JP3018522B2 - 乾式現像剤 - Google Patents

乾式現像剤

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JP3018522B2 JP3037557A JP3755791A JP3018522B2 JP 3018522 B2 JP3018522 B2 JP 3018522B2 JP 3037557 A JP3037557 A JP 3037557A JP 3755791 A JP3755791 A JP 3755791A JP 3018522 B2 JP3018522 B2 JP 3018522B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子写真用の現像剤に係
わるものであり、より詳しくは帯電安定性に優れしかも
長期使用における耐久性が改良された乾式現像剤に係わ
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来電子写真法として米国特許第229
7691号、特公昭42−23910号公報および特公
昭43−24748号公報などに種々の方法が記載され
ているが、一般には光導電物質を利用し、種々の手段に
より感光体上に電気的潜像を形成し、次いで該潜像をト
ナーで現像し必要に応じて紙などに粉像を転写した後、
加熱、加圧あるいは溶剤蒸気などにより定着するもので
ある。
【0003】また、近年、分光された光で露光して原稿
の静電潜像を形成せしめ、これを各色のカラートナーで
現像して色付きの複写画像を得、あるいは各色の複写画
像を重ね合わせてフルカラーの画像を得るカラー複写の
方法も実用化されている。
【0004】トナーとしては、バインダー樹脂中に各種
の着色剤(カーボンブラックなどの染顔料)や帯電制御
剤を分散させたものを1〜30μm程度に微粉砕した粒
子が用いられており、このようなトナーはガラスビー
ズ、鉄粉またはファーなどのキャリア物質と混合され、
現像剤として用いられる。帯電制御剤としては、正帯電
性トナーの場合、カラートナーにも使用可能なため無色
状の四級アンモニウム塩が多用される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこれらの
四級アンモニウム塩を帯電制御剤とするトナーは、一般
に摩擦帯電能力が小さいのみならず経時の帯電安定性に
も問題があるため、鮮明なコピーを得ることがかなり困
難であった。
【0006】従ってこれらのトナーにおいては、以上の
不都合を改良しその帯電性を高めるため、従来より、表
面を絶縁性の樹脂などで被覆したキャリアと組合せて使
用されることが多い。しかし、樹脂被覆キャリアは長期
にわたって使用した場合、被覆層の剥離や摩耗が発生し
やすく必ずしも機械的耐久性が充分ではない。そのた
め、使用中に現像剤の帯電性が変動してコピー品質に重
大な悪影響を及ぼすなどの問題があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような事情
に基づいてなされたもので、その目的は、安定した摩擦
帯電性を有し、しかも長期にわたってその帯電性が変動
しない耐久性に優れた乾式現像剤を提供することにあ
る。そこで、本発明者らはかかる目的を達成すべく鋭意
検討した結果、四級アンモニウム塩を含むトナーと特定
の層構成を有する樹脂被覆キャリアとを組み合わせるこ
とにより、上記目的を満足し得ることを見出し本発明に
到達した。
【0008】すなわち、本発明の要旨は、バインダー樹
脂、着色剤及び四級アンモニウム塩を含有してなるトナ
ーと、シリコーン樹脂を含む下塗り層及びフッ素系樹脂
を含む表面層の二層の樹脂被覆層を有するキャリアとを
混合してなることを特徴とする乾式現像剤に存する。
【0009】
【作用】以下、本発明を詳細に説明する。トナー用バイ
ンダー樹脂としては、公知のものを含む広い範囲から選
択することができる。具体的には、ポリスチレン、スチ
レン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタク
リル酸エステル共重合体およびスチレン−ブタジエン共
重合体などのスチレン系樹脂をはじめ、ポリエステル樹
脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、クマロン樹脂、塩
素化パラフィン、キシレン樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポ
リエチレン並びにポリプロピレンなどが例示できるが、
本発明で使用するのに特に好ましい樹脂としてはスチレ
ン系樹脂、ポリエステル樹脂およびエポキシ樹脂などを
挙げることができる。また、上記樹脂は単独で使用する
に限らず、二種以上併用することもできる。
【0010】着色剤としては、特に制限はないが、たと
えばカーボンブラック、アニリンブラック、キナクリド
ンマゼンタ、ローダミンB、ブリリアントカーミン6
B、フタロシアニンブルー、ビクトリアブルー、インダ
ンスレンブルー、フタロシアニングリーン、マラカイト
グリーン、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、キノ
リンイエローなどが挙げられる。これらの使用量として
は、バインダー樹脂100重量部に対し0.1〜30重
量部が好ましく、特には0.5〜10重量部が望まし
い。なお、二種以上の着色剤を併用する場合も前記の範
囲が良好である。
【0011】一方、四級アンモニウム塩としては、たと
えば、塩化テトラエチルアンモニウム〔(C2 5 )
4N〕Cl、ヨウ化テトラメチルアンモニウム〔(CH3
)4N〕I、ヨウ化フェニルトリメチルアンモニウム
〔C6 5 N(CH33 〕Iなどの公知の各種のもの
が使用できるが、下記の一般式(1)に示す構造のもの
が特に好適に使用される。
【0012】
【化1】
【0013】(式中、R1 およびR2 はそれぞれ炭素数
1〜8のアルキル基またはベンジル基を表し、R3 およ
びR4 はそれぞれ炭素数1〜18のアルキル基を表し、
Xは水酸基またはアミノ基を表し、Yは水素原子または
水酸基を表す。)前記一般式(1)で表される化合物の
好ましい具体例としては、たとえば、
【0014】
【化2】
【0015】
【化3】
【0016】などが挙げられる。
【0017】これらの四級アンモニウム塩の使用量とし
ては、バインダー樹脂100重量部に対して10重量部
以下が好ましく、特には0.5〜5重量部が望ましい。
本発明のトナーには、さらに必要に応じて定着特性改良
のためのワックス類や流動性向上のためのシリカ、チタ
ニア、アルミナなどの微粒子等を加えてもよい。
【0018】また、現像機構上または画像を向上せしめ
る目的のため、磁性微粉体をトナー中に含有させること
ができる。該磁性粉体としてはフェライト、マグネタイ
トなど強磁性を示す元素を含む合金あるいは化合物を挙
げることができ、該磁性体は平均粒径0.05〜1μm
の微粉末の形で樹脂中に30〜70重量%の量を分散さ
せて用いることができる。
【0019】本発明のトナーの一般的製造法としては、
次のように行われる。樹脂、着色剤、四級アンモニウ
ム塩などをヘンシェルミキサーなどで均一に分散する。
分散物をニーダー、エクストルーダー、ロールミルな
どで溶融混練する。混練物をハンマーミル、カッター
ミルなどで粗粉砕した後、ジェットミル、I式ミルなど
で微粉砕する。
【0020】微粉砕物を分散式分級機、ジグザグ分級
機などで分級する。場合により、分級物中にシリカな
どをヘンシェルミキサーなどで分散する。
【0021】本発明の乾式現像剤においては、以上述べ
たトナーと下塗り層および表面層の二層の樹脂被覆層を
有するキャリアとが混合して使用される。この場合、前
記下塗り層と表面層とが同一の樹脂成分で形成されても
よいし、また異なった樹脂成分で構成されてもよい。キ
ャリアの芯材としては、平均粒径10〜200μmの鉄
粉、フェライト粉、マグネタイト粉など従来この種の芯
材料として用いられているものであれば何でもよく、現
像方式に従って適宜選択できる。
【0022】芯材表面に下塗り層を形成するための樹脂
としては、シリコーン樹脂が用いられる。
【0023】一方、表面層を形成するための樹脂として
は、フッ素系樹脂が用いられる。
【0024】本発明におけるシリコーン樹脂は、市販の
加熱型あるいは常温硬化型などのものが使用でき、具体
例を挙げると、例えば“KR271”、“KR28
2”、“KR311”、“KR255”、“KR15
5”などのストレートシリコーン樹脂、“SA4”、
“KR−206”などのアルキッド樹脂変性シリコーン
樹脂、“ES1001N”、“ES1004”などのエ
ポキシ樹脂変性シリコーン樹脂、“KR305”などの
ウレタン樹脂変性シリコーン樹脂、“KR9706”な
どのアクリル樹脂変性シリコーン樹脂、“KR520
3”などのポリエステル樹脂変性シリコーン樹脂〔以
上、いずれも信越化学(株)製〕などを単位でもしくは
適宜ブレンドして使用することができる。また、シリコ
ーン樹脂以外の樹脂とのブレンドも可能であるが、この
場合シリコーン樹脂が樹脂全体の50wt%以上となるよ
うにするのが好ましい。
【0025】一方、表面層を形成するためのフッ素系樹
脂としては、具体的にはポリフッ化ビニリデン、フッ化
ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテ
トラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキ
サフルオロプロピレン共重合体、ポリクロルトリフルオ
ロエチレン、フッ素化シリコーン樹脂、フッ素化エポキ
シ樹脂、フッ素化アルキルアクリレート重合体、フッ素
化アルキルメタクリレート重合体などが挙げられる。こ
れらは単独もしくは併用さらには他の樹脂とのブレンド
で使用できるが、他の樹脂とのブレンドの場合、フッ素
系樹脂が樹脂全体の20wt%以上であるのがよい。
【0026】なお、以上の樹脂成分を有する下塗層およ
び表面層の被覆成分の中に、その他の添加剤を含んでも
よい。この種のものとしては、たとえば抵抗調節のため
のカーボンブラック、酸化スズなどの導電剤、耐久性向
上のためのシリカ、アルミナ、マグネタイトなどの無機
酸化物、帯電性改良のためのニグロシン、含金属染料な
どの帯電制御剤などが挙げられる。
【0027】本発明における樹脂被覆キャリアの製法と
して、例えば、被覆用の樹脂を適当な溶媒に溶解し、こ
の溶液を浸漬法、フローコーター法、スプレードライヤ
ー法などにより、キャリアに被覆し、乾燥する。下塗り
層および表面層について以上の操作を繰り返した後、篩
分して通過分を被覆キャリアとして得る方法が挙げられ
る。
【0028】樹脂被覆層の膜厚は、下塗り層および表面
層のいずれも0.05〜3μm程度が好ましい。本発明
の現像剤における被覆キャリアとトナーとの混合重量比
は100:1〜100:10が好ましい。
【0029】
【実施例】以下、本発明の実施例について述べるが、本
発明はこれらの例に限定されるものではない。尚、実施
例中、「部」は「重量部」を意味する。実施例 (トナーAの作製) スチレン/n−ブチルアクリレート共重合体 100部 (モノマー重量比80:20) カーボンブラック 7部 (“三菱カーボンブラック#40”、三菱化成社製) 四級アンモニウム塩 2部 (化合物例A) ポリプロピレンワックス 2部 (“ビスコール550P”三洋化成社製) 以上の材料を予備混合の後、ニーダーで溶融混練し、冷
却後ハンマーミルを用いて粗粉砕し、次いでエアージェ
ット方式による微粉砕機で微粉砕した。得られた微粉末
を分級して、コールターカウンター法による体積平均粒
径9.5μmの粒子を得た。さらにこのトナーに対し、
微粒子シリカ(“アエロジルR972”、日本アエロジ
ル社製)0.2wt%をミキサーで外添した。これをトナ
ーAとする。 (トナーBの作製) ポリエステル樹脂 100部 (ビスフェノールAのプロピレンオキ シド付加物とフマル酸との重縮合物) キナクリドン顔料 5部 (“C.I.Pigment Red 122”) 四級アンモニウム塩 3部 (化合物例C) 以上の材料をトナーAの作製法と全く同様に行い、体積
平均粒径12.0μmの粒子を得た。以下、同様に“ア
エロジルR972”を0.2%外添して、トナーBとし
た。 (トナーCの作製) ポリエステル樹脂 100部 (ビスフェノールAのプロピレンオキ シド付加物とフマル酸との重縮合物) 銅フタロシアニン顔料 6部 (“C.I.Pigment Blue 15”) 四級アンモニウム塩 2部 (化合物例D) 以上の材料をトナーAの作製法と全く同様に行い、体積
平均粒径11.5μmの粒子を得た。以下、同様に“ア
エロジルR972”を0.2%外添して、トナーCとし
た。 (樹脂被覆キャリアAの作製)下記処方により下塗り層
及び表面層の被覆液を調製した。
【0030】 下塗り層 シリコーン樹脂 10部 (“KR311”、信越化学社製) トルエン 150部 表面層 ポリフッ化ビニリデン 7部 ポリスチレン 3部 メチルエチルケトン 200部 フローコーターに芯材料として体積平均粒径約80μm
のフェライトキャリア(“DFC−150”、同和鉄粉
社製)を5kg入れて流動させながら、まず下塗り層の処
方の溶液を80℃の加熱下に散布し、塗布を行った塗布
物をコーターより取り出し恒温槽に入れ、200℃で2
時間加熱しシリコーン膜の硬化を行わせて、下塗り層の
被覆を完了させた。下塗層の被覆膜厚は約0.3μmで
あった。
【0031】次いで、下塗り層を塗布したキャリアを再
びコーターに入れ、表面層の処方の被覆溶液を同様にし
て散布し、温度80℃で1時間乾燥して表面層の塗布を
完了した。下塗り層および表面層トータルの被覆膜厚は
約0.6μmであった。 (樹脂被覆キャリアBの作製)下記処方により下塗り層
及び表面層の被覆液を調製した。
【0032】 下塗り層 シリコーン樹脂 10部 (“ES1001N”、信越化学社製) トルエン 150部 表面層 ポリフッ化ビニリデン 5部 ポリメチルメタクリレート 5部 メチルエチルケトン 200部 フローコーターに芯材料として“DFC−150”を5
kg入れて流動させながら、まず下塗り層の処方の溶液を
80℃の加熱下に散布し、塗布を行った塗布物をコータ
ーより取り出し恒温槽に入れ、150℃で2時間加熱し
シリコーン膜の硬化を行わせて、下塗り層の被覆を完了
させた。下塗層の被覆膜厚は約0.3μmであった。
【0033】次いで、下塗り層を塗布したキャリアを再
びコーターに入れ、表面層の処方の被覆溶液を同様にし
て散布し、温度80℃で1時間乾燥して表面層の塗布を
完了した。下塗り層および表面層トータルの被覆膜厚は
約1μmであった。 (樹脂被覆キャリアCの作製)下記処方により下塗り層
及び表面層の被覆液を調製した。
【0034】 下塗り層 シリコーン樹脂 10部 (“KR255”、信越化学社製) キシレン 150部 表面層 フッ化ビニリデン−テトラフルオロ 10部 エチレン共重合体(組成比80:20) アセトン 200部 フローコーターに芯材料として“DFC−150”を5
kg入れて流動させながら、まず下塗り層の処方の溶液を
80℃の加熱下に散布し、塗布を行った塗布物をコータ
ーより取り出し恒温槽に入れ、180℃で2時間加熱し
シリコーン膜の硬化を行わせて、下塗り層の被覆を完了
させた。下塗層の被覆膜厚は約0.2μmであった。
【0035】次いで、下塗り層を塗布したキャリアを再
びコーターに入れ、表面層の処方の被覆溶液を同様にし
て散布し、温度80℃で1時間乾燥して表面層の塗布を
完了した。下塗り層および表面層トータルの被覆膜厚は
約0.5μmであった。 (樹脂被覆キャリアDの作製、比較用)フローコーター
に芯材料として“DFC−150”を5kg入れて流動さ
せながら、キャリアAの作製に用いた表面層の処方の溶
液だけを同様にして散布し、温度80℃で1時間乾燥し
て樹脂被覆を完了した。被覆膜厚は約0.5μmであっ
た。 (現像剤の作製)上記のトナーA〜CとキャリアA〜D
とを組み合わせて現像剤とした。
【0036】現像剤の作製方法としては、トナー3部と
キャリア97部とをV型混合機で混合した。 (現像剤の評価)これらの現像剤の評価は以下のように
行った。 耐環境性テスト 通常環境(25℃、55%RH、以下NN環境と称す)
で作製した現像剤のブローオフ帯電量を測定し、さら
に、 1)そのまま通常環境で24時間放置した後の帯電量と
比較し、変化の程度を調べた。
【0037】2)高温高湿環境(35℃、85%RH、
以下HH環境と称す)で24時間放置した後の帯電量と
比較し、変化の程度を調べた。いずれにおていも初期の
帯電量に対して放置後の低下や上昇の幅が小さいものが
帯電安定性に優れるものである。 連続実写テスト 有機光導電体を感光体とする市販の複写機を用い、作製
した現像剤について最高5万枚の連続実写を行い耐久性
を確認した。なお、補給用のトナーはそれぞれ現像剤を
作製するのに使用したトナーを用いた。実写はNN環境
で行った。
【0038】評価は画像濃度、カブリの推移を中心とし
た画質の変化を総合的に見て耐久性を判定した。表1に
本発明のトナー、キャリアの組合わせおよびその評価結
果を一覧表として示す。
【0039】
【表1】
【0040】表1の結果によれば、本発明のトナー、キ
ャリアの組合わせになる乾式現像剤は放置の前後、特に
HH環境における変化率が小さく、経時および環境に対
して安定であることがわかる。また、連続実写において
も良好な画質を長期にわたって保持しうることがわか
る。
【0041】
【発明の効果】本発明によって得られる効果は以下の通
りである。本発明の乾式現像剤の使用により、 (1)安定した高帯電量の現像剤が得られるので、各種
の現像方式に応じた幅広い適用が可能となる。 (2)経時変化や高温高湿などの環境変化に対して影響
を受けない高画質のコピーが得られる。 (3)長期にわたり連続使用した際も、初期の特性を維
持し、トナーの凝集や帯電特性の変化を起こさない。
【0042】以上のように、本発明によれば容易に安定
な帯電性を有する乾式現像剤が得られるので、本発明は
工業的にきわめて有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾田 博文 神奈川県茅ヶ崎市円蔵370 三菱化成株 式会社茅ヶ崎事業所内 (56)参考文献 特開 平1−204067(JP,A) 特開 昭63−174058(JP,A) 特開 昭57−96355(JP,A) 特開 昭63−201668(JP,A) 特開 平3−118555(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 9/10 - 9/113 G03G 9/097

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バインダー樹脂、着色剤及び四級アンモ
    ニウム塩を含有してなるトナーと、シリコーン樹脂を含
    む下塗り層及びフッ素系樹脂を含む表面層の二層の樹脂
    被覆層を有するキャリアとを混合してなることを特徴と
    する乾式現像剤。
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