JP2869685B2 - 画像形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真装置、静電記
録装置、静電印刷装置などに利用される画像形成方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｃ．Ｆ．カールソンによる電子写真法の
発明（米国特許第２，２９７，６９１号明細書）以来、
各種の２成分方式の現像剤が提案されており（米国特許
第２，６１８，５５１号明細書、同第２，６１８，５２
２号明細書、同第２，５７３，８８１号明細書、同第
２，６３８，４１６号明細書）、また、磁気ブラシ現像
法の発明（米国特許第２，７８６，４３９号明細書）後
に、二成分現像剤のキャリアに樹脂コートを施し、帯電
特性、トナー飛散および耐湿性を改善する試みがなされ
てきた。

【０００３】二成分現像剤はトナーとキャリアとの二成
分系からなり、キャリアがトナーを帯電せしめて現像ゾ
ーンに搬送し、トナーのみが静電潜像上に付着して現像
されて可視像が形成される。すなわち、トナーは画像形
成をするための粉体インクであり、キャリアは、トナー
に帯電を付与する機能と、帯電したトナーを現像領域に
運ぶ役割をになう。

【０００４】代表的なキャリア（ノンコートキャリア）
は、鉄、マグネタイト、フェライト等の磁性体粒子から
なる。この磁性粉体キャリアは、構造が簡単で耐久性は
良好であるが、電気抵抗が比較的小さいためトナーの帯
電不良を起こしやすく、トナーの機内飛散やカブリが発
生しやすい。また、重量が大きく、しかも磁性体表面が
活性なため、現像器内での撹拌による衝撃により、トナ
ー成分がキャリアに付着してスペントを生じやすいとい
う問題があった。

【０００５】スペントが生じると、キャリアの帯電能力
が低下し、カブリの発生、画像濃度の低下等、画質に対
して悪影響を与える。このため、現像剤の寿命が短くな
り、定期的な現像剤の交換は避けられない。

【０００６】一方、磁性体粒子の表面を樹脂などでコー
ティングした磁性粉体キャリア（コートキャリア）は、
抵抗が高くなることから、トナーの帯電性が良好とな
り、トナーの機内飛散やカブリを防止することができ
る。また、活性の低い樹脂を選択することにより、スペ
ントを防止できる。しかし、繰返し使用するにつれてコ
ーティングが剥離してくることは避けられず、その場合
には、機内飛散やカブリ、スペントが生じる。特に、現
像ユニットをコンパクト化した小型機においては、トナ
ーとの混合撹拌時に大きな剪断力が掛かることから、コ
ーティングが剥離し耐久性が劣化しやすい。

【０００７】磁性体微粒子をバインダー樹脂中に分散し
た小径の磁性樹脂キャリアも知られており（特開昭４７
−１３９５４号公報、同４９−５１９５０号公報、同５
０−２５４３号公報）、樹脂により高抵抗化されるた
め、トナーへの帯電付与特性は優れている。また、樹脂
キャリアは比重が小さいため、撹拌混合時にキャリアに
掛かる衝撃が少なく、トナースペントを生じにくい。

【０００８】二成分現像法において、現像システムの寿
命を決定するのはキャリアの寿命であり、現像システム
の長寿命化の観点からも磁性樹脂キャリアは好ましいも
のである。

【０００９】しかし一方において、比重が軽いために流
動性が悪く撹拌混合がしにくく、通常の撹拌ではトナー
と均一に混合されずに、キャリアとトナーとが海島状に
分布する傾向がある。トナーはキャリアと接触すること
により帯電するため、両者が海島状に分布するとトナー
が十分に帯電できず、画像カブリや機内汚染の原因とな
る。

【００１０】また、磁性樹脂キャリアは、通常のフェラ
イト樹脂キャリアと比較して磁気応答性が悪いため、現
像時にトナーとともにキャリアが感光体表面に現像され
てしまう現象（以下、キャリア引きと呼ぶ）を起こしや
すいという欠点があった。

【００１１】なお、バインダー樹脂中に磁性微粉末を分
散させてなる磁性樹脂キャリアと、強磁性体粒子からな
る磁性粉体キャリアと、絶縁性トナーとを組み合わせて
現像剤とすることにより、ソフトな穂の磁気ブラシを形
成するとともに、磁性粉体キャリアの凝集を防止するこ
とが報告されている（特開昭５９−１９２２６２号公
報）。しかし、現像条件についての詳細な記載はなく、
また、トナーとしては通常の絶縁性トナーを使用してい
るため、連続プリントによりスペントの発生およびそれ
による画像劣化が生じる。

【００１２】一方、従来のＳｅ系感光体、有機光半導体
に加え、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）系の感光層
を用いた感光体が近年注目されている。ａ−Ｓｉ系感光
体は、Ｓｅ系感光体に比べて安全性の点で問題がなく、
また、耐久性に優れ、装置ユニットよりも高寿命であ
る。

【００１３】しかし一方において、ａ−Ｓｉ系感光体
は、長期使用により、イオン生成物や紙粉等が感光体表
面に付着して電荷がリークしやすくなり、いわゆる“像
流れ”を発生する傾向がある。

【００１４】このような像流れ対策として研磨材を使用
することは古くから知られており、例えば、チタン酸ス
トロンチウム微粒子の現像剤中への添加（特開昭６１−
２７８８６１号公報）、モース硬度が２．５〜７．０の
クリーニング部材の使用（特開昭５９−８８７７６号公
報）、ａ−Ｓｉドラム表面層と同程度の研磨材および微
粒子を用いる方法（特開昭６３−２９７５９号公報）な
どが提案されており、また、アルカリ土類金属、炭酸塩
等がａ−Ｓｉ系感光体の像流れに有効であることが報告
されている（特開昭６１−２３１５６４号公報）。

【００１５】しかしながら、上記の研磨方法はいずれも
研磨力が弱く、ａ−Ｓｉ系感光体の像流れ防止効果が不
十分である。また、研磨力を大きくしようとすると、画
像形成装置は大型になり、小型機には採用できなかっ
た。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、樹脂キャリ
アを用いる現像剤において流動性を改善するとともにキ
ャリア引きを防止し、良好な画像形成が可能な画像形成
方法を提供するものである。本発明は、また、キャリア
のスペント発生を防止し、安定して画像形成が可能な画
像形成方法を提供するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成方法
は、感光体上に一様に帯電させた後、該帯電面を露光し
て静電潜像を形成し、キャリアとトナーとからなる現像
剤を用いて現像ローラから直流電圧の現像バイアスを印
加しつつ前記感光体上に形成された静電潜像を現像する
画像形成方法において、前記現像剤として、 （ａ） 磁性体微粒子をバインダー樹脂中に分散した磁
性樹脂キャリアと、 （ｂ） 実質上磁性体粒子そのものからなる磁性粉体キ
ャリアと、 （ｃ） 表面に研磨材微粒子が固着された研磨性トナー とを含有する複合キャリア型２成分現像剤を用い、前記
感光体として、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）系感
光層を有するａ−Ｓｉ系感光体を用い、前記感光体と現
像ローラとのギャップを０．７５〜１．５０ｍｍとし、
前記現像ローラと、現像ローラ上の現像剤の層厚を規制
する規制ブレードとのギャップを０．５０〜１．２５ｍ
ｍとし、前記感光体上に形成される白地部に対応する静
電潜像の感光体表面電位と、前記現像バイアス電位との
電位差を５０〜３００Ｖとし、前記感光体上に形成され
る黒地部に対応する静電潜像の感光体表面電位と、前記
現像バイアス電位との電位差を１００〜５００Ｖとする
ことを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施態様】本発明の画像形成方法では、キャリ
アとして（ａ）磁性樹脂キャリアと（ｂ）磁性粉体キャ
リアとを併用した複合キャリアを使用する。

【００１９】（ａ）磁性樹脂キャリアは、磁性体微粒子
をバインダー樹脂中に分散させたものであり、キャリア
表面に正または負帯電性の帯電性微粒子を固着させた
り、表面コーティング層を設けることもできる。（ａ）
磁性樹脂キャリアの極性等の帯電特性は、バインダー樹
脂の材質、帯電性微粒子、表面コーティング層の種類に
よって制御することができる。

【００２０】磁性樹脂キャリアに用いられるバインダー
樹脂としては、ポリスチレン系樹脂に代表されるビニル
系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリオ
レフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂等
の硬化性樹脂が例示される。

【００２１】磁性体微粒子としては、マグネタイト、ガ
ンマ酸化鉄等のスピネルフェライト、鉄以外の金属（Ｍ
ｎ，Ｎｉ，Ｍｇ，Ｃｕ等）を一種または二種以上含有す
るスピネルフェライト、バリウムフェライト等のマグネ
トプランバイト型フェライト、表面に酸化層を有する鉄
や合金の粒子を用いることができる。その形状は、粒
状、球状、針状のいずれであってもよい。特に高磁化を
要する場合には、鉄系の強磁性微粒子を用いることが好
ましい。また、化学的な安定性を考慮すると、マグネタ
イト、ガンマ酸化鉄を含むスピネルフェライトやバリウ
ムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライトの
強磁性微粒子を用いることが好ましい。強磁性微粒子の
種類及び含有量を適宜選択することにより、所望の磁化
を有する磁性樹脂キャリアを得ることができる。磁性体
微粒子は磁性樹脂キャリア中に５０〜９０重量％の量で
添加することが適当である。

【００２２】このような磁性樹脂キャリアは、例えば以
下の方法により製造することができる。 （１） 磁性体微粒子と絶縁性バインダー樹脂とを溶融
混合したのち、冷却して微粉砕する。

【００２３】（２） 磁性体微粒子と絶縁性バインダー
樹脂との溶融混合物を噴霧する溶融スプレードライ法。 （３） 磁性体微粒子の存在下に、水性媒体中でモノマ
ーないしプレポリマーを反応・硬化させ、縮合型バイン
ダー中に磁性体微粒子が分散された磁性樹脂キャリアを
製造する方法。

【００２４】また、得られたキャリア粒子の表面に正ま
たは負帯電性の微粒子あるいは導電性微粒子を固着して
表面改質したり、樹脂をコーティングして磁性樹脂キャ
リアの帯電性を制御することもできる。

【００２５】表面コート材としては、シリコーン樹脂、
アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂等が用いら
れ、これら樹脂を表面にコートし硬化させてコート層を
形成することにより、帯電付与能力を向上させることが
できる。

【００２６】磁性樹脂キャリアの表面への帯電性微粒子
あるいは導電性微粒子の固着は、例えば、磁性樹脂キャ
リアと微粒子とを均一混合し、磁性樹脂キャリアの表面
にこれら微粒子を付着させた後、機械的・熱的な衝撃力
を与え微粒子を磁性樹脂キャリア中に打ち込むようにし
て固定することにより行なわれる。この場合、微粒子
は、磁性樹脂キャリア中に完全に埋設されるのではな
く、その一部を磁性樹脂キャリア表面から突き出すよう
にして固定される。この固定方法は、後述のトナーに対
する研磨材微粒子の固着方法と同じである。

【００２７】帯電性微粒子としては、有機、無機の絶縁
性材料が用いられる。具体的には、有機系としては、ポ
リスチレン、スチレン系共重合物、アクリル樹脂、各種
アクリル共重合物、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、フッ素樹脂およびこれらの架橋物などの有機絶
縁性微粒子を用いることができ、帯電レベルおよび極性
については、素材、重合触媒、表面処理等により、希望
するレベルの帯電および極性を得ることができる。ま
た、無機系としては、シリカ、二酸化チタン等の負帯電
性の無機微粒子や、アルミナ等の正帯電性の無機微粒子
などが用いられる。

【００２８】導電性微粒子としては、カーボンブラッ
ク、酸化スズ、導電性酸化チタン（酸化チタンに導電性
材料をコーティングしたもの）、炭化ケイ素などが用い
られ、空気中の酸素による酸化によって導電性を失なわ
ないものが望ましい。磁性樹脂キャリアの平均粒度は１
０〜１００μｍが好適であり、好ましくは２０〜８０μ
ｍ、さらに好ましくは３０〜７０μｍである。

【００２９】（ｂ）磁性粉体キャリアとしては、前述の
磁性微粒子と同様に、鉄、マグネタイト、フェライト等
の磁性粉体が用いられる。特にフェライト系キャリア
は、表面が極めて硬く、研磨性トナーによってもそれ自
体は研磨されることがない。また、磁性粉体キャリアと
しては、磁性粉体をそのまま用いるノンコートキャリア
が耐久安定性の点で好ましいが、磁性粉体を樹脂でコー
トしたコートキャリアを用いることもできる。磁性粉体
キャリアの平均粒度は１０〜１００μｍが好適であり、
好ましくは２０〜８０μｍ、さらに好ましくは３０〜７
０μｍである。

【００３０】本発明では、磁性樹脂キャリアと磁性粉体
キャリアとを併用するが、両者は機能分離されている。
すなわち、磁性樹脂キャリアは、主としてトナー粒子へ
の電荷賦与（帯電）作用を行なう。また、磁性粉体キャ
リアは、現像剤に流動性を付与し、現像剤の搬送、混合
機能を受けもつとともに、現像剤の磁気応答性を改善す
る。

【００３１】磁性樹脂キャリアは、真比重、見掛け比重
が共に磁性粉体キャリアと比べて小さいため、単位重量
当たりの表面積が大きく、少量でもトナー粒子への帯電
賦与能力が大きい。また、混合、撹拌時に大きな剪断力
が掛かる小型プリンターの現像器においても、スペント
の発生が少なく、磁性粉体キャリアの撹拌時の衝撃も緩
和できる。さらに、磁性樹脂キャリアは、表面コーティ
ング等の表面処理がしてあっても、撹拌時のストレスが
比較的小さいため、研磨性トナーによっても表面コーテ
ィング材（表面処理材）が研磨、剥離されにくい。そこ
で、樹脂キャリア中に帯電制御剤を加えることによって
表面状態をコントロールすることの外に、表面コートお
よび表面処理を施すことによっても、トナーに一定の電
荷を安定して付与することができる。

【００３２】一方、磁性樹脂キャリアとトナーを含む現
像剤に対して、さらに第三成分として比重が大きな磁性
粉体キャリアを添加することにより、流動性が改善され
る。磁性樹脂キャリアの真比重は２．０〜３．５とする
ことが好ましく、一方、磁性粉体キャリアの真比重は
４．５〜８．０とすることが好ましい。

【００３３】また、磁性粉体キャリアは、現像剤中で一
種の補助磁気保持部材として働き、現像剤全体としての
磁気応答性を改善し、樹脂キャリアを保持してそのキャ
リア引きを防止する。

【００３４】磁性樹脂キャリアと磁性粉体キャリアとの
混合比は、トナーの帯電レベル、キャリア引きの程度お
よび必要な現像剤の流動性に応じて決定される。すなわ
ち、トナーの帯電レベルが低い場合は、トナーと逆帯電
性の磁性樹脂キャリアの比率を上げることで、現像剤全
体としてのＱ／Ｍをコントロールできる。また、比重が
大きな磁性粉体の比率を上げることで、現像剤の流動性
が改善され、キャリア引きが防止される。（ａ）磁性樹
脂キャリアと（ｂ）磁性粉体キャリアとの混合比は、重
量比で（ａ）／（ｂ）＝５〜７５／９５〜２５の範囲が
好ましく、より好ましくは５〜５０／９５〜５０であ
る。

【００３５】図１は本発明のトナーのモデル図であり、
トナー１１はトナー母粒子１３の表面に研磨材微粒子１
５が固定されて形成されている。トナー母粒子１３の表
面への研磨材微粒子１５の固着は、例えば、トナー母粒
子１３と研磨材微粒子１５とを均一混合し、トナー母粒
子１３の表面に研磨材微粒子１５を付着させた後、機械
的・熱的な衝撃力を与え研磨材微粒子１５をトナー母粒
子１３中に打ち込むようにして固定することにより行な
われる。研磨材微粒子１５は、トナー母粒子１３中に完
全に埋設されるのではなく、その一部をトナー母粒子１
３から突き出すようにして固定される。

【００３６】このような研磨材微粒子１５の固着装置
は、表面改質装置ないしはシステムとして市販されてお
り、その一例を挙げれば以下の通りである。 （１） 乾式メカノケミカル法：メカノケミカル（岡田
精工（株）） メカノフュージョンシステム（ホソカワミクロン
（株））

【００３７】（２） 高速気流中衝撃法：ハイブリダイ
ゼーションシステム（（株）奈良機械製作所） クリプトロンシステム（川崎重工業（株）） （３） 湿式法：ディスパーコート（日清製粉（株）） コートマイザー（フロイント産業（株））

【００３８】（４） 熱処理法：サーフュージング（日
本ニューマチック工業（株）） （５） その他：スプレードライ（大川原化工機
（株））

【００３９】研磨材微粒子１５としては、硬度が大きな
微粒子、例えばアルミナ、ジルコニア等の金属酸化物な
どの微粒子を用いる。また、表面保護層２１としてＳｉ
Ｃを設けたａ−Ｓｉ系感光体への適用を考えると、Ｓｉ
Ｃ層のモース硬度が８程度であるので、モース硬度が８
以上、好ましくは８〜９の微粒子が好ましい。

【００４０】研磨材微粒子１５の大きさは、トナー母粒
子３３の平均粒径をＤ、研磨材微粒子の平均粒径をｄと
すると、Ｄ／ｄ＝１０〜５０が好ましく、より好ましく
は１０〜４０の範囲である。これにより、研磨材微粒子
１５がトナー母粒子１３の表面にしっかりと固定され、
また、研磨材微粒子１５による研磨効果が大きくなる。
なお、研磨材微粒子１５は、帯電調整や疎水化の目的
で、その表面に表面処理を施してもよい。また、流動性
等を調整する目的で、他の微粒子を併用してもよい。

【００４１】トナー母粒子１３としては、従来のトナー
自体と同様の構成のものが用いられ、例えば、バインダ
ー樹脂、着色剤、荷電制御剤、オフセット防止剤などを
配合することができる。また、磁性体を添加して磁性ト
ナーとすることもできる。バインダー樹脂としては、ス
チレン・アクリル共重合物等のポリスチレン系樹脂に代
表されるビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂などが用い
られる。

【００４２】着色剤としてはカーボンブラックをはじめ
各種の顔料、染料が；荷電制御剤としては第４級アンモ
ニウム化合物、ニグロシン、ニグロシン塩基、クリスタ
ルバイオレット、トリフェニルメタン化合物等が；オフ
セット防止剤、定着向上助剤としては低分子量ポリプロ
ピレン、低分子ポリエチレンあるいはその変性物等のオ
レフィンワックス；磁性体としてはマグネタイト、フェ
ライトなどが使用できる。

【００４３】本発明のトナー母粒子は、常法により、例
えば２軸押出機、ニーダ等で各成分を溶融混練後、ジェ
ットミル等で粉砕し、分級することにより得られる。ト
ナーの平均粒径は一般に２０μｍ以下が好ましく、より
好ましくは１５μｍ以下である。

【００４４】このようなトナー１１を用いると、現像剤
の撹拌、混合時に、トナー１１が磁性粉体キャリアの表
面を研磨し、粉体キャリア表面に融着したスペント物を
研磨除去する。したがって、スペントは一定量以上、堆
積、成長することがなく、長期間にわたって安定した画
像品質が得られる。

【００４５】スペントは、抵抗値と全炭素質から両方の
キャリアに対するスペント量が定量される。また、樹脂
キャリアの使用樹脂が溶剤不溶の場合は、「磁気ブラシ
現像機の検討」、有村孝文、電子写真学会誌、第９巻、
第２号（１９８１）に記載の方法によっても測定でき
る。さらに、キャリア中の特定の元素の定量によって
も、測定精度を向上させることができる。

【００４６】しかし一方において、従来の有機系の感光
体ドラムやセレンを主体とした感光体ドラムでは、本発
明の研磨性トナーを用いた場合に、傷付いたり、研磨さ
れてしまい、耐久性に問題がある。そこで、本発明では
感光体として表面硬度が高いａ−Ｓｉ系感光体ドラムを
用いることにより、システムとして良好な結果を得た。
また同時に、研磨性トナーがＳｉ系感光層を損傷するこ
となく、Ｓｉ系感光層表面をクリーニングするので、Ｓ
ｉ系感光体の像流れ対策も実現できる。

【００４７】図２は、ａ−Ｓｉ系の感光体２１の感光層
の層構成を示す断面図である。導電性基体２３上には、
Ｓｉ：Ｇｅ：Ｈ等からなる光吸収層２５、Ｓｉ：Ｈ：
Ｂ：Ｏ等からなるキャリア注入阻止層２７、Ｓｉ：Ｈ等
からなるキャリア励起・輸送層２９（光導電層）、表面
保護層３１が順次積層されている。

【００４８】表面保護層３１は、代表的にはＳｉＣから
形成されている。このＳｉＣ層（表面保護層３１）は平
滑でなく、微小な突起物（コーン）が数多く存在し、ま
た、親水性が強く、コロナ放電によって生じるイオン生
成物が付着する。したがって、連続プリントを重ねた
り、高湿条件下でプリントを開始すると、トナーの感
光体ドラムへの付着およびトナーフィルミングの発生、
イオン生成物として硝酸アンモニウム等の親水性化合
物の付着などが起こり、感光体の電荷がリークし、いわ
ゆる“像流れ”が発生する。しかも、これらの生成物
は、表面保護層３１であるＳｉＣ層の微小突起物と微小
突起物との間に溜る傾向が強く、通常のクリーニングで
は“像流れ”を防止できない。

【００４９】これに対して、本発明の研磨性トナーは、
研磨材微粒子１５により、微小突起物の先を研磨して感
光体表面を平滑化するとともに、同時に微小突起物と微
小突起物の間に堆積したイオン生成物を取り除いて像流
れを防止し、この結果、現像安定性も確保される。しか
も、このような効果を有する本発明のトナーは、クリー
ニングブレード、摺擦ローラ等で研磨された場合でも、
ａ−Ｓｉ感光体表面に大きな傷を付けることがない。

【００５０】次に、本発明の画像形成プロセスについ
て、図３に沿って具体的に説明する。図３は、摺擦ロー
ラ（圧接部材）４７が設けられている点を除いて、従来
からの一般的な画像形成装置と変わるところがない。

【００５１】表面保護層として０．３〜１μｍ程度のＳ
ｉＣ層を有するドラム状のａ−Ｓｉ系感光体２１の周囲
には、コロナ帯電器４１、ＬＥＤヘッド４３（露光
器）、現像器５１、転写器４５、摺擦ローラ４７、クリ
ーニングブレード４９が配設されている。コロナ帯電器
４１による感光体２１の表面の均一帯電、ＬＥＤヘッド
４３による選択画像露光による静電潜像の形成後に、現
像器５１の現像ローラ５５により現像剤９１が感光体２
１の表面に供給され、現像によりトナー１１からなる可
視像が形成される。このとき、現像剤９１中のトナー１
１により、感光体２１の表面が摩擦されて、表面のＳｉ
Ｃ層が研磨される。また、研磨材微粒子１５は、トナー
母粒子１３にしっかりと固定されているので脱落するこ
となく、現像不良、画像欠陥などの原因となることがな
い。

【００５２】現像器５１は、主として現像タンク５３、
感光体２１の表面に現像剤９１を搬送する現像ローラ５
５、撹拌部材５７、現像剤９１の層厚を規制するドクタ
ーブレード５９（規制ブレード）から構成されている。

【００５３】本発明では、比重が軽い樹脂キャリアに対
して比重が大きな粉体キャリアを混合した複合キャリア
系を用いることにより、キャリアとトナーとからなる２
成分現像剤の流動性が改善され、トナーを均一混合し、
また、所定値まで安定して均一帯電することができ、し
かも研磨性トナーとの混合・撹拌によりスペントが防止
される。よって、長期にわたって、画像カブリがない良
好な画像形成ができるとともに、トナーの機内飛散を防
止できる。

【００５４】図４は、ドラム状の感光体２１と現像ロー
ラ５５との関係を示す説明図であり、現像剤は図示を省
略してある。現像ローラ５５は、現像スリーブ６３内に
マグネットローラ６１を内包してなり、マグネットロー
ラ６１および／または現像スリーブ６３が回転すること
により、現像剤は矢印Ｍ方向に、搬送される。

【００５５】現像剤は、ドクターブレード５９と現像ロ
ーラ５５との表面とのギャップＧ₁（ブレードギャッ
プ）によって層厚を規制され、感光体２１の表面に供給
される。感光体２１と現像ローラ５５とは、その表面間
のギャップＧ₂ （現像ギャップ）を保って対向してお
り、この対向部を中心として、現像剤により感光体２１
表面の静電潜像の現像がなされる。現像バイアス電源６
５により、現像バイアス電圧が現像ローラ５５（現像ス
リーブ６３）に印加されており、現像ローラ５５の表面
の電位（現像バイアス電位）と、感光体２１の表面に形
成された静電潜像部の感光体表面電位との差が、トナー
の感光体２１表面への移行（現像）の駆動力として働
く。

【００５６】本発明では、ブレードギャップＧ₁ を０．
５０〜１．２５ｍｍとする。ブレードギャップＧ₁ が
０．５０ｍｍ未満となると、安定な現像剤層を形成でき
ない。一方、１．２５ｍｍを超えると以下に示す現像ギ
ャップとの関係から良好な画像が得られない。

【００５７】また、現像ギャップＧ₂ は０．７５〜１．
５０ｍｍとする。現像ギャップＧ₂が０．７５ｍｍ未満
となると、良好な画像が得られず、一方、１．５０ｍｍ
を超えるとキャリア引き等が発生する。さらに、形成さ
れる画像の白地部に対応する静電潜像部の感光体表面電
位と現像バイアス電位との差を、５０〜３００Ｖとす
る。この電位差が５０Ｖ未満ではカブリが発生しやす
く、一方、３００Ｖを超えるとキャリア引きが発生しや
すい。

【００５８】また、形成される画像の黒地部に対応する
静電潜像部の感光体表面電位と現像バイアス電位との差
を、１００〜５００Ｖ、好ましくは２００〜４００Ｖと
する。この電位差が１００Ｖ未満では良好な画像が得ら
れず、一方、５００Ｖを超えると画像エッジ部でキャリ
ア引きが発生する。

【００５９】静電静像部の感光体表面電位は、感光体の
帯電特性、帯電条件、露光条件によって決定するので、
現像バイアス電源６５による印加電圧を制御することに
より、上記の電位差をコントロールできる。

【００６０】本発明では、上記の如くギャップＧ₁ ，Ｇ
₂ および電位差を規定することにより、キャリア引きを
防止して、良好な画像を現像することができる。感光体
２１の表面に現像されたトナー１１は、転写器４５によ
り紙９３（被転写材）に転写され、ついで、定着器(図
示を省略)により紙９３上に定着される。

【００６１】転写工程においては、感光体２１の表面上
のトナー１１がすべて紙９３に転写されるのではなく、
一部のトナー１１（残存トナー）が感光体２１上に残
る。この残存トナー１１は、摺擦ローラ４７により感光
体２１の表面に対して圧接され、ＳｉＣ層を研磨し、さ
らにトナー１１の研磨材微粒子１５による研磨効果が大
きくなる。

【００６２】ついで、感光体２１上の残存トナー１１
は、クリーニングブレード４９により感光体２１の表面
から除かれるが、このときも、クリーニングブレード４
９と感光体２１との間に掛けられる機械的な力により、
トナー１１の研磨材微粒子１５によって感光体２１の表
面ＳｉＣ層が研磨される。

【００６３】摺擦ローラ４７としては弾性ローラが用い
られ、感光体２１の表面に対して摺擦ローラ４７を圧接
し、感光体２１に対しズリ応力が掛かるように回転させ
ることにより、感光体２１の表面が研磨、クリーニング
される。また、感光体２１の内面にヒータを取り付けて
加熱することにより、像流れ防止効果をさらに改善する
ことができる。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば、磁性樹脂キャリアと磁
性粉体キャリアとを併用し、これに研磨性トナーを混合
して現像剤とし、ａ−Ｓｉ系感光体を用い、かつ、ブレ
ードギャップ、現像ギャップおよび現像バイアス条件を
規定することにより、現像剤を確実に撹拌、混合し、必
要な十分な帯電量を任意に設定してトナーに安定して賦
与し、しかもキャリア引きを防止して現像することがで
きる。しかもスペントの生成を防止し、その結果、カブ
リ、画像不良の発生が防止され、長期にわたって良好な
画像形成ができ、現像剤の交換が長期間必要ない。

【００６５】また、撹拌による現像剤の劣化が少なく耐
久安定性が良好であり、長期にわたって安定して高品質
の画像を得ることができるなど、プロセス的に優れたも
のである。

【００６６】

【実施例】

（１） 樹脂キャリアの製造 特開平２−２２００６８号公報記載の方法に準拠し、マ
グネタイトの存在下に水性媒体中でフェノールとホルマ
リンとを縮合させ、マグネタイトを８５重量％およびフ
ェノール樹脂１５重量％からなるコア粒子を得た。この
コア粒子に対して３重量％のシリコーン樹脂をコーティ
ングし、乾燥硬化させて表面樹脂コート層を形成し、磁
性樹脂キャリアを製造した。この樹脂キャリアは、平均
粒径６０μｍ、比重３．０であった。

【００６７】（２） 粉体キャリアの製造 Ｆｅ₂Ｏ₃・ＣｕＯ・ＺｎＯ系のフェライトを用い、平均粒
径６０μｍ、飽和磁化６８ｅｍｕ／ｇ、抵抗１０⁸Ω・ｃ
ｍのノンコート磁性粉体キャリアを製造した。

【００６８】 （３） 研磨性トナーの製造 スチレン／アクリル酸ｎ−ブチル共重合体（共重合比80/20） 90重量部 カーボンブラック（ＭＡ-100，三菱化成工業（株）製） 5重量部 ポリプロピレンワックス(ビスコール550Ｐ，三洋化成工業(株)製) 3重量部 帯電制御剤（コピーブルーＰＲ，ヘキスト社製） 2重量部

【００６９】上記配合比のトナー材料を高速ミキサーに
より十分混練、粉砕して分級し、平均粒径１０μｍのト
ナー母粒子を得た。このトナー母粒子に対して５重量％
のアルミナ（研磨材）微粒子（平均粒径０．４μｍ）を
添加、混合したのち、表面改質装置（ハイブリタイザ
ー、（株）奈良機械製作所製）で処理して、アルミナ微
粒子が表面に固定化された研磨性トナーを得た。このア
ルミナ微粒子は、モース硬度が９で、表面が研磨性を有
している。また、一方、アルミナ微粒子を固定化せず
に、トナー母粒子のままで比較用のトナー（研磨材なし
トナー）を製造した。

【００７０】（４） 現像剤の調製 上記のキャリアおよびトナーを以下の割合で混合して、
下記の現像剤を作成した。 実施例１：磁性樹脂キャリア２０ｗｔ％＋磁性粉体キャ
リア７５ｗｔ％＋研磨性トナー５ｗｔ％ 比較例１：磁性樹脂キャリア２０ｗｔ％＋磁性粉体キャ
リア７５ｗｔ％＋研磨材なしトナー５ｗｔ％

【００７１】（５） 像流れおよびスペントの評価 実施例１および比較例１の現像剤を用い、図３に示した
装置を用いて３０万枚の連続プリントを行ない、以下の
基準でドラムによる黒点、像流れについて評価し、併せ
て３０万枚プリント後の表面ＳｉＣ層の膜厚をＸＰＳに
より測定した。結果は、表１に示した。また、同様に３
０万枚連続プリントしたときの現像剤のスペント量を全
炭素測定器により測定を、算出し、図６に示した。

【００７２】（ｉ） 黒点 ○：全く黒点が見られない △：少し黒点が見られる ×：黒点が多い

【００７３】（ｉｉ） 像流れ ○：全く像流れが発生しない △：少し像流れが発生する ×：全面に像流れが発生する

【００７４】

【表１】

【００７５】なお、感光体としては、導電性基体上に光
吸収層（Ｓｉ：Ｇｅ：Ｈ，０．２〜５μｍ）、キャリア
注入阻止層（Ｓｉ：Ｈ：Ｂ：Ｏ，０．２〜４μｍ）、キ
ャリア励起・輸送層（Ｓｉ：Ｈ，１５〜３０μｍ）、Ｓ
ｉＣ表面保護層を順次積層したａ−Ｓｉ系感光体を用
い、ＳｉＣ表面保護層の膜厚は５０００Åに統一した。
初期と３０万枚プリント後の両方において、ａ−Ｓｉ系
感光体の表面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用い５００
０倍で観察したところ、初期に比べて３０万枚プリント
後では、コーンが減少し表面が平滑化されていた。

【００７６】また、現像条件は以下の通りとした。 ブレードギャップ：１．２ｍｍ 現像ギャップ：１．２ｍｍ 現像バイアス電位：３２０Ｖ （白地部と現像バイアス電位との電位差：１００Ｖ） （黒地部と現像バイアス電位との電位差：３００Ｖ）

【００７７】（６） 電位差について 現像バイアス電源による印加電圧をコントロールし、画
像の白地部および黒色部の電位と、現像バイアス電位と
の電位差を種々変更する以外は、上記と同様にして実施
例１の現像剤を用い連続プリントし、画像評価およびキ
ャリア引きの有無を観察してその結果を表２に示した。

【００７８】 画像（カブリ）評価法 ○：カブリが全く発生しない △：実用上問題のないカブリが発生 ×：全面にカブリが発生

【００７９】 画像濃度 ○：十分濃い △：やや薄い ×：薄い

【００８０】 キャリア引きの評価 ○：キャリア引きが発生しない △：画像エッジ部にキャリア引き発生 ×：全面にキャリア引き発生

【００８１】 現像器トルク ○：小さい △：やや大きい ×：大きい

【００８２】

【表２】 実験No. １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ 10 11 12 13 14 電位差(Ｖ)： 白地部 25 50 75 100 150 200 250 300 350 100 100 100 100 100 黒地部 300 300 300 300 300 300 300 300 300 50 125 200 350 400 画像(カブリ)評価： 初期 × △ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 20万枚後 × △ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 画像濃度： 初期 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ × △ △ ○ ○ 20万枚後 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ × △ △ ○ ○ キャリア引き： 初期 ○ ○ ○ ○ ○ ○ △ △ × ○ ○ ○ ○ ○ 20万枚後 ○ ○ ○ ○ ○ ○ △ △ × ○ ○ ○ ○ ○

【００８３】（７） ギャップについて ブレードギャップＧ₁ および現像ギャップＧ₂ につい
て、組立て調整によりギャップ幅を種々変化させる以外
は、前述の表２の実験Ｎｏ．４と同じ条件でそれぞれ連
続プリントして、それらの画像およびキャリア引きを評
価し、その結果を表３に示した。

【００８４】

【表３】 実験No. 15 16 17 18 19 20 21 22 ギャップ(mm)： ブレードギャップ 1.00 1.00 1.00 1.00 0.50 0.75 1.25 1.50 現像ギャップ 0.50 0.75 1.00 1.25 1.00 1.00 1.00 1.00 画像(カブリ)評価： 初期 ○ ○ ○ ○ △ ○ ○ ○ 20万枚後 ○ ○ ○ ○ △ ○ ○ ○ 画像濃度： 初期 ○ ○ ○ ○ △ ○ ○ ○ 20万枚後 ○ ○ ○ ○ △ ○ ○ ○ キャリア引き： 初期 ○ ○ ○ ○ △ ○ ○ ○ 20万枚後 ○ ○ ○ ○ △ ○ ○ ○ 現像器トルク × △ ○ ○ ○ ○ △ ×

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のトナーの実施例を示すモデル断面図で
ある。

【図２】ａ−Ｓｉ系の感光体の層構成の一例を示す説明
断面図である。

【図３】本発明の実施するための画像形成装置の一例を
示す説明図である。

【図４】感光体と現像ローラとの関係を示す説明図であ
る。

【図５】プリント枚数とスペント量との関係を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１１ トナー １３ トナー母粒子 １５ 研磨材微粒子 ２１ 感光体 ２３ 導電性基体 ２５ 光吸収層 ２７ キャリア注入阻止層 ２９ キャリア励起・輸送層 ３１ 表面保護層 ４１ コロナ帯電器 ４３ ＬＥＤヘッド ４５ 転写器 ４７ 摺擦ローラ ４９ クリーニングブレード ５１ 現像器 ５３ 現像タンク ５５ 現像ローラ ５７ 撹拌部材 ５９ ドクターブレード ６１ マグネットローラ ６３ 現像スリーブ ６５ 現像バイアス電源 ９１ 現像剤 ９３ 紙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−131546（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−79863（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−61776（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−225270（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−170661（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−229037（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/08 G03G 9/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体上に一様に帯電させた後、該帯電
   面を露光して静電潜像を形成し、キャリアとトナーとか
   らなる現像剤を用いて現像ローラから直流電圧の現像バ
   イアスを印加しつつ前記感光体上に形成された静電潜像
   を現像する画像形成方法において、前記 現像剤として、 （ａ） 磁性体微粒子をバインダー樹脂中に分散した磁
   性樹脂キャリアと、 （ｂ） 実質上磁性体粒子そのものからなる磁性粉体キ
   ャリアと、 （ｃ） 表面に研磨材微粒子が固着された研磨性トナー とを含有する複合キャリア型２成分現像剤を用い、前記 感光体として、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）
   系感光層を有するａ−Ｓｉ系感光体を用い、前記 感光体と現像ローラとのギャップを０．７５〜１．
   ５０ｍｍとし、前記 現像ローラと、現像ローラ上の現像剤の層厚を規制
   する規制ブレードとのギャップを０．５０〜１．２５ｍ
   ｍとし、前記 感光体上に形成される白地部に対応する静電潜像の
   感光体表面電位と、前記現像バイアス電位との電位差を
   ５０〜３００Ｖとし、前記 感光体上に形成される黒地部に対応する静電潜像の
   感光体表面電位と、前記現像バイアス電位との電位差を
   １００〜５００Ｖとすることを特徴とする画像形成方
   法。