JPH1031326A - 静電荷像現像用現像剤およびそれを使用した静電荷像現像方法 - Google Patents
静電荷像現像用現像剤およびそれを使用した静電荷像現像方法Info
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- JPH1031326A JPH1031326A JP18439996A JP18439996A JPH1031326A JP H1031326 A JPH1031326 A JP H1031326A JP 18439996 A JP18439996 A JP 18439996A JP 18439996 A JP18439996 A JP 18439996A JP H1031326 A JPH1031326 A JP H1031326A
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Abstract
る静電荷像現像用現像剤およびそれを使用した静電荷像
現像方法を提供する。 【解決手段】 結着樹脂と磁性粉とを必須成分として含
有する磁性トナーと、磁性キャリアとを混合してなる静
電荷像現像用現像剤において、磁性キャリアの体積固有
抵抗を109 Ω・cm以上に形成すると共に、磁性キャリ
アの平均粒径を磁性トナーの平均粒径の0.5〜6倍と
し、磁性キャリアの磁化σ1000c を磁性トナーの磁化σ
1000t の0.5〜4倍とし、磁性キャリアの摩擦帯電量Q
cと磁性トナーの摩擦帯電量Qtとを|Qt−Qc|=
5〜50μc/gに形成する。
Description
印刷法および静電記録法などに使用される、磁性トナー
と磁性キャリアとを混合してなる静電荷像現像用現像剤
およびそれを使用した静電荷像現像方法に関するもので
あり、特にキャリア付着がなく高画質の画像が得られる
静電荷像現像用現像剤および静電荷像現像方法に関する
ものである。
リンタ、ファクシミリ等における画像形成方法において
は、例えば円筒状に形成された感光体ドラムの表面に静
電荷像を形成した後、この感光体ドラムと対向して設け
られ、表面に複数個の磁極を有する永久磁石部材を内蔵
すると共にこの永久磁石部材と同軸的に相対回転可能に
嵌挿してなるスリーブとによって構成される現像ロール
により、磁性現像剤をスリーブの表面に吸着して搬送す
る。
向する現像領域において、スリーブの表面に磁気ブラシ
を形成すると共に、この磁気ブラシによって前記感光体
ドラム上に形成された静電荷像を摺擦し、トナー像とし
て顕像化する方法を採用している。そしてこの顕像化し
たトナー像を記録紙に転写した後、熱定着するのが最も
一般的な手段である。
現像剤としては、磁性キャリアと非磁性トナーとを混合
した二成分系現像剤が多い。一方現像剤として樹脂と磁
性粉による一成分系現像剤を使用する方法もある。前者
の二成分系現像剤を使用する方法においては、画像濃度
および解像度の良好な画像が得られる反面、中間調の再
現性が劣ることや、トナー濃度の制御が必要であるなど
の問題点がある。一方後者の一成分系現像剤を使用する
方法においては、トナーの帯電凝集の発生、スリーブ上
のトナーの帯電不足による現像不良等の問題点がある。
ャリアと磁性トナーとを混合した現像剤が提案されてお
り、前記二成分系現像剤および一成分系現像剤の両者の
長所を併有するものとされている。
要請が強くなってきており、この要請に応えるために小
粒径、例えば平均粒径5〜15μmの磁性トナーが使用
されてきている。このため磁性キャリアも必然的に小粒
径化の傾向があり、結果としてキャリア付着による画像
の白抜けが発生し易くなるという問題点がある。一方キ
ャリア付着を防止するために、磁性キャリアの磁化の値
を大にすることも考えられるが、磁化の値が大きすぎる
と、磁気ブラシが硬くなりすぎる結果、現像性が低下す
るという問題点がある。
を解決し、キャリア付着の発生が少なくかつ高画質の画
像が得られる静電荷像現像用現像剤およびそれを使用し
た静電荷像現像方法を提供することを課題とする。
めに、第1の発明においては、結着樹脂と磁性粉とを必
須成分として含有する磁性トナーと、磁性キャリアとを
混合してなる静電荷像現像用現像剤において、磁性キャ
リアの体積固有抵抗を109 Ω・cm以上に形成すると共
に、磁性キャリアの平均粒径を磁性トナーの平均粒径の
0.5〜6倍とし、磁性キャリアの磁化σ1000c を磁性ト
ナーの磁化σ1000t の0.5〜4倍とし、磁性キャリアの
摩擦帯電量Qcと磁性トナーの摩擦帯電量Qtとを|Q
t−Qc|=5〜50μc/gに形成する、という技術
的手段を採用した。
粉の含有量20〜60重量%および平均粒径5〜15μ
mに形成し、かつトナー濃度を5〜70重量%に形成す
ることができる。
面に静電荷像を形成し、前記画像担体の表面に対向して
配置され複数個の磁極を形成する永久磁石部材を備えた
現像ロールに磁性トナーと磁性キャリアとを混合してな
る現像剤を供給し、前記現像ロール上に形成された磁気
ブラシによって前記静電荷像を現像する静電荷像現像方
法において、非磁性材料により中空円筒状に形成したス
リーブ内に永久磁石部材を同軸的に嵌挿させ、かつスリ
ーブと永久磁石部材とを相対回転可能に形成して現像ロ
ールを構成すると共に、前記第1の発明における現像剤
を使用する、という技術的手段を採用した。
部材とを両者回転可能に、または永久磁石部材の特定の
磁極を画像担体の表面に最接近させて固定し、スリーブ
を回転可能に形成することができる。
面に静電荷像を形成し、前記画像担体の表面に対向して
配置され複数個の磁極を形成する永久磁石部材を備えた
現像ロールに磁性トナーと磁性キャリアとを混合してな
る現像剤を供給し、前記現像ロール上に形成された磁気
ブラシによって前記静電荷像を現像する静電荷像現像方
法において、円筒面を有し回転可能に形成された永久磁
石部材によって現像ロールを構成し、この永久磁石部材
の表面に前記第1の発明における現像剤を吸着搬送す
る、という技術的手段を採用した。
脂材料としては、p−クロルスチレン、メチルスチレン
等のスチレン類:塩化ビニル、臭化ビニル、フッ化ビニ
ル等のハロゲン化ビニル類:酢酸ビニル、プロピオン酸
ビニル、ベンゾエ酸ビニル、酢酸ビニル等のビニルエス
テル類:アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリ
ル酸ルーブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ド
デシル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸3−クロ
ルエチル、アクリル酸フェニル、α−クロルアクリル酸
メチル、メタアクリル酸ブチル等のα−メチレン脂肪族
モノカルボン酸のエステル類:アクリルニトリル、メタ
アクリロニトリル、アクリルアミド、ビニルメチルエー
テル、ビニルイソブチルエーテル、ビニルエチルエーテ
ル等のビニルエーテル類:ビニルエチルケトン、ビニル
ヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトン等のビニ
ルケトン類などの単量体を重合させたホモポリマー又は
コポリマー、あるいはこの他の樹脂としてエポキシ樹
脂、縮合架橋型シリコーン樹脂、ロジン変性フェノール
ホルマリン樹脂、セルローズ樹脂、ポリエーテル樹脂、
ポリビニルブチラール樹脂、ポリエステル樹脂、スチレ
ン−ブタジエン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネ
ート樹脂、4フッ化エチレン等のフッ素樹脂などを単独
でもしくはブレンドして使用することができる。
フェライト等の微粉状の磁性粉を20〜60重量%含有
させ、1000Oeの磁界中で測定した時の磁化の値σ
1000を11〜40emu/gに形成する。σ1000は含有させ
る磁性粉の種類とその混合割合で調整できる。また磁性
粉の保磁力(iHc)を変えたものを用いることによっ
ても調整できる。磁性粉が少ないとσ1000は小となり、
トナー飛散が多くなり、一方磁性粉が多いと定着性が低
下すると共に、σ1000が大きくなり、現像性が低下する
ため好ましくない。この場合、磁化の値は、振動試料型
磁力計(東英工業製 VSM−3型)を使用して測定し
た。
10重量%以下および着色剤(カーボンブラック等、但
し、前述の磁性粉としてマグネタイトを使用する場合に
は特に添加しなくてもよい)若干量を含有させると共
に、流動化剤として後述するものを内添若しくは外添さ
せる。
リフッ化ビニリデン、シリコンワニス等を0.1〜5重量
%内添させるか、ステアリン酸亜鉛、ポリフッ化ビニリ
デン、疎水性シリカ等を0.1〜2重量%外添させる。添
加量が少ないと画質の汚れが発生し易く、一方多すぎる
とカブリを発生するため好ましくない。
含金属アゾ染料等の公知の帯電制御剤を添加することが
できる。なお磁性トナーの平均粒径は高精細画像を得る
ために5〜15μm、好ましくは5〜12μmに形成
し、磁性現像剤中のトナー濃度は5〜70重量%とする
のが好ましい。この場合、平均粒径(体積)は、粒度分
析計(コールターエレクトロニクス社製 コールターカ
ウンターモデルTA−II)を使用して測定した。
を向上させる点から1014Ω・cm以上の絶縁性のものが
好ましく、また磁性キャリアやドクターブレードなどの
摩擦により帯電し易いもの(摩擦帯電量が絶対値で10
μc/g以上)が好ましい。
知の技術を用いることができ、添加する帯電制御剤の種
類により極性を、添加量により帯電量をそれぞれ調節で
きる。例えばニグロシンを添加すると正の帯電性が、含
金属アゾ染料を添加すると負の帯電性が付与される。ま
た、磁性トナーを構成する樹脂材料によっても影響され
る。
金属粉や、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物粉
をそのままの状態で使用することができる他、樹脂材料
によって表面を被覆したものも使用できる。また上記の
ような磁性粉を樹脂中に分散してなるバインダー型の粒
子を使用してもよい。
て、樹脂として熱可塑性樹脂を使用することにより、キ
ャリア付着を生じた際においても磁性トナーと共に定着
されるという利点がある。このようなことから、着色
剤、荷電制御剤を含有させてもよい。
Ω・cm以上のものが好ましい。すなわち体積固有抵抗が
109 Ω・cm未満であると、感光体への付着を発生し易
く、画質を低下させると共に、帯電手段においてリーク
を生ずると共に、現像時におけるトナーへの帯電付与性
が不安定となるため好ましくない。
径を磁性トナーの平均粒径の0.5〜6倍、好ましくは1.
0〜3.5倍とする。平均粒径が小であると画像担体の表
面に付着し易く、一方平均粒径が上記の値より大である
と磁性キャリアの比表面積が小さくなり、磁性トナーに
対する帯電付与能力が低下するため好ましくない。
トキャリアの場合その組成により調整できる。バインダ
ー型磁性キャリアの場合は含有させる磁性粉の種類とそ
の混合割合で調整でき、また磁性粉の保磁力(iHc)
を変えたものを用いることによっても調整できる。鉄粉
等の磁性金属粉やマグネタイトの場合はほぼ一定値を示
す。
磁性キャリアおよび磁性トナーの磁化の値を各々σ
1000c ,σ1000t とした場合において、σ1000c /σ
1000t =0.5〜4とするのが好ましい。上記磁化の比率
が0.5未満であると画像担体へのキャリア付着が生じ易
くなるため不都合である。一方上記の比率が4より大で
あると、現像剤の吸着搬送に要するトルクが大となるの
みならず、キャリアのスペント現象が発生し易くなり、
キャリアの寿命低下、かぶりの発生を招来するため好ま
しくない。
(フェライトキャリアの場合Ni−Zn系フェライト、
Cu−Zn系フェライト、Ba−Ni−Zn系フェライ
トなど)により、樹脂材料でキャリア表面を被覆する場
合はその樹脂材料の種類により調整できる。
トナーの摩擦帯電量をQc,Qtとした場合に、|Qt
−Qc|=5〜50μc/gに形成する。すなわち画像
担体が負帯電性で正規現像を行なう場合、または画像担
体が正帯電性で反転現像を行なう場合には、(Qt−Q
c)=5〜50μc/gとする。一方画像担体が正帯電
性で正規現像を行なう場合、または画像担体が負帯電性
で反転現像を行なう場合には、(Qt−Qc)=−5〜
−50μc/gとする。(Qt−Qc)の値が上記の範
囲外であると、かぶり、ちり等が発生すると共に、画像
の鮮明度が低下する等、画質が低下するため好ましくな
い。
(東英工業製 VSM−3型)を使用して測定した。ま
た上記体積固有抵抗の値は、試料を適当量(10数mg)
秤取し、内径3.05mmのテフロン(商品名)製シリンダ
中に充填し、0.1kgの荷重下、D.C.10kV/cmの電
場を印加して測定し、抵抗値を算出した。抵抗の測定に
は横河ヒューレットパッカード製4329型絶縁抵抗計
を使用した。
行なった。日立金属製キャリアKBN−220(Cu−
Zn系フェライト、粒径74〜149μm(#100/
#200))95重量%と、被測定物(本発明の現像剤
を構成する磁性トナーまたは磁性キャリア)5重量%と
からなる測定試料100gを100cm3 のポリエチレン
製容器に入れ、22℃、50%相対湿度にて30分間攪
拌する。攪拌後ブローオフ粉体帯電量測定器(東芝ケミ
カル社製 TB−200型)にて測定した。ブローオフ
は22℃、50%相対湿度、ブロー圧1.0Kgf/cm2 にて
30秒間行なった。メッシュはトナーが通過してキャリ
アが通過しない大きさとし、通常は#325(44μ
m)を使用した。
キャリアとの粒度分布の重なりが多い場合には、篩分け
が困難であるので、磁力の差を利用したマグネットブロ
ーによって分離して測定した。
て作製した。すなわち、スチレン−アクリル系樹脂(グ
ッドイヤー製 プライオトーンACL若しくは三洋化成
製 UNI3500)、磁性粉(戸田工業製 EPT−
500若しくは関東電化製 KBC−100)、ポリプ
ロピレン(三洋化成製 TP32)および帯電制御剤
(オリエント化学製 ボントロンN−04若しくは日本
化薬製 カヤチャージT−2N)を表1に示す重量比に
て配合し、乾式混合した後、150〜190℃にて加熱
混練し、冷却固化させ、ピンミルにより粗粉砕後、ジェ
ットミルにより微粉砕し、分級して平均粒径7.5〜12
μmの磁性トナーとした。この磁性トナーに、シリカ
(ワッカーケミカル製 H2050EP若しくは日本ア
エロジル製 R972)を表1に示す量だけ外添した。
ようにして作製した。すなわち、樹脂(グッドイヤー製
プライオトーンAC若しくは油化・シェル・エポキシ
製H1007)、磁性粉(戸田工業製 MAT−222
若しくはEPT−500)および帯電制御剤(藤倉化成
製 FCA201,日本化薬製 T−2N若しくはオリ
エント化学製 S34)を表2に示す重量比で配合し、
前記磁性トナーと同様の方法でバインダー型の磁性キャ
リアとした。なおNo.11の磁性キャリアにおいては、
磁性粉にアミノシランカップリング剤(東レ・シリコー
ン製 SH6020)の処理を施した。またCu−Zn
フェライトまたは鉄粉からなる磁性キャリアのあるもの
については、体積固有抵抗調整のために、表面にフッ素
系樹脂を表2に示す量だけ被覆した。
置の例を示す要部断面図である。図1において、1はト
ナー槽であり、磁性トナー2を収容する。トナー槽1の
底部には、表面にNS磁極を有する永久磁石部材3と、
例えばステンレス鋼その他の非磁性材料により中空円筒
状に形成されたスリーブ4とからなる現像ロール5を設
ける。永久磁石部材3とスリーブ4とは相対回転可能に
形成されている。次に6は画像担体であり、前記スリー
ブ4と現像ギャップDsを介して矢印方向に回転可能に
設けられる。
ーブ4とを相対回転させると、予めスリーブ4の表面に
供給された磁性キャリアと、トナー槽1内に収容された
磁性トナー2とが混合され、ドクターギャップDgを経
て更に攪拌作用を受けながらスリーブ4によって搬送さ
れる。そして永久磁石部材3の表面の磁極によって磁気
ブラシが形成され、画像担体6の表面を摺擦する。従っ
て画像担体6の表面に形成された静電荷像を現像するこ
とができるのである。スリーブ4の外径は10〜32m
m、回転数は100〜400r.p.m.とする場合が多い。
磁性トナーとからなる現像剤を使用して画像形成した結
果を表3に示す。
電性に形成し、正規現像を行なうため、表面電位−60
0V、周速70mm/秒とした。次に現像ロール5は、ス
テンレス鋼(SUS304)により外径を20mmに形成
したスリーブ4内に、8極対称着磁(表面磁束密度75
0G)の永久磁石部材3を設けて形成した。なお回転数
はスリーブ4を140r.p.m.、永久磁石部材3を500
r.p.m.とし、同一の方向に回転させた。現像ギャップD
s=0.5mm、ドクターギャップDg=0.2mmとし、スリ
ーブ4にVb=−120Vの直流電圧と、Vp-p =20
00V、周波数f=1.0kHzの交流電圧を重畳させて印
加した。現像後普通紙にコロナ転写し、180℃、1kg
/cmで熱ロール定着した。この結果を表3に示す。
No.12は、磁性トナーと磁性キャリアとの摩擦帯電量
の差が各々4.5μc/gおよび50.8μc/gであり、
画像にかぶり、ちりが発生すると共に、シャープ度がよ
くない。またNo.14は磁性キャリアの体積固有抵抗が
低すぎるため、かぶり、ちり、シャープ度の点で若干劣
ると共に、キャリア付着が発生している。更にNo.13
は、平均粒径の比dc/dtが大きすぎるため、かぶ
り、ちり、シャープ度の点で画質の低下が認められてい
る。
広い範囲において、画像濃度が高いと共に、かぶり、ち
り等がなく、キャリア付着の発生がない高画質の画像が
得られている。
6をα−Siにより正帯電性に形成し、反転現像を行な
うため、表面電位+400V、周速50mm/秒とした。
現像ロール5は、ステンレス鋼(SUS304)により
外径20mmのスリーブ4(周速100mm/秒)内に、4
極非対称着磁(表面磁束密度:現像ギャップ位置の主極
700G,他極600G)の永久磁石部材3を固定し、
現像ギャップDs=0.4mm、ドクターギャップDg=0.
3mmとし、スリーブ4に+350Vの直流バイアス電圧
を印加したものとした。現像後普通紙にコロナ転写し、
180℃、1kg/cmで熱ロール定着した。この結果を表
4に示す。
o.24においては、磁性トナーと磁性キャリアとの摩擦
帯電量の差が小であるため、画像濃度が低いと共に、か
ぶり、ちり等が発生し、画質が低下している。これに対
してNo.21〜23のものにおいては、トナー濃度の広
い範囲において、高画像濃度が得られると共に、かぶ
り、ちり、キャリア付着等のない高画質の画像が得られ
ている。
6をOPCにより負帯電性に形成し、反転現像を行なう
ために、表面電位−600V、周速50mm/秒とした。
現像ロール5はスリーブ4を欠如した永久磁石部材3の
みにより形成した。すなわちフェライト磁石(日立金属
製 YBM−3)により、外径20mmとし、32極対称
着磁、表面磁束密度を400Gとし、周速150mm/秒
とした。現像ギャップDs=0.4mm、ドクターギャップ
Dg=0.35mmとし、ドクターブレード7から−500
Vの直流電圧と、Vp-p =800V、周波数f=2kHz
の交流電圧を重畳させて印加した。現像後の定着条件は
前記実施例1,2と同様である。この結果を表5に示
す。
o.34においては、磁性トナーと磁性キャリアとの摩擦
帯電量の差が小であるため、画像濃度が低いと共に、か
ぶり、ちりが発生し、シャープ度が低い。これに対して
No.31〜33のものにおいては、高画像濃度が得られ
ると共に、かぶり、ちり、キャリア付着のない高画質の
画像が得られている。
用であるから、トナー濃度制御手段が不要であるに拘ら
ず広いトナー濃度範囲に亘って、キャリア付着や、かぶ
り、ちり等の発生がない高画質の画像が得られるという
効果を奏し得る。
す要部断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 結着樹脂と磁性粉とを必須成分として含
有する磁性トナーと、磁性キャリアとを混合してなる静
電荷像現像用現像剤において、 磁性キャリアの体積固有抵抗を109 Ω・cm以上に形成
すると共に、磁性キャリアの平均粒径を磁性トナーの平
均粒径の0.5〜6倍とし、磁性キャリアの磁化σ1000c
を磁性トナーの磁化σ1000t の0.5〜4倍とし、磁性キ
ャリアの摩擦帯電量Qcと磁性トナーの摩擦帯電量Qt
とを|Qt−Qc|=5〜50μc/gに形成したこと
を特徴とする静電荷像現像用現像剤。 - 【請求項2】 磁性トナーを、磁性粉の含有量20〜6
0重量%および平均粒径5〜15μmに形成し、かつト
ナー濃度を5〜70重量%に形成したことを特徴とする
請求項1記載の静電荷像現像用現像剤。 - 【請求項3】 画像担体の表面に静電荷像を形成し、前
記画像担体の表面に対向して配置され複数個の磁極を形
成する永久磁石部材を備えた現像ロールに磁性トナーと
磁性キャリアとを混合してなる現像剤を供給し、前記現
像ロール上に形成された磁気ブラシによって前記静電荷
像を現像する静電荷像現像方法において、 非磁性材料により中空円筒状に形成したスリーブ内に永
久磁石部材を同軸的に嵌挿させ、かつスリーブと永久磁
石部材とを相対回転可能に形成して現像ロールを構成す
ると共に、請求項1若しくは2記載の現像剤を使用する
ことを特徴とする静電荷像現像方法。 - 【請求項4】 画像担体の表面に静電荷像を形成し、前
記画像担体の表面に対向して配置され複数個の磁極を形
成する永久磁石部材を備えた現像ロールに磁性トナーと
磁性キャリアとを混合してなる現像剤を供給し、前記現
像ロール上に形成された磁気ブラシによって前記静電荷
像を現像する静電荷像現像方法において、 円筒面を有し回転可能に形成された永久磁石部材によっ
て現像ロールを構成し、この永久磁石部材の表面に請求
項1若しくは2記載の現像剤を吸着搬送することを特徴
とする静電荷像現像方法。
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