JPH0366666B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は画像担体表面に形成された静電潜像を
現像するために使用される乾式現像剤に係り、特
に磁性キヤリアと磁性トナーとからなる静電荷像
用現像剤に関する。 （従来の技術） 電子写真法は、画像担体表面に静電潜像を形成
しこの静電潜像を現像してトナー像を得、このト
ナー像に直接定着するかあるいはトナー像を転写
部材上に転写後定着して最終画像を得るものであ
る。静電潜像を現像する場合通常は磁気ブラシ現
像法が行なわれている。磁気ブラシ現像法に使用
される現像剤としては、従来から鉄粉、フエライ
ト粉末などの磁性キヤリアと、樹脂と着色剤を含
有する非磁性トナーとの混合粉体である二成分系
現像剤が多く用いられている。この二成分系現像
剤を用いる磁気ブラシ現像法は、キヤリアとトナ
ーを所定の割合で混合し、両者を摩擦帯電せしめ
てトナーを所定の極性に帯電させてトナーのみを
画像担体表面に付着させるもので、絶縁性トナー
を用いるための転写が容易であるという利点があ
る。 これに対し、現像剤として樹脂と磁性粉を主体
とする一成分系の磁性トナーも使用されている。
磁性トナーを用いる現像法は、例えば特公昭56−
2705号公報に記載されるように、導電性磁性トナ
ーを導電性スリーブ上に保持して静電誘導により
トナーを画像担体表面に付着する方法が知られて
いる。しかるにこの方法では、トナーが導電性で
あるため、現像後直接定着するいわゆるCPC法
には適用できるが、現像して得られたトナー像を
転写シート上に転写してから定着するいわゆる
PPC法には適用できない。 そこで転写を容易にするため、絶縁性磁性トナ
ーを使用する現像法が提案された。例えば特開昭
53−31136号公報には、絶縁性磁性トナーを保持
する非磁性スリーブを高速で移動せしめてトナー
を現像前に予め帯電せしめる方法が開示されてい
る。しかしこのような方法によつても、非荷電型
の磁性トナーではトナーが帯電しにくいため、感
光体の表面電位を通常より数百Ｖ高めに設定する
必要があり、感光体の寿命が低下するという問題
がある。 そこで磁性トナーに電荷供与剤を添加し、トナ
ーを予め所定の極性に帯電させてから現像に供す
る荷電型磁性トナーが提案された。（特開昭55−
48754号、同57−45555号、同57−45556、同55−
45557号等の各公報参照）この荷電型磁性トナー
を用いると、トナー同志又はトナーとスリーブあ
るいはトナーとドクターブレードとの摩擦帯電に
よりトナーが二成分現像剤と同程度に帯電するた
め、通常の感光体の表面電位で現像できるように
なつた。 上述した通り二成分系現像剤と荷電型磁性トナ
ーは利点を有するが、次のような不具合点もあ
る。二成分系現像剤の場合は、画像濃度および解
像度の点では良好な画像が得られるが、一般に中
間調の再現性が劣るという問題がある。一方荷電
型磁性トナーの場合は、トナーの帯電量が多くな
るに従いトナー同志の摩擦帯電性も増加し、スリ
ーブ上でトナーが帯電凝集を起こし易くなり、塊
つたトナーがドクターブレードに堆積し、スリー
ブ上にトナー不足により現像不足の筋が生じるこ
とがある。 そこで磁性キヤリアと磁性トナーとを混合した
現像剤が提案された。（特開昭56−106249号、同
59−162563号、同59−216149号参照） （発明の解決しようとする問題点） 磁性キヤリアと帯電材入りの磁性トナーとを混
合した現像剤であつても、磁性キヤリアが鉄粉で
あると（特開昭56−106249号公報の実施例参照）、
中間調の再現性が十分でないという問題が生じて
しまう。 またキヤリアとしてフエライトキヤリアを用い
ると（特開昭59−162563号、同59−216149号）、
トナーの帯電凝集の防止に有効であるが、キヤリ
アの粒径が小さいと感光体表面にキヤリア付着が
生じ易くなるという問題が生じてしまう。 したがつて本発明の目的は、キヤリアの付着を
伴わず高品質の画像を得ることのできる静電荷像
現像用現像剤を提供することである。 （問題点を解決するための手段） 本発明の静電荷像現像用現像剤は、55〜
75emu／ｇの飽和磁化と10⁶〜10¹⁰Ω・cmの体積
抵抗と74〜105μmの平均粒度分布を有するフエラ
イトキヤリアと、10¹⁴Ω・cm以上の体積抵抗を有
する荷電型磁性トナーとからなり、前記フエライ
トキヤリアと前記磁性トナーとが60〜90：40〜10
の重量比で混合されていると共に、前記フエライ
トキヤリアと前記磁性トナーとが絶対値で10〜
30μc／ｇの帯電量を有することを特徴とするも
のである。 本発明においてフエライトキヤリアは、適当な
金属酸化物と３価の鉄酸化物の焼結体であり、具
体的な組成としては、Ba−Ni−Znフエライト、
Mn−Znフエライト、Ni−Znフエライト、Ln−
Znフエライト、Cu−Znフエライト、Cu−Zn−
Mgフエライト、Mg−Znフエライト等が挙げら
れる。このようなフエライトキヤリアは、適当な
配合比で混合された原料を、0.5〜3.0時間仮焼
し、平均粒度2.0μm以下に微粉砕し、所定の粒度
に造粒し、次いで1250℃〜1350℃の温度で３〜５
時間焼成してから、解砕および分級して製造する
ことができる。 フエライトキヤリアの物性値は、使用条件によ
つて定められるが、通常の現像条件、例えば、現
像速度が50〜200mm／secで、マグネツトロールの
磁力が500〜1000G（スリーブ上での値）、現像剤
の搬送速度が10〜800mm／secの場合において、飽
和磁化（σs）が55〜75emu／ｇ、D.C100v／cmに
おける体積抵抗が10⁶〜10¹⁰Ω・cm、平均粒度分
布が74〜105μmの範囲がよい。 σsが55emu／ｇ未満であると、搬送中にキヤリ
アがスリーブ上より離脱して感光体表面に付着し
易くなり、σsが75emu／ｇよりも大きいと、キヤ
リアの磁力による搬送性が強くなりすぎて、黒ベ
タ部の画像にハケスジが発生する。 キヤリアの粒径は小さいと、感光体表面にキヤ
リアが付着し、一方その粒径が大きいと画像が荒
れ易くなる。したがつて粒度分布としては74〜
105μmの範囲がよいが、粒径74μm未満及び粒径
105μmを越える粒子の含有量が必ずしも０でなく
ても、いずれも10重量％以下であれば、実用上問
題は生じない。 体積抵抗は10¹⁰Ω・cmを越えると、現像性が低
下し、体積抵抗が10⁶Ω・cm未満であると、キヤ
リアが感光体表面に付着してしまう。キヤリアの
体積抵抗は種々の方法によつて調整されるが、例
えば、特願昭60−31985号に提案されているよう
に焼成、解砕後適当な熱処理を行なう方法が有効
である。 本発明では、以上の物性値を有するものであれ
ばいかなるフエライトキヤリアでも使用できる
が、画質の点から特にBa−Ni−Zn系フエライト
キヤリアが好適である。 本発明において、荷電型磁性トナーは、良好な
画像を得るために絶対値で10〜30μc／ｇの帯電
量を有することが必要である。即ち、帯電量が
10μc／ｇに満たないと静電荷像に付着する力が
強くなりすぎて地カブリが生じ易くなり、帯電量
が30μc／ｇを越えると、画像濃度が低下してし
まう。帯電量のより好ましい範囲は15〜25μc／
ｇである。また良好な転写性を得るためには、ト
ナーがD.C.4000v／cmの電場において10¹⁴Ω・cm
以上の体積抵抗を有することが必要である。 このような磁性トナーは、定着用樹脂と磁性粉
と電荷制御剤とを適当な比率で混合し、粉砕法、
スプレードライ法等の公知の手法で製造すること
ができる。またトナー粒子の内部及び／又は表面
に、流動性改質剤（例えばシリカ微粉末）及び／
又は抵抗調節剤（例えばカーボンブラツク）を添
加することもできる。 上記の定着用樹脂は、定着方式に応じて適宜選
定すればよい（例えば特開昭57−97545号公報参
照）。一例として熱ロール定着方式の場合は、ス
チレン・アクリル系共重合体、スチレン・ブタジ
エン共重合体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂
およびそれらの混合樹脂が挙げられる。 磁性粉としては、フエライト、マグネタイトを
はじめとする鉄、コバルト、ニツケルなどの強磁
性を示す元素を含む合金あるいは化合物が使用で
きるが、トナー中に含有せしめるために平均粒径
が0.1〜3μm程度のものが望ましい。トナー中に
含有せしめる量は10〜70重量％の範囲が適当であ
る。10重量％未満では、トナーの磁力が低下し、
スリーブから離脱し易くなり、70重量％を越える
と、それ自体導電性であるため体積抵抗が低下
し、又定着性も劣る。より好ましい含有量は20〜
55重量％である。 電荷制御剤は、公知の染料あるいは顔料を用い
ることができる。例えば、正に摩擦帯電性を有す
るニグロシン染料、あるいは高級脂肪酸で変性し
たニグロシン染料、負に摩擦帯電性を有する含金
属（Cr）アゾ染料が挙げられる。この荷電制御
剤の含有量は、トナーの帯電量に応じて定められ
るが、一般に１〜10重量％の範囲でよい。 本発明の現像剤は、上記のフエライトキヤリア
と上記の磁性トナーとを混合して得られるが、両
者の混合比を重量比で60〜90：40〜10とする必要
がある。フエライトキヤリアの配合量が60重量％
未満であると、即ちトナー濃度が40重量％を越え
ると、トナーが飛散し易くなり、又スペントトナ
ー量が増してキヤリアの寿命が短かくなり、キヤ
リアの配合量が90重量％を越えると、キヤリアが
凝集し易くなり、又キヤリア付着が生じ易くな
る。 本発明の現像剤を用いた場合、次のような現像
条件を設定することが望ましい。 現像剤の搬送方式は、特に限定されないが、キ
ヤリアの磁気的凝集を防ぐために、少なくともス
リーブを回転させる方式が望ましい。したがつて
スリーブのみを回転させる方式のほかに、スリー
ブとマグネツトロールとを同方向（特公昭57−
12148号公報）もしくは逆方向に回転させる方式
も含まれる。 現像ギヤツプ（現像位置における感光体とスリ
ーブとのギヤツプ）は、磁気ブラシと感光体との
接触幅を確保するために1.0mm以下が必要であり、
磁気ブラシが感光体に軟かく接触するために0.3
mm以上とすることが望ましい。好適範囲は0.4〜
0.6mmである。またドクターギヤツプは、現像ギ
ヤツプに応じてそれと同等に設定すればよい。 本発明において、フエライトキヤリアの磁気特
性は、振動試料型磁力計（東英工業製VSM−３
型）を用いて測定するものとする。フエライトキ
ヤリアおよび磁性トナーの体積抵抗は、サンプル
を少量（数10mg）を計り取り、ダイアルゲージを
改良した3.05mmφ（断面積＝0.073cm²）のテフロン
（商品名）製絶縁シリンダー中に充填し、0.1Kgの
圧力下、D.C200v／cmの電場でキヤリアの抵抗
を、D.C4000v／cmの電場でトナーの抵抗を測定
し、体積抵抗を算出した。測定には横河〜ヒユー
レツドパツカード製絶縁抵抗計（4329A型）を用
いた。キヤリアおよびトナーの粒径は粒度分析計
（コールターエレクトロニクス社製コールターカ
ウンターモデルTA−）により測定した。トナ
ーの帯電量はブローオフ摩擦帯電量測定器（東芝
ケミカル製TB−200型）により行なつた。 （実施例） 以下、本発明を実施例によつて具体的に説明す
るが、本発明はこれらの例に限定されるものでは
ない。 実施例 １ モル比でBaO15％、ZnO25％、NiO10％、
Fe₂O₃60％となるように各原料を秤量し、ボール
ミルで乾式混合した。得られた混合粉を900℃の
温度で２時間仮焼し、ついで仮焼粉を再びボール
ミルに投入して粒径1μm以下の粒子に粉砕した。
得られた粉砕粉に粘結剤を加えてスプレードライ
法により造粒し、空気中で1300℃の温度で２時間
焼結し、次いでN₂＋O₂雰囲気（O₂濃度20％）中
で800℃の温度で約３分間熱処理してから分級し
て、粒径74〜10⁵μ（74μm未満の粒子が4.5重量％、
105μmを越える粒子が7.0重量％）、σs 60emu／
ｇ、体積抵抗９×10⁸Ω・cmのフエライトキヤリ
ア（No.１）を得た。 また分級条件を変えた以外は上記と同様の条件
で粒径37〜105μmのフエライトキヤリア（No.２）
と粒径74〜149μmのフエライトキヤリア（No.３）
を得た。 また、スチレン・ブタジエン共重合体（グツド
イヤー製プライオライトS5B）48重量部と磁性粉
（戸田工業製EPT−500）50重量部と負の電荷制
御剤（オリエント化学製ボントロンＥ−81）２重
量部とからなる平均粒度13μmのトナーに、疎水
性シリカ微粉末（日本アエロジル製アエロジル
R972）を0.3重量部外添して、体積抵抗が５×
10¹⁴Ω・cm、帯電量が−18μc／ｇの負荷電型磁性
トナー（No.１）を得た。 上記３種類のフエライトキヤリアの各々と上記
荷電型磁性トナーとを重量比で60：40の比率で混
合して、第１表に示す３種類の現像剤を調整し
た。 上記の現像剤を用いて、次のような条件で画像
評価を行なつた。 周速150mm／secで回転するSeドラムをコロナ
帯電器で＋720Vに一様帯電後、半導体レーザ
（日立製作所製HL−1400、発振波長780mm、出力
５ｍＷ）の分割露光により静電荷像を形成した。
現像は、外径32mmφのステンレス鋼製スリーブを
現像部においてSeドラムと逆方向に300mm／sec
で回転させ、外径29.3mmφで８極対称着磁を施し
スリーブ上で1000Gの磁力を有するマグネツトロ
ールをスリーブと逆方向に1000r.p.m.で回転さ
せ、現像ギヤツプおよびドクターギヤツプをとも
に0.5mmに設定して行なつた。現像して得られた
トナー像はコロナ放電により普通紙に転写してか
ら、ロール温度180℃、ロール間圧力１Kg／cm、
ニツプ幅4.0mmの条件でヒートロール定着を行な
つた。評価結果は同じく第１表に示す。

【表】 表１から本発明の粒度分布の範囲のフエライト
キヤリア（No.１）を使用した場合、画濃度及び解
像度が高く、トナー飛散による下地カブリもなき
良質の画像が得られ、本発明の粒度分布の範囲外
のフエライトキヤリア（No.２，３）を使用した場
合には、キヤリア付着あるいは画像が荒れること
がわかる。 実施例 ２ 熱処理条件（O₂濃度）を変えた以外は実施例
１と同様の条件で製造して、粒径74〜105μ、
σs60emu／ｇであつて、体積抵抗が異なる４種類
のフエライトキヤリア（No.４〜７）を得た。但
し、No.７のみは熱処理を行わなかつた。 体積抵抗は、No.４が５×10⁵Ω・cm、No.５が１
×10⁶Ω・cm、No.６が９×10⁷Ω・cm、No.７が３×
10⁹Ω・cmであつた。 これらのフエライトキヤリアの各々と実施例１
の荷電型磁性トナーとを60：40の重量比で混合し
て、４種類の現像剤（Ｂ−１〜Ｂ−４）を調整し
た。 上記の現像剤を用いて実施例１と同様の条件で
画像評価を行なつた。その結果を第２表に示す。

【表】 表２から、キヤリアの抵抗が本発明の範囲より
低い場合（Ｂ−１）は、キヤリア付着が発生する
が、本発明の範囲内であれば、キヤリア付着がな
くしかも良好な画像が得られることがわかる。 実施例 ３ NiO，ZnO，Fe₂O₃とを種々の比率で配合し、
実施例１と略同様の条件で処理して第３に示す３
種類のフエライトキヤリアを得た。

【表】 また、LiO，ZnO，Fe₂O₃とを種々の比率で配
合し、実施例１と略同様の条件で処理して表４に
示す２種類のフエライトキヤリアを得た。

【表】 これらのフエライトキヤリアの各々と実施例１
の荷電型磁性トナーとを60：40の重量比で混合し
て、５種類の現像剤（Ｃ−１〜Ｃ−５）を調整し
た。これらの現像剤を用いて実施例１と同様の条
件で画像評価を行なつた。その結果を表５に示
す。

【表】 表５から、キヤリアの飽和磁化（σs）が本発明
の範囲より高い場合（Ｃ−３，Ｃ−５）は、解像
度が低下し黒ベタ画像にハケスジが発生したが、
本発明の範囲内であれば、良好な画像が得られる
ことがわかる。 実施例 ４ 実施例１のフエライトキヤリア（No.１）と、帯
電量の異なる７種類の荷電型磁性トナーの各々と
を60：40の重量比で混合して、７種類の現像剤
（Ｄ−１〜Ｄ−７）を調整した。これらの荷電型
磁性トナーは、負荷電制御剤の含有量と磁性粉の
含有量を変えた以外は実施例１と同様の組成を有
するものである。 上記の各現像剤を用いて実施例１と同様の条件
で画像評価を行なつた。その結果を表６に示す。

【表】 表６から、トナーの帯電量が本発明の範囲より
低い場合（Ｄ−１）は、カブリが生じ、本発明の
範囲より高い場合（Ｄ−６，Ｄ−７）は、画像濃
度が低下するが、本発明の範囲内であれば良好な
画像が得られることがわかる。 実施例 ５ 実施例１のフエライトキヤリア（No.１）と、実
施例１の負荷電型磁性トナーとの混合比を種々変
えて５種類の現像剤（Ｅ−１〜Ｅ−５）を調整し
た。これらの現像剤を用いて実施例１と同様の条
件で画像評価を行なつた。その結果を表７に示
す。

【表】 表７から、キヤリアの配合量が本発明の範囲よ
りも少ない場合（Ｅ−１，Ｅ−２）は、地カブリ
が生じ、本発明の範囲より多い（Ｅ−５）とキヤ
リア付着が生ずるが、本発明の範囲内であれば、
良好な画像が得られることがわかる。 （発明の効果） 以上に記述の如く、本発明によれば、特定のフ
エライトキヤリアと荷電型磁性トナーとを特定の
比率で混合して現像を行なうため、画像濃度及び
解像度が高く、中間調の再現性が良好でしかも地
カブリのない高品質の画像を得ることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 55〜75emu／ｇの飽和磁化と10⁶〜10¹⁰Ω・
   cmの体積抵抗と74〜105μmの平均粒度分布を有す
   るフエライトキヤリアと、10¹⁴Ω・cm以上の体積
   抵抗を有する荷電型磁性トナーとからなり、前記
   フエライトキヤリアと前記磁性トナーとが60〜
   90：40〜10の重量比で混合されていると共に、前
   記フエライトキヤリアと前記磁性トナーとが絶対
   値で10〜30μc／ｇの帯電量を有することを特徴
   とする静電荷像現像用現像剤。