JP3232903B2 - 静電潜像現像剤用キャリア - Google Patents
静電潜像現像剤用キャリアInfo
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Description
めの現像剤に使用されるキャリア、特に固定配置された
マグネットロールを内蔵した現像スリーブを回転させる
ことによりトナ−とキャリアからなる現像剤を搬送さ
せ、静電潜像担持体表面に担持された静電潜像を現像す
る方法に適した、バインダー樹脂中に磁性粉を分散して
なるキャリアに関するものである。
像剤を使用した現像方式としては、非磁性材料からなる
現像スリーブと、複数の磁極が着磁されており現像スリ
ーブ内に配設されたマグネットロールとを備えた現像器
において、現像スリーブおよびマグネットロールの両者
を回転させて現像剤の搬送を行う方式、現像スリーブを
固定しマグネットロールのみを回転させて現像剤の搬送
を行う方式、あるいはマグネットロールを固定し現像ス
リーブのみを回転させて現像剤の搬送を行う方式が知ら
れている。
ャリアとして、平均粒径が40〜200μm程度の鉄粉
粒子やフェライト粒子からなるキャリアが知られてい
る。このようなキャリアは、磁気強度が大きすぎて磁気
ブラシの穂が硬くなり、黒べたの画像中に白スジが発生
する等の問題が生じる。また、鉄粉キャリアではキャリ
ア自体の体積固有電気抵抗が低いため、連続使用等によ
り現像剤中のトナー濃度が低下すると、静電潜像担持体
上の電荷がキャリアを介して逃げてしまって潜像が乱
れ、画像に欠損等が生じたり、現像スリーブからキャリ
アへの電荷の注入によりキャリアが画像部に付着したり
する問題が生じる。また、鉄粉等の硬いキャリアが静電
潜像担持体に付着すると、残留トナーを除去する際に静
電潜像担持体表面を傷付けることがある。
末をバインダー樹脂中に分散してなるバインダー型キャ
リアが例えば特開昭54−66134号公報により提案
されている。バインダ−型キャリアは、鉄粉等のキャリ
アに較べて一般に現像装置における磁場中での磁化が低
く、ソフトな穂を形成することができ、キャリアによる
白スジのない優れた画像を得られる利点を有している。
インダ−型キャリアを現像スリーブおよびマグネットロ
ールの両者を回転させて現像剤の搬送を行う現像方式に
使用する技術である。この技術においてはマグネットロ
ールの回転が低速の場合、マグネットロールの回転に伴
う磁極の変化に対応して現像ムラが発生しやすく、この
現像ムラは現像速度が速くなる程増大する傾向を示すた
め、マグネットロールの回転速度を高速にする必要があ
る。ところがマグネットロールの回転速度を大きくする
と現像スリーブ中に発生する渦電流が増大し現像スリー
ブの発熱が発生するとともに、マグネットロールの回転
駆動負荷が増大してしまう。
60−147750号公報には、バインダー型キャリア
をマグネットロールを固定し現像スリーブのみを回転さ
せる現像方式に使用することが提案されている。バイン
ダー型キャリアは上述した鉄粉やフェライトキャリアに
比べて一般的に磁気力や比重が小さく、そのためキャリ
アのマグネットロールに対する磁気拘束力が弱くなり、
感光体非画像部へのキャリアの付着が生じやすいという
問題があるが、上記現像方式においてバインダー型キャ
リアの磁気特性を所定の範囲とすることにより、キャリ
ア付着を防止するというものである。
るためには、キャリアの磁気力(飽和磁化)を大きくし
マグネットロールへの磁気拘束力を強くすることが考え
られるが、このようにキャリアの磁気力を大きくするだ
けでは、現像装置内における現像剤の流動性が低下して
現像剤の片寄りが生じてしまう。即ち、現像装置内にお
いて、それぞれのキャリア粒子の有する磁気的な力の影
響でキャリアの流動性が低下し、トナ−との混合・攪拌
性および現像剤の流動性が低下してしまう。その結果、
トナ−とキャリアとの摩擦帯電が不十分になって帯電不
良トナ−が発生したり、現像剤の凝集や現像剤こぼれが
発生し易くなる。また、現像スリーブの長手方向におけ
る画像濃度のバラツキが生じてしまう。
事情に鑑みなされたもので、その課題とするところは、
キャリア付着が発生せず、且つ現像装置内での流動性に
優れており現像剤の片寄りや凝集の生じないバインダ−
型キャリアを提供することにある。
たマグネットロールを内蔵した現像スリーブを回転させ
ることによりトナ−とキャリアからなる現像剤を搬送さ
せ、静電潜像担持体表面に担持された静電潜像を現像す
る方法に使用される静電潜像現像剤用キャリアであっ
て、このキャリアがバインダー樹脂中に磁性粉を分散し
てなり、その飽和磁化が50〜80emu/g、残留磁
化が3〜10emu/gおよび保磁力が20〜50エル
ステッドである静電潜像現像剤用キャリアに関する。
めにキャリアの飽和磁化を大きくした場合に発生する現
像装置内での現像剤の流動性の低下の問題が、キャリア
の残留磁化の大きさに起因することを見い出し、キャリ
アの残留磁化を所定の範囲に制御することにより解決で
きることを見い出したものである。
0emu/g、好ましくは55〜70emu/gであ
る。飽和磁化が50より小さいとキャリアのマグネット
ロールへの磁気拘束力が不十分となりキャリア付着が発
生しやすくなる。飽和磁化を80emu/gより大きく
すると、磁気ブラシの穂が硬くなり画像上にハケムラが
生じたり感光体に傷をつけたりする原因となる。また、
得られる画像が硬調となりハ−フト−ン画像の再現性が
低下してしまう。
emu/g、好ましくは3〜8emu/gである。残留
磁化が10emu/gより大きいと、現像装置内におい
てキャリア同士に及ぶ磁気的な拘束力の影響で、キャリ
アとトナ−との混合・攪拌性が低下したり、現像剤の片
寄りを生じたり現像装置内での現像剤の流動性の低下が
生じてしまう。また、残留磁化が3emu/gより小さ
いとキャリアのトナ−補足性が低くなってトナ−に対す
る帯電性が低下してしまう。
〜50エルステッド、好ましくは30〜45エルステッ
ドである。これは保磁力をこのような範囲とすることに
より上述した残留磁化を上記範囲に制御することができ
るためである。
μm、好ましくは40〜70μmである。キャリアの平
均粒径が30μmより小さいと静電潜像担持体へのキャ
リア付着が生じやすくなり、80μmより大きくなる
と、通常の鉄粉キャリア等のように磁気ブラシによるハ
ケムラが生じ易く、鮮明な画像が得られなくなるととも
に、平均粒径が3〜9μm程度の小粒径トナ−と組み合
わせて使用する場合に、トナ−の帯電量が不十分になり
やすい。
としては、例えば、ポリスチレン系樹脂、ポリ(メタ)
アクリル系樹脂、スチレンーアクリル共重合系樹脂、ポ
リオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系
樹脂等が使用可能である。
は、飽和磁化が60〜90emu/g、残留磁化が1〜
10emu/gおよび保磁力が20〜50エルステッド
である磁性粉を使用することが好ましい。このような磁
性粉を使用することにより上述した磁気特性を有するキ
ャリアを得ることができる。また、磁性粉としては、上
述した磁気特性を有するマグネタイトを使用することが
好ましい。
樹脂100重量部に対して磁性粉500〜950重量
部、好ましくは600〜800重量部とすればよい。上
述した磁性粉を上記配合量で使用することにより、上述
した所定の磁化特性を有するキャリアを得ることができ
る。
〜15g/100gのものを使用することがバインダー
樹脂に対する分散性の観点から好ましい。
ボンブラック、シリカ、チタニア、アルミナ等の分散剤
を含有しても良い。分散剤を含有することによりバイン
ダ樹脂中の磁性粉の均一分散性を向上させることができ
る。分散剤の含有量はキャリアに対して0.01〜3重
量%とすることが好ましい。
と磁性粉を所定の混合比で加熱混練し、冷却後粉砕・分
級する混練粉砕方法、あるいはバインダ樹脂を溶剤に溶
解し、この樹脂溶液に磁性粉を分散させた後、スプレー
ドライする方法等により製造することができる。
り製造する場合には、分級工程の後で加熱処理を行って
も良い。加熱処理はキャリアを気流中に噴出して瞬間的
に加熱処理を施すことが望ましく、このような加熱処理
装置としては、例えばサフュージングシステム(日本ニ
ューマチック工業社製)等を使用することができ、加熱
温度は約150〜400℃程度で行うことが好ましい。
このような加熱処理を行うと、キャリアの表面状態を改
質することができ、繰り返し使用時にも磁性粉の脱離等
のない優れた耐久性を有するキャリアを得ることができ
る。
トナ−としては、公知のトナ−を使用することができ、
その平均粒径は2〜20μmのものを使用することがで
き、高精細画像を再現する場合には平均粒径4〜9μm
の小粒径トナ−と本願のキャリアを組み合わせて使用す
ればよい。特に、平均粒径4〜9μmの小粒径トナ−に
おいては流動性が低下するという問題があるが、本発明
のキャリアと組み合わせて使用することにより好適に使
用することができる。
固定し現像スリーブのみを回転させる現像方法に好適に
使用することができる。このような現像方法を実施する
現像装置の一例を図1に示す。
な感光体ドラム1に対向した位置に配設された現像スリ
ーブ2と、その内部に固定配置されたマグネットロール
3と、トナ−とキャリアとからなる現像剤を混合攪拌す
るとともに、この現像剤を現像スリーブに供給するバケ
ットローラ4とを備えている。現像スリーブ2はアルミ
ニウム等の非磁性導電性材料で筒状に形成され、感光体
ドラム1に微小間隙をおいて対向した位置に矢印b方向
に回転可能に設けられている。マグネットロール3は周
囲に複数の磁極が着磁されており、感光体ドラム1との
対向部より現像スリーブ2の回転方向下流側で且つ穂高
規制ブレ−ド5との対向部よりも現像スリーブ2の回転
方向上流側に同極の着磁部が設けられている。
周面に供給された現像剤は、マグネットロール3の磁力
の作用で磁気ブラシを形成するとともに、現像スリーブ
2の矢印b方向の回転により搬送され、穂高規制ブレ−
ド5で磁気ブラシの穂高を規制した後で、現像領域まで
搬送され感光体ドラム1表面に担持された静電潜像を図
示しない直流電源による現像バイアスの下で現像する。
現像終了後、現像スリーブ上に残留した現像剤(キャリ
アおよび現像に供されなかったトナ−)は現像スリーブ
2の回転によりマグネットロール3の同極着磁部まで搬
送され、同極着磁部の磁力の作用によって現像スリ−ブ
2から剥離されて現像装置内に貯溜された現像剤とバケ
ットローラ4により混合される。
ム1の非画像部に対するキャリア付着が発生せず、また
現像装置内における流動性が優れているため、トナ−と
の混合・攪拌性に優れ現像剤の片寄りや凝集を生じるこ
とがなく、均一に混合された現像剤を現像スリーブ2に
供給することができる。
リーブ2に現像剤を供給する手段としてバケットローラ
を使用しているがこれに限定されるものではなく、例え
ばスクリュウ等によって現像剤を混合攪拌し現像スリー
ブ2に供給する構成としても良い。また、現像バイアス
についても直流バイアスに限定されるものではなく、例
えば直流バイアスと交流バイアスとを重畳したものでも
良い。
明するが、これに限定されるものではない。
製)100重量部と、マグネタイト粉(飽和磁化65.
3emu/g、残留磁化3.2emu/g、保磁力3
7.0エルステッド、吸油量13.1g/100g)7
00重量部と、カーボンブラック(ケッチェンブラック
EC:ライオン油脂社製)2重量部と、シリカ(#20
0:日本アエロジル社製)1.5重量部とをヘンシェル
ミキサ−で充分混合した後、加圧ニ−ダ−で溶融混練し
た。この混練物を冷却後フェザ−ミルで粗粉砕した後、
ジェットミル(IDS−II型)を用いて微粉砕し、マル
チプレックスで分級した後、サフュ−ジングシステム
(SFS−1型:日本ニュ−マチック社製)により30
0℃で加熱処理を行い、平均粒径50μm、飽和磁化5
9.5emu/g、残留磁化5.0emu/g、保磁力
37.0エルステッドおよび電気抵抗6.3×1012Ω
・cmのキャリア1を得た。
ルタ−カウンタTA−II型(コ−ルタ−カウンタ社製)
を用い、280μmのアパチャ−チューブで粒径別相対
重量分布を測定した。キャリアの飽和磁化および残留磁
化は直流磁化特性自動記録装置(TYPE−3257:
横河北辰電機社製)を用いて測定した。
を250重量部にする以外は同様にして、平均粒径50
μm、飽和磁化48.6emu/g、残留磁化4.1e
mu/g、保磁力37.0エルステッドおよび電気抵抗
13.5×1012Ω・cmのキャリア2を得た。
2:TDK社製:飽和磁化66.3emu/g、残留磁
化19.4emu/g、保磁力156.9エルステッ
ド、吸油量25.2g/100g)700重量部を使用
する以外は同様にして、平均粒径50μm、飽和磁化5
8.8emu/g、残留磁化14.8emu/g、保磁
力156.9エルステッドおよび電気抵抗2.1×10
12Ω・cmのキャリア3を得た。
250重量部にする以外は同様にして、平均粒径50μ
m、飽和磁化48.0emu/g、残留磁化12.1e
mu/g、保磁力156.9エルステッドおよび電気抵
抗9.8×1012Ω・cmのキャリア4を得た。
化70.2emu/g、残留磁化8.5emu/g、保
磁力40.1エルステッド、吸油量14.2g/100
g)500重量部を使用する以外は同様にして、平均粒
径50μm、飽和磁化60.2emu/g、残留磁化
7.1emu/g、保磁力40.1エルステッドおよび
電気抵抗7.9×1012Ω・cmのキャリア5を得た。
化62.7emu/g、残留磁化4.3emu/g、保
磁力35.6エルステッド、吸油量10.3g/100
g)800重量部を使用する以外は同様にして、平均粒
径50μm、飽和磁化64.2emu/g、残留磁化
3.6emu/g、保磁力35.6エルステッドおよび
電気抵抗1.9×1012Ω・cmのキャリア6を得た。
2℃、ガラス転移点60℃)100重量部、カーボンブ
ラック(MA#8:三菱化成工業社製)8重量部、ニグ
ロシン染料(ボントロンN−01:オリエント化学工業
社製)5重量部をボールミルで充分混合した後、140
℃に加熱した3本ロール上で混練した。混練物を放置冷
却後、粗粉砕した後、さらにジェットミルで微粉砕し
た。次に、風力分級し、平均粒径8μmのトナー粒子を
得た。
イダルシリカR974(日本アエロジル社製)0.1重
量部を混合して正帯電性トナ−とした。
キャリア1〜6を、それぞれトナー混合比8%となるよ
うに混合して現像剤を調整し、各現像剤をマグネットロ
ール固定で現像スリ−ブ回転型の現像装置を搭載した複
写機EP−5400(ミノルタ社製)を用いて5000
枚の実写評価を行った。そして得られた画像のキャリア
現像の評価、5000枚複写後の現像器内の現像剤の片
寄りの評価、および5000枚複写後の現像器内の現像
剤中の凝集物の有無の評価を行い結果を表1に示した。
表中、キャリア現像は、画像の非画像部に現像されたキ
ャリアを目視により評価し、○はキャリア現像がないこ
とを、△はキャリア現像は生じているものの実用上問題
とならないレベルであることを、×はキャリア現像が目
立ち画像ノイズとして問題があることを示す。
写後の黒ベタ画像において通紙方向と直角方向に20c
m離れた点の画像濃度をマクベス反射濃度計RD920
Sによって測定し、現像剤の片寄りによって生じる現像
器長手方向の画像濃度差を測定した。この値が0.05
未満を○、0.05以上〜0.1未満を△、0.1以上
を×とした。得られた結果を表1に示す。
00枚耐刷後の現像剤を目開き90μmのフルイに通し
た後、フルイ上に残る凝集物の有無を目視で確認し、凝
集物がなかったものを○、凝集物が生じていたものを×
として評価した。
且つ現像スリーブ回転型の現像方式に使用した場合で
も、キャリア付着、現像装置内での現像剤の片寄りおよ
び凝集物の発生のないバインダ−型キャリアを提供する
ことができる。
成を示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 固定配置されたマグネットロールを内蔵
した現像スリーブを回転させることによりトナーとキャ
リアからなる現像剤を搬送させ、静電潜像担持体表面に
担持された静電潜像を現像する方法に使用される静電潜
像現像剤用キャリアであって、このキャリアがバインダ
ー樹脂中に磁性粉を分散してなり、その飽和磁化が50
〜80emu/g、残留磁化が3〜10emu/gおよ
び保磁力が20〜50エルステッドであることを特徴と
する静電潜像現像剤用キャリア。 - 【請求項2】 前記磁性粉の飽和磁化が60〜90em
u/g、残留磁化が3〜10emu/gおよび保磁力が
20〜50エルステッドであることを特徴とする請求項
1記載の静電潜像現像剤用キャリア。 - 【請求項3】 前記磁性粉の吸油量が5〜15g/10
0gであることを特徴とする請求項1または請求項2記
載の静電潜像現像剤用キャリア。
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