JP4016440B2

JP4016440B2 - 電子写真装置

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Publication number: JP4016440B2
Application number: JP25866396A
Authority: JP
Inventors: 裕三堀越; 紀男猿渡; 恒夫綿貫; 安成中村; 健荻野; 桂阪本
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2016-09-30
Also published as: JPH10104868A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真用現像剤に関し、さらに詳しくは、電子写真複写機、電子写真プリンタ、静電印刷機などの電子写真装置において静電潜像を現像するために有利に使用することのできる電子写真用現像剤に関する。本発明の電子写真用現像剤は、特に、感光体が高速で回転せしめられる高速印刷タイプの電子写真装置において有利に使用することができ、良好な印字特性を得ることができる。本発明は、また、このような電子写真用現像剤を使用した画像形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機、プリンタ、印刷機などで広く普及している電子写真法としては、米国特許第２，２９７，６９１号などに記載された方式が周知である。この電子写真方式は、一般には、例えば感光体ドラム（フォトコンドラムともいう）などのような光導電性感光体を利用し、その上にコロナ放電などにより一様な静電荷を与え、様々な手段によって前記光導電性感光体に光像を照射することによってその絶縁体上の静電荷を部分的に消去して静電潜像を形成し、次いで、この静電潜像をトナーと呼ばれる微粉体を用いて現像、可視化するものである。このようにして得られるトナー像は、必要に応じて、紙などの記録媒体に転写した後、加圧、加熱、溶剤蒸気の吹きつけ、光等の照射などの処理によって記録媒体に定着させ、複写物とすることができる。
【０００３】
電子写真方式において静電潜像を現像するためのトナーとしては、従来より、天然もしくは合成の高分子物質よりなるバインダ樹脂にカーボンブラック等の着色剤、帯電制御剤などを分散させた後、これを粉砕、分級して１〜２０μm 程度の粒径を有する微粉体としたものが用いられている。これらのトナー微粉体は、通常、トナーの単独で、さもなければ、鉄粉、フェライト粉、ガラスビーズなどの担体物質（キャリヤ）と混合して、用いられている。キャリヤとして鉄粉もしくは他の強磁性体粒子を用いる場合、トナーとキャリヤからなる現像剤は、現像装置内で混合攪拌されることにより摩擦帯電せしめられ、さらに、現像装置内のマグネットロールが回転することにより、磁気ブラシを形成し、そして、マグネットロールの回転とともに光導電性感光体上の静電潜像部分に運ばれ、帯電したトナーのみが電気的吸引力により静電潜像に付着せしめられる。このようにして潜像の可視化に使用された現像剤には、繰り返しの使用を可能とするために、トナー濃度の低下量に相当する新品のトナーが追加され、一定のトナー濃度が維持される。
【０００４】
ところで、上記のような静電潜像を形成するための光導電性感光体（絶縁体）としては、従来より、アモルファスシリコン、Ｓｅ−Ａｓ、光導電性有機物などの物質が用いられており、また、これらの物質は、通常、金属ドラム、導電性シートなどの基体の表面に被覆して使用されている。これらの光導電性感光体のうちでも、アモルファスシリコン感光体は、その表面硬度が高く、外部からの機械的ストレスに曝されても損傷、摩耗を生じにくく、長期間にわたって安定して使用することができるために、機械的ストレスがとりわけ大きいとされている高速の現像装置において多用されている。
【０００５】
また、光導電性感光体上の静電潜像部分をトナーで現像して可視化する方法として、例えば、反転現像法を用いることができる。この方法は、光導電性感光体の表面をコロナ放電等により均一に帯電させた後、印字したい部分にレーザ光等を照射して、その印字したい部分においてのみ電荷を消去することを含んでいる。次いで、電荷が消去された部分にトナーを付着させるため、現像剤にバイアスを印加する。すると、現像剤の電位と光導電性感光体の明部電位の電位差により、潜像と接触せしめられたトナーにおいて電気的吸引力が生じ、潜像にトナーを付着させることができる。
【０００６】
さらに、上記のようにして光導電性感光体上に形成されたトナー像は、コロナ転写、ローラ転写などのような転写手段によって紙などの記録媒体に写しとられる。記録媒体に転写せしめられた時のトナー像は、微粉体の状態で媒体表面に付着して画像を形成しており、したがって、例えばこの画像を指で擦っただけで、崩れ落ちることが可能である。記録媒体上のトナー像を擦り落ちない程度に定着するためには、トナー像の微粉体を溶融させて記録媒体に固着させることが必要であり、実際、上記したような、加圧、加熱、溶剤蒸気の吹きつけ、光等の照射などのいろいろな定着方法が用いられている。これらの方法のなかで、光定着の代表的な方法であるフラッシュ定着は、例えばキセノンフラッシュランプなどのような放電管の閃光によってトナー像を定着する方法であって、構造が比較的に簡単である、待ち時間が短い、といった利点を有している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような電子写真方法における静電潜像の現像方法には、いくつかの解決されなければならない問題点が存在している。第１の問題点は、高速印刷を行う現像装置における印字特性の低下である。先にも説明したように、機械的ストレスに対して強いアモルファスシリコン感光体を光導電性感光体として使用すると、コロナ放電によりその感光体の表面を約１０〜５００Ｖ程度の範囲で均一に帯電させることができる。次いで、この均一に帯電した光導電性の表面にレーザ光等を選択的に照射すると、その選択的照射部分において電荷が消失され、電位（明部電位）は概ね２０〜１００Ｖに低下する。一方、組み合わせて使用される現像剤に現像バイアス電位を印加すると、現像バイアス電位と明部電位の間の電位差（以下、現像電位と呼ぶ）に従って、トナーから静電潜像に対して電気的吸引力が働き、現像電位がトナー電荷で中和されるまで、現像が行われる。しかしながら、実際の現像においては、現像電位が完全に中和されるほどまで感光体と現像剤が接触していないので、現像装置における印刷速度が高まるにつれて、感光体と現像剤の接触面積が小さくなり、したがって、トナーを感光体に十分に付着させることができなくなり、すなわち、低い現像能力しか得ることができなくなり、結果として、良好な印字が得にくいという問題が起こりやすい。
【０００８】
まず、従来技術に基づく高速印刷を行うための現像方法とその問題点について述べる。
トナーの電気的吸引力を高める方法としては、従来、キャリアの電気抵抗を低くする方法が提案されている。しかしながら、本発明者らの研究の結果、印刷速度に対して、どの程度のレベルのキャリア電気抵抗が最適であるかは、主に感光体の材質、印刷速度の２つの要因から決定されるパラメータであることが判明した。すなわち、アモルファスシリコン感光体を用いた場合を例にとると、キャリヤの最適な電気抵抗は、主に印刷速度に依存していて、印刷速度が遅い現像装置（感光体の周速が概ね５００mm／ｓ未満）では比較的に高抵抗の、概ね１０¹⁰〜１０⁸ Ωcmのキャリヤが良く、また、印刷速度が速い現像装置（感光体の周速が概ね５００〜１０００mm／ｓ）では低抵抗の、概ね１０⁷ 〜１０⁵ Ωcmのキャリヤが良い。さらに高速の装置（１０００mm／ｓ超）では、非常に低い抵抗の、具体的には概ね１０⁴ 〜１０² Ωcmのキャリヤを使用しなければならない。
【０００９】
ここで、使用するキャリヤの抵抗を低くした場合、光導電性感光体上の電荷が現像剤に接触すると、電荷の一部が現像剤に移行し、例えば、トナー帯電量を変動させることが可能であり、また、したがって、印字背景部においてカブリを生じることが可能である。また、低抵抗のキャリヤが感光体のドラムに付着することも可能であり、この付着キャリヤに対してコロナ放電器等の高電圧が印加されると、放電等が発生し、ドラムに傷を与えたりする可能性がある。カブリが発生すると、印字品質が低下し、また、ドラムに傷がつくと、印字汚れが発生したり、ドラムを交換するために費用が嵩むことになる。また、印字速度の速い装置、例えば周速υ≧５００mm／ｓのような装置においては、現像剤の電気抵抗を非常に低くする必要があり、上記の問題点を解決する必要性が高い。
【００１０】
上述においては、静電潜像の現像方法に関し、感光体にアモルファスシリコンを用いた場合における問題点・課題について述べてきた。次に、感光体にＳｅ−Ａｓ感光体、光導電性有機感光体を用いた場合における問題点・課題について述べる。感光体にＳｅ−Ａｓ感光体、光導電性有機感光体を用いた場合においても、静電潜像を現像することは可能である。特に、光導電性有機感光体を用いる場合、該感光体は暗所における絶縁性が高いため非常に抵抗の低いキャリアを用いた場合においても、キャリア付着等に放電し感光体ドラムが損傷しにくい。しかしながら、アモルファスシリコン感光体に比べて、Ｓｅ−Ａｓ感光体、光導電性有機感光体は機械的ストレスに対して損傷、摩耗し易くこれらの感光体を高速の印刷装置に使用し現像剤で擦過すると、表面が摩耗され易く、頻繁に感光体を交換する必要が生じ、感光体交換のための煩わしい作業が多くなるため好ましくない。また、感光体を頻繁に交換する必要が生じると、その分印刷コストを高めるため好ましくない。
本発明の目的は、上記したような従来の技術の問題点を解決して、特に高速印刷に適したものでありかつ印字特性の低下を引き起こさない電子写真用現像剤を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した目的は、本発明によれば、アモルファスシリコン感光体上に形成された静電潜像を現像ローラで搬送される磁性２成分現像剤で擦過して現像する方式において用いられる電子写真用現像剤であって、
磁性キャリヤと絶縁性トナーの２成分から構成されており、そして
上記現像に供したとき、次式（１）：
【００１２】
【数２】

【００１３】
〔式中、〔式中、Ｌは感光体の幅（ｍ）、υは感光体の周速（mm／ｓ）、Ｃ_S は、現像時に感光体上に静電潜像を形成するために付着された現像剤の、感光体の単位面積当たりの静電容量（Ｆ／m²）であり、そしてＩ_O は、感光体を均一に帯電させた後であって潜像形成のための露光を行う前において感光体と現像ローラ間に流れる電流（Ａ）である〕でありかつυ≧５００mm／ｓであることを特徴とする電子写真用現像剤によって達成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、このたび、特にアモルファスシリコン感光体上に形成した静電潜像を絶縁性トナーの反転現像で可視化する方式の電子写真装置において、適正な現像電界強度で現像するための現像剤、現像方法、そして現像装置を改良することにより、良好な印字特性が得られ、特に、高速の印刷装置に適した現像方法を提供し得るということを見い出した。
【００１５】
本発明は、したがって、その１つの面において、アモルファスシリコン感光体上に形成された静電潜像を現像ローラで搬送される磁性２成分現像剤で擦過して現像する方式において用いられる電子写真用現像剤にある。本発明の電子写真用現像剤は、（１）磁性キャリヤと絶縁性トナーの２成分から構成されていること、そして（２）この現像剤を現像に供したとき、その現像能力Ｉ_O／（Ｃ_S・Ｌ・υ）（式中、Ｌ、υ、Ｃ_S及びＩ_Oは、それぞれ、上記定義に同じである）が、１０Ｖよりも大でありかつ１００Ｖよりも小であり、そしてυ≧５００mm／ｓであることを特徴としている。
【００１６】
上記現像能力の規定において、電流Ｉ_Oは、非露光時に感光体と現像ローラ間に流れる電流である。ここで、「非露光」とは、感光体を例えばコロナ放電等により均一に帯電させた後、レーザ光等で全く露光しない状態を指している。この状態は、すなわち、いわゆる現像における表面電位に相当する電荷が一様に帯電している状態である。また、「感光体と現像ローラ間に流れる電流」とは、上記の表面電位と現像剤に印加する現像バイアス電位の電位差により、現像剤を介して感光体と現像ローラ間に流れる電流である。なお、電流Ｉ_Oは、現像バイアス線に対して直列に接続した電流計で測定することができる。
【００１７】
前式（１）で示される値は、本発明の現像剤あるいはそれを使用した現像装置が奏する現像能力を表すパラメータになっており、その値が大きければ大きいほど現像能力も大である。すなわち、前式（１）の値を大きくすればするほど、高速印刷に適する現像方法、現像装置が提供されることとなる。本発明者らの知見によれば、前式（１）の値を概ね３０Ｖ以上とすることが好ましい。
【００１８】
本発明の実施において、前式（１）中のＬ、υ、Ｃ_S及びＩ_Oは、それぞれ、上記の規定を満たし得る限りにおいて任意であるけれども、本発明者らの鋭意研究の結果、特に電流Ｉ_Oを５μＡ≦Ｉ_O≦２００μＡの範囲とした時に、最も優れた性能を達成し得るということが判明した。
本発明の電子写真用現像剤は、磁性キャリヤと絶縁性トナーの２成分から構成されている。絶縁性トナーは、この技術分野において常用の着色トナー粒子をそのままあるいは必要に応じて組成等を調整した後に使用することができる。すなわち、絶縁性トナーは、その構成成分として、主剤としてのバインダ樹脂、着色剤、帯電制御剤等の各種の添加剤を含有することができる。ここで、バインダ樹脂としては、例えば、スチレン樹脂、スチレンアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アミド樹脂、イミド樹脂、ウレタン樹脂等の熱可塑性樹脂を有利に用いることができる。これらの樹脂は、単独で使用してもよく、さもなければ、２種類もしくはそれ以上の樹脂を混合して使用してもよい。これらのバインダ樹脂は、一般的に、トナーの全量を基準にして８０〜９９重量部で使用するのが好ましく、さらに好ましい使用量は、８５〜９７重量部である。
【００１９】
絶縁性トナーには、着色剤、例えばカーボンブラックやその他の顔料又は染料を添加すること及び、これに加えて、帯電制御剤、例えばニグロシン染料、第４級アンモニウム塩、有機金属錯体、キレート錯体などを添加することが好ましい。着色剤及び帯電制御剤は、それぞれ、単独で使用してもよく、さもなければ、２種類もしくはそれ以上の物質を混合して使用してもよい。着色剤の使用量は、一般的に、トナーの全量を基準にして好ましくは１〜２０重量部、さらに好ましくは１〜１０重量部であり、また、帯電制御剤の使用量は、好ましくは０．１〜７重量部、さらに好ましくは０．５〜５重量部である。さらに、トナーに求められている電気抵抗の要件（概ね１０¹⁰Ωcm以上）を満たし得る範囲内で、必要に応じて、ワックス、磁性粉、粘性調整剤、その他を添加してもよい。
【００２０】
バインダ樹脂を各種の添加剤と溶融混練することによって絶縁性トナーを調製する。バインダ樹脂等の溶融混練に当たっては、例えば、加圧ニーダ、ロールミル、エクストルーダなどの常用の混練装置を使用することができる。次いで、得られた均一な分散体を例えばジェットミルなどの常用の微粉砕手段によって磨砕し、得られた微粉体を例えば風力分級機などにより分級する。このような一連の処理を経て、所望とする平均粒径を有するトナーを調製することができる。
【００２１】
本発明の実施において用いられる絶縁性トナーは、好ましくは、５〜１５μm の平均粒径（体積平均粒径）を有している。使用するトナーの粒径が小さくなればなるほど、解像性の高い、優れた印字品質を得ることができるけれども、反面、粉砕に要する製造コストが非常に高くなり、実用的ではない。また、反対に平均粒径が大きくなりすぎると、印字品質が低下する。絶縁性トナーの平均粒径は、さらに好ましくは、５〜１３μm の範囲である。
【００２２】
本発明の電子写真用現像剤において、磁性キャリヤとともに用いられる絶縁性トナーに対して導電性磁性微粒子が外添されていることが好ましい。適当な導電性磁性微粒子としては、以下に列挙するものに限定されないけれども、鉄粉や、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト、マグヘマタイト等の微粒子を挙げることができる。これらの微粒子は、例えば、ＭＴＳ−００５ＨＤ、ＭＴＳ−０１０、ＷＡＴ−３０５Ｂ、ＥＰＴ−１００２（いずれも戸田工業社製）などとして商業的に入手可能である。これらの磁性微粒子は、単独で使用してもよく、さもなければ、必要に応じて、２種類もしくはそれ以上を混合して使用してもよい。
【００２３】
好ましくは、絶縁性トナーに外添されるべき導電性磁性微粒子は、マグネタイト及びフェライトの少なくとも１種を主成分として含有しているものであって、その電気抵抗は１０⁶ 〜１０¹⁰Ωcmであり、そしてその平均粒径は０．１〜１μm である。
本発明の現像剤において、絶縁性トナーに導電性磁性微粒子を外添するに際して、その磁性微粒子の外添量の変化に応じて前式（１）における電流Ｉ_Oが変化する。すなわち、磁性微粒子の外添量に比例して電流Ｉ_Oが増加する。磁性微粒子の絶縁性トナーに対する外添量は、好ましくは、０．１〜５重量％である。
【００２４】
本発明の現像剤において、上記したように絶縁性トナーに導電性磁性微粒子を外添することに加えて、この技術分野において必要に応じて行われているように、その他の外添剤、例えばシリカ微粉末、酸化チタン、チタン酸バリウム等の微粒子、フッ素微粒子、アクリル微粒子などを併用してもよい。適当なシリカ微粉末の一例を示すと、Ｒ−９７４（日本アエロジル社製）や、Ｈ−２０００、Ｈ−２０００／４、ＨＶＫ−２１５０及びＨＶＫ−２１５５（いずれもヘキスト社製）がある。
【００２５】
導電性磁性微粒子やその他の外添剤微粒子のトナーへの外添は、いろいろな手法に従って行うことができる。例えば、先に調製したトナーの表面に外添剤の微粒子を被覆することが好ましい。この微粒子被覆工程は、従来常用の手法に従って、例えば、ヘンシェルミキサーにトナーの粉末と外添剤の微粒子を適量で装填した後、所定の時間にわたって攪拌、混合を継続することによって、容易に微粒子の被覆を完了することができる。
【００２６】
本発明の電子写真用現像剤において、前記した絶縁性トナーとともに用いられる磁性キャリヤは、この技術分野において常用の磁性キャリヤをそのままあるいは必要に応じて組成等を調整した後に使用することができる。本発明の実施において有利に使用することのできる磁性キャリヤは、マグネタイト、フェライト及び鉄の少なくとも１種を主成分として含有している磁性粒子と、この磁性粒子の周囲を被覆した、１０〜３０ｄｙｎ／cmの臨界表面張力を有する樹脂材料を主成分とするコート層とから構成されるものである。
【００２７】
磁性キャリヤにおいてそのコアを構成する磁性粒子を被覆するコート層は、いろいろな樹脂材料から形成することができる。適当なコート樹脂としては、以下に列挙するものに限定されないけれども、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリエチレン樹脂等を挙げることができる。これらのコート樹脂は、単独で使用してもよく、さもなければ、必要に応じて、２種類もしくはそれ以上を混合して使用してもよい。また、上記した範囲の臨界表面張力を実現できる範囲内で、必要に応じて、これらのコート樹脂を、従来から使用されているコート樹脂、例えばアクリル樹脂、スチレンアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、イミド樹脂、アミド樹脂、ポリエチレン樹脂等と組み合わせて使用してもよい。コート樹脂は、熱可塑性であっても、あるいは熱硬化性であってもよい。また、このコート樹脂には、必要に応じて、例えば、カーボンブラック、酸化チタン等の抵抗調整剤、帯電制御剤などを添加してもよい。コート樹脂の臨界表面張力が上記した範囲の上限を上回ると、キャリヤのコート層にトナーが付着し易くなり、また、したがって、キャリヤを繰り返し使用するような場合、キャリヤ物性、例えば帯電量、電気抵抗等が変化することになる。換言すると、コート樹脂の臨界表面張力が大きい場合、現像剤を繰り返し使用すると、前記した式（１）に示す現像能力の条件を安定に維持することができなくなりやすい。本発明者らの調査によると、例えば、臨界表面張力が大きい場合、前式（１）の電流Ｉ_Oが小さくなりやすく、現像能力が低下することが確認されている。反対に、コート樹脂の臨界表面張力が上記した範囲の下限を下回った場合、キャリヤ基材、例えばマグネタイト、フェライト、鉄等のコアとの密着性が劣化し、コアからコート層が剥離し易く、また、繰り返しの使用により帯電量等が変化する傾向にあり、好ましくない。
【００２８】
磁性キャリヤは、広い範囲の電気抵抗及び平均粒径を有することができるというものの、好ましくは、１０³ 〜１０¹⁰Ωcmの電気抵抗及び４０〜２００μm の平均粒径を有している。磁性キャリヤの電気抵抗は、それが低すぎると、感光体ドラムの表面にキャリヤが付着してコロナ放電器等まで運ばれ、そして、ドラムに高電圧が印加されると、放電等によりドラムに傷が生じたりするため、好ましくない。また、高抵抗になればなるほど、前式（１）の電流Ｉ_Oが小さくなりすぎ、前式（１）の条件を満たしにくくなる。さらに好ましくは、キャリヤ電気抵抗を１０³ 〜１０⁷ Ωcmの範囲とするのがよい。磁性キャリヤの平均粒径は、もしもそれが４０μm を下回ると、感光体ドラム面にキャリヤが付着してしまうというような不都合を生じ、また、反対に２００μm を上回ると、前式（１）に示す範囲の現像能力を有する現像剤を得ることが困難になるであろう。
【００２９】
磁性キャリヤは、先に説明した絶縁性トナーの調製と同様、常用の技法を使用して調製することができる。例えば、樹脂及び必要に応じて帯電制御剤、導電性制御剤等を溶剤に溶解し、得られた溶液あるいは分散液をキャリヤ基材、例えば鉄粉、マグネタイト粉、フェライト粉等と混合し、そして、その後、例えばロータリードライ方式によりコーティングすることができる。このようにして得られる磁性キャリヤを、先に説明したようにして調製した絶縁性トナーとボールミル攪拌等により混合することにより、所期の現像剤を得ることができる。
【００３０】
本発明の電子写真用現像剤において、それに含まれる磁性キャリヤと絶縁性トナーの混合比は、所望とする結果、前式（１）の条件、その他の種々のファクタに応じて広く変更し得るというものの、一般に、磁性キャリヤのトナーに対する混合比が１〜２０重量％であることが好ましい。これは、キャリヤ量がトナー量に較べて少なすぎる場合、現像剤をマグネットロールで、静電潜像を現像する帯域まで搬送できなかったり、また、キャリヤとトナーが十分接触し、攪拌されることによって帯電しないため、現像剤をマグネットロールで搬送する際にトナーがキャリヤから分離し、装置内を汚染したりするというような不都合を生じるからである。また、反対にキャリヤ量が多すぎる場合、十分なトナーが静電潜像に供給されなくなるため、結果的に十分な印字濃度を得るための現像能力を得ることができないというような不都合が発生するからである。
【００３１】
本発明の電子写真用現像剤は、それを流動性に関して規定することもできる。本発明の現像剤は、好ましくは、０．３〜０．４の川北式流動性指数を有している。現像剤の流動性が極端に悪くなると、現像器の内部における現像剤の偏った分布が発生し、均一な現像を行うことができなくなる。また、現像剤の流動性が良くなりすぎると、前式（１）における電流Ｉ_Oが小さくなりすぎ、前式（１）の条件を満たしにくくなる。ここで、「川北式流動性指数」とは、多機能型粉体特性測定装置（セイシン企業社製マルチテスタＭＴ−１０００）を用いてタップ密度を求め、川北の式により流動性指数を算出した値であり、川北式についての詳細は、「材料」、第１４巻、１４４、７０２〜７１２頁（１９６５年）、粉体測定技術センター刊、を参照されたい。
【００３２】
本発明による電子写真用現像剤は、電子写真複写機、電子写真プリンタ、静電印刷機などの電子写真装置において静電潜像を現像するための現像剤として有利に使用することができる。したがって、本発明は、そのもう１つの面において、電子写真法に基づく画像形成方法にある。本発明による画像形成方法は、感光体上に電子写真法により形成された静電潜像を、現像ローラから搬送されてきた本発明の電子写真用現像剤で擦過して現像することを特徴としている。
【００３３】
本発明による画像形成方法は、いろいろな手順に従って有利に実施することができるというものの、好ましくは、次のような手順に従って実施することができる。なお、本発明方法の容易な理解のため、図１に概要を示す画像形成装置を併せて参照されたい。
先ず、光導電性感光体（絶縁体）１を用意する。感光体１は、好ましくは図示のようにドラムの形状とすることができ、また、この技術分野において常用のように、金属ドラムの表面にアモルファスシリコン、Ｓｅ−Ａｓ、光導電性有機物などの物質を被覆して使用することができる。本発明の実施に当たっては、特に高速印刷に対応するため、アモルファスシリコン感光体を有利に使用することができる。また、光導電性感光体１は、図示の矢印の方向に回転せしめられ、その際、その回転速度（周速）は、好ましくは、５００〜２０００mm／ｓである。
【００３４】
上記の周速で回転中の感光体１の表面に、帯電器２を使用して静電荷を付与する。この帯電プロセスは、コロナ帯電装置、接触帯電装置などを使用して行うことができる。引き続いて、帯電器２により静電的に帯電せしめられた感光体１に露光装置３から光像を照射して静電潜像を形成する。この潜像形成プロセスは、光源として蛍光灯、ハロゲンランプ等を使用した複写光学系、レーザ走査光学系などを使用して行うことができる。引き続いて、感光体１上の静電潜像を可視化する。この現像プロセスは、常用の乾式現像法のいずれかを使用することによって有利に行うことができる。図示の例では、現像器４の現像ローラ５によって現像剤６の必要量を感光体１の潜像保持面に搬送し、その場で擦過することによって現像を行っている。現像の完了後、感光体１の表面に形成されたトナー像を印刷媒体１０（ここでは紙を使用、搬送方向を矢印で図示）に転写し、付着させる。この転写プロセスは、転写器７上で、例えばコロナ転写法、ローラ転写法などによって行うことができる。最後に、印刷媒体１０上に弱い力で付着しているトナー像を強固に付着させる。この定着プロセスは、常用の熱ローラ定着、フラッシュ定着などによって行うことができ、図示の例では、この目的のためにフラッシュ定着器８が使用されている。フラッシュ定着器は、構造が比較的に簡単であり、装置のコンパクト化に寄与する；非接触の定着であるため、記録用紙の搬送が容易となるばかりか、現像時、画像の解像度が劣化されることもない；システムダウンにより定着器内に記録用紙が詰まっても、発火を生じることがない；記録用紙の材質や厚さに無関係に定着を行うことができ、従って、例えば粘着面を有する紙、プレプリント紙、厚さの異なる紙なども使用することができる；といった利点を得ることができる。定着の完了後、印刷媒体１０において印刷物１１が得られる。なお、図示の印刷媒体１０は長尺物であるけれども、用紙ホッパー等を使用することにより、普通紙なども同様に印刷することができる。
【００３５】
以上において本発明の具体的な態様を説明してきたけれども、引き続いて、従来の技術に較べて本発明が優れる点について、具体的に説明する。
第１に、印刷速度が速い装置、例えば、印刷速度が１０００mm／ｓ以上の電子写真装置においても、高い現像能力を得ることができ、また、これは、現像剤に用いられるキャリヤの電気抵抗をあまり低くしなくても可能である。従来から提案されているキャリヤの低抵抗化では、このような高速現像を行うためには、例えば、キャリヤの電気抵抗を１０² Ωcm程度まで低くしなければならなかった。これに対して、本発明の現像方法を使用すると、キャリヤの電気抵抗を、例えば、１０⁴ Ωcm程度まで低くすればよく、このため、キャリヤが光導電性感光体上の表面電荷に接触した際にも、表面電荷が現像剤に移行して、帯電不正を生じることがない。ちなみに、従来の現像方法では、帯電不正により、印字背景部にカブリ等が発生し、印字品質の劣化が発生した。また、キャリヤが光導電性感光体の表面に付着し、そしてその後、例えばコロナ帯電器等により高電圧が印加された場合においても、放電等によりドラムに傷が発生することもない。
【００３６】
第２に、現像剤のキャリヤを臨界表面張力の低いキャリヤとすることにより、トナーがキャリヤ表面に付着することによる帯電能力、電気抵抗等の物性変化を回避することができ、前式（１）の現像能力の条件を満たす限りにおいて、良好な印字を行うことができる。
【００３７】
【実施例】
以下、本発明をそのいくつかのの実施例を参照して説明する。しかし、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではないことを理解されたい。また、下記の実施例において本発明の現像剤を評価するため、キャリヤの電気抵抗及び臨界表面張力、現像剤の流動性、そして現像能力をそれぞれ下記のような手順に従って測定した。
キャリヤの電気抵抗：
体積１cm² のキャリヤを、磁束密度９５０ガウス及び磁界強度３４０Ｏｅの磁界が働いている電極面積１cm² の平行電極間に装填し、タッピングして緊密に詰め込んだ。次いで、１００Ｖの直流電圧を印加した時に流れる電流を電流計で測定し、測定された電流ｉ（Ａ）から式：Ｒ＝１００／ｉにより電気抵抗Ｒ（Ωcm）を求めた。
キャリヤの臨界表面張力：
金属板にキャリヤコート樹脂を塗布し、キャリヤ製造と同一の条件下で処理して試験片を調製した。得られた試験片の表面に、表面張力を異にする８種類の溶媒（水、グリセリン、ジメチルスルホキシド、ニトロメタン、クロロベンゼン、アセトニトリル、シクロヘキサン及びヘプタン）を滴下し、エルマゴニオメータ式接触角測定器で接触角を測定した。接触角の測定値から、ジスマンプロット（ＺｉｓｍａｎｎＰｌｏｔ）にて臨界表面張力（ｄｙｎ／cm）を求めた。
現像剤の流動性：
多機能型粉体特性測定装置（セイシン企業社製、マルチテスタＭＴ−１０００）によりタップ密度を求め、さらに川北の式により流動性指数を算出した。
現像能力（前式１を参照）：
各現像剤を電子写真プリンタ（富士通社製、Ｆ６７６０Ｄ）に搭載し、感光体と現像ローラ間を流れる電流Ｉ_Oを測定した。電流Ｉ_Oの測定のため、現像剤に印加する現像バイアス線に直列に電流計を接続した。ちなみに、以下に説明するように、現像剤１（図中、Ｎｏ．１として表示）では、印加された現像バイアスが２００Ｖの時、電流Ｉ_Oが１５０μＡであった。Ｃ_S＝３×１０^-6Ｆ、Ｌ＝４００mm、そしてυ＝１５００mm／ｓであることから、現像能力は８３Ｖであった。
例１：
現像剤１〜９の調製
１．トナーの調製
９０重量部のポリエステル樹脂〔重量平均分子量＝２５０００（ＧＰＣ、ポリスチレン換算値）、バインダ樹脂として〕に、７重量部の着色剤としてのカーボンブラック（ブラックパールズＬ、キャボット社製）及び３重量部の帯電制御剤としてのニグロシン染料（ボントロンＮ−０４、オリエント化学社製）を添加し、エクストルーダにより溶融温度１３０℃で３０分間溶融混練した。その冷却後に得られたトナー塊をロートプレックス粉砕機により磨砕したところ、平均粒径約２mmの粗粉砕トナーが得られた。次いで、得られた粗粉砕トナーをジェットミル（ＰＪＭ粉砕機、日本ニューマチック工業社製）を用いて微粉砕し、さらに微粉砕物を風力分級機（アルビネ社製）により分級した。正帯電性トナーが得られた。得られた正帯電トナーの粒径分布をコールカウンタ（ＴＡ−II、コールタ社製）により測定したところ、体積中心粒径は９μm であった。
【００３８】
さらに、上記のようにして調製したトナー１０重量部に対して、外添剤としてのマグネタイト微粉末（ＥＰＴ−１００２、戸田工業社製；電気抵抗＝１０⁸ Ωcm、平均粒径＝０．１３μm ）及び（又は）シリカ微粉末（ＨＶＫ−２１５０、ヘキスト社製）を下記の第１表に記載の混合比率（重量％）で添加し、ヘンシェルミキサで５分間にわたって混合した。マグネタイト微粉末及び（又は）シリカ微粉末が表面を被覆した非磁性トナー１〜９が得られた。

２．キャリヤの調製
キャリヤ１〜９を下記の第２表に記載するようにコート樹脂及び基材（コア）と組み合わせて調製した。得られた磁性キャリヤ１〜９のそれぞれについて上記した手順に従って電気抵抗（Ωcm）及び臨界表面張力（ｄｙｎ／cm）を測定したところ、次の第２表に記載のような結果が得られた。また、得られたキャリヤの平均粒径（μm ）も併せて記載する。

３．現像剤の調製
上記したトナー１及びキャリヤ１をボールミルを使用して十分に混合し、現像剤１を調製した。また、残りのトナー及びキャリヤについても、同一の番号どうしの組み合わせでボールミルすることによって、現像剤２〜９を調製した。
【００３９】
次いで、得られた現像剤１〜９のそれぞれについて上記した手順に従って流動性及び現像能力（Ｖ）を測定したところ、次の第３表に記載のような結果が得られた。また、現像剤の印刷特性（現像量、カブリの有無）ならびに判定結果も併せて記載する。

次いで、上記した結果のうち現像剤の現像能力（Ｖ）を印刷用紙上のトナー付着量（mg／cm² ）とともにグラフにプロットした。図２に示すようなグラフが得られた。このグラフから明らかなように、前式（１）で求められる値により、トナー付着量、すなわち、現像能力の大きさが変化し、前式（１）で求められる値を１０Ｖより大、１００Ｖ未満とすることにより、トナーの付着量を０．５mg／cm² 以上とすることができる。前式（１）の値が上記の範囲を上回ると、印字背景部においてカブリが発生し、良好な印字が得られず、また、反対に上記の範囲を下回ると、十分な現像能力を得ることができない。
例２：
現像剤１０〜１２の調製
前記例１に記載の手法を繰り返して現像剤を調製した。しかし、本例では、トナー及びキャリヤを下記の第４表及び第５表に記載のような組成及び特性とし、また、特性測定のための電子写真プリンタとして、Ｆ６７１２Ｅ（富士通社製）を使用した。得られた結果を下記の第６表に示す。

【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、アモルファスシリコン感光体上に形成した静電潜像に絶縁性トナーを反転現像する電子写真装置において、印字背景部にカブリがなく、印字濃度が高い、良好な印字特性を得ることができる。特に、１０００mm／ｓ以上の高速印字を行う現像装置において、安定して、良好な印字を行うことが可能になる。また、感光体のドラムにキャリヤが付着した時においても、ドラムに傷が付くのを防止することができる。さらに、フィルミング等によるキャリヤ特性の変化が少なく、連続印刷において、安定した現像を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現像剤を使用した画像形成装置の１構成例を示した略示図である。
【図２】現像剤の現像能力とトナー付着量の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…光導電性感光体
２…帯電器
３…露光装置
４…現像器
５…現像ローラ
６…現像剤
７…転写器
８…フラッシュ定着器
１０…印刷媒体
１１…印刷物

Claims

露光により静電潜像を形成可能なアモルファスシリコン感光体と、該感光体上に形成された静電潜像を擦過し、現像する磁性２成分現像剤と、前記現像剤を搬送する現像ローラを備えた現像器を有する電子写真装置であって、前記現像剤が、
磁性キャリヤと絶縁性トナーの２成分から構成されており、そして上記現像に供したとき、次式（１）：

〔式中、Ｌは感光体の幅（ｍ）、υは感光体の周速（mm／ｓ）、Ｃ_S は、現像時に感光体上に静電潜像を形成するために付着された現像剤の、感光体の単位面積当たりの静電容量（Ｆ／m²）であり、そしてＩ_O は、前記感光体を均一に帯電させた後であって潜像形成のための露光を行う前において前記感光体と現像ローラ間に流れる電流（Ａ）である〕でありかつυ≧５００mm／ｓであることを特徴とする電子写真装置。
前記トナーに導電性磁性微粒子が外添されていることを特徴とする請求項１に記載の電子写真装置。
前記トナーが５〜１５μm の平均粒径を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子写真装置。
前記磁性微粒子が、マグネタイト及びフェライトの少なくとも１種を主成分として含有しているものであって、１０⁶ 〜１０¹⁰Ωcmの電気抵抗及び０．１〜１μm の平均粒径を有していることを特徴とする請求項２又は３に記載の電子写真装置。
前記磁性微粒子の前記トナーに対する外添量が０．１〜５重量％であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の電子写真装置。
前記磁性キャリヤが、マグネタイト、フェライト及び鉄の少なくとも１種を主成分として含有している磁性粒子と、該磁性粒子の周囲を被覆した、１０〜３０ｄｙｎ／cmの臨界表面張力を有する樹脂材料を主成分とするコート層とを含んでいることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子写真装置。
前記磁性キャリヤが、１０³ 〜１０¹⁰Ωcmの電気抵抗及び４０〜２００μm の平均粒径を有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子写真装置。
前記磁性キャリヤの前記トナーに対する混合比が１〜２０重量％であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電子写真装置。
前記現像剤が、０．３〜０．４の川北式流動性指数を有していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電子写真装置。
前記感光体が５００〜２００００mm／ｓの周速で回転することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の電子写真装置。