JPH05173372A

JPH05173372A - 静電荷像現像剤

Info

Publication number: JPH05173372A
Application number: JP3344299A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Usami; 政明宇佐美; Yasuo Matsumura; 保雄松村
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1991-12-26
Filing date: 1991-12-26
Publication date: 1993-07-13

Abstract

(57)【要約】【目的】現像画像へのキャリア付着による画像の荒れ
や抜けを防止し、キャリア付着による現像剤消費に伴う
画像のムラや画質の劣化を防止し、トナー補給時におけ
る帯電量の均一化を促進し、長期に渡って安定した画像
を形成することのできる静電荷像現像剤を提供しようと
するものである。【構成】樹脂で被覆したキャリアとトナーを有する静電
荷像現像剤において、体積抵抗１０¹⁰Ωｃｍ以下の無機
微粒子を含有する被覆樹脂でキャリアを被覆し、該キャ
リア並びにトナーの表面に体積抵抗１０¹⁰Ωｃｍ以下の
無機微粒子を付着させたことを特徴とする静電荷像現像
剤である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法、静電記録
法等により形成される静電潜像を二成分現像剤により現
像する際に用いられる静電荷像現像剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法など静電潜像を経て画像情報
を可視化する方法は、現在様々の分野で利用されてい
る。電子写真法においては、帯電、露光工程により感光
体上に形成される静電潜像がトナーを含む現像剤により
現像されて、転写、定着工程を経て可視化される。現像
に用いられる現像剤にはトナーとキャリアからなる二成
分現像剤と、磁性トナーなどのようにトナー単独で用い
る一成分現像剤とがあるが、二成分現像剤は、キャリア
が現像剤の攪拌・搬送・帯電などの機能を分担し、現像
剤として機能分離されているため、制御性がよいなどの
特徴があり、現在広く用いられている。特に、樹脂被覆
を施したキャリアを用いる現像剤は、帯電制御性が優
れ、環境依存性、経時安定性の改善が比較的容易であ
る。

【０００３】また、現像方法としては、古くはカスケー
ド法などが用いられていたが、現在は現像剤搬送単体と
して磁気ロールを用いる磁気ブラシ法が主流である。二
成分現像剤を用いる磁気ブラシ現像法には、現像剤の帯
電劣化による画像濃度の低下、著しい背景部の汚れの発
生、画像へのキャリア付着による画像荒れ及びキャリア
の消費、さらにはそのことに伴う画像濃度ムラの発生な
どの問題がある。

【０００４】現像剤の帯電劣化の原因は、キャリア帯電
制御層の剥がれやかけ、又は、トナー成分によるキャリ
ア表面の汚染または現像剤の消費によるものが多い。ま
た、トナー補給時における帯電量の均一化の速度が遅く
なると、低帯電量成分による背景部の汚れまたは複写機
内部の汚染を発生させる。画像へのキャリア付着メカニ
ズムは、キャリアの抵抗が低下することにより、画像部
に誘導電荷が注入されてキャリアが付着するか、キャリ
アの帯電量の上限制御が不十分であるために、現像後の
キャリアの帯電量が過剰になり、エッジ部にキャリアが
付着するものと考えられている。このキャリア付着が著
しいときには、感光体又は定着ロールに損傷が生ずるこ
とが多い。

【０００５】本発明は、上記の問題点を解消した静電荷
像現像剤を提供しようとするものであり、その目的は以
下のとおりである。現像画像へのキャリア付着による画像の荒れや抜けを
防止すること。キャリア付着による現像剤消費に伴う画像のムラや画
質の劣化を防止すること。トナー補給時における帯電量の均一化を促進し、長期
に渡って安定した画像を提供すること。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、樹脂で被覆し
たキャリアとトナーを有する静電荷像現像剤において、
体積抵抗１０¹⁰Ωｃｍ以下の無機微粒子を含有する被覆
樹脂でキャリアを被覆し、該キャリア並びにトナーの表
面に体積抵抗１０¹⁰Ωｃｍ以下の無機微粒子を付着させ
たことを特徴とする静電荷像現像剤である。

【０００７】

【作用】キャリアの付着は、主に現像時における過剰電
荷により静電的に画像エッジ部または背景部に付着する
ものである。このため現像剤の帯電量は上限が規定され
ることになるが、二成分現像剤におけるトナーの帯電量
は本来均一なものではなく、分布を有することが常であ
る。このため帯電量を平均値で制御しても高帯電トナー
が部分的に存在すると過剰帯電量によるキャリア付着が
発生し易くなる。また、原理的には現像部位にトナーを
放出したキャリア表面では、トナーと逆極性の電荷が減
衰するが、その減衰はキャリア表面の抵抗値に依存する
ため、抵抗値が高いと逆極性電荷の減衰が遅くなり、キ
ャリア付着を発生させる。この過剰電荷によるキャリア
付着を防ぐためには、トナーの帯電量の均一化を図るこ
とと、キャリア表面の抵抗値を制御することが重要にな
る。

【０００８】そこで、本発明者等は、比較的抵抗値の低
い金属酸化物微粒子を、被覆樹脂中に含有させ、かつ、
キャリア表面及びトナー表面に付着させることにより、
上記の問題を解消できることを見出した。これらの金属
酸化物は、現像剤のトナー／トナー、トナー／キャリ
ア、キャリア／キャリアの間の電荷の授受を促進して帯
電量を均一化する効果があるとともに、先の現像時にお
けるキャリア表面の抵抗値を制御してキャリア付着を防
止することができる。また、本発明は、トナー帯電分布
の上限を抑制するばかりでなく、下限についても均一化
を促す効果があるため、特に急激なトナー補給時の背景
部汚れを防ぎ、装置内におけるトナーの飛散防止にも効
果があり、特に、ある程度の劣化により平均帯電量が低
下しても良好な画質を保つことができる。特定の金属酸
化物は、安定であり、電気抵抗も帯電分布を制御するの
に適した領域にある。しかし、酸化ケイ素などの高抵抗
の酸化物は効果がなく、従来からのシリカ、アルミナな
どの１０¹⁰Ωｃｍを越える抵抗値を示すものは、本発明
の目的を達成することができない。また、従来からキャ
リアコート層やトナー表面に個別に導電粉を添加する例
は知られているが、その効果は十分なものではない。

【０００９】本発明で使用する金属酸化物としては、酸
化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化銅、酸化鉄などの
微粒子を挙げることができ、抵抗値の制御のためにリ
ン、インジウム、アンチモンなどをドープすることがで
きる。なお、抵抗値が高いシリカなどであっても、導電
性カーボン、インジウム等の導電処理剤又は４級アンモ
ニウム塩などにより表面処理を施すことにより抵抗値を
１０¹⁰Ωｃｍ以下に調整したものであれば同様に使用す
ることができる。この金属酸化物微粒子は、平均粒径が
３．０μｍ以下、好ましくは１．５μｍ以下のものが好
ましい。キャリア被覆樹脂中への添加量は０．０５〜
０．５ｗｔ％、キャリア表面への付着量は、キャリアの
重量に対して０．０１〜１．０ｗｔ％、トナー表面への
付着量は、トナーの重量に対して０．１〜３．０ｗｔ％
の範囲が好ましい。抵抗値の下限については配合比によ
り制御できるために必ずしも明確でないが、カーボンブ
ラック、金属粉などの１０Ωｃｍ以下の抵抗値を示す導
電粉は、配合量を少なくしないと、著しい帯電低下又は
キャリア付着を発生しやすくなる場合がある。

【００１０】金属酸化物を樹脂に含有させる方法は、溶
液コートの場合は予め樹脂溶液中に攪拌分散させ、溶剤
を使用しないパウダーコートの場合は樹脂粒子に混合し
た後、被覆操作を行えばよい。金属酸化物をキャリア表
面に付着させる方法は、トナーとの混合前に予め剪断攪
拌機などを用いてキャリアと金属酸化物を混合して付着
分散させることができる。トナー表面への付着は、従来
の外添剤による処理と同様にヘンシェルミキサー、Ｖ型
ブレンダー、ＵＭミキサーなどを用いて混合すればよ
い。

【００１１】本発明に用いるキャリア被覆樹脂として
は、従来から一般に用いられる樹脂を使用することがで
きる。例えば、負帯電キャリア用としてはフッ素含有樹
脂を主に用い、正帯電キャリア用としてアクリル計樹脂
を主に使用することができる。フッ素含有樹脂の例とし
ては、フッ化ビニリデン、テトラフロロエチレン、ヘキ
サフルオロプロピレン、モノクロロトリフロロエチレ
ン、モノフロロエチレン、トリフロロエチレンなどのビ
ニル系フッ素含有モノマーの単独重合体、または共重合
体が使用され、そのほかの樹脂の例としては、スチレ
ン、クロルスチレン、メチルスチレン等のスチレン類；
メチルメタクリレート、メチルアクリレート、プロピル
アクリレート、ラウリルアクリレート、ラウリルメタク
リレート、メタクリル酸、アクリル酸、ブチルメタクリ
レート、ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアク
リレート、エチルメタクリレートなどのα−メチレン脂
肪族モノカルボン酸類；アクリロニトリル、メタアクリ
ロニトリル等のニトリル類；２−ビニルピリジン、４−
ビニルピリジン等のビニルピリジン類；ビニルエーテル
類；ビニルケトン類；エチレン、プロピレン、ブタジエ
ン等のオレフィン類；メチルシリコーン、メチルフェニ
ルシリコーン等のシリコーン類などの単独重合体または
共重合体を挙げることができる。また、ビスフェノー
ル、グリコールなどを含むポリエステル類を使用するこ
とも可能である。被覆樹脂の配合量は、共重合体に対し
て単独または併用樹脂の総量で０．３〜１０重量％程
度、好ましくは０．５〜３重量％が適当である。

【００１２】本発明で使用する磁性核体粒子としては、
従来から使用されている鉄粉、フェライトなどの球形ま
たは不定形粒子、または、結着樹脂中に磁性微粉末を分
散させた分散型の磁性核体を使用することができる。核
体粒子の平均粒径は、通常２０〜２００μ程度のものが
使用される。本発明のキャリアの製造方法としては、加
熱ニーダー、加熱型ヘンシェルミキサー、加熱型ＵＶミ
キサーなどを使用し、樹脂量などの配合比によっては加
熱型流動転動床、加熱型キルンなども使用することがで
きる。

【００１３】本発明のキャリアは、トナーと混合して二
成分現像剤として用いられる。トナーは結着樹脂中に着
色剤等を分散させたものであり、トナーに使用する結着
樹脂としては、スチレン、パラクロロスチレン、α−メ
チルスチレン等のスチレン類；アクリル酸メチル、アク
リル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸ラ
ウリル、アクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸
メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピ
ル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸２−エチルヘ
キシル等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル
類；アクリロニトリル、メタアクリロニトリル等のビニ
ルニトリル類；２−ビニルピリジン、４−ビニルピリジ
ン等のビニルピリジン類；ビニルメチルエーテル、ビニ
ルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類；ビニルメ
チルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニ
ルケトン等のビニルケトン類；エチレン、プロピレン、
イソプレン、ブタジエン等の不飽和炭化水素類及びその
ハロゲン化物、クロロプレン等のハロゲン系不飽和炭化
水素などの単量体による重合体、あるいは、これらの単
量体を２種以上組み合わせた共重合体、及び、これらの
混合物、さらにはロジン変性フェノールホルマリン樹
脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹
脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹
脂等の非ビニル縮合系樹脂あるいはこれらと前記ビニル
系樹脂との混合物を挙げることができる。

【００１４】トナーに用いる着色剤としては、カーボン
ブラック、ニグロシン染料、アニリンブルー、カルコオ
イルブルー、クロームイエロー、ウルトラマリンブル
ー、メチレンブルー、ローズベンガル、フタロシアニン
ブルー又はこれらの混合物を挙げることができる。着色
剤以外のトナー成分としては、サリチル酸金属塩、含金
属アゾ化合物、ニグロシン、４級アンモニウム塩等の荷
電制御剤、低分子量プロピレン、低分子量ポリエチレ
ン、ワックス等のオフセット防止剤などの公知の他の成
分を添加することができる。また、磁性トナーとして用
いる際には、カーボンブラックの一部もしくは全量を磁
性粉に置き換えればよい。このような磁性粉としては、
マグネタイト、フェライト、鉄粉、ニッケル等の公知の
ものを用いることができる。さらに、シリカ、アルミナ
等の流動化剤、その中でも特に、一次粒径が５ｎｍ〜３
０ｎｍの疎水性シリカが好ましく、また、ポリスチレン
微粒子、ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリフッ化
ビニリデン微粒子等のクリーニング助剤もしくは転写助
剤などの外添剤を用いることができる。本発明のトナー
は、バンバリーミキサー、ニーダーコーター、ＣＭミキ
サー、エクストルーダーなどを用いて、上記トナー材料
を混合し、溶融混練し、粉砕分級して平均粒径が約３０
μｍ以下、特に３〜２０μｍの微粒子とすることが好ま
しい。

【００１５】

【実施例】

〔実施例１〕（キャリアの製造）球形Ｃｕ−Ｚｎフェライト（パウダーテック社製平均粒径８０μｍ）１００重量％ビニリデンフルオライド−テトラフロロエチレン共重合体（ベントウォルト社製Ｋｙｎａｒ７２０１）１重量％ポリメチルメタクリレート（総研化学社製）０．５重量部酸化スズ（関東電化社製：平均粒径０．２μｍ，抵抗値１０⁵Ωｃｍ）０．１重量部上記の成分を小型ニーダー（入江商会製）により５分混
合し、熱媒温度を２００℃に設定してそのまま４０分間
攪拌混練した後、ヒーターを切り５０分間冷却しながら
攪拌を行い、１７７μの篩で篩分してキャリアを得た。（キャリアの表面処理）このキャリア１００重量％に対
して上記の酸化スズ０．１重量％をＶ型ブレンダーを用
いて分散混合処理を行い、表面に酸化スズ微粒子を付着
したキャリアを得た。（トナーの製造）スチレン−ｎ−ブチルメタクリレート（三洋化成社製）８９重量％カーボンブラック（キャボット社製ＢＰＬ）６重量％ニグロシン（オリエント化学社製ボントロンＮ０４）２重量％ポリプロピレンワックス（三洋化成社製３３０Ｐ）３重量％上記成分をバンバリーミキサーで溶融混練し、冷却後ジ
ェットミルにより分級し、さらに微粉砕物を分級機によ
り分級して平均粒径ｄ₅₀が１０μｍのトナー粒子を得
た。このトナー粒子１００重量％に対して、酸化チタン
（チタン工業社製ＫＡ３０Ｓ，平均粒径０．１μｍ、抵
抗値１０⁹Ωｃｍ）２重量％を添加してヘンシェルミキ
サーで分散混合してトナー表面に酸化チタン微粒子を付
着した。（現像剤の製造）上記表面処理したキャリア１００重量
％に対して上記トナー５重量％を加え、Ｖ型ブレンダー
で混合して乾式現像剤を得た。

【００１６】〔実施例２〕（キャリアコアの製造）ポリエチレン（三井石油化学社製４００Ｐ）３０重量％マグネタイト粉（戸田工業社製ＥＰＴ１０００）７０重量％上記成分を加圧ニーダーで加熱溶融混練し、円板式の噴
霧装置を用いて冷却固化した後、分級して平均粒径１０
０μｍの球形磁性粒子である分散型キャリアコアを得
た。（キャリアの製造）上記のキャリアコア１００重量％に
対し、ポリメチルメタクリレート（総研化学社製ＰＭＭ
Ａ）１重量％、酸化チタン（チタン工業社製ＫＡ３０
Ｋ，平均粒径０．２μｍ、抵抗値１０⁹Ωｃｍ）０．１
重量％をトルエン１０重量％に添加してボールミルで１
２時間分散させた後、流動床コーティング装置でコート
してコート型球形キャリアを得た。（キャリアの表面処理）上記コート型球形キャリア１０
０重量％に対して酸化亜鉛（三井金属社製ＺＮ１０２，
平均粒径１．５μｍ、抵抗値１０³Ωｃｍ）０．２重量
％をＶ型ブレンダーを用いて分散混合処理を行い、表面
に酸化亜鉛微粒子を付着してキャリアを得た。（トナーの製造）スチレン−ｎ−ブチルメタクリレート（三洋化成社製）８９重量％青色顔料（大日本インキ製ＦａｓｔｏｇｅｎＢｌｕｅ５３１９）６重量％ポリプロピレンワックス（三洋化成社製３３０Ｐ）３重量％上記成分をバンバリーミキサーで溶融混練し、冷却後ジ
ェットミルにより分級し、さらに微粉砕物を分級機によ
り分級して平均粒径ｄ₅₀が１２μｍのトナー粒子を得
た。このトナー粒子１００重量％に対して、酸化亜鉛
（三井金属社製平均粒径０．５μｍ、抵抗値１０³Ωｃ
ｍ）２重量％を添加してヘンシェルミキサーで分散混合
してトナー表面に酸化亜鉛微粒子を付着した。（現像剤の製造）上記表面処理したキャリア１００重量
％に対して上記トナー５重量％を加え、Ｖ型ブレンダー
で混合して乾式現像剤を得た。

【００１７】〔比較例１〕実施例１において、キャリア
被覆樹脂の酸化スズ微粒子を付着し、かつ、キャリア表
面の酸化スズ微粒子も省略したキャリアを用い、他の条
件は実施例１と同様にして乾式現像剤を調整した。〔比較例２〕実施例１において、キャリア被覆樹脂には
酸化スズ微粒子を添加し、キャリア表面の酸化スズ微粒
子を省略したキャリアを用い、トナー表面の酸化チタン
微粒子を省略したトナーを用いた以外、他の条件は実施
例１と同様にして乾式現像剤を調整した。〔比較例３〕実施例２において、キャリアの被覆樹脂の
酸化チタンを省略し、他の条件は実施例２と同様にして
乾式現像剤を調整した。〔比較例４〕実施例２において、キャリアの表面の酸化
亜鉛を省略し、かつ、トナーの表面の酸化亜鉛を省略
し、他の条件は実施例２と同様にして乾式現像剤を調整
した。

【００１８】（画質維持性試験）上記の現像剤中、実施
例１及び比較例１、２の乾式現像剤については富士ゼロ
ックス社製のＶｉｖａｃｅ４００改造機を用い、また、
実施例２及び比較例３、４の乾式現像剤については富士
ゼロックス社製のＦＸ５０３９改造機を用い、画質維持
性試験を行い、その結果を表１に示した。表１より明ら
かなように、実施例１、２の乾式現像剤を用いると、初
期画質も１０万枚コピー後の画質も良好であったが、ト
ナーのみ表面処理を施した比較例１の現像剤は、初期画
質においてキャリア付着があり、連続コピーを得ること
ができなかった。また、実施例１と同じキャリアを用
い、トナーの表面処理を省略した比較例２の現像剤は、
初期画質は良好であったが、１０万枚コピー後の画質は
背景部汚れが発生した。さらに、実施例２のキャリアか
ら樹脂被覆中の酸化亜鉛を省略した比較例３の現像剤
は、初期画質は良好であったが、１０万枚コピー後の画
質は背景部汚れが発生した。さらにまた、実施例２のキ
ャリア及びトナーの酸化亜鉛表面処理を省略した比較例
４は、初期画質においてやや背景部に汚れが発生し、１
０万枚コピー後の画質は背景部汚れが発生した。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【発明の効果】本発明は、上記構成を採用することによ
り、画像濃度の低下を伴う背景部汚れの発生や、画像へ
のキャリア付着による画像荒れやキャリア消費、そし
て、キャリア消費に伴う画像濃度ムラの発生などを有効
に防止することができ、良好な画質のコピー画像を形成
することができるようになった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所３５１

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】樹脂で被覆したキャリアとトナーを有す
る静電荷像現像剤において、体積抵抗１０¹⁰Ωｃｍ以下
の無機微粒子を含有する被覆樹脂でキャリアを被覆し、
該キャリア並びにトナーの表面に体積抵抗１０¹⁰Ωｃｍ
以下の無機微粒子を付着させたことを特徴とする静電荷
像現像剤。