JPS6313055A - 静電現像用現像剤 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、フェライトキャリアと、定着用樹脂と着色剤
を含むトナーとからなる静電現像用現像剤に関する。

〔従来の技術〕

静電現像用現像剤は電子写真法、静電印刷法、静電記録
法等において使用されるが、その現像原理はいずれの方
法においても本質的に同じである。

例えば電子写真法においては、セレン、酸化亜鉛、有機
光導電体等の感光体の表面を一様帯電後露光して静電潜
像を形成し、磁性キャリアと絶縁性着色微粉末であるト
ナーとを混合した現像剤を用い、例えば磁気ブラシ法に
より現像を行なう。

トナーはキャリアとの摩擦により現像剤に所定極性に帯
電している。現像して得られたトナー像は普通紙等の転
写シート上に転写されそして定着されて、最終画像が得
られる。

上述したいわゆる２成分現像剤においては、キャリアと
して鉄粉キャリアが使用されており、通常は摩擦帯電特
性の安定化のために表面を酸化処理したものが多用され
ている。しかるにこの鉄粉キャリアは、長期間の使用に
伴い粒子表面にトナーの被膜が形成されたりあるいは粒
子表面の酸化物が欠落するので、抵抗が大きく変化して
摩擦帯電特性が不安定になるという欠点がある。その結
果画像濃度の低下やカブリの増大を招いてしまう。

そこでこのような欠点を除くために、例えば特公昭５６
−５２３０５号、特開昭６０−１７２０６０°号および
同６０−７６７５６号に開示されているような、フェラ
イトキャリアが提案され、実用化されている。このフェ
ライトキャリアは、鉄粉キャリアに較べて、化学的に安
定で使用中の抵抗変化が少ない、軟くて確送トルクが小
さい、飽和磁化が小さいので軟い磁気ブラシを形成でき
るという利点がある。

また、キャリアと共に使用されるトナーは、定着用樹脂
と着色剤を必須成分として含有し、必要に応じて離型剤
や帯電制御剤などの他の成分が加えられる。そして通常
のコピーにおいては、黒色の画像を得るために、例えば
特公昭５２−３３０４号、同６０−１０６１７号および
特開昭５３−３３１５１号に記載されているように着色
剤としてカーボン、ブラックを用いるのが一般的である
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながらカーボンブラックを含むトナーを用いると
次のような問題が生ずる。

通常のカーボンブランクは親水性であるため、高温時に
カーボンブランクが吸湿することによりトナーの体積抵
抗が低下する。従って環境条件によって画質が変化する
という問題がある。またカーボンブランクは導電性であ
りしかも通常は画像濃度の点からカーボンブランクを５
〜１５重量％程度含有するので、現像性が良好である反
面、画像のコントラストが高くなるという問題がある。

更に荷重制御剤に悪影響を及ぼしてトナーの摩擦帯電量
が不安定となり、画質の安定性に欠けるという問題があ
る。

したがって本発明の目的は、上述した問題点を解消し、
耐環境安定性が良好でありしかも高品質の画像を安定し
て得ることのできる静電現像用現像剤を提供することで
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の静電現像用現像剤は、フェライトキャリアと、
定着用樹脂および着色剤を含むトナーとからなり、フェ
ライトキャリアは１×１０７Ω・ｃｍ以上の体積抵抗を
有すると共に、トナーは着色剤として実質的に非導電性
の黒色染料又は黒色顔料を含み、比誘電率が２．２以下
であることを特徴とする。

まず、本発明で用いられるフェライトキャリアは、Ｎｉ
、　Ｚｎ、　Ｍｎ、　Ｍｇ、　Ｃｕ、　Ｌｉ、　Ｂａ、
　　Ｖ、　Ｃｒ、　Ｃａ等の金属の酸化物と３価の鉄酸
化物との完全混合物より構成され、結晶学的にはスピネ
ル、ペロプスカイト、六方晶、ガーネットあるいはオル
ソフェライト構造を有する軟磁性材料として特徴づけら
れる。

画質、時に画像濃度の点から、本発明では１×１０’Ω
・１以上の体積抵抗を有するフェライトキャリアを用い
る必要がある。またキャリア物性のうち、飽和磁化（σ
、）は４０〜９０ｅｍｕ／ｇの範囲がよい。σ、が４０
ｅｍｕ／ｇ未満であると、現像用磁石ロールの磁力を強
くしても（非磁性スリーブ上で８５０Ｇ以上）、キャリ
アがロールが離脱して感光体表面に付着し易くなり、一
方σ、が９０ｅｍｕ／ｇより大となると搬送力が強すぎ
てトナーが変形又は破壊し易くなり、又磁気ブラシの穂
が硬くなって中間調の再現性が悪くなる。またキャリア
の平均粒径は４０〜１５０μｍの範囲がよい。粒径が小
さい程比表面積が大となり、最大トナー濃度を高くでき
、耐久性が向上し、画質も向上するので、１５０μｍ以
下が好ましいが、４０μｍより小さいと感光体表面への
キャリア付着が生じ易くなる。

このようなフェライトキャリアは例えば次のようにして
製造される。

最初に金属の酸化物と酸化鉄（ＦｅｚＯ＋）を所定の比
率で混合し、８００〜１０００℃の温度で数時間仮焼し
、しかる後数μｍ以下に粉砕する。次に粉砕粉を、必要
に応じて粘結剤を加えて加熱雰囲気中で雲霧乾燥して球
状粒子を得る。そして球状粒子を１）００〜１３００℃
の温度で焼結してから分級する。

次に、本発明において使用するトナーは、定着用樹脂中
に、着色剤を分散させた、平均粒径１゜〜２０１）ｍの
粒子である。定着用樹脂は定着方式（オーブン、フッシ
ュ、ヒートロール、圧力）に応じて適宜選定される。例
えばヒートロール定着用トナーの場合には、エポキシ樹
脂、ポリエステル樹脂、スチレン−ブタジェン共重合体
やスチレン−アクリル共重合体等のスチレン系樹脂およ
びそれらの混合樹脂などが使用できる。

着色剤は、一般に使用されるカーボンブランクの代りに
、半導電性乃至絶縁性の黒色着色剤を用いる。このよう
な着色剤としては含金属染料、ニグロシン染料、アニリ
ンブラック等の黒色染料や黒色顔料が挙げられる。着色
剤の含有量は、３〜１０重量％の範囲が好ましい。３重
量％未満であると十分な画像濃度が得られず、１０重量
％を超えるとトナーの流動性が低下してしまう。

本発明のトナーは、上記必須成分の他に次のような成分
を含有することができる。

ヒートロール定着方式に使用する場合、オフセット防止
効果を高めるために公知の離型剤を添加することが望ま
しい。離型剤としては、ポリアルキレン等の脂肪族系樹
脂などが使用できるが、−が１万以下の低分子量ポリオ
レフィン、例えば低分子量ポリプロピレンおよび／又は
低分子量ポリエチレンが好ましい。添加量は１〜５重量
％の範囲がよい。添加量が１重量％未満であるとその効
果が少なく、５重量％を超えるとトナーの流動性が低下
してしまう。

トナーの帯電特性を制御する目的で、公知の帯電制御剤
を添加することができる。正の帯電制御剤としては、ニ
グロシン染料、それをベースとした脂肪族−塩基酸及び
／又は二塩基酸との反応物、あるいはニグロシン染料と
カルボキシル含有樹脂との反応物、トリフェニルメタン
系染料などが挙げられる。負の帯電制御剤としては、含
金属アゾ染料が挙げられる。帯電制御剤の添加量は１〜
５重量％の範囲がよい。１重量％未満では帯電制御の効
果が小さく、５重世％を超えるとトナーの流動性と耐凝
集性が低下してしまう。

トナーの流動性や感光体に対する耐剛性を向上させるた
めに、トナーの表面及び／又は内部に疎水性シリカ微粉
末を添加してもよい。添加量は、０．１〜５重量％の範
囲が好ましい。

また定着用樹脂の一部を炭酸カルシウム等の無機微粉末
で置換してもよい。添加量は少ないとその効果がなく、
多いと画像特性が低下するので１〜１０重量％の範囲が
よい。

上記の各成分からなるトナーは、例えば次のようにして
製造される。まず原料をボールミル、スーパーミキサー
等の混合機にて予備混合し、ニーダ−等の混Ｈ機により
溶融混練後冷却固化する。

次いでジェットミル等の粉砕機で粉砕してから所定の粒
度に分級する。

このようにして得られたトナーの物性としては、比誘電
率が２．２以下とする必要がある。比誘電率は一般に抵
抗が大きく　（小さく）なると、小さく（大きく）なる
傾向を示す。すなわちトナーの比誘電率が小さいという
ことは、そのトナーの抵抗が高くなり、トナーの耐環境
安定性が向上し、画質が安定する。このような効果を得
るためには、トナーに導電性物質を実質的に含まないよ
うにすることが必要である。またトナーの平均粒径は、
５〜１５μｍの範囲がよい。５μｍより小さいとカブリ
が大きくなり、１５μｍを越えると荒れた画像となる。

本発明の現像剤は、上述したフェライトキャリアとトナ
ーとを混合して調整されるが、トナー濃度は３〜１０重
量％とされる。

なお、本発明においてキャリア及びトナーの諸物性は次
のようにして測定するものとする。

キャリアの抵抗は、ギャップが５１で対向した円形電極
（２５ｆｌφ）のセルにキャリアを充填し、電極間に１
　ｋｇの荷重をかけ２００　Ｖ／（至）の直流電場で測
定した値である。キャリアの磁気特性は振動試料型磁力
計（東英工業製ＶＳＭ　　ａ型）を用いて測定した値で
ある。トナーの帯電量は、トナー５重量部とキャリア９
５重量部とを混合し、市販のプローオフ帯電量測定器（
東芝ケミカル製ＴＢ２００型）でブロー圧１．０　ｋｇ
　／　ｃｒＡ、ブロ一時間２５ｓｅｃで測定した値であ
る。トナーの比誘電率は、底面を導電性の電極で覆い、
側面を厚さ３１會、高さ５ｍｍの絶縁体で覆った、内径
４２ｍｍφのセルに、試料を３〜５ｇ計り取り、Ｑメー
ター（横河電機製ＱＭ−１０２Ａ型）の対向電極間に挟
んで、１００ｋＨｚの周波数で測定した値である。

〔実施例〕

以下本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発
明はこれらの例に限定されるものではない。

男Ｊｌ生Ｌ スチレン−アクリル系共重合体（三洋化成製ＳＢＭ６０
０）８７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）３重量部、黒色染料（オリエント
化学製ブラックＢＹ）３重量部、帯電制御剤（オリエン
ト化学製ボントロン５５４）２重量部、ＣａＣＯ５（日
東粉化工業製ＮＳ＃２５００）　５重量部を用いて、粒
径が５〜２５μｍのトナー（ＮＩＬ　１　）を製造した
。このトナーの帯電量は、−２５μｃ／ｇで、比誘電率
は２．１８であった。

上記トナーと、体積抵抗が１×１０１）Ω・ｃｍ、粒径
が７４〜１４９μｍのフェライトキャリア（日立金属製
ＫＢＮ−１００）とをトナー濃度が５重量％になるよう
に混合して現像剤（Ａ−１）を調整した。

また黒色染料の代りにカーボンブラック（三菱化成製＃
４４）を用いた以外は上記と同様の組成で、粒径５〜２
５μｍのトナー（Ｎ［１２）を製造し−た。このトナー
の帯電量は一２７μｃ／ｇで、比誘電率は２．２８で゛
あった。このトナーを用いて上記と同様の条件で現像剤
（Ａ−２）を調整した。

上記の各現像剤を用いて市販の電子写真複写機（小西六
社製０−　Ｂ　ｉｘ３０００ｍ）により、（イ）２０℃
、５０％Ｒ，Ｈ，及び（ロ）３０℃、８０％Ｒ，Ｈ，の
２種類の環境条件で連続コピー試験を行なった。

５万枚コピー後の画像評価結果を表１に示す。

表１から、Ａ−１の現像剤を使用した場合は、高温高湿
の環境条件においても高品質の画像が得られることがわ
かる。これに対してＡ−２の現像剤を使用した場合は、
常温常温の環境条件では良好な画像が得られるが、高温
高湿の環境条件では中間調の再現性が低下することがわ
かる。

大施桝叉 実施例１のｔｌｈｌ）ナーにおいて各成分の配合量を変
えて表２に示す４種類のトナーを製造した。

上記のトナーと実施例１のフェライトキャリアを用いて
実施例１と同様の条件で現像剤（Ａ−３〜Ａ−６）を調
整した。

これらの現像剤を用いて実施例１と同様に画像評価を行
なった。その結果を表３に示す。

表　　３ 表３から、黒色染料の含有量が本発明の範囲内の現像剤
（Ａ−３〜Ａ−５）を用いると環境条件に対して安定し
た画像が得られることがわかる。

しかしながら黒色染料の含有量が多い現像剤（Ａ−６）
を用いると、画質が低下する。

去施適主 体積抵抗が６Ｘ１０＆Ω・ＣのＮｉ−Ｚｎ系フェライト
キャリア（Ｃ−１）、体積抵抗が３Ｘ１０７Ω・■のＭ
ｇ　−Ｚｎ系フェライトキャリア（Ｃ−２）、体積抵抗
が１×１０Ｉ０Ω・■のＣｕ　　Ｚｎ系フェライトキャ
リア（Ｃ−３）を準備し、実施例１の１ＩＩｌｌｌトナ
ーと実施例１と同様に混合して３種類の現像剤（Ａ−７
〜Ａ−９）を調整した。

これらの現像剤を用いて実施例１と同様に画像評価を行
なった。その結果を表４に示す。

表　　４ 表４から、体積抵抗の低いフェライトキャリアを含む現
像剤（Ａ−７）を用いると、画質が低下するが、本発明
の範囲の体積抵抗を有するフェライトキャリアを含む現
像剤（Ａ−８，Ａ−９）を用いると高品質の画像が得ら
れることがわかる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、実質的に導電粒子を含まないトナーと
フェライトキャリアとを用いるので、環境条件によらず
安定して高品質の画像を得ることができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）フェライトキャリアと、定着用樹脂および着色剤
   を含むトナーとからなる静電現像用現像剤において、前
   記フェライトキャリアは１×１０＾７Ωｃｍ以上の抵抗
   を有すると共に、前記トナーは前記着色剤として非導電
   性の黒色染料又は黒色顔料を含み、比誘電率が２．２以
   下であることを特徴とする静電現像用現像剤。
2. （２）トナーは３〜１０重量％の着色剤を含有する特許
   請求の範囲第１項記載の静電現像用現像剤。