JPH079547B2

JPH079547B2 - 現像方法

Info

Publication number: JPH079547B2
Application number: JP58176054A
Authority: JP
Inventors: 俊章中原; 一郎大崎; 益夫山崎; 勝利若宮; 徹松本; 尚之牛山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1983-09-22
Filing date: 1983-09-22
Publication date: 1995-02-01
Anticipated expiration: 2010-02-01
Also published as: JPS6067961A

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静電潜像を現像
する現像方法に関し、特にトナー担持体上に薄くて均一
な絶縁性一成分系非磁性トナー層を形成して静電潜像を
現像する現像方法に関する。

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4,071,3
61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、種種の
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2874063号明細書に記
載されている磁気ブラシ法、同第2618552号明細書に記
載されているカスケード現像法及び同第2221776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。

ところが、特開昭55−18656号公報等において、上述の
欠点を除去した新規な現像方法が提案された。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。

一方、最近では使用目的が多種多様になり、必要に応じ
て所望の色の画像が得られる一成分系非磁性トナーの現
像方法が提案されている。これは、トナーをトナー担持
体との間で摩擦帯電し、そのクーロン力によりトナー担
持体にきわめて薄く塗布し、次いで、静電潜像保持体に
きわめて近接して現像するものである。

前述した磁性一成分トナーでは、その磁性体として従来
マグネタイトあるいはフェライト等を使用しており、こ
れらの磁性体の色は黒又は暗褐色なので黒色トナーを得
るためには有効であるが、いわゆるカラートナーを得る
ために大きな障害となっていたが、一成分系非磁性トナ
ーを用いたこの方法は、この欠点を、克服した優れたも
のである。

この現像法に適用するトナーとしては、従来、天然ある
いは合成樹脂中に染料、顔料を分散させた微粉末が使用
されている。例えば、ポリスチレンなどの結着樹脂中に
着色剤を分散させたものを１〜30μ程度に微粉砕した粒
子がトナーとして用いられている。磁性トナーとしては
マグネタイトなどの磁性体粒子を含有せしめたものが用
いられている。

この様な乾式磁性トナーに用いられる正電荷制御剤とし
ては、例えば有機染料特に塩基性染料とその塩である。
通常の正電荷制御剤は、ベンジルジメチル−ヘキサデシ
ルアンモニウムクロライド、デシル−トリメチルアンモ
ニウムクロライド、ニグロシン塩基、ニグロシンヒドロ
クロライド、サフラニンγ及びクリスタルバイオレット
等である。特にニグロシン塩基及び、ニグロシンヒドロ
クロライドがしばしば正電荷制御剤として用いられてい
る。これらは、通常熱可塑性樹脂に添加され、加熱溶融
分散し、これを微粉砕して、必要に応じて適当に調整さ
れ使用される。

しかしながら、これらの電荷制御剤としての染料は、構
造が複雑で性質が一定してなく、安定性に乏しい。ま
た、熱混練時の分割、機械的衝撃、摩擦、温湿度条件の
変化、などにより分解又は変質し、荷電制御性が、低下
する現像を生ずる。従って、これらの染料を荷電制御剤
として含有したトナーを複写機に用いて現像すると、複
写回数の増大に従い、染料が分解あるいは変質し、耐久
中にトナーの劣化を引き起こす。

又、これらの荷電制御剤としての染料は、熱可塑性樹脂
中に均一に分散する事が極めて困難であるため、粉砕し
て得られたトナー粒子間の摩擦帯電量に差異を生じると
いう致命的欠点を有している。このため、従来、これら
の染料の樹脂中への分散をより均一に行なうための種々
の方法が行なわれている。例えば、塩基性ニグロシン染
料は、熱可塑性樹脂との相溶性を向上させるために、高
級脂肪酸と造塩として用いられるが、しばしば未反応分
の脂肪酸あるいは、塩の分散生成物が、トナー表面に露
出して、現像スリーブ等を汚染し、トナーの流動性低下
やカブリ、画像濃度の低下を引き起こす原因となってい
る。あるいは、これらの染料の樹脂中への分散向上のた
めに、あらかじめ、染料粉末と樹脂粉末とを、機械的粉
砂混合してから、熱溶融混練する方法もとられている
が、本来の分散不良性は回避する事ができず、未だ実用
上充分な荷電の均一さは得られていないのが現実であ
る。このような正荷電制御剤のトナーバインダー中への
分散を改良する目的で、正荷電性の官能基の入った樹脂
を荷極制御性の染顔料の代りに用いる方法が知られてい
る。これらの方法は荷電制御剤のバインダー樹脂の分散
は改良されるが、しかしこれらの正荷電性樹脂は一般的
に親水性があるために特に湿度の高い環境下では、吸湿
してトナーの抵抗が下ってしまいカブリ、トナー飛散、
等の障害が発生する。またこれらは、複写枚数を多く重
ねた際に特に顕著な現象となって現われ、実質上、複写
機には適さない結果となる。トナー画像の転写効率が著
しく低下し、使用に耐えないものである。又、常温常湿
に於いてさえも、該トナー長期保存した際には、用いた
正荷電制御性の染料の不安定性のために、トナー凝集を
起こし、使用不可能になる場合が多い。

本発明の目的は、上述の如き欠点を解決した現像方法を
提供するものである。

更に本発明の目的は、優れた荷電制御性、ならびに安定
した荷電制御性を示す現像方法を提供するものである。

更に本発明の目的は、吸湿性が少なく、環境依存性が小
さく、低温度、低湿度から高温度、高湿度に至るまで、
画像濃度及び画質の変化の少ない現像方法を提供するも
のである。

更に本発明の目的は、多数枚複写を行なっても、現像性
能、定着性能が安定しており耐久性に優れた現像方法を
提供するものである。

更に本発明の目的は、磁性微粒子を含有させて、磁性ト
ナーとした場合にも、良好な定着性及び良好な磁性を示
し、且つ静電的に転写のできる現像方法を提供するもの
である。

具体的には、本発明は、静電潜像を表面に保持する潜像
保持体と、絶縁性一成分系非磁性トナーを担持するトナ
ー担持体とを現像部において一定の間隙を設けて配置
し、該間隙よりも薄い厚さに規制して絶縁性一成分系非
磁性トナーをトナー担持体に塗布し、絶縁性一成分系非
磁性トナーに摩擦電荷を付与し、摩擦電荷を有する絶縁
性一成分系非磁性トナーを現像部に搬送し、現像部にお
いて、摩擦電荷を有する絶縁性一成分系非磁性トナーに
交番電界をかけながら静電潜像を現像する現像方法であ
り、該絶縁性一成分系非磁性トナーとして、一般式〔式中、R₁は、水素原子又は低級アルキル基を示し、R₂
は、C₀からC₁₂のアルレン基を示し、R₃及びR₄は、水素
原子、低級アルキル基又はフェニル基を示す。〕で表される上記アミノ化合物又はその第４級アンモニウ
ム塩と他のビニル基を有する１種あるいは２種以上の単
量体との共重合体を含有する絶縁性一成分系非磁性トナ
ーを使用することを特徴とする現像方法に関する。

上記構成を満足していることにより、本発明の現像方法
は、後述の実施例に示す如く、カブリの抑制効果、多数
枚耐久時の摩擦帯電量の安定性、環境安定性に優れてい
るものである。

本発明において、バインダーは一般式で表わされる上記アミノ化合物または、それらの第４級
アンモニウム塩と他のビニル基を有する１種あるいは２
種以上の単量体との共重合体を含有するが、上記アミノ
化合物の好ましいものとしては、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，ジメチルアミノエチルアクリレート，ジエチルアミノエチルアクリレート，ジメチルアミノプロピルアクリレート，ジエチルアミノプロピルアクリレート，ジメチルアミノプロピルメタクリレート，ジエチルアミノプロピルメタクリレート，等が例示でき、これらのアミノ化合物は、ハロゲン化ア
ルキル類または、ハロゲン化アリール類等による第４級
アンモニウム塩としても使用することができる。

また本発明において、他のビニル基を有する１種あるい
は２種以上の単量体としては、スチレン、ｏ−メチルス
チレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ
−メトキシスチレン、ｐ−フエニルスチレン、ｐ−クロ
ルスチレン、3,4−ジクロルスチレン、ｐ−エチルスチ
レン、2,4−ジメチルスチレン、ｐ−ｎ−ブチルスチレ
ン、ｐ−tert−ブチルスチレン、ｐ−ｎ−ヘキシルスチ
レン、ｐ−ｎ−オクチルスチレン、ｐ−ｎ−ノニルスチ
レン、ｐ−ｎ−デシルスチレン、ｐ−ｎ−ドデシルスチ
レン、等のスチレンおよびその誘導体；エチレン、プロ
ピレン、ブチレン、イソブチレンなどのエチレン不飽和
モノオレフィン類；塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化
ビニル、沸化ビニルなどのハロゲン化ビニル類；酢酸ビ
ニル、プロピオン酸ビニル、ベンジエ酸ビニルなどのビ
ニルエステル類；メタクリル酸メチル、メタクリル酸エ
チル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチ
ル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｎ−オクチ
ル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸−２−エチル
ヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェ
ニル、などのα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステ
ル類；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル
酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロ
ピル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸ドデシル、
アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリ
ル、アクリル酸２−クロルエチル、アクリル酸フェニル
などのアクリル酸エステル類；ビニルメチルエーテル、
ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルなど
のビニルエーテル類；ビニルメチルケトン、ビニルヘキ
シルケトン、メチルイソプロペニルケトンなどのビニル
ケトン類;N−ビニルピロール、Ｎ−ビニルカルバゾー
ル、Ｎ−ビニルインドール、Ｎ−ビニルピロリドンなど
のＮ−ビニル化合物；ビニルナフタリン類；アクリロニ
トリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドなどのア
クリル酸もしくはメタクリル酸誘導体などがある。

前述のアミノ化合物またはそれらの第４級アンモニウム
塩と他のビニル基を有する１種あるいは２種以上の単量
体との共重合比は、モル比で1/99〜99/1が好適であり、
更に好ましくは、5/95〜95/5の範囲で用いる。

また、上述の共重合体は、トナーを構成する全バインダ
ー重量に対して、５重量％以上で用いるのが良い。

また本発明において、バインダーは、95重量％以下の範
囲で他の樹脂を含有してもよく、例えばポリスチレン、
ポリｐ−クロルスチレン、ポリビニルトルエン、スチレ
ン−ｐクロルスチレン共重合体、スチレンビニルトルン
エ共重合体等のスチレン及びその置換体の単独重合体及
びそれらの共重合体；スチレン−アクリル酸メチル共重
合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン
アクリル酸ｎ−ブチル共重合体等のスチレンとアクリル
酸エステルとの共重合体；スチレン−メタクリル酸メチ
ル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、
スチレン−メタクリル酸ｎ−ブチル共重合体等のスチレ
ンとメタクリル酸エステルとの共重合体；スチレンとア
クリル酸エステル及びメタクリル酸エステルとの多元共
重合体；その他スチレン−アクリロニトリル共重合体、
スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−
ブタジエン共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共
重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合
体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレ
ンと他のビニル系モノマーとのスチレン系共重合体；ポ
リメチルメタクリレート、ポリブニルメタクリレート、
ポリ酢酸ビニル、ポリエステル、ポリアミド、エポキシ
樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸、フェノ
ール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、石油樹脂、
塩素化パラフィン、等が単独または混合して使用出来
る。

本発明に用いられる着色剤としては、カーボンブラッ
ク、ニグロシン染料、ランプ黒、スーダンブラックSM、
ファースト・エローＧ、ベンジジン・エロー、ピグメン
ト・エロー、インドファースト・オレンジ、イルガジン
・レッド、パラニトロアニリン・レッド、トルイジン、
レッド、カーミンFB、パーマネント・ボルドーFRR、ピ
グメント・オレンジＲ、リソール・レッド2G、レーキレ
ッドＣ、ローダミンFB、ローダミンＢレーキ、メチル・
バイオレットＢレーキ、フタロシアニンブルー、ピグメ
ントブルー、ブリリヤント・グリーンＢ、フタロシアニ
ングリーン、オイルイエローGG、ザボン・ファーストエ
ローCGG、カヤセットY963、カヤセットYG、スミプラス
ト・エローGG、ザボンファーストオレンジRR、オイル・
スカーレット、スミプラストオレンジＧ、オラゾール・
ブラウンＢ、ザボンファーストスカーレットCG、アイゼ
ンスピロン・レッド・BEH、オイルピンクOPなどが適用
できる。

本発明に使用する絶縁性一成分系非磁性トナーに荷電制
御、流動性付与、着色等の目的でカーボンブラック、各
種染顔料、疏水性コロイド状シリカ等を添加または混合
することができる。

以下、実施例にて、本発明を具体的に説明する。

実施例１上記配合処方で、ロールミルを用いて混練し冷却後ジェ
ット粉砕によって微粉砕した後、分級することによって
５〜25μのトナーを得た。

23℃,50％RHの環境下で公知の電子写真法を用いて静電
潜像を形成し、前記のトナー３を使い、第１図の装置を
用いて現像した。振動部材６を振動数約50Hz、振幅0.2m
mで振動させ、非磁性スリーブ２を周速120mm/secで回転
させて、スリーブ２上に約50μ厚の均一なトナー塗布層
を形成させた。

非磁性スリーブ２と静電潜像担持体１とを約300μの間
隙を保った対向させて、非磁性スリーブ２に周波数100
〜数キロHz、マイナスピーク値−660〜−1200V及びプラ
スピーク値＋400〜＋800Vのバイアス交流電界を与えて
現像を行なったところ、背面カブリのない良好な現像像
が得られた。また画像濃度は、１万枚の連続コピー中変
化がなかった。

トナーの摩擦帯電電荷量をUSP4302201号明細書に記載の
方法で測定した所、スタート時が21μc/g、１万枚後が2
3μc/gであった。第１図中４はホッパー、6aは永久磁
石、７は振動発生手段、９はクリーニングブレード、10
はトナー供給部材を示す。

同様なテストを、15℃10％RH及び30℃90％RHの環境下で
行なったところ、いずれの場合も良好であった。

比較例１の配合で実施例１と同様に５〜25μのトナーを調製し、
実施例１と同様に環境下で１万枚の連続複写を行なった
ところ、23℃50％RH,15℃10％RHでは良好であったが30
℃90％RHではコピー枚数と共に地肌部にカブリが発生し
た。トナーの摩擦帯電電荷量はスタートが18μc/g、１
万枚前後が36μc/gであった。

実施例２上記配合でロールミルを用いて、混練し、冷却後ジェッ
ト粉砕によって微粉砕した後分級することによって５〜
25μのトナーを得た。

該トナーを第２図の現像装置103と組合せて現像した。
現像ローラ111と静電潜像保持体101との間隙を300μに
保ち、約80μのトナー層を現像ローラー上に形成させ
た。交流波形として、周波数200Hz、電圧のピーク値±4
50V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
好な画像が得られた。また１万枚の連続複写を行なった
所、画像濃度の変動は非常に少なかった。同様なテスト
を30℃90％RHの雰囲気下で行った場合も15℃10％RHの雰
囲気下で行った場合も、同様に、殆んど変わらぬ良好な
画像が得られ、地肌汚れも１万枚まで発生しなかった。
第２図中107は一成分非磁性トナー、108は磁気ローラ
ー、109は非磁性スリーブ、110は磁石、112は磁気ブラ
シ、113はトナーを示す。

比較例２上記配合割合で実施例２と同様な方法でトナー化し、各
環境下で実施例２と同様にして、連続複写を１万枚行な
ったところ、15℃10％RH,23℃50％RHでは、良好であっ
たが、30℃90％RHでは、初期から、濃度が低下してお
り、さらに耐久枚数と共に地肌濃度が上昇した。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図は本発明に係る現像方法を実施する装置
例の横断側面図である。１……潜像担持体、２……非磁性スリーブ３……トナー、４……ホッパ６……振動部材、７……振動発生手段 6a……永久磁石、９……クリーニングブレード 10……トナー供給部材、101……静電潜像保持体 103……現像装置 107……一成分非磁性トナー 108……磁気ローラー、109……非磁性スリーブ 110……磁石、111……現像ローラー 112……磁気ブラシ、113……トナー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者若宮勝利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)発明者松本徹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)発明者牛山尚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57−130047（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−111543（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−143647（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電潜像を表面に保持する潜像保持体と、
絶縁性一成分系非磁性トナーを担持するトナー担持体と
を現像部において一定の間隙を設けて配置し、該間隙よりも薄い厚さに規制して絶縁性一成分系非磁性
トナーをトナー担持体に塗布し、絶縁性一成分系非磁性トナーに摩擦電荷を付与し、摩擦電荷を有する絶縁性一成分系非磁性トナーを現像部
に搬送し、現像部において、摩擦電荷を有する絶縁性一成分系非磁
性トナーに交番電界をかけながら静電潜像を現像する現
像方法であり、該絶縁性一成分系非磁性トナーとして、一般式〔式中、R₁は、水素原子又は低級アルキル基を示し、R₂
は、C₀からC₁₂のアルキレン基を示し、R₃及びR₄は、水
素原子、低級アルキル基又はフェニル基を示す。〕で表される上記アミノ化合物又はその第４級アンモニウ
ム塩と他のビニル基を有する１種あるいは２種以上の単
量体との共重合体を含有する絶縁性一成分系非磁性トナ
ーを使用することを特徴とする現像方法。
【請求項２】絶縁性一成分系非磁性トナーが、正荷電性
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の現
像方法。