JP3352322B2 - 画像形成方法 - Google Patents

画像形成方法

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JP3352322B2
JP3352322B2 JP11854096A JP11854096A JP3352322B2 JP 3352322 B2 JP3352322 B2 JP 3352322B2 JP 11854096 A JP11854096 A JP 11854096A JP 11854096 A JP11854096 A JP 11854096A JP 3352322 B2 JP3352322 B2 JP 3352322B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真法、静電
記録法等において、潜像担持体に帯電部材を接触させて
帯電させる接触帯電装置を有し、現像プロセスに二成分
系現像剤を用いる画像形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電子写真法として米国特許第2,29
7,691号明細書、特公昭42−23910号公報及
び特公昭43−24748号公報等に種々の方法が記載
されている。これらの方法は、いずれも光導電層に原稿
に応じた光像を照射することにより静電潜像を形成し、
次いで該静電潜像上にこれとは反対の極性を有するトナ
ーと呼ばれる着色微粉末を付着させて該静電潜像を現像
し、必要に応じて紙等の転写材にトナー画像を転写した
後、熱、圧力あるいは溶剤蒸気等により定着し複写物や
プリントアウトを得るものである。
【0003】該静電潜像を現像する工程は、帯電させた
トナー粒子を静電潜像の静電相互作用を利用して潜像担
持体の静電潜像上に画像形成を行うものである。一般に
かかる静電潜像をトナーを用いて現像する方法のうち、
トナーをキャリアと呼ばれる媒体に分散させた二成分系
現像剤が特に高画質を要求されるフルカラー複写機、フ
ルカラープリンターには好適に用いられている。
【0004】近年、マルチメディア、コンピュータ画像
処理等の発達により、更に高精細なフルカラー画像を出
力する手段が要望されている。この目的のため、フルカ
ラーの複写画像やプリントアウト画像をさらに高画質、
高精細とし銀塩写真の画像水準にまで高品質化する努力
がなされている。こうした要求に応じて、プロセス及び
材料の観点から検討が加えられている。
【0005】上述した二成分系現像方法も、現像剤磁気
ブラシが潜像担持体表面を摺擦しながら現像を行う接触
二成分系現像方法と、現像剤磁気ブラシが潜像担持体と
接触しない非接触二成分系現像方法に分類される。非接
触二成分系現像は潜像担持体にキャリアが付着するいわ
ゆるキャリア付着現象が起こりにくいという長所もある
が、上述したような高精細フルカラー画像を得るために
は、優れた細線再現性と十分な画像濃度が得られる接触
二成分系現像が好適に用いられる。
【0006】また、トナーを静電潜像上に現像するため
に、現像剤担持体から静電潜像側に現像バイアスを印加
するが、上述したような高画質を達成するために、DC
バイアスにACバイアスを重畳する方法が好適に用いら
れている。
【0007】また、トナー又はキャリアの粒径を小さく
したり、現像剤磁気ブラシを緻密化することで画質を向
上させる方法もある。特開昭59−104663号公報
に、飽和磁化の小さな磁性キャリアを使用することで現
像剤磁気ブラシを緻密化し、高画質化を達成する方法が
記載されている。
【0008】しかし、以上に述べたような高画質化を達
成するための方法、つまり、接触二成分系AC現像方式
を用いるキャリアの小粒径化及びキャリアの低磁気力化
はすべて潜像担持体にキャリアが付着してしまう、いわ
ゆるキャリア付着現象を起こしやすくするため、実用化
されるには困難があった。
【0009】ところで、潜像担持体に静電潜像を形成す
る前に、潜像担持体表面全体に一様に電荷をのせるいわ
ゆる一次帯電と呼ばれる工程が行われるが、従来、この
帯電装置にはコロナ放電を用いる、いわゆるコロナ帯電
器が使用されてきた。
【0010】しかし、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。これは、低オゾン、低電力、
装置の小型化を目的としており、帯電部材として導電ロ
ーラや磁気ブラシローラが用いられている。帯電方法と
しては、接触帯電をスムーズかつ均一に、また環境変動
に影響されずに行うため、特開昭63−149669号
公報に記されているようにAC成分を重畳した電圧を帯
電部材に印加することが望ましい。
【0011】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、帯電部材から潜像担持体への放電
現象を用いており、そのためオゾンの発生は避けられ
ず、また、帯電部材に印加する電圧は望まれる潜像担持
体表面電位以上の値が少なくとも必要であり、上記のよ
うなAC成分を用いた帯電を行った場合は電界による振
動や異音の発生、放電による潜像担持体表面の劣化など
の問題があった。
【0012】このような問題を解決するため、潜像担持
体への電荷の直接注入による帯電が望まれていた。潜像
担持体表面に直接電荷を注入するためには、抵抗値の低
い帯電部材を用い、長い帯電時間をかけることにより潜
像担持体表面に存在する電荷のトラップ準位に帯電電荷
を充電する方法がある。しかし、このような帯電方法で
は帯電部材の比抵抗が1×103Ωcm未満と非常に低
いことが前提となり、潜像担持体表面に生じたキズやピ
ンホールに対して大きな電荷リークをおこしてしまうな
どの問題があった。また、十分な帯電を行うために必要
な時間も、実用的なレベルではなかった。
【0013】そこで、特開平6−3921号公報に、潜
像担持体表面に電荷注入層を設け、それに対して接触帯
電部材で電荷を注入する方法が示されている。これによ
り以上に述べた接触帯電装置における諸問題は解決する
ことが可能となっている。
【0014】以上のような接触帯電装置に用いる帯電部
材としては、潜像担持体との接触ニップが大きくとれ、
潜像担持体表面に均一に接触できる磁気ブラシローラが
特に好適に用いられる。
【0015】磁気ブラシローラを用いた接触帯電装置で
は、磁気ブラシを構成するひとつひとつの磁性粒子が互
いに接触して導電経路を形成する必要があり、この導電
経路を通じて流れた電荷によって潜像担持体表面が充
電、帯電されるが、磁気ブラシ中に不純物が混入した場
合、その帯電特性が変化してしまうという問題がある。
例えば、トナー粒子等がなんらかの原因で磁気ブラシに
比較的多量に混入した場合、こういった問題が現実化す
る可能性がある。最近、装置全体の小型化、メンテナン
スの簡易化を実現するために、廃トナーの回収部分を省
いたクリーナーレスプロセスが提案されているが、とく
にこの場合には転写されずに潜像担持体上に残ったトナ
ーがクリーニングされずに磁気ブラシ中に高い確率で混
入してしまう。
【0016】また、前述したような接触二成分系現像プ
ロセス、AC現像バイアスを高画質化のために用いて、
従来のような鉄粉キャリアやフェライトキャリア等のコ
ア抵抗が1×109Ωcm以下であるような低抵抗コア
に樹脂コートを施した磁性キャリアを現像剤に使用する
と、キャリア付着やトナーカブリが発生し、これらのト
ナー、現像磁性キャリアが接触帯電部材に混入すること
により、接触帯電能力が不十分になる場合があった。
【0017】特開平6−222676号公報に、帯電磁
気ブラシの接触帯電プロセスを用いた画像形成装置で、
帯電磁気ブラシに用いる磁性粒子より、現像剤に用いる
磁性キャリアの抵抗を高くして帯電及び現像の交流電圧
電源を共通化する提案がなされているが、とくに接触二
成分系の現像プロセスを用いた場合、該明細書に記載さ
れている、フェライト粒子のコート材を変化させて抵抗
をコントロールし、帯電磁気ブラシ用の磁性粒子と二成
分系現像剤用の磁性キャリアに用いるような場合、フル
カラー画像の高画質化を達成することはできなかった。
【0018】以上のような理由により、細線再現性に優
れ、高画像濃度のフルカラー画像が得られる接触二成分
系AC現像プロセスを用いて、かつ低オゾン発生が達成
できる画像形成方法はこれまで実用化されていない。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
の問題点を解消した画像形成方法、とくに二成分系現像
剤と接触帯電プロセスを用いた画像形成方法を提供する
ことにある。
【0020】本発明の目的は、オゾンの発生を抑制さ
れ、キャリア付着の発生がない、細線再現性に優れた高
画質トナー画像が得られる画像形成方法を提供すること
にある。
【0021】本発明の目的は、接触帯電磁気ブラシを用
いた接触AC帯電プロセスを使った画像形成方法におい
て、トナーが高転写効率であり、またトナーカブリがな
く、クリーナーレスプロセスにも対応できる画像形成方
法を提供することにある。
【0022】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、表面
抵抗が1×1010〜1×1016Ωである電荷注入層を有
する潜像担持体と、磁性キャリアとトナーを含有する二
成分系現像剤を担持する現像剤担持体とを対向させて配
設し、現像する画像形成方法において、該磁性キャリア
はコートキャリアで、該磁性キャリアのキャリアコアの
比抵抗が1×1010Ωcm以上であり、該磁性キャリア
の比抵抗が1×1012Ωcm以上であり、該磁性キャリ
アの個数平均粒径が5〜100μmであり、該現像剤担
持体上に形成する現像剤磁気ブラシを該潜像担持体に接
触させ、交番電界を印加しつつ現像を行うことを特徴と
する画像形成方法に関する。
【0023】本発明における現像方式には、現像剤とし
て二成分系現像剤を用い、現像剤磁気ブラシが潜像担持
体に接触して摺擦しつつ交番電界をかけながら現像を行
う、いわゆる接触二成分系AC現像が最適である。これ
は、前述したように、細線再現性に優れた高画質トナー
画像を得るためである。
【0024】また、該潜像担持体の表面抵抗が1×10
10〜1×1016Ωである電荷注入層が存在し、これに接
触帯電する部材で一次帯電を行うことで、オゾンの発生
を抑制することができる。特に、磁性粒子を用いた帯電
ブラシを使用することで、より、均一な帯電が可能とな
る。
【0025】さらに、二成分系現像剤を構成する磁性キ
ャリアの磁気力を小さくし、かつ実質的に高抵抗化する
ことにより、トナーカブリとキャリア付着を防止しつ
つ、細線再現性の良好な、高画質画像が得られる。
【0026】また、以上のような構成の画像形成装置
に、重合法によって製造されるトナーを使用することに
より、高転写効率で、カブリのないトナーによりクリー
ナーレスの画像形成方法も併せて達成することができ
る。
【0027】また、以上のような実質的に高抵抗で、磁
気力の小さい現像樹脂キャリアを用いて、現像剤担持体
の回転の進行方向と潜像担持体の回転の進行方向が、対
向部において互いにカウンター方向である現像方式を好
ましく用いることによって、スキャベンジングを防止し
つつ、高画像濃度でドット抜けのない高品位画像を得る
ことができる。
【0028】
【発明の実施の形態】本発明者らが詳細な検討を行った
ところ、本発明における潜像担持体の電荷注入層の表面
抵抗は、1×1010〜1×1016Ωであることが必要で
あり、より好ましくは1×1012〜1×1015Ωの範囲
にあることが好ましいことがわかった。電荷注入層の表
面抵抗が1×1010Ω未満である場合、接触帯電部材か
ら注入される電荷が電荷注入層の表面で保持されずに、
反転現像系の電子写真プロセスでは結果として画像流れ
と呼ばれる現象を引き起こすことがあった。これはとく
に高湿下で多く見られた。電荷注入層の表面の抵抗が1
×1016Ωを超える場合は、電荷が十分に注入されず、
潜像担持体の帯電不良領域に不必要にトナーが乗ってし
まういわゆる帯電ポジゴーストが発生することがある。
【0029】また、以上のように潜像担持体の電荷注入
層の表面抵抗が1×1010Ω〜1×1016Ωの範囲にあ
っても、注入帯電部材の比抵抗が適当な範囲になけれ
ば、適正に帯電は行われない。これは注入帯電部材の構
成によって調整される必要があるが、例えば磁性粒子で
構成される帯電ブラシローラを用いる場合、1×105
〜1×108Ωcmの比抵抗の磁性体で構成された帯電
ブラシローラが良好な帯電性を示す。
【0030】帯電磁気ブラシローラを構成する磁性体
は、例えば鉄、コバルト、ニッケルなど磁性金属や、そ
の化合物を用いることができる。これらを適切なコート
樹脂でコートするか、あるいは酸化処理、還元処理など
を行って、上記の比抵抗に調整する必要がある。例え
ば、水素還元処理したZn−Cuフェライト、酸化処理
したマグネタイトなどを用いることができる。また、磁
性金属酸化物と導電性微粒子とをバインダー樹脂中に分
散させたバインダー型の磁性粒子、あるいは該バインダ
ー型磁性粒子を適切なコート樹脂でコートしたものを用
いることもできる。
【0031】潜像担持体の電荷注入層としては、絶縁性
でかつ透光性のバインダー樹脂中に導電性の微粒子を分
散したものが好ましく用いられる。この電荷注入層を、
電圧を印加された帯電磁気ブラシが接触することで、あ
たかも潜像担持体の導電基体に対して導電粒子が無数の
独立したフロート電極のように存在し、これらのフロー
ト電極が形成するコンデンサーに充電を行うような作用
を期待することができる。従って、接触帯電部材に印加
した電圧と潜像担持体表面電位は等しい値に収束し、印
加する電圧も最小限のもので良いという効果も認められ
た。
【0032】前述したように、高画質化を達成するため
に接触二成分系現像プロセス、AC現像バイアスを用い
たとき、以上のように電荷注入層の表面抵抗が1×10
10Ω〜1×1016Ωの範囲にある潜像担持体を用いると
き、従来のような鉄粉キャリアやフェライトに樹脂コー
トを施した磁性キャリアを現像剤に使用すると、キャリ
ア付着やトナーカブリが著しく発生することが見受けら
れた。
【0033】この現象は電荷注入層の表面の比抵抗が低
くなるにつれて現れやすくなり、また、現像剤の磁性キ
ャリアの比抵抗が低くなると顕著に現れることがわかっ
た。
【0034】本発明者らはこの現象の原因を探求し、以
下のような結論に至った。
【0035】つまり、比抵抗が比較的低い電荷注入層を
有する潜像担持体と、比抵抗の低い現像磁性キャリアを
合わせて使用する場合、潜像担持体上の潜像の電位が、
接触して摺擦する現像磁性キャリア粒子を介してリーク
してその電位を現像バイアス電位に近づくように変化さ
せてしまい、その結果、カブリ取り電位が低くなり、ト
ナーカブリを発生する。
【0036】従って、この現象を防ぐためには高抵抗な
現像磁性キャリアを用いることが効果的であることを見
いだした。具体的には、本発明のような潜像担持体の電
荷注入層の表面抵抗が1×1010Ω〜1×1016Ωの範
囲にある場合、現像磁性キャリアの比抵抗が1×1012
Ωcm以上であることが必要であり、かつ現像磁性キャ
リアを構成するキャリアコアの比抵抗が1×1010Ωc
m以上であるキャリアを用いることが必須であることが
見いだされた。
【0037】本発明の磁性キャリア又はコア粒子の比抵
抗測定は、図3に示す測定装置を用いて行う。セルE
に、キャリア又はコア粒子を充填し、該充填キャリア又
はコア粒子に接するように電極21及び22を配し、該
電極間に電圧を印加し、そのとき流れる電流を測定する
ことにより比抵抗を求める方法を用いる。本発明におけ
る比抵抗の測定条件は、充填キャリア又はコア粒子と電
極との接触面積S=約2.3cm2、厚みd=約2m
m、上部電極22の荷重180g、測定電界強度を5×
104V/mとした。
【0038】本発明の現像磁性キャリアを構成する金属
酸化物として、磁性を示すMO・Fe23又はMFe2
4の一般式で表されるマグネタイト、フェライト等を
好ましく用いることができる。ここで、Mは2価あるい
は1価の金属イオンMn、Fe、Ni、Co、Cu、M
g、Zn、Cd、Li等が相当し、Mは単独あるいは複
数の金属として用いることができる。例えばマグネタイ
ト、γ酸化鉄、Mn−Zn系フェライト、Ni−Zn系
フェライト、Mn−Mg系フェライト、Ca−Mg系フ
ェライト、Li系フェライト、Cu−Zn系フェライト
といった鉄系酸化物を挙げることができる。
【0039】上述した金属酸化物は単独で、キャリアコ
アとして用いることもできるが、その場合、上述したよ
うに、コア表面を強烈に酸化させる等の処理を行い、コ
ア比抵抗を1×1010Ωcm以上にして用いることが必
要である。
【0040】高抵抗なキャリアコアを現像磁性キャリア
として用いる場合、特に好ましいキャリア形態として、
樹脂に上記の金属酸化物を分散してキャリアコアとして
用いることが挙げられる。この場合、1種類の金属酸化
物を樹脂に分散して用いることもできるが、特に好まし
くは少なくとも2種以上の金属酸化物を混合した状態で
用いることができる。
【0041】この場合、上記の磁性金属酸化物の他に、
Mg、Al、Si、Ca、Sc、Ti、V、Cr、M
n、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Sr、Y、Zr、
Nb、Mo、Cd、Sn、Ba、Pb等の金属を単独あ
るいは複数用いた非磁性の金属酸化物及び上記磁性を示
す金属酸化物を使用できる。例えば非磁性の金属酸化物
としてAl23、SiO2、CaO、TiO2、V25
CrO2、MnO2、Fe23、CoO、NiO、Cu
O、ZnO、SrO、Y23、ZrO2系等を使用する
ことができる。
【0042】なお、その場合には、比重や形状が類似し
ている粒子を用いるのがバインダーとの密着性、キャリ
ア強度を高めるためにより好ましい。例えば、マグネタ
イトとヘマタイト、マグネタイトとSiO2、マグネタ
イトとAl23、マグネタイトとTiO2、マグネタイ
トとCa−Mn系フェライト、マグネタイトとCa−M
g系フェライト等を好ましく用いることができる。中で
も、マグネタイトとヘマタイトの組み合わせが価格面、
キャリア強度の面から好ましく用いることができる。
【0043】上記の金属酸化物を樹脂に分散してコアと
する場合、磁性を示す金属酸化物の個数平均粒径はキャ
リア粒径によっても変わるが、0.02〜2μmまでの
ものが好ましく用いることができる。また、2種以上の
金属酸化物を分散させて用いる場合、磁性を示す金属酸
化物の個数平均粒径は0.02〜2μmまでのものが用
いることができ、他方の非磁性金属酸化物の個数平均粒
径は0.05〜5μmのものが使用できる。この場合、
磁性粒子(粒径ra)に対して他方の非磁性金属酸化物
(粒径rb)の粒径比rb/raは1倍を超えることが好
ましく、1倍を超え5倍以下であることがより好まし
い。1.0倍以下であると比抵抗の低い磁性金属酸化物
粒子が表面に出やすくなり、キャリアコアの抵抗を十分
に上げることができず、本発明のキャリア付着を防止す
る効果が得られにくくなる。また、5.0倍を超えると
樹脂中への金属酸化物粒子の取り込みが上手くいかなく
なる場合もあり、キャリアの強度が低下し、キャリア破
壊を引き起こしやすくなる。
【0044】また、樹脂に分散して用いる金属酸化物の
比抵抗は、磁性粒子が1×103Ωcm以上の範囲のも
のを使用でき、特に、2種以上の金属酸化物を混合して
用いる場合には、磁性を示す粒子が1×103Ωcm以
上の範囲のものであり、他方の非磁性金属酸化物粒子は
磁性粒子よりも高い比抵抗を有するものを用いることが
必要である。好ましくは本発明に用いる他方の非磁性金
属酸化物の比抵抗は、1×108Ωcm以上のものが好
ましく用いられる。磁性粒子の比抵抗が1×103Ωc
m未満であると、分散する金属酸化物の含有量を減量し
ても所望のキャリア比抵抗が得られない。また、2種以
上の金属酸化物を分散する場合には粒径の大きな非磁性
金属酸化物の比抵抗が1×108Ωcm未満であると、
キャリアコアの比抵抗を十分に高めることができず、本
発明の効果が得られにくくなる。
【0045】本発明の金属酸化物分散樹脂コアの金属酸
化物の総含有量は、50重量%〜99重量%である。金
属酸化物の量が50重量%未満であると、帯電性が不安
定になり、特に低温低湿環境下においてキャリアが帯電
し、その残留電荷が残存しやすくなるために微粉トナー
や外添剤等がキャリア表面に付着しやすくなる。また、
99重量%を超えるとキャリア強度が低下して、耐久に
よるキャリアの割れなどの問題を生じやすくなる。
【0046】さらに本発明の好ましい形態としては、2
種以上の金属酸化物を分散した金属酸化物分散樹脂コア
において、含有する金属酸化物全体に占める磁性を有す
る金属酸化物の含有量が30重量%〜95重量%であ
る。30重量%未満であるとコアの高抵抗化は良好にな
る半面、キャリアとしての磁気力が小さくなり、キャリ
ア付着を招く場合がある。また、95重量%を超えると
磁性を有する金属酸化物の比抵抗にもよるが、より好ま
しいコアの高抵抗化が図れない。
【0047】また、本発明で使用する金属酸化物分散樹
脂コアに含有される金属酸化物は、親油化処理されてい
ることが好ましい。親油化処理された金属酸化物はバイ
ンダー樹脂中に分散させコア粒子を形成する場合、均一
でかつ高密度でバインダー樹脂中に取り込まれることが
可能となる。特に、重合法でコア粒子を形成する場合は
球形で表面が平滑な粒子を得るために、また、粒度分布
をシャープにするために重要である。
【0048】親油化処理はシラン系カップリング剤やチ
タネート系カップリング剤などのカップリング剤で金属
酸化物を処理するか、界面活性剤を含む水性溶媒中に金
属酸化物を分散させることにより表面を親油化する等の
方法がある。
【0049】ここでいうシラン系カップリング剤として
は、疎水性基、アミノ基あるいはエポキシ基を有するも
のを用いることができる。疎水性基をもつシラン系カッ
プリング剤として例えば、ビニルトリクロルシラン、ビ
ニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(β−メトキ
シ)シラン等を挙げることができる。アミノ基をもつシ
ラン系カップリング剤としては、γ−アミノプロピルエ
トキシシラン、N−β(アミノエチル)−γ−アミノプ
ロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)−
γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−フェ
ニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げ
られる。エポキシ基をもつシラン系カップリング剤とし
ては、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラ
ン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β
−(3,4−エポキシシクロヘキシル)トリメトキシシ
ラン等が挙げられる。
【0050】チタネート系カップリング剤としては、例
えば、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、
イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネー
ト、イソプロピルトリス(ジオクチルピロホスフェー
ト)チタネート等を挙げることができる。
【0051】界面活性剤としては、市販の界面活性剤を
そのまま使用することができる。
【0052】本発明の金属酸化物分散コアに用いられる
バインダー樹脂としては、ビニル系モノマーを重合して
得られる全ての樹脂が挙げられる。ここで言うビニル系
モノマーとしては例えば、スチレン、o−メチルスチレ
ン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−フ
ェニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチ
ルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−tert−
ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−
オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−
デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン、p−メト
キシスチレン、p−クロルスチレン、3,4−ジクロル
スチレン、m−ニトロスチレン、o−ニトロスチレン、
p−ニトロスチレン等のスチレン誘導体;エチレン、プ
ロピレン、ブチレン、イソブチレンなどのエチレン及び
不飽和モノオレフィン類;ブタジエン、イソプレンなど
の不飽和ジオレフィン類;塩化ビニル、塩化ビニリデ
ン、臭化ビニル、フッ化ビニル等のハロゲン化ビニル
類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニ
ル等のビニルエステル類;メタクリル酸及びメタクリル
酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピ
ル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチ
ル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸ドデシ
ル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、メタクリル酸
ステアリル、メタクリル酸フェニル等のα−メチレン脂
肪族モノカルボン酸エステル類;アクリル酸及びアクリ
ル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチ
ル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、アク
リル酸n−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸
2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル
酸2−クロルエチル、アクリル酸フェニル等のアクリル
酸エステル類;マレン酸、マレイン酸ハーフエステル;
ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニル
イソブチルエーテル等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、メチルイソプロペニ
ルケトン等のビニルケトン類;N−ビニルピロール、N
−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビ
ニルピロリドン等のN−ビニル化合物;ビニルナフタリ
ン類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリ
ルアミド等のアクリル酸若しくはメタクリル酸誘導体;
アクロレイン類などが挙げられ、これらの中から1種又
は2種以上使用して重合させたものが用いられる。
【0053】また、ビニル系モノマーから重合して得ら
れる樹脂以外にポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェ
ノール樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド
樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂などの非ビニ
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
合物を用いることができる。
【0054】本発明の金属酸化物分散コアを製造する方
法としては、ビニル系、非ビニル系の熱可塑性樹脂、金
属酸化物、その他硬化剤等の添加剤を混合機により十分
に混合してから加熱ロール、ニーダー、エクストルーダ
ー等の混練機を用いて溶融、混練して、これを冷却後、
粉砕分級を行なってキャリアコアを得ることができる。
この際、得られた金属酸化物含有樹脂粒子を熱あるいは
機械的に球形化してコアとして用いることが好ましい。
【0055】より好ましく本発明の金属酸化物分散コア
を製造する方法としては、直接モノマーと金属酸化物を
混合、重合してキャリアコアを得る方法がある。このと
き、重合に用いられるモノマーとしては、前述したビニ
ル系モノマーの他にエポキシ樹脂の出発原料となるビス
フェノール類とエピクロルヒドリン、フェノール樹脂の
フェノール類とアルデヒド類、尿素樹脂の尿素とアルデ
ヒド類、メラミンとアルデヒド類等が用いられる。例え
ば、硬化系フェノール樹脂を用いたキャリアコアの製造
方法としては、水性媒体中でフェノール類とアルデヒド
類を塩基性触媒の存在下で前述した金属酸化物、好まし
くは親油化処理した金属酸化物を入れ、重合しコアを得
る。このようなキャリアコアの製造方法では、さらに水
性媒体中でフェノール類とアルデヒド類を塩基性触媒の
存在下で得られたキャリアコアを入れ、さらにフェノー
ル系樹脂を表面にコートさせることで、キャリアコアの
比抵抗をさらに向上させることができる。また、この
際、前述した金属酸化物粒子をコートさせる樹脂に含有
させることで、キャリアコアの表面をさらに頑強にする
ことができる。
【0056】特に好ましく本発明のキャリアコアを製造
する方法としては、キャリアコアの強度をアップさせた
り、コート樹脂をより良好にコートさせるためにバイン
ダーを架橋させて用いるのが好ましい。例えば、溶融混
練時に架橋成分を添加し混練時に架橋させる。あるいは
直接重合時に硬化型樹脂を選択し直接重合させてコアを
得る、あるいは架橋成分を入れたモノマーを使用する等
の方法を挙げることができる。
【0057】本発明に用いるキャリアは、本発明に使用
するトナーの帯電量に合わせて適当なコート樹脂をコー
トすることが必要である。本発明で使用されるコート材
のコート量は、0.1重量%〜10重量%の範囲であ
り、さらには0.3重量%〜5重量%の範囲であること
が最も好適である。
【0058】コート量が0.1重量%未満ではキャリア
コア材を十分にコートすることが困難となり、とくに耐
久後にトナーに対して十分な帯電付与制御ができない。
また、10重量%を超えると、樹脂コート量が多すぎる
ため比抵抗は所望の範囲とすることができるが流動性が
低下したり、多数枚の複写による耐久画像特性が劣化す
る等の点で好ましくはない。
【0059】本発明に使用できるコート樹脂としては、
絶縁性樹脂を好適に使用することができる。ここで、使
用される絶縁性樹脂としては熱可塑性の樹脂であっても
熱硬化性樹脂であっても使用でき、具体的には例えば熱
可塑性の樹脂としてはポリスチレン、ポリメチルメタク
リレート、スチレン−アクリル酸共重合体等のアクリル
樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、エチレン−酢酸
ビニル共重合体、塩化ビニル、酢酸ビニル、ポリフッ化
ビニリデン樹脂、フルオロカーボン樹脂、パーフロロカ
ーボン樹脂、溶剤可溶性パーフロロカーボン樹脂、ポリ
ビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニル
ピロリドン、石油樹脂、セルロース、酢酸セルロース、
硝酸セルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチル
セルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシ
プロピルセルロース等のセルロース誘導体、ノボラック
樹脂、低分子量ポリエチレン、飽和アルキルポリエステ
ル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテ
レフタレート、ポリアクリレートといった芳香族ポリエ
ステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポ
リカーボネート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリ
スルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリ
エーテルケトン樹脂を挙げることができる。
【0060】またかかる硬化性樹脂としては、具体的に
は例えば、フェノール樹脂、変性フェノール樹脂、マレ
イン樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹
脂、具体的には例えば無水マレイン酸−テレフタル酸−
多価アルコールの重縮合によって得られる不飽和ポリエ
ステル、尿素樹脂、メラミン樹脂、尿素−メラミン樹
脂、キシレン樹脂、トルエン樹脂、グアナミン樹脂、メ
ラミン−グアナミン樹脂、アセトグアナミン樹脂、グリ
プタール樹脂、フラン樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミ
ド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹
脂、ポリウレタン樹脂等を挙げることができる。上述し
た樹脂は、単独でも使用できるがそれぞれを混合して使
用してもよい。また、熱可塑性樹脂に硬化剤などを混合
し硬化させて使用することもできる。
【0061】本発明のコートキャリアを好ましく製造す
る方法としては、キャリアコア材を浮遊流動させながら
樹脂溶液をスプレーしコア材表面にコート膜を形成させ
る方法、及びスプレードライ法が挙げられる。上記コー
ト方法は特に上述したような比較的低抵抗のキャリアコ
アに、コート樹脂をほぼ完全に被覆することが必要な場
合や、熱可塑性樹脂を用いた金属酸化物分散樹脂コアに
コートする場合に好適である。
【0062】またその他のコート方法として、剪断応力
を加えながら溶媒を徐々に揮発させるといった他のコー
ト方法によっても本発明の樹脂コートキャリアを製造す
ることができる。かかる方法としては具体的にはコート
樹脂のガラス転移点以上で溶媒揮発後に固着したキャリ
アを解砕する方法、及び、剪断応力を加えつつ被膜を硬
化、解砕する方法によっても製造することができる。
【0063】また、このような実質的に高抵抗である現
像キャリアを用いた場合、抵抗の低い現像キャリアより
も潜像担持体にキャリアが付着する、いわゆるキャリア
付着現象が起こりにくいという利点もある。これは、キ
ャリア付着のドライビングフォースには、特に交番電界
印加における接触現像方式において、現像剤担持体から
現像磁性キャリアへ電荷が注入することが支配的因子と
なっているためであり、このような電荷注入の起こりに
くい上記のような実質的に高抵抗であるキャリアを用い
れば、キャリア付着現象は飛躍的に改善される。
【0064】潜像担持体の帯電部材としては、ファーブ
ラシ、磁気ブラシ、樹脂ローラーなどがあるが、より均
一な帯電と高耐久性を達成するために磁気ブラシを用い
るのが好ましい。
【0065】潜像担持体の帯電部材に、磁性粒子で構成
された磁気ブラシを用いる場合、前述したように該磁性
粒子の比抵抗は1×105〜1×108Ωcmであること
が必要であるが、これは本発明の現像磁性キャリアの比
抵抗に比較してかなり低抵抗であり、該磁性粒子の磁場
1キロエルステッドにおける磁化の強さが十分高くない
場合、以上のような原理で該磁性粒子がキャリア付着し
てしまう。このため、帯電磁気ブラシに用いる磁性粒子
は少なくとも現像磁性キャリアより高い必要があり、1
キロエルステッドにおける磁化の強さが200emu/
cm3以上であることが好ましい。
【0066】本発明の現像磁性キャリアの粒径は、個数
平均粒径で5〜100μmであることが好適である。個
数平均粒径が5μm未満では、特に本発明の画像形成方
法のような、接触二成分系現像プロセス、AC現像バイ
アスを用いる現像方式の場合、いかに上記のごとき実質
的に高抵抗の現像磁性キャリアであってもキャリア付着
を免れ得ない場合があった。また、個数平均粒径が10
0μmを超えると、本発明の目的である細線再現性に優
れた高画質トナー画像が得られない場合がある。
【0067】本発明で使用したキャリア粒径の測定方法
を記載する。本発明のキャリアの粒径は、走査電子顕微
鏡(100〜5000倍)によりランダムに粒径0.1
μm以上のキャリア粒子を300個以上抽出し、ニレコ
社(株)製の画像処理解析装置Luzex3により水平
方向フェレ径をもってキャリア粒径として測定し、個数
平均粒径を算出するものとする。
【0068】本発明の現像磁性キャリアの磁化の強さ
は、磁性キャリアの磁場1キロエルステッドにおける磁
化の強さ(σ1000)が40〜250emu/cm3の範
囲にあることが好適である。磁化の強さ(σ1000)が4
0emu/cm3未満であるときは、磁性キャリア粒子
が現像剤担持体に十分に保持されなくなり、キャリア付
着をする場合があった。磁化の強さ(σ1000)が250
emu/cm3を超えるときは、現像剤磁気ブラシの密
度が粗くなり、ドット再現性が悪くなるとともに、キャ
リア間の磁気的シェアが大きくなってしまい、耐久後の
キャリア及びトナーの劣化が起こり、画像に悪影響があ
らわれることがある。
【0069】本発明で使用するキャリアの磁気特性は、
理研電子(株)社製の振動磁場型磁気特性自動記録装置
BHV−30を用いて測定する。キャリア粉体の磁気特
性値は1キロエルステッドの外部磁場を作り、そのとき
の磁化の強さを求める。キャリアは円筒状のプラスチッ
ク容器に十分密になるようにパッキングした状態に作製
する。この状態で磁化モーメントを測定し、試料を入れ
たときの実際の重量を測定して、磁化の強さ(emu/
g)を求める。次いで、キャリア粒子の真比重を乾式自
動密度計アキュピック1330(島津製作所(株)社
製)により求め、磁化の強さ(emu/g)に真比重を
掛けることで本発明の単位体積あたりの磁化の強さ(e
mu/cm3)を求める。
【0070】本発明のような、比較的低磁気力の現像磁
性キャリアを用いる場合、現像剤担持体の回転と潜像担
持体の回転が互いにカウンター方向である現像方式を好
ましく用いることができる。この方式では、現像剤担持
体の回転と潜像担持体の回転が互いに順方向である現像
方式に比較して、同じプロセススピードでは、潜像担持
体の一部分に対して接する現像剤磁気ブラシの量、すな
わちトナーの絶対量が増えるため、高画像濃度でドット
抜けのない高品位画像が期待できる。
【0071】磁気力の高い現像磁性キャリアでは、現像
剤担持体の回転と潜像担持体の回転が互いにカウンター
方向である現像方式を用いて、本発明のごとき接触二成
分系AC現像を行う場合、現像剤担持体の回転と潜像担
持体の回転が互いに順方向である現像方式に比較して、
剛直な現像剤磁気ブラシにより画像にスジ目があらわれ
るいわゆるスキャベンジングが起こりやすくなる。これ
は、現像剤磁気ブラシが潜像及び潜像に乗ったトナー
に、より衝撃力が強く接するためである。しかし、本発
明のような比較的低磁気力の現像磁性キャリアの場合
は、現像剤磁気ブラシが比較的ソフトに潜像担持体及び
トナー画像に接するため、スキャベンジングが起こりに
くい。
【0072】本発明の画像形成方法における接触二成分
系AC現像方式で、現像剤磁気ブラシに印加する交番電
界は500Hz〜5000Hzであることが好適であ
る。印加する交番電界が500Hz未満である場合、い
かに本発明のごとき実質的に高抵抗の現像磁性キャリア
であっても、現像磁性キャリアを通じて電荷が潜像担持
体に注入されてしまい、キャリア付着してしまう場合が
あった。また、印加する交番電界が5000Hzを超え
る場合、電界に対してトナーが追随できず画質低下を招
きやすい。
【0073】印加する交番電界としては、従来の正弦
波、三角波あるいは矩形波を用いることができるが、波
形を適切に制御した交番電界を用いることもできる。例
えば、潜像担持体から現像剤担持体にトナーを向かわせ
る第1電圧と現像剤担持体から潜像担持体にトナーを向
かわせる第2電圧と、該第1電圧と第2電圧の間の第3
電圧で波形のパターンを形成させるような交番電界を用
いることができるが、このような場合も、その波形の繰
り返しパターン1周期に対して周波数が本発明における
交番電界の周波数の範囲、すなわち500Hz〜500
0Hzであることが好適である。
【0074】本発明の画像形成方法に用いられるトナー
は、重量平均粒径が1〜10μmの範囲であることが好
適である。10μmを超えるトナー粒径では、潜像を現
像する粒子1個が大きくなるために、本発明の目的であ
る高精細なトナー像は得られないことになる。
【0075】ところで、本発明の画像形成方法に、クリ
ーナーレスプロセスを組み合わせることが可能である
が、前述したように、接触帯電部材に磁気ブラシローラ
を用いて、これにクリーナーレスプロセスを組み合わせ
た場合、磁気ブラシ中にトナーが混入したとき、その帯
電特性が変化してしまうという問題点がある。
【0076】このような問題を避けるため、本発明の画
像形成方法にクリーナーレスプロセスを組み合わせる場
合には、転写効率が95%以上であるトナーが必須であ
り、より好ましくは98%以上であるトナーを用いるの
が良い。
【0077】転写効率は、ベタ黒画像を現像させたのち
紙上に転写させ、その単位面積当りの転写されたトナー
重量(T1)と、転写されずに潜像担持体上に残ったト
ナー重量(T2)を測定し、下記の式 転写効率(%)=100×T1/(T1+T2) により計算することにより算出した。
【0078】このため、本発明の画像形成方法に、クリ
ーナーレスプロセスを組み合わせる場合には、トナーの
一部又は全部が重合法により製造されていることが好ま
しい。また、適切な外添剤がトナーの周囲に存在してい
ることが好ましい。重合法により製造されたトナーは一
般に球形度が高く、そのため潜像担持体上に少ない接触
面積で置かれるため転写効率が高い。また、外添剤は潜
像担持体とトナー粒子とのスペーサーの役割を果たし、
トナーの転写性を上げることができる。また、球形度が
高いことでトナーの摩擦帯電が良好になり、帯電不良に
よるトナーカブリもなくなるため、カブリトナーが転写
されずに接触帯電磁気ブラシに混入することも避けるこ
とができる。
【0079】外添剤としては、従来用いられてきた外添
剤を使用することができ、無機微粒子又は有機微粒子、
あるいはそれらの混合物を使うことができる。それら外
添剤は、BET法による比表面積が100m2/g以上
であることが好ましい。比表面積が100m2/g未満
であると、トナーの流動性が無くなり、トナーの転写性
を十分に向上させることができなかった。
【0080】また、本発明の画像形成方法においては現
像剤担持体は、その表面形状が 0.2μm≦中心線平均粗さ(Ra)≦5.0μm 10μm ≦凹凸の平均間隔(Sm)≦80μm 0.05 ≦Ra/Sm≦0.5 上記条件を満足することが好ましい。
【0081】Ra及びSmとは、JIS−B0601及
びISO468に記載される中心線平均粗さ及び凹凸の
平均間隔を規定する値で次式により求められる。
【0082】
【数1】
【0083】
【数2】
【0084】Raが0.2μmより小さいと、現像剤の
搬送性が不十分なため耐久による画像むらや画像の濃度
むらが発生しやすくなる。Raが5μmを超えると、現
像剤の搬送性には優れるものの、ブレード等の現像剤搬
送量規制部における規制力が大きくなりすぎるために外
部添加剤が摺擦による劣化を受けて耐久時の画質が低下
する。
【0085】Smが80μmより大きくなると、現像剤
担持体上への現像剤が保持されにくくなるために画像濃
度が低くなってしまう。このSmの与える原因について
詳細は不明であるが、現像剤担持体の搬送量規制部等で
現像剤担持体との滑りが起こっていることから、凹凸の
間隔が広くなりすぎると現像剤が密にパッキングされた
塊として作用し、その力が現像剤担持体−現像剤間の保
持力を上回ると考えられる。Smが10μm未満である
と、担持体表面の凹凸の多くが現像剤平均粒径より小さ
くなるため、凹部に入り込む現像剤の粒度選択性が生
じ、現像剤微粉成分による融着が発生しやすくなる。ま
た製造的にも困難である。
【0086】さらに上記の観点より現像剤担持体上の凸
部の高さと凹凸の間隔から求められる凸・凹の傾斜(≒
f(Ra/Sm))が本発明の場合重要な原因となる。
本発明では 0.05 ≦Ra/Sm≦0.5 であることが好ましく、より好ましくは0.07以上
0.3以下である。
【0087】Ra/Smが0.05未満であると、現像
剤の現像剤担持体上への保持力が弱いため現像剤担持体
へ現像剤が保持されにくくなるので現像剤規制部で搬送
量が制御されず、結果として画像むらが生じる。Ra/
Smが0.5を超えると、現像剤担持体表面の凹部に入
った現像剤が他の現像剤と循環しにくくなるため現像剤
融着が発生する。
【0088】現像剤担持体の長さ方向にさらに溝(いわ
ゆるローレット)を数本加工せしめることで、さらに流
動性に優れた現像剤をも現像剤担持体に均一にコーティ
ングすることが容易になった。
【0089】本発明におけるRa及びSmの測定は、接
触式表面粗さ測定器SE−3300(小坂研究所社製)
を用い、JIS−B0601に準拠して行った。
【0090】本発明の所定の表面粗さを有する現像剤担
持体を製造する方法としては、例えば不定形・定形粒子
を砥粒として用いたサンドブラスト法、スリーブ円周方
向に凹凸を形成するためにサンドペーパーでスリーブ面
を軸方向に擦るサンドペーパー法、化学処理による方
法、弾性樹脂でコート後樹脂凸部を形成する方法等を用
いることができる。
【0091】以下に本発明で使用したトナーの摩擦帯電
量の測定方法を記載する。現像剤担持体上からサンプリ
ングした二成分系現像剤を底部に635メッシュの導電
性スクリーンを装着した金属性の容器にいれ、吸引機で
吸引し、吸引前後の重量差と容器に接続されたコンデン
サーに蓄積された電位から摩擦帯電量を求める。この
際、吸引圧を250mmHgとする。この方法によっ
て、摩擦帯電量を下記式を用いて算出する。
【0092】 Q(μC/g)=(C×V)×(W1−W2-1 (式中、W1は吸引前の重量であり、W2は吸引後の重量
であり、Cはコンデンサーの容量、Vはコンデンサーに
蓄積された電位である。)
【0093】なお、本発明で用いた静電潜像担持体の表
面抵抗の測定方法について述べる。潜像担持体表面に、
有効電極長さ2cmで、電極間距離120μmのくし型
電極を金蒸着し、抵抗測定装置(ヒューレットパッカー
ド社製4140BpAMATER)にて100Vの電圧
を印加させて測定する。
【0094】
【実施例】以下に本発明を実施例をもって具体的に説明
するが、本発明は実施例によって制限されるものではな
い。
【0095】 <キャリアの製造例> (キャリアA) フェノール 9.0重量部 ホルマリン溶液 13.5重量部 (ホルムアルデヒド約40%、メタノール約10%、残りは水) 親油化処理されたマグネタイト 54.0重量部 (粒径0.24μm、比抵抗5×105Ωcm) 親油化処理されたヘマタイト 30.0重量部 (粒径0.60μm、比抵抗8×109Ωcm)
【0096】ここで用いたマグネタイト及びヘマタイト
の親油化は、それぞれの金属酸化物の重量に対して0.
5重量%のシラン系カップリング剤(γ−アミノプロピ
ルトリメトキシシラン)を、ヘンシェルミキサーを用い
て100℃,0.5時間の条件で混合撹拌して処理する
ことによって行った。
【0097】上記材料と塩基性触媒として28%アンモ
ニア水2.0重量部、さらに水12重量部をフラスコに
入れ、撹拌、混合しながら40分間で85℃まで昇温・
保持し、5時間反応・硬化させ、重合を行った。その
後、30℃まで冷却し、100重量部の水を添加した
後、上澄み液を除去し、沈殿物を水洗し、風乾した。次
いで、これを減圧下(5mmHg以下)、180℃で乾
燥して、マグネタイトとヘマタイトとをフェノール樹脂
をバインダとして結合した球状のキャリアコアを得た。
得られたコアの抵抗は、2.5×1012Ωcmであっ
た。
【0098】得られたコア粒子の表面に熱硬化性のシリ
コーン樹脂を以下の方法でコートした。コート樹脂量が
0.5重量%になるようにトルエンを溶媒として10重
量%のキャリアコート溶液を作製した。このコート溶液
を剪断応力を連続して印加しつつ溶媒を揮発させてキャ
リアへのコートを行った。このコートキャリア粒子を1
80℃で2時間キュアし、その後、多分割分級装置を用
いてコートキャリアの分級を行った。得られたキャリア
粒子の個数平均粒径は28.2μmであった。
【0099】また、キャリア粒子の比抵抗を測定したと
ころ、3.9×1013Ωcmであった。また、キャリア
粒子の飽和磁化を測定した結果、1キロエルステッドに
おける磁化の強さ(σ1000)=129.0emu/cm
3であった(キャリアの真比重は3.50g/cm3)。
【0100】 (キャリアB) フェノール 10.0重量部 ホルマリン溶液 15.0重量部 (ホルムアルデヒド約40%、メタノール約10%、残りは水) 親油化処理されたマグネタイト 34.0重量部 (キャリアAで用いたもの) 親油化処理されたヘマタイト 51.0重量部 (キャリアAで用いたもの)
【0101】上記材料を用いて、加える水の量を20重
量部とすること以外はキャリアAと同様にして重合を行
い、マグネタイトとヘマタイトとをフェノール樹脂をバ
インダとして結合した球状のキャリアコアを得た。得ら
れたコアの比抵抗は、2.0×1012Ωcmであった。
【0102】得られたコア粒子に、キャリアAと同じコ
ート樹脂を、キャリアAと全く同様にしてコートし、分
級を行った。得られたキャリア粒子の個数平均粒径は、
50.0μmであった。
【0103】また、キャリア粒子の比抵抗を測定したと
ころ、2.5×1013Ωcmであった。また、キャリア
粒子の飽和磁化を測定した結果、1キロエルステッドに
おける磁化の強さ(σ1000)=87.2emu/cm3
であった(キャリアの真比重は3.44g/cm3)。
【0104】 (キャリアC) フェノール 9.0重量部 ホルマリン溶液 13.5重量部 (ホルムアルデヒド約40%、メタノール約10%、残りは水) 親油化処理されたマグネタイト 67.0重量部 (キャリアAで用いたもの) 親油化処理されたヘマタイト 17.0重量部 (キャリアAで用いたもの)
【0105】上記材料を用いて、加える水の量を11重
量部とすること以外はキャリアAと同様にして重合を行
い、マグネタイトとヘマタイトとをフェノール樹脂をバ
インダとして結合したキャリアコアを得た。得られたコ
アの比抵抗は、2.3×1010Ωcmであった。
【0106】得られたコア粒子に、キャリアAと同じコ
ート樹脂を、キャリアAと同様にしてコートし、分級を
行った。得られたキャリア粒子の個数平均粒径は、2
8.1μmであった。
【0107】また、キャリア粒子の比抵抗を測定したと
ころ、2.1×1012Ωcmであった。また、キャリア
粒子の飽和磁化を測定した結果、1キロエルステッドに
おける磁化の強さ(σ1000)=170.3emu/cm
3であった(キャリアの真比重は3.52g/cm3)。
【0108】 (キャリアD) Fe23 26.4重量部 CuO 12.0重量部 ZnO 52.7重量部 になるように秤量し、ボールミルを用いて混合を行っ
た。
【0109】これを仮焼した後、ボールミルにより粉砕
を行い、さらにスプレードライヤーにより造粒を行っ
た。これを焼結し、さらに分級してキャリアコア粒子を
得た。得られたキャリアコアの比抵抗は3.2×109
Ωcmであった。このキャリアコアに、スチレン−メタ
クリル酸2−エチルヘキシル共重合体(共重合比:50
/50)をコート量1.5重量%になるようトルエンを
溶媒として流動床式塗布装置スピラコーター(岡田精工
社製)を用いてコートを行い、150℃で1時間流動床
中で乾燥してキャリアを得た。得られたキャリア粒子の
粒径は、29.0μmであった。
【0110】また、キャリア粒子の比抵抗は、3.1×
1011Ωcmであった。また、キャリア粒子の飽和磁化
を測定した結果、1キロエルステッドにおける磁化の強
さ(σ1000)=270.5emu/cm3であった(キ
ャリアの真比重は4.88g/cm3)。
【0111】なお、それぞれのキャリアの諸物性を表1
に示す。
【0112】
【表1】
【0113】<トナーの製造例> (トナー1)イオン交換水710重量部に、0.1M−
Na3PO4水溶液450重量部を投入し、60℃に加温
した後、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用い
て、12000rpmにて撹拌した。これに1.0M−
CaCl2水溶液68重量部を徐々に添加し、Ca3(P
42を含む水系媒体を得た。
【0114】一方、 (モノマー) スチレン 165重量部 n−ブチルアクリレート 35重量部 (着色剤) C.I.ピグメントブルー15:3 15重量部 (極性レジン)飽和ポリエステル 10重量部 (酸価14,ピーク分子量8000) (離型剤) エステルワックス(融点70℃) 50重量部 上記処方を60℃に加温し、TK式ホモミキサー(特殊
機化工業製)を用いて、12000rpmにて均一に溶
解し、分散した。これに、重合開始剤2,2′−アゾビ
ス(2,4−ジメチルバレロニトリル)10重量部に溶
解し、重合性単量体組成物を調製した。
【0115】前記水系媒体中に上記重合性単量体組成物
を投入し、60℃,N2雰囲気下において、TK式ホモ
ミキサーにて9500rpmで10分間撹拌し、重合性
単量体組成物を造粒した。その後、パドル撹拌翼で撹拌
しつつ、80℃に昇温し、10時間反応させた。重合反
応終了後、減圧下で残存モノマーを留去し、冷却後、塩
酸を加えリン酸カルシウムを溶解させた後、ろ過、水
洗、乾燥をして、シアン着色懸濁粒子を得た。
【0116】その後、多段割分級機により分級を行っ
た。得られた着色粒子は重量平均粒径(D4)が約6.
0μm、個数平均粒径(D1)が5.1μmであった。
【0117】得られた着色粒子100重量部に対して、
BET法による比表面積が200m2/gである疎水性
シリカを2.0重量部外添し、重合トナー1を得た。
【0118】 (トナー2) (モノマー) スチレン 77.0重量部 アクリル酸−n−ブチル 22.0重量部 (重合開始剤)べンゾイルパーオキサイド 1.4重量部 (架橋剤) ジビニルベンゼン 0.2重量部
【0119】四つ口フラスコに、窒素置換した水180
重量部とポリビニルアルコールの0.2重量部水溶液2
0重量部を投入したのちに、上記処方を加え、撹拌し懸
濁液とした。この後、フラスコ内を窒素で置換した後
に、80℃に昇温し同温度に10時間保持し重合反応を
行った。
【0120】該重合体を水洗した後に、温度を65℃に
保ちつつ減圧環境にて乾燥し樹脂を得た。該樹脂を88
重量部、着色剤としてC.I.ピグメントブルー15:
3を7重量部、荷電制御剤としてアセチルアセトン金属
化合物5重量部、低分子量ポリプロピレン3重量部を固
定槽式乾式混合機により混合し、ベント口を吸引ポンプ
に接続し吸引しつつ、二軸押出機にて溶融混練を行っ
た。
【0121】この溶融混練物を、ハンマーミルにて粗砕
し1mmメッシュパスのトナー組成物の粗砕物を得た。
さらに、この粗砕物を機械式粉砕機により、体積平均径
20〜30μmまで粉砕を行った後に、旋回流中の粒子
間衝突を利用したジェットミルにて粉砕を行った後、多
段割分級機により分級を行いシアン着色粒子を得た。得
られた着色粒子は重量平均粒径5.9μm、個数平均粒
径5.0μmであった。
【0122】この着色粒子100重量部に対して、BE
T法による比表面積が200m2/gである疎水性シリ
カ2.0重量部を加え、混合し粉砕トナー2を得た。
【0123】 <接触帯電磁性ブラシ用磁性粒子> (コア粒子)水素還元Zn−Cuフェライト 200重量部 (個数平均粒径40.0μm、比抵抗5×106Ωcm) (コート樹脂溶液) ポリカーボネート 1.0重量部 エポキシ変性シリコーン樹脂 1.0重量部 導電性酸化チタン 4.0重量部 4フッ化エチレン樹脂粒子(0.25μm) 0.2重量部 キシレン溶液 14.0重量部
【0124】以上のコート樹脂溶液の各処方をガラスビ
ーズをいれたペイントシェイカーで2時間分散させ、コ
ート樹脂溶液を作製した。これを上記のコア粒子に、前
述したスピラコータを用いてコートし、150℃で1時
間乾燥させた。得られた接触帯電磁性ブラシ用磁性粒子
の比抵抗は8.9×106Ωcm、個数平均粒径は4
0.1μmであった。1キロエルステッドにおける磁化
の強さ(σ1000)=250.3emu/cm3であった
(磁性粒子の真比重は5.02g/cm3)。
【0125】ここで用いた接触帯電磁性ブラシ用磁性粒
子とそのコア粒子の比抵抗と個数平均粒径は、前述した
現像用磁性キャリアの該特性の測定方法によった。
【0126】<実施例1>上記のキャリアAとトナー1
をトナー濃度8重量%となるように混合し二成分系現像
剤を得た。トナーの摩擦帯電量は、−25.0μC/g
であった。
【0127】この現像剤をキヤノン製フルカラーレーザ
ー複写機CLC−500改造機を用いて画像出しを行っ
た。この現像部周辺の模式図を図1に示し、これをもっ
て説明する。キヤノン製フルカラーレーザー複写機現像
器の現像剤担持体(現像スリーブ)1と現像剤規制部材
(磁性ブレード)8との距離Aを600μm、現像スリ
ーブ1と静電潜像担持体(感光ドラム)2との距離Bを
400μmとした。このときの現像ニップCは5mmで
あった。
【0128】なお、現像スリーブは、CLC−500の
現像器内で用いられている現像スリーブ(材質:SU
S、日立金属社製、25φ)の表面をニューマブラスタ
ー(不二製作所製)を用いてサンドブラストし、Ra=
2.1μm、Sm=29.6μmのブラストスリーブ
(Ra/Sm=0.07) としたものを用いた。
【0129】また、現像スリーブ1と感光ドラム2との
周速比は2.2:1で進行方向が図1に示す通りお互い
にカウンター方向であり、現像スリーブ1の現像極S1
の磁場が1キロエルステッド、さらに現像条件は、交番
電界は図2に示したような波形をもつ1800Vで周波
数3000Hzのものを用い、現像バイアスは−480
Vとなるように設定した。さらに、トナー現像コントラ
スト(Vcont)350V、カブリ取り電圧(Vback)8
0Vとした。
【0130】接触帯電部材3に印加する電圧としては、
−560VのDCバイアスを用いた。
【0131】なお、感光ドラムとしてはアルミニウム製
のφ80のドラム上に以下の機能層を5層もったOPC
感光体を用いた。
【0132】アルミ基層側から順に第1層は下引き層、
第2層は正電荷注入防止層、第3層は電荷発生層、第4
層は電荷輸送層であり、第5層が電荷注入層である。こ
の電荷注入層は光硬化性のアクリル樹脂にSnO2超微
粒子、さらに接触帯電部材と感光体との接触時間を増加
させて、均一な帯電を行うために4フッ化エチレン樹脂
粒子を分散したものである。具体的には、アンチモンを
ドーピングし、低抵抗化した粒径約0.03μmのSn
2粒子を樹脂に対して70重量%、さらに粒径0.2
5μmの4フッ化エチレン樹脂粒子を20重量%、分散
剤を1.2重量%分散したものである。この感光ドラム
の表面抵抗は1×1012Ωであった。
【0133】上記の現像条件で画像出しを行った。この
結果、細線再現性に非常に優れ、ベタ画像の濃度が高い
優れた画像が得られた。さらに、キャリア付着による画
像部、非画像部の画像の乱れやトナーカブリは認められ
なかった。
【0134】なお、ベタ黒画像を感光ドラムから紙上に
転写する際のトナー転写効率を測定すると、99.5%
であり、クリーナーレスプロセスにも十分対応できるレ
ベルであった。
【0135】実際、クリーナーを取り外して1万枚の画
像出し耐久を行ったところ、帯電磁気ブラシの帯電性に
まったく変化はなく、帯電ゴーストなどは見られなかっ
た。
【0136】本実施例の結果を表2に示す。以下の実施
例及び比較例の結果も表2に示す。
【0137】<実施例2>現像剤としては実施例1と全
く同じものを用いて、現像条件を交番電界2000V
(ピーク間電圧)、周波数1000Hzの矩形波に変
え、他の条件は実施例1と全く同様にして画像出しを行
った。
【0138】その結果、問題ないレベルの良好な画像が
得られた。
【0139】<実施例3>キャリアBとトナー1をトナ
ー濃度5重量%となるように混合し二成分系現像剤を得
た。トナーの摩擦帯電量は、−22.1μC/gであっ
た。
【0140】実施例1と全く同様にして画像出し、1万
枚の画像出し耐久試験を行った。細線再現性、キャリア
付着、トナーカブリなどは実施例1と同様の良好な結果
を得た。
【0141】<実施例4>キャリアCとトナー1をトナ
ー濃度8重量%となるように混合し二成分系現像剤を得
た。トナーの摩擦帯電量は、−24.9μC/gであっ
た。
【0142】実施例1と全く同様にして画像出しを行
い、実施例1同様に良好な結果を得た。
【0143】<実施例5>キャリアAとトナー2をトナ
ー濃度8重量%となるように混合し二成分系現像剤を得
た。トナーの摩擦帯電量は、−24.0μC/gであっ
た。
【0144】実施例1と全く同様にして画像出しを行っ
た。キャリア付着、トナーカブリなどは実施例1と同様
の良好な結果を得た。但し、実施例1同様に転写効率を
測定すると、90%であった。
【0145】<実施例6>実施例1の感光ドラムの表面
機能層のうち第5層の電荷注入層に、4フッ化エチレン
樹脂粒子と分散剤を分散しないこと以外は全く同様の感
光ドラムを用い、他の現像剤、現像条件等を全く実施例
1と同様にして画像出しを行った。感光ドラムの表面抵
抗は3×1010Ωであった。
【0146】その結果、実施例1同様に良好な結果を得
られた。
【0147】<比較例1>キャリアDとトナー1をトナ
ー濃度8重量%となるように混合し二成分系現像剤を得
た。トナーの摩擦帯電量は、−23.5μC/gであっ
た。
【0148】実施例1と全く同様にして画像出しを行っ
た結果、ベタ画像濃度は十分であったが、細線再現性、
キャリア付着及びトナーカブリがいずれも悪い結果とな
った。
【0149】<比較例2>実施例1の感光ドラムの表面
機能層のうち第5層の電荷注入層に添加する低抵抗化し
たSnO2粒子を、光硬化性のアクリル樹脂に対して1
25重量%分散すること以外は全く同様の感光ドラムを
用い、他の現像剤、現像条件等は全く実施例1と同様に
して画像出しを行った。感光ドラムの表面抵抗は5×1
9Ωであった。
【0150】その結果、細線再現性が悪く、微視的に見
ると画像流れが起こっていることがわかった。
【0151】<比較例3>実施例1の感光ドラムの表面
機能層のうち第5層を除く構成とした以外は全く同様の
感光ドラムを用い、他の現像剤、現像条件等は全く実施
例1と同様にして画像出しを行った。感光ドラムの表面
抵抗は3×1016Ωであった。
【0152】その結果、帯電ゴーストの発生とそれに起
因する細線再現性の悪化、トナーカブリの発生が見られ
た。
【0153】
【表2】
【0154】表2中の評価方法、基準は次の通りであ
る。
【0155】(1)画像濃度:画像濃度はSPIフィル
ターを装着したマクベス社製マクベスカラーチェッカー
RD−1255を使用して、普通紙上に形成された画像
の相対濃度として測定した。
【0156】(2)ライン再現性:オリジナル画像及び
標準サンプルを参考にして目視により評価した。
【0157】(3)キャリア付着:ベタ白画像を画出し
し、現像部とクリーナー部との間の感光ドラム上の部分
を透明な接着テープを密着させてサンプリングし、5c
m×5cm中の感光ドラム上に付着していた磁性キャリ
ア粒子の個数をカウントし、1cm2あたりの付着キャ
リアの個数を算出する。 優:10個/cm2未満 良:10個〜20個/cm2未満 可:20個〜50個/cm2未満 やや悪い:50個〜100個/cm2未満 悪い:100個/cm2以上
【0158】(4)カブリ 画出し前の普通紙の平均反射率Dr(%)を東京電色株
式会社製デンシトメータTC−6MCによって測定し
た。一方、普通紙上にベタ白画像を画出しし、次いでベ
タ白画像の反射率Ds(%)を測定した。カブリ(%)
は下記式 fog(%)=Dr(%)−Ds(%) から算出する。 優:1.0(%)未満 良:1.0〜1.5(%)未満 可:1.5〜2.0(%)未満 やや悪い:2.0〜3.0(%)未満 悪い:3.0(%)以上
【0159】
【発明の効果】本発明によれば、潜像担持体に帯電部材
を接触させて帯電させる接触帯電装置を有する画像形成
方法において、実質的に高抵抗である現像磁性キャリア
を用いて接触二成分系AC現像を行うことで、細線再現
性に優れ、トナーカブリやキャリア付着のない高画質化
を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に好適な画像形成装置の模式図である。
【図2】本発明の実施例に用いた現像バイアス波形を示
したものである。
【図3】本発明のキャリア、キャリアコア及び金属酸化
物などの比抵抗を測定する装置の模式図である。
【符号の説明】
1 現像スリーブ(現像剤担持体) 2 感光ドラム(潜像担持体) 3 接触帯電部材 4 転写ドラム 5 露光手段 6 クリーナー 7 転写材 21 下部電極 22 上部電極 23 絶縁物 24 電流計 25 電圧計 26 定電圧装置 27 キャリア 28 ガイドリング d 試料厚み E 抵抗測定セル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 克彰 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 (72)発明者 橋本 浩一 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 (72)発明者 日比野 勝 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 平5−249748(JP,A) 特開 平7−271194(JP,A) 特開 平8−69165(JP,A) 特開 平5−237369(JP,A) 特開 平8−6303(JP,A) 特開 平5−150664(JP,A) 特開 平7−295389(JP,A) 特開 平8−95288(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/09

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面抵抗が1×1010〜1×1016Ωで
    ある電荷注入層を有する静電潜像担持体と、磁性キャリ
    アとトナーを含有する二成分系現像剤を担持する現像剤
    担持体とを対向させて配設し、現像する画像形成方法に
    おいて、 該磁性キャリアはコートキャリアで、該磁性キャリアの
    キャリアコアの比抵抗が1×1010Ωcm以上であり、
    該磁性キャリアの比抵抗が1×1012Ωcm以上であ
    り、該磁性キャリアの個数平均粒径が5〜100μmで
    あり、該現像剤担持体上に形成する現像剤磁気ブラシを
    該潜像担持体に接触させ、交番電界を印加しつつ現像を
    行うことを特徴とする画像形成方法。
  2. 【請求項2】 二成分系現像剤を構成する磁性キャリア
    のキャリアコアが、バインダー樹脂及び表面を親油化処
    理した磁性金属酸化物を有ることを特徴する請求項
    1に記載の画像形成方法。
  3. 【請求項3】 二成分系現像剤を構成する磁性キャリア
    のキャリアコアが、バインダー樹脂、表面を親油化処理
    した磁性金属酸化物及び非磁性金属酸化物を有し、該
    性金属酸化物粒子の個数平均粒径raと非磁性金属酸化
    物粒子の個数平均粒径rbとの比rb/raが1.0を超
    えることを特徴とする請求項1に記載の画像形成方法。
  4. 【請求項4】 該金属酸化物総量のうち該磁性金属酸化
    物の占める割合が30〜95重量%であることを特徴と
    する請求項3に記載の画像形成方法。
  5. 【請求項5】 該キャリアコア粒子のバインダー樹脂が
    硬化性の樹脂であり、重合法により得られる樹脂キャリ
    アコア粒子であることを特徴とする請求項2乃至4のい
    ずれかに記載の画像形成方法。
  6. 【請求項6】 二成分系現像剤を構成する磁性キャリア
    の磁場1キロエルステッドにおける磁気力が、40〜2
    50emu/cm3であることを特徴とする請求項1乃
    至5のいずれかに記載の画像形成方法。
  7. 【請求項7】 静電潜像担持体の帯電部材が、磁性粒子
    で構成された磁気ブラシであり、該磁性粒子の比抵抗が
    1×105〜1×108Ωcmであり、二成分系現像剤を
    構成する磁性キャリアの磁場1キロエルステッドにおけ
    る磁化の強さより高めた磁性粒子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】 二成分系現像剤を構成するトナーの一部
    又は全部が重合法により製造されていることを特徴とす
    る請求項1乃至7のいずれかに記載の画像形成方法。
  9. 【請求項9】 BET法による比表面積が100m2
    g以上である無機微粒子又は有機微粒子又はそれらの混
    合物が外添剤として二成分系現像剤に含有されているこ
    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】 現像剤担持体の回転の進行方向と潜像
    担持体の回転の進行方向が、対向部において互いにカウ
    ンター方向であ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。
  11. 【請求項11】 現像剤担持体の表面形状が、 0.2μm≦中心線平均粗さ(Ra)≦5.0μm 10μm≦凹凸の平均間隔(Sm)≦80μm 0.05≦Ra/Sm≦0.5 上記条件を満足することを特徴とする請求項1乃至10
    のいずれかに記載の画像形成方法。
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