JPS5841507B2 - 静電潜像用現像剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は静電潜像用現像剤に関する。

従来、静電潜像を現像する方法として磁性トナーのみか
らなる所謂−成分磁性トナー現像法が知られている。

これは導電性かつ非磁性のキャリアスリーブ内に設けら
れた磁石の磁力により導電性の磁性トナーを前記スリー
ブ上に保持し、スリーブと磁石との相対運動により磁性
トナーを静電潜像上に運び、この状態において静電潜像
担持体の導電性裏打ち部材と前記スリーブおよび磁性ト
ナーとの間に導電路を形成させて、磁性トナーに潜像と
は逆極性の電荷を誘導させ現像するという方法である。

この現像法に用いられる導電性磁性トナーは、例えば米
国特許第３，６３９，２４５号明細書で提案されるよう
な、トナー粒子の表面をその核部分より電気的に導電性
としたものである。

しかしながら、このような導電性磁性トナーを用いて現
像したトナー画像は、他の記録体上へ静電的に転写する
ということが困難であるという欠点があった。

これを改良する目的で磁性トナーの電気抵抗を高くする
ことも提案されるが、この場合、逆に現像性を損うこと
になり、現像性及び転写性の両特性を満足させる現像剤
は未だ開発されていなかった。

そこで、本発明者等は先に、現像性及び転写性の優れた
現像剤として、磁性微粉末を分散含有する高電気抵抗磁
性トナーと該トナ・−の体積平均粒径より小さい体積平
均粒径を有する導電性磁性粒子との混合物からなる静電
潜像用現像剤を提案した。

その提案した現像剤を用いて現像する場合を、いま回向
を用いて説明する。

第１図は現像原理を模型的に示したものである。

第１図Ａは現像時の断面模型図であって、導電性裏打ち
１を有する光導電層あるいは誘電層２上に形成された静
電潜像３を現像する場合が示されている。

導電性非磁性のスリーブ４上には高電気抵抗磁性トナー
ａと導電性磁性粒子すとの混合物からなる現像剤５が担
持されており、スリーブ４と磁石６との相対運動により
現像剤５が潜像現像位置に運ばれる。

この状態において、潜像電荷とは逆極性の電荷がスリー
ブから導電性磁性粒子５ｂに誘導されて一部潜像に近い
高電気抵抗磁性トナー５ａに蓄積され、これにより静電
潜像に磁性トナー５ａと導電性磁性粒子５ｂとが吸引さ
れ、現像される。

第１図Ｂは現像された状態の模型図である。

現像画像は磁性１−ナー５ａと磁性粒子５ｂとの両者か
ら構成されるが、単位重量当りの磁石６に対する吸引力
が磁性粒子５ｂの方が大きいために、磁性１ヘナー５ａ
の方が優先的に潜像に付着されるということが確認され
ている。

また、第１図Ｂの現像画像は転写工程に運ばれ、現像画
像の上に普通紙の如き転写記録体が重ねられて、コロナ
放電等の静電的手段により転写される。

この工程においては高抵抗磁性トナー５ａが優先的に転
写されるが、導電性磁性粒子５ｂの一部は磁性トナー５
ａとの弱い吸着力により磁性トナー５ ａ、に引きずら
れた形で転写される。

前述の本発明者等がさきに提案した現像剤は、従来の二
成分系磁気ブラシ現像法のようなトナー粒子を磁性ギヤ
リアと摩擦させて荷電させるという必要性がないため、
現像装置が小型化でき、さらに現像に際しての温度変化
に対する安定性を有するという利点を有している。

しかしながら、上記提案の現像剤は現像開始電位が低い
という特性を有し、これにより地肌汚れを呈しやすいと
いう性質を有していた。

そうしたことから、本発明の目的は、上記現像剤を改良
し７た地肌汚れを示さない現像剤を提供することにある
。

すなわち本発明の静電潜像用現像剤は、ａ）磁性微粉末
を含有した高電気抵抗磁性１・す・−およびｂ）該トナ
・−の体積平均粒径の１／〜４／の体積平均５ 粒径を有する導電性粒子との混合物からなる静電潜像用
現像剤に、さらにＣ）摩擦帯電系列上現像スリーブ材質
との関係で潜像極性と同じ極性側にある微細粉末を添加
したことを特徴とするものである。

本発明現像剤において重要なことは、ｂ）導電性磁性粒
子の平均粒径がａ）高電気抵抗磁性トナーのそれより特
定の範囲をもって小さくするということである。

もし、ａ）磁性Ｉ・ナーよりｂ）磁性粒子が大きい場合
には、磁性粒子を小さな磁性１ヘナーが周囲を被うよう
になり、磁性粒子が大きくなれば磁石６への磁気吸引力
が強くなるため磁性粒子が静電潜像上から丁度取り去ら
れるようになって、画像に白抜けと呼ばれる白斑点が見
られるようになる。

また、この現象は導電性磁性粒子が静電的転写がされ難
いため転写工程においても生起する現象である。

一方、逆に導電性磁性粒子があまりに小さ過ぎてもまた
好ましくない。

すなわち、あまりに小粒径であると磁性トナー周囲に微
細磁性粒子がファンデルワールス力により強く吸着され
てしまい、トナー周囲を導電性とした従来の導電性磁性
トナ・−と同様な構造となって、静電転写性を悪化させ
ることになる。

以上のことから、導電性磁性粒子の体積平均粒径を磁性
トナーのそれの１１５〜４１５程度であることが好まし
く、さらに望ましくは３／１０〜２／３程度に選択する
ことである。

本発明における導電性磁性粒子の導電性とは体積電気抵
抗が１０９Ωα以下であり、磁性トナーの高電気抵抗と
は体積電気抵抗が１０１２Ω蘭以上と定義される。

なお、体積電気抵抗の測定は、底面が内径２０關の電極
からなり側壁が絶縁材料からなる円筒状容器に１７１１
１の磁性トナー又は導電性磁性粒子を入れた後、被検材
料の上に直径２０１ｎｍ弱で重さ１００ｇの電極板を載
せ、１時間静置した後両電極間に１００Ｖの直流電圧を
印加し、部加後１分後の電流値を測定して算出すること
ができる。

本発明に用いられる導電性磁性粒子の材料は磁化可能な
材料から選択され、例えばＦｅｙＮｉ。

Ｃｏ ｙ Ｍｎ等の金属或いはこれら金属の酸化物又は
合金が用いられる。

導電性磁性粒子はこれら磁化可能な材料のみから構成さ
れることが好ましいが、１μ以下の微小磁性粉末を樹脂
中に必要に応じて添加される導電剤と共に分散させ所望
の粒径にしたものも用いることができる。

本発明に使用される高電気抵抗磁性トナーは従来公知の
ものでよく、高分子物質および磁性微粉末から本質的に
構成され、必要に応じて着色剤、流動改質剤等が添加さ
れる。

高分子物質としては例えばスチレン系樹脂、アクリル系
樹脂、ビニル系樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂
、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、天然樹脂、セル
ロース類等があり、磁性微粉末としてはＦｅ、Ｎｉ。

Ｃｏ、Ｍｎ等の金属或いはこれら金属の酸化物又は合金
の磁化可能材料の１μ以下の粉末が用いられる。

着色剤としては例えばカーボンブラック、アニリンブラ
ック、クリスタルバイオレット、ローダミンＢ、マラカ
イトグリーン、ニゲ吊シン、銅フタロシアニン、アゾ染
料等の顔料、染料が用いられる。

その他にワックス、脂肪酸又は脂肪酸金属塩、シリカ粉
末、酸化亜鉛粉末等を添加することも可能である。

また、本発明現像剤においては、磁性トナーが静電転写
工程で転写記録紙に印加する極性とは逆極性に摩擦帯電
する傾向にある方が転写効率がよいことが確認されてお
り、従ってニゲ陥シン、モノアゾ染料、亜鉛ヘキサデシ
ルサクシネート、ナフトエ酸のアルキルエステル又はア
ルキルアミド、ニトロフミン酸、Ｎ、Ｎ／−テトラメチ
ルジアミンベンゾフェノン、Ｎ、Ｎ’−テトラメチルベ
ンジジン、トリアジン、サリチル酸金属錯体等のこの分
野で電荷制御剤と呼ばれる極性の強い物質を添加するこ
とが好ましい。

次に本発明現像剤は、摩擦帯電系列上現像スリーブの材
質との関係で、潜像極性と同じ極性側にある微細粉末を
添加し、現像開始電圧を上げんとするものである。

この微細粉末の例としては、酸化亜鉛、酸化チタン、酸
化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、炭酸
カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸バ
リウム、硫酸カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化
マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム
、クレー、ホワイトカーボン、アルミナホワイト、タル
ク等がある。

これら粉末と現像スリーブとの摩擦帯電系列上の位置は
、実際に摩擦して調べることにより極めて容易に確認す
ることができる。

また、物質量の摩擦帯電系列上の関係についての文献も
多く発表されており、それらを参考にして選択すること
もできる。

例えば現像スリーブがアルミニウムからなるとき、Ｓｅ
感光体上の十極性の静電潜像を現像するに際してはアル
ミナ微粉末が、また酸化亜鉛感光体上の一極性の静電潜
像を現像するに際してはシリカ、酸化チタン微粉末が選
択される。

或いは、上記粉末をそのまま用いてもよいが、所望の摩
擦帯電特性とするために粉末の表面を界面活性剤、極性
制御剤で処理してもよく、この場合には、選択できる粉
末の範囲を広げることができるという利点を有する。

これらの微細粉末は０．５μ以下の数平均粒径のものが
好ましく、現像剤への添加量は磁性トナーの量に対して
０．１〜５重量多が好ましい。

０．１重量φ未満では本発明の効果が得にくく、また５
重量φを越えると画像濃度が低くなってくる傾向にある
。

微細粉末を現像剤に添加するには、磁性トナー或いは導
電性磁性粒子とまず混合した後他方の粒子と混合しても
よいし、また３者を同時に混合することもできるが、好
ましくは磁性トナーと微細粉末とを混合し、これと導電
性磁性粒子と混合するのがよい。

この現像スリーブの材質との関係において、摩擦帯電系
列上静電潜像と同極性側にある微細粉末を現像剤に添加
することにより現像開始電圧を高めることができ、その
ために地肌への磁性トナーの付着を防止し地肌汚れを生
じさせないものである。

以上詳述した本発明現像剤は現像性及び静電転写性のい
ずれも優れた効果を発揮し、かつ、地肌汚れのない鮮明
な画像を呈するという効果を有する。

この現像剤を用いて静電潜像を現像するには、従来−成
分磁性現体法で用いられる装置として知られる現像装置
がそのまま適用できる。

また、本発明現像剤は、主に磁性トナーに誘導された電
荷を利用して静電潜像を現像できるので、従来マグネッ
トブラシ用二成分系現像剤でのトナーを摩擦帯電するた
めに現像装置内で充分攪拌するというようなことを必要
とせず、従って、簡素な現像装置及び管理でよいという
利点も有する。

次に本発明の実施例を示す。

なお、部はすべて重量部である。

実施例 １ ピコラスチックＤ１２５（ポリスチ レン・エッソスタンダード石油社製） １００部カーボ
ンブラック １０部２−ヒドロキシ
−３−ナフトエ酸 イソアミルエステル ２部マ
グネタイト（０，１μ） ４０部より
なる混合物を熱ロールにより加熱混練し、冷却後粉砕分
級して体積平均粒径２０μ、電気抵抗４×１０１２Ωα
の磁性トナーを得た。

次に、この磁性トナー７５部とアルミナホワイｔ−（０
，１μ）１．５部とを混合後、さらにこれに体積平均粒
径１３μで電気抵抗３×１０７Ω傭のＦｅ３Ｏ４粒子２
５部を添加混合して本発明現像剤を調製した。

次にこの現像剤を用いて、Ｓｅ感光体上に通常の電子写
真法で形成した正極性の静電潜像を第２図に示されるア
ルミニウム現像スリーブを有する現像装置により現像し
、これを普通紙に正コロナ放電を与えながら転写し、熱
定着したところ、白抜けがなく、かつ地肌汚れのない鮮
明な画像が得られた。

一方、本実施例の現像剤からアルミナホワイトを除いた
現像剤を調製し現像に供したところ、白抜けがなく鮮明
な転写画像ではあったが、地肌汚れが顕著なものであっ
た。

また本実施例のアルミナホワイトの替りにシリカ（０，
１μ）を用いた以外全く同じ現像剤を用い上記方法と同
じく転写画像を得たところ、地肌汚れがさらに多い画像
であった。

実施例 ２ プリオライド（ポリビニルトルエン・ グツドイヤー社製） １００部カー
ボンブラック １部ニトロフミン
酸ナトリウム ２部マグネタイト（０，１
μ） ３０部よりなる混合物を実施例１
と同様に処理して、体積平均粒径１５μで電気抵抗８Ｘ
］、０１３Ωαの磁性トナーを得た。

この磁性１〜ナ一８０部と、ニゲ吊シン染料溶液にシリ
カ粉末（０，１μ）を浸し乾燥した表面変性したシリカ
粉末４部とを混合し、これにさらに体積平均粒径６μで
電気抵抗２Ｘ１０’Ωαの鉄粉２０部を添加混合して本
発明現像剤を調製した。

次に、この現像剤を用いて、Ｓｅ感光体上に通常の電子
写真法で形成した正極性の静電潜像を実施例１と同様に
して現像、転写及び熱定着したところ、白抜けがなく、
かつ地肌汚れのない鮮明かつきれいな転写画像が得られ
た。

実施例 ３ スチレン−メチルメタクリ レート共重合体 １００部ニグロシ
ン ２部マグネタイト（０
，１μ） １００部よりなる混合物を実施
例１と同様に処理して、体積平均粒径１２μで電気抵抗
７ Ｘ １０１４Ωσの磁性トナーを得た。

この磁性トナー７０部と酸化チタン粉末（０，５μ）１
．４部とをまず混合し、次いでこれに、体積平均粒径６
μで電気抵抗６×１０Ω流のフェライト粒子３０部を添
加し混合して本発明現像剤を調製した。

次にこの現像剤を用いて、有機半導体上に通常の電子写
真法で形成した正電荷による静電潜像を実施例１と同様
にして現像し、負コロナ放電を与えながら普通紙に転写
し熱定着したところ、白抜けのない、かつ地肌汚れのな
い鮮明画像が得られた。

一方、本実施例の現像剤から酸化チタン粉末を除いた現
像剤を用いて現像、転写、定着したところ地肌汚れのあ
る画像であった。

実施例 ４ 実施例１の磁性トナー７５部とニグロシンで表面変性し
たシリカ粉末（０，１μ）１部とを混合し、次いでこれ
に ピコラスチックＤ−１２’５１０部 マグネタイト（０，１μ） ３０部カ
ーボンブラック ０．２部よりなる
混合物を熔融混練して冷却後粉砕分級して得た体積平均
粒径９μで電気抵抗４×１０７Ωσの導電性磁性粒子２
５部を添加混合して本発明の現像剤を調製した。

次にこの現像剤を用いて、Ｓｅ感光体上に通常の電子写
真法で形成した正電荷の静電潜像を実施例１と同様に現
像、転写、熱定着したところ、白抜けがなく、かつ地肌
汚れのない鮮明な複写画像が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明現像剤による現像機構の説明図、第２図
は本発明現像剤を実施する現像装置の一例の概略図であ
る。 ２・・・静電潜像担持体、３・・・静電潜像、５・・・
現像剤、５ａ・・・高電気抵抗磁性トナー ５ｂ・・・
導電性磁性粒子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ａ）磁性微粉末を含有した高電気抵抗磁性トナー
   、ｂ）該トナーの体積平均粒径の１／〜４／ の５ 体積平均粒径を有する導電性磁性粒子、及びＣ）摩擦帯
   電系列上現像スリーブの材質との関係で潜像極性と同じ
   極性側にある微細粉末よりなる混合物を主成分としてい
   ることを特徴とする静電潜像用現像剤。 ２−上記ａ）磁性トナーの体積平均粒径が、５〜２０μ
   である特許請求の範囲第１項記載の静電潜像用現像剤。 ３ 上記ｂ）導電性磁性粒子と上記ａ）磁性トナーとの
   重量混合割合が、（２〜４０）：（９８〜６０）である
   特許請求の範囲第１項記載の静電潜像用現像剤。 ４ 上記Ｃ）微細粉末が、酸化物である特許請求の範囲
   第１項記載の静電潜像用現像剤。 ５ 上記Ｃ）微細粉末の添加量が、上記ａ）磁性トナー
   の０．１〜５重量φである特許請求の範囲第１項記載の
   静電潜像用現像剤。