JPH0667537A

JPH0667537A - 画像形成方法および現像剤用導電性磁性樹脂キャリア

Info

Publication number: JPH0667537A
Application number: JP4316083A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Koudaka; 寿向高; Tatsuji Imoo; 龍士芋生; Satoshi Nishida; 聡西田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1992-06-15
Filing date: 1992-10-30
Publication date: 1994-03-11

Abstract

(57)【要約】【構成】バインダー樹脂中に磁性材微粒子を分散、担
持せしめたキャリアコアの表面に、導電性微粒子を固着
した導電性磁性樹脂キャリア、およびこれと絶縁性トナ
ーとを組み合わせた現像剤とし、かつ、キャリアの平均
粒径の半分以下の小径キャリア粒子を、キャリア中の５
〜４０重量％の範囲で含有せしめる。キャリア引きによ
り現像剤中から消費された小径キャリア粒子はトナーと
ともに補給する。【効果】現像剤の導電性が改善され、背面露光記録方
式の画像形成方法において、帯電特性が改善される。ま
た、消耗分の小径キャリア粒子を補給することにより、
長期にわたって、現像剤の良好な導電性を維持できる。

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、静電記録、
静電印刷などに適用される画像形成方法、現像剤用導電
性磁性樹脂キャリア、現像剤および補給用のトナー組成
物に関する。

【０００２】

【従来の技術】カールソン方式に代表される電子写真方
式は現在広く用いられており、感光体の均一帯電→選択
露光による潜像の形成→現像剤によるトナー像の形成→
転写→定着を基本プロセスとする。

【０００３】一方、背面露光記録方式を採用した非カー
ルソン方式の画像形成方法についても近年各種の報告が
なされており、装置の小型化、プロセスの簡略化が可能
であるとされている（画像電子学会誌，１６，（５），
３０６，（１９８７）、特開昭６１−１４９９６８号公
報、同６３−１００７１号公報、同６３−２１４７８１
号公報）。

【０００４】背面露光記録方式は、感光体の表面側に現
像剤を供給して現像剤溜りを形成し、この現像剤溜りで
クリーニング、感光体の均一帯電−背面画像露光−同時
現像を行なうものであり、クリーニング、帯電、画像
（信号）露光および現像を同時に行なうことができる。

【０００５】しかしながら、比較的短い現像剤溜り（帯
電／露光／現像ゾーン）で、現像に必要な電荷を現像剤
を介して感光体に注入し、しかも、現像してシャープで
安定したトナー像を得ることが必要であるため、各機能
素材やシステム上の要請が厳しく、実現化には困難な問
題が多い。

【０００６】また、現像剤を介して電荷を注入するため
に、一成分現像剤にあっては、トナーに導電性が要求さ
れ、導電性磁性トナーが要求される。そのため、コロナ
転写方式やバイアスローラ転写方式などの静電転写方式
を用いて普通紙転写を行なうことができず、高抵抗紙の
使用が必要となる。

【０００７】特公昭６０−５９５９２号公報には、背面
画像露光により普通紙に多色の記録画像を得る方法が記
載されているが、光半導体層上に絶縁体層を積層した感
光体を用いるため、繰返し使用が困難になる。この対策
として、転写電界を利用して電荷像を消去するとしてい
るが、安定して良好な画像を得ることは実用上問題が多
く困難である。

【０００８】また、絶縁性トナーを用いる方法として
は、１０⁴〜１０⁸Ω・ｃｍの鉄粉キャリアと絶縁性磁性
トナーとからなる二成分現像剤を用い、帯電用バイアス
電極と現像用バイアス電極の２つの対向電極を設け、背
面画像露光−同時現像を行ない、画像形成することが報
告されている（電子写真学会誌、Ｖｏｌ．２７，Ｎｏ．
３，ｐ４４２，１９８８、特開昭６１−４６９６１号公
報）。しかしこのシステムを実機に搭載しようとする
と、実際上の制御が難しく、安定して鮮明な画像を得る
ことができず、また、装置の構成も複雑である。

【０００９】なお、バインダー樹脂中に磁性材を分散し
た磁性キャリアを用いた現像剤により画像形成すること
については、絶縁性非磁性トナーと組み合わせた現像剤
（特開昭５３−３３１５２号公報、同５５−４１４５０
号公報）、絶縁性磁性トナーと組み合わせた現像剤（特
開昭５３−３３１５２号公報、同５３−３３６３３号公
報、同５３−３５５４６号公報）などが報告されてい
る。しかしこれらは、いずれもキャリアが絶縁性であ
り、また、通常のカールソンプロセスにより現像を行な
っている。

【００１０】さらに、本出願人は先に、背面露光記録方
式において好適に用いられるキャリアとして、磁性材を
バインダー樹脂中に分散担持してなるキャリアコアの表
面に、導電層を形成した導電性磁性樹脂キャリア、およ
びこのキャリアを用いた背面露光方式の画像形成方法を
提案した（特願平３−２８０８７０号）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記の導電性磁性樹脂
キャリアと絶縁性トナーを混合して二成分現像剤とし、
これを用いて背面露光記録を行なうと、現像スリーブか
らの現像バイアス電圧により、現像剤粒子を介して電荷
が感光体に注入され感光体が帯電する。したがって、帯
電効率を上げるためには、現像剤が大きな導電性を有す
ることが必要である。

【００１２】本発明は、導電性が大きく良好な帯電効率
で画像形成できる背面露光記録方式の画像形成方法、こ
の使用に好適なキャリア、現像剤および主として消費分
補充用のトナー組成物を提供するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】現像剤が良好な導電性を
示すためには、キャリアおよびトナーの両者が導電性で
あることが好ましいが、現像後のトナーの転写工程を考
えるとトナーは絶縁性であることがシステム的に好まし
い。この場合、トナーは絶縁性であり、しかも現像剤全
体として導電性であることが要求され、現像剤としての
導電性は専らキャリアに依ることになり、また、現像剤
中のトナー濃度を高めたい際も導電性の確保の観点から
限界を生じる。さらに、キャリア自体も、適度の磁性、
粒径等、導電性以外にも満たすべき特性があり、導電性
の向上には限界があった。

【００１４】キャリアの粒径については、樹脂キャリア
は比重が小さく、現像時に感光体側に引き寄せられて感
光体上に移行してしまう現象（以下、キャリア引きと呼
ぶ）を起こしやすいため、キャリアの小粒径化は困難で
あり、また、粒度分布的にも小粒径キャリアは存在しな
い方が望ましいと考えられていた。実際に従来から使わ
れている２成分系現像剤においては、キャリアは、粒度
分布における小粒径部を全てカットして使われている。
また、導電性磁性樹脂キャリアと絶縁性トナーとを組み
合わせた現像剤においては、スリーブから感光体表面に
延びるキャリアの磁気ブラシにより電荷が注入される。
この際、導電性キャリアの場合は、磁気ブラシの先端の
キャリア粒子に電荷が集中する、いわゆる“静電誘導現
象”によりキャリア引きを生じやすい。

【００１５】このため、導電性磁性樹脂キャリアを用い
る背面露光記録方式において、我々は、モデル的に示せ
ば平均粒径３０μｍのキャリアであれば、２０〜１００
μｍの範囲でキャリア粒子を分級し、特に小径方向のキ
ャリア粒子が含まれないようキャリアを調製すべきであ
ると考えていた。しかしながら驚くべきことに、キャリ
アの粒度分布をシャープにしすぎると、却って導電性が
低下し、むしろ、小径キャリア粒子を現像剤中に積極的
に配合することにより、現像剤の抵抗が低下することが
見い出された。

【００１６】この理由は以下のように考えられる。すな
わち、現像剤が導電性を示すには、キャリア粒子とキャ
リア粒子とが接触していることが必要である。小径キャ
リア粒子を配合することにより、平均的粒径のキャリア
粒子の間に小径キャリア粒子が入り込んで現像剤の密度
が高くなり、キャリア粒子間接触確率が上がり導電性が
高くなる。また、磁気ブラシを形成するキャリア粒子間
の間隙に絶縁性トナーが入り込み、キャリア粒子の連鎖
が分断されることが考えられる。これは、特にトナーと
して絶縁性の磁性トナーを用いた場合に生じやすい。こ
の場合にも、小径キャリア粒子が絶縁性トナーに取って
代わり、導電性のキャリア粒子間の連鎖が良好となる。
小粒径の導電性磁性樹脂キャリアは、粒径および現像条
件によってはキャリア引きを起こして現像剤中から消失
するが、これは補給すればよい。本発明は以上の知見に
基いてなされたものである。

【００１７】すなわち、本発明の画像形成方法は、透光
性支持体上に少なくとも透光性導電層と光導電層を順次
設けた感光体と、磁性材微粒子をバインダー樹脂中に分
散、担持したキャリアコアの表面に導電層を形成した樹
脂キャリア粒子からなり、現像の繰返しにより感光体側
に移行する小径キャリア粒子成分をもつ導電性磁性樹脂
キャリアと、絶縁性トナーとからなる現像剤と、前記感
光体の光導電層側に配設され、前記現像剤を感光体表面
に供給する現像手段と、前記感光体の透光性導電層と前
記現像手段との間に電圧を印加する手段と、前記感光体
の透光性支持体側に前記現像手段と対向するように配設
された露光手段とを用い、前記感光体表面に前記現像剤
を接触させ、前記透光性導電層と前記現像手段との間に
電圧を印加しつつ、選択された光を前記透光性支持体側
から前記現像手段との対向部位近傍の前記光導電層に照
射し、前記感光体上に、該光照射に対応するトナー像の
形成を繰返し、感光体側に移行した小径キャリア粒子に
見合う量の小径キャリア粒子を、現像剤中に補給するこ
とを特徴とする。

【００１８】本発明の導電性磁性樹脂キャリアは、磁性
材微粒子をバインダー樹脂中に分散、担持したキャリア
コアの表面に導電層を形成した樹脂キャリア粒子からな
り、平均粒径が２０〜１００μｍの範囲にあり、その粒
度分布において、キャリアの平均粒径の半分以下の粒径
の小径キャリア粒子が５〜４０重量％を占めることを特
徴とする。

【００１９】本発明の現像剤は、上記の導電性磁性樹脂
キャリアと、絶縁性トナーとを含有することを特徴とす
る。また、本発明のトナー組成物は、絶縁性トナーと、
磁性材微粒子をバインダー樹脂中に分散、担持したキャ
リアコアの表面に導電層が形成され、キャリアの平均粒
径の半分以下の粒径をもつ補給用小径キャリア粒子とを
含有することを特徴とする。

【００２０】

【実施例】本発明の導電性磁性樹脂キャリアは、磁性材
微粒子をバインダー樹脂中に分散、担持せしめたコア粒
子（キャリアコア）の表面に導電層を形成して導電性を
付与することにより得られる。

【００２１】バインダー樹脂としては、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリエチレン−ポリプロピレン共重合
体、ポリブチレン等のポリオレフィン、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、ポリエステル樹脂、ナイロン樹脂などが用い
られる。

【００２２】磁性材微粒子としては、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、鉄等の強磁性微粒子を用いることがで
きるが、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
るキャリアコアを得ることができる。磁性材微微粒子は
キャリアコア中の７０〜９０重量％を占める量で添加す
ることが適当である。

【００２３】磁性材微粒子の粒径は０．１〜１．０μｍ
程度が好ましい。本発明の樹脂キャリアにおける表面導
電層の形成は、例えば、キャリアコア表面に導電性微粒
子を固着することにより行なうことができる。

【００２４】キャリアへの導電性微粒子の固着は、磁性
材微粒子をバインダー樹脂中に分散させたキャリアコア
と導電性微粒子とを均一混合し、磁性樹脂キャリアの表
面に導電性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。

【００２５】このようにキャリアの表面に導電性微粒子
を固定して導電層を形成することにより、効率的にキャ
リアに高い導電性を付与できる。なお、ここで導電層と
は、必ずしもキャリアを一様に被覆する連続層である必
要はなく、キャリアコアの表面に少なくと導電部が形成
され、キャリアに必要な導電性が付与されるものであれ
ば非連続的な層でもよい。したがって、例えば、導電性
微粒子がキャリアコアの表面を完全に連続して被覆する
必要はなく、また、磁性材微粒子がキャリアの表面から
その一部を突出している部分では固定されない。

【００２６】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。このような導電性微粒子の固着装
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。

【００２７】（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））（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））

【００２８】（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））

【００２９】導電性微粒子の平均粒径は、１．０μｍ以
下が適当であり、好ましくは０．１μｍ以下である。ま
た、導電性微粒子の固着に代えて、キャリアコアの表面
に導電性薄膜を形成することによっても、キャリアに表
面導電層を形成できる。導電性薄膜は、ＩＴＯ（Ｉｎｄ
ｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウム、酸化
スズ、アルミニウム、ニッケル、クロム、金などの薄膜
を、ＣＶＤ法、蒸着法、スパッタリング法等の薄膜形成
法により形成すればよい。

【００３０】導電性磁性樹脂キャリアの磁力は、ある程
度以上に大きいことが必要であり、好ましくは５ＫＯｅ
（エールステッド）の磁場での最大磁化（磁束密度）が
５５ｅｍｕ／ｇ以上、より好ましくは５５〜９０ｅｍｕ
／ｇ、さらに好ましくは６０〜８５ｅｍｕ／ｇである。
また、１ＫＯｅの磁場での最大磁化は、４０ｅｍｕ／ｇ
以上が好適であり、好ましくは４０〜６０ｅｍｕ／ｇで
あり、さらに好ましくは４５〜６０ｅｍｕ／ｇである。
キャリアの磁力が余り小さくなると、現像剤の搬送性が
劣化し、また、キャリアがトナーとともに現像され、キ
ャリア引きを生じる。

【００３１】キャリアは、体積固有抵抗が１０⁵Ω・ｃｍ
以下であることが適当であり、好ましくは１０⁴Ω・ｃｍ
以下、より好ましくは１０²〜１０⁴Ω・ｃｍである。体
積固有抵抗が余り大きくなると、導電性キャリアとして
の特性が損なわれ、例えば、背面露光方式に用いた場合
は、電荷の注入が速やかに行なわれず、感光体の帯電が
不十分となる。

【００３２】なお、キャリアの体積固有抵抗は、底部に
電極を有する内径２０ｍｍのテフロン製筒体にキャリア
を１．５ｇ入れ、外径２０ｍｍφの電極を挿入し、上部
から１ｋｇの荷重を掛けて測定した時の値である。磁性
樹脂キャリアの平均粒径は体積基準で２０〜１００μｍ
であり、好ましくは２０〜５０μｍ、さらに好ましくは
２５〜４０μｍである。また、本発明では、従来カット
されてきた小径キャリア粒子の存在が必須である。

【００３３】図１は粒径分布を示すグラフであり、
（ａ）が通常の分級品の粒度分布、（ｂ）および（ｃ）
が本発明のキャリアの粒度分布を示している。図１
（ｂ）では、ハッチングで示した部分が従来品に対して
増加しており、その結果、小径キャリア粒子が増加して
いる。このような粒度分布は、粒度分布がブロードになるように造粒、分級し、大
径側をカットすることにより、２種類の造粒・分級品を混合することなどにより得ることができる。また、図１（ｃ）のよう
な２山分布は、２種類の造粒・分級品を混合することに
より得られる。

【００３４】小径キャリア粒子としてどの程度の粒径の
ものを配合するかは、キャリアの平均粒径、現像条件等
によって決定されるが、キャリア粒径の平均粒径の半分
（１／２）以下の粒径をもつものが小径キャリア粒子と
して好ましい。すなわち、キャリアの平均粒径が３４μ
ｍの場合は、粒径１７μｍ以下の小径キャリア粒子を配
合することが好ましい。また、小径キャリア粒子の絶対
的な粒径としては、５０μｍ以下が好適であり、好まし
くは３０μｍ以下の粒径であり、さらに好ましくは２０
μｍである。また、小径キャリア粒子は、キャリア中の
５〜４０重量％を占めることが好ましく、さらに好まし
くは１０〜２０重量％である。

【００３５】上記のキャリアとトナーとを混合して現像
剤とする。トナーとしては通常の絶縁性トナーが用いら
れ、好ましくは体積固有抵抗が１０¹⁴Ω・ｃｍ以上のも
のであり、好ましくは１０¹⁵Ω・ｃｍ以上である。この
値は、キャリアの場合と同様に測定される。

【００３６】トナーとしては、従来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、電荷制
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、磁性材を添加して磁性トナーとすることもでき、
現像特性の改善、トナーの機内飛散の防止に有効であ
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。

【００３７】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；磁性材としてはマグネタイト、フェ
ライトなどが使用できる。

【００３８】トナーの平均粒径は２０μｍ以下が好まし
く、より好ましくは５〜１５μｍである。現像剤として
の体積固有抵抗値は１０⁶Ω・ｃｍ以下が好適であり、
好ましくは１０⁵Ω・ｃｍ以下、より好ましくは１０³
〜１０⁵Ω・ｃｍである。この値は、キャリアと同様に
して測定される。

【００３９】本発明では、キャリア中に小径キャリア粒
子を配合することにより、平均的粒径のキャリア粒子間
に小径キャリア粒子が入り込んで現像剤の密度が高くな
り、キャリア粒子間の接触確率が上がり、導電性を高め
ることができる。また、小径キャリア粒子が存在しな
い、あるいは少量のときは、絶縁性トナーがキャリア粒
子間の間隙に入りやすくなり、キャリア連鎖が絶縁性ト
ナーによって分断されやすくなる。これは特に、磁性絶
縁性トナーを用いた場合に顕著である。これに対し本発
明の現像剤では、導電性の小径キャリア粒子がトナーに
代ってキャリア間隙を埋め、また、トナーが平均的粒径
のキャリア粒子間に入り込んだ場合でも、図２に模式的
に示したように、平均的粒径のキャリア粒子１１−小径
キャリア粒子１３−平均的粒径のキャリア粒子１１とい
う電気流路が形成され、絶縁性のトナー粒子７５により
キャリア粒子１１，１１間の導通が阻害されない。

【００４０】図３は、本発明のキャリアを用いた現像剤
に適用される画像形成方法の実施例を示す説明図であ
る。ガラスなどの透光性を有する中空円筒状の透光性支
持体２３の上に透光性導電層２５およびアモルファスシ
リコン（ａ−Ｓｉ）系の感光層２７が形成されて、ドラ
ム状の感光体２１が構成されている。また、ドラム状の
感光体２１に代えて、ベルト（シート）状感光体を用い
てもよい。

【００４１】感光層２７としては、ａ−Ｓｉ層の他に、
Ｓｅ合金層、有機感光層などいずれもが採用できるが、
感度が高く電荷担体の移動度が大きいものが望ましい。
このような感光層としては、例えば、ａ−Ｓｉ系感光層
があり、特に透光性支持体２３上に少なくとも透光性導
電層、ａ−Ｓｉ系光導電層およびキャリア注入阻止表面
層を順次設けたものが好ましい。

【００４２】透光性支持体２３の内側、すなわち感光体
２１の背面側には、現像ユニット３１と対向するように
して露光手段（画像信号露光装置）としてのＬＥＤアレ
イ４１が配置されており、集光素子４３（セルフォック
レンズ）を介して背面露光がなされる。また、露光手段
として、ＬＥＤアレイに代えて、ＥＬ発光素子アレイ、
プラズマ発光素子アレイ、蛍光体ドットアレイ、光源と
液晶やＰＬＺＴを組合せたシャッタアレイ、光ファイバ
ーアレイなどを用いることもできる。感光体２１の周囲
には現像ユニット３１、転写ユニット５１および定着ユ
ニット６１が設けられている。

【００４３】現像ユニット３１は、感光体２１の感光層
２７側に配設され、現像剤７１を感光体２１の表面に供
給する。現像ユニット３１の導電性スリーブ３５には、
感光体２１の透光性導電層２５と現像ユニット３１との
間に電圧を印加する現像バイアス電源３９が接続されて
いる。現像ユニット３１は、いくつかの磁極（Ｎ，Ｓ
極）を有するマグローラ３３を導電性のスリーブ３５が
内包してなり、現像剤７１の層厚を規制するドクターブ
レード３７が設けられている。本実施例では、感光体２
１およびスリーブ３５をそれぞれ矢印ＰおよびＳ方向に
回転して現像剤７１を感光体２１の表面に搬送、供給し
ている。なお、マグローラ３３は、固定でも、回転させ
てもよい。

【００４４】導電性かつ磁性のキャリアが磁気ブラシを
形成しており、これにトナーが付着している。トナーが
磁性トナーの場合は主として磁力により、また、非磁性
トナーの場合には帯電により、キャリアに付着してい
る。

【００４５】画像形成に際しては、スリーブ３５により
現像剤７１を現像剤溜り７３に搬送し、現像バイアス電
源３９から導電性のスリーブ３５に現像バイアス電圧を
印加する。感光層２７が現像剤７１と接触したときか
ら、現像剤７１のキャリアから成る磁気ブラシを介し
て、現像バイアス電源３９により感光体２１に電荷が注
入され、前回の画像形成時における残留電荷のイレース
および感光体の帯電が行なわれる。また同時に、転写ユ
ニット５１で転写されず感光体２１に付着残存した残存
トナーが、磁気ブラシによりクリーニングされる。

【００４６】本発明の現像剤は導電性が良好なので、帯
電効果が良く、速やかに、かつ安定して感光体２１を帯
電させることができる。また、現像剤の導電性が向上、
安定するのでこれに付随して以下のような作用効果が得
られる。低い現像バイアス電圧で感光体の帯電ができる。現像剤（Ｄ）中のトナー（Ｔ）濃度（Ｔ／Ｄ）の設
定幅が広がる。スリーブ３５の回転数を従来より下げることがで
き、キャリアの寿命が延びる。感光体の回転速度を上げることができ、高速化が可
能となる。

【００４７】感光体２１の透光性支持体２３側に現像ユ
ニット３１と対向するように配設されたＬＥＤアレイ４
１（露光手段）により、現像ユニット３１と感光体２１
の対向部位近傍に画像信号が光照射される。

【００４８】ＬＥＤアレイ４１により選択的に画像信号
露光がなされると、露光部の感光層２７の電位が急速に
低下し電位差ができる。この時、トナーは、この電位差
により、磁気ブラシからの磁力あるいは静電気力をふり
きり、感光層２７上に付着する。ついで、感光層２７と
現像剤溜り７３の現像剤層が離れると、現像された上記
のトナーは乱れずにそのまま感光層２７上に残り、感光
体２１の表面にトナー像７５が形成される。この現像工
程においても、上記と同様に磁性キャリアにより安定し
た磁気ブラシが形成されているので、現像剤溜り７３が
一定し、シャープで安定した画像が得られる。

【００４９】本発明の現像剤においては、小径キャリア
粒子が配合されているので、初期条件でこの一部がキャ
リア引きされて感光体２１の潜像上に移動、付着する。
しかしながら、３０μｍ以下の小径粒子キャリアであれ
ば、画像上問題はない。また、現像を繰り返すことによ
り、しだいに小径キャリア粒子が減少し、現像剤の導電
性が損なわれる。そこで本発明では、現像の繰り返しに
より消耗した小径キャリア粒子を補給する。この補給方
法としては以下の方法などがある。

【００５０】現像剤の導電性の測定あるいは画像劣
化などから小径キャリア粒子の減少を検知し、小径キャ
リア粒子を補充する。予め小径キャリア粒子の減少割合を実験で求めてお
き、所定プリント枚数毎に小径キャリア粒子を補充す
る。予め小径キャリア粒子の減少割合を求めておき、補
給用トナー中に小径キャリア粒子を所定の比率で配合し
ておく。小径キャリア粒子は、トナーとともに自動的に
補給される。

【００５１】どの程度の量の小径キャリア粒子を現像剤
中に補給すればよいかは、実験により求められることが
できる。本発明者らの実験によれば、現像剤中に補給さ
れるトナーに対して重量比で０．０１５〜０．１５、好
ましくは０．０２５〜０．２５（トナーを１として）の
量の小径キャリア粒子を補給するのが望ましいことが判
明した。

【００５２】現像剤溜り７３の位置で露光を行なうこと
により、露光までの間に感光体２１への現像バイアス電
圧の印加が十分に安定し、感光体２１の履歴の影響が抑
えられるように均一帯電すると共に、感光体２１の表面
の残留トナーや画像背景部のトナーの回収が十分に行な
われる。さらに、感光体２１への現像バイアス電圧の印
加が十分に安定してから露光を行なって光キャリアを発
生させるので、良好なトナー像７５が形成される。そし
て、トナー像７５の形成後は感光体２１が現像剤溜り７
３から速やかに離れるため、感光体２１の表面のトナー
像７５が現像剤７１との衝突や摩擦等のような機械的な
力により乱されることがなく、良好な解像度のトナー像
７５が得られる。

【００５３】この帯電、同時露光現像における、現像バ
イアス電圧は、２５０Ｖ以下の低バイアスとすることが
望ましく、より好ましくは１０〜２００Ｖ、さらに好ま
しくは３０〜１５０Ｖである。

【００５４】感光体２１上のトナー像７５は、転写ユニ
ット５１で、転写バイアス電源５５により負のバイアス
電圧が印加された転写ローラ５３により、紙８１（被転
写部材）に転写される。絶縁性トナーを用いれば、普通
紙を用いた場合にも、高い転写効率で安定して転写でき
る。ついで、転写トナーは、定着ユニット６１で、定着
ローラ６３（加熱ローラ）により紙８１に定着される。
６５は圧力ローラを示す。転写後の感光体２１上の残存
トナーは、現像ユニット３１との対向位置で感光体２１
が現像剤７１と接触した際にキャリアの磁気ブラシによ
って除去され、別途クリーニング部材を設ける必要がな
い。もちろん、現像ユニット３１の前段に別途クリーニ
ングユニットを設けてもよい。

【００５５】また、転写ユニット５３と現像ユニット３
１の間で感光層２７に残留した電荷を消失させるために
除電手段（例えば、除電光源）を設けることもできる。
なお以上の説明では、本発明のキャリアおよび現像剤
を、背面露光記録方式に利用することを中心にして説明
したが、本発明のキャリアはこれに限定されず、現像剤
に高い導電性と磁性が要求される他の画像形成方法にも
利用することができる。また、本発明の現像剤も同様に
他の画像形成方法に利用できる。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば、現像剤の導電性が改善
される。よって、背面露光記録方式の画像形成方法にお
いて、感光体に対する帯電特性が改善される。また、消
耗分の小径キャリア粒子を補給することにより、長期に
わたって、現像剤の良好な導電性を維持できる。小径キ
ャリア粒子がトナー中に配合された補給用トナー組成物
は、小径キャリア粒子の自動補給に好適である。

【００５７】実験例１（１）キャリアの調製スチレン／アクリル酸ｎ−ブチル共重合体（共重合比80／20） 25重量部マグネタイト 75重量部

【００５８】上記混合物を混練後、ジェットミルで粉
砕、分級し、以下の粒度分布をもつキャリアコアを得
た。平均粒径：３３μｍ１６．５μｍ以下の小径キャリア粒子の含有量：１３重
量％５μｍ以下の粒子および１５０μｍ以上の粒子：実質上
含まない

【００５９】このキャリアコア１００重量部に対して、
２重量部の導電性カーボンブラック（導電性微粒子、平
均粒径２０〜３０ｎｍ）をヘンシェルミキサーで十分混
合してキャリアコアの表面に均一に付着させた。

【００６０】ついで表面処理装置（ハイブリタイザー、
奈良機械製作所製）を用い、機械的衝撃力によりキャリ
アコアの表層にこれら微粒子を固着させ、本発明のキャ
リアを得た。このキャリアの性状は以下の通りであっ
た。体積固有抵抗：２×１０³Ω・ｃｍ

【００６１】（２）トナーの調製スチレン／アクリル酸ｎ−ブチル共重合体（共重合比80／20） 73重量部マグネタイト 15重量部カーボンブラック 5重量部ポリプロピレンワックス 5重量部荷電制御剤 2重量部上記混合物を混練後、ジェットミルで粉砕し、分級して
平均粒径７μｍのトナーを得た。

【００６２】（３）現像剤の調製上記キャリア８５重量部とトナー１５重量部とを均一混
合して現像剤とした。この現像剤の体積固有抵抗は３×
１０³Ω・ｃｍであった。

【００６３】一方、粒度分布が下記のようになるように
粉砕、分級する以外は、上記の同様にして参照例のキャ
リアを製造し、以下同様にして比較例の現像剤とした。平均粒径：３４μｍ１７μｍ以下の小径キャリア粒子の含有量：３重量％７μｍ以下の粒子および１５０μｍ以上の粒子：実質上
含まない参照例の現像剤の抵抗は３×１０⁴Ω・ｃｍであった。こ
の結果、本発明の現像剤は、小径キャリア粒子の配合に
より優れた導電性を示すことが判る。

【００６４】（４）画像の形成図３に示した装置を用いて画像形成を行なった。ここで
感光体としては、外径３０ｍｍのａ−Ｓｉ系感光体を用
いた。現像バイアス電源３９の電圧は＋５０Ｖとし、−
２００Ｖの転写バイアス電圧を転写ローラ５３に印加し
て普通紙に転写し、画像形成を行なった。

【００６５】ここで、実施例および比較例のトナー濃度
Ｔ／Ｄを種々変更して、鮮明な画像形成が可能なトナー
濃度を求めたところ、以下の結果を得た。本発明の現像剤：トナー濃度Ｔ／Ｄ＝１３〜２０％比較例の現像剤：トナー濃度Ｔ／Ｄ＝１１〜１５％本発明の現像剤はトナー濃度が高く、また、トナー濃度
の設定幅が広がることが判る。

【００６６】（５）キャリア引きの測定以下の２つの実験によりキャリア引きの測定を行なっ
た。

【００６７】（５−１）キャリア引き量の測定本発明の現像剤３００ｇを用い、印刷面積率５％の印字
パターンで画像形成を繰り返し、キャリア引き量および
トナー消費量を測定した。プリントにより消費されたト
ナーは、自動的に現像剤容器に補給され、トナー濃度は
一定に保たれている。このとき、補給用トナーとして
は、通常のトナー（トナー粉体１００％）を用いた。

【００６８】キャリア引き量の測定結果を図４に示し
た。キャリア引き量が印字枚数とともに減少していくの
は、キャリア引きの対象となる小径のキャリア粒子の割
合が、キャリア引きにより徐々に減少していくためと考
えられる。

【００６９】また、画像は約２万枚印字後にゴーストが
発生した。図４から、初期のキャリア引き量は１．０ｇ
／１０００枚と考えられる。また、トナー消費量は２０
ｇ／１０００枚であった。これから、印字により、小径
キャリア粒子とトナーとが１：２０の割合で消費される
ことが判る。なお、キャリア引きは、感光体の潜像部、
すなわち、画像形成部で起こるので、印字面積率が変更
されても、消費される小径キャリア粒子とトナーとの比
率は変化しない。

【００７０】（５−２）キャリア引き粒度分布の測定前述の本発明のキャリアを使用した現像剤を用いて連続
印字試験を行ない、キャリア引きした小径キャリア粒子
の粒度分布を調べた。平均粒径３３μｍのキャリアを用
いた現像剤で連続印字２万枚後、現像器内のキャリアの
粒度分布を調べたところ、小径キャリア粒子が減少し、
キャリアの平均粒径は３４μｍとなっていた。

【００７１】また、キャリア引きされたキャリア（小径
キャリフ粒子）の粒度分布は以下の通りであった。平均粒径：１２μｍ５μｍ以下の粒子および８０μｍ以上の粒子：実質上含
まないよって、小径キャリア粒子を前述と同じトナーに２０：
１で混合して補給用トナーとするとよいことがわかる。

【００７２】（６）連続印字試験上記の補給用小径キャリア粒子と前述と同じトナーとを
２０：１で混合して補給用トナー組成物とした。印字に
より消費されたトナー分を、この補給用トナー組成物で
自動補給しながら、Ａ４版で２０万枚印刷を繰り返した
が、ゴーストの発生はなく鮮明な画像が最後まで得られ
た。

【００７３】実験例２キャリアの平均粒径を表１に示したように種々変更する
以外は、実験例１と同一組成、同一方法でキャリアを調
製した。そして、それぞれの平均粒径の半分の大きさの
粒径のキャリアが１３重量％となるように粒度分布を調
整した。ついで、実験例１と同じトナーと混合し、トナ
ー濃度Ｔ／Ｄ＝１５％の現像剤を調製し、抵抗を測定し
た。ついで、実験例卯１と同じ装置で画像形成を行な
い、画像品質（ゴースト）および転写効率を評価した。
この結果を表１に示す。

【００７４】

【表１】表１：キャリア粒径および評価結果キャリア平均粒径(μm) 20 25 35 45 50 現像剤抵抗 8×10²2×10³3×10³8×10³1×10⁵ （Ω・ｃｍ）ゴースト*¹○ ○ ○ ○ △ 転写効率*²△ ○ ○ ○ ○ ＊１）ゴーストの評価基準 ○：ゴースト発生せず △：ハーフパターンにゴースト発生 ×：ゴースト発生＊２）転写効率 ○：８５％以上 △：８０〜８５％ ×：８０％未満

【００７５】実験例３実験例２と同様にして平均粒径２５μｍと３５μｍのキ
ャリアを得た。ここで、粒度分布を制御して、平均粒径
の半分以下のキャリア粒子がキャリア全量中で占める量
が０〜６０％（体積基準）となるものを種々調製した。
このキャリアに実験例２と同様にＴ／Ｄ＝１５％になる
ようにトナーを混合して現像剤を調製し、抵抗を測定し
た。この結果を図５に示す。４０重量％以上の量で小径
キャリアを含有せしめても、抵抗値はもはや変化しない
ことが判る。

【００７６】また、これらの現像剤を用いて転写効率を
測定し、その結果を図６に示す。図６から、小径キャリ
ア粒子の含有率が高くなると、転写効率が低下すること
ず判る。転写効率は一般に、８０％以上が好ましく、８
５％以上がより好ましいとされている。

【００７７】以上のように、小径キャリア粒子の含有率
が増加することにより、現像剤の抵抗は低下するが、４
０％以上では余り効果がなく、一方、転写効率が低下す
るという弊害を生じるので、小径キャリア粒子の上限は
４０％とすることが望ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】キャリアの粒度分布を示すグラフである。

【図２】キャリフ粒子間の連鎖を示す模式図である。

【図３】本発明の画像形成方法の実施例を示す説明図で
ある。

【図４】キャリア引き量の測定結果を示すグラフであ
る。

【図５】小径キャリア粒子の含有率と抵抗との関係を示
すグラフである。

【図６】小径キャリア粒子と転写効率との関係を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１１平均的粒径のキャリア粒子１３小径キャリア粒子２１感光体２３透光性支持体２５透光性導電層３１現像ユニット３２制御電極３３マグローラ３４絶縁体３５スリーブ３６制御電極用電源３７ドクターブレード３９現像バイアス電源４１ＬＥＤアレイ４３集光素子５１転写ユニット５３転写ローラ５５転写バイアス電源６１定着ユニット６３定着ローラ６５加圧ローラ７１現像剤７３現像剤溜り７５トナー粒子（像）８１紙

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年１２月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７７

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】キャリアの粒度分布を示すグラフである。

【図２】キャリフ粒子間の連鎖を示す模式図である。

【図４】キャリア引き量の測定結果を示すグラフであ
る。

【符号の説明】１１平均的粒径のキャリア粒子１３小径キャリア粒子２１感光体２３透光性支持体２５透光性導電層３１現像ユニット３２制御電極３３マグローラ３４絶縁体３５スリーブ３６制御電極用電源３７ドクターブレード３９現像バイアス電源４１ＬＥＤアレイ４３集光素子５１転写ユニット５３転写ローラ５５転写バイアス電源６１定着ユニット６３定着ローラ６５加圧ローラ７１現像剤７３現像剤溜り７５トナー粒子（像）８１紙

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 15/09 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性支持体上に少なくとも透光性導電
層と光導電層を順次設けた感光体と、磁性材微粒子をバインダー樹脂中に分散、担持したキャ
リアコアの表面に導電層を形成した樹脂キャリア粒子か
らなり、現像の繰返しにより感光体側に移行する小径キ
ャリア粒子成分をもつ導電性磁性樹脂キャリアと、絶縁
性トナーとからなる現像剤と、前記感光体の光導電層側に配設され、前記現像剤を感光
体表面に供給する現像手段と、前記感光体の透光性導電層と前記現像手段との間に電圧
を印加する手段と、前記感光体の透光性支持体側に前記現像手段と対向する
ように配設された露光手段とを用い、前記感光体表面に前記現像剤を接触させ、前記透光性導電層と前記現像手段との間に電圧を印加し
つつ、選択された光を前記透光性支持体側から前記現像手段と
の対向部位近傍の前記光導電層に照射し、前記感光体上に、該光照射に対応するトナー像の形成を
繰返し、前記感光体側に移行した小径キャリア粒子に見合う量の
小径キャリア粒子を、現像剤中に補給することを特徴と
する画像形成方法。
【請求項２】前記キャリアの平均粒径が２０〜１００
μｍの範囲にあり、前記小径キャリア粒子が、キャリア
の平均粒径の半分以下の粒径の小径キャリア粒子であ
り、この小径キャリア粒子がキャリアの粒度分布におい
て５〜４０重量％を占める請求項１に記載の画像形成方
法。
【請求項３】現像剤中に補給されるトナー量に対して
の重量比で、０．０１５〜０．１５の量の小径キャリア
粒子を補給する請求項１または２に記載の画像形成方
法。
【請求項４】磁性材微粒子をバインダー樹脂中に分
散、担持したキャリアコアの表面に導電層を形成した樹
脂キャリア粒子からなり、平均粒径が２０〜１００μｍ
の範囲にあり、その粒度分布において、キャリアの平均
粒径の半分以下の粒径の小径キャリア粒子が５〜４０重
量％を占めることを特徴とする現像剤用導電性磁性樹脂
キャリア。
【請求項５】請求項４に記載の導電性磁性樹脂キャリ
アと、絶縁性トナーとを含有することを特徴とする現像
剤。
【請求項６】絶縁性トナーと、磁性材微粒子をバイン
ダー樹脂中に分散、担持したキャリアコアの表面に導電
層が形成され、キャリアの平均粒径の半分以下の粒径を
もつ補給用小径キャリア粒子とを含有することを特徴と
するトナー組成物。
【請求項７】トナーに対しての重量比で０．０１５〜
０．１５の量の小径キャリア粒子を含有する請求項６に
記載のトナー組成物。