【発明の詳細な説明】
本発明は改良された絶縁性磁性現像剤に関す
る。
従来、電子写真法としては米国特許第2297691
号明細書、特公昭42−23910号公報及び特公昭43
−24748号公報等に記載されている如く、多数の
方法が知られているが、一般には光導電性物を利
用し、種々の手段により感光体上に電気的潜像を
形成し、次いで該潜像をトナーを用いて現像し、
必要に応じて紙等の転写材にトナー画像を転写し
た後、加熱、圧力或いは溶剤蒸気などにより定着
し複写物を得るものである。
また、電気的潜像をトナーを用いて可視化する
方法も種々知られている。
例えば米国特許第2874063号明細書に記載され
ている磁気ブラシ法、同2618552号明細書に記細
されているカスケード現像法及び同2221776号明
細書に記載されている粉末雲法及びフアーブラシ
現像法、液体現像法等多数の現像法が知られてい
る。
これらの現像法に於て、特にトナー及びキヤリ
ヤーを主体とする現像剤を用いる磁気ブラシ法、
カスケード法、液体現像法などが広く実用化され
ている。これらの方法はいずれも比較的安定に良
画質の得られる優れた方法であるが、反面キヤリ
ヤーの劣化、トナーとキヤリヤーの混合比の変動
という２成分現像剤にまつわる共通の欠点を有す
る。
かかる欠点を回避するため、トナーのみよりな
る一成分現像剤を用いる現像方法が各種提案され
ているが、中でも、磁性を有するトナー粒子より
成る現像剤を用いる方法にすぐれたものが多い。
米国特許第3909258号明細書には電気的に導電
性を有する磁性トナーを用いて現像する方法が提
案されている。これは内部に磁性を有する円筒状
の導電性スリーブ上に導電性磁性現像剤を支持
し、これを静電像に接触せしめ現像するものであ
る。この際現像部においてトナー粒子により記録
体表面とスリーブ表面の間に導電路が形成され、
この導電路を経てスリーブよりトナー粒子に電荷
がみちびかれ、静電像の画像部との間のクーロン
力によりトナー粒子が画像部に付着し現像され
る。
この導電性磁性トナーを用いる現像方法は従来
の２成分現像方法にまつわる問題点を回避したす
ぐれた方法であるが、反面トナーが導電性である
ため、現像した画像を記録体から普通紙等の最終
的な支持部材へ静電的に転写する事が困難である
という欠点を有している。
静電的に転写をする事が可能な高抵抗の磁性ト
ナーを用いる現像方法として特開昭52−94140号
にはトナー粒子の誘電分極を利用した現像方法が
示されている。しかし、かかる方法は本質的に現
像速度がおそい、現像画像の濃度が十分に得られ
ない等の欠点を有しており実用上困難である。
高抵抗の磁性トナーを用いるその他の現像方法
として、トナー粒子相互の摩擦、トナー粒子とス
リーブ等との摩擦等によりトナー粒子を摩擦帯電
し、これを静電像保持部材に接触して現像する方
法が知られている。しかしこれらの方法は、トナ
ー粒子と摩擦部材との接触回数が少なく摩擦帯電
が不十分になり易い、帯電したトナ粒子はスリー
ブとの間のクーロン力が強まりスリーブ上で凝集
し易い、等の欠点を有しており実用上困難であつ
た。
本出願人は先に特願昭52−109239号に於て上述
の欠点を除去した新規な現像方法を提案した。こ
れはスリーブ上に磁性トナーをきわめて薄く塗布
し、これを摩擦帯電し、次いでこれを磁界の作用
の下で静電像にきわめて近接し、かつ接触する事
なく対向させ、現像するものである。
この方法によれば、磁性トナーをスリーブ上に
きわめて薄く塗付する事によりスリーブとトナー
の接触する機会を増し、十分な摩擦帯電を可能に
した事、磁力によつてトナーを支持し、かつ磁石
とトナーを相対的に移動させる事によりトナー粒
子相互の凝集をとくとともにスリーブと十分に摩
擦せしめている事、トナーを磁力によつて支持し
又これを静電像に接する事なく対向させて現像す
る事により地カブリを防止している事等によつて
すぐれた画像が得られるものである。
しかし、これとて例えば高湿時或いは高温時等
にトナーの流動性が低下した状態等に於てはトナ
ーの凝集を磁力によつて十分解く事ができず、画
質及び画像濃度の低下をきたすという欠点を有す
る。
特開昭53−31136号には高抵抗の磁性トナーを
用いる別な現像方法が提案されている。これはス
リーブ、ブレード等の導体部より電荷がトナーに
誘起されるという点では米国特許第3909258号に
類似しているが、トナーの抵抗が高いため電荷は
トナー粒子中を流れる事はなく、トナーを撹乱す
る事により、電荷を有するトナー粒子を静電像の
表面にまで移送せしめ現像するものである。この
方法は前述のように摩擦帯電を利用するものでは
ないがトナー粒子を十分に撹乱し、トナー粒子に
電荷を与える部材との接触機会を十分に多くし、
又電荷を有するトナーの移送を確実に行なわなけ
ればならない。
従つて、高湿高温等のためにトナーの流動性が
低下した場合でさえも確実にトナー粒子を撹乱し
うる手段を必要とする事は摩擦帯電を利用する現
像方法と同様であり、この点多くの困難な問題を
有する。
又、本出願人は先に高抵抗の磁性トナーを用い
る新規な現像方法を提案した。
これはその表面に導体部分と絶縁体部分を有す
る磁性トナーをきわめてはげしい撹乱状態にお
き、静電像の画像部の近傍でトナーの導体部分が
相互に接触した際にトナー粒子相互間で電荷の移
送を行ない現像するものである。この方法に於い
ては十分に現像を行なうためには、従来の各種の
一部分磁性トナーを用いる現像方法に比べてはる
かにはげしいトナーの撹乱状態を必要とし、比較
的大型の多数の磁極を有する強力なマグネツトを
きわめて高速度で回転させる事が必要である。
特開昭46−5782明細書にキヤリアー粒子を有す
る二成分系現像剤に 水性コロイダルシリカを添
加する技術が開示されている。二成分系において
は例えば磁気ブラシ現像法では現像剤の運動の基
磐となる力はマグネツトとキヤリアー粒子との間
に働らく磁気的な力であり、いわばキヤリアー粒
子の運動が基本にある。ところがキヤリアーを使
わない一成分系磁性現像剤ではマグネツトとキヤ
リアーとの間に働らく力に対応する力は、マグネ
ツトとトナーとの間の磁気的引力である。すなわ
ち一成分系現像剤と二成分系現像剤との違いは、
搬送等の運動の主体が前者はトナーそのものであ
り、後者はキヤリアー粒子である点にある。そえ
ゆえ、一成分系トナーと二成分系トナーとでは、
必然的に要求される特性が異なり、一成分系トナ
ーの場合にはキヤリアーとしての性能も保持して
いなければならないためより厳しいものとなる。
例えば従来の、キヤリアーを用いる電子写真法技
術においてきわめて普遍的であるジメチルジクロ
ロシランで処理されたアエロジル社製の 水性コ
ロイダルシリカＲ−972を一成分磁性現像剤を使
う現像方法に用いても、画像に対してあまり顕著
な効果を示さない。この結果は、トナー粒子とシ
リカ微粒子との親和性の問題及びシリカ微粒子の
凝集性の問題より生じると考えられる。現像剤中
に使われるシリカ微粒子はトナー粒子の粒径に比
べきわめて小さい。従つてトナーとの混合系では
トナー粒子の表面にシリカ微粒子が付着した状態
に考えることができる。この際両者の親和力が弱
ければトナー粒子が運動している間にシリカ微粒
子はトナー粒子から離れて飛散してしまい、シリ
カ微粒子添加の意味はなくなつてしまう。またシ
リカ微粒子どうしが凝集していれば、トナー粒子
の表面に付着するシリカ微粒子の実質的な数が減
り同様な結果となる。
本発明の目的は、上述の如き欠点を改良した現
像剤を提供するものである。
すなわち、本発明の目的は、カブリのない、鮮
明で高い画像濃度が得られる絶縁性磁性現像剤を
提供するものである。
すなわち本発明は、結着物質と磁性体粒子とを
含有する絶縁性磁性トナーと、トリメチルシロキ
シル基を有するPH７以上の二酸化硅素微粒子とを
含有することを特徴とする一成分系磁性現像剤を
提供するものである。
第１図は、本発明に係る現像方法の一実施態様
を示す説明図である。同図において、１は静電像
保持体に対応する感光ドラムで、電子写真感光体
１ａを周面に設けた導電性金属ドラム１ｂは電気
的に設地されている。ドラム１は矢印方向に定速
回転せしめられる。
２は現像剤を担持搬送する為の円筒型の現像ス
リーブで、本図例では矢印の方向にドラムと同一
の周速で回転する。円筒２の回転により、現像剤
は電荷を付与されながら現像部へ搬送される。
３は絶縁性トナーから成る絶縁性現像剤を収容
する容器で、収容した現像剤を円筒２の表面に接
触させるよう配置されている。
４は鉄製のブレードで、円筒２と小間隔をおい
て配置されている。このブレード４は円筒２上を
現像部に向つて移動して行く現像剤の量を規制す
る。５は多極（図では12極）マグネツトロール
で、本図例では回転しないように固定されてい
る。また、前記現像スリーブは接地しても、現像
部において交流バイアスを印加しても良い。
この現像作用は、磁性を有するトナーを、トナ
ー担持体上に支持し、静電像保持面と近接させ、
現像に際し、磁界で磁性トナーを制御しながら、
静電像保持面の非画像部においては磁性トナー面
と静電像保持面とを非接触に保ち、静電像保持面
の画像部に於てはトナー担持体面より磁性トナー
を静電像面に転移させて現像するものである。磁
性トナー層に磁界を及ぼすと、磁性トナー粒子
各々は磁気的に分極をおこし、磁力線に沿つた形
状でトナー担持体上に担持される。即ち該トナー
担持体の背面に磁極が位置する場合には、磁極に
ほぼ垂直に磁性トナーは毛羽立ち状態となり、こ
の状態に於てはトナー各々の接触点も比較的少な
く、トナー粒子間の吸引力はトナーの分極になる
磁気力による比率が大きくなる。又磁極間におい
ては、トナーはトナー担持体に沿つて寝た状態と
なり、この方向に沿う磁気吸引力が大きくなり
又、トナー粒子間の接触も増加して、磁極位置に
存在するトナーに比らべて、比較的強くトナー担
持体面に担持される。この様に現像領域におい
て、トナーを磁界により制御し、磁力により拘束
しつつ磁性トナーの上記静電像面への転移をなす
ものである。この転移の際に、トナーは上記の静
電像の有する電界により該静電像面に吸引される
力を受け、上記磁界の介在のもとに該トナー担持
体から均一に伸長し静電像面に移行し、そこに付
着する。この間、非画像部に上記均一トナー層の
最外層が接触し、地カブリの原因とならないよう
に後述する様に上記トナー最外層と静電像保持表
面との間隙が設定されている。この様にトナー担
持体からトナーが上記磁界の介在のもとに静電像
面に吸引されて該像面に移行する現像を転移と呼
ぶ。従つて、この転移の際には、非画像部には磁
性トナーの接触が全く起らず、画像部のみに磁性
トナーが静電像の電界と相俟つて磁界の作用を受
けてトナー担持体から間隙をおいて位置する静電
像画へ移行するものである。その移行工程の際
に、電界と磁界とが磁性トナーに相作用し合い、
該トナーをトナー担持体面から伸長させ、上記静
電像表面にまで移行させるものである。
この様に、画像部においては、磁界の作用と相
俟つてトナーは穂立ち、それが電界の方向に沿つ
て均一且つ速やかに移行或はそれに加えて飛行す
るものと考えられるから、斯かるトナーの転移の
際に、上記間隙を流れる気流の影響、トナー自身
の重力の影響、又はトナー担持体や静電像保持面
等の振動等の影響を極少にしたものである。従つ
て、トナー担持面と静電像保持面間の間隙を介し
て該トナー担持面からトナーを静電像面へ移行さ
せて現像を可能にしたのみならず、この間隙を狭
少に維持して、後述するように印刷して用いられ
る最小単位の細線や細字の静電像までも忠実且つ
解像力の高い現像が行なえるものである。
更には、現像位置に於て、磁性トナー層に磁力
を作用させ磁性トナーを毛羽立ち状態（穂立状
態）にすることで、トナー担持体の表面性の現像
に及ぼす影響、トナーを該担持体に塗布するとき
の塗布ムラの現像に及ぼす影響を皆無の程度にお
さえ、又分布の一様且つ均一なトナーの状態を形
成でき、もつて該担持体からの均一なトナーの離
脱を行わしめるものである。
この現像方法においては、磁束密度600〜1300
ガウス、スリーブ上の現像剤層厚さ30〜300μ、
スリーブ表面と感光体表面との間隙50〜500μの
範囲が特に好ましい。
本発明の現像剤に適用する二酸化ケイ素微粒子
はトリメチルシロキシル基を有するものである。
これはキヤリアーを使わない絶縁性磁性現像剤中
に含有させたときに効果が高い。この二酸化ケイ
素微粒子は、粒径が５〜20ｍμのものが良い。ま
た、現像剤中の含有量は、トナー100重量部に対
し、0.01〜２重量部が好ましい。特に好ましくは
0.05〜１重量部が良い。トリメチルシロキシル基
を表面に有する二酸化ケイ素微粒子としてはタル
コ社製タラノツクス500があり好ましく用いられ
る。
このトリメチルシロキシル基を有するシリカ
は、キヤリアーを使わない絶縁性磁性現像剤との
親和性が高く、また現像工程中で、シリカ微粒子
どうし凝集することがない。現像剤との親和性を
よりよくする為に、トリメチルシロキシル基を有
するPH７以上の二酸化硅素微粒子を用いることは
好ましい。例えば、PHが７以上のトリメチルシロ
キシル基を有する二酸化硅素微粒子をPHが７以下
の結着物質を組合せることも良い。
本発明の一成分系磁性現像剤をキヤリアー粒子
と混合して高湿度環境下に放置すると、次第にト
リボ電位が低下するが、本発明の現像方法に適用
できる前述のような現像装置、たとえば内部に磁
石を有するスリーブ上に薄く塗付して放置した場
合にはトリボ電位はほとんど低下しない。トナー
の摩擦帯電を利用して現像する場合、一成分系ト
ナーと二成分系トナーとで著しく異なる点はその
保持する電荷量が前者が後者に比べて非常に少な
い、ということである。
電荷量が大きければ、トナー粒子表面の電界は
強く、高湿度条件下で水が関与した界面化学的な
変化が生じてトリボ電位が下がつたと考えても無
理はないと思われる。この場合にトリメチルシロ
キシル基を表面に有する二酸化ケイ素微粒子がど
のように関与するかはもちろん全く不明である
が、一成分系トナーと二成分系トナーとでは、単
にキヤリアー粒子が存在するしないの違いでは律
し切れない複雑な現象が絡んでいることを、前記
の事実は示している。
本発明に使用するトナーの結着樹脂としては公
知のものがすべて使用可能であるが、例えばポリ
スチレン、ポリＰ−クロスチレン、ポリビニトル
エン等のスチレン及びその置換体の単重合体、ス
チレン−Ｐ−クロスチレン共重合体、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−メタアクリル酸メ
チル共重合体、スチレン−メタアクリル酸エチル
共重合体、スチレン−メタアクリル酸ブチル共重
合体、スチレ−αクロルメタアクリル酸メチル共
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
ジエン共重合体、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リレン系
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、ポリアマイド、ポリ
アクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン
樹脂、フエノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水
素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフイン、
パラフインワツクス等が単数或いは混合して使用
できる。さらに本発明に使用されるトナー中には
着色調色、荷電制御等の目的で、カーボンブラツ
ク等各種染顔料等が含有されてもよい。
また本発明に使用する磁性粉としては、強磁性
の元素及びこれらを含む合金、化合物等であり、
マグネタイト、ヘマタイト、フエライト等の鉄、
コバルト、ニツケル、マンガン等の合金や化合
物、その他の強磁性合金など従来より磁性材料と
して知られている物質がある。この磁性粉は、現
像剤中に10〜50重量％、好ましくは15〜35重量％
含有させるのが良い。この含有量であれば、前述
の現像方法において適切な磁気モーメントが働
き、良好な画像を作成することができ、定着性も
優れている。
ここで用いられるトナー粒子の粒度分布は、５
〜20μの粒径のトナーを主体とし、20〜35μの粒
径のトナーを10〜50重量％（より好ましくは10〜
35重量％）、5μ以下の粒径のトナーを１重量％以
下（より好ましくは0.5重量％以下）、35μを越え
る大きさのトナー粒子は10重量％以下（より好ま
しくは６重量％以下）とするのが良い。粒度分布
をこのように設定することにより、湿度の変化に
もかかわらず安定した良好な画像が得られ、多数
枚の複写を行なつてもトナー粒子の粒度分布は一
定に保たれ、安定した現像を行なうことができ
る。このような粒度分布を得る為には、トナー粒
子製造工程中で粉砕及び分級をコントロールすれ
ば良い。
実施例 １
ポリエステル樹脂（アトラツク382A、花王ア
トラス社製）100重量部、マグネタイト50重量部
を混合し、ロールシルにて溶融混練する。冷却
後、ハンマーミルにて粉砕し、さらに超音速ジエ
ツト粉砕機にて微粉砕する。得られた粉体を分級
し、５〜20μを以つてトナーとする。このトナー
100重量部に、表面にトリメチルシロキシル基を
有するPHが９のコロイド状シリカ（タラノツクス
500、タルコ社製）0.2重量部を混合し、現像剤と
した。これを用いて、マグネツト固定スリーブ回
転型現像器（スリーブ径50mm、スリーブ表面磁束
密度800ガウス、穂切りブレードとスリーブ表面
間距離100μ、スリーブ回転はドラムと逆方向で
周速はドラムと逆方向で周速はドラムと同じ）を
スリーブ表面と絶縁層表面間の距離100μの位置
に設定しスリーブ上のトナー層が絶縁層に接触し
ない条件で、市販の複写機（NP−5000、キヤノ
ン製）に適用し、画像出しを行なつた。画像濃度
の高い、鮮明な画像が得られた。
実施例 ２
トナー処方をスチレン−メタクリル酸ブチル共
重合体100重合部、フエライト40重量部、カーボ
ンブラツク５重量部、含金属染料（ザボンフアー
ストブラツクＢ、BASF製）２重量部とする他
は、実施例１と同様に行なつたところ、カブリが
なく画像濃度の高い鮮明な画像が得られた。
実施例 ３
トナー処方をスチレン−マレイン酸共重合体
100重量部、マグネタイト80重量部とする他は実
施例１と同様に行なつたところ、カブリのない鮮
明な高濃度の画像が得られた。
実施例 ４
トナー処方をスチレン−アクリル酸ブチル共重
合体100重量部、マグネタイト60重量部、含金属
染料２重量部とする他は実施例１と同様に行なつ
たところ、カブリがなく鮮明な高濃度の画像が得
られた。
実施例 ５
トナー処方をポチエチレン100重量部、マグネ
タイト100重量部とする他は実施例１と同様に行
なつたところ、高濃度の鮮明な画像が得られた。
実施例 ６
実施例１のトナー100重量部に実施例１のトリ
メチルシロキシル基を有するコロイド状シリカ
0.05重量部を添加する他は実施例１と同様に行な
つたところ、濃度がやや薄かつたがほぼ実施例１
と同様の結果が得られた。
実施例 ７
実施例６のシリカ量を0.1重量部にすることを
除いては同様に行なつたところ、カブリのない高
濃度の鮮明な画像が得られた。
実施例 ８
実施例６のシリカ量を0.4重量部にすることを
除いては同様に行なつたところ、カブリがなくき
わめて高濃度の鮮明な画像が得られた。
実施例 ９
実施例６のシリカ量を１重量部にすることを除
いては同様に行なつたところ、実施例８とほぼ同
様の結果が得られた。
参考例
実施例１のシリカの代わりに、PHが5.5の表面
にトリメチルシロキシル基を有するコロイド状シ
リカを用いることを除いては実施例１と同様に行
なつたところ、鮮明な画像が得られたが濃度がや
や薄かつた。
比較例 １
実施例１においてシリカを混合しないことを除
いては、実施例１と同様に行なつたところ、画像
濃度は低く、不鮮明な画像が得られた。
比較例 ２
実施例１のシリカの代わりに、ジメチルジクロ
ロシランで処理されたコロイド状シリカ（アエロ
ジルＲ−972、アエロジル社製）を用いることを
除いては実施例１と同様に行なつたところ、画像
濃度の低いやや不鮮明な画像しか得られなかつ
た。
なお、ここでのPHの側定は試料４重量部を水と
アセトンの混合溶媒（１：１）96重量部に懸濁
し、PHメーターで測定した。さらに各実施例の画
像濃度のデータを次表に示す。
【表】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION This invention relates to an improved insulating magnetic developer. Conventionally, as an electrophotographic method, U.S. Patent No. 2297691
Specification of No. 42-23910 and Special Publication No. 1973
A number of methods are known, as described in Japanese Patent No. 24748, etc., but generally a photoconductive material is used to form an electrical latent image on a photoreceptor by various means, and then the Develop the latent image using toner,
After the toner image is transferred to a transfer material such as paper as necessary, it is fixed by heat, pressure, solvent vapor, etc. to obtain a copy. Various methods are also known for visualizing electrical latent images using toner. For example, the magnetic brush method described in US Pat. No. 2,874,063, the cascade development method described in US Pat. No. 2,618,552, and the powder cloud method and fur brush development method described in US Pat. No. 2,221,776; Many development methods are known, such as liquid development. Among these developing methods, in particular, a magnetic brush method using a developer mainly consisting of toner and carrier,
Cascade method, liquid development method, etc. are widely put into practical use. All of these methods are excellent methods that can relatively stably obtain good image quality, but on the other hand, they have common drawbacks associated with two-component developers, such as deterioration of the carrier and fluctuations in the mixing ratio of toner and carrier. In order to avoid such drawbacks, various development methods using a one-component developer made only of toner have been proposed, among which many methods are superior to methods using a developer made of magnetic toner particles. US Pat. No. 3,909,258 proposes a developing method using an electrically conductive magnetic toner. In this system, a conductive magnetic developer is supported on a cylindrical conductive sleeve having magnetism inside, and is brought into contact with an electrostatic image to develop it. At this time, a conductive path is formed between the recording body surface and the sleeve surface by toner particles in the developing section.
An electric charge is applied to the toner particles from the sleeve through this conductive path, and the toner particles adhere to the image area due to the Coulomb force between the sleeve and the image area of the electrostatic image and are developed. This developing method using conductive magnetic toner is an excellent method that avoids the problems associated with conventional two-component developing methods, but on the other hand, because the toner is conductive, the developed image can be transferred from the recording medium to the final product such as plain paper. It has the disadvantage that it is difficult to electrostatically transfer it to a permanent support member. As a developing method using a high-resistance magnetic toner that can be electrostatically transferred, JP-A-52-94140 discloses a developing method that utilizes dielectric polarization of toner particles. However, such a method has drawbacks such as an inherently slow development speed and an inability to obtain a developed image with sufficient density, making it difficult in practice. Another developing method using high-resistance magnetic toner is a method in which the toner particles are triboelectrified by friction between the toner particles or friction between the toner particles and a sleeve, etc., and the toner particles are brought into contact with an electrostatic image holding member for development. It has been known. However, these methods have drawbacks such as the small number of times the toner particles come into contact with the friction member, which tends to result in insufficient triboelectric charging, and the Coulomb force between the charged toner particles and the sleeve increases, making them apt to aggregate on the sleeve. This was difficult in practice. The present applicant previously proposed a new developing method that eliminates the above-mentioned drawbacks in Japanese Patent Application No. 52-109239. This involves applying a very thin layer of magnetic toner onto the sleeve, triboelectrically charging it, and then developing it by facing the electrostatic image very close to, but not in contact with, the electrostatic image under the action of a magnetic field. According to this method, by applying an extremely thin layer of magnetic toner onto the sleeve, the chances of contact between the sleeve and the toner are increased, and sufficient frictional electrification is possible.The toner is supported by magnetic force, and the magnet By relatively moving the toner and the toner, mutual agglomeration of toner particles is eliminated and sufficient friction with the sleeve is achieved.The toner is supported by magnetic force and is developed by facing the electrostatic image without coming into contact with it. By doing so, excellent images can be obtained by preventing background fog. However, in situations where the fluidity of the toner is reduced, such as when the humidity is high or the temperature is high, toner agglomeration cannot be sufficiently dissolved by magnetic force, resulting in a decrease in image quality and image density. It has the following drawback. JP-A-53-31136 proposes another developing method using a high-resistance magnetic toner. This is similar to U.S. Pat. No. 3,909,258 in that charge is induced in the toner by conductor parts such as sleeves and blades, but because the resistance of the toner is high, the charge does not flow through the toner particles, and the toner By disturbing the toner particles, charged toner particles are transported to the surface of the electrostatic image and developed. Although this method does not utilize triboelectric charging as mentioned above, it sufficiently disturbs the toner particles and increases the chances of contact with a member that charges the toner particles.
Furthermore, the charged toner must be transported reliably. Therefore, the need for a means that can reliably disturb the toner particles even when the fluidity of the toner is reduced due to high humidity and high temperature is similar to the development method using triboelectric charging, and this point is It has many difficult problems. Additionally, the present applicant has previously proposed a new developing method using high-resistance magnetic toner. This causes the magnetic toner, which has a conductive portion and an insulating portion on its surface, to be extremely disturbed, and when the conductive portions of the toner come into contact with each other near the image area of the electrostatic image, charges are generated between the toner particles. The image is transferred and developed. In order to achieve sufficient development, this method requires much more severe toner agitation than conventional developing methods using various partially magnetic toners. It is necessary to rotate a magnet at an extremely high speed. JP-A-46-5782 discloses a technique of adding aqueous colloidal silica to a two-component developer having carrier particles. In a two-component system, for example, in the magnetic brush development method, the force that is the basis of the movement of the developer is the magnetic force that acts between the magnet and the carrier particles, so to speak, the movement of the carrier particles is the basis. However, in a one-component magnetic developer that does not use a carrier, the force that corresponds to the force that acts between the magnet and the carrier is the magnetic attraction between the magnet and the toner. In other words, the difference between one-component developer and two-component developer is
The main body of movement such as conveyance is the toner itself in the former case, and carrier particles in the latter case. Therefore, there is a difference between one-component toner and two-component toner.
Inevitably, the required characteristics are different, and in the case of a one-component toner, the requirements are even stricter because the performance as a carrier must also be maintained.
For example, even if water-based colloidal silica R-972 manufactured by Aerosil Co., Ltd., which is treated with dimethyldichlorosilane, which is extremely common in electrophotographic techniques using conventional carriers, is used in a development method using a one-component magnetic developer, the image cannot be imaged. It does not show a very noticeable effect on This result is thought to be caused by the affinity between toner particles and silica particles and the aggregation property of silica particles. The fine silica particles used in the developer are extremely small compared to the particle size of toner particles. Therefore, in a mixed system with toner, fine silica particles can be considered to be attached to the surface of toner particles. At this time, if the affinity between the two is weak, the silica fine particles will separate from the toner particles and scatter while the toner particles are moving, and the addition of the silica fine particles will be meaningless. Furthermore, if the fine silica particles are aggregated together, the substantial number of fine silica particles adhering to the surface of the toner particles decreases, resulting in a similar result. An object of the present invention is to provide a developer which has improved the above-mentioned drawbacks. That is, an object of the present invention is to provide an insulating magnetic developer that is free from fog and can provide clear, high-density images. That is, the present invention provides a one-component magnetic developer characterized by containing an insulating magnetic toner containing a binding substance and magnetic particles, and silicon dioxide fine particles having a trimethylsiloxyl group and having a pH of 7 or more. This is what we provide. FIG. 1 is an explanatory diagram showing one embodiment of the developing method according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a photosensitive drum corresponding to an electrostatic image holder, and a conductive metal drum 1b having an electrophotographic photosensitive member 1a on its circumferential surface is electrically connected. The drum 1 is rotated at a constant speed in the direction of the arrow. Reference numeral 2 denotes a cylindrical developing sleeve for carrying and transporting developer, and in this example, it rotates in the direction of the arrow at the same circumferential speed as the drum. As the cylinder 2 rotates, the developer is conveyed to the developing section while being charged. A container 3 contains an insulating developer made of insulating toner, and is arranged so that the developer contained therein comes into contact with the surface of the cylinder 2. Reference numeral 4 denotes an iron blade, which is arranged at a small distance from the cylinder 2. This blade 4 regulates the amount of developer moving on the cylinder 2 toward the developing section. 5 is a multi-pole (12 poles in the figure) magnet roll, which in this example is fixed so as not to rotate. Further, the developing sleeve may be grounded or an alternating current bias may be applied in the developing section. This development action involves supporting magnetic toner on a toner carrier and bringing it close to the electrostatic image holding surface.
During development, while controlling the magnetic toner with a magnetic field,
In the non-image area of the electrostatic image holding surface, the magnetic toner surface and the electrostatic image holding surface are kept in non-contact, and in the image area of the electrostatic image holding surface, the magnetic toner is transferred from the toner carrier surface to the electrostatic image surface. It is then transferred to and developed. When a magnetic field is applied to the magnetic toner layer, each magnetic toner particle is magnetically polarized and supported on the toner carrier in a shape along the lines of magnetic force. That is, when the magnetic pole is located on the back side of the toner carrier, the magnetic toner becomes fluffy almost perpendicular to the magnetic pole, and in this state, the number of contact points between each toner is relatively small, and the attraction force between toner particles increases. The ratio due to the magnetic force that polarizes the toner increases. Also, between the magnetic poles, the toner lies along the toner carrier, and the magnetic attraction force along this direction increases, and the contact between toner particles also increases, compared to the toner existing at the magnetic pole position. All toner particles are relatively strongly supported on the surface of the toner carrier. In this manner, in the development area, the toner is controlled by the magnetic field and transferred to the electrostatic image surface while being restrained by the magnetic force. During this transfer, the toner is attracted to the electrostatic image plane by the electric field of the electrostatic image, and is uniformly elongated from the toner carrier under the intervention of the magnetic field, and the electrostatic image It migrates to surfaces and adheres there. During this time, the outermost layer of the uniform toner layer comes into contact with the non-image area, and a gap between the outermost toner layer and the electrostatic image holding surface is set as described below so as not to cause background fog. Development in which the toner from the toner carrier is attracted to the electrostatic image surface under the intervention of the magnetic field and transferred to the image surface is called transfer. Therefore, during this transfer, the magnetic toner does not come into contact with the non-image area at all, and the magnetic toner only in the image area is affected by the magnetic field in conjunction with the electric field of the electrostatic image, and is transferred to the toner carrier. The image is then transferred to an electrostatic image located at a gap. During the transition process, the electric field and magnetic field interact with the magnetic toner,
The toner is extended from the surface of the toner carrier and transferred to the surface of the electrostatic image. In this way, in the image area, the toner stands up in combination with the action of the magnetic field, and it is thought that it moves uniformly and quickly along the direction of the electric field or flies in addition to it. During the transfer, the influence of the airflow flowing through the gap, the influence of the gravity of the toner itself, and the influence of vibrations of the toner carrier, electrostatic image holding surface, etc. are minimized. Therefore, it is possible not only to transfer toner from the toner carrying surface to the electrostatic image surface through the gap between the toner carrying surface and the electrostatic image holding surface to perform development, but also to maintain this gap narrow. Therefore, as will be described later, even the smallest unit of fine line or fine character electrostatic images that are printed and used can be developed with high fidelity and high resolution. Furthermore, at the development position, by applying a magnetic force to the magnetic toner layer to make the magnetic toner fluffy (in a fluffy state), the influence of the surface properties of the toner carrier on development, and the effect of toner on the carrier can be improved. It is possible to minimize the influence of uneven coating on development during coating, to form a uniform and uniform distribution of toner, and to uniformly release the toner from the carrier. be. In this developing method, the magnetic flux density is 600 to 1300.
Gauss, developer layer thickness on sleeve 30-300μ,
It is particularly preferable that the gap between the sleeve surface and the photoreceptor surface be in the range of 50 to 500 μm. The silicon dioxide fine particles used in the developer of the present invention have a trimethylsiloxyl group.
This is highly effective when contained in an insulating magnetic developer that does not use a carrier. The silicon dioxide fine particles preferably have a particle size of 5 to 20 mμ. Further, the content in the developer is preferably 0.01 to 2 parts by weight per 100 parts by weight of toner. Especially preferably
0.05 to 1 part by weight is good. As the silicon dioxide fine particles having a trimethylsiloxyl group on the surface, Taranox 500 manufactured by Talco Co., Ltd. is preferably used. This silica having a trimethylsiloxyl group has a high affinity with an insulating magnetic developer that does not use a carrier, and fine silica particles do not aggregate together during the development process. In order to improve the affinity with the developer, it is preferable to use silicon dioxide fine particles having a trimethylsiloxyl group and having a pH of 7 or more. For example, silicon dioxide fine particles having a trimethylsiloxyl group having a pH of 7 or more may be combined with a binding substance having a pH of 7 or less. When the one-component magnetic developer of the present invention is mixed with carrier particles and left in a high humidity environment, the triboelectric potential gradually decreases. If it is applied thinly onto a sleeve containing a magnet and left undisturbed, the tribopotential will hardly decrease. When developing using triboelectric charging of toner, a significant difference between a one-component toner and a two-component toner is that the former holds a much smaller amount of charge than the latter. If the amount of charge is large, the electric field on the surface of the toner particle is strong, and it is not unreasonable to think that the tribopotential decreases due to a surface chemical change involving water under high humidity conditions. It is of course completely unclear how silicon dioxide fine particles having trimethylsiloxyl groups on the surface are involved in this case, but the difference between one-component toner and two-component toner is simply the presence or absence of carrier particles. The above facts show that there are complex phenomena involved that cannot be fully regulated. As the binder resin for the toner used in the present invention, all known binder resins can be used, but for example, monopolymers of styrene and its substituted products such as polystyrene, polyP-crossstyrene, and polyvinitolene, and styrene-P -Crosstyrene copolymer, styrene-
Propylene copolymer, styrene-vinyltoluene copolymer, styrene-vinylnaphthalene copolymer, styrene-methyl acrylate copolymer, styrene-ethyl acrylate copolymer, styrene-butyl acrylate copolymer, styrene- Octyl acrylate copolymer, styrene-methyl methacrylate copolymer, styrene-ethyl methacrylate copolymer, styrene-butyl methacrylate copolymer, styrene-α-chloromethyl methacrylate copolymer, styrene -acrylonitrile copolymer,
Styrene-vinyl methyl ether copolymer, styrene-vinyl ethyl ether copolymer, styrene-vinyl methyl ketone copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-isoprene copolymer, styrene-acrylonitrile-indene copolymer, Slylene copolymers such as styrene-maleic acid copolymers and styrene-maleic ester copolymers, polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene, polyester, polyurethane, polyamide, Epoxy resin, polyvinyl butyral, polyamide, polyacrylic acid resin, rosin, modified rosin, terpene resin, phenolic resin, aliphatic or alicyclic hydrocarbon resin, aromatic petroleum resin, chlorinated paraffin,
Parafine wax and the like can be used singly or in combination. Further, the toner used in the present invention may contain various dyes and pigments such as carbon black for the purpose of toning, controlling charge, and the like. In addition, the magnetic powder used in the present invention includes ferromagnetic elements and alloys and compounds containing these.
Iron such as magnetite, hematite, ferrite, etc.
There are substances conventionally known as magnetic materials, such as alloys and compounds of cobalt, nickel, and manganese, and other ferromagnetic alloys. This magnetic powder is contained in the developer in an amount of 10 to 50% by weight, preferably 15 to 35% by weight.
It is better to include it. With this content, an appropriate magnetic moment will work in the above-mentioned developing method, a good image can be created, and the fixing properties are also excellent. The particle size distribution of the toner particles used here is 5
Mainly toner with a particle size of ~20μ, with 10~50% by weight (more preferably 10~50% by weight) of toner with a particle size of 20~35μ
35% by weight), 1% by weight or less (more preferably 0.5% by weight or less) of toner particles with a particle size of 5μ or less, and 10% by weight or less (more preferably 6% by weight or less) of toner particles with a size exceeding 35μ. It's good to do that. By setting the particle size distribution in this way, stable and good images can be obtained despite changes in humidity, and the particle size distribution of toner particles remains constant even when making multiple copies, resulting in stable development. can be done. In order to obtain such a particle size distribution, pulverization and classification may be controlled during the toner particle manufacturing process. Example 1 100 parts by weight of a polyester resin (Atlack 382A, manufactured by Kao Atlas Co., Ltd.) and 50 parts by weight of magnetite were mixed and melted and kneaded using a roll sill. After cooling, it is pulverized in a hammer mill and then finely pulverized in a supersonic jet pulverizer. The obtained powder is classified to have a particle size of 5 to 20μ and used as a toner. this toner
100 parts by weight of colloidal silica with a pH of 9 and having trimethylsiloxyl groups on the surface (Talanox
500 (manufactured by Talco) were mixed to prepare a developer. Using this, a magnetic fixed sleeve rotating type developer (sleeve diameter 50mm, sleeve surface magnetic flux density 800 Gauss, distance between the ear cutting blade and sleeve surface 100μ, sleeve rotation in the opposite direction to the drum and peripheral speed in the opposite direction to the drum) was used. The circumferential speed is the same as that of the drum) was set at a distance of 100μ between the sleeve surface and the insulating layer surface, and the toner layer on the sleeve did not contact the insulating layer. I applied it and created an image. A clear image with high image density was obtained. Example 2 The toner formulation was 100 parts by weight of styrene-butyl methacrylate copolymer, 40 parts by weight of ferrite, 5 parts by weight of carbon black, and 2 parts by weight of metal-containing dye (Zabon First Black B, manufactured by BASF). When the same procedure as in Example 1 was carried out, a clear image with no fog and high image density was obtained. Example 3 Toner formulation is styrene-maleic acid copolymer
The same procedure as in Example 1 was carried out except that 100 parts by weight of magnetite and 80 parts by weight of magnetite were used, and a clear, high-density image without fogging was obtained. Example 4 The same procedure as in Example 1 was carried out except that the toner formulation was changed to 100 parts by weight of styrene-butyl acrylate copolymer, 60 parts by weight of magnetite, and 2 parts by weight of metal-containing dye. A density image was obtained. Example 5 The same procedure as in Example 1 was conducted except that the toner formulation was changed to 100 parts by weight of polyethylene and 100 parts by weight of magnetite, and a clear image with high density was obtained. Example 6 Colloidal silica having trimethylsiloxyl group of Example 1 in 100 parts by weight of toner of Example 1
Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1 except that 0.05 parts by weight was added. Although the concentration was slightly thinner, it was almost the same as Example 1.
Similar results were obtained. Example 7 The same procedure as in Example 6 was carried out except that the amount of silica was changed to 0.1 part by weight, and a clear image with high density and no fog was obtained. Example 8 The same procedure as in Example 6 was carried out except that the amount of silica was changed to 0.4 parts by weight, and a clear image with very high density and no fog was obtained. Example 9 The same procedure as in Example 6 was carried out except that the amount of silica was changed to 1 part by weight, and almost the same results as in Example 8 were obtained. Reference Example The same procedure as in Example 1 was performed except that colloidal silica having a pH of 5.5 and a trimethylsiloxyl group on the surface was used instead of the silica in Example 1, and a clear image was obtained. However, the concentration was a little thin. Comparative Example 1 The same procedure as in Example 1 was carried out except that silica was not mixed, but the image density was low and an unclear image was obtained. Comparative Example 2 The same procedure as in Example 1 was performed except that colloidal silica treated with dimethyldichlorosilane (Aerosil R-972, manufactured by Aerosil Co., Ltd.) was used instead of the silica in Example 1. Only a slightly unclear image with low image density was obtained. The PH was determined by suspending 4 parts by weight of the sample in 96 parts by weight of a mixed solvent of water and acetone (1:1) and measuring it with a PH meter. Further, the image density data for each example is shown in the following table. 【table】
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図は、本発明に係る現像方法の一実施態様
を示す説明図。
１……感光ドラム。２……現像スリーブ。４…
…ブレード。５……マグネツトロール。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing one embodiment of the developing method according to the present invention. 1...Photosensitive drum. 2...Developing sleeve. 4...
…blade. 5... Magnet Troll.