JP2763427B2 - 磁性現像剤 - Google Patents

磁性現像剤

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JP2763427B2 JP3264297A JP26429791A JP2763427B2 JP 2763427 B2 JP2763427 B2 JP 2763427B2 JP 3264297 A JP3264297 A JP 3264297A JP 26429791 A JP26429791 A JP 26429791A JP 2763427 B2 JP2763427 B2 JP 2763427B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は画像担体表面に形成した
静電荷像を磁気ブラシ法によって現像する際に使用す
る、磁性トナーと磁性キャリアとを混合してなる磁性現
像剤に関するものであり、特に摩擦帯電特性が高く、か
つ連続現像時における画像濃度の安定化が可能である磁
性現像剤に関するものである。
【0002】
【従来の技術】画像担体表面に形成した静電荷像を現像
する場合には、一般に磁気ブラシ法が使用されている。
而して磁気ブラシ現像に使用される現像剤としては、磁
性キャリアと非磁性トナーとを混合した二成分系現像剤
が多い。一方現像剤として樹脂と磁性粉による一成分系
現像剤を使用する方法もある。前者の二成分系現像剤を
使用する方法においては、画像濃度および解像度の良好
な画像が得られる反面、中間調の再現性が劣るという問
題点がある。
【0003】一方後者の一成分系現像剤を使用する方法
においては、トナー帯電量の増加に伴うトナーの帯電凝
集現像の惹起、スリーブ上のトナー不足による現像不足
等の問題点がある。これらの問題点を解決する手段とし
て、例えば特開昭59−162563号および同59−216149号公
報に記載のような磁性キャリアと磁性トナーとを混合し
た現像剤が提案されており、前記従来の二成分系現像剤
および一成分系現像剤の両者の長所を併有するものとさ
れている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のような磁性キャ
リアと磁性トナーとを混合した現像剤を使用する静電荷
像の現像方法においては、二成分系および一成分系の各
現像剤を使用する方法の各長所を併有する一方におい
て、磁性トナーの保磁力が低い場合、若しくは磁性トナ
ー中の磁性粉の含有量が少ない場合には、画像が不鮮明
となる問題点がある。すなわち、画像担体表面に対向し
て配置し、かつ内部に永久磁石等の磁界発生部材を備え
た非磁性スリーブによる現像剤の搬送性が低いため、磁
気ブラシの画像担体表面の摺擦により消費される磁性ト
ナーの補給が不足し、磁性キャリア濃度が高くなるため
である。
【0005】この問題点を解消するために、単に現像剤
供給手段であるスリーブ若しくは磁界発生部材の回転数
を増大することは、騒音発生等事務環境を著しく悪化さ
せるため不都合であり、一方スリーブ若しくは磁界発生
部材の外径を大にすることは、近年の現像装置に対する
小型化、薄型化若しくは軽量化等の要請に反するため採
用できない。
【0006】また磁性現像剤を構成する磁性トナーは、
充分な荷電性を付与するため、すなわち荷電制御の目的
でニグロシン染料若しくは含金属アゾ染料等の荷電制御
剤を含有している。このような荷電制御剤を含有させる
ことにより、磁性現像剤の帯電性を向上させることがで
き、画像濃度を向上できるのである。すなわち、磁気搬
送手段による現像領域までの間においては磁性トナーは
磁気吸引力によって磁性キャリアの表面に保持されてい
るものであるから、磁性トナーの帯電性を向上させるこ
とにより、現像領域における静電気力による感光体への
付着力が増大し、画像濃度を向上させ得るのである。
【0007】この点、前記従来の二成分系現像剤におい
ては、磁性キャリアと非磁性トナーとの保持は静電気力
のみであるから、非磁性トナーの帯電性を増大させるこ
とは、現像領域における磁性キャリアと非磁性トナーの
付着力を増大させる結果を招来し、却って画像濃度を低
下させることと相違するのである。
【0008】上記のように磁性トナーの帯電性を向上さ
せるためには、荷電制御剤を含有させることが有効であ
るが、この荷電制御剤は磁性トナーを構成する結着用樹
脂との相溶性が低く、分散性が悪いため添加量に限界が
あり、必要とする帯電性を確保するのが困難であるとい
う問題点がある。このため現像装置始動直後においては
帯電性が低く、所定の帯電性を具有するまでの時間が長
いと共に、連続現像時において画像濃度が低下するとい
う問題点もある。
【0009】本発明は上記従来技術に存在する問題点を
解決し、帯電性が高いと共に、連続現像時においても画
像濃度の安定化が可能である磁性現像剤を提供すること
を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、非磁性材料からなるスリーブを
回転させかつ永久磁石部材を固定してスリーブ上に保持
した現像剤をスリーブと同方向に搬送する磁気ブラシ現
像法に使用する、少なくとも結着樹脂、磁性粉および荷
電制御剤を含有する磁性トナーと磁性キャリアとを混合
してなる磁性現像剤において、磁性粉の含有量を10〜
60重量%とし、荷電制御剤の含有量を0.5〜5重量%
とすると共に、磁性トナー100重量部に対して前記荷
電制御剤と同極性でかつ前記荷電制御剤より体積固有抵
抗の大なる荷電制御剤を0.05〜1重量部外添する、とい
う技術的手段を採用した。
【0011】本発明において荷電制御剤の体積固有抵抗
は、サンプルを約10数mg計り取り、ダイヤルゲージを
改良した内径3.05mm(断面積0.073cm2 )のポリアセタ
ール製絶縁シリンダー中に充填し、 0.1kg重の荷重を印
加し、D.C.4000V/cmの電場で抵抗を測定し、
(横河ヒューレッドパッカード製絶縁抵抗計を使用)、
算出したものである。
【0012】また本発明においては、具体的には例えば
次のような組合わせで市販の荷電制御剤を使用すればよ
い。すなわちトナー粒子の内部に添加する荷電制御剤
が、カヤチャージT5(日本化薬製、体積固有抵抗7×
108 Ω・cm)の場合には、トナー粒子の表面に添加す
る荷電制御剤としてはボントロンE81(オリエント化
学製、体積固有抵抗1×1015Ω・cm)、ボントロンE
84(同、9×1014Ω・cm)、ボントロンS34
(同、5×1012Ω・cm)、バリファースト3120
(同、9×1014Ω・cm)、カヤチャージT2(日本化
製、同、4×1012Ω・cm)の内の1種を使用するこ
とができる。またトナー粒子の内部に添加する荷電制御
剤がボントロンS34若しくはカヤチャージT2である
場合には、トナー粒子の表面に添加する荷電制御剤は、
ボントロンE84若しくはバリファースト3120を使
用できる。
【0013】本発明において、内添する荷電制御剤と外
添する荷電制御剤の体積固有抵抗値の差は102 Ω・cm
より大であることが好ましく、103 Ω・cm以上である
ことがより好ましい。
【0014】上記内添する低抵抗の荷電制御剤は、トナ
ーチェンを形成した時におけるトナーの抵抗値を低減
し、電荷注入による現像性向上に効果がある。また外添
する高抵抗の荷電制御剤は、トナーの感光体上の転写時
におけるリークを防止することにより、転写効率の向上
に効果がある。
【0015】本発明において、磁性トナーに外添する荷
電制御剤が0.05重量部未満では帯電性の向上が期待でき
ず、また画像のキレが改善できないため好ましくない。
一方1重量部を超えると汚れ等を発生するため不都合で
ある。
【0016】なお荷電制御剤を磁性トナーに外添する手
段としては、機械的な混合によるものの他に,荷電制御
剤を加熱して磁性トナーの表面に付着させてもよく、ま
た荷電制御剤を予め溶剤を介して溶解させた後、磁性ト
ナーにまぶすようにしてもよい。またこの荷電制御剤と
共に、シリカ、アルミナ、チタニア等の酸化物微粒子を
外添させてもよい。
【0017】また、本発明に用いる磁性トナーは、定着
用樹脂と磁性粉と、必要に応じ種々の添加物(荷電制御
剤、抵抗調節剤、流動性改質剤等)を加えて、調整され
る。上記定着用樹脂は、定着方式に応じて適宜選定すれ
ばよい(例えば特開昭57−97545 号公報参照)。一例と
して熱ロール定着方式の場合には、スチレン・アクリル
系共重合体、スチレン・ブタジェン共重合体、ポリエス
テル樹脂、エポキシ樹脂及びそれらの混合樹脂が挙げら
れる。
【0018】上記磁性粉としては、フェライト、マグネ
タイトをはじめとする鉄、コバルト、ニッケルなどの強
磁性を示す元素を含む合金あるいは化合物が使用できる
が、磁性トナー中に含有せしめるために平均粒径が 0.1
〜3μm程度のものが望ましい。そして磁性トナーの保
磁力は実質的に磁性粉の保磁力により定まるので、磁性
粉の種類を変えることにより磁性トナーの保磁力を調整
できる。
【0019】磁性粉の含有量は、10重量%より小であ
ると現像剤の搬送力が小である場合においてもトナーの
飛散が大となり、一方60重量%より大であると定着性
が低下するため、10〜60重量%の範囲がよく、好ま
しい範囲は15〜50重量%である。
【0020】上記添加物としては、次のようなものが挙
げられる。荷電制御剤としては、正の荷電特性を有する
ニグロシン染料や負の荷電特性を有する含金属(Cr)
アゾ染料などが一般的である。また抵抗調節剤として
は、カーボンブラックが一般的である。また流動性改質
剤としては、前述した疎水性シリカに代表される酸化物
微粒子がよく用いられている。これらの添加量は、多す
ぎると磁性トナーの定着性を損なうので、一般には10
重量%以下とされる。
【0021】各種組成よりなる磁性トナーは、通常の一
成分系現像剤と同様に5〜30μm(好ましくは6〜2
0μm)の平均粒径に調整される。本発明に用いる磁性
キャリアは、公知のものが使用できるが、画質の点から
は、マグネタイトやソフトフェライト(Ni−Zn系、
Mg−Zn系、Cu−Zn系、Ba−Ni−Zn系等)
からなる酸化鉄を含むキャリアが好ましい。
【0022】次に上記磁性キャリアの粒径は、通常の二
成分系現像剤と同様に平均粒径で50〜150μmの範
囲とするのがよい。本発明の現像剤は磁性キャリアと磁
性トナーとを混合して調整されるが、磁性トナーの混合
比率(トナー濃度)を10〜90重量%とすることが望
ましい。トナー濃度が90重量%を越えると、磁性トナ
ーが飛散し易くなり、又スペントトナー量が増え、一方
トナー濃度が10重量%未満であると、キャリア付着が
発生する。トナー濃度は現像条件等に応じて適宜定めら
れるが、好ましい範囲は20〜80重量%で、より好ま
しい範囲は30〜70重量%である。
【0023】本発明の現像剤は、種々の現像方式に適用
できるが、永久磁石部材を固定し、スリーブのみを回転
させるスリーブ回転方式に有効である。スリーブ回転方
式の場合の現像条件としては、スリーブの表面移動速度
を画像担体の表面移動速度の1.5〜 4.5倍に設定するこ
と、およびスリーブを現像領域において画像担体と同方
向に移動させることが好ましい(特願平2−251015号参
照)。
【0024】
【作用】上記の構成により、磁性トナーの表面にも荷電
制御剤が存在することにより、帯電性が向上し、特に現
像装置の始動直後においても摩擦帯電が促進され、所謂
立上がり時間が短縮されるのである。
【0025】
【実施例】 スチレン−n−ブチルメタクリレート共重合体 47重量% (Mn= 1.6×104 、Mw=21×104 ) 磁性粉 45重量% (戸田工業製 EPT500) ポリオレフィン 5重量% (三洋化成製 ビスコール550P) 荷電制御剤 3重量% (日本化薬製 カヤチャージT5 体積固有抵抗7×108 Ω・cm) 上記配合の原材料を乾式混合し、200℃で加熱混練、
冷却固化後粉砕処理し、疎水性シリカ(日本アエロジル
製)を 0.5重量部添加して120℃で熱処理、分級等の
処理により平均粒径5〜20μmの磁性トナーとした。
次にこの磁性トナー100重量部に荷電制御剤(オリエ
ント化学製 ボントロンE81、体積固有抵抗1×10
15Ω・cm)を0.05〜2重量部外添した。次にフェライト
キャリア(日立金属製 KBN−100、粒径37〜7
4μm)60重量部と上記磁性トナー40重量部とを混
合して磁性現像剤とした。
【0026】図1は本発明の実施例における現像装置の
例を示す要部横断面図である。図1において1は感光体
であり、円筒状に形成して矢印方向に回転自在に設け
る。2は現像剤槽であり、前記のようにして作製した現
像剤3を収容する。4は永久磁石部材であり、例えば円
柱状に形成し、外周に軸方向に延びる4個の磁極を設け
ると共に、前記感光体1と磁極の1個を対向させて固定
する。5はスリーブであり、例えばステンレス鋼のよう
な非磁性材料により中空円筒状に形成して、前記永久磁
石部材4と同軸的に設け、かつ矢印方向に回転自在とす
る。6はドクター部材であり、現像剤槽2にその先端を
スリーブ5の表面に臨ませて設ける。
【0027】上記の構成により、感光体1を時計方向
に、およびスリーブ5を反時計方向に回転させると、永
久磁石部材4の磁力によって現像剤3がスリーブ5の表
面に吸着されて搬送され、感光体1の表面に担持された
静電荷像を顕像化することができるのである。このよう
な現像装置において、前記磁性現像剤を使用して現像を
行い、画像評価した結果を表1に示す。
【0028】上記現像条件について記述する。まず感光
体1としてOPCを使用し、表面電位−650V、周速
60mm/秒とし、バイアス電圧を−550Vとした。次
に外径20mmのスリーブ5の回転数を160rpm とし
た。この場合永久磁石部材4は4極着磁とし、スリーブ
5上の表面磁束密度を650Gとした。なお感光体1と
スリーブ5との間の現像ギャップは0.35mm、ドクター部
材6とスリーブ5との間のドクターギャップは0.30mmと
した。
【0029】
【表1】
【0030】表1から明らかなように、荷電制御剤の外
添を欠如するNo.1においては、画像濃度および解像度
共に低い値である。一方荷電制御剤の外添量を増大する
に従って画像濃度および解像度が向上することがわか
る。しかしながら荷電制御剤の外添量が 2.0重量部であ
るNo.6においてはカブリが増大する。これに対して本
発明のNo.2〜5においては、カブリの少ない高品質の
画像が得られている。
【0031】
【発明の効果】本発明は以上記述のような構成および作
用であるから、永久磁石部材を固定し、かつ感光体表面
とスリーブ表面とが同一方向に移動するような現像方式
において、磁性現像剤の摩擦帯電特性を大幅に向上させ
ることができ、現像装置始動後の立上がり所要時間を短
縮することができる。また連続現像時においても画像濃
度が低下せず、安定した状態に保持することができると
いう効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における現像装置の例を示す要
部横断面図である。
【符号の説明】
1 感光体 3 現像剤 4 永久磁石部材 5 スリーブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03G 9/097 G03G 9/08 G03G 9/083

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非磁性材料からなるスリーブを回転させ
    かつ永久磁石部材を固定してスリーブ上に保持した現像
    剤をスリーブと同方向に搬送する磁気ブラシ現像法に使
    用する、少なくとも結着樹脂、磁性粉および荷電制御剤
    を含有する磁性トナーと磁性キャリアとを混合してなる
    磁性現像剤において、磁性粉の含有量を10〜60重量
    %とし、荷電制御剤の含有量を 0.5〜5重量%とすると
    共に、磁性トナー100重量部に対して前記荷電制御剤
    と同極性でかつ前記荷電制御剤より体積固有抵抗の大な
    る荷電制御剤を0.05〜1重量部外添したことを特徴とす
    る磁性現像剤。
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