JPH0424655A - ２成分系現像剤 - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は２成分系現像剤に関し、より詳しくは静電複
写機等の画像形成装置に使用される２成分系現像剤に関
する。

〈従来の技術〉 従来より、カールソンプロセスを利用した複写機等の画
像形成装置においては、コロナ放電によって感光体を均
一に帯電させる帯電工程と、帯電した感光体に原稿像を
露光して原稿像に対応した静電潜像を形成する露光工程
と、静電潜像を現像剤で現像してトナー像を形成する現
像工程と、トナー像を紙等の基材に転写する転写工程と
、基材上に転写されたトナー像を定着させて画像を得る
定着工程とからなる、いわゆるカールソンプロセスが広
く利用されている。

そして現像工程において使用される現像剤としては、キ
ャリヤとトナーとからなる２成分系現像剤か広く使用さ
れていた。

前記キャリヤはキャリヤ芯材と、キャリヤ芯材の表面を
被覆する高分子のコート層とからなる。

キャリヤは摩擦帯電によりトナーを正または負に帯電さ
せると共に、表面にトナーを付着させ、静電潜像の表面
へトナーを供給する。

〈発明か解決しようとする課題〉 しかしながら、従来の２成分系現像剤を用いｔ：静電複
写においては、トナーと共にキャリヤも静電潜像の表面
に付着する、いわゆるキャリヤ飛びと呼ばれる現象が発
生して、画像部分に微細な斑点状の白ヌケが発生すると
いうことがあった。このような白ヌケは、キャリヤ蛍（
ホタル）とも呼ばれている。

このようなキャリヤ飛びを生じる原因としては、以下の
ようなことか推測される。

すなわち、画像中央部の濃度が周辺部より薄くなるエツ
ジ効果（エツジ現象）によって、画像部外周辺は残留電
位レベルよりも電位が低くなっているので、第１図に示
すように、感光体ドラム上の電位は、べた黒（黒べた）
画像のべた黒部外周辺の電位と残留電位との間に電位差
ｖ１を生ずる。

一方、近接線画像では近接線間の電位と残留電位との電
位差Ｖ２は、側近接線外周辺の電位の影響を受けてＶｌ
よりも大きなものとなる（Ｖ２：２Ｖ＋）。さらに、細
かい網目画像においては、各線で囲まれた白い部分の電
位と残留電位との電位差■、は、近接線画像の電位差Ｖ
２よりも大きなものとなる（ｖ、＞Ｖ２＞ｖ、）。他方
、画像形成装置のスリーブには、静電潜像と同極性のバ
イアス電圧が印加されているため、スリーブを離れたキ
ャリヤは反転現像の原理により画像部周辺に付着し易く
なって、キャリヤ飛びが発生する。このようなキャリヤ
飛びは前述の説明から明らかなように、網目画像、近接
線画像、べた黒画像の順に発生し易くなる。

この発明は、キャリヤ飛び現象の発生を防止し、キャリ
ヤ飛びによる画像部ヌケが実使用上問題にならない程度
に抑制される２成分系現像剤を提供することを目的とし
ている。

〈課題を解決するための手段および作用〉キャリヤが静
電潜像の表面に付着するキャリヤ飛びは、感光体近傍の
電気力線と、現像によりトナーがキャリヤから離れたと
きにキャリヤ中に残存するカウンタ電荷（蓄積電荷）と
の相互作用によって発生すると考えられおり、カウンタ
電荷か大きい程、キャリヤ飛びの発生頻度は高くなる。

従来より、二〇カウンタ電荷の大小は、キャリヤ全体の
抵抗値によって決定されると考えられていた。しかし、
発明者等が鋭意研究を重ねた結果、キャリヤ全体の抵抗
値とキャリヤ飛びとの間には相関関係がなく、キャリヤ
飛びは、キャリヤの表面を覆う高分子のコート層の抵抗
値と、トナーの圧縮度とに深く係わっているという全く
新たな事実を見出した。

ここでいう圧縮度とは粒子の流動性を表す概念であって
、次式（Ｉ）によって表される。

Ｘ１００　　（％）（Ｉ） （Ｉ）式において、ゆるみ見掛は密度は、トナーを１０
０メツシユのふるいに通し、１００ｃｃのセルに自然落
下させ、そのときの１００ｃｃの重量から求められるも
のである。

また、上記（Ｉ）式におけるかため見掛は密度は、ゆる
み見掛は密度の測定後、そのままの状態でセルに延長セ
ルを装着し、１回／秒で１８０秒間タップしてトナー混
合品をかためたときの容量と前記重量とから求められる
ものである。このがため見掛は密度は結着樹脂、着色剤
等の成分量か一定であれば、混合時間等に関わらすほぼ
一定の値を示す。

以下にキャリヤ飛びと、コート層の抵抗値およびトナー
の圧縮度との関係について説明する。

キャリヤのコート層の抵抗値が大きい程、カウンタ電荷
がコート層中に残り易い。カウンタ電荷の高いキャリヤ
は静電潜像の表面に付着し易く、キャリヤ飛びが発生し
易い。

またトナーの圧縮度が高い程、トナーの流動性が低くな
り、１個のキャリヤに付着するトナーの量にバラツキが
生じる。トナーの付着量か少ない場合には、キャリヤと
トナーとの静電引力か大きくなり、トナーがキャリヤか
ら離脱しにくくなる。

反対にトナーの付着量が多い場合には、現像後の画像濃
度は高くなるか、その反面キャリヤのコート層に残存す
るカウンタ電荷か大きくなり、キャリヤ飛びが頻繁に起
こる。

そこで、本発明の２成分系現像剤は、キャリヤ芯材の表
面を高分子のコート層で覆ったキャリヤと、トナーとか
らなる２成分系現像剤において、（キャリヤ芯材の抵抗
値）／（キャリヤ抵抗値）が０．０２０以上であり、か
つトナーは圧縮度か４０％以下であることを特徴として
いる。

かかる構成において、「（キャリヤ芯材の抵抗値）／（
キャリヤ抵抗値）」は、コート層の抵抗値だけを測定す
るのか困難であるため、これを間接的に表現したもので
ある。この（キャリヤ芯材の抵抗値）／（キャリヤ抵抗
値）を０．０２０以上とすることによって、キャリヤの
コート層の抵抗値が小さくなりコート層中のカウンタ電
荷の保持能力が適正化されて、キャリヤ飛びが防止され
る。

またトナーの圧縮度を４０％以下とすることによって、
トナーの流動性が向上して、１個のキャリヤに付着する
トナーの数が均一化される。よって、カウンタ電荷か他
よりも突出して大きなキャリヤは存在しなくなり、キャ
リア飛びがより一層防止される。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明のキャリヤは、キャリヤ芯材と、キャリヤ芯材の
表面を被覆する高分子のコート層とからなる。キャリヤ
芯材やコート層の高分子材料には、通常使用されている
任意のものを使用することができる。

例えばキャリヤ芯材としては、鉄粉、酸化処理鉄、還元
鉄、マグネタイト、銅、ケイ素鋼、フェライト、ニッケ
ル、コバルト等や、これらとマンガン、亜鉛、アルミニ
ウム等との合金、鉄−ニソケル合金、鉄−コバルト合金
、鉄−アルミニウム合金等の磁性体やバインダレジン中
に磁性体を分散させた粒子、さらに酸化チタン、酸化ア
ルミニウム、酸化銅、酸化マグネシウム、酸化鉛、酸化
ジルコニウム、炭化ケイ素、チタン酸マグネシウム、チ
タン酸バリウム、チタン酸リチウム、チタン酸鉛、ジル
コン酸鉛、ニオブ酸リチウム等のセラミクス、ＡＤＰ　
（ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４）　、ＫＤＰ（ＫＨ２ＰＯ４）、ロ
ッシェル塩等の高誘電率物質等があげられる。なかでも
、酸化鉄、還元鉄等の鉄粉やフェライトが安価で画像特
性に優れた点で好ましい。

キャリヤ芯材は１種のみに限らす、２種以上を混合して
使用してもよい。

またキャリヤ芯材の粒径は、３０〜２００μｍ１好まし
くは５０〜１３０μｍ程度のものがよい。

前記コート層をつくるための高分子材料としては、例え
ばアクリル系重合体、スチレン系重合体、スチレン−ア
クリル系重合体、ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、
ポリプロピレン等のオレフィン系重合体、ポリ塩化ビニ
ル、ポリエステル、不飽和ポリエステル、ポリアミド、
ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、シリ
コーン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロ
トリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ
素樹脂、フェノール樹脂、キシレン樹脂、ジアリルフタ
レート樹脂等の各種のポリマーがあげられる。なかでも
、トナーとの摩擦帯電性および機械的強度の点から、ア
クリル系重合体、スチレン系重合体、スチレン−アクリ
ル系重合体、シリコーン樹脂またはフッ素樹脂を用いる
のか好ましい。

コート層には１種のポリマーのみに限らす、２種以上を
混合して使用してもよい。

またコート層中に抵抗調整剤や電荷制御剤を含有させて
もよい。

キャリヤ芯材に対する高分子材料のコーティング方法と
しては、流動層法、転勤層性等の公知の方法がいずれも
採用可能である。例えばキャリヤ芯材としてフェライト
、コート層としてシリコン樹脂を用いた場合には、以下
のようにして製造できる。

すなわち、キャリヤ芯材のフェライトを流動床型コーテ
ィング装置に入れ、コーティング装置の下部より空気を
供給してフェライトを浮遊させ、流動状態とする。他方
、所定量のシリコーン樹脂を溶媒中に溶解させたシリコ
ーン樹脂溶液を用意し、コーティング装置の上方より浮
遊、流動状態のフェライトに噴霧してシリコーン樹脂で
被覆する。

本発明の２成分系現像剤のキャリヤは、（キャリヤ芯材
の抵抗値）／（キャリヤ抵抗値）が０．０２０以上のも
のであり、好ましくは、０．０２０〜０．２０である。

（キャリヤ芯材の抵抗値）／（キャリヤ抵抗値）か０．
０２０未満であると、キャリヤのコート層にカウンタ電
荷が残って、キャリヤ飛びが発生し易くなる。

前記トナーは、結着樹脂に着色剤、電荷制御剤および離
型剤等から構成される着色微粒子である。

前記結着樹脂としては、例えばポリスチレン、クロロポ
リスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレンクロ
ロスチレン共重合体、スチレンプロピレン共重合体、ス
チレンブタジェン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重
合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレ
イン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合
体（スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−
アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチ
ル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、
スチレン−アクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン
−メタクリル酸エステル共重合体（スチレン−メタクリ
ル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共
重合体、スチレンメタクリル酸フェニル共重合体等）、
スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチ
レンアクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等
のスチレン系樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含
む単重合体または共重合体）、塩化ビニル樹脂、スチレ
ン−酢酸ビニル共重合体、ロジン変成マレイン酸樹脂、
フェニル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、低分
子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アイオノ
マー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン
樹脂、エチレンー二チルアクリレート共重合体、キシレ
ン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂等があげられる。な
かでも、スチレン系樹脂およびスチレンアクリル系樹脂
が好ましい。

結着樹脂は１種のみに限らず、２種以上を混合して使用
してもよい。

着色剤としては、種々の着色顔料、体質顔料、導電性顔
料、磁性顔料、光導電性顔料等があげられる。これらは
用途に応して、１種または２種以上の組み合わせで使用
される。

着色剤としては、例えばカーボンブラック、アセチレン
ブラック、アニリンブラック等の黒色顔料；黄鉛、亜鉛
黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ニッケルチタン
イエロー、ナフトールイエロー８１ハンサイエロー６１
キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローＮＣＧ
、タートラジンレーキ等の黄色顔料；赤口黄鉛、モリブ
デンオレンジ、パーマネントオレンジ等の橙色顔料、ベ
ンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、パーマネントレッド
４Ｒ，ピラゾロンレッド、レーキレッドＤ１ブリリアン
トカーミンン６５Ｂ１０−ダミンレーキＢ１アリザリン
レーキ、ブリリアントカーミノ３Ｂ等の赤色顔料；マン
ガン紫、ファーストバイオレットＢ１メチルバイオレッ
トレーキ等の紫色顔料；群青、コバルトブルー　フタロ
シアニンブル一部分塩素化物、ファーストスカイブルー
　インダンスレンブル−ＢＣ等の青色顔料ニクロムグリ
ーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ１マラカイト
グリーンレーキ等の緑色顔料；亜鉛華、酸化チタン、ア
ンチモン白、硫化亜鉛等の白色顔料；パライト粉、炭酸
バリウム、クレー　シリカ、タルク、アルミナホワイト
等の体質顔料；導電性カーボンブラック、アルミニウム
粉等の導電性顔料；各種フェライト類等の磁性顔料；酸
化亜鉛、セレン、硫化カドミウム、セレン化カドミウム
等の光導電性顔料等があげられる。

着色剤は、結着樹脂１００重量部に対して１〜２０重量
部、好ましくは３〜１５重量部の割合で使用される。

前記電荷制御剤としては、正電荷制御用のものと負電荷
制御用のものとの２種類がある。

正電荷制御用の電荷制御剤としては、塩基性窒素原子を
有する有機化合物、例えば塩基性染料、アミノピリン、
ピリミジン化合物、多核ポリアミノ化合物、アミノシラ
ン類これで表面処理された充填剤類等があげられる。他
方、負電荷制御用の電荷制御剤としては、カルボキシ基
を含有する化合物（例えばアルキルサリチル酸金属キレ
ート等）、金属錯塩染料、脂肪酸石鹸、ナフテン酸金属
塩等があげられる。

電荷制御剤は、結着樹脂１００重量部に対して０．１〜
１０重量部、好ましくは０．５〜８重量部の割合で使用
される。

前記離型剤（オフセット防止剤）としては、例えば脂肪
族系樹脂、脂肪族金属塩類、高級脂肪酸類、脂肪酸エス
テル類もしくはその部分ケン化物類等があげられる。な
かでも、重量平均分子量が１０００〜１００００の低分
子量脂肪族系樹脂か好ましい。具体的には、低分子量ポ
リプロピレン、高分子量ポリエチレン、パラフィンワッ
クス、炭素原子数４以上のオレフィン単位からなる低分
子量オレフィン重合体等の１種または２種以上の組み合
わせが適当である。なお、上記の物質以外にもシリコー
ンオイル、各種ワックス等も使用できる。

離型剤は、結着樹脂１００重量部に対して０゜１〜１０
重量部、好ましくは０．５〜８重量部の割合で使用され
る。

トナーは、上述した各成分を乾式ブレンダーヘンシェル
ミキサー、ボールミル等を用いて均質に予備混合し、こ
の混合物を例えばバンバリーミキサ−ロール、−軸また
は二軸の押出混練機等の混練装置を用いて溶融混練し、
この混線物を冷却して粉砕し、必要により分級して製造
する。

トナーの粒度分布は粉砕工程によって調製するほか、分
級によっても調製することかできる。

一般にトナーの粒度は３〜３５μｍ、特に５〜２５μｍ
の範囲内にあることが好ましい。

本発明の２成分系現像剤のトナーは、圧縮度か４０％以
下であり、トナーの圧縮度がこの範囲を越えると１個の
キャリヤに対するトナーの付着量のバラツキが大きくな
り、現像後のキャリヤのコート層のカウンタ電荷か高く
なって、キャリヤ飛びが発生し易くなる。

トナーの圧縮度の調整方法としては、例えば疎水性シリ
カ、酸化チタン、アルミナ等の流動性付与剤をトナー１
００重量部に対して０．０５〜３重量部の範囲から選択
して添加する他、トナーの粒径、粒度分布、形状等で調
整してもよい。

〈実施例〉 以下、実施例をあげて本発明の２成分系現像剤を詳細に
説明する。

実施例１〜６および比較例１〜３ （１）キャリヤの作製 芯材：フェライト粒子 中心粒径：約１００μｍ 飽和磁化：　５０　ｅ　ｍ　ｕ　／　ｇコート層用高分
子：スチレン−アクリル共重合体 上記高分子を流動コーティング法を用いて上記芯材の表
面に被覆してコート層を形成し、抵抗値が異なる各キャ
リヤを作製した。得られた各キャリヤの抵抗値を第１表
に記す。また、このキャリヤの抵抗値と、予め求めた芯
材の抵抗値とから（キャリヤ芯材の抵抗値）／（キャリ
ヤ抵抗値）を求めた。

なお、キャリヤの抵抗値の測定は以下に示すようにして
行った。

［キャリヤの抵抗値の測定方法コ 磁気ブラシ現像方式を模し、電極間間隔５ｍｍにて、Ｎ
極およびＳ極を対向させる。この場合、磁極の表面磁束
密度は１５００Ｇａ　ｕ　ｓ　ｓ、対向磁極面積は１０
１０Ｘ３０とする。この磁極間に電極間間隔２ｍｍにて
、平行平板電極を配置し、電極間に試料２００ｍｇを入
れ、磁力により保持する。そして、絶縁抵抗計または電
流計により抵抗値を測定した。

（２）トナーの作製 （成　　分） スチレン−アクリル共重合体 カーボンブラック 帯電制御剤（モノアゾ系染料） 低分子量ポリプロピレン （重量部） １（Ｊｏ、０ ８．５ ３．０ １．８ 上記処方の各成分を混合、溶融混練して冷却後、粉砕、
分級してトナーを得た。次に、得られたトナーの１００
重量部に対して、圧縮度調製のために疎水性シリカを第
１表に示す割合（重量部）で、撹拌機にて混合した。こ
のようにして得られた各トナーの圧縮度を第１表に記す
。

なお、トナーの圧縮度の測定は、ホソカワミクロン社製
パウダーテスターにて行った。

上述のようにして得られたキャリヤとトナーとを重量比
で１００：１５の割合で混合し、現像剤を得た。

［キャリヤ飛び評価試験コ 実施例１〜６および比較例１〜３で得られた各現像剤を
、複写機（三田工業株式会社製のＤＣ３２５５）に装填
した。一方、−辺の長さが２４ｍｍの正方形の枠内に約
０．５７ｍｍの間隔で縦横に平行な直線を多数水掃いた
網目パターンを３０ケ所貼付した網目チャートを作成し
た。この網目チャートを原稿として、前記複写機にて５
０００枚複写を行い、０枚時、５００枚時、１０００枚
時、２０００枚時、３０００枚時、４０００枚時および
５０００枚時の７回に、各々５枚ずつサンプリングし、
キャリヤ飛びによる画像臼ヌケの発生の有無を確認し、
下記の基準で評価した。その結果を第１表に記す。

Ｏ・・・　画像臼ヌケが９箇所以内 Ｘ　・・・　１０箇所以上の画像臼ヌケか有るまた、初
期画像濃度（ＩＤ）を東京重色社製の反射濃度計（ＭＯ
ＤＥＬ　　ＴＣ−６Ｄ）にて測定し、その結果をも第１
表に併せて記す。

なお、同表中、芯材抵抗値とはキャリヤ芯材の抵抗値の
ことを示す。

（以下余白） 第１表から判るように、（キャリヤ芯材の抵抗値）／（
キャリヤ抵抗値）が０．０２０以上である実施例１〜６
は、キャリヤ飛びが防止されて画像臼ヌケかほとんど問
題とならないのに対して、（キャリヤ芯材の抵抗値）／
（キャリヤ抵抗値）か小さい比較例１および比較例２は
、トナーの圧縮度が３７．４と小さく流動性が良いにも
かかわらず、キャリヤ飛びが多く発生し、初期画像濃度
も実施例１〜６に比べて低い。

また比較例３は、（キャリヤ芯材の抵抗値）／（キャリ
ヤ抵抗値）か０．０２０以上であるが、トナーの圧縮度
が４０．９％であるため、トナーの流動性が悪く、キャ
リヤ飛びか防止されていない。

このように、実施例１〜６て得られた２成分系現像剤は
、比較例１〜３に比していずれもキャリヤ飛びが少なく
、初期画像濃度も良好な値を示していた。

〈発明の効果〉 本発明の２成分系現像剤によれば、（キャリャ芯材の抵
抗値）／（キャリヤ抵抗値）か０．０２０以上であり、
かつトナーの圧縮度が４０％以下であるので、キャリヤ
飛びによる画像臼ヌケを防止することができる。しかも
初期画像濃度も高く、良質の画像を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、べた黒、近接線および網目パターンをそれぞ
れ複写する場合における感光体ドラム上の電位パターン
を示す説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、キャリヤ芯材の表面を高分子のコート層で覆ったキ
   ャリヤと、トナーとからなる２成分系現像剤において、 （キャリヤ芯材の抵抗値）／（キャリヤ抵抗値）が０．
   ０２０以上であり、かつトナーは圧縮度が４０％以下で
   あることを特徴とする２成分系現像剤。