JPH0473585B2

JPH0473585B2 -

Info

Publication number: JPH0473585B2
Application number: JP58111732A
Authority: JP
Priority date: 1983-06-21
Filing date: 1983-06-21
Publication date: 1992-11-24
Also published as: JPS603656A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、電子写真法、静電記録法などに於い
て、形成される電気的潜像を摩擦帯電せしめられ
た絶縁性トナーにより現像して顕画像を得る現像
法に関する。

従来、電子写真法としては米国特許第2297691
号明細書、特公昭42−23910号公報及び特公昭43
−24748号公報等に記載されている如く、多数の
方法が知られているが、一般には光導電性物質を
利用し、種々の手段により感光体上に電気的潜像
を形成し、次いで該潜像をトナーを用いて現像
し、必要に応じて紙等の転写材にトナー画像を転
写した後、加熱、圧力或いは溶剤蒸気などにより
定着し複写物を得るものである。

また、電気的潜像をトナーを用いて可視化する
現像方法も種々知られている。例えば米国特許第
2874063号明細書に記載されている磁気ブラシ法、
同2618552号明細書に記載されているカスケード
現像方法及び同2221776号明細書に記載されてい
る粉末雲法及びフアーブラシ現像法、液体現像法
等多数の現像法が知られている。

これらの現像法に於て、特にトナー及びキヤリ
ヤーを主体とする現像剤を用いる磁気ブラシ法、
カスケード法、液体現像法等が広く実用化されて
いる。これらの方法はいずれも比較的安定に良画
像の得られる優れた方法であるが、反面キヤリヤ
ーの劣化、トナーのキヤリヤーの混合比の変動と
いう２成分現像剤にまつわる共通の欠点を有す
る。

かかる欠点を回避するため、トナーのみよりな
る一成分現像剤を用いる現像方法が各種提案され
ているが、中でも、磁性を有するトナー粒子より
成る現像剤を用いる方法にすぐれたものが多い。
米国特許第3909258号明細書には電気的に導電性
を有する磁性トナーを用いて現像する方法が提案
されている。これは内部に磁性を有する円筒状の
導電性スリーブ状に導電性磁性現像剤を支持し、
これを静電像に接触せしめ現像するものである。
この際現像部においてトナー粒子により記録体表
面とスリーブ表面の間に導電路が形成され、この
導電路を経てスリーブよりトナー粒子に電荷がみ
ちびかれ、静電像の画像部との間のクーロン力に
よりトナー粒子が画像部に付着し現像される。

この導電性磁性トナーを用いる現像方法は従来
の２成分現像方法にまつわる問題点を回避したす
ぐれた方法であるが、反面トナーが導電性である
ため、現像した画像を記録体から普通紙等の最終
的な支持部材へ静電的に転写する事が困難である
という欠点を有している。

静電的に転写をする事が可能な高抵抗の磁性ト
ナーを用いる現像方法として特開昭52−94140号
にはトナー粒子の誘電分極を利用した現像方法が
示されている。しかし、かかる方法は本質的に現
像速度がおそい、現像画像の濃度が十分に得られ
ない等の欠点を有しており実用上困難である。

高抵抗の磁性トナーを用いるその他の現像方法
として、トナー粒子相互の摩擦、トナー粒子とス
リーブ等との摩擦等によりトナー粒子を摩擦帯電
し、これを静電像保持部材に接触して現像する方
法が知られている。しかしこれらの方法は、トナ
ー粒子と摩擦部材との接触回数が少なく摩擦帯電
が不十分になり易い、帯電したトナー粒子はスリ
ーブとの間のクーロン力が強まりスリーブ上で凝
集し易い、等の欠点を有しており実用上困難であ
る。

本出願人は先に特開昭54−43036号公報、特開
昭55−18656号公報等に於いて上述の欠点を除去
した新規な現像方法を提案した。これはスリーブ
上に磁性トナーをきわめて薄く塗布し、これを摩
擦帯電し、次いでこれを静電像にきわめて近接
し、現像するものである。

この方法によれば、磁性トナーをスリーブ上に
きわめて薄く塗布する事によりスリーブとトナー
の接触する機会を増し、十分な摩擦帯電を可能に
した事、磁力によつてトナーを支持し、かつ磁石
とトナーを相対的に移動させる事によりトナー粒
子相互の凝集を解くとともにスリーブと十分に摩
擦せしめている事、トナーを磁力によつて支持し
て現像する事により地カブリを防止し、すぐれた
画像が得られるものである。

しかしながら、この方法は、湿度条件、あるい
は、摩擦帯電部材および、トナー保持部材の表面
性によつて、その性能が影響をうける度合が大き
い。例えば、高湿時にトナーの流動性が低下した
状態等に於いてはトナーの凝集を磁力によつて十
分に解く事ができず、トナーの搬送性及び画像濃
度の低下をきたす。

また、この高湿環境下では常湿環境に比較して
トナー保持部材とトナーの摩擦帯電性が著しく減
少し、画質の乱れが発生しやすい。すなわち、ト
ナー保持部材の材質、又はトナーとの組合せによ
つては、その接触摩擦によつて弱い帯電量しか得
られないトナーは現像時、静電潜像以外へのトナ
ー附着である。所謂カブリや転写時、トナーの低
い帯電量に起因する転写材への弱いトナー附着が
生ずる。この転写材への弱いトナー附着は、定着
ロールに転写材が進入した時、定着ロールと転写
材、そしてその上の転写トナーにより作られた微
少の間隙である空気層のつぶれにより、複写画像
上で画質劣化の原因となる。

また、低湿においては、トナー保持部材とトナ
ーとの間の不均一な帯電によるトナー保持部材上
のトナーの塗布層にラムを生じやすくなる。摩擦
帯電部材上での摩擦回数などのりれきによりトナ
ーの性能に差を生じ、例えば、Ａ−４の原稿を連
続して複写した後、Ｂ−４の原稿に変更した時そ
れまで現像に使用されないでいた幅の広がつた部
分の画像濃度が低下する、あるいは高濃度のベタ
画像を出した時、現像に消費された結果トナーの
ほとんどないスリーブ上に新しいトナーが補給さ
れた直後の画像濃度が低下するいわゆるゴースト
現象などの問題点が残されている。

本発明者は、上記の問題点を改善するために、
これまで、摩擦帯電部材、トナー保持部材、ある
いはトナー材料について、種々検討を行なつてき
た結果、摩擦帯電部材、トナー保持部材の表面を
ある種の樹脂により被覆することにより表面性を
かなり改良することに成功した。しかしながら、
現像装置に要求される特性（摩擦帯電性、トナー
の保持性、トナーの塗布層の均一性、被覆層の耐
久性、対汚染性など）を全て充分に満足する結果
にいたつていない。

本発明の目的は、上記の欠点を克服する現像方
法を提供するものである。

本発明の別の目的は、高湿環境下での画質の劣
化を最小限にする現像方法を提供するものであ
る。

本発明のなお別の目的は、くり返しの複写によ
つても性能の変動することのない、耐久安定性の
高い現像方法を提供するものである。

本発明の更なる目的は、均一な摩擦電気特性、
均一なトナーの担体への塗布を可能にする現像方
法を提供することにある。

具体的には、本発明は、電気的潜像を摩擦帯電
された絶縁性トナーを用いて現像する方法に於
て、前記絶縁性トナーに摩擦電荷を付与する部材
の少なくとも表面に下記式に示される帯電量を有
する、酸化アルミを含有する酸化亜鉛微粉末また
はビニルシラン処理したシリカ微粉末を含有する
部材で前記絶縁性トナーに摩擦電荷を付与し、摩
擦帯電された絶縁性トナーで電気的潜像を現像す
ることを特徴とする現像方法。

１／40＜｜Ｂ｜／｜Ａ｜＜１／２、｜Ａ｜＞｜
Ｂ｜（式中、Ａは絶縁性トナーの帯電量を示し、Ｂ
は、酸化アルミを含有する酸化亜鉛微粉末または
ビニルシラン処理したシリカ微粉末の帯電量を示
す。）に関する。

以下に本発明の方法について図面を参照しなが
ら説明する。

第１図は本発明に係る現像方法が適用可能な複
写装置又は記録装置の一例の概略的な構成を示す
ものであり、勿論これに限定されない。

１は静電像保持体に相当し、光静電層を含む感
光体ドラムであり、表面に有するもの或は有しな
いもの、いずれも使用可能で勿論ドラム状に限ら
ずシート状、ベルト状のものも可能である。２は
周知の感光化帯電装置、３は原稿像、又は光像、
或は画像信号により変調された光ビーム等を投影
する光像照射装置である。これにより感光体１に
静電像を形成する。４は現像装置であり、現像剤
担持体４ａを有していて、これにより感光体１上
の静電像に従つたトナー粒子顕画像を形成する。
５は斯かるトナー像を転写材６に転写する装置で
ある。尚転写性向上のため転写前にあらかじめ顕
画像にコロナ放電等により電荷を付与する場合も
ある。又、感光体１上の静電像を一旦別の像担持
体に移つし、これを現像装置４により顕画像とす
る、所謂静電像転写方式を採用することも可能で
ある。７は、トナー像を被転写部材６に定着する
ための定着装置であり、加圧もしくは加熱加圧手
段を有する少なくとも２本のローラーから成つて
いる。８は、転写後の感光体１上の残留トナーを
清掃除去し、感光体１の再使用のためのクリーニ
ング装置である。

次に本発明を適用する現像工程について説明す
る。第２図に現像工程の一実施形態が断面図で示
される。同図において静電像保持面１が矢印方向
に動くと、多極永久磁石９は回転しないように固
定されているので、現像剤担持体である、前述し
た本発明の微粉末を表面に含有した被覆層を有す
る非磁性円筒４ｂを静電像保持面１と同方向に回
転することにより、現像剤容器１２から送られる
絶縁性磁性トナー１１を非磁性円筒面上に塗布
し、かつ円筒面とトナー粒子との摩擦によつて、
トナー粒子に静電像電荷と逆極性の荷電を与え
る。さらに鉄製のドクターブレード１０を円筒表
面に近接して（間隔50μ〜500μ）、多極永久磁石
９の一つの磁極（図示ではＳ極）位置に対向して
配置することにより、トナー層の厚さを薄く
（30μ〜300μ）且つ均一に規制する。この円筒４
ｂの回転速度を調節することにより、現像剤層の
表層速度及び好ましくは内部速度が静電像保持面
の速度と実質的に等速、もしくはそれに近い速度
となるようにする。ドクターブレード１０として
鉄のかわりに永久磁石を用いて対向磁石を形成し
てもよい。また、現像部において、現像剤担持体
と静電像保持面との間で交流バイアスを印加して
もよい。

本発明に用いられる微粉末としては、酸化アル
ミを成分として含有した酸化亜鉛が好ましく、そ
の成分比（重量％）としては酸化亜鉛、酸化アル
ミがそれぞれ、90〜99.8％、0.01〜10％、好まし
くは95〜99.8％、0.01〜5.00％の比率のものが使
用可能である。その粒径としては、100ｍμ〜
3000ｍμが適当である。また、上記以外では、ビ
ニルシラン処理したコロイダルシリカが適当であ
る。

この時コロイダルシリカに適用できるビニルシ
ラン化合物としては、例えばビニルトリクロルシ
ラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメ
トキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエト
キシ）シラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ
−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−メタクリルオキシプロピルトリス（２−
メトキシエトキシ）シランなどがある。このビニ
ルシラン処理したコロイダルシリカの粒径として
は粒径数ｍμ〜100ｍμ程度のものが使用される。

本発明に於いて、絶縁性トナーに摩擦電荷を付
与する部材とは、トナーに接触して現像の為に必
要な電荷を付与もしくは補助的に付与しうる部材
であつて、例えば、スリーブ等のトナー保持部
材、ドクターブレードのようなトナー層厚規制部
材、現像後スリーブ上の残余のトナーを除去する
ためのスクレーパー部材、その他摩擦電荷付与の
ためのトナーに接触するように設けた可とう性部
材などがある。

これら、トナーに摩擦電荷を付与する部材は、
アルミニウム、鉄、ステンレスなどの金属、合成
ゴム、ガラス、エラストマーなどの弾性体等の基
体の表面に前記本発明の微粉末を含む被覆層を形
成せしめた形態のものが、本発明に好ましく用い
られる。

上記、摩擦帯電部材、あるいはトナー担持体表
面に本発明の微粉末を含有した被覆層を形成する
方法としては、酢酸、フエノール等の酸類、ある
いはメタノール、エタノール、プロパノール、ブ
タノール等の低級アルコール、あるいはクロロホ
ルム、トリクレン等のハロゲン化炭化水素、ある
いはモノクロルベンゼン、トリクロルベンゼン、
等のハロゲン化芳香族炭化水素、あるいは、水、
エステル類、芳香族炭化水素、ケトン類などの公
知のものから選ばれた溶媒に、それに溶解しうる
結着樹脂、例えば、アクリル樹脂、アルキツド樹
脂、シリコン樹脂、スチレン樹脂を、溶媒に対し
0.1〜10.0重量％添加溶解せしめ、しかる後に本
発明の微粉末を懸濁させ、得られた懸濁溶液中に
前記摩擦帯電部材を、浸漬法などの公知の塗布手
段により行なうことができる。

本発明に適用する絶縁性トナーは、結着樹脂
と、着色剤、荷電制御剤、定着助剤、ケーキング
防止剤等の添加剤等からなるが、いずれも公知の
材料が使用できる。

トナーの結着樹脂としては、ポリスチレン、ポ
リＰ−クロルスチレン、ポリビニルトルエンなど
のスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン
−Ｐ−クロルスチレン共重合体、スチレン−プロ
ピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重
合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、ス
チレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−
アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル
酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチ
ル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重
合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、
スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレ
ン−αクロルメタクリル酸メチル共重合体、スチ
レン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビ
ニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニル
エチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチ
ルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合
体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−
アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン
−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エ
ステル共重合体などのスチレン系共重合体；ポリ
メタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポ
リ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルエチ
レン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレ
タン、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリビニルブ
チラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロ
ジン、テルペン樹脂、フエノール樹脂、脂肪族又
は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素
化パラフイン、パラフインワツクスなどが単独或
いは混合して使用できる。

また、着色剤、荷電制御剤、定着助剤、ケーキ
ング防止剤等の添加剤としては、カーボンブラツ
ク、各種染顔料、タルク等がある。

さらに、磁性トナーとして使用する場合は、適
宜、磁性粉として、強磁性元素及び、これらを含
む、合金、化合物などの例えば、マグネタイト、
ヘマタイト、フエライト等の鉄、コバルト、ニツ
ケル、マンガン等の合金や化合物、その他の強磁
性合金など、従来より磁性材料として知られてい
る物質の微粉末を含有せしめればよい。以下、実
施例をもつて、本発明を詳細に説明する。

実施例１アルキツド樹脂５重量部酸化アルミ含有酸化亜鉛微粉末（ZnO：Al₂O₃＝
98.5：1.5％、成分比）（平均粒径1650mμ）
20 〃メチルエチルケトン 500 〃よりなる微粉末分散樹脂溶液中に50mmφのアルミ
製円筒を浸漬し、引き上げた後、50℃、10mmHg
の真空乾燥器中で乾燥し表面に微粉末を含有した
円筒を得、これを現像スリーブとした。

一方、ポリエステル樹脂から成る絶縁層、CdS
とアクリル樹脂とから成る感光層及び導電性基板
よりなる感光ドラム１の絶縁層表面にドラムの表
面速度110mm／secで＋6KVのコロナ放電により
一様に帯電を行ない、次いで原画像照射と同時に
7KVの交流コロナ放電を行なつた後、全面一様
に露光し、感光体表面に電気的潜像を形成する。
この潜像を第２図に示すような上記スリーブ４
ｂ、スリーブ表面磁束密度700ガウス、穂切りブ
レード１０とスリーブ表面間距離0.2mmのスリー
ブ回転マグネツトロール９固定（スリーブ周速は
ドラムのそれと同じで向きは逆）型現像器を絶縁
層表面とスリーブ表面間距離0.25mmに設定して、
スチレン−アクリル酸ブチル共重合体70重量部、
スチレン−マレイン酸共重合体30重量部、磁性粉
70重量部、荷電制御剤２重量部よりなる絶縁性磁
性現像剤を用いて高温高湿下（35℃、85％RH）
で現像し、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、加熱定着し
た。高湿下にもかかわらず細線再現の良好な尾引
きのない高画像濃度の画像が得られた。更に、２
万枚複写後の画像は画質の劣化がなく、初期の高
画像濃度を保持していた。また、低湿において
（15℃、10％）ほぼ同様に画出しをしたところ、
画像濃度低下もきわめて少なく、良好な画像が得
られた。この時、磁性トナー及び微粉末の帯電量
は、ブローオフ法測定によると、それぞれ−
15.2μc／ｇ、＋0.98μc／ｇであつた。

本発明におけるブローオフ法による帯電量測定
は、まず被検物質と200/300の粒径を有する鉄粉
を１：10で十分良く混合する。次いで、その混合
物を、0.5〜1.5ｇ精密に秤量し、エレクトロメー
ターに接続された100メツシユの金属製スクリー
ン上に置き、下方から25cmH₂Oの圧力により吸
引する。この時分離吸引されたトナー量とエレク
トロメーターにより指示された電荷量より、単位
重量当りの帯電量を求める。

実施例２酸化亜鉛100重量部、スチレン−ブタジエン共
重合体20重量部、ｎ−ブチルメタクリレート40重
量部、トルエン120重量部、ローズベンガル１％
メタノール溶液４重量部からなる混合物をボール
ミルにて６時間分散混合した、これを0.05mm厚の
アルミニウム板に乾燥塗布厚が40μになるように
ワイヤーバーにて塗布し、温風にて溶剤を蒸散さ
せ酸化亜鉛−バインダー系感光体を作成した。こ
の感光体に−6KVのコロナ放電を行ない全面一
様に帯電した後、原画像照射を行ない静電潜像を
形成した。

スチレン樹脂 10重量部ビニルトリクロロシラン処理コロイダルシリカ
50 〃トルエン 500 〃よりなる懸濁溶液中に32mmφのステンレス製円筒
を浸漬し、引き上げた後乾燥し、ビニルシラン処
理コロイダルシリカ被覆層を形成した。

前記潜像を、この円筒をスリーブとし、スリー
ブ表面磁束密度700ガウス、穂切りブレード−ス
リーブ表面間距離0.2mmのスリーブ回転マグネツ
ト固定（スリーブ周速はドラムのそれと同じで回
転方向は逆）型現像器を前記感光ドラム表面−ス
リーブ表面間距離0.25mmに設定し、スリーブに
200Hz600Vの交流及び−150Vの直流バイアスを
印加して、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体
90重量部、スチレン−アクリル酸ブチル−メタク
リル酸アミノエチル共重合体10重量部、磁性粉60
重量部、疎水性コロイド状シリカ0.3重量部から
成る現像剤を用いて高温高湿環境下（35℃、85％
RH）で現像し、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、
加熱定着した。得られた画像は常湿下と変らない
鮮明で解像度も高く、また尾引きカブリもほとん
ど見られなかつた。この時、本実施例２で使用し
た磁性トナー、及びステンレス円筒に被覆層を形
成した微粉末の帯電量は前述の方法によるとそれ
ぞれ、＋10.3μc／ｇ、−1.34μc／ｇであつた。

比較例１微粉末をアミノシラン処理コロイダルシリカと
する以外、他は実施例１と同様に、高温高湿下で
画出ししたが、尾引き、カブリのある画質劣化の
著しいものであり、実用上不可と判断される画像
であつた。上記のアミノシラン処理コロイダルシ
リカの帯電量は、＋105.8μc／ｇであつた。

比較例２微粉末を、帯電量−19.7μc／ｇを有するポリフ
ツ化ビニリデンとした以外、他は実施例２と同様
に初期画出しを高温高湿下で行ない、さらに連続
耐久10000枚行なつたが、画質的には、スリーブ
上にムラがあり、ライン部に尾引きのひどいもの
であつた。耐久性能としても画像濃度の低下が激
しく、不満足なものであつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、複写装置又は記録装置の一例の概略
的な構成図を示す説明図。第２図は、本発明を適
用する現像工程の一実施形態の断面図。１……静電像保持体、４……現像装置、４ａ…
…現像剤担持体、４ｂ……非磁性円筒、９……多
極永久磁石、１０……ドクターブレード、１１…
…磁性トナー。

Claims

【特許請求の範囲】１電気的潜像を摩擦帯電された絶縁性トナーを
用いて現像する方法に於て、前記絶縁性トナーに
摩擦電荷を付与する部材の少なくとも表面に下記
式に示される帯電量を有する、酸化アルミを含有
する酸化亜鉛微粉末またはビニルシラン処理した
シリカ微粉末を含有する部材で前記絶縁性トナー
に摩擦電荷を付与し、摩擦帯電された絶縁性トナ
ーで電気的潜像を現像することを特徴とする現像
方法。１／40＜｜Ｂ｜／｜Ａ｜＜１／２，｜Ａ｜＞｜
Ｂ｜（式中、Ａは絶縁性トナーの帯電量を示し、Ｂ
は、酸化アルミを含有する酸化亜鉛微粉末または
ビニルシラン処理したシリカ微粉末の帯電量を示
す。）２酸化アルミナの成分比（重量％）が0.01〜10
％の範囲にある特許請求の範囲第１項記載の現像
方法。３絶縁性トナーに摩擦電荷を付与する部材が現
像スリーブである特許請求の範囲第１項記載の現
像方法。４絶縁性トナーに摩擦電荷を付与する部材がト
ナー層厚規制部材である特許請求の範囲第１項の
現像方法。