JPH01164960A - 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】 ［発明の目的］ −（産業上の利用分野） 本発明は、電子複写機などにおける現像方法の改良に閏
するものであり、さらに詳しくは、鮮明な画像を取得す
ることができる現像方法に関するものである。

（従来の技術） 電子複写機などにおける現像方法としては、感光体ドラ
ムや誘電体などからなる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、トナーとキャリアかなる
二成分系現像剤を用いて現像する方法が、従来から広く
用いられている。

しかしながら、この二成分系現像法は、得られる画像の
画質が良いという利点を有する反面、次のような欠点が
あった。

（イ）トナーはキャリアとの相互摩擦により摩擦電荷を
受けとるが、長期間使用していると、キャリアの表面が
トナー組成物により汚染されるため、十分な電荷を受骨
できなくなり、画像の画質が変化する。　　　　　′ （ロ）トナーとキャリアの混合比を一定の割合に調整す
る必要があるが、長期間使用している内にその混合比が
変動するため、画像の画質が変化する。

（ハ）キャリアとして表面を酸化した鉄粉、ガラスピー
ズおよびこれらを樹脂で被覆したものなどの硬質のもの
が用いられ為ため、これらのキャリアによって感光体ド
ラムの表面が損傷を受け、その寿命が低下する。

そこで、このような欠点を解消するために、トナーのみ
からなる一成分系現像剤を用いる各種の現像方法が提案
されており、なかでも磁性粉を含有せしめた磁性トナー
と呼ばれる一成分系現像剤を使用する現像方法が採用さ
れている。

しかしながら、この方法においても、（イ）比抵抗の比
較的小さい磁性トナーを用いるため、現像優に静電潜像
上の現像剤を用紙などの支持部材に転写する場合に、静
電的に転写することが困難であり、とくに多湿の雰囲気
下ではトナーが十分な電荷を保持することができず、良
好な転写が得られないこと、および（ロ）トナーが多量
の磁性粉を含有しており、この磁性粉は一般に黒色系の
マグネタイトからなるため、暗色以外のカラートナーが
得られないことなどの欠点があった。

したがって、最近では上述した二成分系現像法に用いら
れていた磁性粉を含有せず、しかも比抵抗の大きい一成
分系トナーを用いた現像方法が、たとえば米国特許第２
８９５８４７月明１［１ａ！、同第３１５２０１２号明
ＩＩＩ、持分昭４１−９４７５号公報、同４５−２８７
７号公報および同５４−３６２４号公報などにより提案
されており、タッチダウン法、インプレッション法およ
びジャンピング法などとして実用されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述した二成分系現像法で用いられてき
たトナーのみを用いる従来の一成分系現像法においては
、摩擦帯電の発生１が不十分であり、さらには薄いトナ
ー層の形成が困難であるという問題があった。

すなわち、一般に一成分系現像法においては、トナーは
一トナー担持体（現像スリーブ）に対し効率よく、しか
もきわめて短時間で帯電し、感光体ドラムまたは誘電体
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（たとばセレンの感光体ドラムを用いた場合に、
マイナス０．５〜１５μＣ／Ｑ程度）を得る必要がある
が、従来の二成分系現像法で用いられるトナーのみでは
、現像スリーブとの摩擦帯電によって、可視像化するの
に十分な帯電量を得ることができない。

要するに、従来の二成分系現像法においては、可？！像
化するに必要な帯電量を得るために、十分な時間をかけ
てトナーとキャリアの摩擦帯電を行なっているが、−成
分系現像法におけるトナーと現像スリーブとのＷｌ、擦
のみによる帯電では、摩擦帯電時間が短く、可視像化す
るのに必要な帯電量が得られないのである。

また、従来の一成分系現像法においては、現像スリーブ
表面にトナーをきわめて薄く、かつ平均に塗布する必要
があるが、二成分系現像法で用いられているトナーでは
、このような薄いトナー層を均一に形成することが困難
である。

ここで、従来の薄いトナー層の形成過程の一例を第２図
にしたがって説明する。

第２図に示すように、弾性ブレード２は現像スリーブ１
に対して２０〜５００ｑ／ｃｏ＋の圧力で圧接され、ト
ナー容器３内のトナー４は現像スリーブ１の回転により
搬送されつつ、弾性ブレード２により現像スリーブ１の
表面にきわめて薄く、平均に塗布される。

したがって、トナー４にはすぐれた流動性および耐凝集
性が要求されるが、トナー容器３内のトナー４が十分に
帯電されない場合には、現像スリ′−７１の回転により
搬送される過程で凝集性を帯び、塊状になるため、現像
スリーブ１の表面にトナー４の薄い層が均一に形成され
なくなるという問題があった。

また、トナー４の帯電を高めるために弾性ブレード２の
圧力を高めると、現像スリーブ１により搬送されてきた
トナー４が弾性ブレード２と現像スリーブ１との接触部
において急激に高い圧力を受けることになるため、この
部分で摩擦熱が発生し、トナー４が軟化して、現像スリ
ーブ１の表面に固着することになり、トナー４を薄（平
均に塗布することが困難になるという問題があった。

さらに、上記の問題を解決するために、トナー４の軟化
点を高くすると、定着温度が＾くなって、通常の電子複
写機やプリンタなどに適用できなくなるという問題があ
った。

したがって、現像剤として一成分系現像剤を用いた従来
の現像方法においては、現像剤を十分にかつ均一に帯電
することができないために、画像濃度が低下したり、°
地かぶりが発生するなどの欠点があり、鮮明な画像を取
得することが困難であった。

本発明は、上述した従来の現像方法における問題点を解
決するために検討した結果、達成されたものである。

したがって、本発明の目的は、鮮明な画像を取得するこ
とができる現像方法を確立することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） すなわち、本発明の現像方法は、静電潜像が形成された
感光体ドラムに現像剤を供給して前記静電潜像を可視像
化することからなる現像方法において、ガラス転移点５
０℃以上、軟化点１１０〜１６０℃の樹脂に着色剤を含
有せしめた着色粒子（Ａ）および前記着色粒子の帯電極
性に対して逆極性に帯電する補助粒子（Ｂ）とを含有す
る現像剤を用い、この現像剤を弾性ブレードにより、現
゛　像スリーブ表面に圧接して形成した現像剤を、前記
感光体ドラムに対面させて、前記着色粒子（Ａ）のみを
静電潜像に対し静電的に付着させることを特徴とする。

（作用） 本発明の現像方法においては、現像剤として、着色粒子
（Ａ）と、この着色粒子（Ａ）に対して逆極性に帯電す
る補助粒子（Ｂ）を混合したものを用いたため、前記着
色粒子（Ａ）を十分に、かつ均一に帯電せしめることが
でき、現像スリーブ表面の静電潜像を現像する場合には
、前記着色粒子（Ａ）のみが選択的に現像に寄与する。

しかも、補助粒子（Ｂ）の粒子径分布を、着色粒子（Ａ
）の粒子径分布と近似させることにより、現像剤は凝集
することなく、現像スリーブに対して均一な薄い層を形
成することができる。

したがって、本発明の現像方法によれば、現像剤を十分
に、かつ均一に摩擦帯電させることが可能で、画像濃度
の低下や地かぶりなどを発生することがなく、常に鮮明
な画像を取得することができる。

（実施例） 以下に、図面を参照しつつ、本発明の現像方法の実施例
について、詳細に説明する。

第１図は本発明の実施例で用いる現像装置の概略断面説
明図である。

第１図に示した現像袋＠１０において、現像剤担持体と
しての現像スリーブ３０には、その周面に現像剤の薄層
を形成するための弾性ブレード３１が約２０〜５００Ｑ
／Ｃｌ１ｌの圧力で圧接されている。

現像剤２０を収納するトナー容器２１内には、現像スリ
ーブ３０に現像剤２０を供給する供給ロール２２が、現
像スリーブ３０に接して設けられており、前記現像スリ
ーブ３０の回転方向（矢印Ａ）と逆方向（矢印Ｂ）に回
転するように構成されている。

トナー容器２１内には、収納されている現像剤２０を攪
拌する攪拌羽根２３が回転可能に設けられている。

現像スリーブ３０の下部には、この現像スリーブ３０の
表面に残存している現像剤を回収するための回収ブレー
ド３２が接触されている。

なお、静電潜像が形成された感光体ドラム４０と現像ス
リーブ３０との間には、直流バイアス、交流バイアスま
たは直流と交流とを重畳してバイアスを印加する電源３
３が接続されている。

次に、この現像装置１０の動作について説明する。

トナー容器２１内に収納されている現像剤２０は、攪拌
羽根２３の回転により回転され、現像剤２０を構成して
いる着色粒子（Ａ）と補助粒子（Ｂ）とは互にｒ！ｌ擦
接触してＷ、擦帯電される。

このようにして、予備的に帯電された現像剤は、供給ロ
ール２２により搬送されて、現像スリーブ３０に擦り付
けられ、ざらに弾性ブレード３１により圧接されて、そ
の層厚が制御されつつ、摩擦帯電される。

そして、十分に帯電された現像剤２０は、感光体ドラム
４０に対面する位置に搬送されるが、現像スリーブ３０
には電源３３によりたとえば交流電圧が印加されている
ため、現像スリーブ３０を遠ざかる方向および戻る方向
に往復運動させながら、感光体ドラム４０に形成された
静電潜像に対面することになる。

現像剤２０に含有される着色粒子（Ａ）と補助粒子（Ｂ
）とは、互に逆の帯電極性を有するから、着色粒子（Ａ
）のみが選択的に静電潜像に対し付着して現像が行なわ
れる。

また、現像スリーブ３０の表面に残存した現像剤は、回
収ブレード３２によりトナー容器２１内へと戻される。

本発明で用いる現像剤において、着色粒子（Ａ）を形成
するガラス転移点５０℃以上、軟化点１１０〜１６０℃
の樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−ブタジェン
共重合体、スチレン−アクリルニトリル共重合体などの
スチレン系共重合体、ポリエチレン、高分子量ポリエチ
レン、ポリプロピレン、低分子釘ポリエチレン、エチレ
ン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール
共重合体などのオレフィン系重合体、フェノール樹脂、
ポリアミド、ポリエステル、ポリメチルメタクリレート
、マレイン酸系樹脂、ポリアクリル酸、ポリビニルブチ
ラールなどの脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香族
炭化水素樹脂などのいわゆる石油樹脂、塩素化パラフィ
ン、ワックス類、およびこれらの混合物などの公知の材
料が挙げられる。

これらの樹脂材料のガラス転移点が５０℃未満では、現
像剤の保存安定性が低下するため好ましくない。

また、樹脂材料の軟化点が１１０℃未満では定着時に定
着ローラに現像剤が融着するいわゆるオフセットが生じ
やすくなり、１６０℃を越えると、逆に定着しにくくな
るため好ましくない。

さらに、着色粒子（Ａ）を形成する着色剤としては、カ
ーボンブラック、ファーストイエロー０１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０ガジンレッド、力−ミンＦＢ、パーマネント
ボルドーＦＲＲ１ピグメント・オレンジＲ１リソールレ
ッド２Ｇ、レーキ・レッド０１０−ダミンＦＢ、ローダ
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８１フタロシアニングリー
ンおよびキナクドリンなどの公知の材料が挙げられる。

なお、これらの成分から形成される補助粒子（Ｂ）には
、帯電を制御する目的で、含金属染料、ニグロシン系お
よびポリアミン系などの帯電調節剤を添加することがで
き、ざらには必要に応じてワックスを添加することによ
り、耐オフセット性を向上させることもできる。

さらに、着色粒子（Ａ）の流動性および耐凝集性を向上
せせるために、たとえばコロイド状シリカなどの現像剤
と同極性の疎水化されたコロイド状微粒子を、現像剤の
帯電量に悪影響を与えない程度に添加することもできる
。

一方、本発明で用いる現像剤の他の一成分である補助粒
子（Ｂ）としては、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸
化ケイ素、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、チタン酸バリ
ウム、酸化カルシウム、酸化スズ、酸化インジウム、酸
化セリウム、三酸化モリブデンなどの無機化合物、これ
らの無機化合物の表面をシランカップリング剤、チタン
カップリング剤などのカップリング剤やシリコーンオイ
ルなどで表面処理したもの、ポリスチレン、スチレン−
ブタジェン共重合体、スチレン−アクリルニトリル共重
合体などのスチレン系共重合体、ポリエチレン、エチレ
ン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール
共重合体などのオレフィン系重合体、ポリメチルメタク
リレートなどの脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、シリ
コーン樹脂、テフロン樹脂などの微粉末などの樹脂、こ
れらの樹脂の表面を上記カップリング剤やシリコーンオ
イルなどで表面処理したものおよびマグネタイトやフェ
ライトなどの磁性粉などの公知の材料が挙げられる。

また、上述した脂肪族または脂環族炭化水素樹脂をバイ
ンダーとし、この中に上述した無機化合物や微粉末など
を含有させたものを補助粒子（Ｂ）として用いることも
できる。

着色粒子（Ａ）に対する補助粒子（Ｂ）の添加量は、０
．１〜６０重屋％の範囲が好適である。

ここで補助粒子（Ｂ）の添加量が０．１重量％未満では
、着色粒子（Ａ＞との摩擦帯電における予備帯電効果が
十分に得られず、また６０重開気を越えると、相対的に
着色粒子（Ａ）の濃度が低くなり、しかも現像剤全体の
流動性が低下して、緻密で平均に薄い現像剤層の形成が
困難となり、画像の濃度が低下するため好ましくない。

また、現像剤において、着色粒子（Ａ）の５０％重量平
均粒子径は３〜２０μｍの範囲にあり、補助粒子（Ｂ）
の５０％重量平均粒子径は前記着色粒子（Ａ）の５０％
重聞平均粒子径の１１５〜４倍の範囲にあることが望ま
しい。

ここで、補助粒子（Ｂ）の５０％重量平均粒子径が、着
色粒子（Ａ）の５０％重量平均粒子径の１１５未満では
、補助粒子（Ｂ）同士の凝集が起こりやすく、現像剤を
長期間使用している内に凝集した補助粒子が現像スリー
ブ３０と感光体ドラム４０との間に入り込み、緻密で平
均に薄い現像剤層の形成が阻害され、地かぶりの増加お
よびプリンタビリティの悪化などを生ずるため好ましく
ない。

さらに、補助粒子（Ｂ）の５０％重吊平均粒子径が、着
色粒子（Ａ）の５０％重量平均粒子径の４倍を越えると
、現像スリーブ３０と弾性ブレード３１との間に入り込
んだ補助粒子（Ｂ）が、薄く均一な現像剤層の形成を阻
害し、画像上にスジや地かぶりを発生するなどの不具合
が生じるため好ましくない。

なお、本発明でいう５０％重聞平均粒子径とは、。

コールタ−エレクトロニクス社製のコールタ−カウンタ
ーにより測定した値を意味する。

本発明で用いる現像剤において、補助粒子（Ｂ）は、着
色粒子（Ａ）に対して逆極性の帯電性を有しているため
、着色粒子（Ａ）を！？、擦帯電する際に、それ自身は
逆極性に帯電することにより、着色粒子（Ａ）の帯電を
促進させると共に、着色粒子（Ａ）に対し電荷を強く保
持させることができる。

また、着色粒子（Ａ）は、弾性ブレード３１により現像
スリーブ３０に圧接される際およびそれ以前に、現像剤
内で補助粒子（Ｂ）と接触して摩擦帯電されるため、弾
性ブレード３１のみによる帯電ｆｆｆ！Ｉの場合よりも
、十分かつ確実に帯電されることができる。

そして、感光体ドラム４ｏの静電潜像を現像する場合に
、補助粒子（Ｂ）は着色粒子（Ａ）と逆の帯電極性を有
するため、着色粒子（Ａ）のみが選択的に現像に寄与す
ることになる。

しかし、仮に補助粒子（Ｂ）が静電潜像に付着したとし
ても、補助粒子（Ｂ）は上記の特性から転写過程におい
て用紙上に転写されにくいため、地かぶりのない鮮明な
画像を取得することができる。

以下、本発明の方法の具体的な試験例について説明する
。

（試験例１） 樹脂材料として、スチレン−ｎ−ブチルアクリレート２
エチルアミノエチルメタクリレート共重合体（ガラス転
移点ＴＱ：６７℃、平均分子量ＭＷ：２８万、軟化点：
１３５℃）９０重量部、着色剤としてカーボンブラック
（商品名ＭＡ−１００＝三菱化成社製）５重量部、ワッ
クス（商品名ＭＡ−１００：三洋化成社製）３重量部お
よび帯電制御剤（商品名Ｎ−０１：オリエント化学社製
）２重ｊ部を加圧式ニーダ−により約１時間混線後、冷
却し、ハンマーミルで粗粉砕、ジェットミルで微粉砕、
さらに得られた粉体を風力分級法により分級することに
より、着色粒子（Ａ）を得た。

この着色粒子（Ａ）の５０％平均粒径は１２゜２μｍ、
ブローオフ法により測定した摩擦帯電電荷量はプラス２
７．２μＣ／Ｑであった。

一方、スチレン−ｎブチルメタクリレート共重合体（ガ
ラス転移点Ｔｏ：６６℃、平均分子ｆ１ＭＷ：９９００
０、軟化点：１２３℃）をジェットミルで微粉砕するこ
とにより、５０％平均粒径：１１．４μｍ、ブローオフ
法により測定した摩擦帯電電荷量：マイナス１６．６μ
Ｃ／Ｑの補助粒子（Ｂ）を得た。

このようにして得た着色粒子（Ａ）１００重量部および
補助粒子（Ｂ）５重量部とをＶ型ブレンダーで約１時間
部合することにより、−成分系現像剤を製造した。

この現像剤を第１図に示した構造からなる現像装置に供
給し、これを負帯電性のＯＰＣ感光体を搭載可能に改造
した複写機（商品名３１１０：東芝社製）に適用し、用
紙に対して原稿の複写画像を形成した。

その結果、画像濃度１．３５で地かぶりのない鮮明な画
像を得ることができた。

また、同様な方法により高温、高湿度（温度：３０℃、
湿度二８５％）の環境下で現像を行なったところ、地か
ぶりおよび画像濃度の低下は認られず、転写効率のよい
鮮明な画像を得ることができた。

さらに、得られた画像をヒートロール定着器で定着した
ところ、１７０℃から２２０℃の範囲において、定着お
よびオフセットともに良好であり、１万枚のコピーを行
なった後でも、初期の画像と同じ品質の画像を得ること
ができた。

（試験例２） 補助粒子（Ｂ）として、試験例１で用いたスチレン−ｎ
ブチルメタクリレート共重合体６０重量部およびマグネ
タイト（商品名ＫＢＧ−１００：関東電化社製）４０重
量部とを、試験例１と同様の方法で混線、粉砕したもの
を使用し、その他は試験例１と同様にして、−成分系現
像剤を製造した。

この現像剤を用い、試験例１と同様の方法で画像を形成
したところ、試験例１と同様に地かぶりのない鮮明な画
像を得ることができた。

（比較例１） 試験例１で得た着色粒子（Ａ）のみを用い、補助粒子（
Ｂ）を混合せずに得た現像剤により、同様の条件で複写
画像を形成したところ、画像濃度は１．１であり、かつ
地かぶりが多数発生していた。

（試験例３） 樹脂材料としてスチレン−ｎブチルメタクリレート共重
合体（ガラス転移点Ｔｏ　：　６６℃、平均分子量ＭＷ
：９９０００１軟化点：１２３℃）を、また帯電制御剤
としてＮ−０１（オリエント化学社製）２小部部を用い
る以外は上記試論例１と同様にして、５０％平均粒径：
１２．７μｍ１摩擦帯電電荷Ｂ：マイナス２４．５μＣ
／Ｑの着色粒子（Ａ）を得た。

また、上記試験例１および２で着色粒子（Ａ）の樹脂成
分として用いたスチレン−ｎ−ブチルアクリレート２エ
チルアミノエチルメタクリレート共車合体を試験例１と
同様に粉砕し、ブローオフ法により測定した摩擦帯電電
荷量プラス１０．１μＣ／ａとしたものを補助粒子（Ｂ
）として使用し、その他の条件は試験例１と同様にして
一成分系現像剤を製造した。

この現像剤を正帯電セレンを搭載した複写機に適用し、
試験例１と同様の方法により複写画像を形成したところ
、上記試験例１および２と同様にすぐれた品質の画像を
得ることができた。

［発明の効果Ｊ 以上詳細に説明したとおり、本発明の現像方法において
は、現像剤として、着色粒子（Ａ）と、この着色粒子（
Ａ）に対して逆極性に帯電する補助粒子（Ｂ）を混合し
たものを用いたため、前記着色粒子（Ａ）を十分にかつ
均一に帯電せしめることができ、現像スリーブ表面の静
電潜像を現像する場合には、前記着色粒子（Ａ）のみが
選択的に現像に寄与する。

しかも、補助粒子（Ｂ）の粒子径分布を、着色粒子（Ａ
）の粒子径分布と近似させることにより、現像剤は凝集
することなく、現像スリーブに対して均一な薄い層を形
成することができる。

したがって、本発明の現像方法によれば、現像剤を十分
に、かつ均一に摩擦帯電させることが可能で、画像濃度
の低下や地かぶりなどを発生することがなく、常に鮮明
な画像を取得することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例で用いる現像装置の概略断面説
明図、第２図は従来の現像方法を説明するための現像装
置の概略断面説明図である。 １０・・・・・・現像装置 ２０・・・・・・現像剤 ２１・・・・・・トナー容器 ２２・・・・・・供給ロール ２３・・・・・・攪拌羽根 ３０・・・・・・現像スリーブ ３１・・・・・・弾性ブレード ３２・・・・・・回収ブレード ３３・・・・・・電源 ４０・・・・・・感光体ドラム

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）静電潜像が形成された感光体ドラムに現像剤を供
   給して前記静電潜像を可視像化することからなる現像方
   法において、ガラス転移点５０℃以上、軟化点１１０〜
   １６０℃の樹脂に着色剤を含有せしめた着色粒子（Ａ）
   および前記着色粒子の帯電極性に対して逆極性に帯電す
   る補助粒子（Ｂ）とを含有する現像剤を用い、この現像
   剤を弾性ブレードにより現像スリーブ表面に圧接して形
   成した現像剤層を、前記感光体ドラムに対面させて、前
   記着色粒子（Ａ）のみを静電潜像に対し静電的に付着さ
   せることを特徴とする現像方法。
2. （２）着色粒子（Ａ）に対する補助粒子（Ｂ）の添加量
   が０．１〜６０重量％の範囲にあることを特徴とする特
   許請求の範囲第（１）項に記載の現像方法。
3. （３）着色粒子（Ａ）の５０％重量平均粒子径が３〜２
   ０μｍの範囲にあり、補助粒子（Ｂ）の５０％重量平均
   粒子径が前記着色粒子（Ａ）の５０％重量平均粒子径の
   １／５〜４倍の範囲にある現像剤を用いることを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項および第（２）項に記載
   の現像方法。
4. （４）現像スリーブに対し交流バイアスを印加し、前記
   現像スリーブ表面の現像剤粒子を往復運動させつつ現像
   することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項ないし
   第（３）項に記載の現像方法。