JPH0462380B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、潜像保持体面上に形成された潜像を
現像する方法、特にトナー担持体上に薄くて均一
な絶縁性トナー層を形成して現像する方法に関す
るものである。

従来一成分系非磁性もしくは比重1.2程度しか
磁性体を含まない、いわゆる磁性の弱いトナーを
用いて現像する方法としては以下のものが知られ
ている。

現像剤を担持して輸送し潜像保持体に供給する
可動現像剤担持手段と、現像剤補給手段と、この
現像剤補給手段から現像剤の補給を受け上記可動
現像剤担持手段に現像剤を塗布する可動塗布手段
であつて、表面に現像剤を担持する繊維ブラシを
有し、上記可動現像剤担持手段に当接してこの当
接部に於いて可動現像剤担持手段と同方向に可動
現像剤担持手段よりも高速で移動する可動塗布手
段で上記可動現像剤担持手段表面にトナーを均一
に塗布し、この塗布層を静電潜像部に近接させる
ことにより現像を行う方法や、 一成分系トナー粒子を帯電するための磁性キヤ
リアを吸着して磁気ブラシを形成する回転可能な
磁気ローラーと、該ローラーのトナー粒子を移し
取り、静電像保持体上の静電像を現像するための
現像ローラーを有し、現像部に於いて静電像保持
体と現像ローラーとの間〓を保ち、該間〓長は現
像ローラー上のトナー塗布層厚よりも大きく設定
し、静電像を現像する方法、および静電像保持体
に、表面に現像剤を担持した現像剤担持体を対向
させて、その保持体表面上の静電像を現像する静
電像現像方法において、現像剤貯蔵手段に蓄えら
れた現像剤担持体下の現像剤を現像剤担持体上に
汲み上げるに当り、その汲み上げ部分の現像剤の
みに振動を与えて活性化させ、現像剤担持体表面
に所定の厚さの現像剤層を形成して現像に供する
現像方法、等がある。しかしながらこれらの絶縁
性非磁性もしくは比重1.2しか磁性体を含まない、
いわゆる弱い磁性を有するトナーを現像部におい
て主に、非磁気力により担持体上に担持し現像す
る方法では、現像部周辺においてトナー担持体上
に該トナーを担持させる力として、主に静電気的
引力及び物理的付着力が支配的であり、その点磁
性力及び静電気力等によつて担持体上にトナーを
担持させる従来の絶縁性磁性トナーを用いた現像
方法に比べて種々の欠点が生じる。例えば多くの
トナーが担持体上に比較的薄く均一に塗布されな
い現象が生じる。さらに、例えば比較的均一に塗
布されているにもかかわらず非画像部にトナーが
付着するいわゆる地カブリが生じる。さらに薄く
均一に塗布されているにもかかわらず画像部にお
けるトナー付着量が不足し、濃度の低い画像が生
じる。

さらに多くのトナーは薄く均一に塗布されてい
るにもかかわらず、忠実性が低く低解像力の極め
て貧弱な画像を生じる。さらに多くのトナーは繰
返し使用していくと画像濃度の低下や低品質の画
像を生じる。

さらに多くのトナーは、高温高湿や低温低湿な
どの環境変化に対してある時は画像濃度の低下を
まねいたり、又ある時は地カブリを生じたりする
というような欠点を有していた。

また一成分磁性トナーを使用した現像方法にお
いては磁性トナー粒子内に磁性粉体を多量に含ん
でいる為に、非磁性もしくは弱い磁性を有するト
ナーに比して高価となるばかりでなく、美しい色
のカラー化は困難であつた。

本発明の目的は以上のような欠点を改良した絶
縁性非磁性もしくは弱い磁性を有するトナーを使
用する新規なトナー塗布方法を提供することにあ
る。

すなわち、本発明の目的は忠実性が高く画質の
安定した現像の為のトナー塗布方法を提供するこ
とである。さらには、地カブリ現像を除去し、画
像部には均一で濃度が十分な高解像力画像を与え
る現像方法を提供することである。

本発明の他の目的は連続使用特性等の耐久性に
優れた現像方法を提供することである。

本発明の他の目的は、高温高湿や低温低湿など
の環境変化に対しても安定である現像方法を提供
することである。

本発明の他の目的は鮮明な色相を有する画像を
与える現像方法を提供することにある。

その特徴とするところは、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
体にトナーを搬送するトナー担持体と、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
シを形成する磁石とを配して、前記トナー担持体
上にトナーの薄層を形成するトナー塗布方法にお
いて、 25℃で相対湿度60％における凝集度が30％以下
である真比重1.2以下のトナーと、平均粒径＝
35〜150μで、平均粒径の±20％以内に全粒子
の70個数％以上を含むところの磁性粒子とを用い
るトナー塗布方法にあり、さらに現像部において
トナー担持体と静電像保持体との間に交流及び／
又は直流バイアスを印加し転移させる現像方法に
ある。

本発明者らは従来知られている非磁性もしくは
弱い磁性を有するトナーを使用した現像方法を
種々検討した結果、前述した欠点を解決する為に
は、磁性トナーを使用する現像方法に比べて、現
像部においてトナー担持体上のトナー塗布状態の
より精密な制御が必要であることを見い出した。

即ち、担持体上にトナーが均一に塗布されてい
なければ、良好な現像は望むべくもなく、画像濃
度の低下、かぶり、飛び散り、画像ムラ等の現像
が現われてしまう。

よつて、非磁性もしくは比重が1.2程度しか磁
性体を含まない弱い磁性トナーを充分現像が可能
な状態でトナー担持体上に均一塗布させるために
は、トナーの凝集度と磁性粒子の粒度とを精密に
制御し、トナー担持体上でのトナーと磁性粒子と
の混合体の動きを適切に調整することが必要との
結論を得たのである。

本発明のような凝集度を有する非磁性もしくは
弱い磁性を有するトナーと本発明の条件を満足す
る粒度分布を有する磁性粒子とは、後述する如く
の塗布方法によつて均一に担持体上に塗布され、
良好な現像状態を示した。又、それは高温高湿、
低温低湿のような環境下や長期間の画像出し後も
変わるところがなかつた。

本発明で用いた凝集度の測定方法は、ふるい上
にトナーをのせて振動を与えふるいの上に残留す
るトナーの割合を測定する方法である。

この方法によればふるい上に残るトナーの割合
が大きいほどトナーの凝集度は大きくトナー粒子
が集合して挙動し易いことを示す。具体的には細
いミクロメテイクスラボラトリー製パウダーテス
ターを用いて温度25±１℃、湿度60±５％の条件
で測定される。

60メツシユ、100メツシユ、200メツシユのふる
いをこの順に上から並べ、振動台にセツトする。
2gのトナーを60メツシユのふるい上にセツトし、
振動系に47Vの電圧を印加して40秒間振動を与え
る。

終了後、各ふるい上に残つたトナーの重量を測
定し、それぞれに0.5，0.3，0.1の重みをかけて加
え、百分率で凝集度を表わす。

磁性粒子の粒径は、粒子の最大長、すなわち粒
子に外接する並行接線間距離の中の最大距離をも
つて粒径である。これは、透過顕微鏡あるいは走
査電子顕微鏡を用いて得られた写真画像の粒子像
について、画像解析装置（例えば島津製作所製ボ
ツシユロム画像解析装置オムニコンFAS−）
により測定する。

本発明の現像方法において用いられるトナー用
の結着樹脂としては、従来電子写真用トナー結着
樹脂として知られる各種の材料樹脂が用いられ
る。

例えばポリスチレン、スチレン−ブタジエン共
重合体、スチレン−アクリル共重合体等のスチレ
ン系共重合体；ポリエチレン、ポリエチレン詐酸
ビニル共重合体、ポリエチレンビニルアルコール
共重合体のようなエチレン系共重合体；フエノー
ル系樹脂、エポキシ系樹脂、アリルフタレート樹
脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、マレイ
ン酸系樹脂等である。またいずれの樹脂もその製
造法等は特に制約されるものではない。これは従
来エマルジヨン重合等で製造した樹脂は不純物が
含まれ易く使いずらかつたものが本発明により容
易に使用が可能になり、樹脂選択の範囲も大きく
広がる。これも本発明の大きな効果である。

トナーに用いる着色材料としては、従来公知の
カーボンブラツク、染料、顔料などの色材が使用
でき、従来公知の正又は負の荷電制御剤としての
染料全てを使用する事ができる。

また本発明に使用するトナーを磁性トナーとし
て用いるために、磁性粉を含有せしめても良い。
このような磁性粉としては、磁場の中に置かれて
磁化される物質が用いられ、鉄、コバルト、ニツ
ケルなどの強磁性金属の粉末もしくはマグネタイ
ト、ヘマタイト、フエライトなどの合金や化合物
がある。この磁性粉の含有量はトナー重量に対し
て15重量％以下が良い。

又、本発明で用いられるトナーは、いかなる方
法で製造しても良い。例えば、従来知られている
ような混練−粉砕−分級を経るもの、液相、気相
中に分散させて造粒するもの等である。又、マイ
クロカプセル化しても良い。

また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。

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〓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、及び現
像剤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攪拌混合
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
する搬送力に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の磁性粒子とこの現像剤との比率は、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
像されて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、主としてトナーに帯電付与を行な
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担持体上の塗布
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。

又、同時に、磁気ブラシの流動性を変化させ、
その循環に影響を与えるものとして、トナーの流
動性も重要な意味をもつてくる。

本発明者らは、種々検討した結果、トナー塗布
用磁性粒子の粒度分布とトナーの凝集度とが極め
て大きな影響を及ぼすとの知見を得た。

〔実施例 １〕 第２図において、第１図と同一部材は同一符号
が付してある。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、平均粒径80μ、64〜96μ
内に全粒子の85個数％を含む海綿鉄粉を60g用い
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。その真比重は1.01、凝集度は
10.1％であつた。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、トナーが少
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
25μm厚のトナーのみのよる薄層が形成できた。
このトナー層をブローオフ法により帯電電位を測
定したところ、−6.5μc／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。
上記トナーを消費した後、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。

〔比較例 １〕 低分子量ポリエチレン100部、銅フタロシアニ
ン系顔料10部、負性荷電制御材３部（アルキルサ
リチル酸金属錯体）からなる平均粒径11μmの粉
体にシリカ0.3％を外添してトナーとした。その
真比重1.02、凝集度36％であつた。

上記トナーを用いる以外は、すべて実施例１と
同様にしたところ、トナーと磁性粒子との混合体
がほとんど循環せず、スリーブ上にトナーのきれ
いな塗布層を形成することが不可能であつた。

〔比較例 ２〕 磁性粒子５として、平均粒径200μ、160〜240μ
内に全粒子の90個数％を含む海綿鉄粉を用いた以
外は、すべて実施例１と同様に行なつたところ、
スリーブ上に厚めのトナー塗布層が形成され、画
像にひどいカブリが見られた。

〔比較例 ３〕 磁性粒子５として、平均粒径20μ、16〜24μ内
に全粒子の83個数％を含む海綿鉄粉を用いた以外
は、すべて実施例１と同様に行なつたところ、ス
リーブ−ブレード間から、該磁性粒子が激しく漏
れ、とてもトナーの塗布はできなかつた。

〔比較例 ４〕 磁性粒子５として、平均粒径60μ、58〜72μ内
に全粒子の60個数％を含む海綿鉄粉を用いた以外
は、実施例１と同様に行なつたところ、長時間の
スリーブ回転によつて磁性粒子の循環が順調でな
くなり、スリーブ上のトナー塗布状態が不均一に
なつた。

〔実施例 ２〕 スチレン−BMA共重合体 100部 ローダミン染料 ２部 ニグロシン ３部 からなる平均粒径12μのトナーをつくつたとこ
ろ、真比重1.01、凝集度20％であつた。

このトナー20gを、平均粒径90μ、72〜108μ内
に全粒子の82個数％を含むフエライト粒子50gと
混合し、図２の現像器に投入したところ、スリー
ブ上に良好なトナーの塗布状態がみられた。

この現像器を用い、暗部−600Vで明部−100V
の電気潜像に対し、スリーブ−感光体間250μ、
スリーブへの印加電圧、周波数800Hz、ピーク対
ピーク値が1.2KV、中心値250Vとして現像した
ところ良好な画像が得られた。

【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……潜像保持体である感光ドラ
ム、２……トナー担持体であるスリーブ、３……
容器、４……トナー、５……磁性粒子、６……規
制部材である磁性ブレード、７……磁石。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 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、潜像保持体にトナーを搬送するト
   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する磁石とを配
   して、前記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、 25℃で相対湿度60％における凝集度が30％以下
   である真比重1.2以下のトナーと、平均粒径＝
   35〜150μで、平均粒径の±20％以内に全粒子
   の70個数％以上を含むところの磁性粒子とを用い
   ることを特徴とするトナー塗布方法。