JP3166207B2 - 静電現像方法および静電現像剤 - Google Patents

静電現像方法および静電現像剤

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JP3166207B2 JP15699991A JP15699991A JP3166207B2 JP 3166207 B2 JP3166207 B2 JP 3166207B2 JP 15699991 A JP15699991 A JP 15699991A JP 15699991 A JP15699991 A JP 15699991A JP 3166207 B2 JP3166207 B2 JP 3166207B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子写真、静電記録等
に用いられる静電現像方法及び静電現像剤に関する。さ
らに詳言すれば、磁性を有する顕画粒子によって画像形
成を行なう静電現像方法及び静電現像剤に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電子写真等の静電現像に用いられ
る現像方法、現像剤としては、非磁性顕画粒子と該顕画
粒子より粒径大なる磁性粒子の混合物を現像剤として使
用する二成分現像方法、磁性顕画粒子のみあるいは磁性
顕画粒子に少量の添加粒子を混合した現像剤を使用する
一成分現像方法、前記一成分現像剤に顕画粒子より粒径
大なる磁性粒子を混合した現像方法等が知られている。
【0003】前記磁性一成分現像方法及び磁性顕画粒子
と該顕画粒子より粒径大なる磁性粒子の混合現像剤を使
用する現像方法においては、現像剤担持体の裏面にN
極、S極を交互に配置した永久磁石を移動させることに
より、現像剤を搬送すると同時に静電潜像保持部材との
対向領域において永久磁石の移動による交番磁界によっ
て、顕画粒子の担持体方向への磁気吸引力を周期的に軽
減させることにより潜像保持部材への現像性を向上させ
る方法(例えば、特開昭50−45639号公報及び特
開昭58−100869号公報)や潜像保持部材と担持
体との間に交番電界を印加し顕画粒子を往復運動させて
現像性を向上させる方法(例えば、米国特許3,86
6,574号、特開昭55−18656号公報)あるい
は交番磁界と交番電界を併用した方法等が知られてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、交番電
界印加あるいは交番電界と交番磁界印加の現像方法にお
いては、逆帯電の顕画粒子の発生及び逆帯電した顕画粒
子の潜像保持部材の非画像部への転移をも促進してしま
う欠点がある。交番電界印加においては静電界印加に比
べて高圧なる電界下に現像剤をさらすため、顕画粒子同
士での電荷移動を促進し、逆帯電した顕画粒子が発生し
やすい。
【0005】また交番電界、交番磁界下の現像において
は担持体方向への付着力が軽減するため、静電界、静磁
界下の現像においては転移し得ない比較的弱い帯電の逆
帯電顕画粒子をも容易に転移ならしめる。非画像部への
顕画粒子の転移は、画像の白地部に黒班が生じる、いわ
ゆる「地かぶり」として画像品質上好ましからざる現象
となる。潜像保持部材上へ現像した顕画粒子を次工程に
おいて紙等の転写材へ静電気力で転移し、最終画像化す
る複写機等の場合、非画像部の顕画粒子は逆帯電である
ため転写材への転写がおこなわれない場合等もあるが、
その場合でも必要以上の顕画粒子が消費されたこととな
り、好ましからざる現象である。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記非画像
部への顕画粒子の転移現象を解決すべく鋭意検討した結
果、ある種の微粒子を添加することで前記課題を解決し
得ることを見出し、本発明に到達した。本発明の目的
は、電子写真、静電記録などにおいて非画像部への逆帯
電顕画粒子の転移がなく、高濃度で鮮明な画像形成が行
われ、かつ不要な顕画粒子の消費を押さえることができ
る現像方法及び現像剤を提供することにある。
【0007】すなわち、静電潜像を表面に形成した潜像
保持部材と表面に現像剤を担持した現像剤担持体を対向
させ、該対向域に交番磁界および交番電界を印加し、現
像剤中の顕画粒子を該潜像保持部材に転移させる静電現
像方法において、現像剤は少なくとも磁性を有する負帯
電性顕画粒子と、顕画粒子との摩擦により顕画粒子に対
して正に帯電するシリコーン樹脂粉末とを含有し、現像
剤が静電保持部材に対して周期的に接離あるいは常に接
触することによって本発明の目的が達成される。
【0008】又、静電潜像を表面に形成した潜像保持部
材と表面に現像剤を担持した現像剤担持体を対向させ、
該対向域に交番磁界及び交番電界を印加し、現像中の顕
画粒子を該潜像保持部材に転移させる静電現像方法にお
いて、現像剤は少なくとも磁性を有する負帯電性顕画粒
子と、顕画粒子との摩擦により正に帯電するシリコーン
樹脂粉末と、顕画粒子より小さい粒径を有する強磁性無
機粒子とを含有し、現像剤が潜像保持部材に対して交番
磁界により周期的に接離あるいは常に接触することによ
って本発明の目的が達成され、さらに解像度の高い画質
が得られる。
【0009】更に又、少なくとも磁性を有する負帯電性
顕画粒子と、顕画粒子との摩擦により正に帯電するシリ
コーン樹脂粉末と、顕画粒子より小さい粒径を有する強
磁性無機粒子とを含有する静電現像剤を使用することに
よって本発明の目的が達成され、更に解像度の高い画質
が得られる。
【0010】
【以下本発明を詳細に説明する】本発明に用いられる潜
像保持部材としては、導電性基材上にCdSや有機感光
性物質等の層を設けた感光体や導電性基材上に絶縁層を
設けたマスター等を使用し、表面に静電電荷分布による
所望の静電潜像パターンを構成し、現像剤担持体との対
向域を通過させ現像剤を静電気力によって転移させる。
【0011】本発明に用いられる現像剤担持体は、非磁
性導電性材料からなり、現像剤を担持し潜像保持部材と
対向する面の裏面に配置した磁界発生手段による磁界
が、担持体を貫き現像剤を担持するに充分なる磁界強度
を得られ、かつ充分な機械的強度が得られるような厚み
とする。現像剤担持面は酸化処理、樹脂コート等の表面
被膜やサンドブラスト等で凹凸処理を施してもよい。通
常、現像剤担持体は潜像保持部材との対向域に順次現像
剤を搬送するため等速移動を行なうが、担持体は固定し
裏面の磁界発生手段の発生する交番磁界への付着力を利
用し現像剤を搬送してもよい。潜像保持部材と現像剤担
持体の間隔は0.2〜1.5mmが好ましい。
【0012】本発明に用いられる磁界発生手段は現像剤
担持体の裏面で磁石のN極とS極を移動させ、現像剤を
搬送すると共に顕画粒子の担持体方向への磁気の吸引力
を周期的に軽減させる、いわゆる交番磁界を発生させら
れる手段を用いる。通常、N極とS極を複数個交互に配
置した永久磁石を用い、現像剤担持体の裏面に沿って等
速移動させることにより交番磁界を発生するが、固定の
電磁石を利用して電磁石に交番電流を流し交番磁界を発
生させてもよい。
【0013】通常の複写機等に用いられている現像剤担
持体と磁界発生手段は、円筒状のスリーブからなる現像
剤担持体と該現像剤担持体に同心に内包され円周上に交
互にN極とS極に着磁された円柱状の永久磁石ロールか
らなる磁界発生手段を用い、前記スリーブと永久磁石ロ
ールを相対回転させることによってスリーブのが外周面
上に担持した現像剤を搬送し、かつ潜像保持部材との対
向域において交番磁界を発生させる。交番磁界の交番回
数は現像のプロセス速度や磁界強度に依存するが、通常
10〜600回/秒より最適点を選択する。
【0014】本発明に用いられる交番電界は、通常、潜
像保持部材の導電性基材と現像剤担持体との間に直流電
圧と交流電圧を重畳印加することにより発生させる。交
流電圧としては、正弦波、短形波、三角波さらにはそれ
らの周波数の異なるもの、波形の異なるものを合成した
ものであってもよい。交流電圧の振幅としては通常40
0V〜3kVが好ましい。交流電圧の周波数としては1
00Hz〜5kHzの範囲が好ましい。
【0015】本発明に用いられる現像剤は磁性を有する
負帯電性顕画粒子と、顕画粒子との摩擦により顕画粒子
に対して正に帯電するシリコーン樹脂粉末を少なくとも
含有し、さらに解像力を向上させる目的で、顕画粒子よ
り小さい粒径を有する強磁性無機粒子を含有させると一
層好ましい。また、さらに現像剤含有物として通常用い
られる流動性改質粒子や顕画粒子より大きな粒径のキャ
リア粒子を含有してもよい。
【0016】本発明に用いられる顕画粒子としては、紙
等の転写材に画像の熱定着を行なう複写機等の場合、磁
性粉とバインダー樹脂を主成分とする磁性トナーを用い
る。磁性トナーは、バインダー樹脂と磁性粉を主成分と
し、バインダー樹脂と磁性粉の配合重量比は現像性、転
写材への定着性を考慮したうえ、1:3〜7:1の範囲
で選択できる。必要に応じて着色剤や帯電制御剤等とと
もにニーダー等により混練分散せしめ、冷却後粉砕し、
分級して得られる平均粒径5〜20μmの粉末であって
これらのトナー構成成分としては各種の公知の材料を使
用し得る。
【0017】トナー用バインダー樹脂としては公知のも
のを含む広い範囲から選択することができ、例えば、ポ
リスチレン、クロロポリスチレン、ポリー−α−メチル
スレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン
−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合
体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビ
ニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレ
ン−アクリル酸エステル共重合体(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およびスチレン−アクリル
酸フェニル共重合体等)、スチレン−メタクリル酸エス
テル共重合体(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およびスチレン−メタク
リル酸フェニル共重合体等)、スチレン−α−クロルア
クリル酸メチル共重合体およびスチレン−アクリロニト
リル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂
(スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または
共重合体)、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹
脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、飽和または不飽和
ポリエステル樹脂、低分子量ポリエチレン、低分子量ポ
リプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、
シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリ
レート共重合体、キシレン樹脂並びにポリビニルブチラ
ール樹脂等があるが、本発明に用いるのに特に好ましい
樹脂としてはスチレン系樹脂、飽和または不飽和ポリエ
ステル樹脂およびエポキシ樹脂等を挙ることができる。
また、上記樹脂は単独で使用するに限らず、2種以上併
用することもできる。
【0018】本発明に用いられるトナー用磁性粉とは、
PPC等の使用環境温度(0℃〜60℃付近)におい
て、フェロ磁性あるいはフェリ磁性等を示す強磁性物質
であって、例えばマグネタイト(Fe34 )、マグヘ
マイト(γ−Fe23 )、マグネタイトとマグヘマイ
トの中間体、フェライト(MxFe3-x4 式中MはM
n、Fe、Co、Ni、Cu、Mg、Zn、Cd等ある
いはその混晶系)等のスピネルフェライトやBaO・6
Fe23 、 SrO・6Fe23 等の六方晶フェラ
イト、Y3 Fe512、Sm3 Fe512 等のガーネ
ット型酸化物、CrO2 等のルチル型酸化物、Fe、M
n、Ni、Co、Cr等の金属やその他の強磁性合金等
の内、0℃から60℃付近の温度範囲においてフェロ磁
性あるいはフェリ磁性を示すものが挙げられ、中でもマ
グネタイト、マグヘマイト、マグネタイトとマグヘマイ
トの中間体等の平均粒径3μm以下、より好ましくは
0.05〜1μm程度の微粒子が性能的にも価格的にも
好ましい。また上記磁性粉は単独で使用するに限らず、
2種以上併用することもできる。
【0019】トナー用に用いられる着色剤としては、カ
ーボンブラック、ランプブラック、鉄黒、群青、ニグロ
シン染料、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フ
タロシアニングリーン、ハンザイエローG、ローダミン
系染顔料、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジジン
イエロー、ローズベンガル、トリアリルメタン系染料、
モノアゾ系、ジスアゾ系染顔料など従来公知のいかなる
染顔料をも単独あるいは混合して使用し得る。
【0020】着色剤のトナー中への添加量はバインダー
樹脂100重量部に対し0.1〜30重量部が望まし
く、特には0.5〜10重量部が望ましい。添加量が少
なすぎると着色効果に乏しくなり、逆に多過ぎると定着
性に劣るようになり好ましくない傾向を示す。トナーの
帯電制御は、バインダー樹脂、染顔料自体で行っても良
いが、必要に応じて色再現上問題の生じないような帯電
性制御剤を併用しても良い。正帯電性制御剤としては、
ニグロシン染料、4級アンモニウム塩等塩基性・電子供
与性物質、負帯電性制御剤として、金属キレート類また
は含金染料等酸性・電子求引性物質を適宜選択して用い
るとよい。
【0021】帯電制御剤の添加量はバインダー樹脂の帯
電性、着色剤の添加量・分散方法を含めた製造方法、そ
の他の添加剤の帯電性等の条件を考慮した上で決めると
よいが、バインダー樹脂に対して0.1〜10重量部が
適当である。この他、金属酸化物等の無機粒子や前記有
機物質で表面処理した無機物質を用いても良い。
【0022】これら帯電制御剤は、バインダー樹脂中に
混合添加して用いても、トナー粒子表面に付着させた形
で用いてもよい。この他、トナー中には熱特性・物理特
性等を調整する目的で各種可塑剤・離型剤等の助剤を添
加することも可能である。その添加量は、0.1〜10
重量部が適当である。
【0023】本発明に用いられるシリコーン樹脂粉末と
しては、顕画粒子との摩擦により帯電可能で、正に帯電
する性質を有するシリコーン樹脂粉末であり、例えば、
ポリジメチルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサ
ン、メチルハイドロジェンポリシロキサンやアルキル変
性シリコーン等が挙げられる。粉末の粒径・形状として
は、シリコーン樹脂ブロックを粉砕したものでも、重合
時にたとえば球状微粉末となるように製造したもので
も、特に限らない。
【0024】粒径は、顕画粒子の同程度のサイズ以下の
ものを通常用いる。添加量は顕画粒子100重量部に対
して0.1〜5重量部程度が好ましい。本発明において
は、さらに、解像度を向上させ、白黒境界部の画像品位
を上げる目標で強磁性無機粒子を添加するとなお一層好
ましい。強磁性無機粒子は顕画粒子より小さい平均粒径
を有するものが好ましい。平均粒径が顕画粒子より小さ
くても、顕画粒子の数10倍の凝集粒子を多量に含む
と、現像剤担持体の現像剤層形成に不良をきたすため余
り好ましくない。より好ましくは顕画粒子の粒径の2/
5倍以下のものを用いると良い。
【0025】強磁性無機粒子の材質としては、複写機等
の使用環境温度(0℃〜60℃付近)において、フェリ
磁性あるいはフェロ磁性等を示す強磁性物質であって、
例えばマグネタイト(Fe34 )、マグヘマイト(γ
−Fe23 )、マグネタイトとマグヘマイトの中間
体、フェライト(MxFe3−x O4 式中MはMn、
Fe、Co、Ni、Cu、Mg、Zn、Cd等あるいは
その混晶系)等のスピネルフェライトやBaO・6Fe
23 、 SrO・6Fe23 等の六方晶フェライト、
3 Fe512、Sm3 Fe512 等のガーネット型
酸化物、CrO 2 等のルチル型酸化物、Fe、Mn、N
i、Co、Cr等の金属やその他の強磁性合金等の内、
0℃〜60℃付近でフェロ磁性あるいはフェリ磁性を示
すものが挙げられる。
【0026】強磁性無機粒子の製法は、特に限定されな
い。例えば金属塩水溶液の溶液反応により、沈澱物とし
て得た湿式法によるものや焼成によって得たものなどが
挙げられる。ようは、現像剤層形成不良の原因となる粗
大粒子を多量に含まないように製造することが重要であ
る。添加量は強磁性無機粒子の粒径や材質にもよるが、
通常、顕画粒子100重量部に対して2〜30重量部程
度が好ましい。
【0027】又、さらに現像剤含有物として通常用いら
れる流動性改質粒子、たとえばチタニア、アルミナ、シ
リカ等の微粉末やそれら微粉末表面に疏水化処理をほど
こしたものや顕画粒子より大きな粒径のキャリア粒子、
たとえば鉄粉、マグネタイト、フェライト等の磁性粒子
を使用してもよい。
【0028】
【発明の効果】本発明の現像方法及び現像剤を利用した
電子写真、静電記録などにおいては、非画像部への顕画
粒子の転移がなく、高濃度で鮮明な画像形成がおこなわ
れ、かつ不要な顕画粒子の消費を押さえることができ、
多大な工業的利益を提供するものである。
【0029】
【実施例】以下に本発明を具体的に説明するが、本発明
はその要旨を越えないかぎり、以下の実施例によってな
んら限定されるものではない。実施例中の部数は重量部
である。
【0030】
【実施例1】 スチレン−アクリル酸ブチル−メタクリル酸メチル共重合体 100部 低分子量ポリプロピレン 3部 クロム含有染料 2部 マグネタイト 70部 を配合、混練、粉砕、分級し、平均粒径約11μmの負
帯電性磁性トナーを得た。
【0031】この磁性トナー100部に対して平均粒径
2μmの球状のポリジメチルシロキサン樹脂粉末0.3
部をヘンシェルミキサーにて混合処理し、図1に示す現
像剤担持体(1)上に平均粒径約70μmのCu−Zn
−Feフェライトの球形磁性粒子10gを付着させ、上
記のトナーとポリジメチルシロキサン樹脂粉末の混合物
を充填し、表1に示す条件下で現像テストを行なったと
ころ、非画像部へのトナー転移はなく、転写紙への転
写、熱ロール定着後の画像反射濃度1.38の鮮明な画
像が形成された。画像反射濃度はマクベス濃度計RD−
914を使用し、測定した。
【0032】なお、本実施例で使用した磁性トナー原料
の混練後の粗砕品(粒径2mm〜100μm程度)と本
実施例で使用したポリジメチルシロキサン樹脂粉末を混
合し、ブローオフ法によってポリジメチルシロキサン樹
脂粉末の帯電を測定したところ、トナー原料粗砕品に対
して、正帯電であった。
【0033】
【表1】 条 件 OPC感光体周速 40mm/sec OPC感光体非画像部電位 −650V OPC感光体画像部電位 −70V 現像剤担持体周速 70mm/sec 永久磁石ロール磁極強度 最大約550ガウス (現像剤担持体面上) 永久磁石ロール磁極の通過回数 50回/sec (N極とS極の合計) ドクターギャップ 0.25mm 現像ギャップ 0.3mm 現像バイアス −500Vを中心に振幅1kV、 900Hzの矩形波を印加。
【0034】
【実施例2】 スチレン−アクリル酸ブチル−メタクリル酸メチル共重合体 100部 低分子量ポリプロピレン 3部 クロム含金染料 2部 マグネタイト 105部 を配合、混練、粉砕、分級し負帯電の体積平均粒径約1
0μmの磁性トナーを調達した。
【0035】この磁性トナー100部に対して、実施例
1と同じポリジメチルシロキサン樹脂粉末0.8部と平
均粒径0.5μmのマグネタイト粉5部とをヘンシェル
ミキサーにて混合処理し、図1に示す、現像剤担持体槽
に充填し、表1に示す条件で現像テストを行ったとこ
ろ、マグネタイト粉は非画像部へうっすらと転移するも
ののトナー転移はなく、解像度が高く、画像反射濃度
1.02の鮮明な画像が形成された。
【0036】なお非画像部への転移したマグネタイト粉
は転写紙上へはほとんど転写されず、転写紙上の「地カ
ブリ」は問題なかった。またマグネタイト粉はトナーに
比べ細かいため、うっすらと感光体上へ転移した程度で
は、トナー消費量にはほとんど影響しなかった。
【0037】
【実施例3】実施例2のマグネタイト粉5部の代わりに
1.7μmのMnZnフェライト粉13部を混合したこ
と以外は実施例2と同様にテストしたところ、解像度は
さらに向上し、画像反射濃度1.18の鮮明な画像が形
成され、同様に「地カブリ」は問題なく、MnZnフェ
ライトの感光体非画像部への転移もさらに極微量なレベ
ルであった。
【0038】
【比較例1】ポリジメチルシロキサン粉末を添加しない
こと以外は実施例1と同様の条件下でテストを行ったと
ころ画像濃度0.43で不鮮明な画像であった。
【0039】
【比較例2】実施例1のポリジメチルシロキサン粉末
0.3部の代わりに疏水性シリカ(デグサ社製、商品名
R972)0.5部を混合したこと以外は実施例1と同
様にテストしたところ、転写紙上の画像濃度は1.25
であったが、感光体非画像部に多量に逆帯電トナーの転
移が生じた。
【0040】
【作用】以上の結果を整理すると、磁性トナーだけでは
画像濃度が不足しているものが、シリコーン樹脂粉末や
疏水性シリカ粉末を混合することで画像濃度が上昇す
る。しかし極一般に知られているデグサ社製、R972
等の疏水性シリカ粉末を使用した場合、逆帯電トナーが
発生しやすくなり、非画像部へも転移してしまう。シリ
コーン粉末の場合は、画像濃度を上昇させ、かつ逆帯電
トナーの発生も防止できる。さらに好ましくは、強磁性
無機粒子を添加することにより、解像度は向上し、強磁
性酸化物粒子が非画像部へ転移する場合もあるが、トナ
ー消費量に問題が生じる程の量ではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成図
【符号の説明】
1 OPC感光体ドラム 7 現像バイアス
電源 2 現像剤担持体 8 潜像形成用光
路 3 永久磁石ロール 9 転写紙 4 現像剤 10 転写用帯電器 5 ドクターギャップ 11 熱ロール定着
機 6 現像ギャップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 廣井 政行 神奈川県横浜市緑区鴨志田町1000番地三 菱化成株式会社総合研究所内 (56)参考文献 特開 平1−250963(JP,A) 特開 平2−284152(JP,A) 特開 昭58−80649(JP,A) 実開 昭55−95150(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 9/08

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 静電潜像を表面に形成した潜像保持部材
    と表面に現像剤を担持した現像剤担持体を対向させ、該
    対向域に交番磁界および交番電界を印加し、現像剤中の
    顕画粒子を該潜像保持部材に転移させる静電現像方法に
    おいて、現像剤は少なくとも磁性を有する負帯電性顕画
    粒子と、顕画粒子との摩擦により顕画粒子に対して正に
    帯電するシリコーン樹脂粉末とを含有し、現像剤が静電
    保持部材に対して周期的に接離あるいは常に接触するこ
    とを特徴とする静電現像方法。
  2. 【請求項2】 現像剤は少なくとも、磁性を有する負帯
    電性顕画粒子と、顕画粒子との摩擦により顕画粒子に対
    して正に帯電するシリコーン樹脂粉末と、顕画粒子より
    小さい粒径を有する強磁性無機粒子とを含有することを
    特徴とする請求項1に記載の静電現像方法。
  3. 【請求項3】 少なくとも、磁性を有する負帯電性顕画
    粒子と、顕画粒子との摩擦により顕画粒子に対して正に
    帯電するシリコーン樹脂粉末と、顕画粒子より小さい粒
    径を有する強磁性無機粒子とを含有することを特徴とす
    る静電現像剤。
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