JP2989687B2

JP2989687B2 - 現像方法

Info

Publication number: JP2989687B2
Application number: JP3156195A
Authority: JP
Inventors: 弘山崎; 健二山根; 一寿堀内; 亘子大平
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1991-05-31
Filing date: 1991-05-31
Publication date: 1999-12-13
Anticipated expiration: 2014-12-13
Also published as: JPH04355460A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば電子写真法、静
電記録法、静電印刷法等に適用される現像方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法の一例においては、感光体上
に、帯電、露光により静電像が形成され、この静電像は
トナーを含む現像剤によって現像されてトナー像が形成
され、次いでこのトナー像が転写材に転写され、定着さ
れて複写画像が形成される。一方、転写材に転写されず
に感光体上に残留したトナーは、例えばブレード等のク
リーニング部材によりクリーニングされる。

【０００３】現像剤としては、トナーとキャリアとから
なる２成分系現像剤と、磁性トナーのみからなる１成分
系現像剤とがあるが、１成分系現像剤はキャリアを必要
としないためトナー濃度の調整手段が不要であるという
利点がある。しかし、１成分系現像剤では、主として現
像器内の器壁等とによる摩擦によって現像に必要な電荷
を得るようにしているため、現像性が低いという難点が
ある。従来では、トナーの現像性を高めるために、シリ
カ等の無機微粒子を外部から添加混合してトナーに高い
流動性を付与することが行われている。

【０００４】一方、現像方法としては、従来、各種の現
像方法が提案されているが、現像性を高めるためには、
感光体とトナー搬送部材とのギャップを短くして薄層の
トナー層により現像する方法が好適である。しかし、ト
ナー搬送部材上に薄層のトナー層を形成するためには、
トナーに大きなストレスを加える必要があるため、トナ
ーに添加したシリカ等が使用に従ってトナー表面に除々
に埋め込まれていくようになり、その結果、トナー補給
後においては、補給前のトナー（旧トナー）と補給後の
トナー（新トナー）との間の摩擦帯電性の相違が顕著と
なり、新旧トナー相互間の摩擦により逆極性トナーが多
く発生し、カブリが発生するという問題がある。また、
文字部分の周辺部にトナーが多く付着するというフリン
ジ画像が発生して画質が低下する問題がある。

【０００５】このようなことから、従来においては、無
機微粒子の添加効果を高めるために下記の技術が提案さ
れている。機械的衝撃力によりシリカ微粒子等を着
色粒子の表面に固着、埋没させる技術（特開昭６３−２
０７５号公報）。着色粒子に未付着のシリカ微粒子
等を分級して除去する技術 (特開昭６３−１３９３６６
号公報）。機械的衝撃力によりシリカ微粒子等を着
色粒子の表面に固着、埋没させた後、再びシリカ微粒子
等を混合する技術 (特開平２−１６７５６１号公報) 。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の技術
のように機械的衝撃力によってシリカ等を着色粒子の表
面に固着、埋没させた場合には、着色粒子に対するシリ
カ等による流動性付与効果が極端に減少し、十分な現像
性が得られない。また、上記の技術のように未付着の
シリカ等を分級して除去する方法では、静電気力によっ
て着色粒子表面に保持されているシリカ等は除去され
ず、シリカ等が使用に従って着色粒子に除々に埋没し、
特に、磁性トナーを用いた薄層形成の現像方法では、ト
ナー補給後において新旧トナーの摩擦帯電性の差異が顕
著になるという問題が依然として残り、トナー補給後に
カブリ等が発生する。さらに、上記の技術のように機
械的衝撃力によってシリカ等を着色粒子の表面に固着、
埋没させた後にシリカ等を再度混合する方法でも、着色
粒子表面にシリカ等が使用に従って除々に埋没し、上記
の技術と同様の問題がある。

【０００７】以上のように、磁性トナーを用いた薄層形
成の現像方法においては、着色粒子と無機微粒子との好
適な関係がいまだ十分に明らかにされていない。そこ
で、本発明者が鋭意研究を重ねたところ、磁性トナーを
用いた薄層形成の現像方法において、トナー補給後にお
ける新旧トナーの摩擦帯電性の相違をできるだけ少なく
するためには、シリカ等の無機微粒子の着色粒子に対す
る埋め込み幅をできるだけ少なくし、新旧トナーにおけ
る無機微粒子の存在状態の差を少なくすることが重要な
要素であることを見出して本発明を完成するに至った。
本発明の目的は、磁性トナーを用いた薄層形成の現像方
法において、トナー補給後におけるカブリの発生を防止
し、多数回にわたり安定した画像濃度が得られる現像方
法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、本発明の現像方法は、少なくとも磁性粉と樹脂とを
含有する着色粒子に、無機微粒子を添加して得られる磁
性トナーを使用し、かつ、薄層形成部材によりトナー搬
送部材上に薄層のトナー層を形成する現像方法におい
て、磁性トナーが、着色粒子の窒素吸着比表面積をＡ
（ｍ²／ｇ）、無機微粒子の添加量をＢ（重量％）、無
機微粒子の窒素吸着比表面積をＣ（ｍ²／ｇ）、無機微
粒子添加後の磁性トナーの窒素吸着比表面積をＤ（ｍ²
／ｇ）とするとき、下記式を満足するものであり、５＜
１０⁴（Ｄ−Ａ）／（Ｂ×Ｃ）＜６０かつ、トナーが残
存する現像器内にトナー補給を行うプロセスを含むこと
を特徴とする。また、無機微粒子が疎水性シリカである
ことが好ましい。

【０００９】

【作用】上記式において、中央の項〔１０⁴（Ｄ−Ａ）
／（Ｂ×Ｃ）〕は、着色粒子に対する無機微粒子の埋め
込み度を規定したものであり、埋め込み度を上記の範囲
に設定することにより、磁性トナーを用いた薄層形成の
現像方法において、薄層形成部材により大きなストレス
を受けたときにも無機微粒子の埋没が進行せず、常時埋
め込み度の安定したトナーとなる。従って、トナー補給
後においても、新旧トナーの摩擦帯電性の差異が少なく
なり、逆極性トナーの発生が少なくなり、カブリが発生
することがない。また、摩擦帯電性が安定するので、多
数回にわたり安定した画像濃度が得られる。

【００１０】以下、本発明を具体的に説明する。本発明
に用いる現像剤は、少なくとも磁性粉と樹脂とを含有す
る着色粒子に、無機微粒子を添加して得られる磁性トナ
ーであり、着色粒子に対する無機微粒子の埋め込み度
〔１０⁴（Ｄ−Ａ）／（Ｂ×Ｃ）〕が５を超え６０未満
であり、好ましくは１０〜４０のものである。埋め込み
度が５未満のときは、着色粒子自体に無機微粒子がほと
んど埋め込まれた状態となり無機微粒子による流動性付
与効果が発揮されない。一方、埋め込み度が６０を超え
るときには、遊離した状態の無機微粒子が多数存在した
状態となり、使用に従って無機微粒子が着色粒子表面に
除々に埋め込まれるようになり、使用前後のトナー表面
の状態に大きな差が発生する。このためトナー補給後に
カブリが発生する。このカブリが発生するメカニズムに
ついては明確ではないが、トナー補給後において新旧ト
ナーの表面の無機微粒子存在量（付着量）が大きく変化
しているために、これら新旧トナーの相互摩擦が発生
し、いわゆる逆極性トナーが多く発生することによるも
のと考えられる。

【００１１】無機微粒子の着色粒子への埋め込みの程度
は、着色粒子と無機微粒子とを混合装置中に投入して処
理する際の処理強度を変化させることによって調整でき
る。混合装置の例としては、タービュラーミキサー、Ｖ
型混合機、ナウターミキサー、レーディゲミキサー、ヘ
ンシェルミキサー、パイブロミル等が挙げられる。

【００１２】本発明において、窒素吸着比表面積は、
「フローソーブ２３００」（島津製作所製）により測定
されたものである。ただし、測定に際しては、前処理と
して窒素により約３０分〜１時間処理して吸着している
水分等を除去した。

【００１３】本発明に用いる無機微粒子としては、シリ
カ、酸化チタン、酸化アルミニウム、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、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化セリ
ウム、三酸化アンチモン、酸化ジルコニウム、硫酸バリ
ウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒
化ケイ素等が挙げられる。

【００１４】無機微粒子の中でも、耐久性、摩擦帯電性
の観点から、特に、疎水性シリカが好ましい。この疎水
性シリカは、シリカ微粒子自体の表面に存在する水酸基
等の親水性基を疎水性置換基で処理することにより疎水
化したものである。具体的には、ジメチルジクロロシラ
ン、オクチルシラン、ジメチルシラザン、ヘキサメチル
ジシラザン等で処理して疎水化したものがよい。疎水性
シリカの市販品としては、「アエロジルＲ−９７２」、
「アエロジルＲ−８１２」、「アエロジルＲ−８０
５」、「アエロジルＲ−９７４」（以上、デグサ社
製）、「タラノックス５００」（タラノックス社製）等
が挙げられる。市販品のほか、親水性のシリカを前述の
反応性化合物によって処理して得られる疎水性シリカで
もよい。

【００１５】無機微粒子の着色粒子に対する添加量は、
トナーの流動性を向上させ、かつ、無機微粒子の遊離を
防止して無機微粒子の感光体への付着に起因する黒ポチ
の発生を防止する観点から、０．０１〜１．０重量％が
好ましい。無機微粒子は、２種以上を併用してもよい。
ただし、この場合、上記式における埋め込み度の計算に
おいては、各々の無機微粒子の添加量Ｂと窒素吸着比表
面積Ｃの積（Ｂ×Ｃ）の総和を分母に使用し、算出す
る。例えば２種の無機微粒子を併用するときは、（Ｂ×
Ｃ）＝（Ｂ₁×Ｃ₁）＋（Ｂ₂×Ｃ₂）として埋め込み
度を算出する。無機微粒子の１次平均粒径は、トナーの
流動性の向上、感光体の損傷防止の観点から、５〜１０
００ｎｍが好ましく、特に５〜１００ｎｍが好ましい。
なお、無機微粒子の１次平均粒径は、走査型電子顕微鏡
により観察して、画像解析により測定される個数平均粒
径をいう。

【００１６】本発明に用いる着色粒子は、少なくとも磁
性粉と樹脂とを含有するものであり、必要に応じてその
他の添加剤が含有される。着色粒子を構成する樹脂とし
ては、特に限定されず、従来公知の種々の樹脂が用いら
れる。例えばポリエステル樹脂、スチレン・アクリル系
樹脂等が代表的なものとして挙げられる。着色粒子を構
成する磁性粉としては、平均粒径が０．１〜２μｍのフ
ェライト、マグネタイト等の粉末が用いられる。磁性粉
の添加量は、着色粒子の通常２０〜７０重量％となる範
囲である。その他の添加剤としては、荷電制御剤、低分
子量ポリオレフィン等の定着性改良剤等が挙げられる。

【００１７】本発明の現像方法は、上記の磁性トナーを
使用し、薄層形成部材によりトナー搬送部材上に薄層の
トナー層を形成するプロセスと、旧トナーが残存する現
像器内に新トナーを補給するプロセスとを含む点に特徴
を有する。薄層のトナー層を形成する手段としては、磁
性ブレードをトナー搬送部材にわずかな間隙を介して対
向配置する手段、押圧規制棒をトナー搬送部材に押圧し
て配置する手段等が挙げられる。薄層のトナー層の層厚
は、約２００μｍ以下が好ましく、特に２０〜１５０μ
ｍが好ましい。ここで、トナー層の層厚は、トナー搬送
部材表面からトナーが感光体へ移行して現像が行われる
位置におけるトナー層を実体顕微鏡等によって測定した
値である。感光体とトナー層とのギャップは５０〜３０
０μｍ程度が好ましい。また、現像部には、ＤＣバイア
スのみを印加してもよいし、またはＤＣバイアスとＡＣ
バイアスの両方を印加してもよい。

【００１８】旧トナーが残存する現像器内に新トナーを
補給する時期は、適宜定められる。例えば現像器内に残
留するトナー重量あるいは容量を計測して所定値以下に
なったときに新トナーを補給する方法、画像形成回数が
所定回数に達したときに新トナーを補給する方法等の方
法が挙げられる。

【００１９】

【実施例】以下、さらに具体的な実施例について説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。

【００２０】実施例１ポリエステル樹脂１００重量部と、磁性粉（マグネタイ
ト）５０重量部と、荷電制御剤（サリチル酸金属塩）１
重量部と、低分子量ポリプロピレン３重量部とを混合
し、通常の方法に従って、練肉、粉砕、分級して、平均
粒径が１１μｍの着色粒子を得た。この着色粒子の窒素
吸着比表面積Ａは０．５６ｍ²／ｇであった。この着色
粒子１００重量部に、無機微粒子（疎水性シリカ，窒素
吸着比表面積Ｃ＝１１８ｍ²／ｇ）０．４重量部を混合
し、レーディゲミキサーを使用して撹拌速度を３０００
ｒｐｍの条件にて１５分間にわたり混合処理して磁性ト
ナーを得た。この磁性トナーの窒素吸着比表面積Ｄは
０．８３ｍ²／ｇであり、埋め込み度は５６．７であっ
た。

【００２１】この磁性トナーを用いて、レーザープリン
ター「ＬＰ−３０１５」（コニカ（株）製）の改造機に
より、高温高湿の環境下（３３℃，８０％ＲＨ）におい
て３万回にわたり印字テストを行い、後述する方法によ
り画像濃度およびカブリを評価した。ただし、印字テス
トの開始時に現像器内に収納したトナー量は２５０ｇで
あり、印字テスト回数が４０００回に達するごとに新し
い上記磁性トナーの２５０ｇを現像器内に補給した。

【００２２】なお、上記改造機の特徴は以下のとおりで
ある。現像器は、直径２５ｍｍφのスリーブ状のトナー
搬送部材の内部に４極のマグネットローラーが固定配置
され、トナー搬送部材のみを回転させる構造であって、
トナー搬送部材の表面に押圧規制ローラーが押圧配置さ
れ、これによってトナー層の層厚を１００μｍに規制し
ている。感光体は、帯電極性が負帯電性の有機光導電性
感光体であり、感光体の帯電電位は−５００Ｖである。
現像部には、現像の際に、−２５０ＶのＤＣバイアス
と、周波数が２ｋＨｚで電圧Ｖ_P-Pが−５０Ｖから−４
５０ＶのＡＣバイアスを印加している。現像部の感光体
とトナー搬送部材表面とのギャップは８０μｍであり、
トナー層が感光体に実質的に接触する現像方式を採用し
ている。

【００２３】評価方法画像濃度反射濃度測定機「ＲＤ−９１４」（マクベス社製）を使
用して、印字テストの初期および３万回後における反射
濃度を測定した。カブリ反射濃度測定機「ＲＤ−９１４」（マクベス社製）を使
用して、トナー補給後の印字テストで得られた画像にカ
ブリが発生するか否かを調べた。以上の評価結果を後記
表１に示す。

【００２４】実施例２〜６，比較例１〜３実施例１において、レーディゲミキサーによる処理時間
を後記表１に示すとおりとしたほかは同様にして各磁性
トナーを得た。各磁性トナーを用いて実施例１と同様に
して印字テストを行い評価した。評価結果は後記表１に
示す。

【００２５】実施例７実施例１と同様にして着色粒子を得た。この着色粒子１
００重量部に、疎水性シリカ（窒素吸着比表面積Ｃ＝１
１８ｍ²／ｇ）０．４重量部と、酸化チタン（窒素吸着
比表面積Ｃ＝４０ｍ²／ｇ）０．５重量部とを混合し、
レーディゲミキサーを使用して撹拌速度を３０００ｒｐ
ｍの条件にて３０分間にわたり混合処理して磁性トナー
を得た。この磁性トナーの窒素吸着比表面積Ｄは０．７
７ｍ²／ｇであり、埋め込み度は３１．３であった。上
記磁性トナーを用いて実施例１と同様にして印字テスト
を行い評価した。評価は後記表１に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】以上の表１から明らかなように、埋め込み
度が不十分な磁性トナーを用いた比較例１および２で
は、画像濃度は安定しているが、トナー補給後にカブリ
が発生した。逆に埋め込み度が過度な磁性トナーを用い
た比較例３では、トナー補給後にカブリは発生しない
が、画像濃度が低い問題がある。これに対して、埋め込
み度が所定範囲にある磁性トナーを用いた本発明の実施
例では、画像濃度も安定し、トナー補給後のカブリも発
生しない。

【００２８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、磁性トナーを用いた薄層形成の現像方法におい
て、トナー補給後におけるカブリの発生を防止し、多数
回にわたり安定した画像濃度が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大平亘子東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内 (56)参考文献特開昭61−228460（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−121471（ＪＰ，Ａ) 特開平２−205857（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 9/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも磁性粉と樹脂とを含有する着
色粒子に、無機微粒子を添加して得られる磁性トナーを
使用し、かつ、薄層形成部材によりトナー搬送部材上に
薄層のトナー層を形成する現像方法において、磁性トナ
ーが、着色粒子の窒素吸着比表面積をＡ（ｍ²／ｇ）、
無機微粒子の添加量をＢ（重量％）、無機微粒子の窒素
吸着比表面積をＣ（ｍ²／ｇ）、無機微粒子添加後の磁
性トナーの窒素吸着比表面積をＤ（ｍ²／ｇ）とすると
き、下記式を満足するものであり、５＜１０⁴（Ｄ−
Ａ）／（Ｂ×Ｃ）＜６０かつ、トナーが残存する現像器
内にトナー補給を行うプロセスを含むことを特徴とする
現像方法。
【請求項２】請求項１に記載の無機微粒子が疎水性シ
リカであることを特徴とする現像方法。