JPS6383736A - 静電潜像現像方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、例えば、電子写真複写機等に用いられる静電
潜像現像方法に関するものである。

従来の技術 従来、静電潜像担体表面に担持される静電潜像を現像す
る方法として、絶縁性トナーと鉄粉キャリアを用いる二
成分現像法が実用化されている。

ところが、鉄粉キャリアは通常平均粒径が１００〜２０
０μｍと大きいため、現像時の磁気刷子の穂が硬く、画
像上に白スジが出やすい。

さらに、鉄粉キャリアの粒径が大きいということは、ト
ナーに対する比表面積が小さい（摩擦帯電付与能力が低
い）だめ、現像剤中のトナー濃度を低く設定し、しかも
・、高精度に制御すると同時に十分な攪拌が必要となる
。

このため、鉄粉キャリアに比べて機械的強度の弱いトナ
ーを鉄粉キャリアの表面に付着させることになり、トナ
ーへの摩擦帯電付与能力を減少させるため、トナーの帯
電が不均一かつ帯電不足を起こし、画像濃度が低下した
り、カブリを生じる問題が発生し、現像剤の長期使用に
酎えなくなるようにしている。

そこで、これらの問題を改良するために、キャリアの形
状を球状にし、平均粒径を小さくし、現像剤の攪拌によ
る機械的ストレスを減少させて、上記欠点をなくす現像
方法が種々検討されている。

発明が解決しようとする問題点 この磁性キャリアの形状を球形化し、平均粒径を小さく
し、必要に応じてその表面に絶縁性の被膜を設けると、
現像スリーブ上の穂立がソフトになり、トナーに対する
帯電付与能力が向上するので、画像中のソリッド部の白
スジがなくなり、細線の再現性の良好な画像が得られる
ようになる。

まだ、この磁性キャリアの粒径を小さくすると、トナー
に対して相対的に表面積が増え、トナーへの摩擦帯電付
与能力が向上することになることから、トナー濃度を高
く設定することが可能になり、′トナー濃度の制御を容
易にすることができるメリットがある。

しかしながら、その反面、この磁性キャリアの平均粒径
を小さくすると、現像スリーブ上での磁気抱束力が弱く
なり、かつ従来の磁性キャリア（例えば、フェライトキ
ャリアとかマグネタイトキャリア）は電気抵抗を示す電
流値が高い（数婢以上）ため、現像時に磁性キャリアが
静電誘導による電荷を持ち、静電潜像の画像部にトナー
と一諸に付着するという欠点がある。

画像部に磁性キャリアが付着すると、画像の定着不良を
起こしたシ、定着ローラの表面に傷を付けることになる
。また、カラートナーを現像するときには攬色を起こし
、画像の品位を落とすことにもなる。

さらに、この磁性キャリアは極めて高い硬度であるため
、静電潜像担体に残留したトナーをクリーニングブレー
ドで除去する際、静電潜像担体表面に傷をつけるという
問題を持っている。

また、特開昭６０−７５８５４号公報に記されているよ
うな現像方法、すなわち、現像スリーブ上の外周面上に
磁性トナーと少量の磁性キャリアを磁気吸着し、一方向
に現像剤を搬送し、穂高規制部材とその上流側に設けた
前規成部材との間に空室を形成し、ここでトナーとキャ
リアの混合とトナー濃度を制御するような現像方法、あ
るいは特開昭６１−５３６７７号公報に記されているよ
うに、前記特開昭６０−７５８５４号公報に記載の技術
を改良した現像方法においては、現像室の容積が一定で
あり、消費されるトナー量に見合うトナーがホッパー室
より現像室に送りこまれる構造になっている。

このため、このような現像器でキャリア付着が起きると
、消費されたキャリア分をトナーで補給することになる
ので、適正なトナー濃度を維持できなくなる問題を起こ
す。

上記磁性キャリアの電気抵抗を示す電流値とは、一般に
はトナーやキャリアの電気抵抗を現わす方法として体積
固有抵抗値（一定電圧の電界下で、一定の荷重を掛けた
ときの粉体の抵抗を測定）を用いることが多いが、高抵
抗になればなる程、測定値が不安定になり信頼性が得に
くくなるので、本発明では、以下に説明する電流値測定
法の方が測定値が安定し、信頼性が高いことが分かった
ので、この電流を採用することにした。

この電流値測定法は、マグネットロールを内蔵し、穂立
規制ブレードを設けた導電性のスリーブと対向して５ｆ
ｆの距離に対向電極を設け、この間に磁性粒子キャリア
を磁気吸引させ、スリーブ内のマグネットロールを回転
させて対向電極に接触させ、スリーブと対向電極の間に
２００Ｖの直流電圧を負荷し、１０にΩの抵抗の両端に
おける電圧降下を測り、この値から電流値を計算で求め
る。

この電−流値と従来の体積固有抵抗値（１ｏ４■指の電
界下、２５ｏｇ／ｃｉの荷重）との関係は、代表的な例
を上げると、電流値２．０μＡの場合は体積固有抵抗値
が５Ｘ１０ｍで、１．０μＡのときは了×１２１２Ω備
で、０．３μＡのときは約１ｏ１５膿である。

問題点を解決するための手段 本発明は、二成分現像法における静電潜像担体表面の静
電潜像へのキャリア付着を改良するものであり、磁性キ
ャリアの電気抵抗を示す電流値を０．３〜２．○μＡの
範囲に規制することを特徴とするものである。

とくに、この磁性キャリアを用いた現像剤は上記特開昭
６０−７５８５４号公報や特開昭６１−５３６７７号公
報に記載の技術のような現像方法において有効である。

この現像方法に用いられる絶縁性トナーとしては、バイ
ンダー樹脂中に適尚な着色剤を分散させたもの、あるい
は必要に応じて、さらに磁性微粉末、帯電制御剤等を分
散させたものが使用でき、６〜２ｏμｍの平均粒径、１
ｏ　ＱｃＭ以上の体積固有抵抗値を有するものを使用す
ることが望ましい。

前記バインダー樹脂としては、ポリスチレン。

スチレンアクリル共重合樹脂、アクリル樹脂、エポキシ
樹脂、ポリエステル樹脂、ワックス等を使用すればよい
。

一方、磁性キャリアは磁性粒子を造粒焼結したものであ
る。必要に応じてその表面を樹脂等の絶縁性材料で被覆
することができる。

この磁性粒子を造粒焼結したコアの状態で電流値が０．
３〜２．０μＡの範囲にあり、トナーへの帯電付与能力
が適正であれば、とくに、絶縁性材料で被覆する必要は
ない。　− 前記磁性粒子としては、平均粒径３ｇｎ以下の鉄粉、マ
グネタイト、フェライト等の粒子単体あるイハ鉄、銅、
亜鉛、ニッケル、マンガン、マクネシウムその他の金属
酸化物の混合物からなるソフトタイプのフェライトを使
用できる。

前記絶縁性材料としては、ポリスチレン、アクリル樹脂
、エポキシ樹脂、ポリエステル、シリコン樹脂、−フッ
素樹脂等単体あるいは共重合物が使用でき、必要に応じ
て絶縁性トナーとの帯電性を制御するために導電性制御
剤、帯電制御剤等を分散させることができる。

本発明は、磁性キャリアの電流値が０．３〜２．０μＡ
の範囲にあるとき、磁性キャリアの平均粒径を３０〜８
０μｍに小さくしてもキャリア付着のない適正な画像が
維持できるということを見い出したことに基づいている
。

この磁性キャリアは電流値が２．０ｌＩＡを越えると、
磁性キャリアの平均粒径が小さ過ぎる場合とか、トナー
濃度が低下した際に、静電潜像担体表面にキャリア付着
し易くなり、前記に記したような不都合を生じる。

また、この電流値は環境によっても変化し、現像時の雰
囲気が高温高湿になると磁性キャリアの電流値が高くな
り、キャリア付着し易くなる。

逆に、この電流値が０．３未満のときは、画像濃度が低
下する。

これは、磁性キャリアの電流値が下がり過ぎると、複写
中にトナーのカウンターチャージがキャリアに留ってく
るためである。

なお、磁性キャリアの電流値を０．３ｐＡ以下にする場
合、画像濃度が低下すること以外に、別途下記のような
問題が発生した。

すなわち、電流値を下げる手段として、磁性キャリアの
表面に絶縁性材料を被覆させるのであるが、電流値を下
げるためには、被膜をより厚くする必要がある。

この絶縁性材料を被覆するためには、磁性キャリアの表
面に、絶縁性材料を溶剤に溶かした溶液を浮遊状態で噴
霧し、溶剤を乾燥する手法をとるため、被膜を厚くする
程、製造中に磁性キャリア間で凝集を越こしやすくなり
、造粒されて形状が不安定になる。この造粒されて形状
が不安定になったものは、複写枚数が増えるに従い、現
像剤の攪拌中に、との造粒物が粉砕され、磁性キャリア
の表面の被膜が部分的に欠けたもの、すなわち、電流値
の大きな磁性キャリアが混入することになシ、キャリア
付着を越こす不都合を生ず。

一方、１性キャリアの平均粒径は３０〜８０μｍの範囲
にあシ、粉度分布については、微粉の混入の少ないもの
である方が好適である。

この磁性キャリアは平均粒径が８０μｍ以上になると、
現像スリーブ上での磁気刷子の穂が硬くなり、画像に白
スジが発生したり、細線の再現性が悪く、全体の画質が
荒れたものになる。

逆に、平均粒径が３０ｐｍ以下では、キャリア付着を起
こす。

また、トナー濃度が低くなり過ぎたときには、磁性キャ
リアが静電誘導による電荷を受けやすくなるために、キ
ャリア付着し易くなる傾向がある。

本発明では磁性キャリアの平均粒径の小さいものを使用
できるようにしたため、トナーに対しての帯電付与能力
を向上させ、トナー濃度の使用範囲を広げることができ
た。

そのだめ、従来の現像剤攪拌室を別に設け、現像スリー
ブに隣接させているような現像装置だけでなく、現像装
置が小型で、小量のキャリアを現像スリーブの外周面上
に装填し、トナー濃度を簡便な方法で制御するような現
像方法、とくに、特開昭６０−７５８６４号公報、特開
昭Ｎ６ｌ−５３６７７号公報に記載の技術には最適であ
る。

作　　用 本発明に係る静電潜像現像方法は、磁性キャリアの電流
値を０．３〜２．０μへの範囲に規制することによって
、磁性キャリアへの静電誘導による電荷の注入を防ぎ、
静電潜像へのキャリア付着をなくすことができる。

実施例 次に、前記に記した現像装置で、通常の絶縁性トナーと
電流値を変化させ、平均粒径を変えた磁性キャリアとの
種々の組合せの中から代表的な具体例について説明する
。

（実施例１） 絶縁トナー； スチレン・アクリル共重合樹脂ｅ４ｗｔ％と、マグネタ
イト３０ｗｔ％と、ポリエチレンワックス３ｗｔ％と、
マイナス系電荷制御剤１ｗｔ％とカーボンブラック２ｗ
ｔ　％　とを混合、混線、粉砕９分級したものに、アエ
ロジルＯ−３ｗｔ　％を表面処理して得られたもの。

平均粒径は１２μｍ１ブローオフ帯電量は一２６μｅ／
　ｑ　、体積固有抵抗は１０１５Ωαである。

磁性キャリア； それぞれ、平均粒径が３ｐｍ以下の酸化第２鉄”℃ｗｔ
チと、酸化亜鉛１６ｗｔ　％と、酸化銅１４ｗｔ　％と
の混合物を水でスラリー化し、これにバインダー樹脂を
適尚量加えて混合した後、アトマイザ−で噴霧乾燥し、
次いで、空気中１２００℃で２時間焼成して、球形のフ
ェライトコアを得、これを分級した後、さらに、この表
面にアクリル樹脂でコーティングして磁性キャリア（フ
ェライトキャリア）を得る。

このフェライトキャリアの電流値は、フェライトコア表
面の樹脂塗布膜厚を調整して０．２〜３０μＡの間に変
化させた。それぞれ、平均粒径は３０／Ｘｎ、飽和磁化
はｅ４ｅｒｎｕ／ｑである。

現像装置と現像条件； 現像装置は、非磁性導電性現像スリーブ外周面上に、自
動的にトナー濃度を制御しながら現像剤を混合攪拌させ
る機能を持った、現像剤攪拌室付き現像装置であり、現
像の手順は、前記現像剤攪拌室に、絶縁性磁性トナーと
フェライトキャリアの混合した現像剤を装填し、隣接し
たトナー補給槽内に磁性トナーを装填し、この現像剤を
静電潜像担体（感光体）に対して、順方向に搬送させる
ようにマグネットロールと現像スリーブを回転させて現
像する。

現像剤のトナー濃度は５〜４０係の範囲で変化させた耐
環境特性を調べるだめの条件は、１０℃、２０係ＲＨの
低温低湿と３３℃、８６係ＲＨの高温高湿である。

フェライトキャリア；　平均粒径３０μｍ、飽和磁化６
４　ｅｍｕ／ｇ　、電流値０．２〜３．０　μＡ　０感
光体；Ｓｅ系 現像スリーブ；　直径２４ｊｆｆ、ステンレス製。

サンドブラスト処理９回転数１０１００ｒｐマグネツト
ロール；　磁束密度１０００ガウス、８極１回転数１０
０　Ｏｒｐｍ　０ 穂高規＄１ギャップ；　　Ｏ−３５”　’磁性ブレード
。

現像ギャップ；　　０．４４ｙｘｗ０ 感光体ドラム周速；　　１２．５　ｎｎ　／　ｓｅａ　
（。

静電潜像最高電位；　　＋７５０Ｖ。

現像バイアス；　　＋１５０Ｖ。

実験結果； 以上の現像条件で現像実験を行なった結果、フェライト
キャリアの電流値が０．３〜２．○、値の範囲のものに
ついては、６万枚の複写を行なっても良好な画像が維持
でき、キャリア付着は起こさなかった。

ところが、電流値が０．３μＡ未満のときは十分な画像
濃度が得られず、２／ＬＡを越えると感光体の静電潜像
画像部にキャリア付着を起こし、１万枚以下の複写枚数
で感光体の表面に傷が付き、画像上に白スジが発生した
り、画像の定着不良を起こした。

また、電流値が２μを越えると、キャリア付着で感光体
の表面に傷を付けるだけでなく、複写枚数が増えるに従
い、現像剤のトナー濃度が高く（現像剤撹拌室の容積が
一定のだめ、キャリアが消費されると、その分だけトナ
ーで補給することになるため）なり過ぎ、現像スリーブ
周辺へのトナー飛散や、画像上の線画が不鮮明になった
り、カブリが発生する不都合を生じた。

トナー濃度に関しては、この実験条件では２０〜３０　
ｗｔ　％のときが最も画像上良好であった。

また、現像時の環境に関しては、低温低湿では変化なか
ったが、高温高湿になると、キャリア付着を起こし易く
なる現象がある。たとえば、高温高湿で電流値が２．０
ｐＡ以下のものはキャリア付着を起こさなかったが、３
．○μＡのものは（トナー濃度は２０ｗｔ　％　）常温
誉湿ではキャリア付着しないが、高温高湿ではキャリア
付着を起こした。

（実施例２） 実施例１の現像装置と現像条件および磁性トナーは同じ
で、フェライトキャリアの電流値を２゜０μＡに、飽和
磁化を６４　ｅｍｕ／ｇに固定し、平均粒径を２ｏ〜１
００μｍの範囲に変化させて、実験例１と同様の実験を
行なった。

実験結果； フェライトキャリアの平均粒径が３０〜８０μｍのもの
については、６．方杖の複写を行なっても良好な画像が
維持できた。

ところが、平均粒径が３０μｍ未満のときは、感光体の
静電潜像にキャリア付着を起こし、実験例１と同様の不
都合を生じた。平均粒径が８０μｍを越えると、現像ス
リーブ上の穂が硬くなり、画像のソリッド部に白スジが
発生したり、細線の再現性が悪く、全体に荒れた画像に
なった。

以上の実施例１と２の実験結果のように、静電潜像の画
像部にキャリアが付着する現象は、磁性キャリアの電流
値が高いと静電潜像からの静電誘導による電荷を受けて
、静電潜像の画像部にキャリアが付着するだめに起こる
問題である。これを防ぐためには電流値を低くすれば良
いが、この電流値を下げ過ぎると、現像時にトナーのカ
ウンターチャージがキャリアに畜積して画像濃度が低下
するという問題を起こす。

一方、磁性キャリアの平均粒径もキャリア付着に影響を
及ぼし、粒径が小さ過ぎると、現像スリーブからの磁気
抱束力に負けてキャリア付着し易くなる。

本発明は実験例１と２に示したような代表例に束縛され
るものではなく、特許請求の範囲内で磁性キャリアの電
流値あるいは平均粒径を撰択することによって、キャリ
ア不着のない良好な画像を得ることができる。

発明の効果 本発明に係る静電潜像現像方法においては、磁性キャリ
アの電流値を０．３〜２．０μＡの範囲に制御すること
により、磁性キャリアが静電潜像担体の静電潜像に付着
することなしに、高濃度の画像でソリッド部に白スジが
なく、細線再現性の良好な画像が安定して得られるよう
になった。

さらに、平均粒径の小さな磁性キャリア（３０〜８０μ
ｍ）の使用が可能になるだめ、現像剤のトナー濃度の使
用範囲を広げることができ、トナー濃度の制御が容易に
なった。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）マグネットローラを内蔵した現像スリーブ上で、
   マグネットローラと現像スリーブのそれぞれ単体で、あ
   るいは両方を回転し、磁性キャリアと絶縁性磁性トナー
   からなる二成分現像剤を循環搬送し、該二成分現像剤に
   て静電潜像担体表面に担持された静電潜像を現像するに
   際して、前記磁性キャリアの電気抵抗を示す電流値が０
   ．３〜２．０μＡの範囲であることを特徴とする静電潜
   像現像方法。
2. （２）磁性キャリアの平均粒径が３０〜８０μｍである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の静電潜像
   現像方法。
3. （３）磁性キャリアが表面に絶縁性材料の被膜を有して
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の静電
   潜像現像方法。