JPH07261465A - 二成分現像剤及び画像形成方法 - Google Patents
二成分現像剤及び画像形成方法Info
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- JPH07261465A JPH07261465A JP6297015A JP29701594A JPH07261465A JP H07261465 A JPH07261465 A JP H07261465A JP 6297015 A JP6297015 A JP 6297015A JP 29701594 A JP29701594 A JP 29701594A JP H07261465 A JPH07261465 A JP H07261465A
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Abstract
散が発生しない、又、薄層現像プロセスにおいても、キ
ャリア破壊のない高耐久な現像剤及び画像形成方法の開
発。 【構成】 少なくとも結着樹脂と着色材とを含有してな
る着色トナー粒子と、キャリアとからなる現像剤を、現
像剤規制体によって現像剤層厚20〜800μmに薄層化し、
潜像形成体(感光体)上の静電潜像を非接触現像する画
像形成方法において、前記キャリアが、磁性粒子上にマ
グネシウム化合物粒子と樹脂とを被覆させてなる負帯電
性現像剤用キャリアである現像剤及び画像形成方法。
Description
現像剤を用いた画像形成方法に関するものである。
れる現像剤には大別して一成分現像剤と二成分現像剤の
2種類が用いられてきたが、特にカラー用現像剤におい
ては安定した帯電特性が確保できるという点で二成分現
像剤が有利である。
成方法については、中間転写体を用いる接触現像法によ
る方法と、中間転写体を用いず、非接触現像法を用いて
潜像形成体(代表的には感光体)上で色重ねを行う方法
が知られている。画像形成装置自体を小型化できるとい
う点では後者が有利である。
に比べ現像性が悪くなるため、特開平3-271753号等では
現像剤層を薄層化し潜像形成体と現像剤担持体の距離を
近づけ、現像電界の強度を強くすることによりこの問題
を克服している。
は、代表的なものとして下記のものがある。
面に、押圧する手段(図1)、 2.弾性規制ブレード38を現像剤担持体33表面に押圧さ
せ現像剤層を規制する手段(図2)、 3.非弾性規制ブレード39と現像剤担持体33表面を所定
の間隙に保持し現像剤層を規制する手段(図3)、 等が知られている。
段や、特開平2-50184号で提案されている剛性の棒状磁
性体による薄層形成法が安定した層厚の形成に効果があ
る。しかし、この手段を用いた場合安定した層形成とい
うメリットは有するものの、現像剤が過大なストレスを
受けるという欠点が挙げられる。薄層形成時のストレス
の増大はキャリア被覆層の破壊、剥がれなどを生じる原
因となり、現像剤の耐久性に大きな悪影響を与える。一
方、近年においてレーザプリンタ等電子写真法が適用さ
れる画像形成装置が小型化される傾向にあり、これに伴
って画像形成装置内の現像器も小型化されている。然る
に小型の現像器においては、現像剤量が必然的に少なく
なる。
てはトナーが補給されてから現像領域部に移動する間に
いかに高速に適正な帯電量を持たせるかが重要な課題で
ある。従来から負帯電性現像剤の帯電立ち上がり特性の
向上にはトナーに負帯電性荷電制御剤を添加することが
一般的に行われてきた。しかし、このような小型の現像
器を用いる場合これだけでは不充分であり、弱帯電トナ
ーの増加によるトナーの機内飛散や画像に現れるカブリ
が顕著であった。
段として、特開平2-8860号のようにキャリアに正帯電荷
電制御剤を添加することが行われている。正帯電の荷電
制御剤として挙げられるのは、特開昭49-51951号、特開
昭52-10141号等に開示されている第4級アンモニウム化
合物や特開昭56-11461号、特開昭54-158932号に開示さ
れているアルキルピリジニウム化合物、アルキルピコリ
ニウム化合物(例えば、ニグロシンSO・ニグロシンEX
等)が挙げられるが、これらの荷電制御剤は凝集力の高
い有機化合物であり、分散性が悪い。そのため、キャリ
アの被覆層中では荷電制御剤の遍在や遊離によってトナ
ーとの帯電不良を起こしやすかった。又、多数枚複写に
おいてトナー成分がキャリアに融着するいわゆるスペン
トが発生すると、表面に存在する荷電制御剤成分がトナ
ー成分に覆われてしまうために帯電立ち上がり性能の安
定がはかれない。
をえるためには、現像剤の搬送量を安定化する必要があ
る。しかしながら、搬送量は現像剤の帯電量の変化によ
り変化する。
みは、特開昭57-168256号、同59-228261号、同63-71860
号、特開平2-110577号のように、磁性粒子を珪素樹脂で
被覆したり、被覆層に疎水化処理を施した無機微粒子を
添加することにより吸水による帯電性の変化を押さえよ
うとするものである。
わたる高温高湿下の放置においては、疎水化は十分では
なく、キャリアの帯電能の変化が観測される。
ることを防止する手段として、スペントしたトナーを研
磨することを目的として、特開昭54-21730号、特開昭58
-117555号、特開昭59-232362号の様にシリカを添加する
ことが行われている。しかし、これらに用いられている
シリカは一般的に球形であるために研磨効果が小さい。
さらには、薄層形成法のようにストレスが大きい系では
シリカが脱離してしまうという欠点がある。従って、シ
リカ未添加のキャリアと比較してスペントの発生が遅く
はなるものの、その効果を持続させることは不可能であ
る。多数枚複写後にはシリカが完全に脱離し、スペント
が大量に発生するために著しい帯電量の変化が発生し、
トナー飛散や地かぶりを招く結果となる。
る画像形成方法において長期にわたって、カブリやトナ
ー飛散が発生せず、高湿環境でも安定な画像を得ること
のできる現像剤及び画像形成方法を提供する。
を図るためには、キャリアの帯電性を向上すること、さ
らに、トナーのスペントを防止するためには、キャリア
に研磨効果を持たせることによって、すなわち下記構成
により、本発明の目的を達成することができる。
してなる着色トナー粒子と、キャリアとからなる現像剤
において、該キャリアが、磁性粒子上にマグネシウム化
合物粒子と樹脂とを被覆させてなる負帯電性現像剤用キ
ャリアであることを特徴とする二成分現像剤。
してなる着色トナー粒子と、キャリアとからなる現像剤
を、現像剤規制体によって現像剤層厚20〜800μmに薄層
化し、潜像形成体上の静電潜像を非接触現像する画像形
成方法において、前記キャリアが、磁性粒子上にマグネ
シウム化合物粒子と樹脂とを被覆させてなる負帯電性現
像剤用キャリアであることを特徴とする画像形成方法。
酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム或いは水酸化処
理を施したマグネシウム化合物が選択される。
れる酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム及び水酸化
処理を施したマグネシウム化合物は、気相反応によって
成長させた単結晶構造を有することが好ましい。
ことによって、上記効果が達成されるが、その理由とし
ては、酸化マグネシウムは、正帯電性が非常に強くキャ
リアに添加した場合トナーを容易に負帯電させることが
できる。そのため帯電立ち上がり特性に優れ、少量の現
像剤量で用いてもカブリやトナー飛散が発生しない。
又、硬質の無機材料であること、さらには気相反応で成
長させた単結晶構造のマグネシウム化合物を用いた場合
は、鋭角な角を有しているために多数枚複写において発
生するトナースペントをキャリア同士の摩擦により徐々
に削り取り、長期にわたって安定した帯電立ち上がり特
性が得られる。
剤の構成材料が経時的に空気中の水分を吸水することに
より生じる帯電性能の変化である。
樹脂で被覆を行ったり、被覆層に疎水化処理を施した無
機微粒子を添加することにより、この吸水による変化を
押さえようとした。
分な性能が得られなかった。
ネシウム、或いは水酸化処理を施したマグネシウム化合
物は空気中の水分に対する帯電性能の経時安定性が良好
であり、また良好な正帯電性を示すため、これを含有し
たキャリアはトナーに対し高温高湿下でも長期にわたり
安定した負の電荷を与えることができる。
する鉄、ニッケル、コバルト等の金属あるいはこれらの
金属を含む合金、または化合物等が挙げられるが、中で
も比重が3〜7g/cm3の磁性粒子を用いた場合は、現
像器内での混合が容易であるため混合撹拌時に現像剤が
受けるストレスが低減されるために好ましい。
の薄層化が必須となるために、飽和磁化は15〜40emu/
g、体積平均粒径は10〜60μmであることが好ましい。
層を構成する被覆樹脂としては、トナーとの摩擦によっ
て、当該トナーに負の摩擦電荷を付与できるものであれ
ば、特に限定されない。例えば、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、ポリエステル樹脂等を用いることができる。これら
の樹脂は組み合わせて用いても良い。
ヒドロオキシ炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウムを
熱分解することにより作製できる。又、気相反応で作成
する酸化マグネシウムは、金属マグネシウム蒸気を酸素
雰囲気で酸化させる単結晶を生成させることにより作製
できる。この手段で作製した酸化マグネシウムは純度が
高く、小粒径化が可能である。
ムは酸化マグネシウムのマグネシウム塩の水溶液にアル
カリを加え加熱、加圧する事により得られる。
ムは、金属マグネシウム蒸気を水蒸気雰囲気下で水酸化
させ単結晶を生成させることにより作製できる。
処理マグネシウム化合物は、酸化マグネシウム、炭酸マ
グネシウム等に水酸化処理を施すことによって得られ
る。水酸化処理は酸化マグネシウム・炭酸マグネシウム
等に水蒸気を作用させることにより作製する。具体的に
は、酸化マグネシウム・炭酸マグネシウム等の粒子を50
℃,相対温度80%の雰囲気下で1時間放置する事により
処理を行うことができる。この場合、特定の容器中で混
合を行っても良いし、流動化ベッド装置により処理を行
っても良い。
シウム等の作製方法は例えば三水塩の結晶を得るには、
マグネシウム塩の水溶液に二酸化炭素を通じながら炭酸
ナトリウムを加えることにより作製できる。更にこれに
二酸化炭素気流中で乾燥脱水する事で無水塩が得られ
る。又、気相反応中で作製するマグネシウムは、金属マ
グネシウム蒸気を二酸化炭素の含まれる水蒸気雰囲気で
反応させることにより単結晶を生成できる。
属マグネシウム蒸気と、マグネシウム化合物を形成する
ためのガス(酸化ガス、水蒸気、二酸化炭素)との「気
−気反応」を言うものとする。
反応」以外の方法によって生成されたマグネシウム化合
物を「多結晶のマグネシウム化合物」と言うものとす
る。
数平均粒子径は1〜200nm、BET比表面積は500〜10m2
/gが好ましいが特に数平均粒子径が5〜120nm、BE
T比表面積が200〜10m2/gの粒子が分散性の観点から
更に好ましい。粒子径が1nm未満、又は比表面積が500m
2/g以上の粒子はスペント防止効果が現れにくくな
る。又、200nmを越えるもの、10m2/g以下の粒子は被
覆層への分散が困難になり、遊離成分が多くなりトナー
との帯電性を阻害し易くなる。
て拡大した画像から求めたものである。
好ましくは0.5〜70重量%、より好ましくは1〜60重量
%である。添加量が0.5重量%未満では効果が不十分で
あり、70重量%を越える場合には無機物過多のため被覆
層の成膜が困難となり、膜はがれ等の耐久性低下を引き
起こす。
含有した量でキャリア全体の0.5〜4.5重量%が好まし
く、より好ましくは1.0〜3.0重量%が好ましい。被覆層
厚が0.5重量%未満では、キャリア作製時にコア(磁性
粒子)破砕が発生し易く、被覆層の不均一さを生じる恐
れがある。逆に4.5重量%を越える場合には、被覆層厚
が増すために磁性粒子との接着強度が低下し、膜はがれ
等を引き起こす。
るが、流動性の改善による現像性の向上やクリーニング
性の向上が図られる無機微粒子を外添したトナーが好ま
しい。
力や流動性の向上効果から、表面をアルキル基含有のカ
ップリング剤等で処理した疎水性シリカ微粒子・疎水性
チタニア微粒子が好ましく用いられる。
高いことから、ポリエステル樹脂が好ましく用いられ
る。又、帯電立ち上がり特性を一層向上させるために、
アゾ系クロム錯体等の負帯電性荷電制御剤を添加すると
更に好ましい。
が好ましい。20μm以下では現像剤を十分、安定に層形
成することができなくなり、800μm以上では現像剤担持
体の回転による遠心力による現像剤飛散が顕著になって
くる。
は、 1.現像剤層規制棒37を現像剤担持体33表面に、押圧す
る手段(図1)、 2.弾性規制ブレード38を現像剤担持体33表面に押圧さ
せトナー層を規制する手段(図2)、 3.非弾性規制ブレード39と現像剤担持体33表面を所定
の間隙を保持しトナー層を規制する手段(図3)、 等が挙げられるが現像剤層厚が上記の範囲に規定できる
のであればこれらのような手段には限定されない。
いた場合、トナー層規制棒の直径は1〜10mmが好まし
い。トナー層規制棒の剛性としては、剛性率104kg/cm2
以上を有する鉄、及びその合金類をはじめとする各種磁
性金属類及び、磁性粉を含有した(1.0〜10)×104kg/cm
2程度の剛性率を有する硬質樹脂、クロム等のメッキを
施した鉄、及び鉄合金も用いられる。現像剤担持体への
押圧力としては、1〜20gf/mmが妥当であり、特に2〜
10gf/mmが好ましい。
現像剤担持体への押圧力としては、1〜20gf/mmが妥当
であり、特に2〜10gf/mmが好ましい。このような弾性
ブレードとしては、厚さ1〜5mm程度のポリウレタンゴ
ムシート、厚さ50〜500μm程度の隣青銅板、SUS板、
アルミ板等を用いることができる。
非弾性ブレードから現像剤担持体の表面までの間隙は20
〜800μmにすることが好ましく、このような非弾性ブレ
ードとしては、500〜5000μmの隣青銅板、SUS板、ア
ルミ板等を用いることができる。
(現像剤担持体)との最近接位置における現像剤層の厚
さであり、この厚さはスケール付きの光学顕微鏡で観察
することにより測定できる。
いては、下記のものを用いた。
製)で観察した後に、画像解析装置「SPICA」(日本ア
ビオニクス社製)により測定された数平均粒径をいうも
のとする。
Flow Sorb 2300(島津製作所製)を用いた。
機装(株)社製)を用い測定した。
な充填剤となり、被覆層の耐久性を向上させると同時に
コア芯材(磁性粒子)との親和性が高いことからコアと
の界面においても接着強度が高くなり、被覆層の剥がれ
を生じることがない。
るが、本発明の態様はこれに限定されない。尚、本実施
例中「部」とは「重量部」を表す。
末を得た。更にこの粉末100部と、疎水性シリカ微粒子
(粒径16nm)2.0部とをヘンシェルミキサーで混合し、
トナーAを得た。
径50μm、1000エルステッドの外部磁場を印加したとき
の飽和磁化が25emu/gのCu-Znフェライト粒子の表面
に、MMA/St=6/4組成の共重合体を被覆層の平均膜
厚が2.0μmとなるよう、下記表1のごとき添加剤を加え
て作製した。(ここでMMAはメチルメタアクリレート、S
tはスチレンの略)
と、トナー40gとをV型混合機を用いてテスト環境下に
て20分間混合し、実写テスト用の現像剤を作製した。
とクリーニングブレードを備えてなる、非接触式反転現
像型の多色画像形成装置である。本現像条件は現像スリ
ーブ上に付着した現像剤を磁性ステンレス製の現像剤層
規制棒(SUS416型・曲率半径1.5mm・押圧規制力5gf/m
m)によって薄層化しこの現像剤の薄層を有機感光体に
対して非接触となる状態で現像領域に接触し、前記現像
スリーブに交流バイアス電圧を印加して得られる振動電
界下で感光体上の静電潜像を現像する条件で用いた。画
像形成条件は下記のとおりである。
とクリーニングブレードを備えてなる。非接触式反転現
像型の多色画像形成装置である。本現像条件は現像スリ
ーブ上に付着した現像剤を磁性ステンレス製の現像剤規
制ブレード(SUS416型・厚さ1mm・スリーブとブレード
間の距離を500μmにて設置)を用いて薄層化し、有機感
光体に対して非接触となる状態で現像領域に搬送し、前
記現像スリーブに交流バイアス電圧を印加して得られる
振動電界下で感光体上の静電潜像を現像する条件で用い
た。
にて行った。
ブリの濃度を画像濃度測定装置(マクベス社製RD918型
濃度測定機)にて測定した。
ーKC-OIB(リオン(株)社製)のプローブを設置し、50,0
00コピー終了時のトナー飛散個数として10μmチャンネ
ル部の値を求めた。
微鏡で観察し、被覆層の破壊が生じているキャリアの個
数で判定した。
分離、乾燥後キャリアを得る。
ルエチルケトンで溶解させ磁性材料(磁性粒子)の重量
を測定し、下記式にて被覆率を算出した。
が大きい薄層形成手段を用いた画像形成装置において
も、キャリア破壊やトナースペントがなく、帯電立ち上
がりが良好で長期にわたってカブリやトナー飛散の発生
がないことが確認された。
実施例1と同様に現像剤を作製した。
条件を用いて評価し、現像条件での結果を表5に、現
像条件での評価結果を表6に示す。テストは高温高湿
下(気温30℃、相対湿度80%)にて行った。
1cm2当たりの現像トナー量を算出した。
のものは現像性、トナー飛散、カブリ濃度全ての特性に
おいて優れた性能を持つことがわかる。
例1と同様に作製した。
トナー40gとをV型混合機を用いてテスト環境下に20分
間混合し、実写テスト用の現像剤を作製した。
30℃、相対湿度80%)の環境下において処理剤を放置
し、経時的に帯電量、現像性を評価した。
00」(東芝(株)社製)を用いてブローオフ圧1.0kg/cm2
で60秒間ブローを実施して測定した。
1cm2当たりの現像トナー量を算出した。
果を表9に実機評価現像条件での結果を表10に示す。
は全く問題がないが、比較に用いたものは経時での特性
変化が大きいことがわかる。
成手段を用いた画像形成方法においてはも、キャリア破
壊やトナースペントがなく、帯電立ち上がりが良好で長
期にわたってカブリやトナー飛散の発生がないことが確
認された。
立ち上がり、カブリやトナー飛散防止性能が長く維持可
能なキャリアを得ることが出来る。高湿下においても帯
電性の低下を生じないことから、現像剤の搬送量の変化
を引き起こすこともなく、搬送量が大きく現像性を支配
する薄層現像法においても現像性の変化を起こさず、帯
電量の安定化・現像性の安定化を図ることができる。
帯電性の低下を生じないことから、現像剤の搬送量の変
化を引き起こすこともなく、搬送量が大きく現像性を支
配する薄層現像法においても現像性の変化を発生せず、
帯電量の安定化・現像性の安定化を図ることができる。
の現像器断面図。
方式の現像器断面図。
る方式の現像器断面図。
Claims (4)
- 【請求項1】 少なくとも結着樹脂と着色材とを含有し
てなる着色トナー粒子と、キャリアとからなる現像剤に
おいて、該キャリアが、磁性粒子上にマグネシウム化合
物粒子と樹脂とを被覆させてなる負帯電性現像剤用キャ
リアであることを特徴とする二成分現像剤。 - 【請求項2】 マグネシウム化合物が、酸化マグネシウ
ム、水酸化マグネシウム或いは水酸化処理したマグネシ
ウム化合物の何れかであることを特徴とする請求項1記
載の二成分現像剤。 - 【請求項3】 少なくとも結着樹脂と着色材とを含有し
てなる着色トナー粒子と、キャリアとからなる現像剤
を、現像剤規制体によって現像剤層厚20〜800μmに薄層
化し、潜像形成体上の静電潜像を非接触現像する画像形
成方法において、前記キャリアが、磁性粒子上にマグネ
シウム化合物粒子と樹脂とを被覆させてなる負帯電性現
像剤用キャリアであることを特徴とする画像形成方法。 - 【請求項4】 マグネシウム化合物が、酸化マグネシウ
ム、水酸化マグネシウム或いは水酸化処理したマグネシ
ウム化合物の何れかであることを特徴とする請求項3記
載の画像形成方法。
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JP30005793 | 1993-11-30 | ||
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