JP2930812B2 - 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。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。

【０００５】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。

【０００６】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。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。

【０００７】しかし一方において、磁性樹脂キャリア
は、通常のフェライト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。この対策としては、現像用のマグ
ネットローラの現像極として稀土類マグネットを用いる
などして、強力な磁界によりキャリアを引き寄せること
や、現像バイアス電圧を小さく設定することなどが考え
られる。しかしこの解決法によれば、大幅なコストアッ
プを招いたり、現像バイアス電圧設定が適正でないため
に画像濃度が低下したり、カブリが発生しやすいという
問題があった。

【０００８】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、キャリア引きを十分防止することができ
ず、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。

【０００９】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。

【００１０】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。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６３−２９
７５９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６１−２３１５６
４号公報）。

【００１１】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。

【００１２】

【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キャリア引きを防止するとと
もに、過度に強力なマグネットローラを必要とすること
なく、また、十分大きな現像バイアス電圧を設定するこ
とができ、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。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成方法
は、キャリアとトナーとからなる現像剤を現像ローラに
より感光体表面に搬送し、現像ローラおよび感光体を連
続的に駆動しつつ、感光体上に形成された静電潜像を現
像剤により現像する画像形成方法において、アモルファ
スシリコン（ａ−Ｓｉ）系感光層を有するａ−Ｓｉ系感
光体の該感光層上に静電潜像を形成して現像し、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成分現像剤を用いるとと
もに、現像ローラに内包されたマグネットローラの現像
極の磁力を５００ガウス以上とし、かつ、感光体の線速
度をｖｐ、現像ローラの線速度をｖｍとしたとき下記の
条件で感光体および現像ローラを駆動することを特徴と
する。 ｖｐ≦３００（ｍｍ／秒） １．０×ｖｐ≦ｖｍ≦４．０×ｖｐ

【００１４】

【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。

【００１５】（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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】（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。

【００２０】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。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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。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１０〜１００μｍが好適であり、好
ましくは２０〜８０μｍ、さらに好ましくは３０〜７０
μｍである。

【００２４】（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。

【００２５】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、現像剤のキャリア引きを防止
する。

【００２６】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。

【００２７】一方、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。よって、現像器のマグネットロー
ラとして極端に磁力の大きなものを必要としない。ま
た、キャリア引きが防止されているため、画像濃度やカ
ブリ発生の防止のための要求を満たすべく、十分に大き
な現像バイアス電圧を印加することができ、現像電圧の
設定条件の自由度も大きい。

【００２８】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および必要な磁気応答性
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、磁性粉体キャリアの比率を上げる
ことで、キャリア引きを十分に防止することができる。
（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。

【００２９】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。

【００３０】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））

【００３１】（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））

【００３２】（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）） （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））

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】また、同時に、上記のようなトナー１１を
用いて画像形成を行なうと、現像時、クリーニング時の
ようにトナー１１が感光体の表面層と接触、摩擦する際
に、感光体表面を効果的に研磨し、ＳｉＣ層を表面層と
するａ−Ｓｉ系感光体に効果的である。

【００４１】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が順次積層されて感光層を形成している。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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から構成されている。

【００４７】図４は、ドラム状のａ−Ｓｉ系感光体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。静電潜像が形成された感光体２
１は、矢印Ｐ方向に回転している。一方、現像ローラ５
５は現像スリーブ６３中にマグネットローラ６１を内包
してなり、現像スリーブ６３がＭ方向に回転して、現像
剤を感光体２１の表面に搬送し、キャリアからなる磁気
ブラシに付着したトナーによって静電潜像が現像され
る。

【００４８】本発明では、感光体２１の回転速度および
現像スリーブ６３の回転速度との関係を以下の通りとす
ることが必要である。現像スリーブ６３には、現像バイ
アス電源６５から、現像バイアス電圧が印加されてい
る。 ｖｐ≦300（mm／秒）、好ましくは30≦ｖｐ≦200 1.0×ｖｐ≦ｖｍ≦4.0×ｖｐ、好ましくは1.5×ｖｐ≦
ｖｍ≦3.0×ｖｐ （但し、 ｖｐ：感光体の線速度 ｖｍ：現像ローラの線速度）

【００４９】感光体２１の線速度ｖｐが３００ｍｍ／秒
を超えると、現像特性が十分でなくなり、画像濃度の低
下が発生する。また、上記範囲を超えて現像ローラ（現
像スリーブ６３）の線速度ｖｍが大きくなると、現像器
のトルクが上昇し、また、現像剤の飛散が発生する。一
方、ｖｍが小さすぎると現像特性が十分でなくなり、画
像濃度の低下が発生する。

【００５０】感光体２１の外径は、１４〜２００ｍｍの
範囲が好適であり、好ましくは２５〜１５０ｍｍであ
る。感光体２１の外径が大きすぎると、装置が大型化し
駆動トルクが大きくなる。一方、小さすぎると印字プロ
セスシステムのスペースが十分とれない。

【００５１】また、現像ローラ５５の外径は、１４〜５
０ｍｍが好適であり、好ましくは１７〜３５ｍｍであ
る。現像ローラ５５の外径が大きすぎると、装置が大型
化し駆動トルクが大きくなる。一方、小さすぎるとマグ
ネットの磁気特性が十分得られない。

【００５２】さらに本発明ではマグネットローラ６１の
現像極（図４中にＮ，Ｓで表示）の磁力を５００ガウス
以上、好ましくは５００〜１０００ガウスとする。現像
極の磁力の大きさが５００ガウス未満では、キャリア引
き、現像剤飛散が発生する。磁力が大きすぎ、例えば１
２００ガウスを超えるものは、マグネットローラのコス
トアップになり、実用的ではない。

【００５３】現像バイアス電源６５により、現像スリー
ブ６３と感光体２１間にバイアス電圧が印加される。現
像バイアス電圧は、１５０〜５００Ｖが好適であり、好
ましくは３００Ｖである。本発明ではキャリア引きが効
果的に防止されているので、広い範囲で現像バイアス電
圧を設定することができ、また、必要に応じて電圧を十
分に高くすることできる。よって所望の画像濃度が得ら
れ、カブリ等がない高品質の画像を得ることができる。
感光体２１の表面に現像されたトナー１１は、転写器４
５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。

【００５４】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。

【００５５】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。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。

【００５６】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。なお、以上の説明では、ＳｉＣ層を
表面層とするａ−Ｓｉ系感光体を中心に説明したが、他
のタイプの表面層でも、また、他のタイプの感光体でも
よく、感光体表面層の硬度に応じて研磨材微粒子の硬度
を調整すればよい。

【００５７】

【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、かつ、感光体と現像器の現像ローラの
線速度を特定するとともに、マグネットローラの現像極
の磁力の強さを５００ガウス以上とすることにより、比
較的小さな磁力の現像ローラでキャリア引きを防止で
き、また、現像バイアス電位を比較的高く設定してもキ
ャリア引きの心配がない。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。

【００５８】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。さらに、感光体表面に対し
て優れた研磨効果が得られる。よって、画像形成装置を
コンパクトに設計することができ、クリーニングブラシ
等の特別なシステムを組み込む必要がなく、特に、小径
感光体ドラムを用いた小型機、表面層の硬度が大きくク
リーニングブラシの大型化等を招きやすいａ−Ｓｉ系感
光体に好適である。また逆に、本発明の研磨性トナーに
は、ａ−Ｓｉ系感光体のように表面硬度が高く、傷付き
にくい感光体での使用が好適である。

【００５９】

【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。

【００６０】（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。

【００６１】 （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

【００６２】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。

【００６３】（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％

【００６４】（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５に示した。

【００６５】（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

【００６６】（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

【００６７】

【表１】

【００６８】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。

【００６９】また、感光体の外径は３０ｍｍとし、現像
器の現像ローラとしては外径２０ｍｍのものを使用し、
感光体の線速度ｖｐ＝６０ｍｍ／秒、現像ローラの線速
度ｖｍ＝１３０ｍｍ／秒で回転、駆動させた。現像ロー
ラのマグネットローラとしては、現像極の磁界の強さが
８００ガウスのものを用いた。

【００７０】（６） 回転の線速度について 実施例１の現像剤を用い、以下の条件とする以外は上記
と同様にして連続プリントし、画像評価およびキャリア
引きの有無を観察した。ここで、感光体および現像ロー
ラの線速度を種々変更してその影響を確認し、その結果
を表２に示した。

【００７１】 共通条件：感光体外径：３０ｍｍ 現像ローラ外径：２０ｍｍ マグネットローラの現像極の磁界強さ：８００ガウス

【００７２】 画像評価法 ○：カブリが全く発生しない △：限度内のカブリが発生する ×：多くカブリが発生する

【００７３】 キャリア引きの評価 ○：キャリア引きが発生しない。 △：わずかにキャリア引きが発生する ×：多くキャリア引きが発生する

【００７４】

【表２】 実験No. １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ 線速度(mm/秒)： 感光体 200 200 200 200 200 200 100 250 現像ローラ 150 250 400 600 750 900 250 500 画像評価： 10万枚後 × △ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 20万枚後 × △ ○ ○ ○ ○ ○ ○ キャリア引き 10万枚後 ○ ○ ○ ○ ○ △ ○ ○ 20万枚後 ○ ○ ○ ○ ○ △ ○ ○

【００７５】（７） マグネットローラの磁力について 現像極の磁力の強さを以下のように変化させてマグネッ
トローラを試作し、これらを用いる他は前述の表２の実
験Ｎｏ．３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。

【００７６】

【表３】 実験No. 11 12 13 14 磁界強さ(Gauss) 400 600 800 1000 画像評価： 初期 △ ○ ○ ○ 20万枚後 × ○ ○ ○ キャリア引き： 初期 △ ○ ○ ○ 20万枚後 × ○ ○ ○

【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 ３３ 感光層 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) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/08 G03G 9/08 G03G 9/107 G03G 15/09

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャリアとトナーとからなる現像剤を現
   像ローラにより感光体表面に搬送し、現像ローラおよび
   感光体を連続的に駆動しつつ、感光体上に形成された静
   電潜像を現像剤により現像する画像形成方法において、 アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）系感光層を有するａ
   −Ｓｉ系感光体の該感光層上に静電潜像を形成して現像
   し、 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成分現像剤を用いるとと
   もに、 現像ローラに内包されたマグネットローラの現像極の磁
   力を５００ガウス以上とし、 かつ、感光体の線速度をｖｐ、現像ローラの線速度をｖ
   ｍとしたとき下記の条件で感光体および現像ローラを駆
   動することを特徴とする画像形成方法。 ｖｐ≦３００（ｍｍ／秒） １．０×ｖｐ≦ｖｍ≦４．０×ｖｐ