JPS5921028B2 - 静電潜像現像方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、静電荷像の現像方法、特にトナーのみを主成
分とし、キャリア粒子を含まない、一成分現像剤を用い
る現像法に関するものである。

従来、電子写真法や、静電記録法を応用した機器におい
て、一般に用いられて来た、静電荷像の現像方法として
は、磁気ブラシ法、カスケード法、液体現像法などが知
られている。これらの方法はそれぞれ良い画像の得られ
る優れた方法であるが、その反面、キャリヤの疲労、キ
ャリヤとトナーの混合比の変動という二成分系現像剤に
共通の欠点を有する。これに対しトナーのみを主成分と
し、キャリヤ粒子を含まない一成分現像法は、本質的に
上記の欠点が免がれており、例えばタッチダウン法やイ
ンプレッション法、あるいは導電性トナーによる誘導現
像法などがあるが、実用化にあたつてはそれぞれに克服
すべき別の問題点があり、実用化されているものは少な
い。

最近実用化されてた誘導現像法の一種であるマグネドラ
イ法は導電性かつ強磁性のトナーを用いるもので、その
詳細は、西独公開特許２３１３２９７号公報に開示され
ている。

この方法は、同一トナーで正負いずれの静電荷像をも現
像し得るという利点を有するが、その反面トナーが導電
性であるため、普通紙上に静電的に、転写像を作る場合
、像の鮮鋭度が低下する欠点を有する。したがつて普通
紙上に鮮鋭な像を得るためには、トナーは少なくとも、
絶縁性でなければならない。本発明は、強磁性かつ絶縁
性のトナーを主成分とし、キャリヤ粒子を含まない、一
成分現像剤の現像方法に関するものである。

本発明は、またトナー粒子相互の摩擦によつて現像する
方法において特に、鮮鋭な画像を提供する現像法に関す
るものである。

かかる強磁性にして、かつ絶縁性のトナーを、磁力によ
つて現像器に保持し、静電潜像の現像へ作用せしめる、
ごとき現像法は幾つかあるが、トナー粒子の相互摩擦法
はきわめて良好な画像を提供するものである。

次に相互摩擦現像法について述べる。

すなわち樹脂中に適量の強磁性微粉末を分散せしめ、加
熱、混練し、冷却固化後、粉砕して５〜３０μ内に分級
したトナー、あるいは樹脂と強磁性微粉末を溶剤中で分
散し、回転円盤型の噴霧乾燥法によつて造粒して、同様
に分級した絶縁性のトナーを作る。

これらのトナーは強磁性微粉末が、トナー粒子表面に適
度に露出していることが重要である。強磁性微粉末の露
出が多すぎて比抵抗が減少し導電性トナーとして作用し
たり、または、静電転写時にトナーの電荷を失なう問題
があつてはならない。一方、実質的に強磁性微粉末が被
覆されるときは、荷電制御剤としての顔料あるいは染料
などが混入されることが必要である。該トナーのみの一
成分現像剤を固定磁石群上の非磁性可動部材に載せ、磁
力によつて可動部材上に保持しつつ静電潜像支持面へ搬
送し、当接せしめると、現像が可能である。

勿論、比抵抗は、用いた、いずれのトナーにおいても、
１０１４Ω−？以上であり、かつトナー上へは現像の糸
の外から、例えばコロナ放電を加えるなどの電荷の持ち
込みは行なつていない。これら、静電潜像の現像に必要
な、トナー粒子の荷電の発生は、以下に述べるごとき、
我々の行なつた幾つかの実験実事によつてトナー自身の
相互摩擦に支配的であるといえる。

まず樹脂中に強磁性微粉末を含有せしめ前記した方法で
作成した強磁性絶縁性のトナーを、磁力によつて、現像
装置中を搬送させ、正に荷電したセレン板、あるいは負
に荷電したセレン板に当接せしめ、現像を行なつたとこ
ろ、いずれの場合も正像を得ることができた。

また現像されたトナーの極性を測定によつて確認したと
ころ、それぞれ負及び正で潜像と逆極性の関係にあつた
。もちろん、用いたトナーは絶縁性と前記したごとく、
全て１０１４Ω−？以上の高比抵抗のものであり、以後
のものについても同様である。次に酸化亜鉛感光板に負
の静電潜像を作成し、現像器の磁力を少し弱めて現像を
行なうと、潜像部が現像されるのみならず、潜像部に沿
つた外側のわずかの領域、すなわち、潜像部と逆向きの
電場が発生している領域にも、トナーが付着するのが認
められた。また現像された幾種かのトナーの電荷量を測
定したところ、単位真体積（立方センチ）あたり、２×
１０−６から１．４×１０−５クーロンであつた。この
値は二成分現像のキャリヤとトナーの摩擦によつて生ず
るトナーの電荷量にわずか不足ないしほぼ同値のもので
ある。簡単な実験の結果では例えば同一の樹脂粉末を攪
拌して得られる帯電量は１０−９／ＣＴｉｌ以下であつ
た。また、現像条件と同一状態にてコロナ荷電していな
い酸化亜鉛感光体と現像器上のトナー層とを擦過させ、
酸化亜鉛感光体との摩擦帯電ではトナー層が負に帯電す
ることを確認した後、負電荷の潜像を有する酸化亜鉛感
光体を現像し、光を十分照射せしめて過剰な潜像電荷を
消滅せしめた後、現像されたトナーの帯電極性を測定す
ると正であつた。次いで現像されたトナーを感光体の裏
面に磁石を置き移動せしめて酸化亜鉛感光体と摩擦帯電
を行なわせると、トナーは再び負極を示した。以上の実
験例から、われわれは、トナー群中には正極のものと負
極のものがあり、それらの荷電は支配的にはトナー層の
外から持ち込まれたものでなくトナーの相互摩擦によつ
て生じたものと理解した。尚、これらのトナー粒子を電
子顕微鏡で１０００倍に拡大して観察すると、粒子表面
に微細な突起が多数あり、その大きさは粒子中に含有せ
しめた強磁性微粉末の大きさと一致した。これらトナー
粒子表面に実質的に露出した強磁性微粉末は他のトナー
粒子表面の樹脂部分と相互に摩擦して強磁性微粉末部が
負に、樹脂部は正に帯電する。したがつてトナー粒子の
表面は正と負の荷電面が点在するが、それらの総合され
た結果として正荷電とみられるトナー粒子と負荷電とみ
られるトナー粒子が存在することになる。先に述べた電
荷量を得るためには用いる樹脂あるいは強磁性微粉末の
組み合せを選ぶ必要があるのは勿論、強磁性微粉末の実
質的な露出方法も重要である。また必要とあれば荷電制
御剤として染料等の添加も可能である。これらの実施例
は本出願人の特願昭４９−９９３８５にも述べられてい
る。尚、流動性向上のためのシリカなどの助剤の添加も
また可能である。

以上示された如く、強磁性、絶縁性のトナーを主成分と
する一成分現像剤を用いて、画像が形成されることが理
解された。

また、画像形成が支配的に相互摩擦に依存して成されて
いるか否かの判別には同一トナ一で正電荷潜像も負電荷
潜像も共に正像として現像されることで成立されること
も示されたし、そのようにトナーがふるまう現像法を、
相互摩擦現像法と云う名称を用いたことも理解されよう
。しかしかかる絶縁性でかつ強磁性の一成分現像剤にお
いては、転写の際の鮮鋭度向上を目的としているものの
、むしろ現像時において鮮鋭度を欠く欠点を生ずること
が本発明の研究過程において明らかとなつた。以下実施
例として示された図によつて説明する。

第１図の１はＺｎＯ感光体、あるいはＳｅ／ＰＶＫ複合
感光体などに代表される、通常の電子写真技術で用いら
れている感光体であり、矢印２の方向へ回転する。３は
感光体へー様に静電荷を与える帯電ステーシヨン、４は
光像照射によつて選択的に電荷を消滅さしめる露光用光
学ステーシヨンである。

かくて作成された静電潜像は現像ステーシヨン５に至る
。６は異極で交互に配列され、固定された磁石群、７は
非磁性体のスリーブで、矢印８の向きに回転する。

絶縁性強磁性のトナー９はホツパ一１０からスリーブの
回転によつてひき出され、現像点１１に至り、磁極の上
でトナーの穂立ちによつて潜像と逆極のトナーが現像に
用いられる。１２は給紙ステーシヨンであつて給送され
た普通紙１３は、感光体１上の粉像と合致されて転写ス
テーシヨン１４にて転写される。

第２図は、現像図形１５部分の感光体１の断面図である
が、該絶縁性、強磁性の一成分トナーによる現像におい
ては、トナーはケルン状（山における石積みの道標）の
堆積１６が発生しやすいことがわかつた。以後このよう
なトナー像をケルンと呼称する。該ケルン像は潜像から
はみ出し、現像時にすでに像の鮮鋭度を低下させるのみ
ならず転写時にも鮮鋭度の低下を促進させる。該ケルン
像の発生については現在解明されていない。

ただし、絶縁性現像剤の相互摩擦によつてトナーが凝固
しやすいこと、磁力線によつて細かくみの虫状に穂立つ
た穂が潜像に接した後二成分現像剤にみられるようなト
ナーの１０倍の大きさ（体積では１０００倍）をもつよ
うなキヤリヤによる掃過がないため崩れずに残るのか、
゛残留磁気も多少は干与しているのか、いくつかの推定
はできる。本発明は、上記欠点を解消することを目的と
するもので、絶縁性かつ強磁性の一成分現像において鮮
鋭な画像を提供するためのものである。

）本発明は該一成分現像剤による磁気ブラシ現像方式に
おいて、現像部の画像仕上部分の磁界の向きを規定する
ことを特徴とするものである。

第３図はその現像部５の実施例を示す。１は前記した通
りの光導電体などによる感光体あるいは静電荷像を有す
る絶縁層の潜像支持体であり、矢印２の方向へ回転して
いる。

６は異極交互配列された固定磁石群であり、非磁性体の
スリーブ７はその外周を矢印８の方向へ回転する。

絶縁性、強磁性トナー９はホツパ一１０からスリーブ７
の回転に従つてひき出され現像部１１へ至る。主磁石６
′はスリーブ７の中心と感光体１の中心を結ぶ線１６に
対しθ角だけ現像剤の進行方向に対して傾斜している。
このことによつて、現像部１１から、可視化された像が
出ていく像の仕上部１７の磁界は感光体１の進行方向に
ベクトルの平行な成分を強くする状態となつており、か
つトナーを潜像の進行方向から引き戻す向きとなつてい
る。かかる条件下にお〜・てはケルンの発生が減少ない
し消滅することが見出された。またケルンの発生が減少
という状態で消滅させられない場合でも、第４図に示す
如く、ケルンが感光体１に対し寝た形となるので、鮮鋭
度の低下を少なくすることができた。第４図において、
感光体１は矢印１９方向に進行し、スリーブ及び現像剤
は矢印２０の方向に進行し、ケルン１７は進行方向に平
行に寝ている。第３図の装置において得られた良好な条
件を例示すれば、トナー粒子中のマグネタイトの含有量
、体積比にして２３％、主磁石６′のスリーブ７上の磁
束密度９００ガウス、ホツパ一１０とスリーブ７の間隙
すなわちトナーのひき出される高さをＨとしてＨ＝１．
０ｍｕ１現像部の間隙をＤとしてＤ一１．４ｍｍで、こ
の状態においてθ＝１４しであつた。前述された如く、
主磁石６′が感光体１の法線に対しθ角だけ現像剤の進
行方向に対して傾いていることが極めて重要である。勿
論他の変更は許されるものである。例えば第２図におい
て、潜像支持体１は平面であつてもよく線１５を潜像支
持体１の法線とする関係で、スリーブ７の中心と結び主
磁石６！の傾き角θが保たれればよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は現像装
置を含む複写装置全体の正面図、第２図は現像剤の現像
状態を示す説明図、第３図は現像装置の正面図、第４図
は前記第２図の改良された現像状態を示す説明図である
。 １・・・・・・感光体（潜像支持体）、３・・・・・・
帯電ステーシヨン、４・・・・・・露光用光学ステーシ
ヨン、５・・・・・・現像ステーシヨン、６・・・・・
・磁石群、７・・・・・・非磁性体のスリーブ、９・・
・・・・トナー、１０・・・・・・ホツパ一、１１・・
・・・・現像点、１２・・・・・・給紙ステーシヨン、
１３・・・・・・普通紙、１４・・・・・・転写ステー
シヨン、１５・・・・・・感光体に現像された現像形体
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 樹脂と強磁性体よりなり、トナー粒子表面に前記強
   磁性体が実質的に露出している絶縁性かつ強磁性を有す
   るトナーを主成分とする一成分現像剤を用いた現像法で
   、現像装置の固定磁石の外周に非磁性体の移動部材を設
   け、該移動部材を移動させることによりトナーを現像部
   に搬送して前記現像剤を磁力によつて穂立ちさせて静電
   潜像支持体に当接せしめ、静電潜像を現像する現像方法
   において、現像装置内の現像部に配設された固定磁石の
   向きを、トナーによつて現像された静電潜像支持体の可
   視像が現像部位置より離脱する方向と逆方向に傾斜させ
   て画像を得ることを特徴とする静電潜像現像方法。