JP2008102550A

JP2008102550A - 現像方法

Info

Publication number: JP2008102550A
Application number: JP2007333170A
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: 2007-12-25
Publication date: 2008-05-01

Abstract

【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２ｍｍ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。
【選択図】図１

Description

本発明は、現像方法に関するものである。

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。

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。

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。

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。

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。

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６−１１０２５５号公報（特許文献１）、特開２００１−１１７２８７号公報（特許文献２）、特開２００１−１１７２８８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。

特開平６−１１０２５５号公報特開２００１−１１７２８７号公報特開２００１−１１７２８８号公報特開２００２−２２９２７３号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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＜（Ｖｒ／Ｖｐ）＜２．２である現像方法を主要な特徴とする。

請求項６記載の発明では、請求項１〜５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％以上である現像方法を主要な特徴とする。

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２２μｍ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。

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２２μｍ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。

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。

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。

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／ｃｍ³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、４４μｍ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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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／ｃｍ^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。

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。

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。

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。

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。

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。

さらに芯材の磁気モーメントが１０００Ｏｅ（≒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１０００Ｏｅの磁気モーメントとしては７６〜１００ｅｍｕ／ｇであることが望ましい。

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。

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１０００Ｏｅ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。

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。

本発明においてより好ましく用いられる１０００Ｏｅの磁場を印加した時の磁気モーメントが７６ｅｍｕ／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。

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。

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。

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。

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。

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。
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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

表１にキャリア製造例の特性をまとめたものを示す。

「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

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１（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３０ｇ／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。

「キャリア製造例２」芯材粒子２（２２μｍ未満の粒子の割合が３重量％以下を除いては芯材粒子１と同じ）を使用する以外は製造例１と全く同様にキャリアＢを得た。

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

「キャリア製造例４」芯材粒子４（４４μｍ未満の粒子の割合が７５重量％以上を除いては芯材粒子１と同じ）を使用する以外は製造例１と全く同様にキャリアＤを得た。

「キャリア製造例５」芯材粒子５（４４μｍ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１と同じ）を使用する以外は製造例１と全く同様にキャリアＥを得た。

「キャリア製造例６」芯材粒子６（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１と全く同様にキャリアＦを得た。

「キャリア製造例７」芯材粒子７（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１と全く同様にキャリアＧを得た。

「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。

（評価方法）上記コートキャリアとｉｍａｇｉｏ４０００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。

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。

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。

（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＋ＬＪＫ５ＨＶＬＶＷＤＱＦＨ０ＨＷＨＵ；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ＬｏｇＲ（Ωｃｍ）を算出した。

（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。

（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

（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

実施例、比較例をまとめたものを表２に示す。

「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０．４ｍｍ、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。

「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。

「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。

「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。

「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。

「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。

「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。

「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。

「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。

「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２２μｍ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。

「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１０００Ｏｅ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。

「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。

「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。

「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。

「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。

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。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。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。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

Claims

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％以下であることを特徴とする現像方法。
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＜（Ｖｒ／Ｖｐ）＜２．２であることを特徴とする現像方法。
請求項１〜５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１重量％以下であることを特徴とする現像方法。
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１〜９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以上であることを特徴とする現像方法。