JP2720353B2 - 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、電子写真法に於ける画像形成方法に関する
ものである。更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と、
上記被帯電体より現像剤を除去するクリーニング工程と
を有する画像形成方法に関するものである。

［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。

しかしながら、上記接触帯電手段を用いた場合、被帯
電体と十分な接触を保つことができないと、帯電不良を
生ずるという問題を有する。また、当接部に於いては、
感光体表面に残留現像剤が存在すると、帯電部材が所定
の当接圧をもって接している為、帯電部材及び感光体表
面に残留現像剤が固着し、画像に影響が出てしまう問題
も有している。

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。

このような磁性現像剤に於いては、現像剤自体の研磨
効果が強く、画像形成時に、感光体表面を強く摺擦する
為、感光体表面を削ったり傷つけたり、又はそれらに起
因する残留現像剤の融着を生ずる等の問題を有してい
た。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］ 本発明は、以上の点に鑑みなされたものであって、帯
電部材と被帯電体表面への現像剤による傷や削れ、さら
には現像剤の固着等の汚染を防止することで、帯電部材
と被帯電体との接触を十分に保つことができ、帯電不良
や帯電ムラを起こさない帯電工程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］ 具体的には、本発明は、帯電部材を被帯電体に接触さ
せて外部より電圧を印加して帯電を行う帯電工程と、上
記被帯電体より現像剤を除去するクリーニング工程とを
少なくとも有する電子写真法を用いる画像形成方法にお
いて、該現像剤として、構造式（Ｉ）で示される処理剤
で処理した微粉体を含有する現像剤を使用することを特
徴とする画像形成方法に関する。

［R₁はアルキル基またはアルコキシ基を示し、R₂は炭素
数１〜３のアルキル基を示し、R₃は長鎖アルキル基、ハ
ロゲン変性アルキル基、フェニル基及び変性フェニル基
からなるグループから選択されるシリコーンオイル変性
基を示し、m,n,m′及びｎ′は０を含む正の整数であ
り、ｎ＞m,n′＞ｍ′,n＋ｍ＋ｎ′＋ｍ′＜30の条件を
満足している。］ 以下、前記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、本発明の一実施例を示した接触帯電装置の
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。本実施例において、
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10⁹〜10¹⁴Ωｍ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がハガレ、メクレがなければ良く５
μｍくらいと考えられる。

本実施例では帯電ローラー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°（AS
KER−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でも良い。

第２図は本発明の他の実施例を示す接触帯電部材の概
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。

本実施例の接触帯電部材２′は感光体ドラム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前記実施例と同
様の作用効果がある。

前述した実施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、本実施例としては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。

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。

また、本発明に係るクリーニング工程については、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
ドやローラー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法を受けて清浄面化さ
れ繰り返して像形成に供される。

また、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
に行な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、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、接点に於いては
化学的な結合が生じ、転写性が低下する為である。

本発明に用い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。

次に、本発明の画像形成方法に適用可能な現像剤につ
いて説明する。

本発明にかかる現像剤は、前記構造体（Ｉ）で示され
る処理剤で処理された微粉体を含有するものであり、そ
の形態としては該微粉体が現像剤表面に均一に分散され
た形態が好ましい。

本発明の現像剤は、上記の如き構成をとることによ
り、万一、クリーニング工程を経て、感光ドラム上に残
留現像剤が若干存在した場合にも、帯電部材表面や感光
ドラム表面への固着が極めて起こりにくい。

以上のことより、本発明に係る現像剤は、本発明に係
る帯電工程とのマッチングが極めて良く、本発明に係る
帯電工程の能力を充分発揮させ、常に良好な画像形成を
行なわせる画像形成方法を提供することがわかったので
ある。

本発明者等は、本発明に係る現像剤が上記の如き効果
を発揮する理由として以下の様に考えている。すなわ
ち、構造式（Ｉ）で示される処理剤は微粉体に処理され
る工程でＮ−Si結合が切れることで微粉体表面の活性点
（シリカであればシラノール基）に対し高い反応性を持
ち、処理剤が微粉体表面と化学的結合を持つことで分子
量の低いジアルキルポリシロキサンで効率よく、均一に
微粉体表面を被覆することが可能であり、機械的衝撃力
の吸収性に優れ、さらに微粉体としての流動性，滑動性
をも合わせもっている。この特性により、現像剤への帯
電部材と感光体表面の当接部で機械的な圧力や帯電部材
への印加電圧による直流又は交流電界中での電気的な圧
力による圧迫を緩和し、帯電部材や感光体表面への点状
あるいはフィルム状の固着現像、さらには両部材表面へ
の摺擦による傷や削れを防止していると推定している。

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、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。

本発明に用いられる微粉体の処理においては処理剤が
微粉体表面の活性点と反応しかつ処理剤中のジアルキル
ポリシロキサンが物理吸着し活性点を完全に覆いかくす
ことができ、耐湿性が飛躍的に向上する。これは本発明
に係る帯電の不均一化防止により好ましい結果をもたら
す。

上記シリカ微粉体のうちで、BET法で測定した窒素吸
着による比表面積が30m²／以上（特に100〜400m²/g）の
範囲内のものが良好な結果を与える。

従来、現像剤にケイ素ハロゲン化合物の蒸気相酸化に
より生成されたシリカ微粉体を添加する例は知られてい
る。

本発明のトナーに含有されるシリカの疎水化処理剤と
しては前述の（Ｉ）式の組成のものが用いられるが具体
的には などが用いられ特にｌ＋ｌ′は４〜20のものが良い。

該処理剤は従来疎水化処理剤として公知であるジメチ
ルシリコーンオイルの高い疎水化性及びトナーの転写特
性に良好な効果を与える高い潤滑性を有しかつヘキサメ
チルジシラザニのシリカ表面のシラノール基に対する高
い反応性を有している。さらに該処理剤の25℃における
粘度は70cs以下（好ましくは50cs以下）がよい。

処理の方法は、公知の技術が用いられ、例えば微粉体
とシリコーンオイルとをヘンシェルミキサー等の混合機
を用いて直接混合しても良いし、ベース微粉体へシリコ
ーンオイルを噴霧する方法によっても良い。あるいは、
ワニス状にしてベースの微粉体とを混合した後、溶剤を
除去して作製しても良い。

本発明における微粉体の疎水化度は、以下の方法で測
定された値を用いる。もちろん、こ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。

密栓式の200mlの分液ロートにイオン交換水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90rpmの条件で10分間振とうする。振とう
後10分間静置し、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
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。

本発明における疎水性無機微粉体の疎水化度は、60％
以上（より好ましくは90％以上）を有する。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。

また、これらの微粒子の適用量は現像剤分級品100重
量部に対して、0.01〜20重量部のときに効果を発揮し、
より好ましくは0.1〜３重量部添加した際に優れた現像
剤を提供することができる。添加形態について好ましい
態様を述べれば、処理された微粉体がトナー粒子表面に
付着している状態にあるのがよい。

本発明に係る磁性トナー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を加えても良い。

本発明のトナー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出来る。

また、本発明に係る磁性トナーにさらに添加し得る着
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。

本発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。

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
有量はトナー重量に対して10〜70重量％が良い。

また、本発明のトナーには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磁性トナーは体積固有抵抗が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、トナーを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。

［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。

製造例１ 上記混合物を、140℃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
子分級粉を得た。

製造例２ 上記成分を製造例１と同様にして磁性粒子分級粉を得
た。

以下の実施例に示すシリカ微粉末を上記磁性粒子分級
粉に加えて、ヘンシェルミキサーで混合し、現像剤を得
た。

次に、これらの調製された個々の磁性現像剤を第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−SX改造機）を用い、４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
テストを常温常湿（25℃,60％RH），高温高湿（30℃,90
％RH）及び低温低湿（15℃,10％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。

実施例１ 比表面積200m²/gのケイ酸微粉体アエロジル＃200（日
本アエロジル社製）100部に第１表に示す処理剤をｎ−
ヘキサンで希釈したもので処理を行い乾燥後約300℃で
加熱処理を行ないシリカＡを得た。この処理ケイ酸微粉
体を製造例１の磁性粒子分級粉100部に対して0.6部加え
ヘンシェルミキサーで混合し、現像剤を調製し、各環境
で5000枚の連続プリントアウト試験を行った。

その結果、各環境のいずれに於いても、画像濃度の濃
淡差のない良好な画像を得た。また、帯電部材及び感光
体ドラム表面に傷や削れ、さらには残留現像剤の固着は
発生せず、良好な耐久性を示した。

実施例２ シリカＡのかわりに第１表のシリカＢを0.5部使用す
ること以外は実施例１と同様にして現像剤を調製した。

実施例１と同様にして各環境で連続3000枚のプリント
アウト試験を行ったところ、特に帯電部材表面や感光体
ドラム表面に残留現像剤の固着や感光体表面の傷や削れ
は全く見られず良好な耐久性を示した。

実施例３ 製造例１の磁性粒子分級粉のかわりに製造例２の磁性
分級粉、シリカＡのかわりにシリカＣを用いる以外は実
施例１と同様にして現像剤を調製した。第１図の帯電装
置のかわりに第２図のブレード型帯電装置を用いること
を除いては実施例１と同様の連続3000枚のプリントアウ
ト試験を行ったところ、帯電部材や感光体表面に残留現
像剤の固着は発生しなかった。

比較例１ シリカＡのかわりに未処理のシリカ（シリカＤアエロ
ジル＃200）を用いる以外は実施例１と同様にして現像
剤を調製した。

実施例１と同様に3000枚の連続プリントアウト試験を
行なったところ、高温高湿下で画像濃度が低くまた全環
境下で帯電部材及び感光体表面に残留現像剤の固着が発
生し帯電ムラによる画像濃度ムラ及び感光体融着による
ベタ黒画像の白ポチが発生した。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、帯電部材と被帯電体と
の良好な接触状態を十分に保つことができ、現像剤の帯
電部材や被帯電体への固着性を防止したことで、現像剤
の帯電部材及び被帯電体表面への汚染や傷や削れによる
帯電不良を防止することができた。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の帯電ローラの概略を示した説明図、第
２図は本発明の他の実施例であるブレードの概略を示し
た説明図である。 １…感光体ドラム 2,2′…帯電部材 Ｅ…電源

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】帯電部材を被帯電体に接触させて外部より
   電圧を印加して帯電を行う帯電工程と、上記被帯電体よ
   り現像剤を除去するクリーニング工程とを少なくとも有
   する電子写真法を用いる画像形成方法において、該現像
   剤として、構造式（Ｉ）で示される処理剤で処理した微
   粉体を含有する現像剤を使用することを特徴とする画像
   形成方法。 ［R₁はアルキル基またはアルコキシ基を示し、R₂は炭素
   数１〜３のアルキル基を示し、R₃は長鎖アルキル基、ハ
   ロゲン変性アルキル基、フェニル基及び変性フェニル基
   からなるグループから選択されるシリコーンオイル変性
   基を示し、m,n,m′及びｎ′は０を含む正の整数であ
   り、ｎ＞m,n′＞ｍ′,n＋ｍ＋ｎ′＋ｍ′＜30の条件を
   満足している。］