JPH0869169A

JPH0869169A - 画像形成方法

Info

Publication number: JPH0869169A
Application number: JP6203794A
Authority: JP
Inventors: Yuji Marukawa; 雄二丸川; Kenji Yamane; 健二山根; Takao Yamanouchi; 貴生山之内
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1994-08-29
Filing date: 1994-08-29
Publication date: 1996-03-12

Abstract

(57)【要約】【目的】安定して高画像濃度が得られ、かつかぶりが
なく鮮明な画像が得られ、トナーリサイクルシステムを
採用した場合にも多数回にわたり安定した高画像濃度及
びかぶりのない鮮明な画像が得られる画像形成方法を提
供する。【構成】現像剤担持体上に現像剤を担持し、搬送
し、これを潜像保持部材に対面させて現像を行う画像形
成方法において、該現像剤担持体の表面の相対負荷曲線
（アボットの負荷曲線）において相対負荷長さtp＝10％
のときのカッティング深さCvが70μm＞Cv＞７μmである
画像形成方法。キャリアとトナーとからなる二成分現
像剤を用い、転写体に転写されずに感光体に残留したト
ナーをクリーニング装置により回収し、回収したトナー
を現像器又はトナー補給装置に戻して再利用するトナー
リサイクルシステムを採用した画像形成方法において、
上記に記載の現像剤担持体を用いる画像形成方法。

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
等において静電像の現像に用いられる現像装置の現像剤
担持体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トナー及びキャリアからなる二成分現像
剤を用いてトナー画像を形成する際、潜像形成後のトナ
ー現像時において、十分な画像濃度及び原稿に対する乱
れの無い忠実かつ鮮明な画像を得るためには、現像剤の
現像部位への時間的、空間的に均等な供給、潜像担持体
（感光体）の潜像電荷保持安定性が必要とされ、更に上
記特性は現像剤の物性により左右される。

【０００３】現像剤の現像部位への供給は、一般には磁
界を形成する磁石群を内蔵する現像スリーブにおいて、
スリーブのみが回転する場合、磁石群及びスリーブが同
方向または逆方向に回転すること等により行われるが、
搬送量を確保しかつ一定供給を行うためにスリーブ面を
粗面化する事が行われている。

【０００４】例えば、特開昭62-43676号にはスリーブ面
にキャリアの平均粒径の0.5〜３倍の最大粗さRmaxを与
え、現像剤の搬送性の向上、画像濃度の安定化を図って
いるが、これだけでは十分な搬送能力が得られない。

【０００５】スリーブ面の耐摩耗性を向上する手段とし
て特開昭61-23173号及び同61-23174号には、スリーブ面
にフェライト系ステンレス鋼、Ni-Al合金を溶射する提
案があるが、表面粗さが１〜６μm程度にとどまり、搬
送能力が十分でない。また、特開平4-149452号及び同4-
19453号に表面粗さを規定した例があるが二成分現像剤
では十分な搬送能力が得られず安定した画像が得られな
い。

【０００６】また、上記従来の技術では、二成分現像剤
を安定して搬送することが十分でなく、画像濃度が不十
分となったり、トナー飛散、及びかきとり効果の低下に
よるかぶりが発生する。

【０００７】更にまた、近年電子写真複写機において
は、環境保護及び資源の再利用の観点からトナーを再利
用するいわゆるトナーリサイクルシステムを採用するこ
とが望ましくなっている。トナーリサイクルシステムと
は、転写体に転写されずに感光体上に残留したトナーを
クリーニング装置により回収し、回収したトナー（以後
リサイクルトナーと呼ぶ）を現像器又はトナー補給装置
に戻して再利用するものである。リサイクルトナーは現
像器及びクリーニング装置によりストレスを受けるため
表面状態が変化し帯電特性及び物理的付着力が変わるた
め、かぶりの増加の原因となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
問題点を解消し、安定して高画像濃度が得られ、かつ、
かぶりがなく鮮明な画像が得られ、トナーリサイクルシ
ステムを採用した場合にも多数回にわたり安定した高画
像濃度及びかぶりのない鮮明な画像が得られる技術を提
供する事にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は下記（１）及び(２)である。

【００１０】（１）現像剤担持体上に現像剤を担持し、
搬送し、これを潜像保持部材に対面させて現像を行う画
像形成方法において、該現像剤担持体の表面の相対負荷
曲線（アボットの負荷曲線）における相対負荷長さtp＝
10％のときのカッティング深さCvが70μm＞Cv＞７μmで
あることを特徴とする画像形成方法。

【００１１】（２）キャリアとトナーとからなる二成分
現像剤を用い、転写体に転写されずに感光体に残留した
トナーをクリーニング装置により回収し、回収したトナ
ーを現像器又はトナー補給装置に戻して再利用するトナ
ーリサイクルシステムを採用した画像形成方法におい
て、上記（１）に記載の現像剤担持体を用いることを特
徴とする画像形成方法。

【００１２】以下、本発明について詳述する。

【００１３】本発明は、現像剤を安定して現像部位へ運
ぶためには、現像スリーブの表面粗さ、特に凸部が鋭角
であることが重要であることを見いだしたものである。
前記従来の技術に記載されているように表面粗さ（Rma
x、Rz等）が比較的大きくても凸部が鋭角でないと充分
な現像剤の搬送安定性が保てず画像濃度の低下及びかぶ
りの原因となる。即ち、現像剤担持体上に現像剤を担持
し、搬送し、これを潜像保持部材に対面させて現像を行
う現像装置において、該現像剤担持体の表面の相対負荷
曲線（アボットの負荷曲線）において、相対負荷長さtp
＝10％のときカッティング深さCvが70μm＞Cv＞７μmと
することにより現像剤を安定して現像部位へ運ぶことが
可能となる。Cvは好ましくは60μm＞Cv＞20μmである。

【００１４】次に、本発明における現像剤担持体の表面
の相対負荷曲線（アボットの負荷曲線）、相対負荷長さ
tp及びカッティング深さCvについて説明する。図１は、
相対負荷曲線（アボットの負荷曲線）を説明するための
グラフで、現像剤担持体表面の基準長さＬ当たりの断面
曲線とそれに対応する相対負荷曲線（アボットの負荷曲
線）を示してある。相対負荷曲線とは、断面曲線から基
準長さＬだけ抜き取り、この基準長さ区間の平均線に平
行なあるレベル（基準長さ区間の最高山頂からこのレベ
ルまでの距離をカッティング深さという）の直線で基準
長さ区間を切断したとき、その切口の線分の長さの総和
ｌ₁＋ｌ₂＋・・・・＋ｌ_n-1＋ｌ_nと基準長さＬとの比を
そのレベル（カッティング深さ）における相対負荷長さ
tpといい、このカッティング深さと相対負荷長さの関係
をグラフ化したものが相対負荷曲線である。後記実施例
では、断面曲線及び現像剤担持体の表面の相対負荷曲線
（アボットの負荷曲線）はサーフコーダSE-30H（小坂研
究所製）により測定した。

【００１５】現像剤担持体上に現像剤を担持し、搬送
し、これを潜像保持部材に対面させて現像を行う画像形
成方法において、現像剤の搬送量が充分でないと画像濃
度が不安定になり、鮮明な画像が得られない。特に搬送
量が低下すると、画像濃度が不十分となるのみならず、
現像ブラシによるかきとり効果が低下し背景かぶりの原
因となる。特にトナーリサイクルシステムに於いて、各
工程でストレスを受けたリサイクルトナーは、かぶり易
い傾向があり、上記現象が顕著に現れる。

【００１６】Cv＜７μmでは、現像剤を十分に搬送する
ことができずに、画像濃度が低下し、特に、画像濃度を
検知しトナー補給にフィードバックするシステムに於い
ては現像剤中のトナー濃度が過剰となりかぶりが発生す
る。Cv＞70μmでは、現像剤の搬送量が過多となり穂立
ちの均一性が損なわれ文字のかすれ、掃き目が目立ち鮮
明な画像が得られない。

【００１７】前記表面粗さを実現するためには、金属溶
射法により可能となる。溶射材料としてはタングステン
カーバイド系、チタンカーバイド系、ステンレス鋼等の
導電性非磁性材料でかつ耐摩耗性の高い材料が好まし
い。耐久性及び溶射の容易性より、好ましくはステンレ
ス鋼が用いられる。ステンレス鋼は、マルテンサイト
型、フェライト型及びオーステナイト型ステンレス鋼に
大別され、本発明では非磁性であるオーステナイト型ス
テンレス鋼を用いるのが好ましい。代表的なものとし
て、18−８(Cr18％，Ni８％)ステンレス鋼が挙げられ
る。溶射方法としては、溶射しようとする材質の種類に
より、線式・粉末式・浴湯式があり、溶融熱源により、
ガス式溶射、電気式溶射、プラズマ溶射が挙げられる。
これらの方法は、溶射材料に応じて適宜選択すれば良い
が、特に粉末式プラズマ溶射法が好ましい。

【００１８】本発明の表面粗さ（表面形状）を実現する
ためには、溶射の条件を最適化する必要がある。表面粗
さを決める操作因子としては、溶融温度、圧縮ガス圧、
投入エネルギー量（燃料消費量、消費電力量）、溶射材
供給速度、溶射距離、及び粉末式に於いては溶射材料の
粒径等があり、これらを最適化することにより所望の表
面粗さが実現可能となる。本発明では、特に粉末式プラ
ズマ溶射法での溶射材粉末粒径を最適化することにより
目的を達成した。溶射は、超高温ジェットの中で材料粒
子を瞬時に溶かすために、粒径が大きいと粒子内部まで
完全に溶融されないままスリーブ材に衝突する。そのた
め通常溶融している粒子は、スリーブ表面に衝突した衝
撃で変形するが、完全に溶融していない粒子は、変形量
が小さくなり表面粗さを形成することになる。従ってプ
ラズマの温度等の溶射条件と溶射材粉末粒径を最適化す
ることにより所望の表面粗さのスリーブが得られる。

【００１９】溶射粗面化されるスリーブ材には、非磁
性、導伝性であれば特に限定されないが、一般にアルミ
ニウムパルプが常用される。溶射材の密着性を上げるた
め溶射前にブラスト処理を施しても良い。

【００２０】本発明に用いるトナー及びキャリアは、従
来公知のものを使用することができる。着色粒子（トナ
ー）は結着樹脂と着色剤と必要に応じて使用されるその
他の添加剤を含有してなり、その平均粒径は体積平均粒
径で通常、１〜30μm、好ましくは５〜20μmである。着
色粒子（トナー）を構成する結着樹脂としては特に限定
されず、従来公知の種々の樹脂が用いられる。例えば、
スチレン系樹脂・アクリル系樹脂・スチレン／アクリル
系樹脂・ポリエステル樹脂等が挙げられる。着色粒子
（トナー）を構成する着色剤としては特に限定されず、
従来公知の種々の材料が使用される。例えばカーボンブ
ラック・ニグロシン染料・アニリンブルー・カイコイル
ブルー・クロムイエロー・ウルトラマリンブルー・デュ
ポンオイルレッド・キノリンイエロー・メチレンブルー
クロライド・フタロシアニンブルー・マラカイトグリー
ンオクサレート・ローズベンガル等が挙げられる。その
他の添加剤としては例えばサリチル酸誘導体・アゾ系金
属錯体等の荷電制御剤、低分子量ポリオレフィン・カル
ナウバワックス等の定着性改良剤等が挙げられる。

【００２１】また、流動性付与の観点から、無機微粒子
を着色粒子に添加してもよい。無機微粒子としてはシリ
カ・チタニア・アルミナ等の無機酸化物粒子が好まし
く、さらに、これら無機微粒子はシランカップリング剤
やチタンカップリング剤等によって疎水化処理されてい
ることが好ましい。

【００２２】トナーはキャリアと混合され、二成分現像
剤として使用されるか、あるいは磁性トナーである場合
は当該磁性トナーのみにより一成分現像剤として使用さ
れる。二成分現像剤を構成するキャリアとしては鉄・フ
ェライト等の磁性材料粒子のみで構成される非被覆キャ
リア、磁性材料粒子表面を樹脂等によって被覆した樹脂
被覆キャリアのいずれを使用してもよい。このキャリア
の平均粒径は体積平均粒径で30〜150μmが好ましい。

【００２３】次に、トナーリサイクルシステムについて
説明する。本発明のトナーリサイクルシステムにおいて
は、キャリアとトナーからなる二成分現像剤を用い、転
写されずに感光体上に残存したトナーをクリーニング装
置により回収し、回収したトナーを現像器またはトナー
補給装置に戻して再利用するトナーリサイクルシステム
を採用して画像を形成する。

【００２４】図２は、本発明の画像形成方法に適用でき
る画像形成装置の一例を示す。10は感光体であり、この
感光体10は回転ドラム状の形態を有している。

【００２５】感光体10の周囲にはその回転方向上流側か
ら下流側に向かって、順に、帯電器11、露光光学系12、
現像器13、転写器15、分離器16、ブレード式クリーニン
グ器17が配置されている。18は熱ローラ定着器、19はク
リーニングブレードである。

【００２６】この画像形成装置においては、帯電器11に
より感光体10の表面が一様な電位に帯電され、次いで露
光光学系12により像露光されて感光体10の表面に原稿に
対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像
器13内に収容された現像剤により現像されて原稿に対応
したトナー像が形成される。このトナー像は転写器15に
より転写材Ｐに転写され、熱ローラ定着器18により加熱
定着されて定着画像が形成される。

【００２７】転写器15を通過した感光体10は、ブレード
式クリーニング器17によりその表面が摺擦されて残留ト
ナーが掻き取られてもとの清浄な表面とされ、再び帯電
器11による帯電工程に付されて次の画像の形成に供され
る。

【００２８】クリーニングにより回収されたトナーは詳
細は後述するトナーのリサイクルシステムにより再び現
像器13内に戻されて再使用に供される。

【００２９】トナーのリサイクルシステムの具体例を図
３及び図４に示す。

【００３０】図３に示した例において、20は回収ドラム
であり、この回収ドラム20は、ドラム状の感光体（図示
せず）の一端側において隔壁（図示せず）を介して当該
感光体と同軸的に軸支され、この回収ドラム20の内部に
はその外周に沿って複数の磁石21が固定して設けられ、
この回収ドラム20の外周には搬送ベルト22が懸架されて
いる。

【００３１】23はクリーニング機構であり、このクリー
ニング機構23は感光体のクリーニング領域に対向しかつ
回収ドラム20にも対向するように伸びている。このクリ
ーニング機構23においては、感光体に残留したトナーが
例えばブレードなどにより掻き取られて補集されるとと
もに、この補集されたトナーが内部に設けたスクリュー
コンベア24により出口25側に供給される。

【００３２】26は現像機構であり、この現像機構26は、
感光体の現像領域に対向しかつ回収ドラム20にも対向す
るよう配置された回転ドラム状の磁気ブラシ機構27と、
現像剤撹拌機構28と、回収されたトナーを受け入れてこ
れを現像機構26内に分配するトナー受け入れ分配機構29
とを有してなり、前記搬送ベルト22は、回収ドラム20と
磁気ブラシ機構27との間隙を通過した後、回収ドラム20
とクリーニング機構23の出口25との間隙を経由して現像
機構26のトナー受け入れ分配機構29に至るよう、回収ド
ラム20とローラ30，31とに懸架されている。27ａは回転
スリーブ、27ｂは磁石である。

【００３３】この例においては、搬送ベルト22が移動さ
れると、当該搬送ベルト22が回収ドラム20と磁気ブラシ
機構27との間隙を通過するときに、磁気ブラシ機構27に
より当該搬送ベルト22上に現像剤の磁気ブラシが形成さ
れ、この磁気ブラシが搬送ベルト22の移動に伴ってクリ
ーニング機構23に移送されると、クリーニング機構23に
よって感光体から補集されてスクリューコンベア24によ
り出口25側に供給されたトナーは、搬送ベルト22上の磁
気ブラシに拾い上げられ、そして搬送ベルト22の移動に
より磁気ブラシに拾い上げられたトナーがトナー受け入
れ分配機構29に搬送され、ここで当該トナーが現像機構
26内に収納され、回収されたトナーが再び感光体上の潜
像の現像に供される。

【００３４】図４に示した例においては、41は現像機
構、42はクリーニング機構、43はトナー受け入れ分配機
構、44は磁気ブラシ機構、45は感光体、46はスクリュー
コンベア、47は第１スクリュー、48は第２スクリューで
あり、この例の装置は、第１スクリュー47と第２スクリ
ュー48とによりスクリューコンベア46よりのトナーをト
ナー受け入れ分配機構43に供給するようにしたものであ
る。すなわち第１スクリュー47および第２スクリュー48
は、それぞれ内部に回転軸とこの回転軸に沿ってスパイ
ラル状に設けた羽根を有してなり、第１スクリュー47に
おいては、スクリューコンベア46により送られたトナー
が回転軸の回転に伴って羽根により順次押し上げられて
第２スクリュー48に送られ、この第２スクリュー48にお
いては、第１スクリュー47と同様の原理で水平方向にト
ナーが順次送られてトナー受け入れ分配機構43に供給さ
れ、回収されたトナーが再び感光体45上の潜像の現像に
供される。

【００３５】

【実施例】以下、本発明の実施例について具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。

【００３６】実施例１〜３及び比較例１〜３上記成分を混合・溶融・混練・粉砕・分級し体積平均粒
径8.5μmの着色粒子を得た。該着色粒子にシリカを0.6w
t％外添混合しトナーとした。

【００３７】キャリア：フェライトキャリアにフッ素系
樹脂をコーティングしキャリアとした。

【００３８】現像スリーブ：30φの引き抜き加工後のア
ルミスリーブをサンドブラストにより表面を粗面化した
後SUS316又はアルミニウムの粉末をプラズマ溶射により
被膜を形成した。表１に粉末粒径と表面粗さの関係を示
す。

【００３９】

【表１】

【００４０】電子写真複写機「U-Bix3035」（コニカ
製）に、表２に示す条件で現像スリーブを装着し転写さ
れずに感光体上に残存したトナーをクリーニング装置に
より回収し、回収したトナーを現像器に戻して再利用す
るトナーリサイクルシステムを装備した改造機におい
て、10万コピーにわたる実写テストを行い画像濃度、か
ぶり及び細線のかすれ、つぶれ（細線再現性）について
評価した。なお、トナー補給のコントロールは、感光体
上にパッチ画像を形成しそのトナー付着量を光学的に読
み取りトナー補給にフィードバックをかける方法をとっ
た。画像濃度及びかぶりについては、マクベス濃度計
（RD918）にて紙の白地部分の反射濃度を0.00とした相
対濃度を測定した。0.005以下のかぶりは「○」、0.005
〜0.01を「△」、0.01以上を「×」とした。細線のかす
れ、つぶれ等の細線再現性、特に現像スリーブ回転方向
のかすれ、つぶれについては、解像度評価用のテストチ
ャートを用い、１mm当たり何本の細線が判別可能か（残
存しているか）で評価を行い、5.6本／mm以上を
「○」、それ以下を「×」とした。結果を表３に示す。

【００４１】

【表２】

【００４２】

【表３】

【００４３】表３から明らかなとおり実施例１〜３では
10万コピーを通して充分な画像濃度及び鮮明な画像が得
られ機内でのトナー飛散等の異常は全く認められなかっ
た。一方、比較例１では、Cvが小さいため充分な現像剤
の搬送能力がなく画像濃度が低い。また実写により画像
濃度を得るためにトナー濃度を増大させる補正が働きか
ぶりが発生する結果となった。

【００４４】比較例２では、Cvが大きすぎるため現像剤
による掃き目が目立ち細線再現性に乏しい。

【００４５】比較例３では、表面粗さは比較的大きい
が、Cvが小さいため比較例１と同様な結果となった。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、安定して高画像濃度が
得られ、かつかぶりがなく鮮明な画像が得られ、トナー
リサイクルシステムを採用した場合にも多数回にわたり
安定した高画像濃度及びかぶりのない鮮明な画像が得ら
れる画像形成方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】相対負荷曲線（アボットの負荷曲線）を説明す
るためのグラフである。

【図２】本発明の画像形成方法に適用できる画像形成装
置の一例の概略図である。

【図３】トナーのリサイクルシステムの一例の概略図で
ある。

【図４】トナーのリサイクルシステムの他の例の概略図
である。

【符号の説明】

10 感光体 11 帯電器 12 露光光学系 13 現像器 15 転写器 16 分離器 17 ブレード式クリーニング器 18 熱ローラ定着器 19 クリーニングブレード 20 回収ドラム 21 磁石 22 搬送ベルト 23 クリーニング機構 24 スクリューコンベア 25 出口 26 現像機構 27 磁気ブラシ機構 27a 回転スリーブ 27b 磁石 28 現像剤撹拌機構 29 トナー受け入れ分配機構 41 現像機構 42 クリーニング機構 43 トナー受け入れ分配機構 44 磁気ブラシ機構 45 感光体 46 スクリューコンベア 47 第１スクリュー 48 第２スクリュー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 21/10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像剤担持体上に現像剤を担持し、搬送
し、これを潜像保持部材に対面させて現像を行う画像形
成方法において、該現像剤担持体の表面の相対負荷曲線
（アボットの負荷曲線）における相対負荷長さtp＝10％
のときのカッティング深さCvが70μm＞Cv＞７μmである
ことを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】キャリアとトナーとからなる二成分現像
剤を用い、転写体に転写されずに感光体に残留したトナ
ーをクリーニング装置により回収し、回収したトナーを
現像器又はトナー補給装置に戻して再利用するトナーリ
サイクルシステムを採用した画像形成方法において、請
求項１に記載の現像剤担持体を用いることを特徴とする
画像形成方法。