JPS58105163A - 乾式現像剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、キャリアを
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
になった。−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
トロファッ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って
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。

−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、良好々
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、しかも現像によって得ら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−１ニさせるために単に
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。−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
同一極性にそろっている必要があり、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、キャ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。−
成分系トナーの場合には鉄粉のように、はっきりした摩
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、温度や湿度によって影響を受
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れれ、また、たとえ極性がそろって
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って達成できる
ことを見出した。本発明の乾式現像剤は、キャリアを混
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って
、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って各
絶縁性磁性粉体は互いに反対の極性に荷電する。ちょう
ど、二成分系トナーがキャリアとトナーの摩擦によって
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ッ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熱付着１
な１い。これは周辺部によって引かれる力よりもマグネ
ットロールによっ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挿Ｉ電量としてはある巾をもっ
て分布していることによると考えられる。つ１す、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。トナ一層の
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３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、現像転写で消費万事が密接
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、鉄粉キャリヤとトナ
ーである非磁性粉体とを組み合わせ、摩擦帯電を行なっ
てトナーに電荷像と逆極性の電荷を与えており、鉄粉キ
ャリヤは形状（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々から、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ャリヤがハード
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ッチで感光体
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、
現像回数によっ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
々く、材料１粒径。

磁気特性々ど、絶縁性磁性粉体の各特性のみならず、マ
グネｙ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
よっ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
縁性磁性粉体の好捷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ｉ
ｏｏμｍ以下（好捷しくけ、静電荷像と逆極性に帯電す
る方が６〜３０μｍ、他方が６〜５０　Ｂ　７８　）で
、導電率が１０　　ｙｎ、ｈ　ｏｌｏｎ　　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（好捷しくけ、静電荷像と逆極性に帯電する方が１
０〜３０ｗｔ％、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、６μｃ／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。

（６）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、ヒニルメ
チルエーテル、アクリロニトリル。

ビニルメチルケトンなと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、カーボンプラ・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、スピロンブラック
が有効である。

微粒子状磁性体としては、フェライト、マグネタイトな
どをはじめとする鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性
を示す元素を含む合金あるいは化合物、または適当な熱
処理によっ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０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々い。

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、従来性われてい
る一般的々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１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
混線溶融、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
よっ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９表面処理機粒子による表面コー
ティングや、染料の添加によって、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、その実施にあっては、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ッ
トロールを非磁性体で形成されたスリーブで覆った構造
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、内部のマグネットロールを回転させる方
式と、内部のマグネッ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Ｏ 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
もって説明する。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Ｍ　ＯＤ　Ｅ　Ｌ
　　ＴＢ−２００）を用い、下記。

条件で行った。

試料８約２０Ｃ）Ｔｎｇ、キャリヤ、酸化鉄粉２ｏＯ／
３００Ｍ、ブロー圧カニ約１．２Ｋｇ／ｌＪ　、　メツ
シュ：ＳＵＳ４００Ｍ。

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、現像部はマグネットロール
、スリーブ両回転であり、スリーブは１３００　ｒｐｍ
　、　マグネットロールは１１０　ｒｐｍで回転する。

紙の送り速度は１６ｏＩＩｊＬ／秒である。

〔実施例１〕 ［アルマテックスＸＰＡ５５１　Ｊ（スチレン−アクリ
ル樹脂、三井東圧化学株式会社製）１ｏ。

部と、ｌ　ＥＰＴ−５００Ｊ　（−？グネタイト１戸田
工業株式会社製）２６部と、［スビロンプラフクＴＯＨ
Ｊ（保土谷化学株式会社製）３．６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１分級して約５〜２６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
／ｙ　　であった。

「ＡＴＲ２００５Ｊ　（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−５００Ｊ３０
０部とを混合して、上記と同様な手段で他方の約８〜５
０ミクロン粒径を有する絶縁性磁性粉体を作製した。電
荷量は一〇、８μｃ／ｙであった。

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っ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（３６℃９６％Ｒｈ）下
では、画像濃度の低下（べた黒部が１．４−ｏ、ｔｓ’
）をきたした。

〔実施例２〕 上記実施例１で試作した［アルマテックスｘＰＡ６ｔｓ
１Ｊ系の絶縁性磁性粉体１００部に「エアロジルＲ９７
２Ｊ（微細二酸化珪素２日本エアロジル株式会社製）１
部を添加し、シュイカーを用いて表面コーティングして
一方の絶縁性磁性粉体を作成した。電荷量は−２６，１
μｃ／ｙであった。

他方の絶縁性磁性粉体は、実施例１の１ＡＴＲ２００５
Ｊ系を用いて、同様な手段で評価を行ったが、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［アルマテックスＸＰＡ５
５１　Ｊ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、
「ＡＴＲ２００５Ｊ５０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）６０部と、「ＥＰＴ・ｃｓｏｏＪａｏＯ９とｅｉ合
して、上記と同様に、約８〜６０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／ｙであっ
た。

実施例１と同様な手段で評価を行ったが、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［アルマテックスＸＰＡｓ
ｓ１Ｊ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スル。それとは別に、［
ＡＴＲ２００５Ｊ５０部と［ＳＡＭ９５５　Ｊ　（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−ｔｓ○ｏ」３００部とを混合して
、上記と同様に約８〜６０ミクロンの絶縁性磁性粉体を
作成した。電荷量は＋〇、５μｃ／ｙであった。

実施例１と同様な手段で評価を行ったが、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、・シかも、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って、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、不発るものでない。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （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、攪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. （２）絶縁性磁性粉体の一方が、電荷制御剤でコーティ
   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. （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ィ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. （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項捷たは第３
   項記載の乾式現像剤。
5. （５）絶縁性磁性粉体のアミン変性樹脂を用いない一方
   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. （６）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６項記載の乾式現像剤。