JPS5933908B2

JPS5933908B2 - 静電荷像用現像剤

Info

Publication number: JPS5933908B2
Application number: JP53007705A
Authority: JP
Inventors: 通高橋; 勉豊野; 純一郎神辺; 俊治中村; 泰之田村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1978-01-26
Filing date: 1978-01-26
Publication date: 1984-08-18
Also published as: US4314017A; DE2902884A1; DE2902884C2; GB2013919A; GB2013919B; JPS54101328A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、電子写真、静電印刷或は静電記録等の方法に
於て形成される所謂、静電潜像を現像する為の一成分系
現像剤に関する。

画像形成技術分野に於て、電気的潜像（静電潜像）を形
成した後、これをトナーと呼ばれる着色微粉末により可
視化する工程を含む写真法、記録法、或いは印刷法は従
来より種々周知である。

例えば、電子写真法として、米国特許第２２９７６９１
号明細書、特公昭４２−２３９１０号公報及び、特公昭
４３−２４７４８号公報等に多数の方法が記載されてい
るが、一般には、光導電性物質を利用した感光体上に種
々手段により電気的潜像を形成し、次いで該潜像をトナ
ーを用いて現像し、又必要に応じて紙等の転写材にトナ
ーから成る粉像を転写した後、加熱、圧力、或いは溶剤
蒸気等により定着し、コピーを得るものである。

電気的潜像即ち、静電潜像をトナーを用いて可視化する
方法としては、例えば米国特許第２８７４０６３号明細
書に記載されている磁気プラン法、同２６１８５５２号
明細書に記載されているカスケード現像法及び、同２２
１７７６号明細書に記載されている粉末雲法等が知られ
ている。これらの現像法に用いられる現像剤としては、
静電荷に多少とも選択的に吸引又は反発され得る一般に
トナーと呼ばれる着色微粉末のみからなる一成分系のも
のと、これに鉄粉、ガラスビーズ等の担体物質（キャリ
ヤー）を併用する所謂、二成分系のものとに大別される
。後者の現像剤は、絶縁性トナーとキャリヤー粒子との
混合摩擦帯電によりトナーを荷電させ電荷像に吸着させ
る。又、前者の所謂、一成分系現像剤は、それを担持す
るための磁気金属スリーブ等の導電体から誘導される電
荷によるか、コロナ帯電或は摩擦帯電電荷によりトナー
を電荷像に吸着させ、潜像を現像することができる。中
でもトナーのみからなる一成分系現像剤を用いる現像方
法として、所謂、誘起現像法（例えば、特公昭３７−４
９１号公報に記載）が良く知られている。

この方法は要するに、導電性と磁性を有するトナーを磁
石を内装したスリーブに付着させトナーによる磁気ブラ
シを形成し該磁気ブラシを静電潜像担持体に接触し潜像
をトナーで現像するものである。

この現像方法に於ては、トナーが導電性を有する事によ
つて磁気ブラシを静電潜像に対向させたとき、トナーに
静電潜像と逆極性の電荷が誘起され、かくして電荷を誘
起されたトナーと、静電潜像の間の電気的引力に基づき
潜像が現像されるのである。斯かる誘起現像法に於ては
、先述のとおり、使用する現像剤が、トナーのみからな
るので、これが担体物質（キヤリヤ一）と併用される場
合の如きそれ等の混合比率（つまり、トナー濃度）の調
整が不要であり、又、現像剤を帯電させるための撹拌操
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と云う利点を持つ。

更に、キヤリャ一の経時的劣化に基づく、現像画質の低
下と云つた不都合も生じない。以上の如き利点を持つ誘
起現像法も従来は酸化亜鉛等の感光材を塗工した感光紙
に静電潜像を形成し、これを直接トナーで現像する方式
に於てのみ実用されているのが実状である。しかしなが
ら、近時、当該技術分野に於ては、現像像を他の転写材
（例えば、普通紙）に転写する工程を含む複写方式が汎
用されているのであるが、先に説明した誘起現像法をこ
れに適用することは極めて困難であり、且つ又、不都合
も多い。

つまり、導電性トナーが使用されるために、その転写操
作が制約を受けることによる。静電的転写方法例えば、
コロナ転写法が採られる場合（：コロナ転写法は、静電
潜像担持体上に形成されたトナー像に転写材を接触せし
め該転写材の背面よりコロナ放電により帯電し転写する
ものである）、トナーが導電性であると転写材を貫通す
る微少なコロナ電流によりトナー粒子が転写材と同極性
の電荷を有し転写が十分に行なわれないだけでなくトナ
ー層全体が同極性の電荷を有する状態となるためトナー
粒子同志の反発力により現像画像がみだれる等の不都合
を生じるのである。

又、別に一成分系現像剤を用いる現像方法として絶縁性
トナーによる方法も知られて（・る。斯かる方法は、シ
ート又はロールの表面（以下トナー支持面と言う）に絶
縁性トナーを塗布又は吸着させてトナー層を形成した後
、このトナー層表面と静電像支持面とを対向近接又は接
触させて現像を行なうものである。この方法に於てはト
ナーの電荷はコロナ放電によるか、或はトナーとこれに
接するトナー支持面その他、現像器表面との接触摩擦帯
電により与えられる。然るに、コロナ放電によりトナー
を均一に荷電することは相当困難であり、他方、摩擦帯
電による場合にも、トナーの摩擦帯電の機会が少なく（
即ち、トナーが現像装置表面と接触する機会は、二成分
系現像剤に於けるキヤリヤ一との接触に較べて、その機
会及び面積共に少なく）、トナーの荷電は必ずしも充分
な強さでもなく又安定したものでない。この場合に、ト
ナー支持面等を予めトナーとの摩擦によつて相互に異極
性に帯電し易い物質で被覆することによりトナーの荷電
をいくらか補力することが出来るとも考えられるが、斯
かる方策に於ては、トナー自体がトナー支持面等の装置
表面に漸次、付着して異種材質問の摩擦帯電を阻害し、
或は、被覆が摩耗して帯電が弱化或は不安定になると云
う不都合が指摘される。而して、本発明では、所謂、一
成分系現像剤のうち、絶縁性トナーを用いる現像方法に
於ける従来の欠点を考慮して、それ等を解消するのに好
適なトナーつまり、静電荷像用現像剤を提供することを
目的とし、更には静電潜像を効率良く現像し、良質の現
像像を与える静電荷像用一成分系現像剤を提供すること
を目的としている。

本発明の更に別の目的は、現像工程に続く転写工程を短
時間に効率良く、高精度に行ない得る静電荷像用現像剤
を提供することにもある。

斯かる本発明の目的は要するに、絶縁性着色微粒子から
なり静電荷像を現像する現像剤に於て、前記微粒子の少
なくとも外表面が異質の２領域より構成されており、前
記領域の１つは前記外表面の主たる部分を占めると共に
微粒子自身の摩擦帯電電荷を所定の極性に規制する要素
を含む領域であり、他方の領域は該粒子から遊離して他
の表面に転移し易く且つ該粒子と逆極性に帯電する要素
を含む領域であることを特徴とする静電荷像用現像剤に
より達成される。

本発明現像剤を用いた現像方法に於ては、トナーと接す
るトナー支持面、その他現像器表面に前記トナーから前
記トナーとの摩擦で異極性に帯電する物質を転移させ、
これを被覆することによつてトナーの摩擦帯電電荷を強
力且つ安定的に制御することができる。

以下、図面に従つて本発明を更に詳細に説明する。

第１図に基づき、主としてトナー自身を正負何れかの極
性に帯電するよう制御する為の要素からなる領域と前記
領域との摩擦により前記と逆極性に帯電し易い要素から
なる前記領域に比べて小の領域とから構成されるトナー
が、これに接する表面に後者の要素を転移させて前記表
面を被覆し、該表面と摩擦するトナーの帯電電荷を安定
化する方法の概要を説明する。第１図に於て、１はシー
ト又はロール形状等の任意のトナー支持面、２は絶縁性
トナー３の主体をなす物質で、トナー支持面１等との摩
擦によりトナー３を所望の極性の荷電にするように選択
される。

勿論、２は、必要に応じて所謂、荷電制御物質を含有す
ることもできる。（・・・・・・・・・以下、２を帯電
制御物質Ａと略称する。）４は、トナー３に含有され一
部その表面に露出している前記２とは異質の物質であり
、かかる物質としては、前記帯電制御物質Ａとは摩擦帯
電序列に於てかけ離れトナー３と逆極性に摩擦帯電する
物質から選択することができる。

（・・・・・・・・・以下、４を帯電制御物質Ｂと略称
す。）上記帯電制御物質Ａとしては、従来よりトナーの
結着樹脂として知られる種々のもの、例えば、ポリスチ
レン、塩素化パラフイン、ポリ塩化ビニル、フエノール
樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリアマイド、ポ
リアクリル酸樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等の
重合体及び、それ等の共重合体等が単独或は２種以上併
せ使用される。

これに着色料として、種々公知の染顔料を所定量加える
ことができる。

又、斯かる染顔料には同時に荷電制御物質としても作用
するものがある。

例えば、ニグロシン、ピグメントブラツクＢ（Ｃ．Ｉ．
ｌ３６ｌ）、ヘリオ・フアースト・ブルー（Ｃ．Ｉ．ｌ
ｌ８８）等は、前記樹脂類に正荷電性を与える。又、特
公昭４１２０１５３号、同４３−２７５９６号、同４４
６３９７号、同４５−２６４７８号公報等に記載されて
いる含金属染料は、前記樹脂類に負荷電性を与える。本
発明に於ては、帯電制御物質Ａ及びＢの組合せに付いて
、それ等がトナー表面積に占める比率、摩擦帯電の強さ
等を考慮して、トナー粒子３全体の摩擦帯電電荷の極性
が帯電制御物質Ａｉｆ：．従う様設計すると共に、トナ
ー支持面１、その他現像器表面には、帯電制御物質Ｂが
選択的に付着する様、上記Ａ．Ｂ各々の表面張力の差、
或は軟硬質の差を考慮して、これを設計する。

なお、帯電制御物質Ｂの付着作用は、さほど強力である
必要はなく、帯電制御物質Ａの付着を抑制するか、前記
付着作用に勝る程度であれば良い。例えば帯電制御物質
Ａが正荷電性に設計される場合には、帯電制御物質Ｂは
、前記Ａの組成中の樹脂より軟質の樹脂或は、カルナウ
バロウ、木ロウ、パラフインワツクス等のワツクス類に
所定の負荷電制御物質を添加して組成することができる
。以上の様にトナー３を構成することによりトナーのみ
を使用する静電潜像の現像工程に於ても、トナー全体の
荷電特性を、トナー支持面等との摩擦により常に好まし
い状態に保つことができる。

ところで、本発明に係るトナーを構成している帯電制御
物質Ｂは、より転移し易く、他の表面に付着し易いから
、トナーの使用途上で、トナー粒子全体を被覆してしま
い、トナーの摩擦帯電電荷をこれ（物質Ｂ）に従わせ、
トナーを、所定の現像にとつて好ましくない極性に規定
する恐れがあるのではないかと心配されるが、実際には
、トナーは逐次消費されて漸次更新されるものであり、
仮に一部に、上記の様な被覆トナーが生じてもそれは、
本来、静電潜像に吸着しない極性になるから現像には寄
与せず、上記の様な予測される不都合は、極めて少ない
ものである。本発明に係るトナーを利用する際、トナー
支持面１等を、予めトナー中の帯電制御物質Ｂと同様の
物質で被覆しておくことは、トナー中の制御物質Ｂとの
親和力を増して同物質の転移をより容易にする上で好ま
しいことである。

本発明に於て、上記した帯電制御物質Ａ．Ｂは、各々を
トナー表面上で独立して所望の面積比で存在させる為に
、互いに相溶性の少ない物質から選択されるのが良い。

又、トナー３の構成は、第１図に例示した態様のみに限
らず、例えば第２図及び第３図に示す様に変形すること
ができる。図示中、第１図と同一の構成要素は同一符号
を付した。第２図は、トナー粒子３全体に亘つて、帯電
制御物質Ａ中に帯電制御物質Ｂが独立分散しているトナ
ー態様を示している。第３図は、トナー粒子３の表面層
に於てのみ、帯電制御物質Ａ中に帯電制御物質Ｂを独立
に分布させ、内核５に於て、帯電制御物質Ａ．Ｂの何れ
か或は、他の物質例えば圧力定着用軟質物質からなる領
域を設けた態様を示している。以上に加えて、本発明に
係るトナーを次のように（但し、図示せず。

）変形することもできる。帯電制御物質Ｂが軟質物質で
ある時、トナーを圧力定着する際の定着促進剤として作
用させることができる。この場合、軟質物質は、トナー
表面に多量に露出せず、より多くトナー内部に隠ぺいさ
れるのが、トナーの現像器中での凝集、固着を防止して
その保存性を高める上で望ましいことである。又、別に
、トナー中に、マグネタイト等磁性材料の微粉を混入（
なお、トナー全体の導電性をさほど高くしない量に止め
るのが良い。

）させておくこともできる。この場合、トナー支持部材
、例えば現像ロール内に磁石を設けて、トナーをロール
に磁気的に吸着させると共に、磁石を回転させることに
よりロール上のトナーを自転させ、トナーとロール表面
との摩擦帯電をより効果的に行なうことができるので有
利である。上記した本発明の効果は、要約して以下に列
挙される。

（１）トナー粒子表面に互いに摩擦帯電序列上かけ離
れた帯電制御物質Ａ．Ｂの２種を有し、その一方、Ａが
占有面積又は帯電の強さからトナー粒子全体の総荷電の
極性を支配し、他方、Ｂはそのより転移し易い性質から
、トナーと接する表面に転移してこれを被覆し、トナー
との摩擦によりトナーを所定の極性に帯電制御するもの
であるから、トナーに接する表面積が、２成分系現像剤
に較べて小であるにもかかわらず、トナー全体の荷電特
性を安定化、且つ強化し、長期に亘り、安定したトリボ
電荷を維持する。

（２）絶縁性トナーであるから、その現像像は、静電的
（例えば、コロナ放電）に容易、且つ正確に転写するこ
とができる。（３）キヤリヤ一と混合して用いる必要が
ないので、前述した２成分系現像剤にみられた経時的劣
化等の欠陥がない。

（４）絶縁性トナーであるにもかかわらず、特にコロナ
放電でトナーを帯電させる必要がなく、現像装置を簡略
な構成にすることができる。

（５）圧力定着用トナーとしても好適である。

（６）帯電制御物質Ｂは、他の表面に転移し易いので、
静電像支持面にも転移し、これが、クリーニング部材で
ある。例えば、フアーブラシ・クリーナーに再転移して
、フア一のトナー吸引作用を高める。又、静電像支持面
に転移した帯電制御物質Ｂはその優れた離型性により、
ブレードクリーナーの減摩剤としても機能することがで
きる。

ここで、実施例を挙げて本発明を更に詳述する。なお、
以下の実施例の部数は特に断わらない限り、重量部数で
ある。実施例１以上を混練した後、粉砕し、５〜１５μの分級物を準備
した。

（・・・・・・・・・これをａ成分とする。）又、別に
、を溶媒噴霧乾燥法により１μ以下の粉末（・・・・・
・・・・これをｂ成分とする。

）にした後、ａ成分１００部とｂ成分１部とをボールを
入れないボールミル容器中で充分攪拌混合してトナーと
した。斯かるトナーを顕微鏡観察すると、ａ成分にｂ成
分が付着しているが、その被覆率は極めて小であること
が分つた。上記トナーをアルミニウム製磁性ロールに担
持させて、正極性の静電像を現像した。

斯かる現像操作を１万回繰返したが、現像画質は低下せ
ず、良好であつた。

又、この現像画像は、コロナ放電によつて普通紙上に正
確に転写することができた。参考の為、ａ成分のみから
なるトナーを用いて上記と同様の現像操作を行なつた処
、極めて濃度の低い現像像しか得られなかつた。

又、現像終了後、磁性ロールの表面の付着物質を分析し
た処、ｂ成分のみが検出された。

実施例２実施例１に於て、ｂ成分の木ロウ、１部を、
パラフイン・ワツクス、２部に変える他は、全く実施例
１と同様に実施してこれと同様の結果を得た。

実施例３実施例１に於けるａ成分１１０部をエアージエツトミル
中で攪拌しつつ、ポリビニルアルコール１０部とポリビ
ニルピリジンの酢酸水溶液０．１部との混合物（・・・
・・・・・・これをｃ成分とする。

）を添加して、噴霧乾燥してトナーを作成した。斯かる
トナーを用いて実施例１と同様な方法で現像操作及び転
写操作を行なつたが、結果はほゞ同様に良好なものであ
つた。実施例４フエノール樹脂５０部、エポキシ樹脂５０部、カーボン
・ブラツク１０部、マグネタイト３０部を充分混練した
（・・・・・・・・・これを、ｄ成分とする。

）のち、これにカルナウバロウ１０部と．１：２クロム
錯塩染料（ザポン・フアスト・ブラツク；Ｂ．Ａ．Ｓ．
Ｓ．社製）２部との混融物（・・・・・・・・・これ
をｅ成分とする。）を加えて更に混練した。次いで粉砕
して５〜１５μの分級物をトナーとした。顕微鏡観察す
ると、トナー粒子の表面のほゞ３〜８％にｅ成分の露出
が認められた。

斯かるトナーをアルミニウム製磁性ロールに担持させて
、負極性の静電像を現像した。

現像及び、コロナ転写の結果は、実施例１の場合と同様
に良好であつた。実施例５実施例１のａ成分１００部と実施例３のｃ成分１０部と
を混練した後、粉砕して５〜１５μの分級物をトナーと
した。

斯かるトナーを用いて実施例１と同様の現像操作が行な
われた。又、この時、磁性ロール表面に予めポリビニル
アルコールの塗膜を形成しておいた処、結果はより一層
、良好なものとなつた。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は各々、本発明現像剤（特に
トナー）の構成例を説明する略画断面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

１絶縁性着色微粒子からなり静電荷像を現像する現像
剤に於て、前記微粒子の少なくとも外表面が異質の２領
域より構成されており、前記領域の１つは前記外表面の
主たる部分を占めると共に微粒子自身の摩擦帯電電荷を
所定の極性に規制する要素を含む領域であり、他方の領
域は該粒子から遊離して他の表面に転移し易く且つ該粒
子と逆極性に帯電する要素を含む領域であることを特徴
とする静電荷像用現像剤。