JPH0545933A - 静電像現像方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明のキャリアを使用する事により機械機
能不良を発生させない、又トナーの粒径、形状に左右さ
れず安定な帯電性を付与し、補給トナーの混合性現像剤
搬送安定性の向上及びキャリアへのトナースペント防止
を目的とする。 【構成】 重量平均粒径が100μm以下であり芯材粒子と
該芯材粒子に対し１／２〜１／３の径である芯材粒子を
３：１〜７：１の割合で混合した芯材粒子の表面に樹脂
微粒子が機械的衝撃力により付着されてなる乾式コーテ
ィングキャリアにおいて、球形化度が0.1〜0.5の範囲で
あるキャリアを使用することから成る。

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、静電印刷法等に適用される静電像現像方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法等により、少なくともトナー
およびキャリアよりなる二成分現像剤を用いて静電像を
現像する方法においては、良好な現像を達成するために
現像剤担持体（以下適宜「現像スリーブ」ともいう）上
の現像剤層の厚さをその磁気ブラシの最大高さが 1.0mm
以下となるように薄くし、しかもその層厚を均一にする
ことが肝要である。

【０００３】このような薄層の現像剤層を形成する手段
としては、従来、特開昭54-43038号公報、特開昭54-518
48号公報に記載されているように、現像スリーブに弾性
体を押圧させる手段、特開平２-50184号公報に記載され
ているように、現像スリーブに剛性部材を押圧させる手
段が提案されている。

【０００４】前記の薄層規制部材を用いた場合、安定し
た現像剤の層厚の形成に多くのメリットをもつ反面、 （１）薄層規制部材と現像スリーブ間に現像剤を通過さ
せるため過大な負荷が現像剤にかかる。

【０００５】（２）機械の小型化に伴う各ユニットの小
型化が進み、小さい現像器，少ない現像剤での現像剤の
高耐久化が進んでいる。

【０００６】（３）画質の向上（高画質化）に伴い現像
剤の小粒径化，微粒子化を促進する。等のデメリットが
挙げられ、以前に増し現像剤の長期特性維持が困難とな
ってきた。

【０００７】特に高画質化に伴う現像剤の小粒径化、コ
ピー生産性向上の高速化は上記（１）のように現像剤の
負荷が過大になってしまい、長期にわたっての現像プロ
セスの遂行はキャリアへのトナースペント、キャリア破
壊、トナー飛散に伴う帯電不良が発生してしまい、画像
濃度低下、カブリ、機内汚染等の影響が多発してしまう
と同時に、現像剤の小粒径化は補給トナーとの混合性が
悪く、上記トナー飛散又これらの現象に伴う機械制御機
能不良を併発させてしまうなどに加え現像剤搬送不良を
促進してしまう状況であった。

【０００８】

【発明の目的】このような状況に加えて薄層形成プロセ
スにおいては現像剤の形状、粒径はもちろん、帯電特性
変化は全て画質に顕著に現れる。

【０００９】特にトナー粒径の小粒径化は、薄層形成プ
ロセスにおいて過大な負荷を受け現像プロセスの遂行で
早期からキャリア及び現像剤担持体へのトナースペント
が顕著に現われた。その為トナー帯電性不良が発生又現
像剤の搬送量減及び搬送ムラが発生し極度に画質を損な
う問題が生じた。

【００１０】又トナーが小粒径（８μm以下）であれば
通常のトナー径（Ｄ₅₀＝10〜15μm）に比べ非常に流動
性が悪く、帯電性及び付着力も大きくなると同時にトナ
ー特性も同処方でありながら異なってくる。

【００１１】現像プロセスの遂行で行われるトナー補給
では通常のキャリア径（80〜45μm）ではかなり混合性
が悪く現像器内でトナーが浮きトナー濃度のコントロー
ルが正常に作動しなくなるなどの問題が発生した。

【００１２】重量平均粒径が100μmをこしてしまうと、
現像剤薄層形成部材の現像剤担持体に対する押圧が不安
定になり、現像剤担持体の表面を削ってしまったり不良
を発生してしまう。又球形化度が0.1を下まわるとキャ
リアへのトナースペントが発生してしまい帯電性が不安
定、逆に0.5をこしてしまうと粒径規定をしてもトナー
の混合性が悪化し好ましくない。

【００１３】したがって本発明は機械制御機能不良を発
生させない又トナーの粒径、形状に左右されず安定な帯
電性を付与し、補給トナーの混合性、現像剤搬送安定性
の向上及びキャリアへのトナースペント防止を目的とし
た静電像現像方法を提供することにある。

【００１４】

【発明の構成】以上の目的を達成するため、本発明の静
電現像方法は、重量平均粒径が100μm以下である芯材粒
子と該芯材粒子に対し重量平均粒径が１／２〜１／３で
ある芯材粒子を３：１〜７：１の割合で混合した混合芯
材粒子の表面に樹脂微粒子が機械的衝撃力により付着し
て成る乾式コーティングキャリアにおいて、球形化度が
0.1〜0.5の範囲内であるキャリアを使用することを特徴
とする。

【００１５】ここで、「球形化度」とは、ワーデルの真
の球形化度Ψをいい、下記式で定義されるものである。

【００１６】Ψ＝粒度分布より真球と仮定して算出され
た比表面積／ＢＥＴ比表面積 なお、上記式の分子「粒度分布より真球と仮定して算出
された比表面積」は、日本電子社販売のレーザ回折式粒
度分布測定装置ヘロス（HELOS)により測定されたもので
ある。ただし、キャリア粒子の分散は、50ccのビーカに
測定試料と界面活性剤と分散媒である水とを入れた後、
出力 150Ｗの超音波ホモジナイザーにより60秒間にわた
り行った。

【００１７】また、上記式の分母「ＢＥＴ比表面積」
は、島津製作所製のマイクロメリティックス・フローソ
ーブII2300型により測定されたものである。

【００１８】キャリアに用いられる樹脂微粒子は、特に
限定されない。本発明では機械的衝撃力により樹脂微粒
子を芯材粒子の表面に付着させるので、非溶剤系の乾式
コーティング手段を適用することができ、従って、溶剤
に難溶性の樹脂をも用いることができ、樹脂の選択範囲
がかなり広くなる。具体的には、スチレン系樹脂、アク
リル系樹脂、スチレン-アクリル系樹脂、ビニル系樹
脂、エチレン系樹脂、ロジン変性樹脂、ポリアミド樹
脂、ポリエステル樹脂、フッ素系樹脂等の微粒子が用い
られる。これらの樹脂は組合せて用いてもよい。これら
の樹脂微粒子は、キャリアの芯材粒子への付着性を高め
る観点から、１次粒子の粒径が１μｍ以下であることが
好ましい。

【００１９】キャリアに用いられる芯材粒子としては、
磁性体粒子が好ましく用いられる。磁性体粒子の大きさ
は、トナーとの摩擦帯電性等を考慮して、重量平均粒径
が10〜100μmのものが好ましい。ただし、この重量平均
粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置ＨＥＬＯＳによ
り測定されたものである。

【００２０】磁性体粒子の材料としては、例えば鉄、フ
ェライト、マグネタイト等のように磁場によりその方向
に強く磁化する物質が用いられる。なお、フェライトと
は、鉄を含有する磁性酸化物の総称であり、ＭＯ・Ｆｅ
₂ Ｏ₃ の化学式で示されるスピネル型フェライトに限定
されない。なお、上記化学式において、Ｍは２価の金属
を表し、具体的には、Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｍｇ，
Ｌｉ等を表す。

【００２１】本発明では、樹脂微粒子を芯材粒子の表面
に機械的衝撃力により付着させてキャリアを得るが、具
体的一例においては、芯材粒子と樹脂微粒子とを通常の
混合撹拌装置等により混合撹拌して均一に混合し、得ら
れた混合物を例えば通常の回転翼型混合撹拌装置を改良
した装置等に入れて、当該混合物に機械的衝撃力を繰り
返して付与することにより、芯材粒子の表面に樹脂微粒
子による樹脂被覆層を形成してキャリアを得る。機械的
衝撃力の付与は、常温下で行ってもよく、また加熱下で
行ってもよい。この場合、キャリアの球形化度は、主
に、水平回転翼の周速をコントロールすることにより適
宜調整することができる。また、機械的衝撃力を付与す
る際の温度を同時にコントロールすることにより短時間
でキャリアを製造することが可能となる。

【００２２】又本発明においてキャリア芯材粒子の状態
時混合しても、機械的衝撃力により樹脂微粒子を付着し
た後、混合を行ってもかまわない。

【００２３】尚混合比は３：１〜７：１で規定している
が、２：１等では本発明の目的とならない。又逆に８：
１等では小粒径との混合性、トナーの搬送性が悪くなり
効果がなくなる。

【００２４】球形化度は乾式コーティングキャリアを前
提とした値であり製造法、例えば湿式コーティングでは
球形化度が0.1〜0.5範囲内であっても前記目的の達成に
あまり寄与しない。原因としては、乾式コーティング法
と異なり湿式法ではコーティングによる膜厚の制御及び
表面性の制御が不安定になってしまうことが考えられ
る。

【００２５】図１は、回転翼型混合撹拌装置の一例を示
し、混合撹拌槽１の上蓋２には、投入弁３が設置された
原料投入口４と、フィルター５と、点検口６が設けられ
ている。

【００２６】投入弁３を経て原料投入口４から投入され
た粉体原料は、モーター７により駆動される水平方向回
転体８の水平回転翼８Ａ，８Ｂ，８Ｃにより撹拌され、
これにより機械的衝撃力が付与される。この水平方向回
転体８は、図２にも示すように、中心部８Ｄと、この中
心部８Ｄに関して対象的な位置に設けられた３つの水平
回転翼８Ａ，８Ｂ，８Ｃとを備えてなり、これらの回転
翼は、混合撹拌槽１の底部１Ａから斜め上方に立ち上が
る斜面を有している。従って、投入された粉体原料はこ
れらの水平回転翼により上方へかき上げられる。かき上
げられた原料は、混合撹拌槽１の傾斜した上部内壁また
は下部内壁に衝突し、水平方向回転体８の水平回転翼８
Ａ，８Ｂ，８Ｃの回転範囲に落下する。一方、水平方向
回転体８の上部には垂直方向回転体９が設けられてい
て、この垂直方向回転体９は２枚の垂直回転翼よりな
り、上下方向に回転して混合撹拌槽１の内壁にはねかえ
された原料と衝突する。この垂直方向回転体９は、粉体
原料の撹拌を促進し、その凝集を防止する役割を果た
す。

【００２７】このようにして粉体原料は、水平方向回転
体８、垂直方向回転体９、混合撹拌槽１の内壁との衝
突、あるいは原料同士の衝突を繰り返し、これにより機
械的衝撃力が付与されて、樹脂粒子が芯材粒子の表面上
に固着され、これらにより樹脂被覆層が形成される。こ
のようにして得られた被覆粒子は、排出弁10を開き、製
品排出口11より取り出される。

【００２８】ジャケット12は、例えば原料の撹拌時には
加熱手段として機能し、原料の撹拌終了後には冷却手段
として機能するものであり、このシャケット12により混
合撹拌槽１の外壁がほぼ３／４の高さすなわち垂直方向
回転体９が取り付けられている高さまで覆われている。
品温は、品温計13によって測定される。

【００２９】なお、垂直方向回転体９は必要に応じて設
けられるものであり、水平方向回転体８のみを設けるよ
うにしてもよい。

【００３０】本発明の静電像現像方法に用いられる二成
分現像剤を構成するトナーは、着色粒子に流動化剤が添
加混合されてなるものである。

【００３１】着色粒子は、通常、バインダー樹脂中に、
着色剤、荷電制御剤、ワックス等の添加剤が分散含有さ
れて構成される。

【００３２】トナーのバインダー樹脂としては、例えば
ポリエステル樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂、スチ
レン-アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂
等が用いられる。

【００３３】トナーの着色剤としては、カーボンブラッ
ク、ニグロシン染料、アニリンブルー、カルコオイルブ
ルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポ
ンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルーク
ロライド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーン
オクサレート、ランプブラック、ローズベンガル、これ
らの混合物、その他が用いられる。

【００３４】トナーの荷電制御剤、ワックスとしては、
必要に応じて従来公知のものが用いられる。

【００３５】本発明では、着色粒子に流動化剤を添加混
合してトナーを構成するが、流動化剤としては、シリ
カ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン
酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロ
ンチウム、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化セリウム、三酸
化アンチモン、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素等の微粒
子が用いられる。特に、シリカ微粒子、酸化チタン微粒
子が好ましい。

【００３６】シリカ微粒子または酸化チタン微粒子の市
販品としては、アエロジルＲ−972、アエロジルＲ−974
、アエロジルＲ−805 、アエロジルＲ−812 、アエロ
ジルＴ−805(以上、日本アエロジル社製) 等が挙げられ
る。

【００３７】流動化剤の添加割合は、悪影響を及ぼさず
に流動性を高める観点から、着色粒子の0.1〜5.0重量％
が好ましい。

【００３８】以上のキャリアとトナーとが混合されて二
成分現像剤が構成されるが、トナーの混合割合は１〜15
重量％が好ましい。

【００３９】本発明の静電像現像方法においては、以上
の特定の現像剤を用いて、剛性の棒状体からなる層厚規
制部材を現像剤担持体の表面に弾性的に押圧して現像剤
担持体上に現像剤の薄層を形成し、この現像剤の薄層に
より静電像担持体上の静電像を現像する。

【００４０】層厚規制部材は剛性の棒状体からなるが、
剛性の棒状体とは、剛性率が10⁴kg／cm²以上の棒状体を
いう。このような棒状体の材料としては、SUS416、SUS4
30等の磁性ステンレス、鉄合金、磁性粉を含有してなる
硬質樹脂等が挙げられる。

【００４１】層厚規制部材の現像剤担持体に対する押圧
力は、安定した薄層の形成と現像剤へのストレスの軽減
を考慮して、1 〜15gf／mm以上であることが好ましい。

【００４２】また、層厚規制部材の現像剤担持体に対す
る押圧部の曲率半径は0.5〜15mmが好ましい。

【００４３】現像剤担持体としては、剛性を有する部材
からなる現像スリーブと、この現像スリーブの内部に固
定された磁石体とにより構成されたものが好ましい。

【００４４】現像スリーブの駆動軸の駆動トルクは、安
定した薄層の形成と、現像剤へのストレスを軽減する観
点から、２〜４kgf・cmが好ましい。

【００４５】現像スリーブの表面の構成材料としては、
非磁性ステンレス、アルミニウム、硬質樹脂、ガラス、
セラミックス等が挙げられる。

【００４６】図３は、本発明の静電像現像方法の実施に
用いることができる現像装置の一例を示す。

【００４７】

【作用】本発明のキャリアは重量平均粒径が100μm以下
である芯材粒子と該芯材粒子に対し、重量平均粒径が１
／２〜１／３である芯材粒子を混合する事を特徴として
居りこれにより粒径分布が２山となり、混合してないキ
ャリアと比較し、トナーとの混合性が良くなりトナーの
搬送性改良、トナースペント、トナー飛散を改良した静
電像現像を達成することが出来る。

【００４８】以下、具体的な実施例について説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。なお、以下において「部」は「重量部」を表す。

【００４９】

【実施例】

実施例１ 芯材粒子（球形のLu-Mg系フェライト粒子）48μmを830
部と芯材粒子（球形のLu-Mg系フェライト粒子）22μmを
170部を混合した後樹脂微粒子（MMA／St共重合体粒子モ
ル比：６：４重量平均分子量Mw＝130000、重量平均分子
量Mwと数平均分子量Mnの比Mw／Mn値＝1.9一次粒子の重
量平均粒子＝0.1μm）25部とを水平回転翼型混合撹拌装
置に投入し、水平回転翼の周速が８m／sと成る条件で常
温下で15分間にわたり混合撹拌した後、水平回転翼の回
転を10m／sに上げ、更に温度を105℃に加熱して40分間
撹拌した結果芯材粒子の表面に樹脂微粒子が付着されて
いる球形化度が0.21の樹脂被覆キャリアを得た。

【００５０】実施例２ 上記条件下にて芯材粒子48μm 750部 22μm 250部と
して樹脂被覆キャリアを得た。球形化度は0.18であっ
た。

【００５１】実施例３ 上記条件下にて芯材粒子48μm 875部 22μm 125部と
して樹脂被覆キャリアを得た。球形化度は0.32であっ
た。

【００５２】実施例１の条件下にて 実施例４ 実施例５ とし樹脂被覆キャリアを得た。

【００５３】前記１）については球形化度0.28であっ
た。

【００５４】２）については球形化度0.17であった。

【００５５】比較例１ １．芯粒子48μm 1000部とし樹脂被覆キャリアを得た。
この球形化度は0.28であった。

【００５６】比較例２ ２．芯粒子22μm 1000部とし樹脂被覆キャリアを得た。
この球形化度は0.11であった。

【００５７】比較例３ 芯材粒子48μm830部と22μm170部を実施例で用いた実施
例微粒子を有機溶媒中に超音波分散又は溶解し、塗布液
を調整し混合芯材粒子の表面に流動転動コーティング装
置スピラーコーターによりキャリアを製造した。その時
の球形化度は0.16であった。

【００５８】結果を表１に示す。

【００５９】

【表１】

【００６０】現像条件 層厚規制部材は、剛性を有する磁性ステンレス (SUS41
6）からなり、曲率半径が３mmの円形断面を有する円柱
棒状体であって、剛性を有する非磁性ステンレスからな
る現像スリーブの表面に弾性的に押圧されて配置されて
いて、現像領域に搬送される現像剤の薄層の厚さが最大
約450μｍに規制されている。現像スリーブの駆動軸の
駆動トルクは2.5kgf・cmに設定した。交流バイアスは周
波数４kHz、電圧 1.4ｋＶ (ピーク・ピーク値) とし、
直流バイアスは−500 Ｖとした。現像スリーブの周速は
345mm／sec、静電像担持体の周速は140mm／sec 、現像
ギャップ (現像領域の最短間隙) は 0.5mmに設定した。

【００６１】画像濃度 コニカ社製のサクラデンシトメーターを用いてコピー画
像の最高反射濃度を測定し、最高反射濃度の経時変化が
0.3以内でかつ最高反射濃度が1.0以上の場合を○、最
高反射濃度の経時変化が 0.3を超え、かつ最高反射濃度
が1.0未満の場合を×とした。

【００６２】表１中の他の項目の評価基準 １）トナー飛散については機内の汚れ、現像器の汚れを
目視で評価判断した。

【００６３】２）キャリアへのトナースペントはSEM
（日本電子）で観察評価した。

【００６４】３）トナーとキャリアの混合性は、トナー
浮きの有無で確認評価した。

【００６５】４）搬送性については、経時的に搬送量を
測定し規定の量の±0.5mg／cmであれば○それ以外は×
とした。

【００６６】

【発明の効果】本発明のキャリアを使用するこるとによ
り以下の効果が認められる。

【００６７】１）現像剤の搬送性が良好かつ安定であ
る。

【００６８】２）トナーとキャリアとの混合性が良い。

【００６９】３）トナーの飛散が発生しない。

【００７０】４）トナーの帯電安定性が優れている。

【００７１】５）キャリアへのトナースペントが防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】キャリアの製造に使用することができる回転翼
型混合撹拌装置の概略図である。

【図２】図１に示した回転翼型混合撹拌装置の水平方向
回転体の平面図である。

【図３】本発明の静電像現像方法の実施に使用すること
ができる現像装置の一例を示す概略図である。

【符号の説明】

１ 混合撹拌槽 ２ 上蓋 ３ 投入弁 ４ 原料投入口 ５ フィルター ６ 点検口 ７ モーター ８ 水平方向回転体 8A 水平回転翼 8B 水平回転翼 8C 水平回転翼 8D 中心部 ９ 垂直方向回転体 10 排出弁 11 製品排出口 12 ジャケット 13 品温計 14 現像剤担持体 15 磁石体 16 現像スリーブ 17 層厚規制部材 18 現像領域 19 ハウジング 20 ホルダー 21 静電像担持体 22 第１の撹拌部材 23 第２の撹拌部材 24 供給ローラ 25 スクレーパー 26 撹拌仕切り板 27 交流バイアス電源 28 直流バイアス電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 辻田 賢治 東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式 会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像剤担持体上に形成された現像剤の薄
   層により静電像担持体上の静電像を現像する方法におい
   て、 層厚規制部材を現像剤担持体の表面に弾性的に押圧して
   現像剤の薄層を形成し、 現像剤としてトナーとキャリアとからなる二成分現像剤
   を用い、 前記キャリアとして、重量平均粒径が100μm以下である
   芯材粒子と該芯材粒子に対し重量平均粒径が１／２〜１
   ／３である芯材粒子を３：１〜７：１の割合で混合し
   た、混合芯材粒子の表面に樹脂微粒子が機械的衝撃力に
   より付着されて成る乾式コーティングキャリアにおいて
   球形化度が0.1〜0.5の範囲であることを特徴とする静電
   像現像方法。