JPH0359567A - 現像装置及び画像形成方法 - 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】 ［ａ業上の利用分野］ 本発明は静電潜像を現像剤にて現像する技術の分野にお
いて利用され、特に現像剤を磁気力で拘束して現像を行
う画像形成方法及びそれに用いられる現像剤に関する。

［従来の技術］ 従来、例えば、静電潜像担持体としての感光ドラム表面
に形成した潜像を一成分系の現像剤としての磁性トナー
によって顕像化する現像装置は、磁性トナー粒子相互の
摩擦、及び現像剤担持体としてのスリーブと磁性トナー
粒子の摩擦により感光ドラム上に形成された静電像電荷
と逆極性の電荷を磁性トナー粒子に与え、該磁性トナー
をスリーブ上にきわめて薄く塗布させて感光ドラムとス
リーブで形成される現像領域に搬送し、現像領域におい
てスリーブ内に固着された磁石による磁界の作用で磁性
トナーを飛翔させて感光ドラム上の静電潜像を顕像化す
るものが知られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記のような現像装置においては、いず
れもスリーブ上に比較的薄い均一なトナー層を形成しな
ければならないが、環境状態、トナー物性、スリーブ表
面の状態等に依存し、均一なトナー層を得ることができ
ず、特に低湿環境においてムラを生じる場合かうい。

また、複写を重ねるにつれ現像剤が繰り返しスリーブと
摩擦された結果、トナーの流動性をよくするための添加
剤や二成分系トナーにおけるキャリア等の非現像物質が
スリーブ上に堆積したり、あるいは現像剤中の結着樹脂
がスリーブ上に成膜したりするためにスリーブの表面状
態が変化し、現像剤の現像性が不安定化し、あるいは静
電潜像面への現像剤の搬送が不安定化するという問題が
あった。

このようなスリーブの表面状態の変化を防止するため、
例えば、無機高分子弗化炭素を含有する被膜を形成する
もの（特開昭５７−６６４４３号公報）、シリカが分散
された離型性のよい樹脂を形成するもの（特開昭５８−
１７８３８０号公報）、有機シリコン重合体、脂肪族含
弗素化合物、あるいはスチレン系樹脂、ポリフエラレン
オキサイドより選択される物質の少なくとも１種及び２
〜６座配位子を有する金属錯体を含有する被膜を形成す
るもの（特開昭５７−７６５５８号公報）等、特に離型
性の高い物質をスリーブ表面に被膜することで表面状態
の変化防止を行うものが提案されていた。

しかし、これら合成樹脂等をスリーブ表面上に被覆する
コートスリーブにおいては、従来用いられているアルミ
製、もしくはＳＵＳ製のスリーブに比べ、明らかにやわ
らかい。したがって、繰り返しの現像操作を行ううちに
現像剤が押しつけられ、特に磁性体を含有する磁性現像
剤の場合に顕著であるが、現像剤担持体の表面が不均一
な研磨を受けたり、あるいは傷がついたり、あるいは現
像剤の一部が付着するなどして、本来コートスリーブが
有している性能が劣化しやすいと問題点があった。

本発明は、上述のごとくの問題を解消し、スリーブ表面
上に均一に担持させることができる現像剤及び該現像剤
を用いた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］即ち、本発明に
よれば上記の目的は、現像剤収納室内の現像剤と接触し
これを表面に担持して静電潜像担持体との間で形成され
る現像領域に搬送する現像剤担持体の表面に導電性微粒
子を含有した被覆層が形成されている現像装置に使用さ
れる現像剤であって、現像剤がシリコンオイル又は、シ
リコンワニスで処理されている微粉体を含有することを
特徴とする現像剤及び、該現像剤を用いた画像形成方法
により達成される。

以下、添付図面に基づいて本発明に用いる現像装置につ
いて説明する。

第１図は、本発明に使用する現像装置に適用した一例の
断面図である。

図中のｌは静電潜像を担持し、矢印Ａの方向に回転する
静電層像担持体としての感光ドラムであり、表面に絶縁
層を有するものあるいは有しないちの、いずれも使用可
能でもちろんドラム状に限らずシート状、ベルト状のも
のも可能である。

２は、トナー５を表面に担持して矢印Ｂの方向に回転す
る現像剤担持体としてのスリーブであり、スリーブ２の
内部には多極永久磁石３が回転しないように固定されて
いる。また、スリーブ２の表面には、後述する導電性微
粒子を含有した被覆層（０が約０．５μｍ〜３０ｐｍの
厚さに形成されている。

４は、トナー５を収納し、スリーブ２の表面にトナー５
を接触させる現像剤収納室である。６は、現像剤収納室
４で担持されたスリーブ２表面上のトナー５の層を所定
の厚さに規制する部材としてのドクターブレードであり
、スリーブ２表面とドクターブレード６との間隙が約５
０ｐｍ〜５００ｐｍになるように配設されている。

上記のように構成された現像装置が起動してスノープ２
が矢印Ｂの方向に回転すると、現像剤収納室４内ではト
ナ−５同士あるいはスリーブ２表面とトナー５の接触摩
擦によって、感光ドラム１上の静電潜像と逆極性の電荷
がトナー５に与えられ、スリーブ２表面に塗布される。

スリーブ表面に塗布されたトナー層はさらに、多極永久
磁石３の一つの磁極（図中ではＳ極）位置に対向して配
設されたドクターブレード６により均一かつ薄い層（Ｎ
厚は約３０Ｈ〜３００）ｉｍ　）になるように規制され
、感光ドラム１とスリーブ２とで形成される現像領域に
搬送される。

また、現像領域において、スリーブ２と感光ドラム１面
との間で交流バイアスを印加することにより、スリーブ
２上のトナー５を感光ドラムの方向に飛翔させるように
してもよい。

ここで、スリーブ表面に形成されている被覆層１０につ
いて説明する。

被膜ｌＯは、被覆層形成高分子材料に導電性微粒子が含
まれているものが使用される。

導電性微粒子としてはカーボン微粒子、またはカーボン
微粒子と結晶性グラファイト、または結晶性グラファイ
トが好ましい。

本発明に使用される結晶性グラファイトは、大別すると
天然黒鉛と人造黒鉛とに分けられる。人造黒鉛は、ピッ
チコークスをタールピッチ等により固めて１２００℃位
で一度焼成してから黒鉛化炉に入れ、２３００℃位の高
温で処理することにより、炭素の結晶が成長して黒鉛に
変化する。天然黒鉛は、永い間の天然の地熱と地下の高
圧によって完全に黒鉛化したものが地中より産出するも
のである。これらの黒鉛は、種々の優れた性質を有して
いることから工業的に広い用途をもっている。黒鉛は、
暗灰色ないし黒色の光沢のある非常に柔らかい滑性のあ
る結晶鉱物で、鉛筆等に利用されその他耐熱性、化学的
安定性があるため潤滑剤、耐火性、電気材料等に粉末や
固体や塗料の形で利用されている。結晶構造は六方晶と
その他に菱面晶系に属するものがあり、完全な層状構造
を有している。電気的特性に関しては、炭素と炭素の結
合の間に自由電子が存在し、電気の良導体となっている
。なお、本発明で使用する黒鉛は天然、人工のどちらで
もよい。

また、本発明に使用する黒鉛は、粒径的には０．５４ｍ
Ｎ１０μｍのものが好ましい。

被膜形成高分子材料は、例えば、スチレン系樹脂、ビニ
ル系樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリカーボネー
ト樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリアミド樹
脂、フッ素樹脂、ｍ雑業系樹脂、アクリル系樹脂等の熱
可塑性樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アルキ
ッド樹脂、フェノール樹脂、メラよン樹脂、ポリウレタ
ン樹脂、尿素樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂等の
熱硬化性樹脂あるいは光硬化性樹脂等を使用することが
できる。中でもシリコン樹脂、フッ素樹脂のような離型
性のあるもの、あるいはポリエーテルスルホン、ポリカ
ーボネート、ポリフェニレンオキサイド、ボリアくド、
フェノール、ポリエステル、ポリウレタン、スチレン系
樹脂のような機械的性質に優れたものがより好ましい。

導電性のアモルファスカーボンは、一般的には「炭化水
素または炭素を含む化合物を空気の供給が不十分な状態
で燃焼または熱分解させてできる結晶子の集合体」と定
義されている。特に電気伝導性に優れ、高分子材料に充
填して導電性を付与したり、添加量のコントロールであ
る程度任意の導電度を得ることができるため広く普及し
ている。なお、本発明で使用する導電性のアモルファス
カーボンの粒子径はｌ　０ｇｍ〜８０３ｍのものが好ま
しく、１５ｇｍ〜４０−ｍのものがより好ましい。

次に本発明に係る現像剤について説明する。

本発明の現像剤は、シリコンオイル又はシリコンワニス
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、該微粉体がトナー粒子表面に付着された形態が
好ましい。

本発明に係る現像剤は、上記の如き構成を有することで
、繰り返しの現像操作を行っても現像剤が押しつけられ
現像剤担持体の表面に傷がでたり、あるいは現像剤が付
着するのを防止し、本来のコートスリーブの性能を充分
活用させることが可能になった。即ち、本発明に係る現
像剤は、本発明に係る画像形成装置と極めて良くマツチ
ングし、該画像形成装置を充分活用させつる現像剤であ
り、また、本発明に係る現像剤と画像形成装置とを用い
ることで、良好な画像を提供しつる画像形成方法が確立
されたのである。

本発明者らは、その理由としてトナー粒子表面に存在す
る微粒子が現像剤と現像剤担持体との潤滑剤の役目を果
たすことは知られているが、特に微粒子をシリコンオイ
ル又はシリコンワニスで処理することにより、微粒子と
現像剤担持体との接触の衝撃も和らげるのではないかと
推定している。

本発明に用いられる微粉体の粒径は、０．００１〜２μ
の範囲である事が好ましく、特に０．００５〜０．２μ
が好ましい。本発明に用いる微粉体の材質は、無機化合
物が好ましい。例えば、ケイ酸、アルミナ、酸化チタン
等、第３族、第４族の金属酸化物等が好ましい。

特にケイ酸微粉体が好ましく、ケイ酸微粉体としては、
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ユ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ＮａｚＯ，５Ｏｓ２−
等の製造残渣のない乾式シリカの方が好ましい。

また、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は、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シリコンオイル処理におい
ては、シリコンオイルが微粉体の表面に塗布されること
により、シラノール基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。

本発明に使用されるシリコンオイル又はシリコンワニス
固形分は、一般に次の式で示されるものであり、 例えば、ジメチルシリコンオイル、アルキル変性シリコ
ンオイル、α−メチルスチレン変性シリコンオイル、ク
ロルフェニルシリコンオイル、フッ素変性シリコンオイ
ル等が挙げられる。また、上記シリコンオイルは、好ま
しくは２５℃における粘度がおよそ５０〜１０００セン
チストークスのものが用いられる。分子量が低すぎるシ
リコンオイルは加熱処理等により、揮発分が発生するこ
とがあり、また、分子量が高すぎると粘度が高くなりす
ぎ処理操作がしにくくなる。

シリコンオイル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、
溶剤を除去して作成しても良い。

また、本発明に用いられる微粉体をまずシランカップリ
ング剤で処理し、しかる後（シリコンオイル又はシリコ
ンワニスで処理することはより好ましい。

一般にシリコンオイル処理のみでは、微粉体表面を覆う
ためのシリコンオイル量が多く、処理中に微粉体の凝集
体ができやすく、現像剤に適用した場合現像剤の流動性
が悪くなる場合も考えられ、シリコンオイルのＩＡ理工
程を充分に注意する必要がある。そこで良好な耐湿性を
保ちつつ、微粉体の凝集体を除くためには、微粉体をシ
ランカップリング剤で処理した後、シリコンオイルで処
理する方がシリコンオイルの処理効果を充分発揮できる
ということである。

本発明に用いられるシランカップリング剤は一般式 ％式％ Ｒ：アルコキシ基又は、塩素原子 ｍ：１〜３の整数 Ｙ：「アルキル基 ｎ：３〜１の整数 で表わされるもので例えば代表的にはジメチルジクロル
シラン、トリメチルクロルシラン、アリルジメチルクロ
ルシラン、ヘキサメチルジシラザン５アリルフエニルジ
クロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ビニル
トリエトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルト
リメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ジビ
ニルクロルシラン、ジメチルビニルクロルシラン等をあ
げることができる。

上記微粉体のシランカップリング剤処理は、微粉体を攪
拌等によりクラウド状としたものに気化したシランカッ
プリング剤を反応させる乾式処理又は、微粉体を溶媒中
に分散させシランカップリング剤を滴下反応させる湿式
法等一般に知られた方法で処理することができる。

シランカップリング剤は、微粉体１００重量部に対し、
１〜５０！量部、さらに好ましくは、５〜４０重量部処
理することが良い。

本発明におけるシリコンオイル又はシリコンワニス固形
分の処理量は、微粉体ｉｏｏ重量部に対し１〜３５重量
部、より好ましくは２〜３０重量部が良い。上記処理量
を限定した理由は、シリコンオイル処理量が少なすぎる
と、シランカップリング剤処理のみと同一の結果となり
耐湿性が向上せず高温下では微粉体が吸湿してしまい高
品位のコピー画像が得られなくなる。また、シリコンオ
イル処理量が多すぎると、前述の微粉体の凝集体ができ
やすくなり、またはなはだしくは遊離のシリコンオイル
ができてしまうため、現像剤に適用した場合流動性を向
上することができない等の欠点が生じる。

これらの処理された微粉体の現像剤に対する適用量はト
ナー１００重量部に対して０．０１〜２０重量部、より
好ましくは０．１〜３重量部である。

本発明に係る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
タジェン共重合体、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
。

また、本発明に係る現像剤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−ＦｅｚＯ３＋　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１〜２０ｍ”／ｇ、特に２．５〜１２ｍ”
／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現像剤重量に対して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固剤を含
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。

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テフロン、ステアリン
酸亜鉛の如き滑剤、あるいは定着助剤（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等を加えても良い。

本発明のトナーの製造にあたっては、熱ロール、ニーダ
−、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。

［実施例］ 以下に具体的実施例を述べるが、下記実施例により本発
明が限定されるものではない。なお、各側における部数
は全てｌ！量部である。

上記材料を均一混合した後、混練、粉砕１分級して平均
粒径約１）μの磁性トナーを得た。

次に比表面積２ｏｏｎ＋２／ｇのケイ酸微粉体アエロジ
ル＃２００　（日本アエロジル社製）１００部にヘキサ
メチルジシラザン（ＨＭＤＳ）２０部で処理を行った後
、ジメチルシリコンオイルにＦ−９６１００ｃＳ　　（
信越化学製）１０部を溶剤で希釈したもので処理を行い
、乾燥後約２５０℃で加熱処理を行い、ヘキサメチルジ
シラザン処理後ジメチルシリコンオイルで処理されたケ
イ酸微粉体を得、前述のトナー１００部に対し０．７部
外添して現像剤を得た。

この現像剤と、市販のレーザービームプリンタＬＢＰ−
ＳＸ　（キャノン製）を改造し、現像剤担持体の表面を
導電性のグラファイト粒子がフェノール樹脂に１＝１の
割合で含有している合成樹脂を被膜したもの（被覆層厚
８μ）に変えたものを用いて画出し評価を行なった。尚
、現像バイアスについテハ交流バイアスＶｐｐ１６００
Ｖ、周波数１８００Ｈｚ、本発明の現像剤担持体の間隔
は約３００ミクロンであった。

この結果、常温常温（２０℃、６０％Ｒ１（）　、高温
高温（３２，５℃、９０％ＲＨ）　、低温低湿（１５℃
、　１０％ＲＨ）の環境下においても環境依存性のない
、かつ、スリーブメモリのない良好な画像を得ることが
出来た。

さらにトナーを補充しながら、５０００枚の画出し評価
を行なったが、問題のない良好な画像を得ることが出来
た。また、現像剤担持体の表面にトナーの付着及びキズ
の発生は見られなかった。

及血史ユ 実施例１のケイ酸微粉体をα−アルミナ（平均粒径０．
０２０１ｔ　、　ＢＥＴ　１００ｃｍ２／ｇ）とし、同
様の処理を行ない、処理微粉体を得て、他は実施例１と
同様の現像剤を得て、画出しを行なった。

この結果、３０００枚以降実施例１に比べ若干の濃度低
下が見られたものの問題のないレベルであった。５００
０枚画出し後の現像剤担持体表面上にトナーの付着、及
び傷の発生も見られなかった。

え直△ユ 比表面積１３０ｍ２／ｇのケイ酸微粉体アエロジル＃１
３０　（日本アエロジル社製）１００部をジメチルシリ
コンオイルにＦ−９６５部を溶剤で希釈したもので処理
を行ない乾燥後、約２８０℃で加熱処理して、ジメチル
シリコンオイル処理シリカを得て、他は実施例１と同様
の現像剤を得て画出し評価を行なった。

この結果、実施例１と同様に良好な画像が得られた。ま
た、５０００枚の画出し後の現像剤担持体表面に微少な
傷が見られたものの画像に影響のない問題のないレベル
であった。

及直里１ ジメチルシリコンオイルＫＦ−９８の処理量を３０部と
した以外はすべて実施例３と同様の処理を行ない、同様
の画出し評価を行なったところ、５０００枚以降画像上
に微少ながら白ポチ状欠陥として現われたが実用上問題
のないレベルであった。また画出し後の現像剤担持体表
面にわずかな現像剤の付着が見られた。

［発明の効果］ 以上述べた様に本発明では、表面に導電性微粒子を含有
した膜を形成した現像剤担持体を有する現像装置を用い
た画像形成方法において、本発明に係る現像剤を用いる
ことによって、該現像剤担持体表面のキズの発生を防ぎ
、寿命をより持続させることが出来、かつ、環境依存性
のない良好な画像を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の現像装置の断面図を示す図である。 １・・・静電潜像担持体（／！５光ドラム）２・・・現
像剤担持体（スリーブ） ３・・・多極永久磁石 ４・・・現像剤収納室 ６・・・ドクターブレード １０・・・被覆層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）現像剤収納室内の現像剤と接触しこれを表面に担
   持して静電潜像担持体との間で形成される現像領域に搬
   送する現像剤担持体の表面に導電性微粒子を含有した被
   覆層が形成されている現像装置に使用される現像剤であ
   って、該現像剤がトナーと、シリコンオイル又はシリコ
   ンワニスで処理されている微粉体を含有することを特徴
   とする現像剤。
2. （２）現像剤収納室内の現像剤と接触しこれを表面に担
   持して静電潜像担持体との間で形成される現像領域に搬
   送する現像剤担持体の表面に導電性微粒子を含有した被
   覆層が形成されている現像装置を用いる画像形成方法に
   おいて、該現像剤がトナーと、シリコンオイル又はシリ
   コンワニスで処理されている微粉体を含有していること
   を特徴とする画像形成方法。