JP3416833B2 - 静電荷潜像現像用現像剤及び現像方法 - Google Patents
静電荷潜像現像用現像剤及び現像方法Info
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Description
法、静電印刷法などに用いられる静電荷潜像現像用現像
剤に関するものである。
現像剤としては、現像、定着の機能と帯電付与、現像剤
搬送の機能を分離した設計のできる、いわゆるトナーと
キャリアから構成される二成分現像剤が多く利用されて
いる。ここで使用されるキャリアとしては、フェライト
や鉄粉などで構成される磁性粒子をそのまま使用するキ
ャリアや、これら磁性粒子表面を樹脂で被覆した樹脂被
覆キャリアが知られている。これらのうち、帯電制御の
容易さ、キャリアの耐久性の点などから、樹脂被覆キャ
リアが好ましく使用されている。
レン/アクリル系樹脂やポリエステル系樹脂、シリコー
ン系樹脂などが多用されているが、最近、ポリオレフィ
ンでキャリアを被覆することが提案されている。
たないため、溌水性や離型性などが良好であり、それ
故、電子写真用キャリアに適用した場合に、耐久性に優
れるとされている。
脂として使用した場合には、樹脂自身の特性として塑性
変形しやすいことから、従来のキャリアには見られなか
った新たな問題を生じている。
ャリアの帯電付与能力を変化させる。その結果、長期使
用の場合に現像剤の現像性能を不安定なものとしてしま
う。
付与の目的で微粒子が外添されるのが一般的であるが、
このトナーに外添されている微粒子がキャリア被覆樹脂
中に取り込まれてしまう現象も発生する。これもまた、
キャリアの帯電付与能力を低下させ、長期使用の場合に
現像性能を不安定なものとしてしまう。
ある体積固有抵抗を制御したり、帯電付与性能を制御す
るために、ポリオレフィン中に目的に応じた微粒子を添
加して、キャリア被覆樹脂として使用する場合がある。
しかし、この場合は、キャリア被覆樹脂の塑性変形に伴
い、キャリア被覆樹脂中に添加した微粒子の分散状態が
変化し、微粒子により付与された機能であるキャリアの
体積固有抵抗や帯電付与性能が変動する現象が発生す
る。その結果、現像剤の現像性能を不安定なものとして
しまう。
オレフィンを使用した場合には、従来の樹脂被覆キャリ
アには見られなかった問題が多く発生し、十分に安定し
た特性を持つ現像剤を得ることはできていないのが現状
である。
ィン被覆キャリアを使用した現像剤において発生する前
述の問題を解決し、長期にわたり安定した現像特性を持
つ静電荷潜像現像用現像剤を提供することにある。
フィン被覆キャリアについて鋭意研究した結果、キャリ
ア被覆樹脂中の特定範囲の分子量成分の含有率を制限す
ることで、ポリオレフィンの塑性変形を積極的に抑制で
き、その結果、現像剤の現像特性を長期にわたり安定さ
せることができることを見いだした。
採ることによって達成される。
ナーからなる静電荷潜像現像用現像剤において、該キャ
リアを被覆しているポリオレフィンの重量平均分子量が
5.0×104〜5.0×106の範囲にあり、かつ分子
量8.5×103以下である低分子量成分の含有率が全
体の10重量%以下であることを特徴とする静電荷潜像
現像用現像剤。
フィンの分子量分布において分子量8.5×103以下
の低分子量成分の含有率を制御する操作として、抽出手
段を用いたことを特徴とする〔1〕に記載の静電荷潜像
現像用現像剤。
表面重合被覆法により被覆されることを特徴とする
〔1〕または〔2〕に記載の静電荷潜像現像用現像剤。
樹脂被覆キャリアを含有する静電荷潜像現像用現像剤を
使用する現像方法において、該樹脂被覆キャリアがポリ
オレフィンの重量平均分子量が5.0×104〜5.0
×106の範囲にあり、かつ分子量8.5×103以下で
ある低分子量成分の含有率が全体の10重量%以下であ
ることを特徴とする静電荷潜像現像方法。
ナーからなる静電荷潜像現像用現像剤において、該キャ
リアを被覆しているポリオレフィンの重量平均分子量が
5.0×104〜5.0×106の範囲にあり、かつ分子
量8.5×103以下である低分子量成分の含有率が全
体の5重量%以下であることを特徴とする静電荷潜像現
像用現像剤。
る。
性粒子表面をポリオレフィンで被覆したものである。
性粒子としては、磁場によってその方向に強く磁化する
物質を用いることができる。具体的には、鉄、フェライ
ト、マグネタイトをはじめとし、ニッケル、コバルトな
どの強磁性を示す金属あるいはこれらの金属を含む合金
または化合物などを用いることができる。また、さらに
磁性粒子表面を酸化または還元処理してもよい。なお、
ここでいうフェライトとは、鉄を含有する磁性化合物を
総称しており、スピネル型には限定されない。
40〜90μmの範囲内であることが好ましい。
ィンとは、具体的には、エチレン、プロピレン、ブテ
ン、シクロペンテンなどの公知の脂肪族炭化水素系単量
体から構成される樹脂、また、その他のビニル系単量体
から得られた樹脂あるいは共重合体から構成される樹脂
を指す。また、さらにこれらの単量体の中から1種また
は2種以上を組み合わせて構成される樹脂も使用するこ
とができる。これらのうち、特に好ましくはエチレンを
単量体とするポリエチレンを被覆樹脂として使用すると
良好な性能を得ることができる。
としては、特に限定されるものではなく、公知の被覆方
法を適用できる。
の表面にスプレーコートする方法、 磁性粒子の表面にポリオレフィン樹脂粉末を静電的に
付着させ、さらに樹脂材料の融点近傍またはそれ以上に
加熱しながら機械的に固定化する方法、 磁性粒子表面でオレフィンモノマーを重合成長させ被
覆する、特開昭60ー106808号公報などに記載の
方法(表面重合被覆法)、 などを適用できる。また、これらの被覆方法のうち、
の磁性粒子表面でオレフィンモノマーを重合成長するこ
とで被覆する方法を使用すると、十分な厚みを持った樹
脂被覆層を均一に形成することができるため、より特性
の安定した現像剤が得られる点で好ましい。
ア全体に対し1.0〜10.0重量%の範囲であること
が好ましい。
脂中に、必要に応じて導電性微粒子、荷電制御微粒子な
どの機能性微粒子材料を添加してもよい。この場合、被
覆樹脂中に導入できる機能性微粒子材料としては、公知
の材料を使用できる。
ってキャリアの体積固有抵抗を調整できる微粒子を使用
することができる。具体的には、鉄、アルミニウム、ニ
ッケルなどの金属微粒子やカーボンブラック、導電性チ
タニア、炭化珪素、酸化錫、マグネタイトなど、または
これらの混合物を使用できる。
機の荷電制御微粒子を使用することができる。無機の荷
電制御微粒子としては、フッ化カーボン、フッ化マグネ
シウムなどのフッ素化合物、酸化珪素、酸化チタン、酸
化アルミニウム、酸化亜鉛などの金属酸化物、また、炭
酸カルシウム、チタン酸バリウム、珪酸アルミニウム、
珪酸マグネシウムなど、またはこれらの混合物を使用で
きる。なお、これらの荷電制御微粒子はその表面を極性
基を含むカップリング処理剤で表面処理を行っても良
い。カップリング処理剤としては、フッ素系カップリン
グ剤、アミン系カップリング剤などを使用できる。有機
の荷電制御微粒子としては、例えば、クロム、鉄などの
金属錯体型アゾ系化合物やサリチル酸系化合物、銅フタ
ロシアニン系化合物、カリックスアレン系化合物、4級
アンモニウム塩化合物、ポリアミン系化合物、トリフェ
ニルメタン系化合物、グアニジン系化合物、イミダゾー
ル系化合物、モリブデン酸キレート化合物などの微粒子
を使用できる。
合、その微粒子の平均一次粒径は、キャリアの重量平均
粒径に対し、1/5000〜1/50の範囲内であるこ
とが好ましい。なお、微粒子の平均一次粒径は、電子顕
微鏡観察により、容易に求めることができる。
適正な範囲に収める方法としては、その目的を達成でき
るならば、特に制限されない。具体的には、ポリオレフ
ィンを製造するオレフィンモノマー重合時に低分子量成
分が生じないように重合触媒の活性度を選択、または制
御する方法、また、ポリオレフィンをキャリアへ被覆す
る前にあらかじめ低分子量成分を除去しておく方法、キ
ャリア被覆後に被覆樹脂層から低分子量成分を除去する
方法、低分子量成分を除去しつつ、同時にキャリア被覆
を行う方法など、樹脂被覆の方法に応じて任意に単一の
方法を選択、もしくは複数の方法を併用することができ
る。
出器などの公知の抽出手段を用いて、キャリア樹脂被覆
後に、n−ヘキサンまたはトルエンなどの炭化水素系の
溶媒を用いて還流下にて固液抽出法により除去する方法
を選択することで、良好な結果を得ることができる。
び重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラ
フィー(GPC)を用いて測定することができる。
TERS社製)を使用した。溶媒としてο−ジクロロベ
ンゼン(Butyl Hydroxy Toluene
を0.1重量%添加)を使用し、測定温度135℃、測
定流速1.0ml/分に設定した。測定試料としては、
試料樹脂濃度として0.1重量%の試料溶液を用意し、
測定部に0.4ml注入した。測定部のカラムは必要に
応じて選択すれば良く、特に限定されないが、例えばS
hodex A−80M、HT−800P、HT−80
6M(昭和電工)などが使用できる。なお、試料溶液作
成時に生じる不純物(磁性粒子、被覆樹脂中に添加した
機能性微粒子などの被覆樹脂以外の成分)は、測定前に
金属燒結フィルターにより除去しておく。
め複数種の単分散ポリスチレンおよびジフェニルメタン
により作成しておいた検量線を使用した。
3以下の低分子量成分の含有率は、得られたGPCチャ
ートより面積比として求めたものである。
しているポリオレフィンの重量平均分子量が5.0×1
04〜5.0×106の範囲が良好な結果を得られるが、
さらに好ましくは1.0×105〜1.0×106の範囲
が良い。重量平均分子量が5.0×104を下回ると、
キャリア流動性の低下に加え、低分子量成分の含有率を
抑制するのが困難となる。又、重量平均分子量が5.0
×106を越えるものは、磁性粒子表面に樹脂を被覆す
るのが困難であり、膜はがれの原因となる場合がある。
るポリオレフィン中の低分子量成分が、キャリア表面の
塑性変形のしやすさと相関があり、分子量8.5×10
3以下の低分子量成分の含有率が少ないほど、塑性変形
を抑制出来、その結果キャリア性能を長期にわたり安定
化出来ることを見いだした。
リアを被覆しているポリオレフィン中の、分子量8.5
×103以下の低分子量成分の含有率が、キャリア表面
の塑性変形のしやすさと相関があり、全体の10重量%
以下とすると良好な結果を得られるが、さらに好ましく
は5重量%以下とするのが良いことがわかった。この値
は勿論0%でも良い。
分子量成分を除去した後に、表面および内部に生じた微
細な空隙をふさぎ、表面を平滑化するために、キャリア
表面に機械的応力を加えると、現像剤の性能をさらに良
好なものとすることができる。ここで、機械的応力とし
ては、公知の混合機や、造粒機、粉砕機などを使用する
ことができる。具体的には、例えばメカノミル(岡田精
工(株)製)、ヘンシェルミキサ(三井鉱山(株)
製)、バーティカルグラニュレータ(パウレック(株)
製)、ハイブリダイザ(奈良機械製作所(株)製)、メ
カノフュージョンシステム(ホソカワミクロン(株)
製)などを使用することができる。また、低分子量成分
を除去したキャリア表面は、塑性変形しにくくなってい
るため、この処理を行う際に、同時に50〜150℃の
範囲内で加熱を行うことが好ましい。
固有抵抗としては、1.0×108〜5.0×1014Ω
cmの範囲が好ましい。さらには、1.0×109〜1
×1014Ωcmの範囲が好適である。
は、具体的には、キャリア約1.0gを、断面積1.0c
m2の絶縁性円筒容器に充填し、500gの荷重下で試
料高さを求めた後、DC100Vの電場を印加して電流
値を測定する。得られた試料高さ、電流値から以下の式
により体積固有抵抗を求めることができる。
ーとしては、静電荷潜像を現像する目的にかなうトナー
であれば特に限定されず、公知のトナーを使用すること
ができる。
構成され、さらに必要に応じてその他の添加剤を含有し
てもよい。また、その重量平均粒径は好ましくは1〜2
0μm、さらに好ましくは4〜15μmである。なお、
本発明に使用するトナー、磁性粒子の重量平均粒径は、
レーザ回折式粒度分布測定装置HELOS(シンパテッ
ク(株)製)を使用して求めることができる。
定されず、従来公知の種々の樹脂が用いられる。例え
ば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン/アク
リル系共重合樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられ
る。
されず、従来公知の種々の材料が使用される。例えばカ
ーボンブラック、ニグロシン染料、アニリンブルー、カ
ルコイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブル
ー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレ
ンブルークロライド、フタロシアニンブルー、マラカイ
トグリーンオクサレート、ローズベンガルなどが挙げら
れる。
しては、荷電制御剤、ポリオレフィンワックス、天然ワ
ックスなどの離型剤、磁性粉、これら添加剤の分散助剤
などが挙げられ、公知の材料を使用できる。
ず、公知の方法を用いることができる。具体的には、構
成される材料を混合し、溶融混練した後、冷却工程を経
て、粉砕、分級を行い、トナーを得る粉砕法、また、乳
化重合、懸濁重合などを用いてトナーを得る重合法など
が使用できる。
無機微粒子または有機微粒子を添加してもよい。無機微
粒子としてはシリカ、チタニア、アルミナなどの無機酸
化物粒子が好ましい。またさらに、これら無機微粒子
は、シランカップリング剤やチタンカップリング剤など
によって疎水化処理してもよい。
キャリアとを混合して使用される。この場合、トナーは
現像剤全体に対し2〜10重量%の割合で混合して使用
するのが好ましい。また、トナーと樹脂被覆キャリアを
混合する混合機には公知の混合機を使用することができ
る。
るが、本発明の態様はこれに限定されない。
加熱した3本ロールにて溶融混練した。混練物を放置冷
却後、フェザーミルを用い粗粉砕し、さらにジェットミ
ルで微粉砕した。その後風力分級し、平均粒径7.0μ
mの着色粒子を得た。
(H−2050EP、ヘキスト(株)製)0.5重量%
とチタニア微粒子(TAF−510、富士チタン(株)
製)0.4重量%を添加、混合し、正帯電トナー1を得
た。
粒径7.5μmの着色粒子を得た。
(R−974、日本アエロジル(株)製)0.5重量%
と疎水化チタニア微粒子0.3重量%(T−805、日
本アエロジル(株)製)を添加、混合し、負帯電トナー
2を得た。
500mlと、あらかじめ減圧乾燥しておいた磁性粒子
(Cu−Znフェライト、重量平均粒径60μm)45
0gを入れ撹拌する。次いで、チーグラー・ナッタ触媒
を2.0ミリモル添加し撹拌を行い、磁性粒子表面に触
媒を担持させた。
ーボンブラック(KetchenBlack EC、ラ
イオンアクゾ(株)製)0.22gを投入した。なお、
カーボンブラックはあらかじめ減圧乾燥したものを脱水
n−ヘキサンに混合しスラリー状としておいたものを使
用した。
0分間エチレンガスを連続的に供給することで、磁性粒
子表面にてエチレンを重合反応させ、ポリエチレン被覆
キャリアAを得た。
を測定した結果、重量平均分子量Mwは38万、8.5
×103以下の低分子量成分は12.6重量%であっ
た。
に導電性微粒子(T−1、三菱マテリアル(株)製、平
均一次粒径0.1μm)0.5gを投入した以外は、キ
ャリアAの製造例と同様にしてポリエチレン被覆キャリ
アBを得た。
を測定した結果、重量平均分子量Mwは35万、8.5
×103以下の低分子量成分は13.8重量%であっ
た。
ない以外は、キャリアAの製造例と同様にしてポリエチ
レン被覆キャリアCを得た。
を測定した結果、重量平均分子量Mwは42万、8.5
×103以下の低分子量成分は12.0重量%であっ
た。
種類を変更し、さらに磁性粒子としてマグネタイト(重
量平均粒径55μm)を使用した以外は、キャリアAの
製造例と同様にして、ポリエチレン被覆キャリアDを得
た。
を測定した結果、重量平均分子量Mwは17万、8.5
×103以下の低分子量成分は16.2重量%であっ
た。
抽出器を用いて、n−ヘキサン還流下にて低分子量成分
の固液抽出処理を10分間行ない、キャリア1を得た。
し、ソックスレー抽出器を用いて、n−ヘキサン還流下
にて低分子量成分の固液抽出処理を60分間行ない、キ
ャリア2〜5を得た。
ったキャリア2〜5をメカノミル(岡田精工(株)製)
に投入し、80℃の加温下で撹拌羽根回転数2000r
pmにて撹拌し、キャリア表面に機械的応力を加える処
理を行なった。この処理を60分間行い、キャリア2+
〜5+を得た。
果を示した。
トナー濃度が6重量%となるように正帯電トナー1を混
合して、現像剤A〜D、1〜5を作製した。各現像剤
を、U−Bix4155複写機(コニカ(株)製)に投
入し、1枚間欠モードで高温高湿下(30℃、80%R
H)で5万枚、低温低湿下(10℃、20%RH)で5
万枚、合計10万枚の複写を行い、以下の評価を行っ
た。
ヶ所に原稿反射濃度1.30のベタ画像を設定した原稿
を複写し、白紙に対する出力画像の相対反射濃度を5ヶ
所について測定し、その平均値を求めた。なお、濃度測
定には反射濃度計RD−917(マクベス(株)製)を
使用し、画像濃度平均値1.28以上は良好であると判
断した。また、評価は初期および複写終了時に行った。
近の合計5ヶ所の非画像部の、白紙に対する相対反射濃
度を測定し、その平均値を求めた。なお、濃度測定には
反射濃度計RD−917(マクベス(株)製)を使用
し、背景かぶり濃度平均値0.005以下は良好である
と判断した。また、評価は初期および複写終了時に行っ
た。
に、現像器内から現像剤をサンプリングし、走査型電子
顕微鏡(SEM)にてキャリアの樹脂被覆層表面の状態
変化を比較した。その変化の少ないものほど安定であ
り、良好と判断した。
トナー濃度が6重量%となるように負帯電トナー2を混
合して現像剤A〜D、1〜5を作製した。各現像剤を、
Konica6192複写機(コニカ(株)製)に投入
し、1枚間欠モードで、高温高湿下(30℃、80%R
H)で5万枚、低温低湿下(10℃、20%RH)で5
万枚、合計10万枚の複写を行い、性能評価1と同様に
評価を行った。
アからなる現像剤において、キャリア被覆樹脂であるポ
リオレフィン中の低分子量成分を10重量%以下まで除
去することにより、キャリア被覆樹脂表面の変形を抑制
し、長期にわたって安定した現像特性を示す静電荷潜像
現像用現像剤を提供することができる。
リアを使用した現像剤において発生するキャリア表面形
状変化、長期使用でのかぶりの問題を解決し、長期にわ
たり安定した現像特性を持つ静電荷潜像現像用現像剤を
提供することができる。
機やあらゆる環境下で使用されても長期にわたり安定し
た現像特性を得られる静電荷潜像現像方法を得ることが
できる。
Claims (5)
- 【請求項1】 ポリオレフィン被覆キャリアとトナーか
らなる静電荷潜像現像用現像剤において、該キャリアを
被覆しているポリオレフィンの重量平均分子量が5.0
×104〜5.0×106の範囲にあり、かつ分子量8.
5×103以下である低分子量成分の含有率が全体の1
0重量%以下であることを特徴とする静電荷潜像現像用
現像剤。 - 【請求項2】 キャリア被覆樹脂であるポリオレフィン
の分子量分布において分子量8.5×103以下の低分
子量成分の含有率を制御する操作として、抽出手段を用
いたことを特徴とする請求項1に記載の静電荷潜像現像
用現像剤。 - 【請求項3】 ポリオレフィン被覆キャリアが、表面重
合被覆法により被覆されることを特徴とする請求項1ま
たは2に記載の静電荷潜像現像用現像剤。 - 【請求項4】 感光体上に形成された静電潜像を樹脂被
覆キャリアを含有する静電荷潜像現像用現像剤を使用す
る現像方法において、該樹脂被覆キャリアがポリオレフ
ィンの重量平均分子量が5.0×104〜5.0×106
の範囲にあり、かつ分子量8.5×103以下である低
分子量成分の含有率が全体の10重量%以下であること
を特徴とする静電荷潜像現像方法。 - 【請求項5】 ポリオレフィン被覆キャリアとトナーか
らなる静電荷潜像現像用現像剤において、該キャリアを
被覆しているポリオレフィンの重量平均分子量が5.0
×104〜5.0×106の範囲にあり、かつ分子量8.
5×103以下である低分子量成分の含有率が全体の5
重量%以下であることを特徴とする静電荷潜像現像用現
像剤。
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JPH0996925A JPH0996925A (ja) | 1997-04-08 |
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