JPH0119580B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は静電荷像現像剤で静電転写を可能にす
る乾式現像剤に関するものであり、特に、画像部
近傍におけるカウンターチヤージによる非画像部
への現像剤付着を改善するものである。

一般に、電子写真、静電記録、静電印刷などに
おける静電像の現像法として、液体現像法、磁気
ブラシ法、カスケード法などの多数の方法が知ら
れている。

近年、トナー自体が磁性体を含有していて、キ
アリアを必要としない一成分系磁性トナーが広く
利用されるようになつてきている。一成分系磁性
トナーは、トナーの飛散が少ないこと、かぶりが
少ないこと、高濃度であること、画像が鮮明であ
ること、画像濃度が一定であること、保守が容易
であることなどの多くの利点を有している。

それらの利点のため、酸化亜鉛感光紙を使用す
るエレクトロフアツクス法などのように、現像ト
ナー像の転写を必要としない直接方式には広く利
用されるようになつている。

しかしながら、従来利用されている一成分系磁
性トナーは、導電性ないし半導電性であるため、
現像トナー像を普通紙上に静電的に転写すること
ができないという欠点を有している。

一成分系磁性トナーのもつ効果は非常に大き
く、転写可能な１成分系磁性トナーの開発が強く
望まれている。

本発明の目的は現像特性が湿度の影響を受け
ず、良好な連続調の画像を得ることができ、ま
た、使用する装置の構造が極めて簡単なものです
み、さらには現像効率がよく、しかも現像によつ
て得られる未定着のトナー像を静電転写方式にて
良好に転写することができるところの乾式現像剤
を提供することにある。

本発明者らは前記の目的を達成するために種々
のトナーを試作した結果、転写特性を向上させる
ために単に磁性トナーの絶縁性を高めるだけでは
困難であるとの結論に達した。一成分系磁性トナ
ーで良質の画像が得られ、しかも静電転写をする
ことができるためには、現像時においては各トナ
ー粒子が十分に荷電しており、しかも同一極性に
そろつている必要があり、さらに転写時にはトナ
ー像を形成する各トナー粒子が同極性に十分に荷
電しており、しかも絶縁性であることが必要とさ
れる。これらの条件のうち、トナーの絶縁性を高
めることは比較的容易であるが、各トナー粒子を
十分に荷電させ、しかも極性をそろえることはき
わめて困難である。

二成分系トナーの場合には、キヤリアと呼ばれ
る鉄粉とトナー間の摩擦帯電により、上記条件は
満足される。一成分系トナーの場合には鉄粉のよ
うに、はつきりした摩擦帯電の対象となるような
ものは存在しない。強いてあげるなら、トナーが
接触するところの空気、スリーブ、ブレード、静
電荷保持体の表面および各トナー粒子どうしなど
である。これらとトナーとの摩擦帯電により、各
トナー粒子は荷電されるが、極性のそろい方や荷
電量が不十分であり、しかも、温度や湿度によつ
て影響を受けやすい。極性のそろい方が不十分な
場合には、かぶり現像や反転像があらわれ、ま
た、たとえ極性がそろつていたとしても荷電量が
少ない場合には画像濃度が上らず、しかも静電転
写しにくくなる。

本発明者らは前記の目的が、帯電特性を異にす
る、二種類の絶縁性磁性粉体を混合することによ
つて達成できることを見出した。本発明の乾式現
像剤は、キヤリアを混合して用いる磁気ブラシ現
像器に用いて良好な結果が得られ、しかも未定着
トナー像を効率よく普通紙などの基材上に静電転
写できるものである。

本発明の現像剤の現像機構における概略を説明
する。帯電系列が異なる二種類の熱可塑性樹脂を
用いるか、電荷制御剤として表面処理剤や染料を
添加することによつて、帯電特性を異にする二種
類の絶縁性磁性粉体を適当な方法でよく混合する
と、二種の粉体間の摩擦によつて各絶縁性磁性粉
体は互いに反対の極性に荷電する。ちようど、二
成分系トナーがキヤリアとトナーの摩擦によつて
荷電するのと同様な現像である。それぞれ逆極性
に荷電したトナーはスリーブ型マグネツトロール
現像器に入れられ、スリーブ上を回転移動する。
電荷像が現像部に到達すると、電荷像と逆極性に
荷電された絶縁性磁性粉体は電荷像部に付着す
る。

一方、電荷像と同極性に帯電された絶縁性磁性
粉体は画像周辺部に生ずる電荷の反転部に付着す
るはずであるが、実際には全く付着しない。

これは、電荷像と同極性に帯電される絶縁性磁
性粉体に添加する磁性体の磁気特性をH_Cが
130Oe以下でかつσ_sが80emu／ｇ以上に限定し、
更に磁性体含有量を50wt％以上とし、絶縁性磁
性粉体の磁気特性を高め、画像周辺部の静電気力
によつて引かれる力よりもマグネツトロールによ
つて引かれる力が打ち勝つようにしたためであ
り、特にかぶりを除去するために現像器に感光体
表面と同極性のバイアス電圧を印加して現像する
場合に影著な効果を示す。

電荷像と同極性に荷電した絶縁性磁性粉体は、
実際には電荷像と逆極性に荷電された絶縁性磁性
粉体と同じく画像部にも付着する。これは、二種
類の絶縁性磁性粉体がそれぞれ同極性においても
荷電量としてはある巾をもつて分布していること
によると考えられる。つまり、電荷像と同極性に
荷電された絶縁性磁性粉体でも電荷量的には小さ
な値の粒子は、逆極性に荷電された絶縁性磁性粉
体に静電気的に吸引され、付随して画像部へ付着
すると考えられる。

このようにして、帯電特性の異なる二種類の絶
縁性磁性粉体の両方がある割合で現像部に付着す
る。トナー層の抵抗値は絶縁性粉体のため、十分
な転写が可能である。電荷像上に付着した絶縁性
磁性粉体は十分な摩擦電荷を有しており、紙を重
ねて、その上から電荷像と同極性のコロナ転写を
すると、効率よく静電転写することができる。

転写の場合も一定の比率で両絶縁性磁性粉体は
転写される。転写率は80％以上に達し、二成分現
像剤とほぼ同レベルであるが、現像転写で消費さ
れる系での両絶縁性磁性粉体の混合と、転写率が
密接な関係を有する。

本発明の現像剤は厳密にいえば一成分系現像剤
ではないが、いわゆる二成分系現像剤でもなく、
親規な現像剤である。従来の二成分系現像剤で
は、鉄粉キヤリヤとトナーである非磁性粉体とを
組み合わせ、摩擦帯電を行つてトナーに電荷像と
逆極性の電荷を与えており、鉄粉キヤリヤは形状
（重量）や磁気特性の関係で、電荷像に付着せず、
当然紙への転写も行われないため、それが消費さ
れることはない。

本発明の現像剤は外見上は一成分系と見分けが
つかないが、転写可能な一成分系現像剤で最大の
問題点である帯電の制御を、二成分系と同等に行
うものである。そのため、転写可能なトナーであ
りながら、現像器に特別な部材を必要とせずに一
成分系現像剤と同様な小型のスリーブ付き現像器
が利用でき、かつ、確実な電荷制御が行われるた
め、画像特性、特にかぶり、黒化濃度、鮮明さに
すぐれ、中間調の再現も非常に良好である。ま
た、従来の二成分現像剤においてはキヤリヤがハ
ードな鉄粉であるため、感光体表面を傷つけやす
いが、本発明の現像剤ではこの点においてもソフ
トタツチで感光体の長寿命を保証する。さらに、
本発明の現像剤においては、磁性体を含有するた
め流動性が良好で、いわゆるトナー混合比を高め
られるうえに、現像器からのトナー飛散が少な
く、磁気クリーニングまたは磁気シールドが可能
である。

本発明の唯一の注意すべき点は、二種類の絶縁
性磁性粉体の消費比率が初期仕込み比率に比例し
ない点であり、現像回数によつて現像剤中の絶縁
性磁性粉体の混合比率が変化することである。し
かし、これは本質的な問題でなく、材料、粒径、
磁気特性など、絶縁性磁気粉体の各特性のみなら
ず、マグネツトロールの強さなどの現像条件、お
よび、転写コロトロンの転写条件などの選択によ
り、仕込み比率に比例して消費されるようにでき
る。また、補給用現像剤中の混合比率を消費比率
と同じにしておけば、現像回数によつて成分比が
変化することはない。

以上のような処理を講ずれば、本発明の現像剤
を一成分系現像剤と全く同様に使用できることは
明らかである。

二種類の絶縁性磁性粉体の帯電特性に差異を与
える手段としては、基材となる樹脂において、帯
電系列に差のある二種類を選択する方法、表面処
理剤を用いて主に絶縁性磁性粉体の表面層におけ
る帯電特性を異にする方法、さらには、電荷制御
剤を熱可塑性樹脂中に混練する方法などが考えら
れ、その組み合わせは数種類ある。この絶縁性磁
性粉体の好ましい特性について述べると、下記の
とおりである。

(1) 二種類の絶縁性磁性粉体はそれぞれ平均粒径
が100μｍ以下（好ましくは静電荷像と逆極性
に帯電する方が５〜30μｍ、他方が５〜50μｍ）
で、導電率が10^-12mho／cm以下である。

(2) 二種類の絶縁性磁性粉体はそれぞれ80wt％
以下（好ましくは、静電荷像と逆極性に帯電す
る方が10〜30wt％、他方が60〜75wt％）の磁
性体を含有する。

(3) 静電荷像と同極に帯電する方に用いる磁性体
の磁気特性は、H_cが130Oe以下でかつ、σ_sが
80emu／ｇ以上である。

(4) 二種類の絶縁性磁性粉体は、帯電特性を異に
し、できるだけ摩擦帯電系列が離れたもの（好
ましくは、それぞれの電荷量の差が5μc／ｇ以
上）である。

(5) 二種類の絶縁性磁性粉体はそれぞれ流動性が
よく、両者を混合した場合にも流動性がよい。

(6) 二種類の絶縁性磁性粉体の混合重量比は、電
荷像と同極性に帯電する絶縁性磁性粉体を基準
にして（逆極性に帯電する絶縁性磁性粉体の添
加混合割合）１：0.1〜１：10（好ましくは１：
0.2〜１：４）である。

次に本発明の現像剤の材料、製造法について述
べる。本発明にかかる現像剤は、従来の一成分系
トナーと同様、樹脂成分、着色剤および微粒子強
磁性体を主成分とし、さらに前述のように、二種
類の絶縁性磁性体間で帯電特性に差異を与える手
段に応じて、染料および表面処理微粒子を用い
る。有用な樹脂成分は、スチレン、塩化ビニル、
酢酸ビニル、アクリル酸メチル、メタアクリル酸
メチル、ビニルメチルエーテル、アクリロニトリ
ル、ビニルメチルケトンなどの単量体より得られ
るホモポリマ、または、それらの単量体を二種以
上組み合わせたコポリマあるいは、それらの混合
物あるいは、たとえばロジン変成フエノールホル
マリン樹脂、エポキシ樹脂、油変性エポキシ樹
脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂などで
ある。あるいは、ポリエチレンろう、パラフイン
ろう、カルナウバろう、ステアリン酸などのろう
状樹脂である。

着色剤としては任意の適当な顔料または染料が
使用される。たとえば、カーボンブラツク、アニ
リンブルー、カルコオイルブルー、キノリンイエ
ロー、フタロシアニンブルーなどであるが、これ
らの材料は、絶縁性磁性粉体の帯電特性を制御す
るに有効な物を選択する方がより効果的である。

微粒子状磁性体としては、フエライト、マグネ
タイトなどをはじめとする鉄、コバルト、ニツケ
ルなどの強磁性を示す元素を含む合金あるいは化
合物、または適当な熱処理によつて強磁性を示す
ようになるマンガン−銅−アルミニウム、マンガ
ン−銅−錫などの合金または二酸化クロムなどで
あるが、重要なことは、電荷像と同極性に帯電さ
れる一方の絶縁性磁性粉体に用いる磁性体が、
H_cが130Oe以下でかつσ_sが80emu／ｇ以上の磁性
特性を有する材料である。添加量は樹脂成分100
重量部当り約10〜400重量部とすることが望まし
い。これらの磁性体は、感光体や定着器に対する
影響上特に、静電荷像と逆極性に帯電する方の絶
縁性磁性粉体には、あまり大量に添加することは
好ましくない。

絶縁性磁性粉体中には必要に応じて、熱定着ロ
ーラーに対する離型剤、可塑剤などを添加するこ
とができる。

本発明の現像剤を製造するに際しては、従来行
われている一般的なトナーの製造法を適用するこ
とができる。たとえば、樹脂成分、着色剤、微粒
子状磁性体、および、その他の添加物をスーパー
ミキサなどで予備混合し、各成分を均一に混合分
散したのち、二軸押出し機などで混練溶融、冷却
して粉砕する。粉砕物を分級して所望の粒径のも
のを得る。絶縁性磁性粉体の流動性をよくするた
めに、形状を球形にすることが望ましい。このた
めには、前述の方法で分級した絶縁性磁性粉体を
熱風中に噴霧することにより、各粉体粒子を溶融
させ、表面張力によつて球形化させる方法などを
用いる。

上述のようにして、帯電特性の異なる二種類の
絶縁性磁性粉体を作る。すでに述べたように帯電
特性は、母材となる熱可塑性樹脂の選択、表面処
理微粒子による表面コーテイングや、染料の添加
によつて、二種類の絶縁性磁性粉体間で適当な差
を持たせている。

次に上述のようにして製造した二種類の絶縁性
磁性粉体は、所望の割合で混合して本発明の乾式
現像剤となる。混合方法は適当な任意の方法で行
われる。

本発明の乾式現像剤を使用して現像するには磁
気ブラシ法が最適である。特に、その実施例にあ
つては、順次極性を異にして配列させた複数の磁
石の集合体よりなるマグネツトロールを非磁性体
で形成されたスリーブで覆つた構造の現像器を使
用するのが有効である。この場合、スリーブを固
定して、内部のマグネツトロールを回転させる方
式と、内部のマグネツトロールを固定してスリー
ブを回転させる方式、および、両者共に回転させ
る方式の三つがあるが、いずれの方式にも本発明
の乾式現像剤を使用することができる。

現像時、上述のスリーブは接地されるが、それ
にバイアス電圧を印加することもできる。バイア
ス電圧は、かぶりを除去するのに有効な場合が多
い。

次に本発明の詳細ならびに効果について具体的
実施例をもつて説明する。なお、本実施例におけ
る添加部数は実量部数である。帯電特性の測定評
価は、ブローオフ帯電量測定装置（東芝ケミカル
株式会社製MODEL TB−200）を用い、下記条
件で行つた。

試料：約200ng、キヤリヤ：酸化鉄粉200／
300M、ブロー圧力：約1.2Kg／cm²、メツシユ：
SUS400M 磁気特性の測定評価は直流磁化特性自動記録計
（横川電機製作所株式会社製TYPE3257）を用い
て行つた。

なお、本発明の乾式現像剤を使用したときの画
質について、静電複写装置を使用して、複写作像
して評価した。感光体はセレンドラム、現像部は
マグネツトロール、スリーブ両回転であり、前者
は110rpm、後者は1300rpmで回転する。紙の送
り速度は150mm／秒である。

実施例 １ 「アルマテツクスXPA551」（スチレン−アク
リル樹脂、三井東圧化学株式会社製）100部と、
「EPT−500」（マグネタイト、戸田工業株式会社
製、H_c：123Oe、σ_s：81.6emu／ｇ）25部と「ス
ピンブラツクTOH」（保土谷化学株式会社製）
3.5部とを、スーパーミキサで混合した後、二軸
押出し機で混練する。冷却後、粉砕、分級して約
５〜25ミクロン粒径を有する一方の絶縁性磁性粉
体を作成した。電荷量は−12.4μc／ｇ、H_cは
96Oe、σ_sは25emu／ｇであつた。

「ATR2005」（ポリエステル樹脂、花王アトラ
ス株式会社製）100部と、上記「EPT500」100部
とを混合して上記と同様な手段で他方の約８〜50
ミクロン粒径を有する磁性粉体を作成した。電荷
量は−0.5μc／ｇ、H_cは98Oe、σ_sは30emu／ｇで
あつた。

得られた二種類の絶縁性磁性粉体を１：３の割
合で混合し、乾式現像剤とした。前述の複写装置
を用い、普通紙に転写固定された画像は高濃度で
あり、エツジ効果はなくべた黒の階調をよく再現
している。また、かぶりも認められず、像は鮮明
あり、転写による画像の乱れが認められず、これ
らの画像特性、転写特性は従来の二成分系磁気ブ
ラシ現像法によつて得られるものより優れてい
る。

但し、複写原稿が特定の色調のためバイアス電
圧を印加調整する時には画像周辺部への付着が若
干認められた。

実施例 ２ 上記実施例１で試作した「アルマテツクス
XPA551」系の絶縁性磁性粉体を一方とする。他
方は、実施例１の「EPT−500」添加量を150部
として同様に、約８〜50ミクロン粒径の絶縁性磁
性粉体を作成した。電荷量は−0.5μc／ｇ、H_cは
100Oe、σ_sは35emu／ｇであつた。

実施例１と同様な手段で評価を行つたが、特定
な原稿時のバイアス調整による画像周辺部への付
着は、実施例１より改善された。

実施例 ３ 実施例２と同様に一方の「EPT−500」添加量
を233部として同様に、約８〜50ミクロン粒径の
絶縁性磁性粉体を作成した。電荷量は−0.6μc／
ｇ、H_cは100Oe、σ_sは44em／ｇであつた。前記
と同様な手段で評価を行つたが、実施例２より更
に良好な結果を得た。

実施例 ４ 上記実施例１で試作した「アルマテツクス
XPA551」系の絶縁性磁性粉体を一方とする。

「ATR2005」100部と、「PP7」（Zn−フエライ
ト、関東電化株式会社製、H_c：83Oe、σ_s：
89emu／ｇ）233部とを同様にして、約８〜50ミ
クロン粒径の絶縁性磁性粉体を作成した。電荷量
は−0.5μc／ｇ、H_cは44Oe、σ₃は41.3emu／ｇで
あつた。

前記と同様な手段で評価を行つたが、実施例３
より更に良好な結果を得た。

実施例 ５ 上記実施例１で試作した「アルマテツクス
XPA551」系の絶縁性磁性粉体を一方とする。

「ATR2005」100部と、「BSF547」（Mn−Zn
フエライト、戸田工業株式会社製、H_c：23Oe、
σ_s：83.5emu／ｇ）233部とを同様にして、約８
〜50ミクロン粒径の絶縁性磁性粉体を作成した。
電荷量は−0.6μc／ｇ、H_cは、31Oe、σ_sは
43.3emu／ｇであつた。

前記と同様な手段で評価を行つたが、おおむね
良好であり、実施例４に近似で実施例３と４の間
に位置するような結果を得た。

本発明は以上のように、帯電特性を異にする二
種類の絶縁性磁性粉体を混合してなる新規な乾式
現像剤を提案するもので、従来の一成分および二
成分現像剤の長所をあわせ持ち、しかも、一方の
絶縁性磁性粉体の磁性体にH_cが130Oe以下でか
つ、σ_sが80emu／ｇ以上の磁気特性を有する磁性
体を50％以上含有することによつて、特殊原稿時
のバイアス電圧調整時においても画像周辺部の反
転電荷部への現像剤付着を防止し、キメの細かい
良好な画像を得るものである。なお、本発明は具
体的実施例に記載したもののみに限定されるもの
でない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 樹脂中に磁性体を含有し、平均粒径が100ミ
   クロン以下の第１の絶縁性磁性粉体と、樹脂中に
   磁性体を含有し、平均粒径が100ミクロン以下で
   前記第１の絶縁性磁性粉体と混合、撹拌したとき
   に前記第１の絶縁性磁性粉体と異なる摩擦帯電を
   示すような第２の絶縁性磁性粉体の混合物とし、
   感光体の電荷像と同極性に帯電される一方の絶縁
   性磁性粉体の磁性体にH_cが130Oe以下でかつ、σ_s
   が80emu／ｇ以上の磁気特性を有する磁性体を用
   い50wt％以上含有することを特徴とする乾式現
   像剤。 ２ 絶縁性磁性体の一方が電荷制御剤でコーテイ
   ングされていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の乾式現像剤。 ３ 二種類の絶縁性磁性粉体がそれぞれ摩擦帯電
   特性の異なる表面処理微粒子でコーテイングされ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の乾式現像剤。 ４ 表面処理微粒子が、複数種類組み合わせて用
   いられることを特徴とする特許請求の範囲第２項
   または第３項記載の乾式現像剤。 ５ 絶縁性磁性粉体の一方が電荷制御剤としての
   染料を含有することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の乾式現像剤。 ６ 二種類の絶縁性磁性体にそれぞれ摩擦帯電特
   性の異なる染料を含有させたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の乾式現像剤。 ７ 染料が複数種類組み合わせて用いられること
   を特徴とする特許請求の範囲第５項または第６項
   記載の乾式現像剤。