JP2005122143A

JP2005122143A - 現像方法

Info

Publication number: JP2005122143A
Application number: JP2004270157A
Authority: JP
Inventors: Seiji Kikushima; 誠治菊島
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2003-09-22
Filing date: 2004-09-16
Publication date: 2005-05-12

Abstract

【課題】ハイブリッド現像方法において、大粒径のトナーが選択的に消費される現象をなくして常に良好な画像を形成するための、新規な現像方法を提供する。
【解決手段】トナーＴと磁性キャリヤＣとを含む２成分現像剤によって、磁気ロール３の表面に磁気ブラシＭを形成し、この磁気ブラシＭによって、現像ロール２の表面にトナーの薄層ＴＬを形成後、このトナーの薄層ＴＬによって、静電潜像担持体１の表面の静電潜像をトナー像に現像するに際し、トナーＴとして、個々のトナー粒子を平面に投影した投影像の周長Ｃ_１と、かかる投影像と同じ面積の円の周長Ｃ_２との比Ｃ_２／Ｃ_１で表される円形度の平均値が０．９４以上であるものを用いる。
【選択図】図１

Description

この発明は、電子写真法を利用した画像形成方法に関するものである。

レーザープリンタ、静電式複写機、普通紙ファクシミリ装置、およびこれらの複合機などの画像形成装置においては、まず、静電潜像担持体の表面を帯電手段によって一様に帯電させ、次いで、露光手段によって露光して静電潜像を形成後、この静電潜像を、現像手段によってトナー像に現像する。次に、このトナー像を、転写手段によって紙などの被印刷物の表面に転写した後、定着手段によって定着させることで一連の画像形成の工程が完了する。

静電潜像をトナー像に現像するための現像方法には種々あるが、非磁性のトナーを用いた乾式の現像方法としては、非磁性１成分トナーを用いた非磁性１成分現像方法と、非磁性のトナーと磁性キャリヤとを含む２成分現像剤を用いた２成分現像方法とが普及している。
このうち、非磁性１成分現像方法においては、静電潜像担持体に対面配置した現像ロール上に、非磁性１成分トナーを、規制ブレードを用いて薄層化しながら供給し、次いで、この薄層から、非磁性１成分トナーを静電潜像担持体の表面に供給して、静電潜像をトナー像に現像することが行われる。また、薄層から、非磁性１成分トナーを静電潜像担持体の表面に供給する方法としては、薄層を静電潜像担持体の表面に接触させて行う接触法と、静電潜像担持体と非接触の薄層から、非磁性１成分トナーを静電潜像担持体に飛翔させて行う非接触法とがある。

このうち、非接触法は、トナー像の乱れがなく高画質の画像が得られることから、特に複数色のトナー像を重ね合わせてフルカラーの画像を形成する、フルカラーの画像形成装置において広く利用されている。しかし、非磁性１成分現像方法では、トナーを磁性キャリヤと混合して摩擦帯電させることができる２成分現像方法に比べて、非磁性１成分トナーの帯電電荷量が不安定であったり、トナーの特性の僅かな変化によってトナーの飛翔量が変動したりするという問題がある。

一方、２成分現像方法においては、２成分現像剤を、静電潜像担持体に対面配置した、磁石を組み込んだ磁気ロールと接触させることで、この磁気ロール上に、磁性キャリヤが穂状に連なり、その表面にトナーが付着した磁気ブラシを形成し、かかる磁気ブラシを静電潜像担持体上の静電潜像と接触させることで、トナーを選択的に、静電潜像担持体上に付着させて、静電潜像をトナー像に現像することが行われる。そして、２成分現像方法では、上記のように、トナーを磁性キャリヤと混合して摩擦帯電させることができるため、トナーの帯電電荷量を安定させることができるものの、接触式であるためトナー像が乱されて画像の鮮明度が低下するという問題がある。

そこで、上記両現像方法の長所をともに活かすべく、静電潜像担持体に対面配置した現像ロールと、現像ロールに対面配置した磁気ロールとを用い、非磁性のトナーと磁性キャリヤとを含む２成分現像剤によって、磁気ロールの表面に磁気ブラシを形成し、次いで、この磁気ブラシによって、現像ロールの表面にトナーの薄層を形成した後、このトナーの薄層によって、静電潜像担持体の表面に形成した静電潜像をトナー像に現像する新たな現像方法（以下「ハイブリッド現像方法」と記す）が提案された（特許文献１参照）。

このハイブリッド現像方法では、２成分現像剤をかく拌することでトナーを摩擦帯電させるとともに、当該２成分現像剤によって磁気ロールの表面に磁気ブラシを形成し、それを現像ロールの表面に接触させながら両ロール間に直流電圧を印加してトナーを現像ロール上に移動させることで、当該現像ロールの表面に、これまでよりも帯電電荷量が安定したトナーの薄層を形成することができる。また、静電潜像担持体と、現像ロール上のトナーの薄層とを非接触の状態としつつ、両者の間に直流電圧を印加しながら交流電圧を印加することでトナーを静電潜像担持体の表面に飛翔させて、静電潜像を、非接触の状態でトナー像に現像することができる。

しかし、ハイブリッド現像方法では、現像ロール上の薄層からトナーを静電潜像担持体の表面に飛翔させて現像する際に、大粒径のトナーが選択的に消費されやすいため、画像形成を繰り返すうちに、小粒径のトナーの割合が増加して粒度分布が変動するという現象を生じ、画像形成の繰り返しによって画像濃度が低下するなどの、形成画像の画質の低下を生じるという問題がある。

そこで、この問題を解決するため、特許文献２においては、上記一連の現像工程と別に、現像ロールと磁気ロールとの間に逆方向の直流電圧を印加して、現像ロール上の薄層から、大粒径のトナーを選択的に除去して磁気ロールに戻す工程を設けて、現像ロール上の薄層が大粒径のトナーを含まない状態を維持することによって、トナーの粒度分布の変動をできるだけ小さくするようにすることが提案された。
特開平３−１１３４７４号公報（第２頁右上欄第１１行〜同頁左下欄第１２行）特開平６−２９５１２３号公報（請求項１、第０００８欄、第００１０欄）

ところが、前記のように、特許文献２に記載の方法は、一旦、現像ロールの薄層に送られた大粒径のトナーを、現像に使用されないように、薄層から事前に除去するだけのものであって、対症療法的な方法に過ぎない。この方法では、ハイブリッド現像方法において大粒径のトナーが選択的に消費される現象を根本的に解決することはできない。また、この方法では、画像形成を繰り返すうちに、現像手段内に大粒径のトナーが蓄積されるという、別の新たな問題を生じる。

この発明の目的は、ハイブリッド現像方法において、大粒径のトナーが選択的に消費される現象をなくして常に良好な画像を形成するための、新規な現像方法を提供することにある。

請求項１記載の発明は、静電潜像担持体に対面配置した現像ロールと、現像ロールに対面配置した磁気ロールとを用い、非磁性のトナーと磁性キャリヤとを含む２成分現像剤によって、磁気ロールの表面に磁気ブラシを形成し、次いでこの磁気ブラシによって、現像ロールの表面にトナーの薄層を形成した後、このトナーの薄層によって、静電潜像担持体の表面に形成した静電潜像をトナー像に現像する現像方法であって、トナーとして、個々のトナー粒子を平面に投影した投影像の周長Ｃ_１と、かかる投影像と同じ面積の円の周長Ｃ_２との比Ｃ_２／Ｃ_１で表される円形度の平均値が０．９４以上であるものを用いることを特徴とする現像方法である。

また、請求項２記載の発明は、静電潜像担持体としてアモルファスシリコン感光体を用いる請求項１記載の現像方法である。

発明者の検討によると、従来のハイブリッド現像方法において大粒径のトナーが選択的に消費されるのは、トナーの全体としてみたときの、帯電量の分布が著しく広い上、その分布が粒径によって異なるためである。また、トナーの帯電量の分布が広いのは、定着用樹脂に着色剤その他を加えて溶融、混練したのち粉砕し、さらに必要に応じて分級するいわゆる粉砕法によって製造されたトナー粒子に、さらに必要に応じて外添剤などを外添して製造された通常のトナーの粒度分布が広い上、かかるトナーが不定形で、形状が揃っていないためである。すなわち、不定形で形状が揃っていない従来のトナーは、たとえ粒径が同じでも、その形状に応じて表面積が異なり、トナーの帯電量は表面積に依存することから、結果的に、表面積のばらつきに応じて帯電量の分布が広くなる。

しかも、この形状による表面積のばらつきの影響は、球の表面積が半径の２乗に比例することから明らかなように、小粒径のトナーほど大きく、逆に大粒径のトナーほど小さくなる傾向を示す。そして、小粒径のトナーほど、形状の不揃いによる表面積のばらつきと、それによる帯電量のばらつきが大きくなって、帯電量の分布が広くなることから、例えば、粒径が５μｍ以下といった小粒径のトナーには、過剰に帯電して、現像によって消費されにくい、帯電量の大きい成分が多量に含まれることになる。

一方、大粒径のトナーほど、形状の不揃いによる表面積のばらつきと、それによる帯電量のばらつきが小さく、帯電量の分布が狭くなることから、上記のように、過剰に帯電して、現像によって消費されにくい、帯電量の大きい成分の割合は少なくなる傾向にある。そのため、大粒径のトナーほど、薄層から静電潜像担持体の表面に飛翔しやすく、選択的に消費されやすい。そして、画像形成を繰り返すほど、薄層中のトナーに占める、小粒径で、帯電量が大きいため現像されにくい、帯電量の大きいトナーの割合が増加して、画像濃度が低下するといった問題を生じる。

これに対し、前記請求項１に記載したように、トナーとして、トナー粒子の円形度の平均値が０．９４以上という円に近いものを使用すると、かかるトナーは、円形度の規制を行っていない、不定形で形状が揃っていないトナーと比較して、形状による表面積のばらつきと帯電量のばらつきが、すべての粒径範囲において小さくなる。そのため、大粒径のトナーが選択的に消費されるのを抑制することができる。つまりトナーは、その粒径に関係なくほぼ均等に消費されることとなり、従来のように、大粒径のトナーが選択的に消費されて、画像形成を繰り返すほど、小粒径で、帯電量が大きいため現像されにくい、帯電量の大きいトナーの割合が増加して、画像濃度が低下するといった問題が生じるのを回避することができる。したがって、請求項１記載の発明によれば、ハイブリッド現像方法における粒度分布の変動を抑制して、常に良好な画像を形成することが可能となる。

また、請求項２に記載したように、静電潜像担持体としてアモルファスシリコン感光体を用いた場合には、かかるアモルファスシリコン感光体が、その特性上、４００Ｖ前後の低い表面電位で使用されるものであることから、系全体の電位も低めに設定できる。このため、帯電量の小さい大粒径のトナーが選択的に消費される現象をさらに起こりにくくして、ハイブリッド現像方法における粒度分布の変動をさらに確実に抑制し、それによってさらに良好な画像を形成することが可能となる。

以下に、この発明を説明する。
《２成分現像剤》
この発明の現像方法で使用する２成分現像剤は、従来同様に非磁性のトナーと磁性キャリヤとを含み、このうちトナーとして、前記のようにトナー粒子の円形度の平均値が０．９４以上である円に近いものを使用することを特徴としている。

〈トナー〉
トナーとしては、円形度の平均値を上記の範囲とすること以外は、２成分現像剤用として従来公知の種々の構成を有するトナー粒子を含むものを用いることができる。具体的には、従来同様に定着用樹脂中に、着色剤その他の添加剤を分散させた構造を有する、円形度の平均値が０．９４以上のトナー粒子に、必要に応じてシリカ等の外添剤を外添したトナーが好ましい。

なお、この発明において、トナー粒子の円形度の平均値は、下記の方法で測定することとする。すなわち、サンプリングした所定量のトナー粒子について、フロー式粒子像分析装置を用いて分析して、個々のトナー粒子を平面に投影した投影像の周長Ｃ_１を求める。また、かかる投影像と同じ面積の円を想定してその周長Ｃ_２を求める。そして、両者の比Ｃ_２／Ｃ_１で表される円形度を算出する操作をサンプリングしたトナー粒子の全量について行って、円形度の累積曲線を求め、そのうちの中央累積値（５０％値）を平均値とする。上記のうち、個々のトナー粒子の、投影像の周長Ｃ_１を求める操作は、例えば電子顕微鏡などを使用して撮影したトナー粒子の画像データを画像解析して行っても良い。

トナー粒子の、円形度の平均値の上限については特に限定されない。ただし、画像形成装置の構造を簡略化することを考慮して、トナー像を被印刷物の表面に転写した後の静電潜像担持体の表面をクリーニングするクリーニング手段として、静電潜像担持体の表面に圧接させたクリーニングブレードを用いる場合に、トナー粒子の円形度が高すぎると、当該トナー粒子が、静電潜像担持体とクリーニングブレードとの間をすり抜けるクリーニング不良が発生しやすくなる。したがって、クリーニング手段としてクリーニングブレードを用いる場合に、クリーニング不良の発生を確実に防止することを考慮すると、トナー粒子の円形度の平均値は、０．９８以下であるのが好ましい。

（定着用樹脂）
定着用樹脂としては、たとえばスチレン系重合体、アクリル系重合体、スチレン−アクリル系重合体、塩素化ポリスチレン、ホリプロピレン、アイオノマー等のオレフィン系重合体、ポリ塩化ビニル、ポリエステル系樹脂、ポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、フェノール樹脂、ロジン変性フェノール樹脂、キシレン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジンエステルなどを挙げることができ、とくにスチレン系重合体、スチレン−アクリル系重合体、ポリエステル系樹脂が好ましい。このうちスチレン系重合体、スチレン−アクリル系重合体としては、スチレンの単独重合体や、当該スチレンと他の単量体との共重合体を挙げることができる。

スチレンと共重合可能な他の単量体としては、例えばｐ−クロルスチレン；ビニルナフタレン；エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンなどのエチレン不飽和モノオレフィン類；塩化ビニル、臭化ビニル、弗化ビニルなどのハロゲン化ビニル類；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル、酪酸ビニルなどのビニルエステル類；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ドテシル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸２−クロルエチル、アクリル酸フェニル、α−クロルアクリル酸メチル、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などの（メタ）アクリル酸エステル類；アクリロニトリル、メタアクリロニトリル、アクリルアミドなどの他のアクリル酸誘導体；ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルなどのビニルエーテル類；ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、メチルイソプロぺニルケトンなどのビニルケトン類；Ｎ−ビニルピロール、Ｎ−ビニルカルバゾール、Ｎ−ビニルインドール、Ｎ−ビニルピロリデンなどのＮ−ビニル化合物類等を挙げることができる。これら共重合モノマーは、１種単独で、あるいは２種以上を組み合わせて、スチレンと共重合させることができる。

またポリエステル系樹脂としては、例えば多価カルボン酸成分と多価アルコール成分とを重縮合させて得られるものなどを用いることができる。このうち多価カルボン酸成分としては、例えばマレイン酸、フマール酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロへキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、マロン酸等の２価カルボン酸；ｎ−ブチルコハク酸、ｎ−ブテニルコハク酸、イソブチルコハク酸、イソブテニルコハク酸、ｎ−オクチルコハク酸、ｎ−オクテニルコハク酸、ｎ−ドデシルコハク酸、ｎ−ドデセニルコハク酸、イソドデシルコハク酸、イソドデセニルコハク酸等の２価カルボン酸のアルキルもしくはアルケニルエステル；１，２，４−べンゼントリカルボン酸（トリメリット酸）、１，２，５−べンゼントリカルボン酸、２，５，７−ナフタレントリカルボン酸、１，２，４−ナフタレントリカルボン酸、１，２，４−ブタントリカルボン酸、１，２，５−へキサントリカルボン酸、１，３−ジカルボキシル−２−メチル−２−メチレンカルボキシプロパン、１，２，４−シクロへキサントリカルボン酸、テトラ（メチレンカルボキシル）メタン、１，２，７，８−オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、エンポール三量体酸等の３価以上のカルボン酸等を挙げることができる。また、これら多価カルボン酸の無水物も使用できる。

一方、多価アルコール成分としては、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、ネオぺンチルグリコール、１，４−ブテンジオール、１，５−ぺンタンジオール、１，６−へキサンジオール、１，４−シクロへキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のジオール類の他、ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ、ポリオキシエチレン化ビスフェノールＡ、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールＡ等のビスフェノール類；ソルビトール、１，２，３，６−へキサンテトロール、１，４−ソルビタン、ぺンタエリスリトール、ジぺンタエリスリトール、トリぺンタエリスリトール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，５−ぺンタントリオール、グリセロール、ジグリセロール、２−メチルプロパントリオール、２−メチル−１，２，４−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、１，３，５−トリヒドロキシメチルべンゼン等のトリオール以上の多価アルコール類を挙げることができる。

（着色剤）
着色剤としては、トナー粒子の色に合わせた各色の着色剤を用いることができる。その好適な例は下記の通りである。

黒色顔料：
カーボンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、アニリンブラック。

黄色顔料：
黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネープルスイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキ。

橙色顔料：
赤口黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジＧＫ。

赤色顔料：
べンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀カドミウム、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウオッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂ。

紫色顔料：
マンガン紫、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ。

青色顔料：
紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーＢＣ。

緑色顔料：
クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンＧ。

白色顔料：
亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛。

体質顔料：
バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト。

着色剤の添加量は、定着用樹脂１００重量部に対して１〜２０重量部であるのが好ましく、２〜８重量部であるのがさらに好ましい。

（その他の添加剤）
着色剤以外の他の添加剤の代表例としては、電荷制御剤、オフセット防止剤を挙げることができる。

電荷制御剤は、トナーの摩擦帯電特性を制御するためのもので、トナーの帯電極性に応じて正電荷制御用および／または負電荷制御用の電荷制御剤を用いる。このうち正電荷制御用の電荷制御剤としては、塩基性窒素原子を有する有機化合物、例えば塩基性染料、アミノピリン、ピリミジン化合物、多核ポリアミノ化合物、アミノシラン類等や、上記各化合物で表面処理された充填剤等を挙げることができる。

また負電荷制御用の電荷制御剤としては、ニグロシンベース（CI5045）、オイルブラック（CI26150）、ボントロンＳ、スピロンブラック等の油溶性染料；スチレン−スチレンスルホン酸共重合体等の電荷制御性樹脂；カルボキシ基を含有する化合物（たとえばアルキルサリチル酸金属キレート等）、金属錯塩染料、脂肪酸金属石鹸、樹脂酸石鹸、ナフテン酸金属塩等を挙げることができる。電荷制御剤の添加量は、定着用樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部であるのが好ましく、０．５〜８重量部であるのがさらに好ましい。

オフセット防止剤は、トナーにオフセット防止効果を付与するために配合する。オフセット防止剤としては、脂肪族系炭化水素、脂肪族金属塩類、高級脂肪酸類、脂肪酸エステル類もしくはその部分ケン化物、シリコーンオイル、各種ワックス等を挙げることができる。中でも、重量平均分子量が１０００〜１００００程度の脂肪族系炭化水素が好ましい。具体的には、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン、パラフィンワックス、炭素原子数４以上のオレフィン単位からなる低分子量のオレフィン重合体、シリコーンオイル等の１種または２種以上の組み合わせが適当である。オフセット防止剤の添加量は、定着用樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部であるのが好ましく、０．５〜８重量部であるのがさらに好ましい。その他、安定剤等の種々の添加剤を、適宜の割合で配合してもよい。

トナー粒子の、体積基準の中心粒径は４〜１２μｍであるのが好ましく、とくに６〜１０μｍであるのが好ましい。
トナー粒子の円形度の平均値を０．９４以上とするためには、例えば前記のように粉砕法によって、上記の各成分を混合し、溶融、混練したのち粉砕し、さらに必要に応じて分級するに際し、粗粉砕後の微粉砕に使用する粉砕機として、通常より高い応力を加えることができるもの〔例えばジェットミルよりも、ターボミル工業(株)製の商品名ターボミル、日本ニューマチック工業(株)製の商品名ファインミル、ホソカワミクロン(株)製の商品名イノマイザー、日本エンジニアリング(株)製の商品名スーパーローター、川崎重工業(株)製の商品名セブロス、商品名クリプトロン等の機械式粉砕機〕を使用したり、粉砕時間を長めに設定したりすれば良い。

また粉砕法以外の製造方法を採用して、トナー粒子の円形度の平均値を０．９４以上とすることもできる。すなわち
・定着用樹脂のもとになる単量体と、着色剤その他の添加剤とを、当該単量体等を溶解しない媒体（水など）中に液滴状に分散させながら、単量体を重合させてトナー粒子を得る懸濁重合法や乳化重合法、
・上記単量体などを、当該単量体は溶解するがその重合体は溶解しない媒体中に加えて、かく拌しながら単量体を重合させることで、トナー粒子を媒体中に析出させる分散重合法、
・定着用樹脂と、着色剤その他の添加剤とを、当該定着用樹脂を溶解する溶媒に加えて溶液を作製し、この溶液を貧溶媒中に分散させて液滴化したのち溶媒を乾燥、除去してトナー粒子を得る溶解懸濁法、
・定着用樹脂と、着色剤その他の添加剤とを、当該定着用樹脂を溶解する溶媒に加えて溶液を作製し、この溶液を気流中に液滴状に噴霧して溶媒を乾燥、除去してトナー粒子を得る噴霧法、
などによれば、表面張力の作用によって球状（真球状〜粒状を含む）になった、したがって平均円形度の高いトナー粒子を製造することができ、これらのトナー粒子も、この発明に使用することが可能である。

（外添剤）
トナー粒子に外添する外添剤としては、例えば磁性トナーの流動性を向上したり、保存安定性を維持したりするための、超微粒子状のシリカ（コロイダルシリカ、疎水性シリカ等）や酸化チタンなどを挙げることができる。また、例えばアモルファスシリコン感光体の表面を研磨したりするための研磨剤粒子としての、個数平均径が０．１〜２μｍ程度の酸化チタンやアルミナなどを外添してもよい。

〈磁性キャリヤ〉
上記トナーとともに２成分現像剤を形成する磁性キャリヤとしては、たとえば酸化または未酸化の鉄粉、フェライト、Ｃｏ系、Ｍｎ−Ｍｇ系、Ｃｕ−Ｚｎ系、Ｌｉ系などの磁性体粒子、あるいはその表面を合成樹脂（アクリル系、フッ素系、シリコーン系、ポリエステル系などの樹脂）で被覆したもの等を挙げることができる。磁性キャリヤは、体積基準の中心粒径が３５〜１００μｍ、特に４０〜６５μｍであるのが好ましい。

《現像方法》
この発明の現像方法は、上記の２成分現像剤を使用すること以外は、従来のハイブリッド現像方法と同様にして実施することができる。
すなわち、現像手段に、図１に示すように、静電潜像担持体１に対面配置した現像ロール２と、この現像ロール２に対面配置した、磁石を組み込んだ磁気ロール３とを設ける。また磁気ロール３の近傍には、当該磁気ロール３の表面に形成する磁気ブラシＭの穂立ち高さを規制するための規制手段４を設けてある。

そして、非磁性のトナーＴと磁性キャリヤＣとを含む２成分現像剤をかく拌することでトナーＴを摩擦帯電させるとともに、当該２成分現像剤によって磁気ロール３の表面に磁気ブラシＭを形成し、その穂立ち高さを規制手段４によって規制しつつ、現像ロール２の表面に接触させながら、両ロール２、３間に、直流電源Ｄ１によって現像ロール２に印加した電位Ｖｄｃ１（Ｖ）と、直流電源Ｄ２によって磁気ロール３に印加した電位Ｖｄｃ２（Ｖ）との電位差に相当する直流電圧を印加してトナーＴを現像ロール２上に移動させることで、当該現像ロール２の表面にトナーの薄層ＴＬを形成する。

また、静電潜像担持体１と、現像ロール２上のトナーの薄層ＴＬとを非接触の状態としつつ、両者の間に、直流電源Ｄ１によって現像ロール２に印加した電位Ｖｄｃ１（Ｖ）に相当する直流電圧を印加しながら、交流電源Ａ１によって交流電圧を印加することで、薄層ＴＬのうち静電潜像担持体１の表面に近接した領域のトナーをクラウド化して、静電潜像担持体１の表面に飛翔させる。そうすると静電潜像担持体１の表面の静電潜像を、非接触の状態でトナー像に現像することができる。

《静電潜像担持体》
上記この発明の現像方法に用いる静電潜像担持体１としては、前記のようにアモルファスシリコン感光体が好ましい。またアモルファスシリコン感光体としては、例えばドラム状などの所定の形状に形成した導電性基体の表面にアモルファスシリコン系の感光層を備えた、従来公知の種々の構造を有する感光体を用いることができる。

また、アモルファスシリコン系の感光層は、例えばグロー放電分解法、スパッタリング法、ＥＣＲ法、蒸着法などの気相成長法によって形成することができ、その形成にあたっては、Ｈやハロゲン元素を含有させることもできる。また感光体の特性を調整するためにＣ、Ｎ、Ｏ等の元素を含有させたり、周期表（長周期型）の１３族元素や１５族元素を含有させたりしてもよい。

具体的には感光層は、例えばａ−Ｓｉの他、ａ−ＳｉＣ、ａ−ＳｉＯ、ａ−ＳｉＯＮなどのアモルファスシリコン系の、光導電性を有する種々の材料にて形成することができる。
とくにａ−ＳｉＣを用いるのが好ましく、その場合はＳｉ_１−ｘＣ_ｘのｘの値を０＜ｘ≦０．５、好ましくは０．０５≦ｘ≦０．４５に設定するのがよい。この範囲であればａ−ＳｉＣ層を、良好なキャリアの輸送を維持しつつａ−Ｓｉ層よりも高抵抗にして、感光体の光感度特性を向上することができる。

１３族元素や１５族元素としては、それぞれＢやＰが、共有結合性に優れ、半導体特性を敏感に変え得る点で、また優れた光感度が得られるという点で望ましい。
さらにアモルファスシリコン系の感光層を、光キャリア発生の機能を高めた層領域（光励起層領域）と、キャリア輸送の機能を持たせた層領域（キャリア輸送層領域）とを積層したものとすると、感光体の光感度と耐電圧特性とをともに高めることができる。

この際、光励起層領域は光キャリアの生成効率を高めるため、成膜条件のうち、(1) 成膜速度を低めに設定する、(2) 製膜成分の、Ｈ_２やＨｅでの希釈率を高める、(3) ドープする元素の量を、キャリア輸送層領域よりも多くする、等の対策を施しつつ製膜するのが好ましい。
また、キャリア輸送層領域は、主に感光層の耐圧を高めるとともに、光励起層領域から注入されたキャリアを導電性基体にスムースに輸送する役割を持つが、この層領域においても、光励起層領域を透過してきた光によりキャリア生成が行われるため、感光体の光感度の向上に寄与する。

アモルファスシリコン系の感光層の厚みは、露光波長の光に対するこの層の吸収係数から求まる光吸収の深さに対して、さらに０．１〜２．０μｍを加えた厚みとするのが好ましい。
また、感光層を、上記のように光励起層領域とキャリア輸送層領域とを積層したものとする場合には、光励起層領域の厚みを、上記光吸収の深さにほぼ等しく設定するのが好ましい。

感光層と導電性基体との間には、キャリア阻止層を介在させるのが好ましい。
キャリア阻止層は、現像時に感光体の表面がバイアス電圧を印加されつつトナーと接触した際に、導電性基体から感光層へのキャリアの注入を阻止することにより、露光部と非露光部との静電コントラストを高めて画像の濃度を向上させるとともに、地肌カブリを低減する機能を有する。

キャリア阻止層としては、それぞれ絶縁性であるａ−ＳｉＣ、ａ−ＳｉＯ、ａ−ＳｉＮ、ａ−ＳｉＯＮ、ａ−ＳｉＣＯＮなどにて形成した無機絶縁層や、あるいはポリエチレンテレフタレート、パリレン（登録商標）、ポリ四フッ化エチレン、ポリイミド、ポリフッ化エチレンプロピレン、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、酢酸セルローズ樹脂その他によって形成した有機絶縁層等を用いるのが好ましい。

また、キャリア阻止層には、絶縁性とともに、導電性基体やアモルファスシリコン系感光層との密着性が良く、かつ感光層を形成する際の加熱等にも大きな変質を起こさないといった特性が求められる。
かかる特性を考慮すると、キャリア阻止層もａ−ＳｉＣにて形成するのが好ましい。
キャリア阻止層を形成するａ−ＳｉＣを絶縁性とするためには、キャリア阻止層に含まれるＣの量を、感光層の場合に比べて多くすればよい。

キャリア阻止層の厚みは０．０１〜５μｍであるのが好ましく、０．１〜３μｍであるのがさらに好ましい。
また、感光層の表面は、有機もしくは無機の絶縁材料からなる表面保護層によって被覆して保護するのが好ましい。これにより、帯電手段などによる放電時に感光層の表面が酸化されて、放電生成物や水分子などを吸着しやすい酸化物被膜が形成されるのを防止することができる。また絶縁耐圧を向上したり、繰り返し使用した際の耐磨耗性を向上したりすることもできる。

とくに、ａ−ＳｉＣ、ａ−ＳｉＮ、ａ−ＳｉＯ、ａ−ＳｉＣＯ、ａ−ＳｉＮＯなどのａ−Ｓｉ系の絶縁材料からなる層を用いるのがよく、これらは感光層と同様の薄膜形成方法によって形成することができる。
とくに、ａ−ＳｉＣにて形成するのが好ましい。表面保護層にａ−ＳｉＣを用いる場合は、絶縁性を付与するため、キャリア阻止層の場合と同様に、含まれるＣの量を感光層に比べて多くすればよい。

具体的には、Ｓｉ_１−ｘＣ_ｘのｘ値を０．３≦ｘ＜１．０、とくに０．５≦ｘ≦０．９５とするのが好ましい。
また、上記Ｃのｘ値を調整して、表面保護層の暗抵抗率を１０¹³Ω・ｃｍ以上とするのが好ましい。
暗抵抗率が１０¹³Ω・ｃｍ以上であると、感光体は、表面保護層の面方向における電位の流れが少ないため静電潜像の維持能力が高い上、耐湿性にも優れており、吸水による画像流れの発生を抑制する効果に優れたものとなる。

また、かかる高抵抗の表面保護層は、トナーを通してのバイアスによる電荷の注入を阻止し、露光部と非露光部との電位コントラストを高めて、その表面に、より多くのトナーを引き付けてトナー像の濃度を増し、画像濃度を十分に高める機能も有する。また、地肌カブリを抑制することもできる。さらに感光体の絶縁耐圧を高めることもできる。
また、ａ−ＳｉＣ以外の他の絶縁材料にて形成した表面保護層は、画像形成後にも光キャリアがトラップされ続けてしまい、通常の除電工程では残留電位を確実に消去できないおそれがある。しかしａ−ＳｉＣにて形成した表面保護層は、表面からの正電荷は有効に阻止するが、導電性基体からの負電荷は比較的通し易いという性質を持つため、画像形成後の残留電位を、通常の除電工程によって効果的に消去でき、連続して画像形成を行えるという利点もある。

また、ａ−ＳｉＣにて形成した表面保護層は、ａ−ＳｉＣ等のアモルファスシリコン系の感光層との密着性が良好であるとともに、耐磨耗性、耐環境性等にも優れるため、長期にわたって安定した画像形成を行えるという利点もある。
ａ−ＳｉＣにて形成した表面保護層は、その層内で、Ｃの量に厚み方向の勾配を形成してもよいし、ＣとともにＮ、Ｏ、Ｇｅなどの元素を含有させて耐湿性をさらに高めることもできる。

表面保護層の厚みは０．０５〜５μｍであるのが好ましく、０．１〜３μｍであるのがさらに好ましい。厚みが０．０５μｍ未満では、上述した酸化物被膜生成を防止する効果や、絶縁耐圧を向上する効果、あるいは繰り返し使用した際の耐磨耗性を向上する効果などが十分に得られないおそれがある。また、光キャリアを効果的にトラップしてトナー像の形成に寄与させることができないおそれもある。

一方、厚みが５μｍを超える場合には、精細な電荷パターンを形成するに際して、表面保護層中で電界（電気力線）が膜面方向に広がりを生じて解像力の低下をきたす結果、十分な解像度が得られないおそれがある。また、表面に残留する電荷が多くなって残留電位が高くなるため、画像濃度の低下や地肌カブリ、あるいは繰り返し使用における画像濃度の変化等の問題を生じるおそれもある。

以下にこの発明を、実施例、比較例に基づいてさらに詳細に説明する。なお、以下の実施例、比較例で製造したトナー粒子の、円形度の平均値は下記の方法で求めた。

（円形度の平均値測定）
サンプリングした所定量のトナー粒子について、シスメックス(株)製のフロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２０００を用いて分析して、個々のトナー粒子を平面に投影した投影像の周長Ｃ_１を求めるとともに、かかる投影像と同じ面積の円を想定してその周長Ｃ_２を求めた。そして、両者の比Ｃ_２／Ｃ_１で表される円形度を算出する操作を、サンプリングしたトナー粒子の全量について行って円形度の累積曲線を求め、そのうちの中央累積値（５０％値）でもって平均値とした。

実施例１：
〈トナー粒子の製造〉
定着用樹脂としてのポリエステル系樹脂１００重量部に、着色剤としてのカーボンブラック（三菱化学(株)製のＭＡ−１００）４重量部、４級アミン系電荷制御剤（オリエント化学工業(株)製の商品名ボントロンＰ−５１）１重量部、およびオフセット防止剤としてのカルナバワックス（(株)加藤洋行製のカルナウバワックス１号）５重量部を加えて、ヘンシェルミキサーを用いて混合し、次いで二軸混練押出機を用いて溶融、混練し、ドラムフレーカーを用いて冷却し、ハンマーミルを用いて粗粉砕し、さらにターボミルを用いて微粉砕した後、風力分級機を用いて分級して、体積基準の中心粒径が６．５３μｍ、円形度の平均値が０．９４８であるトナー粒子を製造した。

〈２成分現像剤の製造〉
上記トナー粒子１００重量部に疎水性シリカ（日本アエロジル(株)製のＲＡ−２００Ｈ）１．２重量部とチタニア（チタン工業(株)製のＳＴ−１００）０．８重量部とを加えて、ヘンシェルミキサーを用いて高かく拌、混合してトナーを作製した。そしてこのトナーと、体積基準の中心粒径が４５μｍであるフェライトキャリヤとを、ナウターミキサーを用いてかく拌、混合して２成分現像剤を製造した。トナー濃度は７重量％とした。

実施例２：
ターボミルを用いた微粉砕の時間を調整することで、体積基準の中心粒径が６．６７μｍ、円形度の平均値が０．９７２であるトナー粒子を製造した。そしてこのトナー粒子を使用して、実施例１と同様にして２成分現像剤を製造した。

比較例１：
ターボミルを用いた微粉砕の時間を調整することで、体積基準の中心粒径が６．４６μｍ、円形度の平均値が０．９３５であるトナー粒子を製造した。そしてこのトナー粒子を使用して、実施例１と同様にして２成分現像剤を製造した。

比較例２：
微粉砕を、ジェットミルを用いて行って、体積基準の中心粒径が６．５２μｍ、円形度の平均値が０．８５４であるトナー粒子を製造した。そしてこのトナー粒子を使用して、実施例１と同様にして２成分現像剤を製造した。

上記実施例、比較例で製造した２成分現像剤について、以下の試験を行って、その特性を評価した。

実機試験：
ハイブリッド現像方法を採用し、静電潜像担持体を、標準装備の単層有機感光体から、アモルファスシリコン感光体に換装したフルカラープリンタ〔京セラミタ(株)製のＦＳ−５０１６Ｎ〕に、実施例、比較例の２成分現像剤のいずれかをスタート現像剤として使用するとともに、その２成分現像剤に使用したのと同じトナーを補充トナーとして使用して、下記の現像条件で２０万枚（印字率５％）の連続画像形成を行った。

（現像条件）
・現像ロールＳと静電潜像担持体Ｄの周速比Ｓ／Ｄ：１．５
・磁気ロールＭと現像ロールＳの周速比Ｍ／Ｓ：１．５
・磁気ロール（Ｍ）：
印加電圧：直流＋４００Ｖ（通紙時）、０Ｖ（紙間）
材質：アルミニウム
径：φ１６ｍｍ
表面粗さ（十点平均粗さＲｚ）：１５〜２０μｍ（サンドブラスト処理）
・現像ロール（Ｓ）：
印加電圧：直流＋１００Ｖ、交流１６００Ｖ（ｐ−ｐ）、３０００Ｈｚ、３０％ｄｕｔｙ矩形波
材質：アルミニウム
径：φ１６ｍｍ
表面粗さ（十点平均粗さＲｚ）：２μｍ以下
・静電潜像担持体（Ｄ）：
アモルファスシリコン感光体
暗電位：＋２７０Ｖ
明電位：＋３０Ｖ
径：φ３０ｍｍ

そして、２０万枚目の連続形成画像を行う前と、行った後に、それぞれ、測定用のベタ画像部を有するサンプル画像を出力し、このサンプル画像について、反射濃度計〔グレタグ−マクベス社製のＲＤ−９１４〕を用いて、ベタ画像部の画像濃度ＩＤと、非印字部のカブリ濃度ＦＤとを測定した。画像濃度ＩＤは１．２以上を合格、それ未満を不合格、カブリ濃度ＦＤは０．００８以下を合格、それを超える場合を不合格として評価した。

帯電量測定：
実施例、比較例の２成分現像剤におけるトナーの帯電量（μＣ／ｇ）を、それぞれ上記の連続画像形成に使用する前と使用した後とに、吸引式帯電量測定装置〔三協パイオテク(株)製〕と６３５メッシュのステンレス製金網とを用いて、２．０±０．１×１０^３Ｐａ、６０秒の条件で測定した。

粒径測定：
上記の連続画像形成に使用した後の、実施例、比較例の２成分現像剤におけるトナー粒子の粒径を、シスメックス(株)製のフロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２０００を用いて測定して、体積基準の中心粒径（μｍ）を求めた。

結果を表１に示す。なお、表中の上段は連続画像形成前、下段は連続画像形成後の結果を示している。

表より、トナー粒子の円形度の平均値が０．９４未満であった比較例１、２はいずれも、２０万枚の連続画像形成を行った後の、トナー粒子の中心粒径が大幅に小さくなっていたことから、大粒径のトナーの選択的な消費と、それに伴う小粒径のトナーの蓄積が発生していることがわかった。また、その結果として比較例１、２はともに、２０万枚目の画像濃度ＩＤが著しく低下し、かつ連続画像形成後の帯電量が著しく上昇していることが確認された。

これに対し、トナー粒子の円形度の平均値が０．９４以上であった実施例１、２はいずれも、２０万枚の連続画像形成を行った後の、トナー粒子の中心粒径が殆ど変化していなかったことから、大粒径のトナーの選択的な消費と、それに伴う小粒径のトナーの蓄積が発生していないことがわかった。また、その結果として実施例１、２はともに、２０万枚目の画像濃度ＩＤが１枚目と殆ど変わらない上、帯電量も連続画像形成の前後で殆ど変わらないことが確認された。

ハイブリッド現像方法の原理を説明する図である。

符号の説明

１静電潜像担持体
２現像ローラ
３磁気ローラ
Ｔトナー
ＴＬ薄層
Ｃ磁性キャリヤ
Ｍ磁気ブラシ

Claims

静電潜像担持体に対面配置した現像ロールと、現像ロールに対面配置した磁気ロールとを用い、非磁性のトナーと磁性キャリヤとを含む２成分現像剤によって、磁気ロールの表面に磁気ブラシを形成し、次いでこの磁気ブラシによって、現像ロールの表面にトナーの薄層を形成した後、このトナーの薄層によって、静電潜像担持体の表面に形成した静電潜像をトナー像に現像する現像方法であって、トナーとして、個々のトナー粒子を平面に投影した投影像の周長Ｃ_１と、かかる投影像と同じ面積の円の周長Ｃ_２との比Ｃ_２／Ｃ_１で表される円形度の平均値が０．９４以上であるものを用いることを特徴とする現像方法。
静電潜像担持体としてアモルファスシリコン感光体を用いる請求項１記載の現像方法。