JPH02300763A - 一成分現像方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、静電潜像を現像するための一成分現像方法に
関する。

従来の技術 電気的潜像の形成方法は、周知であり、例えば、電子写
真法においては、通常、光導電体層を帯電させた後、原
図に基づいた光像を照射し、光照射部分の静電荷像を現
像し、又は消滅させて、静電潜像を形成する。次いで、
この潜像をトナーとよばれる現像剤で現像する。潜像を
現像する方法としては、トナー及びキャリアーからなる
現像剤を用いる二成分現像法と、例えば、米国特許第３
，９０９．２５８号明細書に記載されている誘電現像法
、同第３．１［１６，４３２号明細書に記載されている
タッチダウン法の他、充電現像法、ジャンピング法、イ
ンプレッション法、パウダークラウド法、ファーブラシ
法等に代表されるトナーのみを用いる一成分現像法とが
知られている。

従来、−成分現像法に使用するトナーとしては、ポリス
チレン、スチレン−ブタジェン共重合体、ポリエステル
等の樹脂類とカーボンブラック、フタロシアニンブルー
等の顔料又は染料を着色剤及び帯電制御剤を混合し、溶
融混練後、１ｔＪｙＩがら３゜加に粉砕したものが使用
されている。

発明が解決しようとする課題 トナーのみを用いる一成分現像法は、簡略な構成の現像
装置を用い、更に二成分現像法におけるような現像剤劣
化なとを回避することか容易であるため、近年活発に研
究、製品化がなされている。

しかしながら、−成分現像法においては、キャリアーを
使用しないため、静電潜像面へのトナーの供給にかかわ
る均一１・す一層の形成及び搬送の制御、更にトナーへ
の充分な電荷（＝Ｊ与及び制御において、難しさが存在
する。

第２図は、現在広く用いられている一成分現像法におけ
る、トナ一層形成及び搬送の形態を示す模式図である。

第２図（ａ）及び（ｂ）は、トナ一層規制部材としてブ
レード７１によって、（Ｃ）はロール７２によって、（
ｄ）は磁性体ブレード１０からの磁気ブラシ７３によっ
てトナ一層を規制、制御する場合を示す。この際、トナ
ー４は、上記トナ一層規制部材７１．７２．７３と現像
剤担持体５との接触摩擦帯電により電荷を付与される場
合が多い。しだかって、上記形態において、トナーに充
分な電荷を（；Ｉ与するためには、トナーを所定の厚み
の薄層にに、環境、経時等に関係なく安定に形成させる
ことが必要である。従来からこの目的のために、シリカ
粉末などを外添剤として用い、粉体流動性の改善を行う
ことが試みられている。所がシリカ粉末なとの外添剤は
、それ自体帯電に大きく寄与するため、シリカのトナー
への外添付着状態が、トナー自体の帯電に大きく反映さ
れ、特に現像剤の帯電電荷分布に顕著に影響を及ぼして
、画像むら、にじみ、かぶり等が発生する場合が多く、
又、環境経時変動に対して画像再現を常に安定に実現す
ることは更に困難であった。更にまた、機内汚染等の不
都合を生じるという問題もあった。

本発明は、シリカ粉末を外添剤とする現像剤を使用する
一成分現像法における上記のような問題点に鑑みてなさ
れたものである。

したがって、本発明の目的は、カブリや機内汚染の生じ
ることのない現像方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、画像再現の温度、湿度等の環境変
化に対して、１・す一層の形成及びトナーの帯電が安定
に維持できる現像方法を提供することにある。

課題を解決するだめの手段 本発明者等は、シリカ粉末を外添剤とする現像剤におい
て、シリカ粉末のトナー粒子への（＝Ｊ着状態に着目し
、ある特定の状態で４７１着していれば、−成分現像法
における上記のような問題が改善されることを見出たし
、本発明を完成するに至った。

本発明は、現像剤担持体に層形成部材を当接して、現像
剤担持体」二に現像剤の均一な層を形成させ、該現像剤
担持体を、静電潜像を保持する感光体と対向させ、現像
剤を感光体に移動させることにより静電潜像を可視像化
する一成分現像方法において、該現像剤が、シリカ微粉
末を外添剤として含有し、かつ該シリカ粉末がトナー粒
子表面に穂立ぢのない状態で付着していることを特徴と
する。

以下、本発明について詳細に説明する。

　５一 本発明の一成分現像方法に使用される現像剤は、結着樹
脂と着色剤とを主成分とする従来公知のものが使用され
る。

結着樹脂としては、例えば、スチレン、クロロスチレン
等のスチレン類、エチレン、プロピレン、ブチレン、イ
ソプレン等のモノオレフィン、酢酸ビニル、プロピオン
酸ビニル、安息香酸ビニル、酢酸ビニル等のビニルエス
テル、アリクル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル
酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、
アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル
酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシル
等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル、ビニ
ルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチ
ルエーテル等のビニルエーテル、ビニルメチルケトン、
ビニルへキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等
のビニルケトン等の単独重合体あるいは共重合体を例示
することができ、特に代表的な結着樹脂としては、ポリ
スチレン、スチレン−アクリル酸アルキル共重合体、ス
チレンーメタクリル酸アルキル共重合体、スチレン−ア
クリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジェン共重合
体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエチレン
、ポリプロピレンをあげることができる。

また、着色剤としては公知のものが使用できる。

具体的には例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料
、アニリンブルー、カルコイルブルー、クロムイエロー
、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノ
リンイエロー、メチレンブルークロリド、フタロシアニ
ンブルー、マラカイトグリーンオキサレ−１・、ランプ
ブラック、ローズベンガル、Ｃ，１，ピグメント・レッ
ド４８：］　、Ｃ，Ｉ。

ピグメント・レッド１２２、Ｃ，１，ピグメント・レッ
ド５７　、Ｃ，１，ピグメント・イエロー９７　、Ｃ，
１，ピグメント・イエロー１２　、Ｃ，１，ピグメント
・ブルー　１５：１　、Ｃ，１，ピグメント・ブルー１
５：３　、等を代表的なものとして例示することができ
る。

これ等着色剤の配合量は、１〜２０重量％の範囲におい
て、適宜設定される。

本発明において、トナー粒子には、更に公知の帯電制御
剤が含有されていてもよい。

本発明において、トナー粒子は、約３０加より小さく、
特に３〜２０加の平均粒径を有するものを用いるのが好
ましい。

一方、現像剤に外添剤として添加されるシリカ粉末とし
ては、シリカ微粒子そのもの、又は、特公昭５４−１１
３２１９号公報に記載されているごときケイ素−炭素結
合によって直接にケイ素に結合されている１〜８個の有
機基を有するケイ素原子がケイ素−酸素一ケイ素結合を
介して化学的に結合した、表面ケイ素原子を有する二酸
化ケイ素粒子があげられる。シリカ微粒子は疎水性表面
処理が施されていてもよい。

本発明においてこれ等シリカ微粉末は、粒径５〜２０　
ｍＢｒｎの範囲にあるのが好ましい。シリカ微粉末の添
加量は、粒径等に依存し、−概に規定できないが、約０
．旧〜３重量％、好ましくは約０．１〜２重量％程度に
設定される。

本願発明において、シリカ粉末は、トナー粒子表面に穂
立ちのない状態で付着していることか必要である。「穂
立のない状態」とは、電子顕微鏡で観察した場合、トナ
ー粒子表面に付着しているシリカ粒子の凝集単位のトナ
ー粒子表面からの高さが、シリカ粉末の一次粒子のｉ０
倍以下、好ましくは５倍以下である状態を意味する。な
お、−次粒子とは、電子顕微鏡で観察した場合、粒界の
認められる最小単位の粒子をいう。第３図は、走査型電
子顕微鏡で観察した場合のシリカ粒子のトナーへの付着
状態を説明する模式図であり、（ａ）は穂立ち状態、（
ｂ）は穂立ちのない状態を示す。

図中、ｈはシリカ粒子の凝集単位のトナー粒子表面から
の高さ、ｄはシリカ粉末の一次粒子の粒径である。

シリカ粉末を外添して、トナー粒子上に穂立ちのない状
態で付着させるためには、Ｖ−ブレンダー、ヘンシェル
ミキサー、ボールミル等、従来公知のブレンダーが使用
される。これ等の混合機の回転速度或いは撹拌羽根の回
転速度、混合時間等を適宜調節することによって、シリ
カ粉末をトナー粒−つ　− 子上に穂立ちのない状態で付着することができる。

更に、外添後、熱処理などにより固着させてもよい。

次に、上記のようにして得られた現像剤を用いて静電潜
像を顕像化する一成分現像方法について述べる。

第１図は、本発明を実施するための現像装置の概略断面
図である。第１図において、静電潜像保持体１の近傍に
設置された現像機本体２は、静電潜像保持体１側に開口
部を有するホッパー３を有しており、このホッパー３内
にトナー４が収容されていると共に、ホッパー３の下部
には、一部が開口部より静電潜像保持体１側へ突出する
現像剤担持体５、及びその現像剤担持体に接した層形成
補助ロール８が収容されている。現像剤担持体５は、表
面平滑若しくは適度な凹凸を有するロール或いはベルト
等からなり、図示しない駆動系により、例えば、矢印方
向へ回転される。又、必要に応じ、バイアス電源６によ
り直流及び／又は交流バイアス電圧が印加されている。

又、現像剤担持−］〇　− 体５には、トナー粒子を一層又は二層程度の積層状態に
均一に塗布制御するための機械的層規制部材が設定され
る。層規制部材７は、ブレード、ロール、ブラシ等から
なり、層規制と共に現像剤４との接触、摩擦などによる
帯電電荷付与を行うことができる。又、更にイオン照射
なとてトナー電荷を調整することもできる。この場合、
層規制部材７の材料は、現像剤４と帯電列上適度に離れ
た位置にあるものを用いることが好ましい。層規制部材
７には、必要に応じて直流及び／又は交流電源９が接続
され、現像剤担持体５と層規制部材７の間に電界が発生
するようにされている。この電界は、現像剤担持体５と
層規制部材７との間に挾まれた現像剤４に微小な振動を
伝えることにより現像剤の流動性低下を防止したり、現
像剤担持体上の均一な薄層トナ一層形成に遊離であるほ
か、上記接触、摩擦による帯電電荷イ」与時の増幅作用
若しくは電荷注入作用を及はし得る点で有利な場合もあ
る。

上記の構成を有する現像装置において、層規制−１１一 部材７により超薄層に層形成がなされた現像剤４は、現
像剤担持体５に鏡像力、分極力等の静電引力及び／又は
ファンデルワールス力で担持、搬送され、現像領域に達
し、静電潜像保持体１と接触するか、又は非接触状態で
微小間隙を有して対向する。それによって現像剤４は、
静電潜像及び必要に応じて印加される直流及び／又は交
流バイアス電圧により、静電潜像保持体１と現像剤担持
体５間に形成される電界によって、静電潜像パターンに
応じてイ」着し、現像が行われる。

作用 本発明に於いては、上記のように、トナー粒子表面に穂
立ちのない状態でシリカ粉末が付着した現像剤を使用す
るから、−成分現像法における欠点が改善され、帯電効
率が改善され、帯電の安定化が達成される。本発明にお
いて、帯電安定化の作用機構は必ずしも明確ではないが
、上記のように、シリカ粉末がトナー粒子表面に穂立ち
のない状態で付着しているため、現像に際して、シリカ
粉末の脱落や移行がなく、したがってシリカ粉末の脱落
や移行による帯電分布の不安定化が防止されるためと推
測される。

実施例 以下、本発明を実施例により具体的に説明する。

実施例１ スチレン−ｎ−ブチルメタ　　　　９０重量部クリレー
ト（７０７３０）共重合体 （Ｍｎ＝１５，０００、Ｍｗ−４０、０００）カーボン
ブラック　　　　　　　　　６重量部クロム系金属錯体
（アイゼンス　　２重量部ピロンブラックＴＩ？ｌ＋　
。

採土ケ谷化学■製） 上記成分をロールミルによって溶融混練し、冷却後、ハ
ンマーミルによって粗粉砕した。更にエアジェツトによ
って微粉砕した後、分級して平均粒径１２節のトナーを
得た。

得られたトナーＬｋｇと、粒径１．８ｍμの疎水性シリ
カ（Ｒ９７２、日本エアロジル社製）１０ｇを５ｇヘン
シェルミキサー（三井三池社製）に入れ、羽根回転数４
０００ｒｐｍで５分間撹拌混合して現像剤を調製した。

この現像剤を透過型電子顕微鏡によってシリカ粉末のト
ナー表面での付着情況を観察したところ、実質的にシリ
カ粉末の穂立は観察されなかった。

次に、この現像剤を第１図に示す現像装置によって評価
を行った。なお、この現像装置において、現像剤担持体
５はフェノール樹脂にグラファイトを分散させ、電気抵
抗率を約】０１０Ω・ｃｍに制御したものを使用し、又
、層規制部材７はステンレス鋼製の厚さ０．１ｍｍのブ
レード上に変性シリコーンゴムを厚さｌ　＋ｉｎ＋にな
るようにコーティングしたものを使用した。又、層規制
部材７は、上記現像剤担持体５に約１５０ｇ／ｃｍの圧
力で接触させた。このときの現像剤担持体上のトナー搬
送量（現像剤担持体上トナ一層の単位面積当りのトナー
重量）は、０．６５ｍｇ／ｃ／であった。また、現像剤
担持体上のトナーの帯電電荷分布をチャージスペクトル
法で測定したところ、平均帯電量−８，１μｃ／ｇ　、
逆極性トナー量１．．０ｗｔ％、相対電荷分布（電荷分
布の累積積算の２０％帯電量と８０％帯電量の差を５０
％帯電量で割った値）０８０と非常にシャープな帯電性
を示した。

更にこの現像装置を、複写機（富士ゼロックス■製１’
Ｘ−２３００改造機）に配置し、」１記の現像剤を現像
装置のホッパー３に入れ、ウィズモードで近接現像を実
施した。このときの現像条件としては、現像剤担持体−
潜像保持体間の距離２００加、現像剤担持体周速１５０
　ｍｍ／ｓｅｅに設定し、更に、現像バイアスとして直
流成分３００　Ｖ、交流成分２４ＫＶｐ−ｐ　　（２，
５ＫＨｚ　）を印加した。

常温常湿（２２℃、５５％Ｒ１＋）下で現像して得られ
た画像は、解像度に優れたかぶりのない鮮明なものであ
った。更に５０００枚の繰返し画像再現操作を実施した
場合においても、安定した画質が維持できた。

更に、高温高湿（２８℃、８５％Ｒ１１）で現像を実施
したところ、常温常湿環境の場合とほとんど変わらぬ画
質が得られ、３０００枚の繰返し画像再現操作を行った
場合においても、はとんど変化はなかった。このときの
トナー搬送量、平均帯電量、逆極性ｌ・ナー量、相対電
荷分布は、それぞれ０．６０ｍｇ／ｃＪ、　−７，０μ
ｃ／ｇ　、　１．５　ｗｔ％、０．６８であった。

次に、低温低湿環境（１０℃、１５％ＲＨ）おいて、画
像再現操作を行ったところ、常温常湿環境と同様な、良
好な画像が得られた。更に、この環境条件で３０００枚
の繰返し画像再現操作を実施した場合においても、かぶ
りのない良好な画質を維持できた。このときのトナー搬
送量、平均帯電量、逆極性ｌ・ナー量、相対電荷分布も
安定しており、それぞれ０．８７ｍｇ／ｃＪ、−８，４
μｅ／ｇ　、　２．Ｏｗｔ％、０．８２であった。更に
、機内の汚染も極めて少なかった。

比較例１ 実施例１において、ヘンシェルミキサーでの混合時間を
１分に代える以外は、まったく同様にして現像剤を調製
した。この現像剤を透過型電子顕微鏡で観察したところ
、約０．５７１ｆｆ１程度のシリカの凝集体が穂立状に
分散している様子が観察された。

この現像剤を実施例１と同一の現像装置に入れ、同一の
条件で現像を行ったところ、実施例１と同様に良好な画
像が得られたが、このとき、かなり−１６＝ のトナークラウドの発生が観察された。この時のトナー
搬送量、平均帯電量、逆極性ｌ・ナー量は、それぞれ０
．８３ｍｇ／ｃＪ、　−８，３μｃ／ｇ　、　２．Ｏｗ
ｔ％であり、また相対電荷分布は１．３２とかなりブロ
ードなものであった。

更に、繰返し画像再現操作を実施したところ、２０００
枚でかぶり及び像にじみが顕著になり、かなり低品位な
画質となった。更にこの時点での機内汚染も激しいもの
であった。この時のトナー搬送量、平均帯電量、逆極性
トナー量、相対電荷分布は、それぞれ０．６２ｍｇ／ｃ
Ｊ、−７，０μｅ／ｇ　、　８　ｗｔ％、１．４５であ
った。

実施例２ 実施例１において、現像剤担持体として表面アルマイト
処理アルミニウムスリーブを用いた以外は、実施例１と
同様の現像装置を用い、また実施例１と同様の現像剤を
用いて、実施例１と同一条件で画像再現を行った。その
結果、カブリのない鮮明で良好な画質の画像が得られた
。この時のトナー搬送量、平均帯電量、逆極性トナー量
、相対電荷分布は、それぞれ０．８８ｍｇ／ｃ／、−８
，５μｃ／ｇ　。

２、Ｏｗｔ％、０．８５であった。また、環境変化を含
む同様な条件下での１０，０００枚の連続画像再現操作
を行った場合に於いても、安定した良好な画質を維持し
た。

実施例３ スチレン−ｎ−ブチルメタ　　　　９６重量部クリレー
ト（７０７３０）共重合体 （Ｍｎ−２０，０００、Ｍｗ−３５、０００）マゼンタ
顔料（ブリリアンｌ−３重量部カーミン６Ｂ　Ｃ，１，
Ｐｉｇｍｅｎｔ　Ｒｅｄ　５７）テトラフェニル硼素カ
リウム　　　１重量部上記成分を用い、実施例１と同様
な方法で平均粒径１２如のトナーを得た。このトナー１
ｋｇと疎水性シリカ（Ｒ９７２、日本アエロジル社製）
１０ｇを実施例１と同一の混合機を用い、同一の条件で
撹拌混合して現像剤を調製した。この現像剤を用い、実
施例］と同一条件で画像再現操作を行ったところ、解像
度に優れた、カブリのない、鮮明なマゼンタ画像が得ら
れた。このときのトナー搬送量、平均帯電量、逆極性ト
ナー量、相対電荷分布も安定しており、それぞれ０．６
２ｍｇ／ｃシ、−７，８μｃ／ｇ　。

１、Ｏｗｔ％、０７５てあった。また、環境変動を含む
繰返再現性も非常に安定したものであった。更に、機内
の汚染も極めて少なかった。

実施例４ 実施例３の現像剤を用い、複写機（ＰＸ２７００改造機
（反転低電位現像用に改造）、富士ゼロックス■製）に
よって現像電位−３５０Ｖ、背景部電位−５５■で画像
再現性をテストシたところ、カブリのない、鮮明な画像
が得られた。更に環境変動を含む繰返し画像再現操作を
行った場合に於いても、良好な画質を維持した。

比較例２ 実施例３のトナー５００ｇと疎水性シリカ（Ｒ９７２、
日本アエロジル社製）５ｇ及び粒径１　ｍｍのスチール
ボール１００ｇを５Ω■型混合機に入れ、５０ｒｐｍで
１５分間撹拌混合した後、スチールボールを取り除き、
現像剤を得た。この現像剤を、透過型電子顕微鏡によっ
てシリカの付着状態を観察したところ、約０．１〜１μ
ｍの凝集体が穂立状に付着しているのが観察された。更
に、この現像剤を実施例１と同一の現像装置に入れ、実
施例１と同一条件で現像を行ったところ、カブリの目立
つ、解像度の悪い画像が得られた。このときのトナー搬
送量、トナー平均帯電量、逆極性トナー量は、それぞれ
０　、８４ｍｇ　／　ｃａ、−７，５μｃ／ｇ　、　１
５ｗｔ％てあり、相対電荷分布は１．８３とかなりブロ
ードであった。

発明の効果 本発明においては、上記の様に、シリカ粉末がトナー粒
子上に穂立ちのない状態で付着している現像剤を使用す
るから、現像剤の帯電電荷分布がシャープになる。した
がって、この現像剤を用いて一成分現像法を実施すると
、カブリや機内汚染が発生しなくなり、また、経時、環
境変化に対して、トナ一層形成及び帯電が安定して行わ
れる。

その結果、高温高湿から低温低湿までの条件下で背景部
に汚れもなく、高濃度で良質な画像を得ることができる
。

−２〇　−

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための現像装置の概略構成図
、第２図（ａ）乃至（ｄ）はそれぞれ−成分現像法に用
いる現像装置の概略構成図、第３図（ａ）及び（ｂ）は
、走査型電子顕微鏡で観察した場合のシリカ粒子のトナ
ーへのイ」着状態を説明する模式図である。 ■・・・静電潜像保持体、２・・・現像装置、３・ホッ
パー、４・・・現像剤、５・・現像剤担持体、６・・・
バイアス電源、７　・・層規制部材、８・・・層形成補
助ロール、９・・・電源、１０・・・磁性体ブレード。 特許出願人　　富士ゼロックス株式会社代理人　　　　
弁理士　　５部　剛 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）第２
図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）現像剤担持体に層形成部材を当接して、現像剤担
   持体上に現像剤の均一な層を形成させ、該現像剤担持体
   を、静電潜像を保持する感光体と対向させ、現像剤を感
   光体に移動させることにより静電潜像を可視像化する一
   成分現像方法において、該現像剤が、シリカ微粉末を外
   添剤として含有し、かつ該シリカ粉末がトナー粒子表面
   に穂立ちのない状態で付着していることを特徴とする一
   成分現像方法。