(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外添剤として、平均粒子径が7〜30nmでシリコーンオイルに由来する平均炭素量が3〜7重量%であり、かつ、20μm以上の凝集体粒子中に含まれるシリコーンオイルに由来する炭素量が2.5〜10重量%である、シリコーンオイルで処理されたシリカを用いることを特徴とする現像剤。
【請求項２】
前期シリコーンオイルで処理されたシリカがシリカ１００重量部にシリコーンオイル１０〜３０重量部を複数回に分けて添加し、添加毎に２０〜９０分間攪拌しつつ２００〜３５０℃の温度範囲の中で添加の都度加熱温度を上げて加熱することにより得られた請求項１記載の現像剤。
【請求項３】
静電潜像保持体に静電潜像を形成する工程、現像剤を用いて静電潜像を現像する工程、及び現像した画像を転写体上へ転写する工程からなる画像形成方法において、該現像剤として請求項１又は２に記載の現像剤を用いることを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真に用いられる現像剤、シリカの製造方法及び画像形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真乾式現像方式は静電複写機だけではなく、プリンター、ファックス、あるいは複写機とプリンターとファックス等を合わせもつ複合機に用いられるようになってきた。特に最近の傾向として、さらなる小型化、軽量化、省資源やリサイクル等のエコロジーに対応することが要求されている。
【０００３】
これに対応するため画像形成方法の改善、新規開発が行われている。
【０００４】
従来より、電子写真乾式現像方式としては、トナーとキャリアよりなる二成分現像剤を用いる方式と、トナーのみを使用しキャリアを用いない一成分現像剤を用いる方法が知られており、これらについて活発に研究開発が行われている。二成分現像方式は最も広く利用されている方式であるが、現像剤中のトナー濃度を一定に保つためのトナー濃度コントロールシステムや、現像剤中に新たに追加されたトナーと現像剤を混合するためのミキシング装置が必要であり、小型化等の要求を充分に満足できない。
【０００５】
そこで、現像方式として、現像機が小型で軽量で、トナー濃度コントロールの煩わしさがないという特徴をもつ一成分現像方式に対する要求が高い。一成分現像方式に用いられるトナーとしては、従来、磁性体を含有する磁性トナー、及び磁性体を含有しない非磁性トナーがある。トナーの搬送制御が容易なこと、複写機、プリンター等の内部汚染が少ないこと等から、現在、磁性トナーが広く使用されている。
【０００６】
感光体としては環境に対する悪影響の少ない有機感光体が主流になっており、有機感光体の帯電特性から特にデジタル機用トナーとしては負帯電性のものが使用されている。
【０００７】
また、同様にエコロジーの観点でオゾンを発生させない目的でコロトロンを用いない帯電、転写方式が用いられているが、特に接触転写方式を用いる場合、はがき、封筒等の厚紙、ＯＨＰシート等に転写する際に、転写時の文字の中抜けが問題となっている。
【０００８】
上記問題に対し、シリコーンオイルで処理されたシリカを外添剤として使用することが提案されているが、背景部へのかぶりが発生しやすくなる。この背景かぶりを防止するために、現像剤担持体中の磁石の磁力増加、現像電位条件の最適化等各種解決策が講じられているが、いずれも根本的な解決にはなっておらず、シリコーンオイルで処理したシリカの背景かぶりが特に現像機を小型化、低コスト化する際や、非磁性トナーを使用する際の大きな妨げとなっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の実情に鑑み、接触転写方式においても文字の中抜けがなく、背景かぶりを発生しにくい現像剤を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は鋭意検討の結果、背景かぶりは、20μm以上の凝集体粒子径を有するシリコーンオイル処理シリカ粒子の含有するシリコーンオイル量が関係し、20μm以上の凝集体粒子径を有するシリコーンオイル処理シリカの含有するシリコーンオイル量を適切な量とすることで背景かぶりを抑制できることを見出した。
【００１１】
すなわち、本発明の現像剤は、外添剤として平均粒子径が7〜30nmでシリコーンオイルに由来する平均炭素量が3〜7重量%であり、かつ、20μm以上の凝集体粒子中に含まれるシリコーンオイルに由来する炭素量が2.5〜10重量%である、シリコーンオイルで処理されたシリカを用いることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のシリコーンオイルで処理されたシリカの製造方法は、シリカ１００重量部にシリコーンオイル１０〜３０重量部を複数回に分けて添加し、２００〜３５０℃の温度範囲の中で２０〜９０分間攪拌しつつ加熱することを特徴とする。好ましくは、添加の都度に加熱温度を上げることが望ましい。
【００１３】
さらに、本発明の画像形成方法は静電潜像保持体に静電潜像を形成する工程、現像剤を用いて静電潜像を現像する工程、及び現像した画像を転写体上へ転写する工程からなる画像形成方法において、該現像剤として前述の現像剤を用いることを特徴とする。
【００１４】
シリコーンオイルで処理されたシリカは、コアとなるシリカを加熱攪拌しながらシリコーンオイルを噴霧することで得られるが、この処理の過程で過剰にシリコーンオイルで処理された一部のシリカ粒子が凝集し20μm以上の強固な凝集体を形成すると考えられる。
【００１５】
この凝集体はシリコーンオイルを過剰に含有することから、通常径の粒子以上に負極に帯電し、負帯電性トナー中にわずかに存在する正帯電(逆極帯電)トナーをその周囲に静電的に吸着する。その結果、上記シリコーンオイルで処理されたシリカの凝集体を核にしたシリコーンオイルで処理されたシリカとトナーの複合凝集体は、見掛け上逆極の粗大トナーとなり、背景部にかぶりとして現れると考えられる。
【００１６】
また逆に20μm以上のシリコーンオイルで処理されたシリカ粒子の含有するシリコーンオイルが少ないとハーフトーン白抜けが発生し易くなる。シリコーンオイル含有量が少い凝集粒子は、シリコーンオイルの噴霧処理が不十分で未処理のコアにはじめから含まれる凝集粒子の内部までシリコーンオイルが浸透しない場合に生成し、現像機内で解砕され帯電障害を起こすと考えられる。
【００１７】
本発明では、これらの現象を防止することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１９】
本発明に用いられるシリコーンオイルで処理されたシリカの平均粒子径は7〜30nmである。平均粒子径が7nmより小さいとトナー表面への均一分散が困難となり、30nmより大きいと転写性を向上させる効果が小さくなり、はがき、封筒等の厚紙、ＯＨＰシート等に転写する際に文字の中抜けが生じやすくなる。
【００２０】
本発明に用いられるシリコーンオイルで処理されたシリカのシリコーンオイルに由来する平均炭素量は3〜7重量%で、より好ましくは4〜6重量%である。
平均炭素量が3重量%より少ないと転写性を向上させる効果が小さくなり、はがき、封筒等の厚紙、ＯＨＰシート等に転写する際に文字の中抜けが生じやすくなる。また、7重量%より多いとシリコーンオイルを過剰に含有するシリコーンオイルで処理されたシリカの凝集体が生成しやすくなる。
【００２１】
本発明に用いられるシリコーンオイルで処理されたシリカの20μm以上の凝集体粒子中に含まれるシリコーンオイルに由来する炭素量は2.5〜10重量%で、より好ましくは3.5〜8重量%である。炭素量が10重量%より多いと背景かぶりが生じ、2.5重量%より少ないとハーフトーン白抜けが発生する。
【００２２】
本発明のシリコーンオイルで処理されたシリカに用いられるシリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル等を用いることができる。
【００２３】
また、シリコーンオイルで処理されたシリカは、シリカにシリコーンオイルを複数回に分けて添加し、添加毎に攪拌しながら両者を加熱する製造方法により得られる。添加されるシリコーンオイルの量はシリカ１００重量部に対し１０〜３０重量部であり、好ましくは１５〜２５重量部である。各添加におけるシリコーンオイルの量は、添加するシリコーンオイルの全体量を添加回数で割った値であることが好ましいが、量は全体量をそれ以外の比で割った値でもよい。また、加熱温度は２００〜３５０℃である。加熱温度は添加の度に高くなることが好ましい。また、添加毎の加熱時間は２０〜９０分間であり、添加の度に長くなることが好ましい。また、添加の方法は噴霧が好ましい。20μｍ以上の凝集体粒子中に含まれるシリコーンオイルに由来する炭素量を前記範囲にするためには、シリカ１００重量部に対しシリコーンオイル１０〜３０重量部を複数回に分けて添加することが好ましい。
【００２４】
本発明に用いられるシリコーンオイルで処理されたシリカの添加量の範囲は、トナーの１００重量部に対し0.１〜５重量部であり、トナーの粒径にもよるが、更に好ましい範囲は0.３〜２重量部である。添加量が0.１重量部より少ないと転写性を向上させる効果が小さくなり、はがき、封筒等の厚紙、ＯＨＰシート等に転写する際に、文字の中抜けが生じやすくなる。添加量が５重量部より多いと感光体への付着等の問題が起き易くなる。
【００２５】
本発明では、トナーに使用される結着樹脂としてはトナー用として従来から使われている公知の樹脂が使用できる。例えば、1又は2以上のビニルモノマーから合成されたポリマー又はコポリマーである。代表的なビニルモノマーとしては、スチレン、p-クロルスチレン、ビニルナフタレン、例えば、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のエチレン系不飽和モノオレフィン類、例えば、塩化ビニル、臭化ビニル、フッ化ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、ぎ酸ビニル、ステアリン酸ビニル、カプロン酸ビニル等のビニルエステル類、例えば、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、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸n-オクチル、アクリル酸2-クロルエチル、アクリル酸フェニル、メチル-α-クロルアクリレート、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル等のエチレン性モノカルボン酸及びそのエステル類、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等のエチレン性モノカルボン酸置換体、例えば、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジブチル等のエチレン性カルボン酸及びそのエステル類、例えば、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類、例えば、ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル、ビニルエチルエーテル等の如きビニルエーテル類、例えば、ビニリデンクロリド、ビニリデンクロルフロリド等のビニリデンハロゲン化物、例えば、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-ビニル化合物等が挙げられる。
【００２６】
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、ニグロシン等のアジン系染料、サリチル酸クロム錯体のようなクロム系染料、アニリンブルー、クロムイエロー、群青、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、ローダミン6Gレーキ等、従来公知ののものならば何如なるものでも使用することができる。また、着色剤として磁性体を含有させることもできる。磁性体としては、公知の磁性体、例えば、鉄、コバルト、ニッケル等の金属及びこれらの合金、Fe3O4 、γ-Fe2O3、コバルト添加酸化鉄等の金属酸化物、MnZnフェライト、NiZnフェライト等の各種フェライト、マグネタイト、ヘマタイト等が使用できる。着色剤の含有量は、適宣設定されるが、一般にトナー全量に対して染料、顔料の場合は1〜50重量%、磁性体の場合は20〜80重量%の範囲で含有させればよい。
【００２７】
また、本発明に用いるトナー粒子には、荷電制御、電気抵抗制御等の目的で、種々の材料、例えば、マレイン酸をモノマーとする共重合体のごとき高分子酸、4級アンモニウム塩等を含有させることもできるが、カラートナー中に用いる場合にはその色調を阻害しない範囲のものを選択するのが望ましい。
【００２８】
さらにまた、耐オフセット性をより完全にするために、離型剤をトナー中に添加してもよい。離型剤としては炭素数8以上のパラフィン、ポリオレフィン等が好ましく、例えば、パラフィンワックス、パラフィンラテックス、マイクロクリスタリンワックス等が使用できる。
【００２９】
本発明のトナーは、公知の如何なる方法によっても製造できるが、特に、粉砕方式によるものが好ましい。即ち、結着樹脂、磁性体微粉末、離型剤樹脂、着色剤等を熱混練機を用いて溶融混練し、冷却後粉砕、分級を行いトナーを得る方法が好ましい。
【００３０】
本発明のトナーの体積平均粒径D50は5〜8μmであることが好ましく、より好ましくは5.5〜7.0μmのものが画質と枚当たりトナー消費量とのバランスの観点でよい。D50が5μmより小さいと現像濃度が低下しかつカブリを生じ易く、8μmより大きいと粒状性が悪化する。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例及び比較例により本発明を更に具体的に説明する。しかしながら、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。
【００３２】
なお、本発明に用いるトナーにおける粒度は、コールターカウンター社製粒度測定器TA-II 、アパーチャー径100μｍで測定した。
【００３３】
シリコーンオイルで処理されたシリカの平均粒子径は、走査型電子顕微鏡写真から求めた。
【００３４】
シリコーンオイルで処理されたシリカの平均炭素量は、堀場制作所製炭素測定装置EMIA-110型を用いて測定した。また20μm以上のシリコーンオイルで処理されたシリカの炭素量は、シリコーンオイルで処理されたシリカをエタノールに超音波分散後、目開き20μmの篩網を通過させ、網上の残分を乾燥させた後、堀場制作所製炭素測定装置EMIA-110型を用いて測定した。
シリコーンオイル処理シリカAの製造
乾式法シリカ(平均粒子径12nm)100重量部、ジメチルシリコーンオイル（粘度約５０ｃｐｓ、商品名ＫＦ９６−５０（信越化学工業（株）製）20重量部を用意した。窒素雰囲気下にてシリカを攪拌しながらジメチルシリコーンオイルの半量を噴霧した後、窒素雰囲気下にて攪拌しながら250℃で30分間熱処理を行なった。室温に戻した後、さらに窒素雰囲気下にてシリカを攪拌しながらジメチルシリコーンオイルの残り半量を噴霧した後、窒素雰囲気下にて攪拌しながら300℃で1時間熱処理を行ない、シリコーンオイル処理シリカAを得た。
シリコーンオイル処理シリカBの製造
ジメチルシリコーンオイルを26重量部とする以外はシリコーンオイル処理シリカAの製造法と同様にしてシリコーンオイル処理シリカBを得た。
シリコーンオイル処理シリカCの製造
ジメチルシリコーンオイルを12重量部とする以外はシリコーンオイル処理シリカAの製造法と同様にしてシリコーンオイル処理シリカCを得た。
シリコーンオイル処理シリカDの製造
窒素雰囲気下にて乾式法シリカ(平均粒子径12nm)100重量部を攪拌しながらジメチルシリコーンオイル20重量部（粘度約５０ｃｐｓ、商品名ＫＦ９６−５０（信越化学工業（株）製）を噴霧した後、窒素雰囲気下にて攪拌しながら300℃で1時間熱処理を行ない、シリコーンオイル処理シリカDを得た。
シリコーンオイル処理シリカEの製造
ジメチルシリコーンオイルを32重量部とする以外はシリコーンオイル処理シリカAの製造法と同様にしてシリコーンオイル処理シリカEを得た。
シリコーンオイル処理シリカFの製造
ジメチルシリコーンオイルを10重量部とする以外はシリコーンオイル処理シリカDの製造法と同様にしてシリコーンオイル処理シリカFを得た。
0003769968.tif 000002
上記組成物からなる混合物を押し出し機により加熱溶融、混練した後、粉砕、分級して平均粒子径7μmの粒子を得た。
【００３５】
上記粒子100重量部につき上記製造法により得られたシリコーンオイル処理シリカ1.0重量部をヘンシェルミキサーを用いて混合してトナーを得た。
【００３６】
次に上記トナーを図１に示した構成を有する現像装置に投入し評価した。図中、１は潜像保持体、２はローラー帯電器、３は現像剤担持体、４はローラー転写器、５はブレード式クリーナーを表す。評価内容は、初期及び5000枚印字した後の画質である。
【００３７】
ここで潜像保持体１としては、アルミニウムを押出し成型後基体とし、この基体上に樹脂中にフタロシアニン系化合物を分散させた電荷発生層とポリカーボネート中にトリフェニルアミン系化合物を分散させた電荷輸送層を有する外径30mmの円筒状有機感光体を用いた。また現像剤担持体３としては、アルミニウムを押出し成型後、内部に700Gのマグネットを入れることにより得られた外径16mm、長さ250mmの現像ロールを使用した。潜像保持体１と現像剤担持体３は、0.4mmの間隙となるように配置した。
【００３８】
また潜像保持体１はローラー帯電器２で-400Vに帯電させた後、半導体レ−ザ−書き込み装置を用いて反転露光（画像部露光）を行い露光部-50V、非露光部-400Vの表面電位を有する静電潜像を形成させ、現像剤担持体３に-300Vの直流電圧をかけて静電潜像を現像した。
【００３９】
また、潜像保持体１の周速は60mm/s、現像剤担持体３の周速は100mm/sとした。
【００４０】
表１に評価結果をまとめて示す。
【００４１】
【表１】
0003769968.tif 000003
【００４２】
表１から本発明の現像剤は、接触転写方式においてもプリント初期から長期に渡り転写文字中抜けの発生がないと同時に、背景かぶり、ハーフトーン白抜けもない高画質な画像を提供できることがわかる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明はシリコーンオイルで処理された特定のシリカを外添剤として使用しているため、文字中抜け及び背景かぶりを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の現像剤を装填した画像形成装置の概略構成図を示す。
【符号の説明】
１    潜像保持体
２    ローラー帯電器
３    現像剤担持体
４    ローラー転写器
５    ブレード式クリーナー
【図１】
0003769968.tif 000004