JP2632237B2 - 非磁性一成分現像方法 - Google Patents

非磁性一成分現像方法

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Description

【発明の詳細な説明】 【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。
【従来の技術】
従来から行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、大別すると、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と、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の提案がなされてい
る。 非磁性トナーとキャリアを用いる二成分現像方法は、
一成分現像方法と比較して、次のようなデメリットがあ
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。 現像剤の撹拌機構など取扱いに注意が必要であり、現
像剤等の装置が大型となる。 また、一成分系のデメリットとして以下の点があげら
れる。 帯電部材が現像ロール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欠け、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。 磁性トナーの場合、転写性、定着性、環境特性、感光
体へのダメージが非磁性トナーに比べ劣る。 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。 非磁性トナーを用いる一成分現像方法には、現像剤を
担持した現像ロールを静電潜像を有する感光体と接触さ
せて現像する接触型の非磁性一成分現像方法と、現像ロ
ールと感光体の間に一定のギャップを設けて現像ロール
上のトナーを飛翔させて現像する非接触型の非磁性一成
分現像方法とがある。 非接触型の非磁性一成分現像方法では、現像剤は帯電
部材のみにより摩擦帯電されるため、現像剤にかかる機
械的負担が接触型の現像方法に較べて軽微であるが、設
置環境により現像剤の飛翔性が異なるため、環境の影響
を受け易いという欠点を有していた。これに対して、接
触型の非磁性一成分現像方法では、現像ロール上のトナ
ーと静電潜像を有する感光体とが接触するため、現像性
が極めて良好である。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、接触型の非磁性一成分現像方法では、
反面、トナーが現像ロール上に薄層として形成されるま
での帯電部材による摩擦帯電のみでなく、感光体との周
速の違いによる摩擦力をも受け、非接触法に較べて機械
的負担がきわめて大きい。そこで、接触法による非磁性
一成分現像方法では、摩擦帯電部材及び感光体との接触
により融着しないこと、現像ロール、感光体等を傷つけ
ないことが極めて重要な項目となる。 摩擦力により融着しない現像剤とするためには、現像
剤の結着剤樹脂を融着しにくくする目的で、ガラス転移
温度の高いものを用いることが有効であるが、定着性と
の関係からガラス転移温度の高い樹脂を用いて解決をは
かることは実用的ではない。 また、現像ロール、感光体の傷の発生を防止するため
には、トナーの後処理剤であるシリカの量を減少させる
ことが効果的であるが、トナーの流動性が低下したり、
融着がより起こり易くなるなどの弊害が出てくる。 本発明は、従来における上記のような実情に鑑みてな
されたものである。したがって、本発明の目的は、非磁
性一成分現像方法において、環境の影響を受けにくい接
触現像方法を用いながら、現像ロールおよび感光体への
トナーの融着、傷の発生等の極めて少ない現像方法を提
供することにある。
【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
る欠点を解消して、良好な現像特性を得ながら、現像ロ
ール、感光体へのトナー融着を極めて少なくすることに
ついて、鋭意検討した結果、トナーの後処理剤として添
加されるシリカを、通常の添加量よりも多い添加量で添
加し、その一部をトナー表面に強固に固着させることに
よって、上記の目的である現像ロール及び感光体への融
着の少ない非磁性一成分現像方法が提供できることを見
出だし、本発明を完成するに至った。 すなわち、本発明は、現像剤を担持する弾性を有する
担持体に現像剤を供給し、規制部材により現像剤を担持
体上に薄層を形成するように塗布するとともに電荷を与
え、静電潜像を保持する保持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、現像剤として、結着剤樹脂と着色剤
を主体としたトナーに疎水性シリカの一部を固着させ、
一部を遊離した状態で保持した非磁性一成分現像剤を用
いることを特徴とする。 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は層規制部材、5は表面にスリーブ
状の層が形成された現像ロール、6はトナー供給ロー
ル、7は撹拌機である。この現像装置において、感光体
ドラム1の上には、公知の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3は、層規制部材4によって現像ロール5
に設けられたスリーブ状の層上に一定の層厚になるよう
に担持され、搬送される。スリーブ状の層は、合成樹脂
などの弾性を有する材料で形成され、感光体ドラムと接
触して設けられている。また合成樹脂に導電性材料を含
有させ、スリーブ状の層に直流または交流電圧を印加す
るようにしてもよい。現像ロール5により担持された現
像剤は、現像ロール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。 本発明における上記の方法において使用する一成分現
像剤を構成するトナーは、結着剤樹脂と着色剤とを主成
分とするものであって、公知のものが使用される。 結着剤樹脂としては、従来電子写真用粉末トナーに使
用されているものの外、極性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、ボリスチレン、
ボリエステル、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。 また、着色剤としては、公知のものならば如何なるも
のでも使用することができる。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、結着剤樹脂中に1〜10重量部の範囲
で適宜配合される。 上記トナーには、所望により他の成分、例えば公知の
帯電制御剤が含有されていてもよい。 トナーは、約30μよりも小さな粒径を有するものが好
ましく使用される。 本発明において、上記トナーには、疎水性シリカが配
合されるが、その際、トナー粒子に疎水性シリカの一部
を固着させ、一部を遊離した状態で保持させる。 トナーに疎水性シリカの一部を固着させ、一部を遊離
した状態で保持させる為には、疎水性シリカを通常の使
用量よりも多量、好ましくはトナーの重量当り0.6%以
上添加することによって行われる。その場合、トナーに
固着させる疎水性シリカと遊離状態に保持させる疎水性
シリカの割合は、40:60〜90:10の範囲にするものであ
る。 トナーに疎水性シリカの一部を固着させ、一部を固着
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、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トナーに添加し、温和な混合
条件で短時間混合する。 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等)。
【作用】
現像剤が、ロール、感光体に融着するのを減少させる
ためには、トナーの後処理において添加するシリカの量
を多くし、トナー表面を融着し難いシリカ等の非融着物
質で覆うことが有効であるが、シリカの添加量を多くす
ると、環境によるトナーの帯電性が大きく変化したり、
遊離のシリカによる感光体表面の傷等の発生が起こり易
くなり、融着を減少させたことによる弊害も同時に発生
する。 しかしながら、本発明によれば、シリカとして疎水性
シリカを使用し、その添加量を多くすると共に、添加す
る疎水性シリカの一部をトナー表面に固着させ、埋め込
むことによってシリカの表面積を減少させ、それによっ
て環境特性を悪化させることを防ぎながら、有効な融着
防止手段とすることができる。また、同時に遊離してい
るシリカの量が減少するために、遊離したシリカが原因
となって起こる感光体表面の傷等の発生を有効に防止す
ることが可能になる。 なお、疎水性シリカの添加量を多くすることにより、
トナーの帯電性がシリカの帯電性に大きく依存してしま
うことも考えられるが、そのような場合には、帯電性の
異なるシリカ、例えば正極性の強いシリカと負極性の強
いシリカを混合して用いることもできる。
【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。 実施例1 非磁性トナーとして下記の配合(部数は重量部)で原
料混合、溶融混練、粉砕分級を行い、平均粒子径12μの
トナーを得た。このトナーにヘキスト社製の疎水性シリ
カH2000を0.4%添加し、ヘンシェルミキサーで冷却水を
通水しながら30分撹拌し、トナー表面にシリカを固着し
た。さらに、同じシリカを0.2%添加し2分間撹拌する
ことにより、目的とするトナーを得た。 スチレンアクリル共重合体(TTR−563、藤倉化成製)97
部 ポリプロピレンワックス(ビスコール550P、三洋化成
製) 2部 帯電制御剤(ボントロンS34、オリエント化学製) 1部 得られた現像剤を用いて、市販の非磁性一成分プリン
ター(リコー社製、LP1060−SP3)を用いて、プリント
テストを行ったところ、10000枚をプリントしても、現
像ロール及び感光体へのトナー融着、感光体表面の傷の
発生等が全くなく、良好な結果が得られた。トナー粒子
表面を電子顕微鏡で観察したところ、トナー粒子表面は
滑らかになっており、多くのシリカがトナー粒子表面に
埋め込まれている状態が観察された。 比較例1 実施例1と同様にしてトナーを溶融混練、粉砕分級し
て得た。得られたトナーに実施例1と同じ疎水性シリカ
を0.6%添加し、ヘンシェルミキサーにて2分間撹拌
し、トナーを得た。 実施例1と同様にして市販のプリンター(リコー社製
LP1060−SP3)を用いて、プリントテストを行った。そ
の結果、1000枚程で現像ロールへのトナー融着が観察さ
れた。さらに引続きプリントテストを継続したところ、
5000枚付近から感光体の傷が原因となって発生する黒ベ
タ部の欠陥が観察された。 実施例2 非磁性トナーとして下記の配合(部数は重量部)で原
料混合、溶融混練、粉砕分級を行い、平均粒子径10μの
トナーを得た。このトナーに奈良機械製表面改質装置ハ
イブリダイザーにおいて、ヘキスト社製の疎水性シリカ
H2000/4を0.8%添加し、10分間処理して、トナー表面に
シリカを固着した。さらに、同じシリカを0.2%添加し
2分間撹拌することにより、目的とするトナーを得た。 スチレンアクリル共重合体(P−599、積水化学製) 96
部 ポリプロピレンワックス(ビスコール550p、三洋化成
製) 3部 帯電制御剤(ボントロンE81、オリエント化学製) 1部 得られた現像剤を用いて、市販の非磁性一成分プリン
ター(リコー社製、LP1060−SP3)を用いて、プリント
テストを行ったところ、15000枚をプリントしても現像
ロール及び感光体へのトナー融着、感光体の傷の発生等
が全くなく、良好な結果が得られた。トナー粒子表面を
電子顕微鏡で観察したところ、トナー粒子表面は滑らか
になっており、多くのシリカがトナー粒子表面に埋め込
まれている状態が観察され、また一部のシリカは表面に
浮いたような状態で存在していることが観察された。 比較例2 実施例1と同様の溶融混練、粉砕分級して得たトナー
にヘキスト社製の疎水性シリカH2000を0.4%添加しヘン
シャルミキサーで冷却水を通水しながら30分撹拌し、ト
ナー表面にシリカを固着した。さらに、同じシリカを0.
7%添加し2分間撹拌することによりトナーを得た。 実施例1と同様にして市販のプリンター(リコー社製
LP1060−SP3)を用いて、プリントテストを行った。
その結果、1000枚程で現像ロールへのトナー融着が観察
された。さらに引続きプリントテストを継続したとこ
ろ、5000枚付近から感光体の傷が原因となって発生する
黒ベタ部の欠陥が観察された。 比較例3 実施例1と同様の溶融混練、粉砕分級して得たトナー
にヘキスト社製の疎水性シリカH2000を0.6%添加しヘン
シャルミキサーで冷却水を通水しながら30分撹拌し、ト
ナー表面にシリカを固着した。さらに、同じシリカを0.
05%添加し2分間撹拌することによりトナーを得た。 実施例1と同様にして市販のプリンター(リコー社製
LP1060−SP3)を用いて、プリントテストを行った。
その結果、5000枚付近からトナーの流動性の悪化が原因
となって発生する黒ベタ部の欠陥が観察された。
【発明の効果】
本発明は、上記のように、疎水性シリカの一部をトナ
ー表面に固着させ、一部を遊離の状態で存在させるか
ら、現像ロールや感光体表面でトナーが融着することが
なく、また、環境によるトナーの帯電性が大きく変化し
たり、遊離のシリカによる感光体表面の傷の発生を有効
に防止することができる。したがって、本発明によれ
ば、環境変化に対して安定して良好な画質を有するプリ
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……層規制部材、5……現像ロール、6……トナー供
給ロール、7……撹拌機。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】現像剤を担持する弾性を有する担持体に現
    像剤を供給し、規制部材により現像剤を担持体上に薄層
    を形成するように塗布するとともに電荷を与え、静電潜
    像を保持する保持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、現像剤として、結着剤樹脂と着色剤を主体とし
    たトナーに疎水性シリカの一部を固着させ、一部を遊離
    した状態で保持した非磁性一成分現像剤であって、トナ
    ーに固着させる疎水性シリカと遊離状態に保持させる疎
    水性シリカとの割合が40:60〜90:10の範囲であるものを
    用いることを特徴とする非磁性一成分現像方法。
  2. 【請求項2】疎水性シリカをトナーの単位重量当り0.6
    %以上添加した現像剤を用い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。
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