JPS5895748A - 転写型磁性トナ−粒子 - 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】 本発明は電子写真感光体上に形成された静電荷潜像ある
いは磁性体上に形成された磁気潜傷を現像するための磁
性トナーに係シ、特に現像して得られた磁性トナー儂を
転写する画儂再生方式に使用される転写型磁性トナーに
関する。

従来、電子複写機、ファクシミリ、プリンター等の印字
装置用記録材料としては、大別して液体現儂剤と呼ばれ
る絶縁性有機分散剤中に顔料や染料を分散させた亀のと
乾式現俸剤と呼ばれる溶媒を用いないものとがある。液
体現儂剤は画質、％に解像度がすぐれているという長所
があり図面の複写には有効であるが、濃度の点では十分
ではなく、又有機溶剤を用いるため臭気の問題がある。

これに対して乾式現儂剤は前記湿式現儂剤の如くの問題
はないが、次のような問題がある。従来から乾式現俸剤
としては鉄粉等のキャリア粒子とトナーと称する着色樹
脂粉末か′らなる二成分系現儂剤が使用されている。

この二成分系現儂剤は現像前に攪拌混合して使用される
ことによってキャリアとトナーの摩擦帯電によｐ）ナー
を所定の極性に帯電させて現像に供される。しかして、
この二成分系現像剤によれはエッヂ効果と称する静電潜
像の端部にトナーが強く付着する傾向が生じるので文字
、細線などの再生には有利であるが、写真や図柄などを
再生する場合にはこのエッヂ効果のため大面積の黒部の
中央部にトナーが付着せずいわゆる白ぬけ現象が発生し
てしまう。またキャリアとトナーとの摩擦帯電を行なう
だめの攪拌機構や現像中トナーのみが消費されるので常
にトナーを補給して現像剤中のトナー濃度を一定に保つ
ための機構が必要であり、現像装置の構造が複雑となシ
、大型化するなどの問題もある。

さらにキャリア粒子は長時間使用すると疲労してその摩
擦帯電能が低下するため定期的に交換する必要があり、
メインテナンスが面倒であるという問題もある。

そこで近年特開昭４９−４５５２号公報により知られる
ようなキャリア粒子を用いない一成分系の磁性トナーを
用いて静電荷潜像を現像する方式が提案されている。こ
の磁性トナーを用いる場合は、キャリアを必要としない
ため現像装置の構造も簡単で、メインテナンスも容易で
、又画質の点でも良好なため小型機を中心に実用化され
ている。

しかして従来の磁性トナーは例えば米国特許第３，６３
９，２４５号明細書に示される如く体積抵抗がＬＯ’　
〜１０”（１０ｍ　（Ｄ、Ｃｊ　ＯＯＶ／ｃｍの電界に
おける測定値）と低くいわゆる導電性磁性トナーである
ため、ＣＰＣ（Ｃｏａｔｅｄ　Ｐａｐｅｒ　Ｃｏｐｉｅ
ｒ　）方式と称される現像後直接定着してハードコピー
を得る画像再生方式では良好なコピーが得られている。

しかしこの導電磁性トナーをＰＰＣ（Ｐｌａｉｎ　Ｐａ
Ｐｅｒ　Ｃｏｐｉｅｒ　）方式と称する現像画像を転写
シートに転写し友後定着してハードコピーを得る画像再
生方式に適用、した場合、転写時にトナー像の乱れを生
じてしまい曳好なハードコピーは得られない。

そこでＰＰＣ方式においても良好なハードコピーを得る
ために、トナーの体積抵抗を高くし九半導゛性もしくは
絶縁性の磁性トナーを用いることが提案されている。と
ころでトナーの体積抵抗が低い程現像性は良く一方トナ
ーの体積抵抗が高い程転写性が良いことは一般に知られ
てい′　る。そこで、一般に、転写性を考慮して１ｄｌ
〜１０９６Ω５傷（Ｄ、　Ｃ４００Ｖ　１０Ｒの電界に
おける測定値）の磁性トナーを用い、現像性を考慮して
感光体の表面電位を高くシ、かつトナ一層の厚さを０．
１〜ｏ、３ｍ　視度に薄くして磁気ブラシ現像を行なう
ことが行なわれている。しかして、このような方法では
、感光体の寿命や信頼性の点で問題があシ、さらに上記
の如くの高抵抗の磁性トナーでは２０℃、６０％Ｒ，Ｈ
，以下の環境下では良好な現像が行なえるが、７０％Ｒ
，Ｈ１以上の環境下では転写効率が極端に低下し特にベ
タ黒部に白ぬけを発生してしまう。

これに対し、例えば特開昭５５−１１２９８号公報に開
示されているようにトナー粒子の内部に帯。

電制膨剤を添加した絶縁性磁性トナーが提案されている
。このような絶縁性磁性トナーを用いて磁気ブラシ法に
より現像する場合、トナー保持部材（例えば非磁性円筒
形スリーブ）および／又はトナー厚さ規制部材（ドクタ
ー板）とトナーの接触によシ両者の摩擦帯電系列の違い
からトナーが摩擦帯電して、すなわち磁性トナーが二成
分系現像剤と同様な挙動を示して現像を行なえる。この
ような荷電型磁性トナーは、例えばセレン感光体のよう
な正の帯電特性を有するものに対してトナーの摩擦帯電
特性を負極性とするので良好な現像を行なうことができ
る。

なお一般に、異なる材質の物質を摩擦した場合には、い
ずれに帯電制御剤を含まなくても両者が摩擦帯電電荷を
持つことがよく知られているが、その摩擦帯電能力を向
上させるために帯電制御剤が使用されるものである。し
かしながらその組成等については十分カ検討が行なわれ
ておらず、実用上の点から高品質のハードコピーが得ら
れていない。

本発明の目的は、現像性ならびに転写性ともに良好で、
高品質のコピーが得られる転写型磁性トナーを提供する
ことである。

本発明の転写屋磁性トナー粒子は少々くともバインダー
樹脂および磁性トナー粒子から成シ（１）飽和磁化が２
５〜５ｏｅｍｕ／ｇ１保磁力が１５０〜３５０エルステ
ツドの磁気特性と、 （２）Ｉ００００Ｖ／傷においてｌＸ１０”０．１以上
の電気抵抗と、 （３）１５１．ａｃ／ｇ以上の帯電量と、（４）重量も
しくは体積平均粒径が５〜２５μの範囲にありしかも５
μ以下の粒子を個数で５〜５０パーセント含む粒度とを
もつことを特徴としている。

本磁性トナー粒子には含金属染料、ニグロシン系系料等
の荷電制御剤を含むことができるが主樹脂の帯電量が１
５１μｃ／ｇ以上であれば、必ずしも荷電制御剤を必要
としない。

次にこれら物性値の測定方法を記す。

磁気特性は例えば東英工業よシ市販されているＶ８Ｍ　
（Ｖｉｂｉａｔｉｎｇ　８ａｍｐｌｅ　Ｍａｇｎｅｔｏ
ｍｅｔｅｒ　）により測定することができる。

電気抵抗は、テラセン製の直径５．０４鶴のシリンダー
中に約２闘の厚さに試料を挿入し、約２００ｇの荷重を
印加し、両電極間と１０００　ｏＶ／ｍの直流電圧を印
加し測定した。

帯電量は市販の摩擦帯電量測定器（東芝ケミカル製ＴＢ
−２００型）を用いて、通常の電子複写機用キャリヤー
（小西六ＤＩＰ−１５８０）との摩擦帯電量を測定して
得られた値である。

粒度分布の測定には、同じく市販されているコールタ−
カウンターＴＡ−１しよび顕微鏡による直接観察によっ
た。

次に本発明による磁性トナー粒子の物性値と印字特性と
の関係を記す。

磁気特性のうち印字特性と密接な関係があるのは飽和磁
化と保磁力である。飽和磁化は２５〜５０ｅｍｕ／ｇの
範囲が好ましいが、これはいわゆる磁気ブラシ現像法と
よば゛れる′ｂ知の方法においてトナー粒子の搬送性が
スムーズとなシ安定した画像が得られることＫよる。更
に好ましくは５０〜４５ｅｍｕ／ｇがよい。２５ｅｍｕ
／ｇの場合には磁気搬送力が弱く々シ具備ムラが発生し
、トナーの飛散がふえることがみとめられた。

又５０ｅｍｕ／ｇ以上となると、磁性粉の量が多くなる
ため、定着性が低下し、又磁性粉が荷電特性に悪影響を
およぼすためか良好な現像が行なわれなくなることをみ
とめた。

保磁力は１５０〜３５０エルステツドの範囲が好ましく
、１５０エルステツド以下では詳細な理由は不明である
が具備性が著るしく低下した。また５５０工ルステツド
以上となるとトナー粒子の磁気凝集性が強くなり搬送性
に問題があることがみとめられた。

磁性物の種類としてはＦｅｙＯａ、Ｆｅ５０４などの鉄
酸化物、Ｈｉ−Ｚｎ７エライトやＭｎ−Ｚｎフェライト
などのフェライト数、Ｎｉ、Ｃｏ％Ｆｅなどの金属およ
びそ９合金粉末等で粒径１ｎｍ以下のもの好ましくは粒
径０．３〜０．８μｍのものが使用できる。

トナー粒子の電気抵抗は１００００　Ｖ／ｘａ　Ｋおけ
る。

値がＩ　Ｘ　１０”０．１以上であることが好ましい。

一般にトナー粒子の電気抵抗は印加電圧が高くなる程下
がる傾向がみとめられているが、トナーによりてはｓ　
ｏ　’ｏ　ｏ　Ｖ／ｅｘの印加においては１０１４〜１
０　Ｑ、ｔｓにＱ抵抗値を有するが１００　［１０Ｖ／
ｃＩにすると１０１Ｌ１０１ｉΩ、υにまで低下するも
の屯ある。

本発明者らが詳細に検討した結果、特に転写特性の点に
おいて１００００　Ｖ／ｅｘにおける電気抵抗がＩ　Ｘ
　１０”０．１以上必要であることが認められた。すな
わちこの値とするととＫよシすぐれた転写効率をもつた
め、湿度に対して安定した画像を得ることができ、しか
も忠実な転写儂が得られるというものである。

帯電量は転写型磁性トナーにおいては、その絶対値が大
きいほど靜電潜偉には現俸、転写の点で、磁気潜像には
転写の点で有利となる。又極性については、磁気潜像の
ように静電極性をもたないも・のについては特に重要で
ないが、セレン感光体のような正電荷をもつ潜像を正規
具備する場合には負極性、反転現像する場合には同極性
がよいようである。

又酸化亜鉛のように負電荷をもつ潜像に対しては全く逆
のことが云える。

帯電量はその絶対値が５μｃ／ｇ以上で現像および転写
に対して効果的である。

又、本発明に係るトナーの粒度分布本非常に重要である
。一般に小粒子が多く含まれると画儂上に地かぶシと々
ってあられれ、又大粒子がふえると特にハーフトーンの
再現性が悪いガサついた画像となる。

したがって重量もしくけ体積平均粒径が５〜２５μｍの
範囲にあることが好ましい。更に本発明によるトナー粒
子は５μｍ以下の微粒子を５〜５０個数パ個数パーセン
トムにより現像および転写効率が著るしく改良されてい
る。

従来、磁性トナー粒子において、微粒子が多くなると地
かぶりがふえる傾向があるが、本発明トナーによると５
μｍ以下の微粒子を５０個数パーセント以下であれば地
かぶりは全くみとめられなかった。

３〜５０個数パーセントの微粒子を含むと現像転写性が
改良される理由は、定かではないが、大粒径トナーと逆
極性に帯電しこれが強く静電気的に引き合っていること
と関係があるようである。又、これが微粒子を含んでも
従来トナーのように地かぶシが発生しない理由のようで
ある。

本発明に使用できるバインダー樹脂としては圧力定着用
としては極性基を含みしかも塑性変形するワックス類、
エチレン系共重合体が有効である。また熱定着用樹脂と
してはエポキシ樹脂、スチＬ／’７樹脂、スチレン−ア
クリル系共重合体、ポリエステル系樹脂、ビニルピリジ
ン系樹脂等が有効である。又熱定着としてヒートロール
方式の場合には離型剤の添加がオフセットに対して効果
がある。

その信奉発明によるトナーには必要に応じて定着性、流
動性を改良するための添加剤、カーボンブラックなどの
電気抵抗調整剤を加えてもよい。

以下実施例により詳細に説明するが、これらは本発明を
限定するものではない。

〔実施例−１〕 樹脂として摩擦帯電量が２４μｃ／ｇのスチレン−アク
リル系樹脂（重量平均分子量：　５ｓｏｏｏ、軟化点１
４０℃）、磁性粉として保磁力が１２０〜４０ｏＯｅの
値を有するマグネタイトを用い、表１に示す磁気特性を
有する磁性トナーを試作した。

表１ 磁性トナーの作成方法は樹脂およびマグネタイトを公知
の加圧型ニーダ−により加熱混練したのち冷却固化し、
更に公知のジェットミルによシフ５ミクレン以下の粒子
に粉砕した。

次に流動性を向上させるため噴霧状にして、加熱気流中
を通加させ、最後に粒度調整を行なった。

このようにして得られた磁性トナーの電気抵抗はすべて
本発明による１　００００　Ｖ　／ｌｘ　において１　
Ｘ　１０”Ω、傷以上の値を有していたが、階１トナー
は帯電量ｓａｃ／ｇ、平均粒径１２，５ａｍ、　５ａｍ
以下の微粒子１０個数パーセントであったがスリーブ上
の磁束密度が６００ガウスのマグネットロール上でトナ
ーの搬送不良をおこし均一な良好画像をうろことはでき
なかった。

又飽和磁化が５５　ｅｍｕ　７ｇのｍ５）ナーは帯電量
が４μｃ／ｇ、保磁力が１２０エルステツドの階６トナ
ーは保磁力以外はすべて請求範囲内に含まれたがいずれ
も画像濃度が０．８以下と不十分であった。さらに保磁
力が７１００エルステツドのＮｎ７）ナーは磁気凝集を
発生し、スリーブ上に十分なトナーが搬送されなかった
。

しかし陽２〜Ｆ！１４のトナーにおいては解像度６３本
／５ｏｑ１１度１．０〜１．４の非常に良好な画像が得
られ転写効率も２０°０．６５．１ＧＲＨの条件におい
て８７−〜９２％の値が得られた。

〔実施例−２〕 実施例−１で試作したＮｎ３のトナーの表面にカーボン
ブラックを加熱固定し、１００００Ｖ／ａｓにおける抵
抗値が５　Ｘ　１０”Ω、儂のトナーを試作した。

本トナーの帯電量は５．５μＣ／ｇ１５μ以下の粒子の
数量パーセントは５であったが２０℃、６５チＲＨにお
いて画像上にトナー飛散がみとめられ濃度が０．８、転
写効率が６５％と著るしく低下した。

〔実施例−５〕 同じ〈実施例−１で試作したＮｎ３）ナーの５４以下の
粒子の数量パーセントを２としたトナーを作成した。こ
のようにして得られたトナーの帯電量は４μｃ／ｇと分
級前の７βｃ／ｇにくらべ低３１３−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ　少なくともバインダー樹脂および磁性粉よシ成る磁
   性トナーにおいて、該磁性トナーは（り飽和磁化が２５
   〜ｓｏｅｍｕ／ｇ　ｓ保磁力が１５０〜３５０エルステ
   ツドの磁気特性と、 （２）　１００００　Ｖ／ｌ　ｏ直流電場においてＩＸ
   　１０”（１゜以上の電気抵抗と、 （５）１５１μｃ／ｇ以上の帯電量と、（４）重量もし
   くは体積平均粒径が５〜２５μｍの範囲にあシ、しかも
   ５μｍ以下の粒子を個数で３−５０パーセント含む粒度
   とをもつ仁とを特徴とする転写型磁性トナー粒子。 ２　バインダー樹脂として、その帯電量が１５ｓｃ／ｇ
   以上のものを使用することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の転写型磁性トナー粒子。