JP2930183B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は現像剤に関し、詳しくは
電子写真装置又は静電記録装置において、感光体もしく
は誘電体上に形成された静電潜像を可視像化する一成分
非磁性現像剤に関する。 【０００２】 【従来の技術】現像剤はトナーとキャリアからなる二成
分現象剤が画質のよいことから広範に用いられている。 【０００３】しかしながら、その反面、以下に示すよう
な二成分系の現像剤に共通する欠点がある。すなわち、
（１）トナーは、トナーとキャリア間の相互摩擦により
摩擦電荷を受けとるのであるが、その場合、長期にわた
り使用していると、キャリア表面がトナーの組成物によ
って汚染され、その結果、充分な電荷を獲得できなくな
る。（２）トナーとキャリアは所定範囲の混合比に調整
されていなければならないが、長期にわたり使用してい
ると、その混合比が変動して所定範囲から外れてしま
う。（３）一般にキャリアとしては表面を酸化した鉄粉
若しくはガラスビーズが多用されているが、その場合、
これらキャリアによって感光体の表面が機械的に損傷さ
れる。 【０００４】このようなことからトナーのみから成る一
成分系の現像剤を用いた各種の現像法が提案されてい
る。とりわけ、感磁性を有し、一般に磁性トナーと呼ば
れる現像剤を用いた現像法が多数提案されているが、そ
れらのうち、米国特許第３９０９２５８号、同第４１２
１９３１号等に基づくものが実用化されている。しかし
ながら、これらの方法にも次のような欠点がある。すな
わち（１）比較的比抵抗の小さい磁性トナーを用いるの
で、静電潜像上の現像を普通紙等の支持部材へ静電的に
転写することが困難であること、とりわけ、多湿の雰囲
気下では充分な転写が得られないこと、（２）トナーが
多量の磁性粉を含有するので、カラートナーが得られな
いこと、などの欠点を有する。 【０００５】しかるに、最近は、磁性粉を含有せず比抵
抗の大きい一成分系トナーを用いた現像法が特に注目を
集めている。それらの現像法としては、例えば、米国特
許第２８９５８４７号、同第３１５２０１２号、特公昭
４１−９４７５号、同４５−２８７７号、同５４−３６
２４号等に記載されているタッチダウン法、インプレッ
ション法、ジャンピング法に基づくものがあげられる。
これらの方法では、二成分系に用いられていた従来のト
ナーを利用している。 【０００６】しかしながら、この場合、以下に述べるよ
うに、一成分非磁性現像剤を用いた現像技術に関連する
種々の問題点の発生を避け得ない。 【０００７】第１の問題点は摩擦帯電の問題である。 【０００８】すなわち、一成分非磁性現像剤の場合に
は、静電潜像を可視像化するに必要な帯電量を得るため
に、非常に限られた機会で、現像剤を十分に帯電させる
必要がある。しかるに、可視像化するに必要な現像剤の
現像剤と現像剤担持体とによる帯電量は、セレンの感光
体ドラムを用いた場合マイナス０．５〜１５μＣ／ｇで
ある。 【０００９】しかし、従来の二成分系に用いられた現像
剤を用い、現像剤担持体と現像剤による摩擦帯電では可
視像化するに充分な帯電量が充分に得られない。この理
由として、従来の二成分系に用いられた現像剤は、可視
像化を形成するに必要な帯電量を得るに充分な時間を要
してトナーとキャリアとの摩擦帯電を行っている。しか
し、帯電量が高いと地かぶりの原因となりうる為、二成
分現像剤の帯電量を制御している。 【００１０】従来の二成分現像剤は、帯電量の小さい結
着樹脂を主成分とし、帯電制御剤を添加することによ
り、帯電量を制御している。しかし、帯電制御剤を多量
に用いることは画像特性に影響を及ぼす為、二成分現像
剤の帯電量は、主成分である結着樹脂で決まる。 【００１１】実験によると、図２に図示した如く、結着
樹脂の帯電量（ブローオフ法）は、結着樹脂の酸価（Ｋ
ＯＨ法による測定）と比例関係にある。図２から明らか
な様に、酸価が低い結着樹脂は、帯電量も低い、一般に
二成分現像剤のブローオフ法による帯電量は１０〜３０
μＣ／ｇである。 【００１２】又、現像剤のブローオフ法による帯電量と
現像剤と現像剤担持体による帯電量の関係を図３に示し
た。 【００１３】図３から明らかな様に、二成分現像剤は現
像剤と現像剤担持体による摩擦帯電では、可視像を形成
するに充分な帯電量が得られていない。上記の如く、こ
れまでに現像剤と現像剤担持体による摩擦帯電により、
可視像を形成するに充分な帯電量を有した現像剤は開発
されていない。 【００１４】第２の問題点は現像ロール表面に極めて薄
く平均に現像剤を塗布する問題である。 【００１５】すなわち、図1 は本発明に係る現像装置で
あるが、図示するように感光体ドラム５に対向するよう
に配置された現像ロール１に対し、弾性ブレード２が１
００ｇ／ｃｍ〜２５００ｇ／ｃｍの圧力で圧接してお
り、前記弾性ブレード２、側壁７および剛性金属片６か
らなる現像剤容器３中に存在している一成分非磁性現像
剤４は、現像ロールの回転により搬送され、弾性ブレー
ド２により現像ロール表面に極めて薄く平均に塗布され
る。このため、一成分非磁性現像剤４には、流動性、耐
凝集性が良いことが要求される。 【００１６】しかるに、現像剤容器中に存在している現
像剤は現像ロールの回転により搬送されるが、応々にし
て、凝集性を帯び塊状になる為、現像ロール表面に現像
剤は塗布されない問題がある。 【００１７】現像ロールの回転により搬送されてきた現
像剤は、弾性ブレードと現像ロール間の圧接力下におい
て急激に高い圧力を受けることになり、摩擦熱により現
像ロール表面に現像剤が軟化し固着する、固着現像剤の
存在は、現像ロール表面に極めて薄く平均に現像剤を塗
布することを妨げる問題がある。これらの原因として、
現像剤の結着樹脂の軟化点が低いこと、ガラス転移点が
低いことが挙げられる。 更に、軟化点が高くなると定
着温度が高くなり、通常の事務複写機に用いるには支障
をきたす問題がある。 【００１８】 【発明が解決しようとする課題】 本発明は上述の問題
点に鑑みてなされたもので、現像剤の摩擦帯電量を制御
することで現像ロール表面に極めて薄く均一なトナー層
を形成することができ、解像度の高いシャープな可視像
を形成し得る現像装置を提供することを目的とする。 【００１９】 【課題を解決するための手段および作用】本発明は、一
成分非磁性現像剤を圧接することで現像ロール表面に現
像剤層を形成する現像装置において、帯電量および熱特
性を制御した結着樹脂を用いた現像剤を使用すること
で、現像ロール表面に極めて薄く均一に現像剤層を形成
し、解像度の高いシャープな画像が得られる現像装置で
ある。 【００２０】すなわち、ガラス転移点が５０℃以上、軟
化点が１１０℃〜１６０℃、酸価が１０〜４０である結
着樹脂を主成分とする一成分非磁性現像剤と、この一成
分非磁性現像剤を収容する現像剤容器と、前記一成分非
磁性現像剤を搬送する現像ロールと、この現像ロール表
面に圧接された弾性ブレードと、前記現像ロールに対向
するように配置された静電潜像を有する感光体ドラム
と、得られた画像を１４０℃〜２２０℃で加熱する定着
器とを有する電子写真装置である。 【００２１】前記現像剤は、結着樹脂と着色剤とを含有
している。前記着色剤としては一般に染料、顔料、カー
ボンブラックなどがあり、例えば、ニクロシン染料、カ
ーマイン染料、各種の塩基性染料、酸性染料、油性染
料、アントラキノン染料などの染料、ベンジジン系黄色
有機顔料、キナントリン系有機顔料、ローダミン系有機
顔料、フタロシアニン系有機顔料、酸化亜鉛、酸化チタ
ン、ベンガラなどの無機顔料などの顔料、ファーネスブ
ラック、アセチレンブラック、サーマルブラックなどの
カーボンブラックを挙げることができる。 【００２２】次に、本発明の現像剤を得るための製造方
法の一例を以下に説明する。 【００２３】まず、結着樹脂と着色剤をボールミル、Ｖ
型混合機、Ｓ型混合機、クーニングブレンダーなどの混
合機で混合し、得られた混合物を双腕ニーダー、三本ロ
ール、コエーダー、加圧ニーダーなどで混練し、この混
練物をハンマーミル、ジェットミル、ボールミルなどの
粉砕機で粉砕し、更に得られた粉体を篩、風力分級機な
どで分級して所定粒径の粒子( 着色粒子) を造る。 【００２４】こうした着色粒子の製造にあたり、使用す
べき結着樹脂の種類及び分散すべき着色剤の種類、配合
割合により得られる着色粒子の帯電量の高低に影響を与
える為、適宜な帯電量のものが選択される。 【００２５】上述した結着樹脂及び着色剤から選択され
た材料から得られる着色粒子の帯電量はプラス帯電感光
ドラムを使用する場合マイナス０．５〜１５μＣ／ｇで
あることが望ましい。又、必要に応じて、現像剤の流動
性、耐凝集性を向上させる為、着色粒子と同極性の疎水
化されたコロイド状微粒子を０．０５〜２重量部、着色
粒子の帯電量に影響を与えない程度添加しても一向に差
しつかえない。 【００２６】また、本発明に係る現像剤は一成分非磁性
現像剤として用いられる。 【００２７】一成分非磁性現像剤を用いた現像方法にお
いては、トナーを現像ローラー表面に担持させるために
帯電させる必要があるが、帯電機会が極めて少なく、現
像ローラーとブレードとの接触位置で主にトナーの帯電
を行なう必要がある。 【００２８】 【００２９】現像剤に用いる結着樹脂のガラス転移点が
５０℃以上、軟化点が１００℃〜１６０℃、酸価が１０
〜４０であるものにすれば、現像ローラと弾性ブレード
による摩擦帯電が良好であり、かつ耐熱性が向上するた
めに摩擦熱による現像剤の軟化を防止することが可能に
なる。 【００３０】 【実施例】以下本発明を実施例を参照しながら説明す
る。 【００３１】スチレン・アクリル樹脂（Mn16,300、Mw32
8,000 、軟化点１２５°Ｃ、ガラス転移点61.2°Ｃ、酸
価14.5）９２重量部とカーボンブラック８重量部とをボ
ールミルで約２時間混合した後、加圧型ニーダーで約１
時間混練した。混合物を冷却後、ハンマーミルで粗粉砕
後、ジェットミルで微粉砕し、分級機で分級し、５〜２
５μｍの着色粒子とした。次いで前記着色粒子１００重
量部とコロイド状微粒子（アエロジルＲ９７２、日本ア
エロジル社製）0.5 重量部とをボールミルにて混合し、
該コロイド状微粒子を該着色粒子の表面に付着せしめ５
０％重量平均粒径１１．５ｍｍの現像剤とした。 【００３２】この現像剤の帯電量を測定したところマイ
ナス６．8 μＣ／ｇであった。この現像剤を用い、図１
に示す現像装置において、感光体ドラムの表面電位プラ
ス９００Ｖ、現像バイアスマイナス５００Ｖの条件で可
視化像を形成せしめたところ、画像濃度１．５、解像力
５１ｐ／ｍｍで地かぶりの全くない良好な画像が得られ
た。またヒートロール定着機で定着したところ１４０°
Ｃから定着が開始し、２１０°Ｃでもオフセットが生じ
なかった。 【００３３】実施例２ ピスフェノール型ポリエステル樹脂（Ｍｎ４１００，Ｍ
ｗ３２０００，軟化点１３５℃，ガラス転移点７８．５
℃，酸価２０．２）９２重量部とカーボンブラック８重
量部と２時間ボールミルで分散後、実施例１と同様にし
て着色粒子を得た。前記着色粒子１００重量部とコロイ
ド微粒子１重量部を実施例１と同様にして該着色粒子の
表面に付着せしめ５０％重量平均粒径１３．１μｍの現
像剤とした。上記現像剤の帯電量はマイナス９．５μＣ
／ｇであった。実施例１と同様な条件で可視化像を形成
せしめたところ画像濃度１．５１、解像力５．６ｌｐ／
ｍｍの地かぶりのない良好な画像が得られた。又、１５
０℃から定着が開始し、１４０℃〜２２０℃でオフセッ
トが生じなかった。 【００３４】実施例３ ビスフェノール型ポリエステル樹脂（軟化点（Ｒ＆Ｂ
法）１３５℃、ガラス転移点８１．２℃、酸価３５）９
２重量部とカーボンブラック８重量部とを分散混合後、
実施例１と同様にして着色粒子を得、着色粒子１００重
量部とコロイド状微粒子０．８重量部を実施例１と同様
にして現像剤とした。この現像剤の５０％重量平均粒径
は、１１．８μｍで帯電量はマイナス１３．６μＣ／ｇ
実施例１と同様にして可視像を形成したところ画像濃度
１．４、解像力５ｌｐ／ｍｍの地かぶりのない良好な画
像が得られ、定着も１６０℃から開始し１４０℃〜２２
０℃でオフセットが生じなかった。 比較例１〜３ 軟化点、ガラス転移点、酸価の異なる結着樹脂を用い、
実施例１と同様に結着樹脂９２重量部、カーボンブラッ
ク８重量部とを分散混合後、現像剤を得た。実施例１と
同様に特性を調べ表に示す結果を得た。 【００３５】 【表１】 【００３６】 【発明の効果】本発明に係る現像剤は、現像ロール表面
に極めて薄く均一に塗布できる現像装置を用いて、効率
の良い摩擦帯電が得られ、流動性の良い、耐縮集性のあ
る現像剤が得られるために、解像度の高い、シャープな
画像が得られる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明に係る現像装置の一例を示す概略図で
ある。 【図２】 結着樹脂の酸価と現像剤のブローオフ法によ
る帯電量との関係を示す特性図である。 【図３】 現像剤のブローオフ法による帯電量と図１に
示す現像法で得られた帯電量との関係を示す特性図であ
る。 【符号の説明】 １…現像ロール ２…弾性ブレード ３…現像剤容器 ４…一成分非磁性現像剤 ５…感光体ドラム ６…剛性金層片 ７…側壁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上原 勤 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式 会社東芝 総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−37554（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−6656（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−113944（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．ガラス転移点が５０℃以上、軟化点が１１０℃〜１
   ６０℃、酸価が１０〜４０である結着樹脂を主成分とす
   る一成分非磁性現像剤と、この一成分非磁性現像剤を収
   容する現像剤容器と、前記一成分非磁性現像剤を搬送す
   る現像ロールと、この現像ロール表面に圧接された弾性
   ブレードと、前記現像ロールに対向するように配置され
   た静電潜像を有する感光体ドラムと、得られた画像を１
   ４０℃〜２２０℃で加熱する定着器とを有することを特
   徴とする電子写真装置。