JP2614247B2

JP2614247B2 - 現像方法

Info

Publication number: JP2614247B2
Application number: JP62323327A
Authority: JP
Inventors: 雅久桜田; 彰高野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-12-21
Filing date: 1987-12-21
Publication date: 1997-05-28
Anticipated expiration: 2012-05-28
Also published as: JPH01164960A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、電子複写機などにおける現像方法の改良に
関するものであり、さらに詳しくは、鮮明な画像を取得
することができる現像方法に関するものである。

（従来の技術）電子複写機などにおける従来の現像装置においては、
感光体ドラムや誘電体などからなる静電像担持体上に形
成された静電潜像を可視像化するために、トナーとキャ
リアかなる二成分系現像剤を用いて現像する方法が、従
来から広く用いられている。

しかしながら、この二成分系現像法は、得られる画像
の画質が良いという利点を有する反面、次のような欠点
があった。

（イ）トナーはキャリアとの相互摩擦により摩擦電荷を
受けとるが、長期間使用していると、キャリアの表面が
トナー組成物により汚染されるため、十分な電荷を受得
できなくなり、画像の画質が変化する。

（ロ）トナーとキャリアの混合比を一定の割合に調整す
る必要があるが、長期間使用している内にその混合比が
変動するため、画像の画質が変化する。

（ハ）キャリアとして表面を酸化した鉄粉、ガラスビー
ズおよびこれらを樹脂で被覆したものなどの硬質のもの
が用いられるため、これらのキャリアによって感光体ド
ラムの表面が損傷を受け、その寿命が低下する。

そこで、このような欠点を解消するために、トナーの
みからなる一成分系現像剤を用いる各種の現像方法が提
案されており、なかでも磁性粉を含有せしめた磁性トナ
ーと呼ばれる一成分系現像剤を使用する現像方法が採用
されている。

しかしながら、この方法においても、（イ）比抵抗の
比較的小さい磁性トナーを用いるため、現像後に静電潜
像上の現像剤を用紙などの支持部材に転写する場合に、
静電的に転写することが困難であり、とくに多湿の雰囲
気下ではトナーが十分な電荷を保持することができず、
良好な転写が得られないこと、および（ロ）トナーが多
量の磁性粉を含有しており、この磁性粉は一般に黒色系
のマグネタイトからなるため、暗色以外のカラートナー
が得られないことなどの欠点があった。

したがって、最近では上述した二成分系現像法に用い
られていた磁性粉（キャリア）を含有せず、しかも比抵
抗の大きい一成分系トナーを用いた現像方法が、たとえ
ば米国特許第2895847号明細書、同第3152012号明細書、
特公昭41−9475号公報、同45−2877号公報および同54−
3624号公報などにより提案されており、タッチダウン
法、インプレッション法およびジャンピング法などとし
て実用されている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上述した二成分系現像法で用いられて
きたトナーのみ用いる従来の一成分系現像法において
は、摩擦帯電の発生量が不十分であり、さらには薄いト
ナー層の形成が困難であるという問題があった。

すなわち、一般に一成分系現像法においては、トナー
はトナー担持体（現像スリーブ）に対し効率よく、しか
もきわめて短時間で帯電し、感光体ドラムまたは誘電体
に形成された静電潜像を非接触で可視像化するに十分な
帯電量（たとえばセレンの感光体ドラムを用いた場合
に、マイナス0.5〜15μC/g程度）を得る必要があるが、
従来の二成分系現像法で用いられるトナーのみでは、現
像スリーブとの摩擦帯電によって、可視像化するのに十
分な帯電量を得ることができない。

要するに、従来の二成分系現像法においては、可視像
化するに必要な帯電量を得るために、十分な時間をかけ
てトナーとキャリアの摩擦帯電を行なっているが、一成
分系現像法におけるトナーと現像スリーブとの摩擦のみ
による帯電では、摩擦帯電時間が短く、可視像化するの
に必要な帯電量が得られないのである。

また、従来の一成分系現像法においては、現像スリー
ブ表面にトナーをきわめて薄く、かつ平均に塗布する必
要があるが、二成分系現像法で用いられているトナーで
は、このような薄いトナー層を均一に形成することが困
難である。

ここで、従来の薄いトナー層の形成過程の一例を第２
図にしたがって説明する。

第２図に示すように、弾性ブレード２は現像スリーブ
１に対して20〜500g/cmの圧力で圧接され、トナー容器
３内のトナー４は現像スリーブ１の回転により搬送され
つつ、弾性ブレード２により現像スリーブ１の表面にき
わめて薄く、平均に塗布される。

したがって、トナー４にはすぐれた流動性および耐凝
集性が要求されるが、トナー容器３内のトナー４が十分
に帯電されない場合には、現像スリーブ１の回転により
搬送される過程で凝集性を帯び、塊状になるため、現像
スリーブ１の表面にトナー４の薄い層が均一に形成され
なくなるという問題があった。

また、トナー４の帯電を高めるための弾性ブレード２
の圧力を高めると、現像スリーブ１により搬送されてき
たトナー４が弾性ブレード２と現像スリーブ１との接触
部において急激に高い圧力を受けることになるため、こ
の部分で摩擦熱が発生し、トナー４が軟化して、現像ス
リーブ１の表面に固着することになり、トナー４を薄く
平均に塗布することが困難になるという問題があった。

さらに、上記の問題を解決するために、トナー４の軟
化点を高くすると、定着温度が高くなって、通常の電子
複写機やプリンタなどに適用できなくなるという問題が
あった。

したがって、現像剤として一成分系現像剤を用いた従
来の現像方法においては、現像剤を十分にかつ均一に帯
電することができないために、画像濃度が低下したり、
地かぶりが発生するなどの欠点があり、鮮明な画像を取
得することが困難であった。

本発明は、上述した従来の現像方法における問題点を
解決するために検討した結果、達成されたものである。

したがって、本発明の目的は、鮮明な画像を取得する
ことができる現像方法を提供することにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）すなわち、本発明の現像方法は、所定の極性に帯電する感光体に形成される静電潜像を
現像する一成分現像方法において、ガラス転移点が50℃以上、軟化点が110〜160℃の熱可
塑性樹脂と、この樹脂中に混合された着色剤とを有し、
50％重量平均粒子径が３〜20μｍである粒子であって、
かつ前記所定の極性と反対極性に帯電する第１の粒子
と、着色剤を含まない熱可塑性樹脂のみからなり、前記
第１の粒子の1/5〜４倍の50％重量平均粒子径を有する
と共に、前記第１の粒子の帯電極性に対して反対極性に
帯電し、前記第１の粒子に対して0.1〜60重量％添加さ
れる第２の粒子とから構成される一成分現像剤を撹拌す
ることにより、前記第１の粒子と、前記第２の粒子とを
互いに摩擦帯電させ、前記第１および第２の粒子をそれ
ぞれの帯電極性に帯電させる帯電工程と、前記帯電工程において撹拌され、摩擦帯電した前記一
成分現像剤を、前記静電潜像が形成される感光体と所定
の間隙を有して対向して設けられた現像剤担持手段上に
供給する供給工程と、前記供給工程において前記現像剤担持手段上に供給さ
れた前記一成分現像剤を、前記現像剤担持手段上に20〜
500g/cmの圧力で圧接して設けられた現像剤層形成手段
により、前記現像剤担持手段上に圧接することにより、
前記一成分現像剤をさらに摩擦帯電すると共に、前記現
像剤担持手段上に前記一成分現像剤よりなる帯電した現
像剤層を形成する現像剤層形成工程と、前記現像剤層形成工程において前記現像剤層が形成さ
れた現像剤担持手段に直流電圧と交流電圧とを重量した
電圧を印加することにより、前記所定の極性に帯電した
感光体上に形成されている静電潜像に対し、前記現像剤
層を形成する前記第１および第２の粒子の内、前記所定
の極性と反対の極性に帯電する第１の粒子のみを選択的
に静電的に付着させて前記静電潜像を現像する現像工程
とからなることを特徴とする。

（作用）本発明の現像方法は、現像剤として特定の一成分系現
像剤、つまり着色した熱可塑性樹脂からなる第１の粒子
と、着色剤を含まない熱可塑性樹脂のみからなり、かつ
第１の粒子に対して反対極性に帯電する第２の粒子を混
合した一成分系現像剤を用いたため、前記第１の粒子を
十分に、かつ均一に帯電せしめることができ、現像剤担
持体表面の静電潜像を現像する場合には、前記第１の粒
子のみが選択的に現像に寄与する。

しかも、第２の粒子の粒子径分布を、第１の粒子の粒
子径分布と近似させることにより、現像剤は凝集するこ
となく、現像剤担持体に対して均一な薄い層を形成する
ことができる。

したがって、本発明の現像方法によれば、現像剤を十
分に、かつ均一に摩擦帯電させることが可能で、画像濃
度の低下や地かぶりなどを発生することがなく、常に鮮
明な画像を取得することができる。

さらに、本発明の現像方法によれば、第２の粒子は着
色剤を含まず、樹脂粒子のみからなるため、たとえ被転
写材上に転写されたとしても表示されることがなく、こ
の点からも鮮明な画像を取得することができる。

（実施例）以下に、図面を参照しつつ、本発明の現像方法の実施
例について、詳細に説明する。

第１図は本発明の現像方法の一実施例を示す概略断面
説明図である。

第１図に示した現像装置10において、現像剤担持手段
としての現像スリーブ30には、その周面に現像剤の薄層
を形成する現像剤薄層形成手段としての弾性ブレード31
が約20〜500g/cmの圧力で圧接されている。

現像剤20を収納する収納手段としてのトナー容器21内
には、現像スリーブ30に現像剤20を供給する供給手段と
しての供給ロール22が、現像スリーブ30に接して設けら
れており、前記現像スリーブ30の回転方向（矢印Ａ）と
逆方向（矢印Ｂ）に回転するように構成されている。

トナー容器21内には、収納されている現像剤20を撹拌
し、第１の粒子と第２の粒子とを摩擦接触させる撹拌手
段としての撹拌羽根23が回転可能に設けられている。

現像スリーブ30の下部には、この現像スリーブ30の表
面に残存している現像剤を回収するための回収ブレード
32が接触されている。

なお、静電潜像が形成された感光体としての感光体ド
ラム40と現像スリーブ30との間には、直流電圧と交流電
圧とを重畳した電圧を印加する印加手段としての電源33
が接続されている。

次に、この現像装置10の動作について説明する。

トナー容器21内に収納されている現像剤20は、撹拌羽
根23の回転により回転され、現像剤20を構成している第
１の粒子（着色粒子）と第２の粒子（補助粒子）とは互
に摩擦接触して摩擦帯電される。

このようにして、予備的に帯電された現像剤は、供給
ロール22により搬送されて、現像スリーブ30に擦り付け
られ、さらに弾性ブレード31により圧接されて、その層
厚が制御されつつ、摩擦帯電される。

そして、十分に帯電された現像剤20は、感光体ドラム
40に対面する位置に搬送されるが、現像スリーブ30には
電源33によりたとえば交流電圧が印加されているため、
現像スリーブ30を遠ざかる方向および戻る方向に往復運
動させながら、感光体ドラム40に形成された静電潜像に
対面することになる。

現像剤20に含有される第１の粒子と第２の粒子とは、
互に逆の帯電極性を有するから、第１の粒子のみが選択
的に静電潜像に対して付着して現像が行なわれる。

また、現像スリーブ30の表面に残存した現像剤は、回
収ブレード32によりトナー容器21内へと戻される。

本発明で用いる現像剤において、第１の粒子を形成す
るガラス転移点50℃以上、軟化点110〜160℃の樹脂とし
ては、ポリスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、
スチレン−アクリルニトリル共重合体などのスチレン系
共重合体、ポリエチレン、高分子量ポリエチレン、ポリ
プロピレン、低分子量ポリエチレン、エチレン−酢酸ビ
ニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体な
どのオレフィン系重合体、フェノール樹脂、ポリアミ
ド、ポリエステル、ポリメチルメタクリレート、マレイ
ン酸系樹脂、ポリアクリル酸、ポリビニルブチラールな
どの脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香族炭化水素
樹脂などのいわゆる石油樹脂、塩素化パラフィン、ワッ
クス類、およびこれらの混合物などの公知の材料が挙げ
られる。

これらの樹脂材料のガラス転移点が50℃未満では、現
像剤の保存安定性が低下するため好ましくない。

また、樹脂材料の軟化点が110℃未満では定着時に定
着ローラに現像剤が融着するいわゆるオフセットが生じ
やすくなり、160℃を越えると、逆に定着しにくくなる
ため好ましくない。

さらに、第１の粒子を形成する着色剤としては、カー
ボンブラック、ファーストイエローＧ、ベンジジンイエ
ロー、ピグメントイエロー、インドファースト、オレン
ジ、イロガジンレッド、カーミンFB、パーマネントポル
ド−FRR、ピグメント・オレンジＲ、リソールレッド2
G、レーキ・レッドＣ、ローダミンFB、ローダミンＢレ
ーキ、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、ブリ
リアント・グリーンＢ、フタロシアニングリーン、およ
びキナクドリンなどの公知の材料が挙げられる。

なお、これらの成分から形成される第１の粒子には、
帯電を制御する目的で、含金属材料、ニグロシン系、お
よびポリアミン系などの帯電調節剤を添加することがで
き、さらには必要に応じてワックスを添加することによ
り、耐オフセット性を向上させることもできる。

さらに、第１の粒子の流動性および耐凝集性を向上せ
せるために、たとえばコロイド状シリカなどの現像剤と
同極性の疎水化されたコロイド状微粒子を、現像剤の帯
電量に悪影響を与えない程度に添加することもできる。

一方、本発明で用いる現像剤の他の一成分である第２
の粒子としては、ポリスチレン、スチレン−ブタジエン
共重合体、スチレン−アクリルニトリル共重合体などの
スチレン系共重合体、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビ
ニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体な
どのオレフィン系重合体、ポリメチルメタクリレートな
どの脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、シリコーン樹
脂、テフロン樹脂などのなどの微粉末、およびこれら樹
脂微粉末の表面を、シランカップリング剤やチタンカッ
プリング剤などのカップリング剤やシリコーンオリルな
どで表面処理したものが挙げられる。

第１の粒子に対する第２の粒子の添加量は、0.1〜60
重量％の範囲が好適である。

ここで第２の粒子の添加量が0.1重量％未満では、第
１の粒子との摩擦帯電における予備帯電効果が十分に得
られず、また60重量％を越えると、相対的に第１の粒子
の濃度が低くなり、しかも現像剤全体の流動性が低下し
て、緻密で平均に薄い現像剤層の形成が困難となり、画
像の濃度が低下するため好ましくない。

また、現像剤において、第１の粒子の50％重量平均粒
子径は３〜20μｍの範囲にあり、第２の粒子の50％重量
平均粒子径は前記第１の粒子の50％重量平均粒子径の1/
5〜４倍の範囲にあることが望ましい。

ここで、第２の粒子の50％重量平均粒子径が、第１の
粒子の50％重量平均粒子径の1/5未満では、第２の粒子
同士の凝集が起こりやすく、現像剤を長期間使用してい
る内に凝集した第２の粒子が現像スリーブ30と感光体ド
ラム40との間に入り込み、緻密で平均に薄い現像剤層の
形成が阻害され、地かぶりの増加およびプリンタビリテ
ィの悪化などを生ずるため好ましくない。

さらに、第２の粒子の50％重量平均粒子径が、第１の
粒子の50％重量平均粒子径の４倍を越える場合には、現
像スリーブ30と弾性ブレード31との間に入り込んだ第２
の粒子が、薄く均一な現像剤層の形成を阻害し、画像上
にスジや地かぶりを発生するなどの不具合が生じるため
好ましくない。

なお、本発明でいう50％重量平均粒子径とは、コール
ターエレクトロニクス社製のコールターカウンターによ
り測定した値を意味する。

本発明で用いる現像剤において、第２の粒子は、第１
の粒子に対して逆極性の帯電性を有しているため、第１
の粒子を摩擦帯電する際に、それ自身は反対極性に帯電
することにより、第１の粒子の帯電を促進させると共
に、第１の粒子に対し電荷を強く保持させることができ
る。

また、第１の粒子は、弾性ブレード31により現像スリ
ーブ30に圧接される際およびそれ以前に、現像剤内で第
２の粒子と接触して摩擦帯電されるため、弾性ブレード
31のみによる帯電摩擦の場合よりも、十分かつ確実に帯
電されることができる。

そして、感光体ドラム40の静電潜像を現像する場合
に、第２の粒子は第１の粒子と反対の帯電極性を有する
ため、第１の粒子のみが選択的に現像に寄与することに
なる。

しかし、仮に第２の粒子が静電潜像に付着したとして
も、第２の粒子は上記の特性から転写過程において用紙
上に転写されにくいため、地かぶりのない鮮明な画像を
取得することができる。

以下、本発明の現像方法の具体的な試験例について説
明する。

（試験例１）樹脂材料として、スチレン−ｎ−ブチルアクリレート
２エチルアミノエチルメタクリレート共重合体（ガラス
転移点Tg:67℃、平均分子量MW:28万、軟化点:135℃）90
重量部、着色剤としてカーボンブラック（商品名MA−10
0:三菱化成社製）５重量部、ワックス（商品名MA−100:
三洋化成社製）３重量部および帯電制御剤（商品名Ｎ−
01:オリエント化学社製）２重量部を加圧式ニーダーに
より約１時間混練後、冷却し、ハンマーミルで粗粉砕、
ジェットミルで微粉末、およびさらに得られた粉体を風
力分級法により分給することにより、第１の粒子を得
た。

この第１の粒子の50％平均粒径は12.2μｍ、ブローオ
フ法により測定した摩擦帯電電荷量はプラス27.2μC/g
であった。

一方、スチレン−ｎブチルメタクリレート共重合体
（ガラス転移点Tg:66℃、平均分子量MW:99000、軟化点:
123℃）をジェットミルで微粉砕することにより、50％
平均粒径:11.4μｍ、ブローオフ法により測定した摩擦
帯電電荷量：マイナス16.6μC/gの第２の粒子を得た。

このようにして得た第１の粒子100重量部および第２
の粒子５重量部とをＶ型ブレンダーで約１時間混合する
ことにより、一成分系現像剤を製造した。

この現像剤を第１図に示した構造からなる現像装置に
供給し、これを負帯電性のOPC感光体を搭載可能に改造
した複写機（商品名3110:東芝社製）に適用し、用紙に
対して原稿の複写画像を形成した。

その結果、画像濃度1.35で地かぶりのない鮮明な画像
を得ることができた。

また、同様な方法により高温、高湿度（温度:30℃、
湿度:85％）の環境下で現像を行なったところ、地かぶ
りおよび画像濃度の低下は認られず、転写効率のよい鮮
明な画像を得ることができた。

さらに、得られた画像をヒートロール定着器で定着し
たところ、170℃から220℃の範囲において、定着および
オフセットともに良好であり、１万枚のコピーを行なっ
た後でも、初期の画像と同じ品質の画像を得ることがで
きた。

（比較例１）試験例１で得た第１の粒子のみを用い、第２の粒子を
混合せずに得た現像剤により、同様の条件で複写画像を
形成したところ、画像濃度は1.1であり、かつ地かぶり
が多数発生していた。

（試験例２）樹脂材料としてスチレン−ｎブチルメタクリレート共
重合体（ガラス転移点Tg:66℃、平均分子量MW:99000、
軟化点:123℃）を、また帯電制御剤としてＮ−01（オリ
エント化学社製）２重量部を用いる以外は上記試験例１
と同様にして、50％平均粒径:12.7μｍ、摩擦帯電電荷
量：マイナス24.5μC/gの第１の粒子を得た。

また、上記試験例１で第１の粒子の樹脂成分として用
いたスチレン−ｎ−ブチルアクリレート２エチルアミノ
エチルメタクリレート共重合体を試験例１と同様に粉砕
し、ブローオフ法により測定した摩擦帯電電荷量プラス
10.1μC/gとしたものを第２の粒子として使用し、その
他の条件は試験例１と同様にして一成分系現像剤を製造
した。

この現像剤を正帯電セレンを搭載した複写機に適用
し、試験例１と同様の方法により複写画像を形成したと
ころ、上記試験例１と同様にすぐれた品質の画像を得る
ことができた。

［発明の効果］以上詳細に説明したとおり、本発明の現像方法は、現
像剤として特定の一成分系現像剤、つまり着色した熱可
塑性樹脂からなる第１の粒子と、着色剤を含まない熱可
塑性樹脂のみからなり、かつ第１の粒子に対して反対極
性に帯電する第２の粒子を混合した一成分系現像剤を用
いたため、前記第１の粒子を十分に、かつ均一に帯電せ
しめることができ、現像剤担持体表面の静電潜像を現像
する場合には、前記第１の粒子のみが選択的に現像に寄
与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で使用する現像装置の一実施例を示す概
略断面説明図、第２図は従来の現像装置の一例を示す概
略断面説明図である。 10……現像装置 20……現像剤 21……トナー容器（収納手段） 22……供給ロール（供給手段） 23……撹拌羽根（撹拌手段） 30……現像スリーブ（現像剤担持手段） 31……弾性ブレード（現像剤層形成手段） 32……回収ブレード 33……電源（印加手段） 40……感光体ドラム（感光体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−181751（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−32060（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の極性に帯電する感光体に形成される
静電潜像を現像する一成分現状方法において、ガラス転移点が50℃以上、軟化点が110〜160℃の熱可塑
性樹脂と、この樹脂中に混合された着色剤とを有し、50
％重量平均粒子径が３〜20μｍである粒子であって、か
つ前記所定の極性と反対極性に帯電する第１の粒子と、
着色剤を含まない熱可塑性樹脂のみからなり、前記第１
の粒子の1/5〜４倍の50％重量平均粒子径を有すると共
に、前記第１の粒子の帯電極性に対して反対極性に帯電
し、前記第１の粒子に対して0.1〜60重量％添加される
第２の粒子とから構成される一成分現像剤を撹拌するこ
とにより、前記第１の粒子と、前記第２の粒子とを互い
に摩擦帯電させ、前記第１および第２の粒子をそれぞれ
の帯電極性に帯電させる帯電工程と、前記帯電工程において撹拌され、摩擦帯電した前記一成
分現像剤を、前記静電潜像が形成される感光体と所定の
間隙を有して対向して設けられた現像剤担持手段上に供
給する供給工程と、前記供給工程において前記現像剤担持手段上に供給され
た前記一成分現像剤を、前記現像剤担持手段上に20〜50
0g/cmの圧力で圧接して設けられた現像剤層形成手段に
より、前記現像剤担持手段上に圧接することにより、前
記一成分現像剤をさらに摩擦帯電すると共に、前記現像
剤担持手段上に前記一成分現像剤よりなる帯電した現像
剤層を形成する現像剤層形成工程と、前記現像剤層形成工程において前記現像剤層が形成され
た現像剤担持手段に直流電圧と交流電圧とを重量した電
圧を印加することにより、前記所定の極性に帯電した感
光帯上に形成されている静電潜像に対し、前記現像剤層
を形成する前記第１および第２の粒子の内、前記所定の
極性と反対の極性に帯電する第１の粒子のみを選択的に
静電的に付着させて前記静電潜像を現像する現像工程と
からなることを特徴とする一成分現像方法。