JPH0772810B2 - 電子写真用二成分系現像剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子写真法におけるキャリアとトナーとの組
み合わせからなる電子写真用二成分系現像剤に関する。

［従来の技術］ 従来、電子写真法としては米国特許第2,297,691号、特
公昭42−23910号公報及び特公昭43−24748号公報などに
種々な方法が記載されている。これらの方法はいずれも
光導電層上に一様に電荷を与え、該光導電層上に原稿に
応じた光像が照射されることによって潜像が形成され、
次いで該潜像を粉末上のトナーで現像を行ない可視像と
して、必要に応じて紙などに転写し、熱，圧力等により
永久定着する。潜像を現像する過程で用いられるトナー
は、従来ポリスチレン樹脂のようなバインダーにカーボ
ンブラック等の着色剤を分散させたものを１〜30μｍ程
度に微粉砕したものが用いられてきたが、かかるトナー
は通常鉄粉又はガラスビーズ等のキャリアと混合され現
像剤として用いられる。

従来より、多くの現像剤は、多数枚複写の場合に、１万
枚ないし３万枚の複写でトナーかぶりを生じ、また画像
濃度も低下するものであった。これらの理由としては、
多数枚の複写の場合に初期状態において鉄粉とトナーの
クローン力で強固に付着したものが潜像へ持っていかれ
ずに、数万枚の複写中には機械的圧力又は摩擦熱又は衝
撃等によりトナー成分中の比較的低分子量の成分が鉄粉
表面に融着され、表面にトナーの成分が融着したキャリ
アはトナーとの摩擦帯電が不十分となり、トナーの摩擦
帯電量が低下することがあげられ、この結果、画像にか
ぶり，画像濃度薄等を生じるようになる。

また、トナーに対してより高い摩擦帯電量を付与するた
めに、摩擦帯電系列において、キャリアコア粒子の位置
を基準にしてトナーの位置する側と反対の側に位置する
反対極性樹脂でキャリアコア粒子表面を被覆した樹脂被
覆キャリアが知られている。反対極性樹脂でキャリアコ
ア粒子を被覆することにより、摩擦帯電されるトナーの
摩擦帯電量の値はより高くなるが、反面、トナーがキャ
リアに付着しやすくなってキャリア粒子表面が汚染され
やすく、また、低温低湿環境下においてはトナーがチャ
ージアップしやすい傾向にあった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、上記問題点を改良した磁気ブラシ現像用キャ
リアを含有する電子写真用二成分系現像剤を提供するも
のである。

さらに、本発明の目的は、トナーへの安定な電荷付与
と、それに基づく良好な現像性を有する電子写真用二成
分系現像剤を提供することにある。

さらに、本発明の目的は、長期間の使用を経ても、トナ
ー付着等の劣化のない電子写真用二成分系現像剤を提供
することにある。

さらに、本発明の目的は、高温高湿・低温低湿等の特殊
環境下においても安定な現像性を有する電子写真用二成
分系現像剤を提供することにある。

［課題を解決するための手段及び作用］ 具体的には、本発明は、トナーと、樹脂被覆キャリアと
を含有する電子写真用二成分系現像剤において、該トナ
ーと、該樹脂被覆キャリアと、キャリアコアとが下記条
件 0.18≦T₂/T₂≦0.77 ［式中、 T₁は、樹脂被覆する前のキャリアコアと該トナーとの摩
擦帯電量を示し、且つ、T₁の絶対値が15.1〜30.2μC/g
であり、 T₂は、該樹脂被覆キャリアとトナーとの摩擦帯電量を示
し、 摩擦帯電量T₁とT₂の極性は同一であり、摩擦帯電量T₂は
摩擦帯電量T₁よりも絶対値で3.5μC/g以上低い。］ を満足することを特徴とする電子写真用二成分系現像剤
に関する。

即ち、本発明者らは、二成分系現像剤においては、トナ
ーとキャリアとの摩擦帯電量を調整し、キャリア粒子と
トナー粒子間の離型性と、キャリアによるトナーの搬送
性とのバランスを保つことが重要であり、上記のような
構成により、それが達成できることを見い出したもので
ある。

本発明において、トナーとは、未外添のトナー（すなわ
ち、トナー構成微粉末）または外添剤を有するトナー
（すなわち、トナー構成微粉末と外添剤との混合粉体）
をいう。トナー構成微粉末とは、樹脂中に着色剤，荷電
制御剤等を、ほぼ均一分散させた現像用トナーを指し、
一般に結着樹脂，着色剤，荷電制御等を 溶融混練・冷却・粉砕・分級したもの， 溶融混練・液中への分散・造粒したもの， 溶融混練・気体中への噴霧・造粒したもの 或は着色剤，荷電制御剤を分散させた単量体を造粒し重
合したものを示す。

また、上記構成のトナー粒子の外部を樹脂コートした、
いわゆるマイクロカプセル状のトナー粒子であっても良
い。

キャリアと混合して使用するトナーとしては、上記トナ
ー構成微粉末をそのまま用いても良いし、それに流動性
向上剤，荷電制御剤，研磨剤等を外添混合したものを用
いても良い。

本発明においては、後述する実施例に示す如く、トナー
とキャリアコアとの摩擦帯電量T₁と、トナーと該キャリ
アコアを樹脂で被覆した樹脂被覆キャリアとの摩擦帯電
量T₂との関係を上記の如く規定して、摩擦帯電量T₂を摩
擦帯電量T₁よりも低く抑制することによってトナーの摩
擦帯電量，トナー粒子のキャリアから離型性，キャリア
粒子によるトナーの搬送性を好適に調整し得たものであ
る。これにより、実施例を参照すれば明らかな如く、本
発明の二成分系現像剤は、現像性，多数枚耐久性及び環
境安全性に優れている。

本発明に用いられるトナーの結着樹脂としては、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
などのスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン−
ｐ−クロルスチレン共重合体、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−ア
クリル−アミノアクリル系共重合体、スチレン−アミノ
アクリル系共重合体、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、
ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリビニル
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が単独或は混合して使用できる。

トナーにおいては、任意の適当な顔料や染料が着色剤と
して使用可能である。例えば、カーボンブラック、フタ
ロシアニンブルー、群青、キナクリドン、ベンジジンイ
エローなど公知の染顔料がある。

また、荷電制御剤としてアミノ化合物、第４級アンモニ
ウム化合物および有機染料、特に塩基性染料とその塩、
ベンジルジメチル−ヘキサデシルアンモニウムクロライ
ド、デシルートリメチルアンモニウムクロライド、ニグ
ロシン塩基、ニグロシンヒドロクロライド、サフラニン
γ及びクリスタルバイオレット、含金属染料、サリチル
酸含金属化合物を添加しても良い。さらに本発明の効果
を妨げない程度に磁性粉を添加しても良い。

すなわち、樹脂被覆キャリア粒子においては、一般にキ
ャリアコア粒子表面が部分的に露出している部分があ
り、トナーに対するキャリアコア粒子の摩擦帯電付与能
も考慮する必要がある。本発明の二成分系現像剤におい
ては、キャリアコアとトナーとの摩擦帯電量T₁を15.1〜
30.2μC/gとすることによって、キャリアコアの表面が
露出している部分においても適度な摩擦電荷をトナーに
付与し、さらに、樹脂被覆キャリアとトナーとの摩擦帯
電量T₂と摩擦帯電量T₁とを同極性にし、T₂とT₁の比（T₂
/T₁）を0.18乃至0.77とし、且つ、T₂をT₁よりも絶対値
で3.5μC/g以上低くすることによって、トナーの良好な
現像性を維持しつつ、樹脂被覆キャリア粒子からのトナ
ー粒子の離型性を向上させて、トナー粒子の付着を防止
し、多数枚耐久性を向上させ、また、低温低湿環境下で
のトナーのチャージアップ等を良好に抑制し得るもので
ある。以上のトナーの構成は、一般に行われている混練
−粉砕法による現像剤に用いても良いし、マイクロカプ
セル現像剤の壁材又は芯材或はその両方に用いることも
可能である。

一方、本発明に使用されるキャリアとしては、例えば表
面酸化又は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガ
ン、クロム、希土類等の金属及びそれらの合金又は酸化
物等が使用できる。また、その使用方法として特別な制
約はない。

また、前記条件を満足すべきキャリアの処理方法として
は、一般に、キャリアコアとしての磁性粒子表面に樹脂
又は染顔料又は荷電制御剤又は流動性制御剤等を単独或
は複数で固着せしめる方法が取られる。固着方法として
は、粉末で混合し、熱で溶融もしくは軟化せしめて磁性
粒子に付着せしめる方法；溶剤に溶解もしくは懸濁せし
めて塗布しキャリアコアに付着せしめる方法；単に粉体
で混合する方法等、従来公知の方法がいずれも適用でき
る。

キャリアコア表面への固着物質としてはトナー材料によ
り異なるが、例えばポリテトラフルオロエチレン重合
体、モノクロロトリフルオロエチレン重合体、ポリフッ
化ビニリデン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹
脂、ジターシャリーブチルサリチル酸の金属錯体、スチ
レン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド、ポリビニル
ブチラール、ニグロシン、アミノアクリレート樹脂等の
樹脂が挙げられる。

上記化合物の処理量は、キャリアが前記条件を満足する
よう適宜決定すれば良いが、一般には総量でキャリアに
対して0.1〜30重量％（好ましくは0.5〜20重量％）が好
ましい。

本発明におけるトナー構成微粒子とキャリアとの摩擦帯
電量の測定法を図面を用いて詳述する。

第１図はトナーの摩擦帯電量を測定する装置の説明図で
ある。先ず、底に400メッシュ（キャリアの通過しない
大きさに適宜変更可能）の導電性スクリーン１のある金
属製の測定容器２に、摩擦帯電量を測定しようとするト
ナー構成微粉体又はトナーとキャリアとを重量比1:9で
混合した混合物（現像剤）約4gを入れ金属製のフタ３を
する。このときの測定容器２全体の重量を計りW₁（ｇ）
とする。次に、吸引機４（測定容器２と接する部分は少
なくとも絶縁体）において、吸引口５から吸引し、風量
調節弁６を調整して真空計７の圧力を70mm Hgとする。
この状態で十分（約１分間）吸引を行い、トナー構成微
粉体又はトナーを吸引除去する。このときの電位計８の
電位をＶ（ボルト）とする。ここで９はコンデンサーで
あり容量をＣ（μＦ）とする。また、吸引後の測定容器
全体の重量を計りW₂（ｇ）とする。このトナー構成微粉
体又はトナーの摩擦帯電量Ｔ（μC/g）は下式の如く計
算される。

但し、測定条件は23℃,50％RHとする。

キャリアとトナー構成微粉末はトナーとの混合比は、キ
ャリア100重量部に対し、トナー構成微粉末又はトナー
１〜20重量部とするのが好ましい。

［実施例］ 以下、実施例により本発明を更に詳しく説明する。部は
重量部である。

実施例１ スチレン−ブチルアクリレート−無水マレイン酸（70:3
0:5）共重合体 100部 ニグロシン 2部 カーボンブラック 5部 上記材料を溶融混練・粉砕・分級して平均粒径８μｍの
トナー構成微粉末を得た。

次に、ブチルアクリレート重合体５部をキシレン100部
に溶解させ、その中に不定形鉄粉（粒径約50〜100μm;
キャリアコアとして使用）100部を分散させた後、キシ
レンを加熱除去し、十分乾燥させて樹脂被覆キャリアを
得た。

上記トナー構成微粉末と樹脂被覆キャリアとキャリアコ
アとの摩擦帯電量は表１の如くであり、本発明の条件を
満足していた。

この樹脂被覆キャリア100部にトナー（トナー構成微粉
末をそのままトナーとして用いた）８部を混合して二成
分系現像剤を調製し、調製した二成分系現像剤をキヤノ
ン製NP−8500複写機に投入して画出したところ、良好な
画像が得られ、順次トナーを補給しながら10万枚の複写
を行っても画像に変化はなかった。また、高温高湿・低
温低湿という特殊環境下においても同様に良好な結果が
得られた。

比較例１ 未処理の不定形鉄粉をキャリアとして用いた以外は、実
施例１と同様に行ったところ、5000枚の複写においてト
ナーがキャリアから離れにくくなり、画像濃度が著しく
低下した。

実施例２ ポリエステル樹脂 100部 ローダミンレーキ顔料 5部 上記材料を溶融混練・粉砕・分級して平均粒径９μｍの
トナー構成微粉末を得た。

次にポリフッ化ビニリデン微粉末３部をキシレン100部
に分散し、その中に実施例１で用いた不定形鉄粉（キャ
リアコアとして使用）100部を投入し、撹拌しながら、
キシレンを加熱除去し、樹脂被覆キャリアを得た。

上記トナー構成微粉末と樹脂被覆キャリアとキャリアコ
アとの摩擦帯電量は、表１に示すようになった。

この樹脂被覆キャリア100部と、トナー構成微粉末にシ
リカ0.3重量％を外添して得られたトナー５部と混合し
て二成分系現像剤を調製し、調製した二成分系現像剤を
キヤノン製NP−5000複写機に投入して５万枚の複写を行
ったところ、終始良好な画像が得られた。また、二成分
系現像剤の環境特性も良好であった。

比較例２ 不定形鉄粉100部に対するポリフッ化ビニリデンの処置
量を30部とした以外は実施例２と同様に行ったところ、
トナーと樹脂被覆キャリアとが混合しにくく、樹脂被覆
キャリアのトナー搬送性が低下して画像が薄くなった。

トナー構成微粉末と樹脂被覆キャリアとキャリアコアと
の摩擦帯電量を表１に示す。表１に示す如く、本発明で
規定している条件を満足していなかった。

比較例３ スチレン−メチルメタクリレート共重合体（共重合比3
0:70）0.5部をキャリコアの被覆用樹脂として使用する
以外は、実施例２と同様にして二成分系現像剤を調製し
た。トナーの摩擦帯電量T₁は−30.2μC/gであり、樹脂
被覆キャリアに対するトナーの摩擦帯電量T₂は−30.8μ
C/gであり、T₂/T₁は1.02であった。この二成分系現像剤
を用いて実施例２と同様にして低温低湿環境下で画出し
したところ、多数枚耐久性中にトナーがチャージアップ
し、画像濃度が徐々に低下しはじめた。

これに対して、実施例２の二成分系現像剤は低温低湿環
境下における多数枚耐久中においても画像濃度が安定し
ていた。

実施例３ ブチルアクリレート重合体５部とニグロシン染料１部と
キシレン100部に溶解させ、その中に不定形鉄粉（粒径
約50〜100μm;キャリアコアとして使用）100部を分散さ
せた後、キシレンを加熱除去し、十分乾燥させて樹脂被
覆キャリアを得た。得られた樹脂被覆キャリアを使用す
る以外は実施例１と同様にして二成分系現像剤を調製
し、実施例１と同様にして画出しを行ったところ、良好
な結果が得られた。トナー構成微粉末と樹脂被覆キャリ
アとキャリアコアとの摩擦帯電量を、表１に示す。

実施例４ ポリスチレン５部とジ（tert−ブチルサリチル酸）クロ
ム錯体１部とをキシレン100部に溶解させ、その中に実
施例１で用いた不定形鉄粉（キャリアコアとして使用）
100部を投入し、分散させた後、キシレンを加熱除去
し、十分乾燥させて樹脂被覆キャリアを得た。得られた
樹脂被覆キャリアを使用する以外は、実施例２と同様に
して二成分系現像剤を調製し、実施例２と同様に画出し
を行ったところ、良好な結果が得られた。トナー構成微
粉末と樹脂被覆キャリアとキャリアコアとの摩擦帯電量
を、表１に示す。

［発明の効果］ 本発明の二成分系現像剤は、上記のようにキャリアコア
の表面を特定の摩擦帯電量となる樹脂被覆処理を施して
あり、トナーに対し安定な電荷付与が確保され、長期間
の使用あるいは特殊環境下においても上記安定な電荷付
与性は変化しないため、良好な現像性を有し、長期間の
使用を経てもトナー付着等の劣化がなく、また、高温高
湿・低温低湿等の特殊環境下においても安定な現像性を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明における摩擦帯電量測定装置の概略説
明図である。 １……導電性スクリーン ２……測定容器 ３……金属製のフタ ４……吸引機 ５……吸引口 ６……風量調節弁 ７……真空計 ８……電位計 ９……コンデンサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−19952（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−14148（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−113145（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−168056（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トナーと、樹脂被覆キャリアとを含有する
   電子写真用二成分系現像剤において、該トナーと、該樹
   脂被覆キャリアと、キャリアコアとが下記条件 0.18≦T₂/T₂≦0.77 ［式中、 T₁は、樹脂被覆する前のキャリアコアと該トナーとの摩
   擦帯電量を示し、且つ、T₁の絶対値が15.1〜30.2μC/g
   であり、 T₂は、該樹脂被覆キャリアとトナーとの摩擦帯電量を示
   し、 摩擦帯電量T₁とT₂の極性は同一であり、摩擦帯電量T₂は
   摩擦帯電量T₁よりも絶対値で3.5μC/g以上低い。］ を満足することを特徴とする電子写真用二成分系現像
   剤。