(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アモルファスシリコン感光体を用いる電子写真現像方法において、
感光体に対する加熱恒温手段を設けず、
現像剤としてトナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を用い、
トナーとしては、カーボンブラックを含有しないものを用い、
キャリアとしては、フェライト又はマグネタイトの表面にポリオレフィンを直接重合してカーボンブラックを含有するポリオレフィン皮膜を形成し、重合による皮膜形成後に機械的処理または機械的かつ熱的処理を加えて皮膜を圧密化し、嵩密度が１．５〜２．５ｇ／ｃｍ３であって、表面が平滑で安定化したキャリアを用いることを特徴とした電子写真現像方法。
【請求項２】
上記キャリアに対するポリオレフィン皮膜の被覆量が０．５〜６．０重量である請求項１に記載の電子写真現像方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンター、ファックス、複写機等で用いられる電子写真現像システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
これまで電子写真システムを採用した印字システムは、主として感光体としてセレンドラムや有機感光体が採用されてきた。しかし、セレン感光体は、寿命が十分に長くはなく、毒性が高いために使用後には回収する必要があった。また近年、有機感光体は生産コストが安価なことから広く用いられているが、その寿命が短いために頻繁に交換できるようなプロセスユニットとして用いられている。そのため、交換部品であるプロセスユニットが廃棄物となり、この廃棄物の増大・処理が問題となる。
【０００３】
そこで近年、環境にやさしい感光体としてアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体ドラムが開発され、量産化されている。ａ−Ｓｉ感光体ドラムは、真空容器中にモノシランガスを導入し、プラズマグロー放電で導電性基体上にａ−Ｓｉ層を形成することにより作成され、表面がガラスと同様の構造を持つ無機半導体であるために高耐久性を有する。具体的には外径３０ｍｍのアモルファスシリコン感光体でＡ４版サイズの転写紙を縦送りした場合に、３０万枚以上の耐久性を有している。
【０００４】
しかし一方において、ａ−Ｓｉ感光体ドラムに特有の問題も抱えている。ａ−Ｓｉ感光体は無機材料であるために吸湿しやすく、さらにａ−Ｓｉ皮膜そのものの表面抵抗も従来の感光体ドラムと比較して低い。そのため、特に高温高湿状態で静電潜像が乱れる“像流れ”と呼ばれる現象が発生する。“像流れ”は、ａ−Ｓｉ感光体ドラム上に形成された静電潜像の電位の高い部分と低い部分との境界で電流が流れ、境界部分の電位コントラストが小さくなることで発生する。
上記問題点を解消するために、ａ−Ｓｉ感光体ドラム中に加熱ヒータを搭載し外気温度よりもａ−Ｓｉ感光層を高温に調整することで感光体表面に吸着する水分を減らし、“像流れ”対策を行なってきた。しかし、回転する円筒状の感光体ドラム内にヒータを搭載することは機構的に複雑となり、コストの上昇にもつながる。
【０００５】
また、電子写真現像システムにおいては、トナーを帯電させて感光体表面に搬送するために、キャリアと呼ばれる磁性粒子が用いられてきた。キャリアとしては、フェライト、鉄粉、マグネタイト等の磁性粉が用いられ、トナーへの帯電制御およびトナーの付着防止のために表面に酸化皮膜層や樹脂被覆層を形成したものもあるが、これらキャリアの寿命は標準的な印刷モードで１０，０００枚程度であり寿命が短いため、多量のキャリアを予じめ現像器に搭載しておく必要があった。
これらの問題を解決すべく、キャリアの長寿命化を図った提案がなされており、その一つとして、フェライト等の磁性粒子の表面にポリエチレン等のポリオレフィン樹脂を直接重合したキャリアが開発されている（特開平７−６１８７７号公報）。
【０００６】
しかしながら、このポリオレフィン重合樹脂コートキャリアは、高耐久性である反面、ポリオレフィン樹脂層が高抵抗であるためチャージアップしやすく、そのためポリオレフィン樹脂層中にカーボンブラックを添加して抵抗の調整を行なってきた。しかし一方において、ポリオレフィン樹脂層中のカーボンブラックが剥脱し、連続印字により抵抗値が初期設定値から変動する等の問題があり、特にカラー印字の場合にカーボンブラックが色濁りを発生させるという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、アモルファスシリコン感光体ドラムを用いる電子写現像システムにおいて、従来像流れ対策に用いられていた加熱恒温制御ヒータを用いることなく、像流れを防止することを目的とする。
【０００８】
本発明の電子写真現像方法は、アモルファスシリコン感光体を用いる電子写真現像方法において、
感光体に対する加熱恒温手段を設けず、
現像剤としてトナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を用い、
トナーとしては、カーボンブラックを含有しないものを用い、
キャリアとしては、フェライト又はマグネタイトの表面にポリオレフィンを直接重合してカーボンブラックを含有するポリオレフィン皮膜を形成し、重合による皮膜形成後に機械的処理または機械的かつ熱的処理を加えて皮膜を圧密化し、嵩密度が１．５〜２．５ｇ／ｃｍ３であって、表面が平滑で安定化したキャリアを用いることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の電子写真現像方法においては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体ドラムが用いられ、ヒータ等の感光体に対する加熱恒温手段を設けることなくとも“像流れ”を防止できる。
現像剤としては、磁性キャリアとトナーとからなる二成分現像剤を用いる。
トナーとしては、バインダー樹脂、顔料・染料等の色材、電荷調整剤（ＣＣＡ）、ワックス等のオフセット防止剤などを混合して、粉砕・分級したものが用いられる。ここで色材としてはカーボンブラックを用いることなく、例えばブラックトナーを調整する場合にはマグネタイトを混合し、フタロシアニン系顔料等の発色調整剤を併用する。また、カラートナーの場合は、透明樹脂電荷調整剤を用いることが好適であり、色材としては、マゼンタ、シアン、イオローに応じて、カルコオイルブルー（Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．ａｚｏｅｅ  Ｂｌｕｅ３）、デュポンオイルレッド（Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．２６１０５）、マラカイトグリーンオクサレート（Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．４２０００）、キノリンイエロー（Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．４７００５）、ローズベンガル（Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．４５４３５）、ニグロシン染料（Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．５０４１５８）、フタロシアニンブルー（Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．７４１６０）、ウルトラマリン（Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．７７１０３）、ランプブラック（Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．７７２６６）などを用いることができる。
【００１０】
磁性キャリアとしては、フェライト、マグネタイト等の無機酸化物の表面にポリオレフィンを直接重合してカーボンブラックを含有するポリオレフィン皮膜を形成し、重合による皮膜形成後に機械的処理または機械的かつ熱的処理を加えて皮膜を圧密化し、嵩密度が１．５〜２．５ｇ／ｃｍ３であって、表面が平滑で安定化したキャリアが用いられる。
【００１１】
本発明のキャリア粒子は、フェライト、マグネタイト等の磁性粉の表面に触媒を担持させポリエチレン等のポリオレフィン樹脂を禁水系で直接重合することにより得られるものであり、この時重合溶媒中にカーボンブラックを添加することにより、形成されるポリオレフィン樹脂皮膜中に導電性カーボンブラックを取り込み含有せしめて導電性を調整する。また、ポリオレフィン皮膜の形成後に熱と振動、衝撃力ないしは剪断力を与えて表面を均質化し、キャリア粒子とする。
なお、フェライト等の磁性粉表面へのポリオレフィン樹脂皮膜の形成技術、ならびに表面の均質化処理については例えば特開平７−６１８７７号公報等に記載されている。
【００１２】
本発明において、機械的かつ熱的処理により圧密化処理する方法としては以下の方法があり、これにより圧密・安定化キャリアが得られる。
（１）熱とともに振動を加えて改質する方法
得られるキャリアが使用時に強い剪断力や衝撃力を受けても、表面のポリオレフィン被覆の割れ、欠けを防ぎ安定した表面性を形成するのに有効である。
具体的には、Ｖドライヤー、オムニミキサー等の振動装置を用いて、重合による皮膜形成後に振動を与える。この際、表面層を形成するポリオレフィン樹脂の軟化点ないしそれよりやや低目（軟化点近傍）の温度に、ポリオレフィン皮膜形成粒子と接触する装置の部位あるいは装置内温度を設定し、強い振動を与えると粒子同士が激しく混合、衝突し合い、衝突による粒子表面の発熱も相俟って、表面改質が緩やかに進行する。
【００１３】
（２）  熱と強い剪断力ないし衝撃力による改質
例えば、ヘンシェルミキサーにポリオレフィン皮膜を形成した粒子（原料粗粒子）を入れ、加熱混合することによって表面改質処理をすることができる。この場合、最適な温度で処理すると均一性が向上する。設定温度は、ポリオレフィン樹脂の材質に応じて決定することが重要であり、例えば軟化点が１２５℃のポリエチレンを用いる場合は、軟化温度よりも少し低目の温度に加熱しヘンシェルミキサーにより混合して主として剪断力により表面改質を行なう。この場合、撹拌の衝撃によって原料粗粒子の表面が高温になることで、改質が進行していく。
この改質処理には、ヘンシェルミキサー以外にも、例えば他の高速ミキサー、ハイブリタイザー等の衝撃式改質機（（株）奈良機械製作所製）を用いることができ、また、メカノフュージョンに見られる固体同士のメカノケミカル的な効果により、原料粗粒子表面を表面融合させて作成することも可能である。
【００１４】
上記圧密化処理により、圧密・安定化キャリアの嵩密度を１．５〜２．５ｇ／ｃｍ3 、好ましくは１．７５〜２．４０ｇ／ｃｍ3 とする。圧密化処理が不十分で嵩密度で１．５ｇ／ｃｍ3 未満であると、カーボンブラックの遊離防止処理が不十分となり、像流れが発生する。一方処理後の嵩密度が２．５ｇ／ｃｍ3 を超えると、表面コート層が脆くなり、コート層の剥れが発生する。
【００１５】
また、ポリオレフィン樹脂の被覆量は、キャリア粒子に対して０．５〜６重量％とすることが望ましく、さらに好ましくは１〜５重量％とする。この量が０．５重量％未満ではキャリアが十分に被覆されなくなりキャリア粒子の表面が露出する。一方、６重量％を超えるとコート層が厚くなりすぎて、後処理の効果が十分に得られない。
さらに、ポリオレフィン皮膜層における導電性カーボンブラックの配合量は、カーボンブラックの特性にもよるが、キャリア粒子に対して３〜３０重量％とすることが好適であり、これによりキャリアの抗抗値を適正値に調整することができる。
【００１６】
さらに、本発明のキャリア粒子の表面にフッ素変性シリコーン樹脂系等の熱硬化性樹脂（低表面エネルギー樹脂）をコートして、トナーに対する帯電付与性の調整を行なうこともできる。この時、熱硬化性樹脂としては、ポリエチレン等のポリオレフィン樹脂のガラス転移点以下で熱硬化する樹脂を選定し、具体的には１２０℃以下、より好ましくは１１０℃以下で熱硬化する樹脂が適当である。
この本発明のキャリア粒子は、従来のコーティングキャリアに対して格段に寿命が長い。従来のコーティングキャリアは、フェライト表面をシランカップリング剤等で処理した後、フッ素変性シリコーン樹脂をコートしたものであるが、フェライト表面に対するフッ素変性シリコーンコート層の密着性が悪く、耐久性に劣る。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、ａ−Ｓｉ感光体を用いる電子写真現像システムにおいて、感光体に対する加熱恒温手段を用いることなくとも、像流れを効果的に防止できる。本発明ではこのために、カーボンブラックを含有しないトナーと、カーボンブラックを含有するもののこの脱落を防止したキャリアとからなる現像剤を用いた。また、トナーにカーボンブラックを含有せしめる必要がなく、キャリアからのカーボンブラックの脱落が防止されているので、シアン、マゼンタ、イエロー等のカラートナーを用いたカラープリントシステムにも好適である。
【００１８】
【実施例】
トナーとしては、ポリエステル樹脂を主バインダーとし、ワックス、透明樹脂電荷調整剤（ＣＣＡ）、マグネタイト（戸田工業製  ＭＴＳ−１０６）を３５重量％、発色調整剤としてフタロシアニン系顔料を１重量％添加して溶融混練した後、機械的粉砕、分級し、シリカ等の無機酸化物と研磨剤としてのアルミナを外添、混合してブラックトナーを製造した。
高耐久性を有するキャリアとしては、以下のように製造したものを用いた。平均粒径５０μｍで表面にしわの多い嵩密度２．５ｇ／ｃｍ3 のフェライト粒子表面に触媒を担持させた禁水系でポリエチレンを重合してポリエチレン皮膜を形成した。またこの際、重合溶媒中にカーボンブラックを添加してポリエチレン皮膜中に取り込ませてキャリアの導電性を調整した。ポリエチレン皮膜の被覆量は最終的に得られるキャリア粒子に対して５．９重量％とし、カーボンブラックの添加量は０．５重量％した。
このようにして得られた粗キャリア粒子の嵩密度は１．６ｇ／ｃｍ3 であり、これをカーボン遊離処理不十分キャリア（比較品）と呼ぶ。
【００１９】
さらに、このカーボン遊離処理不十分キャリアに対して熱および機械的衝撃を加えて圧密化するとともに表面を平滑、安定化した。この結果、カーボンブラックがポリエチレン皮膜中に溶融固定化され、これによりキャリアの嵩密度が１．９７ｇ／ｃｍ3 となり本発明のキャリアが得られた。
上記トナー（Ｔ）とキャリア（Ｃ）を混合比（Ｔ／Ｃ）５重量％に調合して現像剤とし、評価機の現像機に入れ連続印字評価を行なった。
評価機としては、京セラ（株）製ＦＳ１５５０プリンタのドラム恒温制御システムを除去したものを用いた。
【００２０】
連続１０，０００枚印字後、３５℃−２０％ＲＨの環境試験室で１２時間放置し、さらに３５℃−８５％ＲＨにて４８時間放置した後に、再度プリントして画像評価を行なった。
現像剤としては、▲１▼上記の本発明キャリア、▲２▼比較品キャリアを用いたものについて評価した。
また、▲３▼ＦＳ１５００の通常設定通りに、従来のフェライトコートキャリアを用いた現像剤を使用しドラムヒータを使用した通常設定によるプリント状態と、▲４▼これからドラムヒータを除いた比較例についても併せて評価した。
【００２１】
さらに温度−湿度条件を変更し上記評価を行ない、以下の基準により表１〜４に示した。
評価基準
○：像流れの発生無し
△：像流れが一部発生
×：像流れが全面発生
以上の結果から、本発明のシステムによれば、ドラムヒータを用いることなくとも、従来のドラムヒータ付きプリンタと同等以上の性能を示すことが確認された。
また、上記の本発明のキャリアの表面上に帯電特性制御のためにフッ素系樹脂を被覆しても良好な結果が得られた。
さらに、トナーの色材を変更してシアン、マゼンタ、イエロートナーを製造し、これらをブラックトナーと用いてフルカラー印刷をすることによっても、同様に良好な結果が得られた。
【００２２】
【表１】
0003760189.tif 000002
【００２３】
【表２】
0003760189.tif 000003
【００２４】
【表３】
0003760189.tif 000004
【００２５】
【表４】
0003760189.tif 000005