JPH0635235A - 現像方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成により，普通紙を使用した場合で
も，良好な画質が得られる現像方法を提供する。 【構成】 透光性の光半導体材料からなる像担持体と，
磁気ブラシを形成する現像ロールとを設け，像担持体の
背面から光信号を照射して像担持体の表面にトナー像を
現像する現像方法において，負帯電性に形成した像担持
体と，体積固有抵抗１０² 〜１０⁸ Ω・cm，平均粒径５
〜２０μｍに形成した負帯電性トナーと体積固有抵抗１
０³ 〜１０¹²Ω・cm, 平均粒径１０〜１００μｍに形成
した負帯電性磁性粒子とを混合してなる磁性現像剤とを
使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，透光性を有する光半導
体材料からなる像担持体の背面から光信号を照射し，永
久磁石部材とスリーブとからなる現像ロールによって搬
送された磁性現像剤中のトナーを選択的に付着させる現
像方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から文書若しくは図形等の情報を再
生する手段として，電子写真，静電記録若しくは静電印
刷等の手段が一般に使用されている。例えば電子写真複
写機やファクシミリにおいては，光導電体層若しくは誘
電体層上に静電的な潜像を形成した後，磁気ブラシ法に
よりキャリアとの摩擦帯電により所定の極性に帯電させ
たトナー，または結着樹脂と磁性粉とを主成分とする磁
性トナーを，前記潜像に選択的に付着させて再生画像を
得る画像形成方法が多く採用されている。しかしながら
このような画像形成方法を採用した場合には，画像形成
装置内に現像手段とは別個に，例えば画像担体を予め一
様に帯電させるための帯電手段を含む静電潜像形成手段
を設ける必要があるため，装置が複雑化および大型化し
易くなる等の問題点がある。

【０００３】そこで例えば特公昭５５−３０２２８号公
報に開示されているように，導電性を有する磁性トナー
を非磁性導電性材料からなるスリーブ上に磁気的に吸着
保持し，このスリーブとそれに対向して配設した記録電
極との間にシート状の記録部材を通過させながら記録電
極に情報信号を印加して，磁性トナーに静電気力を付与
し，この磁性トナーを記録部材上に選択的に付着させる
提案がされている。

【０００４】また直接記録手段に関しては，上記の他に
多数の提案がされているが，何れも記録電極と対向電極
との間に記録部材を通過させて電気的手段のみにより記
録を行うものであるため，良好な記録画像を得るために
は上記電極間の間隙や，記録部材上へのトナーの供給量
等の種々の条件を厳密に選定する必要がある。更に記録
部材として普通紙を使用した場合には，紙の表面抵抗が
湿度，温度等の環境条件によって大きく影響されるた
め，これらの環境条件に応じて現像条件も調整する必要
があると共に，高速記録が行えない等の問題点があり，
未だ実用化されるには至っていない。

【０００５】一方透光性を有する光半導体材料からなる
画像担体の背面から，原画と対応する光信号を照射し，
永久磁石部材とスリーブとからなる現像ロールによって
搬送された導電性磁性トナーを画像担体の表面に選択的
に付着させて現像を行い，この再生画像を記録部材の表
面に転写し，定着するという画像形成方法も提案されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の背面露光方式の
画像形成方法においては，体積固有抵抗値が例えば１０
⁴ 〜１０¹²Ω・cmの所謂中抵抗の磁性トナーが使用され
ており，現像性は良好であるが，再生画像の転写効率が
低いという問題点がある。すなわち転写手段として最も
一般的であるコロトロン方式を使用しても，再生画像が
記録部材の表面に完全に転写されず，所謂転写ボケが発
生し，画質が低下する。このため記録部材として普通紙
を使用することができないという欠点がある。

【０００７】一方転写効率を向上させるために，記録部
材を予め一様帯電させることも考えられるが，画像形成
装置の複雑化を招来するため，近年この種の装置に要請
されているコンパクト化，低価格化のニーズに対応でき
なくなるため好ましくない。なお転写効率を向上させる
ために，予め表面処理を施した記録紙を使用する手段
は，用紙コストの増大を招くと共に，大量の情報を処理
記録すべきこの種の装置用としては不適当であり，普通
紙を使用した場合においても，転写効率が高く，かつ高
品質の再生画像を形成し得る現像方法の出現が望まれて
いる。

【０００８】本発明は上記従来技術に存在する問題点を
解決し，簡単な構成により，普通紙を使用した場合にお
いても，良好な画質の再生画像が得られる現像方法を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，本発明においては，透光性を有する光半導体材料か
らなる像担持体を移動可能に設け，表面に複数個の磁極
を設けた永久磁石部材を内蔵すると共に非磁性材料によ
り中空円筒状に形成したスリーブを前記像担持体の表面
と対向させて設け，スリーブ上に供給した磁性現像剤を
スリーブと永久磁石部材との相対的回転によりスリーブ
と像担持体との間に形成された記録領域に搬送し，像担
持体の背面から記録領域に原画と対応する光信号を照射
することにより，像担持体の表面に磁性現像剤中のトナ
ーを選択的に付着させる現像方法において，負帯電性に
形成した像担持体と，体積固有抵抗１０² 〜１０⁸ Ω・
cm，平均粒径５〜２０μｍに形成した負帯電性トナーと
体積固有抵抗１０³ 〜１０¹²Ω・cm，平均粒径１０〜１
００μｍに形成した負帯電性磁性粒子とを混合してなる
磁性現像剤とを使用する，という技術的手段を採用し
た。

【００１０】本発明において使用する磁性現像剤を構成
する負帯電性のトナーの平均粒径は５〜２０μｍ，好ま
しくは６〜１６μｍに形成されるが，粒径が小であると
地カブリやトナー飛散が生じるため好ましくない。一方
粒径が大であると解像度および現像性が低下するため不
都合である。

【００１１】次に負帯電性の磁性粒子の平均粒径は１０
〜１００μｍ，好ましくは３０〜７０μｍ，かつ前記負
帯電性のトナーより粒径を大に形成される。粒径が小で
あると像担持体に付着し易くなるため好ましくない。一
方粒径が大になると磁性現像剤とした場合のトナー濃度
の制御をより厳密にする必要があると共に，像担持体の
表面を傷付け易くなるため不都合である。

【００１２】また上記負帯電性のトナーの体積固有抵抗
が１０² Ω・cm未満であると，導電性が高すぎるため，
トナーに注入された電荷が抜けてしまい，現像性が低下
すると共に地カブリを生じるため好ましくない。一方体
積固有抵抗が１０⁸ Ω・cmを超えると，永久磁石部材の
磁界によってスリーブ上に形成されるトナーチェインの
電気抵抗が大となって，バイアス電圧がかかりにくくな
り，現像性を低下させるため不都合である。

【００１３】一方負帯電性の磁性粒子の体積固有抵抗が
１０³ Ω・cm未満であると，低電圧下においてブレーク
ダウンするため好ましくなく，１０¹²Ω・cmを超えると
前記負帯電性トナーにおけると同様の理由で電荷注入効
果が小となるため不都合である。

【００１４】上記のような体積固有抵抗値とするために
は，例えばカーボン粉末等の導電性粒子を0.2 〜２０重
量％含有させることが望ましい。この導電性粒子はトナ
ーに内添および／または外添させることができる。

【００１５】次に上記トナーを構成する結着樹脂として
は，下記のようなものを使用することができる。定着方
式が加熱定着方式（オープンまたは熱ロール）の場合
は，例えば次のような熱可塑性樹脂，すなわち，スチレ
ン類，ビニルエステル類，α−メチレン脂肪族モノカル
ボン酸のエステル類，アクリロニトリル，メタクリロニ
トリル，アクリルアミド，ビニルエーテル類，ビニルケ
トン類，Ｎ−ビニル化合物等の単量体を重合させたホモ
ポリマー，若しくは，これらの単量体を２種以上組み合
わせて共重合させたコポリマー，あるいはそれらの混合
物を使用できる。また，ビスフェノール型エポキシ樹
脂，油変性エポキシ樹脂，ポリウレタン樹脂，セルロー
ズ樹脂，ポリエーテル樹脂，ポリエステル樹脂等の非ビ
ニル系熱可塑性樹脂等の非ビニル系樹脂，あるいはそれ
らと前記のようなビニル系樹脂との混合物を使用でき
る。

【００１６】次に定着方式が圧力定着方式である場合に
は，例えば次のような感圧性の樹脂，すなわち，高級脂
肪酸類，高級脂肪酸誘導体，高級脂肪酸アミド類，ワッ
クス類，ロジン誘導体，アルキッド樹脂，エポキシ変性
フェノール樹脂，天然樹脂変性フェノール樹脂，アミノ
樹脂，シリコン樹脂，ユリア樹脂，アクリル酸またはメ
タクリル酸と長鎖アルキルメタクリレート，長鎖アルキ
ルアクリレートとの共重合オリゴマー，ポリオレフィ
ン，エチレン・酢酸ビニル共重合体，エチレン・ビニル
アルキルエーテル共重合体，無水マレイン酸系共重合体
等が挙げられる。

【００１７】これらの樹脂は，任意に選定し，また任意
に混合して使用できるが，トナーとした場合の流動性を
低下させないためには，ガラス転移点が４０℃を超える
樹脂，若しくは樹脂混合物が有効である。

【００１８】本発明において使用する磁性現像剤中のト
ナーは，非磁性トナーのみならず，フェライトやマグネ
タイト等の鉄，コバルト若しくはニッケル等の強磁性を
示す元素を含む化合物若しくは合金等からなる磁性粉を
含有する磁性トナーも使用できる。なお上記磁性粉はト
ナー中に均一に分散させるために，平均粒径を0.01〜３
μｍに形成するのが望ましい。含有量は３０〜７５重量
％の範囲にあればよい。

【００１９】また上記以外の成分として一般の乾式現像
剤に使用されている種々の顔料，染料等の添加物を含ん
でもよいが，定着性を低下させないために，添加量とし
ては１０重量％以下とするのがよい。

【００２０】上記のトナーは，例えば下記のようにして
製造することができる。すなわち，まず原料を加熱混練
し，冷却固化後粉砕し，次に分級して所定粒度のトナー
粒子を得る。このトナー粒子の表面に導電性粒子を外添
し，熱処理によって導電性粒子を固定するか，上記加熱
混練工程において導電性粒子を内添してもよく，また上
記内外添手段を併用してもよい。

【００２１】次に磁性現像剤を構成する磁性粒子として
は，上記のような強磁性材料からなる粒子のみならず，
これらの粒子を結着樹脂中に分散させたものも使用でき
るが，マグネタイトやフェライト粒子が最も好適であ
る。また上記磁性粒子をそのまま使用してもよいが，磁
性粒子の表面に樹脂材料からなる被覆層を設けたものが
有効である。

【００２２】上記被覆層を形成する樹脂材料としては，
親水性官能基，例えばカルボキシル基および／または水
酸基を含むフッ素樹脂を成分とするものが好ましい。フ
ッ素樹脂としては，テトラフルオロエチレン，ポリフッ
化ビニリデン，ポリビニルフルオライド，フロオロエチ
レンプロピレン共重合体，エチレンテトラフルオロエチ
レン共重合体，ポリクロロトリフルオロエチレン，エチ
レンクロロトリフルオロエチレン共重合体，フルオロエ
チレン共重合体等が知られており，これらのフッ素樹脂
に，カルボキシル基，水酸基，アミノ基，エポキシ基等
の親水性官能基を導入した樹脂を使用するのがよい。

【００２３】また上記親水性官能基を含むフッ素樹脂を
磁性粒子の表面に強固に固着するために，硬化剤を併用
することもできる。このような硬化剤としては，メラミ
ン，各種アミン塩等の熱硬化性化合物が挙げられる。

【００２４】更に被覆材料として，磁性粒子との接着性
の向上，あるいは耐摩耗性の向上，トナーの融着防止，
トナー帯電性の制御，現像剤の流動性付与を目的とし
て，上記のほかにフェノール樹脂，尿素樹脂，アルキッ
ド樹脂，その他の充填剤，希釈剤，可撓性付与剤等を少
量ブレンドすることができる。

【００２５】

【作用】図１は本発明の現像方法に使用される現像装置
の例を示す要部断面説明図である。図１において１は像
担持体であり，例えばガラス等の透光性材料からなる支
持体２の表面に，透光性を有する導電性層３および透光
性を有する光半導体材料からなる感光層４を被着させ，
中空円筒状に形成すると共に，例えば時計方向に回転可
能に設ける。なお感光層４の表面に耐摩耗性材料からな
る保護層を設けてもよい。

【００２６】５は現像ロールであり，磁性現像剤６を収
容する現像剤槽７の端部に設けると共に，前記像担持体
１と対向させて設ける。現像ロール５は，表面に複数個
の磁極を設けてなる永久磁石部材８と，アルミニウム合
金等の非磁性材料により中空円筒状に形成したスリーブ
９とを同軸的に組合せて構成し，両者の相対的回転によ
り，磁性現像剤６を現像ロール５と像担持体１との間に
形成される記録領域１０に搬送し得るようにする。なお
現像ロール５を構成するスリーブ９は，バイアス電圧源
１１と電気的に接続する。

【００２７】次に１２は光信号照射手段であり，記録領
域１０の像担持体１の背面側に設け，原画と対応する光
信号を像担持体１に照射可能に設ける。１３は転写器で
あり，像担持体１の表面と圧接回転可能に設ける。なお
１４は記録部材であり，矢印方向に移動可能とし，その
後段に設けられた定着手段（図示せず）へ走行可能とす
る。

【００２８】上記の構成により，現像ロール５により磁
性現像剤６を記録領域１０に供給すると，磁性現像剤６
は記録領域１０において所謂磁気ブラシを形成すると共
に，この磁気ブラシは像担持体１の表面とある幅をもっ
て摺接する。従って像担持体１の表面に摩擦帯電による
電荷若しくは電位を付与することができる。または，帯
電量を安定させるために，現像前にスコロトロン，帯電
ブラシ等の帯電手段を設けても差支えない。

【００２９】一方原画と対応する光信号を光信号照射手
段１２を介して，像担持体１の背面から照射すると，像
担持体１の表面の光を照射されない部分と現像ロール５
との間には電位差がなく，光を照射された部分と現像ロ
ール５との間には電位差が生ずるので，その部分に磁性
現像剤６中のトナーが付着してトナー画像として現像さ
れる。次にこのトナー画像は像担持体１と転写器１３と
の間を移動する記録部材１４上に転写され，更に定着手
段によって定着されるのである。

【００３０】

【実施例】上記のような現像方法において，磁性現像剤
を構成するトナーおよび磁性粒子の特性に注目して検討
した結果，特に体積固有抵抗の値を特定の範囲に設定す
ることにより，画像濃度および解像度の良好な高品質の
画像が得られることが明らかになった。以下その結果に
ついて記述する。

【００３１】まず下記の原料配合により，負帯電性を有
する磁性トナー（Ａ１）（Ａ２）および負帯電性を有す
る非磁性トナー（Ａ３）（Ａ４）ならびに負帯電性を有
する磁性粒子（Ｂ１）（Ｂ２）および（Ｂ３）を作製し
た。 （Ａ１）（Ａ２）負帯電性磁性トナー スチレン−ｎ−ブチルメタクリレート共重合体 （Ａ１）２７重量部 （Ｍｎ＝1.6 ×10⁴ ，Ｍｗ＝21×10⁴ ） （Ａ２）３０重量部 マグネタイト ６０重量部 （戸田工業製 ＥＰＴ５００） ポリプロピレン ５重量部 （三洋化成製 ビスコール５５０Ｐ） 負帯電性帯電制御剤 ３重量部 （オリエント化学製 ボントロンＥ−８１） カーボンブラック （Ａ１） ５重量部 （三菱化成製 ＃４４） （Ａ２） ２重量部 上記配合の原料を，加熱ロールを有するニーダで３０分
間混練を行い，冷却，固化後，粉砕，分級を行って，平
均粒径１１μｍの負帯電性の磁性トナーとし，更に１２
０℃の熱気流中において，この磁性トナー１００重量部
に対して１重量部のカーボンブラック（三菱化成製 ＃
４４）を添加して磁性トナーの表面に均一に固定した。 （Ａ３）（Ａ４）負帯電性非磁性トナー スチレン−ｎ−ブチルメタクリレート共重合体 （Ａ３）７７重量部 （Ｍｎ＝1.6 ×10⁴ ，Ｍｗ＝21×10⁴ ） （Ａ４）８２重量部 ポリプロピレン ５重量部 （三洋化成製 ビスコール５５０Ｐ） 負帯電性帯電制御剤 ３重量部 （オリエント化学製 ボントロンＥ−８１） 充填剤（ＣａＣｏ₃ ） ５重量部 （日東粉化工業製 ＭＳＫ−Ｃ） カーボンブラック （Ａ３）１０重量部 （三菱化成製 ＃４４） （Ａ４） ５重量部 上記配合原料を前記（Ａ１）（Ａ２）におけると同様の手段で作製した。 （Ｂ１）負帯電性磁性粒子 スチレン−ｎ−ブチルメタクリレート共重合体 ３１重量部 （Ｍｎ＝1.6 ×10⁴ ，Ｍｗ＝21×10⁴ ） マグネタイト ６０重量部 （戸田工業製 ＥＰＴ５００） ポリプロピレン ５重量部 （三洋化成製 ビスコール５５０Ｐ） 負帯電性帯電制御剤 １重量部 （オリエント化学製 ボントロンＥ−８１） カーボンブラック ２重量部 （三菱化成製 ＃４４） 上記配合の原料を，加熱ローラを有するニーダで３０分
間混練を行い，冷却，固化後，粉砕，分級を行って，平
均粒径５０μｍの負帯電性の磁性粒子とし，更に１２０
℃の熱気流中において，この磁性粒子１００重量部に対
して１重量部のカーボンブラック（三菱化成製 ＃４
４）を添加して磁性粒子の表面に均一に固定した。 （Ｂ２）（Ｂ３）負帯電性磁性粒子 Ｂａ−Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトキャリア １００重量部 （日立金属製 ＫＢＮ−１００） 樹脂 ※（日立金属製 ＨＭ−４０） ３重量部 硬化剤（メラミン−ホルマリン） 0.1 重量部 ※ポリビニルフルオライドをカルボキシル基で変成したもの（酸価２０）３０ 重量％と，スチレン−アクリル系樹脂７０重量％との混合物 上記配合にて流動床式コーティング装置を使用し，１７
０℃３０分の熱処理を行い，解砕後分級して３０〜７０
μｍの樹脂被覆キャリアを得た。なおＢ２は上記フェラ
イトキャリアをそのまま使用し，Ｂ３は上記樹脂被覆キ
ャリアにカーボンブラック（三菱化成製 ＃４４）を
0.5重量％被覆した。

【００３２】上記のようにして作製した負帯電性トナー
と負帯電性磁性粒子とを混合してトナー濃度４０％の磁
性現像剤とし，後述の条件によって現像した結果を表１
に示す。なお表１に示す負帯電性トナーと負帯電性磁性
粒子の体積固有抵抗の値は，試料を適当量（１０数mg）
秤取し，ダイヤルゲージを改良した内径3.05mmのテフロ
ン（商品名）製シリンダ中に充填し， 0.1kgの荷重下，
Ｄ．Ｃ．１００Ｖ／cmの電場を印加して測定し，抵抗値
を算出した。抵抗の測定には横河ヒューレットパッカー
ド製４３２９型絶縁抵抗計を使用した。

【００３３】次に現像，転写および定着条件について記
述する。まず現像ロール５上の磁性現像剤６の層厚を規
制するドクターギャップを 0.3mmとし，記録領域１０の
現像ギャップを0.25mmとした。次に現像ロール５は，Ｓ
ＵＳ３０４からなる外径２０mmのスリーブ９内に，８極
着磁した永久磁石部材８を内蔵させ，スリーブ９上の表
面磁束密度を７００Ｇ，スリーブ９の回転数１５０r.p.
m とした。

【００３４】また像担持体１は負帯電性の有機光半導体
により直径４０mmに形成し，周速を５０mm／秒とした。
一方スリーブ９には＋３５０Ｖのバイアス電圧を印加し
た。転写器１３は外径４０mmとし，ＳＵＳ３０４からな
る芯金の表面に 2.5mm厚のポリアセタール樹脂を被着し
て形成し，像担持体１に１２ＭＰａの面圧で押圧し，従
動とした。定着手段における定着温度は１９０℃，線圧
１kg／cmとした。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１から明らかなように，低抵抗トナーと
低抵抗磁性粒子（キャリア）を使用することにより良好
な現像性を示すことが確認された。また転写性に若干の
不安があったが，圧力転写手段を使用することにより，
転写効率も良く，良好な画像を得ることができた。

【００３７】本実施例においては，トナーに添加すべき
導電性粒子としてカーボンブラックを使用した例につい
て記述したが，例えばＮｉ，Ａｌ等の金属粉末のような
他の導電性粒子を使用してもよく，またトナーに内添さ
せてもよく，内添と外添を併用してもよい。なお磁性現
像剤中のトナー濃度は１０〜９５重量％とするのが好ま
しい。また像担持体は中空円筒状に形成するのが好まし
いが，無端移動可能のベルト状に形成し，導電性材料か
らなるプーリ間に懸架してもよい。更に像担持体の近傍
に補助的な一様帯電手段を併設してもよい。

【００３８】

【発明の効果】本発明は以上記述のような構成および作
用であるから，簡単な構成により普通紙を使用した場合
においても，画像濃度および解像度共に大であり，かつ
カブリのない高品質の画像を形成することができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像方法に使用される現像装置の例を
示す要部断面説明図である。

【符号の説明】

１ 像担持体 ５ 現像ロール １２ 光信号照射手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 15/00 １１５ 15/09 Ｚ Ｇ０３Ｇ 9/08 ３７４ 9/10 ３３１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性を有する光半導体材料からなる像
   担持体を移動可能に設け，表面に複数個の磁極を設けた
   永久磁石部材を内蔵すると共に非磁性材料により中空円
   筒状に形成したスリーブを前記像担持体の表面と対向さ
   せて設け，スリーブ上に供給した磁性現像剤をスリーブ
   と永久磁石部材との相対的回転によりスリーブと像担持
   体との間に形成された記録領域に搬送し，像担持体の背
   面から記録領域に原画と対応する光信号を照射すること
   により，像担持体の表面に磁性現像剤中のトナーを選択
   的に付着させる現像方法において，負帯電性に形成した
   像担持体と，体積固有抵抗１０² 〜１０⁸ Ω・cm，平均
   粒径５〜２０μｍに形成した負帯電性トナーと体積固有
   抵抗１０³ 〜１０¹²Ω・cm，平均粒径１０〜１００μｍ
   に形成した負帯電性磁性粒子とを混合してなる磁性現像
   剤とを使用することを特徴とする現像方法。