JPS6067961A - 現像方法 - 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】 本発明は、潜像保持体面上に形成された静電潜像の現像
に使用される絶縁性トナー、特に現像剤担持体上に薄く
て均一なトナ一層を形成して現像する絶縁性トナーに関
する。

従来電子写真法としては米国特許第２，２９７，６９１
号明細書、特公昭４２−２３９１０号公報（米国特許第
３，６６６，３６３号明細書）及び特公昭４３−２４７
４８号公報（米国特許第４，０７１，３６１号明細書）
等に記載されている如く、多数の方法が知られているが
、−綽には光導電性物質を利用し、種種の手段によ多感
光体上に電気的潜像を形成し、次いで該潜像をトナーで
現像を行なりて可視像とし、必要に応じて、紙等の転写
材にトナー画像を転写した後、加熱、圧力等によシ定着
し、複写物を得るものである。

静電潜像をトナーを用いて可視像化する現像方法も種々
知られている。例えば米国特許第２８７４０６３号明細
書に記載されている磁気ブラシ法、同第２６１８５５２
号明細書に記載されているカスケード現像法及び同第２
２２１７７６号明細書に′記載されている・臂ウダーク
ラウド法、ファーブラシ現像法、液体現像法等、多数の
現像法が知られている。これらの現像法において、特に
トナー及びキャリヤーを主体とする現像剤を用いる磁気
ブラシ法、カスケード法、液体現像法などが広く実用化
されている。これらの方法はいずれも比較的安定に良画
像の得られる優れた方法であるが、反面キャリヤーの劣
化、トナーとキャリヤーの混合比の変動という２成分現
像剤にまつわる共通の欠点を有する。

かかる欠点を回避するため、トナーのみょシなる１成分
系現像剤を用いる現像方法が各種提案されているが、中
でも、磁性を有するトナー粒子よシ成る現像剤を用いる
方法に優れたものが多い。

米国特許第３，９０９，２５８号明細書には電気的に導
電性を有する磁性トナーを用いて現像する方法が提案さ
れている。これは内部に磁性を有する円筒状の導電性ス
リーブ上に導電性磁性トナーを支持し、これを静電像に
接触せしめ現像するものである。この際、現像部におい
て、記録体表面とスリーブ表面の間にトナー粒子にょシ
導電路が形成され、この導電路を経てスーリーブよシ上
ナー粒子に電荷が導かれ、静電像の画像部との間のクー
ロン力によＪｌナナ−子が画像部に付着して現像される
。この導電性磁性トナーを用いる現像方法は従来の２成
分現像方法にまつわる問題点を回避した優れた方法であ
るが、反面トナーが導電性であるため、現像した画像を
、記録体から普通紙等の最終的な支持部材へ静電的に転
写する事が困難であるという欠点を有している。

静電的に転写する事が可能な高抵抗の磁性トナーを用い
る現像方法として、トナー粒子の防電分極を利用した現
・像方法がある。しかし、かかる方法は本質的に現像速
度がおそい、現像画像の濃度が十分に得られない等の欠
点を有しておシ、実用上困難である。

高抵抗の磁性トナーを用いるその他の現像方法として、
トナー粒子相互の摩擦、トナー粒子とスリーブ等との摩
擦等によシトナー粒子を摩擦帯電し、これを静電像保持
部材に接触して現像する方法が知られている。しかしこ
れらの方法は、トナー粒子と摩擦部材との接触回数が少
なく摩擦帯電が不十分となシ易い、帯電したトナー粒子
はスリーブとの間のクーロン力が強ｔｂスリー！上で凝
集し易い、等の欠点を有しておシ、実用上困難であった
。

ところが、特開昭５５−１８６５６号公報等において、
上述の欠点を除去した新規な現像方法が提案された。こ
れはスリーブ上に磁性トナーをきわめて薄く塗布し、こ
れを摩擦帯電し、次いでこれを静電像にきわめて近接し
て現像するものである。この方法は、磁性トナーをスリ
ーブ上にきわめて薄く塗布する事にょシ１スリーブとト
ナーの接触する機会を増し、十分な摩擦帯電を可能にし
た事、磁力によってトナーを支持し、かつ磁石とトナー
を相対的に移動させる事にょシトナー粒子相互の凝集を
とくとともにスリーブと十分に摩擦せしめている事、ト
ナーを磁力によって支持し又これを静電像に接する事な
く対向させて現像する事によシ地力グリを防止している
事等によって優れた画像が得られるものである。

一方、最近では使用目的が多種多様になシ、必要に応じ
て所望の色の画像が得られる一性分非磁性トナーの現像
方法が提案されている。これは、トナーをトナー担持体
との間で摩擦帯電し、そのクーロン力によシトナー担持
体にきわめて薄く塗布し、次いで、静電潜像保持体にき
わめて近接して現像するものである。

前述した磁性−成分トナーでは、その磁性体として従来
マグネタイトあるい紘フェライト等を使用しておシ、こ
些、らの磁性体の色は黒又は暗褐色なので黒色トナーを
得るためには有効であるが、いわゆる力２−．トナーを
得るために大きな障害となっていたが、−性分非磁性ト
ナーを用いたこの方法は、この欠点を、克服した優れた
ものである。

この現像法に適用するトナーとしては、従来、天然ある
いは合成樹脂中に染料、顔料を分散させた微粉末が使用
されている。例えば、ポリスチレンなどの結着樹脂中に
着色剤を分散させた島のを１〜３０μ程度に微粉砕した
粒子がトナーとして用いられている。磁性トナーとして
はマグネタイトなどの磁性体粒子を含有せしめたものが
用いられている。

この様な乾式磁性トナーに用いられる正電荷制御剤とし
ては、例えば有機染料特に塩基性染料とその塩である。

通常の正電荷制御剤は、ベンジルジメチル−ヘキサデシ
ルアンモニウムクロライド、デシルートリメチルアンモ
ニクムクロ、７（ド、ニグロシン塩基、ニグロシンヒド
ロクロライド、ザ７ラニンｒ及びクリスタルバイオレッ
ト等である。

特にニグロシン塩基及び、ニグロシンヒドロクロライド
がしばしば正電荷制御剤として用いられている。これら
は、通常熱可履性樹脂に添、加され、加熱溶融分散し、
これを微粉砕して、必要に応じて適当に調整され使用さ
れる。

しかしながら、仁れらの電荷制御剤としての染料は、構
造が複雑で性質が一定してなく、安定性に乏しい。また
、熱混練時の分解、機械的衝撃、摩擦、温湿度条件の変
化、などによシ分解又は変質し、荷電制御性が、低下す
る現象を生ずる。従って、これらの染料を荷電制御剤と
して含有したトナーを複写機に用いて現像すると、複写
回数の増大に従い、染料が分解あるいは変質し、耐久中
にトナーの劣化を引き起こす。

又、これらの荷電制御剤としての染料は、熱可塑性樹脂
中に均一に分散する事が極めて困難であるため、粉砕し
て得られたトナー粒子間の摩擦帯電量に差異を生じると
いう致命的欠点を有している。このため、従来、これら
の染料の樹脂中への分散をよシ均一に行なうための種々
の方法が行なわれている。例えば、塩基性ニグロシン染
料は、熱可塑性樹脂との相溶性を向上させるために、高
級脂肪酸と造塩して用いられるが、しばしば未反応分の
脂肪酸あるいは、塩の分散生成物が、トナー表面に露出
して、現像スリーブ等を汚染し、トナーの流動性低下や
カプリ、画像濃度の低下を引き起こす原因となっている
。あるいは、これらの染料の樹脂中への分散向上のため
に、あらかじめ、染料粉末と樹脂粉末とを、機械的粉砂
混合してから、熱溶融混練する方法もとられているが、
本来の分散不良性は回避する事ができず、未だ実用上充
分な荷電の均一さけ得られていないのが現実である。こ
のような正荷電制御剤のトナーバインダー中への分散を
改良する目的で、正荷電性の官能基の入った樹脂を荷電
制御性の染顔料の代シに用いる方法が知られている。こ
れらの方法は荷電制御剤のバインダー樹脂の分散は改良
されるが、しかしこれらの正荷電性樹脂は一般的に親水
性があるために特に開度の高い環境下では、吸湿してト
ナーの抵抗が下ってしまいカプリ、トナー飛散、等の障
害が発生する。またこれらは、複写枚数を多く重ねた際
に特に顕著な現象となって現われ、実質上、複写機には
適さない結果となる。トナー画像の転写効率が著しく低
下し、使用に耐えないものである。又、常温常湿に於い
てさえも、該トナーを長期保存した際には、用いた正荷
電制御性の染料の不安定性のために、トナー凝集を起こ
し、使用不可能になる場合が多い。

本発明の目的は、上述の如き欠点を解決した絶縁性トナ
ーを提供するものである。

更に本発明の目的は、優れた荷電制御性、ならびに安定
した荷電制御性を示す絶縁性トナーを提供するものであ
る。

更に本発明の目的は、吸湿性が少なく、環境依存性が小
さく、低温度、低湿度から高温度、高湿度に至るまで、
画像濃度及び画質の変化の少ない絶縁性トナーを提供す
るものである。

更に本発明の目的は、多数枚複写を行なっても、現像性
能、定着性能が安定しておシ耐久性に優れた絶縁性トナ
ーを提供する゛ものである。

更に本発明の０拍は、磁性微粒子を含有させて、磁性ト
ナーとした場合にも、良好な定着性及び良好な磁性を示
し、且つ静電的に転写のできる絶縁性トナーを提供する
ものである。

本発明の％徴とするところは、潜像を表面に保持する潜
像保持体と、絶縁性非磁性トナーを担持するトナー担持
体とを現像部において一定の間隙を設けて配置し、間隙
よりも薄い厚さに規制してトナー担持体に塗布し、現像
部に搬送し、現像部においてトナーに交誉電界をかけな
がら現像する絶縁性トナーにおいて、 で表わされる上記アミノ化合物またはそれらの第４級ア
ンモニウム塩と他のビニル基を有する１種あるいは２種
以上の単量体との共重合体を含有することを特徴とする
絶縁性トナーにある。

本発明において、バインダーは一般式 で表わされる上記アミノ化合物または、それらの第４級
アンモニウム塩と他のビニル基を有する１種わるいは２
種以上の亨量体との共重合体を含有するが、上記アミノ
化合物の好ましいものとしては、 ジメチルアミノエチルメタクリレート。

ジエチルアミノエチルメタクリレート。

ジメチルアミノエチルアクリレート。

ジエチルアミンエチルアクリレート。

ジエチルアミンエチルアクリレート。

ジエチルアミンエチルアクリレート。

ジメチルアミノプロピルメタクリレート。

ジメチルアミノプロピルメタクリレート。

等が例示でき、これらのアミノ化合物は、ハロゲン化ア
ルキル類または、ハロダン化アリール［９による第４級
アンモニウム塩としても使用することができる。

また本発明におｉて、他のビニル基を有する１種あるい
は２種以上の単量体としては、スチレン、０−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−ｔ＠ｒｔ−１”チルスチレン、ｐ−ｎ−へ
キシルスチレン、ｐ−ｎ−オクチルスチレン、ｐ−ｎ−
７ニルスチレン、ｐ−ｎ−デシルスチレン、ｐ−ｎ−ド
デシルスチレン、等のスチレンおよびその誘導体；エチ
レン、プロピレン、スチレン、イソスチレンなどのエチ
レン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、濃化ビニルなどのハロゲン化ビニル
類；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンジェ酸ビニ
ルなどのビニルエステル類；メタクリル酸メチル、メタ
クリル酸エチル、メタクリル酸グロビル、メタクリル酸
ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、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
−エチルへΦシル、メタクリル酸ステア替ル、メタクリ
ル酸フェニル、などのα−メチレン脂肪族モノカルがン
酸エステル類；アクリル酸メチル、アクリルｆｉｐエチ
ル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソプ、チル、
アクリル酸プロピル、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、アクリル賊２−クロルエチル、アクリ
ル酸フェニルなどのアクリル酸エステル類；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
エーテルなどのビニルエーテル類；ビニルメチルケトン
、ビニルへキシルクトン、メチルイソプロペニルケトン
などのビニルケトンｔｓ　；　、Ｎ−ビニルビロール、
Ｎ−ビニルカルバゾール、Ｎ−ビニルインドール、Ｎ−
ビニルピロリドンなどの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
クリルアミドなどのアクリル酸もしくはメタクリル酸誘
導体などがある。

前述の１ミノ化合物またはそれらのｌｌｒ、４級アンモ
ニウム塩と他のビニル基を有する１１１あるいは２種以
上の単量体との共重合比は、モル比で１７９９〜９９７
１が好適であり、更に好ましくは、５／９５〜９５１５
の範囲で用いる。

また、上述の共重合体は、トナーを構成する全バインダ
ー重量に対して、５重量−以上で用いるのが良い。

また本発明において、バインダーは、９５重量％以下の
範囲で他の樹脂を含有してもよく、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及び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：その他スチレンー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−ブタジェン共重合体、スチレン−ビニルメチルケト
ン共重合体、スチーレンーアクリロニトリル−インｙ”
７共Ｘ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、ポリジチルメタクリ
レート、ポリ酢酸ビニル、ポリエステル、ポリアミド、
エボΦシ樹脂、ポリビニルゾテラール、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、等が単独または混合して使
用出来るシ 本発明に用いられる着色剤としては、カーボンブラック
、ニグロシン染料、ランプ黒、スーダンブラックＳＭ、
　ファースト・エロー０１ベンジジン・二ロー、ピグメ
ント・エロー、インドファースト・オレンジ、イルガジ
ン・レッド％９ニトロアニリン・レッド、トルイジン・
レッド、カーミンＦＢ。

パーマネント・がルドーＦＲＢ　、ピグメント・オレン
ジＲｓ’）ソール・レッｒ２ａ、レーキレッドｃ１０−
／ミンＦＢ、　ローグξンＢレーキ、メチル・バイオレ
ットＢレー午、フタロシアニンブルー、ピグメントブル
ー、ブリリャント・グリーンＢ１７タロシアニングリー
ン、オイルイエローＧＧ。

デがン・ファースト二ロ一〇〇〇　、カヤセットＹ９６
３、カヤセットＹＧ、スミゲラスト・エローＧＧ１デ＆
ンファーストオレンジＲＲ，オイル・スカーレット、ス
ミプラストオレンジＧ１オラゾール・ブラウンＢ１デ？
ンファーストスヵーレッ）ＣＧ、アイゼンスピロン・レ
ッド・ＢＥＨ１オイルピンクＯＰなどが適用できる。

本発明の絶縁性トナーを磁性トナーとして用いる場合に
は、芯物質中に磁性粉を含有せしめることができる。磁
性粉としては、鉄、コバルト、ニッケルあるいはマンガ
ン等の強磁性の元素及びこれらを含むマグネタイト、フ
ェライト等の合金、化合物などである。この磁性粉を着
色剤と兼用させてもよい。この磁性粉の含有量は芯物質
中の全ての樹脂１００重量部に対して好ましくは１５か
ら７０重量部が良い。

本発明の絶縁性トナーに荷電制御、流動性付与、着色等
の目的でカーボンブラック、各種染顔料、疎水性コロイ
ド状シリカ等を添加または混合することができる。

以下、実施例にて、本発明を具体的に説明する。

実施例１ 上記配合処方代、ロールミルを用いて混練し冷却後ジェ
ット粉砕によりて微粉砕した後、分級することによって
５〜２５μのトナーを得た。

２３℃、５０チＲＨの環境下で公知の電子写真法を用い
て静電潜像を形成し、前記のトナー３を使い、第１図の
装置を用いて現像した。振動部材６を振動数的５０　Ｈ
ｚ　、振幅０．２　ｍで振動させ、非磁性スリーブ２を
周速１２０　ａｍｌ−〇〇で回転させて、スリーブ２上
に約５０μ厚の均ヤなトナー塗布層を形成させた。

非磁性スリーブ２と静電潜像担持体１とを約３００μの
間隙を保って対向させて、非磁性スリー１２に周波数１
００−数キロＨｚ、マイナスピーク値−６６０〜−１２
００Ｖ及びプラスビーク値＋４００〜十５ｏｏｖのバイ
アス交流電界を与えて現像を行なったところ、背面カプ
リのない良好な現像像が得られた。また画像濃度は、１
万枚の連続コピー中変化がなかった。

トナーの摩擦帯１ｍ荷量をＵＳＰ４３０２２０１号明細
書に記載の方法で測定した所、スタート時が２１μａ／
ｇｓ　１万枚後が２３μｃ／ｇでありた。第１図中４は
ホッノｆ−＋、６ｍは永久磁石、７は振動発生手段、９
はクリーニングブレード、ｌｏはトナー供給部材を示す
。

同様なテストを、１５℃１０％ＲＨ及び３０℃９０％Ｒ
ＨＯｉＲ境下で行なったところ、いずれの場合も良好で
あった。

の配合で実施例１と同様に５〜２５μ９トナーを調製し
、実施例１と同様に環境下で１万枚の連続複写を行なっ
たところ、２３℃５０％ＲＨ、１５℃１０４　ＲＨでは
良好であったが３０℃９０％ＲＨではコピ一枚数と共に
地肌部にカブリが発生した。トナーの摩擦帯電電荷量は
スタートが１８μａ／ｇ　％１万枚前後が３６μ’／ｇ
であった。

実施例２ 上記配合でａ−ルミルを用いで、混練し、冷却後ジェッ
ト粉砕によって微粉砕した後分級することによづて５〜
２５μのトナーを得た。

該トナーを第２図の現像装置１０３と組合せて現像した
。現像ローラ１１１と静電潜像保持体１０１との間隙を
３００μに保ち、約８０μのトナ一層を現像ローラー上
に形成させた。交流波形として、周波ａ２００Ｈｚ、電
圧の、ピーク値±４５０Ｖに直流成分２５０ｖを加えて
、電圧のピ・−り値十７００Ｖ及び−２００Ｖを与えた
ところ、画像カプリのない階調性の良好な画像が得られ
た。また１万枚の連続複写を行なった所、画像濃度の変
動は非常に少なかった。同様なテストを３０℃９０４　
ＲＨの雰囲気下で行った場合も１５℃１０チＲＨの雰囲
気下で行った場合も、同様に、殆んど変わらぬ良好な画
像が得られ、地肌汚れも１万枚まで発生しなかった。第
２図中１０７は一成分非磁性トナー、１′０８は磁気口
」ラー、１０９は非磁性スリーブ、１１０は磁石、１１
２は磁気ブラシ、１１３はトナーを示す。

比較例２ 上記配合割合で実施例２と同様な方法でトナー化し、各
環境下で実施例２と同様にして、連続複写を１万枚行な
ったところ、１５℃１０　％　Ｒ１（。

２３℃５０％ＲＨでは、良好であったが、３０℃９０４
　ＲＨでは、初期から、濃度が低下しておシ、さらに耐
久枚数と共に地肌濃度が上昇した＠実施例３ ５〜２５μのトナーとした。このトナーをＰＣ−２０（
キャノン製）に入れて２３℃５０％Ｒ）ＩＯ環境下で現
像したところ画像濃度の高い良質な画像が得られ２００
０枚複写しても劣化しなかった。

別に３０℃９０％ＲＨ、１５℃ｌＯチＲＨの各環境下で
２０００枚の連続複写を行なった所間様に殆んど変わら
ない良好な画像が得られた。

比較例３ 上記の配合で実施例３と同様にして５〜２５μのトナー
を調製し、各環境下で連続複写を行なった所、１５℃１
０チＲＨでは、複写枚数と共に、現現スリー！上のトナ
ーコート層にムラが生じてしまい、トナー転写画像の濃
度が不均一でまた部分的なカプリが発生した。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明に係る現像方法を実施する装置
例の横断側面図である。 １・・・潜像担持体　２・・・非磁性スリーブ３・・・
トナ〜　４・・・ボッノ母 ６・・・振動部材　７・・・振動発生手段６ａ・・“永
久磁石　９・・・クリーニングブレード１０・・・トナ
ー供給部材　１０１・・・静電潜像保都１０３・・・現
像装置 １０７・・・二成分非磁性トナー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 潜像を表面に保持する潜像保持体と　絶縁性非磁性トナ
   ーを担持するトナー担持体とを現像部において一定の間
   隙を設けて配置し、間隙よシも薄い厚さに規制してトナ
   ー担持体に塗布し、現像部に搬送し、現像部においてト
   ナー交番電界をかけながら現像する絶縁性トナーにおい
   て、バインダーが一般式 〔式中Ｒ１は、水素原子あるいＬ低級アルキル基、Ｒ２
   はＣ０からＣ１２のフルキレン基、Ｒ，ＩＲ４は水素原
   子あるいは、低級アルキル基あるいは、フェニル基を示
   す。〕で表わされる上記アミノ化合物またはそれらの第
   ４級アンモニウム塩と他のビニル基を有する１種わるい
   １１２８以上の単量体との共重合体を含有することを特
   徴とする絶縁性トナー。