JP2001013737A - 電子写真装置 - Google Patents

電子写真装置

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JP2001013737A
JP2001013737A JP18611999A JP18611999A JP2001013737A JP 2001013737 A JP2001013737 A JP 2001013737A JP 18611999 A JP18611999 A JP 18611999A JP 18611999 A JP18611999 A JP 18611999A JP 2001013737 A JP2001013737 A JP 2001013737A
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toner
developer
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magnetic
carrier
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JP18611999A
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Kenji Okado
岡戸  謙次
Marekatsu Mizoe
希克 溝江
Fumihiro Arataira
文弘 荒平
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Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高画質及び高耐久性の電子写真装置を提供す
る。 【解決手段】 電子写真感光体の周囲に、該電子写真感
光体に接触配置された帯電部材を有する帯電手段、露光
手段、現像手段及び転写手段を、この順に有する電子写
真装置において、該帯電部材が、104〜109Ωcmの
体積抵抗値を有し、その表面に、少なくともアミノ基を
有する化合物を有する磁性粒子からなり、該現像手段
が、非磁性トナーと磁性キャリアとを混合した現像剤を
有し、該磁性キャリアが、その表面に、少なくともアミ
ノ基を有する化合物を有する磁性キャリアからなり、該
転写手段と帯電手段との間、及び帯電手段と現像手段と
の間に、転写後の電子写真感光体上に残留するトナーを
回収し貯蔵するクリーニング手段を有さないことを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式、静
電記録方式等の複写機、プリンタ、記録画像表示装置、
ファクシミリなどの画像形成装置に使用される電子写真
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、電子写真方式などの画像形成
装置では、像担持体上に静電潜像を形成し、その潜像を
現像装置により現像剤を用いて現像することを行ってい
る。
【0003】現像装置は、現像剤を担持して像担持体の
表面近傍に搬送する現像剤担持体を有し、像担持体の表
面近傍に搬送された現像剤により、現像剤担持体と像担
持体との間に交互(交番)電界を印加しながら静電潜像
を現像し、潜像を可視化する。一般に、像担持体には感
光ドラムが、現像剤担持体に現像スリーブが用いられる
ことが多い。
【0004】上記の現像方法として、たとえばキャリア
粒子とトナー粒子とからなる2成分現像剤により、内部
に磁石を配置した現像スリーブの表面に磁気ブラシを形
成させ、微小間隙を保持して対向させた感光ドラムにこ
の磁気ブラシを摺擦または近接させ、そして現像スリー
ブと感光ドラムとの間(S−D間)に交互電界を印加さ
せることにより、現像スリーブと感光ドラムとの間での
トナー粒子の転移及び逆転移を繰り返して、感光ドラム
上の潜像を現像させるいわゆる磁気ブラシ現像法が知ら
れている(たとえば特開昭55−34060号、同59
−165082号公報を参照)。
【0005】上記の2成分磁気ブラシ現像用の現像装置
は、主として図2に示すように構成されている。図2に
おいて、符号105は2成分磁気ブラシ現像用の現像装
置101の現像容器で、現像容器105内には非磁性ト
ナーと磁性キャリアとを混合した2成分現像剤103が
収容されている。現像容器105は、感光ドラム100
と対面した箇所に開口部を有し、この開口部に、内側に
マグネットローラ107が固定配置された現像スリーブ
109が、感光ドラム100と所定の間隙を開けて近接
置されている。現像容器105の現像スリーブ109上
方の部分には、現像スリーブ109上に担持した現像剤
の層厚を規制して、現像スリーブ109の表面に現像剤
の薄層を形成する規制ブレード111が配置されてい
る。現像容器105内の略下半分は、現像スリーブ10
9の方向に突出した隔壁113により現像室R1、撹拌
室R2に区画され、それぞれ現像剤搬送スクリュー11
5、117が設置されている。撹拌室R2の上方には、
補給用トナー119を収容したトナー貯蔵室R3が設置
され、貯蔵室R3の下部には補給口121が設けられて
いる。
【0006】現像スリーブ109は、感光ドラム100
との対向部が感光ドラム100と同方向に移動する向き
の順方向に回転される。現像スリーブ109は、マグネ
ットローラ107の作用により現像容器105内の2成
分現像剤103を担持して、回転により感光ドラム10
0に搬送する。現像スリーブ109上の現像剤が、感光
ドラム100に接触する状態で現像できるように、現像
スリーブ109と感光ドラム100と間の間隙(現像領
域)125が設定されている。現像の際、バイアス電源
123により現像スリーブ109と感光ドラム100と
の間に、直流電圧と交流電圧とを重畳した現像バイアス
が印加される。
【0007】現像剤搬送スクリュー115は回転するこ
とによって、現像室R1内の現像剤を撹拌しながら現像
スリーブ109の長手方向に沿って一方向に搬送する。
隔壁113には図の手前側と奥側に図示しない開口が設
けられており、スクリュー115によって現像室R1の
一方に搬送された現像剤は、その一方側の隔壁113の
開口を通って撹拌室R2に送り込まれ、現像剤搬送スク
リュー117に受け渡される。スクリュー117の回転
方向はスクリュー115と逆で、撹拌室R2内の現像
剤、現像室R1から受け渡された現像剤及びトナー貯蔵
室R3から補給されたトナーを撹拌、混合しながら、ス
クリュー115とは逆方向に撹拌室R2内を搬送し、隔
壁113の他方の開口を通して現像剤を撹拌室R1に送
り込み、現像剤搬送スクリュー115に受け渡す。
【0008】現像容器105内の2成分現像剤103の
トナー濃度、つまりトナーとキャリアの混合比(T/C
比)は、トナー貯蔵室R3の下部の補給口121からト
ナー119を、現像により消費されたトナーに見合った
量で落下補給することにより、一定に保たれている。
【0009】この現像容器105内現像剤のT/C比の
検知及び維持には、従来種々の方法が提案され実用化さ
れている。たとえば、感光ドラム100の周辺に光学式
の濃度センサーを設置し、感光ドラム100上の潜像を
現像したトナー像に光を当て、このときの透過光あるい
は反射光からトナー像の濃度を検知してトナー補給量を
調整し、これによりT/C比を一定に維持する。あるい
は、現像スリーブ109上に光学式の濃度センサーを設
置し、現像スリーブ109上に担持された現像剤に光を
当てたときの反射光からT/C比を検知して、トナー補
給量を調整する。
【0010】しかし、前者の感光ドラム100上のトナ
ー像の濃度検知を基に現像容器105内現像剤のT/C
比を維持する方法は、転写機や画像形成装置の小型化に
ともない、センサーを設置するスペースが確保できなく
なる問題がある。後者の現像スリーブ109上の現像剤
のT/C比検知から容器105内現像剤のT/C比を維
持する方法は、トナー飛散等によりセンサーが汚れる場
合があり、現像スリーブ上現像剤のT/C比を正確に検
知できなくなる。
【0011】これに対し、現像容器105中にコイルセ
ンサー127を設置し、コイルセンサー近傍の一定体積
の現像剤の見かけの透磁率をコイルのインダクタンスを
利用して検出し、その透磁率の変化から現像剤のT/C
比を検知し、トナー補給量を調整する方法がある。
【0012】コイル方式のトナー濃度検知センサーを利
用した方法では、たとえば一定体積内の現像剤の透磁率
が大きくなった場合、その一定体積内の現像剤のT/C
が低くなったこと、つまり現像剤のトナー濃度が減った
ことを意味するので、トナーの補給を開始する。逆に一
定体積内の現像剤の透磁率が小さくなった場合、その一
定体積内の現像剤のT/Cが大きくなったこと、つまり
現像剤のトナー濃度が増したことを意味するので、この
ときはトナー補給を停止する。以上のようなシーケンス
に基づきT/C比を制御する。
【0013】このコイル方式のトナー濃度検知センサー
は、センサー単体のコストも安価なことに加え、上記の
ようなスペースの問題、トナー飛散によるセンサーの汚
れの影響を受けないため、T/C比検知手段(ひいては
濃度制御装置)は、低コスト、小スペースの複写機ある
いは画像形成装置にとって最適である。
【0014】しかしながら、コイル方式のトナー濃度検
知センサーの場合、現像容器105内の現像剤のかさ密
度が何らかの影響により変化すると、現像剤の見かけの
透磁率も変化するので、容器105内現像剤のT/C比
が一定なのに、センサー出力が変わってしまう。その結
果、現像剤中のトナーが減っていないのに、トナーが減
ったことを示す信号が出力されて、トナー補給が開始さ
れたり、あるいは現像剤中のトナーが減っているにもか
かわらず、トナーが減ったことを示す信号が出力され
ず、トナー補給が開始されない事態を生じる。
【0015】前者の場合には、トナーの過補給が生じて
画像濃度が濃くなったり、トナー量増加にともなう現像
剤量の増加により、現像剤が現像容器105から溢れた
り、現像剤中のトナー比率の増加にともないトナーの帯
電量が低下し、トナーが飛散したり等の問題を引き起こ
す。後者の場合は、現像剤中のトナー量減少による画像
劣化、画像の濃度薄、あるいはトナーの帯電量増加によ
る画像の濃度薄等の問題を引き起こす。
【0016】上記の現像剤のカサ密度の変化は、特にク
リーナーレスシステムにおいて、転写残トナーが現像領
域で現像容器に回収される際に、転写残トナーの帯電が
低いあるいは逆極性の場合、また、接触帯電部材として
磁性粒子を使用した場合、磁性粒子が感光体に付着し、
現像領域で現像容器に回収された際に、磁性粒子と磁性
キャリアの帯電付与能が異なる場合に影響を受けやす
い。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
の如き問題点を解決した電子写真装置を提供することに
ある。
【0018】すなわち、本発明の目的は、多数枚の連続
プリントを行っても、画像濃度の変化及びライン再現性
の低下を生じない電子写真装置を提供することにある。
【0019】本発明のさらなる目的は、鮮明な画像特性
を有し、かつ、ハーフトーンのガサツキのない電子写真
装置を提供することにある。
【0020】本発明の別の目的は、環境によらず画像濃
度が安定しかつカブリのない耐久安定性に優れた電子写
真装置を提供することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、帯電用磁
性粒子、特にクリーナーレスシステムに使用される帯電
用磁性粒子として、少なくともアミノ基を有する化合物
を表面に有する磁性粒子を使用することによって上記課
題が解決されることを見い出し、本発明を完成した。
【0022】本発明は、電子写真感光体の周囲に、該電
子写真感光体に接触配置された帯電部材を有する帯電手
段、露光手段、現像手段及び転写手段を、この順に有す
る電子写真装置において、該帯電部材が、104〜109
Ωcmの体積抵抗値を有し、その表面に、少なくともア
ミノ基を有する化合物を有する磁性粒子を含み、該現像
手段が、非磁性トナーと磁性キャリアを混合した現像剤
を有し、該磁性キャリアが、その表面に、少なくともア
ミノ基を有する化合物を有する磁性キャリアからなり、
該転写手段と帯電手段との間、及び帯電手段と現像手段
との間に、転写後の電子写真感光体上に残留するトナー
を回収し貯蔵するクリーニング手段を有さないことを特
徴とする電子写真装置(以下、本発明装置ともいう)を
提供する。
【0023】本発明装置においては、現像手段が、非磁
性トナーと磁性キャリアを混合した現像剤を収容すると
ともに、現像剤を、電子写真感光体の像担持面と対向し
た現像部へ搬送し、現像剤を像担持面上に形成された静
電潜像の現像に供する、内側に磁石が非回転に配置され
た回転する現像剤担持体と、前記現像剤担持体上に担持
された現像剤の層厚を規制して、現像に供する現像剤の
量を調節する、現像剤担持体に対した規制部材とを有す
る現像容器に、現像剤トナー濃度制御装置の濃度検知手
段を備え、前記検知手段はコイルセンサーであって、コ
イルのインダクタンスを利用して現像容器内の現像剤の
見かけの透磁率の変化から、現像容器内の現像剤のトナ
ー濃度を検知する現像装置からなることが好ましい。
【0024】また、本発明装置においては、前記現像剤
担持体の回転方向が、像担持面と対向した現像部で像担
持面の移動方向と逆方向に前記現像剤担持体の表面が移
動する向きであり、前記規制部材を現像剤担持体の下方
に配置したものであることが好ましい。
【0025】現像手段は、好ましくは、反転現像手段で
ある。
【0026】アミノ基を有する化合物は、好ましくは、
アミノ基を有するカップリング剤である。磁性粒子と磁
性キャリアの表面は同一のアミノ基を有するカップリン
グ剤を有することが好ましい。カップリング剤の中心元
素は、好ましくは、ケイ素である。
【0027】磁性キャリアは、好ましくは、15〜45
μmの50%粒径、20〜50Am 2/kgの飽和磁
化、及び5〜200エルステッドの保持力を有する。
【0028】磁性キャリアは、また、好ましくは、下記
式(I)で示される化合物を結着樹脂中に分散して行う
重合法によって製造された球状キャリアである。
【0029】(Fe34a(C)b (I) [式中、CはFe23、Al23、SiO2、CaO、
SrO、MgO、Li2O、MnOまたはそれらの混合
物を示し、a、bは重量比を示し、かつ条件 0.2≦a≦0.8、a+b≦1 を満足する。]
【0030】磁性キャリアの体積抵抗値は、好ましく
は、1010〜1015Ωcmである。
【0031】電子写真感光体の表面層は、108〜10
15Ωcmの体積抵抗率を有することが好ましい。
【0032】
【発明の実施の形態】本発明装置は、磁性粒子がその表
面に少なくともアミノ基を有する化合物(以下、アミノ
基含有化合物ともいう)を有することを特徴とする。本
発明は如何なる理論にも拘束されるものではないが、こ
の特徴により本発明の効果が得られる理由は次のように
推定される。
【0033】本発明においては、その表面に、アミノ基
含有化合物を有する磁性粒子によって、転写電界を受け
て帯電量の低下した、あるいは逆極性に帯電した転写残
トナーを回収し、磁性キャリアと接触させることで、回
収トナーの帯電性を高め、回収トナーを感光体上に戻
す。このとき、磁性粒子表面にアミノ基含有化合物がな
いと、瞬時に回収トナーの帯電性を高め、回収トナーを
感光体上に戻すことが困難になる。この場合、現像容器
には低トリボのトナーが回収されることになり、現像剤
のカサ密度が大きくなり、トナーが過補給されやすくな
る。結果としてトナー濃度が上がり、トナー帯電量も下
がり、トナー飛散、カブリ等が生じやすくなる。
【0034】特に本発明に好ましく用いられる、小粒
径、低磁気力さらには、重合法による球状磁性キャリア
においては、現像容器内で、帯電付与のための強いシュ
アをかけることが期待できずに上記現象がより顕著にな
ってしまう。
【0035】すなわち、帯電用磁性粒子、特にクリーナ
ーレスシステムに使用される帯電用磁性粒子において
は、転写残トナーの摩擦帯電を促進するような構成が求
められる。本発明においては、帯電用磁性粒子がその表
面にアミノ基含有化合物を有することによって、転写残
トナーの摩擦帯電を促進する優れた構成が提供されるも
のと考えられる。
【0036】特に好ましいアミノ基含有化合物として
は、同一分子内に、加水分解可能な基と、アミノ基を有
する炭化水素基(通常には炭素数2〜20)とを有し、
ケイ素、アルミニウム、チタン、及びジルコニウムなど
の中心元素にそれらの基が結合しているカップリング剤
が挙げられる。好ましいカップリング剤は、ケイ素を中
心元素とするシランカップリング剤である。
【0037】この構成を含むことによる効果としては、
摩擦帯電的な面ではアミノ基の電子供与性により特に転
写残トナーに負極性を無理なく付与することが可能とな
ることが挙げられる。
【0038】アミノ基の水素原子は一つが炭化水素基に
より置換されていてもよいし、両方とも炭化水素基によ
り置換されていてもよい。アミノ基を置換する炭化水素
基としては、フェニル基などのアリール基、メチル基、
エチル基、n−ブチル基などのアルキル基(通常には炭
素数1〜6)が挙げられる。この炭化水素基はアミノ基
を有していてもよい(例えば、アミノエチル基)。
【0039】加水分解可能な基としては、例えば、比較
的親水性の高い、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ
基及びプトキシ基などのアルコキシ基などが用いられ
る。その他、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、ハロ
ゲン及びこれらの変性体なども用いられる。加水分解可
能な基は一分子中に複数存在してもよい。
【0040】また、炭化水素基と中心元素との結合形態
においては、カルボン酸エステル、アルコキシ、スルホ
ン酸エステル及び燐酸エステル構造を介して、あるいは
ダイレクトに結合していてもよい。更に炭化水素基の構
造中に、エーテル結合、エポキシ基などの官能基を含ん
でもよい。アミノ基は、炭化水素基の、中心元素と反対
の末端炭素原子に結合していることが好ましい。
【0041】アミノ基を含有するシランカップリング剤
の具体例を以下に示す。
【0042】
【化1】
【0043】これらのアミノ基含有化合物は一種を単独
でまたは二種以上を組み合わせて使用することができ
る。
【0044】また、アミノ基含有化合物の存在量として
は、アミノ基含有化合物をも含む帯電用磁性粒子全質量
に対し0.0001重量%以上0.5重量%以下が好ま
しい。0.0001重量%より少ないとアミノ基含有化
合物の効果が見られないことがあり、0.5重量%を超
えると該帯電用磁性粒子の流動性が悪化し実用に適さな
いことがある。この意味で、更に好ましくは、0.00
1重量%以上0.2重量%以下の処理量が好ましく使用
できる。
【0045】存在量は、帯電用磁性粒子の加熱減量で評
価することができ、加熱減量は、0.5重量%以下であ
ることが好ましく、更に好ましくは、0.2重量%以下
である。ここで加熱減量とは、熱天秤による分析におい
て、窒素雰囲気の中での、温度150℃から800℃ま
での重量減少分である。
【0046】磁性粒子表面に被覆層を形成する方法とし
ては、被覆組成物を適当な溶媒に溶解し、得られる溶液
中に磁性粒子を浸漬し、しかる後に、脱溶媒、乾燥、高
温焼付けする方法、あるいは磁性粒子を流動化系中で浮
遊させ、前記被覆組成物の溶解した溶液を噴霧・塗布
し、乾燥、高温焼付けする方法、単に磁性粒子と被覆組
成物の粉体または水系エマルションとを混合する方法等
がいずれも使用できる。
【0047】本発明において好ましく用いられる方法と
しては、ケトン類、アルコール類等の極性溶媒を5重量
%以上、好ましくは20重量%以上含む有機溶媒100
重量部中に水を0.1〜5重量部、好ましくは0.3〜
3重量部含有させた混合溶媒を使用する方法が、カップ
リング剤を加水分解しながら磁性粒子に強固に付着させ
るために好ましい。水が0.1重量部未満では、カップ
リング剤の加水分解反応が十分に行われず、磁性粒子表
面への薄くかつ均一な被覆が難しくなることがあり、5
重量部を超えると、反応制御が難しくなり、逆に被覆強
度が低下してしまうことがある。
【0048】磁性粒子がアミノ基含有化合物を表面に有
することは、TOF−SIMS(飛行型2次イオン質量
計)で被覆最表面層の分析を行うことで確認できる。こ
の分析により、含窒素材料のN、カップリング剤の中心
金属であるTiやSiを元素イオンとして検出できる。
更には、フラグメントイオン種の検出から示性式が判明
する。例えば、m/z=147,175,191のピー
クはアミノシランを示すことが確認されている。
【0049】さらにアミノ基含有化合物の他に、炭素原
子が3個以上、好ましくは6個以上30個以下直鎖状に
連なるアルキル基を有するカップリング剤を併用するこ
とが好ましい。これは長鎖アルキル基であれば機械的、
熱的な負荷に対して耐性が向上し、摩擦帯電という観点
で長期にわたって変化が少なくなるためである。炭素数
は3個未満であると、上記本発明の顕著な効果を得にく
くなり、また、30個を超えると、溶剤に不溶となる傾
向にあり、磁性粒子表面に均一に処理することが難しく
なり、さらに処理された磁性粒子の流動性が悪化し、帯
電付与性が不均一となる傾向にある。
【0050】上記カップリング剤としては、同一分子内
に、加水分解可能な基と、上記アルキル基とを有し、ケ
イ素、アルミニウム、チタン、及びジルコニウムなどの
中心元素にそれらの基が結合しているカップリング剤が
挙げられる。
【0051】加水分解可能な基としては、例えば、比較
的親水性の高い、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ
基及びイソプロポキシ基などのアルコキシ基などが用い
られる。その他、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、
ハロゲン及びこれらの変性体なども用いられる。加水分
解可能な基は一分子中に複数存在してもよい。
【0052】また、上記アルキル基と中心元素との結合
形態においては、カルボン酸エステル、アルコキシ、ス
ルホン酸エステル及び燐酸エステル構造を介して、ある
いはダイレクトに結合していてもよい。上記アルキル基
は一分子中に複数存在してもよい。
【0053】上記カップリング剤の具体例としては、イ
ソプロポキシトリイソステアロイルチタネート、ジヒド
ロキシビス(ラクタト)チタン、ジイソプロポキシビス
(アセチルアセトナト)チタン等のチタネート系カップ
リング剤、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピ
レート等のアルミニウム系カップリング剤、ジメチルア
ミノプロピルトリメトキシシラン、n−オクタデシルジ
メチルメトキシシラン、n−ヘキシルトリエトキシシラ
ン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、n−オク
タデシルトリメトキシシラン等のシラン系カップリング
剤等が挙げられる。
【0054】上記カップリング剤の存在量としては、ア
ミノ基含有化合物及びこのカップリング剤をも含む帯電
用磁性粒子全質量に対し、0.0001重量%以上0.
5重量%以下が好ましい。
【0055】本発明においては、基本的に帯電用磁性粒
子の表面は、アミノ基含有化合物さらに必要に応じて前
述のカップリング剤にて処理されることが好ましいが、
微量の樹脂成分をコートすることも可能である。この場
合、アミノ基含有化合物の量に比して、同等程度以下の
量が好ましい。
【0056】また、樹脂をコーティングした帯電用磁性
粒子との併用も可能である。その場合の混合比率は、樹
脂コート磁性粒子が帯電部材中の全磁性粒子重量に対し
て50重量%以下が好ましい。50重量%を超えると本
発明の帯電用磁性粒子の効果が薄れることがあるからで
ある。
【0057】本発明に使用できる磁性粒子は、その体積
抵抗値が1×104Ωcm以上1×109Ωcm以下であ
る。1×104Ωcmより低いと、ピンホールリークを
起こす傾向にあり、1×109Ωcmを超えると、感光
体の帯電が不十分となり易い。
【0058】本発明における帯電用磁性粒子は、アミノ
基含有化合物の処理量が、0.5重量%以下、好ましく
は0.2重量%以下で十分であるので、表面処理しない
磁性粒子とほぼ同等の抵抗値が得られるため、導電性粒
子分散樹脂を用いる場合などに比べて製造上の安定性、
品質の安定性が高い。
【0059】本発明に用いられる帯電用磁性粒子のコア
となる磁性粒子としては、ストロンチウム、バリウム及
び希土類などの所謂ハードフェライト、またはマグネタ
イト、銅、亜鉛、ニッケル、マンガン、マグネシウム、
カルシウム及びリチウムなどのフェライトが用いられ
る。
【0060】磁性粒子の体積抵抗値は、図5に示すセル
Aに、測定対象の磁性粒子33を充填し、該磁性粒子に
接するよう電極31及び32をガイドリング33に沿っ
て配置し、該電極間に電源装置36により電圧を印加
し、電圧計35によりその時の電圧を、電流計34によ
りその時流れる電流を測定することで得られる抵抗値で
ある。測定条件は、温度23℃、相対湿度65%の環境
で充填磁性粒子と電極との接触面積が2cm2、厚み
(d)が1mm、上部電極荷重が10kg、印加電圧が
100Vである。
【0061】本発明における帯電用磁性粒子の平均粒径
は通常には5〜100μm、より好ましくは5〜50μ
m、さらに好ましくは5〜35μmが良い。上記平均粒
径が5μmより小さい場合、帯電性は良好であるが、拘
束力が低下し、結果として現像容器への混入などが生
じ、現像時に潜像を乱す原因となることがある。一方、
100μmより大きいと、磁性ブラシ粒子の穂が粗い状
態となり、帯電ムラなどが生じやすく、画質劣化が起き
易くなる。
【0062】磁性粒子の平均粒径は、レーザー回折式粒
度分布測定装置HELOS(日本電子製)を用いて、
0.5μm〜200μmの範囲を32対数分割して測定
するこによって得られる体積50%メジアン径である。
【0063】本発明においては、使用されるトナーと帯
電部材の磁性粒子との間の摩擦帯電性においても好まし
い範囲があり、帯電用磁性粒子100重量部に対して、
使用されるトナー7重量部の割合にて測定されるトナー
のトリボ値が、感光体の帯電極性と同じであり、その絶
対値が通常には1〜90mC/kg、好ましくは5〜8
0mC/kg、更に好ましくは10〜40mC/kgで
ある。この範囲であると、トナーの取り込みと掃き出し
及び感光体の帯電の特性に対し、特に良好な特性を示
す。
【0064】トナーの摩擦帯電量の測定法を以下に示
す。測定装置概略を図6に示す。
【0065】23℃、相対湿度60%環境下、測定する
磁性粒子40gにトナー2.8gを加えた混合物を50
〜100ml容量のポリエチレン製の瓶に入れ150回
手で震盪する。次いで、底に500メッシュのスクリー
ン53のある金属製の測定容器52に前記混合物0.5
gを入れ、金属製のフタ54をする。この時の測定容器
52全体の重量を秤りW1(kg)とする。次に吸引機
(測定容器52と接する部分は少なくとも絶縁体)にお
いて、吸引口57から吸引し風量調節弁56を調節して
真空計55の圧力を250mmAqとする。この状態で
3分間吸引を行い現像剤を吸引除去する。この時の電位
計59の電位をV(ボルト)とする。ここで58はコン
デンサーであり容量をC(mF)とする。また吸引後の
測定機全体の重量を秤りW2(kg)とする。この現像
剤のトリボ値(mC/kg)は、通常下式の如く計算さ
れる。
【0066】
【数1】 摩擦帯電量(mC/kg)=CV/(W1−W2)
【0067】但し、本発明に用いられる磁性粒子は、粒
径が細かいので、500メッシュのスクリーンでも相当
量メッシュを抜けてしまうため、メッシュを抜けた磁性
粒子については、トナーの摩擦帯電量とキャンセルする
と考え、本発明においては、補正を含んだ以下の式の如
く計算される。
【0068】あらかじめ秤量された磁性粒子の重量をM
1、トナーをM2とし、この混合物のうちM3を500
メッシュのスクリーン53のある金属製の測定容器52
に入れたとき、
【数2】摩擦帯電量(mC/kg)=CV/{M3×M
2/(M1+M2)} である。
【0069】本発明の電子写真装置においては、感光体
に接触する帯電部材として磁気ブラシを用いるが、帯電
手段の構成としては、帯電用磁性粒子保持部材として、
マグネットロール、または、内部にマグネットロールを
持つ導電性スリーブを用い、その表面に磁性粒子を均一
にコーティングしたものが好適に用いられる。
【0070】帯電用磁性粒子保持部材と感光体との間の
最近接ギャップは、0.3mm〜2.0mmが好ましく
用いられる。0.3mmより近くなると印加電圧によっ
ては、帯電用磁性粒子保持部材の導電性部分と感光体と
の間にリークを生じ、感光体にダメージを与えることが
ある。
【0071】該帯電用磁気ブラシの移動方向は、感光体
の移動方向に対して、その接触部分において順、逆を問
わないが、転写残りのトナーの取り込み性及び帯電均一
性の観点からは逆方向に移動するのが好ましい。
【0072】該帯電用磁性粒子保持部材に保持される帯
電用磁性粒子の量は、好ましくは50〜500mg/c
2、更に好ましくは100〜300mg/cm2であ
る。この範囲であると、特に安定した帯電性を得ること
ができる。
【0073】帯電部材に印加する帯電バイアスは、本発
明においては注入帯電法を用いるので、直流成分のみで
も構わないが、若干の交流成分を印加すると画質の向上
が見られるので好ましい。直流成分は得ようとする感光
体の表面電位と同じ電圧で良いが、絶対値が若干大きい
方が好ましい。交流成分としては、装置のプロセススピ
ードにもよるが、100Hz〜10kHz程度の周波数
で、印加交流成分のピーク・ピーク間電圧は、1000
V程度以下、より好ましくは、700V以下で絶対水分
量に応じて変化させることが好ましい。1000Vを超
えると印加電圧に対して感光体上に電位が生じるので、
潜像面が電位的に波打ち、カブリや濃度薄を生じること
がある。印加する交流成分の波形は、サイン波、矩形波
及び鋸波などが使用できる。
【0074】また、帯電容器内に余分の帯電用磁性粒子
を保持し、循環させてもよい。
【0075】なお、本発明において、磁気ブラシにより
転写残トナーをちらすことができるので、転写残トナー
が露光による静電潜像の形成に悪影響を及ぼすこともな
い。
【0076】上記構成によって、コイル方式のトナー濃
度検知センサーにより2成分現像剤のトナー濃度を検知
して、現像剤のトナー濃度を制御する現像装置におい
て、転写残トナーのリユース等に起因した現像剤のカサ
密度の変化を抑えて、検知センサーにより現像剤のトナ
ー濃度を正確に検知して、良好な濃度制御を達成した現
像装置の提供が可能になった。
【0077】図1は、本発明に使用される現像手段の一
実施態様を示す概略図である。現像装置1は、非磁性ト
ナーと磁性キャリアとを混合した2成分現像剤3を収容
した現像容器5を備え、現像容器5の感光ドラム100
と対面した開口部に、現像スリーブ9が感光ドラム10
0と所定の間隙を開けて近接置されている。現像スリー
ブ9の内側にはマグネットローラ7が固定配置される。
マグネットローラ7は、磁極N1、S1、N2、N3、
S2を有する。
【0078】また現像スリーブ9には規制ブレード11
が所定の間隙で近接配置されている。本発明によれば、
この規制ブレード11は、現像剤3の劣化等を抑え、こ
れに起因した現像剤のカサ密度の変化を抑制できるよう
にするために、現像スリーブ9の下方位置に配置してい
る。
【0079】現像容器5内の略下半分は、現像スリーブ
9の方向に突出した隔壁13により現像室R1、撹拌室
R2に区画され、それぞれ現像剤搬送スクリュー15、
17が設置されている。撹拌室R2の上方には、補給用
トナー19を収容したトナー貯蔵室R3が設置され、貯
蔵室R3の下部には補給口21が設けられている。
【0080】現像剤搬送スクリュー15は回転すること
によって、現像室R1内の現像剤を撹拌しながら現像ス
リーブ9の長手方向に沿って一方向に搬送する。隔壁1
3には図の手前側と奥側に図示しない開口が設けられて
おり、スクリュー15によって現像室R1の一方に搬送
された現像剤は、その一方側の隔壁13の開口を通って
撹拌室R2に送り込まれ、現像剤搬送スクリュー17に
受け渡される。スクリュー17の回転方向はスクリュー
15と逆で、撹拌室R2内の現像剤、現像室R1から受
け渡された現像剤及びトナー貯蔵室R3から補給された
トナーを撹拌、混合しながら、スクリュー15とは逆方
向に撹拌室R2内を搬送し、隔壁13の他方の開口を通
して現像剤を撹拌室R1に送り込み、現像剤搬送スクリ
ュー15に受け渡す。
【0081】現像スリーブ9は、アルミニウムや非磁性
ステンレス等の非磁性材料の円筒からなっており、その
表面には適度な凹凸が設けられている。本発明によれ
ば、この現像スリーブ9は、現像剤3の劣化等を抑え、
これに起因した現像剤のカサ密度の変化を抑制できるよ
うにするために、矢印a方向に回転する感光ドラム10
0との対向部が逆方向に移動する向きの矢印b方向の回
転、つまり逆方向回転(カウンター方向回転)とされ
る。
【0082】上記構成の現像装置1により、感光ドラム
100上に形成された静電潜像を現像するには、まず、
現像スリーブ9がカウンター方向に回転し、その表面に
現像室R1内の現像剤3がマグネットローラ7の磁極N
3、S2により汲み上げられ、担持される。現像スリー
ブ9上に担持された現像剤は、現像スリーブ9の回転に
ともない規制ブレード11に搬送され、そこで適正な層
厚の現像剤薄層に規制された後、現像スリーブ9と感光
ドラム100とが対向した現像領域25に至る。マグネ
ットローラ7の現像領域25に対応した部位には、磁極
(現像極)S1が位置されており、現像極S1が現像領
域25に現像磁界を形成し、この現像磁界により現像剤
が穂立ちして、現像領域25に現像剤の磁気ブラシが生
成される。そして磁気ブラシが感光ドラム100に接触
し、磁気ブラシに付着しているトナー及び現像スリーブ
9の表面に付着しているトナーが、感光ドラム100上
の静電潜像の領域に転移して付着し、潜像が現像されト
ナー像として可視化される。
【0083】この現像の際、バイアス電源23により現
像スリーブ9と感光ドラム100との間に、直流電圧と
交流電圧とを重畳した現像バイアスを印加し、現像を促
進させることが好ましい。また現像スリーブ9の周速度
Vbは、感光ドラム100の周速度に対して130〜2
00%の周速比であることが好ましい。感光ドラムに対
する現像スリーブの周速比が130%未満では、十分な
画像濃度が得られないことがあり、また200%を超え
るとトナーの飛散が生じることがある。より好ましく
は、現像スリーブの周速比は150〜180%である。
【0084】現像を終えた現像剤は、現像スリーブ9の
回転にともない現像容器5内に戻され、磁極N2、N3
間の反撥磁界により現像スリーブ9から剥ぎ取られ、現
像室R1及び撹拌室R2内に落下して回収される。
【0085】上記の現像により現像容器5内の現像剤3
のT/C比(トナーとキャリアの混合比、すなわち現像
剤のトナー濃度)が減ったら、トナー貯蔵室R3からト
ナー19を現像で消費された量に見合った量で撹拌室R
2に落下補給し、現像剤3のT/Cを一定量に保つが、
本発明では、その容器5内の現像剤3のT/C比の検知
に、コイル方式の濃度検知センサーを使用する。
【0086】図1に示すように、コイル方式の濃度探知
センサーは、検出部としてコイルセンサー27を有し、
本発明実施態様では、このコイルセンサー27は撹拌室
R2内の搬送スクリュー17の設置高さの位置に設置さ
れる。これは、この位置では、コイルセンサー27の検
出面に、コイルのインダクタンスを利用して現像剤3の
見かけの誘電率変化により現像剤のT/C比の変化を検
知するのに十分な層厚の現像剤が接し、かつ搬送スクリ
ュー17等の撹拌による現像剤の流動が一定状態を有す
るからである。従って、このような特性を有する位置な
らば、原則として現像容器5のどこでも位置可能であ
る。
【0087】本発明では、現像剤3の転写残トナーのリ
ユースによる劣化等を抑え、これに起因した現像剤のカ
サ密度の変化を抑えて、コイル方式のトナー濃度検知セ
ンサーにより現像剤のトナー濃度を正確に検知すること
を可能にするために、上記構成の帯電用磁性粒子が使用
される。
【0088】一方、従来の現像装置では、図2に示すよ
うに、現像スリーブ109が感光ドラム100に対し順
方向に回転し、規制スリーブ111が現像スリーブ10
9の上方に配置されている。この構成では、現像スリー
ブが感光ドラムと順方向に回転しているため、図1の構
成に比べて転写残トナーの回収能力は低下する。しかし
ながら、このような構成においても、本発明の帯電用磁
性粒子を使用することで、トナーの帯電が制御されるた
め、回収効率は格段に向上する。
【0089】次に、上記2成分系現像剤を用いた現像手
段を含む本発明の電子写真装置について説明する。
【0090】この電子写真装置は、トナー及びキャリア
を有する二成分系現像剤を現像剤担持体上で循環搬送
し、現像領域で電子写真感光体上の静電潜像を該現像剤
担持体上の二成分系現像剤のトナーで現像するものであ
る。
【0091】本実施態様の電子写真装置においては、現
像スリーブ(現像剤担持体)とこれに内蔵されたマグネ
ットローラのうち、例えば、マグネットローラを固定し
て現像スリーブを単体で回転し、二成分系現像剤を現像
スリーブ上で循環搬送し、該二成分系現像剤にて電子写
真感光体表面に保持された静電潜像を現像するものであ
る。
【0092】キャリアの磁気特性は、現像スリーブに内
蔵されたマグネットローラによって影響され、現像剤の
現像特性及び搬送性に大きく影響を及ぼすものである。
【0093】本実施態様の電子写真装置においては、
該マグネットローラが反発極を有する極構成とし、現
像領域における磁束密度が500〜1200ガウスであ
り、キャリアの飽和磁化が20〜50Am2/kgで
ある場合には、画像の均一性や階調再現性にすぐれ好適
である。
【0094】本実施態様の電子写真装置においては、現
像領域で現像バイアスを印加して静電潜像を二成分系現
像剤のトナーで現像することが好ましい。特に好ましい
現像バイアスについては以下に詳述する。
【0095】本実施態様の電子写真装置においては、電
子写真感光体と現像剤担持体との間の現像領域に現像電
界を形成するため、現像剤担持体に図3に示すような非
連続の交流成分を有する現像電圧を印加することによ
り、電子写真感光体上の静電潜像を現像剤担持体上の二
成分系現像剤のトナーで現像することが好ましい。この
現像電圧は、具体的には、現像領域で電子写真感光体か
ら現像剤担持体にトナーを向かわせる第1電圧と、現像
剤担持体から電子写真感光体にトナーを向かわせる第2
電圧と、該第1電圧と該第2電圧の間の第3電圧とから
構成される。
【0096】さらに、第1電圧と第2電圧とを現像剤担
持体に印加する合計時間、即ち、交流成分の作用してい
る時間(T1)よりも、該第1電圧と該第2電圧との間
の第3電圧を現像剤担持体に印加する時間、即ち、交流
成分の休止している時間(T 2)を長くすることが、潜
像担持体上でトナーを再配列させ潜像を忠実に再現する
目的で特に好ましい。
【0097】具体的には、現像領域で電子写真感光体と
現像剤担持体との間に、電子写真感光体から現像剤担持
体にトナーが向かう電界と現像剤担持体から電子写真感
光体にトナーが向かう電界とを少なくとも1回形成した
後に、画像部ではトナーが現像剤担持体から電子写真感
光体に向かい、かつ非画像部ではトナーが電子写真感光
体から現像剤担持体に向かう電界を所定時間形成するこ
とにより、電子写真感光体上の静電潜像を現像剤担持体
に担持されている二成分系現像剤のトナーで現像するも
のであり、この電子写真感光体から現像剤担持体にトナ
ーが向かう電界を形成する時間と現像剤担持体から電子
写真感光体にトナーが向かう電界を形成する時間の合計
時間(T1)より、画像部ではトナーが現像剤担持体か
ら電子写真感光体に向かい、かつ非画像部ではトナーが
電子写真感光体から現像剤担持体に向かう電界を形成す
る時間(T2)の方を長くすることが好ましい。
【0098】前述の特定の現像電界、即ち交番電界を形
成して現像する現像方法で、定期的に交番をオフする現
像電界を用いて現像を行うと、電子写真感光体へのキャ
リア付着がより発生しづらくなる。この理由は、いまだ
明確ではないが以下のように考えられる。
【0099】従来の連続的な正弦波或いは矩形波におい
ては、高画質濃度を達成しようとして電界強度を強くす
ると、トナーとキャリアは一体となって潜像担持体と現
像剤担持体との間を往復運動し、結果として電子写真感
光体にキャリアが強く摺擦し、キャリア付着が発生す
る。この傾向は微粉キャリアが多い程顕著である。
【0100】しかるに、上述のような特定の交流電圧を
印加すると、1パルスではトナーあるいはキャリアが現
像剤担持体と電子写真感光体との間を往復しきらない往
復運動をするため、その後の電子写真感光体の表面電位
と現像バイアスの直流成分との電位差VcontがVcont
0の場合には、Vcontがキャリアを現像剤担持体から飛
翔させるように働くが、キャリアの磁気特性とマグネッ
トローラの現像領域での磁束密度をコントロールするこ
とによって、キャリア付着は防止でき、Vcont>0の場
合には、磁界の力及びVcontがキャリアを現像剤担持体
側に引きつけるように働き、キャリア付着は発生しな
い。
【0101】現像スリーブ9内に固定された磁界発生手
段としてのマグネットローラ、即ち磁石7は、上述した
ように、現像のための磁極N1とその下流に位置する磁
極S1と、現像剤3を搬送するための磁極N2、N3、
S2とを有する。磁石7は、現像磁極S1が感光ドラム
100に対向するように現像スリーブ9内に配置されて
いる。現像磁極S1は、現像スリーブ9と感光ドラム1
00との間の現像部の近傍に磁界を形成し、該磁界によ
って磁気ブラシが形成される。
【0102】現像スリーブ9の下方に配置され、現像ス
リーブ9上の現像剤3の層厚を規制する規制ブレード1
1は、アルミニウムやSUS316の如き非磁性材料で
作製され、この規制ブレード11の端部と現像スリーブ
9面との距離は通常には300〜1000μm、好まし
くは400〜900μmである。この距離が300μm
より小さいと、磁性キャリアがこの間に詰まり現像剤層
にムラを生じやすいと共に、良好な現像を行うのに必要
な現像剤を塗布することができず、濃度が薄く、ムラの
多い現像画像しか得られないことがある。現像剤中に混
在している不用粒子による不均一塗布(所謂ブレードづ
まり)を防止するためには400μm以上が好ましい。
1000μmより大きいと現像スリーブ9上へ塗布され
る現像剤量が増加し所定の現像剤層厚の規制が行えず、
感光ドラム100への磁性キャリア粒子の付着が多くな
ると共に現像剤の循環、規制ブレード11による現像規
制が弱まりトナーのトリボが不足しカブリ易くなること
がある。
【0103】この磁性キャリア粒子層は、現像スリーブ
9が矢印方向に回転駆動されても磁気力や重力に基づく
拘束力と現像スリーブ9の移動方向への搬送力との釣合
によってスリーブ表面から離れるに従って動きが遅くな
る。もちろん重力の影響により落下するものもある。
【0104】従って、磁極N1とS2の配設位置と現像
キャリア粒子の流動性及び磁気特性を適宜選択すること
により、現像キャリア粒子層は現像スリーブに近い程磁
極S1方向に搬送され移動層を形成する。この現像キャ
リア粒子の移動により現像スリーブ9の回転に伴って現
像領域へ現像剤は搬送され現像に供される。
【0105】感光ドラム(感光体)100は、帯電用磁
性粒子保持部材に担持された磁性粒子によって接触帯電
された後、図示されない露光手段によって静電潜像が形
成され、トナーによって現像される。
【0106】図4は、本発明の別の態様の電子写真装置
の概略図を示す。
【0107】電子写真装置本体には、第1画像形成ユニ
ットPa、第2画像形成ユニットPb、第3画像形成ユ
ニットPc及び第4画像形成ユニットPdが併設され、
各々異なった色の画像が潜像、現像及び転写のプロセス
を経て転写材上に形成される。
【0108】電子写真装置に併設される各画像形成ユニ
ットの構成について第1の画像形成ユニットPaを例に
挙げて説明する。
【0109】第1の画像形成ユニットPaは、30φの
電子写真感光体(感光ドラム)61aを具備し、この感
光ドラム61aは矢印a方向へ回転する。62aは帯電
手段としての一次帯電器であり、感光ドラム61aと近
接する16φスリーブに担持された磁気ブラシが用いら
れている。67aは、一次帯電器62aにより表面が均
一に帯電されている感光ドラム61aに静電潜像を形成
するための露光装置からの露光光である。63aは、感
光ドラム61a上に担持されている静電潜像を現像して
トナー画像を形成するための現像手段としての現像器で
あり、カラートナーを保持している。65aはトナーホ
ッパーで、66aは補給ローラである。64aは、感光
体ドラム61aの表面に形成されたカラートナー画像を
ベルト状の転写材担持体68によって搬送されてくる転
写材の表面に転写するための転写手段としての転写ブレ
ードであり、この転写ブレード64aは、転写材担持体
68の裏面に当接してバイアス印加手段60a(接地し
ていても良い)により転写バイアスを印加される。
【0110】この第1の画像形成ユニットPaは、一次
帯電器62aによって感光ドラム61aを均一に一次帯
電した後、露光光67aにより感光体に静電潜像を形成
し、現像器63aで静電潜像をトナーを用いて現像し、
この現像されたトナー画像を第1の転写部(感光体と転
写材の当接位置)で転写材を担持搬送するベルト状の転
写材担持体68の裏面側に当接する転写ブレード64a
から転写バイアスを印加することによって転写材の表面
に転写する。
【0111】本電子写真装置は、図4に示すように上記
のような第1の画像形成ユニットPaと同様の構成であ
り、現像器に保有されるトナーの色の異なる第2の画像
形成ユニットPb、第3の画像形成ユニットPc及び第
4の画像形成ユニットPdの4つの画像形成ユニットを
併設するものである。例えば、第1の画像形成ユニット
Paにイエロートナー、第2の画像形成ユニットPbに
マゼンタトナー、第3の画像形成ユニットPcにシアン
トナー、及び第4の画像形成ユニットPdにブラックト
ナーをそれぞれ用い、各画像形成ユニットの転写部で各
トナーの転写材上への転写が順次行われる。この工程
で、レジストレーションを合わせつつ、同一転写材上に
一回の転写材の移動で各カラートナーは重ね合わせら
れ、終了すると分離帯電器69によって転写材担持体6
8上から転写材が分離され、搬送ベルトの如き搬送手段
によって定着器70に送られ、ただ一回の定着によって
最終のフルカラー画像が得られる。
【0112】定着器70は、40φの定着ローラ71及
び30φの加圧ローラ72を有し、定着ローラ71は、
内部に加熱手段75及び76を有している。73は、定
着ローラ上の汚れを除去するウェッブであり、78は定
着ローラ温度検知手段である。
【0113】転写材上に転写された未定着のカラートナ
ー画像は、この定着器70の定着ローラ71と加圧ロー
ラ72との圧接部を通過することにより、熱及び圧力の
作用により転写材上に定着される。
【0114】なお、図4において、転写材担持体68
は、無端のベルト状部材であり、このベルト状部材は、
80の駆動ローラによって矢印e方向に移動するもので
ある。79は転写ベルトクリーニング装置であり、81
はベルト従動ローラであり、82はベルト除電気であ
る。83は転写材ホルダー内の転写材を転写材担持体6
8に搬送するためのレジストローラであり、84は給紙
ローラである。
【0115】転写手段としては、転写ブレードに代えて
ローラ状の転写ローラを用いることが可能である。
【0116】さらに、上記の接触転写手段に代えて一般
的に用いられている転写材坦持体の裏面側に非接触で配
置されているコロナ帯電器から転写バイアスを印加して
転写を行う非接触の転写手段を用いることも可能であ
る。
【0117】しかしながら、転写バイアス印加時のオゾ
ンの発生量を制御できる点で接触転写手段を用いること
がより好ましい。
【0118】本発明に用いられる電子写真感光体の好ま
しい態様の例を以下に説明する。電子写真感光体は、一
般に、導電性基体及び基体上の感光層を含む。
【0119】導電性基体としては、アルミニウムやステ
ンレスなどの金属、アルミニウム合金や酸化インジウム
−酸化錫合金などの合金、これら金属や合金の被膜層を
有するプラスチック、導電性粒子を含浸させた紙やプラ
スチック、導電性ポリマーを有するプラスチックなどの
円筒状シリンダー及びフィルムが用いられる。
【0120】これら導電性基体上には、感光層の接着性
向上、塗工性改良、基体の保護、基体上の欠陥の被覆、
基体からの電荷注入性の改良及び感光層の電気的破壊に
対する保護などを目的として下引き層を設けても良い。
下引き層は、ポリビニルアルコール、ポリ−N−ビニル
イミダゾール、ポリエチレンオキシド、エチルセルロー
ス、メチルセルロース、ニトロセルロース、エチレン−
アクリル酸コポリマー、ポリビニルプチラール、フェノ
ール樹脂、カゼイン、ポリアミド、共重合ナイロン、ニ
カワ、ゼラチン、ポリウレタン及び酸化アルミニウムな
どの材料によって形成される。その膜厚は通常0.1〜
10μm、好ましくは0.1〜3μm程度である。
【0121】感光層は、電荷発生物質及び電荷輸送物質
を同一の層に含有する単一層型と、電荷発生物質を含有
する電荷発生層及び電荷輸送物質を含有する電荷輸送層
を有する積層型とに大別され、特性面からは積層型であ
ることが好ましい。
【0122】電荷発生層は、アソ系顔料、フタロシアニ
ン系顔料、インジゴ系顔料、べリレン系顔料、多環キノ
ン系顔料、スクワリリウム色素、ビリリウム塩類、チオ
ピリウム塩類、トリファニルメタン系色素及びセレンや
アモルファスシリコンなどの無機物質などの電荷発生物
質を適当な結着樹脂に分散し塗工する、あるいは蒸着す
ることなどにより形成される。結着樹脂としては、広範
囲な結着樹脂から選択でき、例えば、ポリカーボネート
樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、
ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、フ
ェノール樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、及び酢
酸ビニル樹脂などが挙げられる。電荷発生層中に含有さ
れる結着樹脂の量は通常80重量%以下、好ましくは0
〜40重量%である。また、電荷発生層の膜厚は5μm
以下、特には0.05〜2μmが好ましい。
【0123】電荷輸送層は、電界の存在下で電荷発生層
から電荷キャリアを受け取り、これを輸送する機能を有
している。電荷輸送層は電荷輸送物質を必要に応じて結
着樹脂と共に溶剤中に溶解し、塗工することによって形
成され、その膜厚は一般的には5〜40μmである。電
荷輸送物質としては、主鎖または側鎖にビフェニレン、
アントラセン、ビレン及びフェナントレンなどの構造を
有する多環芳香族化合物;インドール、カルパゾール、
オキサジアゾール及びピラゾリンなどの含窒素環式化合
物;ヒドラゾン化合物;スチリル化合物;及びセレン、
セレン−テルル、非晶質シリコン及び硫化カドミウムな
どの無機化合物が挙げられる。
【0124】また、これら電荷輸送物質を分散させる結
着樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル
樹脂、ポリメタクリル酸エステル、ポリスチレン樹脂、
アクリル樹脂、ポリアミド樹脂などの樹脂、ポリ−N−
ビニルカルバゾールやポリビニルアントラセンなどの有
機光導電性ポリマーなどが挙げられる。
【0125】単層型の感光層は、上記電荷発生物質、電
荷輸送物質及び結着樹脂を含有する溶液を塗工すること
によって形成される。
【0126】本発明において用いられる感光体は、支持
体(基体)より最も離れた層、即ち表面層として電荷注
入層を有する。この電荷注入層の体積抵抗率は、十分な
帯電性が得られ、また、画像流れを起こしにくくするた
めに、1×108Ωcm〜1×1015Ωcmであること
が好ましく、特には画像流れの点から1×1010Ωcm
〜1×1015Ωcm、更に環境変動なども考慮すると、
1×1010Ωcm〜1×1013Ωcmであることが好ま
しい。1×108Ωcm未満では高湿環境で帯電電荷が
表面方向に保持されないため画像流れが生じ易くなるこ
とがあり、1×1015Ωcmを超えると帯電部材からの
帯電電荷を十分注入、保持できず、帯電不良を生じる傾
向にある。このような機能層を感光体表面に設けること
によって、帯電部材から注入された帯電電荷を保持する
役割を果たし、更に光露光時にこの電荷を感光体支持体
に逃がす役割を果たし、残留電位を低減させる。また、
上記の帯電部材と感光体を用いることでこのような構成
をとることによって、帯電開始電圧Vthが小さく、感
光体帯電電位を帯電部材に印加する電圧の直流成分のほ
とんど90%以上に収束させること、即ち、注入等電を
行うことが可能になった。
【0127】例えば、帯電部材に絶対値で100〜20
00Vの直流電圧を1000mm/分以下のプロセスス
ピードで印加したとき、本発明の電荷注入層を有する電
子写真感光体の帯電電位を印加電圧の80%以上、更に
は90%以上にすることができる。これに対し、従来の
放電を利用した帯電によって得られる感光体の帯電電位
は、印加電圧が絶対値で700Vの直流電圧であれば、
約30%に過ぎない絶対値で200V程度であった。
【0128】この電荷注入層は金属蒸着膜などの無機の
層あるいは導電性微粒子を結着樹脂中に分散させた導電
性微粒子樹脂分散層などによって構成され、蒸着膜は蒸
着、導電性微粒子樹脂分散層はディッピング塗工法、ス
プレー塗工法、ロール塗工法及びビーム塗工法などの適
当な塗工法にて塗工することによって形成される。ま
た、絶縁性の結着樹脂に光透過性の高いイオン導電性を
持つ樹脂を混合、もしくは共重合させて構成するもの、
または中抵抗で光導電牲のある樹脂単体で構成するもの
でもよい。導電性微粒子樹脂分散層の場合、導電性微粒
子の添加量は結着樹脂に対して2〜190重量%である
ことが好ましい。2重量%未満の場合には、所望の体積
抵抗率を得にくくなり、また190重量%を超える場合
には膜強度が低下してしまい電荷注入層が削り取られ易
くなり、感光体の寿命が短くなる傾向になるからであ
る。
【0129】電荷注入層の結着樹脂としては、ポリエス
テル、ポリカーボネート、アクリル樹脂、エポキシ樹
脂、フェノール樹脂などが、必要によりこれらの樹脂の
硬化剤と共に、単独あるいは2種以上組み合わされて用
いられる。更に、多量の導電性微粒子を分散させる場合
には、反応性モノマーや反応性オリゴマーなどを用い、
導電性微粒子などを分散して、感光体表面に塗工した
後、光や熱によって硬化させることが好ましい。また、
感光層がアモルファスシリコンである場合は、電荷注入
層はSiCであることが好ましい。
【0130】また、電荷注入層の結着樹脂中に分散され
る導電性微粒子の例としては、金属や金属酸化物などが
挙げられ、好ましくは、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化ス
ズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化ビスマス、
酸化スズ被覆酸化チタン、スズ被膜酸化インジウム、ア
ンチモン被膜酸化スズ及び酸化ジルコニウムなどの超微
粒子がある。これらは単独で用いても2種以上を混合し
て用いても良い。一般的に電荷注入層に粒子を分散させ
る場合、分散粒子による入射光の散乱を防ぐために入射
光の波長よりも粒子の粒径の方が小さいことが必要であ
り、本発明における表面層に分散される導電性粒子及び
その他の粒子の粒径としては0.5μm以下であること
が好ましい。
【0131】また、本発明においては、電荷注入層が滑
材粒子を含有することが好ましい。その理由は、帯電時
に感光体と帯電部材の摩擦が低減されるために帯電ニッ
プが拡大し、帯電特性が向上するためである。特に滑材
粒子として臨界表面張力の低いフッ素系樹脂、シリコー
ン系樹脂またはポリオレフィン系樹脂を用いることが好
ましい。更に好ましくはフッ素系樹脂、中でもポリテト
ラフルオロエチレン(PTFE)が好ましい。この場
合、滑材粒子の添加量は、結着樹脂に対して通常2〜5
0重量%、好ましくは5〜40重量%である。2重量%
未満では、滑材粒子の量が十分ではないために、帯電特
性の向上が十分ではないことがあり、また50重量%を
超えると、画像の分解能、感光体の感度が大きく低下し
てしまうことがあるからである。
【0132】かかるフッ素系樹脂粒子は、通常には、ポ
リテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエ
チレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリジクロロジフルオ
ロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロア
ルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレ
ン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオ
ロエチレン−エチレン共重合体及びテトラフルオロエチ
レン−ヘキサフルオロプロビレン−パーフルオロアルキ
ルビニルエーテル共重合体から選ばれた1種または2種
以上から構成されているものである。市販のフッ素系樹
脂粒子をそのまま用いることが可能である。通常には
0.3万〜500万の数平均分子量のものが使用可能で
あり、また、通常には0.01〜10μm、好ましくは
0.05〜2.0μmの粒径のものが使用可能である。
【0133】本発明における電荷注入層の膜厚は0.1
〜10μmであることが好ましく、特には1〜7μmで
あることが好ましい。膜厚が0.1μm未満であると微
小な傷に対する耐性がなくなり、結果として注入不良に
よる画像欠陥を生じ易くなり、10μmを超えると注入
電荷の拡散により画像が乱れ易くなってしまう。
【0134】本発明における露光手段としては、レーザ
ーやLEDなどの公知の手段を用いることができる。な
お、図4中、67aは露光手段からの露光光である。
【0135】現像手段としては、特に選ばないが、現像
手段が実質的なクリーニング手段でもあるシステム、す
なわち、転写位置と帯電位置との間及び帯電位置と現像
位置との間に転写後の電子写真感光体上に残留したトナ
ーを回収し、貯蔵するクリーニング手段を有さない、所
謂クリーナーレスシステムの場合、反転現像が好まし
く、また、現像剤と感光体とが接触するような構成が好
ましい。例えば、接触二成分現像法、接触一成分法など
が好適な現像方法として挙げられる。現像剤と転写残り
トナーとが感光体上にて接触している場合、静電気的力
に、摺擦力が加わり、効果的に転写残りのトナーを現像
手段にて回収できる傾向にあるからである。現像の際に
印加されるバイアスについては、その直流成分は、黒字
部(反転現象の場合、露光部分)と白地部の電位の間に
することが好ましい。
【0136】転写手段としては、コロナ、ローラー及び
ベルトなど公知の方法が用いられる。
【0137】本発明においては、電子写真感光体と帯電
部材と、必要に応じて現像手段とを一体に支持しカート
リッジ化し、電子写真装置本体に着脱自在のプロセスカ
ートリッジにすることができる。本発明においては、現
像手段を電子写真感光体と帯電部材を有するカートリッ
ジとは別体のカートリッジとすることができる。
【0138】本発明においては、転写残りトナーを、一
時的に回収した帯電手段(帯電器)から、感光体表面を
利用して、現像部分に搬送し回収再利用するために、感
光体帯電バイアスを変更する必要はない。但し、実用
上、転写材ジャムが生じた場合、あるいは画像比率の高
い画像を連続して得る場合は、帯電器に混入する転写ト
ナーが非常に多くなることがある。
【0139】この場合は、電子写真装置の動作中、感光
体上に画像を形成しない時を利用して、帯電器から現像
装置へとトナーを移動させても良い。この非画像形成時
とは、前回転時、後回転時、転写材間などである。その
場合、トナーが帯電器より感光体に移り易いような帯電
バイアスに変更することも好ましく用いられる。帯電器
から放出し易くする方法としては、交流成分のピーク間
電圧を小さめにする、あるいは直流成分のみとする。さ
らに、ピーク間電圧を変えずに、波形を変更して交流実
効値を下げる、などが挙げられる。
【0140】次に、本発明に使用される二成分現像剤を
構成する磁性キャリアについて説明する。
【0141】磁性キャリアとしては、従来好ましく用い
られている鉄粉あるいは銅−亜鉛−フェライトやニッケ
ル−亜鉛−フェライトなどを使用すると抵抗が若干低い
ために、感光ドラム上の潜像が乱されやすい。それゆ
え、本発明の磁性キャリアとしては、ある程度抵抗が高
めの方が好ましい。
【0142】そのようなキャリア芯材としては、下記式
(II)で示されるフェライトキャリア、あるいは懸濁重
合法によって製造されるマグネタイト含有重合法樹脂キ
ャリアが好ましい。
【0143】(Fe23x(A)y(B)z (II) [式中、AはMgO、Ag2O又はそれらの混合物を示
し、BはLi2O、MnO、CaO、SrO、Al
23、SiO2またはそれらの混合物を示し、x、y及
びzは重量比を示し、かつ下記条件 0.2≦x≦0.95、 0.005≦y≦0.3 0<z≦0.795、 x+y+z≦1 を満足する。]
【0144】重合法樹脂キャリアとしては、Fe34
他に、Fe23、Al23、SiO 2、CaO、Sr
O、MgO、Li2O、MnOまたはそれらの混合物を
含有するのが好ましい。特には、下記式(I)で示され
る化合物を結着樹脂中に分散して行う重合法によって製
造された球状キャリアが好ましい。
【0145】(Fe34a(C)b (I) [式中、CはFe23、Al23、SiO2、CaO、
SrO、MgO、Li2O、MnOまたはそれらの混合
物を示し、a、bは重量比を示し、かつ条件 0.2≦a≦0.8、a+b≦1 を満足する。]
【0146】なお、式(I)において、a+b<1は、
磁性キャリアが、式(I)で定義された以外の元素、例
えば、P、Cu、Zn、Ba及びNi等を若干量含有す
る場合を示している。
【0147】重合法樹脂キャリアとしては、その製法
上、形状が球状になりやすく、かつシャープな粒度分布
が達成できるので、通常のフェライトキャリアよりも小
粒径化しても、キャリアの感光体への付着に対しては有
利である。従って、キャリアの50%粒径は10〜45
μm、好ましくは15〜40μmを有することがよい。
【0148】本発明で使用される磁性キャリアの表面
は、少なくともアミノ基を有する化合物で被覆されてい
ることが好ましい。
【0149】即ち、本発明の如き、アミノ基を有する化
合物で処理された帯電用磁性粒子を使用した場合、確か
に転写残トナーの帯電コントロールには有効であるが、
帯電用磁性粒子が感光体上に付着して、現像容器内に混
入してしまうことは完全には避けられない。一旦磁性粒
子が現像容器内に取り込まれると、今度は現像用の磁性
キャリアとして挙動してしまう。従って、帯電用磁性粒
子と現像用磁性キャリアのトナーに対する帯電付与能が
極端に異なってしまうとカサ密度変化に影響してしま
い、トナー濃度制御が誤作動しやすい。
【0150】従って、本発明においては、現像用磁性キ
ャリアもアミノ基を有する化合物で処理することによっ
て、帯電レベルを同じ程度にする必要がある。アミノ基
を有する化合物としては、上記に帯電用磁性粒子につい
て説明したアミノ基含有化合物が使用できる。
【0151】より好ましくは、帯電用磁性粒子と同一の
アミノ基含有化合物、特にアミノシランカップリング剤
を表面に有することが好ましい。
【0152】アミノ基含有化合物の存在量としては、ア
ミノ基含有化合物をも含む磁性キャリア全質量に対し
0.005重量%以上3重量%以下が好ましい。更に好
ましくは、0.01重量%以上1.5重量%以下の処理
量が好ましく使用できる。
【0153】アミノ基を有する化合物を表面に有する磁
性キャリアは、アミノ基含有化合物を表面に有する帯電
用磁性粒子と同様の方法により製造できる。
【0154】ここで、アミノシランカップリング剤を含
有させる樹脂としては、特定の架橋性シリコーン樹脂、
フッ素樹脂あるいはアクリル樹脂が好ましく使用でき
る。さらに、現像用キャリア芯材表面をアミノシランカ
ップリング剤で処理した後、樹脂等で被覆することがよ
り好ましい。
【0155】磁性キャリア芯材粒子表面に樹脂被覆層を
形成する方法としては、樹脂組成物を適当な溶媒に溶解
し、得られる溶液中に磁性キャリア芯材粒子を浸漬し、
しかる後に、脱溶媒、乾燥及び高温焼き付けする方法、
あるいは磁性キャリア芯材粒子を流動化系中で浮遊さ
せ、前記樹脂組成物の溶解した溶液を噴霧・塗布し、乾
燥及び高温焼き付けする方法、単に磁性キャリア芯材粒
子と樹脂組成物の粉体あるいは水系エマルションとを混
合する方法などがいずれも使用できる。
【0156】アミノ基を有する化合物を表面に有するこ
とは、帯電用磁性粒子について前記したように評価する
ことができる。
【0157】本発明において、キャリアとトナーとを混
合して二成分系現像剤を調製する場合、その混合比率は
二成分系現像剤中のトナー濃度として、通常1〜15重
量%、好ましくは3〜12重量%、さらに好ましくは5
〜10重量%にすると良好な結果が得られる。トナー濃
度が1重量%未満では画像濃度が低くなり易く、15重
量%を超えるとカブリや機内飛散を増加せしめ、二成分
系現像剤の耐用寿命を短くすることがある。
【0158】本発明に用いられるトナーは、通常には、
重量平均粒径が1〜9μmであり、外添剤として重量平
均粒径が0.012〜0.4μmの粒子を有している。
外添剤の重量平均粒径は、好ましくは0.02〜0.3
μmであり、より好ましくは0.03〜0.2μmであ
る。
【0159】前述のように、帯電磁気ブラシ内では、現
像の場合に比較して、磁性粒子同士の摺擦による負荷が
非常に大きいが、本発明においては、磁気ブラシ中に混
入するトナー表面に前記粒径を有する外添剤が存在する
ことにより、磁性粒子のトナーへの摺擦を柔らげること
ができるからである。特に、転写残りのトナーを再利用
するクリーナーレスシステムにおいては、現象の観点か
らのトナーの劣化を防ぐことができるので好ましい。
【0160】粒径が0.012μmに満たないと上記効
果を得にくくなり、また、トナーが帯電部材から離れに
くくなり、累積してしまうことがある。一方、0.4μ
mを超えると、トナーから脱落し易く、上記効果を得に
くくなり、また、トナーの流動性も悪くなり易く、トナ
ーへの帯電が不均一になってしまうことがある。
【0161】トナーとしては、上記条件以外に特に制限
はないが、トナー飛散の観点からその転写効率において
好ましい形態が存在する。つまり、磁気ブラシに突入す
る転写残りのトナーが少なければ、飛散する可能性のあ
るトナーの絶対量が少ないため本発明の電子写真装置と
の組み合わせ効果が大きい。トナーのその形状係数にお
いて、SF−1が100〜160であり、SF−2が1
00〜140、特にはSF−1が100〜140であ
り、SF−2が100〜140の範囲のものは、転写性
がいい傾向にある。特に重合法により形成され、形状係
数が上記範囲にあるものが特に転写効率が良く好まし
い。
【0162】SF−1及びSF−2は以下のように計測
される。
【0163】例えば日立製作所製FE−SEM(S−8
00)を用い10,000倍に拡大した短軸径が2μm
以上のトナー像を100個無作為にサンプリングし、そ
の画像情報をインターフェースを介して、例えばニレコ
社製画像解析装置(Luzex III)に導入し、解
析を行い下式より得られた値とする。
【0164】
【数3】 (式中、MXLNGは粒子の絶対最大長、PERIME
は粒子の周囲長、AREAは粒子の投影面積を示す。)
【0165】SF−1は、粒子の丸さの度合いを示し、
SF−2は、粒子の凹凸を示す。両者が100に近けれ
ば近い程形状が真球に近いことを示す。
【0166】本発明において、上記の特定の形状係数を
有するトナーを製造する方法としては、後述する粉砕法
で製造したトナー粒子を、水中に分散させ加熱する湯浴
法、熱気流中を通過させる熱処理法又は機械的エネルギ
ーを付与して処理する機械的衝撃法を用いて球形化処理
することが挙げられる。本発明においては、機械的衝撃
法において処理温度をトナー粒子のガラス転移点Tg付
近の温度(Tg±10℃)とする熱機械的衝撃が、凝集
防止、生産性の観点から好ましい。更に好ましくは、ト
ナーのガラス転移点Tg±5℃の範囲の温度で行うこと
が、トナー粒子表面の10nm以上の半径の細孔を減
じ、外添剤粒子を有効に働かせ、転写効率を向上させる
のに特に有効である。
【0167】粉砕法でトナー粒子を製造する方法として
は、結着樹脂及び着色剤、更に必要により離型剤及び電
荷制御剤等のトナー構成材料をヘンシェルミキサー及び
メディア分級機等の混合機を用い均一に分散混合させた
後、混合物を加圧ニーダー及びエクストルーダー等の混
練機を用いて混練し、混練物を冷却後、ハンマーミル等
の粉砕機を用いて粗粉砕し、粗粉砕物を機械的に又はジ
ェット気流下でターゲットに衝突させ、所望のトナー粒
子粒径に微粉砕した後、更に分級工程を経て粒度分布を
シャープ化させてトナー粒子を得る方法である。
【0168】更に、本発明においては、上記の粉砕法で
製造したトナー粒子を球形化処理する方法の他に、上記
の特定の形状係数を有するトナーを製造する方法とし
て、特公昭56−13945号公報等に記載のディスク
又は多流体ノズルを用い溶融混合物を空気中に霧化し球
状トナーを得る方法;特公昭36−10231号公報、
特開昭59−53856号公報及び特開昭59−618
42号公報に述べられている懸濁重合方法を用いて重合
トナー粒子を生成する方法;単量体は可溶で得られる重
合体が低溶解性の水系有機溶剤を用い重合トナー粒子を
生成する分散重合方法;及び水溶性極性重合開始剤存在
下で重合しトナー粒子を生成するソープフリー重合方法
に代表される乳化重合方法を用いることができる。
【0169】なかでも、本発明においては、特に懸濁重
合方法が、製造されるトナー粒子の粒度分布がシャープ
になり、且つ離型剤としてのワックスを多量にトナー粒
子中に含有させることができることから好ましい。更に
一旦得られた重合トナー粒子に更に単量体を吸着させた
後、重合開始剤を用い重合させるシード重合方法も本発
明に好適に利用することができる。
【0170】本発明のトナーは、重合方法を用いて製造
されたトナー粒子を含有する場合においては、具体的に
は以下の様な製造方法によってトナー粒子を製造するこ
とが可能である。単量体中に低軟化物質からなる離型
剤、着色剤、荷電制御剤及び重合開始剤その他の添加剤
を加え、ホモジナイザー、超音波分散機によって均一に
溶解又は分散させた単量体系を、分散安定剤を含有する
水相中に通常の撹拌機又はホモミキサー及びホモジナイ
ザー等の分散機により分散させる。好ましくは単量体液
滴が所望のトナー粒子のサイズを有するように撹拌速度
及び撹拌時間を調整し、造粒する。その後は分散安定剤
の作用により、粒子状態が維持され、且つ粒子の沈降が
防止される程度の撹拌を行えば良い。重合温度は40℃
以上、一般的には50〜90℃の温度に設定して重合を
行う。
【0171】このとき、分散安定剤の種類や量、撹拌能
力、水相のpH及び重合温度により、円形度分布をコン
トロールすることができる。
【0172】本発明に用いられるトナーの外添剤として
は、トナーが前述の特性を満足する限り、重量平均粒径
0.012〜0.4μmの無機微粉体であれば何ら構わ
ないが、帯電の安定性や白色であるという点で、疎水化
処理されたシリカ、チタニア、ジルコニアあるいはアル
ミナが好ましく、さらに、トナーの流動性付与や環境安
定性の点で、チタニアあるいはアルミナ、特にアモルフ
ァスアルミナが、さらに注入帯電性を阻害しないという
点で、中抵抗(通常には体積抵抗値が108〜1012Ω
cm)の疎水化されたアナターゼ型チタニアが、より好
ましい。
【0173】上記疎水化処理のための疎水化処理剤とし
ては、例えばシランカップリング剤、チタンカップリン
グ剤及びアルミニウムカップリング剤の如きカップリン
グ剤、シリコーンオイル、フッ素系オイル及び各種変性
オイルの如きオイルが挙げられる。
【0174】上記の疎水化処理剤の中でも特にカップリ
ング剤が、トナーの帯電の安定化、流動性付与の点で好
ましい。
【0175】よって、本発明に用いる外添剤としては、
特に好ましくは、カップリング剤を加水分解しながら表
面処理を行ったアナターゼ型酸化チタン微粒子が、帯電
の安定化や流動性の付与の点で極めて有効である。
【0176】上記の疎水化処理された無機微粉体は、好
ましくは、20〜80%、より好ましくは、40〜80
%の疎水化度を有することが良い。
【0177】無機微粉体の疎水化度が20%より小さい
と、高湿下での長期放置による帯電量低下が大きくなり
易く、ハード側での帯電促進の機構が必要となり、装置
の複雑化を招くことがあり、疎水化度が80%を超える
と無機微粉体自身の帯電コントロールが難しくなり、結
果として低湿下でトナーがチャージアップし易くなるこ
とがある。疎水化度の測定法は後述する。
【0178】トナーの重量平均粒径が1μm未満の場合
には、キャリアとの混合性が低下し、トナー飛散やカブ
リ等の欠陥を生じ易くなり、9μmを超える場合には、
微少ドット潜像の再現性の低下、あるいは転写時の飛び
散りなどが生じ易くなり、高画質化の妨げとなることが
ある。
【0179】本発明に用いられるトナーの着色剤は、黒
色着色剤としてカーボンブラック、磁性体、以下に示す
イエロー着色剤、マゼンタ着色剤又はシアン着色剤を用
い黒色に調色されたものが利用される。
【0180】イエロー着色剤としては、縮合アゾ化合
物、イソインドンリノン化合物、アンスラキノン化合
物、アゾ金属錯体、メチン化合物及びアリルアミド化合
物が用いられる。具体的には、C.I.ピグメントイエ
ロー12、13、14、15、17、62、74、8
3、93、94、95、109、110、111、12
8、129、147、168もしくは180又はC.
I.ソルベントイエロー93もしくは162が好適に用
いられる。
【0181】マゼンタ着色剤としては、縮合アゾ化合
物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン、キ
ナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール
化合物、ペンズイミダゾロン化合物、チオインゴ化合
物、ペリレン化合物が用いられる。具体的には、C.
I.ピグメントレッド2、3、5、6、7、23、4
8;2、48;3、48;4、57;1、81;1、1
44、146、166、169、177、184、18
5、202、206、220、221又は254が好適
に用いられる。
【0182】シアン着色剤としては、銅フタロシアニン
化合物及びその誘導体、アントラキノン化合物、塩基染
料レーキ化合物が用いられる。具体的には、C.I.ピ
グメントブルー1、7、15、15;1、15;2、1
5;3、15;4、60、62又は66が特に好適に利
用できる。これらの着色剤は、単独で、混合して、或い
は固溶体の状態で用いることができる。本発明におい
て、着色剤は、色相角、彩度、明度、耐候性、OHP透
明性、トナー中への分散性の点を考慮して選択される。
本発明に用いられるトナーにおいて、着色剤の添加量
は、樹脂100重量部に対し1〜20の重量部が好まし
い。
【0183】本発明のトナーは、荷電制御剤を含有して
も良い。
【0184】トナーを負荷電性に制御するものとして下
記物質がある。例えば、有機金属化合物、キレート化合
物が有効であり、さらにモノアゾ金属化合物、アセチル
アセトン金属化合物、芳香族ハイドロキシカルボン酸、
芳香族ジカルボン酸系の金属化合物が好ましく用いられ
る。さらに、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モ
ノ及びポリカルボン酸及びそれらの金属塩、それらの無
水物、それらのエステル類、ビスフェノールの如きそれ
らのフェノール誘導体類;尿素誘導体;含金属サリチル
酸系化合物;含金属ナフトエ酸化合物;ホウ素化合物;
4級アンモニウム塩;カリックスアレーン;ケイ素化合
物;スチレン−アクリル酸共重合体;スチレン−メタク
リル酸共重合体;スチレン−アクリル−スルホン酸共重
合体;及びノンメタルカルボン酸素系化合物が挙げられ
る。
【0185】本発明に用いるトナーには必要に応じてト
ナーの特性を損ねない範囲で添加剤を混合しても良い
が、そのような添加剤としては、例えばテフロン(登録
商標)、ステアリン酸亜鉛及びポリフッ化ビニリデンの
如き滑剤、あるいは定着助剤(例えば低分子量ポリエチ
レン、低分子量ポリプロピレンなど)、シリカ粒子、シ
リコーン樹脂粒子、アルミナ粒子及び有機樹脂粒子など
の転写助剤があげられる。
【0186】本発明に用いるトナーの製造にあたって
は、熱ロール、ニーダー及びエクストルーダーの如き熱
混練機によって構成材料を良く混練した後、機械的な粉
砕や分級によって得る方法、結着樹脂溶液中に着色剤の
如きトナー原料を分散した後、噴霧乾燥することにより
得る方法、または、結着樹脂を構成し得る重合性単量体
に所定材料を混合した後、この懸濁液を重合させること
によりトナーを得る重合トナー製造方法が応用できる。
【0187】本発明のトナーに使用する結着樹脂として
は、各種の樹脂が用いられる。例えば、ポリスチレン、
スチレン−ブタジエン共重合体及びスチレン−アクリル
共重合体の如きスチレン系共重合体、ポリエチレン、エ
チレン−酢酸ビニル共重合体及びエチレン−ビニルアル
コール共重合体のようなエチレン系共重合体、フェノー
ル系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリルフタレート樹脂、
ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂及びマレイン酸系樹
脂があげられる。いずれの樹脂もその製造方法などは特
に制約されるものではない。
【0188】本発明では特に比較的容易に粒度分布がシ
ャープで4〜8μm粒径の微粒子トナーが得られる常圧
下での、または、加圧下での懸濁重合方法が特に好まし
い。
【0189】また、外殻樹脂中に低軟化点物質を内包化
させたコア/シェル構造を有するトナーが好ましく用い
られる。低軟化点物質を内包化せしめる具体的な方法と
しては、水系媒体中での材料の極性を主要単量体より低
軟化点物質の方が小さくなるように設定し、更に、少量
の極性の大きな樹脂または単量体を添加せしめることで
低軟化点物質を外殻樹脂で被覆した、所謂コア/シェル
構造を有するトナーを得ることができる。トナーの粒度
分布制御や粒径の制御は、難水溶性の無機塩や保護コロ
イド作用をする分散剤の種類や添加量を変える方法や機
械的装置条件例えばローター周速・パス回数・撹拌羽根
形状などの撹拌条件や容器形状、または、水溶液中での
固形分濃度などを制御することにより所定のトナーを得
ることができる。
【0190】コア/シェル構造はトナーの断層面を測定
することにより確認できる。本発明においてトナーの断
層面を測定する具体的な方法としては、常温硬化性のエ
ポキシ樹脂中にトナーを十分分散させた後温度40℃の
雰囲気中で2日間硬化させ得られた硬化物を四三酸化ル
テニウム、必要により四三酸化オスミウムを併用し染色
を施した後、ダイヤモンド歯を備えたミクロトームを用
い薄片状のサンプルを切り出し透過電子顕微鏡(TE
M)を用いトナーの断層形態を測定する方法が挙げられ
る。本発明においては、用いる低軟化点物質と外殻を構
成する樹脂との若干の結晶化度の違いを利用して材料間
のコントラストを付けるため四三酸化ルチニウム染色法
を用いることが好ましい。
【0191】本発明に用いられる外殻樹脂としては、一
般的に用いられるスチレン−(メタ)アクリル共重合
体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂及びスチレン−ブ
タジエン共重合体を利用することができる。重合法にお
いては、それらの単量体が好ましく用いられる。具体的
には、スチレン、o−(m−,p−)メチルスチレン及
びm−(p−)エチルスチレンなどのスチレン系単量
体;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エ
チル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル
酸プチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アク
リル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メ
タ)アクリル酸ベヘニル、(メタ)アクリル酸2−エチ
ルヘキシル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル
及び(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチルなどの
(メタ)アクリル酸エステル系単量体;ブタジエン、イ
ソブレン、シクロヘキセン、(メタ)アクリロニトリル
及びアクリル酸アミドなどのエン系単量体が好ましく用
いられる。
【0192】これらは、単独でまたは一般的に出版物ポ
リマーハンドブック第2版III−P139〜192
(John Wiley & Sons社製)に記載の
理論ガラス転移温度(Tg)が、40〜75℃を示すよ
うに単量体を適宣混合し用いられる。理論ガラス転移温
度が40℃未満の場合には、トナーの保存安定性や現像
剤耐久安定性の面から問題が生じ、一方、75℃を超え
る場合は定着点の上昇をもたらし、特にフルカラートナ
ーの場合においては各色トナーの混色が不十分となり色
再現性に乏しく、更にOHP画像の透明性を著しく低下
させ高画質の面から好ましくない。
【0193】外殻樹脂の分子量は、GPC(ゲルバーミ
エーションクロマトグラフィー)により測定される。具
体的なGPCの測定方法としては、予めトナーをソック
スレー抽出器を用いトルエン溶剤で20時間抽出を行っ
た後、ロータリーエバポレーターでトルエンを留去せし
め、更に低軟化点物質は溶解するが外殻樹脂は溶解し得
ない有機溶剤例えばクロロホルムなどを加え十分洗浄を
行った後、THF(テトラヒドロフラン)に可溶した溶
液をポア径が0.3μmの耐溶剤性メンブランフィルタ
ーでろ過したサンプルを、ウォーターズ社製150Cを
用い、カラム構成は昭和電工製A−801,802,8
03,804,805,806,807を結合し、標準
ポリスチレン樹脂の検量線に基づいて分子量分布を測定
し得る。得られた樹脂成分の数平均分子量(Mn)は、
5000〜1000000であり、重量平均分子量(M
w)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)は、2〜
100を示す外殻樹脂が本発明には好ましい。
【0194】本発明においては、コア/シェル構造を有
するトナーを製造する場合、外殻樹脂中に低軟化点物質
を内包化せしめるため、外殻樹脂の他に更に極性樹脂を
添加せしめることが特に好ましい。本発明に用いられる
極性樹脂としては、スチレンと(メタ)アクリル酸との
共重合体、マレイン酸共重合体、飽和ポリエステル樹脂
及びエポキシ樹脂が好ましく用いられる。核極性樹脂
は、外殻樹脂または単量体と反応し得る不飽和基を分子
中に含まないものが特に好ましい。仮に不飽和基を有す
る極性樹脂を含む場合においては、外殻樹脂層を形成す
る単量体と架橋反応が起き、特に、フルカラー用トナー
としては、極めて高分子量になり四色トナーの混色には
不利となり好ましくない。
【0195】また、本発明においては、トナーの表面に
さらに最外殻樹脂層を設けても良い。
【0196】該最外殻樹脂層のガラス転移温度は、耐ブ
ロッキング性のさらなる向上のため外殻樹脂層のガラス
転移温度以上に設計されること、さらに定着性を損なわ
ない程度に架橋されていることが好ましい。また、該最
外殻樹脂層には帯電性向上のため極性樹脂や荷電制御剤
が含有されていることが好ましい。
【0197】以下に、後記実施例で使用した、各物性の
測定方法について述べる。なお、本発明における各物性
の測定方法は、下記のものと同等の結果が得られるもの
であればよく、下記のものに限定されるものではない。
【0198】(1)キャリアの磁気特性の測定 装置は、BHU−60型磁化測定装置(理研測定製)を
用いる。測定試料は約1.0g秤量し内径7mmφ、高
さ10mmのセルにつめ、前記の装置にセットする。測
定は印加磁場を徐々に加え最大3,000エルステッド
まで変化させる。次いで印加磁場を減少せしめ、最終的
に記録紙上に試料のヒステリシスカーブを得る。これよ
り、飽和磁化、残留磁化及び保磁力を求める。
【0199】(2)キャリアの体積抵抗値の測定 図5に示すセルを用いて測定する。即ち、セルAにサン
プルを充填し、該充填サンプル33に接するように電極
31及び32をガイドリング33に沿って配置し、該電
極間に電源装置36により電圧を印加し、電圧計35に
よりその時の電圧を、電流計34によりその時流れる電
流を測定することにより求める。その測定条件は、温度
23℃、相対湿度65%の環境で、充填サンプルのセル
との接触面積は2cm2、厚み(d)は3mm、上部電
極の荷重は15kg、電圧は1000Vとする。
【0200】(3)トナー粒度(重量平均粒径)の測定 コールターマルチサイザー(コールター社製)を用い、
個数分布及び体積分布を出力するインターフェイス(日
科社製)及びPC9801パーソナルコンピューター
(NEC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。例え
ば、ISOTON R−II(コールターサイエンティ
フィックジャパン社製)が使用できる。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フォン
酸塩を0.1〜5ml加え、更に測定試料を2〜20m
g加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約1
〜3分間分散処理を行ない前記コールターマルチサイザ
ーによりアパーチャーとして100μmアパーチャーを
用いて、個数基準で2μm以上のトナーの体積及び個数
を測定して体積分布と個数分布とを算出する。体積分布
から重量平均粒径を求める。
【0201】(4)外添剤その他の粒子の重量平均粒径
の測定 微量の界面活性剤を加えた蒸留水30〜50ml中に適
量の試料を投入し、超音波発生器((株)トミー精工U
D−200型)を用いて、出力2〜6で2〜5分間分散
する。得られた分散液をセルに移し、気泡が抜けた後、
あらかじめ測定温度を50℃に設定しておいたコールタ
ーカウンターN4(コールター社製)にセットする。試
料を定温にするため10〜20分経過した後、測定を開
始し、重量平均粒径を求める。
【0202】(5)外添剤の疎水化度の測定 サンプル0.2gを容量250mlの三角フラスコ中の
水50mlに添加する。マグネチックスターラーで溶液
を撹拌しながら、ビューレットを用いてメタノールを滴
下する。全サンプルが溶液中に懸濁されるまでに用いた
メタノールの量の、メタノールと水の全量に対する割合
(重量)を外添剤の疎水化度とする。
【0203】(6)表面層の体積抵抗率の測定 本発明における電子写真感光体の表面層及びトナー担持
体の表面層の体積抵抗率は、表面に金を蒸着させたポリ
エチレンテレフタレート(PET)フィルム上に表面層
と同様の層(厚さ3μm)を作製し、これを体積抵抗測
定装置(ヒューレットバッカード社製4140B pA
MATER)にて、温度23℃、相対湿度65%の環境
で100Vの電圧を印加して測定する。
【0204】(7)磁性粒子の体積抵抗値の測定 上記(2)のキャリアの体積抵抗値の測定と同様にして
測定する。但し、厚み(d)は1mm、上部電極荷重は
10kg、印加電圧は100Vとする。
【0205】(8)SF−1及びSF−2の測定 SF−1及びSF−2は以下のように計測される。日立
製作所製FE−SEM(S−800)を用い10,00
0倍に拡大した短軸径が2μm以上のトナー像を100
個無作為にサンプリングし、その画像情報をインターフ
ェースを介して、ニレコ社製画像解析装置(Luzex
III)に導入し、解析を行い下式より得られた値と
する。
【0206】
【数4】 (式中、MXLNGは粒子の絶対最大長、PERIME
は粒子の周囲長、AREAは粒子の投影面積を示す。)
【0207】(9)加熱減量の測定、 熱天秤による分析において、窒素雰囲気の中での、温度
150℃から800℃までの重量減少分を測定し、減少
率を重量%で示す。
【0208】(10)キャリアの50%粒径の測定 マイクロトラック粒度分析計SRAタイプ(日機装
(株)製)を使用し、0.7〜700μmのレンジ設定
で測定を行い、50%粒径を求める。
【0209】
【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れらに限定されるものではない。「部」は「重量部」を
示す。「平均粒径」は「重量平均粒径」を示す。
【0210】
【製造例1】 (帯電用磁粒子製造例1)MgO5部、
Li2O8部、SrO3部、Fe2384部をそれぞれ
微粒化した後、水を添加混合し、造粒した後、1300
℃にて焼成し、粒度を調整した後、平均粒径22μmの
フェライト粒子(飽和磁化65Am2/kg、保持力4
5エルステッド)を得た。
【0211】上記フェライト粒子100部を、イソプロ
ポキシトリイソステアロイルチタネート(化合物
(1))10部と、γ−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン10部をトルエンに混合させた溶液を用いて、イソ
プロポキシトリイソステアロイルチタネート及びγ−ア
ミノプロピルトリメトキシシランの合計の存在量が0.
1部となるように表面処理して、帯電用磁性粒子aを得
た。
【0212】この磁性粒子の平均粒径は22μmであ
り、体積抵抗値は3×107Ωcmであり、加熱減量は
0.1重量%であった。
【0213】
【製造例2】 (帯電用磁性粒子製造例2)MgO10
部、Li2O5部、Fe2385部を使用する以外は、
製造例1と同様にして、帯電用磁性粒子bを得た。
【0214】この磁性粒子の平均粒径は25μmであ
り、体積抵抗値は7×109Ωcmであり、加熱減量は
0.1重量%であり、飽和磁化は60Am2/kgであ
り、保磁力は75エルステッドであった。
【0215】
【製造例3】 (帯電用磁性粒子製造例3)NiO8
部、Li2O8部、ZnO4部、Fe2380部を使用
する以外は、製造例1と同様にして、帯電用磁性粒子c
を得た。
【0216】この磁性粒子の平均粒径は20μmであ
り、体積抵抗値は5×103Ωcmであり、加熱減量は
0.05重量%であり、飽和磁化は55Am2/kgで
あり、保磁力は100エルステッドであった。
【0217】
【製造例4】 (帯電用磁性粒子製造例4)製造例1に
おいて、γ−アミノプロピルトリメトキシシランを使用
しない以外は同様にして、帯電用磁性粒子dを得た。
【0218】この磁性粒子の平均粒径は22μmであ
り、体積抵抗値は2×107Ωcmであり、加熱減量は
0.06重量%であった。
【0219】
【製造例5】 (帯電用磁性粒子製造例5)製造例1に
おいて、表面処理剤としてアミノ基を有する重量平均分
子量5万のスチレン−メタクリル酸ジメチルアミノエチ
ル共重合体を使用する以外は同様にして、帯電用磁性粒
子eを得た。
【0220】この磁性粒子の平均粒径は22μmであ
り、体積抵抗値は2×108Ωcmであり、加熱減量は
0.1重量%であった。
【0221】
【製造例6】 (現像キャリア製造例1)水媒体中にフ
ェノール/ホルムアルデヒドモノマー(50:50(w
/w))を混合分散した後、モノマー100部に対し
て、チタンカップリング剤で表面処理した0.25μm
のマグネタイト粒子600部、0.6μmのヘマタイト
粒子400部を均一に分散させ、アンモニアを適宜添加
しつつモノマーを重合させ、残存モノマーを洗浄除去し
た後真空乾燥し、磁性粒子内包球状磁性樹脂キャリア芯
材(平均粒径33μm、飽和磁化38Am2/kg)を
得た。上記芯材に、上記芯材100部に対して0.1部
となるようにアミノシランカップリング剤{H 2N−C3
6−Si(OCH33}を塗布機(ナウターミキサー
ニホソカワミクロン製)で塗布した。
【0222】一方、トルエン20部、ブタノール20
部、水20部、及び氷40部を四つ口フラスコにとり、
撹拌しながらCH3SiCl315モルと(CH32Si
Cl210モルとの混合物40部を加え、更に30分間
撹拌した後、60℃で1時間縮合反応を行った。その後
縮合生成物であるシロキサンを水で十分に洗浄し、トル
エン−メチルエチルケトン−ブタノール混合溶媒に溶解
して固型分10%のシリコーンワニスを調製した。
【0223】このシリコーンワニスに、シロキサン固型
分100部に対して2.0部のイオン交換水及び2.0
部の硬化剤{CH3−Si(OCH33}と、1.0部
のアミノシランカップリング剤{H2N−C36−Si
(OCH33}とを同時添加し、現像キャリア被覆溶液
Iを作製した。この溶液Iを上述の塗布機により、前述
のキャリア芯材100部に、樹脂コート量が0.3部と
なるように塗布し、現像キャリアIを得た。この現像キ
ャリアの50%粒径は33μmで、体積抵抗値は4×1
13Ωcmであった。また、この現像キャリアの飽和磁
化は38Am2/kgで、保磁力は10エルステッドで
あった。
【0224】
【製造例7】 (現像キャリア製造例2)製造例6にお
いて、芯材表面処理剤のアミノシランカップリング剤及
びコート材中に添加するアミノシランカップリング剤の
いずれも使用しない以外は、同様にして現像キャリアII
を得た。このキャリアの50%粒径は33μmで飽和磁
化38Am2/kg、保磁力16エスルテッド、体積抵
抗値は1×1013Ωcmであった。
【0225】
【製造例8及び9】 (現像キャリア製造例3及び4)
製造例6において、重合時のアンモニアの添加条件を変
える以外は同様にして、芯材の平均粒径を14μm、5
0μmとする以外は、同様の物性を有する現像用キャリ
アIII及びIVを得た。キャリアIIIの50%粒径は14μ
mで飽和磁化38Am2/kg、保磁力17エスルテッ
ド、体積抵抗値は8×1011Ωcmであった。キャリア
IVの50%粒径は50μmで飽和磁化38Am2/k
g、保磁力13エスルテッド、体積抵抗値は3×1013
Ωcmであった。
【0226】
【製造例10】 (感光体製造例1)感光体は負帯電用
の有機光導電物質を用いた感光体であり、φ30nmの
アルミニウム製のシリンダー上に機能層を5層設けた。
【0227】第1層は導電層であり、アルミニウムシリ
ンダーの欠陥などをならすため、またレーザ露光の反射
によるモアレの発生を防止するために設けられている厚
さ約20μmの導電性粒子分散樹脂層である。
【0228】第2層は正電荷が感光体表面に帯電された
負電荷を打ち消すのを防止する役割を果たし、6−66
−610−12−ナイロンとメトキシメチル化ナイロン
によって体積抵抗率が106Ωcm程度に調整された厚
さ約1μmの中抵抗層である。
【0229】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の層であり、露
光を受けることによって正負の電荷対を発生する。
【0230】第4層は電荷輸送層であり、ポリカーボネ
ート樹脂にヒドラゾンを分散した厚さ20μmの層であ
り、p型半導体である。従って、感光体表面に帯電され
た負電荷はこの層を移動することはできず、電荷発生層
で発生した正電荷のみを感光体表面に輸送することがで
きる。
【0231】第5層は電荷注入層であり、光硬化性のア
クリル樹脂にSnO2超微粒子、さらに帯電部材と感光
体との接触時間を増加させて、均一な帯電を行うために
平均粒径約0.25μmの四フッ化エチレン樹脂粒子を
分散した厚さ3μmの層である。具体的には、酸素を欠
損させて低抵抗化した平均粒径約0.03μmのSnO
2微粒子を樹脂100部に対して160部、さらに四フ
ッ化エチレン樹脂粒子を30部、分散剤を1.2部分散
したものである。
【0232】これによって感光体1の表面層の体積抵抗
率は、電荷輸送層単体の場合5×1015Ωcmだったの
に比べ、5×1011Ωcmにまで低下した。
【0233】
【製造例11】 [シアントナー製造例1]イオン交換
水710gに、0.1M−Na3PO4水溶液50gを投
入し、60℃に加温した後、TK式ホモミキサー(特殊
機化工業製)を用いて、12000rpmにて撹拌し
た。これに1.0M−CaCl2水溶液68gを除々に
添加し、Ca3(PO42を含むpH5.8の水系媒体
を得た。
【0234】一方、下記のモノマー及び着色剤をボール
ミルにより微分散した後、下記の荷電制御剤、極性レジ
ン及び離型剤を加え、60℃に加温したTK式ホモミキ
サー(特殊機化工業製)を用いて、12000rpmに
て均一に溶解、分解した。これに、重合開始剤2,2’
−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)10g
を溶解し、重合性単量体組成物を調製した。
【0235】 (モノマー) スチレン 165g n−ブチルアクリレート 35g (着色剤) C.I.ピグメントブルー15:3 15g (荷電制御剤)サリチル酸のアルミニウム化合物 3g (極性レジン)飽和ポリエステル樹脂 10g (離型剤) エステルワックス(融点70℃) 50g
【0236】前記水系媒体中に上記重合性単量体組成物
を投入し、60℃、N2雰囲気下において、クレアミキ
サー(Mテクニック社製)にて10000rpmで10
分間撹拌し、重合性単量体組成物を造粒した。その後、
パドル撹拌翼で撹拌しつつ、60℃で5時間反応させた
後、水溶性開始剤を添加し、pHを9にした後、80℃
に昇温し、5時間反応させた。重合反応終了後、減圧下
で残存モノマーを留去し、冷却後、塩酸を加えリン酸カ
ルシウムを溶解させた後、ろ過、水洗、乾燥をして、重
量平均粒径6.3μmの粒度分布がシャープな着色懸濁
粒子を得た。
【0237】得られた粒子100部に対して、水媒体中
でイソブチルトリメトキシシランで処理した平均粒径
0.05μm、BET100m2/gのアナターゼ型疎
水性酸化チタン(体積抵抗値:7×109Ωcm、疎水
化度:65%)を0.5部、及びヘキサメチルジシラザ
ンで処理した平均粒径0.06μm、BET40m2
gのシリカ微粉末0.5部を外添し、懸濁重合トナー1
を得た。このトナーの重量平均粒径は7.2μm、SF
−1は107、SF−2は115であった。
【0238】
【実施例1】電子写真装置としてレーザービームを用い
たデジタル複写機(キャノン製:GP55)を用意し
た。該装置は、感光体の帯電手段としてコロナ帯電器を
備え、現像手段として一成分ジャンピング現像方法を採
用した一成分現像器を備え、転写手段としてコロナ帯電
器、ブレードクリーニング手段、帯電前露光手段を備え
る。また、帯電器、クリーニング手段及び感光体は一体
型のユニット(プロセスカートリッジ)となっている。
プロセススピードは150mm/sである。このデジタ
ル複写機を以下のように改造した。
【0239】改造された電子写真装置の概略を図7を参
照して説明する。図7は、プロセスカートリッジ223
の説明図である。
【0240】現像部分は、一成分ジャンピング現像か
ら、二成分現像剤を使用可能な現像装置201に改造を
施した。更に、コロナ帯電器の代わりに、帯電部分にマ
グネットローラー241を内包した16φ導電性非磁性
スリーブ242を配し、帯電用磁気ブラシ243を形成
した。帯電用の導電性スリーブと感光体とのギャップ
は、0.5mmに設定した。更にコロナ帯電器を用いた
転写手段をローラー転写方式に変更し、帯電前露光手段
を取り除いた。以下、現像装置201の詳細について説
明する。
【0241】現像装置201は、非磁性トナー203a
と磁性キャリア203bとを混合した2成分現像剤20
3を収容した現像容器205を備え、現像容器205の
感光ドラム200と対面した開口部に、現像スリーブ2
09が感光ドラム200と400μmの間隙を開けて配
置されている。現像スリーブ209の内側にはマグネッ
トローラ207が固定配置されている。マグネットロー
ラ207は、磁極S、N、S、S、Nを有する。
【0242】また現像スリーブ209には規制ブレード
211が現像スリーブ209の下方に400μmの間隙
を開けて配置されている。
【0243】現像容器205内の略下半分は、隔壁21
3により現像室R1、撹拌室R2に区画され、それぞれ
現像剤搬送スクリュー215、217が設置されてい
る。撹拌室R2の上方には、補給用トナー219を収容
したトナー貯蔵室R3が設置され、貯蔵室R3の下部に
は補給口221が設けられている。
【0244】現像剤搬送スクリュー215は回転するこ
とによって、現像室R1内の現像剤を撹拌しながら現像
スリーブ209の長手方向に沿って一方向に搬送する。
隔壁213には図の手前側と奥側に図示しない開口が設
けられており、スクリュー215によって現像室R1の
一方に搬送された現像剤は、その一方側の隔壁213の
開口を通って撹拌室R2に送り込まれ、現像剤搬送スク
リュー217に受け渡される。スクリュー217の回転
方向はスクリュー215と逆で、撹拌室R2内の現像
剤、現像室R1から受け渡された現像剤及びトナー貯蔵
室R3から補給されたトナーを撹拌、混合しながら、ス
クリュー215とは逆方向に撹拌室R2内を搬送し、隔
壁213の他方の開口を通して現像剤を撹拌室R1に送
り込み、現像剤搬送スクリュー215に受け渡す。な
お、撹拌室内の現像剤の図示は省略する。
【0245】現像スリーブ209は、アルミニウムの円
筒からなっており、その表面には適度な凹凸が設けられ
ている。この現像スリーブ209は、矢印方向に回転す
る感光ドラム200との対向部が逆方向に移動する向き
の矢印方向の回転、つまり逆方向回転(カウンター方向
回転)とされる。
【0246】現像の際、バイアス電源により現像スリー
ブ209と感光ドラム200との間に、図3に示す現像
バイアスを印加し、現像を促進させる。現像スリーブ2
09の周速度Vbは、感光ドラム200の周速度に対し
て150%の周速比である。
【0247】図7に示すように、コイルセンサー227
は撹拌室R2内の搬送スクリュー217の設置高さの位
置に設置される。コイルのインダクタンスを利用して現
像剤203の見かけの誘電率変化により現像剤のT/C
比(トナーとキャリアの混合比、すなわち現像剤のトナ
ー濃度)の変化が検知され、現像容器205内の現像剤
203のT/C比が減ったら、トナー貯蔵室R3からト
ナー219を現像で消費された量に見合った量で撹拌室
R2に落下補給し、現像剤203のT/Cが一定量に保
たれる。
【0248】シアントナー1と現像キャリアIとをトナ
ー濃度8%で混合してシアン現像剤を作成した。
【0249】前述の電子写真装置に、感光体1、帯電用
磁性粒子aを組み合わせ、シアン現像剤を用いて、連
続複写による画像性を評価した。ただし、帯電スリーブ
の周速を180mm/sとし、直流/交流電界(−40
0V、1KHz/1.2KVpp)を重畳印加し、クリ
ーニングユニットを取り外し、現像コイルラスト250
V、カブリとの反転コントラスト−150Vに設定し、
32.5℃/85%下で画像面積比率25%のオリジナ
ル原稿を用いて、2万枚の連続複写を行い、画像濃度、
トナー飛散、カブリ及びベタ均一性について評価した。
結果を表1に示す。
【0250】
【表1】
【0251】表1より上述の電子写真装置は高湿下にお
いて画質も良好で、連続複写による画像変化も小さく、
トナー飛散も問題なく非常に良好であることがわかる。
さらに、トナーリュースによる問題もないことがわか
る。
【0252】なお、トナー飛散は、装置内の汚れを目視
で評価した。Aは現像器がまったく汚れていない状態、
Bはわずかに現像器が汚れているが、画像への影響がな
い状態、Cは機内にも飛散トナーが付着しているもの
の、画像汚れはない状態、Dは画像汚れが頻繁に発生す
る状態を示す。
【0253】画像濃度は、マクベス濃度計RD−918
を用いて画像のベタ部分について測定した。値が大きい
方が濃度が濃いことを示す。
【0254】カブリは反射濃度計REFLECTOME
TER MODEL TC−6DS(TOKYO DE
NSHOKU CO.,LTD社製)を用いて測定し
た。プリント後の白地部の反射濃度5点の平均値をD
s、プリント前の白地部の反射濃度5点の平均値をDr
としたときの、Ds−Drをカブリ量とした。
【0255】ベタ均一性(ベタ濃度ムラ)は、画像のベ
タ部分を上記マクベス濃度計で5点測定し、最大値から
最小値を引いた値とした。
【0256】
【比較例1】実施例1において、帯電用磁性粒子bを使
用する以外は同様にして行ったところ、2万枚の時点で
カブリが悪化し、ベタ均一性も悪化した。これは磁性粒
子の抵抗が高いために、感光体の帯電が不均一になった
ためと推測される。
【0257】
【比較例2】実施例1において、帯電用磁性粒子cを使
用する以外は同様にして行ったところ、初期から異常画
像が出たので評価を中止した。これは磁性粒子の抵抗が
低いために、ピンホールリークを含めた異常画像になっ
たものと推測される。
【0258】
【比較例3】実施例1において、帯電用磁性粒子dを使
用する以外は同様にして行ったところ、2万枚の時点で
カブリが悪化し、トナー飛散も悪化した。そこで、現像
器内のトナー濃度を測定したところ、トナー濃度が12
%になっていた。これはトリボの低い転写残トナーが混
入したために、トナー濃度制御が誤動作したためと推測
される。そこで、トナー濃度を8%になるまでトナー消
費させたところ、カブリ、トナー飛散ともに問題ないレ
ベルまで回復した。
【0259】
【実施例2】実施例1において、帯電用磁性粒子eを使
用する以外は同様にして行ったところ、2万枚の時点で
わずかにカブリが悪化したものの、実用上まったく問題
なく良好な結果が得られた。これは磁性粒子の処理剤が
樹脂になったために、トナーのスペントが実施例1に比
べて多くなったためと推測される。
【0260】
【比較例4】実施例1において、現像用キャリアIIを使
用する以外は同様にして行ったところ、カブリ、トナー
飛散ともに1万枚時点で悪化したので、評価を中止し
た。これは処理剤にアミノシランカップリング剤を使用
しなかったためにトナーのトリボが低下したためと推測
される。
【0261】
【実施例3】実施例1において、現像用キャリアIIIを
使用する以外は同様にして行ったところ、ベタ均一性が
若干悪化したものの、実用上問題のないレベルであっ
た。これはキャリア粒径が小さいので、現像器内での循
環が若干不安定になったためと推測される。
【0262】
【実施例4】実施例1において、現像用キャリアIVを使
用する以外は同様にして行ったところ、カブリ、トナー
飛散ともに若干悪化したものの、実用上問題のないレベ
ルであった。これはキャリア強が大きいので、トナーの
トリボの立ち上がりが不安定になったためと推測され
る。
【0263】
【実施例5】実施例1において、図2に示す如く、現像
スリーブを感光ドラムと順方向にする以外は同様にして
行ったところ、トナー飛散が若干悪化したものの良好な
結果が得られた。これはスリーブの回転方向が順方向で
あるため、転写残トナーの回収が若干低下したためと推
測される。
【0264】
【実施例6】製造例11(シアン現像剤の製造)と同様
にして、イエロー現像剤、マゼンタ現像剤及びブラック
現像剤を得た。なお、各トナーは下記のようにして調製
した。
【0265】[イエロートナー]C.I.ピグメントブ
ルー15:3に代えてC.I.ピグメントイエロー93
を用いることを除いては、シアントナー製造例1と同様
にしてイエロートナー粒子を得、同様にアナターゼ型酸
化チタン微粉末及びシリカ微粉末と混合してイエロート
ナーを得た。
【0266】[マゼンタトナー]C.I.ピグメントブ
ルー15:3に代えてキナクリドン顔料を用いることを
除いては、シアントナー製造例1と同様にしてマゼンタ
トナー粒子を得、同様にアナターゼ型酸化チタン微粉末
及びシリカ微粉末と混合してマゼンタトナーを得た。
【0267】[ブラックトナー]C.I.ピグメントブ
ルー15:3に代えてカーボンブラックを用いることを
除いては、シアントナー製造例1と同様にしてブラック
トナー粒子を得、同様にアナターゼ型酸化チタン微粉末
及びシリカ微粉末と混合してブラックトナーを得た。
【0268】上記4色の現像剤を図4に示す構成の電子
写真装置に入れ、クリーニングユニットを使用せず、イ
エロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色順で3万枚の
画出しを行ったところ、画像濃度変化も小さく、カブリ
もない良好な結果が得られた。なお、印加電圧などの他
の条件は実施例1と同様であった。
【0269】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、トナー
飛散もなく電子写真感光体への注入帯電性に優れ、現像
領域における潜像の乱れなども発生しない、高画質及び
高耐久性の電子写真装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電子写真装置の概略図を示す。
【図2】本発明の電子写真装置の概略図を示す。
【図3】実施例で用いる交流電圧を示す図である。
【図4】本発明の電子写真装置の他の例を示す図であ
る。
【図5】磁性粒子の抵抗測定に用いる装置の概略断面図
を示す。
【図6】トナーの摩擦帯電量を測定するために用いる装
置の説明図である。
【図7】実施例で使用する電子写真装置の概略図を示
す。
【符号の説明】
1 現像装置 3 2成分現像剤 5 現像容器 7 マグネットローラ 9 現像スリーブ 11 規制ブレード 13 隔壁 15 現像剤搬送スクリュー 17 現像剤搬送スクリュー 19 補給用トナー 21 補給口 23 バイアス電源 25 現像領域 27 コイルセンサー 60a 転写バイアス印加手段 61a 感光ドラム 62a 一次帯電器 63a 現像器 64a 転写ブレード 65a トナーホッパー 66a 補給ローラ 67a 露光装置 68 転写材担持体 69 分離帯電器 70 定着器 71 定着ローラ 72 加圧ローラ 73 ウェッブ 75,76 加熱手段 78 温度検知手段 79 転写ベルトクリーニング装置 80 駆動ローラ 81 ベルト従動ローラ 82 ベルト除電器 83 レジストローラ 84 給紙ローラ 100 感光体 200 電子写真感光体(感光ドラム) 201 現像装置 203 2成分現像剤 203a トナー 203b キャリア 205 現像容器 207 マグネットローラ 209 現像スリーブ(現像剤担持体) 211 規制ブレード 213 隔壁 215 現像剤搬送スクリュー 217 現像剤搬送スクリュー 219 補給用トナー 221 補給口 223 プロセスカートリッジ 224 コイルセンサー 241 搬送スリーブ 242 磁性粒子 243 帯電用磁気ブラシ L 露光光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03G 15/08 507 G03G 9/10 331 15/09 351 362 15/08 507B (72)発明者 荒平 文弘 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 2H003 BB11 CC04 2H005 BA01 BA03 BA05 BA06 BA07 BA11 CA26 CA28 CB03 CB04 EA01 EA02 EA05 FA02 FA07 2H031 AC08 AC14 BB01 BC03 2H068 AA08 2H077 AA37 AD02 AD06 AD11 DA10 DA42 DA54 DA57 EA03 GA17

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子写真感光体の周囲に、該電子写真感
    光体に接触配置された帯電部材を有する帯電手段、露光
    手段、現像手段及び転写手段を、この順に有する電子写
    真装置において、 該帯電部材が、104〜109Ωcmの体積抵抗値を有
    し、その表面に、少なくともアミノ基を有する化合物を
    有する磁性粒子を含み、該現像手段が、非磁性トナーと
    磁性キャリアとを混合した現像剤を有し、該磁性キャリ
    アが、その表面に、少なくともアミノ基を有する化合物
    を有する磁性キャリアからなり、該転写手段と帯電手段
    との間、及び帯電手段と現像手段との間に、転写後の電
    子写真感光体上に残留するトナーを回収し貯蔵するクリ
    ーニング手段を有さないことを特徴とする電子写真装
    置。
  2. 【請求項2】 前記現像手段が、非磁性トナーと磁性キ
    ャリアを混合した現像剤を収容するとともに、現像剤
    を、電子写真感光体の像担持面と対向した現像部へ搬送
    し、現像剤を像担持面上に形成された静電潜像の現像に
    供する、内側に磁石が非回転に配置された回転する現像
    剤担持体と、前記現像剤担持体上に担持された現像剤の
    層厚を規制して、現像に供する現像剤の量を調節する、
    現像剤担持体に対した規制部材とを有する現像容器に、
    現像剤トナー濃度制御装置の濃度検知手段を備え、前記
    検知手段はコイルセンサーであって、コイルのインダク
    タンスを利用して現像容器内の現像剤の見かけの透磁率
    の変化から、現像容器内の現像剤のトナー濃度を検知す
    る現像装置からなる請求項1記載の電子写真装置。
  3. 【請求項3】 前記現像剤担持体の回転方向が、像担持
    面と対向した現像部で像担持面の移動方向と逆方向に前
    記現像剤担持体の表面が移動する向きであり、前記規制
    部材を現像剤担持体の下方に配置した請求項1または2
    の電子写真装置。
  4. 【請求項4】 前記現像手段が、反転現像手段である請
    求項1〜3のいずれか1項記載の電子写真装置。
  5. 【請求項5】 前記アミノ基を有する化合物が、アミノ
    基を有するカップリング剤であることを特徴とする請求
    項1〜4のいずれか1項記載の電子写真装置。
  6. 【請求項6】 前記磁性粒子と磁性キャリアの表面が同
    一のアミノ基を有するカップリング剤を有する請求項5
    記載の電子写真装置。
  7. 【請求項7】 前記カップリング剤の中心元素が、ケイ
    素である請求項5又は6記載の電子写真装置。
  8. 【請求項8】 前記磁性キャリアが15〜45μmの5
    0%粒径、20〜50Am2/kgの飽和磁化、及び5
    〜200エルステッドの保持力を有する請求項1〜7の
    いずれか1項に記載の電子写真装置。
  9. 【請求項9】 磁性キャリアが、下記式(I)で示され
    る化合物を結着樹脂中に分散して行う重合法によって製
    造された球状キャリアである請求項1〜8のいずれか1
    項に記載の電子写真装置。 (Fe34a(C)b (I) [式中、CはFe23、Al23、SiO2、CaO、
    SrO、MgO、Li2O、MnOまたはそれらの混合
    物を示し、a、bは重量比を示し、かつ条件 0.2≦a≦0.8、a+b≦1 を満足する。]
  10. 【請求項10】 前記磁性キャリアの体積抵抗値が10
    10〜1015Ωcmである請求項1〜9のいずれか1項に
    記載の電子写真装置。
  11. 【請求項11】 前記電子写真感光体の表面層が108
    〜1015Ωcmの体積抵抗率を有する請求項1〜10の
    いずれか1項に記載の電子写真装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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