JP2541943B2 - 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〕 本発明は乾式現像剤を用いてトナー保持部材上に少量
の磁性粒子のブラシを形成した現像に供するための現像
方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、乾式現像方式としては、各種方法が提案され又
実用化されている。

例えば２成分系現像剤を用いた現像方法では、現像ロ
ーラー上に塗布された該現像剤によって潜像の画像部を
現像する場合、現像剤中のトナーは、現像ローラー上に
塗布された現像剤の内数パーセント以下しか使用してい
ない。このことは現像器構成から考慮して非常に効率の
悪いものである。なぜならば所定の十分な現像濃度を得
るために多量の現像剤を現像ローラーが回転毎に現像ロ
ーラー上に一定量かつトナー濃度を均一にして塗布する
必要があるためである。このため、現像器構成を大型
化、複雑化していた。たとえば、特開昭55−32060号、
特開昭55−133058号，特開昭56−70560号公報等に開示
されているような現像方式によれば、現像濃度をあげる
ことができ、現像効率を上昇させることができる。しか
しながら画像部においてほぼ100％に近い現像効率を達
成するには至らずこの種の現像方式は未だ、改善の余地
を残している。

現像効率の向上という点では、１成分現像方法の方が
２成分現像方法よりも優れている。その中でも特に特開
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化、簡略化して実用化す
ることが可能となった。

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
いても比較的厚い層の形成で現像装置を構成している。
しかるに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。

しかし、上述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、表面がベルベツト等の繊維
で作られた現像ローラ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賦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。

本願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号公報）。

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カラー
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〕

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、か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小型化可能な現像方
式の提供を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

即ち、本発明は、 静電潜像を保持するための潜像保持体と対向する現像
剤担持体の現像領域で、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静電潜像を非磁性トナーで
現像する画像形成方法において、 シリカ微粉体を表面に保持したトナーと、磁性粒子と
により、現像剤担持体の現像領域に磁性粒子の存在量が
５〜80mg/cm²となるように磁気ブラシを形成し、 現像領域で、潜像保持体と磁気ブラシとを接触させな
がら、潜像保持体と現像剤担持体表面及び前記磁気ブラ
シ表面との間で非磁性トナーを往復させながら静電潜像
を正現像で現像する ことを特徴とする画像形成方法に関する。

ここで言う非磁性トナーとは、外部磁界5000Oeで10em
u/g以下の磁化しか示さない、実質的に磁性トナーとし
て挙動できないトナーを指す。

本発明者らは、本願出願人が特開昭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
摩擦帯電賦与が主としてスリーブ表面との間で行われる
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あ
たってトナーを、トナー担持体上と磁性粒子上とへ振り
分ける効率が極めて良いために、本発明の画像形成方法
の達成に極めて有利であることを見い出したのである。
即ち本発明によるコンパクトな画像形成方法の達成のた
めに、最も重要な点は、供給されたトナーが余す所はな
くトナー担持体上と磁性粒子上に振り分けられ、その両
者上から交番電界により効率良く飛翔現像することにあ
る。そのためには、シリカ微粉体を表面に担持したトナ
ーを用いることが最も良い効果が得られることを見い出
したのである。

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、スリー
ブ22はｂ方向に回転し、それに伴い磁性粒子27はそし
て、後述する如く、トナー供給容器21内に設置されてい
る磁性粒子循環域限定部材26により磁性粒子27の循環域
の上限が規制されていることが好ましい。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のと同等の効果
が示される。

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。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して用い
ることができる。

本発明での現像領域34におけるスルーブ表面上の磁性
粒子の存在量は、磁気ブラシとスリーブ22表面とを充分
活用するためには、５〜80mg/cm²好ましくは10〜70mg/c
m²の少量である必要がある。

前記スリーブ表面上の磁性粒子の存在量が多すぎる場
合、非磁性ブレード24による規制力が弱まり、スリーブ
と磁性粒子の摺擦力が低下してしまい、トナーへの帯電
賦与を滑らかに行うことができない。更にトナーのい飛
翔現像時に、磁性粒子も同様に飛翔してしまい潜像保持
体３上に付着してしまう欠点がある。

反対に磁性粒子の現像領域34におけるスリーブ表面の
存在量が少なすぎる場合、現像領域へのトナーの塗布量
が低下し濃度ムラや画像濃度ウスを生じてしまう。

スリーブ表面上の磁性粒子の存在量は主にスリーブ22
との間隙、固定磁石23のN₁極の位置、S₁極の磁束密度等
によって調整できる。

本発明における磁性粒子の存在量の測定法を下記に述
べる。まずスリーブ上に磁性粒子のみによる磁気ブラシ
を形成し、現像領域に相当する部分の磁性粒子を円筒３
紙をフイルターとして吸引し、その重さＭ（mg）を測定
した。次に磁性粒子の吸引された後のスリーブとの残り
の磁性粒子を透明な粘着テープでサンプリングし、吸引
された磁性粒子の占有面積Ｓ（cm²）を求めた。

磁性粒子の存在量ｍ（mg/cm²）を下記の如く算出し
た。

ｍ＝M/S 又、本発明でのスリーブ上と磁性粒子上とのトナー量
比は、両者からの飛翔現像性を最も良くするためには、 の範囲であることが望ましい。この比より大きいと磁性
粒子上のトナーが少なすぎスリーブ上の表面積を増した
効果が少なく、この比より小さいと磁性粒子上からのみ
の現像となって荒れた画質になりやすい。

トナー量の測定法を次に述べる。まず磁性粒子とトナ
ーとの混合物による磁気ブラシをスリーブ上に形成した
後、固定磁石にて該磁気ブラシを磁石吸引し、界面活性
剤にてトナーを洗い流すことによりトナー重量T₂（mg）
を測定した。次に磁気ブラシの除去されたスリーブ上に
残ったトナーを、上記の磁性粒子の存在量の測定方法と
同様に円筒３紙で吸引補集し、スリーブ上のトナー重量
T₁（mg）を算出した。

点25位置における非磁性ブレート24の先端部と現像ス
リーブ22面との前記間隙間隔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、磁性粒子が詰まりやすく、スリーブを傷つけやす
い。また500μｍより大きいと、非磁性トナー及び磁性
粒子が多量に漏れ出しやすく、薄層を形成しにくい。

第１図で26は非磁性ブレード24の上面側に下面を接触
させ、前端面をアンダカツ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は底板は、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補集容
器部29と、延長底板の先端像長手に沿って飛散防止部材
30を配設してある。

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いて磁石23の磁
極S₁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、磁極の強い磁界では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24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＋600
V、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Vpp300〜2000V、周波数200〜3000Hzの範囲で選択
される交番電圧を印加した感光体ドラム３を接地電位に
保持する。

一般に、磁気ブラシの電気抵抗が比較的高い（10⁸Ωc
mより大）ため現像バイアスのピーク電圧巾Vpp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（好ま
しくは1000〜3000Hz）で高い方が充分濃度のある良画質
が得られた。いずれにしても、Vpp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。

上述のことを考慮に入れた場合、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10¹⁵Ωcm〜10⁶Ωc
mが良い。

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
に約50mg/cm²の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を保った導電性
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
電荷の磁性はマイナス、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上とスリーブ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によ
って摺擦されて潜像保持体３から除去され、ブラシ上に
引き戻される。またブラシ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
によるブラシ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１秒間に8,000コマの高速度撮影の結果、観
測された現象である。

さて本発明に用いられるシリカ微粉体としては、従来
知られている湿式法或いは乾式法で製造されたシリカ微
粉体が用いられる。

本発明に用いられるシリカ微粉体を湿式法で製造する
方法は、従来公知である種々の方法が通用できる。例え
ばケイ酸ナトリウムの酸による分解、一般反応式で示せ
ば（以下反応式は略す）、 Na₂O・xSiO₂＋HCl＋H₂O→SiO₂・nH₂O＋NaCl その他、ケイ酸ナトリウムのアンモニア塩類またはア
ルカリ塩類による分解、ケイ酸ナトリウムよりアルカリ
土類金属ケイ酸塩を生成せしめた後、酸で分解しケイ酸
とする方法、ケイ酸ナトリウム溶液をイオン交換樹脂に
よりケイ酸とする方法、天然ケイ酸またはケイ酸塩を利
用する方法などがある。

ここでいうケイ酸微粉体には、無水二酸化ケイ素（シ
リカ）、その他、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸ナトリウ
ム、ケイ酸カリウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸亜鉛
などのケイ酸塩をいずれも適用できる。

本発明に用いられる湿式法で合成された市販のシリカ
微粉体としては、例えば以下のような商品名は市販され
ているものがある。

カープレツクス 塩野義製薬 ニツプシール 日本シリカ トクシール，フアインシール 徳山遭達 ビタシール 多木製肥 シルトン，シルネツクス 水沢化学 スターシル 神島化学 ヒメジール 愛媛薬品 サイロイド 富士デビソン化学 Hi−sil（ハイシール） Pittsburgh Plate Glass C
o.（ピツツバーグ プレート クラス） Durosil（ドウロシール）Ultrasil（ウルトラシール）
Fiillstoff−Gesellschaft Marquart（フユールスト
ツフ・ゲゼールシヤフトマルクオルト） Manosil（マノシール） Hardman and Holden（ハー
ドマン アンド ホールデン） Hoesch（ヘツシユ） Chemische Fabrik Hoesch Ｋ
−Ｇ（ヒエミツシエ フアブリーク ヘツシユ） Sil−Stone（シルーストーン） Stoner Rubber Co.（ストーナー ラバー）Nalco
（ナルコ） Nalco Chem Co.（ナルコ ケミカル） Quso（クソ） Philadelphia Quartz Co.（フイラデ
ルフイアクオーツ） Santocell（サントセル） Monsanto・chemical Co.
（モンサントケミカル） Imsil（イムシル） Illinois Minerals Co.（イリノ
イス ミネラル） Calcium Silikat（カルシウム ジリカート） Chemis
che Fabri（ヒエミツシエフアブリーク ヘツシユ） Calsil（カルジル） Fiillstoff−Gesellschaft Marq
uart（フユールストツフーゲゼールシヤフト マルクオ
ルト） Fortafil（フオルタフイル） Imperial Chemical In
dustries,Ltd.（インペリアル ケミカル インダスト
リーズ） Microcal（ミクロカル） Joseph Crosfield ＆ Son
s,Ltd.（ジエセフ クロスフイールド アンド サン
ズ） Manosil（マノシール） Hardman and Holden（ハー
ドマン アンド ホールデン） Vulkasil（ブルカジール） Farbenfabiken Bryer,A.
−G.（フアルベンフアブリーケン バーヤー） Tuflnit（タフニット） Durham Chemicals,Ltd.（ド
ウルハム ケミカルズ） シルモス 白石工業 スターレツクス 神島化学 フリコシル 多木製肥 又本発明に用いられる乾式法シリカ微粉体は、従来公
知の技術によって製造されるものである。例えば四塩化
ケイ素ガスの酸水素焔中における熱分解酸化反応を利用
する方法で、基礎となる反応式は次の様なものである。

Sicl₄＋2H₂＋O₂→Sio₂＋4HCl 又この製造工程において、例えば塩化アルミニウム、
又は塩化チタンなど他の金属ハロゲン化合物を、ケイ素
ハロゲン化合物と共に用いる事によってシリカと他の金
属酸化物の複合微粉体を得る事も可能であり、本発明は
それらも包含する。

これらシリカ微粉体の市販のものとしては、例えば以
下の様な商品名で市販されているものがある。

AEROSIL 130 （日本アエロジル社） 200 300 380 TT600 MOX80 MOX170 COK84 Cab−Ｏ−Sil Ｍ−５ （CABOT社） MS−７ MS−75 HS−５ EH−５ WaclerHDK N20 （WACKER−CHEMIEGMBH社） V15 N20E T30 T40 Ｄ−Ｃ Fine Sillca （ダウコーニング社） Fransol （Fransil社） その粒径は平均の一次粒径として、0.001〜２μｍの
範囲内である事が望ましく、特に好ましくは0.002〜0.2
μｍ範囲内のシリカ微粉体を使用するのが良い。

本発明のシリカ微粉体は、疎水化のためその表面を有
機ケイ素化合物、有機チタン化合物等の表面処理剤で処
理することがより望ましい。疎水化の程度としてはメタ
ノール滴定試験によって測定された疎水化度が30以上で
あることが望ましい。

有機ケイ素化合物の例は、ヘキサメチルジシラザン．
トリメチルシラン，トリメチルクロルシラン，トリメチ
ルエトキシシラン，ジメチルジクロルシラン，メチルト
リクロルシラン，アリルジメチルクロルシラン，アリル
フエニルジクロルシラン，ベンジルジメチルクロルシラ
ン，ブロムメチルジメチルクロルシラン，α−クロルエ
チルトリクロルシラン,p−クロルエチルトリクロルシラ
ン，クロルメチルジメチルクロルシラン，クロルメチル
ジメチルクロルシラン，トリオルガノシリルメルカプタ
ン、例えばトリメチルジリルメルカプタン，トリオルガ
ノシリルアクリレート、例えばビニルジメチルアセトキ
シシラン、更にジメチルエトキシシラン，ジメチルジメ
トキシシラン，ヘキサメチルジシクロキサン,1,3−ジビ
ニルテトラメチルジシロキサン,1,3−ジフエニルテトラ
メチルジシロキサン、および１分子当り２から12個のシ
ロキサン単位を有し末端に位置する単位にそれぞれ１個
宛のSiに結合した水酸基を含有するジメチルポリシロキ
サンがある。これらは１種あるいは２種以上の混合物で
用いられる。

本発明で用いられる有機チタン化合物とは、前記シリ
カ微粉体表面の水酸基、または吸着水と反応あるいは吸
着し、シリカ微粉体表面に被膜を形成しうるチタンネー
トカツプリング剤であって、例えば、 これらの表面処理剤は１種または２種以上の混合系で
用いられてよい。

前記したシリカ微粉体をシランカツプリング剤やチタ
ネート系カツプリング剤で処理する方法としては、本発
明に用いる表面処理剤はシリカ微粉体の表面に存在する
化学的、あるいは物理的にもつ結合水と容易に化学反応
して被覆されるため、乾式法，湿式法のいずれの方法も
採用でき、広範囲の処理方法が用いられる。例えばヘン
シエルミキサーやボールミルのごとき混合機中にシリカ
微粉体、及び適当量の表面処理剤を投入して乾式混合す
る方法、あるいはチタン系カツプリング剤を適当な溶剤
に溶解させた後シリカ微粉体を投入し混合し溶剤を除去
する方法、或いはスプレードライヤーにより噴霧熱処理
する方法など種々の方法が用いられる。これら表面処理
剤のシリカ微粉体に対する処理量としては、0.01〜20重
量％（好ましくは0.1〜10重量％）である。

これら表面処理剤と併用して 一般式 RmSiYn （Ｒはアルコキシ基または塩素原子、ｍは１〜３の整
数、Ｙはアミノ基，ビニル基，グリシドキシ基，メルカ
プト基，メタクリル基，ウレイド基の少なくとも１種ま
たは２種以上を含有する炭化水素基、ｎは３〜１の整
数）で示されるシランカツプリング剤で処理することも
可能である。

シリカ微粉体に対して、処理するシランカツプリング
剤化合物等の疎水化処理剤の好ましい重量は好ましく
は、シリカ微粉体に対して0.1〜30wt％、さらに好まし
くは0.5〜20wt％であるのが望ましい。

最終的に処理されたシリカ微粉体の疎水化度が、メタ
ノール滴定試験によって測定された疎水化度として30以
上の範囲の値を示す様に疎水化された場合に、本発明の
現像方法に用いられるのに好ましい現像剤が得られる。

ここでメタノール滴定試験は、疎水化された表面を有
するシリカ微粉体の疎水化度の程度を確認する実験的試
験である。処理されたシリカ微粉体の疎水化度を評価す
るために本明細書において規定される“メタノール滴定
試験”は次の如く行う。供試シリカ微粉体0.2gを容量25
0mlの三角フラスコ中の水50mlに添加する。メタノール
を、ビユーレツトからシリカの全量が湿潤されるまで滴
定する。この際フラスコ内の溶液はマグネチツクスター
ラーで常時撹拌する。その終点はシリカ微粉体の全量が
液体中に懸濁されることによって観察され、疎水化度は
終点に達した際のメタノールおよび水の液状混合物中の
メタノールの百分率として表わされる。

またこれらの処理されたシリカ微粉体の適用量はトナ
ー重量に対して、0.01〜20％のときに効果を発揮し、特
に好ましくは0.1〜３％添加したときに優れた安定性を
有する正の帯電性を示す。添加形態について好ましい態
様を述べれば、ドナー重量に対して0.01〜３重量％の処
理されたシリカ微粉体がトナー粒子表面に付着している
状態にあるのが良い。

一方、本発明に用いられ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−アクリル酸プチル共重合体、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−アクリル−アミノアクリル系共重合体、スチ
レン−アミノアクリル系共重合体、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−イソブレン共重合体、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、
ポリ酢酸ビニル、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。

トナーにおいては、任意の適当な顔料や染料が着色剤
として使用可能である。例えばカーボンブラツク、鉄
黒、フタロシアニンブルー、群青、キナクリドン、ベン
ジジンイエローなど公知の染顔料がある。

また荷電制御剤としてアミノ化合物、第４級アンモニ
ウム化合物および有機染料、特に塩基性染料とその塩、
ベンジルジメチル−ヘキサデシルアンモニウムクロライ
ド、デシル−トリメチルアンモニウムクロライド、ニグ
ロシン塩基、ニグロシンヒドロクロライド、サフラニン
γ及びクリスタルバイオレツト、含金属染料、サリチル
酸含金属化合物等を添加しても良い。さらに本発明の効
果を妨げない程度に磁性粉を添加しても良い。

以上のトナーの構成は、一般に行なわれている混合−
粉砕法によるトナーに用いても良いし、マイクロカプセ
ルトナーの壁材又は芯材、あるいはその両方に用いるこ
とも可能である。

材料の構成 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、ニツケル、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。

又、上記磁性粒子の表面を樹脂等で被覆することも可
能である。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ヤリアに付着せし
める方法、単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。

キヤリア表面への固着物質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・ポリフツ化ビニリデ
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・ポリアミド・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が、必ずしもこれに制約されない。

上記化合物の処理量は、キヤ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
キヤリアに対し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。例
で示す部は重量部である。

現像装置としては第１図に示したものを使用した。

実施例装置において感光体ドラム３は矢印ａ方向に60
mm/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（S
US304）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ラストを施し、周方向表面の
粗面度を0.8μｍ（R_Z＝）にした。

一方、回転するスリーブ22内にはフエライト焼結タイ
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。

非磁性プレード24は、1.2mm厚の非磁性ステンレスを
用いスリーブ上の磁性粒子の存在量が30〜60mg/cm²とな
るようにブレード−スリーブ間隙は300μｍ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。

実施例１ からなる平均粒径10μｍの赤色粒子100部に、四塩化ケ
イ素ガスを酸水素炎中で熱分解反応して得られた乾式シ
リカ（一次粒径20μｍ）の表面をクロルトリメチルシラ
ンで疎水化処理してメタノール滴定疎水化度60の処理シ
リカ0.6部を添加し、トナーとした。

このトナー８部と表面ポリメチルメタクリレート処理
したフエライト粉（粒径200−300メツシュ）100部とを
混合し、前記現像装置に適用したところ、カブリのない
極めて良好な画像が得られた。そのときのスリーブ上ト
ナー量と磁性粒子上トナー量との比（T₁/T₂）は1/5と両
者へのトナーの振り分けは順調であった。この比率は高
温高湿・低温低湿という特殊な環境でもほとんど変化し
なかった。

実施例２ シリカの表面処理をイソプロピルトリイソステアロイ
ルチタネートで行った以外は実施例１と同様に行ったと
ころ、得られた処理シリカの疎水化度は40、スリーブ上
と磁性粒子上へのトナーの振り分けは、 T₁/T₂＝1/2 と順調であり、良好な画像が得られた。

実施例３ 日本アエロジル社Ｒ−972シリカを用いた以外はすべ
て実施例１と同様に行ったところ、 T₁/T₂＝1/7 とトナーの振り分けは順調であり良好な画像が得られ
た。

実施例４ ケイ酸ナトリウムの酸による分解で得られた湿式法シ
リカ（一次粒径30μｍ）の表面をポリジメチルシロキサ
ン（オイル）で処理して得られた処理シリカ（疎水化度
80）を用いた以外は実施例１と同様に行ったところ、 T₁/T₂＝1/4 とトナーの振り分けは順調であり良好な画像が得られ
た。

比較例１ シリカを添加しない以外は実施例１と同様に行ったと
ころ、 T₁/T₂＝2.5/1となり トナー振り分けはうまくいかなかった。

〔発明の効果〕

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種々の環境
において得ることができた。

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付着した地カブリトナーを除去す
ることができた。

【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
面図である。 第２図，第３図は本発明に係る現像方法による現像部の
拡大説明図である。図において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。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】静電潜像を保持するための潜像保持体と対
   向する現像剤担持体の現像領域で、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静電潜像を非磁
   性トナーで現像する画像形成方法において、 シリカ微粉体を表面に保持したトナーと、磁性粒子とに
   より、現像剤担持体の現像領域に磁性粒子の存在量が５
   〜80mg/cm²となるように磁気ブラシを形成し、 現像領域で、潜像保持体と磁気ブラシとを接触させなが
   ら、潜像保持体と現像剤担持体表面及び前記磁気ブラシ
   表面との間で非磁性トナーを往復させながら静電潜像を
   正現像で現像する ことを特徴とする画像形成方法。
2. 【請求項２】現像剤供給容器内に設置されている磁性粒
   子循環域限定部材により磁性粒子の循環域の上限が規制
   されている特許請求の範囲第１項に記載の画像形成方
   法。