JP2004226446A - Image forming method - Google Patents

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善信 馬場
Yoshihiro Sato
祐弘 佐藤
Yuzo Tokunaga
雄三 徳永
Kazuo Terauchi
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming method which permits a high transfer efficiency of toner, causes no fogging of toner and can correspond to a cleanerless process too, in an image forming method using an AC contact charging process used with a contact charging magnetic brush. <P>SOLUTION: Carriers contain at least binder resin and magnetic metal oxide particles and satisfy inequation (1): -6.0 R+300≤M≤-3.0 R+350, 5≤R≤30 (1). In the inequation (1), R denotes number-average particle size (μm) of magnetic carrier particles and M denotes saturation magnetization (emu/cm<SP>3</SP>) of the magnetic carrier particles. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法、静電記録法等において、潜像担持体に帯電部材を接触させて帯電させる接触帯電装置を有し、現像プロセスに二成分系現像剤を用いる画像形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真法において、潜像担持体上に形成される静電潜像は、トナーにより現像され、その後、転写紙上に転写され定着される。この場合における現像方法としては、現在、現像剤としてトナーと磁性キャリアとからなる二成分系現像剤を用いる二成分系現像方式や、磁性キャリアを用いない一成分系現像剤を用いる一成分系現像方式等が知られているが、より高画質や高速が求められる場合には、二成分系現像方式が好適に用いられている。
【0003】
そして、二成分系現像方式では、トナーと磁性キャリアとからなる二成分系現像剤が、現像剤担持体上で現像磁気ブラシと呼ばれる穂立ちを形成するが、この現像磁気ブラシが、現像工程において潜像担持体に接触する、所謂、接触現像と、接触しないまま現像が行なわれる、所謂、非接触現像が知られている。通常、高画質や高濃度が求められる場合には、前者の接触現像が用いられることが多い。
【0004】
一方、現像剤に関する最近の技術の代表的なものとして、トナー及び磁性キャリアの粒径を小さくする方法が挙げられる。例えば、特開昭58−184157号公報では、二成分系現像剤磁気ブラシが潜像担持体の表面を摺擦する現像プロセスにおいて、平均粒径10μm以下のトナーと、平均粒径5〜30μmの磁性キャリアとを用いるときに充分な高画質化を達成できるとしている。
【0005】
ところが、トナーの粒径が小さい場合には、その帯電量が大きくなり、更に、ファンデルワールス力等によるキャリアに対する付着力も大きくなるため、現像時にトナーがキャリアから離れにくくなって、結果として画像濃度が薄くなるという問題が生じる。
【0006】
こういった問題を解決するために、現像剤担持体内部に配置された磁石を回転することによって二成分系現像剤を現像部へ搬送する現像方法を用い、且つ、キャリアとしてある程度の残留磁化をもつものを選択すると、現像磁気ブラシが現像剤担持体上で回転しつつ現像が行なわれるため、現像効率が高められ、画像濃度を高めることができることが知られている。
【0007】
ここで用いられる磁性キャリアとしては、バリウムフェライト、ストロンチウムフェライト等の硬磁性体単体からなるものが用いられてきたが、これらは単体で用いるとキャリア粒字の比抵抗が低く、接触現像においては、現像剤担持体から印加されるバイアスをリークさせないよう樹脂によりコーティングがなされて用いられている。しかし、これはコート材が剥がれるような場合に不都合を生じる。
【0008】
また、キャリアの小粒径化の要求等から、例えば、特公昭59−224416号公報等にみられるように、磁性体分散型の樹脂キャリアの開発がなされている。さらに特開平10−268575号公報に開示されるよう磁気特性を自由に制御でき、高抵抗化を計るべく球状裸合体粒子が提案されている。
【0009】
しかし、トナーが小さく、かつキャリア粒子も小さいときに、画像濃度を高く、しかもキャリア付着を十分に防止するにはまだ比抵抗が不十分であり、十分満足な磁性キャリアは得られていない。
【0010】
ところで、潜像担持体に静電潜像を形成する前に、潜像担持体表面全体に一様に電荷をのせるいわゆる一次帯電と呼ばれる工程が行われるが、従来、この帯電装置にはコロナ放電を用いる、いわゆるコロナ帯電器が使用されてきた。
【0011】
しかし、近年これに代わって接触帯電装置が実用化されてきている。これは、低オゾン、低電力、装置の小型化を目的としており、帯電部材として導電ローラや磁気ブラシローラが用いられている。帯電方法としては、接触帯電をスムーズかつ均一に、また環境変動に影響されずに行うため、特開昭63−149669号公報に記されているようにAC成分を重畳した電圧を帯電部材に印加することが望ましい。
【0012】
このような接触帯電装置においても、その本質的な帯電機構は、帯電部材から潜像担持体への放電現象を用いており、そのためオゾンの発生は避けられず、また、帯電部材に印加する電圧は望まれる潜像担持体表面電位以上の値が少なくとも必要であり、上記のようなAC成分を用いた帯電を行った場合は電界による振動や異音の発生、放電による潜像担持体表面の劣化などの問題があった。
【0013】
このような問題を解決するため、潜像担持体への電荷の直接注入による帯電が望まれていた。潜像担持体表面に直接電荷を注入するためには、抵抗値の低い帯電部材を用い、長い帯電時間をかけることにより潜像担持体表面に存在する電荷のトラップ準位に帯電電荷を充電する方法がある。しかし、このような帯電方法では帯電部材の比抵抗が1×10Ωcm未満と非常に低いことが前提となり、潜像担持体表面に生じたキズやピンホールに対して大きな電荷リークをおこしてしまうなどの問題があった。また、十分な帯電を行うために必要な時間も、実用的なレベルではなかった。
【0014】
そこで、特開平6−3921号公報に、潜像担持体表面に電荷注入層を設け、それに対して接触帯電部材で電荷を注入する方法が示されている。これにより以上に述べた接触帯電装置における諸問題は解決することが可能となっている。
【0015】
以上のような接触帯電装置に用いる帯電部材としては、潜像担持体との接触ニップが大きくとれ、潜像担持体表面に均一に接触できる磁気ブラシローラが特に好適に用いられる。
【0016】
磁気ブラシローラを用いた接触帯電装置では、磁気ブラシを構成するひとつひとつの磁性粒子が互いに接触して導電経路を形成する必要があり、この導電経路を通じて流れた電荷によって潜像担持体表面が充電、帯電されるが、磁気ブラシ中に不純物が混入した場合、その帯電特性が変化してしまうという問題がある。例えば、トナー粒子等がなんらかの原因で磁気ブラシに比較的多量に混入した場合、こういった問題が現実化する可能性がある。最近、装置全体の小型化、メンテナンスの簡易化を実現するために、廃トナーの回収部分を省いたクリーナーレスプロセスが提案されているが、とくにこの場合には転写されずに潜像担持体上に残ったトナーがクリーニングされずに磁気ブラシ中に高い確率で混入してしまう。
【0017】
また、前述したような接触二成分系現像プロセス、AC現像バイアスを高画質化のために用いて、従来のような鉄粉キャリアやフェライトキャリア等のコア抵抗が1×10Ωcm以下であるような低抵抗コアに樹脂コートを施した磁性キャリアを現像剤に使用すると、キャリア付着やトナーカブリが発生し、これらのトナー、現像磁性キャリアが接触帯電部材に混入することにより、接触帯電能力が不十分になる場合があった。
【0018】
特開平6−222676号公報に、帯電磁気ブラシの接触帯電プロセスを用いた画像形成装置で、帯電磁気ブラシに用いる磁性粒子より、現像剤に用いる磁性キャリアの抵抗を高くして帯電及び現像の交流電圧電源を共通化する提案がなされているが、とくに接触二成分系の現像プロセスを用いた場合、該明細書に記載されている、フェライト粒子のコート材を変化させて抵抗をコントロールし、帯電磁気ブラシ用の磁性粒子と二成分系現像剤用の現像磁性キャリアに用いるような場合、高画質化を達成することはできなかった。
【0019】
以上のような理由により、細線再現性に優れ、高画像濃度の画像が得られる接触二成分系AC現像プロセスを用いて、かつ低オゾン発生が達成できる画像形成方法はこれまで実用化されていない。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述の問題点を解消した画像形成方法、とくに二成分系現像剤と接触帯電プロセスを用いた画像形成方法を提供することにある。
【0021】
本発明の目的は、オゾンの発生を抑制され、キャリア付着の発生がない、ハーフトーン再現性に優れる高画質トナー画像が得られる画像形成方法を提供することにある。
【0022】
本発明の目的は、接触帯電磁気ブラシを用いた接触AC帯電プロセスを使った画像形成方法において、トナーが高転写効率であり、またトナーカブリがなく、クリーナーレスプロセスにも対応できる画像形成方法を提供することにある。
【0023】
【課題を解決するための手段】
本発明は、表面抵抗が1×1010〜1×1016Ωである電荷注入層を有する静電潜像担持体を磁性粒子で構成された磁気ブラシにより帯電する帯電工程;
帯電された電荷注入層を有する静電潜像担持体に露光により静電潜像を形成する潜像形成工程;及び
該電荷注入層を有する静電潜像担持体に形成された静電潜像を磁性キャリア及びトナーを有する二成分系現像剤の該トナーにより現像する現像工程;
を有する画像形成方法において、
該磁性キャリアは、バインダー樹脂及び磁性金属酸化物粒子を少なくとも含有し、磁性キャリア粒子の比抵抗が25V〜500V印加時に5.0×1013Ω・cm以上であり、
磁性キャリア粒子の10キロエルステッドにおける飽和磁化が100〜300emu/cmであり、残留磁化が25〜150emu/cmであり、
磁性キャリア粒子の真比重が3.0〜4.9g/cmであり、
磁性キャリア粒子表面の溶出鉄元素濃度に対するFe(II)含有量が0.001〜5.0質量%であり、
下記式を満足することを特徴とする画像形成方法に関する。

Figure 2004226446
R:磁性キャリア粒子の個数平均粒径(μm)
M:磁性キャリア粒子の飽和磁化(emu/cm
【0024】
本発明における現像方式には、現像剤として二成分系現像剤を用い、現像剤磁気ブラシが潜像担持体に接触して摺擦しつつ交番電界をかけながら現像を行う、いわゆる接触二成分系AC現像を行い、かつ現像剤担持体が、円筒状の非磁性スリーブと該非磁性スリーブに内包されている磁石とを有し、且つ、該磁石が回転駆動するように構成されていることが最適である。これは、前述したように、ハーフトーン再現性に優れた高画質トナー画像を得るためである。
【0025】
また、該潜像担持体の表面抵抗が1×1010〜1×1016Ωである電荷注入層が存在し、これに接触帯電する部材で一次帯電を行うことで、オゾンの発生を抑制することができる。特に、磁性粒子を用いた帯電磁気ブラシを使用することで、より、均一な帯電が可能となる。
【0026】
さらに、二成分系現像剤を構成する磁性キャリアの磁気力を軟磁性体、硬磁性体を混合してコントロールし、かつ実質的に現像磁性キャリアを高抵抗化することにより、トナーカブリとキャリア付着を防止しつつ、ハーフトーン再現性の良好な、高画質画像が得られる。
【0027】
また、以上のような構成の画像形成装置に、重合法によって製造されるトナーを使用することにより、高転写効率で、カブリのないトナーによりクリーナーレスの画像形成方法も併せて達成することができる。
【0028】
以下、本発明の好ましい実施の形態を挙げて、本発明を更に詳細に説明する。
【0029】
本発明者らが詳細な検討を行ったところ、本発明における潜像担持体の電荷注入層の表面抵抗は、1×1010〜1×1016Ωであることが必要であり、より好ましくは1×1012〜1×1015Ωの範囲にあることが好ましいことがわかった。電荷注入層の表面抵抗が1×1010Ω未満である場合、接触帯電部材から注入される電荷が電荷注入層の表面で保持されずに、反転現像系の電子写真プロセスでは結果として画像流れと呼ばれる現象を引き起こすことがあった。これはとくに高湿下で多く見られた。電荷注入層の表面の抵抗が1×1016Ωを超える場合は、電荷が十分に注入されず、潜像担持体の帯電不良領域に不必要にトナーが乗ってしまういわゆる帯電ポジコーストが発生することがある。
【0030】
また、以上のように潜像担持体の電荷注入層の表面抵抗が1×1010Ω〜1×1016Ωの範囲にあっても、注入帯電部材の比抵抗が適当な範囲になければ、適正に帯電は行われない。これは注入帯電部材の構成によって調整される必要があるが、例えば磁性粒子で構成される帯電ブラシローラを用いる場合、1×10〜1×10Ωcmの比抵抗の磁性体で構成された帯電ブラシローラが良好な帯電性を示す。
【0031】
帯電磁気ブラシローラを構成する磁性体は、例えば鉄、コバルト、ニッケルなど磁性金属や、その化合物を用いることができる。これらを適切なコート樹脂でコートするか、あるいは酸化処理、還元処理などを行って、上記の比抵抗に調整する必要がある。例えば、水素還元処理したZn−Cuフェライト、酸化処理したマグネタイトなどを用いることができる。また、磁性金属酸化物と導電性微粒子とをバインダー樹脂中に分散させたバインダー型の磁性粒子、あるいは該バインダー型磁性粒子を適切なコート樹脂でコートしたものを用いることもできる。
【0032】
潜像担持体の電荷注入層としては、絶縁性でかつ透光性のバインダー樹脂中に導電性の微粒子を分散したものが好ましく用いられる。この電荷注入層を、電圧を印加された帯電磁気ブラシが接触することで、あたかも潜像担持体の導電基体に対して導電粒子が無数の独立したフロート電極のように存在し、これらのフロート電極が形成するコンデンサーに充電を行うような作用を期待することができる。従って、接触帯電部材に印加した電圧と潜像担持体表面電位は等しい値に収束し、印加する電圧も最小限のもので良いという効果も認められた。
【0033】
前述したように、高画質化を達成するために接触二成分系現像プロセス、AC現像バイアスを用いたとき、以上のように電荷注入層の表面抵抗が1×1010Ω〜1×1016Ωの範囲にある潜像担持体を用いるとき、従来のような鉄粉キャリアやフェライトに樹脂コートを施した磁性キャリアを現像剤に使用すると、キャリア付着やトナーカブリが著しく発生することが見受けられた。
【0034】
これは、表面の比抵抗が比較的低い潜像担持体と、従来の鉄粉キャリアやフェライトキャリアのような比抵抗の低い現像磁性キャリアを合わせて使用する場合、潜像担持体上の潜像の電位が、接触して摺擦する現像磁性キャリア粒子を介してリークしてその電位を現像バイアス電位に近づくように変化させてしまい、その結果、カブリ取り電位が低くなり、
トナーカブリを発生する。また、現像バイアスがキャリアに注入され、それが原因でキャリア付着も同時に起こりやすくなっていることがわかった。
【0035】
従って、キャリアとして特有の磁気特性を有する磁性キャリアを用い、且つ、比抵抗が十分に高く、磁性キャリア粒子表面の溶出鉄元素濃度に対するFe(II)含有量を制御した磁性キャリア粒子を用いれば、十分な画像濃度が得られ、キャリア付着の発生がなく、
しかも、その特性を耐久維持できることを知見して本発明に至った。
【0036】
更に、上記特有の磁気特性を有する磁性キャリアとしては、熱硬化性のバインダー樹脂を用いて重合法によって得られる球形の樹脂キャリアであって、且つ、磁気特性の異なる2種以上の磁性金属酸化物を組み合わせて用い、これらが分散した状態の磁性体分散型樹脂キャリアを使用することが有効であることもわかった。
【0037】
以下、これらについて更に詳細に説明する。
【0038】
磁性キャリアについて本発明者らが詳細に検討した結果、トナー粒径が1乃至10μmのごとき小粒径化したときに、磁性キャリアとして個数平均粒径が5〜30μmのものを使用することが好適であることがわかった。即ち、この場合に、個数平均粒径が5μmよりも小さい磁性キャリアを使用すると、現像磁気ブラシが潜像担持体に接触しつつ現像が行なわれる、所謂、接触現像を行なったときに、後述する本発明で採用する磁気特性を有する磁性キャリアを使用したとしてもキャリア付着を免れることができない。一方、個数平均粒径が30μmよりも大きい磁性キャリアを用いた場合には、磁性キャリアの表面積が小さくなるために、キャリア表面を好ましいトナー濃度で保持することができなくなる結果、トナーカブリの原因となったり、十分な画像濃度が得られない場合がある。
【0039】
更に、前述したように、上記のような小粒径のトナーを用いる場合には、現像剤担持体内部に配置されている磁石が回転駆動して二成分系現像剤を現像部へと搬送する構成の現像方法を用いることによって、十分な画像濃度が得られることが知られているが、本発明者らの更なる検討の結果、このときに、磁気特性を適宜に制御した磁性キャリアを使用すれば、ハーフトーン再現性に優れ、高い画像濃度を保ちつつ、キャリア付着の発生を有効に防止でき、しかも、その性能を耐久維持できることがわかった。そして、キャリアの磁気特性としては、具体的に、10キロエルステッドの磁場における飽和磁化が100乃至300emu/cmであり、残留磁化が15乃至150emu/cmであることが重要であり、またさらに、磁性キャリア粒径とキャリアの飽和磁化が密接に関係していることも見いだした。磁性キャリアの粒径が5乃至30μmである場合に以下の関係式を満足する領域の飽和磁化を有するキャリアを用いることでキャリア付着、ハーフトーン画質の再現性、画像濃度をバランスよく良好にすることが可能となった。
【0040】
Figure 2004226446
R:磁性キャリア粒子の個数平均粒径(μm)
M:磁性キャリア粒子の飽和磁化(emu/cm
【0041】
−6.0R+300>Mなる場合には、後述するがキャリア粒子をいくら高抵抗化してもキャリア付着を防止することが困難となる。また、M>−3.0R+350なる場合には、現像磁気ブラシが粗になり、ハーフトーン再現性に劣り、トナー劣化を促進させるようになる。
【0042】
又、使用する磁性キャリアの残留磁化については、15emu/cmよりも低い場合は、二成分系現像剤が現像剤担持体上で良好に転がることができず、本発明の所期の目的である画像濃度の向上を達成することができなくなり、一方、磁性キャリアの残留磁化が150emu/cmよりも高い場合には、現像剤担持体の磁場から離れたところでもキャリア同士の磁化による凝集が大きいため、トナーの劣化が避けられず、耐久特性が悪くなる。
【0043】
また、本発明の磁性キャリアにおいては、磁気特性と共にキャリア粒子の比抵抗が重要である。即ち、25乃至500V印加時に5.0×1013Ω・cm以上という高い比抵抗を有することが必須であることも見いだした。いずれの電圧印加時において5.0×1013Ω・cmより低い比抵抗を示すキャリアは現像バイアスがキャリアを介して潜像電位を低下させ、画像の劣化を生じさせたり、カブリを生じたり、また、キャリア自身が電荷を注入されることによりキャリア付着を生じたりする場合がある。
【0044】
そして、本発明者らの更なる検討によれば、上記のような特有の磁気特性を有し、且つ、本発明の所期の目的を容易に達成し得る磁性キャリアを効率的に得るためには、少なくとも磁性体を含む磁性金属酸化物粒子をバインダー樹脂に分散させた、所謂、磁性体分散型の樹脂キャリアを用い、その構成材料として、熱硬化性のバインダー樹脂と磁気特性の異なる2種以上の磁性金属酸化物を少なくとも用い、重合法によって作製することが有効であることがわかった。
【0045】
そして、上記2種以上の磁性金属酸化物の組み合わせとして、残留磁化が小さい、所謂、軟磁性で比較的飽和磁化の高い磁性金属酸化物粒子と、残留磁化が大きい、所謂、硬磁性の磁性金属酸化物粒子を混合して用いることが有効であることを見いだした。
【0046】
更に、これらの磁性体を分散させるバインダー樹脂として、フェノール樹脂やメラミン樹脂等の熱硬化性の樹脂を用い、且つ、重合法によって作製した磁性キャリアを用いることが有効であることがわかった。即ち、かかる磁性キャリアは、硬く強度に優れ、しかも球形であるので、このような磁性キャリアを用いれば、現像器内での磁気的シェア等によるキャリア破壊が有効に防止されて、キャリア付着の発生が抑制され、又、その形状が球形であるために、現像剤担持体上で転がり易く、トナーを良好な状態で現像部に供給することが可能となるため、本発明の所期の目的である画像濃度の向上を更に達成できる。
【0047】
さらに、表面近傍に非磁性金属酸化物粒子を含有した層を設けることで、磁性キャリアの前述した高抵抗化が計れるようになった。その高抵抗化の目安として、該磁性キャリア粒子表面の溶出鉄元素濃度に対するFe(II)含有量が0.001〜5.0質量%であることことが本発明において必要であることを見いだした。
【0048】
さらに、該磁性キャリアは、シリコーン系の樹脂層をコーティングして用いることで、より流動性に優れ、帯電性に優れ、強度をさらに高めることができる。
【0049】
また、本発明に好適に用いることのできるトナーとしては、重量平均粒径が1〜10μmであり、個数基準の変動係数が0〜35%であることが好ましい。
【0050】
即ち、本発明のキャリアと良好に帯電を行うために小粒径トナーであり、そのときの粒度分布がシャープであることが必要であることがわかった。さらに、流動性を高め、帯電性を良好にするために個数平均粒径が0.2μm以下の無機微粒子、0.2μm以下の有機微粒子またはそれらの混合物を含有した小粒径トナーを用いることが好ましい。
【0051】
さらに、該トナーは、粒子全体、または一部が重合法により形成され、該トナーの形状係数SF−1が100〜130であることがさらに流動性を高め、高画質化を計るために好ましい。このような小粒径のトナーを効率的に得るためには、懸濁重合や乳化重合、分散重合等の重合法を用いてトナーを製造することが好ましい。
【0052】
以下、本発明の画像形成方法において好適に使用できる上記のような態様の磁性キャリアについて説明する。
【0053】
この場合に用いることができる金属酸化物としては、軟磁性体粒子として、例えば、MO・Fe又はMFeの一般式で表される、マグネタイト、ソフトフェライト等を好ましく用いることができる。式中のMとしては、2価或いは1価の金属イオン、例えば、Mn,Fe,Ni,Co,Cu,Mg,Zn,Cd,Li等が相当し、更に、Mは、単独或いは複数の金属として用いることができる。このようなものとしては、例えば、マグネタイト、γ酸化鉄、Mn−Zn系フェライト、Ni−Zn系フェライト、Mn−Mg系フェライト、Ca−Mg系フェライト、Li系フェライト、Cu−Zn系フェライトと言った鉄系磁性酸化物を挙げることができる。
【0054】
又、上記した軟磁性の金属酸化物粒子と共に用いる硬磁性金属酸化物粒子としては、例えば、BaFe1219,SrFe1219で表されるバリウムフェライト、ストロンチウムフェライト等を挙げることができる。更に、磁気特性や電気抵抗等の調整のために、上記金属酸化物以外にも、Mg、Al、Si、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、Sn、Ba、Pb等の金属を、単独或いは複数用いた非磁性の金属酸化物を併用することもできる。
【0055】
尚、上記で言うソフトフェライトとは、軟磁性のフェライトであって、その保磁力Hcが100エルステッド以下のものを意味する。
【0056】
上記の金属酸化物を樹脂に分散してコアとする場合、磁性を示す金属酸化物の個数平均粒径はキャリア粒径によっても変わるが、0.02〜2μmまでのものが好ましく用いることができる。また、2種以上の金属酸化物を分散させて用いる場合、磁性を示す金属酸化物の個数平均粒径は0.02〜2μmまでのものが用いることができ、他方の非磁性金属酸化物の個数平均粒径は0.05〜5μmのものが使用できる。この場合、磁性粒子(粒径r)に対して他方の非磁性金属酸化物(粒径r)の粒径比r/rは1倍を超えることが好ましく、1倍を超え5倍以下であることがより好ましい。1.0倍以下であると比抵抗の低い磁性金属酸化物粒子が表面に出やすくなり、キャリアコアの抵抗を十分に上げることができず、本発明のキャリア付着を防止する効果が得られにくくなる。また、5.0倍を超えると樹脂中への金属酸化物粒子の取り込みが上手くいかなくなる場合もあり、キャリアの強度が低下し、キャリア破壊を引き起こしやすくなる。
【0057】
また、キャリア粒子表面近傍に存在させる非磁性の酸化物の例としては、例えばAl、SiO、CaO、TiO、V、CrO、MnO、F、CoO、NiO、CuO、ZnO、SrO、Y、ZrO系等を使用することができる。
【0058】
また、樹脂に分散して用いる金属酸化物の比抵抗は、磁性粒子が1×10Ωcm以上の範囲のものを使用でき、特に、2種以上の金属酸化物を混合して用いる場合には、磁性を示す粒子が1×10Ωcm以上の範囲のものであり、他方の非磁性金属酸化物粒子は磁性粒子よりも高い比抵抗を有するものを用いることが必要である。好ましくは本発明に用いる他方の非磁性金属酸化物の比抵抗は、1×10Ωcm以上のものが好ましく用いられる。磁性粒子の比抵抗が1×10Ωcm未満であると、分散する金属酸化物の含有量を減量しても所望のキャリア比抵抗が得られない。また、2種以上の金属酸化物を分散する場合には粒径の大きな非磁性金属酸化物の比抵抗が1×10Ωcm未満であると、
キャリアコアの比抵抗を十分に高めることができず、本発明の効果が得られにくくなる。
【0059】
本発明の金属酸化物分散樹脂コアの金属酸化物の総含有量は、50質量%〜99質量%である。金属酸化物の量が50質量%未満であると、帯電性が不安定になり、特に低温低湿環境下においてキャリアが帯電し、その残留電荷が残存しやすくなるために微粉トナーや外添削等がキャリア表面に付着しやすくなる。また、99質量%を超えるとキャリア強度が低下して、耐久によるキャリアの割れなどの問題を生じやすくなる。
【0060】
また、本発明で使用する金属酸化物分散樹脂コアに含有される金属酸化物は、親油化処理されていることが好ましい。親油化処理された金属酸化物はバインダー樹脂中に分散させコア粒子を形成する場合、均一でかつ高密度でバインダー樹脂中に取り込まれることが可能となる。特に、重合法でコア粒子を形成する場合は球形で表面が平滑な粒子を得るために、また、粒度分布をシャープにするために重要である。
【0061】
親油化処理はシラン系カップリング剤やチタネート系カップリング剤などのカップリング剤で金属酸化物を処理するか、界面活性剤を含む水性溶媒中に金属酸化物を分散させることにより表面を親油化する等の方法がある。
【0062】
ここでいうシラン系カップリング剤としては、疎水性基、アミノ基あるいはエポキシ基を有するものを用いることができる。疎水性基をもつシラン系カップリング剤として例えば、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシ)シラン等を挙げることができる。アミノ基をもつシラン系カップリング剤としては、γ−アミノプロピルエトキシシラン、N−β(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。エポキシ基をもつシラン系カップリング剤としては、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリェトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)トリメトキシシラン等が挙げられる。
【0063】
チタネート系カップリング剤としては、例えば、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリトデシルベンセンスルホニルチタネート、イソプロピルトリス(ジオクチルピロホスフェート)チタネート等を挙げることができる。
【0064】
界面活性剤としては、市販の界面活性剤をそのまま使用することができる。
【0065】
上述した本発明の磁性キャリアを製造する方法としては、少なくとも重合性モノマーと2種以上の磁性金属酸化物とを含む組成物を混合して造粒し、モノマーを重合させて、直接、キャリアを得る方法がある。重合に用いられる重合性モノマーとしては、先に挙げたフェノール樹脂やメラミン樹脂等の熱硬化性樹脂原料であるビニル系モノマー、例えばフェノール樹脂の場合は、フェノール類とアルデヒド類、尿素樹脂の場合は、尿素とアルデヒド類、メラミン樹脂の場合は、メラミンとアルデヒド類や、その他の、エポキシ樹脂の出発原料となるビスフェノール類とエピクロルヒドリン等が用いられる。例えば、硬化系フェノール樹脂を用いた磁性キャリアの具体的な製造方法としては、水性媒体中で、重合性モノマーであるフェノール類とアルデヒド類を、塩基性触媒の存在下、先に挙げたような磁性金属酸化物、好ましくは親油化処理した磁性金属酸化物を入れて、単量体モノマーを重合させることによって、直接、磁性体分散型の球状の樹脂キャリアを得る。
【0066】
本発明の磁性キャリアは、キャリアと共に用いるトナーの帯電量に合わせて、更に、その表面が適当なコート樹脂で被覆されているものであることが好ましい。
【0067】
この際に使用するコート樹脂としては、絶縁性樹脂であることが好ましい。この場合に使用し得る絶縁性樹脂としては、熱可塑性の樹脂であっても熱硬化性樹脂であってもよい。
【0068】
具体的には、例えば、熱可塑性の樹脂としては、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレートやスチレン−アクリル酸共重合体等のアクリル樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリフッ化ビニリデン樹脂、フルオロカーボン樹脂、ハーフロロカーボン樹脂、溶剤可溶性ハーフロロカーボン樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルピロリドン、石油樹脂、セルロース、酢酸セルロース、硝酸セルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース誘導体、ノボラック樹脂、低分子量ポリエチレン、飽和アルキルポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアリレートと言った芳香族ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂等を挙げることができる。
【0069】
又、熱硬化性樹脂としては、具体的には、例えば、フェノール樹脂、変性フェノール樹脂、マレイン樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、或いは、無水マレイン酸とテレフタル酸と多価アルコールとの重縮合によって得られる不飽和ポリエステル、尿素樹脂、メラミン樹脂、尿素−メラミン樹脂、キシレン樹脂、トルエン樹脂、グアナミン樹脂、メラミン−グアテミン樹脂、アセトグアナミン樹脂、グリプタール樹脂、フラン樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリウレタン樹脂等を挙げることができる。
【0070】
上述した樹脂は、単独でも使用できるが、夫々を混合して使用してもよい。又、熱可塑性樹脂に硬化剤等を混合し硬化させて使用することもできる。
【0071】
特に好ましい形態は、シリコーン系の硬化樹脂であることである。帯電量をコントロールするためにアミノ基を含有するシラン化合物等を混合して用いるとより好ましい。
【0072】
更に、本発明の磁性キャリアは、真比重が3.0〜4.9g/cmであるとき好適に用いることができる。即ち、真比重が3.0g/cm未満である磁性キャリアは、実質的に、キャリアの重量に占める樹脂の割合が50%以上であるような樹脂分の多いキャリアを意味しており、強度面で問題を生じる場合がある。一方、真比重が4.9g/cmより大きい場合には、キャリアの磁気特性にもよるが、現像器内でのトナーに与えるシェアが大きくなる傾向があり、耐久時にトナー劣化を引き起こす恐れがあり、バインダー成分が不足となり強度低下が起こる場合もある。
【0073】
本発明の画像形成方法は、該二成分系現像剤を現像剤担持体上に担持して現像部へと搬送し、該現像部において、現像剤担持体上に二成分系現像剤の磁気ブラシを形成し、該磁気ブラシを潜像担持体に接触させて潜像担持体上に形成されている静電潜像を現像する工程において、上記現像剤担持体が、円筒状の非磁性スリーブと該非磁性スリーブに内包されている磁石とを有し、且つ、該磁石が回転駆動するように構成されているが必要である。
【0074】
即ち、本発明における磁性キャリアは、着磁して用いる。その際、現像剤担持体である非磁性スリーブの中に磁石が配設され、それが高速回転することにより、現像剤が現像部へと搬送される。
【0075】
本発明の磁性キャリアを着磁する方法としては、公知の方法でできる。好ましくは、保磁力の3倍以上の磁場中で磁化して用いることが好ましい。
【0076】
本発明の画像形成方法における接触二成分系AC現像方式で、現像剤磁気ブラシに印加する交番電界は500Hz〜5000Hzであることが好適である。印加する交番電界が500Hz未満である場合、いかに本発明のごとき実質的に高抵抗の現像磁性キャリアであっても、現像磁性キャリアを通じて電荷が潜像担持体に注入されてしまい、キャリア付着してしまう場合があった。また、印加する交番電界が5000Hzを超える場合、電界に対してトナーが追随できず画質低下を招きやすい。
【0077】
印加する交番電界としては、従来の正弦波、三角波あるいは矩形波を用いることができるが、波形を適切に制御した交番電界を用いることもできる。例えば、潜像担持体から現像剤担持体にトナーを向かわせる第1電圧と現像剤担持体から潜像担持体にトナーを向かわせる第2電圧と、該第1電圧と第2電圧の間の第3電圧で波形のパターンを形成させるような交番電界を用いることができるが、このような場合も、その波形の繰り返しパターン1周期に対して周波数が本発明における交番電界の周波数の範囲、すなわち500Hz〜5000Hzであることが好適である。
【0078】
本発明の画像形成方法に用いられるトナーは、重量平均粒径が1〜10μmの範囲であることが好適である。10μmを超えるトナー粒径では、潜像を現像する粒子1個が大きくなるために、本発明の目的である高精細なトナー像は得られないことになる。
【0079】
ところで、本発明の画像形成方法に、クリーナーレスプロセスを組み合わせることが可能であるが、前述したように、接触帯電部材に磁気ブラシローラを用いて、これにクリーナーレスプロセスを組み合わせた場合、磁気ブラシ中にトナーが混入したとき、その帯電特性が変化してしまうという問題点がある。
【0080】
このような問題を避けるため、本発明の画像形成方法にクリーナーレスプロセスを組み合わせる場合には、転写効率が95%以上であるトナーが必須であり、より好ましくは98%以上であるトナーを用いるのが良い。
【0081】
転写効率は、ベタ黒画像を現像させたのち紙上に転写させ、その単位面積当りの転写されたトナー重量(T1)と、転写されずに潜像担持体上に残ったトナー重量(T2)を測定し、下記の式
転写効率(%)=100×T1/(T1+T2)
により計算することにより算出した。
【0082】
このため、本発明の画像形成方法に、クリーナーレスプロセスを組み合わせる場合には、トナーの一部又は全部が重合法により製造されていることが好ましい。また、適切な外添剤がトナーの周囲に存在していることが好ましい。重合法により製造されたトナーは一般に球形度が高く、そのため潜像担持体上に少ない接触面積で置かれるため転写効率が高い。
【0083】
また、外添剤は潜像担持体とトナー粒子とのスペーサーの役割を果たし、トナーの転写性を上げることができる。また、球形度が高いことセトナーの摩擦帯電が良好になり、帯電不良によるトナーカブリもなくなるため、カブリトナーが転写されずに接触帯電磁気ブラシに混入することも避けることができる。
【0084】
トナーの外添剤としては、従来用いられてきた外添剤を使用することができ、無機微粒子又は有機微粒子、あるいはそれらの混合物を使うことができる。それら外添剤は、BET法による比表面積が100m/g以上であることが好ましい。比表面積が100m/g未満であると、トナーの流動性が無くなり、トナーの転写性を十分に向上させることができない。
【0085】
また、本発明の画像形成方法においては現像剤担持体は、その表面形状が
0.2μm≦中心線平均粗さ(Ra)≦5.0μm
10μm≦凹凸の平均間隔(Sm)≦80μm
0.05≦Ra/Sm≦0.5
上記条件を満足することが好ましい。
【0086】
Ra及びSmとは、JIS−B0601及びISO468に記載される中心線平均粗さ及び凹凸の平均間隔を規定する値で次式により求められる。
【0087】
【数1】
Figure 2004226446
【0088】
Raが0.2μmより小さいと、現像剤の搬送性が不十分なため耐久による画像むらや画像の濃度むらが発生しやすくなる。Raが5μmを超えると、現像剤の搬送性には優れるものの、ブレード等の現像剤搬送量規制部における規制力が大きくなりすぎるために外部添加剤が摺擦による劣化を受けて耐久時の画質が低下する。
【0089】
Smが80μmより大きくなると、現像剤担持体上への現像剤が保持されにくくなるために画像濃度が低くなってしまう。このSmの与える原因について詳細は不明であるが、現像剤担持体の搬送量規制部等で現像剤担持体との滑りが起こっていることから、凹凸の間隔が広くなりすぎると現像剤が密にパッキングされた塊として作用し、その力が現像剤担持体−現像剤間の保持力を上回ると考えられる。Smが10μm未満であると、担持体表面の凹凸の多くが現像剤平均粒径より小さくなるため、凹部に入り込む現像剤の粒度選択性が生じ、現像剤微粉成分による融着が発生しやすくなる。また製造的にも困難である。
【0090】
さらに上記の観点より現像剤担持体上の凸部の高さと凹凸の間隔から求められる凸・凹の傾斜(≒f(Ra/Sm))が本発明の場合重要な原因となる。本発明では
0.05≦Ra/Sm≦0.5
であることが好ましく、より好ましくは0.07以上0.3以下である。
【0091】
Ra/Smが0.05未満であると、現像剤の現像剤担持体上への保持力が弱いため現像剤担持体へ現像剤が保持されにくくなるので現像剤規制部で搬送量が制御されず、結果として画像むらが生じる。Ra/Smが0.5を超えると、現像剤担持体表面の凹部に入った現像剤が他の現像剤と循環しにくくなるため現像剤融着が発生する。
【0092】
現像剤担持体の長さ方向にさらに溝(いわゆるローレット)を数本加工せしめることで、さらに流動性に優れた現像剤をも現像剤担持体に均一にコーティングすることが容易になった。
【0093】
本発明におけるRa及びSmの測定は、接触式表面粗さ測定器SE−3300(小坂研究所社製)を用い、JIS−B0601に準拠して行った。
【0094】
本発明の所定の表面粗さを有する現像剤担持体を製造する方法としては、例えば不定形・定形粒子を砥粒として用いたサンドブラスト法、スリーブ円周方向に凹凸を形成するためにサンドペーパーでスリーブ面を軸方向に擦るサンドペーパー法、化学処理による方法、弾性樹脂でコート後樹脂凸部を形成する方法等を用いることができる。
【0095】
以下に、本発明で用いる測定方法について述べる。
【0096】
本発明に用いるトナー粒子の粒径の測定は、レーザースキャン型粒度分布測定装置(CIS−100GALAI社製)を用いて、0.4μmから60μmの範囲内で測定を行う。試料は、水100mlに界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸塩)0.2ml加えた溶液にトナー0.5乃至2mgを抑え、超音波分散器で2分間分散した後、マグネットスターラーを入れたキュービックセルに水を8割程度入れ、その中に分超音波散した試料をピペットで1、2滴添加する。これから得られる重量平均粒径、個数平均粒径Dn、個数分布基準のS.D.(標準偏差)をもとに、重量平均粒径、変動係数を求める。
【0097】
変動係数(%)=S.D./Dn×100
【0098】
磁性キャリアの粒径については、走査電子顕微鏡(100〜5,000倍)によりランダムに粒径0.1μm以上の磁性キャリア粒子を300個以上抽出し、ニレコ社(株)製の画像処理解析装置Luze×3により解析し、個数平均の水平方向フェレ径をもってキャリアの個数平均粒子径とした。
【0099】
又、磁性キャリアの磁気特性は、理研電子(株)製の振動磁場型磁気特性自動記録装置BHV−30を用いて測定した。キャリア粉体の磁気特性値は、10キロエルステッドの外部磁場を作り、飽和磁化、及びそこから0エルステッドに戻したときの残留磁化を求めた。磁性キャリアの測定用サンプルは、円筒状のプラスチック容器に充分密になるようにパッキングした状態で作製する。この状態で磁化モーメントを測定し、更に、上記で充填した試料の実際の重量を測定して磁化の強さ(emu/g)を求める。次いで、キャリア粒子の真比重を、乾式自動密度計アキュピック1330(島津製作所(株)社製)により求め、磁化の強さ(emu/g)に真比重を掛けることで、本発明で規定する単位体積あたりの磁化の強さ(emu/cm)を求める。
【0100】
本発明における磁性キャリアの比抵抗の測定は、本発明において、磁性キャリア粒子表面の溶出鉄元素濃度に対するFe(II)含有量は以下の方法により求めることができる。
【0101】
51のビーカーに31の脱イオン水を入れ、水温が45〜50℃まで加温する。400mlの脱イオン水と25gの磁性キャリア粒子を混合しスラリー状にして、805mlの脱イオン水で水洗しながら全てを51ビーカー中に加える。次いで、前期51ビーカー中の溶液温度を50℃、撹拌スピードを200rpmに保ちながら、特級硫酸695mlを前期51ビーカー中に加え、溶解を開始する。溶解開始から1時問後に溶解液を20mlサンプリングして、0.1μmメンブランフィルターで濾過して濾液を採取する。
【0102】
濾液の10mlを計りとり、プラズマ発光分光(ICP)によって、鉄元素の溶解濃度を定量する。
【0103】
一方、該溶解液の濾液10mlにイオン交換水100mlを加えて、0.1NのKMnO4水溶液を用いて滴定し、微紅色の着色を終点として滴定量を求める。並行してブランクテストを行い、次式により磁性キャリア粒子表面の溶出鉄元素濃度に対するFe(II)含有量を求めることができる。
【0104】
【数2】
Figure 2004226446
【0105】
以下に本発明で使用した摩擦帯電量の測定方法を記載する。トナーとキャリアを所定の混合比になるように混合し、夕一ブラミキサーで120秒混合する。この現像剤を底部に635メッシュの導電性スクリーンを装着した金属製の容器にいれ、吸引機で吸引し、吸引前後の重量差と容器に接続されたコンデンサーに蓄積された電位から摩擦帯電量を求める。この際、吸引圧を250mmHgとする。この方法によって、摩擦帯電量を下記式を用いて算出する。
Q(μC/g)=(C×V)×(W−W−1
(式中Wは吸引前の重量でありWは吸引後の重量であり、Cはコンデンサーの容量、及びVはコンデンサーに蓄積された電位である。)
【0106】
本発明で用いた静電潜像担持体の表面抵抗の測定方法について述べる。潜像担持体表面に、有効電極長さ2cmで、電極間距離120μmのくし型電極を金蒸着し、抵抗測定装置(ヒューレットパッカード社製4140BpAMATER)にて100Vの電圧を印加させて測定する。
【0107】
【実施例】
以下、本発明の実施例について具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0108】
(トナーの製造)
[トナー1]
プロポキシ化ビスフェノールとフマル酸を
縮合して得られたポリエステル樹脂 100質量部
C.I.ピグメントブルー15:3 5質量部
ジ−tert−ブチルサリチル酸のクロム錯塩 4質量部
これらを固定槽式乾式混合機により混合し、ベント口を吸引ポンプに接続し吸引しつつ、二軸押し出し機にて溶融混練を行った。
【0109】
この溶融混練物を、ハンマーミルにて粗砕し、1mmメッシュパスのトナー組成物の粗砕物を得た。更に、この粗砕物を機械式粉砕機により、重量平均径20〜30μmまで粉砕を行った後、旋回流中の粒子間衝突を利用したジェットミルにて粉砕を行った後、多段割分級機により分級を行ってシアン着色粒子を得た。
【0110】
又、このトナー組成物100質量部に対して、BET法による比表面積が200m/gである疎水性酸化チタンを1.8質量部外添してトナー1を得た。得られた粒子は、重量平均粒径4.8μmであった。個数分布の変動係数は、28%であった。
【0111】
[トナー2]
イオン交換水710質量部に、0.1M−NaPO水溶液450質量部を投入し、60℃に加温した後、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて、12,000rpmにて撹拌した。これに1.0M−CaCl水溶液75質量部を徐々に添加し、均一且つ微細に分散された状態のCa(POを含む水系媒体を調製した。
【0112】
スチレン 160質量部
n−ブチルアクリレート 35質量部
C.I.ピグメントブルー15:3 15質量部
ジ−tert−ブチルサリチル酸のアルミ錯塩 15質量部
飽和ポリエステル(酸価14、ピーク分子量;8000) 10質量部
エステルワックス(融点70℃) 50質量部
【0113】
一方、上記材料を混合してを60℃に加温し、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて、12,000rpmにて均一に溶解、分散した。これに、重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)10質量部を溶解し、重合性モノマーを含む組成物を調製した。
【0114】
次に、前記で予め調製しておいた水系媒体中に、得られた重合性モノマーを含む組成物を投入し、60℃のN2雰囲気下において、TK式ホモミキサーにて10,000rpmで10分間撹拌して、該組成物を造粒した。その後、パドル撹拌翼で撹拌しつつ、80℃に昇温し、10時間反応させた。重合反応終了後、減圧下で残存モノマーを留去し、冷却後、塩酸を加えてリン酸カルシウムを溶解させた後、ろ過、水洗、乾燥をして、シアン着色懸濁粒子を得た。
【0115】
その後、多段割分級機により分級を2回行った。この着色粒子100質量部に対して、BET法による比表面積が200m/gである疎水性酸化チタンを3.5質量部外添して、重合法により製造されたトナー2を得た。得られた粒子は重量平均粒径3.1μmであった。個数分布の変動係数は、18%であった。
【0116】
[トナー3]
トナー1の多分割分級機による分級条件を変化させること以外はトナー1と同様にしてシアン着色粒子を製造した。このシアン着色粒子100質量部に対して、BET法による比表面積が200m/gである疎水性酸化チタンを1.8質量部外添して、粉砕法により製造されたトナー3を得た。得られた粒子の重量平均粒径は、5.2μmであった。個数分布の変動係数は、37%であった。
【0117】
(キャリアの製造)
[キャリア1]
先ず、個数平均粒径0.25μmのマグネタイト粉と、個数平均粒径0.25μmのバリウムフェライト粉、個数平均粒径0.40μmのヘマタイト粉に対して、夫々4.8質量%のシラン系カップリング剤(3−(2−アミノエチルアミノプロピル)ジメトキシシラン)を加え、容器内で1000℃以上で高速混合撹拌して金属酸化物微粒子の親油化処理を行った。
・フェノール 10質量部
・ホルムアルデヒド溶液 6質量部
(ホルムアルデヒド40%、メタノール10%、水50%)
・親油化処理したマグネタイト 72質量部
・親油化処理したバリウムフェライト 18質量部
・親油化処理したヘマタイト 10質量部
上記材料と、28%アンモニア水5質量部、水10質量部をフラスコに入れ、撹拌、混合しながら30分間で85℃まで昇温・保持し、3時間重合反応させて硬化させた。
【0118】
さらに先述と同様に(3−(2−アミノエチルアミノプロピル)ジメトキシシラン)で親油化処理した個数平均粒径0.20μmのヘマタイト粉を1.5質量部、フェノールを1質量部、ホルムアルデヒド溶液を0.4質量部加え、さらに3時間重合反応させた。
【0119】
その後、30℃まで冷却し、更に水を添加した後、上澄み液を除去し、沈殿物を水洗した後、風乾した。次いで、これを減圧下(5mmHg以下)、50〜60℃の温度で乾燥して、球状の粒子を得た。
【0120】
更に、上記で得られた粒子の表面に、以下の方法で熱硬化性のシリコーン樹脂をコートした。その際、キャリアコア粒子表面のコート樹脂量が1.5質量%になるように、トルエンを溶媒として10質量%のキャリアコード溶液を作製した。このコート溶液を剪断応力を連続して加えながら溶媒を70℃で揮発させて、キャリアコア表面へのコートを行った。このコート磁性キャリア粒子を200℃で3時間撹拌しながら熱処理し、冷却後、解砕した後、200メッシュの篩で分級して、キャリア1を得た。
【0121】
得られたキャリア1の個数平均粒径は22.0μmであった。更に、得られたキャリアを10キロエルステッドの磁場をかけ、その磁気特性を測定した。10キロエルステッドにおける飽和磁化は248emu/cmであり、残留磁化は24.8emu/cmであった。又、キャリア1の真比重は3.55g/cm3であった。また、キャリア粒子表面の溶出鉄元素濃度に対するFe(II)含有量は、2.1質量%であった。
【0122】
[キャリア2]
先ず、個数平均粒径0.25μmのマグネタイト粉と、個数平均粒径0.27μmのストロンチウムフェライト粉、個数平均粒径0.40μmのヘマタイト粉に対して、夫々4.8質量%のシラン系カップリング剤(3−(2−アミノェチルアミノプロピル)ジメトキシシラン)を加え、容器内で100℃以上で高速混合撹拌してキャリア1と同様に金属酸化物微粒子の親油化処理を行った。
・フェノール 12質量部
・ホルムアルデヒド溶液 7質量部
(ホルムアルデヒド40%、メタノール10%、水50%)
・親油化処理したマグネタイト 42質量部
・親油化処理したストロンチウムフェライト 28質量部
・親油化処理したヘマタイト 30質量部
上記材料と、28%アンモニア水6質量部、水12質量部をフラスコに入れ、撹拌、混合しながら30分間で85℃まで昇温・保持し、3時間重合反応させて硬化させた。
【0123】
さらにキャリア1と同様に親油化処理した個数平均粒径0.20μmのヘマタイト粉を1.5質量部、フェノールを1質量部、ホルムアルデヒド溶液を0.4質量部加え、さらに3時間重合反応させた。
【0124】
その後キャリア1と同様にして球状の粒子を得た。
【0125】
更に、上記で得られた粒子の表面に、キャリア1と同様に熱硬化性のシリコーン樹脂をコートしてキャリア2を得た。
【0126】
得られたキャリア2の個数平均粒径は29.3μmであった。10キロエルステッドにおける飽和磁化は181emu/cmであり、残留磁化は30.1emu/cmであった。又、キャリア1の真比重は3.60g/cmであった。また、キャリア粒子表面の溶出鉄元素濃度に対するFe(II)含有量は、1.2質量%であった。
【0127】
[キャリア3]
キャリア1で用いた親油化処理したマグネタイトとバリウムフェライトとを用い、以下の処方で重合を行った。
・フェノール 10質量部
・ホルムアルデヒド溶液 6質量部
(ホルムアルデヒド40%、メタノール10%、水50%)
・親油化処理したマグネタイト 90質量部
・親油化処理したバリウムフェライト 10質量部
上記材料と、28%アンモニア水4質量部、水8質量部をフラスコに入れ、撹拌、混合しながら30分間で85℃まで昇温・保持し、3時間重合反応させて硬化させた。さらにキャリア1と同様に親油化処理した個数平均粒径0.28μmのヘマタイト粉を1.5質量部、フェノールを1質量部、ホルムアルデヒド溶液を0.4質量部加え、さらに3時間重合反応させた。
【0128】
その後キャリア1と同様にして球状の粒子を得た。
【0129】
更に、上記で得られた粒子の表面に、キャリア1と同様に熱硬化性のシリコーン樹脂をコートしてキャリア3を得た。
【0130】
得られたキャリア3の個数平均粒径は15.7μmであった。10キロエル子テッドにおける飽和磁化は281emu/cmであり、残留磁化は19.5emu/cmであった。又、キャリア1の真比重は3.58g/cmであった。また、キャリア粒子表面の溶出鉄元素濃度に対するFe(II)含有量は、4.4質量%であった。
【0131】
[キャリア4]
個数平均粒径0.25μmの銅亜鉛フェライト粉と、個数平均粒径0.25μmのバリウムフェライト粉、個数平均粒径0.40μmのヘマタイト粉に対し、夫々3.8質量%のシラン系カップリング剤(3−(2−アミノエチルアミノプロピル)ジメトキシシラン)を加え、容器内で100℃以上で、高速混合撹拌して金属酸化物微粒子の親油化処理を行った。
・フェノール 12質量部
・ホルムアルデヒド溶液 7質量部
(ホルムアルデヒド40%、メタノール10%、水50%)
・親油化処理した銅亜鉛フェライト 24質量部
・親油化処理したバリウムフェライト 56質量部
・親油化処理したヘマタイト 20質量部
上記材料と、28%アンモニア水6質量部、水12質量部をフラスコに入れ、撹拌、混合しながら30分間で85℃まで昇温・保持して、3時間で反応・硬化させた。
【0132】
さらにキャリア1で用いたヘマタイト粉を1.0質量部、フェノールを1質量部、ホルムアルデヒド溶液を0.4質量部加え、さらに3時間重合反応させた。
【0133】
その後キャリア1と同様にして球状の粒子を得た。
【0134】
更に、上記で得られた粒子の表面に、キャリア1と同様に熱硬化性のシリコーン樹脂をコートしてキャリア4を得た。
【0135】
得られたキャリア4の個数平均粒径は28.1μmであった。10キロエルステッドにおける飽和磁化は182emu/cmであり、残留磁化は52.1emu/cmであった。又、キャリア1の真比重は3.53g/cmであった。また、キャリア粒子表面の溶出鉄元素濃度に対するFe(II)含有量は、0.2質量%であった。
【0136】
[キャリア5]
先ず、個数平均粒径0.40μmのマグネタイト粉と、個数平均粒径0.41μmのバリウムフェライト粉に対して、夫々3.0質量%のシラン系カップリング剤(3−(2−アミノエチルアミノプロピル)ジメトキシシラン)を加え、キャリア1と同様に容器内で100℃以上で高速混合撹拌して金属酸化物微粒子の親油化処理を行った。
・フェノール 10質量部
・ホルムアルデヒド溶液 6質量部
(ホルムアルデヒド40%、メタノール10%、水50%)
・親油化処理したマグネタイト 60質量部
・親油化処理したバリウムフェライト 40質量部
上記材料と、28%アンモニア水5質量部、水10質量部をフラスコに入れ、撹拌・混合しながら30分間で85℃まで昇温・保持し、3時間重合反応させて硬化させた。
【0137】
その後、30℃まで冷却し、更に水を添加した後、上澄み液を除去し、沈殿物を水洗した後、風乾した。次いで、これを減圧下(5mmHg以下)、50〜60℃の温度で乾燥して、球状の粒子を得た。
【0138】
更に、上記で得られた粒子の表面に、キャリア1と同様な方法で熱硬化性のシリコーン樹脂をコートしてキャリア5を得た。
【0139】
得られたキャリア4の個数平均粒径は20.3μmであった。10キロエルステッドにおける飽和磁化は255emu/cmであり、残留磁化は45.9emu/cmであった。又、キャリア1の真比重は3.58g/cmであった。また、キャリア粒子表面の溶出鉄元素濃度に対するFe(II)含有量は、8.8質量%であった。
【0140】
[キャリア6]
モル比で、Fe=50モル%、CuO=27モル%、ZnO=23モル%になるように秤量し、ボールミルを用いて混合を行った。これを仮焼した後、ボールミルにより粉砕を行い、さらにスプレードライヤーにより造粒を行った。これを焼結し、さらに分級してキャリアコア粒子を得た。
【0141】
更に、上記で得られた粒子の表面に、キャリア1と同様な方法で熱硬化性のシリコーン樹脂をコートしてキャリア5を得た。
【0142】
得られたキャリア4の個数平均粒径は38.1μmであった。10キロエルステッドにおける飽和磁化は325emu/cmであり、残留磁化は0.4emu/cmであった。又、キャリア1の真比重は5.02g/cmであった。また、キャリア粒子表面の溶出鉄元素濃度に対するFe(II)含有量は、0.1質量%であった。
【0143】
<接触帯電磁性ブラシ用磁性粒子>
(コア粒子)水素還元Zn−Cuフェライト 200質量部
(個数平均粒径48.0μm、比抵抗5×10Ωcm)
(コート樹脂溶液)
ポリカーボネート 1.0質量部
エポキシ変性シリコーン樹脂 1.0質量部
導電性酸化チタン 4.0質量部
4フッ化エチレン樹脂粒子(0.25μm) 0.2質量部
キシレン溶液 14.0質量部
以上のコート樹脂溶液の各処方をガラスビーズをいれたペイントシェイカーで2時間分散させ、コート樹脂溶液を作製した。これを上記のコア粒子に、前述したスピラコータを用いてコートし、150℃で1時間乾燥させた。得られた接触帯電磁性ブラシ用磁性粒子の比抵抗は8.9×10Ωcm、個数平均粒径は48.3μmであった。1キロエルステッドにおける磁化の強さ=262.1emu/cmであった(磁性粒子の真比重は5.02g/cm)。
【0144】
ここで用いた接触帯電磁性ブラシ用磁性粒子の比抵抗と個数平均粒径は、前述した現像用磁性キャリアの該特性の測定方法によった。
【0145】
<実施例1>
キャリア1を10キロエルステッドの磁場で着磁を行い、トナー1とキャリア1を、トナー濃度8%となるように混合し、二成分系現像剤を作製した。このとき、トナーの帯電量は−35.1μC/gであった。
【0146】
この二成分系現像剤を用いて、キヤノン(株)製フルカラー複写機CLC500の改造機で画像出し試験を行なった。この現像部周辺の模式図を図1に示し、これをもって説明する。図中、11は感光ドラム、12は現像スリーブ、13は、現像スリーブ12内に回転可能な状態で配置されたマグネットローラ、14は現像剤を現像スリーブ12に一定厚さに供給するための規制ブレード、15は現像剤を現像スリーブ12から剥がすために配置された剥離ブレード、16は撹拌スクリュー、17はトナーを供給するホッパーである。
【0147】
又、現像スリーブ12は、感光ドラム11に対する再近接距離が550μmになるように配設され、現像剤が感光ドラム11に対して接触する状態で現像できるように構成されている。現像スリーブ12は外径32mmであり、内部のマグネットローラ13は多極1000ガウスの磁力で8極が、ほぼ均等な位置に配置されている。感光ドラム11は、矢印方向に160mm/secで回転する。又、マグネットローラ13は、矢印方向に2500r.p.mで高速回転する。又、現像スリーブ12は、マグネットローラ13とは逆の矢印方向に100mm/secで回転し、トナー1とキャリア1とを含む二成分系現像剤は、現像スリーブ12上で転がりつつ、現像スリーブ回転方向に搬送される。
【0148】
なお、現像スリーブ12は、CLC500の現像器内で用いられている現像スリーブ(材質:SUS、日立金属社製、32φ)の表面をニューマプラスター(不二製作所製)を用いてサンドブラストし、Ra=2.1μm,Sm:29.7μmのブラストスリーブ(Ra/Sm=0.07)としたものを用いた。
【0149】
現像スリーブ12には、直流電圧及び交流電圧が重畳して印加される。本実施例では、直流電圧Vdc=−450Vに対して、交流電圧Vpp=2,000V、周波数Vf=2,200Hzを重畳したものを現像バイアスとした。又、現像コントラストとしてVcontを350V、カブリとりバイアスVbackを80Vとした。
【0150】
接触帯電部材21に印加する電圧としては、−560VのDCバイアスを用いた。
【0151】
なお、感光ドラムとしてはアルミニウム製のφ80のドラム上に以下の機能層を5層もったOPC感光体を用いた。
【0152】
アルミ基層側から順に第1層は下引き層、第2層は正電荷注入防止層、第3層は電荷発生層、第4層は電荷輸送層であり、第5層が電荷注入層である。この電荷注入層は光硬化性のアクリル樹脂にSnO超微粒子、さらに接触帯電部材と感光体との接触時間を増加させて、均一な帯電を行うために4フッ化エチレン樹脂粒子を分散したものである。具体的には、アンチモンをドーピングし、低抵抗化した粒径約0.03μmのSnO粒子を樹脂に対して70質量%、さらに粒径0.25μmの4フッ化エチレン樹脂粒子を20質量%、分散剤を1.2質量%分散したものである。この感光ドラムの表面抵抗は1×1012Ωであった。
【0153】
上記の現像条件で画像出しを行った。この結果、ハーフトーン再現性に非常に優れ、ベタ画像の濃度が高い優れた画像が得られた。さらに、キャリア付着による画像部、非画像部の画像の乱れやトナーカブリは認められなかった。
【0154】
なお、べタ黒画像を感光ドラムから紙上に転写する際のトナー転写効率を測定すると、99.4%であり、クリーナーレスプロセスにも十分対応できるレベルであった。実際、クリーナーを取り外して1万枚の画像出し耐久を行ったところ、帯電磁気ブラシの帯電性にまったく変化はなく、帯電ゴーストなどは見られなかった。
【0155】
本実施例の結果を表2に示す。以下の実施例及び比較例の結果も表2に示す。
【0156】
<実施例2>
キャリア2を10キロエルステッドの磁場で着磁を行い、トナー1とキャリア2を用いて、実施例1と同様にしてトナー濃度5%となるように混合し、二成分系現像剤を作製した。トナー帯電量は−35.7μC/gであった。
【0157】
実施例1と全て同じ条件で画像出し試験を行なったところ、実施例1と同様にキャリア付着やカブリ等による画像汚れがなく、ハーフトーン再現性も問題なく、画像濃度が充分である良好な結果が得られた。トナー転写効率は97.6%と良好なものであった。
【0158】
<実施例3>
キャリア3を10キロエルステッドの磁場で着磁を行い、トナー2とキャリア3を用いて、実施例1と同様にしてトナー濃度5%となるように混合し、二成分系現像剤を作製した。トナー帯電量は−41.0μC/gであった。
【0159】
実施例1と全て同じ条件で画像出し試験を行なったところ、実施例1と同様に画像濃度、キャリア付着やカブリ等の画像汚れがない良好な結果が得られた。特にハーフトーン再現性には優れていた。又、画像出し耐久試験の結果も良好なものであった。また、転写効率は、99.7%であった。
【0160】
クリーナーを取り外して1万枚の画像出し耐久を行ったところ、実施例1と同様に良好であった。
【0161】
<実施例4>
キャリア4を10キロエルステッドの磁場で着磁を行い、トナー1とキャリア4を用いて、実施例2と同様にしてトナー濃度5%となるように混合し、二成分系現像剤を作製した。トナー帯電量は−31.8μC/gであった。
【0162】
実施例1と全て同じ条件で画像出し試験を行なったところ、実施例1と同様にキャリア付着、カブリも良好で、画像濃度が充分である良好な結果が得られた。また、転写効率は、98.8%であった。又、画像出し耐久試験の結果も良好なものであった。
【0163】
<比較例1>
キャリア5を10キロエルステッドの磁場で着磁を行い、トナー1とキャリア5を用いて、実施例1と同様にして二成分系現像剤を作製した。トナー帯電量は−32.5μC/gであった。
【0164】
実施例1と全て同じ条件で画像出し試験を行なったところ、画像濃度は充分なレベルであったが、カブリが若干発生し、キャリア付着による汚れが発生した。また、転写効率は、93.1%であった。又、画像出し耐久試験の結果、カブリトナーによる感光体の帯電不良が起こり、途中で止めた。
【0165】
<比較例2>
トナー1とキャリア6を用いて、実施例1と同様にして二成分系現像剤を作製した。トナー帯電量は−32.9μC/gであった。
【0166】
実施例1と全て同じ条件で画像出し試験を行なったところ、キャリア付着が見られ、カブリも発生し、また、画像濃度の薄い画像しか得られなかった。現像部を観察すると、現像剤の流動性が悪くかった。また、転写効率は、90.4%であった。又、画像出し耐久試験の結果、カブリトナーによる感光体の帯電不良が起こり、途中で止めた。
【0167】
実施例及び比較例で使用したトナー及び磁性キャリアの物性値を、下記の表1にまとめて示した。
【0168】
【表1】
Figure 2004226446
【0169】
[評価]
実施例及び比較例で使用した表1に示した物性を有するトナー及び磁性キャリアからなる二成分系現像剤を用いて行なった画出し試験の評価は、下記の方法及び下記の基準で行なった。
【0170】
(1)キャリア付着:
ベタ白画像を画出しし、現像部とクリーナ部との間の感光ドラム上の部分を透明な接着テープを密着させてサンプリングし、5cm×5cm中の感光ドラム上に付着していた磁性キャリア粒子の個数をカウントし、1mmあたりの付着キャリアの個数を算出した。
◎:0.1個/mm未満
○:0.1〜0.5個/mm未満
△:0.5〜2.0個/mm未満
×:2.0個/mm以上
【0171】
(2)画像濃度:
画像濃度は、SPIフィルターを装着したマクベス社製マクベスカラーチェッカーRD−1255を使用して、普通紙上に形成されたべタ画像の相対濃度として測定した。
◎:1.6以上
○:1.5〜1.6未満
△:1.4〜1.5未満
×:1.4未満
【0172】
(3)カブリ:
画出し前の普通紙の平均反射率Dr(%)を、東京電色株式会社製デンシトメータTC−6MCによって測定した。一方、普通紙上にベタ自画像を画出しし、次いでベタ自画像の反射率Ds(%)を測定した。カブリ(%)は、これらの測定値から、下記式によって算出し、下記の基準で評価した。
fog(%)=Dr(%)−Ds(%)
◎:1.0%未満
○:1.0〜1.5未満
△:1.5〜2.0未満
×:2.0以上
【0173】
(4)ハーフトーンドット再現性:
画像のハーフトーン部(潜像スポット径15μm)の感光ドラム上に現像されたドットを、CCDを搭載した実体顕微鏡(×100)を用いて、パソコン上にイメージデータとして取り込んだ。ついで、このドットのピクセル面積を算出して、これを100個積算して平均値aと標準偏差Sを算出した。このドットのピクセル面積の標準偏差Sを平均値で割った値S/aをドット再現性の評価値として用い、以下の基準で評価した。
◎ :0.05未満
○ :0.05〜0.1未満
△ :0.1〜0.15未満
△×:0.15〜0.2未満
× :0.2以上
【0174】
評価結果は、下記の表2にまとめて示した。
【0175】
【表2】
Figure 2004226446
【0176】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、潜像担持体に帯電部材を接触させて帯電させる接触帯電装置を有する画像形成方法において、非常に高抵抗で、特有の磁気特性を有する磁性キャリアを用いて接触二成分系AC現像を行うことで、キャリア付着の発生が有効に防止されると共に、カブリのない、ハーフトーン再現性にも優れ、かつ高い画像濃度を得ることが可能な画像形成方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例において用いた二成分系現像装置の説明に用いた概略図である。
【符号の説明】
11.感光ドラム
12.現像スリーブ
13.マグネットローラ
14.規制ブレード
15.剥離ブレード
16.撹拌スクリュー
17.ホッパー
21.接触帯電部材
22.露光装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming method including a contact charging device for bringing a charging member into contact with a latent image carrier and charging the latent image carrier in an electrophotographic method, an electrostatic recording method, or the like, and using a two-component developer in a developing process.
[0002]
[Prior art]
In electrophotography, an electrostatic latent image formed on a latent image carrier is developed with toner, and then transferred and fixed on transfer paper. As a developing method in this case, a two-component developing method using a two-component developer consisting of a toner and a magnetic carrier as a developer, or a one-component developing method using a one-component developer without using a magnetic carrier are currently used. Although a system and the like are known, when higher image quality and higher speed are required, a two-component developing system is suitably used.
[0003]
In the two-component developing method, a two-component developer composed of a toner and a magnetic carrier forms a spike called a developing magnetic brush on a developer carrier, and this developing magnetic brush is used in a developing process. There is known a so-called contact development in which the latent image carrier is brought into contact with the latent image carrier, and a so-called non-contact development in which development is performed without contacting the latent image carrier. Usually, when high image quality and high density are required, the former contact development is often used.
[0004]
On the other hand, a typical recent technology relating to a developer is a method of reducing the particle size of a toner and a magnetic carrier. For example, in JP-A-58-184157, in a developing process in which a two-component developer magnetic brush rubs the surface of a latent image carrier, a toner having an average particle size of 10 μm or less and a toner having an average particle size of 5 to 30 μm are used. It is stated that when a magnetic carrier is used, a sufficiently high image quality can be achieved.
[0005]
However, when the particle size of the toner is small, the charge amount increases, and the adhesion to the carrier due to van der Waals force and the like also increases. There is a problem that the concentration becomes low.
[0006]
In order to solve these problems, a developing method is used in which a two-component developer is transported to a developing unit by rotating a magnet disposed inside the developer carrier, and a certain amount of residual magnetization is used as a carrier. It is known that, when a developing brush is selected, the developing is performed while the developing magnetic brush rotates on the developer carrier, so that the developing efficiency can be increased and the image density can be increased.
[0007]
As the magnetic carrier used here, barium ferrite, strontium ferrite or the like composed of a single hard magnetic material has been used, but when used alone, the specific resistance of the carrier particles is low, and in contact development, It is used by being coated with a resin so as not to leak the bias applied from the developer carrier. However, this causes inconvenience when the coating material comes off.
[0008]
In addition, due to a demand for a reduction in the particle size of the carrier and the like, for example, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 59-224416, a resin carrier of a magnetic material dispersion type has been developed. Further, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-268575, spherical naked coalesced particles have been proposed in order to control magnetic properties freely and to increase resistance.
[0009]
However, when the toner is small and the carrier particles are also small, the image density is high, and the specific resistance is still insufficient to sufficiently prevent the carrier from adhering, and a sufficiently satisfactory magnetic carrier has not been obtained.
[0010]
By the way, before forming an electrostatic latent image on a latent image carrier, a process called so-called primary charging for uniformly charging the entire surface of the latent image carrier is performed. So-called corona chargers using discharge have been used.
[0011]
However, in recent years, contact charging devices have been put to practical use instead. This aims at low ozone, low power, and downsizing of the apparatus, and a conductive roller or a magnetic brush roller is used as a charging member. As a charging method, in order to perform contact charging smoothly and uniformly and without being affected by environmental fluctuations, a voltage in which an AC component is superimposed is applied to a charging member as described in JP-A-63-149669. It is desirable to do.
[0012]
Even in such a contact charging device, the essential charging mechanism uses a discharge phenomenon from the charging member to the latent image carrier, so that generation of ozone is inevitable, and the voltage applied to the charging member is Is required to be at least a value equal to or higher than the desired latent image carrier surface potential. When the charging using the AC component as described above is performed, vibration or abnormal noise due to an electric field, generation of the latent image carrier There were problems such as deterioration.
[0013]
In order to solve such a problem, charging by direct injection of charge into the latent image carrier has been desired. In order to inject charges directly to the surface of the latent image carrier, a charging member having a low resistance value is used, and a long charging time is applied to charge the charged charges to the trap level of the charges existing on the surface of the latent image carrier. There is a way. However, in such a charging method, the specific resistance of the charging member is 1 × 103On the premise that it is very low, that is, less than Ωcm, there is a problem that a large charge leak is caused to a flaw or a pinhole generated on the surface of the latent image carrier. Also, the time required for performing sufficient charging was not at a practical level.
[0014]
Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-3921 discloses a method in which a charge injection layer is provided on the surface of a latent image carrier and charges are injected into the charge injection layer using a contact charging member. This makes it possible to solve the above-mentioned problems in the contact charging device.
[0015]
As the charging member used in the contact charging device as described above, a magnetic brush roller which can make a large contact nip with the latent image carrier and can uniformly contact the surface of the latent image carrier is particularly preferably used.
[0016]
In a contact charging device using a magnetic brush roller, it is necessary that the magnetic particles constituting the magnetic brush contact each other to form a conductive path, and the charge flowing through this conductive path charges the surface of the latent image carrier, It is charged, but when impurities are mixed in the magnetic brush, there is a problem that its charging characteristics change. For example, when a relatively large amount of toner particles or the like is mixed into the magnetic brush for some reason, such a problem may be realized. Recently, a cleaner-less process has been proposed in which the waste toner recovery portion is omitted in order to realize a reduction in the size of the entire apparatus and simplification of maintenance. The toner remaining on the magnetic brush is mixed with a high probability without being cleaned.
[0017]
Further, by using the contact two-component developing process and the AC developing bias as described above to improve the image quality, the core resistance of the iron powder carrier, ferrite carrier and the like as in the prior art can be reduced to 1 × 10 59When a magnetic carrier obtained by applying a resin coat to a low-resistance core such as Ωcm or less is used as a developer, carrier adhesion and toner fogging occur, and these toners and the developing magnetic carrier are mixed into the contact charging member. In some cases, the contact charging ability became insufficient.
[0018]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-222676 discloses an image forming apparatus using a contact charging process of a charged magnetic brush, in which the resistance of a magnetic carrier used for a developer is made higher than the magnetic particles used for a charged magnetic brush, and the alternating current of charging and developing is performed. Although proposals have been made to use a common voltage power supply, particularly when a contact two-component development process is used, the resistance is controlled by changing the ferrite particle coating material described in the specification, and When it is used for magnetic particles for an electromagnetic brush and a developing magnetic carrier for a two-component developer, high image quality cannot be achieved.
[0019]
For the above reasons, an image forming method which can achieve low ozone generation using a contact two-component AC developing process which is excellent in fine line reproducibility and can obtain an image with high image density has not been put to practical use. .
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image forming method which solves the above-mentioned problems, and in particular, provides an image forming method using a two-component developer and a contact charging process.
[0021]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an image forming method capable of suppressing generation of ozone, preventing the occurrence of carrier adhesion, and obtaining a high-quality toner image having excellent halftone reproducibility.
[0022]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an image forming method using a contact AC charging process using a contact charging magnetic brush, wherein the toner has a high transfer efficiency, has no toner fog, and can cope with a cleanerless process. To provide.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has a surface resistance of 1 × 1010~ 1 × 1016A charging step of charging an electrostatic latent image carrier having a charge injection layer of Ω by a magnetic brush composed of magnetic particles;
A latent image forming step of forming an electrostatic latent image on the electrostatic latent image carrier having the charged charge injection layer by exposure;
A developing step of developing the electrostatic latent image formed on the electrostatic latent image carrier having the charge injection layer with the toner of a two-component developer having a magnetic carrier and a toner;
In the image forming method having
The magnetic carrier contains at least a binder resin and magnetic metal oxide particles, and the specific resistance of the magnetic carrier particles is 5.0 × 10 5 when a voltage of 25 V to 500 V is applied.ThirteenΩcm or more,
The saturation magnetization of the magnetic carrier particles at 10 kOe is 100 to 300 emu / cm.3And the residual magnetization is 25 to 150 emu / cm.3And
The true specific gravity of the magnetic carrier particles is 3.0 to 4.9 g / cm.3And
The Fe (II) content with respect to the concentration of the eluted iron element on the surface of the magnetic carrier particles is 0.001 to 5.0% by mass,
The present invention relates to an image forming method satisfying the following expression.
Figure 2004226446
R: Number average particle size of magnetic carrier particles (μm)
M: saturation magnetization of magnetic carrier particles (emu / cm3)
[0024]
In the developing method of the present invention, a so-called contact two-component system is used, in which a two-component developer is used as a developer, and a developer magnetic brush performs development while applying an alternating electric field while rubbing and contacting the latent image carrier. It is optimal that the AC developing is performed and the developer carrier has a cylindrical non-magnetic sleeve and a magnet included in the non-magnetic sleeve, and the magnet is configured to be driven to rotate. It is. This is to obtain a high quality toner image having excellent halftone reproducibility as described above.
[0025]
Further, the surface resistance of the latent image carrier is 1 × 1010~ 1 × 1016Occurrence of ozone can be suppressed by providing a charge injection layer of Ω and performing primary charging with a member that is in contact with the charge injection layer. In particular, the use of a charged magnetic brush using magnetic particles enables more uniform charging.
[0026]
In addition, the magnetic force of the magnetic carrier constituting the two-component developer is controlled by mixing a soft magnetic material and a hard magnetic material, and by substantially increasing the resistance of the developed magnetic carrier, toner fog and carrier adhesion are improved. And a high-quality image with good halftone reproducibility can be obtained.
[0027]
In addition, by using a toner manufactured by a polymerization method in the image forming apparatus having the above-described configuration, a cleaner-less image forming method can be achieved with toner having high transfer efficiency and no fog. .
[0028]
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of preferred embodiments of the present invention.
[0029]
As a result of detailed studies by the present inventors, the surface resistance of the charge injection layer of the latent image carrier in the present invention was 1 × 1010~ 1 × 1016Ω, more preferably 1 × 1012~ 1 × 10FifteenIt turned out that it is preferable to be in the range of Ω. The surface resistance of the charge injection layer is 1 × 1010If it is less than Ω, the charge injected from the contact charging member is not retained on the surface of the charge injection layer, and as a result, a phenomenon called image deletion may occur in the electrophotographic process of the reversal development system. This was particularly common under high humidity. The resistance of the surface of the charge injection layer is 1 × 1016If it exceeds Ω, the charge is not sufficiently injected, and a so-called charged positive coast may occur in which the toner unnecessarily rides on the poorly charged area of the latent image carrier.
[0030]
As described above, the surface resistance of the charge injection layer of the latent image carrier is 1 × 1010Ω ~ 1 × 1016Even if it is within the range of Ω, charging is not performed properly unless the specific resistance of the injection charging member is within an appropriate range. This needs to be adjusted by the configuration of the injection charging member. For example, when a charging brush roller made of magnetic particles is used, 1 × 105~ 1 × 108A charging brush roller made of a magnetic material having a specific resistance of Ωcm shows good charging properties.
[0031]
As the magnetic material constituting the charged magnetic brush roller, for example, a magnetic metal such as iron, cobalt, and nickel, or a compound thereof can be used. It is necessary to coat these with an appropriate coat resin or to perform an oxidation treatment, a reduction treatment, or the like to adjust the specific resistance to the above. For example, hydrogen-reduced Zn-Cu ferrite, oxidized magnetite, or the like can be used. Binder-type magnetic particles in which a magnetic metal oxide and conductive fine particles are dispersed in a binder resin, or particles obtained by coating the binder-type magnetic particles with an appropriate coat resin can also be used.
[0032]
As the charge injection layer of the latent image carrier, a material in which conductive fine particles are dispersed in an insulating and translucent binder resin is preferably used. By contacting the charge injection layer with a charged magnetic brush to which a voltage has been applied, conductive particles are present as if there were countless independent floating electrodes with respect to the conductive substrate of the latent image carrier. Can be expected to charge the capacitor formed by. Therefore, it was also recognized that the voltage applied to the contact charging member and the surface potential of the latent image carrier converged to the same value, and the effect of applying only a minimum voltage was recognized.
[0033]
As described above, when the contact two-component developing process and the AC developing bias are used to achieve high image quality, the surface resistance of the charge injection layer is 1 × 1010Ω ~ 1 × 1016When using a latent image carrier in the range of Ω, if a magnetic carrier obtained by applying a resin coat to a conventional iron powder carrier or ferrite is used as a developer, carrier adhesion and toner fogging are remarkably generated. Was.
[0034]
This is because when a latent image carrier having a relatively low specific resistance on the surface and a developing magnetic carrier such as a conventional iron powder carrier or ferrite carrier having a low specific resistance are used together, the latent image carrier on the latent image carrier is used. Is leaked through the developing magnetic carrier particles that are in contact with and rubbing, and the potential is changed so as to approach the developing bias potential. As a result, the fog removing potential decreases,
Generates toner fog. In addition, it was found that the developing bias was injected into the carrier, which caused carrier adhesion to occur at the same time.
[0035]
Therefore, if a magnetic carrier having a specific magnetic property is used as the carrier, and the magnetic carrier particles having a sufficiently high specific resistance and controlling the Fe (II) content with respect to the concentration of the eluted iron element on the surface of the magnetic carrier particles are used, Sufficient image density is obtained, no carrier adhesion occurs,
In addition, the inventors have found that the characteristics can be maintained in a durable manner, and have reached the present invention.
[0036]
Further, the magnetic carrier having the above-mentioned specific magnetic characteristics is a spherical resin carrier obtained by a polymerization method using a thermosetting binder resin, and two or more magnetic metal oxides having different magnetic characteristics. It was also found that it is effective to use a combination of these and use a magnetic material-dispersed resin carrier in which these are dispersed.
[0037]
Hereinafter, these will be described in more detail.
[0038]
The present inventors have studied the magnetic carrier in detail, and as a result, when the toner particle size is reduced to 1 to 10 μm, it is preferable to use a magnetic carrier having a number average particle size of 5 to 30 μm. It turned out to be. That is, in this case, when a magnetic carrier having a number average particle size smaller than 5 μm is used, the developing is performed while the developing magnetic brush is in contact with the latent image carrier. Even if a magnetic carrier having the magnetic characteristics employed in the present invention is used, carrier adhesion cannot be avoided. On the other hand, when a magnetic carrier having a number average particle diameter larger than 30 μm is used, the surface area of the magnetic carrier becomes small, so that the carrier surface cannot be maintained at a preferable toner concentration. Or a sufficient image density may not be obtained.
[0039]
Further, as described above, when the toner having the small particle diameter as described above is used, the magnet disposed inside the developer carrier is driven to rotate to convey the two-component developer to the developing unit. It is known that a sufficient image density can be obtained by using the developing method having the above configuration, but as a result of further studies by the present inventors, at this time, a magnetic carrier having appropriately controlled magnetic characteristics was used. Thus, it has been found that the carrier can effectively prevent the occurrence of carrier adhesion while maintaining excellent image reproducibility and high image density, and can maintain its performance in a durable manner. As the magnetic characteristics of the carrier, specifically, the saturation magnetization in a magnetic field of 10 kOe is 100 to 300 emu / cm.3And the residual magnetization is 15 to 150 emu / cm.3It was also found that the particle diameter of the magnetic carrier and the saturation magnetization of the carrier were closely related. When the particle diameter of the magnetic carrier is 5 to 30 μm, by using a carrier having a saturation magnetization in a region satisfying the following relational expression, the carrier adhesion, the reproducibility of halftone image quality, and the image density are improved in a well-balanced manner. Became possible.
[0040]
Figure 2004226446
R: Number average particle size of magnetic carrier particles (μm)
M: saturation magnetization of magnetic carrier particles (emu / cm3)
[0041]
When −6.0R + 300> M is satisfied, it will be difficult to prevent carrier adhesion even if the resistance of the carrier particles is increased, as will be described later. When M> −3.0R + 350, the developing magnetic brush becomes coarse, the halftone reproducibility is poor, and the toner deterioration is promoted.
[0042]
The residual magnetization of the magnetic carrier used was 15 emu / cm.3If it is lower than 2, the two-component developer cannot be rolled well on the developer carrier, and the intended improvement in image density, which is the intended object of the present invention, cannot be achieved. Residual magnetization of carrier is 150 emu / cm3If it is higher than the magnetic field of the developer carrying member, aggregation of the carriers due to magnetization is large even at a distance from the magnetic field of the developer carrying member.
[0043]
In the magnetic carrier of the present invention, the specific resistance of the carrier particles is important together with the magnetic characteristics. That is, 5.0 × 10 when a voltage of 25 to 500 V is applied.ThirteenIt has also been found that it is essential to have a high specific resistance of Ω · cm or more. 5.0 × 10 at any voltage applicationThirteenCarriers exhibiting a resistivity lower than Ωcm cause the developing bias to lower the latent image potential via the carrier, causing image deterioration, fogging, and the carrier itself being injected with electric charge. Carrier adhesion may occur.
[0044]
According to further studies by the present inventors, in order to efficiently obtain a magnetic carrier having the above-described specific magnetic characteristics and capable of easily achieving the intended object of the present invention. Uses a so-called magnetic material-dispersed resin carrier in which magnetic metal oxide particles containing at least a magnetic material are dispersed in a binder resin, and as a constituent material, a thermosetting binder resin and two types having different magnetic properties. It has been found that it is effective to use at least the above-mentioned magnetic metal oxide and produce it by a polymerization method.
[0045]
As a combination of the two or more magnetic metal oxides, a so-called soft magnetic and relatively high saturation magnetization magnetic metal oxide particle and a so-called hard magnetic magnetic metal having a large residual magnetization are used. It has been found that it is effective to use a mixture of oxide particles.
[0046]
Furthermore, it has been found that it is effective to use a thermosetting resin such as a phenol resin or a melamine resin as a binder resin for dispersing these magnetic substances, and to use a magnetic carrier produced by a polymerization method. That is, since such a magnetic carrier is hard, has excellent strength, and is spherical, the use of such a magnetic carrier effectively prevents carrier destruction due to a magnetic shear or the like in a developing device and causes carrier adhesion. Is suppressed, and because the shape is spherical, it is easy to roll on the developer carrying member, and it is possible to supply the toner to the developing section in a good state. A certain improvement in image density can be further achieved.
[0047]
Further, by providing a layer containing non-magnetic metal oxide particles near the surface, the above-described resistance increase of the magnetic carrier can be measured. As a measure for increasing the resistance, it has been found that it is necessary in the present invention that the Fe (II) content relative to the concentration of the eluted iron element on the surface of the magnetic carrier particles is 0.001 to 5.0% by mass. .
[0048]
Further, by coating the magnetic carrier with a silicone resin layer, the magnetic carrier can be more excellent in fluidity, excellent in chargeability, and further enhanced in strength.
[0049]
The toner that can be suitably used in the present invention preferably has a weight average particle diameter of 1 to 10 μm and a coefficient of variation on a number basis of 0 to 35%.
[0050]
That is, it was found that the toner having a small particle size was required to have a sharp particle size distribution in order to favorably charge the carrier of the present invention. Furthermore, in order to enhance the fluidity and improve the chargeability, it is possible to use a small particle size toner containing inorganic fine particles having a number average particle size of 0.2 μm or less, organic fine particles having a particle size of 0.2 μm or less, or a mixture thereof. preferable.
[0051]
Further, it is preferable that the whole or a part of the toner is formed by a polymerization method, and the shape factor SF-1 of the toner is from 100 to 130, in order to further enhance fluidity and to achieve high image quality. In order to efficiently obtain a toner having such a small particle diameter, it is preferable to manufacture the toner using a polymerization method such as suspension polymerization, emulsion polymerization, or dispersion polymerization.
[0052]
Hereinafter, the magnetic carrier of the above-described embodiment which can be suitably used in the image forming method of the present invention will be described.
[0053]
As the metal oxide that can be used in this case, soft magnetic particles such as MO.Fe2O3Or MFe2O4Magnetite, soft ferrite, etc. represented by the following general formula can be preferably used. M in the formula corresponds to a divalent or monovalent metal ion, for example, Mn, Fe, Ni, Co, Cu, Mg, Zn, Cd, Li, and the like. Can be used as Examples of such materials include magnetite, γ-iron oxide, Mn-Zn-based ferrite, Ni-Zn-based ferrite, Mn-Mg-based ferrite, Ca-Mg-based ferrite, Li-based ferrite, and Cu-Zn-based ferrite. Iron-based magnetic oxides.
[0054]
Hard magnetic metal oxide particles used together with the above soft magnetic metal oxide particles include, for example, BaFe12O19, SrFe12O19And barium ferrite and strontium ferrite. Further, in order to adjust magnetic properties, electric resistance, etc., in addition to the above metal oxides, Mg, Al, Si, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Metals such as Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Cd, Sn, Ba, and Pb may be used alone or in combination with a non-magnetic metal oxide.
[0055]
The soft ferrite mentioned above is a soft magnetic ferrite having a coercive force Hc of 100 Oe or less.
[0056]
When the above metal oxide is dispersed in a resin to form a core, the number average particle size of the metal oxide exhibiting magnetism varies depending on the carrier particle size, but those having a particle size of up to 0.02 μm can be preferably used. . When two or more kinds of metal oxides are used in a dispersed state, those having a number average particle diameter of from 0.02 to 2 μm can be used for the metal oxide exhibiting magnetism. Those having a number average particle size of 0.05 to 5 μm can be used. In this case, the magnetic particles (particle size ra) To the other non-magnetic metal oxide (particle size rb) Particle size ratio rb/ RaIs preferably more than 1 time, more preferably more than 1 time and 5 times or less. When the ratio is 1.0 or less, magnetic metal oxide particles having a low specific resistance are likely to be exposed on the surface, and the resistance of the carrier core cannot be sufficiently increased, so that the effect of preventing carrier adhesion of the present invention is hardly obtained. Become. On the other hand, when the ratio exceeds 5.0 times, the incorporation of the metal oxide particles into the resin may not be successful, and the strength of the carrier may be reduced, and the carrier may be easily broken.
[0057]
Examples of the non-magnetic oxide to be present near the carrier particle surface include, for example, Al2O3, SiO2, CaO, TiO2, V2O5, CrO2, MnO2, F2O3, CoO, NiO, CuO, ZnO, SrO, Y2O3, ZrO2A system or the like can be used.
[0058]
The specific resistance of the metal oxide used as dispersed in the resin is as follows.3Ωcm or more can be used. In particular, when two or more kinds of metal oxides are mixed and used, particles exhibiting magnetism are 1 × 103It is necessary to use a non-magnetic metal oxide particle having a specific resistance higher than that of the magnetic particle. Preferably, the specific resistance of the other nonmagnetic metal oxide used in the present invention is 1 × 108Ωcm or more is preferably used. The specific resistance of the magnetic particles is 1 × 103If it is less than Ωcm, a desired carrier specific resistance cannot be obtained even if the content of the dispersed metal oxide is reduced. When two or more metal oxides are dispersed, the specific resistance of the nonmagnetic metal oxide having a large particle size is 1 × 108If it is less than Ωcm,
The specific resistance of the carrier core cannot be sufficiently increased, and it is difficult to obtain the effects of the present invention.
[0059]
The total content of the metal oxide in the metal oxide-dispersed resin core of the present invention is 50% by mass to 99% by mass. When the amount of the metal oxide is less than 50% by mass, the chargeability becomes unstable, and the carrier is charged particularly in a low-temperature and low-humidity environment, and the residual charge tends to remain. It easily adheres to the carrier surface. On the other hand, if the content exceeds 99% by mass, the strength of the carrier decreases, and problems such as cracking of the carrier due to durability tend to occur.
[0060]
The metal oxide contained in the metal oxide-dispersed resin core used in the present invention is preferably subjected to lipophilic treatment. When the lipophilic metal oxide is dispersed in a binder resin to form core particles, it can be uniformly and densely incorporated into the binder resin. Particularly, when the core particles are formed by a polymerization method, it is important to obtain spherical particles having a smooth surface and to sharpen the particle size distribution.
[0061]
In the lipophilic treatment, the metal oxide is treated with a coupling agent such as a silane coupling agent or a titanate coupling agent, or the surface is made hydrophilic by dispersing the metal oxide in an aqueous solvent containing a surfactant. There is a method such as oiling.
[0062]
As the silane-based coupling agent here, those having a hydrophobic group, an amino group or an epoxy group can be used. Examples of the silane coupling agent having a hydrophobic group include vinyltrichlorosilane, vinyltriethoxysilane, and vinyltris (β-methoxy) silane. Examples of a silane coupling agent having an amino group include γ-aminopropylethoxysilane, N-β (aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane, and N-β (aminoethyl) -γ-aminopropylmethyldimethoxysilane. , N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane and the like. Examples of the silane coupling agent having an epoxy group include γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) trimethoxysilane and the like. .
[0063]
Examples of the titanate-based coupling agent include isopropyl triisostearoyl titanate, isopropyl tritodecylbenzenesulfonyl titanate, and isopropyl tris (dioctyl pyrophosphate) titanate.
[0064]
As the surfactant, a commercially available surfactant can be used as it is.
[0065]
As a method for producing the above-described magnetic carrier of the present invention, a composition containing at least a polymerizable monomer and two or more magnetic metal oxides is mixed and granulated, and the monomer is polymerized. There is a way to get it. As the polymerizable monomer used for polymerization, a vinyl monomer which is a thermosetting resin raw material such as a phenol resin or a melamine resin described above, such as a phenol resin, phenols and aldehydes, and a urea resin. In the case of urea and aldehydes and melamine resin, melamine and aldehydes, and other bisphenols and epichlorohydrin, which are starting materials for epoxy resins, are used. For example, as a specific method for producing a magnetic carrier using a curable phenol resin, in an aqueous medium, phenols and aldehydes that are polymerizable monomers, in the presence of a basic catalyst, as described above. A magnetic metal oxide, preferably a lipophilized magnetic metal oxide, is charged and a monomer monomer is polymerized to directly obtain a magnetic material-dispersed spherical resin carrier.
[0066]
The magnetic carrier of the present invention is preferably one whose surface is further coated with an appropriate coat resin in accordance with the charge amount of the toner used together with the carrier.
[0067]
The coating resin used at this time is preferably an insulating resin. In this case, the insulating resin that can be used may be a thermoplastic resin or a thermosetting resin.
[0068]
Specifically, for example, thermoplastic resins include polystyrene, acrylic resins such as polymethyl methacrylate and styrene-acrylic acid copolymer, styrene-butadiene copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, and polyvinyl chloride. , Polyvinyl acetate, polyvinylidene fluoride resin, fluorocarbon resin, half-lorocarbon resin, solvent-soluble half-lorocarbon resin, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, polyvinylpyrrolidone, petroleum resin, cellulose, cellulose acetate, cellulose nitrate, methylcellulose, hydroxymethylcellulose, hydroxymethylcellulose , Cellulose derivatives such as hydroxypropyl cellulose, novolak resin, low molecular weight polyethylene, saturated alkyl polyester resin, polyethylene terephthalate Polybutylene terephthalate, polyarylate and said aromatic polyester resins, polyamide resins, polyacetal resins, polycarbonate resins, polyethersulfone resins, polysulfone resins, polyphenylene sulfide resins, polyether ketone resins.
[0069]
As the thermosetting resin, specifically, for example, a phenol resin, a modified phenol resin, a maleic resin, an alkyd resin, an epoxy resin, an acrylic resin, or a mixture of maleic anhydride, terephthalic acid, and a polyhydric alcohol Unsaturated polyester obtained by condensation, urea resin, melamine resin, urea-melamine resin, xylene resin, toluene resin, guanamine resin, melamine-guanatemine resin, acetoguanamine resin, gliptal resin, furan resin, silicone resin, polyimide, polyamideimide Resins, polyetherimide resins, polyurethane resins, and the like can be given.
[0070]
The above-mentioned resins can be used alone or in combination. It is also possible to mix and cure a curing agent or the like with a thermoplastic resin before use.
[0071]
A particularly preferred embodiment is a silicone-based cured resin. In order to control the charge amount, it is more preferable to use a mixture of a silane compound containing an amino group and the like.
[0072]
Further, the magnetic carrier of the present invention has a true specific gravity of 3.0 to 4.9 g / cm.3When it is, it can be used suitably. That is, the true specific gravity is 3.0 g / cm.3The magnetic carrier having a value of less than substantially means a carrier having a high resin content such that the ratio of the resin to the carrier weight is 50% or more, and may cause a problem in strength. On the other hand, the true specific gravity is 4.9 g / cm3If it is larger, it depends on the magnetic properties of the carrier, but the share given to the toner in the developing unit tends to be large, and there is a possibility that the toner will be deteriorated at the time of durability, and the binder component will be insufficient and the strength will decrease. In some cases.
[0073]
In the image forming method of the present invention, the two-component developer is carried on a developer carrier, and is conveyed to a developing section. In the developing section, a magnetic brush of the two-component developer is provided on the developer carrier. In the step of developing the electrostatic latent image formed on the latent image carrier by contacting the magnetic brush with the latent image carrier, the developer carrier includes a cylindrical non-magnetic sleeve. And a magnet contained in the non-magnetic sleeve, and the magnet is required to be rotationally driven.
[0074]
That is, the magnetic carrier in the present invention is used after being magnetized. At that time, a magnet is provided in a non-magnetic sleeve, which is a developer carrier, and rotates at a high speed, so that the developer is transported to the developing unit.
[0075]
A known method can be used to magnetize the magnetic carrier of the present invention. Preferably, it is preferably magnetized and used in a magnetic field three times or more the coercive force.
[0076]
In the contact two-component AC developing system in the image forming method of the present invention, the alternating electric field applied to the developer magnetic brush is preferably 500 Hz to 5000 Hz. When the alternating electric field to be applied is less than 500 Hz, no matter how substantially the resistance of the developed magnetic carrier as in the present invention, the charge is injected into the latent image carrier through the developed magnetic carrier, and the carrier adheres. There was a case. Further, when the applied alternating electric field exceeds 5000 Hz, the toner cannot follow the electric field and the image quality is liable to be deteriorated.
[0077]
As the alternating electric field to be applied, a conventional sine wave, triangular wave or rectangular wave can be used, but an alternating electric field whose waveform is appropriately controlled can also be used. For example, a first voltage that directs toner from the latent image carrier to the developer carrier, a second voltage that directs toner from the developer carrier to the latent image carrier, and a voltage between the first voltage and the second voltage An alternating electric field that forms a waveform pattern with the third voltage can be used. In such a case, the frequency is within the range of the frequency of the alternating electric field in the present invention for one cycle of the waveform repetition pattern, that is, It is preferable that the frequency be 500 Hz to 5000 Hz.
[0078]
The toner used in the image forming method of the present invention preferably has a weight average particle size in a range of 1 to 10 μm. If the toner particle size exceeds 10 μm, one particle for developing the latent image becomes large, so that a high-definition toner image, which is the object of the present invention, cannot be obtained.
[0079]
By the way, it is possible to combine a cleaner-less process with the image forming method of the present invention. However, as described above, when a magnetic brush roller is used for the contact charging member and the cleaner-less process is combined therewith, the magnetic brush is used. There is a problem that when toner is mixed in the toner, the charging characteristics thereof change.
[0080]
In order to avoid such a problem, when a cleanerless process is combined with the image forming method of the present invention, a toner having a transfer efficiency of 95% or more is essential, and more preferably, a toner having a transfer efficiency of 98% or more is used. Is good.
[0081]
The transfer efficiency is determined by calculating the weight of the transferred toner per unit area (T1) and the weight of the toner remaining on the latent image carrier without transfer (T2) after the solid black image is developed and then transferred onto paper. Measure and use the following formula
Transfer efficiency (%) = 100 × T1 / (T1 + T2)
Was calculated by the following formula.
[0082]
For this reason, when a cleanerless process is combined with the image forming method of the present invention, it is preferable that a part or all of the toner is manufactured by a polymerization method. It is preferable that an appropriate external additive is present around the toner. The toner produced by the polymerization method generally has a high sphericity, and is therefore placed on the latent image carrier with a small contact area, so that the transfer efficiency is high.
[0083]
Further, the external additive plays a role of a spacer between the latent image carrier and the toner particles, and can improve the transferability of the toner. Further, since the sphericity is high, the frictional charging of the set toner becomes good, and the toner fog due to poor charging is also eliminated, so that it is possible to prevent the fog toner from being transferred and being mixed into the contact charging magnetic brush.
[0084]
As the external additive of the toner, a conventional external additive can be used, and inorganic fine particles or organic fine particles, or a mixture thereof can be used. These external additives have a specific surface area of 100 m by the BET method.2/ G or more. Specific surface area is 100m2If it is less than / g, the fluidity of the toner is lost, and the transferability of the toner cannot be sufficiently improved.
[0085]
Further, in the image forming method of the present invention, the developer carrying member has a surface shape.
0.2 μm ≦ center line average roughness (Ra) ≦ 5.0 μm
10 μm ≦ average interval of unevenness (Sm) ≦ 80 μm
0.05 ≦ Ra / Sm ≦ 0.5
It is preferable to satisfy the above conditions.
[0086]
Ra and Sm are values defined by JIS-B0601 and ISO468, which define the average roughness of the center line and the average interval of the unevenness, and are obtained by the following formulas.
[0087]
(Equation 1)
Figure 2004226446
[0088]
When Ra is less than 0.2 μm, the developer transportability is insufficient, so that image unevenness and image density unevenness due to durability are likely to occur. When Ra exceeds 5 μm, although the developer transportability is excellent, the regulating force in the developer transporting amount regulating section such as a blade becomes too large, so that the external additives are deteriorated by rubbing and the image quality at the endurance is deteriorated. Decreases.
[0089]
If Sm is larger than 80 μm, it becomes difficult to hold the developer on the developer carrying member, so that the image density is lowered. Although the cause of this Sm is unknown in detail, since the sliding with the developer carrier occurs at the transport amount regulating portion of the developer carrier, the developer becomes dense when the distance between the irregularities is too large. It is considered that the force acts as a mass packed in the developer, and the force exceeds the holding force between the developer carrier and the developer. When Sm is less than 10 μm, many of the irregularities on the surface of the carrier become smaller than the average particle diameter of the developer, so that the particle size selectivity of the developer entering the concave portion is generated, and fusion by the developer fine powder component is easily caused. . It is also difficult in terms of manufacturing.
[0090]
Further, from the above viewpoint, the slope of the convex / concave (Δf (Ra / Sm)) obtained from the height of the convex portion on the developer carrier and the interval between the concave and convex portions is an important cause in the present invention. In the present invention
0.05 ≦ Ra / Sm ≦ 0.5
And more preferably 0.07 or more and 0.3 or less.
[0091]
If Ra / Sm is less than 0.05, the developer holding force on the developer carrying member is weak, so that the developer is not easily held on the developer carrying member. As a result, image unevenness occurs. When Ra / Sm is more than 0.5, the developer that has entered the concave portion on the surface of the developer carrying member becomes difficult to circulate with other developers, so that the developer is fused.
[0092]
By further processing several grooves (so-called knurls) in the length direction of the developer carrying member, it becomes easy to uniformly coat the developer carrying member with even more excellent developer.
[0093]
The measurement of Ra and Sm in the present invention was performed using a contact type surface roughness measuring instrument SE-3300 (manufactured by Kosaka Laboratories) in accordance with JIS-B0601.
[0094]
As a method for producing the developer carrier having a predetermined surface roughness of the present invention, for example, a sand blast method using irregular and regular particles as abrasive grains, sand paper to form irregularities in the sleeve circumferential direction. A sandpaper method of rubbing the sleeve surface in the axial direction, a method of chemical treatment, a method of forming a resin convex portion after coating with an elastic resin, and the like can be used.
[0095]
Hereinafter, the measurement method used in the present invention will be described.
[0096]
The particle size of the toner particles used in the present invention is measured within a range of 0.4 μm to 60 μm using a laser scan type particle size distribution analyzer (CIS-100 GALAI). A sample was prepared by adding 0.5 ml of a toner to a solution obtained by adding 0.2 ml of a surfactant (alkylbenzenesulfonate) to 100 ml of water, dispersing the mixture with an ultrasonic disperser for 2 minutes, and then placing the mixture in a cubic cell containing a magnetic stirrer. Add about 80% of water, and add one or two drops of the sample ultrasonically dispersed therein with a pipette. The weight average particle diameter, number average particle diameter Dn, and S.P. D. Based on (standard deviation), the weight average particle diameter and the coefficient of variation are determined.
[0097]
Coefficient of variation (%) = S. D. / Dn × 100
[0098]
Regarding the particle size of the magnetic carrier, 300 or more magnetic carrier particles having a particle size of 0.1 μm or more were randomly extracted by a scanning electron microscope (100 to 5,000 times), and an image processing analyzer manufactured by Nireco Co., Ltd. The analysis was performed using Luze × 3, and the number average horizontal Feret diameter was defined as the number average particle diameter of the carrier.
[0099]
The magnetic characteristics of the magnetic carrier were measured using an oscillating magnetic field type magnetic characteristics automatic recording device BHV-30 manufactured by Riken Denshi Co., Ltd. The magnetic characteristic value of the carrier powder was determined by creating an external magnetic field of 10 kOe, and determining the saturation magnetization and the residual magnetization when returning to 0 Oe therefrom. The measurement sample of the magnetic carrier is prepared in a state of being packed in a cylindrical plastic container so as to be sufficiently dense. In this state, the magnetization moment is measured, and the actual weight of the sample filled above is measured to determine the magnetization intensity (emu / g). Next, the true specific gravity of the carrier particles is determined by a dry automatic densimeter Acupic 1330 (manufactured by Shimadzu Corporation), and the magnetization intensity (emu / g) is multiplied by the true specific gravity to obtain a unit defined in the present invention. Magnetization intensity per volume (emu / cm3).
[0100]
In the measurement of the specific resistance of the magnetic carrier in the present invention, in the present invention, the Fe (II) content with respect to the concentration of the dissolved iron element on the surface of the magnetic carrier particles can be determined by the following method.
[0101]
Pour 31 deionized water into beaker 51 and warm to a water temperature of 45-50 ° C. 400 ml of deionized water and 25 g of magnetic carrier particles are mixed to form a slurry, and all are added to a 51 beaker while being washed with 805 ml of deionized water. Next, while maintaining the solution temperature in the first 51 beaker at 50 ° C. and the stirring speed at 200 rpm, 695 ml of special grade sulfuric acid is added into the first 51 beaker to start dissolution. One hour after the start of dissolution, 20 ml of the solution is sampled and filtered through a 0.1 μm membrane filter to collect the filtrate.
[0102]
10 ml of the filtrate is weighed, and the dissolved concentration of elemental iron is quantified by plasma emission spectroscopy (ICP).
[0103]
On the other hand, 100 ml of ion-exchanged water is added to 10 ml of the filtrate of the solution, and titration is performed using a 0.1 N aqueous solution of KMnO4. In parallel, a blank test is performed, and the Fe (II) content with respect to the concentration of the eluted iron element on the surface of the magnetic carrier particles can be determined by the following equation.
[0104]
(Equation 2)
Figure 2004226446
[0105]
The method for measuring the triboelectric charge used in the present invention is described below. The toner and the carrier are mixed so as to have a predetermined mixing ratio, and mixed for 120 seconds with a evening bra mixer. This developer is placed in a metal container equipped with a 635-mesh conductive screen at the bottom, and is suctioned by a suction machine. The amount of frictional charge is determined based on the weight difference before and after suction and the potential accumulated in a condenser connected to the container. Ask. At this time, the suction pressure is set to 250 mmHg. With this method, the triboelectric charge amount is calculated using the following equation.
Q (μC / g) = (C × V) × (W1-W2)-1
(W in the formula1Is the weight before suction and W2Is the weight after suction, C is the capacity of the condenser, and V is the potential stored in the condenser. )
[0106]
A method for measuring the surface resistance of the electrostatic latent image carrier used in the present invention will be described. A comb-shaped electrode having an effective electrode length of 2 cm and an inter-electrode distance of 120 μm is gold-deposited on the surface of the latent image carrier, and is measured by applying a voltage of 100 V with a resistance measuring device (4140BpAMATER manufactured by Hewlett-Packard Company).
[0107]
【Example】
Hereinafter, examples of the present invention will be specifically described, but the present invention is not limited thereto.
[0108]
(Manufacture of toner)
[Toner 1]
Propoxylated bisphenol and fumaric acid
100 parts by mass of polyester resin obtained by condensation
C. I. Pigment Blue 15:35 5 parts by mass
Chromium complex salt of di-tert-butylsalicylic acid 4 parts by mass
These were mixed by a fixed tank type dry mixer, and melt kneading was performed by a twin screw extruder while connecting the vent port to a suction pump and sucking.
[0109]
The melt-kneaded product was crushed by a hammer mill to obtain a crushed toner composition having a 1 mm mesh pass. Further, after crushing the coarsely crushed product by a mechanical crusher to a weight average diameter of 20 to 30 μm, crushing by a jet mill utilizing collision between particles in a swirling flow, and then by a multi-stage classifier. Classification was performed to obtain cyan colored particles.
[0110]
The specific surface area by the BET method was 200 m with respect to 100 parts by mass of the toner composition.2/ G of hydrophobic titanium oxide was externally added by 1.8 parts by mass to obtain a toner 1. The obtained particles had a weight average particle size of 4.8 μm. The coefficient of variation of the number distribution was 28%.
[0111]
[Toner 2]
0.1M-Na in 710 parts by mass of ion-exchanged water3PO4After 450 parts by mass of the aqueous solution was charged and heated to 60 ° C., the mixture was stirred at 12,000 rpm using a TK homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo). 1.0M-CaCl275 parts by mass of an aqueous solution is gradually added, and Ca in a uniformly and finely dispersed state is3(PO4)2An aqueous medium containing was prepared.
[0112]
Styrene 160 parts by mass
35 parts by mass of n-butyl acrylate
C. I. Pigment Blue 15: 3 15 parts by mass
Aluminum complex salt of di-tert-butylsalicylic acid 15 parts by mass
Saturated polyester (acid value 14, peak molecular weight; 8000) 10 parts by mass
Ester wax (melting point 70 ° C) 50 parts by mass
[0113]
On the other hand, the above materials were mixed and heated to 60 ° C., and were uniformly dissolved and dispersed at 12,000 rpm using a TK homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo). In this, 10 parts by mass of a polymerization initiator 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) was dissolved to prepare a composition containing a polymerizable monomer.
[0114]
Next, the composition containing the obtained polymerizable monomer is put into the aqueous medium prepared in advance as described above, and the mixture is mixed with a TK homomixer at 10,000 rpm for 10 minutes under an N2 atmosphere at 60 ° C. With stirring, the composition was granulated. Thereafter, while stirring with a paddle stirring blade, the temperature was raised to 80 ° C., and the reaction was performed for 10 hours. After the completion of the polymerization reaction, the remaining monomers were distilled off under reduced pressure. After cooling, hydrochloric acid was added to dissolve the calcium phosphate, followed by filtration, washing with water and drying to obtain cyan colored suspension particles.
[0115]
Thereafter, classification was performed twice using a multi-stage classifier. The specific surface area by the BET method is 200 m with respect to 100 parts by mass of the colored particles.2/ G of hydrophobic titanium oxide was externally added by 3.5 parts by mass to obtain a toner 2 produced by a polymerization method. The obtained particles had a weight average particle size of 3.1 μm. The coefficient of variation of the number distribution was 18%.
[0116]
[Toner 3]
Cyan colored particles were produced in the same manner as in Toner 1 except that the classification condition of Toner 1 by a multi-segment classifier was changed. The specific surface area by the BET method is 200 m with respect to 100 parts by mass of the cyan colored particles.2/ G of hydrophobic titanium oxide was externally added to obtain a toner 3 manufactured by a pulverization method. The weight average particle size of the obtained particles was 5.2 μm. The coefficient of variation of the number distribution was 37%.
[0117]
(Manufacture of carrier)
[Carrier 1]
First, 4.8% by mass of a silane-based cup with respect to a magnetite powder having a number average particle diameter of 0.25 μm, a barium ferrite powder having a number average particle diameter of 0.25 μm, and a hematite powder having a number average particle diameter of 0.40 μm. A ring agent (3- (2-aminoethylaminopropyl) dimethoxysilane) was added, and the mixture was mixed and stirred at a high speed of 1000 ° C. or higher in a container to perform lipophilic treatment of the metal oxide fine particles.
・ Phenol 10 parts by mass
・ Formaldehyde solution 6 parts by mass
(Formaldehyde 40%, methanol 10%, water 50%)
・ 72 parts by weight of lipophilic magnetite
・ 18 parts by weight of lipophilic barium ferrite
・ Lipophilicized hematite 10 parts by mass
The above-mentioned material, 5 parts by mass of 28% ammonia water and 10 parts by mass of water were put into a flask, heated to 85 ° C. for 30 minutes while stirring and mixing, and polymerized for 3 hours to cure.
[0118]
Further, as described above, 1.5 parts by mass of a hematite powder having a number average particle diameter of 0.20 μm, lipophilic treatment with (3- (2-aminoethylaminopropyl) dimethoxysilane), 1.5 parts by mass of phenol, and a formaldehyde solution Was added, and a polymerization reaction was further performed for 3 hours.
[0119]
Thereafter, the mixture was cooled to 30 ° C., water was further added, the supernatant was removed, and the precipitate was washed with water and air-dried. Next, this was dried at a temperature of 50 to 60 ° C. under reduced pressure (5 mmHg or less) to obtain spherical particles.
[0120]
Further, the surface of the particles obtained above was coated with a thermosetting silicone resin by the following method. At that time, a 10% by mass carrier code solution was prepared using toluene as a solvent so that the amount of the coating resin on the surface of the carrier core particles was 1.5% by mass. The solvent was volatilized at 70 ° C. while continuously applying shear stress to the coating solution to coat the carrier core surface. The coated magnetic carrier particles were heat-treated with stirring at 200 ° C. for 3 hours, cooled, crushed, and classified with a 200-mesh sieve to obtain Carrier 1.
[0121]
The number average particle diameter of the obtained carrier 1 was 22.0 μm. Further, a magnetic field of 10 kOe was applied to the obtained carrier, and its magnetic properties were measured. The saturation magnetization at 10 kOe is 248 emu / cm3And the residual magnetization is 24.8 emu / cm.3Met. The true specific gravity of the carrier 1 was 3.55 g / cm3. Further, the content of Fe (II) with respect to the concentration of the eluted iron element on the surface of the carrier particles was 2.1% by mass.
[0122]
[Carrier 2]
First, 4.8% by mass of a silane-based cup with respect to a magnetite powder having a number average particle size of 0.25 μm, a strontium ferrite powder having a number average particle size of 0.27 μm, and a hematite powder having a number average particle size of 0.40 μm. A ring agent (3- (2-aminoethylaminopropyl) dimethoxysilane) was added, and the mixture was mixed and stirred at a high speed of 100 ° C. or higher in a container to perform lipophilic treatment of the metal oxide fine particles in the same manner as the carrier 1.
Phenol 12 parts by mass
・ Formaldehyde solution 7 parts by mass
(Formaldehyde 40%, methanol 10%, water 50%)
・ 42 parts by mass of lipophilic magnetite
・ 28 parts by mass of strontium ferrite subjected to lipophilic treatment
・ 30 parts by mass of lipophilic hematite
The above materials, 6 parts by mass of 28% aqueous ammonia, and 12 parts by mass of water were placed in a flask, and the temperature was raised to and maintained at 85 ° C. for 30 minutes while stirring and mixing, followed by a polymerization reaction for 3 hours to cure.
[0123]
Further, 1.5 parts by mass of a hematite powder having a number average particle size of 0.20 μm subjected to lipophilic treatment in the same manner as the carrier 1, 1 part by mass of phenol, and 0.4 parts by mass of a formaldehyde solution are added, and a polymerization reaction is further performed for 3 hours. Was.
[0124]
Thereafter, spherical particles were obtained in the same manner as in Carrier 1.
[0125]
Further, the surface of the particles obtained above was coated with a thermosetting silicone resin in the same manner as in the case of the carrier 1, whereby a carrier 2 was obtained.
[0126]
The number average particle diameter of the obtained carrier 2 was 29.3 μm. The saturation magnetization at 10 kOe is 181 emu / cm3And the residual magnetization is 30.1 emu / cm.3Met. The true specific gravity of the carrier 1 is 3.60 g / cm.3Met. Further, the Fe (II) content based on the concentration of the eluted iron element on the surface of the carrier particles was 1.2% by mass.
[0127]
[Carrier 3]
Polymerization was performed using the lipophilic magnetite and barium ferrite used in Carrier 1 according to the following formulation.
・ Phenol 10 parts by mass
・ Formaldehyde solution 6 parts by mass
(Formaldehyde 40%, methanol 10%, water 50%)
・ 90 parts by weight of lipophilic magnetite
・ Lipophilic barium ferrite 10 parts by mass
The above materials, 4 parts by mass of 28% ammonia water, and 8 parts by mass of water were placed in a flask, and the temperature was raised to and maintained at 85 ° C. for 30 minutes while stirring and mixing, followed by a polymerization reaction for 3 hours to cure. Further, 1.5 parts by mass of a hematite powder having a number average particle size of 0.28 μm subjected to lipophilic treatment in the same manner as the carrier 1, 1 part by mass of phenol, and 0.4 parts by mass of a formaldehyde solution are added, and a polymerization reaction is further performed for 3 hours. Was.
[0128]
Thereafter, spherical particles were obtained in the same manner as in Carrier 1.
[0129]
Further, the surface of the particles obtained above was coated with a thermosetting silicone resin in the same manner as in the case of the carrier 1 to obtain a carrier 3.
[0130]
The number average particle diameter of the obtained carrier 3 was 15.7 μm. The saturation magnetization at 10 kiloeld ted is 281 emu / cm3And the residual magnetization is 19.5 emu / cm3Met. The true specific gravity of the carrier 1 is 3.58 g / cm.3Met. The Fe (II) content with respect to the concentration of the eluted iron element on the surface of the carrier particles was 4.4% by mass.
[0131]
[Carrier 4]
3.8 mass% silane coupling to copper zinc ferrite powder having a number average particle size of 0.25 μm, barium ferrite powder having a number average particle size of 0.25 μm, and hematite powder having a number average particle size of 0.40 μm. The agent (3- (2-aminoethylaminopropyl) dimethoxysilane) was added, and the mixture was stirred at high speed at 100 ° C. or higher in a container to perform lipophilic treatment of the metal oxide fine particles.
Phenol 12 parts by mass
・ Formaldehyde solution 7 parts by mass
(Formaldehyde 40%, methanol 10%, water 50%)
・ Lipophilized copper zinc ferrite 24 parts by mass
・ Lipophilic barium ferrite 56 parts by mass
・ 20 parts by weight of lipophilic hematite
The above materials, 6 parts by mass of 28% ammonia water, and 12 parts by mass of water were placed in a flask, and the temperature was raised and maintained at 85 ° C. in 30 minutes while stirring and mixing, followed by reaction and curing in 3 hours.
[0132]
Further, 1.0 part by mass of the hematite powder used in the carrier 1, 1 part by mass of phenol, and 0.4 part by mass of the formaldehyde solution were added, and the polymerization reaction was further performed for 3 hours.
[0133]
Thereafter, spherical particles were obtained in the same manner as in Carrier 1.
[0134]
Further, the surface of the particles obtained above was coated with a thermosetting silicone resin in the same manner as the carrier 1 to obtain a carrier 4.
[0135]
The number average particle diameter of the obtained carrier 4 was 28.1 μm. The saturation magnetization at 10 kOe is 182 emu / cm3And the residual magnetization is 52.1 emu / cm.3Met. The true specific gravity of the carrier 1 is 3.53 g / cm.3Met. Further, the Fe (II) content based on the concentration of the eluted iron element on the surface of the carrier particles was 0.2% by mass.
[0136]
[Carrier 5]
First, a silane coupling agent (3- (2-aminoethylamino) having a mass average particle size of 0.40 μm and a barium ferrite powder having a number average particle size of 0.41 μm were added in an amount of 3.0% by mass. Propyl) dimethoxysilane) was added, and high-speed mixing and stirring was performed at 100 ° C. or higher in a container in the same manner as in the case of Carrier 1 to carry out lipophilic treatment of metal oxide fine particles.
・ Phenol 10 parts by mass
・ Formaldehyde solution 6 parts by mass
(Formaldehyde 40%, methanol 10%, water 50%)
・ Lipophilized magnetite 60 parts by mass
・ 40 parts by mass of lipophilic barium ferrite
The above-mentioned material, 5 parts by mass of 28% ammonia water and 10 parts by mass of water were put into a flask, heated to 85 ° C. for 30 minutes while stirring and mixing, and polymerized for 3 hours to cure.
[0137]
Thereafter, the mixture was cooled to 30 ° C., water was further added, the supernatant was removed, and the precipitate was washed with water and air-dried. Next, this was dried at a temperature of 50 to 60 ° C. under reduced pressure (5 mmHg or less) to obtain spherical particles.
[0138]
Further, the surface of the particles obtained above was coated with a thermosetting silicone resin in the same manner as in the case of the carrier 1, whereby a carrier 5 was obtained.
[0139]
The number average particle diameter of the obtained carrier 4 was 20.3 μm. The saturation magnetization at 10 kOe is 255 emu / cm3And the residual magnetization is 45.9 emu / cm.3Met. The true specific gravity of the carrier 1 is 3.58 g / cm.3Met. Further, the Fe (II) content with respect to the concentration of the eluted iron element on the surface of the carrier particles was 8.8% by mass.
[0140]
[Carrier 6]
In molar ratio, Fe2O3= 50 mol%, CuO = 27 mol%, ZnO = 23 mol%, and mixed using a ball mill. After calcining this, it was pulverized by a ball mill and further granulated by a spray drier. This was sintered and further classified to obtain carrier core particles.
[0141]
Further, the surface of the particles obtained above was coated with a thermosetting silicone resin in the same manner as in the case of the carrier 1, whereby a carrier 5 was obtained.
[0142]
The number average particle diameter of the obtained carrier 4 was 38.1 μm. The saturation magnetization at 10 kOe is 325 emu / cm3And the residual magnetization is 0.4 emu / cm3Met. The true specific gravity of the carrier 1 is 5.02 g / cm.3Met. Further, the Fe (II) content based on the concentration of the eluted iron element on the surface of the carrier particles was 0.1% by mass.
[0143]
<Magnetic particles for contact charging magnetic brush>
(Core particles) Hydrogen-reduced Zn-Cu ferrite 200 parts by mass
(Number average particle size 48.0 μm, specific resistance 5 × 106Ωcm)
(Coat resin solution)
Polycarbonate 1.0 parts by mass
Epoxy-modified silicone resin 1.0 parts by mass
4.0 parts by mass of conductive titanium oxide
0.2 parts by mass of tetrafluoroethylene resin particles (0.25 μm)
Xylene solution 14.0 parts by mass
Each formulation of the above coating resin solution was dispersed for 2 hours with a paint shaker containing glass beads to prepare a coating resin solution. This was coated on the above-mentioned core particles using the above-mentioned spira coater, and dried at 150 ° C. for 1 hour. The specific resistance of the obtained magnetic particles for contact charging magnetic brush is 8.9 × 106Ωcm and the number average particle size was 48.3 μm. Magnetization intensity at 1 kOe = 262.1 emu / cm3(The true specific gravity of the magnetic particles was 5.02 g / cm.3).
[0144]
The specific resistance and the number average particle size of the magnetic particles for the contact charging magnetic brush used here were determined by the above-described method for measuring the characteristics of the magnetic carrier for development.
[0145]
<Example 1>
The carrier 1 was magnetized with a magnetic field of 10 kOe, and the toner 1 and the carrier 1 were mixed so as to have a toner concentration of 8% to prepare a two-component developer. At this time, the charge amount of the toner was −35.1 μC / g.
[0146]
Using this two-component developer, an image output test was carried out using a modified full-color copying machine CLC500 manufactured by Canon Inc. FIG. 1 is a schematic view showing the periphery of the developing section, and the description will be made with reference to FIG. In the figure, 11 is a photosensitive drum, 12 is a developing sleeve, 13 is a magnet roller rotatably arranged in the developing sleeve 12, and 14 is a regulation for supplying the developing agent to the developing sleeve 12 to a constant thickness. A blade 15 is a peeling blade arranged to peel off the developer from the developing sleeve 12, a stirring screw 16 and a hopper 17 for supplying toner.
[0147]
The developing sleeve 12 is disposed so that the re-approaching distance to the photosensitive drum 11 is 550 μm, and is configured so that the developer can be developed in a state where the developer contacts the photosensitive drum 11. The developing sleeve 12 has an outer diameter of 32 mm, and the internal magnet roller 13 has eight poles with a multipole magnetic force of 1000 Gauss and is arranged at substantially equal positions. The photosensitive drum 11 rotates at 160 mm / sec in the direction of the arrow. In addition, the magnet roller 13 has a 2,500 r.p. p. m at high speed. Further, the developing sleeve 12 rotates at 100 mm / sec in the direction of the arrow opposite to the magnet roller 13, and the two-component developer including the toner 1 and the carrier 1 rolls on the developing sleeve 12 while rotating on the developing sleeve 12. Conveyed in the direction.
[0148]
The developing sleeve 12 was sand-blasted on the surface of a developing sleeve (material: SUS, manufactured by Hitachi Metals, 32φ) used in the developing device of the CLC500 using a pneumatic plaster (manufactured by Fuji Seisakusho), and Ra = A blast sleeve (Ra / Sm = 0.07) of 2.1 μm and Sm: 29.7 μm was used.
[0149]
A DC voltage and an AC voltage are superimposed and applied to the developing sleeve 12. In this embodiment, the developing bias is obtained by superimposing an AC voltage Vpp = 2,000 V and a frequency Vf = 2,200 Hz on a DC voltage Vdc = −450 V. In addition, Vcont was set to 350 V and fogging bias Vback was set to 80 V as a development contrast.
[0150]
As the voltage applied to the contact charging member 21, a DC bias of -560V was used.
[0151]
As the photosensitive drum, an OPC photosensitive member having five layers of the following functional layers on a φ80 aluminum drum was used.
[0152]
The first layer is an undercoat layer, the second layer is a positive charge injection preventing layer, the third layer is a charge generation layer, the fourth layer is a charge transport layer, and the fifth layer is a charge injection layer in order from the aluminum base layer side. . This charge injection layer is made of a photocurable acrylic resin made of SnO.2Ultrafine particles, and dispersion particles of ethylene tetrafluoride resin for uniform charging by increasing the contact time between the contact charging member and the photosensitive member. Specifically, SnO doped with antimony and reduced in resistance has a particle diameter of about 0.03 μm.2The particles are 70% by mass with respect to the resin, 20% by mass of tetrafluoroethylene resin particles having a particle size of 0.25 μm, and 1.2% by mass of a dispersant. The surface resistance of this photosensitive drum is 1 × 1012Ω.
[0153]
An image was formed under the above development conditions. As a result, an excellent image having very good halftone reproducibility and a high solid image density was obtained. Further, no image disturbance or toner fogging in the image area and the non-image area due to carrier adhesion was observed.
[0154]
The toner transfer efficiency when the solid black image was transferred from the photosensitive drum to the paper was 99.4%, which was a level sufficient for a cleaner-less process. Actually, when the cleaner was removed and 10,000 images were printed, the chargeability of the charged magnetic brush did not change at all, and no charged ghost or the like was observed.
[0155]
Table 2 shows the results of this example. Table 2 also shows the results of the following Examples and Comparative Examples.
[0156]
<Example 2>
The carrier 2 was magnetized with a magnetic field of 10 kOe, and mixed with the toner 1 and the carrier 2 so as to have a toner concentration of 5% in the same manner as in Example 1 to prepare a two-component developer. The charge amount of the toner was -35.7 μC / g.
[0157]
An image output test was performed under the same conditions as in Example 1. As in Example 1, there was no image contamination due to carrier adhesion or fog, and there was no problem with halftone reproducibility, and good image density was obtained. was gotten. The toner transfer efficiency was as good as 97.6%.
[0158]
<Example 3>
The carrier 3 was magnetized with a magnetic field of 10 kOe, and mixed with the toner 2 and the carrier 3 so as to have a toner concentration of 5% in the same manner as in Example 1 to prepare a two-component developer. The charge amount of the toner was -41.0 μC / g.
[0159]
When an image output test was performed under the same conditions as in Example 1, good results were obtained in the same manner as in Example 1, with no image contamination such as image density, carrier adhesion, and fog. In particular, the halftone reproducibility was excellent. Further, the result of the image output durability test was also good. The transfer efficiency was 99.7%.
[0160]
When the image was taken out of 10,000 sheets to remove the cleaner, durability was good as in Example 1.
[0161]
<Example 4>
The carrier 4 was magnetized with a magnetic field of 10 kOe, and mixed with the toner 1 and the carrier 4 so as to have a toner concentration of 5% in the same manner as in Example 2 to prepare a two-component developer. The charge amount of the toner was -31.8 μC / g.
[0162]
When an image output test was performed under the same conditions as in Example 1, as in Example 1, good results were obtained in which the carrier adhesion and fog were good and the image density was sufficient. The transfer efficiency was 98.8%. Further, the result of the image output durability test was also good.
[0163]
<Comparative Example 1>
The carrier 5 was magnetized with a magnetic field of 10 kOe, and a two-component developer was prepared in the same manner as in Example 1 using the toner 1 and the carrier 5. The charge amount of the toner was -32.5 μC / g.
[0164]
When an image output test was performed under the same conditions as in Example 1, the image density was at a sufficient level, but some fogging occurred and stains due to carrier adhesion occurred. The transfer efficiency was 93.1%. In addition, as a result of the image output durability test, poor charging of the photoreceptor due to fog toner occurred and was stopped halfway.
[0165]
<Comparative Example 2>
Using the toner 1 and the carrier 6, a two-component developer was prepared in the same manner as in Example 1. The charge amount of the toner was -32.9 μC / g.
[0166]
When an image output test was performed under the same conditions as in Example 1, carrier adhesion was observed, fogging occurred, and only an image having a low image density was obtained. Observation of the developing portion revealed that the fluidity of the developer was poor. The transfer efficiency was 90.4%. Further, as a result of the image output durability test, poor charging of the photoreceptor due to fog toner occurred and was stopped halfway.
[0167]
The physical properties of the toner and the magnetic carrier used in the examples and comparative examples are shown in Table 1 below.
[0168]
[Table 1]
Figure 2004226446
[0169]
[Evaluation]
Evaluation of an image formation test performed using a two-component developer composed of a toner and a magnetic carrier having physical properties shown in Table 1 used in Examples and Comparative Examples was performed according to the following method and the following criteria. .
[0170]
(1) Carrier adhesion:
A solid white image is imaged, the portion on the photosensitive drum between the developing section and the cleaner section is sampled by closely attaching a transparent adhesive tape, and the magnetic carrier adhered to the photosensitive drum of 5 cm × 5 cm. Count the number of particles, 1mm2Per carrier was calculated.
◎: 0.1 pieces / mm2Less than
:: 0.1 to 0.5 pieces / mm2Less than
Δ: 0.5 to 2.0 pieces / mm2Less than
×: 2.0 pieces / mm2that's all
[0171]
(2) Image density:
The image density was measured as a relative density of a solid image formed on plain paper using a Macbeth color checker RD-1255 manufactured by Macbeth equipped with an SPI filter.
A: 1.6 or more
:: 1.5 to less than 1.6
Δ: 1.4 to less than 1.5
×: less than 1.4
[0172]
(3) Fog:
The average reflectance Dr (%) of plain paper before image formation was measured by a densitometer TC-6MC manufactured by Tokyo Denshoku Co., Ltd. On the other hand, a solid self-portrait was imaged on plain paper, and then the reflectance Ds (%) of the solid self-portrait was measured. Fog (%) was calculated from the measured values by the following formula and evaluated according to the following criteria.
fog (%) = Dr (%)-Ds (%)
◎: less than 1.0%
:: 1.0 to less than 1.5
Δ: 1.5 to less than 2.0
×: 2.0 or more
[0173]
(4) Halftone dot reproducibility:
The dots developed on the photosensitive drum of the halftone portion of the image (latent image spot diameter 15 μm) were captured as image data on a personal computer using a stereo microscope (× 100) equipped with a CCD. Next, the pixel area of this dot was calculated, and 100 were added to calculate the average value a and the standard deviation S. The value S / a obtained by dividing the standard deviation S of the pixel area of the dot by the average value was used as an evaluation value of the dot reproducibility, and evaluated according to the following criteria.
◎: less than 0.05
: 0.05 to less than 0.1
Δ: 0.1 to less than 0.15
Δ ×: less than 0.15 to 0.2
×: 0.2 or more
[0174]
The evaluation results are shown in Table 2 below.
[0175]
[Table 2]
Figure 2004226446
[0176]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a method for forming an image having a contact charging device for charging a latent image carrier by bringing a charging member into contact therewith, a magnetic carrier having a very high resistance and unique magnetic properties Performs contact two-component AC development using an image forming method to effectively prevent the occurrence of carrier adhesion, fog-free, excellent halftone reproducibility, and obtain high image density. A method is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view used to describe a two-component developing device used in an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
11. Photosensitive drum
12. Developing sleeve
13. Magnet roller
14. Regulation blade
15. Peeling blade
16. Stirring screw
17. hopper
21. Contact charging member
22. Exposure equipment

Claims (6)

表面抵抗が1×1010〜1×1016Ωである電荷注入層を有する静電潜像担持体を磁性粒子で構成された磁気ブラシにより帯電する帯電工程;帯電された電荷注入層を有する静電潜像担持体に露光により静電潜像を形成する潜像形成工程;及び
該電荷注入層を有する静電潜像担持体に形成された静電潜像を磁性キャリア及びトナーを有する二成分系現像剤の該トナーにより現像する現像工程;
を有する画像形成方法において、
該磁性キャリアは、バインダー樹脂及び磁性金属酸化物粒子を少なくとも含有し、
磁性キャリア粒子の比抵抗が25V〜500V印加時に5.0×1013Ω・cm以上であり、
磁性キャリア粒子の10キロエルステッドにおける飽和磁化が100〜300emu/cmであり、残留磁化が25〜150emu/cmであり、
磁性キャリア粒子の真比重が3.0〜4.9g/cmであり、
磁性キャリア粒子表面の溶出鉄元素濃度に対するFe(II)含有量が0.001〜5.0質量%であり、
下記式を満足することを特徴とする画像形成方法。
Figure 2004226446
R:磁性キャリア粒子の個数平均粒径(μm)
M:磁性キャリア粒子の飽和磁化(emu/cm
A charging step of charging an electrostatic latent image carrier having a charge injection layer having a surface resistance of 1 × 10 10 to 1 × 10 16 Ω with a magnetic brush composed of magnetic particles; A latent image forming step of forming an electrostatic latent image on the electrostatic latent image carrier by exposure to light; and a two-component image forming apparatus including a magnetic carrier and a toner, the electrostatic latent image formed on the electrostatic latent image carrier having the charge injection layer. A developing step of developing with the toner of a system developer;
In the image forming method having
The magnetic carrier contains at least a binder resin and magnetic metal oxide particles,
The specific resistance of the magnetic carrier particles is 5.0 × 10 13 Ω · cm or more when a voltage of 25 V to 500 V is applied,
The saturation magnetization of the magnetic carrier particles at 10 kOe is 100 to 300 emu / cm 3 , the residual magnetization is 25 to 150 emu / cm 3 ,
The true specific gravity of the magnetic carrier particles is 3.0 to 4.9 g / cm 3 ,
The Fe (II) content relative to the concentration of the eluted iron element on the surface of the magnetic carrier particles is 0.001 to 5.0% by mass,
An image forming method characterized by satisfying the following expression.
Figure 2004226446
R: Number average particle size of magnetic carrier particles (μm)
M: saturation magnetization of magnetic carrier particles (emu / cm 3 )
該現像工程において、該電荷注入層を有する静電潜像担持体に対向配置された現像剤担持体に担持されている磁性キャリア及びトナーを有する二成分系現像剤の磁気ブラシを電荷注入層を有する静電潜像担持体に接触させ、該現像剤担持体に直流バイアスに連続または非連続の交流バイアスを重畳した現像バイアス電圧を印加して、該電荷注入層を有する静電潜像担持体に形成された静電潜像を該トナーにより現像することを特徴とする請求項1に記載の画像形成方法。In the developing step, a magnetic brush of a two-component developer having a magnetic carrier and a toner carried on a developer carrier disposed opposite to the electrostatic latent image carrier having the charge injection layer is applied to the charge injection layer. An electrostatic latent image carrier having the charge injection layer by applying a developing bias voltage in which a DC bias is superimposed on a continuous or discontinuous AC bias to the developer carrier. 2. The image forming method according to claim 1, wherein the electrostatic latent image formed in the image is developed with the toner. 該磁性キャリアは、該磁性金属酸化物が、少なくとも表面を親油化処理した、マグネタイト又はソフトフェライトのいずれかと、表面を親油化処理した、バリウムフェライト又はストロンチウムフェライトのいずれかとを含むことを特徴とする請求項1乃至2のいずれかに記載の画像形成方法。The magnetic carrier is characterized in that the magnetic metal oxide contains at least one of magnetite or soft ferrite having a lipophilic surface, and one of barium ferrite or strontium ferrite having a lipophilic surface. The image forming method according to claim 1. 該磁性キャリアが、表面近傍に非磁性金属酸化物粒子を含有し、該磁性キャリア粒子表面の溶出鉄元素濃度に対するFe(II)含有量が0.001〜5.0質量%であることを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載の画像形成方法。The magnetic carrier contains nonmagnetic metal oxide particles in the vicinity of the surface, and the Fe (II) content is 0.001 to 5.0% by mass based on the concentration of the eluted iron element on the surface of the magnetic carrier particles. The image forming method according to claim 1, wherein: 磁性キャリアが、シリコーン系樹脂で表面コートしていることを特徴とするる請求項1乃至4いずれかに記載の画像形成方法。5. The image forming method according to claim 1, wherein the magnetic carrier is surface-coated with a silicone resin. 該現像工程が、該二成分系現像剤を現像剤担持体上に担持して現像部へと搬送し、該現像部において、現像剤担持体上に二成分系現像剤の磁気ブラシを形成し、該磁気ブラシを潜像担持体に接触させて潜像担持体上に形成されている静電潜像を現像する工程において、上記現像剤担持体が、円筒状の非磁性スリーブと該非磁性スリーブに内包されている磁石とを有し、且つ、該磁石が回転駆動するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至5いずれかに記載の画像形成方法。In the developing step, the two-component developer is carried on a developer carrier and transported to a developing section, where a magnetic brush of the two-component developer is formed on the developer carrier in the developing section. In the step of developing the electrostatic latent image formed on the latent image carrier by bringing the magnetic brush into contact with the latent image carrier, the developer carrier comprises a cylindrical non-magnetic sleeve and the non-magnetic sleeve. The image forming method according to any one of claims 1 to 5, further comprising a magnet included in the image forming apparatus, and configured to rotate the magnet.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010078872A (en) * 2008-09-25 2010-04-08 Fuji Xerox Co Ltd Carrier for electrostatic charge development, developer for electrostatic charge development, developer cartridge for electrostatic charge development, process cartridge, and image forming apparatus
JP2015184485A (en) * 2014-03-24 2015-10-22 富士ゼロックス株式会社 Carrier for electrostatic charge image development, electrostatic charge image developer, developer cartridge, process cartridge, and image forming apparatus

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