JPH0364063B2 - - Google Patents

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JPH0364063B2
JPH0364063B2 JP59153270A JP15327084A JPH0364063B2 JP H0364063 B2 JPH0364063 B2 JP H0364063B2 JP 59153270 A JP59153270 A JP 59153270A JP 15327084 A JP15327084 A JP 15327084A JP H0364063 B2 JPH0364063 B2 JP H0364063B2
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Japan
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carrier
toner
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magnetic
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JP59153270A
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JPS6132858A (en
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Fumio Koizumi
Ryuhei Kasuya
Takeki Okuyama
Kunio Shigeta
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Konica Minolta Inc
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Publication date
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Publication of JPH0364063B2 publication Critical patent/JPH0364063B2/ja
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G13/00Electrographic processes using a charge pattern
    • G03G13/06Developing
    • G03G13/08Developing using a solid developer, e.g. powder developer
    • G03G13/09Developing using a solid developer, e.g. powder developer using magnetic brush

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  • Developing Agents For Electrophotography (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷
法等において形成される潜像を二成分系現像剤に
より現像する工程を含む画像形成方法に関するも
のである。 〔従来技術〕 現在において、或る画像情報から可視画像を形
成するために、電子写真法等の静電潜像または磁
気潜像を経由する方法が広く利用されている。例
えば電子写真法の一例によれば、帯電工程及び露
光工程によつて光導電性感光体より成る潜像担持
体に形成された静電潜像をトナーと称する検電性
着色粒子より成る現像剤により現像し、このトナ
ー像を通常は転写材に転写して定着せしめて可視
画像を得る。 斯かる静電潜像または磁気潜像の現像に用いら
れる現像剤には、トナーとキヤリアとが混合され
て成るいわゆる二成分系現像剤と、磁性体を含有
する磁性トナーより成るキヤリアと混合されずに
単独で用いられるいわゆる一成分系現像剤とがあ
るが二成分系現像剤を用いる方式においては、ト
ナーとキヤリアとを機械的に撹拌することによつ
てトナーを摩擦帯電せしめるので、キヤリアの特
性、撹拌の条件等を選定することにより、トナー
の帯電極性及び帯電量を相当程度制御することが
可能であり、この点で二成分系現像剤よりも優れ
ている。 斯かる二成分系現像剤を用いる現像法として
は、磁気ブラシ法、カスケード法などがあり、こ
のうち磁気ブラシ法が好ましく用いられている。
この磁気ブラシ法とは、現像剤搬送担体上に磁気
力によりブラシ状に起立した穂よりなる現像剤層
を形成し、この現像剤層を潜像担持体の表面に摺
擦させ、潜像トナー粒子を付着せしめて現像を行
なう方法である。 このような磁気ブラシ法に用いられる二成分系
現像剤としては、従来、平均粒径が約十数μmの
トナー粒子と平均粒径が約70〜200μmの磁性キヤ
リア粒子とよりなるものが一般的である。斯かる
二成分系現像剤においては現像の進行に伴なつて
トナーのみが消費されることから、現像剤中のト
ナー濃度が変化して画質を低下させる問題点があ
り、このため現像剤中にトナーを補給してトナー
濃度が許容できる一定範囲内となるように制御す
ることが必要である。 しかしながら、上述したような、トナーに比し
て大径のキヤリアを含む二成分系現像剤において
は、トナー濃度の許容幅が小さくてトナー濃度の
制御に非常に高度な技術を要し、このためトナー
濃度を制御するための装置が高価になる問題点を
有している。しかも、キヤリアが大径であるため
にブラシ状に起立せしめた現像剤の穂が不可避的
に荒くなり、このため潜像の現像がムラのある再
現性の劣つたものとなり、高品質の画像が得られ
にくい問題点がある。 このようなことから、磁性体微粉末をバインダ
ー樹脂中に分散含有せしめて構成した、小径のキ
ヤリアが開発された(特開昭54−66134号)。斯か
るキヤリアを用いた二成分系現像剤によれば、同
量の大径のキヤリアに比べてキヤリア粒子全体の
表面積が著しく増大するため、トナー粒子とキヤ
リア粒子との摩擦接触の機会が増え、トナー濃度
の変化に起因する画質の変動が小さくなり、それ
だけトナー濃度の許容幅が広くなつてトナー濃度
の制御が容易となる。しかも、ブラシ状に起立せ
しめた現像剤の穂がキヤリア粒子の小径化に伴つ
て高密度で存在するようになり、このためムラの
ないしかも細線再現性の優れた鮮鋭な画像を形成
することができる可能性がある。 しかるに、上述のような磁性体微粉末をバイン
ダー樹脂中に分散させてなる小径のキヤリアは、
トナーと大差のない粒径を有していて飛散しやす
い状態にあり、しかもキヤリア粒子中に磁性体を
多量に含有せしめることができないために当該粒
子に大きな磁化特性を保有させることが困難であ
ることから、現像剤を搬送するための磁気スリー
ブによつて作用される保持力が小さい状態にあ
り、そのため、現像時にかなり多量のキヤリア粒
子がトナー粒子とともに潜像担持体に付着するよ
うになるという問題を生じ、結局キヤリアを小径
化することによる利益を十分に得ることができな
い。 〔発明の目的〕 本発明は以上の如き事情に基いてなされたもの
であつて、その目的は小径のキヤリアを含む二成
分系現像剤を用いてカブリが発生せず、しかも高
い濃度でかつ鮮明な画像を長期間安定して形成す
ることができる画像形成方法を提供することにあ
る。 〔発明の構成〕 以上の目的は、トナーとキヤリアとよりなる二
成分系現像剤の現像剤層を現像剤搬送担体上に形
成し、この現像剤層を振動電界を生ぜしめた現像
空間に供給して潜像担持体上の潜像を、現像剤層
の表面が潜像担持体の表面に接触せずに現像する
現像工程を含む画像形成方法であつて、前記キヤ
リアは、当該キヤリアに対して55〜80重量%とな
る割合の磁性体微粉末をバインダー樹脂中に分散
せしめたものであり、前記二成分系現像剤は、 トナーの平均粒径をr1μm、 キヤリアの平均粒径をr2μm、 トナーの真比重をρ1、 キヤリアの真比重をρ2、 としたとき、キヤリアに対するトナーの含有割合
Tc(重量%)が下記式で表わされる範囲内にある
ものであることを特徴とする画像形成方法によつ
て達成される。 80(r1/r2)(ρ1/ρ2)≦TC≦140(r1/r2)(ρ1
/ρ2) ただし、10≦r2≦50、0.3≦r1/r2≦0.6である。 以下本発明を詳細に説明する。 本発明においては、潜像を担持する潜像担持体
に、現像の行なわれる一定の空間即ち現像空間を
介して現像剤搬送担体を対向配置し、この現像剤
搬送担体内には例えば現像剤保持用の磁石を配置
してこの磁石の磁気力により、その詳細は後述す
る特定のキヤリアを含む二成分系現像剤を現像剤
搬送担体の表面にブラシ状に起立せしめた穂より
なる現像剤層を形成し、この現像剤層を潜像担持
体に非接触となるような状態即ち現像剤の穂の高
さが現像空間における潜像担持体と現像剤搬送担
体との間の最短距離よりも小さい状態で現像空間
に供給し、一方この現像空間に振動電界を作用せ
しめてこの振動電界により現像剤の穂を形成して
いる粒子を振動分散せしめて潜像担持体と現像剤
搬送担体との間で往復運動せしめ、これによりト
ナー粒子を潜像担持体に担持されている潜像に付
着せしめて現像を行ないトナー像を形成する。 次いで、紙などの転写材にトナー像を転写せし
め、そして転写像を定着器において例えば加熱ロ
ーラによる接触加熱定着方式により定着処理し、
これにより可視画像を形成する。 次に本発明方法に用いる二成分系現像剤につい
て説明する。 本発明方法に用いる二成分系現像剤は、そのト
ナー濃度TC、、すなわちキヤリアに対するトナー
の含有割合(重量%)が、トナーの平均粒径を
r1μm、キヤリアの平均粒径をr2μm、トナーの真
比重をρ1、キヤリアの真比重をρ2とすると、下記
式(1)で表わされる範囲内とされる点に特徴を有す
る。 80(r1/r2)(ρ1/ρ2)≦TC≦140(r1/r2)(ρ1
/ρ2)……(1) ただし、10≦r2≦50,0.3≦r1/r2≦0.6である。 上記式(1)は、キヤリアとトナーとが接触して適
正な帯電状態を得るには、トナーとキヤリアの表
面積比が重要な因子であるという観点より研究し
て導かれたものである。すなわち、詳細は省略す
るが式(1)は、具体的には、キヤリア粒子の表面積
の1/3〜1/4の部分が当該キヤリアの表面に付着す
るトナーによつて占有されていることを示してお
り、かかる条件下においてはトナーとキヤリアと
の摩擦帯電が良好に行なわれうることを実験的に
確認し、この知見に基いて求められたものであ
る。 そして、前記キヤリアはバインダー樹脂中に磁
性体微粉末を分散含有せしめて構成した、当該磁
性体微粉末の含有割合がキヤリアに対して55〜80
重量%であり、平均粒径が10〜50μm、好ましく
は15〜40μmの粒子粉末よりなる。 かかるキヤリアを構成するバインダー樹脂とし
ては、種々のものを使用することができ、例えば
スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチ
レン等のスチレン類;アクリル酸メチル、アクリ
ル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル
酸2−エチルヘキシル、アクリル酸フエニル、メ
タクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メクタ
リル酸n−ブチル、メタクリル酸2−エチルキシ
ル、メタクリル酸フエニル等のα−メチレレン樹
脂族モノカルボン酸エステル類;アクリロニトリ
ル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類;
ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテ
ル等のビニルエーテル類;2−ビニルピリジン、
4−ビニルピリジン等のピニルピリジン類;N−
ビニルピロリドン等のN−ビニル環状化合物類;
ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、メチ
ルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類;プ
ロピレン、エチレン、イソプレン、、ブタジエン
等の不飽和炭化水素類;クロロプレン等のハロゲ
ン系不飽和炭化水素類等の単量体よりなる重合体
或いはこれら単量体を2種以上組み合わせた共重
合体及びこれらの混合物或いは例えばロジン変性
フエノールホルマリン樹脂、油変性エポキシ樹
脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ
イミド樹脂等の非ビニル縮合系樹脂或いはこれら
と前記ビニル系樹脂との混合物を挙げることがで
きる。 前記キヤリアを構成する磁性体微粉末に用いら
れる磁性材料としては、フエライト、マグネタイ
トを始めとする鉄、コバルト、ニツケルなどの強
磁性を示す金属若しくは合金またはこれらの元素
を含む化合物、或いは強磁性元素を含まないが適
当な熱処理を施すことによつて強磁性を示すよう
になる合金、例えばマンガン−銅−アルミニウ
ム、マンガン−銅−錫などのマンガンと銅とを含
むホイスラー合金と呼ばれる種類の合金、または
二酸化クロム、その他を挙げることができる。そ
して磁性体微粉末はその平均粒径が0.05〜3μm程
度であるのが望ましい。 またキヤリア粒子の表面に磁性体微粉末がむき
出しの状態で露呈する場合には、キヤリア粒子の
摩擦帯電特性が磁性体微粉末の摩擦帯電性により
悪影響を受けることがあるので、磁性体微粉末を
バインダー樹脂中にに含有せしめる前に当該磁性
体微粉末の表面を予め樹脂あるいは高級脂肪酸で
被覆するのが望ましい。このような目的で使用す
ることができる高級脂肪酸としては、例えばステ
アリン酸、パルミチン酸、、オレイン酸などがあ
り、これらの高級脂肪酸をトリクロロエチレン、
ジクロロエタンなどの有機溶媒に溶解した溶液に
磁性体微粉末を浸漬処理することにより簡単に被
覆を行なうことができる。 前記キヤリアは、その比抵抗が1013Ωcm以上の
絶縁性のものであることが望ましい。この比抵抗
の値が低いと、現像剤搬送担体Aにバイアス電圧
を印加したときに、キヤリア粒子に電荷が注入さ
れて、像担持体面にキヤリア粒子が付着し易くな
つたり、あるいはバイアス電圧のブレークダウン
が起り易くなつたりする問題を生ずる。なお、比
抵抗は、キヤリア粒子を0.50cm2の断面積を有する
容器に入れてタツピングした後、詰められた粒子
上に1Kg/cm2の荷重を掛け、荷重と底面電極との
間に100V/cmの電界が生ずる電圧を印加したと
きの電流値を読み取ることで得られた値である。 前記キヤリアは必要に応じて種々の特性改良剤
を含有することができ、この特性改良剤としは、
荷電制御剤、流動性向上剤、その他公知のものを
使用することができる。 このような荷電制御剤としては、たとえば特公
昭41−2427号公報に記載されているような正の摩
擦帯電性を有するフエツトシユバルツHBN
(Fettschwarz HBN;C.I.No.26150)、アルコール
に可溶なニグロシン(Nigrosin;C.I.No.50415)、
スーダンチーフシユバルツBB(Sudan
tiefchwarz BB;ソルベントブラツク3;C.I.No.
26150)、ブリリアントスピリツトシユバルツTN
(Brillantspritschwarz TN;フアルベン、フア
ブリケン、バイア社製)、ザポンシユバルツX
(Zaponschwarz X;フアルベルケ、ヘキスト社
製)、負に摩擦帯電性を有するセレスシユバルツ
(R)G(Ceresschwarz(R)G;フアルベン、フ
アブリケン、バイア社製)、クロモーゲンシユバ
ルツETOO(Chromogen schwarz ETOO;C.I.
No.14645)、アゾオイルブラツク(R)(Azo−Oil
−Black(R);ナシヨナル、アニリン社製)、ス
ピロンブラツクTRH(保土谷化学社製)、ボント
ロンS34(オリエント化学社製)、ニグロシンSO
(オリエント化学社製)等の染料その他フタロシ
アニンブルーなどの顔料を挙げることができる。
また酸化処理されたカーボンブラツク及び正また
は負の荷電制御性の基を有する樹脂などは一種の
荷電制御剤とみなすことができる。 またこれらの荷電制御剤の樹脂成分に対する相
溶性を向上するために、高級脂肪酸で造塩した形
で添加することもでき、あるいは別に相溶性向上
剤を添加することもできる。 また、前記流動性向上剤としては、シリカ、ア
ルミナ等の無機質粉末を例示することができる。 前記キヤリアは以下のようにして製造すること
ができる。例えば、バインダー樹脂と、磁性体微
粉末と、その他必要に応じて添加される特性改良
剤とをボールミルなどを用いて予備混合して均一
に混合分散せしめる。次いで加熱ロールを用いて
練肉し、その後、冷却して粉砕する。次いで所望
の粒径のキヤリアを得るため必要に応じて分級
し、キヤリアを製造する。 また前記キヤリアはその形状が球形であること
が流動性を向上せしめることができる点で好まし
く、このような球形のキヤリアを得る方法として
は、例えば前記の如き製造法にしたがつて得られ
る粉砕されたキヤリア粒子をさらに例えば公知の
スプレードライヤー法等を用いて熱風中に噴霧す
ることにより、キヤリア粒子の表面を瞬間的に溶
融せしめて表面張力によつてキヤリア粒子を球形
化せしめる方法が好適である。 前記キヤリアのさらに他の製造法としては、磁
性体微粉末の存在下でバインダー樹脂の単量体成
分を重合して重合体を形成する方法を挙げること
ができ、この方法は工業的に安定でありかつ製造
が容易である点で好ましい。具体的には例えば次
のような方法を挙げることができる。 (イ) 窒素気流下、温度60〜120℃で無溶媒状態で
通常の塊状重合を行なう方法。 (ロ) 窒素気流下、温度60〜120℃の水中で、例え
ばゼラチン、澱粉、ポリビニルアルコール、硫
酸バリウム、硫酸カルシウム、炭酸バリウム、
炭酸マグネシウム、リン酸カルシウム、タル
ク、粘土、珪酸、または金属酸化物の粉末等の
分散剤の存在下で通常の方法による懸濁重合を
行なう方法。 (ハ) ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ア
ルキルスルフエート型アニオン乳化剤、ドデシ
ルスルホン酸ナトリウム等の界面活性剤の存在
下、水性重合開始剤を用い窒素気流下、温度40
〜90℃で通常の方法による乳化重合を行なう方
法。 (ニ) 窒素気流下、温度60〜120℃で適当な溶媒
(例えばベンゼン、キシレン、エタノール、メ
チルエチルケトン)で希釈した状態で通常の方
法による溶液重合を行なう方法。 以上のようなキヤリアと共に二成分系現像剤を
構成するトナーは、バインダー樹脂中に着色剤な
どのトナー成分を分散せしめて成るものであり、
ここにバインダー樹脂としては、種々の熱可塑性
樹脂が用いられる。その具体例としては、例え
ば、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチル
スチレンなどのスチレン類;アクリル酸メチル、
アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、ア
クリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルキシ
ル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、
メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸ラウリ
ル、メタクリル酸2−エチルヘキシルなどのα−
メチレン脂肪酸モノカルボン酸エステル類;アク
リロニトリル、メタアクリロニトリルなどのビニ
ルニトリル類;2−ビニルピリジン、4−ビニル
ピリジンなどのビニルピリジン類;ビニルメチル
エーテル、ビニルイソブチルエーテルなどのビニ
ルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルエチ
ルケトン、メチルイソプロペニルケトンなどのビ
ニルケトン類;エチレン、プロピレン、イソプレ
ン、ブタジエン等の不飽和炭化水素類およびその
ハロゲン化物、クロロプレンなどのハロゲン系不
飽和炭化水素類などの単量体による重合体あるい
は、これら単量体を2種以上組み合わせて得られ
る共重合体、およびこれらの混合物、あるいは、
例えばロジン変性フエノールホルマリン樹脂、油
変性エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレ
タン樹脂、ポリイミド樹脂、セルロース樹脂、ポ
リエーテル樹脂などの非ビニル縮合系樹脂あるい
はこれらと前記ビニル系樹脂との混合物を挙げる
ことができる。着色剤としては、例えば、カーボ
ンブラツク、ニグロシン染料、アニリンブルー、
カルコオイルブルー、クロームイエロー、ウルト
ラマリンブルー、メチレンプルー、ローズベンガ
ル、フタロシアニンブルー、またはこれらの混合
物を挙げることができる。着色剤以外のトナー成
分としては、荷電制御剤、オフセツト防止剤、流
動性向上剤などがあり、また必要に応じて磁性体
微粉末が含有されていてもよい。 斯かるトナーは従来公知のトナーの製造方法に
よつて得ることができ、平均粒径が25μm以下、
特に10〜16μmのトナーが好ましい。 以上本発明方法に用いる二成分系現像剤につい
て説明したが、次に、このような現像剤を用いて
例えば静電荷像を現像する具体的な現像プロセス
について述べる。 現像剤を現像空間に供給するための現像剤搬送
担体は、バイアス電圧を印加し得る従来と同様の
ものを用いることができ、特に、表面に現像剤層
が担持されるスリーブの内部に複数の磁極を有す
る回転磁石体が設けられている構造のものを好ま
しく用いることができる。このような現像剤搬送
担体において、回転磁石体の回転によつて、スリ
ーブの表面に担持される現像剤層が波状に起伏し
て移動するようになるから、新しい現像剤が次々
と供給され、しかもスリーブ表面の現像剤層に多
少の層厚の不均一があつても、その影響は上記波
状の起伏によつて実際上問題とならないように十
分カバーされる。そして、回転磁石体の回転ある
いはさらにスリーブの回転による現像剤の搬送速
度は、静電荷像担持体の移動速度と殆んど同じ
か、それよりも早いことが好ましい。また、回転
磁石体の回転とスリーブの回転による搬送方向
は、同方向が好ましい。同方向の方が反対方向の
場合よりも画像再現性に優れている。しかし、そ
れらに限定されるものではない。 また、現像剤搬送担体上に担持される現像剤層
はその厚さが均一であることが好ましく、例えば
現像剤搬送担体上に付着した現像剤を厚さを規制
するブレードによつて十分に掻き落して均一な層
とすることが好ましい。そして、現像剤搬送担体
と静電荷像担持体との間隙は数10〜2000μmが好
ましく、現像剤搬送担体と静電荷像担持体との間
隙が数10μmよりも狭くなり過ぎると、現像空間
で均一に現像作用する磁気ブラシの穂を形成する
のが困難となり、また、十分な量のトナー粒子を
現像空間に供給することもできなくなり、安定し
た現像を行なうことが困難となり、逆に間隙が
2000μmを大きく超すようになると、対向電極効
果が低下して十分な画像濃度が得られないように
なり、また静電荷像の中央部に対して輪郭部のト
ナー付着が多くなるというエツジ効果も大きくな
る。 また間隙と現像剤層の厚さは振動電界を与えて
いない状態の下で磁気ブラシのの穂が静電荷像担
持体の表面に接触せず、しかもできるだけ近接す
るような条件に設定することが特に好ましい。こ
れは、トナー像に磁気ブラシの摺擦による掃き目
が生じたり、またかぶりが生じたりすることが防
止されるからである。 振動電界の形成は、現像剤搬送担体のスリーブ
に振動するバイアス電圧を印加することによるの
が好ましい。また、バイアス電圧としては、非画
像部分へのトナー粒子の付着を防止する直流電圧
に、トナー粒子をキヤリア粒子から離れ易くする
ための交流電圧を重畳した電圧を用いることが好
ましい。しかしながら本発明は、これらの方法に
限られるものではない。 本発明方法おいて現像工程を遂行するために用
いることができる具体的な装置の一例を第1図に
示す。第1図において、1はSe等の感光体より
なるドラム状の静電荷像担持体であつて、矢印方
向に回転し、図示せざる帯電露光装置によつて表
面に静電荷像が形成される。2はアルミニウム等
の非磁性材料からなるスリーブ、3はスリーブ2
の内部設けられた複数のN,S磁極を周に沿つて
有する磁石体で、スリーブ2と磁石体3とで現像
剤搬送担体が構成されている。これらスリーブ2
と磁石体3とは相対的に回転可能であり、図の例
ではスリーブ2が矢印方向に回転され、磁石体3
は固定されている。磁石体3のN,S磁極は通常
500〜1500ガウスの磁束密度に磁化されており、
その磁気力によつてスリーブ2の表面にブラシ状
に起立した穂よりなる現像剤Dの層即ち磁気ブラ
シを形成する。4磁気ブラシの高さ、量を規制す
る磁性ままたは非磁性体からなる規制ブレード、
5は現像空間Aを通過した磁気ブラシをスリーブ
2上から除去するクリーニングプレートである。
スリーブ2の表面は現像剤溜り6において現像剤
Dと接触するからそれによつて現像剤Dの供給が
行われることになり、7は現像剤溜り6の現像剤
Dを撹拌して成分を均一にする撹拌スクリユーで
ある。現像剤溜り6の現像剤Dは現像が行なわれ
るとトナー粒子が消費されるため、トナーホツパ
ー8のトナー粒子Tが適宜補給される。9は現像
剤溜り6にトナー粒子Tを落す表面に凹部を有す
る供給ローラである。10は保護抵抗11を介し
てスリーブ2にバイアス電圧を印加するバイアス
電源である。このバイアス電源10によつて振動
する交流成分を有したバイア電圧が接地した静電
荷像担持体1の基体1aとスリーブ2との間に印
加されている。このバイアス電圧は、例えば直流
電圧と交流電圧の重畳電圧が用いられ、直流成分
がかぶりの発生を防止し、交流成分が磁気ブラシ
に振動を与えて現像効果を向上する。この直流電
圧成分には通常非画部電位と略等しいか或いはそ
れよりも高い例えば50〜600Vの電圧が用いられ、
交流電圧成分には周波数が100Hz〜10kHz、好ま
しくは1〜5kHzで100V〜5KVの電圧が用いられ
る。なお、直流電圧成分は、トナー粒子が磁性体
を含有している場合は、非画部電位よりも低くて
よい。交流電圧成分周波数が低過ぎると、振動を
与える効果が小さくなり、高過ぎても電界の振動
に現像剤が追従できなくなつて画像濃度が低下
し、鮮明な高画質画像が得られなくなるという傾
向が現われる。また、交流電圧成分の電圧は、周
波数にも関係するが、高い程磁気ブラシを振動さ
せるようになつてそれだけ効果を増すことになる
が、高過ぎるとかぶりが生じ易く、落雷現象のよ
うな絶縁破壊も起り易くなるので好ましくない。 以上のような装置において、スリーブ2と静電
荷像担持体1との間隙が数10〜2000μmの範囲に
あるように設定して、、静電荷像担持体1上の静
電荷像の現像を行なうと、スリーブ2の表面に形
成された磁気ブラシは、スリーブ2の回転に伴つ
てその表面の磁束密度が変化するから、振動しな
がらスリーブ2上を移動するようになり、それに
よつて静電荷像担持体1との間隙を安定して円滑
に通過し、その際静電荷像担持体1の表面に対
し、均一な現像効果を与えることになつて、安定
して高い画像濃度の現像を可能にする。 以上、第1図よつて本発明方法に用いることが
できる装置の一例について説明したが、本発明は
これに限定されるものではない。例えば現像剤搬
送担体と静電荷像担持体との間の現像領域周辺に
電極ワイヤを数本張設して、それに振動する電圧
を印加するようにしても磁気ブラシに振動を与え
て現像効果を向上させることができる。その場合
も、現像剤搬送担体には直流バイアス電圧を印加
し、あるいは、異なつた振動数の振動電圧を印加
するようにしてもよい。また、本発明方法は反転
現像などにも同様に適用できる。その場合、直流
電圧成分は静電荷像担持体の非画像背景部におけ
る受容電位と略等しい電圧に設定される。さら
に、本発明方法は現像の対象となる像が磁気潜像
である場合にも適用することが可能である。 〔発明の作用効果〕 本発明の画像形成方法においては、現像工程に
おいて現像空間に振動電界を作用させることによ
り、現像剤を構成するキヤリアとして小径なもの
を用いてもこのキヤリアの潜像担持体への付着が
抑制され、良好な現像を達成することができる。
すなわち、現像空間に振動電界を作用させること
によつて、現像剤を構成する粒子が電界の変動に
伴つて単位粒子の状態で現像剤層と潜像担持体の
相互間を飛翔することとなり、そのためトナー粒
子を厳密に規定されたクーロン引力に基づいて静
電潜像にいわば選択的に付着せしめることが可能
となり、したがつてキヤリア粒子の潜像担持体へ
の付着は抑止される。そしてそのことによつてキ
ヤリアを小径化することによる効果、すなわち
二成分系現像剤におけるトナー濃度の許容幅が大
きくてトナー補給が容易となること、現像剤層
におけるブラシ状の穂が高い密度で存在してムラ
のない高品質の画像を得ることが可能となるこ
と、などの効果を十分に発揮することができる。 さらに、本発明の画像形成方法においては、用
いられる現像剤が、キヤリアならびにトナーの平
均粒径、真比重の値によつて規定される特定の範
囲のトナー濃度を有していることから、トナーと
キヤリアとの摩擦接触が良好な状態で行なわれて
トナーが適正な帯電状態を得ることができ、その
結果、後述する実施例からも明らかなように、カ
ブリがなくしかも高い濃度を有する鮮明な画像を
形成することができる。 〔発明の実施例〕 以下、本発明の実施例について述べるが、本発
明はこれに限定されるものではない。なお、「部」
は重量部を表わす。 <キヤリアの製造> 1) キヤリアA スチレン−アクリル樹脂(スチレン、ブチルメ
タクリレートおよびメチルメタクリレートの単
量体組成比500:20:30、軟化点133℃) 40部 マグネタイト「BL−100」(チタン工業社製)
70部 荷電制御剤「スピロンブラツクTRH」(保土谷
化学社製) 2部 以上の物質をボールミルによつて混合し、さ
らに2本ロールで混練した後粉砕、分級し、平
均粒径20.4μm、真比重1.92のマイクロキヤリア
を得た。これを「キヤリアA」とする。 2) キヤリアB キヤリアAにおける平均粒径20.4μmを40μm
としたほかはキヤリアAと同様にしてキヤリア
を得た。これを「キヤリアB」とする。 3) キヤリアC スチレン−アクリル樹脂(スチレン、ブチル
メタクリレートおよびメチルメタクリレートの
単量体組成比50:20:30) 25部 マグネタイト「EPT−1000」(戸田工業社製)
70部 荷電制御剤「スピロンブラツクTRH」 2部 以上の物質を用い、キヤリアAの場合と同様
にして平均粒径24.6μm、真比重2.02のキヤリア
を得た。これを「キヤリアC」とする。 <トナーの製造> 1) トナーa スチレン−アクリル脂(スチレン、ブチルアク
リレートおよびメチルメタクリレートの単量体
組成比75:15:10、重量平均分子量Mw/数
平均分子数MN=10.1、軟化点128℃) 100部 カーボンブラツク「モーガルL」(キヤボツト
社製) 10部 ポリプロピレン「660P」(三洋化成社製) 3部 荷電制御剤「ニグロシンSO」(オリエント化学
社製) 2部 以上の物質をボールミルによつて混合し、さ
らに2本ロールで混練した後粉砕、分級し、平
均粒径11.0μm、真比重1.06の非磁性トナー粉末
を得た。そしてこのトナー粉末にその0.2重量
%に相当する疎水性シリカ微粉末「R−972」
(日本アイロジル社製)を添加混合してトナー
とした。これを「トナーa」とする。 2) トナーb トナーaにおけるトナー粉末の平均粒径
11.0μmを16.5μmとしたほかトナーaと同様に
してトナーを得た。これを「トナーb」とす
る。 実施例1,2および比較例1,2 キヤリアAおよびトナーaを用い、キヤリアに
対するトナーの含有割合(重量%)Tcが第1表
に示す値とされ、実施例について2種、比較例に
ついて2種の合計4種の現像剤を調製した。な
お、このキヤリアAとトナーaとによつて構成さ
れる現像剤においては、前述の式(1)を満すトナー
の含有割合Tcの範囲は、およそ20〜42である。
[Industrial Application Field] The present invention relates to an image forming method that includes a step of developing a latent image formed in electrophotography, electrostatic recording, electrostatic printing, etc. using a two-component developer. . [Prior Art] Currently, in order to form a visible image from certain image information, methods using electrostatic latent images or magnetic latent images, such as electrophotography, are widely used. For example, according to an example of electrophotography, an electrostatic latent image formed on a latent image carrier made of a photoconductive photoreceptor by a charging process and an exposure process is used as a developer made of electrodetectable colored particles called a toner. The toner image is usually transferred and fixed onto a transfer material to obtain a visible image. The developer used to develop such an electrostatic latent image or a magnetic latent image includes a so-called two-component developer consisting of a mixture of toner and a carrier, and a carrier consisting of a magnetic toner containing a magnetic substance. There is a so-called one-component developer that is used alone, but in a system that uses a two-component developer, the toner is triboelectrified by mechanically stirring the toner and carrier, so the carrier is By selecting characteristics, stirring conditions, etc., it is possible to control the charge polarity and charge amount of the toner to a considerable extent, and in this respect it is superior to two-component developers. Development methods using such a two-component developer include a magnetic brush method and a cascade method, among which the magnetic brush method is preferably used.
This magnetic brush method involves forming a developer layer consisting of spikes that stand up like a brush by magnetic force on a developer transporting carrier, and then rubbing this developer layer on the surface of the latent image carrier to remove the latent image toner. This is a method in which particles are attached and development is performed. Conventionally, the two-component developer used in such a magnetic brush method is generally composed of toner particles with an average particle size of about 10-odd μm and magnetic carrier particles with an average particle size of about 70 to 200 μm. It is. In such a two-component developer, only the toner is consumed as development progresses, so there is a problem that the toner concentration in the developer changes and the image quality deteriorates. It is necessary to replenish toner and control the toner concentration so that it is within a certain allowable range. However, in the above-mentioned two-component developer containing a carrier with a larger diameter than the toner, the allowable range of toner concentration is narrow and extremely sophisticated technology is required to control the toner concentration. The problem is that the device for controlling the toner concentration is expensive. Moreover, because the carrier has a large diameter, the bristles of the developer that stand up like a brush inevitably become rough, resulting in uneven latent image development and poor reproducibility, resulting in a high-quality image. There are some problems that are difficult to obtain. For this reason, a small-diameter carrier was developed in which fine magnetic powder was dispersed in a binder resin (Japanese Patent Application Laid-open No. 66134/1983). According to a two-component developer using such a carrier, the surface area of the entire carrier particles is significantly increased compared to the same amount of large-diameter carrier, so there is an increased chance of frictional contact between the toner particles and the carrier particles. Fluctuations in image quality due to changes in toner density are reduced, and the allowable range of toner density is correspondingly widened, making it easier to control toner density. Moreover, as the carrier particles become smaller in diameter, the spikes of developer that stand up like brushes become denser, making it difficult to form sharp images with no unevenness and excellent fine line reproducibility. There is a possibility that it can be done. However, a small diameter carrier made by dispersing fine magnetic powder in a binder resin as described above,
It has a particle size that is not much different from that of toner and is easily scattered, and since it is not possible to contain a large amount of magnetic material in carrier particles, it is difficult to make the particles have large magnetic properties. Therefore, the holding force exerted by the magnetic sleeve for conveying the developer is small, and as a result, a considerable amount of carrier particles adhere to the latent image carrier together with toner particles during development. Problems arise, and in the end, it is not possible to fully obtain the benefits of reducing the diameter of the carrier. [Object of the Invention] The present invention has been made based on the above-mentioned circumstances, and its object is to use a two-component developer containing a small-diameter carrier to produce high density and clear images without fogging. An object of the present invention is to provide an image forming method that can stably form images for a long period of time. [Structure of the Invention] The above object is to form a developer layer of a two-component developer consisting of toner and carrier on a developer transport carrier, and to supply this developer layer to a development space where an oscillating electric field is generated. The image forming method includes a developing step of developing a latent image on a latent image carrier without the surface of a developer layer contacting the surface of the latent image carrier, wherein the carrier is The two-component developer is made by dispersing fine magnetic powder in a binder resin in a proportion of 55 to 80% by weight.The average particle diameter of the toner is r 1 μm, and the average particle diameter of the carrier is r r 2 μm, the true specific gravity of the toner is ρ 1 , the true specific gravity of the carrier is ρ 2 , and the content ratio of the toner to the carrier is
This is achieved by an image forming method characterized in that Tc (weight %) is within the range expressed by the following formula. 80 (r 1 / r 2 ) (ρ 1 / ρ 2 ) ≦T C ≦140 (r 1 / r 2 ) (ρ 1
2 ) However, 10≦r 2 ≦50, 0.3≦r 1 /r 2 ≦0.6. The present invention will be explained in detail below. In the present invention, a developer transport carrier is disposed opposite to a latent image carrier carrying a latent image with a certain space in which development is performed, that is, a development space, and within this developer transport carrier, for example, developer is held. By the magnetic force of this magnet, a developer layer consisting of spikes of two-component developer containing a specific carrier, the details of which will be described later, is made to stand up like a brush on the surface of the developer transport carrier. The developer layer is formed in a state in which it is not in contact with the latent image carrier, that is, the height of the developer spike is smaller than the shortest distance between the latent image carrier and the developer transport carrier in the development space. On the other hand, an oscillating electric field is applied to the developing space, and the particles forming the ears of the developer are dispersed by vibration to form a gap between the latent image carrier and the developer transport carrier. This causes toner particles to adhere to the latent image carried on the latent image carrier, thereby performing development and forming a toner image. Next, the toner image is transferred to a transfer material such as paper, and the transferred image is fixed in a fixing device by a contact heating fixing method using a heating roller, for example.
This forms a visible image. Next, the two-component developer used in the method of the present invention will be explained. In the two-component developer used in the method of the present invention, the toner concentration T C , that is, the content ratio (weight %) of the toner to the carrier, is larger than the average particle size of the toner.
If r 1 μm, the average particle diameter of the carrier is r 2 μm, the true specific gravity of the toner is ρ 1 and the true specific gravity of the carrier is ρ 2 , it is characterized in that it falls within the range expressed by the following formula (1). . 80 (r 1 / r 2 ) (ρ 1 / ρ 2 ) ≦T C ≦140 (r 1 / r 2 ) (ρ 1
2 )...(1) However, 10≦r 2 ≦50, 0.3≦r 1 /r 2 ≦0.6. The above formula (1) was derived from research from the viewpoint that the surface area ratio between the toner and the carrier is an important factor in obtaining an appropriate charging state through contact between the carrier and the toner. In other words, although the details are omitted, formula (1) specifically indicates that 1/3 to 1/4 of the surface area of the carrier particles is occupied by the toner adhering to the surface of the carrier. It has been experimentally confirmed that under such conditions, frictional charging between the toner and the carrier can be performed well, and this finding was made based on this finding. The carrier is formed by dispersing fine magnetic powder in a binder resin, and the content ratio of the fine magnetic powder to the carrier is 55 to 80.
% by weight, and consists of particulate powder with an average particle size of 10 to 50 μm, preferably 15 to 40 μm. Various binder resins can be used to constitute the carrier, including styrenes such as styrene, parachlorostyrene, and α-methylstyrene; methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, α-methylene resin group monocarboxylic acid esters such as 2-ethylhexyl acrylate, phenyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-butyl methacrylate, 2-ethylxyl methacrylate, and phenyl methacrylate; acrylonitrile, methacrylate Vinyl nitriles such as nitrile;
Vinyl ethers such as vinyl methyl ether and vinyl isobutyl ether; 2-vinylpyridine,
Pinylpyridines such as 4-vinylpyridine; N-
N-vinyl cyclic compounds such as vinylpyrrolidone;
Contains monomers such as vinyl ketones such as vinyl methyl ketone, vinyl ethyl ketone, and methyl isopropenyl ketone; unsaturated hydrocarbons such as propylene, ethylene, isoprene, and butadiene; and halogenated unsaturated hydrocarbons such as chloroprene. Polymers, copolymers of two or more of these monomers, mixtures thereof, non-vinyl condensation resins such as rosin-modified phenol-formalin resins, oil-modified epoxy resins, polyester resins, polyurethane resins, polyimide resins, etc. Examples include mixtures of the vinyl resin and the above-mentioned vinyl resin. The magnetic material used for the magnetic fine powder constituting the carrier includes ferrite, magnetite, iron, cobalt, nickel, and other ferromagnetic metals or alloys, compounds containing these elements, or ferromagnetic elements. alloys that do not contain manganese and copper but become ferromagnetic through appropriate heat treatment, such as alloys called Heusler alloys that contain manganese and copper, such as manganese-copper-aluminum, manganese-copper-tin, etc. or chromium dioxide, and others. The average particle size of the magnetic fine powder is preferably about 0.05 to 3 μm. Furthermore, if the magnetic fine powder is exposed in a bare state on the surface of the carrier particles, the triboelectric charging properties of the carrier particles may be adversely affected by the triboelectric charging properties of the magnetic fine powder. It is desirable to coat the surface of the magnetic fine powder with a resin or higher fatty acid before incorporating it into the binder resin. Examples of higher fatty acids that can be used for this purpose include stearic acid, palmitic acid, and oleic acid.
Coating can be easily carried out by immersing fine magnetic powder in a solution dissolved in an organic solvent such as dichloroethane. The carrier is preferably insulating and has a specific resistance of 10 13 Ωcm or more. If the value of this specific resistance is low, when a bias voltage is applied to the developer transport carrier A, charges are injected into the carrier particles, making it easier for the carrier particles to adhere to the image bearing surface, or the bias voltage may break. This results in problems such as the possibility of a breakdown occurring more easily. The specific resistance was determined by placing carrier particles in a container with a cross-sectional area of 0.50 cm 2 and tapping them, then applying a load of 1 Kg/cm 2 on the packed particles, and applying 100 V/cm 2 between the load and the bottom electrode. This value is obtained by reading the current value when applying a voltage that produces an electric field of cm. The carrier may contain various property improvers as required, and the property improvers include:
Charge control agents, fluidity improvers, and other known agents can be used. As such a charge control agent, for example, fetish-wartz HBN having positive triboelectric charging properties as described in Japanese Patent Publication No. 41-2427.
(Fettschwarz HBN; CI No. 26150), alcohol-soluble Nigrosin (CI No. 50415),
Sudan Chief Shubarts BB (Sudan
tiefchwarz BB; Solvent Black 3; CINo.
26150), Brilliant Spirits Universal TN
(Brillantspritschwarz TN; manufactured by Bahia, Falben, Favriken), Brillantspritschwarz X
(Zaponschwarz
No.14645), Azo Oil Black (R)
-Black (R): National, manufactured by Aniline Co., Ltd.), Spiron Black TRH (manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.), Bontron S34 (manufactured by Orient Chemical Co., Ltd.), Nigrosine SO
(manufactured by Orient Chemical Co., Ltd.) and pigments such as phthalocyanine blue.
Furthermore, oxidized carbon black and resins having positive or negative charge control groups can be considered as a type of charge control agent. Furthermore, in order to improve the compatibility of these charge control agents with the resin component, they can be added in the form of salts formed with higher fatty acids, or a compatibility improver can be added separately. Furthermore, examples of the fluidity improver include inorganic powders such as silica and alumina. The carrier can be manufactured as follows. For example, a binder resin, magnetic fine powder, and other property improving agents added as necessary are premixed using a ball mill or the like, and uniformly mixed and dispersed. Next, the mixture is kneaded using heated rolls, and then cooled and pulverized. Next, in order to obtain carriers having a desired particle size, the particles are classified as necessary to produce carriers. Further, it is preferable that the carrier has a spherical shape because it can improve fluidity, and as a method for obtaining such a spherical carrier, for example, a pulverized carrier obtained according to the above-mentioned manufacturing method can be used. A suitable method is to further spray the carrier particles into hot air using, for example, a known spray dryer method, thereby instantaneously melting the surface of the carrier particles and making the carrier particles spherical due to surface tension. . Still another method for producing the carrier is a method in which a monomer component of a binder resin is polymerized in the presence of fine magnetic powder to form a polymer, and this method is industrially stable. This is preferable because it is easy to manufacture. Specifically, the following methods can be mentioned, for example. (a) A method in which ordinary bulk polymerization is carried out without a solvent at a temperature of 60 to 120°C under a nitrogen stream. (b) In water at a temperature of 60 to 120°C under a nitrogen stream, for example, gelatin, starch, polyvinyl alcohol, barium sulfate, calcium sulfate, barium carbonate, etc.
A method in which suspension polymerization is carried out by conventional methods in the presence of a dispersant such as magnesium carbonate, calcium phosphate, talc, clay, silicic acid, or metal oxide powder. (c) Using an aqueous polymerization initiator in the presence of a surfactant such as sodium dodecylbenzene sulfonate, an alkyl sulfate type anion emulsifier, or sodium dodecyl sulfonate under a nitrogen stream at a temperature of 40°C.
A method of carrying out emulsion polymerization using a conventional method at ~90°C. (d) A method in which solution polymerization is carried out by a conventional method under a nitrogen stream at a temperature of 60 to 120°C, diluted with an appropriate solvent (for example, benzene, xylene, ethanol, methyl ethyl ketone). The toner that constitutes the two-component developer together with the carrier described above is made by dispersing toner components such as colorants in a binder resin.
Various thermoplastic resins are used as the binder resin here. Specific examples include styrenes such as styrene, parachlorostyrene, and α-methylstyrene; methyl acrylate;
Ethyl acrylate, n-propyl acrylate, lauryl acrylate, 2-ethylxyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate,
α- such as n-butyl methacrylate, lauryl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, etc.
Methylene fatty acid monocarboxylic acid esters; Vinyl nitriles such as acrylonitrile and methacrylonitrile; Vinyl pyridines such as 2-vinylpyridine and 4-vinylpyridine; Vinyl ethers such as vinyl methyl ether and vinyl isobutyl ether; Vinyl methyl ketone, vinyl Vinyl ketones such as ethyl ketone and methyl isopropenyl ketone; unsaturated hydrocarbons such as ethylene, propylene, isoprene, butadiene and their halides; polymers of monomers such as halogenated unsaturated hydrocarbons such as chloroprene; , a copolymer obtained by combining two or more of these monomers, and a mixture thereof, or
Examples include non-vinyl condensation resins such as rosin-modified phenol formalin resin, oil-modified epoxy resin, polyester resin, polyurethane resin, polyimide resin, cellulose resin, and polyether resin, or mixtures of these and the vinyl resins. Examples of colorants include carbon black, nigrosine dye, aniline blue,
Mention may be made of calco oil blue, chrome yellow, ultramarine blue, methylene blue, rose bengal, phthalocyanine blue or mixtures thereof. Toner components other than the colorant include a charge control agent, an anti-offset agent, a fluidity improver and the like, and if necessary, fine magnetic powder may be contained. Such toner can be obtained by a conventionally known toner manufacturing method, and has an average particle size of 25 μm or less,
Particularly preferred is a toner having a diameter of 10 to 16 μm. The two-component developer used in the method of the present invention has been described above.Next, a specific developing process for developing, for example, an electrostatic image using such a developer will be described. The developer transport carrier for supplying the developer to the development space can be the same as the conventional one to which a bias voltage can be applied. A structure in which a rotating magnet body having magnetic poles is provided can be preferably used. In such a developer transport carrier, the developer layer carried on the surface of the sleeve moves in an undulating manner due to the rotation of the rotating magnet, so new developer is supplied one after another. Moreover, even if there is some unevenness in the thickness of the developer layer on the surface of the sleeve, the above-mentioned wave-like undulations sufficiently cover the effect so that it does not become a problem in practice. It is preferable that the developer conveying speed due to the rotation of the rotating magnet or the rotation of the sleeve is almost the same as or faster than the moving speed of the electrostatic image carrier. Further, it is preferable that the rotation of the rotating magnet and the rotation of the sleeve are carried in the same direction. Image reproducibility is better in the same direction than in the opposite direction. However, it is not limited to these. Further, it is preferable that the developer layer supported on the developer transport carrier has a uniform thickness. For example, the developer adhering to the developer transport carrier is sufficiently scraped with a blade that regulates the thickness. It is preferable to drop it to form a uniform layer. The gap between the developer transport carrier and the electrostatic charge image carrier is preferably several tens to 2000 μm, and if the gap between the developer transport carrier and the electrostatic charge image carrier becomes narrower than several tens of μm, it will be uniform in the developing space. It becomes difficult to form the ears of the magnetic brush that acts on the developing space, and it also becomes impossible to supply a sufficient amount of toner particles to the developing space, making it difficult to perform stable development.
When the diameter greatly exceeds 2000 μm, the counter electrode effect decreases, making it impossible to obtain sufficient image density, and the edge effect, in which more toner adheres to the contours than the center of the electrostatic charge image, becomes significant. Become. In addition, the gap and the thickness of the developer layer should be set so that the ears of the magnetic brush do not come into contact with the surface of the electrostatic image carrier and are as close as possible to the surface of the electrostatic image carrier when no oscillating electric field is applied. Particularly preferred. This is because it is possible to prevent scratches and fog from occurring on the toner image due to the rubbing of the magnetic brush. Preferably, the oscillating electric field is created by applying an oscillating bias voltage to the sleeve of the developer transport carrier. Further, as the bias voltage, it is preferable to use a voltage obtained by superimposing a DC voltage, which prevents toner particles from adhering to non-image areas, with an AC voltage, which makes it easier for the toner particles to separate from the carrier particles. However, the present invention is not limited to these methods. An example of a specific apparatus that can be used to carry out the developing step in the method of the present invention is shown in FIG. In FIG. 1, 1 is a drum-shaped electrostatic charge image carrier made of a photoreceptor such as Se, which rotates in the direction of the arrow, and an electrostatic charge image is formed on its surface by a charging exposure device (not shown). . 2 is a sleeve made of non-magnetic material such as aluminum; 3 is a sleeve 2;
The sleeve 2 and the magnet 3 constitute a developer transport carrier. These sleeves 2
and the magnet body 3 are relatively rotatable, and in the illustrated example, the sleeve 2 is rotated in the direction of the arrow, and the magnet body 3
is fixed. The N and S magnetic poles of magnet body 3 are usually
It is magnetized to a magnetic flux density of 500 to 1500 Gauss,
Due to the magnetic force, a layer of developer D consisting of spikes standing up like a brush, ie, a magnetic brush, is formed on the surface of the sleeve 2. 4. A regulating blade made of magnetic or non-magnetic material that regulates the height and amount of the magnetic brush;
A cleaning plate 5 removes the magnetic brush that has passed through the developing space A from above the sleeve 2.
The surface of the sleeve 2 comes into contact with the developer D in the developer reservoir 6, thereby supplying the developer D, and 7 stirs the developer D in the developer reservoir 6 to make the components uniform. This is a stirring screw. Since toner particles of the developer D in the developer reservoir 6 are consumed when development is performed, toner particles T in the toner hopper 8 are replenished as appropriate. Reference numeral 9 denotes a supply roller having a concave portion on its surface that drops the toner particles T into the developer reservoir 6 . A bias power supply 10 applies a bias voltage to the sleeve 2 via a protective resistor 11. A via voltage having an oscillating alternating current component is applied by the bias power supply 10 between the base 1a of the electrostatic image carrier 1 and the sleeve 2, which are grounded. This bias voltage is, for example, a superimposed voltage of a DC voltage and an AC voltage.The DC component prevents fogging, and the AC component vibrates the magnetic brush to improve the developing effect. For this DC voltage component, a voltage of, for example, 50 to 600 V, which is approximately equal to or higher than the potential of the non-image area, is usually used.
For the AC voltage component, a voltage of 100 V to 5 KV is used with a frequency of 100 Hz to 10 kHz, preferably 1 to 5 kHz. Note that when the toner particles contain a magnetic material, the DC voltage component may be lower than the non-image area potential. If the AC voltage component frequency is too low, the effect of imparting vibration will be reduced; if it is too high, the developer will be unable to follow the vibrations of the electric field, resulting in a decrease in image density and the inability to obtain clear, high-quality images. appears. In addition, the voltage of the AC voltage component is also related to the frequency, but the higher the voltage, the more the magnetic brush will vibrate and the more effective it will be, but if it is too high, it will easily cause fogging, and insulation problems such as lightning strikes will occur. This is not preferable since it also tends to cause destruction. In the above-described apparatus, the gap between the sleeve 2 and the electrostatic image carrier 1 is set to be in the range of several tens to 2000 μm, and the electrostatic image on the electrostatic image carrier 1 is developed. As the magnetic flux density on the surface of the sleeve 2 changes as the sleeve 2 rotates, the magnetic brush formed on the surface of the sleeve 2 moves on the sleeve 2 while vibrating, thereby creating an electrostatic charge image. It stably and smoothly passes through the gap between the electrostatic charge image carrier 1 and imparts a uniform developing effect to the surface of the electrostatic image carrier 1, making it possible to stably develop images with high image density. do. Although an example of the apparatus that can be used in the method of the present invention has been described above with reference to FIG. 1, the present invention is not limited thereto. For example, several electrode wires may be stretched around the developing area between the developer transport carrier and the electrostatic image carrier, and an oscillating voltage may be applied to them to vibrate the magnetic brush and produce a developing effect. can be improved. In that case as well, a DC bias voltage may be applied to the developer transport carrier, or oscillating voltages of different frequencies may be applied. Furthermore, the method of the present invention can be similarly applied to reversal development and the like. In that case, the DC voltage component is set to a voltage approximately equal to the receiving potential in the non-image background portion of the electrostatic image carrier. Furthermore, the method of the present invention can be applied even when the image to be developed is a magnetic latent image. [Operations and Effects of the Invention] In the image forming method of the present invention, by applying an oscillating electric field to the development space in the development step, even if a small-diameter carrier is used as the carrier constituting the developer, the carrier's latent image carrier can be It is possible to suppress adhesion to the film and achieve good development.
That is, by applying an oscillating electric field to the developing space, particles constituting the developer fly between the developer layer and the latent image carrier in the state of unit particles as the electric field changes. Therefore, toner particles can be made to selectively adhere to the electrostatic latent image based on strictly defined Coulomb attraction, so that adhesion of carrier particles to the latent image carrier is suppressed. As a result, the effect of making the carrier smaller in diameter is that the allowable range of toner concentration in the two-component developer is wide, making toner replenishment easier, and the brush-like ears in the developer layer have a high density. It is possible to fully exhibit effects such as being able to obtain high-quality images without unevenness. Furthermore, in the image forming method of the present invention, since the developer used has a toner concentration within a specific range defined by the average particle diameter and true specific gravity of the carrier and toner, the toner The frictional contact between the toner and the carrier is maintained in a good condition, and the toner can obtain an appropriate charging state. As a result, as is clear from the examples described below, a clear toner with no fog and a high density can be obtained. Images can be formed. [Embodiments of the Invention] Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited thereto. In addition, “department”
represents parts by weight. <Manufacture of carrier> 1) Carrier A Styrene-acrylic resin (monomer composition ratio of styrene, butyl methacrylate and methyl methacrylate 500:20:30, softening point 133°C) 40 parts magnetite "BL-100" (Titan Kogyo Co., Ltd.) made)
70 parts Charge control agent "Spiron Black TRH" (manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.) 2 parts The above substances were mixed in a ball mill, further kneaded with two rolls, then crushed and classified, with an average particle size of 20.4 μm, A microcarrier with a true specific gravity of 1.92 was obtained. This will be referred to as "Carrier A." 2) Carrier B Change the average particle size of Carrier A from 20.4μm to 40μm.
Carrier was obtained in the same manner as Carrier A, except for the following. This will be referred to as "Carrier B." 3) Carrier C Styrene-acrylic resin (monomer composition ratio of styrene, butyl methacrylate and methyl methacrylate 50:20:30) 25 parts magnetite "EPT-1000" (manufactured by Toda Kogyo Co., Ltd.)
70 parts Charge control agent "Spiron Black TRH" 2 parts Using the above substances, a carrier having an average particle diameter of 24.6 μm and a true specific gravity of 2.02 was obtained in the same manner as in the case of carrier A. This will be referred to as "Carrier C."<Manufacture of toner> 1) Toner a Styrene-acrylic resin (monomers of styrene, butyl acrylate and methyl methacrylate, composition ratio 75:15:10, weight average molecular weight Mw/number average molecular number M N = 10.1, softening point 128 ℃) 100 parts carbon black "Mogul L" (manufactured by Kayabot Co., Ltd.) 10 parts polypropylene "660P" (manufactured by Sanyo Chemical Co., Ltd.) 3 parts charge control agent "Nigrosine SO" (manufactured by Orient Chemical Co., Ltd.) 2 parts Put the above substances into a ball mill. The mixture was mixed, further kneaded with two rolls, and then crushed and classified to obtain a non-magnetic toner powder having an average particle size of 11.0 μm and a true specific gravity of 1.06. Hydrophobic silica fine powder "R-972" corresponding to 0.2% by weight was added to this toner powder.
(manufactured by Nippon Airosil Co., Ltd.) was added and mixed to prepare a toner. This is referred to as "toner a". 2) Average particle size of toner powder in toner b and toner a
A toner was obtained in the same manner as toner a except that the thickness was changed from 11.0 μm to 16.5 μm. This is referred to as "toner b". Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 Carrier A and toner a were used, and the toner content ratio (weight %) Tc to the carrier was set to the value shown in Table 1, and two types were used for the examples and two types were used for the comparative examples. A total of four types of developers were prepared. In the developer composed of carrier A and toner a, the content ratio Tc of the toner satisfying the above-mentioned formula (1) ranges from approximately 20 to 42.

【表】 以上の各現像剤によつて第1図に示した装置を
用いて実写テストを行ない、以下の評価項目につ
いて検討した。その結果を第1表にせて記載す
る。 <評価項目> (1) カブリ カブリ、すなわちトナーの付着すべき画像部
以外の背景部へのトナー付着の発生を目視によ
つて観察した。評価は、カブリの発生のほとん
どないものを「〇」、カブリの発生の若干ある
ものを「△」、カブリの発生の著しいものを
「×」とした。 (2) キヤリア付着 キヤリア付着は、転写画像のキヤリア付着を
目視によつて観察した。評価は、キヤリア付着
のほかほとんどないものを「〇」、キヤリア付
着の若干あるものを「△」、キヤリア付着の著
しいものを「×」とした。 (3) 画像アレ 画像アレは、転写画像を目視で観察した。評
価は、画像濃度が十分で実用性あるものを
「〇」、画像濃度が若干低く、エツジ効果のみら
れるものを「△」、画像濃度が低く、エツジ効
果が顕著なものを「×」とした。 なお、実写テストに用いた装置は次の条件を有
する。すなわち、静電荷像担持体1は有機光導電
性(OPC)感光体、その周速は150mm/sec、静
電荷像担持体1に形成された静電像の最高電位−
500V、スリーブ2の外径30mm、その回転数
100rpm、磁石体3のN,S磁極の磁束密度は500
ガウス、その回転数は1000rpm、現像空間Aでの
現像剤層の厚さ0.2mm、スリーブ2と静電荷像担
持体1との間隙0.3mm、即ち300μm、、スリーブ2
に印加するバイアス電圧は直流電圧成分−250V、
交流電圧成分1.5kHz、400Vとした。また、定着
には熱ローラの表面温度が180℃の熱ローラ定着
装置を用いた。 実施例3〜5および比較例3 キヤリアAおよびトナーbを用い、キヤリアに
対するトナーの含有割合(重量%)が第2表に示
す値とされる、実施例について3種、比較例につ
いて1種の合計4種の現像剤を調製した。なお、
このキヤリアAとトナーbとによつて構成される
現像剤においては、前述の式(1)を満すトナーの含
有割合Tcの範囲は、およそ36〜63である。 これらの各現像剤について、既述の装置を用い
て実写テストを行なつた。その結果を第2表に示
す。
[Table] A photographic test was conducted using the apparatus shown in FIG. 1 using each of the above-mentioned developers, and the following evaluation items were examined. The results are shown in Table 1. <Evaluation Items> (1) Fog Fog, that is, occurrence of toner adhesion to background areas other than image areas to which toner should be attached, was visually observed. The evaluation was rated as "○" if there was almost no fogging, "△" if there was some fogging, and "x" if there was significant fogging. (2) Carrier adhesion The carrier adhesion of the transferred image was visually observed. The evaluation was given as "○" if there was almost no carrier adhesion, "△" if there was some carrier adhesion, and "x" if there was significant carrier adhesion. (3) Image defects Image defects were determined by visually observing the transferred images. The evaluation was ``〇'' if the image density was sufficient and practical, ``△'' if the image density was slightly low and an edge effect was observed, and ``x'' if the image density was low and the edge effect was noticeable. . The equipment used for the live-action test had the following conditions. That is, the electrostatic charge image carrier 1 is an organic photoconductive (OPC) photoreceptor, its circumferential speed is 150 mm/sec, and the highest potential of the electrostatic image formed on the electrostatic charge image carrier 1 is -
500V, outer diameter of sleeve 2 30mm, rotation speed
100 rpm, magnetic flux density of N and S magnetic poles of magnet body 3 is 500
Gauss, the rotation speed is 1000 rpm, the thickness of the developer layer in the developing space A is 0.2 mm, the gap between the sleeve 2 and the electrostatic image carrier 1 is 0.3 mm, that is, 300 μm, and the sleeve 2
The bias voltage applied to is the DC voltage component -250V,
The AC voltage component was 1.5kHz and 400V. For fixing, a heat roller fixing device with a heat roller surface temperature of 180° C. was used. Examples 3 to 5 and Comparative Example 3 Carrier A and toner b were used, and the toner content ratio (weight %) to the carrier was the value shown in Table 2, three types for Examples and one type for Comparative Example. A total of four types of developers were prepared. In addition,
In the developer composed of carrier A and toner b, the content ratio Tc of the toner satisfying the above-mentioned formula (1) ranges from approximately 36 to 63. For each of these developers, an actual photographic test was conducted using the apparatus described above. The results are shown in Table 2.

【表】 実施例6,7および比較例4,5 キヤリアBおよびトナーaを用い、キヤリアに
対するトナーの含有割合(重量%)が第3表に示
す値とされる、実施例について2種、比較例に2
について2種の合計4種の現像剤を調製した。な
お、このキヤリアBとトナーaとによつて構成さ
れる現像剤においては、前述の式(1)を満すトナー
の含有割合Tcの範囲は、およそ12〜22である。 これらの各現像剤について、既述の装置を用い
て実写テストを行なつた。その結果を第3表に示
す。
[Table] Examples 6 and 7 and Comparative Examples 4 and 5 Comparison of two types of Examples using carrier B and toner a, with the toner content ratio (weight %) to the carrier being the value shown in Table 3. Example 2
A total of four types of developers were prepared, two types for each. In the developer composed of carrier B and toner a, the content ratio Tc of toner satisfying the above-mentioned formula (1) ranges from approximately 12 to 22. For each of these developers, an actual photographic test was conducted using the apparatus described above. The results are shown in Table 3.

【表】 実施例8,9およよび比較例6,7 キヤリアBおよびトナーbをを用い、キヤリア
に対するトナーの含有割合(重量%)が第4表に
示す値とされる、実施例について2種、比較例に
ついて2種の合計4種の現像剤を調製した。な
お、このキヤリアBとトナーbとによつて構成さ
れる現像剤においては、前述の式(1)を満すトナー
の含有割合Tcの範囲は、およそ18〜32である。 これらの各現像剤について、既述の装置を用い
て実写テストを行なつた。その結果を第4表に示
す。
[Table] Examples 8 and 9 and Comparative Examples 6 and 7 Example 2 in which carrier B and toner b were used and the toner content ratio (weight %) to the carrier was the value shown in Table 4. A total of four types of developers, two types of which were used as a seed and a comparative example, were prepared. In the developer composed of carrier B and toner b, the content ratio Tc of toner satisfying the above-mentioned formula (1) ranges from approximately 18 to 32. For each of these developers, an actual photographic test was conducted using the apparatus described above. The results are shown in Table 4.

【表】 実施例10,11および比較例8,9 キヤリアCおよびトナーaを用い、キヤリアに
対するトナーの含有割合(重量%)が第5表に示
す値とされる、実施例について2種、比較例につ
いて2種の合計4種の現像剤を調製した。なお、
このキヤリアCとトナーaによつて構成される現
像剤において、前述の式(1)を満すトナーの含有割
合Tcの範囲は、およそ19〜33である。 これらの各現像剤について、既述の装置を用い
て実写テストを行なつた。その結果を第5表に示
す。
[Table] Examples 10 and 11 and Comparative Examples 8 and 9 Comparison of two types of Examples using Carrier C and Toner A, where the content ratio (wt%) of toner to carrier is the value shown in Table 5. A total of four developers were prepared, two types for each example. In addition,
In the developer composed of carrier C and toner a, the content ratio Tc of the toner satisfying the above-mentioned formula (1) ranges from approximately 19 to 33. For each of these developers, an actual photographic test was conducted using the apparatus described above. The results are shown in Table 5.

【表】 以上の結果より、本発明の実施例においては、
いずれもトナー濃度が適正な範囲内にあつて、カ
ブリ、キヤリア付着ならびに画像アレのない再現
性の良好な高画質の可視画像を得ることができる
ことが確認された。 これに対し、比較例においては評価項目の全般
にわたつて劣つており、トナー濃度が過小である
とキヤリア付着ならびにに画像アレの発生が著し
く、またトナー濃度が過大であるとカブリの発生
が著しいことが判明した。
[Table] From the above results, in the examples of the present invention,
In all cases, it was confirmed that the toner concentration was within an appropriate range, and it was possible to obtain high-quality visible images with good reproducibility and no fogging, carrier adhesion, or image distortion. On the other hand, the comparative example was inferior in all evaluation items; if the toner density is too low, carrier adhesion and image distortion occur significantly, and if the toner density is too high, fogging occurs significantly. It has been found.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明方法の実施において現像工程を
遂行するために用いることができる現像装置の一
例の概略を示す説明用断面図である。 1……静電荷像担持体、2……スリーブ、3…
…磁石体、4……規制ブレード、5……クリーニ
ングブレード、6……現像剤溜り、7……撹拌ス
クリユー、8……トナーホツパー、9……供給ロ
ーラ、10……バイアス電源、11……保護抵
抗、A……現像空間、D……現像剤、T……トナ
ー粒子、N,S……磁極。
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view schematically showing an example of a developing device that can be used to perform a developing step in carrying out the method of the present invention. 1... Electrostatic image carrier, 2... Sleeve, 3...
... Magnet, 4 ... Regulation blade, 5 ... Cleaning blade, 6 ... Developer reservoir, 7 ... Stirring screw, 8 ... Toner hopper, 9 ... Supply roller, 10 ... Bias power supply, 11 ... Protection Resistance, A...development space, D...developer, T...toner particles, N, S...magnetic poles.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 トナーとキヤリアとよりなる二成分系現像剤
の現像剤層を現像剤搬送担体上に形成し、この現
像剤層を振動電界を生ぜしめた現像空間に供給し
て潜像担持体上の潜像を、現像剤層の表面が潜像
担持体の表面に接触せずに現像する現像工程を含
む画像形成方法であつて、 前記キヤリアは、当該キヤリアに対して55〜80
重量%となる割合の磁性体微粉末をバインダー樹
脂中に分散せしめたものであり、前記二成分系現
像剤は、 トナーの平均粒径をr1μm、 キヤリアの平均粒径をr2μm、 トナーの真比重をρ1、 キヤリアの真比重をρ2、 としたとき、キヤリアに対するトナーの含有割合
Tc(重量%)が下記式で表わされる範囲内にある
ものであることを特徴とする画像形成方法。 80(r1/r2)(ρ1/ρ2)≦TC≦140(r1r2)(ρ1
ρ2) ただし、10≦r2≦50、0.3≦r1/r2≦0.6である。
[Scope of Claims] 1. A developer layer of a two-component developer consisting of toner and carrier is formed on a developer transport carrier, and this developer layer is supplied to a development space where an oscillating electric field is generated to develop a latent An image forming method comprising a developing step of developing a latent image on an image carrier without the surface of a developer layer coming into contact with the surface of the latent image carrier, wherein the carrier is 55 to 50% of the carrier. 80
The two-component developer is made by dispersing fine magnetic powder in a proportion of % by weight in a binder resin.The average particle size of the toner is r 1 μm, the average particle size of the carrier is r 2 μm, When the true specific gravity of toner is ρ 1 and the true specific gravity of carrier is ρ 2 , the content ratio of toner to carrier
An image forming method characterized in that Tc (weight %) is within the range expressed by the following formula. 80 (r 1 / r 2 ) (ρ 1 / ρ 2 ) ≦T C ≦140 (r 1 r 2 ) (ρ 1 /
ρ 2 ) However, 10≦r 2 ≦50, 0.3≦r 1 /r 2 ≦0.6.
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