JP2683981B2 - 電子写真用現像剤 - Google Patents

電子写真用現像剤

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JP2683981B2 JP4119927A JP11992792A JP2683981B2 JP 2683981 B2 JP2683981 B2 JP 2683981B2 JP 4119927 A JP4119927 A JP 4119927A JP 11992792 A JP11992792 A JP 11992792A JP 2683981 B2 JP2683981 B2 JP 2683981B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子写真法や静電印刷法
等に使用される電子写真用現像剤に関する。
【0002】
【従来の技術】電子写真法において感光体上に形成され
た静電荷像は現像剤により現像された後、転写シート上
に転写、定着される。この現像剤としては、トナーとキ
ャリアとよりなる電子写真用乾式二成分現像剤が知られ
ている。近年、複写スピードが50〜60枚/分の高速
複写機が要求され、この高速複写機に適用される現像剤
には、キャリアは長時間の使用中、常にトナーを所望す
る極性で、かつ十分な帯電量に摩擦帯電しなければなら
ない。しかし、従来の現像剤は、粒子間の衝突や粒子と
現像機械との衝突の機械的衝撃またはこれらによる発熱
でキャリア表面にトナー膜が形成し、所謂スペント化現
象が生じ、キャリアの帯電特性が使用時間と共に低下
し、補給されたトナーが十分に帯電しないまま現像され
てしまい、カブリなどで画像が悪化し、またトナー飛散
も多く複写機内を汚染するので、現像剤全体を取り換え
る必要があった。このようなスペント化現象を防止する
ため、従来よりキャリア表面に種々の樹脂を被覆し、キ
ャリアの絶縁性を高め、繰り返し使用によるトナーの融
着を防ぐことが知られている。例えば表面をシリコーン
樹脂で被覆したキャリアと含金属モノアゾ染料を含有し
たトナーを使用した現像剤(特公昭60−61948)
や、磁性粉体、導電性微粒子を添加したトナー(特開昭
58−105236、特開昭58−118632、特開
昭59−7369)が知られており、長寿命の現像剤を
図っているが、十分とはいえなかった。
【0003】本発明者等は先に前記従来の技術を鑑みて
長寿命の現像剤を得るため特開平1−229266にお
いて、樹脂を被覆させた抵抗率が1010〜1016Ω・cm
のトナーと、帯電性・抵抗率を特定した半導電性粒子を
表面に付着したトナーとの現像剤を提案し多数枚複写に
おける画像濃度の安定性という効果をおさめることがで
きた。しかしながら、該現像剤は、複写の枚数が多くな
ると半導電性粒子がトナーより離散し現像剤中に蓄積さ
れ、現像剤の抵抗率が低下し階調性が劣化するという問
題を生ずるものであった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、多数枚の複
写によっても、良好な画質を維持し、特に階調性が劣化
するという問題がない電子写真用現像剤を提供するもの
である。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の実状に鑑
み鋭意研究を重ねた結果なされたもので、針状磁性粒子
の凝集体を表面に付着させたトナーと、樹脂を被覆させ
たキャリアとからなる電子写真用現像剤であって、前記
凝集体が下記a、b、cの条件を満足する累積粒子径分
布であることを特徴とする電子写真用現像剤に関するも
のである。 a.体積換算累積50%径が3μm以下であること b.体積換算累積90%径が7μm以下であること c.体積換算累積100%径が10μm以下であること
【0006】以下、本発明を詳細に説明する。本発明を
構成するトナーの表面に付着させる針状磁性粒子は、針
状マグネタイト、針状フェライト等であって、該針状磁
性粒子は短軸と長軸を持ち、針状とは長軸/短軸比が2
以上の形状を有する粒子を意味する。磁性粒子は針状の
他、球状、立方状、八面体等の形状を有するものがあ
る。しかしながら針状磁性粒子の比表面積は約20m2
/gであるのに対して他の形状磁性粒子の比表面積は3
〜12m2 /gであるため、針状磁性粒子以外の磁性粒
子ではトナーへの付着力が弱く、本発明で特定する累積
粒子径分布を満足する場合でもトナーから磁性粒子が離
散し現像剤中に蓄積されて階調性が悪くなるという問題
を生ずる。
【0007】本発明で述べる針状磁性粒子は、一次粒子
径が0.1μm〜0.5μmであり、かつ凝集体の状態
でトナー表面に付着していなければならない。一次粒子
径が0.1μm未満では比表面積が小さいため凝集しに
くくトナー表面から離散しやすい。0.5μmを越えた
場合は凝集体が大きくなりすぎるためトナー表面に付着
しにくくなる。また、針状磁性粒子の抵抗率は階調性を
良好にするために102 〜109 Ω・cmが好ましい。ま
た、上記針状磁性粒子の凝集体は、下記a、b、cの条
件を満足する累積粒子径分布であることが必要である。 a.体積換算累積50%径が3μm以下であること b.体積換算累積90%径が7μm以下であること c.体積換算累積100%径が10μm以下であること 凝集状態での針状磁性粒子の累積粒子径分布が上記の条
件を満足していない場合は、トナーとの付着力が弱く現
像機中で攪拌された場合に、トナーから離散して、消費
されずに現像剤中に蓄積されるため現像剤の抵抗率が低
下し階調性が悪くなる。針状磁性粒子の凝集体の累積粒
子径分布の測定は、日機装社製のMicrotrac粒
度分析計によりおこなう。具体的には試料0.03gを
精量し、前記粒度分析計に投入後10分間攪拌して測定
し、3回測定の平均値を試料の粒度分布としたものであ
る。この場合、1回の測定時間は50秒で使用レンジは
0.9μm〜176μmである。累積粒子径分布につい
て図を用いて説明する。図1はMicrotrac粒度
分析計で針状磁性粒子の凝集体を測定した結果の累積粒
子径分布の概略図である。図1において、A、B、Cは
3つのサンプルを測定した結果であって、横軸は粒子径
を、縦軸は名粒子径に該当するサンプルの頻度を累積し
た値である。図1におけるAは本発明の構成要件を満足
するものであって、Bは体積換算累積50%径が3μm
を越えているために本発明の構成要件を満足するもので
はなく、Cは体積換算累積90%径が7μmを越えてお
りかつ粒子径10μmを越えた凝集体があるために本発
明の構成要件を満足していないことを示している。
【0008】針状磁性粒子の凝集体の累積粒子径分布を
本発明の範囲内にするための手段としては例えば下記の
方法がある。針状磁性粒子にカップリング剤等の表面
処理剤によって表面処理し、凝集力を抑えて累積粒子径
分布を調整する方法、針状磁性粒子の凝集体に機械的
な衝撃を与えて解砕処理を施し累積粒子径分布を調整す
る方法、針状磁性粒子の凝集体を吸引式の篩で強制的
に篩掛け処理を施し累積粒子径分布を調整する方法、等
がある。トナー粒子の表面に針状磁性粒子の凝集体を付
着する手段としては、タービン型攪拌機やスーパーミキ
サー、ヘンシェルミキサー等の攪拌混合機、あるいは奈
良機械製作所社製のナラ・ハイブリダイザーやホソカワ
ミクロン社製のオングミル等の表面改質機を用いておこ
なうことができる。
【0009】前記針状磁性粒子の凝集体を付着させるた
めのトナー粒子は、結着樹脂、着色剤、電荷制御剤等を
溶融混練した後、粉砕分級する溶融混練法により製造し
たものでもよいし、重合法により製造したトナー粒子で
もよい。本発明のトナーを構成する結着樹脂としてはポ
リスチレン、ポリ−p−クロルスチレン、ポリビニルト
ルエン、スチレン−p−クロルスチレン共重合体、スチ
レンビニルトルエン共重合体等のスチレン系(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−n
−ブチル共重合体等のスチレンとアクリル酸エステルと
の共重合体;スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、
スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メ
タクリル酸−n−ブチル共重合体等のスチレンとメタク
リル酸エステルとの共重合体;スチレンとアクリル酸エ
ステル及びメタクリル酸エステルとの多元共重合体;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、スチレンブタジエン共重合体、
スチレンビニルメチルケトン共重合体、スチレンアクリ
ルニトリルインデン共重合体、スチレン−マレイン酸エ
ステル共重合体等のスチレンと他のビニル系モノマーと
の共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメ
タクリレート、ポリエステル樹脂、ポリ酢酸ビニルポリ
エステル、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニル
ブチラール、ポリアクリル酸フェノール樹脂、脂肪族又
は脂環族炭化水素樹脂、石油樹脂、塩素化パラフィン等
が単独または混合して使用できる。着色剤としては例え
ば下記の顔料又は染料を用いることができる。カーボン
ブラック、アニリンブルー(C.I.No. 5040
5)、カルコオイルブルー(C.I.No.axoec
Blue 3)、クロームイエロー(C.I.No.14
090)、ウルトラマリンブルー(C.I.No.771
03)、デュポンオイルレッド(C.I.No.2610
5)、オリエントオイルレッド#330(C.I.No.
47005)、メチレンブルークロライド(C.I.N
o.52015)、フタロシアニンブルー(C.I.N
o.74160)、マラカイトグリーンオキザレート
(C.I.No.42000)、ランプブラック(C.
I.No.77266)、ローズベンガル(C.I.No.
45435)等。そのほか電荷制御剤として、(+)ト
ナーにはニグロシン系の電子供与性の染料、ナフテン酸
や高級脂肪酸の金属塩、アルコキシ化アミン、第四級ア
ンモニウム塩、アルキッドアミド、リン、タングステ
ン、モリブデン酸レーキ顔料、弗素処理活性剤などが用
いられる。また(−)トナーには、電子受容性の有機錯
体、塩素化パラフィン、塩素化ポリエステル、酸基過剰
のポリエステル、銅フタロシアニンのスルホニルアミン
などが用いられる。
【0010】一方、本発明において使用されるキャリア
は、コア材としての粒径100〜200μmの鉄、ニッ
ケル、コバルトのフェライト等の表面にシリコーン樹
脂、フッ素樹脂、アクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、アクリル酸イソブチル、メタクリル酸メチル、メタ
クリル酸ブチルなどのアクリル酸エステル類、アクリル
ニトリル、アクリルアミド、ビニルイソブチルエーテル
等のビニルエーテル類などの樹脂をコートした抵抗率が
1010〜1016Ω・cmを有する樹脂被覆キャリアが用い
られる。なお、キャリアと針状磁性粒子の抵抗率は、川
口電機社製「多レンジ型超絶縁抵抗計(TERAOHM
METER VE−30型)」を用いておこない、電
極面積5cm2 の電極間に試料を入れて、2kgの荷重を加
えた場合の電気抵抗を測定して求めたものである。
【0011】
【実施例】以下、本発明を実施例にもとづいて説明す
る。 <実施例1> スチレン−アクリル共重合体樹脂 100重量部 (三洋化成工業社製 TB−1000) クロム含金属染料 1重量部 (オリエント化学工業社製 S−34) カーボンブラック 7重量部 (三菱化成工業社製 MA−100) 上記材料をロールミルにて20分間溶融、混練して冷却
後、ミルで粗粉砕した後さらに超音速ジェットミルにて
微粉砕して、平均粒子径10μmのトナー粒子を得た。
このトナー粒子に対して下記累積粒子径分布を有する一
次粒子径0.3μm及び抵抗率8×108 Ω・cmの針状
マグネタイトからなる凝集体を0.3重量%添加してヘ
ンシェルミキサーにて1分間攪拌し、トナー粒子の表面
に針状磁性粒子を付着させトナーを作成した。 累積粒子径分布 体積換算累積50%径が1.8μm 体積換算累積90%径が4.2μm 体積換算累積100%径が6.4μm 一方、シリコーン樹脂を平均粒子径150μmのフェラ
イトに流動床コーティング装置を用いて、被覆した材料
を電気炉に入れて250℃で2時間焼成して、シリコー
ン樹脂被覆キャリアを作製した。このキャリアは抵抗率
が1014Ω・cmであった。次に前記針状磁性粒子を表面
に付着させたトナー96重量部とシリコーン樹脂被覆キ
ャリア3重量部とを混合して本発明の電子写真用現像剤
を得た。
【0012】<実施例2>針状マグネタイトの凝集体を
下記累積粒子径分布を有する一次粒子径0.5μm及び
抵抗率4×103 Ω・cmの針状マグネタイトからなる凝
集体に代えた以外は実施例1と同様にして本発明の電子
写真用現像剤を得た。 累積粒子径分布 体積換算累積50%径が2.5μm 体積換算累積90%径が5.5μm 体積換算累積100%径が7.9μm
【0013】<実施例3>針状マグネタイトの凝集体を
下記累積粒子径分布を有する一次粒子径0.3μm及び
抵抗率6×103 Ω・cmの針状マグネタイトからなる凝
集体に代えた以外は実施例1と同様にして本発明の電子
写真用現像剤を得た。 累積粒子径分布 体積換算累積50%径が1.2μm 体積換算累積90%径が3.8μm 体積換算累積100%径が6.1μm
【0014】<比較例1>針状マグネタイトの凝集体を
下記累積粒子径分布を有する一次粒子径0.3μm及び
抵抗率7×108 Ω・cmの粒子状のマグネタイトからな
る凝集体に代えた以外は実施例1と同様にして比較用の
電子写真用現像剤を得た。 累積粒子径分布 体積換算累積50%径が7.0μm 体積換算累積90%径が8.5μm 体積換算累積100%径が9.8μm
【0015】<比較例2>針状マグネタイトの凝集体を
下記累積粒子径分布を有する一次粒子径0.4μm及び
抵抗率7×108 Ω・cmの針状マグネタイトからなる凝
集体に代えた以外は実施例1と同様にして比較用の電子
写真用現像剤を得た。 累積粒子径分布 体積換算累積50%径が2.5μm 体積換算累積90%径が5.4μm 体積換算累積100%径が12.4μm
【0016】<比較例3>針状マグネタイトの凝集体を
下記累積粒子径分布を有する一次粒子径0.4μm及び
抵抗率6×108 の八面体マグネタイトからなる凝集体
に代えた以外は実施例1と同様にして比較用の電子写真
用現像剤を得た。 累積粒子径分布 体積換算累積50%径が1.7μm 体積換算累積90%径が3.4μm 体積換算累積100%径が5.7μm
【0017】次に、以上の操作で作製した実施例及び比
較例の電子写真用現像剤を60枚/分の複写機で50万
枚までの連続複写耐久試験をおこない、その結果を表1
に示した。表1において、γ値とはコダックグレースケ
ールを複写し、コダックグレースケールの原稿濃度と複
写画像濃度との関係を数値化したものであって、γ値が
1に近いほど階調性が優れていることを意味する。ま
た、画像濃度はマクベス社製反射濃度計RD−914、
カブリは日本電色社製色差計TC−60S、帯電量は東
芝ケミカル社製ブローオフ帯電量測定装置により測定し
たものであり、トナー消費量は20万枚、30万枚、5
0万枚時点での黒色面積率6%の原稿で1万枚複写した
ときの消費量である。
【0018】
【表1】
【0019】表1から明らかなように本発明に基づく実
施例においては、γ値が初期より50万枚後まであまり
変化がなく優れた階調性を有しており、画像濃度、カブ
リ及びトナー消費量も優れていることが確認された。こ
れに対して、すべての比較例においては、複写をおこな
ううちにγ値が悪くなり階調性が劣ることが確認され
た。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、初期から50万枚とい
う多数枚の連続複写の間、画像濃度、カブリ、トナー消
費量等の特性を劣化させずに階調性を良好に安定させる
ことができ、良好な画質を有する電子写真用現像剤を得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】累積粒子径分布について説明する図である。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 針状磁性粒子の凝集体を表面に付着させ
    たトナーと、樹脂を被覆させたキャリアとからなる電子
    写真用現像剤であって、前記凝集体が下記a、b、cの
    条件を満足する累積粒子径分布であることを特徴とする
    電子写真用現像剤。 a.体積換算累積50%径が3μm以下であること b.体積換算累積90%径が7μm以下であること c.体積換算累積100%径が10μm以下であること
  2. 【請求項2】 針状磁性粒子の抵抗率が102 〜109
    Ω・cmであることを特徴とする請求項1記載の電子写真
    用現像剤。
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