JP2745323B2 - 電子写真用乾式二成分現像剤 - Google Patents

電子写真用乾式二成分現像剤

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真法、静電記録法などで形成した静
電荷像を現像するに用いられる負帯電性トナーからなる
乾式二成分現像剤の改良に関する。
〔従来の技術〕 従来、電子写真法において感光体上に形成された静電
潜像は現像剤により現像された後、必要に応じ転写シー
ト上に転写、定着される。ここで用いられる現像剤とし
ては、従来よりトナーとキャリヤーとよりなる乾式二成
分現像剤(以下現像剤と称す)が知られているが、これ
は、キャリヤーとは逆極性に摩擦帯電されたトナーが比
較的粒子サイズの粗いキャリヤー表面に保持されたもの
であり、現像時、感光体表面に接触すると感光体の潜像
領域の静電気力の作用でトナーが潜像上に付着してトナ
ー可視像を形成するものである。そして現像剤は現像に
よって消費されたトナーを補充しながら長時間の複写に
反復使用される。
近年、複写スピードが50〜60枚/分の高速複写機が要
求され、この高速複写に適用される現像剤には長時間の
使用中、常にトナーは所望とする極性で、かつ充分な帯
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、粒子間の衝突または粒子と現像装置との機械的衝
撃またはこれらによる発熱でキャリヤー表面にトナー膜
が形成し、所謂スペント化現象が生じ、帯電特性が使用
時間と共に低下し、現像剤全体を取り替える必要が生ず
る。
このようなスペント化現象を避けるため、すなわち現
像剤の長寿命化を図る手段として、従来はキャリヤー表
面をシリコーン系樹脂で被覆したりキャリヤーの抵抗を
上げるなどの方法を図っていた。しかしながら、長時間
の複写に際し現像剤を繰り返して使用すると帯電したト
ナーの帯電量分布がコピースタート時の初期現像剤に比
べ不均一となり逆極性帯電、未帯電または高帯電のトナ
ーが発生し、画像濃度の低下やカブリの増大、現像機内
の汚染の増大などの原因となっていた。
また、トナーに高い流動性を保持する目的をも兼ねて
疎水性シリカ微粉末をトナーに添加し均一な帯電性を付
与することが試みられているが、従来技術による疎水性
シリカ微粉末の外添技術は周囲の環境によりその帯電量
が変化しやすいためにトナーに対して環境依存性を生じ
させる問題を有していた。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は、トナーの帯電量分布を均一にすることによ
り現像剤の長寿命化をはかることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕〔作用〕 本発明は前記した従来の技術の課題を解決するために
なされたもので、その概要は以下に記すとおりである。
本発明者らは、トナーに外添されるマグネタイトと疎
水性シリカ微粉末の混合物もしくは酸化亜鉛と疎水性シ
リカ微粉末の混合物を、トナーに対して被覆率が1〜30
%となるように添加し、シリコーンで被覆されたキャリ
ヤーと組み合わせることにより、負帯電性トナーの諸特
性が有効に作用されることを見いだした。このプロセス
については鋭意検討中であり詳細は不明であるが、負帯
電性トナーの帯電分布が極めて均一に分布する特異性を
見いだした。
本発明で使用されるマグネタイトもしくは酸化亜鉛微
粉は半導電性微粒子であり、粒子径が0.1〜0.5μmでか
つ体積固有抵抗が102〜109Ω・cmのものが適切である。
さらにまた、本発明で使用されるマグネタイトもしくは
酸化亜鉛微粉末はシリコーンで被覆したキャリヤーとの
摩擦帯電で少なくとも正帯電に帯電する性状であること
が好ましい。本発明でいう摩擦帯電量の測定は東芝ケミ
カル社製のブローオフ摩擦帯電量測定装置を使用し、シ
リコーンコートキャリヤー(日本鉄粉社製、商品名FL-9
7-100)100重量部に対してマグネタイトもしくは酸化亜
鉛微粉末3重量部を混合して摩擦帯電せしめ、30秒吹き
付け後の測定値をもって評価するものとする。具体的に
は、マグネタイトについては戸田工業社製の商品名EPT-
500(+6.8μc/g),MAT-305(+40μc/g)、MTA-740
(+2μc/g)および関東電化社製の商品名CJ-3000B
(+2.3μc/g)が、一方酸化亜鉛については白水化学社
製の商品名K−23(+20.5μc/g)などが好ましいもの
として本発明に適用することができる。
本発明の構成要素である疎水性シリカとしてはジメチ
ルジクロルシラン、トリメチルクロルシラン、メチルト
リクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベン
ジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロ
ルシラン、p−クロルフェニルトリクロルシラン、3−
クロルプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキ
シシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ジビニルクロ
ルシラン等の疎水化剤、特にジメチルジクロルシランあ
るいはヘキサメチンジシラザンで処理されたコロイド状
の二酸化ケイ素である。本発明で使用する疎水性シリカ
の具体例としてはワッカーケミカルズ社製の商品名H200
0、H2000/4、HVK2115があり、また日本アェロジル社製
の商品名アェロジル♯130にヘキサメチレンジシラザン
を反応させたものまたはタルコ社製の商品名タラノック
ス500が挙げられる。
本発明の構成要件であるマグネタイトと疎水性シリカ
微粉末または酸化亜鉛と疎水性シリカ微粉末の各々の配
合比は特に限定はないが、各々90:10〜10:90の範囲で適
用可能である。
また、トナーに対する被覆率は1〜30%の範囲が必要
であるが好ましくは5〜15%である。トナーに対する被
覆率が1%以下であると効果がなく、30%をこえると帯
電量分布が不均一となるので好ましくない。
本発明の構成要件である「被覆率」についてはトナー
の全表面積に対して添加する微粉末がカバーする面積の
比と定義され、以下に示す近似式によって計算される数
値である。ただし、ここで、トナーおよび微粉末はいず
れも球であると仮定し、かつトナーに微粉末が付着して
いる状態で微粉末がトナーに投影する面積が微粉末の断
面積と同じであると仮定して導かれた下記の計算式で求
める。
すなわち被覆率(E)は ただし S:微粉末の断面積 n:微粉末の個数 1個のトナーに付着する微粉末の個数nは で示される。
ここで ρ1:トナーの真比重 ρ2:微粉末の真比重 d1:トナーの平均粒子径 d2:微粉末の平均粒子径 c:トナーに対する微粉末の添加量(重量%) (参考文献:National Technical Report Vol28.No.4 Au
g.1982) 次に本発明の構成材料に付いて詳述する。
まず、トナー用バインダー樹脂として使用される熱可
塑性樹脂としては、スチレン、パラクロルスチレン、メ
チルスチレンなどのスチレン類、塩化ビニル、臭化ビニ
ル、フッ化ビニル、酢酸ビニル、プロピレン酸ビニル、
ベンゾエ酸ビニルなどのビニルエステル類、アクリル酸
メチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ドデシル、
アクリル酸−n−オクチル、アクリル酸−2−クロル−
エチル、アクリル酸フェニル、α−クロルアクリル酸メ
チル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタ
クリル酸ブチル、メタクリル酸ジアルキルアミノエチル
などのα−メチレン脂肪族モノカルボン酸のエステル
類、アクリルニトリル、メタクリルニトリルなどのニト
リル類、アクリルアミドなどのアミド類、ビニルメチル
エーテル、ビニルイソブチルエーテルなどのエーテル
類、ビニルメチルケトン類、ビニルヘキシルケトンなど
のビニルケトン類、N−ビニルピロール、N−ビニルカ
ルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリ
ドンなどのN−ビニル化合物などの単量体を重合させた
ホモポリマーまたはこれらの単量体を2種以上組み合わ
せて共重合させたコポリマーあるいはそれらの混合物、
あるいはロジン変成フェノールホルマリン樹脂、エポキ
シ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロ
ース樹脂、ポリエーテル樹脂などの非ビニル系熱可塑性
樹脂などおよびこれらと前記したビニル樹脂の混合物を
挙げることができる。
また、本発明でいうトナーに使用される着色剤として
は、公知の染料、顔料例えばカーボンブラック、フタロ
シアニンブルー、インダンスレンブルー、ピーコックブ
ルー、パーマネントレッド、レーキレッド、ローダミン
レーキ、ハンザイエロー、パーマネントイエロー、ベン
ジジンイエロー等を広く使用することができる。
更にまた、本発明のトナーに配合する電荷制御剤とし
ては、負の帯電性を与える電子受容性染料(モノアゾ染
料の金属錯塩)、電子受容性の有機錯体、塩素化ポリオ
レフィン、塩素化ポリエステル、塩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、オイルブラ
ック、ナフテン酸金属塩、脂肪酸の金属塩、樹脂酸石け
ん等を使用することができる。
本発明のトナーは公知の方法によって、例えば上記含
金属モノアゾ染料と上記バインダー樹脂成分と着色剤と
してのカーボンブラック等とをよく混合し、溶融混練し
た後、冷却、固化後微粉砕分級して得ることができる。
一方、本発明を構成するキャリヤーは、鉄粉、造粒マ
グネタイト、フェライト等のコア材の表面にシリコーン
樹脂をコートした樹脂被覆キャリヤーが用いられる。シ
リコーン樹脂としては、従来知られているいずれのシリ
コーン樹脂であってもよく、例えば下記一般式で表され
る常温硬化型シリコーン樹脂が挙げられるが、他のシリ
コーン樹脂も使用可能である。
〔R:水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、メトキ
シ基、C1〜C4の低級アルキル基またはフェニル基〕 シリコーン樹脂の市販品としては、例えば信越化学社
製のKR271,KR255,KR152や東レシリコーン社製SR2400,SH
840,SR2406等がある。
なお、コア材に対するシリコーン樹脂の被覆方法とし
ては、該樹脂を溶剤で溶解して、前記したコア材の表面
に、流動床型コーティング装置等公知の手段で塗布すれ
ばよい。
実施例 (実施例1〜2および比較例1〜4) 上記の配合物を通常の方法により予備混合し、ロール
ミルで混練した後冷却し、その後ハンマーミルで粗粉砕
し、更に超音速ジエットミルで微粉砕後分級を行って、
平均粒径約12μmのトナーを得た。
次に第1表に示すような微粉末をヘンシェルミキサー
で上記トナーに被覆させた後、該トナー3重量部とシリ
コーンコートキャリヤー(日本鉄粉社製 商品名 FL-9
7-100)100重量部とを混合させ、本発明の電子写真用乾
式2成分現像剤と比較用の現像剤とを作成した。
次に、実施例1〜2に基づく本発明の電子写真用乾式
2成分現像剤と、これと対比するために比較例1〜4に
基づく比較用の現像剤とを高速複写機(A4で60枚/分)
の現像機に設置し、多数枚実写連続複写コピーテストを
行った。その結果を第2表に示す。
この時、画像濃度の測定には「マクベスデンシトメー
ター」(マクベス社)を用い、カブリ濃度の測定には
「ハンター白色度計」(日本電色工業社)を用いた。
第2表から明らかなとおり本発明の電子写真用乾式2
成分現像剤は、多数枚コピーにおいて非画像部の地汚れ
が少ないことが確認された。
ただし、ID(Image Density):マクベス反射濃度計
による画像濃度 BG(Back Ground):マクベス反射濃度計による非画像
部の地汚れ濃度 Q/M:前述のとおりブローオフ摩擦帯電量測定装置による
摩擦帯電量 なお、本発明の電子写真用乾式2成分現像剤の作用効
果をより明確にするため、実施例1〜2および比較例1
〜4における多数枚コピー後の帯電量分布を測定して第
1図〜第6図の結果を得た。これらの図において、横軸
は帯電量(fc/10mμ)、縦軸は帯電量分布の個数(%)
を示す。帯電量分布測定装置はPES社製のq/dメーターを
用いた。これによれば、本発明の電子写真用現像剤は負
帯電性で、しかも帯電量が狭い幅で分布しているため現
像剤として優れた特性を発揮しているのに対し、比較例
の電子写真用現像剤は大部分が負帯電性であるものの一
部が正帯電性であり、帯電量が広い幅で分布しているた
め現像剤として劣る特性を有するものであることがわか
る。
〔発明の効果〕
本発明はトナーにマグネタイトと疎水性シリカ微粉末
または酸化亜鉛と疎水性シリカ微粉末とを特定の被覆率
にて添加することにより負の帯電性であってかつ均一な
帯電量分布を有するトナーを得ることができ、これによ
り画像濃度が高くかつカブリ濃度の低い複写画像を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は本発明によるトナーの帯電量分布を示
すグラフで、第3図〜第6図は比較例によるトナーの帯
電量分布を示すグラフである。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マグネタイトもしくは酸化亜鉛と疎水性シ
    リカ微粉末の混合物を、トナーに対して被覆率が1〜30
    %となるように添加してなる負帯電性トナーと、シリコ
    ーンで被覆されたキャリヤーとからなる電子写真用乾式
    二成分現像剤。
  2. 【請求項2】前記マグネタイトもしくは酸化亜鉛がシリ
    コーン樹脂で被覆されたキャリヤーに対して正帯電極性
    を有する請求項1記載の電子写真用乾式二成分現像剤。
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