JPH0792722A

JPH0792722A - 現像剤およびこれを用いる現像装置

Info

Publication number: JPH0792722A
Application number: JP5236025A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Mochizuki; 貴弘望月; Yukio Koizumi; 幸夫小泉; Shigeyuki Kuroiwa; 重行黒岩
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-09-22
Filing date: 1993-09-22
Publication date: 1995-04-07

Abstract

(57)【要約】【目的】ポリエステル樹脂を含む現像剤を用い、液橋
現象がなく、かつ画像上及び感光体表面上のカブリ等の
画像劣化のない良好な画像を得る。【構成】ポリエステル樹脂を含む現像剤粒子表面に、
１ないし２０ｎｍの平均粒径を有する疏水化処理された
無機酸化物粒子と０．１ないし１．０μｍの平均粒径を
有するシリコン粒子とが付着された現像剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は静電潜像の可視像化によ
る画像形成に用いられる現像剤およびこの現像剤を用い
る現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法では、一般に、光導電性物質
を用いた感光体上に、静電的な潜像を形成し、次に得ら
れた潜像にトナ―と呼ばれる微粒子を選択的に付着さ
せ、現像を行ない、潜像を顕像化する。顕像化したトナ
―を、紙などの転写材に転写した後、熱および圧力、ま
たは溶剤蒸気などにより定着することにより、画像が形
成される。

【０００３】電子写真等による静電荷像の現像におい
て、良好な画質の可視画像を形成させるには、トナーが
高い帯電性を持つ必要があり、従来一般的にバインダー
樹脂中に帯電制御剤（以下ＣＣＡ）を均一分散せさ必要
な帯電性を持たせている。またバインダー樹脂にポリエ
ステル樹脂を使用するとＣＣＡを用いなくとも充分な負
帯電を得ることができ、さらにＣＣＡと併用することに
より帯電確率の少ない一成分現像方式においても帯電の
立上りが良好なトナーを得ることができる。

【０００４】しかしながら、トナー粒子の主成分たるバ
インダー樹脂がポリエステルである場合、ポリエステル
樹脂が主鎖にエステル結合、末端には水酸基、カルボキ
シル基といった極性基を有することから、このトナー粒
子は吸湿し易く、高温多湿雰囲気中で帯電量の低下、帯
電付与部材あるいは感光体表面との液橋現象によって、
画像上及び感光体表面上のカブリ等の画像質劣化を起こ
し易いという欠点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ポリ
エステル樹脂を含む現像剤において、高温多湿雰囲気中
の帯電量の低下、帯電付与部材あるいは感光体表面との
液橋現象を防止し、良好な流動性を有し、かつ画像上及
び感光体表面上のカブリ等の画像劣化のない良好な画像
が得られる現像剤を提供することにある。

【０００６】また、本発明の他の目的は、ポリエステル
樹脂を含む現像剤を用い、液橋現象がなく、かつ画像上
及び感光体表面上のカブリ等の画像劣化のない良好な画
像が得られる現像装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来の問
題を解決するためになされたものである。本発明の現像
剤は、ポリエステル樹脂及び着色剤を含有するトナー粒
子と、１ないし２０ｎｍの平均粒径を有する疏水化処理
された無機酸化物粒子及び０．１ないし１．０μｍの平
均粒径を有するシリコン粒子を含有する外添剤とを含む
ことを特徴とする。

【０００８】また、本発明の現像装置は、像担持体上に
静電潜像を形成する手段、静電潜像が形成された像担持
体に現像剤を供給し、静電潜像を現像する手段を具備
し、現像剤は、ポリエステル樹脂及び着色剤を含有する
トナー粒子と、１ないし２０ｎｍの平均粒径を有する疏
水化処理された無機酸化物粒子及び０．１ないし１．０
μｍの平均粒径を有するシリコン粒子を含有する外添剤
とを含むことを特徴とする。

【０００９】トナーに対する無機酸化物粒子の添加量
は、このましくは０．１〜３重量％であり、シリコン粒
子の添加量は、このましくは０．０５〜３重量％であ
る。シリコン粒子としては、ポリメチルシルセスキオキ
サンが好ましい。

【００１０】

【作用】例えば、非磁性−成分プロセスでは、キャリヤ
を用いる二成分現像剤に比べトナーの帯電チャンスが少
ない為、帯電量が低くなる。そこでトナーの主成分であ
る樹脂としてポリエステルを用いると帯電量がアップす
る。しかしながら、その反面、高温多湿雰囲気中におい
て画像上や感光体表面上にカブリが発生する。この原因
としてポリエステル樹脂には極性基を有している為、ト
ナー表面間あるいはトナー表面と感光体表面との間があ
る一定距離以下に接近した時水分のブリッジが形成され
る。これが液橋現象である。この現象をなくすため、本
発明では、シリコン粒子をトナーに外添する。

【００１１】このシリコン粒子は粒子サイズが大きく、
強い負帯電を有する。反面これのみではトナーの流動性
が悪くなるので、流動性改善のために疎水化処理された
無機酸化物をシリコン粒子と同時に外添し得る。

【００１２】本発明の外添剤は、ポリエステル樹脂及び
着色剤を含むトナー粒子上に付着している。本発明の現
像剤の一例を表す概略図を図１に示す。図１に示すよう
に、本発明の現像剤２５は、トナー粒子１１上にシリコ
ン粒子１３と、疏水化された無機微粒子１２がほぼ均一
に付着した構造を有する。

【００１３】このような現像剤を用いて画像形成を行な
うと、画像上や感光体面のカブリが減少し、トナーの流
動性も良くなり、ベタ画像、画像濃度、定着性、及び細
線再現性等の画像特性が向上する。

【００１４】本発明では、シリコン粒子と無機酸化物と
の粒子サイズをある程度限定することにより、優れた効
果が得られる。さらに、本発明においては、シリコン粒
子と無機酸化物との含有量を限定することにより非常に
優れた効果が得られる。

【００１５】本発明の現像剤に用いられる疏水化処理さ
れた無機酸化物粒子は、１ないし２０ｎｍの平均粒径を
有する。また、シリコン粒子は、０．１ないし１．０μ
ｍの平均粒径を有する。さらに、シリコン粒子は、トナ
ーに対し、０．０５ないし３重量％含まれることが好ま
しく、無機酸化物粒子は、トナーに対し、０．１ないし
３重量含まれることが好ましい。

【００１６】これに対し、シリコン粒子の粒径は０．１
μｍ未満であると、液橋現象を防ぐ効果やカブリを小さ
くする効果が少ない。一方、粒径が１．０μｍを越える
とトナーの流動性が悪く、クリーニング不良が起きてし
まう。シリコン粒子の添加量が０．０５％未満であると
全く効果がなく、３％を越えるとトナーの流動性が悪く
なってしまう。無機酸化物の粒径が１ｎｍ未満だとトナ
ーの流動性は良くなるがカブリが悪くなってしまう。又
２０ｎｍを越えると、流動性が悪くなる。無機酸化物の
添加量が０．１％未満だと流動性が悪くなり、３％を越
えるとカブリが発生する傾向がある。

【００１７】

【実施例】以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明
する。まず、本発明に用いるシリコン粒子例えばポリメ
チルシルセスキオキサンは、例えば以下のようにして製
造し得る。ポリメチルシルセスキオキサンの製造例温度計、還流器および攪拌機のついた４ツ口フラスコに
水４，０００部と２８％アンモニア水溶液５０部を仕込
み、１００ｒ．ｐ．ｍで１０分間攪拌して均一なアンモ
ニア水溶液を得た。このアンモニア水溶液に、塩素原子
換算量で１０ｐｐｍのメチルトリメトキシシラン６００
部を、５ｒ．ｐ．ｍで攪拌機を回しながらアンモニア水
溶液中に混ざらないようにすみやかに加え、上層にメチ
ルトリメトキシシラン層、下層にアンモニア水溶液層の
２層溶液を得た。次いで、攪拌機の攪拌速度を２０ｒ．
ｐ．ｍにして２層状態を保持しながら、メチルトリメト
キシシランとアンモニア水溶液との界面において加水分
解・縮合反応を進行させた。

【００１８】反応が進むにつれ、反応物は下層に徐々に
沈降し、下層は反応物が浮遊して白濁し、上層のメチル
トリメトキシシラン層は、徐々に層が薄くなり、約３時
間で消失した（目視により確認）。さらに、温度を５０
〜６０℃に保持し、同条件で３時間攪拌を行った後、２
５℃に冷却した。次いで、析出した生成物を１００メッ
シュの金網で濾過後、遠心分離により脱水してケーキ状
にし、このケーキ層を２００℃の乾燥器中で乾燥させ
た。これをラボジェットを用いて解砕して、白色粉末を
得た。

【００１９】このようにして得たポリメチルシルセスキ
オキサン粉末を、電子顕微鏡で観察したところ、粒子径
のＸ軸とＹ軸の比が１．０〜１．２であるほぼ真球状で
あることが確認された。また、その平均粒子径は約０．
５μｍであった。

【００２０】本発明に用いられるポリメチルシルセスキ
オキサンとしては、メチルトリアルコキシシランまたは
その加水分解・部分縮合物をアンモニアまたはアミン類
の水溶液中で加水分解・縮合させて得られたもの好まし
い。このようにして得られたポリメチルシルセスキオキ
サンは、塩素原子、アルカリ土類金属、アルカリ金属な
どの不純物がほとんどなく、またその形状は球状で自由
流動性が優れている。特に粒子が各々独立したほぼ真球
状のものであることが、流動性の点から好ましい。

【００２１】このようなポリメチルシルセスキオキサン
粉末の平均粒子径は０．１〜１．０μｍであることが好
ましい。かかるポリメチルシルセスキオキサン粉末は、
強い負の帯電特性を有する。このポリメチルシルセスキ
オキサン粉末は、表面に残存する水酸基の処理や負の帯
電量を調整する目的で、オルガノトリアルコキシシラン
やヘキサメチルジシラザンなどのケイ素化合物又はテト
ラブチルチタネートなどのチタン化合物及び／又はその
加水分解・縮合物でも表面処理を行ったものも用いるこ
ともできる。

【００２２】また、本発明に用いられる無機微粒子とし
ては、例えばカオリン、石英粉、マイカ粉、タルク、ク
レー及び二酸化ケイ素等を用いることができる。この無
機微粒子は、表面に疏水化処理を施されている。疏水化
処理は、例えば二酸化ケイ素の場合、ジメチルジクロル
シランを用いて、二酸化ケイ素表面にあるシラノール基
と反応させることにより行われる。疏水化処理には、こ
の他、シリコーンオイル、オクチルシラン及びトリメチ
ルシリル基等を用いることができる。

【００２３】本発明に用いられる着色材としては、例え
ばクロム染料、カーボンブラック、ニグロシン染料、ア
ニリンブルー、及びキノリンイエロー、デュポンオイル
レッド等があげられる。

【００２４】以下、本発明にかかる現像剤の製造例を示
す。実施例１〜４、比較例１及び２ポリエステル樹脂９４重量部、カーボンブラック（Ｍ
Ａ−６００：三菱化成社製）３重量部、ＰＰワックス
（ビスコール６６０Ｐ：三洋化成社製）２重量部、クロ
ム染料（Ｓ−３４：オリエント化学社製）１重量部を用
意した。

【００２５】これらを溶融混練し、冷却後粉砕、分級す
る方法で粒径約５〜２０μｍ、平均粒径１１．０μｍの
現像剤を得た。これに二酸化ケイ素粉末（Ａ）とポリメ
チルシルセスキオキサン粉末（Ｂ）の合計が現像剤に対
し０．８重量％となるように表１に示す割合で、ジュー
サミキサを用いて（Ａ）と（Ｂ）を同時解砕することに
より混合、外添し、６種の試料（実施例１〜４及び比較
例１及び２）を得た。

【００２６】得られた現像剤を一端が３００メッシュの
金網で封止された金属性円筒からなるファラデーケージ
内に収容し、他端側から高圧ガスを吹き付け、前記現像
差違が金網を通して除去される差違の接触帯電量を測定
（ブローオフ法）したところ、現像剤は、明瞭な負の帯
電を示した。

【００２７】次に、得られた現像剤を用いて画像形成を
行なった。画像形成に用いられる現像装置は、以下のよ
うな構造を有する。図２に本発明にかかる現像装置の一
例を表す概略図を示す。図２に示すように、現像装置本
体１００（以下、本体１００という）内には、現像剤を
収納するための現像剤容器１０１（以下容器１０１とい
う）があり、この容器１０１内には、非磁性一成分現像
剤２５が収納されている。また容器１０１内には、現像
剤２５を攪拌するためのミキサー７が矢印方向ａに回転
可能にして設けられている。また、本体１には、矢印方
向に回転可能な３つの回転器、すなわち、感光体ドラム
１、現像ローラ２、および現像剤供給ローラ４が隣接し
て設けられている。感光体ドラム１は、その内部に回転
基盤８、及びその表面に負帯電性の有機感光体１０を有
し、この有機感光体１０上にレーザーにより、原稿像が
光信号として照射されると静電潜像が形成される像担持
体である。この感光体ドラム１は、アースに接続されて
いる。感光体ドラム１の隣には、感光体ドラム１上の静
電潜像上に、帯電した現像剤２５を付着させ、現像剤像
を形成するための現像ローラ２がある。現像ローラ２
は、導電性と弾性を兼ね備えた部材により被覆されてい
る。更に、現像ローラ２の隣には、現像ローラ２上に容
器１０１に収容された現像剤２５を供給するための現像
剤供給ローラ４がある。また、現像ローラ２の上部に
は、現像ローラ２へ供給する現像剤２５の量を規制する
と同時に、現像剤２５を摩擦帯電させる機能を有するブ
レード１５と、前記ブレード１５を支えるためのブレー
ドホルダ１７が固接されている。さらに、現像ローラ２
の下部には、現像ローラ２に供給された現像剤２５のう
ち、現像に使用されなかった現像剤２５を回収し、容器
１０１内へ戻す機能を有するリカバリーブレード１９が
備えられている。なお、感光体ドラム１の下にあるの
は、感光体１０上に形成された現像剤像を転写材上へ移
動させるための転写器２１である。

【００２８】このような構造を有する現像装置における
現像プロセスは次の通りである。まず、容器１０１内の
現像剤２５は、ミキサー７に攪拌されながら、現像剤供
給ローラ４へ送られる。ついで、現像剤２５は、供給ロ
ーラ４の表面上に現像剤２５の薄層を形成する。薄層形
成時、ブレード１５から現像ローラ２への現像剤供給量
が規制されると同時に、現像ローラ２上の現像剤がブレ
ード１５により平坦にならされる。これにより、前記薄
層とブレードとの間に摩擦帯電が生ずる。この摩擦によ
り、現像剤２５は帯電される。

【００２９】ところで、感光体ドラム１上にある負帯電
性の有機感光体１０の表面は、図示しない帯電器によ
り、約−５００〜−５５０Ｖに一様に帯電されている。
この帯電された有機感光体上へ原稿像をそのまま光像と
して照射すると、照射された部分の有機感光体１０の抵
抗が下がり、この部分の電化がアースに流れて、表面電
位が０Ｖに近付き、潜像が形成される。この静電潜像上
に現像剤が付着して現像が行われるという反転現像法に
おいては、現像剤として負帯電性現像剤が用いられる。
そこで、負に帯電した現像剤２５の薄層を表面に有する
現像ローラ２と、感光体ドラム１とを逆方向に回転させ
ると、現像ローラ２の弾性力により、前記薄層が感光体
１０上に摺接される。この機械的搬送力、及び感光体上
の電荷と現像剤の持つ電荷との静電吸着力により現像剤
５は、静電潜像上に付着し、現像が行われる。

【００３０】一方、図示されないが、本体１０１には、
用紙を供給するための用紙供給トレイが設置されてい
る。このトレイから供給された用紙は、現像により形成
された現像剤像を転写するための転写材として、感光体
ドラム１と転写器２１との間に送り込まれる。送り込ま
れた用紙の裏側に、転写器により現像剤のもつ電荷と同
じ符号を持つ電荷が与えられると、現像剤像は電界の力
により用紙上へ移動する。また、現像ローラ２に供給さ
れながら現像に用いられなかった余った現像剤２５は、
リカバリーブレード１９を介して現像器内へ再び回収さ
れる。

【００３１】この現像装置を画像形成装置にセットし、
画像形成を行なった。さらに、これらの試料について、
カブリ、ドラム上カブリ、ベタ追従性、及び現像剤流動
性を評価した。その結果を表１に示す。

【００３２】なお、各評価方法は以下の通りである。カブリの測定得られた画像の白地部分が３ポイントと白地の３ポイン
トの濃度を測定し、次の数式カブリ（％）＝白地の平均濃度−画像の白地平均濃度からカブリが求められる。

【００３３】得られたカブリの数値は、０．５０％以下
であれば、実用的である。ドラム上カブリの測定感光体上のトナーをメンディングテープで取り、白紙に
張り付ける。無地のテープも同じ白紙に張付け、測定サ
ンプルをとる。トナー付きテープの３ポイント、白地の
テープ３ポイントの濃度を測定する。得られた濃度を用
いて上記式によりドラム上のカブリが分かる。

【００３４】得られたドラム上カブリの数値は、５．０
％以下であれば、実用的である。ベタ追従性画像形成テストチャートの全面ベタチャートを使用す
る。紙の測定の結果を以下のように評価した ○：全面が均一に黒色である ×：黒抜箇所が多い ××：途中でトナーが紙に転写されない現像剤流動性６０メッシュ、１００メッシュ、２００メッシュの３つ
の篩を重ねて、パウダーテスタにセットし、試料を得
る。得られた資料を１番上のメッシュに入れ３０分間振
動させる。その後、各メッシュ上のトナー残量を測定す
る。

【００３５】測定の結果を以下のように評価した ○：３つのメッシュのトナー残量合計が５．０ｇ未満 ×：３つのメッシュのトナー残量合計が５．０ｇ以上

【００３６】

【表１】

【００３７】

【発明の効果】本発明の現像剤及び現像装置を用いる
と、現像剤がポリエステル樹脂を含有していても、高温
多湿雰囲気中の帯電量の低下、帯電付与部材あるいは感
光体表面との液橋現象が発生しないため、画像上及び感
光体表面上のカブリ等の画像劣化のない良好な画像が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像剤の一例を表す概略図

【図２】本発明にかかる現像装置の一例を表す概略図

【符号の説明】

１…感光体ドラム２…現像ローラ４…現像剤供給ローラ７…ミキサー８…回転基盤１０…有機感光体１１…現像剤粒子１２…無機微粒子１３…シリコン粒子１５…ブレード１９…リカバリーブレード２５…現像剤１００…本体１０１…容器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０７Ｌ 8530−2ＨＧ０３Ｇ 9/08 ３６１３７１３７２

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリエステル樹脂及び着色剤を含有する
トナー粒子と、該トナー粒子表面に付着された、１ない
し２０ｎｍの平均粒径を有する疏水化処理された無機酸
化物粒子及び０．１ないし１．０μｍの平均粒径を有す
るシリコン粒子を含有する外添剤とを含むことを特徴と
する現像剤。
【請求項２】前記シリコン粒子は、現像剤に対し、
０．０５ないし３重量％含まれ、かつ前記無機酸化物
は、現像剤に対し、０．１ないし３重量％含まれること
を特徴とする請求項１に記載の現像剤。
【請求項３】前記シリコン粒子は、ポリメチルシルセ
スキオキサンから実質的になる請求項１に記載の現像
剤。
【請求項４】像担持体上に静電潜像を形成する手段、
静電潜像が形成された像担持体に現像剤を供給し、静電
潜像を現像する手段を具備し、前記現像剤は、ポリエス
テル樹脂及び着色剤を含有するトナー粒子と、１ないし
２０ｎｍの平均粒径を有する疏水化処理された無機酸化
物粒子及び０．１ないし１．０μｍの平均粒径を有する
シリコン粒子を含有する外添剤とを含むことを特徴とす
る現像装置。