JP2002328493A - 磁性微粒子分散型樹脂キャリア、二成分系現像剤及び補給用現像剤 - Google Patents

磁性微粒子分散型樹脂キャリア、二成分系現像剤及び補給用現像剤

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 流動性が高く、多数枚の画出しにおいても画
像劣化のない耐久性に優れているキャリア及び二成分系
現像剤を提供することにある。 【解決手段】 少なくとも磁性微粒子とバインダー樹脂
とを有する複合体粒子で形成される磁性微粒子分散型樹
脂キャリアであって、着磁後の流動度をA、消磁後の流
動度をBとしたときA/B≦1.5であることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真法、静電
記録法等における静電荷像を現像するための磁性キャリ
アに関する。また、磁性キャリアを使用した二成分系現
像剤及び補給用現像剤に関する。
【0002】
【従来の技術】電子写真法としては、米国特許第2,2
97,691号明細書、特公昭42−23910号公報
及び特公昭43−24748号公報等に種々の方法が記
載されている。これらの方法は、静電荷像担持体の光導
電層に光像を照射することにより静電荷像を形成し、次
いで該静電荷像上にトナーを付着させて該静電荷像を現
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、熱、圧力、加熱加圧あるいは溶剤蒸気等により定
着し複写物又はプリントを得るものである。
【0003】該静電荷像を現像する工程は、摩擦帯電さ
れたトナーを静電荷像の静電相互作用を利用してトナー
像の形成を行うものである。一般に静電荷像をトナーを
用いて現像する方法のうち、トナーをキャリアと混合し
た二成分系現像剤を使用する現像方法が高画質を要求さ
れるフルカラー複写機又はプリンタには好適に用いられ
ている。
【0004】この現像方法においては、該キャリアは摩
擦帯電により適当量の正又は負の帯電量をトナーに付与
し、また、該摩擦帯電の静電引力により、その表面にト
ナーを担持する。
【0005】トナーとキャリアを有する現像剤は、磁石
を内包する現像スリーブ上に現像剤層厚規制部材により
所定の層厚にコートされ、磁気力を利用することによっ
て、静電荷像担持体(感光体)と該現像スリーブとの間
に形成される現像領域に搬送される。
【0006】感光体と現像スリーブとの間には、ある所
定の現像バイアス電圧が印加されており、上記静電荷像
は、該現像領域において、トナーによって現像される。
【0007】上記キャリアに対して要求される特性は種
々あるが、特に重要な特性として適当な帯電性、印加電
界に対する耐圧性、耐衝撃性、耐摩耗性、耐スペント
性、現像性等が挙げられる。
【0008】例えば、現像剤を長期使用した場合には、
キャリアの表面にスペントトナーと呼ばれる現像に寄与
せぬトナーが融着し、トナーフィルミングが起こり、そ
の結果、現像剤の劣化と、それに伴う現像画像の画像劣
化が生じる。
【0009】一般に、キャリアの真比重が大きくなる
と、現像剤を上記現像剤層厚規制部材で現像スリーブ上
に所定の層厚にする際に、或いは、現像器内での現像剤
の撹拌の際に現像剤にかかる負荷が大きくなる。そのた
め、真比重の大きなキャリアを含有する現像剤を長期に
わたり使用した場合には、(a)トナーフィルミング、
(b)キャリア破壊、(c)トナーの劣化が生じ易くな
る。その結果、現像剤の劣化と、それに伴う現像画像の
画質劣化が生じ易くなる。
【0010】また、キャリアの粒径が大きくなると、上
記と同様に現像剤にかかる負荷が大きくなる為に、上記
(a)〜(c)が生じ易くなり、その結果、現像剤の劣
化が生じ易くなる。また、この場合には(d)現像画像
の細線再現性に怠ったものになりやすい。
【0011】従って、上記(a)から(d)が生じ易い
キャリアにおいては、定期的に現像剤を交換する手数を
要し、かつ、不経済である為に、現像剤にかかる負荷を
減少させるか、或いは、キャリアの耐衝撃性や耐スペン
ト性を改良することにより、上記(a)から(d)を防
止し現像剤寿命を延ばすことが好ましい。
【0012】一方、キャリアの粒径を小さくすると、
(e)静電荷像担持体にキャリアが付着しやすくなる。
また、トナー粒径が一定でキャリアのみの粒径を小さく
する場合には、(f)トナーの帯電量分布が広がり、特
に低湿環境下における現像の際にチャージアップしたト
ナーが非画像部へ飛翔してしまう(以下、「かぶり」と
記す)という現像が発生しやすくなる。
【0013】上記(a)〜(f)の課題を解決するため
のキャリアとして、磁性微粒子分散型樹脂キャリアが提
案されている。このキャリアは、粒子に形状的な歪みが
少なく、粒子強度が高い球状にすることが比較的容易で
あり、流動性に優れている。更に粒子サイズも広範囲に
制御できることから、現像スリーブ又はスリーブ内の磁
石の回転数が大きい高速複写機や高速レーザービームプ
リンタ等に適している。
【0014】磁性微粒子分散型樹脂キャリアは、特開昭
54−66134号公報や特開昭61−9659号公報
に提案がなされている。しかしながら、上記磁性粒子キ
ャリアは、磁性体を多量に含有せしめない場合には、
(g)その粒径に対して、飽和磁化が小さく、現像時に
静電荷像担持体上にキャリアが付着しやすく、現像剤の
補充、或いは、付着キャリアの回収機構を画像形成装置
内に具備する必要がある場合がある。
【0015】また、磁性微粒子分散型樹脂キャリアにお
いて、磁性体を多量に含有せしめた場合には、結着樹脂
に対して磁性体の量が増加するために耐衝撃性が弱くな
り、現像剤を上記現像剤層厚規制部材でスリーブ上に所
定の層厚にする際に、キャリアからの磁性体の欠落が生
じ易く、結果として、現像剤の劣化が生じ易くなる。
【0016】また、上記磁性微粒子分散型樹脂キャリア
において、マグネタイトを多量に含有せしめた場合に
は、比抵抗の低い磁性体の量が増加する為にキャリアの
比抵抗が下がり、その結果、(h)現像時に印加するバ
イアス電圧のリークによる画像不良が生じ易くなり、ま
た、マグネタイトを多量に含有せしめると、キャリアの
残留磁化が高くなり、現像剤の搬送不良やトナーとの混
合不良等が生じやすくなる。
【0017】一方、特開昭58−21750号公報に、
キャリアコアを樹脂で被覆する技術が提案されている。
樹脂により被覆されたキャリアは、耐スペント性、耐衝
撃性、印加電圧に対する耐圧性を改良することができ
る。また、被覆する樹脂の帯電特性によりトナーの帯電
特性を制御することが可能である為、被覆する樹脂を選
択することによりトナーに所望の帯電電荷を付与するこ
とができる。
【0018】しかしながら、上記樹脂被覆キャリアにお
いても、被覆樹脂の量が多くキャリアの比抵抗が高い場
合には、低湿環境下でトナーのチャージアップ現象が生
じ易くなる。また、被覆樹脂の量が少ない場合には、キ
ャリアの比抵抗が低くなりすぎる為に、現像バイアス電
圧のリークによる画像不良が生じ易い。
【0019】また、被覆樹脂によっては、該樹脂で被覆
されたキャリアの比抵抗が測定上適正な比抵抗と考えら
れるものでも、現像バイアス電圧のリークによる画像不
良が生じ易い、或いは、低湿環境下でのチャージアップ
現象が生じ易いものもある。
【0020】一方、主流の二成分現像方法は、現像によ
ってトナーを消費させ、キャリアは消費させずに現像機
内に滞留させるため、トナー成分のキャリアへの移行に
よるキャリア汚染が生じ、またはキャリアそのものが現
像機内ストレスを受け、その樹脂被覆層が剥がれて、帯
電性等の現像剤特性に影響を与え、画像濃度が変動した
り、カブリが発生したりする。
【0021】この問題を解決するものとして、例えば、
特公平2−21591号公報に、現像によって消費され
るトナーと一緒にキャリアを追加し、現像機内のキャリ
アを少しずつ入れ替えることにより、帯電量の変化を抑
制し、画像濃度を安定化する現像装置、いわゆるトリク
ル現像装置が開示されている。しかしながら、使用され
るキャリアは飽和磁化の大きい鉄粉キャリアであるの
で、現像機内でのキャリアへのストレスが大きく、コピ
ー操作を繰り返し実施していく間にキャリア劣化しやす
いため、補給キャリア量を多くしないと画像劣化が早く
なりやすく満足のいくものではなかった。
【0022】また、特開平3−145678号公報に
は、あらかじめ現像機中に収容されているキャリアに比
べて高い抵抗値を有するキャリアにトナーを含有させて
帯電性の維持、画質低下を抑制することが開示されてい
る。さらに特開平11−223960号公報には、より
高い帯電量をトナーに付与するキャリアにトナーを含有
させて帯電性の維持、画質低下を抑制することが開示さ
れている。しかしながら、これらの方法では、トナー消
費の差により入れ替わるキャリア量が異なることから、
現像機中の現像剤の抵抗あるいは帯電量が変化し、画像
濃度の変動が発生しやすくなり、満足のいくものではな
かった。
【0023】さらに特開平8−234550号公報に
は、あらかじめ現像機中に収容されているキャリアと物
性の異なるキャリアを含有させた補給トナーを複数種用
い、各トナーを順次補給する方法が開示されている。し
かしながら、実際には、一つのトナー補給容器内に複数
の物性の異なるキャリアを含有させた補給トナーを交じ
り合わないように現像機内に順次補給することは、キャ
リアとトナーの比重が極端に異なることから非常に困難
であると共に、キャリアに対してトナーが多いためにキ
ャリアの劣化が生じやすく、長期にわたり安定した画像
を得ることができない。
【0024】この様に、今日求められる厳しい品質上の
要求、例えば細線や小文字、写真或いはカラー原稿等、
様々な対象に対応できること、更に高画質化や高品質
化、高速化及び高耐久性を満足する磁性キャリアが待望
されている。
【0025】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
の問題点を解消したキャリア及び二成分系現像剤(補給
用現像剤含む)を提供することにある。
【0026】本発明の目的は、キャリアの残留磁化が低
く、かつ流動性が高いので、多数枚の画出しにおいても
画像劣化のない耐久性に優れているキャリア及び二成分
系現像剤を提供することにある。
【0027】本発明の目的は、キャリアの飽和磁化が高
いので、静電荷像担持体へのキャリア付着がなく、カブ
リの発生が防止または抑制され、高画質なトナー画像を
形成し得るキャリア及び二成分系現像剤を提供すること
にある。
【0028】本発明の目的は、温湿度に左右されること
なく、高画質濃度で高精細なカラー像を形成しうるキャ
リア及び二成分系現像剤を提供することにある。
【0029】さらなる本発明の目的は、本体寿命を通じ
て安定な画像を得ることができる補給用現像剤及びそれ
を用いる現像方法を提供することができる。
【0030】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも磁
性微粒子とバインダー樹脂とを有する複合体粒子で形成
される磁性微粒子分散型樹脂キャリアであって、着磁後
の流動度をA、消磁後の流動度をBとしたときA/B≦
1.5であることを特徴とする磁性微粒子分散型樹脂キ
ャリアに関する。
【0031】また、本発明は、トナー粒子と外添剤とを
有するトナーと、磁性微粒子分散型キャリアとを少なく
とも有する二成分系現像剤であって、該トナーが重量平
均粒径3.0〜9.0μmであり、ワックスを40質量
%以下含有しているトナーであり、該キャリアが、少な
くとも磁性微粒子とバインダー樹脂とを有する複合体粒
子で形成され、着磁後の流動度をA、消磁後の流動度を
BとしたときA/B≦1.5を満足する磁性微粒子分散
型樹脂キャリアであることを特徴とする二成分系現像剤
に関する。
【0032】さらに本発明は、補給用現像剤を補給しな
がら現像を行う現像方法に使用するための補給用現像剤
であって、キャリア1質量部に対してトナー2〜50質
量部の割合で含有されており、該トナーが重量平均粒径
3.0〜9.0μmであり、ワックスを40質量%以下
含有しているトナーであり、該キャリアが、少なくとも
磁性微粒子とバインダー樹脂とを有する複合体粒子で形
成され、着磁後の流動度をA、消磁後の流動度をBとし
たときA/B≦1.5を満足する磁性微粒子分散型樹脂
キャリアであることを特徴とすることを特徴とする補給
用現像剤に関する。
【0033】
【発明の実施の形態】本発明で用いるキャリアは、少な
くとも磁性微粒子とバインダー樹脂とを有する複合体粒
子で形成される磁性微粒子分散型樹脂キャリア(以下
「キャリア」と略すことがある)である。
【0034】本発明者らは、前述の問題点を改良すべく
種々研究、検討した結果、キャリアの着磁後の流動度を
A、消磁後の流動度をBとしたときA/B≦1.5、好
ましくはA/B≦1.2、さらに好ましくはA/B≦
1.1を満足することが諸特性改良において有効である
ことを見出し、本発明に到達したものである。
【0035】A/Bが1.5より大きいと、現像槽及び
現像剤担持体上において、二成分現像剤がキャリアの磁
気凝集による流動性不良を生じ、スリーブ表面に現像剤
が均一に載らず、画質不良を生じたり、又/あるいは、
トナーの帯電分布が広がり、カブリやトナー飛散が生
じ、長期にわたって高画質なトナー画像を形成し得るこ
とがでない。
【0036】なお、ここでいうキャリアの着磁後の流動
度A、消磁後の流動度Bは下記測定法によって得られた
値である。
【0037】(キャリアの流動度の測定方法)キャリア
の流動度は、筒井理化学機器(株)社製・カサ比重測定器
で測定した値で示した。
【0038】より具体的には、23℃、60%の環境下
で着磁または消磁したキャリア200gを恒温槽に入
れ、23℃、60%で24時間保存し調湿した。調湿し
たキャリアを3分割し、各々から50±0.1gの測定
キャリアをはかり取り、ロート底部のオリフィス(出口
直径4mm)をふさいでからロートに移す。この時オリ
フィスの部分にキャリアが十分に詰まっているようにす
る。測定は、オリフィスを開いた瞬間にストップウォッ
チを作動し、最後にオリフィスを離れる瞬間に止め、そ
の時間を0.2秒の単位で読み取る。測定は、3分割し
た測定キャリアの各々につき1回行い、3回の平均時間
を流動度とした。
【0039】なお、キャリアが既に二成分現像剤になっ
ている場合には、以下の方法でキャリアを分離し、消
磁、着磁を行い上記方法にて流動度を測定し、A/Bを
算出した。
【0040】二成分現像剤を界面活性剤を添加した水に
投入し、容器の外側からマグネットを用いて間接的にキ
ャリアを引き付け、水を除くことでトナーを分離除去し
た。その後水洗を数回行った後乾燥した。
【0041】なお、キャリアの着磁後の流動度Aは、1
000×(103/4π)・A/m(1000エルステ
ッド)の磁界下で着磁したキャリアを上記測定方法によ
って得られた値とした。また消磁は、着磁したキャリア
が動かないように15mlサンプル瓶に詰め、消磁機
(日本電磁測器(株)社製SR−L2520D)を用い
て、交流消磁した。
【0042】本発明の磁性微粒子分散型樹脂キャリア
は、磁性微粒子として特定のマグネタイト粒子を分散さ
せてなる複合体粒子からなるものである。
【0043】本発明のマグネタイト粒子においては、内
部に含有しているマグネシウム成分、ケイ素成分、マン
ガン成分、リン成分の量を制御することにより、キャリ
アの電気抵抗、飽和磁化を下げることなく、残留磁化及
び流動性の諸特性をバランスよく向上させることができ
る。
【0044】マグネシウム成分、ケイ素成分、マンガン
成分、リン成分の少なくとも1種を含有していることが
好ましく、各元素換算でFeに対し、総量が0.03〜
5.0質量%であるマグネタイト粒子を有するキャリア
であることがより好ましい。
【0045】マグネタイト粒子中のマグネシウム成分、
ケイ素成分、マンガン成分、リン成分が、各元素換算で
Feに対し、総量が0.03質量%より小さい場合に
は、キャリアの残留磁化が大きくなり磁気凝集による流
動性不良を生じやすくなる。また5質量%より大きい場
合には、電気抵抗、残留磁化、流動性の改善効果は十分
に得られるものの、耐環境性、特に吸湿性が高いものと
なる上、製造時のろ過性が劣るようになり、工業的に好
ましくない。
【0046】また、マグネタイト粒子は、マグネシウム
成分、ケイ素成分、マンガン成分、リン成分を粒子の内
部及び表面に含有していることが好ましい。
【0047】本発明に係るマグネタイト粒子は、マグネ
タイト粒子の内部と表面の双方に上記元素が存在するこ
とが好ましい。マグネタイト粒子の内部に上記元素が存
在しても、表面に露出していない場合には、電気抵抗が
低く、また流動性が劣るようになりやすい。またマグネ
タイト粒子表面にのみ露出している場合には、残留磁化
が劣るものとなりやすい。
【0048】このように、本発明に係るマグネタイト粒
子は、マグネタイト粒子の内部と表面の双方に上記元素
が所定量存在することが好ましい。
【0049】さらには、マグネシウム成分、ケイ素成
分、マンガン成分、リン成分の中から少なくとも2種を
含有することにより、マグネシウム成分、ケイ素成分、
マンガン成分、リン成分の中から1種のみを含有した場
合よりも、電気抵抗、飽和磁束密度を下げることなく相
乗的に残留磁化及び流動性の諸特性をバランスよく向上
させることができる点で好ましい。特に、マグネシウム
成分、ケイ素成分、マンガン成分、リン成分のうち、少
なくとも2種含有する場合において、少なくともマグネ
シウム成分を含有することが諸特性をバランスよく向上
させる点で好ましい。
【0050】マグネシウム元素と(ケイ素元素、マンガ
ン元素及びリン元素の総量)の比率は、各元素換算で
1:9〜9:1であることが好ましい。
【0051】マグネシウム元素と(ケイ素元素、マンガ
ン元素及びリン元素の総量)の比率が、上記範囲外であ
る場合であっても、確かに諸特性を向上させることは可
能であるが、相乗的に諸特性をバランス良く向上させる
上で上記比率の範囲内であることが好ましい。
【0052】本発明においてさらに好ましくは、マグネ
タイト結晶が形成される前にマグネシウム成分、ケイ素
成分、マンガン成分、リン成分を含有させておくことで
ある。マグネシウム成分、ケイ素成分、マンガン成分、
リン成分未添加のマグネタイト粒子が、残留磁化7.5
Am2/kgを超えるものであったのに比べ、このよう
にして得られるマグネタイト粒子は、残留磁化が10〜
50%程度も低いものとして得られる。その理由につい
ては未だ明らかではないが、本発明者らは、マグネシウ
ム成分、ケイ素成分、マンガン成分、リン成分がマグネ
タイト粒子生成時に、成長中の粒子同士の凝集を押さ
え、且つマグネタイト粒子の結晶成長において何らかの
作用を及ぼしているものではないかと考えている。
【0053】さらには、本発明のマグネタイト粒子は、
亜鉛、銅、ニッケル、コバルト、アルミニウム、スズ、
チタン、ジルコニウムの中から選ばれる少なくとも1種
以上の金属元素を、総量がFeに対して、0.01〜
3.0質量%含有し、かつ金属成分及びマグネシウム成
分、ケイ素成分、マンガン成分、リン成分の表面露出量
が各元素換算に換算して総量が0.01〜1.5質量%
(好ましくは0.01〜0.5質量%)となるように含
有させることが好ましく、更にはこれらの金属元素を磁
性微粒子の内殻部より外殻部に多く含有させることが好
ましい。該磁性微粒子の外殻部と内殻部とで、亜鉛、
銅、ニッケル、コバルト、アルミニウム、スズ、チタ
ン、ジルコニウム各成分の濃度を外殻部及び表面の方を
高くすることにより、さらに、電気抵抗、飽和磁化を下
げることなく相乗的に残留磁化及び流動性の諸特性をバ
ランスよく向上させることができる。特に、これら金属
元素を添加することにより、マグネタイトの流動性が著
しく向上し、複合体粒子中へのマグネタイトの均一分散
が容易となり、各キャリア粒子間の電気抵抗、飽和磁
化、残留磁化等のバラツキが無くなり、静電荷像担持体
へのキャリア付着の防止、また、トナーの帯電分布がシ
ャープとなり、長期にわたって、高画像濃度、高精細な
画像を得ることができる。なお、これら金属成分の添加
は、本発明において必須ではない。
【0054】マグネタイト粒子の内殻部に上記金属成分
及びマグネシウム成分、ケイ素成分、マンガン成分、リ
ン成分が存在しても、外殻部及び表面に露出していない
場合、すなわち、表面露出成分が0.01質量%未満で
は、電気抵抗、残留磁化及び流動性に対する改善効果が
小さい傾向にある。また表面露出成分の存在量が1.5
質量%を超えると、良好な特性は得られるものの、マグ
ネタイト表面に表面露出成分が担持しきれなくなり、各
化合物の偏在あるいは遊離等が生じやすくなり好ましく
ない。
【0055】また、ここでいう表面露出成分元素の存在
量は、下記の分析方法によって得られた値である。すな
わち、試料0.900gを秤量し、1mol/リットル
−NaOH溶液25mlを加える。液を攪拌しながら4
5℃に加温し、粒子表面の金属成分を溶解する。未溶解
物を濾過した後、溶出液を純水で125mlに定量し、
溶出液に含まれる各元素をプラズマ発光分析(ICP)
で定量する。下式により存在量を求める。
【0056】表面露出マグネシウム成分、ケイ素成分、
マンガン成分、リン成分、金属成分の各元素の量=
{[溶出液に含まれる各元素(g/l)×125÷10
00]/0.900(g)}×100 なお、マグネタイト粒子全体のマグネシウム成分、ケイ
素成分、マンガン成分、リン成分及び金属成分の総元素
量は試料を塩−フッ酸溶液に溶解し、プラズマ発光分析
(ICP)で定量する。
【0057】上記金属成分の濃度を外殻部(表面部)の
方が高くなるようにする方法としては、例えば連続的に
変化させる方法、pHを調節する方法、段階的に添加す
る方法等、公知の手法があげられるが、何等限定される
ものではない。
【0058】次に本発明のマグネタイト粒子の製造方法
を説明する。
【0059】先ず、主成分が第一鉄塩である溶液中にマ
グネタイト中に含有させるマグネシウム成分、ケイ素成
分、マンガン成分、リン成分を添加する。ここに用いら
れる第一鉄塩としては硫酸第一鉄が好ましく、また、マ
グネシウム成分、ケイ素成分、マンガン成分、リン成分
としては次のようなものが用いられる。マグネシウム成
分としては、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、硝
酸マグネシウム等の水溶性マグネシウム化合物が好まし
い。ケイ素成分としては、水ガラス、ケイ酸ナトリウ
ム、ケイ酸カリウム等から調整されたケイ素コロイドを
含む溶液が好ましい。マンガン成分としては、硫酸マン
ガン、塩化マンガン、硝酸マンガン等の水溶性マンガン
化合物が好ましい。リン成分としては、ヘキサメタリン
酸ナトリウム、第一リン酸アンモニウム等のリン酸塩、
正リン酸、亜リン酸等のリン酸が好ましい。
【0060】主成分が第一鉄塩である水溶液と、マグネ
シウム成分、ケイ素成分、マンガン成分、リン成分及
び、鉄に対して1.0〜1.1当量のアルカリを混合す
る。ここに用いられる第一鉄塩としては硫酸第一鉄が好
ましい。また、ケイ素成分としては、ケイ酸化合物から
調整された含水ケイ酸コロイドを含む溶液が好ましい。
例えば、ケイ酸ソーダ等の使用により生成粒子中にケイ
酸化合物(含水化合物を含む。)を生じせしめることが
できる。マグネシウム、マンガン成分も同様に、例えば
硫酸塩等の使用により、生成粒子中にマグネシウム化合
物(含水化合物を含む)を生じせしめることができる。
またリン成分も同様に、例えばヘキサメタリン酸ナトリ
ウム等の使用により、生成粒子中にリン化合物(含水化
合物を含む)を生じせしめることができる。
【0061】この混合液に酸素含有ガス、望ましくは空
気を吹き込み、60〜100℃、好ましくは80〜90
℃で、酸化反応を行い、種晶を生成させる。この酸化反
応量の制御は、反応中に未反応の水酸化第一鉄の分析と
通気酸素含有ガス量を調節して行う。この酸化反応にお
いては、pHを7〜10、好ましくはpH7〜9に維持
することが肝要である。
【0062】この酸化反応の途中で、種晶生成量が全酸
化量の1〜30%、好ましくは5〜25%となったとき
に、当初のアルカリに対して0.9〜1.2当量、好ま
しくは1.05〜1.15当量となる不足の鉄を追加す
る。ここで用いられる鉄としては、硫酸第一鉄如きの第
一鉄塩溶液が望ましい。
【0063】さらに、上記同様の条件でpH6〜10、
好ましくは6〜9に維持しながら酸化反応を継続し、粒
子を生成させ、さらに常法により洗浄、ろ過、乾燥、粉
砕し、マグネタイト粒子を得る。
【0064】本発明では、上述の様に酸化反応中のpH
を6〜10に調整することが好ましい。その理由は、酸
化反応時のpHを中性域より高くすると、マグネシウム
成分、ケイ素成分、マンガン成分やリン成分がマグネタ
イト粒子中心に取り込まれやすくなり、逆に低くした時
は内部に取り組まれにくく表面に析出されるからであ
る。この範囲でpHを調整することにより、マグネシウ
ム成分、ケイ素成分、マンガン成分、リン成分の存在状
態をコントロールすることができる。
【0065】本発明者等が酸化反応途中の粒子形状につ
いて観察した結果では、最初の反応で生成する種晶は不
定形ではあるが粒度分布の狭い粒子の生成が認められ
る。その後、後半の中性域、弱アルカリ域(pH6〜1
0)での反応で徐々に擬球状に変化していく。
【0066】また亜鉛、銅、ニッケル、コバルト、アル
ミニウム、スズ、チタン、ジルコニウムの中から選ばれ
る少なくとも1種以上の金属元素をマグネタイト中に添
加する場合には、上記同様の条件でpH6〜10、好ま
しくは6〜9に維持しながら酸化反応を継続し、粒子を
生成する際、すなわち不足の鉄を追加してから反応が完
結するまでの間に、亜鉛、銅、ニッケル、コバルト、ア
ルミニウム、スズ、チタン、ジルコニウムの中から選ば
れる少なくとも1種以上の金属元素を含有する水溶液を
反応系に添加する。この際、添加される金属元素は、水
溶液であっても、水酸化物の状態であってもかまわな
い。また、2種以上の成分を添加する場合、2種別々に
添加しても、2種混合したものを添加してもかまわな
い。
【0067】マグネタイト粒子の形態は、立方体状、多
面体状、球状、針状、板状等のいずれの形態の粒子をも
使用することができるが、複合体粒子中にマグネタイト
粒子を均一に分散する上で、球状のものが好ましく用い
られる。平均粒子径は、複合体粒子の平均粒子径よりも
小さい粒子であればよく、個数平均粒径で0.02〜
5.0μm、特に0.02〜2.0μmが好ましい。
【0068】本発明の磁性微粒子は、親油化処理剤で処
理されていることが好ましい。
【0069】親油化処理剤としては、エポキシ基、アミ
ノ基、メルカプト基、有機酸基、エステル基、ケトン
基、ハロゲン化アルキル基及びアルデヒド基から選ばれ
た1種又は2種以上の官能基を有する有機化合物やそれ
らの混合物が使用でき、いずれも本発明の目的を達成す
ることができる。これらのうち、官能基を含むカップリ
ング剤が好ましく、より好ましくはシラン系カップリン
グ剤、チタン系カップリング剤又はアルミニウム系カッ
プリング剤であり、特にシラン系カップリング剤が好ま
しい。更に、好ましい官能基としては、エポキシ基、ア
ミノ基及びメルカプト基が、キャリア中に磁性微粒子が
均一に分散しやすいので好ましく、更には、エポキシ基
が、温湿度の影響を受けにくく、キャリアの帯電付与能
が安定する点で好ましい。
【0070】エポキシ基を有する有機化合物としては、
エピクロルヒドリン、グリシドール、スチレン−(メ
タ)アクリル酸グリシジル共重合体等が挙げられる。
【0071】エポキシ基を有するシラン系カップリング
剤としては、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキ
シシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)トリメト
キシシラン等が挙げられる。
【0072】アミノ基を有する有機化合物としては、エ
チレンジアミン、ジエチレントリアミン、スチレン−
(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体等が
挙げられる。
【0073】アミノ基を有するシラン系カップリング剤
としては、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N
−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメト
キシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプ
ロピルメチルジメトキシシラン、N−フェニル−γ−ア
ミノプロピルトリメトキシシランが挙げられる。
【0074】アミノ基を有するチタン系カップリング剤
としては、イソプロピルトリ(N−アミノエチル)チタ
ネートが挙げられる。
【0075】メルカプト基を有する有機化合物として
は、メルカプトエタノール、メルカプトプロピオン酸が
挙げられる。
【0076】メルカプト基を有するシラン系カップリン
グ剤としては、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシ
ランが挙げられる。
【0077】有機酸基を有する有機化合物としては、オ
レイン酸、ステアリン酸、スチレン−アクリル酸が挙げ
られる。
【0078】エステル基を有する有機化合物としては、
ステアリン酸エチル、スチレン−メタクリル酸メチルが
挙げられる。
【0079】ケトン基を有する有機化合物としては、シ
クロヘキサノン、アセトフェノン、メチルエチルケトン
樹脂が挙げられる。
【0080】ハロゲン化アルキル基を有する有機化合物
としては、クロロヘキサデカン、クロロデカンが挙げら
れる。
【0081】アルデヒド基を有する有機化合物として
は、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒドが挙げら
れる。
【0082】本発明における親油化処理剤の量は、磁性
微粒子に対し0.1〜5.0質量%が好ましい。
【0083】0.1質量%未満の場合には、樹脂の被覆
を複合体粒子表面に密着させることが困難となり、ま
た、親油化処理が不十分なために磁性微粒子の含有量の
高い複合体粒子が得ることができない。
【0084】5.0質量%を超える場合には、樹脂の被
覆を複合体粒子表面に密着させることはできるが、生成
した複合体粒子同士の凝集が生じ、複合体粒子の粒子サ
イズの制御が困難になる。
【0085】本発明における複合体粒子を構成するバイ
ンダー樹脂としては、熱硬化性樹脂が好ましい。
【0086】熱硬化性樹脂としては、フェノール系樹
脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、メラミン樹脂、尿
素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、キシ
レン樹脂、アセトグアナミン樹脂、フラン樹脂、シリコ
ーン系樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂が挙げられ
る。これらの樹脂は単独でも2種以上を混合しても構わ
ないが、少なくともフェノール樹脂を含有していること
が好ましい。
【0087】本発明における複合体粒子を構成するバイ
ンダー樹脂と磁性微粒子との割合は、質量基準におい
て、バインダー樹脂:磁性微粒子=1:99〜1:50
であることが好ましい。
【0088】本発明に係るキャリアは必要により、カッ
プリング剤或いは樹脂によって被覆されてもよい。
【0089】被覆する樹脂は、公知の樹脂であればいず
れも用いることができ、例えば、エポキシ樹脂、シリコ
ーン樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、スチレン系
樹脂、アクリル系樹脂、フェノール樹脂が挙げられる。
モノマーから重合して得られる重合体でもかまわない。
耐久性や耐汚染性を考慮すればシリコーン樹脂が好まし
い。被覆樹脂の処理量は、キャリアコア100質量部に
対し、好ましくは、0.01〜3.0質量部、さらに好
ましくは、0.1〜2.0質量部であることが、上記特
性を得るのに好ましい。
【0090】特には、複合体粒子のバインダー樹脂とし
てフェノール樹脂、磁性微粒子の親油化処理剤としてエ
ポキシ基含有シランカップリング剤、複合体粒子(キャ
リアコア)の被覆樹脂としてシリコーン樹脂を用い、そ
して、シリコーン樹脂中にアミノ基を含有するシランカ
ップリング剤を含有させるか、或いは複合体粒子を樹脂
被覆する前の前処理剤としてアミノ基を含有するシラン
カップリング剤を用いることが好ましい。このような構
成とすることにより、フェノール樹脂中に適度に吸着し
ている水分によって、アミノ基を含有するシランカップ
リング剤が加水分解し、フェノール樹脂の水酸基と水素
結合しつつ、自己縮合し、あるいはシリコーン樹脂中の
残存シラノール基と縮合し強固な被覆を形成すると同時
に、アミノ基と磁性微粒子の親油化処理剤のエポキシ基
とが反応し、シリコーン樹脂の密着性が向上し、被覆樹
脂の欠落などが抑制されるようになる。
【0091】本発明のキャリアは、真比重が2.5乃至
4.5(好ましくは3.0乃至4.3)であることが好
ましく、真比重がこの範囲にあると、磁性樹脂キャリア
とトナーとの撹拌混合においてトナーへの負荷が少な
く、キャリア表面におけるトナーによる汚染が抑制さ
れ、静電荷像担持体への非画像部へのキャリア付着が抑
制されるので好ましい。
【0092】本発明のキャリアは、1000×(103
/4π)・A/m(1000エルステッド)の磁界下で
測定した磁化の強さ(σ1000)が15乃至80Am2
kg(emu/g)(好ましくは、20乃至70Am2
/kg)であり、残留磁化(σr)が7.5Am2/k
g(emu/g)以下(好ましくは、2.9〜6.9A
2/kg、更には、4.5Am2/kg以下)であり、
キャリアの磁気特性がこの範囲にあると、現像剤担持体
(現像スリーブ)に内包されている磁界発生手段(例え
ば、固定磁石)の磁界下において、キャリアの静電荷像
担持体へのキャリア付着が防止され、二成分系現像剤の
磁気ブラシ中でのトナーへの圧縮力が緩和され、外添剤
及びトナー粒子によるキャリア汚染が抑制されるので好
ましい。
【0093】キャリアの残留磁化が7.5Am2/kg
より大きいと二成分系現像剤は、磁気凝集による流動性
不良を生じる。
【0094】すなわち、磁性微粒子分散型樹脂キャリア
に用いられる粒状を呈するマグネタイト粒子に、前述の
ごとくマグネシウム成分、ケイ素成分、マンガン成分、
リン成分、金属成分を含有することにより、キャリアと
して保有すべき磁気特性、例えば飽和磁化を損なわない
範囲で、残留磁化を7.5Am2/kg以下に低下させ
たものであり、これらの特性を調整する目的は以下のご
とくである。
【0095】残留磁化を低下させる目的は、二成分系現
像剤の流動性の改善にある。マグネタイト粒子粉末を有
するキャリアを用いた二成分系現像剤は、従来から現像
剤中で磁気凝集による流動性不良の問題がある。これら
の問題は残留磁化、言い換えれば磁気凝集力を弱めるこ
とにより改善できるものと考えた。更には、電子写真に
おいて静電的転写が終わった後の、ドラムからの不必要
なトナーの遊離性の改善にも繋がるものと考えている。
【0096】また本発明のキャリアの体積平均粒径は、
特に高画質化、高品位化のためには平均粒子径が10〜
50μmの範囲が好ましく、さらには体積平均粒子径1
4〜45μmが、写真原稿等の画像比率の高いトナー消
費量の多いオリジナル連続プリントした際も、補給トナ
ーの混合搬送性に優れる点で、より一層好ましい。
【0097】また、本発明のキャリアの残留磁化(σ
r)と体積平均粒径(d)は、1.0≦d/σr<3
0.0(単位:μm・kg/Am2)、好ましくは1.
5≦d/σr<20.0、更に好ましくは5.1≦d/
σr≦12.3である。d/σrが30以上であると、
二成分系現像剤の流動性が高すぎ、長期放置した際にト
ナーとキャリアが分離しやすくなり、カブリや飛散が生
じやすくなる。またd/σrが1.0未満であると、二
成分系現像剤の流動性が悪化し、キャリアのトナーへの
帯電付与能が悪くなる。
【0098】本発明のキャリアは、適宜所定のシステム
に都合の良いように、比抵抗値と磁気特性とを調整する
ために、複合体粒子中に、本発明の磁性微粒子に加えて
非磁性無機化合物粒子を配合してもよい。磁性微粒子と
非磁性無機化合物粒子は、合計量でバインダー樹脂に対
して500〜990質量%、より好ましくは、700〜
990質量%含有されていることが、キャリアの真比重
の調整と、キャリアの比抵抗値の調整と、キャリアコア
の機械的強度との関係で好ましい。
【0099】また、磁性微粒子と非磁性無機化合物粒子
との合計量に対して、磁性微粒子が50質量%以上含有
していることが好ましい。
【0100】さらに、非磁性無機微粒子は、マグネタイ
トよりも比抵抗値が大きいことが好ましい。非磁性無機
化合物微粒子の個数平均粒径は、マグネタイトの個数平
均粒径よりも大きい方が、キャリアの比抵抗値を高め、
キャリアの真比重を小さくする上で好ましい。
【0101】キャリアは、適宜所定のシステムに都合の
良いようにその形状が選択される。
【0102】しかしながら、キャリアの球形度SF−1
は、100乃至130(より好ましくは100〜12
0)が好ましい。キャリアは、球形度が130を超える
と、現像剤としての流動性が劣るようになり、トナーへ
の摩擦帯電付与能力の低下や現像極において磁気ブラシ
の形状が不均一になるために高画質な画像が得られにく
くなる。
【0103】キャリアの球形度の測定は、日立製作所
(株)社製フィールドエミッション走査電子顕微鏡S−
800によりキャリアをランダムに300個以上抽出
し、ニレコ社製の画像処理解析装置Luzex3を用い
て、次式によって導かれる球形度を求めることで行う。
【0104】球形度SF−1=〔(MXLNG)2
(AREA)〕×(π/4)×100 〔式中、MXLNGはキャリアの最大径を示し、ARE
Aはキャリアの投影面積を示す。〕 ここで、SF−1は100に近いほど球形に近いことを
意味している。
【0105】次に、本発明に係る磁性微粒子分散型樹脂
キャリアの製造方法について述べる。
【0106】複合体粒子は、磁性微粒子(必要に応じて
非磁性無機化合物微粒子)をバインダー樹脂を構成する
モノマーに分散させ、開始剤或いは触媒を添加し、例え
ば水系媒体中に分散して重合する、所謂、重合法や、磁
性微粒子を含有したバインダー樹脂を粉砕する、所謂、
混練粉砕法等によって製造することが出来る。キャリア
の粒径を容易に制御し、シャープな粒度分布にするため
に重合法が好ましい。
【0107】バインダー樹脂としてフェノール樹脂を用
いた複合体粒子の製造は、例えば、水性媒体中にフェノ
ール類とアルデヒド類と親油化処理を行った磁性微粒子
を分散させ、塩基性触媒を添加して反応させる方法が挙
げられる。フェノール類とともにロジンの如き天然樹脂
や、桐油、亜麻仁油の如き乾性油を混合して反応させ
る、所謂、変性フェノール樹脂を形成させる方法も挙げ
られる。
【0108】バインダー樹脂が、特にフェノール樹脂で
ある場合には、適度な吸着水を保持しており、カップリ
ング剤の加水分解が促進され、強固な被覆を形成するこ
とができるために好ましい。
【0109】バインダー樹脂としてエポキシ樹脂を用い
た複合体粒子の製造は、例えば、水性媒体中にビスフェ
ノール類とエピハロヒドリンと親油化処理を行った磁性
微粒子を分散させ、アルカリ水性媒体中で反応させる方
法が挙げられる。
【0110】バインダー樹脂として、メラミン樹脂を用
いた複合体粒子の製造は、例えば、水性媒体中にメラミ
ン類とアルデヒド類と、親油化処理を行った磁性微粒子
を分散させ、弱酸性触媒の存在下で反応させる方法が挙
げられる。
【0111】その他の熱硬化性樹脂を用いた複合体粒子
の製造方法としては、例えば、親油化処理を行った磁性
微粒子を種々の樹脂と混練した後、粉砕し、さらには球
形化処理を行う方法等が挙げられる。
【0112】親油化処理を行った磁性微粒子とバインダ
ー樹脂とからなる複合体粒子は、樹脂をより硬化させる
ために必要により熱処理を施すことも行なわれる。特に
減圧下あるいは不活性雰囲気下で行うことが磁性微粒子
の酸化防止のために好ましい。
【0113】複合体粒子のカップリング剤によって被覆
処理する場合には、常法によりカップリング剤を水や溶
剤に溶解したものに、複合体粒子を浸漬した後、濾過及
び乾燥する方法や、複合体粒子を撹拌しながらカップリ
ング剤の水溶液や溶媒液をスプレーし、乾燥する方法が
用いられる。特に複合体粒子の合一化を防止し、均一な
被覆層を形成するために、撹拌しながら処理する方法が
好ましい。
【0114】複合体粒子の表面を樹脂で被覆する場合に
は、樹脂の被覆は、周知の方法によって行えばよく、例
えば、ヘンシェルミキサーや、ハイスピードミキサーの
如き撹拌機を用いて複合体粒子と樹脂とを混合する方
法、樹脂を含む溶剤中へ複合体粒子を含浸する方法、ス
プレードライヤーを用いて複合体粒子に樹脂を吹き付け
る方法のいずれであってもよい。
【0115】次に本発明の二成分系現像剤に用いられる
トナーについて説明する。
【0116】本発明に係るトナーは重量平均粒径が3.
0〜9.0μmであり、4.5〜8.5μmであること
が好ましい。
【0117】トナーの重量平均粒径(D4)が9.0μ
mを超えると、静電荷像を現像するトナー粒子が大きく
なるために、静電荷像に忠実な現像が行われにくく、ま
た、静電的な転写を行うとトナーが飛び散りやすくな
る。また、トナーの重量平均粒径を3.0μm未満とし
た場合には、粉体としてのハンドリング性が低下する。
【0118】トナーの粒径の測定には、例えばコールタ
ーカウンターを使用する方法を挙げることができる。
【0119】トナーに使用される結着樹脂としては、下
記に例示される如き樹脂の使用が可能である。
【0120】例えば、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の如きスチレン及びその
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−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−アクリル酸エス
テル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合
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
デン共重合体の如きスチレン系共重合体;ポリ塩化ビニ
ル;フェノール樹脂;天然変性フェノール樹脂;天然樹
脂変性マレイン酸樹脂;アクリル樹脂;メタクリル樹
脂;ポリ酢酸ビニール;シリコーン樹脂;ポリエステル
樹脂;ポリウレタン;ポリアミド樹脂;フラン樹脂;エ
ポキシ樹脂;キシレン樹脂;ポリビニルブチラール;テ
ルペン樹脂;クマロンインデン樹脂;石油系樹脂が使用
できる。好ましい結着樹脂としては、スチレン系共重合
体もしくはポリエステル樹脂が挙げられる。
【0121】また、架橋されたスチレン系樹脂も好まし
い結着樹脂である。
【0122】スチレン系重合体またはスチレン系共重合
体は架橋されていても良く、さらに架橋されている樹脂
と架橋されていない樹脂との混合樹脂でも良い。
【0123】結着樹脂の架橋剤としては、主として2個
以上の重合可能な二重結合を有する化合物を用いてもよ
い。例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレンの
ような芳香族ジビニル化合物;エチレングリコールジア
クリレート、エチレングリコールジメタクリレート、
1,3−ブタンジオールジメタクリレートのような二重
結合を2個有するカルボン酸エステル;ジビニルアニリ
ン、ジビニルエーテル、ジビニルスルフィド、ジビニル
スルホンの如きジビニル化合物;および3個以上のビニ
ル基を有する化合物が挙げられる。これらは単独もしく
は混合物として用いられる。
【0124】架橋剤の添加量としては、上述した結着樹
脂の製造に用いられる重合性単量体100質量部に対し
て0.001〜10質量部が好ましい。
【0125】トナーは荷電制御剤を含有しても良い。
【0126】トナーを負荷電性に制御するものとしては
下記物質が挙げられる。
【0127】例えば、有機金属化合物、キレート化合物
が有効であり、さらにモノアゾ金属化合物、アセチルア
セトン金属化合物、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳
香族ダイカルボン酸系の金属化合物が好ましく用いられ
る。さらに、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モ
ノ及びポリカルボン酸及びそれらの金属塩、それらの無
水物、それらのエステル類、ビスフェノールの如きそれ
らのフェノール誘導体類;尿素誘導体;含金属サリチル
酸系化合物;含金属ナフトエ酸化合物;ホウ素化合物;
4級アンモニウム塩;カリックスアレーン;ケイ素化合
物;スチレン−アクリル酸共重合体;スチレン−メタク
リル酸共重合体;スチレン−アクリル−スルホン酸共重
合体;及びノンメタルカルボン酸系化合物が挙げられ
る。
【0128】トナーを正荷電性に制御するものとしては
下記物質が上げられる。
【0129】例えば、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が知ら
れており、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ツト等が挙げられ
る。なおこれら染料は、着色剤としても用いることがで
きる。
【0130】これら荷電制御剤は、単独あるいは2種類
以上組み合わせて用いることができ、荷電制御剤の添加
量は、トナーの結着樹脂100質量部に対して、0.0
1〜20質量部、好ましくは0.1〜10質量部、より
好ましくは0.2〜4質量部使用するのが良い。
【0131】トナーは、磁性体を含有しても良い。磁性
体としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライトの
如き酸化鉄;鉄、コバルト、ニッケルのような金属、或
いはこれらの金属とアルミニウム、コバルト、銅、鉛、
マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、
ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレ
ン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属と
の合金及びその混合物が挙げられる。これら磁性体は、
着色剤としてもよい。
【0132】本発明に用いられるトナーの着色剤は、黒
色着色剤としてカーボンブラック,磁性体,以下に示す
イエロー/マゼンタ/シアン着色剤を用い黒色に調色さ
れたものが利用される。
【0133】イエロー着色剤としては、縮合アゾ化合
物,イソインドリノン化合物,アンスラキノン化合物,
アゾ金属錯体,メチン化合物,アリルアミド化合物に代
表される化合物が用いられる。具体的には、C.I.ピ
グメントイエロー12、13、14、15、17、6
2、74、83、93、94、95、109、110、
111、128、129、147、168又は180が
好適に用いられる。さらにC.I.ソルベントイエロー
93、162、163の如き染料を併用しても良い。
【0134】マゼンタ着色剤としては、縮合アゾ化合
物,ジケトピロロピロール化合物,アンスラキノン,キ
ナクリドン化合物,塩基染料レーキ化合物,ナフトール
化合物,ベンズイミダゾロン化合物,チオインジゴ化合
物,ペリレン化合物が用いられる。具体的には、C.
I.ピグメントレッド2、3、5、6、7、23、4
8:2、48:3、48:4、57:1、81:1、1
44、146、166、169、177、184、18
5、202、206、220、221又は254が好適
に用いられる。
【0135】シアン着色剤としては、銅フタロシアニン
化合物及びその誘導体,アンスラキノン化合物,塩基染
料レーキ化合物等が利用できる。具体的には、C.I.
ピグメントブルー1、7、15、15:1、15:2、
15:3、15:4、60、62、66が特に好適に利
用できる。
【0136】これらの着色剤は、単独又は混合し更には
固溶体の状態で用いることができる。本発明の着色剤
は、色相角,彩度,明度,耐候性,OHP透明性,トナ
ー中への分散性の点から選択される。該着色剤の添加量
は、結着樹脂100質量部に対し1〜20質量部添加し
て用いられる。
【0137】また、本発明に係るトナー粒子はワックス
を含有しており、結着樹脂100質量部に対して1〜4
0質量部含有され、好ましくは2〜30質量部含有され
る。
【0138】結着樹脂、着色剤およびワックスを有する
混合物を溶融混練後、冷却し粉砕、分級してトナー粒子
を得る粉砕法によってトナーを製造する場合において
は、ワックスの添加量は、結着樹脂100質量部に対し
1〜10質量部、より好ましくは2〜7質量部使用する
のが好ましい。
【0139】重合性単量体と着色剤及びワックスを有す
る混合物を重合せしめることにより、直接的にトナー粒
子を得る重合法によってトナーを製造する場合、ワック
スの添加量は、重合性単量体又は、重合性単量体の重合
によって合成された樹脂100質量部に対し2〜40質
量部、より好ましくは5〜30質量部、さらに好ましく
は10〜20質量部使用するのが好ましい。
【0140】通常、ワックスは、結着樹脂より極性が低
いため、水系媒体中での重合方法を行う重合法ではトナ
ー粒子内部に多量のワックスを内包化させ易いため、粉
砕法と比較し、多量のワックスを用いることが可能とな
る。よって重合法でトナーを製造した場合には、より良
好なオフセット防止効果が得られる。
【0141】ワックスの配合量が下限より少ないとオフ
セット防止効果が低下しやすく、上限を超える場合、耐
ブロッキング効果が低下し耐オフセット効果にも悪影響
を与えやすく、ドラム融着やスリーブ融着を起こしやす
く、特に重合法によってトナーを製造した場合には粒度
分布の広いトナーが生成する傾向にある。
【0142】次に本発明に用いられるトナーを製造する
ための方法について説明する。本発明に用いられるトナ
ーは、公知の粉砕法及び重合法を用いて製造することが
可能である。
【0143】粉砕トナーの製造方法においては、結着樹
脂、ワックス、着色剤としての顔料、染料又は磁性体、
必要に応じて荷電制御剤、その他の添加剤を、ヘンシェ
ルミキサー、ボールミルの如き混合機により充分混合
し;得られた混合物を加熱ロール、ニーダー、エクスト
ルーダーの如き熱混練機を用いて溶融混練し、樹脂成分
を互いに相溶せしめた中に金属化合物、顔料、染料、磁
性体を分散又は溶解せしめ;得られた混練物を冷却固化
後粉砕及び分級を行ってトナーを得ることができる。
【0144】さらに必要に応じてトナーと所望の添加剤
をヘンシェルミキサーの如き混合機により充分混合し、
本発明に用いられるトナーを得ることができる。
【0145】重合トナーの製造方法は、特公昭56−1
3945号公報等に記載のディスク又は多流体ノズルを
用い溶融混合物を空気中に霧化し球状トナーを得る方法
や、特公昭36−10231号公報,特開昭59−53
856号公報,特開昭59−61842号公報に述べら
れている懸濁重合法を用いて直接トナーを生成する方法
や、単量体には可溶で得られる重合体が不溶な水系有機
溶剤を用い直接トナーを生成する分散重合法又は水溶性
極性重合開始剤存在下で直接重合しトナーを生成するソ
ープフリー重合法に代表される乳化重合法や、予め一次
極性乳化重合粒子を作った後、反対電荷を有する極性粒
子を加え会合させるヘテロ凝集法等を用いトナーを製造
することが可能である。
【0146】この中でも、重合性モノマー、着色剤及び
ワックスを少なくとも含むモノマー組成物を直接重合し
てトナー粒子を生成する懸濁重合方法が好ましい。
【0147】また、一旦得られた重合粒子に更に単量体
を吸着せしめた後、重合開始剤を用い重合せしめる所謂
シード重合方法も本発明に好適に利用することができ
る。
【0148】次に、トナー粒子に外添される外添剤につ
いて説明する。本発明に使用されるトナーにはシリカ、
アルミナ、酸化チタンの如き無機微粒子;ポリテトラフ
ロロエチレン、ポリビニリデンフロライド、ポリメチル
メタクリレート、ポリスチレン、シリコーンの如き有機
微粒子の微粉末が外添されていることが好適である。ト
ナーに対して上述した微粉末を外添することによって、
トナーとキャリア、あるいはトナー粒子相互の間に微粉
末が存在することになり、現像剤の流動性、転写性が向
上され、さらに現像剤の寿命も向上する。
【0149】上述した微粉末の平均粒径は3〜100n
mであることが好ましい。平均粒径が100nmを超え
ると流動性向上の効果が少なくなり、現像時、転写時の
不良等により画質を低下させてしまう場合がある。また
3nmより小さいと、耐久時の流動性維持が困難とな
る。これら微粉末の平均粒径の測定は後述する。
【0150】これらの微粉末の表面積としては、BET
法による窒素吸着によった比表面積が30m2/g以
上、特に50〜400m2/gの範囲のものが良好であ
る。微粉末の添加量は、トナー粒子100質量部に対し
て0.1〜20質量部で使用することが好適である。
【0151】トナーが負帯電性トナーである場合には、
少なくとも1種類は疎水化処理されたシリカを用いるこ
とが、帯電性の点から好ましい。つまり、シリカの方が
アルミナや酸化チタン等の流動化剤より負帯電性が高い
ため、トナー母体との密着性が高く、遊離した外添剤が
すくなくなる。そのため、静電荷像担持体上のフィルミ
ングや、帯電部材の汚染を抑制することができる。
【0152】また、該シリカは高湿下での帯電性を維持
するために、疎水化処理されることが好ましい。その疎
水化処理の例を下記に示す。
【0153】疎水化処理剤の一つとしてシランカップリ
ング剤が挙げられ、その量は、シリカ100質量部に対
して、1〜40質量部、好ましくは2〜35質量部を用
いるのが良い。処理量が1〜40質量部であると耐湿性
が向上し凝集体が発生しにくい。
【0154】また、別の疎水化処理剤の一つとしてシリ
コーンオイルが挙げられる。
【0155】各種トナー特性付与を目的として、他の添
加剤を加えることができる。添加剤は、トナー粒子に添
加した時の耐久性の点から、トナー粒子の体積平均径の
1/5以下の粒径であることが好ましい。この添加剤の
粒径とは、電子顕微鏡におけるトナー粒子の表面観察に
より求めたその平均粒径を意味する。これら特性付与を
目的とした添加剤としては、例えば、以下のようなもの
が用いられる。
【0156】研磨剤としては、例えば、チタン酸ストロ
ンチウム、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化マグ
ネシウム及び酸化クロムの如き金属酸化物;窒化ケイ素
の如き窒化物;炭化ケイ素の炭化物;及び硫酸カルシウ
ム,硫酸バリウム及び炭酸カルシウムの如き金属塩が挙
げられる。
【0157】滑剤としては、例えばフッ化ビニリデン及
びポリテトラフルオロエチレンの如きフッ素系樹脂粉
末;及びステアリン酸亜鉛及びステアリン酸カルシウム
の如き脂肪酸金属塩が挙げられる。
【0158】荷電制御性粒子としては、例えば酸化錫、
酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ケイ素及び酸化アルミニウ
ムの如き金属酸化物;及びカーボンブラックが挙げられ
る。
【0159】これら添加剤は、トナー粒子100質量部
に対し、好ましくは0.1〜10質量部、より好ましく
は0.1〜5質量部が用いられる。これら添加剤は、単
独で用いても、また、複数併用しても良い。
【0160】本発明において、トナーとキャリアとを混
合して二成分系現像剤を調製する場合、その混合比率は
現像剤中のトナー濃度として、2〜15質量%、好まし
くは4〜13質量%にすると良好な結果が得られる。ト
ナー濃度が2質量%未満の場合には、画像濃度が低くな
りやすく、15質量%を超える場合には、カブリや機内
飛散を生じやすく、現像剤の耐用寿命も低下しやすい。
【0161】また、補給用現像剤を補給しながら現像を
行う現像方法において、トナーとキャリアとを混合して
補給用現像剤を調製する場合、その混合比率は現像剤中
のキャリア1質量部に対してトナー2〜50質量部の割
合にすると良好な結果が得られる。トナーが2質量部未
満の場合には、キャリアが多すぎるために、現像剤の帯
電量が増加しやすく、画像濃度の変化が生じるようにな
る。また50質量部を超えると、トナー量が極端に多く
なり、キャリアの劣化が生じると共に、現像剤の帯電量
が低下しやすくなる。
【0162】トナーの重量平均粒径aとキャリアの個数
平均粒径bとの比a/bは、0.1〜0.3であること
が好ましい。0.1%未満であるとトナーを良好に帯電
付与することができづらくなり、カブリや高湿環境下で
のトナー飛散が起こりやすくなる。また0.3%を超え
ると、特に低湿下でのトナーの帯電量が高くなりすぎ、
画像濃度の低下やカブリを引き起こしやすくなる。
【0163】本発明の二成分系現像剤は、いかなる現像
方法(フルカラー、モノクロ問わず)でも用いることが
でき、例えば、高速システム用現像剤、オイルレス定着
用現像剤、オートリフレッシュ(トリクル)用(補給用
含む)現像剤等、公知の現像方法に適用可能である。
【0164】本発明のキャリアは、電気抵抗、飽和磁化
を下げることなく相乗的に残留磁化及び流動性の諸特性
をバランスよく向上していることから、オートリフレッ
シュ(トリクル)用現像剤に、好適に用いることができ
る。すなわち、真比重及び残留磁化が小さく、流動性が
高いことから、T/C比(二成分系現像剤中のトナーの
割合)が高い補給用現像剤において、キャリアが補給用
現像剤中に経時的に均一に分散していることが可能とな
る。その結果、T/C比が常に安定した補給用現像剤を
現像槽に補給することができ、長期的に安定した高画質
なトナー画像を形成しうる。
【0165】本発明のキャリアを使用する現像方法とし
ては、例えば図1に示すような現像手段を用い現像を行
うことができる。
【0166】本発明の上記補給用現像剤を用いる現像装
置を備えた画像形成装置について説明する。図1は、ロ
ータリー回転方式の現像装置を搭載した電子写真方式の
フルカラー画像形成装置の概略構成図である。まず、静
電潜像担持体1は、帯電装置15によりその表面を負極
性に一様に帯電される。次に、露光装置14により、一
色目、例えばイエロー画像に対応する像露光がなされ、
静電潜像担持体1の表面にはイエロー画像に対応する静
電潜像が形成される。
【0167】現像装置13は、回転移動式の構成であ
り、前記イエロー画像に対応する静電潜像の先端が現像
位置に到達する以前に、イエロー現像器が静電潜像担持
体1に対向し、その後磁気ブラシが静電潜像を摺擦し
て、前記静電潜像担持体上にイエロートナー像を形成す
る。
【0168】上記の現像に用いられる現像装置には、例
えば、現像器の内部は、現像スリーブ、供給ロール、マ
グネットロール、規制部材、スクレーパ等が設けられて
いる。図2は、図1の現像器2、3、4および5の概略
構成図である。図2によって現像機内の現像剤が現像さ
れるまでの搬送されていく流れを説明する。
【0169】現像スリーブ6は、固定したマグネットを
内包し、静電潜像担持体1の周面との間に所定の現像間
隔を保ち、駆動回転される。なお、現像スリーブ6と静
電潜像担持体1とは接触している場合もある。規制部材
7は剛性かつ磁性を有し、現像スリーブ6に対し現像剤
が介在しない状態で所定の荷重をもって圧接されるもの
や、現像スリーブ6との間に所定の間隔を保って配され
るもの等、種々のものがある。一対の10、11は、ス
クリュー構造を持ち、互いに逆方向に現像剤を搬送循環
させて、トナーとキャリアを十分撹拌混合した上、現像
剤として現像スリーブ6に送る作用をするものである。
マグネットロール8は、例えば、N極およびS極を交互
に等間隔に配置した等磁力の4極の磁石から構成される
もの、或いは、スクレーパに接する部分において反発磁
界を形成し、現像剤の剥離を容易にするために、1極欠
落させて5極とし、前記現像スリーブ6内で固定した状
態で内包させたものであってもよい。
【0170】上記二本の現像剤撹拌搬送部材10、11
は、互いに相反する方向に回転する撹拌部材を兼ねる部
材であって、撹拌スクリューの推力によってトナー収容
装置9より補給される補給用トナーを搬送すると共に、
トナーと磁性キャリアとの混合作用によって、摩擦帯電
がなされた均質な二成分の現像剤とされ、現像スリーブ
6の周面上にその現像剤を層状に付着する。現像スリー
ブ6の表面の現像剤は、マグネットロール8の磁極に対
向して設けた非磁性材料と磁性材からなる二重構造の規
制部材7により、均一な層を形成する。均一に形成され
た現像剤層は、現像領域において、静電潜像担持体1の
周面上の潜像を現像し、トナー像を形成する。
【0171】図1において、用紙または透明シート等の
転写材12は、給紙トレイ26または27から、送り出
しロール28または29により搬送され、一度レジスト
レーションロール25で先端を塞き止められた後、所定
のタイミングで転写ドラム24へと送り出される。送り
出された転写材12は、吸着装置32と対向ロール30
により転写ドラム24へ静電的に保持され、転写ドラム
24と静電潜像担持体1が対向する転写領域へ搬送され
る。そこで前記転写材は、静電潜像担持体1上のイエロ
ートナー像と密着し、転写装置31の作用でイエロート
ナー像が転写材12上に転写され、前記転写ドラム24
は、転写材12を保持したまま次の工程に備える。
【0172】イエロートナーの転写を終えた静電潜像担
持体1は、その後、必要に応じてクリーニング前処理が
施された後、除電コロトロンで除電され、クリーニング
装置18により表面に残ったイエロートナーが掻き取ら
れ、さらに除電装置16で表面に残った電荷が除電され
る。
【0173】次に、二色目、例えば、マゼンタの画像形
成工程のために、前記静電潜像担持体1は、帯電器15
によりその表面を負極性に一様に帯電され、レーザー露
光器14により、マゼンタ画像に対応する像露光がなさ
れ、静電潜像担持体1の表面にはマゼンタ画像に対応す
る静電潜像が形成される。また、現像装置13は、イエ
ロートナー層の形成を終了した後で、マゼンタの現像器
が前記静電潜像担持体1に対向するように切り換えられ
ており、前記マゼンタ画像に対応する静電潜像は、マゼ
ンタ用の磁気ブラシで現像される。そして、前記転写ド
ラム上に保持されていた転写材が、再び転写領域へと搬
送され、転写装置31の作用で、今度はイエロートナー
の上にマゼンタトナーが多重転写される。
【0174】マゼンタトナーの転写を終えた静電潜像担
持体1は、その後、イエロー画像形成工程と同様にし
て、表面の残留トナーのクリーニングと残留電荷の除電
が行われ、一方で、マゼンタトナーの転写を終えた転写
材は、転写ドラム24に保持されたまま、次の工程に備
える。
【0175】その後、マゼンタ画像形成工程と同様にし
て、三色目、例えばシアンの画像形成工程が行われ、最
後に四色目、例えばブラックの画像形成工程が行われ
る。最後のブラックの画像形成工程では、転写材の搬送
が前記三色目までの工程と異なる。すなわち、四色目の
転写を終えた転写材は、剥離除電器19および搬送ガイ
ド部材20の先端の図示していない剥離フィンガーによ
り、転写ドラム24から分離され、定着器21で多重ト
ナー像が転写材に転写された後、画像形成装置の外に搬
出される。
【0176】また、転写材の分離を終えた転写ドラム2
4は、その表面を除電装置22、33で除電した後、ク
リーニング装置23で表面クリーニングが行われ、次の
転写材12の供給を待つことになる。
【0177】上記のような複写動作が繰り返されると、
図2の現像器内の現像槽17内に収納されている現像剤
中のトナーは徐々に消費され、キャリアに対するトナー
の比率、すなわちトナー濃度が低下していく。このトナ
ー濃度の変化は、現像槽17に設けられた図示しないト
ナー濃度センサーによりトナー濃度が現像に必要な適性
範囲内に常に入るようにフィードバック制御される。上
記制御によりトナー補給部(トナー収容装置9)の補給
口から、現像器内の現像槽17に供給される。
【0178】一方、現像槽17内の現像剤中のキャリア
は、現像により消費されることはなく、現像槽17内で
のトナーと一緒に撹拌されたり、マグネットロールの磁
力、および静電潜像担持体1との接触等の影響により、
徐々に表面等が汚染されて、劣化していく。このように
キャリアが劣化していくと、トナーに所定の帯電量を付
与し得なくなり、画質の低下を生じることになる。そこ
で、上記の現像器内の消費されない劣化したキャリアを
新しいキャリアと置換する必要がある。図1において
は、新しいキャリアを現像装置内に補給する手段とし
て、現像により消費されたトナーを補給するためのトナ
ーカートリッジ(トナー収容装置9)の中に補給用のト
ナーと上記所定の量のキャリアを混合した現像剤を入
れ、トナー収容装置9の補給口から、各々の現像器2、
3、4、5に補給する。過剰になった現像剤は、下記の
ように現像器側現像剤排出口より排出される。
【0179】そこで、図1に示した回転移動する現像装
置13内の回転移動を利用した現像剤の入れ替えについ
て図3及び4によって説明する。回転移動方式を採用し
た現像装置13によりフルカラー画像形成装置におい
て、現像器2、3、4、5は、現像装置13の内部で回
転移動し、現像時、静電潜像担持体1に対向する位置に
回転移動して現像を行い、非現像時は静電潜像担持体1
に対向していない位置に回転移動する。
【0180】現像器2が静電潜像担持体1に対向し、現
像動作を行っている位置で、現像器2に設けられた現像
器側現像剤排出口34から溢出した現像剤は、回転動作
により連通管36内を移動し、回転式現像器切替装置の
回転中心軸に設けられた現像剤回収口35から排出され
る。
【0181】本発明のキャリアを使用する現像方法とし
ては、具体的には、現像剤担持体に交流電圧を印加し
て、現像領域に交番電界を形成しつつ、磁気ブラシが感
光ドラム1に接触している状態で現像を行うことが好ま
しい。現像剤担持体(現像スリーブ)6と感光ドラム1
の距離(S−D間距離)は、100〜1000μmであ
ることがキャリア付着防止及びドット再現性の向上にお
いて良好である。100μmより狭いと現像剤の供給が
不十分になりやすく、画像濃度が低くなり、1000μ
mを超えると磁極S1からの磁力線が広がり磁気ブラシ
の密度が低くなり、ドット再現性に劣ったり、磁性コー
トキャリアを拘束する力が弱まりキャリア付着が生じや
すくなる。
【0182】交番電界のピーク間の電圧は300〜30
00Vが好ましく、周波数は500〜10000Hz、
好ましくは1000〜7000Hzであり、それぞれプ
ロセスにより適宜選択して用いることができる。この場
合、交番電界を形成するための交流バイアスの波形とし
ては三角波、矩形波、正弦波、あるいはDuty比を変
えた波形が挙げられる。ときにトナー像の形成速度の変
化に対応するためには、非連続の交流バイアス電圧を有
する現像バイアス電圧(断続的な交番重畳電圧)を現像
剤担持体に印加して現像を行うことが好ましい。印加電
圧が300Vより低いと十分な画像濃度が得られにく
く、また非画像部のカブリトナーを良好に回収すること
ができない場合がある。また、3000Vを超える場合
には磁気ブラシを介して、潜像を乱してしまい、画質低
下を招く場合がある。
【0183】良好に帯電したトナーを有する二成分系現
像剤を使用することで、カブリ取り電圧(Vback)
を低くすることができ、感光体の一次帯電を低めること
ができるために感光体寿命を長寿命化できる。Vbac
kは、現像システムにもよるが200V以下、より好ま
しくは150V以下が良い。コントラスト電位として
は、十分画像濃度が出るように100〜400Vが好ま
しく用いられる。
【0184】また、周波数が500Hzより低いと、プ
ロセススピードにも関係するが、静電潜像担持体に接触
したトナーが現像スリーブに戻される際に、十分な振動
が与えられずカブリが生じやすくなる。10000Hz
を超えると、電界に対してトナーが追随できず画質低下
を招きやすい。
【0185】本発明の現像方法で重要なことは、十分な
画像濃度を出し、ドット再現性に優れ、かつ磁性キャリ
ア付着のない現像を行うために、現像スリーブ11上の
磁気ブラシの感光ドラム1との接触幅(現像当接部)を
好ましくは3〜8mmにすることである。現像当接部が
3mmより狭いと十分な画像濃度とドット再現性を良好
に満足することが困難であり、8mmより広いと現像剤
のパッキングが起き機械の動作を止めてしまったり、ま
た磁性キャリア付着を十分に抑えることが困難になる。
現像当接部の調整方法としては、規制ブレード7と現像
スリーブ6との距離を調整したり、現像スリーブ6と感
光ドラム1との距離(S−D間距離)を調整することで
当接幅を適宜調整する方法がある。
【0186】感光体の構成としては、通常、画像形成装
置に用いられる感光体と同じで良く、例えば、アルミニ
ウム、SUS等の導電性基体の上に、順に導電層、下引
き層、電荷発生層、電荷輸送層、必要に応じて電荷注入
層を設ける構成の感光体が挙げられる。
【0187】導電層、下引き層、電荷発生層、電荷輸送
層は、通常、感光体に用いられるもので良い。
【0188】感光体の最表面層として、例えば電荷注入
層あるいは保護層を用いてもよい。
【0189】さらに初期の高画質化と併せて、本発明の
補給用キャリアを用いることで現像装置内での現像剤に
かかるシェアが小さく、多数枚の複写においてもキャリ
アへのトナーあるいは外添剤等のスペントが抑制され、
少量の補給キャリアでも画質低下の少ない本発明の効果
が十分に発揮できる。
【0190】図面を参照しながらさらに本発明の画像形
成方法について説明する。
【0191】図5において、マグネットローラ51の有
する磁力によって搬送スリーブ52の表面に磁性粒子5
3よりなる帯電用磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシ
を電子写真感光体(以下、「感光体」という)40の表
面に接触させ、感光体40を帯電する。搬送スリーブ5
2には、図示されないバイアス印加手段により帯電バイ
アスが印加されている。帯電された感光体40に、図示
されない露光装置によりレーザー光54を照射すること
により、デジタルな静電潜像を形成する。感光体40上
に形成された静電潜像は、マグネットローラ42を内包
し、図示されないバイアス印加装置によって現像バイア
スを印加されている現像スリーブ41に担持された現像
剤49中のトナー49aによって、現像される。
【0192】現像装置43は、隔壁47により現像剤室
1、撹拌室R2に区画され、それぞれ現像剤搬送スクリ
ュー46、47が設置されている。撹拌室R2の上方に
は、補給用トナー48を収容したトナー貯蔵室R3が設
置され、貯蔵室R3の下部にトナー補給口50が設けら
れている。
【0193】現像剤搬送スクリュー46は回転すること
によって、現像剤室R1内の現像剤を撹拌しながら現像
スリーブ41の長手方向に沿って一方向に搬送する。隔
壁47には図の手前側と奥側に図示しない開口が設けら
れており、スクリュー46によって現像剤室R1の一方
に搬送された現像剤は、その一方側の隔壁47の開口を
通って撹拌室R2に送り込まれ、現像剤搬送スクリュー
44に受け渡される。スクリュー44の回転方向はスク
リュー46と逆で、撹拌室R2内の現像剤、現像剤室R1
から受け渡された現像剤及びトナー貯蔵室R3から補給
されたトナーを撹拌、混合しながら、スクリュー46と
は逆方向に撹拌室R2内を搬送し、隔壁47の他方の開
口を通って現像剤室R1に送り込む。
【0194】感光体40上に形成された静電潜像を現像
するには、現像剤室R1内の現像剤49がマグネットロ
ーラ42の磁力により汲み上げられ、現像スリーブ41
の表面に担持される。現像スリーブ41上に担持された
現像剤は、現像スリーブ41の回転にともない規制ブレ
ード45に搬送され、そこで適正な層厚の現像剤薄層に
規制された後、現像スリーブ41と感光体40とが対向
した現像領域に至る。マグネットローラ42の現像領域
に対応した部位には、磁極(現像極)N1が位置されて
おり、現像極N1が現像領域に現像磁界を形成し、この
現像磁界により現像剤が穂立ちして、現像領域に現像剤
の磁気ブラシが生成される。そして磁気ブラシが感光体
40に接触し、反転現像法により、磁気ブラシに付着し
ているトナーおよび現像スリーブ41の表面に付着して
いるトナーが、感光体40上の静電潜像の領域に転移し
て付着し、静電潜像が現像されトナー像が形成される。
【0195】現像領域を通過した現像剤は、現像スリー
ブ41の回転にともない現像装置43内に戻され、スク
リュー46により現像スリーブ41から剥ぎ取られ、現
像剤室R1および撹拌室R2内に落下して回収される。
【0196】上記の現像により現像装置43内の現像剤
49のT/C比(トナーとキャリアの混合比、すなわち
現像剤中のトナー濃度)が減ったら、補給現像剤貯蔵室
3からトナー48を現像で消費された量に見あった量
で撹拌室R2に補給し、必要以上に増量したキャリア
は、トナーと混合された劣化現像剤として、59の排出
スクリューから外部へ除去され、現像装置43内の現像
剤49のT/C及びキャリア量が所定量に保たれる。そ
の容器43内の現像剤49のT/C比の検知には、コイ
ルのインダクタンスを利用して現像剤の透磁率の変化を
測定するトナー濃度検知センサー58を使用する。該ト
ナー濃度検知センサーは、図示されないコイルを内部に
有している。
【0197】現像スリーブ41の下方に配置され、現像
スリーブ41上の現像剤49の層厚を規制する規制ブレ
ード45は、アルミニウム又はSUS316の如き非磁
性材料で作製される非磁性ブレード45である。その端
部と現像スリーブ41面との距離は150〜800μ
m、好ましくは250〜700μmである。この距離が
150μmより小さいと、磁性キャリアが凝集してこの
間に詰まり現像剤層にムラを生じやすいと共に、良好な
現像を行うのに必要な現像剤を塗布しにくく、濃度の薄
いムラの多い現像画像が形成されやすい。現像剤中に混
在している不用粒子による不均一塗布(いわゆるブレー
ドづまり)を防止するためにはこの距離は150μm以
上が好ましい。800μmより大きいと現像スリーブ4
1上へ塗布される現像剤量が増加し所定の現像剤層厚の
規制が行いにくく、感光体40への磁性キャリア粒子の
付着が多くなると共に現像剤の循環、規制ブレード45
による現像規制が弱まりトナーのトリボが低下しカブリ
やすくなる。
【0198】この磁性キャリア粒子層は、現像スリーブ
41が矢印方向に回転駆動されても磁気力・重力に基づ
く拘束力と現像スリーブ41の移動方向への搬送力との
釣合いによってスリーブ表面から離れるに従って動きが
遅くなる。重力の影響により落下するものである。
【0199】また、現像されたトナー像は、搬送されて
くる転写材(記録材)55上へ、バイアス印加手段56
により転写バイアス印加されている転写手段である転写
ブレード57により転写され、転写材上に転写されたト
ナー像は、図示されていない定着装置により転写材に定
着される。転写工程において、転写材に転写されずに感
光体40上に残った転写残トナーは、帯電工程におい
て、帯電を調整され、現像時に回収される。
【0200】図6は、本発明の画像形成方法をフルカラ
ー画像形成装置に適用した概略図を示す。また、図6に
おけるフルカラー画像形成装置においても、感光体上に
残存した転写残トナーを回収し貯蔵するための独立した
クリーニング手段を有さず、現像手段がトナー像を転写
材上に転写した後に像担持体に残留したトナーを回収す
る現像兼クリーニング方法を行っているものである。
【0201】補給現像剤に含有されるキャリアによって
増量したキャリアは、容量UP分がオーバーフローして
現像剤回収オーガに取り込まれ、補給用現像剤容器ある
いは別の回収容器へ搬送される。
【0202】フルカラー画像形成装置本体には、第1画
像形成ユニットPa、第2画像形成ユニットPb、第3
画像形成ユニットPc及び第4画像形成ユニットPdが
併設され、各々異なった色の画像が潜像形成、現像、転
写のプロセスを経て転写材上に形成される。
【0203】画像形成装置に併設される各画像形成ユニ
ットの構成について第1の画像形成ユニットPaを例に
挙げて説明する。
【0204】第1の画像形成ユニットPaは、静電潜像
担持体としての直径30mmの感光体61aを具備し、
この感光体61aは矢印a方向へ回転移動される。帯電
手段としての一次帯電器62aは、直径16mmのスリ
ーブの表面に形成された帯電用磁気ブラシが感光体61
aの表面に接触するように配置されている。レーザー光
67aは、一次帯電器62aにより表面が均一に帯電さ
れている感光体61aに静電潜像を形成するために、図
示されていない露光装置により照射される。感光体61
a上に担持されている静電潜像を現像してカラートナー
像を形成するための現像手段としての現像装置63a
は、カラートナーを保持している。転写手段としての転
写ブレード64aは、感光体61aの表面に形成された
カラートナー像をベルト状の転写材担持体68によって
搬送されて来る転写材(記録材)の面に転写する。この
転写ブレード64aは、転写材担持体68の裏面に当接
して転写バイアスを印加し得るものである。
【0205】第1の画像形成ユニットPaは、一次帯電
器62aによって感光体61aを均一に一次帯電した
後、露光装置67aにより感光体に静電潜像を形成し、
現像装置63aで静電潜像をカラートナーを用いて現像
し、この現像されたトナー像を第1の転写部(感光体と
転写材の当接位置)で転写材を担持搬送するベルト状の
転写材担持体68の裏面側に当接する転写ブレード64
aから転写バイアスを印加することによって転写材の表
面に転写する。
【0206】現像によりトナーが消費され、T/C比が
低下すると、その低下をコイルのインダクタンスを利用
して現像剤の透磁率の変化を測定するトナー濃度検知セ
ンサー85で検知し、消費されたトナー量に応じて補給
用現像剤容器65aから現像剤を補給する。なお、トナ
ー濃度検知センサー85は、図示されないコイルを内部
に有している。
【0207】本画像形成装置は、第1の画像形成ユニッ
トPaと同様の構成で、現像装置に保有されるカラート
ナーの色の異なる第2の画像形成ユニットPb、第3の
画像形成ユニットPc、第4の画像形成ユニットPdの
4つの画像形成ユニットを併設するものである。例え
ば、第1の画像形成ユニットPaにイエロートナー、第
2の画像形成ユニットPbにマゼンタトナー、第3の画
像形成ユニットPcにシアントナー、及び第4の画像形
成ユニットPdにブラックトナーをそれぞれ用い、各画
像形成ユニットの転写部で各カラートナーの転写材上へ
の転写が順次行なわれる。この工程で、レジストレーシ
ョンを合わせつつ、同一転写材上に一回の転写材の移動
で各カラートナーは重ね合わせられ、終了すると分離帯
電器69によって転写材担持体68上から転写材が分離
され、搬送ベルトの如き搬送手段によって定着装置70
に送られ、ただ一回の定着によって最終のフルカラー画
像が得られる。
【0208】定着装置70は、一対の直径40mmの定
着ローラー71と直径30mmの加圧ローラー72を有
し、定着ローラー71は、内部に加熱手段75及び76
を有している。
【0209】転写材上に転写された未定着のカラートナ
ー像は、この定着装置70の定着ローラー71と加圧ロ
ーラー72との圧接部を通過することにより、熱及び圧
力の作用により転写材上に定着される。
【0210】図6において、転写材担持体68は、無端
のベルト状部材であり、このベルト状部材は、80の駆
動ローラーによって矢印e方向に移動するものである。
他に、転写ベルトクリーニング装置79、ベルト従動ロ
ーラー81であり、ベルト除電器82を有し、一対のレ
ジストローラ83は転写材ホルダー内の転写材を転写材
担持体68に搬送するためのものである。
【0211】転写手段としては、転写材担持体の裏面側
に当接する転写ブレードに代えて、ローラー状の転写ロ
ーラーの如き転写材担持体の裏面側に当接して転写バイ
アスを直接印加可能な接触転写手段を用いることが可能
である。
【0212】さらに、上記の接触転写手段に代えて、一
般的に用いられている転写材担持体の裏面側に非接触で
配置されているコロナ帯電器から転写バイアスを印加し
て転写を行う、非接触の転写手段を用いることも可能で
ある。
【0213】しかしながら、転写バイアス印加時のオゾ
ンの発生量を制御できる点で接触転写手段を用いること
が、より好ましい。
【0214】次に、本発明に係る各種特性値の測定方法
を列記する。
【0215】(トナー粒子径の測定方法)電解質溶液1
00〜150mlに界面活性剤(アルキルベンゼンスル
ホン酸塩)を0.1〜5ml添加し、これに測定試料を
2〜20mg添加する。試料を懸濁した電解液を超音波
分散器で1〜3分間分散処理して、前述したコールター
カウンターマルチサイザーにより100μmのアパチャ
ーを用いて体積を基準として0.3〜40μmの粒度分
布等を測定するものとする。この条件で測定した個数平
均粒径、重量平均粒径をコンピュータ処理により求め、
さらに個数基準の粒度分布より個数平均粒径の1/2倍
径累積分布以下の累積割合を計算し、1/2倍径累積分
布以下の累積値を求める。同様に体積基準の粒度分布よ
り重量平均粒径の2倍径累積分布以上の累積割合を計算
し、2倍径累積分布以上の累積値を求める。
【0216】(キャリアの粒径の測定方法)平均粒子径
は、レーザー回折式粒度分布計(堀場製作所株式会社
製)により計測された体積平均粒径で示す。
【0217】(磁性粒子(非磁性無機微粒子)の粒径の
測定方法)透過電子顕微鏡写真(倍率3万倍)より写真
上の50個の粒子径を計測し、その平均をもって粒径と
する。
【0218】(キャリア及び磁性粒子の磁気特性測定方
法)磁化値(σ1000)及び残留磁化値(σr)は、振動
試料型磁力計VSM−3S−15(東英工業株式会社
製)を用いて測定した。
【0219】(キャリアの真比重の測定方法)真比重
は、マルチボリウム密度計(マイクロメリティクス製)
で測定した値で示した。
【0220】(キャリア及び磁性粒子の体積固有抵抗の
測定方法)比抵抗は、ハイレジスタンスメーター432
9A(横河ヒューレットパッカード製)で測定した値で
示した。より具体的には、磁性微粒子又はキャリアの比
抵抗測定は図8に示す測定装置を用いて行う。セルE
に、磁性微粒子またはキャリアを充填し、サンプル12
7として充填された磁性微粒子又はキャリアに接するよ
うに電極121及び122を配し、該電極間に電圧を印
加し、その時流れる電流を測定することにより比抵抗を
求める。上記測定方法においては、磁性微粒子又はキャ
リアが粉末であるために充填率に変化が生じ、それに伴
いそれにともない比抵抗が変化する場合があり、注意を
要する。比抵抗の測定条件は、充填された磁性微粒子又
はキャリアと電極との接触面積S=約.2.3cm2
厚みd=約2mm、上記電極122の荷重1.76N
(180g)、印加電圧100Vとする。
【0221】(摩擦帯電量の測定方法)トナーとキャリ
アを適当な混合量(トナー:2〜15質量%)となるよ
うに混合し、ターブラミキサーで120秒混合する。こ
の混合粉体(現像剤)を、底部に635メッシュの導電
性スクリーンを装着した金属製の容器にいれ、吸引機で
吸引し、吸引前後の質量差と容器に接続されたコンデン
サーに蓄積された電位から摩擦帯電量を求める。この
際、吸引圧を250mmHgとする。この方法によっ
て、トナーの摩擦帯電量を下記式を用いて算出する。
【0222】
【外1】
【0223】(式中、W1は吸引前の混合粉体の質量で
あり、W2は吸引後の混合粉体の質量であり、Cはコン
デンサーの容量、及びVはコンデンサーに蓄積された電
位である。)
【0224】
【実施例】以下、本発明を製造例および実施例により具
体的に説明するが、これは本発明をなんら限定するもの
ではない。
【0225】(疎水性酸化鉄の製造例1)Fe2+2.4
mol/リットルを含む硫酸第一鉄水溶液57リットル
に、Mg元素換算で9.9質量%のMgを含有する硫酸
マグネシウム2646g及び炭酸ソーダを加えpH9に
調整した。4.4mol/リットル水酸化ナトリウム水
溶液65リットルと、上記調整された水溶液に混合し、
温度を80℃に維持しながら40リットル/minの空
気を吹き込み、30分間結晶を成長させた。次いで、上
記種晶粒子を含む水酸化鉄スラリーに反応当初に用いた
ものと同濃度の硫酸第一鉄水溶液6.5リットルを加
え、水酸化ナトリウム水溶液を添加しながらpH8〜
9、温度85℃にて、40リットル/minの空気を吹
き込み酸化反応を6時間で完結した。反応が終了したマ
グネタイトスラリーは、常法により洗浄、濾過、乾燥、
粉砕した。こうして得られたマグネタイト粒子は、総M
g量が2.1質量%となり、表面露出Mg量が0.26
質量%であった。
【0226】このようにして得られたマグネタイトを、
粒径、磁気特性、体積抵抗値、凝集度を測定し、結果を
表1と2に示す。
【0227】上記マグネタイト(マグネタイトI)10
0質量部を0.5質量部のγ−グリシジルトリメトキシ
シランで表面処理し、疎水性酸化鉄1を得た。
【0228】凝集度の測定方法:疎水性酸化鉄の流動特
性を測定する一手段として凝集度を用いるものであり、
この凝集度の値が大きいほど試料の流動性は悪いと判断
する。測定サンプルは、1リットルポリビンに400g
投入し、各環境下にて、5日間静置したものを測定し
た。
【0229】測定装置としては、デジタル振動計(デジ
バイブロMODEL1332)を有するパウダーテスタ
ー(細川ミクロン社製)を用いた。
【0230】振動時間60secにて測定した。測定結
果を所定の計算式にて計算し、凝集度を求めた。そし
て、凝集度30%未満を「低」とし、30%以上を
「高」とした。
【0231】(疎水性酸化鉄の製造例2〜19)マグネ
シウム成分、ケイ素成分、マンガン成分、リン成分の添
加量、アルカリの使用量を変えて酸化反応時のpHを種
々変化させた以外は疎水性酸化鉄1と同様にして疎水性
酸化鉄2〜20を得た。この時の主要製造条件及び生成
した疎水性酸化鉄2〜19の物性を表1と2に示した。
【0232】(疎水性酸化鉄の製造例20)Fe2+2.
4mol/リットルを含む硫酸第一鉄水溶液57リット
ルに、Mg元素換算で9.9重量%のMg元素を含有す
る硫酸マグネシウム1323g、Si元素換算で13%
含有のケイ酸ソーダ1005g及び炭酸ソーダを加えp
H9に調整した。4.4mol/L水酸化ナトリウム水
溶液65リットルと、上記調整された水溶液に混合し、
温度を80℃に維持しながら40L/minの空気を吹
き込み、30分間結晶を成長させた。次いで、上記種晶
粒子を含む水酸化鉄スラリーに反応当初に用いたものと
同濃度の硫酸第一鉄水溶液6.5リットルを加え、水酸
化ナトリウム水溶液を添加しながらpH8〜9、温度8
5℃にて、40リットル/minの空気を吹き込み酸化
反応を進行した。途中、未反応の水酸化第一鉄濃度を調
べながら、反応の進行率を調べ、その進行率が反応当初
に対して45%進行した時点で0.18mol/リット
ルの硫酸ニッケル水溶液10リットルを約100分間か
けて、酸化反応継続中のマグネタイトを含んだ水酸化第
一鉄スラリーに添加し、pHを6〜9に維持して酸化反
応を6時間で完結した。反応が終了したマグネタイトス
ラリーは、常法により洗浄、濾過、乾燥、粉砕した。こ
うして得られたマグネタイトは、総Mg量が1.1質量
%、総Si量が1.1質量%となり、表面露出Mg量が
0.13質量%、表面露出Si量が0.13質量%、総
Si,Mg、Ni総量が2.6質量%、表面露出Si,
Mg、Ni総量が0.46質量%であった。
【0233】このようにして得られたマグネタイトを、
前記記載の粒径、磁気特性、体積抵抗値、凝集度を測定
し、結果を表1と2に示す。
【0234】上記マグネタイト100質量部を0.5質
量部のγ−グリシジルトリメトキシシランで表面処理
し、疎水性酸化鉄20を得た。
【0235】(疎水性酸化鉄の製造例21〜31)添加
金属成分の種類、添加量を変えた以外は疎水性酸化鉄2
0と同様にして疎水性酸化鉄21〜31を得た。疎水性
酸化鉄21〜31の物性を表1と2に示した。
【0236】
【表1】
【0237】
【表2】
【0238】 〔キャリア1の製造例〕 ・フェノール(ヒドロキシベンゼン) 50質量部 ・37質量%のホルマリン水溶液 80質量部 ・水 50質量部 ・疎水性酸化鉄1 600質量部 ・25質量%のアンモニア水 15質量部 上記材料を四ツ口フラスコに入れ、撹拌混合しながら6
0分間で85℃まで昇温保持し、120分間反応、硬化
させた。その後30℃まで冷却し500質量部の水を添
加した後、上澄み液を除去し、沈殿物を水洗し、風乾し
た。次いでこれを減圧下(5mmHg)150〜180
℃で24時間乾燥して、フェノール樹脂を結着樹脂とす
るキャリアコアを得た。
【0239】得られたキャリアコアの表面に、シランカ
ップリング剤であるγ−アミノプロピルトリメトキシシ
ランの5質量%トルエン溶液を塗布した。
【0240】キャリアコアの表面は、0.2質量%のγ
−アミノプロピルトリメトキシシランで処理されてい
た。塗布中は、キャリアコアに剪断応力を連続して印加
しながら、塗布しつつトルエンを揮発させた。キャリア
コアの表面に
【0241】
【外2】
【0242】が存在しているのが確認された。
【0243】上記処理機内のシランカップリング剤で処
理された磁性キャリアコアを70℃で撹拌しながら、シ
リコーン樹脂KR−221(信越化学工業(株)製)にシ
リコーン樹脂固形分にして3%のγ−アミノプロピルト
リメトキシシランを添加し、シリコーン樹脂固形分とし
て20%になるようトルエンで希釈した後、減圧下で添
加して、樹脂被覆を行った。被覆量は、キャリアコア1
00質量部に対して、シリコーン樹脂固形分が0.8質
量部となるように行った。
【0244】以後2時間攪拌した後、窒素ガスによる雰
囲気下で140℃,2時間熱処理を行い、凝集をほぐし
た後、目開き82μm(200メッシュ)以上の粗粒を
除去し、表3に示す物性のキャリア1を得た。
【0245】〔キャリア2〜31の製造例〕キャリアI
の製造例において、疎水性酸化鉄1のかわりに、疎水性
酸化鉄2〜31を使用した以外は同様にして、表3に示
す物性のキャリア2〜31を得た。
【0246】〔キャリア32の製造例〕キャリア1の製
造例において、疎水性酸化鉄1のかわりに、マグネタイ
ト粒子Iを使用した以外は同様にして、表3に示す物性
のキャリア32を得た。
【0247】〔キャリア33の製造例〕キャリア1の製
造例において、疎水性酸化鉄1を540質量部、平均粒
径0.35μmの疎水性ヘマタイト60質量部を使用し
た以外は同様にして、表3に示す物性のキャリア33を
得た。
【0248】〔キャリア34の製造例〕キャリア1の製
造例において、疎水性酸化鉄1を420質量部、平均粒
径0.35μmの疎水性ヘマタイト120質量部を使用
した以外は同様にして、表3に示す物性のキャリア34
を得た。
【0249】〔キャリア35の製造例〕キャリア1の製
造例において、シリコーン樹脂をコートしない以外は同
様にして、表3に示す物性のキャリア35を得た。
【0250】〔キャリア36の製造例〕キャリア1の製
造例において、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン
をコートしない以外は同様にして、表3に示す物性のキ
ャリア36を得た。
【0251】〔キャリア37〜39の製造例〕キャリア
1の製造例において、疎水性酸化鉄1のかわりに、疎水
性酸化鉄9を使用し、さらに撹拌速度を変える以外は同
様にして、表3に示す物性のキャリア37〜39を得
た。
【0252】〔キャリア40〜42の製造例〕キャリア
1の製造例において、疎水性酸化鉄1のかわりに、疎水
性酸化鉄28を使用し、さらに攪拌速度を変える以外は
同様にして、表3示す物性のキャリア40〜42を得
た。
【0253】
【表3】
【0254】トナー1の製造例 イオン交換水710質量部に、0.1M−Na3PO4
溶液450質量部を投入し、60℃に加温した後、TK
式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて、1300
rpmにて撹拌した。これに1.0M−CaCl2水溶
液68質量部を徐々に添加し、Ca3(PO42を含む
pH6の水系媒体を得た。 ・スチレン 160質量部 ・n−ブチルアクリレート 34質量部 ・銅フタロシアニン顔料 12質量部 ・ジターシャリーブチルサリチル酸金属化合物 2質量部 ・飽和ポリエステル 10質量部 (酸価10mgKOH/g、ピーク分子量8500) ・モノエステルワックス 20質量部 (Mw:500、Mn:400、Mw/Mn:1.25、融点:69℃、粘度6 5mPa・s、ビッカース硬度:1.1、SP値:8.6) 上記材科を60℃に加温し、TK式ホモミキサー(特殊
機化工業製)を用いて、12000rpmにて均一に溶
解、分散した。これに、重合開始剤2,2’−アゾビス
(2,4−ジメチルバレロニトリル)10gを溶解し、
重合性単量体組成物を調製した。
【0255】前記水系媒体中に重合性単量体組成物を投
入し、60℃,N2雰囲気下において、クレアミキサー
(エムテクニック社製)にて10000rpmで10分
間撹拌し、重合性単量体組成物を造粒した。その後、水
系媒体をパドル撹拌翼で撹拌しつつ、80℃で昇温し、
pHを6に維持しながら10時間の重合反応を行った。
【0256】重合反応終了後、冷却し、pH2となるよ
うに塩酸を加えリン酸カルシウムを溶解させた後、ろ
過、水洗、乾燥をして、重合粒子(トナー粒子1)を得
た。
【0257】得られた重合粒子は、結着樹脂100質量
部当りモノエステルワックスを8.4質量部含有し、透
過電子顕微鏡(TEM)を用いた重合粒子の断層面測定
法により、ワックスを外殻樹脂層で内包化したコア−シ
ェル構造が確認された。
【0258】さらに得られた重合粒子の結着樹脂は、S
P値が19であり、Tgが60℃であった。得られたシ
アントナー粒子の重量平均粒子は7.3μmであった。
【0259】得られた重合粒子(トナー粒子)100質
量部に対して、下記外添剤3種を外添し、外添後に33
0メッシュの篩で粗粉を除去し、負帯電性のシアントナ
ー(トナー1)を得た。トナー1の重量平均粒径は7.
3μmであった。
【0260】(1)第1の疎水性シリカ微粉体0.3質
量部: BET比表面積170m2/g 個数平均粒径12nm シリカ微粉体100質量部に対して気相中でヘキサメチ
ルジシラザン20質量部で疎水化処理したもの。
【0261】(2)第2の疎水性シリカ微粉体0.7質
量部: BET比表面積70m2/g 個数平均粒径30nm シリカ微粉体100質量部に対して気相中でヘキサメチ
ルジシラザン10質量部で疎水化処理したもの。
【0262】(3)疎水性酸化チタン微粉体0.4質量
部: BET比表面積100m2/g 個数平均粒径45nm 酸化チタン微粉体100質量部に対して水媒体中でイソ
ブチルトリメトキシシラン10質量部で疎水化処理した
もの。
【0263】トナー2の製造例 銅フタロシアニン顔料の代わりにキナクリドン顔料を使
用することを除いてトナー粒子1の製造例と同様にして
マゼンタ色の重合粒子(トナー粒子2)を得た。得られ
たトナー粒子2は、重量平均粒径7.3μmであった。
【0264】トナー3の製造例 銅フタロシアニン顔料の代わりにC.I.ピグメントイ
エロー180及びソルベントイエロー163を使用する
ことを除いてトナー粒子1の製造例と同様にしてイエロ
ー色の重合粒子(トナー粒子3)を得た。得られたトナ
ー粒子3は、重量平均粒径7.2μmであった。
【0265】トナー4の製造例 銅フタロシアニン顔料の代わりにカーボンブラックを使
用することを除いてトナー粒子1の製造例と同様にして
ブラック色の重合粒子(トナー粒子4)を得た。得られ
たトナー粒子4は、重量平均粒径7.4μmであった。
【0266】<実施例1>トナー1:7質量部と、キャ
リア1:93質量部とをV型混合機にて混合し二成分現
像剤とし、一方トナー1:19質量部と、キャリア1:
1質量部とをV型混合機にて混合し補給用現像剤とし、
画像形成装置として、次に、市販の複写機GP55(キ
ヤノン製)の現像装置を図3に示す如く改造した。具体
的には、現像スリーブとしては直径16mmのSUSス
リーブをサンドブラスト処理によって表面形状を表面粗
さRz=12.1μmに調整したものを使用した。帯電
部材としては、図3に示す磁気ブラシ帯電器を用いて磁
性粒子aを使用し、感光体の当接部に対して逆方向に1
00%で回転させ、直流/交流電界(−700V、1.
5kHz/1.2kVpp)を重畳印加し、感光体24
を帯電させる。また、クリーニングユニットを取り外
し、現像コントラスト250V、カブリとの反転コント
ラスト−180Vに設定し、不示図の現像バイアス印加
手段から図5の非連続の交流電圧を有する現像バイアス
を印加し、定着装置を加熱ローラー、加圧ローラーとも
に、表層をPFA(4フッ化エチレン−パーフルオロア
ルキルビニルエーテル共重合体)で1.2μm被覆した
ローラーに変更し、且つ、オイル塗布機構を除去した構
成に改造した。
【0267】画像面積50%のオリジナル原稿を使用
し、23℃/60%(N/N),23℃/5%(N/
L),32.5℃/90%(H/H)の各環境でそれぞ
れCLC80g紙(キヤノン販売社製)を用いて2万枚
の通紙試験を行い、以下の評価法に基づいて評価した。
結果を表4と5に示すが、表から分かるように良好な結
果が得られた。
【0268】〔評価方法・基準〕 ・画像濃度:画像濃度は、ベタ画像をX−Rite40
4Aカラー反射濃度計(X−Rite Incorpo
rated製)にて測定した数値である。測定時は机上
に白色の複写用紙を5枚置いて下地の影響を拾わない様
にして測定を行う。 ・カブリ:本発明では、非画像部におけるカブリ量を反
射式濃度計(TOKYO DENSHOKU CO,L
TD社製REFLECTOMETER MODEL T
C−6DS)を用いて測定(プリント後の白地部反射濃
度最悪値をDs、プリント前の用紙の反射濃度平均値を
Drとした時のDs−Drをカブリ量とした)した。
尚、画像濃度測定時と同様に、机上に白色の複写用紙を
5枚置いて下地の影響を拾わない様にして測定を行う。 A:0.4%未満 B:0.4〜0.8%未満 C:0.8〜1.2%未満 D:1.2〜1.6%未満 E:1.6%以上 ・ハイライト部の画質評価:ハイライト部の標準サンプ
ルとの対比により目視でA(優)〜E(悪い)の5段階
に評価した。 ・トナー飛散の評価基準:現像器からのトナー飛散の度
合いを目視で5段階に評価した。 A:トナー飛散は実質的に無い。 B:トナー飛散がわずかに見られる。 C:トナー飛散があるが、画像への影響はなく、2万枚
の通紙後でも現像器清掃は不要。 D:トナー飛散があり、2万枚の通紙で、画像への影響
はなかったものの、最終的に現像器清掃が必要。 E:トナーの飛散があり、2万枚の通紙で、画像汚れが
発生して、頻繁に現像器清掃が必要。 ・静電荷像担持体の傷による画質欠落:キャリアの静電
荷像担持体表面への付着を評価する手段として、2万枚
通紙後の静電荷像担持体表面の傷による画像欠落を観察
した。耐久2万枚後の静電荷像担持体表面の走査電子顕
微鏡による観察、及び画質を目視にて評価し、下記の基
準で評価した。 A:感光ドラム表面に傷の発生は認められず、画像欠落
もなく良好。 B:感光ドラム表面にわずかな傷が見られるものの、画
像欠落もなく良好。 C:感光ドラム表面にかなり傷が見られるものの、画像
欠落は生じていない。 D:ハイライト部にわずかな画像欠落が見られるが、文
字画像では欠陥が無く、実用上問題無し。 E:文字画像にも欠落が見られる。
【0269】<実施例2〜7>実施例1において、キャ
リア1がキャリア2〜7である他は同様にして行ったと
ころ、表4と5のように良好な結果が得られた。
【0270】<実施例8>実施例1において、キャリア
1がキャリア8である他は同様にして行ったところ、表
4と5のように、実施例1に比べて、H/H環境におけ
るカブリ、トナー飛散に関して若干劣るようになった。
これは、ケイ素成分及びマグネシウム成分の添加量が多
いために、キャリアの高湿下での吸湿性が増し、環境安
定性が若干低下したためであると考えられる。
【0271】<実施例9〜11>実施例1において、キ
ャリア1がキャリア9〜11である他は同様にして行っ
たところ、表4と5のように良好な結果が得られた。
【0272】<実施例12>実施例1において、キャリ
ア1がキャリア12である他は同様にして行ったとこ
ろ、表4と5のように、実施例1に比べて、カブリ、ト
ナー飛散に関して若干劣るようになった。これは、疎水
性酸化鉄表面のマグネシウム成分及びケイ素成分が露出
していないため、疎水性酸化鉄のキャリア中での分散が
不均一となり、キャリアのSFが大きくなり、トナーへ
の帯電能が若干低下したためと考えられる。
【0273】<比較例1>実施例1において、キャリア
1がキャリア13である他は同様にして行ったところ、
表4と5のように、実施例1に比べて、カブリ、トナー
飛散に関して大きく劣るようになり、また静電荷像担持
体表面の傷による画像欠落が見られた。これは、疎水性
酸化鉄内部のマグネシウム成分及びケイ素成分が少ない
ために、飽和磁化が小さくなり、またキャリアの残留磁
化が大きいため、二成分系現像剤の流動性が低下したた
めと考えられる。
【0274】<実施例13>実施例1において、キャリ
ア1がキャリア14である他は同様にして行ったとこ
ろ、表4と5と5のように良好な結果が得られた。
【0275】<実施例14>実施例1において、キャリ
ア1がキャリア15である他は同様にして行ったとこ
ろ、表4と5のように、実施例1に比べて、カブリ、ト
ナー飛散に関して劣るようになった。これは、疎水性酸
化鉄内部のマグネシウム成分が少ないために、キャリア
の残留磁束密度がやや大きくまた、流動性が低下し、二
成分現像剤の流動性が低下したためと考えられる。
【0276】<実施例15>実施例1において、キャリ
ア1がキャリア16である他は同様にして行ったとこ
ろ、表4と5のように良好な結果が得られた。
【0277】<実施例16>実施例1において、キャリ
ア1がキャリア17である他は同様にして行ったとこ
ろ、表4と5のように、実施例1に比べて、カブリ、ト
ナー飛散に関して劣るようになった。これは、疎水性酸
化鉄内部のケイ素成分が少ないために、キャリアの残留
磁束密度がやや大きくまた、流動性が低下し、二成分現
像剤の流動性が低下したためと考えられる。
【0278】<比較例2>実施例1において、キャリア
1がキャリア18である他は同様にして行ったところ、
表4と5のように、実施例1に比べて、すべての評価項
目において大きく劣るようになった。これは、疎水性酸
化鉄内部のマグネシウム成分、ケイ素成分、マンガン成
分、リン成分及び金属成分が添加されていないために、
A/Bが大きく、またキャリアの残留磁化が大きく、流
動性が悪いためであると考えられる。
【0279】<比較例3>実施例1において、キャリア
1がキャリア19である他は同様にして行ったところ、
表4と5のように、実施例1に比べて、カブリ、トナー
飛散が悪化した。これは、疎水性酸化鉄内部のマグネシ
ウム成分の添加量が少ないために、A/Bが大きく、キ
ャリアの残留磁化が大きく、また流動性が悪いために、
であると考えられる。
【0280】<実施例17>実施例1において、キャリ
ア1がキャリア20である他は同様にして行ったとこ
ろ、表4と5のように、良好な結果が得られた。
【0281】<比較例4>実施例1において、キャリア
1がキャリア21である他は同様にして行ったところ、
表4と5のように、実施例1に比べて、カブリ、トナー
飛散に関して大きく劣るようになった。これは、疎水性
酸化鉄内部のケイ素成分またはマグネシウム成分が添加
されていないために、キャリアの残留磁束密度が大き
く、また流動性が劣るためであると考えられる。
【0282】<実施例18>実施例1において、キャリ
ア1がキャリア22である他は同様にして行ったとこ
ろ、表4と5のように良好な結果が得られた。
【0283】<実施例19>実施例1において、キャリ
ア1がキャリア23である他は同様にして行ったとこ
ろ、表4と5のように、実施例1に比べて、カブリ、ト
ナー飛散に関して若干劣るようになった。これは、疎水
性酸化鉄の金属成分の添加量が多く、キャリア造粒時の
反応を阻害し、SFが大きくなり流動性等が若干悪化し
たためと考えられる。
【0284】<実施例20>実施例1において、キャリ
ア1がキャリア24である他は同様にして行ったとこ
ろ、表4と5のように良好な結果が得られた。
【0285】<実施例21〜27>実施例1において、
キャリア1がキャリア25〜31である他は同様にして
行ったところ、実施例17同様良好な結果が得られた。
【0286】<実施例28>実施例1において、キャリ
ア1がキャリア32である他は同様にして行ったとこ
ろ、表4と5のように良好な結果が得られた。
【0287】<実施例29>実施例1において、キャリ
ア1がキャリア33である他は同様にして行ったとこ
ろ、表4と5のように良好な結果が得られた。
【0288】<実施例30>実施例1において、キャリ
ア1がキャリア34である他は同様にして行ったとこ
ろ、表4と5のように良好な結果が得られた。
【0289】<実施例31>実施例1において、キャリ
ア1がキャリア35である他は同様にして行ったとこ
ろ、表4と5のように良好な結果が得られた。
【0290】<実施例32>実施例1において、キャリ
ア1がキャリア36である他は同様にして行ったとこ
ろ、表4と5のように、実施例1に比べて、カブリ、ト
ナー飛散に関して若干劣るようになった。これは、キャ
リア表面をアミノプロピルトリメトキシシランで処理し
ていないため、高湿下でのトリボ付与能が弱いために若
干悪化したためであると考えられる。
【0291】<実施例33〜35>実施例1において、
トナー1がトナー2〜4である他は同様にして行ったと
ころ、表4と5のように良好な結果が得られた。
【0292】<実施例36、37>実施例1において、
キャリア1がキャリア37、38である他は同様にして
行ったところ、表4と5のように良好な結果が得られ
た。
【0293】<比較例5>実施例1において、キャリア
1がキャリア39である他は同様にして行ったところ、
表4と5のように、全体的にがさついた画像となった。
これはキャリアの粒径が小さいために、静電荷像担持体
へ付着しやすく、傷を生じやすくなったためと推測され
る。
【0294】<実施例38、39>実施例1において、
キャリア1がキャリア40、41である他は同様にして
行ったところ、表4と5のように良好な結果が得られ
た。
【0295】<比較例6>実施例1において、キャリア
1がキャリア42である他は同様にして行ったところ、
表4と5のように、実施例1に比べて、カブリ、トナー
飛散に関して劣るようになった。これは、キャリアの流
動性が悪いために、トナーへの帯電付与能が悪化したた
めと考えられる。
【0296】<実施例40>実施例1において、補給用
現像剤の補給及び現像剤の排出を行わない他は同様に行
ったところ、表4と5のように良好な結果が得られた。
【0297】
【表4】
【0298】
【表5】
【0299】
【発明の効果】本発明のキャリアは、残留磁化が低く、
かつ流動性が高いので、カブリ、トナー飛散の発生が防
止または抑制され、良好な画像を長期にわたって得るこ
とができる。また、キャリアの飽和磁化が高いので、静
電荷像担持体へのキャリア付着がなく、長期にわたって
高画質なトナー画像を形成し得ることができる。
【0300】さらに、本発明のキャリアは、温湿度に左
右されることなく、トナーへの帯電付与能が安定してい
るため、長期にわたって高画質濃度で高精細なカラー像
をし得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の補給用現像剤が使用されるロータリー
回転方式の現像装置を備えた画像形成装置の一つの実施
の形態である図を示す。
【図2】図1の現像装置の一つの実施の形態である図を
示す。
【図3】図1の現像装置を説明するための拡大構成図を
示す。
【図4】図3の現像装置の一つの実施の形態である図を
示す。
【図5】本発明のクリーナーレスシステムに使用される
現像装置を備えた画像形成装置の一つの実施の形態であ
る図を示す。
【図6】本発明のフルカラー画像形成装置の一つの実施
の形態である図を示す。
【図7】図5で用いられる画像形成装置に使用される現
像バイアスの非連続の交流電界を有するバイアスを示
す。
【図8】体積抵抗の測定に用いたセルの模式図を示す。
【符号の説明】
1 感光ドラム 2,3,4,5 現像装置 6 現像スリーブ 7 規制ブレード 8 マグネットローラ 9 補給現像剤収容装置 10,11 現像剤搬送スクリュー 12 転写材 13 現像装置 14 露光手段 15 ローラー帯電装置 17 現像槽 18,23 クリーニング装置 19,22,33 除電装置 20 搬送ガイドブザイ部材 21 定着機 24 転写ドラム 25 レジローラー 26,27 給紙トレイ 28,29 送りローラー 30 対向ローラー 31 転写装置 32 吸着装置 34 現像剤排出口 35 現像剤回収口 37 現像剤一次保管部 38 現像剤回収オーガ 40 静電荷像担持体(感光ドラム) 41 現像剤担持体(現像スリーブ) 42 マグネットローラ 43 現像装置 46,47 現像剤搬送スクリュー 45 規制ブレード 47 隔壁 48 補給用現像剤 49 現像剤 49a トナー 49b キャリア 50 補給口 51 マグネットローラ 52 搬送スリーブ 53 磁性粒子 54 レーザー光 55 転写材(記録材) 56 バイアス印加手段 57 転写ブレード 58 トナー濃度検知センサー 61a 感光ドラム 62a 一次帯電器 63a 現像器 64a 転写ブレード 65a 補給用現像剤 67a レーザー光 68 転写材担持体 69 分離帯電器 70 定着器 71 定着ローラー 72 加圧ローラー 73 ウェッブ 75,76 加熱手段 79 転写ベルトクリーニング装置 80 駆動ローラー 81 ベルト従動ローラー 82 ベルト除電器 83 レジストローラ 85 トナー濃度検知センサー 121 下部電極 122 上部電極 123 絶縁物 124 電流計 125 電圧計 126 電源 127 サンプル 128 ガイドリング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉▲崎▼ 和已 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内 Fターム(参考) 2H005 AA01 AA06 AA08 AA21 BA03 BA06 BA11 BA15 CA04 CA12 CA14 CA26 CB03 CB07 CB10 CB13 DA05 EA02 EA05 EA07 EA10 FA02

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも磁性微粒子とバインダー樹脂
    とを有する複合体粒子で形成される磁性微粒子分散型樹
    脂キャリアであって、着磁後の流動度をA、消磁後の流
    動度をBとしたときA/B≦1.5であることを特徴と
    する磁性微粒子分散型樹脂キャリア。
  2. 【請求項2】 上記比A/BがA/B≦1.2であるこ
    とを特徴とする請求項1に記載のキャリア。
  3. 【請求項3】 上記比A/BがA/B≦1.1であるこ
    とを特徴とする請求項1に記載のキャリア。
  4. 【請求項4】 該磁性微粒子が、マグネシウム成分、ケ
    イ素成分、マンガン成分、リン成分の少なくとも1種を
    含有していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれ
    かに記載のキャリア。
  5. 【請求項5】 該磁性微粒子が、マグネシウム成分、ケ
    イ素成分、マンガン成分、リン成分の少なくとも1種を
    含有しており、各元素換算でFeに対する総量が0.0
    3〜5.0質量%であることを特徴とする請求項1乃至
    3のいずれかに記載のキャリア。
  6. 【請求項6】 該磁性微粒子分散型樹脂キャリアの残留
    磁化σr(Am2/kg)と体積平均粒径d(μm)が
    下記式を満足することを特徴とする請求項1乃至5のい
    ずれかに記載のキャリア。 1.0≦d/σr<30.0
  7. 【請求項7】 上記d/σrが5.1≦d/σr≦1
    2.3を満足することを特徴とする請求項6に記載のキ
    ャリア。
  8. 【請求項8】 該磁性微粒子は、亜鉛、銅、ニッケル、
    コバルト、アルミニウム、スズ、チタン、ジルコニウム
    からなるグループから選ばれる少なくとも1種の金属元
    素を含有しており、それらの成分の各金属元素に換算し
    た総量がFeに対して0.01〜3.0質量%含有し、
    かつ上記金属成分及びマグネシウム成分、ケイ素成分、
    マンガン成分、リン成分の各元素に換算した表面露出量
    の総量がFeに対して0.01〜1.5質量%であるこ
    とを特徴とする請求項1乃至7いずれかに記載のキャリ
    ア。
  9. 【請求項9】 該磁性微粒子において、マグネシウム成
    分、ケイ素成分、マンガン成分、リン成分の表面露出量
    が各元素換算に換算して総量が0.01〜0.5質量%
    であることを特徴とする請求項8に記載のキャリア。
  10. 【請求項10】 該磁性微粒子が、マグネシウム成分を
    含有し、且つケイ素成分、マンガン成分及びリン成分か
    らなるグループより選ばれる少なくとも1種を含有し、
    各元素換算の質量基準の比率が、下式を満たすことを特
    徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載のキャリア。 マグネシウム元素:(ケイ素元素、マンガン元素及びリ
    ン元素の総量)=1:9〜9:1
  11. 【請求項11】 該キャリアの残留磁化が7.5Am2
    /kg以下であることを特徴とする請求項1乃至10の
    いずれかに記載のキャリア。
  12. 【請求項12】 該キャリアの残留磁化が2.9〜6.
    9Am2/kgであることを特徴とする請求項1乃至1
    0のいずれかに記載のキャリア。
  13. 【請求項13】 該磁性微粒子がマグネタイト粒子であ
    ることを特徴とする請求項1乃至12のいずれかに記載
    のキャリア。
  14. 【請求項14】 該磁性微粒子が、親油化処理剤によっ
    て親油化処理されていることを特徴とする請求項1乃至
    13のいずれかに記載のキャリア。
  15. 【請求項15】 該親油化処理剤がシランカップリング
    剤であることを特徴とする請求項14に記載のキャリ
    ア。
  16. 【請求項16】 該キャリアが該マグネタイト及び非磁
    性無機化合物を含有することを特徴とする請求項1乃至
    15のいずれかに記載のキャリア。
  17. 【請求項17】 該複合体粒子が重合法によって得られ
    ることを特徴とする請求項1乃至16のいずれかに記載
    のキャリア。
  18. 【請求項18】 トナー粒子と外添剤とを有するトナー
    と、磁性微粒子分散型キャリアとを少なくとも有する二
    成分系現像剤であって、 該トナーが重量平均粒径3.0〜9.0μmであり、ワ
    ックスを40質量%以下含有しているトナーであり、 該キャリアが、少なくとも磁性微粒子とバインダー樹脂
    とを有する複合体粒子で形成され、着磁後の流動度を
    A、消磁後の流動度をBとしたときA/B≦1.5を満
    足する磁性微粒子分散型樹脂キャリアであることを特徴
    とする二成分系現像剤。
  19. 【請求項19】 該外添剤が個数平均粒径3〜100n
    mであることを特徴とする請求項18記載の二成分系現
    像剤。
  20. 【請求項20】 該キャリアが請求項2乃至17のいず
    れかに記載されたキャリアであることを特徴とする請求
    項18に記載の二成分系現像剤。
  21. 【請求項21】 補給用現像剤を補給しながら現像を行
    う現像方法に使用するための補給用現像剤であって、キ
    ャリア1質量部に対してトナー2〜50質量部の割合で
    含有されており、 該トナーが重量平均粒径3.0〜9.0μmであり、ワ
    ックスを40質量%以下含有しているトナーであり、 該キャリアが、少なくとも磁性微粒子とバインダー樹脂
    とを有する複合体粒子で形成され、着磁後の流動度を
    A、消磁後の流動度をBとしたときA/B≦1.5を満
    足する磁性微粒子分散型樹脂キャリアであることを特徴
    とすることを特徴とする補給用現像剤。
  22. 【請求項22】 該キャリアが請求項2乃至17のいず
    れかに記載されたキャリアであることを特徴とする請求
    項21に記載の補給用現像剤。
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