JPS6032064A - 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】 ［技術分野］ 本発明は画像担体表面に形成された静電荷像を一成分系
の磁性トナーを用いて磁気ブラシ法により顕像化する現
像方法に関する。

［先行技術］ 電子写真を利用した複写方法として、例えば、Ｓｓ感光
体、ＺｎＯ感光体、有機光導電体等の各種感光体上に静
電荷像を形成し、磁性現像剤を用いて磁気ブラシ法によ
り現像し、ついで定着するかもしくは、現像画像を普通
紙等の転写シート上に転写した後定着して最終画像を得
る方式が一般に知られている。

この複写方式に使用される磁性現像剤としては磁性キャ
リアと定着性樹脂に着色剤、染料等の各種添加物を分散
させた非磁性トナーの混合粉体である二成分系現像剤が
一般的である。しかるにこの二成分系現像剤を使用した
場合、現像剤中のトナー濃度を一定に保つための手段や
トナーとキャリアを均一に攪拌・混合するための手段を
現像装置に設ける必要があり、現像装置が大型化・複雑
化するという問題がある。また、キャリア粒子はトナー
との混合を長時間続けると、ギヤリア粒子の表面にトナ
ーの皮膜が形成され、キャリアの摩擦帯電特性が低下Ｊ
るので、キャリアを定期的に交換する必要がある。

そこぐ磁性現像剤として、キャリア粒子を用いずに樹脂
と磁性粉を主体とする一成分系の磁性トナーを用いて静
電荷像を現像することが提案され（例えば特開昭４９−
４５３２号公報参照）、まず酸化亜鉛紙、静電記録紙の
ような処理紙を用いて現像後直接定者する方式に実用化
され、ついで前述の転写工程を含む電子写真複写方式に
も実用化され（いる。

この転写工程を含む複写方式においては、画像品質、特
に定着性の点から磁性粉含有量°の少ない（約４０重量
％以下）、低磁力の磁性１−ナー（例えば特開昭５７−
６６４５５号公報参照）を使用づることが多い。しかし
てこのような低磁力トナーを用いて良好な現像を行なう
ため、磁性トナーの搬送速度を感光体表面の移動速度の
２倍以上としている。

従って磁性トナーがドクターブレードを通過する時に高
い圧力が作用して、ブロッキングを生じゃずいという問
題がある。

またトナー像の定着方式としては、オーブンあるいは熱
ロールを用いる加熱定着方式が一般的であるが、予熱時
間が不要でかつ消費電力も少なくてすむ等の利点を有す
る圧ノコ定着方式が普及しつつある。

この圧力定着方式に使用される磁性トナーには、耐オフ
セット性および保存安定性等にすぐれていることが要求
されるが、特にできるだけ低圧力で良好な定着性を示す
こ−とが重要である。そのため圧力定着型の磁性トナー
には、所定の圧力下（５００ｋ（＋　／ｃｍ２以下）で
塑性変形を起こず樹脂が使用され、具体的にはポリエチ
レンワックス、アドミワックス、マイクロクリスタリン
ワックス等のワックス類が使用され−（いる。（例えば
特開昭５１−８７０４２号公報参照）またワックス類単
独では緒特性を満た１ことが困難であるため、エチレン
酢酸ビール共重合体あるいはエチレンアクリル共重合体
等の他の樹脂と混合して使用するのが一般的である。（
例えば特公昭５４−３３７３号公報参照）このように圧
力定着型磁性トナーは樹脂成分とし−〔少なくともワッ
クス類を含有しているため、機械的圧力を受けた場合に
変形し易く、前述した如くのブロッキングが生じ易いと
いう問題がある。

１目的］ 本発明の目的は、上述の従来技術の問題点を排除し、圧
ツノ定着型磁性トナーを用いてもブロッキングを伴わず
に良好な現像性が得られる現像り法を提供することであ
る。

「要旨」 本発明の現像方法は、所定方面に移動しかつ静電荷像を
保持Ｊる画像担体表面に対向して複数個の磁極を有する
永久磁石部材をその内部に保持する非磁性スリーブを設
置し、前記非磁性スリーブ上にワックス類を含む樹脂と
磁性粉を主体とする磁性トナーを供給し、前記永久磁石
部材と非磁性スリーブとの相対的回転によって前記磁性
１−ナーを前記画像担体表面と非磁性スリーブとの対向
間隙に向って搬送し、前記対向間隙において前記磁性ト
ナーを前記画像担体表面に選択的にイ」着させて前記静
電荷像を顕像化する現像方法において、前記磁性トナー
として酸化鉄を６０重量％以上含有しかつ体積抵抗が１
０８〜１０　Ω・ｃｍの範囲にある磁性トナーを使用し
、前記対向間隔において前記磁性トナーを前記画像担体
表面の移動方向と同方向にかつ前記画像担体表面の移動
速度の１．１倍以下の速度で搬送したことを特徴とする
。

［構成］　Ｅ作用］ 以下本発明の詳細を図面により説明する。

第１図は本発明を実施するための現像装置の一例を示す
断面図である。

同図において、１は表面に静電荷像（図中十記号で示す
）を保持しＩこ感光体ドラムであり、図示矢印７方向に
移動する。感光体ドラムの周囲には現像装置２が設置さ
れている。現像装置２は、感光体ドラム１の表面に対向
して間隙（以下現像ギＩ７ツブという）Ｄを保って配置
された非磁性スリーブ３、表面に複数個の磁極を有する
永久磁石４を軸５に固着してなる永久磁石部材６、非磁
性スリーブ３との間に間隙（以下ドクターギャップとい
う）ｄを保って配置されたドクターブレード７、磁性ト
ナー９を収容するトナー１１８を備えている。

上記現像装置によれば、非磁性スリーブ３と永久磁石部
材６との相対的回転により、非磁性スリーブ３上に吸着
された磁性トナー９を図示矢印ＳＺｊ向に搬送する。ド
クターギャップｄを通過後の磁性トナー９は現像ギヤツ
ブＤ付近で感光体ドラム１の表面に接触しそこに付着し
てトナー像１０が形成仝れる。現像ギャップＤを通過後
の磁性トノ−９は図示矢印Ｓｈ向に搬送され−Ｃトナ一
槽８内に回収される。そしてトナー像１０はコロナ転写
器等の転写手段（図示せず）により転写シート（図示せ
ず）上に転写されついで定着手段（図示せず）を経て最
終画像が得られる。

本発明者・等が第１図に示す現像装置によりブロッキン
グを伴わずに良好な現像を行える条件を検討した結果数
の条件を見出した。

まず、磁性トナーの搬送速度が早１ぎると磁性トナーが
ドクターギャップを通過する時に強い力を受けてブロッ
キングが発生し易くなる。これを防止するためには、非
磁性スリーブの回転数をできるだけ少なくする必要があ
る。しかしながら非磁性スリーブの回転数を少なくする
と磁性トナーの搬送力が弱まるので現像性が低下してし
まう。

そこで現像性の低下を補うために、永久磁石部材を非磁
性スリーブと同方向に回転させる必要がある。非磁性ス
リーブを永久磁石部材と同方向に回転させることは例え
ば特開昭５５−ｉ２６２６６号公報に記載されているよ
うに公知であるが、本発明者等の検討によればこのトナ
ー搬送方式はブロッキング防止に、極めて有効であるこ
とが確認された。

またブロッキング防止のために、下記（１）式で表わさ
れるトナーの搬送速度Ｖ、−はできるだけ速くする必要
があり、特にＶｔ＝Ｏの時が最も好ましいが、感光体ド
ラムの表面の周速度Ｖｐ−の１１倍以下であればよい。

イｑｂ　、 Ｄ：非磁性スリーブ外径（ｎ＋ｍ） ｈニスリーブ上のトナー厚さくｏｒＩｌｌ）Ｐ：永久磁
石の磁極数 ｎ、：非磁性スリーブの回転数（ｒ、ｐ、ｍ１１１Ｍ＝
永久磁石部祠の回転数（ｒ、ｐ、ｍ、）また１−ナーの
搬送速度を遅くして良好な現像性を得るためには、非磁
性スリーブ上での磁性トナーの動きを活発にして感光体
表面への磁性トナーの接触する機会を多くする必要があ
り、永久磁石部材の磁力を高くすること、具体的にはス
リーブ上Ｃｌ００〜１７００Ｇの範囲とすることおよび
永久磁（ｊ部材の回転数を多くすること、１０００ｒ−
ｐ、ｍ、以上（外径２９．３ａ＋ｉφの場合）とするこ
と、ならび１−ｕｉ　＊に　ｌＦｂ　ＶＱ　タ　／井ス
　−　し　４ス　ｈ２　−ｊ＋　ｌ　１．％次に、上述
のトナー搬送方式を実施する場合、磁性トナーの組成も
重要な要因となる。

すなわち上述のトナー搬送方式によれば、非磁性スリー
ブ上の磁性Ｉ−ナーは非磁性スリーブの回動に追従せず
、永久磁石部材の回転により非磁性スリーブと逆方向の
力を受けるので、トナー中の磁性粉の含有量が少ないと
磁性トナーの非磁性スリーブ上での運動は減少してしま
う。そこで本発明者が検討した結果、トナー山の磁性粉
の含有量を６０重量％以上（好ましくは７０重量％以上
）とすることにより良好な現像性を示すことが見出され
た。ただし磁性粉の含有ｍは８０重量％を越えると、定
着性が極端に低下するので、８０重量％以下とする必要
がある。

また磁性粉としては、鉄、ニッケル、クロム、コバルト
等の金属とそれらの合金の粉末あるいはフエライｉ・も
しくはヘマタイト（γ−Ｆｅ　２０３　）、マグネタイ
ト（Ｆｅ２０３及び／又はＦｅ３０４）等の強磁性を示
す種々の物質が知られているが、磁気特性及び色相の点
からヘマタイトあるいはマグネタイ１〜を用いる必要が
ある。磁気特性のうち飽和磁化（４πＩｓ）は磁性粉の
含有■に比例するが、５０〜７２８ｒＡｕ／Ｑの範囲が
適当である。−万作磁ノ７（ｚＨｃ’）は磁性粉の種類
によっ（定まるが、ａｍざるとブロッキングが生じ易く
な一す、一方高すぎでも針状粒子の占める比率が大きく
なり、よってマグネタイトの体積が増りので８０〜４０
００ｅ　（好ましくは１００〜３０００ｅ）の範囲が適
当である。

また圧力定着方式に使用するために本発明でも定着性樹
脂としして少なくともワックス類を使用づるが、本発明
者等の検討によれば、各種ワックス類の中でもポリ１チ
レンワツクスが保存安定性と定着性を最も良くバランス
させうると共に、ブロッキングの防止に最も有効である
ことが判明した。更にポリエチレンワックスの中でも、
数平均分子間が４５００〜ｉ　ｏｏｏｏでかつ重量平均
分子量が１００００〜２００００の範囲にあるものが適
当である。これは分子量が少ないとブロッキング防止の
効果が弱くなり、一方分子量が多いと塑性変形しにくく
なって高い定着圧力（４０〜５０ｋｇ／Ｃｌｌ１以上）
を必要とするからである。このポリエチレンワックスを
使用することにより、定着後のトナー像の表面が硬くな
り、コスリに対する抵抗力が増加するという効果も得ら
れる。なお樹脂成分としてはポリエチレンワックスのほ
かに、耐ブロッキング性及び定着性を損なわない範囲で
エチレン酢酸ビニル共重合体、アミド系ワックス、スチ
レン系樹脂、アクリル系樹脂等の他の樹脂゛を用いるこ
ともできる。

本発明で使用される磁性トナーは上記の磁性粉と樹脂を
必須成分として含むとともに、任意成分としてカーボン
ブラック等の抵抗調節剤、５ｉ０２粒子等の流動性改質
剤、ニグロシン染料や含金属ナシ染料等の荷電制御剤等
の種々の添加物（例えば特開昭５７−９７５４５号公報
参照）を含有してもよく、これらの材料を用いて粉砕法
あるいは噴霧乾法等の公知の方法により製造することが
できる。

このようにして得られた磁性トナーは現像後直接定着す
るいわゆるＣＰＣ方式にもあるいは現像後転写してから
定着り−るいわゆるｌ）　Ｐ　（Ｃ方式のいずれにも適
用できる。現像性の点から磁性トナーの体積抵抗は１０
８〜１０　Ω・ａｍの範囲が好ましい。またトナーの校
注については、５〜５０μＩの範囲とすればよく特にＰ
ＰＣ方式に使用する場合は５〜３０μｍの範囲とすれば
よい。

なお本発明でトナーの抵抗は、内径３．０５ｖｎφのテ
フロン（商品名）製シリンダー中にトナー粉末を１０〜
２０ｍ１ｌｌの高さに充填し、ｉｏｏｇｒの荷重下、Ｄ
、　Ｃ，４０００ｖ　／ａｍの電場で測定した値と−り
る。また後述の実施例及び比較例におけるトナーのブロ
ッキング性及び保存安定性は次のようにして評価した。

まずブロッキング性は、一端を密閉した非磁性円筒密器
（外径６０ＩＩＩＩＩＩφ、内径５８ｔＩｌ＋ｎφ、長
さ１００ＩＩＩＩ１１）を直立させ、その内部に１００
’Ｏｒの磁性トナーを充填した後他端を鎧で密閉し、つ
いＣ円筒容器を振動数２０回／分、振幅２＋１１１１１
の条件で２分間上下に振動させて、振動前後の１−ナー
の凝集状態を観察して評価した。そして度で１００ｔ＋
ｒシャーレ−上に放置して評価した。

［実施例１］ ポリエチレンワックス（重量平均分子１１１１０００、
数平均分子量６０００　）　・・・・２６重量部カーボ
ンブラック（三菱化成製ＭＡ６００）　’・・・・　３
重量部 上記組成を加熱ニーダ−にて３０分混線を行ない、冷却
固化した。冷却固化物をジェットミルにて３０μｍ以下
の粒子に粉砕し、粉砕粉に流動性改質剤（カーボンブラ
ック）をｏ、ｏ７重り部添加、沢合し、ついで分級して
５〜２０μｍの粒度分布を有する、体積抵抗が３Ｘ１０
９Ω・Ｃｌｌ１の磁性トナーを得た。

上記の磁性トナーを用いて、Ｍ１図に示す現像装置をそ
なえた実験用複写機にて２０℃、６０％Ｒ，Ｈ，の環境
、条件で画像評価を行なった。この場合、感光体ドラム
１としては、外径１２０ｍｍφのＳｅドラムを用い−に
れを１．００１１１１１１／　Ｓｅｃの周速ぐ回転ざぜ
た。また非磁性スリーブ３（外径３１．４ｍｍ≠のステ
ンレス鋼製円筒）は図示矢印Ｘ方向に）　９２１’、ｔ
ｌ、Ｉｌｌで回転させ、永久磁石部材６（外径２９．３
１１１１１１φ、８極対称着磁、スリーブ上の磁束密度
が８３０Ｇの３ａ−フェライト磁石を軸に固着したもの
）をスリーブと同方向に１５０Ｏｒ、ｐ、ｍ、で回転さ
せた。また現像ギャップＤおよびドクターギャップｄは
各々０．５ＩＩＩＩＴｈ及びＱ、３ｉ＋ｍに調整した。

転写紙としては玉子製紙製サンフラワーを用い、そして
定着は線圧１８ｋｕ／ｃｎ＋に調整した一対の圧力ロー
ル（表面を硬質クロムメッキしついで表面粗さ０．８３
以下に研削した鋼製ロール＞によ’Ｏ行なった。なおＶ
ｒは、４３１１１ｍ／　３８ｃ’ｃある。

ソノ結果、解像度８本／ｌ１ｌＩＩ１１ベタ黒ｍ度１．
３４でかつハーフトーンの再現性の良い高品質の画像が
得られた。また上記磁性トナーはブロッキング性及び保
存安定性の点でも何ら問題は生じなかつ　ｌこ　。

〔比較例１］ ポリエチレンワックス及びマグネタイトの配合量を各々
４７重缶部および５０重鉛部とした以外は実施例１と同
様の条件で磁性トナーを調整した。

この磁性トナーを用いて、永久磁石部材を静止し非磁性
スリーブを１２２　ｒ、Ｄ、ｌＩｌで回転ざした・（Ｖ
、　＝　２００　、６ｍｍ／ｓｅｃ　）以外は実施例１
と同様の条件で画像評価を行なったところ、画像濃度０
．７８で解像度が５．０本／１１ＩＩ１１と良好な画像
が得られなった。

［実施例２］ ポリエチレンワックス（数平均分子ｆｆ１５０００．重
量平均分子ｍ　１ａｏｏｏ＞　・・・２５重量部カーボ
ンブラック（三菱化成製＃３０）合計　ｉｏｏ重量部 上記組成を２本ロール式加熱混練機により３０分混練し
ついで冷却固化した。冷却固化物をジ工ッｌ−ミルにて
３０μｍ以下の粒子に粉砕し、粉砕粉に流動性改質剤（
カーボンブラック）をＯ１紀重量部添加、混合しついで
分級して５〜２０μｍの粒Ｏ 度分布を有する体積抵抗が８×１０　Ω・Ｃｌｌ１の磁
性トナーを得た。

上記の磁性トナーを用い゛Ｃ１永久磁石としてスリーブ
上の磁束密度が９４０Ｇの３ｒ−ノコ、ライ］・磁石を
用い、永久磁石部材および非磁性スリーブを各々１００
０ｒ、　ｐ、　ｍおよび５　Ｑ　ｒ、１１．、　ｍ　Ｆ
回転させ（Ｖ　ｒ　＝　３３ｍｍ／ｓｅａ　）　、また
３ｅドラムの周速を６０　ｍｍ／　ｓｅｃとした以外は
実施例１と同様の条イ９ぐ画像評価を行なったどころ、
解像度８木／１ｌｌＩＩｌ。

ベタ濃度１．４３でかつハーフトーンの再現性の良い高
品質の画像が得られた。

また上記磁性トナーはブロッキング性および保存安定性
の点でも何ら問題は生じなかった。

［比較例２］ ポリエチレンワックスおよびマグネタイトの配合口を各
々４５＠量部および５０重量部とした以外は実施例１と
同様の条件で磁性トナーを調整した。

この磁性トナーを用いて、永久磁石部材を静止し非磁性
スリーブを６１　ｒ、ｐ＝　ｍ、で回転させた（Ｖ＝　
１００．３ｍｍ／ｓｅｃ　）以外は実施例１と同様の条
件で画像評価を行なったところ、濃度０．９５、解像度
５．６本／ｍｌ１１と満足出来る画像はＩＪられなかっ
た。

［効果］ 以上に記述の如く、本発明°によれば、ブロッキングを
伴なわずに高品質の圧力定着画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の現像方法を実施するための装。 置の一例を示す断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定方向に移動し、静電荷像を保持する画像担体表
   面に対向して複数個の極磁を有する永久磁石′部祠をそ
   の内部に保持する非磁性スリーブを設置し、前記非磁性
   スリーブ上にワックス類を含む１ｊＡＩＩｌｉと磁性粉
   を主体とする磁性トナーを供給し、前ｇｄ永久磁石部材
   と非磁性スリーブとの相対的回転ににつて前記磁性トナ
   ーを前記画像担体表面と非磁性スリーブとの対向間隙に
   向って搬送じ、前記対向間隙において前記磁性トナーを
   前記画像担体表面に選択的に付着させて前記静電荷像を
   顕像化Ｊる現像方法において、前記磁性トナーとして酸
   化鉄を６０重間％以上含みかつ体積抵抗が１０８〜１０
   　Ω・Ｃｌｌ１の範囲にある磁性トナーを使用し、前記
   対向間隙において前記磁性トナーを前記画像担体表面の
   移動方向と同方向にかつ前記画像担体表面の移動速度の
   ′１．１倍以下の速度で搬送１イー７シＬ＃を効トせス
   狙島女辻 ２、数平均分子層が４５００〜ｉ　ｏｏｏｏでかつ重量
   平均分子量が）ｏｏｏｏ〜２００００の範囲にあるポリ
   エチレンワックスを含有する磁性トナーを用いたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の現像方、法。