(57)【要約】【課題】  アモルファスシリコン感光体と磁性トナーを用いて磁性１成分ジャンピング現像を行うに際し、アモルファスシリコン感光体の絶縁破壊を防止すると共に、温度や湿度環境、特に、高温、高湿環境などの帯電しにくい環境下においても帯電のしやすさや帯電量が変動せず、層ムラを防いでより長期に亘って良好な画像を形成し続けることができる磁性トナーとそれを用いた画像形成方法とを提供することが課題である。【解決手段】  磁性紛として平均粒子径が０．０１〜０．５０μｍであり、粒子形状が８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体を基本とし、該八面体の各頂点および稜線が曲面状であると共にその投影像の外周部に直線とみなせる部分を有した磁性紛と、該磁性紛以外の多面体形状の磁性紛を併用して磁性トナーを構成した。【選択図】  図１
2006323124.tif 000002
【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電子写真方式で形成された潜像を現像し、バインダ樹脂からなるトナー粒子中に磁性粉を含有する磁性トナーであって、
前記磁性紛は平均粒子径が０．０１〜０．５０μｍであり、粒子形状が８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体を基本とし、該八面体の各頂点および稜線が曲面状であると共にその投影像の外周部に直線とみなせる部分を有した磁性紛と、該磁性紛以外の多面体形状の磁性紛を併用してなることを特徴とする磁性トナー。
【請求項２】
前記磁性トナーは、測定磁場７９．６［ｋＡ／ｍ］における残留磁化値σｒが２．０［Ａｍ２／ｋｇ］以上９．０［Ａｍ２／ｋｇ］未満であることを特徴とする請求項１に記載した磁性トナー。
【請求項３】
前記併用する多面体形状の磁性紛が、８面体形状の磁性紛であることを特徴とする請求項１または２に記載した磁性トナー。
【請求項４】
前記磁性紛の平均粒子径が、０．０５〜０．３０μｍであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載した磁性トナー。
【請求項５】
前記磁性紛は、トナー１００質量部に対して３５〜６０質量部内包されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載した磁性トナー。
【請求項６】
前記八面体の各頂点および稜線が曲面状であると共にその投影像の外周部に直線とみなせる部分を有した磁性紛ａと、該磁性紛以外の多面体形状の磁性紛ｂとの割合が、ａ：ｂ＝２０：８０〜８０：２０とすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載した磁性トナー。
【請求項７】
少なくともバインダ樹脂からなるトナー粒子中に含有させた平均粒子径０．０１〜０．５０μｍの磁性粉の粒子形状が、多面体を基本として各頂点及び稜線が曲面状であると共に、その投影像の外周部に直線とみなせる部分を有した磁性粉と、該磁性紛以外の多面体形状の磁性紛とを併用した磁性トナーを有し、
該磁性トナーを、固定磁石を内蔵して回転するトナー担持体表面に保持し、アモルファスシリコン感光体で構成された潜像担持体と接触しないように間隔を保持して対面させ、磁性トナーをアモルファスシリコン感光体の表面に飛翔させて、前記潜像担持体上に形成された潜像を前記磁性トナーで現像することを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バインダ樹脂からなるトナー粒子中に磁性粉を含有させた磁性トナーと、該磁性トナーを利用して潜像担持体上の潜像をトナー像に顕像化する画像形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法等を利用したレーザープリンタ、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、潜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、半導体レーザー、発光ダイオード等の露光手段によって露光して潜像を形成後、この潜像を、現像手段によって現像または反転現像してトナー像に顕像化する。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直接に転写するか、もしくは中間転写体の表面に転写し、次いで紙などの被印刷物の表面に再転写した後、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。
【０００３】
このような潜像をトナー像に現像するための現像方法としては、大別して乾式、湿式の２つがあるが、現在は乾式の現像方法が広く普及している。また、乾式の現像方法は使用するトナーの種類を基準とすると、バインダ樹脂からなるトナー粒子中に磁性粉を添加（内添若しくは外添）した磁性トナーを用いる現像方法（磁性１成分現像方法、磁性２成分現像方法等）と、磁性粉を添加しない非磁性トナーを用いる現像方法（非磁性１成分現像方法、非磁性２成分現像方法等）とに分類される。
【０００４】
このうち磁性１成分現像方法では、潜像担持体と対面させて固定磁石を組み込んだトナー担持体上に上記磁性トナーを薄層化しながら供給し、前記潜像坦持体上の潜像を前記磁性トナーで現像する。また、磁性１成分現像方法としては、導電性を有する磁性トナーを用いる現像方法と、絶縁性の磁性トナーを用いる磁性１成分ジャンピング現像方法と呼ばれる現像方法とがあり、現在は後者の磁性１成分ジャンピング現像方法が広く普及している。
【０００５】
この磁性１成分ジャンピング現像方法では、まず磁性トナーを固定磁石を内蔵して回転するトナー担持体と、当該トナー担持体に近接させて配設した磁性ブレードとの隙間を通過させることで摩擦帯電させ、トナー担持体の表面に供給して内蔵した固定磁石の磁力によって保持させ、トナー担持体の表面に磁性トナーの薄層を形成する。
【０００６】
そしてこのトナー担持体を、形成した薄層と接触しないように潜像担持体と間隙を保持して対峙させ、交流あるいは直流のバイアス電圧を印加することによって、トナー担持体上に形成された薄層から帯電した磁性トナーを潜像担持体の表面に飛翔させ、潜像をトナー像に顕像化する。
【０００７】
この磁性１成分ジャンピング現像方法では、絶縁性の磁性トナーを用いているため導電性のトナーを用いた場合には不可能であった、形成したトナー像を電界を利用して紙等の被印刷物の表面に転写することが可能となり、また、潜像担持体が電気的リークによって破壊されるのを防止することもできる。
【０００８】
また、絶縁性の磁性トナーは帯電させやすいこと、磁力によって磁性トナーを保持した状態でトナー担持体と十分に摩擦できること、潜像と非接触の状態で潜像を現像できることから、形成画像の非印字部分や余白部分にトナーが付着する地カブリの発生を防止し、画質の優れた画像を形成できるという利点もある。
【０００９】
上記磁性１成分ジャンピング現像方法に用いる潜像担持体としては、他の現像方法の場合と同様、有機および無機の種々の電子写真感光体を用いることができるが、特にその耐久性等を考慮すると、導電性基体上にアモルファスシリコン感光層を形成したアモルファスシリコン感光体が好適である。このアモルファスシリコン感光体は、例えば、バインダ樹脂中に顔料や電荷輸送剤等を含有させた有機の感光層を有する有機感光体と比べ、画像形成枚数で表しておよそ１０倍以上という高い耐久性を有しており、これは、被印刷物や次に述べる弾性ブレード等と摺擦されることによって摩耗して感光層の厚みが減少する速度が、有機感光層のおよそ１／１００以下と摩耗しにくいことから得られる結果である。
【００１０】
しかしながら、アモルファスシリコン感光体の最大のデメリットはその生産性の低さである。すなわちアモルファスシリコン感光体は、導電性基体の表面に、例えばＣＶＤ法等の気相成長法によってアモルファスシリコン感光層を成膜することで製造されるが、かかる気相成長法では、バインダ樹脂等を含む塗布液を導電性基体上に塗布して乾燥させるだけで形成される有機感光層に比べ、所定の厚みを有する感光層を形成するために要する時間が著しく長くかかる上、気相成長法はバッチ式であって連続的な生産ができないため、どうしても生産性が低くなってしまう。
【００１１】
そこで、前記のようにアモルファスシリコン感光層が有機感光層に比べて摩耗しにくいことを利用し、その厚みをこれまでよりも小さくして、アモルファスシリコン感光体の生産性を向上することが一般化しつつある。すなわち、これまでは３０〜６０μｍ程度あったアモルファスシリコン感光層の厚みを３０μｍ以下にし、薄膜型としたアモルファスシリコン感光体が普及し始めている。
【００１２】
こういった薄膜型のアモルファスシリコン感光体の主なメリットは、言うまでもなく、従来のものに比べて生産性に優れることであるが、さらに、薄膜化した方が形成画像の解像度が向上するというメリットもある。
【００１３】
また、トナー像を紙等の被印刷物の表面に転写した後、アモルファスシリコン感光体の表面に残留したトナーはクリーニング手段により除去されるが、このクリーニング手段は、可動部分を極力少なくして画像形成装置のコンパクト化、機構の簡素化等を図るため、当該アモルファスシリコン感光体の表面に圧接させた弾性ブレードが好適である。
【００１４】
トナー像を被印刷物の表面に転写させた後、アモルファスシリコン感光体の表面に残留した磁性トナーの大半は、上記弾性ブレードによって感光体の表面から掻き取られて除去されるが、その一部、すなわちトナー粒子やその破片としての磁性粉や樹脂片、あるいは流動性、帯電性等を改善するため磁性トナーに外添されるシリカ等の外添剤の一部は、弾性ブレードの先端部分、すなわちアモルファスシリコン感光体への圧接部分に滞留する。そして、これらの滞留物が、弾性ブレードおよびアモルファスシリコン感光体と長期間に亘って摩擦されると、所定の帯電量以上に過帯電するいわゆるチャージアップを生じ、その帯電量が限界値、すなわちアモルファスシリコン感光層の耐圧値を超えると、感光体の極微小領域に向かって放電（一点放電）し、アモルファスシリコン感光体を絶縁破壊させて修復不能な欠陥を生じさせる場合がある。この放電は、主に弾性ブレードの先端部分の稜線部で発生する。
【００１５】
アモルファスシリコン感光体は本来的に絶縁破壊に弱いため、上記の絶縁破壊を生じやすい。そのため、アモルファスシリコン感光体と弾性ブレードと磁性トナーとを用い、磁性１成分ジャンピング現像法による画像形成を繰り返すと、上記のメカニズムによって短期間で異常放電（一点放電、火花放電）が発生し、アモルファスシリコン感光体が絶縁破壊されて欠陥を生じるおそれがある。このような欠陥を生じたアモルファスシリコン感光体を用いて画像形成を続けると、当該欠陥の部分はキャリア阻止層が破壊されており、帯電工程で帯電させることができないため、形成した画像に微小な黒点を生じるという問題がある。
【００１６】
この問題は、特に、薄膜型としたアモルファスシリコン感光体では大きな問題となる。すなわち、絶縁破壊によるアモルファスシリコン感光層の欠陥の発生は感光体の針耐圧（Ｖ）に依存するところが大きいが、薄膜型としたアモルファスシリコン感光体では通常よりも耐圧値が低くなり、膜厚が薄ければ薄いほど、絶縁破壊による欠陥が発生しやすくなる。
【００１７】
一方近年、画像形成装置においては、画像形成速度の高速化と装置の小型化、さらには装置全体の長寿命化が求められており、このうち、画像形成速度の高速化が要求される主にビジネス用途に適応した高速機においては、印刷速度の高速化に伴って形成画像の解像度や画質が低下するのを防止するため、トナーの帯電量を従来に比べて速やかに立ち上がりやすくすることと、その帯電量が従来に比べて安定させることとが求められている。
【００１８】
又、小型化が求められるスモールオフィスや一般家庭を対象とした中低速機においては、電源の投入と遮断とが頻繁に繰り返されることから、電源投入後のウォーミングアップ時間をできるだけ短くするために磁性トナーの初期帯電が良好であることが必要とされる。また、画像形成装置には用途による画像形成速度の違い等に関係なく、形成画像のさらなる高解像度化、高画質化や、磁性トナーの耐久性の向上、環境変動に対する安定性の向上等も継続的に求められる。
【００１９】
そして、これらのことから磁性トナーには、帯電量が速やかに立ち上がりやすく、かつ、高温高湿環境などの帯電しにくい環境下や、逆に低温低湿環境などの帯電しす過ぎる環境下においても帯電量不足やチャージアップ（過帯電）を生じることなく、常に適度な帯電量を維持できると共にその適度な帯電量を長期にわたって維持でき、結果として良好な画像特性（画像濃度が高くてカブリがなく、優れた画質を有する）を長期にわたって様々な温度湿度環境下においても安定して維持できることが求められる。
【００２０】
しかしながら、現在一般的に使用されている磁性トナーでは、先に述べた画像形成速度の高速化や、装置小型化の流れの中で、これらの要求を十分に満足し切れなくなりつつあるのが現状である。その主な原因は、発明者の検討によると、磁性トナーに内包される磁性粉にある。
【００２１】
現在、トナーに含有する磁性粉としては、６個の四角形で囲まれた凸多面体である六面体（図１（ｂ）参照、立方体、直方体）状のものや、８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体状（図１（ｃ）参照）のもの等の多面体状の磁性粉と、球状の磁性粉（図１（ａ）参照）とが一般的に用いられている。
【００２２】
このうち、図１（ｂ）、（ｃ）に示した多面体状の磁性粉を用いた磁性トナーにおいては、トナー粒子の表面に露出した磁性粉の尖った頂点や、隣り合う面間の尖った稜線から電荷が放出されやすいことから、磁性トナーが弾性ブレードの先端部分に滞留して長期間に亘って摩擦されても、アモルファスシリコン感光層が絶縁破壊を起こす前にその帯電電荷を上記頂点や稜線を通して放出させ、トナー粒子が過剰に帯電するのを防止することができる。そのため、アモルファスシリコン感光層の絶縁破壊は起こりにくい。
【００２３】
しかしながら、この多面体状の磁性粉を用いた磁性トナーは、トナー粒子の表面に露出した磁性粉の尖った頂点や隣り合う面間の尖った稜線から電荷が放出されやすいことから電荷のリークが必要以上に起こり、また、多面体状の磁性粉は流動性が低く、バインダ樹脂に対する分散性が悪いことから当該バインダ樹脂中に均一に分散させるのが難しい。そのため、個々のトナー粒子における磁性粉の分散状態にばらつきを生じやすく、個々の磁性トナーの帯電のしやすさや帯電量などもばらつきを生じやすい。
【００２４】
従って、多面体状の磁性粉を用いた磁性トナーは帯電量が速やかに立ち上がりにくい上、帯電量自体も低くなってしまい、結果として、トナー飛散やトナー落ちといった問題や、カブリの発生といった画像欠陥を生じやすいという問題がある。また、画像形成時の温度、湿度環境によって帯電のしやすさや帯電量が変動しやすいことから、特に、高温、高湿環境などの帯電しにくい環境下において、上記の画像欠陥をさらに生じやすくなるという問題もある。
【００２５】
一方、図１（ａ）に示した球状の磁性粉を用いた磁性トナーは尖った頂点や稜線等を有さず、トナー粒子の表面に露出した磁性粉から電荷が放出されにくいことから電荷のリークは起こりにいくい。また、球状の磁性粉は、多面体状のものに比べて流動性に優れると共にバインダ樹脂に対する分散性にも優れることから、バインダ樹脂中に均一に分散させるのが容易であり、個々の磁性トナーにおける磁性粉の分散状態にばらつきが生じるのを防止して、その帯電のしやすさや帯電量などを均一化することもできる。
【００２６】
しかし、球状の磁性粉を用いた磁性トナーは、逆に、電荷がたまりやす過ぎるため、例えば、トナー担持体と磁性ブレードとの隙間で繰り返し摩擦された際などに、磁性トナーが所定の帯電量以上に過帯電するいわゆるチャージアップを生じやすく、チャージアップを生じると、却って、画像濃度の低下に代表される画像欠陥を生じやすいという問題がある。
【００２７】
また、球状の磁性粉を用いた磁性トナーは電荷が放出されにくいゆえに、弾性ブレードの先端部分に滞留して長期間に亘って摩擦された際にはチャージアップし、その帯電量が耐圧値を超えるとアモルファスシリコン感光層を前記のように絶縁破壊させ、それ以降の形成画像に微小な黒点を生じさせることになる。
【００２８】
さらに、磁性紛の残留磁化はその磁気異方性、すなわち磁性紛の長軸と短軸の差が大きくなると大きくなるが、球状の磁性紛は両者が同じになって残留磁化が少なくなるため、トナー担持体上でトナーの帯電凝集によりトナー薄層のムラが生じ、それがそのまま非印刷物に現れてムラのある印字物ができてしまう。
【００２９】
従って、前記した薄膜型のアモルファスシリコン感光体と、弾性ブレードと、従来の球状の磁性粉を含む磁性トナーとを組み合わせた場合には、チャージアップにより、極めて短期間で、アモルファスシリコン感光層が絶縁破壊し、印字物に黒点が生じてしまうと共に、層ムラによってムラのある印字物となるおそれがある。
【００３０】
そのため、チャージアップの防止のみを考慮すれば多面体状の磁性粉を使用するのが好ましいことになるが、この多面体状の磁性粉は前記したようにトナー粒子の表面に露出した磁性粉の尖った頂点や、隣り合う面間の尖った稜線から電荷が放出されやすく、電荷のリークが起こりやすい。また多面体状の磁性粉は流動性が低く、バインダ樹脂に対する分散性が悪いことから当該バインダ樹脂中に均一に分散させるのが難しい。そのため、個々のトナー粒子における磁性粉の分散状態にばらつきを生じやすく、個々の磁性トナーの帯電のしやすさや帯電量などにもばらつきを生じてしまう。
【００３１】
こういった、球状磁性粉と多面体状磁性粉の両方の長所を活かすため、例えば、特許文献１〜３には、前記六面体や八面体などの多面体の頂点や稜線を、多面体を構成する各面よりも小さな平面によっていわゆる面取りをしたような粒子形状を有する磁性粉が開示されている。また、特許文献４には、立方体を基準としてその各頂点および稜線が曲面状とされた粒子形状を有する磁性粉が開示され、かかる磁性粉をトナー粒子に内添させることも記載されている。
【００３２】
さらに、特許文献５〜７には、磁気読み取り用の印刷に用いられるＭＩＣＲ用トナーではあるが、磁気ヘッドに対する対摺擦性、及び適正な信号強度を持たせるため、針状磁性粉と粒状（アスペクト比が２．０以下で、不定形、球形、八面体、六面体等を含む）磁性粉を併用したトナー（特許文献５、６）と、粒状磁性粉を内添させると共に針状磁性粉を外添させる（特許文献７）トナーが開示されている。
【００３３】
【特許文献１】特開平１１−１５３８８２号公報（請求項１、第００１０欄、第００１２欄、第００１４欄、第００１７欄〜第００１８欄、図６、図７）
【特許文献２】特開２０００−１６２８１７号公報（請求項１、第００１４欄、第００１６欄、第００２１欄〜第００２２欄、図６、図７）
【特許文献３】特開２０００−２４２０２９号公報（請求項１、第００１４欄、第００１７欄、第００２４欄〜第００２５欄、図６、図７）
【特許文献４】特許第３５８５９５４号（特開平９−５９０２４号、請求項１、２、第００１７欄、第００１９欄〜第００２１欄、図１）公報
【特許文献５】特開２００３−２５５５９６号公報（請求項１、第００１２欄）
【特許文献６】特開２００２−２７８１４５号公報（請求項１）
【特許文献７】特開２００２−２７８１４８号公報（請求項１、第０００９欄）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
しかしながら、特許文献１〜３に示された磁性粉においても、依然として、多面体を構成する面と面取りした小さな平面との間には尖った稜線が存在し、この稜線から電荷が放出されやすいことから磁性トナーから電荷がリークし、画像濃度の低下や地カブリの発生といった画像欠陥を生じるおそれがある。さらに特許文献４に示された磁性紛は、稜線を曲面状とすることによって頂点も曲面状とされ、電荷の放出点となる尖った頂点や稜線が存在しないため、球状のものと同様に電荷が放出されにくい傾向があり、特に低温、低湿環境下などにおいて磁性トナーがチャージアップして画像濃度の低下等の画像欠陥を生じるおそれがある。
【００３５】
そして、磁性紛の残留磁化は前記したように磁性紛の長軸と短軸の差が大きくなると大きくなるが、特許文献４に示された磁性紛は球状の磁性紛ほどではないが残留磁化が少なくなるため、トナー担持体上でトナーの帯電凝集によりトナー薄層のムラが生じ易くなり、また、この特許文献４には、磁性トナーとしてアモルファスシリコン感光体と組み合わせて使用し、チャージアップを起こりにくくすると共に、アモルファスシリコン感光層の絶縁破壊を防止することについては一切記載されていない。
【００３６】
また、特許文献４に開示された磁性紛は、粒子形状の丸さを規定するため、その平均長軸長ｌと平均短軸長ｗとの比ｌ／ｗで表される球形度Φの範囲を１．０＜Φ＜１．４としている。しかしながら、例えば磁性紛の丸さを、磁性紛の投影像から求められる実際の周長Ｒ１と、当該投影像に外接する想定される多角形の周長Ｒ０との比Ｒ１／Ｒ０で表したとき、特許文献４に開示された磁性紛の丸さ（１．０＜Φ＜１．４）は、下限が０．９を下回って曲面状とした頂点および稜線の曲率が大きすぎ、球状の磁性紛に近くなって磁性トナーのチャージアップが起こりやすくなっている。そのため磁性紛を使うことで、チャージアップを起こりにくくしたり、アモルファスシリコン感光層の絶縁破壊を防止する、という前記した効果が得られな磁性紛となっている。
【００３７】
また特許文献５、６のトナーは、針状磁性粉を用いるため、この針状磁性粉における鋭いエッジから電荷がリークしやすく、耐久性に欠けると共に、リークしやすいということで、環境性、特に高温・高湿環境においてはその影響が顕著に現れやすく、初期にあっても画像濃度が薄く耐久性もかなり欠けると考えられる。また、トナー中における分散性も針状磁性粉を使用しているために決して良くはないと考えられ、分散不良に伴う帯電不良や針状磁性粉の鋭いエッジによって、ドラムに傷をつけてドラムの寿命が短くなる恐れもある。
【００３８】
また特許文献７のトナーは、針状磁性粉を表面に付着させることにより、鋭いエッジが表面に出てよりリークサイトが増加する可能性があり、またドラムに対してもより傷がつきやすくなって、ドラムの寿命を縮める可能性もあって、双方の可能性によって耐久性や環境安定性を損なう可能性があると考えられる。
【００３９】
そのため本発明においては、磁性紛がトナーを構成するバインダ樹脂中に均一に分散されて帯電のしやすさや帯電量にばらつきを生ぜずに電荷のリークを起こりにくくさせ、スモールオフィスや一般家庭などの電源投入と遮断とが頻繁に繰り返されると共に、印字率が１％以下という低印字率での使用に際しても帯電量の向上と帯電量の速やかな立ち上がりを実現させ、チャージアップにより短期間でアモルファスシリコン感光層が絶縁破壊するのを防止するなど、相反する２つの特性に共に優れ、画像濃度の低下や地カブリ、層ムラを防ぎ、温度や湿度環境、特に、高温、高湿環境などの帯電しにくい環境下においても帯電のしやすさや帯電量が変動せずに、より長期に亘って良好な画像を形成し続けることができる磁性トナーとそれを用いた画像形成方法とを提供することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【００４０】
上記課題を解決するため本発明者らは、図１（ｄ）に示したように、８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体を基本とし、かつ八面体の各頂点および稜線が曲面状である粒子形状を有する磁性粉と、図１（ｂ）、（ｃ）のような頂点および稜線が曲面状としていない磁性粉とを併用して使用することを検討した。
【００４１】
このうち、８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体を基本とし、かつ八面体の各頂点および稜線が曲面状である粒子形状を有する磁性粉は、頂点と稜線がいずれも曲面状とされているため電荷を放出しやすい尖った頂点や稜線を有せず、特許文献１〜３に記載された多面体の頂点や稜線を小さな平面で面取りした磁性粉に比べ、磁性トナーに内添させた際に電荷のリークを起こしにくくすることができると考えられる。
【００４２】
また、この磁性粉は、上記のように多面体の頂点や稜線をいずれも曲面状としていることから、流動性、およびバインダ樹脂に対する分散性に優れており、バインダ樹脂中に均一に分散させるのが容易であって、個々のトナー粒子における磁性粉の分散状態にばらつきが生じるのを防止して、個々の磁性トナーの帯電のしやすさや帯電量などを均一化することもできると考えられる。
【００４３】
しかも、この磁性粉は図１（ｄ）に示すように基本形状が八面体であるため、当該八面体を構成する頂点または稜線を挟んで隣り合う面のいずれか、もしくは頂点を挟んで隣り合う稜線のいずれかが必ず９０°未満の鋭角で交わっており、この、面または稜線が鋭角で交わった頂点や面が鋭角で交わった稜線に電荷が集中しやすいことから、特許文献４に記載された立方体を基本とし、いずれの面も稜線を挟んで９０°で交わっていると共に、いずれの稜線も頂点を挟んで９０°で交わっている磁性粉に比べ、同様に頂点および稜線を曲面状としているにも拘らず、この電荷が集中しやすい頂点や稜線から電荷を適度な割合で放出させることができる。そのため、磁性トナーに内包させた際、チャージアップを起こりにくくしてアモルファスシリコン感光層の絶縁破壊防止に効果があると考えられる。
【００４４】
また、本発明者は、磁性粉の大きさについても検討した。その結果、平均粒子径が０．０１μｍ未満である磁性粉は、トナー表面に露出する磁性紛の割合が増加し、そこから電荷が放出して帯電不足をまねき、結果として画像濃度低下を引き起こすことがわかった。
【００４５】
一方、平均粒子径が０．５０μｍを超える磁性粉は、逆にトナー表面に露出する磁性紛の割合が減少し、電荷の放出が少なくなってチャージアップをまねき、結果として多数枚の画像形成を行った後では画像濃度低下を引き起こすと共に、磁性紛を内添させることで期待される磁性トナーのチャージアップを起こりにくくする、という効果が得られず、アモルファスシリコン感光層の絶縁破壊を防止することができないという問題があることがわかった。そのため、磁性粉の平均粒子径は、０．０１〜０．５０μｍの範囲である必要があることを見出した。また、この範囲であっても効果のバランスを考慮すると、平均粒子径が０．０５〜０．３０μｍであるのがより好ましいことがわかった。
【００４６】
このように、八面体の各頂点および稜線が曲面状である粒子形状を有する磁性粉は種々の利点を有するが、前記したように磁性紛の残留磁化の大きさはその磁気異方性によるため、図１（ｃ）に示した八面体状でかつ頂点および稜線を曲面状としていない磁性粉と比較すると残留磁化は小さくなる。
【００４７】
ところが、前記したように八面体の各頂点および稜線が曲面状である粒子形状を有する磁性粉と、頂点および稜線が曲面状としていない磁性粉とを併用すると、頂点および稜線が曲面状としていない磁性粉は曲面状とした磁性紛より長軸と短軸の差が大きくなるため残留磁化が大きくなり、磁気拘束力が大きくなって薄層ムラが生じにくくなる。そのため、トナー薄層ムラのない綺麗なトナー薄層を安定に長期間にわたって形成し続けることができるようになる。
【００４８】
したがって、本発明になる磁性トナーは、
アモルファスシリコン感光体上に電子写真方式で形成された潜像を現像し、バインダ樹脂からなるトナー粒子中に磁性粉を含有する磁性トナーであって、
前記磁性紛は平均粒子径が０．０１〜０．５０μｍであり、粒子形状が８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体を基本とし、該八面体の各頂点および稜線が曲面状であると共にその投影像の外周部に直線とみなせる部分を有した磁性紛と、該磁性紛以外の多面体形状の磁性紛を併用してなることを特徴とする磁性トナーである。
【００４９】
また、この磁性トナーを用いる本発明の画像形成方法は、
少なくともバインダ樹脂からなるトナー粒子中に含有させた平均粒子径０．０１〜０．５０μｍの磁性粉の粒子形状が、多面体を基本として各頂点及び稜線が曲面状であると共に、その投影像の外周部に直線とみなせる部分を有した磁性粉と、該磁性紛以外の多面体形状の磁性紛とを併用した磁性トナーを有し、
該磁性トナーを、固定磁石を内蔵して回転するトナー担持体表面に保持し、アモルファスシリコン感光体で構成された潜像担持体と接触しないように間隔を保持して対面させ、磁性トナーをアモルファスシリコン感光体の表面に飛翔させて、前記潜像担持体上に形成された潜像を前記磁性トナーで現像することを特徴とする画像形成方法である。
【００５０】
このように、粒子形状が８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体を基本とし、該八面体の各頂点および稜線が曲面状であると共にその投影像の外周部に直線とみなせる部分を有した磁性紛と、該磁性紛以外の多面体形状の磁性紛を併用して磁性トナーを構成することで、まず、磁性紛がトナーを構成するバインダ樹脂中に均一に分散されて帯電のしやすさや帯電量にばらつきを生ぜず、さらに、電荷のリークを起こりにくくさせて帯電量の向上、帯電量の速やかな立ち上がりを実現させると共にチャージアップを防止する、という相反する２つの特性に共に優れ、また、残留磁化も八面体の各頂点および稜線が曲面状である粒子形状を有する磁性粉のみの場合に較べて大きくなるから、トナーの磁気拘束力が強まってトナー担持体上でトナー同士の帯電凝集が発生しにくくなり、トナー担持体上のトナー薄層形成がより一層安定して画像濃度の低下や地カブリ、層ムラを防ぎ、温度や湿度環境、特に、高温、高湿環境などの帯電しにくい環境下においても帯電のしやすさや帯電量が変動せずに、より長期に亘って良好な画像を形成し続けることができる磁性トナーを提供できる。
【００５１】
さらに、この磁性トナーとアモルファスシリコン感光体とを組み合わせることで、前記した生産性の良さや形成画像の解像度の向上といった薄膜型のアモルファスシリコン感光体の利点を生かしつつ、チャージアップにより短期間でアモルファスシリコン感光層が絶縁破壊するのを防止し、より長期に亘って良好な画像を形成し続けることができる磁性トナーとそれを用いた画像形成方法とを提供することができる。
【００５２】
そして、前記磁性トナーは、測定磁場７９．６［ｋＡ／ｍ］における残留磁化値σｒが２．０［Ａｍ２／ｋｇ］以上９．０［Ａｍ２／ｋｇ］未満であることが好ましい。
【００５３】
また、前記併用する多面体形状の磁性紛が、８面体形状の磁性紛であることにより、残留磁化がより大きな磁性紛を含ませることができ、さらに層ムラ防止に対して大きな効果を得ることができる。
【００５４】
また、前記磁性紛の平均粒子径は、前記した０．０１〜０．５０μｍの範囲であっても効果のバランスを考慮すると、前記磁性紛の平均粒子径が、０．０５〜０．３０μｍであるのがより好ましく、さらに、前記磁性紛は、トナー１００質量部に対して３５〜６０質量部内包されていることが好ましい。
【００５５】
そして、前記八面体の各頂点および稜線が曲面状であると共にその投影像の外周部に直線とみなせる部分を有した磁性紛ａと、該磁性紛以外の多面体形状の磁性紛ｂとの割合が、ａ：ｂ＝２０：８０〜８０：２０であることがより効果的である。
【発明の効果】
【００５６】
以上記載のごとく本発明による磁性トナーとそれを用いた画像形成方法は、まず、磁性紛がトナーを構成するバインダ樹脂中に均一に分散されて帯電のしやすさや帯電量にばらつきを生ぜず、さらに、電荷のリークを起こりにくくさせて帯電量の向上、帯電量の速やかな立ち上がりを実現させると共にチャージアップを防止する、という相反する２つの特性に共に優れ、また、残留磁化も八面体の各頂点および稜線が曲面状である粒子形状を有する磁性粉のみの場合に較べて大きくなるから、トナーの磁気拘束力が強まってトナー担持体上でトナー同士の帯電凝集が発生しにくくなり、トナー担持体上のトナー薄層形成がより一層安定して画像濃度の低下や地カブリ、層ムラを防ぎ、温度や湿度環境、特に、高温、高湿環境などの帯電しにくい環境下においても帯電のしやすさや帯電量が変動せずに、より長期に亘って良好な画像を形成し続けることができる磁性トナーを提供できる。
【００５７】
さらに、この磁性トナーとアモルファスシリコン感光体とを組み合わせることで、前記した生産性の良さや形成画像の解像度の向上といった薄膜型のアモルファスシリコン感光体の利点を生かしつつ、チャージアップにより短期間でアモルファスシリコン感光層が絶縁破壊するのを防止し、より長期に亘って良好な画像を形成し続けることができる磁性トナーとそれを用いた画像形成方法とを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００５９】
図３は、本発明の磁性トナーとそれを用いた画像形成方法を実施する画像形成装置の構造の概略を示す図、図４は本発明に用いる感光体ドラム１１の断面図である。図中、アモルファスシリコンで構成した感光体ドラム１１の周囲には、帯電器１２、露光器１３、本発明になる磁性トナーを用いた現像器１４、転写手段たる転写ロール１５、クリーニング手段たるクリーニングブレード１６、除電装置である除電ランプ１７が感光体ドラム１１の回転方向に沿って配置されており、感光体ドラム１１と転写ロール１５との間に紙やＯＨＰフィルムなどの図示していない転写材が通され、転写材の排出経路上に図示していない定着装置が設けられている。
【００６０】
感光体ドラム１１を構成する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２１の表面にアモルファスシリコン系の感光層１９を形成してなるものが用いられ、特に、その感光層１９の膜厚を５〜３０μｍとした薄膜型のアモルファスシリコン感光体が好適に用いられる。
【００６１】
なお、後述するようにアモルファスシリコン系の感光層１９は、図４に示したように、アルミ等の導電性基体２１のロール上に実際に感光層１９として機能する単層もしくは２層以上の感光層１９の他に、キャリア阻止層２０、表面保護層１８等を有していてもよく、これら多層構造の感光層の場合には、そのトータルの膜厚が、３０μｍ以下であるのが好ましい。かかる薄膜型のアモルファスシリコン感光体は、先に説明したように生産性に優れる上、解像度の高い画像を形成できるという利点がある。
【００６２】
詳しく説明すると、感光層１９の膜厚が３０μｍを超える場合は熱キャリアの移動速度が速くなるため暗減衰特性が低下し、感光層１９の厚み方向と直交する面方向への潜像流れが発生しやすくなるため、解像度が低下する。また、気相成長法による成膜時間が長くなることと、それによって異物等が付着する確率が高くなって歩留まりが悪くなることから、感光体の生産性が低下する。
【００６３】
これに対し、膜厚が３０μｍ以下であれば潜像流れの発生が抑制されるため、解像度の高い画像を形成することができ、また、成膜時間が短くなって歩留まりがよくなることから感光体の生産性が向上する。
【００６４】
なお感光層１９の膜厚は、１０μｍ以上であるのが好ましい。膜厚が１０μｍ未満では、感光体としての帯電能が十分に得られないおそれがある上、導電性基体２１の表面において露光のためのレーザー光が乱反射し、ハーフパターンにおいて干渉縞が発生するおそれもある。
【００６５】
アモルファスシリコン系の感光層１９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。
【００６６】
具体的には感光層１９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。特に、ａ−ＳｉＣを用いるのが好ましく、その場合はＳｉ１−ｘＣｘ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、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。
【００６７】
さらに、アモルファスシリコン系の感光層１９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を共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）成膜成分のＨ２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成膜するのが好ましい。
【００６８】
また、キャリア輸送層領域は、主に感光層１９の耐圧を高めると共に、光励起層領域から注入されたキャリアを導電性基体２１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。
【００６９】
アモルファスシリコン系の感光層１９の厚みは、前記のように５〜３０μｍが好ましいが、その中でも特に、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、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１９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。
【００７０】
感光層１９と導電性基体２１との間には、キャリア阻止層２０を介在させるのが好ましい。キャリア阻止層２０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磁性トナーと接触した際、導電性基体２１から感光層１９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共に、地肌カブリを低減する機能を有する。キャリア阻止層２０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。
【００７１】
また、キャリア阻止層２０は、絶縁性と共に導電性基体２１やアモルファスシリコン系感光層１９との密着性が良く、かつ感光層１９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２０もａ−ＳｉＣにて形成するのが好ましい。キャリア阻止層２０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２０に含まれるＣの量を感光層１９の場合に比べて多くすればよい。キャリア阻止層２０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。
【００７２】
また感光層１９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１８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１９の表面が酸化され、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。中でも、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１９と同様の薄膜形成方法によって形成することができ、特にａ−ＳｉＣにて形成するのが好ましい。
【００７３】
表面保護層１８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２０の場合と同様に、含まれるＣの量を感光層１９に比べて多くすればよい。具体的には、Ｓｉ１−ｘＣｘのｘ値を０．３≦ｘ＜１．０、特に０．５≦ｘ≦０．９５とするのが好ましい。かかるａ−ＳｉＣからなる表面保護層１８は、１０１２〜１０１３Ω・ｃｍという高い体積固有抵抗を有しているため、感光体は、表面保護層１８の面方向における電位の流れが少なくなって潜像の維持能力が高まり、耐湿性にも優れて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。
【００７４】
また、かかる高抵抗の表面保護層１８は、磁性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、その表面に、より多くの磁性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。
【００７５】
また、ａ−ＳｉＣ以外の他の絶縁材料にて形成した表面保護層１８は、画像形成後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１８は、表面からの正電荷は有効に阻止するが導電性基体２１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。
【００７６】
しかも、ａ−ＳｉＣにて形成した表面保護層１８は、ａ−ＳｉＣ等のアモルファスシリコン系の感光層１９との密着性が良好であると共に、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１８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と共に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。
【００７７】
表面保護層１８の厚みは５０００〜２００００Å以下であるのが好ましく、５０００〜１５０００Åであるのがさらに好ましい。厚みが５０００Å未満では、特にトナー像の転写時に転写手段からの負電流の流れ込みに対する耐圧性能が低下し、早期に表面保護層１８が劣化するおそれがある。また、２００００Åを超える場合には、成膜時間が長くなって感光体の生産性が低下するおそれがある。
【００７８】
画像形成する際の、アモルファスシリコン感光体の帯電電位は特に限定されないが、表面電位が＋２００〜＋５００Ｖとなるように帯電させるのが好ましい。表面電位が＋２００Ｖ未満では現像電界が不十分となるため、十分に高い画像濃度を有して読取装置によって読み取る際の精度に優れた良好な識別マークを形成できないおそれがある。また、表面電位が＋５００Ｖを超える場合は、感光層１９の膜厚によっては帯電能力が不足する上絶縁破壊による黒点が発生しやすくなるため、やはり、読取装置によって読み取る際の精度に優れた良好な識別マークを形成できないおそれがある。また、オゾンの発生量が増加するという問題も生じる。なお、現像性と帯電能力とのバランスを考慮すると、表面電位は、上記の範囲内でも特に＋２００〜＋３００Ｖであるのが好ましい。
【００７９】
アモルファスシリコン感光体で構成された感光体ドラム１１の表面に形成されたトナー像が、紙などの被印刷物に転写された後の感光体表面にはトナーが残る。この残留トナーをクリーニング除去するためのクリーニング手段としては、アモルファスシリコン感光体の表面に圧接させた弾性ブレードを用いるのが好ましい。また、弾性ブレードとしては、ゴムや軟質の樹脂等からなる、従来公知の種々の弾性ブレードを採用することができる。具体的には、例えばシリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、ウレタン樹脂等からなる弾性ブレードが挙げられる。弾性ブレードは、磁性トナーを良好にクリーニング除去すると共に、アモルファスシリコン感光体の表面に圧接痕等を生じないことを考慮すると、１０〜５０ｇ／ｃｍの線圧で圧接させるのが好ましい。
【００８０】
トナー担持体としては、従来公知の種々の材料からなるものを用いることができ、特に、アルミニウム製またはステンレス鋼（ステンレス鋼）製のトナー担持体を用いるのが好ましい。
【００８１】
このうち、アルミニウム製のトナー担持体はその表面の十点平均粗さが、５〜１０μｍであるのが好ましい。トナー担持体の表面の十点平均粗さが５μｍ未満では、トナーに対してチャージが乗りやすくなって過帯電の弊害が出る。すなわち薄層の不安定化につながり、インストール時の層ムラを発生しやすくしてしまうと共に、搬送力が低下することも加わり、画像濃度が安定して維持できずに画像濃度低下を引き起こす。また１０μｍを超える場合は、逆に、チャージが均一に乗らずにチャージ不足を引き起こし、画像濃度の安定化に欠け、また、トナー層の厚みが増して少しの衝撃でトナー層が乱れ、ランダム黒点を誘発して画像上に黒点が現れるおそれがある。
【００８２】
幅広い環境下で、様々な画像不良のない良好な画像を形成できるようにするためには、アルミニウム製トナー担持体表面の十点平均粗さは、上記の範囲内でも特に６．５〜８．５μｍであることが好ましく、かかる表面形状を有するアルミニウム製の現像剤保持体は、本発明の磁性トナーのうち、測定磁場７９．６［ｋＡ／ｍ］における残留磁化値σｒが２．０［Ａｍ２／ｋｇ］以上９．０［Ａｍ２／ｋｇ］未満であるトナーと組み合わせて用いるのが好ましい。
【００８３】
また、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製のトナー担持体は、その表面の十点平均粗さが２．５〜８．０μｍであるのが好ましい。表面十点平均粗さが２．５μｍ未満では、トナーに対してチャージが乗りやすくなって過帯電の弊害が出る。つまり薄層の不安定化につながり、インストール時の層ムラを発生しやすくなる。また、搬送力が低下することで画像濃度低下を引き起こす。ただしステンレス鋼は耐久性が非常に良いので、初期の問題さえクリアできれば大きな問題とはならない。
【００８４】
しかし、ステンレス鋼を使用すると、その堅さのためにＲｚ（十点平均粗さ）を大きく稼ぐことが難しく、表面十点平均粗さが８．０μｍを超える場合はスリーブの生産性が極端に落ちる。また他の表面パラメータに影響を及ぼし、たとえばＳｍ（凹凸の平均間隔）が極端に大きくなる。つまり、チャージが均一に乗らず、チャージ不足を引き起こして画像濃度の安定化に欠ける。また、トナー層の厚みが増し、少しの衝撃でトナー層が乱れてランダム黒点を誘発し、画像上に黒点が現れる。
【００８５】
なお、トナー担持体をステンレス鋼とし、これらの問題が生じるのを防止しながら幅広い環境下で様々な画像不良のない良好な画像を形成するためには、表面十点平均粗さを上記の範囲内でも特に３．５から５．５μｍとするのが好ましい。
【００８６】
トナー担持体に用いるステンレス鋼としては、例えばＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０５、ＳＵＳ３１６等に分類されるステンレス鋼が挙げられ、特に磁性が弱くかつ加工しやすいことから、ＳＵＳ３０５が好ましい。トナー担持体の、表面十点平均粗さＲｚは、表面粗さ測定器〔例えば（株）小坂研究所製のサーフコーダＳＥ−３０Ｄ等〕を用いて測定することができる。
【００８７】
潜像担持体としてのアモルファスシリコン感光体１１の表面に潜像を保持させるためには、従来同様、スコロトロン帯電器等を用いた帯電器１２で感光体ドラム１１の表面を一様に帯電させた後、半導体レーザー、発光ダイオード等の露光器１３によって露光し、露光部分の電荷を除去する。また、アモルファスシリコン感光体１１の表面に形成されたトナー像を被印刷物の表面に転写させるためには、例えばコロナ帯電器、鋸歯状電極、転写ロール等が用いられ、特に転写ロール１５が好ましい。
【００８８】
転写ロール１５としては、例えば発泡ＥＰＤＭ等の軟質の発泡体からなるローラが好ましく、発泡体のローラを使用した場合には、紙詰まり等が発生した際に転写ロールに付着したトナーが発泡体の気泡中に入り込むことにより、運転再開時における被印刷物の裏汚れ等を防止することができる。したがって、転写ロールのクリーニングが不要になって、イニシャルコストおよびランニングコストを低減することができる。また、軟質の発泡体からなる転写ロールの硬さは、アスカーＣ硬さで表して３０〜４０°であるのが好ましく、この範囲より軟らかい場合は転写不良が発生するおそれがあり、逆にこの範囲より硬い場合は感光体との間のニップが小さくなって、被印刷物の搬送力が低下するおそれがある。
【００８９】
転写ロール１５は、アモルファスシリコン感光体の表面に接触させた状態で、感光体の表面に対して３〜５％の線速差をつけて回転させるのが好ましく、線速差が３％未満ではトナー像の転写性が低下して文字の中抜け等を生じるおそれがあり、５％を超える場合は感光体表面に対するスリップ量が大きくなって、転写像のずれ、いわゆるジッタが大きくなるおそれがある。
【００９０】
本発明の画像形成方法では、潜像担持体としての前記アモルファスシリコン感光体ドラム１１と、固定磁石を内蔵して回転し、その表面に磁性トナーの薄層が形成されるトナー担持体（現像スリーブ）１４１とを、薄層とアモルファスシリコン感光体とが接触しないように間隔を保持して対峙させ、帯電器１２によって感光体ドラム１１の感光層１９を一様に帯電した後、露光器１３で原稿の反射光或いはコンピュータなどからの電気信号により、原稿に対応するドット光を感光体ドラム表面に照射し、光照射部分の電位を光減衰させて静電潜像を形成する。
【００９１】
この静電潜像は、本発明になる磁性トナーを用いた磁性１成分ジャンピング現像器１４によって現像され、感光体ドラム１１の表面にトナー像が形成される。そしてこのトナー像は、転写材に転写ロール１５によって転写され、図示されていない定着装置に搬送されて熱と圧力により、転写材の表面に定着される。一方、トナー像が転写材上に転写された後、感光体ドラム１１の表面に残存するトナーはクリーニング装置を構成するクリーニングブレード１６により掻き取られて回収され、除電装置である除電ランプ１７による光照射によって表面電荷が除去されて、次の画像形成プロセスが行われる。
【００９２】
本発明の磁性トナーは前記したように図１（ｄ）に示され、平均粒子径が０．０１〜０．５０μｍで粒子形状が８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体を基本とし、該八面体の各頂点および稜線が曲面状であると共にその投影像の外周部に直線とみなせる部分を有した磁性紛と、該磁性紛以外の多面体形状の磁性紛を併用していることを特徴とする。かかる磁性粉の好適な例としては、例えば、図２（ａ）〜（ｃ）に一点鎖線１ａで示すように、８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体２を基本とし、その頂点および稜線が曲面状とされた磁性粉１と、図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、６個の正方形や８個の三角形で囲まれた凸多面体である。
【００９３】
磁性粉１は、いずれの粒子形状を有するものも平均粒子径が０．０１〜０．５０μｍである必要がある。平均粒子径が０．０１μｍ未満では、トナー表面に露出する磁性紛の割合が増加してそこから電荷が放出し、帯電不足をまねいて結果として画像濃度低下という問題を引き起こすことがわかった。
【００９４】
一方、平均粒子径が０．５０μｍを超える磁性粉では、逆にトナー表面に露出する磁性紛の割合が減少し、電荷の放出が少なくなってチャージアップをまねき、結果として多数枚の画像形成を行った後では画像濃度低下を引き起こすと共に、磁性紛を内添させることで期待される磁性トナーのチャージアップを起こりにくくする、という効果が得られず、アモルファスシリコン感光層の絶縁破壊を防止することができないという問題を生じる。
【００９５】
なお、前記磁性粉の平均粒子径は効果のバランスを考慮すると、上記の範囲内でも特に、０．０５〜０．３０μｍであるのが好ましく、０．１５〜０．２５μｍであるのがさらに好ましい。なお、この、磁性粉１の平均粒子径は、透過型電子顕微鏡により撮影した写真（倍率１万倍）を４倍に拡大し、３００個についてマーチン径により求めた値である。
【００９６】
磁性粉としては、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性を示す金属やその合金、またはこれらの元素を含む化合物、あるいは、強磁性元素を含まないが適当な熱処理を施すことによって強磁性を示すようになる合金、もしくは二酸化クロム等からなるものを挙げることができ、中でもフェライト、マグネタイトからなる磁性粉が好ましい。特に、磁性トナーに良好な磁気特性を付与することを考慮すると、磁性粉としてはＦｅに対して０．１〜１０原子％のＭｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、およびＳｉから選ばれる少なくとも１種の元素を含むマグネタイトによって形成した磁性粉を用いるのが好ましい。
【００９７】
そして上記マグネタイトからなる本発明の磁性粉１は、例えば、下記の方法によって製造することができる。
【００９８】
すなわち、第一鉄塩水溶液と、この第一鉄塩水溶液中の第一鉄塩に対して０．０８〜０．９９当量の水酸化アルカリ水溶液とを反応させて、水酸化第一鉄コロイドを含む第一鉄塩反応水溶液を得、この第一鉄塩反応水溶液を７０〜１００℃の温度範囲に加熱しながら酸素含有ガスを通気してマグネタイトの核晶粒子を生成させる第一段階の反応を行った後、鉄の酸化反応率が５０％を超えたところで、水酸化アルカリ溶液を加えて液のｐＨを１０以上、好ましくは１０．以上とし、引き続き、７０〜１００℃の温度範囲に加熱しながら酸素含有ガスを通気して第二段階の反応を行うと、粒子形状が八面体を基本とし、その頂点および稜線が曲面状であるマグネタイト粒子からなる磁性粉１が合成される。
【００９９】
また、上記の合成反応を行う際、水酸化アルカリ水溶液、もしくは水酸化第一鉄コロイドを含む第一鉄塩反応水溶液に、水可溶性ケイ酸塩等の水溶性の各種金属化合物を各々の金属に換算して、Ｆｅに対して０．１〜１０原子％の割合で加えると共に、第１段階の反応において酸素含有ガスの通気を開始する際の液のｐＨを８．０〜９．５に調整すると、合成される磁性粉１は、上で述べたＦｅに対し、上記所定の割合でＭｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、およびＳｉから選ばれる少なくとも１種の元素を含むマグネタイトからなるものとなる。
【０１００】
磁性粉の、バインダ樹脂１００重量部に対する割合は、３５〜６０質量部であるのが好ましく、３５〜５５質量部であるのがさらに好ましい。磁性粉の割合がこの範囲未満では、現像スリーブ１４１に内蔵した固定磁石の磁力によって表面に磁性トナーの薄層を保持する効果が低下するため、特に画像形成を繰り返した際に地カブリが発生するおそれがある。また、配合割合がこの範囲を超える場合は、逆に、現像スリーブ１４１の表面に磁性トナーの薄層を保持する効果が強くなり過ぎ、画像濃度が低下するおそれがある。また、相対的にバインダ樹脂の含有割合が低下するため、磁性トナーの紙等の被印刷物の表面への定着性が低下したり、耐久性が低下したりするおそれもある。
【０１０１】
また、粒子形状が８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体を基本とし、該八面体の各頂点および稜線が曲面状であると共にその投影像の外周部に直線とみなせる部分を有した磁性紛ａと、該磁性紛ａ以外の多面体形状である磁性紛ｂとの併用の割合は、ａ：ｂ＝２０％：８０％〜８０％：２０％であり、特に３０％：７０％〜７０％：３０％の割合で併用されていることが好ましい。多面体形状磁性粉ｂの割合が規定範囲外に多くなると、多面体形状磁性粉ｂの鋭いエッジからの電荷放出によって帯電保持能力が低下し、トナー帯電量が低下して画像濃度維持性の低下や環境安定性、特に高温高湿環境下においては画像濃度不良を引き起こす傾向がある。また、多面体形状磁性粉ｂの割合が規定範囲外に少なくなると、感光体ドラム微小黒点に対する裕度が低下し、特にトナー帯電量が高くなりやすい低温低湿環境下においては更に感光体ドラム微小黒点に対する裕度が低下してしまう。
【０１０２】
また磁性粉は、バインダ樹脂中に良好に分散させることを考慮すると、チタン系カップリング剤、シラン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、各種脂肪酸などの表面処理剤で表面処理を施してもよい。このうち、シラン系カップリング剤が好ましく、その具体的化合物としては、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、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルエトキシシラン、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等が挙げられる。また、１分子中に２〜１２個のシロキサン単位を有し、かつ末端に位置するシロキサン単位に各々１個ずつ、ケイ素原子に結合した水酸基を含むジメチルポリシロキサン等を用いることもできる。
【０１０３】
バインダ樹脂としては、例えばポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、Ｎ−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂等が挙げられ、特にポリスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂が好ましい。
【０１０４】
ポリスチレン系樹脂としては、スチレンの単独重合体の他、スチレンと他の単量体との２元もしくは３元以上の共重合体が挙げられる。スチレンと共重合させることができる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イン類；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、メチルイソプロペ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−ビニルピロリドンなどのＮ−ビニル化合物類などが挙げられる。これらは、１種を単独で使用することもできるし、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もできる。
【０１０５】
また、ポリエステル系樹脂としては、アルコール成分とカルボン酸成分とを縮重合または共縮重合させて得られる種々のポリエステル系樹脂が挙げられる。このうち、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、ネオペンチルグリコール、１，４−ブテンジオール、１，５ーペンタンジオール、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、１，６−へキサンジオール、１，８−オクタンジオール等のジオール類；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、ペンタエルスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，５−ペンタントリオール、グリセリン、ジグリセリン、２−メチルプロバントリオール、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ベンゼン等の３価以上のアルコール類などが挙げられる。
【０１０６】
また、カルボン酸成分としては、シュウ酸、マレイン酸、フマル酸、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、シクロヘ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、アルキルコハク酸（ｎ−ブチルコハク酸、イソブチルコハク酸、ｎ−オクチルコハク酸、ｎ−ドデシルコハク酸、イソドデシルコハク酸等）、アルケニルコハク酸（ｎ−ブテニルコハク酸、イソブテニルコハク酸、ｎ−オクテニルコハク酸、ｎ−ドデセニルコハク酸、イソドデセニルコハク酸等）など２価のカルボン酸類；１，２，４−ベンゼントリカルボン酸（トリメリット酸）、１，２，５−ベ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３量体酸などの３価以上のカルボン酸類などが挙げられる。
【０１０７】
通常の画像形成装置において用いる熱定着手段によって、紙等の被印刷物の表面に良好に定着させることを考慮すると、ポリエステル系樹脂の軟化点は、８０〜１５０℃であるのが好ましく、９０〜１４０℃であるのがさらに好ましい。
【０１０８】
バインダ樹脂は、その一部が架橋構造を有しているのが好ましい。一部に架橋構造を導入することによって、定着性を低下させることなく、磁性トナーの保存安定性や形態保持性、耐久性等を向上させることができる。バインダ樹脂の一部を架橋構造とするためには、架橋剤を添加して樹脂を架橋させたり、熱硬化性樹脂を配合したりすればよい。
【０１０９】
熱硬化性樹脂としては、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、水素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ポリアルキレンエーテル型エポキシ樹脂、環状脂肪族型エポキシ樹脂等のエポキシ系樹脂やシアネート樹脂等の１種または２種以上が挙げられる。
【０１１０】
バインダ樹脂のガラス転移温度Ｔｇは５０〜６５℃であるのが好ましく、５０〜６０℃であるのがさらに好ましい。ガラス転移温度がこの範囲未満では、トナー粒子同士が融着しやすくなって保存安定性が低下するおそれがある。また、樹脂の強度が低いため、潜像担持体の表面に付着して離れなくなる、トナー付着を生じるおそれもある。また、逆にガラス転移温度がこの範囲を超える場合には、紙等の被印刷物の表面への定着性が低下するおそれがある。
【０１１１】
なお、バインダ樹脂のガラス転移温度は、例えば示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて測定した吸熱曲線における比熱の変化点から求めることができる。具体的には例えば、セイコーインスツルメンツ社製の示差走査熱量計ＤＳＣ−６２００を用い、測定試料１０ｍｇをアルミパン中に入れると共にリファレンスとして空のアルミパンを用い、測定温度範囲２５〜２００℃、昇温速度１０℃／分で、常温、常圧下で測定を行い、得られた吸熱曲線における比熱の変化点からバインダ樹脂のガラス転移温度を求めることができる。
【０１１２】
本発明の磁性トナーには、例えば着色剤、電荷制御剤、ワックス等の、従来公知の種々の添加剤を含有させることもできる。このうち着色剤としては、色調を調整するためにカーボンブラック等の顔料や、アシッドバイオレット等の染料が挙げられる。着色剤の含有割合は、バインダ樹脂１００重量部に対して１〜１０重量部程度であるのが好ましい。
【０１１３】
電荷制御剤は、磁性トナーの帯電レベルや帯電立ち上がり特性（短時間で、一定の電荷レベルに帯電するかの指標）を向上させると共に、耐久性や安定性を向上させるために配合される。電荷制御剤には、正帯電性のものと負帯電性のものとがあり、磁性トナーの帯電極性に合わせて、そのいずれか一方が配合される。
【０１１４】
正帯電性の電荷制御剤としては、例えばピリダジン、ピリミジン、ピラジン、オルトオキサジン、メタオキサジン、パラオキサジン、オルトチアジン、メタチアジン、パラチアジン、１，２，３−トリアジン、１，２，４−トリアジン、１，３，５−トリアジン、１，２，４−オキサジアジン、１，３，４−オキサジアジン、１，２，６−オキサジアジン、１，３，４−チアジアジン、１，３，５−チアジアジン、１，２，３，４−テトラジン、１，２，４，５−テトラジン、１，２，３，５−テトラジン、１，２，４，６−オキサトリアジン、１，３，４，５−オキサトリアジン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン等のアジン化合物類；アジンファストレッドＦＣ、アジンファストレッド１２ＢＫ、アジンバイオレットＢＯ、アジンブラウン３Ｇ、アジンライトブラウンＧＲ、アジンダークグリーンＢＨ／Ｃ、アジンディープブラックＥＷ、アジンディープブラック３ＲＬ等の亜ジン化合物からなる直接染料類；ニグロシン、ニグロシン塩、ニグロシン誘導体等のニグロシン化合物類；ニグロシンＢＫ、ニグロシンＮＢ、ニグロシンＺ等のニグロシン化合物からなる酸性染料類；ナフテン酸または高級脂肪酸の金属塩類；アルコキシル化アミン；アルキルアミド；ベンジルメチルへキシルデシルアンモニウム、デシルトリメチルアンモニウムクロライド等の４級アンモニウム塩類などの１種または２種以上が挙げられる。特にニグロシン化合物は、より迅速な帯電の立ち上がり特性が得られることから、正帯電性トナーとして好適である。
【０１１５】
また、正帯電性の電荷制御剤としては、４級アンモニウム塩を有する樹脂またはオリゴマー、カルボン酸塩を有する樹脂またはオリゴマー、カルボキシル基を有する樹脂またはオリゴマー等を使用することもできる。具体的には、４級アンモニウム塩を有するポリスチレン系樹脂、４級アンモニウム塩を有するアクリル系樹脂、４級アンモニウム塩を有するスチレン−アクリル系樹脂、４級アンモニウム塩を有するポリエステル系樹脂、カルボン酸塩を有するポリスチレン系樹脂、カルボン酸塩を有するアクリル系樹脂、カルボン酸塩を有するスチレン−アクリル系樹脂、カルボン酸塩を有するポリエステル系樹脂、カルボキシル基を有するポリスチレン系樹脂、カルボキシル基を有するアクリル系樹脂、カルボキシル基を有するスチレン−アクリル系樹脂、カルボキシル基を有するポリエステル系樹脂等の１種または２種以上が挙げられる。
【０１１６】
特に、４級アンモニウム塩、カルボン酸塩あるいはカルボキシル基を官能基として有するスチレン−アクリル系樹脂（スチレン−アクリル系共重合体）は、帯電量を所望の範囲内の値に容易に調節することができる点で好適である。また、スチレンと共にスチレン−アクリル系樹脂を構成するアクリル系単量体としてはアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸２−エチルへキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチルなどの（メタ）アクリル酸アルキルエステル類が挙げられる。
【０１１７】
さらに、４級アンモニウム塩化合物としては、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートから第４級化の工程を経て誘導される単位が用いられる。誘導されるジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートとしては、例えば、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジプロピルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジブチルアミノエチル（メタ）アクリレート等のジ（低級アルキル）アミノエチル（メタ）アクリレート類；ジメチルメタクリルアミド；ジメチルアミノプロピルメタクリルアミドが好適である。また、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド等のヒドロキシ基含有重合性モノマーを重合時に併用することもできる。
【０１１８】
負帯電性の電荷制御剤としては、例えば、有機金属錯体やキレート化合物が有効であり、中でもアセチルアセトン金属錯体、サリチル酸系金属錯体または塩が好ましく、特にサリチル酸系金属錯体または塩が好ましい。このうち、アセチルアセトン金属錯体としては、例えばアルミニウムアセチルアセトナート、鉄（II）アセチルアセトナート等が挙げられる。またサリチル酸系金属錯体または塩としては、例えば３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルサリチル酸クロム等が挙げられる。
【０１１９】
電荷制御剤の含有割合は、磁性トナーを形成する固形分の総量中の０．５〜１５重量部であるのが好ましく、０．５〜８．０重量部であるのがさらに好ましく、０．５〜７．０重量部であるのが特に好ましい。含有割合がこの範囲未満では、磁性トナーに安定した帯電特性を付与することが困難となり、画像濃度が低くなったり、耐久性が低下したりするおそれがある。また、バインダ樹脂に対する分散不良が起こりやすいことから、地カブリの原因となったり、分散されずに凝集した電荷制御剤が感光体を汚染したりするおそれもある。一方、含有割合が上記の範囲を超える場合には、磁性トナーの耐環境性、特に高温高湿下での帯電不良、画像不良を生じやすい上、過剰の電荷制御剤が感光体を汚染するおそれもある。
【０１２０】
ワックスは、磁性トナーの、紙等の被印刷物の表面への定着性を向上させたり、定着時の磁性トナーが、画像形成装置の定着ローラ等に付着するオフセットを防止して耐オフセット性を向上させたり、定着ローラ等に付着した磁性トナーが被印刷物の表面に再付着して画像を汚す、像スミアリングを防止したりするために配合される。
【０１２１】
ワックスとしては、例えばポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等のオレフイン系ワックス類；カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の植物系ワックス類；モンタンワックス等の鉱物系ワックス類；石炭及び天然ガス等からフィッシャー・トロプシュ法により作製されるフィッシャー・トロプシュワックス類；パラフインワックス、マイクロクリスタリンワックス等の石油系ワックス類；エステル系ワックス類；テフロン（登録商標）系ワックス類等の中から１種または２種以上を選択して使用することができる。
【０１２２】
ワックスの含有割合は、磁性トナーを形成する固形分の総量中の１〜５重量％であるのが好ましい。含有割合がこの範囲未満では、磁性トナーの対オフセット性を向上させたり、像スミアリングを防止したりする効果が不十分になるおそれがあり、逆にこの範囲を超える場合はトナー同士が融着しやすくなり、保存安定性が低下するおそれがある。
【０１２３】
本発明の磁性トナーは、上記の各成分をヘンシェルミキサー等のかく拌混合機を使用して混合し、次いで押出機等の混練機を用いて混練したのち冷却し、さらに粉砕すると共に、必要に応じて分級することで製造される。また上記の各成分を湿式混合してもよい。かくして製造される本発明の磁性トナーは、体積基準の中心粒径が５〜１０μｍであるのが好ましい。
【０１２４】
また、製造された磁性トナーは、流動性や保存安定性、潜像担持体の表面からのクリーニング除去しやすさを示すクリーニング性等を向上させるため、その表面を、必要に応じて、例えばコロイダルシリカ、疎水性シリカ、アルミナ、酸化チタン等の微粒子（外添剤、通常は、平均粒径が１．０μｍ以下）によって表面処理してもよい。表面処理は、磁性トナーと外添剤とを乾式混合するのが好ましく、特に外添剤がトナー粒子の表面に埋め込まれるのを防止するため、ヘンシェルミキサーやナウターミキサー等を使用して混合するのが好ましい。外添剤の添加量は、磁性トナー１００重量部に対して０．２〜１０．０重量部であるのが好ましい。また外添剤は、必要に応じて、アミノシラン、シリコーンオイル、シラン系カップリング剤（ヘキサメチルジシラザン等）、チタン系カップリング剤等によって表面処理しても良い。
【０１２５】
本発明の磁性トナーは前記のように、アモルファスシリコン感光体と組み合わせて画像形成に用いられ、その際、前述した粒子形状の特徴によって磁性紛がトナーを構成するバインダ樹脂中に均一に分散されて帯電のしやすさや帯電量にばらつきを生ぜず、さらに、電荷のリークを起こりにくくさせて帯電量の向上、帯電量の速やかな立ち上がりを実現させると共にチャージアップを防止する、という相反する２つの特性に共に優れ、また、残留磁化も八面体の各頂点および稜線が曲面状である粒子形状を有する磁性粉のみの場合に較べて大きくなるから、トナーの磁気拘束力が強まってトナー担持体上でトナー同士の帯電凝集が発生しにくくなり、トナー担持体上のトナー薄層形成がより一層安定して画像濃度の低下や地カブリ、層ムラを防ぎ、温度や湿度環境、特に、高温、高湿環境などの帯電しにくい環境下においても帯電のしやすさや帯電量が変動せずに、より長期に亘って良好な画像を形成し続けることができる磁性トナーを提供できる。
【０１２６】
また、この磁性トナーとアモルファスシリコン感光体とを組み合わせることで、前記した生産性の良さや形成画像の解像度の向上といった薄膜型のアモルファスシリコン感光体の利点を生かしつつ、チャージアップにより短期間でアモルファスシリコン感光層が絶縁破壊するのを防止し、より長期に亘って良好な画像を形成し続けることができる磁性トナーとそれを用いた画像形成方法とを提供することができる。
【０１２７】
以下に本発明を、実施例、比較例に基づいて説明する。
【０１２８】
基本形状が八面体または立方体で、かつ、その頂点および稜線が曲面状とされた磁性粉についての平均粒子径は、透過型電子顕微鏡〔日本電子（株）製のＪＳＭ−８８０〕により撮影した磁性粉の写真（倍率１万倍）を４倍に拡大し、３００個についてマーチン径により求めた。
[実施例１]
【０１２９】
まずバインダ樹脂としては、ゲルパーミェーションクロマトグラフィーによって測定した分子量分布のうち、分子量８０００と分子量１３０５００に分子量分布のピークがあり、なおかつ、ガラス転移温度Ｔｇが５５℃であるスチレン−アクリル系共重合体を用い、温度計、かく拌機、窒素導入管、および還流管を接続した反応容器中にキシレン３００重量部を入れ、窒素導入管から継続的に窒素を導入しながら、反応容器を加熱して液温を１７０℃に維持しつつ、スチレン８４５重量部、アクリル酸ｎ−ブチル１５５重量部、およびジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシド８．５重量部をキシレン１２５重量部に溶解した溶液を、上記反応容器中に３時間かけて滴下し、滴下終了後、１７０℃でさらに１時間かく拌を続けたのち、溶剤を除去して、バインダ樹脂としてのスチレン−アクリル酸ｎ−ブチル共重合体を製造した。
【０１３０】
また、磁性粉としては、Ｆｅ３Ｏ４（ＦｅＯ・Ｆｅ２Ｏ３）であるマグネタイトからなり、粒子形状が８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体状で、かつその頂点および稜線が曲面状である磁性紛を８−丸と表現して磁性紛ａとし、以下、下記のように八面体状で、かつ頂点および稜線が曲面状とされていない通常の八面体の磁性紛を８−角と表現して磁性紛ｂ、八面体状で、かつ頂点および稜線が小さな平面で面取りされた磁性紛を８−面と表現して磁性紛ｃ、立法体状で、かつ頂点および稜線が曲面状とされていない通常の立方体の磁性紛を立−角と表現して磁性紛ｅ、立方体状で、かつ頂点および稜線が小さな平面で面取りされた磁性紛を立−面と表現して磁性紛ｆ、球状の磁性紛を球と表現して磁性紛ｇとし、まず磁性紛ａとして、平均粒子径が０．２０μｍである磁性粉を用意した。
８−丸（ａ）：八面体状で、かつ頂点および稜線が曲面状とされたもの。
８−角（ｂ）：八面体状で、かつ頂点および稜線が曲面状とされていないもの。通常の八面体。
８−面（ｃ）：八面体状で、かつ頂点および稜線が小さな平面で面取りされたもの。
立−角（ｅ）：立法体状で、かつ頂点および稜線が曲面状とされていないもの。通常の立方体。
立−面（ｆ）：立方体状で、かつ頂点および稜線が小さな平面で面取りされたもの。
球    （ｇ）：球状のもの。
【０１３１】
そして、上記のバインダ樹脂４９重量部と上記の磁性粉ａ、及び８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体状で、かつその頂点および稜線が曲面状とされていない丸さ値Ｒが１であると共に、平均粒子径が０．２０μｍである磁性粉ｂとを併用して計４５重量部（磁性粉ａ：磁性粉ｂ＝５０：５０）と、離型剤としてのフィッシャー・トロプシュワックス〔サゾール社製のサゾールワックスＨ１〕３重量部、正電荷制御剤としての４級アンモニウム塩〔オリエント化学(株)製のボントロンＰ−５１〕３重量部とを、ヘンシェルミキサーを用いて混合し、２軸押出機を用いて混練して冷却した後、ハンマーミルを用いて粗粉砕した。次いで、機械式粉砕機を用いて微粉砕した後気流式分級機を用いて分級して、体積基準の中心粒径が８．０μｍ、残留磁化σｒが６．５［Ａｍ２／ｋｇ］である磁性トナーを製造した。
[実施例２〜１０]
【０１３２】
そして、上記実施例１における磁性紛と全く同じように粒子形状が８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体状で、かつその頂点および稜線が曲面状の磁性紛ａと、八面体状で、かつ頂点および稜線が小さな平面で面取りされた磁性紛ｃとを組み合わせ、磁性紛ａの平均粒子径を０．２２μｍでトナーの残留磁化を５．９［Ａｍ２／ｋｇ］とした実施例２、同じく磁性紛ａと立方体状で、かつ頂点および稜線が曲面状とされていない磁性紛ｅとを組み合わせ、磁性紛ａの平均粒子径を０．２１μｍでトナーの残留磁化を５．９［Ａｍ２／ｋｇ］とした実施例３、同じく磁性紛ａと立方体状で、かつ頂点および稜線が小さな平面で面取りされた磁性紛ｆとを組み合わせ、磁性紛ａの平均粒子径を０．２０μｍでトナーの残留磁化を５．１［Ａｍ２／ｋｇ］とした実施例４、同じく磁性紛ａと八面体状で、かつ頂点および稜線が曲面状とされていない磁性紛ｂとを組み合わせ、磁性紛ａの平均粒子径を０．０１μｍでトナーの残留磁化を８．０［Ａｍ２／ｋｇ］とした実施例５、実施例５と同様磁性紛ａと磁性紛ｂとを組み合わせ、磁性紛ａの平均粒子径を０．０５μｍでトナーの残留磁化を６．９［Ａｍ２／ｋｇ］とした実施例６、同じく磁性紛ａの平均粒子径を０．３μｍでトナーの残留磁化を６．２［Ａｍ２／ｋｇ］とした実施例７、同じく磁性紛ａの平均粒子径を０．４８μｍでトナーの残留磁化を５．４［Ａｍ２／ｋｇ］とした実施例８、同じく磁性紛ａの平均粒子径を０．２μｍでトナーの残留磁化を２．２［Ａｍ２／ｋｇ］とした実施例９、同じく磁性紛ａの平均粒子径を０．２μｍでトナーの残留磁化を８．８［Ａｍ２／ｋｇ］とした１０を製造した。
[比較例１]
【０１３３】
また、磁性粉として実施例１で使用したのと同じ組成のマグネタイトを使用し、粒子形状が８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体状で、かつその頂点および稜線が曲面状でない、平均粒子径が０．２０μｍである磁性粉ｂのみを同量用い、トナーの残留磁化σｒを８．０［Ａｍ２／ｋｇ］とした比較例１のトナーを製造した。
[比較例２〜５]
【０１３４】
そして、比較例１と同様磁性粉として実施例１で使用したのと同じ組成のマグネタイトを使用し、粒子形状が８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体状で、かつその頂点および稜線が小さな平面で面取りされた磁性粉ｃを同量用い、トナーの残留磁化を７．４［Ａｍ２／ｋｇ］とした比較例２を製造した。以下同様に立方体状で、かつ頂点および稜線が曲面状とされていない磁性紛ｅを用い、トナーの残留磁化を７．１［Ａｍ２／ｋｇ］とした比較例３、立方体状で、かつ頂点および稜線が小さな平面で面取りされた磁性紛ｆを用い、トナーの残留磁化を６．３［Ａｍ２／ｋｇ］とした比較例４、球状の磁性紛ｇのみを用い、トナーの残留磁化を２．３［Ａｍ２／ｋｇ］とした比較例５を製造した。
[比較例６〜１１]
【０１３５】
さらに、実施例１における磁性紛と全く同じように粒子形状が８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体状で、かつその頂点および稜線が曲面状の磁性紛ａと球状の磁性紛ｇを用い、平均粒子径を０．２μｍでトナーの残留磁化を２．９［Ａｍ２／ｋｇ］とした比較例６、磁性紛ａのみを用いてトナーの残留磁化を３．５［Ａｍ２／ｋｇ］とした比較例７、磁性紛ａと八面体状で、かつ頂点および稜線が曲面状とされていない磁性紛ｂを用い、平均粒子径を０．００８μｍでトナーの残留磁化を８．５［Ａｍ２／ｋｇ］とした比較例８、比較例８と同じ磁性紛ａと磁性紛ｂを用い、平均粒子径を０．５２μｍでトナーの残留磁化を４．４［Ａｍ２／ｋｇ］とした比較例９、同じく磁性紛ａと磁性紛ｂを用い、平均粒子径を０．２μｍでトナーの残留磁化を１．８［Ａｍ２／ｋｇ］とした比較例１０、同じく磁性紛ａと磁性紛ｂを用い、平均粒子径を０．２μｍでトナーの残留磁化を９．３［Ａｍ２／ｋｇ］とした比較例１１を製造した。
【０１３６】
以上の各実施例、比較例の磁性トナー１００重量部にシリカ〔日本アエロジル工業（株）製のＲＡ−２００Ｈ〕１．０重量部、酸化チタン〔チタン工業（株）製のＥＣ−１００〕２．０重量部とを加え、ヘンシェルミキサーを用いて混合した後、潜像担持体としてアモルファスシリコン感光体を搭載した磁性１成分ジャンピング現像方式のページプリンタ〔京セラミタ（株）製のＦＳ−３８３０Ｎ〕を使用し、画像形成時の下記に示したトナーの帯電特性、画像濃度、トナー担持体（現像スリーブ）上のトナー薄層形成状態、微小黒点の各特性を評価した。
【０１３７】
なお、アモルファスシリコン感光体として感光層の総膜厚が１４μｍであるものを使用し、また、クリーニング手段としてウレタンゴム製の弾性ブレードを用いた。さらに、トナー担持体としては、表面の十点平均粗さＲｚが５．０μｍであるＳＵＳ３０５製のものを用いた。
【０１３８】
（１）  帯電特性
上記ページプリンタにおける現像スリーブ上の磁性トナーの帯電量を、Ｔｒｅｋ社製吸引式帯電量測定装置（Ｑ／Ｍ  Ｍｅｔｅｒ２１０ＨＳ）を用いて測定し、その際の重量変化から、トナー１ｇあたりの帯電量μＣ／ｇを求めた。なお、前記ページプリンタを用いて前記各実施例、比較例のトナーにより画像形成を行い、初期画像特性評価のための画像を出力した後に測定した帯電量を初期帯電量、３０万枚連続印字（印字率５％程度）を行った時のトナーの帯電量を耐久後の帯電量とした。
（２）  画像濃度
常温常湿環境（２０℃、６５％ＥＨ）、低温低湿環境（１０℃、２０％ＲＨ）、高温高湿環境（３３℃、８５％ＲＨ）のそれぞれで初期時に前記ページプリンタにより画像評価パターンを印字して初期画像とし、その後、３０万枚連続印字（印字率５％程度）を行い、再度画像評価パターンを印字して耐久後画像とした。それぞれのソリッド画像をマクベス反射濃度計（ＲＤ９１４）を用いて測定し、画像特性評価を行った。画像濃度は１．３０以上をＯＫとした。
（３）  トナー担持体（現像スリーブ）上トナー薄層形成状態
初期画像形成時及び耐久後におけるトナー担持体表面に形成されたトナーの薄層形成状態を、下記の基準で評価した。
○：薄層が均一に形成され、ムラがない。  
△：層厚が厚い部分がある。
×：ムラが発生している。
（４）ドラム微小黒点
常温常湿環境（２０℃、６５％ＥＨ）、低温低湿環境（１０℃、２０％ＲＨ）において、初期時に前記ページプリンタにより白紙を印字して初期画像とし、その後、３０万枚連続印字（印字率５％程度）を行い、再度白紙を印字して耐久後画像とした。また、加速評価のために低温低湿環境（１０℃、２０％ＲＨ）において、評価機を改造してベタ黒を現像させて紙などに転写させずにドラムにトナーを残したまま回収機構にトナーを送り、クリーニング部にトナーを常に留まらせる方法で５万枚相当印字を行い、白紙を印字して耐久後画像とした。これらの画像における黒点数を、ドットアナライザー（王子計測機器株式会社製、ＤＡ−５０００Ｓ）を用いて測定、カウントし、印字枚数に対する感光体膜の絶縁破壊数、つまり印刷紙上（Ｗｈｉｔｅ印字時）の黒点数を測定した。黒点の測定範囲はＡ４横方向、５ｍｍ×２１０ｍｍの領域とした。
○：０点、微小黒点未発生
△：０〜２０点、微小黒点が発生、カブリの余裕範囲  
×：２１〜、大量に微小黒点発生、黒い帯が見える
【０１３９】
それぞれの特性評価のための環境条件は、次の通りである。
（Ａ）  常温、常湿試験
前記のページプリンタを、温度２０℃、相対湿度６５％ＲＨの常温、常湿環境中に８時間静置して状態を安定させた後、同じ常温、常湿環境中で前記（１）から（４）の各特性を評価した。
（Ｂ）  低温、低湿試験
前記のページプリンタを、温度１０℃、相対湿度２０％ＲＨの低温、低湿環境中に８時間静置して状態を安定させた後、同じ低温、低湿環境中で前記（１）〜（４）の各試験を行って、その特性を評価した。
（Ｃ）  高温、高湿試験
前記のページプリンタを、温度３３℃、相対湿度８５％ＲＨの高温、高湿環境中に８時間静置して状態を安定させた後、同じ高温、高湿環境中で前記（３）薄層形成状態、（４）ドラム微小黒点の評価を除く（１）と（２）の試験を行ってその特性を評価した。
【０１４０】
以上の結果を図５〜図６の表１〜表４に示す。なお、図５（表１）における磁性粉形状欄の符号の意味は前記の通りである。
【０１４１】
図６〜図８に示した表２〜表４よりわかるとおり、八面体状で、かつ頂点および稜線が曲面状とされた磁性紛ａを用い、八面体状で、かつ頂点および稜線が曲面状とされていない通常の八面体の磁性紛ｂ、八面体状で、かつ頂点および稜線が小さな平面で面取りされた磁性紛ｃ、立法体状で、かつ頂点および稜線が曲面状とされていない通常の立方体の磁性紛ｅ、立方体状で、かつ頂点および稜線が小さな平面で面取りされた磁性紛ｆを組み合わせ、かつ、磁性紛ａの平均粒子径を０．０１〜０．４８μｍ、トナーの残留磁化σｒを２．２〜８．０［Ａｍ２／ｋｇ］とした実施例１〜１０は、図６（表２）に示した常温常湿だけでなく、図７（表３）の低温低湿、図８（表４）の高温高湿のいずれの環境においても良好な画像特性を示した。また、トナー担持体上の薄層形成状態も良く、ドラム微小黒点も未発生であった。この良好な特性は、印字率５％程度の連続印字３０万枚耐刷評価後も維持されていた。
【０１４２】
それに対し、粒子形状が８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体状で、かつその頂点および稜線が曲面状でない磁性粉ｂ、粒子形状が８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体状で、かつその頂点および稜線が小さな平面で面取りされた磁性粉ｃ、立方体状で、かつ頂点および稜線が曲面状とされていない磁性紛ｅ、頂点および稜線が小さな平面で面取りされた磁性紛ｆを用いた比較例１から比較例４は、いずれも頂点のあるような形状の磁性粉を単独で使用しているため、帯電量の立ち上がりが悪く、いずれの環境下においても画像濃度が低くなった。
【０１４３】
また、球状の磁性紛ｇのみの比較例５、磁性紛ａと球状の磁性紛ｇを組み合わせた比較例６では、いずれも頂点のある磁性紛が使われていないためにトナー帯電量が過帯電傾向となり、トナー担持体上の帯電凝集で薄層形成にムラが生じたり、ドラム表面へのリーク放電が激しくなって評価を中断せざるを得なかった（図６〜図８において、「−」で示したのは評価中断を示す）。
【０１４４】
同様に磁性紛ａのみで頂点のある磁性紛が使われていない比較例７も、トナー帯電量が過帯電傾向となり、常温、常湿評価、低温、低湿評価の両方で耐久後に微小黒点が発生したり、低温、低湿評価でスリーブ上のトナー薄層形成に初期状態からムラが生じたりしていた。
【０１４５】
また、実施例１と同様八面体状で、かつ頂点および稜線が曲面状とされた磁性紛ａと、八面体状で、かつ頂点および稜線が曲面状とされていない通常の八面体の磁性紛ｂとの組み合わせではあるが、平均粒子径が０．００８μｍである比較例８では、磁性粉粒子径が小さ過ぎてトナー帯電量不足傾向となり、画像濃度を満足することができなかった。
【０１４６】
逆に、比較例８と同様八面体状で、かつ頂点および稜線が曲面状とされた磁性紛ａと、八面体状で、かつ頂点および稜線が曲面状とされていない通常の八面体の磁性紛ｂとの組み合わせてはいるが、平均粒子径が０．５２μｍと大きい比較例９では、磁性粉粒子径が大き過ぎてトナー帯電量過帯電傾向となり、帯電凝集より薄層形成にムラが生じたり、ドラム表面へのリーク放電が激しくなり評価を中断せざるを得なかった。
【０１４７】
さらに同様に、磁性紛ａと磁性紛ｂとの組み合わせではあり、平均粒子径も実施例１と同じであるがトナー残留磁化σｒが１．８と低い比較例１０では、残留磁化値が小さ過ぎて薄層形成を綺麗に形成することができず、特に低温、低湿環境下では、インストール直後にムラが発生して評価を中断せざるを得なかった。
【０１４８】
逆に、トナー残留磁化σｒが９．３と高い比較例１１では、残留磁化値が大き過ぎて磁気拘束力が大きく、穂切り部分でトナーがよりストレスをうけるようになり画像濃度を満足することができなかった。
【０１４９】
以上、種々述べてきたように本発明になる磁性トナーとそれを用いた画像形成方法は、磁性紛がトナーを構成するバインダ樹脂中に均一に分散されて帯電のしやすさや帯電量にばらつきを生ぜず、さらに、電荷のリークを起こりにくくさせて帯電量の向上、帯電量の速やかな立ち上がりを実現させると共にチャージアップを防止する、という相反する２つの特性に共に優れ、また、残留磁化も八面体の各頂点および稜線が曲面状である粒子形状を有する磁性粉のみの場合に較べて大きくなるから、トナーの磁気拘束力が強まってトナー担持体上でトナー同士の帯電凝集が発生しにくくなり、トナー担持体上のトナー薄層形成がより一層安定して画像濃度の低下や地カブリ、層ムラを防ぎ、温度や湿度環境、特に、高温、高湿環境などの帯電しにくい環境下においても帯電のしやすさや帯電量が変動せずに、より長期に亘って良好な画像を形成し続けることができる磁性トナーを提供できる。
【０１５０】
さらに、この磁性トナーとアモルファスシリコン感光体とを組み合わせることで、前記した生産性の良さや形成画像の解像度の向上といった薄膜型のアモルファスシリコン感光体の利点を生かしつつ、チャージアップにより短期間でアモルファスシリコン感光層が絶縁破壊するのを防止し、より長期に亘って良好な画像を形成し続けることができる磁性トナーとそれを用いた画像形成方法とを提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５１】
本発明によれば、高い耐久性を有するアモルファスシリコン感光体と磁性トナーを用い、長期に亘って良好な画像を形成し続けることができる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５２】
【図１】トナーに含有する磁性粉の形状の例を示す図であり、同図（ａ）は球状、同図（ｂ）は六面体、同図（ｃ）は八面体、同図（ｄ）は丸八面体の形状を示す図である。
【図２】本発明の磁性トナーで使用する磁性粉の一例を示す三面図であって、同図（ａ）は図３（ｃ）における一点鎖線で示した三角形を正面とした図、同図（ｂ）は図３（ｃ）における一点鎖線で示した三角形の稜線方向から見た図、同図（ｃ）は平面図である。
【図３】本発明の磁性トナーとそれを用いた画像形成方法を実施する画像形成装置の構造の概略を示す図である。
【図４】本発明に用いる感光体ドラム１１の断面図である。
【図５】本発明になる磁性トナーの評価に用いた実施例と比較例の一覧である。
【図６】本発明になる磁性トナーの実施例と比較例を用い、常温、常湿で試験した結果を纏めた表である。
【図７】本発明になる磁性トナーの実施例と比較例を用い、低温、低湿で試験した結果を纏めた表である。
【図８】本発明になる磁性トナーの実施例と比較例を用い、高温、高湿で試験した結果を纏めた表である。
【符号の説明】
【０１５３】
１    本発明のトナーに含まれる磁性粉
１ａ  八面体２の各稜線
１ｂ  八面体の各頂点
２    八面体
１１  アモルファスシリコン感光体ドラム
１２  帯電器
１３  露光器
１４  現像器
１５  転写手段たる転写ロール
１６  クリーニングブレード
１７  除電装置である除電ランプ
１８  表面保護層
１９  感光層
２０  キャリア阻止層
２１  導電性基体
【図１】
2006323124.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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