JPH0237366A - 二成分現像剤用キャリア - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電子写真現性等の磁気ブラシを形成して現像を
行う磁気ブラシ現像方法に使用する磁性キャリアに関し
、より詳細には感光層の移動方向とスリーブの移動方向
とが逆方向となるように摺擦させる磁気ブラシ現像方法
に使用する磁性キャリアに関する。

（従来技術） 二成分系現像剤を用いる電子写真法は、結着樹脂樹脂中
に着色剤が分散された着色樹脂粒子であるトナーと磁性
キャリアとを混合し、この二成分現像剤を内部に磁石を
備えた現像スリーブ上に供給して、この組成物から成る
磁気ブラシを形成させ、静電潜像を有する光導電性物質
から成る感光層にこの磁気ブラシを摺擦せしめることに
より、トナー像を感光層上に形成させる。該トナーは磁
性キャリアとの摩擦によって所望の摩擦電荷を所得し、
磁気ブラシ上のトナー粒子が感光層上の静電潜像へクー
ロン力等によって移行して付着し、静電潜像の現像が行
われる。

一方磁性キャリアはスリーブ内に磁石により吸引されて
おり、しかもその帯電電荷が静電潜像の電荷と同種性で
あり、そのため、磁性キャリアはスリーブ上にそのまま
残ることになる。

感光層と磁気ブラシとの摺擦には、摺擦位置において両
者の移動方向を同方向とする方式と、両者の移動方向を
逆方向とする方式との２つがあるが、これらはいずれも
一長一短がある。前者の同方向移動方式では、磁気ブラ
シと感光体表面がソフトな状態で接触するので、中間調
の再現に優れているが、画像濃度が得難いという問題が
あり、画像濃度を出すためにはスリーブの回転速度を速
くしてトナー供給能を増す必要があり、特に、高速複写
に際しては感光層に対するスリーブの回転速度を極めて
速くする必要があるために、トナー飛散や画像カブリを
発生し易いという問題点がある。一方、後者の逆方向移
動方式においては、磁気ブラシが圧縮された状態で感光
体表面に接触するため高い画像濃度が得られ、高速複写
においてもスリーブの回転速度を著しく増加させる必要
がないために、トナー飛散や画像カブリが発生しにくい
という利点を有する。しかしながら反面、画像にブラシ
マーク即ちブラシの摺擦方向に伸びる細（て短い白線が
入るという欠点や、画像に尾引き等の欠点を生じる場合
が多い。

そして、一般に同方向或いは逆方向の現像方式に限らず
、スリーブ上の現像剤は摺擦位置（現像域）を通過する
時は、スリーブと感光層間の電界の強度によって抵抗が
適度に変化し得るものが好ましいといえる。

つまり、潜像電位が高く、スリーブと感光層間に高電界
が作用するべた部においては現像剤は現像電極として作
用することが好ましく低抵抗に１、また文字、線画の潜
像電位が低く狭い範囲に低電界が作用する位置において
は、高電気抵抗に作用してエツジ効果が働き解像度高く
現像されることが好ましい。

そこで、特開昭５６−１２５７５１号公報には１０Ｖ／
ｃｍの直流電界を印加した時の固有抵抗値が１００Ｖ／
ｃｍの直流電界を印加した時の固有抵抗値の５〜１５倍
であるキャリアで、ＩＯＶ／　ｃ　ｍの直流電界を印加
した時の固有抵抗値が１０８〜１０”Ω・ｃｍで１００
Ｖ／ｃｍの直流電界を印加した時の固有抵抗値が１０１
〜１ｏ１０Ω・ｃｍである現像剤用キャリアが提案され
ている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記抵抗値を有しＩＯＶの直流１薯を印
加した時の固有抵抗値が、１００■の直流電界を印加し
た時の固有抵抗値の５乃至１５倍のキャリアからなる現
像剤を感光層と磁気ブラシの摺擦位置における移動方向
が逆方向の現像方式に通用する場合、摺擦位置において
磁気ブラシが感光層に対して圧縮した状態で接触するこ
と、及び同方向の現像方式に比べて感光層に対するスリ
ーブの相対速度が一般に低いことから、上記キャリアを
使用すると固有抵抗値が低いために感光層に密に接触す
る磁気ブラシが静電潜像の電荷をリークして、画像にブ
ラシマークを発生してしまう。

またスリーブと感光層間で、非画像部や文字線画部とベ
タ部との間では数十ボルトから数百ボルトとの電界強度
の変化が起こっており、ＩＯＶと１００Ｖの電界間での
抵抗値が上記範囲に変化するキャリアは数百ボルトの電
界強度の変化が起こる摺擦位置では抵抗値変化が一層大
きくなり、摺擦部においては低電界の非画像部の潜像部
分から高電界のベタ部の潜像部分へ磁気ブラシが侵入す
る際、電界の急激な変化によって静電誘導を受けやすく
なり、ブラシを通って穂先のキャリアに感光層上の帯電
電荷とは逆極性の電荷が注入される。

また、ブラシの穂先のトナーはブラシがベタ部に侵入す
る前からベタ部の高い潜像電荷に引きつけられて、ブラ
シから遊離してベタ部の潜像部分に付着する。このため
、低電界の非画像部の潜像部分から高電界のベタ部の潜
像部分へ磁気ブラシが侵入する際、磁気ブラシの感光層
に対するスリーブの相対速度が一般に小さいことから、
潜像の電荷が先にトナーによって付着して中和され、ベ
タ部の先端の非画像部にキャリアが付着し、複写画像に
キャリアによる黒点やスジ状の汚れを生じることがある
。

よって、本発明は上述する問題点に鑑みてなされたもの
であり、本発明の目的はキャリア付着を発生することな
くベタ部は高濃度に且つ文字、線画部が解像度高く現像
され、高速複写においても画像品質が良好に安定し、尾
引き、ブラシマーク、画像カブリを発生することのない
逆方向移動方式の現像方法に適用する現像剤用キャリア
を提供することにある。

（問題点を解決するための手段及び作用）本発明によれ
ば、１０００Ｖ／ｃｍ直流電界印加時の固有抵抗値が５
Ｘ１０’乃至２Ｘ１０９Ω・ｃｍ、１００Ｖ／ｃｍ直流
電界印加時の固有抵抗値が２Ｘ１０’乃至１×１０Ｉ０
Ω・Ｃｌ１１の範囲にあり、１００Ｖ／ｃｍ印加時の固
有抵抗値が１０００Ｖ／ｃｍ印加時の固有抵抗値の２乃
至１０倍に変動するキャリアを使用することにより、感
光層とスリーブ上の磁気ブラシとの摺擦位置における感
光層とスリーブの移動方向が互いに逆方向となるように
して摺擦させる現像方法に極めて好適に作用し、上記従
来技術の問題点が解決され本発明の目的が達成される。

以下、本発明の詳細な説明する。

先ず、本発明に適用する逆方向移動方式の現像方法を図
を用いて説明する。

第２図において、例えば駆動ドラム１の表面には、セレ
ン系光導電層のような電子写真窓光層２が設けてられて
おり、その表面には、図示していないが、−様帯電及び
画像露光のような手段で静電潜像が形成される。

この感光層２の移動路に沿って全体として３で示す現像
装置が設けられている。この装置には、複数の磁極を備
えたマグネット４があり、このマグネット４の周囲には
、アルミの如き非磁性材料からなるスリーブ５が設けら
れている。このスリーブ５は、矢印入方向に回転可能に
設けられており、このスリーブ５内にマグネット４は固
定されて設けられている。二成分系現像剤６を攪拌する
ために、攪拌機構７が設けられており、この攪拌機構７
により、磁性キャリアとトナー粒子とが混合されて、相
互に摩擦帯電して、相互に静電的に結合した混合物が形
成され、スリーブ５上に供給される。

二成分系現像剤は、スリーブ５上で磁気ブラシ８を形成
し、この磁気ブラシは穂切機構９により適当な穂長に切
り揃えられて、現像域１０に供給される。現像域１０に
おいて、感光層２とスリーブ５とは互いに逆方向に移動
し、磁気ブラシ８と感光Ｎ２との摺擦が行われる。摺擦
により磁性キャリア上の帯電トナー粒子は感光層２の静
電潜像に吸引され、静電潜像の現像が行われる。現像後
の磁気ブラシ８は、掻落とし板１１によりスリーブ５か
ら剥離され、剥離された二成分系現像剤は、攪拌機構７
によって撹拌さた後、再びスリーブ５上に供給される。

現像で消費されるトナー１２を供給するために、トナー
収容部１３とトナー補給ローラ１４とが設けられ、現像
機構３内にトナー１２を連続的或いは間欠的に供給する
。そして、現像域ＩＯにおいては、現像様主極１５と感
光層２とがほぼ対向するような位置関係で、磁気ブラシ
と感光層との摺擦を行って現像が行われる。

そして、本発明のキャリアは１０００Ｖ／ｃｍ印加時の
固有抵抗値が５Ｘ１０９乃至２Ｘ１０９Ω・ｃｍで、１
００　Ｖ　／　ｃ　ｍの印加時の固有抵抗値が３Ｘ１０
’乃至１×１０ＩＯΩ・ｃｌｌｌの範囲にあり、１００
Ｖ／ｃｍの直流電界印加時の固有抵抗値が１０００Ｖ／
ｃｍの直流電界印加時の固有抵抗値の２乃至１０倍に変
動することが重要な特徴である。

上記キャリアの抵抗値はキャリア２００ｍｇを電極間距
離２ｍｍの電極に入れ、両極より磁石をゆっくりと近づ
けると共に、上記磁石を複数回移動させて現像剤を均一
化した後、温度２３°Ｃ１相対湿度６０±５％で、１０
０．ＯＶ及び１００■の直流電界を印加させた時の抵抗
値であり、実際の現像時の感光層とスリーブ間に作用す
る電界強度の変化（数百ボルト）に対応するように１０
０■と１０００Ｖの印加電圧でキャリアの抵抗値を測定
した。

そして、１００ｖ印加時のキャリアの抵抗値が上記範囲
よりも離れて大きくなると文字、線画がかすれやすくな
り、小さくなると解像度低下が起こりやすくなる。また
、ｔｏｏｏｖ印加時のキャリアの抵抗値が上記範囲を離
れて大きくなると画像濃度の低下が起こりやすくなり、
小さくなると尾引きやブラシマークを発生し易くなる。

更に、１００Ｖ時の固を抵抗値とが１０００Ｖ時の固有
抵抗値の変動値が２乃至１０倍の間で推移することでキ
ャリアのへ夕部先端の非画像部にキャリアが付着するこ
とが有効に防止でき、極めて良好に画像形成が行え、濃
度及び解像度が長孔な鮮明画像を形成することができる
。

また、上記キャリアの１００ｖ印加時の固有抵抗値と１
０００Ｖ時の固有抵抗値の比が上記範囲を越えるとキャ
リアの付着による画像汚れが発生し、また上記範囲より
小さい場合はべた部での濃度不足や、文字、細線部での
画像つぶれが発生したりする。

本発明に使用されるキャリアとしては、酸化鉄、還元鉄
、銅、フェライト、ニッケル、コバルト等やこれら亜鉛
、アルミニウム等との合金などが挙げられるが、電気抵
抗の環境及び経時変化が小さく、柔らかい穂の形成でき
るフェライト系粒子が好ましい。例えば、Ｚｎ系フェラ
イト、Ｎｉ系フェライト、Ｃｕ系フェライト、Ｍｎ系フ
ェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ系フェ
ライト、Ｃｕ−Ｍｇ系フェライト、Ｍｎ−Ｚｎ系フェラ
イト、Ｍｎ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト等が挙げられる。

特に、Ｍｎ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトが好ましい。これ
らキャリア粒子は樹脂で被覆してもよく、例えばシリコ
ーン系樹脂、弗素系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系
樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、オレフィン系樹脂、
ケトン樹脂、フェノール系樹脂、キシレン樹脂、ジアリ
ルフタレート樹脂等の一種または二種以上を混合して用
いられる。

そして、キャリアの印加電圧依存度は組成は勿論のこと
、焼結温度や焼結時間等によって変化させることができ
る。

上記キャリアは粒径が一般に、２０乃至３００μｍ、特
に３０乃至１５０μｍが好ましく使用される。また、上
記キャリアの飽和磁化は４５乃至６０ｅｍｕ／ｇ特に４
８乃至５８ｅｍｕ／ｇが好ましく、残留磁化は０　、　
３　ｅｍｕ／ｇ前後に調整されたものが好ましい。

また、トナーとしては、キャリアとの帯電特性及び定着
性を考慮して選択された、結着樹脂中に着色剤、電荷制
御剤、必要に応じて磁性材料を分散させた粒径が５乃至
２０μｍの樹脂微粉末が使用される。

結着樹脂としては、ポリスチレン等のビニル芳族樹脂、
アクリル系樹脂、ポリビニルアセクール樹脂、ポリエス
テル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、石油樹脂、
オレフィン樹脂等の一般の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂
が使用される。

着色剤としては、−・般にこの分野で使用されている従
来公知の着色剤が使用できるが、特に、カーボンブラッ
ク、ランプブラック、クロムイエロ、ハンザイエロー、
ベンジジンイエロー、スレンイエローＧ１キノリンイエ
ロー、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレン
ジ、パルカンオレンジ、ウオチャングレッド、パーマネ
ントレッド、ブリリアントカーミン３Ｂ、ブリリアント
カーミン６Ｂ、デュポンオイルレッド、ビラゾロンレッ
ド、リソールレッド、ローダミンＢレーキ、レーキレッ
ドＣ、ローズヘンガル、アニリンブルーウルトラマリン
ブルー、カルコオイルブルーメチレンブルークロライド
、フタロシアニンフル、フタロシアニングリーン、マラ
カイトグリ、−ンオクサレート等、またはＣ，１Ｓｏｌ
ｖｅｎｔ　Ｙｅｌｌｏｗ６０、Ｃ，１，５ｏｌｖｅｎｔ
　Ｒｅｄ　２７　、Ｃ，１，５ｏｔｖｅｎｔ　Ｂｌｕｅ
　３５等の油溶性染料などが例示される。これらの着色
剤は、一種または二種以上混合して用いられ。また、電
荷制御剤もこの分野て使用されるでいる従来公知の電荷
制御剤が使用できるが、例えばニグロシンベース、オイ
ルブラック、スピロンブラック等の油溶性染料や、ナフ
テン酸の金属塩や、脂肪酸金属石鹸、樹脂酸石鹸等を挙
げることができる。

上記磁性キャリア及びトナーからなる現像剤の電気抵抗
の調整は、種々の手段が用いられるが、トナー粒子の濃
度を多くしたり、またトナー粒子の粒径を小さくして現
像剤（磁気ブラシ）の抵抗を高めたり、また、磁性キャ
リアの径を大きくして抵抗を高めたり、またその夫々そ
の逆を行って抵抗を下げることもできる。また、キャリ
ア粒子そのものの材質、被覆樹脂の材質、トナー粒子の
樹脂の材質等によって電気抵抗を変化させることは当然
のことである。

そして、上記キャリアとトナーからなる現像剤の固有抵
抗値は１００■時において６Ｘ１０９乃至２Ｘ　１０’
　　Ω・ｃｍ、　１０００Ｖ時においてｌ×１０９乃至
６×１０９Ω・ｃｍであることが好ましい。摺擦部にお
いて作用する電界は現像剤層全体に作用するために、現
像剤を構成するキャリアの電気抵抗が上述する条件を満
たし、トナーと現像剤とした時の現像剤の電気抵抗が上
記範囲になるようなトナーを選択することが本発明の効
果を得る上でより好ましい。

本発明において感光体ドラムと現像スリーブとの間には
、バイアス電圧を印加するが、このバイアス電圧は感光
体と磁気ブラシに放電破壊等のトラブルが生じないよう
に定める。この電圧は一般的にいって、１００乃至３５
０ボルト、特に１５０乃至３００ボルトの範囲が適当で
ある。

また、本発明の磁気ブラシ現像に際して、感光体ドラム
−スリーブ間距離は一般的に言って、１゜０乃至２．０
ｍｍ、特に１．５乃至１．３ｍｍが本発明のキャリアを
使用する上で好適である。

更に、磁気ブラシの穂切は、上記感光体ドラム−スリー
ブ間距離に対して１．１乃至３．０、特に１．２乃至２
．０倍の穂長となるように穂切を行うことが好ましい。

以下に実験例に本発明を更に詳細に説明する。

（実験例） 練し、混練物を粉砕、分級して平均粒径が１２μｍのト
ナーを得た。

土土エヱ ＦｅｚＯ３＋　ＣｕＯ・ＺｎＯ・ＭｇＯを温度、時間等
をそれぞれ変更して焼結することにより、飽和磁化５　
Ｑｅｍｕ　／ｇ、残留磁化Ｑ、　　３ｅｍｕ　／ｇ、保
持力３０ｅ、平均粒径が４０μｍの略等しい範囲にあり
、電気抵抗特性が異なるキャリアを作成した。そして、
前述する本発明の方法によって１００■と１０００■の
直流電圧印加時の各固有抵抗値を測定し、そして、上記
トナーを各種キャリアと混合しててトナー濃度１０％に
調整して現像剤とし、下記の現像条件において各現像剤
について同様の複写テストをおこなった。

ドラム−スリーブ間距離　　　　　１．７ｍｍ感光体表
面電位　　　　　　　　　　８５０■現像バイアス電位
　　　　　　　　　２５０Ｖ結果を表−１及び表−２に
しめす。

表中においてブラシマーク、キャリア現像の評価は○：
光発生ず、×二発生を表し、ヘタ部濃度、カブリ濃度に
ついては反射濃度計によって測定し、また、解像度につ
いては解像度テストチャートによって得られた複写画像
において、１ｍｍの間隔内に等しい幅の細線が何本再現
性良く現像されているかで判断した。そして、総ての項
目から総合判断をおこなった。

更に、表−１、及び２の結果を両対数グラフを用いて、
横軸に１０００Ｖの直流電圧印加時のキャリアの抵抗値
を、縦軸に１００■の直流電圧印加時のキャリアの抵抗
値を取り、それぞれのキャリアの電気特性と画像の総合
判断による結果をプロットした。

図より、１０００Ｖ印加時のキャリアの抵抗値が５Ｘ１
０８〜２Ｘ１０’の範囲で尾引きやカブリを発生するこ
となく、高濃度画像が得られることがわかる。また、ｔ
ｏｏｖ印加時のキャリアの抵抗が２Ｘ’ＩＯ９〜９Ｘ１
０９の範囲で解像度が高く、カスレを起こさずに現像で
きることがわかる。直線Ｌ１はキャリアの抵抗値の１０
００Ｖ印加時と１００Ｖ印加時の変動量が２倍を示す直
線であり、また直線Ｌ２はキャリアの抵抗値の１０００
　Ｖ印加時と１００■印加時の変動量が１０倍を示ｒ直
線であり、これらの直線を境にしてブラシマークやキャ
リア現像が発生し易くなっており、この範囲内で抵抗値
が変動するキャリアが好ましいことがわかる。

（以下、余白） （発明の効果） 本発明によれば、感光層と現像スリーブとが摺擦位置に
おいて互いに逆方向に移動する現像方法に好適に作用す
るキャリアであって、カプリ、ブラシマーク、尾引き、
キャリア現像を発生することなく、ベタ部及び文学部細
線部が良好に再現され、高濃度且つ高解像度の複写画像
の得られる二成分現像剤用キャリアが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、表−１及び表−２に示された各種キャリアの
印加電圧に対する抵抗値の変化と画像評価の関係を示す
図である。 第２図は、本発明のキャリアが好適に使用される、感光
層とスリーブとが摺擦位置において逆方向に移動する現
像装置の一例を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）１０００Ｖ／ｃｍ直流電界印加時の固有抵抗値が
   ５×１０＾８乃至２×１０＾９Ω・ｃｍ、１００Ｖ／ｃ
   ｍ直流電界印加時の固有抵抗値が２×１０＾９乃至１×
   １０＾１＾０Ω・ｃｍの範囲にあり、１００Ｖ／ｃｍ印
   加時の固有抵抗値が１０００Ｖ／ｃｍ印加時の固有抵抗
   値の２乃至１０倍に変動することを特徴する、感光層と
   スリーブ上の磁気ブラシとの摺擦位置における感光層と
   スリーブとの移動方向が互いに逆方向となるようにして
   摺擦させる現像方法に使用する二成分現像剤用キャリア
   。