JPS5929859B2

JPS5929859B2 - 磁性トナ−

Info

Publication number: JPS5929859B2
Application number: JP54044048A
Authority: JP
Inventors: 益美朝苗
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1979-04-11
Filing date: 1979-04-11
Publication date: 1984-07-24
Also published as: JPS55135856A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は静電潜像を現像し、得られた現像画像を転写シ
ート上に転写しついで圧力定着してコピー１０を得る電
子写真複写方式に使用される磁性トナーに関する。

従来から、電子写真法における静電潜像の現像方法とし
ては磁気ブラシ法が広く使用されている。

磁気ブラシ法に使用される現像剤としては鉄粉等１５の
磁気キャリアと定着用媒質中に顔料を分散させたトナー
粒子との混合粉体である二成分系現像剤が知られている
。また最近では、四三酸化鉄等の磁性材料微粉末を必要
に応じ顔料などと共に定着用樹脂中に分散させてなる一
成分系の磁性トナー２０が使用されつつある。この磁性
トナーとしては表面に導電処理を施したいわゆる導電性
の磁性トナーが最初に提案され通常現像後直接定着して
コピーを得るいわゆるＣＰＣと称する複写方式に使用さ
れている。

２５これに対して現像して得られたトナー像を転写シー
ト上に転写しついで定着してコピーを得るいわゆるＰＰ
Ｃと称する複写方式においては、転写性を向上するため
に半導電性ないし絶縁性の磁性トナーが使用されている
。

３０またトナー粒子を定着する方法としてはクイックス
タート、省電力のため最近特に圧力定着が採用されつつ
あり、この圧力定着に適用される磁性トナーも種種開発
されてきている。

圧力定着に適したトナー用樹脂としては従来からワック
ス、ポ３５リアミド、ポリスチレン、エチレン酢酸ビニ
ル共重合体等が知られている。（例えば特公昭５４−３
３７３号公報参照）従来の転写型圧力定着用の磁性トナ
ーは通常Ｄ．Ｃ４ＯＯＯＶ／ＣＴ！Ｌの電界印加時にお
ける導電度が１０−１５〜１０−８Ｕ／ＣＴｒＬであり
、上記の樹脂を用いた磁性トナーが使用されている。

しかし従来の磁性トナーにおいては、保存安定性および
低圧力での定着性が十分でないという問題があつた。本
発明の目的は、上述の従来の磁性トナーの欠点を排除し
て、保存安定性にすぐれかつ低圧力でも容易に定着でき
しかも高品質の定着画像が得られる磁性トナーを提供す
ることである。

本発明の圧力定着用磁性トナーは、樹脂および磁性粉を
主成分として含みかつ必須成分として離型剤を含み任意
成分として染料を含み、Ｄ．Ｃ４ＯＯＯＶ／ＣＴｒＬの
電界印加時における導電度が１０−１５〜１０−８Ｕ／
Ｃｍの範囲にある磁性トナーにおいて、前記樹脂は温度
特性（Ｔ１）が８０〜１１０℃で、温度特性（Ｔ２）が
９５〜１２５℃の範囲にありかつ分子量が２０００〜５
０００の範囲にあるポリエチレンワツクスと酢酸ビニル
の含有量が１４〜３０重量％の範囲にあるエチレン酢酸
ビニル共重合体からなると共に前記樹脂１００重量部中
に前記ポリエチレンワツクスは６５〜９０重量部の範囲
でかつ前記エチレン酢酸ビニル共重合体は１０〜３５重
量部の範囲で含まれ、前記極性粉としてＦｅ３Ｏ４を６
５〜７５重量％含有し、前記離型剤として５００センチ
ポイズ以上の粘度を有するシリコンオイルをトナー全量
に対して０．１〜０．５重量％の範囲で含有し、飽和磁
化（σｓ）が５０〜６５ｅｍｕ／Ｇｒの範囲でかつ保磁
力（ＩＨｃ）が１６０〜４０００ｅの範囲にある磁気特
性を有することを特徴としている。

本発明者は保存安定性および圧力定着性が共に良好でか
つ比較的低圧力で塑性変形する樹脂材料を検討した結果
、温度特性Ｔ１が８０〜１１０℃の範囲にありかつ温度
特性Ｔ２が９５〜１２５℃の範囲にあるポリエチレンワ
ツクスが有効で、しかもポリエチレンワツクスがこれら
の温度特性の範囲にあるためには、ポリエチレンワツク
スの分子量が２０００〜５０００の範囲にある必要があ
ることを見出した。なお上記の温度特性Ｔ１（℃）は
ＤＩＮ規格による熱変形温度（ＨＤＴ）に相当し、温度
特性Ｔ２（℃）は軟化点に相当するが、測定時に印加さ
れる荷重が大である（１０１＜ｇ／Ｃｄ）ことからＨＤ
Ｔあるいは軟化点とは値が一致しない。そして上記の温
度特性Ｔ１（℃）およびＴ２（℃）が低い程トナーを
保存した場合に熱変形してプロツキングが生じ易くなり
、一方Ｔ，（℃）］およびＴ２（℃）が高い程圧縮に
よる降伏値（Ｋｇ／Ｃｄ）も高くなつて塑性変形し難く
なることから、上記範囲の温度特性を有するポリエチレ
ンワツクスを用いる必要がある。また上記のポリエチレ
ンワツクスのみを樹脂材Ｏ料とした場合は、コスリによ
る画像定着面の汚れは少ないものの紙との接着性が弱く
なるという問題がある。

本発明者の検討によれば、その対策として酢酸ビニルの
含有量（以下酢ビ量という）が１４〜３０重量％の範囲
にあるエチレン・酢酸ビ５ニル共重合体（以下ＥＶＡと
いう）を樹脂材料の一部として用いるのが有効であるこ
とを見出した。この場合ＥＶＡの酢ビ量は、少なくなる
とプロツキングには強くなるが硬くなる傾向を示して接
着性が低下し一方酢ビ量が多くなると接着性は向上′
するが耐プロツキング性および流動性が低下するので、
上記範囲とする必要がある。ＥＶＡの配合量に関しては
、ポリエチレンワツクスとＥＶＡの配合比（重量比）は
９０／１０〜６５／３５の範囲が保存安定性および低圧
力での定着性を有効に保てる範囲であることを確認した
。なおＥＶＡの配合量が少なすぎても効果はないが、多
すぎると応力変形点が低下して保存安定性の低下を招き
、トナーの高温流動性の低下もしくは現像機中でのブロ
ッキングを生じてしまう。本発明において使用できるポ
リエチレンワツクスとしては三井石油化学製ＨＩＷＡ×
２００Ｐ１２１０Ｐ１２１０ＭＰ（以上分子量２０００
）、ＨＩＷＡ×３１０Ｐ（分子量３０００）、ＨＩＷＡ
×４００Ｐ１４１０Ｐ（以上分子量４０００）、三洋化
成製サンワツクス１５１−Ｐ（分子量３５００）、１６
１−Ｐｌｌ６５−Ｐ（以上分子量５０００）がある。

また本発明において使用できるＥＶＡとしては三井ポリ
ケミカル製エバフレツクス＃４１０、＃４２０、＃４５
０、＃４６０（以上酢ビ量１９重量％）、＃３１０（酢
ビ量２５重量％）、＃２１０、＃２２０１＃２５０（以
上酢ビ量２８重量％）、＃５５０、＃５６０（以上酢ビ
量１４重量％）がある。

次に磁性粉はトナーに所定の磁気特性を付与するために
使用されまた黒色であることも必要で、一般にはＦｅ３
Ｏ４が使用されている。

本発明者等の検討によれば磁性トナーの磁気特性として
は、飽和磁束密度（σ８）が５０〜６５ｅｍｕ／Ｇｒの
範囲で、保磁力（ＩＨｃ）が１６０〜４０００ｅの範囲
がよいことを確認した。最適範囲としては、σ８が５５
〜６０ｅｍｕ／Ｇｒ，．ＩＨｃが２００〜３０００ｅの
範囲である。上記の磁気特性を有する磁性トナーを得る
ためには磁性粉の含有量を６５〜７５重量％とする、す
なわち磁性粉以外の成分を３５〜２５重量％とするとよ
い。

磁性粉の含有量が６５重量％未満では画質があれる、チ
リが増すおよび現像機からトナーが飛散し易くなり、一
方磁性粉の含有量が７５重量％を越えると、樹脂の量が
少ないので原料の混合が難しくなり、しかも圧縮による
降伏値が大きくなりトナーの塑性変形能が低下して、低
圧力での定着が困難となる。トナーの磁気特性のうちσ
８は磁性粉の含有量に応じて定まるが、ＩＨＣは磁性粉
のＩＨＣによつて定まるので上記範囲のＩＨＣを有する
磁性トナ一を得るためにＩＨＣの異なる磁性粉を適当な
比率で混ぜ合わせてもよい。

ただしこの混合はペンセルミキサー等の混合機で十分に
行なう必要がある。例えばＩＨＣが１３００ｅ（ｒ）Ｆ
ｅ３Ｏ４（戸田工業製ＥＰＴ５ＯＯ）とＩＨＣが３８０
０ｅのＦｅ３Ｏ４（戸田工業製ＭＴＡ７４Ｏ）を５：５
の重量比で混合するとＩＨｃ２２５Ｏｅｆ）Ｆｅ３Ｏ４
となる。なおトナーのＩＨＣを１６０〜４０００ｅとし
たのは、ＩＨＣが１６００ｅ未満ではトナーを保持した
現像用マグネツトロールを長時間回転させた場合にトナ
ーが固まりやすくなり、一方ＩＨＣが４０００ｅ以上の
Ｆｅ３Ｏ４はいずれもＣＯを含んでいてトナーの価格が
高くなり、しかも４０００ｅ近傍のＩＨＣを有するＦｅ
３Ｏ４は針状でかつ細かい粒子であるため嵩が大となつ
て、トナー中に占める体積比率が増加して定着性をさげ
る傾向にあるからである。使用に適するＦｅ３Ｏ４とし
ては低１ＨＣのものとして、戸田工業製ＫＮ３２ＯＥＰ
Ｔ−５００ＥＰＴ−１０００（２Ｈｃ：１２０−１３０
０ｅ）関東電化製ＫＢＣｌＯＯ（ＩＨｃ：８００ｅ）等
が有る。

また高１ＨＣのものとして戸田工業製ＭＴＡ７４ＯＭＴ
Ｃ８４Ｏ（ＩＨｃ：３５０〜４０００ｅ）、ＭＴＣ−８
５０（ＩＨｃ：４５０〜５５００ｅ）、ＭＴＣ−８６０
（ＩＨｃ：５５０〜６５００ｅ）、関東電化製ＣＪ−３
０００（ＩＨｃ約４０００ｅ）、ＭＢＡ−３００（ＩＨ
ｃ：３５００ｅ）等多種類が有る。

また本発明では画質の点から上記材料のほかに次のよう
な添加剤を加えることが好ましい。

まずＶａｌｌｆａｓｔＢｌａｅｋ３８Ｏ４、３８２０、
ＶａｌｌｆａｓｔＲｅｄ３３Ｏ４、ＶａｌｉｆａｓｔＹ
ｅｌｌＯｗ３ｌＯ４、３１０５等の金属錯塩をもつたス
ピリツト染料の添加により画質が向上することが確認さ
れた。該染料の添加量はトナー全量に対し０．０５〜０
．５重量％（より好ましくは０．０５〜０．２重量％）
が適当である。これは添加量が０．０５重量％未満では
画像のキレおよび転写性が悪くなり、一方添加量が０．
５重量％を越えるとエツヂ効果の強い画像となり、全体
が均一な濃度のベタ黒部が得難いからである。次に粘度
が５００センチポイズ以上のシリコンオイルの添加によ
りオフセツトを有効に防止できることが確認された。

シリコンオイルの添加量は、トナー全量に対して０．１
〜０．５重量の範囲がよい。これは添加量が０．１重量
％未満ではオフセツト防止効果がなく、一方添加量が０
．５重量％を越えるとトナーがべとついて流動性が低下
してしまうからである。なおシリコンオイルの粘度が５
００センチポイズ未満の場合ぱ、トナーよりシリコンオ
イルの相分離が生じ、シリコンオイルのにじめ出しが大
きくなつてトナーの凝集が生じやすくなる。上記の各ト
ナー材料を用いて、例えば原料の混合、ニーダ一等によ
る加熱混練後冷却固化し、冷却固化物を粉砕しついで分
級することにより磁性トナーを製造できるが、画質の点
から磁性トナーの粒度及び導電度を次のように調整する
ことが好ましい。まず粒径に関して、磁性トナーの磁気
ブラシ現像においては粒度の細かいトナーから消費され
粒度の粗いトナーが最後に残るので、トナーの粒度分布
が広いと初期の画像はキレがよくても、トナーの消費量
の増加に伴つて細字が徐々に太る、字太りという現象を
生じて、最後には画像が荒れてしまう。

そこでこのような不具合を解消すべく本発明者が検討し
た結果、従来は狭い程よく、具体的には１０〜２０μの
範囲がよいとされていた粒度分布を５〜３０μの範囲に
しても、主たる粒度分布が８〜２５μの範囲にすれば高
品質の画像が得られることが見出された。

詳述すると粒径１０μ以下のトナーの存在が画像の安定
性、字の回りのチリの防止および黒部もしくは淡い色の
字の前方又は後方に生じる地汚れ（以下ブラストという
）の防止に極めて有効であることが判明した。更に粒径
１０μ以下のトナーについて検討した結果、粒径１０μ
以下のトナーが全粒子当り１５〜３０重量％だけ必要で
、しかもこの内粒径８μ以下のトナーが１／２以下であ
る必要があることが判明した。なお８μ以下の粒子が多
過ぎると現像用マグネツトロールのマグネツトの回転数
の増大によりトナーの飛散が生じ易くなる。一方粒径の
大きいトナーに関しては、粒径が２５μまでのトナーは
粒径の小さいものと共に現像に寄与し、粒径２５μ以上
のトナーでもその含有量が５重量％以下であれば画像の
あれはほとんど生じないことが判明した。次に導電度に
関しては、一般に導電度が高くなると現像性は良くなる
が転写効率は低下することはよく知られているが、現像
性は感光体の種類によつて大きな差が生じ転写効率は転
写紙の抵抗によつて変化するので、導電度は使用する感
光体及び転写紙に応じて設定すればよい。なお、周知の
如く導電度はトナー粒子の表面および／又は内部に抵抗
調節剤（一般にはカーボンブラツク）を添加することに
より調整することができる。例えば酸化亜鉛感光体を使
用する場合、導電度が１０−２〜１０−１６Ｕ／Ｃ７ｒ
Ｌ（Ｄ．Ｃ４ＯＯＯＶ／ＣＩｒＬの電界印加時での値、
以下も同様）の範囲では現像性は大きく変化しないので
、転写紙に応じて導電度を設定すればよい。

またＰＶＫ．ＴＮＦの様な０ＰＣ感光体、ＮＰ感．：
光体を使用する場合は、磁気クリーニングあるいはフア
ーブラシクリーニングのし易さから導電度は高い程有利
である。

さらにマイラ一（商品名）や２層以上の機能分離型で、
電荷保持能力の高い感光体を使用する場合は、高い導電
度を有する卜ｑナ一で現像するとエツヂ効果が少なく
なるという利点がある。しかしてトナーの導電度が高す
ぎると転写効率が低下するので、通常は１０−１０〜１
０−６Ｕ／（：ＦｌＬの範囲の導電度を有するトナーが
フッ使用される。

しかも導電度がこの範囲では、転写紙として普通紙を使
用すると転写効率が低下するので、比較的高い帯電特性
を有する、表面を１０１２Ω・？以上の高抵抗になる様
に処理した転写紙を用いる必要がある。またＳｅ感光体
を使用する場合、転写効率の点から導電度を低く（１０
−１６〜１０−１５Ｕ／ＣｗＬ）すると、良好な現像性
を得るために感光体と現像用スリーブとの間の距離を０
．２〜０．４ｍｍと狭くししかも感光体表面に通常６Ｋ
以上の帯電電圧を印加して表面電位を１０００Ｖ以上に
する必要があり（表面電位が高いと感光体の疲労を招い
てしまう）、なおかつエツヂ効果の強い画像しか得られ
なくなる。

一方導電度が高い（１０−８Ｕ／ＣＴ！Ｌ以上）場合は
、トナーが一旦感光体表面に付着しても潜像電荷がトナ
ーをつたつて逃げてしまうため、結果的には現像されに
くくなつてしまう。これらの考察に基き、本発明者が検
討した結果、Ｓｅ感光体を使用する場合は、１０−１１
〜１０−１０Ｕ／Ｃｍの導電度を有する磁性トナーを用
いることにより、中間調の再現性がよくかつ濃度が十分
でかつ解像度のよい画像を得られることが確認された。
ただし転写効率の点から、１０１１Ω・儂の抵抗となる
ように表面を高抵抗処理した転写紙を用いる必要がある
。上述したように、本発明によれば、種々の構成を適宜
組合せることにより、保存安定性および低圧力での定着
性にすぐれしかも高品質の画像が得られる磁性トナーを
提供することができる。

本発明者の検討によれば、本発明の磁性トナーはＳｅ感
光体を用いた６０〜２００ｍ７！Ｌ／ＳｅＣの複写速度
を有する複写機に対し極めて有効に適用できることが確
認された。次に実施例により本発明を更に詳細に説明す
る。

実施例１Ｆｅ３０４として戸田工業製ＥＰＴ５ＯＯ（
ＩＨｃｌ３ＯＯｅ）３５重量部と戸田工業製ＭＴＣ８４
Ｏ（ＩＨｃ４ＯＯＯｅ）３５重量部をペンセルミキサー
で混合したものを用い、さらにポリエチレンワツクス（
ＨＩＷＡＸ２ＯＯＰ）２４重量部とＥＶＡ（エバフレツ
クス＃４５０）６重量部と染料（オリエント化学製バリ
フアストブラツク３８２０）０．２重量部ならびに離型
剤〔信越化学製シリコンオイルＫＦ９６Ｈ（１０００Ｃ
ｓ）〕０．１重量部を加え均一に混合した。

得られた混合物を加熱ロール混練機により１５０℃の温
度で２０分間混練を行なつた。この加熱混練物を冷却固
化後ピンミルにて粗粉砕を行ない次いでジニットミルに
て平均粒径２０，μの粒子に微粉砕を行なつた。微粉砕
粉は流動性を向上させるためおよび抵抗を調節するため
に１３０〜１６０℃の加熱気流中を通して球状化処理を
行なつた。得られた球状粒子はジグザグ分級機にて５〜
２５μに分級する。得られたトナーの粒度分布は１０μ
以下の粒子が１８ｗｔ％で８μ以下の粒子が７ｗｔ％で
２５μ以上の粒子が３ｗｔ％であつた。このトナーの導
電度は４×１０−１ＩＵ／（Ｖ７ｌであつた。またこの
トナーの磁気特性はσｓが５７ｅｍｕ／ＧｒＩＨｃが２
６５０ｅであつた。このトナーを用いＳｅの膜厚が６０
μのＳｅ感光体を用いた１００ｍｍ／Ｓｅｃの感光体
速度の複写機を用い、表面電位＋７００Ｖで現像機のト
ナー規制ギャツプを０．５關、感光体と現像スリーブ間
のギヤツプを０．７ｍｍに設定しマグネツトロールを７
５０ｒ．ｐ．ｍ．で回転させて現像を行ない、表面に高
抵抗処理を施した転写紙に転写を行ない、圧力定着ロー
ル対（線圧３０ｋ９／Ｃ７ＴＬ）にて定着を行なつた。
得られた画像は定着性のコスリに強く解像度、階調性も
良好でプラスト、字太りも見られず黒部の濃度も１．５
と十分であつた。また１００ｙのトナーを用いて連続コ
ピーテストを行なつた結果、約２０００枚の画像が得ら
れ１９００枚目までは画質の変化がなかつた。ただし残
りの１００枚はトナーがほとんどなくなつたために濃度
の淡い画像であつた。実施例２Ｆｅ３０４として戸田工業製ＥＰＴ５ＯＯ（１Ｈｃ１
３００ｅ）２５重量部と戸田工業製ＭＴＡ７４Ｏ（Ｉ
Ｈｃ３８ＯＯｅ）４０重量部をペンセルミキサーで混合
したものを用い、これにＨＩＷＡ×２１０ＭＰ１０重量
部およびサンワツクス１６１−Ｐｌ４．７重量部、ＥＶ
Ａ（エバフレツクス＃２５０）１０重量部、染料（バリ
フアストブラツク３８０４）０．１重量部、シリコンオ
イル〔ＫＦ９６Ｈ（３０００Ｃ．Ｓ）〕０．２重量部を
加え均一に混合した。

該混合物を用いて実施例１と同様な方法で磁性トナーを
作成した。

得られた磁性トナーは、粒径１０μ以下の粒子が２５ｗ
ｔ％で粒径８μ以下の粒子が１０ｗｔ％で粒径２５μ以
上の粒子が５ｗｔ％であつた。

この磁性トナーの導電度は７×１０−１２ｍｈ０／（Ｖ
ｌであつたので、カーボンブラツク（デンカブラツク
）を０．５重量部添加混合し８×１０−１１ｍｈ０／Ｃ
ＴｆＬとした。

このトナーの磁気特性はσＳ５３ｅｍｕ／Ｇｒ，．ＩＨ
ｃが２８００ｅであつた。このトナーを用いて実施例１
と同様の条件で作像を行なつたところ解像度、濃度、階
調性、定着性共に良好であつた。また連続コピーテスト
の結果も良好であつた。粒度分布が１０〜２０μ（１０
μ以下の粒子３ｗｔ％、２０μ以上の粒子５ｗｔ％）以
外は上記と同様のトナーは連続コピーテスト１０枚目か
ら字が太くなり初めた。

さらに淡字部の再現性が悪く、ベタ黒部近傍にプラスト
も発生した。次に比較のために、ポリエチレンワツクス
としてＨＩＷＡ×３２０ＭＰ）２２０Ｐあるいは２２
０ＭＰを用いた以外は実施例１と同様の条件でトナーを
作成したところＴ１が８０℃未満となり、トナーの保存
安定性及び流動性が悪く、現像機中でプロツキングを生
じた。

またＥＶＡとしてエバフレツクス１５０（酢ビ量３３重
量％）を用いた以外は実施例１と同様の条件でトナーを
作成したところ、やはり保存安定性が低下してプロツキ
ングを生じた。

Claims

【特許請求の範囲】１樹脂および磁性物を主成分として含みかつ、必須成
分として離型剤を含みかつ任意成分として少なくとも染
料を含みＤ．Ｃ４０００Ｖ／ｃｍの電界印加時における
導電度が１０＾−＾１＾５〜１０＾−＾８Ｕ／ｃｍの範
囲にある磁性トナーにおいて、前記樹脂は温度特性（Ｔ
＿１）が８０〜１１０℃で、温度特性（Ｔ＿２）が９５
〜１２５℃の範囲にありかつ分子量が２０００〜５００
０の範囲にあるポリエチレンワックスと酢酸ビニルの含
有量が１４〜３０重量％の範囲にあるエチレン酢酸ビニ
ル共重合体からなると共に前記樹脂１００重量部中に前
記ポリエチレンワックスは６５〜９０重量部の範囲でか
つ前記エチレン酢酸ビニル共重合体は１０〜３５重量部
の範囲で含まれ、前記磁性粉としてＦｅ＿３Ｏ＿４を６
５〜７５重量％含有し、前記離型剤として５００センチ
ポイズ以上の粘度を有するシリコンオイルをトナー全量
に対して０．１〜０．５重量％の範囲で含有し、飽和磁
化（σ＿Ｓ）が５０〜６５ｅｍｕ／ｇｒの範囲でかつ保
磁力（＿ＩＨ＿Ｃ）が１６０〜４００Ｏｅの範囲にある
磁気特性を有することを特徴とする磁性トナー。２染料として金属錯塩を含むスピリット系染料を用い
ると共に染料の含有量がトナー全量に対して０．１〜０
．５重量％の範囲にあることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の磁性トナー。