JPS6167045A - トナ−塗布方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、トナーにより静電潜像を現像するためのトナ
ーの塗布方法及びトナーを塗布するための磁性粒子に関
する。

〔従来の技術〕

従来、乾式−成分現像装置としては各種装置が提案され
又実用化されてる。しかし、いずれの現像方式において
も乾式−成分現像剤の薄層を形成することは極めて難か
しく、このため比較的厚い層の形成で現像装置を構成し
ていた。しかるに現像画像の鮮明度、解像力、などの向
上が求められている現在、乾式−成分現像剤の薄層形成
方法及びその装置に関する開発は必須となっている。

従来知られている乾式−成分現像剤の薄層を形成する方
法としては、特開昭５４−４３０３７号が提案さ′れて
おり、且つ実用化されている。しかし、これは磁性現像
剤の薄層形成に関するものであった。磁性現像剤は磁性
を持たせるため磁性体を含有しなければならず、これは
転写紙に転写した現像像を熱定着する際の定着性の悪化
を招き、不都合であった。さらに磁性体は一般に黒色も
しくは黒系色を有しているので、磁性トナーを用いて鮮
明なカラー画像を得るころは困難であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

それゆえ本発明は上記欠陥を克服した新規なトナーｐ１
１１ａ方法を提供することを目的としている。

更に本発明は、上記トナーが現像装置から漏れ出すのを
防止することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明によれ
ばトナーとトナー塗布用磁性粒子とを貯蔵する現像剤容
器と、潜像保持体にトナーを搬送するトナー担持体と、
前記現像剤容器のトナー出口の上流側で前記トナー相持
体と接触するトナー塗布用磁性粒子による磁気ブラシを
形成する磁石とを配して、前記トナー担持体上にトナー
の薄層を形成するトナー塗布方法において上記、磁性粒
子が ０．０５≦Ｔ２／Ｔｌ≦０．７ Ｔ亀　：処理前の該磁性粒子とトナー構成微粉末との摩
擦帯電量 Ｔ２　：処理後の該磁性粒子とトナー構成微粉末との摩
擦帯電量 となる処理を施されていることを特徴とするトナー塗布
方法が提供される。

上記本発明の潜像保持体としては、感光体層や絶縁体層
を有するドラム状やベルト状の部材であり、磁極として
は磁石ローラの軸方向に同極性又は異極性の磁極を着磁
したものや、棒状の複数の磁石を固定支持部材上に接着
したものを用い得る。更に回動するトナー保持部材とし
ては、アルミニウムφ銅φステンレス・黄銅等の非磁性
金属や合成樹脂材料によるスリーブ又は樹脂や金属の無
端ベルトの使用が可能であり、その周面ばトナーの搬送
性や帯電特性を高めるのに、粗面化又は凹凸模様を設け
ても良い、また、必要に応じて現像剤容器の出口側に設
ける規制部材としては、鉄等の磁性体やアルミニウムΦ
銅Ｏ樹脂等の非磁性体によるブレード板や壁を用い得る
。

以下、図面に従って本発明を説明する。

第１図は、本発明の塗布方法を適用する現−像原理を説
明するための現像装置の断面図を示す。

図において、ｌは電子写真感光体ドラムであり１図示し
ない潜像形成手段により形成した潜像を保持し、図示の
現像位置を矢印ａ方向に回転して通過する。この感光体
ドラム１に対しては、トナーを担持するトナー担持体で
ある非磁性スリーブ２が、所定の間隙を保って対向して
おり、このスリーブ２は矢印す方向に回転する。このス
リーブ２の上部にはトナー４及びトナー４と磁性粒子５
の混合体を貯蔵する樹脂やアルミニウム等の非磁性材料
を用いた容器３が位置し、この容器３のスリーブ回転方
向下流には、磁性ブレード６がねじ止めされている。

一方、この磁性ブレード６に対するスリーブ２の反対側
には、磁石７が設けられている。この磁石の取付は位置
は、磁極の位置と磁性ブレード６との関係で決定され、
実際には磁性ブレード６の位置よりも若干上流側に磁極
を設けることで形成する磁界の作用で、磁性粒子の流出
防止、及びトナーの均一塗布の点で更に良好な結果を得
る。

上記構成において、容器３内の磁性粒子５は、磁石７の
Ｓ極と磁性ブレード６との内に生じる磁界により、磁気
ブラシ８を形成する。そして、スリーブ２が回転するこ
とにより上記磁気ブラシ８を保持したまま、磁性粒子と
トナーとを撹拌混合される。この状態で容器３の磁性ブ
レード側では、このブレード６の存在により磁性粒子と
トナーの混合体は、このブレードにより移動が阻止され
て上昇し、矢印Ｃ方向に循環運動す葛。

これによりトナーは、磁性粒子との混合によりスリーブ
２ないしは磁性粒子によって摩擦帯電される。帯電され
たトナーは、磁性ブレード６の近傍に形成した磁気ブラ
シ８により、スリーブ２の表面に鏡映力により均一に薄
く塗布され、感光体ドラムとの対向位置に至る。

ところで、磁気ブラシ８を構成する磁性粒子５は、磁石
７の磁界による拘束力が、摩擦力が原因する搬送力より
大となるように設定することで、スリーブ２上には流出
しない、そして、磁気ブラシ８の領域内にトナーがあれ
ば、磁気ブラシ−８の磁性粒子とこのトナーとの比率は
、スリーブ２の回転によりほぼ一定値を保つ、これによ
り現像されてスリーブ上のトナーが消費されても、自動
的に磁気ブラシ８の領域にトナーが供給される。

従って、上記スリーブ２上には常に一定量のトナーの供
給塗布が可能となる。

以上の説明で明らかな如く、本発明における構成要素と
して特に磁性粒子が重要である。上記磁性粒子は、従来
、トナーよりもはるかに多い量でトナーと混合されてい
た２成分系現像剤に使用されたキャリア材としての磁性
粒子が有していた機能、すなわち、主としてトナーに帯
電付与を行ない、その帯電量を制御する機能よりはむし
ろ、多量のトナーが存在する系で磁気ブラシを形成しト
ナー担持体上にトナーを塗布し、またその量を規制する
機能を果たさなければならない、同時に循環移動しなが
らトナーを供給する機能をも有していなければならず、
さらに、この磁性粒子は規制部材を通過しては好ましく
ない、これらの機能を満たす為には、磁界により発生す
る適当な拘束力を有しながら、しかも適当な循環性を示
し、かっ形成された磁気ブラシのブラシの状態は、均一
な塗布を可能にする為に適度な硬さと密度をもっていな
ければならない０例えば比較的疎なブラシはトナー担持
体上に規制不足のスジを生じやすくする傾向があり、又
逆に密なブラシは保持部材上の塗布層の厚さを極薄にす
る傾向があり、いずれも好ましいものではない、さらに
−例をあげれば循環性が良すぎる場合は塗布層が厚くな
って画像上にカブリが生じたり、又循環性が悪い場合に
はゴーストが生じやすくなるなど種々の欠点は生じる場
合がある。

本発明者らは、前記本発明に使用される磁性粒子が必要
とされる様々の機能を満たす為に植種検討した結果、ト
ナー塗布用磁性粒子の粒度、粒度分布、等に加えて、ト
ナーと磁性粒子との相互作用を微妙に調整するためには
表面の処理が極めて重要であることが分った。

すなわち、磁性粒子が、 ０．０５≦７２　／　Ｔ　ｔ≦０．７、より好ましくは ０．１≦Ｔ　２　　／　Ｔ　１　≦０．６Ｔｌ　：処理
前の該磁性粒子とトナー構成微粉末との摩擦帯電量 Ｔ２　：処理後の該磁性粒子とトナー構成微粉末との摩
擦帯電量 となる処理を施されていることである。

前述したように本発明の磁性粒子の役割は、従来の２成
分現像剤に用いられるキャリアーとは異なりトナーの帯
電量を制御する機能よりはむしろ、磁性粒子よりも多量
のトナーが存在する系で磁気ブラシを形成し、トナー保
持部材上もしくは潜像担持体上にトナーを塗布し、また
その量を規制することにあるわけで、そのために磁性粒
子は前記条件を満足するべく処理されることが必要なの
である。

ここで言う、トナー構成微粉末とは一般に結着樹脂Φ着
色材φ荷電制御剤等を ■溶融混練・冷却番粉砕・分級したちの■溶融混練・液
中への分散・造粒したもの■溶融混練・気体中への噴霧
・造粒したもの或いは１着色剤・荷電制御剤を予め分散
させた単量体を重合・造粒したものを示す。

又、上記構成の微粉末の外部を樹脂コートしたー、いわ
ゆるマイクロカプセル状の微粉末であっても良いが、流
動性向上剤・荷電制御剤・研磨剤等の微粉子を外部に粒
子混合したものは含まない、即ち、粉末１個１個が固着
された安定な粒末であるところのトナー構成微粉末をも
って、摩擦帯電性の測定の対象としたのである。実際の
トナーとしては上記トナー構成微粉末をそのまま用いて
もよいし、流動性向上剤、荷電制御剤、研磨剤等を外添
して用いてもよい。

ここで本発明におけるトナー構成微粒子と磁性粒子との
摩擦帯電量の測定法を図面を用いて詳述する。

第３図はトナーの摩擦帯電量を測定する装置の説明図で
ある。先ず、底に４００メツシユ（磁性粒子の通過しな
い大きさに適宜変更可能）の導電性スクリーン１３のあ
る金属製の測定容器ト２に摩擦帯電量を測定しようとす
るトナー構成微粉末と磁性粒子の重量比ｌ：９の混合物
（現像剤）約４ｇを入れ金属製のフタ１４をする。この
ときの測定容器２全体の重量を秤りＷ＋（ｇ）とする。

次に、吸引機１１（測定容器２と接する部分は少なくと
も絶縁体）において、吸引口１７から吸引し風量調節弁
１６を、ｉｌ！Ｉ整して真空計１５の圧力を７０　ｍｍ
Ｈｇとする。この状態で充分（約１分間）吸引を行ない
トナー構成微粉体を吸引除去する。

このときの電位計１９の電位を■（ボルト）とする、こ
こで１８はコンデンサーであり容量をＣ（ｐＦ）とする
、また、吸引後の測定容器全体の重量を秤りＷｚ（ｓｒ
）とする、このトナー構成微粉体摩擦帯電量Ｔ　（ｐｃ
／ｇ）は下式の如く計算される。

Ｔ（ルＣ／ｇ）＝一旦Ｘヱー Ｗ、−Ｗｚ 但し、測定条件は２３°Ｃ１５０％ＲＨとする。

又、前記条件を満足すべき磁性粒子の処理方法としては
、一般に、磁性粒子表面に、樹脂又は染顔料又は、荷電
制御剤又は、流動性制御剤等を単独或いは複数で固着せ
しめる方法がとられる。固着方法としては、粉末で混合
し、熱で溶融もしくは軟化せしめて磁性粒子に付着せし
める方法、溶剤に溶解もしくは懸濁せしめて塗布し磁性
粒子に付着せしめる方法、単に、粉体で混合する方法等
、従来公知の方法がいずれも適用できる。

磁性粒子の表面への固着物質としてはトナー材料により
異なるが、例えばポリテトラフルオロエチレン・モノク
ロロトリフルオロエチレン重合体拳ポリフッ化ビニリデ
ン・シリコーン樹脂・ポリエステル樹脂・ジターシャリ
−ブチルサリチル酸の金属錯体、スチレン系樹脂ψアク
リル系樹脂書ポリアシド・ポリビニルブチラール−ニグ
ロシン・アミノアクリレート樹脂赤塩基性染料及びその
レーキ・シリカ微粉末φアルミナ微粉末などを単独或い
は複数で用いるのが適当であるが、必ずしもこれに制約
されない。

上記化合物の処理量は、磁性粒子が前記条件を満足する
よう適宜決定すれば良いが一般には、総量で本発明の磁
性粒子に対し、０．１〜３〇−重量バーセント（好まし
くは０．５〜２０重量パーセント）が望ましい。

本発明者らは、これらの構成をもつ磁性粒子とトナーと
の組み合せにより、トナーの取り込み・規制による電荷
付与スリーブ上への均一塗布を順調ならしめ、磁気ブラ
シの循環を安定化させることを見い出したのである。

本発明に使用されるトナー塗布用磁性粒子としては、例
え°ば表面酸化または未酸化の鉄、ニッケル、コバルト
、マンガン、クロム、希土類等の金属、及びそれらの合
金または酸化物などが使用できる。又その製造方法とし
て特別な制約はない。

一方、本発明に用いられるトナーの結着樹脂としては、
ポリスチレン、ポリＰ−クロルスチレン、ポリビニルト
ルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体；スチ
レン−ｐ−クロルスチレン共重合体、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−メタクリル
酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重
合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレ
ン−アクリルニアミノアクリル系共重合体、スチレン−
アミノアクリル系共重合体、スチレン−αクロルメタク
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−ブタジェン共重
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
どのスチレン系共重合体；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、ポリエステル樹脂、ロジン変性ロジン、
テルペン樹脂、フェ／−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、塩素化パラフィン、パラ
フィンワックスなどが単独或いは混合して使用できる。

トナーにおいては、任意の適当な顔料や染料が着色剤と
して使用可能である０例えば、カーボンブラック、鉄黒
、フタロシアニンブルー、群青、キナクリドン、ベンジ
ジンイエローなど公知の洗顔料かあ、る。

また、荷電制御剤としてアミノ化合物、第４級アンモニ
ウム化合物および有機染料、特に塩基性染料とその塩、
ベンジルジメチル−ヘキサデシルアンモニウムクロライ
ド、デシル−トリメチルアンモニウムクロライド、ニグ
ロシン塩基、ニグロシンヒドロクロライド、サフラニン
γ及びクリスタルバイオレット、含金属染料、サリチル
酸合金属化合物等を添加しても良い、さらに本発明の効
果を妨げない程度に磁性粉を添加しても良い。

以上のトナーの構成は、一般に行なわれている混合−粉
砕法による現像剤に用いても良いし、マイクロカプセル
現像剤の壁材又は芯材あるいはその両方に用いることも
可能である。

〔実施例〕

以下実施例により本発明をさらに詳しく説明する０例で
示す部は重量部である。

実施例１ 第２図において、第１図と同一部材は同一符号が付しで
ある。実施例装置において感光体ドラムｌは矢印ａ方向
にＳｏｍｍａ／秒の周速度で回転する。２は矢印す方向
に６６　ｒａｔｓ／秒の周速度で回転する外径３２ｍ層
、厚さ０．８ｍｍのステンレス（ＳＵＳ３０４）製のス
リーブで、その表面は＃６００の７ランダム砥粒を用い
て不定型サンドブラストを施し、周方向表面の粗面度を
０．８ｇｍ　（Ｒｚ　＝）にした。

一方、回転するスリーブ２内にはフェライト焼結タイプ
の磁石７を固定して配設し、その第１磁極のＮ極は磁性
ブレード６に対して、スリーブ２の中心０とブレード先
端を結ぶ線から３０度（図示θ）傾けて設定しである。

磁性ブレード６は鉄製であり表面にさび止めのためニッ
ケルメッキを施した。このブレード６はスリーブ２の表
面に対して間隔を２００ｐｍに設定した。

次に、ポリフッ化ビニリデン微粒子５０ｇをキシレン中
１１に分散させ、約７５〜１００ＪＬの不定形鉄粉ＩＫ
ｇを上記液中に侵し、キシレン除去後３５０℃に加熱し
て処理を完了した。

一方ポリエステル系樹脂１００部に対し、銅フタロシア
ニン系顔料１０部、負性荷電制御材５部（アルキルサル
チル酸金属錯体）を混合、溶解混練し、冷却後、ジェッ
トミルで粉砕し、平均粒径１２、のトナー構成微粉末を
得た。

処理前後の上記磁性粒子と上記トナー構成微粉末との摩
擦帯電量を測定すると、下記の如くとなり、 前記条件を満足した。

このトナー構成微粉末１００部にコロイダルシリカ０．
６部を外添し、トナーとした。そして、上記トナー７重
量部と磁性粒子５０重量部とをよく混合した後、容器３
内に入れる０次いでトナー２００重量部をその上から添
加し、容器３に入れる。上記容器３内におけるトナーと
磁性粒子との混合体は、特にこの磁性粒子が磁界の下で
スリーブにより搬送されることで循環運動する様子が、
トナーが少なくなった状態で観察できた。

上記構成の現像装置においては、上記スリーブの回転に
ともないスリーブ２の表面には、約３０７ｚｍ厚のトナ
ーのみによる薄層が形成できた。このトナ一層をブロー
オフ法により帯電電位を測定したところ、−ｔ２．ＩＩ
Ｌｃ／ｇの電位で均一に帯電していることを確認した。

このスリーブ２に対向する感光体ドラム１表面には、静
電潜像として暗部子５ｏｏｖで明部子１５０Ｖの電荷模
様を形成し、スリーブ表面との距離を３００　ｐｍに設
定した。そして、上記スリーブに対し電源Ｅにより周波
数８００Ｈｚ、ピーク対ピーク値が１．４ＫＶで、中心
値が＋３００ｖの電圧を印加したところ、現像むらやゴ
ースト像、更にはかぶりのない高品質の鮮明な青色現像
像を得ることができ、この状態がトナー切れまで断続し
た。

又、高温高湿、低温低湿という特殊環境下においても良
好な画像が得られた。

また、容器３内の混合体に関しては、磁性粒子はほとん
ど消耗されずにトナーのみが現像のために消費された。

また、現像機能は上記トナーがほとんど消費されるまで
変わらずに安定していた。

上記現像剤を消費した後、本体から現像装置を取出し、
スリーブ２の下部を見てみたが、そこには磁性粒子は勿
論のこと、トナーの漏れはほとんど発生していなかった
。

比較例１ 磁性粒子を処理しなかった以外は実施例１と同様に行な
ったところ、地力ブリの多い画像が得られ、複写枚数が
進むにつれ、スリーブ上のトナーがチャージアップして
画像が出にくくなった。

比較例２ 不定形鉄粉ＩＫｇに対するポリフッ化ビニリデンの処理
量を３００ｇにした以外は実施例１と同様に行なったと
ころ摩擦帯電量は下記の如くなり、画像は地力ブリのひ
どいものとなった。又、スリーブ２の下部への磁性粒子
の漏れもみられた。

比較例３ 不定形鉄粉ＩＫｇに対するポリフッ化ビニリデンの処理
量を５ｇにした以外は実施例と同様に行なったところ摩
擦帯電量は下記の如くとなり、画像は最初良好であった
が、複写枚数が進むにつれ、スリーブ上のトナーがチャ
ージアップして画像が出なくなった。

実施例２ ブレード６とスリーブ２との間隔を１００鉢とした。又
磁性粒子５としてその表面がポリテトラフルオロエチレ
ンとブチルアクリレート−スチレン共重合体それぞれ５
　、Ｅｌ量パーセントで処理された不定形の鉄粉（約７
５〜ｌ　ＯＯｐ）を得た。

さらに、スチレンアクリル系樹脂１００部に対して、ア
ゾ系顔料１０部、アミノアクリル樹脂５部から成るトナ
ー構成微粉末を得た。上記鉄粉とトナー構成微粉末との
摩擦帯電量を測定゛するととなり、本発明の条件を満足
した。

このトナー構成微粉末にコロイダルシリカを０．３重量
％外添して４のトナーとしトナー５重量部と磁性粒子５
０重量部とをよく混合した後容器３内に入れる０次いで
トナー２００重量部をその上から添加し、容器３内に入
れる。感光板ドラム１はＯＰＧ感光体を使用した０以上
のような構成で実施例−１と同様に実施したところ、実
施例１と同様の良好な結果が得られた。

［０発明の効果］ 本発明のトナー塗布方法においては、上記のように表面
に特定の摩擦帯電量となる処理を施した磁性粒子を使用
するので、磁性粒子は磁界により適当に拘束されながら
しかも適当な循環性を示し、かつ形成された磁気ブラシ
は均一な塗布を可能にするための適度な硬さと密度を有
しており、そのためにトナー保持部材上もしくは潜像担
持体上にトナーを塗布し、またその量を規制する機能は
著しく改善され、優れた画像を得ることが可能となった
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明のための現像装置の断面図、
第２図は本発明の実施例に用いた現像装置の断面図、第
３図は本発明における摩擦帯電量測定装置を示す説明図
である。 図において、■は潜像保持体である感光ドラム、２はト
ナー担持体であるスリーブ、３は容器、４はトナー、５
は磁性粒子、６は規制部材である磁性ブレード、７は磁
石、１１は、吸引機、１２は測定容器、１３は導電性ス
クリーン、１５は真空計、１６は風量調節弁、１７は吸
引口、１８はコンデンサーを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 トナーとトナー塗布用磁性粒子とを貯蔵する現像剤容器
   と、潜像保持体にトナーを搬送するトナー担持体と、前
   記現像剤容器のトナー出口の上流側で前記トナー担持体
   と接触するトナー塗布用磁性粒子による磁気ブラシを形
   成する磁石とを配して、前記トナー担持体上にトナーの
   薄層を形成するトナー塗布方法において、上記磁性粒子
   が、０．０５≦Ｔ＿２／Ｔ＿１≦０．７ Ｔ＿１：処理前の該磁性粒子とトナー構成微粉末との摩
   擦帯電量 Ｔ＿２：処理後の該磁性粒子とトナー構成微粉末との摩
   擦帯電量 となる処理を施されていることを特徴とするトナー塗布
   方法。