JPH03186858A - 高画質現像方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、電子写真や静電印刷に使用される二成分現像
剤を用いた現像方法に関するものであり、より詳細には
密集細線の偏りがなく、文字画像も良好で、且つベク画
像の濃度も十分に再現される高画質現像方法に関する。

（従来技術） 磁性キャリアとトナーとを含有する二成分現像剤は商業
的な電子写真複写機に広く利用されており、電荷像の現
像に際しては、この現像剤の磁気ブラシを内部に磁極を
備えた現像スリーブ上に形威し、この磁気ブラシを電荷
像を有する感光体と摺擦させてトナー像を形威している
。

磁性キャリアとしては、最近球状フェライト焼結粒子や
その表面に樹脂コーティングを施したものが広く使用さ
れるに至っており、複写画像を高画質化するために、磁
性キャリアを高抵抗化することが一般に行われている。

キャリアを高抵抗化すると、線画像の再現性は良好とな
るが、その反面ベタ画像部ではエツジ効果により、ベタ
画像の濃度低下を生し易くなる。

このようにキャリアの高抵抗化に伴う現像剤の電気特性
の把握は未だ十分になされておらず、高濃度のベタ画像
と偏りの少ない線画像の両者を十分に満足できる画像を
得ることに未だ困難を要している状況にある。

更に、高品質の画像を目指すならば現像剤の電気特性だ
けでなく、現像剤の現像域での存在状態（摺擦状態）も
重要であるが、これについても十分に把握されていると
は言い難く、現像剤の電気特性と現像域での動的な状態
での摺擦状態を包括的に捕らえた提案はなされていなか
った。

よって、本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、
その目的は線画像の優れた再現性とへ夕画像の高濃度化
とを同時に遠戚し得る現像方法を提供することにある。

更に、本発明の目的は、密集細線の再現に際して偏りが
少なく、漢字の再現性やコピーからコピーへの複写を反
復した場合の再現性に優れた現像方法を提供するにある
。

更に、本発明の他の目的は、トナー帯電量が安定に推移
し、トナー飛散が少なく、しかも耐久性に優れた乾式二
成分現像剤を用いた現像方法を提供するにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、磁性キャリＪとトナーを含有する二成
分現像剤の磁気ブラシを現像スリーブ上に形威し、この
磁気ブラシを電荷像を有する感光体と摺擦させてトナー
像を形威させる現像方法において、該現像剤はキャリア
動的抵抗率（Ｒｃ）よりも低い動的抵抗率（Ｒｄ）を有
し、磁気ブラシと感光体との摺擦を、下記式、 ｋ＝Ｌ　−ｎ　　　　　・・・・・　（１）式中、ｎは
コロジオン固定磁気ブラシについて走査型電子顕微鏡写
真から求めた感光体面積当たりのキャリア接触個数（個
／ｍｍ２）であり、Ｌは式 ％式％（２） （Ｎ　ｉ　ｐは感光体表面における現像剤のニップ巾（
ｍｍ）であり、■５は現像スリーブの移動速度（ｍｍ／
　ｓ　ｅ　ｃ　）であり、Ｖｄは感光体表面の移動速度
（ｍｍ／ｓｅｃ）で規定される現像長さを示す、 で定義される頻度（ｋ）が１００乃至３００となるよう
に設定することを特徴とする高画質現像方法が提供され
る。

本発明においては、現像剤の動的抵抗率とキャリア動的
抵抗率の比（Ｒｄ／Ｒｃ）が０．２０乃至０．９９の範
囲にあることが好ましい。

更に、本発明においては磁性キャリアの動的抵抗率が５
Ｘ１０９乃至５×１０１１Ω・ｃｍの範囲にあることが
好ましい。

（作用） 本発明は、磁性キャリア及びトナーを含有する成分現像
剤として、キャリアの動的抵抗率（ＲＣ）よりも低い動
的抵抗率（Ｒｄ）を有するものを使用し、前記式（１）
で定義されるキャリアの接触頻度（ｋ、個数／　ｍ　ｍ
　）をｉｏｏ乃至３００に設定すると、線画像の優れた
再現性と、ベタ画像の高濃度化とを同時に遠戚するとと
もに、密集細線の現像時の偏りを防止して漢字等の文字
画像の再現性を良好にし、且つ、トナー飛散や画像ガブ
リを発生させない高品質の複写像を形威し得るという新
規知見に基づくものである。

本明細書において、動的抵抗率とは、キャリア或いは現
像剤が現像スリーブ上で磁気ブラシを形成し、且つ移動
している状態での抵抗率を意味し、従来静的に測定され
る抵抗率とは測定手段も意味も全く異なるものである。

この動的抵抗率は第１図に示す測定装置を使用し、以下
の通り測定される。

即ち、第１図に示すように、攪拌ローラ１を備えた現像
器２にキャリア（現像剤）３を導入し、スリーブ４上キ
ヤリア（現像剤）３を担持させると共に、穂立ち規制部
材５により、キャリア（現像剤）３層を所定の厚みに調
整した状態でキャリア（現像剤）３を搬送する。また、
上記スリーブ４と所定間隔して対向する感光体の表面仮
想線６に沿って、電極間距離調整手段としてのマイクロ
メーク７にて所定の表面積を有する検出部８を配設し、
前記スリーブ４に所定波長の交流電圧を印加し、検出部
８からの検出信号ｙをダご−とオシロ９との並列回路に
供給すると共に、オシロ９上の波形データを読取り手段
１０で読み取り、演算部１１にて電気抵抗率を算出した
ものである。

なお、図中、符号１２はスリーブ４上に残留するキャリ
ア（現像剤）３を除去するクリーニング手段としてのク
リーニングブレードである。

具体的測定条件としては、スリーブ４と検出部８との距
離、すなわち電極間距離ｄ＝１．２ｍｍ、検出部８の表
面積、即ち電極面積ｓ＝０．７８５ｃｍ２設定し、周波
数５０Ｈｚの交流電圧を用いる。キャリアを磁気ブラシ
として使用することにより、動的抵抗率Ｒｃが求められ
、二成分現像剤を磁気ブラシとして使用することにより
、動的抵抗率Ｒｄが求められる。

本発明の現像剤において、現像剤の動的抵抗率Ｒｄがキ
ャリアの動的抵抗率Ｒｃよりも低いという事実は、キャ
リアに検電性トナーを配合した状態のほうが、キャリア
単独の場合よりも電気抵抗が低く、現像電流が流れやす
くなっているという驚くべき事実を示している。しかし
て、本発明において、式 ％式％（３） を満足する場合に、密集細線の再現に際して、細線の偏
りがなく（感光体ドラムの回転方向に対しての先端欠け
、後端欠けがなく）シかも、同時にベタ画像の濃度も向
上させ得る事実は、多くの実験により得られたものであ
り、理論的根拠は十分に明らかにされているとは言いが
たいが、キャリアが高抵抗で現像剤がこれより低抵抗で
あることから、静電潜像のエツジ効果は大きいが、電荷
の緩和時間は比較的小さい条件下で現像が進行するもの
と認められる。即ち、細線の再現に関してはエツジ効果
による細線の忠実な再現が行われる一方で、ベタ像の現
像に際しては電荷の緩和が比較的速く行われて、ベタ画
像の濃度の増大に連なると認められる。そして、本発明
においては上記電気特性を有する現像剤を用い、現像域
での感光体ドラムへの現像剤摺擦状態を前記式（１）で
表される接触頻度（ｋ）が１００乃至３００となるよう
に設定を行う。

前記式（１）で表される接触頻度（ｋ）は、感光体面積
当たりのキャリアの接触個数ｎと、現像長さＬとの積で
表されることから、ｎ及びＬの一方または両方を調節す
ることにより、所定の範囲への設定ができる。

第３図は、本発明に適した二成分現像剤についてコロジ
オン固定磁気ブラシの走査型電子顕微鏡写真の見取り図
であり、これから単位面積当たりの接触個数を容易に測
定し得る。

単位面積当たりのキャリア接触個数ｎに影響を与える主
な因子は、現像剤、特に磁性キャリアの諸物性であり、
他に現像スリーブと感光体ドラムとの距離（ｄｃ＋−ｓ
）がある。一般にｄＤ−！ｌが大きくなればｎは小さく
なり、逆に、ａＯ−Ｓが小さくなればｎは大となる。ｄ
Ｄ−３を一定とすれば、ｎは現像剤、特に磁性キャリア
の特性、特に飽和磁化に依存し、この飽和磁化が大きく
なるとｎは大きくなり、小さくするとｎは小さくなる。

前記式（１）の現像長さＬは、次の意味を有する。現像
部を模式的に示す第２図において、ドラム２１は周速Ｖ
、で、現像スリーブ２２は周速Ｖ０ 、でそれらの移動方向がニップ巾Ｎｉｐの位置で同方向
になるように移動している。現像スリーブ２２上に磁性
キャリア２３の磁気ブラシが形成されている。磁性キャ
リア２３上には、例えばマイナスに帯電したトナー２４
があり、一方キャリアにはプラスのカウンター電荷があ
り、トナー２４はドラムの１の静電潜像（プラス）に引
きつけられて現像され、キャリア２３上のカウンター電
荷は磁気ブラシを経て現像スリーブ２２上に逃げる。

潜像−点の二−プ通過時間ｔは式 ％式％（４） で表されるが、潜像−点上を通過するトナーの長さＬは
、上記ｔに両者の速度差をかけたもの、即ち、式 ％式％（２） で表されることになる。この現像長さは、長さの■ 次元をもち、現像トナー量に比例する値である。

かくして、ニップ巾（Ｎｉｐ）、ドラム周速（■、、）
及び現像スリーブ周速（Ｖ５）選択することでもキャリ
アの接触頻度（ｋ）の設定を行い得る。

−船釣傾向として接触頻度を少なくすると、多重細線に
おいて先端欠けが起こり易くなるととももに、ベタ部の
濃度ムラを生しやすい傾向となり、接触頻度を大きくす
る多重細線において先端太り（後端欠け）が発生しやず
くなるとともに、画像部周辺のトナーのチリやカブリ濃
度が大きくなる傾向にある。接触頻度を１００乃至３０
０の特定の範囲に調整し、前記（３）式を満足する電気
特性を有する現像剤を使用すると、カブリやチリを発生
することなく、ヘタ部は高濃度の均一画像が得られ、多
重細線は偏り（前後端欠け）なく再現され、特に漢字等
の文字原稿をも原稿に忠実に再現することが可能となる
のである。

磁性キャリアの動的抵抗率（Ｒｃ）は、一般に５×１０
９乃至５×１０１１Ω、ｃｍの範囲にあるのが細線再現
性の点でよく、一方、現像剤の動的抵抗率（Ｒｄ）と磁
性キャリアの動的抵抗率（Ｒｃ）との比はＲｄ　／　Ｒ
ｃは０．２０乃至０゜９９、特に０．３乃至０．７の範
囲にあるのが、ベタ部の画像濃度向上と細線再現性との
バランス及び画像カブリ、トナー飛散防止の点で好まし
い。

（発明の好適態様） 逅ｌ」−１甚１− 本発明においては、磁性キャリアとして、動的抵抗率（
Ｒｃ）が前述した範囲内にある限り任意のものを用いる
ことができる。一般に、フェライト粒子の表面に高抵抗
樹脂被覆を設けて、動的抵率を前記範囲としたものが使
用れさる。

フェライト粒子としては、球状のものが好適であり、そ
の粒径は２０乃至１４０μｍ、特に５０乃至１００μｍ
の範囲にあるのが望ましい。

フェライトとして従来例えば、酸化鉄亜鉛、（ＺｎＦｅ
Ｊｕ、酸化鉄カドミウム（ＣｄＦｅ５０４）、酸化鉄ガ
ドリニウム（ＣｄＦｅ５０，２）　、酸化鉄イツトリウ
ム（ＹａＦｅｓＯ＋ｚ）　、酸化鉄ニッケル（ＮｉＦｅ
２０４）、酸化鉄バリウム、（Ｂａｂｅ　＋　ｚｏ　１
９）、酸化鉄マグネシラ３ ム（ＭｇＦｅ０３）等の一種又は二種以上から威る組成
の焼結フェライト粒子が使用されており、特にＣｕ、Ｚ
ｎ、Ｍｇ及びＮ１からなる群より選ばれた１種、好適に
は２種以上を含有するソフトフェライト、例えば銅−亜
鉛−マグネシウムフエライトが使用れさる。

フェライト粒子の動的抵抗率は、このフェライト粒子の
表面に設ける樹脂の種類及びコーテイング量に依存する
。表面コーティングするためのコーティング樹脂として
は、シリコーン樹脂、フン素樹脂、アクリル樹脂、スチ
レン樹脂、スチレンアクリル樹脂、オレフィン樹脂、ケ
トン樹脂、フェノール樹脂、キシレン樹脂、ジアリルフ
タレート樹脂等の１種又は２種以上を使用することがで
きる。これらの樹脂の内でもストレートのシリコーン樹
脂、即ち、ジメチルポリシロキサン、ジフェニルシロキ
サン、メチルフェニルポリシロキサン等のオルガノポリ
シロキサンから成り且つ網状化した構造のシリコーン樹
脂が最も好ましい。

シリコーン樹脂の網状化（架橋化）は、オルガノ４ ポリシロキサン単位中に、トリメトキシ基等の加水分解
可能な官能基やシラノール基等の官能基を存在させ、必
要ににより加水分解処理後、シラノール縮合触媒を作用
させることにより行われる。

樹脂のコーテイング量は、一般にフェライト１００重量
部当たり０．５乃至５重量部、特に０．８乃至３重量部
の範囲から、ＲｃＯ値が前記となるように選ぶ。また、
接触頻度の点からは、飽和磁化が小さいと感光体面積当
たりのキャリアの接触個数が少なくなり、これに伴って
接触頻度（Ｋ）は小さくなる傾向があり、逆にすればす
るほど逆の傾向となる。キャリアの飽和磁化は４０乃至
７Ｑｅｍｕ／ｇ、特に４５乃至６０ｅｍｕ／ｇの範囲に
あるのがよい。

枝厘並上去二 本発明において検電性トナーとしては、静的導電率が６
　Ｘ　１０−１０乃至４Ｘ１０−９Ｓ／ｃｍの範囲のも
のが好ましく、これは前記式（１）を満足させるためで
ある。

また、導電率を静的なものとしているのは、ト５ ナー単独では動的抵抗率を測定し得ないためである。更
に、トナーの誘電率（ε）としては、２゜７乃至３，９
の範囲にあるものが好ましく、現像電界の強調と現像停
止電位が好ましい程度に調整される。

尚、本発明で用いるトナーの導電率と誘電率は、電極面
積が２．２７ｃｍ２で、電極間面積が０゜５ｍｍの平行
平板電極型の測定装置を使用し、空隙率２５％にトナー
を充填し、ビークルピークが」川から−１の交流電圧を
印加して測定したちである。

トナーの特性値を前記範囲内とするためには、着色剤と
して特に導電性の優れた着色剤を選ぶ：導電性着色剤の
の配合量を増加させる：樹脂としも電気抵抗の低いもの
を選ぶ：導電率調整剤を配合する等の手段が採用される
。電気抵抗の比較的小さい樹脂としては、極性基を含む
樹脂が適当であり、アクリル系樹脂やアクリル−スチレ
ン系共重合樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等が
好ましく使用される。樹脂導電率としては、一般にｌＸ
ｌ０−”乃至１．　Ｘ　１０−９Ｓ／　ｃｍ、特に３ｘ
　ｌ　Ｑ−１０乃至ａｘｔｏ−”　３７ｃｍの範囲にあ
るものが本発明において好ましい。また、黒色トナーの
場合は、着色剤であるカーボンブラックが、樹脂中でチ
ェーンストラフチャを形成し易いものであって、粒径が
微細でしかも吸油量やＢＥＴ比表面積の大きいものを使
用するのがよく、一般にＢＥＴ比表面積が５０ｍ２／ｇ
以上のものがよい。

この場合、カーボンブラックの配合量は樹脂１００重量
部当たり２乃至２０重量部、特に５乃至１０重置部の範
囲が好ましい。また、有彩色トナーにおいては、それ自
体公知の着色剤のうち導電性が高めのものを用いるとよ
いが、むしろ樹脂自体が導電率の高いものを使用するの
がよい。

また、トナーの電荷を制御するため、トナーは、電荷制
御剤、例えばニグロシン染料、オイルブラック、スピロ
ンブラックなどの油溶性染料や、ナフトエ酸、サリチル
酸、アルキルザリチチル酸、脂肪酸、樹脂酸のマンガン
、鉄、コバルト、ニッケル、鉛、亜鉛、セリウム、カル
シウム、アルミ７ ニウム等の金属塩や金属錯塩或いは含金属アゾ染料、ピ
リミジン化合物、等を、結着樹脂１００重量部に対して
０．１乃至１０重量部の範囲から好ましい量を調整する
とよい。

また、オフセット防止剤を添加してもよく、例えば、低
分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン、パラフ
ィンワックス等の各種ワックス、炭素数４以上のオレフ
ィン単量体の低分子量オレフィン重合体、脂肪酸アミド
、シリコーンオイル等を結着樹脂１００重量部当たり０
．５乃至１５重量部含有して用いられる。

トナー粒子の粒径は、コールタ−カウンターで測定した
粒径で、体積基準のメジアン径が８乃至１４μｍ、特に
９乃至１２μｍの範囲にあるのがよく、また、粒子形状
は溶融混練、粉砕、分級工程Ｇこよって得られた不定形
のものでも、懸濁重合、分散重合法等によって製造され
た球状のものでもよい。

更に、トナーはそれ自体公知の表面処理剤であるアクリ
ル系重合体、シリコーン樹脂、フッ素樹８ 脂等の樹脂微粒子成分や、シリカ、アルくす、酸化チタ
ン、酸化スズ等の無機微粒子成分によって表面処理して
使用することもできる。

現像剋 本発明において、磁性キャリアとトナーとは、Ｒｄの値
が前記範囲内になるように混合して二成分現像剤とする
。キャリアとトナーとは、一般に９９二１乃至８０　：
　２０、特に９８：２乃至９０：１０の重量比で混合し
て使用するのがよい。

以下、本発明を実験例を用いて説明するが、本発明はこ
れによって限定されるものではない。

（実験例） 電子写真複写機Ｄ（、−２５８５（三田工業社製、商品
名）改造機にて、キャリアと現像剤との動的抵抗率の関
係が種々異なる現像剤を用い、ドラムスリーブ間距離（
Ｄ−３間距離）、ドラム−スリーブ周速度（Ｓ／Ｄ）等
の現像条件により頻度（ｋ）を変更して設定し、画像出
しを行った。その結果を表−１に示す。

尚、ベタ濃度は反射濃度計によって測定し、■。

９ ３以上を合格レベルとした。また、細線再現性について
は、密集細線の現像に生しる先端欠け、後端欠けを以下
に示す方法で測定して偏り度（σ）を測定し、偏り度が
１００±１５の範囲に入るものを合格とした。また、カ
ブリ濃度に関しても反射濃度計による値で評価し、０．
００３以下を合格レベルとした。また、文字再現性にか
んしては目視による主観評価で行った。

偏り度（σ）は以下のようにして測定する。

密集細線の複写画像をマイクロデンシトメーターによる
反射画像濃度を読み取って、第４図に示すように曲線（
ｉ）は各線毎の線幅が一定で、先端欠けや後端欠けが認
められないものであり、曲線（ｉｉ）は先端欠けが著し
いもの、（ｉｉｉ　）は後端欠けが著しいものを示す。

各線幅の再現に関して、送り方向における偏り（σ）は
、送り方向における冬山の画像濃度を順にＡ、Ｂ、Ｃ，
とじた時、式 で与えられる。σが１００或いはその近辺であると、各
線幅が一定で、偏りがないこと、１００よりも大きい場
合は先端欠けがあること、及び１００よりも小さい場合
は後端欠けがあることを夫々示している。

また、表中飽和磁化とはキャリアの飽和磁化（ｅ　ｍ　
ｕ　／　ｇ　）を表す。

表−１から、キャリアと現像剤の動的抵抗率の比と頻度
ｋが好ましい範囲にあるものは高濃度で忠実な細線の再
現性を示し、カブリも極めて少なく、文字判読性に優れ
る画像であることが分かる。

１ ２２ （発明の効果） 本発明によれば、キャリアと現像剤の動的状態での抵抗
率が好ましい関係にあり、更に、磁気ブラシの感光体へ
の接触の頻度を好ましい範囲に設定することにより高品
質の画像を得ることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明における現像剤（キャリア）の動的抵
抗率を測定する装置を表す図であり、第２図は、現像部
を模式的にあられす図であり、第３図は、現像剤のコロ
ジオン固定磁気ブラシの走査型電子顕微鏡写真の見取り
図であり、第４図は、本発明において密集細線の複写画
像の送り方向と線温度の関係を表す図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁性キャリアとトナーを含有する二成分現像剤の
   磁気ブラシを現像スリーブ上に形成し、この磁気ブラシ
   を電荷像を有する感光体と摺擦させてトナー像を形成さ
   せる現像方法において、該現像剤はキャリアの動的抵抗
   率（Ｒｃ）よりも低い動的抵抗率（Ｒｄ）を有し、磁気
   ブラシと感光体との摺擦を、下記式、 ｋ＝Ｌ・ｎ 式中、ｎはコロジオン固定磁気ブラシについて走査型電
   子顕微鏡写真から求めた感光体面積当たりのキャリア接
   触個数（個／ｍｍ＾２）であり、Ｌは式 Ｌ＝（Ｎｉｐ）／（Ｖ＿ｄ）（Ｖ＿ｓ−Ｖ＿ｄ）（Ｎｉ
   ｐは感光体表面における現像剤のニップ巾（ｍｍ）であ
   り、Ｖ＿ｓは現像スリーブの移動速度（ｍｍ／ｓｅｃ）
   であり、Ｖ＿ｄは感光体表面の移動速度（ｍｍ／ｓｅｃ
   ）で規定される現像長さを示す、 で定義される頻度（ｋ）が１００乃至３００となるよう
   に設定することを特徴とする高画質現像方法。
2. （２）現像剤動的抵抗率とキャリア動的抵抗率の比（Ｒ
   ｄ／Ｒｃ）が０．２０乃至０．９９の範囲にあることを
   特徴とする請求項１に記載の現像方法。
3. （３）磁性キャリアの動的抵抗率が５×１０＾９乃至５
   ×１０＾１＾１Ω・ｃｍの範囲にある請求項１乃至２記
   載の現像方法。