JPS63121069A - 画像形成方法 - 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） 本発明は乾式現像剤を用いてトナー保持部材上に少量の
磁性粒子のブラシを形成して現像に供するための現像方
法に関する。

〔従来の技術〕

従来、乾式現像方式としては、各種方法が提案され又実
用化されている。

例えば２成分系現像剤を用いた現像方法では、現像ロー
ラー上に塗布された該現像剤によって潜像の画像部を現
像する場合、現像剤中のトナーは、現像ローラー上に塗
布された現像剤の内数パーセント以下しか使用していな
い。このことは現像器構成から考慮して非常に効率の悪
いものである。なぜならば所定の十分な現像濃度を得る
ために多量の現像剤を現像ローラーが回転毎に現像ロー
ラー上に一定量かつトナー濃度を均一にして塗布する必
要があるためである。このため、現像器構成を大型化、
複雑化していた。たとえば、特開昭５５−３２０６０号
、特開昭５５−１３３０５８号、特開昭５６−７０５６
０号公報等に開示されているような現像方式によれば、
現像濃度をあげることができ、現像効率を上昇させるこ
とができる。しかしながら画像部においてほぼ１００％
に近い現像効率を達成するには至らずこの種の現像方式
は未だ、改善の余地を残している。

現像効率の向上という点では、１成分現像方法の方が２
成分現像方法よりも優れている。その中でも特に特開昭
５４−４３０３７号公報では、現像ローラー上に２００
μｍ以下のトナー薄層を形成し、スリーブ上に塗布した
）−ナーを画像部においてほぼ１００％に近い現像効率
で現像している。このため現像器構成を小型化、簡略化
して実用化することが可能となった。

これは現像ローラー上に２００μｍ以下という薄層を形
成することができたため達成されたものである。しかし
、いずれの現像方式においても乾式現像剤の薄層を形成
することは極めて難かしく、このため１成分現像におい
ても比較的厚い層の形成で現像装置を構成している。し
かるに画質の点からも現像画像の鮮明度、解像力、等の
向上が求められている現在、乾式現像剤の薄層形成方法
及びその装置に関する開発は必須となっている。

しかし、上述の方法は磁性トナーの薄層形成に関するも
のであ゛つた。磁性トナーは磁性を持たせるためトナー
内に磁性体を内添しなければならず、これは転写紙に転
写した現像像を熱定着する際の定着性の悪さ、トナー自
身に磁性体を内添するため（磁性体は通常黒色である）
そのカラー再現の際の色彩の悪さ等の問題点がある。

このため非磁性トナーの薄層形成方式としてビーバーの
毛のような柔い毛を円筒状のブラシにして、これにトナ
ーを付着塗布する方法や、表面がベルベット等の繊維で
作られた現像ローラにドクターブレード等により塗布す
る方式が）是案されている。

しかしながら、上記繊維ブラシにドクターブレードとし
て弾性体ブレードを使用した場合、トナー量の規制は可
能であるが、均一な塗布は行われず、現像ローラ上の繊
維ブラシを摺擦するだけで、ブラシの繊維間に存在する
トナーへの摩擦帯電電荷賦与は行われないため、かぶり
等の発生しやすい問題点があった。

又、磁性トナーは磁力を利用してトナーの飛散を防止す
ることが容易にできるが、非磁性トナーは磁力を利用す
ることができず、トナーの機内飛散を生じやすかった。

上述の不都合な点は、コピー時のみならず、装置の衆送
時に振動や衝撃が与えられた場合にも生じるものであっ
た。

本件出願人は上述の従来方法と全く異なる現像装置とし
て、非磁性トナーと磁性粒子を用い、トナー担持部材に
対向して磁性粒子拘束部材を設け、該保持部材表面の８
勤方向に関し、磁性粒子拘束部材の上流に磁界発生手段
の磁気力によって磁性粒子の磁気ブラシを形成し、磁性
粒子拘束部材によって磁気ブラシを拘束し、非磁性トナ
ーの薄層をトナー保持部材上に形成する方法を既に提案
した（特開昭５８−１４３３６０号公報）。

この方法により、現像部において潜像保持体とトナー担
持体との間隙をトナー層厚よりも広く設定し、交番電界
を印加することによって潜像保持体表面に非磁性トナー
現像画像を得る方法を実用化した。これにより、現像効
率が極めてたかく、小型、簡素な現像器構成でカラー現
像像を得ることができる様になった。特に２成分磁気ブ
ラシ摺擦現像時に、ベタ画像部に発生する摺擦跡が無く
、良質のベタ画像が得られたのである。

しかし、さらに現像画質の改善、例えば階調性をさらに
良くする現像方式の開発が望まれていた。

（発明が解決しようとする問題点〕 本発明は上述の従来の事情に鑑みなされたもので、現像
効率が極めてたかく、かつ従来現像方式に優るとも劣ら
ない現像画像を得ることができる小型化可能な現像方式
の提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段〕 即ち本発明の特徴は、潜像を保持するための潜像保持体
と対向する現像剤担持体の現像領域で、現像剤担持体と
潜像保持体との間に交番電界を付与しながら潜像を非磁
性トナーで現像する画像形成方法において、シリカ微粉
体を表面に保持したトナーと磁性粒子とにより、現像剤
担持体の現像領域に磁性粒子の存在量が、５〜８０　ｍ
　ｇ　／　ｃ　ｍ　２好ましくは１０〜７０ｍｇ／　ｃ
　ｍ　２となるように磁気ブラシを形成し、現像領域で
潜像保持体と現像剤担持体面および現像剤担持体表面に
形成されている該磁気ブラシ表面との間で非磁性トナー
を往復させながら潜像を現像する画像形成方法にある。

ここで言う非磁性トナーとは、外部磁界５ｏ。

００ｅで１０ｅｍｕ／ｇ以下の磁化しか示さない、実質
的に磁性トナーとして挙励できないトナーを指す。

本発明者らは、本件出願人が特開昭５８−１４３３６０
号公報を提案後、その改良について鋭意研究した結果、
現像部において明確な現像磁極を形成し、局部的に集中
した現像を行うこと、−成分系現像方式においてはトナ
ーへの摩擦帯電賦与が主としてスリーブ表面との間で行
われるため実質的にスリーブ表面積を増大させること、
等によりトナーへの摩擦帯電性の安定化、スリーブ上へ
のトナー供給の安定化、階調性、均−性等の画質の向上
などが達成されることを見い出したのである。さらに本
発明において用いられるトナーは、本現像方式に適用す
るにあたってトナーを、トナー担持体上と磁性粒子上と
へ振り分ける効率が極めて良いために、本発明の画像形
成方法の達成に極めて有利であることを見い出したので
ある。即ち本発明によるコンパクトな画像形成方法の達
成のために、最も重要な点は、供給されたトナーが余す
所なくトナー担持体上と磁性粒子上とに振り分けられ、
その両者上から交番電界により効率良く飛翔現像するこ
とにある。そのためには、シリカ微粉体を表面に担持し
たトナーを用いることが最も良い効果が得られることを
見い出したのである。

以下実施例に沿って本現像方式を説明する。

第１図は本発明に係る一実施例である。第１図において
、スリーブ２２はｂ方向に回転し、それに伴い磁性粒子
２７はＣ方向に循環する。それによってスリーブ面と磁
性粒子層との接触、摺擦が起こり、スリーブ面上に非磁
性トナー層が形成される。又磁性粒子はＣ方向に循環し
つつも、その一部が非磁性ブレード２４とスリーブ２２
との間隙によって所定量に規制され、非磁性トナー層上
に塗布される。即ち非磁性トナーは、スリーブ表面と磁
性粒子表面との両方に塗布される構成となり、実質的に
スリーブ表面積を増大したのと同等の効果が示される。

又現像領域３２においては、固定磁石２３の磁極の１つ
を潜像面に対向させることにより明確な現像極を形成し
、交番電界によってスリーブ上及び磁性粒子からトナー
を飛翔現像する。

現像後磁性粒子、及び未現像トナーはスリーブの回転と
伴に現像容器内に回収される。スリーブ２２は紙筒や合
成樹脂の円筒でもよいが、これら円筒の表面を導電処理
するか、アルミニウム・真ちゅう・ステンレス鋼等の導
電体で構成すると現像電極ローラとして用いることがで
きる。

本発明での現像領域３４におけるスリーブ表面上の磁性
粒子の存在量は、磁気ブラシとスリーブ２２表面とを充
分活用するためには、５〜８０ｍｇ／Ｃｍ２好ましくは
１０〜７０ｍｇ／　ｃ　ｍ　２の少量である必要がある
。

前記スリーブ表面上の磁性粒子の存在量が多すぎる場合
、非磁性ブレード２４による規制力が弱まり、スリーブ
と磁性粒子の摺擦力が低下してしまい、トナーへの帯電
賦与を滑らかに行うことができない。更にトナーの飛翔
現像時に、磁性粒子も同様に飛翔し。てしまい潜像保持
体３上に付着してしまう欠点がある。

反対に磁性粒子の現像領域３４におけるスリーブ表面の
存在量が少なすぎる場合、現像領域へのトナーの塗布量
が低下し濃度ムラや画像濃度ウスを生じてしまう。

スリーブ表面上の磁性粒子の存在量は主にスリーブ２２
との間隙、固定磁石２３のＮ１極の位置、Ｓ１極の磁束
密度等によって調整できる。

本発明における磁性粒子の存在量の測定法を下記に述べ
る。まずスリーブ上に磁性粒子のみによる磁気ブラシを
形成し、現像領域に相当する部分の磁性粒子を円筒３紙
をフィルターとじて吸引し、その重さＭ　（ｍｇ）を測
定した。次に磁性粒子の吸引された後のスリーブとの残
りの磁性粒子を透明な粘着テープでサンプリングし、吸
引された磁性粒子の占有面積Ｓ　（ａｍ２）を求めた。

磁性粒子の存在量ｍ（ｍｇ／ｃｍ”）を下記の如く算出
した。

ｍ　＝　Ｍ　／　Ｓ 又、本発明でのスリーブ上と磁性粒子上とのトナー量比
は、両者からの飛ｍ現像性を最も良くするためには、 の範囲であることが望ましい。この比より大きいと磁性
粒子上のトナーが少なすぎスリーブ上の表面積を増した
効果が少なく、この比より小さいと磁性粒子上からのみ
の現像となって荒れた画質になってしまう。

トナー量の測定法を次に述べる。まず磁性粒子とトナー
との混合物による磁気ブラシをスリーブ上に形成した後
、固定磁石にて該磁気ブラシを磁石吸引し、界面活性剤
にてトナーを洗い流すことによりトナー重量Ｔ２　　（
ｍｇ）を測定した。

次に磁気ブラシの除去されたスリーブ上に歿ったトナー
を、上記の磁性粒子の存在量の測定方法と同様に円筒３
紙で吸引補集し、スリーブ上のトナー重量Ｔ＋　　（ｍ
ｇ）を算出した。

点２５位置における非磁性ブレード２４の先端部と現像
スリーブ２２面との前記間隙間隔ｄは５０〜７００μｍ
１好ましくは１００〜６００μｍである。この間隔ｄが
５０μｍより小さいと、後述する磁性粒子が詰まりスリ
ーブを傷つける欠点がある。また７００μｍより大きい
と、後述する非磁性トナー、及び磁性粒子が多量に漏れ
出して薄層が形成できなくなる。

第１図で２６は非磁性ブレード２４の上面側に下面を接
触させ、前端面をアンダカット面とした磁性粒子循環域
限定部材である。

２７・２８はトナー供給容器２１内に順次に収容した磁
性粒子と非磁性トナーである。

トナー供給容器２１の底板は、トナー保持部材たる現像
スリーブ２２の下方に延長位置させてトナーが外部に漏
れないようにしである。またこのトナーの外部への漏出
の防止をさらに確実ならしめるためにその延長底板の上
面に、漏出トナーを受は入れて拘束する漏出トナー補集
容器部２９と、延長底板の先端像長手に沿って飛散防止
部材３０を配設しである。

この部材３０には後述する電圧が印加されている。

磁性粒子２７は一般に平均粒径が３０〜１００μｍ１好
ましくは４０〜８０μｍである。各磁性粒子は磁性材料
のみから成るものでも、磁性材料と非磁性材料との結合
体でもよいし、二種以上の磁性粒子の混合物でも良い。

そしてこの磁性粒子２７を先ずはじめにトナー供給容器
２１内に投入することにより、その磁性粒子２７が容器
２１内に臨んでいるスリーブ面領域、即ちスリーブ２２
を配設したトナー供給容器２１からの磁性粒子ないしは
トナーの漏出を防止するための磁性部材３１から磁性粒
子拘束部材たる非磁性ブレード２４の先端部までのスリ
ーブ面領域各部にスリーブ２２内の磁石２３による磁界
により吸着保持され磁性粒子層として該スリーブ面領域
を全体的に覆った状態となる。非磁性トナー２８は上記
磁性粒子２７の投入後容器２１内に投入されることによ
り上記スリーブ２２に対する第１層としての磁性粒子層
の外側に多量に貯溜して第２層として存在する。

上記最初に投入する磁性粒子２７は、磁性粒子に対して
もともと約２〜７０％（重量）の非磁性トナー２８を含
むことが好ましいが、磁性粒子のみとしても良い。又磁
性粒子２７は一旦上記スリーブ面領域に磁性粒子層とし
て吸着保持されれば、装置振動や、装置をかなり大きく
傾けても実質的に片寄り流動してしまうことはなく、上
記スリーブ面領域を全体的に覆った状態が保持基れる。

而して、容器２１内に上記のように磁性粒子２７と非磁
性トナー２８を順次に投入収容した状態に於いて磁石２
３の磁極Ｓ１位置に対応するスリーブ表面付近の磁性粒
子層部分には、磁極の強い磁界で磁性粒子の磁気ブラシ
が形成されている。

又磁性粒子規制部材たる非磁性ブレード２４の先端部近
傍部の磁性粒子層部分は、スリーブ２２゛が矢印す方向
に回転駆動されても重力と磁気力、及び非磁性ブレード
２４の存在による効果に基づく規制力と、スリーブ２２
の移動方向への衆送力との釣合によってスリーブ２２表
面の点２５位置で溜まり、多少は！ＩＩき得るがｗＪき
のにぷい静止層を形成する。

又スリーブ２２を矢印す方向に回転させた時、磁極の配
置位置と磁性粒子２７の流動性、及び磁気特性を適宜選
ぶことによって前記磁気ブラシは磁極Ｓ２の付近で矢印
Ｃ方向に循環し循環層を形成する。該循環層においてス
リーブ２２に比較的近い磁性粒子分は、スリーブ２２の
回転によって磁極Ｓ２近傍からスリーブの回転下流側に
ある前記の静止層の上へ盛り上る。すなわち上部へ押し
上げる力を受ける。その押し上げられた磁性粒子分は、
非磁性ブレード２４の上部に設けた磁性粒子循環域限定
部材２６によりその循環領域の上限を決められているた
め、非磁性ブレード２４上へ乗り上がることはなく重力
によって藩下し、再び磁極Ｓ２近傍へ戻る。この場合ス
リーブ表面から遠くに位置するなどして受ける押し上げ
力の小さい磁性粒子分は、磁性粒子循環域限定部材２６
に到達する前に落下する場合もある。つまり該循環層で
は重力と磁極による磁気力と摩擦力、及び磁性粒子の流
動性（粘性）によって矢印Ｃの如く磁性粒子の磁気ブラ
シの循環が行われ、磁気ブラシはこの循環の際に磁性粒
子層の上にあるトナー層から非磁性トナー２８を逐次取
込んで現像剤供給容器２１内の下部に戻り、以下スリー
ブ２２の回転ｒＪｉＡ勅に伴ないこの循環を繰返す。

現像バイアス電圧３４は、プラス側、マイナス側のピー
ク電圧が同じ交番電圧、又はこの交番電圧に直流電圧を
重畳したものが使用できる。

例えば暗部潜像電位＋８００Ｖ、明部潜像電位＋２００
Ｖの静電潜像に対して、−例として、スリーブ２２に直
流電圧＋３００Ｖを重畳して波形のピーク電圧ｖｐｐ３
ｏｏ〜２０００Ｖ。

周波数２００〜３０００Ｈｚの範囲で選択される交番電
圧を印加し感光体ドラム３を接地電位に保持する。

一般に、磁気ブラシの電気抵抗が比較的高い（１０８Ω
ｃｍより大）ため現像バイアスのピーク電圧中ＶＰＰは
高い方がよく（例えば８００■以上）かつ周波数は６０
０Ｈｚ以上、好ましくは８００Ｈｚ以上、さらに好まし
くはＩＫＨｚ以上（好ましくは１０ｏＯ〜３０００Ｈｚ
）で高い方が充分濃度のある良画質が得られた。いずれ
にしても、ＶＰＰの上限は現像部の間隙放電限界値で決
まり、下限はスリーブ、上及び磁性粒子上のトナーの飛
翔限界値で決められる。

上述のことを考慮に入れた場合、現像磁気ブラシ全体の
抵抗としては、潜像保持体１に現像ブラシが接触した状
態で現像ブラシの厚み方向の抵抗が１０１５Ωｃｍ〜１
０’Ωｃｍの程度が良い。

尚、本発明で述べている磁性粒子、磁気ブラシの抵抗値
とは、第１図に示す現像装置により現像スリーブ２２上
に約５０　ｍ　ｇ　／　ｃ　ｍ　２の磁性粒子の磁気ブ
ラシを形成し、これに対向して現像スリーブと間隙約３
００μｍを保った導電性金属ドラムを設け、これらと直
列に約ＩＭΩの抵抗を接続した回路に直流２００Ｖの電
圧を印加したときに流れる電流値より算出して求めたも
のである。

以下本発明に係る現像法について現像部３２での現象を
記述する。

第２図、第３図は本発明に係る現像方法について現像部
の拡大説明図である。５０は潜像保持体上の暗部の潜像
電荷である。２８は非磁性トナーである。３４は直流成
分を重畳した交番電圧電源である。第２図はスリーブ２
２に交番電圧のプラス波形成分が加わった場合で、第３
図は交番電圧のマイナス波形成分が加わった場合を示す
。潜像電荷の極性はマイナス、現像剤の極性はプラスと
して示しである。

現像ブラシ５１の抵抗が比較的大きい（約１０８Ωｃｍ
より大）ため、現像ブラシ５１自身の材質その他による
電荷の充放電時定数に依存して、現像ブラシ５１゛には
トナー２８との摩擦帯電電荷もしくは鏡映電荷、潜像保
持体３上の潜像電界及び潜像保持体３上とスリーブ２２
間の交番電界によって注入される電荷が存在することに
なる。

潜像保持体３上の暗部の潜像電荷５０による電界と交番
電界による電界とが一致したとき、現像ブラシ５１には
スリーブ２２方向に最大屈伏状態となる。

潜像保持体３上の潜像電荷による電界と交番電界による
電界の方向が一致しないとき、現像ブラシ５１の屈伏は
小さくなる。

いずれにせよ上述の如く交番電界によって現像ブラシ５
１は微細な、しかし激しい振動状態となり、潜像保持体
上に余分に付着したカブリトナーは上記現像ブラシによ
フて摺擦されて潜像保持体３から除去され、ブラシ上に
引き戻される。またブラシの上記振動によりトナーはブ
ラシ５１から離脱し易くなり潜像保持体３゛に供給され
易くなるから画像濃度も向上する。

またブラシ５１の上記振動によりブラシ５１内でトナー
がほぐされ、これは画像濃度の向上やゴースト防止に寄
与する。さらに、この振動状態が激しい場合、磁気ブラ
シの一部がブラシないしはスリーブ上から離脱し、潜像
保持体とスリーブ表面との間で往復運動を発生する。こ
の往復運動するブラシの運動エネルギーは大きく効率良
く、上述の振動による効果が期待される。以上の現像部
での磁性粒子の挙動は、高速度カメラで１秒間に８，０
００コマの高速度撮影の結果、観測された現象である。

さて本発明に用いられるシリカ微粉体としては、従来知
られている湿式法或いは乾式法で製造されたシリカ微粉
体がすべて用いられる。

本発明に用いられるシリカ微粉体を湿式法で製造する方
法は、従来公知である種々の方法が通用できる。例えば
ケイ酸ナトリウムの酸による分解、一般反応式で示せば
（以下反応式は略す）、Ｎａ２　ＣｌＸＳｉＯ２＋ＨＣ
ｊ２＋Ｈｚ　ｏ−５ｔｔ）ｚ　・ｎＨ２０＋Ｎａ（４そ
の他、ケイ酸ナトリウムのアンモニア塩類またはアルカ
リ塩類による分解、ケイ酸ナトリウムよりアルカリ土類
金属ケイ酸塩を生成せしめた後、酸で分解しケイ酸とす
る方法、ケイ酸ナトリウム溶液をイオン交換樹脂により
ケイ酸とする方法、天然ケイ酸またはケイ酸塩を利用す
る方法などがある。

ここでいうケイ酸微粉体には、無水二酸化ケイ素（シリ
カ）、その他、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸ナトリウム
、ケイ酸カリウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸亜鉛な
どのケイ酸塩をいずれも適用できる。

本発明に用いられる湿式法で合成された市販のシリカ微
粉体としては、例えば以下のような商品名で市販されて
いるものがある。

カープレックス　　　塩野義製薬 ニップシール　　　　日本シリカ トラシール。ファインシール　徳山速達ビタシール　　
　　　多木製肥 ジルトン、シルネツクス　　　水沢化学スターシル　　
　　　神品化学 ヒメジール　　　　　愛ｔＳ薬品 サイロイド　　　　　富士デビソン化学Ｈｉ−ｓｉｌ（
ハイシール）　　　ＰｉｔｔｓｂｕｒｇｈＰｌａｔｅ　
　Ｇｌａｓｓ ＣＯｌ（ビッッパーグ プレート　グラス） Ｄｕｒｏｓｉ！（ドウロシール）Ｆｉｉｌｌｓｔｏｆｆ
　−Ｕｌｔｒａｓｉｌ　　　　　　Ｇｅ５ｅｌ　１ｓｃ
ｈａｆ（ウルトラシール）　　　　　　　　ｔ　　　Ｍ
ａｒｑｕａｒｔ（フユールストツフ・ゲ ゼールシャフトマルクオ ルト） Ｍａｎｏｓｉ　１　（マノシール）Ｈａｒｄｍａｎ　　
　ａｎｄＨｏｌｄｅｎ　（ハード マン　アンド　ホール デン） ＨＯｅｓｃｈ（ヘラシュ）　　　　Ｃｈ　ｅ　ｍ　ｉ　
　ｓ　　ｃ　ｈ　ｅ　　　Ｆａｂｒｉｋ　　、Ｈｏｅｓ
ｃ ｈ　　Ｋ−Ｇ（ヒエミツシ ェ　ファブリーク　ヘラ シュ） Ｓｉｌ−３ｔｏｎｅ　　　　　５ｔｏｎｅｒ　　Ｒｕｂ
ｂ（シル−ストーン）　　　　　　　ｅｒ　　　Ｃｏ、
　　　（ス　トーナー　ラバー） Ｎａｌｃｏ（ナルコ）　　　　　　Ｎａ１ｃｏ　　　Ｃ
ｈｅｍＣｏ、（ナルコ　ケミ力 ル） Ｑｕｓｏ　（クツ）　　　　　　　　Ｐｈ１ｌａｄｅｌ
ｐｈｉａ　Ｑｕａｒｔｚ　　Ｃ ０５（フィラデルフィア クォーツ） Ｓａｎｔｏｃｅｌｌ　　　　　Ｍｏｎ５ａｎｔｏ　１ａ
ｈ（サントセル）　　　　　　　　　ｅｍｉｃａｌ　　
　Ｃｏ。

（モンサンドケミカル） Ｉｍｓｉｌ（イムシル）　　　　　ｌ１ｌｉｎｏｉｓ　
　　Ｍｉｎｅｒａｌｓ　　Ｃｏ。

（イリノイス　ミネラ ル） Ｃａｌｃｉｕｍ　５ｉｌｉｋａｔ （カルシウム　シリカート） Ｃｈｅｍｉｓｃｈｅ　　　Ｆ ａｂｒｉ　　（ヒエミツシュ フアブリーク　ヘツシ ュ） Ｃａｌｓｉｌ（カルジル）　　　　Ｆｉｉｌｌｓｔｏｆ
ｆ　−Ｇｅｓｅｌ　１ｓｃｈａｆ ｔ　　Ｍａｒｑｕａｒｔ（ フユールストツフーゲ ゼールシャフト　マルタ オルト） Ｆｏｒｔａｆｉｌ　（フォルタフイル）Ｉｍｐｅｒｉａ
ｌ　　　Ｃｈ ｅｍｉｃａｌ　　　Ｉｎｄｕ ｓｔｒｉｅｓ、　　Ｌｔｄ。

（インペリアル　ケミ力 ル　インダストリーズ） Ｍｉｃｒｏｃａｌ　（ミクロカル）Ｊ　ｏ　ｓ　ｅ　ｐ
　ｈ　　　Ｃｒ　ｏ　５ｆｉｅｌｄ　　＆　　５ｏｎ ｓ、Ｌｔｄ、（ジニセフ クロスフィールド　ア ンド　サンズ） Ｍａｎｏｓｉｌ（マノシール）Ｈａｒｄｍａｎ　　　ａ
ｎｄＨｏｌｄｅｎ（ハード マン　アンド　ホールデ ン） Ｖｕｌｋａｓｉｌ　（ブルカジール） Ｆａｒｂｅｎｆａｂｉｋ ｅｎ　　　Ｂｒｙｅｒ、　　Ａ。

−Ｇ、（フアルペンファ ブリーケン　パーヤー） Ｔｕｆｌｎｉｔ（タフニット）Ｄｕｒｈａｍ　　　Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌｓ、Ｌｔｄ。

（ドウルハム　ケミカル ズ） シルモス　　　　　　白石工業 スターレックス　　　神品化学 フリコシル　　　　　多木製肥 又本発明に用いられる乾式法シリカ微粉体は、従来公知
の技術によって製造されるものである。

例えば四塩化ケイ素ガスの酸水素焔中における熱分解酸
化反応を利用する方法で、基礎となる反応式は次の様な
ものである。

Ｓ　ｉ　ｃａ１４＋２Ｈ２＋ｏ２−＊Ｓ　ｉ　ｏ２　＋
４ＨＣ１又この製造工程において、例えば塩化アルミニ
ウム、又は塩化チタンなど他の金属ハロゲン化合物を、
ケイ素ハロゲン化合物と共に用いる事によってシリカと
他の金属酸化物の複合微粉体を得る事も可能であり、本
発明はそれらも包含する。

これらシリカ微粉体の市販のものとしては、例えば以下
の様な商品名で市販されているものがある。

ＡＥＲＯ３ＩＬ　　　　　　　　　　　　　　１３０（
日本アエロジル社）　　　　　　　　　　２００Ｔ６０
０ ０Ｘ８０ ０Ｘ１７０ ０Ｋ８４ Ｃａｂ−０−ＳｉＪＺ　　　　　　　　　　　　Ｍ−５
（ＣＡＢＯＴ社）　　　　　　　　　　　ＭＳ−７ＭＳ
−５ Ｈ−５ ＷａｃｌｅｒＨＤＫ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　Ｎ２０Ｎ２０（ＷＡＣＫＥＲ−ＣＨＥ　　
　　　■１５ＧＭＢＨ社）　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　Ｎ　　２　０　　ＥＤ−Ｃ
Ｆｉｎｅ　　　　５ｉｌｉｃａ （ダウコーニング社） Ｆｒａｎｓｏｌ （Ｆｒａｎｓｉ１社） その粒径は平均の一次粒径として、０．００１〜２μｍ
の範囲内である事が望ましく、特に好ましくは０．００
２〜０．２μｍの範囲内のシリカ微粉体を使用するのが
良い。

本発明のシリカ微粉体は、疎水化のためその表面を有機
ケイ素化合物、有機チタン化合物等の表面処理剤で処理
することがより望ましい。

疎水化の程度としてはメタノール滴定試験によって測定
された疎水化度が３０以上であることが望ましい。

有機ケイ素化合物の例は、ヘキサメチルジシラザン、ト
リメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチル
エトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリ
クロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフ
ェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン
、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチ
ルトリクロルシラン、ｐ−クロルエチルトリクロルシラ
ン、クロルメチルジメチルクロルシラン、クロルメチル
ジメチルクロルシラン、トリオルガノシリルメルカプタ
ン、例えばトリメチルシリルメルカプタン、トリオルガ
ノシリルアクリレート、例えばビニルジメチルア、セト
キシシラン、更にジメチルエトキシシラン、ジメチルジ
メトキシシラン、ヘキサメチルジシクロキサン、１，３
−ジビニルテトラメチルジシロキサン、１．３−ジフェ
ニルテトラメチルジシロキサン、および１分子当り２か
ら１２個のシロキサン単位を有し末端に位置する単位に
それぞれ１個宛のＳｉに結合した水酸基を含有するジメ
チルポリシロキサンがある。これらは１　ｆｆｆｉある
いは２種以上の混合物で用いられる。

本発明で用いられる有機チタン化合物とは、前記シリカ
微粉体表面の水酸基、または吸着水と反応あるいは吸着
し、シリカ微粉体表面に被膜を形成しつるチタネートカ
ップリング剤であって、例えば、 これらの表面処理剤は１種または２種以上の混合系で用
いられてよい。

前記したシリカ微粉体をシランカップリング剤やチタネ
ート系カップリング剤で処理する方法としては、本発明
に用いる表面処理剤はシリカ微粉体の表面に存在する化
学的、あるいは物理的にもつ結合水と容易に化学反応し
て被覆されるため、乾式法、湿式法のいずれの方法も採
用でき、広範囲の処理方法が用いられる。例えばヘンシ
ェルミキサーやボールミルのごとき混合機中にシリカ微
粉体、及び適当量の表面処理剤を投入して乾式混合する
方法、あるいはチタン系カップリング剤を適当な溶剤に
溶解させた後シリカ微粉体を投入し混合し溶剤を除去す
る方法、或いはスプレードライヤーにより噴露熱処理す
る方法など種々の方法が用いられる。

これら表面処理剤のシリカ微粉体に対する処理量として
は、０．０１〜２０重量％（好ましくはｏ、ｉ〜１０重
量％）である。

これら表面処理剤と併用して 一般式 ％式％ （Ｒはアルコキシ基または塩素原子、ｍは１〜３の整数
、Ｙはアミノ基、ビニル基、グリシドキシ基、メルカプ
ト基、メタクリル基、ウレイド基の少なくとも１種また
は２種以上を含有する炭化水素基、ｎは３〜１の整数）
で示されるシランカップリング剤で処理することも可能
である。

シリカ微粉体に対して、処理するシランカップリング剤
化合物等の疎水化処理剤の好ましい重量は好ましくは、
シリカ微粉体に対して０．１〜３０ｗｔ％、さらに好ま
しくは０．５〜２゜ｗｔ％であるのが望ましい。

最終的に処理されたシリカ微粉体の疎水化度が、メタノ
ール滴定試験によって測定された疎水化上置として３０
以上の範囲の値を示す様に疎水化された場合に、本発明
の現像方法に用いられるのに好ましい現像剤が得られる
。

ここでメタノール滴定試験は、疎水化された表面を有す
るシリカ微粉体の疎水化度の程度を確認する実験的試験
である。処理されたシリカ微粉体の疎水化度を評価する
ために本明細書において規定される゛メタノール滴定試
験”は次の如く行う。供試シリカ微粉体０．２ｇを容量
２５０ｍＪ：Ｌの三角フラスコ中の水５０ｍλに添加す
る。メタノールを、ビューレットからシリカの全量が湿
潤されるまで滴定する。この際フラスコ内の溶液はマグ
ネチツクスターラーで常時攪拌する。その終点はシリカ
微粉体の全量が液体中に懸濁されることによって観察さ
れ、疎水化度は終点に達した際のメタノールおよび水の
液状混合物中のメタノールの百分率として表わされる。

またこれらの処理されたシリカ微粉体の適用量はトナー
重量に対して、０．０１〜・２０％のときに効果を発揮
し、特に好ましくは０．１〜３％添加したときに優れた
安定性を有する正の帯電性を示す。添加形態について好
ましい態様を述べれば、トナー重量に対して０．０１〜
３！量％の処理されたシリカ微粉体がトナー粒子表面に
付着している状態にあるのが良い。

一方、本発明に用いられるトナーの結着樹脂としては、
ポリスチレン、ポリｐ−クロルスチレン、ポリビニルト
ルエンなどのスチレン及びその置換体の＊重合体：スチ
レンーｐ−クロル、スチレン共重合体、スチレン−プロ
ピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、
スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アク
リル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共
重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレ
ン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリ
ル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共
重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチ
レン−アクリル−アミノアクリル系共重合体、スチレン
−アミノアクリル系共重合体、スチレン−αクロルメタ
クリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル
共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、
スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−
ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジェン共
重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−ア
クリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイ
ン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体
などのスチレン系共重合体　：ポリメチルメタクリレー
ト、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ
酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエス
テル、ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリ
ビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン変性ロ
ジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環
族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン
、パラフィンワックスなどが単独或いは混合して使用で
きる。

トナーにおいては、任意の適当な顔料や染料が看色剤と
して使用可能である。例えばカーボンブラック、鉄黒、
フタロシアニンブルー、群青、キナクリドン、ベンジジ
ンイエローなど公知の洗顔料がある。

また荷電制御剤としてアミノ化合物、第４級アンモニウ
ム化合物および有機染料、特に塩基性染料とその塩、ベ
ンジルジメチル−ヘキサデシルアンモニウムクロライド
、デシル−トリメチルアンモニウムクロライド、ニグロ
シン塩基、ニグロシンヒドロクロライド、サフラニンγ
及びクリスタルバイオレット、含金属染料、サリチル酸
含金属化合物等を添加しても良い。さらに本発明の効果
を妨げない程度に磁性粉を添加しても良い。

以上のトナーの構成は、一般に行なわれている混合−粉
砕法によるトナーに用いても良いし、マイクロカプセル
トナーの壁材又は芯材、あるいはその両方に用いること
も可能である。

材料の構成 本発明に使用されるトナー塗布用磁性粒子としては、例
えば表面酸化または未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、
マンガン、クロム、希土類等の金属、及びそれらの合金
または酸化物などが使用できる。又その製造方法として
特別な制約はない。

又、上記磁性粒子の表面を樹脂等で被覆することも可能
である。その方法としては、樹脂等の被覆材を溶剤中に
溶解もしくは懸を蜀せしめて塗布しキャリアに付着せし
める方法、車に粉体で混合する方法等、従来公知の方法
がいずれも適用できる。

キャリア表面への固着物質としてはトナー材料により異
なるが、例えばポリテトラフルオロエチレン・モノクロ
ロトリフルオロエチレン重合体・ポリフッ化ビニリデン
・シリコーン樹脂・ポリエステル樹脂・ジターシャリ−
ブチルサリチル酸の金属錯体、スチレン系樹脂・アクリ
ル系樹脂・ポリアミド・ポリビニルブチラール・ニグロ
シン・アミノアクリレート樹脂・塩基性染料及びそのレ
ーキ・シリカ微粉末・アルミナ微粉末などを単独或いは
複数で用いるのが適当であるが、必ずしもこれに制約さ
れない。

上記化合物の処理量は、キャリアが前記条件を構足する
よう適宜決定すれば良いが、一般には総量で本発明のキ
ャリアに対し０．１〜３０重量％、好ましくは０．５〜
２０重量％が望ましい。

〔実施例〕

以下実施例により本発明をさらに詳しく説明する。例で
示す部は重量部である。

現像装置としては第１図に示したものを使用した。

実施例装置において感光体ドラム３は矢印ａ方向に６部
ｍｍ／秒の周速度で回転する。２２は矢印す方向に６６
ｍｍ／秒の周速度で回転する外径３２ｍｍ、厚さ０．８
ｍｍのステンレス（ＳＵＳ３０４）製のスリーブで、そ
の表面は＃６００のアランダム砥粒を用いて不定型サン
トラストを施し、周方向表面の粗面度を０．８μｍ（Ｒ
，＝）にした。

一方、回転するスリーブ２２内にはフェライト焼結タイ
プの磁石２３を固定して配設し、磁極配置は第１図の如
く、表面磁束密度の最大値は約８００ガウスとした。

非磁性ブレード２４は、１．２ｍｍ厚の非磁性ステンレ
スを用いスリーブ上の磁性粒子の存在量が３０〜６０　
ｍ　ｇ　／　ｃ　ｒｄとなるようにブレード−スリーブ
間隙は３００部ｍとした。

このスリーブ２２に対向する感光体ドラム３表面には、
静電潜像として暗部＋６００ｖで明部＋１５０■の電荷
模様を形成し、スリーブ表面との距離を３００μｍに設
定した。そして、上記スリーブに対し電源３４により周
波数８００Ｈｚ、ピーク対ピーク値が１．４ＫＶで、中
心値が＋３００■の電圧を印加し、現像を行なった。

実施例１ からなる平均粒径１０μｍの赤色粒子１００部に、四塩
化ケイ素ガスを酸水素炎中で熱分解反応して得られた乾
式シリカ（−次粒径２０μｍ）の表面をクロルトリメチ
ルシランで疎水化処理してメタノール滴定疎水化度６０
の処理シリカ０．６部を添加し、トナーとした。

このトナー８部と表面ポリメチルメタクリレート処理し
たフェライト粉（粒径２ｏｏ−３００メツシユ）１００
部とを混合し、前記現像装置に適用したところ、カブリ
のない極めて良好な画像が得られた。そのときのスリー
ブ上トナー量と磁性粒子上トナー量との比（ＴＩ／Ｔ２
）は１１５と両者へのトナーの振り分けは順調であった
。この比率は高温高温・低温低湿という特殊な環境でも
ほとんど変化しなかった。

実施例２ シリカの表面処理をイソプロピルトリイソステアロイル
チタネートで行った以外は実施例１と同様に行ったとこ
ろ、得られた処理シリカの疎水化度は４０、スリーブ上
と磁性粒子上へのトナーの振り分けは、 ＴＩ／Ｔ２＝１／２ と順調であり、良好な画像が得られた。

実施例３ 日本アエロジル社Ｒ−９７２シリカを用いた以外はすべ
て実施例１と同様に行ったところ、Ｔ　ｒ　／　Ｔ　２
　＝　１　／　７ とトナーの振り分けは順調であり良好な画像が得られた
。

実施例４ ケイ酸ナトリウムの酸による分解で得られた湿式法シリ
カ（−次粒径３０μｍ）の表面をポリジメチルシロキサ
ン（オイル）で処理して得られた処理シリカ（疎水化度
８０）を用いた以外は実施例１と同様に行ったところ、
Ｔ　１／　Ｔ　２　＝　１　／　４ とトナ゛−の振り分けは順調であり良好な画像が得られ
た。

比較例１ シリカを添加しない以外は実施例１と同様に行ったとこ
ろ、 Ｔ＋　／Ｔ２　＝２．５７１となり トナー振り分けはうまくいかなかつ、た。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば簡単な構成により
磁性粒子を使用する現像装置において、少量の磁性粒子
を現像領域に介在させることで地力ブリの無い、階調性
良好な、かつ負性特性の無い良好な画質を種々の環境に
おいて得ることができた。

又、現像に寄与するトナーをスリーブ上と磁性粒子上と
で効率良く分配し、その両者から飛翔現像させることで
、交番電界中においてほぼ１００％近い現像効率を達成
することができた。

これは現像装置構成として小型化・簡素化を可能とする
ものである。

又少なくとも交番電界によって本発明に基づく磁性粒子
のブラシは潜像保持体と接触し、かつ振動することによ
って潜像保持体上に付着した地力ブリトナーを除去する
ことができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る現像方法による現像装置の縦断正
面図である。 第２図、第３図は本発明に係る現像方法による現像部の
拡大説明図である。図において３は潜像保持部材、２１
は現像剤供給容器、２２は非磁性スリーブ、２３は固定
磁石、２４は非磁性ブレード、２６は磁性粒子循環域限
定部材、２７は磁性粒子、２８は非磁性トナー、２９は
現像剤供給容器部、３０は飛散防止部材、３１は磁性部
材、３２は現像領域、３４はバイアス電源、５０は静電
潜像、５１は磁気ブラシを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 潜像を保持するための潜像保持体と対向する現像剤担持
   体の現像領域で、現像剤担持体と潜像保持体との間に交
   番電界を付与しながら潜像を非磁性トナーで現像する画
   像形成方法において、シリカ微粉体を表面に保持したト
   ナーと、磁性粒子とにより、現像剤担持体の現像領域に
   磁性粒子の存在量が５〜８０ｍｇ／ｃｍ＾２になるよう
   に磁気ブラシを形成し、現像領域で潜像保持体と現像剤
   担持体面及び現像剤担持体表面に形成されている前記磁
   気ブラシ表面との間で非磁性トナーを往復させながら潜
   像を現像することを特徴とする画像形成方法。