JPS61249059A - 磁性現像剤およびそれを用いた現像方法 - 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】 （発明の分野） 本発明は、電子写真法に用いる磁性現像剤およびそれを
用いた現像方法に関し、より詳細には、流動性に優れ、
帯電安定性に優れた磁性現像剤および極めて薄い層厚を
安定して形成させるとともに安定した画像を得ることの
できる現像方法に関する。

（従来技術） 電子写真法に用いる現像剤としては従来から、樹脂とカ
ーポンプフック等の顔料とから成るトナー粉と、鉄粉等
の磁性粉或いはガラスピーズから成るキャリア粒子とを
混合して成る二成分系現像剤と、トナー粉中にマグネタ
イト等の磁性粉のみから成る一成分系磁性現像剤が知ら
れている。

二成分系現像剤を用いた現像方法によれば、トナー粉と
キャリア粒子との相互摩擦によりトナー粉を帯電させ、
内部に磁石を有する非磁性スリーブ上に磁気ブラシを形
成させ、静電潜像を有する感光体と摺接させ、現像を行
なうが、消費されるのがトナー粉のみであることから現
像剤中のトナー濃度を一定に保つ必要があシ、装置の上
でも攪拌手段を必要とすることから大型化する傾向にあ
る。

一方、−成分系磁性現像剤を用いた現像方法は現像剤同
志あるいは、前述のスリーブ表面との摩擦により帯電を
行ない、感光体と接触させ、現像剤を移行させて現像を
行なうものであるが、二成分系のようにトナー濃度の制
御を行なう必要もなく、装置系も小型化できることから
、複写機自体の小型、低コスト化に有用であるがゆえに
、特に、開発が進められている。

しかしながら、このような−成分系現像剤は、スリーブ
上に均一な薄層を形成させる必要があることから、現像
剤の流動性、帯電性において、優れた安定性が要求され
る。

従来から、これらの問題に対し、現像剤を疎水性シリカ
等の流動化剤によって表面処理する等の手段がなされて
きたが、初期においては優れた特性を示すが長期使用に
おいては、流動化剤の現像剤表面で疎水性シリカ自体が
大きな負帯電性を示すことから現像剤同志が静電凝集し
流動性の低下または現像剤表面からの脱落によって現像
剤の表面特性が変化するため、初期の特性を維持するこ
とができず、画像濃度の低下等の問題が生じていた。

また、湿式法番ζよシ製造されたシリカに対し、シリコ
ンオイ〜により疎水化されたシリカを流動化剤として用
いることにより流動性、帯電安定性を向上させる提案が
なされているが、この方法によ）得られたシリカにより
処理された現像剤は、良好な画像を得る丸めの帯電量を
得ることが困難であシ、初期濃度番ζおいて満足すべき
ものでは表い。

また、最近に至シ、−成分系現像方法として、現像剤の
磁気プフＶを非接触状態に保持し、電界または磁界によ
り、現像剤を飛翔させて現像を行できるという長所を有
している。しかしながら、この現像方法によれば、スリ
ーブ上に極めて薄い現像剤層を形成する必要があシ、そ
のため、特に優れた流動性を有する現像剤が必要とされ
、また、繰り返し複写においては環境変化等に対し、常
に安定な帯電性、安定な層形成が必要とされる。従来か
ら知られる磁性現像剤を用いた場合では、いずれも上述
の特性にトいて満足すべきものでなく、濃度低下、画像
ムラ、繰り返し複写による濃度変化等を起たしていた。

（発明の概要） 本発明者等は上記の現状に鑑み鋭意研究の結果、流動化
剤として、疎水性シリカとシリコンオイル処理された親
水性シリカの両者を用いて、現像剤表面に担持させるこ
とにより、優れた流動性と帯電性の安定化を達成できる
ことを見い出した。

即ち、本発明によれば磁性粉、定着用媒質を主成分とす
る粉体組成物の表面に流動化剤として疎水性シリカと、
シリコンオイル処理された親水性シリカとを担持して成
る磁性現像剤が提供される。

さらに本発明によれば表面に静電潜像を有する感光体と
の近接位置に同磁極が並列して着磁された固定磁石を内
部に有する円筒状非磁性スリーブ表面にて、疎水性シリ
カと７リコンオイ！処理された親水性シリカとを流動化
剤として表面に担持する磁性現像剤を磁極位置で厚さ３
０乃至２００μの層厚に規制した後、前記近接位置で反
発磁界により該現像剤を飛翔させ、感光体に選択的に移
行させ、静電潜像の現像を行なう現像方法が提供される
。

（実施例） 本発明を以下１ζ詳細に説明する。

磁性現像剤の特性は、大別して磁気特性および帯電特性
があるが、磁気特性については、含有する磁性粉により
決定され、はとんど不変的な要素である。帯電特性は用
いる定着用媒質の帯電性にほぼ決定されるが、定着性の
点から、決定され得る傾向が強いため帯電特性の細かい
制御はほとんど不可能である。また、帯電特性はその現
像剤の表面特性により左右されるため、流動化剤等の表
面処理剤はその制御を行なう大きな因子である。

本発明における重要な特徴は、流動化剤として疎水性シ
リカと、シリコンオイル処理された親水性シリカとの複
合体を使用することにある。

流動化剤として疎水性シリカの使用は一般的に行なわれ
ているが、疎水性シリカはそれ自体で負帯電性を有し、
現像剤の帯電極性に大きく寄与する反面、流動化剤が疎
水性シリカ単独では前述したような帯電量の増大に伴な
い、後述する実施例からも明らかなように大きな濃度変
化を示す。そこで、この疎水性シリカに対してシリコン
オイル処理された親水性シリカを加えることにより、初
期の画像濃度を維持し、安定な画像を供給することがで
きる。その理由は明らかではないが、シリコンオイル処
理された親水性シリカが、帯電特性上、疎水性シリカに
比較して、それ自体の帯電量はかなシ低いため、また、
シリコンオイル処理により、安定化された親水性シリカ
内部の水分子によって、帯電量の増大を低減させ、しか
も、両者間の帯電特性の違いによって互いに現像剤表面
からの脱落が抑制されるものと推測される。

本発明において用いられる疎水性シリカは、乾式法によ
って製造されるもので表面のＶフノール基がジメチμジ
クロロシフン等によって封鎖されたものである。

一方、親水性シリカとしては、特に湿式法により製造さ
れるもので、５〜５０ｍμの多孔性の一次粒子から構成
され、内部には水分子が存在する。

通常親水性シリカは、２次粒子、３次粒子として、３次
元的に凝集した状態で存在する。

本発明では、この親水性シリカに対しシリコンオイルに
より処理を行なう。シリコンオイル処理は、ジメチルシ
リコン、ジフェニルシリコン系で動粘度５　ａｓ〜１０
０００００　ｃｓのオイルをトルエン等の溶剤中に溶解
し、親水性シリカを分散させた後１００〜２００℃の加
熱又は真空処理により乾燥することにより得られる。こ
のような処理番こより得られた親水性シリカは、部分的
に疎水化されていると考えられる。このことは処理後の
親水性シリカを水に浮かべた時、当初水製面に浮遊し、
後に沈降する現象からも実証された。また、処理後の親
水性シリカは帯電量（ブローオフ法）において、疎水性
シリカに比較して低いことが必要である。

詳しくは、疎水性シリカの帯電量との差が３００　／Ｊ
）７６以上であることが好ましい。帯電量の差が３００
μＣ／ｇ未満では、疎水性シリカの帯電量の増大を抑制
することが困難である。

本発明において、疎水性グリ力とシリコンオイル処理さ
れた親水性シリカとは、重量比で１＝３乃至１０：１、
特に１：２乃至５：１の割合で粒子表面に担持されるこ
とが重要である。即ち、疎水性シリカの量が上記範囲よ
シも大きいと、帯電量が増大する傾向が顕著となシ、流
動性の低下、トナ一層形成が不安定となシ濃度低下、濃
度不均一などの画像劣化が生じる。また親水性シリカの
量が多いと帯電量が不十分であ）初期画像濃度の低下を
生ずる。

また、流動化剤としての量は、処理前の粉体組成物１０
０重量部に対し、０．１乃至５重量部、特に０．５乃至
２重量部の割合で処理されるのが好ましい。流動化剤が
０．１重量部未満では、流動化剤としての効果を発揮で
きずしかも帯電量においても不十分である。一方、５重
量部を超えると現像剤粒子当シの流動化剤の担持能力以
上となシ、流動化剤の脱離、いわゆる遊離シリカが多く
々シ、機内汚染とともに感光体に対しても弊害を及ぼす
結果となる。

本発明の磁性現像剤は、基本的には定着用媒質中に現像
剤全量に対し、３ｏ乃至６０重量％の割合でマグネタイ
ト等の磁性粉、所望により電荷制御剤を分散して成る粉
体組成物から成る。これらの分散物はその分散性の点か
ら０．１乃至５ミク四ンの範囲のものを使用するのが好
ましい。

本発明−どおいて使用される定着用樹脂は、特に負帯電
用の樹脂に限定されるものであシ、好適には、スチレン
、ビニルトルエン、α−メチ〃スチレン、α−クロ〃ス
チレン、ビニルナフタレン、ビニルキシレン等のビニル
芳香族単量体、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、ブチルメタクリレー
ト、ブチルアクリレート、２−エチルへキシルアクリレ
ート、２−エチルへキシルメタクリレート、等のアクリ
ル単量体の単独重合体もしくはそれらの共重合体が使用
される。さら薯ζこれらの樹脂に組み合わせ得る単量体
としては、ブタジェン、イソプレン、クロロプレン等の
共役ジオレフィン系単量体や、フマル酸、無水マレイン
酸５等のエチレン不飽和カルボン酸或いはそのニスチル
類の他酢酸ビニル等のビニルエステル類等を挙げる′こ
とができる。

また、これらの定着用媒質として、媒質全体当シ２乃至
２０重量％の割合で、低分子量ポリプロピン、低分子量
ポリエチレン等の低分子量オレフィン樹脂、パラフィン
ワックス、カルナバロウ等の各種ワックスをオフセット
防止剤として加えることも可能である。なお、この時、
これらのオフセット防止剤は、単に前述の樹脂類と混練
することもできるが定着用媒質の重合時に共存させて行
なうこともできる。

電荷制御剤としては、定着用媒質品数型を用いるのが好
ましい。負帯電用現像剤においてはクロム、鉄、コバμ
ト等の錯塩アゾ染料等が使用される。

本発明の磁性現像剤の製造に際しては、定着用媒質、磁
性粉等を所定の割合で混合した後、３本ロール、２軸押
出法等により混練を行ない、そのｓ　Ｐ’ｒ　？Ｉ＝ｉ
ｑ 後、粉砕、分緩め鰺Φ−−処理等を行なうことにより粒
径５〜３０　ｇの粉体組成物を製造する。この粉体組成
物に対し、前述した流動化剤とまぶし処理することによ
り、粉体の表面に流動化剤を担持させることができる。

この時、流動化剤の処理は、ふるい等により、凝集物を
取り除いた後それぞれ別個に行なっても、予め、流動化
剤の混合物を調製した後、処理することも可能である。

次に、本発明の現像方法を実施するための現像装置の概
略配置図を第１図に示す。感光体１に近接する位置に、
ＡＩ等から成る円筒状非磁性スリーブ２が配置されてい
る。スリーブ２の内部には、感光体１との近接位置にＮ
極の反発磁極３が、それ以外は交互に異極が着磁された
磁石４が内設されている。スリーブの上方には、磁性体
から成る穂切部材５が配置されている。ここで現像剤の
挙動を説明すると、ホッパー６内に収容された現像剤７
は穂切部材５１ζよシ所定の層厚に規制された後、スリ
ーブ２の回転に伴い、現像域８に搬送される。現像域８
では第２図の拡大図に示すように磁石４の反発磁界３に
より現像剤層９は、はぐされ、感光体１との間に浮遊ト
ナー１０が形成される。

浮遊トナー１０はそれ自体のもつ電荷にょシ静電潜像１
１番と静電的＃Ｃ選択的に引き付けられ、潜像１１を可
視像１２化する。現像域８を経由した現像剤７はスリー
ブ２の回転に従い、再びホッパー６内に戻され、次の現
像に待機する。

このような現像方法によれば、感光体スリーブ間を近接
させる必要があること、現像剤層が感光体に接しないよ
うに層厚を設定する必要があることから、現像剤層厚は
極位置で３０乃至２００＃の極めて薄い層に設定される
。このような薄い層を形成するためには、穂切位置にて
現像剤が凝集しないことが少なくとも必要とされる。

また、現像域８において感光体１への移行が現像剤層々
の帯電量に支配されているため、常に安定な帯電量を維
持する必要がある。

本発明の現像方法によれば現像剤として、前述したよう
に疎水性シリカとシリコンオイル処理すれた親水性シリ
カを流動化剤として用い、これらを現像剤の表面に担持
させる仁とにより、優れた流動性、即ち非凝集性により
前述の層厚を安定して形成させることが可能とまる。

しかも、現像域８において、帯電特性の安定化が達成さ
れ、長期にわたシ、安定した画像を供給することが可能
となる。

本発明の現像方法暑どよれば、現像域８での、磁石４に
′よる磁気的吸引力また、スリーブ２上での本発明の現
像方法は第１図の構成に限定されるものでなく、あらゆ
る変更も可能である。例えば穂切部材５のかわシにフィ
ルム等の可撓性部材を用いて、現像剤に対して、面接触
により層規制することも可能である。また、所望により
、画像の細線再現性、階調性を向上させる目的で、バイ
アス印加手段１３によってスリーブ２に感光体の潜像極
性と同極性の直流又はパルス電圧を感光体の電位以下の
範囲で印加することも可能である。

乏 本発明讐以下の例で説明する。

実施例 スチレンニアクリル酸ブチル共重合体　　　　　５５重
量部低分子量ポリプロピレフ　　　　　　　　　　　　
５重量部マグネタイト（保磁力１００エルステツド、　
　　４０重量部平均粒径０．２μ） ジェットミルで粉砕、分級を行ない粒径５〜２５従い、
流動化剤をスーパーミキサーによりまぶし処理を行なっ
た。

なお、シリコンオイル処理は、シリコンオイル（ＫＦ′
９６　、１０００　ｃｓ　、信越化学社製）　０．５　
ｇをトルエン１５０　ｍ４に溶かした溶液中に、湿式法
で合成された親水性シリカ１０ｇを分散させ、１００℃
で加熱乾燥する。冷却後、ミキサーにて弱く凝集したシ
リカを粉砕後粒径４４μ以上の凝集物を取υ除いた。

疎水性シリカ、親水性シリカとしては第１表のものを使
用した。

得られた現像剤を用いて、第１図の現像装置に基づき、
複写テ’ｘトを行なった。なお、現像条件は以下の通シ
である。

現像剤層厚（磁極位置）１００μ 感　　　光　　　体　　　　ａ−Ｓｉ。

最大表面電位　　＋４５０ｖ １２　発　磁　界　　最大落込み高さ　　１００ガウス
感光体−スリーブ間距離　　２００μ なお、画像濃度は市販の反射濃度計（マクベスＲＤ　−
９１４）で初期濃度（磁性現像剤１００ｇ投入後、初め
の５枚の平均値）と、　１０００枚後のコピー濃度と初
期濃度との差から濃度変化を算出した。

また、層安定性に関しては、スリーブ上での現像剤層お
よび穂切部での状態を目視判断した。

測定結果を第２表に示す。

第２表から明らかな通シ、流動化剤が疎水性シリカのみ
または比率の大きい現像剤（４２，１０）では初期濃度
は良好であるが、濃度変化が大きく、流動性も悪かった
。一方、シリコンオイル処理した親水性５／ＩＪ力のみ
または比率の大きい（Ａ３゜８）では帯電量不足で濃度
が出なかった。シリコンオイル処理せず、疎水性シリカ
とともに流動化剤として用いたもの（＆４）は、初期か
ら層が安定せず濃度が出なかった。また、流動化剤の全
体量（（ａｌ　＋　（ｂ）が小さいもの（／１１２）は
濃度が不十分で流動性も悪かった。逆に大きいもの（Ａ
　１４　）は１１４’鴫濃度が不十分で遊離シリカが多
く、機内汚染が発生した。その他の本発明の例では、い
ずれも高濃度で、層安定性に優れ、画像的にも安定した
画像が得られた。

（発明の効果） 発明によれば流動化剤として疎水性シリカと、シリコン
オイル処理された親水性シリカとを同時に使用すること
により優れた流動性と帯電安定性を得られ、長期にわた
シ安定な画像を得ることができる。また、この現像剤を
用いてスリーブ上に薄膜を形成させた後に反発磁界によ
り、現像を行なうことによ）、安定な薄膜を得られると
とも募ζかぶシのない濃度の高い画像を安定して得るこ
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現像装置の
概略配置図である。 第２図は、本発明の現像方法での、現像域の拡大図であ
る。 １・・・感　　　光　　　体　　　２・・・ス　　リ　
　−　　ブ３−反発磁極　４・・・磁　　石 ５−穂切部材　７−磁性現像剤 １１−静電潜像

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁性粉、定着用媒質を主成分とする粉体組成物の
   表面に、流動化剤として疎水性シリカと、シリコンオイ
   ル処理された親水性シリカとを担持して成る磁性現像剤
   。
2. （２）疎水性シリカと、処理後の親水性シリカとが重量
   比で１：３乃至１０：１の割合で担持される特許請求の
   範囲第１項記載の磁性現像剤。
3. （３）流動化剤が粉体組成物１００重量部に対し０．１
   乃至５重量部の割合で担持される特許請求の範囲第１項
   記載の磁性現像剤。
4. （４）表面に静電潜像を有する感光体との近接位置に、
   同磁極が並列して着磁された固定磁石を内部に有する円
   筒状非磁性スリーブ表面に、疎水性シリカとシリコンオ
   イル処理された親水性シリカとを流動化剤として表面に
   担持した磁性現像剤を磁極位置で厚さ３０乃至２００μ
   の層厚に規制した後、前記近接位置で反発磁界により該
   現像剤を飛翔させ、感光体に選択的に移行させ、静電潜
   像の現像を行なう現像方法。