JPH0445821B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、一成分系検電性磁性現像剤に関し、
より詳細にはマグネタイトの如き強磁性体粉末と
ベンガラとを95：５乃至50：50の重量比で電気絶
縁性樹脂バインダー中に分散させた混練組成物の
粉体粒子から成る一成分系検電性磁性現像剤に関
する。 従来、静電潜像の現像に際して、格別のキヤリ
ヤ使用することなしに潜像を現像可能な現像剤と
して、現像剤粒子中に強磁性材料の粉末を含有せ
しめた所謂一成分系磁性現像剤が広く知られてい
る。この強磁性材料としては、磁気的特性や黒色
に着色していること等の見地から主としてマグネ
タイトが使用されている。 一成分系磁性現像剤による静電潜像の現像に際
しては、個々の現像剤粒子には、静電潜像との間
の静電的吸引力（クーロン力）と磁気ブラシ形成
用の磁石との間の磁気的吸引力とが同時に作用
し、クーロン力の方が大きく作用する粒子は静電
潜像に引き付けられ、一方磁気的吸引力の方が大
きく作用する粒子は現像スリーブ上に残留して基
体上の静電潜像に応じた現像が行われる。 しかしながら、公知の一成分系検電性磁性現像
剤は十分に濃度の高い画像を長期間にわたつて安
定に形成させるという目的には未だ満足し得るも
のではない。即ち、一成分系磁性現像剤において
は、キヤリヤが存在しないため、現像剤粒子は粒
子相互の摩擦により帯電しなければならいという
宿命を有するが、自己摩擦による帯電は、二成分
系現像剤のトナーの帯電に比して、電位の高さ及
び安定性において劣つている。また、一成分系現
像剤においては、個々の粒子の磁気的吸引力の大
きさにかなりの分布があり、この磁気的吸引力の
大きい粒子成分が現像スリープ上に残留蓄積し
て、長期間の使用中に新しい現像剤のスリープ上
への供給量が次第に少なくなつて、静電潜像側に
移行し得る現像剤の量が著しく減少し、これによ
り画像濃度が低下するという欠点を生じる。これ
は、現像剤粒子の分級は風力分級で行われ、その
結果として現像剤中にはマグネタイトの濃度が著
しく高い微細粒子が含有されるためと思われる。 このような欠点を防止するために、現像剤形成
用の混練組成物中のマグネタイトの濃度を減少さ
せることが考えられるが、この場合には最終現像
剤粒子の検電性、即ち粒子相互の摩擦により帯電
するという性質が著しく低下し、画像濃度が低下
するという問題がある。 本発明者等は、電気絶縁性樹脂バインダー中に
マグネタイトの如き強磁性体粉末とベンガラとを
一定の量比で混練し、この混練組成物を粉体粒子
の形で一成分系検電性磁性現像剤として使用する
と、現像剤粒子の摩擦帯電性を優れたレベルに維
持しながら、個々の粒子の磁気的吸引力の分布を
比較的一様なものとでき、現像スリーブ上への粒
子成分の残留蓄積傾向を顕著に防止して、濃度の
高い画像を長時間の複写作業中にわたつて安定に
形成させ得ることを見出した。 本発明は、樹脂バインダー中にベンガラ、即ち
酸化鉄（）を主体とする赤色乃至褐色顔料をマ
グネタイト等の強磁性体粉末との組合せで配合す
ると、現像剤粒子の摩擦帯電性を顕著に向上させ
得るという新規知見に基ずくものである。即ち、
ベンガラはマグネタイトよりもプラス側に摩擦帯
電するという傾向を有し、且つマグネタイトより
も絶縁性であるとい特徴を有している。かくし
て、ベンガラとマグネタイトとを樹脂中に分散さ
せて成る粉体粒子を相互摩擦させると該粒子表面
の内ベンガラの露出部分はプラスに、マグネタイ
トの露出部分はマイナスに夫々帯電するが、ベン
ガラの部分では電荷の保持が大きいため、粉体粒
子は全体として強くマイナスに帯電維持するもの
と認められる。既に前述した如く、現像剤組成物
中のマグネナイト濃度を減少させた場合には、摩
擦帯電による電位が低下する傾向が認められる
が、本発明においては、マグネタイトの一部をベ
ンガラで置換えることにより、粉体粒子をむしろ
強く帯電させることが可能となる。 本発明で用いるベンガラは、α−Fe203（ヘマ
タイト）を主成分としているものであり、これは
マグネタイトに比してかなり弱い非磁性材料であ
るが、マグネタイトの真比重が5.2であるのに対
して、その真比重が5.1乃至5.2であり、その性状
がマグネタイトに非常に近似している。かくし
て、電気絶縁性樹脂バインダー中に、マグネタイ
トとベンガラとを分散させると、両者は比較的一
様な組成比でバインダー中に分散されるようにな
る。かくして、このような混練組成物を冷却し、
粉砕し、更に分級して現像剤粒子とした場合に
も、この個々の現像剤粒子中には、磁性材料であ
るマグネタイトと比磁性材料であるベンガラとが
ほぼ一定の組成比で含有されるようになり、マグ
ネタイトの濃度が著しく高い粉体粒子が生成する
可能性を顕著に抑制することが可能となる。 以上の理由により、本発明の一成分系検電性磁
性現像剤を用いると、長時間の複写操作の全体に
わたつて、高濃度の画像を安定に形成させ得るこ
とが了解されよう。 本発明の現像剤においては、マグネタイト等の
強磁性体粉末とベンガラとを95：５乃至50：50の
重量比で、時に95：５乃至70：30の重量比で用い
ることも重要である。即ち、ベンガラの重量比が
上記範囲よりも少ない場合には、マグネタイト濃
度の異常に高い粒子成分の生成を防止し且つ粒子
の摩擦帯電量を増大させるという本発明の目的に
は不都合となり、一方ベンガラの量比が上記範囲
を越えると、粒子の磁気的に吸引される性質が弱
くなり、粒子がより導電性となり、更にベンガラ
に特有の赤色乃至褐色に近い色相となるために本
発明の目的に好ましくない。 本発明において、電気絶縁性樹脂バインダーは
マグネタイトとベンガラとの合計量100重量部当
り230乃至40重量部、特に190乃至50重量部の量で
用いるこが望ましい。即ち、樹脂の量が上記範囲
よりも少ない場合には、摩擦帯電性の点でも不満
足なものとなる傾向があり、一方上記範囲よりも
多い量で用いる場合には、やはり帯電性や磁気的
特性更には摩擦帯電性の点で不満足なものとなり
易い。 本発明において、ベンガラとしては任意の粒子
形状及び粒径を有するものが使用されるが、本発
明の目的には、立方体粒子の非被砕性アグロメレ
ートから成り且つ粒子径が１乃至10ミクロン、特
に1.5乃至５ミクロンの範囲にあるベンガラを用
いるのがよい。 本発明に好適に使用する立方体粒子の比被砕性
アクロメレートから成るベンガラは、これに制限
されるものではないが、次の方法で製造される。
即ち硫酸鉄（）の水溶液にアンモニア水のよう
な弱アルカリ水溶液を加えて、水酸化鉄（）の
沈澱を生成せしめる。この沈澱を、母液のPHを３
〜９として、加圧水熱処理し、水酸化鉄の擬膠状
沈澱を微細な立方状のヘマタイト（Hematite）
に変化させる。即ち、この際、前記弱アルカリを
使用し、母液のPHを酸性側に近い条件にすること
によつて凝集し易い微細な立方状粒子が生成し、
しかも水熱処理を150乃至230℃の温度で50時間以
上の長時間熟成し、必要により焙焼することによ
り前述した粒子形状のベンガラが得られる。 一方、このベンガラと組合せて使用するマグネ
タイト（Fe₃O₄）も任意の粒子形状及び粒径を有
するものであつてもよいが、数平均粒径が１ミク
ロン未満、特に0.1乃至0.7ミクロンのように微細
でありながら、しかも見掛密度が0.45ｇ／ml以上
という見掛密度の大きいマグネタイトを使用する
のが特に望ましい。 本発明に好適に使用するこの微細マグネタイト
粒子は、一般に立方体粒子乃至やや丸味を帯びた
不定形粒子の形態を一般に有しており、また、最
長寸法／最短寸法の比として定義される形状異方
性は1.0乃至5.5好ましくは１乃至３の範囲にある
ことが望ましい。強磁性体粉末としては、上記マ
グネタイトの他に、各種フエライト類、例えば
ZnFe₂O₄の如き合成フエライト類を用いることも
できる。 本発明の好適態様に従い、このような粒度特性
のベンガラとマグネタイトとの組合せを用いるこ
とにより、本発明の前記目的に特に適合した検電
性磁性現像剤が得られる。即ち、前述した粗粒状
のベンガラ粒子を用いることにより、成形された
現像剤粒子表面にベンガラ粒子が露出する傾向が
大となつて、現像剤粒子相互による摩擦帯電が有
効に行われ、画像濃度が顕著に向上するようにな
る。更に、マグネタイトとして微粒状のものを使
用することにより、個々の現像剤粒子中に確実に
マグネタイトを含有させることが可能となり、両
者の相互摩擦による帯電を一層確実なものとする
ことできる。のみならず、赤色乃至褐色のベンガ
ラを粗粒状、黒色のマグネタイトを微粒状とする
ことにより、現像剤全体としての色相を純黒調に
近いものとすることができる。 電気絶縁性の樹脂バインダーとしては、該バイ
ンダー単独で測定して、５×10¹³Ω−cm以上の電
気抵抗を有する現像剤用樹脂バインダーの任意の
ものが使用され、一般に種々のモノ乃至はジエチ
レン系不飽和単量体、特に (a) ビニル芳香族単量体、 (b) アクリル系単量体 の単独重合体や共重合体等が使用される。 ビニル芳香族単量体としては、下記式 式中、R₁は水素原子、低級（炭素数４以下の）
アルキル基、或いはハロゲン原子であり、R₂は
低級アルキル基、ハロゲン原子等の置換基であ
り、ｎはゼロを含む２以下の整数である、 で表わされる単量体は、例えばスチレン、ビニル
トルエン、α−メチルスチレン、α−クロルスチ
レン、ビニルキシレン等やビニルナフタレン等を
挙げるとができる。この中でも、スチレン、ビニ
ルトルエンが好適である。 アクリル系単量体としては、下記式 式中、R₃は水素原子或いは低級アルキル基で
あり、R₄は水酸基、アルコキシ基、ヒドロキシ
アルコキシ基、アミノ基或いはアミノアルコキシ
基である、 で表わされるアクリル系単量体、例えばアクリル
酸、メタクリル酸、エチルアクリレート、メチル
メタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメ
タクリレート、２−エチルヘキシルアクリレー
ト、２−エチルヘキシルメタクリレート、３−ヒ
ドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシ
エチルメタクリレート、３−アミノプロピルアク
リレート、３−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノプロピル
アクリレート、アクリルアミド等を挙げるそとが
できる。 これらの単量体(a)或いは(b)と組合せで、或いは
単独で使用される他の単量体としては、例えば下
記式 式中、R₅は水素原子、低級アルキル基又はク
ロル原子である、 で表わされる共役ジオレフイン系単量体、例え
ば、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等他
には無水マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イ
タコン酸等の他のエチレン系不飽和カルボン酸或
いはそのエステル類や、酢酸ビニル等のビニルエ
ステル類、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、
ビニルエーテル類、アクリロニトリル、塩化ビニ
ル、塩化ビニリデン等を挙げることもできる。 これらのビニル系重合体の分子量は3000乃至は
300000、特に5000乃至200000の範囲にあるのが望
ましい。 前述した樹脂バインダーのマグネタイト及びベ
ンガラとを、樹脂バインダーの溶融条件下におい
て混練し、この混練組成物を冷却後粉砕し、この
粉砕物を分級することにより本発明の現像剤が得
られる。 現像剤成分の混練・粒状化に先立つて、それ自
体公知の現像剤の補助成分をそれ自体公知の処方
に従つて配合し得る。例えば、現像剤の色調を改
善するために、カーボンブラツクの如き顔料や、
アシツドバイオレツトの如き染料を単独で或いは
２種以上の組合せで、全体当り0.5乃至５重量％
の量で使用できる。また、増量の目的で、炭酸カ
ルシウム、微粉末ケイ酸等の充填剤を、全体当り
20重量％迄の量で配合することができる。現像剤
を熱ロールで定着する方式では、シリコーンオイ
ル、低分子量オレフイン樹脂類、各種ワツクス類
等のオフセツト防止剤を、全体当り２乃至15重量
％の量で使用できる。また、現像剤を圧力ロール
で定着する用途には、パラフインワツクス、各種
動・植物ロウ、脂肪酸アミド等の圧力定着性賦与
剤を全体当り５乃至30重量％の量で使用してもよ
い。更に、現像剤粒子相互の凝集を防止して、そ
の流動性を向上させるために、ポリテトラフルオ
ロエチレン微粉末、微粉末シリカのような流動性
向上剤を全体当り0.1乃至1.5重量％の量で配合し
てもよい。 現像剤粒子の粒度は、解像力等にも関連する
が、一般に５乃至35ミクロンの範囲で、しかもア
グロメレート型ベンガラの粒径の２倍以上の粒径
を有することが望ましい。 本発明の現像剤を用いる静電写真複写法におい
て、静電潜像の形成はそれ自体公知の任意の方式
で行なうことができ、例えば導電性基板上の光導
電層を一様に荷電した後、画像露光をして静電潜
像を形成させることができる。 この静電潜像を有する基板表面と前述した磁性
現像剤の磁気ブラシとを接触させて、現像剤の可
視像を形成させる。 本発明の現像剤を用いて静電潜像の現像を行う
には、現像剤のホツパーに前述した一成分径磁性
現像剤を充填する。このホツパーの下端開口部に
は、非磁性スリーブが回転可能に設けられてお
り、このスイーブの内部にはマグネツトがスリー
ブとは反対方向に回転し得るように設けられてい
る。かくして、スリーブ及びマグネツトを回転さ
せると、スリーブ状に磁性現像剤のブラシ層が形
成され、このブラシ層を穂切板で適当な長さに裁
断した後、スリーブと同方向に回転するセレンド
ラムと軽く接触させて、セレンドラム上の静電像
を磁性現像剤により現像する。 次いで、基板上の現像剤の像を転写紙と接触さ
せ、転写紙背面から、前述した静電潜像と同極性
のコロナ荷電を行つて、現像剤の像を転写紙上に
転写させる。 本発明において、転写画像の定着は、現像剤の
種類に応じて、熱ローラ定着、フラツシユランプ
定着或いは加圧ローラ定着等の任意の方式で行な
うことができる。 本発明の現像剤は、セレン感光板、有機光導電
体光板等の正電荷潜像を有するｐ−型感光板の現
像に特に有用である。従来の摩擦帯電型一成分系
磁性現像剤は、一般に、負電荷の潜像を有する感
光板の現像には使用し得るとしても、前述したｐ
−型感光板の正電荷潜像の現像には極めて不満足
な結果を示すにすぎない。これに対して、本発明
によれば、このような正電荷潜像の現像及び転写
に際して優れた作用効果が達成されるのである。 本発明を次の例で説明する。 実施例 １ 表１の組成物からなる混合物を３本ロールミル
を用いて、145℃で30分間混練熔融し、放冷後カ
ツテイングミルで粗粉砕し0.5〜２mmの大きさに
する。次いでジエツトミルを用いて微粉砕したも
のをジグザグ分級機で分級し８〜25μの磁性トナ
ー（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ）を得る。
更に、流動性を高める為に疎水性のシリカ（日本
アエロジル社製Ｒ−972）を0.3％混合して、表面
処理を行つた。 これらの作製した磁性トナーを用いて次なる複
写テストを行つた。 感光体にセレンドラム（外径150mm）を用いた
複写機に於いて、非磁性部材を介してマグネツト
を内蔵した現像スリーブ（外径33mm）上の磁場の
強さを約900ガウスとし、マグネツト及びスリー
ブを独立に個々に回転しうるいわゆる両回転方式
とした現像ローラー上に上記の磁性トナーを、穂
切り板とスリーブの間隔を0.3mmとして付着させ、
磁性トナーはホツパーから現像ローラー部に供給
できる様に配置し、また感光体表面と現像ローラ
ーの間隔を0.5mmとした。現像スリーブと感光体
は同方向で回転し、マグネツトは逆方向に回転す
るようにした回動条件下で、帯電（＋6.7KV）、
露光、現像、転写（＋6.3KV）、ヒーターローラ
ー定着及びフアーブラシクリーニングを行つた。
但し、複写速度はA4サイズで毎分25枚のコピー
が行える様にした。転写紙には厚さ80μの上質紙
を用いた。複写テスト結果のコピー物の画像濃度
を第２図に示す。画像濃度はベタ黒の所を市販の
反射濃度計（小西六写真工業製）で測定し求め
た。

【表】 結果によれば、マグネタイトとベンガラを95：
５乃至50：50の重量比で電気絶縁性樹脂バインダ
ー中に分散させた磁性トナーの方が、マグネタイ
ト単独の磁性トナーより画像濃度の高いコピー物
を与えた。 又、参考までに磁性トナーの摩擦帯電量を市販
のブローオフ粉体帯電量測定装置（東芝ケミカル
製）で測定した所、ａトナーの22.5μc／ｇに体
し、ｅトナーは−25.8μc／ｇ、ｈトナーは−
20.2μc／ｇを示した。 実施例 ２ 平均粒子系0.7μ、見掛密度0.53ｇ／mlのマグネ
タイト40重量％（以下％と表示）、平均粒径15μ
のベンガラ５％及びスチレン／アクリル共重合体
樹脂55％から成る組成の磁性トナーを実施例１と
同様にして作製する。 この作製した磁性トナーを用いて次なる連絡複
写試験を行つた。 感光体に有機半導体ドラムを用いた複写機に於
いて、非磁性部材を介してマグネツトを内蔵した
現像ローラー上に上記の磁性トナーを穂切り板と
現像ローラーの間隔を0.3mmとして付着させ、ま
た感光体表面と現像ローラーの間隔を0.45mmと
し、現像ローラーを感光体と同方向で移動速度を
感光体より２倍早い速度とした条件下で、帯電、
露光、現像、転写定着及びフアーブラシクリーニ
ングを行つた。 30000枚のコピーを行つたが、現像ローラー部
のトナーの蓄積もなく安定した画像濃度1.40〜
1.51のコピー物を得ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１において使用したベ
ンガラの顕微鏡写真であり、第２図はベンガラの
混合比に対応したコピー物の画像濃度を示すグラ
フである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ マグネタイトの如き強磁性体粉末とベンガラ
   とを、95：５乃至50：50の重量比で電気絶縁性樹
   脂バインダー中に分散させた混練組成物の粉体粒
   子から成る一成分系検電性磁性現像剤。 ２ 前記樹脂バインダーは前記強磁性体粉末とベ
   ンガラとの合計量100重量部当り40乃至230重量部
   の量で存在する特許請求の範囲第１項記載の現像
   剤。 ３ 前記ベンガラが立方体粒子の非破砕性アグロ
   メレートから成り且つ１乃至10ミクロンの粒径を
   有するベンガラである特許請求の範囲第１項記載
   の現像剤。 ４ 前記強磁性体粉末が0.1乃至1.0ミクロンの粒
   径を有するものである特許請求の範囲第１項記載
   の現像剤。