JP2004258328A

JP2004258328A - 画像形成方法

Info

Publication number: JP2004258328A
Application number: JP2003049139A
Authority: JP
Inventors: Toyoshi Sawada; 豊志澤田; Keiko Shiraishi; 桂子白石; Masashi Nagayama; 将志長山; Mitsuo Aoki; 三夫青木; Hisami Hasegawa; 久美長谷川; Hiyo Shu; 冰朱
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】高画質を達成すると同時にスリーブ固着が発生しない画像形成方法の提供。
【解決手段】主磁極が作る摺擦領域内のスリーブ表面で、最大法線方向磁束密度Ａが１００〜２００ｍＴ、その最大となる位置を通る法線上で、スリーブ表面から１ｍｍ離れた位置での法線方向磁束密度がＡの６０％以下であり、法線方向磁束密度がＡの１／２になる２点間の角度が２５°以下、主磁極と隣り合う２つの磁極のスリーブ表面での法線方向磁束密度が最大となる点Ｂ、Ｃ上での法線方向磁束密度をＢ_Ｂ、Ｂ_Ｃとして、Ｂ、Ｃ点を通る法線上でスリーブ表面より１ｍｍ離れた点における法線方向磁束密度が各々Ｂ_Ｂ、Ｂ_Ｃの６０％以下であり、Ｂ、Ｃ点の中心角が３５°以内である現像方法において、飽和磁化が０．０５〜３０ｅｍｕ／ｇの範囲内にあるトナーを用いる画像形成方法。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像剤担持体表面の現像領域部分に現像剤を穂立ちさせて現像処理するための現像主磁極を備えた現像装置を用いた画像形成方法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式や静電記録式などによる各種画像形成装置においては、感光体ドラムや感光体ベルトなど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て可視像を得る。このような現像動作を実行するに当り、転写性、ハーフトーンの再現性、温度・湿度に対する現像特性の安定性などの観点から、トナーとキャリアからなる２成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像方式が主流になってきている。このような方式の現像装置では、２成分現像剤が現像剤担持体上にブラシチェーン状に穂立ちした状態で保持されながら、潜像担持体に対向する現像領域に搬送されて、現像剤中のトナーが潜像担持体上の静電潜像部分に供給される。以下、ブラシチェーン状に穂立ちした穂を単に「チェーン穂」と言う。
上記現像剤担持体は、通常円筒状に形成されたスリーブ（現像スリーブ）を備えて構成されると共に、スリーブ表面に現像剤を穂立ちさせるような磁界を形成する磁石体（磁石ローラ）をスリーブ内部に有している。そして、スリーブと磁石体の少なくとも一方が動くことによりスリーブ表面に穂立ちした現像剤が移動するようになっている。現像領域に搬送された現像剤はスリーブ内に固定配置された現像主磁極から発せられる磁力線に沿って穂立ちし、この現像剤のチェーン穂は撓むように潜像担持体表面に接触し、接触した現像剤のチェーン穂が潜像担持体との相対線速差に基づいて静電潜像と擦れ合いながらトナー供給を行うのである。
【０００３】
画質改良を図った現像方法の公知例としては特許文献１〜５がある。これらの文献に記載された現像方法は、高濃度部と低濃度部との双方の画質を同時に改善するため、非磁性体のスリーブと該スリーブ内に固定配置され複数の磁極を備えた磁石ローラとを備えて構成され、スリーブを回転させ、その外周面に磁性を有する現像剤を磁気吸着させて磁気ブラシを形成し、対向する潜像担持体に該磁気ブラシを摺擦させ、その摺擦領域で潜像担持体上の潜像を可視化する現像装置において、上記摺擦領域の法線方向磁束密度の減衰率、摺擦領域に係る主磁極と隣り合う磁極の法線方向磁束密度の減衰率、或いは摺擦領域に係る主磁極と隣り合う磁極との角度を規定したものである。
これらの現像方法の特徴は、現像主磁極の磁力が高く短い穂立ちの現像剤が、感光体の表面を１．５〜３．０倍の周速比（公知例では１．１〜３．０となっているが実用的には１．５〜３．０倍が最適である）で摺擦して高効率な現像を行うことである。この方法では感光体周速比を１．０倍の等速とした場合、トナー補給不足で画像濃度が低下し、ボソツキ画像となるため周速比を１．５倍以上にしなければならない。感光体に対する現像スリーブの周速比が大きくなる（１．０倍以上になる）と、画像部では現像剤の流れが悪くなり後端部に現像剤が多くなり現像剤溜りが発生する。これは周速比が大きくなるほど多くなる。この方法のように現像主磁極の磁力が強く、その近傍に磁極を設けた場合、現像剤密度が高くなり現像剤溜り部でトナーがスリーブに強く押し付けられるためにトナーがスリーブに付着し易く、スリーブへの付着量が増加すると、スリーブ上にトナーが固着してしまう現象（スリーブ固着）が発生する。スリーブ固着が発生すると現像領域へのトナー供給に支障を来し、正常な画像形成が行われなくなって異常画像が発生するようになる。
【０００４】
現像剤については、黒色現像剤の着色剤として一般にカーボンブラックが用いられているが、近年ではカーボンブラックに代わる着色剤として、安全性が高く高比重で流動性のよい黒色金属化合物微粉末を用いる試みが提案されている。
特許文献６には、平均粒径０．１〜０．５μｍのＦｅ_２ＴｉＯ_５とＦｅ_２Ｏ_３−ＦｅＴｉＯ_３固溶体との混合物が、特許文献７〜９にはＦｅＯを２５〜３０％含有する磁性酸化鉄が、特許文献１０〜１１には、残留磁化６ｅｍｕ／ｇ以下のマグネタイトが、特許文献１２には、内部がＴｉ、表面がＴｉとＦｅからなる酸化鉄粒子が、特許文献１３には、飽和磁化０．５〜１０ｅｍｕ／ｇ、粒径０．１〜０．４μｍのＦｅ_２ＴｉＯ_４で被覆されたルチル型ＴｉＯ_２混合相結晶が、特許文献１４には飽和磁化３０ｅｍｕ／ｇ以下、誘電損率５０以下の金属化合物が、特許文献１５には飽和磁化４０ｅｍｕ／ｇ以下、含有量２０重量部以下の金属化合物が、それぞれ開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００―３０５３６０号公報
【特許文献２】
特開２０００―３４７５０６号公報
【特許文献３】
特開２００１―００５２９６号公報
【特許文献４】
特開２００１―０２７８４９号公報
【特許文献５】
特開２００１−１３４１００号公報
【特許文献６】
特許第２７３６６８０号公報
【特許文献７】
特許第３１０１７８２号公報
【特許文献８】
特許第３１０８８２３号公報
【特許文献９】
特許第３１７４９６０号公報
【特許文献１０】
特許第３２２４７７４号公報
【特許文献１１】
特許第３２６１０８８号公報
【特許文献１２】
特開２０００−３１９０２１号公報
【特許文献１３】
特開２００２−１２９０６３号公報
【特許文献１４】
特開２００２−１８９３１３号公報
【特許文献１５】
特開２００２−１９６５２８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述のような現像主磁極の磁力が高く、短い穂立ちの現像剤を用いた、現像剤対感光体周速比が１．５倍以上の現像装置であっても、高画質を達成すると同時にスリーブ固着が発生しない画像形成方法の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、次の１）〜１３）の発明によって解決される。
１）非磁性体のスリーブと該スリーブ内に固定配置された主磁極を含む複数の磁極を有し、スリーブを回転させ、その外周面に磁性を有する現像剤を磁気吸着させて磁気ブラシを形成し、主磁極が作る磁界内で対向する潜像担持体に磁気ブラシを摺擦させ、該摺擦領域及びその周辺で潜像担持体上の潜像を可視化する現像方法であって、主磁極が作る摺擦領域内のスリーブ表面で、法線方向磁束密度が最大となる位置での法線方向磁束密度Ａが１００〜２００ｍＴ、法線方向磁束密度が最大となる位置を通る法線上で、スリーブ表面から１ｍｍ離れた位置での法線方向磁束密度がＡの６０％以下であり、摺擦領域内のスリーブ表面での法線方向磁束密度がＡの１／２になる２点間の角度が２５°以下、主磁極と隣り合う２つの磁極のスリーブ表面での法線方向磁束密度が最大となる点を各々Ｂ、Ｃとし、Ｂ、Ｃ点上での法線方向磁束密度をＢ_Ｂ、Ｂ_Ｃとして、Ｂ、Ｃ点を通る法線上でスリーブ表面より１ｍｍ離れた点における法線方向磁束密度が各々Ｂ_Ｂ、Ｂ_Ｃの６０％以下であり、Ｂ、Ｃ点の中心角が３５°以内である現像方法において、飽和磁化が０．０５〜３０ｅｍｕ／ｇの範囲内にあるトナーを用いることを特徴とする画像形成方法。
２）トナーの真比重が１．３５〜１．６ｇ／ｃｍ^３であることを特徴とする１）記載の画像形成方法。
３）トナーが飽和磁化５０ｅｍｕ／ｇ以下の黒色金属材料を含有することを特徴とする１）又は２）記載の画像形成方法。
４）黒色金属材料のＬ＊値が９〜２０、ａ＊、ｂ＊が何れも−２．０〜＋３．０であることを特徴とする３）記載の画像形成方法。
５）黒色金属材料がチタンを含有する酸化鉄化合物であることを特徴とする３）又は４）記載の画像形成方法。
６）酸化鉄化合物がチタン成分をＴｉ原子換算でＦｅ原子に対して１０〜４５重量％含有することを特徴とする５）記載の画像形成方法。
７）黒色金属材料の比表面積が１．５〜３０ｍ^２／ｇであることを特徴とする３）〜６）の何れかに記載の画像形成方法。
８）黒色金属材料の真比重が４．０〜５．０ｇ／ｃｍ^３であることを特徴とする３）〜７）の何れかに記載の画像形成方法。
９）黒色金属材料の含有量が１０〜５０重量％であることを特徴とする３）〜８）の何れかに記載の画像形成方法。
１０）トナーの結着樹脂が少なくとも一種のポリエステル樹脂であることを特徴とする１）〜９）の何れかに記載の画像形成方法。
１１）トナー中に離型剤を含有することを特徴とする１）〜１０）の何れかに記載の画像形成方法。
１２）離型剤が脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス、モンタンワックス及び酸化ライスワックスの少なくとも１つであることを特徴とする１１）記載の画像形成方法。
１３）トナーの重量平均粒径が２．５〜１０μｍであることを特徴とする１）〜１２）の何れかに記載の画像形成方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、上記本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
≪本体、現像装置の説明≫
先ず本発明の実施に際し用いられる現像装置を含む感光体ユニットの典型的な構造について説明する。
図１において、静電潜像担持体である感光体ドラム１の周囲には、該ドラム表面を帯電させるための帯電装置２、帯電処理面に潜像を形成するためのレーザー光線からなる露光３、ドラム表面の潜像に帯電トナーを付着することによりトナー像を形成する現像装置４、形成されたドラム上のトナー像を記録紙へ転写するための転写装置５、ドラム上の残留トナーを除去するためのクリーニング装置６が順に配設されている。
このような構成において、帯電装置２の帯電チャージャーによって表面が一様に帯電された感光体ドラム１には、露光３によって静電潜像が形成され、現像装置４によってトナー像が形成される。該トナー像は、転写ベルトなどからなる転写装置５によって、感光体ドラム１表面から、不図示の給紙トレイより搬送された記録紙へ転写される。この転写の際に感光体ドラム１表面に静電的に付着した記録紙は、分離爪によって感光体ドラム１から分離される。そして未定着の記録紙上のトナー像は不図示の定着器によって記録紙に定着される。一方、転写されずに感光体ドラム１上に残留したトナーは、クリーニング装置６によって除去され回収される。残留トナーを除去された感光体ユニットは初期化され、次回の画像形成プロセスに供される。
【０００９】
上記現像装置４の構成を更に説明する。
現像装置４内には、現像剤担持体である現像スリーブ４６が感光体ドラム１に近接するように配置されていて、双方の対向部分に現像領域が形成される。現像スリーブ４６では、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体を円筒形に形成してなる現像スリーブが不図示の回転駆動機構によって反時計回り方向に回転されるようになっている。本例においては、感光体ドラム１のドラム径１００ｍｍ、ドラム線速３３０ｍｍ／秒に設定され、現像スリーブ４６のスリーブ径２５ｍｍ、スリーブ線速６６０ｍｍ／秒に設定されている。従って、ドラム線速に対するスリーブ線速の比は２．０である。また、感光体ドラム１と現像スリーブ４６との間隔である現像ギャップは０．５ｍｍに設定されている。
また、通常、現像スリーブ表面は、０．７〜１．０ｍｍの周期で巾０．２ｍｍ程度の凹部の加工を施し表面を粗しているが、本発明では、該周期を０．５ｍｍとする事でスリーブの見掛け上の表面積を増やし、現像剤のチェーン穂の密度を上げている。
現像剤の搬送方向（図で見て反時計回り方向）における現像領域の上流側部分には、現像剤のチェーン穂の穂高さ、即ち、現像スリーブ４６上の現像剤量を規制するドクタブレード４７が設置されている。このドクタブレード４７と現像スリーブ４６との間隔であるドクタギャップは０．４８ｍｍに設定されている。更に、現像スリーブ４６の感光体ドラムとは反対側領域には、現像ケーシング４０内の現像剤を撹拌しながら現像スリーブ４６へ汲み上げるためのスクリュー４５が設置されている。
【００１０】
≪現像スリーブ磁気特性の説明≫
現像スリーブ４６内の磁石配置を図２により詳細に説明する。
現像スリーブ４６内には、該現像スリーブ４６の周表面に現像剤を穂立ちさせるような磁界を形成する磁石ローラ体が固定状態で備えられている。この磁石ローラ体から発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤のキャリアが現像スリーブ４６上にチェーン状に穂立ちされ、このチェーン状に穂立ちされたキャリアに帯電トナーが付着されて磁気ブラシが構成される。該磁気ブラシは現像スリーブ４６の回転によって現像スリーブ４６と同方向（図で見て反時計回り方向）に移送されることとなる。
従来の現像主磁極１極の例を図４に示したが、現像主磁極Ｐ１はＮ極であり、磁気ブラシを形成し現像する。
【００１１】
これに対し、本発明では上記磁石ローラ体として複数の磁極（磁石）を備えたものを用いる。図２に示すように、現像主磁極群Ｐ１は、Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ１ｃの順で上流側から並ぶ横断面の小さな磁石から構成されている。横断面の小さいこれらの磁石は希土類金属合金により作製されている。
磁石ローラ体の磁気特性としては次のようなものがある。
磁束密度としては現像スリーブ表面上の法線方向の磁束密度を測定した。その結果を図２〜図４に円チャートグラフで示した。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、これらで測定し円チャートレコーダにて記録した。
法線方向磁束密度の減衰率を測定するため、現像スリーブ表面から１ｍｍ離れたところでの法線方向の磁束密度を測定した。その結果を図２及び図４の点線グラフで示した。
半値中央角とは、法線方向の磁力分布曲線の最高法線磁力（頂点）或いはピーク磁束密度の半分の値〔例えばＮ極によって作製されている磁石の最高法線磁力が１２０ｍＴ（ミリテスラ）であった場合、半値というと６０ｍＴである。〕を指す部分の角度幅のことである。半値中央角度幅、或いは半値幅と称することもある。
その他に、磁極角度がある。
【００１２】
本発明では、上記のような磁気特性に関し、従来技術と同様に、主磁極が作る摺擦領域内のスリーブ表面で、法線方向磁束密度が最大となる位置での法線方向磁束密度Ａが１００〜２００ｍＴ、法線方向磁束密度が最大となる位置を通る法線上で、スリーブ表面から１ｍｍ離れた位置での法線方向磁束密度がＡの６０％以下であり、摺擦領域内のスリーブ表面での法線方向磁束密度がＡの１／２になる２点間の角度が２５°以下、主磁極と隣り合う２つの磁極のスリーブ表面での法線方向磁束密度が最大となる点を各々Ｂ、Ｃとし、Ｂ、Ｃ点上での法線方向磁束密度をＢ_Ｂ、Ｂ_Ｃとして、Ｂ、Ｃ点を通る法線上でスリーブ表面より１ｍｍ離れた点における法線方向磁束密度が各々Ｂ_Ｂ、Ｂ_Ｃの６０％以下であり、Ｂ、Ｃ点の中心角が３５°以内とする。
【００１３】
図２、図３に示す例では、現像主磁極Ｐ１ｂと、現像スリーブ４６上に現像剤を汲み上げるための磁極Ｐ４と、汲み上げられた現像剤を現像領域まで搬送する磁極Ｐ６と、現像後の領域で現像剤を搬送する磁極Ｐ２、Ｐ３がＮ極をなし、現像主磁極の磁力形成を補助する補助磁極（以下、補助磁極という）Ｐ１ａ、Ｐ１ｃと、汲み上げられた現像剤を搬送する磁極Ｐ５がＳ極をなしている。主磁極Ｐ１ｂとしては現像スリーブ上で１２０ｍＴ以上の法線方向磁力を有する磁極を用いる。主磁極Ｐ１ｂより回転下流側の補助磁極Ｐ１ｃと共に１００ｍＴ以上の磁力を有すれば、キャリア付着などの異常画像の発生が無いことを確認した。これよりも小さい磁力の場合にはキャリア付着が発生した。キャリア付着に関係する磁力は接線磁力であり、この接線磁力を大きくするためには主磁極Ｐ１ｂ、補助磁極Ｐ１ｃの磁力を大きくする必要があるが、どちらかを十分に大きくすることでキャリア付着の発生を抑えることができる。磁極Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ１ｃの磁石幅は２ｍｍであった。この時の主磁極Ｐ１ｂの半値中央角は１６°であった。
主磁極の半値中央角は、２５°を境として、それより大きくすると異常画像の発生があることを確認した。対照のため、図４に従来の現像主磁極１極の磁石ローラでの磁力詳細を概略的に示す。
補助磁極Ｐ１ａ、Ｐ１ｃの半値中央角は３５°以下に形成する。また、主磁極Ｐ１ｂと補助磁極Ｐ１ａ、Ｐ１ｃの位置関係は、図３に示すように主磁極Ｐ１ｂの両側にある補助磁極Ｐ１ａ、Ｐ１ｃによる挟角を３０°以下に形成する。上記の例では、主磁極での半値中央角を１６°に設定するために当該挟角は２５°とした。更に補助磁極Ｐ１ａ、Ｐ１ｃと該補助磁極の外側にある磁極Ｐ２、Ｐ６とによる変極点（０ｍＴ：磁力がＮ極からＳ極、Ｓ極からＮ極に変わる点）の挟角を１２０°以下にする。
【００１４】
各磁極の特性は、主磁極Ｐ１ｂのスリーブ表面上の法線方向の磁束密度は１２０ｍＴを示し、スリーブ表面から１ｍｍ離れた部分での法線方向磁束密度は５５．８ｍＴであり、磁束密度の変化量は６４．２ｍＴの磁力差を観測した。この時の法線方向磁束密度の減衰率（スリーブ表面上の法線方向磁束密度のピーク値とスリーブ表面から１ｍｍ離れたところでの法線方向磁束密度のピーク値の差をスリーブ表面上の法線方向磁束密度のピーク値で割った比率）は５３．５％である。主磁極Ｐ１ｂの上流側に位置する補助磁極Ｐ１ａのスリーブ表面上の法線方向磁束密度は１００ｍＴを示し、スリーブ表面上から１ｍｍ離れた部分での法線方向磁束密度は５３．３ｍＴであり、磁束密度の変化量は４６．７ｍＴの磁力差を観測した。この時の法線方向磁束密度の減衰率は４６．７％である。主磁極Ｐ１ｂの下流側に位置する補助磁極Ｐ１ｃのスリーブ表面上の法線方向磁束密度は１２０ｍＴを示し、スリーブ表面上から１ｍｍ離れた部分での法線方向磁束密度は６７．４ｍＴであり、磁束密度の変化量は５２．６ｍＴの磁力差を観測した。この時の法線方向磁束密度の減衰率は４３．８％である。
【００１５】
本例では、磁石ローラ上に発生した磁力線に沿って現像剤で形成された磁気ブラシは、主磁極Ｐ１ｂに形成されるブラシ部分のみが感光体に接し、感光体上の静電潜像を顕像化する。その際、感光体が接しない状態とすると当該箇所での磁気ブラシの長さは約１ｍｍで、従来の磁石ローラで形成される磁気ブラシよりも穂立ちが短く、密になった状態を作り出すことが可能となった。現像剤規制部材と現像スリーブの間の距離が従来と同じである場合には、現像剤規制部材を通過する現像剤量が同じであるので、現像領域にある磁気ブラシは短く、密になっていることが確認できた。この現象は、現像スリーブ表面から１ｍｍ離れたところでの法線磁束密度が大きく減少しているので、磁気ブラシは現像スリーブより離れた所ではブラシチェーンを形成することができず、磁気ブラシが短く現像スリーブ表面に密に形成することとなる。
因みに図４に示した従来の磁石ローラでは主磁極のスリーブ表面上の法線方向磁束密度は９０ｍＴを示し、スリーブ表面上から１ｍｍ離れた部分での法線方向磁束密度は６３．９ｍＴであり、磁束密度の変化量は２６．１ｍＴの磁力差を観測した。この時の法線方向磁束密度の減衰率は２９％である。
【００１６】
以上の条件を満たすことにより、主磁極での磁気ブラシが感光体に接触して現像するやり方では、現像ニップが現像剤粒径以上で２ｍｍ以下となり、後端白抜けがなく、横細線や１ドットのように小さい画像であっても十分に形成することができ高画質を達成できる。
その際のメカニズムは、画像濃度の低い感光体上のトナー像（付着量の少ないトナー像）を、本例の磁気ブラシを使用して現像する場合、現像ニップ幅が小さいため、感光体上を摺擦する磁気ブラシの接触量（時間）が少なくなり、磁気ブラシ先端部に発生する感光体とキャリアの摩擦で発生するカウンターチャージの発生量が低下する。結果として、カウンターチャージを持ったキャリアがトナー像を引き付けることで画像後端部が白く抜ける現象を抑えることが可能となる。従って、画像濃度の低い感光体上のトナー像（付着量の少ないトナー像）の再現性を向上することが可能となった。また画像濃度が高くなる理由としては、本例の磁石ローラを使用することにより、主磁極Ｐ１ｂの磁気ブラシの長さが小さくなり、現像ニップ幅を小さくすることが可能となり、従って、現像スリーブが回転移動し、主磁極Ｐ１ｂを通過する際の短くなった磁気ブラシが立ち始め現像ニップ間を通過する時間が早くなり（対感光体線速比がこの部分だけ早くなる現象が起っている）、感光体に摺擦する現像剤の量が増加するために画像濃度が高くなるのである。結果として、後端白抜けの無い画像能力の向上した現像装置を提供することができる。
【００１７】
≪スリーブ固着防止の説明≫
本発明者等は、リサイクルトナーの補給や現像撹拌のストレスによって、現像ユニット中の現像剤中トナーの超微粉量が補給用トナーより増大してしまうため、現像剤中のトナー超微粉含有量が直接画像細線再現性と現像スリーブ劣化に影響することを確認した。即ち、スリーブ固着のメカニズム、特にトナーの微紛含有量が多くなるとスリーブ固着し易い原因を考察し次の結論を得た。
まずスリーブ固着は、同一の原稿を連続でプリントした場合に、非画像部に発生し易いことから、非画像部位のトナーを現像スリーブに引き付ける電界によって、微粉トナーは現像スリーブに押し付けられる。そして、普通なら次のキャリア表面に接触した瞬間に静電引力によって回収される。しかしながら、本発明で言っているところのトナーの微粒子側は、粉体特性上極めて流動性が悪い為に、一旦現像スリーブに付着すると再度キャリア表面に静電引力的に回収され難い。つまり現像スリーブに対する付着強度が極めて強いと考えられる。更に、それが現像スリーブ上で何度もキャリアによって摺擦される過程で固着まで進行すると考えられる。また現像スリーブの場合、現像剤の搬送性を向上させる為に大概の場合、溝を形成し、若干ながらその表面性を荒らしている。これによってやはりトナー小粒径側にとってはトラップされ易い条件となっている。
【００１８】
本発明者等は、このメカニズムを基にスリーブ固着防止策を鋭意検討した結果、黒色トナーの着色剤としてカーボンブラックの代わりに黒色金属材料を用いると良いことを見出した。本発明に用いられる着色剤としては、黒色を呈する金属、金属酸化物、合金等が挙げられるが、製造コスト、耐熱安定性の面から黒色金属酸化物が好ましい。
黒色酸化鉄化合物はカーボンブラックと比較して高比重であり、かつ機械的強度も高いことから、これを用いたトナーはカーボンブラックを用いたトナーに比べて高比重に起因する強い研磨力でスリーブ上に付着したトナー層を削り取り除去することができるため、スリーブ固着を防止できる。
【００１９】
≪キャリアの説明≫
次に本発明に用いるキャリアについて説明する。
本発明の現像条件において、キャリアの飽和磁化が４０〜８０ｅｍｕ／ｇ（３０００エルステッドの印加磁場に対し）の範囲にあると、特にカラー複写において画像の均一性や階調再現性に優れ好適である。８０ｅｍｕ／ｇを超えると、現像時に感光体上の静電潜像に対向した現像スリーブ上のキャリアとトナーにより構成されるブラシ状の穂立ちが固く締った状態となり、階調性や中間調の再現が悪くなる。また、４０ｅｍｕ／ｇ未満では、トナー及びキャリアを現像スリーブ上に良好に保持することが困難になり、小粒径キャリア／小粒径トナーで構成される現像剤を使用する場合、特にキャリア付着やトナー飛散が悪化するという問題が発生し易くなる。
更に、キャリアの残留磁化及び保磁力が高すぎると現像器内の現像剤の良好な搬送性が妨げられ、画像欠陥としてカスレやベタ画像中での濃度不均一等が発生し易くなり、現像能力を低下させることになる。従って、現像性を維持するためには、キャリアの残留磁化が１０ｅｍｕ／ｇ以下、好ましくは５ｅｍｕ／ｇ以下、より好ましくは実質上０であり、保磁力が４０エルステッド以下（３０００エルステッドの印加磁場に対し）、好ましくは３０エルステッド以下、より好ましくは１０エルステッド以下であることが重要である。これらの点を考慮した場合、コア材料としては、フェライトを使用することが好ましい。
【００２０】
更に、キャリア重量平均粒径が４５〜６５μｍの範囲にある時に現像剤のチェーン穂が稠密で且つ副作用の無い事が判った。キャリア粒径は磁性体粒子の粒度分布に大きく依存するが、平均粒径４５μｍ以下の場合には、微粉側のキャリアが増加しスリーブ上に保持され難くなる為、キャリア付着が発生し易くなる。逆に６５μｍ以上の場合には、稠密な現像剤のチェーン穂が得難く、しかも、ザラツキのある画質や、トナー後端寄りとなっていく為好ましくない。
更に、本発明でいうキャリアダイナミック抵抗は現像時の現像剤現像能力の指標であり、その値が小さい程現像能力が向上する。実際にタッピング等によりセルにキャリアを充填した状態で測定した際のキャリア抵抗値よりも、現像剤の現像能力をより的確に説明出来る事が判っている。
本発明の現像条件において、現像スリーブ周速に対する感光体周速比によらず、後端トナー寄りを防止し、且つ、現像能力を確保する為には、キャリアダイナミック抵抗値として、８．０〜１０．０ＬｏｇΩが最適である事が判った。
現像能力を上げる為にキャリアダイナミック抵抗を下げ過ぎた場合には、画像部へのキャリア付着等の異常画像や、耐摩耗性が低下する事による現像剤寿命の低下が起る。逆に、ダイナミック抵抗を高くし過ぎた場合には、非画像部へのキャリア付着等の異常画像や現像能力の低下が発生する。
【００２１】
更に、一般に現像剤は現像部において機械的、熱的なストレスを受け、被覆層の摩耗、トナー物質の被覆層への付着による経時帯電品質低下等が生じる。
これらの不具合を抑制し、且つ、上記ダイナミック抵抗を得る為には、被覆樹脂としてシロキサン樹脂を用い、且つ、導電性微粒子を含有させる必要がある。特に、被覆樹脂に対して、該導電性微粒子が最適な比率で含有される事が重要となる。従って、本発明の現像条件においては、該被覆樹脂に対する導電性微粒子重量含有率が０．０４〜０．３である事が好ましい。
本発明に用いるキャリア芯材としては、前述した平均粒径４５〜６５μｍの従来から公知の磁性体、例えば鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属やマグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金或いは化合物等が挙げられる。
また、前述の通りキャリア抵抗調整等の目的で被覆層中に微粉末を添加するが、被覆層中に分散される微粉末は、０．０１〜５．０μｍ程度の粒径のものが好ましく、本発明ではカーボンブラックを使用した。
【００２２】
更にキャリア帯電特性を調整する目的及び被覆層と磁性体粒子との接着性を向上させる等の目的で、カップリング剤、特にシランカップリング剤を用いることができる。具体例として、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−クロルプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、オクタデシルジメチル［３−（トリメトキシシリル）プロピル］アンモニウムクロライド、γ−クロルプロピルメチルジメトキシシラン、メチルトリクロルシラン、ジメチルジクロルシラン、トリメチルクロルシラン（以上、トーレ・シリコン社製）、アリルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、１，３−ジビニルテトラメチルジシラザン、メタクリルオキシエチルジメチル（３−トリメトキシシリルプロピル）アンモニウムクロライド（以上チッソ社製）等が挙げられる。
キャリア用コート剤をコアにコーティングする方法は特に限定されず、例えばディップコーティング法、スプレーコーティング法、フローコーターを用いる流動スプレーコーティング法等が採用できる。キャリア用コート剤をコーティグした後は、被覆膜の硬化及び乾燥を行なうが、加熱、或いは加熱及び加湿を行なえば、更に速やかに硬化・乾燥が完了する。
【００２３】
≪トナーの説明≫
次に、本発明に用いるトナーについて説明する。
本発明の黒色トナーでは、前述の通り、着色剤として弱磁性の黒色金属材料を採用したことにより、カーボンブラックを用いて着色した場合に比べてトナーの比重が大きくなり、現像スリーブのトナーは現像スリーブ内の磁石により束縛を受けてトナー飛散が防止されるため、高画質のコピー画像が得られるようになる。更に、トナー比重を大きくし、キャリアとトナーの比重差を小さくすることにより、キャリアとトナーの撹拌効率を向上させ、トナーの帯電の立ち上がりを早くし、かつ帯電状態を安定させると共に、重力による束縛を受けてトナー飛散を防止することができる。
【００２４】
上記の効果を得るためには、トナーの飽和磁化が０．０５〜３０ｅｍｕ／ｇ、好ましくは０．５〜３０ｅｍｕ／ｇであり、かつ、トナーの真比重が１．３５〜１．６ｇ／ｃｍ^３、好ましくは１．３５〜１．５５ｇ／ｃｍ^３であることが望ましい。トナーの飽和磁化値が０．０５ｅｍｕ／ｇ未満の場合には、トナーが現像スリーブ内の磁石により受ける束縛の力が小さいため、上記のトナー飛散防止効果が得られず、トナーの飽和磁化値が３０ｅｍｕ／ｇを超える場合には、トナーが現像スリーブ内の磁石により受ける束縛力が大き過ぎるため、像担持体へのトナーの現像量が小さくなり、画像濃度の低下が生じる。
また、トナーの真比重が１．３５ｇ／ｃｍ^３未満の場合には、トナーとキャリアとの比重差が大きくなるためキャリアとトナーの撹拌効率が低下し、トナーの帯電の立ち上がりの改善及び帯電状態の安定化効果が得られない。更に、トナーにかかる重力が小さくなり、重力の束縛によるトナー飛散防止効果も得られない。トナーの真比重が１．６ｇ／ｃｍ^３を超える場合には、単位面積に所定画像濃度のベタ画像を得るのに要するトナー重量が大きくなり、コストが高くなる。更にトナー中の樹脂含有率が低くなるため、樹脂に由来するトナー性能であるトナーの紙への定着強度が低下し、定着後の画像からトナーが剥離し画像の乱れ、滲み等の画質の悪化が発生する。
【００２５】
また、トナーの電気特性の点から、トナーの誘電体損が２．５×１０^−３〜７．５×１０^−３、好ましくは２．５×１０^−３〜５×１０^−３となるように、トナーの混練条件、磁性体の含有量、磁性体の粒径を変えて調節することが望ましい。誘電体損をこの範囲内とすることにより、トナー中での着色磁性体等の分散状態が均一で、しかも微分散された状態となり、トナーの帯電量分布が一定の狭い範囲に制御され、優れた電荷保持性能及び帯電安定性が得られる。
磁性トナーの場合には磁性粉の比抵抗が低いため磁性粉の含有量が増加するとトナーの電気抵抗は急激に低下し誘電体損の値は大きくなる。この結果トナーの導電性が高くなりトナー帯電量を増加させる事が困難となる。その結果、帯電不良、地汚れ、トナー飛散等が増加する。特に誘電体損が７．５×１０^−３より大きい場合にはこの不具合が顕著に表れる。
本発明に用いるトナーは現像剤のチェーン穂中に十分なトナーを保持できる様に、キャリア粒径に見合ったトナー粒径のものを用いることが好ましい。小粒径キャリア表面にトナーが保持される場合、キャリア表面積に対しその粒子の回りに保持されるトナー粒子が大きいと、その表面積の効果が十分に発揮されない為、現像剤のチェーン穂中のトナー量は粒子径の大きいキャリア粒子を用いた場合以下となってしまう。従って、本発明で十分な現像能力を確保する為のトナーの重量平均粒径は、２．５〜１０．０μｍ、好ましくは６．０〜８．０μｍである。
【００２６】
≪結着樹脂≫
本発明では結着樹脂として従来公知の樹脂が全て使用可能である。
具体例としては、スチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−クロルスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジェン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、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−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂（スチレン又はスチレン置換体を含む単重合体又は共重合体）、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、石油樹脂、ポリウレタン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラート樹脂などが挙げられるが、低温定着性という観点から結着樹脂はポリエステル樹脂が特に好ましい。また単独使用も可能であるが、二種類以上併用しても良い。
また、これらの樹脂の製造方法も特に限定されるものではなく、塊状重合、溶液重合、乳化重合、懸濁重合の何れも使用できる。
【００２７】
≪離型剤≫
本発明においては、熱定着時において定着ローラへトナーのオフセットを防止するため離型剤を含有させることが望ましく、トナーに使用される離型剤としては公知のものが全て使用できるが、特に脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス、モンタンワックス及び酸化ライスワックスを単独又は組み合わせて使用することができる。カルナウバワックスとしては、微結晶のものが良く、酸価が５以下であり、トナーバインダー中に分散した時の粒子径が１μｍ以下の粒径であるものが好ましい。モンタンワックスについては、一般に鉱物より精製されたモンタン系ワックスを指し、カルナウバワックス同様、微結晶であり、酸価が５〜１４であることが好ましい。酸化ライスワックスは、米ぬかワックスを空気酸化したものであり、その酸価は１０〜３０が好ましい。その他の離型剤としては、固形シリコーンワニス、高級脂肪酸高級アルコール、モンタン系エステルワックス、低分子量ポリプロピレンワックス等、従来公知の如何なる離型剤を混合して使用してもよい。これらの離型剤の使用量は、トナー樹脂成分に対し、１〜２０重量部、好ましくは３〜１０重量部である。
【００２８】
≪外添剤≫
外添剤としては、無機微粒子を好ましく用いることができる。無機微粒子の一次粒子径は０．０５〜２μｍであることが好ましく、特に０．０５〜０．５μｍであることが好ましい。また、ＢＥＴ法による比表面積は２０〜５００ｍ^２／ｇであることが好ましい。無機微粒子の使用割合は、トナーの０．０１〜５重量％であることが好ましく、特に０．０１〜２．０重量％であることが好ましい。
無機微粒子の具体例としては、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などが挙げられる。
【００２９】
無機微粒子以外の材料としては、高分子系微粒子、例えばソープフリー乳化重合、懸濁重合、分散重合などによって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体、シリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。
このような流動化剤は表面処理を行って、疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止することができる。好ましい表面処理剤としては、例えばシランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤などが挙げられる。
感光体や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去するためのクリーニング性向上剤としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸など脂肪酸金属塩、ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子などのソープフリー乳化重合などによって製造されたポリマー微粒子などを挙げることができる。ポリマー微粒子としては、比較的粒度分布が狭く重量平均粒径が０．０１〜０．５μｍのものが好ましい。
【００３０】
≪ＣＣＡ≫
本発明に用いるトナーは、必要に応じて帯電制御剤を含有してもよい。帯電制御剤としては公知のものが全て使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、四級アンモニウム塩（フッ素変性四級アンモニウム塩を含む）、アルキルアミド、燐の単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩等が挙げられる。具体的にはニグロシン系染料のボントロン０３、第四級アンモニウム塩のボントロンＰ−５１、含金属アゾ染料のボントロンＳ−３４、オキシナフトエ酸系金属錯体のＥ−８２、サリチル酸系金属錯体のＥ−８４、フェノール系縮合物のＥ−８９（以上、オリエント化学工業社製）、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のＴＰ−３０２、ＴＰ−４１５（以上、保土谷化学工業社製）、第四級アンモニウム塩のコピーチャージＰＳＹＶＰ２０３８、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーＰＲ、第四級アンモニウム塩のコピーチャージＮＥＧＶＰ２０３６、コピーチャージＮＸＶＰ４３４（以上、ヘキスト社製）、ＬＲＡ−９０１、ホウ素錯体であるＬＲ−１４７（日本カーリット社製）、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。
【００３１】
≪着色剤≫
着色剤としては、前述したように黒色金属材料を用いることが好ましい。
黒色金属材料としては、黒色度を表す指標であるＣＩＥ１９７６（Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊）均等知覚色空間の明度Ｌ＊値が９〜２０、ａ＊及びｂ＊が何れも−２．０〜＋３．０の範囲内にあるものが好ましい。更に好ましくはＬ＊値が９〜１５、ａ＊及びｂ＊が何れも−１．０〜＋１．０のものである。この範囲内にない場合には、トナーの黒色度を高めるため、黒色染顔料や青色染顔料を併用する。このような黒色染顔料の例としては、鉄黒、アニリンブラック、グラファイト、フラーレン等が、青色染顔料の例としては、コバルトブルー、アルカリブルー、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーＢＣ等が挙げられるが、これらに限定される訳ではなく、従来公知のあらゆる物を使用することが出来る。また、黒色染顔料、青色染顔料をメカノミル（岡田精工社製）又はメカノフュージョンシステム（ホソカワミクロン社製）を用いて黒色顔料粒子表面に固定させることも可能である。
【００３２】
黒色金属材料の飽和磁化は５０．０ｅｍｕ／ｇ以下が好ましく、平均１次粒子径は０．０５〜２．０μｍの範囲、特にトナー中での分散性の観点から０．１〜０．５μｍの範囲にあることが好ましい。また、真比重は４．０〜５．０ｇ／ｃｍ^３、かさ密度は０．５〜１．２ｇ／ｃｍ^３の範囲にあることが好ましい。また、比表面積は平均一次粒径に依存するため、上記平均一次粒径範囲にある黒色金属材料の比表面積である１．５〜３０ｍ^２／ｇの範囲が好ましい。
前述のように、黒色金属材料として好ましいのは黒色酸化鉄化合物であり、Ｆｅ_２Ｏ_３−ＦｅＴｉＯ_３固溶体を含有する多結晶粒子粉末が、黒色で且つ非磁性であるという点から特に好ましい。
このような黒色酸化鉄化合物は、例えば、粒子表面をチタン化合物で被覆したマグネタイト粒子粉末、マグネタイト粒子粉末とチタン化合物との混合粉末、又は粒子表面をチタン化合物で被覆したヘマタイト粒子粉末を還元して得られた還元粉末のそれぞれを非酸化性雰囲気下７００℃以上の温度で加熱焼成した後粉砕する方法によって得られる。中でも、粒子表面をチタン化合物で被覆したマグネタイト粒子粉末を原料として用いると、磁化値が小さい粒子を得易いので非磁性という点から好ましい。
マグネタイト粒子粉末、ヘマタイト粒子粉末としては、粒状、球状、針状等の如何なる形態の粒子でもよく、また、大きさは０．０３〜１．５μｍ程度の粒子を使用することができる。
原料粒子のサイズと生成物粒子のサイズとの間には相関があり、小さいサイズの原料粒子を用いると小さいサイズの生成物粒子が、大きいサイズの原料粒子を用いると大きいサイズの生成物粒子が得られる傾向にある。
更に、トナーの飽和磁化を０．０５〜３０ｅｍｕ／ｇ、真比重を１．３５〜１．６ｇ／ｃｍ^３にするため、黒色金属材料の含有量は１０〜５０重量％の範囲が望ましい。
【００３３】
チタン化合物としては、チタンの含水酸化物、水酸化物、酸化物の何れも使用することができる。マグネタイト粒子粉末と混合する場合には水溶性のチタン化合物を用いるのが好ましい。チタン化合物の含有量は、チタン成分がＴｉ原子換算でＦｅ原子に対して１０〜４５重量％となるような量が好ましい。１０重量％未満では得られる黒色顔料粒子粉末の磁化値が大きくなるし、４５重量％を超えると非磁性の黒色顔料粒子粉末は得られるが、ＴｉＯ_２の生成量が多くなるためにＬ値が高くなる。
非酸化性雰囲気としては、Ｎ_２ガス等を用いる。雰囲気が酸化性である場合には、目的とする黒色酸化鉄化合物を得ることができない。
加熱焼成温度は７００℃以上であることが必要である。７００℃未満では酸化鉄とチタン化合物の固相反応が十分生起せず、目的とする黒色顔料粒子粉末が得られない。
粉砕は通常用いられるボールミル、アトライター、振動ミル等の粉砕機を用いて行うことができる。
【００３４】
上記方法において、必要により、加熱焼成前に予め周知の焼結防止剤で原料粒子を被覆しておいてもよい。この場合には、加熱焼成時における粒子及び粒子相互間の焼結を防止することが出来、分散性に優れた黒色顔料粒子粉末を得ることができる。
本発明の目的とする黒色顔料粒子粉末の諸特性を損なわない焼結防止剤としては、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｒ及びＰから選ばれた１種又は２種以上の元素からなる化合物を用いることができる。焼結防止剤の添加量は、Ｆｅ及びＴｉに対して０．１〜１５．０原子％である。十分な焼結防止効果を得る為には０．１原子％以上であることが好ましく、１５．０原子％を超える場合には、生成する黒色顔料粒子粉末中にマグネタイトが混在し、非磁性の黒色酸化鉄化合物を得ることが困難となる。
【００３５】
≪製造方法≫
本発明のトナーの製造方法は、従来公知の方法でよく、結着樹脂、ワックス成分、着色剤、その他場合によっては荷電制御剤等をミキサー等で混合し、熱ロール、エクストルーダー等の混練機を用いて混練した後、冷却固化し、これをジェットミル等で粉砕し、その後分級すれば得られる。重合法による製造でもよい。
上記トナーに無機微粉末を添加するにはスーパーミキサー、ヘンシェルミキサーなどの混合機を用いる。
【００３６】
≪物性値測定方法≫
以下、本発明に係るトナー、キャリア及び黒色着色剤特性値の測定方法について述べる。
（１）ガラス転移温度（Ｔｇ）
島津製作所製熱分析装置ＤＳＣ−６０を使用し、温度範囲２０〜１５０℃、昇温速度１０℃／ｍｉｎで測定した。また、２回目の昇温を行なう際には、１回目の昇温後、保持時間なしで、降温速度１０℃／ｍｉｎで測定開始温度まで下げた。
（２）Ｆ１／２温度
島津製作所製高架式フローテスターＣＦ−５００を使用し、ダイス径１ｍｍ、加圧１０ｋｇｆ／ｃｍ^２、昇温速度３℃／ｍｉｎの条件下で１ｃｍ^２の試料を溶融流出させた時のストロークが、流出開始点から流出終了点までのストローク変化量の１／２になる時の温度を測定した。
【００３７】
（３）トナー重量平均粒径
電解質溶液１００〜１５０ｍｌに界面活性剤（アルキルベンゼンスルホン酸塩）を０．１〜５ｍｌ添加し、これに測定試料を２〜２０ｍｇ添加した。この測定試料を懸濁した電解液を超音波分散器で１〜３分間分散処理し、前述したコールターカウンターＩＩｅ型により１００μｍのアパーチャーを用いて体積を基準として２〜４０μｍの粒度分布等を測定した。
（４）キャリアの粒度分布の測定
マイクロトラック粒度分析計（日機装株式会社製）のＳＲＡタイプを使用し、０．７〜１２５μｍのレンジ設定で測定した。
（５）キャリア磁気特性
測定装置は、ＢＨＵ−６０型磁化測定装置（理研測定社製）を用いた。
具体的には、測定試料を約１．０ｇ秤量し、内径７ｍｍφ、高さ１０ｍｍのセルに詰め、前記の装置にセットした。測定に際しては印加磁場を徐々に加え最大３，０００エルステッドまで変化させた。次いで印加磁場を減少させ、最終的に記録紙上に試料のヒステリシスカーブを得た。これより、飽和磁化、残留磁化、保磁力を求めた。
【００３８】
（６）キャリアダイナミック抵抗／磁性体電流値
本発明のキャリアダイナミック抵抗の測定方法を図面により説明する。
図５はダイナミック抵抗測定装置の概略断面図であり、１１は導電性スリーブ、１２はドクターブレード、１４は駆動軸、１５は可変直流電源、１６は架台、１７は連結部材、１８は導電性接触部材、１９は絶縁性支持部材、２０は駆動モータ、２１は電流計である。
１１は非磁性且つ導電性の円筒形スリーブで、その内部に主磁極角度可変の磁石（図示せず）が組み込まれている。アルミニウム等の金属よりなるドクターブレード１２は絶縁性支持部材１９により、フローティング状態でスリーブ１１に固定されている。導電性スリーブ１１は駆動軸１４と導通しており、直流電源１５より、ドクターブレード１２を通して電圧印加時に導電性接触部材１８を通じて、スリーブ表面からアースに流れる電流値を測定する。
本測定方法においては、印加電圧を０〜２００Ｖの間で変化させ、その時の電流値を読み、縦軸に電圧、横軸に電流値をプロットし、グラフの傾きをダイナミック抵抗の値とした。また、磁性体電流値は、印加電圧２００Ｖの時のスリーブ表面からアースに流れる電流値とした。
本測定に用いた測定装置のドクターブレードとスリーブのギャップは１ｍｍ、ドクターブレードに対するスリーブ周速は６００ｍｍ／ｓｅｃとした。
【００３９】
（７）黒色金属材料の平均１次粒子径
黒色金属材料の平均１次粒子径は、日立透過型電子顕微鏡Ｈ−９０００による電子顕微鏡写真から測定した数値の平均値で示した。
（８）磁気特性
磁気特性の測定には、理研電子（株）製の磁化測定装置ＢＨＵ−６０を用い、内径７ｍｍφ、高さ１０ｍｍのセルに充填したトナーに、磁界を１０ｋＯｅまで掃引した際の履歴曲線から、飽和磁化、残留磁化及び保磁力をそれぞれ求めた。
（９）粉末Ｘ線回折測定
Ｆｅ_２Ｏ_３−ＦｅＴｉＯ_３固溶体の存在は粉末Ｘ線回折により確認した。
粉末Ｘ線回折は、理学電機社製ＲＩＮＴ１１００を用い、管球をＣｕ、管電圧−電流を５０ｋＶ−３０ｍＡの条件で広角ゴニオメーターを用いて測定した。
【００４０】
（１０）黒色着色剤のＬ＊値、ａ＊値、ｂ＊値
Ｌ＊値、ａ＊値及びｂ＊値は、測定用試料片を作成し、Ｘ−Ｒｉｔｅ９３８を用いて測定した。測定用試料片は、黒色顔料粒子粉末０．５ｇとヒマシ油１．０ｃｃをフーバー式マーラーで練ってペースト状とし、このペーストにクリヤラッカー４．５ｇを加えて混練し塗料化した後、キャストコート紙上に６ｍｉｌのアプリケーターを用いて塗布することにより作成した。
（１１）ＢＥＴ比表面積
金属材料の比表面積は、自動比表面積測定装置ＧＥＭＩＮＩ２３６０（島津−マイクロメリティックス社製）を用い、窒素ガスを吸着させてＢＥＴ多点法により測定した。
（１２）真比重
金属材料の真比重は、空気比較式比重計９３０形（ベックマン・ジャパン社製）を用いて測定した。
【００４１】
【実施例】
以下、実施例及び比較例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００４２】
実施例１〜６、比較例１〜２
「トナーの製造例」
＜トナーの製造例１＞
以下の処方でブラックトナーを得た。
・結着樹脂：ポリエステル樹脂１００部
・着色剤：黒色酸化物Ａ（表１参照）２０部
・帯電制御剤：ボントロンＥ８４（オリエント化学製）２部
・離型剤：カルナウバワックス５部
上記処方をミキサーで予備混合し、３本ロール・ミルで３回通しの溶融混練をしたのち冷却し、次いで粒径約１〜２．５ｍｍ程度に粗粉砕し、更に、エアー・ジェット方式により微粉砕したのち分級して重量平均粒径が７μｍのトナーを得た。更に、流動性付与剤としてＲ９７２（日本アエロジル社製のシリカ、平均一次粒子径：０．０１６μｍ）をトナー１００部に対し０．５部の割合で外添してブラックトナーを得た。
＜トナーの製造例２＞
着色剤を黒色酸化物Ａ２０部からカーボンブラック＃４４（三菱化学製）２０部に変更した点以外はトナーの製造例１と同様にしてブラックトナーを得た。
＜トナーの製造例３＞
着色剤を黒色酸化物Ａ２０部から黒色酸化物Ｂ（表１参照）２０部に変更した点以外はトナーの製造例１と同様にしてブラックトナーを得た。
＜トナーの製造例４＞
着色剤を黒色酸化物Ａ２０部から黒色酸化物Ｃ（表１参照）２０部に変更した点以外はトナーの製造例１と同様にブラックトナーを得た。
＜トナーの製造例５＞
着色剤を黒色酸化物Ａ２０部から黒色酸化物Ｄ（表１参照）２０部に変更した点以外はトナーの製造例１と同様にしてブラックトナーを得た。
＜トナーの製造例６＞
着色剤である黒色酸化物Ａの処方量を２０部から５５部に増量した点以外はトナーの製造例１と同様にしてブラックトナーを得た。
＜トナーの製造例７＞
離型剤であるカルナウバワックス５部を０部に減量した点以外はトナーの製造例１と同様にしてブラックトナーを得た。
＜トナーの製造例８＞
重量平均粒径を７μｍから１２μｍに変更した点以外はトナーの製造例１と同様にしてブラックトナーを得た。
【００４３】
上記トナー製造に用いた黒色酸化物Ａ〜Ｄの物性を纏めて表１示す。
【表１】

【００４４】
「キャリアの作製例」
・シリコーン樹脂（２０％）１２０部
・γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン３部
・カーボンブラック４部
・トルエン８０部
上記処方をホモミキサーで２０分間混合分散して被覆層形成液を調製した。
この被覆層形成液を、流動床型塗布装置を用いてスプレーエアー圧０．４ＭＰａで、フェライトＡ１０００部（重量平均粒径５５μｍ、飽和磁化７８ｅｍｕ／ｇ、電流値３０μＡ）の表面に塗布し、被覆層を形成した後、電気炉にて３００℃で２時間焼成して、重量平均粒径６８μｍ、ダイナミック抵抗１１ＬｏｇΩのキャリアを得た。
【００４５】
「現像剤作製例」
上記トナー製造例１〜８で得たブラックトナー５部と上記キャリアの作製例で得たキャリア９５部を、ターブラミキサーを用いて４６ｒｐｍで１０分間混合し、実施例１〜６及び比較例１〜２の現像剤を得た。
【００４６】
「画像評価」
上記のようにして作製した現像剤を用い、リコー社製複写機ｉｍａｇｉｏＭＦ７０７０改造機にて現像を行い、５０００枚／日で初期及び１００Ｋ枚（１０００００枚）ラン後の画像濃度（画像濃度測定）、トナー飛散〔目視評価〕、スリーブ固着〔目視評価〕を評価した。評価結果を次の５段階でランク付けした。
◎：大変良い、○：良い、□：普通、△：悪い、×：大変悪い
トナー物性を表２に、評価結果を表３に示す。
【００４７】
【表２】

【００４８】
【表３】

表３の結果から分るように、本発明の画像形成方法によれば、スリーブ固着がなく、高画質、高耐久で安定した品質の画像が得られる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、現像主磁極の磁力が高く、短い穂立ちの現像剤を用いた、現像剤対感光体周速比が１．５倍以上の現像装置であっても、高画質を達成すると同時にスリーブ固着が発生しない画像形成方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく感光体周り及び現像装置の断面図。
【図２】現像主磁極磁石配置及び磁束密度円グラフ。
【図３】磁極配置図。
【図４】従来の磁極配置と磁束密度円グラフ。
【図５】ダイナミック抵抗測定装置の概略断面図。
【符号の説明】
１感光体ドラム
２帯電装置
３露光
４現像装置
４０現像ケーシング
４１ホッパー
４２トナー濃度センサー
４３トナー補給ローラ
４４攪拌パドル
４５スクリュー
４６現像スリーブ
４７ドクタブレード
５転写装置
６クリーニング装置
６１クリーニングブレード
６２ブラシ
６３スクリュー
１１導電性スリーブ
１２ドクターブレード
１４駆動軸
１５可変直流電源
１６架台
１７連結部材
１８導電性接触部材
１９絶縁性支持部材
２０駆動モータ
２１電流計
Ｐ１主磁極
Ｐ１ａ補助磁極
Ｐ１ｂ主磁極
Ｐ１ｃ補助磁極
Ｐ２磁極
Ｐ３磁極
Ｐ４磁極
Ｐ５磁極
Ｐ６磁極
ＳＳ極
ＮＮ極

Claims

非磁性体のスリーブと該スリーブ内に固定配置された主磁極を含む複数の磁極を有し、スリーブを回転させ、その外周面に磁性を有する現像剤を磁気吸着させて磁気ブラシを形成し、主磁極が作る磁界内で対向する潜像担持体に磁気ブラシを摺擦させ、該摺擦領域及びその周辺で潜像担持体上の潜像を可視化する現像方法であって、主磁極が作る摺擦領域内のスリーブ表面で、法線方向磁束密度が最大となる位置での法線方向磁束密度Ａが１００〜２００ｍＴ、法線方向磁束密度が最大となる位置を通る法線上で、スリーブ表面から１ｍｍ離れた位置での法線方向磁束密度がＡの６０％以下であり、摺擦領域内のスリーブ表面での法線方向磁束密度がＡの１／２になる２点間の角度が２５°以下、主磁極と隣り合う２つの磁極のスリーブ表面での法線方向磁束密度が最大となる点を各々Ｂ、Ｃとし、Ｂ、Ｃ点上での法線方向磁束密度をＢ_Ｂ、Ｂ_Ｃとして、Ｂ、Ｃ点を通る法線上でスリーブ表面より１ｍｍ離れた点における法線方向磁束密度が各々Ｂ_Ｂ、Ｂ_Ｃの６０％以下であり、Ｂ、Ｃ点の中心角が３５°以内である現像方法において、飽和磁化が０．０５〜３０ｅｍｕ／ｇの範囲内にあるトナーを用いることを特徴とする画像形成方法。
トナーの真比重が１．３５〜１．６ｇ／ｃｍ^３であることを特徴とする請求項１記載の画像形成方法。
トナーが飽和磁化５０ｅｍｕ／ｇ以下の黒色金属材料を含有することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成方法。
黒色金属材料のＬ＊値が９〜２０、ａ＊、ｂ＊が何れも−２．０〜＋３．０であることを特徴とする請求項３記載の画像形成方法。
黒色金属材料がチタンを含有する酸化鉄化合物であることを特徴とする請求項３又は４記載の画像形成方法。
酸化鉄化合物がチタン成分をＴｉ原子換算でＦｅ原子に対して１０〜４５重量％含有することを特徴とする請求項５記載の画像形成方法。
黒色金属材料の比表面積が１．５〜３０ｍ^２／ｇであることを特徴とする請求項３〜６の何れかに記載の画像形成方法。
黒色金属材料の真比重が４．０〜５．０ｇ／ｃｍ^３であることを特徴とする請求項３〜７の何れかに記載の画像形成方法。
黒色金属材料の含有量が１０〜５０重量％であることを特徴とする請求項３〜８の何れかに記載の画像形成方法。
トナーの結着樹脂が少なくとも一種のポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の画像形成方法。
トナー中に離型剤を含有することを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の画像形成方法。
離型剤が脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス、モンタンワックス及び酸化ライスワックスの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１１記載の画像形成方法。
トナーの重量平均粒径が２．５〜１０μｍであることを特徴とする請求項１〜１２の何れかに記載の画像形成方法。