JPS6032063A - 現像方法 - 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］ 本発明は画像担体表面に形成された静電前像を一成分系
の磁性トナーを用いて磁気ブラシ法により顕像化する現
像方法に関づる。

［先行技術］ 電子写真を利用した複写方法として、例えば、Ｓｅ感光
体、ＺｎＯ感光体、有椴光導電体等の各種感光体上に静
電荷像を形成し、磁性現像剤を用いて磁気ブラシ法によ
り現像し、ついで定着するかもしくは、現像画像を普通
紙等の転写シート上に転写した後定着して最終画像を得
る方式が一般に知られている。

この複写方式に使用される磁性現像剤としては磁性キャ
リアと定着性樹脂に着色剤、染料等の各種添加物を分散
させた非磁性トナーの混合粉体である二成分系現像剤が
一般的である。しかるにこの二成分系現像剤を使用した
場合、現像剤中のトノ゛−１６度を一定に保つための手
段やトナーとキャリアを均一に攪拌・混合するための手
段を現像装置に設Ｇノる必要があり、現像装置が大型化
・複雑化づるという問題がある。また、キャリア粒子は
トナーとの混合を長時間続けると、キトリア粒子の表面
にトナーの皮膜が形成され、キャリアの摩擦帯電特性が
低下するので、キャリアを定期的に交換する必要がある
。

そこで磁性現像剤として、キャリア粒子を用いずに樹脂
ど磁性粉を主体とする一成分系の磁性ドブ−を用いて静
電荷像を現像することが捉案され（例えば特開昭４９−
４５３２号公報参照）、まず酸化ｊｌｌｉ鉛紙、静電記
録紙のような処理紙を用い−Ｃ現像後直接定着゛りる方
式に実用化され、ついで前述の転与マ［程を含む電子写
真複写り式にも実用化されＣいる。

この転写ｉ程を含む複写り式においては、画像品質、特
に定着性の点から磁性粉含有量の少ない（約４０重量％
以下）、低磁力の磁性トナー（例えば特開昭５７−６６
４５５号公報参照）を使用することが多い。しかしてこ
のような低磁力トナーを用いて良好な現像を行なうため
、磁性トナーの搬送速度を感光体表面の移動速度の２倍
以上としている。

従って磁性トナーがドクターブレードを通過する時に高
い圧力が作用して、ブロッキングを生じやすいという問
題がある。

またトナー像の定着方式としては、オーブンあるいは熱
ロールを用いる加熱定着方式が一般的であるが、予熱時
間が不要でかつ消費電力も少なくてすむ等の利点を右づ
る圧ツノ定着方式が凹及しつつある。

この圧力定着方式に使用される磁性トナーには、耐オフ
セット性および保存安定性等にすぐれていることが要求
されるが、特にできるだけ低圧力で良好な定着性を示す
ことが重要である。そのため圧力定着型の磁性トナーに
は、所定の圧力下（５００ｋｉＪ　／ｃｉ＋２以下）で
塑性変形を起こす樹脂が使用され、具体的にはポリ１チ
レンワツクス、アドミ１ノックス、マイクロクリスタリ
ンワックス等のワックス類が使用されている。（例えば
特開昭５１−８７０４２号公報参照）またワックス類単
独では緒特性を満たづことが困難であるため、エチレン
酢酸ビニル共重合体あるいはエチレンアクリル共重合体
等の他の樹脂と混合して使用するのが一般的である。（
例えば特公昭５４−３３７３号公報参照）このように圧
力定着型磁性トナーは樹脂成分とし−（少なくともワッ
クス類を含有しているため、機械的圧ツノを受りだ場合
に変形し易く、前述した如くのブロッキングが生じ易い
という問題がある。

１目的］ 本発明の目的は、」述の従来技術の問題点を排除し、圧
力定着型磁性トナーを用いても１０ツキングを伴わずに
良好な現像性が得られる現像方法を提供することである
。

Ｌ要旨」 本発明の現像方法は、所定方向に移動しかつ静電荷像を
保持する画像担体表面に対向して複数個の磁４−を有す
る永久磁石部材をその内部に保持する非磁性スリーブを
段質し、前記非磁性スリーブ上にワックス類を含む樹脂
と磁性粉を主体とする磁性トナーを供給し、前記永久磁
石部材と非磁性スリーブとの相対的回転によって前記磁
性トナーを前記画像担体表面と非磁性スリーブとの対向
間隙に向って搬送し、前ムｄ対向間隙において前記磁性
トナーを前記画像担体表面に選択的に付着さけて前記静
電荷像を顕像化する現像方法において、前記磁性トナー
として酸化鉄を６０重量％以上含ＪＬ 有しかつ体積抵抗が１０　Ω・ｃｉ＋以上Ｃある磁性ト
ナーを使用し、前記対向間隔において前記磁性トナーを
前記画像担体表面の移動方向と同方向にかつ前記画像担
体表面の移動速度の１．１倍以上の速度で搬送しｌ〔こ
とを特徴とする。

［構成］［作用］ 以下本発明の詳細を図面により説明する。

第１図ｉよ本発明を実施づるための現像装置の一例を示
す断面図である。

同図において、１は表面に静電荷像（図中上記号で示す
）を保持した感光体ドラムであり、図示矢印Ｚｈ向に移
動する。感光体ドラムの周囲には現像装置２が設置され
ている。現像装置２は、感光体ドラム１の表面に対向し
て間隙（以下現像ギＩｌツブという）Ｄを保って配置さ
れた非磁性スリーブ３、表面に複数個の磁極を有する永
久磁石４を軸５に固着してなる永久磁石部材６、非磁性
スリーブ３との間に聞１ｌｊｉ（以下ドクターギャップ
という）（ｌを保って配置されたドクターブレード７、
磁性トナ〜９を収容するトナ一槽８を備えている。

上記現像装置によれば、非磁性スリーブ３と永久磁石部
材６との相対的回転により、非磁性スリーブ３上に吸着
された磁性トナー９を図示矢印Ｓｈ向に搬送する。ドク
ターギャップｄを通過後の磁性トナー９は現像ギヤツブ
Ｄ付近で感光体ドラム１の表面に接触しそこに付着して
トナー像１゜が形成される。現像ギャップＤを通過後の
磁性トノー−９は図示矢印Ｓｈ向に搬送されてｉ−ナ一
槽８内に回収される。ぞしてトナー像１ｏはコロナ転２
ｊ’器等の転写手段（図示せず）により転写シート（図
示せず）上に転写されついで定着手段（図示せず）を経
て最終画像が得られる。

本発明者等が第１図に示づ現像装置によりブロッキング
を伴わずに良好な現像を行える条件を検討した結果数の
条件を見出した。

まず、磁性トナーの搬送速度が早づぎると磁性トナーが
ドクターギャップを通過する時に強い力を受けてブロッ
キングが発生し易くなる。これを防止するためには、非
磁性スリーブの回転数をできるだけ少なくする必要があ
る。しかしながら非磁性スリーブの回転数を少なくする
と磁性トナーの搬送力が弱まるので現像性が低下してし
まう。

そこで現像性の低下を補うために、永久磁石部材を非磁
性スリーブと同方向に回転させる必要がある。非磁性ス
リーブを永久磁石部材と同方向に回転させることは例え
ば特開昭５５−１２６２６６号公報に記載されているよ
うに公知であるが、本発明者等の検討によればこのトナ
ー搬送方式はブロッキング防止に極めて有効であること
が確認されたＪまたブロッキング防止のために、下記式
で表わされるトナーの搬送速度Ｖ丁はできるだけ速くす
る必要があり、特にＶ丁＝０の時が最も好ましいが、感
光体ドラムの表面の周速度ｖｐの１．１倍以下であれば
よい。

判 但し、 Ｄ＝非磁性スリーブ外径（＋ｕ） ｈニスリーブ上のトナー厚さくｕ＋） ・Ｐ：永久磁石の磁極数 １１：非磁性スリーブの回転数（ｒ、　ｐ、、、ｍ、　
）１１：永久磁石部ｌの回転数（ｒ、、　ｖ、、　ｔ　
）まＩこドブ−の搬送速度を遅くして良好な現像性を得
るためには、非磁性スリーブ上での磁性トナーの動きを
活発にして感光体表面への磁性トナーの接触する機会を
多くツる必要があり、永久磁石部材の磁力を高りタ゛る
こと、具体的にはスリーブ１で７００−１７（ＩＯＣの
範囲とすることおよび永久磁石部材の回転数を多くする
こと、１０００ｒ−ｐ−ｓ−以上（外径２９．３１１１
１φの場合）とすること、ならび次に、上述のトナー搬
送方式を実施する場合、磁性トナーの組成も重要な要因
となる。

すなわち上述のトナー搬送方式によれば、非磁性スリー
ブ上の磁性トノーーは非磁性スリーブの回動に追従せず
、永久磁石部材の回転により非磁性スリーブと逆方向の
力を受けるので、トナー中の磁性粉の含有量が少ないと
磁性トナーの非磁性スリーブ上での運動は減少してしま
う。そこで本発明者が検討した結果、１−チー中の磁性
粉の含有ｍを６０重部上以上（好ましくは７０重量％以
上）とすることにより良好な現像性を示すことが見出さ
れた。ただし磁性粉の含有量は８０重屯％を越えると、
定着性が極端に低下するので、８０重量％以下とする必
要がある。

また磁性粉としては、鉄、ニッケル、クロム、コバル１
〜等の金属とそれらの合金の粉末あるいはフェライトも
しくはヘマタイト（γ−Ｆｅ　２０３）、マグネタイト
（Ｆ１３２０３及び／又はＦｅ３０４）等の強磁性を示
ず種々の物質が知られているはマグネタイトを用いる必
要がある。磁気特性のうら飽和磁化（４πＩｓ）は磁性
粉の含有量に比例Ｊるが、５０〜７２ｅｉ＋ｕ／ｇの範
囲が適当である。−万作磁力（工１」ｃ、）は磁性粉の
種類によつ−Ｃ定まるが、低づぎるとブロッキングが生
じ易くなり、一方高すぎても剣状粒子の占める比率が大
きくなり、よってマグネタイトの体積が増すので８０〜
４０００ｅ　（好ましくは１００〜３０００ｅ）の範囲
が適当である。

また圧力定着方式に使用するために本発明でも定着性樹
脂としし−Ｃ少なくともワックス類を使用りるが、本発
明者等の検討によれば、各種ワックス類の中でもポリエ
チレンワックスが保存安定性と定着性を最も良くバラン
スさせつると共に、ブロッキングの防止に最も有効であ
ることが判明しｌこ。更にポリエチレンワックスの中で
も、数平均分子間が４５’６０〜１ｏｏｏｏでかつ重量
平均分子笛が１００００〜２００００の範囲にあるもの
が適当である。これは分子量が少ないとブロッキング防
止の効果が弱くなり、一方分子量が多いと塑性変形しに
くくなって高い定着圧力（４０〜５０ｋｇ／ａｍ以上）
を必要とするからである。このポリエチレンワックスを
使用することにより、定着後のトナー像の表面が硬くな
り、コスリに対する抵抗力が増加するという効果も得ら
れる。なお樹脂成分としてはポリエチレンワックスのほ
かに、耐ブロッキング性及び定着性を損なわない範囲で
エチレン酢酸ビニル共重合体、アミド系ワックス、スチ
レン系樹脂、アクリ゛ル系樹脂等の他の樹脂を用いるこ
ともできる。

本発明で使用される磁性トナーは上記の磁性粉と樹脂を
必須成分として含むとともに、任意成分としてカーボン
ブラック等の抵抗調節剤、ＳｉＯ２粒子等の流動性改質
剤、ニグロシン染料や含金属アゾ染料等の荷電制御剤等
の種々−の添加物（例えば特開昭５７−９７５４５号公
報参照）を含有量てもよく、これらの材料を用いて粉砕
法あるいは噴霧乾法等の公知の方法により製造すること
ができる。

このようにして得られた磁性トナーは現像後筒通紙に転
写してから定着するいわゆるＰ’ＰＣ方式にも適用Ｊる
場合、転写性の点から磁性１〜ナーの体積抵抗は１０　
Ω・０１以上とする必要がある。

またトナーの粒径については、５〜５０μｌの範囲とず
ればよく特にＰＰＣ方式に使用り−る場合は５・〜３０
μｍの範囲とすればよい。

なお本発明でトナーの抵抗は、内径３．０５ｍｍφのデ
フロン（商品名）製シリンダー中にトナー粉末を１０〜
′２０ＩＩｌｌＩの高さに充填し、１００ｔ＋ｒの荷重
下、Ｄ　、　Ｃ，４０００ｖ　／ａｍの電場で測定した
値とりる。また後述の実施例及び比較例におけるドブ−
のブロッキング性及び保存安定性は次のようにして評価
した。まずブロッキング性は、一端を密閉した非磁性円
筒密器（外径５　Ｑ　１１１１１φ、内径５８ｍｌ１ｌ
φ、長さ１００ｍｍ）を直立させ、ぞの内部に１００ｇ
ｒの磁性トナーを充填した後他端を蓋で密閉し、ついで
円筒容器を振動数２０回／分、振幅２ＩｌｌＩ１１の条
件で２分子ｉｉｌ土下に振動さけて、振動前後のトナー
の凝集状態を観察して評価した。そして高温での保存安
定性は、磁性トナーを５５℃の温瓜で１００ｈｒシギー
レー上に放置して評価した。

なお本発明では、十述したようにトナーの抵抗。

が高いため、現像ギャップＤが広すぎると現像電流がほ
とんど流れずチリの多いしかも濃度の低い画像しか得ら
れなくなるので、０．７ｖ＋＋以下に設定する必要があ
る。また現像ギャップＤは感光体の種類によって変えた
方が好ましく、例えばＳｅ・感光体で０．２〜０．４ｍ
ｕ＋、ＯＰＣ感光体で０゜１５〜０．５＋ｎ＋ｎ、：ｌ
Ｉ　Ｏ感光体で０．４〜０．７１１ＩＩｌｌとすること
により極めて良好な画像が得られる。

［実施例１］ ポリエチレンワックス（重量平均分子５Ｂ　ｉｇｏｏｏ
、数平均分子ｍ　６０００　＞　・・・・２９重Ｍ部合
計　１００［１部 上記組成を加熱ニーダ−にて３０分混線を行ない、冷却
固化した。冷却固化物をジェットミルにて３０μｍ以下
の粒子に粉砕し、粉砕粉に流動性改質剤（カーボンブラ
ック）を０．０２重量部添加、混合し、ついで分級して
５〜２０ＩＬｍの粒度分布を有する、体積抵抗が１×１
０　Ω・Ｃｌｌ１の磁性１−ナーを得た。

上記の磁性トナーを用いで、第１図に示Ｊ現像装置をぞ
なえた実験用複写機にて２０℃、６０％Ｒ’、Ｈ，の環
境条件で画像評価を行なった。この場合、感光体ドラム
１としては、外径１２０ＩＲＩｎφのＳｅドラムを用い
てこれを１−００１ｌｒａ／　ｓｅａの周速で回転させ
た。また非磁性スリーブ３（外径３１．４ｎ＋ａ＋φの
ステンレス鋼製円筒）は図示矢印Ｘｈ向に）　、９２　
ｒ、ｐ、ｍ、、ｒ回転させ、永久磁石部１１６（外径２
９．３ｍｉ＋φ、８極対称着磁、スリーブ上の磁束密度
が８３０Ｇの３ａ−フェライト磁石を軸に固るしたもの
）をスリーブと同方向に１５００１’、１１、ｍ、で回
転させｌｃｏまた現像ギャップＤおよびドクターギ１２
ツブｄは各々０．３４１１１Ｉｌｌ及び０．２４１１１
１１に調整した。転写紙としては普通紙を用い、そして
定着は線圧１８ｋｕ／ｃ＋＋＋に調整しＩｃ一対の圧力
口−ル（表面を硬質クロムメッキしついで表面粗さ０．
８Ｓ以下に研削した鋼製ロール）により行なった。なお
Ｖ、は、６３　ｉＭ　ｓｅｃ　′ｃある。

、その結果、解像度８木／ｍ１ｌｌｉ、ベタ黒濃度１．
３４でかつハーフトーンの再現性の良い高品質の画像が
得られた。また上記磁性トナーはブロッキング性及び保
存安定性の点でも何ら問題は生じなかった。

［比較例１］ ポリエチレンワックス及びマグネタイトの配合量を各々
５０重置部および５０重量部とした以外は実施例１と同
様の条件で磁性トナーを調整した。

この磁性トナーを用いて、永久磁石部材を静止し非磁性
スリーブを１２２　ｒ、Ｅｌ、Ｉｔ、で回転させた（Ｖ
ｌ−＝　２００　、６ｍｍ／ｓｅａ　）以外は実施例１
と同様の条件で画像評価を行なったところ、濃度０．６
５、解像度５．０本／ｎ＋ｒｎｌと満足できる画質では
なかった。

［実施例２１ ポリエチレンワックス（数平均分子１ｉｉ５０００、［
平均分子間１４０００）　・・・２５重量部マグネタイ
ト（戸田工業製Ｅ　Ｐ　Ｔ’　５００、Ｉ　ｌ−Ｉ　０
合４　１００臣ｍ部 」−記組成を２本ロール式加熱混１１＋Ｉｌにより３０
分混練しついで冷却固化した。冷却固化物をジェットミ
ルにて３０μｍ以下の粒子に粉砕し、粉砕粉に流動性改
質剤（カーボンブラック）を０．１５重■部添加、混合
しついで分級して５〜２０μ翔の粒度分布を有する体積
抵抗が３Ｘ１０”０・Ｃｌ１ｌの磁性トナーを得た。

上記の磁性トナーを用いて、永久磁石としてスリーブ上
の磁束密度が９４００のＳｒ−フェライト磁石を用い、
永久磁石部材および非磁性スリーブを各々１ｏｏｏｒ、
　ｐ、、　ｔｉ、および６０　ｒ、　１１．１．で回転
させ（Ｖ、　＝３９．８ａ＋ｍ／ｓｅａ　）　、現像ギ
ｔｔ’ｙブを０．２５１１１Ｉｌｌとし、またＳｅドラ
ムの周速を６０　ｍｍ／ｓｅｃとした以外は実施例１と
同様の条件で画像評価を行なったところ、解像度８本／
１ｌｌＩＩ１１ペタ１１度１．４３でかつハーフトーン
の再現性の良い高品質の画像が得られた。

まｌこ上記磁性トナーはブロッキング性および保ひ安定
性の点でも何ら問題は生じなかった。

［比較例２１ ポリエチレンワックスおよびマグネタイトの配合量を各
々５０重量部および５０重量部とした以外は実施例１と
同様の条件で磁性トナーをｍ整した。

この磁性トナーを用いＣ１永久磁石部材を静止し非磁性
スリーブを５１ｒ、ｐ９．ｍ、で回転させた（ｙｙ−１
００，３１１ＩＩｌｌ／ｓｅｃ　）以外は実施例１と同
様の条件で画像評価を行なったところ、画像濃度０゜６
５、解像度５．６本／１１１１と満足する結果は得られ
なかった。

［効果］ 以上に記述の如く、本発明によれは、ブロッキングを伴
なわずに高品質の圧ノコ定着画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の現像方法を実施づるための装置の一例
を示す断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定方向に移動し、静電荷像を保持りる画像１ｕ体
   表面に対向して複数個の極磁を有する永久磁石部材をそ
   の内部に保持する非磁性スリーブを設置し、前記非磁性
   スリーブ上にワックス類を含む樹脂と磁性粉を主体とす
   る磁性トナーを供給し、前記永久磁石部材と非磁性スリ
   ーブとの相対的回転によって前記磁性トナーを前記画像
   担体表面と非磁性スリーブとの対向間隙に向って搬送し
   、前ｉＩｉ！対向間隙において前記磁性トナーを前記画
   像担体表面に選択的に付着させて前記静電荷像をｆ４１
   ｉＡ化Ｊる現像方法において、前記磁性トナーとして酸
   化鉄を６０重置火以上含みかつ体積抵抗率が１０　０・
   Ｃ１１１以上の磁性トナーを使用し、前記対向間隙にＪ
   ３いて前記磁性トナーを前記画像担体表面の移動力内と
   同方向にかつ前記画像担体表面の移動速度の１．１倍以
   下の速度で搬送したことを特徴と（る明像方法。 ２、数平均分子量が４５００〜１ｏｏｏｏでかつＷｆｆ
   ｉ平均分子量が１００００〜２００００の範囲にあるボ
   Ｊノエブーレンワックスを含有する磁性トナーを用いた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の現像方法
   。