JPH08314190A - 現像方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トナー飛散および白スジの発生がなく、高品
質の画像を安定して現像できる現像方法を提供する。 【構成】 静電荷像を担持して移動する像担持体に対向
して、少なくとも外周の表面を非磁性弾性材料によって
円筒面に形成した現像ロールを回転可能に配置し、この
現像ロールの表面に磁性トナーを供給すると共に、規制
部材を摺動可能に当接させてトナー層を形成し、このト
ナー層を介して前記像担持体と前記現像ロールとを接触
させて前記静電荷像を可視像化させる現像方法におい
て、磁性トナーとして、分子量分布が１０〜７０である
結着樹脂と、磁性粉１０〜４０重量部とを主成分として
含有するものを使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法、静電記録
法、磁気記録法等において、静電荷像を担持して移動す
る像担持体の表面に形成された静電荷像を、円筒状に形
成された現像ロールの表面に保持された磁性トナーを使
用して現像する現像方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真や静電記録を利用した画
像形成方法においては、光導電体若しくは誘電体等から
なる像担持体の表面に種々の手段によって形成された静
電荷像を、例えば永久磁石部材を内蔵すると共にこの永
久磁石部材と相対回転自在に嵌挿してなるスリーブから
なる現像手段を使用し、この現像手段によって磁性現像
剤を吸着搬送することにより、所謂磁気ブラシを形成し
て摺擦してトナー像として現像する。

【０００３】次いでこのトナー像を直接定着するか、若
しくはトナー像を普通紙などの転写シート上に転写した
後定着して最終画像を得ている。トナー像を転写する方
式の場合には、転写後の像担持体の表面に残留する余剰
のトナーを除去するクリーニング手段が設けられている
のが通常である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように磁性現像
剤を使用して、この磁性現像剤を現像手段によって吸着
搬送する方式の場合には、永久磁石部材とスリーブとを
同軸的に組み合わせて現像手段を構成するものであるた
め、加工組立が煩雑であると共に、製作コストが嵩むと
いう問題点がある。

【０００５】そこで非磁性一成分系の現像剤を使用し、
この現像剤をゴムローラからなる現像手段によって静電
気力を介して吸着搬送する方式のものが提案されてい
る。この方式のものにおいては、現像手段の構成が簡単
であり、かつ小型化が可能であるという利点がある反面
において、現像手段への現像剤の吸着保持力が小である
ため、所謂トナー飛散が多い。また像担持体の表面に残
留する余剰のトナーを除去する手段としては、ファーブ
ラシ、ブレード等による機械的手段によらざるを得ず、
像担持体の表面を損傷し易いという問題点がある。

【０００６】上記問題点を解決するために、一成分系の
磁性トナーを使用し、この磁性トナーを、非磁性ゴムロ
ーラの表面にドクターブレードを接触させてなる現像手
段によって帯電させ、静電気力を介して吸着搬送する方
式のものが検討されている。この方式のものにおいて
は、転写後の像担持体の表面に残留する余剰の磁性トナ
ーを、非接触状態の磁気クリーニング手段によって除去
できるため、像担持体の表面を損傷するおそれがないと
いう利点がある。しかしながら、磁性トナーの摩擦帯電
量が低く、また画像品質が低いという欠点がある。

【０００７】一方摩擦帯電量を向上させるために、非磁
性ゴムローラに対するドクターブレードの接触力若しく
は押付力を大にすると、ドクターブレードに磁性トナー
が強固に付着する場合があり、以後の磁性トナーの通過
が妨害されることとなる。このため画像濃度の低下、画
像への白スジ発生等の不都合が発生するという問題点が
ある。また磁性トナーは非磁性ゴムローラとドクターブ
レードとの間を通過するのであるが、両者の押圧力の大
なるものに対応させるためには、磁性トナーにタフネス
が必要であり、通常のタフネスの磁性トナーを使用した
場合には耐久性の点で不充分であるという問題点もあ
る。

【０００８】本発明は、上記従来技術に存在する問題点
を解決し、トナー飛散および白スジの発生がなく、高品
質の画像を安定して現像できる現像方法を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、静電荷像を担持して移動する像
担持体に対向して、少なくとも外周の表面を非磁性弾性
材料によって円筒面に形成した現像ロールを回転可能に
配置し、この現像ロールの表面に磁性トナーを供給する
と共に、規制部材を摺動可能に当接させてトナー層を形
成し、このトナー層を介して前記像担持体と前記現像ロ
ールとを接触させて前記静電荷像を可視像化させる現像
方法において、磁性トナーとして、分子量分布が１０〜
７０である結着樹脂と、磁性粉１０〜４０重量部とを主
成分として含有するものを使用する、という技術的手段
を採用した。

【００１０】本発明において、結着樹脂の分子量分布が
１０未満であると、白スジの発生があると共に、充分な
定着−耐オフセット性が得られず、画像濃度が低下する
ため好ましくない。一方上記分子量分布が７０を超える
と、２個以上の分子量分布ピークを有する結着樹脂にお
いて、ピークが離れて位置することとなり、トナーが脆
くなり、白スジ等を発生するため不都合である。

【００１１】次に本発明において、磁性トナー中の磁性
粉の含有量が１０重量部未満であると、転写後の像担持
体の表面に残留する磁性トナーのクリーニング作用が不
充分となり、地カブリを発生するため好ましくない。一
方磁性粉の含有量が４０重量部を超えると、地カブリが
発生すると共に、画像濃度および定着性が低下するため
不都合である。

【００１２】更に本発明において、結着樹脂の分子量
を、数平均分子量Ｍｎ＝２×１０³ 〜８×１０³ 、重量
平均分子量Ｍｗ＝８×１０⁴ 〜２０×１０⁴ とすること
ができる。

【００１３】また更に本発明において、結着樹脂のＧＰ
Ｃ（ゲルパーシェーションクロマトグラフィー）によっ
て測定されたクロマトグラムが、少なくとも１個の極大
値と少なくとも１個の極小値とを有し、かつ最小の極小
値と最大の極大値との比が１／２０以上、好ましくは１
／５以上であるものを使用できる。上記の比が１／２０
未満であると、結着樹脂における中間の分子量のものの
割合が小さくなり、結着樹脂が脆くなるため不都合であ
る。

【００１４】次に上記の磁性トナーとしては、転写性を
向上させる点から体積固有抵抗が１０¹⁴Ω・ｃｍ以上の
絶縁性のものが好ましく、またドクターブレードとの摩
擦により帯電し易いもの（摩擦帯電量が絶対値で１０μ
ｃ／ｇ以上）が好ましい。なおトナーの平均粒径は高精
細画像を得るために、平均粒径を５〜１０μｍに形成す
るのが好ましい。

【００１５】磁性トナーの組成は通常使用されるものと
同様に、結着樹脂（スチレン−アクリル系共重合体、ポ
リエステル樹脂等）、磁性粉（マグネタイト、ソフトフ
ェライト等）を必須成分とし、任意成分として帯電制御
剤（ニグロシン、含金属アゾ染料等）、離型剤（ポリオ
レフィン等）、流動化剤（疎水性シリカ）を含有（内添
および／または外添）したものを使用できる。

【００１６】なお上記平均粒径（体積）は、粒度分析計
（コールターエレクトロニクス社製コールターカウンタ
ーモデルＴＡ−II）を使用して測定した。また上記体積
固有抵抗の値は、試料を適当量（１０数ｍｇ）秤取し、
ダイヤルゲージを改良した内径３．０５ｍｍのテフロン
（商品名）製シリンダ中に充填し、０．１ｋｇの荷重
下、Ｄ．Ｃ．４０００Ｖ／ｃｍの電場を印加して測定
し、抵抗値を算出した。抵抗の測定には横河ヒューレッ
トパッカード製４３２９型絶縁抵抗計を使用した。また
摩擦帯電量は、まずトナー濃度５重量％に調製した磁性
現像剤をよく混合し、ブロー圧１．０ｋｇｆ／ｃｍ² で
トナーをブローし、これをブローオフ粉体帯電量測定器
（東芝ケミカル製 ＴＢ−２００型）により測定した。

【００１７】なお本発明において、現像ロールを構成す
る非磁性弾性材料としては、ウレタン、シリコーン、ブ
チル、エチレンプロピレン三元重合体（ＥＰＤＭ）等の
ゴム材料１００重量部、架橋剤１〜１０重量部、カーボ
ンブラック等の導電剤１０〜１００重量部からなるも
の、および任意成分として可塑剤、酸化防止剤、滑剤そ
の他を若干量配合したものを使用することができる。ま
た規制部材としてのドクターブレードとしては、ウレタ
ン、ステンレス鋼、りん青銅等の弾性変形可能な材料を
使用することができる。

【００１８】

【作用】上記の構成により、磁性トナーは現像ロールと
規制部材との間において摩擦帯電されると共に層厚を規
制され、現像ロールの表面に静電気力によって吸着して
搬送され、像担持体の表面に形成された静電荷像に付着
することにより現像が行われる。そしてトナー像転写後
に像担持体の表面に残留する余剰の磁性トナーは、磁気
クリーニング手段により容易に除去され得るから、像担
持体の表面が清浄化されるのである。

【００１９】

【実施例】図１は本発明の実施例における画像形成装置
の例を示す要部横断面説明図である。図１において、１
は感光体ドラムであり、矢印方向に回転可能に設け、回
転方向に沿って帯電手段２、露光手段３、現像手段４、
転写手段５およびクリーニング手段６を夫々この順に感
光体ドラム１と対向して配設する。

【００２０】現像手段４は、磁性トナー７を収容するト
ナー槽８、トナー槽８の下方に回転可能に設けられた現
像ロール９、および現像ロール９の表面に接触させて設
けられたドクターブレード１０によって構成される。

【００２１】なお現像ロール９は、例えば快削鋼（ＳＵ
Ｍ）により直径６ｍｍ、長さ２８０ｍｍに形成したシャ
フト１１の外周に、ウレタンゴム１００重量部とカーボ
ンブラック３０重量部とからなるゴム層１２（直径２０
ｍｍ、長さ２２７ｍｍ、体積固有抵抗１０³ Ω・ｃｍ）
を固着して形成されている。またドクターブレード１０
は、例えばＳＵＳ３０４により、厚さ０．５ｍｍに形成
した。

【００２２】次にクリーニング手段６は、筺体１３内
に、例えばフェライト磁石により円筒状に形成され、か
つ外周に複数個のＮＳ磁極を交互に設けてなる回転可能
のクリーニングロール１４、例えばステンレス鋼（ＳＵ
Ｓ３０４）のような非磁性材料により中空円筒状に形成
されると共に、クリーニングロール１４の外方に同軸的
かつ相対回転可能に設けられたスリーブ１５、およびス
リーブ１５の外周面に摺接するスクレーパ１６により構
成される。

【００２３】上記のような構成により、感光体ドラム１
の表面を帯電手段２によって一様帯電させた後、露光手
段３によって静電荷像を形成する。現像手段４において
は、現像ロール９の回転により、磁性トナー７は現像ロ
ール９とドクターブレード１０との間に誘導され、摩擦
帯電されると共に所定の層厚に規制されて、矢印方向に
吸着搬送される。

【００２４】そして現像ロール９と感光体ドラム１とが
対向し、磁性トナー７を介して接触する現像領域におい
て、磁性トナー７が感光体ドラム１の表面に形成された
静電荷像に付着し、トナー像１７が形成される。このト
ナー像１７は転写手段５により、矢印方向に移動する転
写シート１８上に転写され（１７ａ）、以後定着手段
（図示せず）によって定着される。

【００２５】一方感光体ドラム１の表面に残留した余剰
の磁性トナー１７ｂは、クリーニング手段６によって吸
着除去される。すなわちクリーニングロール１４の磁気
的吸引力によってスリーブ１５上に吸着され、更にスク
レーパ１６によって筺体１３内に回収される。従って感
光体ドラム１の表面は清浄化され、次の現像に移るので
ある。

【００２６】上記のように構成した画像形成装置によ
り、磁性トナーを使用して画像形成した結果について記
述する。磁性トナーは、重量比で表１に示す分子量を有
する樹脂６７部、磁性粉（戸田工業製 ＥＰＴ５００、
平均粒径８〜９μｍ）３０部、ポリプロピレン（三洋化
成製 ＴＰ３２）２部、帯電制御剤（オリエント化学製
ボントロンＥ８１）１部を配合し、加熱混練、冷却固
化、粉砕および分級して平均粒径９μｍに形成し、表面
に疎水性シリカ（日本アエロジル製 アエロジルＲ９７
２）０．５部を外添した。体積固有抵抗は５×１０¹⁴Ω
・ｃｍ、摩擦帯電量は−２２μｃ／ｇであった。

【００２７】なお感光体ドラム１は負帯電性のＯＰＣに
より直径３０ｍｍに形成し、周速を６０ｍｍ／秒とし、
表面電位を−６５０Ｖとした。また反転現像を行うため
に現像ロール９には直流バイアス電圧−５００Ｖを印加
し、現像ギャップおよびドクターギャップを各々０ｍｍ
とし、ローラ転写後、１８０℃、１ｋｇ／ｃｍで熱ロー
ル定着した。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１における樹脂分子量の（極小値）／
（極大値）は、次のようにして計算したものである。図
２は樹脂のゲルパーシェーションクロマトグラフィー
（ＧＰＣ）によって測定されたクロマトグラムを示す図
であり、（ａ）（ｂ）（ｃ）は夫々表１におけるＮｏ．
２，３，５に対応するものである。なお上記樹脂分子量
の大なるものは溶出時間が短く、一方樹脂分子量の小な
るものは溶出時間が長い。

【００３０】図２に示すものは、クロマトグラムにおい
て２山状を呈し、極大値が２個存在するが、表１におけ
る（極小値）／（極大値）は、図２におけるＭmin.／Ｍ
max.によって計算したものである。なお表１におけるＮ
ｏ．１，４は極小値が存在せず、クロマトグラムにおい
て１山状のものである。

【００３１】表１から明らかなように、比較例であるＮ
ｏ．４においては、重量平均分子量Ｍｗが小であると共
に、数平均分子量Ｍｎとの比Ｍｗ／Ｍｎの値が小である
ため、初期における画像は良好であるものの、３０００
枚印字後においては画像濃度が低くなると共に、白スジ
の発生が認められる。また比較例であるＮｏ．５は、Ｇ
ＰＣによって測定したクロマトグラムにおいて２山状を
示すものであるが、その極小値と極大値との比が小であ
るため、初期における画像濃度および白スジの評価にお
いては良好であるものの、地カブリの発生が認められ
る。そして３０００枚印字後においては、画像濃度が低
下し、地カブリおよび白スジの発生が認められる。

【００３２】これに対して本発明の実施例であるＮｏ．
１〜３においては、初期においては勿論のこと、３００
０枚印字後においても画像濃度が高く、かつ地カブリお
よび白スジの発生がない高品質の画像が得られているこ
とがわかる。

【００３３】次に表１に示すＮｏ．２における樹脂を使
用した磁性トナーにおいて、磁性粉の含有量を変えたも
のによる画像評価結果を表２に示す。

【００３４】

【表２】

【００３５】表２において、まずＮｏ．２６のものにお
いては、磁性トナー中の磁性粉の含有量が多いため、画
像濃度が低いと共に、地カブリの発生が認められる。一
方Ｎｏ．２１は磁性トナー中の磁性粉の含有量が少な
く、画像濃度は良好であるものの、地カブリが発生する
と共に、転写後における残留トナーのクリーニングが充
分に行えていない。これに対してＮｏ．２２〜２５（Ｎ
ｏ．２４は表１におけるＮｏ．２と同一）においては、
画像濃度が高く、かつ地カブリおよびクリーニング不良
がなく、高品質の画像が得られている。

【００３６】

【発明の効果】本発明は以上記述のような構成および作
用であるから、トナー飛散および白スジの発生がなく、
高品質の画像を長期間に亘って安定して現像できるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における画像形成装置の例を示
す要部横断面説明図である。

【図２】樹脂のゲルパーシェーションクロマトグラフィ
ーによって測定されたクロマトグラムを示す図である。

【符号の説明】

１ 像担持体 ９ 現像ロール １０ ドクターブレード

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静電荷像を担持して移動する像担持体に
   対向して、少なくとも外周の表面を非磁性弾性材料によ
   って円筒面に形成した現像ロールを回転可能に配置し、
   この現像ロールの表面に磁性トナーを供給すると共に、
   規制部材を摺動可能に当接させてトナー層を形成し、こ
   のトナー層を介して前記像担持体と前記現像ロールとを
   接触させて前記静電荷像を可視像化させる現像方法にお
   いて、 磁性トナーとして、分子量分布が１０〜７０である結着
   樹脂と、磁性粉１０〜４０重量部とを主成分として含有
   するものを使用することを特徴とする現像方法。
2. 【請求項２】 結着樹脂の分子量が、数平均分子量Ｍｎ
   ＝２×１０³ 〜８×１０³ 、重量平均分子量Ｍｗ＝８×
   １０⁴ 〜２０×１０⁴ であることを特徴とする請求項１
   記載の現像方法。
3. 【請求項３】 結着樹脂のＧＰＣ（ゲルパーシェーショ
   ンクロマトグラフィー）によって測定されたクロマトグ
   ラムが、少なくとも１個の極大値と少なくとも１個の極
   小値とを有し、かつ最小の極小値と最大の極大値との比
   が１／２０以上であることを特徴とする請求項２記載の
   現像方法。