JPS60220362A

JPS60220362A - 静電荷像用現像剤

Info

Publication number: JPS60220362A
Application number: JP59077341A
Authority: JP
Inventors: Katsutomo Oomika; 大美賀　克友; Masumi Asanae; 朝苗　益実
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1984-04-17
Filing date: 1984-04-17
Publication date: 1985-11-05

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】〔技術分野〕本発明は、電子写真や静電記録等に使用される静電荷像
用現像剤に関する。

〔先行技術〕

酸化亜鉛、セレン、有機光導電体もしくはマイラー（商
品名）で被覆された硫化カドミニウムなどの画像担体表
面に静電荷像を形成し、この静電荷像を例えば磁気ブラ
シ法により現像し、得られたトナー像を転写シート上に
転写し、ついで定着して最終画像を得る電子写真被写方
法は、よく知られている。

、上記の磁気ブラシ法においては、現像剤として鉄粉、
フェライト粉末等の磁性キャリアと、樹脂と着色剤を含
むトナーとの混合粉体である二成分系現像剤が多く使用
されている。（例えば、特公昭５５−１５０４０号、特
開昭５０−５６９４６号、同５４−１５４６３６号、同
５６−１１４５９号、同５６−１１４６０号等の各公報
参照）この二成分系現像剤を用いる磁気ブラシ現像法は
、キャリアとトナーを所定の比率で混合し、両者を互い
に逆極性に緑擦せしめ、所定の極性に帯電したトナーの
みを画像担体表面に付着させるものである。この方式で
は、トナーが明確な静電荷を有するため、静電荷像を忠
実に現像することが可能であり、又正規現像のみならず
反転現象も容易である。また、現像後もトナーの静電荷
か保持されるため、普通紙へのトナー像の良好な静電転
写が可能である。しかしながら、キャリアとトナーとを
良好に摩擦帯電させるために、両者の混合比率を一定に
維持する必要があり、そのためトナ−濃度の制御機構を
設ける必要がある。またキャリアとトナーとの混合を長
時間続けると、キャリアの表面にトナーの皮膜が生じ、
キャリアの摩擦帯電特性が低下するので、キャリアを定
期的に交替する必要がある。

そこで、キャリアを用いずにトナーのみを画像担体表面
に接触もしくは近接せしめて静電荷像を現像する方法が
提案された。例えば特開昭４９−４５３２号公報には、
導電性磁性トナーを導電性スリーブ上に保持し、導電性
磁性トナーを介して導電性スリーブと画像担体の裏面と
の間に導電路を形成して現像を行うことが記載されてい
る。

この導電性磁性トナーを用いる現像方式は酸化亜鉛紙や
静電記録紙のような特殊処理紙に＠接記録を行なう抱写
万式には適しており、実用化されているが、転写工程を
含む複写方式に適用すると、トナーの抵抗か低いため転
写画像が不鮮明になるという不具合が生ずる。

こうした転写における不具合を除くために、例えば特開
昭５０−４５２９８号、同５１−１３３０２８号、同５
５−３１１３６号の各公報に記載されているように絶縁
性磁性トナーを用いることが提案され、実用化されてい
る。

この絶縁性磁性トナーを用いる複写方式においては、ト
ナーの抵抗が高いため転写が容易となるという利点はあ
る。しかしながら、トナーはそれを保持する部材（スリ
ーブ）やドクタ一部材との接触、更にトナー同志の接触
により摩・擦帯電して静電荷を持つため、二成分系現像
剤におけるトナーのようにキャリアとの接触による均一
でかつ十分な帯電が困難となり、トナーの各粒子の帯電
極性にばらつきが生ずるのみならず、湿度や温度の影響
を受けやすくなる。更に十分な帯電量を得ることができ
ないという難点がある。その結果、カブリや反転などの
現像が生じ、又画像濃度が低下するという問題があった
。

〔目　的〕

本発明の目的は、上述の従来技術の問題点を解　□消し
、高品質の転写画像が得られる静電荷像用現像剤を提供
１−ることである。

〔要　旨〕

本発明の静電荷像用現像剤は、少くとも樹脂と磁性粉を
含有し、４〜３０ｅｍｕ／ｌの飽和磁化（σＳ）と１０
＋４０・ｍ以上の体積抵抗を有する絶縁性粉体（５）と
、少くとも樹脂と磁性粉と導電性粒子を含有し、４０〜
７０ｅｍｕ／ｆの飽和磁化と１０８０・ｍ以下の体積抵
抗を有する導電性粉体（Ｂｌとを（Ａｌ：（Ｂｌ＝４０
〜８０　：　２０〜６０の重量比で混合したことを特徴
とするものである。

〔構　成〕

まず、本発明では転写効率を高めかつ鮮明な転写画像を
得るために、トナーとして１０１４Ω・ｍ以上の体積抵
抗を有する絶縁性磁性粒子からなる粉体（以下絶縁性粉
体という）を用いる。またこの絶縁性粉体の磁気特性を
、飽和磁化（σＳ）が４〜３０ｅｍｕ／ｌｒの範囲にあ
るようにす、る。これは、σＳが４ｅｍｕ／ｆｒ未満で
あると現像用磁石ロール上に吸着され難く、σＳが５０
ｅｍｕ／ｌｒを越えると現像用磁石ロール上に吸着され
る力が強くなって、静電荷像に静電的に吸引されにくく
なるからである。

次に、上記絶縁性粉体単独で現像剤を構成した場合は、
前述したように帯電が不安定となる。そこで上記絶縁性
粉体に対してそれと逆極性に帯電しうる、かつそれより
飽和磁化の強い導電性を有する磁性粒子からなる粉体（
以下導電性粉体という）を加えて現像剤を調整する。

この導電性粉体を混合した現像剤によれば、両粉体は現
像用磁石ロール上に保持されて現像部に搬送されるまで
の間に摩擦帯電して、互いに逆極性の電荷を持つように
なる。ここで絶縁性粉体はσＳが低いため現像用磁石ロ
ールの磁槃吸引力に打勝って容易に静電荷像に付着する
。一方導電性粉体は飽和磁化が高いため、その殆んどは
現像用磁石ロール上に保持される。ただし導電性粉体の
一部は、磁性粉体と同様に静電荷像に付着する。これは
導電性粉体な構成する粒子間に帯電量のバラツキがあり
、帯電量の少い粒子は磁性粉体に静電的に吸着されるた
めと考えられる。

上記導電性粉体としては、現像電極効果を持たせるため
と電荷保持能力を抑制して静電荷像への付着を防ぐため
に、１０８Ω・ｍ以下の体積抵抗を有するものが適当で
ある。またその飽和磁化（σＳ）は４０〜７０ｅｍｕ／
ｌｒの範囲がよい。これは、σＳが４０　ｅｍｕ／ｌ　
ｒ未満であると現像用磁石ロールから容易に離脱して、
カプリを生じ易くなり、σＳが７０ｅｍｕ／ｐｒを越え
ると搬送性が増して硬い磁気ブラシが形成されるからで
ある。

また絶縁性粉体（５）と導電性粉体（Ｂｌの混合比率は
、ｆｊｉ［−１（Ａｌ　：　（Ｂｌ　＝　４Ｏ−ｓｏ　
二２０−６０　トナルＪ：うにするととが適当である。

これは、絶縁性粉体の配合量が上記範囲より少いと、良
好な摩擦帯電が行われないため画像濃度が低下し、一方
その配合量か上記範囲を越えると、導電性粉体が疲労し
てその摩擦帯電特性が低下するからである。

上記現像剤によれば、導電性粉体がキャリアとしての機
能を果すため、絶縁性粉体（トナー）に明確な静電荷を
付与することができ、しかも与えられた電荷量を平均化
することができるため、−成分系の磁性トナーと同様の
簡単な構造の現像装置によって忠実な現像が行なえかつ
現像後もトナーの電荷が保持されるため、良好な転写が
行える。

ただし、本発明の現像剤を使用する場合は、絶縁性粉体
の混合比率が現像を繰返すに従い低下するので、該粉体
の粒度分布、その磁気特性ならびに現像条件（例えば現
像用磁石ロールの磁力）などを適宜設定するとよい。

上記の現像剤の材料としては、通常の磁性トナーに用い
られる種々の材料が用いられる。即ち、強磁性体微粒子
としては、磁場によってその方向に極めて強く磁化する
物質、例えば、フェライト。

マグネタイトなどをはじめとする鉄、コバルト。

ニッケルなどの強磁性を示す元素を含む合金あるいは化
合物、その他、熱処理等伺らかの処理を施すことによっ
て強磁性を示す種々の合金等も有効に用いられる。これ
らの強磁性体は、トナー中に含有せしめるため、平均粒
径が０１〜３μｍ程度のものが望ましい。磁性体微粒子
の含有量は、絶縁性粉体においては、５〜４０重量優と
するのが好ましい（より好ましくは１０〜３０重量優）
。これは５重量係未満ではσＳが低すぎ、４０重量俤を
越えると絶縁性が低下し、かつσＳが高くなりすぎるか
らである。

また導電性粉体においては、磁性体微粒子の含有量は５
０〜７０重量憾とするのが磁気特性上好ましい。

定着用樹脂は、定着方式により適宜選定する必要がある
。定着方式が加熱によるオープン式の場合、およびヒー
トロール等の熱ロール式の場合において、例えば下記の
様な熱可塑性樹脂が用いらレル。スチレン類、ビニルエ
ステル類、α−メチレン脂肪族モノカルホン酸のエステ
ル類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリ
ルアミド、ビニルエーテル類、ビニルケトン類、Ｎ−ビ
ニル化合物等の単量体を重合させたホモポリマーもしく
は、これら単量体を２種以上組合せて共重合させたコポ
リマーあるいは、それらの混合物を用い得る。また、ロ
ジン変性フェノールホルマリン樹脂、ビスフェノール型
エポキシ１Ｍ脂、油変性エポキシ樹脂、ポリウレタン樹
脂、セルローズ樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエステル
樹脂等の非ビニル系熱可塑性樹脂等の非ビニル系樹脂、
あるいはそれらと前記の如きビニル系樹脂との混合物も
用い得る。

特に、現像したトナー像をオープン加熱により定着する
場合には、ビスフェノール型エポキシ樹脂が望ましく、
熱ロールを用いて定着する場合には、スチレン系樹脂を
主成分とする樹脂あるいはポリエステル樹脂が望ましい
。スチレン系樹脂はスチレン成分が多い程熱ロールに対
する離撤性が向上する。また熱ロールに対する離型性を
更に高めるためには、脂肪酸金属塩類、低分子量のポリ
エチレン、ポリプロビレ／、炭素数２８以上を有する高
級脂肪酸類、天然あるいは合成のパラフィン類等を添加
すれは、効果がある。

一方、定着方式が圧力定着を用いる圧力ロール式の場合
、例えば以下の様な感圧性の樹脂が用いられる。高級脂
肪酸類、高級脂肪酸金属塩類、高級脂肪酸誘導体、高級
脂肪酸アミド類、ワックス類、ロジン誘導体、アルキッ
ド樹脂、エポキシ変性フェノール樹脂、天然樹脂変性フ
ェノール樹脂、アミノ樹脂、シリコン樹脂、ポリウレタ
ン、ユリア樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル酸または
メタクリル酸と長鎖アルキルメタクリレート、長銀アル
イルアクリレートとの共重合オリゴマー、スチレンと長
鎖アルキルアクリレ−ト、長鎖アルキルメタクリレート
との共重合オリゴマー、ポリオレフィン、エチレン−酢
酸ビテル共重合体、エチレンルビニルアルキルエーテル
共重合体、無水マレイン酸系共重合体、石油系残置、ゴ
ム類等が挙げられる。

これらの樹脂は、任意に選定し、また任意に混合して用
い得るが、トナーとした場合の流動性を低下させないた
めには、ガラス転移点が４０”Ｃを越える樹脂、もしく
は樹脂混合物が有効に用いられる。定着用樹脂のトナー
中に含有せしめる量は、強磁性体微粒子、色調節用顔料
、染料、荷電制御剤を除く割合であるが、トナーの定着
性を低下させないためにトナー全量の３０重量係以上添
加する必要がある。

また絶縁粉体と導電性粉体とは、同じ樹脂を用いてもよ
いし、あるいは帯電特性を制御するために摩擦帯電系列
の異なる樹脂を用いることもできる。

色調節用顔料、および染料は、一般の乾式現像剤に用い
られている種々のものを任意に用いることができる。し
かし、トナー全量に対する含有量は、トナーの電気特性
を低下させることのない範囲で添加する必要がある。本
発明では、これらの添加量は、トナー全量に対して１０
重ｊｉ１未満が適当である。用い得る顔料および染料と
しては、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、
アニリンブルー、カルコオイルブルー、クロームイエロ
ー、ウルトラマリンブルー、テュポンオイルレッド、キ
ノリンイエロー、メチレンブルークロライド、フタロシ
アニンブルー、マラカイトグリーンオフサレート、ラン
プブラック、ローズベンガルおよびそれらの混合物か使
用される。強磁性体微粒子自体が着色しており、これら
色調節剤を加える必要のない場合は、あえてトナーに添
加する必要はない。また、カーボンブラックを用いる場
合には、絶縁性粉体においては、カーボンブラックは導
電性粒子であるためトナーの電気絶縁性を低下させない
ため、トナーの樹脂成分１００重量部当り、０５〜１０
重量部の範囲内で添加する必要がある。

−万、導電性粉体においては、体積抵抗の点から、樹脂
成分１００重１部当り、２〜１５重１部の範囲で添加す
ればよい。

上記の顔料や染料は粉体の摩擦帯電を制御する目的で、
強磁性体微粒子、定着用樹脂との組み合せで、特定の顔
料、染料を選定し用いることができる。しかし、粉体の
電荷を制御するためには、従来より公知の染料あるいは
顔料を電荷制御剤として添加することができる。例えば
、正に摩擦帯電性を有するニグロシン染料、あるいは高
級脂肪酸で変性したニグロシン染料、負に摩擦帯電性を
有する含金属（Ｃｒ　）アゾ染料が挙げられる。また、
特公昭５１−２８２５２号、特公昭５３−１３２８４号
等に記載されている様に、ある種の高分子染料では前記
染料に比べて電荷が安定しており、本発明では、特に有
効に用いられる。更に％酸化処理されたカーボンブラッ
クおよび正または負の電荷制御性の基を有する樹脂等は
一種の電荷制御剤と見なすことができ、有効に用いられ
る。

以上の材料、組成より成る粉体は、混練、粉砕、分級、
もしくは粉砕後球状化処理し、分級して用いられる。分
級は、例えば、アルピネ社製ジグザグ分級機を用いて行
なわれるが、粉体の平均粒径な３〜３０μｍの範囲内に
おさえることが好ましい。５μｍ以下の粒子が多い場合
は、高い画像濃度が得られるが、カブリの多い画像とな
り、３０μｍ以上の粒子が多い場合には、カプリが少な
くなるが画像濃度が低下し、画像が荒れる傾向がある。

分級した粉体には、通常用いられる種々のトナー添加剤
を添加混合して用いることができる。これは粉体の電気
絶縁性および流動性を調節する目的で加えられるもので
あり、添加剤を添加しても粉体の電気特性が本発明の範
囲内にある様にする必要がある。添加剤としては、種々
の無機物、有機物を用い得るが、平均粒径が０．０１〜
５００μｍであり、トナー全量に対して０．旧〜４重量
係の範囲内で効果のあるものが望ましい。上記範囲外の
添加剤を添加すれば、一般に絶縁性粉体の電気絶縁性が
本発明の範囲をはずれるため、良好な転写画像か得られ
ない。本発明を達成し得る添加剤としては、例えば、エ
ロジル等のシリカ微粉末、カーボンブラック、種々の染
料、顔料、微粉状ポリテトラフルオロエチレンやポリス
チレン等の、樹脂微粉末が挙げられる。これらの中で、
特にエロジルとカーボンブラックは効果があり、粉体全
量に対して前者は００５〜２重量饅、後者は００５〜０
．２重量係添加する場合に粉体の電気絶縁性、流動性を
良好にし、粉体の現像、転写性を高める効果が顕著であ
る。

本発明において、現像剤を構成する絶縁性粉体および導
電性粉体の特性は、材料１組成および調整法により決定
されるが、磁気特性および抵抗率の測定は以下のように
して行なう。まず、磁気特性は、振動試料型磁力計（末
英工業製ＶＳＭ−１型）により行なう。次に抵抗率の測
定は、磁性粉体な適当量（１０数ｍｌ　）計り取り、ダ
イアルゲージを改良した内径３．０５ｉｙφ（断面＃ｔ
＝　ｏ、ｏ７３−）の絶縁シリンダー〔テフロン（商品
名）製〕の中に充填し、０．１時の荷重下、Ｄ、Ｃ４０
００Ｖ／＋＋の電場で抵抗を測定し、抵抗率を算出した
。測定には横筒〜ヒューレットパッカード製４３２９Ａ
型絶縁抵抗計を用いた。

また、各粉体の摩擦帯電量は、その粉体０．５ｔを市販
のキャリア（日本鉄粉製Ｚ−２００）　１０ｔとよく混
合し、混合物０．２ｔを計り取り、東芝ケミカル製プロ
ーオフ粉体帯電量測定器ＴＢ−２００型で、ブロー圧ｔ
ｏ時／ａｊ、ブロ一時間４０ｓｅｃの条件で測定した。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、これ
らにより本発明の範囲が限定されるものではない。

実施例１゜スチレンブチルメタクリレート（三洋化成製ＳＢＭ−７
００）　６６重量部、低分子量ポリプロピレン（三洋化
成製ビスコール５５０Ｐ）４重量部、磁性粉（戸田工業
ｇ　ＥＰＴ−５００）　５０重量部よりなる混合物をス
ーパーミキサーで乾式予備混合し、ついでパンバリにて
１３０℃の温度で加熱混練した。得られた混練物を冷却
固化後ジェットシルにて微粉砕し、ついで風力分級によ
り３〜６０μｍの分級物を作成した。

この分級物に負荷電性シリカ微粉末（日本アエロジル製
Ｒ９７２）を０２重量部添加し、１００℃の熱気流中を
通して絶縁性粉体（ＮＩＩＡ−１）を作成した。この絶
縁性粉体の抵抗率は１０Ｉ６０・副、σＳは２５ｅｍｕ
／ｐ、帯電量は一２０μｃ／　ｔであった。

次に樹脂（シェル化学製エビコー）　移１００４　）５
５重量部、磁性粉（戸田工業製ＥＰＴ−５００）　６０
重量部、カーボンブラック（三菱化成裏書４４）、脂肪
酸変性ニグロシン染料（オリエント化学製ボンメロンＮ
−０３）２重量部よりなる混合物を、スーパーミキサー
で乾式予備混合し、ついでパンバリにて１５０℃の温度
で加熱混練した。得られた混線物を冷却固化後ジェット
ミルにて微粉砕し、得られた粉砕粉に正荷電性シリカ微
粉末（日本アエロジル製１（Ａ２００　）　０．５重量
部とカーボンブラック（三菱化成裏書４４）０．５重量
部を添加し、十分に混合した。次に上記粉砕粉を２００
〜３００℃の熱気流中に導入して熱処理を施し、ついで
風力分級により分級して、５〜６０μｍの粒度分布を有
する導電性粉体（Ｉｌ＆ＬＢ−１）を作成した。この導
電性粉体の抵抗率は１０１Ω・−１σＳはｓｏｅｍｕ／
１１帯電量は十〇、ＢｔｌＣ／ｌであった。

上記二種類の粉体な（Ａ−１）　：　（Ｂ−１）　＝　
５０　：　５０の比率で混合して現像剤（Ｎ（Ｌｌ　）
を調整した。この現像剤を用いて電子写真複写機（サイ
バネット社製ＣＰ５５Ｎ改造機）にて、２０℃６０優Ｒ
，Ｈ，の環境下↑画像評価を行なったところ、濃度１，
３、解像度６３ｖ鋪でかつ中間調の再現性の良い画像が
得られ、又転写効率も８５チと良好である。

また比較のために、絶縁性粉体のみで現像剤を調整して
、上記と同様の条件で画像評価を行ったところ、画像濃
度は１．０に抵下し、又転写効率も６゜饅に低下した。

更に３０℃、ａｏｓＲ，Ｈ，の環境下で、上記と同様の
画像評価を行ったところ、本発明の現像剤（Ｎｏ１）は
画質が良好でかつ転写効率も８０優であったが、Ａ−１
のみからなる現像剤は転写効率が５０優に低下した。

実施例２゜実施例１において、各材料の配合比を変化させてそれぞ
れ５種類の絶縁性粉体および導電性粉体を調整した。こ
れらの組成および特性は第１表および第２表に示す通り
である。

第１表　絶縁性粉体第２表　導電性粉体上記の絶縁性粉体と導電性粉体をｂｏ：ｓｏの重量比で
混合して５種類の現像剤を調整し、実施例１と同様の条
件で画像評価（２０℃、　６ｏ優Ｒ，Ｈ，）を行ったと
ころ、第３表に示す結果が得られた。

筑６表第６表に示す通り、本発明に係る現像剤（Ｎα２〜４）
は画質も良好でかつ転写効率も高いが、本発明の範囲外
のＮα１′の現像剤は転写効率は高いが、解像度および
中間調の再現性が悪く、Ｎｌ１２’の現像剤は濃度およ
び解像度が悪く、しかも転写効率も低かった。

実施例３゜ポリエチレンワックス（三井石油化学製ＨＩＷＡＸ　’
２００Ｆ　）　４９重量部、エチレン酢酸ビニル共重合
体（三井ポリケミカル製ＡＣＰ、ａｏｏ　）　２１１重
部、荷電制御剤（オリエント化学製ボンドロンＥ８２　
）　２重量部、磁性粉（戸田工業膜ＢＰＴ−５００）　
２８重量部を秤量し、実施例１と同様の方法で絶縁性粉
体（ＮａＡ−５）を作成した。この粉体の特性は、抵抗
率が２Ｘｉ　Ｏ”’Ω・ｏｎ、σＳが２４　ｅｍｕ／　
ｔ、帯電量が一１８μＣ／ｌであった。

次にポリエチレンワックス（上記と同様）２１重量部、
エチレン酢酸ビニル共重合体（上記と同様）９重量部、
磁性粉（戸田工業膜ＥＰＴ５００　）　６５重量部、正
荷電制御剤（オリエント化学展ＡＦＰ−Ｂ）２重量部、
カーボンブラック（三菱化成製＄４４　）　５重量部を
秤量し、実施例１と同様の方法で導電性粉体（Ｎ［１Ｂ
−５）を調整した。

上記各粉体を種々の比率で混合して５種類の現像剤を調
整し、各々の現像剤について市販の圧力足５１７１Ｆ式
ノ複写ｍ　（）ｔＨＸ　）ｔＯＴＡ）ＬＹ社製Ｒ６０８
Ｄ　）にて画像評価（２０℃、５ｏ−Ｒ，Ｈ，）を行な
った。その結果を第４表に示す。

第４表に示す通り、本発明に係る現像剤（ＮＦＬ５〜７
）は画質が良好でかつ転写効率も高いが、本発明の範囲
外の現像剤（Ｎｉｌ　３’、　４’　）は画質及び転写
効率共に満足すべきものではなかった。

〔効　果〕

以上に記述の如く、本発明の現像剤は、互に逆極性に摩
擦帯電しうる特定の二種類の磁性粉体の混合粉体である
からして、−成分系の磁性トナーの場合と同様な簡易な
構造の現像装置によって、高品質の複写画像を得ること
ができる。

代理人弁理士　高　石　橘　馬バ・、−＼ご−−

Claims

【特許請求の範囲】

ｔ　少くとも樹脂と磁性粉を含有し、４〜５０ｅｍｕ／
ｌの飽和磁化（σＳ）と１０１４０・α以上の体積抵抗
を有する絶縁性粉体囚と、少くとも樹脂と磁性粉と導電
性粒子を含有し、４０〜７０ｃｍｕ／ｌの飽和磁化（σ
Ｓ）と１０ａΩ・ｍ以下の体積抵抗を有する導電性粉体
但）とを（Ａ）　：　（Ｂｌ　＝　４０−８０　：　２
０−６０７７）重量比で混合したことを特徴とする静電
荷像用現像剤。