JP2615565B2

JP2615565B2 - 静電潜像現像方法

Info

Publication number: JP2615565B2
Application number: JP61230322A
Authority: JP
Inventors: 昭美濃部; 誠黒田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-09-29
Filing date: 1986-09-29
Publication date: 1997-05-28
Anticipated expiration: 2012-05-28
Also published as: JPS6383736A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、例えば、電子写真複写機等に用いられる静
電潜像現像方法に関するものである。

従来の技術従来、静電潜像担体表面に担持される静電潜像を現像
する方法として、絶縁性トナーと鉄粉キャリアを用いる
二成分現像法が実用化されている。

ところが、鉄粉キャリアは通常平均粒径が100〜200μ
ｍと大きいため、現像時の磁気刷子の穂が硬く、画像上
に白スジが出やすい。

さらに、鉄粉キャリアの粒径が大きいということは、
トナーに対する比表面積が小さい（摩擦帯電付与能力が
低い）ため、現像剤中のトナー濃度を低く設定し、しか
も、高精度に制御すると同時に十分な撹拌が必要とな
る。

このため、鉄粉キャリアに比べて機械的強度の弱いト
ナーを鉄粉キャリアの表面に付着させることになり、ト
ナーへの摩擦帯電付与能力を減少させるため、トナーの
帯電が不均一かつ帯電不足を起こし、画像濃度が低下し
たり、カブリを生じる問題が発生し、現像剤の長期使用
に耐えなくなるようにしている。

そこで、これらの問題を改良するために、キャリアの
形状を球状にし、平均粒径を小さくし、現像剤の撹拌に
よる機械的ストレスを減少させて、上記欠点をなくす現
像方法が種々検討されている。

発明が解決しようとする問題点この磁性キャリアの形状を球形化し、平均粒形を小さ
くし、必要に応じてその表面に絶縁性の被膜を設ける
と、現像スリーブ上の穂立がソフトになり、トナーに対
する帯電付与能力が向上するので、画像中のソリッド部
の白スジがなくなり、細線の再現性の良好な画像が得ら
れるようになる。

また、この磁性キャリアの粒形を小さくすると、トナ
ーに対して相対的に表面積が増え、トナーへの摩擦帯電
付与能力が向上することになることから、トナー濃度を
高く設定することが可能になり、トナー濃度の制御を容
易にすることができるメリットがある。

しかしながら、その反面、この磁性キャリアの平均粒
径を小さくすると、現像スリーブ上での磁気拘束力が弱
くなり、かつ従来の磁性キャリア（例えば、フェライト
キャリアとかマグネタイトキャリア）は電気抵抗を示す
電流値が高い（数μＡ以上）ため、現像時に磁性キャリ
アが静電誘導による電荷を持ち、静電潜像の画像部にト
ナーと一緒に付着するという欠点がある。

画像部に磁性キャリアが付着すると、画像の定着不良
を起こしたり、定着ローラの表面に傷を付けることにな
る。また、カラートナーを現像するときには混色を起こ
し、画像の品位を落とすことにもなる。

さらに、この磁性キャリアは極めて高い硬度であるた
め、静電潜像担体に残留したトナーをクリーニングブレ
ードで除去する際、静電潜像担体表面に傷をつけるとい
う問題を持っている。

また、特開昭60−75854号公報に記されているような
現像方法、すなわち、現像スリーブ上の外周面上に磁性
トナーと少量の磁性キャリアを磁気吸着し、一方向に現
像剤を搬送し、穂高規制部材とその上流側に設けた前規
成部材との間に空室を形成し、ここでトナーとキャリア
の混合とトナー濃度を制御するような現像方法、あるい
は特開昭61−53677号公報に記されているように、前記
特開昭60−75854号公報に記載の技術を改良した現像方
法においては、現像室の容積が一定であり、消費される
トナー量に見合うトナーがホッパー室より現像室に送り
こまれる構造になっている。

このため、このような現像器でキャリア付着が起きる
と、消費されたキャリア分をトナーで補給することにな
るので、適正なトナー濃度を維持できなくなる問題を起
こす。

上記磁性キャリアの電気抵抗を示す電流値とは、一般
にはトナーやキャリアの電気抵抗を現わす方法として体
積固有抵抗値（一定電圧の電界下で、一定の荷重を掛け
たときの粉体の抵抗を測定）を用いることが多いが、高
抵抗になればなる程、測定値が不安定になり信頼性が得
にくくなるので、本発明では、以下に説明する電流値測
定法の方が測定値が安定し、信頼性が高いことが分かっ
たので、この電流を採用することにした。

この電流値測定法は、マグネットロールを内蔵し、穂
立規制ブレードを設けた導電性のスリーブと対向して5m
mの距離に対向電極を設け、この間に磁性粒子キャリア
を磁気吸引させ、スリーブ内のマグネットロールを回転
させて対向電極に接触させ、スリーブと対向電極の間に
200Vの直流電圧を負荷し、10KΩの抵抗の両端における
電圧降下を測り、この値から電流値を計算で求める。

この電流値と従来の体積固有抵抗値（10⁴V/cmの電界
下,250g/cm²の荷重）との関係は、代表的な例を上げる
と、電流値2.0μＡの場合は体積固有抵抗値が５×10¹¹
Ωcmで、1.0μＡのときは７×12¹²Ωcmで、0.3μＡのと
きは約10¹⁵Ωcmである。

問題点を解決するための手段本発明は、二成分現像法における静電潜像担体表面の
静電潜像へのキャリア付着を改良するものであり、磁性
キャリアの電気抵抗を示す電流値を0.3〜2.0μＡの範囲
に規制することを特徴とするものである。

とくに、この磁性キャリアを用いた現像剤は上記特開
昭60−75854号公報や特開昭61−53677号公報に記載の技
術のような現像方法において有効である。

この現像方法に用いられる絶縁性トナーとしては、バ
インダー樹脂中に適当な着色剤を分散させたもの、ある
いは必要に応じて、さらに磁性微粉末，帯電制御剤等を
分散させたものが使用でき、５〜20μｍの平均粒径、10
¹²Ωcm以上の体積固有抵抗値を有するものを使用するこ
とが望ましい。

前記バインダー樹脂としては、ポリスチレン，スチレ
ンアクリル共重合樹脂，アクリル樹脂，エポキシ樹脂，
ポリエステル樹脂，ワックス等を使用すればよい。

一方、磁性キャリアは磁性粒子を造粒焼結したもので
ある。必要に応じてその表面を樹脂等の絶縁性材料で被
覆することができる。

この磁性粒子を造粒焼結したコアの状態で電流値が0.
3〜2.0μＡの範囲にあり、トナーへの帯電付与能力が適
正であれば、とくに、絶縁性材料で被覆する必要はな
い。

前記磁性粒子としては、平均粒径３μｍ以下の鉄粉，
マグネタイト，フェライト等の粒子単体あるいは鉄，
銅，亜鉛，ニッケル，マンガン，マグネシウムその他の
金属酸化物の混合物からなるソフトタイプのフェライト
を使用できる。

前記絶縁性材料としては、ポリスチレン，アクリル樹
脂，エポキシ樹脂，ポリエステル，シリコン樹脂，フッ
素樹脂等単体あるいは共重合物が使用でき、必要に応じ
て絶縁性トナーとの帯電性を制御するために導電性制御
剤，帯電制御剤等を分散させることができる。

本発明は、磁性キャリアの電流値が0.3〜2.0μＡの範
囲にあるとき、磁性キャリアの平均粒径を30〜80μｍに
小さくしてもキャリア付着のない適正な画像が維持でき
るということを見い出したことに基づいている。

この磁性キャリアは電流値が2.0μＡを越えると、磁
性キャリアの平均粒径が小さ過ぎる場合とか、トナー濃
度が低下した際に、静電潜像担体表面にキャリア付着し
易くなり、前記に記したような不都合を生じる。

また、この電流値は環境によっても変化し、現像時の
雰囲気が高温高湿になると磁性キャリアの電流値が高く
なり、キャリア付着し易くなる。

逆に、この電流値が0.3未満のときは、画像濃度が低
下する。

これは、磁性キャリアの電流値が下がり過ぎると、複
写中にトナーのカウンターチャージがキャリアに留って
くるためである。

なお、磁性キャリアの電流値を0.3μＡ以下にする場
合、画像濃度が低下すること以外に、別途下記のような
問題が発生した。

すなわち、電流値を下げる手段として、磁性キャリア
の表面に絶縁性材料を被覆させるのであるが、電流値を
下げるためには、被膜をより厚くする必要がある。

この絶縁性材料を被覆するためには、磁性キャリアの
表面に、絶縁性材料を溶剤に溶かした溶液を浮遊状態で
噴霧し、溶剤を乾燥する手法をとるため、被膜を厚くす
る程、製造中に磁性キャリア間で凝集を起こしやすくな
り、造粒されて形状が不安定になる。この造粒されて形
状が不安定になったものは、複写枚数が増えるに従い、
現像剤の撹拌中に、この造粒物が粉砕され、磁性キャリ
アの表面の被膜が部分的に欠けたもの、すなわち、電流
値の大きな磁性キャリアが混入することになり、キャリ
ア付着を起こす不都合を生ず。

一方、磁性キャリアの平均粒径は30〜80μｍの範囲に
あり、粒度分布については、微粉の混入の少ないもので
ある方が好適である。

この磁性キャリアは平均粒径が80μｍ以上になると、
現像スリーブ上での磁気刷子の穂が硬くなり、画像に白
スジが発生したり、細線の再現性が悪く、全体の画質が
荒れたものになる。

逆に、平均粒径が30μｍ以下では、キャリア付着を起
こす。

また、トナー濃度が低くなり過ぎたときには、磁性キ
ャリアが静電誘導による電荷を受けやすくなるために、
キャリア付着し易くなる傾向がある。

本発明では磁性キャリアの平均粒径の小さいものを使
用できるようにしたため、トナーに対しての帯電付与能
力を向上させ、トナー濃度の使用範囲を広げることがで
きた。

そのため、従来の現像剤撹拌室を別に設け、現像スリ
ーブに隣接させているような現像装置だけでなく、現像
装置が小型で、小量のキャリアを現像スリーブの外周面
上に装填し、トナー濃度を簡便な方法で制御するような
現像方法、とくに、特開昭60−75854号公報，特開昭61
−53677号公報に記載の技術には最適である。

作用本発明に係る静電潜像現像方法は、磁性キャリアの電
流値を0.3〜2.0μＡの範囲に規制することによって、磁
性キャリアへの静電誘導による電荷の注入を防ぎ、静電
潜像へのキャリア付着をなくすことができる。

実施例次に、前記に記した現像装置で、通常の絶縁性トナー
と電流値を変化させ、平均粒径を変えた磁性キャリアと
の種々の組合せの中から代表的な具体例について説明す
る。

（実施例１）絶縁トナー；スチレン・アクリル共重合樹脂64wt％と、マグネタイ
ト30wt％と、ポリエチレンワックス3wt％と、マイナス
系電荷制御剤1wt％とカーボンブラック2wt％とを混合，
混練，粉砕，分級したものに、アエロジル0.3wt％を表
面処理して得られたもの。

平均粒径は12μｍ、ブローオフ帯電量は−25μe/g、
体積固有抵抗は10¹³Ωcmである。

磁性キャリア；それぞれ、平均粒径が３μｍ以下の酸化第２鉄70wt％
と、酸化亜鉛16wt％と、酸化銅14wt％との混合物を水で
スラリー化し、これにバインダー樹脂を適当量加えて混
合した後、アトマイザーで噴霧乾燥し、次いで、空気中
1200℃で２時間焼成して、球形のフェライトコアを得、
これを分級した後、さらに、この表面にアクリル樹脂で
コーティングして磁性キャリア（フェライトキャリア）
を得る。

このフェライトキャリアの電流値は、フェライトコア
表面の樹脂塗布膜厚を調整して0.2〜3.0μＡの間に変化
させた。それぞれ、平均粒径は30μm,飽和磁化は64emu/
gである。

現像装置と現像条件；現像装置は、非磁性導電性現像スリーブ外周面上に、
自動的にトナー濃度を制御しながら現像剤を混合撹拌さ
せる機能を持った、現像剤撹拌室付き現像装置であり、
現像の手順は、前記現像剤撹拌室に、絶縁性磁性トナー
とフェライトキャリアの混合した現像剤を装填し、隣接
したトナー補給槽内に磁性トナーを装填し、この現像剤
を静電潜像担体（感光体）に対して、順方向に搬送させ
るようにマグネットロールと現像スリーブを回転させて
現像する。

現像剤のトナー濃度は５〜40％の範囲で変化させた耐
環境特性を調べるための条件は、10℃,20％RHの低温低
湿と33℃,85％RHの高温高湿である。

フェライトキャリア；平均粒径30μm,飽和磁化64emu/g,
電流値0.2〜3.0μＡ。

感光体;Se系現像スリーブ；直径24mm,ステンレス製，サンドブラス
ト処理，回転数100rpm。

マグネットロール；磁束密度1000ガウス,8極，回転数10
00rpm。

穂高規制ギャップ;0.35mm,磁性ブレード。

現像ギャップ;0.44mm。

感光体ドラム周速;12.5cm/sec。

静電潜像最高電位；＋750V。

現像バイアス；＋150V。

実験結果；以上の現像条件で現像実験を行なった結果、フェライ
トキャリアの電流値が0.3〜2.0μＡの範囲のものについ
ては、６万枚の複写を行なっても良好な画像が維持で
き、キャリア付着は起こさなかった。

ところが、電流値が0.3μＡ未満のときは十分な画像
濃度が得られず、２μＡを越えると感光体の静電潜像画
像部にキャリア付着を起こし、１万枚以下の複写枚数で
感光体の表面に傷が付き、画像上に白スジが発生した
り、画像の定着不良を起こした。

また、電流値が２μＡを越えると、キャリア付着で感
光体の表面に傷を付けるだけでなく、複写枚数が増える
に従い、現像剤のトナー濃度が高く（現像剤撹拌室の容
積が一定のため、キャリアが消費されると、その分だけ
トナーで補給することになるため）なり過ぎ、現像スリ
ーブ周辺へのトナー飛散や、画像上の線画が不鮮明にな
ったり、カブリが発生する不都合を生じた。

トナー濃度に関しては、この実験条件では20〜30wt％
のときが最も画像上良好であった。

また、現像時の環境に関しては、低温低湿では変化な
かったが、高温高湿になると、キャリア付着を起こし易
くなる現象がある。たとえば、高温高湿で電流値が2.0
μＡ以下のものはキャリア付着を起こさなかったが、3.
0μＡのものは（トナー濃度は20wt％）常温常湿ではキ
ャリア付着しないが、高温高湿ではキャリア付着を起こ
した。

（実施例２）実施例１の現像装置と現像条件および磁性トナーは同
じで、フェライトキャリアの電流値を2.0μＡに、飽和
磁化を64emu/gに固定し、平均粒径を20〜100μｍの範囲
に変化させて、実施例１と同様の実験を行なった。

実験結果；フェライトキャリアの平均粒径が30〜80μｍのものに
ついては、６万枚の複写を行なっても良好な画像が維持
できた。

ところが、平均粒径が30μｍ未満のときは、感光体の
静電潜像にキャリア付着を起こし、実験例１と同様の不
都合を生じた。平均粒径が80μｍを越えると、現像スリ
ーブ上の穂が硬くなり、画像のソリッド部に白スジが発
生したり、細線の再現性が悪く、全体に荒れた画像にな
った。

以上の実施例１と２の実験結果のように、静電潜像の
画像部にキャリアが付着する現象は、磁性キャリアの電
流値が高いと静電潜像からの静電誘導による電荷を受け
て、静電潜像の画像部にキャリアが付着するために起こ
る問題である。これを防ぐためには電流値を低くすれば
良いが、この電流値を下げ過ぎると、現像時にトナーの
カウンターチャージがキャリアに蓄積して画像濃度が低
下するという問題を起こす。

一方、磁性キャリアの平均粒径もキャリア付着に影響
を及ぼし、粒径が小さ過ぎると、現像スリーブからの磁
気抱束力に負けてキャリア付着し易くなる。

本発明は実験例１と２に示したような代表例に束縛さ
れるものではなく、特許請求の範囲内で磁性キャリアの
電流値あるいは平均粒径を撰択することによって、キャ
リア不着のない良好な画像を得ることができる。

発明の効果本発明に係る静電潜像現像方法においては、磁性キャ
リアの電流値を0.3〜2.0μＡの範囲に制御することによ
り、磁性キャリアが静電潜像担体の静電潜像に付着する
ことなしに、高濃度の画像でソリッド部に白スジがな
く、細線再現性の良好な画像が安定して得られるように
なった。

さらに、平均粒径の小さな磁性キャリア（30〜80μ
ｍ）の使用が可能になるため、現像剤のトナー濃度の使
用範囲を広げることができ、トナー濃度の制御が容易に
なった。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】マグネットローラを内蔵した現像スリーブ
の上に、絶縁性トナーと電流値が0.3〜2.0μＡ、平均粒
径が30〜80μｍである磁性キャリアとからなる二成分現
像剤を担持させ、前記マグネットローラと前記現像スリ
ーブの両方を回転させて前記二成分現像剤を循環搬送
し、前記二成分現像剤をセレン感光体と摺擦することに
よって前記セレン感光体上の静電潜像を直流現像バイア
スのみを印加して現像することを特徴とする静電潜像現
像方法。
【請求項２】磁性キャリアが表面に絶縁性の被膜を有し
ている特許請求の範囲第１項記載の静電潜像現像方法。
【請求項３】現像スリーブ上のトナー濃度が20〜30wt％
である特許請求の範囲第１項記載の静電潜像現像方法。