JPH06266167A

JPH06266167A - 静電荷像現像用キャリア、その製造方法及び画像形成方法

Info

Publication number: JPH06266167A
Application number: JP5055617A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Takagi; 正博高木; Haruhide Ishida; 晴英石田; Hiroshi Takano; 洋高野; Shuji Sato; 修二佐藤; Satoru Ishigaki; 悟石垣
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1993-03-16
Filing date: 1993-03-16
Publication date: 1994-09-22

Abstract

(57)【要約】【目的】非接触式現像方式において、磁気ブラシ層形
成不良による画像濃度の低下や濃度ムラなどの画質欠陥
を防止でき、多色重ね合わせ現像に適用するときにも、
像乱れや混色のない優れたカラー画像を形成できる静電
荷像現像用キャリアを提供しようとするものである。【構成】飽和磁化１５〜７５ｅｍｕ／ｇ、体積平均粒
径（Ｄ５０）３０〜６０μｍ、ワーデル円形度０．９〜
１．１の粒子に樹脂被覆層を形成した静電荷像現像用キ
ャリア、キャリア材料溶融物を噴霧冷却して粒子を形成
し、該粒子に樹脂被覆層を形成する上記キャリアの製造
方法、及び、上記キャリアを含む２成分現像剤を、静電
潜像担持体に対して非接触に保持し、交流電界によりト
ナーを飛翔させて現像する画像形成方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法、静電記録
法等により形成される静電潜像を二成分現像剤により現
像する際に用いられる静電荷像現像用キャリア、該キャ
リアの製造方法及び該キャリアを用いる画像形成方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法など静電潜像を経て画像情報
を可視化する方法は、現在様々の分野で利用されてい
る。電子写真法においては、帯電、露光工程により感光
体上に静電潜像を形成し、トナーを含む現像剤で静電潜
像を現像し、転写、定着工程を経て可視化される。ここ
で用いられる現像剤には、トナーとキャリアからなる二
成分現像剤と、磁性トナーなどのようにトナー単独で用
いられる一成分現像剤とがあるが、二成分現像剤は、キ
ャリアが現像剤の攪拌・搬送・帯電などの機能を分担
し、現像剤として機能分離されているため、制御性がよ
いなどの特徴があり、現在広く用いられている。特に、
樹脂被覆を施したキャリアを用いる現像剤は、帯電制御
性が優れ、環境依存性、経時安定性の改善が比較的容易
である。また、現像方法としては、古くはカスケード法
などが用いられていたが、現在は現像剤搬送単体として
磁気ロールを用いる磁気ブラシ法が主流である。

【０００３】近年、電子写真方式を用いたカラー画像形
成装置が多く用いられるようになった。このような装置
では、帯電、露光、現像、転写の工程を繰り返す方式が
一般的である。即ち、帯電、露光、現像、転写の工程を
イエロー、マゼンタ、サイアン、黒の各トナーの色数分
の計４回繰り返す方式である。しかし、このような方式
では各色の現像が終了する毎に転写材にトナー画像を転
写するため、転写材を搬送するための手段が必要とな
り、装置自体が大型化する問題がある。

【０００４】また、潜像担持体を装置の中でドラムある
いはベルト上に単体でのみ存在させる方式においては、
最終的なカラー画像形成物を得るまでに、該潜像担持体
はカラー画像を構成する色数の分だけ回転を繰り返すこ
とになり、単色画像形成装置に比較して出力速度が遅い
という問題がある。このような問題を解消するために、
同一の潜像担持体上に複数のトナー像を重ね合わせて現
像し、転写工程を一度で済むようにした小型高速化装置
が提案されている。

【０００５】この方式では、潜像担持体上に形成される
トナー像の上に現像を繰り返して行うため、潜像担持体
上に形成されるトナー像に対して後段の現像剤が機械的
に接触して上記のトナー像が乱されたり（像乱れ）、そ
の一部が掻きとられて後段の現像器に混入して現像剤の
色が変化する（混色）といった問題がある。そこで、磁
気ロールを現像剤搬送担体として用い、潜像担持体と現
像剤を非接触状態に保持しながら交流電界を作用させて
現像を行う方法と、直流電界のみを作用させて現像を行
う方法が提案されたが、ライン画像の画質、特に細線再
現性の点から前者の交流電界を作用させて現像する方法
が有利であるとされている。

【０００６】上記の現像法において、現像効率を高める
ためには、磁気ロールと潜像担持体との間隙を微小にす
ることが有効である。２成分現像剤により形成される磁
気ブラシ層を潜像担持体に対して非接触状態に保つため
には、従来の接触現像法と比較して、磁気ブラシ層をよ
り薄層にする必要がある。この場合、現像空間に供給で
きるトナー量が相対的に少なくなるため、現像空間中の
トナーを、接触現像法よりも高効率で潜像に移行させな
ければ十分な画像濃度を得ることができない。また、非
接触状態で潜像を忠実に現像するためには、磁気ブラシ
層を均一に形成することが重要である。磁気ブラシ穂立
ち高さにばらつきが生ずると、磁気ブラシ先端と潜像担
持体との間隙に変化が生じ、各磁気ブラシ先端における
現像効率に微小な差が生じて濃度ムラ、ブラシマーク等
の画質欠陥の原因となる。

【０００７】これらの非接触現像方法における磁気ブラ
シ層形成に関する問題を解決するために、キャリアにつ
いて種々の提案がなされてきた。例えば、特開昭６２─
５２５６６号公報及び特開昭６２─５２５６７号公報で
は、平均粒径が３０μｍ以下のキャリアを用いて磁気ブ
ラシの薄層形成を行う方法が提案されたが、キャリアが
小粒径であるため、流動性が悪化し、現像空間における
トナーの現像効率を高めることができず、トナーの帯電
性も不安定になりやすい。

【０００８】また、特開昭６１─３２８５９号公報で
は、バインダー樹脂中に磁性粉を分散させたキャリアを
用いて潜像担持体に対して非接触状態で現像を行う方法
が提案されたが、ここで使用されるキャリアは平均粒径
が１０〜５０μｍで、飽和磁化が２０〜１００ｅｍｕ／
ｇの範囲にあるため、平均粒径が３０μｍ以下の領域に
おいては特開昭６２─５２５６６号公報と同様の問題を
有し、平均粒径３０〜５０μｍの範囲においても飽和磁
化の比較的高い領域で薄層が困難となる場合が多く、磁
気ブラシ穂立ち高さを均一に保つことが困難であった。

【０００９】さらに、特開昭６１─２８９５８号公報及
び特開昭６１─２８９６８号公報では、振動電界下で現
像を行う画像形成方法において、球形化された平均粒径
１０〜５０μｍの磁性粉分散型キャリアを用いることが
提案されたが、磁気ブラシが潜像担持体に対し、非接触
で現像を行う場合、前述のような磁気ブラシ層の薄層均
一化といった課題に対し、十分な効果を得ることができ
なかった。

【００１０】また、これらの公報に記載の磁性粉分散型
キャリアは、混練粉砕法で得た磁性粉分散型キャリアを
スプレードライ法で浮遊状態で高温熱処理して球形のキ
ャリアを得るものであるが、結着樹脂の分解による有毒
ガスの発生の危険性や製造性に問題があり、得られるキ
ャリアの球形度も低いものとなり易く、画像濃度等の維
持性も悪い。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、上
記の問題点を解消し、以下の特徴を有する静電荷像現像
用キャリア、該キャリアの製造方法及び該キャリアを用
いる画像形成方法を提供しようとするものである。潜像担持体に対して非接触状態で現像を行うときの、
磁気ブラシ層形成不良による画像濃度の低下や濃度ムラ
などの画質欠陥を防止できること。多色重ね合わせ現像に適用するときにも、像乱れや混
色のない優れたカラー画像を形成できること。画質維持性に優れていること。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、(1) トナーと
キャリアからなる２成分現像剤を静電潜像担持体に対し
て非接触に保持し、交流電界によりトナーを飛翔させる
現像方式に用いる磁性粉分散型静電荷像現像用キャリア
において、飽和磁化１５〜７５ｅｍｕ／ｇ、体積平均粒
径（Ｄ５０）３０〜６０μｍ、ワーデル円形度０．９〜
１．１のキャリアコアに樹脂被覆層を形成したことを特
徴とする静電荷像現像用キャリア、(2)上記(1) 記載の
静電荷像現像用キャリアの製造方法において、樹脂と磁
性粉を必須成分とするキャリア材料溶融物を噴霧冷却し
てキャリアコアを形成し、該キャリアコアに樹脂被覆層
を形成することを特徴とする静電荷像現像用キャリアの
製造方法、及び、(3) 上記(1) 記載の静電荷像現像用キ
ャリアを含む２成分現像剤を、静電潜像担持体に対して
非接触に保持し、交流電界によりトナーを飛翔させて現
像することを特徴とする画像形成方法である。

【００１３】

【作用】本発明者等は、磁気ブラシの均一薄層の形成に
ついて鋭意検討した結果、キャリアの一個単位での質
量、粒径、飽和磁化、及び、形状の最適化が重要である
ことを見いだした。特に、キャリアの形状は真球により
近い方が好ましい。形状を評価する尺度としては、走査
電子顕微鏡によるキャリアの二次元投影像について下記
式で算出するタブレット定量化測定法で求める。ワーデ
ル円形度＝（投影面積相当円の周長）／（粒子投影図の
輪郭長）

【００１４】本発明のキャリアは平均ワーデル円形度の
値が０．９〜１．１の範囲、より好ましくは０．９５〜
１．０５の範囲が良い。キャリアがこの範囲にあること
により、キャリアの流動性が確保され、キャリアとトナ
ーの接触面積が最小となるため、キャリアとトナー間の
付着を安定化させ、トナーがキャリアより飛翔しやすく
なり、現像空間に供給されるトナー総量中の現像に寄与
するトナーの割合、即ち、現像効率を向上させるものと
考えられる。

【００１５】また、キャリア１個当たりの質量が大きい
場合、磁気ロールなどの現像剤搬送担体の回転により受
ける遠心力が大きくなるため、薄層状態を維持すること
が困難になる。非接触現像に用いるキャリアの真密度
は、定容積気体圧縮式の粒子密度測定器を用いて測定す
るときに５．０以下、好ましくは３．８以下であること
が望ましいことが判明した。

【００１６】キャリアの体積平均粒径（Ｄ５０）は３０
〜６０μｍの範囲が好ましい。キャリアの体積平均粒径
が３０μｍ未満であると、キャリアの流動性が悪くな
り、磁気ロールへの搬送ムラが起き、濃度のムラとなっ
て画像に現れ、小径側のキャリア粒子が潜像担持体に付
着し易くなる。また、キャリアの平均粒径が６０μｍを
越えると、磁気ロール上に磁気ブラシ層を形成するとき
のキャリアの充填密度が粗となり、現像空間に供給する
トナー量が現象し、低濃度で画像ムラが発生し易い。

【００１７】また、本発明に用いるキャリアの飽和磁化
は、１５〜７５ｅｍｕ／ｇの範囲が好ましい。飽和磁化
が１５ｅｍｕ／ｇ未満の場合は、キャリアの体積平均粒
径が３０μｍ未満の場合と同様に潜像担持体へのキャリ
ア付着が生じやすく、飽和磁化が７５ｅｍｕ／ｇを越え
ると、穂立ち高さを低く保つことができなくなり、磁気
ブラシ層の先端も荒れたものとなるので、多色重ね現像
を行うときに、像乱れや混色を生じ易くなり、画質を悪
化する。

【００１８】以上のキャリア粒子密度、平均粒径、飽和
磁化、円形度等の条件を満たすキャリアは、樹脂と磁性
粉を必須成分とするキャリア材料を溶融し、噴霧冷却し
て製造することができる。上記の条件のうち平均粒径及
び飽和磁化の要求範囲は、従来の接触現像法のものと比
較すると、いずれも低めの値である。その理由は、磁気
ロール上の磁力線密度の高い部分、即ち、より磁気ロー
ル表面に近い部分にのみ磁気ブラシを形成させ、０．１
〜０．６ｍｍ程度の薄層とするためであり、本発明のキ
ャリアは、接触現像法に用いるものよりも、キャリア１
個当たりの磁化率を低く設定することが重要である。こ
れにより現像ロールと潜像担持体の間隔を０．２〜０．
８ｍｍ程度に狭めた非接触現像が可能となり、潜像の電
界強度が高まり、高画質、高画像濃度が得られるように
なる。

【００１９】また、本発明のキャリアは樹脂被覆層を設
けることにより、従来より磁性粉分散型キャリアの問題
点であった表面露出磁性粉によるトナー帯電付与能力の
低下、環境依存性の悪化等を防止することが可能とな
り、摩擦帯電能力やキャリア抵抗を任意に制御すること
も可能になった。

【００２０】本発明のキャリアに使用する結着樹脂とし
ては、一般の熱可塑性樹脂を全て用いることができ、具
体的には、スチレン、クロロスチレン、ビニルスチレン
などのスチレン類；エチレン、プロピレン、ブチレン、
イソブチレンなどのモノオレフィン類；酢酸ビニル、プ
ロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニルなどの
ビニルエステル類；アクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル
酸オクチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチ
ル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタク
リル酸ドデシルなどのα−メチレン脂肪族モノカルボン
酸エステル類；ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエ
ーテル、ビニルブチルエーテルなどのビニルエーテル
類；ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニ
ルイソプロペニルケトンなどのビニルケトン類等の単独
重合体または共重合体を例示することができる。特に、
代表的な結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−
アクリル酸アルキル共重合体、スチレン−メタクリル酸
アルキル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合
体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マ
レイン酸共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン等を
挙げることができる。さらに、ポリエステル、ポリウレ
タン、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリアミド、変性
ロジン、パラフィン、ワックス類を挙げることができ
る。

【００２１】本発明で用いる磁性微粒子としては、通常
用いられる強磁性体の微粒子を全て用いることができ、
具体的には、四三酸化鉄、δ−三二酸化鉄、各種のフェ
ライト粉、酸化クロム及び各種金属粉等を挙げることが
できる。磁性粉の含有量は全体に対して２０〜９０重量
部、特に３５〜８５重量部が好ましい。本発明のキャリ
アコアに用いる他の構成材料としては、カーボンブラッ
ク、酸化チタン粉末等のフィラー、カップリング剤、帯
電制御剤等をも含有することができる。

【００２２】本発明のキャリアコアの製造方法は、前記
結着樹脂と磁性微粒子を必須成分とし、その他の成分を
加えて加熱溶融混合し、その混練物を固化しない状態で
比較的低温の空気流中で冷却固化するものである。この
製造方法には、前処理設備として加熱溶融混合装置及び
混練物粘度調整槽があり、さらに、噴霧装置まで混練物
を搬送するポンプ及び噴霧した混練物を冷却固化するた
めの冷却塔などから構成される装置が使用される。加熱
溶融混合装置としては、ニーダー、ロールミル、バンバ
リー、サンドミル、アトライター、ヘンシェルミキサー
等を使用することができる。噴霧装置としては、小粒径
のキャリアコアを得るのに、ノズル式又は円板式のもの
が適しているが、これらに限定されるものではない。

【００２３】キャリアの形状及び表面性に大きな影響を
与える因子としては、噴霧時における混練物の液粘度、
磁性粉の粒径、冷却温度等があるが、真球で、かつ表面
平滑性の高いキャリアを得るためには、溶融時の液粘度
が１００００ｃｐ以下、好ましくは７０００ｃｐ以下で
あることが望ましい。また、磁性粉の粒径は、通常５μ
ｍ以下、特に２μｍ以下のものが望ましい。磁性粉の配
合量はキャリア全量に対して３０〜９０重量％の範囲で
適宜設定することができる。冷却温度は、室温から１０
０℃、好ましくは５０〜１００℃程度であり、室温に近
いと十分な球形のものが得られにくい。

【００２４】本発明のキャリアの被覆層に用いる樹脂
は、一般の可溶性樹脂を全て用いることができるが、具
体的には、スチレン、クロルスチレン、ビニルスチレン
などのスチレン類；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、
安息香酸ビニル、酪酸ビニルなどのビニルエステル類；
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチ
ル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリ
ル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチ
ル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシルなどの
α−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類；ビニル
メチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチル
エーテルなどのビニルエーテル類；ビニルメチルケト
ン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケト
ンなどのビニルケトン類の単独重合体あるいは共重合体
を例示することができ、特に代表的なコート層用樹脂と
しては、ポリスチレン、スチレン─アクリル酸アルキル
共重合体、スチレン─メタクリル酸アルキル共重合体、
スチレン─アクロニトリル共重合体、スチレン─ブタジ
エン共重合体、スチレン─無水マレイン酸共重合体を挙
げることができる。

【００２５】また、ポリエステル、ポリウレタン、エポ
キシ樹脂、シリコン樹脂、ポリアミド、変性ロジン、パ
ラフィン、ワックス類を挙げることができる。さらに、
含ハロゲン重合体を挙げることができ、具体的には塩化
オレフィン、主鎖にフッ素を含有する単量体、例えばテ
トラフロロエチレン、トリフロロエチレン、フッ化ビニ
リデン、モノフロロエチレン、ヘキサフロロプロピレン
などの単独重合体若しくは共重合体、及び、これらの単
量体とエチレン、プロピレン、ブチレン、塩化ビニル、
塩化ビニリデン、トリフロロエチレン、その他の共重合
可能な不飽和結合含有単量体との組み合わせが挙げられ
る。

【００２６】さらにまた、側鎖にフッ素を含有する化合
物も好適であり、特にフッ素化アルキルアクリレート及
びフッ素化アルキルメタアクリレートが代表的化合物と
して挙げられる。そして、フッ素化エポキシ樹脂、フッ
素化ポリエステル樹脂、フッ素化シリコン樹脂等を用い
ることもできる。これらのコート材料は単独もしくは２
種類以上を組み合わせて用いることができる。なお、こ
れらの被覆樹脂に磁性粉、カーボンブラック、無機微粒
子、帯電制御剤等を含有させて被覆処理を行ってもよ
い。

【００２７】コート層の形成方法としては、キャリアコ
アの結着樹脂を溶解しない溶媒中に、コート層樹脂もし
くは該樹脂と添加剤を溶解分散して溶液を調製し、キャ
リア材料溶融物を噴霧冷却して得たキャリアコア表面に
該溶液をコートして溶媒を除去する方法が一般に用いら
れる。コート装置としては、流動床、スプレードライヤ
ー、ニーダーコーターなどの装置を使用することができ
る。本発明のコート層の厚さは、０．０１〜５μｍ、好
ましくは０．１〜１．０μｍとするのが適当である。

【００２８】本発明のキャリアは、トナーと混合して２
成分現像剤として用いられる。トナーは結着樹脂中に着
色剤等を分散させたものであり、トナーに使用する結着
樹脂としては、スチレン、パラクロロスチレン、αメチ
ルスチレンなどのスチレン類；アクリル酸メチル、アク
リル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸ラ
ウリル、アクリル酸２エチルヘキシル、メタクリル酸メ
チル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピ
ル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸２エチルヘキ
シルなどのα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル
類；アクリロニトリル、メタアクリルニトリルなどのビ
ニルニトリル類；２ビニルピリジン、４ビニルピリジン
などのビニルピリジン類；ビニルメチルエーテル、ビニ
ルイソブチルエーテルなどのビニルエーテル類；ビニル
メチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペ
ニルケトンなどのビニルケトン類；エチレン、プロピレ
ン、イソプレン、ブタジエンなどの不飽和炭化水素類及
びそのハロゲン化物、クロロプレンなどのハロゲン系不
飽和炭化水素類などの単量体による重合体、あるいは、
これらの単量体を２種以上組み合わせて得られる共重合
体、及び、これらの混合物、さらには、ロジン変性フェ
ノールホルマリン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹
脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹
脂、ポリエーテル樹脂等の非ビニル縮合系樹脂あるいは
これらと前記ビニル系樹脂との混合物を挙げることがで
きる。

【００２９】トナーに用いる着色剤は、カーボンブラッ
ク、ニグロシン染料、アニリンブルー、カルコイルブル
ー、クロームイエロー、ウルトラマリンブルー、メチレ
ンブルー、ローズベンガル、フタロシアニンブルー又は
これらの混合物を挙げることができる。

【００３０】また、必要に応じてサリチル酸金属塩、含
金属アゾ化合物、ニグロシンや四級アンモニウム塩等の
電荷制御剤や低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエ
チレン、ワックス等のオフセット防止剤、磁性粉等の公
知の他の成分を添加することができる。トナーの平均粒
径は３０μｍ以下、より好ましくは３〜２０μｍの範囲
が適当である。

【００３１】トナーの電荷量は高すぎると、トナーのキ
ャリアに対する付着力が大きくなりすぎて、トナーが現
像されなくなる。また、電荷量が低くなりすぎると、ト
ナーのキャリアに対する付着力が小さくなりすぎて遊離
トナーによるトナークラウドが発生し、プリントにおい
てはカブリが問題となる。このようなことから、トナー
を現像させるという観点から現像剤中のトナーの電荷量
を規定するならば、絶対値で５〜５０μＣ／ｇ、好まし
くは１０〜４０μＣ／ｇの範囲にあることが望ましい。

【００３２】以下、本発明のキャリアを非接触現像によ
る複数色の重ね合わせ現像に適用し、カラー画像を形成
する手順を説明する。図１は２色画像を形成する装置の
概念図である。スコロトロン１により一様に帯電された
感光体ドラム２は、第１の露光手段３により露光され、
１色目の静電潜像が形成される。このときの露光は画像
部に対して行われ、画像部の電荷を除去している。この
静電潜像は１色目の黒現像器４で、いわゆる反転現像さ
れ、感光体ドラム２上には１色目の黒のトナー像が形成
される。

【００３３】次に、感光体ドラム２は第２の露光手段５
で露光され、２色目の静電潜像が形成され、選択された
カラー現像器６，７，８で現像が行われる。このときの
露光は画像の背景部に対して行われ、電荷が残留する画
像部に対していわゆる正規現像が行われる。現像剤は、
カラー現像器６ではイエロー系、７ではマゼンタ系、８
ではサイアン系の現像剤が使用される。

【００３４】このようにして感光体ドラム２上に黒とカ
ラーの２色のトナー像が形成される。このときに、黒は
反転現像、カラーは正規現像が行われ、トナーの帯電極
性が黒とカラーで異なるため、転写前コロトロン９で黒
トナーとカラートナーの極性を揃えた後、転写コロトロ
ン１０で転写材１２上に黒とカラーの２色のトナー画像
を転写する。転写後、感光体ドラム２上に残ったトナー
はクリーナー１１で除去される。なお、上記の現像器
４，６，７，８は、現像剤が感光体ドラム２に接触しな
い状態で現像を行っている。これにより、重ね現像に先
立って感光体ドラム２上に形成されたトナー画像が、後
の現像工程で乱されることを防止している。

【００３５】図２は、上記の画像形成プロセスを説明す
るための図である。まず、感光体ドラム２をＶ₀に一様
に帯電する。次いで、露光により１色目の画像部の電位
をＶ _TOまで落とし、黒現像器による黒トナーの反転現像
を行う。なお、このときも黒現像器には直流成分と交流
成分を含む現像バイアスがかけられている。次に、２色
目の露光が行われ、２色目の潜像形成が行われる。この
とき２色目の潜像に対して何回重ね現像を行うかで、２
色目の潜像電位が決められる。ここでは、２色目の潜像
電位の値を、１回現像のときをＶ₁、２回現像のときを
Ｖ₂、３回現像のときをＶ₃と表す。１回現像のときは
２色目潜像の背景部のみを露光し、Ｖ₁は暗減衰分だけ
Ｖ₀より低くなる。しかし、２回現像のときは、２色目
の露光時に２色目潜像の背景部だけでなく２色目潜像そ
のものを露光し、Ｖ₂をＶ₁よりも低い電位となるよう
にする。３回現像のときは、３色目の露光強度をより高
くすることで、Ｖ₃をＶ₂よりもさらに低い電位となる
ようにする。

【００３６】このようにする狙いは、重ね現像の回数に
依らず常に現像されるトナー量を一定にすることにあ
る。例えば、Ｖ₃をＶ₁と等しくすれば、得られるイエ
ロー、マゼンタ、サイアンの３色を混色させた画像は、
１色目の黒単色画像に比べて細線が太り気味のものとな
る。これは、次の理由による。各現像器は、それぞれ単
独の現像で所定の濃度が得られるように設定してある。
したがって、同じ潜像に重ねてトナーを現像する場合
に、潜像と現像スリーブとの電位差を各現像器共に同じ
にすれば、各現像器１回の現像で所定の濃度が得られる
だけのトナーが潜像担持体上に付着することになる。そ
の上からさらに別の現像器で現像を行えば、必要以上の
トナーが潜像担持体上に付着することになる。３度の重
ね現像を行う場合には、トナーの付着量はさらに多くな
り、細線が太り気味の傾向はより顕著なものとなってし
まう。この問題を解消するために、重ね現像の回数に応
じて潜像の電位制御を行っている。

【００３７】また、２色目の露光時には、１色目黒トナ
ー像電位Ｖ_T1よりも２色目潜像の背景部電位Ｖ_Bが高い
レベルにあるようにし、黒トナーに対して電界による拘
束力を作用させ、黒トナー像がカラーの現像工程で劣化
することを防止している。なお、各カラー現像器には直
流成分と交流成分を含む現像バイアスがかけられてい
る。このようにして、重ね現像回数及び諸条件を調整す
ることにより、「黒＋赤（イエロー＋マゼンタ）」、
「黒＋青（マゼンタ＋サイアン）」、「黒＋緑（イエロ
ー＋サイアン）」、「黒＋黒（イエロー＋マゼンタ＋サ
イアン）」といった２色プリントが可能となる。

【００３８】図３は、４色画像を形成するための装置の
概念図である。図３の画像形成装置において、第１のス
コロトロン１４により一様に帯電された感光体ベルト１
３は、第１の露光手段１５により露光され、１色目の静
電潜像が形成される。このときの露光は画像部に対して
行われ、画像部の電荷を除去している。この静電潜像は
１色目の黒現像器１６でいわゆる反転現像され、感光体
ベルト１３上には１色目の黒のトナー像が形成される。
次いで、感光体ベルト１３は第２のスコロトロン１７に
より一様に再帯電された後、第２の露光手段１８により
露光され、２色目の静電潜像が形成され、青現像器１９
により現像が行われ、反転現像が行われる。このときも
画像部電位が背景部電位よりも低くなるように露光が行
われ、画像部では反転現像が行われる。

【００３９】さらに、感光体ベルト１３は第３のスコロ
トロン２０により一様に再帯電された後、第３の露光手
段２１により露光され、３色目の潜像が形成され、第３
の緑現像器２２で反転現像が行われる。その後、さらに
感光体ベルト１３は第４のスコロトロン２３により一様
に再帯電された後、第４の露光手段２４により露光さ
れ、４色目の潜像が形成され、第４の赤現像器２５で反
転現像が行われる。

【００４０】このようにして感光体ベルト１３上に黒、
青、緑、赤の４色のトナー像が形成され、転写コロトロ
ン２６により、転写材２７上に黒、青、緑、赤の４色の
トナー画像を転写する。転写後、感光体ベルト１３上に
残ったトナーは、クリーナーブラシ２８により除去され
る。２９、３０、３１は感光体ベルト１３を駆使するた
めの駆動用ロールである。なお、各現像器１６、１９、
２２、２５は、現像剤が感光体ベルト１３に接触しない
状態で現像を行っている。これは、重ね現像に先立って
感光体ベルト１３上に現像されているトナー画像が、そ
の後の現像工程で乱されることを防止するためである。

【００４１】図４は、図３の画像形成プロセスを説明す
るための図である。まず、感光体ベルト１３をＶ₁に一
様に帯電させる。次いで、露光により１色目の潜像Ｖ₁₁
を形成し、黒現像器１６により黒トナーの現像を行う。
黒現像器１６には直流成分と交流成分を含む現像バイア
スがかけられている。次に、２回目の帯電を行い、感光
体ベルト１３の電位をＶ₁とした後、２色目の露光で潜
像Ｖ₁₂を形成し、青現像器１９により青トナーの現像を
行う。なお、青現像器１９にも直流成分と交流成分を含
む現像バイアスがかけられている。

【００４２】その後、３回目の帯電を行い、感光体ベル
ト１３の電位をＶ₁とした後、３色目の露光で潜像Ｖ₁₃
を形成し、緑現像器２２により緑トナーの現像を行う。
なお、緑現像器２２にも直流成分と交流成分を含む現像
バイアスがかけられている。さらにその後、４回目の帯
電を行い、感光体ベルト１３の電位をＶ₁とした後、４
色目の露光で潜像Ｖ₁₄を形成し、赤現像器２５により赤
トナーの現像を行う。なお、赤現像器２５にも直流成分
と交流成分を含む現像バイアスがかけられている。この
ようにして４色プリントが形成される。

【００４３】

【実施例】〔実施例１〕（キャリアＡの製造）ポリエチレンワックス（三井石油化学社製）４５重量部磁性粉（ＭＧ−Ｚ，三井金属社製）５５重量部上記成分を加圧ニーダーで溶融混練した後、１５０℃に
保ち、溶融状態のまま、円板式噴霧装置を用いて冷却固
化し、分級して体積平均粒径（Ｄ５０）５１μｍ、平均
ワーデル円形度１．００の磁性粉の球形の磁性粉分散型
キャリアコアを得た。さらに、メチルメタクリレート／
スチレン／ラウリルメタクリレート共重合体（共重合
比：８０／１５／５）１．５重量部を１５重量部の酢酸
エチルに溶解した溶液を用い、流動床で上記のキャリア
コア９８．５重量部に被覆処理を施してキャリアを得
た。このキャリアは飽和磁化が４７ｅｍｕ／ｇ、体積平
均粒径（Ｄ５０）５２μｍ、平均ワーデル円形度が１．
００であった。

【００４４】（黒トナーの製造）スチレン−アクリル共重合体８０重量％スチレン−ブタジエンゴム１０重量％カーボンブラック１０重量％上記成分を混練粉砕して平均粒径１０μｍの着色粒子と
した後、該着色粒子に対して疎水性シリカを８重量％外
添して負帯電性トナーとした。

【００４５】（青トナーの製造）ポリエステル９０重量％銅フタロシアニン７重量％キナクリドン誘導体３重量％上記成分を混練粉砕して平均粒径１０μｍの着色粒子と
した後、該着色粒子に対して疎水性シリカを７重量％外
添して負帯電性トナーとした。

【００４６】（緑トナーの製造）ポリエステル９０重量％ベンジジン誘導体６重量％銅フタロシアニン４重量％上記成分を混練粉砕して平均粒径１０μｍの着色粒子と
した後、該着色粒子に対して疎水性シリカを６重量％外
添して負帯電性トナーとした。

【００４７】（赤トナーの製造）ポリエステル９０重量％ベンジジン誘導体４重量％キナクリドン誘導体６重量％上記成分を混練粉砕して平均粒径１０μｍの着色粒子と
した後、該着色粒子に対して疎水性シリカを５重量％外
添して負帯電性トナーとした。

【００４８】（現像剤の調製）上記の４種類のトナーと
キャリアを組み合わせ、トナー濃度を８重量％となるよ
うに調製・混合し、各色の２成分現像剤を得た。このと
きのトナー電荷量は全色とも２０〜３０μＣ／ｇの範囲
にあった。

【００４９】（画像形成試験）上記の現像剤を図３の装
置に適用して画像形成試験を行った。感光体ベルトは周
長９００ｍｍのベルト状有機感光体を使用し、周速は１
８０ｍｍ／ｓ、帯電電位は−９００Ｖとした。各露光手
段としては、３００ｄｐｉのＬＥＤを用いた。各現像器
の現像スリーブの直径は２４ｍｍ、現像スリーブと感光
体ドラムとの間隔は０．６ｍｍ、スリーブ上の現像剤層
の厚さは０．３５ｍｍ、周速は６００ｍｍ／ｓに設定さ
れ、現像剤が感光体ドラムに接触しない状態で現像を行
った。図４に沿ってプロセス条件を示すと、まず、感光
体ベルトの電位Ｖ₁を−９００Ｖに帯電し、露光により
１色目の潜像電位Ｖ₁₁を−２００Ｖに落とし、黒現像器
で黒トナーの現像を行った。このとき、黒現像器には直
流成分として−８５０Ｖ、交流成分として周波数３．５
ｋＨＺ、Ｖ_P-P＝１．５ｋＶを含む現像バイアスをかけ
た。

【００５０】次に、２回目の帯電を行い、感光体ベルト
の電位Ｖ₁を−９００Ｖにした後、２色目の露光で２色
目の画像部電位Ｖ₁₂を−２００Ｖとし、青現像器により
青トナーの現像を行った。青現像器には直流成分として
−８５０Ｖ、交流成分として周波数３．０ｋＨＺ、Ｖ
_P-P＝１．５ｋＶを含む現像バイアスをかけた。その
後、３回目の帯電を行い、感光体ベルトの電位Ｖ₁を−
９００Ｖにした後、３色目の露光で３色目の画像部電位
Ｖ₁₃を−２００Ｖとし、緑現像器により緑トナーの現像
を行った。緑現像器には直流成分として−８５０Ｖ、交
流成分として周波数２．０ｋＨＺ、Ｖ_P-P＝１．５ｋＶ
を含む現像バイアスをかけた。さらにその後、４回目の
帯電を行い、感光体ベルトの電位Ｖ₁を−９００Ｖにし
た後、４色目の露光で４色目の画像部電位Ｖ₁₄を−２０
０Ｖとし、赤現像器により赤トナーの現像を行った。赤
現像器には直流成分として−８５０Ｖ、交流成分として
周波数１．０ｋＨＺ、Ｖ_P-P＝１．５ｋＶを含む現像バ
イアスをかけた。

【００５１】このようにして、黒、青、緑、赤の４色の
プリントを行い、サンプルを評価したところ、各色共に
画像濃度が十分得られ、濃度ムラやかぶり等の欠陥もな
く、総合的に良好な画質を得ることができた。また、２
０００枚の連続複写後も画質の劣化は見られなかった。

【００５２】〔実施例２〕（キャリアＢの製造）ポリエチレンワックス（三井石油化学社製）３０重量部磁性粉（ＭＴＳ３０４，戸田工業社製）７０重量部上記成分を加圧ニーダーで溶融混練した後、１５０℃に
保ち、溶融状態のまま、円板式噴霧装置を用いて冷却固
化し、分級して体積平均粒径（Ｄ５０）３８μｍ、平均
ワーデル円形度０．９８の磁性粉分散型キャリアコアを
得た。さらに、ポリメチルメタクリレート１．２重量部
を酢酸エチル１５重量部に溶解した溶液を用い、流動床
で上記のキャリアコア９８．８重量部に被覆処理を施し
てキャリアＢを得た。このキャリアＢは飽和磁化が５７
ｅｍｕ／ｇ、体積平均粒径（Ｄ５０）３９μｍ、平均ワ
ーデル円形度が０．９８であった。

【００５３】（現像剤の調製）実施例１のトナーとキャ
リアＢを組み合わせ、トナー濃度を６重量％となるよう
に調製・混合し、各色の２成分現像剤を得た。このとき
のトナー電荷量は全色とも２０〜３０μＣ／ｇの範囲に
あった。

【００５４】（画像形成試験）そして、実施例１と同様
に画像形成試験を行ったところ、各色共に画像濃度が十
分得られ、濃度ムラやかぶり等の欠陥もなく、総合的に
良好な画質を得ることができた。また、２０００枚の連
続複写後も画質の劣化は見られなかった。

【００５５】〔比較例１〕（キャリアＣの製造）スチレン─ブチルメタクリレート（藤倉化成社製）３０重量部磁性粉（ＭＴＳ３０４，戸田工業社製）７０重量部上記成分を加圧ニーダーで溶融混練した後、粉砕を施し
た後、スプレードライヤーを用い、これらを浮遊状態に
保ち、１８０℃で熱処理し、冷却した後、分級して体積
平均粒径（Ｄ５０）４０μｍ、飽和磁化５６ｅｍｕ／
ｇ、平均ワーデル円形度０．８８の磁性粉分散型キャリ
アＣを得た。

【００５６】（現像剤の調製）実施例１のトナーとキャ
リアＣを組み合わせ、トナー濃度を６重量％となるよう
に調製・混合し、各色の２成分現像剤を得た。このとき
のトナー電荷量は全色とも２０〜３０μＣ／ｇの範囲に
あった。

【００５７】（画像形成試験）そして、実施例１と同様
に画像形成試験を行ったところ、初期画質は画像濃度が
十分得られているが、２０００枚の連続出力を行ったと
ころ、約５００枚移行より全色画像濃度の顕著な低下が
見られ、約１４００枚移行より全面カブリが発生した。

【００５８】

【発明の効果】本発明は、上記の構成を採用することに
より、潜像担持体に対して非接触状態で現像を行うとき
の磁気ブラシ層を安定に保持することができ、画像濃度
の低下や濃度ムラなどの画質欠陥のない優れた画像を得
ることが可能になった。また、多色重ね現像に適用する
ときにも像乱れや混色のない優れたカラー画像の形成を
可能にした。

【図面の簡単な説明】

【図１】２色画像の形成装置の概念図である。

【図２】図１の装置で２色画像を形成するプロセスの説
明図である。

【図３】４色画像の形成装置の概念図である。

【図４】図３の装置で４色画像を形成するプロセスの説
明図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 15/08 8004−2Ｈ 15/09 Ｚ (72)発明者佐藤修二神奈川県南足柄市竹松1600番地富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者石垣悟神奈川県南足柄市竹松1600番地富士ゼロックス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナーとキャリアからなる２成分現像剤
を静電潜像担持体に対して非接触に保持し、交流電界に
よりトナーを飛翔させる現像方式に用いる磁性粉分散型
静電荷像現像用キャリアにおいて、飽和磁化１５〜７５
ｅｍｕ／ｇ、体積平均粒径（Ｄ５０）３０〜６０μｍ、
ワーデル円形度０．９〜１．１のキャリアコアに樹脂被
覆層を形成したことを特徴とする静電荷像現像用キャリ
ア。
【請求項２】請求項１記載の静電荷像現像用キャリア
の製造方法において、樹脂と磁性粉を必須成分とするキ
ャリア材料溶融物を噴霧冷却してキャリアコアを形成
し、該キャリアコアに樹脂被覆層を形成することを特徴
とする静電荷像現像用キャリアの製造方法。
【請求項３】請求項１記載の静電荷像現像用キャリア
を含む２成分現像剤を、静電潜像担持体に対して非接触
に保持し、交流電界によりトナーを飛翔させて現像する
ことを特徴とする画像形成方法。