JPH0614195B2 - 乾式現像剤 - Google Patents

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，静電記録などにおける静電潜像を
現像剤で顕像化し、さらに静電転写を可能とする現像剤
に関するものである。

従来例の構成とその問題点 一般に、電子写真，静電記録などにおける静電潜像を顕
像化する方法として二成分系現像剤を用いた磁気ブラシ
現像用がよく知られている。

二成分系現像剤は、主に樹脂，カーボン，電荷制御剤な
どにより成るトナーと、そのトナーを摩擦帯電させると
ともに、感光体上の潜像まで運ぶ強磁性体、たとえば鉄
粉などのキャリア粒子との混合物である。この現像剤を
磁石を内蔵した非磁性スリーブ面に保持させると、磁界
によって現像剤ブラシが形成され、感光体上の潜像を摺
擦すれば、感光体と反対電荷をもつトナーにより顕像化
される。このような二成分系現像剤では、各トナー粒子
が、キャリア粒子との摩擦帯電により、十分に荷電して
おり、しかも同一磁性にそろっているので、安定した画
像品質が得られ、さらに絶縁性であるために転写特性に
も優れている。反面、キャリア粒子の平均粒径が１００
〜２００μｍと、トナー粒子の平均粒径１０μｍに較べ
て非常に大きく、トナー粒子の摩擦帯電を十分に行わせ
るためにトナー濃度を小さくする必要がある。この摩擦
帯電現像は、２種の物質の表面同士の接触によって起こ
るので、トナー濃度が高く、キャリア表面への一層付着
よりも多くなると、両者の摩擦帯電は不十分になり、ト
ナーの飛散や非画像域へのカブリを引き起こす。一般に
はこのトナー濃度が３〜７％程度であり、トナー濃度が
変化すると、画像濃度への影響が大きく、常にトナー濃
度を一定に保つための手段やトナーキャリアを均一に混
合するための手段を現像装置に設ける必要があり、現像
装置が複雑化かつ大型してしまう。また、鉄粉，フェラ
イト粒子などのキャリア粒子がハードであるため感光体
を傷つけやすいとか、キャリア表面にトナーフィルミン
グを起こし、トナーとキャリアの帯電量がバランスを崩
すため、画像濃度低下という問題も起こしやすい。この
ため現像剤の寿命が短かくなり、メンテナンスサイクル
が短かく、高速機では見掛け上の寿命を延ばすため、現
像剤量を多くしなければならない欠点がある。さらに、
画質面においては、コピー画像に現像剤ブラシによるハ
ケ目が出やすく、細線画像が乱れたり、ベタ黒画像にエ
ッジ効果が出やすいとか、中間調の再現性が悪いので、
写真や絵をコピーするには不向きである。

これに対して、トナー粒子が磁性体を含有していて、キ
ャリア粒子を必要としない一成分系絶縁性磁性トナーが
静電転写が可能な現像剤として提案され、一部実用化さ
れている。この一成分磁性トナーはベタ黒画像にエッジ
効果が出にくい、キャリア粒子を用いないのでトナー濃
度コントロール機構が不要で、保守が容易であるとか、
カブリが少ないことなどの利点を有している。

しかしながら、キャリアというはっきりした摩擦帯電の
対象となるようなものがなく、しいてあげるならば、ト
ナー粒子が接触するところのスリーブ，ブレード，感光
体表面，および各トナー粒子同士である。このために、
各トナー粒子は荷電されるものの、磁性のそろい方や荷
電量が不十分であり、しかも、環境によって影響をうけ
やすく、画像品質の安定性に欠ける。

このような問題点を解決するために、最近、摩擦帯電性
の異なる２種類の絶縁性磁性粒子を混合して、一方をト
ナー粒子として、他方をキャリア粒子として用いる現像
剤が考案されている。この現像剤は、トナー粒子，キャ
リア粒子ともに、樹脂中に磁性体を含有しており、トナ
ー粒子の平均粒径が約１０μｍ、キャリア粒子の平均粒
径が２０〜６０μｍであり、従来の二成分系現像剤に較
べて、キャリア粒子が細かく、密度が小さいために、限
界トナー濃度が大きく、しかも、トナー濃度の変化によ
る画質の変化が少ないという長所を有している。しかし
ながら、この絶縁性磁性キャリアの平均粒径を小さくす
ることは、感光体の静電潜像を顕像化するときに、画像
部周辺に起きる逆極性の電位のため、いわゆるキャリア
付着という現像を起こしやすく、特に、環境の変化を受
けやすい欠点を有している。また、この現像はカブリを
無くすために、現像時にバイアスを用いる場合に強調さ
れる。そのため、高品質の画像を得るために、平均粒径
の小さい絶縁性磁性キャリアを用いてもこのキャリア付
着を起こさず、環境変化で劣化することのない、耐久性
のある現像剤の開発が望まれている。

発明の目的 本発明の目的は、画像品質に優れ、環境変化に対しても
画像品質が安定であり、しかも耐久性に優れ、静電転写
が可能で、静電潜像の顕像化が可能な乾式現像剤を提供
することである。

発明の構成 本発明の乾式現像剤は、樹脂中に磁性体を含有し、平均
粒径が１００μｍ以下の絶縁性磁性キャリア粒子と、樹
脂中に磁性体を含有し、平均粒径が３０μｍ以下の絶縁
性磁性トナー粒子とからなる乾式現像剤であって、トナ
ーとキャリアが同一極性で、静電潜像に対して逆極性に
摩擦帯電することを特徴とする乾式現像剤であり、この
乾式現像剤によれば、静電潜像を、優れた画像品質で顕
像化でき、しかも、環境変化による画像品質の変化が少
なく、顕像化されたトナー像は静電転写が可能で、耐久
性にも優れている。特に本発明の乾式現像剤は、画像品
質を高めるため、絶縁性磁性キャリアの平均粒径を小さ
くすることができるが、その場合、一般に問題になるの
は、感光体の静電潜像の周辺部に起きる画像部とは逆極
性の電位部にキャリアが付着することであり、このキャ
リアがトナーと逆極性の場合に顕著であるが、本発明の
ようにキャリアとトナーを同一極性にすることによっ
て、この問題を解決した。特に、カブリを無くすため
に、スリーブにバイアス電位を使用する場合に、この効
果は大きい。

実施例の説明 次に本発明の現像剤の材料，製造法，及び具体的実施例
について説明する。

本発明にかかる現像に有用な樹脂成分は、スチレン，塩
化ビニル，アクリル酸メチル，メタアクリル酸メチル，
ビニルメチルエーテル，アクリロニトリル，ビニルメチ
ルケトンなどの単量体よりなるホモポリマー、または、
それらの単量体を２種以上組み合わせたコポリマーとか
混合物、あるいは種々の置換基で一部変成されたものを
含む。

微粒子状磁性体としては、フェライト，マグネタイトを
はじめとする鉄，コバルト，ニッケルなどの強磁性を示
す元素を含む合金あるいは化合物、または適当な熱処理
によって強磁性を示すようになるマンガン−銅−アルミ
ニウム，マンガン−銅−錫などの合金または二酸化クロ
ムなどである。

着色剤および電荷制御剤としては任意の適当な顔料また
は染料が使用される。たとえば、カーボンブラック，ア
ニリンブルー，フタロシアニンブルー，カヤセットブラ
ックＴ−２，スピロンブラック，ニグロシン塩基，ニグ
ロシンヒドロクロライドなどであるが、これらに限定さ
れるものではない。

磁性体添加量は、トナー粒子の場合５〜５０重量％、キ
ャリア粒子の場合５０〜８０重量％が望ましい。

また、トナー粒子中には、必要に応じて、顔料，電荷制
御剤，離型剤などが添加される。

本発明の現像剤のトナー粒子、および、キャリア粒子を
製造するに際しては、従来行なわれている一般的なトナ
ー製造法を適用することができる。たとえば、樹脂成
分，微粒子状磁性体、および、たとえば、樹脂成分，微
粒子状磁性体、および、その他の添加物をスーパーミキ
サなどで予備混合し、各成分を均一に混合分散したの
ち、二軸押出し機などで混練溶融，冷却して粉砕する。
粉砕物を分級して所望の粒径のものを得る。

トナー粒子については、無機、および、有機化合物の微
粒子による表面コーティングによって、さらに好ましい
帯電性，流動性が得られる。

このようにして得られた、トナー粒子，キャリア粒子は
１０^１２Ω・cm以上の絶縁性があることが望ましい。

次に上述のようにして製造したトナー粒子とキャリア粒
子は、所望の割合で混合して本発明の現像剤となる。混
合方法は適当な任意の方法で行なわれる。

本発明の現像剤を使用して現像するには磁気ブラシ現像
法が最適である。特に、その実施にあたっては、順次極
性を異にして配列された複数の磁石の集合体よりなるマ
グネットロールを非磁性体で径されたスリーブで覆った
構造の現像器を使用するのが有用である。この場合、ス
リヒブを固定して、内部の磁石ロールを回転させる方式
と、内部の磁石ロールを固定してスリーブを回転させる
方式、および、両者ともに回転させる方式の３つがある
が、いずれの方式にも本発明の現像剤を使用することが
できる。

現像時、上述のスリーブは接地されるが、それにバイア
ス電圧を印加することもできる。バイアス電圧は、カブ
リを除去するのに有効であるが、中間調の再現性を良く
した高品質画像を得るために樹脂磁性キャリアを２０〜
６０μｍと小さくした場合、キャリア付着を起こしやす
いという問題があるが、本発明に使用する樹脂磁性キャ
リアは、トナーと同極性の摩擦帯電性を持たせることに
よって、キャリア付着を無くした。

次に本発明の詳細ならびに効果について、具体的実施例
をもって説明する。なお、本実施例における添加量は重
量％で現わす。

帯電特性の測定評価は、ブローオフ帯電量測定装置（東
芝ケミカル株式会社製MODEL TB-20）を用い、下記条件
で行なった。

試料：約２００mg、キャリア：酸化鉄粉（NAC-01）、ブ
ロー圧力：約1.0kg/cm²、メッシュ：ＳＵＳ ４００
Ｍ。

なお、本発明の現像剤を使用したときの画質について、
静電複写装置を使用して、複写作像して評価した。感光
体はセレン、および、有機感光体で、正、および、負極
性の静電潜像を作成し、スリーブ回転数１３０rpm、磁
石ロール１３００rpmの両回転現像で、スリーブにはバ
イアス電圧を５０〜２００Ｖ印加し現像、および、静電
転写を行なった。紙の送り速度は１４０mm／秒である。

〔実施例１〕 「ＭＤ−１９３」（スチレン−シクリル樹脂，積水化学
株式会社製）７０％と、「ＥＰＴ−500」（マグネタイ
ト，戸田工業株式会社製）２５％と、「ビスコール５５
０Ｐ」（三洋化成株式会社製）２％と、「ボントロンＮ
−０７」（ニグロン系電荷制御剤，オリエント化学株式
会社製）３％とをスーパーミキサーで混合した後、二軸
押出し器で混練する。冷却後、粉砕，分級して約５〜２
５μｍ粒径を有する磁性粉体を作成し、この磁性粉体に
「エアロジルＲＡ−２００Ｈ」（微細二酸化珪素，日本
エアロジル株式会社製）0.5％混入し、シェーカーを用
いて表面コーティングしてトナー粒子とした。帯電量は
＋１２μｃ／ｇｒであった。

「ＭＤ−５４９」（アミン変成スチレン−アクリル樹
脂，積水化学株式会社製）７５％と、「EPT−５００」
２５％とを混合し、上記と同様に約１０〜４０μｍ粒径
の磁性粉体を作成し、キャリア粒子とした。帯電量は、
＋２．５μｃ／ｇであった。

得られたトナー粒子とキャリア粒子を１：３の割合で混
合し、現像した。前述の負帯電型の有機感光体を使った
複写装置を用い、普通紙に転写固定された画像は、高濃
度であり、キャリア付着やエッジ効果はなく、中間調、
および、ベタ黒をよく再現している。また、カブリも認
められず、像は鮮明であり、転写による画像の乱れが認
められなかった。上記特性は、温度１８〜３５℃、湿度
３０〜９０％ＲＨの環境においても、安定した結果が得
られた。

〔実施例２〕 「ＸＰＡ−５５１」（スチレン−アクリル樹脂，三井東
圧株式会社製）７５％と、「ＥＰＴ−500」２３％と、
「スピロンブラックＴＲＨ」（保土谷化学株式会社製）
２％とを混合し、実施例１と同様の方法で約５〜２５μ
ｍ粒径の粉体を得、この粉体に、「エアロジルＲ９７
２」（日本エアロジル株式会社製）0.5％で表面コーテ
ィングし、トナー粒子とした。帯電量は−２５μｃ／ｇ
であった。

「ＸＰＡ−５５１」２５％と、「ＰＰ−７」（マンガン
−フェラント，関東電化株式会社製）７５％とを混合
し、同様の方法で約１５〜４５μｍ径のキャリア粒子を
得た。帯電量は−３μc/gであった。実施例と同様であ
るが感光体は正帯電型のセレン感光体を使った複写装置
で評価を行なったが、同様に良好な画像が得られ、環境
条件によっても安定していた。

なお、上記実施例１および２と同様の条件の下でトナー
あるいはキャリアの帯電量が異なるよう調整して実験を
行なった結果、トナーの帯電量に対するキャリアの帯電
量の比が1/15〜4/7の範囲内では、上記実施例と同様の
効果が得られた。

〔比較例１〕 実施例１のトナー粒子と実施例２のキャリア粒子を１：
３の割合で混合し、実施例１の複写装置で画像の評価を
行なったが、キャリア付着が発生し、特に５０％ＲＨ以
下の低湿時に顕著に現われた。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明の乾式現像剤
は、樹脂中に磁性体を含有し、平均粒径が１００μｍ以
下の絶縁性磁性キャリア粒子と、樹脂中に磁性体を含有
し、平均粒径が３０μｍ以下の絶縁性磁性トナーとから
なる乾式現像剤であって、トナーとキャリアが同一極性
で、静電潜像に対して逆極性に摩擦帯電するものであ
り、これによれば、限界トナー濃度を高めるために、樹
脂磁性キャリアの平均粒径を小さくしても、静電潜像を
キャリア付着の無い優れた画像品質で顕像化できる。し
かも、実質的にトナー濃度コントロールが不要で、画像
品質が安定し、環境変化による画像品質の変化も少な
く、顕像化されたトナー像は静電転写が可能であるとい
う優れた効果が得られる。これらの効果は、従来の一成
分および二成分現像剤の長所をあわせ持ったものであ
る。さらに、負極性の静電潜像の作成に適している有機
感光体については、フレキシブルであり、比較的低価格
で供給が可能であることから、電子写真複写装置の低価
格化を実現しやすくするという効果が得られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】樹脂中に磁性体を含有し、平均粒径が１０
   ０μｍ以下の絶縁性磁性キャリア粒子と、樹脂中に磁性
   体を含有し、平均粒径が３０μｍ以下の絶縁性磁性トナ
   ー粒子とからなる乾式現像剤であって、トナーとキャリ
   アが同一極性で、静電潜像に対して逆極性に摩擦帯電す
   るとともに、トナーの帯電量に対するキャリアの帯電量
   の比が1/15〜4/7の範囲内であることを特徴とする乾式
   現像剤。