JPH0458028B2 - - Google Patents

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
像を現像する方法、特にトナー担持体上に薄くて
均一な絶縁性非磁性トナー層を形成して現像する
方法に関するものである。

従来、一成分系非磁性もしくは磁性の弱いトナ
ーを用いて現像する方法としては、以下のものが
知られている。

例えば、潜像保持体に、表面に現像剤を保持し
た現像担持体を対向させて、その保持体表面上の
静電像を現像する静電像現像方法において、現像
剤貯蔵手段に蓄えられた現像剤担持体下の現像剤
を現像剤担持体上に汲み上げるに当り、その汲み
上げ部分の現像剤に振動を与えて活性化させ、現
像剤担持体表面に所定の厚さの現像剤層を形成し
て現像に供する現像方法がある。

また、一成分系非磁性トナー粒子を帯電するた
めの磁性キヤリアを吸着して磁気ブラシを形成す
る回転可能な磁気ローラーと、該ローラーのトナ
ー粒子を移し取り、静電像保持体上の静電像を現
像するための現像ローラーを有し、現像部に於い
て静電像保持体と現像ローラーとの間隙を保ち、
該間隙長は現像ローラー上のトナー塗布層厚より
も大きく設定し、静電像を現像する方法がある。

また、現像剤を担持して搬送し潜像保持体に供
給する可動現像剤担持手段と、現像剤補給手段
と、この現像剤補給手段から現像剤の補給を受け
上記可動現像剤担持手段に現像剤を塗布する可動
塗布手段であつて、表面に現像剤を担持する繊維
ブラシを有し、上記可動現像剤担持手段に当接し
てこの当接部に於いて可動現像剤担持手段と同方
向に可動現像剤担持手段よりも高速で移動する可
動塗布手段で上記可動現像剤担持手段表面にトナ
ーを均一に塗布し、この塗布層を静電潜像部に近
接させることにより現像を行う方法がある。

これらの方法は従来の一成分トナーを用いた現
像方法に比べて、トナー担持体にトナーを塗布す
るときに強い圧力がかけられるためにトナーの摩
擦帯電電荷量が高くなりやすく、現像時間と共に
摩擦帯電電荷量が上昇しそれに伴い得られるコピ
ーの画像濃度が時間と共に変化してしまい、コピ
ー品質が一定に保たれないという欠点を有してい
る。

また、これらの方法は絶縁性非磁性もしくは弱
い磁性を有するトナーを現像部において主に非磁
気力により担持体上に担持し、現像する方法であ
つて、これら方法では現像部周辺においてトナー
担持体上にトナーを担持させる力として主に静電
気的引力及び物理的付着力が支配的であり、その
点、磁性力及び静電気力等によつて担持体上にト
ナーを担持させる従来の絶縁性磁性トナーを用い
る現像方法に比べて種々の欠点が生じる。例えば
多くのトナーが担持体上に比較的薄く均一に塗布
されない現象が生じる。さらに例えば比較的均一
に塗布されていても非画像部にトナーが付着する
いわゆる地カブリが生じる。さらに薄く均一に塗
布されていても画像部におけるトナー付着量が不
足し、濃度の低い画像が生じる。さらに多くのト
ナーは薄く均一に塗布されていても忠実性が低く
低解像力の極めて貧弱な画像を生じることがあ
る。さらに多くのトナーは繰返し使用していくと
画像濃度の低下や低品質の画像を生じる。さらに
多くのトナーは、高温高湿や低温低湿などの環境
変化に対してある時は画像濃度の低下をまねいた
り又はある時は地カブリを生じたりするというよ
うな欠点を有していた。

また一成分磁性トナーを使用する現像方法にお
いては磁性トナー粒子内に磁性粉体を多量に含ん
でいるために、非磁性もしくは弱い磁性を有する
トナーに比して高価となるばかりでなく、美しい
色のカラー化は困難であつた。

本発明の目的は、以上のような欠点を改良した
絶縁性非磁性もしくは弱い磁性を有するトナーを
使用する新規な現像方法を提供することにある。
すなわち、本発明の目的は、忠実性が高く画質の
安定した現像方法を提供することである。さらに
は、地カブリ現象を除去し、画像部には均一で濃
度が十分な高解像力画像を与える現像方法を提供
することである。

本発明の他の目的は、連続使用特性等の耐久性
に優れた絶縁性非磁性トナー使用の現像方法を提
供することである。

本発明の他の目的は、高温高湿や低温低湿など
の環境変化に対しても安定である絶縁性非磁性ト
ナー使用の現像方法を提供することである。

本発明の他の目的は鮮明な色相を有する画像を
与える現像方法を提供することにある。

その特徴とするところは、静電像を表面に保持
する静電像保持体とトナーを表面に担持するトナ
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、25℃で湿度60％における凝集度が30％以
下であるトナーをトナー担持体上に前記間隙より
も薄い厚さに担持させ、該トナーを現像部におい
て前記静電像保持体に転移させて現像する現像方
法にある。

上記本発明の現像方法において、必要に応じて
現像部においてトナー担持体と静電像保持体との
間に交流及び／又は直流バイアスを印加するのが
よい。

本発明者らは、従来知られている非磁性もしく
は弱い磁性を有するトナーを使用した現像方法を
種々検討した結果、前述した欠点を解決する為に
は、磁性トナーを使用する現像方法に比べて現像
部においてトナー担持体上のトナーが有する静電
荷量及び流動性のより精密な制御が重要であるこ
とを見出した。

例えば電荷量が低いとトナー担持体上にトナー
が均一に塗布されない現象が生じて均一に現像で
きず、また電荷量を上げて、たとえ均一に塗布さ
れる状態をつくつてもその値が適切でない場合は
地かぶりが生じやすくなり、その値が高すぎると
トナー担持体との静電的引力が強すぎてトナーが
静電像保持体へ転移しにくくなり、その結果、画
像濃度の低下、低品位画像の出現を引起こすこと
になつてしまう。

又、流動性が悪いと均一に塗布することが困難
であるし、たとえ均一塗布されたとしても順調な
現像ができなくなる。よつてトナーを充分現像が
可能な状態でトナー担持体上に均一塗布させるた
めには、トナーの静電荷量及び流動性を精密に制
御することが必要であり、そのためにトナーの凝
集度および真比重を適切に調整することが必要で
あるとの結論を得た。

本発明は、非磁性もしくは弱い磁性を有するト
ナーを現像部において、主に非磁気力により担持
体上に担持し現像する方法に起因する上記のよう
な必要条件をトナーの凝集度、真比重を調整する
ことにより達成するものである。

本発明のような凝集度、真比重を有する非磁性
もしくは弱い磁性を有するトナーは、後述の如く
の多くの塗布方法によつても均一に担持体上に塗
布され、良好な現像状態を示した。また、高温高
湿、低温低湿のような環境下や長時間の画像出し
後も変わるところがなかつた。

すなわち、本発明は、静電像を表面に保持する
静電像保持体と、非磁性トナーを表面に担持し搬
送するための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、 トナー塗布用磁性粒子と非磁性トナーとを貯蔵
する現像剤容器を前記トナー担持体上に配置し、 前記現像剤容器のトナー出口の上流側に前記ト
ナー担持体と接触するようにトナー塗布用磁性粒
子による磁気ブラシを形成するための固定磁石を
前記トナー担持体の内側に配置し、 前記トナー担持体の回動にともなつて前記トナ
ー塗布用磁性粒子を前記現像剤容器内で循環させ
ることにより、前記非磁性トナーをとり込みなが
ら、前記トナー担持体上に前記非磁性トナーの薄
層を該間隙よりも薄く形成し、 前記トナー担持体上の前記非磁性トナーを現像
部において前記静電像保持体に転移させ前記静電
像を現像する現像方法であり、 前記非磁性トナーは、温度25℃で湿度60％にお
ける凝集度が30％以下であり、 前記トナー塗布用磁性粒子は、該磁性粒子に外
接する直方体の各々の一辺をａ＞ｂ＞ｃまたはａ
＞ｂ＝ｃまたはａ＝ｂ＞ｃとなるようにａ，ｂ，
ｃを規定したときにｂ／ａの平均が0.4〜1.0かつ
ｃ／ａの平均が0.4〜0.95である形状を有する ことを特徴とする現像方法に関する。

本発明に使用されるトナーにおいて25℃で湿度
60％における凝集度が30％以下であるのは、凝集
度が上記範囲より大きいとトナーとトナー担持体
との静電的引力が強すぎて、トナーが静電像保持
体へ転移しにくくなり、その結果画像濃度の低下
等を生じてしまう。

さらに、本発明に使用されるトナーにおいて、
真比重が1.2以下であるのは、真比重が上記範囲
より大きいと、トナーが静電像保持体へ転移しに
くくなりその結果画像濃度の低下等を生じやす
い。

さらに、本発明に好ましく使用されるトナー塗
布用磁性粒子において、上記磁性粒子に外接する
直方体の各々の一辺をａ＞ｂ＞ｃまたはａ＞ｂ＝
ｃまたはａ＝ｂ＞ｃとなるようにａ，ｂ，ｃを規
定したときにｂ／ａの平均が0.4〜1.0かつｃ／ａ
の平均が0.4〜0.95である形状を有する磁性粒子
を使用するのは、例えばその形状が完全球形の場
合は、ブラシの循環が速すぎるあるいはトナー塗
布量を規制する力が低下することにより、カブリ
の発生等の欠点が生じる。一方その形状が例えば
薄板状の偏平の場合にはブラシの循環が不良とな
つたり、あるいはトナー塗布量を規制する力が大
きすぎることによる部分的な濃度低下や場合によ
つては一部画像が白く抜ける等の問題点が発生す
る。よつて磁性粒子の形状は完全球形と偏平との
中間領域が好ましい。

本発明においてはこの中間領域の形状を以下の
ように規定する。まず磁性粒子を適当な倍率で
SEM（走査型電子顕微鏡）にて写真撮影を行う。
この時同一粒子に対して電子線が磁性粒子ののつ
ている試料台に対して垂直に当たつている画面と
なるべく水平に当たつている画面とを数枚とり、
これから１つの粒子に外接する直方体を描く。さ
らにこの直方体の各々の一辺をａ＞ｂ＞ｃあるい
はａ＞ｂ＝ｃあるいはａ＝ｂ＞ｃとなるように
ａ，ｂ，ｃを設定し、ａ，ｂ，ｃを実測する。

以上のような操作をランダムに最低20粒子以上
行いｂ／ａ，ｃ／ａの平均を求める。

本発明においてはｂ／ａの平均が0.4〜1.0かつ
ｃ／ａの平均が0.4〜0.95の範囲に入る形状を有
する磁性粒子が好ましく、より好ましくはｂ／ａ
が0.5〜1.0c／ａが0.5〜0.9の範囲が良い。

このようなトナー塗布用磁性粒子としては、例
えば表面酸化または未酸化の鉄、ニツケル、コバ
ルト、マンガン、クロム、希土類等の金属、及び
それらの合金または酸化物などが使用でき、又そ
の表面が樹脂あるいは適当な処理剤で被覆されて
いても良い。又その製造方法として特別な制約は
ない。

本発明で用いた凝集度の測定方法は、ふるい上
にトナーをのせて振動を与えふるいの上に残留す
るトナーの割合を測定する方法である。

この方法によればふるい上に残るトナーの割合
が大きいほどトナーの凝集度は大きくトナー粒子
が集合して挙動し易いことを示す。具体的には細
川ミクロメテイクスラボラトリー製パウダーテイ
ターを用いて温度25±１℃、湿度60±５％の条件
で測定される。

60メツシユ、100メツシユ、200メツシユのふる
いをこの順に上すら並べ、振動台にセツトする。
2gのトナーを60メツシユのふるい上にセツトし、
振動系に47Vの電圧を印加して40秒間振動を与え
る。

終了後、各ふるい上に残つたトナーの重量を測
定し、それぞれに0.5，0.3，0.1の重みをかけて加
え、百分率で凝集度を表わす。

トナーの結着樹脂としては、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など
のスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン
−Ｐ−クロルスチレン共重合体、スチレン−プロ
ピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重
合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、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
酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチ
ル共重合体、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−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレ
ン−αクロルメタクリル酸メチル共重合体、スチ
レン−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−ビニル
エチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチ
ルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合
体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−
アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン
−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エ
ステル共重合体などのスチレン系共重合体；ポリ
メチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレー
ト、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレ
タン、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリビニルブ
チラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロ
ジン、テルペン樹脂、フエノール樹脂、脂肪族又
は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素
化パラフイン、パラフインワツクスなどが単独或
いは混合して使用できる。

トナーに用いる着色材料としては、従来公知の
カーボンブラツク、染料、顔料などが使用でき、
従来公知の正または負の荷電制御剤を本発明で使
用する事ができる。

トナーを磁性トナーとして用いるために、磁性
粉を含有せしめても良い。このような磁性粉とし
ては、磁場の中に置かれて磁化される物質が用い
られ、鉄、コバルト、ニツケルなどの強磁性金属
の粉末、もしくはマグネタイト、ヘマタイト、フ
エライトなどの合金や化合物がある。この磁性粉
の含有量はトナー重量に対して15重量％以下が良
い。

トナーは必要に応じて、鉄粉、ガラスビーズ、
ニツケル粉、フエライト粉などのキヤリヤー粒子
と混合され、電気的潜像の現像剤として用いられ
る。

又、本発明で用いられるトナーは、いかなる方
法で製造しても良い。例えば、従来知られている
ような混練−粉砕−分級を経るもの、液相、気相
中に分散させて造粒するもの等である。又、マイ
クロカプセル化しても良い。

以下本発明を実施態様例にもとづき図を用いて
詳細に説明する。

第１図は実施態様の更に他の一例を示す図であ
る。同図において１は静電像保持体、２はトナー
担持体、３は現像剤容器であるホツパー、５は非
磁性トナー、５０は固定磁石、５１は磁性粒子、
５２はトナー混合物による磁気ブラシ、５８はト
ナー厚規制用ブレードを示す。トナー担持体２上
に形成された磁気ブラシ５２をトナー担持体２を
回転させることで循環させ、ホツパー３中のトナ
ーをとり込んでトナー担持体２上に均一に薄層コ
ートさせる。トナー担持体２と静電像保持体１と
をトナー層厚より大きな間隙で対向させトナー担
持体２上の一成分非磁性トナー５を静電像保持体
１上の静電荷像上へと飛翔現像させる。トナー層
の電荷量及び厚さは磁気ブラシ５２の大きさ及び
ブラシの循環性の程度等で制御する。静電像保持
体１とトナー担持体２との間隙はトナー層厚より
大きめにとる。

ａ，ｂ，ｃはそれぞれ静電像保持体、トナー担
持体磁気ブラシの回転方向を示す。ｄは磁極に拘
束されていない磁性粒子を示す。

以下実施例において、本発明を詳細に説明す
る。なお、以下の配合における部はすべて重量部
である。

〔実施例 １〕 スチレン−メタクリル酸ブチル（75：25）共
重合体 100部 フタロシアニン顔料 ８部 ニグロシン ２部 上記材料をブレンダーでよく混合した後150℃
に熱した２本ロールで混練した。混練物を自然放
令後カツターミルで粗粉砕した後、ジエツト気流
を用いた微粉砕機を用いて粉砕しさらに風力分級
機を用いて分級して、５〜20μｍの粉体を得た。
測定はコールターエレクトロニクス社コールター
カウンターTA−によつて行つた。（以下の実
施例も同様）。上記粉体に0.5部のコロイダルシリ
カを添加して青色のトナーを得た。

このトナーの真比重は1.03、凝集度は13.8％で
あつた。

磁性粒子としては粒径70〜100μの海綿鉄粉を
用いた。上記磁性粒子を走査型電子顕微鏡で観察
したところ、ｂ／ａの平均が0.71、ｃ／ａの平均
が0.63であつた。

一方、酸化亜鉛100重量部、スチレン−ブタジ
エン共重合体20重量部、ｎ−ブチルメタクリレー
ト40重量部、トルエン120重量部、ローズベンガ
ル１％メタノール溶液４重量部からなる混合物を
ボールミルにて６時間分散混合した。これを0.05
mm厚のアルミニウム板に乾燥塗布厚が40μになる
ようにワイヤーバーにて塗布し、温風にて溶剤を
蒸散させ酸化亜鉛バインダー系感光体を作成して
ドラム状とした。この感光体に−6KVのコロナ
放電を行ない全面一様に帯電した後、原画像照射
を行ない静電潜像を形成した。

前記トナーを第１図に示したような現像装置に
入れたところ、均一な塗布状態が得られたので、
上記形成された静電潜像を現像した。この場合ト
ナー担持体２は外径50mmのステンレス製円筒スリ
ーブとし前記感光ドラム表面−スリーブ表面間距
離0.25mmに設定し、スリーブに400Hz1000Vの交
流及び−150Vの直流バイアスを印加した。

次いで転写紙の背面より−7KVの直流コロナ
を照射しつつ粉像を転写し、複写画像を得た。定
着は市販の普通紙複写機（商品名、NP−5000、
キヤノン製）を用いて行なつた。

得られた転写画像は濃度1.3と充分高く、かぶ
りも全くなく、画像周辺のトナー飛び散りがな
く、解像力の高い良好な画像であつた。上記トナ
ーを用いて連続して耐久性を調べたが10000枚後
の転写画像も初期の画像と比較して全くその色の
ない画像であつた。

また、環境条件を35℃、85％にしたところ、画
像濃度は1.23と常温常湿とほとんど変化のない値
であり、かぶりや飛び散りもなく鮮明な青色画像
が得られ耐久性も10000枚時までほとんど変化な
かつた。次に10℃、10％の低温低湿度において転
写画像を得たところ画像濃度は1.35と高く、ベタ
黒部も極めて滑らかに現像、転写され飛び散りや
中抜けのない優秀な画像であつた。この環境条件
で連続、及び間けつモードで耐久テストを行つた
がやはり10000枚まで濃度変動は±0.2と、実用上
充分であつた。

〔比較例 １〕 実施例１で0.2部のコロイダルシリカを添加す
る以外は実施例１と同様にして真比重1.03、凝集
度31.3％の青色トナーを得画像出しを行つたとこ
ろ、初期から画像濃度が低下し、画質も低下し
た。

〔比較例 ２〕 実施例１でマグネタイト40部を加えて混練する
以外は実施例１と同様にして、真比重1.38、凝集
度19.6％の青色トナーを得、画像出しを行つたと
ころ、画像濃度が低下し、色味も低下した。

〔比較例 ３〕 実施例１において、磁性粒子としてｂ／ａの平
均が0.55、ｃ／ａの平均が0.25の薄片状の偏平形
状を示す鉄粉を用いること以外は実施例１と同様
にして画像出しを行つたところ、磁性粒子の循環
不良が生じ、部分的な濃度低下を起した。

〔実施例 ２〕 実施例１で顔料としてペリレン系赤色顔料を使
用する以外は実施例１と同様にして真比重1.05、
凝集度11.8％の赤色トナーを得、画像出しを行つ
たところ実施例１と同様良好な結果が得られた。

〔実施例 ３〕 実施例１において磁性粒子としてｂ／ｃの平均
が0.94、ｃ／ａの平均が0.89であるフエライト粒
子を用いること以外は実施例１と同様に画像出し
を行つたところ、良好な結果を得た。

〔実施例 ４〕 実施例１において、磁性粒子としてｂ／ａの平
均が0.57、ｃ／ａの平均が0.52のやや偏平状の鉄
粉を用いること以外は実施例１と同様に画像出し
を行つたところ良好な結果を得た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の現像方法の実施に用いる現像
装置の一具体例を示す断面図である。 １……静電像保持体、２……トナー担持体、３
……ホツパー、５……絶縁性非磁性トナー、５０
……永久磁石、５１……磁性粒子、５２……磁気
ブラシ、５８……規制ブレード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 静電像を表面に保持する静電像保持体と、非
   磁性トナーを表面に担持し搬送するためのトナー
   担持体とを現像部において一定の間隙を設けて配
   置し、 トナー塗布用磁性粒子と非磁性トナーとを貯蔵
   する現像剤容器を前記トナー担持体上に配置し、 前記現像剤容器のトナー出口の上流側に前記ト
   ナー担持体と接触するようにトナー塗布用磁性粒
   子による磁気ブラシを形成するための固定磁石を
   前記トナー担持体の内側に配置し、 前記トナー担持体の回動にともなつて前記トナ
   ー塗布用磁性粒子を前記現像剤容器内で循環させ
   ることにより、前記非磁性トナーをとり込みなが
   ら、前記トナー担持体上に前記非磁性トナーの薄
   層を該間隙よりも薄く形成し、 前記トナー担持体上の前記非磁性トナーを現像
   部において前記静電像保持体に転移させ前記静電
   像を現像する現像方法であり、 前記非磁性トナーは、温度25℃て湿度60％にお
   ける凝集度が30％以下であり、 前記トナー塗布用磁性粒子は、該磁性粒子に外
   接する直方体の各々の一辺をａ＞ｂ＞ｃまたはａ
   ＞ｂ＝ｃまたはａ＝ｂ＞ｃとなるようにａ，ｂ，
   ｃを規定したときにｂ／ａの平均が0.4〜1.0かつ
   ｃ／ａの平均が0.4〜0.95である形状を有する ことを特徴とする現像方法。