JP2782237B2 - 二成分系磁性現像剤 - Google Patents

Description

【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等における二成分系現像剤に関
し、特に現像性劣化を生じず、長期間にわたって優れた
品質の画像を形成する二成分系磁性現像剤に関する。

［従来の技術］ 従来電子写真法では、米国特許2,297,691号、同2,35
7,809号に記載されている如く、感光体表面上に静電潜
像を形成し、該静電潜像を着色粒子からなる乾式現像剤
によってトナー像とし、次に紙等の転写シートに前記ト
ナー像を転写せしめた後、加熱や加圧等により永久定着
せしめて複写画像を形成する。一方トナー像が転写され
た後の感光体は、その表面に残留しているトナーをクリ
ーニング部材によってクリーニングした後、再び画像形
成に供される。

前記乾式現像剤としては、磁性体を含有してなる磁性
トナーのみよりなるいわゆる１成分系現像剤と、磁性体
を含有しない非磁性トナーと磁性を有するキャリアとよ
りなるいわゆる２成分系現像剤とが知られている。１成
分系現像剤は正帯電のトナーと負帯電のトナーが共存
し、しかも摩擦帯電量が小さいので、例えば感光体上の
非画像部にもトナーが付着して、最終定着画像にカブリ
が発生したり、あるいは感光体上の画像部に付着するト
ナー量が不十分となって最終定着画像の濃度が低くなる
という問題点がある。

これに対して後者の２成分系現像剤は、トナーと、キ
ャリアとにより構成され、キャリアはトナーを所望の極
性に帯電させる機能を有するものであるため、トナーに
適正な極性でしかも適正な帯電量で摩擦帯電電荷を付与
することができ、上記１成分系現像剤に比して格段に優
れた摩擦帯電性を有する現像剤を得ることが可能であ
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、トナーの帯電量はある分布をもち、全てのト
ナーが適正な帯電量を有しているものではない。従来の
２成分系現像剤においては、帯電量の小さなトナー粒子
がキャリア粒子から分離しやすく、現像スリーブの回転
による遠心力を受けていわゆるトナー飛散による複写機
内各部の汚染が生じたり、またカブリ発生による画質の
低下をまねいていた。そこでトナーの飛散を防ぐめに、
トナーとキャリアとの束縛力を付与した磁性体添加トナ
ーの開発が行なわれるようになった。磁性体として立方
状、針状のマグネタイトを添加したトナーについての報
告が例えば特開昭57−130050号、特開昭61−141451号等
でなされているが、この方法では磁性粉の分散状態が不
均一となるので、トナーがキャリアと摩擦帯電する時逆
帯電トナーが発生しやすくトナーの帯電量低下がおこ
り、カブリ発生のない優れた画像を長期間維持すること
ができなかった。またこの方法では磁性粉の添加量が多
いのでトナーがキャリアとの磁気力で束縛されてしまい
現像性が悪化し画質低下がおこるという問題も残されて
いた。

本発明の目的は上記問題点を解決すべくなされたもの
であり、トナー粒子がキャリア粒子に適度に付着保持さ
れ、トナー飛散による複写機内部の汚染を生じず、現像
性低下を招かずにカブリの低減及び高画質を維持できる
二成分系現像剤を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の上記目的は、磁性体粒子及びバインダーとし
て３価以上の多価単量体、芳香族ジカルボン酸及び脂肪
族ジアルコールとの縮合ポリエステル樹脂を含有するト
ナーとキャリアを有することを特徴とする二成分系磁性
現像剤により達成される。

上記磁性体粒子の形状は、実質的球状であることが好
ましい。

［作用］ 本発明の二成分系磁性現像剤のトナーに球状マグネタ
イトを含有させると、従来の立方状、針状等のマグネタ
イトに比べ嵩密度が大きく流動性が良いので、バインダ
ーと溶融混練する際に磁性体粒子がバインダー中へ練り
こまれやすく磁性体粒子が均一に分散した混練物ができ
る。そのため該混練物を粉砕、分級して得たトナーはそ
の表面に磁性体粒子が均一に存在することになり、キャ
リアとの摩擦帯電時に逆帯電トナーの発生を防ぐことが
でき、帯電量低下がおこらない。

またトナーのバインダーとして脂肪族ジアルコールと
の縮重合により得られたポリエステル樹脂を用いるの
で、芳香族ジアルコールを用いた従来のポリエステルよ
り分子鎖が屈曲性に富んだものとなり、磁性体粒子を添
加して混練する際、分散が容易になる。

以下、本発明を更に詳しく説明する。

本発明の二成分系現像剤は、磁性体粒子を含有するト
ナー及びキャリアを有する。

トナーに用いられる磁性体粒子としてはフェライト、
マグネタイト等が挙げられ、これらにはニッケル、コバ
ルト等を添加してもよい。本発明においてはマグネタイ
トを使用することが好ましい。マグネタイトには立方
状、針状等の形状のものが知られているが、特に保磁力
が小さく、トナー同志が磁力で凝集しないという利点を
考慮すると実質的球状のマグネタイトを用いることが好
ましい。実質的球状とは立方状の角の部分が全てとれた
状態程度の多角形の形状から、表面が全てなめらかな凸
曲線で囲まれた例えば楕円形のもの、更には完全な球形
までを含むものとする。本発明に使用される実質的球状
のマグネタイトはこの範囲に属する形状のものが混在し
ていてもよい。この他にも不定形のマグネタイトがあり
不定形とは上記の形状に属さない形状のものをいう。

実質的球状のマグネタイトは立方状、針状、不定形の
マグネタイトに比べ嵩密度が大きく流動性が良くなるの
でバインダー中への分散安定性に優れている。実質的球
状マグネタイトを用いた場合、粒子の平均粒径は0.05〜
0.5μｍであることが好ましい。ただし平均粒径とは、
実質的球状マグネタイトの投影像を同面積の円像に換算
したときの直径で表わすものとする。

実質的球状マグネタイトは、湿式処理中のpHを操作す
ることにより、又は乾式処理中研磨することにより製造
することができる。

磁性体粒子の使用量は画像品質に多大な影響を与える
ので慎重に考慮されなければならない。好ましい使用量
はトナーに対して５〜15重量％である。これより多いと
トナーとキャリアとの磁気的付着力が大きくなりすぎ、
現像性が著しく低下する。

本発明に用いられるトナーには、バインダーとして３
価以上の多価単量体、芳香族ジカルボン酸及び脂肪族ジ
アルコールを縮重合させて得られるポリエステル樹脂が
用いられる。

上記３価以上の多価単量体としては、例えば1,2,4−
ベンゼントリカルボン酸、1,3,5−ベンゼントリカルボ
ン酸、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、2,5,7−
ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカ
ルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキ
サントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−２−メチ
ル−２−メチレンカルボキシプロパン、テトラ（メチレ
ンカルボキシ）メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカル
ボン酸、エンポール三量体酸、これらの酸の無水物また
はエステル等を挙げることができる。

これらの３価以上の多価単量体のうち、本発明のよう
な脂肪族ジアルコールを用いたポリエステルにおいて、
特に芳香族多価カルボン酸類が好ましく、更にベンゼン
トリカルボン酸、これらの酸の無水物またはエステル等
のベンゼントリカルボン酸類が安定した摩擦帯電性を付
与することができる。３価以上の多価単量体の配合割合
は、単量体組成物全体の１〜30モル％が好ましい。

上記芳香族ジカルボン酸としては、例えばフタル酸、
イソフタル酸、テレフタル酸、これらの酸の無水物また
はエステル等を挙げることができる。

以上の芳香族ジカルボン酸と共にその他のジカルボン
酸を併用してもよい。かかるその他のジカルボン酸とし
ては、例えばマレイン酸、フマール酸、メサコン酸、シ
トラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、シクロヘキサ
ンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、
マロン酸、またはこれらの酸の無水物もしくは低級アル
キルエステル、リノレイン酸の二量体、その他の２官能
の有機酸単量体を挙げることができる。かかるその他の
ジカルボン酸の配合割合は、ジカルボン酸全体の30モル
％以下が好ましい。

上記脂肪族ジアルコールとしては、例えばプロピレン
グリコール（1,2−プロパンジオール）、1,2−ブタンジ
オール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、
ネオペンチルグリコール、３−メチルペンタン−1,3,5
−トリオール、1,2−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサン
ジオール、２−メチル−2,4−ペンタンジオール、３−
メチル−1,5−ペンタンジオール、２−エチル−1,3−ヘ
キサンジオール、エチレングリコール、1,3−プロパン
ジオール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコー
ル、２−ブテン−1,4−ジオール、1,5−ペンタンジオー
ル、1,6−ヘキサンジオール、ジプロピレングリコー
ル、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコー
ル、トリプロピレングリコール、ペンタエチレングリコ
ール等が挙げられる。

本発明に用いられるポリエステルは前述の３成分を公
知の方法により縮合重合させることにより簡単に得るこ
とができる。

その他のトナー成分としては、着色剤、電荷制御剤、
流動化剤、滑剤等種々の添加剤があり、必要に応じて用
いることができる。

着色剤としては、例えばカーボンブラック、ニグロシ
ン染料（C.I.No.50415B）、ランプブラック（C.I.No.77
266）等を用いることができる。

添加量はトナーのバインダーに対して１〜20重量％が
好ましい。

電荷制御剤としては、例えばニグロシン系染料、含金
属アゾ染料、金属錯体、銅フタロシアニンのスルホンア
ミド誘導体、銅フタロシアンニンのスルホン酸又はスル
ホン酸塩誘導体、第４級アンモニウム化合物等を挙げる
ことができる。

トナーの溶融時の粘弾性を一層好適なものとするた
め、あるいは定着性をさらに向上させるために、ワック
スをバインダー樹脂と共に混練して使用することが好ま
しい。具体的には、固型のパラフィン、ポリエチレンも
しくはポリプロピレン等の低分子量ポリオレフィン、脂
肪酸エステル、高級アルコール、アミド系ワックス等を
用いることができる。

また本発明の二成分系磁性現像剤には、例えばシリ
カ、アルミナ、チタニア、チタン酸バリウム、チタン酸
マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロン
チウム、酸化亜鉛、酸化セリウム、三酸化アンチモン、
酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等の無機微
粒子を外部添加剤として混合することができる。特にシ
リカ微粒子を用いることが好ましい。また上記無機微粒
子の添加混合割合は、トナー全体の0.01〜５重量％が好
ましく、特に0.01〜２重量％が好ましい。上記無機微粒
子の粒径は5mμ〜２μのものが好ましい。

また滑剤として、例えばステアリン酸亜鉛、ステアリ
ン酸アルミニウム、ステアリン酸リチウム、ステアリン
酸、硬化ヒマシ油、その他を外部添加することができ
る。これらの滑剤の添加混合割合は、トナー全体の例え
ば0.01〜２重量％が好ましい。

キャリアとしては、従来公知のものを用いることがで
きるが、トナー粒子を帯電させるために、鉄、ニッケ
ル、コバルト等の強磁性金属、これらの金属を含む合
金、フェライト、マグネタイト等の強磁性金属の化合物
の粒子に、フッ化ビニリデン−四フッ化エチレン共重合
体、テトラフルオロエチレン、2,2,2−トリフルオロエ
チルメタクリレート、ペンタフルオロ−ｎ−プロピルメ
タクリレート等のフッ素樹脂、あるいはシリコーン樹脂
またはメチルメタクリレート、メチルメタクリレート−
スチレン共重合体等のビニル樹脂を被覆したものが好ま
しい。

キャリアの平均粒径は20〜200μｍが好ましく、特に3
0〜150μｍが好ましい。

本発明の二成分系磁性現像剤の好適な製造方法の一例
を挙げると、まずバインダー樹脂の材料樹脂と磁性体粒
子を溶融混練し、該混練物を粉砕し分級して、望ましい
粒径のトナーを得る。このトナー粒子の粒子中には、既
述のようなトナー成分を含有させておくことができる。
その後、キャリアと混合して二成分系磁性現像剤を得る
ことができる。

なお、トナー粒子中に、着色剤、離型剤、その他の特
性改良剤などのトナー成分を分散含有させる場合には、
予めエクストルーダー等によりそれらを均一に混合させ
た後、粉砕分級して所望の粒子径の粉体とすればよい。
また、無機微粒子、滑剤等の外部添加剤は、粉砕分級後
に、添加混合する。

［実施例］ 以下、本発明を実施例を用いて具体的に説明するが、
本発明はこれらによって限定されるものではない。

ポリエステル樹脂１〜３（本発明）,4（比較） 第１表に示すように、３価以上の多価単量体、芳香族
ジカルボン酸及び脂肪族ジアルコール又は非脂肪族ジア
ルコールを縮重合させてポリエステル樹脂を製造した。

実施例１ ポリエステル樹脂（１）80重量％、実質的球状マグネ
タイト10重量％、カーボンブラック８重量％、脂肪酸エ
ステル系ワックスと酸アミド系ワックスを合わせて２重
量％を溶融混練した。次いで、機械的に粉砕、分級した
後、シランカップリング剤で表面疎水化処理を施したシ
リカ微粒子をトナーの0.6重量％混合添加してトナー粒
子を得た。

メチルメタクリレート−スチレン共重合体で被覆した
Cu−Zn−フェライトから成るキャリア粒子95重量％及び
得られたトナー粒子５重量％を混合し二成分系磁性現像
剤を作成した。

この現像剤を複写機Ｕ−Bix 5170（コニカ社製）に搭
載し150,000回実写テストを行なった。

実施例２〜6,比較例１〜２ 実施例１においてトナー成分の種類及び添加量を第２
表に示すようにかえた以外は実施例１と同様にして二成
分系磁性現像剤を作成し、実施例１と同様に実写テスト
を行なった。ただし比較例についてはカブリ発生等によ
り画像が不鮮明で実用に適さなくなった所で中止した。

実施例１〜３に関しては15万回コピー後も帯電量が安
定しており、カブリの全くない鮮明な画像を得ることが
できた。実施例4,5に関しては10万回コピー後から帯電
量が不安定になり画像品質がやや劣ってきたが実用に耐
えるものであった。実施例６では10万回コピー後から画
像に不鮮明な部分がでてきたが実用に耐えるものであっ
た。比較例１では１万回コピー後現像性が劣り画像が不
鮮明となった。比較例２では7000回コピー後カブリが発
生し画像が不鮮明になった。

なお、実施例では15万回コピー後も複写機内部の汚染
がほとんどみられなかった。

［発明の効果］ 以上詳しく説明したように、本発明の二成分系磁性現
像剤を用いると、トナー飛散による複写機内部の汚染が
生じず、現像性低下を招かずにカブリの低減及び高画質
を維持することができた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−175766（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−100772（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 9/083 G03G 9/087 G03G 9/10 ＣＡ（ＳＴＮ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁性体粒子及びバインダーとして３価以上
   の多価単量体、芳香族ジカルボン酸及び脂肪族ジアルコ
   ールとの縮合ポリエステル樹脂を含有するトナーとキャ
   リアを有することを特徴とする二成分系磁性現像剤。
2. 【請求項２】前記磁性体粒子が実質的球状であることを
   特徴とする請求項１記載の二成分系磁性現像剤。