JPS59172660A - フエライトキヤリヤを用いる磁気ブラシ現像法 - 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
を形成させるだ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では、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
ることによシ、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シ静電潜
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
かもその帯電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、特にソフ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
た現象が生じるにもかかわらず、その現像条件について
は未だ多く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
供するにある。

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を提供する
にある。

本発明によれば、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帯電可能トナー粒子
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、非磁性スリーブを現像剤の摺擦位置でドラ
ムの移動方向と逆方向に移動させると共に、スリーブ内
磁石を固定させて現像を行ない、ドラム中心とスリーブ
中心とを結ぶ線を基準にして最も近い極磁のドラム回転
下流方向への設定角度をθ（釦とし、ドラムの周速度を
Ｖ、スリーブの周速度をＵ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だめの第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は以下に詳述す
る関係で設けられている。

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から供給されて、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によ抄穂立長を調節され、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６として、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、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、非磁性スリーブ２を現像剤磁気ブ
ラシの摺擦位置でドラム７の移動方向と逆方向に移動さ
せると共に、スリーブ内磁石１を固定させて現像を行い
、しかもドラム７中心とスリーブ２中心とを結ぶ線Ｍを
基準にして、仁れに最も近い極磁ＮまたはＳのドラム回
転下流方向への設定角度をθ（度）とＬ、ドラム７の周
速度をＶ、スリーブ２の周速度をυとしたとき、下記式 ％式％（１） （２） （３） を満足する条件下に現像を行うことにある。

一般に、二成分系現像剤の電気的特性は、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評価することができ
る。

第２図は、鉄粉キャリヤど顕電性トナーとを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（ｈｒ）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
よシも大きい場合には、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（ＺｎＦｅｔＯ４）、酸化
鉄イツトリウム（ＹｓＦｅａｏｌｘ　）　、酸化鉄カド
ミウム（ＣｄＦｅｌ　０４　）　、酸化鉄ガドリニウム
（Ｇｄ、Ｐｇ、Ｏ，り、酸化鉄鋼（ＣａＦｅｘＯ４）、
酸化鉄錯（Ｐ　ｈＦｇ１２０．、　）、酸化鉄ニッケル
（Ｎ　ｚ　Ｆｅｘ　Ｏ４）、酸化鉄ネオジウム（ＮｄＦ
ｔ　０ｓ）−酸化鉄バリウム＜　Ｂａ””ｌｔ０＋＋１
　）、酸化鉄マグネシラＡ　（ＭｑＦｅ２０．）、酸化
鉄マンガフ　（ＭｒＬＦｇ２　Ｏ４）、酸化鉄ランタン
（ＬａＦｅＯ，）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、着色顔料、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、熱可塑性樹脂や、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、石油樹月畝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、モリブデンオレンジ、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＜ｃ
ｌ　　２６１５０）、スビロンブラック等の油溶性染料
や、ナンテン酸金属塩、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
下する傾向があシ、また前記範囲よりも少ないと非画像
部でのカプリ（バックグラウンドの着色〕が多くなる。

本発明においては、フェライトキャリヤと顕電性トナー
とから成る二成分系現像剤を用いることに関連して、磁
気ブラシ摺擦位置におけるドラム及びスリーブの移動方
向を互いに逆方向にすること及び基準線Ｍに最も近い磁
極をドラム回転下流方向に角度θだけ偏よらせることも
重要である。

フェライトキャリヤは鉄粉キャリヤに比して硬度が小さ
く、しかもその粒子形状がほぼ球状であることにも関連
して、スリーブ上に形成される現像剤磁気ブラシが、鉄
粉キャリヤを用いた磁気ブラシに比して柔かいという特
徴を有している。本発明において、摺擦位置において、
ドラム及びスリーブの移動方向を互いに逆方向とするこ
とは、磁気ブラシによる感光層の摺擦が万偏なく、しか
も多数回行われることを意味し、一方基準線Ｍに対１〜
で磁極をドラム回転下流方向に偏よらせることは、穂立
の山が磁極に対応することから、スＩＪ−プの現像領域
乃至は現像時間が拡大されることを意味する。鉄粉キャ
リヤを用いる現像剤で、磁気ブラシの摺擦頻度を高め、
また摺擦領域を拡大した場合には、画像中に著しくブラ
シマークが発生する傾向があるが、本発明においては、
フェライトキャリヤの使用によりブラシマークの発生を
防止しつつ、しかも摺擦頻度の向上及び摺擦領域の拡大
により、高濃度でしかも斑のない画像を形成させること
が可能となるものである。

本発明に用いる現像条件は、第６図において、４つの線
１−ａ、１−ｈ、２及び６で囲まれた領域として表わさ
れる。ここで、線１−αはＩＶ１＝１．５、線１−ｂは
ｌ’ｌ＝２．４、線２は１．ｌ＝　−０，１２θ＋１．
８、線６はθ＝５に夫々対応する。

即ち、直線１−αよりも下側の領域では摺擦頻度が減少
するため濃度低下が著しく、また形成される画像にはエ
ツジ効果が発生し易い。直線１−ｂよりも上側の領域で
は摺擦頻度が大きすぎて、形成される画像の階調性が悪
くなり、更に尾引き等の欠点を生ずるようになる。更に
、直線２よりも左側の領域では、磁気ブラシとの接触時
間が短かいため十分にトナーがのらず、画像濃度が低下
すると共に、ブラシマークやエツジ効果が画像中に発生
し易い。更にまた、直線ろよりも右側では、磁気ブラシ
との接触時間が長いために、トナーがのりすぎ、やはり
階調性が低下する傾向がある。

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。

本発明における現像条件は、−１の値が小さい範囲では
磁極の設定角度θの許容範囲が小さく、一方１ｐ１の値
が犬きくなれば、θの許容範囲が拡がることが第６図か
ら明らかである。

ＩＶｌ及びθは、下記式 ％式％（１ （２） （３） を満足する範囲、即ち第３図において斜線を付した領域
にあることが最も好適である。

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６
００ボルト、特に１５０乃至２５０ボルトの範囲が適当
である。

バイアス電圧の極性は勿論、感光体の帯電電荷がプラス
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
ことにょ拡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
、感光体ドラムと現像スリーブのクリアランスｄにおい
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６０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。本発明においては
、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
。

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、ＣｄＳ
　　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ょシ容易に行われる。

本発明を次の例で説明する。

実施例 以下に示すフェライトキャリヤとトナーを重量比で９：
１の割合でよく混合攪拌して、電極ドラム−現像スリー
ブ間の電気特性測定において電気抵抗２．０Ｘ１０８Ω
の現像剤を調整し、た。

（ａ）　　フェライトキャリヤ 電気抵抗：２．６Ｘ１０ＱΩ〜２．５　Ｘ　１０”Ω、
最大磁化：　４９．８　ｅｍｕＡ、残留磁化：０．２５
ｇｍ、＋ノ／９、保磁カニ３．３８０ｅ、中心粒径：４
０μ （ｂ）トナー ハイマーＳＢＭ−７６（スチレン系樹脂：三洋化成工業
■製）　　　　　　　・・・・・・・・・８７重量部ビ
スコール５５０Ｐ（低分子量ポリプロピレン：三洋化成
工業ＫＫ製〕　　　　・・・・・・・・・　５重量部ス
ペシャルブラック４（カーボンプラック：デグサ社製）
　　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・５．５
重量部ボントロンＳ−３２（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：アルピネ社製
）で２ｗｎ程度に粗粉砕し、その後超音速ジェットミル
（ＮＩＰＰＯＮ　ｐＮＥＵＭＡＴＩｃ　ＭＦＣＣｏ。

ＬＴＤ製）にて微粉砕して１０〜２０μ程度の粒径にし
たもの。

次に、この現像剤を用いて、感光体ドラムの半径：Ｒ＝
４５．０間、感光体の表面電位ニア５０ボルト、現像ス
リーブの半径：γ＝　１９．　Ｏｗｎ　、　バイアス電
圧：２５０ボルト、現像剤の穂切間隙：δ＝１．０ｍ＋
の各条件で、感光体ドラムと現像スＩＪ−ブが逆方向に
回転させながら、第１表に示すようなドラムとスリーブ
の回転数の種々の組合せ、および感光体ドラムに最も近
い磁極のドラム回転下流方向への設定角度を変化させて
複写テストを行なったところ、現像クリアランスｄが１
．５闘乃至１、９　ｗＭの範囲において、第２表乃至第
９表に示すような複写画像評価を得だ。各表において、
Ｘ印は階調性の劣シ、かぶシ、エツジ効果等による白抜
け、低濃度画像、ブラシマーク、尾引きなどの欠点を表
わしている。第２表乃至第９表は第１表のそれぞれの実
験例Ａ乃至Ｈにおいて磁極の設定角度の変化による画像
評価を示したものである。

画像の総合評価は第６図にＯ印：優、Δ印：良。

×印：不良で示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による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
は現像スリーブと感光体ドラムの周速比と現像ロールの
磁極の設定角度の関係を示す図である。 １・・・・・・マグネットロール、２・・・・・・現像
スリーブ、６・・・・・・現像剤、５・・・・・・磁気
ブラシ、７・・・・・・感光層。 特許出願人　三田工業株式会社 第１頁の続き ０発　明　者　鮒子田晃 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　福田英雄 大阪市東区玉造１丁目２番２８号 三田工業株式会社内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１，）　　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、 静電潜像を有するドラム状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帯電可能ト
   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、非磁性スリーブを現像剤の摺擦位
   置でドラムの移動方向と逆方向に移動させると共に、ス
   リーブ内磁石を固定させて現像を行ない、ドラム中心と
   スリーブ中心とを結ぶ線を基準圧して最も近い極磁のド
   ラム回転下流方向への設定角度をθ（度）とし、ドラム
   の周速度をＶ、スリーブの周速度をυ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０