JPS6381376A - 現像装置 - 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】 挟亙立乱 本発明は非磁性−成分トナーの現像装置に関するもので
ある。

従米五度 ゛従来、非磁性−成分トナーを現像する一般的な方法の
一つとして、トナー担持体（すなわち現像ロール）上の
トナーをブレード状或いはロール状の部材により薄層化
せしめ、それを静電潜像の形成された感光体上に当接す
ることにより現像する方法がある。この場合、薄層形成
部材は、対トナー離型性、耐摩耗性、対トナー帯電性等
が要求され、ステンレス等の金属、フッ素樹脂、変性フ
ッ素樹脂などが用いられてきた。

しかし、金属では対トナー離型性が著しく悪く、トナー
当接面にトナーが固着してしまう為、トナー薄層上にス
ジが発生し、それが白スジとなって画像上にあられれる
という大きな欠点があった。又、フッ素樹脂等では対ト
ナー離型性は優れているものの耐摩耗性が非常に悪く、
寿命が短かかったり、マイナス帯電特性が非常に強い為
に、トナーをプラス帯電させやすいがマイナス帯電させ
る事が難かしく、プラスドナー及びマイナストナーに対
して共通部材化する事が困難であった。更にフッ素樹脂
の改良としてポリエチレン等に代表される他の樹脂との
共重合体である変性フッ素樹脂を用いても、耐摩耗性、
対トナー帯電性は若干改良されるものの離型性が低下し
てトナー固着が発生する。

次に、特開昭５７−６６４４２にみられる様な、シリコ
ーン樹脂、変性シリコーン樹脂、シリコーンオイルを摩
擦帯電部材として使用しても耐摩耗性、対トナー離型性
に劣っていた。

以上の様なところから、トナー薄層形成部材として必要
な諸特性、特に耐摩耗性、対トナー離型性、トナー帯電
性を同時に満足する部材が要求されていた。

且−一孜 本発明の目的は従来の欠点を改良した現像装置を提供す
ることである。

１−一双 本発明者は前記目的を達成するために鋭意研究した結果
、トナー担持体の表面に薄層形成部材によって一成分ト
ナーの薄層を設ける現像装置において、前記薄層形成部
材がシロキサンポリマーのポリマー架橋度が４〜８Ｘ１
０−’モル／ｃｃであり、前記シロキサンポリマー１０
０重量部に対して３０〜７０重量部のシリカを含有する
シリコーンゴムで構成されていることを特徴とする一成
分トナーの現像装置を提供することによって前記目的が
達成できることを見出した。

本発明は非磁性−成分トナーの薄層形成部材としてシリ
コーンゴムを用いることを特徴としており、前記シリコ
ーンゴムはシロキサンポリマーのポリマー架橋密度が４
〜８Ｘ１０”’モル／ｃｃであり、前記シロキサンポリ
マー１００重量部に対して３０〜７０重量部のシリカを
含有することを特徴とするものである。

ここでシロキサンポリマーのポリマー架橋密度はＲ，Ｂ
、　ＰＲＩＭＥ、　Ｔｈａｒｍｏｃｈｉｍｉｃａ　Ａｃ
ｔａ　２６．（１９７８）、１６６〜１７４及び「シリ
コーンゴムの応用開発」、ポリマーダイジェスト、１９
８０．８．　Ｐ５９〜６０に記載されている方法で測定
できる。

すなわち、２＋ａｍ厚に加硫成型したゴムシートから５
　＋ｇｎ　Ｘ　２０ｍｍの試料を切り出し、５０＋＋＋
Ωのトルエンの中に室温で浸漬する。そして適当な時間
毎にトルエンを含んだ試料の重量を測定する。

２４時間を隔てて測定した２つの測定値の差が、試料重
量の１％以下となった時の、その試料重量をＷ（ｇ）と
する。

次いでその試料を風乾したのち、１２０℃で３時間乾燥
してトルエンを除き、重量Ｗｏ（ｇ）を測定する。そし
て白金ボート上に載せ窒素気流中で１０℃／分以下の加
熱速度で９００℃まで加熱し。

１０分間９００℃で保持した後、冷却し、残った試料分
の重量Ｗｆ（ｇ）を測定する。

以上の測定値を用いて、次式で加硫ゴムｌｃｃ当り含ま
れる架橋数Ｎｏ／Ｖｏ（モル／ｃｃ）を求めて架橋密度
とする。

ここで （−）１０．９８　＋　（児ジ組）１０．８６７Ｗｏ　
−Ｗｆ Ｗｏ　　　　　　　　　Ｗ。

シリコーンゴムのポリマー架橋密度が４×１０−４モル
／ｃｃより小さければ分子間の結合が弱くなり、摩耗し
易くなり、薄層形成部材としての寿命が短かくなる。さ
らにまた、ポリマー架橋密度が４Ｘ１０−’モル／ｃｃ
より小さいと、トナーが薄層形成部材に固着し易くなり
、トナー薄層に白スジができ易くなる。また逆に、ポリ
マー架橋密度が８Ｘ１０−’モル／ｃｃを超えると加工
時に割れ、欠けが発生し易くなり、薄層形成がうまく行
われない。

シリコーンゴムの薄層形成部材は従来の剛性部材と比較
して可撓性を有しているため、現像ロールなどともなじ
みが良く、ロール当接面の不均一性も無く、薄層形成部
材として好適である。

シリコーンゴムは通常、メチルビニルポリシロキサンと
乾式シリカ、湿式シリカ等に代表される補強剤、珪藻土
、石英等に代表される増量充填剤、その他種々の目的に
応じて混入される添加剤等を調合混練したものであり、
その硬化温度に従かい高温加硫型（ＨＴ　Ｖ）、低温加
硫型（ＬＴＶ）、室温加硫型（ＲＴＶ）に大別できる。

その機械的特性、電気特性等はポリシロキサンの網目構
造の大きさくポリマー架橋密度）や補強剤としてのシリ
カの表面性状や含有量等で大きく変化する。

具体的に各特性とシリコーンゴムとの関連について述べ
る。

ｉ）対トナー離型性、耐摩耗性試験 ポリマー架橋密度（ポリマーのみを硬化した時の架橋密
度）が１．２４Ｘ１０−’、　３．６２ＸＩＯ−’。

５．０９　Ｘ　１０−’　、　？、２１　Ｘ　１０−’
モル／ｃｃであるシリコーン生ゴム１００重量部に湿式
シリカ（デグサ社、Ｄ−１７）を各々３０．５０．７０
重量部混練し、計１２種類のシリコーンゴムコンパウン
ドを得た。このシリコーンゴムコンパウンド１００重量
部に加硫剤１重量部を混練し、下記条件下で２ｓｕ＋厚
のシリコーンゴムシートをプレス成型した。

−次加硫温度　　１７０℃ 一次加硫時間　　１０分 一次加硫圧力　　１３０／ｋｇ／ａｍ”二次加硫温度　
、２００℃ 二次加硫時間　　４時間 このシリコーンゴムシートの対トナー接着力を次遅する
方法で測定した。

度１裏Δ■定 １５鵬■Ｘ２ｍｍの前記シリコーンゴムシートをシース
ヒーター上に貼り付け、一方、もう一つのシースヒータ
ー上−に紙を固定し、以下の組成の溶融混線粉砕物から
なるトナーをこの紙上に５Ｘ　１０−”ｇ／ｃ膳２の量
で層上におき、シースヒーターによりゴムシート表面温
度およびトナー温度を１２０℃としたのち、ゴムシート
をトナー表面に約３　ｋｇ／１５■−Ｘ　１５ｍｍの圧
力で２分間押しつけ。

ついで４０膳鳳／分の速度でゴムシートを引き離し。

このときゴムシートとトナー間にかかる力の最大値をト
ナーとの接着力（ｇ／２．２５ｃｍ”）とした。

〔トナー組成〕

スチレン−アクリル樹脂　　　　１００重量部ニグロシ
ン染料　　　　　　　　　２重量部カーボンブラック　
　　　　　　　１０重量部測定結果を第２図に示す。

第２図から、シリコーンゴムとトナーとの接着力はシリ
コーンゴムのポリマー架橋密度とシリカ含有量により異
なり、ポリマー架橋密度を大きく、シリカ含有量を少な
くすることにより接着力が低く、即ち、離型性が良くな
ることが判明した。

次に全く同様の試料を同様の成型方法で、１■厚のシリ
コーンゴムシートを作製した。２０■Ｘ　２２０ｍｍ　
Ｘ　５　Ｉｌｍのアルミホルダーの片面をトルエンによ
り洗浄した後、オキシム縮合型シリコーンゴム接着剤（
トーμ・シリコーン、５Ｈ７８０）を薄層に塗布して、
ブレードの先端からの突き出し長さが２Ｈになる様にシ
リコーンゴムシートを圧着した。これを２４時間放置し
接着剤が硬化後、シリコーンゴムシートの先端を６０度
にカッティングしシリコーンゴムブレードとした。

これを第１図に示した現像装置に装着し、下記条件下で
、２４時間現像ローラと回転後のシリコーンゴムブレー
ドのトナー当接面におけるトナー固着の程度を観察した
。

トナー：接着力測定と同様のもの 現像ロール：カーボン含有シリコーンゴムブレード抑圧
：　５００ｇ／２２０ｍ鵬ブレード長現像ロール線速：
　２００ｍｍ／ｓａｃトナーの固着ランクは下記のよう
に４段階に分けた。

１・・・固着全くなし； ２・・・固着微かに発生； ３・・・ランク２より固着量は多いが、拭取りにより容
易に取れる； ４・・・トナーが溶融状態で拭取りでトナーがとれない
。

第３図から、シリコーンゴムの固着は第２図の接着力と
ほぼ相関関係があり、接着力２００ｇ／２．２５ｃｍ”
以下で固着の発生は無かった。

摩耗量の測定は、第６図に示したようにドクターブレー
ド２によって支持された試験前後のシリコーンゴムブレ
ード１の長さをレーザーマイクロゲージにより測定して
、前後の差を摩耗量（Ｑ）とした。

測定結果を第４図に示す。

ｉｉ）対トナー帯電性 プラス帯電トナー　　　ｉ）で用いたトナーと同様のも
のｉ）で用いた１２種類のシリコーンゴムブレードの上
記したプラスドナー及びマイナストナーに対する摩擦帯
電性をブローオフ法により測定し、第５図に示した。

トナー帯電性は、プラス帯電トナーに関してはシリコー
ンゴムがマイナス極性が強い為に。

どの様なシリコーンゴムでもトナーの帯電量は大きいが
、マイナス帯電トナーに関してはシリコーンゴムの高架
橋密度化が進むと共に、帯電量は小さくなる。しかし、
これは充填剤（シリカ）の添加により、シリコーンゴム
のマイナス極性を小さくするところで、帯電量を大きく
することが可能である。

ポリマー架橋密度が低い場合には、シリカの添加により
、シリコーンゴムのマイナス極性が大きくなるが、ある
程度ポリマー架橋密度が高くなると、逆にシリカの添加
によりマイナス極性が小さくなる。これは、ポリマー架
橋密度が高くなる程ポリマー自身のマイナス極性が大き
くなり、もともとマイナス極性をもつシリカ以上にポリ
マーのマイナス極性が大きくなる時、シリカを添加する
ことによりポリマーとシリカとの混合物であるシリコー
ンゴムとしてはマイナス極性が小さくなっていくためで
あると考えられる。

ポリマー架橋密度が４〜８ＸＩＯ−’モル／ｃｃではマ
イナス極性が大きいために３０〜７０重量部のシリカの
添加により、マイナストナーの帯電量をあげることが可
能である。

ここで７０重量部以上シリカを添加すると、保存中のス
コーチング性が悪化してしまい、又、３０重量部以下の
添加では帯電性改善の効果があまりない。

これ等のシリコーンゴムは摩耗試験の結果から、摩耗量
が数１０μｌ１１／万枚以下であり、例えば従来用いら
れてきたテトラフロオロエチレンーパーフロオロアルキ
ルビニルエーテル共重合体（以下、ＰＦＡと称する）等
のフッ素樹脂が数百μｍ７万枚であるのに比較すると優
れた耐摩耗性をもつものである。薄層化ブレードの寿命
は他の特性が満足されれば、ブレードの突き出し長によ
り決定されるが、その設定値を数１１１１１１以上にす
る事により、耐久枚数が１００万枚以上という高寿命ト
ナー薄層形成用ブレードを得ることができる。又、本発
明のシリコーンゴムには他の種々の目的の為にシリカ以
外の他の無機充填剤や架橋剤・、熱安定剤、加工助剤な
どを添加することができる。無機充填剤としては、珪藻
土。

石英粉末、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化カルシ
ウム、酸化マグネシウム、タルク、珪酸アルミニウム、
酸化アルミニウムなどの粉末、カーボンブラック、チタ
ン酸カリウム、アスベスト、ガラス、カーボンなどの繊
維、テフロン、窒化ホウ素などの粉末が用いられる。

本発明のトナー薄層形成部材は、優れた離型性、耐摩耗
性を有しているので、他に例えば感光体、定着ローラ、
加圧ローラ等のクリーニングブレードに使用する事も可
能だある。

本発明の現像装置に使用されるトナーは非磁性−成分ト
ナーであり、ここで使用される着色剤の代表例としては
カーボンブラック、ニグロシン染料、アニリンブルー、
フタロシアニンブルー、ウルトラマリンブルー、キノリ
ンイエロー、カルコオイルブルーなどがあげられ、また
、結着樹脂の代表例としてはポリスチレン、塩素化パラ
フィン、ポリ塩素化パラフィン、ポリ塩化ビニル、フェ
ノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリアマイ
ド、ポリアクリル酸樹脂、ポリスチレン、ポリプロピレ
ンなどの重合体及びこれらの七ツマ−を含む共重合体な
どがあげられる。

トナーの製造はこれら着色剤及び結着樹脂をいずれも単
独で用いられても二種以上併用されてもよい、これらを
所定の割合で加え、ロールミルで溶融混練した後、ハン
マーミルで粗粉砕し、更にジェットミルで微粉砕して粒
度約５〜２０μｍの一成分系トナーとすればよい、−成
分系磁性トナーの製造であれば、上記混練物中に。

さらに適当量（１０〜７０重量％）の磁性体を添加させ
ておけばよい。

なお、このようなトナー中に、−次粒子の平均粒径が５
〜１００ｍμの金属酸化物を混入すれば、トナーが融着
したりする現像が防止できる。

金属酸化物としては、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ア
ルミニウム、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化コ
バルト、酸化スズ、酸化タンタル、酸化クロムがある。

これらの物質は１種に限らず、勿論２種以上併用゛して
もよい、この金属酸化物は、トナー重量有り、０．０１
〜１０重量％の範囲で用いればよい、特に好ましくは。

０．０５〜１重量部の範囲で用いるのが適当である。

０．０１重量％より少なくては、トナー隔看防止効果が
なく、１０重量％を超えると、地肌汚れ、環境変動の悪
化等が見られる。

金属酸化物の粒径が、５ｍμより小さいと研磨効果がほ
とんどなく、トナー融着防止効果がない、また１００ｍ
μより大きいと、シリコーンゴムブレードにトナーと同
程度の大きさのキズを付け、そこに微粉トナーが付着し
、トナーの融着を促進させるものと考えられる。

金属酸化以外の研磨材、たとえば炭化珪素、窒化珪素、
炭化硼素等はトナー融着防止効果はなかった。これは研
磨効果が強すぎ、ブレードにトナー粒子大の傷を付ける
ためであると考えられている。

また、高級脂肪酸金属塩、ポリエチレン、シリコーン樹
脂等の潤滑剤も効果はなかった。これは、薄層形成部材
が金属ではなく、シリコーンゴムを使用している為、薄
層形成部材への吸着が少なく、潤滑効果が得られなかっ
たものと思われる。

金属酸化物が効果があるのは、金属酸化物は極性を持っ
ており、シリコーンゴムの極性基と極性結合が起こり、
シリコーンゴムに比較的強固に吸着する。その吸着した
金属酸化物がコロの役目を果たし、トナーの融着を防止
しているものと考えられる。

以下、本発明を下記の実施例及び比較例によってさらに
詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
ないことを理解すべきである。

なお、各成分の景（部）は全て重量部である。

実施例１ 湿式シリカ　　　　　　　　　　　５５重址部比較例１ 湿式シリカ　　　　　　　　　　　２０重量部比較例２ 湿式シリカ　　　　　　　　　　　５５重量部実施例°
１及び比較例１及び比較例２のシリコーンゴムコンパウ
ンド１００重量部に対し、加硫剤（ＲＣ−４，トーμ・
シリコーン）１重量部を添加混練した後、前述と全く同
様のシート成形法及びブレード作製法にもとづき、突き
出し量５ｍ＋＋＋のシリコーンゴムブレードを作製した
。又、同時に比較例３としてＰＦＡブレードも作製して
シリコーンゴムブレードとの比較を行なった。

これ等のトナー薄層化ブレードを第１図の現像ユニット
に装着し、前述のプラス帯電トナー及び、マイナス帯電
トナーを用いて２０万枚の連続通紙試験を行なった。得
られた結果を表１に示す。

（以下余白） 表　　　１ 比較例１はトナー固着性、耐摩耗性共に良いが、マイナ
ス帯電トナーを帯電させ這い。比較例２はトナー固着性
、耐摩耗性共に満足しない。

比較例３のＰＦＡはマイナス極性が強い為、マイナス帯
電トナーがプラスに帯電してしまい、又プラス帯電トナ
ーにおいて耐摩耗性が不足している。実施例１ではプラ
ス、マイナストナーの帯電性、トナー固着性、耐摩耗性
共に良好で、２０万枚通紙時での摩耗量から、ブレード
寿命は約１４０万枚と予想できた。

実施例２ 低分子址ポリプロピレン　　　　　　　５部上記組成の
混合物をロールミルで１２０〜１３０℃の温度で約３０
分加熱溶融し、室温まで冷却後得られた混合物を粉砕し
、５〜１５μｍの粒径のトナーを得た。これにα−Ａ　
Ｒ２０，（平均粒径２０ａ＋μ）０．３部をスピードニ
ーダ−で十分攪拌混合してトナーにした。トナー層厚規
制部材としてのシリコーンゴムは下記の通りである。

湿式シリカ　　　　　　　　　　　　　７０部加硫剤（
トーμＲＣ−４）　　　　　　　　　　１部上記組成の
混合物をロールミルで混練し、１７０℃、１０分、１０
０ｋｇ／ｃｍ”の圧力でプレス硬化させた。

トナー搬送部材と上記シリコーンゴムを用いたトナー層
厚規制部材を有し、トナー層厚規制部材がトナー搬送部
材に当接している現像装置（第７図）にこの実施例の上
記トナーを用いて連続複写を行ない、画血性と耐久性の
試験をした。

静電潜像は、有機感光体に８００■のｅ　４ｉＦ電をし
た後、露光し、潜像を形成した。

この結果、画像は良好で、特に初期画像と５０万枚連続
コピー後の画像品質の差は特に見当らず、白スジのよう
な異常画像も現われなかった。

また、トナーの帯電量の変化もなく、トナー搬送部材お
よび、トナー層厚規制部材へのトナー融着もなく、トナ
ー搬送部材に、均一なトナー薄層が形成されていた。

実施例３ 下記組成の混合物を用い実施例２と同様にして実施例２
とほぼ同等の粒径をもったトナーを作った。

ポリエステル樹脂　　　　　　　　　１００部低分子量
ポリプロピレン　　　　　　　４部アゾ系染料　　　　
　　　　　　　　　３部カーボンブラック　　　　　　
　　　　７部前記トナーにα−Ａ　Ｑ　、０３（平均粒
径３０ｍμ）微粉末を０．１部加え、スピードニーダ−
で混合し。

トナーを得た。またシリコーンゴムはメチルビニルポリ
シロキサンのポリマー架橋密度を７×１０−４モル／ｃ
ｃに変えた以外は実施例２と同様にして作った。

このシリコーンゴムと前記トナーとを第８図の現像装置
に使用して、ネガポジ現像を行ない、連続複写の試験を
行った結果、画像は良好で、特に初期画像と５０万枚連
続コピー後の画像品質の差はｉｌｌ察されず、白スジ等
の異常画像もなかった。またトナーの帯電量の変化もな
く、１〜ナ一搬送部材およびトナー層厚規制部材へのト
ナー融着もなく、トナー搬送部材に均一なトナー薄層を
形成していた。

比較例４ 実施例２のシリコーンゴムをフッ素樹脂に加えた以外は
、実施例２と同様に複写試験を行った。初めのうちは良
好な薄層が形成されて画像にも問題がなかったが、３万
枚の連続コピー後は、トナー層厚規制部材にトナーの融
着が生じ。

画像は、地肌汚れのために品質が著しく低下し、更に連
続複写を続けると画像上に白スジが発生した。

実施例４〜６ 実施例２における金属酸化物の種類と量を変えた以外は
、同様のトナーを製造し、実施例２と同じ条件で連続複
写した結果を下記の表２に示す。

表２ 効−−−果 本発明は一成分トナーの薄層形成部材に特定のポリマー
架橋密度及びシリカ含有量を有するシリコーンゴムを使
用することにより、耐摩耗性、トナー固着性、プラス帯
電トナー及びマイナス帯電トナーに共用が可能なトナー
帯電性に優れ、安定したトナー薄層が長期間得られろ。

【図面の簡単な説明】

第１図、第７図及び第８図は本発明の薄層形成部材を使
用した現像装置の概略図であり、第６図は薄層形成部材
の先端部の概略図である。 第２図はトナー接着力とポリマー架橋密度との関係を示
すグラフであり；第３図はトナー固着性とポリマー架橋
密度との関係を示すグラフであり；第４図はシリコーン
ゴムブレード摩耗長とポリマー架橋密度との関係を示す
グラフであり；第５図はトナー帯電量とポリマー架橋密
度との関係を示すグラフである。 １・・・シリコーンゴムブレード ２・・・ドクターブレード　　３・・・感光体４・・・
現像ローラー　　　　５・・・トナー６・・・ホッパー
　　　　　　７・・・アジテータ−８・・・トナー補給
ローラー ９・・・ポリウレタフォーム等の可撓材からなる表面部
１０・・・導電性基体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、トナー担持体の表面に薄層形成部材によって一成分
   トナーの薄層を設ける現像装置において、前記薄層形成
   部材がシロキサンポリマーのポリマー架橋度が４〜８×
   １０＾−＾４モル／ｃｃであり、前記シロキサンポリマ
   ー１００重量部に対して３０〜７０重量部のシリカを含
   有するシリコーンゴムで構成されていることを特徴とす
   る一成分トナーの現像装置。