JPH0614219B2 - 現像方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、静電像保持体面上に形成された静電像を現像
する方法、特に現像剤（以下トナーと称す）を担持する
担持体上に薄くて均一なトナー層を形成し、このトナー
によって静電像保持体上の静電像を現像する方法に関す
るものである。

従来、非磁性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。トナーを担持して搬送し静電像
保持体に供給する可動トナー担持体と、トナー補給部
と、このトナー補給部からトナーの補給を受け上記可動
トナー担持体にトナーを塗布する可動塗布手段とを有
し、該可動塗布手段は表面にトナーを担持する繊維ブラ
シを有し、上記可動トナー担持体に当接してこの当接部
に於いて可動トナー担持体よりも高速で移動し、該可動
塗布手段によって上記可動トナー担持体の表面にトナー
を均一に塗布し、この塗布層を静電像保持体上の静電潜
像部に近接させることにより現像を行う方法や非磁性ト
ナー粒子を帯電するための磁性キヤリヤーと摩擦帯電し
て磁気ブラシを形成せしめ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隙を保ち該間
隙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と表
面にトナーを担持したトナー担持体を対向させて、その
静電像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、トナー貯蔵部に蓄えられたトナー担持体下の
トナーをトナー担持体上に汲み上げるに当り、その汲み
上げ部分のトナーのみに振動を与えて活性化させトナー
担持体表面に所定の厚さのトナー層を形成して現像に供
する現像方法等がある。

これらの現像方法においては、非磁性トナーをトナー担
持体上に均一に塗布することがきわめて重要である。即
ちトナー担持体上のトナー層が過剰に厚くなるとトナー
が静電像保持体にこすり付けられるばかりでなくトナー
担持体との摩擦によるトナーの摩擦帯電も不十分で、他
方トナー層が薄くなると現像に供されるトナーの量が不
足するため現像濃度が不充分なものとなる。

しかし、これら現像方法においては、均一なトナー層を
トナー担持体上に安定に形成することが困難な場合が多
い。特に実用上長期にわたり均一なトナー層をトナー担
持体上に形成せしめる際には、非磁性トナーとトナー担
持体間での摩擦帯電相互作用に起因するトナー担持体上
へのトナー層の不均一性及びトナー飛散が生じ、又トナ
ー担持体上に於ける非磁性トナーの不完全な撹拌に基づ
く流動性の悪さ又は凝集性のため、良質の画質を得る事
が難かしかった。

本発明の目的は、上述の如き欠点を解決し、安定な非磁
性トナー層を形成することが可能となる現像方法を提供
することにある。

本発明の他の目的はトナー担持体に非磁性トナーが強固
に結合しないようにした現像方法を提供することにあ
る。

本発明の他の目的は、地肌部の汚れがなく、充分な画像
濃度が得られる現像方法を提供することにある。

更に本発明の他の目的は、非磁性トナーを使用する現像
方法を提供することにある。

具体的には、本発明は、静電像を表面に保持する静電像
保持体と、非磁性トナーを担持する現像ローラとを現像
部において一定の間隙を設けて配置し、前記間隙よりも
薄い厚さの非磁性トナー層を現像ローラ表面に形成し、
現像部において電界を作用させながら非磁性トナーで静
電像を現像する方法において、現像ローラ表面に山部又
は谷部の少なくとも一方が丸みをおびた形状を有する凹
凸を有し、該凹凸の山の高さが、非磁性トナーの粒径の
1/4乃至３倍であり、更に山の間隔を、山の高さよりも
大きく且つ現像ローラと静電像保持体との間隙よりも小
さい凹凸を有する現像ローラ表面に、現像ローラに当接
し且つトナー補給部に内包され且つ貯蔵されている非磁
性トナーと接している塗布ローラを回動させながら非磁
性トナーを補給し且つ塗布して前記一定の間隙よりも薄
い厚さの非磁性トナー層を形成し、現像部において交流
電界を作用させながら、現像ローラから静電像保持体へ
非磁性トナーを移行させて静電像を現像することを特徴
とする現像方法に関する。

以下、図面を参照して説明する。

第１図は本発明の方法を実施し得る現像装置の例を示
す。

第１図はトナーを担持して搬送し静電像保持体に供給す
る可動トナー担持体と、トナー補給部と、このトナー補
給部から非磁性トナーの補給を受け上記の可動トナー担
持体に非磁性トナーを塗布する可動塗布手段とを有し、
該可動塗布手段は表面に非磁性トナーを担持する繊維ブ
ラシを有し、上記の可動トナー担持体に当接してこの当
接部において該可動トナー担持体よりも高速で移動し、
該可動塗布手段によって上記の可動トナー担持体の表面
に非磁性トナーを補給しまた、均一に塗布しこの塗布層
を静電像保持体上の静電潜像部に近接させることにより
現像を行う型式の装置を示す。図中、１１は静電像保持
体、１２は非磁性トナーを担持して搬送し該静電像保持
体に供給する可動トナー担持体すなわち現像ローラー、
１３はトナー補給部、１４はマイクロカプセルトナー形
の絶縁性非磁性トナー、１５は可動塗布手段すなわち塗
布ローラー、１６は塗布ローラーの表面に設けられた繊
維ブラシ、１７は現像バイアス電源を示す。塗布ローラ
ー１５は現像ローラー１２に当接し、この当接部におい
て、例えば、矢印で示すように、現像ローラ１２と同方
向に且つ現像ローラーより高速で移動して、これにより
現像ローラーの表面にトナーを均一に塗布する。静電像
保持体１１は矢印で示す方向に回転し、現像部において
は交流電界が印加されており、現像ローラー上のトナー
塗布層は、静電像保持体に近接し、非磁性トナーが該静
電像保持体上の静電像に転移し、これを顕像化する。

本発明は、上記のような現像装置において、トナー担持
体の表面に数μｍ程度の凹凸を設けるもので、該凹凸を
設ける事により、非磁性トナーがそれを担持しているト
ナー担持体の当該凹凸面との摺接により機械的にほぐさ
れ、均一な塗布が可能となる。しかし、本発明者の実験
によれば、現像特性に悪影響を及ぼさずに、かつ十分な
効果を発揮するためには、凹凸の形状および大きさ等
に、いくつかの限定条件のあることが判明した。

以下に本実験の実施により得られた限定条件について述
べる。

第２図(a)乃至(d)は実験に使用したトナー担持体の表面
の形状を断面図で示した４例である。第２図(a)は凹凸
４の谷４−１、山４−２ともに鋭いものである。このよ
うな形状では均一な非磁性トナー層を形成する事は可能
であるが、現像した像はきわめて濃度がうすく、又画像
のラインの輪郭が直線状とならず拡大してみると細い鋸
歯状を呈する画像となる傾向がある。また第２図(b)は
谷４−１、山４−２ともに丸みをおびたものの、第２図
(c)は谷４−１が丸みをおびたもの、第２図(d)は山４−
２が丸みをおびたものである。そして第２図(b),(c),
(d)の例では、いずれも以下にのべる凹凸４の大きさの
条件をみたしていれば、良好な現像が得られることがわ
かった。

すなわち、凹凸４の大きさに関しては、第３図に示す山
の高さＨが、非磁性トナーの平均粒径の1/4乃至３倍程
度が良好であり、1/3ないし等倍が最適である。山の高
さＨが非磁性トナーの平均粒径の1/4よりも小さい時に
は凹凸４を設けた事による効果がほとんど無く、３倍以
上では現像の濃度が低くなり、又地カブリを生じ易い。

通常用いられる非磁性トナーの粒径は５〜２０μ程度で
あるから凹凸４の大きさは２μないし２０μ程度が最適
となる。又、山の間隔Ｄは、山の高さＨよりも大きい事
が必須である。山の高さＨよりも小さい時には現像の濃
度が低くなり、又山の間隔Ｄが過剰に広い場合には凹凸
による効果が無くなる。この場合画像にトナー担持体の
凹凸４による模様が表われるが、実験の結果、これはト
ナー担持体と静電像保持体の間隔より小さければ凹凸の
模様が表われる事はなく、十分な効果がある事がわかっ
た。

これらの原因は詳細にはわかっていないが、およそ次の
ように推定される。

山の形状は、第２図(a)のように山４−２が鋭い場合に
はこの部分に電界が集中して、非磁性トナー粒子に潜像
による電界が十分に及ばないため、現像が不十分になる
虞れがあるものと推定される。電界集中の点では第２図
(c)の形状は山４−２の頂点が鋭いので、第２図(a)の場
合と同様であるが、谷４−１の部分が大きく丸みをおび
ているため第２図(a)〜(d)の中で、谷４−１の部分の容
量が最も大きく、したがって現像に供される非磁性トナ
ーの量が多くなり、電界集中による欠点はカバーされ
る。

山４−２の高さＨは、非磁性トナーを機械的にほぐすた
めに十分な大きさである事が必要であるが、過度に高い
と非磁性トナーがほぐされないまま、谷４−１に圧し込
まれ非磁性トナーの不均一性のため良好な現像が行なわ
れない。

山４−２の間隔Ｄが、山４−２の高さよりも小さい場合
には、谷４−１の間の非磁性トナーは、電気的にシール
ドされる結果となり、現像に供されなくなる一方、非磁
性トナーとトナー担持体との間での付着力も高まる。そ
こで山４−２の間隔は比較的広くとる事がのぞましい。
しかし、この場合画像上にトナー担持体の模様が表われ
る可能性がある。ところが山４−２の間隔が、トナー担
持体と静電像保持体の間隔よりも小さい時には、その影
響は、ほとんど表われない事がわかった。

これは、非磁性トナーがトナー担持体から静電像保持体
に移る時、必ずしもトナー担持体の面に垂直方向に移動
するとはかぎらず斜め方向に移動するものがあるためで
はないかと推定される。

この様な形状、及び大きさの凹凸は化学的方法・機械的
方法のいずれによっても作る事が可能である。

化学的方法としては、ステンレス等のトナー担持体の表
面を各種の酸、塩化第２鉄溶液等で腐食する事によって
同表面に第２図(b),(d)のごとき凹凸が形成される。

機械的方法としては、ビーズ状の研摩剤（ガラスビー
ズ、マルテンサイト等）をふきつけるいわゆるブラスト
処理により第２図(c)のごとき形状とする事ができる。

いずれの場合にも、一旦凹凸をつけた後さらに電界研摩
をごく弱く施す等の方法により山の頂点の部分に丸みを
つける事が可能となる。更にトナー担持体を旋盤加工に
よりひき目をのこす事で凹凸をつける事も可能となる
が、このようにして作られた凹凸は、山及び谷の部分が
トナー担持体と周方向に、つながっており効果が少な
い。

本発明の目的を達するためには凹は、ランダムである
か、又はトナー担持体の長手方向につながったものであ
ることが必要である。

又、ブラスト処理による場合、研摩剤はビーズ状のもの
である事が重要である。砂状（不定形）の研摩剤を用い
ると、表面の形状が第２図(a)のごときものとなり好し
い結果が得られなかった。

本発明に用いられる非磁性トナーとしては、一般的な非
磁性トナーとしての全てのトナーたとえば熱定着性及び
圧力定着性非磁性トナーを用いることができる。

以下、第１図に示す装置においてトナー担持体として、
表面に上記の凹凸を設けたものを使用して行なった実施
例および表面に上記の凹凸を設けてないものを使用し行
なった比較例について説明する。

実施例 非磁性トナーとして下記の組成のものを用いた。

ＡＣポリエチレン＃６（Allied Chem.社製、臨界表面張
力３１dyne/cm） １００重量部 パラフィンワックス１５５（日本精蝋社製、主成分の炭
素連鎖表Ｃ３０） １００重量部 フタロシアニンブルー １０重量部 上記材料をブレンダーでよく混合した後150℃に熱した
２本ロールで混練した。混練物を自然放冷後カッターミ
ルで粗粉砕した後ジェット気流を用いた微粉砕機を用い
て粉砕し、さらに風力分級機を用いて分級して直径１０
〜２０μの微粒子（平均粒径１５μ）を得た。

この粒子１kgをスチレン−メチルアクリレート共重合体
１００ｇと共にスプレードライ法を用い非磁性マイクロ
カプセルトナーを得た。摩擦帯電電荷量はUSP 4302201
に示されている方法により測定すると２５μCoul/gであ
った。

上記の非磁性マイクロカプセルトナーを用い、第１図に
示す装置を使用し、トナー担持体として第３図における
Ｄが３０μｍ、Ｈが１０μｍの凹凸を表面に有する現像
ローラー１２を使用して画出しを行なった。現像ローラ
ー１２と静電像保持体１１との間隙を300μに保ち、非
磁性トナー層を現像ローラー１２上に該間隙よりも薄く
形成し、交流波形として周波数２００Hz電圧のピーク値
±４５０Ｖに直流成分２５０Ｖを加えて、電圧のピーク
値＋７００Ｖ及び−２００Ｖを与えたところ、画像カブ
リのない階調性の良好なトナー画像が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の現像方法を実施する現像装置の示す
横断側面図、第２図(a)(b)(c)(d)はトナー担持体の表面
形状を示す断面図、第３図はトナー担持体表面の凹凸を
説明する説明図である。 １１……静電像保持体、１２……現像ローラー １３……トナー補給部、１４……非磁性トナー １５……塗布ローラ、１６……ブラシ １７……現像バイアス電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 末松 浩之 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭55−140858（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−40860（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−57165（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】静電像を表面に保持する静電像保持体と、
   非磁性トナーを担持する現像ローラとを現像部において
   一定の間隙を設けて配置し、前記間隙よりも薄い厚さの
   非磁性トナー層を現像ローラ表面に形成し、現像部にお
   いて電界を作用させながら非磁性トナーで静電像を現像
   する方法において、 現像ローラ表面に山部又は谷部の少なくとも一方が丸み
   をおびた形状を有する凹凸を有し、該凹凸の山の高さ
   が、非磁性トナーの粒径の1/4乃至３倍であり、更に山
   の間隔を、山の高さよりも大きく且つ現像ローラと静電
   像保持体との間隙よりも小さい凹凸を有する現像ローラ
   表面に、現像ローラに当接し且つトナー補給部に内包さ
   れ且つ貯蔵されている非磁性トナーと接している塗布ロ
   ーラを回動させながら非磁性トナーを補給し且つ塗布し
   て前記一定の間隙よりも薄い厚さの非磁性トナー層を形
   成し、現像部において交流電界を作用させながら、現像
   ローラから静電像保持体へ非磁性トナーを移行させて静
   電像を現像することを特徴とする現像方法。