JPH0643696A - 電子写真用現像剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、トナー帯電立ち上がりがよく、か
つ、トナースペントの発生しにくい電子写真用現像剤を
提供することを目的とする。 【構成】本発明によれば、表面が凹凸構造であるキャリ
ヤと表面が凹凸構造でないキャリヤとを、電子写真用ト
ナーと混合することにより得られる電子写真用現像剤が
提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真用現像剤に関
し、より詳細には静電式複写機やレーザービームプリン
タ等のいわゆるカールソンプロセスを応用した画像形成
に使用される電子写真用現像剤に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トナーとキャリヤとを含む二成分現像剤
を用いた磁気ブラシ現像法は以下の工程にて画像を形成
するものである。 （ａ）まず、電子写真用トナーを含む現像剤を、内部に
磁極を備えた現像スリーブの外周に保持させていわゆる
磁気ブラシを形成する。

【０００３】（ｂ）この磁気ブラシを、表面に静電潜像
が形成された感光体に摺接させて、上記電子写真用トナ
ーを静電潜像に静電付着させることで、トナー像に顕像
化する。 （ｃ）上記トナー像を、感光体表面から紙上に転写し、
さらに定着ローラによって紙上に定着させて画像形成が
完了する。

【０００４】上記画像形成に使用される電子写真用現像
剤としては、磁性キャリヤと顕電性トナーとからなる二
成分系乾式現像剤が広く使用されている。キャリヤと混
合することでトナー粒子は摩擦帯電する。キャリヤとト
ナーの摩擦帯電において、帯電が飽和に達する時間、す
なわちトナー帯電立ち上がりは電子写真用現像剤におい
て重要な特性である。現像時にトナーが消費され現像機
にホッパーからトナーが補給されるが、トナー帯電立ち
上がりが悪いと短時間に飽和帯電量に達しないため未帯
電トナーが発生しカブリ、トナー飛散が発生するのであ
る。

【０００５】従来、この問題を解決するため、キャリヤ
表面を各種樹脂で被覆することが試みられている。樹脂
被覆されたキャリヤ表面は滑らかで表面の凹凸はなくな
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】トナー帯電立ち上がり
はキャリヤ表面の形状によって異なる。すなわち、キャ
リアの比表面積が大きいほど、トナーとキャリアの接触
確率が増えるために帯電立ち上がりが向上する。したが
って、表面が凹凸状態でない樹脂被覆キャリヤでは、ト
ナー帯電立ち上がりが悪くなる。一方、表面が凹凸状態
であるキャリヤではトナー帯電立ち上がりは良くなる
が、複写枚数が多くなるとトナーとキャリヤの接触によ
りトナースペントが発生する。

【０００７】近年、高画質が要求されてきており、トナ
ーは小粒径化が進んできている。トナーが小粒径になれ
ばなるほどトナー帯電立ち上がりの改善が特に要求され
る。すなわち、トナーが小粒径になるとトナーの流動性
が低下し、現像機内でトナーとキャリヤの摩擦帯電が悪
くなる結果、トナー帯電立ち上がりが悪化するのであ
る。

【０００８】そこで、本発明の目的はトナー帯電立ち上
がりがよく、かつ、トナースペントの発生しにくい電子
写真用現像剤を提供することにある。本発明の他の目的
は小粒径トナーを用いる場合であっても帯電立ち上がり
がよい現像剤を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用】本発明によれ
ば、表面が凹凸構造であるキャリヤと表面が凹凸構造で
ないキャリヤとを、電子写真用トナーと混合することに
より得られる電子写真用現像剤が提供される。凹凸構造
であるキャリヤの全体に対する割合が２０〜４０ｗｔ％
であることが好ましい。また、キャリヤ粒径は５０〜７
０μｍであることが望ましい。

【００１０】本発明は、表面が凹凸構造であるキャリヤ
と表面が凹凸構造でないキャリヤの２種類をトナーと所
定量混合することにより、トナー帯電立ち上がりがよく
なり、かつ、トナースペントが生じないという驚くべき
知見に基ずきなされたものである。上記２種類のキャリ
ヤを用いることによりトナー帯電立ち上がり、およびト
ナースペントが改善される機構については、いまのとこ
ろ明確にはなっていないが以下の機構によるものと推定
している。

【００１１】表面が凹凸状態であるキャリヤ単独では、
トナー帯電立ち上がりは良くなるがトナースペントが発
生する。凹凸状態のキャリヤを凹凸状態でないキャリヤ
に適量混合することにより、凹凸状態のキャリヤの長所
を活かしつつその欠点を最小限に抑えるのである。ここ
で、キャリアの凹凸とは以下のように定義する。

【００１２】

【数１】 凹凸構造でないキャリアとは、αが１．２以下のものを
いい、凹凸構造であるキャリアとはαが１．２より大き
いものをいう。

【００１３】一般に、キャリヤ表面の凹凸は、磁性材料
の焼成温度の変化によって起こり、焼成温度が低いもの
ほどキャリヤ表面の凹凸が多く形成され、見かけ密度も
低くなる。小粒径トナーとの組み合わせにおいてのキャ
リヤ粒径が５０μｍ未満の場合、キャリヤに対してトナ
ーの被覆面積が大きくなり現像剤としての流動性が悪く
なりやすい。また、トナーとキャリヤの接触回数が多く
なりため、スペントが増加し逆極性トナーの発生する。
これによりカブリ、トナー飛散等の不具合が発生する。

【００１４】キャリヤ粒径が７０μｍ以上の場合、帯電
立ち上がりが悪くなり、飽和帯電量も低くなるため、カ
ブリ、トナー飛散が発生しやすい。キャリヤ粒径が５０
〜７０μｍの場合において、キャリヤの表面状態が凹凸
のものと凹凸でないものの配合比によっても不具合が発
生する場合がある。凹凸状態でないキャリヤの割合が全
体に対して２０ｗｔ％以下である場合、キャリヤの凹凸
部分が多いため、トナーとキャリヤの摩擦帯電は行われ
やすくなり帯電立ち上がりは向上するが、凹凸部分が多
いため、スペントが発生し現像剤の寿命が短くなりやす
い。一方、凹凸状態でないキャリヤの割合が全体に対し
て４０ｗｔ％以上の場合、トナー帯電立ち上がりが向上
しない。

【００１５】以下、本発明の電子写真用現像剤を詳細に
説明する。 トナー粒子 本発明における結着樹脂は、とくに限定されるものでは
なく、例えばエポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、ス
チレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、石
油樹脂、シリコーン樹脂、ジエン系樹脂、オレフィン系
樹脂、酢酸ビニル重合体、ポリエーテル、ポリウレタ
ン、パラフィンワックスおよびそれらの共重合体等を単
独でまたは混合して使用することができる。これらの樹
脂のうち、スチレン系樹脂、とくにスチレン−アクリル
系共重合体を使用するのが好ましい。

【００１６】着色剤としては、種々の着色顔料、体質顔
料、導電性顔料、磁性顔料、光電性顔料等があげられ
る。これらは用とに応じて、１種または２種以上の組み
合わせ使用される。着色顔料としては、以下にあげられ
るものが好適に使用される。 黒色 ファーネスブラック。、チャンネルブラック、サーマ
ル、ガスブラック、オイルブラック、アセチレンブラッ
ク等のカーボンブラック、ランプブラック、アニリンブ
ラック。

【００１７】白色 亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛。 赤色 ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、パーマ
ネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッ
ド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッド
Ｄ、ブリリアンカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダ
ミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミ
ン３Ｂ 橙色 赤口黄鉛、モリブテンオレンジ、パーマネントオレンジ
ＧＴＲ、ピラゾロオレンジ、バルカンオレンジ、インダ
ンスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレン
ジＧ、インダンスレンブリリアントオレンジＧＫ。

【００１８】黄色 黄鉛、亜鉛華、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネ
ラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネー
ブルスイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザーイエ
ローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエロー
Ｇ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレー
キ、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレー
キ。

【００１９】緑色 クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、
マラカイトグリーンレーキ、ファナルイエローグリーン
Ｇ。 青色 紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクト
リアブルーレーキ、フタロシアニンブルー部分塩素化
物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーＢ
Ｃ。

【００２０】紫色 マンガン紫、ファーストバイオレットＢ、メチルバイオ
レットレーキ。 体質顔料としては、パライト粉、炭酸バリウム、クレ
ー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワ
イト等があげられる。導電性顔料としては、導電性カー
ボンブラックやアルミニウム粉等があげられる。

【００２１】磁性材料としては、各種フェライト、例え
ば、四三酸化鉄(Fe3O4)、三二酸化鉄(γ-Fe2O3)、酸化
亜鉛(ZnFe2O4)、酸化鉄イットリウム(Y3Fe5O13)、酸化
鉄カドミウム(CdFe2O4)、酸化鉄ガトリニウム(Gd3Fe5O
4)、酸化鉄銅(CuFe2O4)、酸化鉄鉛(PdFe12O19)、酸化鉄
ネオジム(NdFeO3)、酸化鉄マンガン(MnFe2O4)、酸化鉄
ランタン(LaFeO3)、鉄粉、コバルト粉、ニッケル粉等が
あげられる。

【００２２】光導電性顔料としては、酸化亜鉛、セレ
ン、硫化カドミウム、セレン化カドミウム等があげられ
る。着色剤は、結着樹脂１００重量部に対して１〜３０
重量部、好ましくは２〜２０重量部の割合で使用され
る。電荷制御剤としては、トナーの極性に応じて、正電
荷制御用と負電荷制御用の２種の電荷制御剤が用いられ
る。

【００２３】正電荷制御剤の電荷制御剤としては、塩基
性窒素原子を有する有機化合物、例えば塩基性染料、ア
ミノピリン、ピリミジン化合物、多核ポリアミノ化合
物、アミノシラン類等や、上記化合物で表面処理された
充填剤等があげられる。負電荷制御用の電荷制御剤とし
ては、カルボキシ基を含有する化合物（例えばアルキル
サリチル酸金属キレート等）、金属錯塩染料、脂肪酸石
鹸、ナフテン酸金属塩等があげられる。

【００２４】電荷制御剤は、結着樹脂１００重量部に対
して０．１〜１０重量部、好ましくは０．５〜８重量部
の割合で使用される。離型剤（オフセット防止剤）とし
ては、脂肪族系炭化水素、脂肪族金属塩類、高級脂肪族
類、脂肪酸エステル類もしくはその部分ケン化物、シリ
コーンオイル、各種ワックス等があげられる。中でも、
重量平均分子量が１０００〜１００００程度の脂肪族系
炭化水素が好ましい。具体的には、低分子量ポリプロピ
レン、低分子量ポリエチレン、パラフィンワックス、炭
素原子数４以上のオレフィン単位からなる低分子量のオ
レフィン重合体等の１種または２種以上の組み合わせが
適当である。

【００２５】離型剤は、結着樹脂１００重量部に対して
０．１〜１０重量部、好ましくは０．５〜８重量部の割
合で使用される。トナー粒子は、以上の各成分を乾式ブ
レンダー、ヘンシェルミキサー、ボールミル等におよっ
て均質に予備混練して得られた混合物を、例えばバンバ
リーミキサー、ロール、１軸または２軸の押し出し混練
装置等の混練装置を用いて均一に溶融混練した後、得ら
れた混練物を冷却して粉砕し、必要に応じて分級するこ
とで製造される他、懸濁重合法等により製造することも
ある。

【００２６】トナー粒子の粒径は、３〜３５μｍ、好ま
しくは５〜２５μｍであるのが適当であり、小粒径トナ
ーの場合は４〜１０μｍ程度の粒径で使用される。 キャリヤ 本発明におけるキャリヤ芯材としては、鉄、酸化処理
鉄、還元鉄、マグネタイト、銅、ケイ素鋼、フェライ
ト、ニッケル、コバルト等の粒子や、これらの材料とマ
ンガン、亜鉛、アルミニウム等との合金の粒子、鉄−ニ
ッケル合金、鉄−コバルト合金等の粒子、上記各種粒子
を結着樹脂中に分散させた粒子、酸化チタン、酸化アル
ミニウム、酸化銅、酸化マグネシウム、酸化鉛、酸化ジ
ルコニウム、炭化ケイ素、チタン酸バリウム、チタン酸
リチウム、チタン酸鉛、ジルコン酸鉛、ニオブ酸リチウ
ム等のセラミックスの粒子、リン酸二水素アンモニウ
ム、リン酸二水素カリウム、ロッシェル塩等の高誘電率
物質の粒子等、従来公知の種々のキャリヤ芯材があげら
れる。

【００２７】また、キャリヤのコート樹脂としてはメチ
ルシリコーン樹脂、メチル化メラニン樹脂、（メタ）ア
クリル系重合体、スチレン−（メタ）アクリル系共重合
体、オレフィン系重合体（ポリエチレン、塩素化ポリエ
チレン、ポリプロピレン等）、ポリ塩化ビニル、ポリ酢
酸ビニル、ポリカーボネート、セルロース樹脂、ポリエ
ステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹
脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、メチルシリコー
ン樹脂以外のシリコーン樹脂、フッ素樹脂（ポリテトラ
フルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、
ポリフッ化ビニリデン等）、フェノール樹脂、キシレン
樹脂、ジリルフタレート樹脂、ポリアセタール樹脂、メ
チル化メラミン樹脂以外のアミノ樹脂等のコーティング
キャリヤ用として従来公知の、種々の樹脂があげられ
る。これらは単独で、あるいは２種以上混合して使用さ
れる。また、上記樹脂コート層には、必要に応じて、シ
リカ、アルミナ、カーボンブラック、脂肪酸金属塩等
の、樹脂コート層の特性を調整するための添加剤を含有
させることもできる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明を実施例、比較例に基づいて説
明する。実施例、及び比較例で用いるトナーは以下に示
すものである。 トナー 定着用樹脂（スチレン−アクリル系樹脂） １００重量部 カーボンブラック（三菱化成社製の商品名ＭＡ−１００） １０重量部 電荷制御剤（含クロム染料） １．５重量部 であり表面処理剤としてシリカをトナー１００重量部に
対して０．３重量部添加している。トナーの中心粒径は
８μｍである。 実施例１ 凹凸構造である粒径５０μｍのキャリヤと凹凸構造でな
い粒径５０μｍのキャリヤを全体に対して２０％混合
し、ナウターミキサーでトナーと混合攪拌し、現像剤と
して静電式複写機（三田工業社製の型番ＤＣ−１２０
５）で２００００舞の連続複写を行い、画像濃度、カブ
リ、帯電量、スペント量、トナー飛散、流動性、帯電立
ち上がり、キャリヤ飛びを測定及び確認を行った。結果
を表１に示す。

【００２９】画像濃度が高く、カブリのない良好な画像
が得られ、トナー飛散も発生しなかった。 実施例２ 凹凸構造である粒径５０μｍのキャリヤと凹凸構造でな
い粒径５０μｍのキャリヤを全体に対して４０％混合し
以下は、実施例１と同様に現像剤を作製し同様の測定及
び確認を行った。結果を表１に示す。

【００３０】画像濃度が高く、カブリのない良好な画像
が得られた。 実施例３ 凹凸構造である粒径７０μｍのキャリヤと凹凸構造でな
い粒径７０μｍのキャリヤを全体に対して２０％混合し
以下は、実施例１と同様に現像剤を作製し同様の測定及
び確認を行った。結果を表１に示す。

【００３１】画像濃度が高く、カブリのない良好な画像
が得られた。 実施例４ 凹凸構造である粒径７０μｍのキャリヤと凹凸構造でな
い粒径７０μｍのキャリヤを全体に対して４０％混合し
以下は、実施例１と同様に現像剤を作製し同様の測定及
び確認を行った。結果を表１に示す。

【００３２】画像濃度が高く、カブリのない良好な画像
が得られた。 比較例１ 凹凸構造である粒径４０μｍのキャリヤと凹凸構造でな
い粒径４０μｍのキャリヤを全体に対して３０％混合し
以下は、実施例１と同様に現像剤を作製し同様の測定及
び確認を行った。結果を表１に示す。

【００３３】キャリヤの粒径が小さいため、流動性が悪
化した。また、キャリヤ飛びも発生した。 比較例２ 凹凸構造である粒径５０μｍのキャリヤと凹凸構造でな
い粒径５０μｍのキャリヤを全体に対して１５％混合し
以下は、実施例１と同様に現像剤を作製し同様の測定及
び確認を行った。結果を表１に示す。

【００３４】凹凸構造であるキャリヤの割合が多いため
帯電の立ち上がりは良いがスペントが発生しトナー飛散
が発生した。 比較例３ 凹凸構造である粒径５０μｍのキャリヤと凹凸構造でな
い粒径５０μｍのキャリヤを全体に対して４５％混合し
以下は、実施例１と同様に現像剤を作製し同様の測定及
び確認を行った。結果を表１に示す。

【００３５】凹凸構造であるキャリヤの割合が少ないた
め帯電の立ち上がりが悪くなり、未帯電のトナーが増え
てトナー飛散が発生した。 比較例４ 凹凸構造である粒径７０μｍのキャリヤと凹凸構造でな
い粒径７０μｍのキャリヤを全体に対して１５％混合し
以下は、実施例１と同様に現像剤を作製し同様の測定及
び確認を行った。結果を表１に示す。

【００３６】凹凸構造であるキャリヤの割合が少ないた
め帯電の立ち上がりが悪くなり、未帯電のトナーが増え
てトナー飛散が若干発生した。 比較例５ 凹凸構造である粒径７０μｍのキャリヤと凹凸構造でな
い粒径７０μｍのキャリヤを全体に対して４５％混合し
以下は、実施例１と同様に現像剤を作製し同様の測定及
び確認を行った。結果を表１に示す。

【００３７】凹凸構造であるキャリヤの割合が多いた
め、スペントが発生し、トナー飛散が発生した。 比較例６ 凹凸構造である粒径８０μｍのキャリヤと凹凸構造でな
い粒径８０μｍのキャリヤを全体に対して３０％混合し
以下は、実施例１と同様に現像剤を作製し同様の測定及
び確認を行った。結果を表１に示す。

【００３８】キャリヤ粒径がトナー粒径に比べて大きい
ため帯電の立ち上がりが悪くなりトナー飛散が発生し
た。 比較例７ 凹凸構造である粒径６０μｍのキャリアを、実施例１と
同様に現像剤を作製し同様の測定及び確認を行った。結
果を表１に示す。

【００３９】凹凸構造のみなので帯電立ち上がりは良好
であるが、スペントが発生し、カブリ、トナー飛散が発
生している。 比較例８ 凹凸構造でない粒径６０μｍのキャリアを、実施例１と
同様に現像剤を作製し同様の測定及び確認を行った。結
果を表１に示す。

【００４０】帯電立ち上がりが悪くなり、カブリ、トナ
ー飛散が発生している。

【００４１】

【表１】

【００４２】各試験方法は以下の通りである。 （１）画像濃度測定 反射濃度計（東京電色社製ＴＣ−６Ｄ）を用いて測定し
た。 （２）カブリ濃度測定 前記と同じ反射濃度計を用いて、複写画像の余白部分の
濃度を測定して、カブリ濃度とした。

【００４３】（３）帯電量 東芝ケミカル社製のブローオフを用いて、現像剤のブロ
ーオフ帯電量（μC／ ｇ）を測定した。 （４）スペント率 ２００００枚印刷後の現像剤を界面活性剤で洗浄してト
ナーを除去し１００ｇ秤量した。ついで、秤量したキャ
リヤをトルエンで洗浄して、キャリヤに付着したスペン
トトナーを除去した。スペントトナーを除去したキャリ
ヤを乾燥して秤量した（これをＡｇとする）。

【００４４】

【数２】 （５）トナー飛散 複写機内の状態および複写物の表面を目視で判断し、以
下の基準で評価した。

【００４５】○：トナー飛散なし △：わずかにトナー飛散あり ×：トナー飛散あり （６）帯電立ち上がり キャリヤとトナーを混合し帯電量が飽和に達するまでの
時間 ○：飽和に達するまでの時間が早い △：若干遅い ×：遅い （７）キャリヤ飛び 画像を見ての目視判断 ○：キャリヤ飛びなし △：若干あり ×：あり

【００４６】

【本発明の効果】本発明の効果はキャリヤの粒径と凹凸
構造を特定する事により高い画像濃度であり、カブリの
発生しない良好な画像が得られ、トナー飛散等の不具合
の発生を抑える効果がある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石丸 聖次郎 大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工 業株式会社内 (72)発明者 樋口 剛史 大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工 業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面が凹凸構造であるキャリヤと表面が凹
   凸構造でないキャリヤとを、電子写真用トナーと混合す
   ることにより得られる電子写真用現像剤。
2. 【請求項２】凹凸構造であるキャリヤの全体に対する割
   合が２０〜４０ｗｔ％である請求項１記載の電子写真用
   現像剤。
3. 【請求項３】キャリヤ粒径が５０〜７０μｍである請求
   項１記載の電子写真用現像剤。