JP2887717B2 - 静電荷現像用トナー - Google Patents

静電荷現像用トナー

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は静電荷現像用トナーに関
し、特に磁性粉を含有する導電性の静電荷現像用トナー
に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に電子写真法は感光体上に電気的な
潜像を形成し、ついで該潜像をトナーによって現像し、
必要に応じて紙等の転写材にトナー画像を転写した後、
加熱、加圧等の手段によって定着し、複写物を得るもの
である。このような電子写真法に用いられる現像剤とし
ては、トナーとキャリアからなる二成分現像剤と、トナ
ーとキャリアの機能を同時に備えた一成分現像剤とがあ
る。一成分現像剤には、磁性一成分現像剤と非磁性一成
分現像剤とがあり、このうち磁性一成分現像剤として
は、通常磁性粉を30〜70重量%含有する磁性トナー
が用いられる。また、磁性トナーは導電性磁性トナーと
絶縁性磁性トナーとに分類される。前者は、静電誘導あ
るいは電荷注入により電荷が付与され、後者は摩擦帯電
により電荷が付与され静電潜像に現像される。
【0003】導電性磁性トナーを用いた一成分現像方式
では、導電性磁性トナー自体が現像電極となるため、エ
ッジ効果のない均一な画像が得られるという利点がある
ことが知られている。しかし、導電性磁性トナーは静電
転写時に転写紙を介してトナーの電荷がリークしやす
く、普通紙への転写が困難であるという欠点がある。ま
た、感光体上にトナー粒子が1層しか現像されないた
め、画像濃度の確保が困難であるいう欠点もある。従来
これらの問題点を解決するために高抵抗処理を施した特
殊紙を用いたり、ゴムローラによる圧力転写方式を採用
したりする手段が用いられてきた。しかしながら、これ
らの手段を用いてもいまだ満足される状況にない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来の技
術に於ける問題点を解決し、導電性磁性トナーの有する
良好な現像性を維持しながら、同時に転写性が良好な静
電荷現像用トナーを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、Fe
含有率が98%以上の磁性粉を含有してなるトナー粒子
100重量部に対して、0.1〜30重量部のチタン酸
バリウム粒子が該トナー粒子の表面に固着してなり、か
つ体積固有抵抗率が1.0×10〜1.0×10Ω
・cmであることを特徴とする静電荷現像用トナーであ
る。
【0006】以下、本発明を詳述する。本発明の静電荷
現像用トナーを構成するトナー粒子は、磁性粉、結着樹
脂、必要に応じてモノアゾ染料の金属錯塩染料、ニグロ
シン染料等の帯電制御剤および、カーボンブラック等の
着色剤を、熱ロール、ニーダー、エクストルーダー等の
熱混練機によって混練した後、機械的な粉砕、分級によ
って体積平均粒子径4〜12μm、望ましくは4〜9μ
mの粒子としたものである。この場合においてトナー粒
子の体積平均粒子径は小さい方が現像性は良好となる
が、体積平均粒子径が4μm以下であると、転写性が悪
いほか、トナーの流動性が悪くなりマグネットスリーブ
上での搬送性に劣る。一方、12μm以上であると、現
像性が不十分であるほか、ライン・文字等の画質が悪く
なるので好ましくない。
【0007】特に本発明においてトナー粒子に使用され
る磁性粉としては、結晶学的には、スピネル、ペロブス
カイト、六方晶、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、マグネタイト等が適用される。本
発明に用いられる該フェライトの構造は、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、クロム、カルシウム等の酸化物と、3
価の鉄酸化物の焼結体である。磁性粉の飽和磁化は、1
0〜40emu/gであることが望ましい。10emu
/g未満であるとマグネットローラーへの磁気的な吸着
力が不足してトナーの搬送性が悪くなる。一方、40e
mu/gをこえると、磁性粉のトナー粒子中での分散性
が悪くなり、トナー粒子の帯電不良を生じやすく転写性
を損ねるだけでなく、マグネットローラーへの吸着力が
強すぎて現像性が悪くなるので好ましくない。また、本
発明においてトナー粒子に使用される結着樹脂は、ポリ
スチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、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、熱可塑性エポ
キシ樹脂、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ほか、変性アクリル樹脂、
フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂等の熱硬化
性樹脂を使用することができる。該結着樹脂は、100
℃の測定温度下での溶融粘度が5.0×104〜1.0
×106POISEの範囲にあることが望ましい。溶融
粘度が5.0×104POISE未満であると、感光体
へのフィルミング等の問題点がおきやすくなる。一方、
1.0×106POISEをこえて大きいと、溶融混練
時の機械的負荷が大きくなりすぎて生産性に不具合を生
じることがある。
【0008】本発明は、現像性と転写性を向上せしめる
ために、上記の操作で得られたトナー粒子100重量部
に対して、チタン酸バリウム粒子0.1〜30重量部を
該トナー粒子表面に固着することを特徴としている。本
発明でいう固着とは下記のことを意味するものとする。
すなはち、予め、トナー粒子とチタン酸バリウム粒子と
を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を用いて混合し、ついで得られた
混合粉体を、粉体の表面改質機(奈良機械製作所製のナ
ラ・ハイブリダイザー、ホソカワミクロン社製のオング
ミル等)に適用して、前記トナー粒子に混合付着したチ
タン酸バリウム粒子に対して、圧縮及び摩擦力を与え
る。その際、瞬時に発生するトナー粒子の融点以上の熱
を利用し、チタン酸バリウム粒子がトナー粒子表面に強
固に固着することを意味する。この場合、固着とはチタ
ン酸バリウム粒子の一部、及び全部がトナー粒子表面に
埋没した状態を包含する。本発明に用いられるチタン酸
バリウム粒子は、その固着操作の容易さから、体積平均
粒子径が5μm以下のものが望ましい。市販品として
は、共立窯業原料社製の体積平均粒子径1.7μmのキ
ョウリックスAP−SA、同1.5μmのBT−Sおよ
びAN−2以上(以上各れも商品名)等が挙げられる。
本発明のトナー粒子の表面に固着するチタン酸バリウム
粒子の量は、トナー粒子100重量部に対し0.1〜3
0重量部であり、0.1重量部未満であるとチタン酸バ
リウム粒子への電荷注入が不十分なため、良好な現像性
及び転写性が得られない。一方、30重量部を越える
と、チタン酸バリウム粒子の量が過剰であり、トナー粒
子表面の導電性が損なわれて現像性が悪くなる。
【0009】本発明では、静電荷現像用トナーの体積固
有抵抗率は、1.0×103 〜1.0×106 Ω・cm
の範囲でなければならない。体積固有抵抗率が1.0
×103 Ω・cm未満であると、現像時に静電荷現像用
トナーに一旦注入された電荷がリークしやすく、十分な
現像性が得れないだけでなく、良好な転写性が確保され
ない。また、体積固有抵抗率が1.0×106 Ω・cm
を越えた場合は、十分な電荷注入が行われず、現像性が
満たされない。本発明の静電荷像現像用トナーに低抵抗
化を施す手段としては、基本的には体積固有抵抗率が低
い磁性粉を含有せしめる。体積固有抵抗率が低い磁性粉
としては、Fe34の含有率が98%以上の磁性粉が好
適に使用できる。更には、体積固有抵抗率が低いカーボ
ンブラックを磁性粉と併用してトナー粒子中に含有する
ことが望ましい。体積固有抵抗率が低いカーボンブラッ
クとしては、比表面積が900m2 /g以上のカーボン
ブラックが用いられるのが好ましい。また、体積固有抵
抗率の調整のためにカーボンブラックやその他の導電性
を有する微粒子(以下、導電性微粒子という)をトナー
粒子表面に固着することも有効な手段である。該導電性
微粒子の固着の手段は前記のチタン酸バリウム粒子の場
合と同様であり、導電性微粒子の固着のタイミングはチ
タン酸バリウム粒子と同時でも、あるいは先に導電性微
粒子を固着した後にチタン酸バリウム粒子を固着する方
法でもよい。
【0010】本発明で用いられる導電性微粒子は、例え
ばカーボンブラックであれば、その体積固有抵抗率が3
0Ω・cm以下のものが望ましく、数平均粒子径、吸油
量、PH等に制限なく使用でき、例えば、市販品として
は以下のものが挙げられる。すなわち、キャボット社製
のCSX−99(7.4Ω・cm)、バルカンXC−7
(12.4Ω・cm)、ライオンアクゾ社製のケッチ
ンブラックEC(17.5Ω・cm)、東海カーボン社
製の#4500(16.9Ω・cm)、#5500(1
4.8Ω・cm)、#2555(26.1Ω・cm)
#3855(14.5Ω・cm)、電気化学工業社製の
デンカブラック(28.6Ω・cm)、三菱化成社製の
#2400B(27.1Ω・cm)等が挙げられる。ま
た、これらのカーボンブラックは単独、あるいは2種以
上を種々組み合わせて用いることができる。なお、本発
明でいう体積固有抵抗率は、シリンダー内に設置した上
部電極及び下部電極間にトナー試料を200g/cm
の応力がかかるように装墳し、2Vの電圧を印加して電
極間の抵抗値をテスターで測定することにより得られ
る。
【0011】
【作用】本発明においては、トナー粒子表面へのチタン
酸バリウム粒子の固着により、静電荷現像用トナーが本
来もっている導電性による電荷注入による帯電性ととも
に、チタン酸バリウム粒子への電荷注入が付加され、良
好な感光体への現像性が確保されるとともに、紙等への
転写工程においてはチタン酸バリウム粒子の保持する電
荷により、良好な転写性が確保される。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 実施例1 ・ポリエステル樹脂(日本合成化学工業社製、商品名;
HP−320 100℃における溶融粘度が2.6×1
POISE)65重量部 ・マグネタイト(関東電化工業社製、商品名;KBI−
20V、Fe の含有率;99.5%)25重量部
上記の材料を混合後、エクストルーダーにて溶融混練
し、ジェットミルで粉砕して体積平均粒子径が8.5μ
mのトナー粒子Aを得た。該トナー粒子Aの飽和磁化を
測定したところ、19emu/gであった。次に、該ト
ナー粒子A100重量部と、カーボンブラック(キャボ
ット社製、商品名;CSX−99)を1.5重量部およ
びチタン酸バリウム粒子(共立窯業原料社製、商品名;
AP−SA、体積平均粒子径1.7μm)を0.5重量
部とを、10リッターの容量のヘンシェルミキサーに装
填し、回転数が2500rpm、処理時間1.5分の条
件で撹拌し混合粉体を得た。次にこの混合粉体をハイブ
リダイザー(奈良機械製作所社製NHS−1型)を用
い、回転数が6400rpm、処理時間3分の条件でカ
ーボンブラックとチタン酸バリウム粒子とを前記トナー
粒子Aの表面に固着し、本発明の静電荷現像用トナーを
得た。該静電荷現像用トナーの体積固有抵抗率を測定し
たところ、3.0×10Ω・cmであった。
【0013】実施例2 実施例1のトナー粒子A100重量部に対して、カーボ
ンブラック(キャボット社製、商品名;CSX−99)
を1.5重量部とチタン酸バリウム粒子(共立窯業原料
社製、商品名;AP−SA、体積平均粒子径1.7μ
m)15重量部とを配合した混合粉体を用いたほかは、
実施例1と同様の方法で混合、固着操作を行い、本発明
の静電荷現像用トナーを得た。該静電荷現像用トナーの
体積固有抵抗率を測定したところ、5.0×103 Ω・
cm であった。
【0014】実施例3 実施例1のトナー粒子A100重量部に対して、カーボ
ンブラック(キャボット社製、商品名;CSX−99)
と1.5重量部とチタン酸バリウム粒子(共立窯業原料
社製、商品名;AP−SA、体積平均粒子径1.7 μ
m)25重量部とを配合した混合粉体を用いたほかは実
施例1と同様の方法で混合、固着操作を行い、本発明の
静電荷現像用トナーを得た。該静電荷現像用トナーの体
積固有抵抗率を測定したところ、5.0×103Ω・c
m であった。
【0015】実施例4 実施例1で使用したトナー粒子Aと同様の配合材料を混
合後、溶融混練し、粉砕して体積平均粒子径が11.5
μmのトナー粒子Bを得た。次にこのトナー粒子B10
0重量部に対して、カーボンブラック(キャボット社
製、商品名;CSX−99)を1.0重量部と、チタン
酸バリウム粒子(共立窯業原料社製、商品名;AP−S
A、体積平均粒子径1.7μm)を5重量部とを実施例
1と同様に混合、固着操作を行い、本発明の静電荷現像
用トナーを得た。該静電荷現像用トナーの体積固有抵抗
率を測定したところ、8.5×103 Ω・cmであっ
た。
【0016】実施例5 実施例1で使用したトナー粒子Aと同様の配合材料を混
合後、溶融混練し、粉砕して体積平均粒子径が5.0μ
mのトナー粒子Cを得た。次にこのトナー粒子C100
重量部に対して、カーボンブラック(キャボット社製、
商品名;CSX−99)を4.0重量部と、チタン酸バ
リウム粒子(共立窯業原料社製、商品名;AP−SA、
体積平均粒子径1.7μm)を57.5重量部とを実施
例1と同様に混合、固着操作を行い、本発明の静電荷現
像用トナーを得た。該静電荷現像用トナーの体積固有抵
抗率を測定したところ、7.0×103 Ω・cmであっ
た。
【0017】比較例1 実施例1で使用したトナー粒子Aを比較用の静電荷現像
用トナーとした。該静電荷現像用トナーの体積固有抵抗
率を測定したところ、2.0×108 Ω・cmであっ
た。
【0018】比較例2 実施例4で使用したトナー粒子Bを比較用の静電荷現像
用トナーとした。該静電荷現像用トナーの体積固有抵抗
率を測定したところ、8.0×107 Ω・cmであっ
た。
【0019】比較例3 実施例5で使用したトナー粒子Cを比較用の静電荷現像
用トナーとした。該静電荷現像用トナーの体積固有抵抗
率を測定したところ、4.5×109 Ω・cmであっ
た。
【0020】比較例4 実施例4で使用したトナー粒子Bに対し、カーボンブラ
ック(キャボット社製、商品名;CSX−99)を1.
0重量部混合し、以下実施例1と同様の固着処理を行
い、体積固有抵抗率が、5.0×103 Ω・cmの比較
用の静電荷現像用トナーを得た。
【0021】比較例5 実施例4で使用したトナー粒子Bに対して、カーボンブ
ラック(キャボット社製、商品名;CSX−99)を
1.0重量部とチタン酸バリウム粒子(共立窯業社製、
商品名;AP−SA、体積平均粒子径1.7μm)を3
5重量部とを混合し、以下実施例1と同様の固着処理を
行い、体積固有抵抗率が5.0×107 Ω・cmの比較
用の静電荷現像用トナーを得た。
【0022】比較例6 実施例1において、磁性粉としてKBI−20Vに代え
て戸田工業社製の商品名;EPT−1000(Fe
の含有率;96.5%)にした以外は同様にして体積
平均粒子径が8.3μmのトナー粒子Dを得た。該トナ
ー粒子Dの飽和磁化を測定したところ、20emu/g
であった。次にこのトナー粒子D100重量部と、カー
ボンブラック(キャボット社製、商品名;CSX−9
9)を1.5重量部およびチタン酸バリウム粒子(共立
窯業原料社製、商品名;AP−SA、体積平均粒子径
1.7μm)を0.5重量部とを混合し、以下実施例1
と同様の固着処理を行い、体積固有抵抗率が3.0×1
Ω・cmの比較用の静電荷現像用トナーを得た。
上の実施例1〜5及び比較例1〜6により得られた静電
荷現像用トナーの物性測定結果を表1にまとめる。
【0023】
【表1】 次に、以上の実施例1〜5及び比較例1〜6で得た静電
荷現像用トナーを用いて、表面電位を200Vに設定し
た一成分現像方式の複写機で、5000枚までの連続コ
ピーを行い、その評価結果を表2に示した。
【表2】
【0024】なお、表2において、転写効率は、黒ベタ
のパターン(50mm×200mm)での感光体上の現
像トナー重量Mdと、同パターンでの普通紙への転写ト
ナー重量Mtとの比(Mt/Md)×100%として求
めた。また、トナー飛散はトナーを現像機に投入して、
30分間空転後の現像機の周辺の機内汚れを下記の評価
標準に基づいて目視判断した。 ○:トナー飛散がない。 △:現像機下部にトナーが飛散していた。 ×:現像機上・下部全体にトナーが飛散していた。 現像時の画像濃度(I.D)は、上記黒ベタのパターン
を用いて感光体上に静電荷現像用トナーを現像して、感
光体上の静電荷現像用トナーを透明粘着テープで剥離し
て、サンプリングし、該透明粘着テープを普通紙に貼り
つけて、静電荷現像用トナーの画像濃度をマクベス社製
反射型画像濃度計RD−914で測定した。定着時の画
像濃度(I.D)は、上記の黒ベタパターンを現像後、
普通紙に転写定着してマクベス社製反射型画像濃度計R
D−914で画像濃度を測定した。また、カブリはコピ
ー前後の転写紙の白色度差を日本電色社製ハンター色差
計で測定した。これによれば本発明の静電荷現像用トナ
ーは、コピー枚数の初期及び5000枚コピー後の特性
ともに転写効率が80%以上であり、画像濃度は十分
で、カブリ、トナー飛散ともに問題のない良好な結果が
得られた。これに対して比較例の静電荷現像用トナー
は、初期より画像濃度及び転写効率が低く、カブリ、ト
ナー飛散も悪く、実用上支障を来すものであることが確
認された。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、導電性磁性トナーであ
りながら現像性、即ち十分な画像濃度を維持し、かつ従
来不可能であった良好な転写性を得ることができ、従っ
てカブリ、トナー飛散の問題のない静電荷現像用トナー
を得ることができた。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Fe の含有率が98%以上の磁性
    粉を含有してなるトナー粒子100重量部に対して、
    0.1〜30重量部のチタン酸バリウム粒子が該トナー
    粒子の表面に固着してなり、かつ体積固有抵抗率が1.
    0×10〜1.0×10Ω・cmであることを特徴
    とする静電荷現像用トナー。
  2. 【請求項2】 トナー粒子の表面に体積固有抵抗率が3
    0Ω・cm以下のカーボンブラックが固着してなること
    を特徴とする請求項1記載の静電荷現像用トナー。
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