JPS6385571A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、電子写真装置または静電記録装置において、
感光体もしくは誘電体上に形成された静電潜像を可視像
化する現像方法に関する。

（従来の技術） 電子写真装置または静電記録装置において、感光体や誘
電体等からなるｎ電像保持体上に形成された静電潜像を
可視像化するために、従来がらトナーとキャリアからな
る二成分系現像法が画質の良い現像方法として広く用い
られている。

しかしながら、この二成分系現像法は上記のような利点
を有する反面、以下に示すような欠点があった。

■　トナーは、トナーとキャリア間の相互、摩擦により
摩擦電荷を受けとるが、長期にわたり使用していると、
キャリア表面がトナーの組成物によって汚染されて充分
な電荷を獲得できなくなる。

■　ｌ−ナーとキャリアを所定範囲の混合比に調整する
必要があるが、長期にわたり使用していると、その混合
比が変動して所定範囲から外れてしまい良好な現像が得
られなくなる。

■　一般にキャリアとしては表面を酸化した鉄粉若しく
はガラスピーズが多用されているが、これらのキャリア
によって感光体の表面が機械的に損傷を受は寿命が短か
くなってしまう。

このようなことからトナーのみから成る一成分のトナー
を用いた各種の現像方法が提案されている。とりわけ、
磁性粉を含有させた磁性トナーと呼ばれるトナーを用い
た現像方法が多数提案されているが、それらのうち、米
国特許第３９０９２５８号、同第４１２１９３１づ−等
に基づくものが実用化されている。

しかしながら、これらの方法にも次のような欠点がある
。すなわち ■　比軸的比抵抗の小さい磁性Ｔ−ナーを用いるので、
静電潜像−Ｌの現像像を普通紙等の支持部材へ静電的に
転写することが困難であり、特に、多湿の雰囲気下では
充分な転写が得られない。

■　トナーが多基の磁性粉を含有するので、暗色以外の
カラー１−ナーが得られない。

このため、最近、従来二成分系現像法に用いられていた
磁性粉を含有せず比抵抗の大きい一成分トナーを用いた
現像方法が提案されている。

このような現像方法としては、例えば米国特許第２８９
５８４７号、同第３１５２０１２号、特公昭４１−９４
７５号、同４５−２８７７号、同５４−３６２４号等に
記載されているタッチダウン法、インプレッション法、
ジャンピング法に基づくものがあげられる。

しかしながら、このような−成分系現像法に二成分系現
像法で用いられているトナーを用いた場合、以下に述べ
るように種々の問題が生じる。

第１にこのような方法を用いた場合には、摩擦帯電の発
生量が不十分になるという問題がある。

一般に一成分系現像法においては、Ｉ−ナーは１−ナー
担持体と効率よく、しかも極めて短時間に帯電し、感光
体ドラムもしくは誘電体に形成された静電潜像を非接触
で可視像化するに十分な帯電量（例えばセレンの感光体
ドラムを用いた場合にはマイナス０．５〜１５μＣ／ｑ
程度）を得る必要がある。

しかし、従来の二成分系現像法に用いられたトナーと、
トナー担持体との摩擦帯電では可視像化するに充分な帯
電量が得られないという問題がある。すなわち、従来の
二成分系現像法においては、可視像化するに必要な帯？
！量を得るために充分な時間をかけてトナーとキャリア
との摩擦帯電を行なっているが、−成分系現像法におけ
るトナーとトナー担持体との摩擦帯電では摩擦帯電時間
が短かく、可視像化するに必要な帯′：ｒ、ｉが得られ
ないのである。

第２にトナー担持体表面に極めて薄く平均にトナーを塗
布する必要があるが、二成分系現像法に用いられている
トナーでは、このような藩い層の形成が困難であるとい
う問題がある。

この薄い層の形成過程の一例を第４図の断面図により説
明する。図でトナー担持体１に対して弾性ブレード２が
２０ｇ　７ｃｍ〜５００ｇ　７ｃｍの圧力で圧接され、
トナー容器３中のトナー４はトナー担持体１の回転によ
り搬送されつつ、弾性ブレード２によりトナー担持体１
の表面に極めて薄く平均に塗布される。したがって、ト
ナー６には、流動性、耐凝集性が良いことが要求される
。

しかるに、トナー容器３中のトナー４はトナー担持体１
の回転により搬送される過程で、往々にして凝集性を帯
び塊状になって、トナー担持体１の表面にトナーが塗布
されないという問題があった。

また、トナー担持体１により搬送されてきた１〜ナー４
は、弾性ブレード２とトナー担持体１間の面圧によりこ
れらの接触部において急激に高い圧力を受けることにな
り、このため京擦熱が発生してトナー４を軟化させトナ
ー担持体１の表面に固着して、薄く平均にトナーが塗布
されなくなるという問題があった。

さらに、軟化点が高くなると定着温度が高くなリ、通常
の事務複写機に用いるには支障をきたす問題もある。

第３にトナー組成の大部分が樹脂によってしめられてお
り、樹脂がトナーの表面に存在する割合いが非常に大き
くなっているので、弾性ブレードとの摩擦で負帯電する
樹脂を正帯電トナーに用いた場合には、トナー粒子間、
トナーとトナー担持体間、トナーと弾性ブレード間等に
おいて、トナー粒子表面に発生する電荷により逆極性を
生じ、現像カブリ、トナー飛散等の障害が発生し易いと
いう問題がある。

これらの問題は複写枚数を多く重ねた際に顕著な現象と
なって現われ、したがって従来の一成分トナーを用いた
現像方法では、実質上複写機に用いるには不適当であっ
た。

（発明が解決しようとする問題点） 以上のように従来の現像方法においては、非磁性一成分
トナーの長所を十分に生かすことができず、特に摩擦帯
電電荷の制御が難しいという問題点があった。

本発明は、これらの問題を解消すべくなされたもので、
上述した種々の問題を解決し、均一にトナー担持体上に
トナー薄層を形成し、摩擦帯電量が安定で摩擦帯電量分
布がシャープかつ均一で、現像カブリを発生させず、静
電潜像を忠実にしかも潜像のエツジ周辺のトナー飛び散
りを起こすことなく静電潜像を高品質に可視像化し得る
正帯電非磁性一成分トナーを用いた現像方法を提供する
ことをＬ的とする。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段） 本発明は上記問題点を解決するため、静電潜像を表面に
保持する静電像保持体と、現像剤を表面に担持する現像
剤担持体とを一定の間隔を設けて配置し、前記現像剤を
前記静電像保持体に移行させて前記静電像保持体表面の
静電潜像を可視化させる現像方法において、前記現像剤
が非磁性一成分トナーであり、かつこの非磁性一成分ト
ナーの表面積に対する摩擦帯電電荷量がプラス３０〜１
００μＣ／ｄで、１００メツシュのフルイに２０（ｌ投
入したトナーが振動数３０００　Ｖ、Ｐ、Ｍ、振幅１ｍ
ｍで３０秒間振動を与えた後フルイ上に残存するトナー
量で表わされる流動性が５ｇ以下であることを特徴とす
る。

なおここで表面積に対する摩擦帯電電荷量とは、現像剤
をキャリアとしての酸化鉄粉（ＴＥＦＶ−２０（１／３
００　：日本鉄粉社製）にトナーまたは樹脂を３重量％
混合し、これを４００メツシュの導体網にＮ２ガス１ｋ
ｇ／ｃ！で吹付け、ブローオフ測定装ｆｉ　（ＴＢ−２
００、東芝ケミカル社製）で１分間測定した帯’ｚ量を
ＢＥＴ法を用いて測定したトナーの表面積で除した値で
ある。　また、流動性とは、上から順に、６ｏメツシュ
、　１００メツシュ、２００メツシュのフルイを重ね、
トナー２０ＣＩを投入して振動数３０００Ｖ、Ｐ。

Ｍ　（振動数７分）、振幅１１の振動をフルイに３０秒
間与え、６０メツシュのフルイ上のトナーの残存トナー
量と、　１００メツシュのフルイ上のトナーの残存トナ
ー量の和の値である。

本発明において、１−ナーの摩擦帯電電荷量をプラス３
０μＣ／が〜１００μＣ／がの範囲に限定したのは、ト
ナーの摩擦帯電電荷量がプラス３０μＣ／が未満である
とトナーが帯電しににくなってトナー担持体にトナーが
担持されなくなり、逆にプラス１００μＣ／ｍ２を越え
るとトナー担持体にトナーが強く担持するため、静電像
保持体上に画像形成することが難しくなるためである。

また本発明において、トナーの流動性を５ｇ以下の範囲
に限定したのは、トナーの流動性が５ｇを越えるとｌ〜
ルナ−凝集性を帯びトナー担持体にトナー容器からトナ
ーを連続的に供給することが困難になるためである。

なお本発明のトナーに用いられる樹脂は、摩擦帯電電荷
量がプラス２５〜１５０μＣ／　７［＋’でガラス転移
点が５０℃以上、軟化点が１１０℃〜１６０℃のものが
適している。摩擦帯電電荷量が上記の範囲を越えるとト
ナーのｑ擦帯電電荷員の調整が難しくなる。またガラス
転移点が５０℃未満であると保存安定性が低下するよう
になり、軟化点が１１０℃未満であるとオフセットが生
じ易くなり、逆に１６０°Ｃを越えろと定着しにくくな
る。したがって本発明のトナーとしては表面積に対する
摩擦帯電電苗量がプラス３０〜１００μＣ／　ＴＱ’、
流動性が５９以下で、かつ、トナーに用いられる１５１
１１５がガラス転移点５０℃以上、軟化点が１１０〜１
６０℃のスチレン−（メタ）アクリル−アミノメタクリ
ル共重合体が適している。

上記共重合体の合成に用いられるアクリル成分あるいは
メタクリル成分としては、アクリル酸およびメチルアク
リレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート
、イソプロピルアクリレート、ブヂルアクリレート、イ
ソブチルアクリレ−１−、ペンチルアクリレート、ヘキ
シルアクリレート、ヘプチルアクリレート、オクチルア
クリレート等のアクリル酸エステル、ならびにメタクリ
ル酸およびメチルメタクリレート、エチルメタクリレー
ト、プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレ
ート、ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレー
ト、ペンチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート
、ヘプチルメタクリレ−Ｉ・、オクチルメタクリレート
等のメタクリル酸エステル等従来知られているアクリル
酸およびその誘導体ならびにメタクリル酸およびその誘
導体をすべて用いることができる。

上記共重合体の合成に用いられるアミノ基を有する単量
体としては、次の一般式で表わされるメタクリル酸誘導
体が適している。

（ただし、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、炭素数１〜８の
アルキル基） 上記一般式で表わされるアミノ基を有する単量体として
は、例えば、２−ジメチルアミノ−２−メチルプロピル
メタクリレート、２−ジメチルアミノ−２−エチルブチ
ルメタクリレート、２−ジメチルアミノ−２−プロピル
へキシルメタクリレ−ｌ−１２−ジエチルアミノ−２−
メチルプロピルメタクリレート、２−ジエチルアミノ−
２−エチルブチルメタクリレート、２−ジエチルアミン
−２−プロピルへキシルメタクリレート等が例示される
。

なお、スチレン−アクリル共重合体あるいは、スチレン
−メタクリル共重合体にアミノ基を有する単量体を共重
合させる重合開始剤としては、アゾビス（イソブチロニ
トリル）、アゾビス２−（２−ナフチル）プロピロニト
リルなどで代表されるニトリル系開始剤を用いることが
できる。

また本発明に用いられる着色剤としては、例えばカーボ
ンブラック、ファーストイエローＧ、ベンジジンイエロ
ー、ピグメントイエロー、インドファース＋−、オレン
ジ、イルガジンレッド、カーミンＦＢ、パーマネントボ
ルドーＦＲＲ、ヒクメント・オレンジＲ、リソールレツ
ド２Ｇ、レーキ・レッドＣ、ローダミンＦＢ、ローダミ
ンＢレーキ、フタロシアニンブルー°、ピグメントブル
ー、ブリリアント・グリーンＢ、フタロシアニングリー
ン、キナクリドンなどの公知の着色剤が使用できる。

さらに本発明の非磁性一成分１−ナーには、必要に応じ
て雨（オフセラ１へ特性を向上させるためワックスを添
加することもでき、また必要に応じて摩擦１Ｆ電電荷量
を制御するため、ポリアミン系、ニグロミン系等の帯電
制御剤を添加することもできる。

またさらに、本発明の非磁性一成分トナーには、必要に
応じて、トナーの流動性、耐凝集性を向上させるため、
コロイド状シリカのようなトナーと同極性の疎水化され
たコロイド状微粒子を、トナーの帯電贋に影響を与えな
い程度へしたとえばＩ・チー１００重厘部あたり　０．
０５〜５重景部重量添加することもできる。

（作用） 第１図は本発明の一実施例の構成を概略的に示す断面国
であり、トナー担持体１１に対して弾性ブレード１２が
２０ｑ　／　Ｃｌ’Ｐ”　５００（１／　ＣＩｎの圧力
で圧接され、トナー容器１３中の上述したトナー１４は
トナー担持体１１の回転により搬送されつつ、中間ロー
ル１５と弾性ブレード１２によりトナー担持体１１の表
面に極ｙ）て薄く塗布され、かつトナー拉子にはトナー
担持体および弾性ブレードとトナーとのＦ！Ｊ擦によっ
て静電像電荷と逆極性の電荷が与えられる。トナー担持
体の表面に塗布されたトナーは、静電像保持体１５と接
近したとき静電像保持体１５へ移行し、トナー担持体上
に残ったトナーは回収ブレード１６とトナー担持体１１
の間からトナー容器１３中へ回収される。１８はトナー
を撹拌するための撹拌機である。

このとき現像部において、トナー担持体１１と静電像保
持体１５の面との間で、直流バイアスあるいは交流バイ
アスまたは直流と交流とを重畳したバイアスを印加する
ようにしてもよい。

なお本発明において、非磁性一成分トナーの表面積に対
する摩擦帯電電荷量をプラス２５〜１５０μＣ／　１Ｄ
’、流動性を５ｑ以下としたのは次の理由による。

すなわち第２図に示すように、摩擦帯電電荷量をプラス
２５〜１５０μＣ／　ＴＤ’の範囲外では層形成が不良
となるか画像濃度が著しく低下するようになり、また第
３図に示すように、流動性が５ｇを越えると画像濃度が
著しく低下するようになるためである。

（実施例） 次に本発明の実施例について説明する。

なお以下の実施例における「部」は「重量部」である。

実施例１ スチレン−ｎ−ブチルメタクリレ−１・−ジエチルアミ
ノエチルメタクリレート共重合体（ＴＯニア２．０℃、
軟化点１２２℃（Ｆｌ＆Ｂ法）、数平均分子量９，３０
０、重合平均分子量１８１，０００、帯１！呈７８．５
μＣ／ｕ’）’１２部と、カーボンブラック　４部と、
ワックス３部と、帯電制御剤（ＡＦＰ−Ｂ　ｌオリエン
ト化学社製）１部とをボールミルで約２時間予備混合し
た後、加圧式ニーダ−で約１時間混練した。

次にこの混練物を冷却後、ハンマーミルでηｌ粉砕し、
ジェットミルで微粉砕し、扮砕物を風力分級法により分
級して５〜２５μ頂のトナーを得た。

しかる後、このトナー１００部と、コロイド状微粒子（
１ｔＰ−１３０：日本アエロジル社製）０．５部とをボ
ールミルで混合し、このトナーの表面に付着させて５０
％重量平均粒径１２．６μｍの非磁性一成分トナーを得
た。

なおこのトナーのブローオフ法により測定された摩擦帯
電電荷量は、プラス５３．４μＣ／ずで、流動性は１３
．４（］であった。

次にこのトナーを負帯電性のＯＰＣ感光体を搭載できる
ように改造した市販の複写機（商品名レオドライ　３１
１０　　（株）東芝製）に用い、図示した装置に供給し
て現像を行なって現像カブリのない鮮明な画像を得た。

また同じ方法で、高温、高湿度（３０℃、８５％ＲＨ）
環境下で現像を行なったところ現像カブリがなく、また
画像濃度の低下も肥られず、転写効率のよい鮮明な画像
が得られた。

さらにこの画像を、ヒートロール定着器で定着したとこ
ろ、１７０°Ｃから２２０℃の範囲で定着およびオフセ
ラＩ・ともに良好であり、１万枚後でも同じ品質の画像
が得られた。

実施例２〜５、比較例１〜３ 実施例１と同様にして１〜ナーを得、その特性を実施例
１と同一条件で調べた。結果を次表に示す。

なお表中、比較例１は樹脂としてポリエステルを用いた
帯電量が本発明の上限を越えるトナーを使用した例、比
較例２は樹脂としてアクリル樹脂を用いた帯電量が本発
明の下限を越えるトナーを使用した例、比較例３は樹脂
として実施例１と同一樹脂を用いた帯電量が本発明の上
限を越えるトナーを使用した剖であって、それぞれ実施
例１と同一条件で調べた結果である。

（以下余白） ［発明の効果コ このように構成された本発明の現像方法によれば、現像
剤と弾性ブレードとの間、または現像剤と現像剤担持体
との間の摩擦帯電量が安定し、かつ使用する現像システ
ムに適した帯電量にコントロールすることができ、従っ
て従来充分には解決て−きなかった現像カブリや、潜像
のエツジ周辺への現像剤飛び散りがなくなり、高い画像
濃度が得られる。

さらに、現像剤を長期にわたり連続使用した際も初期の
特性を維持し、高品質な画像を長期間使用することがで
き、しかも品温高湿度あるいは低温低湿度の環境条件下
での使用において現像剤の摩擦帯電量が安定で常温常湿
度に対してほとんど変イヒせず、現像カブリや画像濃度
の低下がなく、潜像に忠実な現像を行なうことができ、
かつ転写効率も１）れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に使用した現像装置の１例を概略的に
示す図、第２図は現像剤の摩擦帯電電Ｒ＃と画像濃度と
の関係を示す特性図、第３図は現像剤の流動性と画像濃
度との関係を示す特性図、第４図は一成分系現像法に用
いる現像装置を示す断面図である。 １１・・・・・・・・・・・・トナー担持体１２・・・
・・・・・・・・・弾性ブレード１３・・・・・・・・
・・・・トナー容器１４・・・・・・・・・・・・トナ
ー１ ５・・・・・・・・・・・・静電像保持体１６・・・・
・・・・・・・・回収ブレード１７・・・・・・・・・
・・・中間ロール１８・・・・・・・・・・・・撹拌掘
出 ｒｊ人　　　　　　株式会社　東芝代 理人　弁理士　　須　山　佐　−＊ ｒ＊帯＝＝＝量（、ｕｃ／ｍ２）流 動性（ｇ＋ 第３図 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）静電潜像を表面に保持する静電像保持体と、現像
   剤を表面に担持する現像剤担持体とを一定の間隔を設け
   て配置し、前記現像剤を前記静電像保持体に移行させて
   前記静電像保持体表面の静電潜像を可視化させる現像方
   法において、前記現像剤が非磁性一成分トナーであり、
   かつこの非磁性一成分トナーの表面積に対する摩擦帯電
   電荷量がプラス３０〜１００μＣ／ｍ＾２で、１００メ
   ッシュのフルイに２０ｇ投入したトナーが振動数３００
   ０Ｖ．Ｐ．Ｍ、振幅１ｍｍで３０秒間振動を与えた後フ
   ルイ上に残存するトナー量で表わされる流動性が５ｇ以
   下であることを特徴とする現像方法。
2. （２）現像剤を構成する樹脂がスチレン−（メタ）アク
   リル−アミノメタクリル共重合体であり、かつガラス転
   移点ガ５０℃以上、軟化点が１１０〜１６０℃である特
   許請求の範囲第１項記載の現像方法。
3. （３）現像剤を構成する樹脂の表面積に対する摩擦帯電
   電荷量がプラス２５〜１５０μＣ／ｍ＾２である特許請
   求の範囲第１項または第２項記載の現像方法。