JPS638461B2 - - Google Patents

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に関す
る。 従来、電子写真法としては米国特許第2297691
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2874063号明細書に記載され
ている磁気ブラシ法、同2618552号明細書に記細
されているカスケード現像法及び同2221776号明
細書に記載されている粉末雲法及びフアーブラシ
現像法、液体現像法等多数の現像法が知られてい
る。 これらの現像法に於て、特にトナー及びキヤリ
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
画質の得られる優れた方法であるが、反面キヤリ
ヤーの劣化、トナーとキヤ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
る一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3909258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
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事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く摩擦帯電
が不十分になり易い、帯電したトナ粒子はスリー
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つ
た。 本出願人は先に特願昭52−109239号に於て上述
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
きわめて薄く塗付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、磁力によつてトナーを支持し、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、トナーを磁力によつて支持し
又これを静電像に接する事なく対向させて現像す
る事により地カブリを防止している事等によつて
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てはトナ
ーの凝集を磁力によつ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3909258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なわなけ
ればならない。 従つて、高湿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、この点多くの困難な問題を
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
送を行ない現像するものである。この方法に於い
ては十分に現像を行なうためには、従来の各種の
一部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ツトを
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明細書にキヤリアー粒子を有す
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
磐となる力はマグネツトとキヤリアー粒子との間
に働らく磁気的な力であり、いわばキヤリアー粒
子の運動が基本にある。ところがキヤリアーを使
わない一成分系磁性現像剤ではマグネツトとキヤ
リアーとの間に働らく力に対応する力は、マグネ
ツトとトナーとの間の磁気的引力である。すなわ
ち一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、後者はキヤリアー粒子である点にある。そえ
ゆえ、一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、一成分系トナ
ーの場合にはキヤリア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、キヤリア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 水性コ
ロイダルシリカＲ−972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。従つ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
に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つてしまう。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、上述の如き欠点を改良した現
像剤を提供するものである。 すなわち、本発明の目的は、カブリのない、鮮
明で高い画像濃度が得られる絶縁性磁性現像剤を
提供するものである。 すなわち本発明は、結着物質と磁性体粒子とを
含有する絶縁性磁性トナーと、トリメチルシロキ
シル基を有するPH７以上の二酸化硅素微粒子とを
含有することを特徴とする一成分系磁性現像剤を
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、１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１ｂは電気
的に設地されている。ドラム１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
現像部に向つて移動して行く現像剤の量を規制す
る。５は多極（図では12極）マグネツトロール
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お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
の画像部に於てはトナー担持体面より磁性トナー
を静電像面に転移させて現像するものである。磁
性トナー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、磁力線に沿つた形
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つて寝た状態と
なり、この方向に沿う磁気吸引力が大きくなり
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ー層の
最外層が接触し、地カ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。従つて、この転移の際には、非画像部には磁
性トナーの接触が全く起らず、画像部のみに磁性
トナーが静電像の電界と相俟つて磁界の作用を受
けてトナー担持体から間隙をおいて位置する静電
像画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作用し合い、
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
俟つてトナーは穂立ち、それが電界の方向に沿つ
て均一且つ速やかに移行或はそれに加えて飛行す
るものと考えられるから、斯かるトナーの転移の
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少にしたものである。従つ
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
少に維持して、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なえるものである。 更には、現像位置に於て、磁性トナー層に磁力
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お
さえ、又分布の一様且つ均一なトナーの状態を形
成でき、もつ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
範囲が特に好ましい。 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。
これはキヤリア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
0.05〜１重量部が良い。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としてはタル
コ社製タラノツクス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、キヤリア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
よりよくする為に、トリメチルシロキシル基を有
するPH７以上の二酸化硅素微粒子を用いることは
好ましい。例えば、PHが７以上のトリメチルシロ
キシル基を有する二酸化硅素微粒子を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ヤリアー粒子
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付して放置した場
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、一成分系ト
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つたと考えても無
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く不明である
が、一成分系トナーと二成分系トナーとでは、単
にキヤリア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−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
ジエン共重合体、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、フエノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水
素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフイン、
パラフインワツ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、荷電制御等の目的で、カーボンブラツ
ク等各種染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、フエライト等の鉄、
コバルト、ニツケル、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
枚の複写を行なつてもトナー粒子の粒度分布は一
定に保たれ、安定した現像を行なうことができ
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（アトラツク382A、花王ア
トラス社製）100重量部、マグネタイト50重量部
を混合し、ロールシルにて溶融混練する。冷却
後、ハンマーミルにて粉砕し、さらに超音速ジエ
ツト粉砕機にて微粉砕する。得られた粉体を分級
し、５〜20μを以つてトナーとする。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（タラノツクス
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、マグネツト固定スリーブ回
転型現像器（スリーブ径50mm、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ー層が絶縁層に接触し
ない条件で、市販の複写機（NP−5000、キヤノ
ン製）に適用し、画像出しを行なつた。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100重合部、フエライト40重量部、カーボ
ンブラツク５重量部、含金属染料（ザボンフアー
ストブラツクＢ、BASF製）２重量部とする他
は、実施例１と同様に行なつたところ、カブリが
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と同様に行なつたところ、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100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と同様に行なつ
たところ、カ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
タイト100重量部とする他は実施例１と同様に行
なつたところ、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と同様に行な
つたところ、濃度がやや薄かつたがほぼ実施例１
と同様の結果が得られた。 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
除いては同様に行なつたところ、カブリのない高
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
除いては同様に行なつたところ、カブリがなくき
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
いては同様に行なつたところ、実施例８とほぼ同
様の結果が得られた。 参考例 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
なつたところ、鮮明な画像が得られたが濃度がや
や薄かつた。 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と同様に行なつたところ、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と同様に行なつたところ、画像
濃度の低いやや不鮮明な画像しか得られなかつ
た。 なお、ここでのPHの側定は試料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。 【表】

【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……マグネツトロール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 結着物質と磁性体粒子とを含有する絶縁性磁
   性トナーと、トリメチルシロキシル基を有するPH
   ７以上の二酸化硅素微粒子とを含有することを特
   徴とする一成分系磁性現像剤。