JPH0810351B2 - 電子写真用現像剤 - 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、静電印刷法、静電記録法などに
おいて形成される静電荷像を現像するためのトナーとキ
ャリアを組み合わせた現像剤に関する。

〈従来技術〉〈発明が解決しようとする課題〉 乾式電子写真用の現像剤はキャリアとトナーの混合物
であり、トナーはキャリアとの摩擦帯電によって適度な
比電荷をもち、静電力によってキャリア表面に付着して
いる。トナーの帯電極性および帯電量レベルは、キャリ
アとトナーの摩擦帯電系列上の材料関係によって定ま
る。現像プロセスは、光導電現象を利用して感光体上に
静電潜像を形成し、さらに現像剤中の帯電トナーをキャ
リアの磁気ブラシによって静電潜像に付着させて、可視
像とするプロセスである。

既存のトナーはスチレン−アクリルレジンあるいはポ
リエステルレジン等と、着色剤と、帯電制御剤とを配合
し、溶融混練・粉砕するかあるいは乳化重合または懸濁
重合によって樹脂成分を他の配合剤とともに分散した平
均粒子径６〜15μｍの微粉体である。この小さな粒子内
に上記した配合成分を粒子の全域にわたって配合比率と
同じ割合となるように十分に均一に分散させるのは既存
技術では困難である。特に帯電制御剤は粒子の表面に必
要量だけあれば事足りるものであるが、現状の製造法で
は帯電制御剤が粒子の中にとりこまれた状態で、必要量
より余分に含有されている。このように帯電制御剤が余
分に配合され、かつ分散不良であると、現像剤中におい
てトナーの帯電量が低かったり、未帯電トナーが多く存
在したり、帯電量分布が広かったりする。従ってこのよ
うなトナーを用いた現像剤による画像は濃度が薄くなっ
たり、かぶりを生じたりするので安定したトナーが得難
い。

キャリアは一般に30〜200μｍ程度の鉄粉キャリア、
フェライトキャリア、マグネタイト造粒キャリア、樹脂
キャリアなどの磁性粉体であり、コートキャリアを作る
場合には、現状の技術では表面に溶液法でコーティング
して帯電制御および耐摩耗性アップを与えているが、組
成の不均一や膜厚の不均一があり、またコート材の接着
不良により再現性に乏しい。またこのようなキャリアを
用いた現像剤による画像では、濃度むら、トナーの未帯
電化、かぶりなどが起きたり、また現像機内の流動性不
良によってトナー濃度センサーの感度が変化し、そのた
めにキャリアに対するトナー比濃度が不安定であったり
する問題がある。

本発明の電子写真用現像剤は、上記の問題点を解決す
るためのものであり、トナーとキャリアの組合せによっ
て適度な帯電量レベルおよび耐摩耗性を有する電子写真
用現像剤を提供することを目的とするものである。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、電子写真用現像剤に用いるトナーおよびキ
ャリアのそれぞれの粉体表面に、予めプラズマ重合膜を
形成することにより重合膜を形成して改質したものであ
る。

かくしてプラズマ重合膜を形成することによって改質
されたトナーおよびキャリアの両者を所定の比率で混合
し、必要とする帯電量を有する現像剤を得ることができ
る。

なお、「プラズマ重合」とは導入ガス中に有機気体を
用い、反応器に送りながらプラズマ化させて有機重合体
薄膜を形成する場合で、ある。

以下本発明について詳細に説明する。

プラズマ重合によってコートするには、トナーまたは
キャリアの粉体のコア材表面上で気体状モノマーを直接
重合させ、樹脂コートする方法で行われる。重合装置と
しては例えば内部電極方式のベルジャー型、クロス型、
外部電極方式の円筒型などの装置を適用して行うことが
可能である。

第１図はベルジャー型プラズマ重合装置の一例であ
る。プラズマ重合装置の反応器としてベルジャー11内の
上下２つの平行平板電極12の下の電極上に設けた振動皿
13上にトナーまたはキャリアの粉体を乗せ、ベルジャー
11内を真空ポンプ15により真空に引いた後、ベルジャー
11内に気体導入管14から気体状モノマーガスを適量流し
込み、コア材となるトナーまたはキャリアの粉体に振動
皿13によって振動を伝える。この振動操作によって振動
皿13内の粉体は流動化し始める。次に上下の平行平板電
極12に高周波電力を供給することでプラズマを発生さ
せ、ベルジャー11内でモノマーを重合させる。この時重
合皮膜をコートさせながら粉体は常に振動で流動化、転
動しているので、コア材表面で重合が万遍なく進み、プ
ラズマ重合膜のコートが均一になされる。モノマーは常
温、常圧下で気体のものだけでなく、液体のモノマーで
あっても適用できる。液体のモノマーを原料とする場合
には、ボンベ、配管、価格の面で実用的に有用であり、
液体の入った原料容器を外部から加熱し、気化せしめて
配管で反応器内に導入する。

粉体表面の成膜速度は、真空度、印加電圧、電極間の
距離、基板温度、さらにモノマーの種類、流量および重
合装置内の流れのパターンなどのプラズマ操作条件で変
わる。粉体表面に形成される成膜構造および成膜速度の
最適な条件は各種モノマーに応じて適時見いだすことが
必要である。

一般に、鉄粉またはフェライトのキャリアは表面エネ
ルギーが低く、樹脂との相溶性が不良であり、湿式コー
ティングができても接着力が弱いので、現像器内での攪
拌が強いと割れ、ヒビが生じて機械的強度が弱いが、本
発明によれば、プラズマコートされた粉体とポリマーと
の接着性が向上し改善され、キャリアとしての寿命が伸
びる。

本発明に用いられる原料モノマーとして、テトラフル
オロエチレン、ヘテロフルオロベンゼン、パーフルオロ
ベンゼン、ペンタフルオロベンゼン、パーフルオロピリ
ジン、パーフルオロメチルシクロヘキサン、ヘキサフル
オロプロペン、ヘキサメチルジシロキサン、トリエトキ
シビニルシラン、ジアリルジメチルシラン、メタン、エ
タン、プロパン、ｎ−ブタン、ｉ−ブタン、プロピレ
ン、アクリロニトリル、プロピオニトリル、プロピルア
ミン、アリールアミン、エチレン、アレン、アセチレ
ン、エチレンオキシド、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン、ヘキサン、シクロヘキサン、アクリル酸、メタクリ
ル酸、クロルベンゼン、ニトロトルエン、スチレンおよ
び誘導体などが挙げられるがこれに限られない。

本発明ではプラズマ重合の場合に用いる同伴ガスとし
て、アルゴン、水素、窒素、空気などを用いることがで
きる。

〈作用〉 本発明による電子写真用現像剤を構成するトナーおよ
びキャリアは、プラズマ重合によりトナーおよびキャリ
アの粉体表面に帯電性を示すかあるいは耐摩耗性を有す
る高分子物質の薄膜が形成される。従ってコア材のトナ
ー中に帯電制御剤が含有されていなくてもまた帯電の機
能がなくても、プラズマ重合によって摩擦帯電の機能が
発現する。

またキャリアについては帯電制御性が増すだけでな
く、溶液法によるコートよりも接着力があるので現像器
内における攪拌に耐えるものができる。

従ってこの適度にプラズマ重合したトナーとキャリア
を組み合わせた現像剤を製造すれば、任意の帯電量レベ
ルに合わせることができ、現像剤も安定し、画像も安定
する効果が得られる。

なお、トナーの表面に施されるプラズマ重合膜の組成
によっては、トナーのコア中に電荷制御剤を配合しない
で、かつキャリアには、プラズマ重合膜なしで充分な現
像剤としての機能を得ることも可能である。

〈実施例〉 次に実施例によって本発明を説明する。以下部とある
のは重量割合を示す。

実施例１ プラズマ重合装置内の振動皿上にキャリア（同和鉄粉
性ノンコートフェライトキャリアＦ−100）を50gのせ、
真空ポンプで排気し、振動させて攪拌した。気体導入部
よりテトラフルオロエチレンを導入し、反応器内の真空
度を0.1 Torrに保ち、高周波電源を入れてグロー放電を
行った。２時間グロー放電させて、粉体表面に均一なポ
リマー膜ができた。

以上の操作を５回繰り返してコート済みキャリアを25
0g作った。

一方、トナーは配合比率 を混練・粉砕法で11μｍのトナーを作った。このトナー
を振動皿に20gのせ、原料モノマーとして、ヘキサメチ
ルジシロキサンをベルジャー内に導入し、１時間グロー
放電させ、粉体表面をコートした。その他の操作はキャ
リアの場合と同様にして行った。

以上のようにしてプラズマコートしたキャリアとトナ
ーをそれぞれ235.5gと12.5gだけ取り、両者を均一に混
合してトナー濃度５％の現像剤を得た。

得られた現像剤の帯電立ち上がり特性をマグネットブ
ローオフ法（特開昭57−186176号参照）で測定した。こ
こで得られたトナーの極性はプラスであった。また後述
する比較例１〜５と比べれば、明らかに帯電特性はトナ
ーおよびキャリアにプラズマコートしてあるものとない
ものとでは顕著な差が認められ、プラズマコートしたト
ナー・キャリアの組合せの現像剤は所望の帯電量レベル
であった。

また複写機を用いた画像出しを行ったところ、画像濃
度が薄かったり、濃度むらがあったり、かぶったりする
ことがなく、鮮明な画像が得られ、キャリアの劣化もな
かった。（第２図参照） 実施例２ プラズマ重合装置内の振動基板上の皿に、キャリア
（実施例１と同じもの）を50gをのせ、実施例１と同様
に真空ポンプで10^-5Torrまで排気した。コーティング材
としてヘキサメチルジシロキサンを重合装置内に導入し
て、1Torrの圧力条件で再びグロー放電を生じさせ、振
動基板を作動させて、約１時間重合を行った。以上の操
作を５回繰り返し、コート済みキャリアを250g作った。

トナーは実施例１と同じプラズマ未コート品を用い、
モノマー原料としてテトラフルオロエチレンをベルジャ
ー内に導入して、１時間グロー放電し、トナー表面をコ
ートした。他の操作条件はキャリアと同様である。

以上のようにして得られたトナーおよびキャリアを用
いて現像剤を作り、帯電特性を測定した。得られたトナ
ーの帯電極性はマイナスであった。比較例１〜５を見れ
ば明らかなように、帯電特性をプラズマ未コート品と比
べれば、その差は大きい。

また画像出しを行い、鮮明な画像が得られることを確
認した。（第２図参照） 〈比較例１〉 キャリアについては実施例１と同じテトラフルオロエ
チレンをプラズマコートし、トナーとしてはプラズマ重
合によるポリマーコートがなされていない混練・粉砕法
による粉体（実施例１と同じ粉体）を用いてトナー濃度
５％の現像剤を作った。トナーはプラス極性であった
が、帯電量レベルが低く、画像面はかぶり、現像機から
のトナーの飛散が多かった。（第２図参照） 〈比較例２〉 キャリアとして実施例２と同じヘキサメチルジシロキ
サンをプラズマコートし、トナーは比較例１と同じノン
コート品である。このキャリア・トナーを組合せ、トナ
ー濃度５％の現像剤を作った。得られたトナーの極性は
マイナスであったが、帯電量レベルが低く、画像はかぶ
り、飛散も大であった。（第２図参照） 〈比較例３〉 キャリアは実施例１に示すものと同様のノンコートフ
ェライトを用い、トナーは実施例２と同様のテトラフル
オロエチレンをプラズマコートしたものを用いてトナー
濃度５％の現像剤を作った。この現像剤のトナー極性は
マイナスを示し、画像はかぶりぎみであり、また鮮明で
なかった。（第２図参照） 〈比較例４〉 キャリアは比較例３と同じノンコートフェライトを用
い、トナーは実施例１のヘキサメチルジシロキサンをプ
ラズマコートしたものを用いてトナー濃度５％の現像剤
を作った。トナー極性はプラスであったが、その帯電量
レベルは低すぎ、かぶり、飛散が発生した。（第２図参
照） 〈比較例５〉 キャリアは比較例３と同じノンコートフェライトを用
い、トナーは比較例１と同じノンコート品を用いて、ト
ナー濃度５％の現像剤を作った。帯電量レベルが低く、
鮮明な画像は得られなかった。（第２図参照） 第２図によれば、攪拌回転数20以下の範囲で、実施例
１は電荷量が＋５乃至９と大きく、実施例２は電荷量が
−４乃至−10と小さく、比較例１乃至５の０近傍の電荷
量を有するものとは全く異なるものである。

〈発明の効果〉 本発明はトナーおよびキャリアの粉体表面に予めプラ
ズマ重合することによって高分子物質の薄膜を形成し、
それらのトナーとキャリアを組み合わせた現像剤の帯電
量レベルを適度に調整でき、かつ強い攪拌力に耐えるキ
ャリアから成る電子写真用現像剤が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いたベルジャー型プラズマ重合装置
の概略図である。 第２図は本実施例、比較例の現像剤においてトナーとキ
ャリアの混合物の攪拌公転回数と単位重量当りの電荷量
の関係グラフである。 11…ベルジャー 12…平板電極 13…振動皿 14…気体導入管 15…真空ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 9/10 ３５１ (72)発明者 松山 重雄 静岡県静岡市用宗巴町３番１号 株式会社 巴川製紙所技術研究所内 (72)発明者 佐野 昭洋 静岡県静岡市用宗巴町３番１号 株式会社 巴川製紙所技術研究所内 (72)発明者 海老岡 茂 静岡県静岡市用宗巴町３番１号 株式会社 巴川製紙所技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−8169（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−257175（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−14167（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コア材を構成するトナー粉末およびキャリ
   ア粉末が、それぞれプラズマ重合により重合膜を形成
   し、かつ目的とする帯電量を保持するように、両者を組
   合せて配合してなることを特徴とする電子写真用現像
   剤。
2. 【請求項２】前記コア材を構成するトナーが、混練粉砕
   法または重合法によって製造されたものからなる請求項
   １記載の電子写真用現像剤。