JPH083679B2 - 電子写真現像方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は２成分系乾式現像剤を用いる電子写真現像方
法に関する。

〔従来の技術〕

電子写真法あるいは静電記録法において、感光体ある
いは静電記録体に形成された静電潜像を磁気ブラシ現像
法により現像し、顕像化した像を転写体に転写した後、
定着し、複写物を得る方法は周知である。

現像に用いる現像剤としては、キヤリヤとトナーから
なる２成分現像剤が一般に用いられているが、これはキ
ヤリヤとトナーを現像装置内で攪拌することにより摩擦
帯電させ、トナーに静電潜像と逆極性の電荷を付与して
静電潜像に付着せしめ、現像を行うものである。このよ
うな２成分系現像剤のキヤリヤとしては、通常トナーよ
り粒径の大きい100ないし500μｍのものが用いられる
が、粒径の大きなキヤリヤを用いた場合には、静電潜像
中の低電位部分の現像性が悪く、階調再現性が劣るとい
う欠点がある。又、トナーのキヤリヤに対する割合が増
加すると、非画像部へのトナー付着、いわゆるカブリ現
象が生じ易く、更に長時間使用すると帯電量の低下が生
じ、像濃度の再現性が低下するとともに背景部分へのカ
ブリ現象が発生するという欠点があつた。

これらの欠点を解消する目的で、キヤリヤの重量を減
ずること、あるいはキヤリヤの粒径を小さくすること等
の試みがなされている。例えば、特開昭48-68235号公報
には、大粒径キヤリヤにトナーの粒径とほぼ等しい小粒
径キヤリヤを混合したキヤリヤを用いた磁気ブラシ現像
剤が記載されている。この現像剤は、階調再現性がよ
く、キヤリヤにトナーが付着する現象が生じにくく、帯
電性の変化が少ない利点を有している。又、特開昭54-6
6134号公報及び特開昭55-32073号公報には、キヤリヤ粒
子として、結着樹脂中に磁性粉を分散させた、粒径が例
えば５〜40μｍの範囲にある粒子を用いて磁気ブラシ現
像を行う方法が記載されている。この現像法は、階調再
現性に優れ、キヤリヤ粒子が潜像面に付着しにくいとい
う利点を有している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、特開昭48-68235号公報に記載の現像剤
を用い、長時間磁気ブラシ現像を行うと、小粒径キヤリ
ヤが潜像に付着してしまい、現像剤中の小粒径キヤリヤ
の含有量が徐々に減少し、小粒径キヤリヤを混合した効
果がなくなり、大粒径キヤリヤを用いたときと同様の欠
点を生じてくる。

一方、特開昭54-66134号公報及び特開昭55-32073号公
報に記載されている現像法は、高速現像を行う場合に種
々の欠点を有する。すなわち、現像ロールとしてスリー
ブと内部固定磁石を有し、スリーブを回転させて現像剤
を搬送するタイプのものを用いると、たとえこのような
キヤリヤを用いたとしても、キヤリヤ粒子の潜像面への
付着が生じ、更に帯電性の変化が生じたり、あるいは現
像領域でのトナーの絶対量が減じたりして、長時間磁気
ブラシ現像を行うと、画像濃度の低下あるいはカブリの
発生などの現象を呈するものであつた。特に、現像磁極
として反発磁極あるいは幅広磁極を用いた場合、この現
像は顕著であつた。

結着樹脂と、磁性体からなる小粒径キヤリヤを含む現
像剤を用いて、耐久性テストを行つた場合、複写枚数の
増加に従つて、画像濃度の低下、濃度ムラ、カブリ等の
発生がみられるが、これはトナー帯電量の低下によるも
のと考えられる。すなわち現像剤中のキヤリヤの絶対量
が付着によつて低下するために、トナーとキヤリヤが十
分に摩擦帯電されなくなることに起因すると考えられ
る。

従つて、本発明の目的は、感光体上へのキヤリヤ付着
による画質劣化、カブリ、白ヌケ現象あるいは実質的な
帯電量の低下による現像剤寿命の低下等の欠点が改善さ
れた電子写真現像方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的は、スチレン系重合体を主成分とする結
着樹脂中に平均粒径が0.05〜５μｍの磁性体微粒子を分
散してなる平均粒径50μｍ以上のキャリアをトナーと混
合した２成分系乾式現像剤を、円筒状スリーブとその内
部に現像ニップ位置において反発磁界を形成するように
固定配設された磁石部材とからなる現像ロール上に担持
しながら前記円筒状スリーブを回転させることによって
静電潜像を顕像化することを特徴とする電子写真現像方
法によって達成することができる。

すなわち、本願発明者らはスチレン系結着樹脂中に磁
性粉を分散させた比較的大粒径のキヤリヤとトナーから
なる２成分現像剤を用いた場合に、同じく結着樹脂と磁
性粉からなる50μｍ以下の粒径を有する分散型キヤリヤ
を用いた場合に比べて、細線再現性および帯電量の低下
によつて起こると考えられる現像剤寿命の低下、高湿下
でのカブリ現象等の全ての点において、優れていること
を発見して、この知見に基づいて本発明を完成した。

また、上記現像剤を用いた場合には、公知の任意の磁
気ブラシ現像法を採用したときに上記の効果が得られる
ものの、現像方法として特に円筒状スリーブとその内部
に固定配設された磁石部材とからなる現像ロール上にト
ナーを担持させ、円筒状スリーブを回転させることによ
り静電潜像担持体表面にトナーを接触させて顕像化せし
める現像方法を採用した場合に顕著な効果がみられた。

さらに、磁石部材が現像ニツプ位置において反発磁界
を形成するように配設されている場合に一層良好な結果
が得られた。

本発明において用いられる現像剤キヤリヤの結着樹脂
はスチレン系重合体を主成分として構成される。

このスチレン系重合体を主成分とする結着樹脂を製造
する際にはモノマーとして、スチレン系モノマーの１種
又は２種以上を用いることができるが、必要に応じ他の
共重合可能なモノマーの一種又は２種以上を用いても良
い。この場合スチレン系モノマーが全モノマーの少なく
とも50重量％以上占めていることが必要であり、さらに
60重量パーセント以上占めていることが好ましい。

これらスチレン系モノマーとしては、スチレン及びそ
の誘導体、例えばメチルスチレン、ジメチルスチレン、
トリメチルスチレン、エチルスチレン、ジエチルスチレ
ン、トリエチルスチレン、プロピルスチレン、ブチルス
チレン、ヘキシルスチレン、ヘプチルスチレン、オクチ
ルスチレンの如きアルキルスチレン、フロロスチレン、
クロロスチレン、ブロモスチレン、ジブロモスチレン、
ヨードスチレンの如きハロゲン化スチレン、更にニトロ
スチレン、アセチルスチレン、メトキシスチレン等が挙
げられる。

スチレン系モノマと共重合可能なモノマーの具体例と
しては、アクリル酸、メタクリル酸のアルキルアルコー
ル、ハロゲン化アルキルアルコール、アルコキシアルキ
ルアルコール、アラルキルアルコール、アルケニルアル
コールの如きアルコールとのエステル化物等が挙げられ
る。そして前記のエステルを構成するアルコールの具体
例としてはメチルアルコール、エチルアルコール、プロ
ピルアルコール、ブチルアルコール、アミルアルコー
ル、ヘキシルアルコール、ヘプチルアルコール、オクチ
ルアルコール、ノニルアルコール、ドデシルアルコー
ル、テトラデシルアルコール、ヘキサデシルアルコール
の如きアルキルアルコール；これらアルキルアルコール
を一部ハロゲン化したハロゲン化アルキルアルコール；
メトキシエチルアルコール、エトキシエチルアルコー
ル、エトキシエトキシエチルアルコール、メトキシプロ
ピルアルコール、エトキシプロピルアルコールの如きア
ルコキシアルキルアルコール；ベンジルアルコール、フ
エニルエチルアルコール、フエニルプロピルアルコール
の如きアラルキルアルコール；アリルアルコール、クロ
トニルアルコールの如きアルケニルアルコールが挙げら
れる。

また重合性不飽和カルボン酸、例えばアクリル酸、メ
タアクリル酸、α−エチルアクリル酸、クロトン酸、α
−メチルクロトン酸、α−エチルクロトン酸、イソクロ
トン酸、チグリン酸、ウンゲリカ酸の如き付加重合性不
飽和脂肪族モノカルボン酸、又はマレイン酸、フマル
酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、グリタコ
ン酸、ジヒドロムコン酸の如き付加重合性不飽和脂肪族
ジカルボン酸が挙げられる。

また、これらカルボン酸を金属塩化したものも用いる
ことができ、この金属塩化は重合の終了後に行うことが
できる。

また、前記付加重合性不飽和カルボン酸とアルキルア
ルコール、ハロゲン化アルキルアルコール、アルコキシ
アルキルアルコール、アラルキルアルコール、アルケニ
ルアルコールの如きアルコールとのエステル化物等が挙
げられる。

更に、前記付加重合性不飽和カルボン酸より誘導され
るアミド及びニトリル；エチレン、プロピレン、ブテ
ン、イソブチレンの如き脂肪族モノオレフイン；塩化ビ
ニル、臭化ビニル、ヨウ化ビニル、1,2−ジクロルエチ
レン、1,2−ジブロムエチレン、1,2−ジヨードエチレ
ン、塩化イソプロペニル、臭化イソプロペニル、塩化ア
リル、臭化アリル、塩化ビニリデン、弗化ビニル、弗化
ビニリデンの如きハロゲン化脂肪族オレフイン;1,3−ブ
タジエン、1,3−ペンタジエン、２−メチル−1,3−ブタ
ジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2,4−ヘキ
サジエン、３−メチル−2,4−ヘキサジエンの如き共役
ジエン系脂肪族ジオレフインが挙げられる。

更に酢酸ビニル類、ビニルエーテル類；ビニルカルバ
ゾール、ビニルビリジン、ビニルピロリドン等の含窒素
ビニル化合物が挙げられる。

キヤリヤの粒径は、平均粒径として50μｍ以上が必要
であるが、感光体へのキヤリヤの付着や画質上の観点か
ら、好ましくは50μｍ〜200μｍ、より好ましくは60〜1
50μｍである。50μｍ以下の平均粒径を有する場合に
は、感光体への付着現象が生じ、現像剤の寿命が短かく
なる。

又、結着樹脂中に分散される磁性粉としては、従来磁
性体として用いられるものがいずれも使用可能である
が、例えばマグネタイト、ガンマヘマタイト、ベンガ
ラ、酸化クロム、ニツケル、マンガン、鉄、コバルト、
ニツケル合金などがあげられる。これ等磁性粉は平均粒
径が0.05μ〜５μ、好ましくは0.1μ〜１μがよい。
又、キヤリヤ全成分中、磁性粉の占める割合は、30〜95
重量％、好ましくは、45〜90重量％が良い。

これ等磁性粉と結着樹脂からなるキヤリヤは種種の方
法により製造することができる。例えば、バンバリーミ
キサー、ニーダー、ロールミル、エクストルーダーなど
により樹脂と磁性粉を溶融混練し、冷却後粉砕し、分級
する方法、あるいは樹脂溶液中に磁性粉を混合分散した
後、噴霧乾燥するスプレードライ法、あるいは結着樹脂
を構成すべき単量体と樹脂分などの所定材料を適当な溶
媒中に分散し、この懸濁液を重合させることにより、所
望のキヤリヤを得る懸濁重合法などが適用可能である。
又、キヤリヤの粒径を調整する方法としては、溶融混練
後の粉砕条件を制御することにより調節したり、分級に
より所望の粒径のものを得たり、あるいは予め、粒度分
布の異なる複数種のキヤリヤを作成しておき、混合する
ことにより、所望の粒度分布を有するキヤリヤーを得る
などの方法がある。

本発明では前記のキヤリヤはそのままキヤリヤ粒子と
して用いることもできるが、キヤリヤ表面を樹脂、カツ
プリング剤、界面界性剤、帯電制御剤、微粉末等で表面
処理、あるいは被覆処理を施すこともできる。

また、キヤリヤ粒子は球形化処理を施した球形のもの
が好ましい。

本発明に用いるトナーとしては、結着樹脂中に着色剤
を分散した微細な粒子であつて、例えば平均粒径が３〜
20μｍ、好ましくは５〜18μｍのものが用いられる。

トナーに用いる結着樹脂としては、公知のものはいず
れも使用可能である。たとえば、スチレン、ビニルトル
エン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、アミノス
チレン等のスチレン及びその誘導体の単独重合体あるい
は共重合体、メタクリル酸及びメチルメタクリレート、
エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート等のメタ
クリル酸エステル類、アクリル酸及びメチルアクリレー
ト、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、２−エ
チルヘキシルアクリレート等のアクリル酸エステル類、
ブタジエン、イソプレン等のジエン類、アクリロニトリ
ル、ビニルエーテル類、マレイン酸及びマレイン酸エス
テル類、無水マレイン酸、塩化ビニル、酢酸ビニル等の
ビニル系単量体の単独重合体類は共重合体、ポリエステ
ル、ポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリカ
ーボネート、シリコン樹脂、フツ素系樹脂、フエノール
樹脂、石油樹脂、ロジン及びその誘導体、合成及び天然
のワツクス状物質などを単独若しくは混合した形で用い
ることができる。

又、着色剤としては、カーボンブラツク、オイルブラ
ツク、黒鉛などの黒色系染顔料、ニグロシン染料、アニ
リンブルー、アルコイルブルー、クロムイエロー、ウル
トラマリンブルー、デユポンオイルレツド、キノリンイ
エロー、メチレンブルー、フタロシアニンブルー、マラ
カイト、ランプブラツク、ローズベンガル等のほか、C.
I.ピグメントイエロー１、同３、同74、同97、同98等の
アセト酢酸アリールアミド系モノアゾ黄色顔料、C.I.ピ
グメントイエロー12、同13、同14等のアセト酢酸アリー
ルアミド系ジスアゾ黄色顔料、C.I.ソルベントイエロー
19、同77、同79、C.I.デイスパースイエロー164等の黄
色染料、C.I.ピグメントレツド48、同49:1、同53:1、同
57:1、同81、同122、同５等の赤色もしくは紅色顔料、
C.I.ソルベントレツド52、同58、同８等の赤色系染料、
C.I.ピグメントブルー15:3、同フタロシアニン及びその
誘導体あるいは変性体などの青色系顔料等、及びその他
の有色若しくは無色の昇華性染料等をあげることができ
る。

更にトナー中に種々の添加剤を加えることができる。
添加剤としては、帯電制御剤、流動性向上剤（シリカ、
アルミナ等）、定着助剤（ワツクス類）、可塑剤等をあ
げることができる。

トナーは前述のキヤリヤの製造法と同様の方法で作成
でき、又、芯材と壁材からなる、いわゆるマイクロカプ
セルトナーであつても良い。

トナーとキヤリヤとの配合はキヤリヤ100重量部に対
し、トナーが２〜30重量部、好ましくは３〜20重量部に
なる様にするのが良い。

更に、本発明に係る現像剤には、外添剤を添加しても
良い。この外添剤としては、研磨剤、流動性向上剤ある
いはフイルミング防止剤等、通常用いられる外添剤をあ
げることができる。

本発明に好適に用いることのできる外添剤は、アルミ
ナ、シリカ、ポリアクリレート、ポリメタクリレート等
のアクリル系重合体あるいは共重合体の微粉末である。

本発明の現像方法が適用される電子写真プロセスを図
面に基づいて説明する。

第１図は本発明の電子写真現像方法を実施する装置例
の概要図である。感光体１は表面に光導電層を有してお
り、プロセス方向に沿つてまず帯電装置２を通過する。
帯電装置２は、コロナ放電を発生させる機構を有してお
り、通過した感光体１の光導電層は一様に帯電される。

その後一様に帯電された光導電層には、露光スリツト
３を通過することにより、その光導電性を利用して画像
情報に相当する静電潜像が形成され、次の現像部へと搬
送される。現像部は、現像剤の供給源４をその内部に具
備するハウジング５、現像剤及び現像剤を担持する現像
ロール６から構成されており、現像部へ搬送されてきた
静電潜像を現像ロール表面に担持された現像剤により摺
擦することによりトナーを潜像に静電気力により付着さ
せ、潜像を可視化する。可視化された画像部は次いで給
紙部７から給紙ロール８を介して搬送されてきた転写材
と、転写装置部分において接触する。転写装置９もコロ
ナ放電を発生する機構を有している。転写装置を通過す
る潜像に対応したトナー像は転写材上に吸引され転写材
上にトナー画像が形成される。

次いで剥離部材10によつて転写材は感光体から剥離さ
れ、定着器11に搬送され、加熱もしくは加圧により転写
材上に永久的トナー画像が形成される。

前記電子写真プロセスにおいて、本発明の現像方法に
用いる現像部は現像剤の供給源４をその内部に具備する
ハウジング５、現像剤及び現像剤を担持する現像ロール
６から構成されているが、現像ロールは第２図に拡大図
を示すように現像剤を担持する非磁性導電性円筒状の現
像スリーブ12およびその内部に配設された磁石部材13か
らなつており、磁石部材の磁気吸引力によつて現像スリ
ーブ12上に現像剤が担持され、磁気ブラシを形成してい
る。本発明の現像方法においては、特にスリーブ内部の
磁石部材は固定配設されていて、外側スリーブが回転す
ることにより現像剤の搬送が行われ、感光体に面した現
像領域に現像剤を供給する方法が用いられ、この方式に
より本発明の現像剤中のキヤリヤが感光体表面へ付着す
るのを有効に防止でき、また現像剤の帯電量を低下させ
ることなく、長期にわたつて非常に良好な画質を得るこ
とができる。

スリーブ内部に固定配設された磁石部材は、第３図に
示すごとく反発磁界を形成する様配設されていることが
望ましい。この様な現像領域において反発磁界を形成す
る様配設する磁石部材は、反発磁界を形成するものであ
れば、どの様な形状のものでも使用可能であり、例えば
第４図（ａ），（ｂ）及び（ｃ）に示す形状のものが利
用できる。

〔発明の効果〕

磁石を固定してスリーブを回転せしめる現像方式の場
合に従来結着樹脂と磁性物とからなる比較的小粒径キヤ
リヤを含む現像剤を用いた場合に生じていたキヤリヤの
感光体面への付着、帯電量が低下することによる画像劣
化（濃度低下、カブリの早期発生）等の現象が本発明の
方法によりキヤリヤ粒子として、スチレン系重合体を主
成分とする結着樹脂中に磁性粉を分散せしめた、比較的
大粒径（50μｍ以上）のキヤリヤを用いることによつ
て、改善された。すなわち小粒径キヤリヤを用いた場合
の長所である細線再現性、ベタ部再現性の良さを全く低
下させることなく、感光体への付着を防止でき、帯電性
を維持することができ、長期にわたつて、良好な画像を
得ることができる。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。
しかしながら、本発明はこれら実施例により何等限定さ
れるものではない。

スチレン／ブチルメタアクリレート/4−ビニルピリジ
ン（重量比65/30/5）の共重合体（重量平均分子量約４
万）30重量部と磁性酸化鉄微粉（平均粒径0.4μｍ）60
重量部を加熱混練後粉砕する。

得られた粉末を節分して平均粒径100μｍ、粒度範囲5
3〜200μｍの本発明に係るキヤリヤ（サンプル１）を得
た。

このキヤリヤを他の従来から知られているキヤリヤ、
すなわち絶縁性キヤリヤ（CuZnフエライトコアに実施例
と同じ共重合体をコーテイングした平均粒径90μｍのキ
ヤリヤ：サンプル２）、導電性キヤリヤ（平均粒径100
μｍの酸化鉄粉：サンプル３）および磁性微粒子分散小
粒径キヤリヤ（実施例と同じ組成のキヤリヤ、重合体と
磁性粉を溶融混練した後粉砕分級した平均粒径25μｍの
もの：サンプル４）と共に現像剤として評価した。

トナーとしてはスチレン−アクリル樹脂とカーボンブ
ラツクとのみからなる平均粒径11μｍのものを用い、マ
イクロトーニング用キヤリヤのみトナー濃度を10重量％
として、他のキヤリヤについては全てトナー濃度を３重
量％の割合で混合し現像剤とした。

これらの現像剤について、第１図に示す構成の装置で
感光体速度350mm/sec及び磁石固定磁気スリーブ速度550
mm/secとして、画像（ソリツド濃度、背景汚れ、細線再
現性等）及び寿命テストを行い、次表に示す結果を得
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電子写真現像方法を実施する装置例の
概要図、第２図は現像ロール部分の拡大図、第３図は現
像ニツプ部の拡大図、第４図（ａ），（ｂ）及び（ｃ）
はそれぞれ反発磁界を形成する現像磁石の構成例を示
す。 図中符号： １……感光体;2……帯電装置;3……露光スリツト;4……
現像剤供給源;5……ハウジング;6……現像ロール;7……
給紙部;8……給紙ロール;9……転写装置;10……剥離部
材;11……定着器;12……現像スリーブ;13……磁石部
材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長束 育太郎 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼロ ックス株式会社竹松事業所内 (56)参考文献 特開 昭52−55536（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−110642（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−62256（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−32073（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スチレン系重合体を主成分とする結着樹脂
   中に平均粒径が0.05〜５μｍの磁性体微粒子を分散して
   なる平均粒径50μｍ以上のキャリアをトナーと混合した
   ２成分系乾式現像剤を、円筒状スリーブとその内部に現
   像ニップ位置において反発磁界を形成するように固定配
   設された磁石部材とからなる現像ロール上に担持しなが
   ら前記円筒状スリーブを回転させることによって静電潜
   像を顕像化することを特徴とする電子写真現像方法。