JPH0122615B2 - - 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、特に高温多湿
時において安定な特性を有するものに関する。

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
ヤ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た。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同転部に付着す
るはずであるが、非常に現像条件の悪いとき以外
は実際には全然付着しない。これは周辺部によつ
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ためではないかと考えられ
る。かりに付着したとしても、付着した磁性粉は
反対電荷を有するので、転写画像を汚すことはな
い。電荷像と同極性に荷電した絶縁性磁性粉体
は、実際には荷電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磁性粉体のため、
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、効率よく静電転写をすることができ
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割合と、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、
新規な現像剤である。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、摩擦帯電を行な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点でなく、材料、粒
径、磁気特性など、絶縁性磁性粉体の各特性のみ
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５〜50μ
ｍ）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) 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。

(4) 二種類の絶縁性磁性粉体のうち、一方の絶縁
性磁性粉体の母材樹脂にアミン変性樹脂を用い
ること。

(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
の絶縁性磁性粉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
物であるが、一方の絶縁性磁性粉体の母材樹脂に
アミン基を有する変成樹脂を用いることが必要で
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り、
特に、アミン変性樹脂を用いない、一方の絶縁性
磁性粉体に添加する系には、スピロンブラツクが
有効である。

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。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、その実施にあつて
は、順次極性を異にして配列させた複数の磁性の
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、あよび、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
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使われる場合が
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
る添加部数は重量部数である。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200mg、キヤリヤ：酸化鉄粉200／300M、
ブロー圧力：約1.2Kg／cm²、メツシユ：
SUS400M。

なお、本発明の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、スリーブ
は1300rpm、マグネツトロールは110rpm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）25部と、「スピロンブラツクTOH」（保土谷
化学株式会社製）3.5部とを、スーパーミキサー
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「EPT−500」300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絶縁性磁性粉体を作製し
た。電荷量は−0.8μc／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、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
であり、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、常温・常湿（18〜28℃、40〜60％Rh）
下での上記特性も、高温・多湿（35℃95％Rh）
下では、画像濃度の低下（べた黒部が1.4−0.5）
をきたした。

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100部に「エアロ
ジルR972」（微細二酸化珪素、日本エアロジル株
式会社製）１部を添加し、シエイカーを用いて表
面コーテイングして一方の絶縁性磁性粉体を作成
した。電荷量は−25.1μc／ｇであつた。他方の絶
縁性磁性粉体は、実施例１の「ATR2005」系を
用いて、同様な手段で評価を行つたが、全く同様
な結果が得られた。

実施例 ３ 上記実施例１、２で試作した「アルマテツクス
XPA551」系又は、これに「エアロジルR972」
で表面処理した絶縁性磁性粉体を一方とする。そ
れとは別に、「ATR2005」50部と「PCN1709」
（アミン変性スチレンアクリル系樹脂、花王アト
ラス株式会社製）50部と、「EPT・500」300部と
を混合して、上記と同様に、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＋
0.7μc／ｇであつた。実施例１と同様な手段で評
価を行つたが、一方の絶縁性磁性粉体が、表面処
理の有無にかかわらず、実施例１、２と異なり、
高温・高湿下においても全く画像濃度の低下を生
ずることもなく、常に安定して良好な複写特性を
再現した。

実施例 ４ 上記実施例１、２で試作した「アルマテツクス
XPA551」系又は、これに「エアロジルR972」
で表面処理した絶縁性磁性粉体を一方とする。そ
れとは別に、「ATR2005」50部と「SAM955」
（アミン変性スチレンアクリル系樹脂、三洋化成
株式会社製）50部と、「EPT−500」300部とを混
合して、上記と同様に約８〜50ミクロンの絶縁性
磁性粉体を作成した。電荷量は＋0.5μc／ｇであ
つた。

実施例１と同様な手段で評価を行つたが、実施
例３と同じく、高温・高湿下においても全く画像
濃度の低下を生ずることなく、常に安定して良好
な複写特性を再現した。

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
絶縁性磁性粉体の母材にアミン変成樹脂を用いる
ことによつて、高温・高湿下でも安定した複写特
性を有し、産業性大なるものである。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
   第一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、この
   混合物の一方の絶縁性磁性粉体の母材樹脂にアミ
   ン変性樹脂を用いることを特徴とした乾式現像
   剤。 ２ 絶縁性磁性粉体の一方が、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。