JPS5813907B2 - 乾式現像剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は乾式現像剤、詳しくは、従来知られている非磁
性トナーとキャリアとの混合物から々る現像剤を用いる
二成分現像方法および磁性トナーからなる現像剤を用い
る一成分現像方法の問題点を除去した新しい乾式現像方
法において用いられる乾式現像剤に関するものである。

すでに実用化されている乾式の静電潜像現像方法として
は、カスケード現像法、磁気刷子現像法などの二成分現
像方法がよく知られている。

この現像方法では、絶縁性で平均粒径１０〜１５μｍの
非磁性トナーと、一般にキャリアと呼ばれる粒子との混
合物を現像剤として用いる。

カスケード現像法において、キャリアは絶縁性のビーズ
状の粒子であり、非磁性トナーはキャリアとの摩擦によ
って帯電し、キャリアの表面に付着して現像位置まで運
ばれる。

磁気刷子現像法において、キャリアは平均粒径７５μｍ
程度の磁性粒子、主には鉄であり、キャリアは磁気的に
スリーブに吸引されて刷子状になっている。

非磁性トナーは上記カスケード現像法の場合と同様に、
キャリアとの摩擦によって帯電し、キャリアの表面に付
着して現像位置まで運ばれる。

この導電性のキャリアは、現像に際して、感光体に非常
に近接した現像電極としての効果をも果たす。

ところで、前述のような乾式二成分現像方法においては
、特に現像剤中のキャリアに関して種々の問題点がある
。

キャリアは非磁性トナーの帯電、搬送、および現像電極
（磁気刷子現像法の場合）の役割を果たすだけであり、
現像そのものには直接関与せずにコピーをとるたびに消
費されることはないので、多数枚のコピーをとるに従っ
て劣化し、一般にはある一定枚数をコピーした後に交換
することが必要である。

最近は種々のコーティングを施したキャリアが提供され
ており、それによって寿命はかなり伸びたようであるが
、いずれにしろ交換の必要性があることには変わりない
。

また、キャリアと非磁性トナーとの混合比によって画質
が大きく左右さわ、後に述べるような感光体へのキャリ
ア付着等の問題も生じることから、混合比の安定比すな
わち非磁性トナーの定量補給を行う必要があり、これに
ついては種々の改良がなされ実用化もされているが、定
量補給は困難であり、現像器自体も大形化する傾向にあ
り、好ましいものではない。

特に、キャリアの粒径が小さい場合とか、混合比がキャ
リア側に寄り過ぎていたりすると、感光体へのキャリア
付着が生じることがあり、コピー画質に大きな悪影響を
与える。

さらに、このことからキャリア粒径をあまり小さくはで
きないので、キャリアの表面積を大きくすることに限度
があり、非磁性トナーとの混合比によっては、非磁性ト
ナーの帯電にむらを生じる場合もある。

こうした二成分現像方法の問題点を解消する目的で、磁
性トナーのみからなる現像剤を用いた一成分現像方法が
提案されてきた。

そして、直接型の複写機すなわち転写を行わずに感光材
料を塗布した感光紙を用いた複写機で一成分現像方法を
使用したものはすでに実用化されている。

しかし、転写型の複写機に一成分現像方法を使用する試
みは種々検討されているが、その現像、転写現象の物理
的性質すなわち現像時には導電性を、転写時には絶縁性
をという互いに相反する条件を要求されるという点で困
難な問題がある。

詳しくは、電気伝導率の高い導電性磁性トナーからなる
現像剤を用いる場合、現像はうまくいくけれども、普通
紙（転写紙）への電界転写時において、転写紙からの電
荷の注入によって磁性トナーの極性が変わり、一度転写
紙に転写されたものが再び転写紙から離れていくという
、いわゆるＢｌｏｗ ｏｆｆ現像が起り、コピー画像に
乱れを生じる。

この画像乱れを解決するために種々の試みがなされてお
り、例えば絶縁紙を用いる（特開昭５０−１１７４３５
），転写紙のプレヒート（特開昭５０−４３９３６），
転写前あるいは転写中に感光体面を一様に露光する（特
開昭５１−２６０４４特開昭５１−９６３３２）などで
あるが、いずれも一成分現像方法に改良を加えたもので
はない。

一方、絶縁性磁性トナーからなる現像剤を用いる場合、
現像時に問題がある。

つまり、こうした絶縁性磁性トナーは帯電安定性を欠く
ので、どうしても現像画像が汚なくなってしまいがちで
ある。

それを解決するには、現像器内で絶縁性磁性トナーに対
してコロナ放電を行う（特開昭５０−１１７４３２）等
の補助手段が必要であり、現像器が複雑化する傾向にあ
る。

この導電性磁性トナーと絶縁性磁性トナーとの中間的な
性質を持つ磁性トナーからなる現像剤を用いる現像方法
（特開昭５０−９２１３７）が提案されているが、実際
上の問題として果してそれで双方のもつ性質を満足し得
るかどうか疑問であるし、製造上の困難性、種々の温湿
度環境下での安定性という点で問題がある。

また、磁性トナーの全てに関する問題点として、磁性体
材料を用いなければならないので磁性トナーのコストが
高くなる傾向にあること、および磁性トナー中の樹脂の
比率を高めることが困難であるので定着しにくいという
不具合がある。

以上、乾式二成分現像方法および一成分現像方法の問題
点を列挙したが、本発明は前記問題点に鑑みてなされた
もので、その目的は双方のもつ問題点を除去した新しい
乾式現像方法において用いられる乾式現像剤を提供する
ことにある。

本発明にかかる乾式現像剤は、現像剤として、以下に述
べる２種の粒子の混合物からなる。

すなわち、第１の粒子は、絶縁性樹脂（必要であれば着
色剤を含む）と磁性微粉末を成分とすると共に前記磁性
微粉末が一部表面に露出しているので、以下主粒子と呼
ぶ。

また、第２の粒子は主粒子より小径であって主粒子中の
絶縁性樹脂に対して摩擦帯電列上のほぼ等しい位置にあ
る一方、磁性微粉末に対しては摩擦帯電列上の離れた位
置にある絶縁性樹脂（必要であれば着色剤を含む）を成
分とするもので、以下従粒子と呼ぶ。

主粒子と従粒子に用いられる樹脂は同一樹脂であること
、また各々の樹脂が１０１４０・函ｍ以上の抵抗値を有
すること、更には主粒子の平均粒径が５〜３０μｍ、従
粒子の平均粒径が１〜１５μｍの範囲内にあることが好
捷しい。

主粒子、従粒子に用いられる樹脂としては、熱可塑性合
成樹脂であるポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ
アクリレート樹脂、ポリメタクリレート樹脂、塩化ポリ
ビニル樹脂、フッ素樹脂等熱硬化性合成樹脂であるエポ
キシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂等、天然樹脂
であるロジンギルソナイト等及びそれらの変性物を用い
ることができる。

磁性微粉末の材料としては、マグネタイト、ガンマヘマ
タイト，ベンガラ、酸化クロム、ニッケルフエライト、
マンガン、鉄、コバルト、ニッケル合金等を用いること
ができる。

また前記樹脂中に含まれ得る着色剤としては、カーボン
ブラック、ファーネスブラック、チャンネルブランク、
オイルブラック、フタロシアニンブルー、ニグロシンそ
の他種々の着色剤を用いることができる。

なお、マグネタイト等の着色磁性微粉末を使用する場合
で前記樹脂中に着色剤を含有させることは省略すること
もできる。

以下、本発明にかかる乾式現像剤、およびそれを用いた
現像方法を添付図面に従って詳説する。

第１図において、１は主粒子、２は従粒子で、樹脂は同
じ材質のものが用いられている。

主粒子１の表面上で、第１図中白抜き部は磁性微粉末の
露出部分１１である。

この両粒子１，２は予め混合撹拌され、現像器のホッパ
へ収容され、現像スリーブへと供給される。

上記予備混合攪拌あるいは現像器でホッパから現像スリ
ーブ上の現像位置へと搬送される過程において、互いに
、または同一粒子どうしで摩擦帯電する．主粒子１と従
粒子２を構成する樹脂は同じ材質のものであるために、
両者の摩擦によってほとんど帯電しないのであるが、従
粒子２の樹脂と主粒子１の磁性微粉末出部分１１とは、
摩擦によりその摩擦帯電列の上下に従って、正又は負て
帯電する。

すなわち、従粒子２を構成する樹脂として主粒子１を構
成する磁性微粉末よりも摩擦帯電列上で上にある樹脂を
用いれば、主粒子１の樹脂部分及び従粒子２は正に、ま
た主粒子１の磁性微粉末露出部分１１は負に帯電する。

そして、従粒子２はクーロンカにより主粒子１の磁性微
粉末露出部分１１に付着し、第１図に示すように１個の
主粒子１に付着した数個の従粒子２によって、いわゆる
二次粒子を形成する。

したがって、従粒子２を構成する樹脂と磁性微粉末とは
、摩擦帯電列において、できるだけ離れていて、互いの
摩擦によってよく帯電するものを用いることが、安定し
た帯電を得るうえで好ましい。

また、前記二次粒子状態では、主粒子１においてその導
電性の主な部分を担っていた磁性微粉末に従粒子２が選
択的に静電吸着されることに々るので、絶縁性を示す。

次に、第２図を参照して前記２種の粒子からなる本発明
にかかる乾式現像剤がどのような作用で感光体上の静電
潜像を現像するかを説明する。

２０は現像スリーブ、２１は導電性非磁性材からなるス
リーブ、２２は回転軸を備え数極に着磁されたマグネッ
トロールである。

３０は感光体で，導電性基板３２上に光導電体層３１を
形成したもので、上記現像スリーブ２０に対向して移動
可能て設置されている。

感光体３０の光導電体層３１上には周知の方法により、
予め原稿像に対応する負の極性の静電潜像が形成され図
中右方に移動される。

マグネットロール２２は図中時計回り方向に回転駆動さ
れ、該回転に従って現像剤１０は、スリーブ２１上を現
像位置すなわち感光体３０と、スリーブ２１とが対向し
ている位置まで搬送される。

現像位置においては、現像剤１０中の磁性微粉末を成分
として含む主粒子１がマグネットロール２２の磁極によ
る磁力線に沿ったいわゆる穂を形成しており、穂の先端
部は感光体３０表面に接触する。

第１図で説明したように、主粒子１の樹脂部分及び従粒
子２はすでに正に帯電しているので、感光体３０上の静
電潜像の負電荷との間のクーロン引力によって、かつ潜
像電位の高低に従って、主粒子１、従粒子２とも一体と
なって感光体３０上に付着し、現像を行う。

この現像時には現像位置において、マグネットローラ２
２の回転による現像剤１０の移動，感光体３０の移動等
のために大きな機械力が現像剤１０に対して働く。

そのために、第１図に示しだ二次粒子にあっては、従粒
子２が主粒子１の磁性微粉末露出部１１から離れたりず
れたりすることが起り、別の主粒子１とそうした磁性微
粉末露出部１１どうじが接触して穂を形成することが充
分に起り得る。

その結果、比較的導電性の穂になることから、これらは
現像に際して感光体３０に非常に近い良好な現像電極の
働きをなし、エッジ現像のない良好な現像画像を得るこ
とができる。

前記のような作用で、感光体３０上に付着した現像剤１
０は第３図に示すように、周知である静電転写方法によ
って転写紙（普通紙）４１上に転写される。

第３図において、４０は転写用コロナ放電器であり、感
光体３０上の現像剤１０は第１図に示しだ二次粒子の形
態をとっていて、主粒子１の磁性微粉末露出部１１を従
粒子２が覆っていることから絶縁性を示し、しかも正に
充分帯電される。

したがって、第３図のように、背面よりコロナ放電器４
０によって負電荷を与えられた転写紙４１に充分に効率
よく転写される。

現像剤１０が絶縁性を示すことから転写紙４１を通して
の電荷の注入による転写不良を起すおそれはないので、
転写紙４１のプレーヒートというような転写補助手段を
用いたり、絶縁紙を用いたりせる必要は全くない。

以上の説明で明らかなように、本発明にかかる乾式現像
剤は主粒子と従粒子という２種の粒子からなるにもかか
わらず、現像、転写の工程においていわゆる二次粒子と
して一体となって移動するので、現像剤の取扱いに関し
ては、従来の一成分現像方法に用いられる現像剤の場合
とほとんど同じでよく、まだ、本発明にかかる乾式現像
剤を用いる現像方法においては、一成分現像方法の特色
である、現像器の小形、簡略化が可能であり、更には、
キャリアを用いないのでキャリアの劣化にともなうキャ
リア交換の必要がない。

しかも、本発明にかかる乾式現像剤を用いる現像方法に
おいては、前述した一成分現像方法を採用した転写型の
複写機での課題であった、磁性トナーに対する現像時に
は導電性を、転写時には絶縁性をという互いに相反する
条件を満たすことができる．す々わち、現像時には第２
図の説明において述べたようて、導電性の穂を形成して
電極効果の充分に効いた良好な現像画像を得ることがで
き、転写時には第３図の説明において述べたように、絶
縁体として良好に転写されるのである。

加えて、本発明にかかる乾式現像剤中には、樹脂を主成
分とする従粒子が混入されているだめに、現像剤中にお
ける樹脂の比率を、一成分現像方法に用いられる磁性ト
ナーのみからなる現像剤の場合よりも増加させることが
でき、現像画像（転写画像）の定着性の向上を図ること
ができる。

要するに、静電潜像の現像に際し、本発明にかかる乾式
現像剤を用いれば、従来において種々発生していた問題
点の全てを解決でき、現像器自体を寿命の長いかつ小形
のものとすることができ、ひいては複写機の長寿命、小
形化を図ることができる。

つぎに、本発明にかかる乾式現像剤を用いた静電潜像の
現像実験例を示す。

実験例 １ 主粒子 ピコラスチックＤ１２５ ３９重量部（スチレ
ン系樹脂・エッソスタンダード社製）マビコブラック
６０重量部（Ｆｅａ０４・コロンビアカ
ーボン社製）カーボンブラック １重量
部従粒子 ピコラスチツクＤ１２５ ９２重量部カーボン
ブラック ８重量部前記の割合でそれぞ
れ溶融混合後、機械粉砕し、平均粒径２０μｍ程度の主
粒子と、平均粒径１０μｍ程度の従粒子を得だ。

主粒子：従粒子＝９：１の重量比で両者を混合して現像
剤を調製し、これを顕微鏡で観察したところ主粒子表面
に従粒子が付着していた。

これは露出する磁性微粉末と従粒子の摩擦帯電によるも
のと推察される。

この現像剤を用いて通常の粉像転写型電子写真複写機で
複写を行ったところ、非常に鮮明な複写像が得られた。

一方、同一の複写機で主粒子のみを用いて複写を行った
ところ、現像はほぼ満足できる程度に行えたが、転写効
率が悪く、非常に乱れた複写像しか得られなかった。

これは、前述したＢｌｏｗ ｏｆｆ現像に起因するもの
と思われる。

なお、主粒子のみで現像を行うことは直接Ｗ（ＦＡＸ方
式）で実用化されている一成分現像方法と略同一である
。

実験例 ２ 主粒子 ハイマーＳＢＭ−７３ ３４重量部（スチレ
ン・アクリル系樹脂・三洋化成製）酸化鉄ＲＢ−ＢＬ６
４重量部 （チタン工業製） ケツチェンブラック ２重量部（ライオン
油脂製） 従粒子 ハイマーＳＢＭ−７３ ９２重量部ケツチェ
ンブラック ８重量部実験例−１と同様の
方法で平均粒径１５μｍ程度の主粒子と、平均粒径８μ
ｍ程度の従粒子を得，これを主粒子：従粒子＝８：２の
重量比で混合して現像剤を調製し、前記と同様の複写実
験を行ったところ、鮮明な複写像が得られた。

実験例 ３ 主粒子 ピコラスチックＤ１２５ １６重量部ピコテツ
クスＬＧ １６重量部（スチレン系樹脂
・エッソスタンダード社製）酸化鉄ＲＢ−ＢＬ６５重量
部 ケツチェンブラック ３重量部従粒子 ピコラスチックＤ１２５ ４６重量部ピコテツ
クスＬＧ ４６重量部ケツチエンブラッ
ク ８重量部実験例−１と同様の方法で平
均粒径２０μｍ程度の主粒子と、平均粒径５μｍ程度の
従粒子を得、これを主粒子：従粒子−９：１及び７：３
の重量比で混合して現像剤を調製し、上記と同様の複写
実験を行ったところ、いずれも鮮明な複写像が得られた
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる乾式現像剤の説明図、第２図、
第３図は本発明にかかる乾式現像剤の現像と転写時にお
ける挙動の説明である。 １・・・主粒子、２・・・従粒子、１１・・・磁性微粉
末露出部、２０・・・現像スリーブ、２１・・・スリー
ブ、２２・・・マグネットロール、３０・・・感光体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 絶縁性樹脂と磁性微粉末とを成分とすると共に、前
   記磁性微粉末が一部表面に露出している主粒子と、前記
   絶縁性樹脂に対して摩擦帯電列上のほぼ等しい位置にあ
   る一方、前記磁性微粉末に対しては摩擦帯電列上の離れ
   た位置にある絶縁性樹脂を成分とすると共に、前記主粒
   子より小さな粒径を有する従粒子とからなり、前記主粒
   子の表面の磁性微粉末露出部分に前記従粒子が選択的に
   静電吸着されていることを特徴とする乾式現像剤。 ２ 前記主粒子の平均粒径が５〜３０μｍ、一方、前記
   従粒子の平均粒径が１〜１５μｍの範囲内にあることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の乾式現像剤。 ３ 前記主粒子中の絶縁性樹脂と前記従粒子中の絶縁性
   樹脂とが同一樹脂からな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 前記主粒子中の絶縁性樹脂と前記従粒子中の絶縁性
   樹脂とが１０１４０Ｅ。 ｃｍ以上の抵抗値を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。