JPH0442233A - 導電性微粒子現像剤 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、電子写真法、静電記録法等の静電荷像を現像
するための細線再現性、階調性等に優れた導電性微粒子
トナーを用いた現像剤に関する。

（従来の技術） 現在、複写機、プリンター等に広く利用されている電子
写真法、静電記録法等の静電荷像を現像する方式は乾式
現像か主流であり、これを現像するためのトナーは粉体
トナーである。粉体トナーには絶縁性トナーと導電性ト
ナーがあるか、導電性トナーは絶縁性トナーに比較して
次のような特長かある。

■、摩擦帯電による静電荷を利用しないので、湿度によ
る影響を排除できる。

２、静電潜像による誘起電荷または任意の偏倚電圧によ
りトナーの電荷を選択することかできるので、摩擦帯電
を利用したトナーによる現像よりも定量的な現像かでき
、ハーフトーン再現、へ夕部の再現に優れた画像か得ら
れる。

３、トナーの構成成分である、樹脂、顔料、添加物など
の選択かより広範囲にわたって可能となる。

４、均一電荷をトナーに与えることかできるので、地汚
れの少ない、解像度の優れた画像が得られる。

５、摩擦帯電機構が不必要なため、現像器の構造が簡単
になり、小型化できる。

６、同一トナーで、正現像、逆現像の双方を行うことか
できる。

７、トナーか導電性であるため、静電気による付着がな
く清掃が容易である。

８、導電性トナー層を接触させるだけで良いので、トナ
ー飛散のない現像ができる。

９、トナー流動性かよく、現像器内部での凝集やブロン
キング、トナー補給部の詰まり等が生じにくい。

一方、トナーには静電潜像を忠実に再現することか要求
されるが、そのためには、トナーの平均粒径か小さく、
かつ粒度分布か揃っていることが必要である。

しかしながら、トナーの平均粒径を小さくしていくにつ
れて、導電性トナーにおいても粉体としての流動性か極
端に悪化し、平均粒径５μｍ以下では現像器内部での凝
集やブロッキング等の問題を生じることがあった。また
、導電性トナーは一般に磁性ｌ成分方式で現像するか、
この方式に微細な重量基準平均粒径５μｍ以下のトナー
を用いると、磁気スリーブ上で最密充填か生じてトナー
凝集が顕著になり、磁気ブランを生じないため磁気ブラ
シ現像には使用できなかった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、従来は現像器内部での凝集やブロッキング、
磁気ブラシ形成不良等のために使用できなかった、重量
基準平均粒径５μｍ以下の導電性トナーを用いて、細線
再現性、階調性等に優れた画像を得ることを可能にする
ものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、重量基準平均粒径（以下単に平均粒径と呼ぶ
こともある）０．５μｍ〜５μｍかつ体積固有抵抗約ｌ
Ｘｌ０１０Ωｃｍ以下トナーと、重量基準平均粒径か該
トナーの５〜２００倍である磁性粒子を混合したもので
あることを特徴とする導電性微粒子現像剤に関する。

本発明のトナーを得る代表的な方法としては、染料、顔
料、磁性粉等をバインダーレジンに溶融、混練によって
分散し、冷却後これを機械的に粉砕し、その後分級して
得る粉砕法がある。また、粉砕性以外の製造法、例えば
、噴霧乾燥法、乳化重合法、懸濁重合法等により製造す
ることもてきる。粉砕法によりトナーを得るだめの使用
する粉砕機としては、気流吸い込み式、気流衝突式、衝
突板衝突式等の圧搾空気の圧力を利用したジェットミル
か好ましいが、それ以外の方式として、スイングハンマ
ーミル、ピンミル、ターボタイプミル、遠心分級ミル等
の衝撃、剪断、摩砕力を利用した高速回転ミルでも良い
。

上記粉砕法で使用されるパンイダーレジンとしては、ア
イゾツト衝撃値か］、　５　ｋｇ　ｃｍ　／　ｃ／以下
の熱可塑性樹脂を全バインダー成分の７０％以上、好ま
しくは９０９６以上を含有させる。これ以下の場合は、
粉砕によって微粒子トナーが得られにくい。アイゾツト
衝撃値が１゜５　ｋｇ　ａｍ　／　ｃｎｒ以下の熱可塑
性樹脂としては、例えば、スチレン系樹脂、エポキシ系
樹脂、ロジン変性ポリエステル系樹脂、熱可塑性フェノ
ール樹脂等から選択することかできる。アイゾツト衝撃
値か１　、　５　ｋｇｃｍ／　ｃ＆以下の熱可塑性樹脂
に定着性、耐オフセット性を改良するために、アクリル
系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリ酢酸ビニル系、炭化水
素系樹脂、石油系樹脂、塩素化パラフィン等及び各種ワ
ックス等を配合することかできる。

本発明のトナーは、各種マグネタイト、フェライト、ヘ
マタイト等の磁性粉、含金染料、ニグロシン染料、アミ
ン化合物等の電荷制御剤および分散助剤等を、着色剤、
電荷調整剤等と共に熱可塑性樹脂に混練することかでき
る。

本発明において着色剤は黒色トナーの場合はカーボンブ
ラックを使用する。着色剤としてはカーボンブラック以
外に、亜鉛華、黄色酸化鉄、ハンザイエロージスアゾイ
エロー、キノリンイエロー、パーマネントイエロー、パ
ーマネントレッド、ベンガラ、リソールレッド、ウォッ
チャンレッドカルシウム塩、ウオッチャンＩノットマン
ガン塩、ピラゾロンレッド、レーキレッドＣ、レーキレ
ッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、ブリリアントカー
ミン３Ｂ、紺青、フタロシアニンブルー、酸化チタン等
の顔料あるいは油溶性の染料を使用することかできる。

カーボンブラック以外の着色剤を使用する場合は、導電
性物質として、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化銅等の各種金
属酸化物または金属単体等を併用する。これらの導電性
物質は一次粒子の平均粒径が０．３μｍ程度以下である
ことか好ましい。

本発明のトナーは、前記バインダー樹脂に着色剤、導電
性粒子その他必要な微粒子等を加え、溶融混線によって
バインダー中にこれらの成分を分散させ、冷却後、粉砕
、分級して所望の粒度分布に調製して得ることができる
。トナーの平均粒径は０．５μｍ〜５μｍであり、実質
的に１０μｍ以上の粒子を含まない。

本発明の導電性トナーは体積固有抵抗か約１×１００Ω
ｃｍ以下であることか必要である。体積固有抵抗の測定
方法としては、トナーを２００ｋｇ／ｃｎｆ以上の強い
圧力で加圧しペレットを作製し、ペレットの両端に電圧
を印加してその電流値から算出する。トナーの体積固有
抵抗が約１×■ｏ１０Ωｃｍを超える場合は、導電性ト
ナーの利点か損なわれるので好ましくない。

本発明の現像剤は、内部に磁性粉を含有せしめ磁気ブラ
シにより現像する。磁気スリーブ」二における凝集を防
ぐため、平均粒径か１〜ナーの５倍、好ましくは１０倍
、さらに好ましくは３０倍ないし２００倍の磁性粒子を
混合する。５倍に満たない場合は磁性粒子かその表面に
トナー粒子を保持し切れなくなるため一部トナー粒子同
士て凝集してしまい、さらに混合物としての流動性も悪
化してしまうため好ましくない。

磁性粒子としては、例えば、各種マグネタイト、フェラ
イト、ヘマタイト等の磁性体の粒子それ自体であっても
、あるいはこの磁性粒子の微粉末を熱可塑性樹脂に溶融
混練し粉砕したような粒子であってもよい。

前者の場合、球形または不定形の該磁性粒子をそのまま
使用してもよいが、その表面をシリコン樹脂、フッ素樹
脂、アクリル樹脂等を樹脂コーティングしたちのてあっ
てもよい。コーティングする方法としては、樹脂を加熱
もしくは溶剤に溶解した後、流動槽にてスプレーしてコ
ーティングする方法、浸漬塗装なとかある。

また磁性粒子微粉末を熱可塑性樹脂に溶融混練し粉砕し
た磁性粒子では、磁性体の量が全体の２０〜８０重量０
６、好ましくは、４０〜７０重量９６であることか望ま
しい。また、磁性粒子は、その体積固有抵抗か約１×１
０１０Ωｃｍ以上であることか望ましい。これ以下であ
ると、磁性粒子かトナーを拘束する力か不足し、トナー
の飛散を生しることかある。

トナーと磁性粒子の混合比率は、磁性粒子に対しトナー
か０．１〜１０重量９６、好ましくは０．１〜５重量９
６である。１０重量９６を超えるとトナーかたとえ微粒
子であっても磁性粒子がトナーを完全に保持し切れずに
トナーか分離もしくはトナー同士か凝集してしまい、ま
た０、　１重量％に満たないとトナーの量か不足するた
め印字物の画像濃度を充分に稼ぐことができなくなる。

本発明の現像剤は、内部に磁極を有するスリーブ等に保
持され、静電荷像に接触させることにより顕像化する。

このときトナーは静電荷像に付着するか磁性粒子は引続
きスリーブ上に残留する必要かある。このために該磁性
体粒子は静電荷像に付着しないよう、充分な磁力（飽和
磁化）を有する必要があり、飽和磁化は２０　ｅｍｕ／
ｇ以上であることか望ましい。消費された１・すは例え
ば自体公知の磁気センサー、画像濃度センサー等で検知
し攪拌機構によって混合、供給される。

（発明の作用、効果） 絶縁性トナーではトナーの平均粒径の５倍以上の磁性粒
子を混合した現像剤は一般的に用いられている。

この方式では、絶縁性トナーのもつ静電荷と磁性粒子間
のクーロン力により、トナーは磁性粒子上に保持される
。

これに対し、従来知られているような平均粒径が比較的
大きい導電性トナーにこのような方式を適用しても、両
者間に引力かほとんど働かないためにトナーと磁性粒子
か分離してしまい全く不適であったが、導電性トナーの
平均粒径が５μｍ以下、特に３μｍ以下になると、トナ
ーは良好に該磁性粒子上に保持されて混合物として利用
できることか判った。この保持力については詳細は明ら
かではないが、重力、遠心力等トナーと磁性粒子を分離
する力の影響かトナー粒径の減少に伴い著しく減少する
のに対して、静電気力、ファンデルワールス力等トナー
と磁性粒子の拘束力の影響が相対的に増加するためと考
えられる。

本発明によれば、これまで現像器内部での凝集やブロッ
キング、磁気ブラシ形成不良等の問題によって利用でき
なかった平均粒径５μｍ以下のトナーを使用できるよう
になり、高精細、高階調性の印字物を得ることが可能に
なった。

本発明トナーは非磁性の導電性トナーであっても良く、
従来の導電性トナーを用いた現像では極めて困難で有っ
たカラー化も容易となった。

（実施例）　以下実施例により本発明を説明する。例中
部は重量部を示す。

実施例１ 以下の処方にて原料を予備混合した後、ニーダ−にて溶
融・混練し、冷却後ジェットミルにて粉砕し気流分級機
にて微細粉をカットし、重量基準平均粒径２，８μｍの
トナー粒子を得た。Ｎ量基準平均粒径はコールターカウ
ンター（商品名：ＴＡ−ＴＩ：、コールタ−エレクトリ
ック社製）を使用して測定した。また体積固有抵抗を測
定したところ、５Ｘ１０４Ωｃｍてあった。

Ｉ・ナー処方： ポリスチレン樹脂（商品名ニレジット５−９４、三洋化
成工業■製：アイゾソト衝撃値０．５　ｋｇ−ｃｍ／ｃ
ｄ以下）　　　　　　　　　　　　　　６７、５部カー
ボンブラック（商品名：ＭＡ−８、三菱化成工業＠）製
’）　　　　　　　　　　　　　　１２．５部四三酸化
鉄（商品名：ＭＧ−ＷＭＫ、三井金属工業■製）　　　
　　　　　　　　　　　２０部こうして得られたトナー
粒子は電子顕微鏡による目視観察では角の多い不定形状
をしていた。また、トナー同士の凝集が激しく、直径１
〜２岨の凝集塊を多数小じていた。そこで、重量基準平
均粒径約９０μｍのシリコン樹脂で表面をコーティング
した球状フェライト粒子１００部に対し、このトナー０
．８部を加え、震盪機にて十分混合した。こうして得ら
れた現像剤を電子顕微鏡にて目視観察したところ、球状
フェライト粒子にトナーが均一に保持されていた。この
現像剤を２成分現像剤を用いる市販の複写機に用い、静
電記録紙に転写したところ、極めて良好な画像か得られ
た。

なお、体積固有抵抗の測定法は以下の通りとした。

市販の赤外線吸収スペクトル測定用錠剤成形器（成形内
部断面か直径２０＋＋＋ｍの円）に、予め、２３°Ｃ・
５０９６　ＲＨの高温高湿槽に２４時間放置したトナー
約０．８ｇを入れ、油圧プレス器を用い４００ｋｇ／ｃ
ｎｆて加圧することにより、厚さ約２ｍｍ、両端部か直
径２０　ｍｍの円形である円筒形ペレットを作成した。

このペレツトの両方の円形端面部の中央に、直径１０ｍ
ｍの主電極を銀ペーストを塗布して密着させ一端をクラ
ンドに設置した。次に、一端をグランドに設置したガー
ド電極をペレット外周部沿って設けた。主電極に直流１
００Ｖの電圧を印加し、電流計で主電極間を流れる電流
を直読し、安定した段階の値より下記式により体積固有
抵抗を算出した。

体積固有抵抗＝（抵抗値Ｘ主電極面積）／ペレッＩ・厚
み 実施例２ 以下の処方に従い、実施例１と同様にトナーを試作し、
平均粒径４．７μｍのトナーを得た。

トナー処方 ロジン変性ポリエステル樹脂（商品名：ＫＲ４４５、荒
用化学工業■製：アイゾット衝撃値］、　Ｏｋｇ・Ｃｍ
　／　ｃイ）　　　　　　　　　　８０部導電性酸化ス
ズ（商品名　Ｔ−１、三菱金属銖）製）１５部 フタロシアニンブルー（商品名、りオノールブルーＳＭ
、東洋インキ製造＠）製）　　　　５部このトナー粒子
の体積固有抵抗は２Ｘ１０７Ωｃｍてあった。このトナ
ーは、そのままでも流動性か極めて良好であったか、実
施例１と同様に、球状フェライト粒子と混合し実施例１
と同様な印字試験を行ったところ、良好な画像を得るこ
とがてきた。

実施例３ 実施例１において、球形フェライト粒子の代わりに以下
の方法で得られた粒子を使用した。下記の処方に基づき
原料を予備混合し、ニーダ−にて溶融混練した後、ジェ
ットミルにて粉砕し、重量基準平均粒径約４０μｍの不
定形粒子を得た。

ポリエステル樹脂（タフトンＮＥ３８２、花王（榊製）
　　　　　　　　　　　　　　　４５部四三酸化鉄（実
施例２に同じ）　　　５５部これを実施例１と同様に用
いて印字試験をおこなった結果、同様に良好な画像が得
られた。

実施例４ 懸濁重合法により生成した平均粒径３．５μｍの球形ト
ナーを得た。処方は以下の通りである。

スチレン８０　ｆｆｌ　量０６とブチルメタアクリレー
ト２０重量９６からなる共重合体　　　　７０部カーボ
ンブラック（実施例２に同じ）１０部四三酸化鉄（商品
名：　ＥＰＴ−１０００、戸田工業■製）　　　　　　
　　　　　　　２０部体積固有抵抗は３Ｘ１０５Ωｃｍ
てあった。このトナーは形状が球形であるにもかかわら
ず一部軟凝集を生じていた。重量基準平均粒径１２０μ
ｍのフッ素アクリル樹脂でコーティングした球状マグネ
タイト粒子と混合し、実施例１と同様な印字試験を行っ
たところ、良好な画像を得ることかできた。

実施例５ 実施例１て得られたトナーに、重量基準平均粒径４０μ
ｍのフッ素−アクリル樹脂でコーティングした球状フェ
ライト粒子を混合した。こうして得られた現像剤を電子
顕微鏡にて目視観察したところ、球状フェライト粒子に
トナーは良好に保存されていたか、フェライト粒子の大
きさか若干小さいために一部トナーが凝集していたか、
実施例１と同様に印字試験を行ったところ、良好な画像
か得られた。

実施例６ 実施例１て得られたトナーに重量基準平均粒径９０μｍ
の樹脂コーティングを施していない球状フェライト粒子
を混合した。得られた現像剤を電子顕微鏡にて目視観察
したところ、球状フェライト粒子にトナーが良好に保持
されていた。しかし、実施例１と同様に印字試験を行っ
たところ、良好な画像か得られたか、球状フェライト粒
子のトナーを拘束する力か若干不足するため、トナーの
飛散か認められた。そこで磁気スリーブの回転数を減少
させたところ、飛散は解消された。

比較例１ 下記の処方でトナーを実施例１と同様な方法で製造した
。

ロジン変性ポリエステル樹脂（実施例２に同じ）９３部 カーホンブラック（実施例２に同じ）２部四三酸化鉄（
実施例２に同じ）　　　５部こうして得られたトナー粒
子は、平均粒径４．５μｍであった。体積固有抵抗は１
０１５ΩＣｍ以上てあった。

この絶縁性Ｉ・ナーは、そのままでは流動性か極めて悪
＜　１−ナーとしては使用できるものでは無かった。

比較例２ 実施例２て得られたトナーを、平均粒径１５μｍの不定
形フェライト粒子１００部に対し１．０部加えて震盪器
にて充分混合した。こうして得られた現像剤を電子顕微
鏡にて目視観察したところ、不定形フェライト粒子かト
ナーを保持しきれずにトナーが一部凝集しており不適て
あった。

比較例３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、体積固有抵抗約１×１０＾１＾０Ωｃｍ以下で重量
   基準平均粒径０．５μｍ〜５μｍのトナーと、重量基準
   平均粒径が上記トナーの５〜２００倍である磁性粒子と
   を混合してなることを特徴とする導電性微粒子現像剤。