JPH07120065B2

JPH07120065B2 - 静電荷像現像用一成分系現像剤

Info

Publication number: JPH07120065B2
Application number: JP61115101A
Authority: JP
Inventors: 喜一郎坂下; 茂登男浦和; 直人北森; 直樹松重; 聡吉田; 康夫三橋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-05-20
Filing date: 1986-05-20
Publication date: 1995-12-20
Anticipated expiration: 2010-12-20
Also published as: JPS62270963A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、電子写真、静電記録、静電印刷等における静
荷電像を現像するための一成分系現像剤に関する。

電子写真法においては、硫化カドミウム、ポリビニルカ
ルバゾール、セレン、酸化亜鉛等の光導電体の性質を利
用して、まず静電潜像を形成する。例えば光導電体層上
に一様に電荷を付与し、画像感光を施して静電潜像を形
成し、ついで前記静電潜像の電荷とは逆極性に荷電した
トナー粉末で現像し、さらに必要に応じて転写シートに
転写して定着する。

このうち、転写工程を有する装置の場合には、転写シー
トに転写されなかつた感光体上の残余のトナーを除去
し、感光体を繰り返し使用するのが通常である。

感光体上の残余のトナーを除去する方法としては、ブレ
ードクリーニング方式フアーブラシクリーニング方式、
磁気ブラシクリーニング方式など感光体にクリーニング
部材を接触させて行なうのが一般的である。この場合、
クリーニング部材は適当な圧力で感光体に圧接している
ので、繰り返し使用している間に感光体に傷がついた
り、トナーが固着する現象が発生する。クリーニング不
良が発生した時、得られた画像は点状またはスジ状の汚
染がみられ、実用上不可と判断される。このトナーが感
光体に融着する現象を回避するために、トナー中に摩擦
減少物質を添加することが提案されている。

一方、摩擦減少物質として、いわゆるポリフツ化ビニリ
デン粉末のようなものを用いることは、例えば、特公昭
48-8136、同48-8141、同51-1130等において提案されて
いる。

しかしながら、従来のポリフツ化ビニリデンを含有した
現像剤では、非画像部に斑点状にトナーが飛び、現像カ
ブリを生じる傾向があるという問題点がある。さらに、
複写機の機能が多様化し、画像の一部を露光等によつて
消しておき、次でその部分に、別の画像を挿入するよう
な多重コピーを行なう場合には、はじめにあらかじめ画
像上の白く抜いておくべき部分にカブリが生じているこ
とは問題である。

すなわち、現像基準電位に対して潜像電位と反極性の電
位をLEDやヒユーズランプなどのストロングライトで与
え、画像を消去すると、その消去部分にカブリが発生す
る傾向がある。さらに、多色で多重コピーを行なう場合
には、色の混在が発生し、画像の鮮明さをそこなうこと
になる。

本発明者らは、上述の問題点を解決するため、検討した
結果、現像剤が含有するポリフツ化ビニリデン中の粗粒
がカブリを発生する主要な原因の１つであることをつき
とめた。すなわち、現像カブリの発生している感光体上
の非画像部を顕微鏡で観察すると、ポリフツ化ビニリデ
ンと認めることのできた粗粒子を中心にトナー粒子が集
合した斑点が存在しており、これが転写によつて、その
まま、またはばらばらに散つた状態になつて転写紙上で
カブリとなることが判明した。

本発明者らは、この結果からトナーが含有するポリフツ
化ビニリデンについて、種々の検討をした結果ポリフツ
化ビニリデンの粒度調節をすることで、上述の問題点を
解決できることを見い出した。

すなわち、体積平均径３〜８μｍ、体積分布で20μｍ以
上が５％以下、８μｍ以上が25％以下で、400メツシユ
残存率が1.5％以下である特定なポリフツ化ビニリデン
を現像剤の添加剤として使用することで、問題点を解決
できることをみいだしたものである。

本発明の目的は、上述の問題点を解決した一成分系現像
剤を提供することにある。

すなわち、本発明の目的は、カブリのない一成分系現像
剤を提供することにある。本発明の更なる目的は、現像
基準電位に対して潜像電位と反極性の電位に対しても、
広範にわたつて、反転カブリを実質的に生じない一成分
系現像剤を提供することにある。

本発明の他の目的は、多色多重コピーにおいても、色の
混在を実質的に発生しない一成分系現像剤を提供するこ
とにある。また本発明の他の目的は、トナー消費量の少
ない一成分系現像剤を提供することにある。本発明の目
的は、特に正荷電性トナーのカブリの少ない一成分系現
像剤を提供することにある。

具体的には、本発明は、トナー粒子と、非磁性無機微粉
体と、体積平均径３〜８μｍ、体積分布で20μｍ以上が
５％以下、８μｍ以上が25％以下で、400メッシュ残存
率が1.5％以下であるポリフッ化ビニリデン粉体と、を
少なくとも含有することを特徴とする静電荷像現像用一
成分系現像剤に関する。

本発明を適用できる現像工程の例を説明する。

第１図に現像工程の１実施形態を断面図で示す。同図に
おいて静電像保持体１は矢印方向に動く。現像剤担体で
ある非磁性円筒２は、現像部において静電像保持体表面
と同方向に進むように回転する。非磁性円筒２の内部に
は、多極永久磁石３が回転しないように配されている。
現像剤容器４から送られる一成分系絶縁性現像剤６を非
磁性円筒面上に塗布し、かつ円筒面とトナー粒子との摩
擦によつて、トナー粒子に静電像電荷と逆極性の荷電を
与える。さらに鉄製のドクターブレード５を円筒表面に
近接して（間隔50μ〜500μ）、多極永久磁石３の一つ
の磁極（図示ではＳ極）位置に対向して配置することに
より、トナー層の厚さを薄く（30μ〜300μ）且つ均一
に規制する。この円筒２の回転速度を調節することによ
り、現像剤層の表層速度及び好ましくは内部速度が静電
像保持面の速度と実質的に等速、もしくはそれに近い速
度となるようにする。ドクターブレード５として鉄のか
わりに永久磁石を用いて対向磁極を形成してもよい。ま
た、現像部において現像剤担体と静電像保持面との間で
交流バイアスを印加してもよい。この交流バイアスはｆ
が200〜4000Hz、Vppが500〜3000Vであれば良い。

以上の如く、この現像工程においては一成分系磁性現像
剤を現像剤担体上に安定に保持させる為に、多極永久磁
石３を内包する非磁性円筒２を用いている。また、現像
剤層を薄く均一に形成する為に、円筒２表面に近接して
磁性体薄板もしくは永久磁石によるドクターブレード５
を配置している。このように磁性体のドクターブレード
を用いると、現像剤担体に内包された永久磁石の磁極と
の間に対向磁極が形成され、ドクターブレードと現像剤
担体間でトナー粒子鎖を強制的に立ち上がらせることに
なり、現像剤担体上の他の部分、例えば静電像面に対向
する現像部分の現像剤層を薄く規制するのに有利であ
る。さらにそのような強制的運動を現像剤に与えること
により現像剤層はより均一になり、薄く且つ均一なトナ
ー層形成が達せられる。しかもドクターブレードとスリ
ーブとの間隔を広めに設定できるからトナー粒子の破壊
や凝集を防止する効果もある。現像部分におけるトナー
粒子の転移に際し、静電像の吸引作用あるいは交流バイ
アスの作用によつて静電像側に転移する。

この静電像保持体である感光ドラム上の静電潜像を可視
像にする現像工程で、感光体の明部（光が当つた部分）
にトナーが余分に付着してカブリ現象が発生するのを防
止するため、現像スリーブに感光ドラムの明部電位VLよ
り高い一定の直流バイアスVDCを印加させる。さらに、
多重・多色コピーなどのための指定区分の画像消去を行
なうため、LED、ヒユーズランプ等で、ドラム電位がそ
れ以上に下がらないくらいの強い光を当て、明部電位VS
Lを感光体に与える。例えば、正または負荷電性のトナ
ーの中で反極性的に挙動する成分は感光ドラム上の明部
電位VL部、さらに、VSL部に飛びやすく、カブリを発生
する傾向がある。また、この反極性的成分はカブリの発
生でVDCとVSLのとりうる範囲（|VDC−VSL|）を小さく
し、適正な現像領域を狭めてしまう。このような成分を
排除することが必要であり、それに極めて有効な方法を
本発明者らは見い出すに至つたものである。

本発明で用いるポリフツ化ビニリデン粒子は、体積平均
径３〜８μｍ、好ましくは４〜７μｍ、体積分布で20μ
ｍ以上が５％以下、好ましくは４％以下、さらに好まし
くは２％以下、８μｍ以上が25％以下、好ましくは20％
以下、さらに好ましくは15％以下であり、本発明で定め
る方法によつて測定した400メツシユ残存率は、1.5％以
下、好ましくは、1.0％以下、さらに好ましくは0.5％以
下が良い。

本発明に用いるポリフツ化ビニリデンとは、フツ化ビニ
リデンのホモポリマーおよびフツ化ビニリデンとエチレ
ン、ビニルフルオライド、トリフルオロエチレン、テト
ラフルオロエチレン等の共重合体である。

本発明の特定のポリフツ化ビニリデンのトナーに対する
添加量は0.01〜５ωｔ％、好ましくは0.02〜２ωｔ％、
さらに好ましくは0.05〜1.0ωｔ％が良い。

本発明に用いるポリフツ化ビニリデンの一次粒子の粒径
は0.05〜１μｍ、好ましくは、0.1〜0.5μｍが良い。

さらに、ポリフツ化ビニリデン粒子に、界面活性剤、電
荷処理剤等で、表面処理を施したものを使用することも
可能である。

本発明によるポリフツ化ビニリデンの粒度を測定するた
めには、従来知られている各種の粒度分布測定装置を利
用できる。最も好ましいのは粒子を導電性の液に分散
し、粒子が細孔を通過する際に生ずる液体の電気抵抗変
化を増幅して粒子の数と体積を測定する装置で、商品名
としてコールターカウンターとして市販される装置であ
る。粒子は界面活性剤を少量添加した0.1％程度の食塩
水で40秒間分散され、100μのアパーチヤーを用いて測
定される。また、ポリフツ化ビニリデンの一次粒径は、
走査型電子顕微鏡で20000〜50000倍で写つた二次電子像
を写真にとり、その１次粒子の数平均粒径によつて求め
ることができる。

本発明におけるポリフツ化ビニリデンの400メツシユ残
存率の測定方法は次のようにして行なう。円筒状の枠に
秤量したSAS400メツシユのスクリーン（W₁g）を取り付
ける。測定するポリフツ化ビニリデン約2gを秤量（W
₂g）し、界面活性剤（0.1％）を加えた純水80cc中に超
音波撹拌器によつて十分に分散する。５分間分散した
後、準備したスクリーン中にすべてを注ぎ、洗浄を十分
に行なう。これを乾燥後、秤量（W₃g）する。400メツシ
ユ残存率は、次の式によつて計算する。

400メツシユ残存率（％）＝｛（W₃−W₁）/W₂｝×100 本発明に使用するトナーの結着樹脂としては、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
などのスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン−
ｐ−クロルスチレン共重合体、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２エチルヘキシル共重合体、スチレン−アクリル
酸オクチル共重合体、スチレン−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−
α−クロルメタアクリル酸メチル共重合体、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−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−アクリロニトリル−インデン共重合体、
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、ポリ塩
化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、エポ
キシ樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアマイド、ポリ
アクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、
フエノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香
族系石油樹脂、塩素化パラフイン、パラフインワツク
ス、カルナバワツクスなどが単独或いは混合して使用で
きる。

必要に応じて、本発明に使用するトナーに用いる着色材
料としては、従来公知のカーボンブラツク、銅フタロシ
アニン、鉄黒などが使用でき、従来公知の正あるいは負
の荷電制御剤が本発明に用いられる。

さらに本発明のトナーには必要に応じて、潤滑剤、導電
性付与剤、定着助剤などの例えば、ポリテトラフルオロ
エチレン粉、高級脂肪酸の金属塩、カーボンブラツク、
導電性酸化錫、などが添加されても良い。

さらに本発明のトナーは体積固有抵抗が10¹⁰Ωcm以上、
特に10¹²Ωcm以上であるのが良い。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。

また、本発明には必要に応じて磁性粉を含有してもよ
い。その磁性粉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、ニツケルなどの強磁性
金属の粉末もしくはマグネタイト、γ−Fe₂O₃、フエラ
イトなどの合金や化合物がある。特に、前述の効果を発
揮せしめるためには、好ましくは窒素吸着法によるBET
比表面積が２〜20m²/g、特に2.5〜12m²/gのものが良
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。

さらに本発明に使用するトナーに、窒素吸着法によるBE
T比表面積が0.5〜500m²/g、特に50〜400m²/gの非磁性無
機微粉体を添加することも好ましい。何故なら、このよ
うな微粉体の添加により、トナー粒子間の分散を良く
し、流動性を高め、さらに、トナーの荷電性を均一にす
る効果があり、トナー粒子が凝集したり、粒子間で不均
一な電荷を形成して、前述のカブリを軽減するからであ
る。このような非磁性無機微粉体としては、例えば、ア
ルミナ、二酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マ
グネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸スロンチウ
ム、酸化亜鉛、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイ
ソウ土、炭化ケイ素の如き各種無機酸化物顔料；酸化ク
ロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸
化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭
酸バリウム、炭酸カルシウム、シリカ微粉体などの粉末
乃至粒子が挙げられるが、中でもチタン酸金属塩、炭化
ケイ素、酸化セリウム、シリカ微粉体が特に好ましい。

ここで言うシリカ微粉体はSi-O-Si結合を有する微粉体
であつて、乾式法で製造されたもの及び湿式法で製造さ
れたもののいずれも含まれる。

無水二酸化ケイ素（シリカ）のほかにケイ酸アルミニウ
ム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸マグネ
シウム、ケイ酸亜鉛などのケイ酸塩をいずれも適用でき
る。また、これらのケイ酸微粉体の適用量は現像剤重量
に対して、0.01〜20％の時に効果を発揮し、特に好まし
くは0.05〜３％添加した際に優れた安定性を示す。添加
形態について好ましい態様を述べれば、現像剤重量に対
して0.01〜３重量％のケイ酸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良い。

また、ケイ酸微粉末が、コールターカウンターで30μｍ
アパーチヤーで測定して、体積平均径0.5〜3.0μｍ、好
ましくは1.0〜2.5μｍで、体積分布で８μｍ以上が10％
以下、好ましくは３％以下であると、カブリを軽減する
上でさらに効果を上げる。

本発明に用いられるケイ酸微粉体を湿式法で製造する方
法は、従来公知である種々の方法が適用できる。たとえ
ば、ケイ酸ナトリウムの酸による分解、一般反応式で示
せば（以下反応式は略す）、 Na₂O・xSiO₂＋HCl＋H₂O→SiO₂・nH₂O＋NaCl その他、ケイ酸ナトリウムのアンモニア塩類またはアル
カリ塩類による分解、ケイ酸ナトリウムよりアルカリ土
類金属ケイ酸塩を生成せしめた後、酸で分解しケイ酸と
する方法、ケイ酸ナトリウム溶液をイオン交換樹脂によ
りケイ酸とする方法、天然ケイ酸またはケイ酸塩を利用
する方法などがある。

乾式法によるシリカ微粉体は、いわゆる乾式法シリカ、
又はヒユームドシリカと称されるもので、従来公知の技
術によつて製造されるものである。例えば四塩化ケイ素
ガスの酸水素焔中における熱分解酸化反応を利用する方
法で、基礎となる反応式は次の様なものである。

SiCl₄＋2H₂＋O₂→SiO₂＋4HCl 又、この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つ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、本発明では
それらも包含する。

その粒径は平均の一次粒径として、0.001〜２μの範囲
内である事が望ましく、特に好ましくは、0.002〜0.2μ
の範囲内のシリカ微粉体を使用するのが良い。

これらのシリカ微粉体としては、具体的には種々の市販
のシリカがあるが、表面に疎水基を有するものが好まし
く、例えば、R-972（アエロジル社製）、タラノツクス5
00（タルコ社製）、その他シランカツプリング剤、チタ
ンカツプリング剤、シリコーンオイル、側鎖にアミンを
有するシリコーンオイル等で処理されたものなどが良
い。

本発明に用いるトナーとして、粉砕工程をへたトナー、
マイクロカプセル化されたトナー、懸濁重合法により形
成されたトナーのいづれでも良い。

〔実施例１〕スチレン−２−エチルヘキシルアクリレート−ジビニル
ベンゼン共重合体100部、ニグロシン５部、BET比表面積
8m²/gのマグネタイト50部を混合し、ロールミルにて、1
60℃で溶融混練する。冷却後、ハンマーミルにて、粗粉
砕した後、ジエツト粉砕機にて微粉砕する。次いで風力
分級機を用いて分級し、体積平均径がおよそ11μｍの黒
色粉体を得た。

この黒色粉体100部に、体積平均径5.3μｍ、体積分布20
μｍ以上が1.3ωｔ％、8.0μｍ以上が12ωｔ％、400メ
ツシユ残存率が0.3ωｔ％のポリフツ化ビニリデンを0.2
重量％添加し、さらに体積平均径2.1μｍ、体積分布8.0
μｍ以上が0.7ωｔ％のコロイダルシリカを添加し、ヘ
キシエルミキサーで混合し、一成分系現像剤をえた。

次いで、OPC感光体に負の静電荷像を形成し、上記の現
像剤を用いて、前述の現像方法によつて現像、さらに転
写、定着させた。得られた画像は濃度1.25と高く、カブ
リもなかつた。また、LEDでブランク露光をして、画像
を消去したところ、その部分に、カブリはなかつた。こ
のとき|VDC−VSL|は220Vであつた。さらに、赤色トナー
を用いて多重複写を行なつても混色はみられず鮮明な画
像であつた。

〔実施例２〕体積平均径3.2μｍ、体積分布で20μｍ以上が0.5ωｔ
％、８μｍ以上が10.0ωｔ％、400メツシユ残存率が0.1
0ωｔ％のポリフツ化ビニリデンを0.1％添加する以外は
実施例１と同様にして、一成分系現像剤をえた。実施例
１と同様にテストを行なつたところ、濃度1.22と高く、
カブリもなく鮮明な画像がえられた。

〔実施例３〕体積平均径7.5μｍ、体積分布で20μｍ以上が3.8ωｔ
％、８μｍ以上が21.5ωｔ％、400メツシユ残存率が0.8
5ωｔ％のポリフツ化ビニリデンを0.3％添加する以外は
実施例１と同様にして一成分系現像剤をえた。実施例１
と同様にテストを行なつたところ、濃度1.20で、カブリ
もなく鮮明な画像がえられた。

〔比較例〕

体積平均径8.5μｍ、体積分布で20μｍ以上が5.5％、８
μｍ以上が31.0％で、400メツシユ残存率が1.8ωｔ％の
ポリフツ化ビニリデンを0.2％添加すること以外は実施
例１と同様にして一成分系現像剤を調製し、調製した現
像剤を用いて実施例１と同様にして静電潜像を現像した
ところ、非画像部に斑点状のカブリが実施例１と比較し
て多数発生し、さらに、ブランク露光による消去部分に
は粒状のカブリが多発した。これらのカブリ部の感光体
上を観察すると、トナー粒子のついたポリフツ化ビニリ
デンの粗粒がみとめられた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の現像剤が適用し得る現像方法に使用
し得る装置を概略的に示した図である。１……静電像保持体２……非磁性円筒３……多極永久磁石４……現像剤容器５……ドクターブレード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松重直樹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)発明者吉田聡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)発明者三橋康夫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50−99143（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−176950（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−17756（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−79361（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−220146（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナー粒子と、非磁性無機微粉体と、体積平均径３〜８μｍ、体積分布で20μｍ以上が５％以
下、８μｍ以上が25％以下で、400メッシュ残存率が1.5
％以下であるポリフッ化ビニリデン粉体と、を少なくとも含有することを特徴とする静電荷像現像用
一成分系現像剤。
【請求項２】非磁性無機微粉体がチタン酸金属塩微粉
体、炭化ケイ素微粉体、酸化セリウム微粉体又はシリカ
微粉体である特許請求の範囲第１項に記載の静電荷像現
像用一成分系現像剤。