JP2537344B2 - 画像形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子写真、静電記録、静電印刷等における
画像形成方法に関する。

［従来の技術］ 画像情報を伝達、又は記録する手段としては、古くか
ら知られる銀塩写真法や、印刷と共に静電気や磁気を利
用した米国特許2,297,691に示される電子写真法、静電
印刷法、電子記録法、磁気記録法などがある。これらの
方法においては画像情報は電気的、又は磁気的な潜像に
変換されたのち、現像され可視化される、次いで潜像担
持体上で又は転写部材に転写し、該部材上で定着され
る。上記のような様々な画像形成方法は現在、情報、伝
達記録のために広範囲で用いられているが、様々な社会
的要請からより多様化されたシステムが必要とされてお
り、そのためのより優れた機能性、経済性、安全性、信
頼性が要求されている。

例えば、最も一般的な画像形成装置である複写機の技
術展開は集中的に使用するための大型装置を分散的に使
用するための小型装置に集中的になされているが、その
いずれにも要求されている技術的解決目標の１つは、そ
の消費電力の改良である。現在、複写機は小型でも1Kw
以上の電力を要し専用のコンセントを要する。又、高速
では数Kw電力を消費し専用の配線を要する。

いわゆる、ホームユースといわれる家庭で使える装置
になるためにも、また、より高速の装置を作るために、
低消費エネルギーのシステムが必要とされている。

また、現在、画像形成装置は複写機以外の広範な分野
で使用されはじめている。例えば、レーザービームプリ
ンタとして電子計算機やファクシミリの様な様々な情報
伝達手段の出力装置として有用性があらためて重要視さ
れている。

この場合の画像形成装置に必要とされるのは、低消費
エネルギーであり経済性の良いことももちろんではある
が、より優れた信頼性と安全性が要求される。

又、従来このような画像形成装置は、単色の装置が主
流であったが情報の多様化に対応して多色化への対応が
必要とされている。従来からもカラーのトナーを使用し
た多色の画像形成装置は実用化されているが、より簡単
に、より経済的に多色化を進めるための技術開発が必要
とされている。

このような目的のために従来多くの画像形成方法が提
案されている。いわゆる２成分系画像剤を用いた方法は
画像効率が悪く装置が大型化するため現像効率のより良
い１成分現像方法が優れた方法として提案されている。

本出願人が先に出願した、例えば特開昭54-43037号公
報では、現像ローラー上に200μｍ以下のトナー薄層を
形成し、スリーブ上に塗布したトナーを画像部において
ほぼ100％に近い現像効率で現像している。このため現
像器構成を小型・簡略化して実用化することができた。
これは現像ローラー上に200μｍ以下という薄層を形成
することができたため達成されたものである。しかし、
いずれの現像方式においても乾式現像剤の薄層を形成す
ることは極めて難かしく、このため１成分現像において
も本出願人以外は比較的厚い層の形成で現像装置を構成
している。画質の点からも現像画像の鮮明度、解像力、
等の向上が求められている現在、乾式現像剤の薄層形成
方法及びその装置に関する開発は必須となっている。

ところで、上述の本出願人の方法は、磁性トナーの薄
層形成に関するものであった。磁性トナーは磁性を持た
せるためトナー内に磁性体を内添しなければならず、こ
れは転写紙に転写した現像像を熱定着する際の定着性の
悪さ、トナー自身に磁性体を内添するため（磁性体は通
常黒色である）そのカラー再現の際の色彩の悪さ等の問
題点がある。

このため非磁性トナーの薄層形成方式としてビーバー
の毛のような柔い毛を円筒状のブラシにして、これにト
ナーを付着塗布する方法や、表面がベルベット等の繊維
で作られた現像ローラーにドクターブレード等により塗
布する方式が提案されている。

しかしながら、上記繊維ブラシにドクターブレードと
して弾性体ブレードを使用した場合、トナー量の規制は
可能であるが、均一な塗布は行われず、現像ローラー上
の繊維ブラシを摺擦するだけで、ブラシの繊維間に存在
するトナーへの摩擦帯電電荷付与は行われないため、か
ぶり等の発生しやすい問題点があった。

又、磁性トナーは磁力を利用してトナーの飛散を防止
することが容易にできるが、非磁性トナーは磁力を利用
することができず、トナーの機内飛散を生じやすかっ
た。上述の不都合な点は、コピー時のみならず、装置の
搬送時に振動や衝撃が与えられた場合にも生じるもので
あった。

本件出願人は上述の従来方法と全く異なる現像装置と
して、非磁性トナーと磁性粒子を用い、トナー担持部材
に対向して磁性粒子拘束部材を設け、該保持部材表面の
移動方向に関し、磁性粒子拘束部材の上流に磁界発生手
段の磁気力によって磁性粒子の磁気ブラシを形成し、磁
性粒子拘束部材によって磁気ブラシを拘束し、非磁性ト
ナーの薄層をトナー保持部材上に形成する方法を既に提
案した。（特開昭58-143360）この方法により、現像部
において潜像保持体とトナー担持体との間隙をトナー層
厚よりも広く設定し、交番電界を印加することによって
潜像保持体表面に非磁性トナー現像画像を得る方法を実
用化した。これにより、現像効率が極めてたかく、小型
・簡素な現像器構成でブラシ現像像を得ることができる
様になった。特に２成分磁気ブラシ摺擦現像時に、ベタ
画像部に発生する摺擦跡が無く良質のベタ画像が得られ
たのである。しかし、さらに現像画質の改善、例えば階
調性をさらに良くする現像方式の開発が望まれていた。

［発明が解決しようとする問題点］ また本発明者らはより低消費エネルギーで、経済性の
より優れた信頼性と安全性を有する画像形成方法を検討
した結果、従来行なわれてきた各種の画像形成方法及び
上述の方法はこの様な目的に対し大きな問題点が存在す
ることを見出した。

画像形成方法においては現像したのち、定着の操作が
必要である。従来定着の方法として各種の方法が提案さ
れている。最も一般的には熱エネルギーにより定着する
ものであるが定着部材に定着させるためには一般にかな
りのエネルギーを要し、画像形成のためのエネルギー
は、ほぼこの定着において消費される。また最近熱を使
わない定着方法として、加圧定着方法が注目されている
が、この場合も一般にかなりの加圧圧力を要するため装
置が大型化・大重量化するなどの問題が生じている。

本発明者らはより低消費エネルギー画像形成方法を検
討し、より低い定着温度、より低い圧力で定着する画像
形成方法を検討した結果、より低エネルギーで画像を定
着するために重要なことはより軽負荷の現像方法である
ことを見出した。より低消費エネルギーで定着するため
にはトナーが定着部材とまたトナー同士と付着し易くな
くてはならないが、このようなトナーは当然定着時以外
にもある程度の負荷がかかればトナー同士又は他と付着
し易い。現像時に鮮明な画像を形成するためにはトナー
は独立な動きをしなくてはならないが、現像方法によっ
ては余分の外力がはたらき、トナー同士を凝集させ画質
を悪化したり、または、初期には良好な画像が得られて
も画像をとりつづけると画像濃度が低下したり、カブリ
等の不良画像を生じたりする。上記従来の現像方法はこ
の様な点において大きな問題点があった。すなわち、従
来の２成分現像においては、トナーはキャリアと常に混
合されていなくてはならず、この際トナーとキャリアに
はかなりの負荷がかかり、低エネルギー定着を目的とし
たトナーを用いるとトナーとキャリアが凝集して画が出
なくなってしまうなどの不都合が生じた。またトナーを
薄層に形成する方法においては比較的負荷を軽減するこ
とはできるが、非磁性トナーを用いる場合は例えば特開
昭58-143360公報に提案されたような方法ではトナーと
キャリアにはかなりの負荷がかかり画像濃度低下等の不
都合が生じてしまう。

本発明は上述の従来の事情に鑑みなされたもので、現
像効率が極めてたかく且つ、従来現像方式に優るとも劣
らない現像画像を得ることができる画像形成方式の提供
を目的とする。

また、さらに本発明は低消費エネルギーであり、経済
性の良いより優れた信頼性と安全性を有する画像形成方
式の提供を目的とする。

［問題点を解決するための手段及び作用］ 具体的には、本発明は、潜像を保持するための潜像保
持体と、該潜像保持体と対向する現像剤担持体との間に
形成された現像領域で、内部に磁石を内包する現像剤担
持体と潜像保持体との間に交番電界を付与しながら潜像
を非磁性トナー及び磁性粒子を含有する二成分系現像剤
で形成されている磁気ブラシで現像する画像形成方法に
おいて、 現像領域へ搬送される磁性粒子の量を規制するととも
に磁性粒子を現像剤供給容器内で循環し、 該現像剤担持体上の二成分系現像剤を現像領域へ搬送
し、 真比重が6g/cm³以下であり且つ電気的絶縁性樹脂で被
覆されている平均粒径30〜100μｍの磁性粒子で、現像
剤担持体の現像領域に、磁性粒子の存在量が５〜100mg/
cm²となるように磁気ブラシを形成し、 炭素数12以上の炭化水素連鎖を有する長鎖化合物を含
む結着材料及び着色剤を含む芯粒子と外殻とを具備する
非磁性カプセルトナーを、現像領域で現像剤担持体表面
および磁気ブラシ表面と潜像保持体との間で往復させな
がら潜像保持体上に非磁性カプセルトナー画像を形成す
ることを特徴とする画像形成方法に関する。

本発明者は、本件出願人が前記特開昭58-143360号公
報を提案後、その改良について鋭意研究した結果、現像
部において、明確な現像磁極を形成し、局部的に集中し
た現像を行なうこと、一成分系現像方式においては、ト
ナーへの摩擦帯電付与が主としてスリーブ表面との間で
行なわれるため、実質的にスリーブ表面積を増大させる
こと、等によりトナーへの摩擦帯電性の安定化、スリー
ブ上へのトナー供給の安定化、階調性・均一性等の画質
の向上などが達成されることを見い出したのである。

さらに、本発明において用いられるトナーは本現像方
式に適用するに及んで、従来よりはるかに軽負荷の現像
方法で用いられる結果、連鎖して画像形成に使用したと
しても画像が劣化したり、また現像部を汚染したりする
ことがない。また、従来よりはるかに低消費エネルギー
の画像形成を可能ならしめることを見出した。

本発明におけるトナーは、熱又は圧力等のエネルギー
を使用して定着されるがその際従来と比較してはるかに
少ない圧力または熱量による定着が可能となり、しかも
現像器中で凝集したりすることもない。

以下、実施例に沿って、本現像方式を説明する。第１
図は、本発明に係る一実施例である。第１図において、
３は潜像保持部材、21はトナー供給容器、22は非磁性ス
リーブ、23は固定磁石、24は非磁性ブレード、26は磁性
粒子循環域限定部材、27は磁性粒子、28は非磁性トナ
ー、29は現像剤捕集容器部、30飛散防止部材、31は磁性
部材、32は現像領域、34はバイアス電源を示す。スリー
ブ22は、ｂ方向に回転し、それに伴い、磁性粒子27はｃ
方向に循環する。それによってスリーブ面と磁性粒子層
との接触・摺擦が起こり、スリーブ面上に非磁性トナー
層が形成される。又、磁性粒子は、ｃ方向に循環しつつ
も、その一部が、非磁性ブレード24とスリーブ22との間
隙によって所定量に規制され、非磁性トナー層上に塗布
される。即ち非磁性トナーは、スリーブ表面と、磁性粒
子表面との両方に塗布される構成となり、実質的にスリ
ーブ表面積を増大したと同等の効果が示される。本発明
での非磁性ブレード24下流側スリーブ表面での磁性粒子
の塗布量は、磁性粒子からなる磁気ブラシとスリーブ22
表面と、両者を充分活用するためには５〜100mg/cm²、
好ましくは10〜80mg/cm²程度の少量であることが望まし
い。

又、現像領域32においては、固定磁石23の磁極の１つ
を潜像面に対向させることにより、明確な現像極を形成
し、交番電界によってスリーブ上及び磁性粒子からトナ
ーを飛翔現像する。（この現象については後述する）現
像後磁性粒子及び未現像トナーはスリーブの回転と伴に
現像容器内に回収される。

スリーブ22は紙筒や合成樹脂の円筒でもよいが、これ
ら円筒の表面を導電処理するか、アルミニウム・真ちゅ
う・ステンレス鋼等の導電体で構成すると現像電極ロー
ラーとして用いることができる。

点25位置における非磁性ブレード24の先端部と現像ス
リーブ22面との前記間隙ｄは、50〜700μｍ、好ましく
は100〜600μｍである。この間隔ｄが50μｍより小さい
と、後述する磁性粒子が詰まり、スリーブを傷つける欠
点がある。また700μｍより大きいと、後述する非磁性
トナー及び磁性粒子が多量に漏れ出して、薄層が形成で
きなくなる。

第１図で26は非磁性トナー24の上面側に下面を接触さ
せ、前端面をアンダカット面とした磁性粒子循環域限定
部材である。

27・28はトナー供給容器21内に順次に収容した磁性粒
子と非磁性トナーである。

トナー供給容器21の底板は、トナー保持部材たる現像
スリーブ22の下方に延長位置させてトナーが外部に漏れ
ないようにしてある。またこのトナーの外部への漏出の
防止をさらに確実ならしめるためにその延長底板の上面
に、漏出トナーを受け入れて拘束する漏出トナー捕集容
器部29と、延長底板の先端縁長手に沿って飛散防止部材
30が配設してある。この部材30には後述する電圧が印加
されている。

磁性粒子27は、一般に平均粒径が30〜100μｍ、好ま
しくは40〜80μｍである。各磁性粒子は磁性材料のみか
ら成るものでも、磁性材料と非磁性材料との結合体でも
よいし、二種以上の磁性粒子の混合物でも良い。そして
この磁性粒子27を先ずはじめにトナー供給容器21内に投
入することにより、その磁性粒子27が容器21内に臨んで
いるスリーブ面領域、即ちスリーブ22を配設したトナー
供給容器21からの磁性粒子ないしはトナーの漏出を防止
するための磁性部材31から磁性粒子拘束部材たる非磁性
ブレード24の先端部までのスリーブ面領域各部にスリー
ブ22内の磁石23による磁界により吸着保持され磁性粒子
層として該スリーブ面領域を全体的に覆った状態とな
る。非磁性トナー28は上記磁性粒子27の投入後容器21内
に投入されることにより上記スリーブ22に対する第１層
としての磁性粒子層の外側に多量に貯溜して第２層とし
て存在する。

上記最初に投入する磁性粒子27は、磁性粒子に対して
もともと約２〜70％（重量）の非磁性トナー28を含むこ
とが好ましいが、磁性粒子のみとしても良い。又磁性粒
子27は一旦上記スリーブ面領域に磁性粒子層として吸着
保持されれば、装置振動や、装置をかなり大きく傾けて
も実質的に片寄り流動してしまうことはなく、上記スリ
ーブ面領域を全体的に覆った状態が保持される。

而して容器21内に上記のように磁性粒子27と非磁性ト
ナー28を順次に投入収容した状態に於て、磁石23の磁極
Ｓ₂位置に対応するスリーブ表面付近の磁性粒子層部分
には磁極の強い磁界で磁性粒子の磁気ブラシが形成され
ている。

又磁性粒子規制部材たる非磁性ブレード24の先端部近
傍部の磁性粒子層部分は、スリーブ22が矢印ｂ方向に回
転駆動されても重力と磁気力及び非磁性ブレード24の存
在による効果に基づく規制力と、スリーブ22の移動方向
への搬送力との釣合によってスリーブ22表面の点25位置
で溜まり、多少は動き得るが動きのにぶい静止層を形成
する。

又スリーブ22を矢印ｂ方向に回転させた時、磁極の配
置位置と磁性粒子27の流動性及び磁気特性を適宜選ぶこ
とによって、前記磁気ブラシは磁極Ｓ₂の付近で矢印ｃ
方向に循環し、循環層を形成する。該循環層において、
スリーブ22に比較的近い磁性粒子分はスリーブ22の回転
によって磁極Ｓ₂近傍からスリーブの回転下流側にある
前記の静止層の上へ盛り上る。すなわち上部へ押し上げ
る力を受ける。その押し上げられた磁性粒子分は、非磁
性ブレード24の上部に設けた磁性粒子循環域限定部材26
により、その循環領域の上限を決められているため、非
磁性ブレード25上へ乗り上がることはなく、重力によっ
て落下し、再び磁極Ｓ₂近傍へ戻る。この場合スリーブ
表面から遠くに位置するなどして受ける押し上げ力の小
さい磁性粒子分は、磁性粒子循環域限定部材26に到達す
る前に落下する場合もある。つまり該循環層では重力と
磁極による磁気力と摩擦力及び磁性粒子の流動性（粘
性）によって矢印ｃの如く磁性粒子の磁気ブラシの循環
が行われ、磁気ブラシはこの循環の際に磁性粒子層の上
にあるトナー層から非磁性トナー28を逐次取込んで現像
剤供給容器21内の下部に戻り、以下スリーブ22の回転駆
動に伴ないこの循環を繰返す。

現像バイアス電圧34はプラス側、マイナス側のピーク
電圧が同じ交番電圧又はこの交番電圧に直流電圧を重畳
したものが使用できる。例えば暗部潜像電位−600V、明
部潜像電位−200Vの静電潜像に対して、一例として、ス
リーブ22に直流電圧−300Vを重畳して波形のピーク電圧
Ｖ_pp300〜2000V、周波数200〜3000Hzの範囲で選択され
る交番電圧を印加し、感光体ドラム３を設置電位に保持
する。一般には、磁気ブラシの電気抵抗は比較的高く
（10⁸Ωcmより大）、この場合現像バイアスのピーク電
圧巾Ｖ_ppは高い方がよく（例えば800V以上）かつ周波数
は600Hz以上好ましくは800Hz以上さらに好ましくは1kHz
以上で高い方が充分濃度のある良画質が得られた。しか
し、Ｖ_ppのみ高くても周波数が低いと濃度は低く、良画
質は得にくい。いずれにしても、Ｖ_ppの上限は、現像部
の間隙放電限界値で決まり、下限はスリーブ上及び磁性
粒子上のトナーの飛翔限界値で決められる。

現像磁気ブラシ全体の抵抗としては、潜像保持体１に
現像ブラシが接触した状態で現像ブラシの厚み方向の抵
抗が10⁸Ωcm以上であることが望ましい。

尚、本発明で述べている磁性粒子・磁気ブラシの抵抗
値とは、第１図に示す現像装置により、現像スリーブ22
上に50mg/cm²磁性粒子の磁気ブラシを形成し、これに対
向して現像スリーブと間隙約300μｍを保った金属ドラ
ムを設け、これらと直列に約1MΩの抵抗を接続した回路
に、直流200Vの電圧を印加したときに流れる電流値より
算出して求めたものである。

以下本発明に係る現像法について現像部32での現象を
記述する。

第２図、第３図は本発明に係る現像方法について現像
部の拡大説明図である。50は潜像保持体上の暗部の潜像
電荷である。28は非磁性トナーである。34は直流成分を
重畳した交番電圧電源である。第２図はスリーブ22に交
番電圧のプラス波形成分が加わった場合で、第３図は交
番電圧のマイナス波形成分が加わった場合を示す。潜像
電荷の極性はマイナス、現像剤の極性はプラスとして示
してある。

現像ブラシ51の抵抗が比較的大きい（約10⁸Ωcmより
大）ため、現像ブラシ51自身の材質その他による電荷の
充放電時定数に依存して、現像ブラシ51にはトナー28と
の摩擦帯電電荷もしくは鏡映電荷、潜像保持体３上の潜
像電界及び潜像保持体３とスリーブ22間の交番電界によ
って注入される電荷が存在することになる。

潜像保持体３上の暗部の潜像電荷50による電界と交番
電界による電界とが一致したとき、現像ブラシ51にはス
リーブ22方向に最大屈伏状態となる。

潜像保持体３上の潜像電荷による電界と交番電界によ
る電界の方向が一致しないとき、現像ブラシ51の屈伏は
小さくなる。

いずれにせよ上述の如く交番電界によって現像ブラシ
51は微細な、しかし激しい振動状態となり、潜像保持体
上に余分に付着したカブリトナーは上記現像ブラシ51に
よって摺擦されて潜像保持体３から除去され、ブラシ51
上に引き戻される。また、ブラシ51の上記振動により、
トナーはブラシ51から離脱し易くなり、潜像保持体３に
供給され易くなるから、画像濃度も向上する。また、ブ
ラシ51の上記振動によりブラシ51内でトナーがほぐさ
れ、これは画像濃度の向上やゴースト防止に寄与する。
さらに、この振動状態が激しい場合、磁気ブラシの一部
がブラシないしはスリーブ上から離脱し、潜像保持体と
スリーブ表面との間で往復運動を発生する。この往復運
動するブラシの運動エネルギーは大きく、効率良く、上
述の振動による効果が期待される。以上の現像部での磁
性粒子の挙動は、高速度カメラでた秒間に8000コマの高
速度撮影の結果、観測された現象である。

本発明に係るカプセルトナーの芯粒子に使用される炭
化水素連鎖を有する化合物とは炭素数12以上の脂肪族鎖
を有する次の化合物である。炭化水素、脂肪酸、および
そのエステルや金属石ケン、脂肪族アルコール、多価ア
ルコール、およびその金属塩やその塩化物、フッ化物、
アミド、ビスアミドおよび同上の構造を構造単位中に含
む重合体および共重合体、及びポリエチレン、ポリプロ
ピレン等である。これらのものは単体又は混合物で市販
されているものが利用できる。一般的にはパラフィンワ
ックス、ミクロクリスタリンワックス、モノタンワック
ス、セレシンワックス、オゾケライト、カルナバワック
ス、ライスワックス、シェラックワックス、ザゾールワ
ックス、金属セッケン、アミドワックス、等であり、滑
剤としても知られるものである。

メーカー及び商品名としてはパラフィンワックス（日
本石油）、パラフィンワックス（日本精蝋）、マイクロ
ワックス（日本石油）、マイクロクリスタリンワックス
（日本精蝋）、ヘキストワックス（ヘキスト（株））、
ダイヤモンドワックス（新日本理化）、サンタイト（精
工化学）、パナセート（日本油脂）等がある。

ポリエチレンは例えば特公昭40-524号公報に見るよう
な重合方法で得ることができるが、そればかりでなくそ
れらを例えば特公昭40-524号公報に示すような方法で分
解した物も含まれる。一般にはこれらは中空成形用、イ
ンフレーションフィルム用、射出成形用として市販され
ているポリエチレンおよび低分子量ポリエチレンまたは
ポリエチレンワックスとして市販されているものであ
り、Hoechst AG,Celanese Plastics,Philips Petroleum
Co,National Petrochemicals Corp,UnionCarbide Cor
p.,British Hydrocarbon Chemcals,Ltd.,古河化学、三
井石油化学、昭和電工、チッソ等で製造されている。

代表的グレードとしては、例えばパラフィンワックス
としては次表のようなものがある。

その他例えば ヘキストワックスop（モンタン酸の部分ケン化エステル
ワックス，ヘキストAG） Ｅ（モンタン酸のエステルワックス， ヘキストAG） GL3（部分ケン化合成ワックス，ヘキ ストAG） パナスートＳ−218 （日本油脂） スパームアセチ （日本油脂） ニッサンカスターワックスＡ （日本油脂） オリメスＨ（川研ファインケミカル）等がある。

またアミドワックスとしては 飽和脂肪酸アミド系 ベヘニン酸アミド ダイヤミドKN（日本水素） ステアリン酸アミド アーマイドHT（日東化学） アマイドＳ（日東化学） アマイドＴ（日東化学） ダイヤミッド200（日本水素） ダイヤミッドAP−１（日本水素） パルミチン酸アミド ニュートロンＳ−18（日本樟脳） アマイドＰ（日東化学） ラウリン酸アミド アーマイドＣ（ライオンアーマ ー）（日東化学） ダイヤミッド（日本水素） 不飽和脂肪酸アミド系 エルカ酸アミド RAM（Fine Oreanics Inc.） ニュートロンＳ（日本樟脳） LUBROL EA（I.C.L.） アルフローＰ−10（日本油脂） ダイヤミッドＬ−200（日本水 素） ブライジン酸アミド オレイン酸アミド アーモスリップCP（ライオン油 脂） ニュートロン（日本樟脳） アマイドＯ（日東化学） ダイヤミッドＯ−200（日本水 素） ダイヤミッドＧ−200（日本水 素） ニュートロンE18（日本樟脳） エライジン酸アミド ビス脂肪酸アミド系 メチレンビスベヘニン酸アミド ダイヤミッドNKビス（日本水素） メチレンビステアリン酸アミド ダイヤミッド200ビス（日本水 素） アーモワックス（ライオンアーマ ー） ビスアマイド（日東化学） メチレンビスオレイン酸アミド ルブロンＯ（日本水素） エチレンビスステアリン酸アミド アーモワックスEBS（ライオンア ーマー） エチレンビスオレイン酸アミド ヘキサメチレンビスステアリン酸アミド アマイド65（川研ファインケミカ ル） ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド アマイド60（川研ファインケミカ ル） オクタメチレンビスエルカ酸アミド モノアルキロールアミド Ｎ−（２ヒドロキシエチル） トーホールN130（東邦化学） ラウリン酸アミド アミゾールLME Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）エルカ酸アミド Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）ステアリン酸アミド アミゾール（川研ファインケミカ ル） Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）オレイン酸アミド Ｎ−（２−ヒドロキシメチル）ステアリン酸アミド メチロールアマイド（日東化学） のような脂肪族アミドがある。

上記脂肪族炭化水素連鎖化合物と同様のポリエチレン
ワックスがポリエチレンのような高分子物質も使用でき
る。高分子物質の市販品としては、Aliied Chem社のAC
ポリエチレン、三洋化成サンワックス、Hoechst AGのヘ
キストワックス、三井石油化学のハイワックス、BASFの
Ａワックス、NUCのDQOJ、三井ポリケミカルのELVAX、昭
和油化のShodex等の各グレードがある。一例としては、
ポリエチレンワックスとしてはAliied Chem社製AC＃170
2,AC＃617,AC＃6,AC＃7,AC＃8,AC＃9,AC＃615。三洋化
成製サンワックス171P,151P,131P,161P,165P。Hoechst
AG製ヘキストワックス、PE130,PE190,PA520。三井石油
化学製ハイワックス110P,210P,220P,310P,320P,200P,41
0P,405P,400P。BASF製BASF Aワックス、AMワックス等が
ある。また酸化型ポリエチレンワックスとしてはAC629,
AC655,AC680,AC690,AC392、サンワックスE300,Hi 2E,40
53E,Hoechst PAD 521,PAD 522、等ある。

その他の高分子物質としては、昭和油化製Sholex605
0,6200,5050,5080,5220,F6050V、三井石油化学製ハイゼ
ックス1200J,2100J,2200J,5100J、古河化学製スタクレ
ンE601,E650,E670、三井ポリケミカル製ミラソンUe023
H,ACe30N,FL60,FL67等がある。

炭化水素連鎖を有する長鎖化合物を基体として単量体
をグラフト共重合または共グラフト共重合した化合物も
用いることができ、その製造方法は従来公知の方法が各
種用いられる。例えば塊状重合を用いる方法、溶媒を用
いた溶液グラフト重合法、乳化系で行なう乳化重合法、
分散懸濁重合法等である。

塊状重合においては単量体に基体を溶解し溶液法にお
いてはベンゼン、トルエン、キシレン等の溶媒に溶解さ
せた後、開始剤を作用せしめて重合反応を開始させる。
乳化法においては基体をあらかじめ乳化しておいて、次
いで重合反応を行なう。

また懸濁重合法においては、安定剤、分散剤を分散し
た水系に基体の粒子を分散し、単量体も水中に懸濁させ
重合反応を行なわせしめる。重合反応を行わせしめる前
に予め加温して基体を単量体で膨潤しておいても良い。

このようにして得られる生成物は厳密には単独のグラ
フト共重合体でなくともよい。すなわち、基体重合体と
グラフト重合体及び使用した単量体の単独重合体の混合
組成物であってもよく、本発明の目的を達成するために
は充分な性能を有する。

本発明においてはこれらを総称してグラフト共重合し
た化合物と称す。

本発明においてポリエチレンワックスと長鎖化合物を
適宜組みあわせて用いてもよい。もちろん必要に応じて
長鎖化合物の中で何種類かを組み合わせて用いても良
い。

この場合ポリエチレンワックスと長鎖化合物の配合比
は重量で80/20〜1/99（より好ましくは70/30〜5/95）で
ある。

また、さらに長鎖化合物の中からいくつかの化合物を
組みあわせて用いても良い。また長鎖化合物とグラフト
共重合した長鎖化合物を混合してトナーの結着樹脂とし
て用いても良い。

該長鎖化合物中のグラフトする単量体の量は0.01〜30
重量％、より好ましくは3.0〜10重量％によるようにす
るのが良い。

このような形態で特に好ましい構成は非極性の長鎖化
合物をグラフト化した化合物Ａと極性の長鎖化合物Ｂと
の組み合わせである。この場合、室温下で適度な硬度を
有する。

非極性の長鎖化合物Ａとして好適なものはパラフィ
ン，ポリエチレンワックス，ポリエチレンサゾールワッ
クスなどであり、一方極性の長鎖化合物Ｂとして好適な
ものはモンタンワックス，ビーズワックス，カルナバワ
ックスなどのＣ₅〜Ｃ₃₀の炭化水素連鎖を有する高級脂
肪酸エステルワックスを含有するワックスであり、これ
らは付加的な性能を得るために脱酸などの付加的精製を
したものを用いてもよい。化合物Ａと化合物Ｂとの比は
10/90〜90/10が良い。このような組合せの場合、90〜10
0℃の温度における粘度が1000cps以下（600〜900cps）
と低く、懸濁造粒法（特開昭59-127061号公報）等参照
に適している。また化合物Ａと化合物Ｂにさらに未反応
の非極性の長鎖化合物を入れてもよい。

更に本発明のトナーの結着樹脂としては、前記ポリエ
チレンと長鎖化合物の他に別の公知の樹脂に混合しても
よい。例えば、ポリエステル樹脂，エポキシ樹脂，シリ
コーン樹脂，ポリスチレン，ポリアミド樹脂，ポリウレ
タン樹脂、アクリル樹脂、などがあるが、その量は結着
樹脂全体の30重量パーセントを越えてはならない。

本発明のトナーに用いる着色材料としては、公知のも
のがすべて使用でき、例えば、カーボンブラック，ニグ
ロシン，ベンジジンイエロー，キナクリドン，ローダミ
ンB,フタロシアニンブルーなどがある。

また本発明のトナーには種々の目的のために添加剤を
加えることができる。このような添加剤としては、金属
錯体，ニグロシンなどのような荷電制御剤，ポリテトラ
フルオロエチレンのような潤滑性のある化合物、ジシク
ロヘキシルフタレートのような可塑剤などがある。

本発明のマイクロカプセルトナーを製造するために
は、まず上記材料を均一に混練したのち粒子化する。例
えば、混合物を冷却後ジェット気流などの機械的な粉砕
方法で粉砕しても良いが、より好ましいのは結着材料と
着色材を溶融状態で混合したのち、溶融状態で微粒化
し、しかるのちに冷却することによって粒子を得る方法
である。このような方法によって粒子を得ることによ
り、球状の粒子が得られるということばかりではなく表
面組成が均質な粒子を得ることができ、次いで粒子を被
覆する際にも均質な被覆をすることができ良好な特性を
有するトナーを得ることができる。したがって、このよ
うな製造方法で得られた粒子を用いることは本発明にお
いて、磁性粒子との混合性に優れ均質な画像を得ること
ができ、カブリ等のない画像を得ることができる。ま
た、上記のようにして製造された芯粒子に研摩性無機質
微粒子を乾式混合したのち、被覆を行なうことにより、
より好ましいカプセルトナーを得ることができる。

このように製造したカプセルトナーは、研摩性を有す
る無機質微粒子を芯粒子表面近傍に付着させた芯粒子を
殻材で被覆する形態を有し、研摩性無機粒子を強固に保
持してこれを有効に利用し、且つマイクロカプセルトナ
ーは研摩材粒子により強化されている。このため、特に
有機光導電体を用いるOPC感光体と圧力定着性カプセル
トナーの組合せにおいて問題であった。OPC感光体上で
のカプセルトナーの破壊によるカプセルトナー材料の融
着、フィルミングの現象が起りにくくなっているほか、
起った場合にも、研摩性無機質微粒子の有効利用によ
り、その現像特性に対する悪影響を効果的に除くことが
可能になる。

研摩性無機質微粒子としては金属酸化物、窒化物、炭
化物が好ましく用いられる。その具体例を挙げれば金属
酸化物としては、シリカ、酸化スズ、酸化セリウム、酸
化ジルコニウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミ
ニウム、三二酸化鉄、チタン酸カルシウム、チタン酸ス
トロンチウム、チタン酸バリウムがあり、窒化物として
は、四三窒化チタン、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化チ
タンがあり、炭化物としては、炭化ホウ素、炭化ケイ
素、炭化タングステン、炭化チタンがある。本発明にお
ける研摩性無機質微粒子は、カプセルトナーを強化する
働きを有するほか、主たる作用として、画像定着前、現
像転写、感光体上のクリーニングなどの工程においてカ
プセルトナーが一部が破壊され、感光体上へのフィルミ
ング、融着が生じた場合に、研摩性無機微粒子の働きに
よって除去することにある。クリーニング手段としては
ブレードクリーニングが好ましく、ブレード部材として
はウレタンゴムの如き弾性ゴム部材が良い。カプセル化
の方法としてはスプレー法,in-situ重合法，相分離方法
など各種の方法を用いることができるが、好ましいのは
非水溶媒系から相分離により薄壁をつくる方法によるも
ので壁材料としては、ビニル系重合体で分子量（重量平
均）が１万から15万、より好ましくは３万から12万のも
のが好ましい。

ビニル系重合体で好ましいものはスタレン系、又はア
クリル系又はその共重合体が好ましい。

本発明に好ましく使用し得る相分離法とは、固形状の
カプセルトナーの芯粒子を形成する軟質固体状物質に対
して極めて低い溶解度または実質的に不溶解性を有し且
つ殻材に対して良好な溶解性を示す良溶解性溶媒に殻材
を溶解し、殻材を溶解している前記良溶解性溶媒の溶液
に芯粒子を分散して分散液を調製し、調製された分散液
に前良溶解性溶媒とは均一に混合するが殻材に対して低
溶解性の貧溶解性溶媒を徐々に添加することにより芯粒
子表面に殻材を析出させる方法をいう。

良溶解性溶媒としては、例えばジメチルフォルムアミ
ドが挙げられ、貧溶解性溶媒としては例えば水，メチル
アルコール，エチルアルコールまたは炭素数５〜８個の
炭化水素が挙げられる。

得られる本発明のカプセルトナーは、0.05〜1.0μm,
好ましくは0.1〜0.6μｍの厚さの外殻を有し、体積平均
粒径が１〜50μｍ、好ましくは約５〜20μｍのマイクロ
カプセルとなる。

本発明のカプセルトナーは体積固有抵抗が10¹⁰Ωcm以
上、特に10¹²Ωcm以上の絶縁性を有することが好まし
い。ここで言う体積固有抵抗は、トナーを100kg/cm²の
圧で成型し、これに100V/cmの電界を印加して、印加後
１分を経た後の電流値から換算した値として定義され
る。

本発明のカプセルトナーには、先にも述べたように、
更に荷電制御剤、流動性付与剤、着色剤等の目的でカー
ボンブラック、各種染顔料、疎水性コロイド状シリカの
如き電子写真用外添剤を外添混合することができ、それ
らの添加効果を安定的に発揮せしめることができる。こ
れら外添成分はカプセルトナー100重量部に対して0.1〜
５重量部程度が適当である。

本発明のトナーを定着するには従来公知の定着方法を
用いることができる。例えば熱で定着させるためには例
えばオーブン式の定着方法、フラッシュ定着の様な非接
触式の加熱定着方法または弾性体や剛体の接触ローラー
のような加熱、加圧定着方法、また、これらを組み合わ
せたような加熱加圧ローラー定着方式である。加熱温度
は、定着スピードや紙質に応じて選択されるが、本発明
のトナーの場合には、従来のトナーに比べて低いエネル
ギーで定着が可能であり、50℃〜100℃の定着温度で定
着が可能であるが許容温度域も広く200℃付近までの中
から任意の温度が設定できる。また接触式の定着装置を
用いた場合も非オフセット性は良好で材質の選択性も広
い。また本発明に用いられるカプセルトナーは圧力のみ
によっても実用上充分な定着画像を得ることができる。
この場合好ましい圧力は線圧として10〜20kg/cmであ
る。

本発明に使用されるトナー塗布用磁性粒子としては、
例えば表面酸化または未酸化の鉄、ニッケル、コバル
ト、マンガン、クロム、希土類等の金属、及びそれらの
合金または酸化物などが使用できる。又その製造方法と
して特別な制約はない。

本発明で使用する磁性粒子は、電気絶縁性樹脂で被覆
されている。その方法としては、樹脂等の被覆材を溶剤
中に溶解もしくは懸濁せしめて塗布しキャリアに付着せ
しめる方法、単独に粉体で混合する方法等、従来公知の
方法がいずれも適用できる。

磁性粒子の表面を被覆するための電気絶縁性樹脂とし
てはトナー材料により異なるが、例えばポリテトラフル
オロエチレン・モノクロロトリフルオロエチレン重合体
・ポリフッ化ビニリデン・シリコーン樹脂、ポリエステ
ル樹脂・スチレン系樹脂・アクリル系樹脂・ポリアシド
・ポリビニルブチラール・アミノアクリレート樹脂など
を単独或いは複数で用いるのが適当である。

上記電気絶縁性樹脂の処理量は、キャリアが前記条件
を満足するよう適宜決定すれば良いが、一般には総量で
本発明のキャリアに対し0.1〜30重量％（好ましくは0.5
〜20重量％）が望ましい。

［実施例］ 以下実施例により本発明をさらに詳しく説明する。

現像装置としては第１図に示したものを使用した。

実施例１ 第１図の装置において感光体ドラム３は矢印ａ方向に
60mm/秒の周速度で回転する。22は矢印ｂ方向に66mm/秒
の周速度で回転する外径32mm、厚さ0.8mmのステンレス
（SUS 304）製のスリーブで、その表面は＃600のアラン
ダム砥粒を用いて不定型サンドプラストを施し、周方向
表面の粗面度を0.8μｍ（Ｒ₂＝）にした。

一方、回転するスリーブ22内にはフェライト焼結タイ
プの磁石23を固定して配設し、磁極配置は第１図の如
く、表面磁束密度の最大値は約800ガウスとした。非磁
性ブレード24は1.2mm厚の非磁性ステンレスを、スリー
ブ上の磁性粒子の存在量が30〜60mg/cm²となるように用
い、ブレード−スリーブ間隙は200μｍとした。

このスリーブ22に対向する感光体ドラム３表面には、
静電潜像として暗部−600Vで明部−150Vの電荷模様を形
成し、スリーブ表面との距離を300μｍに設定した。そ
して、上記スリーブに対し電源34により周波数800Hz、
ピーク対ピーク値が1.4KVで、中心値が−300Vの電圧を
印加し、現像を行なった。

カプセルトナーは以下の方法で製造した。

ハイワックス200P （三井化学製ポリエチレンワックス） 20重量部 ルバックス0145 （日本精蝋製パラフィンワックス） 80重量部 フタロシアニンブルー ５重量部 上記混合物を溶融混練したのち二流体ノズルを用いて
微粒子したのち、乾式分級により、平均粒径10.3μｍの
コア粒子を得た。

一方、乾式法で合成されたシリカ微粉体（比表面積：
約130m²/g）100重量部を攪拌しながら側鎖にアミンを有
するアミノ変性シリコーンオイル（25℃における粘度70
cps,アミン当量830）12重量部を噴霧し、温度をおよそ2
50℃に保持して60分間で処理した。

前記コア粒子1kgに処理シリカ微粉体20gをヘンシェル
ミキサー10B型（三井三池製作所）にて、温度45℃回転
目盛10（約3300〜3500rpm）で４分間の条件で外添混合
した。次いで上記のコア粒子と処理コリカ微粉体との外
添付着混合物を、有機溶媒溶液相からの相分離方法（殻
材を溶解しているジメチルフォルムアミドの溶液にコア
粒子を分散し、分散液に水を徐々に添加）によりスチレ
ン−ジメチルアミノエチルメタクリレート（モル比90/1
0）共重合体で、約0.4μｍの膜厚で被覆し、カプセル化
粒子を得た。得られたカプセル化粒子100gに、上記のア
ミノ変性シリコーンオイルで処理したシリカ微粉体1.0g
を更に、室温で外添混合し、カプセルトナーを得た。こ
のカプセルトナーをミクロトームにより切断し、透過型
電子顕微鏡で観察したところ、殻材表面のシリカに加え
てカプセルトナーの芯材と殻材との界面および芯粒子の
内側（表面近傍）にシリカ微粉体が存在しているのが確
認された。

このカプセルトナー12gに対し、キャリア（日本鉄粉
製EFV250/400）をシリコーン樹脂で被覆した磁性粒子
（真比重5;平均粒径50μｍ）を用い第１図に示した現像
装置に適用し得られた画像を線圧12kg/cmの剛体ローラ
ーを通過させたところ完全に定着した。次いで連続耐久
テストをしたところ、3000枚後も初期とほとんど差のな
い画像が得られた。

得られた画像を加熱温度120℃の加熱ローラーから成
る加熱定着装置に通したところ画像は充分に定着してい
た。

以上説明したように、本発明によれば簡単な構成によ
り磁性粒子を使用する現像装置において、少量の磁性粒
子を現像領域に介在させることで地カブリの無い、階調
性良好な、かつ負性特性の無い、良好な画質を得ること
ができた。

また本発明によれば軽負荷の現像装置により、磁性粒
子を使用しても現像装置中でトナーにかかる負荷が少な
いため、連続使用後も画像が変化したり現像器が汚染し
たりすることはなく良好な画像を連続して得ることがで
きる。

又、現像に寄与するトナーを、スリーブ上と磁性粒子
上とで効率良く分配し、その両者から飛翔現像させるこ
とで、交番電界中においてほぼ100％近い現像効率を達
成することができた。これは現像装置構成として小型化
・簡素化を可能とするものである。

又、少なくとも交番電界によって本発明に基づく磁性
粒子のブラシは潜像保持体と接触し、かつ振動すること
によって、潜像保持体上に定着した地カブリトナーを除
去することができた。

実施例２ 以下のトナーを作成した。

カルナバワックス（野田ワックス製） 20重量部 パラフィンワックス（日本精蝋製） 40重量部 ポリエチレンワックス（分子量1000） 40重量部 Raven 3500（カーボンブラック） ５重量部 上記混合物をMKMミキサー（小田製作所製）により混
合溶融させた後に120℃に加熱したアトライタ（三井三
池製作所製）に投入し３時間分散したのち、Ｎ−ドデシ
ルアミンを５重量部加えてさらに30分間分散させた。次
いで20lのアジホモミキサー（特殊機化工業製）に水20l
及び親水性シリカ（アエロジル＃300）30gを加え、95℃
に熱した分散媒中に前記の溶融物2kgを投入したところ
約20分間で平均径12.5μｍ（重量）の微粒子が得られ
た。これを急冷したのちNaOH 30gを投入し、24時間撹拌
後、過，水洗を繰り返したのち通風乾燥機により乾燥
させて芯粒子を得た。

さらにこの粒子1kgにヘンシェルミキサーにて温度40
℃において二酸化チタン（粒径0.2μm,10m²/g）10gを芯
粒子に付着させた。次いでスチレン／ジエチルアミノエ
チルメタクリレート共重合体12gを1kgのDMFに溶解させ
た溶液中に上記芯粒子を投入しホモミキサー（特殊機化
工業製）で十分に攪拌しながら徐々に冷水を滴下してい
き殻材料の析出が終ったところでこれを過・水洗をく
り返し、40℃で十分に乾燥した。これを電子顕微鏡で観
察したところ殻材で均一に覆われている芯粒子表面近傍
に酸化チタンが存在するマイクロカプセルトナーが得ら
れた。得られたカプセルトナー100gに対し湿式シリカ0.
6gを加えて攪拌しふるいにかけた後にOPC感光体及びウ
レタンゴム製クリーニングブレードを具備しているキャ
ノン製PC-12改造機を使用して実施例１と同様にして画
出しを行ない、3000枚の連続複写試験をおこなったとこ
ろ良質な画像が連続して得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る現像方法による現像装置の縦断正
面図、 第２図,3図は本発明に係る現像方法による現像部の拡大
説明図。 ３は潜像保持部材、21は現像剤供給容器、22は非磁性ス
リーブ、23は固定磁石、24は非磁性ブレード、26は磁性
粒子循環域限定部材、27は磁性粒子、28は非磁性トナ
ー、29は現像剤捕集容器部、30は飛散防止部材、31は磁
性部材、32は現像領域、34はバイアス電源、50は静電潜
像、51は磁気ブラシを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 15/09 Ｇ０３Ｇ 13/08 (56)参考文献 特開 昭60−87349（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−222851（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−186856（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−125685（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−458（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】潜像を保持するための潜像保持体と、該潜
   像保持体と対向する現像剤担持体との間に形成された現
   像領域で、内部に磁石を内包する現像剤担持体と潜像保
   持体との間に交番電界を付与しながら潜像を非磁性トナ
   ー及び磁性粒子を含有する二成分系現像剤で形成されて
   いる磁気ブラシで現像する画像形成方法において、 現像領域へ搬送される磁性粒子の量を規制するとともに
   磁性粒子を現像剤供給容器内で循環し、 該現像剤担持体上の二成分系現像剤を現像領域へ搬送
   し、 真比重が6g/cm³以下であり且つ電気的絶縁性樹脂で被覆
   されている平均粒径30〜100μｍの磁性粒子で、現像剤
   担持体の現像領域に、磁性粒子の存在量が５〜100mg/cm
   ²となるように磁気ブラシを形成し、 炭素数12以上の炭化水素連鎖を有する長鎖化合物を含む
   結着材料及び着色剤を含む芯粒子と外殻とを具備する非
   磁性カプセルトナーを、現像領域で現像剤担持体表面お
   よび磁気ブラシ表面と潜像保持体との間で往復させなが
   ら潜像保持体上に非磁性カプセルトナー画像を形成する
   ことを特徴とする画像形成方法。
2. 【請求項２】磁気ブラシは、厚み方向の抵抗値が10⁸Ω
   ・cm以上である特許請求の範囲第１項に記載の画像形成
   方法。