(57)【要約】本発明は、現像プロセスにおけるトナー付着力の影響を効果的に低減する、電子写真機用の非接触型の一成分現像システムに関するものである。本発明の現像システムは、トナー粒子２００をトナー支持部材に保持する付着力を低減させやすい一成分トナー２００を用いる。好ましくは、そのトナー２００は、大粒径と小粒径のシリカ粒子２０１，２０２によるトナー粒子２００の表面被覆率を最適化する重量濃度を有する大粒径と小粒径のシリカ粒子２０１，２０２と組み合わせられ、それはトナー粒子２００をトナー支持部材上に保持する付着力の減少を促す。【選択図】図４
2005501282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触、一成分現像システムであって、
静電潜像を記録可能な感光体と、
感光体と対向関係に配置されるトナー支持部材であって、前記感光体との間隙によって現像領域を規定し、当該支持部材上にあるトナーを前記現像領域まで運ぶようにされているトナー支持部材と、を備え、
前記トナーは、大粒径と小粒径の超微粒子と混合されたトナーを備え、小粒径の超微粒子の重量濃度が、前記トナーの約50〜150％の範囲の第1表面被覆率をもたらし、大粒径の超微粒子の重量濃度が、前記トナーの約5〜50％の範囲の第2表面被覆率をもたらす、現像システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記トナーが約5〜20μｍの範囲の平均粒径を容量で有する、現像システム。
【請求項３】
請求項１において、
前記超微粒子がシリカから形成される、現像システム。
【請求項４】
請求項３において、
前記トナーが約6nm〜14nmの範囲の平均粒径を有する小粒径シリカを含む、現像システム。
【請求項５】
請求項３において、
前記トナーが約20nm〜60nmの範囲の平均粒径を有する大粒径シリカを含む、現像システム。
【請求項６】
請求項１において、
画像保持部材と前記トナー支持部材との間の前記間隙が75〜250μmである、現像システム。
【請求項７】
請求項１において、
前記感光体と光源に電気的に結合された帯電源を備える、現像システム。
【請求項８】
請求項７において、
前記帯電源は複数の帯電素子を備え、前記光源は複数の発光ダイオード（LED）を備え、前記トナー支持部材は複数のトナー支持材を備える、現像システム。
【請求項９】
請求項８において、
前記複数の帯電素子は4つのLEDアレイを備え、前記複数の帯電素子は4つの帯電素子を備え、前記複数のトナー支持部材は4つのトナー支持部材を備える、現像システム。
【請求項１０】
請求項９において、
前記トナーは第1、第2、第3および第4のカラー・トナーを含む、現像システム。
【請求項１１】
請求項１に記載の現像システムを備える電子写真機であって、前記現像システムは、交流電圧を加えることなく画像をジャンプ現像するように構成されている、電子写真機。
【請求項１２】
請求項１に記載の現像システムを複数備える電子写真機であって、前記複数の現像システムのそれぞれは、異なるカラー・トナーの画像を現像するように構成されている、電子写真機。
【請求項１３】
請求項１２において、
交流電圧を加えることなく画像をジャンプ現像するように構成されている、電子写真機。
【請求項１４】
請求項１３において、
現像されたカラー・トナー画像のそれぞれをアキュムレータに転写することなく、異なるカラー・トナー画像のそれぞれを備える複合カラー画像を現像するように構成されている、電子写真機。
【請求項１５】
請求項１４において、
感光体の単一サイクルにおいて前記感光体に現像画像を現像するように構成されている電子写真機であって、前記現像画像は4つの異なった色のトナーを含む、電子写真機。
【請求項１６】
請求項１において、
前記トナー支持部材から前記画像保持部材に形成された潜像へのトナー転写の効率が80％以上である、現像システム。
【請求項１７】
複数のトナー粒子と、
第1の複数の超微粒子と、
第2の複数の超微粒子と、を備え、
前記第1の複数の超微粒子が、前記複数のトナー粒子の約50〜150％の範囲の第1表面被覆率をもたらす濃度で、そして前記第2の複数の超微粒子が、前記複数のトナー粒子の約5〜50％の範囲の第2表面被覆率をもたらす濃度で、前記第1および第2の複数の超微粒子が前記複数のトナー粒子と混合される、一成分のトナー。
【請求項１８】
請求項１７において、
前記超微粒子がシリカから形成される、トナー。
【請求項１９】
請求項１７において、
前記複数のトナー粒子が、約5〜20μｍの範囲の平均粒径を容量で有する、トナー。
【請求項２０】
請求項１８に記載の現像システムであって、
前記第1の複数のシリカ粒子が、約6nm〜14nmの範囲の平均粒径を有する、現像システム。
【請求項２１】
請求項２０に記載の現像システムであって、
前記第2の複数のシリカ粒子が、約20nm〜60nmの範囲の平均粒径を有する、現像システム。
【請求項２２】
非接触、一回通過の電子写真画像形成プロセスであって、
感光体の表面に潜像を形成する工程と、
交流電圧なしで、トナー支持部材と感光体との間の間隙をわたってトナー粒子を移動させることによって、潜像を現像画像として現像する工程と、を備える、画像形成プロセス。
【請求項２３】
請求項２２の画像形成プロセスであって、
前記トナーが、
複数のトナー粒子と、
第1の複数の超微粒子と、
第2の複数の超微粒子と、を備え、
前記第1の複数の超微粒子が、前記複数のトナー粒子の約50〜150％の範囲の第1表面被覆率をもたらす濃度で、そして前記第2の複数の超微粒子が、前記複数のトナー粒子の約5〜50％の範囲の第2表面被覆率をもたらす濃度で、前記第1および第2の複数の超微粒子が前記複数のトナー粒子と混合される、画像形成プロセス。
【請求項２４】
請求項２３において、
前記超微粒子がシリカから形成される、画像形成プロセス。
【請求項２５】
請求項２４において、
前記複数のトナー粒子が、約5〜20μｍの範囲の平均粒径を有する、画像形成プロセス。
【請求項２６】
請求項２５において、
前記第1の複数のシリカ粒子が、約6nm〜14nmの範囲の平均粒径を有する、画像形成プロセス。
【請求項２７】
請求項２６において、
前記第2の複数のシリカ粒子が、約20nm〜60nmの範囲の平均粒径を有する、画像形成プロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真、特に、静電画像の効率的な現像や安定した高品質な画像出力を促進する、非接触型一成分現像システムおよび一成分トナーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真画像形成プロセス（すなわちゼログラフィ）は、文書の複写あるいは印刷を行う方法としてよく知られている。一般に、電子写真画像形成は、最初に均一に帯電された、帯電保持力を持ち感光性の表面（いわゆる感光体）を用いる。そして、感光体は、感光体の表面の特定領域を放電して潜像を形成する、所望の画像の光画像表示に露光される。粉体トナーは現像システムにより塗布され、その現像システムは、トナーをトナー容器から潜像へと運び、現像画像を形成する。そして、この現像画像は感光体から基材（例えば用紙、透過原稿、など）に転写される。
【０００３】
カラー電子写真画像形成プロセスは、通常、上述した同様の処理を所望のトナーの各色または各色調に対して繰り返し、すべての所望の色または色調が達成されるまで各現像画像をアキュムレータに貯蔵し、そして基材（例えば用紙、透過原稿、など）に転写されることによって達成される。
【０００４】
当該技術分野においては、トナーを現像領域に運び、潜像を現像する現像システムはいくつか知られている。1つのプロセスは「非接触型」または「ジャンプ型」現像システムとして知られている。その実施において、薄層のトナーは、感光体の潜像保持表面に対して間隔が空いた関係にあるトナー支持部材に付着している。トナーがトナー支持部材と感光体の間の現像領域に運ばれると、感光体の潜像領域におけるバイアス電圧は、感光体の表面にある潜像領域の方向にトナー粒子を導く静電気力を及ぼす傾向がある。静電気力は、多くの場合、トナー支持部材上の薄層におけるトナー粒子を保持している付着力に打ち勝つには不充分な大きさである。1つの解決策としては、交流の高電圧を現像領域に加えることが挙げられる。交流電圧がトナー粒子を揺り動かしてトナー支持部材から解放することによって、トナー粒子は、トナー支持部材と感光体の間の間隙を「ジャンプ」することができる。その間隙をジャンプしたトナー粒子は、感光体の表面上の潜像領域に付着し、現像画像を形成する。カラーまたは「トーン・オン・トーン配色」の現像では、このプロセスが繰り返され、個別の色を含む現像画像がアキュムレータ上にすべての所望の色または色調が得られるまで転写され貯蔵された後、基材（例えば用紙、透過原稿、など）に転写される。このプロセスは、十分な効率をもってカラーおよびトーン・オン・トーン配色画像を実現するが、アキュムレータの付加が電子写真画像形成システムの複雑さとコストを増加させる。
【０００５】
一成分トナーを用いて単一の光導電体（すなわち、アキュムレータなし）上に画像を蓄積するマルチカラー画像形成用の非接触型現像システムを実現するための試みは過去にもあったが、十分な効率をもってカラー・トナー粒子を感光体に効果的に現像するシステムは未だに実現されていないのが実状である。
【０００６】
また、一成分トナーを用い直流バイアスのみ使用するモノクロ画像形成用の非接触型現像システムを実現するための試みも過去にはあった。しかし、十分な効率をもってトナー粒子を感光体に効果的に現像するシステムは未だに実現されていないのが実状である。
【発明の開示】
【０００７】
発明の概要
本発明は、電子写真機用の非接触型の一成分現像システムに関するものであり、現像プロセスにおけるトナーの付着力の影響を効果的に低減し、交流電圧の必要性をなくしているにも拘らずトナーのジャンプを促進し、それによってアキュムレータまたは他の中間転写部材の必要性も同時に排除するものである。特に革新的な面において、本発明の現像システムは、トナー粒子をトナー支持部材に付着させる傾向がある付着力を低減させやすい一成分トナーを用いる。とりわけ、本発明に係るトナーは、超微粒子によるトナー粒子の表面被覆率を望ましい形で最適化する重量濃度を有する大粒径と小粒径の超微粒子を含む。面積による表面被覆率（表面被覆率、表面被覆面積）に言及する場合、図１３に示すように、トナー表面の総面積  ＝ πDT2、 シリカの投影面積  ＝  Dsi2である。本発明の超微粒子は、好ましくはシリカ粒子により成るが、二酸化チタン、ポリマー・ミクロスフェア、ポリマー・ビーズ、酸化セリウム、ステアリン酸亜鉛、アルミナなど、シリカと同様の物質的特徴を有する超微粒子で構成されてもよい。好適な実施例においては、大粒径の超微粒子によるトナー粒子の表面被覆率は約5〜50％の範囲であり、小粒径の超微粒子によるトナー粒子の表面被覆率は約50〜150％の範囲である。
【０００８】
トナーの平均粒径、トナーの比重、および大粒径と小粒径の超微粒子それぞれの平均粒径と密度を勘案して、大粒径と小粒径の超微粒子それぞれの重量パーセントを組み入れることよって、超微粒子の所要の計算された表面被覆率を有するトナーを調製できる。
【０００９】
例えば、比重1.1 g/cm3で平均粒径12μのトナーを、平均粒径40nmで比重2.2 g/cm3を有する大粒径超微粒子および平均粒径10nmで比重2.2 g/cm3を有する小粒径超微粒子と組み合わせた場合、5〜50％の大粒径超微粒子の表面被覆率は重量濃度0.16％〜1.6％に相当し、50〜150％の小粒径超微粒子の表面被覆率は重量濃度0.45％〜1.35％に相当する。
【００１０】
さらに革新的な面においては、本発明に係るトナーは、広範囲のバイアス電圧にわたり80〜99％の範囲の現像効率を有する。
【００１１】
好適な実施例において、本発明の現像システムは、間隔を空けて配置されたトナー支持部材と感光体とを備えることが好ましい。その実施において、感光体は、最初に均一に帯電され、感光体の画像保持表面の特定部分を放電させる所望の画像の光画像によって露光される。トナー支持部材によって現像領域に運ばれるトナーは、トナー支持部材と感光体の間の間隙をジャンプして潜像に達し、現像画像を形成する。注目すべきは、トナー支持部材からトナーを解放するための交流電圧やその他の手段を用いることなく、直流バイアス電圧による静電気力がトナーの付着力に打ち勝つのに十分である点である。この利点は、アキュムレータまたは他の中間転写部材を用いることなく、カラーまたは「トーン・オン・トーン配色」画像の現像を実現できることにある。
【００１２】
本発明の他の革新的な面は、上述した面を個別の態様で、またはそれらを組み合わせた態様で含む。
【００１３】
本発明の他の面や特徴は次の説明を添付図面と照らし合わせて考察することにより、明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
好適な実施例の詳細な説明
本発明の非接触型・一成分現像システムは、静電画像の効率的な現像および高品質出力画像の安定した生成を促進する傾向がある。さらに具体的には、本発明のシステムは、トナー支持部材にトナー粒子を保持させる付着力を低減させる傾向があり、トナー粒子をトナー支持部材から感光体などの画像保持部材へより容易に、かつ効率的にジャンプさせることができる。
【００１５】
図面において、図１は、本発明に係る一成分トナーを用いる非接触型またはジャンプ型現像システム10を示す。現像システム10は、好ましくは、ローラなどのトナー支持部材20および感光性のドラムまたはベルトなどの感光体30を含む。トナー・ローラ20と感光体30は、「現像領域」29に間隙28を形成するように間隔を空けた関係で配置される。好ましくは、間隙28は約150ミクロンである。メータリング・バー24はトナー・ローラ20に接触することによって、トナーのタンクまたはサプライから供給されトナー支持部材２０上にあるトナー粒子22を薄層とし、帯電させるべく作用する。現像システム10はさらに電気的に接続された帯電素子32と発光ダイオード（LED）34のアレイを含む。
【００１６】
実施において、感光体30の表面３１は、最初に帯電素子32によって、好ましくは約−700〜−750V（DC）の範囲まで均一に帯電される。感光体30は、光に感光された場合にのみ導電性を有する（すなわち、帯電の消散を可能にする）物質で構成される。感光体30に所望の静電潜像を形成するには、光をLED34のアレイから感光体30の表面31に照射し、表面31上の帯電を所望の画像に対応する潜像を形成するように消散させる。感光体30が光に感光されると、感光体30の潜像領域の電位は、約−50V（DC）の範囲にまで低減される。
【００１７】
トナー・ローラ20は、好ましくは、画像保持表面31における非画像領域の電位とほぼ同等の電位にバイアスされるが、当該電位は画像と非画像領域の間の電位である。好ましくは、トナー支持部材の電位は、非画像領域とほぼ同等の数値を有する。
【００１８】
トナー・ローラ20がトナー22を現像領域29内に運ぶと、トナー・ローラ上のバイアス電圧と感光体30の表面31上の静電潜像領域に対応する電位差との差すなわち約650V（DC）が、好ましくは、トナー粒子22をトナー・ローラ20と感光体30の間の間隙28をジャンプさせて感光体30の表面31上の静電潜像領域に付着させるに十分な大きさの力をトナー粒子２２に加える。表面31の非画像領域とトナー支持部材との電圧差すなわち約０V（DC）は、トナー支持部材20上のトナー粒子にゼロの力を加える傾向がある。
【００１９】
図２に示すように、現像プロセスにおいてトナー粒子22が間隙28をジャンプするには、トナー粒子22に作用している静電気力すなわちクーロン引力Cは、トナー・ローラ２０にトナー粒子22を付着させている付着力Ａに打ち勝つのに十分でなければならない。これが不十分だと、現像効率、ひいては画像品質が劣りやすい。付着力の影響を低減するために、従来の方法はトナーを揺り動かすためのAC電圧またはその他の手段を用いる傾向があった。注目すべきは、以下に詳述するように、本発明の現像システムにおけるトナーは、トナーを揺り動かすためのAC電圧やその他の手段に頼ることなく、現像プロセスにおける付着力の影響を有利に低減する。これは、カラーまたは「トーン・オン・トーン配色」の現像において特に重要であり、アキュムレータまたは他の中間転写手段の必要性を排除することにより、単純化および小型化が可能になり、それに伴う現像システムのコスト削減も実現される。
【００２０】
図３aに示すように、本発明に係る非接触型・一成分カラーまたは「トーン・オン・トーン配色」現像システム100は、好ましくは、画像保持ベルト130などの感光体と、4つの異なる着色顔料のトナーを好適に備えるトナーを供給するための4つのトナー支持部材120ｙ、120ｍ、120ｃおよび120ｋを含む。トナー支持部材120ｙ、120ｍ、120ｃおよび120ｋのそれぞれは、好ましくは、トナー支持部材120y、120m、120cおよび120kと画像保持ベルト130の間の現像領域128y、128m、128cおよび128kに対してイエロー・トナー粒子122ｙ、マゼンタ・トナー粒子122m、シアン・トナー粒子122cおよびブラック・トナー粒子122kを供給する。現像システム100は、好ましくは、対応するトナー支持部材120y、120m、120cおよび120kの前にベルト130に沿って配置される4つの各帯電素子132y、132m、132cおよび132k、並びに4つの各LEDアレイ134y、134m、134cおよび134kを含む。4つの帯電素子と4つのLEDアレイを含むことにより、本発明の現像システム100は、好ましくは、感光体１３０の一回の通過の間にカラー画像を現像することができる。あるいは、現像システム100は2つの帯電素子と2つのLEDアレイを含むようにして、感光体１３０の二回の通過の間にカラー画像の現像ができるようにしてもよいし、1つの帯電と1つのLEDアレイを含むようにして、感光体１３０の四回の通過の間にカラー画像の現像ができるようにしてもよい。
【００２１】
実施において、図３ｂに詳細に示すように、第1帯電素子132yは、まず、約−700V（DC）〜−750V（DC）の範囲の電位まで画像保持ベルト130を均一に帯電する。次に、第1LEDアレイ134yは、黄色の含有を必要とする所望の画像の部分に対応する特定のパターンになるように、画像保持ベルト130に光を照射する。光に感光されたベルト130の領域における帯電は、約−50V（DC）の電位に消散する。トナーがベルトの表面に沿って静電潜像領域に導かれる箇所である、第1トナー支持部材120ｙに隣接する第1現像領域128yを画像保持ベルト130が通過すると、ベルト130は、第2帯電素子132mにより約−700V(DC)〜−750V（DC）の範囲の電位に再度均一に帯電される。そして、すでに黄色のトナーが堆積された部分を含め、マゼンタ色の含有を必要とする所望の画像の部分に対応する特定のパターンになるように、光が第2LEDアレイ134mからベルト130に照射される。トナーが堆積されていないベルト130部分の帯電は消散して、当該ベルト130部分の電位は約−50V(DC)になるが、トナーが既に堆積されたベルト130部分の帯電は少なく消散して、当該ベルト130部分の電位は約−150V〜−250V(DC)の範囲になる。トナーがベルトの表面に沿って静電潜像領域に導かれる箇所である、第2トナー支持部材120ｍに隣接する第2現像領域128mを画像保持ベルト130が通過した後は、上述したプロセスが残りの2色（すなわちシアンと黒）に対して繰り返される。
【００２２】
トナーが既に堆積されたベルト130部分の帯電は約−150V〜−250V(DC)の範囲の電位にしか消散しないので、トナー粒子が間隙128をジャンプして当該ベルト130部分に付着させる原因となる印加される電圧差は、約450V〜600V（DC）にまで大幅に低減される。電圧差の低減は、トナー粒子に作用している静電気力を低減させる。以下に詳述するように、本発明は、広範囲のバイアス電圧にわたって有利に現像プロセスにおける付着力の影響を効果的に低減する。その結果、現像効率および画像品質の向上が実現されやすい。
【００２３】
図２において、付着力Aは、全体に分布し、トナー粒子22との間の接触面の大きさに正比例する傾向がある。したがって、トナー粒子22とトナー・ローラ20との間の接触面積が大きいほど、付着力Aの大きさも大きくなる。よって、本発明は、トナー粒子22とトナー支持部材20との間の接触面積を縮小するために、トナーにおける超微粒子の調製を変更したり操作したりすることによって、現像プロセスにおける付着力の悪影響を効果的に低減する。図４に示すように、大粒径と小粒径の超微粒子202および201は、当該技術分野において公知の方法で、トナー粒子２００の表面によく分散されるようにトナー粒子と混合され、トナー粒子200の表面に付着する。超微粒子202、201は、トナー支持部材20との遥かに小さい接触点を提供するので、トナー粒子200とトナー支持部材20の間の付着力を低減させる。
【００２４】
シリカなどの超微粒子は、トナーの流動性と耐久性を向上させるために電子写真機におけるトナー粒子と混合されることがよくある。典型的には約20〜50nmの範囲の直径を有する大粒径のシリカ202が、トナー粒子200と混合される。典型的には約6〜12nmの範囲の直径を有する小粒径のシリカ201が、トナー粒子の流動性を向上または促進させるためにトナー粒子200と混合される。図５に示すグラフは、約10nm（曲線A）、30nm（曲線B）および40nm(曲線C)の平均粒径を有するシリカ粒子の典型的な粒径分布を示す。
【００２５】
好適な実施例において、本発明の一成分トナーは、好ましくは、超微粒子とトナー粒子とを組み合わせる。あるいは、超微粒子、例えば二酸化チタン、ポリマー・ミクロスフェア、ポリマー・ビーズ、酸化セリウム、ステアリン酸亜鉛、アルミナなどをトナー粒子と組み合わせて同様の結果を得ることができる。シリカ粒子は、当該技術分野で公知の方法を用いることにより乾式シリカから好適に調製され、前述した範囲の大きさの大粒径と小粒径のシリカ粒子202、201の両方を含む。トナー粒子200は、当該技術分野で公知のさまざまな調製により形成できる。トナー粒子200に比しての小粒径のシリカ粒子201と大粒径のシリカ粒子202の重量濃度は、シリカ粒子によるトナー粒子の表面領域の被覆率を最適化するように好適に操作される。図４において、大粒径のシリカ粒子によるトナー粒子200の表面被覆率は好ましくは約5〜50％の範囲、最も好ましくは約15％であり、また、小粒径のシリカ粒子201によるトナー粒子200の表面被覆率は好ましくは約50〜150％の範囲、最も好ましくは約100％である。図４に示すように、100％以上の表面被覆率が実現可能な理由は、小粒径のシリカ粒子がトナー粒子200と大粒径シリカ粒子202の両方に付着する傾向があるためである。
【００２６】
シリカの重量濃度とトナーの表面被覆率との関係は下記の等式で与えられる。
【００２７】
ここで、
【００２８】
【数１】
2005501282.tif 000003
そして、
【００２９】
【数２】
2005501282.tif 000004
【００３０】
ここで、図１４に示すように、表面被覆率(sc)は、シリカ粒子（nSi）の数にその投影面積(DSi)2を乗じて、球状トナー粒子の面積π(DT)2で割ったものとして定義される。
【００３１】
式、
【００３２】
【数３】
2005501282.tif 000005
は、単一の粒径を有する球状粒子の表面被覆率を示す。非球状粒子、粒径分布および凝集を勘案する場合、この式は、実験的に得た項  ベータ  ＝  0.6  を追加して変更する必要がある。
【００３３】
よって、
【００３４】
【数４】
2005501282.tif 000006
【００３５】
ここで、
cmはトナー粒子に対するシリカ粒子の計算された重量濃度、
scはシリカ粒子によるトナー粒子の表面被覆率、
nSiはシリカ粒子の平均数、
ρSiはシリカの比重(2.2)、
DSiはシリカ粒子の平均粒径(nm)、
ρTはトナー粒子の比重(1.1)、そして
DTはトナー粒子の平均粒径(μm)である。
【００３６】
下記表1は、小粒径と大粒径のシリカ粒子のシリカ濃度と表面被覆率との対応する数値を示すものである。
【００３７】
【表１】
2005501282.tif 000007
【００３８】
下記の実験は、広範囲のバイアス電圧にわたってトナーの現像効率を評価するために行われたものである。平均粒径16μmのトナー（トナーの典型的な平均粒径分布については、図６を参照）をシリカ粒子と組み合わせて、約100V（DC）〜800V（DC）の範囲のバイアス電圧にかけた。実験は下記表2に示すパラメータに従い行われた。
【００３９】
【表２】
2005501282.tif 000008
【００４０】
表2に示すシリカの粒径は、粒径分布を有するシリカ粒子の平均粒径に対応する（図５を参照）。
【００４１】
図７ないし図１３に百分率として示されている現像効率は、現像されたトナーと、現像プロセス後にトナー支持部材で運ばれた残留トナーとの単位面積あたりの質量の合計に対する、感光体の表面に転写された現像トナーの単位面積あたりの質量の比率として測定されたものである。あるいは、現像効率は、現像前にトナー支持部材で運ばれたトナーの単位面積あたりの質量に対する感光体の表面に転写された現像トナーの単位面積あたりの質量の比率として測定されてもよい。
【００４２】
トナー支持部材と画像保持面は、上述した所定の間隙に従い間隙を空けた位置関係で配置され、同じ速度で回転されている。所定の電圧をかけた後、感光体の表面からトナー層の一部を吸引し、吸引されたトナーの重さをはかり、吸引面積を測定し、そして吸引されたトナーの重量を吸引面積で割ることによって、間隙をジャンプして画像保持面に付着したトナー粒子の単位面積質量を測定した。トナー支持部材に残留した残留トナーの単位面積質量は同様の方法で測定された。現像効率は以下のように好適に計算された。
【００４３】
【数５】
2005501282.tif 000009
これらの工程は、テストされた各トナーに対して所定のバイアス電圧のそれぞれについて実施された。
【００４４】
実験1ないし実験6の結果（表2に示す）は、図７ないし図１２にそれぞれグラフとして示されており、現像効率が加えられたバイアス電圧に対してプロットされている。図８に示すように、大粒径シリカが0.4重量％で小粒径シリカが0.7重量％のシリカ濃度が、広範囲のバイアス電圧にわたって最大の、かつ最も安定した現像効率をもたらした。特に、この濃度では、トナー支持部材が400V（DC）〜800V(DC)の範囲のバイアス電圧にかけられた場合、90％以上の現像効率、すなわち、約90〜98％の範囲の現像効率をもたらした。
【００４５】
図７、図９および図１０に示すように、小粒径のシリカ粒子の重量濃度が0.7重量％から増加または減少するにつれて、現像効率も減少する傾向にある。同様に、図１１および図１２に示すように、大粒径のシリカ粒子の重量濃度が0.4重量％から増加または現象するにつれて、現像効率も減少する傾向にある。
【００４６】
当業者であれば、本明細書に述べられた超微粒子の表面被覆値を忠実に守ることにより、シリカやトナーにおけるさまざまな粒径（例えば、約6〜24μmの範囲のトナー粒子）のための超微粒子の最適な重量濃度を決定できることは十分に理解できるはずである。例えば、平均粒径12μmのトナーおよび平均粒径10nmと40nmの小粒径シリカと大粒径シリカに対して計算されたシリカ濃度は、それぞれ0.5％と0.9％である。
【００４７】
平均粒径12μmのトナー粒子を備えるトナーを上述した手順に従いテストし、広範囲のバイアス電圧にわたる当該トナーの現像効率の測定が行われた。テストのパラメータは、トナーとして、それぞれ平均粒径10nmと40nmを有する小粒径と大粒径のシリカ粒子、トーリー・パインズ・リサーチの吸引器でトナーについて測定された5.86μC/gの平均Q/M値を含み、環境条件は75°Ｆおよび52%RHであった。図１３に示すように、このトナーの現像効率は、図９に示す平均粒径16μmのトナーの現像効率に匹敵する。現像効率は、約400V（DC）〜800V（DC）の範囲で印加されたバイアス電圧にわたって、ほぼ90％からほぼ99％までの範囲である。上述したように、これらの効率は、広範囲のバイアス電圧にわたって高品質画像の安定した生成を約束することになる。
【００４８】
本発明は各種変形や、変更が可能であるが、その具体例が、図面において示され、本明細書で詳細に説明されている。しかしながら、本発明は開示された形態に限定されるものではなく、反対に、本発明は、付記された請求項の思想および範囲に含まれるすべての変形、均等物および代替物を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の非接触型・一成分現像システムの概略図である。
【図２】現像プロセスにおいてトナー粒子に作用している力を示す概略図である。
【図３ａ】本発明にかかる非接触型・一成分カラー現像システムの概略図である。
【図３ｂ】図３ａに示した非接触型・一成分カラー現像システムの部分概略図である。
【図４】シリカ粒子が付着したトナー粒子の平面図である。
【図５】シリカの典型的な粒径分布を示すグラフである。
【図６】平均粒径16μmを有するトナー粒子の典型的な粒径分布を示すグラフである。
【図７】現像効率を示すグラフである。
【図８】現像効率を示すグラフである。
【図９】現像効率を示すグラフである。
【図１０】現像効率を示すグラフである。
【図１１】現像効率を示すグラフである。
【図１２】現像効率を示すグラフである。
【図１３】現像効率を示すグラフである。
【図１４】計算された表面被覆率を示す概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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