JPH0444051A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真法、静電記録法、静電写真法等に適
用される画像形成方法に関し、詳しくは薄層の磁性トナ
ーにより静電荷像を現像する工程を含む画像形成方法に
関する。

〔従来の技術〕

電子写真法の一例においては、光導電性感光体からなる
像担持体上に、帯電、露光により静電荷像が形成され、
この静電荷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、次いてこのトナー像が転写材に転
写され、定着されて可視画像が形成される。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、ブレー
ド等のクリーニンク手段によりクリーニングされる。

このような電子写真法に適用されるトナーとしては、従
来、磁性トナーからなる一成分現像剤と、トナーとキャ
リアとからなる二成分現像剤とが知られている。

磁性トナーからなる一成分現像剤においては、キャリア
が存在しないために、磁性トナー自身の摩擦帯電性が画
像の良否に大きな影響を与える。

すなわち、磁性トナーは、主として現像剤担持体や磁性
トナーの層厚を規制する部材等との摩擦によって帯電す
るので、磁性トナー自身が優れた摩擦帯電性を有するこ
とが必要である。

しかるに、磁性トナーの摩擦帯電性に関する技術として
は、従来、少なくともバインダー樹脂と磁性粉とからな
る核粒子に、第一の添加剤としての樹脂微粒子と、第二
の添加剤としての無機微粒子とを添加混合して磁性トナ
ーを構成する技術が提案されている（特開平１−１１２
２５５号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記特開平１−１１２２５５号公報の磁性トナ
ーでは、第一の添加剤である樹脂微粒子の研磨力が十分
でないために、感光体の表面に付着した第二の添加剤で
ある無機微粒子をブレード等のクリーニング手段により
十分にクリーニングするためには、ブレード等を大きな
押圧力で感光体の表面に押圧することが必要であった。

このように感光体の表面に対するブレード等の押圧力を
大きくすると、ブレード等は通常ウレタンコム等の弾性
体により構成されるため、その変形等が生じやすく、そ
の結果ブレード等の耐久性が著しく低下する問題があっ
た。

本発明は以上の事情に基づいてなされたものであって、
その目的は、薄層の磁性トナー層により静電荷像を現像
する工程を含む画像形成方法において、ブレード等のク
リーニング手段の耐久性を低下させることなく磁性トナ
ーを良好にクリーニングすることができる画像形成方法
を提供することにある。

〔課題を解決するだめの手段〕

以上の目的を達成するため、本発明者らが鋭意研究を重
ねた結果、磁性トナーの構成成分として、樹脂微粒子と
無機微粒子のほかに第三の添加剤として特に第■Ａ族の
酸化物粒子を併用することにより、磁性トナーの摩擦帯
電性に悪影響を与えることなく磁性トナーの感光体の表
面に対する研磨力を高くすることができ、ブレード等の
押圧力を高くすることなく磁性トナーを良好にクリーニ
ンりすることができることを見出して、本発明を完成す
るに至ったものである。

そこで、本発明の画像形成方法においては、現像剤担持
体の表面に薄層の磁性トナー層を形成し、この磁性トナ
ー層を現像領域に供給し、この現像領域において感光体
上の静電荷像を磁性トナーにより現像する工程を含む画
像形成方法において、前記磁性トナーとして、少なくと
もバインダー樹脂と磁性粉とからなる核粒子と、−次粒
子径が５〜２０ｎｍの疎水性シリカ微粒子と、平均粒子
径が０．１〜３μｍの樹脂微粒子と、平均粒子径が０．
０１〜２μｍの第ＩＶＡ族の酸化物粒子とを含有してな
る磁性トナーを用いることを特徴とする。

〔作用〕

本発明では、磁性トナーの構成成分として、樹脂微粒子
および疎水性ンリカ微粒子のみならず、第三の添加剤と
して、特に第ＴＶＡ族の酸化物粒子を必須の構成成分と
して用いることにより、磁性トナーの摩擦帯電性に悪影
響を与えずに磁性トナーのクリーニング性を高めること
ができたものである。

詳しく説明すると、薄層の磁性トナー層により現像を行
うプロセスにおいて良好な現像を達成するた約には、特
に磁性トナーの摩擦帯電性が重要な要素となる。すなわ
ち、磁性トナーを用いる一成分現像剤においては、キマ
リアが存在しないために、磁性トナーは現像剤担持体等
との摩擦帯電により所定の帯電がなされるが、磁性トナ
ーの摩擦帯電性は使用した添加剤によって大きく変動す
ることがある。磁性トナーの摩擦帯電性が添加剤によっ
て大きな影響を受けるときには、現像領域に供給する磁
性トナー層が特に薄層であるために、現像に実際に寄与
する磁性トナーの割合が減少して画像濃度が低下したり
、あるいはカブリが発生しやすい問題が生ずる。

しかるに本発明においては、特に第ｒＶＡ族の酸化物粒
子を第三の添加剤として用いるため、この第ＩＶＡ族の
酸化物粒子は、化学的な安定性が高く、しかも両性物質
であるため、当該酸化物粒子自身の摩擦帯電性はきわめ
て低く、従って、この酸化物粒子を核粒子に添加したと
きにも磁性トナーとしての摩擦帯電性が実質的に変動す
るおそれがない。

その結果、第ＴＶＡ族の酸化物粒子の高い研磨力が遺憾
無く発揮されて、樹脂微粒子による研磨力の不足が十分
に補償され、従って、ブレード等のクリーニング手段の
感光体に対する押圧力をあまり高くせずに十分なりリー
ニングを達成することが可能となる。

〔発明の具体的構成〕

以下、本発明の構成を具体的に説明する。

本発明に用いる磁性トナーは、少なくともバインダー樹
脂と磁性粉とからなる核粒子と、−次粒子径が５〜２Ｑ
ｎｍの疎水性シリカ微粒子（第一の添加剤）と、平均粒
子径が０１〜３μｍの樹脂微粒子（第二の添加剤）と、
平均粒子径が０．０１〜２μｍの第ＩＶＡ族の酸化物粒
子（第三の添加剤）とからなる。

第三の添加剤である第■Δ族の酸化物粒子は、その平均
粒子径が０．０１〜２μｍの範囲にあることが必要であ
る。平均粒子径がこの範囲にあれば、適正な研磨力が発
揮される。しかし、平均粒子径が大きすぎるときは研磨
力が過多となり感光体に傷がつき異常な画像が発生する
。一方、平均粒子径が小さすぎるときは研磨効果が発揮
されない。

ここて、第ｒＶＡ族の酸化物粒子の平均粒子径は、電子
顕微鏡により観察して得られたものである。

この第ＴＶＡ族の酸化物粒子の使用量は、磁性）・ナー
の全体の０．０５〜２０重量％の範囲が好ましい。

斯かる範囲にあれば、適正な研磨力が発揮され、クリー
ニング性をさらに高給ることができる。なお、この使用
量が少なすぎるときは十分な研磨力が発揮されないた釣
りリーニンク性を高めることが困難となる。一方、この
使用量が多すぎるときは第ｒＶＡ族の酸化物粒子が核粒
子から遊離して現像剤担持体等に付着して薄層の磁性ト
ナー層の搬送性が悪化する場合がある。

第ｒＶＡ族の酸化物粒子の構成材料としては、例えばＴ
ｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｈ［０２等を用いることができる。

これらの第ｒＶＡ族の酸化物粒子は、その表面が特に疎
水化処理されたものであってもよい。

第一の添加剤である疎水性シリカ微粒子は、その−次粒
子径が５〜２０ｎｍの範囲にあることが必要である。−
次粒子径がこの範囲にあれば、感光体の表面の損傷を伴
わずに磁性トナーの流動性を十分に高めることができる
。しかし、−次粒子径が大きすぎるときは感光体の表面
が過度に研磨されて損傷が発生し、この損傷部に磁性ト
ナーが埋め込まれてクリーニングされないようになり、
次の画像の形成において画像に黒ポチが発生する。

一方、−次粒子径が小さすぎるときは十分な流動性が発
揮されない。

ここで、疎水性ンリカ微粒子の一次粒子径は、電子顕微
鏡により観察して得られたものである。

この疎水性シリカ微粒子の使用量は、磁性トナーの全体
の０．０１〜１．０重量％の範囲が好ましい。

斯かる範囲にあれば、疎水性ンリカ微粒子の核粒子から
の離脱を生ぜずに磁性トナーの流動性を十分に高めるこ
とができる。なお、この使用量が少なすぎるときは十分
な流動性が発揮されないため、薄層の磁性トナー層によ
る現像において現像性が低下し、結果として画像濃度が
低下しやすい。

方、この使用量が多すぎるときは疎水性シリカ微粒子が
核粒子から遊離して現像剤担持体等に付着し、薄層の磁
性トナー層の搬送性が悪化する場合がある。

第一の添加剤である疎水性シリカ微粒子は、シリカ微粒
子の表面に存在する○Ｈ基等の親水基を疎水化処理剤に
よって疎水基に変化させたものであり、疎水化処理剤と
してはジクロロジメチルシラン、オクチルンラン等を用
いろことができる。

第一の添加剤である疎水性ンリカ微粒子の市販品として
は、アエロンル社製のＲ−９７２、Ｒ−９７４、Ｒ−８
１２、Ｒ−８０５等がある。

第二の添加剤である樹脂微粒子は、その正均粒子径が０
１〜３μｍの範囲にあることが必要である。平均粒子径
がこの範囲にあれば、磁性１・すのクリーニング性を十
分に高めることができる。

しかし、平均粒子径が大きすぎるときはクリーニング性
が却って悪化しやすい。一方、平均粒子径が小さすぎる
ときは十分なりリーニング性が発揮されない。

ここで、樹脂微粒子の平均粒子径は、ＳＹＭＰＡＴＥＣ
社製のレーザー回折式粒度分布測定装置ｒＨＥＬＯ３−
ｃＯＭＰＥＴＩＴＩＯＮ／３Ｊにより測定される体積基
準の平均粒径である。

第二の添加剤である樹脂微粒子の使用量は、磁性トナー
の全体の０．０５〜２．０重量％の範囲が好ましい。斯
かる範囲にあれば、磁性トナーのクリーニング性を十分
に高めることができる。なお、この使用量が少なすぎる
ときは十分なりリーニング性が発揮されないため、画像
汚れが発生しやすい。

一方、この使用量が多すぎるときは樹脂微粒子が核粒子
から遊離して現像剤担持体等に付着し、薄層の磁性トナ
ー層の搬送性が悪化する場合がある。

第二の添加剤である樹脂微粒子を構成する樹脂としては
、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリフッ
化ビニリデン、ポリエチレン等のビニル系重合体、ポリ
エステル、ポリウレタン、ベンゾグアナミン等の縮合系
重合体等を用いることがてきる。

磁性トナーのメインの粒子である核粒子は、少なくとも
バインダー樹脂と磁性粉とからなる。また、必要に応じ
て荷電制御剤、定着性改良剤等の内部添加剤が含有され
ていてもよい。

核粒子を構成するバインダー樹脂としては、特に限定さ
れず、トナーのバインダー樹脂として従来から用いられ
ている樹脂を用いることができる。

具体的には、スチレン樹脂、アクリル樹脂、スチレン・
アクリル共重合体樹脂、ポリエステル樹脂、エポキ／樹
脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、セルロース樹
脂、ポリエーテル樹脂等を挙げることができる。

核粒子を構成する磁性粉としては、各種のフェライト、
マクネタイト、ヘマタイト等の鉄、亜鉛、コバルト、ニ
ッケル、マンガン等の合金もしくは化合物等を用いるこ
とができる。磁性粉の平均粒径は１μｍ以下が好ましく
、特に０．５μｍ以下が好ましい。また磁性粉の配合量
は、核粒子全体の２０〜７０重量％の範囲が好ましい。

荷電制御剤としては、例えばニグロンン系染料、含金属
錯体染料等を用いることができる。

定着性改良剤としては、例えば低分子量ポリプロピレン
、ポリエチレン等のポリオレフィン等を用いることがで
きる。

核粒子を製造する方法としては、粉砕造粒法、重合造粒
法等を適用することができる。

粉砕造粒法は、バインダー樹脂と、磁性粉と、必要に応
じて用いられるその他のトナー成分とを混合し、溶融混
練し、粉砕し、分級して、所定の平均粒径（１〜３０μ
ｍ程度）の核粒子を製造する方法である。

重合造粒法は、バインダー樹脂を構成するモノマー中に
、磁性粉、必要に応じで用いられるその他のトナー成分
を存在させて、懸濁重合法、乳化重合法等により重合反
応を行って、所定の平均粒径（１〜３０μｍ程度）の核
粒子を製造する方法である。

本発明に用いる磁性トナーは、通常は、核粒子に、第一
の添加剤である疎水性シリカ微粒子と、第二の添加剤で
ある樹脂微粒子と、第三の添加剤である第ｒＶＡ族の酸
化物粒子とを添加混合して、これら３種の外添剤を核粒
子の表面に静電的に付着させて構成される。

本発明の画像形成方法においては、以上のようにして得
られる磁性トナーを用いて、現像剤担持体の表面に薄層
の磁性トナー層を形成し、この磁性トナー層を現像領域
に供給し、この現像領域において像担持体上の静電荷像
を磁性トナーにより現像する工程を経由して、画像を形
成する。

ここで、磁性トナー層が薄層であるとは、現像剤担持体
上に担持されて現像領域に供給される磁性トナー層の厚
さが１５０μｍ以下である状態をいう。このような薄層
の磁性トナー層においては、その厚さ方向に並ぶ磁性ト
ナー粒子は概ね１５個以下となる。

薄層の磁性トナー層を形成する手段としては、現像剤担
持体の表面に例えば１００μｍ以下の間隙を介してブレ
ードのエンジを対向配置する手段、現像剤担持体の表面
にウレタンコム、ステンレス等からなる弾性板の一面を
圧接配置する手段、現像剤担持体の表面にステンレス等
からなる棒状体を対向配置する手段等を採用することが
できる。

第１図は、本発明の画像形成方法に使用することができ
る半導体レーザープリンターの現像部の概略を示し、１
は有機感光体く像担持体）、２は現像スリーブ（現像剤
担持体）、３は円柱棒状の薄層形成部材、４はトナーア
ジテーク−１５はトナーホンパー、６はトナーカートリ
ノンである。

薄層形成部材３は、例えばステンレス等の弾性体からな
り、現像スリーブ３にわずかな間隙を介して対向配置さ
れている。

この装置においては、トナーホッパー５に存在する磁性
トナーがトナーアジテータ−４により撹拌され、現像ス
リーブ２へ搬送される。現像スリーブ２の表面に磁気力
により担持された磁性トナは、薄層形成部材３によって
厚さが規制されて薄層の磁性トナー層が形成され、現像
スリーブ２および／または薄層形成部材３等とによって
摩擦帯電される。この磁性トナー層が、有機感光体１と
現像スリーブ２とが対向する現像領域に供給されて現像
が行われる。

現像領域において有機感光体１と現像スリーブ２との間
隙の最小値すなわち現像ギャップＤｓｄは５０〜３００
　μｍ程度であり、薄層形成部材３によって厚さが規制
された磁性トナー層の厚さは１５０μｍ以下である。

現像スリーブ２には、ＤＣ成分とＡＣ成分からなる現像
バイアスを印加することが好ましい。

また、本発明の画像形成方法において、クリーング手段
としては、特にクリーニングブレードを感光体の表面に
圧接配置する手段を好ましく採用することができる。

クリーニングブレードの構成材料としては、ウレタンゴ
ム等の弾性体を好ましく用いることができる。

クリーニングブレードの感光体の表面に対する押圧力（
線圧）は、１０〜３５ｇ／ｃｍの範囲にあることが好ま
しい。この押圧力が犬きずぎるとりＩＪ−ニングプレー
トの耐久性が低下しやすい。またりリーニングブレード
の押圧力が小さすぎると磁性トナーのクリーニングを十
分に達成することが困難となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を比較例と共に説明するが、本発
明の実施の態様はこれらに限定されるものではない。な
お、以下において「部」は「重量部」を表す。

く核粒子１〉 スチレン・アクリル共重合体樹脂　　　６５部磁性粉　
　　　　　　　　　　　　　　３５部（ＥＰＴ−１００
０２戸田工業社製） 荷電制御剤　　　　　　　　　　　　　　１部（ボント
ロンＥ−８２，オリエント化学工業社製）ポリプロピレ
ン　　　　　　　　　　　　３部（ビスコール６６０Ｐ
、　　三洋化成工業社製）以上の材料を混合し、練肉混
合、粉砕、分級を行い、体積平均粒径が１１μｍの核粒
子１を得た。

〈核粒子２〉 ポリエステル樹脂　　　　　　　　　　６５部磁性粉　
　　　　　　　　　　　　　　３５部（Ｅ　Ｐ　Ｔ　−
１０００，戸田工業社製）荷電制御剤　　　　　　　　
　　　　　　１部（ボントロン５−３４．　　オリエン
ト化学工業社製）ポリプロピレン　　　　　　　　　　
　　３部（ビスコール６６０Ｐ、　　三洋化成工業社製
）以上の材料を、核粒子１と同様に処理して核粒子２を
得た。

〈核粒子３〉 スチレン・アクリル共重合体樹脂　　　６５部磁性粉　
　　　　　　　　　　　　　　３５部（マピコブラック
Ｂ　Ｌ−１００，チタン工業社製）荷電制御剤　　　　
　　　　　　　　　　１部（スピロンブラックＴＲＨ，
作土ケ谷化学工業社製） ポリプロピレン　　　　　　　　　　　　３部（ビスコ
ール５５０Ｐ、　　三洋化成工業社製）以上の材料を、
核粒子１と同様に処理して核粒子３を得た。

〈核粒子４〉 ポリエステル樹脂　　　　　　　　　　６５部磁性粉　
　　　　　　　　　　　　　　３５部（ＭＡＴ−３０５
ＨＤ、　戸田工業社製）荷電制御剤　　　　　　　　　
　　　　　１部（ボントロンＳ　−３４，オリエント化
学工業社製）ポリプロピレン　　　　　　　　　　　　
３部（ビスコール６６０Ｐ、　　三洋化成工業社製）以
上の材料を、核粒子１と同様に処理して核粒子４を得た
。

〈磁性トナーの製造〉 後記第１表に示す処方に従って、核粒子に外添剤を添加
し、これらをタービュラーミキサーにより混合して、本
発明用の磁性トナー１〜９および比較用の磁性トナー１
０〜１２を製造した。

〈画像形成テスト〉 本発明用の磁性トナー１〜９および比較用の磁性トナー
１０〜１２をそれぞれ用いて、半導体レーザープリンタ
ーｒ　Ｌ　Ｐ　−３０１５Ｊ　　（コニカ側製）を使用
して、現像スリーブ（現像剤担持体）の表面に薄層の磁
性トナー層を形成し、この磁性トナー層を現像領域に供
給し、この現像領域において有機感光体（像担持体）上
の静電荷像を磁性トナーにより現像する工程を経由して
、温度１０℃、相対湿度２０％の低温低湿の環境条件下
において画像を形成するテストを行い、クリーニング性
、画像濃度について評価した。結果は後記第２表に示す
。

なお、ｒ　Ｌ　Ｐ−３０１５Ｊの現像部は、第１図と同
様の構造であって、薄層形成部材はステンレスからなる
円柱棒状であり、この薄層形成部材によって磁性トナー
層の厚さは約１５０μｍ程度に規制される。そして、現
像領域における現像ギヤングＤｓｄは１００μｍである
。

また、このプリンターは、反転現像方式を採用した構造
であり、現像スリーブには、ＤＣ成分が３００　Ｖ、　
ＡＣ成分が−４００〜−２００Ｖｐ−ｐの現像バイアス
が印加されている。そして、有機感光体の表面電位は、
未露光部が一５８０ｖ、露光部が８０Ｖである。

そして、このプリンターのクリーニング部には、ウレタ
ンコムからなるクリーニングブレードが有機感光体の表
面に圧接配置されている。

なお、クリーニング性は、クリーニングブレードの有機
感光体に対する押圧力（線圧）を変更しながら画像の形
成を行い、十分なりリーニングが達成されるときの最小
の押圧力を測定して評価した。

また、画像濃度は、反射濃度を測定して評価した。

第２表 以上のテストの結果、本発明用の磁性トナー１〜９を用
いた場合には、クリーニングブレードの押圧力を小さく
した状態で十分なりリーニングを達成することができ、
しかも画像濃度の十分に高い画像が得られることが明ら
かである。なお、現像領域に供給された磁性トナー層が
薄層であるにもかかわらず画像濃度が十分に高くなるの
は、第三の添加剤として第ＩＶＡ族の酸化物粒子を添加
したことによる磁性トナーの摩擦帯電性が実質上影響を
受けないからである。

これに対して、比較用の磁性トナー１０を用いた場合は
、第二の添加剤である樹脂微粒子が存在しないため、ク
リーニングブレードの押圧力を高くしなければ十分なり
リーニングを達成することができず、クリーニングブレ
ードの耐久性が低下することが明らかである。

比較用の磁性トナー１１を用いた場合は、第三の添加剤
が第ＩＶＡ族の酸化物粒子ではなくてＣｕＯであるため
、画像濃度の高い画像が得られないことが明らかである
。これはＣｕＯを添加したことによって磁性トナーの摩
擦帯電性が悪化したがらである。

比較用の磁性トナー１２を用いた場合は、第三の添加剤
である第ｒＶＡ族の酸化物粒子が存在しないため、クリ
ーニングブレードの押圧力を高くしなければ十分なりリ
ーニングを達成することができず、クリーニングブレー
ドの耐久性が低下することが明らかである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明においては、磁性トナーの
構成成分として、樹脂微粒子および疎水性シリカ微粒子
のみならず、第三の添加剤として、特に第ＩＶＡ族の酸
化物粒子を必須の構成成分として用いたので、磁性トナ
ーの摩擦帯電性に悪影響を与えずに磁性トナーのクリー
ニング性を十分に高めることができ、従って、薄層の磁
性トナー層によってクリーニング不良を伴わずに高濃度
の画像を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像形成方法に使用することができる
プリンターの現像部の概略を示す説明図である。 １・・・有機感光体　　　　２・・・現像スリーブ３・
・・薄層形成部材　　　４・・・トナーアジテータ−５
・・トナーホッパー ６・・・トナーカートリッシ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 現像剤担持体の表面に薄層の磁性トナー層を形成し、こ
   の磁性トナー層を現像領域に供給し、この現像領域にお
   いて像担持体上の静電荷像を磁性トナーにより現像する
   工程を含む画像形成方法において、 前記磁性トナーとして、 少なくともバインダー樹脂と磁性粉とからなる核粒子と
   、 一次粒子径が５〜２０ｎｍの疎水性シリカ微粒子と、 平均粒子径が０．１〜３μｍの樹脂微粒子と、平均粒子
   径が０．０１〜２μｍの第IVＡ族の酸化物粒子と を含有してなる磁性トナーを用いることを特徴とする画
   像形成方法。