JPH05289393A - 静電潜像現像剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】電荷制御剤粉末を含む絶縁性磁性トナーに強磁
性体粒子からなるキヤリアを混合してなる現像剤の有す
るすぐれた転写性を損なうことなく、好ましくない複写
画像におけるエツジ効果を低減すると共に、現像スリー
ブ上でのトナーの搬送性と帯電性を改善してなる現像剤
を提供する。 【構成】強磁性体粉末と電荷制御剤粉末とを含む絶縁性
磁性トナーに強磁性体粒子からなるキヤリアを混合して
なる静電潜像現像剤において、このトナーが５０００エ
ルステツドにて保磁力５０〜１００エルステツドの強磁
性体粉末３０〜６０重量％と負帯電性電荷制御剤0.１〜
５重量％を含有すると共に、かかるトナー１００重量部
に対して、負帯電性のシリカ0.３〜１重量部と正帯電性
の磁性粉0.５〜２重量部とを外添配合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静電潜像現像剤に関
し、詳しくは、特に、磁気ブラシ法による現像方式を用
いる電子写真法において、現像器が磁石ロールと現像ス
リーブとを備え、磁石ロールと現像スリーブとが相対的
に回転する方式、即ち、磁石ロールと現像スリーブとが
同じ方向又は反対の方向に回転し、又は固定した現像ス
リーブ内を磁石ロールが回転する方式にて駆動され、か
かる現像スリーブ上を現像剤が現像領域に搬送される方
式に好適に用いられる静電潜像現像剤に関する。本発明
によれば、現像スリーブ上での搬送性と帯電性とにすぐ
れ、更に、複写画像におけるエツジ効果を緩和した現像
剤が提供される。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法は、感光体の光導電性の表面
に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像剤にて現像
し、かくして得られたトナー像を普通紙のような転写基
材に転写し、次いで、これを定着して最終的に定着画像
を得る複写方法であつて、広く実用化されている。静電
潜像を現像するに際しては、通常、磁気ブラシ法が採用
されている。

【０００３】このような磁気ブラシ法においては、従
来、現像剤として、樹脂と着色剤とを含む非磁性粉末で
あるトナーと共に、磁性キヤリアと呼ばれる鉄粉やフエ
ライト粒子との混合物である二成分系現像剤が広く用い
られている。このような二成分系現像剤を用いる磁気ブ
ラシ現像法によれば、キヤリアとトナーとを所定の比率
で混合し、両者を互いに逆極性に摩擦帯電させ、この所
定の極性に帯電させたトナーのみを感光体上の静電潜像
に付着させて、現像を行なうものである。この方法によ
れば、トナーが明確な静電荷を有するので、静電潜像を
忠実に現像することができ、現像性にすぐれ、また、高
湿下における画像安定性にもすぐれる。また、正規現像
のみならず、反転現像も容易である。更に、現像後もト
ナーの静電荷が保持されるので、普通紙へのトナー像の
静電転写が可能である。

【０００４】しかしながら、キヤリアとトナーとを良好
に摩擦帯電させるために、現像器内に攪拌機構を設ける
必要があるうえに、両者の混合比率を一定に維持するた
めに、トナー濃度の制御機構を設ける必要もあるので、
現像器が大型化し、また、その構造も複雑化する。ま
た、通常、トナーが樹脂を含む粉末であり、しかも、ト
ナーはキヤリアに対して逆極性に強く帯電しているの
で、キヤリアを長期にわたつて用いるときは、キヤリア
の表面にトナーが付着する所謂スペント現象が生じて、
キヤリアの摩擦帯電特性が低下するので、キヤリアを定
期的に交換する必要がある。

【０００５】そこで、近年、磁性粉と樹脂を主成分とす
る一成分系の導電性磁性トナーを現像剤として用いる方
法が例えば特公昭５６−２７０５号公報に記載されてい
るように提案されている。この方法は、酸化亜鉛紙や静
電記録紙等の特殊処理を施した基材に直接にトナーを定
着する複写方式としてはすぐれているが、転写工程を含
む複写方式に適用すれば、トナーの電気抵抗が低いため
に、転写画像が不鮮明になりやすい。

【０００６】このような問題を解決するために、磁性ト
ナーの電気抵抗を高めた絶縁性磁性トナーを用いる一成
分系現像方式がその現像器の現像スリーブや磁石ロール
等の駆動方法と共に例えば特開昭５３−１２９６３９号
公報、特開昭５３−３１１３６号公報、特公昭５７−１
２１４８号公報、特開昭５５−１２６２６６号公報に記
載されているように種々提案されている。

【０００７】この方式によれば、一般紙へのトナーの転
写工程を含む複写が可能ではあるが、しかし、トナーが
一般に帯電し難く、現像に必要な帯電量をトナーが得る
ためには、感光体の表面電位を通常よりは数百Ｖ高めに
設定する必要があり、かくして、感光体の寿命が短くな
る。そこで、電子吸引性又は電子供与性の強い物質であ
つて、電荷制御剤と呼ばれる固体粉末物質をトナー中に
配合し、トナーを予め正又は負の極性に帯電させる方法
が例えば特開昭５５−４８７５４号公報、特開昭５７−
４５５５５号公報、特開昭５７−４５５５６号公報、特
開昭５７−４５５５７号公報等に記載されているように
提案されている。

【０００８】このような方法によれば、トナーの相互の
摩擦帯電によつて、又はトナーと現像スリーブやトナー
とトナー規制板（ドクター）との摩擦帯電によつてトナ
ーが帯電し、前述した二成分系現像剤と同程度の帯電量
を有することとなつて、二成分系現像剤と同様の感光体
の表面電位の条件下に感光体上の静電潜像を現像するこ
とができる。しかし、反面、このように電荷制御剤を含
むトナーを用いる複写方法においては、トナーの帯電量
が増大するにつれて、トナー相互の摩擦帯電性も増大
し、現像スリーブ上でトナーが帯電凝集を起こしやすく
なり、かくして、凝集し塊状化したトナーがドクターに
堆積し、現像スリーブ上にトナー不足による現像不足の
筋を生じ、実用に供し得ないような品質に劣る画像を形
成することとなる。

【０００９】上述したような従来の二成分系及び一成分
系現像剤を用いる電子写真方法における種々の問題を解
決するために、近年、例えば、特公平１−１５０６２号
公報に記載されているように、前記電荷制御剤粉末を含
むトナーに強磁性体であるフエライト粒子からなるキヤ
リアを混合してなる現像剤が提案されている。それによ
れば、トナーは１０〜６５重量％の強磁性体粉末を含有
すると共に、キヤリアの飽和磁化とトナーの飽和磁化と
の比が1.４から１０の範囲にあり、キヤリアとトナーの
摩擦帯電量の絶対値が１０μＣ／ｇ以下である。

【００１０】また、特公平２−３１３８３号公報には、
飽和磁化が２０〜９０ｅｍｕ／ｇである半導電性のフエ
ライト粒子からなるキヤリア５〜６０重量部と前記電荷
制御剤粉末を含む絶縁性磁性トナー４０〜９５重量部か
らなる現像剤を用いる電子写真法が提案されている。こ
のような現像剤を用いれば、前述したような現像スリー
ブ上のトナー不足による複写画像における白筋の発生は
ないが、しかし、複写画像に好ましくないエツジ効果が
尚大きく、画像品質を低下させるうえに、更に、現像ス
リーブ上において、トナーが搬送むらや帯電むらを起こ
して、複写画像が均一性に欠ける問題がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うな従来の電荷制御剤粉末を含むトナーに強磁性体粒子
からなるキヤリアを混合してなる現像剤の有するすぐれ
た転写性を損なうことなく、好ましくない複写画像にお
けるエツジ効果を低減すると共に、現像スリーブ上での
トナーの搬送性と帯電性を改善してなる現像剤を提供す
ることを目的とする。

【００１２】特に、本発明による現像剤は、磁気ブラシ
現像方式であつて、現像スリーブ内に内蔵された磁石ロ
ールの回転によつて現像剤を磁気的に現像領域に搬送す
る方式に好適に用いられる。本発明による現像剤は、こ
のような方式のなかでも、例えば、特開昭５４−１１９
９３５号公報、特開昭５５−３２０７３号公報、特公平
２−３１３８３号公報等に記載されているように、現像
器が磁石ロールと現像スリーブとを備え、磁石ロールと
現像スリーブとが相対的に回転せしめられる方式のも
の、即ち、磁石ロールと現像スリーブとが同じ方向又は
反対の方向に回転するもの、又は固定した現像スリーブ
内で磁石ロールのみが回転される方式に特に好適に用い
られる。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、強磁性体粉末
と電荷制御剤粉末とを含む絶縁性磁性トナーに強磁性体
粉末からなるキヤリアを混合してなる静電潜像現像剤に
おいて、上記トナーが５０００エルステツドにて保磁力
５０〜１００エルステツドの強磁性体粉末３０〜６０重
量％と負帯電性電荷制御剤0.１〜５重量％を含有すると
共に、かかるトナー１００重量部に対して、負帯電性の
シリカ0.３〜１重量部と正帯電性の磁性粉0.５〜２重量
部とを外添配合してなることを特徴とする。

【００１４】本発明による現像剤において用いる強磁性
体粒子からなるキヤリアとしては、鉄粉、酸化鉄、フエ
ライト等が用いられるが、特に、磁気特性や電気的特性
からフエライト粒子が好ましい。その平均粒子径１０〜
４５μｍ、好ましくは１０〜３５μｍ、特に好ましくは
１５〜３０μｍの範囲である。本発明において、キヤリ
アをなすかかる強磁性体粒子の保磁力（Ｈｃ）は５００
０エルステツドにて０〜２０エルステツドの範囲にある
ことが好ましい。キヤリア粒子の保磁力が２０エルステ
ツドを越えるときは、キヤリア自体が感光体上で現像さ
れることとなつて、好ましくない。

【００１５】本発明において、トナーは、強磁性体粉末
と電荷制御剤粉末とを含み、これらのバインダーとして
樹脂が用いられている絶縁性磁性トナーであつて、上記
バインダー樹脂としては、特に、スチレン系単量体とこ
れに共重合性を有する単量体とのスチレン系共重合体が
好ましく用いられる。上記スチレン系単量体としては、
例えば、スチレンやα−メチルスチレン等を挙げること
ができる。また、スチレン系単量体と共重合性を有する
単量体としては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル
酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブ
チル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ヒド
ロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、メタク
リル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソ
プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソ
ブチル、メタクリル酸ｎ−ヘキシル、メタクリル酸２−
エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸
ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル等
のアクリル酸エステルやメタクリル酸エステルや、アク
リルアミド、ジアセトンアクリルアミド、Ｎ−メチロー
ルアクリルアミド等のアクリルアミド又はその誘導体、
更には、種々のビニルエステル類、エチレン性オレフイ
ン類、エチレン性不飽和カルボン酸等を挙げることがで
きる。また、スチレン−マレイン酸系共重合体やポリエ
ステル樹脂も用いられる。

【００１６】トナーに内添内蔵される強磁性体粉末は、
５０００エルステツドにて保磁力５０〜１００エルステ
ツドを有することが必要である。このように、本発明に
従つて、トナーに内添される強磁性体粉末の保磁力を比
較的低く抑えることよつて、トナーの現像スリーブ上で
の搬送性を高めることができる。更に、本発明において
は、かかる強磁性体粉末は、平均粒径が0.０１〜１０μ
ｍの範囲にあるのがよく、特に、0.０５〜５μｍの範囲
にあるのが好ましい。

【００１７】本発明においては、トナーは、かかる強磁
性体粉末を３０〜６０重量％の範囲で内添含有してい
る。トナーにおいて強磁性体粉末の配合量が３０重量％
よりも少ないときは、トナーの現像スリーブ上での搬送
性に劣る。他方、トナーにおいて強磁性体粉末の配合量
が６０重量％を越えるときは、トナーが普通紙のような
定着基材への定着性に劣るようになる。

【００１８】更に、本発明による現像剤においては、ト
ナーは、負帯電性の電荷制御剤0.１〜５重量部を内添含
有している。負帯電性の電荷制御剤は、例えば、アゾ色
素等の金属錯体ほか、既に種々のものが知られており、
本発明においてはいずれも用いることができる。上記し
たほか、本発明において、トナーは、ワツクスを含有し
ていてもよい。このようなワツクスは、定着ロールによ
る定着基材へのトナーの定着の際に発生する所謂オフセ
ツト現象を防止するための添加剤であつて、例えば、低
分子量のポリエチレンやポリプロピレン等のα−オレフ
イン重合体や、ステアリン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩が好
適に用いられる。ワツクスは、トナー中に１〜１０重量
％の範囲で内添含有される。また、色調整剤又は着色剤
や、或いは抵抗調整剤として、（場合によつては導電性
の）カーボンブラツクや酸化チタンがトナー中に配合さ
れる。

【００１９】本発明による現像剤は、上述したようなト
ナー１００重量部に対して、負帯電性のシリカ0.３〜１
重量％と正帯電性の磁性粉0.５〜２重量％とを外添配合
してなるものである。市販品の殆どのシリカが負帯電性
であるが、特に、本発明においては、アミノシランカツ
プリング剤にて処理したシリカが好ましく用いられ、従
つて、本発明においては、例えば、日本アエロジル
（株）から市販されているアエロジルＲ９７２、Ｒ９７
４、Ｒ９７６、Ｒ８０５、Ｒ８１２等が好適に用いられ
る。また、正帯電性の磁性粉としては、例えば、酸化亜
鉛、二酸化チタン、酸化アルミニウム等やアミノシラン
カツプリング剤等を表面にコーテイングしてなる四三酸
化鉄等が好ましく用いられる。

【００２０】本発明によれば、このように、負帯電性の
シリカと正帯電性の磁性粉とをトナーに対して所定割合
にて併用し、これらを前記トナーに外添配合することに
よつて、現像剤の現像性及びトナーの転写性を著しく高
めることができる。更に、本発明によれば、前記正帯電
性の磁性粉をトナー１００重量部に対して0.５〜２重量
部を外添配合することによつて、通常は導電性である磁
性粉の作用によつて、トナーの表面抵抗が低減し、現像
スリーブが感光体に対して対向電極効果を有することと
なつて、感光体と現像スリーブとの間の電界強度が一様
となるので、感光体上で現像されるトナー画像のエツジ
効果が低減緩和されて、複写画像の品質を高めることが
できる。

【００２１】本発明による現像剤は、既に知られている
通常の方法によつて製造することができる。即ち、トナ
ーを構成するための樹脂、強磁性体粉末、電荷制御剤、
ワツクス、着色剤等の所要の材料を所定量計量し、ミキ
サーにてこれらを均一に混合し、次いで、押出機等を用
いて、加熱剪断力下に溶融混練し、通常、シートとして
吐出させる。このシートを冷却後、粗粉砕し、例えば、
衝撃力によつて微粉砕し、分級して、粒度を揃えてトナ
ーを得る。本発明において、かかるトナーは、通常、平
均粒子径が５〜２５μｍの範囲にあり、好ましくは、７
〜１６μｍの範囲にある。このようなトナーに負帯電性
のシリカと正帯電性の磁性粉とを配合し、更に、これに
キヤリアを配合して、本発明による現像剤を得ることが
できる。

【００２２】現像剤におけるキヤリアの含有量は、通
常、１０〜４０重量％の範囲である。現像剤におけるキ
ヤリアの含有量が４０重量％を越えるときは、多数枚の
連続複写時に画像濃度が安定せず、また、画像にかぶり
が生じたり、その解像度が安定しない等の不都合を生じ
る。しかし、現像剤におけるキヤリアの含有量が１０重
量％よりも低いときは、前述したトナーの凝集が起こる
ので、複写画像に白筋が発生する。本発明においては、
現像剤におけるキヤリアの初期濃度は、１２〜３８重量
％が好ましく、特に、１５〜３５重量％の範囲が好まし
い。

【００２３】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではな
い。以下の実施例において、キヤリアの初期濃度が２３
重量％となるように得られたトナーをキヤリアと混合し
て現像剤を調製し、これを有機光導電体を感光体とする
反転型のトナー像転写型電子写真複写機の現像器に充填
し、途中、適宜にトナーを補充しつつ、複写を行なつ
た。

【００２４】上記現像器は、現像スリーブと磁石ロール
とを備えており、この現像スリーブは、感光体ドラムと
の間に微小間隔をおいて平行に配置されており、高速回
転する磁石ロールを内蔵している。現像スリーブは、感
光体と逆方向に低速度で回転され、その内部の磁石ロー
ルは現像スリーブと逆方向に回転され、更に、現像スリ
ーブに対して、現像バイアスが印加されている。また、
現像器内には、トナーの凝集防止のためにアジテーター
が設けられている。かかる現像器において、現像剤は、
現像スリーブの回転によつて混合攪拌され、トナーとキ
ヤリアとは相互に摩擦帯電されつつ、現像スリーブの周
面に供給される。

【００２５】プリンタにおける静電潜像の現像条件は次
のとおりである。 スリーブロール １３００×１／７ｒｐｍ、厚さ１８ｍ
ｍ 磁石ロール １３００ｒｐｍ、６極、表面磁束７００Ｇ ドラム−スリーブギヤツプ 0.３０ｍｍ ブレード−スリーブギヤツプ 0.２７ｍｍ 現像バイアス −５２５Ｖ直流 表面電位 −６４０Ｖ（ＯＰＣドラム） また、現像剤又はトナーの試験は下記の方法によつて行
なつた。トナーの搬送性 Ａ４判の全面黒べたを２枚複写し、それぞれについて、
任意に１０箇所の測定点を定め、マクベス濃度計にて画
像濃度を測定し、その平均値を求めた。次いで、１枚目
の画像濃度から２枚目の画像濃度を差し引いた数値にて
トナーの搬送性を評価した。上記差が０から0.１以下を
○、0.１を越えて0.２以下を△、0.２を越えるときを×
とした。トナーの凝集性 現像器の現像スリーブ上にトナーの凝集、即ち、塊りが
みられないときを○、スリーブ上にトナーの小さい塊り
が認められるが、そのような塊りがブレードとスリーブ
との間のギヤツプを塞ぐほどには大きくはないときを
△、スリーブ上にトナーの大きい塊りか認められて、そ
のような塊りがブレードとスリーブとの間のギヤツプを
塞ぐときを×とした。複写画像におけるエツジ効果 1.５cm×1.５cmの黒べたと0.５cm×0.５cmの黒べたを複
写し、マクベス濃度計にてそれぞれの黒べたの中心部の
濃度を測定し、1.５cm×1.５cmの黒べたと0.５cm×0.５
cmの黒べたの濃度の差を求め、その差が０〜0.１のとき
を○、0.１を越えて0.２未満を△、0.２以上を×とし
た。

【００２６】実施例１ スチレン−アクリル酸エステル共重合体樹脂４３重量
部、種々の保磁力を有する強磁性体粉４０重量部、ポリ
プロピレン２重量部及び負帯電性電荷制御剤1.０重量部
を混合し、溶融混練し、冷却後、粉砕し、分級し、平均
粒子径１２μｍのトナーを得た。このトナー１００重量
部に正帯電性の磁性粉1.０重量部と負帯電性シリカ0.８
重量部を混合した。このトナーをキヤリア濃度２３重量
％となるように５０００エルステツドにて保磁力１５エ
ルステツドの強磁性体粒子であるキヤリアと混合して、
現像剤を調製し、前記条件下に画像の複写を行なつて、
トナーの現像スリーブ上での搬送性と凝集性とを調べ
た。結果を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】実施例２ スチレン−アクリル酸エステル共重合体樹脂４３重量
部、５０００エルステツドにて保磁力７５エルステツド
の強磁性体粉４０重量部、ポリプロピレン２重量部及び
負帯電性電荷制御剤1.０重量部を混合し、溶融混練し、
冷却後、粉砕し、分級し、平均粒子径１２μｍのトナー
を得た。このトナー１００重量部に正帯電性の磁性粉と
負帯電性シリカとを表２に示すように種々の量にて配合
した。

【００２９】このトナーをキヤリア濃度２３重量％とな
るように５０００エルステツドにて保磁力１５エルステ
ツドの強磁性体粒子であるキヤリアと混合して、現像剤
を調製し、前記条件下に画像の複写を行なつて、トナー
の現像スリーブ上での搬送性、画像の現像性及び複写画
像におけるエツジ効果を調べた。結果を表２に示す。

【００３０】

【表２】

【００３１】

【発明の効果】本発明による静電潜像現像剤は、トナー
が電荷制御剤粉末を内添されていて、転写性にすぐれる
ところ、比較的小さい保磁力を有する正帯電性の強磁性
体粉末が内添及び外添されているので、上記転写性を損
なうことなく、現像スリーブ上でのトナーの搬送性と帯
電性とを高め、かくして、均一性にすぐれる複写画像を
安定して得ることができる。特に、本発明による現像剤
は、正帯電性の磁性粉が外添されているので、エツジ効
果が有効に低減緩和された高品質の複写画像を得ること
ができる。また、本発明による現像剤は、トナーに正帯
電性の磁性粉と共に負帯電性シリカを併用し、これらを
外添しているので、現像性及び転写性も改善されてい
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 9/08 ３７４ ３７５

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】強磁性体粉末と電荷制御剤粉末とを含む絶
   縁性磁性トナーに強磁性体粒子からなるキヤリアを混合
   してなる静電潜像現像剤において、上記トナーが５００
   ０エルステツドにて保磁力５０〜１００エルステツドの
   強磁性体粉末３０〜６０重量％と負帯電性電荷制御剤0.
   １〜５重量％を含有すると共に、かかるトナー１００重
   量部に対して、負帯電性のシリカ0.３〜１重量部と正帯
   電性の磁性粉0.５〜２重量部とを外添配合してなること
   を特徴とする静電潜像現像剤。
2. 【請求項２】トナーが平均粒子径５〜２５μｍを有する
   ことを特徴とする請求項１記載の静電潜像現像剤。
3. 【請求項３】強磁性体粒子からなるキヤリアが５０００
   エルステツドにて保磁力０〜２０エルステツドを有する
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の静電潜像現像
   剤。
4. 【請求項４】キヤリアが平均粒子径１０〜４５μｍを有
   することを特徴とする請求項１、２又は３記載の静電潜
   像現像剤。
5. 【請求項５】現像剤がキヤリア１０〜４０重量％を含有
   することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の静
   電潜像現像剤。