JPH06194943A

JPH06194943A - 現像方法

Info

Publication number: JPH06194943A
Application number: JP4344559A
Authority: JP
Inventors: Masuaki Saito; 益朗斎藤; Tetsuya Kobayashi; 哲也小林; Akihiko Uchiyama; 明彦内山; Tatsuya Kobayashi; 達也小林; Naoki Enomoto; 直樹榎本; Hiroshi Sasame; 裕志笹目; Hiroyuki Kobayashi; 廣行小林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-12-24
Filing date: 1992-12-24
Publication date: 1994-07-15

Abstract

(57)【要約】【目的】１成分現像前により、カブリのない高濃度の
画像を形成すること。【構成】感光ドラム１の周速をＶｄ、現像スリーブ２
の周速をＶｓ、トナーの密度をρ、現像スリーブ上のト
ナー付着量をＭとした時、Ｍ／ρと、Ｖｓ／Ｖｄとの間
に所定の関係が成立するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は２成分現像剤に於けるキ
ャリア粒子を含まない現像剤、所謂一成分現像剤を使用
して静電潜像を現像する現像方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一成分現像剤（以下トナーと言う）を用
いて静電潜像を現像する場合、トナーは現像ローラ、或
いは更にトナー層厚規制部材との摩擦により潜像を現像
可能な摩擦電荷を得る。

【０００３】一方、潜像保持体に形成されたトナー像を
転写材に転写して得られる記録画像の濃度は光学濃度で
１．４〜１．５以上が望ましく、この画像濃度を得るた
めに現像ローラから静電潜像担持体上に移動するトナー
の量を多くしなければならない。従って、従来、十分な
画像濃度を得るために、現像ローラ上のトナー付着量を
磁性トナーの場合約１．３×１０^-3ｇ／ｃｍ² 以上、非
磁性トナーの場合約０．８×１０^-3ｇ／ｃｍ² 以上に設
定している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにトナー層を厚く設定すると現像ローラやトナー層
厚規制部材近傍にあるトナーはこれらの部材と十分摩擦
できて正規に十分に帯電されるが、トナー層の中心付近
のトナーは極性が正規極性と反対となっていたりする
か、あるいは十分に帯電されないという不都合がある。

【０００５】即ち、前記のように、正規に帯電されてい
ないトナーが現像領域に達し、現像バイアスによって形
成された電界の力を受けると、感光ドラム上の潜像が形
成されていない部位に向けて飛翔し、カブリとなってし
まい、また、帯電量が十分でないトナーが多く存在する
為、感光ドラム上の潜像形成部に十分な量のトナーが到
達せず、現像効率が低下してしまうという不都合があ
る。

【０００６】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、十分な画像濃度を保ちつ
つ、カブリの無い鮮明な画像を達成する、現像装置を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明は、静電潜像担持体に間隙を置いて配置された現像
スリーブと、この現像スリーブの表面にトナー薄層を形
成するトナー薄層形成手段とを具備し、前記現像スリー
ブに形成されるトナー薄層中のトナーを前記間隙をよぎ
って静電潜像担持体上に移動せしめて静電潜像を顕像化
する現像方法において、前記静電潜像担持体の周速度を
Ｖｄ（ｃｍ／ｓ）、前記現像スリーブの周速度をＶｓ
（ｃｍ／ｓ）、トナーの密度をρ（ｇ／ｃｍ³ ）、前記
現像スリーブ上のトナー付着量をＭ（ｇ／ｃｍ² ）とす
るとき、下記１、２、３のいずれかの式を満足する現像
方法である。

【０００８】１．０．２×１０^-3≦Ｍ／ρ＜０．４×１０^-3（ｃｍ）（Ｍ／ρ）・（Ｖｓ／Ｖｄ）≧０．５×１０^-3（ｃｍ）２．０．４×１０^-3≦Ｍ／ρ＜０．６×１０^-3（ｃｍ）（Ｍ／ρ）・（Ｖｓ／Ｖｄ）≧０．７×１０^-3（ｃｍ）３．０．６×１０^-3≦Ｍ／ρ≦０．７×１０^-3（ｃｍ）（Ｍ／ρ）・（Ｖｓ／Ｖｄ）≧０．８×１０^-3（ｃｍ）

【０００９】

【実施例】図１は非磁性トナーを用いた現像装置１２を
備えた画像形成装置であり、印字プロセスとしては一次
帯電器７によって矢印Ｃ方向に四転する静電潜像担持体
としての電子写真感光ドラム１の表面が一様に負極性に
帯電される。次いで画像情報に基づきレーザービームを
光源とする露光装置８により画像露光が行われ、感光ド
ラム１上に潜像が形成される。次にこの潜像は現像器１
２にて非磁性トナーで反転現像により可視像化される。
感光ドラム１上のトナー像は転写材１１上に転写され転
写残トナーはクリーナー１３でクリーニングされる。ト
ナー像が転写された転写材１１は不図示の定着器で定着
され永久像を得る。

【００１０】現像器１２はトナー容器６内にトナー搬送
部材５と、矢印Ａ方向に回転する現像ローラとしての導
電性の現像スリーブ２近傍にトナーを搬送するための塗
布ローラ４を有し、現像スリーブ２に対して相対速度を
有するよう、塗布ローラ４は矢印Ｂ方向に回転して、ト
ナー容器６内に貯蔵された一成分現像剤としての非磁性
トナーを現像スリーブ２上に塗布する。この塗布を良好
に行わせるために、塗布ローラ４はスポンジであるか、
ローレット加工またはブラシ状加工が施されている方が
好ましい。

【００１１】塗布されたトナーは弾性ブレード３により
所定の層厚に規制される。弾性ブレード３はウレタンゴ
ム等の弾性を有する部材単体か、リン青銅等の弾性を有
する部材にウレタンゴム等のシート状の部材が貼り付け
てある。そしてブレード３はスリーブ２に弾性的に圧接
されている。

【００１２】ブレード３で規制さえたトナー層厚は、潜
像を現像する現像部に於いて、ドラム１とスリーブ２間
の最小間隙（５０〜５００μｍ）よりも薄い。従って所
謂非接触現像が行われる。即ち、トナーはスリーブ２か
ら飛翔してドラム１の潜像に付着する。

【００１３】現像効率を向上する為、スリーブ２には、
電源９から直流電圧に交流電圧を重畳した振動バイアス
電圧が印加され、これによって現像部には向きが交互に
反転する振動電界が形成される。

【００１４】トナーはローラ４によりスリーブ２にこす
り付けられる時、及びブレード３とスリーブ２とのニッ
プを通過する時、主としてスリーブ２との摩擦で負極性
に帯電される。

【００１５】上記構成の現像器における本実施例の実験
の結果を表１に示す。表１において、横列は弾性ブレー
ドによるトナー規制後の現像剤担持体上のトナー担持量
Ｍ（ｇ／ｃｍ² ）であり、縦列は静電潜像担持体の周速
度に対する現像スリーブの周速度の比Ｖｓ／Ｖｄであ
り、本実験では静電潜像担持体の周速度を６．０ｃｍ／
ｓｅｃ．に固定し、現像スリーブの周速度のみを可変さ
せている。表中の記号は、『○』が紙上の光学濃度が
１．５以上、カブリが１％以下で実用上十分な画質が得
られた場合、『△』は濃度は十分だがカブリが１〜２％
でやや目立つ場合、『×』は濃度は十分だがカブリが２
％以上でかなり目立つ場合である。『ウ』は濃度が１．
５以下で画像濃度が薄いか、画像濃度が不均一になる場
合である。

【００１６】尚に於いては、カブリは東京電色社製の反
射濃度計ＴＣ−６ＤＳ型を用いて測定し、以下の式より
算出した値を用いた。（画像形成前の転写体の反射率）−（画像形成後の転写
体上非画像部の反射率）（％）

【００１７】

【表１】

【００１８】本実施例に用いた非磁性トナーの密度ρは
１．０ｇ／ｃｍ³であるため、表中の『○』の設定にお
けるＶｄ、Ｖｓ、ρ、Ｍの値を以下の式に代入すると、
全ての設定において以下の式の関係が成立する。

【００１９】１．０．２×１０^-3≦Ｍ／ρ＜０．４×１０^-3（ｃｍ）（Ｍ／ρ）・（Ｖｓ／Ｖｄ）≧０．５×１０^-3（ｃｍ）２．０．４×１０^-3≦Ｍ／ρ＜０．６×１０^-3（ｃｍ）（Ｍ／ρ）・（Ｖｓ／Ｖｄ）≧０．７×１０^-3（ｃｍ）３．０．６×１０^-3≦Ｍ／ρ≦０．７×１０^-3（ｃｍ）（Ｍ／ρ）・（Ｖｓ／Ｖｄ）≧０．８×１０^-3（ｃｍ）

【００２０】尚、本明細書でトナーの密度というのは、
粉体の単位体積当りの重量の事ではなく、トナーを溶
融、固化して固型物とした状態での単位体積当りの重量
の事を言う。

【００２１】次に磁性トナーを用いた場合について図２
をもとに説明する。現像器を除く装置の構成は図１の画
像形成装置と同様であるため説明を省略する。現像器は
キャリア粒子を含まない磁性１成分現像剤、即ち絶縁性
磁性トナー１４を収容した容器１７を有している。トナ
ーは矢印方向に回転するアルミニウム、ステンレス鋼等
の非磁性現像スリーブ１９によって容器から持ち出さ
れ、現像部２１に搬送される。現像部２１に於いては静
電潜像担持体としての電子写真感光ドラム１と現像スリ
ーブ１９は最小間隔が５０〜５００μｍに保たれ対向し
ている。そして、この現像部２１に於いて静電潜像にト
ナーが付与され現像される。

【００２２】現像部に搬送される磁性トナー層の厚みは
ブレード１６によって規制される。ブレードは鉄等の磁
性体であり、現像スリーブ１９内に静止配置された磁石
１５の磁極Ｎ１と現像スリーブ１９を間に介して対向し
ている。従って、ブレード１６に対して磁極Ｎ１からの
磁力線が集中し、ブレード１６と現像スリーブ１９の間
に強い磁気カーテンが形成される。この磁気カーテンに
より現像スリーブ１９上にはブレード１６と現像スリー
ブ１９の間の間隙よりも薄い磁性トナー層２２が形成さ
れる。

【００２３】スリーブ１９上のトナーは、スリーブ１９
に電源９から振動バイアス電圧を印加することによりド
ラム１に向けて飛翔せしめられ、潜像に付着する。

【００２４】トナーは主としてスリーブ１９との摩擦に
より帯電する。

【００２５】上記構成の現像器による実験結果を表２に
示す。本実施例に用いた磁性トナーの密度ρは１．５ｇ
／ｃｍ³であるため、非磁性一成分トナーの場合と同様
に表中の『○』の設定におけるＶｄ、Ｖｓ、ρ、Ｍの値
を上記の式に代入すると、全ての設定において上記の式
の関係が成立する。

【００２６】

【表２】

【００２７】ところで、トナーを十分に帯電させるため
には、流動性の優れたトナーを用いる事が好ましい。

【００２８】流動性が優れているトナーを用いる事で、
現像スリーブ上での均一なトナーコート層の形成と摩擦
電荷付与が達成できると共に、現像領域において現像バ
イアスの印加に従いトナー飛翔が良好に行われ、均一な
パウダークラウドの形成ができる事で、トナー粒子が感
光ドラム上の潜像に対して凝集した状態を形成せずに潜
像に忠実なトナー像として可視像化できる。

【００２９】図３に於ける流動性指数とは、少なくとも
樹脂及び着色材を含有し、体積平均粒径５〜１２μｍで
ある分級品表面に流動性向上材がどの程度均一に強く付
着しているかの指標であり、この数値が小さいほど流動
性向上材が均一に強く付着され、流動性は向上するもの
である。

【００３０】トナー流動性指数の測定方法は、従来公知
のパウダーテスター（ホソカワミクロン社製ＰＴ−Ｄ
型）により以下の方法を取って測定した。測定環境を２
３℃、６０％ＲＨとする。

【００３１】トナーを測定環境下に１２時間放置した
後、５．０ｇを正確に秤量する。振動台に、上から１０
０メッシュ（目開き１５０μｍ）、２００メッシュ（目
開き７５μｍ）、４００メッシュ（目開き３８μｍ）の
ふるいを重ねてセットする。

【００３２】正確に秤量した５．０ｇのトナーを静かに
ふるい（１００メッシュ上）２の背、振幅１ｍｍで１５
秒間振動させる。

【００３３】静かに各ふるいの上に残ったトナー量を精
秤する。

【００３４】（１００メッシュ上に残ったトナー量
（ｇ））／５×１００ ……ａ（２００メッシュ上に残ったトナー量（ｇ））／５×１
００×３／５ ……ｂ（４００メッシュ上に残ったトナー量（ｇ））／５×１
００×１／５ ……ｃ流動性指数（％）＝ａ＋ｂ＋ｃ

【００３５】図３の実験には非磁性トナーを用い、ま
た、現像器、Ｖｓ、Ｖｄ、Ｍの設定は図１に於いて濃度
が１．５以上得られ、カブリも１％以下であったもので
ある。

【００３６】上記の式より得られるトナーの流動性指数
の値と転写紙上のカブリの値から図３のような関係が得
られる。

【００３７】図３に於いて流動性指数が２％以下の領域
では、トナーが現像領域に達した際に、非常に活発にパ
ウダークラウドの形成が行われるため、特に磁気による
トナーの規制を行う事のできない非磁性トナーを用いる
場合にはトナーの飛散が顕著になる。

【００３８】流動性指数が高くなると、規制部での摩擦
電荷付与時にトナーの動きが悪くなり、ブレードまたは
現像スリーブとの接触回数が減る事によりトナーが十分
に帯電されなくなり、反転トナーが多くなる。

【００３９】図３に示すように流動性指数が２０％を越
えるとカブリの値が３％を越えてしまう。このためカブ
リの目立たない高画質の画像を得るためには使用するト
ナーの流動性指数は２０％以下である事が望ましい。

【００４０】特に多数のトナー像を重ねるカラー画像形
成装置に於ては、トータルのカブリ量を抑えるために単
色画像でのカブリの値は１％以下である事が望ましいた
め、トナーの流動性指数は１０％以下となる。

【００４１】ところが、上述した流動性指数が２０％以
下のトナーを図１に示した現像装置に用いた場合、トナ
ーの流動性が良好なため現像器１２内の各構成部材間の
隙間にトナーが容易に流れ込み易く、特に塗布ローラ４
端部とトナー容器６内壁部間に大きな隙間が形成された
現像装置にあっては、隙間に入り込んだトナーは現像ス
リーブ２に供給される事無く搬送部材５からトナーが供
給されるためトナー凝集を招いてしまう。

【００４２】さらに感光ドラムと現像スリーブの周速比
が高い場合には、塗布ローラ４、現像スリーブ２は高速
で回転するためトナーに加わるストレスが増大すると共
に温度上昇するため、凝集したトナーは高温環境下（室
温３０℃以上）では徐々に融けて固化してしまう虞があ
る。

【００４３】このことからトナーのガラス転移温度（以
下、「Ｔｇ」と称す）は６０℃以上である事が好まし
い。また、特にシアン、マゼンタ、イエロー、ブラック
の４色のトナー像を重ねてカラー画像を形成する場合、
良好な色再現を得るためには定着時に各色トナーが一様
に融けて混色する必要があるため、トナー軟化点の低い
トナーを用いる必要があるため、Ｔｇは６７℃以下であ
る事が好ましい。

【００４４】Ｔｇの測定は示差熱分析測定装置（ＤＳＣ
測定装置）、ＤＳＣ−７（パーキンエルマー社製）を用
いて測定した。測定試料は５〜２０ｍｇ、好ましくは１
０ｍｇを精密に秤量する。これをアルミパンの中に入
れ、リファレンスとしての空アルミパンを用い、先ず全
履歴を消去する目的で次の操作を行う。Ｎ₂雰囲気下で
室温から２００℃まで１０℃／ｍｉｎで上昇させ２００
℃で１０分間保つ。その後急冷し１０℃まで下げ、１０
℃で１０分間保つ。その後、昇温速度１０℃／ｍｉｎで
２００℃まで上昇する。この昇温速度で温度４０〜１０
０℃の範囲におけるメインピークの吸熱ピークが得られ
る。この時吸熱ピークが出る前と後のベースラインの中
間の線と示差熱曲線との交点を本発明におけるガラス転
移温度Ｔｇとする（図４参照）。

【００４５】以上の如くトナーの流動性指数を単色画像
形成の場合２〜２０％、カラー画像形成の場合２〜１０
％に設定する事により、更に確実にカブリを防止する事
が可能となり、また、非磁性一成分トナーを用いてカラ
ー画像を形成する場合に、トナーのＴｇを６０℃から６
７℃にする事により、高温環境下においてトナー融着の
発生する虞が無く、十分な色再現性も達成する事が可能
になる。

【００４６】本実施例において特願平４−１５２２１９
号に記載されたトナーを用いたところ、上記したように
カブリの無い、定着時における色再現も十分な、高画質
の画像が得られ、また高温環境下（３０℃）において
も、トナー融着は発生しなかった。

【００４７】而して上記出願に記載されたトナーとは、
トナーの結着樹脂が、下記成分（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）、及び（ｄ）を少なくとも含有する単量体組成物
から生成されたポリエステル樹脂を主成分として含有
し、該ポリエステル樹脂の水酸基価が１０〜２０であ
り、重量平均分子量が１３０００〜２００００であり、
数平均分子量が５０００〜８０００であり、重量平均分
子量（Ｍｗ）／数平均分子量（Ｍｎ）の比が２〜３．５
であることを特徴とするトナーである。

【００４８】（ａ）イソフタル酸、テレフタル酸及びそ
の誘導体より選ばれた２価の芳香族系酸成分を全モノマ
ー量の２５〜３５ｍｏｌ％、（ｂ）トリメリット酸及び
その誘導体より選ばれた３価の芳香族系酸成分を全モノ
マー量の２〜４ｍｏｌ％、（ｃ）ドデセニルコハク酸、
オクチルコハク酸及びその無水物より少なくとも選ばれ
た２価の酸成分を全モノマー量の１２〜１８ｍｏｌ％、
（ｄ）プロポキシ化、または／及びエトキシ化したエー
テル化ジフェノール成分を全モノマー量の４５〜６０ｍ
ｏｌ％。

【００４９】次の実施例について図５により説明する。
尚図１の実施例と同様の構成作用をするものは、同一の
符号を付し説明を省略する。

【００５０】図５に於いて弾性ブレード３は、ウレタン
ゴム、リン青銅等の弾性を有する部材から成り、トナー
の帯電極性とは逆極性に且つ強く帯電する性質を有する
シート状の部材２４がトナーと摺擦する部分に貼り付け
てある。

【００５１】本実施例に用いたトナーは負帯電性を示す
ため、シート部材としては強く正に帯電する特性を示す
ナイロン、セロファン等を用いるが、対摩耗性、環境安
定性の点等からナイロンが好ましい。

【００５２】表３にウレタンゴムのみのブレードと、ナ
イロンシートをウレタンゴムの表層に貼り付けたブレー
ドを用いた場合での、各環境下に於けるトナーの帯電量
と画質の関係を示す。

【００５３】表３の実験には非磁性トナーを用い、ま
た、２３℃、５０％ＲＨの環境下に於いて、現像器、Ｖ
ｓ、Ｖｄ、Ｍの設定は図１の実施例と同様に濃度が１．
５以上得られ、カブリも１％以下であったものである。

【００５４】この比較検討を行うにあたり、常温常湿の
環境下で両者の摩擦がほぼ等しくなるように、ウレタン
ゴムのみのブレードの場合、ナイロンシートを貼り付け
たブレードに比べブレードの現像スリーブに対する当接
圧を高く設定してある。

【００５５】

【表３】

【００５６】表３から明らかなように、ブレードがウレ
タンゴムのみの場合は、低温低湿環境下ではブレードの
設定圧が高いためにトナーが過度にチャージアップし、
濃度が不足しており、高温高湿環境下ではトナーに十分
に摩擦電荷を与える事ができずに、反転カブリが発生し
ている。一方、ブレードに強ポジ帯電性のシートを用い
た場合、ウレタンゴムのみよりも環境に左右されずに、
確実にトナーに摩擦電荷が与えられている事がわかり、
さらにカブリも発生しない事がわかる。

【００５７】以上説明したように、ブレードにトナーと
逆極性に摩擦帯電するシートを用いる事により、実施例
１の如く常温常湿の環境下で画像濃度とカブリを満足す
る設定にすれば、高温多湿の環境下から低温低湿の環境
下まで安定して高画質を達成する事が可能になる。

【００５８】

【発明の効果】以上の説明で明らかな如く本発明によれ
ば、現像スリーブ上のトナー層を薄く保ったまま十分な
画像の濃度を達成するためカブリを発生する事がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の説明図。

【図２】本発明の他の実施例の説明図。

【図３】流動性指数とカブリの関係の説明図。

【図４】Ｔｇの説明図。

【図５】本発明の更に他の実施例の説明図。

【符号の説明】

１感光ドラム２現像スリーブ

フロントページの続き (72)発明者小林達也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 (72)発明者榎本直樹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 (72)発明者笹目裕志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 (72)発明者小林廣行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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電潜像担持体に間隙を置いて配置され
た現像ローラと、この現像ローラの表面にトナー薄層を
形成するトナー薄層形成手段とを具備し、前記現像ロー
ラに形成されるトナー薄層中のトナーを前記間隙をよぎ
って静電潜像担持体上に移動せしめて静電潜像を顕像化
する現像方法において、前記静電潜像担持体の周速度を
Ｖｄ（ｃｍ／ｓ）、前記現像ローラの周速度をＶｓ（ｃ
ｍ／ｓ）、トナーの密度をρ（ｇ／ｃｍ3 ）、前記現像
ローラ上のトナー付着量をＭ（ｇ／ｃｍ² ）とすると
き、下記１、２、３のいずれかの式を満足することを特
徴とする現像方法。１．０．２×１０^-3≦Ｍ／ρ＜０．４×１０^-3（ｃｍ）（Ｍ／ρ）・（Ｖｓ／Ｖｄ）≧０．５×１０^-3（ｃｍ）２．０．４×１０^-3≦Ｍ／ρ＜０．６×１０^-3（ｃｍ）（Ｍ／ρ）・（Ｖｓ／Ｖｄ）≧０．７×１０^-3（ｃｍ）３．０．６×１０^-3≦Ｍ／ρ≦０．７×１０^-3（ｃｍ）（Ｍ／ρ）・（Ｖｓ／Ｖｄ）≧０．８×１０^-3（ｃｍ）
【請求項２】前記トナーの結着樹脂が、下記成分
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、及び（ｄ）を少なくとも含有
する単量体組成物から生成されたポリエステル樹脂を主
成分として含有し、該ポリエステル樹脂の水酸基価が１
０〜２０であり、重量平均分子量が１３０００〜２００
００であり、数平均分子量が５０００〜８０００であ
り、重量平均分子量（Ｍｗ）／数平均分子量（Ｍｎ）の
比が２〜３．５であることを特徴とする請求項１に記載
の現像方法。（ａ）イソフタル酸、テレフタル酸及びその誘導体より
選ばれた２価の芳香族系酸成分を全モノマー量の２５〜
３５ｍｏｌ％、（ｂ）トリメリット酸及びその誘導体より選ばれた３価
の芳香族系酸成分を全モノマー量の２〜４ｍｏｌ％、（ｃ）ドデセニルコハク酸、オクチルコハク酸及びその
無水物より少なくとも選ばれた２価の酸成分を全モノマ
ー量の１２〜１８ｍｏｌ％、（ｄ）プロポキシ化、または／及びエトキシ化したエー
テル化ジフェノール成分を全モノマー量の４５〜６０ｍ
ｏｌ％。