JPH0731455B2 - 現像方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子写真現像方法に関し、一成分絶縁性トナ
ーを用いて電気的潜像を現像する現像方法に関する。

［従来の技術］ 従来電子写真法としては米国特許第2,297,691号明細
書、特公昭42-23910号公報（米国特許第3,666,363号明
細書）及び特公昭43-24748号公報（米国特許第4,071,36
1号明細書）等に記載されている如く、多数の方法が知
られているが、一般には光導電性物質を利用し、種々の
手段により感光体上に電気的潜像を形成し、次いで該潜
像をトナーで現像を行なって可視像とし、必要に応じ
て、紙等の転写材にトナー画像を転写した後、加熱、圧
力等により定着し、複写物を得るものである。

静電潜像をトナーを用いて可視像化する現像方法も種々
知られている。例えば米国特許第2,874,063号明細書に
記載されている磁気ブラシ法、同第2,618,552号明細書
に記載されているカスケード現像法及び同第2,221,776
号明細書に記載されているパウダークラウド法、ファー
ブラシ現像法、液体現像法等、多数の現像法が知られて
いる。これらの現像法において、特にトナー及びキャリ
ヤーを主体とする現像剤を用いる磁気ブラシ法、カスケ
ード法、液体現像法などが広く実用化されている。これ
らの方法はいずれも比較的安定に良画像の得られる優れ
た方法であるが、反面キャリヤーの劣化、トナーとキャ
リヤーの混合比の変動という２成分現像剤にまつわる共
通の欠点を有する。

かかる欠点を回避するため、トナーのみよりなる１成分
系現像剤を用いる現像方法が各種提案されているが、中
でも、磁性を有するトナー粒子より成る現像剤を用いる
方法に優れたものが多い。

米国特許第3,909,258号明細書には電気的に導電性を有
する磁性トナーを用いて現像する方法が提案されてい
る。これは内部に磁性を有する円筒状の導電性スリーブ
上に導電性磁性トナーを支持し、これを静電像に接触せ
しめ現像するものである。この際、現像部において、記
録体表面とスリーブ表面の間にトナー粒子により導電路
が形成され、この導電路を経てスリーブよりトナー粒子
に電荷が導かれ、静電像の画像部との間のクーロン力に
よりトナー粒子が画像部に付着して現像される。この導
電性磁性トナーを用いる現像方法は従来の２成分現像方
法にまつわる問題点を回避した優れた方法であるが、反
面トナーが導電性であるため、現像した画像を、記録体
から普通紙等の最終的な支持部材へ静電的に転写する事
が困難であるという欠点を有している。

静電的に転写をする事が可能な高抵抗の磁性トナーを用
いる現像方法として、トナー粒子の誘電分極を利用した
現像方法がある。しかし、かかる方法は本質的に現像速
度がおそい、現像画像の濃度が十分に得られない等の欠
点を有しており、実用上困難である。

高抵抗の磁性トナーを用いるその他の現像方法として、
トナー粒子相互の摩擦、トナー粒子とスリーブ等との摩
擦等によりトナー粒子を摩擦帯電し、これを静電像保持
部材に接触して現像する方法が知られている。しかしこ
れらの方法は、トナー粒子と摩擦部材との接触回数が少
なく摩擦帯電が不十分となり易い、帯電したトナー粒子
はスリーブとの間のクーロン力が強まりスリーブ上で凝
集し易い等の欠点を有しており、実用上困難であった。
本出願人は特開昭55-18656号公報において、上述の欠点
を除去した新規な現像方法を提案している。これはスリ
ーブ上に磁性トナーをきわめて薄く塗布し、これを摩擦
帯電し、次いでこれを静電像にきわめて近接して現像す
るものである。この方法は、磁性トナーをスリーブ上に
きわめて薄く塗布する事によりスリーブとトナーの接触
する機会を増し、十分な摩擦帯電を可能にした事、磁力
によってトナーを支持し、かつ磁石とトナーを相対的に
移動させる事によりトナー粒子相互の凝集をとくととも
にスリーブと十分に摩擦せしめている事、トナーを磁力
によって支持し又これを静電像に接する事なく対向させ
て現像する事により地カブリを防止している事等によっ
て優れた画像が得られるものである。

これらの磁性トナーを用いた一成分系現像方法はキャリ
ヤーを用いないので、キャリヤーとトナーの混合比率の
調整が不要であり、また、キャリヤーとトナーを充分均
一に混合するための攪拌操作を特に必要としないから現
像装置全体を簡略且つコンパクトに構成できる利点を有
する。

しかしながら、これらの方法は、湿度条件あるいは摩擦
帯電部材等の表面性によって大きな影響を受ける。例え
ば、高湿環境下で、トナーと摩擦帯電部材間の摩擦帯電
量が減少し、画質及び画像濃度の低下をきたすという欠
点を有している。

［発明が解決しようとする問題点］ 最近では複写機のニーズも多様化してきており、特に小
型・軽量・安価であり、かつ高品質なパーソナル向けの
複写機の要求が高まってきている。こうした複写機に於
てはコンパクト性が極めて重視される為に、現像部分も
極めて小型化されており、従って現像スリーブ等も非常
に小さなものとならざるを得ない。この為、こうした超
小型複写機に於ては現像スリーブ上のトリボ電荷量の立
上りが非常にゆったりとしており、その結果、初期画像
濃度が充分でないという問題が存在していた。

こうした問題解決の方法としては、従来スリーブ上にト
ナーとは逆極性の物質を塗布する方法が提案されている
が、この方法では前述した問題は解決するが、これらの
物質がスリーブ上に永久的に付着したままなので、こん
どは低湿環境下に於てチャージアップ現象をひきおこ
し、現像ムラ、カブリ現象等の好ましくない弊害が生ず
るという問題があった。

［問題点を解決するための手段及び作用］ 本発明の目的は、上記の如き欠点を全て解消した絶縁性
トナーを用いる現像方法を提供する事にある。

具体的には、本発明は、絶縁性トナーを用いて電気的潜
像を現像する現像方法において、前記絶縁性トナーに摩
擦電荷を付与するための直径20mm以下のスリーブの表面
が、トナーと反対極性に帯電する物質の粉末と金属酸化
物の微粉末との微粉状混合物との接触によってあらかじ
め表面処理されており、 該スリーブによって絶縁性トナーに摩擦電荷を付与し、
摩擦電荷を有する絶縁性トナーで電気的潜像を現像する
ことを特徴とする現像方法に関する。

以下に本発明の現像方法について図面を参照しながら説
明する。

第１図は本発明に係る現像方法が適用可能な複写装置又
は記録装置の一例の概略的な構成を示すものであり、勿
論これに限定されない。

１は静電像保持体に相当し、光静電層を含む感光体ドラ
ムであり、表面に絶縁層を有するもの或は有しないも
の、いずれも使用可能で勿論ドラム状に限らずシート
状、ベルト状のものも可能である。２は周知の感光化帯
電装置、３は原稿後、又は光像、或は画像信号により変
調された光ビーム等を投影する光像照射装置である。こ
れにより静電像保持体１に静電像を形成する。４は現像
装置であり、後述の実施例に記載してある如く、直径20
mm以下のスリーブ4bを具備する現像剤担持体4aを有して
いて、これにより静電像保持体１上の静電像に従ったト
ナー粒子顕画像を形成する。５は斯かるトナー像を被転
写部材６に転写する装置である。尚転写性向上のため転
写前にあらかじめ顕画像にコロナ放電等により電荷を付
与する場合もある。又、静電像保持体１上の静電像を一
旦別の像担持体に移し、これを現像装置４により顕画像
とする、所謂静電像転写方式を採用することも可能であ
る。７は、トナー像を被転写部材６に定着するための定
着装置であり、加圧もしくは加熱加圧手段を有する少な
くとも２本のローラーから成っている。８は、転写後の
静電像保持体１上の残留トナーを清掃除去し、静電像保
持体１の再使用のためのクリーニング装置である。

次に本発明で用いる現像工程について説明する。第２図
に本発明で用いる現像工程の一実施態様が断面図で示さ
れる。同図において静電像保持体１が矢印方向に動く
と、多極永久磁石９は回転しないように固定されている
ので、表面がトナーと反対極性に帯電する物質の粉末と
金属酸化物の微粉末との粉末状混合物であらかじめ乾式
処理されている非磁性円筒スリーブ4bを静電像保持体１
と同方向に回転することにより、現像剤容器12から送ら
れる一成分絶縁性磁性現像剤11を非磁性円筒スリーブ面
上に塗布し、且つ円筒スリーブ面とトナー粒子との摩擦
によって、トナー粒子に静電像電荷と逆極性の荷電を与
える。さらに鉄製のドクターブレード10を円筒スリーブ
表面に近接して（間隔50μ〜500μ）、多極永久磁石９
の一つの磁極（図示ではＳ極）位置に対向して配置する
ことにより、トナー層の厚さを薄く（30μ〜300μ）且
つ均一に規制する。この非磁性円筒スリーブ4bの回転速
度を調節することにより、現像剤層の表層速度及び好ま
しくは内部速度が静電像保持面の速度と実質的に等速、
もしくはそれに近い速度となるようにする。ドクターブ
レード10として鉄のかわりに永久磁石を用いて対向磁極
を形成してもよい。また、現像部において、現像剤担持
体4aと静電像保持面との間で交流バイアスを印加しても
よい。

本発明の如く、トナーに摩擦電荷を付与するための摩擦
帯電部材でもあるスリーブの表面を粉末状混合物で乾式
処理すると、スリーブの表面にトナーと反対極性に帯電
する物質の粉末と金属酸化物微粉末の粉末状混合物がほ
どよく付着する。この時粉末状混合物はスリーブ表面を
完全に被覆しているわけではない。

スリーブ表面を乾式処理すると、未処理の状態と比べて
トナーの荷電性が極めて優れた状態となる。この時従来
の方法では、連続複写を行なった場合（特に低湿環境
下）では、電荷蓄積が過大となり、チャージアップ現象
をひきおこすに至る。

それに対して本発明に従って処理した場合では、スリー
ブ表面トナーと反対極性に帯電する物質と金属酸化物微
粉末の混合物は複写枚数につれて次第にスリーブ表面か
ら一成分系現像剤とともに徐々に除去されていくので、
現像剤のトリボ電荷量が充分に立上った時には混合物は
ほとんどスリーブ表面に存在せず、従ってチャージアッ
プ現象を生じない事が確認されている。既ち、本発明で
は必要な間だけ効果を得ると言うコントロールが、混合
物の量比あるいは表面処理時間等を任意に調節する事で
可能となったのである。

また、本発明で使用される帯電物質としては、従来から
荷電制御剤としている物質、例えば負帯電性物質として
は金属錯塩染料や有機顔料などがあり、正帯電性物質と
してはニグロシンや四級アンモニウム塩の他、ジアルキ
ルスズオキサイド、ジアルキルスズボレート等の有機ス
ズ化合物、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエ
チルアミノエチルメタクリレート等のアミノ基を有する
高分子化合物、ポリアミン、トリアジン、グアニジン等
の含窒素化合物、トリフェニルメタン系の染顔料などが
挙げられる。

また本発明に使用される金属酸化物微粉末としては酸化
鉄、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化チタン、酸化バ
ナジウム、酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化
銅、酸化バリウム、酸化マグネシウム等、従来公知の金
属酸化物微粉末が挙げられる。

本発明に於る処理方法の具体例としては、前記混合物を
木綿等の布と共に回転するスリーブ上にこすりつける方
法が挙げられ、簡便で好ましい。

また本発明に用いられるトナーと反対極性に帯電する物
質と金属酸化物微粉末の混合量比は適用される複写機の
プロセススピード、帯電物質及び金属酸化物微粉末の粒
度等により異なるが、本発明者の検討によれば、トナー
と反対極性に帯電する物質／金属酸化物微粉末＝1/100
〜10/1の範囲内が好ましく、この範囲外では均一な表面
処理が困難となったり、またチャージアップ現象と言っ
た弊害が発生し易くなる傾向がみられた。

［実施例］ 次に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明する。

実施例１ 第２図において、現像剤支持部材たる非磁性スリーブと
して直径20mmのアルミニウムスリーブをまず^#400カーボ
ランダムのみを用いて、吹きつけノズル径７φ、距離10
0mm、空気圧４kg/cm²,2分間の条件でサンドブラスト処
理を行なった。次いで表面処理剤として負極帯電性のフ
タロシアニングリーン顔料（商品名：フタロシアニング
リーンB-609山陽色素社製）と酸化アルミニウム微粉末
を重量比1:5としてコーヒーミルで攪拌混合したものを
木綿布にとり、スリーブ上にこすりつけて表面処理を行
なった。

このスリーブを市販の普通紙複写機（商品名;PC-20、キ
ャノン製）に適用し、スチレン−メタクリル酸ブチル共
重合体80重量部、スチレン−ブタジエン共重合体20重量
部、磁性粉60重量部、ニグロシン２重量部とから成るト
ナーに、湿式法で製造したコロイダルシリカを疎水化処
理したシリカをトナーに対して0.5重量％外添し、一成
分系現像剤として常温常湿下（およそ20℃相対湿度50
％）現像テストを行った。この時の画像濃度は初期から
1.2以上と良好であり、4000枚複写を繰り返したが、画
像濃度及び画質は耐久前とほぼ同等であった。

さらに、低温低湿（10℃,10％）下でも、画像濃度は1.3
前後を推移し濃度低下もなく、チャージアップ現象はみ
とめられず、塗布層も均一で塗布ムラもなく、画像中の
濃度ムラも生じなかった。

更に高温高湿（30℃、相対湿度90％）下に於ても画像濃
度は1.2以下と良好であった。

上記の現像テストにおける画像濃度の変化を表１に示
す。

実施例２ 第２図において、現像剤支持部材たる非磁性スリーブと
して直径16mmのステンレススリーブをブラスト砥粒とし
て^#600カーボランダムを用い、吹きつけノズル径７φ、
距離100mm、空気圧４kg/cm²,2分間の条件でサンドブラ
スト処理を行なった。次いで表面処理剤として正極帯電
性ニグロシン染料と酸化チタン微粉末を重量比1:1とし
てコーヒーミルで攪拌混合したものを実施例１と同様な
方法で表面処理した。

ポリエステル樹脂から成る絶縁層、CdSとアクリル樹脂
とから成る感光層及び導電性基板の３層よりなる感光ド
ラムの絶縁層表面に＋6KVのコロナ放電により一様に帯
電を行ない、次いで原画像照射と同時に7KVの交流コロ
ナ放電を行なった後、全面一様に露光し、感光体表面に
電気的潜像を形成した。

前記潜像を、上記のスリーブを用いてスリーブ表面磁束
密度800ガウス、穂切りブレード−スリーブ表面間距離
0.2mmのスリーブ回転マグネット固定（スリーブ周速は
ドラムのそれと同じで50mm/s,回転方向は逆）型現像器
を前記感光ドラム表面−スリーブ表面間距離は0.25mmに
設定し、スリーブに800Hz1KVの交流及び150Vの直流バイ
アスを印加してスチレン−メタクリル酸ブチル共重合体
100重量部、磁性粉60重量部、負性荷電制御剤として、
金属錯塩染料２重量部から成るトナーに、外添物として
疎水性コロイダルシリカをトナーに対して0.3重量％添
加混入したものを現像剤として用いて現像し、次いで転
写紙の背面より−7KVの直流コロナを照射しつつ粉像を
転写し、複写画像を得た。この時の画像濃度は初期から
1.2以上と良好であり、さらに、低温低湿（10℃、相対
湿度10％）下でも画像濃度は1.4であり、連続5000枚の
複写に於てもチャージアップ現象は発生しなかった。

上記現像テストにおける画像濃度の変化を表１に示す。

比較例１ 実施例１に於てフタロシアニングリーン顔料と酸化アル
ミニウム微粉末との混合物によるスリーブ処理工程を除
く事の他は実施例１と同様に行なったところ、画像濃度
は初期0.8程度と低く、不充分なものであった。

上記現像テストにおける画像濃度の変化を表１に示す。

比較例２ 実施例２に於て表面処理剤を正帯電性ニグロシン染料の
みとする事の他は実施例２と同様に行なったところ、低
温低湿環境下ではおよそ1500枚複写後チャージアップ現
象が生じ、画像に著しい濃度ムラが発生した。

上記現像テストにおける画像濃度の変化を表１に示す。

比較例３ アルキッド樹脂 ５重量部 酸化アルミ含有酸化亜鉛微粉末（平均粒径約1600mμ）2
0重量部 （ZnO:Al₂O₃＝98.5％:1.5％，成分比） メチルエチルケトン 500重量部 上記組成よりなる微粉末分散樹脂溶液中に、実施例１と
同様にしてサンドブラスト処理を行った直径20mmのアル
ミニウム製スリーブを浸し、引き上げた後、50℃,10mmH
gの真空乾燥器中で乾燥させ、表面被覆層に酸化アルミ
含有酸化亜鉛微粉末を含有する現像スリーブを得た。

次いで、この表面処理された現像スリーブを用いて実施
例１と同様にして評価を行ったところ、表２に示すよう
に高温高湿環境下において１枚目から100枚目までの初
期の画像濃度の立ち上がりがゆるやかであった。

尚、表２に表１中の実施例１のデータも並記する。

［発明の効果］ 以上説明したように、絶縁性トナーを用いて電気的潜像
を現像する現像方法に於て、前記トナーに摩擦電荷を付
与する部材の少なくとも表面がトナーと反対極性に帯電
する物質と金属酸化物微粉末との混合物で表面処理され
ていると言う現像方法により、低湿環境下でチャージア
ップ現象をひきおこす事なく、初期に於るトナーの摩擦
帯電電荷量の立上りを良好にし、初期画像濃度をアップ
し、かつ高湿下に於ても画像濃度の低下を防止する事が
可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る現像方法が適用可能な複写装置又
は記録装置の一例の概略を示す説明図、第２図は現像工
程の一実施形態を示す断面図である。 １……静電像保持体、２……感光化帯電装置、３……光
像照射装置、４……現像装置、4a……現像剤担持体、4b
……非磁性円筒、５……転写装置、６……被転写部材、
７……定着装置、８……クリーニング装置、９……多極
永久磁石、10……ドクターブレード、11……一成分絶縁
性磁性現像剤、12……現像剤容器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁性トナーを用いて電気的潜像を現像す
   る現像方法において、前記絶縁性トナーに摩擦電荷を付
   与するための直径20mm以下のスリーブの表面が、トナー
   と反対極性に帯電する物質の粉末と金属酸化物の微粉末
   との微粉状混合物との接触によってあらかじめ表面処理
   されており、 該スリーブによって絶縁性トナーに摩擦電荷を付与し、
   摩擦電荷を有する絶縁性トナーで電気的潜像を現像する
   ことを特徴とする現像方法。
2. 【請求項２】スリーブの表面に該粉末状混合物をこすり
   つけることによって、スリーブ表面があらかじめ表面処
   理されている特許請求の範囲第１項に記載の現像方法。