JPS59216149A - 静電荷像用現像剤 - 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】 ［技術分野１ 本発明は画像担体表面に形成された静電荷像を磁気ブラ
シ現像するのに使用される静電荷像用現像剤に関する。

［先行技術Ｊ 酸化亜鉛、セレン、有機光導電体もしくはマイラー（商
品名）で被覆された硫化カドミニウムなどの画像担体表
面に静電荷像を形成し、この静電荷像を磁気ブラシ法に
より現像し、得られたトナー像を転写シートに転写し、
ついで定着して最終画像を得る電子写真複写方法はよく
知られている。

上記の磁気ブラシ法においては、現像剤として鉄粉、鋼
球、フェライト粒子等の磁性キャリアと樹脂中に着色剤
を分散させた絶縁性粒子である非磁性トナーとの混合粉
体が多く使用されている。

（例えば特開昭５０−５６９４６号および特公昭５３−
１５０４０号、特開昭５４−１３４６３６＠、同５６−
１１４５９号、同５６−１１４６０号の各公報参照）こ
の二成分系現像剤を用いる磁気ブラシ現像法は、キャリ
アとトナーを所定の比率で混合撹拌し、両者を摩擦帯電
せしめ、トナーを所定の極性に帯電させてトナーのみを
画像担体表面′に付着させるもので、絶縁性トナーを使
用するため転写が容易であるという利点があるが、中間
調の再現性が悪く画質が硬くなる、画像濃度の変化を防
ぐためにトナー濃度を一定に保つ必要がある等の問題が
ある。特に中間調の再現性が悪い理由としては、キャリ
アの粒径が１００〜３００μｍと大きく、かつ、非磁性
スリーブの回転により現像剤を搬送しているため磁気ブ
ラシ中の現像剤、に自転運動が生ぜず、硬い磁気ブラシ
が形成されることが挙げられる。

そこで例えば特開昭５３−８３６３０号公報、同５４−
２４６３２号、同５４−６６１３４号、同５４−１１９
９２９号の各公報に記載されているように、樹脂と酸化
鉄を主体とづる粒径１５〜３０μｍの磁性粒子をキレリ
アとし、キャリアを構成する樹脂と同種の樹脂を主体と
する絶縁性非磁性トナーを用いた現像剤を使用すること
が提案され、実用化されている。この現像剤によれば非
常に良好な画質が得られているが、トナーが非磁性であ
るためキャリアの感光体付着防止等の点からトナー濃度
を正確に制御する必要がある。

また樹脂と磁性粉を主体とする磁性粒子をキャリアとし
て使用する現像剤は、上記以外にも例えば特開昭５３−
３３６３３号、同５３−３３１５２号、同５７−１０１
５０号の各公報により提案されており、特に特開昭５７
−１０１５０号公報に記載されているようにトナーにも
磁性トナーを使用した現像剤が実用化されている。

この現像剤によれば、良好な画質が得られるが、トナー
の飛散を防ぐために以前としてトナー濃度の正確な制御
は必要となる。

［目的コ 本発明の目的は、上述の従来技術の欠点を解消し、トナ
ー濃度の制御範囲を広くしても高品質の画像が得られる
静電荷像用現像剤を提供することである。

［要旨］ 本発明の静電荷像用現像剤は、飽和磁化が４０〜２２０
ｅｍｕ／　ｇ範囲で粒径が５〜２００μｍの範囲にある
磁性キャリアと、少なくとも樹脂と磁性粉と荷電制御剤
を含有し、体積抵抗が１０　　Ω・Ｃｍ以上で飽和磁化
力３〜４００ｍｕ／ｇ、帯電量が１１０１μｃ／ｇ以上
、粒径が５〜２０μの範囲にある磁性トナーからなると
共に、前記キャリアの飽和磁化が磁性トナーのそれの２
〜３５倍の範囲にあり、前記磁性キャリアの粒径が磁性
トナーの約１〜約２．５倍の範囲にあることを特徴とし
ている。

「構成」 本発明者等は種々の現像剤を作成し、第１図に示り現像
装置により実験・分析を行なった結果、前記目的を達成
しつる現像剤を見出した。

まず第１図において、１は感光体ドラム、２は現像装置
、３は現像剤、４は現像剤を収容する現像槽、５は現像
剤を支持・搬送する非磁性スリーブ、８は表面に複数個
の磁極を有する永久磁石６を軸７に固定した永久磁石部
材、９はスリーブ上の現像剤の厚さを規制する１クタ一
部材、１０はスリーブ５上から現像剤を掻落すスクレー
パ部材、１１は掻落し後の現像剤を撹拌混合する羽根車
、１４はトナー３ａを収容づるトナ一槽、１７は１−ナ
一槽のトナーを現像槽に補給する、多孔質弾性体層１６
を軸１５に固定した補給ローラ、１３はシュート１２内
に設置された、トナー濃度を検出するセンサ一部材を各
々示している。

上記構成によれば、スリーブ５と永久磁石部材８の相対
的回転により現像剤３を図示矢印へ方向に搬送し、現像
領域Ｚにおいて磁気ブラシで感光体ドラム１の表面を摺
擦して静電荷像（＋記号で示ず）が現像される。現像領
域を通過後の磁性現像剤３はスクレーパ部材１０よりス
リーブ５から掻落され、トナ一槽１４から補給されたト
ナー３ａと共に羽根車１１により撹拌混合された後再び
現像に供される。

上記の磁気ブラシ現像法において、高品質の画像を得る
ためには、まず磁性キャリアの物性が問題となる。本発
明者等の検討によれば磁性キャリアとして実質的に無機
物質からなり、飽和磁化（σＳ）が４０〜２２０ｅｍｕ
／　Ｑの範囲にあり、粒度分布が５〜２００μｍの範囲
にあるキャリアにより良好な結果が得られた。この実質
的に無機物質からなるキャリアは、表面がカサカサして
いるため、樹脂と磁性粉を主体とするキャリアと比較し
てスリーブ上での搬送が極めて良いという利点を有して
いる。また通常使用されている無機キャリアは４０〜２
２０ｅｍｕ／　ｒＪ程度のσＳを有しているが、本発明
では特にキャリアのσＳとトナーのσＳとの比（以下σ
Ｓ比という）が２〜３５（好ましくは５〜２０）の範囲
にあるキャリアを用いる。これはσＳ比が３５を越える
と永久磁石部材の磁力を大きくしてもトナーがスリーブ
から離脱して感光体表面に付着しやＪくなり、−乃σＳ
比が２未満であるとキ１７リア引きが生じやすくなるか
らである。

またキャリアの粒径゛は小さい程比表面積が大となり、
最大トナー濃度を高くできるので、実質的に粒径２００
μｍ以下のキャリアを使用する必要がある。ただし粒径
が５μｍ０以下のものは飛散しやづいので、キャリア中
に５μｍ以下の粒子を実質的に含まないようにすること
が好ましい。更にキャリアの粒径は、使用するトナーの
粒径に応じＣ定める必要があり、トナーの粒径の約１〜
約２．５倍とりる必要がある。

／６ またキャリアの体積抵抗は１０３〜１０　　Ω・ｃｍの
範囲で現像条件に応じて適宜設定すればよい。

なお耐久性の点からキャリアの粒径が小さい方がよいが
、耐久性を更に向上させるために無機キレリアの表面を
樹脂で被覆してもよい。

上記構成のキャリアによれば、トナー濃度が大きく変化
してもトナーの飛散およびキャリア引きを伴わずに現像
を行なうことができる。

次に画質、特に中間調の再現性を高めるためには、少な
くとも永久磁石部材を回転してスリーブ上の現像剤に自
動運動を与えることが好ましい。

しかして永久磁石部材を回転させるトナーの飛散が生じ
ヤリ−くなるので、これを防ぐためにトナーとして樹脂
と磁性粉を主体とする磁性トナーを用いる必要がある。

特に荷電制御剤をトナー粒子の内部および／又は表面に
添加した荷電型磁性トナー（例えば特開昭５７−４５５
５５号、同５７−４５５５６号、同５７−４５５５７号
の各公報参照）を使用するとよい。この荷電型磁性トナ
ーの使用により、耐環境性のすぐれた画像形成が行なえ
る。このような効果を得るためには、キャリアに対する
帯電量が１１ｏ１μａ／ａ以上の荷電型磁性トナーを用
いる必要がある。ただしキャリアとトナーの粒径が同等
でキャリアとの帯電量が直接測定できない場合は、粒径
の大きいキ１７リアを用いて測定】る。磁性トナーの粒
度分布は５〜４０μｍの範囲で現像条件に応じ−Ｃ調整
すればよく、体積抵抗は転写性の点から１０１３（）・
Ｃｌ１１以上がよく、特に転写シートとして普通、紙（
体積固有抵抗が１０　　Ω・ｃｍ以下）を使用する時は
１０　　Ω・ｃｍ以上が好ましい。σＳは少なすぎると
トナーの飛散が生じ、大きすぎるとキャリア付着が生じ
るので３〜１０ｅｍｕ　／Ｑの範囲がよい。

この磁性トナーは、少なくとも樹脂および磁性粉ならび
に荷電制御剤を含む原料を用いて粉砕法、＠霧乾燥法、
マイクロカプセル化学法の公知の方６法によって調整で
きる。樹脂は、例えば特開昭５１−９７５４５号公報に
記載のように定着方式に応じて設定覆ればよい。磁性粉
も特開昭５７−９７５４５号公報に記載されているもの
が使用できる。磁性粉の含有量は、トナー全量に対して
５重司％以上であればトナーの飛散を実質的に防止する
ことができるが、定着性の点から５０＠量％以下（より
好ましくは４０重量％以下）がよい。ただし磁性トナー
のσＳは磁性粉の含有量にほぼ比例するので、前記した
σＳ比の範囲にあるように磁性粉の含有量を定める必要
がある。

上述した磁性キャリアと磁性トナーを混合して磁気ブラ
シ現像を行なう場合、スリーブ回転方式でもよいが、少
なくとも永久磁石部材を回転することにより中間調の再
現性はよくなる。又永久磁石部材を回転させる時、非磁
性スリーブは固定してもあるいは、永久磁石部材と同方
向又は逆方向に回転してもよい。特に永久磁石部材を、
特公昭５７−１２１４８号公報に記載されているように
スリーブと同方向に低速で回転させると更に安定した現
像が行なえる。またスリーブを永久磁石部材と逆方向に
回転させた場合は（特願昭５７−７８４０１号明細書参
照）、現像剤の搬送力が大となって大きな磁気ブラシを
形成できるので、クリーニング性が大となり、同一の磁
気ブラシで現像とクリーニングを行なう２回転１コピ一
方式に有効である。

本発明において、現像剤の磁気特性は、振動試料型磁力
計（東芙■業製ＶＳＭ−３型）を用いて測定した、また
キャリアおよびトナーの体積抵抗は、それぞれ数１０ｍ
ｇおよび１０数ｍｇの試料を内径３．０５ｎ＋ｍφの絶
縁シリンダー［テフロン（商品名）］中に充填し、０．
２）（ｇの荷重下、キャリアの場合ｃ、ｔＤ、　Ｃ１０
０Ｖ／ａｍそしてトナーの場合はり、Ｃ４，０ＯＯＶ／
ａｍの電場で抵抗値を測定しく横河ヒューレットパッカ
ード製４３２９Ａ型絶縁抵抗計を使用）、算出した。ま
た帯電量はブローオフ型摩擦帯電量測定器（東芝りミカ
ル製ＴＢ−２００）により測定した。

「具体例」 （１）第１図において、感光体ドラム１として外径１２
０ｍｍφのせレンドラムを用い、スリーブ５および永久
磁石部材８として各々外径３２ｍ１φのステンレス構成
スリーブ及び外径２９．３ＩＩＩＩｌｌφのＢａ−フエ
ライ１〜磁石（対称１０極着磁、スリーブ上の磁束密度
６５０Ｇ　）を用い、現像ギＶツブＤおよびドクターギ
ャップｄを各々０．７ＩｌｌＩＩｌおよび０．８ｍｍに
設定して、スリーブ５及び永久磁石部材８をそれぞれ２
０ｒ、ｐ、ｍ、および１０００ｒ、００ｍ、で同方向に
回転させ゛て、−Ｉ−６５０Ｖの表面電位を有する静電
荷像を現像した。

得られたトナー像は普通紙（小西大製ＵＢＩＸ−Ｕ紙）
上にコロナ転写し、表面を硬質クロムメッキした鋼製ロ
ール（表面粗さ　ｏ、ａ３　）間を通して２０）（ｇ／
ｃｍの線圧で圧力定着してハードコピーを得　ｌこ　。

現像剤は、ｃ７ｓ２００ｅｍｕ　／Ｑ　、粒径４４〜７
４の鉄粉キャリア〈日本鉄粉製ＥＦＶ）と体積抵抗が１
００・ａｍ、粒径１０〜２５μｍｎの負荷電型磁性トナ
ーを混合して使用した。磁性トナーは磁性粉（戸田工業
製ＥＰＴ−５００＞の含有量を変えた６種類のトナーを
使用した。ただし樹脂はポリエチレンワックス（三井石
油化学製ＨＩＷＡＸ２００＞とエチレン・酢酸ビニル共
重合（アライドケミカル製ＡＣＰ４００）を７＝３の重
量比で混合して使用した。また荷電制御剤（オリエント
化学製ボンドロンＥ−８１＞はトナー粒子の内部に２重
量％添加した。そしてトナー濃度を変化させて（環境条
件２０℃、６０％Ｒ，Ｈ，）画像評価を行なったところ
第１表に示ず結果が得られた。

またＮ０８３．４のトナーについて、２０℃、８０％Ｒ
，Ｈ，の条件で同様の画像評価を行なったところ、Ｎ０
０３のトナーでは濃度１．４３　、転動効率８５％、Ｎ
ｏ、４＋７）ｔ・ナー−ｃ　ハａ度１，４２　、転写効
率８２％という良好な結果が得られた。

（２）具体的（１）において、キャリアとしてσｓ８５
ｅｍｕ／ｇ、粒径８０μｍのマグネタイト（プラズマテ
リアル製）を用い、Ｎ００１．３〜６のトナーを用いた
以外は同様の条件で画像評価を行ない、第２表に示１結
果が得られた。

（３）具体例１において、キャリアとしてσ５６０ｅｌ
Ｉｌｕ／ｇ、粒径４０μｍのフエライ１ヘキャリア（日
立金属製ＫＢＮ１００）を用い、Ｎ００１．３〜６のト
ナーを用いた以外は同様の条件で画ｉ評価を行ない、第
３表に示す結果が得られた。

［効果］ 以上に記述の如く、本発明の静電荷像用現像剤によれば
次のような効果が得られる。

（１）トナー濃度の範囲を広くしてもキャリア付着およ
びトナーの飛散を伴わずに、高品質の画像が得られる。

（２）磁性粉含有量の少ない磁性トナーを使用できるの
で、ヒートロール定着はもちろん圧力定着を行なっても
定着性の良い画像が得られる。

（３）クリーニング性の大なる磁気ブラシが形成できる
ので２回転１コピ一方式にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁気ブラシ現像装置の一例を示す断面図である
。 １：感光体ドラム、３：現像剤、５：非磁性スリーブ、
８：永久磁石部材 悴　ｌ　図 ／

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、実質的に無機物からなり、飽和磁化が４０〜２２ｏ
   ｅｍｕ／（ｌの範囲にあり、粒度が５〜２２０μｍの範
   囲にあるキャリアと、少（とも樹脂と磁性粉と荷電制御
   剤を含有し、粒径が５〜４０μｎ１の範囲にある、体積
   抵抗が１０　　Ω・ｃｍ以上、飽和磁化が３〜４０ｅｍ
   ｕ　／ａ　、帯電量がしＯＩμｃ／ｇ以上、の磁性トナ
   ーからなり、前記キャリアの飽和磁化が磁性トナーのそ
   れの２〜３５倍の範囲にあり、前記キレリアの粒径が磁
   性トナーの約１〜約２．５倍としたことを特徴とづる静
   電荷像用現像剤。 ２、キャリアの飽和磁化が磁性トナーのそれの５〜２０
   倍の範囲にあることを特徴とする特許請求の範囲Ｍ１項
   記載の静電荷像用現像剤。