JP2965091B2

JP2965091B2 - 静電現像方法

Info

Publication number: JP2965091B2
Application number: JP3043562A
Authority: JP
Inventors: 遠藤和夫
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1991-03-08
Filing date: 1991-03-08
Publication date: 1999-10-18
Anticipated expiration: 2014-10-18
Also published as: JPH04280256A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像担体上に形成され
た静電荷像を現像するための二成分系現像剤を用いて静
電荷像を磁気ブラシ法により現像する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法においては、感光体の表面に
静電潜像を形成し、静電潜像を乾式現像剤を用いて例え
ば磁気ブラシ法により現像し、得られたトナ−画像を普
通紙等の転写部材に転写した後定着して最終画像を得る
のが一般的である。

【０００３】静電潜像を現像するための乾式現像剤とし
ては、磁性キャリアとトナ−との混合粉体である二成分
系現像剤が知られている。二成分系現像剤を用いる方式
では、キャリアとトナ−とを機械的に撹拌することによ
り両者を摩擦帯電せしめ、キャリアの表面に保持したト
ナ−を静電潜像に付着させて現像が行われる。この方式
では、トナ−が明確な静電荷を持つので正規現像のみな
らず反転現像も可能であり、また現像後もトナ−が静電
荷を保持しているので、汎用の普通紙への静電転写が容
易であるという利点を有する。

【０００４】この二成分系現像剤おいては、画像濃度や
画像の鮮明度などの点から平均粒径が１０〜２０μｍの
トナ−が一般に使用されている。ところが最近では画質
に対する要求が厳しくなり、解像度の高い等の高画質な
画像が望まれるようになってきた。このような高品質な
画像を得るためには、トナ−粒子を微細化することが考
えられ、種々の提案がなされている。

【０００５】例えば、特開昭６３−２０８８６１号公報
には、重量平均粒径が（０．５〜６）μｍの範囲で且
つ、粒度分布の上限及び下限が重量平均粒径の（０．２
５〜４）倍の範囲にあるトナーとキャリアを含む現像剤
が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の静電現像剤
は、トナーの粒径を小さく、しかもそろえることにより
高画質な画像を得ようとしたものである。このトナーは
振動電界の作用のもとで、トナーを飛翔させて潜像に付
着させる非接触現像においては高画質な画像が得られる
と思われるが、あまりにも微粒のトナーをも含有するた
めに、通常の現像法（磁気ブラシ接触現像法）に使用し
た場合には、却って凝集しやすくなってトナーの流動性
が悪化し、運搬不良を起こして画像むらを生じさせるお
それがある。またクリーニングプロセスにおいて、感光
体表面に残存したトナーを完全には除去できないという
クリーニング不良を起こし、次工程の帯電で始まる一連
のシステムにメモリー効果となってゴースト現象を起こ
すというおそれもある。したがって本発明は、磁気ブ
ラシ接触現像法により高画質な画像を得ることができる
二成分系静電現像剤を用いる静電現像方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたものであり、すなわち少なくともバ
インダー樹脂と着色剤と荷電制御剤と添加剤とを含有す
るトナーと、キャリアとからなる静電現像剤であり、前
記トナーの体積平均粒径は（５〜８）μｍの範囲内にあ
り、該トナーの個数平均粒径は（４〜７）μｍの範囲内
にあり、粒径が（４〜８）μｍの範囲内にある該トナー
の個数比率は（５０〜９５）％の範囲内にあり、前記添
加剤は無機微粉末と重合体微粉末の少なくとも一方から
なりトナーの前記体積平均粒径よりも小なる平均粒径を
有し、トナーの単位重量当たりの該添加剤の添加率は
（０．３〜５．０）重量％の範囲内にあり、かつ前記キ
ャリアの粒径は（２０〜１０５）μｍの範囲内にある静
電現像剤で形成した磁気ブラシで感光体表面を摺擦し、
（０．２〜０．９）ｍｍの範囲内の現像ギャップおよび
現像ギャップより狭いドクターギャップのもとで現像す
ることを特徴とする静電現像方法である。

【０００８】以下本発明の構成を具体的に説明する。本
発明で用いるトナーは、バインダー樹脂と着色剤を主体
とする粒子からなり、次のような特定の粒度分布を有す
るものである。すなわち本発明で用いるトナーでは、体
積平均粒径が（５〜８）μｍ、個数平均粒径が（４〜
７）μｍの範囲内にあり、粒径が（４〜８）μｍの範囲
内にある該トナーの個数比率は（５０〜９５）％の範囲
内にある。また、この範囲を小粒径側に逸脱したとき
は、現像剤の帯電量が過剰に大きくなりクリーニング不
良が生じ、かぶりの悪化を招来するものである。逆に大
粒径側に逸脱したときは、解像度、中間調の再現性及び
文字部のちりに欠点が認められ画質上問題となる。

【０００９】本発明で用いるトナーは次のようにして調
整される。すなわちバインダー樹脂、着色剤、荷電制御
剤等の材料をボールミル、乾式ミキサー等で予備混合
し、更に２本ロールやニーダ等で加熱混練し、次いで冷
却固化後ジェットミルなどで粉砕し、必要に応じ熱処理
し、そして分級することにより得られる。分級後はトナ
ーの流動性を向上させるための添加剤を添加する。

【００１０】上記のトナ−材料としては通常のトナ−に
用いられる種々の材料が使用できる。バインダ−樹脂
は、定着方式に応じて適宜選定すればよく、例えば加熱
定着方式には、スチレン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリ
エステル系樹脂等の熱可塑性樹脂の１種または２種以上
を用いればよい。着色剤は、一般の乾式現像剤に使用さ
れている種々の顔料や染料を用いることができる。具体
的な材料としては、カ−ボンブラック、ロ−ズベンガ
ル、スプリットブラック等が挙げられる。また本発明で
は、トナ−電荷を制御するために公知の染料あるいは顔
料、例えばニグロシン系染料、含金属アゾ染料等を添加
する。

【００１１】更に本発明で用いるトナーは、トナー飛散
防止及び粉砕性向上のため、磁性粉を含有してもよい。
磁性粉としては、マグネタイトやフェライト等をはじめ
とする鉄、コバルトなどの強磁性を示す元素を含む化合
物、あるいはこれらの元素を含む合金等を用いることが
できる。磁性粉は数μｍの粒子中に含有させるので平均
粒径が（０．１〜１）μｍ程度のものが望ましい。その
含有量は（５〜３０）重量％がよい。すなわち磁性粉含
有率が５％未満では粉砕助剤としての機能及びトナー飛
散防止の機能を果たすことができず、他方３０％超過で
は定着性、現像性が悪化するからである。

【００１２】本発明で用いるトナーは、このほかに炭酸
カルシウムのような充填剤や、オレフィン系重合体など
の離型剤を含んでいてもよいことはもちろんである。

【００１３】次に分級したトナ−の流動性を改善するた
めに、外添される添加剤としては、疎水性シリカ、アル
ミナ等の無機微粉末やスチレン系重合体、アクリル系重
合体等の重合体微粉末等を用い得る。これらの微粉末
は、平均粒径が（０．０１〜１）μｍのものを用いるこ
とが望ましい。その添加量はトナ−の単位重量当たりの
添加重量が（０．３〜５．０）重量％となるようにする
必要がある。すなわち、添加率が０．３重量％未満で
は、画像濃度、かぶり、クリ−ニング性、画質が悪化
し、逆に５．０重量％超過では画像濃度が低下するから
である。

【００１４】次に本発明で用いる現像剤を構成するキャ
リアとしては、鉄粉やソフトフェライト等の通常の磁性
キャリアを使用できるが、長寿命で化学的に安定で抵抗
変化が少ないなどの利点をもつフェライトキャリアが望
ましい。フェライトキャリアとしては、飽和磁化σ_Sが
（４０〜７５）ｅｍｕ／ｇで、粒度分布が（２０〜１０
５）μｍの範囲内にあるものがよい。すなわち本範囲を
小粒径側に逸脱したときは、キャリア粒子自身の磁気特
性が不十分となり、現像剤を搬送する現像スリーブへの
拘束力が減少し、キャリア付着が発生する。逆に大粒径
側に逸脱したときは、かぶりが発生すると共にクリーニ
ング不良が起きる。またキャリアは磁性粒子をそのまま
あるいは樹脂で被覆して用いることができる。

【００１５】次にトナ−及びキャリアの物性測定方法を
記す。まず、粒度分布に関しては、コ−ルタカウンタ−
ＴＡ２型で、体積分布及び個数分布を測定、出力可能な
ものを用いた。１００ｍｌビ−カ−に電解水溶液（３０
〜７０）ｍｌ採取し、次に測定試料を少量加える。そし
て、界面活性剤を１〜３滴加え、超音波を３０秒〜１分
間作用させて分散処理した後、前記装置にて測定を行っ
た。なお、アパ−チャとして１００μｍアパ−チャを用
いた。

【００１６】飽和磁化等の磁気特性に関しては、Ｂ−Ｈ
トレ−サを用いた。測定試料をφ８ｍｍ×１２ｍｍＬの
樹脂製セル中に充填して測定した。試料採取量は、トナ
−の場合（０．２〜０．３）ｇで、キャリアの場合
（０．７〜１．１）ｇである。

【００１７】上述した本発明で用いる現像剤を使用する
場合、磁石ロールを内蔵したスリーブの表面に現像剤を
供給し、磁石ロールとスリーブとの相対的回転により磁
気ブラシを形成し、この磁気ブラシで感光体表面を摺擦
することにより静電潜像が現像される。ここで良好な現
像を行うためにはスリーブと感光体表面との間隙（現像
ギャップ）を（０．２〜０．９）ｍｍの範囲内に設定す
る必要がある。すなわち現像ギャップが０．２ｍｍ未満
では製造上の困難を伴い、また、０．９ｍｍ超過では現
像空間に発生する静電気力が不足し、画像濃度及び／ま
たはかぶりが悪化する。またスリーブ上の現像剤層の厚
さを規制するためのドクターギャップは現像ギャップよ
りやや狭くすることが望ましい。

【００１８】

【実施例】以下に本発明を実施例によって説明する。〈トナ−〉スチレン−メチルアクリレ−ト共重合体（Ｍ
_W＝１３０，０００、Ｍ_N＝４，０００）７７．５重量
部、低分子量ポリプロピレン（三洋化成製ビスコ−ル５
５０Ｐ）３重量部、カ−ボンブラック（三菱化成製＃４
４）７．５重量部、磁性粉（戸田工業製ＥＰＴ５００）
１０重量部、荷電制御剤（日本火薬製Ｔ−５）２重量部
よりなる混合物を加圧型混練機にて１１５℃で加熱混練
を行い、冷却固化後、高速回転衝撃粉砕機にて粗粉砕、
ジェットミルにて微粉砕した。その後風力分級機にて所
定の粒度分布になるよう分級した。次にＳｉＯ₂微粉末
（日本アエロジル製Ｒ９７２）を所定の添加量だけ加
え、ヘンシェルミキサ−にて混合し、表１に示す粒度分
布、添加剤添加率となる合計１２種類のトナ−を作製し
た。これらの各々をＴ１〜Ｔ１２とする。

【００１９】

【表１】

【００２０】同表中、Ｄ_V50はトナ−の体積平均粒径、
Ｄ_N50はトナ−の個数平均粒径、Ｄ_Nは粒径が当該範囲内
にあるトナ−の個数比率を示し、添加剤添加率はトナ−
の単位重量当たりの添加剤重量によって規定している。
またＴ１〜Ｔ６はトナ−の粒度に関するパラメ−タサ−
ベイであり、Ｔ３とＴ７〜Ｔ１２は添加剤添加率に関す
るパラメ−タサ−ベイである。

【００２１】〈キャリア〉Ｍｇ−Ｚｎ系フェライトキャ
リア（日立金属製ＫＢＮ−１２０σ_s＝６２ｅｍｕ／
ｇ）を表２の粒度分布になるように、風力分級機あるい
は振動ふるいにて分級した。これらの各々をＣ１〜Ｃ３
とする。

【００２２】

【表２】

【００２３】〈現像剤〉上記トナ−Ｔ１〜Ｔ１２の各々
と上記キャリアＣ１〜Ｃ３とを表３に示す組み合わせ
で、トナ−濃度５％になるように配合し、合計１４種の
現像剤を調製した。これらの各々をＤ１〜Ｄ１４とす
る。Ｄ１〜Ｄ６はトナ−粒度に関するパラメ−タ−サ−
ベイであり、Ｄ３とＤ７〜Ｄ１２は添加剤添加率に関す
るパラメ−タ−サ−ベイであり、Ｄ３，Ｄ１３及びＤ１
４はキャリアの粒径範囲に関するパラメ−タ−サ−ベイ
である。

【００２４】

【表３】

【００２５】〈画像評価テスト１〉上記現像剤Ｄ１〜Ｄ
１４を用いて、５０，０００枚の連続画像評価テストを
行った。評価機は、ＬＥＤアレイプリントヘッドを光源
とし、プロセス速度１７０ｍｍ／秒、感光体がφ８０ｍ
ｍ有機感光ドラムである光プリンタを用いた。マグネッ
トロ−ルは５極でスリ−ブ（ＳＵＳ３０４）上の磁力７
５０Ｇのものを用い、現像ギャップ（感光ドラムと現像
器の現像剤を搬送する現像スリ−ブとの間隙の寸法）は
０．６ｍｍ、ドクタ−ギャップは現像ギャップより０．
０５ｍｍを減じた値とした。

【００２６】評価結果を表４に示す。画像濃度はＭａｃ
ｂｅｔｈ製ＲＤ９１４濃度計により行い、１．３未満を
不良と判断して×印を付した。かぶりは日本電色工業製
ＮＤ−５０４ＤＥ色差計により行い、０．５超過を不良
と判断して×印を付した。クリ−ニング性及び画質は目
視観察により行い、優良は◎印、良好は○印、不良は△
印、不可は×印を付した。

【００２７】

【表４】

【００２８】まず同表のＤ１〜Ｄ６より、トナ−の粒度
に関してはＤ２〜Ｄ５のとき、すなわち、トナ−の体積
平均粒径Ｄ_V50が（５〜８）μｍの範囲内にあり、個数
平均粒径Ｄ_N50が（４〜７）μｍの範囲内にあり、粒径
が（４〜８）μｍの範囲内にあるトナ−の個数比率が
（５０〜９５）％の範囲内にあるときに、全ての項目に
ついて良好な結果が得られることが分かった。またこの
範囲を逸脱したときには、すなわち、Ｄ１のときにかぶ
りを生じ、且つクリ−ニング不良を起すことが分かっ
た。またＤ６では画像濃度、かぶり、クリ−ニング性は
問題ないが、解像度、中間調の再現性及び文字部の散り
に欠点が認められ、画質上、問題であった。

【００２９】次に同表のＤ３とＤ７〜Ｄ１２より、添加
剤添加率に関してはＤ３及びＤ８〜１１のとき、すなわ
ち（０．３〜５．０）重量％の範囲内にあるときに、全
ての項目について良好な結果が得られることが分かっ
た。また０．３重量％未満すなわちＤ７のときには、画
像濃度、かぶり、クリ−ニング性、画質の全てが悪化
し、５．０重量％超過すなわちＤ１２のときには、画像
濃度が悪化することが分かった。なお添加剤添加率が
（０．３〜５．０）重量％と比較的多いときにクリ−ニ
ング性に好結果が得られるのは、感光体表面とトナ−と
の間に作用するファンデルワ−ルス力が弱まることが、
一原因をなしていると推察される。

【００３０】更に同表のＤ３、Ｄ１３及びＤ１４より、
キャリアの粒径範囲に関してはＤ３のとき、すなわち
（２０〜１０５）μｍの範囲内にあるときに、全ての項
目について良好な結果が得られることが分かった。また
（２０〜１０５）μｍの範囲よりも粗粒となると、かぶ
りを生じ且つクリ−ニング性が悪化することが分かっ
た。なお（２０〜１０５）μｍの範囲よりも微粒となる
と、キャリア付着を生じるから好ましくない。

【００３１】特にＤ３、Ｄ４及びＤ１０のとき、すなわ
ちＤ_V50が（６〜７）μｍの範囲内にあり、Ｄ_N50が
（５．１〜５．９）μｍの範囲内にあり、添加剤添加率
が（１．５〜３．０）重量％の範囲内にあるときに、優
良なクリ−ニング性が得られることが分かった。

【００３２】なお本実施例では磁性粉を１０重量％だけ
トナ−に混入しているが、特に磁性粉を混入しなくても
よい。但し磁性粉を混入する場合には、該磁性粉は粉砕
助剤としての機能と飛散防止の機能とを果たしており、
磁性粉の含有率が５％未満ではこの機能を果たすことが
できず、他方３０％超過では定着性・現像性が悪化す
る。したがって磁性粉を混入する場合の含有率は、（５
〜３０）重量％の範囲内にあることが好ましい。また添
加剤については、本実施例ではＳｉＯ₂を用いたが、そ
の他に金属酸化物、有機重合体等の公知の添加剤を用い
ることもできる。更にまたキャリアの飽和磁化σ_sにつ
いては、（４０〜７５）ｅｍｕ／ｇ、好ましくは（５０
〜７０）ｅｍｕ／ｇとするのがよい。本実施例では６２
ｅｍｕ／ｇであった。

【００３３】〈画像評価テスト２〉現像剤Ｄ３を用いて
現像ギャップに関する検討を行った結果を図１に示す。
評価機は画像評価テスト１と同機種を用いた。評価基準
としては上記画像評価テスト１のときと同様に、画像濃
度については１．３以上を良好と判断し、かぶりについ
ては０．５以下を良好と判断した結果、現像ギャップが
０．９ｍｍ以下のときに、画像濃度、かぶりのいずれも
良好な結果が得られることが分かった。但し現像ギャッ
プを０．２ｍｍ未満にすることは製造上の困難を伴うこ
とから、結局、現像ギャップは（０．２〜０．９）ｍｍ
の範囲内とすることが好ましいが分かった。

【発明の効果】本発明により画像濃度、かぶり、画質
はもとより連続運転においてもクリーニング不良に起因
する種々の画像性能低下の全くない静電現像方法を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】現像ギャップと画像濃度、かぶりとの関係を示
す線図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−877（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−269150（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−129437（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−220258（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−128260（ＪＰ，Ａ) 特開平１−307783（ＪＰ，Ａ) 実開昭58−11767（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともバインダー樹脂と着色剤と荷
電制御剤と添加剤とを含有するトナーと、キャリアとか
らなる静電現像剤であり、前記トナーの体積平均粒径は
（５〜８）μｍの範囲内にあり、該トナーの個数平均粒
径は（４〜７）μｍの範囲内にあり、粒径が（４〜８）
μｍの範囲内にある該トナーの個数比率は（５０〜９
５）％の範囲内にあり、前記添加剤は無機微粉末と重合
体微粉末の少なくとも一方からなりトナーの前記体積平
均粒径よりも小なる平均粒径を有し、トナーの単位重量
当たりの該添加剤の添加率は（０．３〜５．０）重量％
の範囲内にあり、かつ前記キャリアの粒径は（２０〜１
０５）μｍの範囲内にある静電現像剤で形成した磁気ブ
ラシで感光体表面を摺擦し、（０．２〜０．９）ｍｍの
範囲内の現像ギャップおよび現像ギャップより狭いドク
ターギャップのもとで現像することを特徴とする静電現
像方法。
【請求項２】前記トナーは更に磁性粉を含有し、トナ
ー中の該磁性粉の含有率が（５〜３０）重量％の範囲内
にあることを特徴とする請求項１記載の静電現像方法。