JPS63212947A - 磁気ブラシ現像方法 - 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】 〔概　要〕 磁気ブラシ現像方法において、鉄の微粉末をアミン変性
樹脂で結着せしめて得た磁性キ￥リアと絶縁性トナーと
の混合物からなる二成分系磁性現像剤を使用する。この
現像方法では、トナー濃度許容幅が非常に広いので、ト
ナー濃度制御及び関連の機構が不必要であり、また、高
トナー濃度での印字が可能である。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、電子写真等において用い−られる磁気ブラシ
現像方法に関する０本発明は、さらに詳しく述べると、
磁性キャリアと絶縁性トナーとの混合物からなる二成分
系磁性現像剤を使用して磁気ブラシにより静電潜像を可
視化する方法に関する。

〔従来の技術〕

電子写真法及びそれに使用する磁気ブラシ現像方法は多
くの文献に記載されている。例えば、米国特許第２，２
９７．６９１号には、光導電性を有する静電潜像担体に
コロナ放電などにより一様な静電荷を与え、種々の手段
により前記静電潜像担体上に光像を照射することによっ
て静電潜像を形成し、次いでこの潜像をトナーと呼ばれ
る着色微粉末を用いて現像可視化し、必要に応じて紙等
にトナー画像を転写した後、圧力、熱、光等により定着
を行い印刷物を得ることが開示されている。

前記トナーの現像方法としては、特に米国特許第２，７
８６，４３９号等に記載された磁気ブラシ現像方法が広
く実用化されている。磁気ブラシ現像方法について説明
すると、この方法は、磁性キャリアとトナーを混合攪拌
して互いに逆の極性に摩擦帯電させた磁性現像剤を用い
、この磁性現像剤を磁石上に保持したブラシ状の穂によ
り前記静電潜像担体表面を擦過することにより前記トナ
ーのみを電気的な吸引力により分離付着させ、静電潜像
を現像するものである。従来、磁性現像剤としては、い
わゆる二成分系磁性現像剤、すなわち、磁性キャリアと
絶縁性トナーの混合物であって、前記キャリアが平均粒
径１００μｍ程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト
粉等の磁性粉末またはこれらの磁性粉末の樹脂被覆粉末
であり、かつ前記トナーが天然または合成高分子物質よ
りなる結着樹脂中に着色剤等を分散して平均粒径１０μ
ｍ程度に微粉砕した非磁性絶縁性粉末であるものが常用
されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来、磁気ブラシ現像方法に上記したタイプの二成分系
磁性現像剤を用いた場合、非磁性絶縁性トナーのみ現像
されるため、転写性、定着性に優れている反面、良好な
画像を得るためのキャリアとトナーの混合比、いわゆる
トナー濃度の許容幅が非常に狭いので、消費されたトナ
ーを常に適切に補給して一定のトナー濃度を保持しなけ
ればならなかった。このため、トナー濃度を正確に検知
し制御するトナー濃度制御機構、制御レベルに従い適時
少量ずつトナーを自動補給するトナー補給機構等、複雑
にして高価な機構を設けなければならなかった。

上記の問題点を緩和し、トナー濃度許容幅を広くする手
段として、磁性キャリアの粒径を小さくする方法が用い
られたが、鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉等の磁
性粉末を小粒径化した場合、キャリアの電気抵抗や帯電
性を制御するために磁性粉末表面に通常形成されている
樹脂被覆を製造することが困難であるので、満足すべき
解決策とはならなかった。

本発明の目的は、したがって、適切な電気抵抗と優れた
帯電性を有する小粒径磁性キャリアを可能とすることに
より、トナー濃度許容幅が非常に広く、トナー濃度制御
機構及び関連の機構を必要としない現像方法を提供する
ことにある。

本発明の別の目的は、高トナー濃度での印字を可能とし
、トナー補給機構の省略ないし簡略化を図り得る現像方
法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、磁気ブラシ現像方法で使用すべき二成分
系磁性現像剤を調製するに当って、特に鉄の微粉末を正
帯電性の強いアミン変性樹脂で結着せしめて得た平均粒
径１５〜４０μｍの磁性キャリアを平均粒径５〜１５μ
ｍの負帯電性絶縁性トナーと組み合わせた場合、磁性キ
ャリアの粒径が小粒径であっても従来常用の樹脂被覆磁
性キャリアと同等の良好な電気抵抗及び帯電性が得られ
、したがって、上述の問題点を解決し得るということを
見い出した。

本発明者らは、上記目的を達成するに当って、キャリア
とトナーを混合する際にトナーを高濃度側で用いる場合
の帯電能力の低下に留意した。この帯電能力の低下はト
ナー１粒子あたりの摩擦帯電に関与する磁性キャリア表
面の面積が小さくなるから発生するものであり、トナー
の飛散や画像背景部のかぶりを生じさせ、好ましくない
。本発明者らは、磁性キャリア表面の帯電能力を向上さ
せるため、正帯電性の強いアミン変性樹脂を結着樹脂と
して用い、かつ負帯電性トナーと組合わせた場合に、帯
電能力の低下傾向の緩和に著しい効果を発揮できること
を見い出した。本発明者らの研究によれば、正帯電性の
強いアミン変性樹脂としては、アミン変性スチレン−ア
クリル樹脂、アミン変性エポキシ樹脂などを有利に使用
することができる。例えば本発明に用いるアミン変性ス
チレン−アクリル樹脂は、スチレンモノマーとアクリル
モノマーの重合において、アクリルモノマーとして一部
ジメチルアミノメタアクリレート、ジエチルアミノメタ
アクリレート、ジ−ｎ−ブチルアミノメタアクリレート
等のジアルキルアミノメタアクリレートを使用すること
により得ることができる。また、アミン変性エポキシ樹
脂は、線状脂肪族ジアミン、芳香族ジアミン、環状ジア
ミン等とエポキシ樹脂との反応により得ることができる
。

さらに、本発明者らは、磁性キャリアの粒径が小さぐな
るほど流動性が低下し、また静電潜像担体へのキャリア
の付着が増長される点に留意しつつ検討の結果１．樹脂
結着磁性粉末（鉄の微粉末）を磁性キャリアとして用い
る場合、該磁性キャリアの平均粒径を１５〜４０μｍ１
好ましくは２０〜３０ｐｍとすべきであることを見い出
した。即ち、キャリアの粒径がこれよりも小さくなると
、磁性キャリアの流動性が著しく悪化してキャリアとし
ての働きが乏しくなり、逆に上記範囲よりも大きくなる
と、本発明の目的である小粒径化の効果が薄れてしまう
からである。さらに、キャリア付着を押さえるうえでは
、粒径１０μｍ以下の磁性キャリアの割合を５重量％以
下、好ましくは１重量％以下とすることが望ましい。

本発明の磁性キャリアとして用いる樹脂結着磁性粉末は
、公知の粉砕法、スプレードライ法、重合法等の使用に
より製造できる。

磁性キャリアと組み合わせて用いる絶縁性トナーは、そ
れが負帯電に適したものである限り、従来の二成分系磁
性現像剤の調製に常用されているトナーのなかから任意
に選択することができる。

このようなトナーの粒径は、磁性キャリアのそれよりも
小さいこと、一般に５〜１５μｍ（平均粒径）であるの
が有利である。さらに、この絶縁性トナーに転写性や定
着性を損なわない程度に、即ち２〜２０重量％、好まし
くは５〜１０重量％の磁性微粉末、例えば鉄の微粉末を
含有させることにより、高トナー濃度側でのトナー飛散
や画像背景部のかぶりを更に押さえることも可能である
。

絶縁性トナーも、上記磁性キャリアと同様、この技術分
野において公知な手法、例えば粉砕法などを使用して製
造することができる。

本発明の磁性キャリアにおいて、磁性粉末として使用す
る鉄の微粉末を精選することにより、よりすぐれた効果
を期待することができる。これは、キャリア付着を増加
させる別の要因として、粒径−のほかに磁石を内蔵し、
た磁気ブラシ担体への磁性キャリアの磁気吸引力の低下
が考えられるからである。即ち、−磁性粉末を樹脂結着
させた結果、得られた磁性キャリアの磁気特性は磁性粉
末単体よりも著しく低下してしまうため、従来の磁性キ
ャリアに用いている鉄粉、フェライト粉、マグネタイト
粉等の微粉末をそのまま用いたのでは充分な磁気吸引力
が得られないことが判明した。本発明では、従来の磁性
キャリアに用いられている磁性粉末のなかでも最も磁気
特性の優れた鉄粉のうち特に、磁気ブラシ担体上の磁場
にほぼ等しい１ＫＯｅの磁場において８０ｅ＊ｕ／ｇ以
上、好ましくは９゜ｅｓ＋ｕ／ｇ以上の磁化を有する微
粉末のみを、キヤＩＪア全量の５０〜８０重量％、好ま
しくは６０〜７０重量％の量で使用することにより、樹
脂結着磁性粉末においても従来の磁性キャリアとほぼ同
等の磁気特性を可能とし、充分な磁気吸引力を実現する
ことができる。特に、磁性キャリアの平均粒径が小さく
なる程、磁性微粉末の含有量を多くして磁気特性を高め
ることが望ましい、なお、磁性微粉末として使用する鉄
粉の微粉末の平均粒径としては、はぼ０．２〜２μｍで
あるのが適当である。即ち、磁性微粉末が大き過ぎると
均一な磁気特性を有する磁性キャリアを得にくくなり、
また、これ以上小粒径にすることは磁性微粉末製造上の
困難を著しく増加させるからである。

さらに別のキャリア付着を増加させる要因として、磁性
キャリアの電気抵抗も考えられる。一般に、磁性キャリ
アの電気抵抗が高い程キャリア付着が少なくなるけれど
も、反面、画像濃度が低下する傾向があるため、従来の
磁性キャリアでは通常１い〜１０１６Ω・ｌの範囲のな
かで最適な電気抵抗に制御している。しかし、本発明の
ように高トナー濃度で磁気ブラシ現像を行う場合、現像
に関与するトナーの粒子数が非常に多くなるため、磁性
キャリアの電気抵抗を１０１０Ω・値以上に設定しても
充分な画像濃度が得られることが判った。従って、キャ
リア付着を更に緩和するため、本発明における磁性キャ
リアの好ましい電気抵抗は１０１０〜１０１６Ω・口、
更に好ましい電気抵抗は１０１２〜１０１４Ω・備であ
る。なお、電気抵抗の制御は、例えばカーボンブラック
等の導電性微粉末の添加等により行うことができる。

本発明の磁性キャリアは、磁性微粉末の精選の結果とし
て、高い電気抵抗及びすぐれた磁気特性を保証し得るば
かりでなく、静電潜像担体に少量付着された場合でも、
トナーと逆極性の高い静電荷を長く維持できるため、紙
などにほとんど転写されず、画像の鮮明さを損なわない
という別の効果も奏することができる。

、本発明の磁気ブラシ現像方法においては、磁性キャリ
アの平均粒径が小さくなる程、また磁性微粉末の含有量
が少なくなる程、使用可能なトナー濃度が高くなる。本
発明で用いる磁性現像剤の場合、即ち、磁性キャリアの
平均粒径が１５〜４０μｍであり、しかも鉄微粉末の含
有量が５０〜８０重量％である現像剤の場合、使用可能
なトナーｎ度を最も高くした磁性キャリアにおけるトナ
ーｔＭ度の上限はほぼ５０〜６０重量％である。したが
って、本発明の磁性現像剤においては、望ましいことに
、概ね初期のトナー濃度を好ましくは２０〜４０重量％
に設定し、５〜６０重量％、好ましくは１０〜５０重量
％を使用トナー濃度範囲とすることができる。ここで、
トナー濃度が上記範囲よりも低過ぎると画像濃度が低下
し、逆に高すぎるとトナー飛散や画像背景部のかぶりが
生じてくる。具体的に本発明の現像方法を実施するにあ
たっては、正確なトナー濃度を検知する必要はなく、例
えば印刷枚数に従い少量のトナー補給を行う機構、ある
いは常時極微量のトナー補給を行う機構、或いは手操作
による補給機構等の簡易な機構が有れば充分である。更
に、充分な磁性現像剤量が有れば、初期トナー濃度を最
大許容値に設定し、全くトナー補給せずに数十枚の連続
印刷を行う方法もとり得る。また、トナーと同時にキャ
リア付着により若干減少する磁性キャリアも補給する方
法をとることもできる。すなわち、若干でもキャリア付
着が生じる場合、現像器内のキャリアが徐々に減少する
ので、特に、キャリアの全量が少ない場合、キャリア付
着量が多口の場合など１、長期にわたり印刷を繰り返す
とキャリア量が不足することも考えられる。そこで、補
給するトナーに極少量のキャリアを混合し、現像器内の
キャリア量を一定にする方法をとってもよむ、これには
またトナー濃度を一定にする効果もある。

〔実施例〕

次いで、本発明を実施例によって説明する。

五−上 下記の成分： を溶融混練後、粉砕分級し、平均粒径２０ＩＩｍの磁性
キャリアを得た。得られたキャリアの電気抵抗は１０”
Ω・値であった。

次に、 を溶融混練後、粉砕分級し、さらに流動性改質剤（Ｎ７
０−ＴＳ、キャボット製）を０．２重量％外添して平均
粒径１２μｍの絶縁性トナーを得た。

上記のようにして得られた磁性キャリアと絶縁性トナー
をボールミルにて混合攪拌し、磁性現像剤を調製した。

得られた磁性現像剤は、第１図に示すようにトナー濃度
５〜５０重量％の範囲で非常に優れた帯電性を示した。

さらに、熱ロール定着方式の市販複写機により印字試験
を行った結果、はぼトナー濃度５〜ｓｏｍｉ１％の範囲
で画像背景部のかぶりやキャリア付着の少ない良好な画
像が得られた。ただし、トナー濃度５重量％以下では画
像濃度が低下し、またトナー濃度５０重量％以上ではト
ナー飛散が多くなった０次に、初期トナー濃度を３５重
量％に設定し、１００枚印字毎に４ｇのトナーを補給し
ながら２万枚の印字を行ったが、初期と同等の画像が継
続して得られた。

五−１ 鉄微粉末１０重量部を絶縁性トナーに含有させた以外は
前記例１と全く同様にして磁性現像剤を調製した。得ら
れた磁性現像剤の帯電性は前記例１の磁性現像剤とほぼ
同等であった。さらに、前記例１と同様にして印字評価
を行ったところ、トナー濃度５〜６０重量％の範囲で画
像背景部のかぶりやキャリア付着の少ない良好な画像が
得られた。また、トナーの転写性、定着性は良好であっ
た。

■−１（比較例） 鉄微粉末の代りにマグネタイト微粉末（ＫＢＣｌｏｏ。

ＩＫＯｅにおける磁化：　６０ｅｍｕ／ｇ、関東電化製
）を用いた以外は前記例１と同様にして、平均粒径２０
μｍの磁性キャリアを得た。得られたキ１ヤリアの電気
抵抗は１０″Ω・１であった。さらに、前記例１と同じ
絶縁性トナーを用いてトナー濃度３５重量％の磁性現像
剤を調製した後、前記例１と同様にして印字試験を行っ
たところ、著しいキャリア付着が生じた。

■−玉（比較例） アミン変性スチレン−アクリル樹脂の代りにスチレン−
アクリル樹脂（Ｓ８Ｍ６００．三洋化成製）を用いた以
外は前記例１と同様にし、平均粒径２０μｍの磁性キャ
リアを得た。得られたキャリアの電気抵抗は１０′！Ω
・値であった。得られた磁性キャリアと前記例１と同じ
絶縁性トナーを混合攪拌して磁性現像剤を調製した。得
られた磁性現像剤は、第１図に示すように前記例１の磁
性現像剤と比べ高トナー濃度側での帯電性が劣った。さ
らに、前記例１と同様に印字試験を行ったところ、低ト
ナー濃度では比較的良好な画像が得られたが、トナー濃
度３５重量％以上ではトナー飛散が多くなった。

列−」− アミン変性スチレン−アクリル樹脂の代りにアミン変性
エポキシ樹脂（アミン価：　５ＫＯＨｍｇ／ｇ）を用い
た以外は前記例１と同様にして、平均粒径２０μｍの磁
性キャリアを得た。得られたキャリアの電気抵抗は１０
１！Ω・（２）であった、得られた磁性キャリアと前記
例１と同じ絶縁性トナーを前記例１と同様にして混合攪
拌し磁性現像剤を調製した。得られた磁性現像剤は、前
記例１と同様にトナー濃度５〜５０重量％の範囲で非常
に優れた帯電性を示した。さらに、熱ロール定着方式の
市販複写機により印字試験を行った結果、はぼトナー濃
度５〜５０重量％の範囲で画像背景部のかぶりやキャリ
ア付着の少ない良好な画像が得られた。

ただし、トナー濃度５重量％以下では画像濃度が低下し
、またトナー濃度５０重量％以上ではトナー飛散が多く
なった０次に、初期トナー濃度を３５重量％に設定し、
１００枚印字毎に４ｇのトナーを補給しながら２万枚の
印字を行ったが、初期と同等の画像が継続して得られた
。

■−工 鉄微粉末１０重量部を絶縁性トナーに含有させた以外は
前記例５と全く同様にして磁性現像剤を、調製した。得
られた磁性現像剤の帯電性は前記例５の磁性現像剤とほ
ぼ同等であった。さらに、前記例５と同等にして印字評
価を行ったところ、トナー濃度５〜６０重量％の範囲で
画像背景部のかぶりやキャリア付着の少ない良好な画像
が得られた。また、トナーの転写性、定着性は良好であ
った。

勇−１（比較例） 鉄微粉末の代りにマグネタイト微粉末（ＫＢＣＩＯｏ。

ＩＫＯｅにおける磁化：　６０ｅｍｕ／ｇ、関東電化製
）を用いた以外は前記例５と同様にして、平均粒径２０
μｍの磁性キャリアを得た。得られたキャリアの電気抵
抗は１０Ｉ０Ω・備であった。さらに、前記例５と同じ
絶縁性トナーを用いてトナー濃度３５重量％の磁性現像
剤を調製した後、前記例５と同様にして印字試験を行っ
たところ、著しいキャリア付着が生じた。

五−主（比較例） アミン変性エポキシ樹脂の代りにエポキシ樹脂（エピク
ロン９０５０．大日本インキ化学工業製）を用いた以外
は前記例５と同様にし、平均粒径２０μｍの磁性キャリ
アを得た。得られたキャリアの電気抵抗は１０′２Ω・
備であった。得られた磁性キャリアと前記例５と同じ絶
縁性トナーを混合攪拌して磁性現像剤を調製した。得ら
れた磁性現像剤は、前記例５の磁性現像剤と比べ高トナ
ー濃度側での帯電性が劣った。さらに、前記例５と同様
に印字試験を行ったところ、低トナー濃度では比較的良
好な画像が得られたが、トナー濃度３５重量％以上では
トナー飛散が多くなった。

〔発明の効果〕

本発明によれば、適切な電気抵抗と優れた帯電性を有す
る小粒径磁性キャリアを使用可能であるので、トナー濃
度許容幅が非常に広くなり、したがって、トナー濃度制
御機構等が不必要となる。

さらに、本発明によれば、高トナー濃度での印字が可能
になり、トナー補給機構の省略や筒略化を図ることがで
きる。さらにまた、本発明によれば、磁性キャリアが静
１潜像担体に少量付着された場合でも、トナーと逆極性
の高い静電荷を長く維持できるため、殆ど紙等に転写さ
れず、したがって、形成される画像の鮮明さが損なわれ
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、トナー濃度と帯電量の関係を示したグラフで
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、静電潜像を可視化する磁気ブラシ現像方法であって
   、アミン変性樹脂によって結着せしめられた鉄の微粉末
   からなる平均粒径１５〜４０μｍの磁性キャリアと、平
   均粒径５〜１５μｍの負帯電性絶縁性トナーとの混合物
   からなる二成分系磁性現像剤を使用することを特徴とす
   る磁気ブラシ現像方法。 ２、前記鉄の微粉末の少なくとも１ＫＯｅの磁場におけ
   る磁化が８０ｅｍｕ／ｇ以上である、特許請求の範囲第
   １項に記載の現像方法。 ３、前記鉄の微粉末の平均粒径が０．２〜２μｍである
   、特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の現像方法。 ４、前記鉄の微粉末のキャリア全量に占める割合が５０
   〜８０重量％である、特許請求の範囲第１項〜第３項の
   いずれか１項に記載の現像方法。 ５、前記アミン変性樹脂がアミン変性スチレン−アクリ
   ル樹脂である、特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれ
   か１項に記載の現像方法。 ６、前記アミン変性樹脂がアミン変性エポキシ樹脂であ
   る、特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１項に記
   載の現像方法。 ７、前記磁性キャリアの電気抵抗が１０＾１＾０〜１０
   ＾１＾６Ω・ｃｍである、特許請求の範囲第１項〜第６
   項のいずれか１項に記載の現像方法。 ８、前記絶縁性トナーが２〜２０重量％の磁性微粉末を
   含有する、特許請求の範囲第１項〜第７項のいずれか１
   項に記載の現像方法。