JPS58105166A - 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、画像部近傍におけるカ
ウンターチャージによる非画像部への現像剤付着を改善
するものである。

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、磁気プラン法、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、キアリアを
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
になってきている。−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、酸化亜鉛感光紙を葎用するエレク
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、シかも現
像によっ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。−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、まだ、たとえ極性がそろってい
たとしても荷電量が少々い場合には画像濃度が上らず、
しかも静電転写しｌ（＜くなる。

本発明２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反転部に付着するはずであるが
、実際には全く付着しない。

こハ、は、電荷イ象と同極性に帯電される絶縁性磁性粉
体に添加する磁性体の磁気特性をＨ８が１３００ｅ以下
でかつσ　が８０　ｅｍｕ　／ｐ　　以」−に限定し、
更に磁性体含有量を６０ｗｔ％以−にとし、絶縁性磁性
粉体の磁気特性を高め、画像周辺部の静電気力によって
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
が打ち勝つようにしたためであり、特にかぶりを除去す
るために現像器に感光体表面と同極性のバイアス電圧を
印加して現像する場合に影著な効果を示す。

電荷像と同極性に荷電した絶縁性磁性粉体は、実際には
電荷像と逆極性に荷電された絶縁性磁性粉体と同じく画
像部にも付着する。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っ
て分布していることによると考えられる。つ捷り、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。

練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−七から電
荷像と同極性のコロナ転写をすると、効率よく静電転写
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。そのだ
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
なく、材料２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
グネットロールの強さ々どの現像条件、および、転写コ
ロトロンの転写条件々どの選択により、仕込み比率に比
例して消費されるようにできる。捷だ、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１
００μｍ以下（好ましくは静電荷像と逆極性に帯電する
方が６〜３ｏμｍ、他方が６〜５０　ｐ　ｍ　）で、導
電率か１０ｍｈｏ／ｌｙｎ以下である。

（２）二種類の絶縁性磁性粉体はそれぞれ８０ｗｔチ以
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６０−７５　ｗｔ％）の磁性体を
含有する。

（３）静電荷像と同極に帯電する方に用いる磁性体の磁
気特性は、Ｈｏが１３０ｏｅ以下でかつ、σ８が８０ｅ
ｍｕ／ｙ以上である。

（４）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（好捷しくけ、そ
れぞれの電荷量の差が５μｃ／ｙ以」二）である。

（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。

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９着色剤および微粒子強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、それらの混合物あルイハ、りとえばロ
ジン変成フェノールホルマリン樹脂、エポキシ樹脂、油
変性エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテル樹
脂などである。

あるいは、ポリエチレンろう、パラフィンろう。

カルナウバろう、ステアリン酸などのろう状樹脂である
。

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、カーボンブラック、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−鋼−ア
ルミニウム、マンガン−銅−錫などの合金または二酸化
クロムなどであるが、重要なことは、電荷像と同極性に
帯電される一方の絶縁性磁性粉体に用いる磁性体が、Ｈ
，−、、−が１３０′ｏｅ　以下でかつσ８が８０　ｅ
ｍｕ／ｊＥ以上の磁気特性を有する材料である。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１．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、従来性われてい
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７．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１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」二連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乾式現像剤となる
。混合方法は適当な任意の方法で行われる。

本発明の乾式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、その実施例にあっては、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
のに有効な場合が多い。

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
もって説明する。なお、本実施例における添加部数は実
景部数である。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ｒ４０ＤＥＬ　Ｔ
Ｂ−２００）を用い、下記条件で行った。

試料：約２００　ｎ　ｑ＋キャリヤニ酸化鉄粉２００７
３００Ｍ、ブロー圧カニ約１．２Ｋｑ／ｃＪ、メック、
：　ＳＵＳ＋ｏｏＭ 磁気特性の測定評価は直流磁化特性自動記録計（横川電
機製作所株式会社製ＴＹＰＥ　３２５７）を用いて行っ
た。

なお、本発明の乾□式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１〜て評価し
た。感光体はセレンドラム、現像部は１了 マグネットロール、スリーブ両回転であり、前者は１１
０　ｒｐｍ、後者は１３００　ｒｐｍ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）１００部と、［Ｅ
ＰＴ−５００Ｊ　（マグネタイト、戸田工業株式会社製
、　Ｈｏ：　１２３０ｅ、　ａ８：ａｌ、６ｅｍｕ／ｆ
　）２５部と［スビロンブラックＴＯＨＪ（保土谷化学
株式会社製）３．６　部とを、スーパーミキサで混合し
た後、二軸押出し機で混練する。

冷却後、粉砕１分級して約５〜２５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／ｆｒＨｃは９６０ｓ　、σ８は２６ｅ　ｍ　ｕ
／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［ＥＰＴ６００Ｊ１０
０部とを混合して上記と同様な手段で他方の約８〜６０
ミクロン粒径を有する磁性粉体を作成した。電荷量は−
０，６μｃ／ｆ、Ｈ，はｅ８Ｏｅ、ａ、　　は３０ｅｍ
ｕ／ｐ　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、乾式現像剤とした。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、複写原稿が特定の色調のためバイアス電圧を印加
調整する時には画像周辺部への付着が若干認められた。

〔実施例２〕 上記実施例１で試作した［アルマテックスＸＰＡ５５１
Ｊ系の絶縁性磁性粉体を一方とする。

他方は、実施例１の［ＥＰＴ−６ｏｏＪ添加量を１５０
部として同様に、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−０，６μｃ／ｙ　　、Ｈｏ
は１０００ｅ　＋　ａ　ｓ　は３５　ｅｍｕ／ｊＦであ
った。

実施例１と同様な手段で評Ｓを行ったが、特定な原稿時
のバイアス調整による画像周辺部への付着は、実施例１
より改善された。

〔実施例３〕 実施例２と同様に一方の「ＥＰＴ−６ｏｏ」添加所を２
３３部として同様に、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、６μＣ／ｌ！　、
　Ｈ，は１ｏｏｏｅ、σ８は４４　ｅｍ／ｐであった。

前記と同様な手段で評価を行ったが、実施例２より更に
良好な結果を得た。

〔実施例４〕 上記実施例１で試作した「アルマテックスｘＰＡ６６１
」系の絶縁性磁性粉体を一方とする。

「ＡＴＲ２０ｏ６」１ｏｏ部と、「ＰＰ７Ｊ（Ｚｎ−フ
ェライト、関東電化株式会社製　Ｈ，、：５ｓｏｅ、σ
８：　８９　ｅｍｕ／ｊＦ）２３３部とを同様にして、
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−ｏ、ｔｓｐｃ／ｌ　ｒＨｃは４４０ｓ　。

σ３は４１．３ｅｍｕ／ｆであった。

前記と同様な手段で評価を行ったが、実施例３より更に
良好な結果を得た。

〔実施例６〕 上記実施例１で試作した［アルマテックスｘＰＡ５５１
　Ｊ系の絶縁性磁性粉体を一方とする。

［ＡＴＲ２００５Ｊ　１ｏｏ部と、［Ｂ　Ｓ　Ｆ　５４
７Ｊ（、！、Ｊｉｎ　−Ｚｎフェライト、戸田工業株式
会社製、Ｈ９：　２３０ｅ　、　ａｓ：　８３．５ｅｍ
ｕ／ｙ）　　２３３部とを同様にして、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，
６μｃ／ｙ＋　Ｈｃは、３１０ｅ、σ８　は４３．３ｅ
ｍｕ／ｙであった。

前記と同様な手段で評価を行ったが、おおむね良好であ
り、実施例４に近似で実施例３と４の間に位置するよう
な結果を得た。

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磁性体にＨ
８が１３００ｅ以下でかつ、σ８が８０　ｅｍｕ／７以
上の磁気特性を有する磁性体を６０％以上含有すること
によって、特殊原稿時のバイアス電圧調整時においても
画像周辺部の反転電荷部への現像剤付着を防止し、キメ
の細かい良好な画像を得るものである。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１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、この混合物の電荷像と同極性に帯
   電される一方の絶縁性磁性粉体の磁性体にＨ６が１３０
   ００ｓ以下でかつ、σ８が８０　ｅｒｎｕ　／　ｙ以上
   の磁気特性を有する磁性体を用い５０　ｗｔ％以上含有
   することを特徴とする乾式現像剤。 （２）絶縁性磁性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）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）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。 （６）絶縁性磁性粉体の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）二種類の絶縁性磁性体にそれぞれ摩擦帯電特性の
   異なる染料を含有せしめた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。 （７）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５項または第６項記載の乾式
   現像剤。