JP3957051B2 - Two-component developer, image forming method and image forming apparatus using the two-component developer, and image forming process unit - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター、ＦＡＸなどの画像形成装置、該装置に用いる現像剤、現像装置及び画像形成プロセスユニットに係り、詳しくは、回転駆動可能な非磁性の現像剤担持体と、潜像担持体に対向する現像領域で該現像剤担持体上にトナーと磁性粒子とを含む現像剤を穂立ちさせる磁界を発生させる磁界発生手段とを備えた現像装置、該現像装置を備えた画像形成装置、画像形成プロセスユニット及びこれに用いる現像剤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの電子写真方式の画像形成装置においては、感光体ドラムや感光体ベルトからなる潜像担持体上に、画像情報に対応した静電潜像が形成され、現像装置によって現像動作が実行され、可視像が得られる。かかる電子写真方式においては、従来より、トナーのみからなる１成分現像剤を用いる１成分現像方式と、トナーと磁性粒子を含む２成分現像剤を用いた２成分現像方式とが知られている。
【０００３】
２成分現像方式法に用いられる２成分現像剤は、比較的大きな粒子表面上に微小なトナー粒子が、両粒子の摩擦により発生した電気力により保持されており、静電潜像に近接すると、静電潜像が形成する電界によるトナー粒子に対する潜像方向への吸引力が、トナー粒子とキャリア粒子間の結合力に打ち勝って、トナー粒子は静電潜像上に吸引付着されて静電潜像が可視化されるものである。そして、現像剤は現像によって消費されたトナーを補充しながら反復使用される。
【０００４】
したがって、この２成分現像方式では安定した画像濃度を得るためにキャリアとトナーの混合比（トナー濃度）を一定にする必要があり、そのためのトナー補給機構やトナー濃度センサを搭載する必要があるために、現像装置が大型になり、その動作機構も複雑になるという欠点がある。
【０００５】
一方、１成分現像方式法では前記２成分現像方式のようにキャリア粒子とトナー粒子を混合した現像剤を用いず、トナーと現像スリーブの摩擦により発生する電気力あるいは磁性体を含有するトナーと磁石を内蔵した現像スリーブ間の磁力により現像スリーブ上にトナーを保持し、静電潜像に近接すると静電潜像が形成する電界によるトナー粒子に対する潜像方向への吸引力が、トナー粒子と現像スリーブ間の結合力に打ち勝って、トナー粒子は静電潜像上に吸引付着されて静電潜像が可視化されるものである。
【０００６】
従って、１成分現像法ではトナー濃度を制御する必要がないために、現像装置が小型化できるという利点があるが、現像領域でのトナーの粒子数が２成分現像方式に比べて少ないために感光体上へのトナーの現像量が充分ではなく、高速の複写機への対応が困難であった。
【０００７】
上記２成分現像方式においては、現像が行われる現像領域において潜像担持体と現像剤担持体との距離を近接させるほど、高い画像濃度を得やすく、またエッジ効果も少ないことが知られている。このため潜像担持体と現像剤担持体との距離を近接させることが望ましいが、両者を近接させると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、いわゆる「後端白抜け」と呼ばれる画質劣化が発生しやすくなる。
【０００８】
上記「後端白抜け」の現象は、次のようなメカニズムで起こると考えられる。図１０は、２成分現像方式でネガポジ現像を行なう現像装置における現像部の一例を示している。図１０において、小さな丸はトナー（３ａ）、大きな丸は磁性キャリア（磁性粒子）（３ｂ）を示している。また、図示の都合上、現像領域内の１本の磁気ブラシだけを実線で示し、他の磁気ブラシは破線で示すと共にトナーを省略してある。さらに、感光体ドラム（１）上の非画像部（Ａ）は負極性に帯電しているものとする。
【０００９】
図１０において、現像剤担持体としての現像スリーブ（４）上に担持された現像剤は、矢印（Ｄ）方向の現像スリーブ（４）の移動により、感光体ドラム（１）と対向する現像領域付近へと運ばれる。現像剤は、現像領域付近で現像磁極（２０１）の磁力により磁性キャリア（３ｂ）が穂立ちし、磁気ブラシ（ＭＢ）を形成する。一方、感光体ドラム（１）はその表面に静電潜像を保持しつつ、矢印（Ｃ）方向に回転している。現像領域では、感光体ドラム（１）と現像スリーブ（４）との線速差（感光体線速＜現像スリーブ線速）により、磁気ブラシ（ＭＢ）が感光体ドラム（１）上の潜像を摺擦し、現像電界によって画像部（Ｂ１０）にトナー（３ａ）が付着する。その結果、現像スリーブ移動方向における現像領域の下流側では、感光体ドラム（１）上の潜像の画像部（Ｂ１０）にトナー像が形成される。なお、所定の画像濃度を確保するために、現像スリーブ線速は、感光体線速よりも大きくするのが一般的である。
【００１０】
このような２成分現像方式の現像装置においては、図１１に示すようなメカニズムで後端白抜けが生じると考えられる。図１１（ａ）〜（ｃ）はいずれも、図１０の感光体ドラム（１）と現像スリーブ（４）の対向部付近を拡大した説明図であり、左側の感光体ドラム（１）に対し、右側の磁気ブラシ（ＭＢ）の先端が近づいてくる磁気ブラシの動きを、図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の時系列で表示している。図１１において感光体ドラム（１）と現像スリーブ（４）の対向部は、ちょうど非画像部と黒ベタ画像との境界を現像している状態、すなわち「後端白抜け」が発生する状態にあり、感光体回転方向下流側には現像されたばかりのトナー像が形成されている。この状態の感光体ドラム（１）に向かって現像スリーブ（４）上の１つの磁気ブラシ（ＭＢ）が近づいてくる。ここで、感光体ドラム（１）は実際には図中時計回りに回転しているが、上述のように現像スリーブ（４）が感光体ドラム（１）よりも早く移動しているため、磁気ブラシ（ＭＢ）は感光体ドラム（１）を追い越していく。そのため、図１１（ａ）〜（ｃ）においては感光体ドラム（１）が静止しているものとしてモデルを簡略化している。
【００１１】
図１１（ａ）において感光体ドラム（１）に近づいてくる磁気ブラシ（ＭＢ）は、現像すべき画像部の後端位置（Ａ）に至るまでの間に非画像部に対向して移動する。この移動の際に、マイナス電荷同士の反発力（Ｂ１１）により、トナー（３ａ）は次第に感光体ドラム（１）から離れ現像スリーブ表面側に移動していく（以下、このトナー移動を「トナードリフト」という）。このトナードリフトの結果、図１１（ｂ）のように、磁気ブラシ（ＭＢ）が画像部後端位置（Ａ１１）に到達する頃には、感光体ドラム（１）近くの磁気ブラシは正極性に帯電した磁性キャリア（３ｂ）が剥き出しの状態になっている。このため、潜像の画像部後端位置（Ａ）に対向する磁性キャリア表面にはトナーは存在せず、画像部後端位置（Ａ１１）で磁気ブラシ（ＭＢ）から感光体ドラム（１）へのトナー移動はない。さらに、図１１（ｃ）において磁気ブラシ（ＭＢ）が画像部後端位置（Ａ１１）から画像部の若干内側に入った画像部後端部（Ｃ１１）に到達すると、トナー（３ａ）と感光体ドラム（１）との付着力が弱い場合には一度感光体ドラム（１）に付着したトナー（３ａ）が静電気力により磁性キャリアに再付着することもある。この結果、画像部の非画像部に近接した画像部後端部では現像が行なわれないことがあり、これが「後端白抜け」の原因となると考えられる。
【００１２】
以上の「後端白抜け」発生メカニズムの説明では、現像スリーブ（４）の回転中心軸に垂直な断面を図示して説明してきたが、現像スリーブの長手方向（回転中心軸方向）に沿って観察すると、各磁気ブラシの長さは一定ではなく、長手方向の位置でばらついている。図１２は、この磁気ブラシの様子を模式的に示している。図１２（ａ）は長手方向に広がる磁気ブラシ（ＭＢ）の状態を示し、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示す磁気ブラシ（ＭＢ）を長手方向に対して垂直な平面Ａ−Ａで切ったときの断面図を示している。他の図との関係が分かるようにため、図１２（ｂ）には模式的に感光体ドラム（１）との位置関係を示しておく。図１２（ａ）及び図１３（ａ）に示すように、磁気ブラシ（ＭＢ）の高さは長手方向にばらつきが大きい。このため、感光体への接触位置が長手方向に沿って不揃いにばらつく。この結果、上記トナードリフトの度合も長手方向にばらつき、「後端白抜け」の起こる度合は長手方向に一定ではない。したがって、図１３（ｂ）に示すように長手方向にぎざぎざした形の「後端白抜け」が発生することになる。
【００１３】
なお、同様なメカニズムにより、現像スリーブ（４）の回転中心軸方向に延在する横細線がそれに直交する縦細線に比べて細る「横線細り」現象や、孤立ドットの形成が不安定になる現象も発生し、２成分現像方式の高画質化の妨げとなっていた。
【００１４】
そこで、本発明者らは、上記「後端白抜け」等の発生を防止するため、現像スリーブ上の法線方向磁束密度分布を規定することで、現像スリーブ回転方向における現像領域の幅（現像ニップ幅）を狭くしたり、現像領域における磁気ブラシの現像剤密度を高めたりした現像装置を提案した（特開２０００−３０５３６０号公報参照）。
【００１５】
一方、現像剤に含まれるトナーとして非磁性トナーを用い、上述のように現像スリーブを回転させる場合、現像スリーブ上に担持された現像剤中のトナーに作用する遠心力により、トナー飛散が発生しやすいという問題点があった。このトナー飛散を抑制するために、磁性トナーを用いることが考えられる。
【００１６】
しかしながら、現像剤のトナーとして磁性トナーを用いた場合は、トナーと磁性キャリアとの間に、通常の静電的な吸引力に加えて、トナーが感光体ドラム側から離れる向きの磁気力が生じるため、上記「後端白抜け」が発生し易い。特に、磁性トナーを用いた場合、図１４に示すように、感光体ドラム（１）の表面と磁気ブラシ（ＭＢ）の先端との接触部において、トナー（３ａ）が磁性キャリア（３ｂ）の表面に対して円環状に付着し、磁気ブラシ（ＭＢ）の先端の剥き出しとなった磁性キャリア表面が感光体ドラム（１）に対向することになり、上記トナードリフトによる「後端白抜け」が更に発生しやすくなると考えられる。また、同様なメカニズムにより、横細線が縦細線に比べて細る「横線細り」現象や、孤立ドットの形成が不安定になる現象も更に発生し易くなり、高画質化の妨げとなっていた。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、以上の背景のもとでなされたものであり、磁性トナーを用いた２成分現像剤を用いた場合でも、現像剤担持体の線速が大きい条件下でのトナー飛散を抑制し且つ後端白抜けなどの画質劣化を防止することができる現像装置、該現像装置を備えた画像形成装置、画像形成プロセスユニットおよびそれに用いる現像剤を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、本発明の（１）「回転駆動可能な非磁性の現像剤担持体と、潜像担持体に対向する現像領域で該現像剤担持体上にトナーと磁性粒子とを含む現像剤を穂立ちさせる磁界を発生させる磁界発生手段と、現像剤担持体に担持され前記現像領域に向けて搬送される現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材で該現像領域に向けての搬送を規制された現像剤を収容する現像剤収容部と、該現像剤収容部の現像剤搬送方向上流側から隣接する位置に該現像剤担持体表面に臨むトナー補給用開口を有するトナー収容部とを備え、前記磁界は、現像領域での現像剤担持体表面の外側に発生する法線方向磁束密度の減衰率が、５０％以上であり、該現像剤担持体上での現像剤搬送に伴う現像剤の移動により、該現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度に応じて該トナー収容部内のトナーを現像剤に取り込み、前記現像領域で該現像剤担持体表面に担持したブラシ状の現像剤を、該潜像担持体表面の移動方向と同方向で且つ該潜像担持体表面よりも高速に移動させて接触させることにより、該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置用２成分現像剤であって、磁性体を有する磁性トナー（Ａ）と磁性キャリア（Ｂ）とを少なくとも含有し、磁性トナー（Ａ）の１０００Ｏｅの磁場中での磁化：σｔが１０〜３０ｅｍｕ／ｇであることを特徴とする２成分現像剤」、（２）「回転駆動可能な非磁性の現像剤担持体と、潜像担持体に対向する現像領域で該現像剤担持体上にトナーと磁性粒子とを含む現像剤を穂立ちさせる磁界を発生させる磁界発生手段と、現像剤担持体に担持され前記現像領域に向けて搬送される現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材で該現像領域に向けての搬送を規制された現像剤を収容する現像剤収容部と、該現像剤収容部の現像剤搬送方向上流側から隣接する位置に該現像剤担持体表面に臨むトナー補給用開口を有するトナー収容部とを備え、前記磁界は、現像領域で該現像剤担持体の外周面上に発生する法線方向磁束密度の、該現像剤担持体の回転中心軸からみた該現像剤担持体表面移動方向における０ｍＴ変極点間角度幅が、４０°以下であり、該現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度に応じて該トナー収容部内のトナーを現像剤に取り込み、前記現像領域で該現像剤担持体表面に担持したブラシ状の現像剤を、該潜像担持体表面の移動方向と同方向で且つ該潜像担持体表面よりも高速に移動させて接触させることにより、該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置用２成分現像剤であって、磁性体を有する磁性トナー（Ａ）と磁性キャリア（Ｂ）とを少なくとも含有し、磁性トナー（Ａ）の１０００Ｏｅの磁場中での磁化：σｔが１０〜３０ｅｍｕ／ｇであることを特徴とする２成分現像剤」、（３）「回転駆動可能な非磁性の現像剤担持体と、潜像担持体に対向する現像領域で該現像剤担持体上にトナーと磁性粒子とを含む現像剤を穂立ちさせる磁界を発生させる磁界発生手段と、現像剤担持体に担持され前記現像領域に向けて搬送される現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材で該現像領域に向けての搬送を規制された現像剤を収容する現像剤収容部と、該現像剤収容部の現像剤搬送方向上流側から隣接する位置に該現像剤担持体表面に臨むトナー補給用開口を有するトナー収容部とを備え、前記磁界は、現像領域で該現像剤担持体の外周面上に発生する法線方向磁束密度の、該現像剤担持体の回転中心軸からみた該現像剤担持体表面移動方向における半値角度幅が、２０°以下であり、該現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度に応じて該トナー収容部内のトナーを現像剤に取り込み、前記現像領域で該現像剤担持体表面に担持したブラシ状の現像剤を、該潜像担持体表面の移動方向と同方向で且つ該潜像担持体表面よりも高速に移動させて接触させることにより、該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置用２成分現像剤であって、磁性体を有する磁性トナー（Ａ）と磁性キャリア（Ｂ）とを少なくとも含有し、磁性トナー（Ａ）の１０００Ｏｅの磁場中での磁化：σｔが１０〜３０ｅｍｕ／ｇであることを特徴とする２成分現像剤」により達成される。
【００１９】
上記課題は、本発明の（４）「回転駆動可能な非磁性の現像剤担持体と、潜像担持体に対向する現像領域で該現像剤担持体上にトナーと磁性粒子とを含む現像剤を穂立ちさせる磁界を発生させる磁界発生手段と、現像剤担持体に担持され前記現像領域に向けて搬送される現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材で該現像領域に向けての搬送を規制された現像剤を収容する現像剤収容部と、該現像剤収容部の現像剤搬送方向上流側から隣接する位置に該現像剤担持体表面に臨むトナー補給用開口を有するトナー収容部とを備え、前記現像領域での現像剤担持体表面の外側に発生する法線方向磁束密度の減衰率が、５０％以上であり、該現像剤担持体上での現像剤搬送に伴う現像剤の移動により、該現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度に応じて該トナー収容部内のトナーを現像剤に取り込み、前記現像領域で該現像剤担持体表面に担持したブラシ状の現像剤を、該潜像担持体表面の移動方向と同方向で且つ該潜像担持体表面よりも高速に移動させて接触させることにより、該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置であって、現像剤として、磁性体を有する磁性トナー（Ａ）と磁性キャリア（Ｂ）とを少なくとも含有し、磁性トナー（Ａ）の１０００Ｏｅの磁場中での磁化：σｔが１０〜３０ｅｍｕ／ｇである２成分現像剤を用いることを特徴とする現像装置」、（５）「回転駆動可能な非磁性の現像剤担持体と、潜像担持体に対向する現像領域で該現像剤担持体上にトナーと磁性粒子とを含む現像剤を穂立ちさせる磁界を発生させる磁界発生手段と、現像剤担持体に担持され前記現像領域に向けて搬送される現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材で該現像領域に向けての搬送を規制された現像剤を収容する現像剤収容部と、該現像剤収容部の現像剤搬送方向上流側から隣接する位置に該現像剤担持体表面に臨むトナー補給用開口を有するトナー収容部とを備え、前記該現像領域で該現像剤担持体の外周面上に発生する法線方向磁束密度の、該現像剤担持体の回転中心軸からみた該現像剤担持体表面移動方向における０ｍＴ変極点間角度幅が、４０°以下であり、該現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度に応じて該トナー収容部内のトナーを現像剤に取り込み、前記現像領域で該現像剤担持体表面に担持したブラシ状の現像剤を、該潜像担持体表面の移動方向と同方向で且つ該潜像担持体表面よりも高速に移動させて接触させることにより、該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置であって、現像剤として、磁性体を有する磁性トナー（Ａ）と磁性キャリア（Ｂ）とを少なくとも含有し、磁性トナー（Ａ）の１０００Ｏｅの磁場中での磁化：σｔが１０〜３０ｅｍｕ／ｇである２成分現像剤を用いることを特徴とする現像装置」、（６）「回転駆動可能な非磁性の現像剤担持体と、潜像担持体に対向する現像領域で該現像剤担持体上にトナーと磁性粒子とを含む現像剤を穂立ちさせる磁界を発生させる磁界発生手段と、現像剤担持体に担持され前記現像領域に向けて搬送される現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材で該現像領域に向けての搬送を規制された現像剤を収容する現像剤収容部と、該現像剤収容部の現像剤搬送方向上流側から隣接する位置に該現像剤担持体表面に臨むトナー補給用開口を有するトナー収容部とを備え、前記現像領域で該現像剤担持体の外周面上に発生する法線方向磁束密度の、該現像剤担持体の回転中心軸からみた該現像剤担持体表面移動方向における半値角度幅が、２０°以下であり、該現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度に応じて該トナー収容部内のトナーを現像剤に取り込み、前記現像領域で該現像剤担持体表面に担持したブラシ状の現像剤を、該潜像担持体表面の移動方向と同方向で且つ該潜像担持体表面よりも高速に移動させて接触させることにより、該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置であって、現像剤として、磁性体を有する磁性トナー（Ａ）と磁性キャリア（Ｂ）とを少なくとも含有し、磁性トナー（Ａ）の１０００Ｏｅの磁場中での磁化：σｔが１０〜３０ｅｍｕ／ｇである２成分現像剤を用いることを特徴とする現像装置」により達成される。
【００２０】
また、上記課題は、（７）「潜像担持体、該潜像担持体の表面を一様帯電する帯電装置、及び該潜像担持体の表面をクリーニングするクリーニング装置の少なくとも一つと、該潜像担持体上の潜像を現像してトナー像とする現像装置とを、画像形成装置本体に対して着脱可能に一体構造物として構成した画像形成プロセスユニットであって、該現像装置として、前記第（４）項乃至第（６）の何れか１に記載の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成プロセスユニット」により達成される。
【００２１】
即ち、上記目的を達成するために、本発明は、回転駆動可能な非磁性の現像剤担持体と、潜像担持体に対向する現像領域で該現像剤担持体上にトナーと磁性粒子とを含む現像剤を穂立ちさせる磁界を発生させる磁界発生手段とを備え、該現像領域で該現像剤担持体表面に担持したブラシ状の現像剤を、該潜像担持体表面の移動方向と同方向で且つ該潜像担持体表面よりも高速に移動させて接触させることにより、該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置において、該現像剤が磁性体を有する磁性トナー（Ａ）と磁性キャリア（Ｂ）とを少なくとも含有し、磁性トナー（Ａ）の１０００Ｏｅの磁場中での磁化：σｔが１０〜３０ｅｍｕ／ｇであり、該現像領域で該現像剤担持体表面の外側に発生する法線方向磁束密度の減衰率が、５０％以上であることを特徴とするものである。
【００２２】
ここで、上記「現像領域」とは、現像剤担持体上で穂立ちして形成されたブラシ状の現像剤が潜像担持体と接触し、現像剤中のトナーで潜像担持体の潜像を現像可能な領域である。
また、上記「法線方向磁束密度の減衰率」とは、現像磁極によって現像剤担持体表面上に発生する法線方向磁束密度のピーク値をＸとし、現像剤担持体表面から径方向に１ｍｍ離れた位置での法線方向磁束密度のピーク値をＹとしたとき、下記式で求められる値である。
【００２３】
【数１】
減衰率［％］＝｛（Ｘ−Ｙ）／Ｘ｝×１００
【００２４】
本発明の現像装置では、磁性トナーを用いることにより、トナーが磁気力によって磁性キャリアに引き付けられるので、現像剤担持体の線速を大きくした場合でもトナー飛散が発生しにくくなる。そして、現像領域で現像剤担持体表面の外側に発生する法線方向磁束密度の減衰率を５０％以上にすることにより、現像剤担持体表面移動方向における現像領域の幅が狭くなり、上記磁性トナーを用いた場合でも、前述の画像部後端部における潜像担持体から現像剤担持体側に向かうトナードリフトが発生しないようになる。更に、現像領域において穂立ちしたブラシ状の現像剤の長さが短く且つ密度が高まり、上記磁性トナーを用いた場合でも、ブラシ状の現像剤が、現像領域の潜像担持体の表面に対して、現像剤担持体の回転中心軸方向全体にわたって均一に接離するようになる。特に現像剤担持体の線速が大きい条件においてこの効果が大きく、１０００Ｏｅの磁場中での磁化：σｔが１０〜３０ｅｍｕ／ｇとすることにより、トナー飛散とトナードリフトによる「後端白抜け」の発生を両立して防止できる。
【００２５】
また、本発明は、回転駆動可能な非磁性の現像剤担持体と、潜像担持体に対向する現像領域で該現像剤担持体上にトナーと磁性粒子とを含む現像剤を穂立ちさせる磁界を発生させる磁界発生手段とを備え、該現像領域で該現像剤担持体表面に担持したブラシ状の現像剤を、該潜像担持体表面の移動方向と同方向で且つ該潜像担持体表面よりも高速に移動させて接触させることにより、該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置において、該現像剤が磁性体を有する磁性トナー（Ａ）と磁性キャリア（Ｂ）とを少なくとも含有し、磁性トナー（Ａ）の１０００Ｏｅの磁場中での磁化：σｔが１０〜３０ｅｍｕ／ｇであり、該現像領域で該現像剤担持体の外周面上に発生する法線方向磁束密度の該現像剤担持体の回転中心軸からみた該現像剤担持体表面移動方向における０ｍＴ変極点間角度幅が、４０°以下であることを特徴とするものである。
ここで、上記「０ｍＴ変極点」とは、磁気スリーブの円周上で磁気スリーブの中心角（θ１）で挟まれ、法線方向磁束密度の値が０ｍＴになる２つの点、すなわち法線方向磁束密度の向きが反転する点である。
【００２６】
本発明の現像装置では、磁性トナーを用いることにより、トナーが磁気力によって磁性粒子に引き付けられるので、現像剤担持体の線速を大きくした場合でもトナー飛散が発生しにくくなる。そして、上記法線方向磁束密度の０ｍＴ変極点間角度幅を４０°以下にすることにより、上記磁性トナーを用いた場合でも、現像剤担持体表面移動方向における現像領域の幅が狭くなるとともに、現像領域において穂立ちしたブラシ状の現像剤の長さが短く且つ密度が高まる。特に現像剤担持体の線速が大きい条件においてこの効果が大きく、１０００Ｏｅの磁場中での磁化：σｔが１０〜３０ｅｍｕ／ｇとすることにより、トナー飛散とトナードリフトによる「後端白抜け」の発生を両立して防止できる。
【００２７】
また、本発明は、回転駆動可能な非磁性の現像剤担持体と、潜像担持体に対向する現像領域で該現像剤担持体上にトナーと磁性粒子とを含む現像剤を穂立ちさせる磁界を発生させる磁界発生手段とを備え、該現像領域で該現像剤担持体表面に担持したブラシ状の現像剤を、該潜像担持体表面の移動方向と同方向で且つ該潜像担持体表面よりも高速に移動させて接触させることにより、該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置において、該現像剤が磁性体を有する磁性トナー（Ａ）と磁性キャリア（Ｂ）とを少なくとも含有し、磁性トナー（Ａ）の１０００Ｏｅの磁場中での磁化：σｔが１０〜３０ｅｍｕ／ｇであり、該現像領域で該現像剤担持体の外周面上に発生する法線方向磁束密度の、該現像剤担持体の回転中心軸からみた該現像剤担持体表面移動方向における半値角度幅が、２０°以下であることを特徴とするものである。
【００２８】
本発明の現像装置では、磁性トナーを用いることにより、トナーが磁気力によって磁性粒子に引き付けられるので、現像剤担持体の線速を大きくした場合でもトナー飛散が発生しにくくなる。そして、上記法線方向磁束密度の半値角度幅を２０°以下にすることにより、上記磁性トナーを用いた場合でも、現像剤担持体表面移動方向における現像領域の幅が狭くなるとともに、現像領域において穂立ちしたブラシ状の現像剤の長さが短く且つ密度が高まる。特に現像剤担持体の線速が大きい条件においてこの効果が大きく、１０００Ｏｅの磁場中での磁化：σｔが１０〜３０ｅｍｕ／ｇとすることにより、トナー飛散とトナードリフトによる「後端白抜け」の発生を両立して防止できる。
【００２９】
更に、上記発明の現像装置において、上記現像剤担持体に担持され上記現像領域に向けて搬送される現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材で該現像領域に向けての搬送を規制された現像剤を収容する現像剤収容部と、該現像剤収容部に現像剤搬送方向上流側から隣接する位置で該現像剤担持体表面に臨むトナー補給用開口を有するトナー収容部とを備え、該現像剤担持体上での現像剤搬送に伴う現像剤の移動により、該現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度に応じて該トナー収容部内のトナーを現像剤に取り込むことを特徴とするものである。
【００３０】
本発明の現像装置では、上記トナー補給用開口に臨む位置で現像剤担持体上に担持搬送されている搬送現像剤に接しているトナーが、搬送現像剤と現像剤収容部に収容されている収容現像剤との界面から引き込まれるように現像剤に取り込まれる。そして、現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度が上昇すると、現像剤の嵩が増えることにより、現像剤収容部内に収容されている収容現像剤がトナー補給用開口を覆うように延びてきて、トナー補給用開口におけるトナー収容部から現像剤担持体上の現像剤へのトナー取り込みを抑制する。これにより、トナー補給機構及びトナー濃度センサをなくても現像剤のトナー濃度を一定範囲内に制御することができるため、小型で安価な画像型性装置を提供できる。特に磁性トナーの１０００Ｏｅの磁場中での飽和磁化σｔが１０〜３０［ｅｍｕ／ｇ］であることにより、トナー取り込み時に現像剤がトナーを効率よく取り込むことができるため、トナー消費量の多い画像を繰り返し複写しても画像濃度の低下を防止できる。また、トナー自体の磁化による現像剤担持体方向への磁気束縛力により現像剤担持体の回転に伴うトナー飛散や地肌部分へのトナー現像を有効に防止できる。
【００３１】
更に本発明は、上記トナー収容部の上記現像剤担持体表面に臨むトナー補給用開口と上記現像剤収容部との間に位置し、該トナー収容部のトナー補給用開口から該現像剤収容部に向けて担持搬送されている該現像剤担持体上の該現像剤の量を規制する第２現像剤規制部材を備え、該現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度上昇に伴って該現像剤の規制量が増加するように、該第２現像剤規制部材と該現像剤担持体表面との間隙が設定されていることを特徴とするものである。
【００３２】
本発明の現像装置では、現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度が上昇すると、現像剤の層厚が増加し、増加した現像剤の通過が第２現像剤規制部材で規制される。この規制された現像剤が、第２現像剤規制部材に対して現像剤搬送方向上流側から隣接するトナー補給用開口を覆い、トナー収容部から現像剤担持体上に担持搬送されている現像剤へのトナー取り込みを抑制する。これにより、トナー補給機構及びトナー濃度センサをなくても現像剤のトナー濃度を一定範囲内に制御することができるため、小型で安価な画像型性装置を提供できる。特に磁性トナーの１０００Ｏｅの磁場中での飽和磁化σｔが１０〜３０［ｅｍｕ／ｇ］であることにより、トナー取り込み時に現像剤がトナーを効率よく取り込むことができるため、トナー消費量の多い画像を繰り返し複写しても画像濃度の低下を防止できる。また、トナー自体の磁化による現像剤担持体方向への磁気束縛力により現像剤担持体の回転に伴うトナー飛散や地肌部分へのトナー現像を有効に防止できる。
【００３４】
請求項５の現像装置では、前記磁性トナー（Ａ）中の磁性体が実質的にケイ素又はアルミニウム元素を含有しない球状磁性体であることにより、湿度環境の変動によるトナーの帯電量の変化を小さくすることができる。
【００３５】
更に本発明は、上記発明の現像装置において、磁性トナー（Ａ）中の磁性体が、１０００Ｏｅの磁場中での磁化：σｍが３０〜７０ｅｍｕ／ｇであることを特徴とするものである。
磁性トナー（Ａ）中の磁性体の１０００Ｏｅの磁場中での飽和磁化が、３０〜９０ｅｍｕ／ｇ、好ましくは３０〜７０ｅｍｕ／ｇにより、前記トナーの磁気特性を満足することが可能となる。
【００３６】
更に本発明は、上記発明の現像装置において、磁性トナー（Ａ）中の磁性体の平均粒径が、０．２〜０．４μｍであることを特徴とするものである。
【００３７】
更に本発明は、上記発明の現像装置において、磁性トナー（Ａ）の磁性体ＦｅＯ含有量が１０〜３０ｗｔ％であることを特徴とするものである。
【００３８】
更に本発明は、上記発明の現像装置において磁性トナー（Ａ）中の磁性体の比表面積が１〜６０ｍ2／ｇであることを特徴とするものである。
【００３９】
更に本発明は、上記発明の現像装置において、上記現像剤担持体の表面移動速度が、５５０ｍｍ／ｓｅｃ以下であることを特徴とするものである。
本発明の現像装置では、現像剤担持体の表面移動速度を５５０ｍｍ／ｓｅｃ以下にすることにより、トナーの磁性体量が１０〜５０質量％の場合にトナー飛散を確実に防止できるようにする。
【００４０】
更に本発明は、上記発明の現像装置において、上記現像剤担持体に印加する現像バイアス（ＶＢ）と、上記潜像担持体上の地肌部電位（ＶＤ）との差の絶対値が、４００Ｖ以下であることを特徴とするものである。
本発明の現像装置では、現像バイアス（ＶＢ）と地肌部電位（ＶＤ）との差の絶対値を４００Ｖ以下にすることにより、上記トナードリフトに起因した「後端白抜け」等の画質劣化が確実に発生しないようにする。
【００４１】
更に本発明は、上記発明の現像装置において、上記潜像担持体の表面移動速度に対する上記現像剤担持体の表面移動速度の比率が、３．７以下であることを特徴とするものである。
本発明の現像装置では、潜像担持体の表面移動速度に対する現像剤担持体の表面移動速度の比率を３．７以下にすることにより、上記トナードリフトに起因した「後端白抜け」等の画質劣化が確実に発生しないようにする。
【００４２】
更に本発明は、上記発明の現像装置において、上記現像剤担持体に印加する現像バイアスＶＢが、交流成分を含むことを特徴とするものである。
本発明の現像装置では、交流成分を含む現像バイアス（ＶＢ）を現像剤担持体に印加することにより、ざらつき感のない高解像度の画像が得られるとともに、地肌部に磁性粒子が付着する確立を大幅に低減できる。
【００４３】
また本発明は、潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像してトナー像とする現像装置と、該潜像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写装置とを備えた画像形成装置であって、該現像装置として、上記発明の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
本発明の画像形成装置では、上記現像装置を用いることにより、現像剤担持体の線速を大きくした場合でも、トナー飛散を抑制することができるとともに、後端白抜けなどの画質劣化のない画像を転写材上に形成することができる。
【００４４】
更に本発明は、潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像してトナー像とする現像装置と、該潜像担持体上のトナー像が転写される中間転写体と、該潜像担持体上のトナー像を該中間転写体に転写する１次転写装置と、該中間転写体上のトナー像を転写材に転写する２次転写装置とを備えた画像形成装置であって、該現像装置として、上記発明の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
本発明の画像形成装置では、現像剤担持体の線速を大きくした場合でも、トナー飛散を抑制することができるとともに、後端白抜けなどの画質劣化のない画像を、中間転写体を介して転写材上に形成することができる。
【００４５】
また本発明は、潜像担持体、該潜像担持体の表面を一様帯電する帯電装置、及び該潜像担持体の表面をクリーニングするクリーニング装置の少なくとも一つと、該潜像担持体上の潜像を現像してトナー像とする現像装置とを、画像形成装置本体に対して着脱可能に一体構造物として構成した画像形成プロセスユニットであって、該現像装置として、上記発明の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
本発明の画像形成プロセスユニットでは、上記現像装置を備えた画像形成プロセスユニットを画像形成装置本体に装着して用いることにより、現像剤担持体の線速を大きくした場合でも、トナー飛散を抑制することができるとともに、後端白抜けなどの画質劣化のない画像を形成することができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を電子写真式の画像形成装置であるレーザプリンタ（以下、「プリンタ」という）の現像装置に適用した実施形態について説明する。
まず、図２を用いて本実施形態に係るプリンタの概略について説明する。潜像担持体としての感光体ドラム（１）は、図中矢印（Ａ）方向に回転駆動されながら、感光体ドラム（１）に接触してその表面を帯電する帯電ローラ（５０）により一様に帯電された後、光書き込みユニット（５１）により画像情報に基づき走査露光されて表面に静電潜像が形成される。本実施形態では、上記帯電ローラ（５０）及び光書き込みユニット（５１）により潜像形成手段が構成されているが、他の種類の帯電装置や露光装置を用いて構成してもよい。感光体ドラム（１）上に形成された静電潜像は、後述する現像装置（２）により現像され、感光体ドラム（１）上にトナー像が形成される。感光体ドラム（１）上に形成されたトナー像は、転写装置としての転写ローラ（５３）を備えた転写ユニットにより給紙カセット（５４）から給紙ローラ（５５）、レジストローラ対（５６）を経て搬送された転写材としての用紙（５２）上に転写される。転写終了後の用紙（５２）は、定着ユニット（５７）によりトナー像が定着され機外に排出される。なお、転写されなかった感光体ドラム（１）上の残留トナーは、クリーニングユニット（５８）により感光体ドラム（１）から除去される。また、感光体ドラム（１）上の残留電荷は除電ランプ（５９）で除去される。
【００４７】
次に、本実施形態に係る現像装置の全体構成について説明する。
図１は現像装置（２）の全体の概略構成図である。この現像装置（２）は感光体ドラム（１）の側方に配設され、磁性トナー（３ａ）及び磁性粒子（以下「磁性キャリア」という。）（３ｂ）とを含む二成分現像剤（以下「現像剤」という。）（３）を表面に担持する現像剤担持体として非磁性の現像スリーブ（４）を備えている。この現像スリーブ（４）は、ケーシング（２ａ）の感光体ドラム（１）側に形成された開口部から一部露出するように取り付けられ、図示しない駆動装置により、感光体ドラム（１）と対向する現像領域（Ｄ）において現像剤を下方図中矢印（Ｂ）方向）に移動させる向きに回転駆動可能になっている。また、現像スリーブ（４）の内部には、磁界発生手段としての固定磁石群からなるマグネットローラ（５）が固定配置されている。
【００４８】
また、本現像装置は、現像スリーブ（４）上に担持され現像領域（Ｄ）に向けて搬送されている現像剤の量を規制する現像剤規制部材としてのドクタ（６）、該ドクタ（６）に現像剤搬送方向上流側で現像スリーブ（４）の表面及びドクタ（６）との間に現像剤（３）を収容する現像剤収容部（Ｓ）を形成するように設けられた現像剤収容ケース（７）、トナー収容部としてのトナーホッパ（８）なども備えている。トナーホッパ（８）は現像スリーブ（４）上の現像剤搬送方向における現像剤収容部（Ｓ）の上流側に隣接して現像スリーブ表面と対向するトナー補給用開口（以下「トナー補給口」という。）（８ａ）を有している。また、トナーホッパ（８）の内部には、図中矢印（Ｃ）で示す時計方向に回転しながら磁性トナー（３ａ）をトナー補給口（８ａ）に向けて撹拌しながら送り出すトナー撹拌部材としてのトナーアジテータ（９）が配設されている。
【００４９】
上記現像剤収容ケース（７）の現像スリーブ（４）に近接する先端部（ひさし部）は、トナーホッパ（８）から磁性トナーが補給され現像剤収容部（Ｓ）内に向かって進行しようとする現像剤の量を規制する第２現像剤規制部材としてのプレドクタ（７ａ）として用いられている。また、上記現像剤収容ケース（７）等で形成される現像剤収容部（Ｓ）には、感光体ドラム（１）との対向する現像領域に供給されずにドクタ（６）で進行が阻止された現像剤が収容される。
【００５０】
上記マグネットローラ（５）の表面部には、該ローラの回転中心軸方向に沿った方向に延在する磁極が径方向外側に向けて複数形成されるように、複数の磁石が設けられている。具体的には、現像領域（Ｄ）に対向する位置に現像剤を穂立ちさせて現像を行なうための現像磁極（Ｐ１）Ｎ極が形成され、この現像磁極による法線方向磁束密度分布の半値角度幅を狭くするために、現像磁極（Ｐ１）に対して現像スリーブ回転方向の上流側及び下流側のそれぞれから隣接する位置に、現像磁極と反対の極性の補助磁極（Ｐ１ａ）Ｓ極，（Ｐ１ｂ）Ｓ極を有している。また、上記現像剤収容部（Ｓ）に磁界の磁力が及ぶように、プレドクタ（７ａ）に対向する位置から上記現像領域に至る間に磁極（Ｐ４）Ｎ極を有している。更に、上記マグネットローラ（５）の表面には、一般的な現像装置と同様に、現像スリーブ（４）上に現像剤を担持し続けながら搬送するための搬送磁極（Ｐ２）Ｎ極，（Ｐ３）Ｓ極を有している。
【００５１】
なお、図１中の現像スリーブ（４）の周囲に点線で示した曲線は、各磁極によって形成された、現像スリーブ（４）の軸方向中央部における現像スリーブ表面上の法線方向磁束密度分布を示している。
【００５２】
上記マグネットローラ（５）は、６極の磁極が形成されているが、上記補助磁極（Ｐ１ｂ）から補助磁極（Ｐ１ａ）に至る間に磁極を更に増やし、８極や１０極で構成されるマグネットローラとしてもよい。
【００５３】
また、上記マグネットローラ（５）の現像磁極（Ｐ１）は、回転中心軸に垂直な横断面における面積（以下「横断面積」という。）が小さい磁石により構成されている。この横断面積が小さくなると一般に磁力は弱くなるが、現像スリーブ表面の磁力が小さくなりすぎると磁性キャリアを保持する力が充分ではなくなるために感光体ドラム（１）への磁性キャリア付着を生じることがある。そこで、この現像磁極（Ｐ１）用の磁石は磁力の強い希土類金属合金磁石により作製した。希土類金属合金磁石のうち代表的な鉄ネオジウムボロン合金磁石では最大エネルギー積で３５８ｋＪ／ｍ３であり、鉄ネオジウムボロン合金ボンド磁石では最大エネルギー積で８０ｋＪ／ｍ３前後である。これにより、従来通常用いられていた、最大エネルギー積が３６ｋＪ／ｍ３前後、２０ｋＪ／ｍ３前後であるフェライト磁石、フェライトボンド磁石等と比べ強い磁力を確保することが可能となったため、横断面積の小さい磁石を用いても現像スリーブ表面の磁力を確保することが可能となった。磁力を確保するためには、この他にサマリュウムコバルト金属合金磁石等を用いることもできる。
【００５４】
また、本実施形態の現像装置において、現像時、現像スリーブ（４）には、現像バイアス印加手段としての現像バイアス電源（１０）により、現像バイアス（ＶＢ）として直流電圧に交流電圧を重畳した振動バイアス電圧が印加されている。地肌部電位（背景部電位）（ＶＤ）及び画像部電位（ＶＬ）はそれぞれ、上記振動バイアス電圧（ＶＢ）の最大値と最小値の間に位置している。この振動バイアス電圧の印加により、向きが交互に変化する交互電界が現像領域（Ｄ）に形成される。この交互電界中で現像剤のトナー（３ａ）と磁性キャリア（３ｂ）とが激しく振動し、磁性トナー（３ａ）が現像スリーブ（４）および磁性キャリア（３ｂ）への静電的拘束力及び磁気的拘束力に打ち勝って感光体ドラム（１）の表面に形成された静電潜像に選択的に付着する。
【００５５】
上記振動バイアス電圧からなる現像バイアス（ＶＢ）の最大値と最小値の差（ピーク間電圧）は０．５〜５ｋＶが好ましく、周波数は１〜１０ｋＨｚが好ましい。振動バイアス電圧の波形としては、矩形波、サイン波、三角波等を使用できる。振動バイアスの直流電圧成分は、地肌部電位（ＶＤ）と画像部電位（ＶＬ）の間の値であるが、画像部電位（ＶＬ）よりも地肌部電位（ＶＤ）に近い値であるほうが、地肌部電位領域へのかぶりトナーの付着を防止する上で好ましい。
【００５６】
また、上記振動バイアス電圧の波形が矩形波の場合、デューティ比を５０％以下とすることが望ましい。ここで、「デューティ比」とは、振動バイアス電圧の１周期中でトナーが感光体ドラム（１）に向かおうとする時間の割合である。このデューティ比に設定することにより、トナーが感光体ドラム（１）に向かおうとするピーク値と現像バイアスの時間平均値との差を大きくすることができるので、トナーの運動がさらに活発化し、トナーが静電潜像の電位分布に忠実に付着して、現像能力が向上し、さらにざらつき感や解像力を向上させることができる。また、トナー（３ａ）とは逆極性の電荷を有する磁性キャリア（３ｂ）が感光体ドラム（１）に向かおうとするピーク値と現像バイアスの時間平均値との差を小さくすることができるので、磁性キャリア（３ａ）の運動が沈静化することができる。これにより、画像後端部のトナーの攪乱を防止し、後端白抜け、細線再現性、孤立ドット再現性が良好となる。さらに静電潜像の地肌部に磁性キャリアが付着する確率を大幅に低減する効果もある。
【００５７】
次に、図１に基づいて、上記構成の現像装置の現像動作について説明する。現像スリーブ（４）上の現像剤（３）は該スリーブ（４）の矢印（Ｂ）方向の回転に伴って搬送され、ドクタ（６）により規制されて薄層化される。薄層化された現像剤（３）は、矢印（Ａ）方向に回転している感光体ドラム（１）と対向する現像領域（Ｄ）に搬送される。この現像領域（Ｄ）で、感光体ドラム（１）上に形成されている静電潜像に磁性トナーが供給され、静電潜像の可視像化が行われる。現像領域（Ｄ）を通過した現像スリーブ（４）上の現像剤は現像スリーブ回転に伴って更に搬送され、トナー補給口（８ａ）と対向する位置に到達する。このトナー補給口（８ａ）には、トナーホッパ（８）内の磁性トナー（３ａ）がアジテータ（９）で送り出され現像スリーブ（４）上の現像剤と接するように滞留している。トナー補給口（８ａ）で新しい磁性トナー（３ａ）を取り込んだ後、現像剤収容部（Ｓ）に戻る。そして、新しい磁性トナー（３ａ）を含んだ現像剤（３）はドクタ（６）による規制部で内圧が増加する。この内圧の増加した現像剤中で磁性キャリアとの摩擦帯電によってトナー帯電が行われる。一方、上記現像領域に供給されずにドクタ（６）で進行が阻止された現像剤（３）の一部は、現像剤収容部（Ｓ）内で循環するように移動する。
【００５８】
次に、図３（ａ）及び（ｂ）を用いて、本現像装置における現像動作時の自己トナー濃度制御について説明する。なお、図３中の２点鎖線は、互いに異なる挙動を示す現像剤同士の界面を示している。
まず、現像装置に初期剤として所定のトナー濃度及び重量を有する現像剤をセットして、現像スリーブ（４）を回転駆動すると、現像剤（３）は搬送現像剤（３−１）及び収容現像剤（３−２）の２つの部分に分かれる。搬送現像剤（３−１）は現像スリーブ（４）の表面に磁力で担持され該表面に連れ回るように搬送される現像剤である。収容現像剤（３−２）は現像剤収容部（Ｓ）内に収容され上記搬送現像剤（３−１）の移動に伴って現像剤収容部Ｓ 内で循環移動する現像剤である。現像剤収容部（Ｓ）内では、図３（ａ）に示すように４つの現像剤流（Ｆ１）、（Ｆ２）が発生する。第１の現像剤流（Ｆ１）は、現像スリーブ（４）と剥離ローラ（１１）との間を通過するように流れる搬送現像剤（３−１）の流れである。第２の現像剤流（Ｆ２）は、ドクタ（６）で現像剤がドクタ（６）の背面を上昇しドクタ（６）と剥離ローラ（１１）の間の空間で発生する収容現像剤（３ｃ）の循環流である。
【００５９】
次に、上記現像剤収容部（Ｓ）内に上記現像剤流（Ｆ１），（Ｆ２）が発生した状態で、トナーホッパー（８）に磁性トナー（３ａ）がセットされると、トナー補給口（８ａ）より現像スリーブ（４）に担持された搬送現像剤（３−１）に磁性トナー（３ａ）が供給される。磁性トナーが供給された現像スリーブ（４）上の現像剤は、磁性トナーと共に現像剤収容部（Ｓ）へ搬送される。そして、搬送途中で、搬送現像剤（３−１）に供給された磁性トナーは現像スリーブ（４）の軸中心方向へ若干入り込む。磁性トナーが供給された搬送現像剤（３−１）は、プレドクタ（７ａ）による規制位置を通過した後、その一部は収容現像剤（３−２）との間で混合される。この現像剤の混合により、両現像剤同士の入れ替え、現像剤内でのトナーの分散撹拌による均一化、磁性トナーと磁性キャリアとの摩擦帯電によるトナー帯電等が行なわれる。
【００６０】
次に、上記磁性トナーの補給により現像剤（３）中のトナー濃度が次第に上昇していくと、搬送現像剤（３−１）の嵩が増大していくことにより、トナー補給口（８ａ）に対向する位置からドクタ（６）による規制位置に至る区間で現像スリーブ（４）上の搬送現像剤（３−１）の層厚が厚くなっていく。それとともに、現像スリーブ（４）上の搬送現像剤（３−１）内の磁性キャリアの比率が低下することにより、搬送現像剤（３−１）に対する磁力が弱くなっていくため、搬送現像剤（３−１）の移動速度が低下していき、上記区間での現像スリーブ（４）上の搬送現像剤（３−１）の層厚がますます厚くなっていく。この層厚が厚くなった搬送現像剤（３−１）は、上記ドクタ（６）から受ける搬送を阻止する向きの力（ブレーキ力）を強く受けるようになり、搬送現像剤（３−１）の移動速度はますます低下していく。
そして、トナー補給口（８ａ）に対向する位置で層厚が厚くなった搬送現像剤（３−１）の上層部は、上記プレドクタ（７ａ）で掻き取られ、図３（ａ）に示すようにプレドクタ（７ａ）の現像剤搬送方向上流側に滞留していく。以下、この滞留した現像剤を「滞留現像剤」（３−３）という。この滞留現像剤（３−３）は、それに接する搬送現像剤（３−１）の移動に伴って循環運動を行なっている。トナー補給口（８ａ）に送り込まれた磁性トナー（３ａ）は、搬送現像剤（３−１）の露出している部分に引き付けられるとともに、搬送現像剤（３−１）と滞留現像剤（３−３）との合流点（Ｐ）から引き込まれるようにして、現像剤中に取り込まれる。
【００６１】
さらに現像剤（３）のトナー濃度が上昇していくと、図３（ｂ）に示すようにトナー補給口（８ａ）における滞留現像剤（３−３）の量が増え、滞留現像剤（３−３）で磁性トナーに接している搬送現像剤（３−１）の露出面が塞がれ、両現像剤の合流点（Ｐ）もトナー補給口（８ａ）の現像剤搬送方向上流端まで移動する。それとともに、上記トナー補給口（８ａ）の滞留現像剤（３−３）自体の循環移動速度も低下する。この時点で、現像剤への磁性トナーの取り込みがほぼ終了し、トナー濃度がそれ以上上昇しなくなる。
【００６２】
上記磁性トナーが取り込まれプレドクタ（７ａ）と現像スリーブ（４）との間のギャップを通過した搬送現像剤（３−１）の一部（上層部）は、収容現像剤（３−２）と混合撹拌され、その一部は再び現像スリーブ（４）上に担持される。現像スリーブ（４）とドクタ（６）との間のギャップを通過した搬送現像剤（３−１）は、感光体ドラム（１）と対向する現像領域（Ｄ）に搬送される。そして、現像領域（Ｄ）では、感光体ドラム（１）上に形成されている静電潜像に磁性トナーが供給され、静電潜像の現像に用いられる。
【００６３】
上記感光体ドラム（１）の静電潜像の現像により現像スリーブ（４）上の磁性トナーが消費されると、この部分のトナー濃度が減少し、現像スリーブ（４）によって現像剤に作用する搬送力が増加するとともに、この部分の現像剤の嵩も減少する。そして、上記プレドクタ（７ａ）の先端部によって規制される搬送現像剤（３−１）の層厚が低下し、トナー補給口（８ａ）付近に溜まっていた滞留現像剤（３−３）の量が減少し、滞留現像剤（３−３）の循環移動速度も上昇してくる。そして、トナー補給口（８ａ）において、現像スリーブ（４）により搬送される搬送現像剤（３−１）とトナーホッパ（８）内からの磁性トナー（３ａ）とが接触することとなり、再度磁性トナーが取り込まれて上述のように現像剤（３）のトナー濃度が増加する。
【００６４】
以上のように、現像スリーブ（４）上のトナー濃度の変化に応じて、現像スリーブ（４）上の搬送現像剤（３−１）の上記プレドクタ（７ａ）による規制状態が変化し、上記磁性トナーが消費された部分の現像剤のトナー濃度が所定の濃度範囲になるように自己制御される。これにより、現像スリーブ（４）上の搬送現像剤（３−１）のトナー濃度が常にほぼ一定濃度の範囲となるように保たれる。このため、トナー濃度センサやトナー補給部材などの複雑なトナー濃度制御機構が不要となる。
【００６５】
なお、現像スリーブ（４）上の搬送現像剤（３−１）の一部を剥離して現像剤収容部（Ｓ）内の収容現像剤（３−２）と混合するための剥離部材を、現像剤収容部（Ｓ）内で現像ローラ（４）の表面に対向するように設けてもよい。この剥離部材を設けた場合は、搬送現像剤（３−１）と収容現像剤（３−２）との入れ替えが促進されるので、現像剤（３）中の磁性キャリアの帯電能力低下による現像剤（３）の早期劣化を防止することができる。また、上記搬送現像剤（３−１）と収容現像剤（３−２）との混合により、現像剤のトナーが分散撹拌され現像剤搬送方向と直交する画像幅方向に関してトナー濃度が均一化されるので、現像濃度ムラのない良好な現像を行なうことができる。
【００６６】
次に、本実施形態で用いる現像剤について説明する。
本発明に用いられる磁性トナーは、１０００Ｏｅの磁場中での磁化が１０〜３０［ｅｍｕ／ｇ］、好ましくは１５〜２５［ｅｍｕ／ｇ］が良い。１０［ｅｍｕ／ｇ］より小さいと、トナーの磁気バイアス効果が小さくなるため、トナー飛散や地肌汚れが発生し、また、３０［ｅｍｕ／ｇ］より大きいと、トナーの磁気バイアス効果が大きくなるため、画像濃度が低くなる。
さらに、本発明に用いられる磁性トナーの磁性体はＦｅＯ含有量が１０〜２５ｗｔ％、好ましくは１５〜２５ｗｔ％で、比表面積が１〜６０ｍ2／ｇ、好ましくは３〜２０ｍ2／ｇであることが好ましい。この範囲のＦｅＯ含有量及び比表面積とすることにより、トナーの抵抗と帯電性を両立することができるため、画像濃度の高く地肌汚れのない画像を得ることができる。
【００６７】
本発明に使用するトナーとしては、従来の公知の方法で製造されたものを使用できる。具体的には、結着樹脂、磁性体、極性制御剤、必要に応じて任意の添加剤より成る混合物を熱ロールミルで溶融混練した後、冷却固化せしめ、これを粉砕分級し、必要に応じて外添剤を混合して得られる。
【００６８】
この結着樹脂としては、公知のものがすべて使用できる。例えば、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロルスチレン、ポリビニルトルエンの如きスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン−ｐ−クロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スタレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、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−インデン共重合体の如きスチレン系共重合体；ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、天然変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、クマロインデン樹脂、脂肪族又は脂肪族炭化水素樹脂、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単独であるいは混合して使用できる。
【００６９】
特に加熱加圧定着方式においては、結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いることにより、耐塩ビマット融着性に優れ、熱ロールへの耐オフセット性に優れたトナーを得ることができる。
加圧定着方式を用いる場合には、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチレン、ポリウレタンエラストマー、エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、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、線状飽和ポリエステル、パラフィンなどがある。
【００７０】
トナーには荷電制御剤をトナー粒子に内添、又はトナー粒子に外添して用いることが好ましい。荷電制御剤によって、現像システムに応じた最適の荷電量コントロールが可能となり、特に本発明では荷電制御剤を用いることにより前記のトナー濃度を制御しない現像方法に用いた場合、有効である。
【００７１】
トナーに用いられる極性制御剤としては従来より公知のものでよく、正極性制御剤としては、ニグロシン及び脂肪酸金属塩等による変性物；トリブチルベンジルアンモニウム−１−ヒドロキシ−４−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートなどの四級アンモニウム塩；ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイドなどのジオルガノスズオキサイド；ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレートなどのジオルガノスズボレートを単独であるいは２種類以上組み合わせて用いることができる。これらの中でも、ニグロシン系化合物、有機四級アンモニウム塩の如き極性制御剤が特に好ましく用いられる。
負極性制御剤としては、例えば有機金属化合物、キレート化合物が有効である。その例としてはアルミニウムアセチルアセトナート、鉄（ＩＩ）アセチルアセトナート、３，５−ジタ−シャリ−ブチルサリチル酸クロム等があり、特にアセチルアセトン金属錯体、モノアゾ金属錯体、ナフトエ酸あるいはサリチル酸系の金属錯体又は塩が好ましく、特にサリチル酸系金属錯体、モノアゾ金属錯体又はサリチル酸系金属塩が好ましい。
【００７２】
前記の極性制御剤は、微粒子状として用いることが好ましく、具体的には、３μｍ以下の個数平均粒径が好ましい。
トナーに使用される極性制御剤の使用量は、結着樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくは結着剤１００重量部に対して、０．１〜２０重量部の範囲、好ましくは０．２〜１０重量部で用いられる。０．１重量部未満では、トナーの帯電量が不足し実用的でない。また２０重量部を越える場合にはトナーの帯電量が大きすぎ、キャリアとの静電的吸引力の増大のため、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。
【００７３】
本発明の磁性トナーに用いられる磁性体としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の磁性酸化鉄、鉄、コバルト、ニッケルの如き磁性金属；酸化鉄又は磁性金属と、コバルト、スズ、チタン、銅、鉛、亜鉛、マグネシウム、マンガン、アルミニウム、珪素の如き金属との複合金属酸化物合金又は、混合物が使用される。また、これらの表面にシランカップリング剤を結着剤としてカーボンブラック等の着色剤を被覆しても良い。
シランカップリング剤の量は磁性酸化鉄粒子に対し０．３〜３．０重量％、好ましくは０．３〜１．５重量％で用いられる。０．３重量％未満では着色剤が磁性酸化鉄粒子に強固に付着しないために、トナー製造時に磁性体の分散工程において磁性体表面の着色剤が脱離してしまい、カブリ等の問題が発生する。また、３重量％を超えると、酸化鉄粒子表面の着色剤が被覆層が不均一となり、トナー中への分散性が悪くなったり、極端になると複合酸化鉄粒子自体が造粒してしまい、問題となる。
【００７４】
更に、着色剤の量は磁性酸化鉄粒子に対し、３〜２０重量％、好ましくは５〜１５重量％である。５重量％未満では、磁性体自体の着色度に劣るため、出力した画像の濃度が低いという問題が発生する。また、２０重量％を超えると磁性体の流動性が低下しトナー製造時の磁性体分散性に劣る結果となり、更に磁性体からのカーボンブラックの脱離が起こりやすくなるため、地カブリ等の異常画像となる。
磁性酸化鉄粒子粉末の粒子表面のシランカップリング剤による被覆は、磁性酸化鉄粒子にシランカップリング剤の溶液を噴霧しながら混合攪拌すればよい。
【００７５】
結着剤に用いられるシランカップリング剤としては、例えばヘキサメチルジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルメチルクロルシラン、プロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、β−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、トリオルガノシランメチルカプタン、トリメチルシリルメルカプタン、トリオルガノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサン、１，３−ジフェニルテトラメチルジシロキサンが挙げられる。
【００７６】
本発明で用いられる磁性体としては、特に磁性酸化鉄であるマグネタイトが好ましく、公知の製造方法で作られる。例えば、硫酸鉄水溶液をアルカリ性水溶液で中和し、水酸化鉄を得る。その後ｐＨを１０以上に調整した水酸化鉄懸濁液を酸素を含有するガスで酸化しマグネタイトスラリーを得る。次いで、該スラリーを水洗、濾過、乾燥、解砕しマグネタイト粒子が得られる。
これらの強磁性体の好ましい態様としては、実質的にケイ素を含有しない球状磁性体で、平均粒子が０．２〜０．４μｍ、好ましくは０．２〜０．３μｍのものがよい。磁性トナー中に含有させる量としてはトナーに対し好ましくは５〜８０ｗｔ％、特に好ましくはトナー対し１０〜３０ｗｔ％が良い。
磁性体の粒子の形状としては、８面体、６面体、球形、針状、鱗片状があるが、球形の異方性の少ないものが好ましい。
【００７７】
本発明の磁性トナーには必要に応じて顔料や染料等の着色剤を添加しても良い。顔料としては、例えば黒色の着色剤として、カーボンブラック、アニリンブラック、ファーネスブラック、ランプブラック等が使用できる。シアンの着色剤として例えば、フタロシアニンブルー、メチレンブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオレット、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー等が使用できる。マゼンタの着色剤として例えば、ローダミン６Ｇレーキ、ジメチルキナクリドン、ウォッチングレッド、ローズベンガル、ローダミンＢ、アリザリンレーキ等が使用できる。イエローの着色剤として例えば、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、ナフトールイエロー、モリブデンオレンジ、キノリンイエロー、タートラジン等が使用でき、その使用量は、樹脂１００重量部に対し０．１〜２０重量部、好ましくは２〜１０重量部の添加量が良い。染料としては例えば、アゾ系染料、アントラキノン系染料、キサンテン系染料、メチン系染料等があり、樹脂１００重量部に対し、０．０５〜１０重量部、好ましくは０．１〜３重量部の添加量が良い。
【００７８】
本発明のトナーには帯電安定性、現像性、流動性、耐久性向上のために、添加剤を用いることが好ましい。これら添加剤としては例えば、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化錫等の金属酸化物や炭化ケイ素、窒化ケイ素等の微粉末等の流動性向上剤や、例えばフッ素系樹脂微粒子、シリコーン系樹脂微粒子、アクリル系樹脂微粒子等の樹脂微粒子やステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸マグネシウム等の金属石鹸系滑剤等のクリーニング助剤が挙げられる。この中でも特に流動性向上剤としては酸化ケイ素、酸化チタンが好ましく、クリーニング助剤としては、ステアリン酸亜鉛が好ましい。
【００７９】
本発明に用いられる流動性向上剤は、必要に応じシリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シランカップリング剤、官能基を有するシランカップリング剤、その他の有機ケイ素化合物等の処理剤、あるいは種々の処理剤で併用して処理されていることが好ましい。
【００８０】
本発明のトナーには定着時の離型性を良くする目的で離型剤を含有させても良い。離型剤としては公知のものが使用でき、例えば低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス、カルナバワックス、サゾールワックス、パラフィンワックス等およびその誘導体をバインダー樹脂１００重量％に対し０．１〜１０重量％を磁性トナーに加えることが好ましい。
【００８１】
本発明に係る二成分現像剤を作製する方法の一例としては、先ず、前述した結着樹脂、着色剤としての顔料又は染料、荷電制御剤、滑剤、その他の添加剤等をヘンシェルミキサ−の如き混合機により充分に混合した後、バッチ式の２本ロ−ル、バンバリ−ミキサ−や連続式の2軸押出し機、例えば神戸製鋼所社製ＫＴＫ型２軸押出し機、東芝機械社製ＴＥＭ型２軸押出し機、ＫＣＫ社製２軸押出し機、池貝鉄工社製ＰＣＭ型２軸押出し機、栗本鉄工所社製ＫＥＸ型２軸押出し機や、連続式の１軸混練機、例えばブッス社製コ・ニーダ等の熱混練機を用いて構成材料を良く混練し、冷却後、ハンマ−ミル等を用いて粗粉砕する。また、カラートナーの場合、顔料の分散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−バッチを着色剤として使用することが一般的である。更に、これら粗粉砕物をジェット気流を用いた微粉砕機や機械式粉砕機を単独或いは併用して微粉砕する。次に得られた微粉際粒子を旋回気流を用いた分級機やコアンダ効果を用いた分級機により所定の粒度に分級する。本発明の粒径分布を有するトナーを得るためにはこの中でも、コアンダ効果を利用した分級機が好適に用いられる。更に、流動性付与剤とヘンシェルミキサーの如き混合機により充分混合し、２５０メッシュ以上の篩を通過させ、粗大粒子、凝集粒子を除去する。
【００８２】
本発明において現像剤を構成するキャリアとしては、１０００［Ｏｅ］の磁場中における飽和磁化を３０〜１２０［ｅｍｕ／ｇ］、好ましくは４０〜１００［ｅｍｕ／ｇ］とすることにより、現像領域における現像剤の現像スリーブへの磁気束縛力が大きくなるために、感光体上へのキャリアの現像が有効に防止され、良好な画像が得られる。
また、本発明において現像剤を構成するキャリアとしては、重量平均粒子径が２０〜１００μｍ、好ましくは２０〜８０μｍとすることにより、現像領域における現像剤層のトナー濃度を高くすることができるため、高速機での現像条件においても画像濃度の高い良好な画像が得られる。
【００８３】
本発明において現像剤を構成するキャリアの核体粒子としては、公知のものでよく例えば鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属；マグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金や化合物；前記強磁性体微粒子と樹脂との複合体等が挙げられる。
これら本発明で用いられるキャリアはより耐久性を長くする目的で、表面を樹脂で被覆することが好ましい。
【００８４】
被覆層を形成する樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂；ポリスチレン、アクリル（例えばポリメチルメタクリレート）、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビリケトン等のポリビニル及びポリビニリデン系樹脂；塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体；オルガノシロキサン結合からなるシリコーン樹脂又はその変成品（例えばアルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変成品）；ポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等の弗素樹脂；ポリアミド；ポリエステル；ポリウレタン；ポリカーボネート；尿素−ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂；エポキシ樹脂等が挙げられる。中でもトナースペントを防止する点で好ましいのはシリコーン樹脂又はその変成品、弗素樹脂、特にシリコーン樹脂又はその変成品である。
【００８５】
シリコーン樹脂としては、従来から知られているいずれのシリコーン樹脂であってもよく、下記式（１）で示されるオルガノシロキサン結合のみからなるストレートシリコーン及びアルキド、ポリエステル、エポキシ、ウレタンなどで変成したシリコーン樹脂が挙げられる。
【化１】
【化２】
上記各置換基は未置換のもののほか、例えばアミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、メルカプト基、アルキル基、フェニル基、エチレンオキサイド基、グリシジル基、ハロゲン原子のような置換基を有してもよい。
【００８６】
また本発明で用いられるキャリアは、その体積固有抵抗を制御するために被覆層中に導電性付与材料を分散しても良い。分散される導電性材付与は従来より公知のものでよく、例えば鉄、金、銅等の金属；フェライト、マグネタイト等の酸化鉄；カーボンブラック等の顔料が挙げられる。
この中でも特にカーボンブラックの一つであるファーネスブラックとアセチレンブラックの混合物を用いることにより、少量の導電性微粉末の添加で効果的に導電性の調整が可能で、更に被覆層の耐摩耗性に優れたキャリアを得ることが可能となった。これらの導電性微粉末は、粒径０．０１〜１０μｍ程度のものが好ましく、被覆樹脂１００重量部に対して２〜３０重量部添加されることが好ましく、さらには５〜２０重量部が好ましい。
また、キャリア被覆層中には核体粒子との接着性を向上させたり導電性付与剤の分散性を向上させる目的でシランカップリング剤、チタンカップリング剤等を添加しても良い。
本発明用いるシランカップリング剤としては下記一般式で示される化合物である。
【００８７】
【化３】
ＹＲＳｉＸ３ （３）
（前式中、Ｘはけい素原子に結合している加水分解基で、例えばクロル基、アルコキシ基、アセトキシ基、アルキルアミノ基、プロペノキシ基、Ｙは有機マトリックスと反応する有機官能基で、例えばビニル基、メタクリル基、エポキシ基、グリシドキシ基、アミノ基、メルカプト基などが挙げられる。Ｒは炭素数１〜２０のアルキル基又はアルキレン基である。
前記シランカップリング剤の中でも、特に負帯電性を有する現像剤を得るにはＹにアミノ基を有するアミノシランカップリング剤が好ましく、正帯電性を有する現像剤を得るにはＹにエポキシ基を有するエポキシシランカップリング剤が好ましい。
被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア核体粒子の表面に被覆層形成液を噴霧法、浸漬法等の手段で塗布すればよい。被覆層の厚さは０．１〜２０μｍが好ましい。
【００８８】
【実施例】
以下、本発明をトナー製造例、キャリアの製造例、及び実施例により具体的に説明する。
（トナー製造例１）
ポリエステル樹脂 １００重量部
カーボンブラック ５重量部
含クロムアゾ染料 ３重量部
マグネタイト微粒子 ７０重量部
（平均粒径：0.20μm、ＦｅＯ含有量：20wt%、比表面積：8.0ｍ２/g、磁化：61emu/g）
上記処方の混合物をヘンシェルミキサーにて混合後、１４０℃に設定した混練押し出し機によって混練した後、冷却固化せしめ、これをカッターミルにて粗粉砕後、機械式粉砕機を使用して微粉砕し、得られた微粉砕物をコアンダ効果を利用した多分割分級機を使用してジェットミルで粉砕し、分級して平均７．０μｍの母体粒子を得た。この母体粒子１００重量部に対して、疎水化処理されたコロイダルシリカ：０．６重量部、疎水化処理された酸化チタン：０．３重量部を加え、ヘンシェルミキサーにて混合しトナー粒子ａを得た。このトナーの１０００Ｏｅの磁場中での飽和磁化は２４ｅｍｕ／ｇであった。
【００８９】
（トナー製造例２〜１３）
上記製造例１と同様にトナーを作成し、表１に示す特性のトナー粒子ｂ〜ｍを得た。
【００９０】
【表１】
キャリアの製造例を以下に示す。
（キャリア製造例１）
湿式法により作成したマグネタイト１００重量部に対してポリビニルアルコール２重量部、水６０重量部をボールミルに入れ１２時間混合してマグネタイトのスラリーを調整した。このスラリーをスプレードライヤーにて噴霧造粒し、平均粒径５４μｍの球形粒子とした。
この粒子を窒素雰囲気中で１０００℃の温度で３時間焼成後冷却し核体粒子１を得た。
シリコーン樹脂溶液 １００重量部
トルエン １００重量部
γ−アミノプロピルトリメトキシシラン ６重量部
カーボンブラック １０重量部
上記混合物をホモミキサーで２０分間分散し、被覆層形成液１を調整した。
この被覆層形成液を流動床型コーティング装置を用いて核体粒子１を１０００重量部の表面にコーティングして、シリコーン樹脂被覆キャリアＡを得た。
このキャリア粒子の特性は以下のとおりであった。
平均粒子径 ：５８μｍ
飽和磁化 ：６５ｅｍｕ／ｇ
【００９２】
（キャリア製造例２）
ＣｕＯ：２４ｍｏｌ％、ＺｎＯ：２５ｍｏｌ％、Ｆｅ2Ｏ3：５１ｍｏｌ％に水を加え、湿式ボールミルにて１２時間粉砕混合し、スラリーを得た。このスラリーを乾燥し粉砕した後１０００℃の温度で仮焼成を行なった。仮焼成後さらに湿式ボールミルにて１０時間粉砕し、分散剤及びバインダーを加えて、次いでスプレードライヤーにより造粒、乾燥し、電気炉にて１１００℃で３時間焼成した後、粉砕し、さらに分級して、平均粒径５１μｍの核体粒子２を得た。この核体粒子に対して、製造例１４と同様の方法で被覆層を形成し、キャリアＢを得た。
このキャリア粒子の特性は以下のとおりであった。
平均粒子径 ：５５μｍ
飽和磁化 ：５１ｅｍｕ／ｇ
【００９３】
（キャリア製造例３）
ポリエステル樹脂 ３０重量部
マグネタイト微粒子（平均粒子径：０．８μｍ） ７０重量部
上記混合物を溶融混練後、粉砕、分級して平均粒径５３μｍのキャリア粒子Ｃを得た。
このキャリア粒子の特性は以下のとおりであった。
平均粒子径 ：５３μｍ
飽和磁化 ：４２ｅｍｕ／ｇ
【００９４】
（現像剤製造例１）
製造例で作成されたキャリアＡ：１００重量部に対してトナーａ：１０重量部をそれぞれ加え、ターブラーミキサーで混合し現像剤１を得た。
【００９５】
（現像剤製造例２〜１９）
現像剤製造例１と同様にして表２に示すトナー及びキャリアの組み合せで現像剤を作成した。
【００９６】
【表２】
図４は、感光体ドラム（１）と磁性トナー（３ａ）と磁性キャリア（３ｂ）との間に発生する力を示している。磁性トナー（３ａ）には、感光体ドラム（１）との間に電界による力（Ｆｅ）と、磁性キャリア（３ｂ）との間に静電的な力（Ｆｓ）と、現像スリーブ（４）側に引き付ける磁気的な力（Ｆｂ）とがそれぞれ矢印の方向に働いている。前述のトナードリフトによる力は、静電的な力（Ｆｓ）の増加分（α）として考えることができ、トナードリフトの発生している状態では、（Ｆｓ）は（Ｆｓ）＋αとなり、磁性キャリア（３ｂ）に引き戻され易くなる。また、非磁性トナーの場合は磁気的な力（Ｆｂ）はない。よって、磁性トナーは非磁性トナーと比べて、磁気的な力（Ｆｂ）が存在するため、前記のようにベタ画像やハーフトーン画像の後端部、細線、孤立ドットの再現性は不利になる。
【００９８】
そこで、本実施形態では、現像磁極（Ｐ１）によって現像スリーブの外側に発生する法線方向磁束密度のピーク値の減衰率を５０％以上にすることにより、現像領域（Ｄ）の現像スリーブ表面移動方向の幅（現像ニップ幅）を狭くし、トナードリフトによる（Ｆｓ）の増加分のαを０（ゼロ）もしくはかなり小さくできた。更に、現像領域（Ｄ）における磁気ブラシの密度を高めるとともに、図５（ａ）に示すように現像スリーブの回転中心軸方向全体にわたって現像剤を均一に穂立ちさせて感光体ドラム（１）の表面に接離させることができた。これにより、図５（ｂ）に示すように後端白抜けのないベタ画像を形成することができ、磁性トナーを用いた場合の画質改善ができるようになった。なお、図５（ｂ）中のライン（Ｅ）は、画像部の後端である。
【００９９】
図６は、本実施形態における感光体ドラム（１）と現像スリーブ（４）の現像領域付近を拡大した上記画質改善のメカニズムを説明するための説明図であり、左側の感光体ドラム（１）に対し、右側の磁気ブラシ（ＭＢ）の先端が近づいてくる磁気ブラシの動きを表示している。図６（ａ）に示すように、本実施形態では、磁気ブラシが感光体ドラム（１）に摺擦する時間が短いため、磁気ブラシ先端から現像スリーブ表面側にトナー（３ａ）が移動するトナードリフトが低減される。このトナードリフトの低減により、図６（ｂ）に示すように画像部後端に対向する位置（Ａ）においてもトナーが存在し、磁気ブラシ先端部の磁性キャリア表面がむき出しにならない。従って、図６（ｃ）に示すように、磁気ブラシ先端の磁性キャリア表面がむき出しになっていないため、感光体ドラム（１）上の画像部に一旦トナーが磁気ブラシ先端部の磁性キャリアに再付着することもないので、後端白抜け、横線細り、孤立ドット形状のばらつき等の画質劣化を低減することができる。
【０１００】
なお、上記法線方向磁束密度の減衰率を規定する代わりに、現像磁極（Ｐ１）によって現像スリーブ（４）上に発生する法線方向磁束密度（Ｂｎ）の０ｍＴ変極点間角度幅θ１（図７（ａ）参照）や、現像磁極（Ｐ１）によって現像スリーブ（４）上に発生する法線方向磁束密度（Ｂｎ）の現像スリーブ表面移動方向における半値角度幅θ２（図７（ｂ）参照）を規定することにより、上記トナードリフトを低減し、後端白抜けなどの画質低下を防止するように構成してもよい。具体的には、上記０ｍＴ変極点間角度幅θ１を４０°以下にし、あるいは、上記半値角度幅θ２を２０°以下にする。
【０１０１】
次に、上記構成の現像装置を用いた実施例について説明する。
（実施例１）
本実施例における実験条件は、次の表３のように設定した。ここで、磁束密度の測定に使用した計測装置は、ＡＤＳ社製ガウスメーター（ＨＧＭ ８３００）並びにＡＤＳ社製Ａ１型アキシャルプローブであり、円チャートレコーダにて記録した。以下の実施例についても、同様な実験条件で行なった。
【０１０２】
【表３】
表３の条件下で、現像剤１を用いて、上述の現像磁極（Ｐ１）によって現像スリーブの外側に発生する法線方向磁束密度（Ｂｎ）のピーク値の減衰率［％］を変化させ、ベタ画像の後端白抜け量とライン幅縦横比を測定した。ここで、後端白抜け量が０〜０．４ｍｍの場合を、良好な範囲とした。また、上記ライン幅縦横比は、原稿上で同じ幅の縦横のライン画像について画像形成を行なったときの、出力画像における縦方向（現像スリーブ表面移動方向）のライン画像の幅を、横方向（現像スリーブの回転中心軸方向）のライン画像の幅で除した値である。この値が大きいほど、「横線細り」の程度が大きいことになる。
【０１０４】
表４に、本実施例における実験結果を示す。
【０１０５】
【表４】
（比較例１）
現像剤として現像剤１２を用いて実施例（１）と同様にして現像磁極（Ｐ１）によって現像スリーブの外側に発生する法線方向磁束密度（Ｂｎ）のピーク値の減衰率［％］を変化させ、ベタ画像の後端白抜け量とライン幅縦横比を測定した。
結果を表４に示す。この結果から、１０００Ｏｅの磁場中での磁化：σｔが１０〜３０ｅｍｕ／ｇである磁性トナーを用いた場合は、法線方向磁束密度Ｂｎ のピーク値の減衰率を５０％以上にすることにより、後端白抜け量及び横線細りの程度が少なく良好な画像品質が得られることがわかる。
【０１０７】
（実施例２）
表３の条件下で、現像剤１を用いて、上記０ｍＴ変極点間角度幅θ１を変化させ、ベタ画像の後端白抜け量及びライン幅縦横比を評価した。
結果を表５に示す。
【０１０８】
【表５】
（比較例２）
現像剤として現像剤１２を用いて実施例２と同様にして０ｍＴ変極点間角度幅θ１を変化させ、ベタ画像の後端白抜け量及びライン幅縦横比を評価した。
結果を表５に示す。この結果から、１０００Ｏｅの磁場中での磁化：σｔが１０〜３０ｅｍｕ／ｇである磁性トナーを用いた場合は、法線方向磁束密度の０ｍＴ変極点間角度幅θ１を４０％以下にすることにより、後端白抜け量及び横線細りの程度が少なく良好な画像品質が得られることがわかる。
【０１１０】
（実施例３）
表３の条件下で、現像剤１を用いて、上記現像磁極による法線方向磁束密度分布の半値角度幅θ２を変化させ、ベタ画像の後端白抜け量及びライン幅縦横比を評価した。
結果を表６に示す。
【０１１１】
【表６】
（比較例３）
現像剤として現像剤１２を用いて実施例２と同様にして現像磁極による法線方向磁束密度分布の半値角度幅θ２を変化させ、ベタ画像の後端白抜け量及びライン幅縦横比を評価した。
結果を表６に示す。この結果から、１０００Ｏｅの磁場中での磁化：σｔが１０〜３０ｅｍｕ／ｇである磁性トナーを用いた場合は、上記法線方向磁束密度の半値角度幅θ２を２０％以下にすることにより、後端白抜け量及び横線細りの程度が少なく良好な画像品質が得られることがわかる。
【０１１３】
（参考例４）
現像剤として現像剤１を用い、表３において現像スリーブ線速を変化させ現像スリーブ線速とトナー飛散との関係を調べた。
図８に示す本実施例の実験結果から、１０００Ｏｅの磁場中での磁化：σｔが１０〜３０ｅｍｕ／ｇである磁性トナーを用いた場合は、現像スリーブ線速を５５０ｍｍ／ｓｅｃ以下にすることにより、トナー飛散を確実に防止することがわかる。
【０１１４】
（比較例４）
現像剤として現像剤１２を用いて参考例４と同様にして現像スリーブ線速を変化させ現像スリーブ線速とトナー飛散との関係を調べた。
結果を図８に示す。この結果から、現像スリーブ線速が２００ｍｍ／ｓｅｃを超えたところでトナー飛散がひどくなっている。
なお、図８におけるトナー飛散量の「良好範囲」の上限は、トナー飛散が現像装置及びその周辺のみに発生し、現像装置上にトナーの堆積はあるものの、通常の使用時には問題がないという程度のトナー飛散量である。この良好範囲内にあれば、現像装置から機内の気流にのったり現像装置に堆積したトナーが落ちたりして他の部分（帯電器や面板など）にトナーが付着することはなく、画像上に飛散したトナーが出現することもない。また、排気装置等におけるフィルターは多少汚れることはあるが、トナーが機外に放出されることもほとんどない。
【０１１５】
（参考例５）
現像剤として現像剤１を用い、表３において地肌部電位（ＶＤ）と現像バイアス（ＶＢ）を変化させ、地肌部電位（ＶＤ）と現像バイアス（ＶＢ）との差の絶対値である地肌ポテンシャルと、ベタ画像の後端白抜け量及びライン幅縦横比を評価した。結果を表７に示す。
【０１１６】
【表７】
【０１１７】
（比較例５）
現像剤として現像剤１２を用いて実施例５と同様にして地肌部電位（ＶＤ）と現像バイアス（ＶＢ）を変化させ、地肌部電位（ＶＤ）と現像バイアス（ＶＢ）との差の絶対値である地肌ポテンシャルと、ベタ画像の後端白抜け量及びライン幅縦横比を評価した。
表７に示す本比較例の実験結果から、非磁性トナーを用いた場合、地肌ポテンシャルが１００Ｖを超えたところで後端白抜けがひどくなり、２００Ｖを超えたところで横線細りがひどくなっている。
【０１１８】
（参考例６）
現像剤として現像剤１を用い、表３において感光体ドラム線速に対する現像スリーブ線速の比である現像スリーブ線速比を変化させ、ベタ画像の後端白抜け量及びライン幅縦横比を評価した。結果を表８に示す。
【０１１９】
【表８】
【０１２０】
（比較例６）
現像剤として現像剤１２を用いて参考例６と同様にして現像スリーブ線速比を変化させ、ベタ画像の後端白抜け量及びライン幅縦横比を評価した。
表８に示す本比較例の実験結果から、非磁性トナーを用いた場合、現像スリーブ線速比が１．５を超えたところで後端白抜けおよび横線細りがひどくなっている。
【０１２１】
（参考例７）
表３の条件下で、現像剤２を用いて画像出し試験を行ない、下記評価試験法により、画像濃度、地肌汚れ、中間調再現性、画像濃度制御性を評価した。結果を表９に示す。
【０１２２】
評価試験法
（画像濃度）
画像の上部、中部、下部からそれぞれ３カ所、計９カ所の位置の画像濃度をマクベス反射濃度計で測定した。
（地肌汚れ）
非画像部の地肌汚れを５段階のランク評価を行ない、ランク３以上を許容レベルとした。
（中間調再現性）
コダック社グレースケール（Ｎｏ．Ｑ−１３）を複写して階調可能な数を評価した。
評価基準は次のとおりとした。
◎ ：１３以上
○ ：１０〜１２
△ ： ７〜９
× ： ５〜 ７
××： ５以下
（画像濃度制御性）
原稿濃度が１．６の１００％ソリッド画像を２０枚連続複写し、画像濃度の変化を評価した。
評価基準は次のとおりとした。
◎：画像濃度差が０．１未満
○：０．１以上０．２未満
△：０．２以上０．５未満
×：０．５以上
【０１２３】
（参考例８〜参考例１４、比較例７〜９）
参考例７と同様にして表７に示す現像剤を用い、参考例７と同様の方法で同様の評価を行なった。
【０１２４】
【表９】
なお、上記実施形態のプリンタにおいて、感光体ドラム（１）、帯電ローラ（５０）、及びクリーニング装置（５８）の少なくとも一つと、現像装置（２）とを、プリンタ本体に対して着脱可能に一体構造物として構成し、画像形成プロセスユニット（プロセスカートリッジ）としてもよい。図９は、画像形成プロセスユニット（プロセスカートリッジ）（６０）の一構成例であり、感光体ドラム（１）、帯電ローラ（５０）、クリーニング装置（５８）及び現像装置（２）をすべて、プリンタ本体に対して着脱可能に一体構造物として構成している。
【０１２６】
また、上記実施形態では、感光体上に形成したトナー像を転写紙に直接転写する場合について説明したが、本発明は、感光体上のトナー像を一旦中間転写体に転写し、その後、該中間転写体上のトナー像を転写紙に転写する画像形成装置及びそれに用いる現像装置にも適用できるものである。
例えば、一つの感光体上に各色ごとのトナー像を順次形成し、該感光体上の各色トナー像を一次転写装置で中間転写体としての中間転写ベルトに重ね合わせて転写し、該中間転写ベルト上の重ねトナー像を２次転写装置で転写紙に一括転写するカラー画像形成装置及び該装置に用いる現像装置にも適用することができる。
【０１２７】
また例えば、中間転写体としての中間転写ベルトの直線状の移動経路部分に沿って感光体を含む画像形成ユニットを複数組並べて配置し、各画像形成ユニットの感光体上に互いに異なる色のトナー像を形成し、各感光体上のトナー像を一次転写装置で該中間転写ベルト上に重ね合わせて転写し、該中間転写ベルト上の重ねトナー像を２次転写装置で転写紙に一括転写するタンデム型のカラー画像形成装置及び該装置に用いる現像装置にも適用することができる。
【０１２８】
また、上記実施形態では、プリンタ及びそれに用いる現像装置の場合について説明したが、本発明は、複写機やＦＡＸなど他の画像形成装置及びそれに用いる現像装置にも適用できるものである。
【０１２９】
【発明の効果】
以上、詳細かつ具体的な説明から明らかなように、本発明の磁性トナーを用いた２成分現像剤を用いた場合でも、現像剤担持体の線速が大きい条件下でのトナー飛散を抑制し且つ後端白抜けなどの画質劣化を防止することができる現像装置、該現像装置を備えた画像形成装置、画像形成プロセスユニットおよびそれに用いる現像剤を提供できるという極めて優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る現像装置の概略構成図を示す図である。
【図２】本発明の現像装置を備えたプリンタの概略構成図を示す図である。
【図３】本発明の現像装置における自己トナー制御機構の説明図である。
【図４】磁気ブラシ先端部のトナーに作用する力の説明図である。
【図５】本発明の現像領域における現像スリーブ軸方向の磁気ブラシ分布の説明図、及び本実施形態のプリンタで出力したベタ画像の説明図である。
【図６】本発明における後端白抜けの低減メカニズムの説明図である。
【図７】 本発明における現像磁極による法線方向磁束密度Ｂｎの０ｍＴ変極点間角度幅θ１の説明図、及び現像磁極による法線方向磁束密度（Ｂｎ）の現像スリーブ表面移動方向における半値角度幅θ２の説明図である。
【図８】実施例４及び比較例４における現像スリーブ線速とトナー飛散量との関係を示すグラフである。
【図９】本発明におけるプロセスカートリッジの概略構成図を示した図である。
【図１０】２成分現像方式でネガポジ現像を行なう現像装置における現像部の説明図である。
【図１１】従来技術における後端白抜けの発生メカニズムの説明図である。
【図１２】従来技術に係る現像装置の現像領域における現像スリーブ軸方向の磁気ブラシ分布の説明図、および従来技術の現像領域における現像スリーブ表面移動方向の磁気ブラシ分布の説明図である。
【図１３】従来技術に係る現像装置の現像領域における現像スリーブ軸方向の磁気ブラシ分布の説明図および、後端白抜けが発生したベタ画像の説明図である。
【図１４】従来技術における磁気ブラシ先端部における磁性トナーの分布の説明図である。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム
２ 現像装置
２ａ ケーシング
３ 現像剤
３ａ 磁性トナー
３ｂ 磁性キャリア
３−１ 搬送現像剤
３−２ 収容現像剤
３−３ 滞留現像剤
４ 現像スリーブ
５ マグネットローラ
６ ドクタ
７ 現像剤収容ケース
７ａ プレドクタ
８ トナーホッパ
８ａ トナー補給口
９ トナーアジテータ
１０ 現像バイアス電源
５０ 帯電ローラ
５１ 光書き込みユニット
５２ 用紙
５３ 転写ローラ
５４ カセット
５５ 給紙ローラ
５６ レジストローラ対
５７ 定着ユニット
５８ クリーニングユニット
５９ 除電ランプ
２０１ 現像磁極
Ａ１１ 画像部後端位置
Ａ−Ａ’ 垂直平面
Ｂ１０ 画像部
B１１ 反発力
Ｂｎ 法線方向磁束密度
Ｃ１０ 方向
Ｃ１１ 画像部後端部
Ｄ 現像領域
Ｅ 画像部後端
Ｆｂ 磁気的な力
Ｆｅ 電界による力
Ｆｓ 静電的な力
Ｐ１ Ｎ極
Ｐ１ａ Ｓ極
Ｐ１ｂ Ｓ極
Ｐ２ Ｎ極
Ｐ３ Ｓ極
Ｓ 現像剤収容部
ＶＢ 現像バイアス
ＶＤ 地肌部電位[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a fax machine, a developer used in the apparatus, a developing apparatus, and an image forming process unit. A developing device comprising a magnetic field generating means for generating a magnetic field for causing a developer containing toner and magnetic particles to rise on the developer carrying member in a developing region facing the image carrying member, and an image comprising the developing device The present invention relates to a forming apparatus, an image forming process unit, and a developer used therefor.
[0002]
[Prior art]
In general, in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile machine, an electrostatic latent image corresponding to image information is formed on a latent image carrier composed of a photosensitive drum and a photosensitive belt, and developed. A developing operation is performed by the apparatus, and a visible image is obtained. In such an electrophotographic system, a one-component development system using a one-component developer consisting only of toner and a two-component development system using a two-component developer containing toner and magnetic particles are conventionally known.
[0003]
In the two-component developer used in the two-component development method, fine toner particles are held on the surface of relatively large particles by the electric force generated by friction between both particles, and when close to the electrostatic latent image, The attracting force in the latent image direction with respect to the toner particles due to the electric field formed by the electrostatic latent image overcomes the binding force between the toner particles and the carrier particles, and the toner particles are attracted and adhered onto the electrostatic latent image. The image is visualized. The developer is repeatedly used while replenishing the toner consumed by the development.
[0004]
Therefore, in this two-component development system, it is necessary to make the mixing ratio (toner density) of the carrier and toner constant in order to obtain a stable image density, and it is necessary to mount a toner replenishment mechanism and a toner density sensor for that purpose. In addition, there is a disadvantage that the developing device becomes large and its operation mechanism becomes complicated.
[0005]
On the other hand, the one-component developing method does not use a developer in which carrier particles and toner particles are mixed as in the two-component developing method, but an electric force generated by friction between the toner and the developing sleeve or a toner and a magnet containing a magnetic material. The toner is held on the developing sleeve by the magnetic force between the developing sleeve and the toner particles and the developing force are attracted to the toner particles by the electric field formed by the electrostatic latent image when approaching the electrostatic latent image. By overcoming the coupling force between the sleeves, the toner particles are attracted and adhered onto the electrostatic latent image to visualize the electrostatic latent image.
[0006]
Therefore, the one-component development method does not need to control the toner density, so that there is an advantage that the developing device can be reduced in size. The amount of toner developed on the body is not sufficient, making it difficult to cope with high-speed copying machines.
[0007]
In the above two-component development system, it is known that the closer the distance between the latent image carrier and the developer carrier in the development area where development is performed, the easier it is to obtain a higher image density and fewer edge effects. . For this reason, it is desirable that the distance between the latent image carrier and the developer carrier is close, but when they are close, the rear end of a black solid image or a halftone solid image is whitened. It is easy for image quality deterioration called “
[0008]
The phenomenon of “rear end white spot” is considered to occur by the following mechanism. FIG. 10 shows an example of a developing unit in a developing device that performs negative-positive development using the two-component development method. In FIG. 10, the small circle indicates the toner (3a), and the large circle indicates the magnetic carrier (magnetic particle) (3b). For the convenience of illustration, only one magnetic brush in the development area is indicated by a solid line, and the other magnetic brushes are indicated by a broken line and the toner is omitted. Further, it is assumed that the non-image area (A) on the photosensitive drum (1) is negatively charged.
[0009]
In FIG. 10, the developer carried on the developing sleeve (4) as the developer carrying member is moved toward the developing drum (1) by moving the developing sleeve (4) in the direction of arrow (D). Carried to nearby. In the developer, the magnetic carrier (3b) is raised by the magnetic force of the developing magnetic pole (201) in the vicinity of the developing region, and forms a magnetic brush (MB). On the other hand, the photosensitive drum (1) rotates in the direction of arrow (C) while holding the electrostatic latent image on the surface thereof. In the developing area, the magnetic brush (MB) is caused to become a latent image on the photosensitive drum (1) due to a linear velocity difference between the photosensitive drum (1) and the developing sleeve (4) (photosensitive linear velocity <developing sleeve linear velocity). The toner (3a) adheres to the image area (B10) by the developing electric field. As a result, a toner image is formed on the image portion (B10) of the latent image on the photosensitive drum (1) on the downstream side of the developing region in the developing sleeve moving direction. In order to secure a predetermined image density, the developing sleeve linear velocity is generally larger than the photosensitive member linear velocity.
[0010]
In such a two-component developing type developing apparatus, it is considered that the trailing edge white spot is generated by the mechanism shown in FIG. 11A to 11C are explanatory views in which the vicinity of the facing portion between the photosensitive drum (1) and the developing sleeve (4) in FIG. 10 is enlarged, with respect to the left photosensitive drum (1). The movement of the magnetic brush approaching the tip of the right magnetic brush (MB) is displayed in time series of FIGS. 11 (a), 11 (b), and 11 (c). In FIG. 11, the opposing portion of the photosensitive drum (1) and the developing sleeve (4) is in a state where the boundary between the non-image portion and the black solid image is being developed, that is, in a state where “rear end white spot” occurs. A toner image just developed is formed on the downstream side in the rotation direction of the photosensitive member. One magnetic brush (MB) on the developing sleeve (4) approaches the photosensitive drum (1) in this state. Here, although the photosensitive drum (1) actually rotates clockwise in the drawing, the developing sleeve (4) moves faster than the photosensitive drum (1) as described above, so that the magnetic The brush (MB) overtakes the photosensitive drum (1). For this reason, in FIGS. 11A to 11C, the model is simplified assuming that the photosensitive drum (1) is stationary.
[0011]
In FIG. 11A, the magnetic brush (MB) approaching the photosensitive drum (1) moves to face the non-image portion until reaching the rear end position (A) of the image portion to be developed. . During this movement, the toner (3a) gradually moves away from the photosensitive drum (1) and moves toward the developing sleeve surface by the repulsive force (B11) between the negative charges (hereinafter, this toner movement is referred to as “toner drift”). "). As a result of this toner drift, as shown in FIG. 11B, when the magnetic brush (MB) reaches the rear end position (A11) of the image portion, the magnetic brush near the photosensitive drum (1) becomes positive. The charged magnetic carrier (3b) is exposed. For this reason, there is no toner on the surface of the magnetic carrier opposite to the image portion rear end position (A) of the latent image, and the magnetic brush (MB) to the photosensitive drum (1) at the image portion rear end position (A11). There is no toner movement. Further, in FIG. 11C, when the magnetic brush (MB) reaches the image portion rear end portion (C11) slightly inside the image portion from the image portion rear end position (A11), the toner (3a) and the photosensitive member. When the adhesion force to the drum (1) is weak, the toner (3a) once adhered to the photosensitive drum (1) may reattach to the magnetic carrier due to electrostatic force. As a result, the image portion rear end portion close to the non-image portion of the image portion may not be developed, and this is considered to cause the “rear end white spot”.
[0012]
In the above description of the mechanism of occurrence of “blank rear end”, the cross section perpendicular to the rotation center axis of the developing sleeve (4) has been illustrated and described, but along the longitudinal direction (rotation center axis direction) of the developing sleeve. When observed, the length of each magnetic brush is not constant, but varies in the position in the longitudinal direction. FIG. 12 schematically shows the state of this magnetic brush. FIG. 12A shows a state of the magnetic brush (MB) spreading in the longitudinal direction, and FIG. 12B shows a plane A- perpendicular to the longitudinal direction of the magnetic brush (MB) shown in FIG. Sectional drawing when cut by A is shown. In order to understand the relationship with the other drawings, FIG. 12B schematically shows the positional relationship with the photosensitive drum (1). As shown in FIGS. 12A and 13A, the height of the magnetic brush (MB) varies greatly in the longitudinal direction. For this reason, the contact position to the photoconductor varies unevenly along the longitudinal direction. As a result, the degree of toner drift also varies in the longitudinal direction, and the degree of occurrence of “blank trailing edge” is not constant in the longitudinal direction. Therefore, as shown in FIG. 13B, a “rear end white spot” having a jagged shape in the longitudinal direction occurs.
[0013]
Note that, due to a similar mechanism, the “horizontal line thinning” phenomenon in which the horizontal thin line extending in the direction of the rotation center axis of the developing sleeve (4) is thinner than the vertical thin line perpendicular thereto, or the formation of isolated dots becomes unstable. This has also hindered the high image quality of the two-component development system.
[0014]
Accordingly, the present inventors define the normal direction magnetic flux density distribution on the developing sleeve in order to prevent the occurrence of the “rear end white spot” and the like, thereby developing the width of the developing region (developing in the developing sleeve rotation direction). A developing device in which the nip width) is narrowed or the magnetic brush developer density in the developing region is increased has been proposed (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-305360).
[0015]
On the other hand, when non-magnetic toner is used as the toner contained in the developer and the developing sleeve is rotated as described above, toner scattering occurs due to centrifugal force acting on the toner in the developer carried on the developing sleeve. There was a problem that it was easy. In order to suppress the toner scattering, it is conceivable to use a magnetic toner.
[0016]
However, when a magnetic toner is used as the developer toner, in addition to the normal electrostatic attraction force, a magnetic force is generated between the toner and the magnetic carrier so that the toner moves away from the photosensitive drum side. Therefore, the “rear end white spot” is likely to occur. In particular, when magnetic toner is used, as shown in FIG. 14, the toner (3a) becomes the surface of the magnetic carrier (3b) at the contact portion between the surface of the photosensitive drum (1) and the tip of the magnetic brush (MB). The magnetic carrier surface that adheres in an annular shape and is exposed at the tip of the magnetic brush (MB) faces the photosensitive drum (1), and the “rear end white spot” due to the toner drift is further caused. This is likely to occur. In addition, due to the same mechanism, the phenomenon of “horizontal line thinning” in which the horizontal thin line is thinner than the vertical thin line and the phenomenon that the formation of isolated dots becomes unstable are more likely to occur, which hinders the improvement of image quality.
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, the object of the present invention has been made under the above background. Even when a two-component developer using a magnetic toner is used, the toner under the condition that the linear velocity of the developer carrier is high. An object of the present invention is to provide a developing device capable of suppressing scattering and preventing image quality deterioration such as white-out at the rear end, an image forming apparatus provided with the developing device, an image forming process unit, and a developer used therefor.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The above-described problem is solved by (1) “a developer comprising a non-magnetic developer carrier capable of being driven to rotate, and toner and magnetic particles on the developer carrier in a development region facing the latent image carrier. Magnetic field generating means for generating a magnetic field for raising A developer regulating member that regulates the amount of developer carried on the developer carrying member and conveyed toward the developing region, and a developer that is regulated to be conveyed toward the developing region by the developer regulating member And a toner container having a toner replenishment opening facing the surface of the developer carrying member at a position adjacent to the developer container from the upstream side in the developer transport direction. , In the development area of The attenuation factor of the normal direction magnetic flux density generated outside the surface of the developer carrying member is 50% or more, Due to the movement of the developer as the developer is conveyed on the developer carrier, the toner in the toner container is taken into the developer according to the toner concentration of the developer on the developer carrier, and the developer in the development area. The brush-like developer carried on the surface of the developer carrying body is moved in the same direction as the moving direction of the latent image carrying surface and at a higher speed than the surface of the latent image carrying body, thereby contacting the latent developer. A two-component developer for a developing device for developing a latent image on an image carrier, The magnetic toner (A) having a magnetic substance and a magnetic carrier (B) are contained at least, and magnetization of the magnetic toner (A) in a magnetic field of 1000 Oe: σt is 10 to 30 emu /
[0019]
The above problems are solved by ( 4 ) “A nonmagnetic developer carrier that can be driven to rotate, and a magnetic field that generates a magnetic field that causes the developer containing toner and magnetic particles to rise on the developer carrier in a development region facing the latent image carrier. Generation means A developer regulating member that regulates the amount of developer carried on the developer carrying member and conveyed toward the developing region, and a developer that is regulated to be conveyed toward the developing region by the developer regulating member A developer containing portion containing toner, and a toner containing portion having a toner replenishing opening facing the surface of the developer carrying member at a position adjacent to the developer containing portion from the upstream side in the developer transport direction, and the developing region The attenuation rate of the normal direction magnetic flux density generated on the outside of the surface of the developer carrying member is 50% or more, and the developer moves as the developer is conveyed on the developer carrying member. In accordance with the toner concentration of the developer on the carrier, the toner in the toner container is taken into the developer, A brush-like developer carried on the surface of the developer carrying member in the development region is moved in the same direction as the moving direction of the latent image carrying surface and at a higher speed than the surface of the latent image carrying member, and brought into contact therewith. , Developing device for developing latent image on latent image carrier And as a developer, Magnetic toner (A) having a magnetic substance and magnetic carrier (B) are contained at least, and magnetization of magnetic toner (A) in a magnetic field of 1000 Oe: σt is 10 to 30 emu / g Use two-component developer Development device characterized by that ", ( 5 ) “A nonmagnetic developer carrier that can be driven to rotate, and a magnetic field that generates a magnetic field that causes the developer containing toner and magnetic particles to rise on the developer carrier in a development region facing the latent image carrier. Generation means A developer regulating member that regulates the amount of developer carried on the developer carrying member and conveyed toward the developing region, and a developer that is regulated to be conveyed toward the developing region by the developer regulating member A developer containing portion for containing toner, and a toner containing portion having a toner replenishing opening facing the surface of the developer carrying member at a position adjacent to the developer containing portion from the upstream side in the developer conveying direction. The angle width between 0 mT inflection points in the direction of movement of the surface of the developer carrying member as viewed from the rotation center axis of the developer carrying member in the normal direction magnetic flux density generated on the outer peripheral surface of the developer carrying member in the region is 40 The toner in the toner container is taken into the developer according to the toner concentration of the developer on the developer carrying member, and A brush-like developer carried on the surface of the developer carrying member in the development region is moved in the same direction as the moving direction of the latent image carrying surface and at a higher speed than the surface of the latent image carrying member, and brought into contact therewith. , Developing device for developing latent image on latent image carrier And as a developer, Magnetic toner (A) having a magnetic substance and magnetic carrier (B) are contained at least, and magnetization of magnetic toner (A) in a magnetic field of 1000 Oe: σt is 10 to 30 emu / g Use two-component developer Development device characterized by that ", ( 6 ) “A nonmagnetic developer carrier that can be driven to rotate, and a magnetic field that generates a magnetic field that causes the developer containing toner and magnetic particles to rise on the developer carrier in a development region facing the latent image carrier. Generation means A developer regulating member that regulates the amount of developer carried on the developer carrying member and conveyed toward the developing region, and a developer that is regulated to be conveyed toward the developing region by the developer regulating member A developer containing portion containing toner, and a toner containing portion having a toner replenishing opening facing the surface of the developer carrying member at a position adjacent to the developer containing portion from the upstream side in the developer transport direction, and the developing region The half-value angle width of the normal direction magnetic flux density generated on the outer peripheral surface of the developer carrier in the direction of movement of the developer carrier surface viewed from the rotation center axis of the developer carrier is 20 ° or less. The toner in the toner storage portion is taken into the developer according to the toner concentration of the developer on the developer carrying member, A brush-like developer carried on the surface of the developer carrying member in the development region is moved in the same direction as the moving direction of the latent image carrying surface and at a higher speed than the surface of the latent image carrying member, and brought into contact therewith. , Developing device for developing latent image on latent image carrier And as a developer, Magnetic toner (A) having a magnetic substance and magnetic carrier (B) are contained at least, and magnetization of magnetic toner (A) in a magnetic field of 1000 Oe: σt is 10 to 30 emu / g Use two-component developer This is achieved by a developing device characterized in that.
[0020]
In addition, the above problem is ( 7 ) “At least one of a latent image carrier, a charging device that uniformly charges the surface of the latent image carrier, and a cleaning device that cleans the surface of the latent image carrier, and a latent image on the latent image carrier. An image forming process unit in which a developing device that develops a toner image is configured as an integrated structure that is detachably attached to the main body of the image forming device. 4 ) To ( 6 And an image forming process unit characterized by using the developing device according to any one of (1)).
[0021]
That is, in order to achieve the above object, the present invention provides a nonmagnetic developer carrier that can be rotated and a toner and magnetic particles on the developer carrier in a development region facing the latent image carrier. And a magnetic field generating means for generating a magnetic field for causing the developer to be spiked, and the brush-like developer carried on the surface of the developer carrying member in the developing region is in the same direction as the moving direction of the surface of the latent image carrying member In addition, in the developing device that develops the latent image on the latent image carrier by moving it at a higher speed than the surface of the latent image carrier and bringing it into contact with the magnetic toner (A) having the magnetic material as the developer. Magnetization of magnetic toner (A) in a magnetic field of 1000 Oe: σt is 10 to 30 emu / g, and is generated outside the surface of the developer carrying member in the development region. Attenuation rate of normal direction magnetic flux density is 50% or more It is characterized in that.
[0022]
Here, the above “development region” means that the brush-like developer formed on the developer carrying member comes into contact with the latent image carrying member, and the toner in the developer carries the latent image carrier latent image. An area where an image can be developed.
Further, the “attenuation rate of the normal direction magnetic flux density” means that the peak value of the normal direction magnetic flux density generated on the surface of the developer carrier by the developing magnetic pole is X, and 1 mm in the radial direction from the surface of the developer carrier. When the peak value of the normal direction magnetic flux density at a distant position is Y, it is a value obtained by the following formula.
[0023]
[Expression 1]
Decay rate [%] = {(X−Y) / X} × 100
[0024]
In the developing device of the present invention, since the toner is attracted to the magnetic carrier by the magnetic force by using the magnetic toner, the toner scattering hardly occurs even when the linear velocity of the developer carrying member is increased. Further, by setting the attenuation rate of the normal direction magnetic flux density generated outside the developer carrier surface in the development region to 50% or more, the width of the development region in the developer carrier surface movement direction becomes narrow, and the magnetic Even when toner is used, toner drift from the latent image carrier to the developer carrier side at the rear end of the image portion described above does not occur. Further, the length of the brush-like developer spiked in the development area is short and the density is increased, and even when the magnetic toner is used, the brush-like developer does not adhere to the surface of the latent image carrier in the development area. Thus, the developer carrier is uniformly contacted and separated over the entire rotation center axis direction. In particular, this effect is great under the condition where the linear velocity of the developer carrier is high. By setting the magnetization in the magnetic field of 1000 Oe: σt to 10 to 30 emu / g, the “rear edge” is caused by toner scattering and toner drift. Generation can be prevented at the same time.
[0025]
The present invention also provides a nonmagnetic developer carrier that can be driven to rotate, and a magnetic field that causes a developer containing toner and magnetic particles to rise on the developer carrier in a development region facing the latent image carrier. A brush-like developer carried on the surface of the developer carrying member in the development region in the same direction as the movement direction of the surface of the latent image carrying member and the surface of the latent image carrying member. In a developing device that develops a latent image on the latent image carrier by moving it at a higher speed and bringing it into contact, the developer contains at least a magnetic toner (A) having a magnetic material and a magnetic carrier (B). Magnetization of magnetic toner (A) in a magnetic field of 1000 Oe: σt is 10 to 30 emu / g, and the normal direction magnetic flux density generated on the outer peripheral surface of the developer carrier in the development region The developer carrying member viewed from the rotation center axis of the developer carrying member In the direction of movement of the surface 0 The angular width between mT inflection points is 40 ° or less.
Here, " 0 mT inflection point " Two points that are sandwiched by the central angle (θ1) of the magnetic sleeve on the circumference of the magnetic sleeve, and the normal magnetic flux density is 0 mT That is, the direction of the normal direction magnetic flux density is reversed.
[0026]
In the developing device of the present invention, since the toner is attracted to the magnetic particles by the magnetic force by using the magnetic toner, the toner scattering hardly occurs even when the linear velocity of the developer carrier is increased. And the normal direction magnetic flux density 0 By setting the angular width between mT inflection points to 40 ° or less, even when the magnetic toner is used, the width of the developing area in the developer carrier surface movement direction becomes narrower, and the brush-like shape that rises in the developing area is formed. Developer length is short and density increases. In particular, this effect is great under the condition where the linear velocity of the developer carrier is high. By setting the magnetization in the magnetic field of 1000 Oe: σt to 10 to 30 emu / g, the “rear edge” is caused by toner scattering and toner drift. Generation can be prevented at the same time.
[0027]
The present invention also provides a nonmagnetic developer carrier that can be driven to rotate, and a magnetic field that causes a developer containing toner and magnetic particles to rise on the developer carrier in a development region facing the latent image carrier. A brush-like developer carried on the surface of the developer carrying member in the development region in the same direction as the movement direction of the surface of the latent image carrying member and the surface of the latent image carrying member. In a developing device that develops a latent image on the latent image carrier by moving it at a higher speed and bringing it into contact, the developer contains at least a magnetic toner (A) having a magnetic material and a magnetic carrier (B). Magnetization of magnetic toner (A) in a magnetic field of 1000 Oe: σt is 10 to 30 emu / g, and the normal direction magnetic flux density generated on the outer peripheral surface of the developer carrier in the development region, The developer carrier viewed from the rotation center axis of the developer carrier Half angle width of the body surface movement direction, is characterized in that the 20 ° or less.
[0028]
In the developing device of the present invention, since the toner is attracted to the magnetic particles by the magnetic force by using the magnetic toner, the toner scattering hardly occurs even when the linear velocity of the developer carrier is increased. Further, by setting the half-value angle width of the normal direction magnetic flux density to 20 ° or less, the width of the development area in the developer carrier surface movement direction is narrowed even in the case where the magnetic toner is used. The length of the brush-like developer that is raised is short and the density is increased. In particular, this effect is great under the condition that the linear velocity of the developer carrier is high. By setting the magnetization in the magnetic field of 1000 Oe: σt to 10 to 30 emu / g, “rear end white spot” due to toner scattering and toner drift is achieved. Generation can be prevented at the same time.
[0029]
Further, in the developing device of the invention, a developer regulating member that regulates the amount of developer carried on the developer carrying member and conveyed toward the developing region, and the developer regulating member toward the developing region. A developer containing portion that contains a developer whose transportation is restricted, and a toner replenishing opening that faces the surface of the developer carrying member at a position adjacent to the developer containing portion from the upstream side in the developer carrying direction And a toner in the toner container according to the toner concentration of the developer on the developer carrier by the movement of the developer accompanying the developer transport on the developer carrier. It is characterized by capturing.
[0030]
In the developing device of the present invention, the toner in contact with the transported developer carried on the developer carrying member at a position facing the toner replenishing opening is accommodated in the transported developer and the developer accommodating portion. It is taken into the developer so as to be drawn from the interface with the contained developer. When the toner density of the developer on the developer carrying member increases, the volume of the developer increases, and the accommodated developer accommodated in the developer accommodating portion extends to cover the toner replenishment opening. In addition, toner uptake from the toner container in the toner supply opening to the developer on the developer carrying member is suppressed. As a result, the toner density of the developer can be controlled within a certain range without the toner replenishment mechanism and the toner density sensor, so that a small and inexpensive image type device can be provided. In particular, since the saturation magnetization σt of the magnetic toner in a magnetic field of 1000 Oe is 10 to 30 [emu / g], the developer can efficiently take in the toner at the time of taking in the toner. Even if it is repeatedly copied, it is possible to prevent a decrease in image density. In addition, the magnetic binding force in the direction of the developer carrier due to the magnetization of the toner itself can effectively prevent the toner scattering and the toner development on the background portion due to the rotation of the developer carrier.
[0031]
Further, the present invention is located between the toner replenishment opening facing the surface of the developer carrying member of the toner accommodating portion and the developer accommodating portion, and from the toner replenishing opening of the toner accommodating portion to the developer accommodating portion. A second developer regulating member that regulates the amount of the developer on the developer carrying member carried and conveyed toward the developer, and developing the toner as the developer concentration on the developer carrying member increases. The gap between the second developer regulating member and the developer carrying member surface is set so that the regulated amount of the developer increases.
[0032]
In the developing device of the present invention, when the toner concentration of the developer on the developer carrier increases, the layer thickness of the developer increases, and the passage of the increased developer is restricted by the second developer regulating member. The regulated developer covers the toner replenishment opening adjacent to the second developer regulating member from the upstream side in the developer conveyance direction, and is carried on the developer carrier from the toner container. Toner uptake into the toner is suppressed. As a result, the toner density of the developer can be controlled within a certain range without the toner replenishment mechanism and the toner density sensor, so that a small and inexpensive image type device can be provided. In particular, since the saturation magnetization σt of the magnetic toner in a magnetic field of 1000 Oe is 10 to 30 [emu / g], the developer can efficiently take in the toner at the time of taking in the toner. Even if it is repeatedly copied, it is possible to prevent a decrease in image density. In addition, the magnetic binding force in the direction of the developer carrier due to the magnetization of the toner itself can effectively prevent the toner scattering and the toner development on the background portion due to the rotation of the developer carrier.
[0034]
[0035]
Furthermore, the present invention is characterized in that in the developing device of the present invention, the magnetic material in the magnetic toner (A) has a magnetization: σm of 30 to 70 emu / g in a magnetic field of 1000 Oe.
When the saturation magnetization of the magnetic substance in the magnetic toner (A) in a magnetic field of 1000 Oe is 30 to 90 emu / g, preferably 30 to 70 emu / g, the magnetic characteristics of the toner can be satisfied.
[0036]
Furthermore, the present invention is characterized in that, in the developing device of the present invention, the average particle size of the magnetic material in the magnetic toner (A) is 0.2 to 0.4 μm.
[0037]
Furthermore, the present invention is characterized in that in the developing device of the present invention, the content of the magnetic material FeO of the magnetic toner (A) is 10 to 30 wt%.
[0038]
Further, according to the present invention, in the developing device of the present invention, the specific surface area of the magnetic material in the magnetic toner (A) is 1 to 60 m. 2 / G.
[0039]
Furthermore, the present invention is characterized in that, in the developing device of the present invention, a surface moving speed of the developer carrying member is 550 mm / sec or less.
In the developing device of the present invention, the surface movement speed of the developer carrying member is set to 550 mm / sec or less, so that toner scattering can be reliably prevented when the magnetic substance amount of the toner is 10 to 50% by mass.
[0040]
Furthermore, in the developing device of the present invention, the absolute value of the difference between the developing bias (VB) applied to the developer carrier and the background potential (VD) on the latent image carrier is 400 V or less. It is characterized by being.
In the developing device of the present invention, by setting the absolute value of the difference between the developing bias (VB) and the background portion potential (VD) to 400 V or less, image quality deterioration such as “rear edge” caused by the toner drift is caused. Make sure it does not occur.
[0041]
Furthermore, the present invention is characterized in that, in the developing device of the present invention, the ratio of the surface movement speed of the developer carrier to the surface movement speed of the latent image carrier is 3.7 or less.
In the developing device of the present invention, the ratio of the surface moving speed of the developer carrying member to the surface moving speed of the latent image carrying member is set to 3.7 or less, so that “rear end white spot” caused by the toner drift is caused. Ensure that image quality degradation does not occur.
[0042]
Furthermore, the present invention is characterized in that, in the developing device of the present invention, the developing bias VB applied to the developer carrying member includes an alternating current component.
In the developing device of the present invention, by applying a developing bias (VB) containing an alternating current component to the developer carrier, a high-resolution image without a feeling of roughness can be obtained, and the establishment of adhesion of magnetic particles to the background portion is established. It can be greatly reduced.
[0043]
The present invention also provides a latent image carrier, latent image forming means for forming a latent image on the latent image carrier, a developing device that develops the latent image on the latent image carrier into a toner image, An image forming apparatus including a transfer device that transfers a toner image on a latent image carrier to a transfer material, wherein the developing device of the present invention is used as the developing device.
In the image forming apparatus of the present invention, by using the developing device, it is possible to suppress toner scattering even when the linear velocity of the developer carrying member is increased, and an image with no image quality deterioration such as a trailing edge blank. Can be formed on the transfer material.
[0044]
Further, the present invention provides a latent image carrier, a latent image forming unit that forms a latent image on the latent image carrier, a developing device that develops the latent image on the latent image carrier into a toner image, An intermediate transfer member to which the toner image on the latent image carrier is transferred, a primary transfer device for transferring the toner image on the latent image carrier to the intermediate transfer member, and a toner image on the intermediate transfer member. An image forming apparatus provided with a secondary transfer device for transferring to a material, wherein the developing device of the invention is used as the developing device.
In the image forming apparatus of the present invention, even when the linear velocity of the developer carrying member is increased, toner scattering can be suppressed, and an image having no image quality deterioration such as a trailing edge blank can be transferred via the intermediate transfer member. It can be formed on a transfer material.
[0045]
The present invention also provides at least one of a latent image carrier, a charging device for uniformly charging the surface of the latent image carrier, a cleaning device for cleaning the surface of the latent image carrier, and the latent image carrier on the latent image carrier. An image forming process unit in which a developing device that develops a latent image into a toner image is configured as an integrated structure that is detachable from the image forming apparatus main body, and the developing device of the invention is used as the developing device. It is characterized by being used.
In the image forming process unit of the present invention, the image forming process unit including the developing device is mounted on the main body of the image forming apparatus and used, thereby suppressing toner scattering even when the linear velocity of the developer carrier is increased. In addition, it is possible to form an image with no deterioration in image quality such as white-out at the rear end.
[0046]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a developing device of a laser printer (hereinafter referred to as “printer”) which is an electrophotographic image forming apparatus will be described.
First, the outline of the printer according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The photosensitive drum (1) as a latent image carrier is uniformly driven by a charging roller (50) that contacts the photosensitive drum (1) and charges its surface while being rotated in the direction of the arrow (A) in the figure. Then, the optical writing unit (51) performs scanning exposure based on the image information to form an electrostatic latent image on the surface. In the present embodiment, the latent image forming unit is configured by the charging roller (50) and the optical writing unit (51). However, other types of charging devices and exposure devices may be used. The electrostatic latent image formed on the photosensitive drum (1) is developed by a developing device (2) described later, and a toner image is formed on the photosensitive drum (1). The toner image formed on the photosensitive drum (1) is transferred from a paper feed cassette (54) to a paper feed roller (55) and a registration roller pair (56) by a transfer unit including a transfer roller (53) as a transfer device. Then, the image is transferred onto a sheet (52) as a transfer material conveyed through the process. After the transfer is completed, the toner image is fixed on the sheet (52) by the fixing unit (57) and is discharged out of the apparatus. The residual toner on the photosensitive drum (1) that has not been transferred is removed from the photosensitive drum (1) by the cleaning unit (58). Further, the residual charge on the photosensitive drum (1) is removed by the charge eliminating lamp (59).
[0047]
Next, the overall configuration of the developing device according to the present embodiment will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the entire developing device (2). The developing device (2) is disposed on the side of the photosensitive drum (1), and includes a two-component developer (hereinafter referred to as “3b”) including magnetic toner (3a) and magnetic particles (hereinafter referred to as “magnetic carrier”) (3b). A non-magnetic developing sleeve (4) is provided as a developer carrying member for carrying (3) on the surface. The developing sleeve (4) is attached so as to be partially exposed from an opening formed on the photosensitive drum (1) side of the casing (2a), and is opposed to the photosensitive drum (1) by a driving device (not shown). In the developing region (D) to be rotated, the developer can be rotationally driven in a direction to move the developer in the direction of arrow (B) in the lower diagram. A magnet roller (5) comprising a fixed magnet group as a magnetic field generating means is fixedly arranged inside the developing sleeve (4).
[0048]
The developing device also includes a doctor (6) as a developer regulating member that regulates the amount of developer carried on the developing sleeve (4) and conveyed toward the developing region (D), and the doctor (6 ) To form a developer accommodating portion (S) for accommodating the developer (3) between the surface of the developing sleeve (4) and the doctor (6) on the upstream side in the developer conveying direction. A storage case (7), a toner hopper (8) as a toner storage section, and the like are also provided. The toner hopper (8) is adjacent to the upstream side of the developer accommodating portion (S) in the developer transport direction on the developing sleeve (4) and is adjacent to the surface of the developing sleeve (hereinafter referred to as “toner replenishing port”). ) (8a). Further, inside the toner hopper (8), toner as a toner agitating member that sends out the magnetic toner (3a) while agitating toward the toner replenishing port (8a) while rotating clockwise as indicated by an arrow (C) in the figure. An agitator (9) is provided.
[0049]
The tip (protruding part) of the developer accommodating case (7) adjacent to the developing sleeve (4) is replenished with magnetic toner from the toner hopper (8) and tends to advance toward the developer accommodating part (S). It is used as a predoctor (7a) as a second developer regulating member that regulates the amount of developer. Further, the developer accommodating portion (S) formed by the developer accommodating case (7) or the like is not supplied to the developing area facing the photosensitive drum (1) but is prevented from advancing by the doctor (6). The developed developer is accommodated.
[0050]
A plurality of magnets are provided on the surface portion of the magnet roller (5) so that a plurality of magnetic poles extending in the direction along the rotation center axis direction of the roller are formed outward in the radial direction. . Specifically, a development magnetic pole (P1) N pole for developing the developer at the position facing the development area (D) is formed, and the half value of the normal direction magnetic flux density distribution by the development magnetic pole is formed. In order to narrow the angle width, auxiliary magnetic poles (P1a) S poles having opposite polarities to the developing magnetic poles at positions adjacent to the developing magnetic pole (P1) from the upstream side and the downstream side in the developing sleeve rotation direction, respectively ( P1b) S pole. Further, a magnetic pole (P4) N pole is provided between the position facing the pre-doctor (7a) and the developing region so that the magnetic force of the magnetic field reaches the developer accommodating portion (S). Further, on the surface of the magnet roller (5), similarly to a general developing device, a transport magnetic pole (P2) N pole, (P3) for transporting the developer on the developing sleeve (4) while continuing to carry it. ) S pole.
[0051]
In addition, the curve shown with the dotted line around the developing sleeve (4) in FIG. 1 is the normal direction magnetic flux density distribution on the developing sleeve surface at the axial center of the developing sleeve (4) formed by each magnetic pole. Is shown.
[0052]
The magnet roller (5) has six magnetic poles, but the number of magnetic poles is further increased from the auxiliary magnetic pole (P1b) to the auxiliary magnetic pole (P1a), and the magnet is composed of eight or ten poles. It may be a roller.
[0053]
Further, the developing magnetic pole (P1) of the magnet roller (5) is constituted by a magnet having a small area (hereinafter referred to as “cross-sectional area”) in a cross section perpendicular to the rotation center axis. When this cross-sectional area becomes small, the magnetic force generally becomes weak, but when the magnetic force on the surface of the developing sleeve becomes too small, the force for holding the magnetic carrier becomes insufficient, so that the magnetic carrier adheres to the photosensitive drum (1). is there. Therefore, the magnet for the developing magnetic pole (P1) was made of a rare earth metal alloy magnet having a strong magnetic force. Among rare earth metal alloy magnets, typical iron neodymium boron alloy magnets have a maximum energy product of 358 kJ / m. 3 The maximum energy product of iron neodymium boron alloy bonded magnet is 80 kJ / m. 3 Before and after. As a result, the maximum energy product conventionally used normally is 36 kJ / m. 3 Before and after, 20kJ / m 3 Since a strong magnetic force can be secured as compared with the front and rear ferrite magnets, ferrite bonded magnets, etc., the magnetic force on the surface of the developing sleeve can be secured even with a magnet having a small cross-sectional area. In addition to this, a samarium cobalt metal alloy magnet or the like can also be used to secure the magnetic force.
[0054]
In the developing device of this embodiment, during development, the developing sleeve (4) is vibrated by superimposing an AC voltage on a DC voltage as a developing bias (VB) by a developing bias power source (10) as a developing bias applying means. A bias voltage is applied. The background portion potential (background portion potential) (VD) and the image portion potential (VL) are located between the maximum value and the minimum value of the vibration bias voltage (VB). By applying this vibration bias voltage, an alternating electric field whose direction changes alternately is formed in the development region (D). In this alternating electric field, the developer toner (3a) and the magnetic carrier (3b) vibrate vigorously, and the magnetic toner (3a) electrostatically restrains the developing sleeve (4) and the magnetic carrier (3b) and magnetic force. It overcomes the static restraining force and selectively adheres to the electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum (1).
[0055]
The difference (the peak-to-peak voltage) between the maximum value and the minimum value of the development bias (VB) composed of the vibration bias voltage is preferably 0.5 to 5 kV, and the frequency is preferably 1 to 10 kHz. As the waveform of the vibration bias voltage, a rectangular wave, a sine wave, a triangular wave, or the like can be used. The DC voltage component of the vibration bias is a value between the background potential (VD) and the image portion potential (VL), but is closer to the background potential (VD) than the image portion potential (VL). This is preferable in preventing the fog toner from adhering to the background potential region.
[0056]
Further, when the vibration bias voltage waveform is a rectangular wave, it is desirable that the duty ratio is 50% or less. Here, the “duty ratio” is the ratio of the time during which the toner is going to the photosensitive drum (1) in one cycle of the vibration bias voltage. By setting this duty ratio, it is possible to increase the difference between the peak value at which the toner is directed to the photosensitive drum (1) and the time average value of the developing bias, so that the movement of the toner is further activated, The toner adheres faithfully to the potential distribution of the electrostatic latent image, improving the developing ability, and further improving the feeling of roughness and resolution. Further, the difference between the peak value at which the magnetic carrier (3b) having a charge opposite to that of the toner (3a) is directed to the photosensitive drum (1) and the time average value of the developing bias can be reduced. The motion of the magnetic carrier (3a) can be calmed down. This prevents toner disturbance at the trailing edge of the image and improves the trailing edge blank, fine line reproducibility, and isolated dot reproducibility. Furthermore, there is an effect of greatly reducing the probability that the magnetic carrier adheres to the background portion of the electrostatic latent image.
[0057]
Next, the developing operation of the developing device having the above configuration will be described with reference to FIG. The developer (3) on the developing sleeve (4) is conveyed along with the rotation of the sleeve (4) in the direction of arrow (B), and is regulated by the doctor (6) to be thinned. The thinned developer (3) is conveyed to a developing region (D) facing the photosensitive drum (1) rotating in the direction of arrow (A). In this development area (D), magnetic toner is supplied to the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum (1), and the electrostatic latent image is visualized. The developer on the developing sleeve (4) that has passed through the developing region (D) is further conveyed as the developing sleeve rotates, and reaches a position facing the toner supply port (8a). In the toner supply port (8a), the magnetic toner (3a) in the toner hopper (8) is sent out by the agitator (9) and stays in contact with the developer on the developing sleeve (4). After the new magnetic toner (3a) is taken in at the toner replenishing port (8a), the process returns to the developer accommodating portion (S). The developer (3) containing the new magnetic toner (3a) increases its internal pressure at the restricting portion by the doctor (6). The toner is charged by frictional charging with the magnetic carrier in the developer having an increased internal pressure. On the other hand, a part of the developer (3) that is not supplied to the developing area and is prevented from advancing by the doctor (6) moves so as to circulate in the developer accommodating portion (S).
[0058]
Next, self-toner density control during the developing operation in the developing device will be described with reference to FIGS. Note that a two-dot chain line in FIG. 3 indicates an interface between developers exhibiting different behaviors.
First, when a developer having a predetermined toner concentration and weight is set as an initial agent in the developing device and the developing sleeve (4) is rotationally driven, the developer (3) is transported by the developer (3-1) and accommodated development. It is divided into two parts of the agent (3-2). The transport developer (3-1) is a developer that is carried on the surface of the developing sleeve (4) by a magnetic force and is transported so as to follow the surface. The accommodated developer (3-2) is a developer that is accommodated in the developer accommodating portion (S) and circulates and moves in the developer accommodating
[0059]
Next, when the magnetic toner (3a) is set in the toner hopper (8) in a state where the developer flows (F1) and (F2) are generated in the developer accommodating portion (S), a toner supply port From (8a), the magnetic toner (3a) is supplied to the transport developer (3-1) carried on the developing sleeve (4). The developer on the developing sleeve (4) supplied with the magnetic toner is conveyed to the developer accommodating portion (S) together with the magnetic toner. During the conveyance, the magnetic toner supplied to the conveyance developer (3-1) slightly enters the axial center direction of the development sleeve (4). The transport developer (3-1) supplied with the magnetic toner passes through a restricting position by the pre-doctor (7a), and a part thereof is mixed with the housed developer (3-2). By mixing the developers, the two developers are exchanged, the toner is uniformly dispersed and stirred in the developer, and the toner is charged by frictional charging between the magnetic toner and the magnetic carrier.
[0060]
Next, when the toner concentration in the developer (3) gradually increases due to the replenishment of the magnetic toner, the bulk of the transport developer (3-1) increases, so that the toner replenishment port (8a). The thickness of the transport developer (3-1) on the developing sleeve (4) increases in the section from the position facing to the restriction position by the doctor (6). At the same time, since the magnetic carrier ratio in the transport developer (3-1) on the developing sleeve (4) decreases, the magnetic force on the transport developer (3-1) becomes weaker. The moving speed of (3-1) decreases, and the layer thickness of the conveyed developer (3-1) on the developing sleeve (4) in the above section becomes increasingly thicker. The transport developer (3-1) having the increased layer thickness is strongly subjected to a force (braking force) in the direction of blocking the transport received from the doctor (6), so that the transport developer (3-1) The movement speed of will continue to decrease.
Then, the upper layer portion of the transport developer (3-1) whose layer thickness is increased at the position facing the toner supply port (8a) is scraped off by the predoctor (7a), as shown in FIG. 3 (a). And the pre-doctor (7a) stays upstream in the developer conveying direction. Hereinafter, the staying developer is referred to as “staying developer” (3-3). The staying developer (3-3) performs a circulating motion as the transport developer (3-1) in contact therewith moves. The magnetic toner (3a) sent to the toner replenishing port (8a) is attracted to the exposed portion of the transport developer (3-1), and the transport developer (3-1) and the stagnant developer (3). -3) and taken into the developer so as to be drawn from the junction (P).
[0061]
When the toner concentration of the developer (3) further increases, the amount of the staying developer (3-3) at the toner supply port (8a) increases as shown in FIG. 3), the exposed surface of the transport developer (3-1) in contact with the magnetic toner is blocked, and the junction (P) of both developers also reaches the upstream end of the toner supply port (8a) in the developer transport direction. Moving. At the same time, the circulating movement speed of the staying developer (3-3) itself at the toner supply port (8a) is also lowered. At this point, the magnetic toner is almost completely taken into the developer, and the toner density does not increase any more.
[0062]
A part (upper layer) of the transport developer (3-1) that has taken in the magnetic toner and passed through the gap between the predoctor (7a) and the developing sleeve (4) is contained in the contained developer (3-2). The mixture is agitated and a part thereof is again carried on the developing sleeve (4). The transport developer (3-1) that has passed through the gap between the developing sleeve (4) and the doctor (6) is transported to the developing region (D) facing the photosensitive drum (1). In the developing area (D), magnetic toner is supplied to the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum (1) and used for developing the electrostatic latent image.
[0063]
When the magnetic toner on the developing sleeve (4) is consumed by the development of the electrostatic latent image on the photosensitive drum (1), the toner density in this portion decreases and acts on the developer by the developing sleeve (4). As the conveying force increases, the bulk of the developer in this portion also decreases. Then, the layer thickness of the transport developer (3-1) regulated by the tip portion of the predoctor (7a) is reduced, and the amount of the staying developer (3-3) accumulated near the toner supply port (8a). Decreases, and the circulating movement speed of the staying developer (3-3) also increases. Then, at the toner replenishing port (8a), the transport developer (3-1) transported by the developing sleeve (4) comes into contact with the magnetic toner (3a) from the toner hopper (8), and again the magnetic toner. Is taken in and the toner density of the developer (3) increases as described above.
[0064]
As described above, the regulation state of the transport developer (3-1) on the developing sleeve (4) by the predoctor (7a) changes according to the change in the toner density on the developing sleeve (4), and the magnetic Self-control is performed so that the toner density of the developer where the toner is consumed falls within a predetermined density range. As a result, the toner concentration of the transport developer (3-1) on the developing sleeve (4) is always kept within a substantially constant range. This eliminates the need for complicated toner concentration control mechanisms such as a toner concentration sensor and a toner replenishing member.
[0065]
A peeling member for peeling a part of the transport developer (3-1) on the developing sleeve (4) and mixing it with the contained developer (3-2) in the developer containing portion (S), You may provide so that it may oppose the surface of a developing roller (4) within a developer accommodating part (S). When this peeling member is provided, the replacement between the transport developer (3-1) and the housed developer (3-2) is promoted, and therefore development due to a decrease in charging ability of the magnetic carrier in the developer (3). Early deterioration of the agent (3) can be prevented. Further, by mixing the transport developer (3-1) and the stored developer (3-2), the toner of the developer is dispersed and stirred, and the toner density is made uniform in the image width direction perpendicular to the developer transport direction. Therefore, it is possible to perform good development without developing density unevenness.
[0066]
Next, the developer used in this embodiment will be described.
The magnetic toner used in the present invention has a magnetization in a magnetic field of 1000 Oe of 10 to 30 [emu / g], preferably 15 to 25 [emu / g]. If it is less than 10 [emu / g], the magnetic bias effect of the toner is reduced, so that toner scattering and background contamination occur. If it is greater than 30 [emu / g], the magnetic bias effect of the toner is increased. The image density is lowered.
Further, the magnetic material of the magnetic toner used in the present invention has an FeO content of 10 to 25 wt%, preferably 15 to 25 wt%, and a specific surface area of 1 to 60 m. 2 / G, preferably 3-20m 2 / G is preferable. By setting the FeO content and the specific surface area within this range, both toner resistance and chargeability can be achieved, so that an image with high image density and no background stain can be obtained.
[0067]
As the toner used in the present invention, a toner produced by a conventionally known method can be used. Specifically, a mixture comprising a binder resin, a magnetic material, a polarity control agent, and optional additives as necessary is melt-kneaded with a hot roll mill, cooled and solidified, and pulverized and classified. It is obtained by mixing external additives.
[0068]
Any known binder resin can be used. For example, styrene such as polystyrene, poly-p-chlorostyrene, and polyvinyltoluene, and homopolymers of substituted styrene; styrene-p-chlorostyrene copolymer, styrene-vinyltoluene copolymer, styrene-vinylnaphthalene copolymer , Styrene-acrylic acid ester copolymer, styrene-methacrylic acid ester copolymer, styrene-α-chloromethyl methacrylate copolymer, starene-acrylonitrile copolymer, styrene-vinyl methyl ether copolymer, styrene-vinyl Styrene such as ethyl ether copolymer, styrene-vinyl methyl ketone copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-isoprene copolymer, styrene-acrylonitrile-isoprene copolymer, styrene-acrylonitrile-indene copolymer. Mutual weight Body: Polyvinyl chloride, phenolic resin, natural modified phenolic resin, natural resin modified maleic acid resin, acrylic resin, methacrylic resin, polyvinyl acetate, silicone resin, polyester resin, polyurethane, polyamide resin, furan resin, epoxy resin, xylene resin Polyvinyl butyral, rosin, modified rosin, terpene resin, coumaroindene resin, aliphatic or aliphatic hydrocarbon resin, aromatic petroleum resin, chlorinated paraffin, paraffin wax and the like can be used alone or in combination.
[0069]
In particular, in the heat and pressure fixing method, by using a polyester resin as the binder resin, a toner having excellent resistance to PVC mat fusion and excellent resistance to offset to a hot roll can be obtained.
When using the pressure fixing method, for example, polyethylene, polypropylene, polymethylene, polyurethane elastomer, ethylene-ethyl acrylate copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, ionomer resin, styrene-butadiene copolymer, styrene-isoprene copolymer. There are polymers, linear saturated polyesters, paraffins and the like.
[0070]
The toner is preferably used with a charge control agent added internally to the toner particles or externally added to the toner particles. The charge control agent makes it possible to control the optimum charge amount according to the development system. In particular, the present invention is effective when used in the development method in which the toner concentration is not controlled by using the charge control agent.
[0071]
The polarity control agent used in the toner may be a conventionally known polarity control agent. Examples of the positive polarity control agent include modified products of nigrosine and fatty acid metal salts; tributylbenzylammonium-1-hydroxy-4-naphthosulfonate, tetra Quaternary ammonium salts such as butylammonium tetrafluoroborate; diorganotin oxides such as dibutyltin oxide, dioctyltin oxide, dicyclohexyltin oxide; diorganotin borates such as dibutyltin borate, dioctyltin borate, dicyclohexyltin borate alone or 2 More than one type can be used in combination. Among these, polar controlling agents such as nigrosine compounds and organic quaternary ammonium salts are particularly preferably used.
As the negative polarity control agent, for example, organometallic compounds and chelate compounds are effective. Examples include aluminum acetylacetonate, iron (II) acetylacetonate, chromium 3,5-di-tert-butylsalicylate, and particularly acetylacetone metal complexes, monoazo metal complexes, naphthoic acid or salicylic acid metal complexes or A salt is preferable, and a salicylic acid metal complex, a monoazo metal complex, or a salicylic acid metal salt is particularly preferable.
[0072]
The polarity control agent is preferably used in the form of fine particles, and specifically, a number average particle diameter of 3 μm or less is preferable.
The amount of the polarity control agent used in the toner is uniquely determined by the type of binder resin, the presence or absence of additives used as necessary, and the toner production method including the dispersion method. However, it is preferably used in the range of 0.1 to 20 parts by weight, preferably 0.2 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder. If it is less than 0.1 part by weight, the charge amount of the toner is insufficient, which is not practical. On the other hand, when the amount exceeds 20 parts by weight, the charge amount of the toner is too large, and the electrostatic attraction force with the carrier is increased, leading to a decrease in developer fluidity and a decrease in image density.
[0073]
Examples of the magnetic material used in the magnetic toner of the present invention include magnetic iron oxides such as magnetite, hematite, and ferrite, magnetic metals such as iron, cobalt, and nickel; iron oxide or magnetic metals, and cobalt, tin, titanium, copper, and lead. , Zinc, magnesium, manganese, aluminum, mixed metal oxide alloys with metals such as silicon, or mixtures are used. These surfaces may be coated with a colorant such as carbon black using a silane coupling agent as a binder.
The amount of the silane coupling agent is 0.3 to 3.0% by weight, preferably 0.3 to 1.5% by weight, based on the magnetic iron oxide particles. If the amount is less than 0.3% by weight, the colorant does not adhere firmly to the magnetic iron oxide particles, and thus the colorant on the surface of the magnetic material is detached during the magnetic material dispersion process, causing problems such as fogging. . On the other hand, when the amount exceeds 3% by weight, the coating layer of the colorant on the surface of the iron oxide particles becomes non-uniform, and the dispersibility in the toner becomes poor, or when it becomes extreme, the composite iron oxide particles themselves are granulated. It becomes a problem.
[0074]
Furthermore, the amount of the colorant is 3 to 20% by weight, preferably 5 to 15% by weight, based on the magnetic iron oxide particles. If it is less than 5% by weight, the magnetic material itself is inferior in coloration, resulting in a problem that the density of the output image is low. On the other hand, if the amount exceeds 20% by weight, the fluidity of the magnetic material is lowered, resulting in inferior dispersibility of the magnetic material at the time of toner production, and the carbon black is easily detached from the magnetic material. It becomes an image.
Coating of the magnetic iron oxide particle powder surface with the silane coupling agent may be performed by mixing and stirring the sprayed solution of the silane coupling agent on the magnetic iron oxide particles.
[0075]
Examples of the silane coupling agent used for the binder include hexamethyldisilazane, trimethylsilane, trimethylchlorosilane, trimethylethoxysilane, dimethyldichlorosilane, methyltrichlorosilane, allyldimethylchlorosilane, allylphenyldichlorosilane, Benzylmethylchlorosilane, prommethyldimethylchlorosilane, α-chloroethyltrichlorosilane, β-chloroethyltrichlorosilane, chloromethyldimethylchlorosilane, triorganosilanemethylcaptan, trimethylsilylmercaptan, triorganosilylacrylate, vinyldimethylacetoxysilane , Dimethylethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, hexamethyldisiloxane, 1,3-divinyltet Examples include lamethyldisiloxane and 1,3-diphenyltetramethyldisiloxane.
[0076]
The magnetic material used in the present invention is particularly preferably magnetite, which is magnetic iron oxide, and is produced by a known production method. For example, an iron sulfate aqueous solution is neutralized with an alkaline aqueous solution to obtain iron hydroxide. Thereafter, the iron hydroxide suspension whose pH is adjusted to 10 or more is oxidized with a gas containing oxygen to obtain a magnetite slurry. The slurry is then washed with water, filtered, dried and crushed to obtain magnetite particles.
As a preferable embodiment of these ferromagnetic materials, a spherical magnetic material containing substantially no silicon and having an average particle size of 0.2 to 0.4 μm, preferably 0.2 to 0.3 μm is preferable. The amount to be contained in the magnetic toner is preferably 5 to 80 wt%, particularly preferably 10 to 30 wt% with respect to the toner.
Examples of the shape of the magnetic particles include octahedron, hexahedron, spherical shape, needle shape, and scale shape, but a spherical shape with less anisotropy is preferable.
[0077]
If necessary, a colorant such as a pigment or a dye may be added to the magnetic toner of the present invention. As the pigment, for example, carbon black, aniline black, furnace black, lamp black and the like can be used as a black colorant. Examples of cyan colorants include phthalocyanine blue, methylene blue, Victoria blue, methyl violet, aniline blue, and ultramarine blue. As a magenta colorant, for example, rhodamine 6G lake, dimethylquinacridone, watching red, rose bengal, rhodamine B, alizarin lake and the like can be used. As the yellow colorant, for example, chrome yellow, benzidine yellow, hansa yellow, naphthol yellow, molybdenum orange, quinoline yellow, tartrazine and the like can be used. The addition amount of 2 to 10 parts by weight is preferable. Examples of the dye include azo dyes, anthraquinone dyes, xanthene dyes, methine dyes, and the like. Addition of 0.05 to 10 parts by weight, preferably 0.1 to 3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin The amount is good.
[0078]
It is preferable to use an additive in the toner of the present invention in order to improve charging stability, developability, fluidity and durability. Examples of these additives include improved fluidity of metal oxides such as cerium oxide, zirconium oxide, silicon oxide, titanium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, antimony oxide, and tin oxide, and fine powders such as silicon carbide and silicon nitride. And cleaning aids such as resin fine particles such as fluorine resin fine particles, silicone resin fine particles, acrylic resin fine particles, and metal soap type lubricants such as zinc stearate, calcium stearate, aluminum stearate, magnesium stearate, etc. It is done. Of these, silicon oxide and titanium oxide are particularly preferred as the fluidity improver, and zinc stearate is preferred as the cleaning aid.
[0079]
The fluidity improver used in the present invention includes silicone varnish, various modified silicone varnishes, silicone oil, various modified silicone oils, silane coupling agents, functionalized silane coupling agents, and other organosilicon compounds as required. It is preferable that the treatment is performed in combination with various treatment agents or various treatment agents.
[0080]
The toner of the present invention may contain a release agent for the purpose of improving the releasability at the time of fixing. As the release agent, known ones can be used. For example, low molecular weight polyethylene, low molecular weight polypropylene, microcrystalline wax, Fischer-Tropsch wax, carnauba wax, sazol wax, paraffin wax, etc. and derivatives thereof with respect to 100% by weight of binder resin. It is preferable to add 0.1 to 10% by weight to the magnetic toner.
[0081]
As an example of the method for producing the two-component developer according to the present invention, first, the binder resin, the pigment or dye as the colorant, the charge control agent, the lubricant, other additives, etc. are used as in the Henschel mixer. After thorough mixing with a mixer, a batch-type twin roll, a Banbury mixer, or a continuous twin-screw extruder, for example, KTK type twin screw extruder manufactured by Kobe Steel, TEM type manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd. Twin screw extruder, KCK twin screw extruder, Ikekai Iron Works PCM type twin screw extruder, Kurimoto Iron Works KEX type twin screw extruder, continuous single screw kneader, such as Bus The constituent materials are well kneaded using a heat kneader such as a kneader, and after cooling, coarsely pulverized using a hammer mill or the like. In the case of a color toner, for the purpose of improving pigment dispersion, a master batch obtained by previously melt-kneading a part of the binder resin and the pigment is generally used as the colorant. Further, these coarsely pulverized products are finely pulverized by using a fine pulverizer or a mechanical pulverizer using a jet stream alone or in combination. Next, the obtained finely divided particles are classified into a predetermined particle size by a classifier using a swirling airflow or a classifier using a Coanda effect. Among these, a classifier using the Coanda effect is preferably used to obtain the toner having the particle size distribution of the present invention. Further, the mixture is sufficiently mixed with a fluidity-imparting agent and a mixer such as a Henschel mixer and passed through a sieve of 250 mesh or more to remove coarse particles and aggregated particles.
[0082]
In the present invention, as the carrier constituting the developer, the saturation magnetization in a magnetic field of 1000 [Oe] is 30 to 120 [emu / g], preferably 40 to 100 [emu / g]. Since the magnetic binding force of the developer on the developing sleeve is increased, the development of the carrier on the photosensitive member is effectively prevented, and a good image can be obtained.
In the present invention, the carrier constituting the developer has a weight average particle diameter of 20 to 100 μm, preferably 20 to 80 μm, so that the toner concentration of the developer layer in the development region can be increased. A good image having a high image density can be obtained even under development conditions on a high speed machine.
[0083]
The carrier core particles constituting the developer in the present invention may be known ones such as ferromagnetic metals such as iron, cobalt and nickel; alloys and compounds such as magnetite, hematite and ferrite; Examples include composites with resins.
The carrier used in the present invention is preferably coated with a resin for the purpose of increasing durability.
[0084]
Examples of the resin forming the coating layer include polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene, chlorinated polyethylene, and chlorosulfonated polyethylene; polystyrene, acrylic (for example, polymethyl methacrylate), polyacrylonitrile, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, Polyvinyl chloride, polyvinyl carbazole, polyvinyl ether, polyvinylidene resins such as polyvinyl ether, and polyvinylidene resins; vinyl chloride-vinyl acetate copolymers; silicone resins composed of organosiloxane bonds or modified products thereof (for example, alkyd resins, polyester resins, epoxy resins) , Modified products by polyurethane, etc.); polytetrafluoroethylene, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, polychlorotrifluoroethylene Polyamides; polyesters; fluorine resin emissions such as polyurethane; polycarbonates; - urea amino resins such as formaldehyde resins, epoxy resins and the like. Among these, silicone resin or a modified product thereof, or a fluorine resin, particularly a silicone resin or a modified product thereof is preferable in terms of preventing toner spent.
[0085]
The silicone resin may be any conventionally known silicone resin, straight silicone consisting only of an organosiloxane bond represented by the following formula (1), and silicone modified with alkyd, polyester, epoxy, urethane, etc. Resin.
[Chemical 1]
[Chemical 2]
Each of the above substituents may have a substituent such as an amino group, a hydroxy group, a carboxyl group, a mercapto group, an alkyl group, a phenyl group, an ethylene oxide group, a glycidyl group, or a halogen atom in addition to an unsubstituted one. .
[0086]
Further, in the carrier used in the present invention, a conductivity imparting material may be dispersed in the coating layer in order to control its volume resistivity. Application of the conductive material to be dispersed may be conventionally known, and examples thereof include metals such as iron, gold and copper; iron oxides such as ferrite and magnetite; and pigments such as carbon black.
Among these, in particular, by using a mixture of furnace black and acetylene black, which is one of carbon blacks, it is possible to effectively adjust the conductivity with the addition of a small amount of conductive fine powder, and to further improve the wear resistance of the coating layer. It became possible to obtain an excellent carrier. These conductive fine powders preferably have a particle size of about 0.01 to 10 μm, preferably 2 to 30 parts by weight, more preferably 5 to 20 parts by weight, based on 100 parts by weight of the coating resin. .
In addition, a silane coupling agent, a titanium coupling agent, or the like may be added to the carrier coating layer for the purpose of improving the adhesion with the core particles or improving the dispersibility of the conductivity imparting agent.
The silane coupling agent used in the present invention is a compound represented by the following general formula.
[0087]
[Chemical 3]
YRSiX 3 (3)
(In the above formula, X is a hydrolyzable group bonded to a silicon atom, for example, a chloro group, an alkoxy group, an acetoxy group, an alkylamino group, a propenoxy group, and Y is an organic functional group that reacts with an organic matrix. Examples thereof include a vinyl group, a methacryl group, an epoxy group, a glycidoxy group, an amino group, a mercapto group, etc. R is an alkyl group or alkylene group having 1 to 20 carbon atoms.
Among the silane coupling agents, an aminosilane coupling agent having an amino group in Y is preferable for obtaining a negatively charged developer, and Y has an epoxy group for obtaining a positively charged developer. Epoxy silane coupling agents are preferred.
As a method for forming the coating layer, the coating layer forming liquid may be applied to the surface of the carrier core particle by means of a spraying method, a dipping method, or the like, as in the past. The thickness of the coating layer is preferably 0.1 to 20 μm.
[0088]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to toner production examples, carrier production examples, and examples.
(Toner Production Example 1)
100 parts by weight of polyester resin
5 parts by weight of carbon black
3 parts by weight of chromium-containing azo dye
Magnetite fine particles 70 parts by weight
(Average particle size: 0.20 μm, FeO content: 20 wt%, specific surface area: 8.0 m 2 / g, magnetization: 61emu / g)
The mixture of the above formulation is mixed with a Henschel mixer, then kneaded with a kneading extruder set at 140 ° C., cooled and solidified, coarsely ground with a cutter mill, and then finely ground with a mechanical grinder. The obtained finely pulverized product was pulverized by a jet mill using a multi-division classifier utilizing the Coanda effect, and classified to obtain base particles having an average of 7.0 μm. To 100 parts by weight of the base particles, 0.6 parts by weight of hydrophobized colloidal silica and 0.3 parts by weight of hydrophobized titanium oxide are added and mixed with a Henschel mixer to prepare toner particles a. Obtained. The saturation magnetization of this toner in a magnetic field of 1000 Oe was 24 emu / g.
[0089]
(Toner Production Examples 2 to 13)
A toner was prepared in the same manner as in Production Example 1 to obtain toner particles b to m having the characteristics shown in Table 1.
[0090]
[Table 1]
An example of carrier production is shown below.
(Carrier production example 1)
A magnetite slurry was prepared by putting 2 parts by weight of polyvinyl alcohol and 60 parts by weight of water into a ball mill for 12 hours with respect to 100 parts by weight of magnetite prepared by a wet method. This slurry was sprayed and granulated with a spray dryer to obtain spherical particles having an average particle diameter of 54 μm.
The particles were fired in a nitrogen atmosphere at a temperature of 1000 ° C. for 3 hours and then cooled to obtain
100 parts by weight of silicone resin solution
100 parts by weight of toluene
γ-
10 parts by weight of carbon black
The said mixture was disperse | distributed for 20 minutes with the homomixer, and the coating
This coating layer forming liquid was coated on the surface of 1000 parts by weight of the
The characteristics of the carrier particles were as follows.
Average particle size: 58 μm
Saturation magnetization: 65 emu / g
[0092]
(Carrier production example 2)
CuO: 24 mol%, ZnO: 25 mol%, Fe 2 O Three : Water was added to 51 mol%, and the mixture was pulverized and mixed in a wet ball mill for 12 hours to obtain a slurry. The slurry was dried and pulverized, and then calcined at a temperature of 1000 ° C. After preliminary calcination, further pulverized in a wet ball mill for 10 hours, added with a dispersant and a binder, then granulated and dried with a spray dryer, baked in an electric furnace at 1100 ° C. for 3 hours, pulverized, and further classified. Thus,
The characteristics of the carrier particles were as follows.
Average particle size: 55 μm
Saturation magnetization: 51 emu / g
[0093]
(Carrier production example 3)
30 parts by weight of polyester resin
Magnetite fine particles (average particle size: 0.8 μm) 70 parts by weight
The mixture was melt-kneaded and then pulverized and classified to obtain carrier particles C having an average particle size of 53 μm.
The characteristics of the carrier particles were as follows.
Average particle size: 53 μm
Saturation magnetization: 42 emu / g
[0094]
(Developer Production Example 1)
The developer A was obtained by adding 10 parts by weight of toner a to 100 parts by weight of carrier A prepared in Production Example and mixing with a tumbler mixer.
[0095]
(Developer production examples 2 to 19)
In the same manner as in Developer Production Example 1, a developer was prepared with the combinations of toner and carrier shown in Table 2.
[0096]
[Table 2]
FIG. 4 shows the force generated between the photosensitive drum (1), the magnetic toner (3a), and the magnetic carrier (3b). The magnetic toner (3a) includes an electric field force (Fe) between the photosensitive drum (1) and an electrostatic force (Fs) between the magnetic carrier (3b) and a developing sleeve (4). A magnetic force (Fb) attracted to the side acts in the direction of the arrow. The above-mentioned force due to toner drift can be considered as an increase (α) of electrostatic force (Fs). In the state where toner drift occurs, (Fs) becomes (Fs) + α, and the magnetic carrier It becomes easy to be pulled back to (3b). In the case of non-magnetic toner, there is no magnetic force (Fb). Therefore, magnetic toner has a magnetic force (Fb) as compared with non-magnetic toner, and as described above, the reproducibility of a solid image, a rear end portion of a halftone image, a thin line, and an isolated dot is disadvantageous. .
[0098]
Therefore, in the present embodiment, the surface of the developing sleeve in the developing region (D) is moved by setting the attenuation rate of the peak value of the normal direction magnetic flux density generated outside the developing sleeve by the developing magnetic pole (P1) to 50% or more. The direction width (development nip width) was narrowed, and the amount of increase (Fs) due to toner drift could be reduced to 0 (zero) or considerably smaller. Further, the density of the magnetic brush in the developing region (D) is increased, and the developer is uniformly spiked over the entire rotation center axis direction of the developing sleeve as shown in FIG. It was possible to contact and leave the surface. As a result, as shown in FIG. 5B, it is possible to form a solid image with no trailing edge blank and to improve the image quality when magnetic toner is used. Note that the line (E) in FIG. 5B is the rear end of the image portion.
[0099]
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the mechanism for improving the image quality in which the vicinity of the developing area of the photosensitive drum (1) and the developing sleeve (4) in the present embodiment is enlarged, and the left photosensitive drum (1). On the other hand, the movement of the magnetic brush approaching the tip of the right magnetic brush (MB) is displayed. As shown in FIG. 6A, in this embodiment, since the time for which the magnetic brush slides on the photosensitive drum (1) is short, the toner (3a) moves from the tip of the magnetic brush to the developing sleeve surface side. Drift is reduced. Due to this reduction in toner drift, toner is also present at the position (A) facing the rear end of the image area as shown in FIG. 6B, and the magnetic carrier surface at the front end of the magnetic brush is not exposed. Accordingly, as shown in FIG. 6C, the surface of the magnetic carrier at the tip of the magnetic brush is not exposed, so that the toner once reappears on the magnetic carrier at the tip of the magnetic brush on the photosensitive drum (1). Since they do not adhere, it is possible to reduce image quality degradation such as trailing edge blanking, horizontal line thinning, and variation in isolated dot shape.
[0100]
Instead of defining the attenuation factor of the normal magnetic flux density, the normal magnetic flux density (Bn) generated on the developing sleeve (4) by the developing magnetic pole (P1). 0 mT inflection point angle width θ1 (see FIG. 7A) and normal magnetic flux density (Bn) generated on the developing sleeve (4) by the developing magnetic pole (P1) at the half-value angle width in the developing sleeve surface moving direction By defining θ2 (see FIG. 7B), the toner drift may be reduced and image quality degradation such as trailing edge whiteout may be prevented. Specifically, the above 0 The angle width θ1 between mT inflection points is set to 40 ° or less, or the half-value angle width θ2 is set to 20 ° or less.
[0101]
Next, an embodiment using the developing device having the above configuration will be described.
Example 1
The experimental conditions in this example were set as shown in Table 3 below. Here, the measurement apparatus used for the measurement of the magnetic flux density was an ADS Gauss meter (HGM 8300) and an ADS A1 type axial probe, which were recorded with a circular chart recorder. The following examples were also conducted under similar experimental conditions.
[0102]
[Table 3]
Under the conditions in Table 3, the
[0104]
Table 4 shows the experimental results in this example.
[0105]
[Table 4]
(Comparative Example 1)
Using the
The results are shown in Table 4. From this result, when a magnetic toner having a magnetization in a magnetic field of 1000 Oe: σt of 10 to 30 emu / g is used, the attenuation rate of the peak value of the normal direction magnetic flux density Bn is set to 50% or more, It can be seen that a good image quality can be obtained with less trailing edge blanking and horizontal line thinning.
[0107]
(Example 2)
Using the
The results are shown in Table 5.
[0108]
[Table 5]
(Comparative Example 2)
In the same manner as in Example 2 using
The results are shown in Table 5. From this result, when a magnetic toner having a magnetization in a magnetic field of 1000 Oe: σt of 10 to 30 emu / g is used, the magnetic flux density in the normal direction is 0 It can be seen that by setting the angle width θ1 between the mT inflection points to 40% or less, a good image quality can be obtained with less trailing edge blanking and horizontal line thinning.
[0110]
(Example 3)
Under the conditions in Table 3, the
The results are shown in Table 6.
[0111]
[Table 6]
(Comparative Example 3)
Using the
The results are shown in Table 6. From this result, in the case where a magnetic toner having a magnetization in a magnetic field of 1000 Oe: σt of 10 to 30 emu / g is used, the half-value angle width θ2 of the normal direction magnetic flux density is set to 20% or less. It can be seen that a good image quality can be obtained with a small amount of whiteout and horizontal line thinning.
[0113]
( reference Example 4)
The
Figure 8 From the experimental results of the present embodiment shown in FIG. 3, when a magnetic toner having a magnetization in a magnetic field of 1000 Oe: σt of 10 to 30 emu / g is used, the developing sleeve linear velocity is reduced to 550 mm / sec or less, whereby the toner It can be seen that scattering is surely prevented.
[0114]
(Comparative Example 4)
Using
The result FIG. Shown in From this result, the toner scattering is severe when the developing sleeve linear velocity exceeds 200 mm / sec.
Note that the upper limit of the “good range” of the toner scattering amount in FIG. 8 is such that toner scattering occurs only in the developing device and its surroundings, and toner accumulates on the developing device, but there is no problem during normal use. The amount of toner scattering. If it is within this favorable range, the toner will not adhere to the other parts (charger, face plate, etc.) due to the airflow in the machine from the developing device or the toner deposited on the developing device will fall off. The scattered toner does not appear. Further, although the filter in the exhaust device or the like may become somewhat dirty, the toner is hardly released outside the apparatus.
[0115]
( reference Example 5)
[0116]
[Table 7]
[0117]
(Comparative Example 5)
Using the
From the experimental results of this comparative example shown in Table 7, when the nonmagnetic toner is used, the trailing edge white spots become severe when the background potential exceeds 100V, and the horizontal line becomes severe when it exceeds 200V.
[0118]
( reference Example 6)
Using
[0119]
[Table 8]
[0120]
(Comparative Example 6)
Using
From the experimental results of this comparative example shown in Table 8, when non-magnetic toner is used, the trailing edge white spot and the horizontal line thinning become severe when the developing sleeve linear velocity ratio exceeds 1.5.
[0121]
( reference Example 7)
Under the conditions shown in Table 3, an image formation test was conducted using the
[0122]
Evaluation test method
(Image density)
The image density at 9 positions in total, 3 positions from the top, middle and bottom of the image, was measured with a Macbeth reflection densitometer.
(Skin dirt)
The non-image area background stain was evaluated in five ranks, and rank 3 or higher was set as an acceptable level.
(Halftone reproducibility)
A Kodak gray scale (No. Q-13) was copied to evaluate the number of gray scales.
The evaluation criteria were as follows.
: 13 or more
○: 10-12
Δ: 7-9
×: 5 to 7
XX: 5 or less
(Image density controllability)
Twenty 100% solid images having an original density of 1.6 were continuously copied and evaluated for changes in image density.
The evaluation criteria were as follows.
A: Image density difference is less than 0.1
○: 0.1 or more and less than 0.2
Δ: 0.2 or more and less than 0.5
×: 0.5 or more
[0123]
( reference Example 8 ~ reference Example 14, Comparative Examples 7-9)
reference Using the developer shown in Table 7 in the same manner as in Example 7, reference A similar evaluation was performed in the same manner as in Example 7.
[0124]
[Table 9]
In the printer of the above embodiment, at least one of the photosensitive drum (1), the charging roller (50), and the cleaning device (58) and the developing device (2) are detachably integrated with the printer main body. The image forming process unit (process cartridge) may be configured as a structure. FIG. 9 shows an example of the configuration of the image forming process unit (process cartridge) (60). The photosensitive drum (1), the charging roller (50), the cleaning device (58), and the developing device (2) are all connected to the printer. It is configured as an integral structure that is detachable from the main body.
[0126]
In the above-described embodiment, the case where the toner image formed on the photosensitive member is directly transferred to the transfer paper has been described. However, the present invention transfers the toner image on the photosensitive member to the intermediate transfer member, and then The present invention can also be applied to an image forming apparatus that transfers a toner image on an intermediate transfer member onto a transfer sheet and a developing device used therefor.
For example, a toner image for each color is sequentially formed on one photoconductor, and each color toner image on the photoconductor is transferred by being superimposed on an intermediate transfer belt as an intermediate transfer member by a primary transfer device. The present invention can also be applied to a color image forming apparatus that collectively transfers the upper toner image on a transfer sheet by a secondary transfer apparatus and a developing apparatus used in the apparatus.
[0127]
Further, for example, a plurality of image forming units including a photoconductor are arranged side by side along a linear movement path portion of an intermediate transfer belt as an intermediate transfer member, and toner images of different colors are arranged on the photoconductor of each image forming unit. The toner image on each photoconductor is superimposed and transferred onto the intermediate transfer belt by a primary transfer device, and the superimposed toner image on the intermediate transfer belt is collectively transferred to transfer paper by a secondary transfer device The present invention can also be applied to a type of color image forming apparatus and a developing device used in the apparatus.
[0128]
In the above-described embodiment, the case of the printer and the developing device used therefor has been described. However, the present invention can also be applied to other image forming apparatuses such as a copying machine and a FAX and the developing device used therefor.
[0129]
【The invention's effect】
As described above, as is clear from the detailed and specific explanation, even when the two-component developer using the magnetic toner of the present invention is used, toner scattering under the condition that the linear velocity of the developer carrier is high is suppressed. In addition, the image forming apparatus, the image forming apparatus including the developing device, the image forming process unit, and the developer used therefor can be provided with extremely excellent effects. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a developing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration diagram of a printer including the developing device of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a self-toner control mechanism in the developing device of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of force acting on toner at the tip of a magnetic brush.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a magnetic brush distribution in the developing sleeve axial direction in the developing region of the present invention, and an explanatory diagram of a solid image output by the printer of the present embodiment.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a mechanism for reducing a trailing edge blank according to the present invention.
FIG. 7 shows the normal direction magnetic flux density Bn by the developing magnetic pole in the present invention. 0 FIG. 6 is an explanatory diagram of an angular width θ1 between mT inflection points, and an explanatory diagram of a half-value angular width θ2 in the direction of movement of the developing sleeve surface in the normal direction magnetic flux density (Bn) by the developing magnetic pole.
8 is a graph showing a relationship between a developing sleeve linear velocity and a toner scattering amount in Example 4 and Comparative Example 4. FIG.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a process cartridge according to the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a developing unit in a developing device that performs negative-positive development by a two-component development method.
FIG. 11 is an explanatory diagram of a mechanism of occurrence of a trailing edge blank in the prior art.
FIG. 12 is an explanatory diagram of a magnetic brush distribution in the developing sleeve axial direction in the developing region of the developing device according to the prior art, and an explanatory diagram of a magnetic brush distribution in the developing sleeve surface moving direction in the developing region of the conventional technology.
FIG. 13 is an explanatory diagram of a magnetic brush distribution in a developing sleeve axial direction in a developing region of a developing device according to a conventional technique, and an explanatory diagram of a solid image in which a trailing edge white spot has occurred.
FIG. 14 is an explanatory diagram of the distribution of magnetic toner at the tip of a magnetic brush in the prior art.
[Explanation of symbols]
1 Photosensitive drum
2 Development device
2a casing
3 Developer
3a Magnetic toner
3b Magnetic carrier
3-1 Conveying developer
3-2 Housed developer
3-3 Staying developer
4 Development sleeve
5 Magnet roller
6 Doctor
7 Developer storage case
7a Predoctor
8 Toner Hopper
8a Toner supply port
9 Toner agitator
10 Development bias power supply
50 Charging roller
51 Optical writing unit
52 paper
53 Transfer roller
54 cassette
55 Feed roller
56 Registration Roller Pair
57 Fixing unit
58 Cleaning unit
59 Static elimination lamp
201 Development magnetic pole
A11 Image end position
AA 'vertical plane
B10 Image section
B11 Repulsive force
Bn Normal direction magnetic flux density
C10 direction
C11 Rear end of image area
D Development area
E Rear end of image area
Fb Magnetic force
Force by Fe electric field
Fs Electrostatic force
P1 N pole
P1a S pole
P1b S pole
P2 N pole
P3 S pole
S Developer container
VB development bias
VD Ground potential
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