JPS6313056A

JPS6313056A - 静電現像用現像剤

Info

Publication number: JPS6313056A
Application number: JP61157277A
Authority: JP
Inventors: Koji Noguchi; 浩司野口; Kengo Ito; 健吾伊藤
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1986-07-04
Filing date: 1986-07-04
Publication date: 1988-01-20

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により磁気ブラシ法等により現
像を行なう。トナーはキャリアとの摩擦により現像前に
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〕

しかしながら着色剤としてカーボンブラックを含有した
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して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。またカーボンブラックは導電性でありしかも通
常はそれを５〜１５重量％程度含有するので、画像のコ
ントラストが高くなる。更に帯電制御剤にも悪影響を及
ぼしてトナーの摩擦帯電量が不安定となり、画質の安定
性が低下するという問題が生ずる。

また２成分系現像剤用トナーにあっては、トナーが飛散
してコロナワイヤを汚染したりあるいは光学系に付着す
ることにより画質が低下す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る現像剤
であって、トナーは着色剤として非導電性の黒色染料又
は黒色顔料を含みかつ磁性粒子を１５重景％以下含有す
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、大方晶、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、特に画像濃度の点から、本発明では１×１０７Ω
・ｃｍ以上の体積抵抗を有するフェライトキャリアを用
いることが望ましい。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４０ｅｍｕ／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雰囲気乾燥して
球状粒子を得る。そして球状粒子を１１００〜１３００
℃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ｌＯ〜２０μｍ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ックの代りに
、半導電性又は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、３〜１５重景％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、１５重量
％を越えるとトナーの流動性が低下してしまう。

また、本発明では、着色剤と共に、或いは着色剤の一部
の代りに磁性粒子を含有させる。磁性粒子としては、フ
ェライト、マグネタイトをはじめとする鉄、コバルト、
ニッケル等の強磁性を示す元素を含む合金あるいは化合
物、その地熱処理等何らかの処理を施すことによって強
磁性を示す種種の合金等が用いられる。具体例としては
、マグネタイト（ＦｅｚＯ４）、Ｃｏ添加マグネタイト
、スピネル型フェライト、マグネットブランバイト型フ
ェライト等が挙げられる。磁性粒子は、トナー中に均一
に分散させるために平均粒径０．１〜３μｍの微粒子の
形で添加するとよい。その添加量は１０重重四以下とす
る必要があり、好ましい添加量の範囲は１〜６重量％で
ある。このような磁性粒子をトナー中に添加することに
より、トナーの飛散が防止され、カブリを減少すること
ができる。しかるに添加量が１５重量％より多いと、定
着性の低下や、磁性粒子は導電性であることからトナー
の体積抵抗の低下を生じて、画質が低下してしまう。磁
性粒子の好ましい含有量は１０重量％以下である。

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％を越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重四％を越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重景％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−等の混練機により
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以下とすることが望ましい。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〜ｌＯ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、ギヤツブが５龍で対向した円形電極
（２５龍φ）のセルにキャリアを充填し、電極間に１　
ｋｇの荷重をかけ２００Ｖ／（２）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ＶＳＭａ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９５重量部
とを混合し、市販のブ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　／　ｃ
ｔＡ、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３龍、高さ５ｆｌの絶縁体で覆った、内径４２關φ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、１００
ｋｌｌｚ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。

実施例１スチレン−アクリル系共重合体く三洋化成製ＳＢＭ６０
０）８８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）２重量部、染料−１（オリエント
化学製バリファストイエロー３１２０）　２重量部、染
料−２（黒色染料：オリエント化学製ボントロン５５４
）３重量部、マグネタイト（戸田工業製ＥＰＴ５００）
５重量部を用いて、粒径が５〜２５μｍのトナー（寛１
）を製造した。このトナーの帯Ｍ　ｆｆｉは一２１μｃ
／ｇであった。

上記トナーと、体積抵抗が１×１０９Ω・ｃｍ、粒径が
３７〜１０５μｍのフェライトキャリア（日立金属製Ｋ
ＢＮ−１００Ｈ）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。

また染料−１及び染料−２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同様の組成で、
粒径５〜２５μｍのトナー（Ｎ１１２）を製造した。こ
のトナーの帯電量は一２２μＣ／ｇ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ｔｌｊ　Ｏ−Ｂ　１ｘ３０００機）により、（イ）２
０℃、５０％Ｒ，Ｉ１．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等が低下することが
わかる。

叉立拠主実施例１の１１ｈ１トナーにおいて染料−１の添加量を
変えて表２に示す４種類のトナーを製造した。

表　　２Ｑ主１）組成の単位二重置部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、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、画質が低下するこ
とがわかる。

実施例３実施例１の隘１トナーにおいてマグネタイトの添加量を
変えて表４に示す５種類のトナーを製造した。

表　　　４Ｑ主１）′！Ｊｌ成の単位：重量部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−７〜Ａ−１１）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５に示す。

表　　　５Ｑ勢Ｏ：良好、△：やや劣る、×：劣る表５から、マグ
ネタイトを含まない現像剤（Ａ−７）用いるとカブリが
生ずるが、マグネタイトを本発明の範囲内で含有する現
像剤（Ａ−８〜Ａ〜１１）を用いるとカブリが生じない
ことがわかる。ただしマグネタイトの含有量が多い現像
剤（Ａ−１１）を用いると、画像濃度が低下する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、非導電性の着色剤と磁性粒子を含むト
ナーとフェライトキャリアとを用いるので、高温多湿の
環境条件においても中間調の再現性が良好でしかもカブ
リのない高品質の画像を得ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

（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
色顔料を含みかつ磁性粒子を１５重量％以下含有するこ
とを特徴とする静電現像用現像剤。
（２）着色剤はトナー中に３〜１５重量％含有されてい
る特許請求の範囲第（１）項記載の静電現像用現像剤。