JPH07248651A

JPH07248651A - 静電荷像現像用キャリアおよび画像形成方法

Info

Publication number: JPH07248651A
Application number: JP6065408A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Takagi; 正博高木; Satoru Ishigaki; 悟石垣; Masanori Ichimura; 正則市村
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1994-03-10
Filing date: 1994-03-10
Publication date: 1995-09-26

Abstract

(57)【要約】【目的】潜像担持体に対して非接触状態で現像を行う
ときの、画像濃度の低下や濃度ムラ等の画質欠陥を防止
し、高画質の画像が得られ、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、画質維持性に優れている二成分現像剤に使用
するキャリアを提供する。また、それを用いた画像形勢
方法を提供する。【構成】トナーとキャリアからなる二成分現像剤を静
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方式に用いる静電荷像現像
用キャリアであって、該キャリアが樹脂中に磁性粉を分
散させた不定形粒子よりなり、かつ、その表面微細孔の
深さが１００ｎｍ以下であることを特徴とする。画像形
成に際しては、この静電荷像現像用キャリアを含有する
二成分現像剤を、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。

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、トナーを飛翔させて
現像する方式に使用するための静電荷像現像用キャリ
ア、および、それを用いる画像形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法等、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、磁性トナー等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・帯電等の機能を分担し、現
像剤として機能分離されているため、制御性がよい等の
特徴があり、現在広く用いられている。また、現像方法
としては、古くはカスケード法等が用いられていたが、
現在は現像剤搬送担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
成装置が多く使用されるようになってきた。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、シアン、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。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
に比較して複写速度が遅いという問題がある。

【０００４】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、
転写を一度の工程で行うようにした小型高速化装置が提
案されている。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を乱したり（像乱れ）、そ
の一部が掻きとられて、後段の現像機に混入して現像剤
の色が変化する（混色）という問題がある。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
う方法が提案されており、そしてライン画像の画質、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
像を行う方法が有利であるとされている。

【０００５】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
し、磁気ブラシ層に印加される現像電界を強めることが
有効である。また、二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。

【０００６】非接触現像法においては、一般に、現像を
妨げる力として、キャリア・トナー間鏡像力に代表され
るキャリア・トナー間付着力の寄与が大きいとされてい
る。これは、接触現像法で磁気ブラシ層の感光体との接
触により生じる、感光体・トナー間鏡像力を代表とする
キャリア・トナー間付着力を相殺する力が、非接触現像
法では弱いためであると考えられている。

【０００７】キャリア・トナー間付着力は、トナー粒子
が小径であるほど大きくなる傾向にあるため、非接触現
像法で高現像効率を得るためには、このキャリア・トナ
ー付着力を抑制制御することが重要であり、例えば特開
昭６３ー２３１３６９号公報には、特定の比表面積を有
する金属酸化物粒子をトナー表面に添加し、トナーとキ
ャリアの間に介在させることにより、この付着力を低減
させる方法が提案されている。しかしながら、特開昭６
３ー２３１３６９号公報記載の方法では、キャリア・ト
ナー間付着力の抑制安定化が困難であり、現像性の安定
性に問題があった。また、非接触状態で潜像を忠実に現
像するためには、磁気ブラシの薄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。

【０００８】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いる。例えば、特開昭６２−
５２５６６号公報および特開昭６２−５２５６７号公報
には、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いる。しかしな
がらこれ等の場合、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。また、特開昭６１−３２８５９号公報には、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
ているが、ここで使用されるキャリアは、平均粒径が１
０〜５０μｍ、かつ、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
おいては上記特開昭６２−５２５６６号公報に記載の場
合と同様の問題を有し、また、平均粒径が３０〜５０μ
ｍの範囲においても、飽和磁化が５０〜１００ｅｍｕ／
ｇという比較的高い領域では、磁気ブラシの密度が粗
く、磁気ブラシの穂立ち高さを均一に保つことが困難で
あった。またトナーとの間に働く付着力の制御に関して
も不十分であり、現像性の安定性に問題を有していた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の技術
における上記の問題点を解消することを目的としてなさ
れたものである。すなわち、本発明の目的は、次の要求
を満たす二成分現像剤に使用するためのキャリアを提供
することにある。（１）潜像担持体に対して非接触状態
で現像を行うときの、画像濃度の低下や濃度ムラ等の画
質欠陥を防止し、高画質の画像が得られること。（２）
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。（３）画質
維持性に優れていること。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、非接触現
像法におけるキャリア・トナー間付着力の低減安定化に
ついて鋭意検討した結果、表面構造が特定の範囲にある
磁性粉分散型キャリアを用いることが有効であることを
見いだし、本発明を完成するに至った。本発明は、トナ
ーとキャリアからなる二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
せて現像する方式に用いる静電荷像現像用キャリアであ
って、該キャリアが樹脂中に磁性粉を分散させた不定形
粒子よりなり、かつ、その表面微細孔の深さが１００ｎ
ｍ以下であることを特徴とする。本発明の画像形成方法
は、上記の静電荷像現像用キャリアを含有する二成分現
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。

【００１１】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明において、キャリアは、樹脂中に磁性粉を分散させ
た不定形粒子よりなり、かつ、その表面微細孔の深さが
１００ｎｍ以下であることが必要であり、好ましくは６
０ｎｍ以下である。なお、キャリア表面の微細孔の深さ
は、キャリア断面を走査電子顕微鏡で観察し、隣接する
凸部の接線と凹部の底面の距離を測定することによって
評価することができる。キャリアの表面微細孔の深さが
１００ｎｍよりも大きくなると、非接触現像を行った場
合に、初期現像性が劣るものとなり、また、複写枚数に
伴う現像性の低下が著しくなり、画質の安定性に乏しい
ものとなる。

【００１２】本発明のキャリアは、磁性粉と樹脂を溶融
混練後、粉砕分級してキャリア化する方法によって製造
される。また、磁性粉上に触媒を担持させ磁性粉をフィ
ラーとしながら樹脂の重合を行いキャリア化する等の従
来の磁性粉分散型キャリアの製造方法に、後処理として
機械的剪断力あるいは衝撃力を一定時間付与し、表面を
変形平滑化することによって製造してもよいが、これら
に限定されるものではない。

【００１３】本発明のキャリアは、比較的小粒径のもの
が望ましい。非接触現像においては、潜像の電界強度を
高める必要があり、現像ロールと潜像担持体の間隔を狭
くすることが重要である。その間隔は０．２〜０．８ｍ
ｍが一般的であるところから、現像ロール上に形成され
る現像剤層は０．１〜０．６ｍｍの薄層とする必要があ
る。通常の平均粒径１００μｍという大きなキャリアを
用いてこのような薄層の現像剤層を形成すると、隙間だ
らけの粗い現像剤層となり、複写画像において画質ムラ
が発生する。また、キャリアが小さすぎると、キャリア
に働く磁気的拘束力が弱まり、キャリアが現像されるこ
とになる。それ故、キャリアの平均粒径としては、２０
〜７０μｍ、特に３０〜５０μｍが好ましい。

【００１４】また、本発明のキャリアの飽和磁化は、１
５〜７５ｅｍｕ／ｇの範囲にあることが好ましい。飽和
磁化が１５ｅｍｕ／ｇ未満であると、潜像担持体へのキ
ャリア付着が生じやすい。さらに、飽和磁化が７５ｅｍ
ｕ／ｇを超えると現像剤層の薄層形成が困難となり、磁
気ブラシの穂立ち高さや充填密度が不均一となり易く、
低画像濃度、濃度ムラ等の画質欠点が生じやすい。

【００１５】本発明のキャリアに使用する結着樹脂とし
ては、エチレン、プロピレン、ブチレン等のポリオレフ
ィン系化合物の他に、スチレン、クロルスチレン、ビニ
ルスチレン等のスチレン類；酢酸ビニル、プロピオン酸
ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルエステ
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
等の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、ビニルイソプロペニルケト
ン等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あげることができる。さ
らに、帯電制御を行う目的で、フッ素樹脂、シリコーン
樹脂、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン等を併
用することも可能である。

【００１６】本発明に用いる磁性粉としては、通常強磁
性体微粉末全てを用いることができ、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
ロムおよび鉄、ニッケル、ステンレス等の各種金属粉を
挙げることができる。磁性粉の含有量は全体に対して２
０〜９０重量％、特に３５〜８５重量％が好ましい。本
発明のキャリアには、さらに他の構成材料として、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。

【００１７】次に、本発明のキャリアについて、その作
用について述べる。種々の表面性を有しているキャリア
と小径トナーとの組み合わせによる検討の結果、明らか
になった点は次のものである。磁性粉分散型キャリア
は、バインダーとして樹脂を含有するため、キャリア粒
子個々の体積当りの磁化率が、一般的な鉄粉やフェライ
トキャリアと比較して低く、磁気ブラシ層の薄層形成に
関して有利であると考えられる。ただし、非接触現像法
に磁性粉分散型キャリアを適用して所望の初期画質およ
び維持性を発揮するためには、キャリアの表面性を最適
の範囲に保つことが重要であることが判明した。以下、
キャリアの表面性の作用について述べる。

【００１８】公知の磁性粉分散型キャリアの製法として
は、磁性粉と樹脂を溶融混練後、粉砕分級してキャリア
化するものや、磁性粉上に触媒を担持させ磁性粉をフィ
ラーとしながら樹脂の重合を行いキャリア化するもの等
があるが、いずれもキャリア表面に微細孔を多数有して
いる。なお、本発明でいう微細孔とは、トナー粒径より
小さく、トナー表面に添加する無機微粒子粒径よりも大
きい径を有する孔を総称して意味するものである。特
に、３ｎｍないし２０ｎｍの径を有する孔を意味するも
のである。

【００１９】一方、電子写真法にて高画質を得るために
は、トナー粒径をより小さくする手法が有効である。こ
の際、トナー表面に添加される金属酸化物微粒子により
上記のキャリア・トナー間付着力を低減させるために
は、その添加カバレッジを大粒径トナーの場合と同様に
することが必要であり、トナー重量に対する添加微粒子
の重量は著しく多くなってくる。必然的に、トナーが小
さくなるほど、キャリア表面と接触する金属酸化物の量
が増加することとなるが、従来より提案されている磁性
枌分散型キャリアとこの様な小径トナーとを組み合わせ
て非接触現像を行った場合、以下のような不具合点が生
じる。

【００２０】第一に、上記キャリア表面の微細孔が、ト
ナー表面に添加される金属酸化物微粒子のキャリア・ト
ナー間付着力低減機能を妨げる作用を有しており、表面
性が粗いキャリアほど初期現像性に劣る。この理由は必
ずしも明らかではないが、キャリア表面微細孔の凹部
に、トナーの凸部や金属酸化物粒子がはめ込まれるよう
に接触することにより、トナーとキャリアの総接触面積
が増大すること、および、キャリア表面の凸部にトナー
との接触帯電で生じた電荷が集中し、キャリア表面の電
荷密度が不均一となること等が、キャリア・トナー間鏡
像力の増大を引き起こすためと推定される。第二に、キ
ャリア表面に深い微細孔を多く有するものほど、複写枚
数に伴う現像性の低下が著しく、画質の安定性に乏し
い。これは、現像機内の撹拌ストレスにより、金属酸化
物微粒子がキャリア表面凹部に移行し、現像機内トナー
における金属酸化物微粒子の実効カバレッジが低下して
いくためと推定される。また、金属酸化物微粒子のキャ
リアへの移行は、キャリアの帯電能力自体も低下させる
傾向にあり、現像機に補給されるトナーが十分に帯電し
にくくなり、機内汚れやカブリの原因になり易い。これ
らの現象は、非接触現像法において特に顕著に生じる傾
向にある。その理由としては、接触現像時よりも磁気ブ
ラシ層高さを規制する部材を磁気ロールの表面に近接さ
せ、磁場のより強い部分で薄層形成を行うため、層形成
時における現像剤の充てん密度が高く、トナーとキャリ
アの接触面で生じる応力が大きくなることが一因として
挙げられる。

【００２１】上記不具合点を解消するためには、キャリ
ア微細孔の深さを１００ｎｍ以下にすることが必要であ
り、特に６０ｎｍ以下にするのが好ましい。キャリアの
表面性が上記の範囲にあるとき、トナーとの接触面積が
従来の磁性枌分散型キャリアよりも小さく保たれ、キャ
リア表面の接触帯電電荷密度も均一となるため、キャリ
ア・トナー間付着力が最低限に抑制され、高い現像性が
得られるとともに、維持性に関してもトナーに添加され
る金属酸化物微粒子の移行を防止できることから、現像
安定性に優れたものとなる。

【００２２】次に、本発明の上記キャリアと混合して用
いられるトナーについて説明する。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、ｐ−クロロスチレン、α
−メチルスチレン等のスチレン類；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；アクリロニトリル、メタアクリロニトリル等の
ビニルニトリル類；２−ビニルピリジン、４−ビニルピ
リジン等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等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
ペニルケトン等のビニルケトン類；エチレン、プロピレ
ン、イソプレン、ブタジエン等の不飽和炭化水素類およ
びそのハロゲン化物、クロロプレン等のハロゲン化不飽
和炭化水素類等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、
および、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。

【００２３】これらの結着樹脂の中でもポリエステル樹
脂が好ましく使用できる。ポリエステル樹脂は、多価ア
ルコールと多塩基性カルボン酸またはその反応性酸誘導
体との反応によって製造することができる。このポリエ
ステル樹脂を構成する多価アルコールとしては、例え
ば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリ
エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、
１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオー
ル、ネオペンチレングリコール、シクロヘキサンジメタ
ノール等のジオール類、水素添加ビスフェノールＡ、ポ
リオキシエチレン化ビスフェノールＡ、ポリオキシプロ
ピレン化ビスフェノールＡ等のビスフェノールＡアルキ
レンオキサイド付加化合物、その他の２価アルコール等
が挙げられる。また、多塩基性カルボン酸としては、例
えば、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、
アルキルコハク酸、マレイン酸、フマル酸、メサコン
酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、シクロ
ヘキサンジカルボン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、
その他の２塩基性カルボン酸、あるいはこれらの酸無水
物、アルキルエステル、酸ハライド等の反応性酸誘導体
等が挙げられる。

【００２４】これらのカルボン酸に加えて、ポリマーを
テトラヒドロフラン不溶分が生じない程度に非線状化す
るために、３価以上の多価アルコールおよび／または３
価以上の多塩基性カルボン酸を加えてもよい。３価以上
の多価アルコールとしては、例えば、ソルビトール、
１，２，３，６−ヘキサンテトラオール、１，４−ソル
ビタン、ペンタエリスリトール、１，２，４−ブタント
リオール、１，２，５−ペンタントリオール、グリセロ
ール、２−メチルプロパントリオール、２−メチル−
１，２，４−ブタントリオール、トリメチロールエタ
ン、トリメチロールプロパン、１，３，５−トリメチロ
ールベンゼン等を挙げることができる。３価以上の多塩
基性カルボン酸としては、例えば、１，２，４−ブタン
トリカルボン酸、１，２，４−シクロヘキサントリカル
ボン酸、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸、１，
２，５−ベンゼントリカルボン酸、２，５，７−ナフタ
レントリカルボン酸等を挙げることができる。

【００２５】これらのポリエステル樹脂の中でも、芳香
族多価カルボン酸とビスフェノールＡとを主単量体成分
とする重縮合物、例えば、テレフタル酸ービスフェノー
ルＡのエチレンオキサイド付加物−シクロヘキサンジメ
タノールから得られる線状ポリエステルであって、軟化
点９０〜１５０℃、ガラス転移点５０〜７０℃、数平均
分子量２，０００〜６，０００、重量平均分子量８，０
００〜１５０，０００、酸価５〜３０、水酸基価２５〜
４５を示すものが特に好ましく用いられる。

【００２６】同じく、トナーに用いる着色剤としては、
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、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メ
チレンブルークロリド、ローズベンガル、フタロシアニ
ンブルー、マラカイトグリーン・オキサレート、ランプ
ブラック、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド４８：１、Ｃ．
Ｉ．ピグメント・レッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメント・
レッド５７：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー９７、
Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１２、Ｃ．Ｉ．ピグメン
ト・ブルー１５：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー１
５：３、またはこれらの混合物を挙げることができる。
着色剤の含有量は、結着樹脂１００重量部に対して１〜
８重量部の範囲にあることが好ましい。着色剤の含有量
が１重量部よりも少なくなると着色力が弱くなり、８重
量部よりも多くなるとトナーの透明性が悪化する。ま
た、トナー粒子の平均粒子径は１０μｍ以下であること
が好ましい。平均粒径が１０μｍよりも大きくなると、
潜像の忠実再現性が悪化し、高画質の画像が得られなく
なる。本発明におけるトナー粒子には、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、クリーニング助剤等の公知の他の成分を配合す
ることもできる。

【００２７】トナーには外添剤を加えてもよい。外部添
加される微粉末としては、ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂
Ｏ₃、ＭｇＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂、ＣｅＯ₂、
Ｆｅ₂Ｏ₃、ＢａＯ、ＣａＯ・ＳｉＯ₂、Ｋ₂Ｏ（Ｔｉ
Ｏ₂）_ｎ、Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂、ＣａＣＯ₃、Ｍｇ
ＣＯ₃、ＢａＳＯ₄、ＭｇＳＯ₄、ＭｏＳ₂、炭化ケイ
素、窒化ホウ素、カーボンブラック、グラファイト、フ
ッ化黒鉛等の無機微粉末、ポリスチレン、ポリカーボネ
ート、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニリデ
ン等のポリマー微粉末等が挙げられ、単独または２種以
上混合して用いられる。これらの微粉末の中でも、キャ
リア・トナー間付着力を抑制し非接触現像性を高めるこ
とを目的とした場合、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、シリカ
（ＳｉＯ₂）等の無機微粉末が好ましく使用される。ま
た、微粉末の粒子径は０．１μｍ以下のものが好まし
い。

【００２８】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、プリントにおけ
る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
は、絶対値で５〜５０μＣ／ｇ、好ましくは１０〜４０
μＣ／ｇの範囲にあることが望ましい。

【００２９】次に、本発明の画像形成方法について、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場合を例にあげて説明す
る。図１は、４色画像を形成するための装置の概念図で
ある。図１の画像形成装置において、第１のスコロトロ
ン２により一様に帯電された感光体ベルト１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。形成された静電潜像は、１色目
のイエロー現像機４でいわゆる反転現像され、感光体ベ
ルト１上に１色目のイエローのトナー像が形成される。
次いで、感光体ベルト１は第２のスコロトロン５により
一様に再帯電された後、第２の露光手段６により露光さ
れ、２色目の静電潜像が形成され、マゼンタ現像機７に
より反転現像が行われる。さらに、感光体ベルト１は第
３のスコロトロン８により一様に再帯電された後、第３
の露光手段９により露光され、３色目の潜像が形成さ
れ、第３のシアン現像機１０により反転現像が行われ
る。その後、さらに感光体ベルト１は第４のスコロトロ
ン１１により一様に再帯電された後、第４の露光手段１
２により露光され、４色目の潜像が形成され、第４の黒
現像機１３により反転現像が行われる。

【００３０】このようにして感光体ベルト１上にイエロ
ー、マゼンタ、シアン、黒の４色のトナー像が形成さ
れ、転写コロトロン１４により、転写材１５上に４色の
トナー画像を転写する。転写後、感光体ベルト１上に残
ったトナーは、クリーナーブラシ１６により除去され
る。なお、１７、１８、１９は感光体ベルト１を駆使す
るための駆動用ロールである。

【００３１】本発明においては、上記各現像機４、７、
１０、１３は、現像剤が感光体ベルト１に接触しない状
態で現像を行う方式が採用されている。これは、重ね現
像に先立って感光体ベルト１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が防止され
る。また、感光体ベルト１はドラム状のものを用いても
何ら支障は生じない。

【００３２】図２は、図１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１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、現像機４によりイエロートナーの現像を行う。
現像機４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１の電位をＶ₁とした後、２色目の露光で潜像Ｖ₁₂
を形成し、現像機７によりマゼンタトナーの現像を行
う。なお、現像機７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。その後、３回目の帯電を行
い、感光体ベルト１の電位をＶ₁とした後、３色目の露
光で潜像Ｖ₁₃を形成し、現像機１０によりシアントナー
の現像を行う。なお、現像機１０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１の電位をＶ₁
とした後、４色目の露光で潜像Ｖ₁₄を形成し、現像機１
３により黒トナーの現像を行う。なお、現像機１３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。

【００３３】

【実施例】次に、実施例および比較例により本発明を具
体的に説明する。Ａ．キャリアの調製（キャリアＡの製造）マグネタイト（ＢＬ−５０、チタン工業社製）７０重量部スチレン−ブチルメタクリレート−メチルメタクリレート共重合体（共重合比２０／７０／１０）２５重量部１２−ナイロン５重量部上記成分を加圧ニーダーで溶融混練し、さらにターボミ
ル及び分級機を用いて粉砕し分級して平均粒径４５μ
ｍ、飽和磁化５７ｅｍｕ／ｇのキャリアＡを得た。

【００３４】（キャリアＢの製造）キャリアＡを、ター
ブラミキサー内に投入し、２時間撹拌を続け表面性改質
を行い、キャリアＢを得た。走査電子型顕微鏡でキャリ
アの断面を観察したところ、キャリアＡは、粉砕界面と
して１５０ｎｍから３００ｎｍ程度の深さの微細孔を有
していたが、キャリアＢは微細孔の深さがすべて５０ｎ
ｍ以下となっており、平滑な表面性が得られることが確
認された。

【００３５】（キャリアＣの製造）フェノール１０重量部３７％ホルマリン１３重量部磁性粉（ＥＰＴ１０００、戸田工業社製）８０重量部２０％アンモニア水２重量部フッ化カルシウム０．２重量部純水１０重量部上記成分を混合槽内で撹拌を続けながら８５℃に昇温さ
せ、同温度に保ちながら１８０分間反応させ、さらに水
洗、乾燥を行うことにより、平均粒径５０μｍ、飽和磁
化７３ｅｍｕ／ｇ球状の磁性粉分散型キャリアＣを得
た。

【００３６】（キャリアＤの製造）キャリアＣを、オン
グミル（ホソカワミクロン社製）内に投入し、３時間撹
拌処理を続け表面性改質を行い、キャリアＤを得た。走
査電子型顕微鏡でキャリアの断面を観察したところ、キ
ャリアＣは、磁性粉とフェノール樹脂との界面に平均１
２０ｎｍ程度の深さの微細孔を有していたが、キャリア
Ｄは微細孔の深さがすべて６０ｎｍ以下となっており、
平滑な表面性が得られていた。

【００３７】（キャリアＥの製造）マグネタイト（ＥＰＴ１０００戸田工業社製）７０重量部スチレン−メチルメタクリレート共重合体（共重合比６０／４０）２７重量部トリフェニルメタン化合物３重量部上記成分を二軸押出機で溶融混練し、さらにターボミル
および分級機を用いて粉砕し分級して平均粒径３８μ
ｍ、飽和磁化５７ｅｍｕ／ｇのキャリアＥを得た。

【００３８】（キャリアＦの製造）キャリアＥを、ペイ
ントシェーカー（レッドデビル社製）内に投入し、１時
間撹拌を続け表面性改質を行い、キャリアＦを得た。走
査電子型顕微鏡でキャリアの断面を観察したところ、キ
ャリアＥは、粉砕界面として１８０ｎｍから５００ｎｍ
程度の深さの微細孔を有していたが、キャリアＦは微細
孔の深さがすべて９０ｎｍ以下となっており、平滑な表
面性が得られることが確認された。

【００３９】Ｂ．トナーの調製（イエロートナーの製造）線状ポリエステル樹脂１００重量部（テレフタル酸−ビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加物−シクロヘキサンジメタノールから得られた線状ポリエステル；ガラス転移点６２°Ｃ、数平均分子量４０００、重量平均分子量５０００、酸価２５）イエロー顔料（Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー９７）３重量部上記混合物を二軸押出機で溶融混練し、ジェットミルで
粉砕した後、風力分級機で分級して、平均粒径が７．５
μｍの着色粒子とした後、該着色粒子に対して平均粒径
２０ｎｍのシリカ粒子を１．８重量外部添加して、負帯
電性イエロートナーとした。

【００４０】（マゼンタトナーの製造）線状ポリエステル樹脂１００重量部（イエロートナーに用いたものと同等品）マゼンタ顔料（Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５７）３重量部上記混合物を二軸押出機で溶融混練し、ジェットミルで
粉砕した後、風力分級機で分級して、平均粒径が７．５
μｍの着色粒子とした後、該着色粒子に対して平均粒径
２０ｎｍのシリカ粒子を１．８重量外部添加して、負帯
電性マゼンタトナーとした。

【００４１】（シアントナーの製造）線状ポリエステル樹脂１００重量部（イエロートナーに用いたものと同等品）シアン顔料（Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３）３重量部上記混合物を二軸押出機で溶融混練し、ジェットミルで
粉砕した後、風力分級機で分級して、平均粒径が７．５
μｍの着色粒子とした後、該着色粒子に対して平均粒径
２０ｎｍのシリカ粒子を１．８重量外部添加して、負帯
電性シアントナーとした。

【００４２】（黒トナーの製造）線状ポリエステル樹脂１００重量部（イエロートナーに用いたものと同等品）カーボンブラック３重量部上記混合物を二軸押出機で溶融混練し、ジェットミルで
粉砕した後、風力分級機で分級して、平均粒径が９．０
μｍの着色粒子とした後、該着色粒子に対して平均粒径
２０ｎｍのシリカ粒子を１．５重量外部添加して、負帯
電性黒トナーとした。

【００４３】Ｃ．現像剤の調製上記各色トナーを、それぞれ表１に示すようにキャリア
Ａ〜Ｆと組み合わせて、トナー濃度を８重量％となるよ
うＶ型混合機で混合し、各色の二成分現像剤を得た。こ
のときの電荷量は２０〜３０μＣ／ｇの範囲にあった。

【００４４】Ｄ．画像形成試験上記の現像剤を図１の装置に適用して画像形成試験を行
った。感光体ベルトとしては、周長９００ｍｍのベルト
状有機感光体を使用し、周速は１８０ｍｍ／ｓ、帯電電
位は−８００Ｖとした。各露光手段としては、４００ｄ
ｐｉのＬＥＤを用いた。各現像機の現像スリーブの直径
は１８ｍｍ、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０．３５ｍ
ｍ、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２にしたが
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−８００Ｖに帯電し、露光により１色目の潜像電
位Ｖ₁₁を−２００Ｖに低下させ、イエロー現像機でイエ
ロートナーの現像を行った。このとき、イエロー現像機
には直流成分として−７５０Ｖ、交流成分として周波数
５．０ｋＨＺ、ＶP-P ＝１．５ｋＶを含む現像バイアス
をかけた。

【００４５】次に、２回目の帯電を行い、感光体ベルト
の電位Ｖ₁を−８００Ｖ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、マゼンタ現像機
によりマゼンタトナーの現像を行った。マゼンタ現像機
には直流成分として−７５０Ｖ、交流成分として周波数
５．０ｋＨＺ、ＶP-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−８００Ｖ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、シアン現像機に
よりシアントナーの現像を行った。シアン現像機には直
流成分として−７５０Ｖ、交流成分として周波数５．０
ｋＨＺ、ＶP-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−８００Ｖにした後、４色目の露光で４色
目の画像部電位Ｖ₁₄を−２００Ｖとし、黒現像機により
黒トナーの現像を行った。黒現像機には直流成分として
−８５０Ｖ、交流成分として周波数７．０ｋＨＺ、ＶP-
P ＝１．５ｋＶを含む現像バイアスをかけた。

【００４６】このようにして、４色の複写を行い、サン
プルを評価した結果を表１に示す。なお、評価の判定基
準は以下のとおりである。単色画像濃度再現性：画像濃度はＸ−Ｒｉｔｅ「Ｒ」４
０４（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）で測定した。○は初期画質に
おいては測定値が１．２以上、５０００枚維持性テスト
においては測定値変動幅が０．３未満のものを示し、×
は初期画質においては測定値が１．２未満、５０００枚
維持性テストにおいては測定値変動幅が０．３以上のも
のを示す。単色画像劣化：○はカブリおよびトナークラウドが発生
しなかったもの、△はカブリは未発生であるがトナーク
ラウドが発生したもの、×はカブリおよびトナークラウ
ドともに発生したものを示す。単色粒状性：単色ハーフトーン画像を目視評価したもの
で、○は均一性が良好なもの、×は均一性が不良のもの
を示す。色重ね現像時画質：○は混色および像乱れが発生しなか
ったもの、×は混色および像乱れが発生したものを示
す。

【００４７】

【表１】

【００４８】

【発明の効果】本発明の静電荷像現像用キャリアは、上
記のように表面微細孔の深さが１００ｎｍ以下であるこ
とを特徴とするので、トナーとの接触面積が従来の磁性
枌分散型キャリアよりも小さく保たれ、キャリア表面の
接触帯電電荷密度も均一となるため、キャリア・トナー
間付着力が最低限に抑制され、高い現像性が得られると
ともに、維持性に関してもトナーに添加される金属酸化
物微粒子の移行を防止できることから、現像安定性に優
れたものとなる。したがって、本発明の静電荷像現像用
キャリアを非接触現像方式の画像形成方法に使用した場
合、（１）潜像担持体に対して非接触状態で現像を行う
ときの、画像濃度の低下や濃度ムラ等の画質欠陥を防止
し、高画質の画像が得られる、（２）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、（３）画質維持性に優れている、
という優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成方法を実施するための画像
形成装置の概略構成図である。

【図２】図１の画像形成装置を用いた場合の画像形成
プロセスを説明する図である。

【符号の説明】１…感光体ベルト、２…第１のスコロトロン、３…第１
の露光手段、４…イエロー現像機、５…第２のスコロト
ロン、６…第２の露光手段、７…マゼンタ現像機、８…
第３のスコロトロン、９…第３の露光手段、１０…シア
ン現像機、１１…第４のスコロトロン、１２…第４の露
光手段、１３…黒現像機、１４…転写コロトロン、１５
…転写材、１６…クリーナーブラシ、１７、１８および
１９…駆動ロール。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナーとキャリアからなる二成分現像剤
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方式に用いる静電荷像
現像用キャリアであって、該キャリアが樹脂中に磁性粉
を分散させた不定形粒子よりなり、かつ、その表面微細
孔の深さが１００ｎｍ以下である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
を含有する二成分現像剤を、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。