画像形成装置
【課題】 転写効率に優れ、クリーナレスプロセスにも適用可能なちりの少ない高精細な画像を形成し得る画像形成装置を提供する。
【解決手段】 トナー粒子の像担持体表面に対する付着力分布において、該付着力分布の平均値の２０％以下の付着力を有するトナー粒子の占める割合は、該トナー粒子全重量の１０重量％以下にする。
【解決手段】 トナー粒子の像担持体表面に対する付着力分布において、該付着力分布の平均値の２０％以下の付着力を有するトナー粒子の占める割合は、該トナー粒子全重量の１０重量％以下にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真法、静電印刷法、磁気記録法等における静電荷像、磁気潜像を現像するための画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式で感光体上のトナー像の転写効率を向上させるために感光体や搬送媒体に対するトナーの付着力を制御する方法が知られている。
【０００３】
付着力の制御を利用した画像形成方法として、トナー及び像担持体間の付着力と、トナーの平均粒径と、トナーの帯電量との関係を限定した画像形成方法がある。ここでは、遠心分離装置を用いて、トナーが、このトナーが付着された搬送媒体から分離したときの遠心力から、付着力を算出する方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この技術とは別に、遠心分離方式を用い、ある圧力でトナーを像担持体表面に押し付けた後に測定されたトナー付着力分布の平均値をＦとし、標準偏差をσとした場合に、Ｆ／２σ＞１０であるトナーを用いる方法がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
しかしながら、この付着力分布は非常に狭い範囲であり、例えば平均付着力６×１０−８Ｎのとき、標準偏差σは０．３×１０−８以下にしなければならず、非常に製造が困難であった。また、平均付着力を増大させればある程度分布を広い範囲にできるが、あまり付着力を高くすると、それを転写させるために必要な転写電界もまた非常に大きくなり、気中放電の危険性があった。また、この測定方法では、転写圧力を再現するため付着力測定前にトナーを記録材に押し付ける工程を用いているが、この方法を用いると、転写ニップに突入する直前に弱い転写電界を受けて像担持体から分離する付着力の弱いトナーの挙動を把握することが出来なかった。更にまた、この技術では、平均付着力から大きくかけ離れた値を持つトナーの粒子が少量存在する場合が含まれている。付着力の大きな粒子は転写後のトナー残留の要因になり、付着力の小さな粒子は画像周辺のトナー飛び散りの要因となるため、この技術を用いても転写効率及び画像品質に問題があった。
【０００６】
残留トナーを現像と同時に回収する機構を備えたクリーナレスプロセスにおいては、転写後の残留トナーが発生した場合、そのまま後続の帯電工程、潜像形成工程を経た後、新たな画像部の現像と同時に非画像部の残留トナーが現像器に回収される。そのため、残転写トナー量が多いと、潜像を形成するための光源を遮蔽したり、現像器への回収が不十分となり、不所望な再転写が発生するなど、画像欠陥の原因となる。
【０００７】
また、タンデム構成のカラー画像形成装置の場合、像担持体から例えば中間転写媒体に転写されたトナーが、後段の像担持体の転写領域において転写電界を受け／及びこの後段の像担持体に圧着されて、逆転写されてしまうことがある。クリーナレスプロセスで、この逆転写されたトナーが現像器に回収されると、前段の現像ステーションの色のトナーが後段の現像器内に混入することになり、混入量が増せば出力画像の色管理が不可能になる。転写効率と逆転写効率は相反する性能である場合が多い。このため、逆転写による混色で回復不可能な状態に陥ることを防ぐため、転写性能をある程度犠牲にしても逆転写を防ぐ転写条件を採用しなければならなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３２８４８４号公報
【特許文献２】特開２００４−１０１７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、転写効率に優れ、クリーナレスプロセスにも適用可能なちりの少ない高精細な画像を形成し得る画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る画像形成装置は、像担持体、静電潜像に複数のトナー粒子を供給し、トナー粒子を像担持体表面に付着させ、及び像担持体上に現像剤像を形成するための現像部、該現像剤像を中間転写部材に転写するための一次転写部、及び該中間転写部材上に転写された現像剤像を記録材に転写するための二次転写部を具備する画像形成装置であって、トナー粒子の該像担持体表面に対する付着力分布において、該付着力分布の平均値の２０％以下の付着力を有するトナー粒子の占める割合は、該トナー粒子全重量の１０重量％以下である。
【００１１】
本発明の第２の観点に係る画像形成装置は、 複数の像担持体と、各担持体に形成された各静電潜像に異なる色のトナー粒子を各々供給し、該トナー粒子を各々該像担持体表面に付着させ、該像担持体上に異なる色の現像剤像を各々形成するための複数の現像部、該現像剤像を中間転写部材に転写するための一次転写部、及び該中間転写部材上に転写された現像剤像を記録材に転写するための二次転写部を具備する画像形成装置であって、
前記トナー粒子の該像担持体表面に対する付着力分布において、該付着力分布の平均値の２０％以下の付着力を有するトナー粒子の占める割合は、該トナー粒子全重量の１０重量％以下である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明を用いると、転写効率に優れ、クリーナレスプロセスに適したちりの少ない高精細な画像を形成し得る画像形成装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】トナー電荷量対付着力の一例を表すグラフ
【図２】アングルローターの外観を表す図
【図３】図２の回転軸に沿った断面を部分的に表す縦断面図
【図４】アングルローター内に試料を設置するためのセルの構成を表す分解図
【図５】本発明の画像形成装置の一例を表す概略図
【図６】本発明の画像形成装置の一例を表す概略図
【図７】本発明の画像形成装置の一例を表す概略図
【図８】本発明の画像形成装置の一例を表す概略図
【図９】本発明に用いられる第１の付着力分布の一例を表すグラフ
【図１０】バイヤス電圧と残留トナー量との関係を表すグラフ図
【図１１】残留トナー量とネガメモリーとの関係を表すグラフ
【図１２】弱い付着力を持つトナーの割合とチリの度合いとの関係を表すグラフ
【図１３】弱い付着力を持つトナーの割合と逆転写量との関係を表すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、以下の８つの観点に大別される。
【００１５】
本発明に係る画像形成装置は、基本的に、像担持体、静電潜像に複数のトナー粒子を供給し、トナー粒子を像担持体表面に付着させ、像担持体上に現像剤像を形成するための現像部、及び現像剤像を記録材に転写するための転写部を含む構成を有し、使用される各トナー粒子と像担持体表面との付着力のばらつきを、以下の第１ないし第４の付着力分布に、各々規定したものである。
【００１６】
また、本発明に係る画像形成方法は、基本的に、像担持体上に形成された静電潜像に、現像部内に収容された複数のトナー粒子を供給し、トナー粒子を像担持体表面に付着させ、像担持体上に現像剤像を形成する現像工程、及び現像剤像を記録材に転写する転写工程を有し、使用される各トナー粒子と像担持体表面との付着力のばらつきを以下の第１ないし第４の付着力分布に、各々規定したものである。
【００１７】
第１の付着力分布では、複数のトナー粒子の像担持体表面に対する付着力分布において、付着力分布の平均値の２．５倍以上の付着力を有するトナー粒子の占める割合は、トナー粒子全重量の３重量％以下であることが規定される。
【００１８】
第２の付着力分布は、現像部において、像担持体表面の転写後の残留トナーを現像と同時に現像部内に回収する機構をさらに有する場合に適用されるもので、また、複数のトナー粒子の像担持体表面に対する付着力分布において、付着力分布の平均値の２．５倍以上の付着力を有するトナー粒子の占める割合は、トナー粒子全重量の１．５重量％以下であることが規定される。
【００１９】
第３の付着力分布では、複数のトナー粒子の像担持体表面に対する付着力分布において、付着力分布の平均値の２０％以下の付着力を有するトナー粒子の占める割合は、トナー粒子全重量の１０重量％以下であることが規定される。
【００２０】
また、第４の付着力分布は、カラー画像形成に適用され、
トナー粒子の像担持体表面に対する付着力分布において、付着力分布の平均値の２０％以下の付着力を有するトナー粒子の占める割合は、トナー粒子全重量の５重量％以下であることが規定される。
【００２１】
第１の付着力分布を適用した画像形成装置及び画像形成方法による画像形成に関して、本発明者は、平均付着力の２．５倍以上の付着力を有する粒子の割合と、転写後に像担持体表面に残留する残留トナー量とが相関を有することを実験によって見出した。
【００２２】
この画像形成には、像担持体上に、転写後の残留トナーを回収するための例えばゴム製ブレード等を備えたクリーニング装置を使用することができる。
【００２３】
また、この画像形成には、残留トナーを現像器及びトナーホッパー等に戻すリサイクル機構を例えばこのクリーニング装置に使用することができる。
【００２４】
像担持体上にこのようなクリーニング装置が設けられている場合には、残留トナーが多くても画質的に問題は無い。しかしながら、トナーと像担持体との付着力が強いと、クリーニングしにくくなるなどの問題が発生しやすいことから、あまり残留トナー量が多いことは望ましくない。また当然ながら、クリーニングされたトナーが廃却されることは、資源の無駄や印刷コスト（ＣＰＣ）の上昇に繋がる。
【００２５】
また、リサイクル機構が設けられている場合には、リサイクル前後のトナー特性例えば帯電量分布、流動特性等に差が生じて、リサイクル量が増えると画像劣化の原因となり得る。
【００２６】
付着力が平均値の２．５倍以上で像担持体上に残留したトナーは、感光体との付着力が転写電界による静電引力よりも強い。このため、クリーニングブレード等で像担持体上から除去するためには、強い摺擦力が必要であり、ブレードめくれが生じやすく、ブレード自身が磨耗したり、像担持体表面層が削れる等の問題が発生する。また、付着力の強いトナーの粒子は、各々、非常に大きな電荷を持ち、例えば形状が不定形で、像担持体表面と面接触しており、表面に付着した外添剤が埋没もしくは離脱することにより像担持体との接触面積が増える。このように、付着力が付着力分布の平均値の２．５倍以上のトナーが残留トナーになりやすいと考えられる。
【００２７】
転写工程は、記録材として、例えば中間転写体もしくは最終的な記録媒体が像担持体上のトナーに接触され、記録材の背後に電圧を供給することによって転写領域に電界を形成させ、その静電引力によってトナーを像担持体上から被転写体に移動させることができる。電界を大きくするにつれて移動量は増していくが、電界が大きくなりすぎると記録材と像担持体との剥離時に放電が発生してトナーが逆帯電し、移動できなくなる傾向がある。このため、放電が発生する前の電界によってトナーの移動が完了することが望まれる。
【００２８】
付着力はＦ＝Ｋｑ２＋Ｆｖ＋Ｆｂで表され、ｑ：トナー１粒子の電荷量、Ｋ：比例定数、Ｆｖ：ファンデルワールス力、Ｆｂ：液架橋力である。
【００２９】
図１に、トナー電荷量対付着力の一例を表すグラフを示す。
【００３０】
このグラフは、５．３μｍの平均粒径かつ１０μｍ以下の粒径を有するトナーについて、トナーとキャリアの混合比率を変更することにより、トナー帯電量を変化させて、それぞれの付着力を測定した結果をプロットしたものである。
【００３１】
試料として用いたトナーは、環境湿度変動の影響を受けないように疎水化処理されたシリカを特に着色剤とバインダーを含有するトナー粒子の表面に添加した。
【００３２】
図示するように、トナー付着力は、トナー電荷量に比例する。このトナーは、粒径が１０μｍ以下であることから、静電力以外の力としては、液架橋力よりは、ファンデルワールス力のほうが支配的である。トナー付着力に分布があるのは、以下の要因によるものと考えられる。例えば粒径分布があること、形状が真球ではないためファンデルワールス力に分布があること、粉砕法及び重合法等のいかなる製法を用いてトナーを形成しても、粒子成分は完全均一にはならず、このためトナー表面成分にばらつきが生じ、表面電荷分布の均一性を表すとされるＫにばらつきがあること、更に、粒度分布や摩擦帯電機会のばらつきにより粒子が持つ電荷量もまた分布を持つことがあげられる。
【００３３】
また、電界によって、トナーが受ける静電引力はｑＥで表される。ここで、Ｅは電界の大きさである。ｑＥ＞Ｆのときトナーは像担持体から離れて記録材側に移動すると考えられる。このため、Ｅ＝Ｋｑ＋（Ｆｖ＋Ｆｂ）／ｑの電界以上で転写を行う。前述のように付着力には様々な要因による分布があるため、必要な転写電界にもまた分布があり、それを計算によって求めることは困難である。更に、転写領域のトナー付着面となる像担持体表面は曲面であるため、並行平板とは異なり、像担持体とトナーとのギャップ間隔が徐々に縮まって接触し、また徐々に広がっていく形状である。従って、トナーにかかる転写電界も、徐々に増大して最大値に達し、その後徐々に減少し得る。トナーは、転写電界から受ける静電引力が付着力より大きくなった時点で記録材に向かって移動を始める。しかし、付着力の分布が広いと、高付着力のトナーも移動させるために、高い転写電界をかける必要がある。すると低付着力のトナーはギャップが広い階段で十分な静電引力を受けて移動を開始してしまう。最も電界の強くなるギャップ最狭部の電界はパッシェン放電が開始する電界（Ｅ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）未満でなければならず、またギャップ間隔があまり大きなうちにトナーが移動を開始してしまうと、トナーのチリを発生し易い。様々なサンプルで実験を行なった結果、トナーのチリを最小限に抑え、かつ最大電界部でのトナーの逆チャージを抑えつつ、９７％以上の転写効率を実現するためには、全トナーの平均付着力の２．５倍以上の付着力を持つ部分トナーの重量を制御すれば良いことを見出した。
【００３４】
第１の付着力分布を適用した画像形成装置及び画像形成方法によれば、付着力２．５倍以上の部分トナーの重量を３重量％にすると、残留トナー量を３重量％以下に抑え、トナーを効率よく消費し、リサイクルを行なってもホッパー内トナー特性を悪化させること無く、長期的安定に作業を行なうことが出来る。
【００３５】
第２の付着力分布を用いた画像形成装置及び画像形成方法による画像形成では、像担持体表面の残留トナーを現像と同時に現像部内に回収する機構がさらに設けられている。この画像形成では、残留トナーは、転写後、クリーニングされること無く、後続の画像形成工程のための帯電、露光工程を経て現像領域に搬送され、次の静電潜像における非画像部に残存するトナーのみが現像装置内に回収される。このため、第２の付着力分布を用いた画像形成では、後続の例えば露光工程に残留トナーが及ぼす影響すなわち露光障害を考慮することが望ましい。この露光障害により、残留トナーが光をわずかに遮って残留トナーの無い領域の像担持体表面に比べて、ごくわずかに残留電位が高くなる。その電位の差が現像後のトナー像の濃度差となって視認可能になると、画像メモリが発生する。
【００３６】
第２の付着力分布を用いた画像形成によれば、付着力分布の平均付着力の２．５倍以上の付着力を持つトナーの重量は、最大転写効率実現時の残留トナー量に相当することから、その量を１．５重量％以下にすることによって、残留トナーが次の画像に影響を及ぼし画像メモリーとして発現することを防ぐことができる。
【００３７】
画像を形成させるトナーの重量は、多すぎると転写しにくくなったり、定着時の熱量不足による定着不良、トナー層表面（定着ローラとの接触部）とトナー層内部との温度勾配によるオフセットなどの原因となる可能性がある。このため、現像時に供給するトナー量は適量に設定され得る。ベタ部のトナー量は０．６ｍｇ／ｃｍ２〜０．３ｍｇ／ｃｍ２で設計し得る。最も多い０．６ｍｇ／ｃｍ２のトナー量を紙上に転写させる場合、像担持体上の残留トナーが供給されるトナーの１．５重量％であると、約１０μｇ／ｃｍ２の量に相当する。１つの粒子状トナーを比重１．１の均一球形粒子と想定して計算すると、５μｍの径を有するトナーでは像担持体表面の約３％を面積を、７μｍ径の径を有するトナーでは像担持体表面の約２％の面積を残留トナーが被覆することになる。この２〜３％の表面被覆率であれば帯電、露光の障害になり難く、画像メモリを発現することは無い。
【００３８】
しかし、残留トナー２重量％以上で、像担持体の表面被覆率３％以上になると、画像メモリが発生し得る。このことから、残留トナー量は１．５重量％以下にすることが望ましい。
【００３９】
このようなことから、第２の付着力分布を用いた画像形成では、像担持体表面の残留トナーを現像と同時に該現像部内に回収する機構をさらに有する場合に、像担持体表面に対する付着力分布において、平均付着力の２．５倍以上の付着力を有するトナーの割合を１．５重量％以下に制御することによって残留トナー量を１．５重量％以下にし得る。
【００４０】
本発明の第３の付着力分布を用いた画像形成装置及び画像形成方法による画像形成では、付着力の弱いトナーを考慮している。
【００４１】
像担持体から記録材への転写領域では、ローラ状の像担持体と記録材との間隔が徐々に減少して像担持体及びその表面に付着したトナーと記録材とが接触し、その後、その間隔は徐々に増大する。像担持体と対向して配置された記録材の背後には、転写ローラ、転写ブレード、スコロトロンチャージャ等の電圧発生装置が装備され、その印加電圧によって像担持体との間に転写電界が形成される。その電界の大きさはその間隔の変化及び転写電圧発生装置との距離によって空間分布を持っており、その電界空間に突入したトナーは像担持体との付着力よりも電界から受ける静電引力の方が大きくなった時点で像担持体を離れ、記録材に向かって移動する。トナーの付着力が一様ならば、ある電界に達した時点で一斉に移動し、転写されるけれども、トナーの粒度分布、形状の不均一性、表面成分の不均一性、及び粒子電荷の不均一性等の要因から付着力にも分布があるため、電界の大きさに応じて付着力の小さい粒子から徐々に移動を始める。付着力が小さすぎると、像担持体と記録材との間隔が広く、電界が弱いうちに、トナーが像担持体から離れてしまい、記録材への移動距離が長くなることから、像担持体上のトナー像に従って、記録材上の対向位置にトナーが付着することは難しくなる。結果としてトナーが画像周辺に散ったような画像となり、画質が低下する。そのため、平均付着力に対して弱い付着力を持ったトナーの割合が少ないことが望ましい。
【００４２】
本発明の第３の付着力分布を用いた画像形成によれば、像担持体表面に対する付着力分布において、付着力分布の平均値の２０％以下の付着力を有するトナー粒子の占める割合をトナー粒子全重量の１０重量％以下にすることにより、トナーのチリが目立たない高画質な画像が得られる。
【００４３】
本発明の第４の付着力分布を用いた画像形成装置及び画像形成方法による画像形成には、カラー画像を形成するための複数の現像部と各現像部に収容される互いに色の異なるトナーが用いられる。
【００４４】
例えば異なる色のトナーによる画像をそれぞれの像担持体上で形成する画像形成ユニットを二つ以上有するタンデム構造のカラー画像形成方式においては、第１の画像形成ユニットにより像担持体上に形成された第１のトナー画像は、第１の転写領域で記録材に転写される。その後、第１のトナー画像が転写された記録材は、第２の画像形成ユニットの第２の転写領域に搬送され、第２の画像形成ユニットにより像担持体上に形成された第２のトナー画像が、記録材上の未定着の第１のトナー像の上から重ねて転写される。このサイクルが使用される画像形成ユニットの数だけ繰り返されて記録材上に色数分のトナー画像が積層され、直接転写方式の場合はそのまま、中間転写方式の場合は中間転写媒体から紙等の記録材へさらに転写を行い、定着され、最終的な画像が得られる。
【００４５】
第２の画像形成ユニット及びその後段の画像形成ユニットの各転写領域では、転写電界によって当該画像形成ユニットのトナーが記録材へ転写されると同時に、記録材上に既に転写された前段の画像形成ユニットのトナーが、当該像担持体上へ逆転写される現象が発生する場合がある。逆転写が発生すると、記録材上のトナー像の画像濃度を薄くしたり、細線上のトナーが欠損して鮮鋭度が悪くなったりといった画像欠陥が生じる。特に、像担持体上の転写部の後段にクリーニング機構を設けず、現像部によって現像同時回収を行うクリーナレスプロセスにおいては、逆転写してきた前段のトナーを残留トナーと同時に回収してしまうため、その量が多いと現像器内の異色トナー割合が増えて色合いが変わってしまい、出力画像の色の調整が不可能になる。そのため、カラー画像形成装置では、逆転写量は極力少なくすることを考慮することがが望まれる。一般に、転写効率と逆転写効率の間には相反する特性があり、転写効率が高くなる転写条件では逆転写が多く、逆転写が少なくなる転写条件では転写効率が低くなるという問題が起こりやすい。特に、弱い付着力のトナーはその電荷量も小さい。そのため、転写電界の力で移動されやすく、像担持体から離れやすく転写されやすいが、逆に記録材からも離れやすく、逆転写しやすい。
【００４６】
本発明者は、平均付着力の２０％以下のトナーの量が逆転写量と相関があることを見出し、これを制御することにより、転写効率と逆転写効率を最適化することを試みた。
【００４７】
本発明の第４の付着力分布を用いた画像形成によれば、トナーと像担持体との付着力分布において、平均付着力の２０％以下の弱い付着力を持つトナーの割合を５重量％以下にすることにより、転写効率を高くする転写条件であっても逆転写率を低く抑えることを可能とした。また、これにより、逆転写率を２％以下に抑え、上記クリーナレスプロセスを適用しても、混色による色変化の不具合を防止することができる。
【００４８】
なお、上記第１の付着力分布及び第２の付着力分布の規定に、各々第３の付着力分布の規定を加えることにより、双方の利点が得られる。同様に、第４の付着力分布の規定に、上記第１の付着力分布または第２の付着力分布の規定を加えることにより、双方の利点が得られる。
【００４９】
本発明で使用される付着力の測定は、例えば分離用超遠心器 日立工機製 ＣＰ１００ＭＸに、アングルローター 日立工機製 Ｐ１００ＡＴ２を取り付けて行うことができる。
【００５０】
図２に、アングルローターの外観を表す図、図３に、その回転軸に沿った断面を部分的に表す縦断面図、及び図４に、アングルローター内に試料を設置するためのセルの構成を表す分解図を各々示す。
【００５１】
図２及び図３に示すように、このアングルローター１０は、基台２上に設置された円錐状の回転体４内に、回転軸１に対しその中心軸が２６°の角度で傾斜した竪穴状のセル保持部９が設けられている。このセル保持部９内には、セル３を収容して固定し得る。セル３内には試料を収容して分離するための試料入れ５を設置し得る。
【００５２】
試料入れ５は、円筒形のスペーサ７と、その一端に設けられた円盤状の試料設置板６と、その他端に設けられ、分離された試料を受ける試料受け板８とから構成され、セル３内において、試料受け板８が回転中心から遠い位置に、試料設置板６が回転中心から近い位置になるように設置される。
【００５３】
まず、感光体と同等の表面保護層を表面に積層した感光体シートを作成する。付着力を測定するためには表面保護層が同等である必要があるが、表面保護層の化学的組成の違いによる付着力の差は小さいと考えられるため、必ずしも同組成である必要はない。感光体へのトナー付着を再現するためにCGL層、CTL層が感光体と同様に積層されたものを用いることができる。このシートをアルミ素管に巻きつけて感光層をGNDに接地し、感光体ドラム位置にセットして、トナーをシート表面に現像し、付着させる。
【００５４】
トナーを付着させた感光体シートを試料受け板８の大きさにカットし、スペーサー７と接する側に両面テープで貼り付ける。
【００５５】
試料設置板６、試料受け板８、スペーサ７の外周直径は例えば７ｍｍ、円筒形であるスペーサの厚みは例えば1mm、高さは例えば3mmである。アングルロータに設置した場合のセル３の回転の最小径Ｒminは例えば３．５６ｃｍ、最大径Ｒmaxは例えば７．１８ｃｍ、平均径Ｒavは例えば５．３７ｃｍである。
【００５６】
試料設置板６の試料を貼り付けた側の裏側が回転中心を向くように、試料入れ５をセル３内に設置し、セル３をアングルロータ１０のセル保持部９内にセットし、アングルロータ１０を図示しない超遠心機に装着する。
超遠心機を例えば10000rpmで回転させたあと試料設置板６、試料受け板８を取り出し、それぞれに付着しているトナーをメンディングテープで剥離し、白紙に貼り付ける。このトナーが付着したテープの反射濃度をMacbeth濃度計にて測定する。
この濃度から分離したトナー量、及び分離しなかったトナー量を算出する。
また、超遠心機の回転数を100000rpmまで適当な間隔で、同様の操作を繰り返す。
【００５７】
セル中に設置された試料がロータの回転によって受ける遠心加速度ＲＣＦは、
ＲＣＦ＝１．１１８×１０−５×ｒ×Ｎ２×ｇ …（１）
ｒ：サンプルセット位置の回転中心からの距離
Ｎ２：回転速度（ｒｐｍ）
ｇ：重力加速度
トナーが受ける遠心力は、トナー１粒の重さがｍのとき、
Ｆ＝ＲＣＦ×ｍ …（２）
ｍ＝（４／３）π×ｒ３×ρ …（３）
ｒ：真球相当半径
ρ：トナーの比重
で表される。
【００５８】
各回転数のときトナーにかかる遠心力Ｆ＝ＲＣＦ×ｍ …（２） に、 本発明では、夫々の回転数での分離トナー比率を掛け、すべて足したものをその現像剤におけるトナーと感光体との平均付着力とする。
なお、付着力にはトナーの帯電量が大きく影響するため、精度良く測定するためには実際のプロセスに即した付着のさせ方で測定サンプルを作成することが望ましい。
【００５９】
本発明に使用される現像剤は、着色剤及びバインダー樹脂を含有するトナー粒子、及び必要に応じてトナー粒子表面に添加される添加剤を含有するトナーを含む。二成分現像剤の場合は、このトナーとキャリアが混合される。
【００６０】
バインダー樹脂としては、ポリエステル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂等を使用することができる。
【００６１】
着色剤としては、カーボンブラック、縮合多環系顔料、アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、無機顔料等公知の顔料、染料等を使用することができる。
【００６２】
定着補助剤としてワックスを、また、帯電制御剤（ＣＣＡ）などを例えばトナー粒子中に添加することができる。また、流動性を改善するために、トナー粒子表面に、添加剤として、例えばシリカ等の無機微粒子を添加することができる。
【００６３】
トナー粒子は、粉砕法、及び重合法等の既知の製造方法にて製造することができる。
【００６４】
本発明に使用する現像剤は、付着力分布を合わせる為、微粉及び粗大粉をカットして粒度分布をシャープに揃えることが望ましい。
【００６５】
現像剤の体積平均粒径は４〜７μｍであることが好ましい。
【００６６】
２μｍ以下、及び１０μｍ以上のトナー粒子は分級して除去することが望ましい。また、粒子の表面成分を均一にするため、粉砕法で製造する場合、混錬装置の温度ムラ及びストレスムラ等が発生しないよう製造条件を制御することが望ましい。また、現像剤中の成分の偏在を防ぐため、成分投入の分量及びタイミングを制御し得る。更に、上記添加剤の付着ムラを無くすため、粒子表面に１〜２層の添加剤粒子層ができる様に、添加剤粒径とトナー粒径から投入量を計算し、均一に付着させることが望ましい。
【００６７】
また、更に、トナー帯電量分布を均一化するため、２成分現像剤においては、キャリア粒子と適量で混合することが望ましく、１成分現像剤においては、現像部内で帯電付与部材と現像剤との接触圧や形状を適度に設定することが望ましい。
【００６８】
２成分現像の場合、使用されるキャリアは、例えばフェライト、マグネタイト、酸化鉄、及び磁性粉を混入した樹脂粒子等の磁性キャリアであり、表面の全部または一部に樹脂コートを施すことができる。
【００６９】
図５ないし図８に、本発明の画像形成装置の一例を表す概略図を示す。
【００７０】
図５に示すように、この画像形成装置２０は、感光体１１と、感光体１１に対向して、順に設けられた、帯電装置１２、露光部１３，現像装置１４，転写部１５，及びクリーニング装置１６を含む画像形成ユニットを有する。また、転写部１５は、感光体１１と対向して配置されており、搬送経路１７の下流には定着部１８が設けられている。さらに、クリーニング装置１６から現像装置１４へ搬送路２４が設けられ、残留トナーを回収するためのリサイクル機構を成している。
【００７１】
この画像形成装置２０において、矢印ａの方向に回転可能な感光体１１には、帯電装置１２例えばチャージャワイヤ、櫛歯型チャージャ、スコロトロン等のコロナ帯電器、接触帯電ローラ、非接触帯電ロータ、及び固体チャージャ等により、一様に例えば−５００〜８００Ｖの表面電位が付与されている。露光部１３により感光体１１上に静電潜像が形成される。露光部では、レーザー、ＬＥＤ等の光源を使用できる。なお、感光体１１としては、例えばマイナス帯電のみならずプラス帯電の有機感光体層、アモルファスシリコン層等を使用することができる。感光体表面に形成される感光層は、電荷発生層、電荷輸送層、及び保護層等が積層されても、一つの感光体層が複数の働きを兼ね備えていても良い。現像装置１４は、例えばマグネットローラを内包した現像ローラ２５を有し、例えば２成分現像剤を搬送する磁気ブラシ現像によって、静電潜像に例えば負帯電したトナーを供給し、顕像化し得る。現像ローラ２５にはトナーを静電潜像に付着させるような電界を形成するために現像バイアスが印加される。トナーが感光体表面に均一・安定に付着するよう、現像バイアスには例えばＤＣにＡＣを重量することができる。このとき使用される現像剤は、着色剤、及びバインダー樹脂を含有するトナーを含む。また、その現像剤は、その感光体１１表面に対する付着力分布において、付着力分布の平均値の２．５倍以上の付着力を有する現像剤の粒子の占める割合が、現像剤全重量の３重量％以下である。
【００７２】
現像装置１４内では、トナーホッパー内にキャリアとトナーからなる２成分現像剤が例えば１００ｇ〜７００ｇ収められ、攪拌オーガ２６によって現像ローラ２５に搬送され、トナーの一部を現像によって失ったあと、現像ローラ２５の剥離極位置で現像ローラ２５から離れ、攪拌オーガ２６により現像剤格納領域に戻される。現像剤格納領域には図示しないトナー濃度センサが取り付けられ、濃度センサが現像剤量の減少を検知すると、信号がトナーホッパーに送られて未使用のトナーが補給される。印字データの積算又は／及び感光体上現像トナー量の検知からトナー消費量を推定し、それをもとに未使用トナーの補給を行っても良い。また、センサー出力と消費量の推定の両方の手段を用いることもできる。
【００７３】
現像装置１４の下流では、感光体１１に転写部材１５が押し当てられ、搬送経路１７と感光体１１との間に、給紙部１９から搬送された記録媒体例えば紙Ｐを介在させ、さらに、図示しない高圧電源により転写部材１５に印加された例えば＋３００ないし５ｋＶのバイアス電圧によって感光体１１上のトナー像が紙に転写される。転写ニップを通過した紙Ｐは、定着器１８へと搬送され得る。
【００７４】
定着器１８は、加熱ローラ２１及び加圧ローラ２２からなる一対のローラを有し、紙Ｐは、転写ローラ１５と加熱ローラ２１との間を、トナー像が加熱ローラ２１と接触する状態で、通されることにより、紙Ｐ上に定着される。搬送経路１７としては、例えば随所に配置された搬送ガイド等で形成される仮想搬送路、あるいは記録材を密着させて搬送し得るベルト状部材などがあげられる。
【００７５】
トナー像を転写した後、転写ニップの下流で、感光体１１上の残留トナーは、クリーニング装置１６により除去され、除電手段２３により除電が行なわれる。クリーニング装置１６で除去された残留トナーは、図示しないオーガ等によって搬送路２４内に送られて現像装置１４内に回収される。
【００７６】
なお、１成分現像方式を適用する場合、現像剤格納領域内にはトナーのみが格納され、搬送オーガ、中間搬送スポンジローラ等公知の構造によって現像ローラ表面に供給され、現像ローラ表面に圧着されたシリコンゴム、フッ素ゴム、金属ブレード等のトナー帯電部材によって摩擦帯電され、静電潜像を顕像化する。現像ローラは、導電性ゴム層を表面に持った弾性ローラもしくは表面にサンドブラスト等によって粗さを設けたＳＵＳ等の金属ローラなどで作られ、感光体と接触または規定のギャップを持って非接触で対峙し、感光体表面と速度差を持って回転している。トナーの静電潜像への付着を助けるため、現像ローラには現像バイアスが印加される。トナーが感光体表面に均一・安定に付着するよう、現像バイアスにはＤＣにＡＣを重畳することができる。
【００７７】
また、上記現像剤の代わりにトナー粒子の感光体表面に対する付着力分布において、付着力分布の平均値の２０％以下の付着力を有する現像剤の占める割合が、現像剤全重量の５重量％以下である現像剤を使用することができる。
【００７８】
さらに、トナー粒子の該像担持体表面に対する付着力分布において、付着力分布の平均値の２．５倍以上の付着力を有する現像剤の占める割合は、現像剤全重量の３重量％以下であり、かつ付着力分布の平均値の２０％以下の付着力を有する現像剤の占める割合は、現像剤全重量の５重量％以下である現像剤を使用することができる。
【００７９】
図６は、本発明の画像形成装置の他の一例を表す概略図であって、クリーニング装置１６及び搬送路２４を持たず、現像装置１４の代わりに、現像同時クリーニング機構を有する現像装置２８が設けられ、さらに、転写部１５と帯電装置１２との間にメモリー攪乱部材２７が設けられた画像ユニットを用いること以外は、図５と同様の構成を有する。また、使用される現像剤は、その感光体１１表面に対する付着力分布において、付着力分布の平均値の２．５倍以上の付着力を有する現像剤の粒子の占める割合が、現像剤全重量の１．５重量％以下である。
【００８０】
なお、残留トナーを一旦回収し、現像器に回収させるために再び像担持体上に放出する、図示しない一時回収部材をさらに配置しても良い。メモリー撹乱部材及び一時回収部材には、その機能を効率的に果たすために、プラス又は／及びマイナスの電圧を印加することができる。
【００８１】
図７は、本発明のカラー画像形成装置の一例を表す概略図を示す。
【００８２】
このカラー画像形成装置５０は、図６の画像ユニットと同様の構成を有し、各々、イエロー色現像剤、マゼンタ色現像剤、シアン色現像剤、及び黒色現像剤が収容される画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，及び４０Ｋを、その各転写部１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋが中間転写部材２９を介して対向するように４段並べて配置し、二次転写部４５、及び定着部１８が、転写部１５Ｋの下流に設けられた構成を有する。使用される各色の現像剤の感光体表面に対する付着力分布において、付着力の平均値の２．５倍以上の付着力を有する現像剤の占める割合は、現像剤全重量の１．５重量％以下である。
【００８３】
また、図８は、本発明のカラー画像形成装置の他の一例を表す概略図を示す。
【００８４】
このカラー画像形成装置６０は、図６の画像ユニットと同様の構成を有し、各々、イエロー色現像剤、マゼンタ色現像剤、シアン色現像剤、及び黒色現像剤が収容される画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，及び４０Ｋを、その各転写部１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋが搬送部材３０を介して対向するように４段並べて配置し、定着部１８が、転写部１５Ｋの下流に設けられた構成を有する。使用される各色の現像剤の感光体表面に対する付着力分布において、付着力の平均値の２．５倍以上の付着力を有する現像剤の占める割合は、現像剤全重量の１．５重量％以下である。
【００８５】
以下、本発明の実施の形態を示し、本発明をより具体的に説明する。
【００８６】
実施例
以下のように４種のトナー及び２種のキャリアを作成した。
【００８７】
トナーＡの作成
ポリエステル樹脂２８重量部、カーミン６Ｂ ７重量部、ライスワックス５重量部、カルナバワックス１重量部をＹＰＫ製ニーデックスにより混練してマスターバッチを作成し、疎粉砕後、ポリエステル樹脂５８重量部、ＣＣＡ１重量部を加えて混練、疎粉砕、微粉砕後、エルボジェット分級により８μｍ以上及び３μｍ以下をカットし、体積平均粒径５．３μｍのトナー粒子を得た。
【００８８】
得られたトナー粒子１００重量部に対し、添加剤として、１次粒径２０ｎｍのシリカを３．５重量部を、ヘンシェルミキサーを用いて添加し、トナーＡを得た。
【００８９】
キャリアαの作成
４３μｍの体積平均粒径を有する球形フェライトコアに、カーボンブラックを分散したシリコン樹脂コートを施し、表面抵抗７×１０８Ω/ｃｍ２のキャリアαを得た。
【００９０】
トナーＢの作成
スチレンモノマー６５重量部、アクリルモノマー２１重量部、ライスワックス６重量部、カーミン６Ｂ ７重量部、ＣＣＡ １重量部の割合で乳化重合法により０．５μｍ径の重合粒子を製造し、凝集、洗浄、及び乾燥させて、平均粒径５．４μｍのトナー粒子を得た。得られたトナー粒子の球形度は０．９６であった。このトナー粒子１００重量部に対し、添加剤として、１次粒径２５ｎｍのシリカを２．７重量部、及び酸化チタン０．５重量部を添加し、トナーＢを得た。
【００９１】
トナーＣの作成
トナーＡにシリカを添加する前に、サフュージング処理を行うことにより、機械的球形化処理を施し、球形度０．９７を有するトナー粒子を得た。その後、得られたトナー粒子１００重量部に対し、１次粒径２０ｎｍのシリカ３重量部をヘンシェルミキサーにて添加して、トナーＣを得た。
【００９２】
キャリアβの作成
３５μｍの体積平均粒径を有する球形フェライトコアに、カーボンブラックを分散したフッ素樹脂コートを施し、１×１０９Ω／ｃｍ２の表面抵抗を有するキャリアβを得た。
【００９３】
トナーＤの作成
例えばアイソパー等の非極性炭化水素系溶媒中に、1次粒径２０ｎｍのシリカを４重量部添加して、よく分散させた分散液を用意した。この分散液に、凝集及び洗浄後の重合粒子を投入し、重合粒子表面にシリカ粒子を均一に付着させた。その後、浮遊シリカを除去して乾燥させ、トナーＤを得た。
【００９４】
実施例１
（１）トナーＡとキャリアαの組み合わせ
上記トナーＡ ９重量部に対し、キャリアαを９１重量部の混合比で混合して、現像剤を得た。
【００９５】
得られた現像剤を、感光体表面に感光体と同様の感光層を形成したフィルムを巻いたこと以外は、図５と同様の構成を有する画像形成装置に適用し、帯電、露光、及び現像を行った。
【００９６】
トナーが現像されたフィルムをそのまま取り出し、付着力分布を測定した。
【００９７】
その結果を図９に示す。
【００９８】
図９は、本発明に用いられる第１の付着力分布の一例を表すグラフを示す。
【００９９】
このグラフは、トナーの付着力と、その付着力を有するトナーの加算重量比との関係を表す。
【０１００】
図示するように、付着力の平均値は４．４×１０−８（Ｎ）であった。また、その２．５倍は１．１×１０−７（Ｎ）となる。１．１×１０−７（Ｎ）未満の付着力を有するトナーの割合は約９７．０重量％であった。１．１×１０−７（Ｎ）以上の付着力を持つトナーの割合は残りの約３．０重量％であることがわかる。
【０１０１】
また、搬送部材の代わりに中間転写体を用い、記録媒体を供給しないこと以外は図５と同様に構成を有する画像形成装置を用意した。上記現像剤をこの画像形成装置に適用して、中間転写体に転写させ、転写特性として、残留トナー量を、感光体上に残留したトナーをテープにて剥離、それを白紙に貼って、その反射濃度をマクベス濃度計を用いて測定し、予め作成した濃度とトナー量の校正式に当てはめることにより測定した。
【０１０２】
得られた結果を図１０に示す。
【０１０３】
図１０は、バイヤス電圧と残留トナー量との関係を表すグラフ図を示す。
【０１０４】
図１０から、最も転写効率の良い条件での残留トナー量は３．０重量％であった。
【０１０５】
この装置と現像剤でライフ試験を行なったところ、１００Ｋ枚まで行なってもトナー帯電量の変動などの不具合は許容範囲内で、リサイクルを行なうことによる不具合も発生しなかった。
【０１０６】
トナーＡ９５重量部に対し、上記キャリアαを５重量部混合し、付着力分布と残留トナー量を測定したところ、平均付着力９．６×１０−８（Ｎ）、その２．５倍は２．４×１０−７（Ｎ）で、２．４×１０−７（Ｎ）以上の付着力を持つ現像剤の割合は４．５重量部であり、最も転写効率の良い条件での残留トナー量は４．２重量部であった。
【０１０７】
この現像剤を用いてライフ試験を行なったところ、トナー帯電量が徐々に増加して画像濃度が低下し、１００Ｋ枚で初期の画像濃度１．５が１．３５まで減少した。
【０１０８】
さらに、トナーＡに対するキャリアαの混合比を変更すること以外は実施例１同様にして、付着力分布を変化させたいくつかの現像剤について、その付着力分布の平均値の２．５倍以上の付着力を有するトナー粒子の占める割合、残留トナー量を測定し、ライフ試験を行った。その結果を下記表１に示す。
【表１】
【０１０９】
（２）トナーＢとキャリアαの組み合わせ
また、トナーＢを、フェライトキャリアα ９５重量部に対し、５重量部の混合比で混合して現像剤を作成した。この現像剤を用い、同様に付着力分布と残留トナー量を測定した。平均付着力は１．０５×１０−７（Ｎ）、その２．５倍は２．６３×１０−７（Ｎ）で、それ以上の付着力を有するトナーの割合は２．７重量部、最も転写効率の良い条件での残留トナー量は２．６重量部であった。
【０１１０】
この現像剤でライフ試験を行なったところ、１００Ｋ枚まで行なってもトナー帯電量の変動などの不具合は許容範囲内で、リサイクルを行なうことによる不具合も発生しなかった。
【０１１１】
実施例２
（１）トナーＣとキャリアβの組み合わせ
上記トナーＣ １１重量部に対し、キャリアβを８９重量部の混合比で混合した現像剤を得た。
【０１１２】
得られた現像剤を、感光体表面に感光体と同様の感光層を形成したフィルムを巻いたこと以外は、図６と同様の構成を有する画像形成装置に適用し、実施例１と同様にして、付着力分布、残留トナー量を測定し、ライフ試験を行った。
【０１１３】
その結果、平均付着力１．０４×１０−７（Ｎ）、その２．５倍の付着力は２．６×１０−７（Ｎ）であり、２．６×１０−７（Ｎ）以上の付着力を有するトナーの割合は１．５重量部、また残留トナー量は１．４重量部であった。 また、この現像剤を用いて、同様に画出しを行なったところ、露光障害によるネガメモリーや、回収不良によるポジメモリーなどの不具合は発生しなかった。またライフ試験を行なったが１００Ｋ枚でもメモリー画像の発生は見られなかった。
【０１１４】
（２）トナーＤ及びフェライトキャリアβの組み合わせ
トナーＤ１１重量部をフェライトキャリアβ８９重量部と混合した現像剤を作成し、これを用いて、同様に付着力分布と残留トナー量を測定した。
【０１１５】
その結果、平均付着力１．０４×１０−７（Ｎ）で、その２．５倍の２．６×１０−７（Ｎ）以上の付着力を有するトナーの割合は１重量部、残留トナー量は１．２重量部であった。
【０１１６】
また、この現像剤を用いて、同様に画出しを行なったところ、露光障害によるネガメモリーや、回収不良によるポジメモリーなどの不具合は発生しなかった。またライフ試験を行なったが１００Ｋ枚でもメモリー画像の発生は見られなかった。
【０１１７】
（３）トナーＡとキャリアαの組み合わせ
トナーＡ ９重量部とキャリアα ９１重量部を混合して現像剤を作成し、これを用いて、同様に付着力分布と残留トナー量を測定した。
【０１１８】
その結果、平均付着力４．４×１０−８（Ｎ）で、その２．５倍の１．１×１０−７（Ｎ）以上の付着力を有するトナーの割合は３．１重量部、残留トナー量は３．０重量部であった。
【０１１９】
この現像剤を用いて、同様に画出しを行なったところ、残留トナーが次の画像の露光を阻害して画像部の電位が落ちきらず、ネガメモリーとなって表出した。
【０１２０】
また、この装置でライフ試験を行なったところ、像担持体の表面劣化と共に残留トナーの回収効率が落ち、８０Ｋ枚で残留トナーを回収しきれなくなり、次の画像に転写されてしまういわゆるポジメモリーが現れた。
【０１２１】
（４）トナーＢとキャリアαの組合せ
また、トナーＢ ５重量部をキャリアα ９５重量部と混合して作成した現像剤を作成し、これを用いて、同様に付着力分布と残留トナー量を測定した。
【０１２２】
その結果、平均付着力１．０５×１０−７（Ｎ）で、その２．５倍の２．６３×１０−７（Ｎ）以上の付着力を有するトナーの割合は２．７重量部、残留トナー量は２．６重量部であった。
【０１２３】
この現像剤を用いて、同様に画出しを行なったところ、初期においてネガメモリーがわずかながら発生し、また９０Ｋ枚でポジメモリーが発生した。
【０１２４】
図１１に、トナーＤ １１重量部にキャリアβ ８９重量部を混合した現像剤について、そのバイヤス電圧を変更することにより残留トナー量を変動させた場合について、その残留トナー量とネガメモリーとの関係を表すグラフを示す。
【０１２５】
なお、ネガメモリーは、残留トナーのある部分と無い部分との画像濃度差を測定することにより求めた。
【０１２６】
図示するように、残留トナー量の増加と共にネガメモリーが増加する。
【０１２７】
画像濃度差は０．０１以下であれば濃度差として視認されることが無いことから、残留トナー量は１．５重量部以下であることが望ましいことがわかる。
【０１２８】
実施例３
（１）トナーＢとキャリアαの組合せ
トナーＢを、フェライトキャリアα ９５重量部に対し、５重量部の混合比で混合した現像剤を用いて実験例１と同様にして、付着力分布と残留トナー量を測定した。像担持体との平均付着力は１．０５×１０−７（Ｎ）であった。その２０％は２．１×１０−８（Ｎ）であり、２．１×１０−８（Ｎ）以下の付着力を有するトナーの割合は７重量部であった。
【０１２９】
また、搬送部材の代わりに中間転写体を用い、記録媒体を供給しないこと以外は図５と同様に構成を有する画像形成装置を用意した。上記現像剤をこの画像形成装置に適用して、帯電、露光、及び現像を行い、感光体上の現像剤像と、中間転写体に転写させたそのままの状態の画像周辺のチリの度合いを各々計測した。ここでは、ＣＣＤカメラにて、１．５μｍ／１画素、１２００画素長さ＝１．８ｍｍのライン画像を電子データとして取り込み、２値化してそのエッジ部分のトレース線の長さを計測し、直線長さとの比率を算出した。トナーが画像周辺に散っているほどトレース線は長くなり、直線長さとの比率が大きくなる。
【０１３０】
このトレース線比率は、感光体上現像トナー像では１．２０だったが、中間転写体上では１．２７であり、若干の悪化に留まり、良好なレベルであった。
【０１３１】
（２）トナーＣとキャリアβの組合せ
トナーＣ１１重量部をキャリアβ８９重量部と混合して作成した現像剤において、像担持体との平均付着力は１．０３５×１０−７（Ｎ）、その２０％である２．０７×１０−８（Ｎ）以下の付着力を有するトナーの割合は１０重量部であった。
【０１３２】
この現像剤を用いて、同様に、画像周辺のチリの度合いを計測した。
【０１３３】
その結果、トレース線比率は感光体上で１．２０だったところ、中間転写体上では１．３３であり、若干の悪化はあるがやはり良好なレベルであった。 平均付着力の２０％以下の弱い付着力を持つトナーの割合と、転写前後のトレース線比率からわかるトナーのチリの度合いとの関係を表すグラフを図１２に示す。
【０１３４】
図中、１０１は、感光体上のチリの度合い、１０２は、中間転写体上のチリの度合いである。
【０１３５】
図示するように、平均付着力の２０％以下の弱い付着力を持つトナーの割合が増加すると、チリも悪化することがわかる。
【０１３６】
感光体上の画像をチリ量１．２程度と非常に少ないシャープな画像として作像しても、転写によってトナーが散り、シャープさが失われる度合いが、弱い付着力を持つ現像剤の割合と高い相関があることがわかった。中間転写体上のチリの度合いが１．３５程度であれば、更に、紙上に転写した場合でもチリの増加は許容範囲内で収まると考えられ、平均付着力の２０％以下の付着力のトナー量を１０重量部以下にすることで、散りの少ない鮮鋭な画像が得られた。
【０１３７】
実施例４
トナーＤ １１重量部とキャリアβ８９重量部の混合比で混合した現像剤を用意した。
【０１３８】
得られた現像剤を用いて、実施例１と同様にして、感光体との付着力分布を測定した。その結果、平均付着力１．０４×１０−７（Ｎ）、その２０％に相当する２．１×１０−８（Ｎ）以下の付着力を持つトナーの割合は５重量部であった。
【０１３９】
この現像剤を、図８と同様のカラー画像形成装置の第１の画像形成ユニットに搭載し、残留トナー量１．２％となる転写条件にて、第２の画像形成ユニットの感光体への逆転写量を計測したところ、１．８重量部であった。
【０１４０】
第２の現像剤の色の印字率に対して、第１の現像剤の色の印字率が４倍、すなわち逆転写による混入量に対して印字によって排出される量が非常に少ない場合を想定したとき、例えば第１の現像剤の色がイエロー、第２の現像剤の色がシアンのとき、混色による色差の変化は、逆転写量が２重量部であれば、１０以内に収まることが実験によりわかっている。このため、１．８重量部は許容範囲内である。
【０１４１】
このシミュレーション条件は、様々な印字装置の使い道を考慮した結果、最も混色・色変動にとって厳しいと思われる条件について検討したものである。
【０１４２】
平均付着力の２０％以下の弱い付着力を持つトナーの割合と逆転写量とを様々の現像剤を用いて測定したところ、図１３のような結果となった。
【０１４３】
図１３に、弱い付着力を持つトナーの割合と逆転写量との関係を表すグラフを示す。
【０１４４】
図示するように、弱い付着力を持つトナーの割合が増加すると、逆転写量も増加しすることが認められた。
【０１４５】
混色による色変動の許容範囲が逆転写量２重量部以下という我々の検討結果より、弱い付着力をもつトナーの割合は５重量部以下に制御すればよいことが判った。
【符号の説明】
【０１４６】
１１…像担持体、１４…現像部、１５…転写部、１６…クリーナー、２８…現像同時クリーニング機構を有する現像装置、２０…画像形成装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真法、静電印刷法、磁気記録法等における静電荷像、磁気潜像を現像するための画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式で感光体上のトナー像の転写効率を向上させるために感光体や搬送媒体に対するトナーの付着力を制御する方法が知られている。
【０００３】
付着力の制御を利用した画像形成方法として、トナー及び像担持体間の付着力と、トナーの平均粒径と、トナーの帯電量との関係を限定した画像形成方法がある。ここでは、遠心分離装置を用いて、トナーが、このトナーが付着された搬送媒体から分離したときの遠心力から、付着力を算出する方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この技術とは別に、遠心分離方式を用い、ある圧力でトナーを像担持体表面に押し付けた後に測定されたトナー付着力分布の平均値をＦとし、標準偏差をσとした場合に、Ｆ／２σ＞１０であるトナーを用いる方法がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
しかしながら、この付着力分布は非常に狭い範囲であり、例えば平均付着力６×１０−８Ｎのとき、標準偏差σは０．３×１０−８以下にしなければならず、非常に製造が困難であった。また、平均付着力を増大させればある程度分布を広い範囲にできるが、あまり付着力を高くすると、それを転写させるために必要な転写電界もまた非常に大きくなり、気中放電の危険性があった。また、この測定方法では、転写圧力を再現するため付着力測定前にトナーを記録材に押し付ける工程を用いているが、この方法を用いると、転写ニップに突入する直前に弱い転写電界を受けて像担持体から分離する付着力の弱いトナーの挙動を把握することが出来なかった。更にまた、この技術では、平均付着力から大きくかけ離れた値を持つトナーの粒子が少量存在する場合が含まれている。付着力の大きな粒子は転写後のトナー残留の要因になり、付着力の小さな粒子は画像周辺のトナー飛び散りの要因となるため、この技術を用いても転写効率及び画像品質に問題があった。
【０００６】
残留トナーを現像と同時に回収する機構を備えたクリーナレスプロセスにおいては、転写後の残留トナーが発生した場合、そのまま後続の帯電工程、潜像形成工程を経た後、新たな画像部の現像と同時に非画像部の残留トナーが現像器に回収される。そのため、残転写トナー量が多いと、潜像を形成するための光源を遮蔽したり、現像器への回収が不十分となり、不所望な再転写が発生するなど、画像欠陥の原因となる。
【０００７】
また、タンデム構成のカラー画像形成装置の場合、像担持体から例えば中間転写媒体に転写されたトナーが、後段の像担持体の転写領域において転写電界を受け／及びこの後段の像担持体に圧着されて、逆転写されてしまうことがある。クリーナレスプロセスで、この逆転写されたトナーが現像器に回収されると、前段の現像ステーションの色のトナーが後段の現像器内に混入することになり、混入量が増せば出力画像の色管理が不可能になる。転写効率と逆転写効率は相反する性能である場合が多い。このため、逆転写による混色で回復不可能な状態に陥ることを防ぐため、転写性能をある程度犠牲にしても逆転写を防ぐ転写条件を採用しなければならなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３２８４８４号公報
【特許文献２】特開２００４−１０１７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、転写効率に優れ、クリーナレスプロセスにも適用可能なちりの少ない高精細な画像を形成し得る画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る画像形成装置は、像担持体、静電潜像に複数のトナー粒子を供給し、トナー粒子を像担持体表面に付着させ、及び像担持体上に現像剤像を形成するための現像部、該現像剤像を中間転写部材に転写するための一次転写部、及び該中間転写部材上に転写された現像剤像を記録材に転写するための二次転写部を具備する画像形成装置であって、トナー粒子の該像担持体表面に対する付着力分布において、該付着力分布の平均値の２０％以下の付着力を有するトナー粒子の占める割合は、該トナー粒子全重量の１０重量％以下である。
【００１１】
本発明の第２の観点に係る画像形成装置は、 複数の像担持体と、各担持体に形成された各静電潜像に異なる色のトナー粒子を各々供給し、該トナー粒子を各々該像担持体表面に付着させ、該像担持体上に異なる色の現像剤像を各々形成するための複数の現像部、該現像剤像を中間転写部材に転写するための一次転写部、及び該中間転写部材上に転写された現像剤像を記録材に転写するための二次転写部を具備する画像形成装置であって、
前記トナー粒子の該像担持体表面に対する付着力分布において、該付着力分布の平均値の２０％以下の付着力を有するトナー粒子の占める割合は、該トナー粒子全重量の１０重量％以下である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明を用いると、転写効率に優れ、クリーナレスプロセスに適したちりの少ない高精細な画像を形成し得る画像形成装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】トナー電荷量対付着力の一例を表すグラフ
【図２】アングルローターの外観を表す図
【図３】図２の回転軸に沿った断面を部分的に表す縦断面図
【図４】アングルローター内に試料を設置するためのセルの構成を表す分解図
【図５】本発明の画像形成装置の一例を表す概略図
【図６】本発明の画像形成装置の一例を表す概略図
【図７】本発明の画像形成装置の一例を表す概略図
【図８】本発明の画像形成装置の一例を表す概略図
【図９】本発明に用いられる第１の付着力分布の一例を表すグラフ
【図１０】バイヤス電圧と残留トナー量との関係を表すグラフ図
【図１１】残留トナー量とネガメモリーとの関係を表すグラフ
【図１２】弱い付着力を持つトナーの割合とチリの度合いとの関係を表すグラフ
【図１３】弱い付着力を持つトナーの割合と逆転写量との関係を表すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、以下の８つの観点に大別される。
【００１５】
本発明に係る画像形成装置は、基本的に、像担持体、静電潜像に複数のトナー粒子を供給し、トナー粒子を像担持体表面に付着させ、像担持体上に現像剤像を形成するための現像部、及び現像剤像を記録材に転写するための転写部を含む構成を有し、使用される各トナー粒子と像担持体表面との付着力のばらつきを、以下の第１ないし第４の付着力分布に、各々規定したものである。
【００１６】
また、本発明に係る画像形成方法は、基本的に、像担持体上に形成された静電潜像に、現像部内に収容された複数のトナー粒子を供給し、トナー粒子を像担持体表面に付着させ、像担持体上に現像剤像を形成する現像工程、及び現像剤像を記録材に転写する転写工程を有し、使用される各トナー粒子と像担持体表面との付着力のばらつきを以下の第１ないし第４の付着力分布に、各々規定したものである。
【００１７】
第１の付着力分布では、複数のトナー粒子の像担持体表面に対する付着力分布において、付着力分布の平均値の２．５倍以上の付着力を有するトナー粒子の占める割合は、トナー粒子全重量の３重量％以下であることが規定される。
【００１８】
第２の付着力分布は、現像部において、像担持体表面の転写後の残留トナーを現像と同時に現像部内に回収する機構をさらに有する場合に適用されるもので、また、複数のトナー粒子の像担持体表面に対する付着力分布において、付着力分布の平均値の２．５倍以上の付着力を有するトナー粒子の占める割合は、トナー粒子全重量の１．５重量％以下であることが規定される。
【００１９】
第３の付着力分布では、複数のトナー粒子の像担持体表面に対する付着力分布において、付着力分布の平均値の２０％以下の付着力を有するトナー粒子の占める割合は、トナー粒子全重量の１０重量％以下であることが規定される。
【００２０】
また、第４の付着力分布は、カラー画像形成に適用され、
トナー粒子の像担持体表面に対する付着力分布において、付着力分布の平均値の２０％以下の付着力を有するトナー粒子の占める割合は、トナー粒子全重量の５重量％以下であることが規定される。
【００２１】
第１の付着力分布を適用した画像形成装置及び画像形成方法による画像形成に関して、本発明者は、平均付着力の２．５倍以上の付着力を有する粒子の割合と、転写後に像担持体表面に残留する残留トナー量とが相関を有することを実験によって見出した。
【００２２】
この画像形成には、像担持体上に、転写後の残留トナーを回収するための例えばゴム製ブレード等を備えたクリーニング装置を使用することができる。
【００２３】
また、この画像形成には、残留トナーを現像器及びトナーホッパー等に戻すリサイクル機構を例えばこのクリーニング装置に使用することができる。
【００２４】
像担持体上にこのようなクリーニング装置が設けられている場合には、残留トナーが多くても画質的に問題は無い。しかしながら、トナーと像担持体との付着力が強いと、クリーニングしにくくなるなどの問題が発生しやすいことから、あまり残留トナー量が多いことは望ましくない。また当然ながら、クリーニングされたトナーが廃却されることは、資源の無駄や印刷コスト（ＣＰＣ）の上昇に繋がる。
【００２５】
また、リサイクル機構が設けられている場合には、リサイクル前後のトナー特性例えば帯電量分布、流動特性等に差が生じて、リサイクル量が増えると画像劣化の原因となり得る。
【００２６】
付着力が平均値の２．５倍以上で像担持体上に残留したトナーは、感光体との付着力が転写電界による静電引力よりも強い。このため、クリーニングブレード等で像担持体上から除去するためには、強い摺擦力が必要であり、ブレードめくれが生じやすく、ブレード自身が磨耗したり、像担持体表面層が削れる等の問題が発生する。また、付着力の強いトナーの粒子は、各々、非常に大きな電荷を持ち、例えば形状が不定形で、像担持体表面と面接触しており、表面に付着した外添剤が埋没もしくは離脱することにより像担持体との接触面積が増える。このように、付着力が付着力分布の平均値の２．５倍以上のトナーが残留トナーになりやすいと考えられる。
【００２７】
転写工程は、記録材として、例えば中間転写体もしくは最終的な記録媒体が像担持体上のトナーに接触され、記録材の背後に電圧を供給することによって転写領域に電界を形成させ、その静電引力によってトナーを像担持体上から被転写体に移動させることができる。電界を大きくするにつれて移動量は増していくが、電界が大きくなりすぎると記録材と像担持体との剥離時に放電が発生してトナーが逆帯電し、移動できなくなる傾向がある。このため、放電が発生する前の電界によってトナーの移動が完了することが望まれる。
【００２８】
付着力はＦ＝Ｋｑ２＋Ｆｖ＋Ｆｂで表され、ｑ：トナー１粒子の電荷量、Ｋ：比例定数、Ｆｖ：ファンデルワールス力、Ｆｂ：液架橋力である。
【００２９】
図１に、トナー電荷量対付着力の一例を表すグラフを示す。
【００３０】
このグラフは、５．３μｍの平均粒径かつ１０μｍ以下の粒径を有するトナーについて、トナーとキャリアの混合比率を変更することにより、トナー帯電量を変化させて、それぞれの付着力を測定した結果をプロットしたものである。
【００３１】
試料として用いたトナーは、環境湿度変動の影響を受けないように疎水化処理されたシリカを特に着色剤とバインダーを含有するトナー粒子の表面に添加した。
【００３２】
図示するように、トナー付着力は、トナー電荷量に比例する。このトナーは、粒径が１０μｍ以下であることから、静電力以外の力としては、液架橋力よりは、ファンデルワールス力のほうが支配的である。トナー付着力に分布があるのは、以下の要因によるものと考えられる。例えば粒径分布があること、形状が真球ではないためファンデルワールス力に分布があること、粉砕法及び重合法等のいかなる製法を用いてトナーを形成しても、粒子成分は完全均一にはならず、このためトナー表面成分にばらつきが生じ、表面電荷分布の均一性を表すとされるＫにばらつきがあること、更に、粒度分布や摩擦帯電機会のばらつきにより粒子が持つ電荷量もまた分布を持つことがあげられる。
【００３３】
また、電界によって、トナーが受ける静電引力はｑＥで表される。ここで、Ｅは電界の大きさである。ｑＥ＞Ｆのときトナーは像担持体から離れて記録材側に移動すると考えられる。このため、Ｅ＝Ｋｑ＋（Ｆｖ＋Ｆｂ）／ｑの電界以上で転写を行う。前述のように付着力には様々な要因による分布があるため、必要な転写電界にもまた分布があり、それを計算によって求めることは困難である。更に、転写領域のトナー付着面となる像担持体表面は曲面であるため、並行平板とは異なり、像担持体とトナーとのギャップ間隔が徐々に縮まって接触し、また徐々に広がっていく形状である。従って、トナーにかかる転写電界も、徐々に増大して最大値に達し、その後徐々に減少し得る。トナーは、転写電界から受ける静電引力が付着力より大きくなった時点で記録材に向かって移動を始める。しかし、付着力の分布が広いと、高付着力のトナーも移動させるために、高い転写電界をかける必要がある。すると低付着力のトナーはギャップが広い階段で十分な静電引力を受けて移動を開始してしまう。最も電界の強くなるギャップ最狭部の電界はパッシェン放電が開始する電界（Ｅ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）未満でなければならず、またギャップ間隔があまり大きなうちにトナーが移動を開始してしまうと、トナーのチリを発生し易い。様々なサンプルで実験を行なった結果、トナーのチリを最小限に抑え、かつ最大電界部でのトナーの逆チャージを抑えつつ、９７％以上の転写効率を実現するためには、全トナーの平均付着力の２．５倍以上の付着力を持つ部分トナーの重量を制御すれば良いことを見出した。
【００３４】
第１の付着力分布を適用した画像形成装置及び画像形成方法によれば、付着力２．５倍以上の部分トナーの重量を３重量％にすると、残留トナー量を３重量％以下に抑え、トナーを効率よく消費し、リサイクルを行なってもホッパー内トナー特性を悪化させること無く、長期的安定に作業を行なうことが出来る。
【００３５】
第２の付着力分布を用いた画像形成装置及び画像形成方法による画像形成では、像担持体表面の残留トナーを現像と同時に現像部内に回収する機構がさらに設けられている。この画像形成では、残留トナーは、転写後、クリーニングされること無く、後続の画像形成工程のための帯電、露光工程を経て現像領域に搬送され、次の静電潜像における非画像部に残存するトナーのみが現像装置内に回収される。このため、第２の付着力分布を用いた画像形成では、後続の例えば露光工程に残留トナーが及ぼす影響すなわち露光障害を考慮することが望ましい。この露光障害により、残留トナーが光をわずかに遮って残留トナーの無い領域の像担持体表面に比べて、ごくわずかに残留電位が高くなる。その電位の差が現像後のトナー像の濃度差となって視認可能になると、画像メモリが発生する。
【００３６】
第２の付着力分布を用いた画像形成によれば、付着力分布の平均付着力の２．５倍以上の付着力を持つトナーの重量は、最大転写効率実現時の残留トナー量に相当することから、その量を１．５重量％以下にすることによって、残留トナーが次の画像に影響を及ぼし画像メモリーとして発現することを防ぐことができる。
【００３７】
画像を形成させるトナーの重量は、多すぎると転写しにくくなったり、定着時の熱量不足による定着不良、トナー層表面（定着ローラとの接触部）とトナー層内部との温度勾配によるオフセットなどの原因となる可能性がある。このため、現像時に供給するトナー量は適量に設定され得る。ベタ部のトナー量は０．６ｍｇ／ｃｍ２〜０．３ｍｇ／ｃｍ２で設計し得る。最も多い０．６ｍｇ／ｃｍ２のトナー量を紙上に転写させる場合、像担持体上の残留トナーが供給されるトナーの１．５重量％であると、約１０μｇ／ｃｍ２の量に相当する。１つの粒子状トナーを比重１．１の均一球形粒子と想定して計算すると、５μｍの径を有するトナーでは像担持体表面の約３％を面積を、７μｍ径の径を有するトナーでは像担持体表面の約２％の面積を残留トナーが被覆することになる。この２〜３％の表面被覆率であれば帯電、露光の障害になり難く、画像メモリを発現することは無い。
【００３８】
しかし、残留トナー２重量％以上で、像担持体の表面被覆率３％以上になると、画像メモリが発生し得る。このことから、残留トナー量は１．５重量％以下にすることが望ましい。
【００３９】
このようなことから、第２の付着力分布を用いた画像形成では、像担持体表面の残留トナーを現像と同時に該現像部内に回収する機構をさらに有する場合に、像担持体表面に対する付着力分布において、平均付着力の２．５倍以上の付着力を有するトナーの割合を１．５重量％以下に制御することによって残留トナー量を１．５重量％以下にし得る。
【００４０】
本発明の第３の付着力分布を用いた画像形成装置及び画像形成方法による画像形成では、付着力の弱いトナーを考慮している。
【００４１】
像担持体から記録材への転写領域では、ローラ状の像担持体と記録材との間隔が徐々に減少して像担持体及びその表面に付着したトナーと記録材とが接触し、その後、その間隔は徐々に増大する。像担持体と対向して配置された記録材の背後には、転写ローラ、転写ブレード、スコロトロンチャージャ等の電圧発生装置が装備され、その印加電圧によって像担持体との間に転写電界が形成される。その電界の大きさはその間隔の変化及び転写電圧発生装置との距離によって空間分布を持っており、その電界空間に突入したトナーは像担持体との付着力よりも電界から受ける静電引力の方が大きくなった時点で像担持体を離れ、記録材に向かって移動する。トナーの付着力が一様ならば、ある電界に達した時点で一斉に移動し、転写されるけれども、トナーの粒度分布、形状の不均一性、表面成分の不均一性、及び粒子電荷の不均一性等の要因から付着力にも分布があるため、電界の大きさに応じて付着力の小さい粒子から徐々に移動を始める。付着力が小さすぎると、像担持体と記録材との間隔が広く、電界が弱いうちに、トナーが像担持体から離れてしまい、記録材への移動距離が長くなることから、像担持体上のトナー像に従って、記録材上の対向位置にトナーが付着することは難しくなる。結果としてトナーが画像周辺に散ったような画像となり、画質が低下する。そのため、平均付着力に対して弱い付着力を持ったトナーの割合が少ないことが望ましい。
【００４２】
本発明の第３の付着力分布を用いた画像形成によれば、像担持体表面に対する付着力分布において、付着力分布の平均値の２０％以下の付着力を有するトナー粒子の占める割合をトナー粒子全重量の１０重量％以下にすることにより、トナーのチリが目立たない高画質な画像が得られる。
【００４３】
本発明の第４の付着力分布を用いた画像形成装置及び画像形成方法による画像形成には、カラー画像を形成するための複数の現像部と各現像部に収容される互いに色の異なるトナーが用いられる。
【００４４】
例えば異なる色のトナーによる画像をそれぞれの像担持体上で形成する画像形成ユニットを二つ以上有するタンデム構造のカラー画像形成方式においては、第１の画像形成ユニットにより像担持体上に形成された第１のトナー画像は、第１の転写領域で記録材に転写される。その後、第１のトナー画像が転写された記録材は、第２の画像形成ユニットの第２の転写領域に搬送され、第２の画像形成ユニットにより像担持体上に形成された第２のトナー画像が、記録材上の未定着の第１のトナー像の上から重ねて転写される。このサイクルが使用される画像形成ユニットの数だけ繰り返されて記録材上に色数分のトナー画像が積層され、直接転写方式の場合はそのまま、中間転写方式の場合は中間転写媒体から紙等の記録材へさらに転写を行い、定着され、最終的な画像が得られる。
【００４５】
第２の画像形成ユニット及びその後段の画像形成ユニットの各転写領域では、転写電界によって当該画像形成ユニットのトナーが記録材へ転写されると同時に、記録材上に既に転写された前段の画像形成ユニットのトナーが、当該像担持体上へ逆転写される現象が発生する場合がある。逆転写が発生すると、記録材上のトナー像の画像濃度を薄くしたり、細線上のトナーが欠損して鮮鋭度が悪くなったりといった画像欠陥が生じる。特に、像担持体上の転写部の後段にクリーニング機構を設けず、現像部によって現像同時回収を行うクリーナレスプロセスにおいては、逆転写してきた前段のトナーを残留トナーと同時に回収してしまうため、その量が多いと現像器内の異色トナー割合が増えて色合いが変わってしまい、出力画像の色の調整が不可能になる。そのため、カラー画像形成装置では、逆転写量は極力少なくすることを考慮することがが望まれる。一般に、転写効率と逆転写効率の間には相反する特性があり、転写効率が高くなる転写条件では逆転写が多く、逆転写が少なくなる転写条件では転写効率が低くなるという問題が起こりやすい。特に、弱い付着力のトナーはその電荷量も小さい。そのため、転写電界の力で移動されやすく、像担持体から離れやすく転写されやすいが、逆に記録材からも離れやすく、逆転写しやすい。
【００４６】
本発明者は、平均付着力の２０％以下のトナーの量が逆転写量と相関があることを見出し、これを制御することにより、転写効率と逆転写効率を最適化することを試みた。
【００４７】
本発明の第４の付着力分布を用いた画像形成によれば、トナーと像担持体との付着力分布において、平均付着力の２０％以下の弱い付着力を持つトナーの割合を５重量％以下にすることにより、転写効率を高くする転写条件であっても逆転写率を低く抑えることを可能とした。また、これにより、逆転写率を２％以下に抑え、上記クリーナレスプロセスを適用しても、混色による色変化の不具合を防止することができる。
【００４８】
なお、上記第１の付着力分布及び第２の付着力分布の規定に、各々第３の付着力分布の規定を加えることにより、双方の利点が得られる。同様に、第４の付着力分布の規定に、上記第１の付着力分布または第２の付着力分布の規定を加えることにより、双方の利点が得られる。
【００４９】
本発明で使用される付着力の測定は、例えば分離用超遠心器 日立工機製 ＣＰ１００ＭＸに、アングルローター 日立工機製 Ｐ１００ＡＴ２を取り付けて行うことができる。
【００５０】
図２に、アングルローターの外観を表す図、図３に、その回転軸に沿った断面を部分的に表す縦断面図、及び図４に、アングルローター内に試料を設置するためのセルの構成を表す分解図を各々示す。
【００５１】
図２及び図３に示すように、このアングルローター１０は、基台２上に設置された円錐状の回転体４内に、回転軸１に対しその中心軸が２６°の角度で傾斜した竪穴状のセル保持部９が設けられている。このセル保持部９内には、セル３を収容して固定し得る。セル３内には試料を収容して分離するための試料入れ５を設置し得る。
【００５２】
試料入れ５は、円筒形のスペーサ７と、その一端に設けられた円盤状の試料設置板６と、その他端に設けられ、分離された試料を受ける試料受け板８とから構成され、セル３内において、試料受け板８が回転中心から遠い位置に、試料設置板６が回転中心から近い位置になるように設置される。
【００５３】
まず、感光体と同等の表面保護層を表面に積層した感光体シートを作成する。付着力を測定するためには表面保護層が同等である必要があるが、表面保護層の化学的組成の違いによる付着力の差は小さいと考えられるため、必ずしも同組成である必要はない。感光体へのトナー付着を再現するためにCGL層、CTL層が感光体と同様に積層されたものを用いることができる。このシートをアルミ素管に巻きつけて感光層をGNDに接地し、感光体ドラム位置にセットして、トナーをシート表面に現像し、付着させる。
【００５４】
トナーを付着させた感光体シートを試料受け板８の大きさにカットし、スペーサー７と接する側に両面テープで貼り付ける。
【００５５】
試料設置板６、試料受け板８、スペーサ７の外周直径は例えば７ｍｍ、円筒形であるスペーサの厚みは例えば1mm、高さは例えば3mmである。アングルロータに設置した場合のセル３の回転の最小径Ｒminは例えば３．５６ｃｍ、最大径Ｒmaxは例えば７．１８ｃｍ、平均径Ｒavは例えば５．３７ｃｍである。
【００５６】
試料設置板６の試料を貼り付けた側の裏側が回転中心を向くように、試料入れ５をセル３内に設置し、セル３をアングルロータ１０のセル保持部９内にセットし、アングルロータ１０を図示しない超遠心機に装着する。
超遠心機を例えば10000rpmで回転させたあと試料設置板６、試料受け板８を取り出し、それぞれに付着しているトナーをメンディングテープで剥離し、白紙に貼り付ける。このトナーが付着したテープの反射濃度をMacbeth濃度計にて測定する。
この濃度から分離したトナー量、及び分離しなかったトナー量を算出する。
また、超遠心機の回転数を100000rpmまで適当な間隔で、同様の操作を繰り返す。
【００５７】
セル中に設置された試料がロータの回転によって受ける遠心加速度ＲＣＦは、
ＲＣＦ＝１．１１８×１０−５×ｒ×Ｎ２×ｇ …（１）
ｒ：サンプルセット位置の回転中心からの距離
Ｎ２：回転速度（ｒｐｍ）
ｇ：重力加速度
トナーが受ける遠心力は、トナー１粒の重さがｍのとき、
Ｆ＝ＲＣＦ×ｍ …（２）
ｍ＝（４／３）π×ｒ３×ρ …（３）
ｒ：真球相当半径
ρ：トナーの比重
で表される。
【００５８】
各回転数のときトナーにかかる遠心力Ｆ＝ＲＣＦ×ｍ …（２） に、 本発明では、夫々の回転数での分離トナー比率を掛け、すべて足したものをその現像剤におけるトナーと感光体との平均付着力とする。
なお、付着力にはトナーの帯電量が大きく影響するため、精度良く測定するためには実際のプロセスに即した付着のさせ方で測定サンプルを作成することが望ましい。
【００５９】
本発明に使用される現像剤は、着色剤及びバインダー樹脂を含有するトナー粒子、及び必要に応じてトナー粒子表面に添加される添加剤を含有するトナーを含む。二成分現像剤の場合は、このトナーとキャリアが混合される。
【００６０】
バインダー樹脂としては、ポリエステル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂等を使用することができる。
【００６１】
着色剤としては、カーボンブラック、縮合多環系顔料、アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、無機顔料等公知の顔料、染料等を使用することができる。
【００６２】
定着補助剤としてワックスを、また、帯電制御剤（ＣＣＡ）などを例えばトナー粒子中に添加することができる。また、流動性を改善するために、トナー粒子表面に、添加剤として、例えばシリカ等の無機微粒子を添加することができる。
【００６３】
トナー粒子は、粉砕法、及び重合法等の既知の製造方法にて製造することができる。
【００６４】
本発明に使用する現像剤は、付着力分布を合わせる為、微粉及び粗大粉をカットして粒度分布をシャープに揃えることが望ましい。
【００６５】
現像剤の体積平均粒径は４〜７μｍであることが好ましい。
【００６６】
２μｍ以下、及び１０μｍ以上のトナー粒子は分級して除去することが望ましい。また、粒子の表面成分を均一にするため、粉砕法で製造する場合、混錬装置の温度ムラ及びストレスムラ等が発生しないよう製造条件を制御することが望ましい。また、現像剤中の成分の偏在を防ぐため、成分投入の分量及びタイミングを制御し得る。更に、上記添加剤の付着ムラを無くすため、粒子表面に１〜２層の添加剤粒子層ができる様に、添加剤粒径とトナー粒径から投入量を計算し、均一に付着させることが望ましい。
【００６７】
また、更に、トナー帯電量分布を均一化するため、２成分現像剤においては、キャリア粒子と適量で混合することが望ましく、１成分現像剤においては、現像部内で帯電付与部材と現像剤との接触圧や形状を適度に設定することが望ましい。
【００６８】
２成分現像の場合、使用されるキャリアは、例えばフェライト、マグネタイト、酸化鉄、及び磁性粉を混入した樹脂粒子等の磁性キャリアであり、表面の全部または一部に樹脂コートを施すことができる。
【００６９】
図５ないし図８に、本発明の画像形成装置の一例を表す概略図を示す。
【００７０】
図５に示すように、この画像形成装置２０は、感光体１１と、感光体１１に対向して、順に設けられた、帯電装置１２、露光部１３，現像装置１４，転写部１５，及びクリーニング装置１６を含む画像形成ユニットを有する。また、転写部１５は、感光体１１と対向して配置されており、搬送経路１７の下流には定着部１８が設けられている。さらに、クリーニング装置１６から現像装置１４へ搬送路２４が設けられ、残留トナーを回収するためのリサイクル機構を成している。
【００７１】
この画像形成装置２０において、矢印ａの方向に回転可能な感光体１１には、帯電装置１２例えばチャージャワイヤ、櫛歯型チャージャ、スコロトロン等のコロナ帯電器、接触帯電ローラ、非接触帯電ロータ、及び固体チャージャ等により、一様に例えば−５００〜８００Ｖの表面電位が付与されている。露光部１３により感光体１１上に静電潜像が形成される。露光部では、レーザー、ＬＥＤ等の光源を使用できる。なお、感光体１１としては、例えばマイナス帯電のみならずプラス帯電の有機感光体層、アモルファスシリコン層等を使用することができる。感光体表面に形成される感光層は、電荷発生層、電荷輸送層、及び保護層等が積層されても、一つの感光体層が複数の働きを兼ね備えていても良い。現像装置１４は、例えばマグネットローラを内包した現像ローラ２５を有し、例えば２成分現像剤を搬送する磁気ブラシ現像によって、静電潜像に例えば負帯電したトナーを供給し、顕像化し得る。現像ローラ２５にはトナーを静電潜像に付着させるような電界を形成するために現像バイアスが印加される。トナーが感光体表面に均一・安定に付着するよう、現像バイアスには例えばＤＣにＡＣを重量することができる。このとき使用される現像剤は、着色剤、及びバインダー樹脂を含有するトナーを含む。また、その現像剤は、その感光体１１表面に対する付着力分布において、付着力分布の平均値の２．５倍以上の付着力を有する現像剤の粒子の占める割合が、現像剤全重量の３重量％以下である。
【００７２】
現像装置１４内では、トナーホッパー内にキャリアとトナーからなる２成分現像剤が例えば１００ｇ〜７００ｇ収められ、攪拌オーガ２６によって現像ローラ２５に搬送され、トナーの一部を現像によって失ったあと、現像ローラ２５の剥離極位置で現像ローラ２５から離れ、攪拌オーガ２６により現像剤格納領域に戻される。現像剤格納領域には図示しないトナー濃度センサが取り付けられ、濃度センサが現像剤量の減少を検知すると、信号がトナーホッパーに送られて未使用のトナーが補給される。印字データの積算又は／及び感光体上現像トナー量の検知からトナー消費量を推定し、それをもとに未使用トナーの補給を行っても良い。また、センサー出力と消費量の推定の両方の手段を用いることもできる。
【００７３】
現像装置１４の下流では、感光体１１に転写部材１５が押し当てられ、搬送経路１７と感光体１１との間に、給紙部１９から搬送された記録媒体例えば紙Ｐを介在させ、さらに、図示しない高圧電源により転写部材１５に印加された例えば＋３００ないし５ｋＶのバイアス電圧によって感光体１１上のトナー像が紙に転写される。転写ニップを通過した紙Ｐは、定着器１８へと搬送され得る。
【００７４】
定着器１８は、加熱ローラ２１及び加圧ローラ２２からなる一対のローラを有し、紙Ｐは、転写ローラ１５と加熱ローラ２１との間を、トナー像が加熱ローラ２１と接触する状態で、通されることにより、紙Ｐ上に定着される。搬送経路１７としては、例えば随所に配置された搬送ガイド等で形成される仮想搬送路、あるいは記録材を密着させて搬送し得るベルト状部材などがあげられる。
【００７５】
トナー像を転写した後、転写ニップの下流で、感光体１１上の残留トナーは、クリーニング装置１６により除去され、除電手段２３により除電が行なわれる。クリーニング装置１６で除去された残留トナーは、図示しないオーガ等によって搬送路２４内に送られて現像装置１４内に回収される。
【００７６】
なお、１成分現像方式を適用する場合、現像剤格納領域内にはトナーのみが格納され、搬送オーガ、中間搬送スポンジローラ等公知の構造によって現像ローラ表面に供給され、現像ローラ表面に圧着されたシリコンゴム、フッ素ゴム、金属ブレード等のトナー帯電部材によって摩擦帯電され、静電潜像を顕像化する。現像ローラは、導電性ゴム層を表面に持った弾性ローラもしくは表面にサンドブラスト等によって粗さを設けたＳＵＳ等の金属ローラなどで作られ、感光体と接触または規定のギャップを持って非接触で対峙し、感光体表面と速度差を持って回転している。トナーの静電潜像への付着を助けるため、現像ローラには現像バイアスが印加される。トナーが感光体表面に均一・安定に付着するよう、現像バイアスにはＤＣにＡＣを重畳することができる。
【００７７】
また、上記現像剤の代わりにトナー粒子の感光体表面に対する付着力分布において、付着力分布の平均値の２０％以下の付着力を有する現像剤の占める割合が、現像剤全重量の５重量％以下である現像剤を使用することができる。
【００７８】
さらに、トナー粒子の該像担持体表面に対する付着力分布において、付着力分布の平均値の２．５倍以上の付着力を有する現像剤の占める割合は、現像剤全重量の３重量％以下であり、かつ付着力分布の平均値の２０％以下の付着力を有する現像剤の占める割合は、現像剤全重量の５重量％以下である現像剤を使用することができる。
【００７９】
図６は、本発明の画像形成装置の他の一例を表す概略図であって、クリーニング装置１６及び搬送路２４を持たず、現像装置１４の代わりに、現像同時クリーニング機構を有する現像装置２８が設けられ、さらに、転写部１５と帯電装置１２との間にメモリー攪乱部材２７が設けられた画像ユニットを用いること以外は、図５と同様の構成を有する。また、使用される現像剤は、その感光体１１表面に対する付着力分布において、付着力分布の平均値の２．５倍以上の付着力を有する現像剤の粒子の占める割合が、現像剤全重量の１．５重量％以下である。
【００８０】
なお、残留トナーを一旦回収し、現像器に回収させるために再び像担持体上に放出する、図示しない一時回収部材をさらに配置しても良い。メモリー撹乱部材及び一時回収部材には、その機能を効率的に果たすために、プラス又は／及びマイナスの電圧を印加することができる。
【００８１】
図７は、本発明のカラー画像形成装置の一例を表す概略図を示す。
【００８２】
このカラー画像形成装置５０は、図６の画像ユニットと同様の構成を有し、各々、イエロー色現像剤、マゼンタ色現像剤、シアン色現像剤、及び黒色現像剤が収容される画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，及び４０Ｋを、その各転写部１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋが中間転写部材２９を介して対向するように４段並べて配置し、二次転写部４５、及び定着部１８が、転写部１５Ｋの下流に設けられた構成を有する。使用される各色の現像剤の感光体表面に対する付着力分布において、付着力の平均値の２．５倍以上の付着力を有する現像剤の占める割合は、現像剤全重量の１．５重量％以下である。
【００８３】
また、図８は、本発明のカラー画像形成装置の他の一例を表す概略図を示す。
【００８４】
このカラー画像形成装置６０は、図６の画像ユニットと同様の構成を有し、各々、イエロー色現像剤、マゼンタ色現像剤、シアン色現像剤、及び黒色現像剤が収容される画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，及び４０Ｋを、その各転写部１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋが搬送部材３０を介して対向するように４段並べて配置し、定着部１８が、転写部１５Ｋの下流に設けられた構成を有する。使用される各色の現像剤の感光体表面に対する付着力分布において、付着力の平均値の２．５倍以上の付着力を有する現像剤の占める割合は、現像剤全重量の１．５重量％以下である。
【００８５】
以下、本発明の実施の形態を示し、本発明をより具体的に説明する。
【００８６】
実施例
以下のように４種のトナー及び２種のキャリアを作成した。
【００８７】
トナーＡの作成
ポリエステル樹脂２８重量部、カーミン６Ｂ ７重量部、ライスワックス５重量部、カルナバワックス１重量部をＹＰＫ製ニーデックスにより混練してマスターバッチを作成し、疎粉砕後、ポリエステル樹脂５８重量部、ＣＣＡ１重量部を加えて混練、疎粉砕、微粉砕後、エルボジェット分級により８μｍ以上及び３μｍ以下をカットし、体積平均粒径５．３μｍのトナー粒子を得た。
【００８８】
得られたトナー粒子１００重量部に対し、添加剤として、１次粒径２０ｎｍのシリカを３．５重量部を、ヘンシェルミキサーを用いて添加し、トナーＡを得た。
【００８９】
キャリアαの作成
４３μｍの体積平均粒径を有する球形フェライトコアに、カーボンブラックを分散したシリコン樹脂コートを施し、表面抵抗７×１０８Ω/ｃｍ２のキャリアαを得た。
【００９０】
トナーＢの作成
スチレンモノマー６５重量部、アクリルモノマー２１重量部、ライスワックス６重量部、カーミン６Ｂ ７重量部、ＣＣＡ １重量部の割合で乳化重合法により０．５μｍ径の重合粒子を製造し、凝集、洗浄、及び乾燥させて、平均粒径５．４μｍのトナー粒子を得た。得られたトナー粒子の球形度は０．９６であった。このトナー粒子１００重量部に対し、添加剤として、１次粒径２５ｎｍのシリカを２．７重量部、及び酸化チタン０．５重量部を添加し、トナーＢを得た。
【００９１】
トナーＣの作成
トナーＡにシリカを添加する前に、サフュージング処理を行うことにより、機械的球形化処理を施し、球形度０．９７を有するトナー粒子を得た。その後、得られたトナー粒子１００重量部に対し、１次粒径２０ｎｍのシリカ３重量部をヘンシェルミキサーにて添加して、トナーＣを得た。
【００９２】
キャリアβの作成
３５μｍの体積平均粒径を有する球形フェライトコアに、カーボンブラックを分散したフッ素樹脂コートを施し、１×１０９Ω／ｃｍ２の表面抵抗を有するキャリアβを得た。
【００９３】
トナーＤの作成
例えばアイソパー等の非極性炭化水素系溶媒中に、1次粒径２０ｎｍのシリカを４重量部添加して、よく分散させた分散液を用意した。この分散液に、凝集及び洗浄後の重合粒子を投入し、重合粒子表面にシリカ粒子を均一に付着させた。その後、浮遊シリカを除去して乾燥させ、トナーＤを得た。
【００９４】
実施例１
（１）トナーＡとキャリアαの組み合わせ
上記トナーＡ ９重量部に対し、キャリアαを９１重量部の混合比で混合して、現像剤を得た。
【００９５】
得られた現像剤を、感光体表面に感光体と同様の感光層を形成したフィルムを巻いたこと以外は、図５と同様の構成を有する画像形成装置に適用し、帯電、露光、及び現像を行った。
【００９６】
トナーが現像されたフィルムをそのまま取り出し、付着力分布を測定した。
【００９７】
その結果を図９に示す。
【００９８】
図９は、本発明に用いられる第１の付着力分布の一例を表すグラフを示す。
【００９９】
このグラフは、トナーの付着力と、その付着力を有するトナーの加算重量比との関係を表す。
【０１００】
図示するように、付着力の平均値は４．４×１０−８（Ｎ）であった。また、その２．５倍は１．１×１０−７（Ｎ）となる。１．１×１０−７（Ｎ）未満の付着力を有するトナーの割合は約９７．０重量％であった。１．１×１０−７（Ｎ）以上の付着力を持つトナーの割合は残りの約３．０重量％であることがわかる。
【０１０１】
また、搬送部材の代わりに中間転写体を用い、記録媒体を供給しないこと以外は図５と同様に構成を有する画像形成装置を用意した。上記現像剤をこの画像形成装置に適用して、中間転写体に転写させ、転写特性として、残留トナー量を、感光体上に残留したトナーをテープにて剥離、それを白紙に貼って、その反射濃度をマクベス濃度計を用いて測定し、予め作成した濃度とトナー量の校正式に当てはめることにより測定した。
【０１０２】
得られた結果を図１０に示す。
【０１０３】
図１０は、バイヤス電圧と残留トナー量との関係を表すグラフ図を示す。
【０１０４】
図１０から、最も転写効率の良い条件での残留トナー量は３．０重量％であった。
【０１０５】
この装置と現像剤でライフ試験を行なったところ、１００Ｋ枚まで行なってもトナー帯電量の変動などの不具合は許容範囲内で、リサイクルを行なうことによる不具合も発生しなかった。
【０１０６】
トナーＡ９５重量部に対し、上記キャリアαを５重量部混合し、付着力分布と残留トナー量を測定したところ、平均付着力９．６×１０−８（Ｎ）、その２．５倍は２．４×１０−７（Ｎ）で、２．４×１０−７（Ｎ）以上の付着力を持つ現像剤の割合は４．５重量部であり、最も転写効率の良い条件での残留トナー量は４．２重量部であった。
【０１０７】
この現像剤を用いてライフ試験を行なったところ、トナー帯電量が徐々に増加して画像濃度が低下し、１００Ｋ枚で初期の画像濃度１．５が１．３５まで減少した。
【０１０８】
さらに、トナーＡに対するキャリアαの混合比を変更すること以外は実施例１同様にして、付着力分布を変化させたいくつかの現像剤について、その付着力分布の平均値の２．５倍以上の付着力を有するトナー粒子の占める割合、残留トナー量を測定し、ライフ試験を行った。その結果を下記表１に示す。
【表１】
【０１０９】
（２）トナーＢとキャリアαの組み合わせ
また、トナーＢを、フェライトキャリアα ９５重量部に対し、５重量部の混合比で混合して現像剤を作成した。この現像剤を用い、同様に付着力分布と残留トナー量を測定した。平均付着力は１．０５×１０−７（Ｎ）、その２．５倍は２．６３×１０−７（Ｎ）で、それ以上の付着力を有するトナーの割合は２．７重量部、最も転写効率の良い条件での残留トナー量は２．６重量部であった。
【０１１０】
この現像剤でライフ試験を行なったところ、１００Ｋ枚まで行なってもトナー帯電量の変動などの不具合は許容範囲内で、リサイクルを行なうことによる不具合も発生しなかった。
【０１１１】
実施例２
（１）トナーＣとキャリアβの組み合わせ
上記トナーＣ １１重量部に対し、キャリアβを８９重量部の混合比で混合した現像剤を得た。
【０１１２】
得られた現像剤を、感光体表面に感光体と同様の感光層を形成したフィルムを巻いたこと以外は、図６と同様の構成を有する画像形成装置に適用し、実施例１と同様にして、付着力分布、残留トナー量を測定し、ライフ試験を行った。
【０１１３】
その結果、平均付着力１．０４×１０−７（Ｎ）、その２．５倍の付着力は２．６×１０−７（Ｎ）であり、２．６×１０−７（Ｎ）以上の付着力を有するトナーの割合は１．５重量部、また残留トナー量は１．４重量部であった。 また、この現像剤を用いて、同様に画出しを行なったところ、露光障害によるネガメモリーや、回収不良によるポジメモリーなどの不具合は発生しなかった。またライフ試験を行なったが１００Ｋ枚でもメモリー画像の発生は見られなかった。
【０１１４】
（２）トナーＤ及びフェライトキャリアβの組み合わせ
トナーＤ１１重量部をフェライトキャリアβ８９重量部と混合した現像剤を作成し、これを用いて、同様に付着力分布と残留トナー量を測定した。
【０１１５】
その結果、平均付着力１．０４×１０−７（Ｎ）で、その２．５倍の２．６×１０−７（Ｎ）以上の付着力を有するトナーの割合は１重量部、残留トナー量は１．２重量部であった。
【０１１６】
また、この現像剤を用いて、同様に画出しを行なったところ、露光障害によるネガメモリーや、回収不良によるポジメモリーなどの不具合は発生しなかった。またライフ試験を行なったが１００Ｋ枚でもメモリー画像の発生は見られなかった。
【０１１７】
（３）トナーＡとキャリアαの組み合わせ
トナーＡ ９重量部とキャリアα ９１重量部を混合して現像剤を作成し、これを用いて、同様に付着力分布と残留トナー量を測定した。
【０１１８】
その結果、平均付着力４．４×１０−８（Ｎ）で、その２．５倍の１．１×１０−７（Ｎ）以上の付着力を有するトナーの割合は３．１重量部、残留トナー量は３．０重量部であった。
【０１１９】
この現像剤を用いて、同様に画出しを行なったところ、残留トナーが次の画像の露光を阻害して画像部の電位が落ちきらず、ネガメモリーとなって表出した。
【０１２０】
また、この装置でライフ試験を行なったところ、像担持体の表面劣化と共に残留トナーの回収効率が落ち、８０Ｋ枚で残留トナーを回収しきれなくなり、次の画像に転写されてしまういわゆるポジメモリーが現れた。
【０１２１】
（４）トナーＢとキャリアαの組合せ
また、トナーＢ ５重量部をキャリアα ９５重量部と混合して作成した現像剤を作成し、これを用いて、同様に付着力分布と残留トナー量を測定した。
【０１２２】
その結果、平均付着力１．０５×１０−７（Ｎ）で、その２．５倍の２．６３×１０−７（Ｎ）以上の付着力を有するトナーの割合は２．７重量部、残留トナー量は２．６重量部であった。
【０１２３】
この現像剤を用いて、同様に画出しを行なったところ、初期においてネガメモリーがわずかながら発生し、また９０Ｋ枚でポジメモリーが発生した。
【０１２４】
図１１に、トナーＤ １１重量部にキャリアβ ８９重量部を混合した現像剤について、そのバイヤス電圧を変更することにより残留トナー量を変動させた場合について、その残留トナー量とネガメモリーとの関係を表すグラフを示す。
【０１２５】
なお、ネガメモリーは、残留トナーのある部分と無い部分との画像濃度差を測定することにより求めた。
【０１２６】
図示するように、残留トナー量の増加と共にネガメモリーが増加する。
【０１２７】
画像濃度差は０．０１以下であれば濃度差として視認されることが無いことから、残留トナー量は１．５重量部以下であることが望ましいことがわかる。
【０１２８】
実施例３
（１）トナーＢとキャリアαの組合せ
トナーＢを、フェライトキャリアα ９５重量部に対し、５重量部の混合比で混合した現像剤を用いて実験例１と同様にして、付着力分布と残留トナー量を測定した。像担持体との平均付着力は１．０５×１０−７（Ｎ）であった。その２０％は２．１×１０−８（Ｎ）であり、２．１×１０−８（Ｎ）以下の付着力を有するトナーの割合は７重量部であった。
【０１２９】
また、搬送部材の代わりに中間転写体を用い、記録媒体を供給しないこと以外は図５と同様に構成を有する画像形成装置を用意した。上記現像剤をこの画像形成装置に適用して、帯電、露光、及び現像を行い、感光体上の現像剤像と、中間転写体に転写させたそのままの状態の画像周辺のチリの度合いを各々計測した。ここでは、ＣＣＤカメラにて、１．５μｍ／１画素、１２００画素長さ＝１．８ｍｍのライン画像を電子データとして取り込み、２値化してそのエッジ部分のトレース線の長さを計測し、直線長さとの比率を算出した。トナーが画像周辺に散っているほどトレース線は長くなり、直線長さとの比率が大きくなる。
【０１３０】
このトレース線比率は、感光体上現像トナー像では１．２０だったが、中間転写体上では１．２７であり、若干の悪化に留まり、良好なレベルであった。
【０１３１】
（２）トナーＣとキャリアβの組合せ
トナーＣ１１重量部をキャリアβ８９重量部と混合して作成した現像剤において、像担持体との平均付着力は１．０３５×１０−７（Ｎ）、その２０％である２．０７×１０−８（Ｎ）以下の付着力を有するトナーの割合は１０重量部であった。
【０１３２】
この現像剤を用いて、同様に、画像周辺のチリの度合いを計測した。
【０１３３】
その結果、トレース線比率は感光体上で１．２０だったところ、中間転写体上では１．３３であり、若干の悪化はあるがやはり良好なレベルであった。 平均付着力の２０％以下の弱い付着力を持つトナーの割合と、転写前後のトレース線比率からわかるトナーのチリの度合いとの関係を表すグラフを図１２に示す。
【０１３４】
図中、１０１は、感光体上のチリの度合い、１０２は、中間転写体上のチリの度合いである。
【０１３５】
図示するように、平均付着力の２０％以下の弱い付着力を持つトナーの割合が増加すると、チリも悪化することがわかる。
【０１３６】
感光体上の画像をチリ量１．２程度と非常に少ないシャープな画像として作像しても、転写によってトナーが散り、シャープさが失われる度合いが、弱い付着力を持つ現像剤の割合と高い相関があることがわかった。中間転写体上のチリの度合いが１．３５程度であれば、更に、紙上に転写した場合でもチリの増加は許容範囲内で収まると考えられ、平均付着力の２０％以下の付着力のトナー量を１０重量部以下にすることで、散りの少ない鮮鋭な画像が得られた。
【０１３７】
実施例４
トナーＤ １１重量部とキャリアβ８９重量部の混合比で混合した現像剤を用意した。
【０１３８】
得られた現像剤を用いて、実施例１と同様にして、感光体との付着力分布を測定した。その結果、平均付着力１．０４×１０−７（Ｎ）、その２０％に相当する２．１×１０−８（Ｎ）以下の付着力を持つトナーの割合は５重量部であった。
【０１３９】
この現像剤を、図８と同様のカラー画像形成装置の第１の画像形成ユニットに搭載し、残留トナー量１．２％となる転写条件にて、第２の画像形成ユニットの感光体への逆転写量を計測したところ、１．８重量部であった。
【０１４０】
第２の現像剤の色の印字率に対して、第１の現像剤の色の印字率が４倍、すなわち逆転写による混入量に対して印字によって排出される量が非常に少ない場合を想定したとき、例えば第１の現像剤の色がイエロー、第２の現像剤の色がシアンのとき、混色による色差の変化は、逆転写量が２重量部であれば、１０以内に収まることが実験によりわかっている。このため、１．８重量部は許容範囲内である。
【０１４１】
このシミュレーション条件は、様々な印字装置の使い道を考慮した結果、最も混色・色変動にとって厳しいと思われる条件について検討したものである。
【０１４２】
平均付着力の２０％以下の弱い付着力を持つトナーの割合と逆転写量とを様々の現像剤を用いて測定したところ、図１３のような結果となった。
【０１４３】
図１３に、弱い付着力を持つトナーの割合と逆転写量との関係を表すグラフを示す。
【０１４４】
図示するように、弱い付着力を持つトナーの割合が増加すると、逆転写量も増加しすることが認められた。
【０１４５】
混色による色変動の許容範囲が逆転写量２重量部以下という我々の検討結果より、弱い付着力をもつトナーの割合は５重量部以下に制御すればよいことが判った。
【符号の説明】
【０１４６】
１１…像担持体、１４…現像部、１５…転写部、１６…クリーナー、２８…現像同時クリーニング機構を有する現像装置、２０…画像形成装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に形成された静電潜像にトナー粒子を供給し、該トナー粒子を該像担持体表面に付着させ、該像担持体上に現像剤像を形成するための現像部、該現像剤像を中間転写部材に転写するための一次転写部、及び該中間転写部材上に転写された現像剤像を記録材に転写するための二次転写部を具備する画像形成装置であって、
前記トナー粒子の該像担持体表面に対する付着力分布において、該付着力分布の平均値の２０％以下の付着力を有するトナー粒子の占める割合は、該トナー粒子全重量の１０重量％以下である画像形成装置。
【請求項２】
複数の像担持体と、各担持体に形成された各静電潜像に異なる色のトナー粒子を各々供給し、該トナー粒子を各々該像担持体表面に付着させ、該像担持体上に異なる色の現像剤像を各々形成するための複数の現像部、該現像剤像を中間転写部材に転写するための一次転写部、及び該中間転写部材上に転写された現像剤像を記録材に転写するための二次転写部を具備する画像形成装置であって、
前記トナー粒子の該像担持体表面に対する付着力分布において、該付着力分布の平均値の２０％以下の付着力を有するトナー粒子の占める割合は、該トナー粒子全重量の１０重量％以下である画像形成装置。
【請求項１】
像担持体上に形成された静電潜像にトナー粒子を供給し、該トナー粒子を該像担持体表面に付着させ、該像担持体上に現像剤像を形成するための現像部、該現像剤像を中間転写部材に転写するための一次転写部、及び該中間転写部材上に転写された現像剤像を記録材に転写するための二次転写部を具備する画像形成装置であって、
前記トナー粒子の該像担持体表面に対する付着力分布において、該付着力分布の平均値の２０％以下の付着力を有するトナー粒子の占める割合は、該トナー粒子全重量の１０重量％以下である画像形成装置。
【請求項２】
複数の像担持体と、各担持体に形成された各静電潜像に異なる色のトナー粒子を各々供給し、該トナー粒子を各々該像担持体表面に付着させ、該像担持体上に異なる色の現像剤像を各々形成するための複数の現像部、該現像剤像を中間転写部材に転写するための一次転写部、及び該中間転写部材上に転写された現像剤像を記録材に転写するための二次転写部を具備する画像形成装置であって、
前記トナー粒子の該像担持体表面に対する付着力分布において、該付着力分布の平均値の２０％以下の付着力を有するトナー粒子の占める割合は、該トナー粒子全重量の１０重量％以下である画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−１９１７７４（Ｐ２０１１−１９１７７４Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０２７７２（Ｐ２０１１−１０２７７２）
【出願日】平成２３年５月２日（２０１１．５．２）
【分割の表示】特願２００６−１２０９０６（Ｐ２００６−１２０９０６）の分割
【原出願日】平成１８年４月２５日（２００６．４．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（０００００３５６２）東芝テック株式会社 (5,631)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２日（２０１１．５．２）
【分割の表示】特願２００６−１２０９０６（Ｐ２００６−１２０９０６）の分割
【原出願日】平成１８年４月２５日（２００６．４．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（０００００３５６２）東芝テック株式会社 (5,631)
【Ｆターム（参考）】
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