JP2632250B2 - 電子写真用二成分現像剤 - Google Patents

電子写真用二成分現像剤

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JP2632250B2
JP2632250B2 JP3042402A JP4240291A JP2632250B2 JP 2632250 B2 JP2632250 B2 JP 2632250B2 JP 3042402 A JP3042402 A JP 3042402A JP 4240291 A JP4240291 A JP 4240291A JP 2632250 B2 JP2632250 B2 JP 2632250B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、静電画像の現像に使用
される粉体現像剤に関するもので、より詳細には複写
機、ファクシミリ等の電子写真法、静電記録法あるいは
静電印刷法等で形成した静電荷像を現像するのに用いる
キャリアと磁性トナーとで構成された二成分系の現像剤
の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に知られる従来の電子写真技術は、
感光体(感光ドラム)面上に静電的に潜像を形成し、該
潜像をトナーにより現像し、紙等にトナーの画像を転写
後、加熱圧力等により定着し複写画像を得る物である。
このような電子写真法に用いられる現像剤は(1) トナー
とキャリアを適当な割合で混合した二成分系現像剤(例
えば特開昭54−110839号公報、特開昭63−7
1863号公報)、(2) トナーのみで構成する一成分現
像剤(例えば特開昭54−134640号公報、特開平
1−204074号公報)の2種類が知られている。
【0003】一成分現像剤の特徴は、磁性粉などを10
%〜70%程度含有した磁性トナーが用いられる。この
磁性トナーは大別すると(1) 導電性磁性トナーと(2) 絶
縁性磁性トナーの2つに分けられる。このうち(2)の絶
縁性磁性トナーは一成分接触現像方式、一成分非接触現
像方式に使用されるほか、近年いろいろなキャリアと混
合されて、二成分現像方式に使用されている。
【0004】磁性トナーを用いた二成分現像剤は以下の
ような優れた点を有する。 (1) トナーとキャリアの混合比率(トナー濃度)の許容
幅が広く精密な濃度センサーを必要としない。 (2) キャリアを使用するため摩擦帯電性が良好である。 (3) 磁気ブラシの形成は容易であり一成分系のような現
像機内のドクターギャップや現像ギャップの精度を必要
としない。 (4) トナー中に磁性体を含むため、非磁性の二成分系に
比べてトナー飛散が少ない。 (5) 現像剤の撹拌もほとんど必要ないため一成分系と同
様に現像機の構造が簡単となりコンパクトに設計でき
る。
【0005】このような磁性トナーを用いた二成分現像
剤の提案としては、荷電型磁性トナーとフェライトキャ
リアを使用する現像方法米国特許第4640880号が
あるが、従来の磁性トナーを用いた二成分現像剤では、
85〜90%という高いトナー濃度で現像剤を使用する
と充分な磁性トナーと磁性キャリアとの摩擦帯電が行な
われないため、複写された文字周辺に磁性トナーが飛び
散る現象(以下飛び散りと称す)や文字がにじむ現象
(以下にじみと称す)が発生し高画質を得ることができ
なかった。
【0006】上記の飛び散り、にじみを改良するために
現像剤を構成する磁性トナーの濃度を低く設定すること
が提案され、これによりトナーの帯電性が向上し飛び散
り、にじみの少ない画像を得ることが可能であるが、磁
性トナーの濃度を厳密に制御する必要が生ずるため濃度
センサーを必要とし、その結果として複写機がコスト高
になるという問題を生ずるものであった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は磁性トナーを
用いる二成分現像剤において、現像剤中の磁性トナーを
高い濃度で設定して良好な摩擦帯電性を保持し、飛び散
り、にじみ等の画像欠陥のない電子写真用二成分現像剤
を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の点に鑑みて鋭意検
討した結果、帯電系列の異なる磁性粉を各々含有するト
ナーを混合使用することにより現像剤中の磁性トナー濃
度を下げることなく、良好な帯電性を維持し、飛び散
り、にじみ等のない良好な画像を得ることが可能となっ
た。
【0009】本発明の第1の電子写真用二成分現像剤
は、磁性トナーAと磁性トナーBが各々90:10〜9
9:1となるよう混合された負帯電性の複合磁性トナー
と磁性キャリアとからなる電子写真用二成分現像剤であ
って、前記磁性トナーAおよび磁性トナーBに含有され
る両磁性粉が、摩擦帯電系列で磁性トナーA中の磁性粉
が摩擦帯電量の絶対値で10μc/g以上負極性側に帯
電するよう相対的関係を有することを特徴とするもので
あり、第2の電子写真用二成分現像剤は、磁性トナーA
と磁性トナーBが各々90:10〜99:1となるよう
混合された正帯電性の複合磁性トナーと磁性キャリアと
からなる電子写真用二成分現像剤であって、前記磁性ト
ナーAおよび磁性トナーBに含有される両磁性粉が、摩
擦帯電系列で磁性トナーA中の磁性粉が摩擦帯電量の絶
対値で10μc/g以上正極性側に帯電するよう相対的
関係を有することを特徴とするものである。
【0010】以下本発明を説明する。本発明でいう複合
磁性トナーを構成する磁性トナーAは、感光体面上に形
成された静電潜像の極性とは逆の帯電極性となるよう材
料選択して構成されるものである。すなわち該磁性トナ
ーAは磁性体及び結着樹脂を主成分とし帯電極性を制御
するための帯電制御剤を含有する。該磁性体としては、
結晶学的にスピネル構造のベロブスカイト、六方晶のガ
ーネット、オルソフェライト構造を有するフェライトや
マグネタイト等が本発明に適用され、その構成はニッケ
ル、亜鉛、マンガン、マグネシウム、銅、リチウム、バ
リウム、バナジウム、クローム、カルシウム等の酸化物
と3価の鉄酸化物との焼結体である。また、前記結着樹
脂としては、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、塩化ビニル系樹脂、ポリアクリレート、ポリメタ
クリレート、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリ
ル、ポリエーテル、ポリカーボネート、熱可塑性ポリエ
ステル、セルロース系樹脂及びそれらのモノマーの共重
合樹脂等の熱可塑性樹脂の他、変成アクリル樹脂、フェ
ノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂等の熱硬化性樹
脂を使用できる。帯電制御剤はモノアゾ染料の含金属染
料やニグロシン系染料等が使用される。さらに、又、磁
性トナーAにはカーボンブラック等の着色剤、コロイダ
ルシリカ、脂肪酸金属塩等の流動性改質剤を混合もしく
は外添してもよい。
【0011】一方、磁性トナーBは、磁性トナーAと同
様、磁性体及び結着樹脂を主成分とするが該磁性粉が磁
性トナーAにおける磁性粉とは摩擦帯電系列が異なるよ
う材料選択されるものである。すなわち、磁性トナーA
と磁性トナーBとの複合磁性トナーが負帯電性の場合
(第1の電子写真用二成分現像剤)は、磁性トナーAに
含有する磁性粉が磁性トナーBに含有する磁性粉よりも
摩擦帯電量の絶対値で10μc/g以上負極性側に摩擦
帯電系列を有するものである。また、磁性トナーAと磁
性トナーBとの複合磁性トナーが正帯電性の場合(第2
の電子写真用二成分現像剤)は、磁性トナーAに含有す
る磁性粉が磁性トナーBに含有する磁性粉よりも摩擦帯
電量の絶対値で10μc/g以上正極性側に摩擦帯電系
列を有するものである。
【0012】本発明でいう摩擦帯電系列とは特定のキャ
リアに対してのブローオフ値によって決められるもので
ある。すなわち、特定のキャリアは、平均粒子径が74
〜105μm 、飽和磁化が60〜70emu/g 、残留磁化
及び保磁力が0、見掛け比重が2.65〜2.75g/cm
3 、流動性が20.0〜26.0sec/50g、電流値が
0.8〜1.0μAの物性値を有するメチルメタアクリ
レートポリマーをコートしたフェライト粉、具体的には
パウダーテック社製の商品名F141−1530Hが使
用される。摩擦帯電系列の測定にあたっては前記特定キ
ャリア100部と磁性粉5部とを混合した後、該混合物
を0.2g精秤しプローオフ帯電量測定機(東芝ケミカ
ル社製)で30秒間の最大の摩擦帯電量を測定し、磁性
粉の摩擦帯電量の大小により摩擦帯電系列が決められ
る。
【0013】磁性トナーAに含有する磁性粉と磁性トナ
ーBに含有する磁性粉とは摩擦帯電系列が異なれば特に
材料組成は問わないものであり、両磁性トナーに配合す
る磁性粉は、その摩擦帯電系列すなわちブローオフの摩
擦帯電量の絶対値で10μc/g以上異なることが複合
磁性トナーの帯電性を上げるために必要である。
【0014】磁性粉の摩擦帯電系列を異ならしめる方法
としては、磁性粉の材料組成を変える方法、磁性粉に帯
電制御剤を含有もしくは付着させる方法、磁性粉の表面
に表面処理剤を付着させる方法等があるが、この中でも
特に表面処理剤を使用することが磁性粉に良好な帯電性
を付与するために好ましい。表面処理剤としては、磁性
粉の摩擦帯電量を負帯電性にするものとしてシラン系カ
ップリング剤、チタン系カップリング剤のうち、負帯電
性を示す官能基を有するものが好適に使用できる。具体
的には、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−
グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−(3,
4エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン
やアルキルクロロチタンカップリング剤等がある。ま
た、フッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレンの共重
合体等の負帯電性ポリマーと架橋剤とを混合したものも
ある。一方、正帯電性にするものとしては、アミノ基、
アミド基を含むシラン系カップリング剤、チタン系カッ
プリング剤であって、具体的には、γ−アミノプロピル
トリエトキシシラン、N−(βーアミノエチル)−γ−
アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノ
エチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−
アニリノプロピルトリメトキシシラン等がある。
【0015】本発明の電子写真用二成分現像剤を構成す
る複合磁性トナーは磁性トナーAと磁性トナーBとを混
合するものであって、その混合比は90:10〜99:
1である。磁性トナーAが90%未満になると感光体と
同極性に帯電する磁性トナーが多くなり、非画像部への
カブリが悪化する。また、99%を越えると帯電性が不
十分となり所望の効果が得られない。
【0016】本発明の電子写真用二成分現像剤を構成す
る磁性キャリアは、一般にトナー用磁性キャリアとして
使用されるものが使用可能であって、具体的には鉄粉系
キャリア、フェライト系キャリアがいずれも使用でき、
また、これらを芯物質としてポリエステル系樹脂、フッ
素系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂等をその
表面に被覆した樹脂コートキャリアまたは鉄粉やフェラ
イトを結着樹脂に混練して造粒したいわゆる樹脂キャリ
アも使用可能である。本発明の電子写真用二成分現像剤
は前記した磁性キャリア5〜25重量%と複合磁性トナ
ーを75〜95重量%混合して製造する。
【0017】
【実施例】以下本発明の実施例を説明する。まず、表1
の配合表に基づいて各材料を2本ロールの混練機で溶融
混練を行いジェットミルで粉砕をして分級し、平均粒子
径が12μm の磁性トナーNo. 1、No. 2、No. 3を作
製した。
【0018】
【表1】
【0019】なお、表1における磁性粉及び磁性トナー
の摩擦帯電系列すなわちパウダーテック社製F141−
1530Hのアクリルコートフェライト粉に対する摩擦
帯電量は次のとおりであった。 磁性粉a + 4.6μc /g 磁性粉b +35.9μc /g 磁性粉c +67.2μc /g 磁性トナーNo. 1 −15.2μc /g 磁性トナーNo. 2 − 9.9μc /g 磁性トナーNo. 3 − 4.8μc /g 次に上記で得た磁性トナーNo. 1、No. 2、No. 3を使
用して表2に示す配合比にて磁性トナーAと磁性トナー
Bからなる複合磁性トナーを作成した。又、表3に磁性
トナーNo. 1〜No. 3を使用して比較用の磁性トナーを
作製した。
【0020】
【表2】
【0021】
【表3】
【0022】上記の複合磁性トナーあるいは比較用の磁
性トナー85重量%とアクリルコートのマグネタイトキ
ャリア15重量%とを混合し、実施例1〜4の本発明の
電子写真用二成分現像剤と比較例1〜4の比較用の電子
写真用二成分現像剤を作製した。
【0023】このようにして得られた実施例1〜4及び
比較例1〜4の電子写真用二成分現像剤を市販のプリン
ター(日本電気社製PC−PR406Lm 、バイアス電
圧475V)に設置して、各現像剤の初期特性における
評価と実施例1、2及び比較例1、4については100
00枚までプリントを行い評価を実施した。初期特性の
評価結果を表4に、10000枚までのプリントした評
価結果を表5に示す。表4及び表5中における画像濃度
はマクベス反射濃度計、地カブリはハンター白色度計に
よって画像部を測定し、飛び散り及びにじみは画像の文
字部をルーペで拡大し目視にて評価した。表4及び表5
から明らかなように本発明の電子写真用二成分現像剤は
飛び散り、にじみのない画像を画像濃度や地カブリを悪
化させないで10000枚まで得ることができた。
【0024】
【表4】
【0025】
【表5】
【0026】また、実施例1、2及び比較例1、2の現
像剤における磁性トナーの摩擦帯電の立ち上りを試験
し、結果を図1に示す。この試験は磁性トナーと磁性キ
ャリアを混合しないでポリ容器に入れて該ポリ容器を定
速度で回転する回転装置に設置して回転させ、ポリ容器
中で磁性トナーと磁性キャリアとを混合させて、特定の
混合時間における磁性トナーの摩擦帯電量をブローオフ
帯電量測定機(東芝ケミカル社製)で測定するものであ
る。図1から明らかなように本発明の電子写真用二成分
現像剤はわずかな混合時間で摩擦帯電量が上昇し、飽和
値も高いことが確認された。
【0027】
【発明の効果】本発明の電子写真用二成分現像剤は摩擦
帯電系列が摩擦帯電量の絶対値で10μc/g以上異な
る磁性粉を含有した2種の磁性トナーからなる複合磁性
トナーから構成されるため該複合磁性トナーの摩擦帯電
性が向上し、したがって飛び散り、にじみのない画像を
得ることができる。
【0028】
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例及び比較例の帯電の立ち上り性を示すグ
ラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−276065(JP,A) 特開 昭59−218458(JP,A) 特開 平1−102473(JP,A) 特開 昭59−232360(JP,A) 特開 昭64−44455(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁性トナーAと磁性トナーBが各々9
    0:10〜99:1となるよう混合された負帯電性の複
    合磁性トナーと磁性キャリアとからなる電子写真用二成
    分現像剤であって、前記磁性トナーAおよび磁性トナー
    Bに含有される両磁性粉が、摩擦帯電系列で磁性トナー
    A中の磁性粉が摩擦帯電量の絶対値で10μc/g以上
    負極性側に帯電するよう相対的関係を有することを特徴
    とする電子写真用二成分現像剤。
  2. 【請求項2】 磁性トナーAと磁性トナーBが各々9
    0:10〜99:1となるよう混合された正帯電性の複
    合磁性トナーと磁性キャリアとからなる電子写真用二成
    分現像剤であって、前記磁性トナーAおよび磁性トナー
    Bに含有される両磁性粉が、摩擦帯電系列で磁性トナー
    A中の磁性粉が摩擦帯電量の絶対値で10μc/g以上
    正極性側に帯電するよう相対的関係を有することを特徴
    とする電子写真用二成分現像剤。
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