JPH10186860A

JPH10186860A - 画像形成方法

Info

Publication number: JPH10186860A
Application number: JP34496496A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yamamuro; 隆山室; Jun Igarashi; 潤五十嵐; Yasuhiro Oya; 康博大矢; Kozo Ota; 耕三太田; Shinpei Takagi; 慎平高木
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1996-12-25
Filing date: 1996-12-25
Publication date: 1998-07-14

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】かぶりの発生及び白抜け等の画像異常の発生
を抑制できるとともに、高品質の画像が得られる画像形
成方法を提供する。【解決手段】現像剤担持体の表面に、絶縁性トナーと
磁性粒子を混合した現像剤の磁気ブラシを形成し、交流
成分を含むバイアス電圧を印加することにより、その静
電潜像に絶縁性トナーを付着させて可視化する画像形成
方法において、前記絶縁性トナーとして、体積平均粒径
が５〜１０μｍの範囲であり、かつテトラヒドロフラン
不溶分が１〜２５重量％の結着樹脂及び着色剤を含有す
るものを用い、また、前記磁性粒子として、電気抵抗率
ρ（Ω・ｃｍ）が前記レーザービームの直径ｒ（μｍ）
との間に下記式（１）の関係を満たすものを用いる。ｒ≦−１２×ｌｏｇ（ρ）＋２１６（ｒ≦１００）
（１）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真法又は静
電記録法等により形成された潜像を、絶縁性トナー及び
磁性粒子を含有する二成分現像剤を用いて可視化する画
像形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より二成分現像剤を用いた現像方法
として、現像剤担持体を使用し、これと近接する静電潜
像保持体上の静電潜像にトナーを付着させる方法が知ら
れている。この方法の概略は、次のとおりである。すな
わち、現像剤担持体表面に絶縁性トナーと磁性粒子を混
合した現像剤を供給し、現像剤担持体内に位置を固定し
て内蔵した磁石の磁力によって、現像剤担持体表面に
は、磁性粒子が穂状となった磁気ブラシが形成され、一
方、静電潜像保持体の表面には、画像信号に基づく光を
照射することによって帯電電位の差による静電潜像が形
成される。次に、この静電潜像保持体の表面に磁気ブラ
シを接触または近接させるとともに、現像剤担持体と静
電潜像保持体との間にバイアス電圧を印加することによ
り、絶縁性トナーを静電潜像に付着させてその静電潜像
を可視化するものである。

【０００３】上記の現像方法に用いられる絶縁性トナー
は、一般に平均粒子径を小さくすると、高画質、高い文
字再現性及び視覚に文字の滑らかさ感を付与する粒状性
が向上することが知られている。そのため、近年使用さ
れるトナーは小径化の傾向にあるが、小径のトナー粒子
を用いると同時にバイアス電圧として直流成分のみを印
加すると必要な画像濃度が得られ難くなる。そのため、
画像濃度を高める方法として、現像剤担持体の回転速度
を上げたり、現像剤担持体と静電潜像保持体との間隙を
狭くする方法等が知られている。しかし、前者は、トナ
ー煙や現像剤のこぼれが生じ易いという問題があり、ま
た後者は、現像剤担持体上の現像剤層を薄くしなければ
ならず、現像剤の層厚を規制する間隙を狭くするために
現像剤の塊やその他の異物、例えば、糸屑等による異物
詰まりを起こして、画像上に筋状の現像されない部分が
発生し易くなるという欠点がある。

【０００４】このような理由から、充分な画像濃度を得
るために、現像剤担持体と静電潜像保持体との間に交流
成分を含むバイアス電圧を印加し、静電潜像保持体と近
接する位置（現像領域）に形成される振動電界により、
電荷を有するトナーを静電潜像に付着させる方法が主流
となりつつある。

【０００５】従来、二成分現像剤を使用し、現像剤担持
体と潜像保持体との間にバイアス電圧として交流電圧と
直流電圧を重畳させて印加を行う画像形成方法（特開昭
６２−２８９８５８号公報参照）は、直流電圧のみを印
加させたものに比べて、より多くのトナーが現像剤担持
体上に付着して画像濃度を向上させる利点を有すること
が知られている。このバイアス電圧の交流成分の周波数
は、充分な画像濃度が得られ、高品質の画像形成に適切
な範囲とされるものであり、例えば、特開昭６２−１９
２７５８号公報に開示されるように、通常は２００〜３
０００Ｈｚの範囲内で設定されている。

【０００６】上記の現像方法に用いられる現像剤中の磁
性粒子は、その電気抵抗率（体積抵抗）値が低いと、現
像バイアス下で放電が生じたり、磁性粒子への電荷の注
入、階調再現性の悪化等の現象が発生することがあるこ
とから、磁性粒子の電気抵抗率は、通常１０¹²Ω・ｃｍ
以上に設定される（特開昭６１−７３９７５号公報、特
開昭６２−２８９８５８号公報、特開昭６３−１２３０
６９号公報、特開平２−２９７６２号公報等参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一般に、原稿に忠実な
高画質の画像を得るためには、十分な画像濃度のほか
に、潜像を忠実に再現するように現像することが必要で
ある。しかし、従来の交流バイアス電圧を用いた二成分
現像剤による画像形成方法では、いわゆる粒状性に優れ
た画質を得ることは難しく、従来、この粒状性について
言及されたものはなく、特に高周波の現像バイアスでは
ベタ画像部の濃度が不足することから用いられていなか
った。

【０００８】また、上記のような画像形成方法に小径の
トナーを用いた場合、すなわち、トナー粒子の平均粒径
が１０μｍ以下のトナーを用いて上記バイアス電圧の交
流成分の周波数を２００〜３０００Ｈｚの範囲に設定す
ると、画像上の非画像部がトナーによって汚染されるか
ぶり現象が発生したり、画質についても粒状性が有効に
向上することなく、むしろ低下するという問題が発生す
る。

【０００９】これらの問題を解決するために、交流成分
の周波数を４０００〜８０００Ｈｚ程度に高く設定する
ことが考えられるが、交流成分の周波数を高くすると、
かぶりの発生防止及び粒状性の向上に改善が見られる
が、図４に示すような画像異常が生じ易くなるという欠
点がある。この画像異常とは、高濃度部３０と高濃度部
の現像プロセスの下流側に接する中間調部３１とを有す
る画像を現像すると、低濃度部の高濃度部に接する部分
３２が白抜けとなって現像されないという現象である。
この画像異常は、静電潜像保持体への光照射に万線スク
リーンを用いた際により一層顕著に現れるものである。
したがって、平均粒径が１０μｍ以下の小径トナーを用
いる画像形成において、上記した白抜け及びかぶり現象
がなく、粒状性の良好な高品質の画像を得ることは困難
である。

【００１０】本発明は、従来の技術における上記した実
情に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目
的は、長期に亘って上記したかぶりという非画像部の汚
れ及び白抜け等の画像異常の発生を抑制できるととも
に、文字再現性及び粒状性に優れた、高品質な画像が得
られる画像形成方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成方法
は、現像剤担持体の表面に、絶縁性トナーと磁性粒子を
混合した現像剤の磁気ブラシを形成し、得られた磁気ブ
ラシを、デジタル信号に基づくレーザービームの照射に
より静電潜像が表面に形成された静電潜像保持体に接触
または近接させるとともに、静電潜像保持体と現像剤担
持体との間に交流成分を含むバイアス電圧を印加するこ
とにより、その静電潜像に絶縁性トナーを付着させて可
視化する際に、前記絶縁性トナーとして、体積平均粒径
が５〜１０μｍの範囲であり、かつテトラヒドロフラン
不溶分が１〜２５重量％の結着樹脂及び着色剤を含有す
るものを用い、また、前記磁性粒子として、電気抵抗率
ρ（Ω・ｃｍ）が前記レーザービームの直径ｒ（μｍ）
との間に下記式（１）の関係を満たすものを用いるとと
もに、さらに、前記バイアス電圧中の交流成分の周波数
ｆが３，０００〜１６，０００Ｈｚの範囲であり、その
交流周波の振動振幅（ピーク間電圧）が１〜２．２ｋＶ
の範囲になるように印加することを特徴とする。ｒ≦−１２×ｌｏｇ（ρ）＋２１６（ｒ≦１００）（１）なお、トナーの体積平均粒径とは、コールターカウンタ
ーＭｏｄｅｌ−ＴＡII型（コールター社製）を用いて粒
度分布を求めて、その中心値（体積％平均値）であるこ
とを意味する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明の現像剤に用いる絶縁性トナーは、少なく
とも結着樹脂及び着色剤を含むものである。この結着樹
脂としては、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）不溶分が１
〜２５重量％の範囲であるポリエステルを含有する樹脂
が用いられ、ポリエステルが含まれる如何なる複合体樹
脂も用いることができるが、ポリエステル樹脂を単独で
用いることが好ましい。このポリエステル樹脂は、多価
ヒドロキシ化合物と、多価カルボン酸、これらの低級ア
ルキルエステル、酸無水物又は酸ハロゲン化物等の反応
性酸誘導体との重合反応により得られるものである。本
発明において、絶縁性トナーにＴＨＦ不溶分が１重量％
未満の結着樹脂を用いると十分な耐オフセット性が得ら
れず、一方、ＴＨＦ不溶分が２５重量％を越える結着樹
脂を用いると定着性が損なわれる。この結着樹脂のＴＨ
Ｆ不溶分とは、試料をＴＨＦに溶解した際のろ紙不透過
分を意味する。

【００１３】また、着色剤としては、公知の着色剤なら
ば如何なるものも使用することができ、例えば、カーボ
ンブラック、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ライ
ド、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、ローズベンガル、Ｃ．Ｉ．ピ
グメント・レッド４８：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッ
ド５７：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１２２、Ｃ．
Ｉ．ピグメント・イエロー１２、Ｃ．Ｉ．ピグメント・
イエロー１７、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー９７、
Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１７０、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等が代表的なものとして挙げられる。この着色剤
の含有量は、結着樹脂１００重量部に対して１〜２０重
量％の範囲にあることが望ましい。着色剤の含有量が１
重量％より少ないと着色力が弱くなり、２０重量％より
も多くなるとトナーの定着性が悪化する。電荷注入かぶ
りを防止するために２〜８重量％の範囲が好ましい。

【００１４】本発明に用いる現像剤の絶縁性トナー中に
は、その他に、必要に応じて、荷電制御、電気抵抗制御
等の目的で種々の物質を添加することができる。例え
ば、フッ素系界面活性剤、サリチル酸、クロム錯体のよ
うなクロム系染料、マレイン酸、アミノ基含有ビニルモ
ノマーを単量体成分として含む重合体の如き荷電制御用
樹脂、第４アンモニウム塩、ニグロシン等のアジン系染
料等を添加することができる。また、耐オフセット性を
より良好にするために離型剤を添加してもよく、例え
ば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレンに
代表されるポリオレフィン又はパラフィンワックス、キ
ャンデリラワックス、カルナバワックス、モンタンワッ
クス等の天然ワックス及びその誘導体等が適宜使用され
る。本発明においては、上記成分からなる絶縁性トナー
は、その体積平均粒径が５〜１０μｍの範囲のものを用
いる。

【００１５】一方、本発明の現像剤に用いる磁性粒子
は、芯材上に樹脂微粒子を分散した樹脂被覆層を有する
ものであることが好ましい。この磁性粒子の芯材として
は、鉄、鋼、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェラ
イト、マグネタイト等の磁性酸化物、ガラスビーズ等が
あげられるが、磁気ブラシ法を用いることからすると、
磁性キャリアであることが望ましい。芯材の平均粒径
は、通常１０〜５００μｍ、好ましくは３０〜１００μ
ｍの範囲のものが用いられる。

【００１６】その磁性粒子の樹脂被覆層中の樹脂微粒子
としては、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂の微粒子であ
ればいずれも用いられるが、窒素含有樹脂の微粒子が好
ましく、なかでも、架橋したメラミン樹脂微粒子を用い
ることがより好ましい。これらの樹脂微粒子の製造方法
は、重合性モノマー又はオリゴマーを貧溶媒中に分散さ
せて、乳化重合又は懸濁重合を行い、次いで、架橋反応
を行わせながら表面張力により粒状化する方法、低分子
成分と架橋剤とを溶融混練等により混合反応させた後、
風力及び機械力により、所定の粒度に粉砕する方法等が
あげられる。この樹脂微粒子の平均粒径は、０．１〜２
μｍの範囲のものが好ましく、より好ましくは０．２〜
１μｍである。平均粒径が０．１μｍより小さいと樹脂
被膜層中での分散が非常に悪く、一方、２μｍより大き
いと樹脂被膜層から脱落し易く、本来の機能を維持でき
なくなる場合がある。

【００１７】本発明における樹脂被膜層では、樹脂微粒
子が層厚の方向、即ち、キャリア表面と平行方法及び接
線方向のいずれにも均一に分散しており、また、同時に
被膜層中の樹脂（マトリックス樹脂）も同様に均一に分
散していることが好ましい。樹脂被膜層が形成されてい
ると、長時間使用されて樹脂被膜層の表面が摩耗して
も、樹脂被膜層は最初と同様の表面組成を保持できるか
ら、トナーに良好な帯電付与能力を維持することが可能
となる。

【００１８】上記の樹脂被覆層に用いるマトリックス樹
脂としては、例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポ
リフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリトリフル
オロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキ
サフルオロプロピレン等の他に、フッ化ビニリデンとア
クリル単量体の共重合体、フッ化ビニリデンとフッ化ビ
ニルの共重合体、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニ
リデンと非フッ素化単量体とのフッ素含有３元共重合体
等が挙げられ、これらを単独でまたは２種以上を併用し
て用いてもよい。

【００１９】磁性粒子の芯材の表面に、メラミン樹脂粒
子とマトリックス樹脂としてのスチレン−アクリル系樹
脂、フッ素含有樹脂又はシリコーン樹脂とを含む樹脂被
膜層を形成する方法としては、例えば、芯材の粉末を層
形成用溶液中に浸漬する浸漬法、層形成用溶液を芯材の
表面に噴霧するスプレー法、芯材を流動エアーにより浮
遊させた状態で層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニー
ダーコーター中で芯材と層形成用溶液を混合し、溶剤を
除去するニーダーコーター法があげられるが、本発明に
おいてはニーダーコーター法を用いることが好ましい。
また、樹脂被膜層形成用塗布液に用いられる溶剤として
は、マトリックス樹脂を溶解するものであれば特に限定
されるものではなく、例えば、トルエン、キシレン等の
芳香族炭化水素類、アセトン、メチルエチルケトン等の
ケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテ
ル類が挙げられる。この磁性粒子の樹脂被膜層の平均膜
厚は、通常０．１〜１０μｍ、好ましくは０．２〜３μ
ｍの範囲である。

【００２０】また、磁性粒子は、上記した樹脂被覆に伴
って絶縁化されて、キャリアとして現像時に現像電極と
して働き難くなるため、特に黒ベタ部においてエッジ効
果が発生すること等によりソリッドの再現性が劣化す
る。そのため、このソリッドの再現性を改善する目的で
樹脂被覆中に導電材料を分散させてもよい。この導電材
料として用いられるものとしては、金、銀又は銅等の金
属、カーボンブラック、さらには酸化チタン、酸化亜鉛
と半導電性酸化物、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ホウ酸ア
ルミニウム又はチタン酸カリウム等の無機物微粉末の表
面を酸化スズ、カーボンブラック、金属で被覆したもの
等が挙げられ、好ましくは、良好な導電性、製造安定性
及び低コスト等からカーボンブラックが好ましい。この
カーボンブラックとしては、特に種類の制限はなく公知
の如何なるものも用いられるが、ＤＢＰ吸油量が５０〜
２５０ｍｌ／１００ｇの範囲の製造安定性の良好なカー
ボンブラックを用いることがより好ましい。

【００２１】本発明の画像形成方法は、現像剤担持体の
表面に、上記した絶縁性トナーと磁性粒子とを混合した
現像剤からなる磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシを
用いて、デジタル信号により制御されたレーザービーム
を照射して静電潜像保持体上に形成された静電潜像を現
像して可視化されるものであり、その際に、磁気ブラシ
を静電潜像保持体と接触または近接させるとともに、静
電潜像保持体と現像剤担持体との間には、交流成分を含
むバイアス電圧が印加される。

【００２２】本発明は、上記の画像形成方法の現像剤に
用いられる磁性粒子の電気抵抗率ρ（Ω・ｃｍ）は、画
像形成時に照射されるレーザービーム幅の直径ｒ（μ
ｍ）との間に、下記式（１）の関係を満たすものである
ことが必要である。ｒ≦−１２×ｌｏｇ（ρ）＋２１６（ｒ≦１００）（１）なお、上記磁性粒子の電気抵抗率ρ（Ω・ｃｍ）は、２
つの電極に挟まれた一定体積のセル内に磁性粒子を入れ
て、電極間の印加電圧を１（Ｖ／μｍ）としたときの抵
抗値である。また、上記レーザービームの直径ｒ（μ
ｍ）は、次のように定義する。即ち、図５に示すよう
に、ビームのエネルギー密度はビームの中心から半径方
向に離れるにつれて減少するが、そのエネルギー密度が
最大値（ビームの中心）の１／ｅ²＝−１３．５％とな
る位置における径であり、図５中にｒとして示すもので
ある。

【００２３】また、前記現像剤担持体と潜像保持体との
間に印加するバイアス電圧の交流成分の周波数ｆは、次
式の範囲とする。３，０００≦ｆ≦１６，０００（Ｈｚ）さらに、交流周波の振動振幅（ピーク間電圧）が、下記
の範囲である。１ｋＶ≦ピーク間電圧≦２．２ｋＶ上記の交流周波のピーク間電圧とは、交流周波の振動振
幅を意味し、その周波形としては、矩形波、正弦波、三
角波または鋸歯波等から選択することができ、いずれの
波形状のものでも有効である。上記の交流成分の周波数
ｆは、低くすると粒状性が低下すること等から上記した
３，０００〜１６，０００Ｈｚが使用される範囲であ
る。また、交流周波数のピーク間電圧については、１ｋ
Ｖ以上にするとトナーが磁性粒子から剥離され易くな
り、さらに電圧が上昇するにつれてトナーの電界追従性
が高くなって粒状性が向上すること等から１〜２．２ｋ
Ｖが使用される範囲である。

【００２４】本発明は、上記した現像剤を用いる画像形
成において、静電潜像の現像に用いられたトナーは磁性
粒子に残存する残留電荷によって逆電界が生じるため、
一度現像に用いられたトナーを現像剤担持体に戻して再
利用すると白抜けが発生し、また、その高濃度部と低濃
度部との電位差が大きいほど逆電界が強く生じて白抜け
が多発するようになるから、磁性粒子の電気抵抗率を小
さくさせて残留電荷を減少させるとともに、静電潜像の
形成に用いられるレーザービームの直径を小さくすると
高濃度部と低濃度部の電位差は小さくなり、白抜けが生
じ難くなることが判った。このことから、磁性粒子の抵
抗率が低いほど、また、レーザービームの直径が小さい
ほど白抜けの発生は少なくなり、磁性粒子の抵抗率ρ
（Ω・ｃｍ）とレーザービームの直径ｒ（μｍ）との間
に前記式（１）に示す関係、ｒ≦−１２×ｌｏｇ（ρ）
＋２１６（ｒ≦１００）を満たすこと、さらに、印加す
るバイアス電圧中の交流成分の周波数ｆを３，０００〜
１６，０００Ｈｚの範囲とし、その交流周波の振動振幅
（ピーク間電圧）が１〜２．２ｋＶの範囲にあるように
設定することによって、実質的に白抜けの発生及びかぶ
り現象がなくなる。

【００２５】また、本発明による画像形成方法は、５〜
１０μｍの小粒径トナーを使用する二成分現像剤と現像
機に交流周波数を採用しているので、現像部における磁
性粒子と静電潜像保持体（感光体）との狭い間隙領域に
おいて、トナーがキャリアから有効に剥離され、空間電
界の変化に追従して感光体上の潜像に忠実にトナーが付
着現像されるものである。このトナー粒径が１１μｍ以
上になると、トナーの重量による慣性力が大きいため
に、高周波電界での追従性が低下して、潜像への忠実性
つまり粒状性が劣ることになるが、トナー粒径が５〜１
０μｍの範囲のものを用いることによりトナーの電界追
従性が高まり、潜像に忠実に現像することが可能にな
る。

【００２６】

【実施例】図１は、本発明の画像形成に用いる一例の画
像形成装置の概略構成図を示すものである。図１におい
て、感光体（静電潜像保持体）１は矢印ａの方向に回転
し、感光体１の表面は、帯電器６で帯電され、これにレ
ーザービーム７を照射して静電潜像を形成し、得られた
静電潜像を二成分磁気ブラシ現像器２により現像して可
視化し、得られたトナー像を転写器８上の転写体に転写
し、次いでブレードクリーニング装置９でクリーニング
を行うサイクルが繰り返される。一方、転写されたトナ
ー像は、図示されていない定着器により転写体に定着さ
れる。なお、１０は、電位安定化器である。図２は、図
１に示す画像形成装置の二成分磁気ブラシ現像器２の部
分を拡大した概略構成図を示すものである。図２におい
て、現像ロール（現像剤担持体）３には固定磁石の周り
を回転する現像スリーブ３ａが設けられていて、電圧印
加装置４により交流バイアス電圧が現像スリーブ３ａの
上に印加されるように設定されている。なお図２中、矢
印ｂは、現像ロールの回転方向を示す。

【００２７】以下、図１及び図２を参照して、本発明の
好適な実施例を例示的に説明する。この実施例に記載さ
れた構成の寸法、特質及びその他のパラメーターは、本
発明を何ら限定するものではない。先ず、感光体１を矢
印ａで図示した方向に一定の回転速度で回転させて、均
一帯電時には−６００Ｖに帯電される。現像スリーブ３
ａは、直径１５〜２５ｍｍの円筒型で非磁性導電性であ
り、回転方向と回転速度が任意に設定できる。この現像
スリーブには７極の固定されたマグネットが内蔵されて
おり、設定角度は変更可能である。磁気ロールの現像極
の磁力は、現像スリーブ表面において１２０ｍＴの磁界
が形成されるように設定されている。現像スリーブ表面
の現像剤層の層厚を形成する規制ブレード１１は、磁性
体材料の内面プレート１１ａを備えており、この規制ブ
レードと現像スリーブの離間距離は０．７〜０．９ｍｍ
とし、感光体と現像スリーブとの離間距離は０．５ｍｍ
に設定した。また、現像スリーブの表面には電圧印加装
置４により任意の直流電圧と任意の交流電圧とを重畳し
たバイアス電圧を印加できるように設定した。

【００２８】現像剤５は二成分現像剤であり、そのトナ
ーとしては、それぞれ体積平均粒径１２μｍ、１０．５
μｍ、９μｍ及び７μｍの４種の黒色非磁性トナー（結
着樹脂：ポリエステル）を用い、それらの帯電量は−２
０μＣ／ｇ（ブローオフ法）のものであった。また、そ
のキャリアは平均粒径５０μｍのフェライト系を用い
た。これらの現像剤のトナー濃度は、ベタ部の濃度を得
るために用紙上に必要なトナー量が０．７ｍｇ／ｃｍ²
になるように濃度調節を行い、この際のトナー濃度は３
〜９重量％であった。現像スリーブ内のマグネット中で
現像に寄与するマグネットの位置は、感光体との最接近
位置に対して±５°以内に配置した。また、感光体の移
動速度は３００ｍｍ／秒とし、現像スリーブを感光体と
同方向に４８０ｍｍ／秒で回転させた。また、電圧印加
装置の直流成分を−４５０Ｖとし、交流成分の振幅値を
１．５ｋＶ（Ｐ−Ｐ）、その周波数を２〜８ｋＨｚで実
験を行った。

【００２９】上記の操作条件により得られた複写画像の
同一濃度０．４〜０．６における中間調の粒状性につい
て、最適の粒状性を満たす周波数は、トナーの体積平均
粒径が１０．５μｍ及び９μｍのトナーを用いた場合に
は４ｋＨｚ程度であり、また、トナーの体積平均粒径が
７μｍのトナーを用いた場合には６ｋＨｚであった。こ
のことは、トナーの体積平均粒径が小さいもの程、周波
数の効果が顕著に現れることになり、良好な粒状性を示
した。この結果から、トナーの体積平均粒径としては、
好ましくは１０μｍ以下のものであり、より好ましくは
９μｍ以下のものであることが判明した。

【００３０】次に、図２に示す現像装置を用いて、体積
平均粒径９μｍのトナー及び平均粒径５０μｍのキャリ
アからなる現像剤を用いて、交流成分の周波数０〜２０
ｋＨｚ及びその振幅値０〜１．８ｋＶにおいて、同一重
量％のトナー濃度における中間調の粒状性及び画像背景
部のかぶりを測定した。従来の技術では高周波による濃
度低下が見られたが、本発明のこの実験例では周波数を
１６ｋＨｚにまで上昇させるまで濃度低下の発生がなか
った。また、粒状性についても、上記の実験と同様に４
ｋＨｚにおいて最適値が得られた。さらに、画像背景部
のかぶりは、周波数３ｋＨｚ未満で発生すること、また
粒状性についても周波数は３ｋＨｚ以上が必要であるこ
とが判った。なお、この実験例に使用した交流バイアス
の電圧波形は矩形波であったが、その他の正弦波、三角
波または鋸波でも同様の効果が得られた。さらに、この
実験例では接触現像方法を用いたが、非接触ジャンピン
グ現像でも同様の効果がある。また、交流周波の振動振
幅が０．９ｋＶと１．８ｋＶとにおいて粒状性の変化を
周波数について確認したところ、振動振幅が１．８ｋＶ
と高くなると粒状性が向上することが判った。また、振
動振幅と画像濃度との関係は、周波の波形依存が多少み
られるものの、良好な画像濃度を得るには１ｋＶ以上を
必要とすることが判った。

【００３１】さらに、本発明の他の実施例として、図１
及び図２を参照して具体的に説明する。感光体１の周囲
には、二成分磁気ブラシ現像器２が設けられた位置より
も回転方向の上流側に感光体を一様帯電させる帯電器
（スコロトロンチャージャー）６、デジタルの画像信号
によりレーザービーム７を照射し静電潜像を形成する書
込み装置（図示されていない）が設けられ、上記画像信
号による光の照射に万線スクリーンが用いられている。
また、感光体１の回転方向の下流側には、転写器８と対
向した位置に現像されたトナー像を用紙に転写する転写
装置が設けられている。さらに下流側には、転写後に感
光体上に残ったトナーを除去するクリーニング装置が設
けられている。一方、用紙の搬送経路には、転写部から
搬出される用紙を搬送するための紙送り装置が設けら
れ、その下流には、転写されたトナー像を用紙に定着さ
せる定着装置が設けられている。また、上記書込み装置
はデジタル信号に基づいてレーザービームを照射するも
のであり、レーザーダイオードを光源とし、レーザービ
ームの波長は７８０ｎｍのものが用いられる。このレー
ザービームの照射により全面露光画像部の電位が−１０
０Ｖになるように設定されている。

【００３２】図２に示される二成分磁気ブラシ現像装置
２では、現像剤５を収容するハウジング内に、表面に現
像剤を吸着し回転することにより現像剤を搬送する円筒
状の現像ロール３と、その表面に付着する現像剤量を規
制する規制ブレード１１と、さらにその上流に位置して
回転し、現像剤の攪拌及び搬送を行い現像ロールに現像
剤を供給するスクリューオーガーを備えている。

【００３３】その現像ロール３は、回転しないように固
定された磁石ロールを内蔵し、この周囲に回転可能に支
持された現像スリーブを備えている。この現像スリーブ
は、感光体と０．５ｍｍの間隔で対向するように配置さ
れ、互いの表面が近接した部分が現像領域となってい
る。また、内部に配設された磁石ロールは、複数の磁極
を有し、隣接する磁極間で形成される磁界によって磁性
粒子の磁気ブラシを現像スリーブの表面に形成し、スリ
ーブの回転により現像剤を搬送できるようになってい
る。現像スリーブの回転速度は、感光体と現像スリーブ
との周速比が約１：１．６に設定されている。

【００３４】また、現像ロール３には、直流電源及び交
流電源から現像バイアス電圧として直流電圧及び交流電
圧が印加されており、感光体１と近接する位置（現像領
域）に形成される電界により電荷を有するトナーが静電
潜像に付着するように設定されている。この印加電圧
は、直流成分を負電圧とし、感光体の全面露光画像部の
電圧が−１００Ｖであるのに対し、現像コントラスト
（直流成分電圧と感光体の全面露光電位の電位差）が３
５０Ｖ程度になるように、即ち、直流成分を−４５０Ｖ
としている。

【００３５】この現像コントラストは、この実施例の感
光体では、４５０Ｖ以上にすると階調性が低下すること
から、４５０Ｖを良好な階調性が得られる値として用い
た。また、上記印加電圧の交流成分は、その振幅値がピ
ーク値とピーク値で１．５ｋＶ、周波数が４ｋＨｚであ
り、波形は矩形波が用いられている。また、現像剤の規
制ブレード１１は、一端が固定支持されており、他端が
現像ロール３の表面に近接して突き出すように取り付け
られており、現像ロールの表面に吸着される現像剤を一
定量に規制している。

【００３６】上記した画像形成装置を用いて、次に示す
工程で画像形成を行った。感光体１は帯電器６によって
一様に帯電され、書込み装置からレーザービーム７が照
射されて静電潜像が形成される。次に、感光体が回転し
て静電潜像が形成された感光体の表面は、現像装置と対
向する現像領域に移動し現像される。次に、現像された
トナー像は感光体の回転により移動して転写器８によっ
て用紙上に転写される。転写後の静電潜像保持体は、ク
リーニング装置によって清掃され、再び帯電器によって
帯電される。形成されたトナー像は、定着装置に搬送さ
れ、加熱加圧されて用紙上に定着される。

【００３７】上記の画像形成において、書込み装置のレ
ーザービームの直径と磁性粒子の抵抗率とを変更して、
静電潜像の形成及び現像を行った。現像剤としては、平
均粒径が９μｍのトナーと平均粒径が５０μｍの磁性粒
子（フェライトキャリア）とを混合したものをトナー濃
度が６重量％になるようにして使用した。これらの結果
を図３に示す。

【００３８】図３は、レーザービームの直径を、それぞ
れ４０μｍ、５０μｍ、６４μｍ、８０μｍ及び９５μ
ｍの５種類に設定し、それぞれについて現像剤の磁性粒
子の抵抗率を１０⁷〜１０¹⁵Ω・ｃｍの範囲で変化させ
て静電潜像の形成及び現像を行ない、白抜けの発生状態
を観察した結果を示すものである。図３においては、白
抜けの発生状態を次に示す３つのグレードに分けて評価
したものである。グレード１：白抜けの発生なし（図中○で示す）グレード２：白抜けの発生はあるが許容範囲（図中△で示す）グレード３：白抜けが多発し、許容範囲外（図中×で示す）図３に見られるように、磁性粒子の抵抗率ρ（Ω・ｃ
ｍ）が低い程、また、レーザービームの直径ｒ（μｍ）
が小さい程、白抜けは発生し難くなる傾向がある。図３
中に示す破線は、前記したｒ＝−１２×ｌｏｇ（ρ）＋
２１６［式（１）］で示されるものであり、白抜けの発
生が許容範囲内となるのは、殆んどこの破線より磁性粒
子の抵抗率及びレーザービームの直径が小さい範囲であ
る。さらに、この実施例では接触現像を用いたが、非接
触ジャンピング現像でも同様に有効である。

【００３９】

【発明の効果】本発明の画像形成方法は、上記した構成
を採ることにより、高画像濃度で白抜けがなく、かつ、
かぶりの発生しない良好な粒状性を有する高品質の画像
を得ることができる。特に、二成分現像剤に用いる絶縁
性トナーに平均粒径が１０μｍ以下の小粒径トナーを用
いて、長期に亘って白抜け等の画像異常の発生がなく、
また、非画像部の汚れ等のかぶり現象の発生が防止でき
るとともに、文字再現性及び粒状性に優れた高品位の画
像を得ることができる。また、現像バイアス電圧の交流
成分の周波数を高くすることにより、かぶり現象の発生
を防止でき、また、粒状性を向上させた高画質の画像が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成
図である。

【図２】本発明の画像形成装置における現像装置の一
例を示す概略構成図である。

【図３】本発明の画像形成において得られる磁性粒子
の電気抵抗率ρとレーザービームの直径ｒとの関係を示
すグラフである。

【図４】従来の画像形成方法における問題点を説明す
るための画像例を示す図である。

【図５】本発明に用いるレーザービームの直径ｒの定
義を示す図である。

【符号の説明】

１…感光体、２…二成分磁気ブラシ現像器、３…現像ロ
ール、３ａ…現像スリーブ、４…電圧印加装置、５…現
像剤、６…帯電器、７…レーザービーム、８…転写器、
９…クリーニング装置、１０…電位安定化器、１１…規
制ブレード、１１ａ…内面プレート。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０３Ｇ 9/113 Ｇ０３Ｇ 9/08 ３３１ 15/06 １０１ 9/10 15/09 ３６１ (72)発明者太田耕三神奈川県南足柄市竹松1600番地富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者高木慎平神奈川県南足柄市竹松1600番地富士ゼロックス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像剤担持体の表面に、絶縁性トナーと
磁性粒子を混合した現像剤の磁気ブラシを形成し、得ら
れた磁気ブラシを、デジタル信号に基づくレーザービー
ムの照射により静電潜像が表面に形成された静電潜像保
持体に接触または近接させるとともに、静電潜像保持体
と現像剤担持体との間に交流成分を含むバイアス電圧を
印加することにより、その静電潜像に絶縁性トナーを付
着させて可視化する画像形成方法において、前記絶縁性
トナーとして、体積平均粒径が５〜１０μｍの範囲であ
り、かつテトラヒドロフラン不溶分が１〜２５重量％の
結着樹脂及び着色剤を含有するものを用い、また、前記
磁性粒子として、電気抵抗率ρ（Ω・ｃｍ）が前記レー
ザービームの直径ｒ（μｍ）との間に下記式（１）の関
係を満たすものを用いるとともに、さらに、前記バイア
ス電圧中の交流成分の周波数ｆが３，０００〜１６，０
００Ｈｚの範囲であり、その交流周波の振動振幅（ピー
ク間電圧）が１〜２．２ｋＶの範囲になるように印加す
ることを特徴とする画像形成方法。ｒ≦−１２×ｌｏｇ（ρ）＋２１６（ｒ≦１００）（１）
【請求項２】現像剤担持体が、固定された磁極を内蔵
するものであることを特徴とする請求項１に記載の画像
形成方法。
【請求項３】磁性粒子が、核体粒子上に樹脂被覆層を
設けてなるものであることを特徴とする請求項１に記載
の画像形成方法。
【請求項４】樹脂被覆層が、樹脂微粒子及び導電材料
を分散してなるもの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。
【請求項５】樹脂微粒子が、平均粒径０．１〜２μｍ
のものであることを特徴とする請求項４に記載の画像形
成方法。
【請求項６】樹脂微粒子が、窒素含有樹脂微粒子であ
ることを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成方
法。
【請求項７】導電材料が、カーボンブラックであるこ
とを特徴とする請求項４に記載の画像形成方法。
【請求項８】磁性粒子が、平均粒径２５〜１００μｍ
のものであることを特徴とする請求項１に記載の画像形
成方法。
【請求項９】トナーの結着樹脂が、線状ポリエステル
を含有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成
方法。