JP3141294B2 - 現像剤及び画像形成方法 - Google Patents

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，静電記録，静電印刷の如き画像
形成法に於ける静電荷像を可視化するための現像剤及び
画像形成方法に関する。

さらに詳しくは外部より電圧を印加した帯電部材を被
帯電部材に接触させて帯電を行う帯電工程を有する電子
写真法に用いられる現像剤及び画像形成方法に関する。

［従来の技術］ 従来、電子写真装置等における帯電手段としてコロナ
放電器が知られている。しかし、コロナ放電器は高電圧
を印加しなければならない、オゾンの発生量が多い等の
問題点を有している。

そこで、最近ではコロナ放電器を利用しないで接触帯
電手段を利用することが検討されている。具体的には帯
電部材である導電性ローラに電圧を印加してローラを被
帯電体である感光体に接触させて感光体表面を所定の電
位に帯電させるものである。このような接触帯電手段を
用いればコロナ放電器と比較して低電圧化がはかれ、オ
ゾン発生量も減少する。

例えば、特公昭50−13661号公報においては、芯金に
ナイロン又はポリウレタンゴムからなる誘電体を被覆し
たローラを使うことによって感光紙を荷電する時に低電
圧印加を可能にしている。

しかしながら、上記従来例において、芯金にナイロン
を被覆した時ゴム等の弾性がないので被帯電体と十分な
接触を保つことができず、帯電不良を起こしてしまう。
一方、芯金にポリウレタンゴムを被覆すると、ゴム系材
料に含浸している軟化剤がしみ出てきて被帯電体に感光
体を使用すると帯電部材が当接部において感光体停止時
に感光体に固着する、あるいはその領域が画像ボケを生
じるという問題点があった。また、帯電部材のゴム系材
料中の軟化剤がしみ出てきて感光体表面に付着すると、
感光体が低抵抗化して画像流れが起きてひどい時には使
用不能となったり感光体表面に残留したトナーが帯電部
材の表面に付着し、フィルミング現象が発生することが
あった。そして、帯電部材表面に多量の現像剤が固着す
ると帯電部材表面が絶縁化し帯電部材の帯電能力が失わ
れ感光体表面の帯電が不均一となり、画像に影響が出て
しまう。

これは帯電部材により強く感光体表面に押し付けられ
る為、帯電部材や被帯電体表面への残留現像剤の固着さ
らには、傷や削れが起きやすくなるためである。

本発明に係る画像形成方法では、帯電部材に直流電圧
もしくは直流電圧に交流電圧を重畳したものを印加して
用いているが、この際、帯電部材と感光体ドラムの接触
部分周辺では、特に粒子径が小さく、重畳の軽い残留現
像剤の異常な帯電や飛翔運動の反復が繰り返され、この
為帯電部材や感光体ドラム表面への残留現像剤の静電吸
着や埋め込みが行われ易い状況に在り、従来のコロナ放
電器による非接触帯電手段を用いる場合と非常に異な
る。

一方、近年、小型で安価なパーソナルユースの複写機
やレーザープリンター等が出現し、これらの小型機に於
いては、メンテナンスフリーの立場から、感光体、現像
器、クリーニング装置等を一体化したカートリッジ方式
が用いられ、現像剤としても現像器の構造を簡単にでき
ることから磁性一成分系現像剤を使用することが望まれ
る。

このような現像剤は、現像剤自体の研磨効果が強く、
感光体として有機光導電体（OPC）等の表面硬度の低い
感光体への圧接が行われる様な画像形成工程において、
特に無機微粉体を外添した現像剤では圧接部材及び感光
体表面を削ることによる白ヌケ現象、圧接部材及び感光
体に傷を付けてしまうことによる現像剤の融着，フィル
ミング等の感光体汚染が生じ易く、はなはだしい場合に
は画像欠損を生じてしまう。

この問題は上記帯電部材の如き、感光体表面に所定の
当接圧をもって接触している当接部材を用いている場合
に顕著に現われる。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は感光体上に現像剤融着を生じさせず、
高濃度でカブリのない画像の得られる現像剤及び画像形
成方法の提供にある。

更に詳しくは、接触帯電装置を現像剤で汚染しにくく
また汚染したとしても帯電ムラを生じない現像剤及び接
触帯電工程と本発明の現像剤を現像する現像工程とを有
する画像形成方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段及び作用］ 本発明は、直流電圧及び交流電圧を重畳した電圧を印
加した帯電部材をOPC感光体に接触させて、感光体の帯
電を行なう帯電工程を有する画像形成方法において用い
られる現像剤であり、 示差熱分析装置によって測定されたガラス転移点（T
g）が40〜90℃である熱可塑性シリコーンレジンと結着
樹脂、着色剤又は磁性体を少なくとも含有することを特
徴とする現像剤に関する。

また、本発明は、帯電部材をOPC感光体に接触させ
て、外部より直流電圧及び交流電圧を重畳した電圧を印
加し感光体の帯電を行なう帯電工程と、前記現像剤を用
いた現像工程を有する画像形成方法に関する。

本発明において熱可塑性シリコーンレジンは示差熱分
析装置（DSC測定装置）、DSC−７（パーキンエルマー社
製）を用いてASTM D3418−82法に準じ測定したガラス
転移点（Tg）が40℃〜90℃であることが必要である。

熱可塑性シリコーンレジンのTgが40℃より低いと現像
剤粒子中への分散が悪くカブリ画像を生じやすく流動性
も悪化する傾向がある。Tgが90℃より高いと感光体融着
の防止効果が小さい。

現像剤中に含まれる熱可塑性シリコーンレジンの量は
現像剤の結着樹脂100重量部に対し0.05〜20重量部好ま
しくは0.1〜10重量部であり、20重量部をこえると着色
剤、帯電制御剤の分散が悪化する。

また本発明に係る熱可塑性シリコーンレジンのホット
プレート上の顕微鏡観察による軟化点は現像剤粒子中へ
の分散性、感光体融着の防止効果の観点から70℃〜150
℃が好ましい。

本発明の熱可塑性シリコーンレジンが有する有機基は
アルキル基、アリール基、変性アルキル基、変性アリー
ル基から選ばれる１種以上（Ａ）と、フェニル基、変性
フェニル基から選ばれる１種以上（Ｂ）とを有すること
が現像剤の結着樹脂と比較的親和性のある熱可塑性シリ
コーンレジンを得るのに好ましい。またケイ素原子に対
する有機基数がＡ＜Ｂであることがより好ましい。

また本発明の現像剤表面に疎水性無機微粉末を外添混
合することは本発明の好ましい形態の１つであり、さら
には無機微粉体がケイ酸微粉体であることが好ましい。

本発明に用いられるケイ酸微粉体は、ケイ素ハロゲン
化合物の蒸気相酸化により生成されたいわゆる乾式法又
はヒュームドシリカと称される乾式シリカ、及び水ガラ
ス等から製造されるいわゆる湿式シリカの両方が使用可
能であるが表面及びケイ酸微粉体の内部にあるシラノー
ル基が少なく、又Na₂O,SO₃ ^2-等の製造残渣のない乾式シ
リカの方が好ましい。

又、乾式シリカにおいては製造工程において例えば、
塩化アルミニウム又は、塩化チタンなど他の金属ハロゲ
ン化合物をケイ素ハロゲン化合物と共に用いる事によっ
てシリカと他の金属酸化物の複合微粉体を得る事も可能
であり、それらも包含する。

その粒径は平均の一次粒径として、0.001〜２μの範
囲内である事が望ましく、特に好ましくは、0.002〜0.2
μの範囲内のシリカ微粉体を使用するのが良い。

本発明に係る現像剤の結着樹脂としては、ポリスチレ
ン，ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体
の単重合体；スチレン−プロピレン共重合体，スチレン
−ビニルトルエン共重合体，スチレン−ビニルナフタリ
ン共重合体，スチレン−アクリル酸メチル共重合体，ス
チレン−アクリル酸エチル共重合体，スチレン−アクリ
ル酸ブチル共重合体，スチレン−アクリル酸オクチル共
重合体，スチレン−アクリル酸ジメチルアミノエチル共
重合体，スチレン−メタアクリル酸メチル共重合体，ス
チレン−メタアクリル酸エチル共重合体，スチレン−メ
タアクリル酸ブチル共重合体，スチレン−メタクリル酸
ジメチルアミノエチル共重合体，スチレン−ビニルメチ
ルエーテル共重合体，スチレン−ビニルエチルエーテル
共重合体，スチレン−ビニルメチルケトン共重合体，ス
チレン−ブタジエン共重合体，スチレン−イソプレン共
重合体，スチレン−マレイン酸共重合体，スチレン−マ
レイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体；
ポリメチルメタクリレート，ポリブチルメタクリレー
ト，ポリ酢酸ビニル，ポリエチレン，ポリプロピレン，
ポリビニルブチラール，ポリアクリル酸樹脂，ロジン，
変性ロジン，テルペン樹脂，フェノール樹脂，脂肪族ま
たは脂環族炭化水素樹脂，芳香族系石油樹脂，パラフィ
ンワックス，カルナバワックスなどが単独或いは混合し
て使用できる。

本発明に係る現像剤の着色剤としては、従来公知のカ
ーボンブラック，銅フタロシアニン，鉄黒などが使用で
きる。

また本発明の現像剤は磁性トナーであることが好まし
い。磁性トナーに含有される磁性微粒子としては、磁場
の中に置かれて磁化される物質が用いられ、鉄，コバル
ト，ニッケルなどの強磁性金属の粉末、もしくはマグネ
タイト，γ−Fe₂O₃,フェライトなどの合金や化合物が使
用できる。

これらの磁性微粒子は窒素吸着法によるBET比表面積
が好ましくは１〜20m²/g、特に2.5〜12m²/g、さらにモ
ース硬度が５〜７の磁性粉が好ましい。この磁性粉の含
有量は現像剤重量に対して10〜70重量％が良い。

また、本発明の現像剤は負荷電性が好ましく必要に応
じて荷電制御剤を含有しても良く、モノアゾ染料の金属
錯塩，サリチル酸、アルキルサリチル酸，ジアルキルサ
リチル酸またはナフトエ酸の金属錯塩等の負荷電制御剤
が用いられる。さらに本発明に係る現像剤は体積固有抵
抗が10¹⁰Ω・cm以上、特に10¹²Ω・cm以上であるのがト
リボ電荷及び静電転写性の点で好ましい。ここで言う体
積固有抵抗は、現像剤を100kg/cm²の圧で成型し、これ
に100V/cmの電界を印加して、印加後１分を経た後の電
流値から換算した値として定義される。

本発明の現像剤には、実質的な悪影響を与えない限り
において、さらに他の添加剤例えば定着助剤（例えば低
分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレンなど）、
あるいは導電性付与剤として酸化スズの如き金属酸化物
等を加えても良い。

本発明の現像剤の製造にあたっては、熱ロール，ニー
ダー，エクストルーダー等の熱混練機によって構成材料
を良く混練した後、機械的な粉砕、分級によって得る方
法、あるいは結着樹脂溶液中に材料を分散した後、噴霧
乾燥することにより得る方法、あるいは、結着樹脂を構
成すべき単量体に所定材料を混合して乳化懸濁液とした
後に重合させて現像剤を得る重合法等、それぞれの方法
が応用出来る。

以下、本発明の現像剤及び画像形成方法に適用可能な
本発明の接触帯電工程について具体的に説明する。

第１図は、本発明の画像形成方法に使用できる接触帯
電装置の一例を示す概略構成図である。１は被帯電体で
ある感光体ドラムであり、アルミニウム製のドラム基体
1aの外周面に感光体層である有機光導電体（OPC）1bを
形成してなるもので矢印方向に所定の速度で回転する。
本装置において、感光体ドラム１は外径30mmφである。
２は上記感光体ドラム１に所定圧力をもって接触させた
帯電部材である帯電ローラーであり、金属芯金2aに導電
性ゴム層2bを設け、更にその周面に離型性被膜である表
面層2cを設けた。本装置の表面層は、離型性被膜であ
り、離型性被膜を設けることは本発明に係る現像剤及び
画像形成方法とのマッチング上好ましい。但し離型性被
膜は、抵抗が大きすぎると感光体ドラム１が帯電され
ず、抵抗が小さすぎると感光体ドラム１に大きな電圧が
かかり過ぎ、ドラムの損傷、ピンホールの発生が起こる
ので適度な抵抗、即ち体積抵抗率10⁹〜10¹⁴Ωｍが良
く、この時の離型性被膜の厚さは3.0μｍ以内が好まし
い。また、被膜の厚さの下限は被膜のハガレ、メクレが
なければ良く５μｍくらいと考えられる。

本装置では帯電ローラー２の外径は12mmφであり、導
電ゴム層2bはEPDM、表面層2cには厚み10μｍのナイロン
系樹脂を用いた。帯電ローラー２の硬度は54.5゜（ASKE
R−Ｃ）とした。Ｅはこの帯電ローラー２に電圧を印加
する電源部で所定の電圧を帯電ローラー２の芯金2aに供
給する。第１図においてＥは直流電圧を示しているが、
直流電圧に交流電圧を重畳したものが好ましい。

この場合の好ましいプロセス条件を下記に示す。

当接圧 ５〜500g/cm 交流電圧 0.5〜5KV_pp 交流周波数 50〜3000Hz 直流電圧 −200〜−900V 第２図は接触帯電装置の他の例を示す概略構成図であ
る。前述第１図の装置と共通部材には同一の符号を付し
て再度の説明は省略する。

本装置の接触帯電部材２′は感光体ドラム１に所定圧
力でもって順方向に当接させたブレード状のものであ
り、このブレード２′は電圧が供給される金属支持部材
２′ａに導電性ゴム２′ｂが支持され、感光体ドラム１
との当接部分には、離型性被膜となる表面層２′ｃが設
けられている。表面層２′ｃとしては厚み10μｍのナイ
ロンを用いた。この実施例によれば、ブレードと感光体
ドラムとの接着といった不具合いもなく第１図の装置と
同様の作用効果がある。

上記二つの例では帯電部材としてローラー状、ブレー
ド状のものを使ったが、これに限るものでなく、他の形
状についても本発明を実施することができる。

また、帯電部材が導電ゴム層と離型性被膜から構成さ
れているが、それに限らず、導電ゴム層と離型性被膜表
面間に感光体へのリーク防止のために高抵抗層、例えば
環境変動の小さいヒドリンゴム層を形成すると良い。

また、離型性被膜としてナイロン系樹脂の代りにPVDF
（ポリフッ化ビニリデン）、PVDC（ポリ塩化ビニリデ
ン）を用いても良い。感光体としては、アモルファスシ
リコン、セレン、ZnO等でも使用可能である。特に、感
光体にアモルファスシリコンを用いた場合、他のものを
使用した場合に比べて、導電ゴム層の軟化剤が感光体に
少しでも付着すると、画像流れはひどくなるので導電ゴ
ム層の外側に絶縁性被膜したことによる効果は大とな
る。

又、クリーニング工程については、一般に現像剤像転
写後の感光ドラムはクリーナーのブレードやローラの如
きクリーニング部材により転写残り現像剤分やその他の
汚染物の拭掃除去を受けて清浄面化され繰り返して像形
成に供される。

又、係るクリーニング工程を、電子写真法に関わる、
帯電工程や現像工程、或いは、転写工程の中で同時に行
うことも可能である。

本発明は潜像担体の表面が有機化合物である画像形成
装置に対し特に有効である。有機化合物が表面層を形成
している場合、現像剤中に含まれる結着樹脂との接着性
が良く、特に同質の材料を用いた場合、接点に於いては
化学的な結合が生じ、現像剤融着を促進するためであ
る。

潜像担体の表面物質としては、シリコーン樹脂、塩化
ビニリデン、エチレン−塩ビ、スチレン−アクリロニト
リル、スチレン−メチルメタクリレート、スチレン、ポ
リエリテンテレフタレート、ポリカーボネート等が挙げ
られるが、これらに限定されることはなく、他のモノマ
ー或いは、例示樹脂間での共重合、ブレンド等も使用す
る事ができる。

本発明は、潜像担体の直径が50mm以下の画像形成装置
に対し特に有効である。小径ドラムの場合、同一の線圧
にしても曲率が大きい為、当接部に於いて圧力の集中が
起りやすい為である。

ベルト感光体でも同一の現象があると考えられ、転写
部での曲率半径25mm以下の画像形成装置に対しても有効
である。

［実施例］ 以上本発明の基本的な構成と特色について述べたが以
下実施例にもとづいて具体的に本発明について説明す
る。しかしながら、これによって本発明の実施の態様が
なんら限定されるものではない。実施例中の部数は重量
部である。

実施例１ 上記混合物を、120℃に加熱された２軸エクストルー
ダーで溶融混練し、冷却した混練物をハンマーミルで粗
粉砕し、粗粉砕物をジェットミルで微粉砕し、得られた
微粉砕粉を風力分級して、体積平均粒径12μｍの磁性粒
子分級粉（Tg60℃）を得た。

この分級粉にシリカ微粉末を0.3重量％加えて、ヘン
シェルミキサーで混合し現像剤（Ｉ）を得た。

次に、現像剤（Ｉ）を第１図に示す接触帯電装置を有
する画像形成装置（キヤノン製LBP−8 II改造機）を用
い、帯電装置に直流電圧と交流電圧（150Hz,1500V_pp）
を印加し４枚（A4）／分のプリント速度で連続して反転
現像方式で現像剤画像を形成する実写テストを常温常湿
（25℃,60％RH）で行い、プリントアウト画像を評価し
た。又、同時に帯電部材（ローラー型）及び感光ドラム
表面の様子を観察し、ベタ黒画像で融着を評価した。

第１表に評価結果を示す。

但し評価は以下の基準で行なった。

カブリ ○…ほとんどない △…カブっているが実用可 ×…実用不可 感光体融着（A4ベタ黒画像の白ポチの数で評価） ○ …全く融着しない ○△…A4ベタ黒中に１〜３点の融着 △ …A4ベタ黒中に３〜10点の融着 × …A4ベタ黒中に10点以上の融着 実施例２ シリコーンレジンＩのかわりにシリコーンレジンII
（Tg80℃）１部を用いる以外は実施例１と同様に行ない
現像剤（II）を作成し評価した。

評価結果を第１表に示す。

実施例３ シリコーンレジンＩの量を５部とした以外は実施例１
と同様に行ない現像剤（III）を作成し、第２図のブレ
ード型帯電部材を用いて評価した。

評価結果を第１表に示す。

比較例１ シリコーンレジンＩを用いない以外は実施例１と同様
に行ない現像剤（IV）を作成し評価した。

評価結果を第１表に示す。

比較例２ シリコーンレジンＩのかわりにシリコーンレジンIII
（Tg＝30℃）を用いる以外は実施例１と同様に行ない現
像剤（Ｖ）を作成し評価した。

評価結果を第１表に示す。

［発明の効果］ 本発明によれば、現像剤粒子中に、特定のシリコーン
レジンを含有させることで感光体表面を保護する働きが
あり、現像剤融着やカブリの生じない高品質の画像を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図、第２図は本発明の画像形成方法に使用する接触
帯電装置の概略を示した説明図である。 １……感光体ドラム、2,2′……帯電部材 Ｅ……電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 政吉 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 松永 聡 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 遊佐 寛 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 土屋 清子 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−38958（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−123551（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−130036（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−150757（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−142556（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−267667（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流電圧及び交流電圧を重畳した電圧を印
   加した帯電部材をOPC感光体に接触させて、感光体の帯
   電を行なう帯電工程を有する画像形成方法において用い
   られる現像剤であり、 示差熱分析装置によって測定されたガラス転移点（Tg）
   が40〜90℃である熱可塑性シリコーンレジンと結着樹
   脂、着色剤又は磁性体を少なくとも含有することを特徴
   とする現像剤。
2. 【請求項２】シリコーンレジンが、有機置換基としてア
   ルキル基、アリール基、変性アルキル基、変性アリール
   基の中から選ばれる１種以上の置換基と、フェニル基、
   変性フェニル基の中から選ばれる１種以上の置換基とを
   有することを特徴とする請求項１に記載の現像剤。
3. 【請求項３】帯電部材をOPC感光体に接触させて、外
   部より直流電圧及び交流電圧を重畳した電圧を印加し感
   光体の帯電を行なう帯電工程と、 示差熱分析装置によって測定されたガラス転移点（T
   g）が40〜90℃である熱可塑性シリコーンレジンと結着
   樹脂、着色剤又は磁性体を少なくとも含有する現像剤を
   用いる現像工程とを有することを特徴とする画像形成方
   法。
4. 【請求項４】シリコーンレジンが、有機置換基としてア
   ルキル基、アリール基、変性アルキル基、変性アリール
   基の中から選ばれる１種以上の置換基と、フェニル基、
   変性フェニル基の中から選ばれる１種以上の置換基とを
   有することを特徴とする請求項３に記載の画像形成方
   法。