| 【発明の名称】 |
現像方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】功刀 正尚
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| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】 |
【特許請求の範囲】
【請求項1】 潜像担持体に対して押圧されたトナー担持体を用いてトナー母粒子と外添剤とからなるマイナストナーを前記潜像担持体に移送し、前記潜像担持体上の静電潜像を可視像化する形式の現像方法において、前記トナー担持体、トナー母粒子及び外添剤の帯電列の関係がプラス側から順にトナー担持体、外添剤、トナー母粒子からなる事を特徴とする現像方法。 【請求項2】 外添剤がシリコーンオイル処理された微粉体である事を特徴とする請求項1記載の現像方法。 【請求項3】 トナー坦持体がウレタンからなる事を特徴とする請求項1記載の現像方法。 【請求項4】 トナー担持体がニトリル・ブタジエンゴムよりなる事を特徴とする請求項1記載の現像方法。 【請求項5】 トナー坦持体が金属である事を特徴とする請求項1記載の現像方法。 【請求項6】 トナー担持体にトナー供給部材が備えられ、該トナー供給部材の帯電列が前記外添剤の帯電列よりもプラス側である事を特徴とする請求項1記載の現像方法。 【請求項7】 トナー担持体にトナー層厚規制部材が備えられ、該トナー層厚規制部材の帯電列が前記外添剤の帯電列よりもプラス側である事を特徴とする請求項1記載の現像方法。
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【発明の詳細な説明】【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、トナー、トナー担持体、トナー供給部材、トナー層厚規制部材よりなる現像方式に関する。更に詳しくは、トナー担持体、トナー母粒子、外添剤の帯電列の関係に関する。 【0002】 【従来の技術】従来、電子写真法としては、米国特許第2297691に示されているカールソンプロセスを基本として、これまでに多数の方法が提案されている。一般には光導電性物質を用いた感光体上に静電気的潜像を形成し、次に該潜像に‘トナー’と呼ばれる微粉末を選択的に付着させ、現像を行い、該潜像を顕像化する。この顕像化したトナーを必要に応じて紙などの転写材に転写した後、熱及び圧力、または溶剤蒸気などにより定着し画像形成物を得るものである。 【0003】感光体上の静電気的潜像をトナーにより、可視像化する現像方法としては乾式現像方式、液体現像方式に大別でき、さらに乾式現像方式としてはキャリアを使用する二成分現像方式として磁気ブラシ現像法、カスケード現像法などが知られている。また、一成分現像方式としては、ジャンピング現像法、FEED現像法、磁気ブラシ現像法などが知られている。また、上記静電潜像を可視像化するトナーとしては、マイナストナーまたはプラストナーが使用され、現像方式としては正転現像、反転現像方式が用いられている。 【0004】特に、トナー担持体上にトナーを規制部材により薄層形成し、潜像担持体にトナーを搬送し、潜像を可視像化する現像方法としては、特公昭52−36414号、特開昭57−114163号、特開昭54−43027号、特開昭55−18656号等に種々の方法が開示されている。 【0005】これら上記現像方法は2成分現像方式のようなキャリア粒子を使用しない為、トナー担持体、層厚規制部材、供給部材によりトナーに効率的に電荷を付与しなければならない。この問題を解決するために、これまでに種々の提案がなされている。例えば、特公昭51−36070号では摩擦帯電列に関してトナーから隔たったドクターブレードを用いる。特公平4−6953では非磁性スリーブの材質をトナーの摩擦帯電列よりも遠くに離れているものを用いる。特開昭60−45272では現像剤との摩擦帯電列を考慮した帯電部材を担持体表面と層形成部材に塗布する。特開昭61−239272では流動化補助剤として、層厚規制部材の帯電系列上、摩擦帯電が行わない程度に近接したものを用いる等の提案がなされている。 【0006】また、トナーの外添剤に関しては、トナーに流動性を与え、高画質の画像を形成するために、シリカを用いる事が広く行われている。しかし、この外添剤に関しても、種々の改良提案が出されている。例えば、特公昭54−16219号、特開昭55−159450号、特開昭61−277964号等に、ジメチルジクロルシラン、ヘキサメチルジシラン、シリコーンオイルでシリカを疎水化処理したマイナス帯電性トナーが開示されている。また、特開昭55−79454にフッ化カーボン基を有する有機酸で表面処理し、摩擦帯電列を変化させてフィルミングを防止した現像剤が開示されている。また、特公昭63−62740号、特開平4−145448号に外添剤の付着状態を規定したトナーが開示されている。しかし、従来はトナー担持体とトナーの帯電列の関係、外添剤の表面処理等だけであり、上記方法だけでは非画像部へのトナー付着、つまり地カブリを減少させる事が困難であるという問題点がある。更に経時変化、及び環境変化にも弱く、安定して地カブリのない高画質な画像を提供する事が困難であるという問題点を有している。しかし、この様な問題点については、原因が未だ解明されてはいない。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問題点を解決する為に、鋭意研究を行った結果、カブリと帯電列の間に大きな相関がある事を見い出したものである。 【0008】そして、その目的とするところは、非画像部へのトナー付着、つまり地カブリを生じない現像方法を提供する事である。また、別の目的は長期連続使用においても地カブリ等の画像劣化が生じない、耐久性に優れた現像方法を提供する事である。更に、別の目的は、高温高湿、低温低湿環境下においても安定した高画質の画像を長期に渡って提供する事を目的にする。 【0009】 【課題を解決するための手段】本発明の現像方法は、潜像担持体に対して押圧されたトナー担持体を用いてトナー母粒子と外添剤とからなるマイナストナーを潜像担持体に移送し、前記潜像担持体上の静電潜像を可視像化する形式の現像方法において、前記トナー担持体、トナー母粒子及び外添剤の帯電列の関係がプラス側から順にトナー担持体、外添剤、トナー母粒子からなる事を特徴とする。 【0010】 【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明する。 【0011】図面に基づき本発明を説明する。本発明のマイナストナーとは、潜像担持体上の静電潜像が顕像化される領域(以下、画像部)において、潜像担持体画像部とトナー担持体の間の電界の方向が、潜像担持体からトナー担持体に向くときに、トナー担持体上のトナーが潜像担持体上の画像部に移動し、静電潜像を顕像化するトナーである。以下、マイナストナーを用いる場合について説明する。図1(a)は本発明の第1の帯電列の関係を示したものである。図1(b)及び(c)はトナー担持体1、外添剤2、トナー母粒子3の現像装置内での帯電極性の関係を模式的に示したものである。この図1(b)に示すように、外添剤2がトナー母粒子3から離れてトナー担持体1表面に付着した場合、図1(a)の関係より、トナー母粒子3はトナー担持体1表面の外添剤2と接触してマイナスに帯電され、電界Nにより、潜像担持体11上の画像部に移動し、潜像を顕像化するのに用いられる。逆にトナー担持体1表面の外添剤2はプラスに帯電する。よってトナー母粒子3は地カブリの原因となるプラスには帯電されず、潜像担持体11上の潜像を顕像化する正規のトナーとして用いられる。また、図1(c)に示すように、トナー担持体1に外添剤2が付着しない場合、図1(a)の関係より、トナー担持体1と接触する外添剤2及びトナー母粒子3はマイナスに帯電され、図1(b)と同様に潜像担持体11上の潜像を顕像化するのに用いられる。以上のようにトナー担持体1、トナー母粒子3、外添剤2の帯電列の関係を図1(a)の順になるように部材を構成する事によって、外添剤2のトナー担持体1表面への付着の如何に係わらず、プラスに帯電するトナー母粒子3は発生しない。よって、非画像部への不要トナーの付着、つまり地カブリを無くす事ができる。 【0012】次に、本発明の第2の帯電列の関係を説明する。図2(a)は第2の帯電列の関係を示したものである。また、図2(b)はトナー担持体1、外添剤2、トナー母粒子3の現像装置内での帯電極性の関係を模式的に示したものである。図2(c)は図2(b)を説明するための比較例を模式的に示したものである。この場合、図2(b)に示すように、トナー担持体1に外添剤2が付着しない場合、図2(a)の関係より、トナー担持体1と接触する外添剤2及びトナー担持体3はマイナスに帯電され、電界Nにより、潜像担持体11上の画像部に移動し、潜像を顕像化するのに用いられる。よってプラスに帯電するトナー母粒子3は発生せず、地カブリを無くす事ができる。しかし、図2(c)に示すように、外添剤2がトナー担持体1表面に付着すると、この外添剤2と接触したトナー母粒子3がプラスに帯電され、非画像部での電界Pにより、潜像担持体11上の非画像部に移動し、地カブリが生じてしまう。従って、本発明の第2の帯電列の関係では、外添剤2がトナー担持体1と付着しない事が好ましい。 【0013】次に、本発明の第3の帯電列の関係について説明する。第3の帯電列の関係は、上記、第1及び第2の帯電列の関係と比較して、トナー母粒子3の帯電列がトナー担持体1の帯電列よりもプラス側にある事が異なる。この関係では上記第1及び第2の帯電列の関係から、プラスに帯電するトナー母粒子3が発生し、好ましくない事が予想されるが、検討を重ねた結果、第3の帯電列の関係であっても良好な特性が得られる事が判明した。 図3(a)は本発明の第3の帯電列の関係を示している。また、図3(b)はトナー担持体1、外添剤2、トナー母粒子3の現像装置内での帯電極性の関係を模式的に示したものである。図3(c)は本発明の比較例を模式的に示したものである。図3(b)に示すように、トナー担持体1に外添剤2が付着しない場合、図3(a)の関係より、トナー担持体1と接触する外添剤2はマイナスに帯電され、電界Nにより、潜像担持体11上の画像部に移動し、潜像を顕像化するのに用いられる。よってプラスに帯電するトナー母粒子3は発生せず、地カブリを無くす事ができる。この様に、トナー母粒子3の帯電列がトナー担持体1の帯電列よりもプラス側にある場合、外添剤2の帯電列はトナー担持体1の帯電列よりもマイナス側にある事が必要である。しかし、図3(c)に示すように、外添剤2によるトナー母粒子3表面の被覆率が小さい場合には、トナー母粒子3はトナー担持体1と接触しやすくなりプラストナーとなって、非画像部での電界Pにより、潜像担持体上の非画像部に移動し、地カブリが生じてしまう。以上より、本発明の第3の帯電列の関係、つまり、トナー担持体1の帯電列よりも、プラス側にあるトナー母粒子3を用いても、前記トナー担持体1よりもマイナス側にある外添剤3をトナー母粒子3表面に含有させる事により、トナー母粒子がプラスに帯電する事ができ、地カブリを低下させる事ができる。また、トナー担持体1表面の外添剤2の被覆率を高める事により、更に、トナー母粒子3がプラスに帯電する事を抑え、地カブリを無くす事ができるので好ましい。 【0014】次に、本発明の静電潜像を可視像化するトナーがプラストナーの場合について説明する。本発明のプラストナーとは、潜像担持体上の静電潜像が顕像化される領域(以下、画像部)において、潜像担持体画像部とトナー担持体の間の電界の方向が、トナー担持体から潜像担持体に向くときに、トナー担持体上のトナーが潜像担持体上の画像部に移動し、静電潜像を顕像化するトナーである。本発明の第4の帯電列の関係について説明する。図4は図1に示す第1の帯電列の関係がプラストナーの場合である。図4(a)は本発明の第4の帯電列の関係を示したものである。図4(b)及び(c)はトナー担持体1、外添剤2、トナー母粒子3の現像装置内での帯電極性の関係を模式的に示したものである。この図4(b)に示すようにトナー担持体1表面に外添剤2が付着した場合、図4(a)の関係より、トナー母粒子3はトナー担持体1表面の外添剤2と接触してプラスに帯電され、電界Nにより、潜像担持体11上の画像部に移動し、潜像を顕像化するのに用いられる。逆にトナー担持体11表面の外添剤2はプラスに帯電する。よってトナー母粒子3は地カブリの原因となるマイナスには帯電されず、潜像担持体11上の潜像を顕像化するのに用いられる。また、図4(c)に示すように、トナー担持体1に外添剤2が付着しない場合、図4(a)の関係より、トナー担持体1と接触する外添剤2及びトナー母粒子3はプラスに帯電され、図4(b)と同様に潜像担持体11上の潜像を顕像化するのに用いられる。以上のようにトナー担持体1、トナー母粒子3、外添剤2の帯電列の関係を図4(a)の順になるように部材を構成する事によって、外添剤2のトナー担持体1表面への付着の如何に係わらず、マイナスに帯電するトナー母粒子3は発生しない。よって、非画像部への不要トナーの付着、つまり地カブリを無くす事ができる。 【0015】次に、本発明の第5の帯電列の関係を説明する。図5は図2に示す第2の帯電列の関係がプラストナーの場合である。図5(a)は第5の帯電列の関係を示したものである。また、図5(b)はトナー担持体1、外添剤2、トナー母粒子3の現像装置内での帯電極性の関係を模式的に示したものである。図5(c)は図5(b)を説明するための比較例を模式的に示したものである。この場合、図5(b)に示すように、トナー担持体1に外添剤2が付着しない場合、図5(a)の関係より、トナー担持体1と接触する外添剤2及びトナー担持体3はプラスに帯電され、電界Nにより、潜像担持体11上の画像部に移動し、潜像を顕像化するのに用いられる。よって、マイナスに帯電するトナー母粒子3は発生せず、地カブリを無くす事ができる。しかし、図5(c)に示すように、外添剤2がトナー担持体1表面に付着すると、この外添剤2と接触したトナー母粒子3がマイナスに帯電され、非画像部での電界Pにより、潜像担持体11上の非画像部に移動し、地カブリが生じてしまう。従って、本発明の第5の帯電列の関係では、外添剤2がトナー担持体1と付着しない事が好ましい。 【0016】次に、本発明の第6の帯電列の関係について説明する。図6は図3に示す第3の帯電列の関係がプラストナーの場合である。第6の帯電列の関係は、上記、第4及び第5の帯電列の関係と比較して、トナー母粒子3の帯電列がトナー担持体1の帯電列よりもマイナス側にある事が異なる。この関係では上記第4及び第5の帯電列の関係から、マイナスに帯電するトナー母粒子3が発生し、好ましくない事が予想されるが、検討を重ねた結果、第6の帯電列の関係であっても良好な特性が得られる事が判明した。 図6(a)は本発明の第6の帯電列の関係を示している。また、図6(b)はトナー担持体1、外添剤2、トナー母粒子3の現像装置内での帯電極性の関係を模式的に示したものである。図6(c)は本発明の比較例を模式的に示したものである。図6(b)に示すように、トナー担持体1に外添剤2が付着しない場合、図6(a)の関係より、トナー担持体1と接触する外添剤2はプラスに帯電され、電界Nにより、潜像担持体11上の画像部に移動し、潜像を顕像化するのに用いられる。よってマイナスに帯電するトナー母粒子3は発生せず、地カブリを無くす事ができる。この様に、トナー母粒子3の帯電列がトナー担持体1の帯電列よりもマイナス側にある場合、外添剤2の帯電列はトナー担持体1の帯電列よりもプラス側にある事が必要である。しかし、図6(c)に示すように、外添剤2によるトナー母粒子3表面の被覆率が小さい場合には、トナー母粒子3はトナー担持体1と接触しやすくなりマイナス帯電トナーとなって、非画像部での電界Pにより、潜像担持体11上の非画像部に移動し、地カブリが生じてしまう。以上より、本発明の第6の帯電列の関係、つまり、トナー担持体1の帯電列よりも、マイナス側にあるトナー母粒子3を用いても、前記トナー担持体1よりもプラス側にある外添剤3をトナー母粒子3表面に含有させる事により、トナー母粒子3がマイナスに帯電することを抑える事ができ、地カブリを低下させる事ができる。また、トナー担持体1表面の外添剤2の被覆率を高める事により、更に、トナー母粒子3がマイナスに帯電することを抑え、地カブリを無くす事ができるので好ましい。 【0017】次に、本発明の第1から第6の帯電列の関係にあるトナー担持体1、トナー母粒子3、外添剤2からなる現像方法を用いた一実施例の画像形成装置の断面概観図を図7に示す。図7において、潜像担持体11は、導電性の支持部12の上に有機または無機の光導電性を有する感光層13を形成したものである。この潜像担持体11に対して、コロナ帯電器や帯電ローラ等の帯電器14にて感光層13を所定の電位に帯電する。こうして潜像担持体11を帯電させた後、レーザーやLED等の光源15から出た光を、複数のレンズ及びポリゴンスキャナーを用いた走査光学系やファイバーアレーを用いた等倍結像光学系等の結像光学系16を通して感光層13に画像に応じて選択的に光照射し、潜像担持体11上に電位コントラストを得て静電潜像パターンを形成する。一方、現像装置17はトナー18を搬送し現像するものであって、トナー18を供給する供給部材19はシャフト20の外周に発泡部材21が同心円状に配設したもので、トナー18を搬送するトナー担持体22は、シャフト23の外周に導電性の弾性体24を同心円状に配設したもので、供給部材19によりトナー担持体22近傍に供給されたトナー18をトナー担持体22上に保持し、非磁性または磁性の金属や樹脂で構成される板状の規制部材25で適量に薄層規制し、トナー担持体22を回転させて薄層のトナー18を搬送し現像部に供給するものである。トナー担持体22は潜像担持体11に対して所定の圧力で押圧されており、潜像担持体11とトナー担持体22とが接触する現像部にトナー18が搬送されると、潜像担持体11の電位コントラスト及び現像バイアス印加手段26による現像電界に応じて帯電したトナー18が潜像担持体11に転移し静電潜像パターンが顕像化される。この時、トナー18の帯電極性により、反転現像または正転現像を行うように現像バイアスを印加する。尚、シール部材27が現像装置17の開口部に配設され、シール部材27をトナー担持体22に対して軽く接触させることにより、現像後のトナーの落下や現像装置17の内部からのトナーの飛散を防止している。さらに、潜像担持体11上に現像されたトナー18は、潜像担持体11に対してバネ等の弾性体に懸架され数gf/mm程度の軽荷重で圧接された転写ローラーや転写ベルト等の転写部材28に、電圧を印加して記録材29上に転写される。記録材29上に転写されたトナーは、熱や圧力により記録材29に定着され所望の画像が得られる。転写終了後、図には記していないが、潜像担持体11は回転してクリーニング装置により潜像担持体11上に付着した転写残りトナーや異物を除去し、除電装置により潜像担持体11上の不要な電荷を除去した後、再び帯電されて上記のプロセスを繰り返して画像を連続形成する。クリーニングで回収されたトナーを再び現像装置17へ送り込みトナーのリサイクルを行っても良い。 【0018】以下に、上述の図7の画像形成装置を用いた実験例を示し、本発明を詳細に説明する。 【0019】(実験例1)本発明の第1の帯電列の関係、具体的には、本発明の図1(a)及び(b)の帯電列の関係及びトナー担持体表面に外添剤が付着している場合のトナー担持体、外添剤、トナー母粒子についての実験例を示す。トナー担持体として、表1に示す4種類のものを用いた。 【0020】 【表1】
また、表2に上記トナー担持体の特性を示す。 【0021】 【表2】
トナー担持体は外径20φ、長さ230mmのものを用いた。また、抵抗はトナー担持体を平板の電極上に載せ、両端に500g、合計1kgの荷重をかけた状態で1μAの電流を流したときの電圧より求めた。また、表面粗さは走査型レーザー顕微鏡(レーザーテック社製)により求めた。また、供給部材としては平均セル径300μm、セル密度4個/mm、抵抗107Ωcnm、のウレタンスポンジローラを用い、層厚規制部材として厚さ0.2mmのステンレス製金属ブレードを用いた。 【0022】次に、本実験例1で用いたトナーについて説明する。トナー組成を以下に示す。 ポリエステル樹脂 88wt%ポリプロピレンワックス 5wt%負帯電性電荷制御剤 1wt%カーボンブラック 6wt%上記組成の原料を使用し、スクリュウ押出機で混練し、粗粉砕する。次にジエット粉砕機で微粉砕し、分級して体積平均粒径9μmのトナー母粒子Aを作製した。 【0023】次に、ヘンシェルミキサーを用いて粒径0.016μmの外添剤aを0.8wt%トナー母粒子の表面に含有させたトナーAaを作製した。ヘンシェルミキサーによる混合条件は2000rpm−10secで行った。外添剤aは乾式法シリカにジメチルシリコーンオイルを表面処理したものを用いた。外添剤の疎水化率は60%以上であった。またトナー抵抗は5×1017Ωcmであった。また、上記材料の帯電列を求めた。測定は試料同士を軽く接触させ、摩擦させて表面電位計により極性を調べ帯電列を決定した。この時、外添剤、トナー母粒子は加圧錠剤成型機によりペレットにしたものを用い、各試料の帯電列を求めた。帯電列の結果を図8に示す。図8より外添剤aはトナー母粒子Aよりプラス側にあり、かつトナー担持体は4種類とも外添剤aよりプラス側にある。また、ステンレス製金属ブレードからなる規制部材、及びウレタンスポンジからなる供給部材は外添剤aよりプラス側にある事が解る。この様に、規制部材、及び供給部材を外添剤及びトナー母粒子よりもプラス側にする事により、規制部材、供給部材の接触により、外添剤、トナー母粒子をマイナスに帯電する事ができる。従って、規制部材及び供給部材によるプラス帯電トナーの発生を抑える事ができる。 【0024】次に上記、トナー担持体(A、B、C、D)、トナー、供給部材、層厚規制部材を用いて、上記図7に示す画像形成装置により、画像を形成した。この時の潜像担持体はマイナス帯電用のものを用い、表面電位がマイナス600Vになるようにした。また、トナー担持体と潜像担持体の間に印加する現像バイアスはマイナス250Vで行った。画像は全白(印字しない)、黒ベタ、テストパターンを順に印字させ、画像を評価した。特に、全白印字における潜像担持体上の付着トナーの量を測定し、カブリトナー量とした。測定はテープ(3M社製、スコッチメンディングテープ810)に感光体上のカブリトナーを付着させ、電子天秤により、付着前後の重量を測定し、その差をカブリトナー量とした。結果を表3に示す。 【0025】 【表3】
上記のように潜像担持体上のカブリトナー量は0.01mg/cm2以下であった。更に、全白印字及びテストパターン印字を行った記録材上を光学顕微鏡により観察したところカブリは殆ど無く、高品質な画像を形成する事ができた。また、10000枚のランニング印字を行っても最後まで安定して、初期と同等のカブリの無い良好な画像を形成する事ができた。また、同様な試験を35℃〜65%の高温高湿下及び10℃〜15%の低温低湿下において行ったが、著しい画質劣化はなく、安定して良好な画像を形成する事ができた。そして、10000枚ランニング印字後、トナー担持体表面を目視観察及び顕微鏡観察したところ、上記4種類のトナー担持体の表面が、白色の微粉体で覆われている事が観察された。更に、トナー担持体表面を覆っていた白色の微粉体をX線マイクロアナライザーにより分析した結果、使用したシリカである事が判明した。以上、実験例1の結果より、外添剤がトナー担持体表面に付着していても、図1に示すように、帯電列の関係がプラスの順からトナー担持体、外添剤、トナー母粒子であるなら、カブリの無い良好な画像を形成する事ができる。 【0026】(実験例2)次に、図1(c)に示す場合の実験例を示す。 【0027】トナー担持体として本実験例では表面におけるタック性が極めて少ないもの、つまり外添剤が付着しにくい材質のものを用いた。表4に本実験例で用いたトナー担持体の材質を示す。 【0028】 【表4】
また、表5に特性を示す。 【0029】 【表5】
また、供給部材、層厚規制部材は実験例1と同様なものを用いた。またトナー母粒子A、外添剤aも実験例1と同じものを用いた。尚、本実験例で用いた部材の帯電列を図8に示す。また、画像形成、画像評価についても、実験例1と同様に行った。その結果、実験例1と同様に良好な画像を形成する事ができた。潜像担持体上のカブリトナー量を表6に示す。 【0030】 【表6】
また、実験例1と同様にランニング試験後、トナー担持体表面を観察したところ、実験例1とは異なり白色の外添剤の付着は観察されなかった。この様に、外添剤aが付着しにくいトナー担持体Eを用いる事によって、図1(c)に示すように、図1の帯電列の関係がプラスの順にトナー担持体、外添剤、トナー母粒子からなる事により、カブリの無い良好な画像を形成する事ができる。 【0031】(比較例1)次に本発明の第1の帯電列の関係を説明した実験例1の比較例として図9に示す帯電列関係にある場合を説明する。外添剤としてアミノシラン処理を行った外添剤bを用い、実験例1と同様にトナー母粒子Aに外添剤bを含有させトナーAbを作製した。次に実験例1と同様に画像形成を行い、潜像担持体上のカブリトナー量を調べた。結果を表7に示す。 【0032】 【表7】
以上より、トナー担持体の帯電列よりもプラス側にある外添剤を使用すると、カブリトナー量が著しく増加し、画質も著しく劣悪になることが明かとなった。これは、トナーAbがトナー担持体と接触する事によりプラスになる確率が増加する事によるものであると考えられる。つまり、帯電列の関係がプラス側から順に外添剤、トナー担持体、トナー母粒子からなるものはカブリが増加し好ましくない。 【0033】(実験例3)次に、本発明の第2の帯電列の関係、具体的には、本発明の図2(a)及び(b)の帯電列の関係及びトナー担持体表面に外添剤が付着していない場合のトナー担持体、外添剤、トナー母粒子についての実験例を示す。本実験例ではトナー担持体Eを用いた。本実験例ではヘキサメチルジシラザンで表面処理した外添剤cを用い、実験例1と同様に外添剤cをトナー母粒子Aに含有させ、トナーAcとした。本実験例に使用した部材の帯電列を図10に示す。図10より明らかなように、外添剤cよりもプラス側にトナー母粒子Aが位置している事がわかる。次に、実験例1と同様に画像を形成したところ、実験例1と同様に良好な画像を形成する事ができた。潜像担持体上のカブリトナー量を表8に示す。 【0034】 【表8】
また、実験例1と同様にトナー担持体表面を観察したところ、実験例2と同様に白色の外添剤の付着は観察されなかった。以上より、外添剤が付着しにくいトナー担持体を用いれば、実験例2からも明らかなように外添剤をトナー母粒子よりもマイナス側にあるものを使用する事ができる。つまり、外添剤のトナー担持体表面への付着がなければ、帯電列の関係は、プラス側から順に、トナー担持体、トナー母粒子、外添剤からなる事により、良好な画像を形成する事ができる。 【0035】(実験例4)本実験例では、実験例3の使用した外添剤cの替わりに、ジメチルジクロルシランで表面処理した外添剤を用いた。帯電列は、外添剤cよりもややプラス側であった。その他は実験例3と同様にして、画像形成、画像評価を行った結果、実験例3と同様な、良好な画像を形成する事ができた。 【0036】(比較例2)次に、本発明の第2の帯電列の関係を説明した実験例3の比較例として図11に示す帯電列の関係にある場合を説明する。 【0037】実験例1のトナー担持体A、B、C、Dと実験例3の外添剤cとトナー母粒子AからなるトナーAcを用い、実験例3と同様に画像形成を行った。結果を表9に示す。 【0038】 【表9】
この様に、実験例3よりも潜像担持体上のカブリトナー量が多く、良好な画像を形成する事ができなかった。また、実験例3と同様にトナー担持体表面を観察したところ実施例1と同様に白色の外添剤が付着している事が観察され、分析の結果、使用した外添剤である事が判明した。これは、外添剤cがトナー担持体表面に付着し、トナー母粒子Aをプラス帯電させる事が原因であると考えられる。つまり、外添剤がトナー担持体表面に付着する場合、帯電列の関係がプラスの順からトナー担持体、トナー母粒子、外添剤からなる事は、カブリが増加し好ましくない。 【0039】(実験例5)次に、本発明の第3の帯電列の関係、具体的には図3(a)、(b)、(c)の帯電列の関係及びトナー母粒子表面の外添剤量の影響についての実験例を示す。トナー担持体としては表10に示すものを用いた。 【0040】 【表10】
また、表11に特性を示す。 【0041】 【表11】
また、トナーは外添剤cとトナー母粒子AからなるトナーAcを用いた。その他の供給部材、層厚規制部材は実験例1と同様なものを用いた。本実験例に使用した部材の帯電列を図12に示す。図より明らかなように本実験例ではトナー母粒子Aはトナー担持体Fと接触するとプラスになり易い。従って、外添剤の含有率を高める必要がある。本実施例では外添剤量を0.3wt%、0.5wt%、0.8wt%について行った。結果を図13に示す。図13から明らかなように外添剤量が0.3wt%では初期及びランニングにおいても多少カブリがあり、除々にカブリは増加しているが、概ね良好な画質を形成する事ができた。また、外添剤量が0.5wt%では初期は良く、ランニングを行うと僅かにカブリが増えるが、良好な画質を形成する事ができた。更に、外添剤量0.8wt%では初期、ランニングともカブリはなく、良好な画質を形成する事ができた。また、実験例1と同様に、トナー担持体表面を観察したところ、白色の外添剤の付着は無かった。従って、外添剤量としては0.5wt%以上が望ましく、より好ましくは0.8wt%以上がよい。この様に帯電列がトナー担持体の帯電列よりプラス側にあるトナー母粒子を用いても、外添剤の種類(トナー担持体よりマイナスである事)、外添剤量を最適化する事によりカブリのない良好な画像を形成する事ができる事がわかった。つまり、帯電列の関係がプラス側から順にトナー母粒子、トナー担持体、外添剤からなる事が好ましい。 【0042】次に、プラストナーによる、第4、第5、第6の帯電列の関係についての実験例を説明する。 【0043】(実験例6)本発明の第4の帯電列の関係、具体的には、本発明の図4(a)及び(b)の帯電列の関係及びトナー担持体表面に外添剤が付着している場合のトナー担持体、外添剤、トナー母粒子についての実験例を示す。 【0044】トナー担持体として、表12に示す2種類のものを用いた。 【0045】 【表12】
また、表13に上記トナー担持体の特性を示す。 【0046】 【表13】
また、供給部材、及び層厚規制部材としては実験例1と同様なものを用いた。次に、本実験例5で用いたトナーについて説明する。トナー組成を以下に示す。 スチレンアクリル樹脂 88wt%ポリプロピレンワックス 5wt%正帯電性電荷制御剤 1wt%カーボンブラック 6wt%上記組成の原料を使用し、実験例1と同様に、体積平均粒径9μmのトナー母粒子Bを作製した。 【0047】次に、外添剤としてアミノシラン処理を行った外添剤bを用い、実験例1と同様にトナー母粒子Bに外添剤bを含有させトナーBbを作製した。またトナー抵抗は5×1017Ωcmであった。また、実験例1と同様にして試料の帯電列を求めた。帯電列の結果を図14に示す。図14より外添剤bはトナー母粒子Bよりマイナス側にあり、かつトナー担持体は2種類とも外添剤bよりマイナス側にある。また、ステンレス製金属ブレードからなる規制部材、及びウレタンスポンジからなる供給部材は外添剤bよりマイナス側にある事が解る。この様に、規制部材、及び供給部材を外添剤及びトナー母粒子よりもマイナス側にする事により、規制部材、供給部材の接触により、外添剤、トナー母粒子をプラスに帯電する事ができる。従って、規制部材及び供給部材によるマイナス帯電トナーの発生を抑える事ができる。 【0048】次に上記、トナー担持体(G、H)、トナー、供給部材、層厚規制部材を用いて、実験例1と同様にして、画像を形成した。但し、この時の潜像担持体はプラス帯電用のものを用い、表面電位がプラス600Vになるようにした。また、トナー担持体と潜像担持体の間に印加する現像バイアスはプラス250Vで行った。また、画像評価も実験例1と同様に行った。結果を表14に示す。 【0049】 【表14】
上記のように潜像担持体上のカブリトナー量は0.01mg/cm2以下であった。更に、白ベタ印字及びテストパターン印字を行った記録材上を光学顕微鏡により観察したところカブリは殆ど無く、高品質な画像を形成する事ができた。また、30000枚のランニング印字を行っても最後まで安定して、初期と同等のカブリの無い良好な画像を形成する事ができた。また、同様な試験を35℃〜65%の高温高湿下及び10℃〜15%の低温低湿下において行ったが、著しい画質劣化はなく、安定して良好な画像を形成する事ができた。そして、10000枚ランニング印字後、トナー担持体表面を目視観察及び顕微鏡観察したところ、上記2種類のトナー担持体の表面が、白色の外添剤で覆われている事が観察された。更に、トナー担持体表面を覆っていた白色の微粉体をX線マイクロアナライザーにより分析した結果、使用したシリカである事が判明した。以上、実験例6の結果より、外添剤がトナー担持体表面に付着していても、図4に示すように、帯電列の関係がマイナス側の順からトナー担持体、外添剤、トナー母粒子であるなら、カブリの無い良好な画像を形成する事ができる。 【0050】(実験例7)次に、図4(c)に示す場合の実験例を示す。トナー担持体として実験例5で用いたトナー担持体F、つまり外添剤が付着しにくい材質のものを用いた。また、供給部材、層厚規制部材は実験例6と同様なものを用いた。またトナー母粒子B、外添剤bも実験例6と同じものを用いた。また、画像形成、画像評価についても、実験例6と同様に行った。その結果、実験例6と同様に良好な画像を形成する事ができた。潜像担持体上のカブリトナー量を表15に示す。 【0051】 【表15】
また、実験例6と同様にランニング試験後、トナー担持体表面を観察したところ、実験例6とは異なり白色の外添剤の付着は観察されなかった。この様に、外添剤bが付着しにくいトナー担持体Fを用いる事によって、図4(c)に示すように、図4の帯電列の関係がマイナス側の順にトナー担持体、外添剤、トナー母粒子からなる事により、カブリの無い良好な画像を形成する事ができる。 【0052】(比較例3)次に本発明の第4の帯電列の関係を説明した実験例6の比較例として図15に示す帯電列関係にある場合を説明する。外添剤としてヘキサメチルジシランで処理を行った外添剤cを用い、実験例6と同様にトナー母粒子Bに外添剤cを含有させトナーBcを作製した。次に実験例6と同様に画像形成を行い、潜像担持体上のカブリトナー量を調べた。結果を表16に示す。 【0053】 【表16】
以上より、トナー担持体の帯電列よりもマイナス側にある外添剤を使用すると、カブリトナー量が著しく増加し、画質も著しく劣悪になることが明かとなった。これは、トナーBcがトナー担持体と接触する事によりマイナスになる確率が増加する事によるものであると考えられる。つまり、帯電列の関係がマイナス側から順に外添剤、トナー担持体、トナー母粒子からなるものはカブリが増加し好ましくない。 【0054】(実験例8)次に、本発明の第5の帯電列の関係、具体的には、本発明の図5(a)及び(b)の帯電列の関係及びトナー担持体表面に外添剤が付着していない場合のトナー担持体、外添剤、トナー母粒子についての実験例を示す。本実験例ではトナー担持体Fを用いた。また、本実験例では、粒径0.013μmのアルミナ微粉体をアミノシランとオクチルシランで表面処理した外添剤dを用いた。また、実験例6と同様に外添剤dをトナー母粒子Bに含有させ、トナーBdとした。本実験例に使用した部材の帯電列を図16に示す。図16より明らかなように、外添剤dよりもマイナス側にトナー母粒子Bが位置している事がわかる。次に、実験例6と同様に画像を形成したところ、実験例6と同様に良好な画像を形成する事ができた。潜像担持体上のカブリトナー量を表17に示す。 【0055】 【表17】
また、実験例6と同様にトナー担持体表面を観察したところ、実験例7と同様に白色の外添剤の付着は観察されなかった。以上より、外添剤が付着しにくいトナー担持体を用いれば、本実験例8からも明らかなように外添剤をトナー母粒子よりもプラス側にあるものを使用する事ができる。つまり、外添剤のトナー担持体表面への付着がなければ、帯電列の関係は、マイナス側から順に、トナー担持体、トナー母粒子、外添剤からなる事により、良好な画像を形成する事ができる。 【0056】(実験例9)本実験例では、実験例8の外添剤dの替わりに、平均粒径0.021μmの二酸化チタン微粒子にアミノシラン及びオクチルシラン処理を行った外添剤を用いた。この外添剤の帯電列は外添剤dよりもややマイナス側であった。その他は実験例8と同様に行った結果、実施例8と同様な良好な画像を形成する事ができた。 【0057】(比較例4)次に、本発明の第5の帯電列の関係を説明した実験例8の比較例として図17に示す帯電列の関係にある場合を説明する。 【0058】実験例6のトナー担持体G、Hと実験例8の外添剤dとトナー母粒子BからなるトナーBdを用い、実験例8と同様に画像形成を行った。結果を表18に示す。 【0059】 【表18】
この様に、実験例8よりも潜像担持体上のカブリトナー量が多く、良好な画像を形成する事ができなかった。また、実験例8と同様にトナー担持体表面を観察したところ実施例6と同様に白色の微粉末が付着している事が観察され、分析の結果、使用した外添剤である事が判明した。これは、外添剤dがトナー担持体表面に付着し、トナー母粒子Bをマイナス帯電させる事が原因であると考えられる。つまり、外添剤がトナー担持体表面に付着する場合、帯電列の関係がマイナスの順からトナー担持体、トナー母粒子、外添剤からなる事は、カブリが増加し好ましくない。 【0060】(実験例10)次に、本発明の第6の帯電列の関係、具体的には図6(a)、(b)、(c)の帯電列の関係及びトナー母粒子表面の外添剤量の影響についての実験例を示す。 【0061】トナー担持体としてはEを用いた。また、トナーは外添剤dとトナー母粒子BからなるトナーBdを用いた。その他の供給部材、層厚規制部材は実験例6と同様なものを用いた。本実験例に使用した部材の帯電列を図18に示す。図より明らかなように本実験例ではトナー母粒子Bはトナー担持体Eと接触するとマイナスになり易い。従って、外添剤の含有率を高める必要がある。本実験例では実験例5と同様に外添剤量を0.3wt%、0.5wt%、0.8wt%について行った。その結果、実験例5と同様な結果となった。従って、外添剤量としては0.5wt%以上が望ましく、より好ましくは0.8wt%以上がよい。この様に帯電列がトナー担持体の帯電列よりマイナス側にあるトナー母粒子を用いても、外添剤の種類(トナー担持体よりプラスである事)、外添剤量を最適化する事によりカブリのない良好な画像を形成する事ができる事がわかった。つまり、帯電列の関係がマイナス側から順にトナー母粒子、トナー担持体、外添剤からなる事により、良好な画像を形成する事ができる。 【0062】以上、反転現像の場合について説明したが、正規現像の場合にも本発明を適用する事ができる。 【0063】また、外添剤、トナー母粒子、トナー担持体の関係について説明を行ったが、トナー母粒子とトナーの帯電列はほぼ同じ位置にあり、前述した実験例のトナー母粒子をトナーに置き換えても、同様な効果があった。 【0064】尚、本発明に用いるトナー支持体22としては、磁性、非磁性、導電性、絶縁性、金属、ゴム、樹脂等、トナー支持体として形成できるものならば全て用いる事ができる。例えば、材質的にはアルミニウム、ニッケル、ステンレス等の金属、天然ゴム、シリコンゴム、ウレタンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ネオプレンゴム、NBR等のゴム、スチロール樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、メタクリル樹脂、ナイロン樹脂等の樹脂を用いる事ができる。また、形態としては非弾性体、弾性体、単層、多層、フィルム、ローラ等全てのものを用いる事ができる。 【0065】また、本発明に用いる供給部材19及び層厚規制部材25としては、トナー担持体22と同様に全ての材質、形態のものを用いる事ができる。 【0066】更に、本発明に用いるトナー18としては一般の混練粉砕法、スプレードライ法、重合法によって作製された粒径5〜20μmのものを使用することができる。 【0067】トナー組成としては特に限定されるものではなく、一般的なものを使用することができる。例えば、結着用樹脂としては、ポリスチレン及び共重合体、例えば、水素添加スチレン樹脂、スチレン・イソブチレン共重合体、ABS樹脂、ASA樹脂、AS樹脂,AAS樹脂、ACS樹脂、AES樹脂、スチレン・Pクロロスチレン共重合体、スチレン・プロピレン共重合体、スチレン・ブタジエン架橋ポリマー、スチレン・ブタジエン・塩素化パラフィン共重合体、スチレン・アリル・アルコール共重合体、スチレン・ブタジエンゴムエマルジョン、スチレン・マレイン酸エステル共重合体、スチレン・イソブチレン共重合体、スチレン・無水マレイン酸共重合体、アクリレート系樹脂あるいはメタアクリレート系樹脂及びその共重合体、スチレン・アクリル系樹脂及びその共重合体、例えば、スチレン・アクリル共重合体、スチレン・ジエチルアミノ・エチルメタアクリレート共重合体、スチレン・ブタジエン・アクリル酸エステル共重合体、スチレン・メチルメタアクリレート共重合体、スチレン・nーブチルメタアクリレート共重合体、スチレン・ジエチルアミノ・エチルメタアクリレート共重合体、スチレン・メチルメタアクリレート・n−ブチルアクリレート共重合体、スチレン・メチルメタアクリレート・ブチルアリレート・N−(エトキシメチル)アクリルアミド共重合体、スチレン・グリシジルメタアクリレート共重合体、スチレン・ブタジエン・ジメチル・アミノエチルメタアクリレート共重合体、スチレン・アクリル酸エステル・マレイン酸エステル共重合体、スチレン・メタアクリル酸メチル・アクリル酸2ーエチルヘキシル共重合体、スチレン・n−ブチルアリレート・エチルグリコールメタアクリレート共重合体、スチレン・n−ブチルメタアクリレート・アクリル酸共重合体、スチレン・n−ブチルメタアクリレート・無水マレイン酸共重合体、スチレン・ブチルアクリレート・イソブチルマレイン酸ハーフエステル・ジビニルベンゼン共重合体、ポリエステル及びその共重合体、ポリエチレン及びその共重合体、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリプロピレン及びその共重合体、フッソ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニールアルコール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂などを一種類あるいは、二種類以上ブレンドしたものを使用する事ができる。 【0068】着色剤としてはカーボンブラック、スピリットブラック、ニグロシンなどの黒色染・顔料を使用する。カラー用としては、フタロシアニン、ローダミンBレーキ、ソーラピュアイエロー8G、キナクリドン、ポリタングストリン酸、インダスレンブルー、スルホンアミド誘導体などの染料を使用することができる。更に、分散剤として、金属石鹸、ポリエチレングリコールなど、帯電制御剤として、電子受容性の有機錯体、塩素化ポリエステル、ニトロフニン酸、第4級アンモニウム塩、ピリジニル塩などを添加することができる。磁性剤としては結着樹脂1に分散したときに化学的に安定であり、粒径5μm以下の微粒子が好ましい。例としては、Fe、Co、Ni、Cr、Mnの金属粉、Fe3O4、Fe2O3、Cr2O3、フェライトなどの金属酸化物、マンガンと銅を含む合金など熱処理によって強磁性を示す合金などを用いる事ができ、予めカップリング剤等の予備処理を施しても構わない。また、離型剤としてポリプロピレンワックス、ポリエチレンワックス等を添加する事もできる。更に、その他の添加剤として、ステアリン酸亜鉛、酸化亜鉛、酸化セリウム等を用いる事ができる。また、外添剤としては種種のものを使用する事ができる。例えばシリカ、アルミナ、酸化チタンなどの金属酸化物、及びこれらの複合酸化物等の無機微粒子や、アクリル微粒子等の有機物微粒子を用いる事ができる。また、これらの表面処理剤として、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、フッ素含有シランカップリング剤、シリコーンオイル等を用いる事ができる。上記処理剤で処理された外添剤の疎水化率は従来のメタノール法によるもので60%以上のものが好ましい。これ以下であると、高温高湿下において、水分の吸着により摩擦帯電電荷の低下が生じ好ましくない。また、外添剤の粒径としては0.001〜1μmである事が好ましい。外添剤添加量としてはトナー母粒子に対して0.1〜5wt%である事が好ましい。また、本発明に用いるトナーの体積抵抗は1017Ωcm以上が好ましい。但し、抵抗の測定方法はトナーを厚さ0.5mmのペレットに圧粉成形し、上下に電極を載せ、1Kg/cm2の荷重を印加した状態で電圧250Vを印加したときの電流値を求め、体積抵抗値に換算した。測定は窒素雰囲気に置換した乾燥デシケータ内で行った。 【0069】更に尚、上述の実施例においては、地カブリが発生しやすい一成分圧接現像方式について説明を行ったが、本発明はこれらに限定されるものではなく、別の現像方法、例えば非磁性非接触現像方式、磁性接触現像方式磁性非接触現像方式、等に応用しても同様に地カブリを低減することができる。 【0070】また、上述の実施例では外添剤が1種類のものについて説明を行ったが、外添剤は2種類以上のものを混合したものについても本発明を適用する事ができる。つまり、トナー担持体への付着性により、外添剤の混合物の帯電列を適用する場合、あるいは混合物中のそれぞれの外添剤の帯電列を適用する場合があり、これらを考慮して外添剤を選択することにより地カブリを低減することができる。 【0071】以上、実施例を述べたが、本発明は以上の実施例に限定されるものではない。広く電子写真プロセスを用いた画像形成装置に応用することができ、特にプリンターや複写機やファクシミリやディスプレーに応用すれば有効である。 【0072】 【発明の効果】以上本発明によれば、マイナストナーを用いる現像方法の構成部材であるトナー担持体、トナー母粒子、外添剤の帯電列関係がプラス側から順に(1) トナー担持体、外添剤、トナー母粒子からなる事。 (2) トナー担持体、トナー母粒子、外添剤からなり、かつ、外添剤とトナー担持体の付着性がない事。 (3) トナー母粒子、トナー担持体、外添剤からなり、かつ外添剤の被覆率が高く、かつ外添剤とトナー担持体の付着性がない事。 また、プラストナーを用いる現像方法の場合、トナー担持体、外添剤、トナー母粒子の帯電列関係がマイナス側から順に(1) トナー担持体、外添剤、トナー母粒子からなる事。 (2) トナー担持体、トナー母粒子、外添剤からなり、かつ、外添剤とトナー担持体の付着性がない事。 (3) トナー母粒子、トナー担持体、外添剤からなり、かつ外添剤の被覆率が高く、かつ外添剤とトナー担持体の付着性がない事。 以上より、逆極性トナーの発生を抑える事ができ、カブリによる画質劣化がなく、高品質な画像を形成できるという効果を有する。また、経時変化、環境変化に対しても安定してカブリのない高品質な画像を形成できるという効果を有する。また、本発明を用いる事により、材料選択巾が広がり、種種の材料を用いて、比較的容易にカブリのない良好な画像を形成する事ができるという効果を有する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】000002369 【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
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| 【出願日】 |
平成5年10月21日(1993.10.21) |
| 【代理人】 |
【識別番号】100095120 【弁理士】 【氏名又は名称】内田 亘彦 (外7名)
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| 【公開番号】 |
特開2002−365902(P2002−365902A) |
| 【公開日】 |
平成14年12月20日(2002.12.20) |
| 【出願番号】 |
特願2002−150423(P2002−150423) |
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