JPH0220989B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、トナーにより静電潜像を現像するた
めのトナー塗布方法に関する。

従来、乾式−成分現像装置としては各種装置が
提案され、又実用化されている。しかし、いずれ
の現像方式においても乾式−成分現像剤の薄層を
形成することは極めて難かしく、このため比較的
厚い層の形成で現像装置を構成していた。

しかるに現像画像の鮮明度、解像力、などの向
上が求められている現在、乾式−成分現像剤の薄
層形成方法及びその装置に関する開発は必須とな
つている。

従来知られている乾式−成分現像剤の薄層を形
成する方法としては、特開昭54−43037号が提案
されており、且つ実用化されている。しかし、こ
れは磁性現像剤の薄層形成に関するものであつ
た。磁性現像剤は磁性を持たせるため磁性体を内
添しなければならず、これは転写紙に転写した現
像を熱定着する際の定着性の悪さ、現像剤自身に
磁性体を内添するためのカラー再現の際の色彩の
悪さ等の問題点がある。

このため非磁性現像剤の薄層形成方法として、
ビーバーの毛のような柔い毛を円筒状のブラシに
して、これに現像剤を付着塗布する方法や、表面
がベルベツト等の繊維で作られた現像ローラにド
クターブレード等により塗布する方法が提案され
ている。しかしながら上記繊維ブラシにドクター
ブレードとして弾性体ブレードを使用した場合、
現像剤量の規制は可能であるが、均一な塗布は行
われず、現像ローラ上の繊維ブラシを摺擦するだ
けで、ブラシの繊維間に存在する現像剤への摩擦
帯電電荷賦与は行なわれていないため、ゴースト
等の発生しやすいという問題点があつた。また、
非磁性現像剤を有しているので、装置からの現像
剤の漏れを防止することが難かしかつた。

本発明は上述の従来方法の問題点を除き、現像
剤を現像剤保持部材表面に均一な薄層として形成
し、且つ、十分な摩擦帯電を与え、塗布する新規
なトナー塗布方法を提供することを目的としてい
る。更に本発明は、上記現像剤が現像装置から漏
れ出すのを防止することを目的としている。

すなわち、本発明は、非磁性トナーとトナー塗
布用磁性粒子とを貯蔵する現像剤容器と、潜像保
持体上の潜像を現像するためにトナーを搬送する
ためのトナー担持体と、前記現像剤容器のトナー
出口の上流側で前記トナー担持体と接触するトナ
ー塗布用磁性粒子による磁気ブラシを形成し且つ
拘束するための固定磁石とを配して、前記トナー
担持体を回転することによりトナー担持体上にト
ナーの薄層を形成するトナー塗布方法において、
前記磁性粒子に外接する直方体の各々の一辺をａ
＞ｂ＞ｃまたはａ＞ｂ＝ｃまたはａ＝ｂ＞ｃとな
るようにａ，ｂ，ｃを規定した時にｂ／ａの平均
が0.4〜1.0かつｃ／ａの平均が0.4〜0.95である形
状を有する磁性粒子で形成された磁気ブラシ中
を、トナーが通過することにより、トナー担持体
上にトナーの薄層を形成することを特徴とするト
ナー塗布方法に関する。

上記本発明の潜像保持体としては、感光体や絶
縁体層を有するドラム状やベルト状の部材であ
り、磁極としては磁石ローラの軸方向に同極性又
は異極性の磁極を着磁したものや、棒状の複数の
磁石を固定支持部材上に接着したものを用い得
る。更に回動する現像剤保持部材としては、アル
ミニウム，銅，ステンレス，黄銅等の非磁性金属
や合成樹脂材料によるスリーブ又は樹脂や金属の
無端ベルトの使用が可能であり、その周面はトナ
ーの搬送性や帯電特性を高めるのに粗面化又は凹
凸模様を設けても良い。また、必要に応じて現像
剤容器の出口側に設ける規制部材としては、鉄等
の磁性体やアルミニウム，銅，樹脂等の非磁性体
によるブレード板や壁を用い得る。

以下、図面に従つて本発明を説明する。

第１図は、本発明の塗布方法を適用する現像原
理を説明するための現像装置の断面図を示す。

図において、１は電子写真感光体ドラムであ
り、図示しない潜像形成手段により形成した潜像
を保持し、図示の現像位置を矢印ａ方向に回転し
て通過する。この感光体ドラム１に対しては、ト
ナーを担持するトナー担持体である非磁性スリー
ブ２が、所定の間隙を保つて対向しており、この
スリーブ２は矢印ｂ方向に回転する。このスリー
ブ２の上部にはトナー４と磁性粒子５の混合体を
貯蔵する樹脂やアルミニウム等の非磁性材料を用
いた容器３が位置し、この容器３のスリーブ回転
方向下流には、磁性ブレード６がねじ止めされて
いる。

一方、この磁性ブレード６に対するスリーブ２
の反対側には、磁石７が設けられている。この磁
石の取付け位置は、磁極の位置と磁性ブレード６
との関係で決定され、実際には磁性ブレード６の
位置よりも若干上流側に磁極を設けることで形成
する磁界の作用で、磁性粒子の流出防止、及びト
ナーの均一塗布の点で更に良好な結果を得る。

上記構成において、容器３内の磁性粒子５は、
磁石７のＳ極と磁性ブレード６との内に生じる磁
界により、磁気ブラシ８を形成する。そして、ス
リーブ２が回転することにより上記磁気ブラシ８
を保持したまま、磁性粒子とトナーとを撹拌混合
される。この状態で容器３の磁性ブレード側で
は、このブレード６の存在により磁性粒子とトナ
ーの混合体は、このブレードにより移動が阻止さ
れて上昇し、矢印ｃ方向に循環運動する。

これによりトナーは、磁性粒子との混合により
スリーブ２ないしは磁性粒子によつて摩擦帯電さ
れる。帯電されたトナーは、磁性ブレード６の近
傍に形成した磁気ブラシ８により、スリーブ２の
表面に鏡映力により均一に薄く塗布され、感光体
ドラムとの対向位置に至る。

ところで、磁気ブラシ８を構成する磁性粒子５
は、磁石７の磁界による拘束力が、摩擦力が原因
する搬送力より大となるように設定することで、
スリーブ２上には流出しない。そして、磁気ブラ
シ８の領域内にトナーがあれば、磁気ブラシ８の
磁性粒子とこのトナーとの比率は、スリーブ２の
回転によりほぼ一定値を保つ。これにより現像で
スリーブ上のトナーが消費されても、自動的に磁
気ブラシ８の領域にトナーが供給される。従つ
て、上記スリーブ２上には常に一定量のトナーの
供給塗布が可能となる。

以上の説明で明らかな如く、本発明における構
成要素として特に磁性粒子が重要である。上記磁
性粒子は、従来、トナーよりもはるかに多い量で
トナーと混合されていた２成分系現像剤に使用さ
れたキヤリア材としての磁性粒子が有していた機
能、すなわち、主としてトナー帯電付与を行な
い、その帯電量を制御する機能よりはむしろ、多
量のトナーが存在する系で磁気ブラシを形成し、
トナー担持体上にトナーを塗布し、またその量を
規制する機能を果たさなければならない。同時に
循環移動しながらトナーを供給する機能をも有し
ていなければならず、さらに、この磁性粒子は規
制部材を通過しては好ましくない。これらの機能
を満たす為には、磁界により発生する適当な拘束
力を有しながら、しかも適当な循環性を示し、か
つ形成された磁気ブラシのブラシの状態は、均一
な塗布を可能にする為に適度な硬さと密度をもつ
ていなければならない。例えば比較的疎なブラシ
はトナー担持体上に規制不足のスジを生じやすく
する傾向があり、又逆に密なブラシは保持部材上
の塗布層の厚さを極薄にする傾向があり、いずれ
も好ましいものではない。さらに一例をあげれば
循環性が良すぎる場合は塗布層が厚くなつて画像
上にカブリが生じたり、又循環性が悪い場合には
ゴーストが生じやすくなるなど種々の欠点が生じ
る場合がある。

本発明者らは、前記本発明に使用される磁性粒
子が必要とされる様々の機能を満たす為に種種検
討した結果、磁性粒子の粒度、粒度分布、磁気的
特性はもちろんのことながらその形状も大きな影
響を及ぼすとの知見を得た。

例えばその形状が完全球形の場合は、ブラシの
循環が速すぎるあるいはトナー塗布量を規制する
力が低下することにより、カブリの発生等の欠点
が生じ、一方その形状が例えば薄板状の偏平の場
合にはブラシの循環が不良となるあるいはトナー
塗布量を規制する力が大きすぎることにより部分
的な濃度低下、場合によつては一部画像が白く抜
ける等の問題が発生する。よつて磁性粒子の形状
は完全球形と偏平との中間領域が好ましい。

本発明においてはこの中間領域の形状を以下の
ように規定する。

まず磁性粒子を適当な倍率でSEM（走査型電子
顕微鏡）にて写真撮影を行う。この時同一粒子に
対して電子線が磁性粒子ののつている試料台に対
して垂直に当たつている画面となるべく水平に当
たつている画面とを数枚とり、これらから１つの
粒子に外接する直方体を描く。さらにこの直方体
の各々の一辺をａ＞ｂ＞ｃあるいはａ＞ｂ＝ｃあ
るいはａ＝ｂ＞ｃとなるようにａ，ｂ，ｃを設定
し、ａ，ｂ，ｃを実測する。

以上のような操作をランダムに最低20粒子以上
行いｂ／ａ，ｃ／ａの平均を求める。

本発明においてはｂ／ａの平均が0.4〜1.0かつ
ｃ／ａの平均が0.4〜0.95の範囲に入る形状を有
する磁性粒子が好ましく、より好ましくはｂ／ａ
が0.5〜1.0，ｃ／ａが0.5〜0.9の範囲が良い。

本発明に使用されるトナー塗布用磁性粒子とし
ては、例えば表面酸化または未酸化の鉄，ニツケ
ル，コバルト，マンガン，クロム，希土類等の金
属，及びそれらの合金または酸化物などが使用で
き、又その表面が樹脂あるいは適当な処理剤で被
覆されていても良い。又その製造方法として特別
な制約はない。

一方、本発明に用いられるトナーの結着樹脂と
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
メチル共重合体，スチレン−アクリル酸エチル共
重合体，スチレン−アクリル酸ブチル共重合体，
スチレン−アクリル酸オクチル共重合体，スチレ
ン−メタクリル酸メチル共重合体，スチレン−メ
タクリル酸エチル共重合体，スチレン−メタクリ
ル酸ブチル共重合体，スチレン−アクリル−アミ
ノアクリル系共重合体，スチレン−アミノアクリ
ル系共重合体，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
ワツクスなどが単独或いは混合して使用できる。

本発明のトナーにおいては、任意の適当な顔料
や染料が着色剤として使用可能である。

例えば、カーポンブラツク，鉄黒，フタロシア
ニンブルー，群青，キナクリドン，ベンジジンイ
エローなどの公知の染顔料がある。

また、荷電制御剤としてアミノ化合物，第４級
アンモニウム化合物および有機染料、特に塩基性
染料とその塩、ベンジルジメチル−ヘキサデシル
アンモニウムクロライド，デシル−トリメチルア
ンモニウムクロライド，ニグロシン塩基，ニグロ
シンヒドロクロライド，サフラニンγ及びクリス
タルバイオレツト，含金属染料，サリチル酸含金
属化合物等を添加しても良い。

以上のトナーの構成は、一般に行なわれている
混合−粉砕法による現像剤に用いてても良いし、
マイクロカプセル現像剤の壁材又は芯材あるいは
その両方に用いることも可能である。

以下実施例により本発明をさらに詳しく説明す
る。例で示す部は重量部である。

〔実施例 １〕 第２図において、第１図と同一部材は同一符号
を付してある。実施例装置において感光体ドラム
１は矢印ａ方向に60mm／秒の周速度で回転する。
２は矢印ｂ方向に66mm／秒の周速度で回転する外
径32mm，厚さ0.8mmのステンレス（SUS304）製の
スリーブで、その表面は＃600のアランダム砥粒
を用いて不定型サンドブラストを施し、周方向表
面の粗面度を0.8μｍ（Rz＝）にした。

一方、回転するスリーブ２内にはフエライト焼
結タイプの磁石７を固定して配設し、その第１磁
極のＮ極は磁性ブレード６に対して、スリーブ２
の中心Ｏとブレード先端を結ぶ線から30度（図示
θ）傾けて設定してある。

磁性ブレード６は鉄製であり表面にさび止めの
ためニツケルメツキを施した。このブレード６は
スリーブ２の表面に対して間隔を200μｍに設定
した。

磁性粒子５としては、粒径70〜100μ，の海綿
鉄粉を100ｇ用いた。この粒子を走査型電子顕著
鏡で観際したところ、ｂ／ａの平均が0.69，ｃ／ａの平 均が0.64であつた。

一方、トナー４としてはポリエステル系樹脂
100部に対し、銅フタロシアニン系顔料10部、負
性荷電制御材５部（アルキルサルチル酸金属錯
体）を内添し、シリカ0.5％を外添した平均粒径
12μｍの負（−）極性に帯電するシアン色の粉体
を200ｇ用意した。そして、上記トナーと磁性粒
子とをよく混合した後、容器３内に入れる。上記
容器３内におけるトナーと磁性粒子との混合体
は、特にこの磁性粒子が磁界の下でスリーブによ
り搬送されることで循環運動する様子が、現像剤
が少なくなつた状態で観察できた。

上記構成の現像装置においては、上記スリーブ
の回転にともないスリーブ２の表面には、約40μ
ｍのトナーのみによる薄層が形成できた。この現
像剤層をブローオフ法により帯電電位を測定した
ところ、−7.8μc／ｇの電位で均一に帯電している
ことを確認した。

このスリーブ２に対向する感光体ドラム１表面
には、静電潜像として暗部＋600Vで明部＋150V
の電荷模様を形成し、スリーブ表面との距離を
300μｍに設定した。そして、上記スリーブに対
し電源Ｅにより周波数800Hz，ピーク対ピーク値
が1.4KVで、中心値が＋300Vの電圧を印加した
ところ、現像むらやゴースト像、更にはかぶりの
ない高品質の鮮明な青色現像像を得ることができ
た。

また、容器３内の混合体に関しては、磁性粒子
はほとんど消耗されずにトナーのみが現像のため
に消費された。また、現像機能は上記トナーがほ
とんど消費されるまで変わらずに安定していた。
上記現像剤を消費した後、本体から現像装置を取
出し、スリーブ２の下部を見てみたが、そこには
磁性粒子は勿論のこと、トナーの漏れはほとんど
発生していなかつた。

〔実施例 ２〕 ブレード６とスリーブ２との間隔を100μとし、
磁性粒子５としてその表面がフツ素系樹脂でコー
トされ、ｂ／ａの平均が0.84，ｃ／ａの平均が
0.71の鉄粉粒子を用いた。さらにトナー４として
スチレンアクリル系樹脂100部に対して、アゾ系
顔料10部、アミノアクリル樹脂５部から成るトナ
ーにコロイダルシリカを0.5％外添したものを用
い、感光板ドラム１はOPC感光体を使用した。
以上のような構成で実施例１と同様に実施したと
ころ、磁性粒子の循環性は適正であり、スリーブ
２の表面にはトナーのみによる薄層が形成でき
た。さらにこの薄層のトナーを用い感光板ドラム
１上の静電荷像を現像したところ、極めて良好な
赤色現像像を得た。又上記現像機能は上記トナー
４がほとんど消費されるまで変らずに安定してお
り、スリーブ２の下部への漏れもなく良好であつ
た。

〔実施例 ３〕 ブレード６とスリーブ２との間隔を250μとし、
磁性粒子５としてｂ／ａの平均が0.93，ｃ／ａの
平均が0.89であるフエライト粒子を用いること以
外は、実施例２と同様に実施したところ、良好な
結果を得た。

〔実施例 ４〕 磁性粒子５としてｂ／ａの平均が0.57，ｃ／ａ
の平均が0.52のやや偏平状の鉄粉を用いること以
外は実施例２とほぼ同様に実施したところ同様に
良好な結果を得た。

〔比較例 １〕 磁性粒子５としてｂ／ａの平均が0.55，ｃ／ａ
の平均が0.22の薄板状の偏平形状を示す鉄粉を用
いること以外は実施例４と同様に実施したところ
磁性粒子の循環不良が生じ、部分的な濃度低下を
起した。

なお、本実施例ではトナーとして非磁性現像剤
を用いたが、磁性粒子に比べ著しく弱い磁性であ
り、トリボ帯電可能であれば磁性現像剤も用いる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明のための現像装置の
断面図、第２図は本発明の実施例に用いた現像装
置の断面図。 図において、１は潜像保持体である感光ドラ
ム、２はトナー担持体であるスリーブ、３は容
器、４はトナー、５は磁性粒子、６は規制部材で
ある磁性ブレード、７は磁石。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 非磁性トナーとトナー塗布用磁性粒子とを貯
   蔵する現像剤容器と、潜像保持体上の潜像を現像
   するためにトナーを搬送するためのトナー担持体
   と、前記現像剤容器のトナー出口の上流側で前記
   トナー担持体と接触するトナー塗布用磁性粒子に
   よる磁気ブラシを形成し且つ拘束するための固定
   磁石とを配して、前記トナー担持体を回転するこ
   とによりトナー担持体上にトナーの薄層を形成す
   るトナー塗布方法において、前記磁性粒子に外接
   する直方体の各々の一辺をａ＞ｂ＞ｃまたはａ＞
   ｂ＝ｃまたはａ＝ｂ＞ｃとなるようにａ，ｂ，ｃ
   を規定した時にｂ／ａの平均が0.4〜1.0かつｃ／
   ａの平均が0.4〜0.95である形状を有する磁性粒
   子で形成された磁気ブラシ中を、トナーが通過す
   ることにより、トナー担持体上にトナーの薄層を
   形成することを特徴とするトナー塗布方法。