JPH0480765A - 電子写真用現像剤組成物及び画像形成方法 - 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、電子写真法において形成される静電荷像の現
像に有用な電子写真用の２成分系現像剤組成物及びこれ
を用いる画像形成方法に関する。

〔従来の技術〕

電子写真法において、感光体を一様に帯電させた後、原
図に基づいた光像を前記感光体に露光し、光照射部分の
電荷を消滅或いは減少させて、感光体上に原図に基づい
た静電潜像を形成させ、その後に、キャリア粒子とトナ
ー粒子から成る、いわゆる２成分系乾式現像剤により、
顕像化して電子写真を得る方法は、従来からよく知られ
ている。

この２成分系乾式現像剤は、比較的大きなキャリア粒子
表面上に微小なトナー粒子が、雨粒子の摩擦により発生
した静電気力により、保持されており、静電潜像に近接
すると、静電潜像が形成する電界によるトナー粒子に対
する潜像方向への吸引力が、トナー粒子とキャリア粒子
間の結合力に打ち勝って、トナー粒子は静電潜像上に吸
引付着されて、静電潜像が可視化されるものである。そ
して、現像剤は現像によって消費されたトナーを補充し
ながら、反復使用される。

又、近年、静電荷像用感光体として、Ｓｅ。

５ｅ−Ｔｅ、Ａｓ２Ｓｅ３等の無機光導電層に代わって
有機光導電層を有する感光体（以下、有機感光体という
）が複写機やプリンターに使用されてきている。この有
機感光体は、無機感光体に比較して、表面硬度が低く、
現像剤、特にキャリアによる傷や摩耗を受は易い。

従来の電子写真法を用いたレーザービームプリンターの
機能は、アルファベット、数字、漢字等の線画像の出力
であった。近年、線画像に加えて、バーコード、黒ベタ
等の面画像の出力の必要性が増してきた６バ一コード印
字のような面画像印字では、感光体ドラム表面に形成さ
れた潜像パターンの中央部は、エツジ部と比較して電束
密度が非常に低くなる。従って、現像プロセスの際、ト
ナーがパターンのエツジ部に集中的に付着し、中央部に
はほとんどトナーが付着しないという印字プロセス上の
欠点があった。

また、最近、デジタル方式の複写機が開発され、複写機
、レーザビームプリンター等の高精細画像出力の要求が
強くなってきた。例えば、これまでのものは、はとんど
プリンターが２４０ｄｐｉあるいは３００ｄｐｉであっ
たが、今後は４８０ｄｐｉ、さらには６００ｄρユの高
精細画像出力が主流となることが予想される。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記の欠点を解消した面画像を出力するために、バイア
ス電圧を印加し、印字の制御を行う方法が提案されてい
る。このバイアス電圧は感光体ドラム表面と磁気ブラシ
の間に、磁気ブラシ側がトナーの有する電圧の極性に対
して、逆極性となるように印加される静電圧である。こ
のバイアス電圧によって、感光体ドラム表面における低
い電束密度の部分へトナー粒子が移動し、その結果、均
一な面画像が得られる。しかしながら、バイアス電圧が
非常に強い場合は、感光体ドラムに形成された潜像以外
の部分にもトナーが付着し、いわゆるカブリと言われる
現像が発生する場合がある。

上記のようなバイアス電圧による方法は、特に、電気抵
抗の低いキャリアを使用した現像剤の場合に有効である
。電気抵抗の高いキャリアを使用した場合、磁気ブラシ
部での電圧降下が大きく、磁気ブラシ先端と感光体表面
間の電圧差が低くなり、有効なバイアス電圧印加の効果
を得ることが出来ない。電気抵抗が極端に低いキャリア
を使用した場合は、磁気ブラシ部分の電圧降下は小さく
、バイアス電圧効果の面では好ましいが、トナーとの帯
電性、即ち、トナーに対する電荷付与の立場から好まし
くない。

又、現像剤をある期間使用すると、トナーがキャリア表
面に融着する。所謂スペントと言われる現象が生じ、結
果的にキャリアの抵抗が高くなる。

このスペント量を減らす方法として、キャリア表面にト
ナーが付着しにくい材料、例えば、弗素樹脂、ポリブタ
ジェン樹脂、シリコン樹脂等をコーティングする方法が
採用されているが、コーティング材料自身の電気抵抗が
高く、キャリアの低抵抗化には適していない。

一方、線画印字品質の向上及び面画印字出力のため、比
表面積の大きなキャリアを用い、現像剤中のトナー濃度
を高めようとする方法も検討されている。しかしながら
、この方法においては、トナー飛散が発生したり、キャ
リアが感光体に付着する等の問題がある。又、面画印字
品質を長期間保持することが困難である。

また、高精細画像出力に対応するために、トナーの小粒
径化、或いは、キャリアの小粒径化が考えられるが、ト
ナーの小粒径化においては製造上の問題、例えば、粉砕
効率や分級精度の問題などがあり、特性上では流動性、
帯電の均一性、トナー飛散、現像剤の劣化、クリーニン
グ性、転写性。

定着性等の問題がある。又、キャリアの小粒径化におい
ては、感光体表面へのキャリア付着等の問題がある。

本発明は、このような問題点を解決し、長寿命で高精細
画像が出力できる現像剤及び画像形成方法を提供するこ
と課題とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、乾式トナーとフェライト系キャリアからなり
、逆極性トナーの量が全トナーの量に対して２０重量％
以下である電子写真用現像剤組成物及びこれを使用する
ことを特徴とする画像形成方法に関する。

本発明に使用できる乾式トナーとしては、従来公知の各
種のトナーが使用できる。例えばスチレン−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
重合体等のスチレン−アクリル系樹脂、ポリエステル樹
脂、エポキシ樹脂などの熱可塑性樹脂を結着樹脂とし、
カーボンブラック、染料、マグネタイト等の顔料などを
着色剤として、その他、ニグロシン染料、アゾ染料、サ
リチル酸誘導体及びそれらの金属塩等の荷電制御剤、ポ
リプロピレン、ポリエチレン、カルナバワックス等の定
着特性向上剤及び、その他の各種添加剤を通常量配合し
てよく混合し、熱ロールミル。

コニーダ等の混合機でよく溶融混練した後、冷却。

粉砕２分級して得ることができる。また、着色剤。

各種添加剤などを、結着樹脂の重合時に添加した、いわ
ゆる重合法トナーを用いることもできる。更に、これら
のトナーに疎水性シリカ、アルミナ。

二硫化モリブデン、酸化チタン等の流動性向上剤。

ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、ラウリ
ン酸亜鉛等のクリーニング性向上剤等を外部添加して用
いることもできる。

本発明に使用されるトナーのうちで特に有用なものは、
スチレン−アクリル系樹脂を結着樹脂成分とするトナー
である。これは、トナーの流動性に優れ、更に、キャリ
アを汚染しに＜＜、長寿命の現像剤を提供することがで
きる。

本発明に使用されるトナーの平均粒径としては、５〜１
２μｍ、特に、６〜１０μｍであるのが好ましい。トナ
ーの平均粒径が５μｍ未満の場合は解像度に優れるが、
トナーの流動性が劣り、トナーホッパーから現像剤にト
ナーが供給されにくい、或いは、現像剤の流動性を悪く
する等の問題がある。さらには、トナー飛散、カブリが
発生する場合もある。平均粒径が１２μｍを越える場合
は、解像度が劣る傾向にある。近年、要求されている高
精細画像に対してはトナーの粒径をコントロールするこ
とが重要である。特に６００ｄｐｉ以上の高精細画像を
出力する場合は、トナー粒径を小粒径化する必要がある
。６００ｄｐｉの場合の好ましい粒径範囲は６〜１０μ
ｍである。

トナーの粒径は、通常の方法で測定できるが、試料の量
が少なくて良い、測定時間が短い、繰り返し精度に優れ
る等の理由で、コールタ−カウンタ（コールタ社製）を
用いて測定するのが好ましい。

本発明に使用される、キャリアとしては鉄、ニッケル、
コバルト、フェライト等の平均粒径が３０〜３００μｍ
の磁性材料が好ましく用いられる。キャリアの平均粒子
径が３０μｍ未満である場合は、感光体表面にキャリア
が付着し、感光体の損傷や画像品質の劣化を起こす。一
方、平均粒径が３００μｍを越える場合は、キャリア表
面に保持できるトナー量が少なくなり、連続印刷時に画
像の品質が変動し易くなる傾向がある。また、特に感光
体として、有機感光体を使用する場合は、フェライト系
キャリアを用いると感光体に対するダメージが少ないこ
とから特に好ましい。本発明に用いるキャリアは、フェ
ライト等の磁性材料を樹脂でコーティングして用いるこ
とが好ましい。

コーティング用樹脂としては、スチレン−アクリル樹脂
、シリコーン樹脂、フッ素含有樹脂、ポリエステル樹脂
、変性アミノ樹脂等から１種又は２種以上を組み合わせ
て、用いることができる。又、場合によっては、各種樹
脂に種々の添加剤９例えば、カーボンブラック、ニグロ
シン誘導体等の荷電制御物質、アルミナ、シリカ等を配
合することもできる。

フェライトを樹脂でコーティングすることによって帯電
性、耐湿性及び耐久性を大幅に向上させる事ができる。

被覆する方法としては、トルエン、ジクロルメタン、ジ
クロルエタン、テトラヒドロフラン等の有機溶剤に各種
樹脂を溶解し、その溶液にキャリアを浸漬、あるいはキ
ャリアに溶液を噴震し、乾燥する方法がある。乾燥温度
としては、１２０〜２００℃であるのが好ましい。

充分な被覆を形成し、均一な帯電性、耐湿性。

耐久性を得るためには、被覆剤濃度を３〜３０重量％に
するのが好ましい。同様な理由で被覆層の厚さは０．１
〜５μｍ程度であるのが好ましい。

本発明の現像剤組成物は、トナー及びキャリアを組み合
わせて得られるが、得られる現像剤においは、現像剤中
の全トナーのうち、逆極性トナーは２０重景％以下にす
る事が重要である。この事によって１画質、特に、カブ
リの向上及び転写効率の向上が計れる。

現像剤中のトナーの逆極性トナー量を２０重景％以下に
する方法としては、トナーの選択及びこれと組み合わせ
るキャリアの選択により行われる。

例えば低帯電性トナーには、トナーとは逆の帯電性を持
ち易いキャリアを選択して使用する。

又、ここで現像剤中のトナーの帯電量は、ブローオフ帯
電量の測定データが５〜４０μｃ　／　ｇ、特に１０〜
３０μｃ／ｇにするのが好ましい。ブローオフ帯電量が
５μｃ　／　ｇ未満の場合は現像剤を撹拌した時、トナ
ー飛散が生じる。また、極端に画像にカブリが生じる場
合がある。一方、４０μｃ／ｇを越える場合は極端に画
像濃度が薄くなる。

逆極性１〜ナーの測定はｒＲｌＢ、　Ｌｅｗｉｓ、　Ｅ
、　ｂ。

Ｃｏｎｎｅｒｓ　ａｎｄ　Ｒ，Ｆ、　Ｋｏｅｈｌｅｒ　
　：　Ａｂｓｔｒａｃｔｓ　４ｔｈＩｎｔ、　Ｃｏｎｆ
、　Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ、　Ｗａｓ
ｈｉｎｇｔｏｎ。

Ｄ、　Ｃｐ　、　６１　、５ｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ｐｈ
ｏｔｏｇｒａｐｈｉｃＳｃｉｅｎｔｉｓｔｓ　ａｎｄ　
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ、（１９８１）　Ｊに示される電界
変位法によるトナーの帯電量分布測定装置、あるいは「
粉砕、　３１．　Ｐ３６　（１９８７）　Ｊに示される
レーザードツプラー法を用いた帯電量分布測定装置等で
行なうことができる。

これらの測定方法で測定された逆極性トナーは全トナー
に対し２０重量％以下でなければならない。２０重量％
を越えた場合は画像品質、特にカブリが多くなる。また
、感光体から紙への転写効率が悪くなり、トナーの消費
量も増える。

本発明により得られる現像剤は、公知の種々の現像プロ
セスに用いることができる。すなわち、感光体上に形成
された静電潜像との接触による顕像化、支持体（紙など
）への転写、定着の各工程を含む種々の現像プロセスに
用いることができる。

顕像化（現像）方法としては、例えば米国特許第２６１
８５５２号明細書に記載されているカスケード現像法、
米国特許第２８７４０６５号明細書に記載されている磁
気ブラシ法、米国特許第２２２１７７６号明細書に記載
されているパウダー・クラウド法、米国特許第３１６６
４３２号明細書に記載されているタッチダウン現像法等
を用いることができる。

また、定着方法として、種々の定着方法、例えば所謂オ
イルレス及びオイル塗布ヒートロール法。

フラッシュ法、オーブン法、圧力定着法等を用いること
ができる。

更に、クリーニング方法として、種々のクリーニング方
法、例えば所謂ファーブラシ法、ブレード法等を用いる
ことができる。

なお、中でも現像方法としては、磁気ブラシ法が好まし
く使用され、定着方法としては、熱ロール法が好ましく
使用されるが、これらに制限されるものではない。

本発明になる現像剤組成物は、特に有機光導電性物質か
らなる感光体と組み合わせる画像形成方法に有効に適応
することができる。

この感光体としては、感度に優れた電荷発生層と電荷搬
送層を異にする機能分離型が好ましい。

一般に、電荷発生層には、アゾキシベンゼン系。

ジスアゾ系、トリスアゾ系、ベンズイミダシル系。

多環式キノリン系、インジゴイド系、キナクリドン系、
フタロシアニン系、ペリレン系、メチン系等の顔料が知
られており、いずれを適応することも可能であるが、特
に、電荷発生効率の点からフタロシアニン系顔料が好ま
しい。また、電荷搬送層には、ピラゾリン誘導体、オキ
サゾール誘導体。

ヒドラゾン誘導体、エナミン誘導体、ブタジェン誘導体
等が知られ、使用されている。

また、これら有機光導電性物質を支持材に固着させる結
着樹脂としては、ポリカーボネート樹脂。

エステル化ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、ス
チレン樹脂、スチレン−アクリル樹脂、ポリアミド樹脂
、ポリエステル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂等が使
用される。

〔実施例〕

次に、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれ
に限定されるものではない。実施例中「％」は、特に断
わらない限り、「重量％」を意味する。

実施例１ トナーの製造 スチレン−アクリル樹脂（日立化成工業（株）製。

パーフェクタＫＴ−９０２２）　　　８５重量部カーボ
ンブラック（三菱化成（株）製、＃４４）１０重量部 ニグロシン系荷電制御剤（オリエント化学工業（株）製
、ボントロンＳ−３４）　　　　　３重量部低分子量ポ
リプロピレン（三洋化成工業（株）製。

ビスコール６’６０Ｐ）　　　　　　　　２重量部を配
合し、二本ロールによる混線、ハンマーミルによる粗粉
砕、ジェットミルによる微粉砕、更にジグザク分級機に
よる分級を経て、スチレン−アクリル系トナーＩを作用
した。このトナーのコールタカウンタを用いて測定した
粒径分布は５〜２０μｍ、平均粒子径は１０μｍであっ
た。また。

以降平均粒子径及び粒径分布は、コールタカウンタ（コ
ールタ社製）で測定した。

現像剤の製造 作成したスチレン−アクリル系トナーＩにキャリアとし
て、フェライトキャリア（Ｆ−２００゜パウダーチック
（株）製）をトナー／キャリアが４／９６（重量比）に
なるように配合し、■型ブレンダーで混合し、現像剤ｌ
を作成した。

作成した現像剤の帯電量分布をイースパートアナライザ
（ホソカワミクロン（株）製帯電量分布測定装Ｍ）で測
定し、逆極性トナー量を求めた結果、１９％であった。

また、ブローオフ帯電量（東芝ケミカル（株）製、ブロ
ーオフ粉体帯電量測定装置）を測定した結果、−１４μ
ｃ　／　ｇであった。以降逆極性トナー量はイースパー
トアナライザーで、ブローオフ帯電量はブローオフ粉体
帯電量測定装置で測定した。

実施例２ 実施例１で作成したスチレン−アクリル系トナー■にス
チレン−アクリル系樹脂でコーティングしたフェライト
キャリア（Ｆ２８８−２００．パウダーチック（株）製
）をトナー／キャリアが４／９６（重量比）になるよう
に配合し、Ｖ型ブレンダーで混合し、現像剤■を作成し
た。現像剤中の逆極性トナー量は１７％で、ブローオフ
帯電量は一１７μｃ／ｇであった。

実施例３ 実施例１で作成したスチレン−アクリル系トナー■に変
性シリコーン樹脂でコーティングしたフェライトキャリ
ア（Ｆ９６−２００．パウダーチック（株）製）をトナ
ー／キャリアが４／９６（重量比）になるように配合し
、Ｖ型ブレンダーで混合し、現像剤■を作成した。現像
剤中の逆極性トナー量は１５％でった。ブローオフ帯電
量は一２０μｃ／ｇであった。

実施例４ ポリエステル樹脂（花王（株）製、Ａ　Ｔ　Ｒ−２００
９）８５重量部 カーボンブラック（３４４）　　　　１０重量部ニグロ
シン系荷電制御剤（オイルブラックＢＹ）３重量部 低分子量ポリプロピレン（ビスコール６６０　Ｐ）２重
量部 を配合し、実施例１と同様にして粒径分布５〜２０μｍ
、平均粒子径９μｍのポリエステル系トナーＩを作成し
た。このトナーに変性シリコーン樹脂でコーティングし
た、フェライトキャリアＦ９６−２００をトナー／キャ
リアが４／９６（重量比）になるように配合し現像剤■
を作成した。現像剤中の逆極性トナー量は１８％であっ
た。

ブローオフ帯電量は一１９μｃ　／　ｇであった。

実施例５ 実施例１のトナー配合で粒径分布５〜２０μｍ、平均粒
子径６μｍのスチレン−アクリル系トナー■を試作した
。このトナーに変性シリコーン樹脂でコーティングした
フェライトキャリア（Ｆ９６−２００．パウダーチック
（株）製）をトナー／キャリアが４／９６　（重量比）
になるように配合し、Ｖ型ブレンダーで混合し、現像剤
■を作成した。

現像剤中の逆極性トナー量は１８８％であった。ブロー
オフ帯電量は一２８μｃ／ｇであった。

比較例１ トナーの製造 スチレン−アクリル樹脂（日立化成工業（株）製。

パーフェクタＫＴ−９０２２）　　　８８重量部カーボ
ンブラック（三菱化成（株）製、　＃４４）１０重量部 低分子量ポリプロピレン（三洋化成工業（株）製。

ビスコール６６０Ｐ）　　　　　　　　２重量部を配合
し、二本ロールによる混線、ハンマーミルによる粗粉砕
、ジェットミルによる微粉砕、更にジグザク分級機によ
る分級を経て、粒径分布は５〜２０μｍ、平均粒子径１
１μｍのスチレン−アクリル系トナー■を作成した。

現像剤の製造 作成したスチレン−アクリル系トナー■にキャリアとし
て、フェライトキャリア（Ｆ−２００゜パウダーチック
（株）製）をトナー／キャリアが４／９６（重量比）に
なるように配合し、Ｖ型ブレンダーで混合し、現像剤■
を作成した。現像剤中の逆極性トナー量は３０％であっ
た。ブローオフ帯電量は一１ｏμｃ／ｇであった。

比較例２ 比較例１で作成したスチレン−アクリル系トナー■に変
性シリコーン樹脂でコーティングしたフェライトキャリ
ア（Ｆ９６−２００．パウダーチック（株）製）をトナ
ー／キャリアが４／９６（重量比）になるように配合し
、Ｖ型ブレンダーで混合し、現像剤■を作成した。現像
剤中の逆極性トナー量は２７％であった。ブローオフ帯
電量は一１４μｃ／ｇであった。

比較例３ 実施例４で作成したポリエステル系トナーＩにフェライ
トキャリア（Ｆ−２００）をトナー／キャリアが４／９
６（重量比）になるように配合し。

Ｖ型ブレンダーで混合し、現像剤■を作成した。

現像剤中の逆極性トナー量は２５％であった。ブローオ
フ帯電量は一１４μｃ／ｇであった。

比較例４ 実施例１で作成したスチレン−アクリル系トナー■に鉄
粉系偏平キャリア（ＴＳＶ−２００，パウダーチック（
株）１１）をトナー／キャリアが４／９６（重量比）に
なるように配合し、Ｖ型ブレンダーで混合し、現像剤■
を作成した。現像剤中の逆極性トナー量は３１％であっ
た。ブローオフ帯電量は一１８μｃ／ｇであった。

実施例１〜５及び比較例１〜４で製造した現像剤の特性
を評価し表１に示した。

現像剤の特性評価方法 ＬＢＰプリンター（感光体；電荷発生層にτ型態金属フ
タロシアニン顯料、電荷搬送層にブタジェン誘導体を使
用した有機感光体、ドツト密度：６００ｄｐｉ、印刷速
度；１０枚／分、半導体レーザー、磁気ブラシ現像機、
二成分反転現像方式。

熱ロール定着、バイアス電圧−１００ｖのもの）を用い
評価した。

（ａ）二線画像濃度 それぞれ作成した現像剤を前記のレーザービームプリン
タを使用して「Ｉ」の字髪出力した。ユニオン光学（株
）製マイクロホトメータでｒｌ」の字の濃度を測定した
。測定値はマクベス濃度値に変換し測定した。

（ｂ）：面画像濃度 線画像濃度と同様にして、３Ｘ３σの画像を出力した。

マクベス濃度計を用いて中心部の濃度を測定し、判定し
た。

（Ｃ）二カブリ濃度 線画像濃度と同様にして、白紙を出力した。

反射濃度計（東京重色（株）製ＴＣ−６ＤＳ）を用いて
出力前の紙の濃度と出力後の紙の濃度の差からカブリ濃
度を求めた。

（ｄ）：解像度 線画像濃度と同様にして１．６　ライン／インチ、２．
０ライン／インチ、２．５ライン／インチ、３．２ライ
ン／インチ、４．０ライン／インチ、５．０５１２７イ
ンチ、６．３ライン／インチ、８．０５１２７インチ、
１０．０ライン／インチ、１２．５　　ライン／インチ
及び１６ライン／インチの線画を出力した。出力された
画像が細部まで読み取れるライン数の最大で示した。

（ｅ）：耐久性：それぞれ作成した現像剤を複写機を用
いて、温度３０℃、相対湿度８０％の条件で１００００
枚連続複写を行った。この時に発生するトナーの飛散を
調べ、以下の４段階評価で判定した。

Ｏ：トナーの飛散が無い。

ｏ　：トナーの飛散が若干具られる。

Δ　：トナーの飛散が多い。

〔発明の効果〕

本発明に係る電子写真用現像剤組成物は、実施例からも
明らかなように、線画像濃度及び面画像濃度に優れると
ともに、カブリの少ない画像が得られる。更に、スチレ
ン−アクリル系トナーと組み合わせることにより、特に
長寿命の現像剤とすることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、乾式トナーとフェライト系キャリアからなり、逆極
   性トナーの量が全トナーの量に対して２０重量％以下で
   ある電子写真用現像剤組成物。 ２、フェライト系キャリアが樹脂でコーティングされて
   いるものである請求項１記載の電子写真用現像剤組成物
   。 ３、乾式トナーが、スチレン−アクリル系樹脂を結着樹
   脂成分とするものである請求項１又は２記載の電子写真
   用現像剤組成物。 ４、乾式トナーの平均粒子径が５〜１２μｍである請求
   項１、２又は３記載の電子写真用現像剤組成物。 ５、感光体上に形成された静電潜像を請求項１、２、３
   又は４記載の電子写真用現像剤組成物と接触させて顕像
   化し、支持体に転写し、定着する、各工程を含む画像形
   成方法。 ６、感光体として、フタロシアニン系顔料を電荷発生層
   に有するものを使用する請求項５記載の画像形成方法。