JP2001194833A - 二成分系現像剤 - Google Patents
二成分系現像剤Info
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Abstract
像器内での搬送性が良好な二成分系現像剤を提供する。 【解決手段】 少なくとも着色剤含有樹脂粒子及び外添
剤を有するトナーと、キャリアとからなり、下記(a)
(b)及び(c)の条件を充たすことを特徴とする二成
分系現像剤。 (a)該キャリアの重量平均粒径が35〜55μmであ
り、22μmより小さいキャリア粒子が0〜15%、8
8μmより大きいキャリア粒子が0〜5%の粒径分布を
持ち、(b)該キャリアは芯材がシリコーン樹脂を主成
分とする樹脂で被覆され、その被覆層にはカーボンブラ
ックが4〜20%含有された樹脂被覆キャリアであり、
かつ(c)該キャリアの芯材の流動度をt1(秒/50
g)、該キャリアの流動度をt2(秒/50g)とした
とき、t2≦t1+10である。
Description
から構成される二成分系現像剤に関し、とりわけ画質お
よび耐久性を著しく改良した二成分系現像剤に関する。
の画像形成装置が広く普及するに従い、その用途も多種
多様に広がるとともに、高精細、高画質化の要求が市場
では高まっている。当該技術分野では、潜像担持体上に
形成された静電潜像はトナーで現像して可視像とされる
が、そのトナーの粒径を細かくして高画質化を達成しよ
うという試みがなされており、それに伴ってキャリアの
小粒径化も必然となってきている。これまでに、画質を
よくするという目的のために、いくつかの現像剤が提案
されている。例えば、キャリアの平均粒径や粒度分布を
示唆したものとして、特開昭51−3238号、特開昭
58−144839号、特開昭61−204646号な
どがある。
分布についてだけ言及している。しかしながら、現像剤
の現像性や現像装置内での搬送性に密接に関係している
磁気特性については具体的に開示されていない。さらに
実施例中のキャリアは全て250メッシュパスが約80
%以上もあり、平均粒径も60μm以上というものであ
る。また、特開昭58−144839号は、単にキャリ
アの平均粒径のみを開示するものであって、感光体への
キャリア付着に影響を及ぼす微粉量(粒径の小さいキャ
リアの量)や画像の鮮明性に影響を与える粗粉量(粒径
の大きいキャリアの量)まで言及し詳細にその分布まで
は記載していない。さらに、特開昭61−204646
号は複写装置と適当な現像剤の組合せを発明の骨子とし
ているが、キャリアの粒度分布や磁気特性については具
体的に述べられていない。
載されている二成分系現像剤におけるフェライトキャリ
アは、多孔性の空孔の多い材料についてのものであり、
このようなキャリアを用いた現像剤はエッジ効果が発生
しやすく耐久性に乏しいものである。
得られることは勿論、少量の現像剤で画像面積の大きい
画像を連続複写することが可能であり、良好な耐久性を
有しエッジ効果が生じないという特性をも満足しうる現
像剤が待望されてきている。これに対して現像剤及びキ
ャリアに関して検討が行われているが、ほとんどベタ画
像に近い20%以上の画像面積をもつ画像を複写しつづ
ける能力やエッジ効果の軽減、一枚の複写物中での画像
濃度の一様性を保持しうる能力を有するキャリアに特に
関心がもたれている。
第2854317号)では、微粉の存在量および粗粉の
存在量をコントロールした粒度分布の狭いキャリア(磁
性粒子)を提案しているが、現像特性に影響が大きいそ
の形状および流動性については何ら言及していない。
のごとき問題点を解決し、鮮明かつ階調性の優れた画像
を得るのに有用な二成分系現像剤を提供するものであ
る。本発明の他の目的は、現像器内での搬送性の良好な
二成分系現像剤を提供するものである。本発明のさらに
他の目的は、アナログ画像形成装置、デジタル画像信号
による画像形成装置のいずれにおいても、解像度、階調
性、細線再現性に優れたトナー画像を形成し得る二成分
系現像剤を提供するものである。
現像剤を用いたときの画像濃度、ハイライト再現性、細
線再現性について鋭意検討した結果、特定の粒度分布を
有し、かつ流動性の高いキャリアを使用したときに、高
画像濃度、ハイライト再現、細線再現等に優れた高画質
化が達成できること、及び、前記流動性の向上のために
は、樹脂被覆キャリアの被覆樹脂に高流動性付与剤(カ
ーボンブラック)を含有させておくのが望ましいことを
見出した。本発明はこれに基づいてなされたものであ
る。
とも着色剤含有樹脂粒子及び外添剤を有するトナーと、
キャリアとを含有する二成分系現像剤であって、(a)
該キャリアの重量平均粒径が35〜55μmであり、2
2μmより小さい粒径のキャリア粒子が0〜15%、8
8μmより大きい粒径のキャリア粒子が0〜5%の粒径
分布を持ち、(b)該キャリアは芯材がシリコーン樹脂
を主成分とする樹脂で被覆され、その被覆層にはカーボ
ンブラックが4〜20%含有された樹脂被覆キャリアで
あり、かつ、(c)該芯材の流動度をt1(秒/50
g)、該キャリアの流動度をt2(秒/50g)とした
とき、t2≦t+10である、ことを特徴とする二成分
系現像剤が提供される。
球形度Ψw0.6以上であることを特徴とする上記第一
に記載の二成分系現像剤が提供される。
の印加磁場に対する飽和磁化が40〜120emu/g
であることを特徴とする上記第一又は第二に記載の二成
分系現像剤が提供される。
く説明する。本発明の二成分系現像剤におけるキャリア
は重量平均粒径が35〜55μmであり、22μmより
小さい粒径のキャリア粒子が0〜15%、好ましくは0
〜10%、より好ましくは0〜6%であり、また88μ
mより大きい粒径のキャリア粒子が0〜5%、好ましく
は0〜3%である。この粒度分布のコントロールは、例
えば小さいキャリア粒子は気流分級により、大きいキャ
リア粒子はメッシュによって行なうことができる。
は、キャリアが潜像担持体上に付着され易くなり、潜像
担持体やクリーニングブレードや帯電ローラを傷つけ易
くなる。一方、キャリアの重量平均粒径が55μmより
大きいと、特に小粒径トナーとの組合せにおいては、キ
ャリアのトナー保持能力(トナーを保持できるキャリア
の表面積)が低下し、ベタ画像の濃度ムラ、トナー飛
散、地肌汚れ等が発生し易くなる。
粒子)の存在量が上記値を超えると、潜像担持体へのキ
ャリア付着が発生しやすく、またトナーとの円滑な帯電
を妨げられる。一方、粗粉(粒径が88μm以上の大き
いキャリア粒子)の存在量が上記値を超えると、現像ロ
ーラ上の磁気ブラシが粗くなりやすく、鮮明な画像が得
られにくい。
生じる弊害として現像剤としての流動性が低下し、現像
器中の現像剤が循環しにくくなることがあげられる。こ
の対策として現像器中の撹拌強度を高めるなどの装置条
件の変更があげられるが、現像剤および現像器の耐久寿
命を短かくするなどの問題を生じるため、好ましいもの
ではない。
るレベルの流動性を確保する事が重要であるとし、現像
剤の流動性確保の手段として、流動性の高いキャリアの
被覆樹脂を選択すること、更に高流動性の被覆樹脂の効
果を最大限活かす為にキャリアの芯材、及びそのキャリ
アの表面性および球形度等を調整することに配慮がなさ
れている。
って、被覆樹脂の主成分がシリコーン樹脂であり、その
被覆層にカーボンブラックを4〜20%、好ましくは6
〜12%含有している。シリコーン樹脂は低表面エネル
ギー材料であり、元来、高流動性を有するキャリアの材
料として使用されている。しかし、上述したように近年
のキャリアの小粒径化にともない、単にシリコーン樹脂
を芯材にコートしただけのキャリアでは、流動性が低い
ことが分かっている。ところが、シリコーン樹脂を主成
分としたキャリア被覆層にカーボンブラックを4〜20
%、好ましくは6〜12%の範囲で含有させると飛躍的
に流動性が向上するようになる。これはおそらくキャリ
ア表面層に一部カーボンブラックが露出し、それが滑剤
的な働きをし流動性を向上させたものと考えられる。こ
の流動性の良さが本発明の二成分系現像剤およびそれを
用いる画像形成装置とマッチする。
リア被覆層を形成する被覆樹脂の固形分全量に対する数
値である。カーボンブラックの含有量が4%未満である
と、キャリア最表面に露出するカーボンブラック量が乏
しく、本発明のキャリアに必要な流動性が得られにく
い。一方、カーボンブラックの含有量が20%を超える
と、キャリア付着が多発するようになる。ここで言うキ
ャリア付着とは、現像バイアスによって電荷注入された
キャリアが感光体上の画像部位に現像される現象であ
り、キャリア最表層にカーボンブラックが多量に存在す
ると、それに対して電荷注入が生じ易い。その結果、黒
べた画像を形成した際に、その画像中にキャリアが存在
することにより生じる白抜け現象が生じるようになる。
動性であることを規定する為、以下のような数値上の規
定を設定している。キャリアの流動度t2(秒/50
g)、キャリア芯材の流動度t1(秒/50g)とした
ときに、 t2≦t1+10 という関係をもつことである。本発明では、上記式を満
たすときに、カーボンブラックを含有することによって
得られた高流動性キャリアとみなすことができる。ここ
での流動度t1、t2はJIS Z2504の方法によっ
て計測することができる。
るには、キャリアの形状を制御すること、すなわちキャ
リアの球形度を上げる手段をとることが効果的である。
のように規定する。すなわち、本発明でいうワーデルの
実用球形度Ψwは、式Ψw=(粒子の投影面積に等しい
円の直径)/(粒子の投影像に外接する最小円の直径)
で求められる値である。本発明のキャリアはΨwが0.
6以上であることが好ましく、より好ましくはΨwが
0.75以上であり、理想的にはΨw=1.0である。
この範囲を超えて球形から外れた異形化キャリアにおい
ては、前述の様に現像剤の流動性および撹拌効率に問題
を生じることがある。
球形度を上げる事は困難になるが、球形度の度合いを前
述の様に調節する為には、製造条件の調整、例えばスプ
レードライ法を用いる場合には、スラリーの粘度の調
節、温度、添加物の利用も可能であるが特に限定され
ず、他の方法においても芯材の焼成温度の調整などによ
って行う事が可能である。
性が異なってくる。そしてその表面性が荒れることによ
り、流動性が悪くなることがあり、本発明のキャリアに
は好ましくない。芯材の表面性および球形度 等を適正
化することにより、芯材の流動性を損なわない(或いは
キャリアの流動度が上回り)、本発明の高流動性のキャ
リアが得られる。
t2は20〜40(秒/50g)である。40秒より大
きい場合、流動性が悪く、補給されたトナーに帯電付与
を円滑に行うことができず、画像劣化を生じさせること
がある。また20秒より小さい場合、現像剤の摩擦抵抗
を利用した現像剤の搬送が良好に行なわれず、現像剤の
搬送性に問題が生じることがある。芯材の流動度t1は
t1≧t2−10で関係づけられる。
スリーブに内蔵されたマグネットローラーによってスリ
ーブ表面に担持され、現像剤として攪拌・循環され、現
像剤の現像特性及びトナーの搬送性に大きく影響を及ぼ
すものである。本発明ではキャリアの飽和磁化(100
0エルステッドの印加磁場に対して)が40〜120e
mu/g、好ましくは70〜120emu/gのとき、
複写画像の均一性や階調再現性にすぐれ好適である。
ルステッドの印加磁場に対して)を超えると、現像時感
光体上の静電潜像に対向した現像スリーブ上のキャリア
とトナーにより構成される磁気ブラシが固く締った状態
となり、階調性や中間調の再現が悪くなる。また、40
emu/g(1000エルステッドの印加磁場に対し
て)未満であると、現像剤を現像スリーブ上に良好に保
持することが困難になり、キャリア付着やトナー飛散が
悪化するという問題点が発生しやすくなる。
エルステッドの印加磁場に対して)が70〜120em
u/gのとき、複写画像の均一性や階調再現性にすぐれ
ていることに加え、比較的磁化が高いことからトナーに
対して摩擦帯電量の付与効果が高く、地肌汚れの改善効
果が極めて高くなる。
れるシリコーン樹脂は、従来より知られているいずれの
シリコーン樹脂であってもよく、例えば市販品として入
手できる信越シリコーン社製のKR261、KR271、KR272、K
R275、KR280、KR282、KR285、KR251、KR155、KR220、KR
201、KR204、KR205、KR206、SA-4、ES1001、ES1001N、E
S1002T、KR3093や、東レ・ダウコーニング・シリコーン社
製のSR2100、SR2101、SR2107、SR2110、SR2108、SR210
9、SR2115、SR2400、SR2410、SR2411、SH805、SH806A、
SH840等が用いられる。より好ましくは流動性の高いジ
メチルシリコーン樹脂である。
るカーボンブラックとしては、導電性カーボン等公知の
ものが使用でき、例えばファーネスブラック(市販品と
しては、キャボット社製Black Peari 2000、Carbolac
l:ライオンアクゾ社製ケッチニングブラックEC、ケッ
チェングブラックEC-DJ 500、ケッチェンブラックEC-DJ
600等がある)、アセチレンブラック(市販品としては
電気化学工業社製デンカブラック粒状、デンカブラック
粉状;ポストマン社製Anacarbon等がある)等が挙げら
れる。
としては、例えば表面酸化または未酸化の鉄、磁性体分
散樹脂粒子、フェライト粒子、マグネタイト粒子等が使
用できる。これらの芯材の製造方法としては、特別な制
約はない。又このような芯材は、磁性材料のみから構成
されていてもよく、また磁性材料と非磁性材料との結合
体から構成されていてもよく、更には二種以上の磁性粒
子の混合物であっても良い。
方法としては、該樹脂およびカーボンブラックを溶剤中
に溶解もしくは懸濁せしめて芯材表面に塗布し、上記樹
脂、カーボンブラックを磁性粒子等からなる芯材に付着
せしめる方法が好ましいが特に限定されない。
耐久性から一般にキャリア総量の1〜3%が望ましい。
より好ましくは1.5〜2.5%である。1%未満であ
ると、キャリア芯材の表面をほぼ一様に樹脂被覆できな
いため、現像領域でキャリア付着や絶縁破壊による白抜
け等が発生する。一方、3%を超えても成膜性が向上す
るわけでもなく、かえって現像剤の流動性を低下させる
こととなる。
い、トナーの重量あたりの表面積が増大し、摺擦による
過剰帯電を生じやすくなる。これに対して帯電を制御
し、流動性を付与できる酸化チタン微粒子を表面層に含
有するのが望ましい。本発明に好適な酸化チタンのトナ
ーへの含有量は0.1〜2%、好ましくは0.2〜1.
5%、より好ましくは0.3〜1%である。また、この
酸化チタンの粒径は5〜50nm、好ましくは10〜3
0nmである。
を主成分としてなるが、トナーの荷電特性を安定化する
ために荷電制御剤を配合しても良い。その際トナーの色
調に影響を与えない無色又は淡色の荷電制御剤が好まし
いが、各トナーの色特性をそこなわない限り、制限はう
けない。その際の負荷電制御剤としては例えばアルキル
置換サリチル酸の金属錯塩(例えばジ−tert−ブチ
ルサリチル酸のクロム錯塩又は亜鉛錯塩又は鉄錯塩)の
如き有機金属錯塩が挙げられる。負荷電制御剤をトナー
に配合する場合には結着樹脂100重量部に対して0.
1〜10重量部、好ましくは0.5〜2重量部添加する
のが良い。
は、公知の染顔料、例えばフタロシアニンブルー、メチ
レンブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオレット、
アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、インダスレン
ブルー、ピーコックブルー、ローダミン6Gレーキ、ジ
メチルキナクリドン、ウォッチングレッド、ローズベン
ガル、ローダミンB、アリザリンレーキ、クロムイエロ
ー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、ナフトール
イエロー、モリブデンオレンジ、キノリンイエロー、タ
ートラジン、カーボンブラック等広く使用することがで
きる。その含有量としては、OHPフィルムの透過性に
対し敏感に反映するよう結着樹脂100重量部に対して
12重量部以下であり、好ましくは0.5〜9重量部で
ある。
分野で用いられているもののすべてが使用でき、特に好
ましい樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリオール樹
脂、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸エステル系樹
脂があげられる。
特性を損ねない範囲で添加剤を混合しても良いが、その
ような添加剤としては、例えばテフロン(登録商標)、
ステアリン酸亜鉛、ポリフッ化ビニリデンの如き滑剤、
あるいは定着助剤(例えば低分子量ポリエチレン、低分
子量ポリプロピレンなど)、有機樹脂粒子等がある。
ある場合、磁性粒子としては公知のものが使用でき、ト
ナー全体の5〜35%であることが好ましい。5%未満
であると、磁性トナーとして機能せず、地肌汚れが改善
できない。一方、35%を超えると、トナーとして適し
た現像能力を失ってしまう。
率は現像剤中のトナー濃度として、2〜30%、好まし
くは3〜9%にすると通常良好な結果が得られる。トナ
ー濃度が2%未満では画像濃度が低く実用不可となり、
30%を超えると磁性トナーであっても地肌汚れや現像
機内での飛散を増加せしめ、現像剤の耐用寿命を短め
る。
材料を混合した後、熱ロール、ニーダー、エクストルー
ダー等の熱混練機によって構成材料を良く混練した後、
機械的な粉砕、分級によって得る方法、或は結着樹脂溶
液中に着色剤等の材料を分散した後、噴霧乾燥すること
により得る方法、又は、結着樹脂を構成すべき単量体に
所定材料を混合した後、この乳化懸濁液を重合させるこ
とにより得られるトナー、分散重合法により得られるト
ナー等の重合トナー製造法等それぞれの方法が応用でき
る。
性値の測定法について述べる。 (1)キャリアの磁気特性:測定装置は、BHU−60
型磁化測定装置(理研測定社製)を用いる。具体的に述
べると、測定試料は約1.0g秤量し、内径7mmφ、
高さ10mmのセルにつめ、前記の測定装置にセットす
る。測定は印加磁場を徐々に加え最大3,000エルス
テッドまで変化させる。次いで印加磁場を減少せしめ、
最終的に記録紙上に試料のヒステリシスカーブを得る。
これより、飽和磁化を求める。 (2)キャリアの粒度分布の測定:測定装置は、マイク
ロトラック粒度分析計(日機装社製)のSRAタイプを
使用し、0.7〜125μmのレンジ設定で行った。 (3)トナー粒度測定:粒度分布については、種々の方
法によって測定できるが、本発明においてはコールター
カウンターを用いて行う。 (4)芯材、キャリアの流動度測定方法:試料(芯材、
キャリア)温度23℃±3℃、湿度60%±5%の環境
に24時間放置後、測定を行う。測定方法はJIS−Z
2504に基づく。
する。ここでの部は重量部を意味する。
n−Fe系フェライト粒子(パウダーテック社製F−3
00) (芯材B)平均細孔径が約35000オングストローム
であるCu−Zn−Fe系フェライト粒子 (芯材C)滑らかな表面性を持つマグネタイト粒子(同
和鉄粉工業社製SM−350) (芯材D)図1の表面性を持つマグネタイト粒子(表面
性が著しく荒れており流動度が低下している) (芯材E)同和鉄粉工業社製球状鉄粉 (芯材F)同和鉄粉工業社製板状鉄粉 (芯材G〜I)各種粒度分布を持ったCu−Znフェラ
イト粒子
回流を形成させながらコートを行うコーティング装置を
使用して、当該コート液を上述の芯材上に塗布した。得
られたキャリアを電気炉で温度250℃で1時間加熱
し、キャリア粒子を得た。
回流を形成させながらコートを行うコーティング装置を
使用して、当該コート液を上述の芯材上に塗布した。得
られたキャリアを電気炉で温度250℃で1時間加熱
し、キャリア粒子を得た。
回流を形成させながらコートを行うコーティング装置を
使用して、当該コート液を上述の芯材上に塗布した。得
られたキャリアを電気炉で温度250℃で1時間加熱
し、キャリア粒子を得た。
合を行い、2軸式押出し機で溶融混練し、冷却後ハンマ
ーミルを用いて約1〜2mm程度に粗粉砕し、次いでエ
アージェット方式による微粉砕機で微粉砕した。さらに
得られた微粉砕物を多分割分級装置で分級して、本発明
の粒度分布となるように2〜8μmを選択し、着色剤含
有樹脂粒子を得た。この粒子に、外添剤としてR976
(アエロジル社製シリカ微粒子)0.5部とT805
(アエロジル社製、酸化チタン微粒子)0.5部をヘン
シェルミキサーで混合し、ブラックトナーとした。この
ブラックトナーは 重量平均粒径が 5.85μm 4μm以下が 17.8個数% 5.04μm以下が 45.2個数% 8μm以上が 5.4vol% 10.08μm以上が 0.5vol% であった。上記ブラックトナー5部に対し、各キャリア
を加え、総量100部になるように混合して二成分系現
像剤とした。上記二成分系現像剤を使用して、市販のリ
コー社製複写機IMAGIO MF−4550改造機を
用いて、22℃/60%温湿度環境下で試験した(現像
条件現像バイアス−600v)。その結果を表1及び2
に記す。
の量を変更したこと以外は実施例1と同様にした。その
結果を表2に記す。
果はランク評価である。ランクが高いほど程度が良く、
低いほど使用上の問題となる。
果はランク評価である。ランクが高いほど程度が良く、
低いほど使用上の問題となる。
脂被覆キャリア粒子の粒径を規定し、その被覆樹脂層に
適量のカーボンブラックを含有させておき、さらにキャ
リア粒子の流動度とその芯材の流動度とに一定の関係を
もたせて小粒径化を図ったことにより、トナーの粒径も
小さくすることができ、これによって高精細、融質の画
像が得られる。請求項2、3の発明によれば、請求項1
の効果がより向上する。
粒子)の表面を電子顕微鏡で観察した図。
Claims (3)
- 【請求項1】 少なくとも着色剤含有樹脂粒子及び外添
剤を有するトナーと、キャリアとを含有する二成分系現
像剤であって、(a)該キャリアの重量平均粒径が35
〜55μmであり、22μmより小さい粒径のキャリア
粒子が0〜15%、88μmより大きい粒径のキャリア
粒子が0〜5%の粒径分布を持ち、(b)該キャリアは
芯材がシリコーン樹脂を主成分とする樹脂で被覆され、
その被覆層にはカーボンブラックが4〜20%含有され
た樹脂被覆キャリアであり、かつ、(c)該芯材の流動
度をt1(秒/50g)、該キャリアの流動度をt2(秒
/50g)としたとき、t2≦t1+10である、ことを
特徴とする二成分系現像剤。 - 【請求項2】 キャリアの形状がワーデルの実用球形度
Ψw0.6以上であることを特徴とする請求項1記載の
二成分系現像剤。 - 【請求項3】 キャリアの1000エルステッドの印加
磁場に対する飽和磁化が40〜120emu/gである
ことを特徴とする請求項1又は2記載の二成分系現像
剤。
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JP2000057636A JP3933364B2 (ja) | 1999-11-04 | 2000-03-02 | 二成分系現像剤 |
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