JP3028862B2 - 磁性一成分現像方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真等に用いる静
電荷現像方法のうち、特に磁性一成分現像剤を使用する
現像方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法は、米国特許第２，２９７，
６９１号明細書、特公昭４２−２３９１０号公報及び特
公昭４３−２４７４８号公報等に記載されている様に、
一般には、先ず、光導電性物質を利用して種々の手段に
より感光体上に電気的潜像を形成し、次いで該潜像をト
ナーを用いて現像し、必要に応じて紙等の被転写材にト
ナー画像を転写した後、加熱、圧力、加熱加圧或いは溶
剤蒸気等の手段により定着して複写物を得るものであ
る。又、感光体上に転写されずに残ったトナーは、種々
の方法でクリーニングされ、上述の工程が繰り返され
る。これらのプロセスの中で静電潜像を現像する方法と
しては、トナーとキャリアを混合した現像剤を用いる二
成分現像方法と、磁性トナーのみからなる現像剤を用い
る一成分現像方法とが一般的である。このうち二成分現
像方法を用いた場合には、キャリアを用いる点、及びキ
ャリアとトナーの混合比を調節するいわゆるＡＴＲ機構
が必要な点等から考えると、装置の小型化、軽量化が難
しく、又、コストも高くなるという問題がある。一方、
一成分現像方法を用いた場合はキャリアを用いない為、
上記の問題点を解決することが出来る。この磁性一成分
現像方法では、現像剤を現像剤担持体上にブレード等に
よりコートする。従って、現像剤は、ブレード或いは現
像剤担持体表面との摩擦により帯電する為、特にブレー
ド材質は、現像剤と逆の極性に帯電し易いものであるこ
とが好ましい。この為、特開昭６１−２５０６６６号公
報、特開昭６２−２４２８５号公報、特開昭６２−２０
３１７７号公報、特開昭６３−８１３７６号公報、特開
昭６３−２５０６６２号公報等に、ブレード中にトナー
と逆極性の帯電制御成分を添加することが提案されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、こ
れらの手段によれば、初期の帯電特性は著しく向上する
が、シリカが添加されているトナーを用いる場合には、
長期間の使用によりトナーの帯電量が低下し、濃度低下
やカブリが発生する等の問題があった。この様な画像劣
化の原因は、長期間の使用によりトナーに添加されたシ
リカが徐々にブレードに付着して表面を汚染し、トナー
に対する帯電付与能力が低下してしまう為と考えられ
る。即ち、トナーと逆の極性に帯電し易いブレード材質
は、同時にシリカとの付着性も大きい為、上記の様なブ
レード表面へのシリカの付着という問題を生じていた。
これに対し、特開昭６１−２３９２７２号公報には、ブ
レード、シリカ間の摩擦帯電系列を近接させる様なブレ
ード材質を用いることが提案されている。しかし、これ
によればブレードへのシリカの付着に対しては防止効果
が認められるものの、トナーの帯電量が不足し易く、画
像濃度の不足、画像のカブリを発生し易いという問題が
ある。従って、本発明の目的は上記の従来技術の問題点
を解決した新規な現像方法を提供することである。即
ち、本発明の目的は現像剤塗布ブレードへのシリカの付
着を防止し、長期間の使用においても初期と変わらぬト
ナー帯電量を維持出来、しかも濃度低下やカブリのない
画像を安定して得ることが出来る磁性一成分現像方法を
提供することである。

【０００４】

【課題を解決する為の手段】上記の目的は、下記の本発
明により達成される。即ち、本発明は、潜像保持体に対
向して配置された現像剤担持体に現像剤塗布ブレードが
圧接されている現像装置に磁性一成分現像剤を適用し
て、上記現像剤塗布ブレードによって上記現像剤担持体
上に磁性一成分現像剤を塗布し、該現像剤担持体上に塗
布されている磁 性一成分現像剤によって上記潜像保持体
上に保持されている静電潜像を現像する磁性一成分現像
方法において、該磁性一成分現像剤は、磁性トナー及び
シリカ微粉体を有しており、該シリカ微粉体は、有機ケ
イ素化合物及びチタンカップリング剤からなるグループ
から選択される１種以上の処理剤によって表面処理され
ており、且つ、該シリカ微粉体と同一のシリカ微粉体が
現像剤塗布ブレード中に分散されていることを特徴とす
る磁性一成分現像方法である。

【０００５】

【作用】本発明者らは、磁性一成分現像剤を用いた現像
方法について鋭意検討を行なった結果、上記した様に、
ブレード基材は現像剤と逆の極性を有し、且つ帯電系列
のなるべく離れた材料を用いている為、トナーに添加し
たシリカ微粉体の電気的付着を避けることは出来ない
が、トナーに添加したと同一のシリカ微粉体をブレード
に分散させ、ブレード表面にこのトナーに添加したと同
一のシリカ微粉体が露出する状態にすれば、帯電特性を
低下させることなくシリカ微粉体の電気的付着を防止す
ることが出来、上記の目的を達成出来ることを見出し本
発明に至った。

【０００６】

【好ましい実施態様】以下、本発明について詳細に述べ
る。本発明の磁性一成分現像方法に用いられるブレード
材料としては、シリコンゴム、ポリウレタン、フッ素ゴ
ム、ポリクロロブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴ
ム、ナイロン等が好ましいが、特に、トナーを正に帯電
させる為にはシリコンゴムが好ましく、負に帯電させる
為にはナイロンが好ましい。又、ブレードの形状として
は、上記材料をシート状にプレス成型したものをそのま
ま使用してもよいが、金属ブレード表面に該成型シート
を接着して用いてもよいし、金属ブレード、ゴムブレー
ド等の表面に上記ブレード材料をコートして用いてもよ
い。

【０００７】本発明の磁性一成分現像方法の特徴は、こ
の様なブレード材中に、磁性トナーに添加したものと同
一のシリカ微粉体を分散させたことにある。即ち、ブレ
ード基材は上記した様に現像剤と逆の極性であり、且つ
帯電系列のなるべく離れた材料を用いている為、トナー
に添加したシリカ微粉体の電気的付着は避けられない
が、トナーに添加したものと同一のシリカ微粉体をブレ
ードに分散させ、ブレード表面にシリカ微粉体が露出し
た状態とすれば、帯電特性を低下させずにシリカ微粉体
の電気的付着を防ぐことが出来る。尚、トナーに添加し
たものと別種のシリカ微粉体を用いた場合には、２種の
シリカ微粉体の帯電特性に差が生じる為、上述の効果は
得られない。ここで用いられるシリカ微粉体としては、
一般の湿式及び乾式シリカ微粉体を使用することが出来
るが、磁性トナーの現像特性、環境安定性等を考慮する
と乾式シリカ微粉体に表面処理を施したものが好まし
い。

【０００８】シリカ微粉体表面の処理剤としては、シリ
コンオイル、アミノ変性シリコンオイル、アミノ変性シ
リコンワニス、Ｒ_mＳｉＹ_n で表されるシランカップリ
ング剤（但し、Ｒはアルコキシ基又は塩素原子を表し、
Ｙはアミノ基、ビニル基、グリシドキシ基、メルカプト
基、メタクリル基、ウレイド基の少なくとも１種又は２
種以上を含有する炭化水素基を表し、ｍ及びｎは１〜３
の整数を表す。）、ヘキサメチルジシラザン、トリメチ
ルクロルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチル
ジクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメ
チルクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベ
ンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルク
ロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、Ｐ−
クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチル
クロルシラン、トリオルガノシリルメルカプタン、トリ
オルガノシリルアクリレート、ヘキサメチルジシクロキ
サン、１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサン、
１，３−ジフェニルテトラメチルジシロキサン、及び１
分子当り２から１２個のシロキサン単位を有し、末端に
位置する単位に夫々１個のＳｉに結合した水酸基を含有
するジメチルポリシロキサン等の有機ケイ素化合物、イ
ソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロ
ピルトリ（Ｎ，Ｎ−ジメチル−エチルアミノ）チタネー
ト、ジアントラニルエチレンチタネート等のチタンカッ
プリング剤等であり、これらの中から１種或いは２種以
上の混合物で用いられる。特に、正帯電性現像剤用トナ
ーに用いる場合には、アミノ変性シリコンオイル、アミ
ノシランカップリング剤で処理することが好ましく、負
帯電性現像剤用トナーに用いる場合は、ヘキサメチルジ
シラザンが好ましい。これらの磁性トナーに用いられて
いるのと同一の処理剤で表面処理されたシリカ微粉体
を、ブレード材に分散する場合は、ブレード材１００部
に対して５〜６０重量部の割合で混合するのが好まし
く、更に好ましくは、１０〜５０重量部の割合でブレー
ド材に混合する。

【０００９】又、本発明の磁性一成分現像方法に使用さ
れる磁性トナーを構成する結着樹脂としては、従来電子
写真用トナー結着樹脂として知られる各種の樹脂材料が
用いられる。樹脂を構成する単量体としては、例えば、
スチレン、メチルスチレン、クロルスチレン、ビニルト
ルエンの如きスチレン及びその置換体；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−ｔ−ブチルの如きアクリル酸エステル；メタク
リル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸−ｎ
−ブチル、メタクリル酸−ｔ−ブチル、メタクリル酸−
２−エチルヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシルの如
きメタクリル酸エステル；アクリロニトリル；ビニルメ
チルエーテル、ビニルエチルエーテルの如きビニルエー
テル類；マレイン酸、マレイン酸エステルの如き不飽和
カルボン酸、不飽和カルボン酸エステル；エチレン、プ
ロピレン、ブタジエン等のオレフィン類、ジオレフィン
類が例示される。これらの単量体の単重合体、及び２種
類以上の単量体よりなる共重合体、及びポリエステル、
ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリアマイ
ド、テルペン樹脂、フェノール樹脂等が単独或は混合し
て使用出来る。

【００１０】又、本発明の磁性一成分現像方法に用いら
れる磁性トナーを構成する磁性材料としては、マグネタ
イト、γ−酸化鉄、フェライト、鉄過剰型フェライト等
の酸化鉄；鉄、コバルト、ニッケルの様な金属或はこれ
らの金属とアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシ
ウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマ
ス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタ
ン、タングステン、バナジウムの様な金属との合金及び
その混合物等が挙げられる。これらの強磁性体は平均粒
径が０．１〜２μｍのもの、好ましくは、０．１〜０．
５μｍ程度のものが用いられる。又、トナー中に含有さ
せる磁性体の量としては、樹脂成分１００重量部に対し
て２０〜２００重量部、好ましくは、樹脂成分１００重
量部に対して４０〜１２０重量部の範囲で含有させる。

【００１１】又、磁性トナー中に含有させる離型剤とし
ては、パラフィンワックス、低分子量ポリエチレンワッ
クス、低分子量ポリプロピレンワックス、カルナバワッ
クス等が、樹脂１００重量部に対して０．１〜２０重量
部の割合で用いられる。又、本発明の磁性一成分現像方
法に用いられる磁性トナーに添加される荷電制御剤とし
ては、従来公知の正或は負の荷電制御剤が用いられる。
例えば、トナーを正荷電性に制御するものとしては、ニ
グロシン、４級アンモニウム塩、脂肪酸金属塩、アミノ
基含有ビニル系ポリマー等があり、負荷電性に制御する
ものとしては、サリチル酸、ナフトエ酸、ダイカルボン
酸の金属錯体等がある。尚、これらの荷電制御剤は、樹
脂１００重量部に対し０．１〜１０重量部の範囲で用い
られる。更に、本発明の磁性一成分現像方法に用いられ
る磁性トナー中には、前記シリカ微粉体以外に必要に応
じて添加剤を混合してもよい。例えば、テフロン、ステ
アリン酸亜鉛、ポリ弗化ビニリデンの如き滑剤、酸化セ
リウム、炭化ケイ素、チタン酸ストロンチウム等の研磨
剤、酸化アルミ、酸化チタン等の流動性付与剤、カーボ
ンブラック、酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化スズ等の
導電性付与剤等がブレード汚染を発生させない範囲で使
用出来る。

【００１２】又、本発明の磁性一成分現像方法に用いら
れる磁性トナーを作製するには、先ず、上記した結着樹
脂、荷電制御剤および着色剤としての顔料又は染料等
を、ボールミルその他の混合機により充分混合する。次
に、これを加熱ロール、ニーダー、エクストルーダー等
の熱混練機を用いて溶融、混練して樹脂類を互いに相溶
せしめ、この中に顔料又は染料を分散又は溶解し、冷却
固化後、粉砕及び分級して平均粒径３〜２０μｍのトナ
ーを得ることが出来る。

【００１３】次に、図１に示した本発明に使用する現像
装置の一例について説明するが、必ずしもこれに限定さ
れるものではない。図１において、１は潜像保持体であ
り、潜像形成は図示しない電子写真プロセス手段又は静
電記録手段により行われる。２は現像剤担持体であり、
アルミニウム或はステンレス等で形成された非磁性スリ
ーブから成る。尚、現像剤担持体２はアルミニウム又は
ステンレスの粗管をそのまま用いてもよいが、好ましく
はその表面をガラスビーズ等を吹きつけて均一に荒した
ものや、鏡面処理したもの、或は樹脂等でコートしたも
のがよい。現像剤担持体２の内部には、図１に示されて
いる通り、マグネットロールが設けられている。

【００１４】又、磁性トナーからなる現像剤はホッパー
３に貯蔵されており、現像剤担持体２上へ供給される。
この現像剤塗布ブレード４は、ポリウレタンフォーム等
の発泡材により形成されており、現像剤担持体２に対し
て、順又は逆方向に０でない相対速度をもって回転し、
現像剤の供給と共に、現像後の現像剤担持体２上の現像
剤（未現像現像剤）のはぎ取りも行っている。現像担持
体２上に供給された現像剤は、現像剤塗布ブレード４に
よって均一且つ薄層に現像剤担持体２上に塗布される。
この際の現像剤塗布ブレード４と現像剤担持体２との当
接圧力としては、スリーブ母線方向の線圧が、３〜２５
０ｇ／ｃｍ、好ましくは１０〜１２０ｇ／ｃｍの範囲が
有効である。当接圧力が３ｇ／ｃｍより小さい場合には
トナーの現像担持体２上への均一塗布が困難となり、ト
ナーの帯電量分布がブロードになる結果、カブリや飛散
の原因となる。一方、スリーブ母線方向の線圧が２５０
ｇ／ｃｍを超えると、現像剤に大きな圧力がかかり現像
剤が劣化する為、現像剤の凝集が発生する等の好ましく
ない現象を生じる。又、現像剤担持体２を駆動させる為
に大きなトルクを要することとなり好ましくない。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に具体的に説
明するが、これは本発明を何ら限定するものではない。
尚、以下の配合における部数は全て重量部である。 実施例１ ・スチレン−アクリル酸ブチル共重合体 １００部 ・磁性体 ８０部 ・ニグロシン ２部 ・グラフト変性された低分子量ポリエチレン ４部 上記材料をヘンシェルミキサーで前混合した後、１３０
℃に熱した２軸混練押出機によって溶解、混練した後、
冷却し、気流式粉砕機で粉砕し、風力分級機で分級して
重量平均粒径が８．５μｍの黒色微粉体を得た。これ
に、シリカ微粉体ＡＥＲＯＳＩＬ １３０（日本アエロ
ジル社製）に、アミノ変性シリコンオイルを１３部処理
したシリカ微粉体を０．６部外添し、磁性トナーからな
る現像剤を得た。次に、上記の磁性トナーに用いたと同
一のシリカ微粉体を３０部分散したシリコンゴムを、厚
さ１．２ｍｍのシート状に成形後、カッティングして現
像剤塗布ブレードとした。上記の様にして形成した一成
分現像剤を、複写機ＮＰ１０１０（キヤノン製）を図１
に示すものに改造した現像装置に適用して（但し、現像
剤塗布ブレードは上記で形成したものを使用）、評価を
行った。この結果、１０，０００枚通紙耐久後も、濃度
低下やカブリ等の画像劣化は見られなかった。又、現像
剤塗布ブレードを取り外してその表面を観察したが、シ
リカ微粉体等の付着物は見られなかった。

【００１６】実施例２ ・スチレン−メチルアクリレート １００部 ・磁性体 ９０部 ・４級アンモニウム塩 ３部 ・低分子量ポリエチレン ４部 上記の材料を用い実施例１と同様にして、重量平均粒径
が８．５μｍの黒色微粉体を得た。これに、シリカ微粉
体ＡＥＲＯＳＩＬ １３０（日本アエロジル社製）にジ
ブチルアミノプロピルトリメトキシシランを１５部処理
したシリカ微粉体を、０．６部外添し、磁性トナーから
なる一成分現像剤を得た。次に、上記の磁性トナーに用
いたと同一のシリカ微粉体を３０部分散したシリコンゴ
ムを、厚さ１．５ｍｍのシート状に成形後、カッティン
グして現像剤塗布ブレードとした。上記の様にして形成
した一成分現像剤を、複写機ＮＰ１２１５（キヤノン
製）を図１に示すものに改造した現像装置に適用して
（但し、現像剤塗布ブレードは上記で形成したものを使
用）、評価を行った。この結果、１０，０００枚通紙耐
久後も濃度低下やカブリ等の画像劣化は見られなかっ
た。又、現像剤塗布ブレードを取り外してその表面を観
察したが、シリカ微粉体等の付着物は見られなかった。

【００１７】実施例３ ・ポリエステル樹脂 １００部 ・磁性体 ９０部 ・サリチル酸金属錯体 ２部 ・低分子量ポリプロピレン ５部 上記の材料を用いて実施例１と同様にして、重量平均粒
径が６．５μｍの黒色微粉体を得た。この黒色微粉体
に、シリカ微粉体ＡＥＲＯＳＩＬ ２００（日本アエロ
ジル社製）にヘキサメチレンジシラザンを２０部とシリ
コンオイル１０部とを処理したシリカ微粉体を、１．５
部外添して磁性トナーからなる一成分現像剤を得た。次
に、上記のトナーに用いたと同一のシリカ微粉体を２０
部分散したナイロンを、厚さ１．０ｍｍにカットしたウ
レタンゴムシートにコートして、現像剤塗布ブレードと
した。上記の様にして形成した一成分現像剤を、レーザ
ービームプリンターＬＢＰ−８II（キヤノン製）を図１
に示すものに改造した現像装置に適用して（但し、現像
剤塗布ブレードは上記で形成したものを使用）、評価を
行った。この結果、８，０００枚通紙耐久後も濃度低下
やカブリ等の画像劣化は見られなかった。又、現像剤塗
布ブレードを取り外してその表面を観察したが、シリカ
微粉体等の付着物は見られなかった。

【００１８】比較例１ 実施例１で用いた現像剤と、シリカ微粉体を分散してい
ないシリコンゴムの現像剤塗布ブレードとを用い、実施
例１と同様の方法で評価を行った。この結果、約１，０
００枚の通紙耐久後、シリカ微粉体が多量に現像剤塗布
ブレード上に付着していた。

【００１９】比較例２ 実施例２で用いた現像剤と、実施例１で用いたシリカ微
粉体を分散したウレタンゴムの現像剤塗布ブレードを用
い、実施例２と同様の方法で評価を行った。この結果、
約２，０００枚の通紙耐久後、画像濃度が著しく低下し
てしまい実用に耐えなかった。又、現像剤塗布ブレード
を取り外してその表面を観察したが、現像剤塗布ブレー
ド上にトナーに外添したシリカ微粉体が多量に付着して
いた。

【００２０】

【発明の効果】上記した様に、本発明の磁性一成分現像
方法によれば、現像剤に添加されているシリカ微粉体と
同一のシリカ微粉体を現像剤塗布ブレード中に分散する
ことにより、現像剤塗布ブレードへの現像剤中のシリカ
微粉体の付着を防止し出来、この結果、画像濃度の低下
やカブリのない優れた画像を安定して提供することが出
来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、磁性一成分現像方法に用いる現像装置
の一例を示したものである。

【符号の説明】

１：潜像保持体 ２：現像剤担持体 ３：ホッパー ４：現像剤塗布ブレード ５：マグネットロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野沢 圭太 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 土井 信治 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−203177（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−81376（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−249059（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 504 G03G 15/08 501 G03G 15/09 101 G03G 9/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 潜像保持体に対向して配置された現像剤
   担持体に現像剤塗布ブレードが圧接されている現像装置
   に磁性一成分現像剤を適用して、上記現像剤塗布ブレー
   ドによって上記現像剤担持体上に磁性一成分現像剤を塗
   布し、該現像剤担持体上に塗布されている磁性一成分現
   像剤によって上記潜像保持体上に保持されている静電潜
   像を現像する磁性一成分現像方法において、該磁性一成
   分現像剤は、磁性トナー及びシリカ微粉体を有してお
   り、該シリカ微粉体は、有機ケイ素化合物及びチタンカ
   ップリング剤からなるグループから選択される１種以上
   の処理剤によって表面処理されており、且つ、該シリカ
   微粉体と同一のシリカ微粉体が現像剤塗布ブレード中に
   分散されていることを特徴とする磁性一成分現像方法。
2. 【請求項２】 有機ケイ素化合物は、シリコンオイル、
   アミノ変性シリコンオイル、アミノ変性シリコンワニ
   ス、Ｒ _m ＳｉＹ _n で表されるシランカップリング剤（式
   中、Ｒはアルコキシ基又は塩素原子を表し、Ｙはアミノ
   基、ビニル基、グリシドキシ基、メルカプト基、メタク
   リル基、ウレイド基の少なくとも１種又は２種以上を含
   有する炭化水素基を表し、ｍ及びｎは１〜３の整数を表
   す）、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルクロルシラ
   ン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラ
   ン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシ
   ラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチ
   ルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、
   α−クロルエチルトリクロルシラン、Ｐ−クロルエチル
   トリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラ
   ン、トリオルガノシリルメルカプタン、トリオルガノシ
   リルアクリレート、ヘキサメチルジシクロキサン、１，
   ３−ジビニルテトラメチルジシロキサン、１，３−ジフ
   ェニルテトラメチルジシロキサン、又は、１分子当り２
   から１２個のシロキサン単位を有し、末端に位置する単
   位に夫々１個のＳｉに結合した水酸基を含有するジメチ
   ルポリシロキサンから選択される請求項１に記載の磁性
   一成分現像方法。
3. 【請求項３】 チタンカップリング剤は、イソプロピル
   トリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリ
   （Ｎ，Ｎ−ジメチル−エチルアミノ）チタネート、ジア
   ントラニルエチレンチタネートから選択される請求項１
   に記載の磁性一成分現像方法。