JP4386701B2

JP4386701B2 - 画像形成方法とそれを実施するための現像装置

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Publication number: JP4386701B2
Application number: JP2003335847A
Authority: JP
Inventors: 幸広森; 博子杉本
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2023-09-26
Also published as: JP2005099643A

Description

この発明は、電子写真法を利用した画像形成方法と、それを実施するための現像装置と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。このうち現像手段において、静電潜像をトナー像に現像するための現像方法としては、トナーとキャリヤとを含む２成分現像剤を用いた乾式の２成分現像方法が最も一般的である。

また乾式の２成分現像方法では、２成分現像剤を、ドラム状の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、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、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。

定着手段におけるオイルレス化を図るべく、２成分現像剤を構成するモノクロ用のトナーには、ワックスなどのオフセット防止剤を含有させるのが一般的である。また近時、これまでは光透過性が低下して混色性が低下するためオフセット防止剤を含有させていなかったフルカラー用のトナーにおいても、かかるオフセット防止剤を含有させることが試みられている。

定着の完全なオイルレス化を達成するためには、オフセット防止剤の種類や添加量、トナー粒子中での分散状態等を考慮する必要がある。しかしオフセット防止剤の量を増加させるほど、トナー粒子の表面に露出したオフセット防止剤によってトナーの流動性が低下するとともに、トナー同士あるいは他部材への付着性が強くなって様々な問題を引き起こすおそれがある。そこで、トナーの流動性を向上するとともに付着性を低下させるため、当該トナーに、ステアリン酸亜鉛などの滑剤として機能する脂肪酸金属塩を外添することが提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開２０００−１９７７３号公報（請求項１、第０００８欄〜第０００９欄）

ところが、脂肪酸金属塩を外添したトナーを含む２成分現像剤を用いて画像形成を繰り返し行うと、特に２成分現像剤を磁気ロールの軸方向と、それと交差する磁気ロールの幅方向とに搬送しながら磁気ロールに供給する方式の現像手段において、磁気ロールの、幅方向の一部、例えば両端部などで十分な磁気ブラシが形成されず、それに伴って画像形成領域の一部が画像形成されないという問題が発生した。

この問題が発生する原因は、長期にわたって画像形成を行うと、脂肪酸金属塩がトナーの表面から離脱して現像手段内に滞留し、それがキャリヤの表面に付着したり、２成分現像剤の潤滑剤として作用したりすることにある。そして、かかる現象が発生すると２成分現像剤の流動特性が変化して、現像手段内での現像剤の搬送バランスが崩れるため、現像剤に偏りが生じて、上記のように特に磁気ロールの、幅方向の一部に十分な量の２成分現像剤が供給されない。このため、磁気ブラシの一部に十分な磁気ブラシが形成されず、それに伴って画像形成領域の一部が画像形成されない画像不良を生じる。

この発明の目的は、長期にわたって画像形成を行っても２成分現像剤の流動特性が変化しないため、磁気ロールの一部で十分な磁気ブラシが形成されない現象を生じるのを防止することができる、新規な画像形成方法と、それを実施するための現像装置とを提供することにある。

請求項１記載の発明は、像担持体上の静電潜像を、キャリヤと、脂肪酸金属塩を外添したトナーとを含む２成分現像剤を用いてトナー像に現像する工程を含む画像形成方法であって、画像形成に最初に使用するスタート現像剤中のキャリヤよりも嵩密度が０．０５ｇ／ｃｍ^３以上、０．２ｇ／ｃｍ ^３以下の範囲で小さいキャリヤと、トナーとを含む追加の２成分現像剤を随時、追加しながら画像形成することを特徴とする画像形成方法である。

請求項２記載の発明は、請求項１の画像形成方法を実施するための現像装置であって、スタート現像剤を収容するための装置本体と、装置本体に補充用のトナーを供給するためのトナー容器と、装置本体に追加の２成分現像剤を供給するための現像剤容器とを備えることを特徴とする現像装置である。

請求項１の構成によれば、画像形成を繰り返すことによって脂肪酸金属塩が蓄積されて流動性が上昇する傾向にある現像手段内の２成分現像剤に、当該現像剤よりも嵩密度が０．０５ｇ／ｃｍ^３以上、０．２ｇ／ｃｍ ^３以下の範囲で小さいキャリヤを含む、流動性の低い追加の２成分現像剤を随時、追加することによって、２成分現像剤の全体としての流動性が高くなり過ぎないように抑制して、その流動性を好適な範囲に維持することができる。

このため請求項１記載の発明の画像形成方法によれば、長期にわたって画像形成を行っても２成分現像剤の流動特性が変化しないため、磁気ロールの一部で十分な磁気ブラシが形成されない現象を生じるのを防止することが可能となる。
また請求項２の構成によれば、スタート現像剤を収容した装置本体に、トナー容器から補充用のトナーを、そして現像剤容器から追加の２成分現像剤を、それぞれ別個に、任意の時点で供給することができるため、この発明の画像形成方法を効率よく実施することができる。

以下に、この発明を説明する。
《画像形成方法》
この発明の画像形成方法は、前記のようにキャリヤとトナーとを含む２成分現像剤を用いて画像形成する方法であって、画像形成に最初に使用するスタート現像剤中のキャリヤよりも嵩密度が０．０５ｇ／ｃｍ^３以上、０．２ｇ／ｃｍ ^３以下の範囲で小さいキャリヤと、トナーとを含む追加の２成分現像剤を随時、追加することを特徴とするものである。

追加の２成分現像剤は、画像形成枚数やトナーの消費量などに応じて追加するのが好ましい。詳しくは、例えば装置のカウンタでカウントした画像形成枚数があらかじめ設定した所定値（例えば１０００枚）に達するごとに追加の２成分現像剤を所定量、追加する、現像手段内の２成分現像剤のトナー濃度が低下して所定量の補充用のトナーを補給する操作が何回行われたかを計数し、その回数があらかじめ設定した所定値に達するごとに追加の２成分現像剤を所定量、追加する、といった操作を行うのが好ましい。

また追加の２成分現像剤の追加総量は、最初に画像形成装置に供給したスタート現像剤の量の、１／５以下（重量比）とするのが好ましい。また１回ごとの追加量は、上記追加総量を均等に分割した値とすることが好ましく、追加の２成分現像剤をどの程度のインターバルを置いて追加するかによっても異なるが、例えば上記のように画像形成枚数１０００枚ごとに追加を行う場合、その追加量は、上記の範囲内でも特に、最初に画像形成装置に供給したスタート現像剤の量の１／５００以下（重量比）とするのが特に好ましい。

上記スタート現像剤、および追加の２成分現像剤におけるトナー濃度は、例えば使用する画像形成装置の種類などによって異なるが、およそ２〜１５重量％であるのが好ましい。
〈キャリヤ〉
２成分現像剤に用いるキャリヤとしては、従来公知の種々の構成を有するものを用いることができる。すなわちキャリヤとしては、たとえばガラスビーズや、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。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。

追加の２成分現像剤に使用するキャリヤの嵩密度を、スタート現像剤に使用するキャリヤの嵩密度よりも小さくするためには、例えばキャリヤ表面の表面状態、詳しくはキャリヤ表面の凹凸の数や大きさなどを違えたり、キャリヤの平均粒径（＝体積基準の中心粒径）を違えたり、あるいは磁性体粒子の表面を樹脂で被覆したタイプのものを使用する場合に樹脂の被覆量を違えたりすればよい。詳しくは、キャリヤ表面の凹凸の数を多く、大きさを大きくするほど、嵩密度を小さくすることができる。また平均粒径を小さくするほど、嵩密度を小さくすることができる。さらに樹脂の被覆量を多くするほど、嵩密度を小さくすることができる。

追加の２成分現像剤に使用するキャリヤの嵩密度を、スタート現像剤に使用するキャリヤの嵩密度より０．０５ｇ／ｃｍ^３以上、０．２ｇ／ｃｍ ^３以下の範囲で小さくすることにより、前述したこの発明の効果をより効率よく発揮させることができる。特に両方のキャリヤの嵩密度の差が０．１ｇ／ｃｍ^３以上となるように、両キャリヤの嵩密度を設定するのが好ましい。ただし、嵩密度が１．８ｇ／ｃｍ^３以下であるキャリヤは作製が困難であるため、両キャリヤの嵩密度の差は、上記のように０．２ｇ／ｃｍ^３以下とされる。

また、かかるキャリヤを含む追加の２成分現像剤の帯電量は、良好な帯電特性を維持するために、スタート現像剤の帯電量よりも大きくするのが好ましい。追加の２成分現像剤の帯電量を大きくするためには、当該追加の２成分現像剤で使用するキャリヤの平均粒径を、スタート現像剤で使用するキャリヤの平均粒径よりも小さくしたり、磁性体粒子の表面を樹脂で被覆したタイプのものを使用する場合に、被覆する樹脂の種類を違えたりすればよい。

なお、キャリヤの嵩密度、平均粒径、樹脂の被覆量、２成分現像剤の帯電量などの値はいずれも、画像形成に使用する前の初期値での比較である。
〈トナー〉
トナーとしては、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。

（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。
（外添剤）
トナー粒子に外添する外添剤としては、前記のように脂肪酸金属塩が主に用いられる他、例えば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用いることもできる。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。

（脂肪酸金属塩）
脂肪酸金属塩としては、例えばステアリン酸等の、炭素数が１５以上の高級脂肪酸の金属塩（例えば亜鉛塩、カルシウム塩など）が好ましく、ステアリン酸亜鉛が最も好ましい。
また脂肪酸金属塩は、個数基準の平均粒径が０．１〜１０．０μｍの粒状であるのが好ましい。平均粒径が０．１μｍ未満であるか、または１０μｍを超える場合は、このいずれにおいても、当該脂肪酸金属塩の、滑剤としての機能が不十分になるおそれがある。

脂肪酸金属塩の、トナー１００重量部に対する外添量は、０．５重量部以下であるのが好ましい。
《現像装置》
上記この発明の画像形成方法を実施するために、画像形成装置の現像手段として用いるこの発明の現像装置の一例を図１に示す。

図に見るようにこの例の現像装置は、画像形成装置の像担持体ＥＰに対面配置した、磁石を組み込んだ磁気ロール１を内蔵し、２成分現像剤Ｄ１を収容するための装置本体２と、この装置本体２に補充用のトナーＴを供給するためのトナー容器３と、装置本体２に追加の２成分現像剤Ｄ２を供給するための現像剤容器４とを備えている。そして装置本体２には最初、２成分現像剤Ｄ１として所定量のスタート現像剤が収容される。上記のうちトナー容器３は、装置本体２に対して着脱自在とするのが好ましい。

また装置本体２内には、２成分現像剤Ｄ１をかく拌しながら、磁気ロール１の軸方向と、それと交差する幅方向とに搬送しながら磁気ロール１に供給するための２本のかく拌搬送スパイラル５、６と、２成分現像剤Ｄ１のトナー濃度を測定するための透磁率センサ７とを配設してある。また現像剤容器４内には、追加の２成分現像剤Ｄ２をかく拌しながら装置本体２に供給するためのかく拌搬送スパイラル８を配設してある。

上記の現像装置を用いてこの発明の画像形成方法を実施するためには、上記のように装置本体２に２成分現像剤Ｄ１として所定量のスタート現像剤を収容するとともに、当該層値本体２に、補充用のトナーＴを充てんしたトナー容器３を装着し、かつ現像剤容器４に所定量の追加の２成分現像剤Ｄ２を収容する。
そしてこの状態で、磁気ロール１を像担持体ＥＰの回転に合わせて回転させるとともに、かく拌搬送スパイラル５、６を回転させて、装置本体２内の２成分現像剤Ｄ１を磁気ロール１の方向に搬送しながら画像形成を開始すると、２成分現像剤Ｄ１中のトナーが画像形成に消費されてトナー濃度が徐々に低下するので、それを透磁率センサ７で検知して、トナー濃度が所定値まで低下した時点で画像形成を一旦停止させるとともに、図示しない補給手段を動作させて、トナー容器３内の補充用のトナーＴを所定量、装置本体２内に供給した後、画像形成を再開する。

ここまでは通常の画像形成方法と同じであるが、この発明では、前述したように画像形成装置のカウンタでカウントした画像形成枚数があらかじめ設定した所定値に達するか、または上記補充用のトナーＴを補給する操作が何回行われたかを計数し、その回数があらかじめ設定した所定値に達した時点で画像形成を一旦停止させるとともに、かく拌搬送スパイラル８を回転させて、現像剤容器４内の追加の２成分現像剤Ｄ２を所定量、装置本体２内に供給した後、画像形成を再開する。

これにより、前述したように脂肪酸金属塩が装置本体２内に蓄積されて生じる種々の問題を解決することができる。
《像担持体》
上記この発明の画像形成方法に用いる像担持体ＥＰとしては、表面硬度が高く長寿命である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。
〈トナーの製造〉
定着用樹脂としてのポリエステル樹脂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〕５重量部、電荷制御剤〔藤倉化成(株)製のＦＣＡ２０１ＰＳ〕５重量部、およびオフセット防止剤としてのポリエチレンワックス〔三洋化成(株)製のユーメックス（登録商標）１００ＴＳ〕７重量部を加えて、ヘンシェルミキサーを用いて前混合し、次いで二軸混練押出機を用いて溶融、混練して冷却後、粗粉砕、微粉砕および分級の工程を経て、体積基準の中心粒径が９．０μｍであるトナー粒子を作製した。

そしてこのトナー粒子１００重量部に疎水性シリカ０．５重量部とステアリン酸亜鉛０．２重量部とを加えてヘンシェルミキサーを用いて混合して、トナーを製造した。
〈スタート現像剤の調製〉
キャリヤとしては、Ｍｎ−Ｍｇ系の磁性体粒子の表面を、当該磁性体粒子１００重量部に対して１０重量部のふっ素−シリコーン系樹脂で被覆した、体積基準の中心粒径が８０μｍであるものを用いた。かかるキャリヤの嵩密度ＡＤは２．０２５ｇ／ｃｍ^３であった。

そしてこのキャリヤと、前記トナーとを、トナー濃度Ｔ／Ｄが５重量％となるように混合してスタート現像剤を調製した。スタート現像剤の帯電量Ｑ／Ｍは１６．８μＣ／ｇであった。
〈追加の２成分現像剤の調製〉
キャリヤとしては、Ｍｎ−Ｍｇ系の磁性体粒子の表面を、当該磁性体粒子１００重量部に対して３０重量部のふっ素−シリコーン系樹脂で被覆した、体積基準の中心粒径が６０μｍであるものを用いた。かかるキャリヤの嵩密度ＡＤは１．９２１ｇ／ｃｍ^３であった。

そしてこのキャリヤと、前記トナーとを、トナー濃度Ｔ／Ｄが５重量％となるように混合して追加の２成分現像剤を調製した。追加の２成分現像剤の帯電量Ｑ／Ｍは２０．５μＣ／ｇであった。
実施例１
上記で製造したスタート現像剤と、追加の２成分現像剤と、そしてトナーとを、現像手段を図１の現像装置に改造したレーザープリンタ〔京セラミタ(株)製の品番ＦＳ−８０００Ｃの改造機〕に使用して、原稿濃度４％の画像を連続画像形成した。すなわち図１の現像装置のうち装置本体２にスタート現像剤Ｄ１を収容し、トナー容器３に、補充用のトナーＴとして前記のトナーを収容するとともに、現像剤容器４に追加の２成分現像剤Ｄ２を収容した。装置の使用開始時に装置本体２に収容したスタート現像剤Ｄ１の量は５００ｇとした。

そして画像形成枚数１０００枚ごとにかく拌搬送スパイラル８を一定時間、回転させて、現像剤容器４内の追加の２成分現像剤Ｄ２を、かく拌しながら装置本体２に供給する操作を行った。追加の２成分現像剤の、１回の供給量は約０．８ｇとした。
またそれとは別に、透磁率センサ７によって測定したトナー濃度が４．０重量％まで低下した時点で、トナー容器３内のトナーＴを装置本体２に補給する操作を行った。トナーＴの、１回の補給量は５．０ｇとした。

そして上記の操作を繰り返しながら５００００枚の連続画像形成を行ったところ、画像形成領域の一部が画像形成されないといった問題を生じることなしに、常に安定した画像を形成することができた。
また５００００枚の連続画像形成後の、装置本体２内の２成分現像剤Ｄ１からキャリヤを分離して嵩密度ＡＤを測定したところ２．０６８ｇ／ｃｍ^３であって、スタート現像剤におけるキャリヤの嵩密度と殆ど同じであった。また上記２成分現像剤の帯電量Ｑ／Ｍを測定したところ１５．１μＣ／ｇであって、上記スタート現像剤の帯電量に近い値であった。

比較例１
追加の２成分現像剤を全く追加せずに、上記と同様にして５００００枚の連続画像形成を行ったところ、画像形成領域の一部が画像形成されない問題を生じた。
また５００００枚の連続画像形成後の、装置本体２内の２成分現像剤Ｄ１からキャリヤを分離して嵩密度ＡＤを測定したところ２．１８１ｇ／ｃｍ^３であって、スタート現像剤におけるキャリヤの嵩密度よりもかなり大きくなっているのがわかった。また上記２成分現像剤の帯電量Ｑ／Ｍを測定したところ１２．５μＣ／ｇであって、上記スタート現像剤の帯電量から大きく低下しているのがわかった。

この発明の画像形成方法を実施するための、この発明の現像装置の一例を示す概略断面図である。

符号の説明

２装置本体
３トナー容器
４現像剤容器
Ｄ１２成分現像剤（スタート現像剤）
Ｄ２追加の２成分現像剤
Ｔトナー

Claims

像担持体上の静電潜像を、キャリヤと、脂肪酸金属塩を外添したトナーとを含む２成分現像剤を用いてトナー像に現像する工程を含む画像形成方法であって、画像形成に最初に使用するスタート現像剤中のキャリヤよりも嵩密度が０．０５ｇ／ｃｍ^３以上、０．２ｇ／ｃｍ ^３以下の範囲で小さいキャリヤと、トナーとを含む追加の２成分現像剤を随時、追加しながら画像形成することを特徴とする画像形成方法。
請求項１の画像形成方法を実施するための現像装置であって、スタート現像剤を収容するための装置本体と、装置本体に補充用のトナーを供給するためのトナー容器と、装置本体に追加の２成分現像剤を供給するための現像剤容器とを備えることを特徴とする現像装置。