JPH10104868A

JPH10104868A - 電子写真用現像剤及び画像形成方法

Info

Publication number: JPH10104868A
Application number: JP25866396A
Authority: JP
Inventors: Yuzo Horikoshi; 裕三堀越; Norio Saruwatari; 紀男猿渡; Tsuneo Watanuki; 恒夫綿貫; Yasushige Nakamura; 安成中村; Takeshi Ogino; 健荻野; Katsura Sakamoto; 桂阪本
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 1998-04-24
Anticipated expiration: 2016-09-30
Also published as: JP4016440B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高速現像プロセスに適した電子写真用現像剤
の提供を目的とする。【解決手段】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、現像に供したとき、次式
（１）により表される現像能力：【数１】〔式中、Ｌは感光体の幅（ｍ）、υは周速（mm／ｓ）、
Ｃ_Sは単位面積当たりの静電容量（Ｆ／m²）であり、そ
してＩ_Oは非露光時に前記感光体と現像ローラ間に流れ
る電流（Ａ）である〕を奏し得るように構成する。

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Ｓ
ｅ−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、Ｌは感光体の幅（ｍ）、υは周速
（mm／ｓ）、Ｃ_Sは単位面積当たりの静電容量（Ｆ／
m²）であり、そしてＩ_Oは非露光時に前記感光体と現像
ローラ間に流れる電流（Ａ）である〕でありかつυ≧５
００mm／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≦２００
μＡ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、５〜１３μ
m 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−００
５ＨＤ、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−２１５
０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、１０〜３０ｄｙ
ｎ／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４０〜２００μ
m 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２
００μm 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（ＺｉｓｍａｎｎＰ
ｌｏｔ）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＝２５
０００（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（Ｔ
Ａ−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＝１０
⁸ 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。第１表トナー外添剤（重量％）番号マグネタイトシリカ１０．１０．２２５０３２０４００．２５００．２６０．５０．２７０．５０．２８１０．２９１００．２２．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。第２表キャリヤコート樹脂粒径基材電気抵抗臨界表面番号（μm ）（コア）（Ωcm）張力１シリコーン６０Ｍ粉５×１０⁵ ２５２フッ素／アクリル６０Ｍ粉１×１０⁴ ２０３フッ素／アクリル６０Ｍ粉１×１０⁴ ２０４アクリル６０Ｍ粉１×１０⁷ ４０５フッ素／アクリル３０Ｍ粉１×１０⁷ ２０６フッ素／アクリル２５０鉄粉１×１０⁶ ２０７フッ素／アクリル１００鉄粉２×１０⁵ ２０８シリコーン１００Ｆ粉１×１０⁶ ２５９フッ素／アクリル６０Ｍ粉１×１０² ２０Ｍ粉＝マグネタイト粉、Ｆ粉＝フェライト粉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。第３表現像剤番号現像剤特性印刷特性最終（トナー濃度）流動性現像能力現像量カブリ判定１（５）０．３５８３０．８有り可２（５）０．３５３７０．７有り可３（５）０．３５２００．７有り可４（５）０．３５８０．３有り不可５（２０）０．４５１２００．９なし不可¹ ６（２）０．２５６０．４なし不可７（３）０．４２００．６有り可８（３）０．３５００．７有り可９（５）０．３５１５００．９なし不可² 不可¹ ：定着不良、キャリヤがドラムに付着不可² ：定着不良、ドラムに傷が発生トナー濃度：重量％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。第４表トナー外添剤（重量％）番号マグネタイトシリカ１００．５０．２１１２０１２２０第５表キャリヤコート樹脂粒径基材電気抵抗臨界表面番号（μm ）（コア）（Ωcm）張力１０シリコーン５５Ｍ粉５×１０⁸ ２５１１フッ素／アクリル６０Ｍ粉１×１０⁹ ２０１２フッ素／アクリル６０Ｍ粉１×１０¹¹ ２０Ｍ粉＝マグネタイト粉第６表現像剤番号現像剤特性印刷特性最終（トナー濃度）流動性現像能力現像量カブリ判定１０（５）０．３５３００．７有り可１１（５）０．３５１５０．６有り可１２（５）０．３５５０．４有り不可トナー濃度：重量％

【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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０３Ｇ 9/10 ３５１ (72)発明者綿貫恒夫神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者中村安成神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者荻野健神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者阪本桂神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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）：【数１】〔式中、Ｌは感光体の幅（ｍ）、υは周速（mm／ｓ）、
Ｃ_Sは単位面積当たりの静電容量（Ｆ／m²）であり、そ
してＩ_Oは非露光時に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用現像剤。
【請求項２】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に記載の電子写真用
現像剤。
【請求項３】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
子写真用現像剤。
【請求項４】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に記載の電子写真用現像剤。
【請求項５】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用現像剤。
【請求項６】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用現像剤。
【請求項７】前記磁性キャリヤが、１０³ 〜１０¹⁰Ω
cm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
載の電子写真用現像剤。
【請求項８】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用現像剤。
【請求項９】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
に記載の電子写真用現像剤。
【請求項１０】５００〜２００００mm／ｓの周速で回
転する感光体上に形成された静電潜像を、現像ローラで
搬送される請求項１〜９のいずれか１項に記載の電子写
真用現像剤で擦過して現像することを特徴とする画像形
成方法。