JP5482538B2 - 画像形成方法 - Google Patents

Description

本発明は静電潜像現像用２成分現像剤を用いた画像形成方法に関するものである。

電子写真方式等の静電潜像現像方法による画像形成においては、静電潜像にトナーと呼ばれる着色粒子を付着させて静電潜像を現像し、トナー像を形成する方法が用いられている。

この現像に際しては静電潜像現像用キャリア（単にキャリアということもある）と呼ばれる担体粒子をトナーと混合し、両者を相互に摩擦帯電させて、トナーに適当量の電荷を付与している。キャリアは、磁性体粒子表面に樹脂による被覆層を設けたキャリアと、樹脂中に磁性体粒子を混合分散させたキャリアとがあり、いずれも実用化されている。無論、キャリアを用いない現像方式もあるがキャリアを用いる方式の方が、特に現像の安定性を考慮した場合には優れていることから、種々のキャリアが開発され、かつ実用化されている。

キャリアに要求される特性は種々あるが、結局トナーに適切な電荷を安定して付与すること、その適切かつ安定な帯電性を長期にわたって維持することが求められる。この為には、キャリアが好適な電気的性質を有し、また、湿度や温度等の環境変化に対する耐性を有し、かつ耐衝撃性、耐摩擦性が高く長期的に帯電性付与能が変化しないことが重要である。

実際にはキャリアの改良により現像剤の長寿命化が図られてはいるが、それでもこれを長期使用した場合、装置内における摩擦等によるストレスにより被覆層の磨耗が生じたりして、トナー帯電量の低下が観察される。それ故、長期間の帯電を安定して得るためには、摩擦等によりストレスを受けてもトナーの帯電量低下を引き起こさないよう工夫が求められている。又、現像剤以外の機材、例えば、感光体表面を傷つけることがない等の特性も重要である。

上記対策としては、キャリアを２種用いた現像方法も開発されている（例えば、特許文献１）。この技術では、磁化が低く低抵抗化した樹脂分散型のキャリアと、磁化が高く異形であるフェライト粒子キャリアを混合させることで、感光体表面の摩耗抑制と樹脂分散キャリアのキャリア付着を抑制する技術が知られている。

さらに、キャリアを用いる２成分現像においては、現像により通常はトナーのみ消費され、キャリアは消費されず繰り返し使用される。それ故、通常はトナーのみが供給されるが、トナー供給と共にキャリアも少量ずつ供給するトリクル現像といわれる方式もある（例えば特許文献２）。これにより新しいキャリアが補給されるので、当初の性能維持が成されやすく、余剰になってきた現像剤を取り除けば、量的にもバランスさせることが出来き、結果として疲労したキャリアが少しずつ除かれる。

しかし、それでも従来の技術では長期間に亘り、プロダクションプリント領域で求められる高画質水準を維持し、高速化に対応することはできていないという問題があった。

特開２００９−９３１４２号公報 特開２００７−２９８９７７号公報

本発明は、極めて長期間の使用においても高画質画像が維持でき、しかも感光体面を傷つけることなく、電子写真感光体の長寿命化も図ることが出来る静電潜像現像用２成分現像剤を用いた画像形成方法を提供することを目的とするものである。

本発明の発明者が鋭意検討した結果、本発明の目的は下記構成を採ることにより達成できることを見いだした。

（１）
少なくともトナーとキャリアからなる静電潜像現像用２成分現像剤を用いた画像形成方法において、該キャリアは小粒径のキャリアと大粒径のキャリアを混合したものであり、該小粒径のキャリアは体積平均粒径が１０μｍ以上３０μｍ以下で、飽和磁化が３０Ａｍ² ／ｋｇ以上５０Ａｍ² ／ｋｇ以下であり、前記小粒径のキャリアは、芯材粒子の表面を樹脂でコートしたものであり、該芯材粒子はバインダー樹脂中に磁性粉を分散した樹脂分散型粒子であり、かつ形状係数ＳＦ−１が１．０〜１．３で、体積抵抗が１０ ^6.5 〜１０ ¹¹ Ω・ｃｍであり、該大粒径のキャリアは体積平均粒径が３０μｍ以上１００μｍ以下で、飽和磁化が５０Ａｍ² ／ｋｇ以上８０Ａｍ² ／ｋｇ以下であり、且つトナー補給と共に小粒径のキャリアを補給することを特徴とする画像形成方法。

（２）
前記大粒径のキャリアは、芯材粒子の表面をシリコーン樹脂でコートしたものであり、かつ形状係数ＳＦ−１が１．３〜２．１で、体積抵抗が１０^7.5 〜１０¹²Ω・ｃｍであることを特徴とする（１）記載の画像形成方法。

本発明により、極めて長期間の使用においても高画質画像が維持でき、しかも感光体面を傷つけることなく、電子写真感光体の長寿命化も図ることが出来る静電潜像現像用２成分現像剤を用いた画像形成方法を提供することができる。

本発明の画像形成方法に用いることができる現像器の拡大概略断面図。 本発明の画像形成方法に用いることができる画像形成装置の一例を示す模式図。

本発明につき更に説明する。

本発明は、少なくともトナーとキャリアからなる静電潜像現像用２成分現像剤を用いた画像形成方法において、該キャリアは２種類のキャリアを混合したものであり、小粒径のキャリアは体積平均粒径が１０μｍ以上３０μｍ以下で、飽和磁化が３０Ａｍ^２／ｋｇ以上５０Ａｍ^２／ｋｇ以下であり、大粒径のキャリアは体積平均粒径３０μｍ以上１００μｍ以下で、飽和磁化が５０Ａｍ^２／ｋｇ以上８０Ａｍ^２／ｋｇ以下であるというものであり、且つトナー補給と共に小粒径のキャリアを補給することを特徴とする画像形成方法である。

小粒径のキャリアは、大粒径のキャリアより低磁化であり、好ましくは低抵抗で粒子形状は球形である。さらに、キャリアの芯材粒子として、バインダー樹脂中に磁性粉を分散した樹脂分散型粒子を用いるのが好ましい。

一方、大粒径のキャリアは、小粒径のキャリアより高磁化であり、好ましくは高抵抗で粒子形状は異形である。さらに、芯材粒子の表面をシリコーン樹脂でコートした構成とすることが好ましい。

この様な現像剤を用いると、現像時にはキャリア磁性の違いにより、現像ローラー側に高磁化の大粒径キャリアが、より感光体側に小粒径キャリアが配置される。これにより、高画質であり感光体摩耗が抑制可能であるが、極めて高速な画像形成装置においては、低磁化のキャリアがキャリア飛散により消費されてしまう。これにより小粒径、低磁化のキャリアが少なくなって、画像の劣化や感光体摩耗が生じてくる。そこで、小粒径のキャリアはトナーとともに不足分を補給し、高速化による感光体へのキャリア飛散分等を補填することにした。更に、大粒径のキャリアをシリコーン樹脂コートにすることでより耐久性を上げ、さらなる高画質化、高速化、高耐久化を可能にした。

小粒径キャリアの粒径は、体積平均粒径が１０μｍ以上３０以下μｍである必要がある。粒径がこの下限値より小さいと製造が難しく安定的に作製することができない。しかし、粒径がこの上限値より大きいと画像品質が劣化してくる。小粒径キャリアの飽和磁化は３０Ａｍ^２／ｋｇ以上５０Ａｍ^２／ｋｇ以下であるが、これより小さいと飛散し易く、大きすぎると感光体側に配置されにくい。

小粒径キャリアの抵抗は１０^６．５〜１０^１１Ω・ｃｍが好ましく、抵抗はカーボンブラック（ＣＢ）等の導電性物質の添加により調整することができる。抵抗が１０^１１Ω・ｃｍより高いと画像が劣化する可能性があり、一般的にはキャリア付着も起こしやすい。しかし、抵抗が下限値より低いと電荷リークの危険性もあり帯電量低下につながる可能性がある。尚、形状係数ＳＦ−１は１．０〜１．３が望ましく、この上限より大きいと画像品質が低下する可能性がある。

一方、大粒径キャリアの粒径は、体積平均粒径が３０μｍ以上１００μｍ以下である。粒径がこの範囲より小さいと混合性が劣化低下し、粒径がこの範囲より大きいと画像が劣化する。

本発明の大粒径キャリアの飽和磁化は５０Ａｍ^２／ｋｇ以上８０Ａｍ^２／ｋｇ以下であり、この範囲より飽和磁化が小さいと、大粒径キャリアが現像ローラー側に配置されないが、この範囲より大きいと現像剤の混合性が悪くなる。大粒径キャリアの抵抗は１０^７．５〜１０^１２Ω・ｃｍが好ましく、この範囲より抵抗が高いと、画像劣化やキャリア付着の問題が生じやすく、この範囲より抵抗が小さいと電荷リークにより帯電量低下を起こすことがある。大粒径キャリアの形状ＳＦ−１は１．３〜２．１で、これより小さいと混合性が悪くなり易く、これより大きいと帯電量が不足する可能性がある。

小粒径のキャリアは、芯材粒子として樹脂分散型粒子を用い、かつ芯材粒子の表面を樹脂でコートすることが好ましい。樹脂をコートするときに、カーボンブラック等で抵抗調整し、大粒径のキャリアと抵抗は同等もしくは小さくするとよい。

大粒径のキャリアは、芯材粒子として磁性体粒子を用い、かつ芯材粒子の表面をシリコーン樹脂でコートすることが好ましい。

次に上記における各特性の測定方法について記載する。

〔特性の測定方法〕
（キャリア粒径の測定方法）
キャリアの体積平均粒径は、代表的には湿式分散機を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置「ヘロス（ＨＥＬＯＳ）」（シンパティック（ＳＹＭＰＡＴＥＣ）社製）により測定することができる。

（飽和磁化測定法）
物質が磁気的性質を持つことを磁化といい、磁化することにより磁場との間に発生する力を磁力というが、ある一定量以上の磁場を掛けるとそれ以上掛けても磁化が増さなくなる。このときの磁化が飽和磁化である。

キャリアの飽和磁化は、例えば、以下の手順で測定することが可能である。測定装置として、例えば、高感度型振動試料型磁力計「ＶＳＭ−Ｐ７−１５型（東英工業社製）」を利用し、測定磁場を３９５ｋＡ／ｍ、試料の量は２０〜３０ｍｇ用いて測定する。単位はＡｍ^２／ｋｇで表示される。

（形状係数ＳＦ−１の測定）
走査型電子顕微鏡によりキャリア粒子の３００倍の拡大写真をランダムに１００個撮影し、スキャナーにより取り込んだ写真画像を、画像処理解析装置「Ｌｕｚｅｘ ＡＰ」（ニレコ社製）を用いて解析し、さらに下記の式（ＳＦ−１）により導出される形状係数の平均値を求めることにより、測定される。

ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）^２／（ＡＲＥＡ）｝×（π／４）
ただし、ＭＸＬＮＧはキャリア粒子の最大径、ＡＲＥＡはキャリア粒子の投影面積をそれぞれ表す。

（体積抵抗測定方法）
キャリアの体積抵抗の測定方法としては、２５℃／５０％ＲＨ環境下にて１２時間放置したキャリアを使用し、平行電極の間にキャリアを充填し、その高さＨ（ｃｍ）を測定する。ついで、一定の荷重（３９．２ｋＰａ）を付与した状態でその間に１０００Ｖの直流電圧を印加し、３０秒後の電流値Ｉ（Ａ）を測定することで下記算出式より抵抗を算出する。なお、測定環境は２５℃、５０％ＲＨである。

抵抗（Ω・ｃｍ）＝１０００／（Ｉ×Ｈ）
〔キャリアの作製方法〕
（小粒径キャリア）
本発明に係わる小粒径キャリアは、芯材粒子の表面を樹脂でコートした構成とすることが好ましい。芯材粒子としては、鉄、フェライト、マグネタイト、ヘマタイト等の金属及び合金等の従来から公知の材料やバインダー樹脂中に磁性粉を分散した樹脂分散型粒子を用いることができ、好ましくは樹脂分散型粒子である。

樹脂分散型粒子を構成する磁性粉としては、０．１〜２．０μｍ程度の鉄、フェライト、マグネタイト等の従来から公知の磁性材料からなる磁性粉を用いることができる。また、バインダー樹脂としては、特に限定されず公知のものを使用することができ、具体的には、スチレン−アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリエステル樹脂などの種々のものを挙げることができ、これらの樹脂は単独でも２種以上を混合してもよいが、少なくともフェノール系樹脂を含有していることが好ましい。

これらの樹脂分散形型粒子の製造は従来からの公知の製造方法を用いることができる。例えば、バインダー樹脂と磁性粉を混合し、溶融混練した後、粉砕し分級する方法や、バインダー樹脂を溶剤に溶解させた樹脂溶液に磁性粉を分散させた後、スプレードライする方法や、バインダー樹脂を得るための単量体に磁性粉を分散させ、この混合物中の前記単量体を重合させる方法（以下、重合法ともいう）などが挙げられ、重合法によって製造することが好ましい。

以下に、樹脂分散型粒子を重合法によって製造する方法を示す。

樹脂分散型粒子を構成するバインダー樹脂がフェノール系樹脂である場合は、例えば、原料モノマーであるフェノール類およびアルデヒド類、並びに磁性粉を、コロイド状のリン酸三カルシウム、水酸化マグネシウム、親水性シリカなどの分散安定剤を含有する水系媒体中に添加して溶解または分散させ、塩基性触媒の存在下において重合処理（付加縮合反応）を行うことにより、得ることができる。

同様にして、原料モノマーとしてメラミンおよびアルデヒド類を用いることによりメラミン樹脂を得ることができ、また、原料モノマーとしてビスフェノール類およびエピクロルヒドリンを用いると共に塩基性触媒を添加しないことにより、エポキシ樹脂を得ることができ、原料モノマーとして尿素およびアルデヒド類を用いると共に塩基性触媒を添加しないことにより尿素樹脂を得ることができる。

芯材粒子の表面を樹脂でコートする方法としては、湿式コート法や乾式コート法など公知の方法で作製することができ、乾式コート法を用いることが好ましい。

乾式コート法としては、例えば機械的衝撃や熱を加えてコートする方法があり、下記の工程により、樹脂コート層を形成する。

１：芯材粒子と、コート用樹脂粒子及び添加剤を分散した部材を、機械的に撹拌し、芯材粒子表面に付着させる。

２：その後、機械的衝撃や熱を加えて芯材粒子表面に付着した樹脂を溶融或いは軟化させて固着し、被覆層を形成する。

乾式コート法の装置としては、例えば「ターボミル」（ターボ工業社製）、ピンミル、「クリプトロン」（川崎重工社製）等のローターとライナーを有する摩砕機又は撹拌羽根付高速撹拌混合機を挙げることができ、これらの中では撹拌羽根付高速撹拌混合機が良好にコート層を形成でき好ましい。

加熱する場合には、６０〜１２５℃が好ましい。前記範囲の温度で加熱するとキャリア同士の凝集が発生せず、芯材粒子表面にコート用樹脂を固着させることができる。

コート用樹脂としては、公知の樹脂を用いることができる。例えば、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エステル樹脂、フッ素樹脂を挙げることができる。これらの中では、スチレン−アクリル系樹脂やアクリル系樹脂が帯電性、耐久性の観点から好ましい。

（大粒径キャリア）
本発明に係わる大粒径キャリアは、芯材粒子の表面を樹脂でコートした構成とすることが好ましい。芯材粒子としては、鉄、フェライト、マグネタイト、ヘマタイト等の金属及び合金等の従来から公知の磁性体粒子を用いることができる。

コート用樹脂としてはポリエステル系、スチレン系、スチレン−アクリル系、アクリル系、シリコーン樹脂等があり、特にはシリコーン系樹脂が好ましい。シリコーン系樹脂にはシリコーンワニス、アルキッド変性シリコーンワニス、エポキシ変性シリコーンワニス、反応性シリコーン樹脂なども含まれる。

樹脂コート法としては、流動層式スプレーコート法、浸せき法などの湿式コート法が使われる。

例えば、流動層式スプレーコート法は下記の工程により、樹脂コート層を形成する。

１：コート用樹脂を溶剤に溶解した液に添加剤を分散して塗布液を作製する。

２：この塗布液を芯材粒子の表面にスプレー塗布、乾燥して樹脂コート層を作製する。

芯材粒子の表面に、例えばシリコーン樹脂のコーティング処理を施してから高温処理し、シリコーン樹脂コート層の十分な硬化反応を進めることによって、長期の繰り返し使用においても対摩耗性、対スペント性に優れた長寿命の性能が得られる。

次に、シリコーン樹脂コートキャリアの製造例を示す。

フェライトコア材に対し、必要なら他成分を含有する樹脂コーティング剤を、流動層コーティング装置を用いて噴霧コーティングしたのち、２１０℃で９０分間の熱処理を行い、キャリアを製造する。

（混合比）
上記両キャリアの混合比については、特に限定はなく実際の現像系において好ましい比率を選べばよいが、下記の範囲にはいるのが好ましい。

小粒径キャリア：大粒径キャリア＝９：１〜５：５（質量比）
大粒径キャリアが５０％以上では感光体摩耗が起こりやすく、１０％以下では混合性が劣化することもある。

小粒径キャリアはトナーとともに微量を補充していくが、その供給量は該キャリアが画像形成時に失われていく量に見合ったものであることが好ましい。

〔補給キャリア量〕
補給すべきトナー（以下、「新トナー」という）の量は、現像プロセスにより消費されるトナーの量に対応した量であり、補給すべきキャリアの量（以下、「新キャリア」という）は、現像器内において２成分現像剤が長期的に実質的に同じ成分となる量とされる。

新キャリアは新トナーと混合された状態において補給されることが好ましい。新キャリアの量の目安を挙げると、新キャリアが新トナーと混合された混合物（以下、「新現像剤」という。）として補給される場合、一般的にはトナーに対して０．５〜５質量％が好ましく、より好ましくは１〜３質量％である。

〔現像器〕
図１は、本発明の画像形成方法に用いることができる現像器の拡大概略断面図である。尚、図１における図示の矢印は各ローラーの回転方向を示し、二重矢印は現像剤の搬送方向を示す。

図中、１は現像器を示す。現像器１は、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤Ｄを収容する現像剤収容部である現像器ハウジング１０１と、内部に固定の磁極を有する磁界発生手段であるマグネットロール１０３を有する現像剤搬送体である現像スリーブ１０２と、現像スリーブ１０２上の現像剤層厚を所定量に規制する磁性材からなる層厚規制部材１０４と、非磁性材からなる現像剤の受け部材１０５と、背面に磁石板１０６ａを有する現像剤の除去板１０６と、２成分現像剤Ｄを現像スリーブ１０２に供給する搬送供給ローラー１０７と、一対の撹拌スクリュー１０８、１０９とを有している。

現像剤搬送体である現像スリーブ１０２は、例えばステンレス材を用いた外形８ｍｍから６０ｍｍの非磁性の円筒状の部材からなり、感光体ドラムＡの周面に対し、現像スリーブ１０２の両端に設けられた突当コロ（不図示）により所定の間隙を保って感光体ドラムＡの回転（図中の矢印方向（時計方向回転））に対し逆方向に回転される。外径が８ｍｍ以下であると、画像形成に必要な磁極Ｎ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｓ２、Ｎ３からなる少なくとも５極の磁極を有するマグネットロール１０３を形成することが困難であり、又現像スリーブ１０２の外径が６０ｍｍを越えると、現像器１が大型化する。特に、複数組の現像器４０６（図２参照）を有した複数組のプロセスユニット４０２Ｙ〜４０２Ｋ（図２参照）を有するカラー画像形成装置４（図２参照）においては、現像器の占める容積が大きくなり、感光体ドラムＡの外径が増大化したり、感光体ドラムＡの大型化により画像形成装置がさらに大型化されることになる。

マグネットロール１０３は、現像スリーブ１０２に内包され、複数個の磁極Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ１、Ｓ２を交互に配し、現像スリーブ１０２と同心に固定されていて、非磁性のスリーブ周面に磁力を作用させる。

層厚規制手段である層厚規制部材１０４は、マグネットロール１０３の磁極Ｎ３と対向し、現像スリーブ１０２と所定の間隙で配置される例えば棒状或いは板状の磁性ステンレス材よりなり、現像スリーブ１０２の周面上の２成分現像剤の層厚を規制する。

受け部材１０５は、例えばＡＢＳ樹脂等の樹脂部材を用いた非磁性部材からなり、現像スリーブ１０２の回転方向下流側に現像スリーブ１０２と所定の間隙で配置され、層厚規制部材１０４の端面に隣接し、例えば層厚規制部材１０４に接着剤により固着されて一体となって形成されており、層厚規制部材１０４により規制される現像剤層よりのトナーがこぼれるのを防止し、２成分現像剤Ｄの現像剤層を安定して現像スリーブ１０２の周面上に保持される。

２成分現像剤Ｄの除去板１０６は、マグネットロール１０３の磁極Ｎ２と対向して設けられ、磁極Ｎ２、Ｎ３の反撥磁界と除去板１０６の背面に設けられる磁石板１０６ａとの作用により現像スリーブ１０２上の２成分現像剤Ｄを剥ぎ取る。

搬送供給ローラー１０７は、除去板１０６により剥ぎ取られた２成分現像剤Ｄを撹拌スクリュー１０８に搬送すると共に、撹拌スクリュー１０８によりの撹拌された２成分現像剤を層厚規制部材１０４へと供給する。１０７ａは搬送供給ローラー１０７に設けられ、２成分現像剤を搬送するための羽根部である。

撹拌スクリュー１０８及び１０９は、互いに相反する方向に等速で回転し、現像器１内のトナーと磁性キャリアとを撹拌、混合し、所定のトナー成分を均等に含有する２成分現像剤Ｄとする。

撹拌スクリュー１０９の上部で現像器ハウジング１０１の上部の天板１０１ａに開口する２成分現像剤補給口１０１ｂから現像器ハウジング１０１内に補給された２成分現像剤は、互いに相反する方向に等速で回転する撹拌スクリュー１０８、１０９により現像器ハウジング１０１内に収容された２成分現像剤と撹拌、混合されて均一なトナー濃度の２成分現像剤となり、この２成分現像剤が回転する搬送供給ローラー１０７により搬送され、層厚規制部材１０４により所定の層厚とされ、受け部材１０５により２成分現像剤の現像剤層が安定して現像スリーブ１０２の外周面上に供給される。

現像スリーブ１０２の外周面上に供給された、２成分現像剤を構成しているトナーは、感光体ドラムＡ上に形成された潜像に合わせ現像スリーブ１０２から脱離し感光体ドラムＡ上に静電吸着する。

感光体ドラムＡ上の潜像を現像した後の現像スリーブ１０２上の２成分現像剤は、磁極Ｎ２、Ｎ３の反撥磁界と除去板１０６の背面に設けられる磁石板１０６ａとの作用により剥ぎ取られ、搬送供給ローラー１０７により再度撹拌スクリュー１０８へと搬送される。感光体ドラムＡ上の静電潜像が直流（ＤＣ）バイアスＥ１に必要により交流（ＡＣ）バイアスＡＣ１が重畳される現像バイアス電圧の印加による非接触現像法により非接触の状態で反転現像される。

現像器１に対しては、トナー濃度検知センサー１０１ｃによって現像器ハウジング１０１内のトナー濃度が所定のトナー濃度より低下したと検知されると２成分現像剤Ｄの補給が行われる。トナー濃度とは、２成分現像剤を構成しているトナーの割合を示す。現像器ハウジング１０１内の２成分現像剤の内、トナーは現像によって消費されるがキャリアについては消費されないので、現像時間が長くなるに従って２成分現像剤を構成しているトナーの割合が減少する。消費されたトナーは逐次補給される。この際、トナーと同時にキャリアも補給する構成である。

補給される２成分現像剤Ｄは、供給手段であるホッパー４０６ｂ（図２参照）から２成分現像剤補給口１０１ｂを経て現像器１内に補給される。現像器１内に補給された２成分現像剤は、撹拌スクリュー１０８、１０９による循環搬送過程において、充分に撹拌され、トナーも撹拌によって帯電し、現像スリーブ１０２へと搬送され供給が行われる。

〔本発明の画像形成方法を説明する画像形成装置〕
図２は本発明の画像形成方法を説明する画像形成装置の一例を示す模式図である。

図中、４はタンデム方式のカラー画像形成装置を示す。カラー画像形成装置４は、複数の像形成体を並列配置し、その構成と機能は次に記す通りである。中間転写体である転写ベルト４０１の周縁部にはイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）からなる４組のプロセスユニット４０２Ｙ、４０２Ｍ、４０２Ｃ、４０２Ｋが設けられていて、各プロセスユニットよって形成された単色のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのトナー像が転写ベルト４０１上で重ね合わせて転写され、転写されたカラートナー像は、転写材である記録紙Ｐ上に一括転写され、定着されて機外に排出される構成となっている。

４０３は像形成体である感光体ドラムを示し、各色Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ毎に配設されている。感光体ドラム４０３の周囲には、帯電手段であるスコロトロン帯電器４０４、画像書込手段である露光光学系４０５、現像器４０６、感光体ドラム４０３のクリーニング手段であるクリーニング装置４０７が配設されている。これらは各色Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ毎に配設されている感光体ドラムの周囲に配設されている。

各色Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ毎の像形成体である感光体ドラム４０３は、例えばアルミニウムによって形成される円筒状の金属基体の外周に、表面にオーバーコート層（保護層）を設けた有機感光体層（ＯＰＣ）を、金属基体の外周に形成したものであり、当接状態とされる転写ベルト４０１の移動により転写ベルト４０１からの駆動力を受けて従動回転され、接地した状態で図の矢印で示す方向に各色毎の感光体ドラム４０３が回転される。

各色毎の帯電手段であるスコロトロン帯電器４０４は、それぞれ所定の電位に保持された制御グリッドとコロナ放電電極による使用されるトナー（現像時のトナー）と同極性（本実施形態においてはマイナス極性）のコロナ放電とによって帯電作用（本実施形態においてはマイナス帯電）を行い、感光体ドラム４０３に対し一様な電位を与える。スコロトロン帯電器４０４のコロナ放電電極としては、その他鋸歯状電極や針状電極を用いることも可能である。

各色Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ毎の画像書込手段である露光光学系４０５は、感光体ドラム４０３上での露光位置が、各色Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ毎のスコロトロン帯電器４０４に対して感光体ドラム４０３の回転方向下流側に位置するようにして感光体ドラム４０３の周辺に配置される。露光光学系４０５は、別体の画像読取り装置によって読み取られメモリに記憶された各Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ毎の色の画像データに従って感光体ドラム４０３の感光体層を像露光し、各色毎の感光体ドラム４０３上に静電潜像を形成する。

各色Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ毎の現像手段である現像器４０６は、図１で説明したように感光体ドラム４０３の周面に対し所定の間隙を保ち、感光体ドラム４０３の回転方向と順方向に回転する例えば厚み０．５から１ｍｍ、外径１５から２５ｍｍの円筒状の非磁性のステンレス或いはアルミニウムで形成された現像スリーブ４０６ａを有し、内部に各色Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ毎の現像色に従いイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒色（Ｋ）の２成分現像剤を収容している。現像器４０６は不図示の突き当てコロにより感光体ドラム４０３と所定の間隙、例えば１００から５００μｍに保たれており、現像スリーブ４０６ａに対して直流電圧又は直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアスを印加することにより、周面に担持した現像剤を穂立状態として接触の反転現像を行い、感光体ドラム４０３上にトナー像を形成することが可能となっている。

現像器４０６は、２成分現像剤を補給するホッパー４０６ｂを有している。ホッパーは各色Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ毎の現像器に設けられている。図１の現像器で説明した如く、２成分現像剤は現像が進むに従って減少する現像器中の２成分現像剤を構成しているトナーの濃度を現像器に配設されたトナー濃度検知センサー１０１ｃ（図１参照）で検知し、情報に従ってホッパーから補給管４０６ｂ１を介して現像器４０６に補給される。

補給される２成分現像剤を構成しているトナーとキャリアとの比率は、定常状態の現像器中のトナーとキャリアとの比率になるように混合されており、通常はトナーがキャリアに比べ多くなっている。補給された２成分現像剤は現像器中で古い２成分現像剤と混合撹拌される。

スコロトロン帯電器４０４によって一様帯電した感光体ドラム４０３上には、露光光学系４０５によって像露光が行われて静電潜像を形成し、現像器４０６によって現像がなされてトナー像が形成される。このトナー像は転写位置において転写ベルト４０１上に転写がなされる。転写を終えてドラム上に残留した転写残トナーは、静電的に回収を行うクリーニング装置４０７によって清掃が行われる。

各プロセスユニット４０２Ｙ、４０２Ｍ、４０２Ｃ、４０２Ｋが並列して対向する転写ベルト４０１は体積抵抗率１０^１２Ω・ｃｍから１０^１５Ω・ｃｍの無端ベルトであり、例えば変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した、厚さ０．１ｍｍから１．０ｍｍの半導電性フィルム基体の外側に、好ましくはトナーフィルミング防止層として厚さ５から５０μｍのフッ素コーティングを行った、２層構成のシームレスベルトである。転写ベルト４０１の基体としては、この他に、シリコーンゴム或いはウレタンゴム等に導電材料を分散した厚さ０．５ｍｍから２．０ｍｍの半導電性ゴムベルトを使用することも出来る。転写ベルト４０１は、駆動ローラー４０１ａ、従動ローラー４０１ｂ、テンションローラー４０１ｃ及びバックアップローラー４０１ｄに外接して張架され、画像形成時には、不図示の駆動モータよりの駆動を受けて駆動ローラー４０１ａが回転され、各色毎の転写位置の上流側に配設される押圧弾性板４０１ｅにより感光体ドラム４０３に転写ベルト４０１が押圧され、転写ベルト４０１が図の矢印で示す方向に回転される。この際、転写ベルト４０１の移動に従動して転写ベルト４０１の駆動力を受けて感光体ドラム４０３が回転される。

各色毎の転写手段である１次転写器４０１ｆは、好ましくはコロナ放電器により構成され、転写ベルト４０１を挟んで各色毎の感光体ドラム４０３に対向して設けられ、転写ベルト４０１と各色Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ毎の感光体ドラム４０３との間に各色毎の転写域（符号なし）を形成する。各色毎の１次転写器４０１ｆにはトナーと反対極性（本実施形態においてはプラス極性）の直流電圧を印加し、転写域に転写電界を形成することにより、各色毎の感光体ドラム４０３上のトナー像を転写ベルト４０１上に転写する。

各色毎の除電手段である除電器４０１ｇは、好ましくはコロナ放電器により構成され、１次転写器４０１ｆにより帯電された転写ベルト４０１を除電する。

転写ベルトの押圧手段である押圧弾性板４０１ｅは、ウレタン等のゴムブレードにより形成され、各色毎の転写位置の上流側に配設され、画像形成時に転写ベルト４０１を感光体ドラム４０３に押圧し、転写ベルト４０１の移動に従動して感光体ドラム４０３を回転させる。

画像記録のスタートにより不図示の感光体駆動モータの始動により、各色Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ毎の感光体ドラム４０３上に形成されたトナー像が順次転写ベルト４０１上に転写されＫ、Ｃ、Ｍ及びＹの重ね合わせカラートナー像が形成される。

転写ベルト４０１上の重ね合わせカラートナー像形成と同期して転写材収納手段である給紙カセット４０８から、転写材給送手段としてのタイミングローラー４０９を経て記録紙Ｐが第２の転写手段である２次転写器４０１ｈの転写域（符号なし）へと搬送され、トナーと反対極性（本実施形態においてはプラス極性）の直流電圧が印加される２次転写器４０１ｈにより、転写ベルト４０１上の重ね合わせカラートナー像が記録紙Ｐ上に一括して転写される。

転写後の各色Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ毎の感光体ドラム４０３の周面上に残った転写残トナーは、各色毎の像形成体のクリーニング手段であるクリーニング装置４０７によりクリーニングされる。

カラートナー像が転写された記録紙Ｐは、鋸歯状電極板からなる分離手段である除電電極４１０により除電され、定着装置４１１へと搬送され、定着ローラー４１１ａと圧着ローラー４１１ｂとの間で熱と圧力とを加えられることにより記録紙Ｐ上のトナー像が定着された後、装置外部のトレイへ排出される。

転写後の転写ベルト４０１の周面上に残った転写残トナーは、転写ベルト４０１を挟んで従動ローラー４０１ｂに対向して設けられる転写ベルトのクリーニング手段であるクリーニング装置４１２によりクリーニングされる。

記録紙Ｐは、トナー画像を保持する支持体で、通常画像支持体、転写材或いは転写紙と通常呼ばれるものである。具体的には薄紙から厚紙までの普通紙、アート紙やコート紙等の塗工された印刷用紙、市販されている和紙や葉書用紙、ＯＨＰ用のプラスチックフィルム、布等の各種転写材を挙げることが出来るが、これらに限定されるものではない。

〔本発明に用いるトナー〕
本発明に用いるトナーは特に限定されるものではなく、粉砕法で造られたのでも、所謂重合法で造られたものでもよい。特には重合法の一種である乳化重合会合法により造られたトナーが、粒径が細かく且つ粒子径が揃ったトナーが得られるので好ましい。

本発明に係る現像剤に使用されるトナーは、体積基準におけるメディアン径（Ｄ５０）で２〜８μｍが好ましく、３〜６μｍがより好ましい。

本発明を具体的実施態様とその性能評価結果を示しさらに説明するが、無論、本発明の構成はこれらに限定されるわけではない。

尚、文中「部」とは「質量部」を表す。

〔キャリアの作製〕
（小粒径キャリアＡ１の製造）
ヘンシェルミキサー内に平均粒子径０．２４μｍの球状マグネタイト粒子粉末４００ｇを仕込み十分に良く撹拌した後、シラン系カップリング剤（ＫＢＭ−４０３；信越化学（株）製）２．０ｇを添加し、約１００℃まで昇温し３０分間良く混合撹拌することによりカップリング剤で被覆されているマグネタイト粒子を得た。

別に、１Ｌ（リットル）の四つ口フラスコに、フェノール５０ｇ、３７％ホルマリン７０ｇ、前記マグネタイト粒子粉末４００ｇ、２８％アンモニア水１０ｇ、水５０ｇを撹拌しながら４０分間で８５℃に上昇させ、同温度で１８０分間反応・硬化させ、次いで、これを減圧下（６６７Ｐａ以下）に１５０〜１６０℃で乾燥することで、樹脂分散型キャリア粒子を得た。

上記で作製した樹脂分散型粒子３０００質量部とカーボンブラック（ＣＢ）５質量部、シクロヘキシルメタクリレート／メチルメタクリレート（共重合比５／５）の共重合体樹脂粒子１１０質量部を水平回転翼型混合機に投入し、水平回転翼の周速が８ｍ／ｓｅｃとなる条件で２２℃１５分間混合撹拌した後、１２０℃に加熱し４０分間撹拌して小粒径キャリアＡ１を作製した。前述の方法で粒径を測定したところ、体積平均粒径は２５μｍであった。

（小粒径キャリアＡ２〜Ａ６の製造）
上記小粒径キャリアＡ１の製造と同様に行ったが、下記表１に示す如くその構成を替えたものとし、小粒径キャリアＡ２〜Ａ６を製造した。

尚、体積平均粒径が１０μｍに満たないキャリアは製造しにくくその意味で性能が安定しないことがわかった。

（大粒径キャリアＢ１の製造）
フェライトコア材３０００質量部に対し、シリコーン樹脂コーティング剤を、流動層コーティング装置を用いてコート樹脂量が１１０部となるように噴霧コーティングしたのち、２１０℃で９０分間の熱処理を行い、大粒径キャリアＢ１を作製した。前述の方法で粒径を測定したところ、体積平均粒径は５０μｍであった。

（大粒径キャリアＢ２〜Ｂ８の製造）
上記大粒径キャリアＢ１の製造と同様に行ったが、下記表２に示す如くその構成を替えたものとし、大粒径キャリアＢ２〜Ｂ８を製造した。

〔現像剤〕
小粒径キャリアＡ１を５５．８質量部、大粒径キャリアＢ１を３７．２質量部、トナー７質量部を順次Ｖ型混合機で２０分間混合して、実施例１の現像剤を作製した。

尚、トナーは、ｂｉｚｈｕｂ ＰＲＯ Ｃ６５００（コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製）用のシアントナーを用いた。

以下、同様にして実施例２〜７用、及び比較例１〜８用の現像剤を作製した。

〔補給用トナー〕
トナー９８質量部と、「小粒径キャリアＡ１」２質量部を混合して、トナー濃度９８質量％の実施例１の補給用トナーを作製した。

以下、同様にして実施例２〜７用及び比較例１〜８用の補給用トナーを作製した。

〔評価方法〕
（感光体キズ評価）
評価装置としてデジタルカラー複合機ｂｉｚｈｕｂ ＰＲＯ Ｃ６５００（コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製）を６５ｐｐｍから８０ｐｐｍに改造した画像形成装置を準備し、常温常湿（２３℃、５５％ＲＨ）の環境で、シアンの印字率５％の文字画像をＡ４の上質紙（６４ｇ／ｍ^２）に３０万枚プリントを行った。３０万枚終了後に、感光体ドラムひっかきキズの発生状況を肉眼で確認した。

３以下で許容できるレベル
０：ひっかきキズが発生せず
１：ひっかきキズが僅かに発生
２：ひっかきキズがやや発生
３：ひっかきキズが発生したが実用上問題ないレベル
４：ひっかきキズが発生し、画質上にも影響が現れるレベル
５：ひっかきキズが多く発生し実用上問題となるレベル
（ハーフトーン画像の評価）
ハーフトーン画像の濃度ムラ評価は、ｂｉｚｈｕｂ ＰＲＯ Ｃ６５００（コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製）を６５ｐｐｍから８０ｐｐｍに改造した画像形成装置で実写を行い、３０万プリント終了後に、画像濃度０．４のハーフトーン原稿をプリントし、プリントして得られたハーフトーン画像の画質を目視にて評価した。

評価基準（△以上を合格レベルとする）
◎：ハーフトーン画像に濃度ムラが見られない
○：ハーフトーン画像に濃度ムラがやや見られるが画質はまったく問題ない
△：ハーフトーン画像に濃度ムラが少し見られるが画質は問題ない
×：ハーフトーン画像に濃度ムラが見られ画質に問題あり
結果を、下記表３に示す。

（トナー帯電量の変動）
ｂｉｚｈｕｂ ＰＲＯ Ｃ６５００（コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製）を６５ｐｐｍから８０ｐｐｍに改造した画像形成装置を用い、常温常湿（２３℃、５５％ＲＨ）の環境で、印字率５％の文字画像をＡ４の上質紙（６４ｇ／ｍ^２）に実写を行い、初期と３０万枚実写後（末期）のトナー帯電量を測定した。トナーの帯電量は、下記電界分離法により測定した。

尚、初期と末期の帯電量差が５μＣ／ｇ以下を合格とする。

電界分離法による帯電量の測定方法は、以下の手順で行う。
（１）現像剤０．５ｇをマグネットローラー上にセットし、予め質量を測定しておいた円筒の対向電極をセットする。
（２）トナー極性と同極性に３ｋＶのバイアスを印加し、この状態でマグネットローラーを２４００ｒｐｍで６０秒間回転させる。
（３）上記マグネットローラーの回転終了後、対向電極間の電圧Ｖ（Ｖ）と対向電極の質量を測定し、対向電極に付着したトナーの質量Ｍ（ｇ）と、コンデンサの容量（ここでは１μＦ）と対向電極間の電圧Ｖとの積Ｑ（μＣ）より、トナー帯電量Ｑ／Ｍ（μＣ／ｇ）を算出する。

上記表３に示される結果から明らかな様に、本発明内の実施例１〜７はいずれの特性もよいが、本発明外の比較例１〜８は少なくともいずれかの特性に問題があることがわかる。

１、４０６ 現像器
１０１ 現像器ハウジング
１０１ｂ ２成分現像剤補給口
１０２、４０６ａ 現像スリーブ
１０３ マグネットロール
１０７ 搬送供給ローラー
１０８、１０９ 撹拌スクリュー
４０３、Ａ 感光体ドラム
４ カラー画像形成装置
４０２Ｙ、４０２Ｍ、４０２Ｃ、４０２Ｋ プロセスユニット
４０６ｂ ホッパー
４０６ｂ１ 補給管
４０６ｃ 回収容器

Claims (2)

1. 少なくともトナーとキャリアからなる静電潜像現像用２成分現像剤を用いた画像形成方法において、該キャリアは小粒径のキャリアと大粒径のキャリアを混合したものであり、該小粒径のキャリアは体積平均粒径が１０μｍ以上３０μｍ以下で、飽和磁化が３０Ａｍ² ／ｋｇ以上５０Ａｍ² ／ｋｇ以下であり、前記小粒径のキャリアは、芯材粒子の表面を樹脂でコートしたものであり、該芯材粒子はバインダー樹脂中に磁性粉を分散した樹脂分散型粒子であり、かつ形状係数ＳＦ−１が１．０〜１．３で、体積抵抗が１０ ^6.5 〜１０ ¹¹ Ω・ｃｍであり、該大粒径のキャリアは体積平均粒径が３０μｍ以上１００μｍ以下で、飽和磁化が５０Ａｍ² ／ｋｇ以上８０Ａｍ² ／ｋｇ以下であり、且つトナー補給と共に小粒径のキャリアを補給することを特徴とする画像形成方法。
2. 前記大粒径のキャリアは、芯材粒子の表面をシリコーン樹脂でコートしたものであり、かつ形状係数ＳＦ−１が１．３〜２．１で、体積抵抗が１０ ^7.5 〜１０ ¹² Ω・ｃｍであることを特徴とする請求項１記載の画像形成方法。

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