JPH0458627B2

JPH0458627B2 -

Info

Publication number: JPH0458627B2
Application number: JP59074772A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Suematsu; Atsuko Yamamoto; Takeshi Ikeda; Eiichi Imai
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1984-04-13
Filing date: 1984-04-13
Publication date: 1992-09-18
Also published as: JPS60217370A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、静電像保持体面上に形成された静電
像を現像する方法、特にトナー保持体上に薄くて
均一な絶縁性で実質的に磁性を有しないトナー層
を形成して現像する方法に関するものである。

従来、外部磁場5000O¨eで飽和磁化10emu／ｇ
以下の、磁性を有しない又は弱い磁性の一成分系
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。第一の方法は、トナーを担持し
て搬送し潜像（静電像）保持体に供給する可動ト
ナー担持手段と、トナー補給手段からトナーの補
給を受け上記可動トナー担持手段にトナーを塗布
する可動塗布手段であつて、裏面にトナーを担持
する繊維ブラシを有し、上記可動トナー担持手段
に当接してこの当接部に於いて可動トナー担持手
段よりも高速で移動する可動塗布手段とを備え、
該可動塗布手段で上記可動トナー担持手段表面に
トナーを均一に塗布してトナー塗布層を形成し、
この塗布層を静電潜像部に近接させることにより
現像を行う方法である。

第二の方法は、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備え、現像部に於いて静電
像保持体と現像ローラーと間隙を保ち、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である。

第三の方法はトナー貯蔵手段に蓄えられたトナ
ー担持体下のトナーをトナー担持体上に汲み上げ
るに当り、その汲み上げ部分のトナーのみに振動
を与えて活性化させて、トナー担持体表面に所定
の厚さのトナー層を形成し、このトナー層を担持
したトナー担持体を静電像保持体に対向させて静
電像保持体面上の静電像を現像する方法である。

しかしながらこれらの方法は絶縁性トナーを現
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。

しかし、このような解決すべき課題があるにし
ても、一成分磁性トナーを使用した現像方法にお
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、非磁性もしくは磁性の弱いトナー
に比して高価となるばかりでなく、美しい色のカ
ラー化は困難であることから、絶縁性で実質的に
磁性のないトナーを使用した現像方法が望まれる
要請は大である。

本発明の目的は以上のような欠点を改良した絶
縁性比磁性もしくは磁性の弱いトナーを使用する
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
優れた上記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
与える上記の現像方法を提供することにある。

本発明者らは従来知られている非磁性もしくは
磁性の弱い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のよ
り精密な制御が重要であることを見出した。すな
わち、絶縁性で実質的に非磁性のトナーを用いる
現像方法において、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
じてもちろん現像できず、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カブリが生じやすくなり、
逆にその値が十分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。さ
らに同様な理由により、くり返し使用に伴うトナ
ー電荷量の変化により画像の質は大きい影響を受
ける。それ故、その電荷量の安定性の確保が極め
て重要である。

かかる観点から本発明者等が鋭意研究したとこ
ろによると、側鎖に四級アンモニウム塩をもつ樹
脂をトナーに含有させることにより、非磁性もし
くは磁性の弱いトナーの電荷量は極めて安定する
ことを見出し、本発明をなすに至つたものであ
る。

具体的には、本発明は、静電像を表面に保持す
る静電像保持体に対し、絶縁性非磁性トナーを表
面に担持するトナー担持体を現像部において一定
の間〓を設けて対向配置し、下記一般式〔〕〔R₁：水素あるいは低級アルキル基 R₂：C₁〜C₁₂のアルキレン基、フエニル基、ナフ
チル基あるいは含窒素不飽和複素環の少なくと
もいずれか R₃、R₄、R₅：水素低級アルキル基あるいはフエ
ニル基Ｘ：ハロゲンアニオン又はカルボキシラトアニ
オン等の有機アニオン〕で示されるビニル化合物とスチレンとの共重合体
を含有し、かつ外部磁場5000O¨eにおける飽和磁
化10emu／ｇ以下の絶縁性非磁性トナーを摩擦帯
電し且つ摩擦帯電された絶縁性非磁性トナーのト
ナー層を前記トナー担持体上に前記間〓よりも薄
い厚さに形成し、該絶縁性非磁性トナーを現像部
において前記静電保持体に転移させ、静電像を現
像することを特徴とする現像方法に関する。

本発明の現像方法において、トナーが前記樹脂
を含有することにより高解像度の現像を実現する
等の所期の効果を奏することの理由は、詳細には
明確ではないが、四級アンモニウム塩というもの
が一つには、単に分子上の電子の偏りにより電気
的極性をもつものとは異なつてはつきりとイオン
化しているため、電気的極性が明確化される結果
によると考えられ、又、一つには、はつきりとし
たイオン化のため、カウンターイオンの移動等に
よる樹脂の電気抵抗が低下し、トナーの摩擦によ
る電荷蓄積と低抵抗化による放電とのバランスが
うまくとれるためと考えられる。

かかる現像方法を用いることによつて安定な正
荷電を有する有彩色トナーを得ることができ、長
期に渡る使用に際しても安定した画質の画像を長
期に亘つてとり出すことが可能となつた。なお本
発明の現像方法においては、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。

本発明の現像方法において使用されるトナーに
含有される樹脂として、下記一般式〔〕〔R₁：水素あるいは低級アルキル基 R₂：C₁〜C₁₂のアルキレン基、フエニル基、ナフ
チル基あるいは含窒素不飽和複素環の少なくと
もいずれか R₃、R₄、R₅：水素低級アルキル基あるいはフエ
ニル基Ｘ：ハロゲンアニオン又はカルボキシラトアニ
オン等の有機アニオンで示されるビニル化合物とスチレンとの共重合体
が挙げられる。

前記樹脂は、その分子量、軟化点等に応じて、
トナー中への含有量を任意に調整すれば良いが、
一般にはトナー全樹脂中の２重量部以上、より好
ましくは５重量部以上含まれるのが良い。それ以
下だと、本樹脂の電荷安定効果を、トナー全体に
反映させることができない場合がある。

本発明の現像方法において用いられるトナー用
のその他の結着樹脂としては、前記樹脂を結着樹
脂として単独で用いることは、もちろん可能であ
るが、その他の樹脂を１種又は２種以上あわせて
用いることも可能である。

例えばポリスチレン、ポリスチレン・ブタジエ
ン共重合体、スチレン・アクリル共重合体等のス
チレン系共重合体、ポリエチレン、ポリエチレン
酢酸ビニル共重合体、ポリエチレンビニルアルコ
ール共重合体のようなエチレン系共重合体、フエ
ノール系樹脂、エポキシ系樹脂、アリルフタレー
ト樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、マ
レイン酸系樹脂等である。またいずれの樹脂もそ
の製造法等は特に制約されるものではない。これ
により従来エマルジヨン重合等で製造した樹脂は
不純物が含まれ易く使いずらかつたものが容易に
使用が可能になり、樹脂選択の範囲も大きく広が
る。

補助的にトナーに若干の磁性を持たせる場合に
は、トナー中に磁性微粒子を添加すればよい。磁
性物質としては磁性を示すが、磁化可能な材料で
あればよく、例えば鉄、マンガン、ニツケル、コ
バルト、クロムなどの金属、マグネタイト、各種
フエライト、マンガン合金、その他の強磁性合金
などがあり、これらを微粉末としたものが使用で
きる。

本発明で用いられる荷電制御剤としては、酸化
デンプン、含金属染料、サリチル酸金属錯体、ニ
グロシン染料、トリフエニルメタン系化合物、ロ
ーダミン系染料、フタロシアニン系化合物等、従
来知られているものがすべて用いられる。

本発明の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、顔料などの色
材が使用できる。

又、トナーにシリカ、アルミナ等の流動性向上
剤を添加しても良い。

又、以上の構成をマイクロカプセルトナーにお
いて壁又は芯又はその両方において実施すること
も可能である。

以下本発明を実施態様に基づき図を用いて詳細
に説明する。

第１図は絶縁性トナーを用いた静電潜像現像法
及び現像装置の実施態様の一例を示す。図中、１
は円筒状の静電像保持体であり、例えば公知の電
子写真法であるカールソン法又はNP法によつて
これに静電潜像を形成せしめて、トナー供給手段
であるホツパー３内の絶縁性トナー５をトナー担
持体２上にトナー層の層厚を規制して塗布する塗
布手段４により塗布されたトナー５で現像する。
トナー担持体２は円筒状のステンレス鋼からなる
現像ローラである。この現像ローラの材質として
アルミニウムを用いても良いし、他の金属でも良
い。また金属ローラの上にトナーをより所望の極
性に摩擦帯電させるため樹脂等を被覆したものを
用いてもよい。さらにこの現像ローラは導電性の
非金属材料からできていてもよい。このトナー担
持体２の両端には図示されていないが、その軸に
高密度ポリエチレンからなるスペーサ・コロが入
れてある。このスペーサ・コロを静電像保持体１
の両端につき当てて現像器を固定することによ
り、静電像保持体１とトナー担持体２との間隔を
トナー担持体２上に塗布されたトナー層の厚み以
上に設定し保持する。この間隔は例えば100μ〜
500μ、好ましくは150μ〜300μである。この間隔
が大きすぎると静電像保持体１上の静電潜像によ
るトナー担持体２上に塗布された非磁性トナーに
及ぼす静電力は弱くなり、画質は低下し、特に糊
線の現像による可視化は困難となる。またこの間
隔が狭ますぎるとトナー担持体２上に塗布された
トナーがトナー担持体２と静電像保持体１との間
で圧縮され凝集されてしまう危険性が大となる。
６は現像バイアス電源であり、導電性トナー担持
体２と静電像保持体１の背面電極との間に電圧を
印加できるようにしてある。この現像バイアス電
圧は特願昭53−92108号に記載した如き現像バイ
アス電圧である。

第２図は実施態様の別の一例である。同図にお
いて、１は静電像保持体、２はトナー担持体、５
は本発明で特定したトナー、３はホツパ、９はク
リーニングブレード、１０はトナー供給部材を示
す。１６は振動部材、１７は振動発生手段、１６
ａは永久磁石、１６ｂは支持バネ、１７ａは鉄
心、１７ｂは巻線である。巻線１７ｂに交流を加
えて、振動部材１６を適当な振幅振動数で振動さ
せ、等速回転中のトナー担持体２の上に均一なト
ナー塗布層を形成させトナー担持体２と静電像保
持体１とをトナー塗布層の厚みより大きな間隙を
保つて対局させ非磁性トナーを静電像へ飛翔せし
めて現像するのである。振動部材１６の振動はト
ナー担持体２に直接接しない程度であればどの程
度でも良いが、トナー塗布層の厚みが５〜100μ
程度で均一になるように振動数、振幅を制御する
のが良い。又トナー担持体２と静電像保持体１と
の間に交流又／及び直流の現像バイアス電圧を印
加することも可能である。

第３図は実施態様の別の一例である。同図にお
いて１は静電像保持体、２はトナー担持体、３は
現像容器、５は本発明で特定した絶縁性トナー、
６は現像バイアス電源、９はトナークリーニング
部材、３５は塗布ローラ、３６はその表面に固着
せしめた繊維ブラシ、４０は塗布用バイアス電源
を示す。トナー５を塗布ローラ３５を回転させ、
ブラシ３６で搬送してトナー担持体２の上に均一
に塗布し、静電像保持体１の静電像へ飛翔させて
現像する。トナー担持体２と塗布ローラ３５との
間隙はトナー担持体２上に５〜100μ程度の均一
なトナー層を形成するように調整し、均一なトナ
ー塗布のために塗布用バイアス電源４０でバイア
ス電圧を印加してもよい。静電像保持体１とトナ
ー担持体２との間隙は上記トナー層厚より大きく
なるように現像に際しては現像バイアス電源６よ
り現像バイアスを印加してもよい。

第４図は実施態様の別の一例である。同図にお
いて１は静電像保持体、２はトナー担持体、５は
本発明で特定した一成分系トナー、４３は現像
器、４８は磁気ローラで、４９はその非磁性スリ
ーブ、５０は磁石、５２は磁気ブラシ、５３は一
成分トナー、又はトナーと磁性キヤリヤーとが混
合された二成分現像剤を示す。非磁性スリーブ４
９上に磁性キヤリアを磁力で保持してブラシ化し
スリーブ４９を回転させることにより、トナーあ
るいは現像剤５３を上記キヤリアブラシで汲み上
げてこのトナー担持体２上に接触塗布することに
より均一なトナー層５を形成する。その際キヤリ
アは磁力により磁気ローラ４８上に保持されてい
るためトナー担持体２上に移ることはない。次い
でトナー担持体２上から静電像保持体１上へ飛翔
現像する。磁気ローラ４８とトナー担持体２の間
隙はトナー担持体２上のトナー層厚が５〜100μ
程度になるように調整する。トナー担持体２と静
電像保持体１との間隙はトナー層厚より大きくな
るようにしトナー担持体２に現像バイアス電圧を
印加してもよい。

第５図は実施態様の別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はホツパー、６は現像用バイアス電源、５
は本発明で特定した一成分トナー、５０は固定磁
石、５２はキヤリア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。次いでトナー担持体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。トナー層の厚さは磁気ブラシ５２の大きさ、
即ちキヤリア量及び規制ブレード５８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りバイアス電源６から
現像バイアスを印加しても良い。

以下に具体的な実施例を述べるがこれら実施例
によつて本発明が制限を受けるものではない。
尚、以下の説明において部数はすべて重量部を示
す。

実施例１スチレン−BMA−トリメチルアンモニウム
クロライドエチルメタクリレート共重合体（モ
ル比85：15：５） 100部ローダミン系染料２部からなる平均粒径11μｍの非磁性トナーを常法に
従つて作成した。このトナーを第１図において、
トナー担持体２を外径20mmのステンレス製円筒ス
リーブとした現像装置に投入したところ、スリー
ブ上にきれいに塗布できた。この現像装置をキヤ
ノン製PC−10複写機を用いて、前記感光ドラム
表面−スリーブ表面間距離0.25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、現像した。

次いで転写紙の背面より−7kVの直流コロナを
照射しつつ紛像を転写し、複写画像を得た。

得られた転写画像は充分高く、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ん色のない画像であつ
た。

比較例１スチレン−BMA−ジメチルアミノエチルメ
タクリレート共重合体（85：15：５） 100部ローダミン系染料２部からなる平均粒径11μｍの非磁性トナーを常法に
従つて作成した。このトナーを用いて実施例１と
同様に行なつたところ、1000枚程度でトナー帯電
量が著しく上昇し、現像不能となつた。

実施例２スチレン−BMA−トリメチルアンモニウム
クロライドエチルメタクリレート共重合体
（85：15：５） 95部スチレン−BMA−ビニルカルボキシラトナ
トリウム錯体共重合体５部ローダミン系染料５部からなる平均粒径12μの非磁性トナーをトナー保
持体２と塗布ローラ３５の間隙を約２mm、繊維ブ
ラシ３６の長さを約３mmと設定した。第３図に示
す現像装置に挿入し、現像ローラと静電像保持体
との間隙を200μに保ち、約30μのトナー層を現像
ローラ上に形成させ交流波形として、周波数200
Hz、電圧のピーク値±450Vに直流成分−250Vを
加えて、電圧のピーク値−700V及び＋200Vを与
えて現像したところ、同様の良好な結果が得られ
た。

実施例３実施例１のトナー20ｇを予め鉄粉キヤリア20ｇ
と混合し、その混合物を規制ブレード58とトナー
担持体２との間隙が約250μとなるように設定し
た第５図の現像器に投入し、キヤノン製PC−10
複写機を用いて現像ローラと静電像保持体との間
隙を300μに保ち、約80μのトナー層を現像ローラ
上に形成させ交流波形として、周波数200Hz電圧
のピーク値±450Vに直流成分−250Vを加えて、
電圧のピーク値−700V及び＋200Vを与えて現像
したところ、同様の良好な結果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明に係る現像方法の
実施に用いる現像装置の異る形態を示す断面図で
ある。１……静電像保持体、２……トナー担持体、３
……ホツパー、４……トナー塗布手段、５……一
成分トナー、６……現像バイアス電源、９……ト
ナークリーニングブレード、１０……トナー供給
部材、３５……塗布ローラ、３６……繊維ブラ
シ、４０……塗布用バイアス電源、４８……磁気
ローラ、４９……非磁性スリーブ、５０……永久
磁石、５２……磁気ブラシ、５３……現像剤、５
８……規制ブレード。

Claims

【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に対
し、絶縁性非磁性トナーを表面に担持するトナー
担持体を現像部において一定の間〓を設けて対向
配置し、下記一般式〔〕〔R₁：水素あるいは低級アルキル基 R₂：C₁〜C₁₂のアルキレン基、フエニル基、ナフ
チル基あるいは含窒素不飽和複素環の少なくと
もいずれか R₃、R₄、R₅：水素低級アルキル基あるいはフエ
ニル基Ｘ：ハロゲンアニオン又はカルボキシラトアニ
オン等の有機アニオン〕で示されるビニル化合物とスチレンとの共重合体
を含有し、かつ外部磁場5000O¨eにおける飽和磁
化10emu／ｇ以下の絶縁性非磁性トナーを摩擦帯
電し且つ摩擦帯電された絶縁性非磁性トナーのト
ナー層を前記トナー担持体上に前記間〓よりも薄
い厚さに形成し、該絶縁性非磁性トナーを現像部において前記静
電保持体に転移させ、静電像を現像することを特
徴とする現像方法。