一形態のキャリアは、磁性体から成るコア粒子に、このコア粒子を被覆する樹脂皮膜が形成されて構成される。コア粒子は、たとえばフェライトなどの強磁性体から成る。樹脂皮膜は、たとえばカーボンなどの導電性を有する粒子を分散させたシリコーン樹脂から成る。

キャリアの体積平均粒径は、３５μｍ以上かつ４０μｍ以下に選ばれる。キャリアの抵抗値をＲ（Ω）とし、緩和時間をτ（ｍｓ）としたとき、Ｒおよびτは、以下の式（１）および（２）を満足するように選ばれる。
５×１０^９≦Ｒ≦１×１０^１４ …（１）
０．５７Ｌｎ（Ｒ）−７．９１≦τ≦１．３Ｌｎ（Ｒ）−１６．１ …（２）

このようなキャリアは、導電性トナーと混合して２成分現像剤を形成し、電子写真方式の画像形成装置において用いられる。

前記２成分現像剤に用いられる導電性トナーは、たとえばポリエステル樹脂をベースとして、カーボンブラックを７ｗｔ％含み、ワックスを８ｗｔ％含み、帯電制御剤からなる粉砕粒子にシリカを外添して形成される。導電性トナーの体積平均粒径は、たとえば５．６μmに選ばれる。この導電性トナーと前記キャリアとを混合し、キャリアに応じてトナー濃度Ｔ／Ｄを４．５％〜５．６％に調整して２成分現像剤が作成される。

図１は、本発明の実施の一形態の現像装置である現像部１３を備える画像形成装置１を模式的に示す図である。画像形成装置１は、電子写真方式で画像を形成する。画像形成装置１は、フルカラー画像形成装置であり、外部に接続されたパーソナルコンピュータ等の情報処理装置からの印刷ジョブに基づいてフルカラー画像またはモノクロ画像を記録紙上に形成するものである。現像部１３は、前述したキャリアと、導電性トナーとを含んで構成される２成分現像剤を用いて、像担持体に導電性トナーを供給する。

画像形成装置１は、色分解された画像情報に応じた光で露光されることによって静電潜像が形成される像担持体である感光体ドラム１１、感光体ドラム１１を帯電する帯電器１２、および感光体ドラム１１の外周部上に形成される静電潜像にトナーを供給して現像する現像部１３を含む複数の画像形成ユニット１４と、中間転写体１５および転写ローラ１６を備え、感光体ドラム１１に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写部１７と、画像形成ユニット１４と転写部１７とを含んで構成される印字処理部１８と、感光体ドラム１１に静電潜像を形成する静電潜像形成部１９と、感光体クリーニング部２１と、転写体クリーニング部２２と、現像剤回収装置２３と、記録紙を供給する給紙部２４と、記録媒体に形成されたトナー像を定着させる定着部２５と、排紙部２６と、装置本体内で記録紙を搬送する搬送機構とを含んで構成される。

感光体ドラム１１は、導電性を有し、かつ円筒状の基材の外周部に感光層が形成されて成る。感光層は、予め定める厚さに形成される。前記基材は、たとえばアルミニウム素管から成る。感光層としては、酸化亜鉛、セレンおよびアモルファスシリコンなどから成る感光層、ならびに有機感光層などが挙げられる。有機感光層には、電荷発生層と電荷輸送層とを積層した積層型有機感光層、電荷発生物質と電荷輸送物質とを１つの層に含む単層型有機感光層などがある。導電性基体と有機感光層との間に下地層を設けてもよく、また有機感光層の表面に保護層を設けてもよい。

中間転写体１５には、複数の画像形成ユニット１４の感光体ドラム１１上に形成されるトナー像が積層して転写される。転写部１７は、中間転写体１５に転写されたトナー像を、記録媒体である記録紙に一括転写する。

感光体クリーニング部２１は、感光体ドラム１１と感光体ドラム１１と中間転写体１５との接触部分よりも、感光体ドラム１１の回転方向下流側に設けられ、感光体ドラム１１から中間転写体１５に転写されずに感光体ドラム１１上に残る残留トナーをクリーニングする。転写体クリーニング部２２は、中間転写体１５から記録紙に転写されずに中間転写体１５上に残る残留トナーをクリーニングする。現像剤回収装置２３は、感光体クリーニング部２１および転写体クリーニング部２２によってクリーニングされたトナー（廃トナー）を回収する。定着部２５は、トナー像が転写された記録紙を加熱および加圧して、記録紙上に転写されたトナー像を定着する。排紙部２６には、トナー像が定着された記録紙が排出される。

前記画像形成ユニット１４は、ブラック（ｋ）、イエロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）の４つの色相に対応して設けられる。４つの画像形成ユニット１４は、用いられるトナーの色相が異なるのみであり、その構成が同様であるので、ブラック（ｋ）の画像形成ユニット１４ｋで代表して構成を説明し、他の色相の画像形成ユニット１４ｙ，１４ｍ，１４ｃについては説明を省略する。なお、本明細書では、各色毎に設けられる画像形成ユニット１４、感光体クリーニング部２１等の構成について、個々については参照符号の後に色を表すアルファベットを付与し、総称する場合には参照符号のみで表す。

図２は、画像形成ユニット１４ｋの部分の拡大図である。
画像形成ユニット１４ｋは、ドラム形状を有してその表面に静電潜像が形成される感光体ドラム１１ｋと、矢符Ａ方向に回転駆動される感光体ドラム１１ｋの外周に沿って、回転方向上流側から下流側に向って配置される帯電器１２ｋ、光を感光体ドラム１１ｋに照射する露光部３０ｋ、現像部１３ｋ、およびクリーニング手段である感光体クリーニング部２１ｋを含んで構成される。

帯電器１２ｋは、感光体ドラム１１ｋの表面を一様に帯電させるものであり、本実施の形態ではローラ型帯電器が用いられ、感光体ドラム１１ｋの外周面に接触するように配置される。なお、帯電器は、ローラ型帯電器に限定されるものではなく、たとえばブラシ型帯電器、チャージャー型帯電器などが用いられてもよい。

露光部３０ｋは、一様に帯電された感光体ドラム１１ｋの表面を、黒色の色相の画像情報に応じた光で露光し、黒色の静電潜像を形成する。露光部３０ｋは、他の色相に係る露光部３０とともに、露光ユニット３２の一部を成す。露光ユニット３２は、静電潜像形成部１９である。

露光ユニット３２は、画像形成に用いる画像情報に基づいて各色相毎に、各感光体ドラム１１上にレーザ光を照射して静電潜像を生成させる。露光ユニット３２は、レーザ照射部１３３を備えるレーザスキャニングユニット（略称ＬＳＵ）３３と、ポリゴンミラー３４、各色相毎にレーザ光を反射する第１反射ミラー３５、シアン、マゼンタおよびイエロの色相毎に第１反射ミラー３５で反射するレーザ光を反射する第２反射ミラー３６とを含んで構成される。各感光体ドラム１１に対応して設けられる第１反射ミラー３５、あるいは第１および第２反射ミラー３５，３６が、各感光体ドラム１１に対応する露光部３０である。レーザ照射部１３３から出射されたレーザ光は、ポリゴンミラー３４によって色分解された後、第１反射ミラー３５または第１および第２反射ミラー３５，３６で反射して、各色相毎にそれぞれの感光体ドラム１１上に照射される。前記露光ユニット３２は、感光体ドラム１１に対向させてＥＬ（Electro Luminescence）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子をアレイ状に並べた書込ヘッドを用いる構成であってもよい。

現像部１３ｋは、感光体ドラム１１ｋの表面に形成された静電潜像に黒色の現像剤である導電性トナーを供給して顕像化する。現像部１３ｋは、現像部筐体８１ｋと、この現像部筐体から露出して設けられ、感光体ドラム１１ｋの外周面に供給すべき現像剤が接触するように設けられ、感光体ドラム１１ｋの回転方向と逆方向に回転駆動される現像ローラ８２ｋと、現像部筐体８１ｋ内に設けられ、前述したキャリアと導電性トナーとを混ぜ合わせた２成分現像剤を攪拌および搬送する搬送ローラ８３ｋとを含んで構成される。現像部１３には、予め定めるバイアス電圧が印加される。現像部１３ｋには、トナーボトル８４ｋに収容されている導電性トナーが供給される。現像ローラ８２ｋは、導電性を有する金属材料から成り、たとえばステンレス鋼から成る。

現像部１３ｋには、感光体ドラム１１ｋの周速度が、４９０ｍｍ／ｓ以上１３００ｍｍ／ｓとなるように回転駆動する不図示の回転駆動部が設けられる。感光体ドラム１１ｋの周速度は、画像形成装置１で記録紙に画像が形成される速度、すなわちプロセス速度に等しい。

感光体クリーニング部２１ｋは、感光体ドラム１１ｋの矢符Ａで示す回転方向に関して帯電器１２ｋよりも上流側で、かつ感光体ドラム１１ｋと後述する転写ベルト４５との接触部よりも、下流側に配置される。感光体クリーニング部２１ｋは、クリーニングブレード４１ｋと、感光体廃現像剤搬送部４２ｋとを含む。クリーニングブレード４１ｋは、感光体ドラム１１ｋの外周面に当接配置され、中間転写体１５に転写されずに残留する現像剤を感光体ドラム１１ｋの表面から掻取る。感光体廃現像剤搬送部４２ｋは、クリーニングブレード４１ｋが掻取った現像剤を、図１および図２の紙面に垂直な方向の一方に形成される現像剤回収装置２３の廃現像剤回収口まで搬送する。

感光体ドラム１１上に供給されるのは、基本的に現像剤のうちトナーであることから、感光体ドラム１１へ移行後の現像剤については、現像剤とトナーとを同じ意味に用いる場合がある。

このように構成される画像形成ユニット１４は、本実施形態では、転写部１７に含まれる後述する転写ローラ１６から最も近い位置に黒色用の画像形成ユニット１４ｋが配置され、転写ローラ１６から離間する方向にシアン用の画像形成ユニット１４ｃ、マゼンタ用の画像形成ユニット１４ｍ、イエロー用の画像形成ユニット１４ｙ、の順に並設される。

中間転写体１５は、画像形成ユニット１４の上方であって、各感光体ドラム１１に接するようにして配置される。中間転写体１５は、転写ベルト４５と、転写ベルト駆動ローラ４６と、転写ベルト従動ローラ４７と、転写ベルトテンション機構４８と、中間転写ローラ４９とを含んで構成される。前記中間転写ローラ４９は、各色相の画像形成ユニット１４に対応して４つ（４９ｋ，４９ｙ，４９ｍ，４９ｃ）が設けられる。中間転写体１５は、感光体ドラム１１に形成された各色のトナー像を転写ベルト４５に順次重ねて転写することによって、転写ベルト４５上にフルカラーのトナー像を形成する。

転写ベルト４５は、厚さが７５μｍ〜１２０μｍ程度のフィルムを用いて無端環状に形成される。転写ベルト４５の材質は、たとえばポリイミド、ポリカーボネートなどが好適に用いられる。また、転写ベルト４５は、その外表面が感光体ドラム１１の外周面と接触するように、転写ベルト駆動ローラ４６と転写ベルト従動ローラ４７とに張架され、転写ベルトテンション機構４８によって張力を付与されながら、転写ベルト駆動ローラ４６の回転駆動力によって副走査方向（図１中の矢符Ｂ方向）へ回転駆動するように構成される。

転写ベルト駆動ローラ４６は、画像形成装置１の筐体５０の内部であって一方の端部寄りに配置され、張架される転写ベルト４５を矢符Ｂ方向に回転駆動させるとともに、転写ベルト４５と記録紙とを重ね合わせた状態で、転写部１７の転写ローラ１６とで挟み込んで圧接しながら記録紙を搬送することができるように設けられる。

転写ベルト従動ローラ４７は、筐体５０の内部であって他方の端部寄りに配置され、転写ベルト駆動ローラ４６とともに、転写ベルト４５が張架される。転写ベルト駆動ローラ４６および転写ベルト従動ローラ４７には、たとえば、直径３０ｍｍで、肉厚１ｍｍのアルミニウム製ロール状部材が用いられる。

各中間転写ローラ４９は、転写ベルト４５の内周面に接し、感光体ドラム１１との間に転写ベルト４５を挟持するように設けられる。中間転写ローラ４９は、直径が８ｍｍ〜１０ｍｍの金属製の軸を備え、その金属軸の外周面に導電性を有する弾性材が被覆するようにして形成される。前記金属製の軸は、たとえば、ステンレス鋼によって形成される。前記弾性材は、たとえばエチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、発泡ウレタン等によって形成される。

このように構成される中間転写ローラ４９は、感光体ドラム１１に形成されたトナー像を、中間転写体１５の転写ベルト４５に転写するために高電圧の転写バイアス、すなわちトナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧が印加され、弾性材によって転写ベルト４５に対して均一に高電圧を印加するように構成される。各感光体ドラム１１上で各色相に応じて顕像化されトナー像は、中間転写ローラ４９によって転写ベルト４５上に順次転写されて積層され、形成されるべき所望の画像となる。

転写ローラ１６は、転写ベルト駆動ローラ４６に対して略水平で平行に対向し、転写ベルト駆動ローラ４６に巻回される転写ベルト４５に対して所定のニップを有して圧接するように配設される。転写ローラ１６は、転写ベルト４５上に形成されたフルカラーのトナー像を記録紙上に転写させるための電圧、すなわちトナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧が印加されるように構成される。また、転写ベルト４５と転写ローラ１６との間のニップを定常的に得るために、転写ベルト駆動ローラ４６または転写ローラ１６のいずれか一方を、金属等の硬質材料で構成し、他方を弾性ゴム、発泡性樹脂等の軟質材料で構成することが好ましい。

本実施の形態では、転写ローラ１６には、芯金と、芯金の表面に形成される弾性層とを含むロール状部材が用いられ、芯金の表面に、硬度５０度（ＪＩＳ−Ａ）のシリコーンゴムからなる厚さ３ｍｍの弾性層と、ＰＦＡからなる厚さ２０μｍの表層とを順次積層した外径３０ｍｍのロール状部材が用いられる。また本実施の形態では、転写ローラ１６は、転写ベルト駆動ローラ４６に８Ｎ／ｃｍの圧力で圧接するように配置され、電圧は印加されない。

転写ベルト駆動ローラ４６と転写ローラ１６との下方にはレジストローラ５１が設けられ、レジストローラ５１が、給紙部２４から供給される記録紙の先端と転写ベルト４５上のトナー像の先端とを同期させて転写ローラ１６へ搬送する。転写ベルト４５上に形成されたトナー像は、転写ローラ１６に印加される高電圧によって、転写ベルト４５と転写ローラ１６とのニップを通過する記録紙に転写される。

また中間転写体１５の他方の側、すなわち転写ベルト従動ローラ４７が配置される側に、転写体クリーニング部２２である転写ベルトクリーニングユニット（以後、転写ＢＣＵ２２という）が設けられる。転写ＢＣＵ２２は、転写ベルト４５に当接して設けられる転写体クリーニングブレード５２と、転写体クリーニングブレード５２が転写ベルト４５から掻取った（廃）トナーを収納するボックス状のトナー収納部５３とを含む。転写ＢＣＵ２２は、転写ベルト４５の回転方向（矢符Ｂ方向）に関して画像形成ユニット１４よりも上流側であり、かつ転写ローラ１６よりも下流側に配置され、また、転写体クリーニングブレード５２が転写ベルト４５の外表面に接触する部分は、その転写ベルト４５の内側面が転写ベルト従動ローラ４７によって支持される。

前述のように、感光体ドラム１１との接触により転写ベルト４５に付着したトナーのうち、記録紙上に転写しきれずに残留したトナーは、次工程におけるトナーの混色の発生を防止するために、転写ＢＣＵ２２によって除去・回収される。

各色に応じて設けられる感光体ドラム１１ｋ，１１ｙ，１１ｍ，１１ｃは、感光体軸体５５ｋ，５５ｙ，５５ｍ，５５ｃが、それぞれ位置決めフレームに形成される軸支持穴にそれぞれ挿入されて回転自在に支持される。位置決めフレームは、筐体５０に対して位置決めされて装着されているので、位置決めフレームの予め定める位置に形成される軸支持穴に、感光体軸体５５ｋ，５５ｙ，５５ｍ，５５ｃが挿入されることによって、各感光体ドラム１１ｋ，１１ｙ，１１ｍ，１１ｃは位置決めされる。

現像剤回収装置２３は、それぞれ筒状のトナー搬送ケース５６と、トナー搬送ケース５６内で回転自在に設けられ回転軸外周にらせん状の突起が連続して形成される搬送スクリュ部材５７とを含んで構成される。搬送スクリュ部材５７は不図示の駆動源によって回転駆動されて回転することによって、クリーニングブレード４１で感光体ドラム１１表面から掻取られ、トナー搬送ケース５６内に収納された廃トナーが、廃現像剤回収口まで搬送される。廃現像剤回収口まで搬送された廃トナーは、廃現像剤（トナー）通過孔を通過し、廃現像剤（トナー）通路を通って廃現像剤容器内へ回収される。

転写ローラ１６においてトナー像が一括転写された記録紙は、定着部２５で定着処理される。定着部２５は、転写部１７の上方に設けられる。定着部２５は、加熱ローラ６１と、加圧ローラ６２とにより構成される一対の定着ローラと、定着ローラの上方に配置される搬送ローラ６３を備える。トナー像が転写された記録紙は、定着ローラの下方から上方に向けて搬送される。定着部２５におけるトナー像の記録紙に対する定着は、加熱ローラ６１の内部もしくは加熱ローラ６１に近接して設けられるハロゲンランプ等の不図示の加熱手段を温度検出器の検出値に基づいて制御することによって所定の定着温度に保つとともに、トナー像が転写された記録紙を加熱ローラ６１と加圧ローラ６２とで挟み、回転搬送しながら加熱・加圧することによって行われる。

加熱ローラ６１は、その内部に加熱手段が設けられる。加熱ローラ６１は、たとえば、芯金と、芯金の表面に形成される導電性弾性層と、導電性弾性層の表面に形成され、フッ素樹脂などのトナー離型性に優れる材料を含有する表面層とを含む。本実施の形態では、加熱ローラ６１は、炭素鋼から成る厚さが１ｍｍの芯金と、該芯金の外周面に形成される体積抵抗が１０^−８Ω・ｃｍ〜１０^−９Ω・ｃｍで、厚さが３ｍｍのシリコーンゴム層と、該シリコーンゴム層の外周面に形成される厚さが２０μｍのＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）層とを含み、外径が３０ｍｍとなる。本実施の形態では、加熱手段によって加熱ローラの表面温度が１７０℃に保持されるように制御される。この制御は、温度検出器による検知結果に応じて実行される。

加圧ローラ６２は、径１２ｍｍの芯金表面にヤング率２ＭＰａのエチレンプロピレンゴムから成る弾性層を設け形成され、直径が２０ｍｍに選ばれる。また、加圧ローラ６２の加熱ローラ６１への接触時の押圧力は、好ましくは線圧で０．０５Ｎ／ｃｍ〜１．０Ｎ／ｃｍに選ばれる。

定着部２５の上方には排紙ローラ６４が設けられ、搬送ローラ６３で搬送された記録紙を、排紙ローラ６４によって排紙部２６である排紙トレイ上に排出する。

また、定着部２５に隣接して、両面印刷用の両面原稿搬送路Ｓ３が設けられる。両面原稿搬送路Ｓ３は、定着部２５の後方から下方に向かい給紙部２４付近まで形成される。両面原稿搬送路Ｓ３は、搬送路上に並設される各一対の第１および第２搬送ローラ６５，６６によって、記録紙を反転させた状態で、再び転写ローラ１６に向かって搬送するように構成される。より詳細には、第１搬送ローラ６５は定着部２５の後方に配置され、第２搬送ローラ６６は第１搬送ローラ６５の下方に位置するとともに、レジストローラ５１と略同水平位置に配置される。

次に、転写部１７に記録紙を供給する給紙部２４について説明する。給紙部２４は、画像形成ユニット１４の下方に設けられる。給紙部２４は、画像形成に使用する記録紙を収容する手差トレイ６７および給紙カセット６８を備え、手差トレイ６７または給紙カセット６８から記録紙を一枚ずつ転写部１７に供給する。

手差トレイ６７は、画像形成装置１の筐体５０の一側部に、使用時には外方に拡開され、未使用時には一側部に折り畳んで収納可能に設けられ、操作者が所望する種類の記録紙を少数枚（必要とする枚数）だけ載置して画像形成装置１の筐体５０内部に１枚ずつ取込むものである。手差トレイ６７による記録紙の給紙方向（図１中の矢符Ｃ方向）下流側であって、露光ユニット３２の下方にピックアップローラ６８が設けられ、給紙（Ｃ）方向のさらに下流側には第３〜第５搬送ローラ７１，７２，７３が設けられる。

ピックアップローラ６８は、手差トレイ６７から給紙される記録紙の一端部の表面と接触し、ローラの摩擦抵抗によって一枚ずつ確実に搬送する。給紙方向の最下流側の第５搬送ローラ７３は、第３および第４搬送ローラ７１，７２よりも上方に設けられ、このことによって記録紙を上方に向かって搬送することができるように構成される。ピックアップローラ６８および第３〜第５搬送ローラ７１，７２，７３によって記録紙搬送路Ｓ１が構成される。

給紙カセット６８は、筐体５０内の画像形成ユニット１４および露光ユニット３２の下方に設けられ、装置の仕様により規定されるサイズまたは操作者が予め定めるサイズの記録紙を大量に収容することができる。給紙カセット６８一端部の上方には、もう一つのピックアップローラ７４が設けられ、もう一つのピックアップローラ７４の記録紙搬送方向（図１中の矢符Ｄ方向）下流側であって、もう一つのピックアップローラ７４の斜め上方には第６搬送ローラ７５が設けられる。もう一つのピックアップローラ７４は、給紙カセット６８にセットされた記録紙の最上部にある記録紙の一端部の表面と接触して、ローラの摩擦抵抗で一枚ずつ確実に繰出して搬送する。第６搬送ローラ７５は、もう一つのピックアップローラ７４から繰り出された記録紙を、筐体５０内の一端部側に形成された記録紙搬送路Ｓ２に沿って上方に向かって転写部１７へ搬送する。

以下、画像形成装置１による画像形成動作について簡単に説明する。まず、帯電器１２によって感光体ドラム１１の外周面が所定の電位に均一に帯電される。帯電された感光体ドラム１１に露光ユニット３２から画像情報に応じたレーザ光を照射することによって、各感光体ドラム１１に各色毎の静電潜像が生成される。次に、現像部１３から感光体ドラム１１の外周面に現像剤のトナーが供給され、感光体ドラム１１の外周面に形成された静電潜像がトナーによって顕像化されトナー像が形成される。

感光体ドラム１１に形成される各色毎のトナー像は、中間転写体１５の転写ベルト４５上に中間転写ローラ４９によって順次積層転写され、フルカラーのトナー像となる。転写ベルト４５上に転写されたフルカラーのトナー像は、転写ベルト４５が移動し、転写ローラ１６まで達したとき、給紙部２４の給紙カセット６８または手差トレイ６７から供給される記録紙に対して転写ローラ１６で転写バイアスが印加されることによって、記録紙上に一括転写される。

トナー像が転写された記録紙は、定着部２５へ搬送され、定着部２５においてトナー像が記録紙に熱定着される。トナー像が定着された記録紙は、片面印刷要求の場合、排紙ローラ６４によって排紙部２６上にフェイスダウンで排出される。

一方、両面印刷要求の場合、排紙ローラ６４によって記録紙をチャックした後、排紙ローラ６４を逆回転させて記録紙を両面原稿搬送路Ｓ３へ導き、第１および第２搬送ローラ６５，６６によって再度レジストローラ５１へ搬送する。このとき、記録紙は、転写される面が反転するとともに搬送される前後方向が変わる。すなわち、最初の転写時にスタート側となる端部が裏面転写時にはエンド側となり、最初の転写時にエンド側となる端部が裏面転写時にはスタート側となる。この記録紙の裏面にトナー像を転写し、熱定着させた後、排紙ローラ６４によって排紙部２６上に排出される。以上のようにして、一連の記録紙への画像形成動作が行われる。

画像形成装置１によれば、体積平均粒径が３５μｍ以上かつ４０μｍ以下であり、抵抗値をＲ（Ω）とし、緩和時間をτ（ｍｓ）としたとき、Ｒが、５×１０^９≦Ｒ≦１×１０^１４を満足し、τが、０．５７Ｌｎ（Ｒ）−７．９１≦τ≦１．３Ｌｎ（Ｒ）−１６．１を満足するキャリアを用いて２成分現像剤を作成して、静電潜像が形成された感光体ドラム１１にトナーを供給することによって、高速印刷プロセスにおいても、感光体ドラム１１へのキャリアの付着を防止することができ、画像形成において良好な画質を得ることができる。

またフェライトから成るコア粒子と、このコア粒子を被覆する樹脂皮膜とを含んでキャリアが形成されるので、コア粒子の大きさおよび材質ならびに樹脂皮膜の厚みおよび材質を選択することによって、抵抗値と緩和時間とを、前述した条件に適合させることができる。

また本発明によれば、プロセス速度が４９０ｍｍ／ｓ以上となるような高速印刷プロセスにおいても、前述したキャリアを用いた２成分現像剤を用いれば、感光体ドラム１１へのキャリアの付着を防止することができ、画像形成において良好な画質を得ることができる。

特に６００ｄｐｉ（ドットパーインチ）〜１２００ｄｐｉの高画質の画像を印刷する画像形成装置では、用いられる導電性トナーの粒径に微小になり、このような微小な導電性トナーを供給する媒体として、前述したキャリアを用いることによって、画像形成において良好な画質を得ることができる。

図３は、本発明の他の実施の形態の画像形成装置１００の画像形成ユニット１４ｋの部分の拡大図である。本実施の形態の画像形成装置１００は、前述した実施の形態の画像形成装置１と同様の構成を備え、画像形成装置１の構成に付加して、キャリア回収部３１を備える構成であるので、同様の構成についてはその説明を省略する。また本実施の形態においても、ブラック（ｋ）の画像形成ユニット１４ｋで代表して構成を説明し、他の色相の画像形成ユニット１４ｙ，１４ｍ，１４ｃについては説明を省略する。なお、本明細書では、各色毎に設けられる画像形成ユニット１４、感光体クリーニング部２１等の構成について、個々については参照符号の後に色を表すアルファベットを付与し、総称する場合には参照符号のみで表す。

キャリア回収部３１ｋは、感光体ドラム１１ｋと現像ローラ８２ｋとが最近接する部分よりも現像ローラ８２ｋの回転方向下流側で、現像ローラ８２ｋの下方に配置される。キャリア回収部３１ｋは、現像部１３に設けられ、感光体ドラム１１ｋに外表面から予め定める間隔をあけて設けられ、感光体ドラム１１ｋの回転方向と同じ方向に回転駆動されるキャリア回収ローラ８６ｋと、キャリア回収ローラ８６ｋの外周面に先端が当接し、キャリア回収ローラ８６に付着したキャリアを剥離する除去部材８７ｋとを含んで構成される。除去部材８７ｋは、弾発性を有し、キャリア回収ローラ８６ｋを押圧して接触する。

キャリア回収ローラ８６ｋは、絶縁性を有し、樹脂材料から成る円筒部材８８ｋと、円筒部材８８ｋの内周部に設けられる磁石８９ｋとを有する。磁石８９ｋは、永久磁石であってもよいし、電磁石であってもよい。除去部材８７ｋは、円筒部材８８ｋの外周面を押圧して接触し、キャリア回収ローラ８６ｋの外周面に付着したキャリアは、除去部材８７ｋに接触してキャリア回収ローラ８６ｋとともに移動することが防がれ、キャリア回収ローラ８６ｋから掻取られて剥離する。

感光体ドラム１１ｋに付着したキャリアは、内部に磁石８９ｋを備えるキャリア回収ローラ８６ｋの外周面に吸着されるので、現像ローラ８２ｋから感光体ドラム１１ｋにキャリアが移動して付着したとしても、キャリア回収ローラ８６ｋによって感光体ドラム１１に付着したキャリアを回収することができる。したがって、感光体ドラム１１ｋにキャリアが付着したままで、画像形成が行われることをより確実に防止することができ、さらに良好な画像を得ることができるようになる。

キャリア回収ローラ８６ｋから剥離されたキャリアは、現像部筐体８１ｋに収容され、キャリア回収ローラ８６ｋによって回収したキャリアを再利用することができるようになるので、ランニングコストの低減を図ることができる。

（実施例）
以下のように、キャリアを製造した。
樹脂皮膜を形成するためのコート樹脂としては、コア材の重量に対してシリコーン樹脂（信越化学工業社製、商品名：ＫＲ−２５５）を２重量％、１次粒径が６０ｎｍで、ルチル型結晶の含有率が全結晶に対して１０％である酸化チタン微粒子をコア材の重量に対して１０重量％、カーボンブラック（ライオン社製、商品名：ケッチェンブラックＥＣ）をコア材の重量に対して５．０重量％となるように加え、それらをトルエンに分散させ、流動床型コーティング装置を用いて浸漬法によって得られる分散液を用意した。

フェライトから成るコア材に、前記分散液を塗布し、２５０℃で２時間加熱して、塗布したコート樹脂を硬化させることによって、体積平均粒径が３１μｍ〜４９μｍであるキャリアを作成した。

導電性トナーは、ポリエステル樹脂をベースとして、カーボンブラックを７ｗｔ％含み、ワックスを８ｗｔ％含み、帯電制御剤からなる粉砕粒子にシリカを外添して形成した。トナーの体積平均粒径は、５．６μmである。

前記トナーとキャリアとを混合し、トナーとキャリアとの合計重量であるデベロッパー重量Ｄに対するトナーの重量Ｔの割合（Ｔ／Ｄ）、すなわちトナー濃度を４．５％〜５．６％に調整した２成分現像剤を調製した。

調整した２成分現像剤を用いて、前述した画像形成装置１を用いて画像形成を行った。感光体ドラム１１の感光層の厚みは２７μmとし、感光体ドラムの直径は８０ｍｍとし、現像ローラ８２の直径は４０ｍｍとした。感光層は、チタニルフタロシアニン化合物によって形成した。

表１は、キャリアおよび画像形成プロセスにおける条件と、画質および感光層へのキャリアの付着の発生を評価した結果を示す。本実施例では、画像形成プロセスの条件として分別される４つの条件Ａ〜Ｄに対して、それぞれ体積平均粒径が、３１μｍ，３２μｍ，３４μｍ，４２μｍ，４９μｍのキャリアを用いて、感光層の外表面におけるキャリアの付着を観察した結果、および印刷画質を評価した結果を示す。なお条件Ａは、比較例である。本実施例では、プロセス速度Vｐは５９０ｍｍ/ｓとした。

表１における周速比（Ｓ／Ｄ）は、周速比 Ｓ／Ｄ ＝ 現像ローラの周速度／感光体の周速度で算出される。現像ギャップ（ＤＳＤ）は、感光体ドラム１１の外周面と、現像ローラ８２の外周面とが最近接する距離を表す。

キャリアの抵抗値は、東亜ＤＫＫ社製ＳＭ−８２２０抵抗計によって測定した。測定は、ギャップ２ｍｍの対面電極型セルにキャリアを両側から磁石で支持してブリッジ状態でセットし、両端の電極に電圧を印加して行った。このときの電流値より、抵抗値が算出した。なお、印加電圧は、５００ｖとした。

緩和時間τは、感光体ドラム１１を装着し、現像部１３の現像槽にキャリアのみを投入して所定速度で駆動し、現像バイアスにＦ＝５０Ｈｚ、１００Ｖｐｐの交流を印加し、感光体ドラム１１を１０ｋΩの接地抵抗を介して接地し、交流電源と接地抵抗の電圧降下との位相差θ（ｒａｄ）を測定し、以下の式（３）によって算出した。
τ＝ｔａｎθ／(２πＦ) …（３）

印刷時は、−６００Ｖのグリッドバイアス、直流−４５０Ｖに３ｋＨｚ、１２００Ｖｐｐの交流電圧を重畳した現像バイアスを用いた。

また評価の方法として、感光層の表面上の１００ｍｍ^２のエリアで、キャリアが１０個以上観察された場合に、キャリアの付着が発生と判定した。また画質については、目視によって良否を評価した。

図４は、キャリアの抵抗値と緩和時間との関係を表すグラフである。図４において縦軸は、動的緩和時間（ｍｓ）を表し、横軸はキャリアの抵抗値（Ω）を表す。図４において、比較例である条件Ａについては、黒丸（●）で表し、条件Ｂについては、白抜き三角（△）で表し、条件Ｃについては、十字（＋）で表し、条件Ｄについては、白抜き菱形（◇）で表す。

実施例からも、式（１）および式（２）を満足するようなキャリアを用いることによって、高速プロセスにおいても、感光体ドラム１１への付着を防止することができ、画像形成において良好な画質を得ることができることがわかる。

（比較例）
比較例の実験条件である条件Ａでは、階調性が悪く、高精彩な画質を得ることができない。また、キャリア抵抗が５×１０⁹Ω以上の高い範囲では欠けが顕著になり、それ未満の低いところでは、キャリア付着による画質劣化が顕著になる。

上記以外の比較例として、実施例で作製したキャリアからカーボンブラックを除いて、コートの樹脂量を倍増させたキャリアを同様に作製した。このキャリアは、抵抗値が１０^１４Ω、動的緩和時間τの値がτ＞１．３Ｌｎ（Ｒ）−１６．１であった。このキャリアを用いて、その他の実験条件を前述した条件Ａとして画像を形成すると、感光層への付着に対する耐性はあったが、欠けによる画質劣化が発生した。
表２は、比較例におけるプロセス速度Ｖｐと、キャリアの付着の有無を表す。

従来の技術のキャリアを用いると、表１に示す結果のように、プロセス速度が４９０ｍｍ／ｓよりも高くなると、キャリアの付着が発生することがわかる。これに対して、実施例で示したキャリアを用いる場合では、プロセス速度が５９０ｍｍ／ｓであっても、キャリアの付着が発生せず、良好な画像を形成することができる。

本発明の実施の一形態の現像装置である現像部１３を備える画像形成装置１を模式的に示す図である。 画像形成ユニット１４ｋの部分の拡大図である。 本発明の他の実施の形態の画像形成装置１００の画像形成ユニット１４ｋの部分の拡大図である。 キャリアの抵抗値と緩和時間との関係を表すグラフである。

符号の説明

１，１００ 画像形成装置
１１ 感光体ドラム
１２ 帯電器
１３ 現像部
１４ 画像形成ユニット
１５ 中間転写体
１６ 転写ローラ
１７ 転写部
３１ キャリア回収部
３２ 露光ユニット

Claims (6)

1. 体積平均粒径が３５μｍ以上かつ４０μｍ以下であり、
   抵抗値をＲ（Ω）とし、緩和時間をτ（ｍｓ）としたとき、
   Ｒが、５×１０^９≦Ｒ≦１×１０^１４を満足し、
   τが、０．５７Ｌｎ（Ｒ）−７．９１≦τ≦１．３Ｌｎ（Ｒ）−１６．１を満足することを特徴とするキャリア。
2. フェライトから成るコア粒子と、このコア粒子を被覆する樹脂皮膜とを含むことを特徴とする請求項１に記載のキャリア。
3. 請求項１または２に記載のキャリアと導電性トナーとを含む２成分現像剤を用いて、静電潜像が形成された像担持体に導電性トナーを供給する現像装置であって、
   前記キャリアおよび導電性トナーを収容する現像槽と、
   前記現像槽に収容されている前記２成分現像剤を搬送し、前記像担持体に導電性トナーを付着させる現像ローラと、
   前記像担持体を、その周速度が４９０ｍｍ／ｓ以上となるように回転駆動する回転駆動部とを含むことを特徴とする現像装置。
4. 請求項３に記載の現像装置と、
   前記像担持体と、
   前記像担持体を帯電する帯電器と、
   前記像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成部と、
   前記像担持体に形成されるトナー像を記録媒体に転写する転写部と、
   前記記録媒体に形成されたトナー像を定着させる定着部とを含むことを特徴とする画像形成装置。
5. 前記転写部および現像部の間で、外周面が前記像担持体に接触し、あるいは外周面が前記像担持体から予め定める距離離間して設けられ、内部に磁石を備える回収ローラを有することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記回収ローラの外周面に先端が当接し、前記回収ローラに付着した前記キャリアを剥離する除去部材を有することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。

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