JP2871251B2

JP2871251B2 - 非磁性一成分現像方法

Info

Publication number: JP2871251B2
Application number: JP3334623A
Authority: JP
Inventors: 敏竹澤; 安成中村; 紀男猿渡
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-12-18
Filing date: 1991-12-18
Publication date: 1999-03-17
Anticipated expiration: 2014-03-17
Also published as: JPH0627732A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機、電子
写真プリンタなどに用いられる非磁性一成分現像方法に
関する。電子写真法としては米国特許第２２９７６９１
号などに記載された方式が周知であるが、これは、一般
には光導電性絶縁体（感光体ドラムなど）を利用し、コ
ロナ放電などにより光導電性絶縁体上に一様な静電荷を
与え、様々な手段により光導電性絶縁体上に光像を照射
することによって静電潜像を形成し、次いで、潜像をト
ナーと呼ばれる微粉末を用いて現像可視化し、必要に応
じて紙等にトナー画像を転写した後、加圧、加熱、溶剤
蒸気、光等によりトナー画像を溶融させて紙等に定着さ
せ、印刷物を得るものである。これらの静電潜像を現像
するトナーとしては、従来より天然または合成高分子物
質よりなるバインダ樹脂中に染料、カーボンブラックな
どの着色剤等を分散させたものを１〜３０μｍ程度に微
粉砕した粒子が用いられていた。

【０００２】かかるトナーは通常、トナー単体もしくは
鉄粉、ガラスビーズなどの担体物質（キャリア）と混合
され、静電潜像の現像に用いられる。トナー単体で現像
に供せられた場合（非磁性一成分現像方法）、トナーは
層厚規制ブレードや現像器内の各部材と摩擦帯電された
後現像ローラによって運搬され、光導電性絶縁体上の潜
像部分と接触させることによって可視像を形成する。

【０００３】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】しか
しながら、このような従来の非磁性一成分現像法にあっ
ては、層厚規制装置を用いて現像剤担持体に付着させる
トナー量を規制しており、トナーとしてはスチレン−ア
クリル等の樹脂に着色剤などを分散させ、粉砕したトナ
ーを用いていた。粉砕法によって製造したトナーは形状
が不定形となり、トナーの形状は鋭角部が多いものとな
る。

【０００４】非磁性一成分現像法は、層厚規制ブレード
との強力な摩擦によって瞬時に帯電させるため、トナー
にかかる圧力は非常に大きくなる。このストレスによっ
てトナーは鋭角部分から破砕され、生じた微粉が層厚規
制ブレードをすり抜けやすくなり摩擦帯電効率が低下
し、トナー帯電量が低下することから印字濃度が低下し
たり、無帯電トナーが増加することでかぶりが増え印字
品位が劣化することが大きな問題となっていた。

【０００５】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、トナーの形状の鋭角部分をな
くし、帯電量の低下、印字濃度の低下を防止すること
で、長時間連続印刷を行っても印字品位が高く、画像変
化を起こさない非磁性一成分現像方法を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】非磁性一成分現像方法に
おいては、（１）層厚規制ブレードのストレスによりト
ナー破砕が生じないこと、（２）クリーニングブレード
でブレードをすりぬけることなく確実にクリーニングさ
れなければならないこと、以上のような特性が求められ
ている。

【０００７】上記の特性を満足する方法として（１）層
厚規制ブレードのストレスによるトナー破砕を防止する
ためには、トナーの形状に鋭角部分がないこと、（２）
クリーニングブレードのすりぬけを防止するためには、
トナーとクリーニングブレードとの接触を増加させるた
めに、トナーが適当な不定形度を有していることなどが
考えられる。

【０００８】そこで、本発明者らは、これらの特性を満
たすために、非磁性一成分現像方法において、（１）乳
化重合法により得られた微小粒子を凝集し、微粒子界面
を融着させ一つのトナーとなる乳化重合粒子凝集法で作
成したトナーを用いる、（２）トナー粒径を５．０〜１
０．５μｍの範囲に制御する、（３）微粒子界面を融着
させる（以後、熟成という）時間を変更し、トナー形状
を一定範囲に制御することで、乳化微粒子間を十分加熱
融着しトナーの耐破砕性を向上させ、層厚規制ブレード
のストレスで破砕を防止し、かつ適当な不定形を付与す
ることにより、クリーニングブレードにおいてはすりぬ
けがおきず、クリーニング不良を生じることのない現像
方法を発明するに至った。

【０００９】つぎに、トナー形状の指標として、ＢＥＴ
比表面積を体積平均粒径で割った値（以後、Ｓ／Ｒ値と
いう）を用いた根拠を説明する。粒子の形状を表す指標
としては、一般にワーデルの球形化度、実際の粒子と同
じ体積を有する球の表面積を実際の粒子の表面積で割っ
た値（ψ）等が用いられる。しかし、これらはどれも測
定、計算が煩雑である。我々は、Ｓ／Ｒ値とトナーのＳ
ＥＭ写真の比較から、乳化粒子凝集法で作製し、かつト
ナーの体積平均粒径が４〜１２μｍ程度という限られた
系ではＳ／Ｒ値を用いることにより簡単にトナー形状を
表すことができることを確認した。

【００１０】次に、乳化重合粒子凝集法によるトナー作
製方法について説明する。作製方法は特許公開報６３−
２８１１７２，６３−２８２７４９などに詳しいが簡単
に説明すると、まず、モノマ、着色剤等の予備分散を行
う。そして、この予備分散を行ったモノマ混合物を乳化
剤の入った水溶液混合物中に添加し、撹拌を行い乳化微
粒子を作製する。ここに、重合開始剤を添加し、加熱を
行いラジカル重合反応を行う。この重合温度は５０℃以
上、一般的には７０〜９０℃の温度で行う。この工程で
平均粒径１〜３μｍの微粒子を得る。次に、この重合体
が分散した液を撹拌しながら塩析剤を添加し微粒子を凝
集させ、さらに撹拌を続けながら樹脂のガラス転移点以
上の温度で加熱を行うことにより、微粒子間を融着させ
（熟成）平均粒径３〜２０μｍのトナーを得る。

【００１１】熟成終了後、生成物を洗浄、濾過デカンテ
ーション等適当な方法により回収し、乳化重合粒子凝集
法トナーを得る。本発明において用いられるモノマは当
然スチレン−アクリルに限定されるものではなく、一分
子中にエチレン性不飽和結合を一つ有するモノマであれ
ばよい。例えば、スチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−
メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−メトキシス
チレン、ｐ−フェニルスチレン、ｐ−クロルスチレン、
3,4-ジクロルスチレン、ｐ−エチルスチレン、2,4-ジメ
チルスチレン、p-n-ブチルスチレン、 p-tert-ブチルス
チレン、p-n-ノニルスチレン、p-n-オクチルスチレン、
p-n-ヘキシルスチレン、p-n-ドデシルスチレン等のスチ
レンおよびその誘導体、エチレン、プロピレン、ブチレ
ン、イソブチレン等のエチレン不飽和モノオレフィン
類、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化
ビニル等のハロゲン化ビニル類、酢酸ビニル、プロピオ
ン酸ビニル、ベンゾイル酸ビニル等のビニルエステル
類、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタク
リル酸プロピル、メタクリル酸n-ブチル、メタクリル酸
イソブチル、メタクリル酸n-オクチル、メタクリル酸ド
デシル、メタクリル酸-2- エチルヘキシル、メタクリル
酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジ
メチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチ
ル等のα−メチレン脂肪酸モノカルボン酸エステル類、
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-ブ
チル、アクリル酸イソブチル等のアクリル酸エステル
類、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビ
ニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類、ビニル
メチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロ
ペニルケトン等のビニルケトン類、N-ビニルピロール、
N-ビニカルバゾール、N-ビニルインドール、N-ビニルピ
ロリドン等のn-ビニル化合物、ビニルナフタリン類、ア
クリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド
等アクリル酸もしくはメタクリル酸誘導体等がある。こ
れらは、単独もしくは混合して用いることができる。

【００１２】乳化剤としては、公知の乳化剤、例えば石
鹸、カチオン活性剤、アニオン活性剤、フッソ活性剤等
が使用し得る。一般にこれらの乳化剤の使用量は、水に
対して０．０１〜１重量％（さらに好ましくは、０．１
〜０．５重量％）が好ましい。次に、重合開始剤として
は、公知の熱重合開始剤、例えば過硫酸カリウム等の過
硫酸塩、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルパー
オキサイド、メチルエチルケトンパセーオキサイド、イ
ソプロピルパーオキシカーボネート等、さらにはレドッ
クス系の開始剤を使用しても重合を行わせることができ
る。通常、これらの重合開始剤の使用量は、一般に重合
性混合物の重量の約０．０１〜１０％（より好ましくは
０．０５〜５重量％）で充分である。

【００１３】着色剤としては、公知の顔料、および染料
が使用できる。例えば、黒色顔料としては、チャネルブ
ラック、ファーネスブラック等があり、着色顔料として
は、カドミウムイエロー、ピラゾロンレッド、フタロシ
アニンブルーＢ、フタロシアニングリーン等がある。染
料としては、Ｃ．Ｉダイレクトレッド１、Ｃ．Ｉダイレ
クトブルー１等がある。

【００１４】さらに、トナー原料成分の中には、必要に
応じて帯電制御剤、流動性改質剤等の添加剤を加えても
よい。

【００１５】

【作用】鋭意研究の結果、乳化微粒子凝集法で作製した
トナーの粒径を５．０〜１０．５μｍ、かつＳ／Ｒ値を
０．５×１０⁶ 〜０．６×１０⁶ の範囲に制御すること
で、層厚規制ブレードのストレスによる破砕を防止し、
さらに良好なクリーニング性を確保することを可能とし
た。これにより、高画像品位を長期に渡り保持すること
ができる。これは、（１）乳化粒子凝集法でトナーを作
製することで、トナー表面に鋭角部が存在しないことか
ら、層厚規制ブレードによって破砕されない、（２）ト
ナー形状が真球状ではなく一定範囲の不定形を有してい
るため、トナーとクリーニングブレードとの接触面積が
大きくなりクリーニングブレードで完全に回収されるこ
と等が原因として考えられる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明するが、これにより限定されるものでない。まず、
本発明の非磁性一成分現像方法を実施するための電子写
真記録装置を説明する。

【００１７】図１において、現像剤１の貯蔵手段２と、
現像剤１を現像領域を含む所定の循環経路に沿って搬送
する現像剤担持体３との間に、表面部に可塑材が被着さ
れたローラ状の現像剤回収手段４を前記現像剤担持体３
に接触するように設ける。そして、前記現像剤担持体３
と前記現像剤回収手段４との間に、現像剤１が前記現像
剤担持体３から前記現像剤回収手段４に向かう方向にバ
イアス電圧（以後、回収バイアスとする）を印加する。
これは、接触による機械的な回収のみならず、回収バイ
アスによる電気的な回収を行うことによって、安定かつ
確実に前記現像剤担持体３上の機械的かつ電気的な履歴
を解消するためである。そこで新たに、前記現像剤担持
体３に接触しつつ前記貯蔵手段２に貯蔵されている現像
剤１を前記現像剤担持体３に供給し、機械的な摩擦によ
り現像剤を帯電させ、帯電トナー層を前記現像剤担持体
３上に形成し、層厚規制ブレード５によりその層厚を所
望の厚さに規制した後現像領域に搬送し現像を行う。

【００１８】６は潜像担持体であり、表面に形成された
潜像を現像部に搬送し、できた現像剤の像を記録用紙に
転写する位置に搬送するものである。この潜像担持体６
には、潜像形成方式によって光導電材料である感光体
（有機感光体、セレン感光体、アモルファスシリコン感
光体等）や絶縁体を用いることができる。また、ここで
用いる現像剤担持体３は３〜２０μｍの気孔を持つ多孔
質ポリウレタンで形成し、６μｍ前後のトナーが侵入し
ないようにした。我々の実験では、多孔質の状態が、そ
れぞれ連続する連泡状態においても、気孔の大きさを２
０μｍ以下にするとトナーが、気孔内で互いに支え合い
侵入しない事を確認した。また、２０μｍ以上の気孔に
なると、単泡にすればトナーの侵入を防ぐことはできる
が、凹部において、潜像と導電体（この場合スポンジ自
身）の距離が離れ、その部分のトナーに現像バイアスが
かからなくなり、スポンジの凹部に応じた低濃度部が印
字に表れる。従って、気孔部は、２０μｍ以下の大きさ
が望ましい。また、スポンジの体積抵抗値は１０⁴ 〜１
０¹⁰Ωｃｍの範囲が望ましく電気抵抗値が低くなると、
層厚規制ブレード５へ大電流が流れ込みジュール熱が発
生し、現像剤担持体３が焼損する。また、現像剤担持体
表面硬度はアスカーＣ硬度計で５０°以下とした。実施例１モノマスチレン（和光純薬製）９０重量部ブチルアクリレート（和光純薬製）１０重量部 n-ブチルメタクリレート（和光純薬製）５重量部着色剤カーボンブラック（１５０Ｔ，デグザ社製）２重量部アゾクロム染料（Ｓ：３４，オリエント社製）２重量部乳化剤ネオゲンＳＣ（第一工業製薬製）０．２重量部熱重合開始剤ベンゾイルパーオキサイド０．２重量部塩析剤１０％食塩水０．０５重量部外添剤疎水性シリカＨ−２０００（ヘキスト社製）０．５重量部上記モノマ、着色剤をディスパーサー（ヤマト科学製）
を用い、３分間撹拌しモノマ混合物を調整した。つぎ
に、重合開始剤、乳化剤を添加した蒸留水５００重量部
中にこのモノマ混合物を入れ、室温（２０度）でディス
パーサー（４，０００r.p.m ）を用いて３分間撹拌し
た。その後ディスパーサーをスリーワンモーターに変
え、１００r.p.m にて撹拌しながら６０℃に加熱し、完
全にモノマ混合物を重合させた。次に、水に分散した生
成微粒子に塩析剤を滴下し、１００℃に加熱して４時間
熟成を続けた。次に、水に分散したトナーを遠心分離
し、ろ別した。このトナーをｐｈが８以下になるまで水
洗を繰り返しトナーを得た。このトナーに流動性改質剤
として疎水性シリカを０．５重量部添加した。このトナ
ーの体積平均粒径をコールタカウンタＴＡII（コールタ
社製）で測定したところ５．０μｍであった。また、Ｂ
ＥＴ比表面積をモノソーブ（湯浅アイオニクス社製）で
測定したところ３．２ｍ² ／ｇであった。Ｓ／Ｒ値は
０．６×１０⁶ であった。

【００１９】このトナー２００ｇを前記装置（２０枚／
分）に搭載し、連続印字テストを行い印字品位、および
現像剤担持体上のトナーの粒径分布、クリーニング性の
変化を調べた。結果、１０万枚の連続印字後も印字品
位、トナーの粒径分布、クリーニング性には全く問題な
かった。実施例２実施例１と同様の方法により乳化微粒子を作製し、塩析
剤を添加したのち１００℃に加熱して８時間熟成を行っ
た。さらに実施例１と同様の処理を施し体積平均粒径
５．７μｍ，ＢＥＴ比表面積２．７ｍ² ／ｇ，Ｓ／Ｒ値
＝０．５×１０⁶のトナーを作製し、前記装置により１
０万枚の連続印字試験を行った。

【００２０】結果、試験後の印字品位、トナーの粒径分
布、クリーニング性には全く問題なかった。実施例３実施例１において用いる塩析剤の量を０．０１重量部と
した他は、全く同様にして粒径１０．５μｍ，ＢＥＴ比
表面積５．８ｍ² ／ｇ，Ｓ／Ｒ値＝０．６×１０⁶ のト
ナーを作製し、前記装置により１０万枚の連続印字試験
を行った。

【００２１】結果、試験後の印字品位、トナーの粒径分
布、クリーニング性には全く問題なかった。実施例４実施例２において用いる塩析剤の量を０．０１重量部と
した他は、全く同様にして粒径１０．３μｍ，ＢＥＴ比
表面積５．２ｍ² ／ｇ，Ｓ／Ｒ値＝０．５×１０⁶ のト
ナーを作製し、前記装置により１０万枚の連続印字試験
を行った。

【００２２】結果、試験後も印字品位、トナーの粒径分
布、クリーニング性には全く問題なかった。比較例１Ｓ／Ｒ値が０．６×１０⁶ より大きい場合の比較例を示
す。

【００２３】実施例１と同様の方法により乳化微粒子を
作製し、塩析剤を添加したのち１００℃に加熱して２時
間熟成を行い、体積平均粒径６．０μｍ，ＢＥＴ比表面
積４．３ｍ² ／ｇ，Ｓ／Ｒ値＝０．７×１０⁶ のトナー
を作製し、前記装置により１０万枚の連続印字試験を行
った。結果、試験後の印字サンプルにおいて『かすれ』
が生じ、かぶりも増加し印字品質が初期と比べて大きく
低下した。また、トナーも３μｍ以下の微粉が増加し、
粒径分布がブロードとなりドラム上にはクリーニングさ
れないトナー層が形成した。比較例２Ｓ／Ｒ値が０．５より小さい場合の比較例を示す。

【００２４】実施例１と同様の方法により乳化微粒子を
作製し、塩析剤を添加したのち１００℃に加熱して１２
時間熟成を行い、体積平均粒径６．４μｍ，ＢＥＴ比表
面積２．７ｍ² ／ｇ，Ｓ／Ｒ値＝０．４×１０⁶ のトナ
ーを作製し、前記装置により印字試験を行ったところ初
期においてクリーニング不良が発生した。比較例３体積平均粒径が１０．５μｍ以上の場合の比較例を示
す。

【００２５】実施例１と同様の方法により乳化微粒子を
作製し、塩析剤０．０１重量部を添加したのち１００℃
に加熱して４時間熟成を行い、体積平均粒径１２．４μ
ｍ，ＢＥＴ比表面積６．３ｍ² ／ｇ，Ｓ／Ｒ値＝０．５
×１０⁶ のトナーを作製し、前記装置により１０万枚の
連続印字試験を行った。結果、試験後の印字サンプルに
おいて『かすれ』が生じ、かぶりも増加し印字品質が初
期と比べて大きく低下した。また、トナーも３μｍ以下
の微粉が増加し、粒径分布がブロードとなりドラム上に
はクリーニングされないトナー層が形成した。比較例４体積平均粒径が５．０μｍ以下の場合の比較例を示す。

【００２６】実施例１と同様の方法により乳化微粒子を
作製し、塩析剤０．１重量部添加したのち１００℃に加
熱して４時間熟成を行い、体積平均粒径４．２μｍ，Ｂ
ＥＴ比表面積２．７ｍ² ／ｇ，Ｓ／Ｒ値＝０．６×１０
⁶ のトナーを作製し、前記装置により印字試験を行った
ところ初期においてクリーニング不良が発生した。

【００２７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、帯電特性およびクリーニング性が良好であり、連続
印刷においても印字特性が低下することなく、良好な印
字品質を長期にわたり維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子写真記録装置を示す図

【符号の説明】

１：現像剤２：貯蔵手段３：現像剤担持体４：現像剤回収手段５：層厚規制ブレード６：潜像担持体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平３−248162（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−235956（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−220358（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 9/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】潜像担持体に対して現像剤担持体によって
搬送される現像剤を層厚規制部材により摩擦帯電すると
ともに層厚を規制して現像を行う非磁性一成分現像方法
において、前記現像剤として、乳化重合粒子凝集法により得られ、
その体積平均粒径が５．０〜１０．５μｍであり、か
つ、ＢＥＴ比表面積を体積平均粒径で割った値が０．５
×１０⁶〜０．６×１０⁶ ｍ／ｇであるトナーを用いる
ことを特徴とする非磁性一成分現像方法。