JP3073171B2 - 非磁性一成分現像方法 - Google Patents
非磁性一成分現像方法Info
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Description
電潜像を現像する非磁性一成分現像方法に関する。
潜像を形成して、ついで該潜像をトナーによって現像
し、必要に応じて紙などの転写材にトナー画像を転写し
た後、加熱、加圧などの手段によって定着し複写物を得
るものである。このような電子写真法に用いられる現像
剤としてはトナーとキャリアからなる二成分現像剤と、
トナーとキャリアの機能を同時に備えた一成分現像剤と
がある。一成分現像剤は、さらに磁性一成分現像剤と、
非磁性一成分現像剤に分類される。二成分現像剤は、転
写性、定着性、耐環境特性などの電子写真特性に優れる
反面、トナーとキャリアの比を制御するためのトナー濃
度センサーが必要であること、現像剤の寿命が短い、現
像剤の攪拌機構が複雑化するなどの問題点を有する。一
方、磁性一成分現像剤は、上記のトナー濃度センサーが
不要であり、現像装置の小型化が容易である反面、磁性
粒子を含むことから、定着性が劣る問題を有する。この
ような背景から装置の小型簡易化と電子写真特性を両立
するために、近年、非磁性一成分現像剤を用いる現像方
法が提案、実用化されている。
る現像ローラー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、現像ローラ
ーと感光体の間に一定の空隙ギャップを設けて現像ロー
ラー上の現像剤を飛翔させて現像する非磁性一成分現像
方法とがある。すなわち、いずれにしても現像ローラー
上に均一な現像剤の薄層を形成する必要がある。
層規制部材を一定の圧力にて、現像ローラーに当接し、
該当接部分に粒子を通過させることで、現像ローラー面
へ現像剤粒子を付着し、現像剤層を形成している。
る現像剤を構成する材料は、結着樹脂として、熱可塑性
ポリエステル樹脂、熱可塑性スチレンアクリル共重合樹
脂などに着色剤としてカーボンブラックや、シアン、マ
ゼンタ、イエローなどの有彩色顔料、および荷電制御剤
として、負極性であれば、金属錯体あるいは錯塩などを
用い、必要に応じて熱定着助剤としてポリプロピレン、
ポリエチレンなどのワックスを用い、エクストルーダ
ー、2軸ローラーなどで溶融混練後、ジェットミル、気
流式分級器などを組合わせて粉砕分級し、着色粒子を得
る。得られた着色粒子の表面に、シリカなどの微粒子を
ヘンシェルミキサーなどの攪拌混合手段を用いて付着
し、非磁性一成分現像剤を得ている。
分現像剤は、上記層形成部材と現像ローラーの当接部を
通過する際に、その接触、摺動により発生する摩擦熱に
より層規制部材に融着するという問題を発生させてい
た。現像剤が層規制部材に融着すると、現像剤の摩擦帯
電性が損なわれ、その結果として、比電荷が低下し、そ
の結果、スリーブに対するトナー粒子の現像力が低下
し、現像剤層にムラが発生したり、更に悪化すれば、現
像剤飛散を生ずる問題が発生していた。また、外添剤が
当接部における応力により、現像剤粒子に埋没し、現像
剤の流動性を著しく低下し、その結果として、現像ロー
ラーへの現像剤の搬送性が著しく低下し、画像濃度の低
下を来すことが問題とされてきた。また、このように現
像剤の荷電性が低下することにより、非画像部のかぶり
も増加する問題点をも生ずるものであった。特に、層規
制部材が金属製である場合には、ゴム製のブレードに比
べて、当接部の現像ローラーとの接触面積が小さいこと
から、同じ押圧力でも局所的には現像剤粒子への機械的
ストレスが大きくて、上記の融着が発生し易いという問
題があった。
解決をするために鋭意研究の結果、ブリネル硬度が10
0〜160の金属製の層規制部材と、比表面積が80m
2 /g以上の無機微粒子(A)と80m2 /g未満の無
機微粒子(B)とを複合して非磁性トナーの表面に付着
させた非磁性一成分現像剤を使用する非磁性一成分現像
方法を提供するものである。また、前記無機微粒子
(A)は、シリカ、アルミナ、酸化チタンの群から選ば
れる少なくとも1種としたものを用い、更にまた、前記
無機微粒子(B)はその真円度が0.6〜0.95であ
るものを用いることで、上記の目的である層規制部材へ
のトナー融着のない現像性の良好な非磁性一成分現像方
法を提供できることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
1の発明は非磁性一成分現像剤を現像ローラーに供給
し、層規制部材により該非磁性一成分現像剤の薄層を現
像ローラーの表面に供給するとともに、電荷を与え、感
光体ドラムと現像ローラーとの電位差により、該非磁性
一成分現像剤を、静電潜像を保持する感光体ドラムに現
像し、ついで転写材に転写を行う非磁性一成分現像剤の
現像方法であって、前記層規制部材が金属製であり、そ
のブリネル硬度が100〜160の範囲であり、かつ、
前記非磁性一成分現像剤が非磁性トナーの表面に、比表
面積が80m2 /g以上の無機微粒子(A)と80m2
/g未満の無機微粒子(B)とが複合して付着されてい
ることを特徴とするものである。請求項2の発明は、無
機微粒子(A)がシリカ、アルミナ、酸化チタンから選
ばれる少なくとも1種類であることを特徴とするもので
ある。請求項3の発明は、無機微粒子(B)の真円度が
0.6〜0.95であることを特徴とするものである。
使用した本発明の現像方法について詳細に説明する。図
1は、本発明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は非磁性一
成分現像剤、4は層規制部材、5は現像ローラー、6は
現像剤の漏れ防止およびかき落とし部材、7は攪拌機で
ある。この現像装置においては、感光体ドラム1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内には非磁性一成分現像剤3が収容されてお
り、非磁性一成分現像剤3は、層規制部材4によって現
像ローラー5のスリーブ上に一定の層厚になるように担
持されるとともに層規制部材4との摩擦により電荷が付
与され搬送される。現像ローラーには直流または必要に
応じて交流電圧を印加するようにしてもよい。現像ロー
ラー5に担持された非磁性一成分現像剤は、現像ローラ
ー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、現像ローラー5との電位差によって
感光体ドラム1の表面に現像され静電潜像の顕像化が行
われる。
る非磁性一成分現像剤を構成する非磁性トナーは、結着
剤樹脂と着色剤を主成分とするものである。結着剤樹脂
としては、例えば、ポリスチレン、ポリエステル、アク
リル樹脂、スチレン−アクリル系共重合体、エチレン−
塩化ビニル系共重合体、エチレン−酢酸ビニル系共重合
体、ポリアミド、ポリエチレン、マレイン酸樹脂、キシ
レン樹脂、フェノール樹脂等があげられるが、これらに
限定されるものではない。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、アニリンブラック等の黒
色着色剤や、有彩色であればファーナルブルー、パーマ
ネントブルー、ニグロシンブルー、フタロシアニン系シ
アン色顔料、ローズベンガル、キサンテン系マゼンタ色
染料、キナクリドン系マゼンタ色顔料、モノアゾ系赤色
顔料、ジスアゾ系黄色顔料等があげられるが、これらに
限定されるものではない。これら着色剤は、結着剤樹脂
中に1〜15重量%の範囲で適宜配合される。上記非磁
性一成分現像剤には、所望により他の成分、例えば帯電
制御剤、低分子量ポリプロピレン等の定着助剤等を含有
させてもよい。また、本発明の非磁性一成分現像剤は、
体積平均粒子径で12μm以下、好ましくは、3〜9.
5μmの粒子径を有するものがよい。3μm未満である
と、十分な流動性が得られない。一方、9.5μmより
大きいと細線、文字等の画素の再現性が悪くなる。
る無機微粒子(A)は、その比表面積が、80m2 /g
以上であるものが望ましい。更に望ましくは、140m
2 /g以上の比表面積のものが好適である。なお、本発
明でいう比表面積は窒素吸着法によるBET比表面積で
ある。比表面積が80m2 /g未満である場合には、無
機微粒子(A)の1次粒子径が大きくなることで、非磁
性一成分現像剤の流動性が低下し、その結果、現像ロー
ラーへの搬送性が低下し、十分な現像性が得られない。
無機微粒子(B)は比表面積が80m2 /g未満かつ、
その真円度が0.6〜0.9であることが望ましい。
は、連続撮像時における非磁性一成分現像剤の流動性低
下を防止する点にある。即ち、無機微粒子(A)は前記
の如くその比表面積が80m2 /g以上あることで、多
数枚複写の初期段階においては非磁性一成分現像剤の流
動性を高めることができるが、このような比表面積の大
きいものは、連続撮像時において、現像器を構成する部
材、特に、層規制部材、現像ローラー、感光体などによ
り、繰り返し機械的なストレスを受けることで、現像剤
の粒子の表面内へ埋没しやすい。その結果、現像剤とし
ての流動性が著しく低下する。無機微粒子(B)はその
比表面積が小さいことで、1次粒子径は無機微粒子
(A)より大きく、無機微粒子(A)に直接的にかかる
機械的ストレスを緩和することで、無機微粒子(A)の
現像剤粒子表面への埋没を抑制し、流動性の低下を防ぐ
機能がある。
は、以下の点にある。即ち、無機微粒子(A)は、アル
ミナ、シリカ、酸化チタンから選ばれる少なくとも1種
を用いるが、このような材質の無機微粒子を用いた場合
には、層規制部材へ優先的に付着あるいは傷をつけ、し
かる後にその付着あるいは傷部分を起点として現像剤が
黒点状に付着、あるいはフィルミングを起こす場合があ
る。このような現象が生じた場合、現像剤層が不均一に
なる他現像剤の帯電が不充分となり、現像性が著しく低
下する。
次粒子径が大きい無機微粒子(B)を用いることで、上
記のキズ、あるいはフィルミングを大幅に低減できるこ
とを見出した。この原因については、必ずしも明らかで
はないが、無機微粒子(B)が一旦付着した無機微粒子
(A)または現像剤粒子を研磨してかきおとす効果、お
よび、無機微粒子(A)の現像器部材への付着を防止す
る効果があるものと思われる。このような目的で、用い
られる無機微粒子(B)の材質として特に有効なものと
しては、シリカ、Fe3 O4 (マグネタイト)、Fe2
O3 、炭化ケイ素、酸化セリウム、アルミナ、酸化亜
鉛、硫酸バリウム、酸化チタン、等があげられるが、こ
れらに限定されるものではない。
(B)の形状としては、その真円度が0.6〜0.95
の範囲であることが望ましい。0.6未満である場合
は、その形状がより不定形に近くなることで無機微粒子
(A)の流動性向上効果を阻害することとなる。一方、
0.95より大きい場合は、現像剤粒子の表面への付着
が弱く、その結果現像剤から分離し、感光体や現像器部
材を汚染する場合があり、プロセスに不都合を生ずる場
合がある。
は、以下に規定される方法で、測定する。真円度は以下
の式で規定する。 C=(4πS)/l2 ・・・(1) ・Sは無機微粒子(B)の投影面積 ・lは無機微粒子(B)の周囲長 無機微粒子(B)の投影面積S、および周囲長lは以下
の方法で、測定する。まず、無機微粒子(B)を現像剤
に単体にて混合外添する。現像剤に対する混合比は、無
機微粒子(B)の比重によって変わるため、一律ではな
いが、約0.5〜3重量部(現像剤100重量部に対し
て)とする。混合外添は、ヘンシェルミキサーを用いて
行う。得られた混合物をSEMにて観察し、なるべく現
像剤粒子の平滑な面が観察される視野を選んで3000
0倍にて撮影する。得られた写真で付着が至る所にあ
る。無機微粒子(B)を画像解析し、Sおよびlを求め
(1)式により真円度Cを求める。無機微粒子(B)の
サンプルリング粒子は約300個とする。
は、金属製のものであり、そのブリネル硬度HB)が1
00〜160であることが必要である。HBが100未
満である場合は、上記無機微粒子(A)および(B)を
組み合わせることによっても、現像剤の層規制部材への
融着が発生する場合がある。一方HBが160を超える
場合には、層規制部材を現像器に装着した場合の現像ロ
ーラーとの当接による層規制部材のたわみ量に対する押
圧の変化が急峻であり、実使用面での問題がある他、無
機微粒子(B)を併用しても、無機微粒子(A)の現像
剤粒子表面への埋没が発生しやすく、非磁性一成分現像
剤の流動性が低下しやすい。
現像剤層を現像ローラー上に形成するためには層規制部
材への非磁性一成分の現像剤の融着を防ぐことが必要で
ある。この目的のために、比表面積が80m2 /g以上
の無機微粒子(A)に対して、比表面積が80m2 /g
未満かつ、真円度が0.6〜0.95の無機微粒子
(B)を複合して粒子表面に外添した非磁性一成分現像
剤と、ブリネル硬度100〜160の層規制部材を使用
した現像方法を用いることで、融着のない安定したトナ
ー層を得ることができ、長期にわたり良好な現像性を保
つことが可能となる。
お、実施例において部とは、重量部を示す。 〔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、体積平均粒子径、7.5μmの非磁性ト
ナーを得た。 ・スチレン−アクリル酸エステル共重合体樹脂 90部 (藤倉化成社製 モノマー組成:スチレン/ブチルアクリレート=85 /15) ・ポリプロピレンワックス 3部 (三洋化成工業社製 商品名:ビスコール330P) ・カーボンブラック 7部 (三菱化学社製 商品名:MA−100) ・クロム錯塩系 荷電制御剤 2部 (保土谷化学社製 商品名:T−95) この非磁性トナー100部に対して、無機微粒子(A)
として比表面積:140m2 /gのシリカ(ワッカーケ
ミカル社製 商品名:H−2000を1部および無機微
粒子(B)として比表面積40m2 /g、真円度0.8
0のシリカ(日本アエロジル社製 商品名:NAX−5
0)を0.5部添加し、ヘンシェルミキサーで5分間撹
拌することで、本発明で使用する非磁性一成分現像剤を
得た。
0部に無機微粒子(A)として比表面積200m2 /g
のシリカ(ワッカーケミカル社製 商品名:H−300
4)を1部と実施例1の無機微粒子(B)を0.5部添
加し、実施例1と同様に外添して本発明で使用する非磁
性一成分現像剤を得た。
0部に無機微粒子(A)として、比表面積260m2 /
gのシリカ(日本アエロジル社製 商品名:R−81
2)を1.0部、無機微粒子(B)として、実施例1と
同様のものを0.5部添加して、実施例1と同様に外添
して本発明で使用する非磁性一成分現像剤を得た。
0部に、無機微粒子(A)として90m2 /gのイソブ
チルトリメトキシシランで表面処理を行ったアルミナ粒
子を1.0部、無機微粒子(B)として、実施例1と同
様のものを0.5部添加して実施例1と同様に外添して
本発明で使用する非磁性一成分現像剤を得た。
として90m2/gのメチルトリメトキシシランで表面
処理を行った酸化チタン粒子を1.0部、無機微粒子
(B)として、実施例1と同様のものを0.5部添加し
て、実施例1と同様に外添して本発明で使用する非磁性
一成分現像剤を得た。
0部に、無機微粒子(A)として実施例1のものを1部
と、無機微粒子(B)として、比表面積9.7m2 /
g、真円度0.85のマグネタイト(戸田工業社製 商
品名:EPT−500)1部を添加して、実施例1と同
様に外添して本発明で使用する非磁性一成分現像剤を得
た。
0部に、無機微粒子(A)として実施例1のものを1部
と、無機微粒子(B)として、比表面積25m2 /g、
真円度0.70の酸化亜鉛(堺化学社製 商品名:F
INEX25)を実施例1と同様の方法で外添して本発明で
使用する非磁性一成分現像剤を得た。
(B)として比表面積34m2 /g、真円度0.87の
α−酸化鉄を用いた以外は全て実施例1と同様にして、
本発明で使用する非磁性一成分現像剤を得た。
(B)として比表面積8m2 /g、真円度0.85の硫
酸バリウムを用いた以外は全て実施例1と同様にして、
本発明で使用する非磁性一成分現像剤を得た。
を市販のレーザービームプリンター(京セラ社 F−1
000+ プリンター)の現像器を改良したものを使用し
て図1に示した現像装置のホッパーに充填し、本発明の
現像方法を実施した。なお、その際層規制部材は、ブリ
ネル硬度が129のリン青銅製を用い、その場合の実施
例を実施例1〜9に対応して実施例1a〜9aとした。
次に、実施例1〜9の現像剤に対してブリネル硬度が1
50のステンレス製の層規制部材を用い、本発明の非磁
性現像法を実施例1a〜9aに準じて実施した。その場
合の実施例を実施例1〜9に対応して実施例1b〜9b
とした。
0部に対して、実施例1の無機微粒子(A)のみを1部
混合外添し比較用の非磁性一成分現像剤を得た。
0部に対して、実施例1の無機微粒子(B)のみを1部
混合外添し比較用の非磁性一成分現像剤を得た。
0部に対して、実施例1の無機微粒子(A)および比表
面積が20m2 /g、真円度が0.4のマグネタイトを
1部外添し比較用の非磁性一成分現像剤を得た。
0部に対して、実施例1の無機微粒子(A)および比表
面積が7m2 /g、真円度が0.97のマグネタイトを
1部外添し比較用の非磁性一成分現像剤を得た。上記比
較例1〜4の非磁性一成分現像剤を実施例1a〜9aの
レーザープリンターに準じて図1に示した現像装置のホ
ッパーに充填し、比較用の現像方法を実施した。その際
の層規制部材はブリネル硬度が129のリン青銅製を用
い、その場合の比較例を比較例1〜4に対応して比較例
1a〜4aとした。
現像方法において、層規制部材をブリネル硬度が90の
リン青銅製に代えた以外は同様にして比較例の非磁性一
成分現像方法を実施例1a〜9aのレーザープリンター
に準じて実施した。
現像方法において、層規制部材をブリネル硬度が185
のステンレス製に代えた以外は同様にして比較例の非磁
性一成分現像方法を実施例1a〜9aのレーザープリン
ターに準じて実施した。
期から5000枚までの連続複写の評価結果を表1に示
す。ここで、各特性項目について説明する。
の当接面をバキュームクリーナで吸引後、目視評価 ○:現像剤の融着が認められない。 △:スポット状またはフィルミング状いずれか一方の融
着が認められる。 ×:スポット状、およびフィルミング状の両方の融着が
認められる。
現像剤を吸引法にて測定。(東芝ケミカル社製、ブロー
オフ帯電量測定装置 TB−200型)のファラデーゲ
ージ取付け部に、現像器のローラ−を接続して現像ロー
ラー上の現像剤を吸引した時のカウンターチャージを測
定し、現像剤の電荷量と、吸引捕修した現像剤重量か
ら、現像剤の比電荷を求めた。当方法では、現像ローラ
ーが周囲のアース部分に近い位置にあると、必ずしも正
確な値が得られない。このため、測定時に誘電体のスペ
ースを介して、アース面から、約20cmの高さに現像
剤が設置されるように設定した。
画像濃度を反射濃度計(マクベス社製 RD−914)
で測定。
ープ(住友3M社製 メンディングテープ)を一旦貼着
し、しかる後剥離したものを未使用のコピー用紙上に貼
り付け、反射濃度計(マクベス社製 RD−914)で
測定。
現像剤による汚れを目視評価 ○:ほとんど汚れがない。 △:リア、フロント、ミッドのいずれかの位置で、汚れ
が認められる。 ×:リアーフロントの全箇所で、汚れが認められる。
分現像法は、長期使用においても、層規制部材への現像
剤の融着がなく、帯電量が安定した飛散など問題のない
安定した画像特性を有することが確認された。
現像剤に特定の無機微粒子を複合的に用い、更には、特
定の硬度を有する層規制部材を用いることで層規制部材
に現像剤の融着がなく良好な現像特性を得ることが可能
となった。
Claims (3)
- 【請求項1】 非磁性一成分現像剤を現像ローラーに供
給し、層規制部材により該非磁性一成分現像剤の薄層を
現像ローラーの表面に形成するとともに、電荷を与え、
感光体ドラムと現像ローラーとの電位差により、該非磁
性一成分現像剤を静電潜像を有する感光体ドラムに現像
し、ついで転写材に転写を行う非磁性一成分現像方法で
あって、前記層規制部材が金属製であり、そのブリネル
硬度が100〜160の範囲であり、かつ、前記非磁性
一成分現像剤が非磁性トナーの表面に、比表面積が80
m2/g以上の無機微粒子(A)と80m2/g未満の
無機微粒子(B)とが複合して付着されていることを特
徴とする非磁性一成分現像方法。 - 【請求項2】 無機微粒子(A)がシリカ、アルミナ、
酸化チタンから選ばれる少なくとも1種類であることを
特徴とする請求項1記載の非磁性一成分現像方法。 - 【請求項3】 無機微粒子(B)の真円度が0.6〜
0.95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。
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JPH10239993A JPH10239993A (ja) | 1998-09-11 |
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