JP2003270865A

JP2003270865A - 現像方法

Info

Publication number: JP2003270865A
Application number: JP2003001439A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Takahashi; 宏明高橋; Kimitoshi Yamaguchi; 公利山口; Akihiro Koban; 昭宏小番; Naoki Imahashi; 直樹今橋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-01-11
Filing date: 2003-01-07
Publication date: 2003-09-25
Anticipated expiration: 2023-01-07
Also published as: JP4208119B2

Abstract

(57)【要約】【課題】キャリアの電気抵抗変動に対し安定なベタ画
像現像能力を供給しかつ良好な画質の得られる現像方法
を提供する。【解決手段】感光体２と現像スリーブ１の最近接部に
おける現像剤の充填密度を１．３〜２．０ｇ／ｃｍ³と
し、感光体２と磁気ブラシが接触する現像ニップ幅を２
ｍｍ以下とし、且つ該現像剤に含まれるキャリアを磁性
を有する芯材粒子と該粒子表面を被覆する樹脂層とから
形成し、該キャリアの平均重量粒径を２５〜４５μｍと
し、該キャリア中の４４μｍ未満の粒径の粒子を６０重
量％以上とし、２２μｍ未満の粒径を７重量％以下とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、現像方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】乾式の電子写真方式には現像スリーブ、
ブレードなどでトナーに帯電を付与する一成分現像方式
と、トナーにキャリアを混合し、キャリアにより帯電を
付与する二成分現像方式がある。二成分現像方式は、一
成分現像方式に比べ、トナーの帯電特性が安定している
こととトナー供給能力が高いことから主に中高速機に使
用されている。

【０００３】キャリアの役割は一般に帯電の付与とトナ
ーを現像部へ搬送することである。しかしながらキャリ
ア自体の特性が画像に大きな影響を与え、高画質化へ重
要な役割を果たす。

【０００４】キャリア特性の中でキャリアの電気抵抗は
現像能力に大きな影響を与える。キャリア電気抵抗の低
抵抗化は現像電極を近接したことと同等の効果があると
言われ、抵抗が高いキャリアに比べ、低抵抗キャリアで
はベタ画像の現像能力が高い。そのため高いベタ現像能
力が要求されるカラーコピー機では文字や細線の再現性
が要求されるモノクロ機に比べ比較的低抵抗なキャリア
が使用されている。

【０００５】コートキャリアの電気抵抗はコート層材料
及びキャリア芯材の電気抵抗値以外にコート層の膜厚に
依存する。コート層を厚くすることによりキャリア電気
抵抗は増加し、一定の層厚を超えるとキャリア電気抵抗
値は一定になる。

【０００６】キャリアの電気抵抗を調整したコートキャ
リアでも実機の使用中に現像機内部での攪拌などにより
ストレスをうけ、コート層の膜削れにより経時でキャリ
アの電気抵抗が変化する。このキャリアの電気抵抗の変
動により、トナー現像量が経時で変化し、画質の変動が
起こる。このような経時の現像能力の変化は画像品質の
面で大きな問題となる。

【０００７】この問題に対し、コート膜の高強度化によ
り、キャリア抵抗の変動を少なくし、経時による現像能
力の安定性を向上する方法が知られている。コート膜の
高強度化を図る方法としては、例えば特開平６−１１０
２５５号公報（特許文献１）、特開２００１−１１７２
８７号公報（特許文献２）、特開２００１−１１７２８
８号公報（特許文献３）、特開２００２−２２９２７３
号公報（特許文献４）などが知られている。しかしなが
ら、最近では装置の小型化や複写速度の高速化に伴い、
現像剤量の少量化及び現像スリーブ線速の高速化が進
み、キャリアにかかるストレスが増大し、コート膜の削
れに対し大変厳しいプロセス条件になっており、このよ
うな膜の強度を向上したキャリアを使用しても経時に対
する現像能力の安定性は十分ではない。キャリアコート
膜の強度を向上させて経時の現像能力安定性を確保する
のではなく、膜削れによりキャリア抵抗が変動しても、
現像能力が安定なプロセスが強く要求されている。

【０００８】

【特許文献１】特開平６−１１０２５５号公報

【特許文献２】特開２００１−１１７２８７号公報

【特許文献３】特開２００１−１１７２８８号公報

【特許文献４】特開２００２−２２９２７３号公報

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、現像ニ
ップ部に現像剤を高密度に充填し、現像ニップ幅を狭め
て小径かつ粒径分布幅の狭いキャリアを使用すること
で、キャリア抵抗による現像能力の差が小さく、異常画
像のない良好な画像特性を得ることを見出した。

【００１０】図１に現像剤を高濃度充填したプロセス、
図２に従来プロセスのニップ部磁気ブラシの充填状態を
示す。従来プロセスでは高密度充填したプロセスに比べ
磁気ブラシの隙間が多く、隙間に面した現像可能なトナ
ーは現像電界の弱い現像スリーブ１側（磁気ブラシの谷
側）から先端まで広範囲にわたり、キャリア抵抗による
現像能力の寄与が現れやすいと考えられる。一方、ニッ
プ部に現像剤を高密度に充填した場合では磁気ブラシの
隙間に面した現像可能なトナーが現像電界強度の強い感
光体（潜像）２近傍に集中している。そのためキャリア
の電気抵抗の低抵抗化を行わなくても、十分トナーが現
像されやすく、キャリア抵抗による現像能力差が現れに
くい。

【００１１】しかしながら現像剤の高密度化をはかると
穂跡によるハーフトーン部の濃度ムラがひどくなる。こ
れは高密度化により磁気ブラシが感光体２に強く接触し
てしまい、感光体２に現像したトナーの一部をかきとる
ことが原因である。

【００１２】本発明者らは現像ニップ幅を２ｍｍ以下に
してかきとりが起こる領域を狭め、キャリア粒径を小径
化することによりきめの細かい磁気ブラシを形成し、粒
径分布幅を狭くして、均一な穂立ちにすることでニップ
部に現像剤を高密度に充填した場合でもハーフトーン部
の濃度ムラがない良好な画像が得られることを確認し
た。すなわち、キャリア抵抗変動に対し安定な現像能力
かつ良好な画質が得られる現像方法、及び電子写真用キ
ャリアが得られた。

【００１３】そこで本発明の目的は、キャリアの電気抵
抗変動に対し安定なベタ画像現像能力を供給しかつ良好
な画質の得られる現像方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、感光体と現像スリーブの最近接部における現像剤の
充填密度が１．３〜２．０ｇ／ｃｍ³であり、感光体と
磁気ブラシが接触する現像ニップ幅が２ｍｍ以下であ
り、且つ該現像剤に含まれるキャリアが磁性を有する芯
材粒子と該粒子表面を被覆する樹脂層とからなり、該キ
ャリアの重量平均粒径が２５〜４５μｍであり、該キャ
リア中の４４μｍ未満の粒径の粒子が６０重量％以上で
あり、２２μｍ未満の粒径の粒子が７重量％以下である
現像方法を最も主要な特徴とする。

【００１５】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
現像方法において、感光体と現像スリーブの最近接部の
距離としての現像ギャップが０．４ｍｍ以下である現像
方法を主要な特徴とする。

【００１６】請求項３記載の発明では、請求項１または
２記載の現像方法において、現像バイアス電圧として交
流電圧を印加する現像方法を主要な特徴とする。

【００１７】請求項４記載の発明では、請求項１〜３い
ずれかに記載の現像方法において、感光体と現像スリー
ブの最近接部における現像剤の充填密度が１．３〜１．
７ｇ／ｃｍ^３である現像方法を主要な特徴とする。

【００１８】請求項５記載の発明では、請求項１〜４い
ずれかに記載の現像方法において、感光体速度（Ｖｐ）
と現像スリーブ速度（Ｖｒ）の線速の比が１．２＜（Ｖ
ｒ／Ｖｐ）＜２．２である現像方法を主要な特徴とす
る。

【００１９】請求項６の発明では、請求項１〜５いずれ
かに記載の現像方法において、トナーの帯電量が３０μ
Ｃ／ｇ以下である現像方法を主要な特徴とする。

【００２０】請求項７記載の発明では、請求項１〜６い
ずれかに記載の現像方法で使用される、キャリア中の４
４μｍ未満の粒径の粒子が７５重量％以上である現像方
法を主要な特徴とする。

【００２１】請求項８記載の発明では、請求項１〜７い
ずれかに記載の現像方法で使用される、キャリア中の２
２μｍ未満の粒径の粒子が３重量％以下である現像方法
を主要な特徴とする。

【００２２】請求項９記載の発明では、請求項１〜８い
ずれかに記載の現像方法で使用される、キャリア中の２
２μｍ未満の粒径の粒子が１重量％以下である現像方法
を主要な特徴とする。

【００２３】請求項１０記載の発明では、請求項１〜９
いずれかに記載の現像方法で使用される、キャリア芯材
の１０００Ｏｅの磁気モーメントが７６〜１００ｅｍｕ
／ｇである現像方法を主要な特徴とする。

【００２４】請求項１１記載の発明では、請求項１〜１
０いずれかに記載の現像方法で使用される、キャリアの
嵩密度が２．２ｇ／ｃｍ³以上である現像方法を主要な
特徴とする。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の現像方法では、現像ニッ
プ部の現像剤の充填密度が１．３〜２．０ｇ／ｃｍ³で
ある。ここで言う現像剤ニップ部の現像剤充填密度と
は、汲み上げ量を現像ギャップ（感光体２と現像スリー
ブ１の最近接部の距離）で割った値である。ここで汲み
上げ量とは使用されるプロセススピードで感光体２、現
像スリーブ１を６０秒攪拌させた後、マシンを強制的に
停止させドクターブレードを通過し、現像領域に入る前
の１ｃｍ²あたりの、現像剤のグラム数とする。

【００２６】現像ニップ部の現像剤充填密度としては
１．３〜２．０ｇ／ｃｍ^３が望ましく、より好ましくは
１．３〜１．７ｇ／ｃｍ^３である。１．３ｇ／ｃｍ^３未
満では経時による現像能力の変化が大きく、１．３ｇ／
ｃｍ^３以上にすることで経時による現像能力の変化が小
さくなる。また２．０ｇ／ｃｍ^３を超えると現像能力が
低下しかつハーフトーン部にひどい濃度むらが生じる。

【００２７】また１．３ｇ／ｃｍ^３未満の場合は磁気ブ
ラシの隙間が多いことが確認され、増加し、図２に示す
磁気ブラシのように現像可能なトナーは現像電界の強い
最先端だけでなく、現像電界の弱いスリーブ寄りにも存
在し、キャリア抵抗による現像能力差があらわれやすい
と考えられる。

【００２８】しかしながら、現像剤充填密度を１．３ｇ
／ｃｍ³以上にすると図１のように磁気ブラシの隙間が
埋まり現像可能なトナーが現像電界の強い感光体２近傍
に集中し、現像されやすくなると考えられる。そのため
抵抗の高いキャリアを使用してもトナーは十分現像され
やすく、低抵抗キャリアとの現像能力の差が少なくなっ
たと考えられる。しかし、現像剤を２．０ｇ／ｃｍ³を
超えて密に充填すると、現像剤が密につまり過ぎて磁気
ブラシの隙間がほとんどなくなり、現像能力が低下し、
ハーフトーン部の濃度むらがひどくなると考えられる。

【００２９】さらに、現像ギャップは０．４ｍｍ以下で
あることが好ましい。ニップ部に現像剤を高密度に充填
するにはドクターギャップを調整し、磁気ブラシの汲み
上げ量を上げる方法と現像ギャップを狭くする方法があ
る。

【００３０】図３に汲み上げ量を上げることにより高密
度化を図った磁気ブラシの充填状態を示しており、図１
と同じ現像剤充填密度の模式図である。現像ギャップの
狭い図１の方が現像電界が強いため、汲み上げ量を上げ
て高密度化を行った図３の場合に比べキャリア抵抗によ
る現像能力差が小さい。

【００３１】さらに現像バイアス電圧として交流電圧を
印加することが望ましい。交流を印加することによりキ
ャリア表面からのトナーの脱離が促進され、印加しない
場合に比べトナーの現像能力が向上し、キャリア抵抗に
よる現像能力差が少なくなる。

【００３２】上記のように現像ニップ部の現像剤充填密
度を高くすることでキャリア抵抗の変動に対して現像能
力差が小さくなる。しかしながら高密度化したことによ
りハーフトーン部の濃度むらが顕著に発生し、異常画像
がでる。本発明の充填密度である１．３〜２．０ｇ／ｃ
ｍ^３でも濃度むらが出る。このような濃度むらは現像ニ
ップ部に現像剤を高密度に充填したことにより感光体２
に磁気ブラシが強く接触し、感光体２上に現像されたト
ナーの一部をかきとることが原因であると考えられる。

【００３３】そこでかきとりが起きている領域を狭める
ため現像ニップ幅の狭幅化を検討した。その結果、ニッ
プ幅を２ｍｍ以下にすることでハーフトーン部の濃度ム
ラが大きく改善がはかられたものの、以前として濃度む
らが大きい部分が一部にみられた。

【００３４】そこで、キャリアを小径化し、キャリア粒
径分布幅を狭くすることできめが細かく、均一な磁気ブ
ラシの検討を行った。磁気ブラシを細かくしたことによ
り、かきとりが起きた場合でもその穂跡が目立たなくな
り、また均一な磁気ブラシにしたことにより、かきとり
が均一に行われ、濃度むらが目立たなくなったと考えら
れる。

【００３５】本発明のキャリアにおいてその重量平均粒
径は２５〜４５μｍである。この範囲より大きいと磁気
ブラシが粗くなり、穂跡による濃度むらが目立つように
なる。さらに４４μｍより小さな粒径を有する粒子の含
有割合は６０重量％以上で、好ましくは７５重量％以上
である。６０重量％未満だと磁気ブラシが粗くなり、穂
跡が目立ち、また粒径分布が広いことから磁気ブラシが
不均一になり濃度むらが目立つ。しかし、６０重量％以
上にすることによりそのような穂跡や濃度むらが改善さ
れ、特に７５重量％以上にすることによりさらに改善さ
れる。

【００３６】さらに２２μｍより小さい粒径を有する割
合が７重量％以下である。２２μｍより小さい粒径を有
する割合が７重量％より大きいと磁気ブラシの穂が不均
一になりハーフトーン部の濃度むらが目立つ。

【００３７】上記のような小径のキャリアを使用すると
キャリア１個あたりの磁気モーメントが小さいためキャ
リア付着が問題になる。キャリア付着は感光体２上の画
像部又は地肌部にキャリアが付着してしまう現象で、ド
ラムや定着ローラーの傷の原因になり異常画像を引き起
こす。特にキャリア付着を起こしやすいのはキャリア粒
径２２μｍ以下のキャリア粒子であることを確認した。
その２２μｍより小さな粒子の割合が上記の７重量％以
下の場合ではキャリア付着のレベルは問題にならない程
度であるが、３重量％以下にすることによりキャリア付
着はさらに改善され、さらに好ましくは１重量％以下で
ある。

【００３８】さらに芯材の磁気モーメントが１０００Ｏ
ｅ（≒７９×１０００Ａ／ｍ）において７６ｅｍｕ／ｇ
以上である時にキャリア付着が大幅に改善された。しか
しながら１００ｅｍｕ／ｇより大きくなると磁気ブラシ
が粗くなり、やはり穂跡が目立つようなるので芯材は１
０００Ｏｅの磁気モーメントとしては７６〜１００ｅｍ
ｕ／ｇであることが望ましい。

【００３９】上記の磁化の測定は以下のようにして測定
した。Ｂ−Ｈトレーサー（ＢＨＵ−６０／理研電子
（株）製）を使用し、円筒のセルにキャリア芯材粒子
１．０ｇを詰めて装置にセットする。磁場を徐々に大き
くし３０００Ｏｅ（≒７９×３０００Ａ／ｍ）まで変化
させ、次に徐々に小さくして零にした後、反対向きの磁
場を徐々に大きくし３０００Ｏｅとする。更に徐々に磁
場を小さくして零にした後、最初と同じ方向に磁場をか
ける。このようにしてＢ−Ｈカーブを図示し、その図よ
り１０００Ｏｅの磁気モーメントを算出する。

【００４０】さらにキャリアの嵩密度は２．２ｇ／ｃｍ
^３以上であることが望ましい。嵩密度が小さい芯材は多
孔性で表面の凹凸が大きい。多孔性の場合は１０００Ｏ
ｅの磁気モーメントが大きくても１粒子当たりの実質的
な磁気モーメントが小さくなるためキャリア付着に対し
て不利であり、凹凸が大きい場合には場所によりコート
樹脂の厚みが違い、帯電量及び抵抗に不均一が生じやす
く耐久性、キャリア付着に影響を与える。

【００４１】キャリア素材としては特に制限されない
が、従来公知の磁性粒子が使用できる。例えばマグネタ
イト、ヘマタイト、Ｌｉ系フェライト、Ｃｕ−Ｚｎ系フ
ェライト、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェ
ライト、Ｂａフェライト、鉄、コバルト、ニッケルなど
が挙げられる。

【００４２】本発明においてより好ましく用いられる１
０００Ｏｅの磁場を印加した時の磁気モーメントが７６
ｅｍｕ／ｇ〜１００ｅｍｕ／ｇの範囲内の芯材粒子とし
てはマグネタイト系、Ｍｎ−Ｍｇ−Ｓｒ系、Ｍｎ系フェ
ライトなどである。

【００４３】本発明においてさらに好ましくは感光体と
現像ローラーの線速比（Ｖｒ／Ｖｐ）が１．２〜２．２
である。線速比が２．２を超えると、潜像を通過する磁
気ブラシが多いためかきとりも多く、問題ない程度では
あるがやはり穂跡が目立ってくる。逆に線速比が１．２
未満の場合は、かきとりによる穂跡は目立たないが、問
題ない程度ではあるが画像濃度が出にくい。

【００４４】本発明において、さらに好ましくはトナー
の帯電量が３０μＣ／ｇ以下である。３０μＣ／ｇを超
えると、カウンターチャージが大きくなり、問題ない程
度ではあるがキャリア付着が悪化する。また帯電量の下
限については帯電量が低いと弱帯電のトナーが非画像部
へ現像されるいわゆる地肌カブリなどの異常画像を引き
起こすことから５μＣ／ｇ程度は必要である。なお、帯
電量の測定はブローオフ法により行った。

【００４５】キャリアコート層としても特に制限はされ
ず従来公知のものが使用できる。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）；ペルヒドロポリ
シラザン又はその変性品（部分酸化品を含む）；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；ユリア樹脂；メラミン樹脂；ベンゾグアナ
ミン樹脂；エポキシ樹脂等が挙げられる。中でも本発明
の構成要件を満たすために好ましいコート層材料として
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がより好ましい。

【００４６】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
（化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。

【００４７】

【化１】

【００４８】上記式中、Ｒ１は水素原子、炭素原子１〜
４のアルキル基又はフェニル基、Ｒ２及びＲ３は水素
基、炭素原子数１〜４のアルコキシ基、フェニル基、フ
ェノキシ基、炭素原子数２〜４のアリケニル基、炭素原
子数２〜４のアルケニルオキシ基、ヒドロキシ基、カル
ボキシル基、エチレンオキシド基、グリシジル基又は下
記式（化２）で示される基である。

【化２】上記式中Ｒ４、Ｒ５はヒドロキシ基、カルボキシル基、
炭素原子数１〜４のアルキル基、炭素原子数１〜４のア
ルコキシ基、炭素原子数２〜４のアルケニル基、炭素原
子数２〜４のアルケニルオキシ基、フェニル基、フェノ
キシ基、ｋ、ｌ、ｍ、ｎ、ｏ、ｐは１以上の整数を示
す。

【００４９】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。

【００５０】またコート液には抵抗調整のために添加物
を加えても良い。例えば抵抗調整の添加物としては、従
来公知のカーボン、Ａｌ等の金属紛、各種の方法で作ら
れたＳｎＯ₂及び種々の元素をドープしたＳｎＯ₂、ホウ
化物例えばＴｉＢ₂、ＺｎＢ₂、ＭｏＢ₂、炭化ケイ素、
及び導電性高分子などが挙げられる。

【００５１】また、キャリアコア材粒子及び／又はコー
ト層中には、これらの抵抗制御剤の分散性や密着性を向
上する目的でシランカップリング剤、チタンカップリン
グ剤等のカップリング剤を助剤として添加しても良い。

【００５２】本発明で用いられるシランカップリング剤
の例としては、下記（化３）式で示される化合物が挙げ
られる。

【００５３】

【化３】ＹＲＳｉＸ₃ 但し、Ｘはけい素原子に結合している加水分解基でクロ
ル基、アルコキシ基、アセトキシ基、アルキルアミノ
基、プロペノキシ基などがある。Ｙは有機マトリックス
と反応する有機官能基でビニル基、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
がある。Ｒは炭素数１〜２０のアルキル基又はアルキレ
ン基である。

【００５４】この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。

【００５５】

【実施例】以下、本発明を製造例、実施例、比較例を用
いて説明する。以下において「部」は重量部を表す。

【００５６】表１にキャリア製造例の特性をまとめたも
のを示す。

【表１】

【００５７】「キャリア製造例１」使用コート液：ストレートシリコーン樹脂（固形分：２０％相当）６３０部トルエン６３０部アミノシラン６部カーボン３部

【００５８】上記に示すシリコーン樹脂溶液を流動床型
コーティング装置を使用して、芯材粒子（Ｃｕ−Ｚｎ
系フェライト、重量平均粒径３５μｍ、４４μｍ未満の
粒子：６０重量％以上、２２μｍ未満の粒子：７重量％
以下）５ｋｇの各粒子上に、１００℃の雰囲気下で３０
ｇ／ｍｉｎの割合で塗布し、塗布後は電気炉で２５０
℃、１２０分の焼成を行い、膜厚０．５μｍのコートキ
ャリアＡを得た。

【００５９】「キャリア製造例２」芯材粒子（２２μ
ｍ未満の粒子の割合が３重量％以下を除いては芯材粒子
と同じ）を使用する以外は製造例と全く同様にキャ
リアＢを得た。

【００６０】「キャリア製造例３」芯材粒子（２２μ
ｍ未満の粒子の割合が１重量％以下を除いては芯材粒子
と同じ）を使用する以外は製造例と全く同様にキャ
リアＣを得た。

【００６１】「キャリア製造例４」芯材粒子（４４μ
ｍ未満の粒子の割合が７５重量％以上を除いては芯材粒
子と同じ）を使用する以外は製造例と全く同様にキ
ャリアＤを得た。

【００６２】「キャリア製造例５」芯材粒子（４４μ
ｍ未満の粒子の割合が５０重量％以上、且つ２２μｍ未
満の粒子の割合が１０重量％以上の点以外は芯材粒子
と同じ）を使用する以外は製造例と全く同様にキャリ
アＥを得た。

【００６３】「キャリア製造例６」芯材粒子（Ｍｎフ
ェライト、１０００Ｏｅの磁気モーメント８２ｅｍｕ／
ｇ、嵩密度２．３３、重量平均粒径３５μｍ、４４μｍ
未満の粒子：６０重量％以上、２２μｍ未満の粒子：７
重量％以下）を使用する以外は製造例と全く同様にキ
ャリアＦを得た。

【００６４】「キャリア製造例７」芯材粒子（マグネ
タイト、１０００Ｏｅの磁気モーメントが８０ｅｍｕ／
ｇ、嵩密度２．３６、重量平均粒径３５μｍ、４４μｍ
未満の粒子：６０重量％以上、２２μｍ未満の粒子：７
重量％以下）を使用する以外は製造例と全く同様にキ
ャリアＧを得た。

【００６５】「キャリア製造例８」コート液のアミノシ
アラン量を６部から４．５部に変えた以外はキャリア製
造例１と全く同様にキャリアＨを得た。

【００６６】（評価方法）上記コートキャリアとｉｍａ
ｇｉｏ４０００用黒トナーを重量比で９３対７にして、
総重量が７００ｇになるように混合攪拌し現像剤を作製
する。上記作製現像剤はｉｍａｇｉｏ４０００カラー複
写機現像ユニットに充填し、ｉｍａｇｉｏ４０００カラ
ー改造複写機を使用し、評価条件により現像ギャップ、
現像ニップ幅、汲み上げ量の調整を行った。

【００６７】現像ニップ幅の調整方法としては現像スリ
ーブ１の感光体２に最近接した磁極（主極と呼ぶ）の半
値幅を狭くすることで行った。ここで、半値幅とは、法
線方向の磁力分布曲線の最高法線磁力（頂点）或いはピ
ーク磁束の半分の値を示す部分の角度幅のことである。
それぞれ半値幅が３８度と１６度の現像スリーブ１を使
用した（１６度の方がニップ幅が狭くなる）。ニップの
幅は以下に示す方法で測定した。現像ユニットを画像形
成装置に搭載し、現像剤の攪拌を実機内で行い、再び現
像ユニットをとりだす。感光体と接触した部分は接触に
より磁気ブラシが倒され、磁気ブラシに感光体と接触し
た痕跡が残る。この部分の長さをニップ幅として測定し
た。

【００６８】汲み上げ量の調整はドクターギャップを調
整することにより行った。

【００６９】（ｉ）経時によるキャリア抵抗の変化初期及びランニング後のキャリア抵抗を測定した。電極
間距離２ｍｍ、表面積２×４ｃｍの２枚の電極を収容し
たフッ素樹脂製容器からなるセルにキャリアを充填し、
両極間に５００Ｖの直流電圧を印加し、ハイレジスタン
スメーター４３２９Ａ（４３２９Ａ＋ＬＪＫ５ＨＶＬ
ＶＷＤＱＦＨ０ＨＷＨＵ；横川ヒューレットパッカー
ド株式会社製）にて直流抵抗を測定し、電気抵抗率Ｌｏ
ｇＲ（Ωｃｍ）を算出した。

【００７０】（ii）経時による画像濃度の変化現像剤の経時の現像能力の変動を調べるためにベタ画像
の画像濃度の測定を行った。コダック製グレースケール
の複写を行い、もっとも明度の低いベタ画像部の中心を
Ｘ−Ｒｉｔｅ９３８分光側色濃度計で５箇所測定し平均
値を算出した。画像濃度は初期と１００Ｋランニング後
で画像出しを行い測定した。

【００７１】（iii）ハーフトーン部の濃度むら評価コダック製グレースケールの複写を行い、明度の高い方
から５段目のハーフトーン画像部の濃度ムラを初期画像
で評価した。評価方法はランク見本を作製し、目視によ
り行った。ランク５は濃度ムラが見られず特に良好な画
像で、ランク１は濃度むらがひどい画像であり、ランク
３が実用上問題にはならいが濃度むらが若干見られる画
像である。ランク５：濃度ムラが見られず特に良好な画像ランク４：濃度ムラがほとんど見られず良好な画像ランク３：濃度ムラが若干みられるが実用上問題のない
画像ランク２：濃度ムラが目立つ所が部分的に見られる画像ランク１：濃度ムラがひどい画像

【００７２】（iv）キャリア付着評価方法転写前のドラム上に付着したキャリアを観察することで
評価した現像バイアス（Ｖｂ）をＤＣ＝−５００Ｖに固
定し、帯電電位（Ｖｄ）を−６５０Ｖ、−８００Ｖ、−
９５０Ｖと変化させ、地肌部の現像を行った。紙に転写
が完了する前に電源を落とし、感光体２をとりだして付
着したキャリアの量を観測した。ここで、Ｖｂ−Ｖｄは
地肌ポテンシャルのことである。この値が大きいほどキ
ャリア付着が起きやすい。今回の評価では様々な条件を
想定し、かなり強い地肌ポテンシャルまで印加した。各
地肌ポテンシャルに対するキャリア付着の様子から以下
のようなランク付けを行った。なお、キャリア付着の評
価は全て初期の現像剤で行った。ランク５：強い地肌ポテンシャルを印加してもキャリア
付着が起きにくく、キャリア付着の余裕度が極めて高いランク４：強い地肌ポテンシャルを印加すると若干キャ
リア付着は見られるが、キャリア付着に対して余裕度が
高いランク３：強い地肌ポテンシャルをかけるとキャリア付
着はやや見られるが、通常の使用では十分耐えうるキャ
リア付着余裕度ランク２：通常の使用の地肌ポテンシャルではキャリア
付着は少ないが強い地肌ポテンシャルを印加した場合に
急激に増加し、キャリア付着余裕度が劣るランク１：弱い地肌ポテンシャルでもキャリア付着が起
きやすく、通常の使用で問題となり、キャリア付着余裕
度が劣悪

【００７３】実施例、比較例をまとめたものを表２に示
す。

【表２】

【００７４】「実施例１」キャリアＡを使用し、現像剤
ニップ部の現像剤充填密度が１．５ｇ／ｃｍ³、現像剤
汲み上げ量０．０６ｇ／ｃｍ²、現像ギャップが０．４
ｍｍ、線速比（Ｖｒ／Ｖｐ）が２．４のプロセスで、主
極の半値幅が１６度の現像スリーブ１を使用した。この
実験条件で現像ニップ幅を測定したところ２ｍｍであっ
た。また、現像スリーブ上の現像剤を採取し、ブローオ
フ法により帯電量の測定を行ったところ３２μＣ／ｇで
あった。

【００７５】「比較例１」主極の半値幅が３８度の現像
スリーブ１を使用した以外は、実施例１と同じ条件で評
価を行った。現像ニップ幅が４ｍｍに広がったが、それ
以外は実施例１と全く同じである。実施例１と比較する
とハーフトーン部の濃度ムラとキャリア付着が大変悪い
ことがわかる。

【００７６】「比較例２」実施例１と同じキャリアＡを
使用し、汲み上げ量は０．０６ｇ／ｃｍ²と同一で、現
像ギャップを０．６ｍｍに広げて現像剤充填密度を１．
００ｇ／ｃｍ³に下げて評価実験を行った。実施例１と
ベタ画像の画像濃度の変化を比較すると、実施例１では
１００Ｋランニングによる画像濃度の変化量が０．０９
であるのに対し、比較例２では変化量が０．３４と比較
例２の方が経時による現像能力の変化が大きいことがわ
かる。

【００７７】「比較例３」実施例１と同じキャリアＡを
使用し、ドクターギャップを調整することにより汲み上
げ量を０．０６８ｇ／ｃｍ²に上げ、現像ギャップ幅を
０．３ｍｍ狭めて現像剤充填密度を２．２ｇ／ｃｍ³に
上げた。実施例１とべた画像の画像濃度変化を比較する
と比較例３の方が経時による画像濃度の変化が若干少な
い。しかしながら、べた画像濃度自体は下がり、ハーフ
トーン部の濃度むらが非常に悪い。

【００７８】「実施例２」実施例１と同じキャリアＡを
使用し、現像ギャップを０．５５ｍｍに広げ、汲み上げ
量を０．０８３ｇ／ｃｍ^２にすることで、実施例１とほ
ぼ同じ現像剤充填密度１．５１ｇ／ｃｍ^３にしたプロセ
スで評価実験を行った。実施例１と比較すると、現像剤
充填密度は同一であるが現像ギャップの狭い実施例１の
方がべた画像濃度の変動が小さいことがわかる。

【００７９】「実施例３」実施例１と同一のキャリアＡ
を使用し、現像バイアス電圧として交流電圧を印加しな
いことだけが異なるプロセスにおいて評価実験を行っ
た。実施例１と比較すると、比較例の方がべた画像の画
像濃度が薄く、経時による画像濃度の変動も大きいこと
がわかる。

【００８０】「実施例４」実施例１で使用されているキ
ャリアＡと２２μｍ未満の粒子の割合を３重量％以下に
少なくしたことだけが違うキャリアＢを使用して、実施
例１と同様の現像プロセス条件で評価実験を行った。実
施例１と比較すると、実施例４の方がハーフトーン部の
濃度ムラがより改善されキャリア付着の余裕度も改善さ
れている。

【００８１】「実施例５」実施例１で使用されているキ
ャリアＡと２２μｍ未満の粒子の割合を１重量％以下に
少なくしたことだけが違うキャリアＣを使用して、実施
例１と同様の現像プロセス条件で評価実験を行った。濃
度ムラ、キャリア付着の余裕度に対して大変良好な結果
が得られ、実施例１、４と比べより改善されていること
がわかる。

【００８２】「実施例６」実施例１で使用されているキ
ャリアＡと比較して４４μｍ未満の粒子の割合が７５重
量％以上に増やしたことだけが違うキャリアＤを使用し
て、実施例１と同一の現像プロセス条件で評価実験を行
った。実施例１と比較するとハーフトーン部の濃度ムラ
がさらに改善され、経時によるべた画像の画像濃度変化
も若干小さいことがわかる。

【００８３】「比較例４」実施例１で使用されているキ
ャリアＡと比較して平均重量径は３５μｍで同一である
が４４μｍ未満の粒子の割合が５０重量％以上、且つ２
２μｍ未満の粒子の割合が１０重量％以上という点が違
い、キャリアＡに比べ粒径分布の広いキャリアＥを使用
して、実施例１と同じ現像プロセス条件で評価実験を行
った。実施例１と比較すると、ハーフトーン部の濃度ム
ラ、キャリア付着ともに非常に悪く、経時によるべた画
像濃度の変化が大きいことがわかる。

【００８４】「実施例７」実施例１で使用されたＣｕ−
Ｚｎ系フェライトではなく、Ｍｎ系フェライトの芯材の
キャリアＦを使用して実施例１と同様の現像プロセスで
評価実験を行った。キャリアＦはキャリアＡに比べ１０
００Ｏｅの磁気モーメントが高く、嵩密度も高い。実施
例１と比較するとキャリア付着ランクが向上し、キャリ
ア付着の余裕度が上がっている。

【００８５】「実施例８」実施例１で使用されたＣｕ−
Ｚｎ系フェライトではなく、マグネタイト芯材のキャリ
アＧを使用して実施例１と同様の現像プロセスにおいて
評価実験を行った。キャリアＧの方が１０００Ｏｅの磁
気モーメントが大きく、嵩密度も高い。キャリア付着ラ
ンクが５と非常に良く、実施例１に比べキャリア付着の
余裕度が上がっている。

【００８６】「実施例９」実施例１と同一のキャリアＡ
を使用し、感光体と現像スリーブの線速比を１．１に下
げた以外は実施例１と全く同様のプロセスにおいて評価
実験を行った。初期の画像濃度が１．４６であり、実施
例１と比較すると画像濃度が低下している。

【００８７】「実施例１０」実施例１と同一のキャリア
Ａを使用し、線速比（Ｖｒ／Ｖｐ）を１．８に下げた以
外は実施例１と全く同様のプロセスにおいて評価実験を
行った。実施例１ではハーフトーン部の濃度ムラのラン
ク付けが３．０であったのに対し、実施例１０では３．
５に上昇している。

【００８８】「実施例１１」実施例１で使用されたキャ
リアＡに比べコート層のアミノシラン量が少ないキャリ
アＨを使用した以外は、実施例１と全く同様のプロセス
で評価実験を行った。帯電量は実施例１では３２μＣ／
ｇであったのに対し、実施例１１では２７．５μＣ／ｇ
であった。実施例１と比較するとキャリア付着の余裕度
が向上している。

【００８９】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
現像ニップ部の現像剤の密度を１．３〜２．０ｇ／ｃｍ
³の範囲に規定することでキャリア抵抗による現像能力
差が少なく、経時による現像能力の変動が少ない安定し
た現像プロセスが提供され、また現像ニップ幅を２ｍｍ
以下にしてキャリア平均重量径を２５〜４４μｍで、４
４μｍ未満の粒子を６０重量％以上含有し、２２μｍ未
満の粒子を７重量％以下にすることで、上記のようなニ
ップ部の現像剤充填密度を高めても、穂跡などの異常画
像のない良好な画像特性を得ることができる現像方法を
提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】現像ニップ部に現像剤を高密度に充填した状態
を示す図である。

【図２】従来プロセスのニップ部磁気ブラシの充填状態
を示す図である。

【図３】汲み上げ量を上げることにより高密度化を図っ
た磁気ブラシの充填状態を示す図である。

【図４】本発明の実施に有用な画像形成装置の一例を示
す図である。

【符号の説明】（図１、図２、図３において）１現像スリーブ２感光体（潜像）（図４において）１書きこみ部２感光体３中間転写ベルト４紙転写ローラ５帯電器６現像ユニット７定着ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０６Ｇ０３Ｇ 9/10 ３１１ 15/09 ３２１３５２ (72)発明者小番昭宏東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者今橋直樹東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内Ｆターム(参考） 2H005 AA00 BA02 BA06 CA12 CB03 CB04 DA10 EA01 EA02 EA05 EA10 FA02 2H031 AC08 AC15 AD03 AD05 BA05 BA09 CA10 2H073 AA01 BA03 BA13 BA41 BA43 CA03 CA22 2H077 AD02 AD06 AD36 AE06 BA03 BA07 DB08 EA03 GA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体と現像スリーブの最近接部におけ
る現像剤の充填密度が１．３〜２．０ｇ／ｃｍ³であ
り、感光体と磁気ブラシが接触する現像ニップ幅が２ｍ
ｍ以下であり、且つ該現像剤に含まれるキャリアが磁性
を有する芯材粒子と該粒子表面を被覆する樹脂層とから
なり、該キャリアの重量平均粒径が２５〜４５μｍであ
り、該キャリア中の４４μｍ未満の粒径の粒子が６０重
量％以上であり、２２μｍ未満の粒径の粒子が７重量％
以下であることを特徴とする現像方法。
【請求項２】請求項１記載の現像方法において、感光
体と現像スリーブの最近接部の距離としての現像ギャッ
プが０．４ｍｍ以下であることを特徴とする現像方法。
【請求項３】請求項１または２記載の現像方法におい
て、現像バイアス電圧として交流電圧を印加することを
特徴とする現像方法。
【請求項４】請求項１〜３いずれかに記載の現像方法
において、感光体と現像スリーブの最近接部における現
像剤の充填密度が１．３〜１．７ｇ／ｃｍ³であること
を特徴とする現像方法。
【請求項５】請求項１〜４いずれかに記載の現像方法
において、感光体速度（Ｖｐ）と現像スリーブ速度（Ｖ
ｒ）の線速の比が１．２＜（Ｖｒ／Ｖｐ）＜２．２であ
ることを特徴とする現像方法。
【請求項６】請求項１〜５いずれかに記載の現像方法
において、トナーの帯電量が３０μＣ／ｇ以下であるこ
とを特徴とする現像方法。
【請求項７】請求項１〜６いずれかに記載の現像方法
で使用される、キャリア中の４４μｍ未満の粒径の粒子
が７５重量％以上であることを特徴とする現像方法。
【請求項８】請求項１〜７いずれかに記載の現像方法
で使用される、キャリア中の２２μｍ未満の粒径の粒子
が３重量％以下であることを特徴とする現像方法。
【請求項９】請求項１〜８いずれかに記載の現像方法
で使用される、キャリア中の２２μｍ未満の粒径の粒子
が１重量％以下であることを特徴とする現像方法。
【請求項１０】請求項１〜９いずれかに記載の現像方
法で使用される、キャリア芯材の１０００Ｏｅの磁気モ
ーメントが７６〜１００ｅｍｕ／ｇであることを特徴と
する現像方法。
【請求項１１】請求項１〜１０いずれかに記載の現像
方法で使用される、キャリアの嵩密度が２．２ｇ／ｃｍ
³以上であることを特徴とする現像方法。