JPS6410070B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電子写真法、静電記録法などに於い
て形成される電気的潜像をキヤリアー粒子を用い
ずに正電荷の摩擦電荷で帯電せしめられた絶縁性
トナーにより現像し顕画像を得る現像法に関す
る。

従来、電子写真法としては米国特許第2297691
号明細書、特公昭42−23910号公報及び特公昭43
−24748号公報等に記載されている如く、多数の
方法が知られているが、一般には光導電性物質を
利用し、種々の手段により感光体上に電気的潜像
を形成し、次いで該潜像をトナーを用いて現像
し、必要に応じて紙等の転写材にトナー画像を転
写した後、加熱、圧力、或いは溶剤蒸気などによ
り定着し複写物を得るものである。

また、電気的潜像をトナーを用いて可視化する
方法も種々しられている。

例えば、米国特許第2874063号明細書に記載さ
れている磁気ブラシ法、同2618552号明細書に記
載されているカスケード現像方法及び同2221776
号明細書に記載されている粉末雲法及びフアーブ
ラシ現像法、液体現像法等多数の現像法が知られ
ている。

これらの現像法に於いて、特にトナー及びキヤ
リアーを主体とする現像剤を用いる磁気ブラシ
法、カスケード法、液体現像法等が広く実用化さ
れている。これらの方法はいずれも比較的安定に
良画像の得られる優れた方法であるが、反面キヤ
リアーの劣化、トナーとキヤリアーの混合比の変
動という２成分現像剤にまつわる共通の欠点を有
する。

かかる欠点を回避するため、トナーのみよりな
る一成分現像剤を用いる現像方法が各種提案され
ている。

米国特許第3909258号明細書には電気的に導電
性を有する磁性トナーを用いて現像する方法が提
案されている。これは内部に磁性を有する円筒状
の導電性スリーブに導電性磁性現像剤を支持し、
これを静電像に接触せしめ現像するものである。
この際現像部においてトナー粒子により記録体表
面とスリーブ表面の間に導電路が形成され、この
導電路を経てスリーブよりトナー粒子に電荷がみ
ちびかれ、静電像の画像部との間のクーロン力に
よりトナー粒子が画像部に付着し現像される。

この導電性磁性トナーを用いる現像方法は従来
の２成分現像方法にまつわる問題点を回避したす
ぐれた方法であるが、反面トナーが導電性である
ため、現像した画像を記録体から普通紙等の最終
的な支持部材へ静電的に転写する事が困難である
という欠点を有している。

静電的に転写をする事が可能な高抵抗の磁性ト
ナーを用いる現像方法として特開昭52−94140号
にはトナー粒子の誘電分極を利用した現像方法が
示されている。しかし、かかる方法は本質的に現
像速度が遅い、現像画像の濃度が十分に得られな
い等の欠点を有しており実用上困難である。

高抵抗の磁性トナーを用いるその他の現像方法
として、トナー粒子相互の摩擦、トナー粒子とス
リーブ等との摩擦等によりトナー粒子を摩擦帯電
し、これを静電像保持部材に接触して現像する方
法が知られている。しかしこれらの方法は、トナ
ー粒子と摩擦帯電部材との接触回数が少なく、摩
擦帯電が不十分になり易く、また帯電したトナー
粒子はスリーブとの間のクーロン力が強まりスリ
ーブ上で凝集し易い等の欠点を有しており、実用
上困難な点が多い。

本出願人は先に特開昭54−43036号に於いて上
述の欠点を除去した新規な方法を提案した。これ
はスリーブ上に磁性トナーをきわめて薄く塗布
し、これを摩擦帯電し、次いでこれを磁界の作用
の下で静電像にきわめて近接し、かつ接触するこ
となく対向させ、現像するものである。

この方法によれば、磁性トナーをスリーブ上に
きわめて薄く塗布する事によりスリーブとトナー
との接触する機会を増し、十分な摩擦帯電を可能
にした事、磁力によつてトナーを支持し、かつ磁
石とトナーを相対的に移動させる事によりトナー
粒子相互の凝集を解くとともにスリーブを十分に
摩擦せしめている事、トナーを磁力によつて支持
し又これを静電像に接する事なく対向させて現像
する事により地カブリを防止している事等によつ
てすぐれた画像が得られるものである。

しかしながら、この方法は、湿度条件、あるい
は摩擦帯電部材および、トナー保持部材の表面性
によつて、その性能が影響をうける度合が大き
い。例えば、高湿時あるいは高温時等にトナーの
流動性が低下した状態等に於いては、トナーの凝
集を磁力によつて十分に解く事ができず画質及び
画像濃度の低下をきたすという欠点を有する。ま
た、低湿においては、トナー保持部材上のトナー
の塗布層にムラを生じやすくなる。

また、トナーとキヤリアーよりなる２成分現像
剤に比べ、トナーに摩擦帯電を与える摩擦帯電部
材の接触面積が小さいことから、汚染物質あるい
は、非現像物質の摩擦帯電部材表面への沈着によ
るトナーと摩擦帯電部材との間の摩擦帯電系列の
変化の影響を受けやすいという欠点を有する。

上記の欠点を改良する手段として、スリーブを
ポリ四フツ化エチレンのような非粘着性であり、
潤滑性の高い撥水性の樹脂で被覆する方法をとる
と、ほぼ解消することができるが、反面スリーブ
のもう一つの重要な役割である摩擦帯電されたト
ナーを静電気潜像と対向した現像部まで搬送する
という機能が、ポリ四フツ化エチレン被覆による
摩擦係数の低下により、いまひとつ十分に働か
ず、低湿度環境において、スリーブ上のトナーの
塗布層に波紋状のムラを生じ、画質に悪影響をお
よぼすことがある。

また、ポリ四フツ化エチレンの被膜は機械的に
弱く、多数枚の複写を行なうと繰返しの摩擦をう
ける結果、被膜にキズ、ハガレを生ずることがあ
る。

本発明の目的は、上記の欠点を改善する現像方
法を提供するものである。

本発明の別の目的は、広い温湿度環境下におい
ても、均一なトナーの担体への塗布を可能にし、
常に均一な摩擦電気特性を保持することのできる
現像方法を提供することにある。

本発明の更なる目的は、繰返しの複写によつて
も性能の変動することのない耐久安定性の高い現
像方法を提供するものである。

具体的には、本発明の目的は、キヤリアー粒子
を用いずに摩擦帯電された絶縁性トナーを、電気
的潜像を現像するための現像部へ現像剤担持体で
搬送し、該トナーを用いて電気的潜像を現像する
方法に於て、該現像剤担持体の表面に一様に設け
られた細孔にフルオロポリマーまたはフルオロエ
ラストマーの微粒子が埋めこまれており、該トナ
ーは正荷電性であり、該現像剤担持体の表面で該
トナーに正荷電性の摩擦電荷を付与することを特
徴とする現像方法を提供することにある。

以下に本発明の方法を図面を参照しながら説明
する。

第１図は本発明に係る現像方法が適用可能な複
写装置又は記録装置の一例の概略的な構成を示す
ものであり、勿論これに限定されない。

１は静電像保持体に相当し、光導電層を含む感
光体ドラムであり、表面に絶縁層を有するもの或
いは有しないもの、いずれも使用可能で勿論ドラ
ム状に限らずシート状、ベルト状のものも可能で
ある。２は周知の感光体帯電装置、３は原稿像、
又は光像、或いは画像信号により変調された光ビ
ーム等を投影する光像照射装置である。これによ
り感光体１に静電潜像を形成する。４は現像装置
であり、現像剤担持体４ａを有していて、これに
より感光体１上の静電像に従つてトナー粒子顕画
像を形成する。５は斯かるトナー像を転写材６に
転写する装置である。尚転写性向上のため転写前
にあらかじめ顕画像にコロナ放電等により電荷を
付与する場合もある。又、感光体１上の潜像を一
旦別の像担持体に移つし、これを現像装置４によ
り顕画像とする、所謂静電転写方式を採用するこ
とも可能である。７は、トナー像を被転写部材６
に定着するための定着装置であり、加圧もしくは
加熱加圧手段を有する少なくとも２本のローラー
から成つている。８は、転写後の感光体１上の残
留トナーを清掃除去し、感光体１の再使用のため
のクリーニング装置である。

次に本発明で用いる現像工程について説明す
る。第２図に本発明で用いる現像工程の１実施形
態が断面図で示される。図面において、静電像保
持面１が矢印方向に動くと、多極永久磁石９は回
転しないよう固定されているので、現像剤担体で
ある表面にモザイク様に設けられた細孔にフルオ
ロポリマーまたはフルオロエラストマーの微粒子
をうめこみ、永久的に干渉はめこませた非磁性円
筒４ｂを静電像保持面１と同方向に回転すること
により、現像剤容器１２から送られる一成分絶縁
性磁性現像剤１１を非磁性円筒面上に塗布し、か
つ円筒面とトナー粒子との摩擦によつてトナー粒
子に静電像電荷と逆極性の荷電を与える。さらに
鉄製のドクタープレード１０を円筒表面に近接し
て（間隔50μ〜500μ）、多極永久磁石９の一つの
磁極（図示ではＳ極）位置に対向して、配置する
ことにより、トナー層の厚さを薄く（30μ〜
300μ）且つ均一に規制する。この円筒４ｂの回
転速度を調節することにより現像剤層の表層速
度、及び好ましくは内部速度が静電像保持面の速
度と実質的に等速、もしくはそれに近い速度とな
るようにする。ドクターブレード１０として鉄の
かわりに永久磁石を用いて対向磁極を形成しても
よい。また現像部において、現像剤担体と静電像
保持面との間で交流バイアスを印加してもよい。

本発明で用いれるフルオロポリマーまたはフル
オロエラストマーとしては、例えばポリフツ化ビ
ニル、ポリフツ化ビニリデン、ポリ三フツ化エチ
レン、ポリ四フツ化エチレン、ポリ三フツ化塩化
エチレン、三フツ化塩化エチレン・エチレン共重
合体、四フツ化エチレン−エチレン共重合体、四
フツ化エチレン−六フツ化プロピレン共重合体、
四フツ化エチレン−パーフルオロアルキルビニル
エーテル共重合体、六フツ化プロピレン−フツ化
ビニリデン共重合体のようなフルオロポリマーお
よびフルオロエラストマーが好ましく用いられ
る。

本発明に用いるトナーに摩擦帯電を付与すると
同時に、トナーを電気潜像面に搬送する部材の基
体としては、ステンレス、アルミのような金属材
料、あるいは、ポリフエニレンオキサイド、ポリ
フエニレンサルフアイド、ポリエーテルスルホ
ン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレン
テレフタレート、ポリアリルテレフタレート、ポ
リカーボネートなどの所謂エンジニアリング・プ
ラスチツクスと呼ばれる機械的性能にすぐれた有
機材料をエツチング加工して知孔質化したもの、
もしくは金属酸化物を焼結し多孔質化したものが
用いられ、これら、多孔質の基体の細孔に前記フ
ルオロポリマーまたはフルオロエラストマー微粒
子を圧入、うめこんで用いる。圧入する際、多孔
質の基体を加熱し、逆にフルオロポリマーまたは
フルオロエラストマー微粒子を冷却しておくと、
多孔質の基体は冷却さたフルオロポリマーまたは
フルオロエラストマー微粒子に熱をうばわれ、冷
却、収縮し、逆にフルオロポリマーまたはフルオ
ロエラストマー微粒子は加熱された多孔質基体の
熱のうばい膨張するため、フルオロポリマーまた
はフルオロエラストマー微粒子は多孔質の基体の
細孔に密封された状態で永久にはめこまれる。

本発明の一成分絶縁性トナーは、結着樹脂と、
着色剤、必要に応じて荷電制御剤、定着助剤、ケ
ーキング防止剤等の添加剤等からなるが、いずれ
も公知の材料が使用できる。

例えば、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−アクリル酸エステル共重合体、スチレン
−メタクリル酸エステル共重合体、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、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の単独或い
は混合して使用できる。

また、着色剤、荷働制御剤、定着助剤、ケーキ
ング防止剤等の添加剤としては、カーボンブラツ
ク、各種染顔料、可塑剤コロイド状シリカ、タル
ク等がある。

さらに、磁性トナーとして使用する場合は、適
宜磁性粉として、強磁性元素及び、これらを含
む、合金、化合物などの例えば、マグネタイト、
ヘマタイト、フエライト等の鉄、コバルト、ニツ
ケル、マンガン等の合金や化合物、その他の強磁
性合金など、従来より磁性材料として知られてい
る物質の微粉末を含有せしめればよい。

以下、実施例にて、本発明を具体的に説明す
る。

実施例 １ 50mmφのステンレス製円筒に50μ厚の硬質クロ
ムメツキをほどこした後、リン酸：硫酸：クロム
酸＝1000：100：70よりなるエツチング液に浸漬
し、深さ10〜20μの細孔を有する多孔質層を表面
に設けた。ついでこの円筒を200℃に加熱し、−70
℃に冷却した平均粒径0.2〜0.3μのポリ四フツ化
エチレン微粒子を静電粉末スプレーを用いて、ブ
レードを押しあてながら、ふん霧し、前記円筒の
多孔質層にポリ四フツ化エチレン微粒子を圧入し
た。放冷後、多孔質層の細孔にポリ四フツ化エチ
レン微粒子がはめこまれた円筒を得、これをスリ
ーブとした。

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−プ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0.05mm
厚のアルミニウム板に乾燥塗布層が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
た。この感光体に−6KVのコロナ放電を行ない
全面一様に帯電した後、原画像照射を行ない静電
潜像を形成した。

この潜像を前記円筒をスリーブとし、スリーブ
表面磁束密度700ガウス、穂切りブレード−スリ
ーブ表面間距離0.2mmのスリーブ回転マグネツト
固定（スリーブ周速はドラムのそれと同じで回転
方向は逆）型現像器を前記感光ドラム表面−スリ
ーブ間距離0.25mmに設定し、スリーブに1KHz、
1.3KVの交流及び一150Vの直流バイアスを印加
して、現像剤容器中のスチレン−アクリル酸ブチ
ル共重合体80重量部、スチレン−アクリル酸ブチ
ル−メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体
20重量部、磁性粉60重量部から成る現像剤を、前
述のポリ四フツ化エチレン微粒子がはめこまれた
スリーブで、前述のマイナスの電位を有する静電
潜像と逆極性の正電荷の摩擦電荷を付与して帯電
し、摩擦帯電された現像剤をスリーブで現像部へ
搬送し、該静電潜像を該現像剤を用いて現像し、
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、加熱定着した。

得られた画像は鮮明で静像度も高く、またカブ
リ現象も見られなかつた。現像スリーブ上のトナ
ーの塗布も均一で緻密であり、複写画像の最大画
像濃度も1.35と高かつた。

高湿環境下でも、画像濃度の低下もわずかであ
り、また低湿環境下でも、スリーブ上のトナーに
塗布ムラを生ずることがなかつた。

また、一万枚連続複写後も、スリーブ上への非
現像物質の沈着もなく、画質の変化もなかつた。

ポリ四フツ化エチレン微粒子の代りに、ポリ三
フツ化塩化エチレン、四フツ化エチレン−エチレ
ン共重合体、ポリフツ化ビニリデン、ポリ三フツ
化エチレンの微粒子を用いたがほゞ同様な効果が
得られた。

比較例 １ 50mmφのステンレス製円筒に、粒径0.2〜0.3ミ
クロンポリ四フツ化エチレン微粉末を分散した水
系デイスパージヨン（商品名ポリフロンデイスパ
ージヨンＤ−１、ダイキン工業(株)製）に浸漬し、
引き上げて乾燥した後、320℃15分間電気炉で焼
付けたものをスリーブとした以外は実施例１と同
様にして実施した。

常温、常湿においては最大画像濃度も高く、画
像も鮮明であるが、一万枚複写後、スリーブ上の
ポリ四フツ化エチレン被覆に一部ハガレが見られ
た。

また20℃、30％RHの低湿環境下においては、
スリーブ上のトナーの塗布層にムラを生じ、複写
画像に濃淡の濃度ムラを生じた。

本実施例に見るように離型性微粒子を機械的強
度にすぐれたマトリツクス中にうめこむことによ
つて高い機械強度と汚染に強く湿度に左右されず
強く高い荷電性御性を得ると同時に、低湿環境下
においても担体上のトナーの塗布層にムラを生ず
ることなく常に均一なトナー塗布性を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る現像方法が適用可能な
複写装置、または記録装置の一例の概略的な構成
図。第２図は本発明で用いる現像工程の１実施形
態の断面図。 １……感光ドラム、４……現像装置、４ａ……
トナー担持体、４ｂ……非磁性円筒、９……マグ
ネツトロール、１０……ドクターブレード、１１
……絶縁性磁性トナー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ キヤリアー粒子を用いずに摩擦帯電された絶
   縁性トナーを、電気的潜像を現像するための現像
   部へ現像剤担持体で搬送し、該トナーを用いて電
   気的潜像を現像する方法に於て、該現像剤担持体
   の表面に一様に設けられた細孔にフルオロポリマ
   ーまたはフルオロエラストマーの微粒子が埋めこ
   まれており、該トナーは正荷電性であり、該現像
   剤担持体の表面で該トナーに正荷電性の摩擦電荷
   を付与して摩擦帯電することを特徴とする現像方
   法。