JPS5811621B2

JPS5811621B2 - 複写方法

Info

Publication number: JPS5811621B2
Application number: JP53027246A
Authority: JP
Inventors: 晋田中; 宏「じ」長井; 三治稲垣
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1978-03-09
Filing date: 1978-03-09
Publication date: 1983-03-03
Also published as: JPS54119929A; US4239845A; DE2908962A1; DE2908962C2

Description

【発明の詳細な説明】本発明は電子写真乾式現像に用いる現像剤を用いた複写
方法に関する。

従来、電子写真乾式現像には、所謂二成分系現像剤が慣
用されていた。

二成分系現像剤とは、樹脂着色剤等からなるトナーと、
鉄粉、ガラスピース等のキャリアとを混合して用いるも
ので、両者の混合攪拌によってトナーを静電潜像と逆極
性に摩擦帯電させ、これを被現像面まで運搬して潜像画
像部に付着させるのである。

この現像剤において、キャリアは消費されない成分で、
トナーのみが順次消費される訳である。

従って適切な画像を得るためにはトナーを順次補給して
その混合比を一定に保つ必要があり、複雑な構成のトナ
ー補給装置を設置しなければならなかった。

また、長期にわたって使用するうちにキャリアは劣化し
て行き、画像を悪化させるので、キャリア自体も定期的
に新しいものに変えなければならない煩しさがあった。

一方、所謂磁性トナーなるもののみを用いる現像法も知
られている。

この磁性トナーは、前記二成分系現像剤に対応して一成
分系現像剤とも呼ばれるが、樹脂中に磁性微粒子を均一
に分散させ、その表面にカーボンブラック等の導電性物
質を埋め込んで構成したものがもつとも一般的である。

この磁性トナーによる現像は磁気ブラシ法でおこなわれ
る。

その際、前記二成分系現像剤の磁気ブラシ現像と異なる
のは、二成分系現像剤のトナーが摩擦電荷を有しており
、この摩擦電荷と潜像電荷との電気的吸引力で現像され
るのに対し、磁性トナーが潜像に近づくに従って潜像電
荷に対応した量の逆極性の電荷が導電性スリーブ等を介
してこの磁性トナーに注入され、この注入電荷と潜像電
荷との電気的吸引力と、磁性トナーをスリーブ上に拘束
する内部磁石の磁気的吸引力との兼合いによって現像さ
れる。

この−成分系現像剤は、二成分系現像剤の消費されない
キャリアを含むことに起因する欠点を解決できるもので
あるが、一方、階調再現性、定着性が充分でなく、そし
て特に、コロナ放電による普通紙への転写が難しく普通
紙を用いる複写機に適用できないという致命的な欠点を
有していた。

これは、電荷注入による現像をおこなうため比較的低抵
抗の現像剤を用いざるを得ず、従って転写が不安定にな
り、画像として充分に転写されなかったり非画像部に付
着してボケやカブリとなるためである。

このような二成分系現像剤、−成分系現像剤の欠点を鑑
み、磁性トナーと非磁性トナーとを混合して用いる方法
が特開昭５２−６５４４３号公報或いは本出願人による
特願昭５１−１５８１１０号で提案されている。

特開昭５２−６５４４３号の方法は、非磁性体スリーブ
内に設けられたマグネットにより現像剤を上記スリーブ
上に吸着し、これにより形成された磁気ブラシを記録体
上の静電潜像に接触させて現像をおこなう磁気ブラシ現
像法において、現像剤として少なくとも一方を磁性トナ
ーとした低抵抗トナーと高抵抗トナーとからなる現像剤
を使用して両トナーを摩擦帯電させるとともに、上記両
トナー間の静電的吸引力をスリーブ内に設けたマグネッ
トの磁気的吸引力よりも大きくして、両トナーをともに
静電潜像に付着させて現像を行なうことを特徴とする静
電像の磁気ブラシ現像法である。

この公報においては、摩擦によって高抵抗のトナーが一
方の極性に帯電され、低抵抗のトナーは静電誘導（電荷
注入）により逆の極性を帯び、互いに静電的に吸着され
、両者が一体的に現像、転写されると説明されている。

一方、特願昭５１−１５８１１０号の方法は、抵抗率１
０３〜１０１６Ω・ｃｍの磁性トナーと絶縁性非磁性ト
ナーを混合して磁気ブラシ現像に用いる方法である。

この方法では絶縁性非磁性トナーは摩擦帯電による電荷
によって、また磁性トナーは従来公知の一成分系現像剤
と同様にして、夫々現像に寄与し、転写に際しては磁性
トナーは絶縁性非磁性トナーとの電気鏡像力やファンデ
ルワールス力等により一体的に転移し良好な現像、転写
を達成すると説明されている。

特開昭５２−６５４４３号の技術では、低抵抗トナーと
高抵抗トナーとはスリーブ内の磁石の磁気的吸引力より
大なる静電的吸引力で吸着しており、一方、特願昭５１
−１５８１１０号では現像において磁性トナーと非磁性
トナーが別々に移動可能である点は相異するが、磁性ト
ナーと非磁性トナーが共に現像転写に寄与する点では同
じであり、本発明もこの磁性トナーと非磁性トナーを混
合して用いる方法に関する。

さらには特願昭５１−１５８１１０号の技術の改良に％
わり、解像力向上を目的としたものである。

本発明に用いる現像剤は、体積抵抗１０１０〜１０１４
Ω・ｃｍの高抵抗磁性トナーと、絶縁性非磁性トナーと
を、磁性トナー８５〜９８ｗｔ％非磁性トナー２〜１５
ｗｔ％、さらに好ましくは磁性トナー９０〜９５ｗｔ
％非磁性トナー５〜１０ｗｔ％の割合で混合して用いる
磁気ブラシ現像用の現像剤である。

本発明の複写方法は、・記録体上に静電潜像を形成する工程と、・体積抵
抗１０１０〜１０１４Ω・はの磁性トナーと絶縁性非磁
性トナーとを、磁性トナー８５〜９８ｗｔ％、非磁性ト
ナー１５〜２ｗｔ％の割合で混合してなる現像剤を用い
、磁性トナーと非磁性トナーとを磁性トナーの極性が前
記静電潜像の極性と同極性、非磁性トナーの極性が前記
静電潜像の極性と逆極性になるよう摩擦帯電した後、摩
擦帯電された現像剤が内部に配置された磁石によりスリ
ーブ表面上で磁気ブラシに形成されて前記静電潜像と接
触し、この接触中、前記静電潜像の非画像部に非磁性ト
ナーの付着を防止すると共に磁性トナーがスリーブ内磁
石の磁気力に打ちかつて付着するように、前記静電潜像
の極性と同極性であって且つ非画像部の電位より高い値
のバイアス電圧をスリーブに印加することにより、前記
静電潜像の画像部には磁性トナーと非磁性トナーを付着
させ、非画像部には、磁性トナーを付着させる磁気ブラ
シと現像工程と、前記静電潜像の画像部に付着した磁性トナーと非磁性ト
ナーのみを記録体から複写紙にコロナ転写する工程とを
少なくとも有する複写方法である。

上記した現像剤において、磁性トナーはその体積抵抗を
１０１０〜１０１４Ω・αより好ましくは１０１２〜１
０１３Ω・歯に収められることが必要である。

この抵抗の範囲は摩擦帯電も電荷注入もともに可能なも
のであって、後述するように画像部非画像部には付着す
るがその境界には付着しない現像が可能な範囲である。

また、トナーを構成する成分としては従来公知の樹脂、
磁性材料を用いることができ、必要に応じて着色剤荷電
制御剤等を混入しても良い。

次に本発明を適用できる電子写真複写機の一例を説明す
る。

後述する実験はこの複写機でおこなったものである。

第１図において、感光体１はドラム状に形成され、Ｃｄ
ＳとＣｄＣＯ３の微粉末を樹脂にて結着したものである
。

この感光体１の周りに帯電用コロナチャージャー２、画
像露光装置３、現像装置４、転写用コロナチャージャー
５、クリーニング装置６、及びイレースランプ７が順次
配置されている。

また、複写紙８は図中左方の図示しない給紙装置から転
写位置をへて定着装置９に搬送され完成した複写物とし
て機外に排出される。

現像装置４は、固設された導電性スリーブ１０と、その
内部に収められ回転駆動される磁石１１と、スリーブ上
方に位置し現像剤を収納するホッパー１２及びスリーブ
を取囲む枠体１３とからなる。

ここで、感光体１とスリーブ１０とはその間隙が０．７
ｍｍになるように設置され、磁石回転数は２００Ｏ
ｒ、ｐ、ｍとされる。

クリーニング装置６は、ブレード２０を感光体１に摺接
させて掻き取す形式で掻き取された現像剤は、枠体２１
の底部から現像装置の枠体１３に開口するように設けら
れた循環パイプ２２によって再び現像装置に戻され、現
像に寄与する。

この複写機において、感光体１は帯電用チャージャー２
によって一様に帯電され、次いで、画像露光装置３によ
る光照射を受けて静電潜像を形成する。

この静電潜像は最高電位−７５０ｖ、最低電位−１５０
■になるようにされる。

この静電潜像はさらに進んで現像装置４によって現像さ
れる。

この際、スリーブ１０に潜像と同極性のバイアス電圧を
印加して現像をおこなう。

現像されたトナー像は転写用コロナチャージャー５によ
って普通紙に転写され、普通紙上の転写像は定着装置９
によって定着される。

一方、感光体上に残留したトナーはブレード２０で掻き
取され、循環パイプを通って再び現像装置に戻される。

又、感光体の残留電位はイレースランプ７によって消散
均一化される。

次に本発明を実験例に基づいて説明するが、まず、後述
の実験に用いるトナーの作成例を示す。

スチレンアクリル樹脂（三洋化成製バイマーＳＢＭ７３
）１００重量部と、磁性微粒子（チタン工業製マグネタ
イＩ−ＲＢ−ＢＬ、粒径的０．６μ、体積抵抗３Ｘ１０
５Ω・ｃｍ）１００重量部と着色剤（三菱化成製カー
ボンブラック）８重量部を熱ロールにて混線後、冷却粉
砕した。

次いで、これと前記磁性微粒子１００重量部とを混合し
、１３０℃にて熱処理して磁性微粒子を表面に融着させ
た平均粒径３０μの磁性トナー（試料１）を得た。

樹脂（前記バイマーＳＢＭ７３）１００重量部と磁性微
粒子（前記ＲＢ−ＢＬ）２００重量部を混合し、前記と
同様の機械粉砕法にて粒子となした。

この粒子とカーボンブラック８重量部とを混合し、１３
０℃にて熱処理してカーボンブラックを表面に融着させ
た平均粒径３０μの磁性トナー（試料２）を得た。

樹脂（前記バイマーＳＢＭ７３）１００重量部と磁性微
粒子（前記ＲＢ−ＢＬ）２００重量部と着色剤（前記カ
ーボンブラック）８重量部を一括混合し上記と同様に機
械粉砕法にて平均粒径３０μの磁性トナー（試料３）を
得た。

樹脂（前記バイマーＳＢＭ７３）１００重量部と磁性微
粒子（ＴＤＫ製フエフエフエライト１ｎ）０・Ｆｅ２
Ｏ３平均粒径０．３μ、体積抵抗１０１０Ω・ｃｍ以上
）２００重量部と着色剤（前記カーボンブラック）８重
量部を一括混合し、上記と同様に機械粉砕法にて平均粒
径３０μの磁性トナー（試料４）を得た。

スチレンアクリル樹脂（グツドイヤ化学製プライオライ
ドＡＣＬ）１００重量部と、着色剤（前記カーボンブラ
ック）８重量部と染料（オリエント化学製ニグロシン）
１重量部とを混合し、機械粉砕法によって平均粒径１５
μの非磁性トナー（試料５）を得た。

上記試料１乃至５の体積抵抗を測定した処下記の通りで
あった。

試料１・・・・・・８×１０８Ω・ｃｍ試料２・・・
・・・２×１０１２Ω・ｃｍ試料３・・・・・・５
Ｘ１０１３Ω・ｃｍ試料４・・・・・・１０１４
Ω・ｃｍ以上試料５・・・・・・測定不能絶縁性上記試料１乃至４と試料５を９：１の割合で混合し、現
像剤１乃至４とする。

実験例１一箱１図で説明した電子写真複写機に上記現像剤１乃至
４を適用して複写実験をおこなった。

その際、スリーブに印加するバイアス電圧を一３００■
にし、その他は前記した条件のままでおこなった。

実験は、出来あがった複写物の画像濃度、解像力、カブ
リについておこない結果を下表−１にまとめた。

％１．，２．３の現像剤に共通して、画像周辺部に磁性
トナーが多く付着する現象が見られた。

実験例２本出願人は特願昭５１−１５８１１０号にて本発明に先
行する発明を提案しているが、この特願昭５１−１５８
１１０号においては、現像時に非画像部にトナーが付着
しない程度にバイアス電圧や、磁石の磁気力を調整して
おこなわれていた。

そこで、第１図の複写機においてバイアス電圧を一２０
０Ｖにして実験例１と同様の複写実験をおこなった。

結果はいずれも良好な画像が得られたが、画像濃度につ
いては、試料１から試料４に進むにつれてわずかに低下
が見られ、解像力についてはほぼ同程度であった。

実験例３現像剤２，３を用いた実験例１、実験例２の夫々、及び
公知の二成分系現像剤を用いる現像装置を第１図の装置
に取付けた場合の夫々の複写物の解像力を比較した。

結果は現像剤２，３を用いた実験例１が他のいずれより
も高い解像力を示した。

上記実験例１，２で注意を要するのは、非画像部へのト
ナーの付き方が実験例１の現像剤２，３を用いた場合と
、実験例１の現像剤１を用いた場合及び実験例２の場合
とで異なることである。

両者を模式的に図示すれば第２図Ａ、Ｈの如くなると考
えられる。

第２図で実線は感光体上の静電潜像の電位を表わし、Ｐ
は画像部、Ｑは非画像部を示す。

また、破線はこの静電潜像に付着するトナーを表わす。

現像剤２，３を用いた実験例１では、第２図Ａに示すよ
うに、画像部Ｐに隣接する境界部Ｈにはトナーが付着せ
ず、その他の非画像部Ｑにのみ磁性トナーが付着してい
る。

そして画像縁部は急峻な立上りのトナー付着が見られる
。

一方、現像剤１を用いた実験例１及び実験例２では、画
像部Ｐと非画像部Ｑの境界部にもトナーが付着しており
、連続してなだらかなトナー付着が見られる。

勿論、現像剤１を用いた実験例１では非画像部Ｑに付着
するトナー量は多く、実験例２では少ないという違いは
あるが、境界においてなだらかな立上りをする点では同
様である。

そして、転写においては、現像剤２，３を用いた実験例
１の非画像部Ｑに付着したトナーはほとんど転写されず
、一方、現像剤１を用いた実験例１では多く転写される
のである。

このようなトナー付着のしかたによって現像剤２．３を
用いた実験例１で解像力が非常に高いことが理解される
。

この現象は理論的には充分解明されていないが使用する
磁性トナーの高抵抗性と、バイアス電圧の設定に依存し
ていると考えられる。

即ち、実験例１では画像部最高電位−７５０■、非画像
部電位−１５０■の潜像電位に対し、スリーブ側に一３
００Ｖのバイアス電圧を印加しているが、これを相対的
に見れば、画像部最高電位−４５０■非画像部電位＋１
５０Ｖになっていることになる。

これに対し、高抵抗の磁性トナーを含む現像剤２．３と
これにより抵抗値の低い磁性トナーを含む現像剤１を適
用したとき、表１，２及び第２図で示したような違いを
示すのである。

試料２，３の抵抗値は高抵抗で、摩擦帯電も可能である
が、電荷注入も可能な抵抗値である。

この磁性トナーがスリーブ上で非磁性トナーと混合され
ると、両者は摩擦帯電し、非磁性トナーは潜像と逆極性
、磁性トナーは同極性になる。

この実験例では非磁性トナーが正、磁性トナーが負に帯
電している。

この状態の磁気ブラシが感光体を摺擦するとき非磁性ト
ナーはクーロン力により画像部に付着するが、磁性トナ
ーは画像部と非画像部に夫々異なった状態で付着するも
のと思われる。

即ち、画像部では高い電位部に対する磁性トナーにのみ
電荷注入がおこり、正極性に転換して付着する。

一方、非画像部は前記したように相対的には正極性にな
っているので、非磁性トナーとの摩擦により負極性に帯
電した磁性トナーが付着する。

しかし、画像部と非画像部の境界部分では摩擦により負
極性になった磁性トナーは画像部の負の電荷によって反
撥される。

従ってこの部分には全くといってよい程トナーは付着せ
ず、又、画像部の立上りも前記反撥力によって急峻なも
のになる。

これが現像剤１の場合であれば磁性トナーが低抵抗であ
るため、画像部、非画像部境界部いずれにおいても電荷
の注入をえて夫々付着するから現像された画像の縁部は
第２図Ｂの如くなだらかにトナーが付着したものになる
。

また、現像剤４の場合には、非常に高抵抗であるのでも
はや電荷注入をおこないえず、従って磁性トナーは摩擦
帯電による電荷で非画像部にのみ付着することになる。

このようにして現像された画像を普通紙に転写する際、
現像剤２，３．４の磁性トナーは高抵抗であるので、非
画像部に付着している磁性トナーは転写用コロナチャー
ジャーの極性と同じ負極性を保っており、従って、非画
像部の磁性トナーは転写されず、急峻な立上りの画像部
のトナーのみが転写され、非常に解像力の高い像が得ら
れる。

しかし、現像剤１の場合は非画像部に付着した磁性トナ
ーも転写されてしまうので、カブリの多い像になってし
まう。

いずれにしても、現像剤として１０１０〜１０１４Ω・
ｃｍの高抵抗磁性トナーと、絶縁性非磁性トナーを用い
、非画像部に若干カブリを生じる状態で現像をおこない
、これをコロナ転写すると、非常に解像力の高い像が得
られるのである。

即ち、本発明は、従来実験例２の如く非画像部にカブリ
が生じないように現像していたのを、意図的にカブリを
発生させて現像し、かつ、この現像剤として１０１０〜
１０１４Ω・ｃｍさらに好ましくは１０１２〜１０１３
Ω・ｃｍの高抵抗磁性トナーと、絶縁性非磁性トナーと
を混合した現像剤を用いることによって高い解像力を得
られるようにしたものである。

尚、上記した実験例では、非画像部にカブリを生じる状
態での現像をバイアス電圧の設定をかえることによって
おこなったが、現像はその他スリーブ内の磁石の磁気力
やスリーブ感光体間距離等様々の要因によって変化する
ものであって、適宜実施に応じて条件を設定すれば良い
。

実験例４現像剤の耐久性を調べるために現像剤２を用い、実験例
１と同一条件で５万枚の連続複写をおこなったが、初期
と、５万枚複写後の画像状態、混合比はほとんど変化し
ておらず、また磁性トナー表面を電子顕微鏡にて観察し
たが、表面状態の変化は見出せなかった。

このように長期にわたって良好な耐久性を示す現像剤に
対しては第１図に示した回収トナーを再使用する方法が
有利である。

実験例５次いで、本発明者は、磁性トナーの粒径を変化させて画
像の状態を観察する実験をおこなった。

磁性トナーとしては、前記試料３と同一成分、同一製法
により得たものを１０〜３０μ、３０〜５０μ、５０〜
７０μに夫々分級し、これを試料５の非磁性トナーと９
＝１の割合で混合した現像剤Ａ、Ｂ、Ｃとした。

これら現像剤Ａ、Ｂ、Ｃを実験例１と同様にして複写実
験をおこなったところ、以下の結果が得られた。

現像剤Ａでは階調再現性が良く、きめの細めか画像が得
られるが、現像剤の流動性がやや悪く、長期使用中に面
積像の後方の濃度が低下する現象が見られた。

現像剤Ｃでは、高濃度でコントラストの高い像が得られ
るが、現像剤Ａ、Ｂに比べ、解像力が低下することと、
ベタ黒画像のキメが粗くなる他に時々、部分的に転写不
良の箇所が出来ることがあった。

現像剤Ｂの場合は、高濃度でコントラストの高い、又、
カブリの全くない画像が得られ、しかも、現像剤の流動
性が良好であるとともに転写不良等の発生は見られなか
った。

以上をまとめて下表−３とした。

以上の結果から、階調再現性、きめの細かさ、解像力に
ついては、磁性トナーが小径の方が良く、画像濃度、現
像剤の流動性等については磁性トナーが大径の方が良い
ことがわかる。

そして、これらをおおむね満足する範囲が３０〜５０μ
の範囲である。

実際の実施にあたっては、その使用形態を考えて、例え
ば、連続階調の複写が多い場合は磁性トナーの粒径を若
干小径の方によせる等すれば良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用できる粉像転写型電子写真複写機
の一例を示す図、第２図はトナーの付き方を示す図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

１記録体上に静電潜像を形成する工程と、体積抵抗１
０１０〜１０１４Ω・ｃｍの磁性トナーと絶縁性非磁性
トナーとを、磁性トナー８５〜９８ｗｔ％、非磁性トナ
ー１５〜２ｗｔ％の割合で混合してなる現像剤を用い、
磁性トナーと非磁性トナーとを磁性トナーの極性が前記
静電潜像の極性と同極性、非磁性トナーの極性が前記静
電潜像の極性と逆極性になるよう摩擦帯電した後、摩擦
帯電された現像剤が内部に配置された磁石によりスリー
ブ表面上で磁気ブラシに形成されて前記静電潜像と接触
し、この接触中、前記静電潜像の非画像部に非磁性トナ
ーの付着を防止すると共に磁性トナーがスリーブ内磁石
の磁気力に打ちかつて付着するように、前記静電潜像の
極性と同極性であって且つ非画像部の電位より高い値の
バイアス電圧をスリーブに印加することにより、前記静
電潜像の画像部には磁性トナーと非磁性トナーを付着さ
せ、非画像部には、磁性トナーを付着させる磁気ブラシ
現像工程と、前記静電潜像の画像部に付着した磁性トナ
ーと非磁性トナーのみを記録体から複写紙にコロナ転写
する工程とを含む複写方法。