JP3069946B2 - 画像形成方法、画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電潜像を現像す
ることにより可視化しトナー画像を形成する画像形成方
法、この画像形成方法を用いた複写機、プリンタの如き
画像形成装置およびこの画像形成装置本体に着脱可能な
プロセスカートリッジに関するもので、特に像担持体
（感光体）に帯電手段を接触させて帯電を行なう画像形
成方法、画像形成装置及びプロセスカートリッジに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真の帯電装置としては、コ
ロナ帯電器が使用されてきた。近年、これに代わって、
接触帯電装置が実用化されてきている。この接触帯電装
置は、低オゾン，低電力を目的としており、この中でも
特に帯電部材として導電ローラを用いるローラ帯電方式
が、帯電の安定性という点から好ましく用いられてい
る。

【０００３】ローラ帯電方式では、導電性の弾性ローラ
を被帯電体に加圧当接させ、これに電圧を印加すること
によって被帯電体の帯電を行う。

【０００４】ここで、ローラ帯電方式に限らず接触帯電
部材において、抵抗値の低い帯電部材を使用した場合、
ドラム上にキズやピンホールがあると、帯電部材から過
大なリーク電流が流れ込み、周辺の帯電不良やピンホー
ルの拡大，帯電部材の通電破壊が生じる。これを防止す
るためには、帯電部材の抵抗値を１×１０⁴Ω程度以上
にする必要があるが、１×１０⁷Ω以上では、抵抗値が
高過ぎて、帯電に必要な電流を流すことができない。従
って、接触帯電部材の抵抗値は１×１０⁴〜１×１０⁷Ω
の範囲でなければならない。

【０００５】ローラ帯電方式においては、帯電は帯電部
材から被帯電体への放電によって主に行われるため、あ
るしきい値電圧以上の電圧を印加することによって帯電
が開始される。例を示すと厚さ２５μｍのＯＰＣ感光体
に対して帯電部材としての帯電ローラを加圧当接させた
場合には、約６４０Ｖ以上の電圧を印加すれば感光体の
表面電位が上昇し始め、しきい値以降は印加電圧に対し
て傾き１で線形に感光体表面電位が増加する。以後、こ
のしきい値電圧を帯電開始電圧Ｖ_thと定義する。

【０００６】つまり、電子写真に必要とされる感光体表
面電位Ｖ_dを得るためには、帯電ローラにはＶ_d＋Ｖ_th以
上のＤＣ電圧が必要となる。このようにしてＤＣ電圧の
みを接触帯電部材に印加して帯電を行う方法をＤＣ帯電
と称する。

【０００７】しかし、ＤＣ帯電においては環境変動等に
よって接触帯電部材の抵抗値が変動するため、さらに、
感光体が削れることによって膜厚が変化するとＶ_thが変
動するため、感光体の電位を所望の値にすることが難し
かった。

【０００８】このため、単なる帯電の均一を図るために
特開昭６３−１４９６６９号公報に開示されるように、
所望のＶ_dに相当するＤＣ電圧に２×Ｖ_th以上のピーク
間電圧を持つＡＣ成分を重畳した電圧を接触帯電部材に
印加するＡＣ帯電方式が用いられる。これは、ＡＣによ
る電位のならし効果を目的としたものであり、被帯電体
の電位はＡＣ電位のピークの中央であるＶ_dに収束し、
環境変動の如き外乱には影響されることはない。

【０００９】ところが、このような接触帯電装置におい
ても、その本質的な帯電機構は、帯電部材から感光体へ
の放電現象を用いているため、先に述べたように帯電に
必要とされる電圧は感光体表面電位以上の値が必要とさ
れ、微量のオゾンは発生する。さらに、帯電均一化のた
めにＡＣ帯電を行った場合も、オゾンは発生する。

【００１０】そこで新たな帯電方式として、感光体への
電荷の直接注入による帯電方式が、特開平６−３９２１
号公報及び欧州特許出願公開Ｎｏ．０６１５１７７号に
提案されている。この帯電方式は、帯電ローラ，帯電ブ
ラシ，帯電磁気ブラシ等の接触導電部材に電圧を印加
し、表面に注入層を設けた感光体上のフロート電極に電
荷を注入して接触注入帯電を行う方法である。具体的に
は、特開平６−３９２１号公報では、電荷注入層とし
て、導電フィラーであるアンチモンドープで導電化した
ＳｎＯ₂粒子をアクリル樹脂に分散したものを感光体表
面に塗工して用いることが可能であるとの記述がある。
帯電磁気ブラシとは導電性磁性粒子をマグネットロール
で磁気拘束しブラシ状に形成した帯電部材であり、ブラ
シを感光体に当接し帯電を行うものである。この帯電方
式では、放電現象を用いないため、帯電に必要とされる
電圧は所望する感光体表面電位分のみのＤＣ電圧であ
り、オゾンの発生もない。

【００１１】図６は従来例を示す概略図である。電荷注
入層を有する感光体２０１の周囲に磁気ブラシ帯電器２
０２，露光器２０３，現像器２０８，転写帯電器２０
５，クリーナ部材２０６を配置し、加えて記録紙Ｐ上の
トナーを定着する定着器２０７により構成される。

【００１２】磁気ブラシ帯電器２０２は、非磁性スリー
ブ２２２とスリーブに内包したマグネットロール２２１
及び非磁性スリーブ２２２上に磁気拘束された導電磁性
粒子２２３から構成され、感光体２０１と一定距離を保
ち当接し、電荷注入により感光体を一様に帯電する。

【００１３】磁気ブラシを用い、クリーナを持たない電
子写真装置が特開平４−３４５６６号公報で提案されて
いる。これは、転写後感光体上に残留したトナーを分離
回収するための弾性ブレードを有するクリーナを、省略
したプロセスで、小型かつ低コストの利点を持ち、さら
に、廃トナーを生じないため、ランニングコストを低く
抑え廃棄物を生じない、優れた画像記録装置を実現する
ものである。

【００１４】しかしながら、従来の磁気ブラシ帯電器に
おいて、クリーナ部から盛れてドラムに付着してくるト
ナーが帯電磁気ブラシに侵入し帯電性を悪化させるとい
う問題が生じていた。クリーナを抜けて帯電磁気ブラシ
にトナーが混入すると、絶縁体であるトナーがブラシ内
を浮遊し、導電磁性粒子間或るいは導電磁性粒子とドラ
ム間の導電経路を遮断し帯電性を低下させていた。この
時、磁気ブラシの磁気拘束力は磁性体であるトナーにも
及び磁気ブラシにトナーを蓄積し導電磁性粒子表面にト
ナーが融着するため長期に渡って帯電を続けることは困
難であった。

【００１５】クリーナを持たない、クリーナレス構成に
おいても多くの転写残のトナーがブラシに混入し、蓄積
されるため帯電器を劣化させ、帯電不良を生じている。

【００１６】更に長期に渡る印字では、感光体上のトナ
ーの回収不良が生じ、トナーが混入した抵抗の高い磁気
ブラシ帯電器では帯電できないという問題も生じてい
た。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の問題点を解決した画像形成方法、画像形成装置及びプ
ロセスカートリッジを提供することにある。

【００１８】本発明の目的は、トナーの磁気ブラシ内で
の一時回収と吐き出しを円滑に行ない、帯電不良の生じ
ることのない良好な画像を形成することの可能な画像形
成方法、画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供
することにある。

【００１９】本発明の目的は、トナーの磁気ブラシ内で
の一時回収と吐き出しを円滑に行ない、高品位な画像を
長期に渡り得ることができる画像形成方法、画像形成装
置及びプロセスカートリッジを提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、像担持体を帯
電手段により帯電する工程； 帯電された該像担持体に潜像形成手段により静電潜像を
形成する工程； 該静電潜像を磁性トナーにより現像し、トナー画像を形
成する工程；及び該トナー画像を転写材に転写する工
程； を含む画像形成方法において、該帯電手段は、導電性磁
性粒子を磁気拘束し形成される磁気ブラシ帯電器であ
り、該磁気ブラシ帯電器は、該像担持体に接触して該像
担持体表面を帯電するものであり、該磁性トナーは、振
動磁力計による１Ｋエルステッドの磁場における磁化量
σ（Ａｍ²／ｋｇ）と、該磁性トナーの重量平均粒径
（Ｄ₄）Ｄ（μｍ）と、密度δ（ｇ／ｃｍ³）を乗じた値
σ・Ｄ・δが１５０以下であり、該像担持体の移動に伴
って、該磁気ブラシ帯電器による帯電部に搬送されてく
る、該像担持体の表面に付着している磁性トナーは、該
磁気ブラシ帯電器に混入された後、該磁気ブラシ帯電器
から吐出されることを特徴とする画像形成方法に関す
る。

【００２１】また、本発明は、静電潜像を担持するため
の像担持体； 該像担持体を帯電するための帯電手段； 帯電された該像担持体に静電潜像を形成するための潜像
形成手段； 該静電潜像を現像することにより可視化し、トナー画像
を形成するための磁性トナーを保有する現像手段；及び 該トナー画像を転写材に転写するための転写手段； を有する画像形成装置において、該帯電手段は、導電性
磁性粒子を磁気拘束し形成される磁気ブラシ帯電器であ
り、該磁気ブラシ帯電器は、該像担持体に接触して該像
担持体表面を帯電するものであり、該磁性トナーは、振
動磁力計による１Ｋエルステッドの磁場における磁化量
σ（Ａｍ²／ｋｇ）と、該磁性トナーの重量平均粒径
（Ｄ₄）Ｄ（μｍ）と、密度δ（ｇ／ｃｍ³）を乗じた値
σ・Ｄ・δが１５０以下であり、該像担持体の移動に伴
って、該磁気ブラシ帯電器による帯電部に搬送されてく
る、該像担持体の表面に付着している磁性トナーは、該
磁気ブラシ帯電器に混入された後、該磁気ブラシ帯電器
から吐出されることを特徴とする画像形成装置に関す
る。

【００２２】更に、本発明は、画像形成装置本体に着脱
可能なプロセスカートリッジにおいて、該プロセスカー
トリッジは、静電潜像を担持するための像担持体； 該像担持体を帯電するための帯電手段；及び 該静電潜像を現像することにより可視化し、トナー画像
を形成するための磁性トナーを保有する現像手段； を有しており、該帯電手段は、導電性磁性粒子を磁気拘
束し形成される磁気ブラシ帯電器であり、該磁気ブラシ
帯電器は、該像担持体に接触して該像担持体表面を帯電
するものであり、該磁性トナーは、振動磁力計による１
Ｋエルステッドの磁場における磁化量σ（Ａｍ²／ｋ
ｇ）と、該磁性トナーの重量平均粒径（Ｄ₄）Ｄ（μ
ｍ）と、密度δ（ｇ／ｃｍ³）を乗じた値σ・Ｄ・δが
１５０以下であり、該像担持体の移動に伴って、該磁気
ブラシ帯電器による帯電部に搬送されてくる、該像担持
体の表面に付着している磁性トナーは、該磁気ブラシ帯
電器に混入された後、該磁気ブラシ帯電器から吐出され
ることを特徴とするプロセスカートリッジに関する。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明においては、磁性トナーを
用いるものであり、転写されなかった感光体上の転写残
の磁性トナーは、転写時の転写電圧の作用によって逆極
性に帯電した磁性トナーが含まれており、この転写残の
磁性トナーが磁気ブラシ帯電器まで搬送されてくると、
磁気的拘束力によって良好に磁気ブラシ内に混入し回収
される。回収された磁性トナーは、磁気ブラシを形成し
ている導電性磁性粒子との接触により、逆極性に帯電し
ていた磁性トナーも含めて正規の極性の適度なトリボが
付与されるようになる。この正規の極性の適度なトリボ
の付与された磁性トナーは、振動磁力計によるｌＫエス
ルテッドの磁場における磁化量σ（Ａｍ²／ｋｇ）と、
該磁性トナーの重量平均粒径（Ｄ₄）Ｄ（μｍ）と、密
度σを乗じた値σ・Ｄ・δが１５０以下であることか
ら、磁気的拘束力が弱いため、磁気ブラシ帯電器による
像担持体表面の帯電時の磁気ブラシ帯電器と像担持体と
の電位差によって、良好に磁気ブラシから吐出して、像
担持体に転移する。すなわち、磁気ブラシ帯電器による
像担持体表面の帯電時には、低電界下における磁気ブラ
シ抵抗が高いので、磁気ブラシ帯電器側よりも像担持体
表面側の方が、５〜５０Ｖ程度電位が低くなるため、こ
の電位差によって正規の極性の適度なトリボの付与され
た磁性トナーは、磁気ブラシから反発して、磁気ブラシ
との弱い磁気的拘束力に打ち勝ってあたかも現像される
かの如く磁気ブラシ帯電器側から像担持体側に転移する
ものである。

【００２４】したがって、磁気ブラシ帯電器内に混入す
る磁性トナーは、磁気ブラシ内で磁気ブラシとの弱い磁
気的拘束力よりも強い、帯電されている像担持体表面と
の静電的吸引力が得られるだけのトリボが付与された時
点で磁気ブラシ内から吐出されるため、磁気ブラシ帯電
器内に混入した磁性トナーが蓄積されて帯電性を悪化さ
せたり、導電性磁性粒子の表面にトナー成分が融着する
ことが抑制される。

【００２５】さらに磁気ブラシ内に混入するトナーは、
磁性トナーであり磁気ブラシとの磁気的拘束力を受けて
いることから磁気ブラシから放れて飛散が生じたりする
ことなく、確実に短時間で磁性トナーに正規の極性の適
度なトリボを付与することが可能となる。

【００２６】本発明において、磁性トナーのσ・Ｄ・δ
の値は１５０以下であることが良く、好ましくは５０〜
１５０、より好ましくは１００〜１３０が良い。

【００２７】このσ・Ｄ・δの値が１５０を超える場合
には、磁性トナーの磁気ブラシとの磁気的拘束力が強く
なることから、磁気ブラシ帯電器からの磁性トナーの良
好な吐出が行われ難くなる。σ・Ｄ・δの値が５０以上
である場合には、磁性トナーは適度な磁気的拘束力を有
していることから、磁気ブラシ帯電器内で磁気ブラシか
ら放れて飛散したりしずらく、確実に短時間で磁性トナ
ーに正規の極性の適度なトリボの付与をすることが可能
であり、磁気ブラシ帯電器内に磁性トナーが蓄積されず
耐久性の点に優れている。さらに磁気ブラシ帯電器内に
磁性トナーを確実に取り込むことができることから、転
写残の逆極性に帯電した磁性トナーも正規の極性に帯電
させた上で像担持体に転移させることができるため、現
像時に転写残トナーを同時にクリーニングする方法に適
用した場合には、良好なクリーニングをすることが出来
ることから特に好ましい。

【００２８】本発明において、磁性トナーの磁化量σ
は、好ましくは、５〜３０Ａｍ²／ｋｇ、より好ましく
は、５〜２０Ａｍ²／ｋｇ、さらに好ましくは１０〜２
０Ａｍ²／ｋｇであることが良い。磁性トナーの磁化量
σが、３０Ａｍ²／ｋｇを超える場合には、磁性体量が
多いため、トナーの定着性を悪化させる問題がある。さ
らに５Ａｍ²／ｋｇ未満の場合には、磁気的性質自体が
失われてしまうため、トナーの搬送や、磁気ブラシヘの
回収性が著しく低下する。

【００２９】本発明において、磁性トナーの磁化量の測
定は振動磁力計ＶＳＭ−３Ｓ−１５（東英工業製）によ
り１Ｋエルステッド磁場下で行った。

【００３０】本発明において、磁性トナーの重量平均粒
径Ｄは、好ましくは２〜２０μｍ、より好ましくは４〜
８μｍであることが良い。重量平均粒径Ｄが２０μｍを
超える場合には、潜像を正確に現像できないため画質が
著しく低下し、さらに２μｍ未満の場合には、現像時に
画像部周辺にとびちりを生じるあるいはカブリが増加す
る弊害を生じる。

【００３１】本発明において、磁性トナーの重量平均粒
径は、コールターカウンターマルチサイザーＩＩ（コー
ルター社製）を用いて測定し、体積分布から出した重量
基準の重量平均粒径を求めた。

【００３２】本発明において、磁性トナーの密度δは、
好ましくは１．１〜２．０、より好ましくは１．１〜
１．６、さらに好ましくは１．４〜１．６であることが
良い。密度δが、２．０を超える場合には、トナー中の
磁性体量が多いため定着性が低下し、さらに１．１未満
の場合には、磁性材料の選択を著しく狭める。

【００３３】本発明において、磁性トナーの密度は、粒
子の真密度を意味し、真密度は、乾式密度計アキュピッ
ク１３３０（島津製作所製）を用いて測定した。

【００３４】本発明の磁性トナーは、体積抵抗値が１０
⁹Ωｃｍ以上の絶縁性であることが好ましく、より好ま
しくは、１０¹⁰Ωｃｍ以上、さらに好ましくは１０¹⁴Ω
ｃｍ以上であることが良い。磁性トナーの体積抵抗値が
１０⁹Ωｃｍ未満の場合には、トナー自体が充分な電荷
をもつことが困難であり現像性が低下し画質が劣化す
る。

【００３５】本発明において磁性トナーの体積抵抗値
は、粒状試料を４０φアルミリングに入れ、２５００Ｎ
で加圧成形し、抵抗率計ロレスタＡＰ、又はハイレスタ
ＩＰ（ともに三菱油化製）にて４端子プローブを用いて
体積抵抗値を測定する。尚、測定環境は、２０〜２５
℃、５０〜６０ＲＨ％とする。

【００３６】磁気ブラシ帯電器には、直流電圧と交流電
圧を重畳した電圧を印加した場合には、より帯電性を向
上することができるため、本発明の効果は大きい。

【００３７】更に、転写帯電器を通過後、像担持体上に
残留したトナーのほとんどが一時的に該磁気ブラシ帯電
器に混入するようなクリーナレスの構成においては多く
の転写残トナーが磁気ブラシに混入することから、よ
り、本発明における構成をとる効果が大きい。

【００３８】これらの画像記録装置において、該像担持
体の最表層が導電性微粒子をバインダ樹脂中に分散した
層を有し、表面層の電子準位に電荷を直接注入し像担持
体表面を帯電する場合、帯電性が向上し帯電器と像担持
体の電位差が少ないため磁気力を適切に調節した本発明
における構成をとることにより、より優れた画像形成を
維持可能である。

【００３９】以下図面を用いて本発明に関して詳細に説
明する。

【００４０】図１は本発明の第一の実施形態を示す画像
形成装置の断面図である。装置は、表面に電荷注入機能
を有する像担持体としての感光体ドラム１と、その周り
に配置された帯電手段としての磁気ブラシ帯電器２、潜
像形成手段としての露光器３，現像手段としての現像器
８、転写手段としての転写帯電器５、クリーニング手段
としてのクリーナ部材６、定着手段としての定着器７か
ら構成されている。

【００４１】本発明において重要である磁気ブラシ帯電
器２，現像器８及び感光体ドラム１の構成について詳し
く述べる。感光体ドラム１の詳細を図２に表わす。感光
体ドラム１はアルミニウム基体１１上に下引き層１２，
正電荷注入防止層１３，電荷発生層１４，電荷輸送層１
５の順に重ねて塗工された有機光導電体（ＯＰＣ）ドラ
ム上に更に、電荷注入層１６を塗布した構造を有する。
電荷注入層１６は、光硬化型アクリル樹脂の如き樹脂に
導電性微粒子を樹脂１００重量部に対して２０〜１００
重量部分散させたものが好ましい。導電性微粒子として
は、ＳｎＯ₂，ＴｉＯ₂及びＩＴＯの如き材料を用いるこ
とができる。導電性微粒子の平均粒径は、好ましくはｌ
μｍ以下、より好ましくは０．５〜５０ｎｍの範囲であ
ることが、均一な帯電のために良い。

【００４２】本発明において導電性微粒子の平均粒径
は、走査型電子顕微鏡によりランダムに１００個以上抽
出し、水平方向最大弦長をもって体積粒度分布を算出
し、その５０％平均粒径をもって平均粒径とした。

【００４３】導電性微粒子を結着する樹脂としては、ア
クリル樹脂，ポリカーボネート，ポリエステル，ポリエ
チレンテレフタレート及びポリスチレンの如き透明な樹
脂材料を用いることが可能である。加えて、感光ドラム
表面の滑性向上のため、荷電注入層中にテフロンの如き
滑性材料を結着樹脂１００重量部に対して１０〜４０重
量部加えることもできる。膜形成のため、架橋剤、重合
開始剤を適当量加えることもできる。荷電注入層１６は
磁気ブラシ帯電器２から電荷を直接注入することで表面
を均一に帯電する為の注入サイトを意図的に作製したも
のであるが、潜像の電荷が表面を流れないよう電荷注入
層１６の抵抗値は１×１０⁸Ωｃｍ以上である必要があ
る。

【００４４】本発明において、電荷注入層１６の抵抗値
は絶縁性シート上に電荷注入層を塗布しこれをＨＰ社製
の高抵抗計４３２９Ａで印加電圧１００Ｖにて表面抵抗
を測定したものである。

【００４５】本発明においては、感光体表層が電子の授
与可能な電子準位を持つことが重要であり、独立して電
荷注入層を有する構成に限定するものではないが、滑性
の良い電荷注入層を設けた方が、トナーに対する離型性
が良いため転写効率が向上しクリーナをすり抜けてブラ
シに混入するトナーが少ないため、帯電性の維持という
点で特に優れている。注入機能に特化した層を構成でき
るため帯電性は大巾に向上する。

【００４６】磁気ブラシ帯電器２は、非磁性スリーブ２
２とスリーブに内包したマグネットロール２１及びスリ
ーブ２２上に磁気拘束された導電磁性粒子２３から構成
される。

【００４７】磁気ブラシ帯電器の磁力の強さは、スリー
ブ表面において、好ましくは４００〜１５００ガウス、
より好ましくは６００〜１３００ガウスであることが磁
気ブラシ内からの磁性トナーの良好な吐き出しを出来る
ことから良い。

【００４８】さらに磁気ブラシ帯電器に用いるマグネッ
トロールの磁極は２極以上であることが良い。

【００４９】この磁気ブラシ帯電器のマグネットロール
の磁極の位置は、好ましくは磁気ブラシ帯電器の中心と
感光体ドラムの中心を結ぶ位置から磁気ブラシ帯電器の
中心から感光体ドラムの回転方向２０°までの位置、よ
り好ましくは、磁気ブラシ帯電器の中心と感光体ドラム
の中心を結ぶ位置から、磁気ブラシ帯電器の中心から感
光体ドラムの回転方向の１０°までの位置に磁極のピー
クが向くように設定することが磁気ブラシ内部からの磁
性トナーの良好な吐き出しが出来ることから好ましい。

【００５０】磁気ブラシは感光ドラム１にスリーブ２２
とドラム表面の距離が０．５ｍｍになるよう長手方向の
端部をスペーサ部材（非図示）を介して感光体ドラム表
面に当接し、マグネットロール２１を固定したままスリ
ーブ２２をドラム１と同方向（図１において時計方向）
に回転させる。そして、帯電時にはスリーブ２２に所望
の電圧を印加することで電荷注入層１６に電荷が注入
し、感光体ドラム１表面は最終的に磁気ブラシと同電位
に帯電（充電）される。

【００５１】導電性磁性粒子は、フェライト、マグネタ
イトの如き導電性金属の単一あるいは混晶の種々の材料
が使用可能である。一度焼結した導電性磁性粒子を還元
又は酸化処理し後述の抵抗値に調節したものである。導
電性磁性粒子の構成としては、導電性及び磁性を有する
微粒子をバインダーポリマーと混練し、粒状に成型する
ことによって得られた導電性及び磁性を有する微粒子が
バインダーポリマー中に分散された粒子や、上記の導電
性磁性粒子を更に樹脂でコートする構成もとることがで
きる。この時は、コートした樹脂層の抵抗をカーボンの
如き導電剤の含有量を調整することで、導電性磁性粒子
全体の抵抗調整を行うものである。

【００５２】本発明において、導電性磁性粒子の平均粒
径としては、１〜１００μｍのものが使用可能であり、
好ましくは５〜５０μｍのものが、帯電性と粒子の保持
の両立という点て優れている。

【００５３】本発明において、導電性磁性粒子の平均粒
径は、光学顕微鏡または走査型電子顕微鏡により、ラン
ダムに１００個以上抽出し、水平方向最大弦長をもって
体積粒度分布を算出しその５０％平均粒径をもって決定
した。

【００５４】本発明において、導電性磁性粒子の体積抵
抗値は、好ましくは、１０¹⁰Ωｃｍ以下、より好ましく
は、１０⁶〜１０⁹Ωｃｍであることが良い。導電性磁性
粒子の体積抵抗値が１０¹⁰Ωｃｍを超える場合には、帯
電に必要な電流を流すことができないため、帯電不良に
よる画質劣化を生じる。

【００５５】本発明において導電性磁性粒子の体積抵抗
値は、底面積２２８ｍｍ²の筒状の容器に導電性磁性粒
子２３を２ｇ充填して加圧し上下から１００Ｖの電圧を
印加してこの系に流れる電流から算出し正規化したもの
で定義した。

【００５６】導電性磁性粒子の磁気特性は飽和磁化が好
ましくは３０Ａｍ²／ｋｇ以上、より好ましくは４０〜
３００Ａｍ²／ｋｇが良く、保持力と残留磁化について
は、特に制限するものではない。

【００５７】本発明における磁化測定は、振動磁力計Ｖ
ＳＭ−３Ｓ−１５（東英工業製）により、５Ｋエルステ
ッド下において行ない、その磁化量を飽和磁化とした。

【００５８】磁気ブラシ構成についてはスリーブを用い
ず直接マグネットロールに導電性磁性粒子を担持し帯電
を行うことも可能であり、本構成に特に限定するもので
はない。

【００５９】次に一成分弱磁性トナー現像器８の構成に
ついて述べる。

【００６０】図１に示すように現像手段としての現像器
８は、磁性トナー８１を保有している現像容器８０、マ
グネットロール８３を内包する現像スリーブとしてのア
ルミスリーブ８４、トナー層厚規制手段としてスリーブ
に当接された弾性ブレード８２から構成される。アルミ
スリーブ８４は表面を所望の粗さに設定され、弱磁性ト
ナー８１をブレード８２との間で摩擦帯電し、帯電した
弱磁性トナー８１をスリーブ上に均一にコートする。

【００６１】現像器８は一成分弱磁性トナーを用いる現
像器の例を示すが、この現像方式に限定するものではな
い。本発明では従来の磁性トナーに比べ磁気拘束力の低
い磁性トナーを用いることが重要である。トナーの磁気
拘束力はトナーの磁化量δ（Ａｍ²／ｋｇ）、トナー重
量平均粒径（Ｄ₄）Ｄ（μｍ）及びトナーの密度δ（ｇ
／ｃｍ³）とともに増加する。トナーの磁気拘束力を示
す指標としてこれら三つの値を乗じたσ・Ｄ・δの値を
適用すると、我々の実験の結果、σ・Ｄ・δの値が従来
２５０〜４００あったのを１５０以下にすることで現像
時にトナー搬送を行うことができかつ磁性トナーが磁気
ブラシ帯電器２に混入した場合でもブラシ外に吐き出さ
れ、良好な画像記録が実現できる。

【００６２】更に好ましくは、σ・Ｄ・δの値を５０〜
１５０の範囲にすることで印字枚数を重ねた時も、長期
に渡り良好な画像を得ることができる。つまり、印字を
重ねる場合、クリーナーからすりぬけたトナーを速やか
に回収及び吐き出すために適当な磁気拘束力が存在する
のである。

【００６３】本発明においては、磁気ブラシに直流バイ
アスのみを印加するものに限らず、交流バイアスを重畳
し、更に帯電性の安定を図ることもできる。この場合、
磁気ブラシに印加した直流成分と、感光体電位の差は、
直流のみに比べ更に少なくなるため、磁気的拘束力の影
響が大きく磁性トナーを良好に磁気ブラシ帯電器中に取
り込むことができる。

【００６４】本発明において、σ・Ｄ・δの値が１５０
以下である弱磁性のトナーは現像時、トナーの穂が密で
短く形成することが可能であり、その結果、高濃度で高
精細な現像を行うことができる。

【００６５】磁性トナーは公知の結着樹脂，磁性体粒
子，電荷制御剤を混合し、混練，粉砕，分級の各工程を
経て所望の流動化剤を添加し得られる。磁性トナーの磁
気拘束力は含有する磁性粒子を磁化量の低い材料で構成
するか、あるいはその量を調整することで適当な値に調
節可能である。本発明で重要な点は磁性ナーのσ・Ｄ・
δの値が１５０以下であれば、磁気ブラシ帯電器２に磁
性トナーが混入した場合、磁気ブラシの磁気拘束を逃れ
磁気ブラシから吐き出されるため帯電不良を防ぎ良好な
画像記録が維持できることである。

【００６６】次に本発明の画像形成装置の動作について
述べる。前述の磁気ブラシ帯電器２のスリーブ２２には
−７００Ｖの電圧が印加され、感光体ドラム１はこれと
同電位に帯電される。その後プリントパターンに応じ画
像部を例えばレーザスキャナの如き露光器３で走査し感
光体ドラム上に静電潜像を形成する。その後、感光体ド
ラム表面と０．３ｍｍ隔てて固定された現像スリーブ８
４に−５００ＶのＤＣ電圧と、周波数１．８ｋＨｚ，ピ
ーク間電圧１．６ｋＶ_ppの矩形波ＡＣ電圧を重畳した電
圧を印加することで、現像スリーブ８４上に運ばれてく
る負に摩擦帯電された磁性トナー８１を潜像の画像部に
電界により現像する。現像された感光体上のトナー画像
は、転写手段としての転写帯電器５により裏面を帯電さ
れた転写材としての記録材Ｐに転写され、定着手段とし
ての定着器７にて記録材Ｐにトナー８１を定着する。転
写帯電器５には転写ローラが使用され、転写ローラは芯
金に中抵抗発泡層を形成したものを使用する。その抵抗
値は５×１０⁸Ωのものを使用し、＋２．０ｋＶの電圧
を芯金に印加して行った。転写後、ドラム上に残留した
トナーを、転写部と帯電部との間に設けられたクリーニ
ング手段としてのクリーニング部材６０を有するクリー
ナー６でかきとり、再度磁気ブラシ帯電器２により帯電
される。以上を繰り返すことで記録材上に画像を形成す
ることができる。

【００６７】上記クリーニング部材６０を有するクリー
ナー６で転写後ドラム上に残留する磁性トナーを完全に
除去することは困難であるため、クリーニング後のドラ
ム上には、微量のトナーが付着している。磁気ブラシ帯
電器２で帯電を行う際、磁性トナーが従来の磁気拘束力
の強い磁性トナーである場合、磁気ブラシに磁性トナー
が付着し帯電不良の問題を生ずる。これは、磁性トナー
が帯電に用いる導電性磁性粒子２３に混入すると導電性
磁性粒子２３間や、導電性磁性粒子２３と感光体ドラム
１間の導電経路を遮断する為、帯電不良となって現れる
現象である。更に、導電性磁性粒子２３間に介在する磁
性トナーが多い場合には、磁性トナーは導電性磁性粒子
２３に融着し帯電性を著しく劣化させ、長期に渡る帯電
は困難になる。しかし、本発明では弱磁性の磁性トナー
を用いることにより、磁気拘束力が弱く磁気ブラシ帯電
器２に混入した磁性トナーは速やかに正規の極性の適度
なトリボが付与され、磁気ブラシ外部に吐き出されるこ
とにより帯電不良を改善し耐久枚数を延ばすことができ
る。

【００６８】印字を更に続けた場合、クリーナーからす
りぬけた磁性トナーが帯電の障害になる。印字を続ける
と、ある適程の量の磁性トナーが磁気ブラシに混入し、
磁気ブラシ帯電器の抵抗も上昇していることから、ドラ
ム上に存在する磁性トナーは帯電を妨げる。その場合、
磁性トナーに一定量の磁気拘束力を付与することで、速
やかな磁性トナーの回収とブラシからの吐き出しを両立
し長期に渡り優れた印字を持続できるのである。

【００６９】本発明では、感光体表面に電荷注入層を設
けた構成において、より優位に本発明の目的を達成可能
である。表面滑性に優れた注入層は、磁性トナー転写効
率を上げ転写残の磁性トナー量を減ずる。注入層を設け
ることで速やかに帯電できるため、磁気ブラシ帯電器と
感光体の電位差は少ない。従って磁気拘束力を適切な値
にすることで、より速やかにトナーの回収と吐き出しを
行うことが可能である。

【００７０】以上述べたように、本発明においては、磁
性トナーのσ・Ｄ・δの値が１５０以下、好ましくは５
０〜１５０であれば磁性トナーは速やかに磁気ブラシ帯
電器に回収され、その後磁気ブラシ外に吐き出され、導
電性磁性粒子間や導電性磁性粒子と感光体ドラム間の導
電経路を遮断することなく良好な帯電を行うことができ
る。

【００７１】図３は本発明の第二の実施形態を表わす概
略図である。画像形成装置は像担持体としての感光層を
有する感光体ドラム１０１と、その周囲に配置された帯
電手段としての磁気ブラシ帯電器１０２、潜像形成手段
としての露光器１０３、現像器１０８、転写手段として
の転写帯電器１０５、定着手段としての定着器１０７か
ら構成されている。本画像形成装置は、クリーニング部
材を有するクリーナーを装備しないクリーナーレス画像
形成表置である。磁気ブラシ帯電器１０２を用いたクリ
ーナーレス画像形成装置に関し詳しく述べる。像担持体
としての感光体ドラム１０１について、その構成は第一
の実施形態で用いた感光体ドラム１の構成と同様であ
る。

【００７２】磁気ブラシ帯電器１０２は、主たる構成は
第一の実施形態に準ずるものであるが、磁気ブラシに印
加するバイアスは、帯電ドラム電位に等しい負の直流電
圧に所望の交流電圧を印加する。これにより、転写残の
磁性トナーが磁気ブラシ帯電器１０２に混入した場合で
も、転写残の磁性トナーを拡散し感光体を帯電すること
が可能になる。

【００７３】転写後のドラムに残留した磁性トナーは多
くが反転し正に帯電している。しかし、磁気ブラシを通
過することにより磁性トナーは一様に正規の負に帯電さ
れる。従って、現像器のバイアスを調節する事により、
感光体ドラムのクリーニングと現像を同時に現像器にて
行うことが可能である。例えばドラム帯電電位が−７０
０Ｖ、露光後電位が−１００Ｖであったとすると、現像
スリーブ１８４には−４５０Ｖの直流電圧に所望の交流
電圧を重畳して印加することにより、ドラムの未露光部
（非画像部）の磁性トナーをスリーブ上に回収するとと
もに、露光部（画像部）はスリーブ上の磁性トナーによ
り現像される。

【００７４】用いる磁性トナーには、転写残のトナーの
量を少なくすることが可能な球形の磁性トナーが適当で
ある。球形の磁性トナーは、流動性に優れ、トナー間、
あるいはトナーとドラム間の離型性に優れいているた
め、転写効率が高い。

【００７５】一般に、クリーナーレス画像形成装置の場
合には、転写残の磁性トナーが現像器まで戻る際に磁気
ブラシ帯電器を通過するため、クリーニングブレードの
如きクリーニング手段を有するクリーナーの装着された
画像形成装置に比較すると多くの転写残の磁性トナーが
磁気ブラシ帯電器に混入されるのであるが、前述の球形
の磁性トナーを用いれば転写効率が高いことから、磁気
ブラシ帯電器に混入するトナー量が少なくブラシの劣化
を起こしにくくすることが可能である。

【００７６】本発明において、球形の磁性トナーとは、
トナーの形状係数ＳＦ−１が１００〜１５０、ＳＦ−２
が１００〜１３０の範囲のトナーをいう。

【００７７】この球形の磁性トナーにおいては、トナー
の形状係数ＳＦ−１が１００〜１４５、ＳＦ−２が１０
０〜１２５であるものがより好ましい。

【００７８】本発明に用いられる形状係数を示すＳＦ−
１，ＳＦ−２とは、日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８
００）を用いトナーを１００個無作為にサンプリング
し、その画像情報はインターフェースを介してニコレ社
製画像解析装置（Ｌｕｓｅｘ３）に導入し解析を行な
い、下式より算出し得られた値を本発明においては形状
係数ＳＦ−１，ＳＦ−２と定義した。

【００７９】

【数１】 （ＡＲＥＡ：トナー投影面積、ＭＸＬＮＧ：絶対最大
長、ＰＥＲＩ：周長）

【００８０】トナーの形状係数ＳＦ−１は球形度合いを
示し、より大きいと球形から徐々に不定形となる。ＳＦ
−２は凹凸度合いを示し、より大きいとトナーの表面積
の凹凸が顕著となる。

【００８１】次に、本発明の第二の実施形態の画像形成
装置の動作について説明する。磁気ブラシ帯電器１０２
は、−７００Ｖの直流電圧に、周波数１ｋＨｚ、ピーク
間電圧６００Ｖ_ppの矩形波の交流電圧を重畳し印加さ
れ、感光体は磁気ブラシにより、ほぼ−７００Ｖに帯電
される。その後、露光器１０３により像露光され、静電
潜像を形成し、現像器１０８により反転現像される。現
像された感光体上のトナー画像は転写帯電器１０５によ
り裏面をプラス帯電された転写材としての記録紙Ｐに転
写され、転写されたトナー画像は、定着器により記録紙
Ｐに定着される。転写残の磁性トナーは感光体上を運ば
れ、磁気ブラシ帯電器１０２に到達する。磁気ブラシ帯
電器１０２では転写残の磁性トナーを感光体上からはぎ
取るとともに同時に感光体を所望の電位に帯電する。

【００８２】本発明では、従来に比べ低い磁気拘束力を
有する弱磁性トナーを用いることにより、クリーナーレ
ス構成において多くの転写残の磁性トナーが磁気ブラシ
に混入する場合でも磁性トナーを速やかに回収、吐き出
しを行うことで、磁気ブラシ内に存在する磁性トナーを
制限し磁気ブラシの特性の低下を防ぎ、感光体を適切に
帯電し画像記録を維持する。

【００８３】クリーナーレス構成においては、多くの転
写残の磁性トナーが磁気ブラシ帯電器に混入するため、
本発明の構成を用いる効果は大きい。クリーナーレス構
成では磁気ブラシを多くのトナーが通過することから、
そのトナーが適切な磁気拘束力を有することによリトナ
ーの循環が促進され、停滞しずらく磁気ブラシを汚染す
ることがないため帯電性を長期に渡り維持できるのであ
る。

【００８４】上記の第一の実施形態及び第二の実施形態
のいずれにおいても、像担持体上に現像されたトナー画
像を転写するための転写材としては、紙の如き記録材す
なわち最終転写材を用いて説明したが、本発明において
は、転写材としてベルト状又はパイプ状中間転写体を用
い、この中間転写体を像担持体と対抗させて配置し、像
担持体上のトナー画像をこの中間転写体に転写した後、
この中間転写体に転写されたトナー画像を最終転写材に
再度転写することも可能である。

【００８５】この中間転写体を用いる場合には、転写工
程が複数となることから、より転写効率の良い球形の磁
性トナーを用いることが好ましい。

【００８６】図４に、本発明のプロセスカートリッジの
第一の実施形態を示す。

【００８７】このプロセスカートリッジの第一の実施形
態の説明では、図１を用いて説明した画像形成装置での
構成部材と同様の機能を有するものは同じ符号を用い
る。

【００８８】本発明のプロセスカートリッジは、帯電手
段と現像手段と像担持体とを少なくとも一体的にカート
リッジ化したものであり、プロセスカートリッジは、画
像形成装置本体（例えば、複写機、レーザービームプリ
ンター、ファクシミリ装置）に着脱可能なように形成さ
れる。

【００８９】本実施形態では、現像手段８、ドラム状の
像担持体（感光体ドラム）１、クリーニングブレード６
０を有するクリーニング手段６、帯電手段（磁気ブラシ
帯電器）２を一体としたプロセスカートリッジ９が例示
される。

【００９０】本実施形態では、現像手段８は弾性ブレー
ド８２と現像容器８０内に磁性トナー８１を有し、該磁
性トナー８１を用い、現像時には、バイアス印加手段か
らの現像バイアス電圧により感光ドラム１と現像スリー
ブ８４との間に所定の電界が形成され、現像工程が実施
される。この現像工程を好適に実施するためには、感光
ドラム１と現像スリーブ８４との間の距離は非常に大切
である。

【００９１】上記の実施形態では、現像手段、潜像保持
体、クリーニング手段及び帯電手段の４つの構成要素を
一体的にカートリッジ化したものについて説明したが、
本発明においては、帯電手段と現像手段と潜像保持体と
の少なくとも３つの構成要素を一体的にカートリッジ化
したものであることから、クリーニング手段を画像形成
装置本体側に装着することによってプロセスカートリッ
ジにはクリーニング手段を必ずしも設けなくても良く、
さらに他の構成要素を加えて一体的にカートリッジ化す
ることも可能である。

【００９２】図５は、本発明のプロセスカートリッジの
第二の実施形態を示す。

【００９３】このプロセスカートリッジの第二の実施形
態の説明では、図３を用いて説明した画像形成装置での
構成部材と同様の機能を有するものは同じ符号を用い
る。

【００９４】このプロセスカートリッジの第二の実施形
態では、現像手段１０８、ドラム状の像担持体１０１
（感光体ドラム）、帯電手段（磁気ブラシ帯電器）１０
２を一体としたプロセスカートリッジ１０９が例示され
ており、すなわちこのプロセスカートリッジは、現像手
段１０８が転写残の磁性トナーの回収を現像時に同時に
行なうクリーナーレス構成を取るものである。

【００９５】

【実施例】

（実施例１）図１に示す第一の実施形態の画像形成装置
に、以下の磁気ブラシ帯電器、感光体ドラム及び磁性ト
ナーを用いて以下のバアイス条件で５０００枚の画像形
成を行い画像評価を行った。評価結果を表１に示す。

【００９６】磁気ブラシ帯電器 磁気ブラシ帯電器に、導電性磁性粒子としては平均粒径
１５μｍ，体積抵抗１×ｌ０⁶Ωｃｍであって、ｌＫエ
ルステッド磁場における飽和磁化が５８Ａｍ²／ｋｇで
あるフェライト粒子を用いた。磁気ブラシ帯電器のマグ
ネットロールの直径は１３．９ｍｍであり、マグネット
ロールの磁極は４極であり、この磁極のピークは、磁気
ブラシ帯電器の中心と感光体ドラムの中心を結ぶ方向か
ら磁気ブラシ帯電器の中心を中心として感光体ドラムの
回転方向５°の位置に設定した。この磁気ブラシ帯電器
のスリーブ表面における磁力は、８５０ガウスであっ
た。帯電バイアスは、−７００Ｖの直流電圧に周波数１
ｋＨｚ，ピーク間電圧６００Ｖ_ppの矩形波の交流電圧を
重畳し印加して、周速１００ｍｍ／ｓｅｃで感光体ドラ
ムを−７００Ｖに帯電させた。

【００９７】感光体ドラム アルミニウム基体上に下引き層、正電荷注入防止層、電
荷発生層、電荷輸送層の順に重ねて塗工したＯＰＣドラ
ムの表面に、光硬化型のアクリル樹脂１００重量部に導
電性微粒子として平均粒径０．０３μｍのＳｎＯ₂超微
粒子を樹脂１００重量部に対して６０重量部分散させた
電荷注入層を塗工した。感光体ドラムは周速１００ｍｍ
／ｓｅｃで回転させた。

【００９８】磁性トナー １Ｋエルステッドの磁場における磁化量６０Ａｍ²／ｋ
ｇのマグネタイト３０重量部、スチレン−アクリル樹脂
１００重量部を溶融混練、粉砕、分級を行って表１に示
す磁化量σ、重量平均粒径Ｄ及び密度δを有する磁性ト
ナー粒子を得た。この磁性トナー粒子１００重量部と疎
水性シリカ微粉体０．８重量部とを混合して磁性トナー
を調製した。この磁性トナーの体積抵抗は、１０¹⁴Ωｃ
ｍ以上であった。

【００９９】現像バイアス条件は、−５００Ｖの直流電
圧に周波数２ｋＨｚ，ピーク間電圧１．６ｋＶ_ppの矩形
波交流電圧を重畳して印加した。

【０１００】上記実施例１の画像評価において、帯電ゴ
ーストは、感光体露光後の帯電性を画像で判断する評価
法であり、帯電性が悪化した場合、１周前の露光部が非
露光部より帯電電位が低く、ゴーストとして画像に表わ
れるため、このゴーストの発生を耐久試験により観察
し、以下の評価基準に基づいて画像評価を行った。

【０１０１】（評価基準） ◎：ベタ白部及び中間調部においてゴーストが見られず
良好。 〇：ベタ白部にはないが、中間調部にわずかにみられ
る。 △：ベタ白部にはないが、中間調部に明らかに発生す
る。 ×：ベタ白部にもゴーストが発生する。

【０１０２】（実施例２）実施例１で用いた磁性トナー
のマグネタイトの含有量を１５重量部に変更することを
除いては、実施例１と同様にして表１に示す各種物性を
有する磁性トナーを調製し、実施例１と同様にして画像
形成を行い画像評価をした。評価結果を表１に示す。

【０１０３】（実施例３）実施例１で用いたマグネタイ
トに代えて１Ｋエルステッドの磁場における磁化量３０
Ａｍ²／ｋｇのＭｎを多量にドープしたマグネタイト３
０重量部用いることを除いては、実施例１と同様にして
磁性トナーを得、実施例１と同様に画像評価を行なっ
た。評価結果を表１に示す。

【０１０４】（実施例４）実施例１で用いたマグネタイ
トに代えて１Ｋエルステッドの磁場における磁化量７０
Ａｍ²／ｋｇのニッケルフェライト３０重量部用いるこ
とを除いては、実施例１と同様にして磁性トナーを得、
実施例１と同様に画像評価を行なった。評価結果を表１
に示す。

【０１０５】（実施例５）実施例１で用いた磁性トナー
の製造において、粉砕及び分級条件を変更して、重量平
均粒径８．２μｍの磁性トナーを得、実施例１と同様に
画像評価を行なった。評価結果を表１に示す。

【０１０６】（実施例６）実施例１で用いたマグネタイ
トに代えて１Ｋエルステッドの磁場における磁化量３０
Ａｍ²／ｋｇのＭｎを多量にドープしたマグネタイト１
００重量部用いることを除いては、実施例１と同様にし
て磁性トナーを得、実施例１と同様に画像評価を行なっ
た。評価結果を表１に示す。

【０１０７】（比較例１）実施例１で用いた磁性トナー
のマグネタイトの含有量を１００重量部に変更すること
を除いては、実施例１と同様にして表１に示す各種物性
を有する磁性トナーを調整し、実施例１と同様にして画
像形成を行い画像評価をした。評価結果を表１に示す。

【０１０８】（比較例２）実施例１で用いたマグネタイ
トに代えて１Ｋエルステッドの磁場における磁化量７０
Ａｍ²／ｋｇのニッケルフェライト１００重量部用いる
ことを除いては、実施例１と同様にして磁性トナーを
得、実施例１と同様に画像評価を行なった。評価結果を
表１に示す。

【０１０９】（比較例３）実施例１で用いたマグネタイ
トに代えて１Ｋエルステッドの磁場における磁化量３０
Ａｍ²／ｋｇのＭｎを多量にドープしたマグネタイト２
００重量部用いることを除いては、実施例１と同様にし
て磁性トナーを得、実施例１と同様に画像評価を行なっ
た。評価結果を表１に示す。

【０１１０】（比較例４）実施例１で用いた磁性トナー
の製造において、粉砕及び分級条件を変更し、重量平均
粒径９．０μｍの磁性トナーを得、実施例１と同様に画
像評価を行なったところ、ゴーストが悪化し、また、ト
ナー径が大きいため画像の精細性を損ねる結果になっ
た。評価結果を表１に示す。

【０１１１】（実施例７）実施例１で印加した帯電バイ
アスを−７００Ｖの直流電圧のみに代えることを除いて
は、実施例１と同様に画像評価を行なったところ、実施
例１に比較して、若干ゴーストは悪化したものの、実施
例１と同等の画像を得ることができた。

【０１１２】

【表１】

【０１１３】（実施例８）図３に示す第二の実施形態の
画像形成装置に、実施例１で用いたのと同じ磁気ブラシ
帯電器、感光体ドラム及び以下の磁性トナーを用いて５
０００枚の画像形成を行い画像評価を行った。

【０１１４】磁性トナー １Ｋエルステッドの磁場における磁化量６０Ａｍ²／ｋ
ｇのマグネタイト３０重量部、スチレンアクリル樹脂１
００重量部を溶融、混練、粉砕、分級を行った後、加熱
により球形化処理を行って表１に示す磁化量σ、重量平
均粒径Ｄ、密度δ及びＳＦ−１、ＳＦ−２を有する球形
の磁性トナーを調製した。

【０１１５】現像バイアスは、−４００Ｖの直流電圧
に、周波数２ｋＨｚ，ピーク間電圧１．６ｋＶ_ppの矩形
波の交流電圧を印加し、現像手段で現像時に転写残の磁
性トナーを同時に回収するクリーナーレス構成を用い
た。

【０１１６】上記実施例８の画像評価において、帯電ゴ
ーストは実施例１と同様にして行い評価した。

【０１１７】（実施例９）実施例８で用いた球形の磁性
トナーのマグネタイトの含有量を１５重量部に変更する
ことを除いては、実施例８と同様にして表２に示す各種
物性を有する球形の磁性トナーを調製し、実施例８と同
様にして画像形成を行い画像評価をした。評価結果を表
２に示す。

【０１１８】（実施例１０）実施例８で用いた球形の磁
性トナーの加熱による球形化処理を行わなかったことを
除いては、実施例８と同様にして表２に示す各種物性を
有する磁性トナーを調製し、実施例８と同様にして画像
形成を行い画像評価をした。評価結果を表２に示す。

【０１１９】（実施例１１）実施例８で用いたマグネタ
イトに代えて１Ｋエルステッドの磁場における磁化量３
０Ａｍ²／ｋｇのＭｎを多量にドープしたマグネタイト
３０重量部用いることを除いては、実施例８と同様にし
て磁性トナーを得、実施例８と同様に画像評価を行なっ
た。評価結果を表２に示す。

【０１２０】（実施例１２）実施例８で用いたマグネタ
イトに代えて１Ｋエルステッドの磁場における磁化量７
０Ａｍ²／ｋｇのニッケルフェライト３０重量部用いる
ことを除いては、実施例８と同様にして磁性トナーを
得、実施例８と同様に画像評価を行なった。評価結果を
表２に示す。

【０１２１】（実施例１３）実施例８で用いた磁性トナ
ーの製造において、粉砕及び分級条件を変更して、重量
平均粒径８．１μｍの磁性トナーを得、実施例８と同様
に画像評価を行なった。評価結果を表２に示す。

【０１２２】（実施例１４）実施例８で用いたマグネタ
イトに代えて１Ｋエルステッドの磁場における磁化量３
０Ａｍ²／ｋｇのＭｎを多量にドープしたマグネタイト
１００重量部用いることを除いては、実施例８と同様に
して磁性トナーを得、実施例８と同様に画像評価を行な
った。評価結果を表２に示す。

【０１２３】（比較例５）実施例８で用いた球形の磁性
トナーのマグネタイトの含有量を１００重量部に変更す
ることを除いては、実施例８と同様にして表２に示す各
種物性を有する球形の磁性トナーを調製し、実施例８と
同様にして画像形成を行い画像評価をした。評価結果を
表２に示す。

【０１２４】（比較例６）実施例８で用いたマグネタイ
トに代えて１Ｋエルステッドの磁場における磁化量７０
Ａｍ²／ｋｇのニッケルフェライト１００重量部用いる
ことを除いては、実施例８と同様にして磁性トナーを
得、実施例８と同様に画像評価を行なった。評価結果を
表２に示す。

【０１２５】（比較例７）実施例８で用いたマグネタイ
トに代えて１Ｋエルステッドの磁場における磁化量３０
Ａｍ²／ｋｇのＭｎを多量にドープしたマグネタイト２
００重量部用いることを除いては、実施例８と同様にし
て磁性トナーを得、実施例８と同様に画像評価を行なっ
た。評価結果を表２に示す。

【０１２６】（比較例８）実施例８で用いた磁性トナー
の製造において、粉砕及び分級条件を変更し、重量平均
粒径８．９μｍの磁性トナーを得、実施例８と同様に画
像評価を行なったところ、ゴーストが悪化し、また、ト
ナー径が大きいため画像の精細性を損ねる結果になっ
た。評価結果を表２に示す。

【０１２７】（実施例１５）実施例８で印加した帯電バ
イアスを−７００Ｖの直流電圧のみに代えることを除い
ては、実施例８と同様に画像評価を行なったところ、実
施例８に比較して、印字枚数が少ない時からゴーストが
悪化したが、「×」レベルに悪化することはなかった。

【０１２８】

【表２】

【０１２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
磁気ブラシ帯電器において、磁性トナーの磁気拘束力の
指標となるσ・Ｄ・δの値が１５０以下の磁性トナーを
用いることにより、磁性トナーの回収と吐き出しを速や
かに行い像担持体に付着して磁気ブラシに混入する磁性
トナーの蓄積を防ぎ、磁性トナーの混入による帯電不良
などの問題を解決し画像不良をなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態における画像形成装置
を示す概略説明図である。

【図２】第一の実施形態で用いた像担持体（感光体ドラ
ム）の詳細構成図である。

【図３】本発明の第二の実施形態における画像形成装置
を示す概略説明図である。

【図４】本発明におけるプロセスカートリッジの第一の
実施形態を示す概略説明図である。

【図５】本発明におけるプロセスカートリッジの第二の
実施形態を示す概略説明図である。

【図６】従来例の画像形成装置を示す概略図である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム（像担持体） ２ 磁気ブラシ帯電器 ３ 露光器 ５ 転写帯電器 ６ クリーナー ７ 定着器 ８ 現像器（一成分磁性トナー用） １１ アルミ基体 １２ 下引き層 １３ 正電荷注入防止層 １４ 電荷発生層 １５ 電荷輸送層 １６ 電荷注入層 ２１ マグネットロール ２２ スリーブ ２３ 導電性磁性粒子 ８１ 現像剤（磁性トナー） ８２ 現像ブレード ８３ マグネットロール ８４ スリーブ １０１ 感光体ドラム（像担持体） １０２ 磁気ブラシ帯電器 １０３ 露光器 １０５ 転写帯電器 １０７ 定着器 １０８ 現像器（現像同時クリーニング用） １２１ マグネットロール １２２ スリーブ １２３ 導電性磁性粒子 １８１ 現像剤（磁性トナー） １８２ 現像ブレード １８３ マグネットロール １８４ スリーブ

フロントページの続き (72)発明者 真下 精二 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−133569（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−3921（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−332240（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 G03G 9/083 G03G 15/02

Claims (54)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体を帯電手段により帯電する工
   程； 帯電された該像担持体に潜像形成手段により静電潜像を
   形成する工程； 該静電潜像を磁性トナーにより現像し、トナー画像を形
   成する工程；及び該トナー画像を転写材に転写する工
   程； を含む画像形成方法において、 該帯電手段は、導電性磁性粒子を磁気拘束し形成される
   磁気ブラシ帯電器であり、該磁気ブラシ帯電器は、該像
   担持体に接触して該像担持体表面を帯電するものであ
   り、 該磁性トナーは、振動磁力計による１Ｋエルステッドの
   磁場における磁化量σ（Ａｍ²／ｋｇ）と、該磁性トナ
   ーの重量平均粒径（Ｄ₄）Ｄ（μｍ）と、密度δ（ｇ／
   ｃｍ³）を乗じた値σ・Ｄ・δが１５０以下であり、 該像担持体の移動に伴って、該磁気ブラシ帯電器による
   帯電部に搬送されてくる、該像担持体の表面に付着して
   いる磁性トナーは、該磁気ブラシ帯電器に混入された
   後、該磁気ブラシ帯電器から吐出され ることを特徴とす
   る画像形成方法。
2. 【請求項２】 該磁性トナーのσ・Ｄ・δの値は、５０
   乃至１５０の範囲内であることを特徴とする請求項１に
   記載の画像形成方法。
3. 【請求項３】 該磁性トナーは、５〜３０Ａｍ²／ｋｇ
   の磁化量を有することを特徴とする請求項１又は２に記
   載の画像形成方法。
4. 【請求項４】 該磁性トナーは、５〜２０Ａｍ²／ｋｇ
   の磁化量を有することを特徴とする請求項１又は２に記
   載の画像形成方法。
5. 【請求項５】 該磁性トナーは、１０⁹Ωｃｍ以上の体
   積抵抗値を有していることを特徴とする請求項１乃至４
   のいずれかに記載の画像形成方法。
6. 【請求項６】 該磁性トナーは、１０¹⁰Ωｃｍ以上（好
   ましくは、１０¹⁴Ωｃｍ以上）の体積抵抗値を有してい
   ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の
   画像形成方法。
7. 【請求項７】 該像担持体は、電荷注入層を有する有機
   光導電体であることを特徴とする請求項１乃至６のいず
   れかに記載の画像形成方法。
8. 【請求項８】 該電荷注入層は、導電性微粒子が分散さ
   れた樹脂層を有することを特徴とする請求項７に記載の
   画像形成方法。
9. 【請求項９】 該像担持体は、少なくとも最表層が導電
   性微粒子が分散された樹脂層を有し、この樹脂層に電荷
   を直接注入し該像担持体表面を帯電することを特徴とす
   る請求項１乃至８のいずれかに記載の画像形成方法。
10. 【請求項１０】 該導電性磁性粒子は、導電性金属の単
    一粒子又は混晶粒子を含むことを特徴とする請求項１乃
    至９のいずれかに記載の画像形成方法。
11. 【請求項１１】 該導電性磁性粒子は、バインダーポリ
    マー中に導電性及び磁性を有する粒子が分散された粒子
    を含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記
    載の画像形成方法。
12. 【請求項１２】 該導電性磁性粒子は、表面が導電剤を
    含有する樹脂でコートされていることを特徴とする請求
    項１乃至９のいずれかに記載の画像形成方法。
13. 【請求項１３】 該導電性磁性粒子は、１０¹⁰Ωｃｍ以
    下の体積抵抗値を有していることを特徴とする請求項１
    乃至１２のいずれかに記載の画像形成方法。
14. 【請求項１４】 該導電性磁性粒子は、１０⁶〜１０⁹Ω
    ｃｍの体積抵抗値を有していることを特徴とする請求項
    １乃至１２のいずれかに記載の画像形成方法。
15. 【請求項１５】 該像担持体の移動に伴って、該磁気ブ
    ラシ帯電器による帯電部に搬送されてくる、該像担持体
    の表面に付着している磁性トナーは、転写後の該像担持
    体の表面に残った磁性トナーの内、転写部と帯電部との
    間に設けられたクリーニング手段で除去されなかった一
    部の磁性トナーであることを特徴とする請求項１乃至１
    ４のいずれかに記載の画像形成方法。
16. 【請求項１６】 該像担持体の移動に伴って、該磁気ブ
    ラシ帯電器による帯電部に搬送されてくる、該像担持体
    の表面に付着している磁性トナーは、転写部と帯電部と
    の間にクリーニング手段が設けられていないことによ
    り、転写後の該像担持体の表面に残った磁性トナーであ
    り、 該磁気ブラシ帯電器から 吐出された磁性トナーは、該像
    担持体上の静電潜像を磁性トナーにより現像する現像手
    段で回収されることを特徴とする請求項１乃至１４のい
    ずれかに記載の画像形成方法。
17. 【請求項１７】 該磁性トナーは、球形の磁性トナーで
    あることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれかに記
    載の画像形成方法。
18. 【請求項１８】 該磁性トナーは、ＳＦ−１が１００〜
    １５０，ＳＦ−２が１００〜１３０の形状係数を有して
    いることを特徴とする請求項１７に記載の画像形成方
    法。
19. 【請求項１９】 静電潜像を担持するための像担持体； 該像担持体を帯電するための帯電手段； 帯電された該像担持体に静電潜像を形成するための潜像
    形成手段； 該静電潜像を現像することにより可視化し、トナー画像
    を形成するための磁性トナーを保有する現像手段；及び 該トナー画像を転写材に転写するための転写手段； を有する画像形成装置において、 該帯電手段は、導電性磁性粒子を磁気拘束し形成される
    磁気ブラシ帯電器であり、該磁気ブラシ帯電器は、該像
    担持体に接触して該像担持体表面を帯電するものであ
    り、 該磁性トナーは、振動磁力計による１Ｋエルステッドの
    磁場における磁化量σ（Ａｍ²／ｋｇ）と、該磁性トナ
    ーの重量平均粒径（Ｄ₄）Ｄ（μｍ）と、密度δ（ｇ／
    ｃｍ³）を乗じた値σ・Ｄ・δが１５０以下であり、 該像担持体の移動に伴って、該磁気ブラシ帯電器による
    帯電部に搬送されてくる、該像担持体の表面に付着して
    いる磁性トナーは、該磁気ブラシ帯電器に混入された
    後、該磁気ブラシ帯電器から吐出され ることを特徴とす
    る画像形成装置。
20. 【請求項２０】 該磁性トナーのσ・Ｄ・δの値は、５
    ０乃至１５０の範囲内であることを特徴とする請求項１
    ９に記載の画像形成装置。
21. 【請求項２１】 該磁性トナーは、５〜３０Ａｍ²／ｋ
    ｇの磁化量を有することを特徴とする請求項１９又は２
    ０に記載の画像形成装置。
22. 【請求項２２】 該磁性トナーは、５〜２０Ａｍ²／ｋ
    ｇの磁化量を有することを特徴とする請求項１９又は２
    ０に記載の画像形成装置。
23. 【請求項２３】 該磁性トナーは、１０⁹Ωｃｍ以上の
    体積抵抗値を有していることを特徴とする請求項１９乃
    至２２のいずれかに記載の画像形成装置。
24. 【請求項２４】 該磁性トナーは、１０¹⁰Ωｃｍ以上
    （好ましくは、１０¹⁴Ωｃｍ以上）の体積抵抗値を有し
    ていることを特徴とする請求項１９乃至２２のいずれか
    に記載の画像形成装置。
25. 【請求項２５】 該像担持体は、電荷注入層を有する有
    機光導電体であることを特徴とする請求項１９乃至２４
    のいずれかに記載の画像形成装置。
26. 【請求項２６】 該電荷注入層は、導電性微粒子が分散
    された樹脂層を有することを特徴とする請求項２５に記
    載の画像形成装置。
27. 【請求項２７】 該像担持体は、少なくとも最表層が導
    電性微粒子が分散された樹脂層を有し、この樹脂層に電
    荷を直接注入し該像担持体表面を帯電することを特徴と
    する請求項１９乃至２６のいずれかに記載の画像形成装
    置。
28. 【請求項２８】 該導電性磁性粒子は、導電性金属の単
    一粒子又は混晶粒子を含むことを特徴とする請求項１９
    乃至２６のいずれかに記載の画像形成装置。
29. 【請求項２９】 該導電性磁性粒子は、バインダーポリ
    マー中に導電性及び磁性を有する粒子が分散された粒子
    を含むことを特徴とする請求項１９乃至２７のいずれか
    に記載の画像形成装置。
30. 【請求項３０】 該導電性磁性粒子は、表面が導電剤を
    含有する樹脂でコートされていることを特徴とする請求
    項１９乃至２７のいずれかに記載の画像形成装置。
31. 【請求項３１】 該導電性磁性粒子は、１０¹⁰Ωｃｍ以
    下の体積抵抗値を有していることを特徴とする請求項１
    ９乃至３０のいずれかに記載の画像形成装置。
32. 【請求項３２】 該導電性磁性粒子は、１０⁶〜１０⁹Ω
    ｃｍの体積抵抗値を有していることを特徴とする請求項
    １９乃至３０のいずれかに記載の画像形成装置。
33. 【請求項３３】 該像担持体の移動に伴って、該磁気ブ
    ラシ帯電器による帯電部に搬送されてくる、該像担持体
    の表面に付着している磁性トナーは、転写後の該像担持
    体の表面に残った磁性トナーの内、転写部と帯電部との
    間に設けられたクリーニング手段で除去されなかった一
    部の磁性トナーであることを特徴とする請求項１９乃至
    ３２のいずれかに記載の画像形成装置。
34. 【請求項３４】 該像担持体の移動に伴って、該磁気ブ
    ラシ帯電器による帯電部に搬送されてくる、該像担持体
    の表面に付着している磁性トナーは、転写部と帯電部と
    の間にクリーニング手段が設けられていないことによ
    り、転写後の該像担持体の表面に残った磁性トナーであ
    り、 該磁気ブラシ帯電器から 吐出された磁性トナーは、該像
    担持体上の静電潜像を磁性トナーにより現像する現像手
    段で回収されることを特徴とする請求項１９乃至３２の
    いずれかに記載の画像形成装置。
35. 【請求項３５】 該磁性トナーは、球形の磁性トナーで
    あることを特徴とする請求項１９乃至３４のいずれかに
    記載の画像形成装置。
36. 【請求項３６】 該磁性トナーは、ＳＦ−１が１００〜
    １５０，ＳＦ−２が１００〜１３０の形状係数を有して
    いることを特徴とする請求項３５に記載の画像形成装
    置。
37. 【請求項３７】 画像形成装置本体に着脱可能なプロセ
    スカートリッジにおいて、該プロセスカートリッジは、 静電潜像を担持するための像担持体； 該像担持体を帯電するための帯電手段；及び 該静電潜像を現像することにより可視化し、トナー画像
    を形成するための磁性トナーを保有する現像手段； を有しており、 該帯電手段は、導電性磁性粒子を磁気拘束し形成される
    磁気ブラシ帯電器であり、該磁気ブラシ帯電器は、該像
    担持体に接触して該像担持体表面を帯電するものであ
    り、 該磁性トナーは、振動磁力計による１Ｋエルステッドの
    磁場における磁化量σ（Ａｍ²／ｋｇ）と、該磁性トナ
    ーの重量平均粒径（Ｄ₄）Ｄ（μｍ）と、密度δ（ｇ／
    ｃｍ³）を乗じた値σ・Ｄ・δが１５０以下であり、 該像担持体の移動に伴って、該磁気ブラシ帯電器による
    帯電部に搬送されてくる、該像担持体の表面に付着して
    いる磁性トナーは、該磁気ブラシ帯電器に混入された
    後、該磁気ブラシ帯電器から吐出され ることを特徴とす
    るプロセスカートリッジ。
38. 【請求項３８】 該磁性トナーのσ・Ｄ・δの値は、５
    ０乃至１５０の範囲内であることを特徴とする請求項３
    ７に記載のプロセスカートリッジ。
39. 【請求項３９】 該磁性トナーは、５〜３０Ａｍ²／ｋ
    ｇの磁化量を有することを特徴とする請求項３７又は３
    ８に記載のプロセスカートリッジ。
40. 【請求項４０】 該磁性トナーは、５〜２０Ａｍ²／ｋ
    ｇの磁化量を有することを特徴とする請求項３７又は３
    ８に記載のプロセスカートリッジ。
41. 【請求項４１】 該磁性トナーは、１０⁹Ωｃｍ以上の
    体積抵抗値を有していることを特徴とする請求項３７乃
    至４０のいずれかに記載のプロセスカートリッジ。
42. 【請求項４２】 該磁性トナーは、１０¹⁰Ωｃｍ以上
    （好ましくは、１０¹⁴Ωｃｍ以上）の体積抵抗値を有し
    ていることを特徴とする請求項３７乃至４０のいずれか
    に記載のプロセスカートリッジ。
43. 【請求項４３】 該像担持体は、電荷注入層を有する有
    機光導電体であることを特徴とする請求項３７乃至４２
    のいずれかに記載のプロセスカートリッジ。
44. 【請求項４４】 該電荷注入層は、導電性微粒子が分散
    された樹脂層を有することを特徴とする請求項４３に記
    載のプロセスカートリッジ。
45. 【請求項４５】 該像担持体は、少なくとも最表層が導
    電性微粒子が分散された樹脂層を有し、この樹脂層に電
    荷を直接注入し該像担持体表面を帯電することを特徴と
    する請求項３７乃至４４のいずれかに記載のプロセスカ
    ートリッジ。
46. 【請求項４６】 該導電性磁性粒子は、導電性金属の単
    一粒子又は混晶粒子を含むことを特徴とする請求項３７
    乃至４５のいずれかに記載のプロセスカートリッジ。
47. 【請求項４７】 該導電性磁性粒子は、バインダーポリ
    マー中に導電性及び磁性を有する粒子が分散された粒子
    を含むことを特徴とする請求項３７乃至４５のいずれか
    に記載のプロセスカートリッジ。
48. 【請求項４８】 該導電性磁性粒子は、表面が導電剤を
    含有する樹脂でコートされていることを特徴とする請求
    項３７乃至４５のいずれかに記載のプロセスカートリッ
    ジ。
49. 【請求項４９】 該導電性磁性粒子は、１０¹⁰Ωｃｍ以
    下の体積抵抗値を有していることを特徴とする請求項３
    ７乃至４８のいずれかに記載のプロセスカートリッジ。
50. 【請求項５０】 該導電性磁性粒子は、１０⁶〜１０⁹Ω
    ｃｍの体積抵抗値を有していることを特徴とする請求項
    ３７乃至４８のいずれかに記載のプロセスカートリッ
    ジ。
51. 【請求項５１】 該像担持体の移動に伴って、該磁気ブ
    ラシ帯電器による帯電部に搬送されてくる、該像担持体
    の表面に付着している磁性トナーは、転写後の該像担持
    体の表面に残った磁性トナーの内、転写部と帯電部との
    間に設けられたクリーニング手段で除去されなかった一
    部の磁性トナーであることを特徴とする請求項３７乃至
    ５０のいずれかに記載のプロセスカートリッジ。
52. 【請求項５２】 該像担持体の移動に伴って、該磁気ブ
    ラシ帯電器による帯電部に搬送されてくる、該像担持体
    の表面に付着している磁性トナーは、転写部と帯電部と
    の間にクリーニング手段が設けられていないことによ
    り、転写後の該像担持体の表面に残った磁性トナーであ
    り、 該磁気ブラシ帯電器から吐出された磁性トナーは、
    該像担持体上の静電潜像を磁性トナーにより現像する現
    像手段で回収されることを特徴とする請求項３７乃至５
    ０のいずれかに記載のプロセスカートリッジ。
53. 【請求項５３】 該磁性トナーは、球形の磁性トナーで
    あることを特徴とする請求項３７乃至５３のいずれかに
    記載のプロセスカートリッジ。
54. 【請求項５４】 該磁性トナーは、ＳＦ−１が１００〜
    １５０，ＳＦ−２が１００〜１３０の形状係数を有して
    いることを特徴とする請求項５３に記載のプロセスカー
    トリッジ。