JPH05273789A

JPH05273789A - 電子写真用現像剤

Info

Publication number: JPH05273789A
Application number: JP3064571A
Authority: JP
Inventors: Reiko Akiyama; 玲子秋山; Ikutaro Nagatsuka; 育太郎長束; Chiaki Suzuki; 千秋鈴木; Satoru Torigoe; 哲鳥越
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1991-03-28
Filing date: 1991-03-28
Publication date: 1993-10-22
Anticipated expiration: 2015-12-25
Also published as: JP3120460B2

Abstract

(57)【要約】【目的】静電コントラストの低い潜像を高濃度で現像
することができ、感光体へのキャリア付着のない電子写
真用現像剤を提供することにある。【構成】平均粒径が４０μm 以上、粒径３１μm 以下
の粒子の割合が２５重量％以下であり、５０００エルス
テッドの磁場中における保磁力が２０エルステッドに調
整された分散型キャリアの表面に、体積抵抗が１０¹²Ω
cm以下の導電性微粒子を添加し、トナーと混合使用する
電子写真用現像剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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静電潜像を現像する二成分現
像剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法は複写機あるいはプリンター
に広く多用化されているが、その中で感光体と現像剤の
特性の安定化は、これらの商品の信頼性を向上させる上
で最も重要な要素技術として多くの研究、開発が進めら
れてきた。その中でも感光体は低コスト、安定性等から
有機感光体が注目されてきたが、有機感光体は、高い電
位で帯電させると、感光体が破壊され易く、寿命が短く
なるという問題があった。

【０００３】また、近年のオフィスの事務書類における
カラー化の進展とともに感光体の表面電位を多値化する
ことにより、２色以上のトナーを現像させる方式が用い
られるようになった。この様なシステムにおいては、感
光体の表面電位を分割して用いるために、従来より小さ
い静電コントラストで現像させることが必要となってい
る。

【０００４】一方、現像方式においては、磁気ブラシ現
像が現在主流であり、キャリアーとトナーとから主とし
て構成される二成分現像剤が使用されるが、上記のよう
な感光体表面電位が低い場合や、静電コントラストが高
くとれない場合においては、これら二成分現像剤の中で
もバインダー樹脂と磁性粉微粒子を主成分とするバイン
ダー分散型キャリアを用いた現像剤を使用するのが効果
的である。即ち、バインダー分散型キャリアは、現像効
率が良いために低コントラスト電位下においても画像濃
度が高く、解像力の良好なコピー画像が得られるからで
ある。

【０００５】感光体の表面電位を多値化することによっ
て２色以上のトナーを現像させる方式においては、第２
現像器以降の現像スリーブ上の磁気ブラシの穂先が、そ
れ以前に現像された感光体上のトナー像を乱すという問
題があり、特にトナー像が低コントラスト電位下で現像
される場合には、トナーと感光体との静電的付着力が弱
いために、像が乱される度合が大きい。

【０００６】しかし、この様な現像システムにおいて、
少なくとも第２現像以降の現像剤にバインダー分散型キ
ャリアを用いると、磁気ブラシの穂先が比較的柔らかい
ために、上記感光体上のトナー像乱れの防止に有効であ
ることが特開昭６３−１２７２６０号公報に開示されて
いる。

【０００７】この様なバインダー分散型キャリアの欠点
は比較的磁力が弱く、粒径が小さい場合が多いために、
キャリアが現像スリーブ上に担持するのに必要な磁気的
吸引力よりも、感光体からキャリアに対して作用する静
電的吸引力の方が大きくなり、感光体上の画像部あるい
は非画像部にキャリアが付着する傾向があることがあ
る。

【０００８】バインダー分散型キャリアにおける上記の
問題を解決する方法としては、例えば粒径１８〜７０μ
m で体積抵抗１０⁸〜１０¹²cmΩのキャリアを高速現像
に使用するために、１０００Oeの磁場における磁化を１
２００ガウス以上に調整する方法（特開昭５９−１５７
６５７号公報）、磁気力によるキャリアの凝集を防止す
るために、キャリアの保磁力を６０〜２５０Oeに調整す
る方法（特開昭６０−１４７７５０号公報）、キャリア
の平均粒径を小さくし、粒度分布を狭くしたシャープカ
ットされたキャリアを用い、かつ、保磁力を１００Oe以
下に調整して現像能力の低下を防止する方法（特開平１
−２２３４７１号公報）、さらには、現像剤の流動性を
改善するために、トナー表面にアルミナ粒子を添加する
方法（特開昭６２−１２９８６０号公報）、チタニア粒
子を同様に添加する方法（特開昭６２−１２９８６１号
公報）などが提案されている。

【０００９】一方、上記の現像方式のように、静電コン
トラストが高くとれないシステムにおいて二成分現像剤
を使用するためにはトナーとキャリアの付着力をある程
度弱めておくことが必要である。その理由は、静電コン
トラストに比例する静電的吸引力によって、トナーをキ
ャリアーからはがして静電像へ付着させねばならないこ
と、及び、トナーの電荷が高いと、少ないトナー量で静
電像の電荷が中和され、多くのトナーを付着できないこ
とからである。

【００１０】しかし、トナーの電荷量を低くするには、
トナーのキャリアーに対する割合を増大させる必要があ
り、その結果トナー同士の摩擦帯電が発生し、キャリア
ーとの接触が不十分となるため、逆極性トナーが増大す
るという問題がある。また、現像剤の使用とともにキャ
リアー表面にトナーが付着して逆極性トナーが増大する
という問題もある。これらの逆極性トナーは、感光体背
景部へのトナー付着をもたらし、現像剤の長期間使用を
妨げる。

【００１１】このことから、低い電荷量で常に安定し、
長時間使用しても逆極性トナーが増大しない現像剤が求
められてきた。特に、低コントラストの静電像の再現に
は、長期間にわたり安定した大きな電荷量のトナーを得
る必要があり、例えば特開昭６２−１２９８６０号公
報、特開昭６２−１２９８６１号公報、特開昭６２−１
２９８６６号公報ではトナー表面にある種の無機酸化物
を添加混合することによって、長期間安定な摩擦帯電性
を有するトナーを得ることが記載されている。

【００１２】しかし、トナー表面にこれらの無機酸化物
を添加してもキャリアー表面の帯電列とトナー表面の帯
電列の差が大きい場合には、トナーの摩擦帯電量が大き
くなり、所望の低い電荷量のトナーを長期間安定して得
ることはできなかった。さらに、キャリアーとトナー間
の電荷交換性も悪くなり、帯電スピードが遅くなるた
め、トナーの追加に際し逆極性トナーが増大して、かぶ
りが生ずるという問題があった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解消し、静電コントラストが低くても高い濃度で現
像がなされ、かつ、感光体表面上へのキャリア付着を生
じない現像剤を提供しようとするものであり、さらに具
体的には電荷量が低く帯電分布が狭く、かつ長時間の使
用にわたっても安定であり、感光体上へ付着しやすい粒
径の含有量を減少させたキャリアとトナーよりなる現像
剤を提供しようとするものである。また、本発明の他の
目的は、感光体の表面電位を多値化することにより２色
以上のトナーを現像させる方式において、感光体上に現
像されたトナー像を、それ以降の現像器中の現像剤によ
る磁気ブラシによって乱すことのない現像剤を提供しよ
うとするものでる。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、トナーと、バ
インダー樹脂中に磁性微粒子を分散させたキャリアより
なる電子写真現像剤において、上記キャリアは平均粒径
が４０μm 以上で、粒径３１μm 以下の粒子の割合が２
５重量％以下であり、５０００エルステッドの磁場中に
おける保磁力が２０エルステッド以上であり、かつ、上
記キャリア表面には体積抵抗が１０¹²Ωcm以下である導
電性微粒子が添加されていることを特徴とする電子写真
用現像剤である。

【００１５】本発明に用いるバインダー分散型キャリア
の製造法としては、結着樹脂と磁性粉を溶融混練し粉
砕、分級する方法あるいは結着樹脂と磁性粉を溶融混練
し噴霧冷却し造粒する方法等が挙げられる。

【００１６】本発明において用いられるキャリアの結着
樹脂としては、一般の熱可塑性樹脂の全てが使用できる
が、具体的には、スチレン、クロルスチレン等のスチレ
ン類；エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン
等のモノオレフィン；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニ
ル、安息香酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルエステル；
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチ
ル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリ
ル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチ
ル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシル等のα
−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステルビニルメチル
エーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチルエーテ
ル等のビニルエーテル；ビニルメチルケトン、ビニルヘ
キシルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニル
ケトン類の単独重合体或いは共重合体を例示することが
でき、特に代表的な結着樹脂としては、ポリスチレン、
スチレン−アクリル酸アルキル共重合体、スチレン−メ
タクリル酸アルキル共重合体、スチレン−アクリロニト
リル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレ
ン−無水マレイン酸共重合体、ポリエチレン、ポリプロ
ピレンを挙げることができる。更に、ポリエステル、ポ
リウレタン、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリアミ
ド、変性ロジン、パラフィン、ワックス類を挙げること
ができる。

【００１７】本発明の現像剤に用いるキャリアの重量平
均粒径は、４０μm 以上でり、より望ましくは４５μm
以上とするのが適当である。また、キャリアの粒径３１
μm以下の微粉量は全キャリアの２５重量％以下、より
望ましくは２０重量％以下が適当である。

【００１８】さらに、本発明の現像剤に用いるキャリア
の保磁力は、５０００エルステッドの磁場中において２
０エルステッド以上、より望ましくは３０エルステッド
以上が適当である。

【００１９】本発明のキャリアに使用される磁性粉は、
キャリアにおける上記保磁力の値を満足するものであれ
ば、どの様なものでも使用することができるが、具体的
には、四三酸化鉄、γ−三二酸化鉄、各種フェライト、
酸化クロム、各種金属粉末等が挙げられる。磁性粉の含
有量は、結着樹脂全量に対して通常３０〜９５重量％程
度であり、望ましくは４５〜９０重量％の配合が良好な
結果を与える。

【００２０】また、本発明の現像剤に用いるキャリアの
表面には導電性微粒子が添加される。導電性微粒子とし
てはカーボンブラックを用いることもできるが無機酸化
物微粒子が好ましい。該導電性無機酸化物としては、通
常の電子写真用トナーに帯電調整、粉体流動性調整の目
的で添加される無機微粉体を用いることができ、特に限
定されない。本発明に用いるこれら導電性無機酸化物粒
子は体積抵抗が１０¹²Ωcm以下のものであり、より望ま
しくは１０¹⁰Ωcm以下のものがよい。具体的には酸化チ
タン、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛、酸化マグネシウ
ム、酸化錫、酸化鉄等が挙げられる。粒径は１μm 以下
より望ましくは０．１μm 以下とするのが適当である。
なお、本発明に用いる導電性微粒子は、必要に応じ疎水
化、帯電調整等の目的で表面処理を施されていてもよ
い。

【００２１】本発明に用いる導電性微粒子のキャリアへ
の添加量は０．００５〜１０％、より望ましくは０．０
１〜５％とするのが適当である。導電性微粒子のキャリ
ア表面への添加方法は、通常に用いる混合装置であれば
何でもよく特に限定されない。具体的には、Ｖ型ブレン
ダー、セメントミキサー、ペイントシェーカー、ヘンシ
ェルミキサー、ニーダーコーター等が挙げられる。導電
性微粒子の添加は、現像剤作製時のトナー添加以前、も
しくはトナー添加と同時に行ってもよい。

【００２２】本発明に用いられるトナーは、結着樹脂中
に着色剤を分散させた、通常の電子写真法で用いられて
いる、全ての帯電性トナーを使用することができ、特に
限定されない。

【００２３】

【作用】一般に、キャリアの粒径を大きく、微粉を少な
く、磁力を大きくすれば、感光体へのキャリア付着（マ
イクロキャリアオーバー）を防止できるが、キャリアの
寿命を短かくし、解像力を低下したり、１パスｎカラー
（１プロセス多色現像）においては前の像を乱すという
欠点があった。

【００２４】本発明は、バインダー分散型キャリアの表
面に導電性微粒子を添加することにより、キャリアの全
帯電量の過度の上昇を抑制することができ、特に、低温
低湿下における全帯電量の上昇を抑えることができるの
で環境安定性に優れ、キャリアの粒径と磁力を大幅に増
大しなくても感光体へのキャリア付着を防止することが
できるのでキャリアの長寿命化と画質の向上を同時に可
能にした。

【００２５】また、上記キャリア表面の導電性微粒子が
低電気抵抗であるため、過度なトナー帯電が抑制され、
接触領域の帯電電荷が無接触のキャリア表面に移動し易
く、電荷交換性、帯電スピードの向上に寄与し、キャリ
ア表面にトナー等が多少付着しても帯電量の著しい低下
を招くこともないので、静電コントラストが低い場合で
も長時間安定して高い濃度の現像を可能にする。

【００２６】本発明のキャリアにおいて、平均粒径を４
０μm 以上、粒径３１μm 以下の微粉量を２５重量％以
下とし、５０００エルステッドの磁場中における保磁力
を２０エルステッド以上に調整し、かつ、キャリア表面
に添加する導電性微粒子の体積抵抗を１０¹²Ωｃｍ以下
にすることにより、感光体表面へのキャリア付着を著し
く低減させることができた。また、静電コントラストが
低い場合でも、長時間安定して高い濃度の現像が可能と
なった。

【００２７】

【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明を更に
具体的に説明する。しかしながら、本発明はこれら実施
例により何ら限定されるものではない。（実施例１）スチレン／ｎ−ブチルメタクリレート共重合体３０部磁性粉（ＭＧ−Ｚ、三井金属社製）７０部を加圧ニーダーにより混練し、ジェットミルにより粉
砕、風力分級機により分級し、平均粒径４８μm 、粒径
３１μm 以下の割合が１５重量％、５０００エルステッ
ドの磁場中における保磁力が４５エルステッドの分散型
キャリアを得た。このキャリア１００部に対し、二酸化
チタン微粉末（Ｐ−２５、チタン工業社製：１０⁶Ωｃ
ｍ）０．２部をＶブレンダーを用いて添加した。スチレン／ｎ−ブチルメタクリレート共重合体８４部ポリプロピレンワックス（６６０Ｐ、三洋化成社製）５部カーボンブラック（Ｒ３３０、キャボット社製）８部電荷制御剤（ボントロンＮ−０４、オリエント化学社製）３部を混練、粉砕、分級することにより平均粒径１１μのト
ナーを得た。このトナー１００部に対し、シリカ微粒子
（Ｒ９７２、日本アエロジル社製）０．５部をヘンシェ
ルミキサーを用いて混合した。上記のキャリア及びトナ
ーを、トナー濃度が８重量％となる割合で混合し、現像
剤とした。

【００２８】（実施例２）スチレン／ｎ−ブチルメタクリレート共重合体３０部磁性粉（ＭＧ−Ｚ、三井金属社製）７０部を加圧ニーダーにより混練し、ジェットミルにより粉
砕、風力分級機により分級し、平均粒径４６μm 、粒径
３１μm 以下の割合が２１重量％、５０００エルステッ
ドの磁場中における保磁力が４５エルステッドの分散型
キャリアを得た。このキャリア１００部に対し、二酸化
チタン微粉末（Ｐ−２５、チタン工業社製）０．２部を
Ｖブレンダーを用いて添加した。このキャリアを用い、
実施例１と同様の操作によって現像剤を調整した。

【００２９】（実施例３）ビスフェノールＡエチレンオキサイド付加物−テレフタル酸共重合ポリエステル２０部磁性粉（ＥＰＴ１０００、戸田工業社製）８０部を加圧ニーダーにより混練し、ジェットミルにより粉
砕、風力分級機により分級し、平均粒径４３μm 、粒径
３１μm 以下の割合が２４重量％、５０００エルステッ
ドの磁場中における保磁力が１１０エルステッドの分散
型キャリアを得た。このキャリア１００部に対し、二酸
化チタン微粉末（Ｐ−２５、チタン工業社製）０．２部
をＶブレンダーを用いて添加した。本キャリアを用い、
実施例１と同様の操作によって現像剤を調整した。

【００３０】（比較例１）実施例１において、ジェット
ミルによる粉砕および風力分級機による分級条件の調整
により、キャリアの平均粒径を３８μm 、粒径３１μm
以下の割合を２８重量％とした以外は実施例１と同様の
操作によって現像剤を調整した。

【００３１】（比較例２）実施例１において、磁性粉に
粒径０．５〜１μm のフェライト粉を用い、同様の操作
によって平均粒径４５μm 、粒径３１μm 以下の割合が
２０％、５０００エルステッドの磁場中における保磁力
が１８エルステッドのキャリアを作製した。以下実施例
１と同様の操作により現像剤を調整した。

【００３２】（比較例３）実施例１において、キャリア
に二酸化チタン微粉末を添加を省略した以外は実施例１
と同様の組成、操作により現像剤を調整した。

【００３３】（実機テスト）上記現像剤を次の画像形成
システムを用いて評価した。本システムは低電位部、中
電位部、高電位部の３値の電位部を有する静電潜像の前
記中電位部を背景部電位とした時の低電位部及び高電位
部をそれぞれ異なる色のトナーで重ね現像し、一度に被
複写体上に転写する２色画像形成システムを用いた。本
発明の現像剤はトナーの極性にかかわらず効果がある
が、本実施例では正帯電黒色トナーとの組合せで用い、
前記システムのパラメータを以下の様に設定した。

【００３４】感光体ドラムとして、外径８４mmのレーザ
ープリンター用ＯＰＣドラムを用い、帯電器によって−
８００Ｖに一様に帯電させた。次いで、発信波長７８０
nmの半導体レーザー書込み装置を用いて反転露光（画像
部露光）を行い、露光部−１００Ｖ、非露光部−８００
Ｖの表面電位を有する静電潜像を形成させ、現像バイア
ス−６５０Ｖの下で、負帯電赤色トナー（富士ゼロック
ス社製）を用いて現像を行った。続いて、露光ランプに
より正規露光（非画像部露光）を行い、非露光部−７０
０Ｖ、露光部−５０Ｖの表面電位を有する静電潜像を形
成させ、実施例１〜３及び比較例１の現像剤によって、
正帯電黒色トナーを用いた現像を行った。この時の現像
バイアスは−４００Ｖであり、静電コントラストは３０
０Ｖであった。上記のプロセスにより画質評価を行った
ところ、表１に示す結果が得られた。

【００３５】

【表１】

【００３６】すなわち、実施例１〜３のように平均粒径
を比較的大きく微粉量を少なくし、かつ保磁力を高め、
さらに表面に導電性無機酸化物を添加したキャリア及び
トナーよりなる現像剤においては、感光体表面上へのキ
ャリア付着がなく１０万枚コピー後でも低い帯電量を安
定して維持しており、３００Ｖという低静電コントラス
トの潜像でも効率よく現像でき、又濃度低下やかぶりの
ない、長寿命の優れた現像剤性能が示されている。なお
実施例の現像剤での適用として他の静電コントラストで
も実験を行ったが、５００Ｖ以下でも十分活用が可能で
あった。

【００３７】

【発明の効果】本発明は、上記の構成を採用することに
より、感光体表面上へのキャリア付着がなく、かつ初期
段階での過度のトナー帯電を抑制することができ、電荷
交換性、帯電スピードを維持することができる。その結
果、帯電分布が狭く低帯電でも安定した帯電量を維持で
き、低静電コントラストの潜像で効率よく現像でき、コ
ピー画像部あるいは非画像部にキャリア像を生ぜず、か
つ長寿命の現像剤及び感光体を提供することができる。
特に、本発明の現像剤は静電コントラストが低い場合、
例えば５００Ｖ以下において現像を可能とするという効
果を有し、像乱れのない多色システム等への応用に適し
たものである。

フロントページの続き (72)発明者鳥越哲神奈川県南足柄市竹松1600番地富士ゼロックス株式会社竹松事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナーと、バインダー樹脂中に磁性微粒
子を分散させたキャリアよりなる電子写真現像剤におい
て、上記キャリアは平均粒径が４０μm 以上で、粒径３
１μm 以下の粒子の割合が２５重量％以下であり、５０
００エルステッドの磁場中における保磁力が２０エルス
テッド以上であり、かつ、上記キャリア表面には体積抵
抗が１０¹²Ωcm以下である導電性微粒子が添加されてい
ることを特徴とする電子写真用現像剤。