JPS63316063A - 乾式二成分系現像剤 - 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】 ［技術分野］ 本発明は乾式二成分系現像剤に関し、詳しくは電子写真
法、静電記録法、静電印刷法などにおける静電荷像を顕
像化するための乾式二成分系現像剤に関する。

［従来技術］ 電子写真感光体や静電記録体などのうえに形成された静
電荷像を現像する手段としては、液体現像剤を用いる方
式（湿式現像法）と、結着樹脂中に着色剤を分散させた
トナー或いはこのトナーを固体キャリアと混合した一成
分系乃至二成分系乾式現像剤を用いる方式（乾式現像法
）とが一般に採用されている。そして、これら方式には
それぞれ長所・短所があるが、現在はコピーが乾いた状
態で得られ、しかも複写速度が速いこと等などの理由か
ら、乾式現像法が多く利用されている。

ところで、こうした乾式現像法においては、現像工程に
おいて感光体等（潜像担持体）上で可磁化された画像（
トナー画像）がそのまま感光体のうえで定着されること
もあるが、通常は、前記トナー像は普通紙のような転写
紙に転写された後定着され、感光体等はクリーニング、
除電などの操作が施され再び複写工程に供されるように
なっている。即ち、トナーは単に現像工程で静電荷像に
供されるだけでなく、それ以降の転写工程、定着工程な
どにも関係してくるので、トナーはその性能として、良
好な現像性のみでなく、良好な転写性及び定着性を有す
ることが要求される。これらのうち、特に定着性に関す
る条件は最も厳しいものとされている。

トナー像の定着方法としてはいろいろ知られているが、
加熱定着法が多くの点で実利的であることから一般に採
用されている。特に、加熱ローラ一定着器による接触型
加熱定着は、熱効率が高く比較的低温の熱源を用いるこ
とができ、更には転写紙等の移送に支障が生じて定着領
域に転写紙が停止したときにも、発火の危険が極めて少
ない点で好ましいものである。

しかしながら、かかる接触加熱定着法においては、加熱
されたローラー表面にトナーが接触しこれを溶融せしめ
るため、ローラー表面に溶融したトナー或いは半溶融状
態のトナーの一部が付着して、後続の転写紙等に転写さ
れ、いわゆる１′オフセツト現象″が生じやすいといっ
た欠陥を有している。このオフセット現象は加熱によっ
て溶融したトナーの粘弾性が適当でなく過少のときに生
ずるものである。

こうした欠陥（オフセット現象）を解消するために（ｉ
）ローラ表面にシリコーンオイル、弗素含有樹脂（テフ
ロン）などの低表面エネルギー物質を塗布すること、（
…）前記（ｉ）のシリコーンオイル等の塗布を行なうこ
となく　（オイルレス定着）トナー中にポリオレフィン
、脂肪酸金属塩、脂肪酸エステル、脂肪酸部分ケン化エ
ステル、高級脂肪酸、高級アルコール、パラフィンワッ
クス、多価アルコールエステル、脂肪酸アミドなどの離
型剤を含有させる（殊に低分子量ポリプロピレンを含有
させるのが有効であるとされている）こと、Ｏｌｌギヤ
９フ エネルギー物質を被覆すること等が提案されている．だ
が、これらは耐オフセツト防止に対して効果が認められ
るものの、前記（ｉ）ではシリコーンオイル、弗素含有
樹脂などが転写紙の方にも往々にして移り画像かにじん
でしまい、前記（ｊｉ）ではそのトナーを乾式二成分系
現像剤として使用した場合に、長時間反復コピーすると
キャリア表面へトナー被膜が形成され，帯電量が低下し
画像上に地汚れが発生したり、トナーが飛散したりして
しまい，また前記（■）では長時間繰り返し複写でキャ
リア表面にトナーフィルミング膜が形成されてしまい、
乾式二成分系現像剤全体の摩擦帯電特性が劣化し良質の
画像が得られなくなる。

［目　　的］ 本発明は上記のような欠点を克服するものであって、そ
の第１の目的はオフセット防止効果のすぐれたトナーを
用いた乾式二成分系現像剤を提供することである。本発
明の第２の目的は、キャリア表面へのトナー膜形成が少
なく、長時間コピーしても安定した画像が得られる乾式
二成分系現像剤を提供することである。

［構　　成コ 本発明は少なくとも結着樹脂、着色剤及び離型剤を主成
分としたトナー（Ａ）と、樹脂コーティングされたキャ
リア（Ｂ）とからなる乾式二成分系現像剤において、 （Ａ□）前記トナーにおける離型剤は低分子量ポリアル
キレンであり、かつ、その離型剤の含有量は結着樹脂に
対して３〜１０重量％であること、 （Ａ２）前記トナーの微粉含有率（粒径５μｍ以下の個
数％）が１５％以下であること、 （Ｂ）　　前記キャリアの芯材は平均粒径１５０μｍ以
下、　比重５．５以下、かつ飽和磁化４０〜６５ｅｍｕ
／ｇ　（印加磁界１０００Ｏｅの場合）であること を特徴とするものである。

ちなみに、本発明者らは低分子量ポリプロピレンを含有
させたトナーを用いた場合に、何故シリコーン樹脂やテ
フロン樹脂のような低表面エネルギー物質を被覆したキ
ャリアにおいてさえもトナー膜が形成されるについてこ
れまで特にその研究等がなされていなかったことに鑑み
、この度新たに、乾式二成分系現像剤について研究検討
を行なった結果、トナー中に添加される離型剤及びその
配合量を特定し、更に、キャリアの物性等を特定するこ
とにより、所望の目的が達成しうろことを確めた。本発
明はそれに基づいてなされたものである。

前記のとおり、本発明は、大まかにいえば、結着樹脂、
着色剤及び離型剤を主成分とした「トナー」と、樹脂コ
ーティングさせた「キャリア」とからなる乾式二成分系
現像剤（以降単に「現像剤」と略記することがある）で
ある。

本発明現像剤におけるトナーに用いられる結着樹脂で特
に有用なものとしては、ポリスチレン、ポリｐ−クロル
スチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその
置換体の単重合体；例えばスチレン−ｐ−クロルスチレ
ン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン
−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタレ
ン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、ス
チレン−アクリル酸エチル共重合体。

スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−
クロルメタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アク
リロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテ
ル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体
、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−
ブタジェン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、
スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体等のス
チレン系共重合体；ジカルボン酸、多価カルボン酸また
は無水カルボン酸と２価又は多価アルコールあるいはフ
ェノールとからなるポリエステル樹脂；又は、前記樹脂
のいずれかの混合物等があげられる。

これら樹脂は摩擦帯電性、定着時における熱特性等にす
ぐれたものであるが、本発明現像剤でのトナーにはこれ
に離型剤として低分子量ポリアルキレン（好ましくはポ
リプロピレン）を添加させておくことによって、更に好
ましくは。

数平均分子量が２５００〜５０００の範囲の低分子量ポ
リアルキレンを添加させることによって、かつ、その低
分子量ポリアルキレンのトナー中への添加量を結着樹脂
に対し３〜１０重量％の範囲とすることによって、前記
従来のトナーにみられる欠陥を解消している。なお、低
分子量ポリアルキレン（好ましくは低分子量ポリプロピ
レン）の数平均分子量及び添加量を前記の範囲に収まる
ようにしておくことにより一層オフセット防止効果、定
着時の離型効果が発揮されるようになる。ここにいう「
数平均分子量」とは蒸気浸透圧法で測定した分子量であ
る。

ただし、結着樹脂に離型剤としての低分子量ポリアルキ
レンが添加されているトナーは多数枚複写操作で微粉化
が生じやすいという不都合が認められる。こうした不都
合（トナーの微粉化）を除くために、本発明ではトナー
自身の微粉含有率を１５％以下とすることでそれを解消
している。ここにいう「微粉含有率」とはコールタ−カ
ウンターで測定した全トナー個数に対する直径５μｍ以
下のトナーの個数が占める百分率である。この微粉含有
率が１５％より以上であると現像剤が長時間現像器内で
撹拌されるに従って急速にキャリア表面へトナーが融着
してしまう傾向が認められる。この微粉含有率は少なけ
れば少ない程望ましいのであるが、あまり少なすぎると
分級工程での精度を上げることになりコスト高なトナー
となってしまう、このトナー融着は粒径約２μＩ以下く
らいのトナーが増えると急速に進行する。トナー中の微
粉化を防ぐためには、微粉が粉砕されればより微粉にな
ることを配慮すると、トナー中の微粉含有率は１５％以
下に押える必要がある。

一方、本発明現像剤で用いられるキャリアはシリコーン
樹脂又は弗素含有樹脂でコーティングされていることで
は従来のものと変わりないが、芯材として■平均粒径１
５０μＩ以下、■真比重５．５以下、及び■飽和磁化４
０〜６５ｅｍｕ／Ｈのものが使用される必要がある。

本発明でのキャリアコートティング剤はシリコーン樹脂
または弗素含有樹脂に限定されてい　・るが、それはこ
れらの樹脂の表面エネルギー（γＣ）が表−１にみられ
るように、他の樹脂に比べ低いことに由来している。

表−１ キャリアに前記のような条件が要求されるのは、現像剤
においてキャリアはトナーとともに用いられるため、ト
ナーの微粉化現象はキャリアの特性によって大きく左右
されるからである。

現像器内でトナーがどのように粉砕されるかを検討して
みると、キャリア同志が衝突する際そこにトナーが狭ま
れるとトナーは最も粉砕されやすい。そのため、キャリ
ア同志の衝突エネルギーをできるだけ小さく押えること
が有利である。

キャリア芯材は磁気ブラシを形成するために通常磁性体
で構成されており、キャリア同志の衝突エネルギーは、
キャリアの磁気特性及びキャリアの粒径及び真比重によ
って決定される。

複写機の現像部内で、現像剤が攪拌されるとキャリア同
志の衝突及びキャリアと壁面との摩擦等にエネルギーが
消費される。キャリアとキャリアが衝突する際にキャリ
アとキャリアとの間にトナーが存在すると、前記衝突等
の圧力によりトナーは塑性変形し、これが臨界応力以上
になるとトナーは粉砕されて微粉になる。この微粉トナ
ーは、先に述べたように、キャリア表面に非常に融着し
やすい。また、キャリアには運動エネルギーの他に、磁
気スリーブから受ける磁力があり、当然この磁力が強い
程磁気力が強くなり、キャリアのスリーブへの衝突の際
にトナーも粉砕されやすくなる。この磁気力及び衝突エ
ネルギーは、キャリア径が小さければ小さく、キャリア
径が大きくなるにつれて大きくなる。キャリア径が大き
いとトナーは微粉化されやすくなり、特に１５０μ而以
上になるとその効果が顕著である。従って、低分子量ポ
リプロピレンを含有するような粉砕されやすいトナーを
使用するときには、キャリア粉径を１５０μＩ以下に制
限しておくことが望ましい。

更に、トナーの粉砕には、キャリア径が同じであっても
当然キャリア１個当りの質量が大きくなると衝突エネル
ギーが大きくなるので、キャリア真比重は小さいほどよ
い。例えば、半径が同じ球状の鉄粉（真比重７．８）と
球状のフェライトキャリア（真比重５．０）とではトナ
ーの粉砕され方が異なり、真比重が大きい鉄粉の方がト
ナー粉砕しやすい。これからして、キャリアの真比重は
５．５程より小さいものが望ましい。

更にまた、トナーの粉砕には、キャリア径が同じであっ
てもキャリア１個にかかる磁力が大きくなると衝突の際
のエネルギーが大きくなるため、キャリア芯材の最大磁
化率は小さいほど望ましい。しかし、最大磁化率が小さ
すぎるとトナーが潜像担持体に移される際キャリアも幾
らか潜像担持体に移されるため、小さければ小さい程良
いといったものでもない。そうしたことから、キャリア
芯材は印加磁界１００００　ｅの場合において飽和磁化
が４０〜６５ｅｍｕ／ｇ　＜らいの範囲にあるものの使
用が望ましい。

なお、このような特性を有することなく、従来のごとく
単にキャリア芯材にシリコーン樹脂又は弗素含有樹脂を
コーティングさせただけのものの使用では、長時間の繰
り返し使用によりキャリア表面にトナーフィルミング膜
が形成されてしまう。

次に実施例、比較例を示す。ここで部及び％はともに重
量基準である。

実施例１ スチレン樹脂　　　　　　　　７０部 ｎ−ブチルメタクリレート樹脂　３０部カーボンブラッ
ク　　　　　　５部 ニグロシン染料　　　　　　　１部 を混練し、通常のジェットマイザーで微粉砕し、微粉含
有率１０％になるように分級して体積平均粒径約１１．
５μｍのトナーを得た。

他方、平均粒径約１００μＩ、最大磁化率５Ｏｅｍｕ／
ｇ（印加磁界１００００　ｅ　）のフェライトキャリア
に流動化ベット層を用いシリコン樹脂を被覆してキャリ
アをつくった。

これらトナー２５部に対しキャリア９７５部の割合でボ
ールミルに移し３０分間攪拌して現像剤を調製した。

この現像剤を強制劣化試験器に入れ１５時間攪拌し、微
粉量とキャリア表面へのトナー融着率とを測定した。こ
の強制劣化試験器での１時間の攪拌はコピー５０００枚
相当に相応する。また、定着時のオフセット性も併せて
調べた。結果をまとめて表−２に示す。

実施例２〜７及び比較例１〜４ シリコーン樹脂の代りにポリプロピレンを用い、そのポ
リプロピレンの含有量１分子量や微粉含有率などをいろ
いろ変えた以外は、実施例１と同様にしてトナーをつく
り、これと実施例１のキャリアとを混合して現像剤を調
製し、同様の測定を行なった。結果をまとめて表−２に
示す。

（以下余白） 実施例８ ポリプロピレン（数平均分子量５０００）　　　　　　
１０部スチレン−ｎＢＭＡ−２ＥＨＡ共重合体　　　　
　　　　７０部カーボンブラック　　　　　　　　　　
　　　１５部ニグロシン染料　　　　　　　　　　　　
　　１部を混練し１通常のジェットマイザーで微粉砕し
、微粉含有率の異なるトナーを得た。

他方、平均粒径約１２０μ■、最大磁化率的５Ｏｅｍｕ
／ｇ（印加磁界１００００　ｅ　）のフェライトキャリ
アに、流動化ベット層を用いて、テトラフルオロエチレ
ンエマルジョン溶液をコーティングし、３００℃で焼成
し解砕してキャリアをつくった。

これらトナー２５部に対しキャリア９７５部の割合でボ
ールミルに投入し３０分間攪拌して現像剤を調製した。

この現像剤を実施例１と同様の評価を行なった。結果を
まとめて表−３に示す。

実施例９〜１０及び比較例５〜７ トナー中の微粉含有率をかえた以外は実施例８と同様に
して現像剤をつくり、これらの評価を実施例１と同様に
行なった。結果をまとめて表−３に示す。

（以下余白） 実施域１１．１２及び比較例８ 実施例８においてキャリアコートイング剤を表−４のも
のに代えた以外は実施例１０と同様にして現像剤を調製
し、それの評価を行なった。

結果をまとめて表−４に示す。

表−４ 実施例１３〜１９及び比較例９〜１２ キヤリア芯材をいろいろかえた以外は実施例１と同様に
して現像剤を調製し、それらの評価を行なった。結果は
表−５のとおりであった。

〔結　　果〕

本発明の乾式二成分系現像剤は（１）長時間反復コピー
してもトナー帯電量は安定におり。

（２）キャリア表面にトナー融着はほとんど生ぜず、（
３）耐オフセット性及び定着性などにすぐれている、等
のことから長期にわたる複写においても良質のコピーが
得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも結着樹脂、着色剤及び離型剤を主成分と
   したトナーと、樹脂コーティングされたキャリアとから
   なり、前記トナーにおける離型剤は低分子量ポリアルキ
   レンでかつ結着樹脂に対して含有量が３〜１０重量％の
   範囲にあり、トナーの微粉含有率（粒径約５μｍ以下の
   個数％）が１５％以下であり、一方、前記キャリアにお
   けるコーティング用樹脂はシリコーン樹脂又は弗素含有
   樹脂であり、キャリア芯材が平均粒径１５０μｍ以下、
   真比重５．５以下かつ飽和磁化４０〜６５ｅｍｕ／ｇ（
   印加磁界１０００Ｏｅの場合）であることを特徴とする
   乾式二成分系現像剤。 ２、前記低分子量ポリアルキレンは数平均分子量が２５
   ００〜５０００のポリプロピレンである特許請求の範囲
   第１項記載の乾式二成分系現像剤。