JPH04338977A - 非磁性一成分現像方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は非磁性トナーを用いて静
電潜像を現像する接触型の非磁性一成分現像方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から行なわれている静電潜像とトナ
ーを用いて現像する方法には、トナー及びキャリアを主
体とする二成分現像剤を用いる二成分現像方法、あるい
は磁性トナーのみからなる一成分現像剤を用いる一成分
現像方法があり、各々の現像方法に関しては各種提案さ
れている。

【０００３】非磁性トナーとキャリアを用いる二成分系
の現像方法は一成分系と比較して次のような欠点がある
。 ■トナーとキャリアとの混合比をコントロールするため
のトナー濃度センサーが必要である。 ■現像剤の寿命が短い。 ■現像剤の攪拌機構など取扱いに注意が必要であり現像
機等の装置が大型となる。

【０００４】また磁性トナーを用いる一成分系の欠点と
しては以下の点が挙げられる。 ■帯電部材がスリーブあるいはブレードでありキャリア
に比べると帯電の安定性にかけ帯電能力も弱い。 ■磁気ブラシを均一に形成するための現像機の精度が必
要である。 ■転写性、定着性が非磁性トナーに比べ劣り、かつ感光
体の表面への損傷性が大きい。

【０００５】これらの問題点を総合的に考え、かつ、装
置の小型化等を合わせて考えると非磁性トナーを用いる
一成分現像方法が極めて有効であるとされ、近年、非磁
性一成分現像方法を用いた現像方式が注目され、いくつ
かは実用化されている。

【０００６】非磁性トナーを用いる一成分現像方法では
、現像剤を担持した現像ロールにトナー層を形成する過
程に於て、現像剤はトナー層を規制するためのブレード
あるいは現像ロール上にトナー層を形成するために設け
られたトナー供給ローラーのみによって摩擦帯電するた
めに充分な摩擦帯電が行われにくい。

【０００７】そのため、非磁性一成分現像方法では、通
常の文字画像をプリントしているかぎりではまったく問
題が無いが、黒ベタ部の多いプリントを行った場合黒ベ
タ部の濃度が低下してしまうという現象が起こることが
ある。これは、前記のトナーの摩擦帯電が充分に行われ
ないため、現像スリーブ上に充分な摩擦帯電性を有する
トナー層が形成されていないために起こるものと考えら
れる。

【０００８】充分な摩擦帯電性を有するトナー層を形成
するためには、ブレードあるいはトナー供給ローラーと
の摩擦のみで充分な帯電をすれば良いわけであるが、こ
れに必要ないわゆる現像剤の帯電の立ち上がり特性を良
好にすることが従来技術では困難であった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は非磁性トナー
を用いる非磁性一成分現像方法に於て、きわめて良好な
現像特性を得るために、帯電の立ち上がりが良好で、黒
ベタ画像の濃度低下がなく、かつ非磁性一成分接触方式
で生じ易い欠点である現像ロールへのトナーの融着、感
光体表面に対する損傷の少ない現像方法を提供するため
のものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者等は接触型の非
磁性一成分現像方法における従来技術の問題点を解決す
べく鋭意検討した結果、非磁性トナーの表面への後処理
剤に技術的工夫を加えることによって、良好な帯電性を
得ながら黒ベタ画像の濃度低下をなくし、現像ロールへ
のトナーの融着及び感光体への損傷の発生が少ない非磁
性一成分現像方法を得ることができることが分った。

【００１１】すなわち、本発明は、現像ロールに現像剤
を供給し、規制部材により現像剤の薄層を現像ロール上
に形成するとともに該現像剤に電荷を与え、静電潜像を
保持する感光体に接触させて静電潜像を現像し、ついで
用紙に転写を行う接触型の非磁性一成分現像方法におい
て、前記現像剤が結着剤樹脂と着色剤を主成分とした非
磁性トナーの表面に疎水性シリカと磁性粉が付着したも
のであって、かつ、該疎水性シリカはその一部が非磁性
トナー表面に固着した状態をなし、磁性粉は０．５〜３
．０μｍ　の粒子であることを特徴とする非磁性一成分
現像方法である。

【００１２】以下、本発明について詳細に説明する。第
１図は、本発明の接触型の非磁性一成分現像方法に使用
する現像装置の概略構成図である。図中、１は円筒状の
静電潜像保持体である感光体ドラム、２はホッパー、３
は現像剤、４はドクターブレードなどの規制部材、５は
トナー担持層を設けた現像ロール、６はトナー供給ロー
ル、７は攪拌機である。この現像装置において、感光体
ドラム１の表面には、電子写真法によって静電潜像が形
成される。ホッパー２内には現像剤３が収容されており
、現像剤は、規制部材４によって現像ロール５のトナー
担持層表面に一定の層厚になるように担持され、感光体
の表面に搬送される。その際現像剤は規制部材によって
摩擦帯電されるが、規制部材は、直流または交流電源に
接続され、トナー担持層と規制部材の間に電界が発生す
るようにしてもよい。現像ロール５のトナー担持層に担
持された現像剤は、現像ロール５の回転により搬送され
て、静電潜像を有する感光体ドラム１と接触し、静電潜
像の顕像化が行われる。

【００１３】トナー担持層は、弾性を有するロールの上
に形成されるが、ロールは、バイアス電圧が印加できる
ように導電性の材料よりなるか、または導電性層を有す
るのが好ましい。トナー担持層としては、適度の弾性を
備えた、肉薄樹脂層よりなり、例えば、含フッ素樹脂、
シリコン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート
樹脂など、膜形成性を有する樹脂が使用される。トナー
担持層の厚さは、１０〜２００μｍ　の範囲に形成され
る。また、ロールを構成する弾性材料としては、シリコ
ンゴム等の各種ゴム、スポンジゴム、ウレタンフォーム
等が使用され、これらには導電性粉末が含有されていて
もよい。また、表面には導電性塗料が塗布されたもので
あってもよい。

【００１４】本発明において使用する一成分現像剤を構
成する非磁性トナーは、結着剤樹脂と着色剤とを主成分
とするものである。

【００１５】結着剤樹脂としては、従来電子写真用乾式
トナーに使用されているもののほか、電荷制御性等の点
で使用できなかったものが全て使用できる。例えば、ポ
リスチレン、ポリエステル、エチレン−塩化ビニル共重
合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリアミド、ポ
リエチレン、マレイン酸樹脂、アクリル系樹脂、エポキ
シ樹脂、キシレン樹脂、クマロン樹脂、ケトン樹脂、石
油樹脂、フェノール樹脂等があげられる。

【００１６】また、着色剤としては、例えば、カーボン
ブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、チャ
ンネルブラック、ファーナルブルー、パーマネントブル
ー、ニグロシンブルー、フタロシアニンブルー、ローズ
ベンガル、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２、Ｃ．Ｉ．
ピグメントイエロー１２等があげられる。これら着色剤
は、結着剤樹脂１００重量部に対して１〜１０重量部の
範囲で適宜配合される。上記非磁性トナーには、所望に
より他の成分、例えば公知の電荷制御剤が含有されてい
てもよい。非磁性トナーは、約３０μｍ　よりも小さな
粒径を有するものが好ましく使用される。

【００１７】本発明において、上記非磁性トナーには、
疎水性シリカが配合されるが、その際、トナー粒子の表
面に疎水性シリカの一部を固着させ、一部を付着させた
状態で保持させる。本発明で称する固着とは、トナー粒
子と疎水性シリカが混合中に点接触し、混合時の圧縮力
、摩擦力及び衝撃力によって、該接触点で少なくともト
ナー粒子あるいは疎水性シリカの何れか一方がその融点
以上となる熱が瞬時に発生し、融着による固着現象のこ
とを示し、トナー粒子に疎水性シリカの一部が埋没した
状態をいう。一方、付着とはトナー粒子表面に疎水性シ
リカがまぶされている状態を示し、トナー粒子に疎水性
シリカが埋没していない状態をいう。

【００１８】非磁性トナーに疎水性シリカの一部を固着
させ、一部を付着させた状態で保持させるためには、疎
水性シリカを通常の使用量よりも多量、好ましくは非磁
性トナーに対し、０．６重量％以上添加し、疎水性シリ
カを２回以上に分けて混合することにより行われる。そ
の場合、非磁性トナーに固着させる疎水性シリカと付着
させる疎水性シリカの割合は、４０：６０〜９０：１０
の範囲にするのが好ましい。

【００１９】非磁性トナーに疎水性シリカの一部を固着
させ、一部を付着させるためには、通常の粉体用混合機
であるヘンシェルミキサー、スーパーミキサー等の混合
機のほかハイブリダイザー、オングミル等のいわゆる表
面改質機も用いて行うことができる。ヘンシェルミキサ
ー、スーパーミキサー等の粉体混合機を用いる場合には
、比較的長時間の処理時間が必要とされるが、いわゆる
表面改質機を用いる場合には、比較的短時間の処理で同
様の効果が得られ効率的である。例えば、まず、非磁性
トナーに疎水性シリカの所定量を配合し、トナー粒子表
面に疎水性シリカが結着剤樹脂の融点近傍での加熱によ
り固着するまで上記の混合機で混合処理をした後、さら
に疎水性シリカの残りの量を上記非磁性トナーに添加し
、温和な混合条件で短時間混合する。

【００２０】本発明において使用する疎水性シリカとし
ては、通常の親水性シリカ分子の末端シラノール基を有
機ケイ素ハロゲン化物やアルコール類と置換することに
より容易に得ることができる。この様な疎水性シリカ微
粉末は、市販品としても容易に入手することができる（
例えば、日本アエロジル社製アエロジルＲ−９７２、ヘ
キスト社製Ｈ２０００等）。

【００２１】次に本発明の他の特徴である磁性粉につい
て説明する。本発明においては非磁性トナーのトナー粒
子表面には前記の疎水性シリカとともに磁性粉を付着さ
せるものである。磁性粉をトナー粒子に付着させること
によって帯電の立ち上がり特性を良好にして黒ベタ部が
多い原稿での画像濃度の低下を防ぐものである。磁性粉
を非磁性トナーに付着させると帯電の立ち上がり特性が
なぜ良好になるのかについては、明確ではないが、おそ
らく磁性粉を付着させることによってトナー粒子表面が
不均一になるためと思われる。帯電の立ち上がり特性の
みに着目すれば、特に磁性粉の大きさを限定しなくても
ある程度の目的を達成することができるが、現像ロール
へのトナーの融着、感光体表面への損傷の発生を防止す
るためには非磁性トナーに添加する磁性粉の大きさは重
要な因子となる。すなわち、本発明に使用される磁性粉
の大きさは０．５〜３．０μｍ　でなければならない。 その理由は、０．５μｍ　未満であるとクリーニングブ
レードによる感光体表面の磁性粉のクリーニングがされ
にくくなるため損傷し易く、一方３．０μｍ　より大き
い場合には感光体と現像ロールとの接触、あるいは感光
体とクリーニングブレードとの接触の間で磁性粉が押し
つけられ、損傷し易い。

【００２２】磁性粉は０．５〜３．０μｍ　の粒子径を
もつ磁性粉をそのまま非磁性トナーの表面に付着させて
もよいし、一般的に市販されている磁性粉は一次粒子径
が０．２〜０．４μｍ　であって、複数の一次粒子によ
り５〜１０μｍ　の凝集体を形成しているため、ヘンシ
ェルミキサー等の混合機に該磁性粉と非磁性トナーとを
入れた後、混合機の攪拌羽根の回転数を調整しながら５
〜１０μｍ　の凝集体を分散させて０．５〜３．０μｍ
　の磁性粉を形成して非磁性トナーの表面に付着せしめ
てもよい。

【００２３】また、本発明に使用される磁性粉の形状は
磁性粉が非磁性トナーから離脱した場合に感光体を傷つ
けないため、立方状であることが好ましい。非磁性トナ
ーへの磁性粉の付着量は多すぎると感光体への傷の発生
が多くなり、少ないと帯電性の立ち上がりの向上に寄与
しないため、非磁性トナーに対して０．１〜０．８重量
％であることが好ましい。このような磁性粉としては、
鉄、コバルト、ニッケル、マンガン、亜鉛等の化合物で
あるマグネタイト、ヘマタイト、フェライト等であって
、具体的には戸田工業社製のＥＰＴ−５００やＥＰＴ−
１０００、あるいはチタン工業社製のＢＬ−２２０やＢ
Ｌ−２００等がある。

【００２４】本発明で疎水性シリカ（一部固着、一部付
着）と磁性粉を付着させるには、次のような方法で行う
ことができ、製造コストの点から（１）あるいは（２）
の方法で行うことが好ましい。

【００２５】（１）非磁性トナー、磁性粉及び疎水性シ
リカを混合機に入れて、トナー粒子の表面に磁性粉を付
着し、かつ疎水性シリカを固着させた後、再度疎水性シ
リカを入れて疎水性シリカを付着させる方法。（２）非
磁性トナーと疎水性シリカを混合機に入れて、トナー粒
子の表面に疎水性シリカを固着させた後、磁性粉と疎水
性シリカを入れて磁性粉と疎水性シリカを付着させる方
法。 （３）非磁性トナーと磁性粉を混合機に入れて、トナー
粒子の表面に磁性粉を付着した後、疎水性シリカを入れ
て固着処理を行い、再度疎水性シリカを混合機に入れて
疎水性シリカを付着させる方法。 （４）非磁性トナーと疎水性シリカを混合機に入れて、
トナー粒子の表面に疎水性シリカを固着させた後、磁性
粉を入れて付着処理を行い、再度疎水性シリカを混合機
に入れて疎水性シリカを付着させる方法。 （５）非磁性トナーと疎水性シリカを混合機に入れて、
トナー粒子の表面に疎水性シリカを固着させた後、再度
疎水性シリカを入れて付着処理を行い、次に磁性粉を混
合機に入れて磁性粉を付着させる方法。

【００２６】

【実施例】以下、実施例にしたがって本発明を説明する
がこれに限定されるものではない。なお、以下に記す部
とは重量部を示す。

【００２７】実施例１ 下記の配合で原料の混合、溶融混練、粉砕分級を行い、
平均粒子径が１２μｍの非磁性トナーを得た。 　　　　　　スチレンアクリル共重合体　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　９２部　　　　　　（
藤倉化成社製　　ＴＴＲ−５６３）　　　　　　ポリプ
ロピレンワックス　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　２部　　　　　　（三洋化成工業社
製　　ビスコール５５０Ｐ）　　　　　　クロム含金属
染料　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　１部　　　　　　（オリエント化学
工業社製　　ボントロンＳ−３４）　　　　　　カーボ
ンブラック　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　５部　　　　　　（三菱化成
工業社製　　ＭＡ−１００）上記の非磁性トナーに疎水
性シリカ（ヘキスト社製、商品名Ｈ２０００）を０．４
重量％とマグネタイト（戸田工業社製、商品名ＥＰＴ−
５００）を０．５重量％添加し、ヘンシェルミキサーで
冷却水を通しながら３０分間攪拌し、非磁性トナーの表
面に疎水性シリカの固着と磁性粉の付着を行った。さら
に、同じ疎水性シリカを０．２重量％添加し２分間攪拌
することによって、本発明に使用する現像剤を得た。該
現像剤の表面を電子顕微鏡で観察したところ、現像剤の
表面のマグネタイトは１．０〜２．０μｍ　の大きさに
凝集されていた。得られた現像剤を用いて、第１図の現
像機構を有する市販の非磁性一成分現像方式のプリンタ
ー（リコー社製　　ＬＰ１０６０−ＳＰ３）を用いて、
常温常湿（２０℃、６０％ＲＨ）、低温低湿（１０℃、
１５％ＲＨ）及び高温高湿（３０℃、８０％ＲＨ）の各
環境下においてプリントを行ったところ、１００００枚
をプリントしても初期画像と比較して変化がなく、黒ベ
タ部の均一性も良好であった。また、現像ロールへのト
ナーの融着、感光体ドラムへの損傷の発生も全くなく、
良好な結果であった。

【００２８】比較例１ 実施例１の非磁性トナーに実施例１と同じ疎水性シリカ
のみを０．６重量％添加し、ヘンシェルミキサーにて２
分間攪拌して比較用の現像剤を得た。実施例１と同様に
市販のプリンター（リコー社製　　ＬＰ１０６０−ＳＰ
３）を用いて、各環境条件においてプリントを行った。 その結果、各環境下において黒ベタ画像で現像ロールの
２周期以降と思われる部分について濃度が低下し、均一
な画像が得られなかった。また、低温低湿においては画
像濃度の低下が顕著にあらわれた。

【００２９】比較例２ 実施例１の非磁性トナーに実施例１と同じ疎水性シリカ
を０．４重量％添加し、ヘンシェルミキサーで冷却水を
通しながら、３０分間攪拌し、疎水性シリカを固着させ
た。さらに、同じ疎水性シリカを０．２重量％添加し、
２分間攪拌することによって比較用の現像剤を得た。実
施例１と同様に市販のプリンター（リコー社製　　ＬＰ
１０６０−ＳＰ３）を用いて、各環境条件においてプリ
ントを行った。その結果、各環境下において黒ベタ画像
で現像ロールの２周期以降と思われる部分について濃度
が低下し、均一な画像が得られなかった。以上の結果を
まとめると表１のようになる。なお、表中の画像濃度は
マクベス反射濃度計で測定し、カブリはハンター白色度
計で測定した。また、黒ベタ均一性は黒ベタ画像を目視
により評価し、黒ベタ画像が均一なものを○、黒ベタ画
像にムラがあるものを×とした。

【００３０】

【表１】 次に前記の実施例１、比較例１及び比較例２の現像剤に
ついて、摩擦帯電の立ち上がり特性を評価した。測定法
は以下の通りである。 ■ノンコート鉄粉キャリア１００部と現像剤１０部をビ
ーカーに入れる。 ■ビーカー中の試料をマグネットスターラーで攪拌し、
マグネチックスターラーの回転数ごとに摩擦帯電量を測
定する。 なお、この際摩擦帯電量の測定はマグネットブローオフ
法を用いた。マグネットブローオフ法は、磁力の差によ
って現像剤とキャリアを分離してキャリアに残った電荷
を測定するものである。測定結果を表２に示し、その結
果のグラフを図２に示す。表２及び図２から明らかなよ
うに実施例１の現像剤は、少ない回転数で摩擦帯電量が
飽和値に達し、且つ高い値を示していることがわかる。

【００３１】

【表２】

【００３２】

【発明の効果】本発明は以上のように、疎水性シリカの
一部を非磁性トナーの表面に固着させ、一部を付着させ
、さらに磁性粉の大きさが０．５〜３．０μｍになるよ
うに付着させたものであるから、現像剤の帯電の立ち上
がりが早く、かつ現像ロールへのトナーの融着や感光体
ドラムの損傷の発生を防止することができる。したがっ
て、本発明によれば、黒ベタ画像の濃度低下がなく均一
な画像のプリントを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施するための一成分現像装置の概
略断面図である。１…感光体ドラム、２…ホッパー、３
…現像剤、４…規制部材、５…現像ロール、６…トナー
供給ロール、７…攪拌機。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　現像ロールに現像剤を供給し、規制部
   材により現像剤の薄層を現像ロール上に形成するととも
   に該現像剤に電荷を与え、静電潜像を保持する感光体に
   接触させて静電潜像を現像し、ついで用紙に転写を行う
   接触型の非磁性一成分現像方法において、前記現像剤が
   結着剤樹脂と着色剤を主成分とした非磁性トナーの表面
   に疎水性シリカと磁性粉が付着したものであって、かつ
   、該疎水性シリカはその一部が非磁性トナー表面に固着
   した状態をなし、磁性粉は０．５〜３．０μｍ　の粒子
   であることを特徴とする非磁性一成分現像方法。
2. 【請求項２】　　疎水性シリカの付着量が非磁性トナー
   に対し、０．６重量％以上であることを特徴とする請求
   項１記載の非磁性一成分現像方法。
3. 【請求項３】　　磁性粉の形状が立方状であり、付着量
   が非磁性トナーに対し０．１〜０．８重量％であること
   を特徴とする請求項１記載の非磁性一成分現像方法。