JPS6129856A - 静電潜像現像方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、静電潜像現像方法に関するものであり、静電
潜像担体、例えは、電子写真感光体の表面に担持される
静電潜像を現像するものとして、電子写真複写機等にお
いて実施され得るものである。

従来の技術 既に、実用化されているこの種の現像方法として、磁性
トナーのみからなる粉体現像剤を用いる一成分現像方法
がある。しかし、この−成分現像方法は、トナーに関し
ては現像時に導電性を、転写特番こ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
あり、現状では、複写プロセスにあまり負担がかからず
、転写特性が良好な高抵抗を有する磁性トナー等を使用
し、種々の対策を講じて現像特性の向上を図っている。

この種の対策の一つとして、既に、本出願人によって、
現像スリーブの外周面」二に磁気吸着されている磁性粒
子番こ対して絶縁性トナーを供給すること（こより、前
記現像スリーブの外周面上ｌこおい剤を用いて静電潜像
担体表面（こ担持される静電潜像を現像する形態の静電
潜像現像方法が提案されている。

発明か解決しようとする問題点 ところで、本出願人によって提案された前記現像方法に
よれは、磁性粒子の混入ｌこよってトナーの摩擦帯電の
確実化、透磁率の向−１−による搬送力増大や、これに
１起因するトナー凝集の防止、現像領域での実質磁界、
電界強度の増大等か図られ、現像特性の大幅な向上を期
待できる。しかしながら、その反面、使用される磁性粒
子の種類番こよっては、種々の欠点を生じることが本発
明者等によって確バ忍されている。

例えは、平均粒径１００〜２００μｍ程度の鉄粉からな
る磁性粒子では、長期使用（こよって磁性粒子表面（こ
トナーが融着して劣化を生じるし、現像画像中にカブリ
を生じ易く画像の解像度も低い。他方、強磁性のフェラ
イトからなる磁性粒子では、画質を高めるために磁性粒
子自体を小粒径化すると、磁気刷子形成時に磁性粒子間
で生じる磁気吸引力が強過きて磁気刷子の穂が硬（、各
磁性粒子が磁気刷子担体」−で連鎖状若しくはフィン状
に凝集し、これが現像剤の搬送障害となり、ソリッド状
の現像画像中に白スジ等のトラブルを発生させる他、フ
ェライトの体積固有抵抗は１０９Ω・ｍ程度と低いため
、静電潜像担体表面の電荷が逃げてしまい潜像が乱れ、
画像欠損等を生じたり、磁性粒子が静電潜像担体の画像
部に付着したりする問題があり、また、エツジ効果もあ
まり得られず、細線の再現がシャープでないという欠点
がある。しかも、磁性粒子が静電潜像担体表面に付着し
た場合、フェライトは極めて硬いので、プレードクリー
ナで静電潜像担体表面に残留するトナーを除去する際、
静電潜像担体表面に傷かつくという欠点がある。

問題点を解決するための手段 本発明は、本出願人によって提案された前記現像方法を
前記諸欠点に鑑みて改良するものであり、本発明に係る
静電潜像現像方法は、現像スリーブの外周面」二に磁気
吸着されている磁性粒子に対して絶縁性トナーを供給す
ることにより、前記現像スリーブの外周面上（こおいて
前記磁性粒子と絶縁表面に担持される静電潜像を現像す
る形態の静電潜像現像方法であって、前記諸欠点を解消
するために、前記磁性粒子として、絶縁性トナーよりも
大きな平均粒径を有する第１の磁性粒子と、バインダ樹
脂中に磁性微粉末を分散させてなると共に絶縁性トナー
よりも小さな平均粒径を有する第２の磁性粒子との混合
物を用いることを特徴とするものである。

の絶縁性トナーよしては、熱可塑性樹脂中に任意の着色
剤を分散させてなるもの、あるいは必要に応じて、更に
磁性微粉末、帯電制御剤等を分散させてなるものが使用
でき、５〜２０μｍ　の平均粒径、１Ｏ１２０口以」二
の体積固有抵抗値（１０’　ＶΔの電界下で測定される
抵抗値）を有するものを使用するのが望ましい。

前記熱可塑性樹脂としては、ポリスチレン、スチレン・
アクリル共重合樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、弗
素樹脂、ポリエステルなどを使用すればよい。

一方、第１の磁性粒子としては、バインダ樹脂中に磁性
微粉末を分散させてなるもの、あるいは、磁性体粒子単
体からなるもの等が使用でき、バインダ樹脂中に磁性微
粉末を分散させてなる場合には、必要に応じて導電性制
御剤、１１、帯電制御剤等を更に分散されてもよく、一
方、磁性体粒子単体からなる場合には、その表面を薄く
樹脂等の絶縁性材料で被覆されてもよい。この第１の磁
性粒子は、絶縁性トナーの平均粒径よりも大きく、３０
〜８０μｍの平均粒径を有していることが好適である。

これは、第１の磁性粒子の平均粒径が３０μｍ未満では
、現像剤の搬送性が悪化して画像濃度が低下したり、静
電潜像担体表面に付着する傾向があり、また、８０μｍ
を超えると磁気刷子の穂が硬くなり、画像に白スジが発
生したり、キメの細かい画像が得難くなるからである。

前記バインダ樹脂としては、前記絶縁性トナーの熱可塑
性樹脂と同様のもの以外に熱硬化性樹脂も使用できる。

また、前記磁性微粉末としては、平均粒径３μｍ以下の
鉄粉、磁性酸化鉄、フェライト等を使用すれはよい。更
に、前記磁性体材料としては、例えば、ニッケル、マン
ガン、マグネシウム、亜鉛その他の金属酸化物からなる
ソフトタイプのフェライト等を使用すればよい。

なお、前記第１の磁性粒子は、１０１２Ωｍ以上、望ま
しくは、１０１４Ωｃｍ以上の体積固有抵抗値（５Ｘ　
１０　”Ｖ／ｃｍの電界下で測定される抵抗値）を有し
ていることも好適である。これは、第１の磁性粒子の体
積固有抵抗値が１０１２Ωｍ未満では、現像剤のトナー
濃度が低下した際に静電潜像担体の表面に付着し易くな
ったり、エツジ効果の低下に伴う細線再現性の悪化等を
生じるからである。但し、第１の磁性粒子が磁性粒子単
体からなる場合には、１０Ωα以」二の体積固有抵抗値
を有していれは十分である。

また、第２の磁性粒子としては、バインダ樹脂中に磁性
微粉末を分散させてなるもの、あるいは必要に応じて、
更に導電性制御剤、帯電制御剤等を分散させてなるもの
が使用でき、第１の磁性粒子がバインダ樹脂中に磁性微
粉末を分散させてなる場合、両者の磁性粒子の組成が実
質的に同一であってもよい。この第２の磁性粒子は、絶
縁性トナーの平均粒径より小さく、５〜１２μｍの平均
粒径を有していることが好適である。これは、第２の磁
性粒子の平均粒径が５μｍ未満では、絶縁性トナーと共
に静電潜像担体表面に移行する傾向があり、また、１５
μｍを超えると絶縁性トナーの摩擦帯電電荷量が低下し
て、画像中にカブリ等を発生させるからである。

なお、前記第２の磁性粒子は、第１の磁性粒子と同様、
１０１００ｍ以上、望ましくは、１ｏ１４Ωα以上の体
積固有抵抗値（５Ｘ１０”Ｖ／ｍの電界下で測定される
抵抗値）を有していることが好適であり、第１の磁性粒
子の体積固有抵抗値が１０１４Ωｍ未満である場合には
、第１の磁性粒子より高い体積固有抵抗値を有すること
が望まれる。

ところで、第１の磁性粒子と％２の磁性粒子との混合比
は、９５：５〜５０：５０の範囲内にあることが望まし
い。これは、全磁性粒子中に占める第２の磁性粒子の含
有量が５　ｗｔ％未満では、絶縁性トナーの摩擦帯電電
荷量が十分に得られず、５　Ｑｗｔ％以」二では、第２
の磁性粒子が静電潜像担体表面へと付着し易くなるから
である。

作　　用 本発明に係る静電潜像現像方法においては、前記磁性粒
子として２種の磁性粒子の混合物が用いられており、こ
のため、各磁性粒子の相互作用の下に、穂のソフトな磁
気刷子が形成されると共に磁性粒子の凝集、磁性粒子の
静電潜像担体表面への付着も発生することがない。

実施例 〔現像装置〕 ることにより実施されるのであるか、特に、その実施に
あたっては、周面にｊ幀次極性を異にして着磁された磁
気ローラを非磁性体で形成された現像ＩＯ− スリーブで覆った構造の現像装置を使用するのが有効で
ある。この場合、内部の磁気ローラを固定して現像スリ
ーブを回転させる方式、現像スリーブを固定して磁気ロ
ーラを回転させる方式、及び両者を共に同方向に又は相
互に逆方向に回転させる方式のいずれの方式も採用でき
る。この種の現像装置としては、例えば、第１図に示さ
れる構造のものが挙げられる。

第１図に示される現像装置は、現像スリーブ（２）の外
周面上にのみ磁性粒子を存在させる様にしたことを特徴
とする。具体的ｌこは、導電性非磁性材から円筒状に形
成した現像スリーブ（２）内に、外周部にＳ、Ｎ極を順
次着磁した磁気ローラ（３）を同軸に収納し、穂高規制
板（４）を設けたもので、磁性現像剤は磁気ローラ（３
）の矢印（ｂ）方向の回転又は／及び現像スリーブ（２
）の矢印（ａ１方向の回転に基づいて現像スリーブ（２
）の外周面上を矢印（ａ１方向に循環搬送される。さら
に、穂高規制板（４）の上流側１こは磁性現像剤の前規
制板（５）が設置されている。この前規制板（５）は絶
縁性トナーを収納するためのトナー補給槽（６）のハウ
シング部材と一体に形成され、その先端は現像スリーブ
（２）の外周面上に対向している。そして、穂高規制板
（４）と前規制板（５）との間には磁性粒子（第１の磁
性粒子と第２の磁性粒子との混合物）を収納するための
空室（７）か形成されており、この空室（力の」一方は
開閉可能なカバー（８）で覆われ、現像スリーブ（２）
の外周面に向ってのみ開口している。

一方、トナー補給槽（６）の下部は前規制板（５）の上
流側に開口したトナー補給部（９）とされ、このトナー
補給部（９）の下部ｔこは補給槽底部形成板（１０）か
設置されていると共番こ、孔明きスクレーパ（１１）が
現像スリーブ（２）の外周面にいわゆる順方向に圧接す
る様に設置されている。また、トナー補給槽（６）の下
端であって現像スリーブ（２）が感光体ドラム（１）の
表面と対向する現像領域（ＡＩの下方には、現像剤こぼ
れ防止板（１２）、（１３）が設置されている。

〔現像の手順〕

第１１図に示される現像装置により、前述の磁性現像剤
を用いて感光体ドラム（１）の表面に担持されている静
電潜像を現像する場合、先ず、最初にカバー（８）を開
けて空室（７）内に、第１の磁性粒子と第２の磁性粒子
とを予じめ混合されてなる磁性粒子が装填され、現像装
置が予備作動された後に、トナー補給槽（６）内に絶縁
性トナーが装填される。この際、空室（力内に装填され
る前記磁性粒子中に若干量の絶縁性トナーか混入されて
いてもよい。そして、この状態で前記現像装置による静
電潜像の現像が可能となる。

ここで、絶縁性トナーは磁気ローラ（３）の矢印（ｂ）
方向への回転及び現像スリーブ（２）の矢印（ａ）への
回転に基づいて現像スリーブ（２）の外周面上を矢印ｆ
ａ）方向に搬送され、空室（７）を通過する際Ｉこ前記
磁性粒子と混合攪拌され、トナーと磁性粒子とは各々摩
擦帯電される。そして、この混合攪拌の結果、磁性現像
剤の各成分である絶縁性トナーと磁性粒子とは、この時
点で絶えず一定の混合比で一体化され、現像領域ｆＡ＋
においては磁性現像剤からなる磁気刷子が確実に形成さ
れる。ここで形成される磁気刷子は感光体ドラム（１）
の表面を摺擦し、その表面上の静電潜像を現像して顕像
化する。現像に供された後、現像スリーブ（２）の外周
面１こ残留する磁性現像剤は、孔明きスクレーパ（１１
）の孔を通じてトナー補給部（９）へと至り、そこで絶
縁性トナーを補給された後、再度現像に使用される。

現像バイアスとしては、通常の手法に基づいて直流電圧
を現像スリーブ（２）に印加するが、これに交流電圧を
重畳させても良く、また、現像スリーブ（２）を接地す
る様にしても良い。

ところで、現像領域四に至る磁性現像剤の搬送量は穂高
規制板（４）にて規制されるが、前規制板（５）と現像
スリーブ（２）とで形成される前規制ギャップは、穂高
規制板（４）と現像スリーブ（２）とで形成される穂高
規制ギャップよりも大きく設定されているため、磁性粒
子は全て前規制ギャップを通って空室（カへ至る。ここ
で穂高規制板（ｆｌ）で規制された磁・性粒子と絶縁性
トナーが空室（７）内・に滞溜して現像スリーブ（２）
の軸方向にも混合攪拌されるのであるが、それら、特に
磁性粒子は空船力内でのみ攪拌され、トナー補給部（９
）からトナー補給槽（６）内に拡散されていくことはな
い。そして、現像領域（Ａ）（こにおいて磁気刷子を形
成する磁性現像剤のトナー濃度は、空室（７）に滞溜す
る磁性粒子の量で決まる。

従って、現像領域ｆＡ＋でのトナー濃度は常に一定値を
保つこととなり、このトナー濃度は空室（７）内に予め
装填される磁性粒子の量に応じて調整することが可能で
ある。

以上の現像手順にあっては、前規制ギャップは穂高規制
ギャップよりも磁性現像剤を多く通過させることが必要
である。換言すれば、前規制ギャップは磁性粒子を含む
磁制現像剤の全てを通過させる大きさが必要であり、前
規制板（５）は空室（７）とトナー補給槽（６）とを仕
切り、空室（力に滞溜する磁性粒子の補給槽（６）内へ
の拡散を防止する。前規制キャップが狭くて穂高規制ギ
ャップよりも磁性現像剤の通過が少ないと、前規制板（
５）の部分で磁性粒子の滞溜が生じ、良好な現像を達成
することはできない。また、磁性粒子を空室（７）に滞
溜させることは、磁性現像剤が空室（力を通過する際に
絶縁性トナーと磁性粒子との摩擦帯電が十分行われるば
かりか、軸方向のトナー濃度むらが効果的に解消される
。

なお、現像スリーブ（２）による現像剤の搬送力を上昇
させるためには、現像スリーブ（２）の外周面をブラス
ト処理等番こより微小凹凸を形成すれば、よい。

〔実験例〕

第１図に示される現像装置を用いて、本発明者は、絶縁
性トナーや磁性粒子（第１の磁性粒子、第２の磁性粒子
）の種類、あるいは現像領域ｆＡｌのギャップ、穂高規
制ギャップ、前規制ギャップ等の現像条件を変えて種々
の実験を行い、それぞれ良好な結果を得た。ここで、い
（つかの実験例を以下に示す。

実験例−１ 第１の磁性粒子： ポリエステル樹脂ＡＲＴ２０１０（商品名：化工石鹸製
）１００重量部と、磁性酸化鉄ＥＰＴ１００Ｏ（商品名
二戸田工業製、平均粒径０５μｍ）ｓｏｏ重量部と、カ
ーボンブラック２重量部と、疎水性シリカ＃２００（商
品名二日本アエロジル製）１５重量部とを混合、混練、
粉砕、分級して得られたもの。

平均粒径は６０μｍ、保磁力は１２０エルステツド、飽
和磁化は７４．７　ｅｍｕ／ｇ（１０３エルステツドの
磁界下で測定された値）、体積固有抵抗値（５×１０３
ｖ２４開の電界下で測定された値、以後に示される磁性
粒子も全てこの条件で測定）は１０　”ｈｅｍ、真比重
は４３である。

第２の磁性粒子： 前記第１の磁性粒子と同一の組成で同様の製造工程を経
て得られたもので、平均粒径は８μｍである。

絶縁性トナー（正帯電性）ニ アクリル樹脂Ｘ１０６（商品名：アイオナック製）１１
０重量部と、磁性酸化鉄ＥＰＴ１００Ｏ８０重量部ト、
ニグロシンベースＥＸ（商品名：オリエント化学製）４
重量部と、酸化型ワックスＴＳ２００（商品名：三洋化
成製）６重量部とを混合、混線粉砕、分級して得られた
もの。平均粒径は１２μｍ、体積固有抵抗値（１０４ｖ
／ｃｒｎの電界下で測定された値）は２Ｘ１０１５Ωα
、真比重は１４６である。

磁性現像剤の調製： この様にして得た９４１の磁性粒子、第２の磁性粒子、
絶縁性トナーを用い、第１図に示される現像装置を備え
た粉像転写型電子写真複写機において、空室（７）内に
１５ｇの磁性粒子（第１の磁性粒子と第２の磁性粒子と
の混合比が９０：１０の混合物）を装填すると共に、現
像装置を予備作動した後、トナー補給槽（６）内に絶縁
性トナーを装填し、更に現像装置を予備作動させ、現像
スリーブ（２）の外周面上において、前記磁性粒子と絶
縁性トナーとの混合物からなる磁性現像剤を調製した。

この場合現像領域ｆＡ＋に存在する磁性現像剤のトナー
濃度は４Ｑｗｔ％の状態にあった。

現像条件： 感光体；　ＣｄＳ系 現像スリーブ；直径２５闘、アルミニウム製回転数ｔｏ
ｏｒｐｍ 磁気ローラ；８極、磁束密度７５０ガウス回転数１１０
０Ｏｒｐ 前規制ギャップ；１．Ｏ＊Ｍ 穂高規制ギャップ；０．３πｍ 現像ギャップ；０４５育肩 感光体ドラム周速；１３ｃｍ／ｓｅｃ 静電潜像最高電位；　−４５０Ｖ 現像バイアス電圧；　−２００Ｖ 実験結果： 以上の状態の磁性現像剤、現像条件の下で複写実験を行
ったところ、現像画像中ｌこ白スジやカブリ等の発生も
なく、十分な画像濃度の複写画像か得られた。また、得
られた複写画像はシャープで細線の再現性も良好で、第
１の磁性粒子、第２の磁性粒子のいずれも感光体表面へ
の付着は観察されず、Ａ４サイズで２万枚の複写を行っ
ても初期と変らない良好な複写画像が得られていた。な
お、現像領域（Ａｌに存在する磁性現像剤のトナー濃度
は常時４０ｗｔ％と、一定の値に維持されていた。

一方、空室（７）内に装填する磁性粒子中における第１
の磁性粒子と第２の磁性粒子との混合比で９８＝２ない
し４０：６０の範囲内で変化させて前記現像条件下で実
験したところ、第２の磁性粒子の含有量が５〜５０ｗｔ
％の範囲で良好な結果が得られたが、５ｗｔ％未満では
、絶縁性トナーの摩擦帯電電荷量が不十分で、現像画像
中にカブリが生し易かった。また、５Ｑｗｔ％を超える
と、静電潜像の画像部周縁等への第２の磁性粒子の付着
発生が認められた。

実験例−２ 第１の磁性粒子： 平均粒径０５μｍの酸化第２鉄６３．３ｗｔ％、平均粒
径０．１μｍの酸化亜鉛２５．９ＷｔＸ、及び平均粒径
１３ｔｔｍ　（Ｄｅ化ニッ’ｙ”　ｋ　１０．８ＷｔＸ
）ｉ合物３０００ｇと水１１９５ｇとを混合してスラリ
ー化し、これにポリメタクリル酸ナトリウム塩、ダーバ
ン７（商品名二アール・ティ・パンデルビルト製）の２
５ｗｔＸ水溶液９８ｇを加えて混合した後、アトマイザ
−で噴霧乾燥し、次いで、空気中１１９０℃で２時間焼
成して、フェライト〔組成：　（Ｎｉｐ）ｏ、３（Ｚｎ
Ｏ）ｏ、７（Ｆｅ２０３）ｏ、ｓｓ）を得、これを分級
して得られたもの。平均粒径は５０μｍ、保磁力は０エ
ルステツド、飽和磁化は８０　ｅｍｕ／ｇ（］　０３エ
ルステツドの磁界下で測定された値）、体積固有抵抗値
は１．１Ｘ１０８Ω画、真比重は４８である。

第２の磁性粒子： 前記実験例−１と同一のもの。

絶縁性トナー： 前記実験例−１と同一のもの。

磁性現像剤の調製： 前記実験例７１・、と同様であり、現像領域（Ａｌに存
在する磁性現像剤のトナー濃度は４０ｗｔ％の状態にあ
った。

現像条件： 前記実験例−１と同じ。

実験結果： 実験例」と同様に良好な複写画像が得られた。

発明の効果 本発明に係る静電潜像現像方法においては、穂のソフト
な磁気桐子が形成されると共に、磁性粒子の凝集、磁性
粒子の静電潜像担体表面への付着も発生することがない
ので、高濃度で、キメの細かいシャープな現像画像が得
られる。併せて、ブレードクリーナで静電潜像担体表面
に残留するトナーを除去したとしても、静電潜像担体表
面に傷がつく虞れもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る静電潜像現像方法を実施するため
の現像装置の一例を示す図面である。 （Ａ）・・・現像領域、（１）・・・感光体ドラム、（
２）・・・現像スリーブ、（３）・・・磁気ローラ、（
４）・・・穂高規制板、（５）・・前規制板、（６）・
・・トナー補給槽、（７）・・・空室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、現像スリーブの外周面上に磁気吸着されている磁性
   粒子に対して絶縁性トナーを供給することにより、前記
   現像スリーブの外周面上において前記磁性粒子と絶縁性
   トナーとの混合物からなる磁性現像剤を調整し、この調
   整された磁性現像剤を用いて静電潜像担体表面に担持さ
   れる静電潜像を現像する形態の静電潜像現像方法であっ
   て、前記磁性粒子として、絶縁性トナーよりも大きな平
   均粒径を有する第１の磁性粒子と、バインダ樹脂中に磁
   性微粉末を分散させてなると共に絶縁性トナーよりも小
   さな平均粒径を有する第２の磁性粒子との混合物を用い
   ることを特徴とする静電潜像現像方法。 ２、前記第１の磁性粒子が、バインダ樹脂中に磁性微粉
   末を分散させてなることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の静電潜像現像方法。 ３、前記第１の磁性粒子の組成と第２の磁性粒子の組成
   とが実質的に同一であることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の静電潜像現像方法。 ４、前記第１の磁性粒子の電気抵抗値と第２の磁性粒子
   の電気抵抗値が１０＾１＾２Ωｃｍ以上であることを特
   徴とする特許請求の範囲第２項又は第３項記載の静電潜
   像現像方法。 ５、前記第１の磁性粒子の電気抵抗値が第２の磁性粒子
   の電気抵抗値より低いことを特徴とする特許請求の範囲
   第４項記載の静電潜像現像方法。 ６、前記第１の磁性粒子の平均粒径が３０〜８０μｍ、
   第２の磁性粒子の平均粒径が５〜１２μｍであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか
   に記載の静電潜像現像方法。