JPH03100662A - 正帯電性現像剤及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は静電潜像を現像剤にて現像する技術の分野にお
いて利用され、特に現像剤を磁気力で拘束して現像を行
う画像形成方法及びそれに用いられる現像剤に関する。

〔従来技術〕

従来、例えば、静電潜像担持体としての感光ドラム表面
に形成した潜像を一成分系の現像剤としての磁性トナー
によって顕像化する現像装置は、磁性トナー粒子相互の
摩擦、及び現像剤担持体としてのスリーブと磁性トナー
粒子の摩擦により感光ドラム上に形成された静電像電荷
と逆極性の電荷を磁性トナー粒子に与え、該磁性トナー
をスリーブ上にきわめて薄（塗布させて感光ドラムとス
リーブで形成される現像領域に搬送し、現像領域におい
てスリーブ内に固着された磁石による磁界の作用で磁性
トナーを飛翔させて感光ドラム上の静電潜像を顕像化す
るものが知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記のような現像装置においては、いず
れもスリーブ上に比較的薄い均一なトナー層を形成しな
ければならないが、環境状態、トナー物性、スリーブ表
面の状態等に依存し、均一なトナー層を得ることができ
ず、特に低湿環境においてムラを生じる場合が多い。

また、複写を重ねるにつれ現像剤が繰り返しスリーブと
摩擦された結果、トナーの流動性をよくするための添加
剤や二成分系トナーにおけるキャリア等の非現像物質が
スリーブ上に堆積したり、あるいは現像剤中の結着樹脂
がスリーブ上に成膜したりするためにスリーブの表面状
態が変化し、現像剤の現像性が不安定化し、あるいは静
電潜像面への現像剤の搬送が不安定化するという問題が
あった。

このようなスリーブの表面状態の変化を防止するため、
例えば、無機高分子弗化炭素を含有する被膜を形成する
もの（特開昭５７−６６４４３号公報）、シリカが分散
された離型性のよい樹脂を形成するもの（特開昭５８−
１７８３８０号公報）、有機シリコーン重合体、脂肪族
含弗素化合物、あるいはスチレン系樹脂、ポリフエラレ
ンオキサイドより選択される物質の少なくとも１種及び
２〜６座配位子を有する金属錯体を含有する被膜を形成
するもの（特開昭５７−７６５５８号公報）等、特に離
型性の高い物質をスリーブ表面に被膜することで表面状
態の変化防止を行うものが提案されていた。

しかし、これら合成樹脂等をスリーブ表面上に被膜する
コートスリーブにおいては、従来用いられているアルミ
類、もしくはＳＵＳ製のスリーブに比べ明らかにやわら
かい。したがって、繰り返しの現像操作を行ううちに、
現像剤が押しつけられ、特に磁性体を含有する磁性現像
剤の場合に顕著であるが、現像剤担持体の表面が不均一
な研磨を受けたり、あるいは傷がついたり、あるいは現
像剤の一部が付着するなどして、本来コートスリーブが
有している性能が劣化しやすいという問題点があった。

〔発明の目的〕

本発明は、上述のごとくの問題を解消し、スリーブ表面
上に均一に担持させることができる正帯電性現像剤及び
該現像剤を用いた画像形成方法を提供することを目的と
する。

〔発明の概要〕

本発明は、現像剤収納室内の現像剤と接触し、これを表
面に担持して静電潜像担持体との間で形成される現像領
域に搬送する現像剤担持体の表面に導電性微粒子を含有
した膜が形成されている現像装置に使用される正帯電性
現像剤であって、現像剤がトナー及びアミノ変性シリコ
ーンオイル或いはアミノ変性シリコーンワニスで表面処
理された微粉体を含有することを特徴とする正帯電性現
像剤及び該現像剤を用いた画像形成方法に関する。

〔発明の詳細な説明〕

以下、添付図面に基づいて本発明に用いる現像装置につ
いて説明する。

第１図は、本発明に使用する現像装置に適用した一例の
断面図である。

図中の１は静電潜像を担持し、矢印Ａの方向に回転する
静電潜像担持体としての感光ドラムであり、表面に絶縁
層を有するものあるいは有しないもの、いずれも使用可
能でもちろんドラム状に限らずシート状、ベルト状のも
のも可能である。２はトナー５を表面に担持して矢印Ｂ
の方向に回転する現像剤担持体としてのスリーブであり
、スリーブ２の内部には多極永久磁石３が回転しないよ
うに固定されている。また、スリーブ２の表面には、後
述する導電性微粒子を含有した被膜１０が約０．５μｍ
〜３０μｍの厚さに形成されている。４はトナー５を収
納し、スリーブ２の表面にトナー５を接触させる現像剤
収納室である。６は現像剤収納室４で担持されたスリー
ブ２表面上のトナー５の層を所定の厚さに規制する部材
としてのドクターブレードであり、スリーブ２表面とド
クターブレード６との間隙が約５０μｍ〜５００μｍに
なるように配設されている。

上記のように構成された現像装置が起動してスリーブ２
が矢印Ｂの方向に回転すると、現像剤収納室４内ではト
ナ−５同士あるいはスリーブ２表面とトナー５の接触摩
擦によって、感光ドラムｌ上の静電潜像と逆極性の電荷
がトナー５に与えられ、スリーブ２表面に塗布される。

スリーブ表面に塗布されたトナー層はさらに、多極永久
磁石３の一つの磁極（図中ではＳ極）位置に対向して配
設されたドクターブレード６により均一かつ薄い層（層
厚は約３０μｍ〜３００μｍ）になるように規制され、
感光ドラムｌとスリーブ２とで形成される現像領域に搬
送される。また、現像領域において、スリーブ２と感光
ドラム１面との間で交流バイアスを印加することにより
、スリーブ２上のトナー５を感光ドラムの方向に飛翔さ
せるようにしてもよい。

ここで、スリーブ表面に形成されている被膜１０につい
て説明する。

被膜ｉｏは、被膜形成高分子材料に導電性微粒子が含ま
れているものが使用される。

導電性微粒子としてはカーボン微粒子、またはカーボン
微粒子と結晶性グラファイト、または結晶性グラファイ
トが好ましい。

本発明に使用される結晶性グラファイトは、大別すると
天然黒鉛と人造黒鉛とに分けられる。人造黒鉛は、ピッ
チコークスをタールピッチ等により固めて１２００℃位
で一度焼成してから黒鉛化炉に入れ、２３００℃位の高
温で処理することにより、炭素の結晶が成長して黒鉛に
変化する。天然黒鉛は、永い間の天然の地熱と地下の高
圧によって完全に黒鉛化したものが地中より産出するも
のである。これらの黒鉛は、種々の優れた性質を有して
いることから工業的に広い用途をもっている。黒鉛は、
暗灰色ないし黒色の光沢のある非常に柔らかい滑性のあ
る結晶鉱物で、鉛筆等に利用されその低耐熱性、化学的
安定性があるため潤滑剤、耐火性、電気材料等に粉末や
固体や塗料の形で利用されている。結晶構造は六方晶と
その他に菱面晶系に属するものがあり、完全な層状構造
を有している。電気的特性に関しては、炭素と炭素の結
合の間に自由電子が存在し、電気の良導体となっている
。なお、本発明で使用する黒鉛は天然、人工のどちらで
もよい。

また、本発明に使用する黒鉛は、粒径的には０．５μｍ
　−”　１０μｍのものが好ましい。

被膜形成高分子材料は、例えば、スチレン系樹脂、ビニ
ル系樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリカーボネー
ト樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリアミド樹
脂、フッ素樹脂、繊維素系樹脂、アクリル系樹脂等の熱
可塑性樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アルキ
ッド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタ
ン樹脂、尿素樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂等
の熱硬化性樹脂あるいは光硬化性樹脂等を使用すること
ができる。中でもシリコーン樹脂、フッ素樹脂のような
離型性のあるもの、あるいはポリエーテルスルホン、ポ
リカーボネート、ポリフェニレンオキサイド、ポリアミ
ド、フェノール、ポリエステル、ポリウレタン、スチレ
ン系樹脂のような機械的性質に優れたものがより好まし
い。

導電性のアモルファスカーボンは、一般的には「炭化水
素または炭素を含む化合物を空気の供給が不十分な状態
で燃焼または熱分解させてできる結晶子の集合体」と定
義されている。特に電気伝導性に優れ、高分子材料に充
填して導電性を付与したり、添加量のコントロールであ
る程度任意の導電度を得ることができるため広く普及し
ている。なお、本発明で使用する導電性のアモルファス
カーボン粒子径は１０μｍ〜８０μｍのものが好ましく
、１５μｍ〜４０μｍのものがより好ましい。

次に、本発明に係る正帯電性現像剤について説明する。

本発明の正帯電性現像剤は、アミノ変性シリコーンオイ
ル又はアミノ変性シリコーン樹脂スで処理された微粉体
を含有するものであり、その形態としては、該微粉体が
現像剤表面に分散された形態が好ましい。

本発明に係る現像剤は、上記の如き構成を有することで
、繰り返しの現像操作を行っても現像剤が押しつけられ
、現像剤担持体の表面に傷がでたり、あるいは現像剤が
付着するのを防止し、本来のコートスリーブの性能を充
分活用させることが可能になった。即ち、本発明に係る
現像剤は、本発明に係る画像形成装置と極めて良くマツ
チングし、該画像形成装置を充分活用させつる現像剤で
あり、又、本発明に係る現像剤と画像形成装置とを用い
ることで良好な画像を提供しうる画像形成方法が確立さ
れたのである。

本発明者らは、その理由として現像剤表面に存在する微
粒子が現像剤と現像剤担持体との潤滑剤の役目を果すこ
とは知られているが、特に、微粒子をアミノ変性シリコ
ーンオイル又はアミノ変性シリコーンオイルで処理する
ことにより微粒子と現像剤担持体との接触の衝撃も軟ら
げるのではないかと推定している。

本発明に用いられる微粉体の粒径は０．００１〜２μの
範囲である事が好ましく、特に０．００５〜０．２μが
好ましい。

本発明に用いる微粉体の材質は無機化合物が好ましい。

例えば、ケイ酸、アルミナ、酸化チタン等、第３族、第
４族の金属酸化物が好ましい。特に、ケイ素ハロゲン化
合物の蒸気相酸化により生成されたい抄ゆる乾式シリカ
が好ましい。また、製造時、塩化アルミニウム、塩化チ
タン等地の金属ノ１０ゲン化合物と共に蒸気相酸化させ
、シリカと金属酸化物の複合微粉体としてもよい。

本発明において、微粉末の処理に用いるアミノ変性シリ
コーンオイルとしては、一般に、（Ｉ）式で表わされる
後続をもつシリコーンオイルが使用できる。

（ここで、Ｒｌ　＋　Ｒ６は水素、アルキル基、アリー
ル基又はアルコキシ基を表わし、Ｒ２はアルキレン基、
フェニレン基を表わし、Ｒ３は含窒素複素環をその構造
に有する化合物を表わし、Ｒ４＊　Ｒ５は水素、アルキ
ル基、アリール基を表わす。またＲ２はな（てもよい。

ただし上記のアルキル基、アリール基、アルキレン基、
フェニレン基はアミンを含有していても良いし、また帯
電性を損ねない範囲でハロゲン等の置換基を有していて
も良い。またｍは１以上の数であり、ｎ、　Ｉｔは０を
含む正の数である。ただしｎ＋１は１以上の正の数であ
る。）上記構造中量も好ましい構造は窒素原子を含む側
鎖中の窒素原子の数が１か２であるものである。

窒素を含有する不飽和複素環としては従来多（のちのが
知られており、下記のその一例を挙げる。

また窒素を含有する飽和複素環の一例を以下に挙げる。

ただし本発明は何ら上記化合物例に拘束されるものでは
ないが、好ましくは５員環または６員環の複素環を持つ
ものが良い。

又、誘導体としては、上記化合物群に炭化水素基、ハロ
基アミノ基の荷電制御性を妨げるものでなければビニル
基、メルカプト基、メタクリル基、グリシドキシ基、ウ
レイド基等、既知のものがすべて誘導でき、それらの誘
導体が使用できる。

また本発明で使用するシリコーンオイルの窒素原子当量
はｉｏ、ｏｏｏ以下のものが好ましく、３００〜２００
０が好ましい。ここでいう窒素原子当量とは、窒素原子
１個あたりの当量（ｇ／ｅｑｉｏ）で分子量を１分子あ
たりの窒素原子の数で割った値である。

これらは１種または２種以上の混合系で用いてもよい。

シリコーンオイル処理の方法としては公知技術が使用で
きる。例えば微粉体とアミノ変性シリコーンオイルとを
混合機を用い混合する、微粉体中にアミノ変性シリコー
ンオイルを噴霧器を用い噴霧する、或いは溶剤中にアミ
ノ変性シリコーンオイルを溶解させた後、微粉体を混合
する等が挙げられるが、これらに限定されるものではな
い。

本発明に用いられる微粉末処理用のアミノ変性シリコー
ンワニスを得るために用いられるシリコーンワニスとし
ては、例えばメチルシリコーンワニス、フェニルメチル
シリコーンワニス等を挙げることができ、特に、メチル
シリコーンワニスが好ましい。

メチルシリコーンワニスは、下記構造式で示されるＴ”
単位、Ｄ”単位、Ｍ″′′単位なるポリマーであり、か
つＴ”単位を多量に含む三次元ポリマーである。

［Ｍ３１単位］ ＣＨ３ また、メチルシリコーンワニスまたはフェニルメチルシ
リコーンワニスは、具体的には例えば下記構造式（１）
で示されるような化学構造を有する物質である。

構造式（１） ％式％ （Ｒ＃Ｉは、メチル基またはフェニル基を表す。）上記
シリコーンワニスにおいて、特にＴ”単位は、良好な熱
硬化性を付与し、また三次元網状構造とするために有効
な単位であり、斯かるＴ”単位を含むシリコーンワニス
により表面が処理された微粒子は、その表面に硬くて強
靭な皮膜を有するものとなり、そのため耐衝撃強度、耐
湿性、離型性の優れたものとなる。上記Ｔ”単位は、シ
リコーンワニス中に１０〜９０モル％、特に３０〜８０
モル％の割合で含まれることが好ましい。当該Ｔ”単位
の割合が過小のときには、軟質化するため粘着性が増加
し、耐湿性、耐久性、摩擦帯電性の安定性が低下する場
合があり、特に現像剤のクリーニング性が低下し、また
トナー飛散が生じ、その結果画像ムラ、カブリ等が発生
し、さらには定着器の耐久性が低下する場合がある。一
方当該Ｔ”単位の割合が過大のときには、無機微粒子の
表面に形成される被覆層が不均一となり、摩擦帯電性の
安定性、耐久性が低下する場合がある。

また、このようなシリコーンワニスは、分子鎖の末端も
しくは側鎖に水酸基を有しており、この水酸基の脱水縮
合によって硬化することとなる。この硬化反応を促進さ
せるために用いることができる硬化促進剤としては、例
えば亜鉛、鉛、コバルト、スズ等の脂肪酸塩；トリエタ
ノールアミン、ブチルアミン等のアミン類；などを挙げ
ることができる。このうち特にアミン類を好ましく用い
ることができる。

また、上記の如きシリコーンワニスをアミノ変性シリコ
ーンワニスとするためには、前記Ｔ”単位、Ｄ”単位、
Ｍ　”単位中に存在する一部のメチル基あるいはフェニ
ル基をアミノ基を有する基に置換すればよい。アミノ基
を有する基としては、例えば下記構造式で示されるもの
を挙げることができるが、これらに限定されるものでは
ない。

−Ｃ１２ＣＨ，−ＮＨ２ −ＣＨ２（ＣＨ２）２−ＮＨ２ −ＣＨ２（ＣＨ２）２−ＮＨ−（ＣＨ２）、−ＮＨ２べ
）−Ｎ　Ｈ２ べｐｃＨ２−ＮＨ２ アミノ変性シリコーンワニス処理の方法としては、オイ
ル処理と同じ公知技術が使用できる。

本発明のアミノ変性シリコーンオイル或いはアミノ変性
シリコーンワニス固形分の処理量は微粉体１００重量部
に対し３〜５０重量部、より好ましくは５〜４０重量部
が良い。処理量がそれより少ないと、微粉体の表面を充
分被覆できず、耐湿性が向上しない。処理量がそれより
多いと、微粉体の凝集体が生成し、トナーへの分散添加
が不充分となる。

上記、処理された処理微粉末は、現像剤１００重量部に
対し０．０５〜３重量部のとき効果を発揮し、特に好ま
しくは０．１〜２重量部添加した際に優れた安定性を有
する。０．０５重量部未満では、添加効果が認められず
、また３重量部を越えると、現像の問題が発生し好まし
くない。

本発明においてトナーの結着樹脂としては、例えば、ポ
リスチレン、ポリ−ｐ−クロルスチレン。

ポリビニルトルエンなどのスチレンおよびその置換体の
単重合体；スチレン−ｐ−クロルスチレン共重合体、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−メタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタア
クリル酸エチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸ブ
チル共重合体、スチレン−α−クロルメタアクリル酸メ
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−ブタジェン共重合体、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−インデン共重合体などのスチレン系共重合体；ス
チレン−ジメチルアミノエチルアクリレート共重合体、
スチレン−ジエチルアミノエチルアクリレート共重合体
、スチレン−ブチルアクリレート−ジエチルアミノエチ
ルメタクリレート共重合体等のスチレン系アミノアクリ
ル含有共重合体；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、シリコーン樹脂、ポリエステル。

エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ロジン。

変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、キシレン
樹脂、脂肪族また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、単独或いは混合して用いられる。

また、本発明に係る現像剤に添加し得る着色材料として
は、従来公知のカーボンブラック、銅フタロシアニン、
鉄黒などが使用できる。

本発明に係る現像剤は磁性体を含有してもよい。

含有される磁性微粒子としては、磁場の中に置かれて磁
化される物質が用いられ、鉄、コバルト。

ニッケルなどの強磁性金属の粉末もしくはマグネタイト
、γ−Ｆｅ２０３．フェライトなどの合金や化合物が使
用できる。

これらの磁性微粒子は窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積
が、好ましくは２〜２０　ｒｒ？／ｇ、特に２．５〜１
２ｒｒｒ／ｇ、さらにモース硬度が５〜７の磁性粉が好
ましい。この磁性粉の含有量は、トナー量に対して１０
〜７０重量％が良い。

また、本発明の現像剤には必要に応じて荷電制御剤を含
有しても良く、ニグロシン染料、４塩アンモニウム塩等
の正荷電制御剤が用いられる。

本発明の現像剤には、実質的な悪影響を与えない限りに
おいて、さらに他の添加剤例えばテフロン、ステアリン
酸亜鉛の如き滑剤、あるいは定着助剤（例えば低分子量
ポリエチレンなど）、あるいは導電性付与剤として酸化
スズの如き金属酸化物等を加えても良い。

本発明の現像剤の製造にあたっては、熱ロール。

ニーグー、エクストルーダー等の熱混練機によって構成
材料を良く混練した後、機械的な粉砕、分級によって得
る方法、あるいは結着樹脂溶液中に材料を分散した後、
噴霧乾燥することにより得る方法、あるいは、結着樹脂
を構成すべき単量体に所定材料を混合して乳化懸濁液と
した後に重合させて現像剤（トナー）を得る重合法トナ
ー製造法等、それぞれの方法が応用出来る。

以下に具体的実施例を述べるが、下記実施例により本発
明が限定されるものではない。なお各側における部数は
全て重量部である。

上記材料を均一混合した後、混練、粉砕、分級して、平
均粒径約１１μの正帯電性トナーを得た。

次にケイ酸（平均粒径；０．０１６μ、ＢＥＴ比表面積
１３０ｒｒｒ／ｇ）１００部に対して、処理剤としてア
ミン価７００のアミノ変性シリコーンオイル２０部を用
いて処理微粉末を得、前述のトナー１００部に対し、０
．７部外添して正帯電性現像剤を得た。

この現像剤と、市販の複写機ＦＣ−５（キャノン製）を
用い、さらに現像剤担持体の表面を導電性のグラファイ
ト粒子がフェノール樹脂にｌ＝１の割合で含有している
合成樹脂を被膜したもの（膜厚７μ）に変えたもの画出
し評価を行った。

この結果、常温常湿（２０℃、６０％Ｒｈ）、高温高湿
（３２゜５℃、９０％Ｒｈ）、低温低湿（１５℃、　　
１０％Ｒｈ）の環境下においても環境異存性のない、か
つスリーブメモリのない良好な画像を得ることが出来た
。

さらにトナーを補充しながら、５，０００枚の画出し評
価を行ったが、問題のない良好な画像を得ることが出来
た。又、現像剤担持体の表面にトナーの付着及びキズの
発生は見られなかった。

見上１」 実施例１のケイ酸微粉体をα−アルミナ（平均粒径０，
０２０μ、ＢＥＴ１００ｎｉ’／ｇ）とし、同様の処理
を行い処理微粉体を得て、他は実施例１と同様の現像剤
を得て、画出しを行った。

この結果、ａ、ｏｏｏ枚以降、実施例１に比べ若干の濃
度低下が見られたものの問題のないレベルであった。５
，０００枚画出し後の現像剤担持体表面上にトナーの付
着、及び傷の発生を見られなかった。

実」１鉱」 実施例１のケイ酸微粉体をアミン価７００のアミノ変性
シリコーンオイル４部で処理した処理微粉体を得て、他
は実施例１と同様の現像剤を得て、画出しを行った。

この結果、実施例１と同様に良好な画像が得られた。又
、５，０００枚の画出し後の現像剤担持体表面に微少な
傷が見られたが、画像の影響のない問題のないレベルで
あった。

以上の述べた様に本発明では、表面に導電性微粒子を含
有した膜を形成した現像剤担持体を有する現像装置を用
いた画像形成方法において、本発明に係る正帯電性現像
剤を用いることによって、該現像剤担持体表面のキズの
発生を防ぎ、寿命をより持続させることが出来、かつ環
境依存性のない良好な画像を提供することが出来る。

現像剤担持体（スリーブ） 多極永久磁石 現像剤収納室 ドクターブレード 被膜 る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）現像剤収納室内の現像剤と接触し、これを表面に
   担持して静電潜像担持体との間で形成される現像領域に
   搬送する現像剤担持体の表面に導電性微粒子を含有した
   膜が形成されている現像装置に使用される正帯電性現像
   剤であって、該現像剤がトナー及びアミノ変性シリコー
   ンオイル或いはアミノ変性シリコーンワニスで表面処理
   された微粉体を含有することを特徴とする正帯電性現像
   剤。
2. （２）現像剤収納室内の現像剤と接触し、これを表面に
   担持して静電潜像担持体との間で形成される現像領域に
   搬送する現像剤担持体の表面に導電性微粒子を含有した
   膜が形成されている現像装置を用いて静電潜像を現像す
   る画像形成方法において、トナー及びアミノ変性シリコ
   ーンオイル或いはアミノ変性シリコーンワニスで表面処
   理された微粉体を含有する現像剤で静電潜像を現像する
   ことを特徴とする画像形成方法。