JPH0473788B2 - - 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
た現像剤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たり、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〓を保ち、
該間〓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問題点が生じる。例え
ば多くのトナーが担持体上に比較的薄く均一に塗
布されない現像が生じる。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り返し使用していく
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
ような問題点を有していた。

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、以上のような問題点を改良し
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、地カブリ現像を除去し、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。

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〓を設けて配置し、トナー塗布用磁性粒
子と、体積平均粒径が10〜20μｍ、体積分布で
5.04〜20.2μｍが50％以上である真比重1.2以下の
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取り込み
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〓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て前記静電像を現像するこ
とを特徴とする現像方法に関する。

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現像方法を
種々検討した結果、前述した問題点を解決するた
めには、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像が生
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カブリが生じやすくなり、逆
にその値が高過ぎるとトナー担持体との静電的引
力が強過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
の出現を引き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。よつて非磁性もしくは比重
が1.2程度しか磁性体を含まない弱い磁性トナー
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、トナーの粒度分布を適切に調整することが必
要との結論を得たものである。一般にトナーの静
電荷量及び流動性がその粒度分布に大きく依存す
ることは言うまでもない。

本発明は真比重1.2以下である非磁性もしくは
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、トナーの粒度
分布を調整することにより達成するものである。

本発明のような粒度分布を有する非磁性もしく
は弱い磁性を有するトナーは、後述する塗布方法
によつて、均一に担持体上に塗布され、良好な現
像状態を示した。又、それは、高温高湿、低温低
湿のような環境下や長期間の画像出し後も変わる
ところがなかつた。

又、トナーの粒度分布は、一般に市販されてい
る粒度分布測定装置、例えば、パーチクルカウン
ター（パーチクルデーター社）、ハイアツク自動
粒度分布分析器（ハイアツク−ロイコ社）、レー
ザーグラニユロメーター（CILAS社）、マイクロ
トラツク（LEEDS＆NORTHRUP）、ミクロン
フオトサイザー（セイシン企業）、ルーゼツクス
（日本レギユレーター社）、コールターカウンター
（コールターエレクトロニクス）等、すべての機
器を用いて測定できる。

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、ポリエステル樹脂、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
用することができる。

トナーは、鉄粉、ニツケル粉、フエライト粉な
どの磁性粒子と混合され、電気的潜像の現像剤と
して用いられる。

本発明で用いられる非磁性トナーは、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方法等
で製造される。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基づき図を用いて詳
細に説明する。

第１図は絶縁性非磁性トナー及びトナー塗布用
磁性粒子を用いた現像方法の一例を示す図であ
る。第１図に於いて１は静電像保持体、２はトナ
ー担持体、３はホツパー（すなわち、現像剤容
器）、６は現像用バイアス電源、５は非磁性トナ
ー、５０は固定磁石、５２はトナー塗布用磁性粒
子と非磁性トナーとの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
中の非磁性トナーを取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〓で対
局させトナー担持体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５
２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〓
はトナー層厚より大きめにとる。現像バイアス電
源６により現像バイアスを印加しても良い。

第２図は本発明の実施態様の更に他の一例を示
す図である。第２図において、１は円筒状電子写
真感光体であり矢印ａ方向に移動する。この感光
体１に対して間〓を介してトナー担持体である非
磁性スリーブ２が設けられている。このスリーブ
２は感光体１の移動とともに矢印ｂ方向に回転移
動する。スリーブ２内には磁界発生手段として固
定された永久磁石（マグネツト）５０が設けられ
ている。３は現像剤供給容器としてのホツパーで
あり、スリーブ２と共に非磁性トナー５及び磁性
粒子６０を有する現像剤混合体を収容している。

マグネツト５０の磁極６２に対応するスリーブ
２ノズル表面付近では、磁性粒子６０による磁気
ブラシが形成されている。スリーブ２を矢印ｂ方
向に回転させた時、磁極６２の配置位置と磁性粒
子６０の流動性及び磁気特性を適宜選ぶことによ
つて、磁気ブラシは磁極６２の付近で矢印ｃ方向
に循環し、循環層６６を形成する。

一方、磁極６２よりもスリーブ回転方向下流側
の点６８の位置では、磁性体よりなる磁性粒子拘
束部材としての磁性ブレード６４をスリーブ２と
適切な間隔で、又点６８の位置におけるスリーブ
２の法線ｎに対しブレードの中心線ｌとの為す角
度δをもたせてスリーブ移動方向下流側に傾けて
配置してある。磁性粒子６０は重力と磁気力及び
磁性ブレード６４の存在による効果に基づく拘束
力と、スリーブ２の移動方向への搬送力との釣合
によつてスリーブ２表面の点６８で拘束され、多
少は動き得るが殆ど不動の静止層６５を形成す
る。この循環層６６と静止層６５とからなる磁性
粒子層がスリーブ２の表面に形成される。磁性粒
子層はトナー５を含んでおり、静止層６５の磁性
粒子は前述の拘束力と搬送力との釣合によつてス
リーブ表面上に拘束されるが、トナーは実質的に
非磁性であるため、磁極６２の磁界によつては拘
束されず、鏡映力によつてスリーブ表面に均一に
薄くコーテイングされ、スリーブの回転に伴つて
搬送され、感光体１の表面に対面して現像に供さ
れる。

循環層６６では重力と磁極による磁気力と摩擦
力及び磁性粒子の流動性（粘性）によつて矢印ｃ
の如く磁気ブラシの循環が行われ、磁気ブラシは
この循環の際に磁性粒子層の上にある現像剤層６
７から非磁性トナー５を取り込んでホツパー３の
下部に戻り、以下この循環を繰返す。磁性ブレー
ド６４は直接にはこの循環に関与しない。

ここで使用する現像方法としては特公昭58−
32375号公報に記載の方法が好ましい。電子写真
感光体１とトナー担持体２との間にはバイアス電
源６により電圧が印加される。バイアス電源６は
交流でも直流でもよいが、交流に直流を重畳した
ものが好ましい。現像により供される現像剤は循
環層６６からトナー担持体２に供給され、循環層
６６における不足分は、前述の環境運動により現
像剤層６７が供給される。

〔実施例 １〕 スチレン−BMA共重合体 100重量部 フタロシアニン顔料 10重量部 ニグロシン ２重量部 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
冷後、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体積平均粒径13.2μｍ、
5.04〜20.2μｍが82％のトナーを得た（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−によつた。以下の実施例も同様）。真
比重は1.05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厚さ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
放電を行い全面一様に帯電した後、原画像照射を
行い静電潜像を形成した。

前記正帯電性非磁性トナー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〓が約250μとなる
ように設定した第１図の現像器に投入したとこ
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。

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）を用いて行つた。

得られた転写画像は濃度が約1.3と充分高く、
カブリも全く無く、画像周辺のトナー飛び散りが
無く、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。

また、環境条件を35℃、85％としたところ、画
像濃度は常温常湿と殆ど変化のない値であり、カ
ブリ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のトナーを、粉砕条件、分級条件を変
更し、体積平均粒径8μｍ、5.04〜20.2μｍが48％
とした。これを実施例１と同様にして保持体上に
塗布させたところ、均一であるが厚めの塗布状態
となり、実施例１と比較して良好な現像ができな
かつた。

〔比較例 ２〕 実施例１のトナーを、粉砕条件、分級条件を変
更し、体積平均粒径23μｍ、5.04〜20.2μｍが36％
とした。これを実施例１と同様にして保持体上に
塗布させたところ、実施例１と比較して均一な塗
布ができず、現像してもカブリの多い画像であつ
た。

〔実施例 ２〕 実施例１のトナー20ｇを予め、フエライトキヤ
リア50ｇと混合して、規制ブレード６４とトナー
担持体２との間〓が約300μとなるように設定し
た第２図の現像器に投入し、実施例１と同様に現
像したところ、同様な良好な結果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は夫々本発明の現像方法の実
施に用いる異なる形態の現像装置を示す断面図で
ある。 １……静電像保持体、２……トナー担持体（非
磁性スリーブ）、３……ホツパー（現像剤容器）、
５……一成分非磁性トナー、６……現像バイアス
電源、５０……永久磁石、５２……磁気ブラシ、
５８……規制ブレード、６０……磁性粒子、６４
……磁性ブレード、６６……循環層。

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〓を設けて配
   置し、 トナー塗布用磁性粒子と、体積平均粒径が10〜
   20μｍ、体積分布で5.04〜20.2μｍが50％以上であ
   る真比重1.2以下の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取り込みなが
   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〓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て前記静
   電像を現像することを特徴とする現像方法。