JPS60217370A - 現像方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、静電像保持体面上に形成された静電像を現像
する方法、特にトナー保持体上に薄くて均一な絶縁性で
実質的に磁性を有しないトナ一層を形成して現像する方
法に関するものである。

従来、外部磁場５０００６ｅで飽和磁化１０　ｅｒｎｗ
’ｆｌ以下の、磁性を有しない又は弱い磁性の一成分系
トナーを用いて現像する方法としては以下のものが知ら
れている。第一の方法は、トナーを担持して搬送し潜像
（静電像）保持体に供給する可動トナー担持手段と、ト
ナー補給手段からトナーの補給を受け上記可動トナー担
持手段にトナーを塗布する可動塗布手段であって、裏面
にトナーを担持する繊維ブラシを有し、上記可動トナー
担持手段に当接１−てこの当接部に於いて可動トナー担
持手段よりも高速で移動する可動塗布手段とを備え、該
可動塗布手段で上記可動トナー担持手段表面にトナーを
均一に塗布してトナー塗布層を形成し、この塗布層を静
電潜像部に近接させることにより現像を行う方法である
。

第二の方法は、トナー粒子を帯電するための磁性キャリ
アを吸着して磁気ブラシを形成する回転可能な磁気ロー
ラーと、該ローラーのトナー粒子を移し取り、静電像保
持体上の静電像を現像するための現像ローラーを備え、
現像部に於いて静電像保持体と現像ローラーとの間隙を
保ち、該間隙長は現像ローラー上のトナー塗布層厚より
も太き〈設定し、静電像を現像する方法である。

第三の方法はトナー貯蔵手段に蓄えられたトナー担持体
下のトナーをトナー担持体上に汲み上げるに当り、その
汲み上げ部分のトナーのみに振動を与えて活性化させて
、トナー担持体表面に所定の厚さのトナ一層を形成し、
このトナ一層を担持したトナー担持体を静電像保持体に
対向させて静電像保持体面上の静電像を現像する方法で
ある。

しかしながらこれらの方法は絶縁性トナーを現像部にお
いて主に非磁気力によシ担持体上に担持し現像する方法
であって、これら方法では現像部周辺においてトナー担
持体上にトナーを担持させる力として主に静電気的引力
及び物理的付着力が支配的であり、その黒磯性力及び静
電気力等によって担持体上にトナーを担持させる従来の
絶縁性磁性トナーを用いる現像方法に比べて種々の欠点
が生じる。例えば多くのトナーが担持体上に比較的薄く
均一に塗布されない現象が生じる。さらに例えば比較的
均一に塗布されていても非画像部にトナーが付着するい
わゆる地力ブリが生じる。さらに薄く均一に塗布されて
いても画像部におけるトナー付着量が不足し濃度の低い
画像が生じる。

さらに多くのトナーは薄く均一に塗布されていても忠実
性が低く低解像力の極めて貧弱な画像を生じることがあ
る。さらに多くのトナーは繰返し使用していくと画像濃
度の低下や低品質の画像を生じる。

しかし、このような解決すべき課題があるにしても、−
成分磁性トナーを使用した現像方法においては磁性トナ
ー粒子内に磁性粉体を多部に含んでいるために、非磁性
もしくは磁性の弱いトナーに比して高価となるばかりで
なく、美しい色のカラー化は困難であることから、絶縁
性で実質的に磁性のないトナーを使用した現像方法が望
まれる要請は大である。

本発明の目的は以上のような欠点を改良した絶縁性非磁
性もしくは磁性の弱いトナーを使用する新規な現像方法
を提供することにある。すなわち、本発明の目的は、忠
実性が高く画質の安定した現像方法を提供することであ
る。さらには、地力ブリ現象を除去し、画像部には均一
で濃度が十分な高解像力画像を与える現像方法を提供す
ることである。

本発明の他の目的は連続使用特性等の耐久性に優れた上
記現像方法を提供することである。

本発明の他の目的は鮮明な色相を有する画像を与える上
記の現像方法を提供することにある。

本発明者らは従来知られている非磁性もしくは磁性の弱
いトナーを使用した現像方法を種々検討した結果、前述
した欠点を解決する為には、磁性トナーを使用する現像
方法に比べて現像部においてトナー担持体上のトナーが
有する静電荷量のより精密な制御が重要であることを見
出した。すなわち、絶縁性で実質的に非磁性のトナーを
用いる現像方法において、例えば電荷量が低いとトナー
担持体上にトナーが均一に塗布されない現象が生じても
ちろん現像できず、また電荷量を上げて、たとえ均一に
塗布される状態をつくってもその値が適切でない場合は
地力ブリが生゛じやすくなシ、逆にその値が十分高すぎ
るとトナー担持体との靜（５） 霊的引力が強すぎてトナーが静電像保持体へ転移しにく
くなり、その結果、画像濃度の低下、低品位画像の出現
を引起こすことになってしまう。さらに同様な理由によ
り、くり返し使用に伴うトナー電荷量の変化によ多画像
の質は大きい影響を受ける。それ故、その電荷量の安定
性の確保が極めて重要である。

かかる観点から本発明者等が鋭意研究したところによる
と、側鎖に四級アンモニウム塩、カルデキシラト塩の少
なくとも一方をもつ樹脂をトナーに含有させることによ
り、非磁性もしくは磁性の弱いトナーの電荷量は極めて
安定することを見出し、本発明をなすに至ったものであ
る。

而してかかる知見に基づいてなされた本発明の要旨とす
るところは、静電像を表面に保持する静電像保持体に対
し、トナーを表面に担持するトナー担持体を現像部にお
いて一定の間隙を設けて対　゛コ向配置し、側鎖に四級
アンモニウム塩、カル？キシラド塩の少なくとも一方を
もつ樹脂を含有し、かつ外部磁場５００００ｅにおける
飽和磁化１０　ｅｍｕ／ｇ（６） 以下のトナーを、前記トナー担持体上に前記間隙よりも
薄い厚さに担持させ、該トナーを現像部において前記静
電保持体に転移させ現像することを特徴とする現像方法
にある。

本発明の現像方法において、トナーが前記樹脂を含有す
ることにより高解像度の現像を実現する等の所期の効果
を奏することの理由は、詳細には明確ではないが、四級
アンモニウム塩、カルボキシラド塩というものが一つに
は、単に分子上の電子の偏りにより電気的極性をもつも
のとは異なってはっき如とイオン化しているため、電気
的極性が明確化される結果によると考えられ、又、一つ
には、はっきシとしたイオン化のため、カウンターイオ
ンの移動等による樹脂の電気抵抗が低下し、トナーの摩
擦による電荷蓄積と低抵抗化による放電とのバランスが
うまくとれるためと考えられる。

かかる現像方法を用いることによって安定な正荷電を有
する有彩色トナーを得ることができ、長期に渡る使用に
際しても安定した画質の画像を長期に亘ってとシ出すこ
とが可能となった。なお本発明の現像方法においては、
必要に応じて現像部においてトナー担持体と静電像保持
体との間に交流及び／又は直流バイアスを印加するのが
よい。

本発明方法において使用されるトナーに含有される、側
鎖に四級アンモニウム塩、カルがキシラド塩の少なくと
も一方をもつ樹脂としては、従来知られる全てのものを
用いることが可能であり、例えば一般式 で示されるビニル化合物と、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であっても良い
し、側鎖にアミン基又はカルぎキシル基をもつ樹脂に、
酸・アルカリ等を用いた反応でイオン化したものでも良
い。

前記樹脂は、その分子量、軟化点等に応じて、゛トナー
中への含有量を任意に調整すれば良いが、（９） 一般にはトナー全樹脂実の２重量部以上、より好ましく
は５重量部以上含まれるのが良い。それ以下だと、本樹
脂の電荷安定効果を、トナー全体に反映させることがで
きない場合がある。

本発明の現像方法において用いられるトナー用のその他
の結着樹脂としては、前記樹脂を結着樹脂として県独で
用いることは、もちろん可能であるが、その他の樹脂を
１種又は２種以上あわせて用いることも可能である。

例えばポリスチレン、ポリスチレン・ブタジェン共重合
体、スチレン・アクリル共重合体等のスチレン系共重合
体、ポリエチレン、ポリエチレン酢酸ヒニル共重合体、
ポリエチレンビニルアルコール共重合体のようなエチレ
ン系共重合体、フェノール、ｌＩ脂、エポキシ系樹脂、
アリルフタレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル
樹脂、マレイン酸系樹脂等である。またいずれの樹脂も
その製造法等は特に制約されるものではない。これによ
シ従来エマルジョン重合等で製造した樹脂は不純物が含
まれ易く使いずらかったものが容易に（１０） 使用が可能になり、樹脂選択の範囲も大きく広がる。

補助的にトナーに若干の磁性を持たせる場合には、トナ
ー中に磁性微粒子を添加すればよい。磁性物質としては
磁性を示すが、磁化可能な材料であればよく、例えば鉄
、マンガン、ニッケル、コバルト、クロムなどの金属、
マグネタイト、各種フェライト、マンガン合金、その他
の強磁性合金などがあり、これらを微粉末としたものが
使用できる。

本発明で用いられる荷電制御剤としては、酸化デンプン
、含金属染料、サリチル酸金属錯体、ニグロシン染料、
トリフェニルメタン系化合物、ローダミン系染料、フタ
ロシアニン系化合物等、従来知られているものがすべて
用いられる。

本発明のトナーに用いる着色材料としては、従来公知の
カー？ンブラック、染料、顔料などの色材が使用できる
。

又、トナーにシリカ、アルミナ等の流動性向上剤を添加
しても良い。

又、以上の構成をマイクロカプセルトナーにおいて壁又
は芯又はその両方において実施することも可能である。

以下本発明を実施態様に基づき図を用いて詳細に説明す
る。

第１図は絶縁性トナーを用いた静電潜像現像法及び現像
装置の実施態様の一例を示す。図中、１は円筒状の静電
像保持体であり、例えば公知の電子写真法であるカール
ノン法又はＮＰ法によってこれに静電潜像を形成せしめ
Ｃ、トナー供給手段であるホッパー３内の絶縁性トナー
５をトナー担持体２上にトナ一層の層厚を規制して塗布
する塗布手段４によシ塗布されたトナー５で現像する。

トナー相持体２は円筒状のステンレス鋼からなる現像ロ
ーラである。この現像ローラの材質としてアルミニウム
を用いても良いし、他の金属でも良い。また金属ローラ
の上にトナーをより所望の極性に摩擦帯電させるため樹
脂等を被覆したものを用いてもよい。さらにこの現像ロ
ーラは導電性の非金属材料からできていてもよい。この
トナー担持体２０両端には図示されていないが、その軸
に高密度ポリエチレンからなるスペーサ・コロが入れで
ある。このスペーサ・コロを静電像保持体１の両端につ
き当てて現像器を固定することにより、静電像保持体１
とトナー担持体２との間隔をトナー担持体２上に塗布さ
れたトナ一層の厚み以上に設定し保持する。この間隔は
例えば１００μ〜５００μ、好ましくは１５０μ〜３０
０μである。

この間隔が大きすぎると静電像保持体１上の静電潜像に
よるトナー担持体２上に塗布された非磁性トナーに及ぼ
す静電力は弱くなり、画質は低下し、特に横線の現像に
よる可視化は困難となる。またこの間隔が狭ますぎると
トナー担持体２上に塗布されたトナーがトナー担持体２
と静電像保持体１との間で圧縮され凝集されてしまう危
険性が大となる。６は現像バイアス電源であり、導電性
トナー担持体２と静電像保持体１の背面電極との間に電
圧を印加できるようにしである。この現像バイアス電圧
は特願昭５３−９２１０８号に記載した如き現像バイア
ス電圧である。

第２図は実施態様の別の一例である。同図にお（１３） いて、１は静電像保持体、２はトナー担持体、５は本発
明で特定したトナー、３はホッノク、９はクリーニング
ブレード、１０はトナー供給部材を示す。最は振動部材
、ビは振動発生手段、１６ａは永久磁石、１６ｂは支持
バネ、１７＆は鉄心、１７ｂは巻線である。巻線１７ｂ
に交流を加えて、振動部材１６を適当な振幅振動数で振
動させ、等速回転中のトナー担持体２の上に均一なトナ
ー塗布層を形成させトナー担持体２と静電像保持体１と
をトナー市布層の厚みより大きな間隙を保・て対局させ
非磁性トナーを静電像へ飛翔せしめて現像するのである
。振動部材展の振動はトナー相持体２に直接接しない程
度であればどの程度でも良いが、トナー塗布層の厚みが
５〜１００μ程度で均一になるように振動数、振幅を制
御するのが良い。又トナー担持体２と静電像保持体１と
の間に交流又は／及び直流の現像バイアス電圧を印加す
ることも可能である。

第３図は実施態様の別の一例である。同図において１は
静電像保持体、２はトナー担持体、３は（１４） 現数容器、５は本発明で特定した絶縁性トナー、６は現
像バイアス電源、９はトナークリーニング部材、３５は
塗布ローラ、３６はその表面に固着せしめた繊維ブラシ
、４０は塗布用バイアス電源を示す。トナー５を塗布ロ
ーラ３５を回転させ、ブラシ３６で搬送してトナー担持
体２の上に均一に塗布し、静電像保持体１の静電像へ飛
翔させて現像する。トナー担持体２と塗布ローラ３５と
の間隙はトナー担持体２上に５〜１００μ程度の均一な
トナ一層を形成するように調整し、均一なトナー塗布の
ために塗布用バイアス電源４０でバイアス電圧を印加し
てもよい。静電像保持体１とトナー担持体２との間隙は
上記トナ一層厚より大きくなるようにし現像に際しては
現像バイアス電源６よシ現像バイアスを印加してもよい
。

第４図は実施態様の別の一例である。同図において１は
静電像保持体、２はトナー担持体、５は本発明で特定し
た一成分系トナー、４３は現像器、４８は磁気ローラで
、４９はその非磁性スリーブ、５０は磁石、５２は磁気
ブラシ、５３は一成分トナー、又はトナーと磁性キャリ
ヤーとが混合された二成分現像剤を示す。非磁性スリー
ブ４９上に磁性キャリアを磁力で保持してブラシ化しス
リーブ４９を回転させることにより、トナーあるいは現
像剤５３を上記キャリアブラシで汲み上げてこのトナー
担持体２上に接触塗布することにより均一なトナ一層５
を形成する。その際キャリアは磁力により磁気ローラ４
８上に保持されているためトナー担持体２上に移ること
はない。次いでトナー担持体２上から静電像保持体１上
へ飛翔現像する。磁気ローラ４８とトナー担持体２の間
隙はトナー担持体２上のトナ一層厚が５〜１００μ程度
になるように調整する。トナー担持体２と静電像保持体
１との間隙はトナ一層厚よシ大きくなるようにしトナー
担持体２に現像バイアス電圧を印加してもよい。

第５図は実施態様の別の一例を示す図である。

同図において１は静電像保持体、２はトナー担持体、３
はホッパー、６は現像用バイアス電源、５は本発明で特
定した一成分トナー、５０は固定磁石、５２はキャリア
トナー混合物による磁気ブラシ、５８はトナー厚規制用
ブレードを示す。ｌ・ナー担持体２上に形成された磁気
ブラシ５２をトナー担持体２を回転させることで循環さ
せ、ホラ・や−３中のトナーをとシ込んでトナー担持体
２上に均一に薄層コートさせる。次いでトナー担持体２
と静電像保持体１とをトナ一層厚よシ大きな間隙で対向
させトナー担持体２上の一成分トナー５を静電像保持体
１上の静電荷像上へと飛翔現像させる。トナ一層の厚さ
は磁気ブラシ５２の大きさ、即ちキャリア量及び規制ブ
レード５８で制御する。

静電像保持体１とトナー担持体２との間隙はトナ一層厚
より大きめにとシバイアスミ源６から現像バイアスを印
加しても良い。

以下に具体的な実施例を述べるがこれら実施例によって
本発明が制限を受けるものではない。尚、以下の説明に
おいて部数はすべて重量部を示す。

〔実施例−１〕 （１７） からなる平均粒径１１μｍの非磁性トナーを常法に従っ
て作成した。このトナーを第１図において、トナー担持
体２を外径２０ｍのステンレス製円筒スリーブとした現
像装置に投入したところ、スリーブ上にきれいに塗布で
きた。この現像装置をキャノン製ＰＣ−１０複写機を用
いて、前記感光ドラム表面−スリーブ表面間距離０．２
５に設定し、スリーブに４００Ｈｚ　１０００Ｖの交流
及び−１５０ｖの直流バイアスを印加し、現像した。

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。

得られた転写画像は濃度が充分高く、かぶりも全くなく
画像周辺のトナー飛び散シがなく、解像力の高い良好な
画像であった。上記トナーを用いて連続して耐久性を調
べたが１０，０００枚後の転写画像も初期の画像と比較
して全くそん色のない画像であった。

〔比較例−１〕 （１８） からなる平均粒径１１μｍの非磁性トナーを常法に従っ
て作成した。このトナーを用いて実施例１と同様に行な
ったところ、１．（１００枚程度でトナー帯電量が著し
く上昇し、現像不能となった。

〔実施例−２〕 からなる平均粒径１０μｍの非磁性トナーを常法に従っ
て作成した。このトナーを第２図に示す装置に投入し、
振動部材１６を振動数約５０Ｈｚ、振幅０．２調で振動
させ、トナー担持体２を周速１２０１１ＩＩ＋ｌ／Ｓｅ
Ｃで回転させるとトナー担持体上には約２０μ厚の均一
なトナー塗布層が形成しキャノン製ｐｃ−ｉ。

複写機を用いてトナー担持体２と静電像保持体１とを約
３００μの間隙を保って対向させて、トナー担持体２に
周波数１００〜数キロＨｚマイナス一一り値−６６０〜
−１２００Ｖ及びプラスビーク値＋４００〜＋８００ｖ
のバイアス交流電界を加えて現像を行ったところ、実施
例１と同様の良好な結果が得られた。

〔実施例−３〕 からなる平均粒径１２μの非磁性トナーをトナー保持体
２と塗布ローラ３５の間隙を約２叫、繊維ブラシ３６の
長さを約３胴と設定した。第３図に示す現像装置に挿入
し、現像ローラと静電像保持体との間隙を２００μに保
ち、約３０μのトナ一層を現像ローラ上に形成させ交流
波形として、周波数２００　Ｈｚ、電圧の−一り値±４
５０■に直流成分−２５０■を加えて電圧のピーク値−
７００ｖ及び＋２００ｖを与えて°現像したところ、同
様の良好な結果が得られた。

〔実施例−４〕 からなる平均粒径１２μ屈の非磁性トナーを常法に従っ
て作成した。このトナーをトナー担持体２と磁気ローラ
４８との間隙が約２　ｔｔａｎ　％磁気ブラシ５２の最
高厚約３＋ｍｎとなるように設定した第４図に示す現像
装置に投入し、キャノン製ＮＰ−２００Ｊ複写機を用い
て現像ローラと静電像保持体との間隙を３００μに保ち
、約３０μのトナ一層を現像ローラ上に形成させ交流波
形として、周波数２００Ｈｚ電圧のピーク値±４５０ｖ
に直流成分２５０ｖを加えて、電圧のピーク値＋７００
ｖ及び−２００ｖを与えて現像したところ、同様の良好
な結果が得られた。

〔実施例−５〕 実施例１のトナー２０９を予め鉄粉キャリア２０．９と
混合し、その混合物を規制ブレード５８とトナー担持体
２との間隙が約２５０μとなるように設定した第５図の
現像器に投入し、キャノン製ＰＣ−１０複写機を用いて
現像ローラと静電像保持体との間隙を３００μに保ち、
約８０μのトナ一層を現像ローラ上に形成させ交流波形
として、周波数２００　Ｈｚ電圧のピーク値±４５０Ｖ
に直流成分−２５０ｖを加えて、電圧のピーク値−７０
０ｖ及（２１） び＋２００ｖを与えて現像したところ、同様の良好な結
果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明に係る現像方法の実施に用
いる現像装置の異る形態を示す断面図である。 １・・・静電像保持体、　２・・・トナー担持体、３・
・・ホッパー、　４・・・トナー塗布手段、５・・・−
成分トナー、　６・・・現像バイアス電源、９・・・ト
ナークリーニングブレード、１０・・・トナー供給部材
、３５・・・塗布ローラ、３６・・・繊維ブラシ、 ４０・・・塗布用バイアス電源、 ４８・・・磁気ローラ、　４９・・・非磁性スリーブ、
５０・・・永久磁石、　５２・・・磁気ブラシ、５３・
・・現像剤　５８・・・規制ブレード、（２２）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 静電像を表面に保持する静電像保持体に対し、トナーを
   表面に担持するトナー担持体を現像部において一定の間
   隙を設けて対向配置し、側鎖に四級アンモニウム塩、カ
   ルがキシラド塩の少なくとも一方をもつ樹脂を含有し、
   かつ外部磁場５０００６ｅにおける飽和磁化１０　ｅｍ
   ｕ／ｇ以下のトナーを前記トナー担持体上に前記間隙よ
   シも薄い厚さに担持させ、該トナーを現像部において前
   記静電保持体に転移させ現像することを特徴とする現像
   方法０