JPH0629991B2

JPH0629991B2 - 電子写真用磁性現像剤

Info

Publication number: JPH0629991B2
Application number: JP58067488A
Authority: JP
Inventors: 建樹岡
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1983-04-15
Filing date: 1983-04-15
Publication date: 1994-04-20
Anticipated expiration: 2009-04-20
Also published as: JPS59192262A; US4578337A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は電子写真用磁性現像剤、具体的には、絶縁性ト
ナーと磁性キヤリアからなり、前記トナーをキヤリアと
の摩擦接触により所定の極性に帯電させる一方、磁石を
回転させることにより、あるいは現像スリーブを回転さ
せることにより、前記トナーとキヤリアからなる磁気刷
子を現像スリーブ上に形成させると共に搬送し、該磁気
刷子で静電潜像担体表面を摺擦させることにより該担体
表面に担持された静電潜像を現像する、いわゆる磁気刷
子現像法において使用される磁性現像剤に関する。

従来技術従来、この種の磁性現像剤としては、平均粒径１００〜
２００μｍ程度の鉄粉等からなる磁性キヤリアと、平均
粒径１０〜２０μｍ程度の絶縁性トナーとを混合してな
る現像剤が知られているが、この様な現像剤では特にト
ナーとキヤリアとの混合比を精度良く一定に維持してお
かなければ良質な現像画像が安定して得られず、しかも
混合比の適正範囲が狭いため使用時に適正な混合比に維
持することが困難であること、また長期使用によつてキ
ヤリア表面にトナーが融着してキヤリアが劣化するた
め、周期的に現像剤を新しいものと交換しなければなら
ず、保守に多大の工数を要し、かつ不経済であること、
さらに、現像画像中にカブリを生じ易く画像の解像度も
低いなどの欠点を伴うものであつた。他方、この鉄粉キ
ヤリアに起因する欠点を解決するものとして、フエライ
トをキヤリア材料とすることが提案されている。このフ
エライト粒子をキヤリアとした場合、搬送性がよく高濃
度の複写画像が得られる利点があるが、画質を高める
為、小粒径化すると、磁気刷子形成時にキヤリア間で生
じる磁気吸引力が強過ぎて磁気刷子の穂が硬く、各キヤ
リアが磁気刷子担体上で連鎖状もしくはフイン状に凝集
し、これが現像剤の搬送障害となり、ソリツド状の現像
画像中に白スジ等のトラブルを発生させる他、フエライ
トの体積固有抵抗が１０⁹Ω・cm程度と低い為、現像剤
中のトナー濃度が低いときなどに、静電潜像担体上の電
荷が逃げてしまい潜像が乱れ、画像欠損等を生じたり、
キヤリアが静電潜像担体の画像部に付着したりする問題
があり、また、エツジ効果もあまり得られず細線の再現
がシヤープでないという欠点がある。しかも、キヤリア
が静電潜像担体表面に付着した場合、フエライトは極め
て硬いので、ブレードクリーナで除去する際、静電潜像
担体表面に傷がつくという欠点がある。なお、抵抗が低
いことによる問題は、フエライト単体粒子を絶縁性材料
で被覆することによつて解決できるが、磁気刷子の穂が
硬く現像画像に白スジが発生する問題はそのまま残され
ており、しかも、抵抗が低い場合とは逆に、キヤリアの
帯電量が増大し過ぎて、現像バイアスの高い場合など
に、静電潜像担体上の非画像部にキヤリアが付着するこ
とがあり、それが原因となつて静電潜像担体を損傷する
問題がある。

発明の目的本発明は、強磁性体粒子単体または絶縁性材料で被覆し
た強磁性体粒子をキヤリアとする磁性現像剤の利点を損
なうことなく、穂のソフトな磁気刷子を形成できるよう
にすると共に、キヤリアが凝集するのを防止すること、
およびキヤリアの静電潜像担体表面への付着を防止する
ことを目的とする。

発明の要旨本発明は、絶縁性トナーと、固有抵抗１０⁷〜１０¹⁰Ωc
mの強磁性体粒子からなる平均粒径３５〜９０μｍの強
磁性体キャリアと、バインダ中に磁性微粉末を分散させ
てなる平均粒径２０〜５５μｍのバインダ型磁性キャリ
アとからなり、前記強磁性体キャリアが全キャリア中に
占める割合が２０〜８０重量％である電子写真用磁性現
像剤にある。

本発明に係る磁性現像剤における絶縁性トナーは、従来
の絶縁性トナーと同様、熱可塑性樹脂中に着色剤を分散
させたもの、あるいは必要に応じて、さらに帯電制御剤
などを分散させたもので、通常、９〜２０μｍの平均粒
径を有するものが使用される。なお、前記樹脂として
は、ポリスチレン、スチレン・アクリル系共重合樹脂、
アクリル樹脂、エポキシ樹脂、弗素樹脂、ポリエステル
などを従来使用されているものを使用すればよい。

強磁性体キヤリアとしては、強磁性体粒子単体からなる
ものを使用すればよく、要すれば、その強磁性体粒子の
表面を薄く樹脂などの絶縁材料で被覆したものを使用し
てもよい。この強磁性体キヤリアは、３５〜９０μｍの
平均粒径を有するものを使用するのが好適である。これ
は、強磁性体キヤリアの平均粒径が３５μｍ未満では、
搬送性が悪化して画像濃度が低下する傾向があり、また
９０μｍを超えると磁気刷子の穂が硬くなり、画像に白
スジが発生したりキメの細かい画像が得難くなるからで
ある。強磁性体材料としては、公知の材料、例えば、ニ
ツケル、マンガン、マグネシウム、亜鉛その他の金属の
酸化物と鉄酸化物からなるソフトタイプのフエライト等
を使用すればよい。この種の強磁性体材料は、通常、１
０⁷〜１０¹⁰Ω・cmの体積固有抵抗を有しており、ま
た、前記範囲の体積固有抵抗を有するのが好ましい。

バインダ型磁性キヤリアは、バインダ樹脂中に磁性微粉
末を、要すれば導電性制御剤、帯電制御剤などと共に、
分散させ、粉砕、分級することによつて得られるが、そ
の平均粒径は２０〜５５μｍの範囲のものが好適であ
る。これは、バインダ型磁性キヤリアの平均粒径が２０
μｍ未満では静電潜像担体表面に付着し易く、また５５
μｍを超えるとキメの細かな画像が得難くなるからであ
る。磁性微粉末としては、平均粒径３μｍ以下の鉄粉、
磁性酸化鉄、フエライトなど公知のものを使用しうる
が、通常、６０エルステツド以上の保持力を有するバイ
ンダ型磁性キヤリアが得られるように、種類およびバイ
ンダ樹脂との混合比を選択するのが好ましい。また、バ
インダ樹脂としては、前記絶縁性トナー用の樹脂と同様
のもの以外に、熱硬化性樹脂をも使用できる。

前記バインダ型磁性キヤリアは、１０¹²Ω・cm以上の体
積固有抵抗を有するものを使用するのが好ましい。これ
は、その体積固有抵抗が１０¹²Ω・cm未満では、比較的
抵抗値を示す強磁性体キヤリアの体積固有抵抗とのかね
あいで、キヤリア全体の抵抗が低下し、静電潜像担体表
面の電荷のリーク、あるいはエツジ効果の低下に伴なう
細線再現性の悪化などを生じるからである。なお、この
バインダ型磁性キヤリアの平均粒径は、前記の様に２０
〜５５μｍの範囲であるが、現像剤に良好な搬送性を得
るためには、その平均粒径が強磁性体キヤリアの平均粒
径よりも小さい方が好適である。

強磁性体キヤリアとバインダ型磁性キヤリアとの混合比
は、全キヤリア（強磁性体キヤリアとバインダ型キヤリ
ア）中に占める強磁性体キヤリアの含有量が２０〜８０
重量パーセント（wt％）になるようにするのが望まし
い。これは、強磁性体キヤリアが２０wt％未満では搬送
性が低下すると共に、バインダ型磁性キヤリアが静電潜
像担体表面に付着するようになり、また８０wt％を超え
るとキヤリア全体の体積固有抵抗が低下し過ぎると共
に、キヤリアの凝集を生じ、画像に白スジを発生するよ
うになるからである。

本発明に係る磁性現像剤は、いわゆる磁気刷子現像法に
おいて用いられるのであるが、特に、その現像方法の実
施に当つては、その周面に順次極性を異にして着磁され
た磁気ローラを非磁性体で形成された現像スリーブで覆
つた構造の現像装置を使用するのが有効である。この場
合、内部の磁気ローラを固定して現像スリーブを回転さ
せる方式、現像スリーブを固定して磁気ローラを回転さ
せる方式、および両者を共に同方向に又は相互に逆方向
に回転させる方式のいずれの方式も採用できる。前記現
像装置としては、例えば、第１図に示す構造のものがあ
げられる。

第１図の現像装置は、感光体ドラム(1)に対向して設置
された現像スリーブ(2)と、その内部で高速回転駆動さ
れる磁気ローラ(3)と、現像剤を攪拌し摩擦帯電された
現像剤を現像スリーブ(2)の周面へと搬送供給するバケ
ツトローラ(4)とからなり、現像スリーブ(2)はアルミニ
ウムその他の非磁性体導電材料で筒状に形成され、感光
体ドラム(1)との間に微小間隙をおいて配設され、磁気
ローラ(3)の回転方向(b)と同方向に低速で回転し、その
周面に磁気ローラ(3)の作用により現像剤の刷子を形成
すると共に、刷子状の現像剤を回転方向(b)と逆方向に
搬送する。

磁気ローラ(3)は周囲にＮ極とＳ極が交互に配列され、
バケツトローラ(4)のバケツト(5)で搬送されてくる現像
剤を現像スリーブ(2)上に磁気吸引した状態でキヤリア
を自転させつつ磁気力により現像剤を搬送させる。(6)
は現像剤貯溜槽として機能するケーシングで、その底部
にはトナー濃度検出用センサ(7)が配設されている。こ
のセンサ(7)は非接触式のインダクタンス変位センサ
で、現像剤の存在によつて生ずる渦電流によるインダク
タンスの変化を検出するもので、現像剤中のトナーの消
費あるいは補給により現像剤の全体としての電気抵抗お
よび透磁率が変化するため、それらの変化がトナー濃度
の変化として検出される。本発明の磁性現像剤において
は、トナーとキヤリアとの物性、特に、透磁率の差異が
大きいため、トナー濃度の変化に伴なうインダクタンス
の変化が大きく、高精度でトナー濃度を検出できる。
(8)は現像スリーブ(2)の表面に磁気的に吸着されている
現像剤を掻き落すスクレーパ、(9)は現像剤の磁気刷子
の穂の高さを規制する穂高規制板である。なお、便宜
上、以下の説明では、現像バイアスとして直流バイアス
電圧を現像スリーブに印加した場合について述べるが、
これに交流バイアス電圧を重畳させてもよく、また現像
スリーブ(2)を接地するようにしてもよい。

静電潜像担体としての感光体ドラム(1)は、公知の任意
のものを使用すればよく、特に制限はない。なお、この
種の感光体ドラム(1)の光導電層は、無機または有機光
導電性材料から成り、その代表的な無機光導電材料に
は、イオウ、セレン、硫化亜鉛、酸化亜鉛、セレン化ロ
ドミウム、セレンヒ素、セレンテルル等が含まれる。ま
た、代表的な有機光導電材料には、トリフエニルアミ
ン、2,4−ビス（4,4′−ジエチルアミノフエノール）−
1,3,4−オキシジアゾール、Ｎ−イソプロピルカルバゾ
ール、ポリビニルカルバゾール−トリニトロ−フルオレ
ノン電荷輸送錯体、フタロシアニン（Cu）およびこれら
の混合物が含まれる。

前記構成の現像装置により本発明に係る磁性現像剤を用
いて感光体ドラム(1)の表面に担持されている静電潜像
を現像する場合、ケーシング(6)内の現像剤は、矢印(c)
の方向に回転するバケツトローラ(4)で攪拌され、トナ
ーとキヤリアは各々摩擦帯電すると共にそのバケツト
(5)で順次すくい上げられて現像スリーブ(2)の近傍へ搬
送され、その内部で高速回転する磁気ローラ(3)の作用
により現像スリーブ(2)上に磁気吸引され、磁気刷子を
形成し、転動しながら矢印(b)と逆方向に磁気的に搬送
される。現像領域に搬送された現像剤は磁気刷子の状態
で感光体ドラム(1)の表面を摺擦し、その表面上に形成
された静電潜像を現像して顕像化する。前記のようにし
て現像に供された後、現像スリーブ(2)の表面に残留す
るトナー濃度の低下した現像剤はスクレーパ(8)にて掻
き落され、再びバケツトローラ(4)で攪拌され、再使用
される。

本発明に係る磁性現像剤は、強磁性体キヤリアとバイン
ダ型磁性キヤリアとを併用することによつてソフトな穂
を形成することができると同時に、強磁性体キヤリアの
凝集が防止されるため搬送性を一段と向上させることが
でき、高濃度で、キメの細かいシヤープな画像を得るこ
とができ、キヤリアの静電潜像担体への付着やキヤリア
の凝集による白スジの発生などがないという優れた効果
を奏する。

実施例１平均粒径0.5μｍの酸化第２鉄63.3wt％、平均粒径0.1μ
ｍの酸化亜鉛25.9wt％および平均粒径１３μｍの酸化ニ
ツケル10.8wt％の混合物３０００ｇと水１１９５ｇとを
混合してスラリー化し、これにダーバン７（アール・テ
イ・バンデルビルト社製ポリメタクリル酸ナトリウム塩
の商品名）の２５wt％水溶液９８ｇを加えて混合した
後、アトマイザーで噴霧乾燥し、次いで、空気中１１９
０℃で２時間焼成して、フエライト（組成：(NiO)_0.3(Z
nO)_0.7(Fe₂O₃)_0.85）を得、これを分級して平均粒径５
０μｍの強磁性体キヤリアを得た。その保磁力は約０エ
ルステツド、体積固有抵抗（５００Ｖ／cmの電界下で測
定）は1.1×１０⁸Ω・cmで、真比重は4.8であつた。

また、これとは別に、スチレン・アクリル共重合樹脂、
ハイマー７３（商品名、三洋化成製）１００重量部と、
磁性粉、ＲＢ−ＢＬ（商品名：チタン工業製）２００重
量部と、カーボンブラツク４重量部とをボールミルにて
２０時間混合し、三本ロールにて充分に混合した後、放
冷し、フエザーミルにて５mm以下に粗粉砕し、さらにジ
エツトミルにて微粉砕した後、分級して、平均粒径３７
μｍのバインダ型磁性キヤリアを得た。その保磁力は２
００エルステツド、体積固有抵抗（５００Ｖ／cmの電界
下で測定、以下同じ）は１０¹⁴Ω・cmで、真比重は2.4
であつた。

さらに、スチレン・アクリル共重合樹脂、プライオライ
トＡＣＬ（商品名、グツドイヤー製）１００重量部と、
カーボンブラツク５重合部と、荷電制御剤、ニグロシン
ベースＥＸ（商品名、オリエント化学製）５重量部を混
練し、粉砕、分級して平均粒径１３μｍの絶縁性トナー
を得た。その真比重は1.2であつた。

このようにして得た強磁性体キヤリア、バインダ型キヤ
リアおよびトナーを重量比１００：１００：１５の割合
で混合して磁性現像剤を調製し、第１図の現像装置を備
えた粉像転写型電子写真複写機により下記の条件で複写
したところ、白スジやカブリがなく、充分な画像濃度の
複写画像が得られた。また、シヤープで細線の再現性も
良好で、強磁性体キヤリアおよびバインダ型磁性キヤリ
アの感光体への付着も全くなく、Ａ４サイズで６万枚複
写しても、初期と変らない良好な画像が得られた。

現像条件光導電層：CdS系現像スリーブ：直径３１mmアルミニウム製、５０rpm 磁気ローラ：８極、磁束密度１０００ガウス、１５００
rpm 現像剤穂規制ギヤツプ：0.7mm 現像ギヤツプ：0.7mm 感光体ドラム周速：２０cm／sec 静電潜像最高電位：−５５０Ｖ現像バイアス：−２００Ｖなお、前記強磁性体キヤリアとバインダ型磁性キヤリア
との混合比を重量比で１０：１９０〜１９０：１０の範
囲で変化させ、それらの混合物２００重量部に対し前記
絶縁性トナー１５重量部を加えて現像剤を調製し、前記
現像条件下で現像したところ、強磁性体キヤリアの含有
量が２０〜８０wt％の範囲では良好な結果が得られた
が、１０wt％では画像濃度が若干薄く、また強磁性体キ
ヤリアの付着も発生し、９５wt％では画像に白スジが発
生し、細線のシヤープさに欠けることが認められた。

また、前記組成のバインダ型磁性キヤリアの平均粒径を
１３〜７０μｍの範囲で種々に変えたものを得、各バイ
ンダ型磁性キヤリア１００重量部を前記組成の平均粒径
５０μｍの強磁性体キヤリア１００重量部と混合し、各
混合物に前記絶縁性トナー１５重量部を加えて現像剤を
調製し、各現像剤を用いて前記現像条件下で現像したと
ころ、平均粒径２０〜５５μｍのバインダ型磁性キヤリ
アを含む現像剤では良好な結果が得られたが、平均粒径
１３μｍのバインダ型磁性キヤリアを含むものではバイ
ンダ型磁性キヤリアの付着がみられ、平均粒径７０μｍ
のバインダ型磁性キヤリアを含むものではキメのやや荒
い画像しか得られなかつた。

さらに、前記組成の強磁性体キヤリアの平均粒径を２０
〜１２０μｍの範囲で種々に変えたものを得、各平均粒
径の強磁性体キヤリア１００重量部を前記組成の平均粒
径３７μｍのバインダ型磁性キヤリア１００重量部と混
合し、その各混合物に前記絶縁性トナー１５重量部を加
えて現像剤を調製し、各現像剤を用いて前記条件下で現
像したところ、平均粒径３５〜９０μｍの強磁性体キヤ
リアを含む現像剤では良好な結果が得られたが、平均粒
径２０μｍの強磁性体キヤリアを含むものでは画像濃度
が若干低く、平均粒径１２０μｍの強磁性体キヤリアを
含むものでは画像に白スジが発生すると共に、キメの荒
い画像しか得られなかつた。

比較例１実施例１で得た強磁性体キヤリア１００重量部と絶縁性
トナー５重量部を混合して磁性現像剤を調製し、実施例
１と同条件で現像したところ、画像中に白スジが多く見
られ、細線の再現の点でシヤープさに欠けるものであつ
た。また、連続複写したところ、画質が急激に劣化する
と共に、画像が得られなくなつた。この時、現像スリー
ブを観察したところ、キヤリアがフイン状の壁を形成
し、良好に搬送されなくなつていた。

比較例２実施例１でそれぞれ得たバインダ型磁性キヤリア１００
重量部と、絶縁性トナー１０重量部を混合して現像剤を
調製し、実施例１と同条件で現像したところ、若干画像
濃度が低く、非画像部に少量のキヤリアの付着が認めら
れた。これは、いずれもキヤリアの絶縁性が高すぎるこ
とと、磁気的吸引力が弱いために起るものと推察され
る。

実施例２下記組成を用い、実施例１と同様にして、下記物性の強
磁性体キヤリア、バインダ型磁性キヤリアおよび絶縁性
トナーを得、これらを重量比１００：１００：２５で混
合して現像剤を調製した。

（強磁性体キヤリアの組成、物性） (NiO)_0.3(ZnO)_0.7(Fe₂O₃)_0.85 平均粒径：７５μｍ保磁力：０エスステツド体積固有抵抗：５×１０⁸Ω・cm （バインダ型磁性キヤリアの組成、物性）ハイマーＳＢＭ７３１００重量部ＫＢＣ−100Ｌ（商品名、関東電化製磁性酸化鉄）１５０重量部カーボンブラツク４重量部平均粒径：３２μｍ保磁力：１２０エルステツド体積固有抵抗：１０¹⁴Ω・cm （絶縁性トナーの組成、物性）ハイマーＳＢＭ７３１００重量部ＭＴＡ−740（商品名、戸田工業製磁性酸化鉄）２０重量部ＴＲＨ（商品名、保土谷化学製負帯電性染料）４重量部カーボンブラツク４重量部平均粒径：１４μｍ前記現像剤を第１図の現像装置に入れて、静電潜像の最
高電位を＋６００Ｖ、バイアス電圧を＋２００Ｖとした
以外は実施例１と同じ条件下で現像したところ、実施例
１と同様、良好な画像を得ることができた。なお、この
場合、前記と異なり感光体ドラムの光導電層はSe-Te系
であり正帯電される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電子写真用磁性現像剤を使用する
際に使用する現像装置の一例を示す概略説明図である。１〜感光体ドラム、２〜現像スリーブ、３〜磁気ロー
ラ、４〜バケツトローラ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性トナーと、固有抵抗１０⁷〜１０¹⁰
Ωcmの強磁性体粒子からなる平均粒径３５〜９０μｍの
強磁性体キャリアと、バインダ樹脂中に磁性微粉末を分
散させてなる平均粒径２０〜５５μｍのバインダ型磁性
キャリアとからなり、前記強磁性体キャリアが全キャリ
ア中に占める割合が２０〜８０重量％である電子写真用
磁性現像剤。