JPS6270867A - 静電荷像現像方法 - 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】 本発明は改良された絶縁性磁性現像剤を使った静電荷像
現像方法に関する。

従来、電子写真法としては米国特許第２，２９７，６９
１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２，８７４，０６３号明細書に記載さ
れている磁気ブラシ法、同２，６１８，５５２号明細書
に記載されているカスケード現像法及び同２，２２１゜
７７６号明細書に記載されている粉末雲法及びファーブ
ラシ現像法、液体現像性等多数の現像法が知られている
。

これらの現像法に於いて、特にトナーおよびキャリヤー
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像の得られる優れた方
法であるが、反面キャリヤーの劣化、トナーとキャリヤ
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−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３，９０９，２５８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何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こと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（摩擦帯電が不十分になり易い、帯電したトナー粒子
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った。

本出願人は先に特願昭５２−１０９２３９号に於いて上
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（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布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、
磁力によってトナーを支持し、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
磁力によって支持し又これを静電像に接する事な（対向
させて現像する事により地力ブリを防止している事等に
よっ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いてはトナーの凝集を磁
力によっ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３，９０９，２５８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われなければなら
ない。

従って、高温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、
この点条（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い現像するものである。

この方法に於いては充分に現像を行うためには、従来の
各種の一成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ットをきわめて高速
度で回転させる事が必要である。

特開昭４６−５７８２明細書にキャリヤー粒子を有する
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盤となる力はマグネット
とキャリヤー粒子との間に働ら（磁気的な力であり、い
わばキャリヤー粒子の運動が基本にある。ところがキャ
リヤーを使わない一成分系磁性現像剤ではマグネットと
キャリヤーとの間に働く力に対応する力は、マグネット
とトナーとの間の磁気的引力である。すなわち−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、後者はキャリヤー粒
子である点にある。それゆえ、−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、−
成分系トナーの場合にはキャリヤ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、キャリヤ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疎水性コロイダルシリカＲ−９
７２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。従っ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を考えることがで
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ってしま
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（欠点を改良した現像剤を提
供するものであり、且つその現像剤に適した静電荷像現
像方法を提供するものである。

すなわち、本発明の目的は、ガブリのない、鮮明で高い
画像濃度が得られる絶縁性磁性現像剤を使用した静電荷
像現像方法を提供するものである。

すなわち本発明は、少なくとも結着物質と磁性体粒子と
を含有する磁性トナーと、トリメチルシロキシル基を有
する二酸化ケイ素微粒子とを含有する現像剤を担体上に
きわめて薄く塗布し、これを摩擦帯電し、次いでこれを
磁界の作用の下で電気的潜像にきわめて近接させ現像す
る方法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、■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ｌｂは電気的に設置されている。ドラム
ｌ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上を現像部に向って
移動して行（現像剤の量を規制する。５は多極（図では
１２極）マグネットロールで、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いてはトナー担持体面よ
り磁性トナーを静電像面に移転させて現像するものであ
る。磁性トナ一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、磁力線に沿った形状でトナ
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、この状態に於いてはトナー各々
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って寝た状態
となり、この方向に沿う磁気吸引力が太き（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一層の最外層が、地力ブリ
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。

従って、この転移の際には、非画像部には磁性トナーに
接触が全く起こらず、画像部のみに磁性トナーが静電像
の電界と相俟っ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面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伴
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ってトナ
ーは穂立つ、それが電界の方向に沿って均−且つ速やか
に移行或いはそれに加えて飛行するものと考えられるか
ら、斯かるトナーの移転の際に、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小にしたものである
。従って、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、この間隙を狭小に維持して
、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える
ものである。

更には、現像位置に於いて、磁性トナ一層に磁力を作用
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
響を皆無の程度に押さえ、又分布の一様且つ均一なトナ
ーの状態を形成でき、もっ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
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。

これはキャリヤ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０．０
５〜１重量部が良い。トリメチルシロキシル基を表明に
有する二酸化ケイ素微粒子としてはタルコ社製タラノッ
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、キャリ
ヤ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（する為に、トナー結着
樹脂のｐＨと逆特性にした微粒子を用いる、例えば、ｐ
Ｈが７以上の二酸化ケイ素微粒子と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ャリヤー粒子と混合し
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
塗布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、−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
リボ電位が下がっ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（
不明であるが、−成分系トナーと二成分系トナーとでは
、単にキャリヤ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、スチレー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−ブタジェン共重
合体、スチレン−インブレン共重合体、スチレ　′ンー
アクリロニトリルーインデン共重合体、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、フェノール樹脂
、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、
塩素化パラフィン、パラフィンワッ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、電荷制御等の目的でカーボンブラッ
ク等各種洗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、フェライト等の鉄、コバルト、ニッケル、
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、多数枚の複写を行っ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（アトラック３８２Ａ、花王アトラク
ス社製）１００重量部、マグネタイト５０重量部を混合
し、ロールミルにて溶融混練する。冷却後、ハンマーミ
ルにて粉砕し、さらに超音速ジェット粉砕機にて微粉砕
する。得られた粉体を分級し、５〜２０μを以ってトナ
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（
タラノックス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、マグネット固定スリー
ブ回転型現像器（スリーブ径５０　ｍ　ｍ、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
リーブ上のトナ一層が絶縁層に接触しない条件で、市販
の複写機（ＮＰ−５０００、キャノン製）に適用し、画
像出しを行った。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１
００重量部、フェライト４０重量部、カーボンブラック
５重量部：含金属染料（ザポンファーストブラックＢ、
ＢＡＳＦ製）２重量部とする他は、実施例１と同様に行
ったところ、ガ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
に行ったところ、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１０
０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と同様に行ったところ、ガブリが
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ｌ
−１００重量部とする他は実施例１と同様に行ったとこ
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と同様に行ったところ、濃度が
やや薄かったが、はぼ実施例１と同様の効果が得られた
。

〔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
は同様に行ったところ、ガ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
は同様に行ったところ、ガ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
様に行ったところ、実施例８とほぼ同様の結果が得られ
た。

〔実施例１０） 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と同様に行ったところ、鮮明
な画像が得られた画濃度がやや薄かった。

〔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と同様に行ったところ、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
同様に行ったところ、画像濃度の低いやや不鮮明な画像
しか得られなかった。

なお、ここでのｐＨの測定は試料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。

−例一　　画像濃度　　　一旦一一　　　　画像儂度実
施例１　　　　１．２５　　　　　　　　７　　　　　
　１．１０２　　　　　１．２１　　　　　　　　　　
８　　　　　　　１．３５３　　　　　１．３０　　　
　　　　　　　９　　　　　　　１．４９４　　　　　
１．２３　　　　　　　　　１０　　　　　　　１０．
９２５　　　　１．２０　　　　　比較例１　　　　　
　０．３０６　　　　　０．９８　　　　　　　　　　
　２　　　　　　　０．６１

【図面の簡単な説明】

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・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・マグネットロール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 静電荷像を表面に保持する静電像保持体と現像剤担持体
   を一定の間隙で配置し、トリメチルシロキシル基を有す
   る二酸化ケイ素微粒子及び絶縁性磁性トナーを含有する
   絶縁性磁性現像剤を現像剤担持体上に前記間隙よりも薄
   い厚さに担持させ、該絶縁性磁性現像剤を磁界の作用下
   で前記静電像保持体に転移させて静電荷像を現像するこ
   とを特徴とする現像方法。