JPS63178256A - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、磁力を利用する乾式現像剤に関し、より詳細
には、適度な磁気特性を備えた磁性現像剤の組成に関す
るものである。

〔従来技術〕

電子写真複写機や電子写真を用いたプリンタ等の画像形
成装置では、感光体等の像担持体上に形成された静電潜
像にトナーを付着させる現像工程が不可欠である。

このような現像工程としては、非磁性トナーと磁性キャ
リアとを混合した現像剤を用いる所謂２成分現像方式と
、磁性トナーのみを現像剤として用いる所謂１成分現像
方式が広く知られている。

さらに、上述の２成分現像方式と１成分現像方式の夫々
の欠点を解決する現像方式として特公昭５８−４１５０
６に記載された如き現像方式が提案されている。

この現像方式は、磁性微粉末を含有する高抵抗の磁性ト
ナーと磁性トナーよりも低抵抗の磁性粒子とを混合した
ものを現像剤として用い、磁力を有する現像ロールにこ
の現像剤を穂立ちさせ、この穂を静ｔｌ！潜像に摺擦し
て現像を行うものである。

〔従来技術の問題点〕

磁性トナーと磁性粒子を混合したものを現像剤として用
いる現像方式は、上述の所謂２成分現像方式と所謂１成
分方式の夫々の問題点を解決した優れた現像方式である
が、場合によっ′Ｃは以下の問題点が生ずることがある
。

磁性トナーに混合する磁性粒子の電気抵抗値が高いと、
現像スリーブ等の現像剤搬送体上に磁性トナーが凝集固
着し、その結果、現像ムラが生じたり、現像剤が飛散し
たりする不都合が生じる。

又、混合する磁性粒子の磁気特性が弱ければ、磁性粒子
の機内飛散や、像担持体への付着が多くなることによる
クリーナの破損などが発生し易い。

逆に、磁気特性が強すぎると２画像が硬調となり、時と
して側線画像を現像しなくなったり、現像剤の円滑な流
動が妨げられて層厚規制部材に現像剤が付着し、均一な
層厚規制効果が得られず画像濃度ムラや画像抜けを発生
させる場合もある。

〔発明の目的〕

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、高抵抗磁性ト
ナーと磁性粒子とを混合して成る現像剤であって、適度
な磁気特性を備え長期に亘り安定して現像剤の飛散や画
像不良のない良好な現像効果を得ることが可能な現像剤
を提供することを目的とする。

〔発明の要点〕

本発明は、上記目的を達成させる為、高抵抗磁性トナー
に磁性粒子を混合して成る現像剤において、前記磁性粒
子は少なくともマグネタイトα−ヘマタイトとγ−ヘマ
タイトとを含むことを特徴とするものである。

磁性トナーに混合する磁性粒子としては１通常。

次式 ％式％：） で示される組成のフェライトが広く用いられる。

上式で、金属ＭがＦｅ（鉄）である酸化物Ｆｅ、○。

を特にマグネタイトと称するが、一般に、金属Ｍが鉄以
外の金属である酸化物をフェライトと称してマグネタイ
トと区別されている。鉄とその酸化物には、第１表に示
す如く、５種類の形体が考えられ、夫々磁気特性が異な
っている。

第１表 上表中のα−ヘマタイトとγ−ヘマタイトは。

共にマグネタイトを酸化することにより得られ。

α−ヘマタイトはマグネタイトを４００℃以上の高温下
において酸化すると生成し、これを徐冷するとγ−ヘマ
タイトが生成してくる。本発明は、磁性トナーに混合さ
せる磁性粒子を上述した鉄の酸化物で構成し、各酸化物
の含有率を適切に調整することにより、静電潜像を現像
するのに好適な磁気特性と電気抵抗値を得ることを企図
するものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例について、詳細に説明する。添付
図面は、後述する本発明の一実施例としての現像剤や比
較例としての現像剤を用いて現像工程を実施させる現像
装置１を示す模式的断面図であり、同図に従ってその構
成を説明する。

現像ホッパー２の感光体ドラム３と対向する開口部には
アルミニウム、ステンレス等の非磁性金属よりなる中空
のスリーブ４が回転自在に支持されており、スリーブ４
の内部には永久磁石であるマグネットロール５が固設さ
れている。現像ホッパー２内には後述する現像剤６が収
容され、現像ホッパー２内には軸７を中心に低速で回転
するブリッジ防止バー８が設けられており、このブリッ
ジ防止バー８の回転により現像剤６をほぐしてケーキン
グを防止している。

現像の際には、スリーブ４が図示矢印方向に回転するこ
とにより、マグネットロール５の磁力によりスリーブ４
に吸着された現像剤６が搬送され、感光体ドラム３を摺
擦することにより感光体ドラム３上に形成されている静
電潜像に現像剤６中の磁性トナーを付着させる。尚、ス
リーブ４には静電潜像と同極性のバイアス電源９が接続
されており、静電潜像の低電位部に磁性トナーを付着さ
せる。

スリーブ４の周囲に吸着した現像剤６はマグネットロー
ル５の磁力によりブラシ状の穂を形成するが、この穂の
高さを規制するための部材としてドクター１０が設けら
れている。ドクター１ｏはアルミニウム、ステンレス等
の非磁性部材で構成され、ドクター１０とスリーブ４の
間隙は０．３閣程度に設定されている。尚、同図におい
ては図示していないが、感光体ドラム３の周囲には感光
体ドラム３を所定電位に帯電する帯電用放電器と。

記録すべき画像に応じた光照射を行う露光装置と、転写
材にトナー像を転写するための転写用放電器と、感光体
ドラム３上に残留するトナーを除去するための弾性ブレ
ードを備えたクリーナ等が設けられている。

去ｍ 上述した現像装［１の現像剤６として。

磁性トナ一 体積平均粒径、、、、、、、、、、、、、、、、１３μ
Ｉ体積抵抗値（Ｉ０００Ｖ／ｃｄ印加時）、、ｌＯ”−
１０１′Ｑ　ｃｍ磁性微粉末含有率、、、、、、、、、
、、、ＳＯ重量％磁性粒子 マグネタイト含有率、、、、、、、、、、５９．７重量
％α−ヘマタイト含有率、、、、、、、、１９．６重量
％γ−ヘマタイト含有率、、、、、、、、２０．７重量
％その他の不純物、、、、、、、、、、、、、、ｉ重量
％以下体積平均粒径、、、、、、、、、、、、、、、、
１２μ騰体積抵抗値（１００ＯＶ／ａＪ印加時）、、１
０’Ωｌとを撹拌混合して得られたものを用い、画像形
成を行う、この場合、磁性トナーと磁性粒子の混合比を
９；１とし、トナー濃度が９０重量％となるように現像
剤を調製し、この現像剤２００ｇを上記現像ホッパー２
内に投入し、画像形成を実施させる。画像形成を開始し
て現像剤の量が約５０ｇになるまで、約２５００教程度
の画像出しを行ったところ、開始から終了まで階調性に
優れた画像が安定して得られた０画像出し終了後に、現
像ホッパー２内の現像剤の量とトナー濃度を測定したと
ころ、現像剤残量は５１．２ｇで、トナー濃度は６２重
量％であった。従って、残った現像剤中の磁性トナー量
は３１．７ｇで磁性粒子量は１９．５ｇであり、磁性粒
子は０．５ｇだけ消費されていた。

又、磁性粒子の飛散等は見られなかった６夾腋班主 実験例１と同一の磁性トナーと。

磁性粒子 マグネタイト、、、、、、、、、、、、、、、、、６０
．２重量％α−ヘマタイト、、、、、、、、、、、、、
、、３９．２重量％γ−ヘマタイト、、、、、、、、、
、、、、、、　０．６重量％その他の不純物、、、、、
、、、、、、、、、、１重量％以下体積平均粒径、、、
、、、、、、、、、、、、、、１５μ論体積抵抗値（１
００ＯＶ／ｃｄ印加時）、、、１０”　Ｑ　ａｍとを、
実験例１と同様にトナー濃度が９０重量％になる重址比
で混合撹拌して現像剤を調製し、この現像剤２００ｇを
投入して同様に画像出しを行い、現像剤残量が約５０ｇ
となったところで画像出しを終了した。その結果、スタ
ートから１００枚程画像を出したところで現像スリーブ
４上に磁性トナーが固着した部分が生じ１画像上に黒ず
んだ汚れを出す状態が２００枚程画像た後、良好な画像
が安定して２２００枚程得画像た。終了時の現像剤残量
は５０．８ｇで、トナー濃度は６８重量％であった。従
って、磁性粒子が３．７ｇも消費されたことになる。又
、このとき、クリーナにおける弾性ブレードのエツジの
一部に破損が認められ、更に、現像装置１の周囲にかな
りの量の磁性粒子が飛散していた。

以下同様に、磁性粒子の組成や粒径等を変更して現像装
ｖｔｌにより画像出しを行ったところ、次に示す傾向が
得られた。

（１）フェライト系の磁性粒子は電気抵抗値が高い為、
高いトナー濃度で現像剤として使用すると、現像スリー
ブ上に磁性トナーの固着が発生し、画像不良が発生する
。

（２）磁性体と樹脂とを混合したタイプの磁性粒子も（
１）と同様の傾向がある。

（３）鉄の酸化物系の磁性粒子のうち、α−ヘマタイト
の含有量の多いものは、磁性粒子の飛散が発生する。

（４）粒径については、５μｍ以下のものは消費されや
すく、２５μｍ以上のものは磁性粒子を混合する効果、
即ち現像剤全体の電気抵抗値を下げる効果が薄くなる。

以−ヒの傾向を詳細に検討することにより、次のような
知見が得られる。

フェライト系の磁性粒子を使用する為には、トナー濃度
を低く保つ必要があり、又、透磁率の高いものは使用で
きない、磁性体と樹脂の混合タイプは磁性粒子を混合す
る効果が低く、その使用が難しい、従って、鉄の酸化物
系で一定範囲の磁気特性を持つものが高抵抗磁性トナー
に混合する磁性粒子として最も適していると言える。

鉄の酸化物系の磁性粒子を分析すると、前掲の第１表に
示される純鉄（Ｆｅ）、酸化鉄（■）（Ｆｅ○）。

マグネタイト（Ｆｅ、０４）、α−ヘマタイト（α−Ｆ
ｅ２０．）及びγ−ヘマタイト（ｙ−Ｆｅ２０．）の５
種類の物質が検出される。純鉄を多く含む粒子は、磁化
率が高い為に画像の階調性を著しく低下させ、略々マグ
ネタイトから成る磁性粒子でも、まだ磁化率が高い為に
細線の再現性等に問題を生じる。従って、マグネタイト
を酸化して磁化率の低いα−ヘマタイトを生成させるこ
とにより、所望の磁気特性を得ることが可能であると考
えられる。しかし、α−ヘマタイトは、電気抵抗値が高
い為、磁性粒子中での含有率が高すぎると、高抵抗磁性
トナーと混合して現像剤全体としての電気抵抗値を下げ
るという磁性粒子の所期の目的に逆行することになる。

このことは、実験例２において現像スリーブ４上への磁
性トナーの固着現象が発生したことからも、明らかであ
る。

ここで、酸化鉄（■）（酸化第二鉄）のもう一方の変態
であるγ−ヘマタイトに着目すると、γ−ヘマタイトは
α−ヘマタイトに比べて電気抵抗値が低いという利点を
有している。更に、γ−ヘマタイトは第１表に示される
如く、マグネタイトより低い磁化率を備えている為、磁
気特性の面でも現像剤中に混合する磁性粒子として好都
合である。

そこで、マグネタイトを高温酸化した後徐冷することに
より、α−ヘマタイトとγ−ヘマタイトを適度な割合に
生成させれば、磁気特性及び電気抵抗値の双方において
高抵抗磁性トナーに混合する磁性粒子として好適な効果
が得られることが分かる。以上の理由から、実験例１の
結果が理論的にも裏付けられる。

本願発明各等は、磁性粒子中のマグネタイト、α−ヘマ
タイト及びγ−ヘマタイトの適正な各含有率を把握する
為、上記三種の鉄酸化物の含有率を変えて画像出しの実
験を行った。それによれば。

磁性粒子中において、マグネタイトの含有率が５０重量
％以上の場合には、α−ヘマタイトの含有率をＡとしγ
−ヘマタイトの含有率をＢとすれば。

Ａ／１０≦Ｂ≦２Ａ を満たす組成の磁性粒子が、高抵抗磁性トナーに混合す
るのに好適であることが分かった。尚、γ−ヘマタイト
のみで磁性粒子を造っても、磁気特性及び電気抵抗値の
両面で不都合は生じないが。

機械的強度の面で脆くなり、又、γ−ヘマタイトを生成
させる低温酸化反応の速度が遅い為、製造上において問
題となる。

〔発明の効果〕

以上、詳述した如く１本発明によれば、マグネタイトと
α−ヘマタイト及びγ−ヘマタイｊ−を適度な割合で含
有する鉄の酸化物を主成分とする磁性粒子を高抵抗磁性
トナーと混合することにより。

現像に好適な磁気特性と電気抵抗値を備えた現像剤を得
ることができる。従って、上記現像剤を用いることによ
り１階調性に優れ画像ムラや画像抜けのない良好な画像
を安定して得ることができる。

又、磁性粒子が過度に消費されてクリーナ等が損傷され
たり、磁性粒子が機内に飛散する不都合も防止され、よ
り安定的に良好な画像を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明に係る現像剤等を用いて画像形成を実
施させた現像装置を示す模式的断面図である。 ２　、、、、現像ホッパー、３．、、、感光体ドラム。 ４　、、、、スリーブ（現像）、６．、、、現像剤。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高抵抗磁性トナーに磁性粒子を混合して成る現像
   剤において、前記磁性粒子は少なくともマグネタイトと
   α−ヘマタイトとγ−ヘマタイトとを含むことを特徴と
   する現像剤。
2. （２）上記第１項において、前記磁性粒子中におけるマ
   グネタイトの含有率が５０重量％以上の場合に、前記α
   −ヘマタイト及び前記γ−ヘマタイトの前記磁性粒子中
   の各含有率を夫々Ａ、Ｂとすれば、 Ａ／１０≦Ｂ≦２Ａ の関係式を満たすことを特徴とする現像剤。