(57)【要約】【課題】  本発明は、電位２分割現像方法におけるスターダストの発生の無い現像剤、現像方法および記録装置を提供することを課題とする。【解決手段】  本発明は、第１の現像機若しくは第２の現像機、あるいは両方の現像機の第１現像ローラと第２現像ローラの回転が逆方向の噴水型の現像方法を用い、第１の現像ローラの回転方向が感光体の回転方向と逆方向であり、前記第１の現像機に用いる現像剤の動的抵抗率が１．０×１０１１Ω・ｃｍ以上に規制されている事を特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体の周囲に帯電手段、露光手段、現像手段を備え、前記露光手段により前記感光体の表面に高電位領域と低電位領域と中間電位領域とを形成し、前記現像手段に高電位領域を現像する第１の現像機と低電位領域を現像する第２の現像機が設けられ、その第１の現像機により第１色画像部が、第２の現像機により第２色画像部が、前記中間電位領域に白地の背景部をそれぞれ形成し、印刷速度が４５インチ／秒以上で、第１の現像機及び第２の現像機の現像ローラ本数が２本以上である電子写真装置において、前記第１の現像機若しくは第２の現像機、あるいは両方の現像機の第１現像ローラと第２現像ローラの回転が逆方向の噴水型の現像方法を用い、第１の現像ローラの回転方向が感光体の回転方向と逆方向であり、前記第１の現像機に用いる現像剤の動的抵抗率が１．０×１０１１Ω・ｃｍ以上に規制されている事を特徴とする電子写真装置。
【請求項２】
前記第１現像部の前記感光体の表面電位と第２の現像部の現像バイアス電位との差の絶対値が、５００ｖ以上である事を特徴とする請求項１記載の電子写真装置。
【請求項３】
前記感光体として有機光導電体を用い、前記第１の現像機では正規現像を行う事を特徴とする請求項１又は請求項２記載の電子写真装置。
【請求項４】
前記第１色目現像剤の帯電量が、｜１５｜〜｜２５｜μｃ／ｇの範囲に調整されている事を特徴とする請求項１、２、３の何れかに記載の電子写真装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機等のトナーを用いて画像を出力する電子写真方式の記録装置に係り、特に電位分割方式の２色現像方法およびこれを用いた電子写真装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方法は、各種の方法が提案されている（例えば、特許文献１、２、３参照）が、一般には光導電性物質からなる感光体表面に静電潜像を形成し、該潜像をトナーを用いて現像後、紙等の被転写材にトナーを転写し熱あるいは圧力等でトナー画像を定着する方法が用いられている。
【０００３】
静電潜像をトナーを用いて現像する方法としては、パウダークラフト法（例えば、特許文献４参照）、カスケード法（例えば、特許文献５参照）、磁気ブラシ法（例えば、特許文献６参照）、フアーブラシ法（例えば、特許文献７参照）、接触現像法（例えば、特許文献８参照）、加圧現像法（例えば、特許文献９参照）、磁性トナー法（例えば、特許文献１０参照）など各種の乾式現像法が知られている。これらのうちで最も一般的な方法はカスケード法と磁気ブラシ法である。
【０００４】
電子写真方式を用いた記録装置は、トナーを記録体表面に画像として可視像化させる現像工程と、可視像化されたトナー画像を記録体に固着させる定着工程から成る。
【０００５】
現像工程では、まず、着色粒子であるトナー粒子をキャリアと呼ばれる磁性粒子と混合することにより帯電させる。現像剤はトナーとキャリアの混合粉体である。現像剤は現像装置の中に封じ込められ、そこで攪拌、混合される。トナーはその時に発生するキャリアとの摩擦により帯電する。なお、感光体はその表面の全面に、所定の電荷を付与する帯電手段により一旦帯電され、続いて画像情報に応じた光照射により電荷の一部が放電する。このようにして得られた電位コントラストを静電潜像と呼ぶ。
【０００６】
現像工程は、この静電潜像を現像剤の中のトナーにより可視像化することである。可視像化過程では、通常バイアス現像と呼ばれる方法が用いられる。バイアス現像では、感光体表面の静電潜像に対応した現像位置に、現像剤を搬送する現像装置内の現像ローラと呼ばれる磁石ローラにバイアス電圧を印加し、感光体表面に形成された静電潜像と現像ローラとの間に発生する電界の作用により、帯電されたトナー粒子を現像ローラ表面の現像剤から分離して感光体表面に移動させ、作像が行われる。
【０００７】
現像ローラのバイアス電圧と感光体の像形成部分の電位の差を現像電位差と呼ぶ。現像電位差が大きければ形成される電界（現像電界と呼ぶ）が強くなるので現像性能が高くなることは言うまでもない。現像ローラと感光体との距離を狭くする方法、現像剤の電気抵抗を低下させる方法によってもこれと同様に現像電界を強める効果があり、現像性能を高くすることができる。
【０００８】
以上述べた電子写真のバイアス現像方式の変形例として、感光体の表面電位を帯電領域と放電領域に二分して中間の電位領域を設け、上記放電領域に反転現像を行う第１の現像装置で第１色目のトナーを現像し、続いて上記帯電領域に正規現像を行う第２の現像装置で第２色目のトナーを現像することにより、一回の帯電工程と光照射工程（露光工程）で二色の現像を行う現像方法も提案されている（例えば、特許文献１１参照）。この現像方法では、第１の反転現像装置のバイアス電圧値と第２の正規現像装置のバイアス電圧値に挟まれた電圧値を有する感光体上の中間の電位領域にはトナーは現像されず、画像として白地部分が形成されるので、白地の背景部、第１色画像部、第２色画像部から成る２色画像の形成が可能である。以下の説明では、この２色現像方法を電位分割２色現像方式と呼ぶ。原理的には、第１の現像を正規現像、第２の現像を反転現像としても電位分割２色現像は可能である。
【０００９】
電位分割２色現像では、感光体の帯電領域と放電領域の電位を二分して第１及び第２の現像を行うため、一色あたりの現像には低い現像電位差による現像（低電位現像）が必要となる。低電位現像では当然ながら現像性能の低下の問題が発生する。
【００１０】
そのため、現像剤そのものの電気抵抗を低く（低抵抗現像剤と呼ぶ）するか、現像条件を調整して現像時の現像剤抵抗を疑似的に低くする等の手段により現像電界を高め、現像性能の低下を防止する必要がある。
【００１１】
電位分割２色現像方式は、１回の帯電、露光にて３段階の電位領域（帯電領域、中間電位領域、放電領域）を１本の光照射にて設けることができるため、高印刷位置精度を有し、装置のコスト低減、小型化が可能であると共に電気配線系統の複雑化や画像の位置ずれ等を解消することができる。
【００１２】
しかしながら、このような電位分割２色現像方式において上記に示した低抵抗現像剤（動的抵抗率が１０８〜１０９Ω・ｃｍのオーダ）を用いて現像を行うと、現像剤の中の磁性粒子、つまり、キャリアに蓄積した電荷（トナーの逆極、同電荷量）が放電しやすくなり、第１現像部において本来現像すべき潜像とは逆の潜像部（第２現像部で現像する潜像）を乱すという問題が発生する。
【００１３】
より詳細に説明すると、３段階の電位領域（帯電領域、中間電位領域、放電領域）を第１現像部の現像剤が接触すると、第１現像部が現像され、それと同時に第２現像部の潜像の電位が乱されて、第２現像部の現像剤により現像された画像の不特定部分に現像されない白点が発生する。以下の説明では、この白点（第２現像部において、第２現像剤によって現像されない部分）をスターダストと呼ぶ。
【００１４】
このスターダスト発生は、第１現像部のバイアス電位と第２現像部の像形成部分の電位との差が大きくなれば顕著となる。
【００１５】
そのため、従来低抵抗現像剤を用いた電位分割２色現像では、帯電すべき電位をさらに低くし、各電位差を少なくして現像する必要がある。このことにより、益々現像剤抵抗あるいは現像抵抗を低くすることが必要となる。
【００１６】
この対策は、現像剤寿命の低下、トナー帯電量不安定、トナー帯電量のリークおよびこのことによるトナー濃度コントロールができにくくなる等、電子写真装置にとって重大な不具合点が発生する。
【００１７】
【特許文献１】特公昭４２−２３９１０号公報
【００１８】
【特許文献２】特公昭４３−２４７４８号公報
【００１９】
【特許文献３】米国特許第２２９７６９１号明細書
【００２０】
【特許文献４】米国特許第２２２１７７６号明細書
【００２１】
【特許文献５】米国特許第２６１８５５２号明細書
【００２２】
【特許文献６】米国特許第２８７４０６３号明細書
【００２３】
【特許文献７】米国特許第２９０２９７４号明細書
【００２４】
【特許文献８】米国特許第２８１１４６５号明細書
【００２５】
【特許文献９】米国特許第３１５２０１２号明細書
【００２６】
【特許文献１０】米国特許第３９０９２５８号明細書
【００２７】
【特許文献１１】特開昭４８−３７１４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
上記従来技術は、第２現像部により現像された画像に発生する白点、つまり、スターダスト発生に関与する、第１現像、第２現像の現像電位およびこれらに印加するバイアス電圧などの各電位差と現像剤抵抗との関係、さらには現像機の現像ロールの回転方向及び本数についても配慮されておらず、低抵抗現像剤による不具合点が数多く発生し、それらの不具合点が各々トレードオフの関係になってしまうという問題がある。
【００２９】
また、近年、電子写真装置においては、高速、省電力化、低コスト化およびメンテナンスフリー化が要求されており、特に出力される画像は高画質で安定な画質が強く望まれている。
【００３０】
本発明の目的は、スターダストの発生がなく、帯電量リーク、帯電量不安定およびトナー濃度コントロール不安定を改良し、長期間安定画質を出力可能な長寿命の現像剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
本発明は、感光体の周囲に帯電手段、露光手段、現像手段を備え、前記露光手段により前記感光体の表面に高電位領域と低電位領域と中間電位領域とを形成し、前記現像手段に高電位領域を現像する第１の現像機と低電位領域を現像する第２の現像機が設けられ、その第１の現像機により第１色画像部が、第２の現像機により第２色画像部が、前記中間電位領域に白地の背景部をそれぞれ形成し、印刷速度が４５インチ／秒以上で、第１の現像機及び第２の現像機の現像ローラ本数が２本以上である電子写真装置において、前記第１の現像機若しくは第２の現像機、あるいは両方の現像機の第１現像ローラと第２現像ローラの回転が逆方向の噴水型の現像方法を用い、第１の現像ローラの回転方向が感光体の回転方向と逆方向であり、前記第１の現像機に用いる現像剤の動的抵抗率が１．０×１０１１Ω・ｃｍ以上に規制されている事を特徴とする。
【００３２】
本発明は、前記第１現像部の感光体の表面電位と第２の現像部の現像バイアス電位との差の絶対値が、５００ｖ以上に調整されている事を特徴とする。
【００３３】
本発明は、前記感光体として有機光導電体を用い、前記第１の現像機では正規現像を行う事を特徴とする。
【００３４】
本発明は、前記第１色目現像剤の帯電量が、｜１５｜〜｜２５｜μｃ／ｇの範囲に調整されている事を特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、スターダストの発生がなく、帯電量リーク、帯電量不安定およびトナー濃度コントロール不安定を改良し、長期間安定画質を出力可能な長寿命の現像剤を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００３７】
図１は本発明の実施の形態に係わる電子写真装置の作像部の構成図である。
【００３８】
この電子写真の作像部には、アルミニウムの素管上に、例えばチタニルフタロシアニンなどの電荷発生材料とアクリル系樹脂などの結着剤からなる電荷発生層と、例えばヒドラゾン化合物などの電荷輸送材料とポリカーボネートなどの結着剤からなる電荷輸送層とを有する有機光導電体（ＯＰＣ）からなる感光体１の周囲に電子写真プロセス順に、帯電器２、レーザー光３を照射する露光手段、第１、第２の現像機４、５、転写前帯電器６、転写器８、除電器１０、クリーナ１１が配置されている。作像部の下流側には用紙７上のトナー像を定着する定着機９が設けてある。
【００３９】
次に、その電子写真プロセスを説明する。感光体１上に帯電器２により一様に帯電した後、レーザー光３の照射により潜像を形成する。この後、二つの現像機４、５により、電位分割２色現像にて潜像を２色のトナーで現像する。転写前帯電器６は、現像される２色のトナーの帯電極性が異なるためこの極性を同極にするためにある。２色のトナー像は転写器８により用紙７に転写され、次いで定着機９によって用紙７にトナー像を溶融定着する。また、除電器１０により感光体１の表面を除電し、クリーナ１１により残留トナーを除去回収し一連のプロセスを終了する。
【００４０】
図２は本発明に用いる現像剤の抵抗測定を行った概略図である。
周速３００ｍｍ／ｓの円筒形回転電極（直径６６ｍｍ）１２と周速６００ｍｍ／ｓのマグネットロール１４との間隔を１．５ｍｍ、マグネットローラ１４とドクターブレード１３との間隔を１．２ｍｍになるように設定し、図２に示すように現像剤１５を円筒形回転電極１２に接触させる。このときの印加電圧の電位差は１５０ｖである。このとき流れる電流を外部抵抗１６を介して電流計１７で測定し、円筒形回転電極１２と現像剤１５の接触面積を換算し、計算により現像剤抵抗を算出する。なお、このとき感光体表面に接触する幅（ニップ幅）は、８ｍｍとなるように設定した。
【００４１】
本発明者らは、前記課題である第２現像部により現像された画像にスターダストの発生がなく、現像剤自身の安定化を図るため現像部における電位配分と現像剤抵抗との関係、現像剤抵抗とスターダストとの関係、さらには各電位配分における現像剤抵抗とトナー帯電量との関係、さらには現像機の現像ロールの回転方向及び本数について鋭意検討した。
【００４２】
その結果、感光体表面の帯電電位、第一現像部のバイアス電位、第２現像部の感光帯電位、第一現像部の現像剤抵抗、その現像剤抵抗の電圧依存性がスターダスト発生に大きな影響をおよぼすことを見いだした。また、それに伴い、第１現像部のトナー帯電量により第１現像部により現像された画像が、画像濃度、画質とも大きく左右されることも見いだした。さらには、現像機の現像ロールの回転方向及び本数が、スターダスト発生、キャリア飛散あるいは磁気ブラシによる画像掻き取りや濃度不足等が画質を大きく左右することも見出した。
【００４３】
スターダストが発生すると、画像欠陥になり画像の信頼性が大幅に低下する。このため、スターダストの発生は全く無いことが良い。また、キャリア飛散、磁気ブラシによる画像掻き取り、画像濃度不足等も無い事が良い。
【００４４】
以下に本発明の実験例と比較例を説明する。
（実験例１）
第一色目の現像剤として、平均粒径１０．２μｍのスチレン／アクリル系の正帯電の赤トナー（Ｒ−１９：三菱化学社製）をフェライトキャリア（Ｆ９６Ｃ−１００／シリコーンコート、１００μｍ：パウダーテック社製）と４：９６（重量比）の割合で混合し、帯電量１７．５μｃ／ｇ（吸引フアラデーゲジ法）、３．０×１０１１Ω・ｃｍの動的抵抗率（図２に示す方法にて測定）を有する二成分現像剤を調整した。
【００４５】
また、第２色目の現像剤として、平均粒径１０．５μｍのスチレン／アクリル系の負帯電の黒トナー（Ｂ−５４：三菱化学社製）をフェライトキャリア（Ｆ−１５０／１００μｍ：パウダーテック社製）と４：９６（重量比）の割合で混合した二成分現像剤を調整した。これらの現像剤を用いて、電位分割２色現像方式のレーザプリンタで連続紙を用いて、第１色目を正規現像、第２色目を反転現像方法により速度４５インチ／秒にて連続印刷を行い、定着後の画像の状態を評価した。
【００４６】
なお、第１の現像機及び第２の現像機の現像ロールは共に２本で、現像の第１ローラの回転方向が感光体回転方向と同じ順方向、第２の現像ローラの回転方向が感光体回転方向と逆方向の噴水型の現像方式ある。電位配分としては、帯電領域が−９００Ｖ、放電領域を−５０Ｖ、中間電位領域を−５００Ｖと設定し、第一色目の現像バイアスを−６５０Ｖ、第２色目の現像バイアスを−３００Ｖと設定した。
【００４７】
画像としては、第一色目及び第二色目とも１インチ角のベタ画像を、その前後左右に異なる色となるように５ｍｍ離して出力させた。
【００４８】
上記によって得られた画像は２色とも高濃度が得られ、特に第２色目の黒画像部のスターダスト発生は全く見られなかった。スターダストの評価は、目視によりその発生した数を評価した。
（実験例２〜４および比較例１〜３）
第一色目の現像剤の動的抵抗率を表１に示すように、シリコーンコートしたフェライトキャリア（パウダーテック社製）により変化させて（シリコーンのコート量を調整）、実験例１と同様に連続試験を行い、定着後の画像の状態を評価した。更に、第１の現像部の表面電位と第２の現像部のバイアス電圧との差を変化させて評価した。これら実験例１〜４及び比較例１〜３の評価結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
表１からも明らかな様に、第１色目の現像剤の動的抵抗率が８．０×１０１０Ω・ｃｍ以下では第２色目の画像にスターダストの発生が認められる。また、第１の現像部の表面電位と第２の現像部のバイアス電位との差を４５０ｖにした時も、スターダストの発生が認められる。しかし、動的抵抗率を１．１×１０１１Ω・ｃｍ以上並びに第１の現像部の表面電位と第２の現像部のバイアス電位との差を５００ｖ以上にすることによりスターダストの発生は全く無く、優れた画像品質を有している事が分かる。
（実験例５〜７および比較例４〜６）
第一色目の現像剤の帯電量を表２に示すような帯電量となるように、シリコーンコートしたフェライトキャリア（パウダーテック社製）とトナー（三菱化学社製）との組み合わせにより変化させて、実験例１と同様に連続印刷を行い、定着後の画像の状態を評価した。これらの実験例５〜７及び比較例４〜６の評価結果を表２に示す。
【００５１】
【表２】
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【００５２】
表２からも明らかな様に、第１色目の帯電量が１４．３μｃ／ｇ以下になるとスターダストの発生が認められた。また、帯電量が２８．９μｃ／ｇになると画像濃度が低下してしまい、要求される濃度が得られないという結果になった。しかし、第１色目の現像剤の帯電量を１５．５〜２２．５μｃ／ｇにすることによりスターダストの発生は全く無く、画像濃度も問題のない優れた画像品質を有していることが分かる。
【００５３】
つまり、第１色目の帯電量は１５〜２５μｃ／ｇの範囲に調整されていることが望ましい。帯電量が２５μｃ／ｇを越えると静電気による現像能力の低下があることから、第１色目の現像剤の帯電量は前記の範囲に調整されていることが望ましい。
（比較例７〜９）
第一色目の現像剤の帯電量を表３に示すような動的抵抗率、帯電量となるように、シリコーンコートしたフェライトキャリア（パウダーテック社製）とトナー（三菱化学社製）との組み合わせにより変化させて、第１、２の現像機の２本の現像ロールの回転方向を感光体の回転方向と順方向となる様にし、他は実験例１と同様に連続印刷を行い、定着後の画像の状態を評価した。これらの比較例７〜９の評価結果を表３に示す。
【００５４】
【表３】
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【００５５】
表３からも明らかな様に、現像ローラの本数を２本とし感光体の回転方向と同じ順方向にして現像するだけでは、スターダストの発生を無くす事はできない。また、キャリアホタルの発生を助長し、画像濃度不足をも伴ってしまい画像品質が低下してしまうという結果となり、信頼性が損なわれてしまう。
（比較例１０〜１１）
第一色目の現像剤の帯電量を表４に示すような動的抵抗率、帯電量となるように、シリコーンコートしたフェライトキャリア（パウダーテック社製）とトナー（三菱化学社製）との組み合わせにより変化させて、第１、２の現像機の現像ローラを１本とし、その回転方向を感光体の回転方向とは逆方向（カウンタ方向）になる様にし、他は実験例１と同様に連続印刷を行い、定着後の画像の状態を評価した。これらの比較例１０〜１１の評価結果を表４に示す。
【００５６】
【表４】
2007193174.tif 000006
【００５７】
表４からも明らかな様に、現像ローラの本数を１本とし、感光体の回転方向と逆方向（カウンタ方向）にして現像を行っても、スターダストの抑制はできず、上記比較例と同じ様にキャリアホタルの発生、画像濃度不足が発生して画像品質が低下してしまうという結果となり、上記比較例と同様に信頼性が損なわれてしまう。
【００５８】
本発明の電子写真装置を用いることにより、第２現像部により現像された画像が乱れの無い良好な画像として得られるのは、第１現像部の現像剤の抵抗を調整して、第１現像部のキャリアから第２現像部の電位へ放電しにくいようにしてスターダスト現象を抑制させたためである。
【００５９】
また、第１現像部の現像条件により現像剤抵抗を調整することによって、第２現像部により現像される画像の乱れを抑制したものである。つまり、現像剤抵抗あるいは現像剤の現像時抵抗がキャリアからの放電を抑制する効果があるためである。
【００６０】
以上のように、本実験例によれば、電位２分割現像において第２色目の画像に発生するスターダストを抑制でき、画像品質の良好な安定した２色画像が得られる。
【００６１】
本発明に係わるトナーとしては、公知のトナー用樹脂、着色剤、帯電制御剤、助剤等を配合し、公知の方法によりトナー化したもの、さらにはこれらのトナーに所望の特性を得るために、外添剤を組み合わせたものが使用できる。
【００６２】
また、キャリアとしては、公知の鉄粉系、フェライト系、マグネタイト系、スポンジ状鉄粉系、スチール系等のもの、さらにはこれらに樹脂コートされたものも使用できる。さらに、樹脂コートの中にキャリア抵抗調節のため、導電性物質あるいは絶縁性物質を添加したものも使用できる。
【００６３】
本発明において、第１現像部に用いる現像剤の動的抵抗率の上限は必ずしも限定されるものではないが、約１０１２Ω・ｃｍ程度である。
【００６４】
前記実施の形態では現像剤自体の動的抵抗率を調整したが、第１の現像機の現像条件（例えば、現像ローラと現像剤規制部材のギャップ調整など）により、動的抵抗率を規制範囲内に調整して同様の効果を得る事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係る電子写真装置の概略構成図。
【図２】本発明の現像剤抵抗測定法を示した概略構成図。
【符号の説明】
【００６６】
１は感光体、２は帯電器、３は露光手段、４、５は現像機、６は転写前帯電器、７は用紙、８は転写器、９は定着機、１０は除電器、１１はクリーナ、１２は円筒形回転電極、１３は現像剤規制部材、１４はマグネットロール、１５は現像剤、１６は外部抵抗、１７は電流計である。
【図１】
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【図２】
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