JPS641017B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、スチレン系樹脂を少なくともその表
面に含有する摩擦帯電部材により摩擦帯電せしめ
られた一成分絶縁性トナーにより電気的潜像を現
像する方法に関する。 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
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。 これらを現像法に於て、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、トナーと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、次いでこれを磁界の作
用の下で静電像にきわめて近接し、かつ接触する
事なく対向させ、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
又これを静電像に接する事なく対向させて現像す
る事により地カブリを防止している事等によつて
すぐれた画像が得られるものである。 これらの磁性トナーを用いた一成分系現像方法
はキヤリヤーを用いないので、キヤリヤーとトナ
ーの混合比率の調整が不要であり、また、キヤリ
ヤーとトナーを充分均一に混合するための撹拌操
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利点を有する。 しかしながら、一成分系のトナーを用いる現像
方法に於ては、撹拌操作が少ないためにトナー保
持部材上でトナーが左右に移動する程度が極めて
少なく、少さい原稿を複写する場合などにはトナ
ーが現像に全く使用されない部分ではトナー保持
部材上を同一のトナーが付着したまゝ回転するの
みで新しいトナーの供給はほとんど行なわれな
い。例えば、Ａ−４サイズの原稿を多数枚複写し
た後に幅の広いＢ−４サイズなどの原稿を複写す
ると幅の広がつた部分即ち、トナー保持部材上の
Ａ−４サイズの複写の際に全く使用されていなか
つた部分によつて現像された画像は使用されてい
た部分によつて現像された画像に比べて画像濃度
が低いという現像が見られる。この原因は明確に
されていないが、上記の如く一成分系のトナーが
ほとんど左右に移動せず、現像に使用されない部
分は常にほゞ同一のトナーがトナー保持部材に付
着したまゝ繰り返し回転されており、新しいトナ
ーが供給交換されないことによつて起るものと考
えられる。 本発明の目的は上記の如き欠点の起らない一成
分絶縁性トナーを用いる現像方法を提供するもの
である。 また、別の目的はトナーの荷電性が良好で高湿
時でも鮮明な画像の得られる現像方法を提供する
ものである。 更に、別の目的は多数枚複写を行なつても画像
濃度の低下がほとんど起らない現像方法を提供す
るものである。 すなわち、本発明は摩擦電荷を付与する部材で
摩擦帯電せしめられた一成分絶縁性トナーを用い
て電気的潜像を現像する方法において、少なくと
も表面層の一部もしくは全体がスチレン係樹脂を
含有している前記部材で前記トナーを摩擦帯電
し、摩擦帯電された前記トナーを有する現像剤担
持体と前記潜像を有する静電像保持面との間で交
流バイアスを印加しながら前記潜像を前記トナー
で現像することを特徴とする現像方法を提供する
ものである。 以下に本発明に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、表面に絶縁層を有するもの或
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
留トナーで清掃除去し、感光体１の再使用のため
のクリーニング装置である。 次に本発明で用いる現像工程について説明す
る。第２図は本発明で用いる現像工程の１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、現像剤担体で
ある表面にスチレン系樹脂の約20μ厚のコート層
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
られる一成分絶縁性磁性現像剤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電
荷を与える。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４ｂの回転速度を調節することにより、現像剤
層の表面速度及び好ましくは内部速度が静電像保
持面の速度を実質的に等速、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極を形
成してもよい。また、本発明の現像方法において
は、現像部において、現像剤担体と静電像保持面
との間で交流バイアスが印加される。後述する実
施例に示される如く、現像バイアスとして、交流
成分を印加することにより、トナーが現像剤担持
体から静電像保持体へ、静電像保持体上の表面電
位に応じてトナーが移行し易くなり、その結果、
解像度が高く、画像濃度の高いトナー画像を本発
明の現像方法は提供することができる。使用する
スチレン系樹脂とは、スチレンもしくはスチレン
置換体、スチレン誘導体の単重合体もしくは他の
ビニル系モノマーとの共重合体である。本発明の
スチレン系樹脂を構成するモノマーとしては、例
えば、スチレン、Ｐ−クロルスチレン、α−メチ
ルスチレン、ビニルナフタレン等、があり、他の
ビニル系モノマーとしては、例えばアクリル酸、
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル
酸ブルチ、アクリル酸プロピル、アクリル酸ドデ
シル、アクリル酸２−クロルエチル、アクリル酸
フエニル、α−クロルアクリル酸メチル、メタク
リル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチ
ル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ラウリ
ル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ア
クリルアミドなどのビニル系モノカルボン酸及び
そのエステル等置換体、マレイン酸ブチル、マレ
イン酸ジメチル、マレイン酸ジブチルなどのよう
なビニル系ジカルボン酸及びその置換体、ビニル
メチルケトン、ビニルヘキシルケトンなどのよう
なビニルケトン類、ビニルメチルエーテル、ビニ
ルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルな
どのようなビニルエーテル類、ビニリデンクロリ
ド、ビニリデンクロルフルオリドのようなビニリ
デンハロゲン化合物、Ｎ−ビニルピロール、Ｎ−
ビニルカルバゾール、Ｎ−ビニルインドール、Ｎ
−ビニルピロリドンなどのようなＮ−ビニル化合
物類、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブ
チレンなどのようなエチレン系オレフイン類、弗
化ビニル、塩化ビニル、臭化ビニル、酢酸ビニ
ル、安息香酸ビニル、酪酸ビニルなどのようなビ
ニルエステル類などのモノビニル系化合物、また
ビニル基を２個以上有する化合物としてジビニル
ベンゼン、ジビニルナフタレン及びそれらの誘導
体置換体などのような芳香族ジビニル化合物類、
エチレングリコールジアクリレート、エチレング
リコールジメタクリレート、テトラエチレングリ
コールジメタクリレート、１，３−ブタンジオー
ルメタクリレートなどのようなビニル系ジカルボ
ン酸エステル、ジビニルエーテル、ジビニルスル
フイド、ジビニルスルホンなどの全ての２個以上
のビニル基を有する化合物がある。 本発明において一成分絶縁性現像粉に摩擦電荷
を付与する部材とは、現像粉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、現像後スリーブ上の残余
の現像粉を除去するためのスクレーパー、その他
摩擦電荷付与のために現像粉に接触するように設
けた可とう性部材などがある。 本発明において前記スチレン系樹脂は先述した
トナーに摩擦電荷を付与する部材の少なくとも表
面に含有されるが、該部材はアルミニウム、鉄、
ステンレス、銅などの金属、合成ゴム、エラスト
マーなどの弾性体等の基体の表面に前記スチレン
系樹脂の層を形成せしめた形態のものが好まし
い。 このようにスチレン系樹脂の層を形成せしめる
には、スチレン系樹脂をベンゼン、トルエン、キ
シレン、エチルエーテル、メチルエチルケトン、
四塩化炭素など周知の有機溶剤に溶解せしめて、
その溶液を上記基体に塗布するか、粉体塗装して
焼き付けるかもしくはフイルム状にしたものを貼
り付ける必要がある。このような方法で形成せし
めることにより、表面が均一でかつ基体との密着
性の良いコート層が得られ、その結果後述するよ
うな本発明のメリツトが生じるのである。さらに
本発明においては摩擦帯電部材基体との接着性、
塗布性、耐久性などの諸物性の改良の目的或いは
その他の目的のために前記スチレン系樹脂に他の
適当な高分子やカーボンブラツク、金属微粉、な
どの導電化助剤、ガラス繊維、ステンレスフイラ
メントなどの補強部材、などを添加することがで
きる。 また本発明のスチレン系樹脂を含有している部
分におけるスチレン系樹脂の割合は50重量パーセ
ント以上であり、さらにスチレン系樹脂中におけ
るスチレンもしくはスチレン置換体・誘導前体の
割合は50重量パーセント以上であることが必要で
ある。 本発明の一成分絶縁性現像粉は結着樹脂と、着
色剤、電荷制御剤、定着助剤、ケーキング防止剤
等の添加物などから成るが、いずれも公知の材料
が使用できる。例えば結着樹脂としては、例えば
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
アクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタアク
リル酸エチル共重合体、スチレン−メタアクリル
酸ブチル共重合体、スチレン−αクロルメタアク
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、ポリメチルメタクリレー
ト、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニ
ル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリエステル、ポリウレタン、ポルアミ
ド、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ポリ
アマイド、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
は肪還族炭化水素樹脂、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、電荷制御剤、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、可塑剤、コロイド状シリカ、タ
ルク、などがある。 さらに磁性現像粉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、フエライト等に鉄、コバルト、ニツケル、
マンガンなどの合金や化合物、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0.1〜５ミクロンの微粒子を含有せしめるこ
とができる。 本発明の如く、一成分絶縁性トナーにスリーブ
の如き摩擦電荷を付与する部材の少なくとも表面
層の一部もしくは全体にスチレン系樹脂を含有せ
しめると、含有せしめない場合に比べて多数枚複
写を行なつても常に画像濃度の高い鮮明な画像が
得られ、また一成分トナー特有の小さい原稿を多
数枚複写後に大きく原稿を複写すると幅の広がつ
た部分の画像濃度が薄くなる現象も殆んど認めら
れなくなる。 また本発明に用いるスチレン系樹脂は本発明に
とつて適当な摩擦係数を有し、スリーブ等のトナ
ー担持部材表面にコートした場合にトナー担持部
材上に均一で良好なトナー層を形成せしめること
が出来、さらに後述の実施例の如く現像剤担持体
と静電像保持面との間で交流バイアスを印加する
ことによりカブリのない鮮明な画像が得ることが
できる。 以下、本発明を実施例を以つて具体的に説明す
る。 実施例 １ 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。一方スチレン−メタクリル酸メチル共
重合体（モノマー比７：３）２重量部及びトルエ
ン100重量部よりなる溶液をステンレス製の外径
50mmの円筒表面に塗布し、70℃の雰囲気中で1hr
乾燥した約10μのスチレン−メタクリル酸メチル
共重合体層を形成した。 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、穂切りブレードース
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、複写画像を得た。なお感光ドラム上の残余の
現像剤は磁気ブラシクリーナにより除去し、定着
は市販の普通紙転写機（商品名、NP−5000、キ
ヤノン製）を用いて行なつた。得られた画像は鮮
明で解像度が高く、またカブリもなかつた。 スリーブ上のトナー層の電位は表面電位計で測
定したところ、＋25Vだつた。 また、A4サイズの紙で1000枚複写後、B4サイ
ズの複写を行なつたが幅が広がつた部分の画像濃
度（Dm^ax）が薄くなる現像はほとんど認められ
なかつた。 実施例 ２ スチレン−アクリロニトリル共重合体（モノマ
ー比８：２）の３％トルエン溶液を用いてSUS
製50mmφのスリーブ表面に15μの樹脂層を得た。
このスリーブを用いることを除いては実施例１と
同様に行なつたところ実施例１とほぼ同様の結果
が得られた。 実施例 ３ スチレン−メタクリル酸メチル共重合体をポリ
スチレンに変えることを除いては実施例１と同様
に行なつたところ、カブリのない鮮明な画像が得
られた。 実施例 ４ 第２図における鉄製ブレード４の表面に約20μ
のスチレン−メタクリル酸メチル共重合体層を設
けることを除いては実施例１と同様に行なつたと
ころ、カブリのない鮮明な画像が得られ、さらに
A4サイズの紙で1000枚複写後、B4サイズの複写
を行なつたが、幅が広がつた部分の画像濃度が薄
くなる現象は全く認められなかつた。 実施例 ５ スチレン−メタクリル酸メチル共重合体をスチ
レン−マレイン酸ブチル−ジビニルベンゼン共重
合体（モノマー比65：34.5：0.5）に変えること
を除いては実施例１と同様に行なつたところ良好
な結果が得られた。 実施例 ６ 現像剤として、低分子量ポリエチレン100重量
部と磁性粉80重量部と含金染料２重量部と疎水性
コロイド状シリカ10重量部とから成る現像剤を用
いること、また、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
電性基板の３層よりなる感光ドラムの絶縁層表面
に＋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と。 スリーブに200Hz600Vの交流及び＋150Vの直
流バイアスを印加すること、及び＋7KVの直流
コロナで転写を行なうことを除いては実施例１と
ほぼ同様に行なつたところ、カブリのない鮮明な
画像が得られた。スリーブ上のトナー層電位は−
20Vだつた。 比較例 １ スリーブ表面にスチレン−メタクリル酸メチル
共重合体のコート層を設けないことを除いては実
施例１とほぼ同様にして行なつたところ画像濃度
はやや低かつたが、カブリのない鮮明な画像が得
られた。ストーブ上のトナー層電位は＋20Vだつ
た。しかしながらA4サイズの複写を1000枚行な
つた後B4サイズの複写を行なつたところ幅が広
がつた部分の画像濃度は著しく低かつた。 【表】

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る現像方法が適用可能な
複写装置または記録装置の一例の概略的な構成
図。第２図は、本発明で用いる現像工程の１実施
形態の断面図。 １……感光ドラム。４……現像装置。４ａ……
トナー担持体。４ｂ……非磁性円筒。９……マグ
ネツトロール。１０……ドクターブレード。１１
……絶縁性磁性トナー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 摩擦電荷を付与する部材で摩擦帯電せしめら
   れた一成分絶縁性トナーを用いて電気的潜像を現
   像する方法において、少なくとも表面層の一部も
   しくは全体がスチレン系樹脂を含有している前記
   部材で前記トナーを摩擦帯電し、摩擦帯電された
   前記トナーを有する現像剤担持体と前記潜像を有
   する静電像保持面との間で交流バイアスを印加し
   ながら前記潜像を前記トナーで現像することを特
   徴とする現像方法。