JPH0466356B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は画像担体表面に形成した静電潜像の非
帯電領域に、磁性キヤリアと磁性トナーとからな
る現像剤中の磁性トナーを付着させて反転トナー
像を得る反転現像方法に関するものである。 〔従来の技術〕 近年情報処理機器の高性能化および多様化に伴
なつて、出力形態も多様化、高速化を要求され、
ノンインパクト型式の電子写真方式のプリンタが
開発されている。上記プリンタの記録原理は一般
の電子複写機と同様、画像担体表面に形成した静
電潜像を現像後、普通紙へ転写するものである。
而してプリンタにおいては、コンピユータからの
情報を一様帯電させた画像担体表面にレーザ光な
どで書き込み、この書き込み部すなわち露光部に
トナーを付着させるため、反転現像を行なう必要
がある。 上記の反転現像に使用する現像剤としては、磁
性キヤリアとトナーとからなる二成分系現像剤が
一般的である。この方法では普通紙へのトナー像
の静電転写が可能であり、高画質のプリンタ画像
が得られるが、キヤリアとトナーとの混合比率を
一定にするための手段が必要である。従つて現像
装置の大型化、複雑化を招来する他、キヤリアを
定期的に交換する必要があるという欠点がある。 このような欠点解消のために、磁性を有するト
ナー粒子のみからなる一成分系現像剤を使用して
静電潜像を現像する方式がある。上記磁性トナー
を使用する反転現像方法においては、静電潜像と
同極性の電荷を有する磁性トナーを保持する導電
性スリーブに、静電潜像と同極性の直流バイアス
電圧を印加することにより、トナーを非画像部に
付着させるのである。また現像によつて得られた
トナー像を転写シート上に静電転写する場合、電
気抵抗の高い絶縁性磁性トナーを使用するのが一
般的である。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記のような荷電型の絶縁性磁性トナーを、静
電潜像と同極性に帯電させて反転現像を行なつた
場合、画質が二成分系現像剤を使用したものより
劣るのが実情である。すなわち静電潜像と同極性
に帯電する磁性トナーを使用する場合には、画像
濃度の点では前記二成分系現像剤を使用するもの
と同等の結果が得られるのであるが、解像度の点
で充分でなく、更に画像担体表面とスリーブとの
間に形成される現像ギヤツプが狭いため、画像周
辺にチリが発生し易いという問題点がある。 本発明は上記のような問題点を解決し、解像度
が高く、かつ画像周辺にチリが発生することのな
い反転現像方法を提供することを目的とするもの
である。 〔問題点を解決するための手段〕 上記問題点を解決するために、本発明において
は下記のような技術的手段を採用した。すなわ
ち、 Ａ 画像担体表面に静電潜像を形成し、前記画像
担体表面に対向して配置しかつ内部に磁界発生
部材を備えた非磁性導電性スリーブ上に磁性キ
ヤリアと磁性トナーとからなる現像剤を供給
し、前記スリーブと前記磁界発生部材との相対
的回転により前記現像剤を前記画像担体表面に
向かつて搬送し、前記スリーブに直流電圧を印
加して前記静電潜像の非画像部に現像剤中の磁
性トナーを付着させる反転現像方法において。 Ｂ 前記画像担体を正の帯電特性とする。 Ｃ 前記磁性トナーを負の帯電特性とする。 Ｄ 前記スリーブに正の直流電圧を印加する。 という技術的手段を講じたものである。 〔作用〕 第１図は本発明を実施するための現像装置の一
例を示す要部断面図である。同図において１は感
光体ドラムであり、静電潜像（図中＋記号で示
す）を保持する光導電性層１ａと、電気的に接地
された導電性基体１ｂとからなり、矢印Ｗ方向に
回転自在に設ける。次に２はトナー槽であり、例
えばフエライト等の磁性キヤリアと磁性トナーと
を混合してなるトナー３を収容する。トナー槽２
の下部には前記感光体ドラム１と対向してスリー
ブ４を矢印Ｙ方向に独立回転自在に設けると共
に、スリーブ４内には表面に複数個の磁極を有す
る永久磁石部材５を、スリーブ４と同軸的にかつ
矢印Ｘ方向に独立回転自在に設ける。６はドクタ
ーブレードであり、前記スリーブ４の表面に臨ま
せて出入自在に設け、スリーブ４上を移動するト
ナー３の厚さを規制する。次にスリーブ４は例え
ばオーステナイト系ステンレス鋼またはアルミニ
ウム合金等の非磁性かつ導電性材料によつて形成
し、正の極性を有する直流電源７と電気的に接続
する。 上記のような構成により反転現像方法について
記述する。まずスリーブ４と永久磁石部材５とを
相対的に回転させることにより、トナー槽２内に
収容したトナー３をスリーブ４上に引出し、矢印
Ｙ方向にドクターギヤツプｄから現像ギヤツプＤ
に向かつて搬送する。トナー３は光導電性層１ａ
上に形成した静電潜像と逆極性の負帯電する特性
を付与してあり、上記搬送過程においてスリーブ
４、ドクターブレード６またはトナー３同志の接
触により負の電荷を持つようになる。而して負電
荷を有するトナー３が現像領域に到達すると、光
導電性層１ａの非画像部に付着してトナー像を形
成する。次にこのトナー像は感光体ドラム１の回
転によつて転写位置に至り、転写シート（図示せ
ず）の裏面から静電潜像と逆極性の負の電界を印
加することにより、転写シート上に転写され、次
いで熱若しくは圧力による手段を介して定着され
る。 本発明の反転現像方法においては、静電潜像と
逆極性に帯電する性質の磁性トナーを使用するも
のであるため、磁性トナーは静電潜像の画像部に
付着するように思考されるが、本発明者等の実験
によれば、前記のように静電潜像の非画像部に明
確に付着することが確認され、再現性もまた充分
に存在する。 本発明により高品質の画像が得られる理由は、
詳細は不明であるが、次のようなことであると推
察される。 磁性トナーは磁性キヤリアと共にスリーブ上を
搬送される過程で、上述したように負極性に帯電
し、殆どのトナー粒子は負の電荷を持つようにな
る。この磁性トナーが現像領域に至り、静電潜像
の電界中に入ると、電界の方向に従つてトナー中
の電荷が移動し、静電潜像電位の低い感光体との
界面近傍にあるトナー粒子は正の電荷を持つよう
になる。これにより正の電荷を持つたトナー粒子
が静電潜像の非画像部に付着して、反転画像が得
られる。従つて、従来は静電潜像と同極性に帯電
する磁性トナーを使用していたため過現像状態を
惹起する。即ちトナーが感光体表面に付着しすぎ
る結果、チリが発生する。これに対し、本発明に
よれば、感光体との界面近傍にあるトナーのみが
現像に寄与する帯電極性となるため、過現像が抑
制され、チリの発生を防止することができると思
われる。 本発明において使用する磁性トナーは、ブロー
オフ法によつて測定した場合の摩擦帯電量が−５
〜−25μc／ｇであり、スリーブ上の帯電電圧が
−６〜−80Vであるのが望ましい。すなわち摩擦
帯電量および帯電電圧が過大になると、画像濃度
が低下し、一方これらが不足すると、カブリが多
くなり、何れも不都合である。 次に磁性トナーを構成する磁性粉としては、フ
エライト、マグネタイトを初めとする鉄、コバル
ト、ニツケル等の強磁性を示す元素を含む合金ま
たは化合物およびその他熱処理若しくは何等かの
処理によつて強磁性を示す種々の合金等を使用し
得る。これらの強磁性体は、数μmないし数十μm
の粒径を有するトナー中に含有させるため、平均
粒径が0.02〜3μmのものが望ましい。而してトナ
ー中に含有させる量は、トナー全量に対し30〜70
重量％とするのが望ましい。30重量％未満ではト
ナーの磁力が低下してスリーブから飛散し易くな
り、一方70重量％を越えると、樹脂含有量が極め
て少なくなつて定着性が低下してしまうので不都
合である。 次に定着用の樹脂は、定着方式によつて適宜に
選定することができる。例えばオーブン加熱若し
くは熱ロール等の熱定着手段による場合には、下
記のような種々の熱可塑性樹脂を使用することが
できる。すなわち、スチレン類、ビニルエステル
類、α−メチレン脂肪族モノカルボン酸のエステ
ル類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、
アクリルアミド、ビニルエーテル類、ビニルケト
ン類、Ｎ−ビニル化合物等の単量体を重合させた
ホモポリマー若しくは、これらの単量体を２種以
上組合わせて共重合させたコポリマーあるいは、
それらの混合物を使用できる。この他にも、ロジ
ン変性フエノールホルマリン樹脂、ビスフエノー
ル型エポキシ樹脂、油変性エポキシ樹脂、ポリウ
レタン樹脂、セルローズ樹脂、ポリエーテル樹
脂、ポリエステル樹脂等の非ビニル系熱可塑性樹
脂あるいは、それらと前記のようなビニル系樹脂
との混合物も使用できる。 特にオーブン加熱手段によつて定着する場合に
は、ビスフエノール型エポキシ樹脂、ビスフエノ
ール型ポリエステル樹脂が望ましく、また熱ロー
ルによつて定着する場合には、スチレン系樹脂若
しくはポリエステル樹脂が望ましい。スチレン系
樹脂においては、スチレン成分が多い程熱ロール
に対する離型性が向上する。なお熱ロールに対す
る離型性を更に向上させるためには、脂肪酸金属
塩類、低分子量ポリオレフイン類、炭素数28以上
の高級脂肪酸類、天然若しくは合成のパラフイン
類、熱可塑性ゴム等を添加すればよい。 一方、定着手段が常温における圧力のみによる
圧力定着方式の場合、例えば下記のような樹脂を
使用する。すなわち、高級脂肪酸類、高級脂肪酸
金属塩類、高級脂肪酸誘導体、高級脂肪酸アミド
類、ワツクス類、ロジン誘導体、アルキツド樹
脂、エポキシ変性フエノール樹脂、天然樹脂変性
フエノール樹脂、アミノ樹脂、シリコン樹脂、ポ
リウレタン、ユリア樹脂、ポリエステル樹脂、ア
クリル酸またはメタクリル酸と長鎖アルキルアク
リレートとの共重合オリゴマー、スチレンと長鎖
アルキルアクリレート、長鎖アルキルメタクリレ
ートとの共重合オリゴマー、ポリオレフイン、エ
チレン〜酢酸ビニル共重合体、エチレン〜ビニル
アルキルエーテル共重合体、無水マレイン酸系共
重合体、石油系残渣、ゴム類等が挙げられる。 上記の樹脂は何れも任意に選定し、また任意に
混合して使用できるが、トナーとして形成した場
合の流動性を低下させないために、ガラス転移点
が40℃を越えるものが有効である。 而して上記以外にも、一般の乾式現像剤として
使用されている種々の顔料および／または添料を
添加含有させることができる。しかしトナー全量
に対する含有量は、トナーの電気特性等を考慮し
て10重量％未満が適当である。使用できる顔料と
しては、例えばカーボンブラツク、アニリンブル
ー、カルコオイルブルー、クロームイエロー、ウ
ルトラマリンブルー、デユポンオイルレツド、キ
ノリンイエロー、メチレンブルークロライド、フ
タロシアニンブルー、マラカイトグリーンオクサ
レート、ランプブラツク、ローズベンガルおよび
それ等の混合物等である。なおマグネタイトのよ
うに磁性粉自体が着色している場合には敢て添加
する必要はない。またカーボンブラツクを使用す
る場合には、トナーの絶縁性を低下させないため
に、トナー中の樹脂成分100重量部当り0.01〜５
重量部の範囲で含有させるのが望ましい。 またトナーに負の帯電特性を与えるためには、
含金属（Cr）アゾ染料のような負の帯電特性を
有する染料、若しくは負の荷電制御性の基を有す
る樹脂のような負の荷電制御剤を添加すればよ
い。なお添加量は、一般に0.1〜５重量％の範囲
が望ましい。 次に本発明において使用する磁性トナーは、上
記の材料により粉砕法若しくはスプレードライ法
等の公知の方法によつて製造できる。而して生成
すべきトナーの平均粒径は、５〜30μm、好まし
くは10〜20μmの範囲がよい。なお分級後のトナ
ー粒子表面には、例えばカーボンブラツク若しく
は酸化錫等の導電性粒子またはシリカ粉末等の添
加剤の添加により、電気抵抗若しくは流動性を調
節することができる。 本発明において使用する現像剤は、鉄粉、マグ
ネタイト、フエライトのような磁性キヤリアと上
記磁性トナーとを混合して調製する。ただし、画
質の点からは、本出願人の出願に係る特願昭60−
182328号明細書に記載するように、フエライトキ
ヤリアを使用するのが好ましい。キヤリアとトナ
ーとの混合比は、重量比で30〜90：70〜10の範囲
が望ましい。キヤリアが30重量％未満であると、
トナー量が多すぎるためトナーが飛散し易くなる
と共にスペントナー量が増加し、一方キヤリアが
90重量％を越えると、キヤリアが凝集し易くなる
と共にキヤリア付着を生ずるので何れも不都合で
ある。なお、キヤリアとトナーとの混合比は、必
ずしも上記範囲に限定されるものではなく、良好
な現像が行える範囲で適宜設定すればよい。 次に現像剤の搬送方式は、キヤリアの磁気的凝
集を防止するために、少なくともスリーブを回転
させる方式が望ましく、スリーブのみに限らず永
久磁石部材をスリーブと同方向若しくは逆方向に
回転させてもよい。なお現像剤の良好な搬送を行
なうためには、永久磁石部材をスリーブと逆方向
に回転させることが望ましい。 〔実施例〕 以下本発明を実施例によつて具体的に説明する
が、本発明はこれらの例によつて限定されるもの
ではない。 まず画像評価に使用した磁性キヤリアと磁性ト
ナーについて記述する。 フエライトキヤリア 60重量％ （日立金属製 KBN−100粒径70〜140μm） 磁性トナー 40重量％ 磁性トナーは、スチレンアクリル系樹脂（セキ
スイ化学工業製 P520）、マグネタイト（戸田工
業製 EPT500）および荷電制御剤（オリエント
化学製 ボントロン E81）を表に示す配合によ
つて乾式混合し、ニーダで200℃の温度で加熱混
練した。生成した混練物を冷却・固化後ジエツト
ミルにより20μm以下の粒子に粉砕した。次にこ
の粉砕粉をスーパーミキサーに投入し、更に微粉
末シリカ（日本アエロジル製 R972）を0.5重量
部添加して混合した。混合粉を120℃の熱気流中
に導入して熱処理を行なつた後、ジグザグ分級機
によつて分級を行ない５〜20μmの粒度分布を有
する磁性トナーNo.１〜４を得た。これらの磁性ト
ナーの摩擦帯電量（以下TECと記す）および表
面電位は表に示す通りである。なおNo.５は比較の
ために荷電制御剤としてオリエント化学製ボント
ロンNo.３を使用したものである。

〔発明の効果〕

本発明の反転現像方法は、以上記述のような構
成および作用であるから、高品質な画像が得ら
れ、特に解像度が高く、かつ画像周辺にチリが発
生することのない反転画像が得られるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための現像装置の一
例を示す断面図、第２図はトナーの表面電位測定
装置を示す断面図である。 １……感光体ドラム、３……トナー、４……ス
リーブ、５……永久磁石部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 画像担体表面に静電潜像を形成し、前記画像
   担体表面に対向して配置しかつ内部に磁界発生部
   材を備えた非磁性導電性スリーブ上に磁性キヤリ
   アと磁性トナーとからなる現像剤を供給し、前記
   スリーブと前記磁界発生部材との相対的回転によ
   り前記現像剤を前記画像担体表面に向かつて搬送
   し、前記スリーブに直流電圧を印加して前記静電
   潜像の非画像部に現像剤中の磁性トナーを付着さ
   せる反転現像方法において、前記画像担体を正の
   帯電特性とし、前記磁性トナーを負帯電特性と
   し、かつ前記スリーブに正の直流電圧を印加する
   ことを特徴とする反転現像方法。 ２ 磁性トナーの摩擦帯電量が−５〜−25μc／
   ｇ、スリーブ上の帯電電圧が−６〜−80Vである
   特許請求の範囲第１項記載の反転現像方法。