JPH0822138A - 非磁性一成分現像剤及びこれを用いた現像方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カブリ、画像荒れなどの画像劣化を起こさな
い一成分非磁性現像剤を得る。 【構成】 体積平均粒径 ７．０〜１２．０μｍ、粒径
５μｍ以下の粒子 １３．０ 個数％以下、粒径１６μ
ｍ以上の粒子 ２．０ 体積％以下、体積粒度分布の標
準偏差 ２．７以下である非磁性一成分現像剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法による静電
潜像の現像に用いられる静電荷像現像用非磁性一成分現
像剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法では、一般に、光導電性物質
を用いた感光体上に、静電的な潜像を形成し、次に得ら
れた潜像にトナーと呼ばれる微粒子を選択的に付着さ
せ、現像を行ない、潜像を可視像化する。可視像化した
トナーを紙などの転写材に転写した後、熱および圧力、
または溶剤蒸気などにより定着することにより、画像が
形成される。

【０００３】静電潜像を可視像化するためには、従来か
らトナーとキャリアからなる現像剤を用いて現像する二
成分現像方式を使用した画像形成方法が広く利用されて
いる。この方式は、環境依存性が比較的少なく、またト
ナーとキャリアの組み合わせにより広い範囲の特性を持
った材料を用いることができるため、容易に高画質の画
像が得られるという利点がある。

【０００４】一方、近年電子写真方式を用いてのフルカ
ラー画像形成方法が登場し、開発が盛んに行われてい
る。この方式は主にシアン、マゼンタ、イエローの３色
の現像剤で色再現を行なうものであり、被転写材上に上
記３色の現像剤層、もしくは上記３色にブラックを加え
た４色の現像剤層が形成され、フラッシュ、ヒートロー
ラ、オーブン等により加熱溶融、定着される。３色もし
くは４色の現像剤を用いるため現像器もまた３もしくは
４組必要となり、二成分現像方式を用いた場合画像形成
ユニットの重量および体積は非常に大きなものとなって
しまう。また、フルカラー画像を再現するためには３も
しくは４色の濃度の微妙な調整が必要となり、現像剤中
のトナー濃度を厳密に管理しなければならない。

【０００５】そこで注目されているのが、トナーを金属
あるいは合成樹脂の圧接部材により摩擦及び／または接
触帯電させることにより現像を行なう非磁性一成分現像
方式である。この方式によれば、キャリアを必要としな
いため、画像形成ユニットの軽量化、小型化をはかるこ
とができ、しかもメンテナンスが容易である。また、感
光体と現像スリーブとの距離が二成分現像方式に比べて
近いために、低電位で高精細現像を行なうことができ
る。

【０００６】しかしながら、このような現像剤による画
像形成は、一般にくり返し行なわれるため、使用初期に
は良好な画像が得られていても、くり返し使用後は、現
像剤の粒径分布や帯電量に変動を生じ、画像が荒れた
り、カブリが増加するといった画質劣化を起こしやすい
という欠点があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の技術
の問題点を解決するためになされたもので、連続使用に
よる繰り返し現像においても、画像が荒れたりカブリが
増加するなどの画質劣化を起こさない非磁性一成分現像
剤を提供することを目的とする。

【０００８】本発明はまた、このような非磁性一成分現
像剤を用いて、連続使用による繰り返し現像における、
静電潜像保持体上及び画像上のカブリ、及び画像の荒れ
などの画像劣化を防ぎ、高品質の画像を形成する非磁性
一成分現像方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の現像剤は、体積
平均粒径 ７．０〜１２．０μｍ、粒径５μｍ以下の粒
子 １３．０ 個数％以下、粒径１６μｍ以上の粒子
２．０ 体積％以下、体積粒度分布の標準偏差 ２．７
以下であることを特徴とする。

【００１０】また、本発明の非磁性一成分現像方法は、
現像剤容器に収容され、体積平均粒径 ７．０〜１２．
０μｍ、粒径５μｍ以下の粒子 １３．０ 個数％以
下、粒径１６μｍ以上の粒子 ２．０ 体積％、体積粒
度分布の標準偏差 ２．７以下である非磁性一成分現像
剤を、現像ローラーに供給する現像剤供給工程、この現
像ローラーに対し、線圧４０〜１００ｇ／ｃｍで押圧さ
れた現像剤層規制ブレードを用いて現像ローラー表面に
現像剤の薄層を形成する現像剤薄層形成工程、この現像
ローラに対向して設けられた静電潜像担持体上の静電潜
像に、現像剤を供給し、静電潜像を現像する現像工程と
を具備することを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明によれば、現像ローラに押圧される現像
剤層規制ブレードの線圧を４０〜１００ｇ／ｃｍに設定
し、ａ）体積平均粒径 ７．０〜１２．０μｍ、ｂ）粒
径５μｍ以下の粒子 １３．０ 個数％以下、ｃ）粒径
１６μｍ以上の粒子 ２．０ 体積％、ｄ）体積粒度分
布の標準偏差 ２．７以下なる条件を満足する現像剤を
使用することにより、画像上、ドラム上のカブリ、及び
画像荒れを防止することができる。

【００１２】現像剤層規制ブレードの現像ローラーに対
する押圧が線圧４０ｇ／ｃｍより小さい場合は、現像ロ
ーラーの外周面に形成される現像剤層厚が厚くなり、現
像剤の帯電量が低下してカブリが発生しやすくなる。ま
た、線圧が１００ｇ／ｃｍより大きい場合は、現像剤が
破砕されやすくなったり、現像ローラーに現像剤がフィ
ルミングしたりするといった問題が生じやすい。

【００１３】現像剤の体積平均粒径が７．０μｍより小
さい場合は、現像剤を安定して生産することが困難であ
ったり、クリーニング不良が発生しやすい。一方、１
２．０μｍより大きい場合は、画像濃度は満足するが、
画像のシャープさに欠ける。

【００１４】現像剤のうち、５μｍ以下のものの比率が
１３．０ 個数％より大きい場合は、現像剤層規制ブレ
ードにより十分帯電されなくなり、カブリが発生しやす
くなる。

【００１５】現像剤のうち、１６μｍ以上のものの比率
が２．０ 体積％より大きい場合は、現像剤層規制ブレ
ードを通過しにくくなり、連続使用によるくり返し現像
において、現像剤中の１６μｍ以上のものの比率が増加
し、画像のザラツキが目立ってくる。

【００１６】本発明の現像剤に用いるバインダー樹脂と
しては、従来、現像剤用のバインダー樹脂として使用さ
れていたポリエステル樹脂を用いることができる。バイ
ンダー樹脂としては、この他、ポリスチレン、ポリ−ｐ
−クロルスチレン、ポリビニルトルエン、スチレン−ｐ
−クロルスチレン共重合体、スチレンビニルトルエン共
重合体等のスチレン及びその置換体の単独重合体及びこ
れらの共重合体やスチレン−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及びスチレン
−アクリル酸ｎ−ブチル共重合体等のスチレンとアクリ
ル酸エステルとの共重合体、スチレン−メタクリル酸メ
チル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体
及びスチレン−メタクリル酸ｎ−ブチル共重合体等のス
チレンとメタクリル酸エステルとの共重合体等を使用し
ても構わない。その他スチレン−アクリロニトル共重合
体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレ
ン−ブタジエン共重合体、スチレン−ビニルメチルケト
ン共重合体、スチレン−アクリルニトリルインデン共重
合体及びスチレン−マレイン酸エステル共重合体等のス
チレンと他のビニル系モノマーとのスチレン系共重合体
や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、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリ
ビニルブチラール、ポリアクリル酸、フェノール樹脂、
脂肪族又は脂環族、炭化水素樹脂、石油樹脂及び塩素化
パラフィン等が単独または混合して使用される。

【００１７】本発明の現像剤に用いる着色剤としては、
カーボンブラックや有機もしくは無機の顔料や染料など
が用いられる。特別な制約は無いが、カーボンブラック
ではアセチレンブラック、ファーネスブラック、サーマ
ルブラック、チャネルブラック、ケッチェンブラック等
が使用される。また、顔染料としては、例えば、ファー
ストイエローＧ、ベンジジンイエロー、インドファスト
オレンジ、イルガジンレッド、カーミンＦＢ、パーマネ
ントボルドーＦＲＲ、ピグメントオレンジＲ、リソール
レッド２Ｇ、レーキレッドＣ、ローダミンＦＢ、ローダ
ミンＢレーキ、フタロシアニンブルー、ビグメントブル
ー、ブリリアントグリーンＢ、フタロシアニングリー
ン、キナクリドン等が使用される。これら顔染料は、単
独で、あるいは混合して使用することもできる。

【００１８】本発明の現像剤においては、必要に応じ
て、耐オフセット特性を向上させるためのワックス類
や、摩擦帯電電荷量を制御するための帯電制御剤などを
配合したりしても良い。帯電制御剤としては、例えば、
アルキルサリチル酸の金属キレート、塩素化ポリエステ
ル、酸基過剰のポリエステル、塩素化ポリオレフィン、
脂肪酸の金属塩、脂肪酸石鹸などの負極性制御剤、ジメ
チルアミノエチルメタクリレート−スチレン共重合体、
弗素系界面活性剤、疎水性シリカなどの正極性制御剤が
例示される。

【００１９】混合、分散手段としては、高速ディゾル
バ、ロールミル、ボールミルなどによる湿式分散法や、
ロール、加圧ニーダー、インターナルミキサー、スクリ
ュー型押出機などによる溶融混練法などを用いることが
でき、また、混合手段としては、ボールミル、Ｖ型混合
機、フォルバーグ、ヘンシェルミキサーなどを用いるこ
とができる。また、混合物を粗粉砕する手段としては、
例えば、ハンマーミル、カッターミル、ジェットミル、
ローラーミル、ボールミルなどが使用可能である。ま
た、粗粉砕物を微粉砕する手段としては、ジェットミ
ル、高速回転式粉砕機などを用いることができる。ま
た、微粉砕物を分級する手段としては、気流式分級機な
どを用いることができる。

【００２０】本発明の現像剤においては、必要に応じて
外部添加剤を配合することができる。このような外部添
加剤としては、シリカ微粒子、金属酸化物微粒子、クリ
ーニング助剤などが用いられる。シリカ微粒子として
は、二酸化ケイ素、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸ナトリ
ウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸亜鉛、ケイ酸マグネシウ
ムなどが例示される。金属酸化物微粒子としては、酸化
亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウ
ム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウムなどが
例示される。クリーニング助剤としては、ポリメチルメ
タクリレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフル
オロエチレンなどの樹脂微粉末などが例示される。これ
ら外部添加剤としては、疏水化などの表面処理が施され
たものも使用できる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳述
する。図１は、本発明の非磁性一成分現像装置としての
プリンターの一実施例を示す概略断面図である。

【００２２】本実施例の現像装置本体１（以下本体１と
略す）内には、本発明の実施例の現像剤として非磁性ト
ナー５（以下トナー５と略す）を収納するためのトナー
容器３（以下容器３と略す）がある。また、容器３内に
は、トナー５を攪拌するためのミキサー７が矢印方向ａ
に回転可能にして設けられている。また、本体１には矢
印方向に回転可能な３つの回転器、すなわち、感光体ド
ラム９，現像ローラ１１，及びトナー供給ローラ１３が
隣接して設けられている。感光体ドラム９は、その内部
に回転基盤８，及びその表面に負帯電性の有機感光体１
０を有し、この有機感光体１０にレーザーにより原稿像
が光信号として照射されると静電潜像が形成される像担
持体である。この感光体ドラム９はアースに接続されて
いる。感光体ドラム９の隣には、感光体ドラム９上の静
電潜像上に、帯電したトナー５を付着させ、トナー像を
形成するための現像ローラ１１がある。現像ローラ１１
は、導電性と弾性を兼ね備えた部材により被覆されてい
る。更に現像ローラ１１の隣には、現像ローラ１１上に
容器３内に収容されたトナー５を供給するためのトナー
供給ローラ１３がある。また現像ローラ１１の上部には
現像ローラ１１へ供給するトナー５の量を規制すると同
時に、トナー５を摩擦帯電させる機能を有するブレード
１５と、前記ブレード１５を支えるためのブレードホル
ダ１７が固接されている。更に現像ローラ１１の下部に
は現像ローラ１１に供給されたトナー５の内、現像に使
用されなかったトナー５を回収し、容器３内へ再び戻す
機能を有するリカバリーブレード１９が備えられてい
る。尚、感光体ドラム９の下にあるのは、感光体１０上
に形成されたトナー像を転写材上へ移動させるための転
写器２１である。

【００２３】このような構造を持つ現像装置における現
像プロセスは以下の通りである。まず、容器３内のトナ
ー５はミキサー７に攪拌されながら、トナー供給ローラ
１３上へ送られる。次いでトナー５は、供給ローラ１３
から現像ローラ１１上へ送られて、現像ローラ１１の表
面上にトナー５の薄層を形成する。薄層形成時、ブレー
ド１５から現像ローラ１１へのトナー供給量が規制され
ると同時に、現像ローラ１１上のトナーがブレード１５
により平坦にならされることにより前記薄層とブレード
との間に摩擦が生じる。この摩擦により、トナー５は帯
電される。ところで感光体ドラム９上にある負帯電性の
有機感光体１０の表面は、図示しない帯電器により、約
−５００乃至−５５０Ｖに一様に帯電されている。この
帯電された有機感光体１０上へ原稿像をそのまま光像と
して照射すると、照射された部分の有機感光体１０の抵
抗が下がり、この部分の電荷がアースに流れて、表面電
位が０Ｖに近付き静電潜像が形成される。この静電潜像
上にトナーが付着して現像が行われるという反転現像法
においてはトナーとして負帯電性トナーが用いられる。
そこで負に帯電したトナー５の薄層を表面に有する現像
ローラ１１と、感光体ドラム９とを逆方向に回転させる
と、現像ローラ１１の弾性力により前記薄層が感光体１
０上に摺接される。この機械的搬送力及び感光体上の電
荷とトナーの持つ電荷との静電吸着力によりトナー５は
静電潜像上に付着し、現像が行われる。一方、図示され
ていないが、本体１には、用紙を供給するための用紙供
給トレイが設置されている。このトレイから供給された
用紙は、現像により形成されたトナー像を転写するため
の転写材として、感光体ドラム９と転写器２１との間に
送り込まれる。送り込まれた用紙の裏側に、転写器によ
りトナーの持つ電荷と同じ符号を持つ電荷が与えられる
と、トナー像は電界の力により用紙上へ移動する。また
現像ローラ１１に供給されながら現像に用いられず、余
ったトナー５はリカバリーブレード１９を介して現像器
内へ再び回収される。

【００２４】上述の現像装置内に収容された本実施例の
現像剤は、結着樹脂（バインダー樹脂）として例えばポ
リエステル樹脂９４重量部、着色剤として例えばカーボ
ンブラック（ＭＡ−１００：三菱化成社製）３重量部、
帯電制御剤として例えばクロム染料（Ｓ−３４：オリエ
ント化学社製）１重量部及び離型剤として例えばワック
ス（ビスコール６６０Ｐ：三洋化成社製）２重量部から
なるトナーに、外部添加剤として例えばシリカ微粒子
（Ｒ−９７２：日本アエロジル社製）０．５重量部を混
合外添したものである。

【００２５】次に、上記構成の本実施例の現像剤の一製
造方法について説明する。 実施例１及び２ まず、結着樹脂としてポリエステル樹脂９４重量部、着
色剤としてカーボンブラック（ＭＡ−１００：三菱化成
社製）３重量部、帯電制御剤としてクロム染料（Ｓ−３
４：オリエント化学社製）１重量部及び離型剤としてワ
ックス（ビスコール６６０Ｐ：三洋化成社製）２重量部
を用意する。これらを連続式混練機等を用いて溶融混練
する。次に、混練により得られた生成物を冷却後粉砕
し、分級して、体積平均粒径５μｍ以下の個数％、１６
μｍ以上の体積％、粒径の個数分布の標準偏差、粒径の
体積分布の標準偏差が表１に示されるような現像剤を得
た。

【００２６】このような粒子は、粉砕・分級のときの粉
砕圧力、風量を適宜調整することによって得る事ができ
る。粒径の測定は、電解液中に懸濁した粒子が細孔通過
の際に生じる電気抵抗値を増幅する粒度計であるコール
ターカウンター（コールター・エレクトロニクス社）を
用いて測定した。なお、測定はノイズ対策のため１チャ
ンネル（２μｍ以下）をカットして行なった。このトナ
ー１００重量部に対して、シリカ微粒子（Ｒ−９７２：
日本アエロジル社製）０．５重量部を混合外添し、トナ
ーを得た。

【００２７】

【表１】

【００２８】これらの現像剤について、評価を行い、そ
の評価結果を表２に示す。なお、各々評価方法は、以下
の通りである。 画像上カブリ 画像の白地部分の反射率と、未転写紙の反射率との差を
とったものであり数値が小さいほど、カブリが小さい。

【００２９】ドラム上カブリ 現像後のドラム上の白地部分を透明テープでテーピング
し、台紙に貼ったものの反射率と、透明テープを台紙に
貼ったものの反射率との差をとった値であり、数値が小
さいほどカブリが小さい。反射率の測定にはミノルタ社
製色彩計ＣＲ１００を用いた。

【００３０】画像荒れ 現像剤を用いてハーフトーン画像を形成し、この画像に
ついて目視で評価を行なった。評価の結果、不均一のと
きは×、均一のときは○で示す。

【００３１】

【表２】

【００３２】表１は粒径分布を変化させて得た現像剤の
画質（画像上のカブリ、感光体（ドラム）上のカブリ、
画像荒れ）を初期と２万枚ライフ後で評価した結果を示
すものである。

【００３３】

【発明の効果】本発明の非磁性一成分現像剤を用いて画
像形成を行うと、繰り返し画像形成を行っても、静電潜
像保持体上及び画像上のカブリ、及び画像の荒れのない
高品質な画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像剤を適用し得る現像装置の一実施
例を示す断面図

【符号の説明】 １…現像装置本体 ３…容器 ５…非磁性トナー（現像剤） ７…ミキサー ８…回転基盤 ９…感光体ドラム １０…有機感光体 １１…現像ローラ １３…トナー供給ローラ １５…ブレード １９…リカバリーブレード ２１…転写器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 体積平均粒径 ７．０〜１２．０μｍ、
   粒径５μｍ以下の粒子 １３．０ 個数％以下、粒径１
   ６μｍ以上の粒子 ２．０ 体積％以下、体積粒度分布
   の標準偏差 ２．７以下であることを特徴とする非磁性
   一成分現像剤。
2. 【請求項２】 現像剤容器に収容され、体積平均粒径
   ７．０〜１２．０μｍ、粒径５μｍ以下の粒子 １３．
   ０ 個数％以下、粒径１６μｍ以上の粒子２．０ 体積
   ％以下、体積粒度分布の標準偏差 ２．７以下である非
   磁性一成分現像剤を、現像ローラーに供給する現像剤供
   給工程、該現像ローラーに対し、線圧４０〜１００ｇ／
   ｃｍで押圧された現像剤層規制ブレードを用いて該現像
   ローラー表面に現像剤の薄層を形成する現像剤薄層形成
   工程、該現像ローラに対向近接して設けられた静電潜像
   担持体上の静電潜像に、該現像剤を供給し、該静電潜像
   を現像する現像工程とを具備することを特徴とする非磁
   性一成分現像方法。