(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１０9〜１０14Ωｃｍの低抵抗層を表面に有する像担持体を帯電し、露光して静電潜像を形成し、その潜像を磁石を内蔵した現像剤担持体上に担持したトナーと磁性キャリアを含有する２成分現像剤により、像担持体と現像剤担持体とが対向した現像部において、直流電圧を含む現像バイアスの印加下で現像して画像を得る画像形成方法において、前記現像剤として、２×１０6Ｖ／ｍの電界強度において現像剤を通じて流れる電流値が２．３×１０-10Ａ以下であり、前記磁性キャリアの抵抗は前記トナーの抵抗よりも小さく、前記磁性キャリアの抵抗が５×１０4Ｖ／ｍの電界強度において１０12Ωｃｍ以上であるような電気的特性を有する現像剤を使用することを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
前記現像剤のトナーの平均粒径をｒｔ（μｍ）、嵩密度をρｔ（ｇ／ｃｍ3）、磁性キャリアの平均粒径をｒｃ（μｍ）、嵩密度をρｃ（ｇ／ｃｍ3）、トナーの濃度をｎ（ｗｔ％）として、
Ｓ＝｛ｎ／（１００−ｎ）｝×（ｒｃ／ｒｔ）×（ρｃ／ρｔ）
で表されるＳが２．５以上である請求項１の画像形成方法。
【請求項３】
前記像担持体の帯電を接触帯電部材によって行なう請求項１又は２の画像形成方法。
【請求項４】
前記接触帯電部材は、像担持体に接触する磁性粒子を保持する磁石を内蔵したスリーブからなり、その磁性粒子をスリーブの回転により回転するとともにスリーブに電圧を印加して、像担持体に電荷を注入することにより像担持体を帯電する請求項３の画像形成方法。
【請求項５】
前記トナーの形状係数ＳＦ−１が１００〜１３０、ＳＦ−２が１００〜１１５である請求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成方法。
【請求項６】
前記トナーの一部または全部を重合法で形成した請求項１〜５のいずれかの項に記載の画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体上に形成された静電潜像を２成分現像剤により現像して、画像を得る画像形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、像担持体を帯電し、露光して静電潜像を形成し、この潜像を２成分現像剤により現像して画像を得る画像形成方法が知られている。図４の画像形成装置（複写機）を例にとって、従来の画像形成方法を簡単に説明する。
【０００３】
図４の複写機の原稿台０上に原稿Ｇを複写すべき面を下側にして置き、コピーボタンを押すと、原稿Ｇの複写、すなわち画像形成が開始される。複写機は、原稿照射用ランプ、短焦点レンズアレイ、ＣＣＤセンサーが一体となった光走査ユニット９を有しており、コピーボタンを押すことにより、このユニット９が照射用ランプで原稿Ｇを照射しながら走査し、その照射光の原稿面からの反射光が短焦点レンズアレイによって結像してＣＣＤセンサーに入射される。
【０００４】
ＣＣＤセンサーは受光部、転送部および出力部から構成されており、受光部で入射光信号を電荷信号に変え、転送部でその電荷信号をクロックパルスに同期して順次出力部に転送し、出力部で電荷信号を電圧信号に変換し、増幅、低インピーダンス化して出力する。このようにして得られた画像信号（アナログ信号）は、周知の画像処理によりデジタル信号に変換された後、複写機のプリンター部に送られる。
【０００５】
プリンター部では、まず、感光ドラム１の表面に静電潜像を形成する。感光ドラム１は、中心支軸を中心にして所定の周速度で回転駆動され、回転過程においてコロナ帯電器３により表面がたとえば−６５０Ｖとなるように一様な帯電処理を受ける。ついで、レーザ走査部１００の固体レーザ素子が上記の画像信号（デジタル信号）を受けてＯＮ／ＯＦＦ発光によりレーザビームを発生し、回転多面鏡を用いてそのレーザビームＬにより感光ドラム１の表面を走査し、感光ドラム１の表面に原稿画像に対応した静電潜像が順次形成される。
【０００６】
この静電潜像を現像器４により現像すると、感光ドラム１上にトナー像として可視化される。
【０００７】
一般に、現像方法には大別して４種あり、その１つは、１成分現像剤の非磁性トナーをブレード等により現像スリーブ（現像剤担持体）上にコーティングし、その非磁性トナーを現像スリーブにより感光ドラムに搬送し、感光ドラムに対し非接触状態で現像する非磁性１成分非接触現像法であり、２つ目は、１成分現像剤の磁性トナーを磁気力によって現像スリーブ上にコーティングし、同様に、感光ドラムに搬送して接触で現像する磁性１成分接触現像法である。３つ目、４つ目は、非磁性トナーに磁性キャリアを混合した２成分現像剤を用い、これを磁気力により現像スリーブ上にコーティングして現像スリーブにより感光ドラムに搬送し、感光ドラムに対し接触状態で現像する２成分接触現像法（２成分磁気ブラシ現像法）、感光ドラムに対し非接触状態で現像する２成分非接触現像法である。画像の高画質化、高安定性の面から、２成分磁気ブラシ現像法が多く用いられる。
【０００８】
本現像器４は２成分磁気ブラシ現像装置に構成されている。現像器４は、２成分現像剤を収容した現像容器１６を備え、その現像容器１６の感光ドラム１と対面した開口部に、現像剤を担持して感光ドラム１と対向した現像部に搬送する現像スリーブ１１が設置されている。この現像スリーブ１１と感光ドラム１との最近接領域を約５００μｍの距離とすることによって、現像部に搬送した現像剤を感光ドラム１と接触した状態で、現像が行なえるように設定されている。現像スリーブ１１内には図示しないマグネットローラが固定配置され、また現像スリーブ１１に対し図示しない規制ブレードが配置されている。
【０００９】
上記のような２成分現像法に用いられる現像剤のトナーとしては、たとえば粉砕法により製造された平均粒径が６μｍ程度のネガ帯電トナーに、平均粒径が２０ｎｍ程度の酸化チタン等を重量比で１％程度外添したトナーが用いられる。現像剤１９のキャリアとしては、たとえば飽和磁化が２０５ｅｍｕ／ｃｍ３  、平均粒径が３５μｍ程度の磁性フェライトキャリアが用いられる。現像剤は、これらトナーとキャリアの混合比を重量比で６：９４として使用される。
【００１０】
現像器４において、現像スリーブ１１の回転にともないマグネットローラの磁極により、現像容器１６内の現像剤が現像スリーブ１１上に汲み上げられ、感光ドラム１と対向した現像部に向けて搬送される。この搬送過程で、現像剤は規制ブレードにより厚みを規制されて、現像スリーブ１１上に薄層の現像剤層に形成される。その現像剤薄層は、マグネットローラの現像部に位置する現像主極に搬送されて来ると、現像主極の磁力により感光ドラム１に向けて穂立ちして磁気ブラシに形成され、この磁気ブラシが感光ドラム１の表面に接触して、感光ドラム１上の静電潜像を現像し、静電潜像がトナー像として可視化される。
【００１１】
この現像のとき、現像スリーブ１１には図示しないバイアス電源から直流電圧および交流電圧を重畳した現像バイアス、たとえば−５００Ｖの直流電圧と、ピーク・ツウ・ピーク電圧Ｖｐｐが１５００Ｖ、周波数ｆが２０００Ｈｚの交流電圧が印加される。一般に、２成分磁気ブラシ現像法においては、交流電圧を印加すると現像効率が増して画像は高品位になるが、逆にかぶり発生しやすくなるので、現像スリーブ１１に印加する直流電圧との間に電位差を設けることにより、かぶりを防止することが行なわれる。
【００１２】
現像によって感光ドラム１上に形成されたトナー像は、感光ドラム１に搬送されて来る転写材Ｐ上に転写帯電器８によって静電転写される。トナー像が転写された転写材Ｐは、分離帯電器７によって感光ドラム１と静電分離したのち定着器６へ搬送され、そこで転写材Ｐを加熱および加圧して画像の定着を行ない、プリント画像として画像形成装置の機外に出力する。トナー像転写後の感光ドラム１は、表面に付着した転写残りのトナー等の汚染物をクリーナ５によって除去し、前露光ランプ２により感光ドラム１の表面を電気的に初期化した後、繰り返し画像形成に使用される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年の環境意識の高まりとともに、感光ドラム１の帯電にコロナ放電を用いず、接触帯電部材を使用して感光ドラムを直接帯電する方法が使用されつつある。中でも注入帯電方式は、感光ドラムを帯電する際の放電量が極めて少なく、非常に優れている。
【００１４】
この注入帯電とは、感光ドラムの表面に材料が持つトラップ電位に接触帯電部材で直接電荷を注入したり、あるいは、感光ドラム表面に導電性粒子を分散した電荷注入層を設けておき、この導電性粒子に対し接触帯電部材で電荷を充填して帯電することをいう。この注入帯電方式は、感光ドラムの表面抵抗を１０９  〜１０１４Ωｃｍ程度と低抵抗にすると、帯電効率が向上することが分かっている。なお、高耐久性を狙ったアモルファスシリコンドラム等の感光ドラムにおいても、この程度の表面抵抗とされている。
【００１５】
しかしながら、感光ドラムの表面抵抗を上記の１０９  〜１０１４Ωｃｍ程度にすると、画像かぶり発生する問題があった。本発明者らの検討によると、このかぶりは、感光ドラムの表面抵抗が１０９  〜１０１４Ωｃｍの低抵抗で、かつ２成分接触現像法を実施する際に、特に発生しやすいことが分かった。
【００１６】
本発明の目的は、感光ドラムを効率よく帯電できるともに、帯電後の感光ドラムに形成した静電潜像を２成分現像剤によりかぶりを生じることなく現像して、高品位な画像を得ることを可能とした画像形成方法を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明にかかる画像形成方法にて達成される。要約すれば、本発明は、１０9〜１０14Ωｃｍの低抵抗層を表面に有する像担持体を帯電し、露光して静電潜像を形成し、その潜像を磁石を内蔵した現像剤担持体上に担持したトナーと磁性キャリアを含有する２成分現像剤により、像担持体と現像剤担持体とが対向した現像部において、直流電圧を含む現像バイアスの印加下で現像して画像を得る画像形成方法において、前記現像剤として、２×１０6Ｖ／ｍの電界強度において現像剤を通じて流れる電流値が２．３×１０-10Ａ以下であり、前記磁性キャリアの抵抗は前記トナーの抵抗よりも小さく、前記磁性キャリアの抵抗が５×１０4Ｖ／ｍの電界強度において１０12Ωｃｍ以上であるような電気的特性を有する現像剤を使用することを特徴とする画像形成方法である。
【００１８】
本発明によれば、好ましくは、前記現像剤のトナーの平均粒径をｒｔ（μｍ）、嵩密度をρｔ（ｇ／ｃｍ3）、磁性キャリアの平均粒径をｒｃ（μｍ）、嵩密度をρｃ（ｇ／ｃｍ3）、トナーの濃度をｎ（ｗｔ％）として、
Ｓ＝｛ｎ／（１００−ｎ）｝×（ｒｃ／ｒｔ）×（ρｃ／ρｔ）
で表されるＳが２．５以上とされる。
【００１９】
前記像担持体の帯電を接触帯電部材によって行なうことができる。前記接触帯電部材は、像担持体に接触する磁性粒子を保持する磁石を内蔵したスリーブとすることができ、その磁性粒子をスリーブの回転により回転するとともにスリーブに電圧を印加して、像担持体に電荷を注入することにより像担持体を帯電することができる。前記トナーの形状係数ＳＦ−１が１００〜１３０、ＳＦ−２が１００〜１１５とされ、前記トナーの一部または全部を重合法で形成することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【００２１】
本発明の画像形成方法では、従来と同様、内部に磁石が配置されている現像スリーブ（現像剤担持体）の表面にトナーとキャリアとを含む２成分現像剤を担持して現像部へ搬送し、磁石の現像磁極により現像部に現像剤の磁気ブラシを形成して、感光ドラム（像担持体）上の静電潜像を現像する２成分接触現像法を採用する。
【００２２】
本発明は、その際、表面抵抗が１０９  〜１０１４Ωｃｍの低抵抗層を有する感光ドラムを使用し、かつ２×１０６  Ｖ／ｍの電界強度において現像剤を通じて流れる電流値が２．３×１０−１０  Ａ以下となるような現像剤を使用することが大きな特徴である。
【００２３】
すなわち、本発明は、感光ドラムの表面抵抗を１０９  〜１０１４Ωｃｍ程度の低抵抗にすることにより、感光ドラムの帯電効率を向上させる一方、抵抗の高い現像剤を使用することにより、かぶりのない高品位な画像を得るようにしたことに要約される。
【００２４】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００２５】
実施例１
図１は、本発明の画像形成方法を実施するのに使用した画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【００２６】
画像形成装置（複写機）は、原稿台１０および光走査ユニット９を有する露光部の下に、感光ドラム１、現像器４およびレーザ走査部１００等を有するプリンタ部を備えてなっており、原稿台１０上に原稿Ｇを複写すべき面を下側にして置き、コピーボタンを押すと、原稿Ｇの複写、すなわち画像形成が開始される。
【００２７】
光走査ユニット９は、原稿照射用ランプ、短焦点レンズアレイ、ＣＣＤセンサーを一体に組込んで構成されており、コピーボタンを押すことにより、このユニット９が照射用ランプで原稿Ｇを照射しながら走査し、その照射光の原稿面からの反射光が短焦点レンズアレイによって結像してＣＣＤセンサーに入射される。
【００２８】
ＣＣＤセンサーは受光部、転送部および出力部から構成されており、受光部で入射光信号を電荷信号に変え、転送部でその電荷信号をクロックパルスに同期して順次出力部に転送し、出力部で電荷信号を電圧信号に変換し、増幅、低インピーダンス化して出力する。このようにして得られた画像信号（アナログ信号）は、周知の画像処理によりデジタル信号に変換された後、プリンター部に送られる。
【００２９】
プリンター部では、まず、感光ドラム１の表面に静電潜像を形成する。感光ドラム１は、中心支軸を中心にして所定の周速度で回転駆動され、回転過程において帯電器３１により表面がたとえば−６５０Ｖとなるように一様な帯電処理を受ける。ついで、レーザ走査部１００の固体レーザ素子が上記の画像信号（デジタル信号）を受けてＯＮ／ＯＦＦ発光によりレーザビームＬを発生し、回転多面鏡を用いてそのレーザビームにより感光ドラム１の表面を走査し、感光ドラム１の表面に原稿画像に対応した静電潜像が順次形成される。
【００３０】
図２に、上記の固体レーザ素子を備えたレーザ走査部１００の概略構成を示す。レーザ走査部１００では、まず、入力された画像信号に基づき発光信号発生器１０１により固体レーザ素子１０２を所定タイミングで明滅させる。このようにして固体レーザ素子１０２から放射されたレーザ光を、コリメータレンズ系１０３により略平行な光束に変換し、さらに矢印ｂ方向に回転する回転多面鏡１０４により矢印ｃ方向に走査するとともに、ｆθレンズ群１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃにより感光ドラム１の被走査面１０６にスポット状に結像する。このようなレーザ光の走査により、被走査面１０６上に画像１走査分の露光分布が形成され、さらに各走査ごとに被走査面１０６を前記の走査方向とは垂直に所定量だけスクロールすることにより、被走査面１０６上に画像信号に応じた露光分布が得られる。つまり、静電潜像が形成される。
【００３１】
本発明では、感光ドラム１として、通常使用される有機感光体等を使用することができるが、好ましくは、有機感光体上に１０９  〜１０１４Ωｃｍの抵抗を有する材料の表面層を設けたものや、アモルファスシリコン感光体などを用いることができる。これら表面層を設けた等の感光ドラムによれば、電荷注入方式の直接帯電を実施でき、オゾンの発生防止並びに消費電力の低減に効果がある。
【００３２】
本実施例では、感光ドラム１は負帯電性の有機感光体とされ、直径３０ｍｍのアルミ製のドラム基体上に下から第１〜第５の５層の感光体層を設けてなっている。
【００３３】
感光体層の最下層である第１層は、アルミニウム基体の欠陥等を吸収するために設けた下引き層で、厚さ２０μｍの導電層からなる。その上の第２層は正電荷注入防止層で、アルミニウム基体から注入された正電荷が感光体層の表面に帯電された負電荷を打ち消さないように防止する役割を果している。正電荷注入防止層は、アミラン樹脂とメトキシメチル化ナイロンとからなり、１０６  Ωｃｍ程度に抵抗調節した中抵抗層に形成されている。
【００３４】
第３層は電荷発生層であり、ジスアゾ系の顔料を樹脂に分散した厚さ約０．３μｍの層で、露光を受けることにより正負の電荷対を発生する。第４層は電荷輸送層で、ポリカーボネート樹脂にヒドラゾンを分散したＰ型半導体に形成されている。従って、感光ドラム表面に帯電された負電荷は、この電荷輸送層を移動することができず、電荷発生層で発生した正電荷のみを感光ドラム表面に輸送することができる。
【００３５】
最表層の第５層は電荷注入層であり、絶縁性のバインダー樹脂に導電性超微粒子のＳｎＯ２  を分散した材料の塗工層から形成されている。具体的には、光透過性の導電性フィラーであるアンチモンをドーピングして低抵抗化（導電化）した粒径０．０３μｍのＳｎＯ２  粒子を絶縁性樹脂に７０重量％に分散して、塗工液を調整し、これをディッピング法、スプレー法、ロールコート法、ビームコート法等の適当な塗工法により厚さ約３μｍに塗工したものである。
【００３６】
本実施例では、帯電器３１として電荷注入方式の接触帯電器、特に磁気ブラシ帯電方式の帯電器を用いた。この磁気ブラシ帯電器３１は、外径１６ｍｍの回転自在な非磁性スリーブ３１ａの内部にマグネット３１ｂを非回転に固定設置してなり、マグネット３１ｂの磁界により非磁性スリーブ３１上に保持した磁性粒子を穂立ちさせて磁気ブラシに形成し、その磁気ブラシを感光ドラム１の表面に接触するようになっている。磁気ブラシとされた磁性粒子は、非磁性スリーブ３１ａの回転により搬送され、そして非磁性スリーブ３１ａに帯電電圧を印加することにより、磁性粒子を通して感光ドラム１に電荷が付与され、感光ドラム１の表面が帯電電圧に対応した電位に帯電される。
【００３７】
磁性粒子の磁気ブラシによる感光ドラム１の帯電は、磁気ブラシの感光ドラム１との接触部のニップ幅を約６ｍｍに調整し、非磁性スリーブ３１ａに印加する帯電バイアスを、−７００Ｖの直流電圧に周波数１０００Ｈｚ、振幅８００Ｖの矩形波の交番電圧を重畳したバイアスとすることにより、良好に実施できた。
【００３８】
非磁性スリーブ３１の回転方向（従って磁気ブラシの回転方向）は、図に示すように、Ａ方向に回転する感光ドラム１に対しＢ方向のカウンター方向とすることが好ましく、感光ドラム１の帯電が良好になる。また非磁性スリーブ３１ａの回転速度が速いほど、感光ドラム１の帯電が均一になる傾向がある。本実施例では、非磁性スリーブ３１ａの回転速度を、感光ドラム１の回転速度１００ｍｍ／秒に対し１５０ｍｍ／秒とした。
【００３９】
磁気ブラシ帯電器３１に用いる磁性粒子（磁性キャリア）としては、平均粒径が１０〜１００μｍ、飽和磁化が２０〜２５０ｅｍｕ／ｃｍ３  、抵抗が１０２  〜１０１０Ωｃｍのものが好ましく、感光ドラム１にピンホールような絶縁の欠陥が存在した場合のことを考慮すると、より好ましい抵抗は１０６  〜１０１０Ωｃｍ程度である。本実施例では、平均粒径が２５μｍ、飽和磁化が２００ｅｍｕ／ｃｍ３  、抵抗が５×１０６  Ωｃｍの磁性粒子を用いた。
【００４０】
上記の磁性粒子の抵抗値は、低面積が２２８ｍｍ２  の金属セル中に磁性粒子を２ｇ入れ、６．６ｋｇｆ／ｃｍ２  の荷重で押圧した状態で、１００Ｖの電圧を印加して測定した。
【００４１】
磁性粒子としては、樹脂中に磁性材料としてマグタイトを分散し、導電化および抵抗調整のためにカーボンブラックを分散して形成した樹脂キャリア、あるいはフェライト等のマグネタイト単体表面を酸化・還元処理して抵抗調整を行ったもの、あるいはマグネタイト単体表面を樹脂でコーティングして抵抗調整したもの等が用いられる。
【００４２】
感光ドラム１上に形成された静電潜像は、感光ドラム１の周囲に設置された２成分現像器４により現像され、トナー像として可視化される。
【００４３】
図３は、上記現像器４の概略構成図である。本現像器４は、２成分磁気ブラシ現像装置に構成されている。現像器４は、トナーと磁性キャリアを含有する２成分現像剤１９を収容した現像容器１６を備え、その現像容器１６の感光ドラム１と対面した開口部に、現像剤１９を担持して感光ドラム１と対向した現像部に搬送する現像スリーブ１１が設置され、現像スリーブ１１は、感光ドラム１との対向部が同方向に移動する向きに回転される。この現像スリーブ１１と感光ドラム１との最近接領域を約５００μｍの距離とすることによって、現像部に搬送した現像剤１９を感光ドラム１と接触した状態で、現像が行なえるように設定されている。
【００４４】
現像スリーブ１１内にはマグネットローラ１２が固定配置され、また現像スリーブ１１の頂部に対し磁性材製の規制ブレード１５が垂直に配置されている。さらに現像容器１６内には、現像剤撹拌搬送スクリュー１３、１４が設置される。
【００４５】
感光ドラム１上に形成された静電潜像は、現像器４を用いて２成分磁気ブラシ現像法により、つぎのようにして現像される。まず、現像スリーブ１１が回転され、その回転にともなってマグネットローラ１２の磁極Ｎ３により、現像容器１６内の現像剤１９が現像スリーブ１１上に汲み上げられ、汲み上げられた現像剤は、磁極Ｓ２からＮ１へと搬送される。この搬送過程で、現像剤は規制ブレード１５により厚みを規制されて、現像スリーブ１１上に薄層の現像剤層に形成される。その現像剤薄層は、マグネットローラ１２の現像主極Ｓ１に搬送されて来ると、現像主極Ｓ１の磁力により感光ドラム１に向けて穂立ちする（図３において、現像剤の穂立ちを現像部で現像スリーブ１１から感光ドラム１に向かう平行な線で模式的に示す）。この現像剤の穂立ち（磁気ブラシ）が感光ドラム１の表面に接触して、感光ドラム１上の静電潜像を現像し、静電潜像がトナー像として可視化される。
【００４６】
この現像のとき、現像スリーブ１１には感光ドラム１との間に、バイアス電源１７から直流電圧および交流電圧を重畳した現像バイアスが印加される。たとえば−５００Ｖの直流電圧と、ピーク・ツウ・ピーク電圧Ｖｐｐが１５００Ｖ、周波数ｆが２０００Ｈｚの交流電圧である。一般に、２成分磁気ブラシ現像法においては、交流電圧を印加すると現像効率が増して画像は高品位になるが、逆にかぶり発生しやすくなる。このため、現像スリーブ１１に印加する直流電圧と感光ドラム１の表面電位との間に電位差を設けることにより、かぶりを防止することが行なわれる。
【００４７】
現像によって感光ドラム１上に形成されたトナー像は、給紙カセット８０から搬送されて来る転写材Ｐ上に転写される。感光ドラム１の下側には、駆動ローラ７２および従動ローラ７３に掛け廻されて、図１の矢印Ｄ方向に回動する転写ベルト７１が設置されている。転写材Ｐは給紙カセット８０から取り出され、感光ドラム１の回転と同期をとって適正なタイミングで転写ベルト７１上に給紙され、所定のタイミングで感光ドラム１と転写ベルト７１とが当接した転写部に搬送される。転写ベルト７１の転写部の内側には転写帯電ブレード７４が設置され、この転写帯電ブレード７４により転写ベルト７１を感光ドラム１の方向に押圧しつつ、転写帯電ブレード７４に図示しない高圧電源から給電することにより、転写材Ｐに裏面側からトナーと逆極性の帯電を行なって、感光ドラム１上に形成されたトナー像を転写材Ｐ上に静電転写する。
【００４８】
本実施例では、転写ベルト７１として厚さ７５μｍのポリイミド樹脂のシートを用いた。転写ベルト７１としては、他に、ポリカーボネート樹脂やポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエテールエーテルケトン樹脂、ポリエテーテルサルフォン樹脂、ポリウレタン樹脂などの樹脂シート、あるいはフッ素系やシリコン系のゴムシートを好適に用いることができる。転写ベルト７１の厚みも７５μｍに限定されるわけではなく、約２５〜２０００μｍ、好ましくは５０〜１５０μｍのものを好適に使用することができる。
【００４９】
転写帯電ブレード７４としては、抵抗が１０５  〜１０７  Ωで、厚さが２ｍｍ、長さが３０６ｍｍのものを用いた。転写時、転写帯電ブレード７４に印加した電流は＋１５μＡで、これを定電流制御して給電した。
【００５０】
以上のようにして、トナー像が転写された転写材Ｐは、転写ベルト７１から分離したのち定着器６へ搬送され、そこで転写材Ｐを加熱および加圧して画像の定着を行ない、プリント画像として画像形成装置の機外に出力される。トナー像を転写後の感光ドラム１は、表面に付着した転写残りのトナー等の汚染物をクリーナ５によって除去し、繰り返し画像形成に使用される。
【００５１】
画像形成は以上の工程を経て行なわれるが、本発明では、その現像工程に使用する２成分現像剤１９として、２×１０６  Ｖ／ｍの電界強度において現像剤を通じて流れる電流値が２．３×１０−１０  Ａ以下となるような電気的特性（抵抗）を有する現像剤を用いることが大きな特徴である。
【００５２】
現像剤１９の電気的特性が、２×１０６  Ｖ／ｍの所定電界強度において２．３×１０−１０  Ａ以下の範囲を外れた電流値を与える、すなわち２．３×１０−１０  Ａを超える電流値を与えるような特性を有すると、現像時に現像器４の現像スリーブ１１に印加した現像バイアスの直流電圧分（現像スリーブ電位Ｖｄｃ）が現像剤を通して感光ドラム１に注入され、感光ドラムの電位が現像スリーブ電位Ｖｄｃに収束するようになり、感光ドラム１上の白地部に対するかぶり取り電圧Ｖｂａｃｋが小さくなって、かぶりの発生を防止できなくなる。
【００５３】
上記の所定電界強度での現像剤による電流値を測定するには、図３の現像器における現像状態を模した条件を設定して測定を行なう。すなわち、感光ドラム１の代わりに、直径３０ｍｍ、長さ３００ｍｍのアルミニウム製の導電性円筒を配し、このアルミニウム円筒に対し直径１６ｍｍ、長さ３００ｍｍの現像スリーブ１を、これに現像剤を担持させた状態で５００μｍの最近接間隔で対向させ、これら現像スリーブとアルミニウム円筒を回転せずに静止したまま、これら両者の間に２０００Ｖの電圧を印加し、そのとき両者の間に流れる電流値を測定することにより得られる。ただし、トナーの移動にともなう電荷移動による電流分は入れず、これは測定値から差し引く。
【００５４】
本発明において、２成分現像剤１９に使用する磁性キャリアは、粒径が１００μｍ以下の小粒径キャリアが好ましく、さらに好適には数平均分子量が１０〜６０μｍの範囲のキャリアがよい。この磁性キャリアの平均粒径は垂直方向最大限長で示しており、本発明では、顕微鏡により５０〜１０００倍の倍率でキャリアを写真撮影し、得られた写真画像内のキャリア粒子から３０００個以上のキャリア粒子をランダムに選び、それらの長軸を実測して算術平均を取ることにより求めた。
【００５５】
上記の磁性キャリアとともに現像剤に使用されるトナーとしては、従来公知のトナーを用いることができるが、本発明では、特に形状係数ＳＦ−１が１００〜１３０、形状係数ＳＦ−２が１００〜１１５の範囲にあるトナーが好適である。
【００５６】
この形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２は、日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い、トナーの粒子像を無作為に１００個サンプリングし、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（Ｌｕｚｅｘ３）に導入して解析し、下式より得られた値として定義したものである。
【００５７】
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２  ／ＡＲＥＡ｝×（π／４）×１００
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）２  ／ＡＲＥＡ｝×（π／４）×１００
ただし、ＡＲＥＡ：トナー投影面積、ＭＸＬＮＧ：絶対最大長、
ＰＥＲＩ：周長
【００５８】
上記の形状係数ＳＦ−１はトナーの球形度合を示し、１４０より大きいとトナーの形状が球形から徐々に不定形になる。ＳＦ−２はトナーの凹凸度合を示し、１２０より大きいとトナー表面の凹凸が顕著になる。
【００５９】
トナーの形状により期待する効果は、感光ドラム１を帯電する磁気ブラシ帯電器３１からのトナー表面に対する影響力をできるだけ低めて、トナー中の反応性低分子量成分の生成を抑制できるようにすることである。従って、トナーの形状は表面積をできるだけ小さくできる球形が好ましい。
【００６０】
一部または全体を重合法により形成したトナーを用いると、本発明の効果を高めることができる。表面部分を重合法により形成するトナーは、その表面部分を分散媒中にプレトナー（モノマー組成物）粒子として存在させて、重合生成するために、かなり平滑化された表面を得ることができる。トナーの形状係数ＳＦ−１が１４０を超えたり、ＳＦ−２が１２０を超えると、画像のかぶりが増加したり、トナーの耐久性が若干劣るようになることがある。
【００６１】
本発明では、コア／シェル構造を有するトナーを好適に用いることができる。このコア／シェル構造を持たせ、シェル部分を重合法により形成したトナーは、製造が容易である利点がある。コア／シェル構造の作用効果は、いうまでもなく、トナーの優れた定着性を損なうことなく、耐ブロッキング性を付与できることである。
【００６２】
トナーの体積平均粒径は４〜１５μｍが好適である。トナーの体積平均粒径は、たとえば下記の測定法で測定することができる。
【００６３】
測定装置としてコールカウンターＴＡ−ＩＩ型（コールター社製）を用い、これに、個数平均分布、体積平均分布を出力するインターフェース（日科機製）およびＣＸ−ｉパーソナルコンピュータ（キヤノン製）を接続する。電解液は、塩化ナトリウム（試薬１級）を用いて１％ＮａＣｌ水溶液を調製する。
【００６４】
上記の電解液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加え、さらに測定試料のトナーを０．５〜５０ｍｇ加えて懸濁する。この試料を懸濁した電解液を超音波分散器で約１〜３分分散処理した後、上記のコールカウンターＴＡ−ＩＩ型により、１００μｍのアパチャーを用いて２〜４０μｍのトナー粒子の粒度分布を測定し、トナーの体積分布を求める。このようにして求めたトナーの体積分布からトナーの体積平均粒径が得られる。
【００６５】
トナーは表面を外添剤で被覆することにより、帯電器３１による影響をある程度、外添剤に逃がしてやるようにすることが好ましい。
【００６６】
本発明で使用する外添剤は、トナーに添加したときの耐久性の点から、トナー粒子の重量平均粒径の１／１０以下の粒径であることが好ましい。この外添剤の粒径は、顕微鏡によるトナー粒子の表面観察により求めたその平均粒径を意味する。外添剤は、トナー１００重量部に対し０．０１〜１０重量部が用いられ、好ましくは０．０５〜５重量部である。
【００６７】
外添剤としてはつぎのようなものが挙げられる。酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化クロム、酸化スズ、酸化亜鉛などの金属酸化物；窒化ケイ素などの窒化物；炭化ケイ素などの炭化物；硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなどの金属塩；ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなどの脂肪酸金属塩；カーボンブラック；シリカなど。これら外添剤は単独で使用しても、複数併用してもよい。好ましくは疎水化処理を行なったものがよい。
【００６８】
本発明では、上記したようなトナーとキャリアを混合した２成分現像剤を用いるが、その現像剤中の全トナーと全キャリアの表面積比は２．５以上とすることが好ましい。
【００６９】
トナーの平均粒径をｒｔ  （μｍ）、嵩密度をρｔ  （ｇ／ｃｍ３  ）、キャリアの平均粒径をｒｃ  （μｍ）、嵩密度をρｃ  （ｇ／ｃｍ３  ）、トナー濃度をｎ（ｗｔ％）として、
Ｓ＝｛ｎ／（１００−ｎ）｝×（ｒｃ／ｒｔ  ）×（ρｃ／ρｔ  ）≧２．５
である。
【００７０】
上記のＳは、トナー濃度がｎ（ｗｔ％）のときの、全キャリアの表面積に対する全トナーの表面積の比である。一般に、キャリアの抵抗よりもトナーの抵抗の方が高いので、Ｓの値が大きくなるほど現像剤の抵抗を大きくできる。従って、Ｓ値が大きいほど、前述した所定電界強度での現像剤による電流値を小さくすることができる。Ｓ値が２．５未満であると上記の電流値を小さくしづらくなるので、好ましくは２．５以上である。
【００７１】
以下、本発明の具体例について説明する。
【００７２】
実施例１
本実施例において、トナーの嵩密度ρｔ  を１．１ｇ／ｃｍ３  、キャリアの嵩密度ρｃ  を５．０ｇ／ｃｍ３  に固定した条件で、全トナーと全キャリアの表面積比Ｓを本発明の２．５以上に制御した。この現像剤について前述した方法で、所定電界強度での現像剤による電流値を測定し、また、この現像剤を現像に用いて、図１の画像形成装置により画像形成を行ない、かぶりの有無を評価した。結果を表１に示す。
【００７３】
本実施例において、トナーの嵩密度ρｔ  を１．１ｇ／ｃｍ３  、キャリアの嵩密度ρｃ  を５．０ｇ／ｃｍ３  に固定し、前述した方法で、所定電界強度における現像剤による電流値を測定した。また、このトナーおよびキャリアによる現像剤を用いて、図１の画像形成装置により画像形成を行ない。かぶりの有無を評価した。結果を表１に示す。
【００７４】
上記のトナーおよびキャリアの嵩密度は、ＪＩＳ  Ｋ５１０１に記載の方法に準じた方法で測定した。かぶりは、反射濃度計として  ＤＥＮＳＩＴＭＥＴＥＲ  ＴＣ−ＤＳ（ＴＯＫＹＯ  ＤＥＮＳＨＯＫＵ  ＣＯ．，  ＬＴＤ．）を用いて、画像形成前の転写紙の反射濃度と画像形成後の転写紙上のかぶり部の反射濃度を測定し、つぎのように濃度を求めた。
【００７５】
かぶり濃度（％）＝反射濃度（転写紙上のかぶり部）−反射濃度（転写紙）
【００７６】
かぶりの評価基準はつぎのようにした：
0003576744.tif 000002
【００７７】
【表１】
0003576744.tif 000003
【００７８】
表１に示すように、本実施例１では、全トナーと全キャリアの表面積の比Ｓを２．５以上として、電界強度２×１０６  Ｖ／ｍにおける現像剤による電流値を２．３×１０−１０Ａ以下としたので、かぶりのない良好な画像を得ることができた。
【００７９】
比較例１
２成分現像剤のトナー粒径ｒｔ  、キャリア粒径ｒｃ  およびトナー濃度ｎを変えた以外は実施例１と同様にして、所定電界強度における現像剤による電流値を測定し、また画像形成を行ないってかぶりの有無を評価した。
【００８０】
表１に示されるように、この比較例１では、全トナーと全キャリアの表面積の比Ｓが２．５未満であり、現像剤による電流値も比較例１−ｃを除き、２．５×１０−１０  Ａを超えた。画像のかぶりが生じ、良好な品質の画像が得られなかった。
【００８１】
実施例２
本発明では、磁性キャリアとしては、たとえば表面酸化、未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属からなるフェライト、あるいは、それらの酸化物からなるフェライトなどを用いることができ、その製法は問われない。磁性キャリアは周知の方法で樹脂被覆することができる。
【００８２】
本実施例では、ネオジウム、サマジウム、バリウム等を含むフェライト粒子に樹脂被覆した、重量平均粒径が２０〜１００μｍ、好ましくは２０〜７０μｍであり、５×１０４  Ｖ／ｍの電界強度で１０１２Ωｃｍ以上の比抵抗を有する磁性キャリアを用いた。
【００８３】
磁性キャリアの比抵抗（体積抵抗率）はセルに磁性キャリアを充填し、この充填したキャリアに接するように１対の電極の一方、他方を配し、これらの電極間に電圧を印加して、そのときに流れる電流を計測することにより測定した。比抵抗の測定条件は、充填したキャリアと電極の接触面積が約２．３ｃｍ２  、キャリア充填厚さが約２ｍｍ、上部電極の荷重が１８０ｇ、印加電圧が１００Ｖであった。この場合、磁性キャリアが粉末であるため充填率に変化が生じることがあり、それにともない比抵抗が変化するので、そうならないようにキャリアの充填に慎重を要する。
【００８４】
実施例１と同様、所定電界強度における現像剤による電流値を測定し、また画像形成を行ないってかぶりの有無を評価した。結果を表２に示す。
【００８５】
【表２】
0003576744.tif 000004
【００８６】
表２に示されるように、実施例２では、５×１０４  Ｖ／ｍの電界強度において１０１２Ωｃｍ以上の比抵抗を有する磁性キャリアを用いたので、２×１０６  Ｖ／ｍの電界強度における現像剤による電流値を２．３×１０−１０  Ａ以下とすることができ、かぶりのない良好な画像を得ることができた。
【００８７】
比較例２
本比較例は、５×１０４  Ｖ／ｍの電界強度における比抵抗が１０１２Ωｃｍ未満の磁性キャリアを使用した以外、実施例２と同様にした。キャリアの比抵抗、所定電界強度における現像剤による電流値、および画像のかぶりの有無の結果を表２に示す。
【００８８】
表２に示されるように、比較例２では、画像のかぶりが生じ、良好な品質の画像が得られなかった。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成方法によれば、表面抵抗が１０9〜１０14Ωｃｍの低抵抗層を有する像担持体を使用したので、電荷注入式の接触帯電手段により効率良く像担持体を帯電でき、また帯電後の像担持体上に形成した静電潜像を２成分現像剤により現像するに際し、２×１０6Ｖ／ｍの電界強度において現像剤を通じて流れる電流値が２．３×１０-10Ａ以下であり、磁性キャリアの抵抗はトナーの抵抗よりも小さく、磁性キャリアの抵抗が５×１０4Ｖ／ｍの電界強度において１０12Ωｃｍ以上であるような電気的特性を有する現像剤を用いたので、潜像をかぶりを生じることなく現像して、高品質な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成方法の実施に使用する画像形成装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】図１の画像形成装置に設置されたレーザスキャナ部を示す模式図である。
【図３】図１の画像形成装置に設置された２成分現像器を示す断面図である。
【図４】従来の画像形成方法で使用する画像形成装置の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１    感光ドラム
４    ２成分磁気ブラシ現像器
５    クリーナ
１１  現像スリーブ
１２  マグネットローラ
１９  ２成分現像剤
３１  磁気ブラシ帯電器
７１  転写ベルト
【図１】
0003576744.tif 000005
【図２】
0003576744.tif 000006
【図３】
0003576744.tif 000007
【図４】
0003576744.tif 000008