JPS61294462A - 負帯電性磁性現像剤 - 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】 （発明の分野） 本発明は、電子写真法に用いる磁性現像剤およびそれを
用いた現像法に関し、より詳細には、流動性、帯電安定
性に優れた負帯電性磁性現像剤に関する。

（従来技術） 電子写真法に用いる現像剤としては従来から、樹脂とカ
ーボンブラック等の顔料とから成るトナー粉と、鉄粉等
の磁性粉或いはガラスピーズから成るキャリア粒子とを
混合して成る二成分系現象二成分体現り￥用いた現像方
法によれば、トナー粉とキャリア粒子との相互摩擦によ
りトナー粉を帯電させ、内部に磁石を有する非磁性スリ
ーブ上に磁気ブラシを形成させ、静電潜像を有する感光
体と摺接させ、現像を行うが、消費されるのがトナー粉
のみであることから現像剤中のトナー濃度を一定に保つ
必要があり、装置の上でも攪拌手段を必要とすることか
ら大型化する傾向にある。

一方、−成分系磁性現像剤を用いた現像方法は現像剤同
志或いは、前述のスリーブ表面との摩擦により帯電を行
い、感光体と接触させ、現像剤を移行させて現像を行う
ものであるが、二成分系のようにトナー濃度の制御を行
う必要もなく、装置系も小型化できることから、複写機
自体の小型、低コスト化に有用であるがゆえに、特に開
発が進められている。

しかしながら、この−成分系現像剤は、スリーブ上に均
一な薄層を形成させる必要があることから、現像剤の流
動性、帯電性において優れた安定性が要求される。

従来から、これらの問題に対し、現像剤を疎水性シリカ
等の流動化剤によって表面処理する等の手段がなされて
きたが、初期においては優れた特性を示すが長期使用に
おいては、流動化剤の現象剤表面で疎水性シリカ自体が
大きな負帯電性を示すことから現像剤同志が静電凝集し
流動性の低下または現像剤表面からの脱落によって現像
剤の表面特性が変化するため、初期の特性を維持するこ
とができず、画像濃度の低下等の問題が生じていた。ま
た、湿式法により製造されたシリカに対し、シリコンオ
イルにより疎水化されたシリカを流動化剤として用いる
ことにより流動性、帯電安定性を向上させる提案がなさ
れているが、この方法によって得られたシリカにより処
理された現像剤は、良好な画像を得るための帯電量を得
ることが困難であり、初期濃度において満足すべきもの
ではない。

また、最近に至り一成分系現像剤の磁気ブラシいる。こ
の方法によれば、接触現像での特有の現象である地肌カ
ブリを低減出来るという長所を有している。しかしなが
ら、この現像方法によれば、スリーブ上に掻めて薄い現
像剤層を形成する必要があり、そのため、特に優れた流
動性を有する現像剤が必要とされ、また、繰り返し複写
においては環境変化等に対し、常に安定な帯電性、安定
な層形成が必要とされる。従来から知られる磁性現像剤
を用いた場合では、いずれも上述の特性において満足す
べきものでなく、濃度低下、画像ムラ繰り返し複写によ
る濃度変化等を起たしていた。

（発明の概要） 本発明者等は上記の現状に鑑み鋭意研究の結果、表面処
理剤として、疎水性シリカと、変性シリコーンオイルに
よって被覆処理された金属酸化物を同時に用いることに
より、優れた流動性を付与することができるとともに、
現像剤の帯電量を高く、しかも安定して維持することが
可能となることを見出した。

即ち、本発明によれば定着用媒質と磁性粉とを主成分と
して成る負帯電性磁性現像剤において、該現像剤が表面
処理剤として、疎水性シリカと、アミノもしくはメルカ
プト変性シリコーンオイルにより被覆処理された金属酸
化物を担持したことを特徴とする負帯電性磁性現像剤が
提供される。

（実施例） 本発明を以下に詳細に説明する。

磁性現像剤の特性は、大別して磁気特性および帯電特性
があるが、磁気特性については、含有する磁性粉により
決定され、はとんど不変的な要素である。帯電特性は用
いる定着用媒質の帯電性にほぼ決定されるが、この媒質
は定着性の点から決定され得る傾向が強いため帯電特性
の細かい制御はほとんど不可能である。また、帯電特性
はその現像剤の表面特性により左右されるため、表面処
理剤はその制御を行う大きな因子である。

本発明における重要な特徴は表面処理剤として疎水性シ
リカと、アミノもしくはメルカプト変性シリコーンオイ
ルにより被覆処理した金属酸化物を同時に用いることに
ある。疎水性シリカの単独使用では、前述したように、
疎水性シリカ自体が大きな負帯電性を示すために流動性
の低下を招くが、上述の所定の被覆処理を施した金属酸
化物を添加すると、この流動性の低下を抑えることがで
き、長期にわたって優れた流動性を維持することが可能
となる。一方、被覆処理された金属酸化物のみでは、流
動性が向上するものの、逆に負帯電性が減少するため、
濃度の低下を引き起こす。

上記の理由から、疎水性シリカと被覆処理された金属酸
化物とは重量比で１：５乃至ｔｏｏｔ、特にｌ：２乃至
５：１の割合で、現像剤の粒子表面に担持されるのが好
ましい。

本発明において用いられる疎水性シリカは、乾式法によ
って製造されるもので表面のシラノール基がジメチルジ
クロロシラン等によって封鎖されて疎水化されたもので
ある。

金属酸化物としては、特に湿式法により製造される湿式
法シリカ（親木性シリカ）もしくは気相法等により製造
されるアルミナのそれぞれの単独あるいは組合せが使用
できる。

本発明において、前述の金属酸化物を被覆するためのア
ミノ変性シリコーンオイルは、一般的シリコーンオイル
のシロキサン結合のうち、側鎖のメチル基の一部をすく
なくとも窒素を含む有機基に変性したものであり、次の
一般式（１）によって表される。

但し　　ｍ≧ｌ　　　ｎ、？：Ｉ Ｒ１：炭素数５以下のアルキレン基 Ｒ，，Ｒ，：水素、アルキル基又は　−Ｒ，−Ｎｉｌ。

（Ｒ４：炭素数５以下のアルキレン基）Ｒ３二メチル基
又はメトキシ基 代表的なものに下記の（１）、（Ｉｆ）等がある。

Ｒ：Ｃｌｌ３　　または　ＯＣＨ。

（ＩＩ） し１ｌｚＬ、１ｌｚＬ＋ｔｌｚＮｊｌしｌｌｚしｔｌｚ
ＮＩＩｚまた、メルカプト変性シリコーンオイルは、ア
ミノ変性と同様、側鎖のメチル基が少なくともイオウ原
子を有する有機基に置換されたものであって、次の一般
式（２）によって表される。

■ Ｓ　−Ｒ。

但し　　ｍ≧Ｉ　　ｎ≧１ ＲＩ：炭素数５以下のアルキレン基 Ｒ２：水素、アルキル基又は　−Ｒ４−３Ｈ（Ｒ４：炭
素数５以下のアルキレン基）代表的なものに （Ｉｌｌ） がある。

本発明において、金属酸化物の被覆処理は前述した変性
シリコーンオイルをトルエン等の溶剤中に溶解し、金属
酸化物を分散させた後ｌＯＯ〜２００℃の加熱または真
空処理によって乾燥することにより得られる。このよう
な処理により得られた表面処理剤は、オイルにより被覆
され言わば疎水化された状態となる。なお、被覆処理に
際して、２種の金属酸化物を得る場合は、各々別個に処
理を行ってもよいが、用いるオイルが同一の場合は、オ
イルの溶液に２種の金属酸化物を同時分散して行うこと
も可能である。

表面処理剤の量は、処理前の現像剤１００重量部に対し
、０．１乃至５重量部、特に０．５乃至２重量部の割合
で処理されるのが好ましい。表面処理剤が０．１重量部
未満では、表面処理剤としての効果を発揮できずしかも
帯電量においても不十分である。一方、５重量部を超え
ると現像剤粒子光たりの表面処理剤の担持能力以上とな
り、表面処理剤の脱離が多くなり、機内汚染とともに感
光体に対□しても弊害を及ぼす結果となる。

本発明の磁性現像剤は、基本的には定着用媒質中に現像
剤全量にだいし、３０乃至６０重量％の割合でマグネタ
イト等の磁性粉、所望により電荷制御剤を分散して成る
粉体組成物から成る。これらの分散物はその分散性の点
から０．１乃至５ミクロンの範囲のものを使用するのが
好ましい。

本発明において使用される定着用樹脂は、特に負帯電用
の樹脂に限定されるものであり、好適には、スチレン、
ビニルトルエン、α−メチルスチレン、α−クロルスチ
レン、ビニルナフタレン、ビニルキシレン等のビニル芳
香族単量体、アクリル酸、メタクリル酸、エチルアクリ
レート、メチルメタクリレート、ブチルメタクリレート
、ブチルアクリレート、２−エチルへキシルアクリレー
ト、２−エチルへキシルメタクリレート等のアクリル単
量体の単独重合体もしくはそれらの共重合体が使用され
る。さらにこれらの樹脂に組合せ得る単量体としては、
ブタジェン、イソプレン、クロロプレン等の共役ジオレ
フィン系単量体や、−フマル酸、無水マレイン酸等のエ
チレン不飽和カルボン酸或いはそのエステル類の他酢酸
ビニル等のビニルエステル類等を挙げることができる。

また、これらの定着用媒質として１．媒質全体当たり２
乃至２０重量％の割合で、低分子量ポリプロレン、低分
子量ポリエチレン等の低分子量オレフィン樹脂、パラフ
ィンワックス、カルナバロウ等の各種ワックスをオフセ
ント防止剤として加えることも可能である。なお、この
時、これらのオフセット防止剤は、単に前述の樹脂類と
混練することもできるが定着用媒質の重合時に共存させ
て行うこともできる。

電荷制御剤としては、定着用媒質中への分散型を用いる
のが好ましい。負帯電性磁性現像剤においてはクロム、
鉄、コバルト等の錯塩アゾ染料等が使用される。

本発明の磁性現像剤の製造に際しては、定着用媒質、磁
性粉等を所定の割合で混合した後、３本ロール、２軸押
出法等により混練を行ない、その後、粉砕、分級を、所
望により熱処理等を行なうことにより粒径５〜３０μｍ
の現像剤を製造する。

この現像剤に対し、前述した表面処理剤とスーパーミキ
サ等により、まぶし処理することにより、現像剤の表面
に表面処理剤を担持させることができる。表面処理剤の
まぶし処理に際しては、疎水性シリカと被覆処理された
金属酸化物を別個にまぶし処理を行なっても、また、予
め、表面処理剤として混合し、この混合物でまぶし処理
しても良い。また、このまぶし処理では、表面処理剤は
粉体表面にファンデルワールス力などの静電引力によっ
て担持されるが、所望によっては、まぶし処理後の熱処
理等を行ない、粉体表面に固着させて担持させることも
可能である。

本発明の現像剤は、特に、流動性、帯電安定性を必要と
する現像方法、例えば本出願人が先に特願昭５９−２０
２９７７に提案した現像方法に有効である。この現像方
法を第１図をもとに説明する。

感光体ｌに近接する位置に、Ａ１等から成る円筒伏非磁
性スリーブ２が配置されている。スリーブ２の内部には
感光体１との近接位置にＮ極の反発磁極３が、それ以外
は交互に異極が着磁された磁石４が内設されている。ス
リーブの上方には、磁性体から成る穂切部材５が配置さ
れている。ここで現像剤の挙動を説明すると、ホッパー
６内に収容された現像剤７は穂切部材５により所定の層
圧に規制された後スリーブ２の回転に伴ない、現像域８
に搬送される。現像域８では第２図の拡大図に示すよう
に磁石４０反発磁界３により現像剤Ｎｉ９は、はぐされ
、感光体１との間に浮遊トナーＩＯが形成される。浮遊
トナー１０はそれ自体のもつ電荷により静電潜像１１に
静電的に選択的に引き付けられ、潜像１１を可視像１２
化する。現像域８を経由した現像剤７はスリーブ２の回
転に従い、再びホッパー６内に戻され、次の現像に待機
する。

このような現像方法によれば、感光体スリーブ間を近傍
させる必要があること、現像剤層が感光体に接しないよ
うに層厚を設定する必要があることから、現像剤層厚は
極位置で３０乃至２００μｍの極めて薄い層に設定され
る。このような薄い層を形成するためには、穂切位置に
て現像剤が凝集しないことがすくなくとも必要とされる
。

また、現像域８において感光体１への移行が現像剤部々
の帯電量に支配されているため、常に安定な帯電量を維
持する必要がある。

この現像方法によれば本発明の現像剤を用いることによ
り優れた流動性、即ち非凝集性により前述の層厚を安定
して形成させることが可能となる。

しかも、現像域８において、帯電特性の安定化が達成さ
れ、長期にわたり、安定した画像を供給することが可能
となる。

本発明の現像方法によれば、現像域８での磁石４による
磁気的吸引力また、スリーブ２上での搬送性との関係か
ら、現像剤の保磁力は４０乃至３０００ｅの範囲に設定
されるのが好ましい。

この現像方法は第１図の構成に限定されるものでなく、
あらゆる変更も可能である。例えば穂切部材５のかわり
にフィルム、金属薄板等の可撓性部材を用いて現像剤に
対して、面接触により層規制することも可能である。ま
た所望により、画像の細線再現性、階調性を向上させる
目的で、バイアス印加手段１３によってスリーブ２に感
光体の潜以下の範囲で印加することも可能である。

本発明を以下の例で説明する。

実施例 スチレン−アクリル酸ブチル供重合体　５５重量部低分
子量ポリプロピレン　　　　　　　５重量部マグネタイ
ト（保磁力１００エルステッド４０重量部平均粒径０．
２μｍ） 負電荷制御剤　　　　　　　　　　　０．５重量部上記
処方の混合物を２軸押比機で溶融混練後、ジェットミル
で粉砕を行い粒径５〜２５μ−の現像剤を得た。なお、
現像剤の保磁力は１０００ｅ飽和磁化は３２ｅｍｕ／　
ｇであった。

次に得られた現像剤を第３図の表面処理剤の組成に従い
表面処理剤をスーパーミキサーによりまぶし処理を行っ
た。

なお、表面処理剤のオイル処理は、第１表のシリコーン
オイルを用いてオイル０．５ｇをトルエン１５０＋ｍ　
１に溶かした溶液中に、第２表の金属酸化物のいずれか
のｌＯｇを分散させた後、１００℃で加熱乾燥する。冷
却後ミキサにて凝集した表面処理剤を粉砕後、凝集物を
取り除いた。

第１表 注１）　主鎖はジメチルポリシロキサン金属酸化物とし
ては、第２表のものを使用した。

第３表の処方に従い、表面処理された現像剤を第１図の
現像装置を使用して、複写テストを行った。

なお現像条件を現像剤層厚１００μｍ、アモルファスシ
リコン感光体、最大表面電位＋４５０■、反発磁界（最
大落込み高さ）１００ガウス、感光体−スリーブ間距離
２００μｍに設定して行った。

第３表から明らかなように疎水性シリカ単独（ＮＩｌｌ
ｌ）では初期濃度は高かったが流動性の低下、かぶりの
目立つものであり、被覆処理されたアルミナ単独（１’
ｋ１４）では帯電量が不十分のため濃度の低いものであ
った。また、未変性のシリコーンオイル処理を用いたも
の（Ｔｈ６．１０）はいずれも流動性が不十分で安定性
に欠けたものであった。これらの比較例に対し、本発明
の現像剤は、いずれも画像特性、流動性に優れ、安定し
た画像が得られた。

（発明の効果） 上述したように、本発明の現像剤は、その表面処理剤と
して、疎水性シリカとアミノ変性、もしくはメルカプト
変性シリコーンオイルにより被覆処理された金属酸化物
を用いることにより、流動性を向上させるとともに帯電
安定性に優れることから、長期に亘り安定した画像を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の現像剤を用いた現像方法を説明するた
めの図、 第２図は第１図の現像方法の現像域の拡大図を示す図で
ある。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）定着用媒質と磁性粉とを主成分として成る負帯電
   性磁性現像剤において、該現像剤が表面処理剤として、
   疎水性シリカと、アミノもしくはメルカプト変性シリコ
   ーンオイルにより被覆処理された金属酸化物を担持した
   ことを特徴とする負帯電性磁性現像剤。
2. （２）該金属酸化物が湿式法シリカあるいはアルミナの
   単独もしくは組合せである特許請求の範囲第１項記載の
   負帯電性磁性現像剤。
3. （３）該疎水性シリカと該金属酸化物とは重量比で１：
   ５乃至１０：１の割合で担持される特許請求の範囲第１
   項記載の負帯電性磁性現像剤。