JP2892150B2 - 画像形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、電子写真法、静電印刷法等において形成さ
れる静電荷像を磁性トナーを用いて現像する工程を有す
る画像形成方法に関する。

〔従来技術の説明〕

従来、電子写真法としては米国特許第2,297,691号明
細書、特公昭42−23910号公報（米国特許第3,666,363号
明細書）及び特公昭43−24748号公報（米国特許第4,07
1,361号明細書）等に記載されている如く、多数の方法
が知られているが、一般には光導電性物質を利用し、種
々の手段により感光体上に静電潜像を形成し、次いで該
潜像をトナーを用いて現像し、必要に応じて紙等の転写
材にトナー画像を転写した後、加熱、圧力あるいは溶剤
蒸気等により定着し複写物を得るものである。

本出願人は、これらの静電潜像を現像する一成分磁性
トナーによる新規な現像方法を提案した（例えば特開昭
55−18656号公報及び特開昭55−18659号公報）。該方法
は内部に磁石を有する円筒状のトナー担持体上に絶縁性
磁性トナーを均一に塗布し、これを潜像保持体に接触さ
せることなく対向せしめ、現像するものである。

該方法によれば、現像時に、トナー担持体と潜像保持
体の基板導体との間に低周波交番電圧を印加し、トナー
をトナー担持体と潜像保持体の間で往復運動させること
により、地カブリのないかつ階調性の再現に優れ、画像
端部の細りのない良好な現像を行うことができるもので
あって、この現像方法においてトナーは絶縁体であるた
め静電気的転写が容易である。

また、光導電物質で、電子写真用感光体として用いら
れることが公知のものとしては、Se,CdS,OPC（有機系感
光体）、アモルファスシリコン（以後ａ−Siと呼ぶ。）
等がある。

Se系の感光体は、電子写真技術の創成期から用いられ
た伝統的な感光体であり、その特性としての感光度、耐
久性が良好なため、実用における適用は数多くなされて
いる。現在では、純セレンに比べ感色性が伸び、感光度
が高いSeTeが主に使用されているが、これでも、Se感光
体が本質的に所有している、耐熱性、耐摩耗性、機械強
度、経時安定性に問題を有している。すなわち、手を触
れたり、息を吹きかけたり、温度の上昇、クリーニング
装置による摩擦接触により、結晶化しやすく、性能の劣
化を招きやすい。

OPC系は、優れた増感剤の発見や増感法の開発によ
り、かなり実用はなされているが、耐摩耗性、耐久性に
決定的な欠点を有しているため、それへの対策が急務と
されている。上述のように、現在、実用化され、電子複
写機に応用されている感光体は、感度、耐久性、画質、
無公害性等全てにわたって満足されるものはなく、それ
ぞれの感光体の持つ欠点を、トナーあるいはプロセス的
に補うことにより、電子複写機は製品として、市場化さ
れているのが現状である。

近年、電子複写機はカラー化、パーソナル化、インテ
リジェント化と多様化し、メンテナンスフリーを指向す
るにつれ、新たな特性を有し、高い安定性及び低いコス
トを持った感光体が望まれ、開発が進められている。そ
の中でも、ａ−Siが現有の感光体に変わるべきものとし
て注目されつつある。

ａ−Siは可視領域全域にわたって高い感光度をもつた
め、半導体レーザーやカラー用にも対応できる。また表
面硬度が高く、長寿命が期待でき、ビッカース硬度で15
00〜2000を有し、現有で最も耐久性、耐摩耗性を持つと
いわれるCdS感光体の数倍である20〜50万枚の耐刷性能
を持っている。耐熱性に対しても、電子複写機の実用レ
ベルの範囲において十分使用できるものである。

しかし、ａ−Si感光体はこのような利点の反面、低コ
スト化、量産化に問題を有している。

また、一般的にａ−Si感光体の表面暗電位は、膜厚に
対応するといわれている。現在、実用化されている感光
体の表面暗電位は、CdS系では最低でも500V、Se系、OPC
系では、600〜800Vが必要である。この電位をａ−Siで
達成するためには膜厚を厚くする必要があり、種々の特
性の変動、環境の相違による感度の低下を考慮した膜厚
をもたせなければならない。このため、その膜厚を得る
ためにはａ−Siの製造コストの上昇、生産能力の低下は
避けられない問題として生ずることになる。また膜厚の
増加は、製造工程時、ａ−Si膜の異常成長を引き起こし
やすくなり、部分的に不均一なａ−Si膜ができ、実用上
使用不可能となる。

このような問題に対し、ａ−Si感光体の量産性とコス
トの面、性能面の両面を満足しうるものとして、薄膜化
が提案されている。けれども、この方法においては、低
電位で現像できるトナーを選択しなければならない。と
いうのは、ａ−Si膜の薄膜化は、コスト及び生産能力、
感光特性を満足しうるものの、決定的な欠点として、表
面電位がはなはだ低下してしまうことと、高湿下で不純
物がドラム表面に付着し、感光特性を低下させ、画質的
に画像流れが発生しやすくなることである。すなわち、
実用的なａ−Si膜では、表面暗電位は最高でもせいぜい
400V前後で、安定的に使用しうる電位は300V程度とな
る。従って、ａ−Si感光体を実用的に使用しうるために
は低電位で現像することのできる、高い現像能力を有し
たトナーを用いなければならない。

一方、負静電荷像を保持するａ−Si感光体は、理由は
明確ではないが、帯電特性、暗減衰、帯電メモリ等の電
子写真特性が、正静電荷像を保持するａ−Si感光体に比
べ優れている。これは、負静電荷像を保持するａ−Si感
光体の特性は、発生したフォトキャリアの電子の移動度
に依存するが、ａ−Si感光体中では、電子の方が正孔よ
りも大きいためと考えられている。

また静電潜像を形成するための帯電工程においては、
一般的はコロナ帯電を用いることが行われており、帯電
と同時にオゾン及びオゾン生成物（窒素酸化物等）を発
生する。その発生量は、帯電器に供給される電流量に比
例し、正帯電に比べ負帯電の方が一般的に５〜10倍量の
オゾンを発生する。またオゾン生成物等により高湿下で
ドラムに不純物が付着し、画像流れの原因となる。従っ
て、電子写真特性の優れた負静電荷像を保持するａ−Si
感光体を使用するには、オゾンの発生を抑えるため帯電
器に供給する電流値を小さくする必要がある。その結果
として、表面電位をあまり高くすることはできないが、
帯電能に優れているため、正静電荷像を保持するａ−Si
感光体なみ以上の表面電位をもたせることは実用上不可
能であるが、電流値を小さくすることが好ましい。

以上の理由から、負静電荷像を保持するａ−Si感光体
を利用した画像形成方法においては、低電位差で十分な
現像を行い、電位差に応じて忠実に階調性よく現像でき
る正帯電性磁性トナーが必要である。

また、一般に一成分磁性トナーを用いた現像方法は、
スリーブゴースト（トナー担持体メモリーによる画像欠
陥）を生ずることがある。その理由は明確ではないが、
正帯電性トナーの方が程度が軽く、問題になることは少
ない。

ここで担持体メモリーという現象とは、添付図面中の
第1c図の部分４に示すごとき画像が形成される現象をい
う。

例えば、第1a図に示す画像１を現像後に、第1b図に示
す幅広の画像２を現像する場合、画像１の領域外の白地
に対応するスリーブの如きトナー担持体上のトナーで現
像された画像２の部分４は、第1c図に示す如く、他の画
像領域と比較して画像濃度が薄くなる。なお、画像２を
現像するためにトナー担持体が一回転すると、トナー担
持体上の幅ｂに相当するトナーは消費されるので、一回
転後（長さｌ以後）の部分３は画像濃度が均一化する。

このトナー担持体メモリー形成のメカニズムは、本発
明者らの実験及び考察によると、トナー担持体上に形成
される微粉の層に深くかかわっている。すなわち、トナ
ー担持体上におけるトナー層中の最下層のトナーの粒度
分布が、トナー消費部分と非消費部分との間で明らかな
差が生じ、未消費部分のトナー最下層に微粉の層が形成
され、該微粉は体積当たりの表面積が大きいために粒径
の大きな粒子と比較して単位重量あたりに有する摩擦帯
電量が大きくなり、微粉自身の鏡映力によりトナー担持
体に対し静電的ら強く拘束される。そのため、微粉量が
形成された部分の上層にあるトナーは現像剤担持体で十
分に摩擦帯電されないために摩擦帯電量が低下し、その
結果画像上にトナー担持体メモリー（部分的に画像濃度
が薄い）として現れてしまう。

正帯電性トナーはトナー中の微粉の摩擦帯電量が大き
くならないので、トナー担持体メモリーは発生しにく
い。その理由は、トナーに使用される結着樹脂は、負電
荷に帯電するので、負帯電性トナーの場合は、トナー中
の微粉はより摩擦帯電量が大きくなり、前述のトナー担
持体メモリーを生じやすくなるが、一方、正帯電性トナ
ーの場合は樹脂を逆極性に制御しているので、電荷の中
和が働き、トナー中の微粉が過剰に帯電することを防ぐ
ためと考えられる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上述のごとき問題点を解決し、ａ−
Si感光体上に形成された負静電潜像を顕像化する正帯電
性一成分磁性トナーによる現像方法を用いた画像形成方
法を提供することにある。

また、本発明の目的は、ドラムゴースト（帯電メモリ
ーによる画像欠陥、前工程で形成された潜像が残留し、
顕像化されてしまう現象）のない電子写真特性に優れた
ａ−Si感光体を用いて高速現像か可能な画像形成方法を
提供することにある。

さらに、本発明の目的は、画像濃度が高く、かぶり、
スリーブゴーストがなく、細線再現性、階調性の優れた
画像の得られる画像形成方法を提供することにある。

さらに、本発明の目的は、長時間の使用で性能の変化
のない画像形成方法を提供することにある。

さらに、本発明の目的は、低い表面暗電位を有するａ
−Si感光体を用いて、良好な画像濃度の得られる画像形
成方法を提供することにある。

さらに、本発明の目的は、高温高湿下において、画像
流れのない画質が得られる画像形成方法を提供すること
にある。

さらに、本発明の目的は、環境変動に対して性能の変
化のない画像形成方法を提供することにある。

さらに、本発明の目的は、転写性の優れた画像形成方
法を提供することにある。

さらに、本発明の目的は、少ない消費量で、高い画像
濃度を得ることの可能な画像形成方法を提供することに
ある。

〔発明の構成〕

本発明は、負静電荷像を保持するためのアモルファス
シリコン感光体を表面の暗部電位が負極性で絶対値400V
以下になるように帯電し、帯電されたアモルファスシリ
コン感光体表面に負静電荷像を形成し、該アモルファス
感光体と、正帯電性磁性トナーを表面に担持するための
トナー担持体とを現像部において一定の間隔を設けて配
置し、該正帯電性磁性トナーを該トナー担持体上に前記
間隙よりも薄い厚さに規制して該現像部に搬送し、該現
像部において直流電圧及び交流電圧を有する現像バイア
スを該現像剤担持体に印加して、該アモルファスシリコ
ン感光体に保持されている負静電荷像を該正帯電性磁性
トナーによって現像する画像形成方法であって、前記正
帯電性トナーは、５μｍ以下の粒径の磁性トナー粒子を
12〜60個数％含有し、８〜12.7μｍの粒径のトナー粒子
を１〜33個数％含有し、16μｍ以上の粒径のトナー粒子
を2.0体積％以下で含有し、体積平均粒径が４〜10μｍ
である粒度分布を有することを特徴とする画像形成方法
に関する。

本発明は、負静電荷像保持体として、導電体基体上に
ａ−Si感光層を有する感光体を使用することを１つの特
徴とする。

本発明において、該ａ−Si感光体の構成として感光層
の下部に、下部電荷注入防止層を設け、基板からの電荷
の進入を防ぐこともできる。また、必要に応じて感光層
の上部あるいは下部に電荷注入阻止層、干渉現象防止の
ための光吸収層、表面保護層を設けることができる。

本発明に用いるａ−Si感光体は、これらの各層を必要
に応じてその特性を実用に適合させるため、水素原子、
ホウ素、アルミニウム、ガリウム等の周期律表第III族
の原子、ゲルマニウム、スズ等の周期律表第IV族の原
子、窒素、リン、ヒ素等の周期律表第Ｖ族の原子、酸
素、イオウ、セレン等の周期律表第VI族の原子、フッ
素、塩素、臭素等のハロゲン原子を単独又は複合してａ
−Si形成時に導入して、各層の各特性をコントロールす
ることができ、各層の特性をコントロールしたａ−Si感
光体により、負静電荷像保持体とすることができる。例
えば、感光層に水素化ａ−Siを、リンをドープした水素
化ａ−Siを下部電荷注入防止層にホウ素をドープした水
素化ａ−Siを上部電荷注入防止層に設ければ、負電荷の
静電荷像を保持する感光ドラムとすることができる。

このような負静電荷像を保持するａ−Si感光ドラム
は、同様の方法で作られる正静電荷像を保持するａ−Si
感光ドラムに比べ、帯電能に優れ（すなわち、少ない電
流値で高い表面電位を持たせることができ）、暗減衰、
帯電メモリー（ドラムゴースト）等の特性に優れたもの
である。

また、一般にａ−Si感光体は、耐熱性、耐摩耗性に秀
でており、耐久性に優れているため、本発明の画像形成
方法は、複写機の高速化に利点を有するものである。

本発明は、５μｍ以下の粒径の磁性トナー粒子を12〜
60個数％含有し、８〜12.7μｍの粒子径の磁性トナー粒
子を１〜33個数％含有し、16μｍ以上の粒径の磁性トナ
ー粒子を2.0体積％以下で含有し、磁性トナーの体積平
均粒径が４〜10μｍである粒度分布を有する正帯電性磁
性トナーを用いることをもう１つの特徴とし、該磁性ト
ナーを表面に担持するトナー担持体を現像部において一
定の間隙を設けて配置し、磁性トナーをトナー担持体上
に前記間隙よりも薄い厚さに規制して現像部に搬送し、
現像する画像形成方法であり、該方法によって前述した
負静電荷像を忠実に顕像化し、かぶりのない高濃度な画
像を与えることができる。

すなわち、本発明の特徴とする粒度分布を有する磁性
トナーは、感光体上に形成された潜像の細線に至るま
で、忠実に再現することが可能であり、網点および大面
積の潜像の再現にも優れ、ハーフトーンの階調性及びラ
イン解像性に優れた画像を与える。さらに、コピーを続
けた場合でも高画質を保持し、かつ、高濃度の画像の場
合でも、従来の磁性トナーより少ないトナー消費量で良
好な現像を行うことが可能であり、経済性及び複写機本
体の小型化にも利点を有するものである。

本発明に用いる磁性トナーにおいて、このような効果
が得られる理由は、必ずしも明確でないが、以下のよう
に推定される。

すなわち、本発明に用いる磁性トナーにおいては、５
μｍ以下の粒径の磁性トナー粒子が12〜60個数％である
ことが一つの特徴である。従来、磁性トナーにおいては
５μｍ以下の磁性トナー粒子は、帯電量コントロールが
困難であったり、磁性トナーの流動性を損ない、また、
トナー飛散して機械を汚す成分として、さらに、画像の
かぶりを生ずる成分として、積極的に減少することが必
要であると考えられていた。

しかしながら、本発明者らの検討によれば、５μｍ以
下の磁性トナー粒子が高品質な画質を形成するための必
須の成分であることが判明した。

例えば、0.5〜30μｍにわたる粒度分布を有する磁性
トナーを用いて、感光体上の表面電位を変化し、多数の
トナー粒子が現像され易い大きな現像電位コントラスト
からハーフトーンへ、さらに、ごくわずかのトナー粒子
しか現像されない小さな現像電位コントラストまで、感
光体上の表面電位を変化させた負静電荷像を現像し、感
光体上の現像されたトナー粒子を集め、トナー粒度分布
を測定したところ、８μｍ以下の磁性トナー粒子が多
く、特に５μｍ以下の磁性トナー粒子が多いことが判明
した。すなわち、現像に最も適した５μｍ以下の粒径の
磁性トナー粒子が感光体の負静電荷像の現像に円滑に供
給される場合に負静電荷像に忠実であり、負静電荷像か
らはみ出すことなく、真に再現性の優れた画像が得られ
るものである。

また、本発明に用いる磁性トナーにおいては、８〜1
2.7μｍの範囲の粒子が１〜33個数％であることが一つ
の特徴である。これは、前述のごとく、５μｍ以下の粒
径の磁性トナー粒子の存在の必要性と関係があり、５μ
ｍ以下の粒径の磁性トナー粒子は、負静電荷像を厳密に
覆い、忠実に再現する能力を有するが、負静電荷像自身
において、その周囲のエッジ部の電界強度が中央部より
も高く、そのため、負静電荷像内部がエッジ部よりトナ
ー粒子ののりが薄くなり、画像濃度が薄く見えることが
ある。特に、５μｍ以下の磁性トナー粒子は、その傾向
が強い。しかしながら、本発明者らは、８〜12.7μｍの
範囲のトナー粒子を１〜33個数％含有させることによっ
てこの問題を解決し、さらに鮮明にできることを知見し
た。すなわち、８〜12.7μｍの粒径の範囲のトナー粒子
が５μｍ以下の粒径の磁性トナー粒子に対して、適度に
コントロールされた帯電量をもつためと考えられるが、
負静電荷像のエッジ部より電界強度の小さい内側に供給
されて、エッジ部に対する内側のトナー粒子ののりの少
なさを補って、均一なる現像画像が形成され、その結
果、高い濃度で解像性及び階調性の優れたシャープな画
像が提供されるものである。

また、16μｍ以上の粒径の磁性トナー粒子について
は、2.0体積％以下にし、できるだけ少ないことが好ま
しい。

このように、従来の観点とは全く異なった考え方によ
って、本発明に用いる磁性トナーは従来の問題点を解決
し、最近の厳しい高画質への要求にも耐えることを可能
としたものである。

本発明に用いる磁性トナーについて、さらに詳しく説
明をする。

５μｍ以下の粒径の磁性トナー粒子が全粒子数の12〜
60個数％であることが良く、好ましくは25〜50個数％が
良く、さらに好ましくは30〜50個数％が良い。５μｍ以
下の粒径の磁性トナー粒子が12個数％以下であると、高
画質に有効な磁性トナー粒子が少なく、特にコピーを続
けることによってトナーが使われるに従い、有効な磁性
トナー粒子成分が減少して、本発明で示すところの磁性
トナーの粒度分布のバランスが悪化し、画質がしだいに
低下してくる。また、60個数％以上であると、磁性トナ
ー粒子相互の凝集状態が生じやすく、本来の粒径以上の
トナー塊となるため、荒れた画質となり、解像性を低下
させ、または負静電荷像のエッジ部と内部との濃度差が
大きくなり、中ぬけ気味の画像となりやすい。

また、８〜12.7μｍの範囲の粒子が１〜33個数％であ
ることが良く、好ましくは８〜20個数％が良い。33個数
％より多いと、画質が悪化すると共に、必要以上の現
像、すなわち、トナーののりすぎが起こり、トナー消費
量の増大を招く。一方、１個数％以下であると、高画像
濃度が得られにくくなる。

また、16μｍ以上の粒径の磁性トナー粒子が2.0体積
％以下であることが良く、さらに好ましくは1.0体積％
以下であり、さらに好ましくは0.5体積％以下である。
2.0体積％より多いと、細線再現における妨げになるば
かりでなく、転写において、感光体上に現像されたトナ
ー粒子の薄層面に16μｍ以上の粗めのトナー粒子が突出
して存在することで、トナー層を介した感光体と転写紙
間の微妙な密着状態を不規則なものとして、転写条件の
変動をひきおこし、転写不良画像を発生する要因とな
る。また、磁性トナーの体積平均粒径は４〜10μｍ、好
ましくは４〜９μｍであり、この値は先に述べた各構成
要素と切り離して考えることはできないものである。体
積平均粒径４μｍ以下では、グラフィック画像等の画像
面積比率が高い用途では、転写紙上のトナーののり量が
少なく、画像濃度の低いという問題点が生じやすい。こ
れは先に述べた負静電荷像におけるエッジ部に対して、
内部の濃度が下がる理由と同じ原因によると考えられ
る。体積平均粒径10μｍ以上では解像度が良好でなく、
また複写の初めは良くとも使用を続けていると画質低下
を発生しやすい。

本発明の特徴とする特定の粒度分布をもった磁性トナ
ーを用いた現像方法で得られる表面電位に対する画像濃
度の傾きは第５図に示すようになる。

第５図からも明らかなように適度な傾きをもっている
ため、負静電荷像を電位に応じて忠実に顕像化するので
ハーフトーン再現に階調性をもった画像を得ることがで
きる。また白画像部からハーフトーン画像部への切れが
良く、かぶりを生じない。ハーフトーン画像部から黒画
像部への切れも良く、低電位差でも十分な画像濃度が得
られ、濃度ムラを生じることもない。本発明のような特
定の粒度分布を有する磁性トナーは、後述するが、負静
電荷像に対してのりが良く、しかも均一にのりまた負静
電荷像の電位に応じ常に一定の磁性トナーが現像される
ので、白からハーフトーン、また、ハーフトーンから黒
への変化の切れがよいため、かぶりがなく高画像濃度で
あり、しかもハーフトーンの階調再現性に優れた画像を
得ることができる。

トナーの粒度分布は種々の方法によって測定できる
が、本発明においてはコールターカウンターを用いて行
った。

すなわち、測定装置としてはコールターカウンターTA
−II型（コールター社製）を用い、個数分布、体積分布
を出力するインターフェイス（日科機製）及びCX−１パ
ーソナルコンピュータ（キヤノン製）を接続し、電解液
は１級塩化ナトリウムを用いて１％NaCl水溶液を調製す
る。測定法としては前記電解水溶液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、さらに測定試料を２〜20mg加
える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約１〜３
分間分散処理を行い、前記コールターカウンターTA−II
型により、アパチャーとして100μアパチャーを用い
て、個数を基準として２〜40μの粒子の粒度分布を測定
して、それから本発明に係るところの値を求めた。

本発明に用いる磁性トナーに使用される結着樹脂とし
ては、オイル塗布する装置を有する加熱加圧ローラ定着
装置を使用する場合には、下記トナー用結着樹脂の使用
が可能である。

例えば、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロルスチレン、
ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単重
合体；スチレン−ｐ−クロルスチレン共重合体、スチレ
ン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタ
リン共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合
体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレ
ン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン
−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチル
エーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共
重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチ
レン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重
合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体
等のスチレン系共重合体；ポリ塩化ビニル、フェノール
樹脂、天然変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン
酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニ
ール、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタ
ン、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシ
レン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマ
ロンインデン樹脂、石油系樹脂等が使用できる。

オイルをほとんど塗布しない加熱加圧ローラ定着方式
においては、トナー像支持体部材上のトナー像の一部が
ローラに転移するいわゆるオフセット現象、及びトナー
像支持部材に対するトナーの密着性が重要な問題であ
る。より少ない熱エネルギーで定着するトナーは、通常
保存中もしくは現像器中でブロッキングもしくはケーシ
ングし易い性質があるので、同時にこれらの問題も考慮
しなければならない。これらの現象にはトナー中の結着
樹脂の物性が最も大きく関与しているが、本発明者らの
研究によれば、トナー中の磁性体の含有量を減らすと、
定着時にトナー像支持部材に対するトナーの密着性は良
くなるが、オフセットが起こり易くなり、またブロッキ
ングもしくはケーキングも生じ易くなる。それゆえ、本
発明においてオイルをほとんど塗布しない加熱加圧ロー
ラ定着方式を用いる時には、結着樹脂の選択がより重要
である。好ましい結着物質としては、架橋されたスチレ
ン系共重合体もしくは架橋されたポリエステルがある。

スチレン系共重合体のスチレンモノマーに対するコモ
ノマーとしては、例えば、アクリル酸、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−２−エチ
ルヘキシル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸、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、メタクリル酸オクチル、アクリロニトリル、メタ
クリニトリル、アクリルアミド等のような二重結合を有
するモノカルボン酸もしくはその置換体；例えば、マレ
イン酸、マレイン酸ブチル、マレイン酸メチル、マレイ
ン酸ジメチル等のような二重結合を有するジカルボン酸
及びその置換体；例えば塩化ビニル、酢酸ビニル、安息
香酸ビニル等のようなビニルエステル類；例えばエチレ
ン、プロピレン、ブチレン等のようなエチレン系オレフ
ィン類；例えばビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケ
トン等のようなビニルケトン類；例えばビニルメチルエ
ーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエー
テル等のようなビニルエーテル類；等のビニル単量体が
単独もしくは２つ以上用いられる。

ここで架橋剤としては主として２個以上の重合可能な
二重結合を有する化合物が用いられ、例えば、ジビニル
ベンゼン、ジビニルナフタレン等のような芳香族ジビニ
ル化合物；例えばエチレングリコールジアクリレート、
エチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブタンジ
オールジメタクリレート等のような二重結合を２個有す
るカルボン酸エステル；ジビニルアニリン、ビジニルエ
ーテル、ジビニルスルフィド、ジビニルスルホン等のジ
ビニル化合物；及び３個以上のビニル基を有する化合
物；が単独もしくは混合物として用いられる。

また、加圧定着方式を用いる場合には、圧力定着トナ
ー用結着樹脂の使用が可能であり、例えばポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリメチレン、ポリウレタンエラ
ストマー、エチレン−エチルアクリレート共重合体、エ
チレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、スチ
レン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重
合体、線状飽和ポリエステル、パラフィン等がある。

また、本発明に用いる磁性トナーには荷電制御剤をト
ナー粒子に配合（内添）、又はトナー粒子と混合（外
添）して用いることが好ましい。荷電制御剤によって、
現像システムに応じた最適の荷電量コントロールが可能
となり、特に粒度分布と荷電とのバランスをさらに安定
したものとすることが可能である。正荷電制御剤として
は、ニグロシン及び脂肪酸金属塩等による変成物；トリ
ブチルベンジルアンモニウム−１−ヒドロキシ−４−ナ
フトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラ
フルオロボレート等の四級アンモニウム塩；ジブチルス
ズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘ
キシルスズオキサイド等のジオルガノスズオキサイド；
ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシ
クロヘキシルスズボレート等のジオルガノスズボレート
を単独であるいは２種類以上組み合わせて用いることが
できる。これらの中でも、ニグロシン系、四級アンモニ
ウム塩の如き荷電制御剤が特に好ましく用いられる。

また、一般式 〔式中、R₁はＨ又はCH₃を示し、R₂及びR₃は置換又は未
置換のアルキル基（好ましくは、C₁〜C₄）を示す。〕 で表されるモノマーの単重合体；または前述したような
スチレン、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル
等の重合性モノマーとの共重合体を正荷電性制御剤とし
て用いることができ、この場合これらの荷電制御剤は、
結着樹脂（の全部又は一部）としての作用をも有する。

上述した荷電制御剤（結着樹脂としての作用を有しな
いもの）は、微粒子状として用いることが好ましい。こ
の場合、この荷電制御剤の個数平均粒系は、具体的には
４μｍ以下（更には３μｍ以下）が好ましい。

トナーに内添する際、このような荷電制御剤は、結着
樹脂100重量部に対して0.1〜20重量部（更には0.2〜10
重量部）用いることが好ましい。

本発明に用いる磁性トナーは、必要に応じて種々の添
加剤を内添あるいは外添混合してもよい。着色剤として
は従来より知られている染料、顔料が使用可能であり、
通常、結着樹脂100重量部に対して0.5〜20重量部使用し
ても良い。他の添加剤としては、例えばステアリン酸亜
鉛の如き滑剤；酸化セリウム、炭化ケイ素の如き研磨
剤；例えばコロイダルシリカ、酸化アルミニウムの如き
流動性付与剤またはケーキング防止剤；例えばカーボン
ブラック、酸化スズ等の導電性付与剤がある。

また、熱ロール定着時の離型性を良くする目的で低分
子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、マイクロ
クリスタリンワックス、カルナバワックス、サゾールワ
ックス、パラフィンワックス等のワックス状物質を結着
樹脂を基準にして0.5〜5wt％程度磁性トナーに加えるこ
とも本発明の好ましい形態の１つである。

さらに本発明に用いる磁性トナーは、着色剤の役割を
兼ねても良いが、磁性材料を含有している。本発明に用
いる磁性トナー中に含まれる磁性材料としては、マグネ
タイト、γ−酸化鉄、フェライト、鉄過剰型フェライト
等の酸化鉄；鉄、コバルト、ニッケルのような金属ある
いいはこれらの金属とアルミニウム、コバルト、銅、
鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウ
ム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セ
レン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属
との合金及びその混合物等が挙げられる。

これらの強磁性体は平均粒径が0.1〜１μｍ、好まし
くは0.1〜0.5μｍ程度のものが望ましく、磁性トナー中
に含有させる量としては樹脂成分100重量部に対し60〜1
50重量部、好ましくは樹脂成分100重量部に対し65〜120
重量部である。

本発明に用いる正帯電性磁性トナーは、磁性粉及びビ
ニル系、非ビニル系の熱可塑性樹脂、必要に応じて着色
剤としての顔料又は染料、荷電制御剤、その他の添加剤
等をボールミルの如き混合機により十分混合してから加
熱ロール、ニーダー、エクストルーダーの如き熱混練機
を用いて溶融、捏和及び練肉して樹脂類を互いに相溶せ
しめた中に顔料または染料を分散又は溶解せしめ、冷却
固化後粉砕及び厳密な分級を行うことにより得ることが
できる。

他には、結着樹脂溶液中に構成材料を分散した後、噴
霧乾燥することによりトナーを得る方法；あるいは結着
樹脂を構成すべき単量体に所定の材料を混合して乳化懸
濁液とした後に、重合させてトナーを得る重合法トナー
製造法；あるいはコア材、シェル材から成るいわゆるマ
イクロカプセルトナーにおいて、コア材あるいはシェル
材、あるいはこれらの両方に所定の材料を含有させる方
法；等の方法が応用できる。

なお、本発明に用いる磁性トナーの真密度は1.45〜1.
80g/cm³であることが好ましく、さらに好ましくは1.50
〜1.70g/cm³である。この範囲において、前述の特定の
粒度分布を有する磁性トナーは、高画質及び耐久安定性
という点で最も効果を発揮しうる。磁性トナーの真密度
が1.45より小さいと、磁性トナー粒子そのものの重さが
軽すぎて反転かぶり及びトナー粒子ののりすぎによる細
線のつぶれ、飛び散り、解像力の悪化が発生しやすくな
る。また、磁性トナーの真密度1.80より大きいと画像濃
度が薄く、細線のとぎれ等鮮鋭さの欠けた画像となり、
また相対的に磁気力も大きくなるため、トナーの穂も長
くなったり分枝状になったりしやすく、この場合、負静
電荷像を現像したとき画質を乱し粗れた画像となりやす
い。

磁性トナー真密度の測定は、いくつかの方法で行うこ
とができるが、本発明では、微粉体を測定する場合、正
確かつ簡便な方法として次の方法を採用した。

ステンレス製の内径10mm、長さ約5cmのシリンダー
と、その中に密着挿入できる外径約10mm、高さ5mmの円
盤（Ａ）と、外径約10mm、長さ約8cmのピストン（Ｂ）
を用意する。シリンダーの底に円盤（Ａ）を入れ、次い
で測定サンプル約1gを入れ、ピストン（Ｂ）を静かに押
し込む。これに油圧プレスによって400kg/cm²の力を加
え、５分間圧縮したものをとり出す。この圧縮サンプル
の重さを秤量（wg）しマイクロメーターで圧縮サンプル
の直径（Dcm）、高さ（Lcm）を測定し、次式によって真
密度を計算する。

さらに良好な現像特性を得るために、本発明に用いる
磁性トナーは、残留磁化σ_rが１〜10emu/g、好ましくは
２〜5.0emu/gであり、飽和磁化σ_sが20〜80emu/g、好ま
しくは20〜40emu/gであり、抗磁力Hcが40〜200エステッ
ド（_e）、好ましくは40〜100emu/gの磁気特性を満足
することが好ましい（いずれも測定磁場は1K_eであ
る）。

また、本発明に用いる磁性トナーにはシリカ微粉末を
内添あるいは外添混合しても良いが、外添混合すること
がより好ましい。本発明の特徴とするような粒度分布を
有する磁性トナーでは、比表面積が従来のトナーより大
きくなる。摩擦帯電のために磁性トナー粒子と、内部に
磁界発生手段を有した円筒状の導電性スリーブ表面と接
触せしめた場合、従来の磁性トナーよりトナー粒子表面
とスリーブとの接触回数は増大し、トナー粒子の摩耗が
発生しやすくなる。本発明に用いる磁性トナーと、シリ
カ微粉末を組み合わせるとトナー粒子とスリーブ表面の
間にシリカ微粉末が介在することで摩耗は著しく軽減さ
れる。これによって、磁性トナーの長寿命化がはかれる
と共に、安定した帯電性も維持することができ、長期の
使用にもより優れた磁性トナーを有する現像剤とするこ
とが可能である。

シリカ微粉体としては、乾式法及び湿式法で製造した
シリカ微粉体をいずれも使用できるが、耐フィルミング
性、耐久性の点からは乾式法によるシリカ微粉体を用い
ることが好ましい。

ここでいう乾式法とは、ケイ素ハロゲン化合物の蒸気
相酸化により生成するシリカ微粉体の製造法である。例
えば四塩化ケイ素ガスの酸素水素中における熱分解酸化
反応を利用する方法で、基礎となる反応式は次のような
ものである。

SiCl₄＋2H₂＋O₂→SiO₂＋4HCl また、この製造工程において例えば、塩化アルミニウ
ム又は塩化チタン等他の金属ハロゲン化合物をケイ素ハ
ロゲン化合物と共に用いることによってシリカと他の金
属酸化物の複合微粉体を得ることも可能であり、それら
も包含する。

本発明に用いられる、ケイ素ハロゲン化合物の蒸気相
酸化により生成された市販のシリカ微粉体としては、例
えば、以下のような商品名で市販されているものがあ
る。

AEROSIL 130 （日本アエロジル社） 200 300 380 OX50 TT600 MOX80 MOX170 COK84 Ca−Ｏ−SiL Ｍ−5 （CABOTO Co.社） MS−７ MS−75 HS−５ EH−５ Wacker HDK N 20 V15 （WACKER−CHEMIE GMBH社） N20E T30 T40 Ｄ−C Fine Silica （ダウンコーニング Co.社） Fransol （Fransil 社） 一方、本発明に用いられるシリカ微粉体を湿式法で製
造する方法は、従来公知である種々の方法が適用でき
る。例えば、ケイ酸ナトリウムの酸による分解、一般反
応式で下記に示す。

Na₂O・XSiO₂＋HCl＋H₂O→SiO₂・nH₂O＋NaCl その他、ケイ酸ナトリウムのアンモニア塩類又はアル
カリ塩類による分解、ケイ酸ナトリウムよりアルカリ土
類金属ケイ酸塩を生成せしめた後、酸で分解しケイ酸と
する方法、ケイ酸ナトリウム溶液をイオン交換樹脂によ
りケイ酸とする方法、天然ケイ酸又はケイ酸塩を利用す
る方法等がある。

ここでいうシリカ微粉体には、無水二酸化ケイ素（シ
リカ）、その他、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸ナトリウ
ム、ケイ酸カリウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸亜鉛
等のケイ酸塩をいずれも適用できる。

湿式法で合成された市販のケイ酸微粉体としては、例
えば、以下のような商品名で市販されているものがあ
る。

カープレックス 塩野義製薬 ニープシール 日本シリカ トクシール，ファインシール 徳山曹達 ビタシール 多木製肥 シルトン，シルネックス 水沢化学 スターシル 神島化学 ヒメジール 愛媛薬品 サイロイド 富士デビソン化学 Hi−sil（ハイシール） Pittsburgh Plate Glass.Co （ピーツバーグ プレート グラス） Durosil（ドゥロシール） Ultorasil（ウルトラシール） Fiillstoff−Gesellschaft Marquart （フュールストッフ・ゲゼールシャフト マルクォル
ト） Manosil（マノシール） Hardman and Holden （ハードマン アンド ホールデン） Hoesch（ヘッシュ） Chemische Fabrik Hoesch K−Ｇ （ヒェミッシェ・ファブリーク・ヘッシュ） Sil−Stone（シル−ストーン） Stoner Rubber Co.（ストーナー ラバー） Nalco（ナルコ） Nalco Chem.Co.（ナルコ ケミカル） Quso（クソ） Philadelphia Quartz Co. （フィラデルフィア クォーツ） Imsil（イムシル） Illinois Minerals Co. （イリノイス ミネラル） Calcium Silikat（カルシウム ジリカート） Chemische Fabrik Hoesch.K−Ｇ （ヒェミッシェ ファブリーク ヘッシュ） Calsil（カルジル） Fiillstoff−Gesellschaft Marquart （フュールストッフ−ゲゼールシャフト マルクォル
ト） Fortafil（フワルタフィル） Imperial Chemical Industries.Ltd. （インペリアル ケミカル インダストリーズ） Microcal（ミクロカル） Joseph Crosfiels ＆ Sons.Ltd. （ジョセフ クロスフィールド アンド サンズ） Vulkasil（ブルカジール） Farbenfabriken Bryer,A.−G. （ファルベンファブリーケンバーヤー） Tufknit（タフニット） Durham Chemicals,Ltd. （ドゥルハム ケミカルズ） シルモス 白石工業 スターレックス 神島化学 フリコシル 多木製肥 上記シリカ微粉体のうちで、てBET法で測定した窒素
吸着による比表面積が30m²/g以上（特に50〜400m²/g）
の範囲内のものが良好な結果を与える。磁性トナー100
重量部に対してシリカ微粉体0.01〜８重量部、好ましく
は0.1〜５重量部使用するのが良い。

また、本発明に用いる磁性トナーのように正荷電性磁
性トナーとして用いる場合には、トナーの摩耗防止のた
めに添加するシリカ微粉体としても、負荷電性であるよ
りは、正荷電性シリカ微粉体を用いた方が帯電安定性を
損なうこともなく、好ましい。

正帯電性シリカ微粉体を得る方法としては、上述した
未処理のシリカ微粉体を、側鎖に窒素原子を少なくとも
１つ以上有するオルガノ基を有するシリコンオイルで処
理する方法、あるいは窒素含有のシランカップリング剤
で処理する方法、またはこの両者で処理する方法があ
る。

なお、本発明において正荷電性シリカとは、ブローオ
フ法で測定した時に、鉄粉キャリアに対しプラスのトリ
ボ電荷を有するものをいう。

シリカ微粉体の処理に用いる。側鎖に窒素原子を有す
るシリコンオイルとしては、少なくとも下記式で表され
る部分構造を具備するシリコンオイルが使用できる。

（式中、R₁は水素、アルキル基、アリール基又はアルコ
キシ基を示し、R₂はアルキレン基又はフェニレン基を示
し、R₃及びR₄は水素、アルキル基、又はアリール基を示
し、R₅は含窒素複素環基を示す。）なお、上記アルキル
基、アリール基、アルキレン基、フェニレン基は窒素原
子を有するオルガノ基を有していても良いし、また帯電
性を損ねない範囲で、ハロゲン等の置換基を有していて
も良い。

また、本発明で用いる含窒素シランカップリング剤
は、一般に下記式で示される構造を有する。

Rm−Si−Yn （Ｒは、アルコキシ基又はハロゲンを示し、Ｙはアミノ
基又は窒素原子を少なくとも１つ以上有するオルガノ基
を示し、ｍ及びｎは１〜３の整数であってｍ＋ｎ＝４で
ある。） 窒素原子を少なくとも１つ以上有するオルガノ基とし
ては、有機基を置換基として有するアミノ基又は含窒素
複素環基又は含窒素複素環基を有する基が例示される。
含窒素複素環基としては、不飽和複素環基又は飽和複素
環基があり、それぞれ公知のものが適用可能である。不
飽和複素環基としては、例えば下記のものが例示され
る。

飽和複素環基としては、例えば下記のものが例示され
る。

本発明に使用される複素環基としては、安定性を考慮
すると五員環又は六員環のものが良い。

そのような処理剤の例としては、アミノプロピルトリ
メトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、
ジメチルアミノプロピルトリメトキシシラン、ジエチル
アミノプロピルトリメトキシシラン、ジプロピルアミノ
プロピルトリメトキシシラン、ジブチルアミノプロピル
トリメトキシシラン、モノブチルアミノプロピルトリメ
トキシシラン、ジオクチルアミノプロピルトリメトキシ
シラン、ジブチルアミノプロピルジメトキシシラン、ジ
ブチルアミノプロピルモノメトキシシラン、ジメチルア
ミノフェニルトリエトキシシラン、トリメトキシシリル
−γ−プロピルフェニルアミン、トリメトキシシリル−
γ−プロピルベンジルアミン等があり、さらに含窒素複
素環としては前述の構造のものが使用でき、そのような
化合物の例としては、トリメトキシシリル−γ−プロピ
ルピペリジン、トリメトキシシリル−γ−プロピルモル
ホリン、トリメトキシシリル−γ−プロピルイミダゾー
ル等がある。

これらの処理された正荷電性シリカ微粉体の適用量は
正荷電性磁性トナー100重量部に対して、0.01〜８重量
部のときに効果を発揮し、特に好ましくは0.1〜５重量
部添加した時に優れた安定性を有する正の帯電性を示
す。添加形態については、好ましい態様を述べれば、正
荷電性磁性トナー100重量部に対して、0.1〜３重量部の
処理されたシリカ微粉体がトナー粒子表面に付着してい
る状態にあるのが良い。なお、前述した未処理のシリカ
微粉体も、これと同様の適用量で用いることができる。

また、本発明に用いられるシリカ微粉体は、必要に応
じてシランカップリング剤、疎水化の目的で、シリコン
オイル、有機ケイ素化合物等の処理剤で、あるいは、種
々の処理剤で併用して処理されていても良く、シリカ微
粉体と反応あるいは物理吸着する上記処理剤で処理され
る。そのような処理剤としては、例えばヘキサメチルジ
シラザン、トリメチルシラン、トリチルクロルシラン、
トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、
メチルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシラ
ン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチル
クロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α
−クロルエチルトリクロルシラン、β−クロルエチルト
リクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、
トリオルガノシリルメルカプタン、トリメチルシリルメ
ルカプタン、トリオルガノシリルアクリレート、ビニル
ジメチルアセトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、
ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジェトキシシラ
ン、ヘキサメチルジシロキサン、1,3−ジビニルテトラ
メチルジシロキサン、1,3−ジフェニルテトラメチルジ
シロキサン、及び１分子当たり２から12個のシロキサン
単位を有し、末端に位置する単位にそれぞれ１個宛のSi
に結合した水酸基を含有するジメチルポリシロキサン等
がある。

またシリコーンオイルとしては、一般に次の式により
示されるものである。

好ましいシリコーンオイルとしては、25℃における粘
度がおよそ５〜5000センチストークスのものが用いら
れ、例えばメチルシリコーンオイル、ジメチルシリコー
ンオイル、フェニルメチルシリコーンオイル、クロルフ
ェニルメチルシリコーンオイル、アルキル変性シリコー
ンオイル、脂肪酸変性シリコーンオイル、ポリオキシア
ルキレン変性シリコーンオイル等が好ましい。これらは
１種あるいは２種以上の混合物で用いられる。

また、本発明に用いる磁性トナーにおいて、フッ素含
有重合体の微粉末を内添あるいは外添混合してもよい。
フッ素含有重合体微粉末としては、例えばポリテトラフ
ルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド等、及び
テトラフルオロエチレン−ビニリデンフルオライド共重
合体の微粉末等があるが、特に、ポリビニリデンフルオ
ライド微粉末が流動性及び研磨性の点で好ましい。トナ
ーに対する添加量は0.01〜2.0wt％、特に0.02〜1.0wt％
が好ましい。

特に、シリカ微粉末と上記微粉末と組み合わせ外添混
合した磁性トナーにおいては、理由は明確ではないが、
トナーに付着したシリカの存在状態を安定化せしめ、例
えば、付着したシリカがトナーから遊離して、トナー摩
耗やスリーブ汚損への効果が減少するようなことがなく
なり、かつ、帯電安定性をさらに増大することが可能で
ある。

本発明の画像形成方法を実施するために用いることが
できる具体的な装置の一例を第３図に示すが、これは本
発明を何ら限定するものではない。

本発明において磁性トナーは、円筒スリーブの如きト
ナー担持体から感光体の如き負静電荷像保持体へトナー
を飛翔させながら負静電荷像を現像する方法に適用する
のが好ましい。すなわち、磁性トナーは主にスリーブ表
面との接触によってトリボ電荷が付与され、スリーブ表
面上に薄層状に塗布される。磁性トナーの薄層の層厚は
現像領域における感光体とスリーブとの間隙よりも薄く
形成される。感光体上の負静電荷像の現像に際しては、
感光体とスリーブとの間に交互電界を印加しながらトリ
ボ電荷を有する磁性トナーをスリーブから感光体へ飛翔
させるのが良い。

交互電界としては、パルス電界、交流バイアス又は交
流と直流バイアスが相乗ものが例示される。

第３図の現像装置において、例えば本発明に用いるト
ナー担持体たる非磁性非磁性スリーブ12として直径32m/
mのステンレススリーブ（SUS304）を用い、スリーブ内
のマグネット14の磁極N₁＝850ガウス、N₂＝500ガウス、
S₁＝650ガウス、S₂＝500ガウスとし、ブレード11aには
磁性体である鉄を用い、ブレード11aと非磁性スリーブ1
2の間隙は250μ、トナー10は本発明に係る磁性トナー、
バイアス電源11としてはACにDCを重畳させたものを用
い、V_pp＝1400V、ｆ＝2000（Hz）、DC＝＋100Vとした装
置が挙げられる。またスリーブ12と負静電荷像保持体９
との最短距離を300μと設定したものを挙げることがで
きる。

また本発明の画像形成方法で表面に磁性トナーを担持
するトナー担持体においてトナー担持体表面が不定形粒
子によるサンドブラスト処理により、特定の凹凸状態の
凹凸粗面となしたものを用いることにより、そのトナー
担持体表面に一様均一なムラのない、長期に渡って常
に、良好なトナーコート状態を維持することができる。
その目的とする表面は、トナー担持体の表面が全域にわ
たって、微細な無数の切り込みあるいは突起がランダム
な方向に構成されている態様のものである。

しかしながら、かかる特定の表面状態を有するトナー
担持体を用いる現像装置では、適用する磁性トナーによ
っては、トナー又はトナー中の成分が、該表面に付着
し、トナー担持体表面への汚染が起こり、その結果、初
期画像の濃度低下が生じることがある。

これは、トナー中の成分が、トナー担持体表面の凸部
の斜面及び凹部に付着するため、磁性トナー粒子の帯電
不良が生じ、トナー層の電荷量が低下によって生ずるも
のである。

磁性トナー担持体への汚染を防止あるいは、低減させ
る方法として、トナー担持体の表面をより平滑にする方
法が良い。

本発明に係る現像方法の磁性トナー担持体において
は、その表面が複数の球状痕跡窪みによる特定の凹凸を
形成している場合には、該表面にトナー成分が付着しに
くくなり、長期にわたって汚染の防止又は低減すること
ができ、また、磁性トナーをトナー担持体に均一にトナ
ーコートさせる性能としても優れていた。

このような表面形状を呈したトナー担持体は摩擦帯電
付与能力にも優れており、本発明に係る磁性トナーの摩
擦帯電能力を十分に引き出し、帯電性を安定化させるこ
とができる。

従って、負静電荷像の電位に対する追従性はさらに向
上し、ハーフトーンに対する階調性に優れ、しっとりと
した画像が得られる。また白画像部への電位−濃度曲線
の切れもよくなり、かぶりに対してもより効果がある。

トナー担持体を以下スリーブと称する。

複数の球状痕跡窪みによる凹凸を形成した表面を有す
るスリーブ表面状態を得る方法としては、定形粒子によ
るブラスト処理方法が使用できる。定形粒子としては、
例えば、特定の粒径を有するステンレス、アルミニウ
ム、鋼鉄、ニッケル、真鍮等の金属からなる各種剛体球
又はセラミック、プラスチック、グラスビーズ等の各種
剛体球を使用することができる。特定の粒径を有する定
形粒子を用いて、スリーブ表面をブラスト処理すること
により、ほぼ同一の直径Ｒの複数の球状痕跡窪みを形成
することができる。

また、スリーブ表面の複数の球状痕跡窪みの直径Ｒは
20〜250μｍが好ましく、直径Ｒが20μｍ以下である
と、磁性トナー中の成分による、汚染を増す傾向にあ
り、逆に直径Ｒが250μｍ以上であると、スリーブ上の
トナーコートが均一性が低下する傾向にある。従って、
スリーブ表面のブラスト処理時に使用する定形粒子も、
直径が20〜250μｍのものが良い。さらに、スリーブ表
面の凹凸のピッチＰ及び表面粗さｄは、スリーブの表面
を微小表面粗さ計（発売元、テイラーホプソン社、小坂
研究所等）を使用して測定し、表面粗さｄはJIS10点平
均あらさ（RZ）「JIS B 0601」によるものである。

即ち、第４図に示すように、断面曲線から基準長さｌ
だけ抜き取った部分の平均線に平行な直線で高い方から
３番目の山頂を通るものと、深い方から３番目の谷底を
通るものの、２直線の間隔をマイクロメータ（μｍ）で
表したもので、基準長さｌ＝0.25mmとする。またピッチ
Ｐは凸部が両側の凹部に対して0.1μ以上の高さのもの
を、一つの山として数え基準長さ0.25mmの中にある山の
数により、下記のように求めたものである。

〔250（μ）〕／〔250（μ）に含まれる山の数（μ）〕 スリーブ表面の凹凸のピッチＰは、２〜100μが好ま
しく、Ｐが２μ未満であると、磁性トナー中の成分によ
るスリーブ汚染が増す傾向にあり、逆にＰが100μを超
える場合であると、スリーブ上のトナーコートの均一性
が低下する傾向にある。またスリーブ表面の凹凸の表面
粗さｄは0.1〜５μｍが好ましく、ｄが５μｍを超える
場合は、スリーブと負静電荷像保持体との間に交番電圧
を印加してスリーブ側から負静電荷像面へ磁性トナーを
飛翔させて現像を行う方式にあっては、凹凸部分に電界
が集中して画像に乱れを生じる傾向となり、逆にｄが0.
1μ未満であると、スリーブ上のトナーコートの均一性
が低下する傾向にある。

〔実施例〕

以下本発明を実施例により具体的に説明するが、これ
は、本発明をなんら限定するものではない。なお、以下
の配合における部数はすべて重量部である。

実施例１ まず使用したａ−Si感光ドラムについて説明する。

ａ−Si感光ドラムは高周波プラズマCVD装置を使用
し、SiH₄，H₂，CH₄，PH₃，B₂H₆，GeH₄等のガスを用い、
グロー放電法で作製した。

108φ/360mmのアルミニウムシリンダーである基体上
にリンをドープした水素化ａ−Siの下部電荷注入阻止層
を設け、この上に極微量のホウ素をドープした水素化ａ
−Siの感光層を設けた。

次に、ホウ素をドープした水素化ａ−Siの上部電荷注
入阻止層を設けた。

次いで、最上部にシリコンと炭素と水素からなるアモ
ルファス膜（水素化ａ−SiC）を表面保護層として設け
た。

このようにして得られたａ−Si感光ドラムを市販の電
子写真複写機NP−8570（キヤノン社製）に装着し、正帯
電性トナーが使用できるように改造した。また、一次帯
電器の電流値、原稿照射光量を調節し、表面暗部電位が
−400V、表面明部電位が−50Vとなるように設定した。

現像条件は、交流バイアス2000Hz/1400V_pp及び直流バ
イアス−100Vを相乗して印加した。

尚、トナー担持体のスリーブは、ステンレススリーブ
（SUS304）の表面を、定形粒子として80％以上の直径が
53〜62μｍのガラスビーズを用い、吹き付けノズル系７
φ距離100mm、エアー圧4kg/cm²、２分間の条件で、ブラ
スト処理を行い、複数の球状痕跡窪みの直径Ｒが53〜62
μｍである凹凸を形成させたものを使用した。このスリ
ーブ表面の凹凸のピッチＰは33μであり、表面粗さｄは
2.0μであった。

以下本発明に係る画像評価方法を述べる。

細線再現性は次に示すような方法によって測定を行っ
た。すなわち、正確に幅100μｍとした細線のオリジナ
ル原稿を、適正なる複写条件でコピーした画像を測定用
サンプルとし、測定装置として、ルーゼックス450粒子
アナライザーを用いて、拡大したモニター画像からイン
ジケーターによって線幅の測定を行う。このとき、線幅
の測定位置はトナーの細線画像の幅方向に凹凸があるた
め、凹凸の平均的線幅をもって測定点とする。これよ
り、細線再現性の値（％）は、下記式によって算出す
る。

解像力の測定は次の方法によって行った。即ち、線幅
及び間隔の等しい５本の細線よりなるパターンで、1mm
の間に2.8,3.2,3.6,4.0,4.5,5.0,5.6,6.3,7.1又は8.0本
あるように描かれているオリジナル画像をつくる。この
10種類の線画像を有するオリジナル原稿を適正なる複写
条件でコピーした画像を拡大鏡にて観察し、細線間が明
確に分離している画像の本数（本/mm）をもって解像力
の値とする。

この数字が大きいほど、解像力が高いことを示す。

一方、磁性トナーは次のようにして作った。

上記材料をブレンダーでよく混合した後、150℃に設
定した２軸混練押出機にて混練した。得られた混練物を
冷却し、カッターミルにて粗粉砕した後、ジェット気流
を用いた微粉砕機を用いて微粉砕し、得られた微粉砕粉
を固定壁型風力分級機で分級して分級粉を生成した。さ
らに、得られた分級粉をコアンダ効果を利用した多分割
分級装置（日鉄鉱業社製エルボジェット分級機）で超微
粉及び粗粉を同時に厳密に分級除去して黒色微粉体（磁
性トナー）を得た。この磁性トナーの粒度分布を第１表
に示す。

得られた黒色微粉体の磁性トナー100部に正荷電性疎
水性乾式シリカ（BET比表面積200m²/g）0.6部を加え、
ヘンシェルミキサーで混合した。

前述したNP−8570改造機にこのシリカ外添磁性トナー
を投入し画出し試験を実施した。この試験を20000回繰
り返し行った結果を第２表に示す。

この表からも明らかなように、ライン再現、網点再現
に優れ、画像濃度が高く、かぶりのない画像が得られ
た。また、大面積部の画像濃度も高く（1.39）、ハーフ
トーンも階調性をもって再現し、ドラムゴースト、スリ
ーブゴーストも見られなかった。更に30000回複写を繰
り返したが画像に劣化は見られなかった。

ドラムの表面電位と画像濃度の関係を第２図に示す。
これは、グレースケールを用いハロゲンランプの照度を
調整しドラム上に種々の電荷を載せ、その部位の表面電
位を測定する。そして各々の電位を現像し画像濃度を求
めた。

また32.5℃,85％RHの高温高湿下で複写試験を行った
ところ、同様に良好な結果が得られ、画像流れは発生し
なかった。またドラムヒータの温度を下げても画像流れ
は発生しなかった。更に、150℃,10％RHFの低温低湿下
でも同様の結果が得られた。

実施例2,3 実施例１で使用した磁性トナーの代わりに磁性体の添
加量の変更及び微粉砕分級条件をコントロールすること
によって、第１表に示すような粒度分布をもつ磁性トナ
ーを用いた。

またトナー担持体は、ステンレススリーブ（SUS304）
の表面を、不定形粒子として＃300のカーボランダムを
用い、吹きつけノズル径７φ距離100mm、エアー圧4kg/c
m²、２分間の条件で、ブラスト処理を行ったものを用い
た。

上記以外は、実施例１と同様にして複写試験を行っ
た。その結果を第２表に示すよう、ドラムゴースト、ス
リーブゴーストのない鮮明な画像が得られた。また、3
2.5℃,85％RH下でも画像流れは発生しなかった。

実施例４ 上記材料を用い実施例１と同様にして得た磁性トナー
の粒度分布を第１表に示す。

さらに実施例１と同様の外添をした。

実施例２で用いた現像装置に上記で得られたシリカ外
添磁性トナーを用い、同様の複写試験を実施した。その
結果を第２表に示すが、かぶり、ゴーストがなく、画質
的にも優れたものであった。

実施例5,6 実施例４で用いた原材料を使用し、磁性体量、微粉砕
分級条件をコントロールすることによって第１表に示す
ような粒度分布をもつ磁性トナーを得、実施例１と同様
に外添を行い第１表に示すようにシリカ外添量が0.8重
量％のシリカ外添磁性トナーを得た。実施例１で用いた
現像装置に上記で得られたシリカ外添磁性トナーを用
い、同様の複写試験を実施した結果を第２表に示す。こ
の表からも明らかなように、濃度が高く、ハーフトーン
の階調再現に優れ、かぶり、ゴーストのない、高画質の
画像が得られた。

比較例１ 実施例１で用いた磁性トナーにおいて磁性酸化鉄を60
部とする他は同じ材料を用い、同様の方法で第１表に示
す粒度分布をもつ磁性トナーを得た。さらにこの磁性ト
ナー100部に正荷電性疎水性乾式シリカ（BET200m²/g）
を0.4部加えヘンシェルミキサーで混合した。このシリ
カ外添磁性トナーを実施例２と同様の画出し試験を行っ
た結果を第２表に示す。

ライン表現、網点再現、解像度に劣り、若干のかぶり
が見られ、ハーフトーンががさついていた。濃度がやや
薄く（1.25）、特にベタ部が薄かった（1.18）。ここで
一次帯電の電流値を上げ、感光ドラム表面暗電位を−55
0Vにしたところ、画像濃度は上がったが（1.35）、複写
機の前ドアを開けたところ、オゾン臭が多くなった。

比較例２〜４ 実施例１〜６で得られた粗砕品を使用し、微粉砕分級
条件をコントロールすることによって第１表に示すよう
な粒度分布をもつトナーを用いる以外は実施例１と同様
な画出し試験を行った。その結果を第２表に示す。

比較例２ではハーフトーンのがさつき、耐久後のかぶ
り、比較例３ではのりすぎによるライン、網点のつぶ
れ、比較例４ではかぶり、等により良好な画像が得られ
なかった。

比較例５ 実施例１の試験で帯電器の電流値を上げ、感光ドラム
の表面暗部電位を−550Vとして同様の試験を行ったとこ
ろ、画質的には変化は見られなかった。しかし、複写機
の前ドアを開けたところ、オゾン臭は実施例１よりも多
かった。

また、32.5℃,85％RH下での複写試験でドラムヒータ
の温度を下げたところ、画像流れが発生した。

〔発明の効果の概要〕 本発明は、特定の粒度分布をもつ正帯電性磁性トナー
と負静電荷像を保持するａ−Si感光体を用いた特定の現
像方法から成る画像形成方法であるため、次のような優
れた効果を発揮するものである。

（１）ドラムゴースト等の電子写真特性に優れたａ−Si
感光体を用いて高速複写ができる。

（２）画像濃度が高く、かぶり、スリーブ、ゴーストも
なく、細線再現性、網点再現性、ハーフトーンの階調性
の優れた画像が得られる。

（３）長時間の使用で性能の変化のない画像形成が可能
となる。

（４）低い表面暗電位を有するａ−Si感光体を用いて、
良好な画像濃度が得られる。

（５）高温高湿下において、画像流れのない画質が得ら
れる。

（６）オゾンの発生を低下させることができる。

（７）少ない消費量で、高い画像濃度を得ることが可能
である。

【図面の簡単な説明】 第１図は、担持体メモリーの説明図を示し、第２図は画
像濃度と感光体表面の電位の関係の説明図を示し、第３
図は、本発明の画像形成方法を実施するのに適した現像
装置の概略的説明図を示し、第４図は、表面粗さとピッ
チの定義説明図を示し、第５図は本発明に係る画像形成
方法において得られる、画像濃度と感光ドラムの表面電
位の関係をプロットしたグラフを示す。 11a……磁性ブレード、12……スリーブ、13……塗布磁
性トナー、14……固定磁石ローラ、17……現像容器、19
……感光ドラム、20……磁性トナー、21……交番電圧電
源。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−112253（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−219757（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−214876（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−990（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 9/08 G03G 5/08 G03G 15/08

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】負静電荷像を保持するためのアモルファス
   シリコン感光体を表面の暗部電位が負極性で絶対値400V
   以下になるように帯電し、帯電されたアモルファスシリ
   コン感光体表面に負静電荷像を形成し、該アモルファス
   感光体と、正帯電性磁性トナーを表面に担持するための
   トナー担持体とを現像部において一定の間隔を設けて配
   置し、該正帯電性磁性トナーを該トナー担持体上に前記
   間隙よりも薄い厚さに規制して該現像部に搬送し、該現
   像部において直流電圧及び交流電圧を有する現像バイア
   スを該現像剤担持体に印加して、該アモルファスシリコ
   ン感光体に保持されている負静電荷像を該正帯電性磁性
   トナーによって現像する画像形成方法であり、前記正帯
   電性トナーは、５μｍ以下の粒径の磁性トナー粒子を12
   〜60個数％含有し、８〜12.7μｍの粒径のトナー粒子を
   １〜33個数％含有し、16μｍ以上の粒径のトナー粒子を
   2.0体積％以下で含有し、体積平均粒径が４〜10μｍで
   ある粒度分布を有することを特徴とする画像形成方法。
2. 【請求項２】該トナー担持体は、円筒形状の非磁性スリ
   ーブを有しており、該非磁性スリーブの表面は、直径が
   20〜250μｍの球状痕跡窪みが複数形成されていること
   を特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
3. 【請求項３】該トナー担持体は、円筒形状の非磁性スリ
   ーブを有しており、該非磁性スリーブの表面は、ピッチ
   が２〜100μｍの凹凸が形成されていることを特徴とす
   る請求項１に記載の画像形成方法。
4. 【請求項４】該トナー担持体は、円筒形状の非磁性スリ
   ーブを有しており、該非磁性スリーブの表面は、表面粗
   さ（Rz）が0.1〜５μｍの凹凸が形成されていることを
   特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。