JPH03132767A - 正帯電型有機感光体上の正電荷像現像に用いられる樹脂被覆磁性キャリヤ - 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） 本発明は現像剤キャリアに係り、より詳細には、優れた
画質を提供すると共に、いわゆるキャリア引きを起こす
ことなく、かぶり、文字細り及び後端カスレを生じさせ
ることのない現像剤キャリアに関する （従来技術） 磁性キャリヤとトナーとを含有する二成分系現像剤は商
業的な電子複写の分野に広く使用されており、電荷像の
現像に際しては、この現像剤の磁気ブラシを内部に磁極
を代えた現像スリーブ上に形成し、この磁気ブラシを電
荷像を有する感光体と摺擦させてトナー像を形成してい
る。

磁性キャリヤとしては、フェライトキャリヤを使用する
ことは既に知られており、例えば特開昭６０−１７０８
８３号公報には、二成分系現像剤の磁性キャリヤとして
、固有抵抗が５Ｘ１０７Ω−ｃｍ以下で平均粒径が５０
乃至１２０μｍのフエライトキャリヤを用いることが記
載され、これにより解像力を低下させることなしにベタ
黒部分の濃度を均一化することが記載されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前者の現像剤はベタ部の画像瀧度を高め
ることができても、多重細線の再現に際して、各線毎の
線幅が一定とならずに、先端欠けや後端欠けが発生した
りする等、総合的な画質に関して未だ満足し得るもので
はない。

更に、従来から提案されている磁性キャリヤの特性は、
固有抵抗値、粒径、形状、誘電率などの静的な条件を規
定したものであり、このような静的条件に基づいて磁性
キャリヤの選択或いはキャリヤの樹脂コート量の調整は
、実機における動的条件に基づいて規定したものではな
い、　　Ｂｒｉち、スリーブ上の現像剤磁性ブラシと感
光体表面とが動的に接触している状態での特性を規定す
るものでない、このため、実際の現像条件との対応が充
分に見られなかった。

また、このような事情に鑑み、本発明では後述するよう
に電流値を基準にキャリヤの樹脂コート量を設定してい
る。しかしながら、この動的特性条件のみでは、現像剤
がキャリヤ引きや画像濃度の低下を起こさないものの、
未だ文字細りゃかぶりを生じる場合があり充分とはいえ
ない。

また、近年、電子写真用感光体として、加工性がよく製
造コストの面で有利であると共に、機能設計の自由度が
大きな有機感光体が使用されている。このような有機感
光体には負帯電形式のものと正帯電形式のものがあるが
、負帯電形式のものは複写環境の汚染を誘発するため、
正帯電感光体（ｏ　ｐ　ｃ）の使用が期待されている。

しかしながら、このような正帯電有機感光体はその特性
上残留電位が従来のＳｅ系感光体に比較して大きくなる
傾向にあり、正帯電有ｍ感光体を使用する場合にはバイ
アス電位を従来に比べて高めに設定する必要がある。バ
イアス電位の上昇は磁性キャリヤと現像スリーブとの荷
電的反発を高め、キャリヤ引きを発生しやすくする。従
って、正帯電感光体の現像に於いては、キャリヤ引きと
画像濃度の改善が問題となっている。

よって、本発明の目的は、キャリヤ引きがなく。

かぶりがなく、画像濃度の低下がなく、更に文字細りを
生じさせない、総合的に優れた現像剤のキャリヤを動的
条件に基づいて提供することにある。

本発明の目的はまた、最近頻用傾向にあるｏＰＣ用、特
に正帯電型Ｏ２０用の現像剤のキャリヤを提供すること
にある。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、電圧２００Ｖの直流電流を通電した電
流値が０．８乃至２．　　ＯμＡで、緩和時間が４．　
０乃至６．０ｍｓｅｃの範囲を満たすことを特徴とする
現像剤キャリアが提供される。

本発明によればまた。前記キャリアの基体には樹脂コー
トがなされ、旦つ該樹脂コート量はカーボンアナライザ
ーによる炭素量として１．２乃至１．６重量％の範囲を
みたす樹脂コートされた現像剤キャリアが好適に提供さ
れる。

本発明によれば更に、前記現像剤キャリヤを、バイアス
電位２５０ｖ以上で使用する正帯電有機感光体に用いる
ことを特徴とする現像剤キャリヤの使用方法が提供され
る。

（作用） 本発明は、動的条件である電流値と緩和時間とに関して
所定の範囲を満たす磁性キャリヤを使用することにより
、キャリヤ引きがなく、かぶりもなく、更に文字細りの
ない、高濃度画質の極めて優れた現像画質を提供するこ
とができるという知見に基づくものである。

本明細書において、電流値とはキャリヤが現像スリーブ
上で磁気ブラシを形成し、旦つ移動している状態で２０
０Ｖの直流電源に接続したときの電流値を意味する。

電流値の測定装置を示す第１図において、直流型［（２
００Ｖ）２Ｇ！、現像ボックス４とＩＯＫΩ抵抗体６と
ＩＭΩ抵抗体８とに直列に接続され、１０にΩ抵抗体６
には電圧計９が配されている。

現像ボックス４には現像スリーブを模擬したマグネット
ドラム１０と感光体ドラム１２とが配せられ１両者の間
には磁性キャリヤｗ１１４が介在している。マグネット
ドラム１ｏと感光体ドラム１２との間は４．　５ｍｍに
設定される。マグネットドラムと感光体ドラムは回転さ
れ、電流値の測定は電圧計９の測定値を抵抗体６の値で
割ることにより求められる。

本発明は、このようにして求められるキャリヤの動的条
件下での電流値が０．　８乃至２．　　Ｏｌ特に１．１
乃至１．５μＡの範囲を満たすように選択されると、こ
のキャリヤを用いた現像剤はキャリヤ引き及び画像濃度
の低下がほとんど生じない。

しかしながら、このような作用がみられるにも拘らず、
かぶりや線細りが見られるものがあり、総合的に良い画
質がまだ完全に得られない場合かある。

本明細書において、動的状態における緩和時間とは、キ
ャリヤ或いは現像剤が現像スリーブ上で磁気ブラシを形
成し、旦つ移動している状態での緩和時間を意味する。

緩和時間の測定装置を示す第２図において、内部に磁８
Ｍ（図示せず）を備えた現像スリーブ２０と感光体ドラ
ムと同じ形状及び寸法の導体ドラム２４との間には、磁
性キャリヤとトナーとを含有するキャリヤ層２６が介在
している。ドラム２４と現像スリーブ２０とはそれらの
ニップ位置で同方向に移動するように回転している（回
転方向は逆方向）、現像スリーブ２ｏ及びドラム２４は
夫々結線２８及び３０を介して測定用デジタルオシログ
ラフ３２に接続され、旦つスリーブ２ｏは測定用交流電
源３４に接続される。現像スリーブ２０及びドラム２４
を回転させ、交流電源３４により両者間に５０Ｈｚの交
流電圧を印加し、オシログラフ３２により電圧と電流と
を測定し、両者間の位相差から緩和時間（τ）を求める
。

３１３図の電気回路は第３図の等価回路として表される
。即ちニップ位置でスリーブ２ｏとドラム２４との間に
はキャリヤ層２６が介在するが、このキャリヤ層２６は
一定の静電容ｔｃと一定の電気抵抗Ｒとが並列に接続さ
れたものとして近似させることができる。この回路に交
流電圧を印加すると、その電流工は第４図に示す通りと
なる。即ち、抵抗Ｒに流れる電流ｉＲは電圧Ｖと同位相
であるがコンデンサＣに流れる電流ｉＣは電圧Ｖよりも
位相が９０°進んでおり、従って、全体としての電流工
は、φだけ電圧よりも位相が進んでいる。かくして、こ
の回路における緩和時間（τ）は電圧と電流の位相差を
φ、及び測定電源の角周波数をω（＝２πｆ、ｆ：周波
数）とすれば、式（４） により求められる。

本発明は、このようにして求められるキャリヤの動的条
件下での緩和時間が４．　０乃至６．　　Ｏｌ特に４．
５乃至５．７ｍ５ｅｃの範囲を満たすように選択し、旦
つ前述の電流値の条件を組み合わせると、キャリヤ引き
、及び画像濃度の向上以外に、かぶりや文字細り等が解
消される。かぶりは、通常画像部の光学的濃度がさほど
高くないのに、バックグランド部へのトナー付着が多い
状態であり、文字細りは、例えば密集細線の現像に際し
てζ　各線毎の線幅を一定にして、先端欠けや後端欠け
が生じる場合である。

第５図は本発明に於ける磁性キャリヤの適合範囲を示し
たちであり、このような適合範囲にある磁性キャリヤを
使用した現像剤では総合的にバランスのとれた画質を提
供するものであり、またキャリヤ引きを生じさせない。

一般に現像の際にバイアス電位２５０Ｖ、特に２８０ｖ
以上で用いると、感光体の残留電位の影響を少なくする
ことができる。即ち、感光体残留電位が少なくとも１５
０ｖ程度の高電位であっても現像ができる。しかし、従
来の現像剤では現像の際にこのようなバイアス電位では
キャリヤ引きを起こし、旦つ高濃度の画質が得られない
。しかしながら、本発明のキャリヤを用いた場合キャリ
ヤ引きは極力抑えられ、感光体の残留電位が高い場合で
も生じない、このような残留電位の高いものとして、正
帯電有機感光体（ｏｐｃ）等が挙げられる。

また、上記動的条件を満たす磁性キャリヤとするには、
樹脂コートすることによっても調整することができ、そ
の調整は樹脂コート量によって行われる。キャリヤの樹
脂コート量はカーボンアナライザーによって測定される
炭素量として１．　０乃至１．８重量％、特に１．２乃
至１．６重量％の範囲を満たすのが望ましい。このよう
にカーボンアナライザーによる炭素量での樹脂コート量
の１１１１１は、前記電流値及び緩和時間の範囲内にお
けるキャリヤコート量の設定を容易にするものである。

このようにして得られた磁性キャリヤは前記電流値及び
緩和時間の適合範囲に含まれるため総合的に優れた画質
を提供することができる。

（発明の好ましい実施態様） 以下、本発明に係る現像剤キャリヤの好ましい実施態様
を説明する。

本発明の磁性キャリヤの特性は電流値と緩和時間によっ
て包括的に規定しており、電流値及び緩和時間は磁性キ
ャリヤの抵抗成分と容量成分との組み合わせによって決
まってくる。即ち、抵抗成分を増大させれば電流値が低
くなると共に、緩和時間を増大させ、抵抗成分を減少さ
せれば電流値が高くなると共に、緩和時間が減少する。

また、容量成分を増大させると、緩和時間は増大し、容
量成分を減少させると、緩和時間は減少する。キャリヤ
の抵抗成分及び容量成分に影響を与える因子としては、
磁性キャリヤの粒径、形状、固有抵抗、誘電率等がある
。

本発明の磁性キャリヤはフェライト粒子の表面に樹脂コ
ートが設けられ、前述した電流値及び緩和時間の範囲内
となるものを使用する。フェライト粒子は主に容量成分
に影響を与え、コート樹脂は主に抵抗成分に影響を与え
ると共に、一部容量成分にも影響を与える。

フェライト粒子としては、球状のものが好適であり、そ
の粒径は２０乃至２００μｍ、特に５゜乃至１５０μｍ
の範囲にあることが望ましい。

フェライトとして具体的に、例えば酸化鉄亜鉛（ＺｎＦ
ｅ２０４）　、酸化鉄イツトリウム（ＹｘＦｅｓＯ＋　
２）、酸化鉄カドミニウム（ＣｄＦｅ２０４）、酸化鉄
ガドリニウム（ＣｄＦｅ２０１２）、酸化鉄錯（ＰｂＦ
ｅｔ　２０１９　）、酸化鉄ニッケル（ＮｉＦｅ２０４
）、酸化鉄ネオジウム（ＮｄＦｅＯ３）、酸化鉄バリウ
ム（ＢａＦｅ１２０ｔ、）、酸化鉄マグネシウム（Ｍｇ
Ｆｅ２０４）、酸化鉄マンガン（ＭｎＦｅ２０４）、酸
化鉄ランタン（ＬａＦａＯｓ）等の１種或いは２種以上
からなる組成の焼結フェライト粒子が使用されており、
特にＣｕ、　Ｚｎ、　Ｈｌ、　Ｍｎ、及びＮｉから成る
群より選ばれた金属成分の少なくとも１種、好適には２
種以上を含有するソフトフェライト、例えば綱−亜鉛−
マグネシウムフェライト等が使用できる。

前述の電流値及び緩和時間はフェライト表面にコートす
る樹脂の種類及びコーテイング量に依存する。樹脂の種
類とコート量が依存することから、コート量はカーボン
アナライザーで測定される炭素量に換算して決められる
０本発明において、上記電流値及び緩和時間を満足させ
るためには、キャリヤのコート量は炭素量として１．○
乃至１゜８重量％、特に１．２乃至１．６重量％の範囲
を満たすことが好ましい。

コーティング樹脂としては、シリコーン樹脂、フッ素樹
脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、スチレン−アクリル
樹脂、オレフィン系樹脂、ケトン樹脂、フェノール樹脂
、キシレン樹脂、ジアリルフタレート樹脂等の１種又は
２種以上を使用することができる。これらの樹脂の内で
も、帯電性と硬度の調整が容易なスチレン−アクリル樹
脂が好ましく使用される。

上記樹脂コートした磁性キャリヤ粒子としては、球状の
ものが望ましく、その重量平均粒径の５０％径（以下、
Ｄ５ｏという。）が５０乃至１２０μｍの範囲を満たす
ものが望ましい。このようなキャリヤを用いた場合、更
にキャリヤ引きを防止する。特に現像スリーブと感光体
の間ＤＤ−、巾をＩＭｊ１未満、更に短縮してもキャリ
ヤ引きを防止する。

また、バイアス電位の高い状態であってもキャリヤ引き
が防止される。更に、キャリヤ引きを充分に防止するも
のとして、２５０メツシユ以下の微小粒径キャリヤの排
除が望ましい。粒度分布で２５０メツシユ以下のキャリ
ヤ量は８重量％以下、特に５重量％以゛下の範囲を満た
すものが望ましく、このような範囲を満たす現像剤では
、バイアス電位の高い状態であってもキャリヤ引きを充
分に防止する。

バイアス電位の高い状態で使用されるものとして、正帯
電有機感光体がある。この正帯電感光体は電荷発生材料
と電荷輸送材料とが主に一層中に混在されているため、
その−層中で電子と正孔を移動し、どちらかのものがト
ラップとなり、残留電位が大きくなる傾向にある。この
ような感光体はバイアス電位を少なくとも２５０Ｖ以上
、場合によっては２８０Ｖ以上で使用しなければならな
い。本発明の現像剤キャリヤはこのようなバイアス電位
においても優れた画像を提供し、旦つキャリヤ引きを生
じさせない。具体的な正帯電感光体としては１周知の電
荷発生材及び電荷輸送材を組み合わせた感光体を用いる
ことができ、特に、先に提案した特願昭６２−２７１５
８号公報等の有機感光体等が望ましい。

本発明の磁性キャリヤの飽和磁化は５０乃至７０　ｅｒ
ｎｕ／ｇの範囲を満たすものが用いられ、特に５５乃至
６５ｅｍｕ／Ｈの範囲のものは従来の現像剤用キャリア
の飽和磁化より低く抑えられ、この磁性キャリヤは従来
のキャリヤと比較して磁気ブラシに於ける穂のソフト化
を促し、穂のソフト化はドラムストレスを減少させるも
のである。

本発明のキャリヤは、それ自体公知の顕電性トナーと混
合して二成分系磁性現像剤として、静電潜像に使用され
る。磁性キャリヤとトナーとは通常９９：１乃至９０：
１０．　　特に９８：２乃至９５：　５の重量比で混合
して使用するのができる。

（発明の効果） 本発明によれば、磁性キャリヤの動的条件下での電流値
及び緩和時間を一定の範囲内にあるものとしたことによ
り、本発明のキャリヤを用いた現像剤は画像濃度の低下
、かぶり及び文字細りのない総合的に優れた画質を提供
する。また、本発明によれば、樹脂コートがカーボンア
ナライザーによる炭素量として、１．　０乃至１．８重
量％の範囲内の量でキャリヤ基体に施すことにより、キ
ャリヤは動的条件で前記範囲内の適合範囲に含まれ、優
れた画質を提供することができる。

更に、本発明によれば、キャリヤ引きも防止されるので
、最近頻用傾向にある正帯電型ｏＰＣ用の現像剤キャリ
ヤとして充分に適用する事ができる。

（実施例） 以下、実施例及び比・較例を示す。尚、本発明は実施例
の範囲に限るものではない。

電子写真機ＤＣ−１５２Ｚ　（三田工業社製、商品名）
改造機にて、表１に示す静的条件及び動的条件での種々
の特性を有するフェライト系磁性キャリヤとスチレン−
アクリル系の結着樹脂にカーボンブラックが分散された
トナーとからなる（実施例１乃至４）の現像剤を用いて
、画像濃度（Ｉ。

Ｄ）、文字細り、キャリヤ引き、及びかぶりの評価をお
こなった。

尚、現像条件はについても表１に示した。また、キャリ
ヤはトナーと９５：５乃至９９：　１の重量比で混合し
て現像剤に調整して使用した。また、表に示す文字細り
率は、原稿を複写し、更に複写物を複写し、第６図に示
すようにその複写物の線３ｏと原稿の線３２との面積率
を比較し、次の式によって文字細り率（％）を算出した
。

【図面の簡単な説明】

第１図は電流値を測定する装置を表す図、第２図は緩和
時間を測定する装置を表す図、ｖ１３図は第１図の電気
的回路を等節回路として表した図、 第４図は第２図の電気回路に交流電圧を印加しいた時の
電流を表す図、 第５図は電流値と緩和時間との関係からのキャリヤの適
合範囲を示す図、 第６図は原稿の線と複写物の線との比較図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）電圧２００Ｖの直流電流を通電した電流値が０．
   ８乃至２．０μＡで、緩和時間が４．０乃至６．０ｍｓ
   ｅｃの範囲を満たすことを特徴とする現像剤キャリア。
2. （２）前記キャリアの基体には樹脂コートがなされ、旦
   つ該樹脂コート量はカーボンアナライザーによる炭素量
   として１．０乃至１．８重量％の範囲をみたすことを特
   徴とする請求項第１項記載の樹脂コートされた現像剤キ
   ャリア。
3. （３）前記請求項第１項記載の現像剤キャリヤを、バイ
   アス電位２５０Ｖ以上で使用する正帯電有機感光体に用
   いることを特徴とする現像剤キャリヤの使用方法。
4. （４）樹脂コートが成される現像剤キャリヤの製法にお
   いて、予め測定したキャリヤの電流値及び緩和時間の測
   定値に基づいて、該樹脂コート量を設定することを特徴
   とした現像剤キャリヤの製法。