JPS625256A - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は、電子写真装置または静電記録装置において、
感光体もしくは誘電体上に形成された静電潜像を可視像
化する現像方法に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 電子写真装置または静電記録装置において、感光体もし
くは誘電体等から静電像保持体上に形成された静電潜像
を可視像化するために、従来からトナーとキャリアから
なる二成分現像方法が画質の良い現像方法として広く用
いられている。

しかしながら、この二成分現像方法は上記のような利点
を有する反面、以下に示すような欠点があった。

■　トナーは、トナーとキャリア間の相互摩擦により摩
擦電荷を受けとるが、長期にわたり使用していると、キ
ャリア表面がトナーの組成物によって汚染されて充分な
電荷を獲得できなくなる。

■　トナーとキャリアを所定範囲の混合比に調整する必
要があるが、長期にわたり使 用していると、その混合比が変動して所定範囲から外れ
てしまい良好な現像が得られなくなる。

■　一般にキャリアとしては表面を酸化した鉄粉若しく
はガラスピーズが多用されているが、これらのキャリア
によって感光体の表面が機械的に損傷を受は寿命が短か
くなってしまう。

このようなことからトナーのみから成る一成分のトナー
を用いた各種の現像方法が提案されている。とりわけ、
磁性粉を含有させた磁性トナーと呼ばれるトナーを用い
た現像方法が多数提案されているが、それらのうち、米
国特許第３９０９２５８号、同第４１２１９３１号等に
基づくものが実用化されている。しかしながら、これら
の方法にも次のような欠点がある。すなわち ■　比較的比抵抗の小さい磁性トナーを用いるので、静
電潜像上の現像像を普通紙等の支持部材へ静電的に転写
することが困勉であり、特に、多湿の雰囲気下では充分
な転写が得られない。

■　トナーが多量の磁性粉を含有するので、暗色以外の
カラートナーが得られない。

このため、最近、従来二成分現像方法に用いられていた
磁性粉を含有せず比抵抗の大きい一成分トナーを用いた
現像方法が提案されている。このような現像方法として
は、例えば米国特許第２８９５８４７号、同第３１５２
０１２号、特公昭４１−９４７５号、同４５−２８７７
号、同５４−３６２４号等に記載されているタッチダウ
ン法、インプレッション法、ジャンピング法に基づくも
のがあげられる。

しかしながら、このような−成分現像法に二成分現像方
法で用いられるトナーを用いた場合、以下に述べるよう
に、種々の問題が生じる。

第１にこのような方法を用いた場合には、摩擦帯電の発
生量が不十分になるという問題がある。

一般に一成分現像においては、トナーはトナー担持体と
効率よく、しかも極めて短時間に帯電し、感光体ドラム
もしくは誘電体に形成された静電潜像を非接触で可視像
化するに十分な帯電量（例えばセレンの感光体ドラムを
用いた場合にはマイナス０．５〜１５μＣ／ｇ程度）を
得る必要がある。

しかし、従来の二成分現像法に用いられたトナーとトナ
ー担持体との摩擦帯電では可視像化するに充分な帯電量
が得られないという問題がある。

すなわち、従来の二成分現像法においては、可視像化す
るに必要な帯電量を得るために充分な時間をかけてトナ
ーとキャリアとの摩擦帯電を行なっているが、トナーと
トナー担持体との摩擦帯電では摩擦帯電時間が短かく、
可視像化するに必要な帯電量が得られないのである。

第２にトナー担持体表面に極めて薄く平均にトナーを塗
布する必要があるが、二成分系現像法に用いられている
トナーでは、このような薄い層の形成が困難であるとい
う問題がある。この薄い層の形成過程の一例を図面の概
略図により説明する。

図でトナー担持体１に対して弾性ブレード２が１ｏｏａ
　／ｃｍ〜２５００ｇ／Ｃｍの圧力で圧接され、トナー
容器３中のトナー４はトナー担持体１の回転により搬送
されつつ、弾性ブレード２によりトナー担持体１の表面
に極めて薄く平均に塗布される。

したがって、トナー担持体１には、流動性、耐凝集性が
良いことが要求される。しかるに、トナー容器３中のト
ナー４はトナー担持体１の回転により搬送される過程で
、往々にして凝集性を帯び塊状になって、トナー担持体
１の表面にトナーが塗布されないという問題があった。

また、トナー担持体１により搬送されてきたトナー４は
、弾性ブレード２とトナー担持体１間の面圧によりこれ
らの接触部において急激に高い圧力を受けることになり
、このため摩擦熱が発生してトナー４を軟化させトナー
担持体１の表面に固着して、薄く平均にトナーが塗布さ
れなくなるという問題があった。

ざらに、軟化点が高くなると定着温度が高くなり、通常
の事務複写機に用いるには支障をきたす問題もある。

第３に、一般に顔料は負帯電を示し、特にカーボンブラ
ックにおいては殆んどが負帯電され、このため正帯電ト
ナーに用いた場合には、トナー粒子間、トナーとトナー
担持体間、トナーと弾性ブレード間等において、トナー
粒子表面に発生する電荷により、逆極性を生じ、現像カ
ブ１八トナー飛散等の障害が発生しやすいという問題が
あった。

これらの障害は複写枚数を多く重ねた際に顕著な現象と
なって現われ、したがって従来の一成分トナーを用いた
現像方法では実質上複写機として不適当なものがあった
。

［発明の目的］ 本発明は、これらのの問題を解消すべくなされたもので
、上述した種々の問題を解決し、均一にトナー担持体上
に薄層を形成し、摩擦帯電量が安定で、摩擦帯電量分布
がシャープかつ均一で、現像カブリを発生させず、静電
潜像を忠実にしかも潜像のエツジ周辺へのトナー飛び散
りを起すことなく静電潜像を高品質に可視像化し得る正
帯電、非磁性−成分トナーを用いた現像方法を提供する
ことを目的とする。

［発明の概要］ 本発明は、静電潜像を表面に保持する静電像保持体と、
非磁性−成分トナーを表面に担持するトナー担持体とを
一定の間隔を設けて配置し、前記非磁性−成分トナーを
、前記トナー担持体上に塗布し、このトナーを前記静電
像保持体に移行させて前記静電像保持体表面の静電潜像
を可視化させる現像方法において、前記非磁性−成分ト
ナーが、アミノ基を有する単量体を構成要素としガラス
転位点が５０℃以上、軟化点が１１０〜１６０℃の共重
合体に、アミノ基を有するシランカップリング剤で表面
処理した顔料と、帯電調節剤とを含有する正帯電非磁性
−成分トナーを用いることにより、均一にトナー担持体
上に薄層を形成し、摩擦帯電量が安定で、摩擦帯電量分
布がシャープかつ均一で、現像カブリを発生させず、静
電潜像を忠実にしかも潜像のエツジ周辺へのトナー飛び
散りを起すことなく静電潜像を高品質に可視像化し得る
ことを可能としたものである。

本発明の正帯電非磁性−成分トナーに使用される共重合
体は、ガラス転移点が５０℃以上、軟化点が１１０℃〜
１６０℃の共重合体であって、特にスチレン−アクリル
共重合体あるいはスヂレンーメタクリル共重合体とアミ
ノ基を有する単量体との共重合体が適している。

上記共重合体の合成に用いられるアクリル成分あるいは
メタクリル成分としては、アクリル酸およびメチルアク
リレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート
、イソプロピルアクリレート、ブチルアクリレート°、
イソブチルアクリレート、ペンチルアクリレート、ヘキ
シルアクリレート、ヘプチルアクリレート、オクチルア
クリレート等のアクリル酸エステル、ならびにメタクリ
ル酸およびメチルメタクリレート、エチルメタクリレー
ト、プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレ
ート、ブチルメタクリレート、インブチルメタクリレー
ト、ペンチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート
、ヘプチルメタクリレート、オクチルメタクリレート等
のメタクリル酸エステル等従来知られているアクリル酸
およびその誘導体、メタクリル酸およびその誘導体をす
べて用いることができる。

上記共重合体の合成に用いられるアミノ基を有する単量
体としては、次の一般式で表わされるメタクリル酸誘導
体が適している。

（但しＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、炭素数１〜８のアル
キル基） 上記一般式で表わされるアミノ基を有する単量体として
は、例えば、２−ジメチルアミノ−２−メチルプロピル
メタクリレート、２−ジメチルアミノ−２−エチルブチ
ルメタクリレート、２−ジメチルアミノ−２−プロピル
へキシルメタクリレート、２−ジメチルアミノ−２−メ
チルプロピルメタクリレート、２−ジエチルアミノ−２
−エチルブチルメタクリレート、２−ジエチルアミノ−
２−プロピルへキシルメタクリレート等が例示される。

なお、スチレン−アクリル共重合体あるいは、スヂレン
ーメタクリル共重合体にアミノ基を有する単量体を共重
合させる重合開始剤としては、アゾビス（イソブチロニ
トリル）、アゾビス２−（２−ナフチル）プロピロニト
リルなどで代表されるニトリル系開始剤を用いることが
できる。

本発明に用いられるアミノ基を有するシランカップリン
グ剤としては、次の一般式で表わされるシラン化合物が
適している。

または （式中１１１は、−Ｈ、−ＣＨ５、−Ｃ２Ｈ５、Ｒ３’
は、−ＣＨ５、−０ＣＨ５、−０Ｃ２Ｈｓ、ｎは、１〜
４の整数を表わす） 上記一般式で表わされるシラン化合物としては、例えば
、 Ｈ２Ｎ　　（ＣＨ２）　３ｓｉ　（ＯＣＨ３）　３．８
２Ｎ　　（ＣＨ２）３３ｉ　（ＯＣ２ＨＳ　）３、Ｈ２
Ｎ　　（ＣＨ２）　３ｓｉ　（ＣＨ３）ＯＣＨ３）２、
Ｈ２Ｎ　　（ＣＨｚ）３ｓｉ（Ｃｔｈ）ｚ　　（ＯＣ２
Ｈ５）、Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）　２ＮＨ（ＣＨ２）　３３ｉ
　（ＯＣＨ３＞　３．８２　Ｎ（ＣＨ２）　２　ＮＨ（
ＣＨ２）　３ｃｌｈｓｉ（ＯＣｔｈ　）　２、Ｈ２Ｎ（
ＣＨｚ　）　２　ＮＨ（ＣＭ　２　）　３５ｉ（ＣＨ３
））（ＯＣＨ３）　２、 Ｈ２ＮＣ０（ＮＨ（ＣＨ２）　３３ｉ　（ＯＣ２Ｈｓ　
）　３、（８５Ｃ２）２Ｎ　　（ＣＨ２）３ｓｉ（ＯＣ
Ｒｓ）３、−ＣＨ２５ｉ（ＯＣＨｚ　）　３、 （ＨＯＣ８２ＣＨ２＞　２　Ｎ　　（ＣＨ２）　３ｓｉ
（ＯＣｌｈ　）　３などが例示される。

これらのシランカップリング剤は１種または２種以上の
混合系で用いられる。

また本発明に用いられる顔料としては、例えばカーボン
ブラック、ファーストイエローＧ１ベンジジンイエロー
、ピグメントイエロー、インドファースト、オレンジ、
イルガジンレッド、カーミンＦＢ、パーマネントボルド
ーＦＲＲ，ピグメント・オレンジＲ１リソールレッド２
Ｇ、レーキ・レッドＣ１０−ダミンＦＢ１日−ダミンＢ
レーキ、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、ブ
リリアント・グリーンＢ１フタロシアニングリーン、キ
ナクリドンなどの公知の顔料が使用できる。

なお、本発明の正帯電非磁性−成分トナーには、必要に
応じて、トナーの流動性、耐凝集性を向上させるため、
コロイド状シリカのにようなトナーと同極性の疎水化さ
れたコロイド状微粒子を、トナーの帯電量に影響を与え
ない程度の量、たとえば０．０５〜２重量部程度添加す
ることもできる。

次に本発明を適用した現像工程を、図面を参照して説明
覆る。

図示するように、静電像保持体５は矢印方向に回転され
ている。トナー担持体１は現像部において、静電像保持
体５の表面と同方向に進むように回転して、トナー容器
３から送られる一成分非磁性Ｉ・ナー４を、トナー担持
体１上に圧接されている弾性ブレード２によりトナー担
持体上に薄く均一に塗布し、かつトナー担持体および弾
性ブレードとトナーとの摩擦によってトナー粒子に静電
像電荷と逆極性の荷電を与える。

なお、このとき、現像部において、トナー担持体１と静
電像保持体５の面との間で、直流バイアスあるいは交流
バイアスまたは直流と交流とを重量したバイアスを印加
するようにしてもよい。

［発明の効果］ このように構成された本発明の現像方法によれば、トナ
ーと弾性ブレードとの間、またはトナーとトナー担持体
との間の摩擦帯電量が安定し、かつ使用する現像システ
ムに適した帯電量にコントロールすることができ、従っ
て従来充分には解決できなかった現像カブリや、潜像の
エツジ周辺へのドブ−飛び散りがなくなり、高い画像濃
度が得られる。

さらに、トナーを長期にわたり連続使用した際も初期の
特性を維持し、高品質な画像を長期間使用することがで
き、しかも高温高湿度あるいは低温低湿度の環境条件下
での使用においてトナーの摩擦帯電量が汝定で常温常湿
度に対してほとんど変化せず、現像カブリや画像濃度の
低下がなく、潜像に忠実な現像を行なうことができ、か
つ転写効率も優れている。

［発明の実施例コ 次に、本発明の実施例について説明する。なお、以下の
実施例中の部数は重量部である。

実施例１ ［アミノ基を有する共重合体の合成］ スチレン　　　　　　　　　　　８５部ｎ−ブチルメタ
クリレート　　　１０部（ジエチルアミノ）エチルメタ
クリレート５部 アゾビスイソブチロニトリル　　８部 上記混合物を６５℃で６時間攪拌し、スチレンｎ−ブチ
ルメタクリレート（ジエチルアミノ）エチルメタクリレ
ート共重合体を得た。

［顔料の調整］ カーボンブラック（比表面積１３ｈｒ＋２／ｇ＞１０部 Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルートリ
メトキシシラン　　　　　　　４部（被覆面積３５３ｍ
２１０　） 水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　８０部上記
混合物を常温で５時間攪拌後、濾過、水洗を数度くり返
した後、１００℃で８時間乾燥し真空乾燥して、粉砕機
で微粒子状に粉砕した。上記のアミン基を有するシラン
カップリング剤で処理したカーボンブラックをブローオ
フ法（東芝ケミカル（株）製）でトリポ電荷を測定した
ところ、プラス３２．５μＣ／Ｑであった。一方未処理
のカーボンブラックを同様にして測定したトリポ電荷は
、マイナス２５．０μＣ／ｇであった。

次に、上記のスチレン−ｎ・ブ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共重合体９２部
と上記のカーボンブラック５部とニグロシン系正帯電制
御剤（Ｎ−０９：オリエント化学社製）３部とを、ボー
ルミルで約２時間予備混合した後、加圧式ニーダ−で約
１的間混練した。

次に、この混練物を冷却後、ハンマーミルで粗粉砕し、
ジェットミルで微粉砕し、粉砕物を風力分級法により分
級して、５〜２５μｍのトナーを得た。

しかる後、このトナー１００重量部と正帯電コロイド状
微粒子（ＲＡ−２００：日本アエロジル社製）０．５重
量部とをボールミルで混合して、このコロイド状微粒子
の表面に付着させて、５０％重量平均粒径１２．４μＩ
の一成分非磁性トナーを得た。

この、プローオフ法によるトリポ電荷はプラス３２．３
μＣ１０であった。次に負性潜像のＯＰＣ感光体を市販
の複写機（商品名レオドライ　３３０１（株）東芝製）
に用い、上記の一成分非磁性トナーを図示した装置に供
給して現像を行ない、現像カブリのない鮮明な画像を得
た。

また、高温、高湿度（３０℃、８５％ＲＨ＞環境下にお
いても現像カブリがなく、また画像濃度の低下もなく、
転写効率のよい鮮明な画像が得られた。

また低温、低湿度（５℃、１０％ＲＨ）環境下において
も高を度の鮮明な画像が得られた。　。

ざらに、ヒートロール定着器で定着したところ１７０℃
から定着が開始し、２２０℃でもオフセットが生じなか
った。

比較例１ 実施例１のスチレン−ｎブチルメタクリレート−（ジエ
チルアミノ）エチルメタ共重合体の代わりに、スチレン
−〇ブチルメタクリレート共重合体を用いることを除い
て、実施例１と同様に行なったところ可視像は得られな
かった。またブローオフ法によりトリポ電荷を測定した
ところマイナス１８．５μＣ１０であった。

比較例２ 実施例１のアミノ基を有するシランカップリング剤で処
理したカーボンブラックの代わりに未処理のカーボンブ
ラックを用いることを除いては実施例１と同様に行なっ
たところ現像カブリが多く、また、エツジ周辺への飛び
散りも多かった。

実施例２ 実施例１のスチレン−〇ブチルメタクリレートー（ジエ
チルアミノ）メタクリレート共重合体の代わりに、スチ
レン−旧−プチルメタクリレート−（ジメチルアミノ）
メタクリレート共重合体を用いた点を除いて、実施例１
と同様に行なったところ、現像カブリがなく、潜像のエ
ツジ周辺へのトナー飛び散りのない鮮明な画像が得られ
た。

なお、このトナーの５０％重量平均粒径は１２．８μｍ
、トリポ電荷は、プラス２９．８μＣ１０であった。

実施例３ 実施例１のアミノ基を有するシランカップリング剤とし
て、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルー
トリメトキシシランの代わりに、γ−アミノプロピルト
リエトキシシランを用いる点を除いては、実施例１と同
様に現像を行なったところ、現像カブリのない良好な可
視像が得られた。

なお、このトナーの５０％重量平均粒径は、１１．５μ
ｍ、トリポ電荷はプラス３１．５μＣ／ＣＩであった。

【図面の簡単な説明】

図面は、−成分系現像法の現像装置の要部を概略的に示
した図面図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）静電潜像を表面に保持する静電像保持体と、非磁
   性−成分トナーを表面に担持するトナー担持体とを一定
   の間隔を設けて配置し、前記非磁性−成分トナーを前記
   トナー担持体上に塗布し、このトナーを前記静電像保持
   体に移行させて前記静電像保持体表面の静電潜像を可視
   化させる現像方法において、前記非磁性−成分トナーが
   アミノ基を有する単量体を構成要素とし、ガラス転位点
   が５０℃以上、軟化点が１１０〜１６０℃の共重合体に
   、アミノ基を有するシランカップリング剤で表面処理し
   た顔料と、帯電調節剤とを含有する正帯電非磁性−成分
   トナーであることを特徴とする現像方法。
2. （２）前記共重合体の構成要素のアミノ基を有する単量
   体が、アミノアクリル系単量体またはアミノメタクリノ
   ル系単量体であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の現像方法。
3. （３）前記アミノ基を有するシランカップリング剤が、
   一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ または ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中Ｒ＿１′は、−Ｈ、−ＣＨ＿３、−Ｃ＿２Ｈ＿５
   、−ＣＨ＿２ＣＨ＿２ＯＨ、▲数式、化学式、表等があ
   ります▼ Ｒ＿２′は、−（ＣＨ＿２）＿ｎ−、▲数式、化学式、
   表等があります▼、−ＣＯ−、▲数式、化学式、表等が
   あります▼ Ｒ＿３′は、−ＣＨ＿３、−ＯＣＨ＿３、−ＯＣ＿２Ｈ
   ＿５、ｎは、１〜４の整数をそれぞれ表わす） で表わされる特許請求の範囲第１項記載の現像方法。
4. （４）前記共重合体が、スチレン−アクリル共重合体あ
   るいはスチレン−メタクリル共重合体である特許請求の
   範囲第１項記載の現像方法。
5. （５）前記正帯電非磁性−成分トナーが、コロイド状シ
   リカを０．０５〜２重量部含有する特許請求の範囲第１
   項記載の現像方法。