JPS59139056A - 磁気ブラシ現像方法 - 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】 本発明は磁気ブラシ現像方法に関するもので、より詳細
にはフェライトキャリヤと顕電性トナー粒子とを含有す
る二成分系現像剤を用いて、画像特性に優れたトナー像
を形成させるための磁気ブラシ現像方法に関する。

二成分系磁性現像剤を用いる電子写真法においては、顕
電性トナーと磁性キャリヤとを混合し、この二成分系組
成物を、内部に磁石を備えた現像スリーブ上に供給して
、この組成物から成る磁気ブラシを形成させ、静電潜像
を有する電子写真感光板にこの磁気ブラシを摺擦せしめ
ることにより、顕電性トナー像を感光板上に形成させる
。顕電性トナーは磁性キャリヤとの摩擦により、感光板
上の静電潜像の電荷とは逆極性の電荷に帯電され、磁気
ブラシ上の顕電性トナー粒子がクーロン力により靜電潜
像上に付着して、静電潜像の現像が行われる。一方磁性
キャリャはスリーブ内の磁石により吸引されており、し
かもその帯゛厄電荷が静電潜像の電荷と同極性であり、
そのため、磁性キャリヤはスリーブ上にそのまま残るこ
とになる。鮮明で且つ濃度の高い画像を形成させるため
には、感光板と磁気ブラシとの間に十分に相対的な速度
差を与えて、感光板が磁気ブラシで十分に摺擦されるよ
うにすることが重要である。

磁性キャリヤとしては一般に、鉄粉キャリヤが広く使用
されているが、この鉄粉キャリヤには未だ多くの欠点が
認められる。即ち、この鉄粉キャリヤを用いた二成分系
現像剤では、現像感度曲線（静電像と現像スリーブ間の
電位差対画像濃度の曲線）の立上りが急で、階調性に劣
り、中間調の再現性に乏しいという欠点がある。また、
この鉄粉キャリヤを含む現像剤は硬い磁気ブラシを形成
することがあり、感光層を傷つける可能性があると共に
、ベタ黒部の複写に際しては、形成される画像に、ブラ
シマーク、即ちブラシの摺擦方向に延びている細くて短
い白線の多数の列が入るという欠点が認められる。更に
、鉄粉キャリヤは湿度に敏感であり、湿度の影響により
現像特性が変化したり、或いはそれ自体錆を発生する傾
向があり、更にまた磁気ブラシの駆動に大きなトルクを
必要とするという問題もある。

近年、二成分系現像剤の磁性キャリヤとして、フェライ
ト、特にノットフェライトを用いることが提案されてい
る。しかしながら、フェライトキャリヤは鉄粉キャリヤ
よりも高電気抵抗であることにも関連して、現像に際し
てキャリヤ引き、即ちキャリヤが感光層側へ移行すると
いうトラブルや、形成される画像にエツジ効果が生じる
という問題を生じ易い。

このようにフェライトキャリヤを用いる磁気ブラシ現像
では、鉄粉キャリヤを用いる現像に比してかなり異なっ
た現像が生じるにもかかわらず、その現像条件について
は未だ多（のことが知られていない。

従って、本発明の目的は、上述した種々の欠点が解消さ
れた、フェライトキャリヤを用いる磁気ブラシ現像法を
提供するしである３、 本発明の他の目的は、ブラシマークの発生、キャリヤ引
き或いはエツジ効果等による白地抜は等の欠点なしに、
高濃度でしかも階調性のあるトナー像を形成し得るフェ
ライトキャリヤを用いる磁気ブラシ現像方法全提供する
にある。

本発明によオｊ、ば、磁性キャリヤ粒子と該磁性キャリ
ヤとの摩擦により帯電可能なトナー粒子との混合物から
成る二成分系現像剤を、非磁性スリーブ内に磁石を備え
た現像スリーブ上に供給して該現像剤の磁気ブラシを形
成し、静電潜像を有する感光体表面と該磁気ブラシとを
、感光体とスＩＪ−ブとの間にバイアス電圧が印加され
ている状態で摺擦させて、静電潜像に対応するトナー像
を形成させることからなる磁気プツシ現像方法において
、該二成分系現像剤はフェライトキャリヤと顕電性トナ
ー粒子とを４：１乃至２０：１の重量比で含有する二成
分系現像剤であり、該スリーブと感光体とのクリアラン
スをｄ−及びスリーブと感光体との間に位置する二成分
系現像剤の電気抵抗をＲ（Ω）としたとき、下記式 ％式％ を満足する条件下に現像全行うことを特徴とする磁気ブ
ラシ現像方法が提供される。

本発明を以下に詳細に説明する。

磁気ブラシ現像法を説明するための第１図において、多
数の磁極Ｎ、Ｓを備えたマグネットロール１がアルミの
如き非磁性材料から成るスリーブ２内に収容され、この
マグネットロール１及びスリーブ２はその少なくとも一
方が駆動回転されるように設けられている。このスリー
ブ２の外周面に二成分系現像剤６が現像剤タンク４がら
供給されて、磁気ブラシ５を形成する。この磁気ブラシ
５は穂切機構６により穂立長ｆ：調節され、ドラム基体
上の電子写真感光層７との摺擦位置迄搬送され、感光層
７上の静電潜像を顕電性トナー８で現像して、可視像を
形成する。

本発明の特徴は、この二成分系現像剤として、フェライ
トキャリヤと顕電性トナー粒子を４：１乃至２０：１、
特に５：１乃至１２：１の重量比で含有する二成分系現
像剤を使用して、下記式５式％（１） を満足する条件下に現像を行うことにある。

上記式中、記号ｄは感光体ドラムとスリーブとのクリア
ランス（朋）を示すものであり、一方記号Ｒは、二成分
系現像剤の磁気ブラシの現像条件下における抵抗（Ω）
を表わすものであり、より詳細には、電子写真感光体ド
ラムと同寸法の電極ドラムを感光体ドラムに置換えて設
置し、現像スリーブ上に現像剤を供給して磁気ブラシを
形成させ、この磁気ブラシを電極ドラムと摺擦させ、こ
のスリーブとドラムとの間に電圧を印加して両者間に流
れる電流を測定することにより、算出された抵抗値を意
味する。

第２図は、鉄粉キャリヤと顕電性トナーとを１０：１の
重量比で混合した現像剤Ａ及びフェライトキャリヤと同
じ顕電性トナーとを１０＝１の重量比で混合した現像剤
Ｂについて、前述した方法で測定される電流値（μＡ）
と、ドラム及びスリーブの運転時間（Ａｙ）との関係を
示す。この測定結果によると、フェライトキャリヤを用
いた現像剤は鉄粉キャリヤを用いた現像剤に比して著し
く高い電気抵抗を示すこと、及びフェライトキャリヤを
用いた現像剤では長時間運転中でも電気抵抗がほぼ一定
しているのに対して、鉄粉キャリヤを用いた現像剤では
電気抵抗の変化が急で、著しい電気抵抗の増大がもたら
されることが明らかである。このように、鉄粉キャリヤ
を使用した場合、現像剤の電気抵抗が時間の経過と共に
増大する理由は、トナー粒子がキャリヤで粉砕されて、
その粒度が微細化すること及びキャリヤにトナー粒子構
成樹脂によるフィルム状被膜が形成されることが原因と
認められる。第２図の結果は、フェライトキャリヤと顕
電性トナーとの組合せは、長時間の運転中にも電気的特
性が安定しており、鉄粉キャリヤを用いた場合のように
、トナー粒子の微粉砕化やキャリヤ表面への樹脂被覆と
いった欠点が生じないことを物語っている。

本発明において、フェライトキャリヤとしては、焼結フ
ェライト粒子、特に球状の焼結フェライト粒子が有利に
使用される。この焼結フェライト粒子の粒径は、一般に
２０乃至１００ミクロンの範囲にあるのがよい。

この焼結フェライト粒子の粒径が２０ミクロンよりも小
さい場合には、磁気ブラシの穂立ちを良好にすることが
困難となる傾向があり、一方この粒径が１００ミクロン
よりも大きい場合には、形成されるトナー像に前述した
ブラシマーク、即ち引掻き傷が入る傾向がある。

本発明に用いる焼結フェライト粒子はそれ自体公知のも
のであり、例えば酸化鉄亜鉛（ｚｎＦｇ、０４）、酸化
鉄イツトリウム（ＹｓＦ’５Ｏ４ｔ　）、酸化鉄カドミ
ウム（ＣｄＦｅ２Ｃ７，）、酸化鉄ガドリニウム（Ｇｄ
３．Ｆｇ、　０１２　）、酸化鉄銅（ＣｄＦｅ２Ｃ７）
、酸化鉄銅（ＰｈＦ（ｔ　０１０　）　、酸化鉄ニッケ
ル（Ｎ１Ｆｔ、０４）、酸化鉄ネオジウＡ　（ＮｄＦｅ
Ｏ３）、酸化鉄バリウム（””＋ｔｏｔｏ　）、　酸化
鉄マグネシウム（Ｍ’ｌＦ’２　（７４）、酸化鉄マン
ガン（ＭｎＦｅ、０４）、酸化鉄ランタン（ＬｃｔＦｅ
０３）等の１種或いは２種以上から成る組成の焼結フェ
ライト粒子が使用される。

本発明の目的に特に好適なものは、酸化鉄マンガン亜鉛
から成る焼結フェライト粒子である。

トナーとしては、顕電性と定着性とを有する着色トナー
が何れも使用でき、結着剤樹脂中に、着色願料、荷電制
御剤等を分散させた粒径５乃至６０ミクロンの粒状組成
物が使用される。樹脂としては、熱１ｌｌＩＴ塑性樹脂
や、未硬化乃至は初期縮合物の熱硬化性樹脂が使用され
る。その適当な例は、重要なものの順序に、ポリスチレ
ン等のビニール芳香族樹脂、アクリル系樹脂、ポリビニ
ルアセタール樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、
フェノール樹脂、石油樹脂、オレフィン樹脂等である。

顔料としては例えばカーボンブラック、カドミウムエロ
ー、モリフテンオレンジ、ピラゾロンレッド、ファスト
バイオレットＢ１フタロシアニンブルー等の１種又は２
種以上が使用され、荷電制御剤としては、例えばニグロ
シンベース（ＣＩ５０４１５）、オイルブラック（ＣＩ
　２６１５ｏ）、スビロンブラック等の油溶性染料や、
ナフテン酸金属塩、脂肪酸金属石鹸、樹脂酸石鹸等が必
要により使用される。

本発明においては、フェライトキャリヤと顕電性トナー
とを前述した重量比で用いることも重要であり、フェラ
イトキャリヤの量が前記範囲よりも多いと画像濃度が低
下する傾向があり、また前記範囲よりも少ないと非画像
部でのカブリ（バックグラウンドの着色）が多（する。

本発明で用いる現像条件は、第６図において、４つの線
１−α、１−ｈ、２α、及び６αで囲まれた領域として
表わされる。ここで、線１−αはＲ＝５Ｘ１０９．線１
−ｈはＲ＝１×１０８，２αはｄ　＝　１．４８５　Ｘ
　１０５／（１ｏｌＲ）”°゛、線６αはｄ＝１、４８
５　Ｘ　１０５／（１０１Ｒ）　　に夫々対応する。

フェライトキャリヤーｍ成性トナーの系の磁気ブラシの
電気抵抗は、比較的高いものであることは既に前述した
通りであるが、直線１−αよりも右側の領域においては
新組エツジ効果によりペタ部での白抜けが生じたり、ま
た中間調境界部で白抜けが生じたりする。これを防止す
るためには、磁気ブラシの抵抗を直線１−αよりも左側
、即ちＲく５×１０Ωとしなければならず、特にＲ＜１
×１０Ωとすることが望ましい。

また、直線１−ｈよりも左側の領域においては、形成さ
れる画像にブラシマークが生ずる傾向がある。本発明に
よれば、磁気ブラシの抵抗を直線１−Ａよりも右側、即
ちＲ〉１×１０８Ωとすることにより、このようなブラ
シマークの発生が有効に防止される。尚、ブラシマーク
とは、トナー画像中に磁気ブラシの摺擦方向に微細な白
い模様が発生する現象であり、これは静電潜像上にトナ
ー粒子が一旦付着した後、磁気ブラシとの摺擦によっっ
て電荷のリークが生じ、トナー粒子の再剥離が生じるこ
とが原因と考えられるが、本発明によれば磁気ブラシの
電気抵抗を前述した範囲とすることＫより、このような
ブラシマークの発生が有効に防止されるものである。

磁気ブラシの電気抵抗（Ｒ）及び現像クリアランス（ｄ
）に関して、線２αよりも上側乃至右側の領域において
は、形成される画像の濃度が低下する傾向があり、更に
前述した白抜けが生ずる傾向も認められる。一般に、磁
気ブラシ現像に際して、磁気ブラシを通しての現像電流
が大きい程、換言すると磁気ブラシを通してのトナーへ
の電荷注入が多い程、トナー濃度が向上する。本発明に
おいては、線２αよりも下側及び左側の領域での現像を
行うことにより、トナーへの電荷注入を増大させ、画像
濃度を顕著に向上させることができる。

更に、線６αよりも下側乃至左側の領域においては、形
成される画像が階調性に著しく劣った傾向のものとなる
と共に、画像に尾引き等の欠陥も生じるようになる。本
発明においては、線６αよりも上側乃至右側の領域にお
いて現像を行うことにより磁気ブラシを通しての電荷注
入を適切な範　　囲としたことにより、適度の階調性を
有し且つ尾引きのない鮮明な画像が得られるものである
。

このように、第６図の４つの線で囲まれた現像領域が、
形成される画像の品質に関して極めて臨界的なものであ
ることは、この領域からほんの少し離れた条件では著し
く画質の低下が認められるという後述する例の事実から
明白となるものと思われる。

本発明において、現像クリアランス（ｄ−）の調節は、
感光ドラムと現像スリーブとの相対的位置を機械的に調
節することにより容易に行われる。

一方、二成分系現像剤の磁気ブラシの電気抵抗の調節も
種々の手段で行われる。即ち、フェライトキャリヤ及び
トナー粒子として、電気抵抗が一定の凱６にあるものを
選ぶことは勿論であるが、更にトナー粒子の量を多くし
たり、或いはトナー粒子の径を小さくすれば磁気ブラシ
の抵抗は大きくなる。また、フェライトキャリヤの径を
太き（すれば磁気ブラシの抵抗は太き（なる。勿論、こ
れらを逆にすれば逆の結果となる。

本発明において、感光体ドラムと現像剤スリーブとの間
には、バイアス電圧を印加するが、このバイアス電圧は
現像時にトナーへの電荷注入が十分に行われるが、感光
体や磁気ブラシに放電破壊等のトラブルが生じないよう
に定める。この電圧は、一般的に言って、１００乃至５
００ボルト、特に１５０乃至２５０ポルトの範囲が適当
である。

バイアス電圧の極性は勿論、感光体の帯ｔａ荷がプラス
のときにはプラスとなるように、即ち同極性となるよう
に選ぶ。本発明によれば、前述した現像条件を採用する
ことにより、比較的低いバイアス電圧の印加で現像が可
能となり、その結果として感光体の耐刷性を向上させる
こともできる。

本発明の磁気ブラシ現像に際して、磁気ブラシの穂切は
、前述したクリアランスｄにお（・て、感光体表面の磁
気ブラシの摺擦が十分に行われるように定める。一般に
、現像クリアランスｄに対して、１．１乃至６．０倍、
特に１．２乃至２．０倍の穂長となるように穂切りを行
うことが望ましい。本発明においでは、残留磁化の少な
いフェライトキャリヤを用いるため小間隔での穂切りが
可能であることも利点の一つである。

現像に際しては、スリーブ内の磁石を固定し、スリーブ
のみを回転させて磁気ブラシの移動をスリーブの回転方
向と同方向に行わせる方式や、スリーブ内の磁石を回転
させ一方スリーブを固定して、磁石の回転方向と反対方
向に磁気ブラシの移動を行わせる方式、或いは磁石とス
リーブとの両者を回転させて磁気ブラシの移動を行わせ
る方式の倒れをも採用し得る。

感光体としては、それ自体公知の電子写真用感光体、例
えばセレン蒸着感光体、無定形シリコン感光体、ＣｃＬ
Ｓ感光体、有機光導電体感光体等の何れもが採用され、
静電潜像の形成はそれ自体公知の方式、例えば帯電及び
画像露光の組合せにより容易に行われる。

本発明を次の例で説明する。

実施例 以下に示す各種の電気抵抗のフェライトキャリヤとトナ
ーを適当な割合でよく混合攪拌し、第１表に示す各種の
電気抵抗値の現像剤を調整し、感光体ドラム−スリーブ
間距離を変化させた。第２表に示す実施例にてコピーし
たところ全て階調性に優れ、しかもブラシマーク、かぶ
り、エツジ効果による白抜け、低濃度画像、そして尾引
き現象のない鮮明な画像を得た。

（α）　フェライトキャリヤ 電気抵抗：２．６Ｘ１０’Ω〜２．５　ｘ　１０１０Ω
、最大磁化：　４９．８　ｅｍｕ／Ｅｌ、残留磁化：　
０．２５ｅｗｉ、保磁カニ３．５８０ｅ、中心粒径：４
０μ （ｈ）トナー ハイマーＳＢＭ−７，５（スチレン系 樹脂：工注化成工業に、に、装）・・・８７重量部ビス
コール５５０Ｐ（低分子量ポリプロピレン：工注化成工
業Ｊ：、Ｌ＃）　　・・・・・川・５重量部スペシャル
ブラック４（カーボンブラック：デグサ社製戸・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・５．５重量部ボンド
ロン５−５２＜染料：オリエント化学社製）・・・・―
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１．５
重量部上記組成からなる混合物を熱三本ロールミルで充
分に熔融混線分散を行い、取り出し冷却後粗粉砕機（ロ
ートプレックスカッティングミル：アルビネ社ｆｆ）で
２羽根度に粗粉砕し、その後超音速ジェットミル（Ｎｌ
ＰＰ０Ｎ　ｐＮＥ（ＩＭＡＴＩＣＭＦＣＣｏ。

ＬＴＤ製）にて微粉砕して１０〜２０μ程度の粒径にし
たもの。

比較例 実施例で使用した現像剤、及び次に示す鉄粉キャリヤと
実施例と同じトナーを、第６表のような割合で混合した
低電気抵抗値の現像剤を用いて、実施例と同様に感光体
ドラム−スリーブ間距離を変化させてコピーしたところ
、第４表にＸ印で示すように、階調性の劣り、ブラシマ
ーク、かぶり、エツジ効果等による白抜け、低濃度画像
、尾引きなどの現象のある画像が得られた。

（Ｃ）　　鉄粉キャリヤ 電気抵抗：４．０ｘ１０６Ω、最大磁化：　１８０．０
ｅｗｇ、残留磁化：　１５．　［１ｇｍｕ／Ｊ９、保磁
カニ１７．３００ｅ、中心粒径：４０μ 第　　　６　　　表

【図面の簡単な説明】

第１図は磁気ブラシ現像法を説明する原理図、第２図は
現像剤の電気特性の時間変化を示す図、第６図は本発明
の実施例及び比較例の感光体ドラム−スリーブ間距離と
現像剤の抵抗の関係を示す図である。 側照数字１はマグネットロール、２はスリーブ、６は現
像剤、５は磁気ブラシ、７は感光層。 特許出願人　　三田工業株式会社 第１図 運１す（ｈｒ）　１（１δ０ 第３図 工哄しイ葛３＃１０オ白１才？しくΩ）第１頁の続き ［相］発　明　者　亀崎泰 大阪市東区玉造１丁目２番２８号 三田工業株式会社内 ０発　明　者　手嶋孝 大阪市東区玉造１丁目２番２８号 三田工業株式会社内 手続補正書（自発） 昭和５８年９月１２日 特許庁長官　　若　杉　和　夫　殿 １、　事件の表示 特願昭５８−１２９７１号 ２、　発明の名称 磁気ブラシ現像方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 ４、代理人〒１０５ ５、補正命令の日付 な　　し ６、　補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ？、　補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１磁性キャリヤ粒子と該磁性キャリヤとの摩擦によ
   り帯電可能なトナー粒子との混合物から成る二成分系現
   像剤を、非磁性スリーブ内に磁石を備えた現像スリーブ
   上に供給して該現像剤の磁気ブラシを形成し、 静電潜像を有する感光体表面と該磁気ブラシとを、感光
   体とスリーブとの間にバイアス電圧が印加されている状
   態で摺擦させて、静電潜像に対応するトナー像を形成さ
   せることからなる磁気ブラシ現像方法において、該二成
   分系現像剤はフェライトキャリヤと顕電性トナー粒子と
   を４：１乃至２０：１の重量比で含有する二成分系現像
   剤であり、 該スリーブと感光体とのクリアランスをｄ（ｗｉ）及び
   スリーブと感光体との間に位置する二成分系現像剤の電
   気抵抗をＲ（Ω）としたとき、下記式 ％式％ を満足する条件下に現像を行うことを特徴とする磁気ブ
   ラシ現像方法。