JPH0468359A - 電子写真用現像剤及びその製造方法 - 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ｊ 本発明は、トナーと磁性キャリアを含有する電子写真用
現像剤に関する。

［従来の技術］ 電子写真用現像剤は、トナー及びキャリアから成る２成
分現像剤とトナーのみから成る１成分現像剤に大別され
る。複写機のような電子写真方式を用いた画像形成装置
では、一般に２成分現像剤が用いられているが、２成分
現像剤は使用環境特に湿度条件によって現像剤の帯電特
性が太き《変化し、安定した画像が得られず、また現像
剤の寿命が短い、複写時のトナー飛散等の問題がある。

従来よりトナー表面にマグネタイト等の粉末状の研磨剤
を外添し感光体ドラム表面を研磨することにより画像品
質を維持する方法が用いられているが、通常の外添方法
例えばミキサーによる撹拌では、研磨剤がトナーから脱
離しやすい。このため加圧することによりトナー表面に
研磨剤を埋没する方法（特開昭６３　−　１０３２６４
号公報）、トナー表面に磁性粉末を静電付着させた後、
トナー表面を熱溶融して固着させる方法（特開平１−１
０８５５３号公報）などが知られている。

しかし従来から用いられている球状、粒状、立方状、８
面体等の形状の磁性体では、トナー表面に静電的に付着
しにくく、そのために多くのエネルギーを必要とする。

またトナー表面に磁性体を充分に固着させると、磁性体
がトナー表面に埋没して磁性体の効果が充分に発揮され
ないことがある。

ｆ発明が解決しようとする課題］ 本発明は、現像剤寿命及び環境依存性の改善された２成
分現像剤を提供することを目的としている。

Ｅ課題を解決するための手段〕 本発明は、トナーと磁性キャリアを含有する２成分現像
剤において、トナーの表面に針状磁性粒子を付着させた
ことを特徴とする電子写真用現像剤である。

本発明に用いられるトナーとしては、結着樹脂、着色剤
、電荷制御剤等を含有する普通のトナーを用いることが
できる。

結着樹脂としてはポリスチレン、ポリ−ｐ−クロルスチ
レン、ポリビニルトルエン、スチレン−ｐ−クロルスチ
レン共重合体、スチレンビニルトルエン共重合体等のス
チレン系（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−ｎ−ブチル共重合体等のスチレンとア
クリル酸エステルとの共重合体；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−〇−ブチル共重合体等
のスチレンとメタクリル酸エステルとの共重合体；スチ
レンとアクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルと
の多元共重合体；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、スチレンブ
タジェン共重合体、スチレンビニルメチルケトン共重合
体、スチレンアクリルニトリルインデン共重合体、スチ
レン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレンと他の
ビニル系モノマーとの共重合体；ポリメチルメタクリレ
ート、ポリブチルメタクリレート、ポリエステル樹脂、
ポリ酢酸ビニルポリエステル、ポリアミド樹脂、エポキ
シ樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸フェノ
ール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、石油樹脂、
塩素化パラフィン等が単独または混合して使用できる。

本発明に用いられるトナーには、磁性粉を添加しない方
がよいが、場合により下記の磁性粉を添加してもよい。

コバルト、鉄、ニッケル等の金属、アルミニウム、コバ
ルト、銅、鉄、ニッケル、マグネシウム、スズ、亜鉛、
金、銀、セレン、チタン、タングステン、ジルコニウム
、その他の金属の合金、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸
化ニッケル等の金属酸化物、強磁性フェライト、マグネ
タイト、この磁性粉は、平均粒子径が０．０５〜３μｍ
のものが好ましい。

着色剤としては例えば下記の顔料又は染料を用いること
ができる。カーボンブラック、アニリンブルー（Ｃ，１
，Ｎｏ、　５０４０５１　、カルコオイルブルー（Ｃ，
１，Ｎｏ、　ａｘｏｅｃ　Ｂｌｕｅ　３）、クロームイ
エロー（Ｃ，１，Ｎｏ、　１４０９０１　、ウルトラマ
リンブルーＩＣ，１，Ｎｏ、　７７１０３１　、デュポ
ンオイルレット（Ｃ，１，Ｎｏ、　２６１０５１　、オ
リエントオイルレッド＃３３０　ｆｃ、１．　Ｎｏ、　
４７００５１　、メチレンブルークロライドｊｃ、１．
　＆、　５２０１５１　、フタロシアニンブルー　（Ｃ
，１，Ｎｏ、　７４１６０１　、マラカイトグリーンオ
キザレートＩＣ，Ｌ　Ｎｏ、　４２００（１）　　　ラ
ンプブラックｆｃ、１．　Ｎｏ、　７７２６６１　、ロ
ーズベンガルＦＣ，１，Ｎ。

４５４３５１等。

そのほか電荷制御剤として、（＋）トナーにはニグロシ
ン系の電子供与性の染料、ナフテン酸や高級脂肪酸の金
属塩、アルコキシ化アミン、四級アンモニウム塩、アル
キッドアミド。

リン、タングステン、モリブデン酸レーキ顔料、弗素処
理活性剤などが用いられる。また（−）トナーには、電
子受容性の有機錯体、塩素化パラフィン、塩素化ポリエ
ステル、酸基過剰のポリエステル、銅フタロシアニンの
スルホニルアミンなどが用いられる。

トナーの表面に付着させる針状磁性粒子としては、針状
マグネタイト、針状フェライト等が用いられる。針状磁
性粒子とは、例えば長軸／短軸比が３以上の形状を有す
る粒子を意味する。針状磁性粒子は比表面積がｌＯｍ”
７ｇ以上、平均粒径（長軸径）が２μｍ以下の粒子が好
ましい。また飽和磁化８０ｅｍｕ／ｇｆ５にＯｅ１以上
のマグネタイト粒子が好ましい。トナー表面の針状磁性
粒子の被覆率は０．２〜２０％程度が好ましい。

本発明に用いる針状の磁性粉は、−船釣に用いられてい
る球状、粒状、立方状、８面体等の形状とは異なりその
長軸と短軸との比が３以上の入 ものがトナー表面への付着性が良好である。針状磁性粉
が立方状の磁性粉と比較してトナー表面への付着性が良
好である理由は針状磁性粉の表面積が大きいためにトナ
ー表面との接触面積が大きく、ファンデルワールス力や
トナーと磁性粉との間の電荷交換によるクーロン力等の
付着力が増大するためと考えられる。従って針状磁性粉
の表面積は大きい方が望ましく　１０＋＊２／ｇ以上が
好ましい。また針状磁性粉の大きさはトナー表面に均一
に付着させることが必要であるため、１次粒子の平均粒
径は２μｍ以下が好ましい。この場合の平均粒径は長軸
の粒径とする。

粒径が２μｍを越えるとトナー表面への付着が充分でな
く脱離粉が増大し効果が発揮されなくなる。磁性粉の磁
力に関してはできるだけ大、きい方が少量の添加で磁力
の効果を発揮させられることから、飽和磁化８０ｅｍｕ
／ｇ　（５ＫＯｅ１以上のマグネタイト粉が有効である
。

磁性粉の添加量に関しては使用するトナーおよびキャリ
アの帯電性や粒径によって適宜決定される。トナーの粒
径が小さくなるとトナーの表面積が増加するため、添加
する磁性粉もその表面積に見合った量が必要となる。添
加量が少なすぎるとその効果が発揮されないがこの針状
磁性粉はトナーへの付着性が良好で脱離が少なく、磁性
粉自身の表面積が大きいため少量でも充分な効果が期待
できる。また従来より提案されているようなトナー表面
に固着させる製造方法をとらないため、磁性粉がトナー
表面に露出していることから少量でも効果があるものと
考えられる。しかし過剰に添加し過ぎるとトナー表面を
被覆する磁性粉の量が多くなり過ぎてトナーの帯電性が
不十分となり画像の劣化を引き起こす。また添加量が多
くなるとすべての磁性粉をトナー表面へ付着させるため
にはかなりのエネルギーが必要になることから脱離磁性
粉が多くなり好ましくない。これらの点からトナー表面
の磁性粉の被覆率は０．２〜２０％程度が好ましい。

被覆率（ｆ）は次式より算出した。

式中Ｓｍはマグネタイトの投影面積（ｃｌＩ！７ｇ＝針
状磁性粒子の短径をＤ　ｓ　（ｃｍｌ、真比重をρｍｆ
ｅｗ”／ｇｌ　とし、針状磁性粒子を概略円柱形状とし
た場合に次式Ｓｍ＝４／π・Ｄｓ・０ｍで計算される投
影面積の値）。

Ｓｔはトナーを真珠と仮定して計算した比表面積（ａｍ
２７ｇ：　トナーの平均粒径をＤ　ｔ　ｆｃｍｌ、真比
重ｐ　ｔ　ｆｃｍ”／ｇｌ　とした場合に次式５ｔ＝６
／ρｔ−Ｄｔで計算される比表面積）。

Ｃは針状磁性粒子の配合量（ｗｔ％）を意味する。

本発明の現像剤を製造するに際しては、まず結着樹脂、
着色剤、電荷制御剤及び所望により磁性粉を溶融混合し
たのち、粉砕分級することによりトナーを調製する。

次いで、混合撹拌機例えばボールミル、Ｖ形混合機、ナ
ウターミキサ−、スパーミキサーヘンシェルミキサーな
どを用いてトナー表面に針状磁性粒子を付着させる。

トナーと針状磁性粒子の混合温度は、トナーのガラス転
移温度以下とすることが必要である。混合温度がこれよ
り高いと針状磁性粒子がトナー表面に埋没するため針状
磁性粒子をトナ−表面に付着させた効果が発揮されない
ことがある。

次いで流動化剤を加えて混合する。流動化剤としては、
例えばシリカ、チタン、アルミナ等の酸化物、小粒径の
ポリマービーズなどが用いられる。針状磁性粒子をトナ
ー表面に付着させた後に流動化剤を加えることは重要で
あって、針状磁性粒子と流動化剤を同時にトナーに加え
ると、針状磁性粒子への流動化剤の選択的な付着現象が
発生し、トナーの流動性が得られないことがある。

前記のトナーと磁性キャリアを混合することにより本発
明の現像剤が得られる。

キャリアとしては鉄粉、フェライト、マグネタイト、樹
脂キャリア等が用いられる。

［実施例］ 下記実施例中の部は重量部を意味する。

実施例１゜ スチレンアクリル共重合体［ＴＢ−１０００（三洋化成
社製）］８８６ 部リプロピレンワックス［ビスコール６６０Ｐ（三洋化
成社製）１３部 帯電制御剤［ポントロン５３４（オリエント化学社製）
１１部 カーボンブラック［ＰＲＩＮＴＥＸ−Ｌ　　（デグサ社
製）１１０部 前記の成分を溶融混練したのち粉砕分級し、平均粒径１
２μのトナー■を得た。

針状マグネタイト粉（Ａ） 長軸＝０．８μ、短軸＝０．１μ、長軸／短軸＝８、比
表面積＝　２０ｍ２７ｇ、飽和磁化＝　８５部ｍｕ／ｇ
ｆ５ＫＯｅ） トナー■に針状マグネタイト粉（Ａ）を０．５重量％添
加してヘンシェルミキサーで１５秒間混合し、さらにシ
リカ（アエロジルＲ９７２）を０３重量％添加してヘン
シェルミキサーで１分間混合した。この混合物のトナー
表面への針状マグネタイト粉（Ａ）の被覆率は約２．７
％となる。

Ｓ　ｍ　＝　２．４２Ｘ　１部部ｃｍ２／ｇ、　Ｓ　ｔ
　＝　４．５５Ｘ　１０３ｃｍ”７ｇ、　Ｃ＝　０．５
％であるから、ｆ＝２７％となる。

平均粒径８０ｕで表面にシリコン樹脂をコーティングし
たフェライトキャリア９７部と前記の混合物３部を混合
して現像剤を調製した。

セレン感光体を搭載した市販の複写ｆ＠（２６枚／分・
Ａ４横）を用い、前記の現像剤のロングラン試験を行っ
たところ、１部万枚の複写を行っても良好な画像が得ら
れた。また高温多湿環境や低温低湿環境下でも画像の低
下や、現像剤の飛散はみられなかった。

比較例Ｉ。

針状マグネタイト粉（Ａ）を使用しない他は実施例１と
同様にして現像剤を調製し、ロングラン試験を行った。

この現像剤は低温低湿環境下で著しい帯電量の上昇がみ
られ、画像濃度は初期状態では１．４であったが、５千
枚で０．８まで低下した。また高温多湿環境下では現像
剤が飛散し、現像機から落ちた現像剤によって画像に汚
れが生じた。

比較例２゜ 針状マグネタイト粉（Ａ）の代わりに８面体の形状を有
するマグネタイト粉（Ｂ）を用い、その他は実施例１と
同様にして現像剤を調製した。

８面体形状のマグネタイト粉（Ｂ）としては、平均粒径
０，２μ、比表面積７　ｍ２７ｇ、飽和磁化８２ｅｍｕ
７ｇ　（５ＫＯｅｌのものを用いた。

この現像剤を用いて実施例１と同様にロンクラン試験を
行ったところ、画像背景部のカブリが増大した。また磁
性粉が充分トナー表面に付着しておらず、脱離した磁性
粉が感光体を傷つける現象がみられた。感光体の円周方
向に多数の筋状の傷が発生し、複写画像に影響を及ぼし
てしまった。またこの傷のために感光体の寿命は実施例
１に比べ非常に短かった。

実施例２゜ スチレンアクリル共重合体［ＴＢ−１０００（三洋化成
社製）］８８０ 部リプロピレンワックス［ハイマー３３０Ｐ　（三洋化
成社製）１５部 帯電制御剤［ボントロンと８１（オリエント化学社製）
］２２ 部−ボンブラック［モーガルＬ（ギヤボット社製）］８
８ マグネタイト粉（ＥＰＴ−５００１戸田工業社製）１５
部 前記の成分を溶融混練したのち粉砕分級し、平均粒径８
μのトナー■を得た。

トナー■に針状マグネタイト粉（Ａ）を２重量％添加し
てヘンシェルミキサーで１５秒間混合し、さらにシリカ
（アエロジルＲ９７２）を０．３重量％添加してヘンシ
ェルミキサーで１分間混合した。この混合物のトナー表
面への針状マグネタイト粉（Ａ）の被覆率は約７．１％
となる。

平均粒径６８μで表面にアクリル樹脂をコーティングし
た造粒マグネタイトキャリア９６部と前記の混合物４部
を混合して現像剤を調製した。

反転現像方式で回収トナーをリサイクルする方式のレー
ザービームプリンターを用い、前記の現像剤のロングラ
ン試験を行ったところ、４万枚の印字を行っても良好な
画像が得られた。

この現像剤は帯電の立上がり特性が良好なため、回収さ
れるトナーの品質が若干変化しても実用上問題はなかっ
た。

比較例４゜ 針状マグネタイト粉（Ａ）を使用しない他は実施例２と
同様にして現像剤を調製し、ロングラン試験を行った。

使用したレーザビームプリンターは回収トナーをリサイ
クルする方式のために再利用されるトナーの品質の劣化
により、印字枚数の増加に伴い画像背景部にカブリが多
量に発生した。

実施例３゜ スチレンアクリル共重合体（ＴＢ〜１０００：二洋化成
社製）８８部 ポリプロピレンワックス（ビスコール５５０Ｐ　：二洋
化成社製）４部 帯電制御剤（スビロンブラックＴＲＨ：保土ケ谷化学社
製）１部 カーボンブラック（ブラックバールＬ：ギヤポット社製
）７部 前記の成分を溶融混練したのち粉砕分級し、平均粒径６
μのトナー■を得た。

トナー■に針状マグネタイト粉（Ａ）を０１重量％添加
してヘンシェルミキサーでＩＯ秒間混合し、さらにシリ
カ（アエロジルＲ９７２）を０．５重量％添加してヘン
シェルミキサーで１５秒間混合した。この混合物のトナ
ー表面への針状マグネタイト粉（Ａ）の被覆率は約０．
２７％となる。

平均粒径５０μのフェライトキャリア９７部と前記の混
合物３部を混合して現像剤を調製した。

反転現像方式のレーザービームプリンターｆ６００ＤＰ
Ｉ＋を用い、前記の現像剤のロングラン試験を行ったと
ころ、２万枚の印字を行っても良好な画像が得られた。

比較例４゜ 針状マグネタイト粉（Ａ）の代わりに８面体磁性粉（Ｂ
）を用い、その他は実施例３と同様にして現像剤を調製
した。この現像剤を用いでロングラン試験を行ったとこ
ろ、印字枚数が進むにつれて画像背面部にカブリが多量
に発生した。

実施例４゜ ポリエステル樹脂（ルナペール１４００　：荒用化学社
製）８７部 ポリプロピレンワックス（ビスコール５５０Ｐ　：７洋
化成社製）１部 帯電制御剤（ボントロンＥ８４：オリエント化学社製）
５部 カーボンブラック（ブラックバールＬ：ギヤボット社製
）７部 前記の成分を溶融混練したのち粉砕分級し、平均粒径８
μのトナー■を得た。

トナー■に針状マグネタイト粉（Ａ）を０．４重量％添
加してヘンシェルミキサーでｌＯ秒間混合し、さらにシ
リカ（アエロジルＲ９７２）を０．４重量％添加してヘ
ンシェルミキサーで１５秒間混合した。この混合物のト
ナー表面への針状マグネタイト粉（Ａ）の被覆率は約１
．４２％となる。

平均粒径５０μのフェライトキャリア９５部と前記の混
合物５部を混合して現像剤を調製した。

実施例３と同じレーザービームプリンターを用い、前記
の現像剤のロングラン試験を行ったところ、２万枚の印
字を行っても、カブリ、トナー飛散等の問題がなく、良
好な画像が得られた。

比較例５゜ トナー■に８面体のマグネタイト粉（Ｂ）０．４重量％
及びシリカ（アエロジルＲ９７２）　　０．４重量％を
同時に添加してヘンシェルミキサーで３０分間混合し、
マグネタイト粉（Ｂ）をトナー表面に完全に固着させた
。混合時のトナーの温度は約６０℃まで上昇しており、
この温度はトナーのガラス転移温度近辺であるため、混
合時にトナーが軟化してマグネタイト粉（Ｂ）はトナー
表面に埋没していると考えられる。

平均粒径５０μのフェライトキャリア９５部と前記の混
合物５部を混合して現像剤を調製した。

この現像剤を用い、実施例４と同様にロングラン試験を
行ったところ、画像背景部のカブリが多く、またトナー
の流動性が悪いためにトナーホッパーからのトナー補給
に問題が発生した。

さらにトナーのソフトブロッキングが多いために画像上
にトナーの塊による黒点が発生していた。

〔発明の効果〕

本発明の現像剤では、トナーとキャリアとの摩擦帯電の
立ち上がり速度が早（なり、現像剤としての帯電特性が
良好となるためにかぶりが非常に軽減される。また高速
複写機ではトナー飛散の問題が発生するケースが多いが
、この現像剤を用いると磁性粉を含有しないトナーと比
較して格段に飛散が減少する。また多数枚の複写を実施
すると帯電量の上昇あるいは選択現像による現像剤中の
トナー粒径の変化により画像濃度の低下が発生するが、
この現像剤を用いた場合にはトナーの表面に低抵抗の磁
性粉が付着しているためにトナーの過度な帯電上昇が抑
制され画像濃度が安定する。特に感光体上からクリーニ
ングされたトナーを回収して再利用する場合には、微粒
子トナーや帯電性があまり良好でないトナーがリサイク
ルされるために特に効果が大きくなる。さらに２成分現
像剤の場合その寿命はキャリアの劣化状態によって決定
される。キャリアの劣化にはスペントトナーの影響が最
も大きく、スペントトナー量が増加すると帯電性が悪化
し前期トナー飛散や画像劣化を弓き起こす。本発明の現
像剤の場合にはトナー表面に付着した磁性粉の影響でこ
のスペントトナー量が非常に少ないことが確認されてお
り、おそらくトナー表面の低抵抗化によりスペントトナ
ーになり易い非常に高い帯電量のトナーが発生しにくい
ことと、付着したスペントトナーをキャリアから研磨す
る研磨効果もあると思われる。またスペントトナーが発
生した場合においても、トナーの帯電立ち上がり特性が
良好であり、かつトナーが弱い磁力を有することからス
リーブからの飛散現象は抑制される。

このように本発明の針状磁性粉を外添したトナーは補給
される現像剤への混合性が極めて良好であり、現像剤も
長寿命である。またトナー表面に導電性粉体を付着させ
ると、例えば低湿環境下での過度な帯電上昇が抑制され
、環境条件の違いによる現像特性の差を少なくすること
ができる。

出　　願　　人 株式会社巴川製紙所 代　　理　　人

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）トナーと磁性キャリアを含有する２成分現像剤に
   おいて、トナーの表面に針状磁性粒子を付着させたこと
   を特徴とする電子写真用現像剤。
2. （２）トナー表面に対する針状磁性粒子の被覆率が０．
   ２〜２０％であることを特徴とする第１請求項記載の電
   子写真用現像剤。
3. （３）針状磁性粒子が平均粒径０．１〜２μｍ、比表面
   積１０ｍ＾２／ｇ以上、長軸／短軸比３以上であること
   を特徴とする第１請求項記載の電子写真用現像剤。
4. （４）トナー表面に針状磁性粉末を付着させた後、流動
   化剤を添加し、次いで磁性キャリアと混合することを特
   徴とする電子写真用現像剤の製造方法。