JP2006235244A - ２成分現像剤及びこれを用いた現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 現像ロールへの汚染を減少させて、現像ロール上に安定したトナー層を形成できる現像装置を提供する。
【解決手段】 非磁性トナーをキャリアにより正帯電させる正帯電現像剤を使用して、現像ロール２０上に正帯電した非磁性トナーのみを保持させて静電潜像に飛翔させ、該静電潜像を現像する現像装置２において、前記非磁性トナーにＣＣＡを含有させずに、前記キャリアコア材の表面にフッ素系樹脂を正帯電制御樹脂として被覆させるとともに１０^６Ωｃｍ〜１０^９Ωｃｍの体積固有抵抗を維持したキャリアからなる２成分現像剤を使用することを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置に用いられる２成分現像剤とこれを用いた現像装置に係り、特に、非磁性トナーとキャリアからなる正帯電現像剤と、該正帯電現像剤を使用して、現像ロール上に帯電した非磁性トナーのみを保持させて静電潜像に飛翔させ、該静電潜像を現像する現像装置に関する。

従来、２成分現像剤におけるキャリアは鉄粉、フェライト粒子などを含有し、トナーはカーボンブラックなどの着色剤及び定着用樹脂、さらに、帯電特性を良くするために帯電制御剤（ＣＣＡ）を一般に含有している。
そして、正帯電性のトナーには帯電制御剤（ＣＣＡ）にニグロシンのような油溶性染料、アミン系制御剤などの正帯電制御剤、負帯電性のトナーにはクロムのような金属を含有する含金属錯体染料、オキシカルボン酸金属錯体などの負帯電制御剤がそれぞれ使用されている。
この種の２成分現像剤を用いた現像方式では、現像剤の還流、すなわち現像剤攪拌部から感光体に近接した現像部材への供給が複雑になり、装置の小型化には限界があり、感光体へのキャリアの付着、トナーの飛散が避けられない問題があった。

一方、キャリアを用いない１成分現像方式も提案されているが、現像ロールを感光体に接触する方式では感光体のトルク変動をきたし、また、感光体に非接触な飛翔現像方式においても、トナーをチャージロールで帯電させ弾性規制ブレードで現像ロール上の層厚を規制してきた。この方式ではトナーの添加剤がチャージロールに付着して帯電能力が低下したり、規制ブレードにトナーが付着し層形成が不均一になってしまい、画像欠陥をきたすことがあった。

これらの問題を解決する手段の一つとして、一旦キャリアを用いてトナーを帯電させ、その後感光体に対し非接触でトナーを飛翔させるといったハイブリッド現像方式が提案されてきた。（米国特許第３，８６６，５７４号公報、米国特許第３，９２９，０９８号公報）

ところで、上述したハイブリッド現像方式の現像装置は小型化できる反面、２成分現像剤では、トナーに含有される帯電制御剤がトナー表面に存在するため、混合攪拌時にキャリアの粒子表面を汚染（トナースペント）する。これにより、トナーの帯電が不安定となり、現像ロール上に安定したトナー層を形成できなくなる。
また、前記ハイブリッド現像方式では、トナーが磁気ロールと現像ロールとの間を交流バイアスにより行き来するために現像ロールが汚染されて劣化が進み、特に低印字原稿の印刷時においてトナー、キャリア、現像ロールの劣化が促進され、画像濃度が低下する問題がある。

一方前記ハイブリッド現像方式に通常使用されるトナーは、帯電特性を良くするために、電荷制御剤をトナー中に含有させているが、電荷制御剤はトナー表面に存在するために、キャリアとの混合攪拌時にキャリアの粒子表面を汚したり（トナースペント）することにより帯電が不安定となり、安定した層形成がされなくなる。

さて従来の２成分現像方式において、特許文献１に示すように、負帯電トナーに対しアニオン性極性基を有し実質ＣＣＡを含有しないトナーを使用することによってキャリアへの汚染を低減させることにより現像剤の長寿命化を提案している。
特開平８−７６４０９号公報

しかしながら、特許文献１の技術を１成分現像方式やハイブリッド現像方式に適用すると、いずれもトナーのみを現像ロール上に保持し、感光体との間に、直流、交流電界の印加により静電潜像を非接触で現像する方式である為に、ＣＣＡを含有しないと、層乱れや画像濃度の低下が発生すると考えられていた。

本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、ハイブリッド現像方式においてもキャリアへの汚染を減少させて、キャリアにより非磁性トナーを安定して帯電できる現像剤とこれを用いた現像装置を提供することを目的とする。
さらに、本発明の他の目的は、現像ロールへの汚染を減少させて、現像ロール上に安定したトナー層を形成できる現像装置を提供することにある。

上記課題を解決するため本発明は、非磁性トナーとキャリアからなる２成分現像剤を保持する磁気ロールと該磁気ロールに保持された現像剤から現像ロールにトナー層を薄層形成をせしめて該現像ロールと感光体との間に空隙を有して非接触で現像を行うハイブリッド現像方式に用いる２成分現像剤において、
前記非磁性トナーにＣＣＡを含有させずに、前記キャリアコア材の表面に帯電制御樹脂を被覆させたことを特徴とする。そして例えば前記トナーが正帯電トナーである場合に、前記帯電制御樹脂として、フッ素系樹脂を正帯電制御樹脂として用いるのがよい。

そして非磁性トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を磁気ブラシロール上に保持して混合することでトナーを帯電させ、そのトナーのみを現像ロール上に均一に薄層形成し、静電潜像保持体との間に直流、交流電界を印加して、１成分非接触現像法によりトナーを潜像に飛翔させる現像装置においては、前記非磁性トナーにＣＣＡを含有させずに、前記キャリアコア材の表面に帯電制御樹脂を被覆させた２成分現像剤を使用することを特徴とする。

本発明によれば、特にハイブリッド現像方式のように、現像ロールの上流側で磁気ブラシにより現像ロールの表面にトナー薄層を形成する方式では、トナーにＣＣＡを添加しないことで、現像スリーブへの付着及びキャリアへのスペントを防止することができる。
しかし、本来ＣＣＡはトナーに電荷を与えるために加えるものであり、ＣＣＡを取り除くことで帯電能が低下してしまう。そこで、ＣＣＡを含有しないトナーでも安定した帯電を得るためにキャリアのコート剤として、フッ素系樹脂（ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等）を用いる。これらフッ素系樹脂がコートされたキャリアを使用することで、トナーに安定した正帯電を与えることが可能となり、ハイブリッド現像方式においても、キャリアへの汚染及び現像ロールの汚染を減少させることにより、トナー飛散を抑え、長期にわたり安定した画像濃度を維持することが可能となった。

更に非磁性トナーをキャリアにより正帯電させる正帯電現像剤を使用して、現像ロール上に正帯電した非磁性トナーのみを保持させて静電潜像に飛翔させ、該静電潜像を現像する現像装置において、前記非磁性トナーにＣＣＡを含有させずに、前記キャリアコア材の表面にフッ素系樹脂を正帯電制御樹脂として被覆させるとともに１０^６Ωｃｍ〜１０^９Ωｃｍの体積固有抵抗を維持したキャリアからなる２成分現像剤を使用するのが有効である。
即ちキャリアの抵抗がトナーの回収を重視した１０^６Ωｃｍ以下の体積固有抵抗を有する低抵抗キャリアは、現像ゴースト対策には有効であるが、正確な帯電をトナーに付与しカブリの発生を抑えた現像を維持することは困難であり、さらに長期間運転した場合に現像ロール２０表面からトナーが飛散し帯電器８や露光ユニット４を汚染する不具合を発生させてしまう、１０^９Ωｃｍ以上の体積固有抵抗を有するキャリアでは、帯電性能を付与することは可能であるが帯電が上昇しやすい問題がある。キャリアの抵抗値を適正にすることで現像ロール２０上のトナーを回収しつつ、確実に帯電させたトナーを現像ロール２０に再度投入することが可能になる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明に係る現像装置を有するタンデム型画像形成装置の一実施例の概略構成図、図２は本発明に係る現像装置の概略構成図である。
図１において、１はタンデム型画像形成装置、２は現像装置、３は感光体（潜像担持体）、４は露光ユニット、５は記録媒体の搬送ベルト、６は現像剤容器、７は記録媒体を収容した給紙カセット、８は感光体３を帯電させるための帯電器、９は感光体３上のトナー像を転写バイアスにより記録媒体に転写するための転写装置、１０は記録媒体に転写されたトナー像を定着する定着装置であり、タンデム型画像形成装置においては、感光体３の周りに設置する帯電器８、露光ユニット４、現像装置２、転写装置９、クリーニング装置などをコンパクトに設計することが重要であり、本発明の例においては、現像装置２は感光体３に対して隣接し、略垂直の方向に配置される。
図２において、２０はトナー薄層を担持して感光体３上の静電潜像を現像する現像ロール、２１は内部に配設された磁石によって２成分現像剤の磁気ブラシを発生させ、現像ロール２０にトナーを供給する現像剤搬送体としての磁気ロール、２２、２３は螺旋状羽根を有して互いに現像剤を逆方向に搬送しながら攪拌し、トナーを帯電させて磁気ロール２１に搬送するパドルミキサーと攪拌ミキサー、２４は磁気ロール２１上に形成された磁気ブラシの厚さを規制するための穂切りブレード、２５は現像装置２内のトナー濃度を検出するためのトナーセンサ、２６は現像装置のハウジング、２７は第１の現像剤攪拌室、２８は第２の現像剤攪拌室、２９は隔壁である。

最初に、本発明に係る現像装置を有するタンデム型画像形成装置の通常の印字動作を簡単に説明する。
まず、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックなどのそれぞれの色に対応したトナーとキャリアからなる２成分現像剤は、図２に示した攪拌ミキサー２３、パドルミキサー２２によって攪拌、帯電され、磁気ロール２１に供給される。そして、磁気ロール２１上に磁気ブラシが形成され、穂切りブレード２４によって層規制されて、磁気ロール２１と現像ロール間の電位差（以下Δと表現する）によって、現像ロール２０にトナーの薄層のみを形成する。現像ロール２０上のトナー薄層の厚さは、現像剤の抵抗や現像ロール２０と磁気ロール２１の回転速度差などによっても変化するが、上記の電位差によっても制御することが可能である。この電位差を大きくすると現像ロール２０上のトナーの層が厚くなり、小さくすると薄い層になる。

そして、図示していない制御回路からプリント開始信号が来ると、まず、帯電器８によって感光体３が帯電され、その後、露光ユニット４により潜像が形成される。そして、帯電されたトナーは磁気ロール２１と現像ロール２０間の電位差Δで現像ロール２０上に薄層で保持される。感光体３の潜像は、現像ロール２０に加えられた直流バイアス電源による直流バイアスと、現像時に重畳される交流バイアス電源による交流バイアスにより、現像ロール２０上のトナー薄層から感光体３に飛翔したトナーで現像され、トナー像が形成される。トナーの飛散を防ぐために、交流バイアスは現像の直前に印加する。こうしてトナー像が感光体３上に形成されると、そのトナー像が転写位置に至るタイミングに合わせて記録媒体が給紙カセット７から取り出され、搬送ベルト５で搬送されてくるから、各色毎の転写位置に設置されている転写装置９によって転写バイアスを印加して記録媒体に転写する。そして、各色のトナー像が記録媒体に順次転写されて、定着装置１０に至ると、この定着装置１０で定着されて排紙される。
なお、現像装置２内の現像剤中のトナー濃度が現像に伴って減少した場合には、このトナー濃度の低下はトナーセンサ２５によって検知され、検知結果に基づいて必要量のトナーが図示しない補給手段によって現像剤容器６から現像装置２に補給される。
そして、現像ロール２０に残ったトナーは、掻き取りブレードなどの特別な装置を設けることなく、磁気ロール２１上の磁気ブラシが現像ロール２０上のトナー層に接触し、両ロールの周速差によるブラシ効果と、磁気ブラシのパドルミキサー２２による攪拌によって現像剤が入れ替えられることで、容易にトナーの回収と入れ替えを可能にする。

キャリアとしては、体積固有抵抗が１０^７Ωｃｍ、飽和磁化が７０ｅｍｕ／ｇ、平均粒径３５μｍのフェライトキャリアを用いた。高磁力でしかも低抵抗キャリアとしては、マグネタイトキャリア、Ｍｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ系フェライトなどがある。これらのキャリアをそのまま用いても良いが、抵抗を上げない範囲で、フッ素系樹脂（ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等）を用いて表面処理している。
従ってキャリアはトナーの供給と回収の役割を有し、１０^６Ωｃｍ〜１０^９Ωｃｍの体積固有抵抗のキャリアを用い、現像ロール２０と磁気ロール２１間のニップで、現像ロール２０に強固に静電的に付着したトナーを磁気ロール２１に担持された磁気ブラシで引き剥がし、現像に必要なトナーを供給する。この時、トナーと接触する機会を増やすためには、４０μｍ以下の小径のキャリアを用い、キャリアの単位体積当たりの表面積を広くすることが好ましい。
キャリアの抵抗がトナーの回収を重視した１０^６Ωｃｍ以下の体積固有抵抗を有する低抵抗キャリアは、現像ゴースト対策には有効であるが、正確な帯電をトナーに付与しカブリの発生を抑えた現像を維持することは困難であり、さらに長期間運転した場合に現像ロール２０表面からトナーが飛散し帯電器８や露光ユニット４を汚染する不具合を発生させてしまう、１０^９Ωｃｍ以上の体積固有抵抗を有するキャリアでは、帯電性能を付与することは可能であるが帯電が上昇しやすい問題がある。キャリアの抵抗値を適正にすることで現像ロール２０上のトナーを回収しつつ、確実に帯電させたトナーを現像ロール２０に再度投入することが可能になる。トナーの帯電量を５〜２０μＣ／ｇに制御し、トナー飛散やカブリを防止すると共に、なお且つ、低電界で現像することで、現像ロール２０上に現像履歴現象を残さず、トナーの回収性に優れた現像システムを提供できる。

トナーに使用するバインダー樹脂の種類は特に制限されるものではないが、例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系共重合体、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、Ｎ−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂等の熱可塑性樹脂を使用することが好ましい。
より具体的には、ポリスチレン系樹脂として、スチレンの単独重合体でも、スチレンと共重合可能な他の共重合モノマーとの共重合体でもよい。共重合モノマーとしては、ｐ−クロルスチレン；ビニルナフタレン；エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンなどのエチレン不飽和モノオレフィン類；塩化ビニル、臭化ビニル、弗化ビニルなどのハロゲン化ビニル；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル、酪酸ビニルなどのビニルエステル類；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ドテシル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸２−クロルエチル、アクリル酸フェニル、α−クロルアクリル酸メチル、メタアクリル酸メチル、メタアクリル酸エチル、メタアクリル酸ブチルなどの（メタ）アクリル酸エステル；アクリロニトリル、メタアクリロニトリル、アクリルアミドなどの他のアクリル酸誘導体；ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルなどのビニルエーテル類；ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、メチルイソプロペニルケトンなどのビニルケトン類；Ｎ−ビニルピロール、Ｎ−ビニルカルバゾール、Ｎ−ビニルインドール、Ｎ−ビニルピロリデンなどのＮ−ビニル化合物などが挙げられる。これらは、１種を単独で使用することもできるし、あるいは２種以上を組み合わせてスチレン単量体と共重合させることができる。

ポリスチレン系樹脂の分子量また、バインダー樹脂において、二つの質量平均分子量ピーク（低分子量ピークと、高分子量ピークと称する。）を有することが好ましい。具体的に、低分子量ピークが３，０００〜２０，０００の範囲内であり、もう一つの高分子量ピークが３００，０００〜１，５００，０００の範囲内であり、Ｍｗ／Ｍｎが１０以上あるものが好ましい。質量平均分子量ピークがこのような範囲内にあれば、トナーを容易に定着させることができ、また、耐オフセット性を向上させることもできる。尚、バインダー樹脂の質量平均分子量は、分子量測定装置（ＧＰＣ）を用いて、カラムからの溶出時間を測定し、標準ポリスチレン樹脂を用いて予め作成しておいた検量線と照らし合わせることにより、求めることができる。
また、ポリエステル系樹脂としては、アルコール成分とカルボン酸成分との縮重合ないし共縮重合によって得られるものであれば使用することができる。ポリエステル系樹脂を合成する際に用いられる成分としては、以下のものが挙げられる。まず、２価または３価以上のアルコール成分としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−ブテンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のジオール類；ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ、ポリオキシエチレン化ビスフェノールＡ、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールＡ等のビスフェノール類；ソルビトール、１，２，３，６−ヘキサンテトロール、１，４−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，５−ペンタントリオール、グリセロール、ジグリセロール、２−メチルプロパントリオール、２−メチル−１，２，４−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、１，３，５，−トリヒドロキシメチルベンゼン等の３価以上のアルコール類が例示される。
また、２価または３価以上のカルボン酸成分としては、２価または３価カルボン酸、この酸無水物またはこの低級アルキルエステルが用いられ、マレイン酸、フマール酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、マロン酸、あるいはｎ−ブチルコハク酸、ｎ−ブテニルコハク酸、イソブチルコハク酸、イソブテニルコハク酸、ｎ−オクチルコハク酸、ｎ−オクテニルコハク酸、ｎ−ドデシルコハク酸、ｎ−ドデセニルコハク酸、イソドデシルコハク酸、イソドデセニルコハク酸等のアルキルまたはアルケニルコハク酸等の２価カルボン酸；１，２，４−ベンゼントリカルボン酸（トリメリット酸）、１，２，５−ベンゼントリカルボン酸、２，５，７−ナフタレントリカルボン酸、１，２，４−ナフタレントリカルボン酸、１，２，４−ブタントリカルボン酸、１，２，５−ヘキサントリカルボン酸、１，３−ジカルボキシル−２−メチル−２−メチレンカルボキシプロパン、１，２，４−シクロヘキサントリカルボン酸、テトラ（メチレンカルボキシル）メタン、１，２，７，８−オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、エンポール三量体酸等の３価以上のカルボン酸等が例示される。

また、ポリエステル系樹脂の軟化点は、１１０〜１５０℃であることが好ましく、より好ましくは１２０〜１４０℃である。
また、バインダー樹脂は、定着性が良好な観点から熱可塑性樹脂が好ましいが、ソックスレー抽出器を用いて測定される架橋部分量（ゲル量）が１０質量％以下の値、より好ましくは０．１〜１０質量％の範囲内の値であれば、熱硬化性樹脂であっても良い。このように一部架橋構造を導入することにより、定着性を低下させることなく、トナーの保存安定性や形態保持性、あるいは耐久性をより向上させることができる。よって、トナーのバインダー樹脂として、熱可塑性樹脂を１００質量％使用する必要はなく、架橋剤を添加したり、あるいは、熱硬化性樹脂を一部使用することも好ましい。
したがって、熱硬化性樹脂として、エポキシ系樹脂やシアネート系樹脂等が使用することができる。より具体的には、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、水素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ポリアルキレンエーテル型エポキシ樹脂、環状脂肪族型エポキシ樹脂、シアネート樹脂等の１種または２種以上の組み合わせが挙げられる。

バインダー樹脂のガラス転移点また、バインダー樹脂において、ガラス転移点（Ｔｇ）を５５〜７０℃の範囲内の値とするのが好ましい。バインダー樹脂のガラス転移点が、５５℃未満では、得られたトナー同士が融着し、保存安定性が低下する傾向がある。一方、バインダー樹脂のガラス転移点が、７０℃を超えると、トナーの定着性が乏しくなる傾向がある。尚、バインダー樹脂のガラス転移点は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて、比熱の変化点から求めることができる。

ワックスとしては、特に限定はなく、例えばカルナバワックスやサトウワックス、木ワックス等の植物性ワックス；蜜ワックスや昆虫ワックス、鯨ワックス、羊毛ワックスなどの動物性ワックス；エステルを側鎖に有するフィッシャートロプシュ（以下、「ＦＴ」と記すことがある）ワックスやポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等の合成炭化水素系ワックスなどが挙げられる。この中でも分散性の点から、エステルを側鎖に有すＦＴワックスやポリエチレンワックスの使用が推奨される。
また、ワックスは、示差走査熱量計による吸熱曲線における吸熱メインピークが７０〜１００℃の範囲であるものが好ましい。吸熱メインピークが７０℃未満にある場合、トナーブロッキングおよびホットオフセットが生じるおそれがあり、他方吸熱メインピークが１００℃を超える場合、低温定着性が得られない虞があるからである。

さらに、ワックスの添加量は結着樹脂１００重量部に対して０．１〜２０重量部の範囲が好ましい。ワックスの添加量が０．１重量部より少ないと充分なワックスの効果が得られにくく、他方添加量が２０重量部より多いと耐ブロッキング性が低下し、またトナーからの脱離が生じるおそれがある。
トナーには、本発明の効果を害しない範囲でその他の添加剤を使用しても構わない。このような添加剤としては例えば着色剤や、表面処理剤などが挙げられる。着色剤としては、例えば、黒色顔料として、アセチレンブラック、ランブラック、アニリンブラック等のカーボンブラック；黄色顔料として、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマンネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキ；橙色顔料として、赤口黄鉛、モリブテンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダスレンブリリアントオレンジＧＫ；赤色顔料として、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀カドミウム、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウオッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂ；紫色顔料として、マンガン紫、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ；青色顔料として、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーＢＣ；緑色顔料として、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキ、ファナルイエローグリーンＧ；白色顔料として、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛；白色顔料として、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト等を使用できる。このような着色剤は結着樹脂１００重量部当り２〜２０重量部、特に５〜１５重量部の量で使用するのが好ましい。

トナーは、前述した結着樹脂と各種のトナー配合剤とを混合し、押出機等の混練機を用いて、溶融混練した後、これを冷却し、粉砕及び分級することによって得られる。上記のトナーは、一般に５〜１０μｍ程度に粒度調整されているのが良い。
外添材料としては、以下の範囲であるシリカ微粒子であることが好ましい。
メジアン径：５〜８μｍ
比表面積：９，０００〜１４，０００ｃｍ^２／ｃｍ^３
その比表面積が１４，０００ｃｍ^２／ｃｍ^３以上であると、微小なサイズのシリカが多くなり、トナー表面への埋没が起こりやすくなるため、流動性低下から濃度不良を招く。
これらのシリカの比表面積は、レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置（例えば、堀場製作所製ＬＡ−５００）により求めることができる。測定方法としては、試料０．２ｇを測り取り、溶媒としてメタノールを１００ｍｌ使用し、メタノールが入っているサンプルホルダーに試料を少しずつ入れ、撹拌する。サンプル溶液を超音波分散バスで分散、撹拌しながら循環ポンプで循環し、レーザ照射部にサンプル溶液を流し込む。次いで、光源としてＨｅ−Ｎｅレーザを使用し、照射されたレーザのビーム径をビーム拡大器で拡大してレーザ照射部照射し、回折光Ｍを集光レンズを通して検出器で検出し、ＡＤ変換器にて電気信号に変換して装置制御・演算部で粒度分布を計算してデータを測定する。

また、該シリカ微粒子としては、疎水化処理剤で表面処理されていることが好ましい。
疎水化処理剤としては、例えば、アミノシランを用いることが出来る。アミノシランとしては、アミノシランカップリング剤が使用され、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルメトキシシラン、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、γ−(２−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、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。更に疎水化効果を補う為に、アミノシラン系以外の疎水化処理剤と併用することが好ましい。その中でも疎水化効果に優れ、また、トナーの流動性を上げられるもの、例えば、ヘキサメチルジシラザンと併用するのが好ましい。
また、疎水化処理剤としてシリコーンオイルで処理することもできる。シリコーンオイルはＲ３ＳｉＯ−〔Ｒ２ＳｉＯ〕ｎ−ＳｉＲ３で示される直鎖シロキサン構造を持ち、より詳細には、以下のようなものが挙げられる。非反応性シリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーンオイル、フェニルメチルシリコーンオイル、クロロフェニルシリコーンオイル、アルキルシリコーンオイル、クロロシリコーンオイル、ポリオキシアルキレン変性シリコーンオイル、脂肪酸エステル変性シリコーンオイル、けい素官能形シリコーンオイルとしては、メチル水素シリコーンオイル、シラノール基含有シリコーンオイル、アルコキシ基含有シリコーンオイル、アセトキシ基含有シリコーンオイル、更に炭素官能形シリコーンオイルとしては、アミノ変性シリコーンオイル、カルボン酸変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイルが挙げられる。
疎水化処理の方法としては、シリカ微粒子を高速で攪拌しながら、疎水化処理剤であるアミノシラン、シリコーンオイル等を滴下または噴霧する方法、疎水化処理剤を溶解して攪拌している有機溶剤中に微粒子を添加する方法が挙げられ、疎水化処理後に加熱することにより疎水化処理されたシリカ微粒子が得られる。疎水化処理剤を滴下または噴霧する場合は、疎水化処理剤を有機溶剤等で希釈しても構わない。
また、上記シリカ微粒子はトナー１００質量部に対し、０．１〜１０質量部、好ましくは０．２〜５．０質量部添加することが好ましい。０．１質量部未満であると、トナーの疎水性が低下し、その結果、高温高湿環境下において空気中の水分子の影響を受けやすくなりトナーの帯電量が極端に低くなり、結果、画像濃度低下を招く。さらに、トナーの流動性悪化を招く。また、１０質量部を超えると、トナーの過度のチャージアップにより画像濃度低下を招く。
また、かかるトナーは、必要に応じて、アルミナ、酸化チタン等の金属酸化物微粒子（通常、平均粒径が１．０μｍ以下）を外添しても良い。
尚、上記の金属酸化物微粒子は、トナー１００質量部当り、０．１〜１０．０質量部の量で使用される。

本発明のキャリアコア材には特に限定はなく、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性体金属及びそれらの合金、あるいは希土類を含有する合金類、ヘマタイト、マグネタイト、マンガン−亜鉛系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、マンガン−マグネシウム系フェライト、リチウム系フェライトなどのソフトフェライト、銅−亜鉛系フェライト等の鉄系酸化物及びそれらの混合物等の磁性体材料を焼結及びアトマイズ等を行うことによって製造した磁性体粒子の表面を樹脂被覆したものを使用することができる。
上記で得られたキャリアコア材に対して、表面コート剤フッ素系結着樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等が挙げられる。
キャリアの粒子径は、一般に電子顕微鏡法による粒径で表して２０〜２００μｍ、特に３０〜１５０μｍのものが好ましい。またキャリアの見掛け密度は、磁性材料を主体とする場合は磁性体の組成や表面構造等によっても相違するが、一般に２．４〜３．０ｇ／ｃｍ^３の範囲が好ましい。
前記トナーとキャリアからなる２成分現像剤中の、トナー濃度は１〜２０重量％、好ましくは３〜１５重量％である。トナー濃度が１重量％未満の場合、画像濃度が薄くなりすぎ、他方トナー濃度が２０重量％を超える場合、現像装置内でトナー飛散が発生し機内汚れや転写紙などの背景部分にトナーが付着する不具合が生じる虞があるからである。

以下、実施例に基づいて本発明の正帯電現像剤の評価試験について説明する。
なお、言うまでもないが、以下の説明は本発明を例示するものであり、特に理由なく、以下の説明に本発明の範囲は限定されるものではない。
まず、正帯電現像剤のトナー及びキャリアの調製方法について説明する。
（トナー）結着樹脂１００質量部に、離型剤としてのワックス（サゾールワックスH１、サゾール社製）６質量部、顔料としてカーボンブラック（品番：ＭＡ１００ 会社名：三菱化学）４部を、ヘンシェルミキサーにて混合した後、２軸押出機にて溶融混練したのち冷却し、ハンマーミルにて租粉砕した。機械式粉砕機にてさらに微粉砕したものを気流式分級機により分級し、体積平均粒径９．０μｍのトナーを得た。
上記で得られたトナー粉体（非磁性１成分トナー）に、シリカ（ＲＡ−２００Ｈ：日本アエロジル社製）を１．０質量部、酸化チタン（ＳＴ−１００、チタン工業社製）を０.８質量部、ヘンシェルミキサーにより外添し、トナー粉末の表面に付着させて非磁性正帯電性トナーを調製した。

（キャリア）キャリアコア材として平均粒径８０μｍの球状フェライト粒子１０００重量部に、ルミフロン（旭硝子フッ素系樹脂）１０重量部を溶媒（トルエン）５００重量に希釈したのち、浸漬法にて被覆した後１５０℃で１時間熱処理を行い電子写真用キャリアとした。
そして、上記によって得られたキャリアに対してトナーを８％調合してボールミルで３０分混合し作製した。得られた現像剤を用いて、京セラ製プリンタＦＳ−Ｃ５０１６Ｎにて印字率４％による５万枚の印字評価を行った。

次に、評価結果を表１に示す。なお、評価基準は以下の通りである。
(１) 濃度低下
５万枚連続通紙（印字率０.１%）を行い、１００００枚毎にソリッド画像を印字し、マクベス反射濃度計（ＲＤ９１４）を用いて測定した。

(２) トナー飛散
５万枚連続通紙（印字率４%）を行い、トナー飛散状態を目視にて観察し、以下の基準で評価した。
○：トナー飛散なし。
×：トナー飛散あり。

（３）スペントによるキャリアの粒子表面への付着物の量５万枚連続通紙（印字率４%）を行い、現像剤をサンプリングした。その現像剤を４００メッシュのふるい上にのせ、下からブロアーにより吸引し、トナーとキャリアとを分離した。ふるい上に残ったキャリア５ｇをビーカーに入れ、更にこのビーカー中にトルエンを加え、スペントによりキャリアの粒子表面に付着したトナー成分を溶解させた。その後ビーカーの下から磁石でキャリアを引きつけた状態でトルエン溶液を捨てた。これをトルエンが無色になるまで数回繰り返した後、オーブンでキャリアに付着しているトルエンを蒸発させて得られた残留物の重量を測定した。最初にビーカーに入れたキャリアの重量とトルエン蒸発後の重量の差がスペントによりキャリアの粒子表面に付着したトナー成分の量（スペント量）である。スペント量はキャリアの粒子１ｇあたりに付着したトナー成分のｍｇで表す。

（４）現像ロール２０の汚れ
５万枚複写終了後現像ロール２０上のトナーを吸引により除去後の現像ロール２０の表面状態を顕微鏡にて観察し以下の基準で評価した。
○：現像ロール２０上の付着なし。
×：現像ロール２０上の付着あり。

実施例１では、トナーからＣＣＡを除くことで現像スリーブ、キャリアへの付着が低減されると共に、なおかつキャリアコート剤としてフッ素系樹脂を用いて、トナーが安定した正帯電能を有することとなり、長期にわたって安定した画像濃度を維持し、トナー飛散も防ぐことが出来た。
比較例１では、トナーにＣＣＡを含有しているため、現像スリーブ、キャリアに付着し、画像濃度の低下、トナー飛散を引き起こした。
比較例２では、キャリアコート剤としてアクリル系樹脂を用いたため、トナーに正帯電を与えることが十分に行えず、初期の段階で所望の画像濃度を得られなかった。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ハイブリッド現像方式においてもキャリアへの汚染を減少させて、キャリアにより非磁性トナーを安定して帯電でき、更に現像ロールへの汚染を減少させて、現像ロール上に安定したトナー層を形成できる特に高温環境下において、トナーの物理的付着力が増大し、キャリア汚染を増長したり、１成分現像領域で飛翔しにくくなり濃度低下を引き起こす不具合を解消することができる。

本発明に係る現像装置を有するタンデム型画像形成装置の一実施例の概略構成図である。 本発明に係る現像装置の概略構成図である。

符号の説明

２ 現像装置
２０ 現像ロール

Claims (4)

1. 非磁性トナーとキャリアからなる２成分現像剤を保持する磁気ロールと該磁気ロールに保持された現像剤から現像ロールにトナー層を薄層形成をせしめて該現像ロールと感光体との間に空隙を有して非接触で現像を行うハイブリッド現像方式に用いる２成分現像剤において、
   前記非磁性トナーにＣＣＡを含有させずに、前記キャリアコア材の表面に帯電制御樹脂を被覆させたことを特徴とする２成分現像剤。
2. 前記トナーが正帯電トナーである場合に、前記帯電制御樹脂として、フッ素系樹脂を正帯電制御樹脂として用いたことを特徴とする請求項１に記載した２成分現像剤。
3. 非磁性トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を磁気ブラシロール上に保持して混合することでトナーを帯電させ、そのトナーのみを現像ロール上に均一に薄層形成し、静電潜像保持体との間に直流、交流電界を印加して、１成分非接触現像法によりトナーを潜像に飛翔させる現像装置において、
   前記非磁性トナーにＣＣＡを含有させずに、前記キャリアコア材の表面に帯電制御樹脂を被覆させた２成分現像剤を使用することを特徴とする現像装置。
4. 非磁性トナーをキャリアにより正帯電させる正帯電現像剤を使用して、現像ロール上に正帯電した非磁性トナーのみを保持させて静電潜像に飛翔させ、該静電潜像を現像する請求項３記載の現像装置において、
   前記非磁性トナーにＣＣＡを含有させずに、前記キャリアコア材の表面にフッ素系樹脂を正帯電制御樹脂として被覆させるとともに１０^６Ωｃｍ〜１０^９Ωｃｍの体積固有抵抗を維持したキャリアからなる２成分現像剤を使用することを特徴とする現像装置。

Images