JP2000172078A

JP2000172078A - 画像形成方法

Info

Publication number: JP2000172078A
Application number: JP10345166A
Authority: JP
Inventors: Takashi Imai; 孝史今井; Akihiro Iizuka; 章洋飯塚; Yoshifumi Iida; 能史飯田; Hiroshi Nakazawa; 博中沢; Masanori Ichimura; 正則市村
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1998-12-04
Filing date: 1998-12-04
Publication date: 2000-06-23
Also published as: US6101358A

Abstract

(57)【要約】【課題】小粒径の２成分現像剤を用いる高速の画像形
成プロセスにおいて、潜像担持体にキャリアの移行がな
く、ベタ画像に隣接するハーフトーン部にカスレの発生
しない高画質の画像が得られる画像形成方法を提供す
る。【解決手段】潜像担持体に対向して配置された現像剤
担持体の表面に現像剤層を形成させる工程、その形成さ
れた現像剤層を用いて潜像担持体上の静電潜像を現像し
てトナー像を得る現像工程、そのトナー像を転写体上に
転写する転写工程及びその転写されたトナー像を定着す
る定着工程を有する画像形成方法において、前記現像剤
担持体は、主極の磁力が１００ｍＴ以上である現像磁極
を内部に有すし、前記現像剤には平均粒子径が５０μｍ
以下のキャリアを用い、かつ２００ｍｍ／秒以上のプロ
セススピードで行うものである。その現像剤には、キャ
リア表面のトナーカバレッジが２０％以上のものを用い
ることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真法を用い
た画像形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子写真法を利用あるいは応用し
た画像形成装置において、デジタル潜像技術を使用した
デジタルフルカラー複写機及びプリンターが出現するに
伴い、画像品質が著しく向上してきた。ところが、従来
から使用されている現像剤では、そのデジタル方式で形
成される個々の潜像を忠実に再現させることが難かしく
なり、トナー粒子及びキャリアについては、より一層の
小粒径化が必要になってきた。

【０００３】一般に、現像剤の粒子径が小径化される
と、確かに潜像の一つ一つが忠実に再現できるようにな
るが、キャリアの１粒子当たりの磁力が低下するため
に、キャリアが感光体の表面に移行するようになり、画
像欠陥が現れるようになる。すなわち、感光体に移行し
たキャリアが、紙等の転写体に定着されると画像ノイズ
となり、また、キャリアが転写されない場合には白抜け
が発生するという問題がある。

【０００４】また、デジタル化の進展に伴って、各種の
文書等を作成するユーザーには、その文書等の意図を印
象深く読者に伝える工夫を凝らす自由度が拡大してお
り、例えば、字体を変える、白抜き文字にする、影をつ
ける、背景部に中間調の網掛けをする等の多様な形態で
発行される文書が急増している。しかし、画像の背景部
に網掛けを行う等の高度な装飾を施す際に、ベタに隣接
するハーフトーン部にカスレが生じるものであり、この
ハーフトーン部のカスレは、２成分現像方式及び１成分
現像方式のいずれの電子写真画像形成装置を用いても発
生する電子写真方式に固有の問題である。

【０００５】ところで、トナー表面の外添剤の埋没を防
止することにより長期間にわたり連続的に高画質の画像
を得る方法が、特開平７−１０４５１３号公報に提案さ
れている。この方法によれば、トナー粒子と、そのトナ
ー粒子表面に外添剤として付着させる流動性向上用の微
粒子と、キャリアの比重、粒径及び添加比を適正化する
と高画質が得られるものの、最近のデジタル化により新
しく画質欠陥として発生したベタに隣接するハーフトー
ン部のカスレを改善することはできない。

【０００６】さらに、デジタルフルカラー複写機又はプ
リンターに小粒径の現像剤を用いて、高プロセス速度で
画像を形成させると、キャリアが感光体に移行して画像
抜け等の画像欠陥が発生するという問題があり、高速の
プロセスにより高画質のフルカラー複写画像を形成する
方法については未だ満足なものは存在していない。

【０００７】

【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、小粒径の２成分現像剤を用い
る高速の画像形成プロセスにおいて、キャリアを潜像担
持体に移行させることなく、長期に亘り高画質の画像を
得ることができる画像形成方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、高速のプロセススピードで
画像の形成を行う場合に、画像の背景部に網がけを行う
際等に発生する画質欠陥を防止すること、より詳しく
は、太い線画像又はベタ画像の背景部の境界部に発生す
る網がけのカスレ（以下、「ベタに隣接するハーフトー
ン部のカスレ」という。）を防止でき、精細な高品質の
画像を形成できる画像形成方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成方法
は、潜像担持体に対向して配置された現像剤担持体の表
面に現像剤層を形成させる工程、その形成された現像剤
層を用いて潜像担持体上の静電潜像を現像してトナー像
を得る現像工程、そのトナー像を転写体上に転写する転
写工程及びその転写されたトナー像を定着する定着工程
を有するものであって、前記現像剤担持体は、主極の磁
力が１００ｍＴ以上である現像磁極を内部に有するもの
であり、前記現像剤には、体積平均粒子径が５０μｍ以
下のキャリアを用い、かつ、２００ｍｍ／秒以上のプロ
セススピードで行うことを特徴とするものである。

【０００９】また、本発明の画像形成方法に使用される
上記の現像剤は、キャリア表面のトナーカバレッジが２
０％以上となるトナー濃度（ＴＣ）の２成分現像剤であ
ることが好ましい。この現像剤中のトナー濃度は、次式
で算出される。カバレッジ％＝（ＴＣ／４）・（ｄ_Ｃ／ｄ_ｔ）・（ρｃ
／ρｔ）上記式において、ｄ_Ｃ及びｄ_ｔは、それぞれキャリア及
びトナーの体積平均粒子半径（μｍ）であり、ρｃ及び
ρｔは、それぞれキャリア及びトナーの真密度（ｇ／ｍ
³）であり、ＴＣは現像剤中のトナー濃度（重量％）で
ある。さらに、本発明においては、上記式で算出される
キャリア表面のトナーカバレッジが、２０〜７０％の範
囲になるようなトナー濃度の現像剤を用いて画像形成を
行うことが好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明は、複写画像を形成するプロセススピード
を早くした際に、潜像担持体（感光体）へのキャリアの
移行がなく、トナーの良好な搬送性が確保されて、ベタ
に隣接するハーフトーン部に発生する「カスレ」を防止
するために、小粒径のキャリアからなる特定の２成分現
像剤を用いて、現像剤担持体（現像ロール）の内部に主
極の磁力が大きい現像磁極を配置させることにより、カ
スレのない良好な画像が得られることを見出したもので
ある。

【００１１】本発明に使用される現像剤は、トナーとキ
ャリアからなる２成分現像剤であり、そのトナーは、結
着樹脂及び着色剤を含有し、必要に応じて、離型剤、帯
電制御剤等を含むものである。トナーの結着樹脂として
は、従来よりトナーの結着樹脂に用いられている公知の
樹脂、例えば、ポリスチレン又はスチレンの共重合体、
ポリエステル又はその共重合体、ポリエチレン又はエチ
レンの共重合体、エポキシ樹脂、アクリレート系或いは
メタクリレート系樹脂又はそれらの共重合体、シリコー
ン樹脂、ポリプロピレン、ワックス、フッ素樹脂、ポリ
アミド樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリウレタン
樹脂等が用いられ、特にポリスチレン及びその重合体、
ポリエステル、アクリレート系或いはメタクリレート系
樹脂又はそれらの共重合体が好適に使用できる。

【００１２】また、着色剤としては、従来公知の無機顔
料、有機の染料及び顔料を用いることができるが、有機
顔料及びカーボンブラックが好適に使用される。例え
ば、「最新顔料便覧」（日本顔料技術協会）等に記載さ
れる顔料が使用可能であるが、これらの中でも、良好な
発色性、安全性及び耐光性を示すものが好ましい。その
他に、トナー中には、必要に応じて帯電制御剤、各種ワ
ックス等の離型剤、微粒子、無機粉体等を適宜添加する
ことができる。本発明に使用するトナーは、上記した材
料を適宜配合して、溶融混練法、懸濁重合法、溶液重合
法、微粒子を合一させる凝集法、メルトディスパージョ
ン法、転相乳化法、スプレードライ法、マイクロカプセ
ル化法等によって製造することができる。

【００１３】さらに、本発明に用いるトナーには、流動
化用等を目的として、外添剤を添加することが好まし
い。このような外添剤としては、５ｎｍ〜１０μｍの無
機粉末やポリマービーズ等が用いられる。その無機粉末
は、必要に応じてカップリング剤、樹脂等で疎水化処理
を施されていてもよい。本発明に用いられる無機粉末と
しては、シリカ、チタニア、アルミナ、マグネシア、ジ
ルコニア、酸化亜鉛等が挙げられ、また、ポリマービー
ズとしては、シリコーンビーズ、ポリメチルメタアクリ
レート粒子、ポリエステル粒子等の種々の樹脂粒子が挙
げられる。これらの外添剤は、単独でも又は２種以上を
併用してもよい。これらにより得られるトナーの粒子径
としては、１０μｍ以下のものが好ましく、より好まし
くは８μｍ以下である。

【００１４】本発明に使用されるキャリアは、樹脂被覆
キャリア及び磁性粉分散キャリアのいずれでもよい。樹
脂被覆キャリアのコア材としては、鉄粉、フェライト、
マグネタイト等の磁性粉が好適に用いられる。その磁性
粉の磁力としては、３０００Oeにおける飽和磁化が６０
ｅｍｕ／ｇ以上のものが好ましく用いられる。また、キ
ャリアの電気抵抗は、１０⁶Ω以上１０¹²Ω以下のもの
が画質の点で好ましく用いられる。その樹脂被覆層に用
いる樹脂としては、フッ素樹脂、アクリル樹脂、スチレ
ン−アクリル共重合体、シリコーン樹脂、ポリエステ
ル、ポリブタジエン等が挙げられる。キャリアコアに樹
脂被覆層を形成させるには、樹脂を有機溶剤に溶解させ
た後、浸漬法又は噴霧法等によりコアの表面に塗布し、
これを乾燥又は加熱硬化させることにより行われるが、
その皮膜中には、必要に応じて導電性粉末、帯電制御の
ための物質、無機粉末、有機微粒子等を添加してもよ
い。本発明におけるキャリアは、体積平均粒子径が５０
μｍ以下の比較的小粒径のものである必要があり、好ま
しくは１０〜５０μｍの範囲のものであり、帯電性の点
からすると１５〜４０μｍのものがより好ましい。

【００１５】本発明に使用する現像剤は、上記のトナー
及びキャリアからなる２成分現像剤であるが、そのキャ
リア表面のトナーカバレッジが２０％以上のものが好ま
しく、より好ましくは２０〜７０％の範囲のものであ
る。そのトナーカバレッジが２０％より少ない現像剤で
は、現像スリーブ上に形成されるマグブラシ中で、キャ
リア同士の接触が急激に過多になり現像剤の抵抗が大き
く低下するため、そこに現像バイアスが注入されるとキ
ャリア自体が現像されることが考えられる。一方、その
トナーカバレッジが７０％を超える現像剤では、現像ス
リーブ上に形成されるマグブラシ中でキャリア同士の接
触が急激に減少して現像剤抵抗が極めて高くなりベタに
隣接するハーフトーン部にカスレが発生することが考え
られる。

【００１６】また、現像剤中のトナー濃度（ＴＣ）は、
４〜１２％程度が好ましく、より好ましくは、そのＴＣ
が８％の現像剤の電気抵抗が１×１０⁹Ω乃至１×１０
¹⁴Ωの範囲であるものを用いることが好ましく、この場
合には高画質の画像が得られ易い。ＴＣが８％の現像剤
における電気抵抗が１×１０⁹Ω以下のものでは、感光
体へのキャリアの移行を防止できなくなり、一方、１×
１０¹⁴以上のものでは、ベタに隣接するハーフトーン部
にカスレが発生するようになる。

【００１７】このキャリア及び現像剤の抵抗を測定する
方法としては、次のようにして行った。まず、画像形成
装置の中に用いる現像機の現像スリーブ上に５５０±２
５（ｇ／ｍ²）のキャリア又は現像剤を付着させて穂立
ちを形成した状態で、感光体と同じ径の導電性パイプの
間に対向させ、その現像スリーブと導電性パイプとを距
離ｔ（ｃｍ）に保持し、現像スリーブと導電性パイプの
間に直流電圧１０００Ｖを印加したときの抵抗Ｒ（Ω）
を求める。次に、上記穂立ちが、導電性パイプに接触す
る現像スリーブ長手方向の長さをｌ（ｃｍ）、現像スリ
ーブ周方向の実効接触幅をＬ（ｃｍ）、現像剤層の体積
抵抗率をρ（Ω・ｃｍ）としたとき、ｔ＝０．０５ｃｍ
におけるＲ＝｛ｔ／（ｌ・Ｌ）｝から求められるρ／Ｌ
（Ω）を実用抵抗率とした。

【００１８】本発明に用いる画像形成装置には、キャリ
アの感光体への移行を防止するために、現像ロールに
は、主極の磁力が１００ｍＴ以上の現像磁極を内蔵させ
たものを用いることが必要であり、好ましくは主極の磁
力が１２０ｍＴ以上の現像磁極を内蔵させたものを用い
ることが好ましい。また、その他の工程に用いられる機
器は、従来公知のものを適宜使用することができる。本
発明は、このような画像形成装置に上記の２成分現像剤
を用いて、そのプロセススピードを２００ｍｍ／秒以上
の高速で画像形成を行なうものであり、好ましくは２２
０ｍｍ／秒以上の高速で行なうものである。

【００１９】その際、さらに、その他の現像条件と組み
合わせることにより、より効果的に感光体へのキャリア
の移行を防止し、ベタに隣接するハーフトーン部のカス
レを抑制することができる。例えば、感光体と現像スリ
ーブとの距離としては、０．２×１０^-3ｍ乃至０．４×
１０^-3ｍに近接させて設定することが好ましい。その距
離を０．２×１０^-3ｍより小さくすると画像濃度が不安
定になり、一方、０．４×１０^-3ｍより広くするとベタ
画像に隣接するハーフトーン部のカスレが発生する。ま
た、現像スリーブ上の現像剤付着量としては、２０〜５
０ｍｇ／ｃｍ²の範囲が好ましい。その現像剤付着量が
２０ｍｇ／ｃｍ²より少ないと十分な画像濃度が得られ
ず、一方、５０ｍｇ／ｃｍ²を超えるとベタに隣接する
ハーフトーン部のカスレが悪化する。さらに、現像スリ
ーブの周速度としては、感光体の周速度の１．５倍乃至
２．５倍の速さで周回させることが好ましい。その周速
度が１．５倍より遅いとキャリアの感光体への移行を防
止できず、一方、２．５倍を超えると感光体へのキャリ
アの移行を防止できなくなり、またベタに隣接するハー
フトーン部のカスレも発生し易くなる。本発明の上記し
た画像形成方法によれば、Ａ４版サイズの単色プリント
はもとより、フルカラープリントについても毎分３０枚
から１００枚程度の高速度で良好な画像を形成すること
ができる。

【００２０】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらにより限定されるものではない。実施例１〜５ビスフェノールＡを主成分とする線状ポリエステル樹脂
（Ｍｗ：約１万、Ｔｇ：６０℃、Ｔｍ：１０５℃）１０
０重量部に、マジェンタ顔料（カーミン６ＢＣ）５重量
部を加えて溶融混練し、これを常法により粗粉砕及び微
粉砕し、さらに分級して平均粒子径６．５μｍのトナー
粒子を得た。次に、このトナー粒子１００重量部とシリ
カ（Ｒ９７２、日本エアロジル社製）１重量％を混合す
ることにより、真比重が１．２ｇ／ｃｍ³の外添マジェ
ンタトナーを得た。一方、粒子径３５μｍのＣｕ−Ｚｎ
フェライト（飽和磁化：７０ｅｍｕ／ｇ）の表面に、Ｐ
ＭＭＡ樹脂１．５重量％をコーティングしたキャリアを
得た。得られたキャリアの体積平均粒子径は３６μｍ、
抵抗値は１×１０¹¹Ω、真比重は４．５ｇ／ｃｍ³であ
った。このキャリアを用いた現像剤（ＴＣ＝８％）の抵
抗は、１×１０¹²Ωであった。

【００２１】上記のトナー及びキャリアからなる２成分
現像剤を、表１に示すように、トナーカバレッジを１８
％から７３％の範囲に変更させたものを用いて、それぞ
れ画像の背景部に網がけを付けた被複写画像のプリント
テストを行った。画像形成装置としては、感光体と現像
スリーブとの距離を０．３×１０^-3ｍとし、現像スリー
ブ上の現像剤付着量は３５ｍｇ／ｃｍ²であり、現像主
極の磁力が１２０ｍＴである磁石を内蔵した現像ロール
を配置し、かつ、感光体の周速度に対する現像スリーブ
の周速度が１．７５となるように設定した現像機（Ａ
ｃｏｌｏｒ６３５、富士ゼロックス社製）を用いて、
プロセススピードを２２０ｍｍ／秒で操作して、それぞ
れ毎分４０枚のプリントテストを行った。そして、１０
万枚複写後の感光体の表面及び得られたプリント画像に
ついて、目視により観察し、次のように評価した。感光
体表面へのキャリア付着による画像の白抜けがない良好
な場合をＧ１とし、僅かにキャリア付着による白抜けが
発生しているが、画像の形成に障害とならない程度のも
のをＧ２とした。また、そのときの画像上に、ハ−フト
ーン部のカスレがないものを○、ややカスレが見られる
ものを△とした。得られた結果を表１に示す。

【００２２】

【表１】表１によれば、キャリア表面のトナーカバレッジが２１
〜６２％の２成分現像剤を用いたものでは、キャリアの
感光体への移行が殆ど観察されず、ハ−フトーン部のカ
スレのない良好な画像が得られた。

【００２３】実施例６実施例２に用いたと同じ現像剤及び現像機を用いて、画
像形成のプロセススピードを２６０ｍｍ／秒に代えて操
作し、毎分６０枚のプリントテストを行ったところ、感
光体の表面にはキャリアの移行がなく、また、得られた
画像にはハ−フトーン部のカスレも発生していなかっ
た。

【００２４】比較例１実施例２と同じ２成分現像剤（ＴＣ４．０％及びトナー
カバレッジ２１％）を使用し、現像機には現像ロールに
内蔵した磁石に代えて現像主極の磁力が９０ｍＴの磁石
を用いたこと以外は、上記実施例２と同様にしてプリン
トテストを行ったところ、感光体表面の現像像中には、
多くのキャリアの移行が観察され、また、得られた画像
にも多くの白抜けが発生していた。ハーフトーン部には
ほとんどカスレは発生していなかった。

【００２５】比較例２実施例２に用いた２成分現像剤のキャリアのコア材とし
て用いた体積平均粒子径３５μｍのＣｕ−Ｚｎフェライ
トを、平均粒子径５５μｍのＣｕ−Ｚｎフェライトに代
えたこと以外は、実施例２と同様にしてプリントテスト
を行なったところ、感光体表面の現像像中には、キャリ
アは観察されず、また白抜けも見られなかった。しか
し、得られた画像のハ−フトーン部には大幅なカスレが
発生していた。

【００２６】

【発明の効果】本発明の画像形成方法は、小粒径のキャ
リアからなる２成分現像剤と、磁力が大きい現像主極を
内蔵した現像剤担持体を用いて高速のプロセススピード
で画像形成を行なっても、感光体にキャリアの移行がな
く、得られる画像上にはハ−フトーン部にカスレのない
高画質の画像を高速度で得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者飯田能史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)発明者中沢博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)発明者市村正則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Ｆターム(参考） 2H031 AC11 AC15 AC20 AD00 AD03 BA08 BA09 DA03 DA05 2H077 AD00 AD02 AD06 EA03 EA16 FA25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】潜像担持体に対向して配置された現像剤
担持体の表面に現像剤層を形成させる工程、その形成さ
れた現像剤層を用いて潜像担持体上の静電潜像を現像し
てトナー像を得る現像工程、そのトナー像を転写体上に
転写する転写工程及びその転写されたトナー像を定着す
る定着工程を有する画像形成方法において、前記現像剤
担持体は、主極の磁力が１００ｍＴ以上である現像磁極
を内部に有するものであり、前記現像剤には、体積平均
粒子径が５０μｍ以下のキャリアを用い、かつ、２００
ｍｍ／秒以上のプロセススピードで行うことを特徴とす
る画像形成方法。