JPH0115062B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は電子写真法、静電記録法、静電印刷法
等における静電荷像を現像するのに使用される磁
性現像剤に係り、特に地かぶりが少なく、現像性
がすぐれ、しかも現像剤の寿命が非常に長い磁性
現像剤に関するものである。 静電荷像現像用現像剤としては、従来から磁性
トナーとよばれる一成分系トナーとキヤリヤとト
ナーの混合物からなる二成分系現像剤の二種類が
知られている。 一成分系トナーはマグネツトロールにより搬送
されて磁気ブラシを形成し、該磁気ブラシが静電
潜像をもつセレン、酸化亜鉛、硫化カドミウム等
の光導電体又は絶縁処理を施こされた静電記録体
等の静電潜像保持体に接触して、この保持体に残
されている潜在電荷とトナーのもつ誘導静電気又
はトナー粒子内の電荷の分極によりトナーが付着
し、現像がおこなわれる。 従つて一成分系トナーにおいては静電荷の極性
によらず電荷の存在する場所にトナーが付着する
のが大きな特徴である。 これに対して、二成分現像剤はキヤリヤー粒子
とトナー粒子の混合物から成り、これら粒子を互
に十分混合撹拌させることにより両者を摩擦帯電
させ、静電潜像保持体と接触し、静電吸引力によ
りトナーのみを保持体に付着させるものである。 従つてこの場合には、静電荷潜像の極性により
トナーの摩擦帯電量を調整する必要がある。すな
わち、正規現像を行なわせる場合、セレン等のよ
うに正電高をもつ感光体に対しては、トナーに強
い負電荷をもたせる必要があり、逆極性に帯電さ
せると反転現像とよばれる静電荷の無い部分にト
ナーが付着することになる。 上記の一成分系トナーおよび二成分系現像剤が
静電荷潜像現像剤の主流となつているが、一成分
系トナーは、その名の通り単一成分より成るた
め、複写中にトナーが不足した場合には補給する
だけでよく、メインテナンスの点で非常に有利で
あるが、摩擦電荷をもたないため、高速現像性の
点において劣り、又特に高湿時における画質およ
び低い転写効率が最大の欠点とされている。 これに対して、二成分系トナーはキヤリヤーと
お互に摩擦帯電するため現像性がすぐれ、高速機
に適しており、又高湿時における画像の安定性も
高い。その反面、キヤリヤーとトナーを互に摩擦
帯電させるため現像装置に撹拌機機を設けること
が必要であり、しかもトナーとキヤリヤーの混合
比率が使用中変化してくると帯電量が変化し、画
質が低下することから常に一定の比率に保つ手段
を設けることが必要である。更に不利なことは、
トナーの大部分は有機物樹脂より成り、しかも、
キヤリヤーと逆極性に強く帯電しているためキヤ
リヤー表面にトナーが付着する、いわゆるスペン
ト現象が生じ、キヤリヤーを定期的に交換する必
要がある。 本発明の目的は、上述の従来の一成分系トナー
および二成分系現像剤の欠点を排除した磁性現像
剤を提供することである。 本発明の磁性現像剤は、少なくとも強磁性体キ
ヤリヤーと、結着剤樹脂および強磁性体微粒子を
含有するトナーとからなる磁性現像剤であつて、
前記トナーは前記強磁性体微粒子を10〜65重量％
含有し、前記強磁性体キヤリヤーはフエライト粒
子からなると共に、前記強磁性体キヤリヤーの飽
和磁化と前記トナーの飽和磁化との比が1.4から
10の範囲にあり、前記強磁性体キヤリヤーとトナ
ーの摩擦帯電量が｜10｜μc／ｇ以下であること
を特徴とするものである。 従来から強磁性体キヤリヤーとトナーより成る
二成分系現像剤において該トナーに磁性をもたせ
るという提案は例えば特公昭43−3434号公報に記
載されたように一般に知られているが、基本的に
は従来と同様にキヤリヤーとトナーを互に強く摩
擦帯電させるものであり、地かぶり、トナー飛散
等に大きな効果は期待できるが、基本的には従来
の二成分トナーと同じものである。 一方、本発明の磁性現像剤は先にものべたよう
に、キヤリヤーとトナーが従来の二成分現像剤の
ように強く互に帯電しないということを特徴とし
ており、現像時においてはキヤリヤーの磁力はト
ナーの磁力よりも強いため、キヤリヤーは磁気的
に搬送手段であるマグネツトロール上に保持され
主にトナーが静電荷像側に移動し現像が成される
ものである。このときのキヤリヤーとトナーの磁
気特性としては飽和磁化がもつとも重要であり、
キヤリヤを静電荷像側に移動させないためには、
この比が1.4以上がよい。又この値は、それが増
加することはトナー中の磁性粉の含有量が少なく
なることになるので、10以下が画質の点で好まし
い。又トナー粒子内の磁性物の含有量としては10
〜65重量パーセント、好ましくは20〜60重量パー
セントがよい。強磁性体キヤリヤーとトナーは互
に強く摩擦帯電していないため互の静電結合力は
弱く、トナー中の磁性体粒子の含有量が10重量パ
ーセント未満となると、画像上に地かぶりおよび
装置内にトナー飛散が多くなり、一方65重量パー
セントを超えると静電潜像へのトナー付着能力が
低下し、表面電位を上げたり静電潜像保持体とマ
グネツトロールとのギヤツプを狭ばめる等の必要
がでてきて実用的でなくなるので好ましくない。 またキヤリヤー粒子とトナー粒子の摩擦帯電量
は従来の二成分系現像剤においては｜15｜μC／
ｇ以上で、特に｜20｜〜｜30｜μC／ｇ程度が一
般的であるが、このように強く帯電させると先に
のべた種々の欠点が生じてしまう。そこで本発明
者等が鋭意検討を行なつたところ、本発明の磁性
現像剤においては、強磁性体キヤリヤーとトナー
の摩擦帯電量は｜10｜μC／ｇ以下、好ましくは
｜８｜μC／ｇ以下で、ほとんどゼロでも良好な
結果を得ることができることが確認された。摩擦
帯電量が｜10｜μC／ｇを越えると、キヤリヤー
粒子の表面にトナーが付着するいわゆるスペント
現象が多く起こるようになり、連続コピーを行な
つた場合、画像の濃度変化が大きくなる。 強磁性体キヤリヤーとトナーの摩擦帯電量が小
さくとも現像できる理由は、本発明の磁性現像剤
自身が現像剤の搬送支持体であるスリーブ、現像
剤の穂高を規制するドクタープレートあるいはホ
ツパーと摩擦帯電することにより、実際には静電
潜像の電荷とは正又は逆にかなり大く帯電してい
るためではないかと考えられる。 すなわち、本発明におけるキヤリヤーは摩擦帯
電機能はあまり有しておらず、実質的にトナーの
搬送助剤として働くものであり、流動性は悪いが
現像、転写性のすぐれた比較的低磁力のトナーに
きわめて有効となるものである。 強磁性体キヤリヤとしては、鉄粉、酸化鉄また
はフエライト粒子が従来からよく知られている
が、本発明では、磁気特性、電気的特性および化
学的特性等を考慮してフエライト粒子を使用す
る。キヤリヤーの粒径としては、特に大きな制限
はないが、あまり大きすぎると現像剤の穂高を規
制する時にドクターブレートとスリーブの間につ
まるので、ドクターギヤツプ（本発明では１mm以
下が好ましい）の1/2以下好ましくは1/5以下の粒
径のキヤリヤーを用いるのがよい。又電気抵抗に
ついては、共に大きな影響がみとめられなかつた
が、10³Ω・cm以上の値が好ましい。抵抗がこの
値より小さくなるとなると、キヤリヤー粒子と静
電潜像が接触した際放電が発生するためか、画像
上に白点が発生してしまう。 本発明におけるトナー粒子は少なくともバイン
ダー樹脂および微粉磁性体よりなるものであり、
これら以外には帯電制御剤の添加は効果があるこ
とがある。 上記のバインダー樹脂は、定着方式に応じて定
めればよく、圧力定着の場合には、例えば低分子
量ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体な
どの塑性変形を起こすものが有効である。またヒ
ートロールによる定着の場合には、例えばスチレ
ン−アクリル酸エステル、スチレン−メタクリル
酸エステル、スチレン−マレイン酸系樹脂共重合
体、ポリエステル等で比較的高粘度の樹脂がよく
用いられている。 微粉磁性体としては強磁性体の金属、酸化物等
種々のものが用いられるが、実用的にはマグネタ
イト、フエライトなどの粒径が数μ以下、好まし
くは1μ以下のものがよい。 又トナーの帯電量をコントロールするために、
ニグロシン又は含金属タイプの染料を添加するこ
ともできる。 代表的なトナーの製造方法としては、例えば磁
性粉、樹脂原料をニーダー等により溶融混練さ
せ、ついで冷却固化粗、微粉砕を行ない、所定の
粒度に分級する。いわゆる粉砕法が知られてお
り、本発明にも適用できる。 一成分系トナーにおいては粉砕後、更に流動性
をよくするため球状化処理、トナー表面の導電処
理を必要とすることが例えば米国特許第3639245
号明細書等により提案されているが、本発明にお
けるトナーは、搬送助剤として磁気搬送力の強い
強磁性体キヤリヤーを用いるため、トナー粒子は
球状化処理以降の工程を省略することも可能であ
り、非常に安価にできることも大きな特徴として
いる。 トナーの物性値としては、帯電量以外に電気抵
抗、粒度分布等が重要となり、電気抵抗は、内径
約3.05mmのテフロン（商品名）製中空セル中にト
ナーを約２mm充填し、4000V／cmの直流電圧を印
加した場合に、１×10¹³Ω・cm以上、好ましくは
１×10¹⁴Ω・cm以上がよい。トナーの電気抵抗
が、１×10¹³Ω・cm末満となると、トナーを静電
高潜像支持体から普通紙などの転写シート上へ転
写させる際、忠実な転写が行なわれず画像にボケ
を生ずるためである。 粒度分布としては、通常の一成分系トナーにお
いては５〜50μ程度度が一般的であるが、これは
マグネツトロールによるトナーの搬送力から規制
されるものであり、画質的には細かいほどよいも
のの、流動性が低下するため、止むなく大きな粒
子も用いているというのが実情であろう。 これに対して、本発明の磁性現像剤においては
キヤリヤーが従来の二成分現像剤と異なり、実質
的にトナー搬送助剤として働くため、比較的微粉
の流動性の極端に悪いトナー粒子をも用いること
ができ、キメの細かい高品質の画像が得られる。 以上はすべて、現在においてもつとも一般的な
静電荷潜像の間接記録型のいわゆるPPCシステ
ムに適用した場合について述べたが、本発明の磁
性現像剤はCPCと称する感光体に直接記録する
方式への適用が可能であることはもちろんであり
この場合、更に低抵抗のトナーが使用できること
はもちろんである。 以下実施例により更に詳細に説明する。 実施例 １ トナー粒子としては、樹脂（スチレン−ブチル
メタクリレート系共重合体、三洋化成製SBM−
700）、磁性粉（戸田工業製マクネタイト
EPT500）、帯電制御剤（オリエント化学製負帯
電型染料S34）の各材料を用いて表１に示す６種
類のものを作成した。

【表】 (注) 組成は重量部で示す。
トナーの作成方法は、原料を周知の加熱混練材
により十分混練した後、冷却固化した。冷却固化
物を粉砕しついで粉砕粉を５〜20μの粒度に分級
した。トナーの電気抵抗はいずれも１×10¹⁵Ω・
cm以上であつた。 一方、キヤリヤーとしては、飽和磁化が
75emu／ｇで直径が44〜100μｍの範囲にある酸化
ニツケル−酸化亜鉛−酸化鉄系スピネル型フエラ
イト粒子を噴霧乾燥法により作成して用いた。 次に、上記キヤリヤーに対して表１の各トナー
を20重量％添加して６種類の磁性現像剤を調整し
た。 表２には、これら磁性現像剤の物性をまとめて
示す。

【表】 東芝ケミカル製ブローオフ帯電量測定器（TB
−200型）による摩擦帯電量はいずれの現像剤と
も｜10｜μC／ｇ以下であつた。 これら現像剤を用い、セレン感光体（外径120
mmφ、周速200mm／sec）を用いた実験用複写機
（ヒートロール定着型）にて画像評価を行なつた。
作像条件は感光体表面電位を＋800Vとし、マグ
ネツトロールが対称10極着磁で外径31.4mmφのス
テンレス鋼製スリーブ上で750Gのものを用い
（スリーブのみ150r.p.m.で回転）又現像剤の穂高
規制をするドクターギヤツプを0.4mm、感光体と
スリーブ間の現像ギヤツプを0.5mmとした。 この結果、トナー中のマグネタイト含有量を５
としたNo.１の現像剤においては地かぶりが発生し
たがNo.２〜５の現像剤においては地かぶりが減少
し非常に良好な画像が得られた。 又No.６の現像剤においては感光体の表面電位が
800Vにおいて画像濃度が1.0以下となり、実用上
問題のある画像となつた。 実施例 ２ 実施例１にて作成したマグネタイト含有量が50
％のNo.４トナーと表面処理を変えた２種のキヤリ
ヤーを更に作成し、表３に示す現像剤を作成し
た。なおトナーとキヤリヤーの摩擦帯電量はキヤ
リヤーの電気抵抗を変えることにより調整するこ
とができる。

【表】 これら３種類の現像剤を用い、実施例１と同様
に画像評価を行なつたところいずれも初期的には
非常に良好な画像となつたが、連続コピーテスト
による画像の安定性を確証したところ、No.４の現
像剤においては２万枚コピーの時点で画像にほと
んど変化がなかつたが、No.７、８の現像剤におい
てはコピー枚数が１万枚を越えるころから画像濃
度の低下がみとめられた。またNo.７および８の現
像剤の12000枚のコピー時における摩擦帯電量を
測定したところ、それぞれ−10および−15μC／
ｇと低下していた。これはトナースペントによる
キヤリヤー劣化によるものと思われる。 摩擦帯電量が小さくても、何故良好な現像が行
なわれるかの詳細は不明であるが、本来摩擦帯電
させるためのキヤリヤーを含まない一成分系トナ
ーにおいても、従来とは全く異なる現像極性依存
性のある荷電性トナーを作ることが可能であり、
これはスリーブ、ドクターブレート又はホツバー
との摩擦帯電によるものと考えられ、本発明にな
る磁性現像剤もこのような現象が起こつているも
のと考えられる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少なくとも強磁性体キヤリヤーと、結着剤樹
   脂および磁性体微粒子を含有するトナーとからな
   る静電潜像現像用磁性現像剤において、前記トナ
   ーは前記強磁性体微粒子を10〜65重量％含有し、
   前記強磁性体キヤリヤーはフエライト粒子からな
   ると共に、前記強磁性体キヤリヤーの飽和磁化と
   前記トナーの飽和磁化との比が1.4から10の範囲
   にあり、前記強磁性体キヤリヤーとトナーの摩擦
   帯電量が｜10｜μc／ｇ以下であることを特徴と
   する静電潜像現像用磁性現像剤。