JPS62143062A - 静電像現像用現像剤 - 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】 ある。

口０発明の背景 トナーと磁性キャリアとから成る２成分現像剤を用いて
静電潜像（静電像）を現像する場合、現像スリーブ内に
設置した磁石の磁力線に沿って磁性キャリアで磁気ブラ
シを形成して、現像領域にトナーを供給する方法が広く
用いられている。

一般的な接触現像の場合、磁気ブラシの形成状態が現像
特性を太き（左右する。即ち、磁気ブラシを形成する磁
性キャリア間に働く磁気力が強いと、“硬い”磁気ブラ
シが形成されるため、一度現像に用いられたトナーが、
磁気ブラシから受ける力で移動し、静電潜像に忠実なト
ナー可視像が得られな（なる。この結果、ベタ黒画像に
磁気ブラシによるハキ目がでたり、細線がかすれて解像
力が低下したりする。このような点を改良するために、
キャリアとして、樹脂とマグネタイト等の磁性粒子を混
練、粉砕して粒径３０μｍの微粒の磁性体分散型キャリ
ア（以下、分散型キャリアと称する。）を用いて“柔ら
かい”磁気ブラシを形成し、かき取り力を弱くする方法
が提案されている。

しかし、こうした分散型キャリアの場合、形状が不定形
であったり、表面の形状が粗いため、キャリアとトナー
からなる現像剤の流動性が低く、キャリアとトナーの混
合及び摩擦帯電性が不十分になる場合がある。また、磁
性体粒子が表面に露出し、キャリア表面の摩擦帯電特性
が阻害される場合もある。これらは、トナーの帯電不良
によるトナー飛散や地力ブリ等のトラブルの原因となる
。

更に、磁性体として広く用いられている鉄粉やマグネタ
イト粒子は電気抵抗が小さいため、これらを樹脂中に分
散した場合、得られるキャリアの絶縁性が不十分となり
、トナーの帯電量が低下したり、静電潜像の電荷と逆極
性の誘導電荷によりキャリア自体が現像される現象（キ
ャリア付着）が発生する恐れがある。

一方、静電潜像担持体と現像剤磁気ブラシとを非接触状
態に維持し、交番電界を印加して現像するプロセスの場
合、薄層で均一な、穂立ち高さが低い磁気ブラシの形成
が要求される。第２図に、この非接触現像プロセスの模
式図を示す。但し、この第２図中、 １・・・・・・・・・電荷像担持体 ２・・・・・・・・・現像剤 ３・・・・・・・・・現像スリーブ ４・・・・・・・・・マクネットロール５・・・・・・
・・・交流バイアス（２に＋ｌｚ、ＩＫＶｐ−ｐ）６・
・・・・・・・・直流バイアス（２００Ｖ）７・・・・
・・・・・攪拌羽根 ８・・・・・・・・・穂切り板 である。

この非接触現像において、高解像力の画像を得るために
は、現像ギャップ（担持体１とスリーブ３との距離）は
通常１龍以下に抑える必要があり、この条件で非接触現
像を行うためには、１關未溝の高さの磁気ブラシが形成
されなければならない。

またこの場合、現像領域を通過する現像剤量は少なくな
るため、高い現像濃度を得るためには極めて密な状態の
磁気ブラシを形成する必要がある。

非接触現像は、接触現像のように一度現像されたトナー
が磁気ブラシの擦過によりかきとられる事が無いため、
極めて潜像に忠実なトナー可視像を得ることができる。

また、一度現像されたトナー上に、色の異なるトナーを
再度重ねて現像ができるために、カラー画像形成にも応
用できる。特に２成分非接触現像の場合、トナー中に鉄
粉やマグネタイト等の磁性粒子を含有しないので、鮮明
な色調のカラートナーを用いることができる。

ハ０発明の目的 本発明の目的は、穂立ち高さが低くて緻密な磁気ブラシ
を形成して非接触現像に好適な薄層磁気型 ブラシを得、高画質像を形成でき、分散該キャリアに比
べてトナーに対する帯電性が優れていてトナーの流動性
も良好であり、また耐久性も良好で磁性粒子の脱離が起
きない現像剤を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、非接触現像時の交番電界を
印加するプロセスに適用できる十分に高い絶縁性を有す
る現像剤を提供することにある。

二１発明の構成及びその作用効果 即ち、本発明は、磁化Ｍ（単位ｅｍｕ　／ｃＪ）　　（
但し、測定印加磁場１０００エルステッド）と粒径Ｒ（
単位μｍ）とが下記の関係式を満足し、かつ表面に樹脂
被覆層を有するキャリアと、トナーとを含有する静電像
現像用現像剤に係るものである。

３０≦Ｍ≦−０．８　　Ｒ＋１５０ （但し、１０≦Ｒ５１５０、 好ましくは２０≦Ｒ≦６０） 既述したように、交番電界を印加する非接触現像法に於
いては、感光体と現像スリーブ間の距離設定する事が望
ましい。しかし、この条件で現像剤を感光体と非接触状
態に維持することは、通常の接触法の２成分現像方法で
使用する粒径、磁化を有するキャリアを用いた現像剤で
は不可能であることが判明した。しかしながら、本発明
により、上記の関係式を満足したキャリアであって表面
に絶縁性コーティング層のあるキャリアを用いると、極
めて満足できる結果が得られることが分かった。

即ち、上記において、ＭとＲが上記関係式を満たしてい
ると、現像スリーブ上の磁気ブラシの穂立ち高さが十分
低く、そして非接触現像に好適であることが見い出され
た。逆に、Ｍが３０未満であれば、磁化か弱すぎて所定
の磁気ブラシを形成できず、また（−０，８Ｒ＋１５０
　）を超えると磁化が大きすぎて非接触現像に適さなく
なる。また、キャリアの粒径（Ｒ）も重要であって、Ｒ
が１０未満では、キャリアの磁気束縛力が弱（て磁気ブ
ラシは安定に形成できないと共に、Ｒが１５０より大き
いと、磁気ブラシが疎になり、現像を行っても良好な画
像が得られなくなったり、磁化が弱くなって磁気ブラシ
が安定に形成できなくなる。

ここで、上記の粒径（Ｒ）はキャリアの平均粒径を意味
するが、一般に２０〜６０μｍが好ましい。

同時に、磁化（Ｍ）は４０〜１００　ｅｍｕ　／ｃｄと
するのが好ましい。

キャリアの芯材（コア）としては、鉄粉、ニッケル粉、
コバルト粉、マグネタイト粉、フェライト粉等が使用で
きる。フェライトとは、ここでは鉄を含有する磁性酸化
物を総称して用い、ＭＯ・ＦＦｅ２０３（は２価金属）
の化学式で示されるスピネル型フェライトに限定しない
。フェライトは、含有全屈成分の組成を変えることによ
り種々の磁気特性が得られるため、本発明の目的に合っ
たキャリアを得るのに好適である。

また、フェライトは酸化物であるため、その比重が鉄粉
やニッケル粉等の金属粉より小さくて軽量であるから、
トナーとの混合、攪拌が容易になり、均一なトナー濃度
や帯電量を実現する上で好適である。しかも、フェライ
トは、鉄粉、ニッケル粉、コバルト粉等に比べて電気抵
抗が大きいため（１０８〜１０　　Ω−ｃＩ１１）、表
面の樹脂絶縁層（絶縁性コーティング層）の膜厚を０．
５μｍ程度の薄膜としても、現像ギャップに高いバイア
ス電界が印加される現像方法に十分使用可能な絶縁性キ
ャリアを実現できるという長所を有する。

フェライト単独ではその電気抵抗は最も高いものでも高
々１０　　Ω−ａ程度であるため、交番電界下では、キ
ャリアの最先端まで依電荷が誘起される恐れがあり、そ
の為、高絶縁性とするために、第１図の如くに、本発明
に基づいて芯材１０の表面を絶縁性樹脂１１で被覆する
こと（コーティングキャリア）が、安定な現像を行うた
めには必要となる。被覆用の樹脂としては、スチレンニ
アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂がある。

このコーティング樹脂層の厚みは平均厚みで０．２〜５
μｍとするのがよい。

キャリアの粒径及び磁化は、現像スリーブ上でのキャリ
アの密度に大いに関係するため、小粒径はど、また低磁
化はど有効となる。しかし、あまり小粒径で低磁化のも
のは、現像スリーブへの磁。

気束縛力が不十分となり、キャリア飛散やキャリア付着
が発生するようになる。これを防ぐためには、キャリア
粒径を２０μｍ以上、磁化を４０ｅｍｕ　／ＣＩＪ以上
に設定するのがよい。

本発明の実施に際して現像バイアスとして適用される交
流バイアスは、トナー粒子を振動させて像担持体上へ飛
翔させるために印加されるが、同時にかふり防止のため
に直流バイアスも印加されるのがよい。印加される交流
バイアスは、ｌ０Ｑ）ｌ、−１０Ｋ　Ｈｚ　、好ましく
は１〜５　Ｋ　Ｈｚの周波数で０．２〜１．２ＫＶの交
流が使用されるのがよい。また、直流バイアス電圧は、
通常非画像部より高い電位に保つため、直流の５０〜５
００ｖの電圧が印加されるのがよい。

本発明のキャリアは、任意のトナーと二成分現像剤を構
成する。中でも好ましいトナーとしては、バインダーと
してポリエステル樹脂又はスチレン／アクリル系樹脂を
用いたものが挙げられる。

ポリエステル樹脂は、アルコールとカルボン酸との縮重
合によって得られるが、用いられるアルコールとしては
、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、
トリエチレングリコール、１．２−プロピレングリコー
ル、１．３−プロピレングリコール、■、４−ブタンジ
オール、ネオペンチルグリコール、１．４−ブチンジオ
ール等のジオール類、１，４−ビス（ヒドロキシメチル
）シクロヘキサン、及びビスフェノールＡ、水素添加ビ
スフェノールＡ、ポリオキシエチレン化ビスフェノール
Ａ、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールＡ等のエー
テル化ビスフェノール類、その他の二価のアルコール単
量体を挙げることができる。また、カルボ、ン酸として
は、例えばマレイン酸、フマール酸、メサコン酸、シト
ラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタ１し酸、イ
ソフタ）し酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボ
ン酸、コハク酸、アジピン酸、セパチン酸、マロン酸、
これらの酸の無水物、低級アルキルエステルとリルイン
酸の二量体、その他の二価の有機酸単量体を挙げること
ができる。

本発明において用いるポリエステル樹脂としては、以上
の二官能性単量体のみによる重合体だけでなく、三官能
以上の多官能性単量体による成分を含有する重合体を用
いることも好適である。かかる多官能性単量体である三
価以上の多価アルコール単量体としては、例えばソルビ
トール、■。

２．３．６−ヘキサンテトロール、■、４−ツルへ６ ビタン、ペンタエリスリトール、ジｌンタエリスリトー
ル、トリペンタエリスリトール、ショ糖、１．２．４−
ブタントリオール、１，２．５−ペンタントリオール、
グリセロール、２−メチルプロパントリオール、２−メ
チル−１，２，４−ブタントリオール、トリメチロール
エタン、トリメチロールプロパン、１．３．５−１−リ
ヒドロキシメチルベンゼン、その他を挙げることができ
る。

また、三価以上の多価カルボン酸単量体としては、例え
ば１，２．４−ベンゼントリカルボン酸、１゜３．５−
ベンゼントリカルボン酸、１，２．４−シクロヘキサン
トリカルボン酸、２，５．７−ナフタレントリカルボン
酸、１，２．４−ナフタレントリカルボン酸、１．２．
４−ブタントリカルボン酸、１，２．５−ヘキサントリ
カルボン酸、１．３−ジカルボキシル−２−メチル−２
−メチレンカルボキシプロパン、テトラ（メチレンカル
ボキシル）メタン、１，２，７．８−オクタンテトラカ
ルボン酸、エンボール三量体酸、及びこれらの酸の無水
物、その他を挙げることができる。

以上のような多官能性単量体による成分は、重合体にお
ける構造単位としてのアルコール成分又は酸成分の各々
における２０〜３０モル％の割合で含有されるのが望ま
しい。

上記のスチレン／アクリル系樹脂としては、特開昭５０
−１３４６５２号公報に記載されたα、β−不飽和エチ
レン系単量体を構成単位として含をし、かつ重量平均分
子量（Ｍｗ）／数平均分子量（Ｍｎ）が３．５〜４０の
樹脂を用いることができる。

本発明に用いられるトナーを製造するには、前記バイン
ダー中に着色剤（例えばカーボンブランク、ニグロシン
染料）を含有せしめ、必要に応じ各種添加剤を含有せし
め、ボールミル等により混合し、混練、粉砕、分級の各
工程を経て本発明に用いられるトナーを得ることができ
る。トナーの粒径は１〜５０μｍでよく、５〜３０μｍ
が好ましい。

なお、上記以外の製造法、例えばスプレードライ法、界
面重縮合、懸濁重縮合あるいは溶液重縮合等の方法によ
っても得ることができる。

ホ、実施例 以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

−キャリアの作製− （ｉ）コーティングキャリアの作製 平均粒径Ｒ（μｍ）及び磁化Ｍ　（ｅｍｕ　／ｃＪ）が
各々異なる球状の銅−亜鉛フェライト粒子を用意し、公
知のスビラコータにてその表面にスチレン−アクリル樹
脂を厚さ１．５　μｍにコーティングした。得られた各
キャリアをまとめて後記の表−１に示す（実施例１〜８
、比較例１〜５のコーティングキャリアを作製した）。

（ｉｉ　）分散型キャリアの作製 漬水化学社製スチレンーアクリル樹脂（Ｍｗ：１１０、
０００　、Ｍ　ｗ　／　Ｍ　ｎ　−２０）　３０重量部
と、チタン工業社製マグネタイト粉末Ｂ　Ｌ　−１００
７０重量部とをヘンシェルミキサーにて混合した。更に
、この混合物を３本ロールにより温度１４０℃にて十分
混練した後、放冷し、ハンマーミルにて粗粉砕した後、
ジェットミルにて更に微粉砕し、これを分級して平均粒
径２０μｍの樹脂分散型キャリアを得た。

これを比較試料６とする。その磁化は１００　ｅｍｕ　
／Ｃａであった。

他方、平均粒径を３０μｍとした以外は比較試料６と同
様に処理して、比較試料７を作製した。この分散型キャ
リアの磁化は１００　ｅｍｕ　／　ｃｉであった。

−トナーの作製− ボリエステＪＪ／樹脂１２０ｐ　（花王石鹸社製）１０
０重量部ポリプロピレン　６６０ｐ　（三洋化成工業社
製）　　　６　〃カーボンブランク：モーガルＬ（キャ
ボット社製）１０重量部以上をヘンシェルミキサーにて
混合した後、３本ロールにて１４０℃の温度で十分混練
した後、放冷し、粗粉砕したのち、ジェットミルにて粉
砕し、分級し、平均粒径１１μｍの着色材粒子を得た。

この着色材粒子１００重量部に疎水化微粒シリカＲ−８
１２（日本アエロジル社製）０．４重量部を加え、■型
混合器にて分散、混合してトナーＡを作製した。

このトナーＡを試料１〜８及び比較試料１〜７のキャリ
アと混合し、各々現像剤ａ−ｈ及び現像剤Ｉ〜０を得た
。なお、トナー濃度は、トナーとキャリアの摩擦帯電条
件を一定とするため、キャリアの表面積に対するキャリ
アに付着するトナーの投影表面積の割合が２５％となる
条件に設定した。

（以下余白、次頁に続く。） 以上の方法にて作製した現像剤ａ〜ｈ、及び現像剤Ｉ〜
０を電子写真複写機υ−Ｂ　ｉ　ｘ　１８００Ｍ　Ｒ（
小西六写真工業社製）の現像器を投入して、複写テスト
を行った。

複写テストは２０℃、５０％ＲＨの環境条件にて実施し
た。その結果得られた複写画像の画像濃度、解像力、キ
ャリア付着、カブリを調べた。画像濃度以外は、目視に
て判定した。

また、複写テスト後の現像剤の帯電量はブローオフ帯電
量測定装置ＴＣＢ−２００型（東芝ケミカル社製）にて
測定した。但し、粒径５０μｍ以下のキャリアの場合、
エアーブローによる飛散を防止するため、測定セル中に
希土類磁石を設置した。

以上の評価結果を表−２に示す。

（以下余白、次頁に続く。） 現像剤ａ　ｙ　ｈとＩ−Ｍのコーティングキャリアを用
いた現像剤同士を比較して分るように、本発明のキャリ
アを用いることによって、画像濃度が高く、キャリア付
着、カブリが無い極めて鮮明な画像が得られる。

現像剤Ｉで用いているキャリアの場合、粒径が小さいた
め、キャリア粒子１個に作用する磁気力が弱いため、感
光体へキャリア付着する。また、現像剤Ｊ−Ｍで用いて
いるコーティングキャリアの場合、特に磁化ＭがＭ≦−
ｏ、ｓ　Ｒ＋ｔｓｏ９満足でが強いため、磁気ブラシの
感光体に対する擦過が強く、得られる複写画像はハキ目
が多く、解像力の低い不鮮明な状態となる。また、一度
現像されたトナーがかき取られ易くなり、画像濃度も低
下する。

現像剤Ｎ、○で用いている分散型キャリアの場合、磁化
Ｍと粒径ＲはＭ≦−０．８　Ｒ＋１５０の関係を満たし
ているが、トナーの帯電量が不十分てあり、地力ブリが
発生する。また、キャリアとトナーとの混合が十分実施
できないため、未帯電トナーの発生に起因するトナー飛
散が生じた。

次に、現像剤ａ　％　ｈ、■〜Ｏを用いて、第２図に示
す現像装置を備えた電子写真複写機（ｖ−Ｂ　１Ｘ１６
００改造機・・・・・・小西六写真工業社！りにより複
写実験を行い、トナーの帯電性、磁気ブラシの穂立ち高
さ、画像の解像力、画像濃度、カブリ及びキャリア付着
の各項目につき観察、測定を行った。その結果を表−３
に示す。

なお、感光体にはセレン−テルル系光導電層を有するド
ラムを使用した。

現像条件の詳細を以下に示す。

現像スリーブ：直径２４鶴のアルミニウム製パイプ 現像スリーブ回転数：　２０Ｏｒｐｍ 現像スリーブ回転方向：第２図中矢印ａ方向磁気ローラ
ー表面磁束密度：８００ガウス磁気ローラー極数二８極 磁気ローラー回転数：　１１０００ｒｐ磁気ロ一ラー回
転方向：第２図中矢印す方向磁気ブラシ穂立ち規制ギヤ
ツブ：Ｑ、ｌ鶴現像ギャップ：０．５ｎ セレン−テルルドラムの周速：　１４２　ｎ＋／ｓｅｃ
静電潜像の画像部電位：　＋７００　Ｖ静電潜像の非画
像部電位：　＋１００　Ｖ現像バイアス：直流電圧２０
０Ｖに２ＫＨｚ、ＩＫＶ、、　　の交流電圧を重畳 （以下余白、次頁に続（。） 本発明のコーティングキャリアを用いた現像剤ａ　−ｈ
では、感光体と非接触状態の磁気ブラシ形成が実現でき
、解像力が高く、高い画像濃度のキャリア付着、カブリ
の無い複写画像が得られる。

現像剤■で用いているコーティングキャリアの場合、粒
径Ｒが小さいため、キャリア粒子１個に作用する磁気力
が弱いので、感光体へキャリア付着する。

現像剤Ｊ−Ｍで用いているコーティングキャリアの場合
、磁化ＭがＭ≦−０．８　Ｒ＋１５０を満足できない為
、現像スリーブ表面に形成される磁気ブラシの穂立ち高
さが高いため、感光体と非接触状態とならず、接触現、
像となる。その結果、複写画像の解像力の低下及び現像
されたトナーの磁気ブラシによるかき取りが発生し、画
像濃度が低下する。

現像剤Ｎ、０で用いている分散型キャリアの場合、磁化
Ｍと粒径ＲはＭ≦−０．８　Ｒ＋１５０の関係を満足し
、ているが、トナーの帯電量が不十分であるため、地力
ブリが発生する。また、キャリアとトナーの混合が十分
実施できないため、未帯電トナーの発生に起因するトナ
ー飛散が生じた。

以上に述べた実施例は、本発明の技術的思想に基づいて
更に変形が可能である。例えば、上述した現像条件は種
々に変更してよいし、使用するキャリアの材質、コーテ
ィング樹脂の種類及びコーティング方法等も上述したも
のに限定されない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を説明するためのものであって、第１図は
コーティングキャリアの拡大断面図、第２図は現像器の
断面図 である。 なお、図面に用いられている符号において、１・・・・
・・・・・静電前像担持体 ２・・・・・・・・・現像剤 ３・・・・・・・・・現像スリーブ ４・・・・・・・・・マクネットロール５・・・・・・
・・・交流バイアス ６・・・・・・・・・直流バイアス １０・・・・・・・・・キャリア芯材 １１・・・・・・・・・コーティング樹脂層である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁化Ｍ（単位ｅｍｕ／ｃｍ＾３）（但し、測定印加
   磁場１０００エルステッド）と粒径Ｒ（単位μｍ）とが
   下記の関係式を満足し、かつ表面に樹脂被覆層を有する
   キャリアと、トナーとを含有する静電像現像用現像剤。 ３０≦Ｍ≦−０．８Ｒ＋１５０ （但し、１０≦Ｒ≦１５０）