JPS60221769A - 現像方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、特にトナー担持体上に、薄くて均一な、絶縁
性で実質的に磁性を有しないトナ一層を形成して現像す
る方法に関するものである。

従来、磁性を有しない、または外部磁場５００００ｅで
飽和磁化１０ｅｍｕ／ｊｌ以下という弱い磁性の一成分
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って、表
面にトナーを担持する繊維ブラシを有し、上記可動トナ
ー担持手段と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ャリ
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の間隙
を保ち、該間隙長は現像ローラー上のトナー塗布層厚よ
りも太き〈設定し、静電像を現像する方法でおる。

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９、その
汲み上は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一層を形成し、
このトナ一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トナー担持体上に担持し現
像する方法であって、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王に静
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っ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トナー担
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静電像保持
体の非画像部にトナーが付着するいわゆる地力ブリが生
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らる。

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。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である時は画
像濃度の低下をまねいたり又ある時は地力ブリを生じた
ジするというような欠点を有していた。

しかし、このような欠点がおるにしても、−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ため、絶縁性非磁性（
もしくは磁性の弱い）トナーの使用を望む要請は大きい
。

本発明の目的は以上のような欠点を改良した絶縁性非磁
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、地力ブリ現象を除去し、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、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上記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上
記の現像方法を提供することにある。

本発明者らが従来知られている非磁性トナーを使用した
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ってもその値
が適切でない場合は地力プリが生じやすくなｐ１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
とになりてしまり。さらに同様な理由により、くり返し
使用あるいは環境変動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となっているのである。

かかる観点から、本発明者が、鋭意研究せる結果による
と、正帯電性樹脂と負帯電性樹脂との双方を含有したト
ナーを用いた場合に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可能となることがわかった。

すなわち、単独では繰り返し使用等に伴い電荷量が増大
していくタイプの樹Ｗ＃を含むトナーに対し、逆極性の
樹脂を加えることによって、電荷の増大を押え、初期か
ら繰り返し使用する間の経時的変動、或いは環境変動に
対してトナーの保持する電荷量を安定なものとすること
が可能となったのである。

即ち、静電像を表面に保持する静電像保持体と、絶縁性
トナーを表面に担持するトナー担持体とを現像部におい
て一定の間隙を設けて対向配置し、正帯電性樹脂と負帯
電性樹脂との双方を含有する絶縁性トナーをトナー担持
体上に前記間隙よりも薄い厚さに担持させ、該トナーを
現像部において前記静電像保持体に転移させ現像するこ
とによって、安定な電荷量を有する有彩色トナーを得る
ことができ、高温高湿や低温低湿の環境下でも安定した
画質の画像を長期に亘ってとり出すことが可能となった
＠ 而して前記した目的を達成するための本発明現像方法の
要旨とするところは、静電像を表面に保持する静電像保
持体に対し、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隔をもって対向配置し、正帯電性
樹脂と負帯電性樹脂との双方を含有し、かつ外部磁場５
００００ｅ　における飽和磁化が１０ｅｍｕ／ｇ以下の
絶縁性トナーを前記トナー担持体上に前記間隙よりも薄
い厚さに担持させ、該トナーを現像部において前記静電
保持体に転移させ現像するところにある。

本発明の現像方法において用いられるトナーが含有する
正帯電性樹脂および負帯電性樹脂としては、従来電子写
真用トナー結着樹脂として知られる各種の材料樹脂が用
いられる。

例えば正帯電性樹脂としては、スチレン−アクリル−ジ
メチルアミノエチルメタクリレート共重合体、スチレン
−ジメチルアミノエチルメタクリレート共重合体、ポリ
アミド、ポリビニルルビリシン等が知られ、負帯電性樹
脂としては、ポリエステル樹脂、スチレン−無水マレイ
ン酸共重合体。

スチレン−アクリル−無水マレイン酸共重合体。

ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等が知られる。

正帯電性樹脂と負帯電性樹脂の組成比は任意でよいが、
特に望ましくは９８／２〜２／９８の範囲内でおる。

これら双方の樹脂のトナー中の割合は、５０ｗｔ％以上
とすることが好ましい。

本発明のトナーに用いることができる着色材料としては
、従来公知のカーぎンブラック・染料・顔料などの色材
が使用できる。また、トナーにニクロシン、トリフェニ
ルメタン系化合物、ローダミン系染料、銅フタロシアニ
ン系化合物、酸化デンプン含金属染料、サリチル酸含金
属化合物等の荷電制御剤を添加してもよい。

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。

以上の構成をマイクロカプセルトナーの壁または芯の構
成部分として用いてもよい。

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図は本発明の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ｂるカールソン法又は
ＮＰ法によってこれに静電潜像を形成せしめて、トナー
供給手段であるホラ・ヤー３内の絶縁性トナー５を、ト
ナー担持体２上にトナ一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
おる。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、その軸に高密度ぼりエチレンからなるスペー
サ・コロが入れである。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一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１５
０μ〜３００βである。この間隔が大きすぎると静電像
保持体ｌ上の静電潜像がトナー担持体２上に塗布された
トナーに及ぼす静電力は弱くなり、画質は低下し、特に
細線の現像による可視化は困難となる。また、この間隔
が狭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である。

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、ｌ
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はホッパ、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、１６ａ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、振動部材１６を適当な振幅振動数で振動させて
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向させ非磁性
トナーを静電像へ飛翔せしめて現像するのでおる。振動
部材１６の振動はトナー担持体２に直接液しない程度で
お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
交流又は／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、３
６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。

なトナ一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
は上記トナ一層厚より大きくなるようにし現像に際して
は現像バイアス電源６１シ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
プラク、５３はトナー又はトナーと磁性キャリヤーとが
混合された二成分現像剤を示す。非磁性スリーブ４９上
に磁性キャリヤー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、トナーおるいは現像剤５
３を上記キャリヤー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一層５を形
成する。その際キャリヤー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上のトナ一層厚が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
一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
はホラｔ４−１６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はキャリ
ヤー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、ホラ／４−３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とをトナ一層厚よシ大きな間隙で対
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ｌ上の静電荷像上へと飛翔現像させる。トナ一層の厚
さは磁気ブラシ５２の大きさ、即ちキャリヤー量及び規
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との間隙はトナ一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。

ここで本発明におけるトナーの摩擦電荷量（いわゆるト
リが電荷量）の測定法を図面を用いて詳述する。

第６図はトナーのトリが電荷量を測定する装置の説明図
でおる。先ず、底に４００　メツシュのスクリーン６１
のある金属性の測定容器６０に、トリ？電荷量を測定し
ようとするトナーとキャリヤー（２００〜３００メツシ
ユ）の重量比１：９の混合物（現像剤）約４ｇを入れ金
属製のフタロ２をする。

このときの測定容器６０全体の重量を秤りＷ＋（、！ｉ
’）とする。次に、吸引機５９（測定容器６０と接する
部分は少なくとも絶縁体）において、吸引口６５から吸
引し風量調節弁６４を調整して真空計６３の圧力を７０
　ｍｎＨｇとする。この状態で充分（約１分間〕吸引を
行ないトナーを吸引除去する。

このときの電位計６７の電位をＶ（ｓルト）とする０こ
こで６６はコンデンサーでｈＤ容量をＣ（μＦ）とする
。また、吸引後の測定容器全体の重量を秤りＷ２（、！
９）とする。このトナーのトリ？電荷量（μＣ７ｇ）は
下式の如く計算される。

但し、測定条件は２３℃、５０％ＲＨとする。

また、測定に用いるキャリヤー（鉄粉、ｆラス玉など）
は２００〜３００メツシユのものであるが、誤差をなく
すためにキャリヤーは上記吸引装置で充分吸引し４００
メツシユのスクリーンを通過するものは除去してからト
ナーと混合する。

〔実施例１〕 スチレン−ＢＭＡ−ジメチルアミノエチルメタクリレー
ト８０部、ポリエステル樹脂２０部、フタロシアニン系
青色染料５部なる組成を有する絶縁性非磁性トナー（平
均粒径１０μ）を常法に従い作成した。各樹脂を上記ト
ナーと同様の平均粒径にして、前記測定法を用いて単独
トリ？を測定した結果、スチレンＢＭＡ−ツメチルアミ
ノエチルメタクリレートが＋６０μＣ／１１１ポリエス
テル樹墾が一３０μＣ／ｇであった。更にこれらをトナ
ー化したもののトリがは＋１８μｃ／Ｉｊとなった。こ
のトナーを第１図に示したような現像装置に入れ、キャ
ノン製複写機ＰＣ−２０を用いて現像を行なった。

得られた転写画像は濃度が充分高く、かぶ９も全くなく
画像周辺のトナー飛び散９がなく、解像力の高い良好な
画像でらった。上記トナーを用いて連続して耐久性を調
べたが１０．０００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った。また、環境条件を
３５℃、湿度８５％にしたところ画像濃度は常温常湿と
ほとんど変化がなく、かぶりや飛び散りもなく、鮮Ｆ！
Ａな青色画像が得られ、耐久性も１０．００’Ｏ枚まで
ほとんど変化なかった。次に１０℃湿度１０％の低温低
湿度において転写画像を得たところ、画像濃度も高く、
ペタ黒部も極めて滑らかに現像、転写され飛び散りゃ中
抜けのない優秀な画像でめった。この環境条件で連続及
び聞けってコピーしたがやはり１０．０００枚まで濃度
変動は±０．２と実用上充分であった。

〔実施例２〕 実施例１と同様の樹脂を用いて、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５部、ポリ
エステル樹脂９５部、フタロシアニン系青色染料５部な
る組成を有する絶縁性非磁性トナー（平均粒径１ｏμ）
を常法に従い作成した。このトナーのトリがは一１５μ
ｃ／ｇテあった。

このトナーを第２図に示したような現像装置に入れ、キ
ャノン製複写機ＮＰ−２７０ＲＥを用いて現像を行なっ
たところ実施例１と同様の良好な結果が得られた。

〔実施例３〕 スチレン−ジエチルアミンエチルアクリレート共重合体
７０部、ポリエチレン樹脂３０部、フタロシアニン系青
色染料５部なる組成を有する絶縁性非磁性トナー（平均
粒径１ｏμ〕を作成した。

各樹脂を上記トナーと同様の平均粒径にした場合のトリ
ぎは、スチレン−ジエチルアミノエチルアクＩＪ　レー
ト共重合体が＋５８μｃ／ｌｉ　Ｓ　ポリエチレン樹脂
が一２７μＣ力で、これらを用いて作成したトナーのト
リぼけ＋１６μＣ／＆となった。このトナーを第３図に
示したような現像装置に入れ、それをキャノン製複写機
ＰＣ−２０を用いて現像をした結果、実施例１と同様の
良好な結果が得られた。

〔実施例４〕 実施例１と同様に構成された非磁性トナーを第４図に示
した現像装置に入れ、キャノン製複写機ＰＣ−２０を用
いて現像を行なったところ、実施例１と同様の良好な結
果が得られた。

〔実施例５〕 実施例１と同様に構成された絶縁性非磁性トナーを第５
図に示した現像装置に入れ、キャノン製複写機ＰＣ−２
０を用いて現像を行なったところ、実施例１と同様の良
好な結果が得られた。

〔比較例１〕 なる組成の絶縁性非磁性トナー（平均粒径１０μ）を用
いて実施例１と同様に行なったところ、１０００枚程度
で著しい電荷量の上昇が見られ、現像不能となった。

〔比較例２〕 なる組成の絶縁性非磁性トナー（平均粒径１０μ）を用
いて実施例２と同様に行なったところ、２０００枚程度
で著しい電荷量の上昇が見られ、現像不能となった。

以上説明したように静電像を表面に保持する静電像保持
体と、トナーを表面に担持するトナー担持体とを、現像
部において一定の間隔を設けて配置し、トナー担持体上
に前記間隔よりも薄い厚さにトナーを担持させ、該トナ
ーを現像部において前記静電保持体に転移させる現像方
法においては、該トナーが非磁性または弱い磁性でおる
ことによ！ｌ１１ ■　含有する磁性体の量が無または微量でおるため、磁
性トナーと比較して、定着性が向上し、感光体を傷めな
いばかりでなく、色相を悪化させることなく、適宜に有
彩色のトナーが使用できるという効果があり、−また該
トナーが正帯電性樹脂と負帯電性樹脂との双方を含有す
ることにより、■　単極性の樹脂のみで構成されたトナ
ーで、繰り返し帯電・環境の変動等によＶ電荷が増大し
ていくものに対して、その構成に逆極性の樹脂を加える
ことによりその電荷量を安定に押えることが可能となる
ため、高温高湿や低温低湿の環境下でも安定した画質の
画像を長期に亘ってとり出すことが可能となる効果があ
り、これらによって、実質的に非磁性で絶縁性のトナー
の良好な現像が達成され、その有用性は大なるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図はいずれも本発明に係る現像方法の
実施に用いる現像装置の異なる形態を示す断面図、第６
図はトリ？電荷量を測定する装置の説明図である。 １・・・静電像保持体　２・・・トナー担持体、３・・
・ホッパー、　４・・・トナー塗布手段、５・・・−成
分トナー、　６・・・現像バイアス電源、９・・・トナ
ークリーニンググレード、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・
・・−成分トナー又はそれと磁性キャリヤーとの混合し
た二成分現像剤、 ５８・・・規制ブレード、　５９・・・吸引機、６０・
・・測定容器、　６１・・・４００”スクリーン、６２
・・・金属製フタ、　６３・・・真空計、６４・・・風
量調節弁、　６５・・・吸引口６６・・・コンデンサー
、６７・・・電位計。 第１図 第２図 第５図 第６図

Claims (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に対し１、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
   間隔をもって対向配置し、正帯電性樹脂と負帯電性樹脂
   との双方を含有し、かつ外部磁場５００００ｅにおける
   飽和磁化が１０　ｅｍｕ／ｇ以下の絶縁性トナーを前記
   トナー担持体上に前記間隙よりも薄い厚さに担持させ、
   該トナーを現像部において前記静電保持体に転移させ現
   像することを特徴とする現像方法。