JP3135312B2 - 磁性トナー - Google Patents

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、静電記録法
などに用いられる静電荷像を現像するためのトナーに関
し、特に磁性粉を含有する磁性トナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来電子写真法としては米国特許２，２
９７，６１号明細書、特公昭４２−２３９１０号公報
（米国特許第３，６６６，３６３号明細書）及び特公昭
４３−２４７４８号公報（米国特許第４，０７１，３６
１号明細書）等に記載されている如く、多数の方法が知
られているが、一般には光導伝性物質を利用し、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
像をトナーで現像を行って可視像とし、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、圧力等によ
り定着し、複写物を得るものである。

【０００３】静電潜像をトナーを用いて可視像化する現
像方法も種々知られている。例えば米国特許第２，８７
４０６３号明細書に記載されている磁気ブラシ法、同第
２，６１８，５５２号明細書に記載されているカスケー
ド現像法及び同第２，２２１，７７６号明細書に記載さ
れているパウダークラウド法、ファーブラシ現像法、液
体現像法等、多数の現像法が知られている。これらの現
像法において、特にトナー及びキャリヤを主体とする現
像剤を用いる磁気ブラシ法、カスケード法、液体現像法
などが広く実用化されている。これらの方法はいずれも
比較的安定に良画像の得られる優れた方法であるが、反
面キャリヤの劣化、トナーとキャリヤの混合比の変動と
いう２成分現像剤にまつわる共通の欠点を有する。

【０００４】かかる欠点を回避するため、トナーのみよ
りなる一成分現像剤を用いる現像方法が各種提案されて
いるが、中でも、磁性を有するトナー粒子より成る現像
剤を用いる方法に優れたものが多い。

【０００５】米国特許第３，９０９，２５８号明細書に
は電気的に導電性を有する磁性トナーを用いて現像する
方法が提案されている。これは内部に磁性を有する円筒
上の導電性スリーブ上に導電性磁性トナーを支持し、こ
れを静電像に接触せしめ現像するものである。この際、
現像部において、記録体表面とスリーブ表面の間にトナ
ー粒子により導電路が形成され、この導電路を経てスリ
ーブよりトナー粒子により電荷が導かれ、静電像の画像
部との間のクーロン力によりトナー粒子が画像部に付着
して現像される。この導電性磁性トナーを用いる現像方
法は従来の二成分現像方法にまつわる問題点を回避した
優れた方法である。

【０００６】一方、近年、環境安全の観点から転写され
ずにクリーナーに回収される廃トナーを減少させる様、
要請が強くなっている。

【０００７】このために、より高転写率を持つ磁性トナ
ーが求められている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
の問題を解決した磁性トナーを提供することを目的とす
る。

【０００９】すなわち、本発明は、高い転写効率を有す
る磁性トナーを提供することを目的とする。

【００１０】また、本発明は、高い画像濃度が得られ、
かつカブリのない又は少ない優れた現像性が得られる磁
性トナーを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の磁性トナーは、
少なくともバインダー樹脂及び磁性粉を有する磁性トナ
ーにおいて、該磁性粉は、（ｉ）圧粉処理により吸油量
を減少させた後に、さらにほぐし処理によりカサ密度を
減少させたものであり、（ｉｉ）カサ密度が０．７ｇ／
ｃｍ³以下であり、かつ吸油量が１７ｃｃ／１００ｇ以
下であることを特徴とすることにより上記の目的を達成
することができる。

【００１２】本発明者らは、鋭意研究を行った結果、磁
性トナー中に含有される磁性粉が特定のカサ密度及び特
定の吸油量を有することにより、磁性トナー製造時にお
ける溶融混練前のバインダー樹脂粉との混合時に磁性粉
の偏在が起りにくく、高い転写効率及び高い画像濃度を
有し、かつカブリのない又は少ない優れた現像性を有す
る磁性トナーが得られることを見い出した。

【００１３】本発明に係る磁性粉のカサ密度は、０．７
ｇ／ｃｍ³以下であることが必要である。

【００１４】磁性粉のカサ密度が０．７ｇ／ｃｍ³より
大きい場合には、溶融混練前のバインダー樹脂粉との混
合時に磁性粉及びバインダー樹脂粉それぞれのカサ密度
の差から磁性粉の偏在が起り易い。

【００１５】溶融混練前の混合で磁性粉の偏在が起ると
トナー粒子間で磁性体含有量の違うものが生じ、それが
原因でカブリが増大する。

【００１６】磁性粉のカサ密度の測定はＪＩＳ−Ｋ５１
０１に準じて行う。

【００１７】本発明に係る磁性粉の吸油量は１７ｃｃ／
１００ｇ以下であることが必要である。磁性粉の吸油量
が１７ｃｃ／１００ｇより大きい場合には、転写性の向
上に対して効果が少ない。

【００１８】磁性粉の吸油量の低下にともなって転写性
が向上するのは吸油量の低下にともない磁性粉とバイン
ダー樹脂とのぬれ性が向上し、トナー粒子表面に露出す
る磁性粉が減少し、それがトナー粒子の電気抵抗を上
げ、転写性を向上させるものと考えられる。

【００１９】磁性粉の吸油量の測定は一定量の試料をガ
ラス板にとってアマニ油を滴下し、試料がペースト状に
なった時の最小アマニ油量をもって吸油量とする。

【００２０】本発明に係る磁性粉としては強磁性の元素
を含む合金、化合物などであり、マグネタイト、マグヘ
マイトなどの鉄、亜鉛、コバルト、ニッケル、マンガン
などの合金や化合物、その他の強磁性合金など、従来よ
り磁性材料として知られているものがある。

【００２１】本発明に係る磁性粉の形状としては、球形
もしくはそれに近いものが好ましい。長軸径と短軸径と
の比で１．０〜１．４が好ましく、より好ましくは１．
０〜１．２、さらに好ましくは１．０〜１．１５が良
い。磁性粉の形状の測定は透過型電子顕微鏡を用いて２
０，０００倍で磁性粉の写真をとり、各粒子のもっとも
長い方向の長さを長軸径とし、もっとも短い方向の長さ
を短軸径とし、（長軸径）／（短軸径）を長軸と短軸の
径の比とする。

【００２２】本発明の磁性トナーに用いるバインダー樹
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などのスチレン及びその置換体
の単量体；スチレン−ｐ−クロルスチレン共重合体、ス
チレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエ
ン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、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−アクリル酸ブチル共重
合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、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−メタクリル酸ブチル共
重合体、スチレン−アクリル−アミノアクリル系共重合
体、スチレン−アミノアクリル系共重合体、スチレン−
アミノメタクリル系共重合体、スチレン−α−クロルメ
タクリル酸メチル共重合体、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−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレ
ン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエ
ン共重合体、スチレン−イソブレン共重合体、スチレン
−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マ
レイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重
合体、などのスチレン系共重合体；ポリメチルメタクリ
レート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、
ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
エステル、ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、
ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、テルペン
樹脂、フェノール樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹
脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィン
ワックスなどが、単独或は必要に応じて２種類以上組み
合わせて使用できる。

【００２３】特に樹脂中にカルボニル基、エステル基、
アシド基等、スルホン基、カルボキシル基等の構成単位
を主鎖および又は側鎖に有している場合、本発明の効果
が顕著となる。

【００２４】さらに必要に応じて荷電制御剤、流動性改
質剤を添加しても良く、荷電制御剤、流動性改質剤はト
ナー粒子と混合（外添）して用いてもよい。

【００２５】荷電制御剤としては、含金属染料、四級ア
ンモニウム塩、ニグロシン染料、有機金属錯化合物など
用いられる。

【００２６】流動性改質剤としては、コロイダルシリ
カ、脂肪酸金属塩などがある。また増量の目的で、炭酸
カルシウム、微粉状シリカ等の充填剤を０．５〜２０重
量％の範囲でトナー中に配合することも出来る。更にト
ナー粒子相互の凝集を防止して、その流動性を向上させ
るために、テフロン微粉末、酸化チタンの様な金属酸化
物微粉末のような流動性向上剤を配合しても良く、熱ロ
ール定着時の離型性を良くする目的で低分子量ポリエチ
レン、低分子量ポリプロピレン等のポリアルキレンワッ
クスまたはそれらの共重合ワックス、マイクロクリスタ
リンワックス、カルナバワックス、サゾールワックス等
のワックス状物質を単独又は組み合わせて０．５〜５重
量％程度加えることも出来る。

【００２７】尚、本発明は、ここに挙げた例に限定され
るものではない。

【００２８】上述したトナーの構成は、一般に行われて
いる混合−粉砕法によるトナーに用いてもよく、またマ
イクロカプセルトナーに用いることも可能である。

【００２９】本発明に用いられる磁性粉は、以下の方法
により製造したものである。まず、磁性粉にフレッドミ
ル、フーバーマーラー、乳ばち等により圧粉処理を施
す。この時、磁性粉の吸油量は減少するが、カサ密度は
同時に増大する。

【００３０】そこでさらに、ハンマーミル、ピンミル、
ジェットミル等により圧縮された磁性粉をほぐし処理す
る。

【００３１】この時、磁性粉の吸油量は圧粉処理後のま
までほとんど変化せず、カサ密度のみが減少し、本発明
に係る磁性粉が得られる。

【００３２】

【実施例】以下、実施例を用いて本発明を説明するが、
本発明はこれらに限定されるものではない。

【００３３】（磁性粉１の製造）カサ密度０．４１ｇ／
ｃｍ³、吸油量２２ｃｃ／１００ｇ有する球状のマグネ
タイト粉をフレッドミルを用いて約１時間圧粉処理を施
し、カサ密度１．１２ｇ／ｃｍ³、吸油量１５．８ｃｃ
／１００ｇを有する磁性粉を得た。

【００３４】得られた磁性粉を更にハンマーミルを用い
てほぐし処理を施し、カサ密度０．６５ｇ／ｃｍ³、吸
油量１６．０ｃｃ／１００ｇを有する磁性粉１を調製し
た。

【００３５】（磁性粉２の製造）カサ密度０．４１ｇ／
ｃｍ³、吸油量２２ｃｃ／１００ｇ有する球状のマグネ
タイト粉をフレッドミルを用いて約０．５時間圧粉処理
を施し、カサ密度１．０８ｇ／ｃｍ³、吸油量１６．０
ｃｃ／１００ｇを有する磁性粉を得た。

【００３６】得られた磁性粉を更にハンマーミルを用い
てほぐし処理を施し、カサ密度０．５５ｇ／ｃｍ³、吸
油量１６．２ｃｃ／１００ｇを有する磁性粉２を調製し
た。

【００３７】（磁性粉３の製造）カサ密度０．４１ｇ／
ｃｍ³、吸油量２２ｃｃ／１００ｇ有する球状のマグネ
タイト粉をフレッドミルを用いて約１．５時間圧粉処理
を施し、カサ密度１．２０ｇ／ｃｍ³、吸油量１５．０
ｃｃ／１００ｇを有する磁性粉を得た。

【００３８】得られた磁性粉を更にハンマーミルを用い
てほぐし処理を施し、カサ密度０．６８ｇ／ｃｍ³、吸
油量１５．９ｃｃ／１００ｇを有する磁性粉３を調製し
た。

【００３９】（磁性粉４の製造）カサ密度０．２５ｇ／
ｃｍ³、吸油量３０ｃｃ／１００ｇ有する八面体形状の
マグネタイト粉をフレッドミルを用いて約２時間圧粉処
理を施し、カサ密度１．０２ｇ／ｃｍ³、吸油量１８．
１ｃｃ／１００ｇを有する磁性粉を得た。

【００４０】得られた磁性粉を更にハンマーミルを用い
てほぐし処理を施し、カサ密度０．６０ｇ／ｃｍ³、吸
油量１８．０ｃｃ／１００ｇを有する磁性粉４を調製し
た。

【００４１】（磁性粉５の製造）カサ密度０．４５ｇ／
ｃｍ³、吸油量２３ｃｃ／１００ｇ有する球状のＺｎを
５重量％含んだマグネタイト粉をフレッドミルを用いて
約１時間圧粉処理を施し、カサ密度１．１５ｇ／ｃ
ｍ³、吸油量１５．９ｃｃ／１００ｇを有する磁性粉を
得た。

【００４２】得られた磁性粉を更にハンマーミルを用い
てほぐし処理を施し、カサ密度０．６３ｇ／ｃｍ³、吸
油量１６．１ｃｃ／１００ｇを有する磁性粉５を調製し
た。

【００４３】（磁性粉６の製造）カサ密度０．２０ｇ／
ｃｍ³、吸油量３０．０ｃｃ／１００ｇ有する八面体形
状のマグネタイト粉を圧粉処理、ほぐし処理をせず磁性
粉６とした。

【００４４】（磁性粉７の製造）カサ密度０．２０ｇ／
ｃｍ³、吸油量３１．０ｃｃ／１００ｇ有する八面体形
状のマグネタイト粉をフレッドミルを用いて約０．２５
時間圧粉処理を施し、カサ密度０．５５ｇ／ｃｍ³、吸
油量２５．０ｃｃ／１００ｇを有する磁性粉７を調製し
た。

【００４５】（磁性粉８の製造）カサ密度０．４１ｇ／
ｃｍ³、吸油量２２ｃｃ／１００ｇ有する球状のマグネ
タイト粉をフレッドミルを用いて約２時間圧粉処理を施
し、カサ密度１．３０ｇ／ｃｍ³、吸油量１４．０ｃｃ
／１００ｇを有する磁性粉８を調製した。

【００４６】（実施例１）スチレン−ブチルアクリレー
ト共重合体（７５：２５） １００重量部 磁性粉１ ８０重量部 ニグロシン染料 ２重量部 低分子量ポリプロピレン ４重量部

【００４７】上記材料をヘンシェルミキサーで前混合し
た後、１５０℃に熱した２本ロールミルで２０分間混練
した。混練物を放冷後、カッターミルで粗粉砕した後、
ジェット気流を用いた微粉砕機を用いて粉砕し、さらに
風力分級機を用いて分級し、体積平均粒径８．７μｍの
黒色微粉体（磁性トナー）を得た。

【００４８】該黒色微粉体１００部に対してコロイダル
シリカ微粉体０．４部を乾式混合し、現像剤（磁性トナ
ー粒子）を得た。

【００４９】この磁性トナーをキヤノン製複写機ＮＰ−
１２１５に入れ現像性、転写性の評価を行った。

【００５０】画像濃度は初期から１．４あり１０００枚
後でも１．４であった。

【００５１】またカブリについては適正画像の得られる
ところと最も画像をとばしたところの画像を複写して地
カブリと反転カブリの評価を行った。

【００５２】初期も、１０００枚後もカブリはまったく
なかった。

【００５３】転写性はベタ黒画像を複写し、感光体上に
現像されたトナー量と、転写材上に転写されたトナー量
とをそれぞれ測定し求めた。

【００５４】転写率は９２％と良好な転写性を示した。

【００５５】またライン部の転写性はライン画像を複写
し感光体上での転写残分を目視で評価し良好であった。

【００５６】結果を表１に示す。

【００５７】（実施例２〜４及び比較例１〜４） 磁性粉を表−１に示すものを用いる以外は実施例１と同
様にして磁性トナーを得、実施例１と同様にして評価を
行った。

【００５８】結果を表１に示す。

【００５９】（実施例５） 非線状ポリエステル樹脂 酸価：１２（ＪＩＳ Ｋ００
７０に準じて測定）１００重量部 磁性粉３ ７０重量部 サリチル酸のクロム錯体 ２重量部 低分子量ポリプロピレン ４重量部

【００６０】上記材料をヘンシェルミキサーで前混合し
た後、１５０℃に熱した２本ロールミルで２０分間混練
した。混練物を放冷後、カッターミルで粗粉砕した後、
ジェット気流を用いた微粉砕機を用いて粉砕し、さらに
風力分級機を用いて分級し、体積平均粒径６．６μｍの
黒色微粉体（磁性トナー粒子）を得た。

【００６１】該黒色微粉体１００部に対してコロイダル
シリカ微粉体０．６部を乾式混合し、現像剤（磁性トナ
ー）を得た。

【００６２】このトナーをキヤノン製複写機ＮＰ−６６
５０（ポスト帯電器を除去）に入れ現像性、転写性の評
価を行った。

【００６３】画像濃度は初期から１．４あり１０００枚
後でも１．４であった。

【００６４】またカブリについては適正画像の得られる
ところと最も画像をとばした画像を複写して地カブリと
反転カブリの評価を行った。

【００６５】初期も、１０００枚後もカブリはまったく
なかった。

【００６６】転写性はベタ黒画像を複写し、感光体上に
現像されたトナー量と、転写材上に転写されたトナー量
とをそれぞれ測定し求めた。

【００６７】転写率は９３％と良好な転写性を示した。

【００６８】またライン部の転写性はライン画像を複写
し感光体上での転写残分を目視で評価したところ良好で
あった。

【００６９】結果を表１に示す。

【００７０】（比較例５） 磁性体３に代えて磁性粉６を用いる以外は、実施例５と
同様にして磁性トナーを得、実施例５と同様にして評価
を行った。

【００７１】結果を表１に示す。

【００７２】

【表１】

【００７３】

【発明の効果】本発明の磁性トナーは、磁性トナー中に
含有される磁性粉が、（ｉ）圧粉処理により吸油量を減
少させた後に、さらにほぐし処理によりカサ密度を減少
させたものであり、（ｉｉ）のカサ密度が０．７ｇ／ｃ
ｍ³以下であり、かつ吸油量が１７ｃｃ／ｇ以下である
ことを特徴とするので、高い転写効率が得られると共
に、高い画像濃度が得られ、かつカブリのない又は少な
い優れた現像性が得られる。

フロントページの続き (72)発明者 川上 宏明 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 藤原 雅次 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 神保 正志 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−80（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−284157（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−101741（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−219759（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 9/083

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともバインダー樹脂及び磁性粉を
   有する磁性トナーにおいて、 該磁性粉は、（ｉ）圧粉処理により吸油量を減少させた
   後に、さらにほぐし処理によりカサ密度を減少させたも
   のであり、（ｉｉ）カサ密度が０．７ｇ／ｃｍ³以下で
   あり、かつ吸油量が１７ｃｃ／１００ｇ以下であること
   を特徴とする磁性トナー。