JPS6115155A - 非晶質シリコン感光体用現像剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 一照】ユＪ１現止分班一 本発明は、−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、非晶質シリコン怒光体を用い
たシステムに適した現像剤に関するものである。

一及正背ゑ− 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改質劣化、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プレートを使
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、使用中に発生ずる紙詰まりや、現像時のキャリヤ
（鉄粉やフェライト紛）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（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、パ／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ずる画像流れ（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。

−ｌの目が、び 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、非晶質ノ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重積％の量比で平均粒径が１乃至３
μｍ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
３μ丘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ζ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
表面で生し、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、ポリ“、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１υ１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２μ
ｍ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得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−Ｆ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Ｉナー像に対して微少
な白筋を発生さセるいわゆるブシ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Ｃは、転ちされなかった
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
気ブラシと同し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、−ｉ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ツ
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、クリーニングプレートを使用し
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ツ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Ｌ・−ドのエツ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、ノリコンカ
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、−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
ーバイトを加え、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゛ζ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１！１１律表
第ｒｌＩ族または第■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＜
ＩＱ−１２Ω−１・ｃｍ−’、活性化エネルギー＜０．
８５ｅＶ、光導電率＞１０−’Ω−１、ｃｍ　−１、光
学的バンドギャップ１．７〜１．９．Ｖであり、また結
合水素量は１０〜２ＱａＬｏｍ％の電比でその膜の誘電
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：７ン感光体として
は特にシリコンナイトライド（ａ　５ｉＮ）やシリコン
カーバイド（ａ−３ｉＣ）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ソリコ
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
とにより耐剛性をより高いレヘルに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。

−大」１性−」−−−− ハイマー５Ｂｌｖｌ−７３（スチレン系樹脂；工性化成
工業に、に製）・・・・８７重量部ビスコール５５０Ｐ
　（低分子量ポリプロピレン；工性化成工業に、に製）
・・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５−３２　（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熔融混線分散を行い、次いで
混練物を取り出し冷却粉砕機（ロートプレノクスカノテ
ィングミル：アルピネ社製）で２１１ＩＩ１１程の大き
さに粗粉砕し、その後超高速ジェットミル（ＮＩＰｒ’
ＯＮＰＮＥＵＭＡＴＩＣＭＥＣＣｏ、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
Ｉ・ナーに調製した。

このトナーに対し、平均粒径が２μｍの球状のシリコン
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−３抵抗が３
．５Ｘ１０’　Ωの２５０メツシユ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−３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ｌラムと
摺擦さゼ、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３０ｃＩ＋１、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１６　ｃｍ／５ｅｃ−スリーブ回転周
速度時計方向’ｌ　３　ａｎ　／　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９０ｍｍΔβ製基体上にボｌ：Ｉンをトー
プしたａ−３ｉ：Ｈをグじ１−放電分解法により２０μ
ｍのｌＩ！Ｊ厚に堆積さ一已た感光体 画像露光用光＃：感光体表面上での光強度６０μＷ／ｃ
ｏ！（ただし６００ｎｍ以上の分光強度は１０μＷ　／
　ｃａ１以下）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カ式主帯電：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１６ｃ＋ｎ／ｓｅｃ現像部ニスリーブ回転速
度　　２３　ｃｍ　／　ｓｅｃ現像磁石強度　　１００
０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−３間のギヤノブはｌ、　５　
ｍｍに固定した。

複写テス］・は、室温２５°Ｃ１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ノＪＯ
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Ｉ・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、荊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−已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：１ンカーハ
イト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。

一失施桝□主− 石油樹脂（三井石油に、に製ハイレソツＰ−１００ＬＭ
）３０重量部、ポリプロピレン３５重量部（工性化成に
、に製）および抗磁力が８５エルステツド、カサ密度が
０．３７ｇ／ｍｆｆ、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ｉｆ
Ｈ’ｔ　＋−ナーを得る。

この磁性トナー１００重量部とカーボンブランク（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
ンカーハイｔ”　ｉａ　ＦＭ、　−（＝を１．５重量％
の割合で加え、十分に混合し、導電性−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互テスＩ・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
３３ｍｍ）上の何口易の強さを約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０．３１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
．５　ｍｍとした。現像スリーブと感光体は同方向で回
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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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。