JPH0815986A

JPH0815986A - 電子写真方法及び静電荷像現像用キャリア

Info

Publication number: JPH0815986A
Application number: JP6152257A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Sugiyama; 誠一杉山; Masafumi Uchida; 雅文内田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1994-07-04
Filing date: 1994-07-04
Publication date: 1996-01-19

Abstract

(57)【要約】【目的】キャリアリサイクルに最適な、解像力に優
れ、かぶりのない高画質な画像を与える静電荷像現像用
二成分現像剤キャリアの提供。【構成】表面を一様に帯電させた光導電性感光体を像
露光し、該感光体上に実質的に電荷のない部分を形成
し、次いでバイアス電圧を印加し、現像領域でキャリア
を含有した二成分現像剤を用い感光体上の電荷のある部
分の極性と同じ極性に帯電させたトナーで顕像化し、顕
像化したトナー像を記録材料上に転写し、次いでクリー
ニング手段で感光体上に残留したトナー及びキャリアを
感光体から除去し、除去されたトナー及びキャリアを搬
送し、上記現像領域へ回収し、再び使用する電子写真方
法において、前記キャリアの重量平均粒径Ｄ₅₀が40〜80
μmであることを特徴とする電子写真方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、二成分反転電子写真現
像方法に関し、更に詳しくは非画像部に現像されたキャ
リアのリサイクルに最適な静電荷像現像用キャリア及び
電子写真方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、反転現像では、感光体帯電面の電
荷極性とキャリア粒子の帯電極性が異符号であるため、
非画像部へのキャリア現像が起こり易い。この現象が起
こると白地にかぶりを発生するとか、キャリアが感光体
に付着したままクリーニングされて感光体を傷つけ、得
られる画像にポチ等の斑点をつけるという問題を発生す
る。この問題を解決するために、特開平3-163567号公報
では、粒度分布を、重量平均粒径の0.4倍以上0.6倍以下
のものを2.0〜8.0重量％含有していることを特徴とする
二成分キャリアを提案している。しかし、このキャリア
ではジャム時など感光体が帯電した状態で、現像バイア
スが切れた状態ではキャリア現像が顕著に発生してしま
う。このため、現状ではキャリア現像を100％防止する
ことは困難な状況にある。現像されたキャリアは、クリ
ーニング工程で感光体上から除去されるが、そのまま廃
棄されれば、現像機中のキャリアは徐々に減少していっ
てしまい、現像剤透磁率によってトナー濃度を制御して
いるような機構を持つ現像プロセスでは、同一トナー濃
度でも透磁率が変化してしまい、望むようなトナー濃度
制御ができないなどの問題が生じてしまう。更に、特開
平1-223471号、同2-304458号公報などは、キャリアの平
均粒径を規定しているが、いずれもキャリアのリサイク
ルを考慮しておらず、これらのキャリアを使用すると、
リサイクルしつつ長期に亙りコピーを実施すると不都合
を生ずる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明では、
キャリア現像の発生を前提として、現像されたキャリア
をリサイクルさせて再び使用するシステムを使い、更に
その系において、最適な静電荷像現像用キャリアを提供
することを目的とする。

【０００４】更に、本発明は、二成分反転現像方法にお
いて、感光体の非画像部に付着されたキャリアを回収
し、リサイクルさせる現像システムにおいて、解像力に
優れ、かぶり、ポチのない高画質な画像を得ることを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、表
面を一様に帯電させた光導電性感光体を像露光し、該感
光体上に実質的に電荷のない部分を形成し、次いでバイ
アス電圧を印加し、現像領域でキャリアを含有した二成
分現像剤を用い感光体上の電荷のある部分の極性と同じ
極性に帯電させたトナーで顕像化し、顕像化したトナー
像を記録材料上に転写し、次いでクリーニング手段で感
光体上に残留したトナー及びキャリアを感光体から除去
し、除去されたトナー及びキャリアを搬送し、上記現像
領域へ回収し、再び使用する電子写真方法において、前
記キャリアの重量平均粒径Ｄ₅₀が40〜80μmであること
を特徴とする電子写真方法により達成される。

【０００６】好ましくは、上記キャリアの粒径が、45μ
m以下が２重量％以下、75μm以上が10重量％以下であ
り、より好ましくは上記キャリアの粒径が、45〜63μm
が40〜60重量％、63〜75μmが35〜55重量％である又は
上記キャリアに10kOeの磁場を印加した際の飽和磁化が4
0〜120emu／ｇ、残留磁気が0〜240Gaussであることを特
徴とする電子写真方法である。

【０００７】本発明の別の態様として、重量平均粒径Ｄ
₅₀が40〜80μmであり、かつ45μm以下が２重量％以下、
75μm以上が10重量％以下であることを特徴とする静電
荷像現像用キャリアにより上記目的は達成される。

【０００８】本発明において、キャリア粒度は、篩分析
試験JIS-H-2601-1983(標準篩JIS-Z-8801-1987使用)によ
り求めた。重量平均粒径Ｄ₅₀は、得られたデータより、
重量平均が50％になるときの粒径を算出して求めた。

【０００９】本発明に用いるキャリアとしては、例えば
鉄、マグネタイト、フェライト、或いはそれらの表面に
樹脂等を被覆したもの等が用いられる。これらのキャリ
アを所望の粒径分布とするには、公知の風力分級機の風
力調節、或いは円篩い機のメッシュを適宜選択すること
等により遂行される。

【００１０】本発明のキャリアは、重量平均粒径Ｄ₅₀が
40〜80μmであるが、40μm以下では現像器スリーブとキ
ャリア間の磁気束縛力が弱くなるために、キャリア現像
量が増大し、クリーニング工程で感光体上にキャリア傷
をつけてしまい画像上エラーを生じる。また、80μm以
上だと、キャリア現像量は少ないが、その粒径ゆえに感
光体を傷つけ易く、又解像力などの高画質化やキャリア
表面へのトナースペントなどの現像剤の耐久性に問題が
生じる。

【００１１】また、本発明のキャリアは、粒径45μm以
下の割合が2重量％以下が好ましいが、粒径45μm以下の
キャリアは、感光体との付着力が強いため、クリーニン
グ工程で感光体に傷を付け易く、また、現像されたキャ
リアがクリーニング工程で完全に除去できない場合があ
る。したがって、粒径45μm以下の割合が2重量％を越え
ると、現像されたキャリアを完全に回収するため、通常
のブレードクリーニング方式では、ブレード荷重を大き
くする等の対策が必要となってくる。しかし、ブレード
荷重を大きくすると感光体の摩耗が激しくなり、感光体
寿命を縮めてしまうなどの問題が生じるので、粒径45μ
m以下の割合が2重量％以下にすることが好ましい。

【００１２】また、本発明のキャリアは、粒径45〜63μ
mの割合が40〜60重量％が好ましく、40重量％以下だ
と、キャリアの表面積が少なくなり、キャリア表面への
トナースペントにより帯電サイトが確保できず、適正な
トナー帯電量が得られない。この現象は、特にトナーリ
サイクルシステムを用いた現像プロセスで顕著である。
また、60重量％を越えるとキャリア現像量が多くなり、
クリーニング方法としてブレードクリーニングを採用し
ている系では、キャリアとクリーニングブレードとの
接触回数が増加して、クリーニングブレードを損傷して
しまい、転写残トナーがクリーニングブレードをすり
抜けてしまうクリーニング不良が生じてしまう。

【００１３】更に、本発明のキャリアは、粒径63〜75μ
mの割合が35〜55重量％が好ましく、35重量％以下だ
と、トナーリサイクルのある系では、リサイクルされた
トナーとキャリアとの帯電立ち上がりが遅く、弱帯電ト
ナーが発生してかぶりが生じてしまい、55重量％以上だ
と、解像力が低下してしまう。

【００１４】また、本発明のキャリアは、粒径75μm以
上の割合が10重量％以下が好ましく、粒径75μm以上の
ものはキャリア現像しずらいが、10重量％を越えると、
その中の一部がキャリア現像される。現像されるキャリ
ア量は少ないが、現像されたキャリアはその粒径ゆえに
感光体上に傷を付け易く、また、現像されてからクリー
ニングされるまでの途中で、その自重により感光体上か
ら落下してキャリアリサイクルシステムから逸脱してし
まう。

【００１５】本発明のキャリアの好ましい態様の一つと
して、感光体を傷つけ難いという点で金属や金属酸化物
より硬度の低い樹脂等でキャリア表面を被覆する系があ
る。その方法としては、樹脂等の被覆材を溶剤中に溶解
させて、キャリア表面に塗布する方法、或いは、被覆材
を機械的にキャリア表面に固着させる方法等、従来公知
の方法がいずれも適用できる。キャリア表面への固着物
質としては限定はされないが、特にアクリル系樹脂が好
ましい。アクリル系樹脂の中でも、特にシクロヘキシル
メタクリレート／メチルメタクリレート共重合体が好ま
しい。これらの樹脂を被覆することにより、キャリアリ
サイクルシステムにおいて、キャリアが高湿下で吸湿し
難くなり、感光体との付着力が低下して、クリーニング
工程で感光体に傷をつけることなく、キャリアをリサイ
クルする事ができる。また、樹脂の被覆量はキャリアコ
アに対して0.5〜5.0重量％が好ましく、更に好ましく
は、1.0〜3.0重量％である。樹脂被覆量が0.5重量％以
下の場合は、長期使用した場合にコア表面が露出しやす
く、また、5.0重量％以上の場合は、流動性が低くなる
ために、キャリアリサイクル途中で滞留が生じたり、現
像器内にて現像剤の混合ムラが生じ易く、トナー帯電量
が不安定となり、かぶりやトナー飛散の原因となってし
まう。また本発明のキャリアは、帯電した光導電性感光
体に露光させ、電荷が除去されたところにトナーを現像
させる反転現像方法において使用されるが、感光体暗電
位Ｖ_Hと現像バイアスＶ_Bとの差Ｖ_H−Ｖ_Bが100〜200Ｖで
ある系で使用されるのが好ましい。更に好ましくは、現
像スリーブ内側の主磁石のマグネットアングルを＋3゜〜
＋10゜にするのが好ましい。

【００１６】本発明に用いるキャリアは、従来、静電荷
像二成分現像剤キャリアとして用いられてきたものなら
何でも良いが、好ましくは、キャリアに10kOeの磁場を
印加した際の飽和磁化σSが40〜120emu／ｇ、好ましく
は50〜100emu／ｇ、残留磁気Ｂrが0〜240Gauss好ましく
は0〜150Gaussであるものが良い。飽和磁化が高いと、
磁気ブラシが硬すぎ、磁気ブラシと感光体が接触した際
に傷をつけ易い。又、現像領域においては磁気スリーブ
に近い側に存在するトナーが磁気ブラシ内に取り込まれ
たままとなり、現像されにくくなる。また、磁気ブラシ
が硬いために、現像領域における擦過力が増加し、いっ
たん現像されたトナーをも掻き落としてしまう。したが
って、現像性が不足気味となり、出力画像上では、濃度
低下、濃度ムラ、掃き目などの画像不良が発生する。逆
に、飽和磁化が低いと、キャリア現像量が増大してクリ
ーニング工程で感光体に傷をつけやすく、又、磁気ブラ
シの穂が低くなり、更に、磁気スリーブの現像剤搬送能
力も低下し、現像領域へ搬送される現像剤量が不足す
る。したがって、現像性の低下を引き起こし、出力画像
の濃度低下が発生する。一方、残留磁化が高いと、流動
性が低下しキャリアリサイクルの途中で凝集気味とな
り、場合によっては閉塞を起こしてしまう。

【００１７】本発明に用いるトナー用バインダーとして
は、従来公知のものがいずれも使用できるが、例えばス
チレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン-アクリル共
重合樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、スチレン
-ブタジエン樹脂等が挙げられる。トナーの製造方法
は、従来公知の方法でよく、例えば、通常少なくとも結
着樹脂、着色剤及び離型剤より成るトナー組成物をヘン
シェルミキサー、Ｖ型混合器等で乾式混合し、一軸或い
は二軸混練機等で溶融混練し、気流式、機械式等の粉砕
機で粉砕、分級し、必要に応じては外添剤混合等を行
う。

【００１８】

【実施例】ポリエステル樹脂100重量部、カーボンブラ
ック10重量部、脂肪族エステル系ワックス３重量部、カ
ルナウバワックス３重量部をヘンシェルミキサーにて５
分間混合後、二軸エクストルーダーで溶融混練し、冷却
後、ハンマーミルにて粗砕した後、気流式粉砕機で粉
砕、風力分級して体積平均粒径を８μmとし、更に疎水
性シリカを0.6重量部添加して混合しトナーを得た。得
られたトナー６重量部と表１に示した各キャリア100重
量部を混合して各現像剤を得た。

【００１９】

【表１】

【００２０】得られた各現像剤を、感光体上の転写残ト
ナー及び現像されたキャリアを回収して、スクリューに
より現像器へ搬送するよう改造した、コニカ(株)製4045
機へ投入して、連続10万枚コピーを行い、表２のような
結果を得た。尚、現像条件は次のように調整した。

【００２１】感光体暗電位Ｖ_H： −750Ｖ現像バイアス電位Ｖ_B： −600Ｖ感光体−現像スリーブ間距離：0.5 mm 現像剤穂切り： 0.45mm マグネットアングル：＋８° 評価方法は、以下に示す。

【００２２】《キャリア傷による画像上黒ポチ》連続10
万枚コピーを行った後、白紙をコピーして、得られた画
像上に黒ポチがある場合には、それが感光体周期で画像
上に現れているか確認し、周期毎に現れている場合には
それをカウントして、キャリア傷によるドラム欠陥箇所
の個数として評価した。

【００２３】《かぶり濃度》連続10万枚コピーを行った
後、原稿濃度が0.000の白地部分の複写画像に対する相
対濃度を、「サクラデンシトメーター」（コニカ(株)
製）により測定し、かぶり濃度とした。

【００２４】《解像性》線幅及び間隔の等しい５本の細
線よりなるパターンで、１mmの間に2.8、3.2、3.6、4.
0、4.5、5.0、5.6、6.3、7.1及び8.0本あるオリジナル
画像をコピーし、得られた複写画像を拡大鏡にて観察
し、細線間が明確に分離している画像の本数(本／mm)を
もって解像性とした。

【００２５】《クリーニング不良》連続10万枚コピー
中、転写残トナーがクリーニングされずに複写画像上に
黒筋状となって現れるか確認を行った。

【００２６】《キャリア粒度分布測定方法》前記したJI
S-H-2601-1983の方法による。

【００２７】《キャリア飽和磁化σs・残留磁気Ｂr測定
方法》樹脂被覆磁性キャリアの飽和磁化、残留磁気の測
定は、直流磁化特性自動記録装置3257-35型（横河電機
(株)製）を使用し、以下の測定条件で求めた。

【００２８】測定する磁性キャリアは、あらかじめ20
℃、50％RH環境にて２時間調湿しておいたものを使用す
る。高さ20mm、内径15.8mmのアクリル製円筒に磁性キャ
リアを充填し、充填密度ρを求める。その後、磁性キャ
リアを充填したアクリル円筒を直流磁化特性自動記録装
置にセットし、10 kOeの磁界をかけて、ｙ軸が磁束密度
Ｂ(Gauss)、ｘ軸が磁界の強さＨ(Oe)の磁気ヒステリシ
ス曲線を得る。飽和磁化σｓは10 kOe印加時の磁束密度
Ｂmより算出し、また、残留磁化Ｂrは10 kOe印加後の磁
束密度Ｂの値として得られる。

【００２９】

【表２】

【００３０】表２から、本発明のキャリアは、比較に比
べ10万枚コピーしても、キャリア傷による黒ポチはな
く、かぶりも低く、クリーニング不良の発生が認められ
ない。

【００３１】

【発明の効果】本発明により、キャリアリサイクルに最
適な、解像力に優れ、かぶりのない高画質な画像を与え
る静電荷像現像用二成分現像剤キャリアが得られた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０２Ａ 9/10 13/09 21/10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面を一様に帯電させた光導電性感光体
を像露光し、該感光体上に実質的に電荷のない部分を形
成し、次いでバイアス電圧を印加し、現像領域でキャリ
アを含有した二成分現像剤を用い感光体上の電荷のある
部分の極性と同じ極性に帯電させたトナーで顕像化し、
顕像化したトナー像を記録材料上に転写し、次いでクリ
ーニング手段で感光体上に残留したトナー及びキャリア
を感光体から除去し、除去されたトナー及びキャリアを
搬送し、上記現像領域へ回収し、再び使用する電子写真
方法において、前記キャリアの重量平均粒径Ｄ₅₀が40〜
80μmであることを特徴とする電子写真方法。
【請求項２】上記キャリアの粒径が、45μm以下が２
重量％以下、75μm以上が10重量％以下であることを特
徴とする請求項１記載の電子写真方法。
【請求項３】上記キャリアの粒径が、45〜63μmが40
〜60重量％、63〜75μmが35〜55重量％であることを特
徴とする請求項２記載の電子写真方法。
【請求項４】上記キャリアに10kOeの磁場を印加した
際の飽和磁化が40〜120emu／ｇ、残留磁気が0〜240Gaus
sであることを特徴とする請求項１〜３記載の電子写真
方法。
【請求項５】重量平均粒径Ｄ₅₀が40〜80μmであり、
かつ45μm以下が２重量％以下、75μm以上が10重量％以
下であることを特徴とする静電荷像現像用キャリア。