JP2004013082A

JP2004013082A - Electrostatic latent image developing method and apparatus, two-component developer, and image forming apparatus

Info

Publication number: JP2004013082A
Application number: JP2002170093A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nakai; 中井　洋志; Tomoyuki Ichikawa; 市川　智之
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-06-11
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】外添剤のトナー母体粒子への埋没が有効に抑制され、良好な画像品質を維持できる静電潜像現像方法を実現する。
【解決手段】トナー３ａと磁性キャリア３ｂを含む２成分現像剤３を磁気的に吸着保持し、潜像担持体１と対向する現像領域１２に搬送する現像剤担持体４と、現像剤担持体上の２成分現像剤の層厚を規制するドクタブレード６とを有する現像装置を用い、潜像担持体１上の静電潜像の現像を、現像剤担持体４に吸着保持される２成分現像剤３の重量：ｗ、現像装置内に含まれる２成分現像剤の総重量：Ｗが条件：０．１５≦ｗ／Ｗ≦０．４を満足する状態で行う。
【選択図】　　図１An object of the present invention is to provide an electrostatic latent image developing method capable of effectively suppressing external additives from being embedded in toner base particles and maintaining good image quality.
A developer carrier (4) magnetically attracts and holds a two-component developer (3) containing a toner (3a) and a magnetic carrier (3b) and transports the developer to a development area (12) facing the latent image carrier (1). The development of the electrostatic latent image on the latent image carrier 1 is carried out by a developing device having a doctor blade 6 for regulating the layer thickness of the two-component developer. The operation is performed under the condition that the weight of the developer 3: w and the total weight of the two-component developer contained in the developing device: W satisfy the condition: 0.15 ≦ w / W ≦ 0.4.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、静電潜像現像方法及び装置及び２成分現像剤および画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子複写装置等、電子写真プロセスを画像形成原理とする画像形成装置において、静電潜像の現像を行う静電潜像現像装置として「磁性キャリアとトナーとを有する２成分現像剤を用いる磁気ブラシ現像方式」のものが多用されている。この明細書中において「トナー」はトナー粒子の粉状集合体を言い、「磁性キャリア」は磁性キャリア粒子の粉状集合体を言う。トナー粒子は、トナー母体粒子とこれに外添された外添剤とからなる。
【０００３】
この方式の静電潜像現像装置は一般に、「複数の磁極を有するマグネットローラ」と、これを囲繞して回転可能に設けられた「円筒状の現像剤担持体（現像スリーブ）」を有し、現像剤担持体の表面に「トナーを付着させた磁性キャリア」を磁気的に保持して「磁気ブラシ」とし、現像領域に搬送して現像を行う。
【０００４】
２成分現像剤中のトナー粒子と磁性キャリア粒子は撹拌摩擦され、各々互いに逆極性に帯電し、帯電したトナーにより静電荷像が可視化される。トナー粒子は、通常の現像方式では静電潜像と逆極性に帯電され、反転現像方式では静電潜像と同極性に帯電される。
【０００５】
トナーへの電荷付与は、現像装置内で現像剤担持体上に２成分現像剤の薄層を形成する「ドクタブレード」の部分で、「トナー粒子と磁性キャリア粒子が狭い領域で摺擦しあう」ことにより最も顕著に行われるが、その際、トナーは電荷を付与されて帯電する一方「ストレス」がかかる。このストレスは「トナー母体粒子に外添された外添剤」をトナー母体粒子内部に埋没させ、外添剤としての機能を減衰させて２成分現像剤の流動性を低下させ、トナーの不均一帯電の原因となる。トナー帯電量の不均一は、地肌汚れ等の異常画像やトナー飛散等の不具合の原因となる。
【０００６】
トナーにかかるストレスによる「外添剤のトナー母体粒子内部への埋没」の問題に対しては、従来、外添剤の処方を調整することにより「ストレスを受けても外添剤が埋没しにくいトナー粒子構成」としたり（特開平５−１１９５１８号公報、特開平１１−１４３１１５号公報）、トナー母体粒子の粒径と粘弾性を「外添剤が埋没し難いように最適化」したりする（特開平８−０５４７５０号公報）ことが提案されている。
【０００７】
これら提案は何れも有効であるが、耐ストレス性の問題に対するトナー側からの対策であるため、ある現像装置内では効果を奏しても、ストレスのより強い現像装置で使用された場合や、小型の現像装置で「２成分現像剤量が少量となった場合」、あるいは「現像装置内で長期間にわたる攪拌が行われた場合」等、トナーにかかるストレスが増大していくと「外添剤がトナー母体粒子に埋没し難いという効果」に限度があり、種々の構成の静電潜像現像装置に対して普遍的に有効というわけではない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、使用される静電潜像現像装置の種類に拘わらず、また、静電潜像現像装置内における長時間の攪拌に拘わらず、外添剤のトナー母体粒子への埋没が有効に抑制され、地肌汚れ等の異常画像を生じることなく、良好な画像品質を維持できる静電潜像現像方法の実現を課題とする。
【０００９】
この発明はまた、上記静電潜像現像方法の実施に好適に使用可能な２成分現像剤、上記静電潜像現像方法を実施するための静電潜像現像装置、かかる静電潜像現像装置を用いる画像形成装置の実現を他の課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
発明者らは上記「外添剤のトナー母体粒子中への埋没」を研究した結果、上記「埋没」が、現像剤担持体に保持される２成分現像剤の重量：ｗ、現像装置中に含まれる２成分現像剤の総重量：Ｗと相関を持ち、ｗとＷの関係を一定範囲内に制御することで、ストレスの少ない現像方法を副作用なく実現できることを見出した。また、磁性キャリア粒子、トナー粒子の構成を調整することによって、副作用なく、更に良好な効果が得られることを見出した。
【００１１】
この発明の静電潜像現像方法や２成分現像剤は、発明者らによるかかる知見に基づくものである。
【００１２】
この発明の静電潜像現像方法は「トナーと磁性キャリアを含む２成分現像剤を磁気的に吸着保持し、潜像担持体と対向する現像領域に搬送する現像剤担持体と、この現像剤担持体上の２成分現像剤の層厚を規制するドクタブレードとを有する現像装置を用い、潜像担持体上の静電潜像を現像する静電潜像現像方法」であって、以下の如き特徴を有する（請求項１）。
【００１３】
即ち、現像剤担持体に磁気的に吸着保持される２成分現像剤の重量：ｗ、現像装置内に含まれる２成分現像剤の総重量：Ｗが、条件：
０．１５≦ｗ／Ｗ≦０．４
を満足する状態で現像を行うことを特徴とする。
【００１４】
即ち、現像剤担持体に吸着保持される２成分現像剤の重量：ｗは、現像装置内に含まれる２成分現像剤の総重量：Ｗに対して１５％〜４０％の範囲にある。
【００１５】
ｗがＷに対して４０％を越えると「トナーにかかるストレスが過剰となって、トナー母体粒子への外添剤の埋没」が生じる。また、１５％未満では現像領域へ搬送されるトナーの絶対量が不足気味となり、画像濃度低下が顕著となる。
【００１６】
請求項１記載の静電潜像現像方法に用いられる２成分現像剤は「含有される磁性キャリアの重量平均粒径：ｄ（μｍ）が４０以下」であることが好ましい（請求項２）。
【００１７】
請求項１または２記載の静電潜像現像方法に用いられる「２成分現像剤」はまた、トナー粒子が「少なくとも樹脂及び着色剤からなるトナー母体粒子」及び外添剤から構成され、トナー母体粒子の平均帯電量：ｑ１／ｍ１（μＣ／ｇ）と、（トナー母体粒子と外添剤からなる）トナー粒子の平均帯電量：ｑ２／ｍ２（μＣ／ｇ）との比：（ｑ１／ｍ１）／（ｑ２／ｍ２）が０．８０以上であるものを用いることが好ましい（請求項３）。比：（ｑ１／ｍ１）／（ｑ２／ｍ２）の上限は０．９５程度である。
【００１８】
請求項１または２または３記載の静電潜像現像方法に用いられる「２成分現像剤」は、トナー粒子が「少なくとも樹脂及び着色剤からなるトナー母体粒子」及び外添剤から構成され、外添剤の添加量が「トナー母体粒子に対して１．０重量％以上」であるものを用いることが好ましい（請求項４）。
【００１９】
この請求項４記載の場合において外添剤は「少なくとも２種類の無機微粒子」を含有することが好ましく（請求項５）、上記２種類の無機微粒子はその「平均１次粒子径」が互いに異なるものであることが好ましい（請求項６）。この請求項６の場合、２種類の無機微粒子のうち「平均１次粒子径の小さい無機微粒子」の添加量が「平均１次粒子径の大きい無機微粒子」の添加量より多いことが好ましく（請求項７）、この請求項７の場合には、２種類の無機微粒子のうち、１種の平均１次粒子径が０．０３μｍ以下であり、別の１種の平均１次粒子径が０．２μｍ以下であることが好ましい（請求項８）。
【００２０】
「平均１次粒子径」は周知の如く、透過型電子顕微鏡により無機微粒子を観察し、得られた画像を解析することにより算出したものである。
【００２１】
上記請求項１〜８の任意の１に記載の静電潜像現像方法は「潜像担持体上の静電潜像を現像する際、現像領域に交番電界を作用させる」ことができる（請求項９）。
【００２２】
この発明の２成分現像剤は「トナーと磁性キャリアを含み、現像剤担持体に磁気的に吸着保持されて現像領域へ搬送され、静電潜像を現像する２成分現像剤」であって、請求項２〜９の任意の１に記載の静電潜像現像方法の実施に用いられる２成分現像剤である（請求項１０）。
【００２３】
即ち、請求項１０記載の２成分現像剤は「含有される磁性キャリアの重量平均粒径：ｄ（μｍ）が４０以下」であることが好ましく、トナー粒子が「少なくとも樹脂及び着色剤からなるトナー母体粒子」及び外添剤から構成され、トナー母体粒子の平均帯電量：ｑ１／ｍ１（μＣ／ｇ）と、（トナー母体粒子と外添剤からなる）トナー粒子の平均帯電量：ｑ２／ｍ２（μＣ／ｇ）との比：（ｑ１／ｍ１）／（ｑ２／ｍ２）が０．８０以上であることが好ましく、上記外添剤の添加量が「トナー母体粒子に対して１．０重量％以上」であることが好ましい。
【００２４】
外添剤は「少なくとも２種類の無機微粒子」を含有することが好ましく、２種類の無機微粒子はその平均１次粒子径が互いに異なるものであることが好ましく、その場合、２種類の無機微粒子のうち「平均１次粒子径の小さい無機微粒子」の添加量が「平均１次粒子径の大きい無機微粒子の添加量」より多いことが好ましく、さらにその場合には、２種類の無機微粒子のうち１種の平均１次粒子径が０．０３μｍ以下であり、別の１種の平均１次粒子径が０．２μｍ以下であることが好ましい。
【００２５】
そして、この発明の２成分現像剤は、現像剤担持体に吸着保持される２成分現像剤の重量：ｗ、現像装置内に含まれる２成分現像剤の総重量：Ｗが、条件：
０．１５≦ｗ／Ｗ≦０．４
を満足する状態で現像に供されることにより、ストレスの少ない現像方法を副作用なく良好に実現する。
【００２６】
この発明の静電潜像現像装置は、上記請求項１〜９の任意の１に記載の静電潜像現像方法を実施する静電潜像現像装置であって、現像剤担持体とドクタブレードとを有する。
「現像剤担持体」は、トナーと磁性キャリアを含む２成分現像剤を磁気的に吸着保持し、潜像担持体と対向する現像領域に搬送する。
「ドクタブレード」は、現像剤担持体上の２成分現像剤の層厚を規制する。
【００２７】
この発明の画像形成装置は「潜像担持体に静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー画像として可視化する画像形成装置」であって、静電潜像をトナー画像として可視化する静電潜像現像装置として請求項１１記載の静電潜像現像装置を用いることを特徴とする。
【００２８】
潜像担持体としては「光導電性の感光体」を用いることができるが、その他にも「多針電極等による位置選択的な帯電で静電潜像を形成する誘電性の潜像担持体」を用いることもできる。
【００２９】
「光導電性の感光体」としては、酸化亜鉛紙のようにシート状のものを用いることもできるし、セレン感光体や有機光半導体等「ドラム状あるいはベルト状で繰り返し使用されるもの」を用いることもできる。
【００３０】
光導電性の感光体を潜像担持体として用いる場合は、感光体の均一帯電と「光走査や光像照射による画像露光」により静電潜像が形成される。静電潜像は上記静電潜像現像装置による現像でトナー画像として可視化される。トナー画像は、感光体が酸化亜鉛紙のようにシート状のものである場合は感光体上に直接的に定着され、感光体が繰り返し使用可能なものである場合には、転写紙やＯＨＰシート（オーバヘッドプロジェクタ用のプラスチックシート）等のシート状記録媒体に転写・定着される。
【００３１】
光導電性の感光体からシート状記録媒体へのトナー画像の転写は、感光体からシート状記録媒体へ直接的に転写（直接転写方式）しても良いし、感光体から一旦中間転写ベルト等の中間転写媒体に転写した後、この中間転写媒体からシート状記録媒体へ転写（中間転写方式）するようにしてもよい。
【００３２】
このような画像形成装置はＬＥＤプリンタやＬＢＰ（レーザビームプリンタ）等の光プリンタや光プロッタ、アナログ複写装置やデジタル複写装置、ファクシミリ装置等として実施できる。
【００３３】
また、この発明の画像形成装置は、上記潜像担持体を複数個、シート状記録媒体の搬送路に沿って配置し、潜像担持体ごとに静電潜像を形成し、これらを可視化して得られるトナー画像を同一のシート状記録媒体に転写・定着して、合成的にカラー画像や多色画像を得る「タンデム式の画像形成装置」として実施することもできる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を説明する。
図１（ａ）は、静電潜像現像装置の実施の１形態を示している。
潜像担持体１は「光導電性の感光体」でドラム状に形成され、表面に有機光導電体等の感光層を有し、図において時計回りに回転され、図示されない帯電手段（コロナチャージャ等の非接触の帯電手段、あるいは、帯電ローラや帯電ブラシ等の接触方式の帯電手段）による帯電、光走査装置や光像照射型の露光装置による画像露光により静電潜像を形成される。
以下、潜像担持体１を「感光体ドラム１」という。
【００３５】
現像剤担持体４（以下「現像スリーブ４」という）は、その内部にマグネットローラ５が設けられている。マグネットローラ５は装置空間に固定的であり、複数の磁極（Ｎ、Ｓ）が適当な磁束密度となるように、周方向に交互に形成され、これら磁極が現像スリーブ４の外周面に「現像剤保持用の磁界」を装置空間に対して固定的に形成する。
【００３６】
トナーと磁性キャリアを有する２成分現像剤３は上記「現像剤保持用の磁界」の作用により現像スリーブの外周面に磁気的に保持されて磁気ブラシを形成し、現像スリーブ４が感光体１と逆向き（図において半時計回り）に回転すると反時計回りに搬送される。
【００３７】
２成分現像剤３は現像スリーブ４による現像領域１２への搬送の途上で、ドクタブレード６により磁気ブラシの高さ・量を規制される。
【００３８】
図１（ａ）における他の符号を説明すると、符号２は「現像スリーブ収納部」、符号３ａは「トナーあるいはトナー粒子」、符号７は「ドクタ前ひさし」、符号７ａは「仕切板」、符号８は「トナーホッパ」、符号８ａは「トナー補給開口部」、符号９は「供給ローラ」、符号Ａは「２成分現像剤供給室」を示す。
【００３９】
静電潜像現像装置のトナーホッパ８内に補給されたトナー３ａは、矢印方向に回転する供給ローラ９により攪拌されつつ現像スリーブ収納部２に送られ、磁性キャリアとともに現像スリーブ４に保持され、現像スリーブ４の回転に伴って矢印方向に移動し、ドクタブレード６による規制位置を通過する。
【００４０】
その際、ドクタブレード６と現像スリーブ４との間の「狭い空間」に２成分現像剤３が密集し、トナー粒子３ａと磁性キャリア粒子が強く摺擦され、トナー３ａと磁性キャリアとが互いに逆極性に摩擦帯電し、図１（ｂ）に模式的に示すようにトナー粒子３ａは磁性キャリア粒子３ｂを包むように付着する。
【００４１】
２成分現像剤３はドクタブレード６で均一な厚さ（磁気ブラシの穂立ち）に調整され、現像領域１２へ向う。現像スリーブ４の表面に形成された磁気ブラシは、現像スリーブ４の回転に伴い、磁束密度の変化により振動しながら現像スリーブ４と共に移動し、現像領域１２における感光体ドラム１の表面との間隙を円滑に通過しながら、トナーにより感光体ドラム１上の静電潜像を現像する。
【００４２】
このとき、現像を好適に行うべく、現像スリーブ４と感光体ドラム１の基体との間にバイアス電圧が印加される。
【００４３】
この一連の「２成分現像剤の動き」の中で、ドクタブレード６の規制位置を２成分現像剤３が通過する際、トナー粒子と磁性キャリア粒子が強く摺擦されるため、トナー粒子に電荷が付与されると共に「外添剤がトナー母体粒子に埋め込まれる（埋没する）現象」が発生する。発明者らの実験によれば、図１（ａ）の状態からドクタブレード６を取り除いた構成では、このような「外添剤のトナー母体粒子への埋没」は殆ど進行せず、２成分現像剤３の特性変化も少ないという結果が得られた。
【００４４】
外添剤のトナー母体粒子への埋没は、２成分現像剤３中におけるトナー自身の流動性を低下させ、帯電不良の原因となるのみならず、磁性キャリア粒子の表面にトナーの樹脂成分や離型剤成分が固着する所謂「磁性キャリアスペント」の発生を加速させる原因ともなる。上記帯電不良や磁性キャリアスペントは経時的に進行し、地肌汚れやトナー飛散を引き起こし、長期にわたって安定した画質を得る妨げとなる。
【００４５】
この発明においては、「現像剤担持体」である現像スリーブ４に保持される２成分現像剤の重量：ｗの範囲を規定することによって、ドクタブレード６でストレスを受ける「剤の量」を調整する。
【００４６】
現像スリーブ４に保持される２成分現像剤の重量：ｗは「現像スリーブ４全体が磁気的に吸着保持する２成分現像剤重量」を意味し、実際には、静電潜像現像装置に２成分現像剤が充填された状態で、静電潜像現像装置から現像スリーブ４のみを抜き出し、現像スリーブ４に吸着保持されている２成分現像剤の重量を実測することにより知ることができる。
【００４７】
現像スリーブ４に保持される２成分現像剤剤の重量：ｗが大きいほど、２成分現像剤３が「密集した状態」でドクタブレード６による「規制位置」を通過するため、２成分現像剤３の受けるストレスは大きくなる。従って、このストレスを少なくする観点からすると、現像スリーブ４に保持させる２成分現像剤量は少ないほど良いが、少なすぎる場合と、現像領域１２に搬送される２成分現像剤量が不十分となるため、画像濃度の低下を惹起する。
【００４８】
換言すれば、現像スリーブ４に保持させるべき２成分現像剤の重量：ｗの値には「最適な範囲」が存在するのであり、発明者らが見出したところによれば、現像スリーブ４に保持させる２成分現像剤の重量：ｗの最適な範囲は、現像装置内に含まれる２成分現像剤の総重量：Ｗ（図１において、２成分現像剤供給室Ａと現像スリーブ収納部２内に存在する２成分現像剤の全重量）によって変化し、総重量：Ｗが大きいほど、現像スリーブ４に保持させる２成分現像剤重量：ｗを大きく設定した場合にもトナー母体粒子への外添剤埋没の進行が遅くなる。
【００４９】
これは、ドクタブレード６の規制位置を２成分現像剤３が通過する際に受けるストレスが「攪拌されて２成分現像剤供給室Ａと現像スリーブ収納部２内を還流する２成分現像剤３中の全てのトナー粒子に均等に分配」され、総重量：Ｗが大きいほど「トナー粒子１個当たりが受けるストレス」が少なくなるためであると考えられる。
【００５０】
この発明では、発明者らの知見に基づき、現像スリーブ４に磁気的に吸着保持させる２成分現像剤の重量：ｗを、静電潜像現像装置内に含まれる２成分現像剤の総重量：Ｗの１５％以上４０％以下に設定する。上限の４０％を越えるとストレス過剰となって外添剤のトナー母体粒子への埋没が生じ、下限の１５％未満では画像濃度低下が顕著となる。
【００５１】
ｗとＷが条件：０．１５≦ｗ／Ｗ≦０．４０を満足するようにするには、具体的には、静電潜像現像装置におけるマグネットローラ５における磁極配置、ドクタブレードと現像スリーブの間のギャップ（図１（ａ）におけるドクタギャップＧｄ）、ドクタブレードの形状等の「現像装置側因子」、あるいは、磁性キャリア粒子の磁性キャリア芯材の飽和磁化、磁性キャリア形状、トナー濃度等の「２成分現像剤側因子」を最適に設定することによって実現できる。
【００５２】
静電潜像現像装置には、図１（ａ）の構成以外に、２成分現像剤中に補給トナーを効率よく混合し、現像スリーブ４に向けて２成分現像剤を搬送する「現像剤攪拌搬送手段」として、例えばスクリュー部材等を設置してもよい。発明者らの実験によれば、スクリュー部材から２成分現像剤が受けるストレスは、ドクタブレードによるストレスに比較して極めて小さく、トナー母体粒子への外添剤の埋没にほとんど影響しない。
【００５３】
以下、２成分現像剤について説明する。
この発明における２成分現像では、磁性キャリアとトナーが混合されている。トナーは「少なくとも結着樹脂、着色剤からなる混合物を、熱ロールミルで溶融混練したのち冷却固化せしめ、これを粉砕分級して得られる母体粒子に、外添剤をヘンシェルミキサー等で混合付着させる」ことによって得られる。
【００５４】
「結着樹脂」としては、従来からトナー用結着樹脂として使用されてきたものの全てが利用可能であり、具体的には、ポリスチレン、ポリクロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン／ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン／プロピレン共重合体、スチレン／ビニルトルエン共重合体、スチレン／ビニルナフタリン共重合体、スチレン／アクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリル酸エチル共重合体、スチレン／アクリル酸ブチル共重合体、スチレン／アクリル酸オクチル共重合体、スチレン／メタクリル酸メチル共重合体、スチレン／メタクリル酸エチル共重合体、スチレン／メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン／α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリロニトリル共重合体、スチレン／ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン／ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン／ビニルメチルケトン共重合体、スチレン／ブタジエン共重合体、スチレン／イソプレン共重合体、スチレン／アクリロニトリル／インデン共重合体、スチレン／マレイン酸共重合体、スチレン／マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体；ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルブチルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどを挙げることができ、これらは、単独であるいは２種以上混合して使用することができる。
【００５５】
「着色剤」としては、トナー用着色剤として公知のものがすべて使用できる。黒色の着色剤としては、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、ファーネスブラック、ランプブラック等を使用できる。
【００５６】
シアンの着色剤としては、例えばフタロシアニンブルー、メチルレンブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオレット、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー等を使用できる。
【００５７】
マゼンタの着色剤としては、例えばローダミン６Ｇレーキ、ジメチルキナクリドン、ウォッチングレッド、ローズベンガル、ローダミンＢ、アリザリンレーキ等を使用できる。
【００５８】
イエローの着色剤としては、例えばクロムイエロー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、ナフトールイエロー、モリブデンオレンジ、キノリンイエロー、タートラジン等を使用できる。
【００５９】
トナーには「より効率的に電荷を付与する」ため、少量の電荷付与剤、例えば、染・顔料、極性制御剤などを含有させることができる。「極性制御剤」としては、例えば、モノアゾ染料の金属錯塩、ニトロフミン酸及びその塩、サリチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のＣｏ、Ｃｒ又はＦｅ等の金属錯体、有機染料、四級アンモニウム塩等を挙げることができる。
【００６０】
外添剤の詳細については後述するが、この発明において「トナー母体粒子」の平均帯電量：ｑ１／ｍ１（μＣ／ｇ）と、外添剤付加後の「トナー粒子」の平均帯電量：ｑ２／ｍ２（μＣ／ｇ）との比：（ｑ１／ｍ１）／（ｑ２／ｍ２）は、０．８０以上であることが望ましい。
【００６１】
これは、外添剤がトナー母体粒子中に埋没した場合の帯電特性の変化を有効に抑制する条件であり、この条件を満足することにより「地肌汚れ等の異常画像やトナー飛散等の防止」を、より安定して、且つ、長期間にわたって持続できる。
【００６２】
上記トナー母体粒子及びトナー粒子の「平均帯電量」は、トナー母体粒子及び外添剤付加後のトナー粒子を「同一磁性キャリアと同条件で混合攪拌した際のブローオフ測定による帯電量」を表す。ブローオフ測定には公知の方法を適宜用いることができる。
【００６３】
また、外添剤のトナー母体粒子への埋没の影響を少なくするために、あらかじめ「多量の外添剤をトナー母体粒子に添加する」ことも有効である。特に外添剤の添加量が、トナー母体粒子に対して１．０重量部以上であれば、静電潜像現像装置内でストレスを受け続けた場合にも、外添剤の埋没がある一定レベルに保たれ、帯電特性劣化の進行が抑制されることが発明者らの実験で見出された。この場合の添加量は「２種類以上の外添剤が用いられる場合にはその総量」を言う。
【００６４】
外添剤として「少なくとも２種類の無機微粒子」を用いることによって、外添剤の埋没度合いが「より抑制」される。
【００６５】
外添剤として用いられる「無機微粒子」としては、例えば、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、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸パリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等を挙げることができるが、中でも、シリカ、酸化チタンの２種は、埋没を抑制すると同時に帯電安定性の面からも好ましく用いられる。
【００６６】
上記２種の「平均１次粒子径」が異なっていることが望ましい。
このようにすると、トナー粒子の表面と感光体ドラム表面や磁性キャリア粒子の表面とが接触する際に、粒径の大きい方の無機微粒子が「スペーサ」の役割を果たし、粒径の小さい無機微粒子がトナー母体粒子の表面に埋没するのを防止するので、２成分現像剤の初期状態における「外添剤のトナー母体粒子の表面被覆状態」が長期にわたって維持され、発明の効果（地肌汚れ等の異常画像やトナー飛散等の防止）をより安定に、長期間にわたって持続できる。
【００６７】
また、粒径の大きい無機微粒子の添加剤量が少なく、粒径の小さい無機微粒子の添加剤量が多いほど、トナーの経時的な特性変化が小さくなる。これは「粒径の大きい無機微粒子から先に埋没が進行する」ためであると考えられる。
【００６８】
上記無機微粒子は、トナーへの流動性付与の面から、少なくとも一方は「平均１次粒子径が０．０３μｍ以下」であることが好ましい。平均１次粒子径が０．０３μｍより大きいと流動性不良によりトナーの帯電が不均一となりやすい。
【００６９】
また、他方の無機微粒子は、平均１次粒子径が０．２μｍ以下であることが好ましい。併用して用いる平均１次粒子径が０．０３μｍ以下の上記無機微粒子により「ある程度の流動性」が得られるが、それでも他方の無機微粒子の平均１次粒子径が０．２μｍより大きいと、前述のように流動性不良によりトナー帯電が不均一となりやすいためである。
【００７０】
「外添剤」として３種類以上の無機微粒子を用いる場合は、そのうちいずれか２種類の外添剤について上記の関係が成立していれば、上記と同様の効果を得ることができる。
【００７１】
次に、磁性キャリアについて説明する。
【００７２】
磁性キャリア粒子としては「磁性を有した核体粒子に必要に応じて被覆層を設けたもの」を広く一般に用いることができる。
【００７３】
「核体粒子」の材料としては、従来公知の磁性体が使用でき、例えば、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属やマグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金あるいは化合物等を挙げることができる。「被覆層に用いられる樹脂」としては、ポリオレフィン樹脂、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン及びクロロスルホン化ポリエチレン；ポリビニル及びポリビニリデン系樹脂、例えばポリスチレン、アクリル樹脂（例えばポリメチルメタクリレート）、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル及びポリビニルケトン；塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体；スチレン／アクリル酸共重合体；オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコン樹脂のようなシリコン樹脂又はその変性品（例えばアルキド樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変性品）；弗素樹脂、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン；ポリアミド；ポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート；ポリウレタン；ポリカーボネート；アミノ樹脂、例えば尿素・ホルムアルデヒド樹脂；エポキシ樹脂等を挙げることができる。
【００７４】
これらの樹脂の中でも「磁性キャリアスペント」を防止する点で好ましいのは、アクリル樹脂、シリコン樹脂又はその変性品及び弗素樹脂であり、特に、シリコン樹脂又はその変性品が好ましい。被覆層の形成は従来と同様、磁性キャリア粒子の核体粒子の表面に噴霧法、浸漬法等の手段で樹脂を塗布すればよい。
【００７５】
また「磁性キャリア抵抗の調整」等の目的で、被覆層中に微粉末を添加することができる。被覆層中に分散させる微粉末は、０．０１〜５．０μｍ程度の粒径のものが好ましい。微粉末は「被覆樹脂１００重量部に対して２〜３０重量部」添加されることが好ましく、特に５〜２０重量部の添加が好ましい。微粉末としては従来公知のものが使用でき、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア等の金属酸化物やカーボンブラック等の顔料を挙げることができる。
【００７６】
この発明の静電潜像現像方法・装置においては、磁性キャリアの重量平均粒径が４０μｍ以下の場合に、特に好ましい結果が得られる。これは、磁性キャリア粒子の粒径が小さいほど、単位重量当たりの磁性キャリア表面積が増すことから、トナーと磁性キャリアの接触確率が増大し、トナーの帯電量をより安定化できるためである。
【００７７】
「磁性キャリアの粒径」は、マイクロトラック粒度分析計（ＬＥＥＤＳ＆ＮＯＲＴＨＲＵＰ社製）で測定でき、その数値は以下の式で表される。
【００７８】
重量平均粒径：Ｄｖ＝｛１／Σ（ｎｄ^３）｝×｛Σ（ｋチャンネルに存在している粒子の体積の総和）×ｋチャンネルの中間粒径値｝　（ｎは粒子数）
静電潜像を現像する際、現像スリーブと感光体ドラムの間の現像領域に作用させる電界として「直流と交流を重畳させて発生させる交番電界」を用いることが好ましい。
図２は、反転現像方式における「直流電界」と「交流電界」を重畳した交番電界を印加している状態を示す模式図である。交番電界が印加されることにより、現像された潜像担持体（感光体ドラム）上のトナー粒子は、振動するように運動しつつ次第に潜像に忠実に揃えられる。このことには、画像濃度を向上させる効果があるのみならず、外添剤の埋没が進行した結果帯電量が不安定となったトナーに対しても、良好な画像を得るための優れた手段となり、長期間にわたって高品位の画像を得ることができる。
【００７９】
次に、画像形成装置について説明する。
この発明の画像形成装置は、潜像担持体に静電潜像を形成し、この静電潜像を静電潜像現像装置で可視化するプロセスの装置、例えば、アナログやデジタルの電子複写装置や光プリンタ、光プロッタ、ファクシミリ装置等に、この発明の静電潜像現像装置を用いることにより実施することができる。
【００８０】
トナー単色による画像形成装置のみならず、２色以上の複数色トナーを用いたカラー画像形成装置として実施することもできる。例えば、画像読み取り時に色分解された各分解色ごとの信号を用い「レーザ光走査による静電潜像の形成と、形成された静電潜像を対応するカラートナーで現像するプロセス」を繰り返し、イエロー、マゼンタ、シアン、黒トナーの４色トナー画像を静電潜像担持上に形成し、これら４色トナーにより構成されるカラー画像を、一括して記録紙に転写するものとして実施することができる。また、前述のタンデム式のカラー画像形成装置としても実施できる。
【００８１】
トナー画像の記録材への転写方法も、中間転写媒体を用いる「中間転写方式」や「直接転写方式」等が可能である。
【００８２】
形成すべき画像は「原稿を読み取った画像」でもよいし、コンピュータやワードプロセッサ等で生成した「テキスト画像あるいはイメージ画像」でもよい。これら画像情報は、予めＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク等の画像メモリに記憶させ、必要に応じて画像メモリ内の情報を取り出して画像形成部に出力させることもできる。従って、画像読み取り部を持つものだけでなく、コンピュータ等からの情報をメモリに記憶させ画像形成部へ出力させる装置も、この発明の画像形成装置に含まれる。
【００８３】
図３には、画像形成装置の実施の１形態を示す。この画像形成装置は「レーザビームプリンタ」である。
【００８４】
「レーザビームプリンタ」は、潜像担持体３０として「ドラム状に形成された光導電性の感光体（以下、感光体ドラム３０と言う）」を有している。感光体ドラム３０の周囲には、帯電手段３１（接触式の帯電ローラを例示したが、勿論、コロナチャージャを用いても良い）、静電潜像現像装置３３、転写手段３４（コロナ放電を利用する方式のものを示したが、接触式の転写ローラでも良い）、クリーニング装置３５が配備されている。
【００８５】
また、レーザ光束ＬＢによる光走査装置３２が設けられ、帯電ローラ３１と現像装置３３との間で「光書込による露光」を行うようになっている。
図３において、符号３６は定着装置、符号Ｓは「シート状記録媒体」としての記録紙（転写紙）を示している。
【００８６】
画像形成を行うときは、感光体ドラム３０が時計回りに等速回転され、その表面が帯電手段３１により均一帯電され、光走査装置３２のレーザ光束ＬＢの光書込による露光を受けて静電潜像が形成される。形成された静電潜像は所謂「ネガ潜像」であって画像部が露光されている。
【００８７】
この静電潜像は、静電潜像現像装置３３により反転現像され、感光体ドラム３０上にトナー画像が形成される。記録紙Ｓは、感光媒体３０上のトナー画像が転写位置へ移動するのにタイミングをあわせて転写部へ送りこまれ、転写部においてトナー画像と重ね合わせられ、転写手段３４の作用によりトナー画像を静電転写される。
【００８８】
トナー画像を転写された転写紙Ｓは定着装置３６へ送られ、定着装置３６においてトナー画像を定着されて外部へ排出される。トナー画像が転写された後の感光媒体３０の表面は、クリーニング装置３５によりクリーニングされ、残留トナーや紙粉等を除去される。なお、記録紙Ｓは転写紙に代えて前述のＯＨＰシートを用いることもでき、トナー画像の転写は、中間転写ベルト等の「中間転写媒体」を介して行うようにすることもできる。
【００８９】
静電潜像現像装置３３として上に実施の形態を説明したものを用いることにより、良好否画像形成を長期間にわたり安定して行うことができる。
【００９０】
【実施例】
以下、実施例を説明するが、この発明はこれに限定されるものではない。以下の実施例中の「部」は全て「重量部」を表す。
【００９１】
実施例１
「磁性キャリア」
シリコーン樹脂溶液：１００部
カーボンブラック　：４部
トルエン　　　　　：１００部
をホモミキサーで３０分分散して「被覆層形成液」を調製した。
【００９２】
これを、体積平均粒径：５０μｍ、飽和磁化：６５ｅｍｕ／ｇのフェライト：１０００部の表面に、流動床型塗布装置を用いて被覆層として形成し、磁性キャリアを作製した。
【００９３】
「トナー」
ポリエステル樹脂　　　　　　　　　　：８０部
スチレン−メチルアクリレート共重合体：２０部
カルナウバワックス　　　　　　　　　：５部
カーボンブラック　　　　　　　　　　：８部
含金属モノアゾ染料　　　　　　　　　：３部
の混合物をヘンシェルミキサー中で十分攪拌混合した後、ロールミルで１３０〜１４０℃の温度で約３０分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物をジェットミルで粉砕分級し、平均粒径：８μｍのトナー母体粒子の粉体を得た。
【００９４】
このトナー母体粒子の紛体：０．５ｇと磁性キャリア：９．５ｇを、ロールミルで１０分攪拌したときの平均帯電量：（ｑ１／ｍ１）は−１８．０μＣ／ｇであった。
【００９５】
流動性付与のための「外添剤」として、前述のトナー母体粒子の紛体：１００部とシリカ　ＡＥＲＯＳＩＬ　ＴＴ６００（日本アエロジル社製、平均１次粒子径：０．０４μｍ）：０．８部をヘンシェルミキサーにて混合し、トナーを作製した。
【００９６】
このトナー：０．５ｇと磁性キャリア：９．５ｇをロールミルで１０分攪拌したときの平均帯電量：（ｑ２／ｍ２）は−２３．５μＣ／ｇであった。
従って、（ｑ１／ｍ１）／（ｑ２／ｍ２）＝０．７７である。
【００９７】
「２成分現像剤」
上記のように作製したトナー：７．０部と磁性キャリア：９３．０部をボールミルで混合し、トナー濃度：７％の２成分現像剤を得た。
【００９８】
「評価」
上記のように作製した２成分現像剤：３００ｇ（＝Ｗ）を、（株）リコー製プリンタｉｐｓｉｏ　ｃｏｌｏｒ８０００の黒現像ユニット（ドクターギャップ０．６ｍｍ）に充填した後、この現像ユニットをｉｐｓｉｏ　ｃｏｌｏｒ８０００本体に搭載し、黒単色モードでランニング試験を行った。
【００９９】
現像条件は、感光体ドラムの帯電電位：−７００Ｖ、画像部電位：−１００Ｖ、非画像部電位：−６５０Ｖとし、交番電界は印加しない設定とした。試験開始前に実機内でウォームアップが終了した時点で、現像ユニットを取り出し、現像スリーブに保持されている２成分現像剤の重量：ｗを測定したところ１１５ｇであった。従って「ｗ／Ｗ」は０．３８である。
【０１００】
「評価」は１万枚、２万枚、５万枚の画像形成を行った後の「異常画像（地肌汚れ）及び画像濃度」について行った。地肌汚れ、画像濃度とも目視により、良好なものから５〜１の順に「５段階のランク分け」を行い、３以上を許容範囲とした。結果を表１に示す。表中の「スリーブ部現像剤比率」が「ｗ／Ｗ」を表している。
【０１０１】
【表１】

【０１０２】
地肌よごれは、５万枚の画像形成後も許容範囲であり、画像濃度は画像形成の枚数に拘わらず常に良好である。
【０１０３】
実施例２
実施例１において、現像スリーブ内のマグネットローラのうち、ドクタブレードと最近接位置にある磁極の接線方向の最大磁束密度を２／３にした以外は、実施例１と同様にして画像形成・評価を行った。このとき現像スリーブに保持されている剤重量は７２ｇであった。
【０１０４】
実施例３
実施例１において、現像スリーブ内マグネットローラのうち、ドクタブレードと最近接位置にある磁極の接線方向の最大磁束密度を１／２にした以外は、実施例１と同様にして画像形成・評価を行った。このとき現像スリーブに保持されている剤重量は５５ｇであった。
【０１０５】
実施例４
実施例１において、２成分現像剤の総重量：Ｗを３５０ｇとし、現像スリーブ内マグネットローラのうち、ドクタブレードと最近接位置にある磁極の接線方向の最大磁束密度を４／３倍にした以外は、実施例１と同様にして画像形成・評価を行った。このとき現像スリーブに保持されている剤重量は１３７ｇであった。
【０１０６】
実施例５
実施例２において、磁性キャリア粒子作製時に、体積平均粒径：３５μｍ、飽和磁化：７０ｅｍｕのフェライトを用いた以外は、実施例２と同様にして画像形成・評価を行った。このとき現像スリーブに保持されている剤重量は６８ｇであった。
【０１０７】
実施例６
実施例２において、トナー粒子作製時に使用した含金属モノアゾ染料の量を、４部にした以外は実施例２と同様にして画像形成・評価を行った。
【０１０８】
このとき、ｑ１／ｍ１＝−２０．５（μＣ／ｇ）、ｑ２／ｍ２＝−２４．０（μＣ／ｇ）、従って、（ｑ１／ｍ１）／（ｑ２／ｍ２）＝０．８５で、現像スリーブに保持されている剤重量は７２ｇであった。
【０１０９】
実施例７
実施例２において、トナー粒子作製時に使用した流動性付与剤の量を、１．２部にした以外は実施例２と同様にして画像形成・評価を行った。
【０１１０】
このとき、ｑ１／ｍ１＝−１８．０（μＣ／ｇ）、ｑ２／ｍ２＝−２５．２（μＣ／ｇ）、従って、（ｑ１／ｍ１）／（ｑ２／ｍ２）＝０．７１で、現像スリーブに保持されている剤重量は７２ｇであった。
【０１１１】
実施例８
実施例７において、トナー作製時に使用した流動性付与剤として、シリカ　ＡＥＲＯＳＩＬ　ＴＴ６００（日本アエロジル社製、平均一次粒子径０．０４μｍ）０．６部及びシリカ　ＡＥＲＯＳＩＬ　ＲＹ−５０（日本アエロジル社製、平均一次粒子径０．０４μｍ）０．５部を用いた以外は、実施例６と同様にして評価を行った。
【０１１２】
このとき、ｑ１／ｍ１＝−１８．０（μＣ／ｇ）、ｑ２／ｍ２＝−２４．３（μＣ／ｇ）、従って、（ｑ１／ｍ１）／（ｑ２／ｍ２）＝０．７４で、現像スリーブに保持されている剤重量は７２ｇであった。
【０１１３】
実施例９
実施例８において、トナー粒子作製時に使用した流動性付与剤として、シリカＡＥＲＯＳＩＬ　ＲＹ−５０の代わりにシリカ　ＡＥＲＯＳＩＬ　ＲＹ２００（日本アエロジル社製、平均一次粒子径０．０１２μｍ）を用いた以外は、実施例７と同様にして画像形成・評価を行った。
【０１１４】
このとき、ｑ１／ｍ１＝−１８．０（μＣ／ｇ）、ｑ２／ｍ２＝−２４．５（μＣ／ｇ）、従って、（ｑ１／ｍ１）／（ｑ２／ｍ２）＝０．７３で、現像スリーブに保持されている剤重量は７２ｇであった。
【０１１５】
実施例１０
実施例９において、現像電界として直流成分：−５００Ｖに交流成分としてＶｐ−ｐ（ピーク・ピーク値）：１０００Ｖ、周波数：２ｋＨｚの矩形波を重畳した交番電界を印加した以外は、実施例８と同様にして画像形成・評価を行った。
【０１１６】
実施例１１
実施例１０において、磁性キャリア粒子作製時に体積平均粒径：３５μｍ、飽和磁化：７０ｅｍｕのフェライトを用い、トナー粒子作製時に使用した含金属モノアゾ染料の量を４部にした以外は、実施例９と同様にして画像形成・評価を行った。
【０１１７】
このとき、ｑ１／ｍ１＝−２０．５（μＣ／ｇ）、ｑ２／ｍ２＝−２５．０（μＣ／ｇ）、従って、（ｑ１／ｍ１）／（ｑ２／ｍ２）＝０．８２で、現像スリーブに保持されている剤重量は６８ｇであった。
【０１１８】
比較例１
実施例１において、現像スリーブ内のマグネットローラのうち、ドクタブレードと最近接位置にある磁極の接線方向の最大磁束密度を１／３にした以外は、実施例１と同様にして画像形成・評価を行った。このとき現像スリーブに保持されている剤重量は４２ｇであった。
【０１１９】
比較例２
実施例１において、現像スリーブ内のマグネットローラのうち、ドクタブレードと最近接位置にある磁極の接線方向の最大磁束密度を４／３倍にした以外は、実施例１と同様にして画像形成・評価を行った。このとき現像スリーブに保持されている剤重量は１３５ｇであった。
【０１２０】
比較例３
実施例１において、磁性キャリア粒子作製時に飽和磁化：８７ｅｍｕのフェライトを用いた以外は、実施例１と同様にして画像形成・評価を行った。このとき現像スリーブに保持されている剤重量は１３０ｇであった。
【０１２１】
比較例４
実施例３において、磁性キャリア粒子作製時に飽和磁化：４０ｅｍｕのフェライトを用いた以外は、実施例１と同様にして画像形成・評価を行った。このとき現像スリーブに保持されている剤重量は４１ｇであった。
【０１２２】
実施例２〜１１及び比較例１〜４の結果を表２に示す。「評価せず」は地肌汚れ・画像濃度が評価範囲を超えて劣化した状態である。
【０１２３】
【表２】

【０１２４】
表２に示したように、実施例１〜１１においては、現像ユニット中の２成分現像剤総の総重量：Ｗに対して、現像スリーブに保持されている２成分現像剤の重量：ｗが１５％以上４０％以下であるため、長期間のランニングを行った場合にもトナーの劣化が少なく、地肌汚れに対して良好であるとともに、画像濃度についても問題のない結果となっている。これに対して、ｗ／Ｗの範囲が０．１５〜０．４の範囲にない比較例１〜４においては、地肌汚れ防止・高画像濃度の両立が不可能となっている。
【０１２５】
実施例５は請求項２に対応し、磁性キャリア粒子の粒径が４０μｍ以下であるため、特に画像濃度について「より良好」な結果が得られている。
【０１２６】
実施例６は請求項３に対応し、トナー母体粒子の平均帯電量：ｑ１／ｍ１とトナー粒子の平均帯電量：ｑ２／ｍ２との比（ｑ１／ｍ１）／（ｑ２／ｍ２）が０．８０以上となっており、長期間のランニングに伴う特性劣化が少ない。
【０１２７】
実施例７〜９は請求項４〜８に対応し、外添剤の添加量及び種類を規定することにより、更に優れた効果が得られている。
【０１２８】
実施例１０は請求項９に対応し、現像領域に交番電界を作用させることによって、特に画像濃度について良好な結果が得られており、トナーの劣化が進んでも十分な濃度が確保できている。
【０１２９】
実施例１１は請求項１〜１０の要件が全て満たされており、副作用なくトナーの劣化を抑制し、地肌汚れを解消するという「課題」を、長期間にわたり非常に優れた効果を持続することにより達成している。
【０１３０】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば新規な静電潜像現像方法、静電潜像現像装置、２成分現像剤、画像形成装置を実現できる。
この発明の静電潜像現像方法・装置によれば、２成分現像剤におけるトナーにかかるストレスを有効に軽減しつつ、良好な現像を長期間安定して実行でき、特に、この発明の２成分現像剤を用いて好適に現像を行うことができる。従って、かかる静電潜像現像装置を用いる画像形成装置は、長期間安定して良好な画像形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】静電潜像現像装置の実施の１形態と、静電潜像現像方法を説明するための図である。
【図２】現像部に交番電界を作用させる効果を説明するための図である。
【図３】画像形成装置の実施の１形態を説明するための図である。
【符号の説明】
１　　　潜像担持体
３　　　２成分現像剤
３ａ　　トナー粒子
３ｂ　　磁性キャリア粒子
４　　　現像スリーブ（現像剤担持体）
６　　　ドクタブレード[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrostatic latent image developing method and apparatus, a two-component developer, and an image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus using an electrophotographic process as an image forming principle, such as an electronic copying apparatus, a “two-component developer having a magnetic carrier and a toner is used as an electrostatic latent image developing apparatus that develops an electrostatic latent image. The "magnetic brush development system" is frequently used. In this specification, "toner" refers to a powder aggregate of toner particles, and "magnetic carrier" refers to a powder aggregate of magnetic carrier particles. The toner particles include toner base particles and an external additive externally added thereto.
[0003]
An electrostatic latent image developing device of this type generally has a “magnet roller having a plurality of magnetic poles” and a “cylindrical developer carrier (developing sleeve)” rotatably surrounding the “magnet roller”. Then, the “magnetic carrier with toner attached” is magnetically held on the surface of the developer carrying member to form a “magnetic brush”, which is transported to a developing area to perform development.
[0004]
The toner particles and the magnetic carrier particles in the two-component developer are agitated and rubbed, and are respectively charged to opposite polarities, so that the charged toner makes the electrostatic image visible. The toner particles are charged to a polarity opposite to that of the electrostatic latent image in a normal developing method, and charged to the same polarity as the electrostatic latent image in a reversal developing method.
[0005]
The charge is applied to the toner by a “doctor blade” that forms a thin layer of the two-component developer on the developer carrier in the developing device, where “toner particles and magnetic carrier particles rub against each other in a narrow area. In this case, the toner is charged and charged, while "stress" is applied. This stress causes the “external additive externally added to the toner base particles” to be buried inside the toner base particles, attenuates the function as an external additive, lowers the fluidity of the two-component developer, and causes unevenness of the toner. It may cause charging. The non-uniformity of the toner charge amount causes an abnormal image such as background contamination or a problem such as toner scattering.
[0006]
To solve the problem of "embedding of external additives inside toner base particles" due to stress applied to toner, conventionally, by adjusting the formulation of external additives, it is difficult to bury external additives even under stress (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 5-119518 and 11-143115), and the particle size and viscoelasticity of the toner base particles are "optimized so that the external additives are not easily embedded". (JP-A-8-054750) has been proposed.
[0007]
Although all of these proposals are effective, they are measures from the toner side for the problem of stress resistance. Therefore, even if they are effective in a certain developing device, they can be used in a developing device with higher stress, or small. When the stress on the toner increases, such as "when the amount of the two-component developer becomes small" or "when the stirring is performed for a long time in the developing device", the "external additive" Is not easily buried in the toner base particles, and is not universally effective for electrostatic latent image developing devices having various configurations.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
According to the present invention, the embedding of the external additive into the toner base particles can be effectively performed regardless of the type of the electrostatic latent image developing device used and regardless of the long-time stirring in the electrostatic latent image developing device. It is an object of the present invention to realize an electrostatic latent image developing method that can suppress the occurrence of abnormal images such as background contamination and maintain good image quality.
[0009]
The present invention also provides a two-component developer that can be suitably used for carrying out the electrostatic latent image developing method, an electrostatic latent image developing device for carrying out the electrostatic latent image developing method, and an electrostatic latent image developing device. Another object is to realize an image forming apparatus using the apparatus.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The inventors have studied the above “embedment of the external additive in the toner base particles”. As a result, the “embedment” was confirmed by the weight of the two-component developer held on the developer carrier: w, It has been found that a developing method with less stress can be realized without side effects by controlling the relationship between w and W within a certain range, having a correlation with the total weight of the two-component developer contained: W. Further, it has been found that by adjusting the constitution of the magnetic carrier particles and the toner particles, a better effect can be obtained without side effects.
[0011]
The electrostatic latent image developing method and the two-component developer of the present invention are based on such findings by the inventors.
[0012]
An electrostatic latent image developing method according to the present invention includes: a developer carrier that magnetically attracts and holds a two-component developer containing a toner and a magnetic carrier, and transports the developer to a development area facing the latent image carrier; An electrostatic latent image developing method for developing an electrostatic latent image on a latent image carrier using a developing device having a doctor blade for regulating the layer thickness of the two-component developer on the carrier, It has the following features (claim 1).
[0013]
That is, the weight of the two-component developer magnetically adsorbed and held on the developer carrier: w and the total weight of the two-component developer contained in the developing device: W are the conditions:
0.15 ≦ w / W ≦ 0.4
Development is performed in a state satisfying the following.
[0014]
That is, the weight w of the two-component developer adsorbed and held on the developer carrier is in the range of 15% to 40% with respect to the total weight W of the two-component developer contained in the developing device.
[0015]
If w exceeds 40% of W, "stress on the toner becomes excessive and the external additive is buried in the toner base particles". If it is less than 15%, the absolute amount of the toner conveyed to the developing area tends to be insufficient, and the image density is significantly reduced.
[0016]
It is preferable that the two-component developer used in the electrostatic latent image developing method according to claim 1 has “the weight average particle diameter of the contained magnetic carrier: d (μm) is 40 or less” (claim 2).
[0017]
The “two-component developer” used in the electrostatic latent image developing method according to claim 1 or 2, wherein the toner particles are composed of “toner base particles composed of at least a resin and a colorant” and an external additive. Ratio between the average charge of the particles: q1 / m1 (μC / g) and the average charge of the toner particles (comprising the toner base particles and the external additive): q2 / m2 (μC / g): (q1 / m1 ) / (Q2 / m2) is preferably 0.80 or more (claim 3). The upper limit of the ratio: (q1 / m1) / (q2 / m2) is about 0.95.
[0018]
The “two-component developer” used in the electrostatic latent image developing method according to claim 1, wherein the toner particles are composed of “toner base particles composed of at least a resin and a colorant” and an external additive. It is preferable to use an additive having an additive amount of "1.0% by weight or more based on the toner base particles" (claim 4).
[0019]
In this case, the external additive preferably contains "at least two types of inorganic fine particles" (claim 5), and the two types of inorganic fine particles have different "average primary particle diameters". (Claim 6). In the case of claim 6, it is preferable that the addition amount of the “inorganic fine particles having a small average primary particle diameter” is larger than the addition amount of the “inorganic fine particles having a large average primary particle diameter” among the two types of inorganic fine particles. Item 7), In the case of claim 7, one of the two types of inorganic fine particles has an average primary particle size of 0.03 μm or less, and the other has an average primary particle size of 0.03 μm. It is preferably 2 μm or less (claim 8).
[0020]
The “average primary particle size” is, as is well known, calculated by observing inorganic fine particles with a transmission electron microscope and analyzing the obtained image.
[0021]
The method for developing an electrostatic latent image according to any one of claims 1 to 8 can “apply an alternating electric field to a development area when developing an electrostatic latent image on a latent image carrier”. Item 9).
[0022]
The two-component developer of the present invention is a “two-component developer that includes a toner and a magnetic carrier, is magnetically attracted and held by a developer carrier, is conveyed to a development area, and develops an electrostatic latent image”. A two-component developer used for performing the electrostatic latent image developing method according to any one of claims 2 to 9 (claim 10).
[0023]
That is, the two-component developer according to claim 10 preferably has “the weight average particle diameter of the magnetic carrier contained therein: d (μm) is 40 or less”, and the toner particles are “a toner comprising at least a resin and a colorant. Base particles "and an external additive, and the average charge amount of the toner base particles: q1 / m1 (μC / g) and the average charge amount of the toner particles (consisting of the toner base particles and the external additive): q2 / m2 (QC / g): (q1 / m1) / (q2 / m2) is preferably 0.80 or more, and the addition amount of the above-mentioned external additive is “1.0 wt. % Or more ".
[0024]
The external additive preferably contains “at least two types of inorganic fine particles”, and the two types of inorganic fine particles preferably have different average primary particle sizes from each other. Of these, it is preferable that the amount of the “inorganic fine particles having a small average primary particle diameter” is larger than the “addition amount of the inorganic fine particles having a large average primary particle diameter”. It is preferable that the average primary particle diameter of one kind is 0.03 μm or less, and the average primary particle diameter of another kind is 0.2 μm or less.
[0025]
The weight of the two-component developer adsorbed and held on the developer carrier: w, and the total weight of the two-component developer contained in the developing device: W, are defined as follows.
0.15 ≦ w / W ≦ 0.4
, The developing method with less stress can be satisfactorily realized without side effects.
[0026]
An electrostatic latent image developing device for carrying out the electrostatic latent image developing method according to any one of claims 1 to 9, comprising a developer carrier and a doctor blade. And
The “developer carrier” magnetically attracts and holds a two-component developer containing a toner and a magnetic carrier, and transports the developer to a development area facing the latent image carrier.
The “doctor blade” regulates the layer thickness of the two-component developer on the developer carrier.
[0027]
The image forming apparatus of the present invention is an “image forming apparatus that forms an electrostatic latent image on a latent image carrier and visualizes the electrostatic latent image as a toner image”, and visualizes the electrostatic latent image as a toner image. An electrostatic latent image developing device according to claim 11 is used as the electrostatic latent image developing device.
[0028]
As the latent image carrier, a "photoconductive photoreceptor" can be used. In addition, a "dielectric latent image carrier that forms an electrostatic latent image by position-selective charging using a multi-needle electrode or the like" ] Can also be used.
[0029]
As the "photoconductive photoreceptor", a sheet-shaped one such as zinc oxide paper can be used, or a selenium photoreceptor or an organic optical semiconductor such as "a drum or a belt repeatedly used" can be used. It can also be used.
[0030]
When a photoconductive photoreceptor is used as a latent image carrier, an electrostatic latent image is formed by uniform charging of the photoreceptor and "image exposure by light scanning or light image irradiation". The electrostatic latent image is visualized as a toner image by development by the electrostatic latent image developing device. The toner image is fixed directly on the photoreceptor when the photoreceptor is sheet-like, such as zinc oxide paper, and when the photoreceptor is reusable, transfer paper or OHP sheet. (Plastic sheet for overhead projector) or the like, and is transferred and fixed to a sheet-like recording medium.
[0031]
The transfer of the toner image from the photoconductive photoconductor to the sheet-shaped recording medium may be directly performed from the photoconductor to the sheet-shaped recording medium (direct transfer method), or may be temporarily performed from the photoconductor to an intermediate transfer belt or the like. After the image is transferred to the intermediate transfer medium, the image may be transferred from the intermediate transfer medium to a sheet-shaped recording medium (intermediate transfer method).
[0032]
Such an image forming apparatus can be implemented as an optical printer such as an LED printer or an LBP (laser beam printer), an optical plotter, an analog copying apparatus, a digital copying apparatus, a facsimile apparatus, or the like.
[0033]
Further, the image forming apparatus of the present invention arranges a plurality of the latent image carriers along a conveyance path of the sheet recording medium, forms an electrostatic latent image for each latent image carrier, and visualizes these. The toner image obtained by the transfer may be transferred and fixed to the same sheet-shaped recording medium, and may be implemented as a “tandem-type image forming apparatus” for obtaining a color image or a multicolor image synthetically.
[0034]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments will be described.
FIG. 1A shows an embodiment of the electrostatic latent image developing device.
The latent image carrier 1 is formed of a “photoconductive photoconductor” in a drum shape, has a photosensitive layer such as an organic photoconductor on its surface, is rotated clockwise in the figure, and is provided with a charging unit (corona charger) not shown. The electrostatic latent image is formed by charging using non-contact charging means such as a non-contact type, or contact type charging means such as a charging roller or a charging brush), and image exposure using an optical scanning device or a light image irradiation type exposure device.
Hereinafter, the latent image carrier 1 is referred to as “photosensitive drum 1”.
[0035]
The developer carrier 4 (hereinafter referred to as “developing sleeve 4”) has a magnet roller 5 provided therein. The magnet roller 5 is fixed in the apparatus space, and a plurality of magnetic poles (N, S) are alternately formed in the circumferential direction so as to have an appropriate magnetic flux density. The "magnetic field for retaining the agent" is fixedly formed in the apparatus space.
[0036]
The two-component developer 3 having the toner and the magnetic carrier is magnetically held on the outer peripheral surface of the developing sleeve by the action of the “magnetic field for holding the developer” to form a magnetic brush. When rotated in the opposite direction (counterclockwise in the figure), the paper is conveyed counterclockwise.
[0037]
The height and amount of the magnetic brush are regulated by the doctor blade 6 while the two-component developer 3 is being conveyed to the developing area 12 by the developing sleeve 4.
[0038]
1A, reference numeral 2 denotes a “development sleeve storage unit”, reference numeral 3a denotes a “toner or toner particle”, reference numeral 7 denotes a “doctor eaves”, reference numeral 7a denotes a “partition plate”, Reference numeral 8 denotes a “toner hopper”, reference numeral 8a denotes a “toner supply opening”, reference numeral 9 denotes a “supply roller”, and reference numeral A denotes a “two-component developer supply chamber”.
[0039]
The toner 3a replenished into the toner hopper 8 of the electrostatic latent image developing device is sent to the developing sleeve storage unit 2 while being stirred by the supply roller 9 rotating in the direction of the arrow, and is held by the developing sleeve 4 together with the magnetic carrier, and is developed. It moves in the direction of the arrow with the rotation of the sleeve 4, and passes through the position regulated by the doctor blade 6.
[0040]
At this time, the two-component developer 3 is densely packed in the "narrow space" between the doctor blade 6 and the developing sleeve 4, the toner particles 3a and the magnetic carrier particles are strongly rubbed, and the toner 3a and the magnetic carrier are opposite to each other. The toner particles 3a are triboelectrically charged to the polarity and adhere so as to enclose the magnetic carrier particles 3b as schematically shown in FIG.
[0041]
The two-component developer 3 is adjusted by the doctor blade 6 to have a uniform thickness (the ears of the magnetic brush), and moves toward the developing area 12. The magnetic brush formed on the surface of the developing sleeve 4 moves with the developing sleeve 4 while vibrating due to a change in magnetic flux density with the rotation of the developing sleeve 4, and moves the gap between the developing area 12 and the surface of the photosensitive drum 1. While passing smoothly, the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1 is developed by the toner.
[0042]
At this time, a bias voltage is applied between the developing sleeve 4 and the base of the photosensitive drum 1 in order to suitably perform the development.
[0043]
In this series of "movement of the two-component developer", when the two-component developer 3 passes through the regulated position of the doctor blade 6, the toner particles and the magnetic carrier particles are strongly rubbed, so that the toner particles are charged. And the phenomenon that the external additive is embedded (buried) in the toner base particles occurs. According to the experiments by the inventors, in the configuration in which the doctor blade 6 is removed from the state shown in FIG. 1A, such “embedding of the external additive into the toner base particles” hardly progresses, and the two-component development is performed. The result that the property change of Agent 3 was small was obtained.
[0044]
The embedding of the external additive into the toner base particles reduces the fluidity of the toner itself in the two-component developer 3 and causes not only poor charging, but also the resin component of the toner and the separation on the surface of the magnetic carrier particles. This causes acceleration of the generation of so-called “magnetic carrier spent” to which the mold component is fixed. The poor charging and magnetic carrier spent proceed with time, causing background contamination and toner scattering, and hindering obtaining a stable image quality over a long period of time.
[0045]
In the present invention, the “amount of the agent” subjected to the stress by the doctor blade 6 is adjusted by defining the range of the weight: w of the two-component developer held on the developing sleeve 4 as the “developer carrier”. I do.
[0046]
The weight of the two-component developer held by the developing sleeve 4: w means “the weight of the two-component developer that the entire developing sleeve 4 magnetically attracts and holds”. In a state where the component developer is filled, only the developing sleeve 4 is extracted from the electrostatic latent image developing device, and the weight of the two-component developer adsorbed and held on the developing sleeve 4 can be measured.
[0047]
As the weight w of the two-component developer held by the developing sleeve 4 increases, the two-component developer 3 passes through the “regulated position” of the doctor blade 6 in a “dense state”, so that the two-component developer 3 The stresses they receive are greater. Accordingly, from the viewpoint of reducing the stress, the smaller the amount of the two-component developer held on the developing sleeve 4, the better. However, if the amount is too small, the amount of the two-component developer conveyed to the developing area 12 becomes insufficient. Therefore, a decrease in image density is caused.
[0048]
In other words, there is an “optimum range” in the value of the weight w of the two-component developer to be held on the developing sleeve 4. The optimum range of the weight of the two-component developer to be made: w is the total weight of the two-component developer contained in the developing device: W (in FIG. (The total weight of the existing two-component developer), and as the total weight: W increases, the external additive to the toner base particles also increases when the two-component developer weight: w held on the developing sleeve 4 is set to be large. The burial progresses slowly.
[0049]
This is because the stress that is applied when the two-component developer 3 passes through the regulating position of the doctor blade 6 is “in the two-component developer 3 that is agitated and refluxes in the two-component developer supply chamber A and the inside of the developing sleeve housing 2. It is considered that "the stress applied to each toner particle" decreases as the total weight: W increases.
[0050]
In the present invention, based on the knowledge of the inventors, the weight w of the two-component developer magnetically attracted and held on the developing sleeve 4 is determined by the total weight of the two-component developer included in the electrostatic latent image developing device: Set to 15% or more and 40% or less of W. If it exceeds the upper limit of 40%, the stress becomes excessive and the external additive is buried in the toner base particles, and if it is less than the lower limit of 15%, the image density decreases remarkably.
[0051]
In order for w and W to satisfy the condition: 0.15 ≦ w / W ≦ 0.40, specifically, the magnetic pole arrangement in the magnet roller 5 in the electrostatic latent image developing device, the doctor blade and the developing sleeve (The doctor gap Gd in FIG. 1A), “developing device side factors” such as the shape of the doctor blade, or the saturation magnetization of the magnetic carrier core material of the magnetic carrier particles, the shape of the magnetic carrier, the toner concentration, etc. Can be realized by optimally setting the “two-component developer side factor”.
[0052]
In addition to the configuration shown in FIG. 1A, the electrostatic latent image developing device mixes the replenishment toner with the two-component developer efficiently and transports the two-component developer toward the developing sleeve 4. For example, a screw member or the like may be provided as the “transporting unit”. According to the experiments by the inventors, the stress applied to the two-component developer from the screw member is extremely small as compared with the stress caused by the doctor blade, and hardly affects the embedding of the external additive in the toner base particles.
[0053]
Hereinafter, the two-component developer will be described.
In the two-component development in the present invention, a magnetic carrier and a toner are mixed. The toner is "a mixture comprising at least a binder resin and a colorant is melt-kneaded in a hot roll mill, then cooled and solidified, and the external additive is mixed and adhered to base particles obtained by pulverizing and classifying using a Henschel mixer or the like." Obtained by:
[0054]
As the "binder resin", all of those conventionally used as binder resins for toners can be used. Specifically, styrene such as polystyrene, polychlorostyrene, polyvinyltoluene and the like, and styrene and its substituted products are simply used. Polymers: styrene / p-chlorostyrene copolymer, styrene / propylene copolymer, styrene / vinyltoluene copolymer, styrene / vinylnaphthalene copolymer, styrene / methyl acrylate copolymer, styrene / ethyl acrylate Copolymer, styrene / butyl acrylate copolymer, styrene / octyl acrylate copolymer, styrene / methyl methacrylate copolymer, styrene / ethyl methacrylate copolymer, styrene / butyl methacrylate copolymer, styrene / Α-chloromethyl methacrylate copolymer, styrene / acrylonito Copolymer, styrene / vinyl methyl ether copolymer, styrene / vinyl ethyl ether copolymer, styrene / vinyl methyl ketone copolymer, styrene / butadiene copolymer, styrene / isoprene copolymer, styrene / acrylonitrile / Styrene-based copolymers such as indene copolymer, styrene / maleic acid copolymer, styrene / maleic acid ester copolymer; polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene, polyester , Polyvinyl butyl butyral, polyacrylic acid resin, rosin, modified rosin, terpene resin, phenol resin, aliphatic or alicyclic hydrocarbon resin, aromatic petroleum resin, chlorinated paraffin, paraffin wax, and the like, this Can be used alone or in combination of two or more.
[0055]
As the “colorant”, any of those known as toner colorants can be used. As the black colorant, for example, carbon black, aniline black, furnace black, lamp black and the like can be used.
[0056]
As the cyan coloring agent, for example, phthalocyanine blue, methyllen blue, Victoria blue, methyl violet, aniline blue, ultramarine blue and the like can be used.
[0057]
As the magenta coloring agent, for example, rhodamine 6G lake, dimethylquinacridone, watching red, rose bengal, rhodamine B, alizarin lake, and the like can be used.
[0058]
As the yellow colorant, for example, chrome yellow, benzidine yellow, Hansa yellow, naphthol yellow, molybdenum orange, quinoline yellow, tartrazine and the like can be used.
[0059]
A small amount of a charge-imparting agent, for example, a dye / pigment, a polarity controlling agent, and the like can be contained in the toner in order to “charge more efficiently”. Examples of the "polarity controlling agent" include metal complex salts of monoazo dyes, nitrohumic acid and salts thereof, salicylic acid, naphthoic acid, metal complexes of dicarboxylic acid such as Co, Cr and Fe, organic dyes, and quaternary ammonium salts. be able to.
[0060]
Although details of the external additive will be described later, in the present invention, the average charge amount of the “toner base particles”: q1 / m1 (μC / g) and the average charge amount of the “toner particles” after the addition of the external additives: q2 The ratio with respect to / m2 (μC / g): (q1 / m1) / (q2 / m2) is desirably 0.80 or more.
[0061]
This is a condition that effectively suppresses a change in charging characteristics when the external additive is buried in the toner base particles. By satisfying this condition, “prevention of an abnormal image such as background stain and toner scattering” is achieved. Can be more stably maintained for a long period of time.
[0062]
The “average charge amount” of the toner base particles and the toner particles indicates “the charge amount by blow-off measurement when the toner base particles and the toner particles after the addition of the external additive are mixed and stirred with the same magnetic carrier under the same conditions”. A known method can be appropriately used for the blow-off measurement.
[0063]
It is also effective to “add a large amount of the external additive to the toner base particles” in advance in order to reduce the influence of the external additives being buried in the toner base particles. In particular, when the addition amount of the external additive is 1.0 part by weight or more with respect to the toner base particles, even when the external additive is continuously stressed in the electrostatic latent image developing device, the embedment of the external additive is constant. It has been found in experiments by the inventors that the level is kept at a level and the deterioration of the charging characteristics is suppressed. The amount of addition in this case refers to "the total amount when two or more types of external additives are used".
[0064]
By using "at least two types of inorganic fine particles" as the external additive, the degree of burying of the external additive is "more suppressed".
[0065]
As the `` inorganic fine particles '' used as an external additive, for example, silica, alumina, titanium oxide, barium titanate, magnesium titanate, calcium titanate, strontium titanate, iron oxide, copper oxide, zinc oxide, tin oxide, Silica sand, clay, mica, wollastonite, diatomaceous earth, chromium oxide, cerium oxide, pengara, antimony trioxide, magnesium oxide, zirconium oxide, parium sulfate, barium carbonate, calcium carbonate, silicon carbide, silicon nitride, etc. Among them, silica and titanium oxide are preferably used from the viewpoint of suppressing burial and charging stability.
[0066]
It is desirable that the two types of “average primary particle diameter” are different.
In this way, when the surface of the toner particles comes into contact with the surface of the photoreceptor drum or the surface of the magnetic carrier particles, the inorganic fine particles having a larger particle size serve as a “spacer” and the inorganic fine particles having a smaller particle size are used. Is prevented from being buried in the surface of the toner base particles, so that the “surface coating state of the toner base particles of the external additive” in the initial state of the two-component developer is maintained for a long time, and the effect of the invention (such as background stain) (Prevention of abnormal images, toner scattering, etc.) can be maintained more stably for a long time.
[0067]
Further, as the amount of the additive of the inorganic fine particles having a large particle diameter is small and the amount of the additive of the inorganic fine particles having a small particle diameter is large, the characteristic change of the toner over time is reduced. This is considered to be because "the burial proceeds first from the inorganic fine particles having a large particle diameter".
[0068]
From the viewpoint of imparting fluidity to the toner, at least one of the inorganic fine particles preferably has an “average primary particle diameter of 0.03 μm or less”. When the average primary particle diameter is larger than 0.03 μm, the charge of the toner tends to be uneven due to poor fluidity.
[0069]
The other inorganic fine particles preferably have an average primary particle diameter of 0.2 μm or less. The above-mentioned inorganic fine particles having an average primary particle diameter of 0.03 μm or less used in combination can provide “a certain degree of fluidity”. However, if the average primary particle diameter of the other inorganic fine particles is larger than 0.2 μm, the aforementioned This is because the toner charge tends to be non-uniform due to poor fluidity as described above.
[0070]
When three or more types of inorganic fine particles are used as the “external additives”, the same effects as described above can be obtained as long as the above relation is satisfied for any two types of external additives.
[0071]
Next, the magnetic carrier will be described.
[0072]
As the magnetic carrier particles, those obtained by providing a coating layer on magnetic core particles as necessary can be widely and generally used.
[0073]
As the material of the “core particles”, conventionally known magnetic materials can be used, and examples thereof include ferromagnetic metals such as iron, cobalt, and nickel, and alloys or compounds such as magnetite, hematite, and ferrite. Examples of the “resin used for the coating layer” include polyolefin resins, for example, polyethylene, polypropylene, chlorinated polyethylene and chlorosulfonated polyethylene; polyvinyl and polyvinylidene-based resins, for example, polystyrene, acrylic resin (for example, polymethyl methacrylate), polyacrylonitrile Polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polyvinyl chloride, polyvinyl carbazole, polyvinyl ether and polyvinyl ketone; vinyl chloride / vinyl acetate copolymer; styrene / acrylic acid copolymer; like straight silicone resin comprising organosiloxane bond Silicone resin or its modified product (for example, modified by alkyd resin, polyester, epoxy resin, polyurethane, etc.); fluorine resin, for example, poly Tetrafluoroethylene, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, polychlorotrifluoroethylene; and epoxy resins, polyamides, polyesters, such as polyethylene terephthalate; polyurethanes; polycarbonates; amino resins such as urea-formaldehyde resin.
[0074]
Among these resins, acrylic resin, silicone resin or a modified product thereof and fluorine resin are preferable in terms of preventing “magnetic carrier spent”, and a silicone resin or a modified product thereof is particularly preferable. The coating layer may be formed by applying a resin to the surface of the core particles of the magnetic carrier particles by a spraying method, a dipping method, or the like, as in the related art.
[0075]
Further, a fine powder can be added to the coating layer for the purpose of "adjustment of magnetic carrier resistance" and the like. The fine powder dispersed in the coating layer preferably has a particle size of about 0.01 to 5.0 μm. The fine powder is preferably added in an amount of 2 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the coating resin, and particularly preferably 5 to 20 parts by weight. Conventionally known fine powders can be used, and examples thereof include metal oxides such as silica, alumina and titania, and pigments such as carbon black.
[0076]
In the electrostatic latent image developing method and apparatus of the present invention, particularly preferable results are obtained when the weight average particle size of the magnetic carrier is 40 μm or less. This is because the smaller the particle size of the magnetic carrier particles, the larger the surface area of the magnetic carrier per unit weight, so that the probability of contact between the toner and the magnetic carrier increases, and the charge amount of the toner can be further stabilized.
[0077]
The “particle size of the magnetic carrier” can be measured by a Microtrac particle size analyzer (manufactured by LEEDS & NORTHRUP), and the numerical value is represented by the following equation.
[0078]
Weight average particle size: Dv = {1 /} (nd ³ )｝ × {(total volume of particles existing in k channel) × medium particle value of k channel チャンネル (n is the number of particles)
When developing an electrostatic latent image, it is preferable to use an "alternating electric field generated by superimposing DC and AC" as an electric field acting on a developing region between the developing sleeve and the photosensitive drum.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a state in which an alternating electric field in which a “DC electric field” and an “AC electric field” are superimposed in the reversal developing method is applied. When the alternating electric field is applied, the developed toner particles on the latent image carrier (photosensitive drum) gradually align with the latent image while oscillating. This not only has the effect of improving the image density, but also is an excellent means for obtaining a good image even for a toner whose charge amount has become unstable as a result of burying of the external additive. Thus, a high-quality image can be obtained over a long period of time.
[0079]
Next, the image forming apparatus will be described.
The image forming apparatus according to the present invention forms an electrostatic latent image on a latent image carrier and visualizes the electrostatic latent image with an electrostatic latent image developing device, for example, an analog or digital electronic copying device, The present invention can be implemented by using the electrostatic latent image developing device of the present invention in an optical printer, an optical plotter, a facsimile machine, and the like.
[0080]
Not only an image forming apparatus using a single color toner but also a color image forming apparatus using two or more color toners can be used. For example, using a signal for each separated color that has been color-separated at the time of image reading, `` the process of forming an electrostatic latent image by laser beam scanning and developing the formed electrostatic latent image with the corresponding color toner '' is repeated, It is possible to form a four-color toner image of yellow, magenta, cyan, and black toners on an electrostatic latent image carrier, and transfer a color image composed of these four-color toners collectively to recording paper. it can. Further, the present invention can be implemented as a tandem-type color image forming apparatus.
[0081]
As a method of transferring the toner image to the recording material, an “intermediate transfer method” using an intermediate transfer medium, a “direct transfer method”, or the like is possible.
[0082]
The image to be formed may be an “image read from a document” or a “text image or image image” generated by a computer, a word processor, or the like. These image information can be stored in advance in an image memory such as a ROM or a floppy (registered trademark) disk, and the information in the image memory can be extracted and output to the image forming unit as needed. Therefore, not only an apparatus having an image reading unit but also an apparatus for storing information from a computer or the like in a memory and outputting the information to the image forming unit is included in the image forming apparatus of the present invention.
[0083]
FIG. 3 shows an embodiment of the image forming apparatus. This image forming apparatus is a “laser beam printer”.
[0084]
The “laser beam printer” has a “photoconductive photoconductor formed in a drum shape (hereinafter, referred to as a photoconductor drum 30)” as the latent image carrier 30. Around the photoreceptor drum 30, charging means 31 (a contact-type charging roller is exemplified, but a corona charger may be used, of course), an electrostatic latent image developing device 33, and a transfer means 34 (using corona discharge). However, a contact-type transfer roller may be used), and a cleaning device 35 is provided.
[0085]
Further, an optical scanning device 32 using a laser beam LB is provided, and “exposure by optical writing” is performed between the charging roller 31 and the developing device 33.
In FIG. 3, reference numeral 36 denotes a fixing device, and reference numeral S denotes a recording sheet (transfer sheet) as a “sheet recording medium”.
[0086]
When an image is formed, the photosensitive drum 30 is rotated clockwise at a constant speed, the surface thereof is uniformly charged by the charging means 31, and the photosensitive drum 30 is exposed to light by the writing of the laser beam LB of the optical scanning device 32, thereby being electrostatically charged. A latent image is formed. The formed electrostatic latent image is a so-called “negative latent image”, and the image portion is exposed.
[0087]
This electrostatic latent image is reversely developed by the electrostatic latent image developing device 33, and a toner image is formed on the photosensitive drum 30. The recording paper S is sent to the transfer section at the same time as the toner image on the photosensitive medium 30 moves to the transfer position, and is superimposed on the toner image in the transfer section. Electrotransferred.
[0088]
The transfer paper S to which the toner image has been transferred is sent to the fixing device 36, where the toner image is fixed and discharged outside. The surface of the photosensitive medium 30 after the transfer of the toner image is cleaned by the cleaning device 35 to remove residual toner, paper dust, and the like. Note that the above-described OHP sheet can be used as the recording paper S instead of the transfer paper, and the transfer of the toner image can be performed via an “intermediate transfer medium” such as an intermediate transfer belt.
[0089]
By using the electrostatic latent image developing device described in the above embodiment as the electrostatic latent image developing device 33, it is possible to stably perform good / bad image formation over a long period of time.
[0090]
【Example】
Hereinafter, examples will be described, but the present invention is not limited thereto. All "parts" in the following examples represent "parts by weight".
[0091]
Example 1
"Magnetic carrier"
Silicone resin solution: 100 parts
Carbon black: 4 parts
Toluene: 100 parts
Was dispersed with a homomixer for 30 minutes to prepare a “coating layer forming liquid”.
[0092]
This was formed as a coating layer on the surface of 1000 parts of ferrite having a volume average particle diameter of 50 μm and a saturation magnetization of 65 emu / g by using a fluidized bed type coating apparatus to prepare a magnetic carrier.
[0093]
"toner"
Polyester resin: 80 parts
Styrene-methyl acrylate copolymer: 20 parts
Carnauba wax: 5 parts
Carbon black: 8 parts
Metal-containing monoazo dye: 3 parts
After sufficiently stirring and mixing the mixture in a Henschel mixer, the mixture was heated and melted at a temperature of 130 to 140 ° C. for about 30 minutes with a roll mill, cooled to room temperature, and the obtained kneaded material was pulverized and classified by a jet mill to obtain an average particle size. : Powder of toner base particles of 8 μm was obtained.
[0094]
When 0.5 g of the powder of the toner base particles and 9.5 g of the magnetic carrier were stirred with a roll mill for 10 minutes, the average charge amount: (q1 / m1) was −18.0 μC / g.
[0095]
As an “external additive” for imparting fluidity, 100 parts of the above-mentioned toner base particles and silica AEROSIL TT600 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., average primary particle diameter: 0.04 μm): 0.8 parts of Henschel The mixture was mixed with a mixer to prepare a toner.
[0096]
When 0.5 g of this toner and 9.5 g of magnetic carrier were stirred for 10 minutes by a roll mill, the average charge amount: (q2 / m2) was −23.5 μC / g.
Therefore, (q1 / m1) / (q2 / m2) = 0.77.
[0097]
"Two-component developer"
The above-prepared toner: 7.0 parts and a magnetic carrier: 93.0 parts were mixed by a ball mill to obtain a two-component developer having a toner concentration of 7%.
[0098]
"Evaluation"
The two-component developer prepared as described above: 300 g (= W) was charged into a black developing unit (doctor gap 0.6 mm) of a printer Ricoh's ipsio color 8000, and then the developing unit was placed in the ipsio color 8000 main body. A running test was performed in the black monochromatic mode.
[0099]
The developing conditions were such that the charging potential of the photosensitive drum was -700 V, the potential of the image portion was -100 V, and the potential of the non-image portion was -650 V, and no alternating electric field was applied. When the warm-up was completed in the actual machine before the test was started, the developing unit was taken out, and the weight: w of the two-component developer held in the developing sleeve was measured to be 115 g. Therefore, “w / W” is 0.38.
[0100]
The “evaluation” was performed on “abnormal image (ground stain) and image density” after forming 10,000, 20,000 and 50,000 sheets of images. With respect to the background stain and the image density, “five-level ranking” was performed in the order of 5 to 1 from the best one, and 3 or more was regarded as an allowable range. Table 1 shows the results. “Sleeve portion developer ratio” in the table represents “w / W”.
[0101]
[Table 1]

[0102]
The background contamination is within an allowable range even after 50,000 sheets of images are formed, and the image density is always good regardless of the number of images formed.
[0103]
Example 2
Image formation and evaluation were performed in the same manner as in Example 1 except that the maximum magnetic flux density in the tangential direction of the magnetic pole closest to the doctor blade was reduced to 2/3 among the magnet rollers in the developing sleeve. Was done. At this time, the weight of the agent held in the developing sleeve was 72 g.
[0104]
Example 3
Image formation and evaluation were performed in the same manner as in Example 1 except that the maximum magnetic flux density in the tangential direction of the magnetic pole closest to the doctor blade was reduced to １／ among the magnet rollers in the developing sleeve. went. At this time, the weight of the agent held in the developing sleeve was 55 g.
[0105]
Example 4
In Example 1, except that the total weight of the two-component developer: W was set to 350 g and the maximum magnetic flux density in the tangential direction of the magnetic pole closest to the doctor blade among the magnet rollers in the developing sleeve was increased to 4/3 times. The image formation and evaluation were performed in the same manner as in Example 1. At this time, the weight of the agent held in the developing sleeve was 137 g.
[0106]
Example 5
Image formation and evaluation were performed in the same manner as in Example 2 except that ferrite having a volume average particle diameter of 35 μm and a saturation magnetization of 70 emu was used in preparing the magnetic carrier particles. At this time, the weight of the agent held in the developing sleeve was 68 g.
[0107]
Example 6
Image formation and evaluation were performed in the same manner as in Example 2 except that the amount of the metal-containing monoazo dye used in preparing the toner particles was changed to 4 parts.
[0108]
At this time, q1 / m1 = -20.5 (μC / g), q2 / m2 = -24.0 (μC / g), and therefore (q1 / m1) / (q2 / m2) = 0.85, The weight of the agent held in the developing sleeve was 72 g.
[0109]
Example 7
Image formation and evaluation were performed in the same manner as in Example 2, except that the amount of the fluidity-imparting agent used in preparing the toner particles was changed to 1.2 parts.
[0110]
At this time, q1 / m1 = −18.0 (μC / g), q2 / m2 = −25.2 (μC / g), and therefore (q1 / m1) / (q2 / m2) = 0.71, The weight of the agent held in the developing sleeve was 72 g.
[0111]
Example 8
In Example 7, 0.6 parts of silica AEROSIL TT600 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., average primary particle diameter 0.04 μm) and silica AEROSIL RY-50 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., average Evaluation was performed in the same manner as in Example 6, except that 0.5 part of the primary particle diameter (0.04 μm) was used.
[0112]
At this time, q1 / m1 = -18.0 (μC / g), q2 / m2 = -24.3 (μC / g), and therefore (q1 / m1) / (q2 / m2) = 0.74, The weight of the agent held in the developing sleeve was 72 g.
[0113]
Example 9
Example 8 is the same as Example 8 except that silica AEROSIL RY200 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., average primary particle diameter 0.012 μm) was used instead of silica AEROSIL RY-50 as the fluidity imparting agent used in preparing the toner particles. Image formation and evaluation were performed in the same manner as in Example 7.
[0114]
At this time, q1 / m1 = −18.0 (μC / g), q2 / m2 = −24.5 (μC / g), and therefore (q1 / m1) / (q2 / m2) = 0.73, The weight of the agent held in the developing sleeve was 72 g.
[0115]
Example 10
Example 9 is the same as Example 8 except that in Example 9, a DC component: -500 V was applied as a developing electric field, and an alternating electric field in which a rectangular wave of Vp-p (peak-peak value): 1000 V and frequency: 2 kHz was superimposed as an AC component was applied. Image formation and evaluation were performed in the same manner.
[0116]
Example 11
Example 10 was repeated except that the ferrite having a volume average particle diameter of 35 μm and a saturation magnetization of 70 emu was used in preparing the magnetic carrier particles, and the amount of the metal-containing monoazo dye used in preparing the toner particles was changed to 4 parts. Image formation and evaluation were performed in the same manner.
[0117]
At this time, q1 / m1 = -20.5 (μC / g), q2 / m2 = −25.0 (μC / g), and therefore (q1 / m1) / (q2 / m2) = 0.82, The weight of the agent held in the developing sleeve was 68 g.
[0118]
Comparative Example 1
Example 1 Image formation and evaluation were performed in the same manner as in Example 1 except that among the magnet rollers in the developing sleeve, the maximum magnetic flux density in the tangential direction of the magnetic pole closest to the doctor blade was reduced to 1/3. Was done. At this time, the weight of the agent held in the developing sleeve was 42 g.
[0119]
Comparative Example 2
In the first embodiment, image formation and image formation were performed in the same manner as in the first embodiment, except that the maximum magnetic flux density in the tangential direction of the magnetic pole closest to the doctor blade among the magnet rollers in the developing sleeve was increased to 4/3 times. An evaluation was performed. At this time, the weight of the agent held in the developing sleeve was 135 g.
[0120]
Comparative Example 3
In Example 1, image formation and evaluation were performed in the same manner as in Example 1 except that ferrite having a saturation magnetization of 87 emu was used in preparing magnetic carrier particles. At this time, the weight of the agent held in the developing sleeve was 130 g.
[0121]
Comparative Example 4
In Example 3, image formation and evaluation were performed in the same manner as in Example 1, except that ferrite having a saturation magnetization of 40 emu was used in preparing magnetic carrier particles. At this time, the weight of the agent held in the developing sleeve was 41 g.
[0122]
Table 2 shows the results of Examples 2 to 11 and Comparative Examples 1 to 4. “Not evaluated” is a state in which the background stain / image density has deteriorated beyond the evaluation range.
[0123]
[Table 2]

[0124]
As shown in Table 2, in Examples 1 to 11, the weight: w of the two-component developer held in the developing sleeve is equal to the total weight: W of the two-component developer in the developing unit. Since it is 15% or more and 40% or less, the toner is less deteriorated even when the running is performed for a long period of time, the result is good against background contamination, and the result is no problem in image density. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 4 in which the range of w / W is not in the range of 0.15 to 0.4, it is impossible to prevent background contamination and achieve high image density.
[0125]
Example 5 corresponds to claim 2, and since the particle size of the magnetic carrier particles is 40 μm or less, a “better” result is obtained particularly in image density.
[0126]
Example 6 corresponds to claim 3, wherein the ratio (q1 / m1) / (q2 / m2) of the average charge amount of the toner base particles: q1 / m1 to the average charge amount of the toner particles: q2 / m2 is 0. It is 80 or more, and there is little characteristic deterioration due to long-term running.
[0127]
Examples 7 to 9 correspond to claims 4 to 8, and more excellent effects are obtained by specifying the amount and type of the external additive.
[0128]
The tenth embodiment corresponds to the ninth embodiment. By applying an alternating electric field to the developing region, a good result is obtained particularly with respect to the image density, and a sufficient density can be ensured even when the toner deteriorates.
[0129]
The eleventh embodiment satisfies all of the requirements of claims 1 to 10 and suppresses the deterioration of the toner without side effects and eliminates the background stain. Has been achieved.
[0130]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a novel electrostatic latent image developing method, an electrostatic latent image developing apparatus, a two-component developer, and an image forming apparatus can be realized.
According to the electrostatic latent image developing method and apparatus of the present invention, good development can be stably performed for a long period of time while effectively reducing the stress applied to the toner in the two-component developer. Development can be suitably performed using a developer. Therefore, an image forming apparatus using such an electrostatic latent image developing device can stably form a good image for a long period of time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for describing an embodiment of an electrostatic latent image developing device and an electrostatic latent image developing method.
FIG. 2 is a diagram for explaining an effect of applying an alternating electric field to a developing unit.
FIG. 3 is a diagram for explaining an embodiment of the image forming apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Latent image carrier
3 Two-component developer
3a Toner particles
3b Magnetic carrier particles
4 Developing sleeve (developer carrier)
6 Doctor blade

Claims

A developer carrier that magnetically attracts and holds a two-component developer containing a toner and a magnetic carrier, and transports the developer to a development area facing the latent image carrier; and a layer of the two-component developer on the developer carrier Using a developing device having a doctor blade and regulating the thickness, in an electrostatic latent image developing method for developing an electrostatic latent image on the latent image carrier,
The weight of the two-component developer adsorbed and held on the developer carrier: w, and the total weight of the two-component developer contained in the developing device: W are as follows:
0.15 ≦ w / W ≦ 0.4
Developing the electrostatic latent image under a condition satisfying the following conditions.

The method for developing an electrostatic latent image according to claim 1,
A method for developing an electrostatic latent image, wherein a two-component developer having a weight average particle diameter d (μm) of 40 or less of a contained magnetic carrier is used.

The method for developing an electrostatic latent image according to claim 1 or 2,
As a two-component developer, the toner particles are composed of toner base particles composed of at least a resin and a colorant and an external additive, and the average charge amount of the toner base particles: q1 / m1 (μC / g); An electrostatic latent image developing method, characterized in that the ratio of (q1 / m1) / (q2 / m2) to the average charge amount: q2 / m2 (μC / g) is 0.80 or more.

The electrostatic latent image developing method according to claim 1, 2 or 3,
As a two-component developer, the toner particles are composed of toner base particles composed of at least a resin and a colorant and an external additive, and the amount of the external additive is 1.0% by weight or more based on the toner base particles. A method for developing an electrostatic latent image, characterized by using:

5. The electrostatic latent image developing method according to claim 4, wherein the external additive of the toner contains at least two types of inorganic fine particles.

The method for developing an electrostatic latent image according to claim 5,
An electrostatic latent image developing method, wherein two types of inorganic fine particles have different average primary particle diameters.

The method for developing an electrostatic latent image according to claim 6,
An electrostatic latent image developing method characterized in that, of the two types of inorganic fine particles, the addition amount of the inorganic fine particles having a small average primary particle diameter is larger than the addition amount of the inorganic fine particles having a large average primary particle diameter.

8. The electrostatic latent image developing method according to claim 7, wherein one of the two types of inorganic fine particles has an average primary particle size of 0.03 [mu] m or less, and the other has an average primary particle size of 0.03 [mu] m. A method for developing an electrostatic latent image, wherein the thickness is 2 μm or less.

The electrostatic latent image developing method according to any one of claims 1 to 8, wherein an alternating electric field is applied to a development area when developing the electrostatic latent image on the latent image carrier. Latent image development method.

A two-component developer that includes a toner and a magnetic carrier, is magnetically attracted to and held by a developer carrier, is transported to a development area, and develops an electrostatic latent image,
A two-component developer used for performing the electrostatic latent image developing method according to any one of claims 2 to 9.

A developer carrier that magnetically attracts and holds a two-component developer containing a toner and a magnetic carrier, and transports the developer to a development area facing the latent image carrier; and a layer of the two-component developer on the developer carrier Having a doctor blade that regulates the thickness,
An electrostatic latent image developing device for performing the electrostatic latent image developing method according to claim 1.

In an image forming apparatus that forms an electrostatic latent image on a latent image carrier and visualizes the electrostatic latent image as a toner image,
An image forming apparatus using the electrostatic latent image developing device according to claim 11 as an electrostatic latent image developing device that visualizes the electrostatic latent image as a toner image.