JPH0695424A

JPH0695424A - 現像方法

Info

Publication number: JPH0695424A
Application number: JP3006929A
Authority: JP
Inventors: Mitsuharu Endo; 光治遠藤; Masahiro Hosoya; 雅弘細矢; Mitsunaga Saitou; 三長斉藤; Chikatoshi Satou; 周逸佐藤; Hiroki Takano; 浩樹高野; Yoshimitsu Otaka; 善光大高
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Tec Corp
Priority date: 1991-01-24
Filing date: 1991-01-24
Publication date: 1994-04-08

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】常にシャープで地カブリがなく均一で高濃度
の画像が得られる現像方法の提供。【構成】潜像保持体に近接配置されたトナー担持体の
表面に、トナー容器から供給される一成分トナーの薄層
を形成し、このトナー薄層を潜像保持体に保持された静
電潜像に供給することによって静電潜像を可視像化する
現像方法において、トナー容器内の一成分トナーに帯電
部材を混在させておくか、あるいはトナー担持体の表
面に、一成分トナーをトナー容器から供給する、トナー
供給部材の少なくとも表面に帯電部材を混在させておく
ことを特徴とする現像方法である。ここで、帯電部材の
粒径はトナーの粒径より大きく、かつトナ―担持体とト
ナー層形成部材とのギャップよりも大きく、また帯電部
材のかさ比重もトナーのかさ比重より小さいことが好ま
しい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の目的】

【０００２】

【産業上の利用分野】この発明は、電子写真装置や静電
記録装置において、静電潜像を可視像化する現像方法に
係り、さらに詳しくはトナ―担持体上に形成された一成
分トナ―の薄層を潜像に供給することによって現像を行
う現像方法に関する。

【０００３】

【従来の技術】一成分トナー（現像剤）を用いる現像方
法の一つとして加圧現像法が知られている（米国特許3,
754,963 号明細書、同3,731,146 号明細書、特公昭51-3
6070号公報、同52-36414号公報）。この方法は弾力性、
導電性および粗面性を有するトナー担持体の表面に非磁
性トナーのみから成る一成分現像剤の薄層を形成し、こ
のトナー層を静電潜像に相対速度ゼロとなるように接触
させることを特徴としており、装置の簡素化やカラー化
が容易であるなど多くの利点を有している。しかしなが
ら、本発明者らによる追試実験の結果、上記現像方法に
は下記の問題が含まれていることが分った。

【０００４】上記の加圧現像法の重要な特徴として、ト
ナー層表面と静電潜像を実質的にゼロの相対的周辺速度
で移動させることが明記されている。しかし、実験の結
果、この条件下で得られる現像像は、シャープネスに欠
け、地カブリや濃度ムラの目立つ貧弱な画像となること
が分った。これに対し、速度差を設けた場合には、トナ
ー層と静電潜像の接触位置において、トナー粒子のころ
がりやすべりなどが生じ、トナー粒子の帯電促進や画像
ムラの均一化などが行われるため、極めてシャープで、
地カブリがなく、均一で高濃度の現像像が得られた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記問題点について、
特公昭60-12627号公報、特開昭53-23638号公報などにお
いて、トナー担持体を静電潜像よりも速く移動させるこ
とが、画質の改良をもたらす旨開示されている。この場
合は、トナーと静電潜像との接触位置において、トナー
粒子のころがりやすべりなどが生じ、トナー粒子の帯電
促進や画像ムラの均一化が行われる。しかしながら、形
成されたトナー層が静電潜像との接触位置に到達する前
に、トナー層に欠陥を生じることがしばしばある。

【０００６】たとえば、トナー担持体へのトナー供給ム
ラないし供給不足が生じたり、あるいはトナー担持体面
にトナー層形成部材によって形成されるトナー層にムラ
が生じると、現像形成されるがぞうの画質の劣化を招く
という問題がある。また、トナー層と静電潜像との接触
がない場合は、トナー粒子のころがりやすべりなどが生
じないので、さらに醜い画像になり易いという問題があ
った。この理由は二成分トナーによる現像方法の場合、
キャリアによりトナーが均一に帯電されるのに対して、
一成分トナーによる現像方法の場合、前記均一な帯電が
困難なためと考えられる。

【０００７】本発明はかかる従来技術の課題を解決すべ
くなされたもので、常にシャープで地カブリがなく均一
で高濃度の画像が得られる現像方法を提供することを目
的とする。

【０００８】

【発明の構成】

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、潜像保持体に
近接配置されたトナー担持体の表面に、トナー容器から
供給される一成分トナーの薄層を形成し、このトナー薄
層を前記潜像保持体にに保持された静電潜像に供給する
ことによって静電潜像を可視像化する現像方法におい
て、前記トナー容器内の一成分トナーに帯電部材を混在
させておくか、あるいは潜像保持体に近接配置された
トナー担持体の表面に、このトナー担持体表面をトナー
層形成部材が圧接してトナー容器からトナー供給部材に
よって供給される一成分トナーの薄層を形成し、このト
ナー薄層を前記潜像保持体にに保持された静電潜像に供
給することによって静電潜像を可視像化する現像方法に
おいて、前記トナー供給部材の少なくとも表面に帯電部
材を混在させ、さらに要すればトナー容器内の一成分ト
ナーに帯電部材を混在させておくことを特徴とする現像
方法である。

【００１０】なお、上記において、前記トナー容器内の
一成分トナーに混在させる帯電部材の粒径は、トナーの
粒径より大きく、かつトナ―担持体とトナー層形成部材
とのギャップよりも大きいことが望ましい。また帯電部
材のかさ比重もトナーのかさ比重より小さいことが好ま
しい。

【００１１】

【作用】本発明に係る現像方法によれば、一成分トナー
はトナー容器内の一成分トナーもしくはトナー供給部材
の少なくとも表面に混在させた帯電部材粒子などによっ
て、容易にまた確実かつ均一に帯電されるため、常にシ
ャープで地カブリのない均一で高濃度の良質な画像を得
ることができる。すなわち、トナー容器内の一成分トナ
ーに混在させた帯電部材粒子やトナー供給部材の少なく
とも表面に混在させた帯電部材粒子などが、いわゆる二
成分トナーによる現像の場合におけるキャリアの役割を
効果的に果たし、静電潜像に接して現像に関与する一成
分トナーを確実かつ均一に帯電させるので、安定した状
態で良質な画像に現像し得る。

【００１２】

【実施例】以下本発明に係る現像方法の具体例の説明に
先立って、本発明の基本的な作用ないし効果について、
さらに補足的な説明をする。

【００１３】先ず、トナーの粒径より大きく、かつトナ
―担持体とトナー層形成部材とのギャップよりも大きい
粒径の帯電部材をトナー容器内の一成分トナーに混在さ
せた場合、および／または前記の帯電部材のかさ比重が
トナーのかさ比重より小さい場合には、前記トナ―担持
体とトナー層形成部材とのギャップもしくは圧接部にト
ナーが目づまりするのが容易に防止される。

【００１４】つまり、トナ―担持体とトナー層形成部材
とのギャップもしくは圧接部においては、トナーにより
圧力が高くなっており、かつトナーの流れが分離されて
いおり、トナー容器の中ではトナーの対流が生じてい
る。このとき前記帯電部材の粒径がトナーの粒径より大
きく、かつ前記トナ―担持体とトナー層形成部材とのギ
ャップよりも大きい構成および／または、前記帯電部材
のかさ比重がトナーのかさ比重よりも小さいという構成
を成している。このため、トナーの流れにのって帯電部
材が流れていき、前記トナ―担持体とトナー層形成部材
とのギャップもしくは圧接部においては戻りの流れが主
流となって、トナ―担持体とトナー層形成部材とのギャ
ップもしくは圧接部では、トナーの目づまりを生じるこ
とが防止される。

【００１５】一方、前記の帯電部材のかさ比重がトナー
のかさ比重より小さく、かつ前記帯電部材の粒径がトナ
ーの粒径より小さい場合には、前記トナ―担持体とトナ
ー層形成部材とのギャップもしくは圧接部を通過するこ
ともあるが、このような小粒径の帯電部材は帯電量が大
きく、鏡像力によってトナ―担持体に強く付着してお
り、さらに白地部に現像されても記録紙上にはほとんど
現れないので、実用上は問題ない。

【００１６】また、トナー供給部材の少なくとも表面に
帯電部材を含有せしめた場合は、トナー容器内の一成分
系トナーに帯電部材が供給混合されるので、トナー容器
内の一成分系トナーの帯電量が長期の使用においても安
定し、常にシャープで地かぶりがなく、また均一で高濃
度の良質な画像が得られることになる。たとえば、前記
トナー供給部材として、帯電部材を含浸または分散させ
た発泡体で構成し、含浸または分散させた帯電部材を使
用中に徐々に分離し、トナー容器内の一成分系トナーに
供給・混合することにより、トナーの帯電量が容易にま
た確実にかつ一様に保持される。

【００１７】図１は、本発明に関わる現像方法の実施に
使用した現像装置の部分断面図であり、この現像装置は
一成分系トナー１を収容するトナー容器２、前記一成分
系トナー１をトナー担持体（現像ローラ）３に供給する
トナー供給部材（トナー供給ローラ）４、前記トナー担
持体（現像ローラ）３面にほぼ均一なトナー層を形成す
るトナー層厚規制部材５、前記トナー層を担持して回転
するトナー担持体３に近接し、表面に担持している静電
潜像が可視像化される感光ドラム６、前記現像残りトナ
ーをトナー容器２に回収するためのリカバリープレート
７、トナー容器２内のトナー１を撹拌する撹拌子８、お
よび前記トナー層厚規制部材５を一定の荷重でトナー担
持体３面に押圧するスプリング９、前記可視像化された
像をたとえば紙などの支持体に転写する転写装置１０、
前記感光ドラム６面に所要の静電荷を付与する帯電器１
１、静電潜像を形成するための露光手段（図示せず）、
トナー担持体３やトナー供給部材４に所要の電流を供給
する直流電源１２および保護抵抗１３などによって構成
されている。

【００１８】上記構成の現像装置におけるトナ―担持体
３は、アルミニウムやステンレスなどの金属や、フェノ
ール樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂、
ポリアミド樹脂、シリコ―ン樹脂、メラミン樹脂、ポリ
スチレン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などの
硬質もしくは軟質の樹脂、さらにはこれらの複合体など
から成るものを用いることができ、内部に磁極を配設し
たマグネットローラのごときものを用いてもよい。本実
施例では、弾性と導電性を有する非磁性の（もしくは磁
化されていない）トナ―担持体３について例示する。

【００１９】このトナ―担持体３としては、シャフトの
周囲に導電性ゴム層（たとえばウレタンゴム、シリコ―
ンゴム、エチレンプロピレンゴム、ＮＢＲ、クロロプレ
ンゴム、ブチルゴムなどのゴム中に導電性カーボン粒子
や金属粒子、金属ファイバーなどを分散することによっ
て10⁵Ω・ｍ²以下の抵抗値としたもの）を設けたも
の、もしくはその表面にシリ―コン樹脂、ウレタン樹
脂、フッ素樹脂などを被覆したもの、高抵抗ないし絶縁
性のゴムローラの表面に導電性の樹脂を被覆したもの、
あるいは半導電性（10⁵Ω・ｍ²以下）のゴムローラの
表面に導電層を設けたものなどが好適といえるが、ここ
では特に硬度30度（ＪＩＳＡ型）のＥＰＤＭゴムローラ
の表面に導電性ウレタン塗料を塗布し、金属シャフトと
塗膜表面の間の抵抗値が10⁵Ω・ｍ²以下となるように
調整した弾性導電ローラを用いた場合について説明す
る。金属シャフトの外径は8 mm導電性ウレタン塗料の厚
さは20ないし200 μm 、外径18mmとした。

【００２０】なお、上記においてトナー供給部材４とし
ては、トナーの搬送能力など考慮した場合、導電性のス
ポンジ製ローラが好ましく、たとえば耐磨耗性でトナー
の侵入によって固化しないウレタンフォームなどが望ま
しい。このようなウレタンフォームとしは、密度0.03〜
0.06g/cm³、硬度15〜25kgf/cm³（Ａ型では10度以下な
のでJIS K 6401での測定値）、フォームとしての引張り
強度0.8 〜1.5kgf/cm²、フォームとしての伸び率200
〜350%、セル数100 個／25mm以下、抵抗値10³〜10⁶Ωc
m程度のものがよい。

【００２１】また、前記ウレタンフォームなどの導電性
は、たとえばそれ自体導電性を有していてもよいし、導
電剤を添加して導電性を付与してもよく、これらを発泡
させることにより均一な導電性、柔軟性を備えたフォー
ムを形成し得る。あるいは、発泡体（フォーム）を形成
した後、導電性のカーボン粉末など含浸させさせた構成
としてもよい。さらに、トナー供給部材４はローラ型で
ある必要もなく、たとえば磁力を応用する形であっても
よい。

【００２２】さらに、トナー容器２の中には一成分系ト
ナー１および粒子状のたとえば耐磨耗性のよいウレタン
系フォームの帯電部材１４が収容される。このウレタン
系フォーム帯電部材１４としては、かさ比重0.03〜0.06
（トナー１のかさ比重は0.33〜0.44）、硬度15〜25kgf/
cm³（Ａ型では10度以下なのでJIS K 6401での測定
値）、フォームとしての引張り強度0.8 〜1.5kgf/cm
²、フォームとしての伸び率200 〜350%、セル数100
個／25mm以下、抵抗値10³〜10⁶Ωcm程度のものがよ
い。また、前記帯電部材の導電性および帯電性は、た
とえばそれ自体導電性および帯電性を有していてもよい
し、導電剤および帯電性材料を添加して導電性および帯
電性を付与してもよく、これらを発泡させることにより
均一な導電性、柔軟性および帯電性を備えたフォームを
形成し得る。あるいは、発泡体（フォーム）を形成した
後、導電性のカーボン粉末帯電性材料粉末など含浸させ
させた構成としてもよい。しかして、帯電部材の使用量
は一成分系トナーに対して、大きさ0.1 〜1mm 程度のも
のを0.5 〜50重量％、好ましくは0.1 〜25重量％程度添
加配合すれば十分である。

【００２３】前記帯電性付与剤としては電子供与性染料
（たとえば、アジン系のニグロシン、ニグロシン塩基
類、ニグロシン誘導体、ベンゾメチル−ヘキシルデシル
アンモニウムクロライドなどの有機四級アンモニウム塩
など）、アクリル樹脂、スチレン樹脂などが挙げられ、
さらにアクリル化合物−有機アンモニウム化合物の共重
合体を使用し得る。これらを、前記フォーム100g当たり
8 g 程度（一般的には5〜50 g）混入すればよい。

【００２４】潜像の現像法としては、潜像面とトナ―担
持体３表面とを非接触状態とし、現像電界によってトナ
ー粒子１を飛翔させて現像を行う方法、両者を接触させ
て転動もしくは摺動することにより現像を行う方法があ
る。本発明の場合はいずれの方法にも適用可能である
が、本実施例においては潜像面にトナ―担持体14を当接
する場合について説明する。

【００２５】トナー層厚規制部材５は、先端が円柱面状
もしくは曲面状（円柱面状ないし曲面状）に加工されゴ
ム硬度30度ないし100 度の板状高分子体で構成されてお
り、その先端がスプリング９の押圧力によってトナ―担
持体３の表面に当接している。規制部材５の断面先端が
円弧もしくは曲線であることは、比較的低い押圧力で所
望のトナー薄層を形成でき、かつトナー粒子１を確実に
摩擦帯電することが可能となる。先端の円柱面もしくは
曲面の曲率半径は0.1 mmいし20mm好ましくは0.5 mmいし
10mmときに良好な結果が得られる。

【００２６】本実施例では、感光体６の表面電位（未露
光部）Ｖ₀ を−500 Ｖ、露光部電位Ｖ₁を -50 Ｖの
潜像に反転現像法によって現像した場合を示めす。すな
わち、背景電位（白地部電位） -500 Ｖ、画像部電位-5
0 Ｖ、トナ―担持体３の導電体層には現像バイアス電源
１２の出力を−200 Ｖ印加、保護抵抗１３の値を10Ｍ
Ω、さらにトナ―担持体３の電気抵抗値Ｒをトナ―担持
体３にかかる電界全て（最低で平均０、最大で60Ｖ／m
m）において10⁵Ω m²以下、トナ―担持体３の表面速
度80mm/sec、感光体ドラム６の表面速度40mm/sec、トナ
―担持体３と感光体ドラム６との接触幅 1〜3mm 、トナ
―としてスチレンアクリル樹脂、カ―ボンブラック、帯
電制御剤、ワックスおよび疎水性シリカなどから成る負
帯電型一成分非磁性トナ―を用いて現像を行ったとこ
ろ、トナー担持体３とトナー層厚規制部材５とのギャッ
プまたは圧接にトナーなどが目づまりすることなく、常
にシャ―プで地カブリのない、均一で極めて高濃度の良
質な画像が得られた。また、環境条件が変化しても上記
のように設定した現像条件下では、同様に極めて良好な
画像が得られた。なお、この場合トナー容器２内のトナ
ー１には、トナー１の量に対して帯電部材の混在量は0.
1 〜25重量％程度であった。

【００２７】また、前記現像装置においるトナ―担持体
３として、前記帯電性および導電性を有するウレタンフ
ォームで形成したトナ―担持体を用い、初期段階で負帯
電型一成分非磁性トナ―に帯電部材を混在させずに、上
記と同じ条件で現像を行なったところ、常にシャ―プで
地カブリのない、均一で極めて高濃度の良質な画像が得
られた。また、環境条件が変化しても上記のように設定
した現像条件下で、トナー担持体３とトナー層厚規制部
材５とのギャップまたは圧接にトナーなどが目づまりす
ることなく、同様に極めて良好な画像が得られた。な
お、この現像過程において、トナー中に供給される帯電
部材の量は、Ａ４判記録印刷枚数1000枚当たり、0.05〜
0.12g 供給されていた。また、この場合において初期段
階で負帯電型一成分非磁性トナ―に帯電部材を予め混在
させておいても同様の結果が認められた。

【００２８】なお、実施例では非磁性一成分トナーを用
いる場合について例示したが、磁性トナーを使用する現
像方法にも本発明を適用できること、また現像ローラと
して弾性体ローラを例示したが、金属や樹脂などより成
る硬質の現像ローラを用いる場合においても、多大の効
果を発揮することは勿論である。

【００２９】

【発明の効果】このように本発明によれば、小型低価格
軽量化が可能な現像装置を用いても、常にシャ―プで地
カブリのない、また均一で高濃度の良好な画像を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の実施に用いる現像装置の部分断
面図。

【符号の説明】

１…一成分系トナー２…トナー容器３…トナー
担持体( 現像ロ―ラ）４…トナー供給部材５…
トナ―層厚規制部材６…感光ドラム７…リカバリープレート８…トナー撹拌子９…
スプリング１０…転写装置１１…帯電器１２…現像バイア
ス電源１３…保護抵抗４帯電部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者斉藤三長神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者佐藤周逸神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者高野浩樹神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者大高善光東京都目黒区中目黒２丁目６番13号東京電気株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】潜像保持体に近接配置されたトナー担持
体の表面に、トナー容器から供給される一成分トナーの
薄層を形成し、このトナー薄層を前記潜像保持体にに保
持された静電潜像に供給することによって静電潜像を可
視像化する現像方法において、前記トナー容器内の一成
分トナーに帯電部材を混在させておくことを特徴とする
現像方法。
【請求項２】潜像保持体に近接配置されたトナー担持
体の表面に、このトナー担持体表面をトナー層形成部材
が圧接してトナー容器からトナー供給部材によって供給
される一成分トナーの薄層を形成し、このトナー薄層を
前記潜像保持体にに保持された静電潜像に供給すること
によって静電潜像を可視像化する現像方法において、前
記トナー供給部材の少なくとも表面に帯電部材を混在さ
せておくことを特徴とする現像方法。