(57)【要約】【課題】コピープロセスの繰り返し時、特に面積率の低い原稿や白紙などの特殊な使用状態が長期に渡った場合にも、感光体摩耗が少ないと同時にフィルミングの発生を抑制でき、安定した画像を維持できる画像形成方法、画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することを課題とする。【解決手段】感光体が表面層中にフィラーを含有し、かつ現像装置が駆動している際に、二成分現像剤が受ける動トルクＷ（ｋｇｆ・ｃｍ）と前記二成分現像剤中に含まれるトナー量Ｍ（ｇ）との比Ｗ／Ｍが、４．０×１０―２以下であり、キャリアの平均粒径が４０μｍ以下であり、フィラーが無機フィラーであり、フィラーの体積平均粒径が０．０５〜１．０μｍであること。【選択図】  図２
2005003939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を磁石により吸着保持し、静電潜像担持体と対向する現像領域に搬送する現像剤担持体と、この現像剤担持体上の二成分現像剤の層厚を規制するドクターブレードとを少なくとも有する現像装置を用い、該静電潜像担持体上の静電潜像を現像する画像形成方法において、
前記静電潜像担持体が表面層中にフィラーを含有し、かつ前記現像装置が駆動している際に、前記二成分現像剤が受ける動トルクＷ（ｋｇｆ・ｃｍ）と前記二成分現像剤中に含まれるトナー量Ｍ（ｇ）との比Ｗ／Ｍが、４．０×１０−２以下であることを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
前記二成分現像剤中に含有されるキャリアの重量平均粒径が、４０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項３】
前記静電潜像担持体の表面層中に含有されるフィラーの体積平均粒径が、０．０５〜１．０μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成方法。
【請求項４】
前記静電潜像担持体の表面層中に含有されるフィラーが、無機フィラーであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成方法を用いた画像形成装置。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれかに記載の静電潜像担持体及び現像装置を一体内に含有し、画像形成装置本体に着脱自在であることを特徴とするプロセスカ−トリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも静電潜像担持体及び乾式２成分現像剤を用いる画像形成方法、画像形成装置及びプロセスカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
カールソンプロセスや、このプロセスの種々の変形プロセスを用いた電子写真方法が、複写機、ファクシミリ、プリンター等の電子写真装置に広く使用されている。この電子写真方法に用いられる静電潜像担持体（以下、単に感光体と言うことがある）としては、安価、大量生産性、無公害性等の利点から、近年、有機系の感光材料が汎用されてきている。
感光体における静電潜像形成のメカニズムは、感光体を帯電した後、光照射することにより、光は電荷発生材料により吸収され、光を吸収した電荷発生材料は電荷担体を発生し、この電荷担体は電荷輸送材料に注入され、帯電によって生じている電界にしたがって電荷輸送層（ないしは感光層）中を移動し、感光体表面の電荷を中和することにより静電潜像を形成するというものである。
【０００３】
有機系の感光体には、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）に代表される光導電性樹脂を用いたものの他、２，４，７−トリニトロフルオレノン（ＴＮＦ）−ＰＶＫに代表される電荷移動錯体型、フタロシアニン−バインダーに代表される顔料分散型、電荷発生物質と電荷輸送物質とを組み合わせて用いる機能分離型の感光体等が知られており、特に、機能分離型の感光体が注目され、実用化されている。
有機系の感光体材料は、従来から種々のものが開発されているが、これらを実用化できる優れた感光体とするには、感度、受容電位、電位保持性、電位安定性、残留電位、分光特性等の電子写真特性、耐摩耗性等の機械的耐久性、熱、光、放電生成物等に対する化学的安定性等、様々な特性が要求される。とりわけ、電子写真システムの小型化が望まれるに至って、感光体は小径化を余儀なくされ、通紙枚数に応じて進行する感光体の摩耗現象に対してその耐久性に対する要求が大きくなってきている。
【０００４】
このように耐摩耗性を主とする機械的耐久性が強く要望されるようになってきたが、従来の有機系感光体（ＯＰＣ）及びこれを用いる電子写真プロセスでは、有機物の耐摩耗性の低さから、充分な耐久性が得られていないのが現状である。さらに、耐摩耗性に対する要求は、出力画像の高精細化に対して感光層の薄膜化が必須であることが明らかとなり、摩耗に対する余裕度が厳しくなってきていることにもよる。
有機系感光体において耐摩耗性を向上させる方法としては、金属あるいは金属酸化物からなるフィラーを含有する保護層を設けるものが、特許文献１に開示されている。この方法は、フィラーの平均粒径を０．３μｍ以下として保護層の透明性を高め、残留電位の上昇を抑制しようとするものである。また、保護層にフィラーとともに電荷輸送物質を含有させる方法が、特許文献２に開示されており、耐摩耗性を維持しつつ残留電位の上昇を抑制可能であるとしている。さらに、残留電位の上昇を抑制させるものとして、保護層中にフィラーとともに有機酸を含有させるものが特許文献３、４に開示され、保護層中にフィラーとともに電子受容性物質を含有させるものが特許文献５に開示されている。また、特許文献６には、フィラーを含有する電荷輸送層において、フィラーと電荷輸送層との屈折率差が０．１以上であり、粒径１〜３μｍの粒子を１ｍｍ２あたり１×１０４〜２×１０５個含有するものが開示されている。
【０００５】
しかしながら、これらの方法を採用した有機系感光体は、耐摩耗性は良好であるもののトナー成分等によるフィルミングを生じやすい。フィルミングは特に高湿下でコピープロセスを繰り返し行った場合に顕著に発生し、ハーフトーン画像上で白帯となって現れる。本発明者らの検討では、耐摩耗性とフィルミングの発生しやすさとはトレードオフの関係にあり、これらの両立は感光体の長寿命化に対しての大きな課題となっている。
【０００６】
こうしたトナーフィルミングに対する提案として、例えばトナーの外添剤をあらかじめトナー母体に固定し、付着状態を安定化させてフィルミングを抑制するものが特許文献７に開示されている。また、トナー母体の粒径分布及び外添剤の物性値を規定したものが特許文献８に開示されている。
しかしながら、これらの提案では通常一般的な原稿を用いたコピープロセスの繰り返し時においてはフィルミングに対する効果が発揮されるものの、面積率の低い原稿や白紙など、トナーの入れ替わりが極端に少ない条件下では効果が発揮されず、あらゆる使用状態においてフィルミングを防止するための策としては未だ十分でない。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭５７−３０８４６号公報
【特許文献２】
特開平４−２８１４６１号公報
【特許文献３】
特開昭５３−１３３４４４号公報
【特許文献４】
特開昭５５−１５７７４８号公報
【特許文献５】
特開平２−４２７５号公報
【特許文献６】
特開平８−２３４４５５号公報
【特許文献７】
特開平７−２７１０９０号公報
【特許文献８】
特開平７−３１１４７４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題点に鑑み、本発明は、コピープロセスの繰り返し時、特に面積率の低い原稿や白紙などの特殊な使用状態が長期に渡った場合にも、感光体摩耗が少ないと同時にフィルミングの発生を抑制でき、安定した画像を維持できる画像形成方法、画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を磁石により吸着保持し、静電潜像担持体と対向する現像領域に搬送する現像剤担持体と、この現像剤担持体上の二成分現像剤の層厚を規制するドクターブレードとを少なくとも有する現像装置を用い、該静電潜像担持体上の静電潜像を現像する画像形成方法において、前記静電潜像担持体が表面層中にフィラーを含有し、かつ前記現像装置が駆動している際に、前記二成分現像剤が受ける動トルクＷ（ｋｇｆ・ｃｍ）と前記二成分現像剤中に含まれるトナー量Ｍ（ｇ）との比Ｗ／Ｍが、４．０×１０―２以下であることを特徴とする画像形成方法である。
【００１０】
請求項２に記載の本発明は、前記二成分現像剤中に含有されるキャリアの重量平均粒径が、４０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法である。
請求項３に記載の本発明は、前記静電潜像担持体の表面層中に含有されるフィラーの体積平均粒径が、０．０５〜１．０μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成方法である。
【００１１】
請求項４に記載の本発明は、前記静電潜像担持体の表面層中に含有されるフィラーが、無機フィラーであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成方法である。
請求項５に記載の本発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成方法を用いた画像形成装置である。
請求項６に記載の本発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の静電潜像担持体及び現像装置を一体内に含有し、画像形成装置本体に着脱自在であることを特徴とするプロセスカ−トリッジである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明者らは鋭意検討の結果、上述のような感光体表面へのトナーフィルミングに対しては、トナー外添剤の母体中への埋没が大きく影響していることを見出した。更に、このようなトナーの外添剤埋没に対しては現像ユニットから現像剤が受ける動トルク、現像剤の重量、及び現像剤のトナー濃度が大きく影響することを見出し本発明に至った。
【００１３】
本発明を更に詳細に説明する。
まず、本発明に用いられる感光体について説明する。本発明において使用される感光体としては、表面層中にフィラーを含有したものであり、一般に有機電子写真感光体が用いられる。
本発明において用いられる有機電子写真感光体は、導電性基体上に有機感光層を設けてなる電子写真感光体として広く一般に知られたものを使用することができるが、中でも図１に示すような、電荷発生層と電荷輸送層とを順次積層した機能分離型の感光体が性能面から最も好ましく用いられる。ここで図中１ａは導電性基体、１ｂは電荷発生層、１ｃは電荷輸送層である。
【００１４】
本発明において用いることのできるドラム状或いはベルト状の導電性支持体としては、Ａｌ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｕ等の金属または合金；ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド等のプラスチック又はガラス等の絶縁性基板上にＡｌ、Ａｇ、Ａｕ等の金属膜又はＩｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２等の金属酸化物膜を設けたもの等が例示できる。
機能分離型の感光体は、これらの導電性支持体上に電荷発生層と電荷輸送層とを積層して形成される。
電荷発生層は電荷発生物質のみから形成されていても、あるいは電荷発生物質がバインダー中に均一に分散されて形成されていてもよい。電荷発生層はこれらの成分を適当な溶媒中に分散し、これを導電性支持体上に塗布、乾燥することにより形成される。
【００１５】
電荷発生物質としては、例えばシーアイピグメントブルー２５（カラーインデックス（ＣＩ）２１１８０）、シーアイピグメントレッド５２（ＣＩ４５１００）、シーアイベーシックレッド３（ＣＩ４５２１０）等の他に、ポルフィリン骨格を有するフタロシアニン系顔料、カルバゾール骨格を有するアゾ顔料、スチルベン骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルベンゼン骨格を有するアゾ顔料、トリフェニルアミン骨格を有するアゾ顔料、ジベンゾチオフェン骨格を有するアゾ顔料、オキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料、フルオレノン骨格を有するアゾ顔料、ビススチルベン骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルオキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルカルバゾール骨格を有するアゾ顔料、カルバゾール骨格を有するトリスアゾ顔料、等、更にはシーアイピグメントブルー１６（ＣＩ１７４１００）等のフタロシアニン系顔料、シーアイバットブラウン５（ＣＩ１７３４１０等のインジゴ顔料、アルゴスカーレッドＢ（バイオレット社製）インダンスレンスカーレットＲ（バイエル社製）等のペリレン系顔料、スクエアリック顔料等の有機顔料を使用することができる。
【００１６】
バインダー樹脂としては、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリアクリルアミド等が用いられる。
バインダー樹脂の量は電荷発生物質１００重量部に対して５〜１００重量部、好ましくは１０〜５０重量部が適当である。
ここで用いられる溶媒としてはテトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、ジオキサン、ジクロロエタン、シクロヘキサン、メチルエチルケトン、１，１，２−トリクロロエタン、１，１，２，２−テトラクロロエタン、ジクロロメタン、エチルセルソルブ等の単独溶媒または混合溶媒が好ましい。
【００１７】
電荷発生層の平均膜厚は０．０１〜２μｍ、好ましくは０．１〜１μｍである。
電荷輸送層は電荷輸送物質、バインダー樹脂及び必要ならば可塑剤、レベリング剤を適当な溶媒に溶解し、これを電荷発生層上に塗布し乾燥することにより形成される。
電荷輸送物質としては、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリ−γ−カルバゾリルエチルグルタメート及びその誘導体、ピレン−ホルムアルデヒド縮合物及びその誘導体、ポリビニルピレン、ポリビニルフェナントレン、オキサゾール誘導体、イミダゾール誘導体、トリフェニルアミン誘導体、９−（ｐ−ジエチルアミノスチリル）アントラセン、１，１−ビス（４−ジベンジルアミノフェニル）プロパン、スチリルアントラセン、スチリルピラゾリン、フェニルヒドラゾン類、α−スチルベン誘導体等の電子供与性物質が挙げられる。
【００１８】
バインダー樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂等の熱可塑性または熱硬化性樹脂が挙げられる。
【００１９】
電荷輸送層を形成するための溶媒としては、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、モノクロルベンゼン、１，２−ジクロロエタン、シクロヘキサノン、ジクロロメタン、１，１，２−トリクロロエタン、１，１，２，２−テトラクロロエタン及びこれらの混合溶媒が望ましい。
電荷輸送層の膜厚は１０〜１００μｍ、好ましくは２０〜４０μｍである。
尚、本発明においては、接着性、電荷ブロッキング性を向上させるために、必要に応じて導電性支持体と電荷発生層との間に下引き層を設けてもよい。更に、耐摩耗性を向上させるために最表面に保護層を設けても良い。
【００２０】
本発明においては、耐摩耗性を向上させるために、図３のように感光体の表面層中にフィラーを含有させる。ここで図中１ｄは感光体表面層、１ｅはフィラーである。尚、本発明における表面層とは、感光体の最表面に設けられた層のことであり、一般的には電荷輸送層或いは保護層である。
表面層中に含有されるフィラーとしては、有機フィラーと無機フィラーのどちらを用いても良いが、無機フィラーが特に好ましく用いられる。
【００２１】
有機フィラー材料としては、ポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素樹脂粉末、シリコーン樹脂粉末、ａ−カーボン粉末等が挙げられ、無機フィラー材料としては、シリカ、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、酸化カルシウム、アンチモンをドープした酸化錫、錫をドープした酸化インジウム等の金属酸化物、フッ化錫、フッ化カルシウム、フッ化アルミニウム等の金属フッ化物、チタン酸カリウム、窒化硼素等が挙げられる。これらのフィラーは単独で用いても、或いは２種以上を混合して用いても良い。また、分散性を向上させるために、これらのフィラーは表面処理剤で表面処理を行っても良い。
【００２２】
これらのフィラーはボールミル、サンドミル等公知の手段で表面層塗工液中に分散させ、使用することができる。フィラーの含有量としては、全固形分に対して５〜４０重量％が好ましく、更に好ましくは１０〜３０％である。また、フィラーの体積平均粒径は、前述のように０．０５〜１．０μｍが好ましい。
尚、ここで言うフィラーの体積平均粒径とは、超遠心式自動粒度分布測定装置：ＣＡＰＡ−７００（堀場製作所製）における測定値であり、累積分布の５０％に相当する粒子径（Ｍｅｄｉａｎ径）として算出されたものである。
本発明者らの実験では、このように表面層中にフィラーを含有した感光体はフィラーを含有しない従来の感光体と比較して、コピープロセス内での繰り返し使用時の摩耗量が３〜１０倍程度少なくなっており、大幅に耐摩耗性を改善できる構成となっている。
【００２３】
しかしながら、こうした構成を取ることによる副作用として、先述のようにトナーフィルミングの問題が顕在化した。本発明者らは問題解決のため更に検討を続けた結果、トナーフィルミングは面積率の低い画像を連続出力した際に、特に顕著に発生することを見出した。
この際の現像剤中に含まれるトナーを顕微鏡等で観察すると、トナー表面の外添剤がトナー表面に埋め込まれている様子が観察された。更に、強制的に外添剤を埋没させたトナーを用いて実験を行うと、感光体上へのトナーフィルミングは大幅に悪化した。これは、トナーの外添剤が埋没することによってトナー母体表面が露出し、トナー自体の非静電的な付着力が増加した結果、感光体表面に付着しやすくなったものと考えられる。このことから本発明者らは、このようなトナーフィルミングを抑制するためには、感光体処方のみならず現像プロセスからも改善が必要であり、トナーの添加剤埋没を抑制することがフィルミング防止に有効であるとの知見を得た。
【００２４】
ここで、本発明に用いられる現像装置について説明する。図２は、本発明に用いられる現像装置の一例の断面図を示すものである。ここで、像担持体（感光体ドラム）１は矢印方向に回転し、表面に有機光導電体等の感光層を有し、図示していないが、帯電器、露光装置によって表面に静電潜像を形成させる。マグネットローラ５は、現像スリーブ４の内部に固定して設けられ、複数の（Ｎ），（Ｓ）磁極を周方向に有するマグネットローラ（磁気ローラ）であり、この現像スリーブ４とマグネットローラ５により現像剤を担持し、現像スリーブ４は固定したマグネットローラ５に対して感光体と同一方向に回転し、現像剤を搬送する。また、マグネットローラ５の（Ｎ），（Ｓ）磁極は、適当な磁束密度に磁化されており、その磁力によって現像剤よりなる磁気ブラシを形成する。ドクターブレード６は磁気ブラシの高さ、量を規制する。
【００２５】
装置内に補給されたトナーは矢印方向に回転する供給ローラ９により、現像剤中に均一に分散されて現像スリーブ収納部２に送られる。現像スリーブ収納部２に達した現像剤は、現像スリーブ４に保持され、現像スリーブ４の回転に伴って矢印方向に移動し、ドクターブレード６を通過する。この際、ドクターブレード６と現像スリーブ４との狭い空間に現像剤が密集するため、トナーとキャリアが強く摺擦されてトナーに帯電が付与される。また、同時にドクターブレード６部で現像剤は均一な厚さに調整され、現像領域１２へ出ていく。そして現像スリーブ４の表面に形成された磁気ブラシは、現像スリーブ４の回転に伴って磁束密度の変化により振動しながら現像スリーブ４と共に移動し、現像領域１２の間隙を円滑に通過しながら、トナーにより静電潜像を現像する。このとき、現像を好適に行うべく、現像スリーブ４と感光体ドラム１の基体との間にバイアス電圧を印加する。
この一連の現像剤の動きの中で、ドクターブレード６を現像剤が通過する際、前述のようにトナーとキャリアが強く摺擦されるために、トナーに帯電が付与されると同時にトナー表面の外添剤がトナー母体粒子に埋め込まれるという現象が発生する。発明者らの検討では、ドクターブレードを取り除いた構成ではこのようなトナー外添剤の埋没はほとんど進行せず、現像剤の特性変化も少ないという結果が得られている。
【００２６】
そこで、本発明においては、現像装置が駆動している際に二成分現像剤が受ける動トルクＷ（ｋｇｆ・ｃｍ）とこの二成分現像剤中に含まれるトナー量Ｍ（ｇ）との比Ｗ／Ｍを、４．０×１０−２以下と設定することによって、こうしたトナー外添剤の埋没を抑制する。尚、本発明でいう現像剤が受ける動トルクとは、現像装置に現像剤を充填した状態で測定した動トルクの値から、現像剤の入っていない状態での現像装置のトルクを引いたものであり、純粋に現像装置中の現像剤が受けている動トルクの大きさを表す。
現像剤中のトナーが受けるストレスの大きさは、上述のような動トルクの大きさに比例するが、その他に現像装置中にどれだけのトナーが存在しているかにも影響を受ける。例えば同じ現像装置内でも、トナー濃度が高い方がトナー外添剤埋没の進行は遅い。また、現像剤の量が多いと現像装置中で現像剤の受けるトルクは増加するが、外添剤埋没の進行はそれに比例して早くはならない。これらは現像剤中に存在するトナーの総量が影響しており、ドクターブレード通過時に受けるストレスの大きさが各トナーに分配されているためと考えられる。
本発明では、具体的には現像装置におけるマグネットローラーの磁極配置、ドクターブレードと現像スリーブ間のギャップ（ドクターギャップ）、ドクターブレードの形状等で現像装置側での動トルクを調整する一方、現像剤の重量及びトナー濃度を最適に設定することによって、上述のＷ／Ｍの値を調節することができる。
【００２７】
次に、本発明に用いられる現像剤について詳細に説明する。
本発明においては、キャリアとトナーを混合した二成分現像剤を用いる。
本発明におけるトナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤からなる混合物を、熱ロールミルで溶融混練した後、冷却固化せしめ、これを粉砕分級して得られる母体粒子に、外添剤をヘンシェルミキサー等で混合付着させることによって得られる。
【００２８】
この場合の結着樹脂としては、従来からトナー用結着樹脂として使用されてきたものの全てが適用される。具体的には、ポリスチレン、ポリクロロスチレン、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−クロロスチレン共重合体、スチレン／プロピレン共重合体、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／アクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリル酸エチル共重合体、スチレン／アクリル酸ブチル共重合体、スチレン／アクリル酸オクチル共重合体、スチレン／メタクリル酸メチル共重合体、スチレン／メタクリル酸エチル共重合体、スチレン／メタクリル酸ブチル共重合体、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、スチレン／マレイン酸共重合体、スチレン／マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体；ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルブチルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、これらは、単独であるいは２種以上混合して使用される。
【００２９】
また、着色剤としては、トナー用として公知のものがすべて使用できる。黒色の着色剤としては、例えばカーボンブラック、アニリンブラック、ファーネスブラック、ランプブラック等が使用できる。シアンの着色剤としては、例えばフタロシアニンブルー、メチルレンブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオレット、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー等が使用できる。マゼンタの着色剤としては、例えばローダミン６Ｇレーキ、ジメチルキナクリドン、ウォッチングレッド、ローズベンガル、ローダミンＢ、アリザリンレーキ等が使用できる。イエローの着色剤としては、例えばクロムイエロー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、ナフトールイエロー、モリブデンオレンジ、キノリンイエロー、タートラジン等が使用できる。
【００３０】
更に、これらのトナーは、より効率的に帯電を付与するために、少量の帯電付与剤、例えば染顔料、極性制御剤などを含有することができる。極性制御剤としては、例えばモノアゾ染料の金属錯塩、ニトロフミン酸及びその塩、サリチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のＣｏ、Ｃｒ又はＦｅ等の金属錯体、有機染料、四級アンモニウム塩等がある。
また、外添剤としては例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸パリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等の無機微粒子が一般的に用いられる。
【００３１】
次に、本発明におけるキャリアについて詳細に説明する。
本発明においては、キャリアとして磁性を有した核体粒子に必要に応じて被覆層を設けたものが広く一般に用いられる。
核体粒子としては従来より公知の磁性体が使用され、例えば鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属やマグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金あるいは化合物等が挙げられる。
また、被覆層に用いられる樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン及びクロロスルホン化ポリエチレン；ポリビニル及びポリビニリデン系樹脂、例えばポリスチレン、アクリル樹脂（例えばポリメチルメタクリレート）、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル及びポリビニルケトン；塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体；スチレン／アクリル酸共重合体；オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂のようなシリコーン樹脂又はその変性品（例えばアルキド樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変性品）；フッ素樹脂；ポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート；ポリウレタン；ポリカーボネート；アミノ樹脂、例えば尿素・ホルムアルデヒド樹脂；エポキシ樹脂等が挙げられる。
【００３２】
これらの樹脂の中でもトナースペントを防止する点で好ましいのは、アクリル樹脂、シリコーン樹脂又はその変性品及びフッ素樹脂であり、特にシリコーン樹脂又はその変性品が好ましい。被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア核体粒子の表面に噴霧法、浸漬法等の手段で樹脂を塗布すればよい。
また、キャリア抵抗の調整等の目的で、被覆層中に微粉末を添加することができる。被覆層中に分散される微粉末は、０．０１〜５．０μｍ程度の粒径のものが好ましい。また、該微粉末は被覆樹脂１００重量部に対して２〜３０重量部添加されることが好ましく、特に５〜２０重量部が好ましい。微粉末としては従来より公知のものが使用され、例えばシリカ、アルミナ、チタニア等の金属酸化物やカーボンブラック等の顔料が挙げられる。
【００３３】
本発明においては、キャリアの重量平均粒径が４０μｍ以下の場合に、特に好ましい結果が得られる。キャリアの粒径が小さいほど、現像剤が同じ動トルクを受けた際のトナーの外添剤埋没が少なくなることが判っている。また、単位重量当たりのキャリア表面積が増すことから、トナーとキャリアの接触確率が増大し、トナーに帯電量をより安定して付与することができる。本発明の手段としてトナー濃度を高めに設定した場合に懸念されるトナー飛散の問題に対しても、キャリアの粒径が小さいほど帯電不良トナーが発生しにくくなるため有利である。
尚、上述のキャリア粒径はマイクロトラック粒度分析計（ＬＥＥＤＳ＆ＮＯＲＴＨＲＵＰ社製）で測定でき、その数値は以下の式で表される。
重量平均粒径＝Ｄｖ
＝｛１／Σ（ｎｄ３）｝×｛Σ（ｋチャンネルに存在している粒子の体積の総和）
×ｋチャンネルの中間粒径値｝
【００３４】
次に、本発明における画像形成装置について説明する。
本発明に用いる画像形成装置は、これまでの電子写真装置等、条件を満たす公知のプロセスを有する装置すべてを使用することができる。
また、トナー単色による画像形成装置だけでなく、２色以上の複数色トナーを用いたカラー画像形成装置でも良い。画像読み取り時に色分解された各分解色ごとの信号を、帯電、レーザー光露光による画像書き込みとそれに対応するカラートナーが現像されるというプロセスを繰り返し、イエロー、マゼンタ、シアン、黒トナーの４色トナー像が、感光体上に形成され一括して記録紙に転写されるものでも良い。
また、トナー像の形成方法、記録材への転写方法も異なるものであってもよい。例えば中間転写体を有した画像形成装置や、複数の作像部を並列に配置したタンデム式のカラー画像形成装置等も、本発明において好ましく使用することができる。
【００３５】
更には上記の他、予め画像情報をＲＯＭ，フロッピー（登録商標）ディスク等の画像メモリに記憶させ、必要に応じて画像メモリ内の情報を取り出して、画像形成部に出力させることができる。従って、画像読み取り部を持つものだけでなく、コンピュータ等からの情報をメモリに記憶させ画像形成部へ出力させる装置も、本発明の画像形成装置に含まれる。これらの最も一般的なものとして、ＬＥＤプリンタやＬＢＰ（レーザービームプリンタ）がある。
更に、本発明の画像形成方法を構成する部品は、複写装置、ファクシミリ、プリンタ内に固定して組み込まれていても良いが、プロセスカートリッジの形態でそれらの中に組み込まれ、着脱自在としたものであっても良い。ここで言うプロセスカートリッジとは、感光体を内蔵し、他に帯電手段、現像手段、クリーニング手段の構成要素のうち、少なくとも一つの手段を一体に支持した装置（部品）である。
【００３６】
＜実施例＞
以下、実施例を用いて本発明を更に詳細に説明するが、本発明の態様はこれに限定されるものではない。尚、実施例中の「部」は全て重量部を表す。
【００３７】
（実施例１）
（キャリアの作製）
シリコーン樹脂溶液                                    １００部
カーボンブラック                                          ４部
トルエン                                              １００部
これらの処方をホモミキサーで３０分分散して被覆層形成液を調製した。
これを体積平均粒径６０μｍのフェライト１０００部の表面に、流動床型塗布装置を用いて被覆層を形成しキャリアを作製した。
【００３８】
（トナーの作製）
ポリエステル樹脂                                        ８０部
スチレン−メチルアクリレート共重合体                    ２０部
カーボンブラック                                          ８部
含金属モノアゾ染料                                        ３部
これらの混合物をヘンシェルミキサー中で十分攪拌混合した後、ロールミルで１３０〜１４０℃の温度で約３０分間加熱溶融し、室温まで冷却後得られた混練物をジェットミルで粉砕分級し、平均粒径８μｍのトナー母体を得た。
更に前述のトナー母体１００部と、外添剤としてシリカ  ＡＥＲＯＳＩＬ  ＲＹ２００（日本アエロジル社製）０．８部をヘンシェルミキサーにて混合し、トナーを作製した。
【００３９】
（現像剤の作製）
上記のように作製したトナー７．０部とキャリア９３．０部をボールミルにて混合し、トナー濃度７％の二成分現像剤を得た。
【００４０】
（感光体の作製）
アルミニウムシリンダー上に下記組成の下引き層塗工液、電荷発生層塗工液、および電荷輸送層塗工液を、順次塗布・乾燥し、３．５μｍの下引き層、０．２μｍの電荷発生層、２２μｍの電荷輸送層、６μｍの保護層からなる電子写真感光体を形成した。
【００４１】
（下引き層塗工液）
酸化チタン                                                                                      ４００部
メラミン樹脂                                                                                            ６５部
アルキッド樹脂                                                                                    １２０部
２−ブタノン                                                                                        ４００部
【００４２】
（電荷発生層塗工液）
オキソチタニウムフタロシアニン                                                        １０部
ポリビニルブチラール                                                                                ５部
２−ブタノン                                                                                        ２００部
シクロヘキサノン                                                                                ４００部
【００４３】
（電荷輸送層塗工液）
Ａ型ポリカーボネート                                                                            １０部
トリフェニルアミン化合物                                    ７部
テトラヒドロフラン                                                                            ４００部
シクロヘキサノン                                                                                １５０部
【００４４】
（保護層塗工液）
Ｚ型ポリカーボネート                                                                                １０部
トリフェニルアミン化合物                                                                            ８部
シリコーン樹脂微粒子（粒径２．０μｍ）                        ４部
テトラヒドロフラン                                                                                ４００部
シクロヘキサノン                                                                                    １５０部
【００４５】
（評価）
上記のように作製した現像剤３００ｇを（株）リコー製プリンターｉｐｓｉｏｃｏｌｏｒ８０００の黒現像ユニット（ドクターギャップ０．６ｍｍ）に充填し、実機内と同一のスリーブ線速（１８５ｍｍ／ｓ）で実ユニットを回転させた時の動トルクを測定したところ、現像剤の受ける動トルクの値は０．８０ｋｇｆ・ｃｍであった。
（このときＷ／Ｍ＝３．８×１０−２である）
尚、本実施例においては動トルク測定器として、共和電業社製の小型トルク変換機（ＴＰ−２ＫＣＥ型）及び動ひずみ測定器（ＤＰＭ−７１１型）を使用した。実際には、駆動モーターと現像装置との間に小型トルク変換器を取り付け、現像装置をモーターにて駆動した際の動トルクの値を測定した。測定値としては、小型トルク変換器からの出力を、キーエンス社製データロガーＮＲ−２０００を用いて５００ｍｓ間隔で２分間サンプリングし、その平均値を用いた。
【００４６】
この現像ユニット及び上記のように作製した感光体をｉｐｓｉｏ  ｃｏｌｏｒ８０００本体に搭載し、黒単色モードでランニング試験を行った。この際トナー濃度制御を調整し、ランニング中のトナー濃度は初期値を維持するように設定した。評価は２万枚、５万枚コピープロセス後の各時点において、感光体上にフィルミングが発生しているかどうかを目視で確認した。同時にハーフトーン画像を出力し、白抜けの有無についても評価した。尚、感光体上フィルミングの評価は目視にて程度を５段階にランク分けし、程度の良い方をランク５、悪い方をランク１とした。またハーフトーン白抜けについては未発生を○、発生しているが許容レベルのものを△、ＮＧレベルで発生しているものを×とした。
更に、５万枚コピープロセス後にハーフトーン白抜けがＮＧレベルでなかったものについては、その時点での摩耗量（初期からの膜厚減少分）を調べた。結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
2005003939.tif 000003
【００４８】
（実施例２）
実施例１において、現像剤のトナー濃度を１０％に調整した以外は、実施例１と同様にして評価を行った。
このとき現像剤が受ける動トルクは０．７７ｋｇｆ・ｃｍであった。（Ｗ／Ｍ＝２．６×１０−２）
【００４９】
（実施例３）
実施例２において、現像ユニットに充填する現像剤の量を２５０ｇにした以外は、実施例２と同様に評価を行った。
このとき現像剤が受ける動トルクは０．７４ｋｇｆ・ｃｍであった。（Ｗ／Ｍ＝３．０×１０−２）
【００５０】
（実施例４）
実施例２において、キャリア作製時に体積平均粒径３５μｍのフェライトを用いた以外は、実施例１と同様に評価を行った。
このとき現像剤が受ける動トルクは０．７６ｋｇｆ・ｃｍであった。（Ｗ／Ｍ＝２．５×１０−２）
【００５１】
（実施例５）
実施例４において、保護層作製時に使用したシリコーン樹脂微粒子の粒径を０．５μｍに代えた以外は、実施例４と同様に評価を行った。
【００５２】
（実施例６）
実施例４において、保護層作製時に使用したシリコーン樹脂微粒子の代わりにフッ素樹脂微粒子（粒径０．２μｍ）を用いた以外は、実施例４と同様に評価を行った。
【００５３】
（実施例７）
実施例４において、保護層作製時に使用したシリコーン樹脂微粒子の代わりにアルミナ微粒子（粒径０．６μｍ）を用いた以外は、実施例４と同様に評価を行った。
【００５４】
（実施例８）
実施例４において、保護層作製時に使用したシリコーン樹脂微粒子の代わりに酸化チタン微粒子（粒径０．４μｍ）を用いた以外は、実施例４と同様に評価を行った。
【００５５】
（比較例１）
実施例１において、現像剤作製時にトナー濃度を５％に調整した以外は、実施例１と同様に評価を行った。
このとき現像剤が受ける動トルクは０．８２ｋｇｆ・ｃｍであった。（Ｗ／Ｍ＝５．５×１０１０−２）
【００５６】
（比較例２）
実施例１において、現像ユニットに充填する現像剤の量を２５０ｇにした以外は、実施例１と同様に評価を行った。
このとき現像剤が受ける動トルクは０．７８ｋｇｆ・ｃｍであった。（Ｗ／Ｍ＝４．５×１０−２）
【００５７】
（比較例３）
実施例１において、現像ユニットのドクターギャップを０．４ｍｍにした以外は、実施例１と同様に評価を行った。
このとき現像剤が受ける動トルクは０．８７ｋｇｆ・ｃｍであった。（Ｗ／Ｍ＝４．１×１０−２）
【００５８】
（比較例４）
実施例１において、感光体作製時に保護層を設けなかった以外は、実施例１と同様に評価を行った。
【００５９】
（比較例５）
実施例１において、保護層中にシリコーン樹脂微粒子を含有させなかった以外は、実施例１と同様に評価を行った。
実施例２〜５及び比較例１〜３の結果を表２に示す。
【００６０】
【表２】
2005003939.tif 000004
【００６１】
【発明の効果】
以上のように、実施例１〜８においては、感光体表面層にフィラーを含有した感光体を用いているため耐摩耗性に優れていると同時に、現像剤が受ける動トルクＷと現像剤中に含まれるトナー量Ｍとの比Ｗ／Ｍが４．０×１０−２以下であるために、長期間のランニングを行った場合にもトナーの外添剤埋没が進行せず、トナーフィルミングを防止することができている。これに対して、Ｗ／Ｍの値が本発明の範囲外となっている比較例１〜３においてはトナーの外添剤埋没が早く進行するため、早期にトナーフィルミングが発生している。また比較例４、５においては、トナーフィルミングの発生はないものの、感光体表面層がフィラーを含有していないため耐摩耗性が十分でない。
また、実施例４では本発明の請求項２に対応し、実施例３からキャリアの粒径を小さくした場合には、Ｗ／Ｍの値が同じでもフィルミングの程度は実施例３よりも良い。更に実施例５〜８では本発明の請求項３、４に対応し、フィラーの粒径、種類を最適化することによって、耐摩耗性、耐フィルミング性ともに特に優れた効果が得られている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に係わる有機電子感光体の概略構成図である。
【図２】本発明の実施に係わる現像装置の断面図である。
【図３】感光体の表面層にフィラーを含有させた図である。
【符号の説明】
１    感光体
１ａ    導電性基体
１ｂ    電荷発生層
１ｃ    電荷輸送層
２    現像スリーブ収納部
３    現像剤
４    現像スリーブ
５    マグネットローラ
６    ドクターブレード
７    ドクタ前ヒサシ
７ａ    仕切板
８    トナーホッパ
８ａ    トナー補給開口部
９    供給ローラ
１２    現像領域
【図１】
2005003939.tif 000005
【図２】
2005003939.tif 000006
【図３】
2005003939.tif 000007