JPS58199355A - 二成分系現像剤 - 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】 本発明は二成分系現像剤に関し、さらに詳しくは、電子
写真法を利用した高速プリンタ用現像剤として好適な二
成分系現像剤に関する。

電子写真法を利用したプリンタ（以下、プリンタという
）においては、転写に先立って、感光ドラムの如き潜像
形成媒体上の静電潜像にトナーを引き付け、その潜像を
顕像化する。いわゆるトナー現像を行う。このトナー現
像は、キャリアとトナーとの混合物からなる二成分系現
像剤（以下。

現像剤という）を使用する場合にあっては、それらキャ
リアとトナーとが摩擦することによって生ずる静電気の
力を利用しているから２両者をよく摩擦させる必要があ
る。しかるに、キャリアは鉄粉のようなものからなって
いて比較的硬く、一方トナーは樹脂粉のようなものから
なっていて比較的柔らかいのでｔ両者を摩擦させると、
キャリアの表面がトナーに、よってだんだん汚されてく
る。

このトナーによるキャリア表面の汚れ、すなわち現像剤
の劣化は、高速プリンタにおいては、キャリアとトナー
とが激しくぶつかり合うので大きな問題である。

高速プリンタ用現像剤としては、従来、完全な球の形を
したキャリアを用いたものが知られてい　　　　−る。

これは、完全な球の形をしたキャリアを使用すれば、そ
のようなキャリアは鋭い角をもたないので、キャリアと
トナーとがぶつかり合うときの衝撃を緩和することがで
きて、キャリア表面の汚は、一方で次のような欠点をも
っている。

すなわち、完全な球の形をしたキャリアは、他の針状、
棒状または板状のキャリアなどにくらべて、キャリア同
志の単位体積当シの接触点の数が少ない。そのため、現
像剤全体としてみた抵抗率がかなり高くｐ電流が流れに
くくなっていて、プリント画像にエツジ効果が現われや
すい。・エツジ効果が現われると、プリント画像が不鮮
明になるばかりか一バーコードなどのプリントは実質的
に不可能となる。

また、上記従来の現像剤は、トナー濃度の管理を厳しく
行わなければならないという欠点もある。

すなわち、現像剤は、トナーが個々のキャリアの表面を
単層に覆うことができるだけの鷲のトナーを含んでいる
のが理想的であり、そのときのトナー濃度が最適トナー
濃度である。しかるに、完全な球の形をしたキャリアの
比表面積の分布は極めてシャープであるから、トナー現
像に伴って消費されるトナーの濃度を上記分布に合わせ
て制御し。

最適トナー濃度を得るようなことは極めて難しい。

さらにまた、上記従来の現像剤は、キャリアが完全な球
の形をしているので磁気力が弱いという欠点がある。そ
のため、トナー現像時に、現像剤がその搬送用磁気ロー
ルの表面から離散しやすく。

トナー現像が良好に行われなくてプリント画像の画質が
低丁しだシ、潜像形成媒体の表面に衝突してその表面を
傷つけたりする。かかる現象は、磁気ロールが高速で回
転する高速プリンタはど顕著に現われる。もつとも、上
述したような問題は。

キャリアの粒子径を大きくして磁気力を強くすればある
程度解決できる。しかしながら、そうするとエツジ効果
が助長されることになる。

一方、上述した針状、棒状または板状のキャリアを使用
している現像剤は、キャリア同志の単位体積当りの接触
点の数が多く、抵抗率が低くて電流が流れやすいので、
ベタ黒部のよく出た良画質のプリント画像を得ることが
できる。また、キャリアの比表面積の分布の幅が広いの
で、トナー濃度を最適トナー濃度に制御することが容易
である。

さらに、磁気力が強いので、高速プリンタに使用しても
磁気ロールの表面から離散するといった問題を生じない
。しかしながら、磁気力が強すぎて磁気ロールに過度の
負荷がかかり、高速現像に追従できないことがある。こ
れにも増して決定的な欠点は、上記のようなキャリアは
鋭い角をもっているので、トナーによるキャリア表面の
汚れが著しく加速され、汚れが急速に進行して現像剤の
寿命が大幅に短くなることである。

本発明の目的は、従来の現像剤の上記欠点を解決し、エ
ツジ効果の発生を防止することができ。

トナー濃度の制御が極めて容易であり、また磁気ロール
の表面から離散するのを防止することができて極めて良
画質のプリント画像を得ることができるばかりか、極め
て寿命の長い現像剤を提供するにある。

上記目的を達成するだめの本発明は、比表面積が少なく
とも１００　ａｎ”／ｇであり、形状係数が５．５ｘ　
１０””以Ｊ−８，Ｏｘ　１０−２未満であり、流動度
と真比重との積が１００〜１９０（秒／ｇ）であるキャ
リアと、トナーとの混合物からなる二成分系現像剤を特
徴とするものである。

次に１本発明の現像剤をさらに詳細に説明する。

本発明の現像剤は、キャリアとトナーとの混合物からな
っている。キャリアとトナーとの混合割合は１重普比で
９９．５：０．５から５０　：　５０の範囲である。か
つ、現像剤は１個々のキャリアの表面を単層に覆うこと
ができるだけの量のトナーを含んでいればよい。そして
、この現像剤は、キャリアとトナーとが摩擦し合うこと
によ！ｌｌＩトナーｔしたがって現像剤に一定の極性の
電荷を保持せしめることができるものである。

上記キャリアは、鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、
クロムなどの金属や、二酸化クロム、三二酸化鉄、四三
酸化鉄などの金属酸化物、　ＭＰ’ｅ３０４（ただし１
ＭはＭｎ、　　Ｃｏ、　　Ｎｉ、　　Ｍｇ、　　Ｚｎ、
　　Ｃ（１）で表されるフェライトのような磁性材料か
らなシ。

１０〜３００（μ）程度の平均粒子径を有している。

金網材料で構成されたキャリアにおいては、その酸化を
防止するだめの酸化物被膜が施されていてもよい。また
、上記酸化物被膜のうえに、抵抗率の変動を防止したり
、帯電特性を制御するなどの目的で、後述するトナーと
同種または異種の合成樹脂（たとえば、四フフ化エチレ
ン樹脂やアクリル樹脂など）からなる被膜がさらに施さ
れていてもよい。

一方、　　トｆ−１６，，バルサム、ロジン、シェラツ
ク、コーパルなどの天然樹脂やこれらの変成樹脂。

ビニル樹脂、アクリル樹脂、オレフィン樹脂ζ　ポリア
ミド樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂。

エポキシ樹脂（たとえば、ビスフェノールＡ系エポキシ
樹脂など）などの合成樹脂、天然ゴム、合成ゴムのよう
なものからなり、５〜６０（μ）程度の平均粒子径を有
している。上記物質の少なくとも１種からなる混合物質
や、上記物質または混合物質に、熱および／または圧力
による定着を一層容易に行う目的で、脂肪族ロウ、脂肪
酸の金属塩。

合成樹脂の低分子化合物などの低融点物質を含有せしめ
てなるようなものであってもよい。さらに。

トナーの内部または表面に、荷電調節剤、顔料や染料な
どがａまれていてもよい。

ところで、トナー現像とともに消費されるトナーは絶え
ず補給されるわけであるから、現像剤の寿命は、Ｆ述し
たように、しかるところキャリアの寿命、すなわちキャ
リアの表面がトナーによって汚しつくされるまでの時間
ということになる。

そして、キャリアの寿命を延長するためには、トナーに
よって汚すことのできる場を大きくしてやるか、汚れを
加速するような形状を避ければよい。

前者に関しては、キャリアの比表面積を大きくしてやれ
ばよい。まだ、後者に関しては、キャリアの形状係数を
ある一定の範囲にしてやればより。

キャリアの比表面積は１本発明においては１００ａｎ’
／ｇ、以上である必要がある。好ましくは、１５０ａＩ
＋２／ｇ以上である。すなわち、プリント速度がＡ４判
で３０枚／分、好ましくは５０枚／分以上であるような
高速プリンタにおいても実用上支障のない。

通常要求されている２００時間程度の現像剤寿命を確保
するためには、キャリアの比表面積は少なくとも１００
ａｎ２／ｇである必要がある。もつとも２本発明におい
ては、単にキャリアの比表面積を１００ａｎ２／ｇ以上
にするということのみによって目的が達成されるわけで
はなく、後述する形状係数や流れやすさについてもあわ
せて考慮する必要がある。

なお９本発明において、キャリアの比表面積は。

ＢＥＴ法と呼ばれる周知の気体吸着法によって測定した
ものである。

本発明においては、形状係数が５．５　ｘ　１０−２以
ト。

８、Ｏｘ　１０−２未満であるようなキャリアを使用す
る必要がある。ここにおいて、形状係数は、１個１個に
分離したキャリアを投影してみたときの投影面積をその
投影周囲長の自乗で除したものとして定義され、多数の
キャリアについての学純平均値として表される。そして
、上述したように、トナーとぶつかり合うときの衝撃を
緩和し、キャリア表面の汚れの進行を遅延せしめるとい
う意味では。

キャリアは完全な球の形をしているのが最も好ましいの
であるが、そうすると、一方で現像剤の抵抗率が高くな
ってエツジ効果が現れたり、比表面積の分布がシャープ
になシすぎてトナー濃度の管理が難しくなったシ、さら
には磁気力か弱くなって磁気ロールの表面から離散する
といった問題がでてくる。かといって、従来の針状、棒
状または板状のような角の多いキャリアを使用したので
は。

トナーによるキャリアの汚れが著しく加速されν比表面
積を１００　ａＩＩ２／ｇ以上としたことによる効果が
相殺されてしまう。したがって９本発明においては、完
全な球の形でもなく、かといって極端に角の多い針状、
棒状または板状のような形でもない、形状係数が５．５
　ｘ　１０−２以上Ｂ、Ｏｘ　１０．−２未満であるよ
うなキャリアを使用している。

■−記のような形状係数をもつキャリアの走査型電子顕
微鏡写真（倍率１００倍）を、第１図に示す。

この第１図に示すキャリアは鉄がらなシ、その形状係数
は約６．２×”１０−２である。また、その比表面積は
約１５５０２／ｇ、後述する流動度と真比重との積は約
１５０秒／ｇである。

比較のため、同じ鉄からなるキャリアではあるが、形状
係数が約５．４　ｘ　１０−２であシ、比表面積が約１
８４　ａｎ２／ｇであり、流動度と真比重との積が約１
９０秒／ｇであるものの走査型電子顕微鏡写真（倍率１
００倍）を第２図に、また従来の典型的な板状キャリア
（形状係数が約４．４　ｘ　１０−２であシ。

比表面積が約２０４ｒｎ２／ｇ、であり、流動度と真比
重との積が約２３０秒／ｇであり、かつ鉄からなる）の
走査型電子顕微鏡写真（倍率１００倍）を第６図に示す
。

流動度と真比重との積の値は、キャリアの流れやすさく
現像剤の流れやすさ）を表している。もし、キャリアが
極端に流れにくいと、キャリアとトナーとの摩擦やぶつ
かり合いが強く起こり、トナーによるキャリア表面の汚
れ、すなわちキャリアの劣化が早期に発生し、現像剤の
寿命が著しく短くなってしまう。逆に、極端に流れやす
い場合には、キャリアとトナーとの相互作用があまりな
く、キャリア表面の汚れの進行が抑制されるので好まし
いのであるが、一方でトナーの帯電特性が低下して、プ
リント画像に十分なコントラストを与えることができな
くなる。それゆえ２本発明においては、流動度と真比重
との積を、上記のような不都合を生じない１００〜１９
０（秒／ｇ）という範囲にしている。この範囲は、好ま
しくは１２０〜１５０（秒／ｇ　）である。ここにおい
て、流動度はＪ工５−ｚ２５０２に準拠して測定したも
のである。

しかしながら、この流動度はキャリアの真比重に依存し
ているので１本発明においては、キャリアの材質が変わ
っても流れやすさを適格に表すことができるように、上
記流動度と真比重との積を指標として用いている。そし
て、その数値が小さいほど、キャリア、したがって現像
剤が流れやすいということになる。

本発明の現像剤は、たとえば次のようにして製造するこ
とができる。

すなわち、まず、原料粉として、適当な平均粒子径をも
つ、たとえば還元鉄粉を準備し、これを振動ミルやボー
ルミルなどを用いて回分し２機械的な摩耗を与えて角を
取り、比表面積が少々くとも１００■／ｇであシ、形状
係数が５．５　ｘ　１０−２以上Ｂ、Ｏｘ　１０−２未
満であシ、流動度と真比重との積が１００〜１９０（秒
／ｇ）であるようなキャリアを得る。これらの値は、原
料粉の平均粒子径や回分時間を選定することによって任
意に変えることができる。

一方、溶融せしめた樹脂に、必要に応じて顔料や染料な
どを所望の割合で混合し、よく混練し。

室温まで冷却して粗粉砕する。さらに、これを再溶融し
て混練し、室温まで冷却して粗粉砕する。

かかる操作を、必要に応じでへ数回繰り返し行った後微
粉砕し、風力分級して平均粒子径が５〜６０（μ）程度
であるようなトナーを得る。

次に、上記キャリアとトナーとを所望の重量比で混合し
９本発明の現像剤を得る。

以上説明したように９本発明の現像剤は、比表面積が少
なくとも１００　ａｎ２／ｇであるキャリアを使用して
いるので、トナーによってキャリア表面が汚しつくされ
るまでの時間が長い。かつ、１記キャリアは形状係数が
５．５　ｘ　１０−２以上８．Ｏｘ　１０−２未満であ
り、完全な球の形ではないが、かといって角の多い針状
、棒状または板状であるというわけでもないので、トナ
ーとぶつかり合うときの衝撃が緩和され、キャリア表面
の汚れの進行を遅延せしめることができる。したがって
２本発明の現像剤は寿命が極めて長い。

かつ１本発明の現像剤は、キャリアの形状係数を［−記
範囲にしていることにより、完全な球の形をした従来の
キャリアにくらべて、キャリア同志の単位体積当りの接
触点の数が多く、全体としてみた抵抗率が低くて電流が
流れやすいので、プリント画像にエツジ効果が現れるの
を防止することができるばかりか、比表面積の分布の幅
が適当に拡がってトナー濃度の制御を容易に行うことが
できるようになり、また適度な磁気力が与えられるので
、磁気ロール表面から現像剤が離散したり。

その離散によって潜像形成媒体の表面が傷ついたりする
のを防止することができ、極めて良画質のプリント画像
を得ることができるようになる。

かつまた１本発明の現像剤は、キャリアの流動度と真比
重との積を１００〜１９０（秒／ｇ）としているので、
上述したような特性を有しているにもかかわらず帯電特
性などへの影響がほとんど現われず、良画質のプリント
画像を得ることができる。

本発明の現像剤は、いわゆる低速プリンタにおいてもも
ちろん使用することができるが、プリント速度がＡ４判
で６０枚／分以上であるような高速プリンタ用現像剤と
して特に好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１また第２図および第６図は従来の現
像剤について、それに使用されているキャリアを示す走
査型電子顕微鏡写真（倍率１００倍）である。 特許出願人　　東　し　株　式　会　置部１１！ｌ 第２図 一 に 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 比表面積が少なくとも１００ａｎ２／ｇであり、形状係
   数が５．５　ｘ　１０””以上８．Ｏｘ　１０−２未満
   であり。 流動度と真比重との積が１００〜１９０（秒／ｇ　”）
   であるキャリアと、トナーとの混合物からなることを特
   徴とする二成分系現像剤。