JPH11344838A

JPH11344838A - 二成分現像剤および該現像剤を用いた画像形成方法

Info

Publication number: JPH11344838A
Application number: JP15281798A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kobayashi; 誠小林; Tomoharu Nishikawa; 智晴西川; Hideaki Yasunaga; 英明安永; Koichi Takenaka; 浩一武中
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1998-06-02
Filing date: 1998-06-02
Publication date: 1999-12-14
Also published as: US6165664A

Abstract

(57)【要約】【課題】長期間にわたってカブリや画像ムラの発生な
らびに画像濃度の低下を防止できる二成分現像剤を提供
すること。【解決手段】少なくともキャリアおよびトナーからな
る二成分現像剤であって、キャリアの嵩比重（ＡＤ１）
が１．０７〜１．４３ｇ／ｃｃ、該現像剤の嵩比重（Ａ
Ｄ２）が０．８３〜１．１６ｇ／ｃｃであり、ＡＤ２／
ＡＤ１が０．６９〜０．９１であることを特徴とする二
成分現像剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル複写機や
プリンター等の画像形成装置の二成分現像剤に用いられ
るキャリア、詳しくは、バインダー樹脂中に磁性粉を分
散してなるバインダーキャリアに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の複写機あるいはプリンタ
ー等においては、感光体等の像担持体上に形成された静
電潜像を現像するに際して、トナーと磁性キャリアから
なる二成分現像剤がよく用いられている。二成分現像剤
は二成分現像方式において使用され、当該方式において
は、該現像剤を混合することによって、トナーをキャリ
アで摩擦帯電させ、帯電されたトナーを現像に供する。

【０００３】二成分現像剤用のキャリアとしては、鉄粉
キャリア、フェライトキャリア、これらの磁性粒子を樹
脂で被覆した樹脂コートキャリア、磁性微粒子をバイン
ダー樹脂中に分散したバインダーキャリア等種々のキャ
リアが知られている。

【０００４】しかしながら、従来からの二成分現像剤で
は、使用するにつれ複写画像上にガブリが発生したり、
画像濃度が低下したり、画像にムラ（濃度ムラ）が生じ
るという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述のような
事情に鑑みてなされたもので、その目的は長期間にわた
ってカブリや画像ムラの発生ならびに画像濃度の低下を
防止できる二成分現像剤を提供することにある。

【０００６】本発明はまた、長期間にわたってカブリや
画像ムラの発生ならびに画像濃度の低下を防止できる画
像形成方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくともキ
ャリアおよびトナーからなる二成分現像剤であって、キ
ャリアの嵩比重（ＡＤ１）が１．０７〜１．４３ｇ／ｃ
ｃ、該現像剤の嵩比重（ＡＤ２）が０．８３〜１．１６
ｇ／ｃｃであり、ＡＤ２／ＡＤ１が０．６９〜０．９１
であることを特徴とする二成分現像剤に関する。

【０００８】本発明はまた、上記現像剤を用いることを
特徴とする画像形成方法に関する。

【０００９】本発明の発明者等はキャリアの嵩比重（Ａ
Ｄ１）および現像剤の嵩比重（ＡＤ２）に着目し、これ
らの値を規定し、さらにＡＤ２／ＡＤ１を規定範囲内に
制御することにより上記の目的が達成されることを見い
だした。

【００１０】本発明の二成分現像剤は少なくともキャリ
アとトナーからなっている。

【００１１】本発明の現像剤に含まれるキャリアの嵩比
重（ＡＤ１）は１．０７〜１．４３ｇ／ｃｃ、好ましく
は１．１０〜１．４０ｇ／ｃｃ、より好ましくは１．１
５〜１．３５ｇ／ｃｃである。ＡＤ１が１．０７ｇ／ｃ
ｃ未満であると、キャリアの流動性が悪化し、トナーと
の均一な混合が達成されず、画像ムラ（濃度ムラ）が生
じやすい。一方、ＡＤ１が１．４３ｇ／ｃｃを越える
と、キャリアとトナーが摩擦しにくくなるためトナーの
帯電不良が起こってカブリが発生しやすい。すなわち、
本発明においてはＡＤ１を上記範囲内に制御することに
よりトナーの帯電立ち上がり性およびトナーとキャリア
との混合均一性が向上し、カブリや画像ムラ（濃度ム
ラ）の発生を防止できると考えられる。

【００１２】本発明の現像剤の嵩比重（ＡＤ２）は０．
８３〜１．１６ｇ／ｃｃ、好ましくは０．８５〜１．１
５ｇ／ｃｃ、より好ましくは０．９０〜１．１０ｇ／ｃ
ｃである。ＡＤ２が０．８３ｇ／ｃｃ未満であるとスリ
ーブ上の搬送量が不安定になり、濃度ムラが発生した
り、画像濃度が低下する。一方、ＡＤ２が１．１６ｇ／
ｃｃを越えると耐刷時に嵩比重が変化しやすくなって、
画像濃度が低下する。すなわち、本発明においてはＡＤ
２を上記範囲内に制御することによりスリーブ上の現像
剤搬送量を一定にし、濃度ムラの発生や画像濃度の低下
を防止できると考えられる。なお、ここで現像剤とはキ
ャリアおよびトナーからなる混合物を指すが、トナーに
流動化剤等の外添剤が添加される場合には当該外添剤も
含む混合物を指すものとする。

【００１３】本発明の現像剤において、ＡＤ２／ＡＤ１
は０．６９〜０．９１、好ましくは０．７０〜０．９
０、より好ましくは０．７５〜０．８５である。当該比
率が０．６９未満であると現像剤中のトナー濃度が高す
ぎるか、またはトナーの嵩比重が低すぎて、帯電不良に
よるカブリが発生する。一方、上記比率が０．９１を越
えるとトナー濃度が低すぎるか、またはトナーの嵩比重
が高すぎて、画像濃度が低下する。すなわち、本発明に
おいてはＡＤ２／ＡＤ１を上記範囲内に制御することに
より現像剤中のトナー濃度を規定し、帯電不良によるカ
ブリの発生や画像濃度の低下を防止できると考えられ
る。

【００１４】本明細書中、上記嵩比重（ＡＤ１およびＡ
Ｄ２）はＪＩＳ規格Ｋ−５１０１に従って測定された値
を用いている。

【００１５】本発明の現像剤に含まれるキャリアとして
は、磁性粉をバインダー樹脂中に分散してなるバインダ
ーキャリア、磁性粉を被覆してなるコートキャリア、磁
性粉をそのままキャリアとして使用するキャリア等がい
ずれも使用可能であるが、本発明においては、上記のキ
ャリア嵩比重（ＡＤ１）、現像剤嵩比重（ＡＤ２）およ
びＡＤ２／ＡＤ１の制御容易性の観点からバインダーキ
ャリアを使用することが好ましい。

【００１６】本発明の現像剤に含まれるキャリアがバイ
ンダーキャリアの場合、当該バインダーキャリアの製造
方法としては、キャリアの嵩比重（ＡＤ１）、現像剤の
嵩比重（ＡＤ２）およびＡＤ２／ＡＤ１を、それぞれ上
記範囲内に制御できれば特に制限されるものではなく、
公知の方法、例えば、バインダー樹脂と磁性粉をヘンシ
ェルミキサー等の混合機で混合する工程、この混合物を
溶融・混練する工程、この混練物を冷却後粗粉砕する工
程、この粗粉砕粒子を微粉砕する工程、および得られた
微粉砕粒子を分級する工程を含む方法が挙げられる。

【００１７】バインダーキャリアの上記製造方法におい
て、粗粉砕工程においてはフェザーミル（ホソカワミク
ロン（株）社製）等が用いられ、微粉砕工程においては
機械式粉砕機（ＡＣＭ−１０型；ホソカワミクロン
（株）社製）、ジェット粉砕機（ＩＤＳ−２型；日本ニ
ューマチック工業（株）社製）等が用いられる。

【００１８】また、バインダーキャリアの製造方法にお
いて、さらに好ましくは微粉砕処理後、分級工程を経た
キャリア粒子を表面処理に供する。表面処理工程におい
ては、熱と同時に機械的衝撃力を与えることを主体とす
るメカノフュージョンシステム（ＡＭＧ−Ｏ型；ホソカ
ワミクロン（株）社製）、加熱処理を施すことを主体と
するサフュージングシステム（ＳＦＳ−２型；日本ニュ
ーマチック工業（株）社製）を用いることが望ましい。

【００１９】上記メカノフュージョンシステムを用いる
ことによって、キャリア粒子の球形化が行われ、ＡＤ１
の制御がさらに容易になる。この場合において、処理温
度は７０〜１５０℃、好ましくは８０〜１３０℃に設定
することが望ましい。当該温度が７０℃未満では得られ
るキャリアの球形化度が小さく、当該処理の効果が小さ
く、一方、１５０℃を越えるとキャリア粒子同士が凝集
し、収率が低下する。

【００２０】また、表面処理工程においてサフュージン
グシステムを用いると、キャリア粒子の球形化によるＡ
Ｄ１制御の容易化が図れるだけでなく、瞬間的なキャリ
ア粒子表面の溶融により、キャリア表面の平滑性を向上
させたり、遊離した磁性粉をキャリア内部に取り込むこ
とができるため、画像ノイズを防止することができる。
この場合において、処理温度は１５０〜３５０℃、好ま
しくは１５０〜３００℃に設定することが望ましい。当
該温度が１５０℃未満では遊離磁性粉のキャリア内部へ
の取り込みが達成されないため、カブリ等の画像ノイズ
発生の原因となり、一方、３５０℃を越えると樹脂成分
が装置内壁に融着するため問題となる。

【００２１】本発明の現像剤に含まれるキャリアは、下
式（Ｉ）；

【数２】（式中、Ｌは投影画像の周囲長を表し、Ｓは投影画像の
投影面積を表す。）で表される形状係数（ＳＦ）が１．
０８〜２．３７、好ましくは１．２０〜２．０９、より
好ましくは１．４０〜２．００であることが望ましい。
当該形状係数を上記範囲内に制御することによりトナー
とキャリアとの混合性および摩擦帯電性をさらに向上さ
せ、カブリおよび画像ムラをさらに有効に防止できる。
キャリア形状係数が１．０８未満ではトナーとの摩擦が
良好に行われないため、トナーの帯電不良によってカブ
リが発生しやすい。一方、当該係数が２．３７を越える
とキャリア形状が不定形となるため、流動性が低下して
トナーとの混合が良好に行われず、画像ムラの原因とな
りやすい。

【００２２】本明細書中、「投影画像の周囲長（Ｌ）」
および「投影画像の投影面積（Ｓ）」は、走査型電子顕
微鏡（ＪＳＭ−８４０Ａ；日本電子データム（株）社
製）によるＳＥＭ画像（倍率１０００倍）を画像処理
し、得られた投影画像の周囲長（μｍ）および面積
（(μｍ)²）を測定して得られた値を用いているが、上
記測定原理に従えば、上記方法によって測定されなけれ
ばならないというわけではない。なお、ここでＬ、Ｓ、
いずれの値も約１００個の粒子の平均値として得られた
値である。

【００２３】このようなキャリアの形状係数は、キャリ
ア製造方法において上記の表面処理工程を経ることによ
って容易に達成され得る。すなわち、キャリア形状係数
を小さく設定したい場合には表面処理工程においてメカ
ノフュージョンシステムを用い、当該係数を大きく設定
したい場合には機械式粉砕機（ＡＣＭ−１０型；ホソカ
ワミクロン（株）社製）又はジェット粉砕機（ＩＤＳ−
２型）を用いて微粉砕処理を行い、分級した後、表面処
理を行わないか、または表面処理工程においてサフュー
ジングシステムを用いることが好ましい。また、当該形
状係数の制御容易性の観点から、上記表面処理工程にお
ける処理時間を適宜調節してもよい。すなわち、メカノ
フュージョンシステムを使用する場合には５〜２０分
間、好ましくは１０〜１５分間処理することが望まし
い。

【００２４】また、本発明の現像剤において、キャリア
の形状係数をＳＦｃ、トナーの形状係数をＳＦｔとした
とき、ＳＦｃ×ＳＦｔは１．５０〜３．５５、好ましく
は１．５０〜３．００、より好ましくは１．８０〜２．
６０であることがより望ましい。当該値を規定すること
により、キャリアとトナーとの良好な混合および摩擦帯
電を確保し、カブリおよび濃度ムラをより有効に防止す
ることができる。さらに、ＳＦｃ×ＳＦｔを好ましい範
囲（１．５０〜３．００）に制御することにより、特に
濃度ムラ防止効果のさらなる向上を図ることができる。
当該値が１．５０未満であると、キャリア、トナー共に
球形に近い形状であるため、良好な摩擦帯電が行われ
ず、カブリが発生しやすくなり、一方、３．５５を越え
るとキャリア、トナー共に不定形度が高い形状であるた
め、混合性が悪化し、濃度ムラが発生しやすくなる。

【００２５】本発明において使用されるキャリアバイン
ダー樹脂としては、従来からキャリアの製造に用いれて
いる公知の熱可塑性樹脂、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、ポリエステ
ル系樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げら
れ、これらの中でもポリエステル系樹脂、スチレン−ア
クリル系樹脂を使用することが好ましい。なお、これら
を混合して使用することもできる。

【００２６】キャリアバインダー樹脂として、より好ま
しくは、ガラス転移点が５５〜７５℃、好ましくは６０
〜７０℃、軟化点が９０〜１４５℃、好ましくは１００
〜１４０℃、数平均分子量が３,０００〜５０,０００、
好ましくは５,０００〜３０,０００、重量平均分子量／
数平均分子量が５〜５０、好ましくは１０〜４０である
ポリエステル樹脂を用いる。

【００２７】なお、本発明において樹脂のガラス転移点
は示差走査熱量計（ＤＳＣ−２００：セイコー電子社
製）を用いて、リファレンスをアルミナとし、１０mgの
試料を昇温速度１０℃／minの条件で２０〜１２０℃の
間で測定し、メイン吸熱ピークのショルダー値をガラス
転移点とした。軟化点はフローテスター（ＣＦＴ−５０
０：島津製作所社製）を用い、ダイスの細孔(径１mm、
長さ１mm)、加圧２０kg／cm²、昇温速度６℃／minの条
件下で１cm³の試料を溶融流出させたときの流出開始点
から流出終了点の高さの１／２に相当する温度を軟化点
とした。

【００２８】本発明において好ましく使用されるポリエ
ステル樹脂は、従来からキャリアやトナーの製造で使用
されている公知のポリエステル樹脂であれば特に制限さ
れることはない。具体的には、公知の多価アルコール成
分と多価カルボン酸成分を公知の方法により重縮合させ
ることにより得られるポリエステル樹脂が使用可能であ
る。

【００２９】本発明において好ましく使用されるスチレ
ン−アクリル系樹脂は、従来からキャリアやトナーのバ
インダー樹脂の製造で使用されている公知のスチレン−
アクリル系樹脂であれば特に制限されることはない。具
体的には、スチレンモノマー、アクリルモノマーと所望
によりビニルモノマーを、公知の方法により重合させる
ことにより得ることができる。

【００３０】上記のポリエステル系樹脂とスチレン−ア
クリル系樹脂を混合して使用する場合、これらの混合重
量比は１０：９０〜９０：１０とすることが好ましい。

【００３１】本発明において用いられる磁性粉として
は、公知のいかなる磁性粉であってもよく、例えば、フ
ェライト、マグネタイト、鉄粉等が挙げられ、好ましく
はフェライト、マグネタイトが使用される。

【００３２】磁性粉の含有量はバインダー樹脂１００重
量部に対して２００〜６００重量部、好ましくは２５０
〜５００重量部が好適である。磁性粉含有量が２００重
量部未満であるとＡＤ１が小さくなりすぎ、６００重量
部を越えるとＡＤ１が大きくなりすぎる。

【００３３】キャリアの体積平均粒径は２０〜５０μ
ｍ、好ましくは２５〜４０μｍであることが好ましい。
キャリア粒径が２０μｍより小さいとＡＤ１が小さくな
りすぎ、一方、５０μｍより大きいとＡＤ１が大きくな
りすぎ、いずれにしてもＡＤ１の制御が困難になる。

【００３４】本発明の現像剤に含まれるキャリアにおい
ては、カーボンブラック、シリカ、チタニア、アルミナ
等の分散剤を含有しても良い。分散剤を含有することに
よりバインダ樹脂中の磁性粉の均一分散性を向上させる
ことができる。分散剤の含有量はバインダー樹脂１００
重量部に対して０．１〜５重量部とすることが好まし
い。

【００３５】本発明の現像剤に含まれるトナーは負帯電
性、正帯電性、いずれであってもよいが、本発明におい
ては負帯電性であることが好ましい。

【００３６】トナーの嵩比重（ＡＤ３）は、上記の現像
剤嵩比重（ＡＤ２）およびＡＤ２／ＡＤ１が上記範囲内
になるよう適宜設定されるが、０．３〜０．６ｇ／ｃ
ｃ、好ましくは０．３５〜０．５ｇ／ｃｃが好適であ
る。なお、ＡＤ３はＡＤ１およびＡＤ２の測定方法と同
様にして測定された値である。

【００３７】また、トナーの形状係数（ＳＦｔ）につい
ては特に制限されないが、上述のようにキャリアの形状
係数（ＳＦｃ）との積が上記範囲内になるよう設定され
ることが好ましく、１．１〜２．５、好ましくは１．２
〜２．０が好適である。ここで、トナーの形状係数は、
前述の式（Ｉ）によって表される値であり、ＳおよびＬ
は上記と同様の方法で測定され得る。

【００３８】本発明の現像剤を構成するトナーは、従来
からトナーの製造で用いられている公知のトナーバイン
ダー樹脂、着色剤ならびに荷電制御剤、ワックス等のそ
の他の所望の添加剤を使用し、混練・粉砕法、懸濁重合
法、乳化重合法、乳化分散造粒法、カプセル化法等その
他の公知の方法により製造することができる。これらの
製造方法の中で、製造コストおよび製造安定性の観点か
らは混練・粉砕法が好ましい。

【００３９】混練・粉砕法は、トナーバインダー樹脂お
よび着色剤等のトナー粒子成分をヘンシェルミキサー等
の混合機で混合する工程、この混合物を溶融・混練する
工程、この混練物を冷却後粗粉砕する工程、この粗粉砕
粒子を微粉砕する工程、得られた微粉砕粒子を分級する
工程によりトナー粒子を製造する。トナー粒子は、体積
平均粒径を４〜１０μｍ、好ましくは６〜９μｍに調整
することが画像の高精細再現性の観点から好ましい。

【００４０】トナーバインダー樹脂としては、従来から
トナーのバインダー樹脂として使用されている熱可塑性
樹脂、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、ポリエステル系樹脂等を使用す
ることができるが、負帯電性トナーの場合、ポリエステ
ル系樹脂を、正帯電性トナーの場合、スチレンーアクリ
ル系樹脂を使用することが好ましい。

【００４１】本発明に使用される着色剤は特に限定され
るものではなく、従来電子写真で使用されてきた着色剤
を用いることができ、以下のものが例示できる。黒色顔
料としては、カーボン・ブラック、酸化銅、二酸化マン
ガン、アニリンブラック、活性炭、フェライト、マグネ
タイトなどを使用することができる。黄色顔料として
は、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、
ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、
ネーブルスイエロー、ナフトールイエローＳ、バンザー
イエローＧ、バンザーイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエ
ローＧ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレ
ーキ、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレヘ
ーキなどを使用することができる。

【００４２】赤色顔料としては、赤色黄鉛、モリブデン
オレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオ
レンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアント
オレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダスレンブ
リリアントオレンジＧＫ、ベンガラ、カドミウムレッ
ド、鉛丹、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、
ピラゾロンレッド、ウオッチングレッド、レーキレッド
Ｃ、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオ
シンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、
ブリリアントカーミン３Ｂ、パーマネントオレンジＧＴ
Ｒ、バルカンファストオレンジＧＧ、パーマネントレッ
ドＦ４ＲＨ、パーマネントカーミンＦＢなどを使用する
ことができる。青色顔料としては、紺青、コバルトブル
ー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、
フタロシアニンブルーなどを使用することができる。な
お、これらの着色剤の添加量も特に限定的ではないが、
通常、トナーバインダー樹脂１００重量部に対して１〜
２０重量部、好ましくは３〜１５重量部になるようにす
る。

【００４３】トナーにはその他所望の添加剤、例えば、
荷電制御剤、ワックス等を含有させることもできる。荷
電制御剤としては、トナーを負荷電制御したいときは負
荷電制御剤を、トナーを正荷電制御したいときは正荷電
制御剤を用いることができる。本発明に使用可能な負荷
電制御剤としてはサリチル酸金属錯体、含金アゾ染料、
カリックスアレン化合物、含ホウ素化合物等が挙げられ
る。正荷電制御剤としては、例えばニグロシン染料、ト
リフェニルメタン系化合物、４級アンモニウム塩系化合
物等が挙げられる。本発明においては負荷電制御剤を使
用することが好ましい。添加量としてはトナーバインダ
ー樹脂１００重量部に対して０．１〜５重量部が好まし
い。

【００４４】ワックスとしては低分子量ポリプロピレ
ン、低分子量ポリエチレン、カルナバワックス、密ロウ
等のパラフィン系ワックス、アクリルワックスが好まし
く使用されるが、トナーのバインダー樹脂として使用す
る熱可塑性樹脂に相溶せず、遊離性を有するものであれ
ば特に限定されるものではない。添加量としてはトナー
バインダー樹脂１００重量部に対して１〜１０重量部が
好ましい。

【００４５】また、本発明の現像剤を構成するトナー
は、流動化剤が外添されていてもよい。流動化剤として
は、シリカ微粒子、二酸化チタン微粒子、アミルナ微粒
子、フッ化マグネシウム微粒子、炭化ケイ素微粒子、炭
化ホウ素微粒子、炭化チタン微粒子、炭化ジルコニウム
微粒子、窒化ホウ素微粒子、窒化チタン微粒子、窒化ジ
ルコニウム微粒子、マグネタイト微粒子、二硫化モリブ
デン微粒子、ステアリン酸アルミニウム微粒子、ステア
リン酸マグネシウム微粒子、ステアリン酸亜鉛微粒子等
が挙げられる。なお、これらの微粒子は、シランカップ
リング剤、チタンカップリング剤、高級脂肪酸、シリコ
ーンオイル等で疎水化処理されていることが好ましい。

【００４６】流動化剤の添加量は、トナー１００重量部
に対して０.０５〜５重量部、好ましくは０.１〜３重量
部用いることが望ましい。

【００４７】本発明の現像剤において、前記のＡＤ２／
ＡＤ１は現像剤中のトナー含有量への依存が比較的大き
いため、トナー含有量は適宜設定することが好ましい
が、重量比で３〜２０重量％、好ましくは５〜１８重量
％とすることが望ましい。トナーの含有量が３重量％よ
り少ないと十分な画像濃度が得られなくなったり、耐刷
により、画像濃度変化（低下）が発生し、２０重量％よ
り多くなるとトナーが十分に荷電されず画像にカブリが
生じやすくなったり、現像剤の流動性が低下し、スリー
ブ上にムラが発生し、画像濃度ムラになったりする。

【００４８】このような本発明の現像剤は２成分現像方
式を採用した現像装置において好適に用いられる。すな
わち、２成分現像方式を採用した画像形成方法におい
て、本発明の現像剤を用いると、長期間にわたってカブ
リや画像ムラの発生ならびに画像濃度の低下を防止する
ことができる。

【００４９】２成分現像方式を採用する現像装置の一例
を図１に基づいて説明する。この現像装置１０において
は、その内部にトナーＴとキャリアとを含む現像剤１を
収容させており、この現像剤１を搬送させる現像剤搬送
部材１１として、複数の磁極Ｎ₁、Ｓ₁、Ｎ₂、Ｓ₂、Ｎ₃
を有するマグネットローラ１１aが内周側に設けられた
円筒状の現像スリーブ１１を用い、この現像スリーブ１
１を現像領域において像担持体である感光体２と適当な
間隔Ｄsを介して対向するように、回転可能に配置させ
ている。

【００５０】この現像スリーブ１１を感光体２と逆方
向、すなわち現像スリーブ１１と感光体２とが対向する
現像領域では現像スリーブ１１と感光体２とが同方向に
移動するように回転させ、この現像スリーブ１１の回転
に伴って現像装置１０内に収容された現像剤１を、上記
のマグネットローラ１１aによる磁力作用により磁気ブ
ラシの状態で感光体２側に搬送させるようにしている。

【００５１】上記の現像スリーブ１１には現像バイアス
電源１２を接続させており、この現像バイアス電源１２
から交流電圧或いは交流電圧に直流電圧を重畳させた現
像バイアス電圧を印加させて、現像領域に振動電界を作
用させるようにしている。

【００５２】上記の現像スリーブ１１と感光体２とが対
向する現像領域よりも現像剤１の搬送方向上流側で、前
記マグネットローラ１１aの磁極Ｎ₁と対向する位置にお
いて、規制部材１３として磁性ブレード１３ａを現像ス
リーブ１１と所要間隔を介して設け、この磁性ブレード
１３ａによって現像スリーブ１１上における現像剤１の
量を規制するようにしている。

【００５３】この現像装置１０においては、その上部に
トナーＴを収容させたトナー収容部１４を設けており、
現像スリーブ１１から現像剤１中におけるトナーＴを感
光体２に供給して現像を行った結果、現像装置１０内に
おける現像剤１中のトナー濃度が低下した場合には、こ
のトナー収容部１４の下に設けられたトナー補給ローラ
１５を回転させて、トナー収容部１４に収容されたトナ
ーＴを現像装置１０内の現像剤１に補給させるようにな
っている。

【００５４】この現像装置１０においては、上記のよう
に現像スリーブ１１と感光体２とが対向する現像領域よ
りも現像剤１の搬送方向上流側に設けられた磁性ブレー
ド１３ａによって現像スリーブ１１上における現像剤１
の量を規制し、現像剤１をこの現像剤スリーブ１１上で
薄層状態にして感光体２と対向する現像領域に搬送し、
上記の現像バイアス電源１２から現像バイアス電圧を印
加させて、この現像領域に振動電界を作用させ、現像ス
リーブ１１によって搬送されてきた現像剤１中における
トナーＴを現像スリーブ１１から感光体２の潜像部分に
供給して現像を行うようになっている。

【００５５】この現像剤搬送部材によって現像領域に搬
送させる現像剤はその量が少なすぎると、像担持体に供
給されるトナーが不足し、十分な画像濃度を有する画像
が得られなくなる。このため、現像スリーブと磁性ブレ
ードとの間隙を０．１〜１mm、好ましくは０．２〜０．
６mmに設定して、現像剤搬送部材によって現像領域に搬
送させる現像剤の量を、０．７〜１０mg／cm²、好まし
くは１〜７mg／cm²の範囲になるようにする。

【００５６】また、現像を行うにあたって上記のように
現像領域における現像剤搬送部材と像担持体との間に振
動電界を作用させる場合、この振動電界が弱いと、トナ
ーが放出された後のキャリアにおける電荷の移動が悪
く、キャリアにカウンターチャージが残り、キャリアが
像担持体に付着しやすくなる一方、この振動電界が強く
なりすぎると、現像剤搬送部材と像担持体との間でリー
クが起こりやすくなるため、現像領域における現像剤搬
送部材と像担持体との間隔をＤs、印加する交流電圧の
ピーク・ピーク値をＶp−pとした場合に、振動電圧（Ｖ
p−p／Ｄs）を２〜６kV／mm、好ましくは３〜５kV／mm
に設定することが好ましい。また、さらに直流電圧を−
３００〜−４００V重畳することが望ましい。

【００５７】本発明の現像剤はまた、上記の図１に示す
ような構成を有する現像装置にトナーリサイクルシステ
ムを採用した現像装置にも有効に使用することができ
る。すなわち、２成分現像方式およびトナーリサイクル
システムを採用した画像形成方法においても、本発明の
現像剤を用いると、長期間にわたってカブリや画像ムラ
の発生ならびに画像濃度の低下を防止することができ
る。トナーリサイクルシステムを経て回収されたトナー
は通常、後処理剤（流動化剤）が脱離され、流動性が低
下しているため、キャリアとの接触確率が低下し、摩擦
帯電性に劣り、カブリや画像濃度の低下が起こるが、本
発明における上記キャリアは、このような回収トナーで
あっても有効に帯電させることができ、流動性低下に伴
う上記の問題を防止することができるためである。

【００５８】２成分現像方式およびトナーリサイクルシ
ステムを採用する現像装置の一例を図２に基づいて説明
する。図２は、トナーリサイクルシステムを有すること
以外、図１と同様の構成を有している。トナーリサイク
ルシステムとは、像担持体上の残留トナーを公知の手段
によって回収し、回収されたトナーを再度、現像に供す
べく、現像装置内に搬送するシステムをいうものとす
る。

【００５９】図２中、像担持体上の残留トナーは、クリ
ーニング装置２０内においてクリーニングブラシ２１に
よって回収されるようになっている。回収されたトナー
は、クリーニング装置側のローラー２２と現像装置側の
ローラー２３に装着されているベルト２４によって現像
装置内に搬送され、現像装置内に装填されている現像剤
１とともに再度、現像に供されるようになっている。こ
のように、トナーリサイクルシステムを採用することに
より、トナーを効率よく現像に供することが可能とな
る。本発明を以下の実施例によりさらに詳しく説明す
る。

【００６０】

【実施例】キャリアＡの製造・ポリエステル樹脂１００重量部（ガラス転移点６３℃、軟化点１２２℃）・フェライト（ＭＦＰ−２；ＴＤＫ社製）３５０重量部（飽和磁化６０emu／ｇ、真比重５ｇ／cc）・カーボンブラック（＃９７０；三菱化学社製）２重量部上記成分をヘンシェルミキサ−で充分混合した後、ベン
ト二軸押出混練機（ＰＣＭ−６５；池貝鉄工（株）社
製）により１８０℃で溶融混練し、フェザ−ミルにて粗
粉砕し、機械式粉砕機（ＡＣＭ−１０型；ホソカワミク
ロン（株）社製）により微粉砕し、風力分級機（ＭＳ−
１型；ホソカワミクロン（株）社製）により分級を行っ
た後、さらにサフュージングシステム（ＳＦＳ−２型；
日本ニューマチック工業（株）社製）により２５０℃で
表面処理を行い、平均粒径３０μｍのキャリアＡを得
た。

【００６１】キャリアＢの製造・スチレン−アクリル樹脂１００重量部（ガラス転移点６７℃、軟化点１３０℃）・マグネタイト（ＲＢ−ＢＬ；チタン工業社製）３００重量部（飽和磁化６０emu／ｇ、真比重５ｇ／cc）・カーボンブラック（ＭＡ＃８；三菱化学社製）２．５重量部上記成分をヘンシェルミキサ−で充分混合した後、ベン
ト二軸押出混練機（ＰＣＭ−３０；池貝鉄工（株）社
製）により１８０℃で溶融混練し、フェザ−ミルにて粗
粉砕し、ジェット粉砕機（ＩＤＳ−２型；日本ニューマ
チック工業（株）社製）により微粉砕し、風力分級機
（ＭＳ−１型；ホソカワミクロン（株）社製）により分
級を行った後、さらにサフュージングシステム（ＳＦＳ
−２型；日本ニューマチック工業（株）社製）により２
５０℃で表面処理を行い、平均粒径３５μｍのキャリア
Ｂを得た。

【００６２】キャリアＣの製造・ポリエステル樹脂１００重量部（ガラス転移点６３℃、軟化点１２２℃）・マグネタイト（ＲＢ−ＢＬ；チタン工業社製）３５０重量部（飽和磁化６０emu／ｇ、真比重５ｇ／cc）・カーボンブラック（ＭＡ＃８；三菱化学社製）２重量部上記成分をヘンシェルミキサ−で充分混合した後、ベン
ト二軸押出混練機（ＰＣＭ−６５；池貝鉄工（株）社
製）により１８０℃で溶融混練し、フェザ−ミルにて粗
粉砕し、機械式粉砕機（ＡＣＭ−１０型；ホソカワミク
ロン（株）社製）により微粉砕し、風力分級機（ＭＳ−
１型；ホソカワミクロン（株）社製）により分級を行っ
た後、さらにメカノフュージョンシステム（ＡＭＧ−Ｏ
型；ホソカワミクロン（株）社製）により、処理温度が
９０℃になるようにローター回転数を調整して１０分間
表面処理を行い、平均粒径３５μｍのキャリアＣを得
た。

【００６３】キャリアＤの製造表１に示すキャリア原料を使用したこと、およびサフュ
ージングシステムによる処理温度を１５０℃にしたこと
以外、キャリアＡの製造方法と同様にして平均粒径２５
μｍのキャリアＤを得た。

【００６４】キャリアＥの製造表１に示すキャリア原料を使用したこと、およびサフュ
ージングシステムによる処理温度を３００℃にしたこと
以外、キャリアＡの製造方法と同様にして平均粒径４０
μｍのキャリアＥを得た。

【００６５】キャリアＦの製造表１に示すキャリア原料を使用したこと、およびメカノ
フュージョンシステムによる処理温度を１２０℃にした
こと以外、キャリアＣの製造方法と同様にして平均粒径
３０μｍのキャリアＦを得た。

【００６６】キャリアＧの製造表１に示すキャリア原料を使用したこと、およびサフュ
ージングシステムによる処理温度を１５０℃にしたこと
以外、キャリアＢの製造方法と同様にして平均粒径３５
μｍのキャリアＧを得た。

【００６７】キャリアＨの製造表１に示すキャリア原料を使用したこと、およびサフュ
ージングシステムによる処理温度を２７０℃にしたこと
以外、キャリアＢの製造方法と同様にして平均粒径３０
μｍのキャリアＨを得た。

【００６８】キャリアＩの製造表１に示すキャリア原料を使用したこと、およびメカノ
フュージョンシステムによる処理温度を８０℃にしたこ
と以外、キャリアＣの製造方法と同様にして平均粒径３
０μｍのキャリアＩを得た。

【００６９】キャリアＪの製造表１に示すキャリア原料を使用したこと、およびサフュ
ージングシステムによる処理温度を２００℃にしたこと
以外、キャリアＢの製造方法と同様にして平均粒径２５
μｍのキャリアＪを得た。

【００７０】キャリアＫの製造表１に示すキャリア原料を使用したこと、およびメカノ
フュージョンシステムによる処理温度を１１０℃にした
こと以外、キャリアＣの製造方法と同様にして平均粒径
４０μｍのキャリアＫを得た。

【００７１】上記のキャリアの製造で使用された原料
を、微粉砕工程で使用された機種ならびに表面処理工程
で使用された機種および処理温度とともにまとめて以下
の表１に示す。なお、表１中、「ＰＥＳ」はポリエステ
ル樹脂を、「Ｓｔ−Ａｃ」はスチレン−アクリル樹脂を
表し、「Ｔｇ」は使用されるバインダー樹脂のガラス転
移点を、「Ｔｍ」は当該樹脂の軟化点を表す。なお、磁
性粉としてはマグネタイトＲＢ−ＢＬ（チタン工業社
製）、マグネタイトＥＰＴ−１０００（戸田工業社
製）、フェライトＭＦＰ−２（ＴＤＫ社製）が、カーボ
ンブラックとしては＃９７０（三菱化学社製）、ＭＡ＃
８（三菱化学社製）およびＲＥＧＡＬ３３０（キャボッ
ト社製）が用いられている。

【００７２】

【表１】

【００７３】（トナーａの製造）・熱可塑性ポリエステル樹脂１００重量部（軟化点１２０℃、ガラス転移点６１℃）・カーボンブラック（キャボット社製：モーガルＬ）８重量部・低分子量プロピレン３重量部（三洋化成工業社製：ビスコール５５０Ｐ）・負荷電制御剤５重量部（オリエント化学工業社製：ボントロンＳ−３４）上記成分を充分混合した後、ベント二軸混練装置により
１４０℃で溶融混練し、この混練物を冷却させた後、フ
ェザ−ミルで粗粉砕し、さらにジェット粉砕機で微粉砕
し、その後風力分級して体積平均粒径が９μｍの黒色微
粉末を得た。そして、この黒色微粉末１００重量部に対
して、疎水性シリカ（ヘキストジャパン社製；Ｈ−２０
００）を０．３重量部添加し、これをヘンシェルミキサ
ー（三井三池化工機社製）により１０００ｒｐｍで１分
間処理して負帯電性トナーを得た。ここで得られたトナ
ーをトナーａとする。トナーａの形状係数（ＳＦｔ）は
１．５であった。

【００７４】実施例１〜１１および比較例１〜８上記のキャリアＡ〜Ｋとトナーａを、現像剤中のトナー
重量割合（Ｔｃ）がそれぞれ表１に示す割合になるよう
に混合し、現像剤を調製した。なお、混合はロールミル
を用いて１時間行った。

【００７５】それぞれの実施例および比較例において使
用したキャリアの種類、平均粒径、嵩比重（ＡＤ１）お
よび形状係数（ＳＦｃ）、得られた現像剤の嵩比重（Ａ
Ｄ２）およびトナー重量割合（Ｔｃ）ならびにＡＤ２／
ＡＤ１およびＳＦｃ×ＳＦｔをまとめて以下の表２に示
す。

【００７６】

【表２】

【００７７】なお、上記物性値は以下にしたがって測定
した。（キャリア嵩比重（ＡＤ１）および現像剤嵩比重（ＡＤ
２）の測定）キャリア嵩比重（ＡＤ１）および現像剤嵩
比重（ＡＤ２）は、ＪＩＳ規格Ｋ−５１０１にしたがっ
て測定した。（キャリアおよびトナーの形状係数の測定）走査型電子
顕微鏡（ＪＳＭ−８４０Ａ；日本電子データム（株）社
製）により撮影したキャリアまたはトナーのＳＥＭ画像
（１０００倍）を、画像処理装置（Ｉmage Ｈyper II；
インタークエスト社製）により画像処理して投影面積
（Ｓ）および投影画像の周囲長（Ｌ）を測定し、これら
の値から前述の式（Ｉ）に基づいて算出した。

【００７８】（キャリア平均粒径およびトナー体積平均
粒径の測定）キャリア平均粒径の測定は、コールターマ
ルチサイザー（コールター社製）を用い、２８０μｍの
アパチャーチューブで粒径別相対重量分布を測定して行
った。トナーの体積平均粒径の測定は、コールターマル
チサイザー（コールター社製）を用い、１００μｍのア
パチャーチューブで粒径別相対重量分布を測定して行っ
た。

【００７９】（実験例１）それぞれの現像剤を、図１に
概略的に示す現像装置を有する複写機（Ｄｉ−３０；ミ
ノルタ社製）に搭載し、Ｎ／Ｎ環境下（２５℃、５０
％）でＢ／Ｗ比１０％の画像を３０万枚耐刷し、０枚
（初期）、１万枚、５万枚、１０万枚、１５万枚、２０
万枚、２５万枚および３０万枚複写時に以下の評価項目
について評価を行った。また、Ｂ／Ｗ比５０％の画像に
ついても耐刷を行い、１１万枚、２１万枚および３１万
枚複写時に以下の評価項目について評価を行った。これ
らの評価結果をまとめて表３〜５に示す。

【００８０】なお、複写機の設定条件については以下の
ように調整した；現像スリーブと磁性ブレードとの間隔
０．４mm、現像スリーブによって現像領域に搬送される
現像剤の搬送量５．０mg／cm²、感光体の周速度１６５m
m／s、現像スリーブの周速度３００mm／s、感光体にお
いてトナーＴを供給する部分の表面電位−４５０Ｖ、感
光体においてトナーＴを供給しない部分の表面電位−１
００Ｖ、感光体と現像スリーブとの対向部における最短
間隔０．４mm。また、現像領域においては、現像バイア
ス電源から−３５０Ｖの直流電圧と、ピーク・ピーク値
Ｖp−pが１．５kＶ、周波数が３kＨzの矩形波でduty比
(現像:回収)が１:１になった交流電圧とを重畳させてい
る。

【００８１】カブリそれぞれの耐刷時における複写画像の白地部分を目視に
より観察し、以下に従ってランク付けした。 ◎；カブリは全く発生していなかった；〇；カブリが若干発生していたが、実用上問題なかっ
た； △；カブリが発生し、実用上問題があった； ×；カブリがひどく発生し、実用上問題あった。

【００８２】画像濃度それぞれの耐刷時における複写画像のソリッド（黒ベ
タ）部の濃度を反射濃度計（マクベス社製）により測定
し、以下に従ってランク付けした。なお、「〇」以上が
実用上問題がない。 ◎；１．４以上；〇；１．２以上１．４未満； △；１．０以上１．２未満； ×；１．０未満。

【００８３】濃度ムラそれぞれの耐刷時において黒ベタ画像を１枚複写し、そ
の複写画像１ページ内での濃度バラツキを測定し、以下
に従ってランク付けした。なお、「〇」以上が実用上問
題がない。なお、複写画像１枚の４隅と中央の５点の濃
度を反射濃度計（マクベス社製）により測定し、その平
均値からバラツキを％で評価している。 ◎；５％以下；〇；５％を越え、１０％以下； △；１０％を越え、２０％以下； ×；２０％を越える。

【００８４】

【表３】

【００８５】

【表４】

【００８６】

【表５】

【００８７】（実験例２）それぞれの現像剤を、ミノル
タ社製複写機Ｄｉ−３０に改造を加えたものに搭載した
こと以外、実験例１と同様にして、上記評価項目につい
て評価した。これらの評価結果を表６〜８に示す。な
お、用いた複写機はミノルタ社製複写機Ｄｉ−３０にト
ナーリサイクルシステムを搭載した、図２に示す構成を
有する複写機である。

【００８８】

【表６】

【００８９】

【表７】

【００９０】

【表８】

【００９１】

【発明の効果】本発明によれば、長期間にわたってカブ
リや画像ムラの発生ならびに画像濃度の低下を防止する
ことができる。また、トナーリサイクルシステムを採用
した場合であっても、長期間にわたってカブリや画像ム
ラの発生ならびに画像濃度の低下を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】２成分現像方式を採用した現像装置の概略構
成図を示す。

【図２】図１の装置にトナーリサイクルシステムを採
用した現像装置の概略構成図を示す。

【符号の説明】

１：現像剤、２：像担持体、１０：現像装置、１１：現
像剤搬送部材（現像スリーブ）、１１ａ：マグネットロ
ーラ、１２：現像バイアス電源、１３：規制部材、１３
ａ：磁性ブレード、１４：トナー収容部、１５：トナー
補給ローラ、２０：クリーニング装置、２１：クリーニ
ングブラシ、２２：ローラー、２３：ローラー、２４：
ベルト。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安永英明大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者武中浩一大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともキャリアおよびトナーからな
る二成分現像剤であって、キャリアの嵩比重（ＡＤ１）
が１．０７〜１．４３ｇ／ｃｃ、該現像剤の嵩比重（Ａ
Ｄ２）が０．８３〜１．１６ｇ／ｃｃであり、ＡＤ２／
ＡＤ１が０．６９〜０．９１であることを特徴とする二
成分現像剤。
【請求項２】キャリアが、バインダー樹脂中に磁性粉
を分散してなるバインダーキャリアであることを特徴と
する請求項１に記載の二成分現像剤。
【請求項３】キャリアの下式（Ｉ）；【数１】（式中、Ｌは投影画像の周囲長を表し、Ｓは投影画像の
投影面積を表す。）で表される形状係数（ＳＦ）が１．
０８〜２．３７であることを特徴とする請求項１または
２に記載の二成分現像剤。
【請求項４】請求項１〜３いずれかに記載の二成分現
像剤を用いることを特徴とする画像形成方法。
【請求項５】請求項１〜３いずれかに記載の二成分現
像剤を用い、トナーリサイクルシステムを採用している
ことを特徴とする画像形成方法。