JPH0629983B2 - 非晶質シリコン感光体用現像剤 - Google Patents

非晶質シリコン感光体用現像剤

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JPH0629983B2
JPH0629983B2 JP59135746A JP13574684A JPH0629983B2 JP H0629983 B2 JPH0629983 B2 JP H0629983B2 JP 59135746 A JP59135746 A JP 59135746A JP 13574684 A JP13574684 A JP 13574684A JP H0629983 B2 JPH0629983 B2 JP H0629983B2
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silicon carbide
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修宏 宮川
照昭 東口
康司 矢野
一雄 山本
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    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00Developers
    • G03G9/08Developers with toner particles
    • G03G9/097Plasticisers; Charge controlling agents
    • G03G9/09708Inorganic compounds

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一成分系或いは二成分系の現像剤に関するも
のであり、より詳細には、非晶質シリコン感光体を用い
たシステムに適した現像剤に関するものである。
技術背景 商業的に販売されている静電複写機やレーザープリンタ
ーにおいては、帯電させた感光体表面を画像露光し、形
成された静電潜像をトナー現像し顕像化するという方法
が広く採用されている。
この複写システムを採用する場合には、繰り返し使用に
おいて感光体表面が種々の原因により徐々に劣化させら
れる運命にある。例えば、帯電行程におけるコロナチャ
ージャーの被曝による膜質劣化、現像行程における現像
成分としてのトナーと感光体との摺擦によるトナー成分
のフィルミングによる表面劣化などが上げられる。
これらの表面劣化現象により、感光体は本来有している
帯電能や感度といった電子写真特性が低下することとな
るのである。
市販の複写機等においては、感光体としてセレン感光体
や硫化カドミウム感光体といったものが使用されてお
り、これらの感光体表面は前述した複写行程の繰り返し
により表面が劣化される。しかしながら、これらの感光
体表面の硬度が極端に高くないことが幸いし、複写行程
中の種々の摺擦力により徐々に研磨され劣化した感光体
表面が削り取られる。この結果常に新しい面が露出する
こととなり、表面劣化による電子写真特性の劣化が事実
上マスクされることとなる。この現象は近年複写システ
ムにおいて多く採用されているクリーニングブレードを
使用したシステムにおいては問題にならない程度までマ
スクされることとなっている。
ただ、これらの感光体は感光体表面の硬度が高くないた
めに、使用中に発生する紙詰まりや、現像時のキャリア
(鉄粉やフェライト粉)による傷も入り易いため取扱い
も難しくまた耐刷枚数が低くせいぜい数万枚のオーダー
である。その結果、より表面硬度の高い、耐刷能や取り
扱い性に優れた感光体が望まれ、非晶質シリコン感光体
の使用が特に望まれることとなった。
この非晶質シリコン感光体は表面硬度が高く、感度も早
いため耐刷能に優れた感光体である。しかしながら、こ
の非晶質シリコン感光体表面も帯電時にコロナチャージ
ャーの被曝を受け、徐々に劣化する現象が観測されてい
る。即ち、シリコン感光体での劣化現象とは、感光体表
面が親水化され、水分子の吸着が誘因されるために発生
する画像流れ(表面電荷の膜面方向への電荷のリークに
より発生する潜像電子の消失)現象である。そしてこの
劣化した表面薄層は、複写行程上の摺擦力では到底研磨
され得ないものである。
本発明の目的及び概要 本発明は、非晶質シリコン感光体を用いた場合において
も、感光体表面が耐刷能を低下させない程度で適度に研
磨されて常時劣化のない新しい表面で潜像形成が行なえ
るための改良技術を提供することを目的とする。即ち、
本発明者らは、特定の研磨剤を選択し、これを現像剤中
に添加させることにより上記目的を達成したものであ
る。
而して、本発明によれば、非晶質シリコン感光体表面に
形成された静電潜像を顕像化する現像剤として、現像成
分当り0.1乃至5重量%の量比で平均粒径が1乃至3μ
mで且つ球状のシリコンカーバイドを添加したことを特
徴とする非晶質シリコン感光体用現像剤が提供される。
本発明の構成 本発明の構成においては研磨剤として平均粒径が1乃至
3μmで且つ球状のシリコンカーバイドを研磨剤として
用いることが顕著な特徴である。
研磨剤としてのシリコンカーバイドは通常カーボランダ
ムの名称で知られるものである。しかしながら研磨剤と
して機能を十分発揮させるためには、硬度が高く研磨能
力に優れていることが絶対必要条件であり、この理由か
ら従来知られている研磨剤粒子は不定形粒子であった。
つまり不定形粒子の角を利用して研磨するものである。
ところが、非晶質シリコン感光体の劣化は感光層の最も
表面で生じ、わずかな劣化でも電子写真特性は低下し、
複写物に画像流れ、ボケ、ニジミといった現象が生じ
る。それゆえに、従来から公知の不定形粒子の研磨剤を
定期的に用いて研磨する場合には、常に安定した複写画
像を得るという目的は到底達成されず、仮りにこれら不
定形の研磨剤を用いて常時研磨する場合には、シリコン
感光層を必要以上に研磨してしまうこととなり、シリコ
ン感光体の最大の特徴である長寿命にも影響を与えてし
まうのである。
本発明者らは、かかる理由について詳細に検討した結
果、平均粒径が1乃至3μm、特に好ましくは1乃至2
μmで且つ球状のシリコンカーバイドを研磨剤として選
択し、現像剤に添加することで、現像時やクリーニング
時に常時研磨させ、しかもシリコン感光体の長寿命に影
響を与えず常に安定した画像が見られる程度の研磨が実
行できることを見出したのである。
本発明の現像剤を用いた場合の研磨は主として現像行程
及びクリーニング行程において行われる。現像行程にお
いては、現像スリーブ上に形成された磁気ブラシの摺擦
時に、現像剤と共に研磨剤も感光体表面を摺擦し、研磨
するのである。しかも、研磨剤が球状であるために、研
磨乃至は摺擦がソフトに行われる結果として感光体表面
に引っ掻き傷を入れたり或いはトナー像に対して微少な
白筋を発生させるいわゆるブラシマークの発生をも防止
し得るという利点を含んでいる。
また、クリーニング行程においては、転写されなかった
現像剤の感光体表面からの除去を掻き取りブレード或い
は磁気ブラシで行い、この掻き取り時或いは現像用の磁
気ブラシと同じ機構を有する磁気ブラシの摺擦時に研磨
を行う。掻き取りブレードとは、一般にクリーニングブ
レードと称せられ、ポリウレタンゴム等の弾性材料が用
いられ、掻き取り効果を上げるために、ブレードの掻き
取りエッジはミクロンオーダーの精度を必要とするもの
である。本発明の現像剤を用い、クリーニングブレード
を使用してクリーニング時に研磨する場合には、研磨剤
が球状であるためにこのブレードのエッジを傷つけるこ
となく、感光体の最表面を研磨できるという効果も達成
できる。これは不定形の研磨剤が掻き取り時に感光体表
面の研磨のみならず、ブレードのエッジをも傷つけるた
めに、ブレードの寿命が、概して短くなるという欠点が
あったことを考えれば、優れた特徴の一つである。
本発明に使用する現像剤としては、研磨剤を除けば一成
分系磁性トナー、或いはトナーとキャリアとから成る二
成分系現像剤として従来知られているものが任意に使用
できる。また、本発明の現像剤に使用する研磨剤として
は粒径が前述した範囲にあるシリコンカーバイド微粒子
を用いる。この範囲よりも大きい場合には、シリコンカ
ーバイド自体が磁性を有しないために現像剤に添加して
磁気ブラシを形成させたとき、磁気ブラシの回転により
容易に磁気ブラシから離脱し、複写機内に飛散して汚染
の原因となる。また、現像剤と共にその一部は現像、転
写及び定着されるため、特に定着不良の原因となる。ま
た、逆にこれより小さい場合には、圧接される力が弱く
なり研磨作用が弱くなる傾向にある。
本発明の現像剤は、現像成分当り0.1乃至5重量%の量
比で前述したシリコンカーバイドを添加することにより
得られる。ここで現像成分とは、現像剤のうち、複写物
のトナーとなり得るもので、一成分系の場合、現像剤そ
のものであり、二成分系の場合トナーがこれに該当す
る。添加処理は、前述した量で現像成分に球状のシリコ
ンカーバイドを加え、ミキサー等の攪拌手段にて乾式ブ
レンドを行うか、或いは必要に応じて乾式ブレンドした
現像成分を熱風処理して現像成分表面に埋め込むことも
できる。
また、二成分系現像剤の場合においては、現像成分にの
み乾式ブレンドする代わりに、前述した範囲で現像成分
に添加させるように、キャリア成分と共に乾式ブレンド
することも勿論可能である。
本発明において使用する球状のシリコンカーバイトは、
例えば0.1乃至1ミクロンに微粉砕した不定形の粒子を
噴霧法により一担造粒し、ついで焼成させて、前述した
範囲の平均粒径に調整することで製造できる。
このようなシリコンカーバイト球状粒子は例えば、太平
洋ランダム(株)より入手し得るものである。
本発明の現像剤を使用する非晶質シリコン感光体として
は、それ自体公知の任意のものが使用できる。例えばシ
ランガスのプラズマ分解等で基板上に析出される非晶質
シリコンが使用され、このものは、水素やハロゲン等で
ドーピングされ、更にボロンやリン等の周期律表第III
族または第V族元素でドーピングされたものであってよ
い。
代表的な非晶質シリコン感光体の物性値は、暗導電率<
10-12Ω-1・cm-1、活性化エネルギー<0.85V、
光導電率>10-7Ω-1・cm-1、光学的バンドギャップ1.
7〜1.9Vであり、また結合水素量は10〜20atom
%の量比でその膜の誘電率は11.5〜12.5の範囲にあ
るものである。
この様な諸物性を有する非晶質シリコン感光体としては
特にシリコンナイトライド(a-SiN)やシリコンカーバイ
ド(a-SiC)からなる表面層を有するものが特に好まし
い。この理由は、非晶質水素化シリコンに比べて更に表
面硬度が高く、研磨剤として球状のシリコンカーバイド
と同じ程度の硬度を有するため組合せることにより耐刷
性をより高いレベルで維持させながら表面劣化層の研磨
を実現することが可能となるためである。
本発明を以下の実施例で説明する。
実施例1 ハイマーSBM−73(スチレン系樹脂;三洋化成工業
K.K製)・・・・87重量部 ビスコール550P(低分子量ポリプロピレン;三洋化
成工業K.K製)・・5重量部 スペシャルブラック4(カーボンブラック;デグサ社
製)・・・・・・・・5.5重量部 ボントロンS−32(染料;オリエント化学社製)・・
・・・・・・・・・1.5重量部 上記組成から成る混合物を熱三本ロールミルで充分に溶
融混練分散を行い、次いで混練物を取り出し冷却後粗粉
砕機(ロートプレックスカッティングミル;アルピネ社
製)で2mm程の大きさに粗粉砕し、その後超高速ジェッ
トミル(NIPPON PNEUMATAC MEC Co.LTD製)にて微粉砕し
て分級操作により5〜20μ程度の粒径を有するトナー
に調製した。
このトナーに対し、平均粒径が2μmの球状シリコンカ
ーバイド(太平洋ランダム製)微粒子を2.0重量部%の
割合で加え、十分に混合し、そしてD−S抵抗が3.5×
10Ωの250メッシュのフェライトキャリアに対し
8.0重量%の割合でこのトナーを混合して現像剤を作製
した。又、これとは別にシリコンカーバイドの代わりに
疎水性シリカ(R−972、日本アエロジル社製)を用
いたトナーを作り、同様な現像剤を作製した。
なお、ここで言うキャリアのD−S抵抗とは、キャリア
のみの磁気ブラシによる現像条件下に動的に測定される
電気抵抗値であり、下記の方法により求められる値を意
味する。即ち、電子写真感光体ドラムと同寸法のアルミ
製電極ドラムを感光体ドラムに置換えて設置し、現像ス
リーブ上に現像剤を供給して磁気ブラシを電極ドラムと
摺擦させ、このスリーブとドラムとの間に電圧を印加し
て両者間に流れる電流を測定することにより、算出され
た抵抗値を意味する。この場合の測定条件として、印加
電圧50V、感光体ドラム長さ30cm、径9cm、ドラム
−現像スリーブ間距離1.5mm、穂切の間隔1.0mm、ドラ
ム回転周速度時計方向16cm/SEC、スリーブ回転周速度
時計方向23cm/SECを用いた。
次に作製した現像剤を用いて複写テストを行った。
複写装置としては以下の条件に設定し使用した。
感光体:直径90mmA製基体上にボロンをドープしたa
-Si:Hをグロー放電分解法により20μmの膜厚に堆
積させた感光体 画像露光用光源:感光体表面上での光強度60μW/cm
2(ただし600nm以上の分光強度は10μW/cm2
下)に設定した白色螢光灯 除電光源:緑色発光の冷陰極放電管 クリーニング部:ブレードクリーニング方式 主帯電:コロナ帯電器(+6.2KV印加) 転写帯電: 〃 (+5.7KV印加) 複写速度:感光体ドラム回転速度16cm/SEC 現像部:スリーブ回転速度 23cm/SEC 現像磁石強度 1000ガウス 穂切間隔 1.0mm 現像領域:感光体(D)と現像スリーブ(S)とを共に
時計方向に回転させ、D−S間のギャップは1.5mmに固
定した。
複写テストは、室温25℃、相対湿度70%の環境の中
でA4サイズの文字原稿を使用し連続コピーを行い、そ
のコピー画像の変化を調べた。
本発明の現像剤を用いた現像剤では、A4版で10万枚
のコピーを行っても何等画像に異常を来たさなかった。
しかしながら、従来知られている疎水性シリカを加えた
現像剤では、3万枚目位からコピー文字がくずれ始め、
所謂画像流れの現象が目立ち始めた。また、ドラム表面
を見るとトナーのフィルミングと思われる薄層が形成さ
れていたが、前述の現像剤では見られなかった。
更に、本発明の現像剤を用いた実験では、クリーニング
ブレードのクリーニング効果が低下しなかったため、1
0万枚まで交換せず実験が行えたのに対し、シリカを加
えた現像剤においては3万枚目位からクリーニング効果
が悪くなり、クリーニング不良として黒筋が出るように
なってきた。このことから、球状のシリコンカーバイド
がブレードの寿命に対しても有効であることがわかっ
た。
そして、このシリコンカーバイドの混合量は、トナーに
対し0.1重量%以下では作用効果が弱く、5重量%以上
ではそのシリコンカーバイドの緑色のためか、コピー文
字の色が黒より若干緑色を呈する場合があり好ましくな
いことが分かった。
実施例2 石油樹脂(三井石油K.K製ハイレッツP−100L
M)30重量部、ポリプロピレン35重量部(三洋化成
K.K製)および抗磁力が85エルステッド、カサ密度
が0.37g/m、平均粒径が0.3〜0.4μのマグネタ
イト35重量部を熱トルエンを溶剤として溶解分散し、
噴霧乾燥後、分級を行い5〜25μの粒径の磁性トナー
を得る。
この磁性トナー100重量部とカーボンブラック(三菱
化成工業製)0.8重量部をV型混合機にて混合し、まぶ
し処理を行い更に平均粒子径が1μmの球状のシリコン
カーバイド微粒子を1.5重量%の割合で加え、十分に混
合し、導電性一成分磁性現像剤とする。
実施例1で使用した複写装置に於いて、現像部を一成分
現像剤用に変えて複写テストを行った。即ち、非磁性部
材を介してマグネットを内蔵した現像スリーブ(外径3
3mm)上の磁場の強さを約900ガウスとし、マグネッ
トおよびスリーブを独立に個々に回転し得るいわゆる両
回転方式とした現像ローラ上に上記の磁性トナーを、穂
切り板とスリーブの間隔を0.3mmとして付着させ、磁性
トナーはホッパーから現像ローラ部に供給できる様に配
置し、また感光体表面と現像ローラの間隔を0.5mmとし
た。現像スリーブと感光体は同方向に回転し、マグネッ
トは逆方向に回転するようにした回転条件下で、帯電
(+6.7KV)、露光、現像、転写(+6.3KV)、ヒ
ータローラ定着及びブレードクリーニングを行った。転
写紙には厚さ80μの加工紙を用いた。
複写テストを実施例1と同様にして行い、A4版で10
万枚のコピーテストを行ったが画像流れ等の異常を画質
に見出さなかった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川上 善信 大阪府大阪市東区玉造1丁目2番28号 三 田工業株式会社内 審査官 後藤 千恵子 (56)参考文献 特開 昭52−46820(JP,A) 特開 昭54−19747(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】非晶質シリコン感光体表面に形成された静
    電潜像を顕像化する現像剤として、現像成分当り0.1乃
    至5重量%の量比で平均粒径1乃至3μmで且つ球状の
    シリコンカーバイドを添加したことを特徴とする非晶質
    シリコン感光体用現像剤。
JP59135746A 1984-06-30 1984-06-30 非晶質シリコン感光体用現像剤 Expired - Lifetime JPH0629983B2 (ja)

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JPS6115155A JPS6115155A (ja) 1986-01-23
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