JP4184562B2 - 磁性一成分現像剤及びその現像方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法などで用いられる磁性一成分現像剤及びその現像方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に電子写真法とは、感光体上に電気的に潜像を形成して、ついで該潜像をトナーによって現像し、必要に応じて紙などの転写材にトナー画像を転写した後、加熱、加圧などの手段によって転写材にトナー画像を定着し、複写物を得る方法である。
このような電子写真法に用いられる現像剤には、トナー成分とキャリア成分とからなる二成分現像剤と、トナー及びキャリアの機能を併有する一成分現像剤とがある。
【０００３】
二成分現像剤は、転写性、定着性、耐環境特性などの電子写真特性に優れる。しかしながら、トナー成分とキャリア成分の混合比を制御する必要があるため、現像装置にトナー濃度センサーが必要になり、また、トナー成分とキャリア成分を撹拌する撹拌機構が必要であり、そのため装置が大型化、複雑化するなどの問題点を有していた。
また、二成分現像剤は劣化しやすく、寿命が短いという問題があった。
【０００４】
近年、前記二成分現像剤の問題を改良し現像装置の小型簡易化と電子写真特性を両立させた磁性一成分現像剤を用いる現像方法が提案、実用化されている。
磁性一成分現像剤の現像方法には、非磁性スリーブ上に担持された磁性一成分現像剤を静電潜像が保持された感光体に接触させることによって、磁性一成分現像剤を静電潜像に移行させて現像を行う接触型の磁性一成分現像方法と、磁性一成分現像剤が担持された非磁性スリーブと静電潜像が保持された感光体との間に一定の間隙（ギャップ）を設け、磁性一成分現像剤を静電潜像に、非接触で移行（ジャンピング）させて現像を行う非接触型の磁性一成分現像方法とがある。
このような現像方法に用いられる磁性一成分現像剤は、多量の磁性体を含有していることから現像剤自体の研磨作用が強いため、ブレードクリーニング方式等の圧接式のクリーニングを行った場合、感光体の表面を過度に削る傾向にあり、感光体が傷つくことによるブラックスポット現象（転写紙上のトナー画像に黒い斑点がみられる現象）や傷ついた感光体表面上に現像剤が付着してフィルミング等の感光体汚染が生じやすかった。
【０００５】
従来は上記問題の対策として、アルミナや酸化チタン等の無機微粒子を現像剤粒子表面に付着させることにより、感光体汚染物を除去する方法が採用されていた。しかしこの方法では、感光体表面の削れ量が多くなって結果的に感光体寿命を縮める問題を有していた。
上記問題の対策として、金属石鹸を現像剤粒子表面に付着させることも提案されている。
しかしながら、金属石鹸を付着させた磁性一成分現像剤を非接触型の磁性一成分現像装置に適用した場合、高い潤滑性を有しているためにスリーブ上において現像剤と帯電ブレードの摩擦が十分に行われず、低帯電トナーの発生を促し、地カブリが悪化する問題があった。更に金属石鹸自体の環境依存性が大きく、特に高温高湿環境下で地カブリの問題が顕著に現れていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、感光体への汚染がなく、高温高湿環境下においても優れた画像特性を得ることができる磁性一成分現像剤及びその現像方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁性一成分現像剤は、金属石鹸１００重量部に対して０．１〜５０重量部のシリコーンオイルで処理されている金属石鹸が、結着樹脂及び磁性体を含有する磁性トナーの表面に付着されてなることを特徴とする。また、本発明の現像方法は、非磁性スリーブの表面に担持された磁性一成分現像剤を、非磁性スリーブに対して一定の間隙を設けて設置された感光体ドラムの表面に保持された静電潜像に、非接触で移行させて現像を行う現像方法において、前記磁性一成分現像剤として、金属石鹸１００重量部に対して０．１〜５０重量部のシリコーンオイルで処理されている金属石鹸が、結着樹脂及び磁性体を含有する磁性トナーの表面に付着されてなるものを使用することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に用いられる磁性トナーは、少なくとも結着樹脂及び磁性体を含有し、必要に応じて着色剤、電荷制御剤等を含有するものである。
磁性トナーの体積平均粒子径は、特に限定はされないが、好ましくは５〜２０μｍである。
【０００９】
結着樹脂としては、例えば、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロルスチレン、ポリビニルトルエン、スチレン−ｐ−クロルスチレン共重合体、スチレンビニルトルエン共重合体等のスチレン並びにその置換体の単独重合体及びそれらの共重合体；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−ｎ−ブチル共重合体等のスチレンとアクリル酸エステルとの共重合体；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−ｎ−ブチル共重合体等のスチレンとメタクリル酸エステルとの共重合体；スチレンとアクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルとの多元共重合体；その他、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレンビニルメチルエーテル共重合体、スチレンブタジエン共重合体、スチレンビニルメチルケトン共重合体、スチレンアクリルニトリルインデン共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレンと他のビニル系モノマーと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、ポリエステル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、石油樹脂、塩素化パラフィン、等が挙げられる。これらは単独で、または混合して使用できる。
【００１０】
磁性体としては、例えば、コバルト、鉄、ニッケル等の金属、アルミニウム、コバルト、銅、鉄、ニッケル、マグネシウム、スズ、亜鉛、金、銀、セレン、チタン、タングステン、ジルコニウム、その他の金属の合金、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化ニッケル等の金属酸化物、強磁性フェライト、マグネタイトまたはその混合物が用いられる。
磁性体の平均粒子径は、特に限定はされないが、好ましくは０．０５〜３μｍである。また、磁性体の含有量も、特に限定はされないが、磁性トナー中６５重量％以下が好ましい。
【００１１】
着色剤としては、例えば、下記の顔料又は染料を用いることができる。カーボンブラック、アニリンブルー(C.I.No.50405)、力ルコオイルブルー(C.I.No.azoec Blue 3)、クロームイエロー(C.I.No.14090)、ウルトラマリンブルー(C.I.No.77103)、デュポンオイルレッド(C.I.No.26105)、オリエントオイルレッド＃３３０(C.I.No.47005)、メチレンブルークロライド(C.I.No.52015)、フタロシアニンブルー(C.I.No.74160)、マラカイトグリーンオキザレート(C.I.No.42000)、ランプブラック(C.I.No.77266)、ローズベンガル(C.I.No.45435)及びこれらの混合物。
【００１２】
電荷制御剤としては、正帯電性の磁性一成分現像剤には、ニグロシン系染料、ナフテン酸や高級脂肪酸の金属塩、アルコキシ化アミン、第四級アンモニウム塩、アルキッドアミド、リン、タングステン、モリブデン酸レーキ顔料、弗素処理活性剤などが用いられる。負帯電性の磁性一成分現像剤には、電子受容性の有機錯体、塩素化パラフィン、塩素化ポリエステル、酸基過剰のポリエステル、銅フタロシアニンのスルホニルアミンなどが用いられる。
【００１３】
本発明の磁性一成分現像剤は、前記磁性トナーの表面にシリコーンオイルで処理された金属石鹸が付着されているものである。
ここでいうシリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、α−メチルスチレン変性シリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイルおよびオレフィン変性シリコーンオイルからなるグループから選択される少なくとも１種を挙げることができる。この中でも特にジメチルシリコーンオイルまたはα−メチルスチレン変性シリコーンオイルが高転写効率を得ることができるので好ましい。
【００１４】
また、金属石鹸としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸ストロンチウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸リチウム、ラウリン酸亜鉛、ラウリン酸カルシウムおよびラウリン酸バリウムからなるグループから選択される少なくとも１種を挙げることができる。この中でも特にステアリン酸亜鉛またはステアリン酸リチウムが感光体表面への汚染を抑制することができるので好ましい。
【００１５】
金属石鹸の体積平均粒子径は４〜１２μｍの範囲であることが好ましく、特に６〜９μｍの範囲内にある金属石鹸粒子を使用するのが好ましい。
金属石鹸をシリコーンオイルで処理する方法としては、金属石鹸及びシリコーンオイルをタービン型攪拌機、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー等の一般的な攪拌機により混合攪拌する方法を挙げることができるが、金属石鹸粒子の表面にシリコーンオイルが付着していればよいのであって上記方法に限定されるものではない。
金属石鹸は、該金属石鹸１００重量部に対して０．１〜５０重量部のシリコーンオイルで処理されていることが好ましく、特に金属石鹸１００重量部に対して１０〜２０重量部の範囲のものが高温高湿環境下において画像劣化が抑制されるので好ましい。
【００１６】
磁性トナーの表面にシリコーンオイルで処理された金属石鹸を付着させる方法としては、磁性トナー及びシリコーンオイルで処理された金属石鹸をタービン型攪拌機、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー等の一般的な攪拌機により混合攪拌する方法を挙げることができる。
シリコーンオイルで処理された金属石鹸は、磁性トナー１００重量部に対して０．１〜５重量部の範囲で付着させることが好ましい。
また、磁性トナーの表面には適宜、トナーの流動性、帯電性、クリーニング性および保存性等の制御のため、シリカ、磁性粉、アルミナ、タルク、クレー、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化チタンまたは各種の樹脂微粒子等の外添剤が付着されていてもよい。
【００１７】
次に、上記磁性一成分現像剤を使用した本発明の現像方法について説明する。図１は、本発明の磁性一成分現像剤の現像方法に使用される現像装置の概略図である。
この現像装置は、静電潜像保持体である円筒状の感光体ドラム１と、磁性一成分現像剤３が収容されたホッパー２と、感光体ドラム１に対して一定の間隙を設けて設置され、右半周面がホッパー２内に収納され、左半周面が感光体ドラム１に面したアルミニウム製の非磁性スリーブ６と、非磁性スリーブ６内に内蔵されたマグネットローラ５と、非磁性スリーブ６に担持された磁性一成分現像剤３からなる層の厚さを均一にする帯電ブレード４と、ホッパー２内の磁性一成分現像剤３を撹拌する撹拌機７と、非磁性スリーブ６と帯電ブレード４とを電気的に導通状態に保ち、感光体ドラム１に交番バイアス電圧と直流バイアス電圧を印加する電源８とを具備して概略構成される。
非磁性スリーブ６と感光体ドラム１との間隙は、およそ５０〜４００μｍとされている。
【００１８】
この現像装置を用いた本発明の磁性一成分現像剤の現像方法は以下のようにして行われる。
まず、感光体ドラム１表面に公知の電子写真法によって静電潜像が形成される。一方、ホッパー２内の磁性一成分現像剤３は、帯電ブレード４によってマグネットローラ５を内包する非磁性スリーブ６の表面に一定の層厚になるように担持され、搬送される。
ここで、電源８から交番バイアス電圧及び直流バイアス電圧を感光体ドラム１に印可することにより、非磁性スリーブ６と感光体ドラム１との間には直流電界と交流電界が生じ、非磁性スリーブ５表面上の磁性一成分現像剤３がジャンピングして感光体ドラム１表面上の静電潜像に現像される。
本発明の現像方法は、上記機構を有する現像装置における磁性一成分現像剤として前記磁性一成分現像剤を使用するものである。
【００１９】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。
なお、下記において「部」とは「重量部」を示す。
＜実施例１＞
［シリコーンオイルで処理された金属石鹸の作製］
ステアリン酸リチウム（堺化学工業社製 商品名：Ｓ−７０００ 体積平均粒子径８μｍ）１００部及びジメチルシリコーンオイル（信越化学工業社製 商品名：ＫＦ−６９)１０部をヘンシェルミキサーに投入し、混合撹拌してシリコーンオイルで処理された金属石鹸を作製した。
［磁性トナーの作製］
スチレンーアクリル酸エステル共重合体樹脂 ５７部
（三井化学社製 商品名：ＣＰＲ−１００）
マグネタイト粒子 ３８部
（戸田工業社製 商品名：ＥＰＴ−１０００）
含金属染料 ２部
（オリエント化学工業社製 商品名：ＢＯＮＴＲＯＮ Ｓ−３４）
低分子量ポリプロピレンワックス ３部
（三洋化成工業社製 商品名：ビスコール３３０Ｐ）
上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合し、二軸混練機で熱溶融混練後、ジェットミルで粉砕し、その後乾式気流分級機で分級して体積平均粒子径が９．５μｍの磁性トナーを得た。
［磁性一成分現像剤の作製］
上記磁性トナー１００部と、前記シリコーンオイルで処理された金属石鹸０．３部及び疎水性シリカ（キャボット社製 商品名：ＴＳ−５３０）１部をへンシェルミキサーに投入し、撹拌羽根の周速が２０ｍ／ｓの条件で５分間混合して本発明の磁性一成分現像剤を得た。
【００２０】
＜実施例２＞
実施例１の［シリコーンオイルで処理された金属石鹸の作製］において、金属石鹸の表面に処理するシリコーンオイルをα−メチルスチレン変性シリコーンオイル（信越化学工業社製 商品名：ＫＦ−４１０)１０部に代えた以外は実施例１と同様にして本発明の磁性一成分現像剤を得た。
【００２１】
＜実施例３＞
実施例１の［シリコーンオイルで処理された金属石鹸の作製］において、金属石鹸をステアリン酸亜鉛（堺化学工業社製 商品名：ＳＺ−ＴＦ 体積平均粒子径８μｍ）１００部に代えた以外は実施例１と同様にして本発明の磁性一成分現像剤を得た。
【００２２】
＜実施例４＞
実施例１の［シリコーンオイルで処理された金属石鹸の作製］において、金属石鹸をステアリン酸亜鉛（堺化学工業社製 商品名：ＳＺ−ＰＦ 体積平均粒子径６μｍ）１００部に代えた以外は実施例１と同様にして本発明の磁性一成分現像剤を得た。
【００２３】
＜比較例１＞
実施例１の［磁性一成分現像剤の作製］において、シリコーンオイルで処理された金属石鹸を磁性トナー表面に付着しない以外は実施例１と同様にして比較用の磁性一成分現像剤を得た。
【００２４】
＜比較例２＞
実施例１の［磁性一成分現像剤の作製］において、シリコーンオイルで処理された金属石鹸の代わりにシリコーンオイルで処理されていないステアリン酸リチウム（堺化学工業社製 商品名：Ｓ−７０００ 体積平均粒子径８μｍ）１００部を使用した以外は実施例１と同様にして比較用の磁性一成分現像剤を得た。
【００２５】
次に前記実施例及び比較例の磁性一成分現像剤について下記の試験を実施した。
すなわち、前記実施例及び比較例の磁性一成分現像剤を用いて、図１のような現像装置の構成を有し、有機感光体を使用するカシオ計算機社製のプリンター 商品名：４１５０IIで１００００枚連続プリントを行い、その結果を表１に示した。
連続プリントは、温度が２３℃及び湿度が５５％ＲＨに調整した環境下において行い、原稿は黒色面積比率が３％のＡ４サイズのものを使用した。
また、前記実施例及び比較例の磁性一成分現像剤を高温高湿環境下（３５℃／８５％ＲＨ）に２４時間放置後の画像濃度及び地カブリの試験結果も合わせて表１に記載した。
表１において、画像濃度は黒べタ画像部をマクベス社製の反射濃度計ＲＤ−９１４で測定した値である（画像濃度は実用上１．３０以上であることが必要である）。地カブリは日本電色工業社製のカラーメーターＺＥ２０００で測定した値である（地カブリは実用上１．２以下であることが必要である）。
転写効率（％）は下記の式を用いて求めた。
【００２６】
【数１】

【００２７】
式中、Ａはプリント前の現像剤補給用カートリッジの重量、Ｂはプリント前の現像剤回収用クリーニングカートリッジの重量、Ｃは１００００枚プリント後の現像剤補給用カートリッジの重量、Ｄは１００００枚プリント後の現像剤回収用クリーニングカートリッジの重量である。
また、感光体削れ量は、プリント前後の感光層の厚みの差をフィシャーインストルメント社製の膜厚測定器フィシャースコープＭＭＳにより測定した。
感光体汚染は、１００００枚後の感光体の表面を目視で観察し、○は汚染がないものを表し、×は感光体表面にトナー粒子の塊が固着して転写紙画像上に斑点状のものが発生したものを表している。
【００２８】
【表１】

【００２９】
表１から明らかなように本発明の磁性一成分現像剤は、１００００枚まで画像濃度、地カブリ及び感光体汚染に問題がなく、転写効率も８０％以上あり、感光体削れ量も問題がない範囲であった。
これに対し、比較例１では転写効率が低く、実施例に比べて感光体削れ量が多くて感光体表面に汚染が生じ実用上問題があることが確認された。また、比較例２では１００００枚後の画像にスジ状の地カブリが多く生じて実用上問題があることが確認された。
また、高温高湿環境下における試験では、本発明の磁性一成分現像剤が画像濃度及び地カブリ共に問題がなく、比較例１及び２の磁性一成分現像剤では画像濃度又は地カブリのいずれかに問題が生じることが確認された。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の磁性一成分現像剤は、非接触型の磁性一成分現像装置に適用した場合、感光体への汚染が少なく、高温高湿環境下においても優れた画像特性を得ることができる。また、従来の磁性一成分現像剤に比べて転写効率が優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 非接触型の磁性一成分現像方法で用いられる現像装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１…感光体ドラム、３…磁性一成分現像剤、６…非磁性スリーブ

Claims (4)

1. 金属石鹸１００重量部に対して０．１〜５０重量部のシリコーンオイルで処理されている金属石鹸が、結着樹脂及び磁性体を含有する磁性トナーの表面に付着されてなることを特徴とする磁性一成分現像剤。
2. シリコーンオイルが、ジメチルシリコーンオイルまたはα−メチルスチレン変性シリコーンオイルであることを特徴とする請求項１記載の磁性一成分現像剤。
3. 金属石鹸が、ステアリン酸亜鉛またはステアリン酸リチウムであることを特徴とする請求項１記載の磁性一成分現像剤。
4. 非磁性スリーブの表面に担持された磁性一成分現像剤を、非磁性スリーブに対して一定の間隙を設けて設置された感光体ドラムの表面に保持された静電潜像に、非接触で移行させて現像を行う現像方法において、前記磁性一成分現像剤として、金属石鹸１００重量部に対して０．１〜５０重量部のシリコーンオイルで処理されている金属石鹸が、結着樹脂及び磁性体を含有する磁性トナーの表面に付着されてなるものを使用することを特徴とする現像方法。

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