JPS63110478A - 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〕 本発明は画像担体表面に形成された静電潜像を磁性キャ
リアと磁性トナーとを混合して調整した現像剤を用いて
現像する方法に関する。

〔従来の技術〕

画像担体、例えば、セレン、酸化亜鉛、有機光導電体等
の表面に形成された静電潜像を現像する場合には、一般
に磁気ブラシ法が採用されているが、磁気ブラシ現像に
使用する現像剤としては、鉄粉もしくはフェライト粉末
等の磁性キャリアと、樹脂と着色剤とからなる非磁性ト
ナーとを混合した２成分系現像剤が多用されている。こ
の現像剤によれば、キャリアとの摩擦により所定の極性
に帯電したトナーが画像担体表面に付着して現像が行な
われる。

一方現像剤として樹脂と磁性粉とを主体とするｌ成分系
の磁性トナーも使用されており、普通紙への転写を容易
にするために絶縁性磁性トナーを用いるのが一般的であ
る。また絶縁性磁性トナーでも特開昭５３−３１）３６
号に開示されるような非荷電型のものではトナーが帯電
しにくく感光体の表面電位を高目に設定する必要がある
ので、最近では帯電制御剤を添加した荷電型磁性トナー
（例えば特開昭５５−４８７５４号参照）が多用されて
いる。

しかるに前記２成分現像剤を使用する場合には、画像濃
度や解像度の点では殆んど問題はないが、中間調の再現
性が劣るという難点がある。一方荷電型磁性トナーを用
いる場合には、トナーの帯電量が向上するにつれてスリ
ーブ上でトナーが帯電凝集し易くなり、凝集したトナー
がドクターブレードに堆積し、スリーブ上のトナー不足
による現像不足の筋を生ずることがある。

上記の問題点を解消すべく、例えば特開昭５９−１６２
５６３号及び同５９−２１６１４９号に開示されている
ような、磁性キャリアと磁性トナーとを混合した現像剤
が提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような磁性キャリアと磁性トナーとを混合した現像
剤の利点としては、多数枚（５〜１５万枚）のコピーで
も画質が安定している（２成分現像剤と同等）ことと共
に、現像剤中のトナーとキャリアの混合比率（以下トナ
ー濃度といい、単位は重量％であるが以下単に％で表わ
す）の自由度が高いことが挙げられる。すなわちトナー
濃度が大幅に変化しても画質への影響が少ないことが挙
げられる。そのため２成分現像剤におけるような厳密な
（例えば基準値±０．５％）トナー濃度の制御は不要で
あり、磁性トナーの消費量に応じて定期的に磁性トナー
を補給するのが一般的とされていた。

しかるに上記現像剤を使用した場合でも、保守点検の手
間を省くためにトナーの補給頻度はできるだけ少ない方
がよいが、補給頻度を少なくするとトナー濃度の低下に
伴う画質の低下が懸念され、実施には至っていなかった
。

したがって本発明の目的は、画像の低下を伴わずに保守
点検の点で有利な現像方法を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前記目的を達成するために、画像担体表面に
形成された静電潜像を、磁性キャリアと磁性トナーとを
混合してなる磁性現像剤を用いて磁気ブラシ法により現
像する方法において、現像初期にはトナー濃度が所定の
値（３５％以上）となるように磁性キャリアと磁性トナ
ーとを混合した現像剤を用いること、および、その後は
トナー濃度が３５％以上となるように定期的に磁性トナ
ーを補給することを特徴とするものである。

磁性キャリアと磁性トナーとを混合した現像剤を磁気ブ
ラシ現像法に適用する場合の利点の−っは、通常の２成
分現像剤を使用する場合のようなトナー濃度の制御手段
が不要となることである。

これは、現像ロール（通常は非磁性スリーブ）上に保持
された磁性キャリアによって搬送することのできる磁性
トナーの最大量はキャリアの量により略一定の値となり
、トナー濃度はセルフコントロールされるからである。

しかしてこの現像剤を用いる場合でも、長期にわたって
安定した画像を得るためには、トナーの補給が必要であ
り、その時期が重要である。

そこで本発明者等はトナー濃度とコピー枚数との関係に
ついてまず理論的に解析した結果、第１図に示すように
初期トナー濃度によってトナー濃度の変動に大きな違い
があることがわかった。第１図は、１コピー（Ａ４サイ
ズ）当り０．１ｇのトナーが消費されると仮定した場合
のトナー濃度とコピー枚数の関係を示した図である。但
し、曲線ａ−１はフェライトキャリア５０ｇと磁性トナ
ー１５０ｇとを、曲線ｂ−］はフェライトキャリア５０
ｇと磁性トナー５０ｇとを、それぞれ混合して用いた場
合を示す。第１図から初期トナー濃度が高い程トナー濃
度の低下の程度がゆるやかであることがわかる。

次にトナー濃度と画質との関係を調査した結果、トナー
濃度が３５％より少なくなるとチリが増加し、かつ、ニ
ジミが生ずることがわかった。

上記の検討結果から、トナー補給回数を減らすためには
初期トナー濃度はできるだけ高い方がよく、実験結果も
考慮すると初期トナー濃度が３５％以上、好ましくは７
５％以上あればトナー補給間隔を画質の点で問題のない
範囲まで広げ得ることが見出された。また良好な画質を
維持するためには、トナー濃度が３５％未満にならない
うちにトナーを補給する必要があることも実験により見
出された。ただし、キャリアの量が少なすぎると、単位
重量当りのキャリアが搬送できるトナーの量は略一定な
ので、トナーの搬送が十分に行なえない。したがってト
ナー濃度の上限は９０重量％とされる。

上記のトナー補給間隔は補給トナー量によりかなり異な
るが、例えばトナー１５０ｇの場合で１．０００枚程度
まではトナーを補給しなくとも高画質を維持できること
がわかった。

本発明において磁性キャリアは、マグネタイト（ＦｅＪ
ｔ）あるいはフェライト（（ＭＯ）Ｉ−Ｘ　Ｆｅ２Ｏ３
、但しＭは１価又は２価又は３価の金属、Ｘは５０〜８
０モル％〕のような少なくとも酸化鉄を含むキャリアで
あることが望ましい。フェライ１−キャリアの具体的な
組成としては、Ｍｎ　−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎフ
ェライト、Ｂａ−Ｎｉ−Ｚｎフェライト、Ｌｉ　−Ｚｎ
フェライト、Ｃｕ−Ｚｎフェライト、Ｃｕ　−Ｚｎ　−
Ｍｇフェライト、Ｍｇ　−Ｚｎフェライト等が挙げられ
る。

磁性キャリアの物性値は、使用条件によって適宜定めら
れるが、通常の条件、即ち現像速度が５０〜３００ｆｌ
／５ｅｃ１スリーブ上の磁力が５００〜１２００Ｇの場
合において、次のように調整することが望ましい。

飽和磁化（σＳ）は、５０　ｅｍｕ／　ｇ未満であると
スリーブからキャリアが離脱して画像担体表面に付着し
易くなり、８０　ｅｍｕ／　ｇを越えると搬送力が強す
ぎて黒へ夕部にハケスジが発生するので、５０〜８０　
ｅｍｕ／　ｇの範囲とされる。体積抵抗は１０３Ω・Ｃ
ｌ１）未満であると画像担体表面に付着し易くなり、１
０′２Ω・ｅｍを越えると現像性が低下するので、１０
３〜１０１２Ω・ｃｍの範囲がよい。

粒径は、小さすぎると画像担体表面に付着し易くなり、
大きすぎると画像が荒れるので、平均粒径で４０〜１０
０μｍの範囲がよい。

磁性トナーは、良好な画像を得るために絶対値で１〜２
０μｃ／ｇの帯電量を有することが望ましい。即ち、帯
電量が１μｃ／ｇより少ないと地力ブリが生じ易くなり
、一方帯電量が２０μｃ／ｇより多いと画像濃度が低下
してしまう。体積抵抗は、低すぎると転写性が低下する
ので１０１４Ω・０１）１以上とすることが望ましい。

保持力（ｄｌｃ）は、３００ｅより少ないと、スリーブ
上で搬送不良を生するので、３００ｅ以上とする必要が
ある。

このような磁性トナーは、定着用樹脂と磁性粉と荷電制
御剤とを適当な比率で混合し、粉砕法、スプレードライ
法等の公知の手法で製造することができる。またトナー
粒子の内部および／または表面に、流動性改質剤（例え
ばシリカ微粉末）や抵抗調節剤（例えばカーボンブラン
ク）を添加しでもよい。

上記の定着用樹脂は、定着方式に応じて適宜設定すれば
よい。（例えば特開昭５７−９７５４５号参照）−例と
して熱ロール定着方式の場合は、スチレン−アクリル系
共重合体、スチレン−ブタジェン系共重合体、ポリエス
テル樹脂、エポキシ樹脂およびそれらを２種以上混合し
た樹脂などが挙げられる。

上記の磁性粉としては、フェライト、マグネタイトをは
じめとする鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性を示す
元素を含む合金あるいは化合物が使用できるが、トナー
中に含有せしめるために平均粒径０．１〜３μｍ程度の
粒子がよい。またトナー中に含有せしめる量は、多すぎ
ると定着性が低下し、少なすぎると搬送性が低下するの
で、２０〜７０重量％の範囲が望ましい。

荷電制御剤としては、例えば公知の染料あるいは顔料を
用い得る。具体的には、正に摩擦帯電性を有するニグロ
シン染料あるいは負に摩擦帯電性を有する含金属（Ｃｒ
）アブ染料が挙げられる。この荷電制御剤の含有量はト
ナーの帯電量に応じて定められるが、一般に０．１〜５
重量％の範囲がよい。

本発明の現像方法を実施する場合、次のような現像条件
を設定することが望ましい。

現像剤の搬送方式は、特に限定されないが、キャリアの
磁気的凝集を防くために、少なくともスリーブを回転さ
せる方式が好ましく、より好ましくは磁石ロールをスリ
ーブと逆方向にかつスリーブより２〜ＩＯ倍位早く回転
する方式である。スリーブの周速は１５０〜５００ｆｌ
／ｓｅｃの範囲が好ましい。

現像ギャップは、磁気ブラシと画像担体表面との接触幅
を確保するために１．０　ｍｍ以下とし、かつ、磁気ブ
ラシが画像担体表面と軟かく接触するために０．３　ｍ
以上とすることが好ましい。ドクターギャップは現像ギ
ャップに応じてそれと同等に設定すればよい。

本発明は、現像剤として磁性キャリアとトナーとの混合
粉体を用いる点では通常の２成分現像剤と同じであるが
、トナーとして特に磁性トナーを用いる点で異なってお
り、そのため磁気ブラシの形態に大きな差異が生ずる。

第３図および第４図にそれぞれ本発明で用いる現像剤お
よび従来の２成分現像剤による磁気ブラシを模式的に示
す。両図から２成分現像剤では、非磁性スリーブ３上に
保持されたキャリア１の表面に略均−にトナー２′が静
電的に付着しているのに対し、本発明では、磁性トナー
はマグネット４の磁気吸引力の影響も受けるので、磁性
トナー２はキャリア１の粒子間の接触部近傍に集中した
状態で付着していることがわかる。本発明においては磁
気ブラシがこのような形態を呈するため、磁性トナーと
画像担体表面との接触が安定して、良好な現像が行なえ
る。

上述した磁性キャリア及び磁性トナーの磁気特性は、振
動試料型磁力計（東英工業製ＶＳＭ−３型）により測定
した値である。磁性キャリアの体積抵抗は、ギャップが
５ｆｌで対向した円形電極（φ２５ｍｎ）のセルにキャ
リアを充填し、電極間に１　ｋｇの荷重を加えり、Ｃ，
２００Ｖ　／　ｃｍの直流電場で測定した値である。磁
性トナーの体積抵抗は、試料を少量（数１０■）計り取
り、ダイアルゲージを改良した内径３．０５１ｍ（断面
積−０，０７３ｃａｌ）のテフロン（商品名）製絶縁シ
リンダー中に充填し、０．１　ｋｇの荷重を印加し、Ｄ
、Ｃ，４ｋＶ　／　ｃｍの電場で抵抗を測定した。測定
には横河〜ヒューレソドバソカード製絶縁抵抗計（４３
２９Ａ型）を用いた。磁性キャリアおよび磁性トナーの
粒径は粒度分布計（コールタ−エレクトロニクス社製コ
ールタ−カウンターモデルＴＡ−Ｈ）により測定した。

トナーの帯電量はブローオフ摩擦帯電量測定機械により
、フェライトキャリア（日立金属製ＫＢＮ−１００）を
用いてトナー濃度５％にて測定した。

〔実施例〕

以下本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発
明はこれらの例に限定されるものではない。

実施例ｌ ＭｇＯ１ＺｎＯ及びｐＢ２０３を所定の比率で配合し、
ボールミルで乾式混合し、仮焼後再びボールミルで粉砕
し、スプレードライ法により造粒し、焼結し次いで分級
してフェライトキャリア（日立金属製ＫＢＮ−１２０）
を得た。このフェライトキャリアの平均粒径は９０μｍ
、σ、は６３ｅｍｕ／ｇ、体積抵抗は４ＸＩＯＢΩ・ｃ
ｍであった。

磁性トナーは、スチレン−アクリル系共重合体（Ｍｗ　
＝ＩＯ，０００、Ｍｎ　＝６，０００）　３８重量部、
磁性粉（戸田工業製ＥＰＴ５００）６０重量部及び荷電
制御剤（オリエント化学製ボントロンＮ−０３）２重量
部を乾式混合し、加熱混練し、冷却同化後粉砕し、粉砕
粉に疎水性シリカ微粉末を０．５重量部添加し、熱処理
後分級して製造した。この磁性トナーは、平均粒径が１
３μｍ、体積抵抗が１×１０′５Ω・ｃｍ、帯電量が×
２μｃ／ｇであった。

上記のフェライトキャリア５０ｇと上記の磁性トナー１
５０ｇとを、そしてこのキャリア５０ｇとトナー５０ｇ
とを混合してそれぞれトナー濃度７５％及び５０％の現
像剤を準備し、これらの現像剤を用いて次のような実験
を行なった。

外径６０ｗｍの２層型有機光導電体ドラム（三菱化成製
）を周速１５０　ｗ　／ｓｅｃで回転させ、その表面を
一６００■に一様帯電後露光して静電潜像を形成した。

現像用ロールは外径３２龍の５ＵＳ３０４製スリーブの
内部に、外径２９．３　＊＊の磁石ロール（１０極対称
着磁、スリーブ上の磁束密度７００Ｇ）を配置したもの
を用い、現像領域においてスリーブを感光体と同方向に
２５　Ｏｒ、ｐ、ｍ、で回転させ、磁石ロールをスリー
ブと逆方向に１８０　Ｏｒ、ｐ、ｍ。

で回転させた。現像後、トナー像をＡ４ザイズの普通紙
にコロナ転写し、表面をＰＦＡ樹脂で被覆した加熱ロー
ルとＲＴＶシリコンゴムの外層を有する加圧ロールとの
間に通紙して定着した。定着温度は２００°Ｃに、定着
圧力は１．０　ｋｇ　／　ｃｔａにそしてニップ幅は３
．５Ｈに設定した。

上記の実験において、所定枚数毎にコピーを中断し、ス
リーブ上の現像剤を所定量採取し、トナー濃度を測定し
た。トナー濃度の測定は、採取した現像剤をキャリアよ
り細かくトナーより粗いメソシュ状部材を有する容器に
投入し、容器内をエアーで吸引することによりトナーの
みを容器外に取出し、その重量を測定することにより行
なった。

トナー濃度の測定結果を第２図に示す。同図で、曲線ａ
−２及びｂ−２はそれぞれ初期トナー濃度が７５％及び
５０％の場合の結果を示している。

この結果から、初期トナー濃度が高い程トナー濃度の減
少がゆるやかであり、トナー補給回数を減少させるため
には有効であることがわかる。

爽施炎１ 実施例１において、初期トナー濃度が７５％の条件でト
ナー濃度と画質との関係を求めた。その結果を表１に示
す。

表　　　１ 上表からトナー濃度が高い程画質がすぐれ、トナー濃度
が３５％より少ないと、チリ増加しかつニジミも生じて
画質が低下することがわかる。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明によれば、初期トナー濃度が７５％
以上である現像剤を用いて現像を行ないしかもトナー濃
度を３５％以上に維持しつつ現像を行なうので、良好な
画像が得られ、更にトナー補給回数も減少できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は計算より求めたトナー濃度とコピー枚数の関係
を示す図、第２図は実測したトナー濃度とコピー枚数と
の関係を示す図、第３図は本発明における磁気ブラシの
形態を示す図、第４図は通常の２成分現像剤による磁気
ブラシの形態を示す図である。 ｏ　　ｏ　　０　０　０　　ｏ　　Ｏ。 のトＣＯ唖々０〜− ムも−Ｓ郵菫 ○　　ＯＯＯＯＯＯ ト　　の　　Ｌｎ　　　　々　　の　　〜　　−ム＋−
ＳＶ＝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像担体表面に形成された静電潜像を、磁性キャ
   リアと磁性トナーとを混合してなる磁性現像剤を用いて
   磁気ブラシ法によって現像する現像方法において、トナ
   ー濃度が所定の値となるように前記磁性キャリアと前記
   磁性トナーとを混合した磁性現像剤を用いて現像を開始
   しついで所定現像回数毎に前記磁性トナーを補給して３
   ５重量％以上のトナー濃度を維持しつつ現像を行なうこ
   とを特徴とする現像方法。
2. （２）磁性キャリアが酸化鉄を含む磁性粒子からなる特
   許請求の範囲第（１）項記載の現像方法。