JPS6142665A - 一成分系絶縁性磁性トナ− - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は電子写真などの静電潜像を乾式現像するための
一成分系絶縁性磁性トナーに関する。

（従来の技術） 従来、乾式現像法としては、カスケード法および磁気ブ
ラシ法などが採用されている。

両者はいずれもトナー粒子にキャリア粒子。

すなわち、前者ではガラスピーズ、後者では鉄粉を混合
した二成分系の現像剤を使用するものである。

この二成分系現像剤を用いる方式の欠点としては、トナ
ー粒子がキャリア表面へ付着する。いわゆるフィルミン
グによる現像剤の劣化により゛、現像剤をしばしば交換
するという煩わしい作業が必要であった。

また、トナー粒子の摩擦帯電時の微粉化によるトナーの
飛散の問題などがあり、改善が望まれていた。

これらの欠点を改良する目的で、トナー粒子自体に磁性
を付与し、キャリア粒子を併用することなく磁気スリー
ブで現像する−成分トナーを用いる現像方法が提案され
ており。

この方法の利点としては。

■トナー濃度の変化がなく、トナー濃度調整の装置など
の特別の装置の取り付けを省略でき、装置を全体として
小型化できること。

■現像機中のトナー搬送が容易でトナー攪拌動力を小さ
くすることができること。

■トナー中に含まれる磁性粉のために現像剤の比重が大
となりトナー飛散が少ないこと。

■キャリアを含まないことにより、現像剤の組成が簡素
であり、キャリア劣化がなく。

したがワて、現像剤の交換が不要であること。

■トナー中に磁性粉を含むため、磁気クリーニングが可
能であり、感光体のクリーニングが容易であること。

などが挙げられている。

また、この−成分系トナーには、導電性−成分トナーと
絶縁性−成分トナーがあるが。

前者は紙への転写に問題があり、ｒｐｃ　＜普通紙への
複写）方式に通用できない０本発明は後者の絶縁性−成
分トナーに屈するものである。

遠縁性−成分トナーを用いる方式は、ＰＰＣとして望ま
しい方式ではあるが、磁気スリーブ上でトナー粒子を均
一に帯電させることが極めて困難であるという大きな欠
点がある。

この原因は、−成分系トナーの帯電が、磁気スリーブお
よびブレードとの接触のみによってしか行われないこと
に起因する。

この問題を解決するため、従来から種々の提案がなされ
ている。主なものとしては、■トナーと逆極性に帯電す
る微粒子を併用する方法、０２種あるいはそれ以上の特
性の異なるトナーを併用する方法、■キャリアと同様の
働きをする強磁性粉末を少量併用する方法などがあり、
これらは従来の二成分系における働きのうち「キャリア
（トナー粒子を保持・搬送）」ではなく、「チャージャ
゛−（荷電付与）」の働きを持たせようとする考え方に
基づくものである。

しかしながら、上記提案の諸方式における欠点としては
、トナーとチャージャーの荷電符号が反対であることに
起因して１画像部と非画像部に順極性および逆極性の粒
子が選択的に付着し、トナーホッパー中のトナーとチャ
ージャーとの比率が変化してくることである。すなわち
、チャージャーはトナーに適切な帯電性を付与する重要
な働きをもつため。

トナー／チャージ中−の比は常に一定でなければならな
い、しかし、実際には印字枚数の増加に伴い、トナー／
チャージャー比に変化が生じ、その結果トナーの帯電性
が変化し。

結果として、得られる画像が変化してくるという重大な
問題がある。

さらに、他の製造上の問題としては、２種以上の粉末の
添加、混合に工数を要するということがある。

また、上記提案された方式によると、場合によっては非
画像部に付着した逆極性粒子が原因となって、地汚れな
どが発生することも問題である。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記したような一成分系絶縁性磁性トナーの問
題を解決し、長期の印字によっても画像の変化、および
地汚れを来さないトナーを提供すること、および製造工
数を減らしてコストを低減したトナーを提供することを
目的とするものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、破砕により、得ら
れた特定の粒度分布を有する不定形の磁性粉を用いるこ
とによって問題点が解決されるとの知見を得１本発明を
完成した。

すなわち９本発明は、少なくとも樹脂および磁性粉を含
む一成分系絶縁性磁性トナーにおいて、磁性粉として破
砕された不定形状のものであり、かつその体積基準積算
５０％径が１．０〜６μ、７５％径が３〜８μの粒度分
布を有する磁性粉を用いることを特徴とするトナーを提
供するものである。

本発明において用いられる磁性粉の具体的な製法として
は、結晶として析出した微粒状磁性粉を仮焼した数μ〜
数十μの粗大磁性粉を、望ましくは二次焼結して成形し
た後、粉砕し、必要に応じて分級して上記したような所
定の粒度分布を有する磁性粉を得ることができる。

上記磁性粉は、好ましくは９体積基準積算５０％径が４
．５〜５．５μ、７５％径が６．１〜７．５μの粒度分
布を有するもの、より好ましくは体積基準積算７５％径
が６．５〜７．５μの粒度分布を有するものを使用する
ことにより。

さらに優れた適性のトナーとすることができる。特に体
積基準積算７５％径が小となると帯電量の均一性が確保
されず、ベタ黒部の均一性が不良となり、逆に大になる
とチャージ中−の極性が強くなり過ぎて地力ブリを生ず
る。

本発明において、上記のような磁性粉を用いることによ
り、前記問題点が解決される理由については明確ではな
いが、以下のようなことが考えられる。

１）従来用いられている結晶析出した磁性粉（通常１μ
以下の平均粒径のもの）に比較して粒度分布が広く、磁
性粉の粗大粒子をより多く含む０本発明者等の研究によ
ると、　　−このような磁性粉を用いた場合には１通常
粒径のトナーよりも小粒径のトナーの方に多量の磁性粉
が含まれるていることが確認されている（後記参考例参
照、）、一方。

トナー中に含まれている磁性粉はトナーとは逆極性に帯
電することは知られていることから、この小粒径のトナ
ーが結果として「チャージャー」の役割を果し、良好な
均一帯電がなされるものと考えられる。

２）また９本発明者等の研究によると、この「チャージ
中−」の役割を果す小粒径のトナーの帯電性は９通常粒
径トナーのそれと比較した場合摩擦帯電序列上の異なる
位置にあるために前項のように均一帯電性が確保される
と同時に１両者はスリーブ（もしくはブレード）に対し
ては摩擦帯電序列上の同一の側に位置する（後記参考例
参照、）ために、この小粒径トナーはいつまでもトナー
ホッパー内に滞留することなり、「トナー」としても消
費されるため、長期の印字をしても組成に変化が生じな
い。

３）また、このチャージャーの量はトナーの粒度分布、
ことにアンダーカットの度合を変化させることによって
所望の強さのチャージャーとすることができる。

本発明における磁性粉は、各種のフェライト、マグネタ
イト、ヘマタイトなどの鉄、亜鉛、コバルト、ニッケル
、マンガンなどの合金もしくは化合物などの自体公知の
ものを使用することかできるが、その磁気的性質として
は、飽和磁化７０〜＄５ｅｍｕ／ｇ、保磁力２００６ｅ
以下のものが特に好ましい、また、これら磁性粉は目的
によっては破砕後に。

分級したものであってもよいし、自体公知の表面処理９
例えば疎水処理あるいはシランカンプリング剤処理など
を施したものであってもよい。

本発明において用いられる樹脂としては。

ポリスチレン系、スチレンとアクリル酸エステル、メタ
クリル酸エステル、アクリルニトリルあるいはマレイン
酸エステルなどとのスチレンを含む共重合体系、ポリア
クリル酸エステル系、ポリメタクリル酸エステル系、ポ
リエステル系、ポリアミド系、ポリ酢酸−ビニル系、エ
ポキシ系樹脂、フェノール系樹脂。

炭化水素系樹脂９石油系樹脂、塩素化パラフィンなに自
体公知の結着剤樹脂を例示することができ、これらは単
独もしくは混合して使用することができる。

また、目的に応じて各種の添加剤を併用することができ
９例えばワックスなどの滑剤。

コロイダルシリカ、カーボンブランクなどの流動性付与
剤、電荷調整剤２着色剤などがある。

本発明のトナーの製造法は自体公知の方法であり、樹脂
、磁性粉および必要な添加剤を予備混合し、二本ローラ
、三本ローラ、二軸混練機などの各種混練機によって、
加熱熔融しながら分散し、冷却後粉砕し、必要に応じて
分級あるいは滑剤を後添加して得ることができる、トナ
ーの粒度としては、平均粒径が１０〜１５μであり、５
μ以下および２５μ以上のトナーを含まないことが好ま
しい、５μ以下の粒径のトナーが多くなると、流動性が
悪化するとともに、逆極性が強くなり過ぎて非画像部に
チャージャーが付着し、地汚れが生ずる。また、２５μ
以上のトナーが多くなると１画像がアして商業上の価値
を減する。

以下具体例によって本発明を説明する。例中部は重量部
を・示す。

参考例 磁性粉（Ａ）４０部、スチレン−アクリル樹脂（日本カ
ーバイド社製に一７５Ａ商品名）５４部、カーボンブラ
ック２部、染料（保土谷化学ＩＸ！スピロンブラックＴ
ＲＨ，商品名）２部およびワックス２部を予備混合し、
二輪押出し機にて加熱混練した後、粗粉砕、微粉砕およ
び分級して、平均粒ａ　１ｓ、ｓμに調整し。

さらにコロイダルシリカ０．３部を混合してトナー（ト
ナーＡ）を得た。

市販複写機を改造して一成分系現像剤用とした複写機に
より、トナーＡを用い、＋６００ｖおよび一６００■の
静電潜像をそれぞれ形成し、その潜像を現像し、それぞ
れの潜像に付着したトナーの粒度分布およびそのトナー
中の磁性粉量（電気炉加熱による焙焼残渣）を測定した
結果は９表１のとおりであった。

表１ また、磁性粉（Ｂ）を用い、同様の操作によってトナー
Ｂを得、上記と同様にして平均粒径および磁性粉量を測
定した結果は１表２のとおりであった。

表２ 注１）磁性粉（Ａ）；結晶として析出した平均粒径約３
μのマンガン−亜鉛−フェライト（Ｍｎ−Ｚｎ−フェラ
イト）を二次焼結して成形後破砕し９分級して１体積基
準積算２５％径が４μ、５０％径が５μ、７５％径が７
μの粒度分布とした。この磁性粉（Ａ）の保磁力は４０
０ｅ、飽和磁化は？　９　　ｅａ＋ｕ／　ｇメ測定磁場
１０ＫＯｅ、以下同じ、）であった。

なお、磁性粉の粒度分布はコールタ−エレクトリック社
製のコールタ−カウンターＴＡ−■を使用し、磁性粉量
２ｍｇを界面活性剤１０％溶液中に超音波分散器によっ
て十分分散して測定した。また、平均粒径１μ以下の粒
子ｉよ上記測定法を適用できないため、電子顕微鏡によ
って目視観測し、換算した。

磁性粉（Ｂ）；体積基準積算５０％径が０゜３μの磁性
粉（戸田工業社１１ＥＰΦ５００゜商品名）。

上記のとおり、トナーＡを用いた場合には。

プラス帯電に付着するトナーの平均粒径はマイナス帯電
に付着するトナーのそれよりも大であること、およびプ
ラス帯電に付着するトナー中の磁性粉量が小であるのに
対し、トナーＢを用いた場合にはほとんど差異が見られ
ないことが理解される。

また１表１における逆極性トナーを分離し。

再度帯電量を測定すると２通常トナーと同様に順極性に
帯電することが確認された（東芝製ブローオフ帯電量測
定機使用）、すなわち。

前記したように、小粒径のトナーの帯電性は。

通常粒径トナーのそれと比較した場合摩擦帯電序列上の
異なる位置にあるものの、スリーブ（もしくはブレード
）に対しては同一の側に位置するすることが確、認され
た。このようにマイナス潜像付着トナーは、「チャージ
ャーＪとしての役割が固定的なものではなく。

「トナー」として順次消費されることが理解されるであ
ろう。

実施例１ セレン感光体搭載の市販複写機を改造した一成分系現像
剤用複写機で、上記参考例のトナーＡを用いて印字テス
トをした０画像濃度（市販の反射濃度針による。）は、
初期で１゜２４．１０００枚印字後部１．３５であり、
所定の帯電量に均一に帯電しているか否かを示すベタ黒
部の均一性は、極めて良好であった。

比較例１ 実施例１において、トナーＡに代えて参考例のトナーＢ
を用いて印字テストをした０画像濃度は、初期で０．９
３．１０００枚印字後部０．９５であり、ベタ黒部の均
一性は、極めて不良で実用に耐えないものであった。

実施例２ 台ｎ−Ｚｎ−フェライト（保磁力は３１６ｅ、飽和磁化
は７５　　ｅ＋ｍｕ／　ｇ　）から得た表３に示す磁性
粉３０部、参考例と同じスチレン−アクリル樹脂６６部
、カーボンブラック２部、参考例と同じ染料２部を予備
混合し、二軸押出し機にて加熱混練した後、粗粉砕、微
粉砕および分級して、平均粒径１３．５μに調整し。

さらにコロイダルシリカ０．３部を混合して得たトナー
Ｃの画像濃度およびベタ黒部の均一性は表３に示すとお
りであった。

実施例３ 実施例２においてｒ　Ｍｎ−Ｚｎ−フェライトに代えて
マグネタイト（保磁力は２１Ｂｅ、飽和磁化は８１　　
ｅｍｕ／　ｇ　）を使用した表３に示す磁性粉を使用し
た以外は同様にして得たトナーＤの特性も表３に示すと
おりであった。

以下余白 表３ 表３中◎は極めて良好、○は良好であることを示す。

比較例２ 実施例２において１体積基準積算％が異なる表４に示す
Ｍｎ−Ｚｎ−フェライトを用いた以外は同様にして得た
トナーＥの画像濃度およびベタ黒部の均一性は表４に示
すとおりであった。

比較例３ 実施例２において０体積基準積算％が異なる表４に示す
マグネタイトを用いた以外は同様にして得たトナーＦの
画像濃度およびベタ黒部の均一性は表４に示すとおりで
あった。

表４ 実施例４〜６および比較例４〜５ 結晶として析出した平均粒径約３μのＭｎ−Ｚｎ−フェ
ライトを二次焼結して成形後破砕し。

分級して１表５に示すような粒度分布とした磁性粉を用
い、実施例２と同様にして得た各種トナーの画像濃度お
よびベタ黒部の均一性は表５に示すとおりであった。

以下余白 表　　　５ 表５において、■は極めて良好、Ｏは良好、Δはやや不
良。

×は不良を示す。

〔発明の効果〕

本発明に係る一成分系絶縁性磁性トナーは、長期間の印
字によっても画像の変化および地汚れを生ぜず、製造の
上でも粉体どうしの混合をする必要がない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも樹脂および磁性粉を含む一成分系絶縁性
   磁性トナーにおいて、磁性粉として破砕された不定形状
   のものであり、かつその体積基準積算５０％径が１．０
   〜６μ、７５％径が３〜８μの粒度分布を有するものを
   用いることを特徴とするトナー。 ２、体積基準積算５０％径が４．５〜５．５μ、７５％
   径が６．１〜７．５μの粒度分布を有する磁性粉を用い
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のトナー
   。 ３、体積基準積算７５％径が６．５〜７．５μの粒度分
   布を有する磁性粉を用いることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項もしくは第２項記載のトナー。