JP3213756B2 - 現像剤及びこれを用いた画像形成方法 - Google Patents
現像剤及びこれを用いた画像形成方法Info
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- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
Description
静電印刷の如き画像形成方法にお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。
電部材を被帯電部材に接触させて帯電を行なう帯電工程
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。
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。
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
図れ、オゾン発生量も減少する。
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。
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、被帯電体に感光体を使用した場合に、
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、或いはその領域
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
トナー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。
し付けられるため、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、傷や削れが起き易くなるためで
ある。
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、重量の
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、このため、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
と著しく異なる。
スの複写機やレーザープリンター等が出現し、これらの
小型機においては、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。
において、良好な画質の可視画像を形成するためには、
現像剤が高い流動性を有し、且つ均一な帯電性を有する
ことが必要であり、そのために従来より無機微粉末をト
ナー粉末に添加混合することが行われている。しかし、
親水性の無機微粉体においてはこれが添加された現像剤
は空気中の湿気により凝集を生じて流動性が低下した
り、甚だしい場合には無機微粉体の吸湿により現像剤の
帯電性能を低下させてしまう。そこで無機微粉体のうち
疎水化処理したシリカ微粉体を用いることが特開昭46
−5782号、特開昭48−47345号、特開昭48
−47346号等で提案されている。具体的には例えば
シリカ微粉体とジメチルジクロルシラン等の有機ケイ素
化合物とを反応させ、シリカ微粉体表面のシラノール基
を有機基で置換し、疎水化したシリカ微粉体が用いられ
ている。
現像剤においては、接触帯電等により、感光体への圧接
が行なわれるような画像形成工程において、特に、圧接
部材及び感光体に傷を付けてしまうことによるトナーの
融着,フィルミング等が生じ易く、はなはだしい場合に
は画像欠損を生じてしまう。
成装置が広く普及するに従い、その用途も多種多様に広
がり、その画像品質への要求も厳しくなってきている。
一般の書類の如き画像の複写では、微細な文字に至るま
で、つぶれたり、とぎれたりすることなく、極めて微細
且つ忠実に再現することが求められている。特に、画像
形成装置が有する感光体上の潜像が100μm以下の線
画像の場合に、従来の現像剤では細線再現性が一般に悪
く、線画像の鮮明さがいまだ充分ではない。最近、デジ
タルな画像信号を使用している電子写真プリンターの如
き画像形成装置では、潜像は一定単位のドットが集まっ
て形成されており、ベタ部、ハーフトーン部及びライト
部はドット密度を変えることによって表現されている。
ところが、トナー画像において、ドットに忠実にトナー
粒子が乗らず、ドットからトナー粒子がはみ出した状態
では、デジタル潜像の黒部と白部のドット密度の比に対
応する階調性が得られないという問題点がある。さら
に、画質を向上させるために、ドットサイズを小さくし
て解像度を向上させる場合には、微小なドットから形成
される潜像の再現性がさらに困難になり、解像度及び階
調性の悪い、シャープネスさに欠けた画像となる傾向が
ある。
径化が行なわれているが小径化によりトナー粒子の比表
面積が増大するため初期のトナー粒子の帯電が不十分に
なり易く特に細線が細るという現象が見られていた。
については特開昭60−186854号公報等に見られ
る如きトナー粒子よりも小さい重合体粒子を添加するこ
とが提案されている。
ところ、感光体上のトナー融着に効果がなく、また接触
帯電を用いた装置においては接触帯電装置を汚染し帯電
ムラを生じた。
いてはトナー粒子に樹脂微粒子及び無機微粒子を添加す
ることが提案されているが、細線再現性と感光体融着を
両立するためにはさらなる改善が必要であった。
体上にトナー融着を生じさせない現像剤及び画像形成方
法の提供にある。
ブリ,フィルミングのない現像剤及び画像形成方法の提
供にある。
る画像形成方法において多量枚数のコピーを行なった場
合にも、帯電ムラのない現像剤及び画像形成方法の提供
にある。
高く安定した線巾のラインが得られる現像剤及び画像形
成方法の提供にある。
粒径が0.03〜1.0μmであり、スチレン系モノマ
ー単位が51重量%以上である樹脂微粒子(A)と、平
均粒径が1.0〜5μmであり、アクリル系モノマー単
位が51重量%以上である樹脂微粒子(B)、及び無機
微粉体(C)がトナー粒子表面に添加されていることを
特徴とする現像剤、及び、静電荷像保持体上の静電荷像
を現像剤により現像する現像工程と、該静電荷像保持体
と、帯電部材とを当接させて外部より電圧を印加し帯電
を行なう帯電工程とを有している画像形成方法であり、
該現像剤が、平均粒径が0.03〜1.0μmであり、
スチレン系モノマー単位が51重量%以上である樹脂微
粒子(A)と、平均粒径が1.0〜5μmであり、アク
リル系モノマー単位が51重量%以上である樹脂微粒子
(B)、及び無機微粉体(C)がトナー粒子表面に添加
されている現像剤であることを特徴とする画像形成方法
である。
レン系モノマー単位を51重量%以上含有している。
マー単位を51重量%以上含有している。
体融着を防止し、樹脂微粒子(B)及び無機微粉体
(C)で細線再現性を達成する様に機能分離を行ったも
のである。
リーナーをすり抜け帯電部材に付着し帯電部材と感光体
表面と、緩衝剤として働くものでなければならず、樹脂
微粒子(B)はトナー粒子の帯電補助を行なうと同時
に、遊離の無機微粉体を表面に吸着し、クリーナーでク
リーニングされるものでなくてはならない。このため樹
脂微粒子の平均粒径は前記の範囲内でなくてはならな
い。
ー単位が51重量%未満であると初期の細線再現性の改
良が十分でなく、樹脂微粒子(A)のスチレン系モノマ
ー単位が51重量%未満であるとトナーと反対極性に帯
電し易くトナーの凝集性が強くなり流動性が悪化して画
像濃度ムラを生じ易く、またクリーナーに多く行きやす
くすり抜けて接触帯電部材を汚染し帯電ムラを生じ易
い。
量はトナー粒子100重量部に対し0.01〜1.0重
量%が好ましく特に0.03〜0.5重量部が好まし
い。また樹脂微粒子(B)の添加量は0.1〜10重量
部が好ましく特に0.2〜5重量部が好ましい。さらに
添加量が(A)>(B)であることが細線再現性とトナ
ー融着の防止を接触帯電部材を汚染することなく達成す
るために好ましい。
の電気顕微鏡写真(×10,000)から無作為に10
0個の樹脂微粒子像を選び、それらの直径を測定するこ
とによって得られる。
BET法で測定した窒素吸着による比表面積が70〜3
00m2/gの範囲内のものが良好な結果を与える。
ボ電荷量が−100μc/g乃至−300μc/gを有
するものが好ましく使用される。トリボ電荷量が−10
0μc/gに満たないものは、現像剤自体のトリボ電荷
量を低下せしめ、湿度特性が低下する。−300μc/
gを越えるものを用いると現像剤担持体メモリーを促進
させ、また、無機微粉体(C)の劣化等の影響を受け易
くなり、耐久特性に支障をきたす。また、300m2/
gより細かいものは現像剤への添加効果がなく、70m
2/gより粗いものは遊離物としての存在確率が大き
く、無機微粉体の偏積や凝集物による黒ポチの発生原因
となり易い。
次の方法で測定される。すなわち、23.5℃,60%
RHの環境下に1晩放置された無機微粉体0.2gと2
00〜300メッシュに主体粒度を持つ、樹脂で被覆さ
れていないキャリア鉄粉(例えば、日本鉄粉社製EFV
200/300)9.8gとを前記環境下で精秤し、お
よそ50c.c.の容積を持つポリエチレン製ふた付広
口びん中で十分に(手で持って上下におよそ50回約2
0秒間振とうする)混合する。
スクリーン33のある金属製の測定容器32に混合物約
0.5gを入れ金属製のフタ34をする。このときの測
定容器32全体の重量を秤りW1(g)とする。次に、
吸引機31(測定容器32と接する部分は少なくとも絶
縁体)において、吸引口37から吸引し風量調節弁36
を調整して真空計35の圧力を250mmHgとする。
この状態で充分吸引を行い無機微粉体を吸引除去する。
このときの電位計39の電位をV(ボルト)とする。こ
こで38はコンデンサーであり容量をC(μF)とす
る。また、吸引後の測定容器全体の重量を秤りW
2(g)とする。この無機微粉体のトリボ電荷量(μc
/g)は下式の如く計算される。
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、表面及びシリカ微粉体
の内部にあるシラノール基が少なく、またNa2O,S
O3 2−等の製造残渣のない乾式シリカの方が好まし
い。
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
いることによって、シリカと他の金属酸化物の複合微粉
体を得ることも可能であり、それらも包含する。
01〜2μmの範囲内であることが望ましく、特に好ま
しくは、0.002〜0.2μmの範囲内のシリカ微粉
体を使用するのが良い。
性であることが好ましく、疎水化処理剤としては少なく
ともシリコーンオイル或いはシリコーンワニスといった
オルガノシロキサン単位を有するケイ素化合物が用いら
れることが好ましい。
コンオイルとしては一般式
変性シリコンオイル,α−メチルスチレン変性シリコン
オイル,クロルフェニルシリコンオイル,フッ素変性シ
リコンオイル等が挙げられが、上記に限定される物では
ない。
が50〜1000センチストークスの物が好ましい。5
0センチストークス未満では熱が加わることにより一部
発揮し、帯電特性が劣化する。また、1000センチス
トークスを越える場合では、処理作業上取扱いが困難と
なる。シリコンオイル処理の方法としては、公知技術が
使用できる。例えば、ケイ酸微粉体とシリコンオイルと
を混合機を用い混合する。ケイ酸微粉体中にシリコンオ
イルを噴霧器を用い噴霧する。或いは溶剤中にシリコン
オイルを溶解させた後、ケイ酸微粉体を混合する等が挙
げられるが、これに限定されるものではない。
シリコンワニスは公知の物質が使用できる。
1,KP−112等が挙げられるが、これに限定される
ことではない。
ル処理と同じ公知技術が使用できる。上記、処理された
ケイ酸微粉末(以下、処理シリカ)はトナー100重量
部に対し0.1〜1.6重量部の時効果を発揮し、特に
好ましくは0.3〜1.6重量部添加した際に優れた安
定性を有する。0.1重量部以下では添加効果が認めら
れず、また1.6重量部を越えると現像及び定着の問題
が発生し好ましくない。
オルガノシロキサン単位を有するケイ素化合物の一部は
静電荷像保持体上に転移し、遊離染料系荷電制御剤のク
リーニングをさらに容易にする効果がある。
度は、以下の方法で測定された値を用いる。もちろん、
本発明の測定法を参照しながら他の測定法の適用も可能
である。
ン交換水100mlおよび試料0.1gを入れ、振とう
機(ターブラシェーカーミキサーT2C型)で90rp
mの条件で10分間振とうする。振とう後10分間静置
し、無機粉末層と水層が分離した後、下層の水層を20
〜30ml採取し、10mmセルに入れ、500nmの
波長でシリカ微粉体を入れていないブランクのイオン交
換水を基準として透過率を測定し、その透過率の値をも
って無機微粉体の疎水化度とするものである。
化度は、60%以上が好ましく、より好ましくは90%
以上である。疎水化度が60%未満であると、高湿下で
の無機微粉体の水分吸着により高品位の画像が得られに
くい。
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,スチ
レン−メタ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
族又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。
得る着色材料としては、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。
明に係る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。
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トナー重量に対
して10〜70重量%が良い。
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。
えない限りにおいて、さらに他の添加剤、例えばテフロ
ン,ステアリン酸亜鉛の如き滑剤或いは定着助剤(例え
ば低分子量ポリエチレンなど)、或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。
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、或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、或いは、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トナーを得る重合法トナー製造法
等、それぞれの方法が応用できる。
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。
帯電装置の概略構成図である。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、さらにその周面に離型性被
膜である表面層2cを設けた。本実施例での表面層は離
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109〜1
014Ωmが良く、この時の離型性被膜の厚さは3.0μ
m以内が好ましい。又、被膜の厚さの下限は被膜がハガ
レ、メクレがなければ良く5μmくらいと考えられる。
mφ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°(ASKER−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。図1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。
示す。
る。前述図1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。
1に所定圧力を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1
0μmのナイロンを用いた。この装置では、プレードと
感光体ドラムとの接着といった不具合もなく前記図1の
装置と同様の作用効果がある。
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。
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層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。
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。
いては、一般にトナー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
写残りトナー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。
法に関わる、帯電工程や現像工程、或いは転写工程の中
で同時に行なうことも可能である。
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、トナー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
においては化学的な結合が生じ、トナー融着を促進する
ためである。
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、ポリエチレンテレフタレー
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ことができる。
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ため、当接部にお
いて圧力の集中が起りやすいためである。
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。
が以下実施例に基づいて具体的に本発明の方法について
説明する。しかしながら、これによって本発明の実施の
態様が何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。
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
粒子分級粉トナー(I)(Tg60℃)を得た。
ー(II)(Tg550℃)を得た。
えて、ヘンシェルミキサーで混合し、樹脂微粒子及びシ
リカ微粉末が外添されているトナーを有する現像剤を得
た。
剤を図1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−8II改造機)を用い、直流電圧と交
流電圧(500Hz,2000Vpp)を接触帯電部材
に印加し16枚(A4)/分のプリント速度で連続して
反転現像方式でトナー画像を形成する実写テストを高温
高湿(32.5℃,85%RH)で行い、プリントアウ
ト画像を評価した。また、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た。
の線巾約100μmの横線画像で評価した。表1に樹脂
微粒子(A)の物性、表2に樹脂微粒子(B)の物性、
表3にシリカ微粉体(C)の物性、表4に現像剤の組成
及び表5に評価結果を示した。帯電装置は実施例5で図
2のブレード型を用いた以外はすべて図1のローラー型
を用いた。
の潜像を形成し得られた画像の線巾を測定した。
脂微粒子2種を併用することで感光体へのトナー融着と
接触帯電部材の汚染による帯電ムラを防止しつつ良好な
細線再現性が安定して得られる。
ーラの概略図である。
した装置のブレードの概略図である。
略図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 平均粒径が0.03〜1.0μmであ
り、スチレン系モノマー単位が51重量%以上である樹
脂微粒子(A)と、平均粒径が1.0〜5μmであり、
アクリル系モノマー単位が51重量%以上である樹脂微
粒子(B)、及び無機微粉体(C)がトナー粒子表面に
添加されていることを特徴とする現像剤。 - 【請求項2】 静電荷像保持体上の静電荷像を現像剤に
より現像する現像工程と、該静電荷像保持体と、帯電部
材とを当接させて外部より電圧を印加し帯電を行なう帯
電工程とを有している画像形成方法であり、 該現像剤が、平均粒径が0.03〜1.0μmであり、
スチレン系モノマー単位が51重量%以上である樹脂微
粒子(A)と、平均粒径が1.0〜5μmであり、アク
リル系モノマー単位が51重量%以上である樹脂微粒子
(B)、及び無機微粉体(C)がトナー粒子表面に添加
されている現像剤であることを特徴と する画像形成方
法。
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---|---|---|---|
JP05557091A JP3213756B2 (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | 現像剤及びこれを用いた画像形成方法 |
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JP05557091A JP3213756B2 (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | 現像剤及びこれを用いた画像形成方法 |
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