JPH10293465A - 非磁性一成分現像方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非磁性一成分現像材を現像する場合に生じが
ちな層規制部材への現像剤の融着、すなわち当接部を現
像剤粒子が通過する際に、接触、摺動で発生する摩擦熱
により層規制部材に現像剤の粒子が融着するのを防止
し、その結果生じる非画像部に現像剤が付着する現象い
わゆるかぶりや現像機から現像剤が吹き出す飛散の問題
を解決する。 【解決手段】 非磁性一成分現像剤を現像ローラーに供
給し、層規制部材により該非磁性一成分現像剤を現像ロ
ーラーの表面に形成するとともに電荷を与え、感光体ド
ラムと現像ローラーとの電位差により該非磁性一成分現
像剤を静電潜像を保持する感光体ドラムに現像し、つい
で転写材にて転写を行なう非磁性一成分現像剤の現像方
法であって、前記非磁性一成分現像剤が、懸濁重合法に
より得た非磁性トナーの表面に脂肪酸の金属塩粒子を付
着させたものを用いることを特徴とする非磁性一成分現
像剤の現像方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は非磁性トナーを用いて静
電潜像を現像する非磁性一成分現像方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に電子写真法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定着し複写物を得
るものである。このような電子写真法に用いられる現像
剤としてはトナーとキャリアからなる二成分現像剤と、
トナーとキャリアの機能を同時に備えた一成分現像剤と
がある。一成分現像剤は、さらに磁性一成分現像剤と、
非磁性一成分現像剤に分類される。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
反面、トナーとキャリアの比を制御するためのトナー濃
度センサーが必要であること、現像剤の寿命が短く、現
像剤の攪拌機構が複雑化するなどの問題点を有する。一
方、磁性一成分現像剤は、上記のトナー濃度センサーが
不要であり、現像装置の小型化が容易である反面、磁性
粒子を含むことから、定着性が劣るという問題を有す
る。このような背景から装置の小型簡易化と電子写真特
性を両立するために、近年、非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。

【０００３】非磁性一成分現像方法には、現像剤を有す
る現像ローラーを静電潜像を有する感光体と接触させて
現像する接触型の非磁性一成分現像方法と、現像ローラ
ーと感光体の間に一定の空隙ギャップを設けて現像ロー
ラー上の現像剤を飛翔させて現像する非磁性一成分現像
方法とがある。すなわち、いずれにしても現像ローラー
上に均一な現像剤の薄層を形成する必要がある。

【０００４】非接触型の非磁性一成分現像方法では、現
像ローラー上に現像剤の薄層を均一に形成しなければな
らないために、現像剤と層規制部材との間隔が非常に狭
く設計されている。その結果、従来の非磁性一成分現像
方法では、現像剤に与えられる機械的負担が大きく、現
像剤がその接触，摺動により発生する摩擦熱により層規
制部材に融着するという問題を発生させていた。現像剤
が層規制部材に融着すると、現像剤の摩擦帯電が損なわ
れ、現像剤は帯電しづらくなり、その結果非画像部に現
像剤が付着する現象いわゆるかぶりや現像機から現像剤
が吹き出すいわゆる飛散の問題が生じていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記における
従来の実情に鑑みてなされたもので、非接触型の非磁性
一成分現像剤が層規制部材との接触において、層規制部
材に融着せず、かぶりや飛散のない良好な現像性を得る
ことができるような非磁性一成分現像方法を提供するこ
とを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、この目的
を達成するために鋭意研究の結果、非磁性一成分現像剤
として懸濁重合法による球形トナーを用い、さらには該
球形トナーの表面に、脂肪酸の金属塩粒子を混合付着す
ることにより、上記の目的である層規制部材へのトナー
融着のない現像性の良好な非磁性一成分現像方法を提供
できることを見出し、本発明を完成させるに至った。す
なわち、本発明は、非磁性一成分現像剤を現像ローラー
に提供し、層規制部材により、該非磁性一成分現像剤の
薄層を現像ローラーの表面に形成するとともに電荷を与
え、感光体ドラムと現像ローラーとの電位差により該非
磁性一成分現像剤を静電潜像を有する感光体ドラムに現
像し、ついで転写材に転写を行う非磁性一成分現像方法
であって、前記非磁性一成分現像剤は懸濁重合法により
得た非磁性トナーの表面に、脂肪酸の金属塩粒子が付着
されているものであることを特徴とする非磁性一成分現
像方法である。

【０００７】

【発明の実施の形態】次に、上記非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詳細に説明する。図
１は、本発明の非磁性一成分現像方法に使用する現像装
置の概略構成図である。図中、１は円筒状の静電潜像保
持体である感光体ドラム、２はホッパー、３は非磁性一
成分現像剤、４は層規制部材、５は非磁性一成分現像剤
を担持するアルミニウム製スリーブを使用した現像ロー
ラー、６は非磁性一成分現像剤の漏れ防止および掻き落
とし部材、７は攪拌機である。この現像装置において
は、感光体ドラム１上には、公知の電子写真法によって
静電潜像が形成される。ホッパー２内には非磁性一成分
現像剤３が収容されており、非磁性一成分現像剤３は、
層規制部材４によって現像ローラー５のスリーブ上に一
定の層厚になるように担持されるとともに層規制部材４
との摩擦により電荷が付与され搬送される。該現像ロー
ラーには直流または交流のバイアス電圧を印加する。現
像ローラー５に担持された非磁性一成分現像剤は、現像
ローラー５の回転により搬送されて、静電潜像を有する
感光体ドラム１と接触し、現像ローラー５との電位差に
よって感光体ドラム１の表面に現像され静電潜像の顕像
化が行われる。

【０００８】本発明における上記の方法において使用す
る非磁性一成分現像剤を構成する非磁性トナーは、重合
性単量体に着色剤を分散させた分散液に重合開始剤を加
えた後、水性媒質中で重合性単量体を懸濁重合して得ら
れた着色粒子である。

【０００９】本発明において用いられる重合性単量体と
しては、スチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルス
チレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−メトキシスチレン、
ｐ−フェニルスチレン、ｐ−クロルスチレン、３，４−
ジクロルスチレン、ｐ−エチルスチレン、２，４−ジメ
チルスチレン、ｐ−ｎ−ブチルスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ
−ブチルスチレン、ｐ−ｎ−ヘキシルスチレン、ｐ−ｎ
−オクチルスチレン、ｐ−ｎ−ノニルスチレン、ｐ−ｎ
−デシルスチレン等のスチレン及びその誘導体；エチレ
ン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等の不飽和モ
ノオレフィン類；塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビ
ニル、フッ化ブニル等のハロゲン化ビニル類；酢酸ビニ
ル、プロピオン酸ビニル、ベンゾイル安息香酸ビニル等
の有機酸ビニルエステル類；メタクリル酸、メタクリル
酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピ
ル、メタクリル酸−ｎ−ブチル、メタクリル酸−ｎ−オ
クチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸−２−エ
チルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸
フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタク
リル酸ジエチルアミノエチル等のメタクリル酸及びその
誘導体；アクリル酸、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−ｎ−オク
チル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸−２−エチルヘ
キシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸フェニル、
メタクリル酸−２−クロルエチル等のアクリル酸及び誘
導体；ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、
ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類；ビニ
ルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルヘキシル
ケトン、ビニルイソプロピレノールケトン等のビニルケ
トン類；Ｎ−ビニルピロール、Ｎ−ビニルカルバゾー
ル、Ｎ−ビニルインドール、Ｎ−ビニルピロリドン等の
Ｎ−ビニル化合物；ビニルナフタリン類；アクリロニト
リル、メタクリロニトリル、アクリル酸アミド等が挙げ
られるが、これらの単量体は、単独でまたは二種以上を
組合わせて用いることができる。スチレンまたはスチレ
ン誘導体を単独でまたは他の単量体と混合して用いるこ
とが、非磁性トナーの環境特性及び耐久性を高める上で
好ましい。

【００１０】また、着色剤としては、例えば、カーボン
ブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、チャ
ンネルブラック、アニリンブラック等の黒色着色剤や、
有彩色であればファーナルブルー、パーマネントブル
ー、ニグロシンブルー、フタロシアニン系シアン色顔
料、ローズベンガル、キサンテン系マゼンタ色染料、キ
ナクリドン系マゼンタ色顔料、モノアゾ系赤色顔料、ジ
スアゾ系黄色顔料等が挙げられるが、これらに限定され
るものではない。

【００１１】本発明を構成する非磁性トナーは下記の工
程を経て製造される。まず、重合性単量体及び着色剤を
含む分散液を調整する。この時着色剤を重合性単量体に
均一に分散させるために、有機過酸化物を分散液に加え
ることが望ましい。特に炭素原子鎖の炭素数が１３以上
の長いアルキル基を有する有機過酸化物が好ましい。こ
のような有機過酸化物例としては、例えばステアリール
パーオキシド、パルミチルパーオキシド、ベヘニルパー
オキシド、ミリスチルパーオキシド、ステアリルパーオ
キシド、ステアリルパーオキシフェノキシアセテート、
α−クミルパーオキシステアレート、α−クミルパーオ
キシミリスチレート、ｔ−ブチルパーオキシステアレー
ト、ｔ−ブチルパーオキシミリスチレート、α−クミル
パーオキシセチレート、ｔ−ブチルパーオキシベヘネー
ト、ｔ−ブチルパーオキシセチレート等の化合物が挙げ
られる。この有機過酸化物の使用量は、重合性単量体１
００重量部に対して０．０１〜１０重量部好ましくは
０．１〜５重量部である。

【００１２】着色剤を重合性単量体中に分散させる方法
としては、分散液を攪拌しながら加熱する方法が用いら
れる。その際、超音波分散機等を併用してもよい。加熱
温度は４０〜１４０℃であり、加熱時間は３０分〜数時
間である。次いで分散液に重合開始剤を加え、水性媒質
中で重合性単量体を懸濁重合させると非磁性トナーが得
られる。本発明において用いられる重合開始剤は、重合
性単量体に可溶であることが好ましい。このような重合
開始剤としては、２，２′−アゾビスイソブチロニトリ
ル、２，２′−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニト
リル）その他のアゾ系またはジアゾ系重合開始剤；ベン
ゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサ
イド、イソプロピルパーオキシパーオキサイド、その他
の過酸化物系重合開始剤等が挙げられる。

【００１３】本発明においては、分子量及び分子量分布
を制御する目的で、または反応時間を制御する目的で、
上記の重合開始剤を２種以上を組合わせて用いることが
好ましい。また、必要に応じて過酸化アンモニウム、過
酸化カリウム等の水溶性重合開始剤を併用してもよい。
また、必要に応じて過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウ
ム等の水溶性重合開始剤を用いてもよい。重合開始剤の
使用量は、重合性単量体１００重量部に対して通常０．
１〜２０重量部、好ましくは１〜５重量部である。重合
開始剤が０．１重量部未満では生成物重合体の分子量が
非磁性トナーとしての特性を満足しない程分子量が大き
くなり、一方、重合開始剤が２０重量部を超えると、重
合生成物の分子量が低くなり過ぎるため、好ましくな
い。

【００１４】前記の懸濁重合反応は懸濁安定剤の存在下
で行なうことが好ましい。一般に懸濁重合では懸濁安定
剤として分子中に親水性基と疎水性基を有する界面活性
剤が多く用いられる。懸濁安定剤は親水性基として水酸
基、カルボキシル基及びその塩、スルホン基及びその塩
等の極性基を有し、疎水性基として脂肪族及び芳香族等
の無極性基で構成されており、造粒工程により形成され
た単量体組成物粒子の合一を防ぎ、安定化する能力を有
する。このような懸濁安定剤としては、例えばポリビニ
ルアルコール、カゼイン、ゼラチン、メチルセルロー
ス、メチルハイドロキシプロピルセルロース、エチルセ
ルロース等のセルロ−ス誘導体、澱粉及びその誘導体、
ポリ（メタ）アクリル酸及びそれらの塩が挙げられる。
更に第三りん酸カルシウム等の無機酸塩も懸濁安定剤と
して有効である。これらの懸濁安定剤は、重合反応中は
液滴表面を被覆し、液滴の合一、集塊を防止する働きを
している。

【００１５】また、本発明でいう非磁性トナーの製造に
あたっては、耐ブロッキング性、耐久性改善のため、ジ
ビニルベンゼン等の架橋剤を添加し懸濁重合を行なって
もよい。更に必要に応じて、帯電制御剤を添加してもよ
い。このような帯電制御剤としては正帯電性であればニ
グロシン系染料、第４級アンモニウム塩等、負帯電性で
あればカルボキシル基、スルホンエステル又は含窒素基
を有する有機化合物の金属錯体、含金属染料等がある。
本発明において、懸濁重合反応は、通常５０℃以上で行
なわれ、重合開始剤の分解温度を考慮して温度を設定す
る。設定温度が高過ぎると、重合開始剤の急激な分解が
生じ、分子量等に影響を与えるため好ましくない。その
他水性媒質中に塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム等の中
性塩を乳化防止の目的で加えてもよい。また、造粒工程
により形成された単量体組成物粒子の合一を防ぐ目的
で、グリセリン、エチレングリコール等の増粘剤を添加
してもよい。

【００１６】前記の非磁性トナーは、体積平均粒子径で
１２μｍ以下、好ましくは３〜９．５μｍの粒子径を有
するものがよい。３μｍ未満では十分な流動性が得られ
ず、９．５μｍを超えて大きい場合は、細線、文字等の
画素の再現性が悪くなる。

【００１７】次に前記非磁性トナーの表面に付着させる
微粒子について詳述する。本発明を構成する非磁性一成
分現像剤は、前記非磁性トナーの表面に脂肪酸の金属塩
粒子を付着させるものである。脂肪酸の金属塩粒子の添
加量は非磁性トナー１００重量部に対して０．１〜１．
０重量部の範囲が望ましい。０．１重量部未満では脂肪
酸の金属塩粒子の層規制部材に対する滑性が低く、層規
制部材に非磁性トナーが融着し易く、１．０重量部を超
えて多いと添加量が過剰となり、非磁性一成分現像剤の
帯電性、流動性を阻害する場合がある。

【００１８】本発明で使用できる脂肪酸の金属塩粒子
は、その具体例として、例えばステアリン酸カルシウ
ム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、ス
テアリン酸リチウム等が挙げられるがこれに限定される
ものではない。また、本発明でいう非磁性トナーの表面
に付着させる微粒子は、肪族酸の金属塩粒子以外に例え
ば疎水性アルミナ、カーボンブラック、疎水性シリカ等
の他の微粒子を非磁性トナーの摩擦帯電の制御及び導電
性の制御の目的で混合して使用してもよい。但し、この
場合は、微粒子全体に占める脂肪酸の金属塩粒子の比率
は０．０５重量％以上であることが望ましい。肪肪酸の
金属塩粒子及びそれ以外の上記微粒子を付着させる手段
としては、非磁性トナーと前記各粒子とを所定の比率で
混合して、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攪拌機を用いて攪拌する方法が挙げ
られる。また、前記攪拌手段として奈良機械製作所製ナ
ラ・ハイブリダイゼーション・システムやホソカワミク
ロン社製のオングミル等の表面改質機と呼ばれる装置を
用いてもよい。

【００１９】なお、本発明において、非磁性トナーの表
面に前記粒子が付着されているというのは、非磁性トナ
ーの表面に前記粒子がまぶされて付着された状態と、非
磁性トナーの表面に前記粒子の少なくとも一部が埋設し
て固着した状態をいう。この場合粒子を埋設して固着さ
せるには、前記の奈良機械製作所製ナラ・ハイブリダイ
ゼーション・システムやホソカワミクロン社製のオング
ミル等の表面改質手段を用いることによってなされる。

【００２０】

【作用】層規制部材に対して、非磁性一成分現像剤の融
着を防ぐには、非磁性一成分現像剤は、層規制部材との
接触・摺動において、滑性が良好であることが必要であ
る。本発明を構成する懸濁重合法による非磁性トナー
は、球状物であるためその形状に由来して、層規制部材
との接触時における滑性が良好であるが、更に、非磁性
トナーに脂肪酸の金属塩粒子を混合付着することによ
り、非磁性トナーの層規制部材への現像剤融着を防ぐこ
とができる。すなわち、現像ローラーと層規制部材の圧
接部において、本発明の非磁性トナーはその形状が球状
であり、更に、脂肪酸の金属塩粒子により滑性が付与さ
れ、上記現像剤を構成する成分の融着を防ぐことが可能
となる。

【００２１】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明を説明する。
なお、実施例において，部とは重量部を示す。

【００２２】〔実施例１〕スチレン８００ｇとｎ−ブチ
ルアクリレート２００ｇの混合液に過酸化ステアリル２
０ｇを溶解させ、更にカーボンブラック（三菱化学社製
商品名：＃４０）１２０ｇと、ニグロシン系染料（オ
リエント化学社製 商品名：ボントロンＮｏ４）３０ｇ
を加えて攪拌した。更に攪拌しながら、この混合物を４
０℃で４時間加熱した。得られたスラリーに２，２′−
アゾイソブチロニトリル２５ｇを混合溶解した。この溶
液にポリアクリル酸水溶液（和光純薬社製 約２５％、
８０００〜１２０００ｃｐ，２５℃）８０ｇと、硫酸ナ
トリウム４５ｇとを、蒸留水５０００ｇに溶解させた溶
液を加えて、攪拌機（ホモミキサーＭ型）にて１０００
０ｒｐｍで２０分間攪拌し、重合性単量体及び着色剤を
含む分散液を得た。この分散液を、還流管を装備した５
リットルのセパラブルフラスコ容器に加えた。３０分間
反応容器内を窒素置換した後、９５℃まで加熱しながら
直径５０ｍｍのタービン型攪拌翼を持つ攪拌機で、３０
０ｒｐｍで９時間攪拌した。その後、攪拌を維持しなが
ら、内容液が室温になるまで冷却し、重合粒子をろ別
し、よく水洗した後乾燥させ、球形の非磁性トナーを得
た。得られた球形の非磁性トナーの粒子径をコールター
カウンター（アパーチャー１００μｍ）を用いて測定し
たところ、該非磁性トナーの体積平均粒子径は、６．２
μｍであった。この非磁性トナー１００部に対して、ス
テアリン酸アルミニウムの粒子（平均粒子径０．２μ
ｍ）０．２部と、更に疎水性シリカ（ワッカーケミカル
社製 商品名：Ｈ−３００４）を０．５部を同時に添加
し、ヘンシェルミキサーで２分間攪拌して、本発明に用
いる非磁性一成分現像剤を得た。

【００２３】〔実施例２〕実施例１の非磁性トナー１０
０部に対して、ステアリン酸アルミニウムの粒子（平均
粒子径０．２μｍ）だけを０．３部添加した他は実施例
１と同様にして、本発明に用いられる非磁性一成分現像
剤を得た。

【００２４】〔実施例３〕実施例１の非磁性トナー１０
０部に対して、ステアリン酸マグネシウムの粒子（平均
粒子径０．３μｍ）を０．２部と、疎水性シリカ（実施
例１と同じ）を０．５部を同時に添加し、実施例１と同
様な手段で混合し、本発明に用いられる非磁性一成分現
像剤を得た。

【００２５】〔実施例４〕実施例１において、ステアリ
ン酸アルミニウムに換えてステアリン酸カルシウムの粒
子（平均粒子径０．２μｍ）を用いた他は同様にして、
本発明に用いられる非磁性一成分現像剤を得た。

【００２６】〔実施例５〕実施例１において、ステアリ
ン酸アルミニウムに換えてステアリン酸リチウムの粒子
（平均粒子径０．１μｍ）を用いた他は同様にして、本
発明に用いられる非磁性一成分現像剤を得た。

【００２７】〔実施例６〕実施例５において、ステアリ
ン酸リチウムの添加量を１．０部とした以外は同様にし
て、本発明に用いられる非磁性一成分現像剤を得た。

【００２８】〔比較例１〕下記の配合で原料を混合し、
エクストルーダーにて熱溶融混練を行なった後、粉砕分
級して平均粒子径が６．５μｍの非磁性トナーを得た。
該非磁性トナーをそのまま比較用の非磁性一成分現像剤
とした。

【００２９】〔比較例２〕比較例１の非磁性トナー１０
０部に対して、疎水性シリカ（ワッカーケミカル社製
商品名：Ｈ−３００４）０．５部を添加して、実施例１
と同様な方法で混合して、比較用の非磁性一成分現像剤
を得た。

【００３０】〔比較例３〕実施例１の非磁性トナーをそ
のまま比較用の非磁性一成分現像剤とした。

【００３１】以上の実施例及び比較例の非磁性一成分現
像剤を市販のレーザービームプリンター（京セラ社製
商品名：Ｆ−１０００⁺ プリンター）の現像器を改良し
たものを使用して、図１に示した現像装置のホッパーに
充填し、３０００枚プリントして非磁性一成分現像剤の
現像方法を実施した。

【００３２】実施例１〜６の非磁性一成分現像剤は、３
０００枚プリント後においていずれも層規制部材に現像
剤が融着しなかった。これに対して比較例１〜３の非磁
性一成分現像剤は、層規制部材に現像剤が融着し、飛散
や、層ムラが発生した。

【００３３】また、３０００枚後の転写紙に感光体ドラ
ムから転写された非磁性一成分現像剤のベタ画像をマク
ベス反射濃度計で測定した結果と非画像部をハンター色
差計で測定したかぶりの結果を表１に示した。表１から
明らかなように本発明の非磁性一成分現像剤は、比較例
と比べると十分な画像濃度を有することとかぶりが少な
いことが確認された。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【発明の効果】本発明は、上記のように、懸濁重合法に
よる球形状の非磁性トナーに脂肪酸の金属塩粒子を混合
付着した非磁性一成分現像剤を用いることで、層規制部
材に現像剤の融着がなく、良好な現像特性が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で用いられる装置の概略説明図。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ２ ホッパー ３ 非磁性一成分現像剤 ４ 層規制部材 ５ 現像ローラー ６ 漏れ防止及び掻き落とし部材 ７ 攪拌機

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非磁性一成分現像剤を現像ローラーに供
   給し、層規制部材により該非磁性一成分現像剤の薄層を
   該現像ローラーの表面に形成するとともに、電荷を与
   え、感光体ドラムと現像ローラーとの電位差により、該
   非磁性一成分現像剤を静電潜像を有する感光体ドラムに
   現像し、ついで転写材に転写を行う非磁性一成分現像方
   法であって、前記非磁性一成分現像剤は、懸濁重合法に
   より得た非磁性トナーの表面に脂肪酸の金属塩粒子が付
   着されているものであることを特徴とする非磁性一成分
   現像方法。