JP2926816B2 - 静電潜像現像方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真プロセス等において静電潜像を現
像するために好適な静電潜像現像方法に関し、特に高品
位な画像を安定に現像でき、かつ装置構成を簡略化する
ことが可能な静電潜像現像方法に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、常温で固体の固形化トナーを用い、該固形
化トナーおよび／または静電潜像担体を加熱するととも
に互いに接触させ、これら固形化トナーと静電潜像担体
とを相対移動させることにより、あるいは固形化トナー
を切削して薄片状として静電潜像担体上に供給し、これ
ら固形化トナーおよび／または静電潜像担体を加熱する
ことにより、現像装置の簡略化を図り、簡単な機構で高
品位な画像を安定に現像することができ、しかもトナー
の取り扱いが容易な静電潜像現像方法を提供するもので
ある。

〔従来の技術〕

電子写真現像プロセス等の静電プロセスにおける静電
潜像は、例えば光導電体などからなる感光体上に一様に
帯電させた後、画像信号に応じて選択的に光照射を行
い、該光照射された個所の電荷を消滅させて作られる。
あるいは誘電体、例えば紙、プラスチッフィルムなどに
マルチスタイラスヘッドと呼ばれる静電電極によって電
気信号に応じて帯電させることにより作られる。そし
て、この静電潜像を現像するために、前記静電潜像を有
する静電潜像担体（感光体ドラム、誘電体フィルムな
ど）と逆極性に帯電させたトナーを前記感光体上の帯電
個所に静電的に付着させて現像する方法が知られてい
る。

前記現像方法にはトナーとして乾式トナーを用いる乾
式現像方式と液体トナーを用いる湿式現像方式とが知ら
れている。乾式トナーは、通常は微粒粉末から成る。そ
のため、乾式トナーが飛散すると環境汚染の問題があ
り、乾式トナーを収容するカートリッジを密閉構造とし
なければならず、現在では静電潜像担体及び現像部ごと
交換してしまう構造をとる現像装置が多い。このため、
コスト高となっているが、乾式トナーは保存性に優れ、
前記カートリッジ方式をとれば取り扱いが簡単であると
いう長所がある。

一方、液体トナーは例えば顔料等の着色剤粒子を絶縁
性液体に分散させたもので、液体トナーをトナー容器内
から遠心ポンプなどにより、静電潜像担体と逆極性に帯
電させるための現像電極のスリットから噴出させて、静
電潜像担体に静電的に着色剤粒子を付着させる構造の現
像装置が知られている。しかしながら、この現像装置に
おいては、静電潜像担体に付着しない余剰液体は再びト
ナー容器内に戻り、トナー中の着色剤粒子濃度が薄くな
っていく。そのため、現像液（液体トナー）の濃度管理
が問題となっていた。また、現像中または現像装置保持
時、液体トナー交換時などの液漏れによる汚染や、液体
トナーの着色剤粒子の凝集沈殿等による液体トナー保存
性等の諸問題などが生じていた。一方、液体トナーを用
いる静電プロセスは画像の解像度や階調を銀塩写真に匹
敵するレベルに高め得る可能性を有しており、電子スチ
ルカメラ等に用いるビデオプリンタなど光画質の印画装
置に適した静電潜像現像方式として期待されている。

かかる背景のもとに、本出願人は、先に特願昭63−15
6847号において、液体トナーを用い静電プロセスを持つ
長所を生かしつつ、液体トナーの取扱いにくさ、特に汚
れやすさ、メンテナンスのしにくさ及び保存性の悪さ等
の諸問題を解決した静電潜像の現像方法を提案した。す
なわち、常温で固体の静電絶縁性有機物に着色剤が分散
されてなる現像剤（トナー）を加熱して液化し、該液化
した前記現像剤によって静電潜像を湿式現像することを
特徴とする静電潜像方法である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、特願昭63−156847号において提案した
技術においても、実施例中に示した現像装置は固体化ト
ナーを現像タンクに入れるまでは固体であるが、現像時
には従来の液体トナーと同様にトナー濃度が少しずつ薄
くなっていく問題については未解決であった。

本発明は、かかる実情に鑑みて提案されたものであっ
て、解像度や階調などの高品位な画像の現像に適した湿
式現像方式を採用しつつ、従来の液体または液化したト
ナーを用いた静電潜像現像方法のもつ諸問題を解決し、
特に現像工程に供給されるトナー量やトナー濃度（現像
剤中の着色濃度）を一定に保つことができる静電潜像現
像方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上述の目的を達成するために、常温で固体
で加熱により液化する電気絶縁性有機物に着色剤が分散
されてなる固形化トナーを現像剤とし、前記固形化トナ
ーおよび／または静電潜像が形成された静電潜像担体を
加熱するとともに互いに接触させ、これら固形化トナー
と静電潜像担体とを相対移動させながら現像を行うこと
を特徴とするものである。

さらに本発明は、常温で固体で加熱により液化する電
気絶縁性有機物に着色剤が分散されてなる固形化トナー
を現像剤とし、前記固形化トナーを切削して薄片状とな
し、この薄片状の固体化トナーを静電潜像担体上に供給
し、これら固形化トナーおよび／または静電潜像担体を
加熱しながら現像を行うことを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明において、固形化トナーは相対移動する静電潜
像担体に対して直接接触され、加熱により順次溶融して
現像工程に供される。

したがって、現像に供される液化トナーは略一定量に
保たれるとともに常に新しいものとなり、前記固形化ト
ナー中に分散された着色剤等の濃度が当初設定された値
に保たれることになり、現像中にトナー濃度が薄くなる
ことはない。

固形化トナーを切削して薄片状となし、この薄片状の
固形化トナーを静電潜像担体上に供給する場合にも同様
である。

したがって、現像に際して固形化トナーの供給量の管
理が容易なものとなり、安定した画像形成が行われる。

〔実施例〕

以下、本発明を適用した具体的な実施例について図面
を参照しながら説明する。

先ず、本発明は現像剤として固形化トナーを使用する
ことを前提としており、この固形化トナーについて説明
する。

本発明で使用される現像剤は、常温で固体の電気絶縁
性有機物中に着色剤の粒子が分散されてなる固形化トナ
ーである。

ここで常温で固体の電気絶縁性有機物としては、まず
パラフィン類，ロウ類，およびこれらの混合物が挙げら
れる。パラフィン類としては、ノナデカンからヘキサコ
ンタンに至る炭素数19〜60の正パラフィンがある。また
ロウ類としては、カルナウバロウ，綿ロウ等の植物ロ
ウ、ミツロウ等の動物ロウ、オゾケライト、およびパラ
フィンロウ，微晶ロウ，ペトロラタム等の石油ロウ等が
挙げられる。これらの材料は20℃における比誘電率εが
1.9〜2.3程度の誘電体である。以上の誘電体の他にも、
ポリエチレン，ポリアクリルアミド，ポリ−ｎ−ステア
リルアクリレート，あるいはポリアクリレートのホモポ
リマーやコポリマーのように側鎖に長いアルキル基を有
する結晶性高分子等が使用可能である。

また、上記電気絶縁性有機物中に分散される着色剤と
しては、従来公知の無機顔料、有機顔料、染料およびこ
れらの混合物が使用できる。たとえば無機顔料として
は、クロム系顔料、カドミウム系顔料、鉄系顔料、コバ
ルト系顔料、群青、紺青等が挙げられる。また、有機顔
料や染料としては、ハンザイエロー（C.I.11680）、ベ
ンジジンイエローＧ（C.I.21090）、ベンジジンオレン
ジ（C.I.21110）、ファーストレッド（C.I.37085）、ブ
リリアントカーミン3B（C.I.16015−Lake）、フタロシ
アニンブルー（C.I.74160）、ビクトリアブルー（C.I.4
2595−Lake）、スプリットブラック（C.I.50415）、オ
イルブルー（C.I.74350）、アルカリブルー（C.I.42770
A）、ファーストスカーレット（C.I.12315）、ローダミ
ン6B（C.I.45160）、ローダミンレーキ（C.I.45160−La
ke）、ファーストスカイブルー（C.I.74200−Lake）、
ニグロシン（C.I.50415）、カーボンブラック等が挙げ
られる。これらは単独でも２種以上の混合物として用い
ることができ、所望の発色を有するものを選択して使用
すればよい。

固形化トナーには、上記の電気絶縁性有機物や着色剤
の他、着色剤粒子に絡んで分散性を向上し同時に後述の
電荷供与剤を取り込み易くして荷電量の向上を図る目的
で、さらには着色剤の定着を向上させる目的で樹脂を併
用しても良い。かかる樹脂としては公知の材料を適宜選
択して使用することができ、例示すればブタジエンゴ
ム，スチレンゴム−ブタジエンゴム，環化ゴム，天然ゴ
ム等のゴム類、スチレン系樹脂，ビニルトルエン系樹
脂，アクリル系樹脂，メタクリル系樹脂，ポリエステル
系樹脂，ポリカーボネート系樹脂，ポリ酢酸ビニル系樹
脂等の合成樹脂類、ロジン系樹脂，水素添加ロジン系樹
脂，アマニ油変性アルキド樹脂等の変性アルキドを含む
アルキド樹脂類、ポリテルペン類等の天然樹脂類等が挙
げられる。その他、フェノール樹脂類、フェノールホル
マリン樹脂等の変性フェノール樹脂類、フタル酸ペンタ
エリトリット、クマロン−インデン樹脂類、エステルガ
ム樹脂類、植物油ポリアミド樹脂類等も有用であるし、
ポリ塩化ビニル、塩素化ポリプロピレン等のようなハロ
ゲン化炭化水素重合体類、ビニルトルエン−ブタジエ
ン，ブタジエン−イソプレン等の合成ゴム類、２−エチ
ルヘキシルメタクリレート，ラウリルメタクリレート，
ステアリルメタクリレート，ラウリルアクリレート，オ
クチルアクリレート等の長鎖アルキル基を持つアクリル
系モノマーの重合体もしくはそれらと他の重合性モノマ
ーとの共重合体類（たとえば、スチレン−ラウリルメタ
クリレート共重合体，アクリル酸−ラウリルメタクリレ
ート共重合体等）、ポリエチレン等のポリオレフィン
類、ポリテルペン類等も使用できる。

さらに、上記固形化トナーには通常は電荷供与剤が添
加され、ここで使用される固形化トナーもその例外では
ない。使用される電荷供与剤は、たとえばナフテン酸，
オクテン酸，オレイン酸，ステアリン酸，イソステアリ
ン酸あるいはラウリン酸等の脂肪酸の金属塩、スルホコ
ハク酸エステル類の金属塩、油溶性スルホン酸金属塩、
リン酸エステル金属塩、アビエチン酸金属塩、芳香族カ
ルボン酸金属塩、芳香族スルホン酸金属塩等である。

また、着色剤粒子の帯電電荷を増強させるために、Si
O₂,Al₂O₃,TiO₂,ZnO,Ga₂O₃,In₂O₃,GeO₂,SnO₂,PbO₂,MgO等
の金属酸化物微粒子やこれらの混合物を電荷増強剤とし
て添加しても良い。

上述の各成分の配合比であるが、着色剤は電気絶縁性
有機物の溶融状態１に対して0.01〜100gとし、0.1〜1
0gとすることが一般的である。ただし、僅かな量の現像
剤で効率的に静電潜像を現像するためには、電気絶縁性
有機物に対する濃度〔電気絶縁性有機物と着色剤との比
（希釈率）〕で２〜10重量％の範囲とすることが望まし
い。これにより、現像ムラのない高品位の画像の形成が
可能となり、また廃トナーの量も少なくて済む。

樹脂は、前記着色剤と同量以下程度の範囲で加えら
れ、電気絶縁性有機物の液化溶融状態１に対して0.01
〜100gであることが好ましく、より好ましくは0.1〜10g
である。

また電荷供与剤は同じく１に対して通常0.001〜10
g、好ましくは0.01〜1gの範囲で添加される。さらに電
荷増強剤は、着色剤に対して重量比で２倍以下、好まし
くは同量以下の範囲で添加される。

上述の固形化トナーにおいては、着色剤粒子の荷電量
は１×10^-4〜15×10^-4クーロン/g、また固形化トナー中
の過剰イオン濃度は１×10^-7〜３×10^-7クーロン/mlと
することが好ましい。これは現像特性を考慮してのこと
で、例えば着色剤粒子の荷電量が１×10^-4クーロン/gよ
りも小さいとトナー流れや像のにじみ等が生じ、逆に15
×10^-4クーロン/gを越えると十分な現像濃度が得られな
い。また、過剰イオン濃度が１×10^-7クーロン/ml未満
であると画像が硬調なものとなり、３×10^-7クーロン/m
lを越えるとトナー流れや濃度不足等を招来する。

前記着色剤の荷電量は、前述の樹脂や電荷供与剤，電
荷増強剤の種類，添加量等を選択することによって調整
することができ、また過剰イオン濃度は、アルカリ金属
塩（例えばジオクチルスルホコハク酸リチウム，ジオク
チルスルホコハク酸ナトリウム，ジオクチルスルホコハ
ク酸カリウム等）を添加することによって調整すること
ができる。

上記固形化トナーは現像時には加熱溶融状態とされる
が、そのときの加熱温度は電気絶縁性有機物の融点等に
応じて適宜設定すれば良く、通常は30〜130℃，より好
ましくは40〜110℃とされる。

本発明においては、上述の固形化トナーを用いて例え
ば感光体等の静電潜像担体上に形成された静電潜像を現
像するわけであるが、最も単純には、第１図に示すよう
に、固形化トナー（１）を直方体に成形し、これをヒー
タ（２）により予め加熱された感光体〔あるいは表面に
印画シートを密着させた感光体等でもよい。〕（３）に
バネ（４）で押しつけて接触させながら現像を行う。

すなわち、帯電器（５）により一様に帯電され、半導
体レーザ（６）により選択露光が施されて静電潜像が形
成された感光体（３）を図中矢印方向に走行させ、静電
潜像が形成された感光体（３）に対して直方体の固形化
トナー（１）を接触させる。このとき、感光体（３）は
ヒータ（２）によって固形化トナー（１）の融点以上に
予め加熱しておく。また、固形化トナー（１）に隣接し
て、前記感光体（３）の走行方向における下流側に対向
電極（７）を配置しておく。

すると、前記固形化トナー（１）は感光体（３）に設
けられたヒータ（２）により加熱され、接触面近傍が溶
融する。そして、この溶融したトナー（1a）が前記感光
体（３）と対向電極（７）の間のギャップ（通常は0.1
〜1mm）に流れ込み、これら感光体（３）と対向電極
（７）の間で着色剤粒子の電気泳動が起こり、感光体
（３）上の静電潜像が現像される。

このとき、固形化トナー（１）はバネ（４）によって
感光体（３）に押しつけられているので、現像の進行に
伴い次々に溶融されて感光体（３）と対向電極（７）の
間に供給され、その量はほぼ一定に保たれる。

なお、前記固形化トナー（１）の形状は、前記直方体
に限られるものではなく、例えば円筒形状等、良好な圧
接状態が保てる形状であれば如何なるものであってもよ
い。感光体（３）もここでは平板状としたが、例えばド
ラム状であってもよい。

また、本例では感光体（３）を走行させ静止している
固形化トナー（１）の相対移動させるようにしたが、逆
に静止している感光体（３）に対して固形化トナー
（１）を走行させて相対移動させるようにしてもよい。

第２図は、感光体（３）にヒータ（２）を設けるので
はなく、固形化トナー（１）の近傍に熱風を吹き出すノ
ズル（８）を設け、当該ノズル（８）から吹き出す熱風
によって固形化トナー（１）を溶融するものである。し
たがって、ノズル（８）から吹き出される熱風の温度
は、少なくとも前記固形化トナー（１）を溶融するに足
る温度とする必要がある。

この場合も先の実施例と同様に、接触面近傍の固形化
トナー（１）を溶融しながら現像工程，すなわち感光体
（３）と対向電極（７）の間に供給することができ、し
かも感光体（３）にヒータ（２）を埋め込む等の必要も
なくなる。

また、前記ノズル（８）より出る熱風は、直接固形化
トナー（１）を溶融するのに用いられるだけでなく、現
像部分に移送される感光体（３）を前もって加熱するた
めに用いることもでき、現像中にトナーが冷えて凝固し
てしまうことを防止することができる。

前述の方法により感光体（３）上の静電潜像を現像す
る場合、現像後に現像面に僅かの現像剤が液膜状または
液滴状に残留し、そのままでは残留した現像剤中に残る
着色剤のために地汚れやカブリを生じたり、多色現像の
場合には次に現像する現像剤と混色する等の問題が生ず
る虞れがある。

そこで、第３図に示すように、感光体（３）の出口側
にも熱風を吹き出すノズル（９）を設け、残留する固形
化トナー（1b）を風力により現像部以外の部分（本例で
は図中下方）に吹き寄せて除去（いわゆるスクイズ）す
ることが好ましい。

スクイズに際しては、ノズル（９）から吹き出す熱風
の温度は、固形化トナー（１）を液化状態に保つためそ
の融点温度以上でなくてはならない。また、温度の上限
は固形トナー（１）の沸点以下でなくてはならないが、
その他に感光体（３）の特性に悪影響を及ぼさないよう
に設定する必要がある。

以上のように余分な現像剤をスクイズすることで、地
汚れ，カブリ，混色等が防止されるが、このとき静電潜
像に現像された着色剤（画像）は全く影響されることは
ない。

上述の各例では固形トナーを直接感光体に接触させて
現像を行うようにしたが、第４図に示すように、感光体
（11）と固形化トナー（12）とは離して対向配置し、固
形化トナー（12）を切削しながら感光体（11）上に供給
するようにしてもよい。

本例では、切削用の刃（13）を有する対向電極（14）
が前記固形化トナー（12）と相対移動し、前記刃（13）
によって固形化トナー（12）を薄片状に削り出しなが
ら、対向電極（14）と感光体（11）との間に供給される
ようになっている。そして、この対向電極（14）と感光
体（11）との間の固形化トナー（12a）は、感光体（1
1）を保持する支持体（15）に設けられたヒータ（16）
によって加熱されて液化し、この溶融した固形化トナー
（12a）によって現像が行われる。

１回分の現像が終わると、固形化トナー（12）はバネ
（17）によって一定量のステップ〔このステップ量で供
給される薄片状固形化トナーの量が制御される。〕で感
光体（11）の方向に送り出され、次の現像に移る。

なお、熱源は、前記感光体（11）に設けられたヒータ
（15）ばかりでなく、例えば切削用の刃（13）の先端や
途中，さらには対向電極（14）等にも設けられていても
よく、特に切削用の刃（13）の先端に熱源がある場合に
は当該刃（13）が移動するときのトルクが小さくて済む
という利点がある。

以上の方法によっても１回分の固形化トナー（12）量
を安定に制御することができる。

ところで、上述の各実施例においては、固形化トナー
が次々と供給されるため、固形化トナーの管理が問題と
なる。例えば新しいトナーの補給や廃トナーの容器交換
等が煩わしい。

そこで、第５図に示すように、固形化トナー（12）が
収容されるトナー容器（18）と廃トナー容器（19）とを
隣接して一体化し、新しいトナーの補給と廃トナーの容
器交換を同時にするようにしてもよい。なお、第５図に
おいて、先の第４図に示す例と同様の構成要素には同一
の符号を付し、その説明は省略する。また、本例ではヒ
ータ（16）は対向電極（14）に設けられている。

このような構成とすることにより、感光体（11）上の
静電潜像の現像に使用された固形化トナー（12b）は、
そのまま廃トナー容器（19）に捨てられる。ここで、ト
ナー容器（18）内に収容される固形化トナー（12）の量
と廃トナー容器（19）に捨てられる固形化トナー（12
b）の量は略等しく（あるいは後者がやや少ない。）、
固形化トナー（12）が終了すると同時に廃トナー容器
（19）が使用済みトナーで一杯になる。したがって、現
像終了とともにそのまま廃棄すればよく、煩わしいトナ
ー補給作業やトナー廃棄作業が簡略化される。

特に、第６図や第７図に示すように、イエロー，マゼ
ンタ，シアンの各色の固形化トナー（31），（32），
（33）が収容されるトナー容器部（34），（35），（3
6）と、これに対応する廃トナー容器部（37），（3
8），（39）を直列状，あるいは並列状に一体化するこ
とで、カラー画像を形成するためのトナー交換作業を一
度に行うことができる。

なお、トナー容器や廃トナー容器に表示窓を設けてお
けば、残量の確認もでき、作業性がさらに向上する。

以上、本発明を適用した実施例について説明したが、
本発明がこれら実施例に限定されるものではなく、例え
ば感光体と固形化トナーの配置は上下逆であってもよ
い。さらに、静電潜像担体は感光体に限られるものでは
なく、帯電針等で選択滴に静電潜像が形成される誘電体
等であってもよい。

〔発明の効果〕

以上の説明からも明らかなように、本発明においては
固形化トナーを感光体に直接接触させて溶融したり、薄
板状に削り取って感光体上に供給するようにしているの
で、トナーの供給量を略一定とすることができ、しかも
トナー濃度は一定に保つことができ、安定した画像形成
が可能である。

また、本発明によれば、現像装置の装置構成を大幅に
簡略化することができ、その効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は固形化トナーを感光体に接触させながら現像す
る実施例を模式的に示す側面図であり、第２図は固形化
トナーを感光体に接触させながら現像する他の実施例を
模式的に示す側面図、第３図は固形化トナーを感光体に
接触させながら現像するさらに他の実施例を模式的に示
す側面図である。 第４図は固形化トナーを薄片状として供給する一実施例
を模式的に示す側面図である。 第５図は廃トナー容器を一体的に設けた実施例を模式的
に示す概略断面図である。 第６図及び第７図はそれぞれカラー画像形成のためのト
ナー容器部と廃トナー容器部とが一体化されてなるトナ
ーパッケージの一例を示す概略斜視図である。 1,12……固形化トナー 3,11……感光体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白倉 明 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (72)発明者 土屋 堯央 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 9/12,13/10,15/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】「常温で固体で加熱により液化する電気絶
   縁性有機物に着色剤が分散されてなる固形化トナーを現
   像剤とし、 前記固形化トナーおよび／または静電潜像が形成された
   静電潜像担体を加熱するとともに互いに接触させ、これ
   ら固体化トナーと静電潜像担体とを相対移動させながら
   現像を行うことを特徴とする静電潜像現像方法。」
2. 【請求項２】「常温で固体で加熱により液化する前記絶
   縁性有機物に着色剤が分散されてなる固形化トナーを現
   像剤とし、 前記固形化トナーを切削して薄片状となし、 この薄片状の固形化トナーを静電潜像担体上に供給し、
   これら固形化トナーおよび／または静電潜像担体を加熱
   しながら現像を行うことを特徴とする静電潜像現像方
   法。」