JPH06332268A - 画像形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐久性に優れ、環境の変動に影響されないキ
ャリアを得ること。 【構成】 少なくとも結着樹脂と着色粒子とを含有して
なる着色粒子（トナー粒子）と、キャリアとからなる２
成分現像剤を、現像剤搬送部材上で、現像剤層厚規制部
材によって現像剤層厚を20μｍ〜500μｍに薄層化し、
静電潜像担体に対向せしめ、この静電潜像担体上に形成
された静電潜像を非接触現像によって顕像する画像形成
方法で、現像剤中の前記キャリアが、疎水化率20未満の
親水性シリカと樹脂粒子によって磁性粒子の表面が被覆
され、この被覆層が機械的衝撃を与えて被着固定する乾
式コーティングにより形成してなる負帯電性現像剤用キ
ャリアの構成。

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、静電印刷法等で形成した静電荷潜像を顕像化するた
めに用いられる画像形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】静電荷潜像を顕像化するのに使用せられ
る現像剤としては、大別して１成分現像剤と２成分現像
剤の２種類が挙げられるが、近年ではカラー複写機の普
及がめざましく、この現像剤としては現像剤中に含有す
る磁性粒子の黒色が色彩画像の色味を阻害することがな
い点で、一般に２成分現像剤が多く使用されている。こ
のような２成分現像剤を使用する現像方法については、
現像剤搬送体の現像剤を静電潜像担体上に摺接させて現
像する接触現像法と、現像剤搬送体の現像剤を飛翔、ジ
ャンピングさせて静電潜像担体上の静電潜像を現像する
非接触現像法が知られているが、上記接触現像法では静
電潜像担体上に付着した現像剤中の着色粒子が現像剤搬
送体の磁気ブラシの擦過により静電潜像担体上から掻き
取られ、現像ムラを生じることが多く、そのため最近で
は非接触現像法が好ましいため多く実施されている。

【０００３】例えば、特開平3-271753号公報に記載され
るカラー複写機において、非接触現像法を用いること
で、静電潜像担体上に現像によって付着した現像剤中の
着色粒子（トナー）のかきとりを防止することが開示さ
れている。この非接触現像法においては、現像剤搬送体
である現像スリーブと静電潜像担体との間隔が大きくな
ることによる現像不良が懸念されるが、現像スリーブ上
の現像剤層厚を薄層化する事により、実際の現像スリー
ブと静電潜像担体との間の距離を小さくすることで現像
不良による現像ムラなどの問題点を解決している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】非接触現像法により現
像ムラなどを防止し、鮮明なカラー画像を形成するため
には現像剤搬送体上の現像剤層厚をできる限り薄くする
必要があり、通常現像剤搬送体と静電潜像担体との間の
現像ギャップを1mm以下に抑える必要があるとされてい
る。この条件下で非接触現像を行うためには均一な厚さ
の現像剤層が安定に形成されなければならない。例え
ば、出願人が先に提案した特開平2-50184号公報に記載
される現像装置では、現像剤搬送体上に形成する現像剤
層を剛性の棒状磁性体による薄層形成方法が安定した層
厚の形成に効果があると記載されているが、安定した層
形成というメリットは有するものの、従来の現像剤を用
いた場合には以下に挙げる２点の欠点も有していた。

【０００５】(1) 剛性の棒状磁性体により現像剤が受け
るストレスが大きく、特に、装置の小型化に伴う現像剤
量の少量化により更に状況が厳しくなる。ストレスの増
大は磁性粒子などのキャリアの被覆層の破壊、はがれを
生じる原因となり、現像剤の耐久性に大きな悪影響を与
える。

【０００６】(2) 現像剤の攪拌によって着色粒子（トナ
ー）に生じる帯電量が環境により変動すると、現像剤粒
子間の充填間隔が変化し現像剤の引き出し・搬送量が変
化する。この変化は現像剤搬送体の現像剤層厚の変化を
引き起こすと共に、薄層であるが故に現像性能に影響を
及ぼすこととなる。

【０００７】又、キャリアの被覆層の耐久性向上につい
ては、薄層形成法においては前述したように現像剤の受
けるストレスが非常に大きいことから、キャリアの被覆
層自身や被覆層と磁性粒子（コア）の界面での剥がれや
被覆層の削れが生じやすい。その改良のために、例え
ば、特開昭59-232362号公報等に見られるように、被覆
層中に疎水性シリカを添加することなどが知られている
が、この疎水性シリカの添加によってある程度の耐久性
の効果が見られるものの、未だ充分な効果を発揮してい
るとはいい難い。

【０００８】この発明は、ストレスの大きな薄層形成法
においても、キャリアの被覆層の破壊がなく、耐久性に
優れる２成分現像剤による画像形成方法を提供する。

【０００９】また、この発明は、環境の変動による現像
剤搬送体の現像剤層の変化がなく、現像性能の安定した
２成分現像剤による画像形成方法を提供する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の前記目的は、
少なくとも結着樹脂と着色粒子とを含有してなる着色粒
子（トナー粒子）と、キャリアとからなる２成分現像剤
を、現像剤搬送部材上で、現像剤層厚規制部材によって
現像剤層厚を20μｍ〜500μｍに薄層化し、静電潜像担
体に対向せしめ、この静電潜像担体上に形成された静電
潜像を非接触現像によって顕像する画像形成方法におい
て、現像剤中の前記キャリアが、疎水化率20未満の親水
性シリカと樹脂粒子によって磁性粒子の表面を被覆せし
め、機械的衝撃を与えて被着固定する乾式コーティング
により被覆層を形成してなる負帯電性現像剤用キャリア
であることを特徴とする画像形成方法によって達成する
ことができる。

【００１１】この発明の画像形成方法に使用される２成
分現像剤の負帯電性現像剤用キャリアは次の組成によっ
て構成する。

【００１２】このキャリアのコアを形成する磁性粒子と
しては、鉄、フェライト、マグネタイトをはじめとする
鉄、ニッケル、コバルト等の金属、あるいは、これらの
金属を含む合金、または化合物などが使用することがで
きる。特に、これら磁性粒子としては比重が３〜７g/cc
の磁性粒子を用いた場合は、複写機の現像装置内でのト
ナー粒子とキャリアとの混合撹拌時に現像剤が受けるス
トレスが小さくなり、キャリア表面の被覆層の破壊やト
ナーのキャリア表面への融着によるトナースペント等の
弊害を生じ難くなるため好ましい。

【００１３】さらに、この発明の画像形成方法の非接触
現像法を行うことで現像剤搬送体の現像剤層厚の薄層化
が重要であり、その薄層化を行うためにはこの磁性粒子
の飽和磁化は15〜35emu/g、体積平均粒径は20〜60μｍ
であることが好ましい。

【００１４】この前記磁性粒子と混合してこの磁性粒子
の被覆層を形成する樹脂粒子は一般的に次の樹脂が使用
することができる。

【００１５】例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹
脂、スチレン−アクリル系樹脂、ビニル系樹脂、エチレ
ン系樹脂、ロジン変性樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエス
テル樹脂などを用いることができる。これらの樹脂は組
み合わせて用いても良い。

【００１６】また、前記樹脂粒子と混合することができ
る親水性シリカとしては、四塩化系珪素の気相中での高
温加水分解により得られる親水性シリカが、純度が高
く、前記樹脂の被覆層中への分散性に優れ、また、粒子
の表面積が大きく水分子の吸着能に優れるので好まし
い。

【００１７】この親水性シリカの親水性の度合は疎水化
率で評価した。この疎水化率20未満のものが、特に好ま
しく、疎水化率が20以上のものは水分子の吸着能が不十
分であり、このキャリアと混合するトナーの帯電量の環
境依存性を小さくする効果が不十分となる。なお、この
親水性シリカの疎水化率はメタノールウエッタヴィリテ
ィの値によって評価した。

【００１８】この親水性シリカの平均粒径は５〜50nmが
好ましい。５nm未満のものは、粒子が２次凝集体を形成
しやすく、被覆層への分散性が悪くなる。また、50nmを
超えるものは、被覆層への分散が困難になるほか、比表
面積が小さくなり水分子の吸着性が不十分となる。

【００１９】また、親水性シリカ粒子としては、比表面
積が40〜500m²/gの範囲の粒子が好ましい。比表面積が4
0未満のものは水分子の吸着能が劣り、500を超えるもの
は被覆層への均一分散が困難になる。この比表面積はＢ
ＥＴ法によって測定する。

【００２０】前記樹脂粒子に混合する親水性シリカの添
加量は、好ましくは樹脂バインダーの被覆層中の10〜70
wt％であるが、より好ましくは、30〜60wt％である。こ
の親水性シリカの含有量が10wt％未満では水分子の吸着
能が不十分であるために空気中の湿度・温度等の環境の
変動に対する影響を小さくする効果が不十分であり、逆
に70wt％を超える場合には、磁性粒子表面の被覆層の成
膜が困難となり膜はがれなどの現象を生じて、キャリア
の耐久性低下を惹起する。

【００２１】この発明の画像形成方法に使用する前記被
覆キャリアは以下のようにして製造することができる。

【００２２】まず、第１工程としては、鉄などの磁性粒
子と疎水化率20未満の親水性シリカ及び樹脂粒子とを通
常の撹拌装置等により混合撹拌して、磁性粒子表面に物
理的付着力、もしくは静電的付着力により均一に付着さ
せる。この第１工程については非加熱下で行っても良い
し、樹脂粒子がわずかに軟化する程度の加熱下で行って
も良い。

【００２３】前記第１工程を遂行する装置としては、種
々の混合撹拌装置を用いることができるが、後の第２工
程を連続して遂行できる装置が好ましい。この第１工程
を終了したら、引き続いて第２工程を遂行する。

【００２４】この第２工程においては、第１工程を経た
混合物を、非加熱下でもしくは加熱下で、さらに強い撹
拌力で撹拌してこれら混合物に衝撃力を繰り返して付与
することにより前記第１工程時に磁性粒子表面に物理的
付着力、もしくは静電的付着力により付着していたコー
ティング剤（樹脂微粒子及び、親水性シリカ）を完全に
固着させる。

【００２５】なお、非加熱下で第２工程を遂行する場合
にも混合物の摩擦による自然発熱によって混合物の温度
は通常30〜60℃にまで上昇し、その熱によって第１工程
で得られた磁性粒子の表面の樹脂が軟化してコーティン
グ剤の固着が容易に行える。加熱下で攪拌混合する場合
には60〜120℃が更に好ましい。この加熱温度が過大に
なると、一次キャリア同士の凝集が発生し易くなる。

【００２６】本発明の現像剤を構成する着色粒子は、少
なくとも結着樹脂及び着色剤を含有する粒子である。

【００２７】着色粒子を構成する結着樹脂としては、特
に限定されず、一般的なものを用いることができる。例
えばスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アク
リル系樹脂等が挙げられる。

【００２８】また、着色剤としても特に限定されるもの
ではなく、例えばカーボンブラック、アゾ系顔料、ジア
ゾ系顔料、キナクリドン系顔料、ペリレン系顔料、フタ
ロシアニン系顔料、トリアリルアミン系顔料、ローダミ
ン系染料等各種の染料及び顔料を用いることができる。

【００２９】一般にキャリアとトナーとからなる２成分
現像剤、特に負帯電性現像剤においては、無機微粒子等
を添加してあるトナーは高湿下に於いて水分子を吸着す
ることでその帯電序列がプラス側へ移動し易い。従っ
て、前述したようにキャリアが疎水性の場合には、トナ
ーとキャリアの帯電序列が小さくなり、帯電性が低くな
るおそれがある。

【００３０】それに対してこの発明の前記被覆キャリア
においては、被覆層中に親水性、且つ、弱負帯電性のシ
リカを含有しているため、高湿下ではトナーと同様に水
分子を吸着し、その帯電序列がプラス側へ移動するた
め、トナーとキャリアの帯電序列差はほとんど変化せ
ず、その結果湿度・温度などの環境変動により影響を受
けず、ほぼ一定の帯電量を維持することが可能となる。

【００３１】その結果、如何なる環境下においても安定
な現像性・転写性を示すことが可能となった。

【００３２】また、前記キャリア被覆層中に添加する親
水性シリカが疎水化率20以上であると、このシリカ粒子
が疎水性となり得るためにキャリアの吸水が不十分とな
り、トナーと同様の帯電序列の移行が行われないために
環境差の改善を図ることができない。

【００３３】この発明の前記キャリアと着色粒子（トナ
ー）とからなる２成分現像剤を使用した現像装置により
画像形成するに際して、静電潜像担体上の静電荷潜像を
現像する現像装置内の現像剤搬送体によって静電潜像担
体に現像剤を搬送するとき、現像剤搬送体上の現像剤層
厚を規制する方法としては、現像剤搬送体上に、磁性且
つ剛性の金属棒を押圧して、現像剤層厚が20〜500μｍ
となるようにしてある。この現像剤層厚は好ましくは50
〜400μｍである。

【００３４】この現像剤層厚規制部材の剛性について、
剛性率104kg/cm²以上を有するものがよく、鉄、及びそ
の合金類を始めとする各種磁性金属類、及び、磁性粉を
含有した(1.0〜10)×104kg/cm²程度の剛性率を有する硬
質樹脂、クロム等のメッキを施した鉄、及び鉄合金も用
いられる。

【００３５】このような現像剤層厚規制部材の現像剤搬
送体に対する押圧力は通常(１〜15)gf/mmが妥当であ
り、特に(２〜10)gf/mmが好ましい。所定の現像剤層厚
さを得ることができる。

【００３６】その他、この発明の画像形成方法によっ
て、キャリアのコーティング方法およびキャリアの被覆
層耐久性向上において以下のような効果を発揮する。

【００３７】前記第１工程で磁性粒子、樹脂微粒子、親
水性シリカを混合する際に親水性シリカが流動性付与剤
の効果をも果たすために、コーティング剤の流動性が向
上し、磁性粒子に均一に付着させることが可能である。
更に前記第２工程では機械的衝撃力によってコーティン
グ剤を固着させるため、溶剤コーティングと異なり、造
粒率が著しく低減する事から多量にコーティングされる
箇所と、コーティングが疎な箇所が混在せず、均一な成
膜性が得られ、キャリアの被覆層中に含有した親水性シ
リカが被覆層の好適な充填剤となり、被覆層の耐久性を
上げると同時にコアとの界面においてもコアとの親和性
が高いことから接着強度が高くなり、被覆層の削れ・剥
がれを生じることがない。

【００３８】

【実施例】この発明の画像形成方法の２成分現像剤の具
体的な組成は下記表１に示す通りで、それぞれのキャリ
アは次のようにして製造した。

【００３９】比重5.0、重量平均粒径50μｍ、1000エル
ステッドの外部磁場を印加したときの飽和磁化が25emu/
gのＣｕ−Ｚｎフェライト粒子の表面に、メチルメタア
クリレート樹脂(MMA)/スチレン樹脂(St)＝６／４組成の
共重合体を被覆層の平均膜厚が2.0μｍとなるよう、下
記表の様に作成した。

【００４０】キャリアNo.Ｃ−１〜７は実施例、ＨＣ−
１〜５は比較例とする。

【００４１】

【表１】

【００４２】この実施例に使用する前記現像装置内の現
像剤として使用するトナー、スチレンーアクリル樹脂10
0部、カーボンブラック10部とを、混合・練肉・粉砕・
分級し、平均粒径８μｍの粉末を得た。

【００４３】更に、この粉末100部と、疎水化度60・平
均粒径16nmの疎水性シリカ2.0部とをヘンシェル粉砕混
合機で混合し、トナーとした。

【００４４】前記表１に示される各キャリアを460ｇ
と、トナー40ｇとをＶ型混合機を用いて、実験用の設定
温度・湿度下において、20分間混合し、実写テスト用の
現像剤を作成した。

【００４５】《１》各環境条件における帯電量の評価 この発明の実験に使用する着色粒子（トナー）１ｇとキ
ャリア19ｇをそれぞれ秤量し、20ccサンプル瓶に、キャ
リアを入れてからトナーを入れる。所定の環境条件に３
時間放置する。

【００４６】振とう機（ヤヨイ式 New-YS）を用いて振
り角30度・振とう数200ストローク／分で混合する。

【００４７】(1) 帯電量10分間振とう後、ブローオフ式
の帯電量測定装置を用いて帯電量を測定した。

【００４８】上記の結果は下記表２に示す通りである。

【００４９】

【表２】

【００５０】《２》実機評価 電子写真複写機のコニカ(株)製電子複写機「9028」を用
いて行った。

【００５１】上記電子複写機「9028」は、ＯＰＣ感光体
10と、帯電器20と、複数の現像器30Ａ，30Ｂ，30Ｃ，30
Ｄと、転写器40と、クリーニング装置50と、像露光手段
60とを備えてなる非接触式反転現像型の多色画像形成装
置である。この現像方法は、現像スリーブ31上に付着し
た現像剤を磁性ステンレス製の押圧規制棒32（ステンレ
ス鋼ＳＵＳ416製、曲率半径1.5mm、押圧規制力５gf/m
m）によって薄層化し、この現像剤の薄層をＯＰＣ感光
体10に対して非接触となる状態で現像領域に搬送し、前
記現像スリーブ31に交流バイアス電圧を印加して得られ
る振動電界下で、ＯＰＣ感光体10上の静電潜像を現像す
る方法である。また、現像条件は以下の通りである。

【００５２】感光体ドラム表面電位：−700Ｖ ＤＣバイアス：−500Ｖ ＡＣバイアスＶ_P-P：2.2KV ＡＣ周波数：1.6KH_Z 現像スリーブ回転数：400rpm 現像ギャップ：0.9mm 現像剤薄層の厚さ：400μｍ 〔評価条件〕テストは高温高湿下に於いて、実写評価を
30,000枚行い、その際の初期から30,000枚終了時の次の
ような現像性・転写性の変化を評価した。

【００５３】(1)現像性 静電潜像担体上の静電潜像を２成分現像剤で現像すると
きの性能ついては、オリジナル濃度1.3、2.0×5.0cmの
大きさの試験片（パッチ) を現像し、１cm²当りの現像
剤のトナー量を算出した。

【００５４】(2)転写性 静電潜像担体上に形成されたトナー像の記録紙に対する
転写性については、現像性測定と同様にして、総現像量
に対する転写体上トナーの比率で測定した。

【００５５】(3)キャリア被覆膜耐久性 実写評価30,000枚終了後の現像剤中のキャリア100個を
走査型顕微鏡で観察し、被覆層の破壊が生じているキャ
リアの個数で判定した。

【００５６】

【表３】

【００５７】

【発明の効果】この発明の画像形成方法によれば、疎水
化率20未満の親水性シリカを被覆層中に分散してなるこ
とから、現像剤の帯電量の湿度・温度の変化に対する環
境依存性がなくなることにより、特に高温高湿下におけ
る静電潜像担体上の非接触現像法による現像性が安定
し、現像ムラを防止することができる。また、静電潜像
担体のトナー像を記録紙へ転写する際の転写性が安定
し、更に、２成分現像剤中のキャリア被覆膜の膜剥がれ
などを生じることもなく、現像剤の耐久性が向上した。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置の一例を示す断面図。

【符号の説明】

10 ＯＰＣ感光体 20 帯電器 30Ａ，30Ｂ，30Ｃ，30Ｄ 現像器 40 転写器 50 クリーニング装置 60 像露光手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも結着樹脂と着色粒子とを含有
   してなる着色粒子（トナー粒子）と、キャリアとからな
   る２成分現像剤を、現像剤搬送部材上で、現像剤層厚規
   制部材によって現像剤層厚を20μｍ〜500μｍに薄層化
   し、静電潜像担体に対向せしめ、この静電潜像担体上に
   形成された静電潜像を非接触現像によって顕像する画像
   形成方法において、現像剤中の前記キャリアが、疎水化
   率20未満の親水性シリカと樹脂粒子によって磁性粒子の
   表面を被覆せしめ、機械的衝撃を与えて被着固定する乾
   式コーティングにより被覆層を形成してなる負帯電性現
   像剤用キャリアであることを特徴とする画像形成方法。