JPH0296184A

JPH0296184A - 現像剤用キャリア

Info

Publication number: JPH0296184A
Application number: JP63248689A
Authority: JP
Inventors: Masanori Fujii; 正憲藤井; Atsushi Yamaguchi; 敦司山口; Shuji Komura; 小村　修司; Shunsuke Ogami; 大上　俊介
Original assignee: Mita Industrial Co Ltd
Current assignee: Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Priority date: 1988-09-30
Filing date: 1988-09-30
Publication date: 1990-04-06
Anticipated expiration: 2010-04-10
Also published as: JPH0731422B2; EP0361939A3; EP0361939A2

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）本発明は電子写真法、静電印刷法等に使用する現像剤用
キャリアに関し、より詳細には現像能力とクリーニング
能力とが適切に調整され、低速から高速の現像システム
のいずれにおいても高濃度で鮮明な画像が形成できる現
像剤用キャリアに関する。

（従来技術及びその問題点）二成分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、光導電性物質から成る像担持体上
の静電潜像を磁気ブラシで摺擦せしめることにより、ト
ナー像を像担持体上に形成して現像を行うものである。

これは、磁性キャリアとの摩擦により帯電された磁気ブ
ラシ上のトナーが、クーロン力によって静電潜像に付着
して静電潜像の現像が行われる。そして、鮮明で且つ濃
度の高い画像を形成させるためには、像担持体と磁気ブ
ラシとの間に十分に相対的な速度差を与えて、感光板が
磁気ブラシで十分に摺擦されるようにすることが重要で
ある。

この、磁気ブラシを形成する磁性キャリアは、トナーと
の摩擦帯電性もさることながら、電気抵抗が形成される
画像に大きく影響を与える。一般に、キャリアの電気抵
抗値は固有抵抗値で１×１０６〜ｌＸｌ０”Ω・ｃｍの
ものが多く使用され、定容積内にキャリア（試料）を充
填し、直流電場を印加した時の抵抗値を測定している。

しかしながら、本発明者らが鋭意検討を重ねたところ、
圧縮された状態でのキャリアの固有抵抗値が等しくても
磁性材料の組成や焼結の度合い等が異なれば現像性は異
なり、また樹脂被覆キャリアであれば被覆後の樹脂被覆
キャリアの抵抗値が等しくても、キャリアコア材自体の
抵抗値が異なれば現像性が大きく異なり、特に複写速度
が変わると画像濃度の低下や、画像後端欠け、画像滲み
、画像流れが発生して画像品質を低下させてしまうキャ
リアが少なくなく、従来、複写速度の変化等の複写条件
の変動に対応して良好な現像性を有するキャリアの電気
特性を十分に把握することが出来ていなかった。

本発明は上記点に鑑みでなされたものであり、複写条件
の変化、特に複写スピードの変化にも対応して常に好ま
しい現像性を与えるキャリアを提供することにある。

更に、本発明の目的は、画像滲み、画像流れ、キャリア
現像等を起こさず、高濃度で鮮明な画像が形成できる現
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）本発明によれば、像担持体上の静電潜像を摺擦すること
によって現像を行う現像剤用キャリアであって、荷重下
に圧縮された時の印加電圧１０００Ｖ時の固有抵抗Ｘ（
Ω・ｃｍ）と、１６０００ａｕｓｓの磁界中で粒子を鎖
状に連結した時の印加電圧１ｏｏｏｖ時の固有抵抗をＹ
（Ω・ｃｍ））とする時、両者の関係が、１．７≦Ｘ／
Ｙ≦３．３である現像剤用キャリアを使用することによ
り、本発明の目的が達成される。（作用）現像時におけ
る磁気ブラシの状態の変化を説明すると、現像スリーブ
上の磁気ブラシが像担持体上の静電潜像を摺擦する際、
現像開始時は像担持体と磁気ブラシとの間隙は広めにあ
って、磁気ブラシを構成するキャリアが鎖状に連結され
た穂は各々が独立に粗の状態で像担持体を摺擦し、この
時にクーロン力によってブラシ上のトナーは速やかに潜
像へ移行していく。そして、その後に像担持体と磁気ブ
ラシとの間隙は次第に狭く成ってゆき、磁気ブラシは各
々の穂が密に近接して圧縮された状態で像担持体に接触
するようになり、この時トナーの潜像への付着とともに
、トナーの移行によってトナーの付着量が減少したブラ
シによって、潜像上に過剰に付着したトナー及び非画像
部へ付着したトナーの掻き取りが行われる。そして、再
び磁気ブラシと像担持体との間隙が広く成っていくにつ
れて磁気ブラシの圧縮は解かれ、再び鎖状に像担持体と
接触しながら遊離して現像がなされる。

本発明者等はキャリアの抵抗を圧縮した状態の固有抵抗
だけでなく、現像開始及び終了時の磁気ブラシの状態に
近僚させた抵抗値として磁界中でキャリア粒子を鎖状に
連結した時の抵抗を測定すすることにより、現像初期か
ら現像終了までの磁気ブラシ（キャリア）の状態変化と
電気抵抗の好ましい関係を検討した。

つまり、圧縮された状態での固有抵抗Ｘ（Ω・ｃｍ）と
、磁界中で粒子を鎖状に連結した時の抵抗をＹ（Ω）と
する時に両者の関係が、１．７≦Ｘ／Ｙ≦３．３である
キャリアを用いると、高速から低速の何れの複写速度に
おいても、トナーの潜像への移行量と磁気ブラシによる
過剰トナーや非画像部へ付着したトナーの掻き取り量の
バランスが良好に保たれて、画像濃度維持性に優れ、画
像カブリ、ブラシマーク、キャリア引きを発生すること
なく鮮明な画像が形成できることを見出したのである。

本発明において圧縮した状態の固有抵抗は底面が１．０
ｃｍ”の主電極と主電極の周囲のガード電極からなる内
筒に、１３．６ｇの試料を装填し、断面荷重２００ｇ／
ｃｍ２の上部電極にて圧縮し、１［ｒＯＯＶの直流電圧
を印加した状態で測定したものである。また、磁界中で
鎖状にキャリアを連結した時の抵抗は間隔が２．０ｍｍ
の電極（電極面積１．２ｃｍ２）間にサンプルとしての
キャリア２００ｍｇを挿入し、表面磁束密度が１６００
０　ＡＵＳＳの磁界を作用させてキャリアを鎖状に連結
させて１０００Ｖの直流電圧を印加した状態で測定した
ものである。

そして、上記関係式を離れて、３．３＜Ｘ／Ｙであると
、低速の複写システムには好適に対応できるが、中高速
に対応しようとすると画像滲みや画像流れが発生し易く
なり、引いてはトナー消費量が多くなり転写不良やクリ
ーニング不良を発生してしまう。また、１．７＞Ｘ／Ｙ
であると高速の複写に好適に対応するが、低速複写にお
いて画像濃度が出なくなってしまう。

本発明のキャリアに使用される磁性材料としては、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、Ｚ
ｎ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、Ｎ　１−Ｚｎ系フェライト、Ｍｎ
−Ｍｇ系フェライト、Ｃｕ−Ｍｇ系フェライト、ＣｕＺ
ｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト等が挙
げられる。特に、Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトが好ましい。

これら磁性材料の粒径は１０乃至２００μｍ、好ましく
は３０乃至１５０μｍのものが使用され、飽和磁化は３
５乃至７０ｅｍｕ／ｇ特に４０乃至６５ｅｍｕ／ｇのも
のが好ましく使用される。また、上記磁性材料をコア材
として、樹脂被覆層を形成するための樹脂としては、Ｐ
−クロルスチレン、メチルスチレン等のスチレン類：塩
化ビニル、フッ化ビニル等のハロゲン化ビニル類：酢酸
ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンジェ酸ビニル等のビ
ニルエステル類ニアクリル酸ビニル、アクリル酸メチル
、アクリル酸エチル等、アクリル酸ｎ−ブチル、アクル
酸イソブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ｎ−オ
クチル、アクリル酸３−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、メタアクリル酸ブチ
ル等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸のエステル類
、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、ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエー
テル、ビニルエチルエーテル等のビニルエーテル類：ビ
ニルエチルケトン、ビニルへキシルケトン、メチルイソ
プロペニルケトン等のビニルケトン類等の単量体を重合
させたホモポリマー或いは、この他の樹脂としてエポキ
シ樹脂、ロジン変性フェノールホルマリン樹脂、セルロ
ーズ樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリビニルブチラール樹
脂、ポリエステル樹脂、スチレン−ブタジェン樹脂、ポ
リウレタン樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、メラミン
樹脂、ポリカーボネート樹脂、４フツ化エチレン等のフ
ッ素樹脂等の樹脂を単独或いは２種以上を混合して使用
することができる。

そして、未被覆、樹脂被覆キャリアの何れにおいても、
１０００Ｖの印加時の圧縮固有抵抗が１×１０８乃至ｌ
Ｘｌ０”Ω・ｃｍであり、磁界を作用させてキャリアを
鎖状に連結させ１０００Ｖ印加した時の抵抗値が、ｌＸ
ｌ０’乃至１×１０９Ωとなるように、磁性材料及び被
覆樹脂、被覆量を選択することが好ましい。上記キャリ
アと現像剤を構成するトナーとしては、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３０μｍの樹脂粒子が使用される。

結着樹脂としては、ポリスチレン等のビニル芳香族樹脂
、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、一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Ｇ、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、ピラゾロンレッド
、リソールレッド、ローダミンＢレーキ、レーキレッド
Ｃ１０−ズベンガル、アニリンプル、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、
フタロシアニンプル、フタロシアニングリーン、マラカ
イトグリーンオフサレート等、またはＣ，１，５ｏｌｖ
ｅｎｔ　Ｙｅｌｌｏｗ６０、Ｃ，１，５ｏｌｖｅｎｔ　
Ｒｅｄ　２７　、Ｃ，１，５ｏｌｖｅｎｔ　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
制御剤もこの分野で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。

更に、トナー中に含有される他の添加剤としては、流動
性向上剤、定着助剤としてのシリカ、酸価アルミニウム
等や、オフセット防止剤として各種ワックス類が挙げら
れる。

また、前記キャリアと該トナーが混合された現像剤に外
添剤を添加混合してもよく、これら外添剤としては研磨
剤、流動性向上剤あるいはフィルミング防止剤等の従来
よりこの分野で使用されている外添剤を挙げることかで
きる。例えば、酸価アルミニウム、シリカ等の無機系微
粉末やシリコン樹脂、アクリル系重合体、スチレン−ア
クリル系重合体、弗素樹脂等の重合体微粉末が挙げられ
る。

以下、実験例によって本発明を更に詳細に説明する。尚
、本発明がこれによって限定されるものではない。

（実験例）結着樹脂としてのスチレン−アクリル共重合体１００重
量部、着色剤としてのカーボンブラック８重量部、電荷
制御剤としての含金属モノアゾ染料１．５重量部、オフ
セット防止剤としての低分子量ポリプロピレン１．５重
量部を混合して、常法により平均粒径１７μｍの粉体ト
ナーを作成した。このトナー１００重量部に対して、疎
水性シリカ０．２重量部、酸化アルミニウム０．２重量
部を外部添加してトナー組成物とした。

そして、ＦｅｚＯ３・ＣｕＯ−ＺｎＯを主成分とし、焼
結条件を各々変更して（例えば、焼結温度１０００°Ｃ
〜２０００　’Ｃで種々変更）キャリアコアとしてのフ
ェライト粒子を数種作成した。次いで、被覆樹脂として
シリコーン系樹脂としてアクリル変成シリコーン・ＫＲ
−９７０６（信越シリコーン社製商品名）、アクリル系
樹脂としてアクリル樹脂・ＢＲ−８３（三菱レイヨン社
製商品名）、フッ素系樹脂としてフッ素樹脂・ニューガ
ーメットＰＣクリアー（東亜ペイント社製商品名）をキ
ャリアコアに対して０．８〜１．６％の被覆量で被覆し
て樹脂被覆キャリアを１０種作成した。

そして、前述したように印加電圧を１０００Ｖととし、
圧縮時と磁界中でキャリアを連結した状態でのそれぞれ
の固有抵抗を測定した。

表−１にそれぞれの特性を示す。

（以下、余白）表−１そして、それぞれのキャリアを上述したトナーと混合し
て現像剤とし、複写スピードのことなる電子写真複写機
ＤＣ−１１１（Ａｌ１１枚／分）〔三田工業社製、商品
名〕及び電子写真複写機ＤＣ−５５８５（Ａ４　：５５
枚／分）〔三田工某社製、商品名〕にて複写テストを行
い画像特性を調べた。その結果を表−２及び表−３に示
す（以下、余白）表中、トナー消費量はＡ４原稿（画像面積８％）複写時
の１枚当りのトナー消費量を表し、転写効率は複写操作
における全トナー消費量とクリーニングによるトナー回
収量との差を全トナー消費量で割ることでもとめている
。

また、文字ニジミ、尾引き及び後端欠けは目視により判
断して、○：全く発生せず、△：殆ど発生せず、×：頻
繁或いは連続的に発生、として評価した。機内汚れにつ
いては目視及び複写機内の特定位置に両面テープを張り
つけ、テープに付着したトナーを反射濃度計で測定して
判断し、Ｏ：殆ど汚れが発生せず、Δ：多少の汚れが認
められる。×：汚れがかなり目立つ、とじて評価した。

実験例より、磁界中で鎖状に粒子を連結した状態での固
有抵抗に対して圧縮した状態での固有抵抗が略１．７〜
３．３倍に変動するものを使用すると、低速及び高速の
いずれの複写機においても高濃度で文字ニジミ、後端欠
は等を発生することなく鮮明な画像が形成すできること
が分かる。

そして、１．７倍よりも小さい場合は、複写スピードの
低下とともにトナーの潜像への移行量が不足して画像濃
度低下や後端欠けを発生し、３．３倍を越えて大きい場
合は、トナーの移行量と潜像上のトナーの掻き取り量が
バランスが保たれず、複写スピードが高速になるにつれ
て、トナーが過剰に消費されて画像ニジミや尾引きやを
頻繁に発生して鮮明画像が形成できなくなり、また、飛
散トナーの発生によって複写機内も汚れやすくなること
が分かる。

（発明の効果）本発明によれば、圧縮時と磁界中で鎖状にキャリアを連
結した状態との固有抵抗が特定関係にあるキャリアを使
用することにより、何れの複写速度においても好ましい
現像作用を示し、高濃度で鮮明な画像が形成される。

また、キャリアの使用できる現像条件を認知することが
でき、１品種のキャリアで様々な複写シシステムに対応
できる為に結果的にコストが低減できる。

Claims

【特許請求の範囲】像担持体上の静電潜像を摺擦することによって現像を行
う現像剤用キャリアであって、圧縮された状態での１０００Ｖの直流電圧を印加した時
の固有抵抗Ｘ（Ω・ｃｍ）と、１６００Ｇａｕｓｓの磁
界中で粒子を鎖状に連結した状態での１０００Ｖの直流
電圧を印加した時の固有抵抗をＹ（Ω・ｃｍ）とする時
、両者の関係が、１．７≦Ｘ／Ｙ≦３．３であることを特徴とする現像剤用キャリア。