JP2715337B2

JP2715337B2 - 画像形成方法

Info

Publication number: JP2715337B2
Application number: JP2287160A
Authority: JP
Inventors: 寛遊佐; 力久木元; 晃一冨山; 政吉加藤; 清子土屋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-10-26
Filing date: 1990-10-26
Publication date: 1998-02-18
Anticipated expiration: 2013-02-18
Also published as: US5215845A; JPH04162049A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、電子写真法、静電印刷法及び静電記録法な
どにおいて形成される静電荷潜像を磁性トナーを用いて
現像する工程を有する画像形成方法及びそのための画像
形成装置に関し、特に電子写真画像形成方法において、
潜像画像が単位画素により表現され、単位画素がオン−
オフの２値もしくは有限の階調により表現される、デジ
タル潜像を反転現像方式で顕像化するための画像形成方
法に関する。

［従来の技術］従来、例えば、静電潜像担持体としての感光ドラム表
面に形成した潜像を一成分系の現像剤としての磁性トナ
ーによって顕像化する現像装置は、磁性トナー粒子相互
の摩擦、及び現像剤担持体としてのスリーブと磁性トナ
ー粒子の摩擦により感光ドラム上に形成された静電像電
荷と逆極性の電荷を磁性トナー粒子に与え、該磁性トナ
ーをスリーブ上にきわめて薄く塗布させて感光ドラムと
スリーブで形成される現像領域に搬送し、現像領域にお
いてスリーブ内に固着された磁石による磁界の作用で磁
性トナーを飛翔させて感光ドラム上の静電潜像を顕像化
するものが知られている。

しかしながら、上記のような現像装置においては、い
ずれもスリーブ上に比較的薄い均一なトナー層を形成し
なければならないが、環境状態、トナー物性、スリーブ
表面の状態等に依存し、均一なトナー層を得ることがで
きず、特に低湿環境においてムラを生じる場合が多い。

また、複写を重ねるにつれ現像剤が繰り返しスリーブ
と摩擦された結果、トナーの流動性をよくするための添
加剤がスリーブ上に堆積したり、あるいは現像剤中の結
着樹脂がスリーブ上に成膜したりするためにスリーブの
表面状態が変化し、現像剤の現像性が不安定化し、ある
いは静電潜像面への現像剤の搬送が不安定化するという
問題があった。

また最近では、電子写真の高画質化のためにトナーの
一層の小粒径化がはかられてきている。たとえば電子写
真式レーザービームプリンタの印字密度を従来の300dpi
程度から600dpi程度にするにあたっては、解像度、シャ
ープネス等を上げ静電潜像を忠実に再現させることが、
粒径4.5〜８μｍ程度のトナーを用いることで比較的容
易に解決される。ところが、このような小粒径のトナー
は従来のトナーに比べると、体積当たりの帯電量が増大
するとともに粒径５μｍ以下の微粉量が大きく増加する
ため、これらの小粒径のトナー内の樹脂成分が豊富にな
り、その結果、現像スリーブの表面が汚染されやすくな
るため、ゴースト像や、画像濃度の低下が生じやすくな
る。

また、小粒径のトナーは通常より表面積が大きいこと
に加え、トナーの飛散を防止するために通常より磁性体
の割合が増されるため、磁性体がスリーブ表面と接触す
る機会が多くなり、表面に被膜を有するスリーブ表面の
被膜にキズをつけやすく、また、小粒径のトナーには微
粉が多いため、微粉自身の鏡映力によりスリーブに対し
て静電的に強く拘束され、スリーブ上のトナー最下層に
微粉層が蓄積して、この層の上に来るトナーは現像スリ
ーブと十分摩擦帯電できず、現像能力の低下を招く。こ
の現象はトナーの非消費部分において顕著であり、トナ
ー消費の多い部分との現像能力に差が生じるため、その
結果画像上にスリーブゴーストとして現れる。

以上の現象を防止し帯電量の均一なトナー層を安定的
に得るためには、弾性ゴムブレードのごとき当接規制部
材をスリーブ上に接触させて用いる等、微粉層の蓄積を
防ぐ工夫が必要であり、また、最近プリントスピードア
ップの要求も高まっており、スリーブ被膜表面には以前
よりも多大なダメージが加わり被膜の劣化や、ハガレ、
キズ等が発生し問題となっている。

［発明が解決しようとする課題］本発明の目的は、上述のごとき現像方法において、磁
性トナーをトナー担持体上に均一にトナーコートさせる
こと及び磁性トナー及び／または磁性トナー中の成分に
よるトナー担持体表面への汚染を防止または低減させる
ことを、長期にわたり同時に解決した画像形成方法を提
供するものである。

更に本発明の目的は、画像濃度が高く、細線再現性に
優れ、カブリがなく鮮明な高画質の画像が長期にわたっ
て得られる画像形成方法及び画像形成装置を提供するも
のである。

更に本発明の目的は、環境変動に対して性能の変化の
ない画像形成方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明の画像形成方法は、上述の目的達成のために発
明されたものであり、静電荷像を保持する静電像保持体
と、磁性トナーを表面に担持するトナー担持体とを現像
部において一定の間隙を設けて配置し、磁性トナーを層
厚規制部材によりトナー担持体上に前記間隙よりも薄い
厚さに規制して現像部に搬送し、現像部においてトナー
に交番電界をかけながら現像する画像形成方法におい
て、該トナー担持体は、平均表面粗度Ra＝1.0〜3.0μｍの
凹凸を有するトナー担持体の基体表面上に、導電性微粒
子を含有する樹脂被膜が1m²当たり４〜12gコーティング
され、コーティング表層のRaが0.8〜3.0μｍの範囲にあ
り、層厚規制部材は、前記トナー担持体に当接する規制
部材であり、該磁性トナーは少なくとも結着樹脂、磁性体を含有す
る絶縁性磁性トナーであり、体積平均粒径4.5〜８μ
ｍ、BET比表面積1.8〜3.5m²/g、帯電量−20〜−35μc/
g、ゆるみ見かけ密度0.40〜0.52g/cm³、及び真比重1.45
〜1.8、を満足する磁性トナーであることを特徴とする
画像形成方法に関する。

上記の構成、即ち、トナー担持体においては、平均表
面粗度Raが1.0〜3.0μｍの凹凸を有するトナー担持体の
基体表面上に、導電性微粒子を含有する樹脂被膜が1m²
当たり４〜12gコーティングされ、コーティング表層のR
aが0.8〜3.0μｍの範囲にあることにより、該表面にト
ナー成分が付着しにくく長期にわたって汚染を防止また
は低減することができ、更に層厚規制部材としては、前
記トナー担持体に当接する規制部材を用いスリーブと組
み合わせることにより、スリーブ最下層に微粉層が形成
されるのを防止し、かつ、十分なトナー量をスリーブ表
面に担持し、薄く均一なトナー層を安定に形成すること
ができるため、適度なトナー帯電量が安定に得られ高濃
度でカブリのない鮮明な画像を、長期にわたって得るこ
とができる。

また、この組み合わせは特に、環境安定性に優れてお
り、幅広い環境下において上記のような安定した画像特
性を示す。

一方磁性トナーにおいては、体積平均粒径4.5〜８μ
ｍ、BET比表面積1.8〜3.5m²/g、帯電量−20〜−35μc/
g、ゆるみ見かけ密度0.40〜0.52g/cm³、真比重1.45〜1.
8のそれぞれの範囲を満足するトナーを用いることによ
り、細線再現性に優れ、画像の輪郭部分のトナーの飛び
散りがなく非常に鮮明な高画質の画像を長期にわたって
得ることができる。

本発明中のスリーブは、非磁性のステンレスまたはア
ルミニウム等からなる円筒状基体の周面上に好ましくは
サンドブラスト処理等により平均表面粗度Ra＝1.0〜3.0
μｍの凹凸を形成させ、更に、その表面上に導電性微粒
子を含有する被膜を1m²当たり４〜12g吹きつけなどの方
法によりコーティングし、表層のRaが0.8〜3.0μｍのコ
ーティング層を形成させたものを用いる。スリーブ基体
表面上にRa＝1.0〜3.0μｍの凹凸を形成させる理由のひ
とつとしては、樹脂被膜との接着性を向上させ、被膜の
ハガレなどによる劣化を防ぐことにある。また、基体表
面上の凹凸は、樹脂被膜コーティング後の表面荒さにも
かなり影響するため、これまで難しかった樹脂被膜コー
ティング後の表面荒さの調整が比較的容易にできる。基
体表面上のRaを1.0〜3.0μｍにするのは、樹脂被膜コー
ティング後のRa＝0.8〜3.0μｍを容易に調整するためで
ある。

コーティング層のRaは0.8〜3.0μｍの範囲にあること
が本発明の１つの特徴である。Raの範囲がこの範囲を外
れると、トナーの搬送量が適正な量にならず、カブリや
ゴーストの原因となりやすい。

コーティング層は10^-2〜10²Ω・cmの抵抗を有するこ
とが好ましく、10^-2Ω・cm以下であると、トナーのチャ
ージのリーク速度が速く、カブリや飛散の原因となり、
10²Ω・cm以上であると、逆にチャージがリークしにく
いためトナーがチャージアップしすぎてスリーブから離
れにくくなり、画像濃度の低下やゴーストの原因とな
る。なお、被膜の抵抗値はアルミ箔上に被膜を形成し、
三菱油化社の抵抗測定装置「ローレスタ」を用い４探針
法により測定する。

上記樹脂被膜の樹脂成分としては、フェノール、エポ
キシ、メラミン、ポリアミド、シリコン、ポリ四フッ化
エチレン、ポリ塩化ビニール、ポリカーボネート、ポリ
スチレン、ポリメタクリレート等の使用が可能である
が、フェノール樹脂が最も好ましい。

その理由は、比較的トナー成分が付着しにくく、かつ
摩擦帯電系列上でトナーと適度に離れた位置にあるた
め、トナーの帯電が高くなりすぎることも低すぎること
もなく適当な帯電性能を有しているためである。またフ
ェノール樹脂は熱硬化性樹脂であり、一般的な熱硬化性
樹脂の中では硬度の高い樹脂である。それはフェノール
樹脂が熱硬化反応により密な三次元の架橋構造を形成す
るため、非常に硬い塗膜を形成し他の樹脂には見られな
い優れた耐久性を得ることができる。従ってスリーブ塗
膜を形成した際にも、塗膜のキズやはがれがなく常に安
定した画質を提供することができる。フェノール樹脂に
は、フェノールとホルムアルデヒドよりなる純フェノー
ル樹脂、エステルガムと純フェノール系を組合せた変性
フェノール樹脂があるが本発明にはいずれも使用でき
る。

本発明中のスリーブ被膜中には、導電性微粒子が含有
されている。導電性微粒子としては各種金属酸化物等が
使用可能であるが、本発明者らの検討の結果導電性微粒
子は適度にスリーブ表面に凹凸を形成し、かつスリーブ
被膜上に残る電荷をほどよくスリーブ基体にリークさせ
トナーの必要以上のチャージアップを防止するものが良
い結果を示し、中でもグラファイトと導電性カーボンの
併用したものが最も優れた特性を示した。グラファイト
は灰色ないし黒色の光沢滑性のある結晶鉱物で天然物、
人造品のいずれも使用でき、粒径は樹脂中への分散、被
膜の特性の点で0.5〜10μｍが好ましい。導電性カーボ
ンはオイルファーネス，アセチレンブラック，ケッツェ
ンブラック等の抵抗値が120kg/cm²で加圧時に、0.5Ω・
cm以下のものが好ましい。

また、本発明中のスリーブ被膜には導電性微粒子に加
えてその他の添加物を加えても良い。たとえば塗膜表面
の粗度を調節する表面粗材として働くもの、トナーの帯
電量をコントロールする荷電制御剤等である。

グラファイト及び導電性カーボンの重量比は1/50〜10
0/1,より好ましくは1/10〜100/1の混合比率で用いるの
が好ましく、該混合物と樹脂との比率は1/3〜2/1の範囲
で用いるのが好ましく、さらに好ましくは1/3〜1/1の範
囲が塗膜の耐久性に優れる。塗膜の1m²当りの付着重量
は４〜12gが好ましく、この範囲外では塗膜の耐久性が
著しく劣る。

グラファイトと導電カーボンの比率、この混合物と樹
脂との比率、及び付着重量を上記の範囲で用いることに
より、トナー成分による汚染が極めて少ない高耐久性の
被膜を形成することができ、常に安定なトナーコート層
が得られ、高画像濃度、高画質が長期にわたって安定に
得られる。

本発明に用いられる層厚規制部材は、スリーブ表面に
当接し、スリーブ下層の微粉層の形成を防止する働きを
する部材を用いる。好ましくはシリコンゴム、NBR等の
ゴム弾性によりスリーブに当接する部材を用い、これ
を、ゴムの弾性に抗して現像スリーブの回転方向に対し
て順方向又は逆方向にたわめ状態にしてスリーブ表面に
適度の弾性押圧をもって当接させて用いるのが良い。こ
のような画像形成装置の例を第１図、第２図及び第３図
に略図で示す。図のような装置によると、環境の変動に
対しても安定に薄く、ち密なトナー層を得ることができ
る。その理由は必ずしも明確ではないがトナー粒子がス
リーブ表面に当接する規制部材により、強制的にスリー
ブ表面と摩擦帯電されるため、環境変化による、トナー
の粉体としての挙動の変化に関係なく常に同じ状態で帯
電がおこなわれるためと推測される。

第１図，第２図及び第３図を参照しながら、本発明の
画像形成方法及び画像形成装置を説明する。一次帯電器
２で感光体表面１を負極性に帯電し、レーザ光５による
露光によりイメージスキャニングしてデジタル潜像を形
成し、槽厚規制部材11を有し、磁石14を内包している現
像スリーブ４を具備する現像器の一成分磁性トナー10で
該潜像を現像する。現像スリーブ４は、スリーブ基体15
の表面が導電性微粒子を含有する樹脂膜16で被覆されて
いる。

現像部において感光ドラム１の導電性基体と現像スリ
ーブ４との間でバイアス印加手段12により交番電界及び
／又は直流バイアスが印加されている。転写紙Ｐが搬送
されて、転写部にくると、転写帯電器３により、転写紙
の背面（感光ドラム側と反対面）から正極性の帯電をす
ることにより感光ドラム表面上の負荷電性トナー像が転
写紙上へ静電転写される。感光ドラム１から分離された
転写紙は、加熱加圧ローラ定着器７により転写紙Ｐ上の
トナー画像は、定着される。

転写工程後の感光ドラムに残留する一成分系現像剤
は、クリーニングブレードを有するクリーニング器８で
除去される。クリーニング後の感光ドラム１は、イレー
ス露光６により除電され、再度、一次帯電器２による帯
電工程から始まる工程が繰り返される。

静電像保持体（感光ドラム）は感光層及び導電性基体
を有し、矢印方向に動く。現像剤担持体である非磁性円
筒の現像スリーブ４は、現像部において静電像保持体表
面と同方向に進むように回転する。非磁性円筒４の内部
には、磁界発生手段である多極永久磁石（マグネットロ
ール）14が回転しないように配されている。現像器９内
の磁性トナーは、層厚規制部材によって現像スリーブ４
表面上に薄く塗布されその摩擦によりトナー粒子は電荷
を与えられる。

現像部において現像スリーブ４と静電像保持面との間
で交番電界をかける。この交流バイアスはｆが200〜4,0
00Hz（好ましくは、500〜2,000Hz）、V_ppが500〜3,000V
（好ましくは800〜2,600V）が良い。

現像部分におけるトナー粒子の転移に際し、静電像保
持面の静電的力及び交流バイアスの作用によってトナー
粒子は静電像側に転移する。トナー容器内にはトナー容
器撹拌手段13を備えていることが好ましく、トナー容器
９のトナー10を積極的に現像スリーブ４近傍へ送ること
でトナー切れ寸前まで均一なトナー層を形成させるのに
有効である。

本発明中の磁性トナーにおいては、少なくとも結着樹
脂、磁性体を含有する絶縁性−成分磁性トナーであり、
体積平均粒径4.5〜８μｍ、BET比表面積1.8〜3.5m²/g、
帯電量−20〜−35μc/g、ゆるみ見かけ密度0.40〜0.52g
/cm³、真比重1.45〜1.8のそれぞれの範囲を有する。

体積平均粒径が4.5μｍ未満であると、微粉量が大き
く増加するためトナーのチャージコントロールが難し
く、安定な帯電量が得られずさまざまな障害を引き起こ
し、８μｍをこえると高解像度を得ることができず、画
像の輪郭部分に飛び散りを生じる。帯電量−20μc/g未
満であると、スリーブ上で十分な帯電量が得られず画像
濃度が低くなり、−35μc/gを越えるとチャージアップ
による画像濃度の低下や、ゴーストを生じる。BET比表
面積が1.8m²/g未満であると、スリーブ上で十分な帯電
量を得るのに時間がかかり初期の画像濃度が薄くカブリ
の多い画像になり、3.5m²/gを越えるとスリーブとの、
鏡映力が大きくなり、現像率が低下し、その結果画像濃
度の低下を生じる。

また本発明の現像剤の真比重は1.45〜1.8g/cm³であり
1.45未満では磁界中で交流バイアスをかけて現像する方
式においてカブリを生じやすくまたライン幅は太くな
り、解像力が悪化する。1.8より大きいとラインかすれ
が生じやすく画像濃度も低下する。また本発明の現像剤
のゆるみ見掛け密度は0.4〜0.52であり（好ましくは0.4
5〜0.5）、真比重の大きさに比しゆるみ見掛け密度が小
さいことが特徴的である。真比重とゆるみ見掛け密度か
ら計算される空隙率は62〜75％であることが好ましい。
空隙率（εａ）は下記式で計算される。

また固め見掛け密度は0.8〜1.0の範囲が好ましくはこ
の際の空隙率（εｐ）は40〜50％が好ましい。

εａが62％未満であると現像器内部での撹拌によるト
ナーのほぐしが十分でなく75％より大きいとトナー飛
散、トナーもれを生じやすい。

εｐが40％未満であると現像器内部で現像剤づまりを
生じやすく現像剤が円滑に現像剤担持体に供給されず白
ヌケをおこしやすい。また50％より大きいと同一量の現
像剤を内包するのにより大きな現像器容量が必要となり
プリンターの小型化の障害となる。

本発明におけるトナーの帯電量は、トナー1gと200〜3
00メッシュの鉄粉キャリア9gを50ccのポリエチレン製の
ビンにとり、ふたをして23℃、60％RH環境下で20秒間
（約100回）手で振り撹拌した混合物を少量第４図の装
置の容器にとり、電位が飽和するまで約１分間250mmH₂O
の圧力で吸引する。このときの飽和電位Ｖ、コンデンサ
ー容量Ｃ、吸引前・後の容器の重量W₁,W₂から帯電量Ｑ
を以下の式により求めた。

また、磁性トナー粒子のBET比表面積はQUANTACHROME
社製比表面積計オートソーブ１を使用し、BET1点法によ
り求めた。

本発明におけるゆるみ見掛け密度は、細川ミクロン
（株）製のパウダーテスター及び該パウダーテスターに
付属している容器を使用して、該パウダーテスターの取
扱い説明書の手順に従って測定した。

本発明における真密度の測定は、微粉体を測定する場
合、正確かつ簡便な方法として次の方法を採用した。

ステンレス製の内径10mm、長さ約5cmのシリンダー
と、その中に密度挿入できる外径約10mm,高さ5mmの円盤
（Ａ）と、外径約10mm,長さ約8cmのピストン（Ｂ）を用
意する。シリンダーの底に円盤（Ａ）を入れ、次で測定
サンプル約1gを入れ、ピストン（Ｂ）を静かに押し込
む。これに油圧プレスによって400Kg/cm²の力を加え、
５分間圧縮したものをとり出す。この圧縮サンプルの重
さを秤量（wg）してマイクロメーターで圧縮サンプルの
直径（Dcm），高さ（Lcm）を測定し、次式によって真密
度を計算する。

トナーの粒度分布は種々の方法によって測定できる
が、本発明においてはコールターカウンターを用いて行
った。

すなわち、測定装置としてはコールターカウンターTA
−II型（コールター社製）を用い、個数分布、体積分布
を出力するインターフェイス（日科機製）及びCX−１パ
ーソナルコンピュータ（キヤノン製）を接続し、電解液
は１級塩化ナトリウムを用いて１％NaCl水溶液を調製す
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
ホン酸塩を0.1〜5ml加え、さらに測定試料を２〜20mg
（粒子数として約３万〜約30万個）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
い、前記コールターカウンターTA−II型により、アパチ
ャーとして100μアパチャーを用いて、個数を基準とし
て２〜40μの粒子の粒度分布を測定して、それから本発
明に係るところの値を求めた。

本発明に係る磁性トナーに使用される結着樹脂として
は、オイルを塗布する装置を有する加熱加圧ローラ定着
装置を使用する場合には、下記トナー用結着樹脂の使用
が可能である。

例えば、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロルスチレン、
ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単
重合体；スチレン−ｐ−クロルスチレン共重合体、スチ
レン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフ
タリン共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合
体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレ
ン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン
−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチル
エーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共
重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチ
レン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重
合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体
などのスチレン系共重合体；ポリ塩化ビニル、フェノー
ル樹脂、天然変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイ
ン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビ
ニール、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレ
タン、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キ
シレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、ク
マロンインデン樹脂、石油系樹脂などが使用できる。

オイルを殆ど塗布しない加熱加圧ローラ定着方式にお
いては、トナー像支持体部材上のトナー像の一部がロー
ラに転移するいわゆるオフセット現象、およびトナー像
支持部材に対するトナーの密着性が重要な問題である。
より少ない熱エネルギーで定着するトナーは、通常保存
中もしくは現像器中でブロッキングもしくはケーキング
し易い性質があるので、同時にこれらの問題も考慮しな
ければならない。これらの現象にはトナー中の結着樹脂
の物性が最も大きく関与しているが、本発明者らの研究
によれば、トナー中の磁性体の含有量を減らすと、定着
時にトナー像支持部材に対するトナーの密着性は良くな
るが、オフセットが起こり易くなり、またブロッキング
もしくはケーキングも生じ易くなる。それゆえ、本発明
においてオイルを殆ど塗布しない加熱加圧ローラ定着方
式を用いる時には、結着樹脂の選択がより重要である。
好ましい結着物質としては、架橋されたスチレン系共重
合体もしくは架橋されたポリエステルがある。

スチレン系共重合体のスチレンモノマーに対するコモ
ノマーとしては、例えば、アクリル酸、アクリル酸メチ
ル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸
ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸−２−エチ
ルヘキシル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸、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、メタクリル酸オクチル、アクリロニトリル、メタ
クリロニトリル、アクリルアミドなどのような二重結合
を有するモノカルボン酸もしくはその置換体；例えば、
マレイン酸、マレイン酸ブチル、マレイン酸メチル、マ
レイン酸ジメチルなどのような二重結合を有するジカル
ボン酸及びその置換体；例えば塩化ビニル、酢酸ビニ
ル、安息香酸ビニルなどのようなビニルエステル類；例
えばエチレン、プロピレン、ブチレンなどのようなエチ
レン系オレフィン類；例えばビニルメチルケトン、ビニ
ルヘキシルケトンなどのようなビニルケトン類；例えば
ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニル
イソブチルエーテルなどのようなビニルエーテル類；等
のビニル単量体が単独もしくは２つ以上用いられる。

ここで架橋剤としては主として２個以上の重合可能な
二重結合を有する化合物が用いられ、例えば、ジビニル
ベンゼン、ジビニルナフタレンなどのような芳香族ジビ
ニル化合物；例えばエチレングリコールジアクリレー
ト、エチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブタ
ンジオールジメタクリレートなどのような二重結合を２
個有するカルボン酸エステル；ジビニルアニリン、ジビ
ニルエーテル、ジビニルスルフィド、ジビニルスルホン
などのジビニル化合物；及び３個以上のビニル基を有す
る化合物：が単独もしくは混合物として用いられる。

また、本発明の磁性トナーには荷電制御剤をトナー粒
子に配合（内添）、またはトナー粒子と混合（外添）し
て用いることが好ましい。荷電制御剤によって、現像シ
ステムに応じた最適の荷電量コントロールが可能とな
り、特に本発明では粒度分布と荷電とのバランスをさら
に安定したものとすることが可能であり、荷電制御剤を
用いることで先の述べたところの粒径範囲毎による高画
質化のための機能分離および相互補完性をより明確にす
ることができる。

本発明に用いることのできる負荷電性制御剤として
は、例えば、モノアゾ染料の金属錯体または塩、サリチ
ル酸、アルキルサリチル酸、ジアルキルサリチル酸、ま
たはナフトエ酸の金属錯体または塩が用いられる。

上述した荷電制御剤（結着樹脂としての作用を有しな
いもの）は、微粒子状として用いることが好ましい。こ
の場合、この荷電制御剤の個数平均粒径は、具体的に
は、４μｍ以下（更には３μｍ以下）が好ましい。

トナーに内添する際、このような荷電制御剤は、結着
樹脂100重量部に対して0.1〜10重量部（更には0.1〜５
重量部）用いることが好ましい。

又、その他の着色材として従来より知られている染
料、顔料が使用可能であり、通常結着樹脂100重量部に
対して0.5〜20重量部使用できる。

本発明の磁性トナーは疎水性シリカ微粉体を有してい
る。本発明中の磁性トナーでは、比表面積が従来のトナ
ーより大きく、摩擦帯電のために磁性トナー粒子と、内
部に磁界発生手段を有した円筒状の導電性スリーブ表面
と接触せしめた場合、従来の磁性トナーよりトナー粒子
表面とスリーブとの接触回数は増大し、トナー粒子の摩
耗やスリーブ表面の汚染が発生しやすくなる。本発明に
係る磁性トナーと、シリカ微粉末を組み合せるとトナー
粒子とスリーブ表面の間にシリカ微粉体が介在すること
で摩耗は著しく軽減される。これによって、磁性トナー
およびスリーブの長寿命化がはかれると共に、安定した
帯電性も維持することができ、長期の使用にもより優れ
た高画質な画像を安定して提供することができる。

シリカ微粉体としては、乾式法及び湿式法で製造した
シリカ微粉体をいずれも使用できるが、耐フィルミング
性、耐久性の点からは乾式法によるシリカ微粉体を用い
ることが好ましい。

ここで言う乾式法とは、ケイ素ハロゲン化合物の蒸気
相酸化により生成するシリカ微粉体の製造法である。例
えば四塩化ケイ素ガスの酸素水素中における熱分解酸化
反応を利用する方法で、基礎となる反応式は次の様なも
のである。

SiCl₄＋2H₂＋O₂→SiO₂＋4HCl 又、この製造工程において例えば、塩化アルミニウム
又は、塩化チタンなどの他の金属ハロゲン化合物をケイ
素ハロゲン化合物と共に用いる事によってシリカと他の
金属酸化物の複合微粉体を得る事も可能であり、それら
も包含する。

本発明に用いられる、ケイ素ハロゲン化合物の蒸気相
酸化により生成された市販のシリカ微粉体としては、例
えば、以下の様な商品名で市販されているものがある。

AEROSIL 130 （日本アエロジル社） 200 300 380 OX50 TT600 MOX80 MOX170 COK84 Ca−Ｏ−SiL Ｍ−５（CABOTO Co.社） MS−７ MS−75 HS−５ EH−５ Wacker HDK N 20 V15 （WACKER−CHEMIE GMBH社） N20E T30 T40 Ｄ−Ｃ Fine Silica （ダウコーニングCo.社） Fransol （Fransil社）一方、本発明に用いられるシリカ微粉体を湿式法で製
造する方法は、従来公知である種々の方法が適用でき
る。たとえば、ケイ酸ナトリウムの酸による分解、一般
反応式で下記に示す。

Na₂O・XSiO₂＋HCl＋H₂O→ SiO₂・nH₂O＋NaCl その他、ケイ酸ナトリウムのアンモニア塩類またはア
ルカリ塩類による分解、ケイ酸ナトリウムよりアルカリ
土類金属ケイ酸塩を生成せしめた後、酸で分解しケイ酸
とする方法、ケイ酸ナトリウム溶液をイオン交換樹脂に
よりケイ酸とする方法、天然ケイ酸またはケイ酸塩を利
用する方法などがある。

ここでいうシリカ微粉体には、無水二酸化ケイ素（シ
リカ）、その他、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸ナトリウ
ム、ケイ酸カリウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸亜鉛
などのケイ酸塩をいずれも適用できる。

上記シリカ微粉体のうちで、BET法で測定した窒素吸
着による比表面積が70〜300m²/gの範囲内のものが良好
な結果を与える。磁性トナー100重量部に対してシリカ
微粉体0.6〜1.6重量部使用するのが良い。

疎水性シリカ微粉体としては、負帯電性の疎水性シリ
カ微粉体が好ましい。

本発明に用いる疎水性シリカ微粉体は帯電量が−100
〜−300μc/gを有するものが好ましく用いられる。シリ
カの帯電量が−100μc/gに満たないものはトナー自体の
帯電量を低下させ、湿度特性が低下する。また−300μc
/gを超えるものを用いると、スリーブメモリーを促進さ
せ、またシリカ劣化等の影響を受けやすくなり、耐久特
性に支障をきたす。また、300m²/gより細かいものは現
像剤への添加効果がなく、70m²/gよりあらいものは遊離
物としての存在確率が大きく、シリカの偏積や凝集物に
よる黒ポチの発生原因となりやすい。

負帯電性のシリカ微粉体の帯電量は、前記のトナーの
帯電量測定の場合と同様であるが、シリカと鉄粉キャリ
アの重量比は2:98で行なう。

本発明に用いられるシリカ微粉体はケイ素ハロゲン化
合物の蒸気相酸化により生成されたいわゆる乾式法また
はヒュームドシリカと称される乾式シリカ及び水ガラス
等から製造されるいわゆる湿式シリカの両方が使用可能
であるが、表面及び内部にあるシラノール基が少なく、
製造残渣のない乾式シリカの方が好ましい。

疎水化処理するには、シリカ微粉体と反応あるいは物
理吸着する有機ケイ素化合物などで化学的に処理するこ
とによって付与される。好ましい方法としては、ケイ素
ハロゲン化合物の蒸気相酸化により生成された乾式シリ
カ微粉体をシランカップリング剤で処理した後、あるい
はシランカップリング剤で処理すると同時にシリコーン
オイルの如き有機ケイ素化合物で処理する。

疎水化処理に使用されるシランカップリング剤として
は、例えばヘキサメチルジシラザン、トリメチルシラ
ン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエトキシシラ
ン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロルシラ
ン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフェニルジク
ロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメ
チルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロ
ルシラン、β−クロルエチルトリクロルシラン、クロル
メチルジメチルクロルシラン、トリオルガノシリルメル
カプタン、トリメチルシリルメルカプタン、トリオルガ
ノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキシシラ
ン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラ
ン、ジフェニルジエトキシシラン、ヘキサメチルジシロ
キサン、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン、1,3
−ジフェニルテトラメチルジシロキサンが挙げられる。

有機ケイ素化合物としては、シリコーンオイルが挙げ
られる。

好ましいシランカップリング剤としては、ヘキサメチ
ルジシラザン（HMDS）が挙げられる。また、好ましいシ
リコンオイルとしては、25℃における粘度がおよそ−30
〜1,000センチストークスのものが用いられ、例えばジ
メチルシリコンオイル、メチルフェニルシリコンオイ
ル、α−メチルスチレン変性シリコンオイル、クロルフ
ェニルシリコンオイル、フッ素変性シリコンオイル等が
好ましい。本発明の目的からして、−OH基、COOH基、NH
₂基等を多く含有するシリコンオイルは好ましくない。

シリコンオイル処理の方法は例えばシランカップリン
グ剤で処理されたシリカ微粉体とシリコンオイルとをヘ
ンシェルミキサー等の混合機を用いて直接混合しても良
いし、ベースとなるシリカへシリコンオイルを噴射する
方法によっても良い。あるいは、適当な溶剤にシリコン
オイルを溶解あるいは分散せしめた後、ベースのシリカ
微粉体とを混合し、溶剤を除去して作成しても良い。

本発明におけるシリカ微粉体の疎水化度は、以下の方
法で測定された値を用いる。もちろん、本発明の測定法
を参照しながら他の測定法の適用も可能である。

密栓式の200mlの分液ロートにイオン交換水100mlおよ
び試料0.1gを入れ、振とう機（ターブラシェーカーミキ
サーT2C型）で90rpmの条件で10分間振とうする。振とう
後10分間静置し、シリカ粉末層と水層が分離した後、下
層の水層を20〜30ml採取し、10mmセルに入れ、500nmの
波長でシリカ微粉体を入れていないブランクのイオン交
換水を基準として透過率を測定し、その透過率の値をも
ってシリカの疎水化度とするものである。

本発明における疎水性シリカ微粉体の疎水化度は、90
％以上（より好ましくは93％以上）を有する。疎水化度
がこれ以下であると、高湿下でのシリカ微粉体の水分吸
着により高品位の画像が得られにくい。

本発明中の磁性トナーには、必要に応じてシリカ微粉
体以外の外部添加剤を添加してもよい。

例えば帯電補助、導電性付与、流動性付与、ケーキン
グ防止、熱ロール定着時の離型剤、滑剤、研摩剤等の働
きをする樹脂微粒子や無機微粒子である。

本発明に係る静電荷像現像用磁性トナーを作製するに
は磁性粉及びビニル系、非ビニル系の熱可塑性樹脂、必
要に応じて着色剤としての顔料又は染料、荷電制御剤、
その他の添加剤等をボールミルの如き混合機により充分
混合してから加熱ロール、ニーダー、エクストルーダー
の如き熱混練機を用いて溶融、捏和又は練肉して樹脂類
を互いに相溶せしめた中に顔料又は染料を分散又は溶解
せしめ、冷却固化後粉砕及び厳密な分級をおこなって本
発明に係るところの絶縁性磁性トナーを得ることが出来
る。

さらに、所定の粒径及び粒度分布を有する絶縁性磁性
トナーと所定量の疎水性シリカ微粉体とを混合すること
により、本発明の磁性現像剤を調製することができる。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、こ
れは本発明をなんら限定するものではない。なお以下の
配合における部数はすべて重量部である。

（スリーブ製造例） a.塗料の調製：上記に示した配合でガラスビーズのはいったペイント
シェイカーを用い３時間分散させ、その後塗料の固形分
を25％に調整して塗料とした。

b.スリーブ基体の作製基体は、アルミニウム合金製の3003の引き抜きパイプ
を用い、アランダムの砥粒を用いてサンドブラスト処理
を行った。ブラスト処理は一般的なエアー方式のサンド
ブラスト機（不二製作所製ニューマブラスタ）を用い
た。

c.コートスリーブの作製ブラスト処理したスリーブに前記の塗料をエアースプ
レー法にて塗布し、第１表に示すような実施例に用いる
各種のコートスリーブを作製した。

（磁性トナー製造例）上記混合物を、130℃に加過熱された２軸エクストル
ーダーで熔融混練し、冷却した混練物をハンマーミルで
粗粉砕、さらに粗粉砕物をジェットミルで微粉砕して得
られた微粉砕粉を固定壁型風力分級機で分級して分級粉
を生成した。さらに、得られた分級粉をコアンダ効果を
利用した多分割分級装置（日鉄鉱業社製エルボジェット
分級機）で超微粉及び粗粉を同時に厳密に分級除去して
体積平均粒径6.5μｍの黒色微粉体（磁性トナー）を得
た。

該磁性トナー100部と、ジメチルジクロロシラン及び
シリコーンオイルで疎水化処理されている負帯電性疎水
性シリカ（トリボ電荷量−235μc/g）1.0部とをヘンシ
ェルミキサーで混合し、混合後に100メッシュ（テイラ
ーメッシュ）のフルイを通し、磁性トナーＡを得た。磁
性トナーＡのBET比表面積は2.4m²/g、帯電量は−27μc/
g、ゆるみ見かけ密度0.48g/cm³、真比重1.65であった。

同様にして、磁性体量を60部疎水性シリカ量を0.5部
にする以外は、磁性トナーＡにならい体積平均粒径11.0
μｍの磁性トナーＢを得た。磁性トナーＢのBET比表面
積は1.5m²/g、帯電量は−18.1μc/g、ゆるみ見かけ密度
0.54g/cm³、真比重1.39であった。

［実施例］キヤノン製レーザビームプリンタLBP−8AJ1を、プリ
ントスピード毎分16枚（A4タテ）に改造し、積層型の有
機光導電体（OPC）感光ドラム表面に−700Vの一次帯電
をおこない、レーザ光の露光部における電位を−100Vと
してデジタル潜像を形成し、直流バイアス−500V、交流
バイアス（1800Hz、ピークトゥピーク1600V）を印加し
て反転現像法により常温常湿（25℃、60％RH）、高温高
湿（30℃、90％RH）及び低温低湿（15℃、10％RH）の３
環境において１分３枚の間欠モードで１万枚の耐久画出
し試験を第２表に示す組み合せの通り実施した。なお、
現像器構成は第２図に示すタイプを使用した。

この試験の評価のポイント及び方法を以下に示す。

・画像濃度１辺の長さが5mmの正方形の画像の濃度を、マクベス
反射濃度計にて５点測定し平均で求めた。

・ゴースト耐久中中央部に画像のないパターンを流し続け、1000
毎にベタ黒画像を１枚出して中央部の濃度とその他の部
分の濃度の差を目視で評価した。なお評価規準は以下の
通り。

◎…濃度差が全くない。

○…ほとんど目立たないが、若干の濃度差がある。

△…濃度差が目立つ。

×…中央部の濃度が著しく低い。

・カブリ反転部のカブリをドラム上でメンディングテープにと
り、目視で評価した。

評価規準を以下に示す。

（Ａ）カブリ ◎…全くカブリがない。

○…目立たないがルーペで見ると若干見える。

△…やや目立つ。

×…かなり目立つ。

（Ｂ）被膜のハガレ１万枚耐久後のスリーブ被膜のハガレを目視評価し
た。

◎…全くハガレがない。

△…若干ハガレが生じている。

第２表に実施例１〜４、比較例１〜３の結果を示す。

実施例１〜３ではスリーブ被膜層のRaが1.2、1.8、2.
4のスリーブA,B,Cを用い、実施例４では、グラファイト
とカーボンの粒径を変えた塗料２で被覆したRa2.0のス
リーブＦを用いて前記の画出し試験を行った。

結果は、いずれも第２表に示すとおり画像濃度、ゴー
スト、カブリとも良好であった。コートスリーブ表面の
Raとスリーブ上のトナーコート量には正の相関があり、
実施例１〜４の結果もそれを裏付けている。即ち、実施
例２では、Raが1.2のスリーブを用いており、トナーコ
ート量が比較的少ないためゴースト悪化の傾向にあり、
逆に実施例３ではRaが2.4のスリーブで、トナーコート
量が比較的多いためカブリが悪化傾向にある。比較例１
では、ブラストなしの基体に塗料Ａをコートし被膜層の
Raが0.6であるスリーブＤを用いているが、この結果か
らもトナーコート量が少ないために初期から画像濃度が
若干低いことが分かる。また、比較例１では、Raが0.5
の、ブラストなしの基体を用いているため、スリーブ被
膜層のハガレが生じてゴースト、カブリ、画像濃度とも
耐久劣化を起こしている。

比較例２では、被膜のコート量を3gにしたスリーブＥ
を用いている。この結果を見ると、スリーブ表層のRaが
2.0であるにもかからずゴーストが悪化していることが
分かる。これは、被膜のコート量が少なく、被膜の厚み
が不十分であるため、スリーブ基体の特性に近くなって
生じたと考えられる。また耐久後の被膜ハガレも生じさ
らにゴーストが悪化した。

比較例３では、トナーＢを用いる以外は実施例１と同
じ構成であるが、トナーの体積平均粒径が大きく、真比
重が小さいため、特に１万枚耐久後の画像のエッジ部で
飛び散りがひどく、満足な結果は得られなかった。

［発明の効果］本発明の画像形成方法では、特定のトナー担持体と層
厚規制部材との組み合わせが、環境安定性に優れ、幅広
い環境下に安定した画像特性を得るのに貢献し、また本
発明に用いる磁性トナーは非常に鮮明な高画質の画像を
長期にわたって得るのに貢献するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る画像形成装置の概略説明図であ
る。第２図は第１図の現像部の拡大図であり、スリーブ
の回転方向に対して逆方向にブレードを配した現像器の
概略図である。第３図は、順方向にブレードを配した現
像器の概略図を示す。第４図は帯電量測定装置の略図を
示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤政吉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 (72)発明者土屋清子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 (56)参考文献特開平２−287373（ＪＰ，Ａ) 特開平２−990（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−103675（ＪＰ，Ａ) 特開平２−64561（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】静電荷像を保持する静電像保持体と、磁性
トナーを表面に担持するトナー担持体とを現像部におい
て一定の間隙を設けて配置し、磁性トナーを層厚規制部
材によりトナー担持体上に前記間隙よりも薄い厚さに規
制して現像部に搬送し、現像部においてトナーに交番電
界をかけながら現像する画像形成方法において、該トナー担持体は、平均表面粗度Ra＝1.0〜3.0μｍの凹
凸を有するトナー担持体の基体表面上に、導電性微粒子
を含有する樹脂被膜が1m²当たり４〜12gコーティングさ
れ、コーティング表層のRaが0.8〜3.0μｍの範囲にあ
り、層厚規制部材は、前記トナー担持体に当接する規制
部材であり、該磁性トナーは少なくとも結着樹脂及び磁性体を含有す
る絶縁性磁性トナーであり、体積平均粒径4.5〜８μ
ｍ、BET比表面積1.8〜3.5m²/g、帯電量−20〜−35μc/
g、ゆるみ見かけ密度0.40〜0.52g/cm³、及び真比重1.45
〜1.8、を満足する磁性トナーであることを特徴とする
画像形成方法。