JPH05165253A - 非磁性一成分現像方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子写真複写機、電子写真プリンタなどに用
いられる非磁性一成分現像方法に関し、長時間連続印刷
を行っても印字品位が高く、画像変化を起こさない非磁
性一成分現像方法を提供することを目的とする。 【構成】 潜像担持体に対して現像剤担持体によって搬
送される現像剤を層厚規制部材により摩擦帯電するとと
もに層厚を規制して現像を行う非磁性一成分現像方法に
おいて、前記現像剤として、乳化重合粒子凝集法により
得られ、そのワーデルの球形化度が０．９０〜０．８５
であるトナーを用いるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機、電子
写真プリンタなどに用いられる非磁性一成分現像方法に
関する。電子写真法としては米国特許第２２９７６９１
号などに記載された方式が周知であるが、これは、一般
には光導電性絶縁体（感光体ドラムなど）を利用し、コ
ロナ放電などにより光導電性絶縁体上に一様な静電荷を
与え、様々な手段により光導電性絶縁体上に光像を照射
することによって静電潜像を形成し、次いで、潜像をト
ナーと呼ばれる微粉末を用いて現像可視化し、必要に応
じて紙等にトナー画像を転写した後、加圧、加熱、溶剤
蒸気、光等によりトナー画像を溶融させて紙等に定着さ
せ、印刷物を得るものである。これらの静電潜像を現像
するトナーとしては、従来より天然または合成高分子物
質よりなるバインダ樹脂中に染料、カーボンブラックな
どの着色剤等を分散させたものを１〜３０μｍ程度に微
粉砕した粒子が用いられていた。

【０００２】かかるトナーは通常、トナー単体もしくは
鉄粉、ガラスビーズなどの担体物質（キャリア）と混合
され、静電潜像の現像に用いられる。トナー単体で現像
に供せられた場合（非磁性一成分現像方法）、トナーは
層厚規制ブレードや現像器内の各部材と摩擦帯電された
後現像ローラによって運搬され、光導電性絶縁体上の潜
像部分と接触させることによって可視像を形成する。

【０００３】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】しか
しながら、このような従来の非磁性一成分現像法にあっ
ては、層厚規制装置を用いて現像剤担持体に付着させる
トナー量を規制しており、トナーとしてはスチレン−ア
クリル等の樹脂に着色剤などを分散させ、粉砕したトナ
ーを用いていた。粉砕法によって製造したトナーは形状
が不定形となり、トナーの形状は鋭角部が多いものとな
る。

【０００４】非磁性一成分現像法は、層厚規制ブレード
との強力な摩擦によって瞬時に帯電させるため、トナー
にかかる圧力は非常に大きくなる。このストレスによっ
てトナーは鋭角部分から破砕され、生じた微粉が層厚規
制ブレードをすり抜けやすくなり摩擦帯電効率が低下
し、トナー帯電量が低下することから印字濃度が低下し
たり、無帯電トナーが増加することでかぶりが増え印字
品位が劣化することが大きな問題となっていた。

【０００５】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、トナーの形状の鋭角部分をな
くし、帯電量の低下、印字濃度の低下を防止すること
で、長時間連続印刷を行っても印字品位が高く、画像変
化を起こさない非磁性一成分現像方法を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】非磁性一成分現像方法に
おいては、（１）層厚規制ブレードのストレスによりト
ナー破砕が生じないこと、（２）クリーニングブレード
でブレードをすりぬけることなく確実にクリーニングさ
れなければならないこと、以上のような特性が求められ
ている。

【０００７】上記の特性を満足する方法として（１）層
厚規制ブレードのストレスによるトナー破砕を防止する
ためには、トナーの形状に鋭角部分がないこと、（２）
クリーニングブレードのすりぬけを防止するためには、
トナーが適当な異形化度を有していることなどが考えら
れる。そこで、本発明者らは、これらの特性を満たすた
めに、非磁性一成分現像方法において、（１）乳化重合
法により得られた微小粒子を凝集し、微粒子界面を融着
させ一つのトナーとなる乳化重合粒子凝集法で作成した
トナーを用いる、（２）微粒子界面を融着させる（以
後、熟成という）時間を制御し、トナー形状をワーデル
の球形化度０．９０〜０．８５の範囲にする。以上のこ
とにより、トナー形状に鋭角部を無くし、さらに適当な
不定形化度を付与することにより層厚規制ブレードのス
トレスで破砕を起こすことなく、しかもクリーニングブ
レードにおいてはすりぬけがおきず、クリーニング不良
を生じることのない非磁性一成分現像方法を発明するに
至った。

【０００８】ここで述べるワーデルの球形化度とは以下
の式によって算出される。 ワーデルの球形化度＝（粒子の投影面積と同じ面積の円
の直径）／（粒子の投影面に外接する円の直径） 次に、乳化重合粒子凝集法によるトナー作製方法につい
て説明する。

【０００９】作製方法は特許公開報６３−２８１１７
２，６３−２８２７４９などに詳しいが簡単に説明する
と、まず、モノマ、着色剤等の予備分散を行う。そし
て、この予備分散を行ったモノマ混合物を乳化剤の入っ
た水溶液混合物中に添加し、撹拌を行い乳化微粒子を作
製する。ここに、重合開始剤を添加し、加熱を行いラジ
カル重合反応を行う。この重合温度は５０℃以上、一般
的には７０〜９０℃の温度で行う。この工程で平均粒径
１〜３μｍの微粒子を得る。次に、この重合体が分散し
た液を撹拌しながら塩析剤を添加し微粒子を凝集させ、
さらに撹拌を続けながら樹脂のガラス転移点以上の温度
で加熱を行うことにより、微粒子間を融着させ（熟成）
平均粒径５〜２０μｍのトナーを得る。

【００１０】熟成終了後、生成物を洗浄、濾過デカンテ
ーション等適当な方法により回収し、乳化重合粒子凝集
法トナーを得る。本発明において用いられるモノマは当
然スチレン−アクリルに限定されるものではなく、一分
子中にエチレン性不飽和結合を一つ有するモノマであれ
ばよい。例えば、スチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−
メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−メトキシス
チレン、ｐ−フェニルスチレン、ｐ−クロルスチレン、
3,4-ジクロルスチレン、ｐ−エチルスチレン、2,4-ジメ
チルスチレン、p-n-ブチルスチレン、 p-tert-ブチルス
チレン、p-n-ノニルスチレン、p-n-オクチルスチレン、
p-n-ヘキシルスチレン、p-n-ドデシルスチレン等のスチ
レンおよびその誘導体、エチレン、プロピレン、ブチレ
ン、イソブチレン等のエチレン不飽和モノオレフィン
類、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化
ビニル等のハロゲン化ビニル類、酢酸ビニル、プロピオ
ン酸ビニル、ベンゾイル酸ビニル等のビニルエステル
類、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタク
リル酸プロピル、メタクリル酸n-ブチル、メタクリル酸
イソブチル、メタクリル酸n-オクチル、メタクリル酸ド
デシル、メタクリル酸-2- エチルヘキシル、メタクリル
酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジ
メチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチ
ル等のα−メチレン脂肪酸モノカルボン酸エステル類、
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-ブ
チル、アクリル酸イソブチル等のアクリル酸エステル
類、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビ
ニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類、ビニル
メチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロ
ペニルケトン等のビニルケトン類、N-ビニルピロール、
N-ビニカルバゾール、N-ビニルインドール、N-ビニルピ
ロリドン等のn-ビニル化合物、ビニルナフタリン類、ア
クリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド
等アクリル酸もしくはメタクリル酸誘導体等がある。こ
れらは、単独もしくは混合して用いることができる。

【００１１】乳化剤としては、公知の乳化剤、例えば石
鹸、カチオン活性剤、アニオン活性剤、フッソ活性剤等
が使用し得る。一般にこれらの乳化剤の使用量は、水に
対して０．０１〜１重量％（さらに好ましくは、０．１
〜０．５重量％）が好ましい。次に、重合開始剤として
は、公知の熱重合開始剤、例えば過硫酸カリウム等の過
硫酸塩、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルパー
オキサイド、メチルエチルケトンパセーオキサイド、イ
ソプロピルパーオキシカーボネート等、さらにはレドッ
クス系の開始剤を使用しても重合を行わせることができ
る。通常、これらの重合開始剤の使用量は、一般に重合
性混合物の重量の約０．０１〜１０％（より好ましくは
０．０５〜５重量％）で充分である。

【００１２】着色剤としては、公知の顔料、および染料
が使用できる。例えば、黒色顔料としては、チャネルブ
ラック、ファーネスブラック等があり、着色顔料として
は、カドミウムイエロー、ピラゾロンレッド、フタロシ
アニンブルーＢ、フタロシアニングリーン等がある。染
料としては、Ｃ．Ｉダイレクトレッド１、Ｃ．Ｉダイレ
クトブルー１等がある。

【００１３】さらに、トナー原料成分の中には、必要に
応じて帯電制御剤、流動性改質剤等の添加剤を加えても
よい。

【００１４】

【作用】鋭意研究の結果、乳化微粒子凝集法で作製した
トナーの形状をワーデルの球形化度０．９０〜０．８５
に制御することにより、トナーが層厚規制ブレードのス
トレスで破砕を生じることがなく、さらに良好なクリー
ニング性を示すことで高印字品位を長期保持することを
可能とした。これは、（１）トナー表面に鋭角部が存在
しないことから、層厚規制ブレードによって破砕されな
い、（２）トナー形状が真球状ではなく一定以上の不定
形化度を有しているため、トナーとクリーニングブレー
ドとの接触面積が大きくなりクリーニングブレードで完
全に回収されること等が原因として考えられる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明するが、これにより限定されるものでない。まず、
本発明の非磁性一成分現像方法を実施するための電子写
真記録装置を説明する。

【００１６】図１において、現像剤１の貯蔵手段２と、
現像剤１を現像領域を含む所定の循環経路に沿って搬送
する現像剤担持体３との間に、表面部に可塑材が被着さ
れたローラ状の現像剤回収手段４を前記現像剤担持体３
に接触するように設ける。そして、前記現像剤担持体３
と前記現像剤回収手段４との間に、現像剤１が前記現像
剤担持体３から前記現像剤回収手段４に向かう方向にバ
イアス電圧（以後、回収バイアスとする）を印加する。
これは、接触による機械的な回収のみならず、回収バイ
アスによる電気的な回収を行うことによって、安定かつ
確実に前記現像剤担持体３上の機械的かつ電気的な履歴
を解消するためである。そこで新たに、前記現像剤担持
体３に接触しつつ前記貯蔵手段２に貯蔵されている現像
剤１を前記現像剤担持体３に供給し、機械的な摩擦によ
り現像剤を帯電させ、帯電トナー層を前記現像剤担持体
３上に形成し、層厚規制ブレード５によりその層厚を所
望の厚さに規制した後現像領域に搬送し現像を行う。

【００１７】６は潜像担持体であり、表面に形成された
潜像を現像部に搬送し、できた現像剤の像を記録用紙に
転写する位置に搬送するものである。この潜像担持体６
には、潜像形成方式によって光導電材料である感光体
（有機感光体、セレン感光体、アモルファスシリコン感
光体等）や絶縁体を用いることができる。また、ここで
用いる現像剤担持体３は３〜２０μｍの気孔を持つ多孔
質ポリウレタンで形成し、１０μｍ前後のトナーが侵入
しないようにした。我々の実験では、多孔質の状態が、
それぞれ連続する連泡状態においても、気孔の大きさを
２０μｍ以下にするとトナーが、気孔内で互いに支え合
い侵入しない事を確認した。また、２０μｍ以上の気孔
になると、単泡にすればトナーの侵入を防ぐことはでき
るが、凹部において、潜像と導電体（この場合スポンジ
自身）の距離が離れ、その部分のトナーに現像バイアス
がかからなくなり、スポンジの凹部に応じた低濃度部が
印字に表れる。従って、気孔部は、２０μｍ以下の大き
さが望ましい。また、スポンジの体積抵抗値は１０⁴ 〜
１０¹⁰Ωｃｍの範囲が望ましく電気抵抗値が低くなる
と、層厚規制ブレード５へ大電流が流れ込みジュール熱
が発生し、現像剤担持体３が焼損する。また、現像剤担
持体表面硬度はアスカーＣ硬度計で５０°以下とした。 実施例１ モノマ スチレン（和光純薬製） ９０重量部 ブチルアクリレート（和光純薬製） １０重量部 n-ブチルメタクリレート（和光純薬製） ５重量部 着色剤 カーボンブラック（１５０Ｔ，デグザ社製） ２重量部 アゾクロム染料（Ｓ：３４，オリエント社製） ２重量部 乳化剤 ネオゲンＳＣ（第一工業製薬製） ０．２重量部 熱重合開始剤 ベンゾイルパーオキサイド ０．２重量部 塩析剤 １０％食塩水 ０．０５重量部 外添剤 疎水性シリカ Ｈ−２０００（ヘキスト社製） ０．５重量部 上記モノマ、着色剤をディスパーサー（ヤマト科学製）
を用い、３分間撹拌しモノマ混合物を調整した。つぎ
に、重合開始剤、乳化剤を添加した蒸留水５００重量部
中にこのモノマ混合物を入れ、室温（２０度）でディス
パーサー（４，０００r.p.m ）を用いて３分間撹拌し
た。その後ディスパーサーをスリーワンモーターに変
え、１００r.p.m にて撹拌しながら６０℃に加熱し、完
全にモノマ混合物を重合させた。次に、水に分散した生
成微粒子に塩析剤を滴下し、１００℃に加熱して顕微鏡
観察下でトナーがワーデルの球形化度０．９０になるま
で熟成を続けた。ここで、ワーデルの球形化度は、顕微
鏡写真で任意に１００個のトナーを選びだし、トナーに
外接する円と、トナーと同面積の円の直径を目測により
測定し算出した。次に、水に分散したトナーを遠心分離
し、ろ別した。このトナーをｐｈが８以下になるまで水
洗を繰り返しトナーを得た。このトナーに流動性改質剤
として疎水性シリカを０．５重量部添加した。

【００１８】このトナー２００ｇを前記装置（２０枚／
分）に搭載し、連続印字テストを行い印字品位、および
現像剤担持体上のトナーの粒径分布、クリーニング性の
変化を調べた。結果、１０万枚の連続印字後も印字品
位、トナーの粒径分布、クリーニング性には全く問題な
かった。 実施例２ 実施例１と同様の方法により乳化微粒子を作製し、塩析
剤を添加したのち１００℃に加熱してワーデルの球形化
度が０．８５になるまで熟成を行った。さらに実施例１
と同様の処理を施しトナーを作製し、前記装置により１
０万枚の連続印字試験を行った。

【００１９】結果、試験後も印字品位、トナーの粒径分
布、クリーニング性には全く問題なかった。 比較例１ バインダ樹脂 スチレンアクリル樹脂（Ｔｇ＝６０℃，軟化点＝１４０℃） ９５重量部 着色剤 カーボンブラック（１５０Ｔ，デグザ社製） ２重量部 アゾクロム染料（Ｓ：３４，オリエント社製） ２重量部 外添剤 疎水性シリカ（Ｈ−２０００，ヘキスト社製） ０．５重量部 バインダ樹脂と着色剤を混合した後溶融混練し、得られ
た樹脂塊をロートプレックスにより粗粉砕した後、ジェ
ットミル（ＰＪＭ粉砕機、日本ニューマチック工業製）
を用いて微粉砕を行い、粉砕物を風力分級機（アルピネ
社製）により分級し、ワーデルの球形化度が０．６４の
トナーを得た。このトナーに流動性改質として疎水性シ
リカを０．５重量部添加し現像剤とし、前記装置により
１０万枚の連続印刷試験を行った。

【００２０】結果、試験後の印字サンプルにおいて『か
すれ』が生じ、かぶりも増加し印字品質が初期と比べて
大きく低下した。また、トナーも５μｍ以下の微粉が増
加し、粒径分布がブロードとなりドラム上にはクリーニ
ングされないトナー層が形成した。 比較例２ 実施例１と同様の方法により乳化微粒子を作製し、塩析
剤を添加したのち１００℃に加熱してワーデルの球形化
度が０．７８になるまで熟成を行った。さらに実施例１
と同様の処理を施しトナーを作製し、前記装置により１
０万枚の連続印字試験を行った。

【００２１】結果、試験後の印字サンプルにおいて『か
すれ』が生じ、かぶりも増加し印字品質が初期と比べて
大きく低下した。また、トナーも５μｍ以下の微粉が増
加し、粒径分布がブロードとなりドラム上にはクリーニ
ングされないトナー層が形成した。 比較例３ 実施例１と同様の方法により乳化微粒子を作製し、塩析
剤を添加したのち１００℃に加熱してワーデルの球形化
度が０．９６になるまで熟成を行った。さらに実施例１
と同様の処理を施しトナーを作製し、前記装置により印
字試験を行ったところ初期においてクリーニング不良が
発生した。

【００２２】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、帯電特性およびクリーニング性が良好であり、連続
印刷においても印字特性が低下することなく、良好な印
字品質を長期にわたり維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子写真記録装置を示す図

【符号の説明】

１：現像剤 ２：貯蔵手段 ３：現像剤担持体 ４：現像剤回収手段 ５：層厚規制ブレード ６：潜像担持体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】潜像担持体に対して現像剤担持体によって
   搬送される現像剤を層厚規制部材により摩擦帯電すると
   ともに層厚を規制して現像を行う非磁性一成分現像方法
   において、 前記現像剤として、乳化重合粒子凝集法により得られ、
   そのワーデルの球形化度が０．９０〜０．８５であるト
   ナーを用いることを特徴とする非磁性一成分現像方法。