JP2000258992A

JP2000258992A - 画像形成方法及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2000258992A
Application number: JP6594199A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Ozawa; 一郎小澤; Masanori Shida; 昌規志田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-03-12
Filing date: 1999-03-12
Publication date: 2000-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】滑剤を有する小粒径重合トナーを用いた２成
分系磁気ブラシ現像方式において現像スリーブ汚染の発
生を抑制し、現像スリーブ上のＭ／Ｓ量の低下を防ぎ、
高画質画像の形成を可能とした画像形成方法及び画像形
成装置の提供。【解決手段】潜像形成媒体上に形成された静電潜像
を、内部に固定された磁界発生手段を有し、滑剤成分を
含有する非磁性重合トナーと磁性キャリアとを有する２
成分系現像剤を現像領域へと担持搬送する回転可能な現
像剤担持体を有する現像装置により現像する画像形成方
法において、４〜９μｍの重量平均粒径を有し、その形
状係数ＳＦ−１が１００〜１４０、ＳＦ−２が１００〜
１２０の範囲にある非磁性トナーを使用し、且つ、２．
０μｍ＜Ｒｚ＜４．５μｍを満足する表面粗さを有する
ブラスト処理された現像剤担持体を使用する画像形成方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式、静
電記録方式等によって像担持体上に形成された静電潜像
を現像して可視画像を形成する複写機、プリンタ、記録
画像表示装置、ファクシミリ等の画像形成装置及び画像
形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、現像剤担持体の表面に顕画剤とし
ての乾式現像剤を担持させ、静電潜像が担持された潜像
形成媒体（以下、像担持体と呼ぶ）の表面近傍に現像剤
を搬送供給し、そして、像担持体と現像剤担持体との間
に交互（交番）電界を印加しながら静電潜像を現像して
顕像化する方法がよく知られている。尚、上記現像剤担
持体は、一般に現像スリーブが用いられる場合が多いの
で以下の説明では「現像スリーブ」といい、又、像担持
体は、一般に感光体ドラムが用いられる場合が多いの
で、以下の説明では「感光体ドラム」ということにす
る。

【０００３】上記現像方法として、従来より、例えば、
２成分系組成（キャリア粒子とトナー粒子の混合物）か
らなる現像剤（２成分系現像剤）により、内部に磁石を
配置した現像スリーブの表面に磁気ブラシを形成させ、
微少な現像間隙を保持して対向させた感光体ドラムに、
この磁気ブラシを摺擦又は近接させ、現像スリーブと感
光体ドラム間（以下、Ｓ−Ｄ間と呼ぶ）に連続的に交互
電界を印加することによって、トナー粒子の現像スリー
ブ側から感光体ドラム側への転位及び逆転位を繰り返し
行わせて現像を行う、所謂、磁気ブラシ現像方法が知ら
れている（例えば、特開昭５５−３２０６０公報、特開
昭５９−１６５０８２公報参照）。又、簡易なカラー現
像や多重現像を目的とした２成分系現像剤を用いた非接
触方式の交互電界現像法も知られている（例えば、特開
昭５６−１４２６８号公報、特開昭５８−６８０５１号
公報、特開昭５６−１４４４５２号公報、特開昭５９−
１８１３６２号公報、特開昭６０−１７６０６９号公報
参照）。

【０００４】そして近年、更なる転写性の向上及び画質
の向上を目的として、重合法を利用し、形状がほぼ球形
のトナー粒子を生成する方法が開発されている。このよ
うなトナー粒子によって構成されているトナーは、トナ
ー粒子の形状因子により、感光ドラムとの離型性がよ
く、この結果、高い転写効率が得られ、特に、高濃度の
大面積画像が高品位となるという利点がある。

【０００５】しかし一方で、上記のようなトナーを用い
て２成分系現像を行った場合には、トナー粒子の形状が
球形に近いために現像スリーブと現像剤の摩擦係数μが
低くなってしまうことが起こる。このため、通常は、サ
ンドブラスト等の方法によって現像スリーブの表面を粗
す処理が行なわれている。表面粗さＲｚが小さい場合
は、摩擦係数μが小さくなるため、現像剤が安定して搬
送されず、一方、Ｒｚが大きい場合は、現像スリーブ全
体にわたってＲｚの均一性を保つのが困難となり、現像
剤が均一に搬送されないことが生じる。従って、所望の
現像スリーブ上に現像剤をコートした場合に、単位面積
当たりの現像剤の重量（以下、Ｍ／Ｓ量と称す）を、安
定に且つ均一な状態でコートすることが困難となる。こ
の現像スリーブ上のＭ／Ｓ量は、画質に密接に関係して
おり、所望のＭ／Ｓ量を長期にわたり安定に得ること
が、耐久において高画質を長く維持させるための重要な
要件となる。この問題は、従来より、現像スリーブ上の
表面粗さを適度な大きさにすることで、具体的には、表
面粗さをＲｚとした場合に、２μｍ＜Ｒｚ＜３０μｍの
範囲内にすることで解決が図られている。この結果、上
記した重合トナーを有する現像剤を用いた場合に、現像
スリーブ上に所望のＭ／Ｓ量を安定に且つ均一な状態で
コートすることが可能となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、球状粒
子からなる重合トナーを用いる２成分系現像において
は、現像スリーブの表面粗さＲｚを、２μｍ＜Ｒｚ＜３
０μｍとすることで、現像剤の搬送性を安定させること
が可能となる。しかしながら、最近の更なる高画質化に
伴い、より小粒径のトナー粒子の使用が求められるにつ
れて、砥粒が大きいサンドブラスト等による現像スリー
ブの表面処理においては、ブラスト処理に使用する粒子
の形状が突起等を持った不定形であるため、Ｒｚが大き
くなり、又、凹凸のピークとピークの平均間隔（Ｓｍ）
が狭くなり、そのため以下のような問題が発生してい
る。

【０００７】即ち、本発明者らの検討によれば、オイル
レス定着を可能とし、装置構成の簡便化等を図るため
に、トナー自身にワックス成分等を含有させることが行
なわれているが、この場合に、トナーに圧力がかかるこ
とでワックス成分がしみ出して現像スリーブに付着する
ことが生じたり、又、外添剤や微粉トナー等が磁気ブラ
シに保持されながら現像スリーブを摺擦した場合に、現
像スリーブの凹部に、これらの成分が熱的・静電気的に
徐々に付着し、現像スリーブを汚染させることが生じる
ことが分かった。このような汚染が進むと、現像スリー
ブの表面粗さが実質上小さくなり、搬送力を低下させ、
Ｍ／Ｓ量が徐々に減少してしまう現象が発生することに
なる。更に、磁気キャリアに磁化量の大きなものを用い
た場合に、上記の現象がより顕著となることも分かっ
た。即ち、このような態様の場合には、現像スリーブと
磁気キャリアの磁気的付着力が大きくなるので、キャリ
アに付着しているトナーがより強い力で現像スリーブに
押し付けられ、この結果、上記ワックス成分等が、より
現像スリーブに付着し易くなり、現像スリーブの汚染を
増大させているからであると考えている。

【０００８】従って、本発明の目的は、ワックス成分や
外添剤等を含有する小粒径の重合トナーを用いた従来の
２成分系磁気ブラシ現像方式において生じていた、現像
スリーブ表面へのワックス成分や外添剤等の付着を有効
に防止し、現像スリーブ汚染の発生を抑制し、現像スリ
ーブ上のＭ／Ｓ量の低下を防ぎ、現像スリーブ上に安定
に且つ均一な状態で現像剤をコートすることによって高
画質画像の形成を可能とした画像形成方法、及び該方法
を適用した画像形成装置を提供することにある。

【０００９】

【問題を解決するための手段】上記目的は、下記の本発
明により達成される。即ち、本発明は、初期帯電を施し
た潜像形成媒体上に画像露光手段により画像信号に対応
した部分の電荷を消去して静電潜像を形成した後、該静
電潜像を、上記潜像形成媒体に対向して設けられ、その
内部に複数の固定された磁界発生手段を有し、且つ、重
合法により生成された滑剤成分（ワックス等）を含有す
る非磁性トナーと磁性キャリアとを有する２成分系現像
剤を現像領域へと担持搬送するために回転可能に構成さ
れた現像剤担持体を有する現像装置によって現像する過
程を有する画像形成方法において、４〜９μｍの重量平
均粒径を有し、且つ、その形状係数ＳＦ−１が１００〜
１４０、ＳＦ−２が１００〜１２０の範囲内にある非磁
性トナーを使用し、更に、表面粗さをＲｚとした場合
に、２．０μｍ＜Ｒｚ＜４．５μｍの条件を満足するよ
うにブラスト処理された表面形状を有する現像剤担持体
を使用することを特徴とする画像形成方法、及び、初期
帯電を施した潜像形成媒体上に、画像露光手段により画
像信号に対応した部分の電荷を消去して静電潜像を形成
し、該静電潜像を現像領域で可視画像に現像するための
現像手段を有する画像形成装置において、上記現像手段
が、上記潜像形成媒体に対向して設けられ、その内部に
複数の固定された磁界発生手段を有し、且つ、重合法に
より生成された滑剤成分（ワックス等）を含有する非磁
性トナーと磁性キャリアとを有する２成分系現像剤を現
像領域へと担持搬送するための回転可能な現像剤担持体
を有する現像装置であって、且つ、上記非磁性トナー
が、４〜９μｍの重量平均粒径を有し、その形状係数Ｓ
Ｆ−１が１００〜１４０、ＳＦ−２が１００〜１２０の
範囲内にある非磁性トナーであり、更に、上記現像剤担
持体の表面がブラスト処理され、その表面形状が、表面
粗さをＲｚとした場合に、２．０μｍ＜Ｒｚ＜４．５μ
ｍの条件を満足するように構成されていることを特徴と
する画像形成装置である。

【００１０】又、本発明の好ましい形態は、現像剤担持
体が、表面に比較的滑らかな凹部と凸部を有し、且つ、
凹部と凸部のピークとピークの平均間隔をＳｍで表した
場合に２０μｍ＜Ｓｍ＜８０μｍの条件を満足するよう
に構成されていることである。又、本発明の好ましい形
態は、上記で使用される磁性キャリアが、１ｋＯｅの磁
界中における磁化量が３０〜２００ｅｍｕ／ｃｍ³の範
囲内にあって、且つ、個数平均粒径が１０〜６０μｍの
範囲内にあることである。更に、本発明の好ましい形態
は、潜像形成媒体と現像剤担持体とが対向している現像
領域で、両担持体が互いに逆方向に移動するように構成
されていることである。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、好ましい実施の形態を挙げ
て、本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の構成を
有する電子写真方式のフルカラー画像形成装置の概略構
成図である。この画像形成装置は、矢印方向に回転する
感光ドラム３を備え、その周囲に、帯電器４、４つの現
像器、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ、１ＢＫを備えた回転式現像装
置１、転写用帯電器１０、除電用帯電器１３、分離帯電
器１４、クリーニング手段１２、及び感光ドラム３の上
方に配置されたレーザービームスキャナーＬＳ等からな
る画像形成手段から構成されている。上記の各現像器
は、夫々、トナー粒子とキャリア粒子を含有する各色の
２成分系現像剤を感光ドラム上に供給するためのもので
ある。現像器１Ｍ内の現像剤にはマゼンタトナーが、現
像器１Ｃ内の現像剤にはシアントナーが、現像器１Ｙ内
の現像剤にはイエロートナーが、現像器１ＢＫ内の現像
剤にはブラックトナーが夫々含有されており、これによ
って各色のトナー画像の形成を可能にしている。ＣＣＤ
等の光電変換素子を有する原稿読み取り装置では、原稿
のマゼンタ画像情報、シアン画像情報、イエロー画像情
報、及び白黒画像情報に対応する画像信号が出力され、
レーザービームスキャナーＬＳに内蔵された半導体レー
ザーが、これらの画像信号に対応して制御され、レーザ
ービームＬを射出するように構成されている。尚、同様
にして、電子計算機からの各色画像の出力信号に応じて
プリントアウトすることもできる。

【００１２】上記のように構成されているフルカラー画
像形成装置全体のシーケンスについて説明すると、先
ず、感光体ドラム３が、帯電器４によって一様に帯電さ
れる。次に、マゼンタ画像信号により変調されたレーザ
ー光Ｌにより走査露光が行われ、感光ドラム３上に静電
潜像が形成され、現像位置に定置されたマゼンタ現像器
１Ｍによって、この静電潜像は反転現像される。一方、
給紙カセットＣから取り出され、給紙ガイド５ａ、給紙
ローラ６、給紙ガイド５ｂを経由して進行してきた紙等
の転写材は、転写ドラム９のグリッパ７により保持さ
れ、当接用ローラ８とその対向極によって静電的に転写
ドラム９に巻き付けられる。転写ドラム９は、感光ドラ
ム３と同期して図示矢印方向に回転しており、マゼンタ
現像器１Ｍで現像されたマゼンタ画像は、転写部におい
て転写帯電器１０によって転写材に転写される。転写ド
ラム９はそのまま回転を継続し、次の色（図１において
はシアン）の画像の転写に備える。

【００１３】一方、感光ドラム３は、帯電器１１により
除電され、クリーニング手段１２によってクリーニング
され、再び帯電器４によって帯電され、次のシアン画像
信号により変調されたレーザービームＬにより前記のよ
うな露光を受け、シアン画像信号に基づいた静電潜像が
形成される。この間に現像装置１は回転して、シアン現
像器１Ｃが所定の現像位置に定置されていて、シアンに
対応する静電潜像の反転現像が行われて、シアン画像が
形成される。続いて、以上の工程を、夫々イエロー画像
信号、及び白黒画像信号に対しても行い、４色分画像
（トナー像）の転写が終了すると、転写材は、各帯電器
１３及び１４により除電され、前記グリッパ７を解除す
るとともに、分離爪１５によって転写ドラム９から分離
され、搬送ベルト１６で定着器（熱ローラ定着器）１７
に送られる。定着器１７では、転写材上に重なって形成
されている４色の画像を定着する。こうして一連のフル
カラー画像形成シーケンスが終了し、所望のフルカラー
画像が形成される。

【００１４】次に、図２を用いて現像器について説明す
る。尚、各現像器は同一の構成を備えているので、現像
器１Ｍについてのみ説明を行う。現像器１Ｍは現像容器
１８を備え、その内部は隔壁１９によって現像室Ｒ１と
撹拌室Ｒ２に区画され、撹拌室Ｒ２の上方にはトナー貯
蔵室Ｒ３があり、中には補給用トナー２０が収容されて
いる。トナー貯蔵室Ｒ３下部にある補給口２１からは、
現像で消費されたトナーに見合った量のトナーが撹拌室
Ｒ２内に落下補給される。一方、現像室Ｒ１及び撹拌室
Ｒ２内には、上記トナー粒子と磁性キャリアが混合され
た現像剤２２が収容されている。本発明で用いるトナー
粒子及び磁性キャリアについての詳細は後述する。現像
室Ｒ１内には、現像剤搬送スクリュー２３が収容されて
おり、回転駆動により現像剤２２を、現像スリーブ２５
の長手方向に沿って搬送する。スクリュー２４による現
像剤搬送方向はスクリュー２３によるそれとは反対方向
である。隔壁１９には手前側と奥側に開口が設けられて
おり、スクリュー２３で搬送された現像剤がこの開口の
１つからスクリュー２４に受渡され、スクリュー２４で
搬送された現像剤が、上記の開口の他の１つからスクリ
ュー２３に受渡される。

【００１５】現像剤容器１８の感光ドラム３に近接する
部位には開口部が設けられ、該開口部に、アルミニウム
や非磁性ステンレス鋼等の材質からなり、その表面に適
度な凹凸を有する表面がブラスト処理された非磁性現像
スリーブ２５が設けられている。該現像スリーブ２５
は、矢印ｂの方向（現像領域２６において、感光体ドラ
ム３の回転方向とは逆方向）に周速度Ｖｂで回転し、現
像容器開口下端にある層厚規制ブレード２８によって、
その表面に適正な層厚に規制された現像剤層を形成した
後、該現像剤を、感光ドラム３に対向している現像領域
２６へと担持搬送する。尚、現像スリーブ２５の回転方
向は上記方向に限定されず、感光体回転方向と同方向に
回転するものであっても構わない。

【００１６】そして、現像スリーブ２５に担持された現
像剤によって形成された磁気ブラシが、現像領域２６で
矢印ａ方向に周速度Ｖａで回転する感光体３に接触する
結果、感光ドラム３上に形成されている静電潜像は、こ
の現像領域２６で現像される。この際、現像スリーブ２
５の周速度Ｖｂは、感光ドラム周速比１３０〜２００％
であることが望ましく、１５０〜１８０％であれば更に
よい。即ち、上記の範囲以下では充分な画像濃度が得ら
れにくく、又、それ以上では現像剤の飛散を生じ易い。

【００１７】図２に示したように、現像スリーブ２５内
にはローラ状の磁石２９が固定配置されている。この磁
石２９の構成としては、先ず、現像領域２６に対峙して
現像磁極Ｓ１が配置されている。この現像磁極Ｓ１が、
現像領域２６に形成する現像磁界により、前記した現像
剤の磁気ブラシが現像スリーブ２５上に形成され、この
磁気ブラシが感光ドラム３に接触して、感光ドラム３上
に形成された静電潜像を現像する。この際、磁気ブラシ
に付着しているトナーのみならず、現像スリーブ２５表
面に付着しているトナーも静電潜像の画像領域に転移し
て、静電潜像の現像が行なわれる。図２に示した例で
は、磁石２９は、上記現像磁極Ｓ１の他に、Ｎ１、Ｎ
２、Ｎ３及びＳ２極を有している。かかる構成によっ
て、従来と同様に、現像スリーブ２５は、その回転によ
って上記構成を有する磁石２９表面上を移動していく間
に、Ｎ３極によって塗布された現像剤が、層厚規制ブレ
ード２８を通過して層厚を規制された状態で現像磁極Ｓ
１に至り、その磁界中で穂立ちし、ここで、上記のよう
にして現像剤が像担持体３上の静電潜像を現像する。そ
の後、現像スリーブ２５上の現像剤は、Ｎ２極及びＮ３
極間の反発磁界により撹拌室Ｒ１内へ落下する。更に、
撹拌室Ｒ１内に落下した現像剤は、スクリュー２３及び
２４により撹拌搬送され、上記の過程が繰り返される。

【００１８】次に、本発明で用いる現像スリーブについ
て詳述する。従来例で述べたように、本発明者らは、現
像スリーブ上のＭ／Ｓ量低下という現象を、トナーのワ
ックス成分等による現像スリーブ表面の汚染によって引
き起こされたものと考えている。即ち、本発明者等の検
討によれば、最近の高画質化に伴って小粒径トナーの使
用が求められるにつれて、トナーの重量平均粒径が小さ
い場合、具体的には４〜９μｍ程度の小粒径トナーの場
合には、現像スリーブ表面の粗さＲｚがより小さい方が
現像スリーブ汚染の発生の抑制には効果があることが分
かった。更なる検討の結果、現像スリーブ表面の粗さＲ
ｚを、特に使用するトナー粒径の１／２程度とすること
が最適であることが分かった。即ち、現像スリーブの表
面の粗さＲｚがより大きいと、搬送性をよくすることが
できるが、その一方で現像剤にかかる摺擦力が強くなり
過ぎるために、耐久時における現像剤の劣化が大きくな
るため好ましくない。又、Ｒｚが大きくなると、画像形
成に使用するトナーの平均粒径よりも小さい微小トナー
成分や不純物等がスリーブ表面の凹部に入り込み、蓄積
することで、スリーブ表面のＲｚが変動し、スリーブ上
のＭ／Ｓ量の低下を招くことにもなる。従って、本発明
においては、現像スリーブの表面の粗さをＲｚとした場
合に、現像スリーブの表面形状が、２．０μｍ＜Ｒｚ＜
４．５μｍの値を満足するものを使用する。より好まし
くは、２．０μｍ＜Ｒｚ＜３．０μｍの値を満足する表
面形状を有する現像スリーブを使用する。

【００１９】又、本発明者等の更なる検討の結果、重量
平均粒径が４〜９μｍ程度の小粒径の非磁性トナーを用
いて行なう画像形成の際に使用する現像スリーブとし
て、表面に比較的滑らかな凹部と凸部を有し、且つ、凹
部と凸部のピークとピークの平均間隔をＳｍで表した場
合に２０μｍ＜Ｓｍ＜８０μｍの条件を満足するように
構成されているものを使用することがより好ましいこと
がわかった。そして、このような構成を有する現像スリ
ーブは、従来のサンドブラスト処理に代えて、現像スリ
ーブの表面処理をガラスビーズによるブラスト処理を行
うことによって作製することができることもわかった。
即ち、ガラスビーズによるブラスト処理によれば、図３
に示したように、従来のサンドブラストによる処理と比
べて、搬送力に大きく影響するＲｚの値を変えずに凹凸
のピークとピークの間隔（Ｓｍ）を大きくすることがで
き、現像スリーブ表面の凹凸を滑らかにすることができ
る。このような滑らかな凹凸を有する現像スリーブを使
用すれば、現像スリーブ表面の凹凸部等へトナーが押し
つけられる力を小さくできる結果、ワックスや外添剤が
現像スリーブに付着することが有効に防止される。

【００２０】更に、本発明においては、現像剤として、
重合法により生成された滑剤成分（ワックス等）を含有
する非磁性トナーと磁性キャリアとを有する２成分系現
像剤を用いるが、その際に、トナーとして重量平均粒径
が４〜９μｍ程度の小粒径の非磁性トナーと共に、磁性
キャリアとして、個数平均粒径が１０〜６０μｍの範囲
内にあるものを使用することが好ましい。そして、この
場合には特に、表面形状として、２０μｍ＜Ｓｍ＜８０
μｍの条件を満足するように構成された現像スリーブを
使用することが好ましい。

【００２１】即ち、現像スリーブ表面にある凹部と凸部
のピークとピークの平均間隔Ｓｍが２０μｍ以下と狭く
なると、トナーに含有されているワックスや外添剤等に
よる現像スリーブ汚染が問題となり、逆に、Ｓｍが８０
μｍ以上と広くなると、凹凸の数が減少することによっ
て搬送性の低下が生じ、現像スリーブ上の現像剤が安定
した状態でコートされなくなってしまう。尚、本発明で
使用する上記のような表面形状を有する現像スリーブを
得るための表面処理方法は、上記したガラスビーズによ
るブラスト処理方法に限定されるわけではなく、現像ス
リーブ表面を突起の少ない粒子を用いてブラスト処理す
る等、形成される凹凸を滑らかなものにすることができ
るるものであれば、いずれの方法であってもよい。

【００２２】本発明において使用した現像スリーブの表
面形状の測定方法について以下に説明する。本発明にお
いて、現像スリーブのＲｚ及びＳｍは、ＪＩＳ−Ｂ０６
０１及びＩＳＯ４６８に記載されている十点平均粗さ及
び凹凸の平均間隔を規定する場合に使用する測定値を用
い、次式によって求めた。各測定は、接触式表面粗さ測
定器ＳＥ−３３００（小坂研究所社製）を用いて行っ
た。

【００２３】

【数１】

【００２４】次に、本発明で用いるキャリアについて説
明する。先に説明したように、本発明においては、現像
剤として、重合法により生成された滑剤成分（ワックス
等）を含有する球形形状の非磁性トナーと、磁性キャリ
アとを有する２成分系現像剤を用いるが、その際に、磁
性キャリアとして、１ｋＯｅの磁界中における磁化量が
３０〜２００ｅｍｕ／ｃｍ³の範囲内にあって、且つ、
個数平均粒径が１０〜６０μｍの範囲内にある低磁化キ
ャリアを用いることが好ましく、このようなキャリアを
上記球形重合トナーとの組み合わせによる２成分系現像
方式において、更なる高画質化の達成を図る。

【００２５】本発明者らの検討によれば、Ｓ−Ｄ間ギャ
ップが３００〜１０００μｍ、Ｍ／Ｓ量が２０〜５０ｍ
ｇ／ｃｍ²の条件下、Ｔ／Ｄ比（現像剤中におけるトナ
ーの重量比）が５〜１２％の範囲内の２成分系現像剤を
用いる場合には、キャリアとして磁化量が２００ｅｍｕ
／ｃｍ³以下、好ましくは１４０ｅｍｕ／ｃｍ³以下のも
のを用いれば、現像スリーブに現像剤が磁気的に引きつ
けられる力は、汎用的に利用されているＣｕ−Ｚｎフェ
ライト（約２８０ｅｍｕ／ｃｍ³）の場合よりもかなり
小さいものとなる。その結果、現像スリーブとキャリア
の磁気的付着力が小さくなるので、それらに挟まれてい
るトナーが現像スリーブに押し付けられる力が軽減さ
れ、ワックス成分を含有する重合トナーを使用した系に
おいても、現像スリーブにおけるワックスや外添剤等の
付着による汚染を、より有効に防止することが可能にな
る。更に、ワックスを含有した重合トナーの高離型性、
及びキャリア付着の抑制を考慮すると、１ｋＯｅの磁界
中における磁化量が３０〜２００ｅｍｕ／ｃｍ³、好ま
しくは８０〜１４０ｅｍｕ／ｃｍ³の範囲内にある磁気
特性を有するキャリアを用いることが適正である。即
ち、上記の値が、３０ｅｍｕ／ｃｍ³よりも小さい磁気
特性を有する磁性キャリアを用いた場合には、キャリア
付着が増大するだけでなく、現像スリーブ上に磁気的に
現像剤を安定な状態で塗布し、搬送することが難しくな
る。この場合に、本発明のように重合球形トナーを使用
すると、その形状因子により、特に搬送性が悪化する。
一方、１ｋＯｅの磁界中における磁化量が２００ｅｍｕ
／ｃｍ³を超えると、ワックスを含有する重合トナーを
使用する系では、現像スリーブ汚染が激しくなる。

【００２６】上記キャリアの磁化量の適正化と同時に、
キャリアの平均粒径範囲、更には比抵抗の範囲を適正化
することによって、更に、キャリア付着の抑制、画像劣
化を確実に防止しながらの現像スリーブ汚染の防止を達
成でき、従来技術の問題点の解決が図られる。つまり、
使用するキャリアの個数平均粒径を１０〜６０μｍの範
囲内に制御することで、微粒径キャリアの感光体への付
着、大粒径キャリアによるハキメムラの見え易さを有効
に防止することが可能となる。又、キャリアの比抵抗を
１０¹⁰〜１０¹⁴Ω・ｃｍ以上の範囲内にすることで、先
に述べたような低磁化量のキャリアを使用した場合であ
っても、電荷注入によるキャリア付着を有効に防止で
き、且つ、キャリアのチャージアップによる画像劣化を
有効に防止できるようになる。

【００２７】更に、上記した低磁化量のキャリアを用い
ることで、形成されたベタ画像等に生じる恐れのあるハ
キメムラの抑制以外にも、下記に述べる理由によって高
画質化の達成が可能になる。即ち、低磁化量のキャリア
を用いると、現像スリーブ上に磁気ブラシが形成された
場合に、隣り合う磁気ブラシの磁気的な相互作用を小さ
くできるので、形成された磁気ブラシの穂が緻密に、且
つ短くなり、この結果、解像度の高い画像を提供するこ
とが可能となる。本発明において好適に使用できる上記
低磁化量キャリアは、例えば、バインダー樹脂と磁性金
属酸化物及び非磁性金属酸化物からなる樹脂磁性キャリ
アを重合法によって作製することによって得られるが、
この製造方法だけにとどまらず、フェライトキャリア等
の磁化量を適宜に制御して作製しても構わない。

【００２８】次に、磁性キャリアの磁化量、粒径及び比
抵抗の各測定方法について説明する。キャリアの磁化量
は、理研電子（株）製の振動磁場型磁気特性自動記録装
置を用いて、１キロエルステッド（ｋＯｅ）の外部磁場
中に円筒状にパッキングしたキャリアを入れてその磁化
の強さを求め、その後、キャリアの真比重を掛けること
で、磁化量（ｅｍｕ／ｃｍ³）を算出した。

【００２９】又、キャリアの粒径については、ランダム
に３００個抽出したキャリア粒子を走査電子顕微鏡によ
って撮影し、これを、ニレコ社（株）製の画像処理解析
装置Ｌｕｚｅｘ３により解析し、水平方向フェレ径をも
ってキャリア粒径とし、キャリアの個数平均粒径を算出
した。

【００３０】更に、キャリアの比抵抗は、下記の方法に
よって測定した。図４に示す測定装置を用い、セルＥ
に、キャリア３３に接するように電極３０及び３１を配
し、該電極間に電圧３２を印加し、そのとき流れる電流
を測定することによって比抵抗を求めた。この際に用い
た比抵抗の測定条件は、充填キャリアと電極との接触面
積Ｓを約２．３ｃｍ²、厚みｄを約２ｍｍ、上部電極３
１の荷重１８０ｇ、測定電界強度を５×１０⁴Ｖ／ｍと
した。

【００３１】次に、本発明で使用する２成分系現像剤を
構成する上記した磁性キャリアと共に用いるトナーにつ
いて説明する。本発明では、重合法により生成された滑
剤成分を含有する非磁性トナーであって、４〜９μｍの
重量平均粒径を有し、その形状係数ＳＦ−１が１００〜
１４０、ＳＦ−２が１００〜１２０の範囲内にある非磁
性トナーを用いる。本発明で使用するトナーは、従来例
で説明したように、高転写効率を実現することが可能
で、又、オイルレス定着を達成するために、活剤成分と
してワックス成分を含有する重合トナーを使用すること
が好ましい。重合トナーは、例えば、懸濁重合法を利用
し、結着樹脂のモノマー成分に、着色剤及び荷電制御剤
を添加したモノマー組成物を作製し、これを水系の媒体
中で懸濁し重合させることで、球形状のトナー粒子とし
て容易に得られる。尚、重合トナーの作製方法としては
上記手法に限られるものではなく、乳化重合法等で生成
しても構わず、又、モノマー組成物中に他の添加物が入
っていても構わない。

【００３２】又、上記のようにして得られる球形のトナ
ー粒子としては、特に、その形状係数ＳＦ−１が１００
〜１４０、及びＳＦ−２が１００〜１２０であるものを
使用する。これは、画像形成に使用した場合に、高転写
効率を維持することができるからである。ここで、形状
係数ＳＦ−１、ＳＦ−２とは、日立製作所ＦＥ−ＳＥＭ
（Ｓ−８００）を用い、トナーを１００個無作為にサン
プリングし、その画像情報をインターフェースを介して
ニコレ社製画像解析装置（Ｌｕｓｅｘ３）に導入し解析
を行い、下式より算出し得られた値と定義される。即
ち、ＳＦ−１は球形度合いを示し、１００の場合は、ト
ナー粒子が真球であることを示し、ＳＦ−１の値が大き
くなると球形から徐々に不定形となる。ＳＦ−２は、粒
子表面の凹凸の度合いを示し、この値が大きいほど、ト
ナー粒子の表面形状が滑らかでなく、凹凸が顕著である
ことを示している。

【００３３】

【数２】

【００３４】次に、本発明の好ましい形態の画像形成装
置で用いるカウンター現像方式について説明する。即
ち、本発明においては、潜像形成媒体と現像剤担持体と
が対向している現像領域で、両担持体が互いに逆方向に
移動するように構成されているカウンター現像方式を用
いると、更に優れた効果が得られる。上記した様に、４
〜９μｍの重量平均粒径を有する重合法により生成され
た滑剤成分（ワックス等）を含有する非磁性トナーを用
いる場合には、ガラスビーズ等の突起の少ない粒子を用
いてブラスト処理を施すことによって得られた従来使用
しているものよりも表面粗さが小さい現像スリーブを用
いることで、更には、これに加えて低磁化量のキャリア
を用いることで、従来生じていた現像スリーブ汚染は有
効に防止できる。しかしながら、更に、本発明者らの検
討によれば、現像スリーブ汚染という問題は、現像スリ
ーブと感光体ドラムの対向する現像領域で、これらの現
像スリーブと感光体ドラムの移動方向が互い逆になる所
謂カウンター現像方式を採ることで更に良化できること
が分かった。

【００３５】即ち、従来から用いられている、現像スリ
ーブと感光体ドラムの対向部において現像スリーブと感
光体ドラムの移動方向が同じである順方向現像方式の場
合には、現像スリーブ上の現像剤コート量（Ｍ／Ｓ量）
の安定性のために必要となる現像剤の溜まり部を有する
が、該溜まり部にある現像剤は、現像スリーブに磁気的
な拘束力により押し付けられる。従って、この溜まり部
のないカウンター現像方式では、上記順方向現像方式の
場合に比較して、現像スリーブに現像剤が押し付けられ
る力が小さくなると考えられる。又、順方向現像方式の
場合には、現像剤規制部において規制された現像剤は、
その自重や、後から搬送されてくる現像剤によって圧縮
され現像スリーブに押し付けられるのに対し、カウンタ
ー現像方式においては、規制された現像剤が自然に下部
に循環していくため、このような圧縮が低減され、この
結果、現像剤が現像スリーブに押し付けられる力が小さ
くなり、現像スリーブの汚染が良化するものと考えてい
る。

【００３６】

【実施例】次に、本発明の実施例及び比較例を挙げて本
発明を更に詳細に説明する。図１及び図２に示した構成
の画像形成装置を用い、以下に挙げた条件の２成分系現
像剤及び現像スリーブを適用して実施例１〜実施例４及
び比較例１の画像形成装置を得た。（実施例１）実施例１の画像形成装置では、以下の構成
の磁性キャリア及び重合トナーからなる２成分系現像剤
と、下記の構成を有する現像スリーブを使用した。先
ず、２成分系現像剤として、下記の特性を有する重合ト
ナー及び樹脂磁性キャリアを用い、現像剤中のトナーの
重量比が８重量％となるように含有されているものを使
用した。キャリアとしては、重合法により生成された樹
脂磁性キャリアを用いたが、該キャリアは、１ｋＯｅ磁
界中の磁化量が２８０ｅｍｕ／ｃｍ³、個数平均粒径が
４０μｍ、その比抵抗が１０¹³Ω・ｃｍであるものを使
用した。又、トナーとしては、懸濁重合法により生成さ
れた重合トナーを用いたが、該トナーは、その形状係数
ＳＦ−１が１１５、ＳＦ−２が１１０であり、略球形の
滑らかな表面形状を有するものであった。更に該トナー
の重量平均粒径は６μｍであり、比重は１．０５ｇ／ｃ
ｍ³、更に、単位質量当たりの平均電荷量が２５μＣ／
ｇのものを使用した。

【００３７】現像スリーブとして、その表面を、Ａ＃４
００の砥粒によりサンドブラスト処理したものを用い
た。該現像スリーブの表面粗さＲｚは２．４μｍであ
り、現像スリーブ表面に形成されている凹部と凸部のピ
ークとピークの平均間隔Ｓｍの値は１９μｍであった。
更に、この現像スリーブ上に担持される現像剤の単位面
積当たりの重量を測定したところ、２５ｍｇ／ｃｍ²で
あった。本実施例で使用した現像スリーブの回転方向
は、現像スリーブと感光体ドラムの対向部において感光
体ドラムと同方向に移動する順方向現像方式を用いた。

【００３８】（比較例１）現像スリーブとして、その表
面を、Ａ＃１８０の砥粒によりサンドブラスト処理した
ものを用いた以外は実施例１と同様にして、比較例１の
画像形成装置を構成した。本比較例で使用した現像スリ
ーブの表面状態は、その表面粗さＲｚが５．３μｍであ
り、現像スリーブ表面に形成されている凹部と凸部のピ
ークとピークの平均間隔Ｓｍの値は２１μｍであった。

【００３９】（実施例２）現像スリーブとして、その表
面を、ＦＧＢ＃３００のガラスビーズによりブラスト処
理したものを用いた以外は実施例１と同様にして、本実
施例の画像形成装置を構成した。本実施例で使用した現
像スリーブの表面状態は、その表面粗さＲｚが２．６μ
ｍであり、現像スリーブ表面に形成されている凹部と凸
部のピークとピークの平均間隔Ｓｍの値は４５μｍであ
った。

【００４０】（実施例３）磁性キャリアとして、実施例
１で使用したものと磁化量の異なる、１ｋＯｅ磁界中の
磁化量が１３５ｅｍｕ／ｃｍ³であるフェライトキャリ
アを用いた以外は実施例１と同様にして、本実施例の画
像形成装置を構成した。

【００４１】（実施例４）現像スリーブの回転方向が、
現像スリーブと感光体ドラムの対向部において、感光体
ドラムと逆方向に移動する逆方向現像方式を用いた以外
は実施例１と同様にして、本実施例の画像形成装置を構
成した。

【００４２】＜評価＞以上で得られた実施例１〜４及び
比較例１の画像形成装置を用いて、下記の方法で画像形
成の際に生じる現像スリーブの汚染度を評価した。即
ち、実施例１に示した構成の重合法により生成された非
磁性トナーと磁性キャリアからなる２成分系現像剤を、
図２に示した構成を有する内部に固定して設けられた複
数の磁界発生装置が配置されている回転可能な各現像ス
リーブ上に担持させて、該現像スリーブを連続で５時間
回転させることによって調べた。先ず、回転前の初期に
おける現像スリーブ上のＭ／Ｓ量を測定し、５時間の回
転終了後に運転を停止させて現像スリーブを取り外した
時点での現像スリーブ上のＭ／Ｓ量を測定して、現像ス
リーブ上に担持されているＭ／Ｓ量が初期の値からどの
くらい低下したかを算出し、以下の基準で評価して結果
を表１にまとめて示した。初期の現像剤スリーブ上のＭ
／Ｓ量の値と比較し、５時間の回転終了後のＭ／Ｓ量の
値の減少率が１０％未満の場合の場合は◎、減少率が１
０％以上２０％未満の場合は○、減少率が２０％以上の
場合は×として評価した。

【００４３】この結果、表１から明らかなように、実施
例１と比較例１とを比べると、現像スリーブ汚染による
Ｍ／Ｓ量の低下は、現像スリーブの表面のＲｚが小さい
実施例１の方が抑えられており、より小さい砥粒による
サンドブラストの効果が認められた。更に、実施例１と
実施例２を比較すると、現像スリーブ汚染によるＭ／Ｓ
量の低下は、Ｓｍが大きい実施例２の方が抑えられてお
り、ガラスビーズ等の球状粒子による現像スリーブの表
面処理の効果が認められた。又、実施例１で使用したよ
りも低磁化のキャリアを用いた実施例３においては、実
施例１の場合よりも現像スリーブ汚染によるＭ／Ｓ量の
低下が抑えられており、低磁化キャリアを使用すること
の効果が認められた。更に、実施例１の順方向現像方式
を用いた場合と比較して、カウンター現像方式を用いた
実施例４では現像スリーブ汚染によるＭ／Ｓ量の低下が
抑えられており、カウンター現像方式を採用する効果が
認められた。

【００４４】

【表１】表１：評価結果

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ワックス成分や外添剤等を含有する小粒径の重合トナー
を用いた従来の２成分系磁気ブラシ現像方式において生
じていた現像スリーブ表面へのワックス成分や外添剤等
の付着が有効に防止され、現像スリーブ汚染の発生が抑
制され、現像スリーブ上のＭ／Ｓ量の低下が防止され、
現像スリーブ上に安定に且つ均一な状態で現像剤がコー
トされる結果、高画質画像の形成が可能な画像形成方
法、及び該方法を適用した画像形成装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す電子写真方式のカラー
画像形成装置の現像装置の概略断面図である。

【図２】本発明の画像形成装置の現像装置部分を示す概
略構成図である。

【図３】本発明で使用する現像剤担持体の表面形状を説
明するための模式図である。

【図４】本発明において使用したキャリアの比抵抗を測
定する装置の概略図である。

【符号の説明】３：感光ドラム６：給紙ローラ７：グリッパ８：当接用ローラ９：転写ドラム１０：転写帯電器１２：クリーニング手段１５：分離爪１７：定着器１８：現像容器１９：隔壁２３：剤搬送スクリュー２５：現像スリーブ２６：現像領域２８：層厚規制ブレード２９：磁石３０、３１：電極３２：電圧３３：キャリア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 15/09 Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０７ＬＦターム(参考） 2H005 AA06 AA15 AB06 BA02 CA14 EA02 EA05 FA01 2H031 AC10 AC14 BA08 BA09 2H077 AB02 AC02 AD02 AD06 EA03 FA03 FA19 GA03 GA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】初期帯電を施した潜像形成媒体上に画像
露光手段により画像信号に対応した部分の電荷を消去し
て静電潜像を形成した後、該静電潜像を、上記潜像形成
媒体に対向して設けられ、その内部に複数の固定された
磁界発生手段を有し、且つ、重合法により生成された滑
剤成分を含有する非磁性トナーと磁性キャリアとを有す
る２成分系現像剤を現像領域へと担持搬送するために回
転可能に構成された現像剤担持体を有する現像装置によ
って現像する過程を有する画像形成方法において、４〜
９μｍの重量平均粒径を有し、且つ、その形状係数ＳＦ
−１が１００〜１４０、ＳＦ−２が１００〜１２０の範
囲内にある非磁性トナーを使用し、更に、表面粗さをＲ
ｚとした場合に、２．０μｍ＜Ｒｚ＜４．５μｍの条件
を満足するようにブラスト処理された表面形状を有する
現像剤担持体を使用することを特徴とする画像形成方
法。
【請求項２】初期帯電を施した潜像形成媒体上に、画
像露光手段により画像信号に対応した部分の電荷を消去
して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像領域で可視画
像に現像するための現像手段を有する画像形成装置にお
いて、上記現像手段が、上記潜像形成媒体に対向して設
けられ、その内部に複数の固定された磁界発生手段を有
し、且つ、重合法により生成された滑剤成分を含有する
非磁性トナーと磁性キャリアとを有する２成分系現像剤
を現像領域へと担持搬送するための回転可能な現像剤担
持体を有する現像装置であって、且つ、上記非磁性トナ
ーが、４〜９μｍの重量平均粒径を有し、その形状係数
ＳＦ−１が１００〜１４０、ＳＦ−２が１００〜１２０
の範囲内にある非磁性トナーであり、更に、上記現像剤
担持体の表面がブラスト処理され、その表面形状が、表
面粗さをＲｚとした場合に、２．０μｍ＜Ｒｚ＜４．５
μｍの条件を満足するように構成されていることを特徴
とする画像形成装置。
【請求項３】現像剤担持体が、表面に比較的滑らかな
凹部と凸部を有し、且つ、凹部と凸部のピークとピーク
の平均間隔をＳｍで表した場合に２０μｍ＜Ｓｍ＜８０
μｍの条件を満足するように構成されている請求項２に
記載の画像形成装置。
【請求項４】磁性キャリアが、１ｋＯｅの磁界中にお
ける磁化量が３０〜２００ｅｍｕ／ｃｍ³の範囲内にあ
って、且つ、個数平均粒径が１０〜６０μｍの範囲内に
ある請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】潜像形成媒体と現像剤担持体とが対向し
ている現像領域で、両担持体が互いに逆方向に移動する
ように構成されている請求項２〜請求項４のいずれか１
項に記載の画像形成装置。