JPH0344649A - 電子写真用現像剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は電子写真法、静電印刷法、静電記録法などにお
いて形威される静電荷像を現像するためのトナーとキャ
リアを組み合わせた現像剤に関する。

〈従来技術〉〈発明が解決しようとする課題〉乾式電子
写真用の現像剤はキャリアとトナーの混合物であり、ト
ナーはキャリアとの摩擦帯電によって適度な比電荷をも
ち、静電力によってキャリア表面に付着している。トナ
ーの帯電極性および帯電量レベルは、′キャリアとトナ
ーの摩擦帯電系列上の材料関係によって定まる。現像プ
ロセスは、光導電現象を利用して感光体上に静電潜像を
形威し、さらに現像剤中の帯電トナーをキャリアの磁気
ブラシによって静電潜像に付着させて、可視像とするプ
ロセスである。

既存のトナーはスチレン−アクリルレジンあるいはポリ
エステルレジン等と、着色剤と、帯電制御剤とを配合し
、溶融混練・粉砕するかあるいは乳化重合または懸濁重
合によって樹脂成分を他の配合剤とともに分散した平均
粒子径６〜１５μｍの微粉体である。この小さな粒子内
に上記した配合成分を粒子の全域にわたって配合比率と
同じ割合となるように十分に均一に分散させるのは既存
技術では困難である。特に帯電制御剤は粒子の表面に必
要量だけあれば事足りるものであるか、現状の製造法で
は帯電制御剤が粒子の中にとりこまれた状態で、必要量
より余分に含有されている。

このように帯電制御剤が余分に配合され、かつ分散不良
であると、現像剤中においてトナーの帯電量が低かった
り、未帯電トナーが多く存在したり、帯電量分布が広か
ったりする。従ってこのようなトナーを用いた現像剤に
よる画像は濃度が薄くなったり、かぶりを生じたりする
ので安定したトナーが得難い。

キャリアは一般に３０〜２００μｍ程度の鉄粉キャリア
、フェライトキャリア、マグネタイト造粒キャリア、樹
脂キャリアなどの磁性粉体であり、コートキャリアを作
る場合には、現状の技術では表面に溶液法でコーティン
グして帯電制御および耐摩耗性アップを与えているか、
組成の不均一や膜厚の不均一があり、またコート材の接
着不良により再現性に乏しい。またこのようなキャリア
を用いた現像剤による画像では、濃度むら、トナーの未
帯電化、かぶりなどが起きたり、また現像機内の流動性
不良によってトナー濃度センサーの感度が変化し、その
ためにキャリアに対するトナー比濃度が不安定であった
りする問題がある。

本発明の電子写真用現像剤は、上記の問題点を解決する
ためのものであり、トナーとキャリアの組合せによって
適度な帯電量レベルおよび耐摩耗性を有する電子写真用
現像剤を提供することを目的とするものである。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、電子写真用現像剤に用いるトナーおよびキャ
リアのそれぞれの粉体表面に、予めプラズマ重合膜を形
成するかまたはプラズマ処理によって改質したものであ
る。

かくしてプラズマ重合膜を形成するかまたはプラズマ処
理によって改質されたトナーおよびキャリアの両者を所
定の比率で混合し、必要とする帯電量を有する現像剤を
得ることができる。

なお、「プラズマ重合」とは導入ガス中に有機気体を用
い、反応器に送りながらプラズマ化させて有機重合体薄
膜を形成する場合で、「プラズマ処理」とは、アルゴン
、空気、窒素等の気体をプラズマ化させ、このプラズマ
に有機高分子材料を接触させて表面処理改質を行なうも
のでｉる。

以下本発明について詳細に説明する。

プラズマ重合によってコートするには、トナーまたはキ
ャリアの粉体のコア材表面上で気体状モノマーを直接重
合させ、樹脂コートする方法で行われる。重合装置とし
ては例えば内部電極方式のペルジャー型、クロス型、外
部電極方式の円筒型などの装置を適用して行うことが可
能である。

第１図はペルジャー型プラズマ重合装置の一例である。

プラズマ重合装置の反応器としてペルジャー１１内の上
下２つの平行平板電極１２の下の電極上に設けた振動皿
１３上にトナーまたはキャリアの粉体を乗せ、ペルジャ
ーｌｌ内を真空ポンプ１５により真空に引いた後、ペル
ジャー１１内に原料ガス導入管１４から気体状モノマー
ガスを適量流し込み、コア材となるトナーまたはキャリ
アの粉体に振動皿１３によって振動を伝える。この振動
操作によって振動皿１３内の粉体は流動化し始める。次
に上下の平行平板電極１２に高周波電力を供給すること
でプラズマを発生させ、ペルジャーｌｌ内でモノマーを
重合させる。この時重合皮膜をコートさせながら粉体は
常に振動で流動化、転勤しているので、コア材表面で重
合が万遍なく進み、プラズマ重合膜のコートが均一にな
される。　モノマーは常温、常圧下で気体のものだけで
なく、液体のモノマーであっても適用できる。

液体のモノマーを原料とする場合には、ボンベ、配管、
価格の面で実用的に有用であり、液体の入った原料容器
を外部から加熱し、気化せしめて配管で反応器内に導入
する。

粉体表面の成膜速度は、真空度、印加電圧、電極間の距
離、基板温度、さらにモノマーの種類、流量および重合
装置内の流れのパターンなどのプラズマ操作条件で変わ
る。粉体表面に形成される成膜構造および成膜速度の最
適な条件は各種モノマーに応じて適時見いだすことが必
要である。

一般に、鉄粉またはフェライトのキャリアは表面エネル
ギーが低く、樹脂との相溶性が不良であり、湿式コーテ
ィングができても接着力が弱いので、現像器内での撹拌
が強いと割れ、ヒビが生じて機械的強度が弱いか、本発
明によれば、プラズマコートされた粉体とポリマーとの
接着性が向上し改善され、キャリアとしての寿命が伸び
る。

本発明に用いられる原料モノマーとして、テトラフルオ
ロエチレン、ヘテロフルオロベンゼン、パーフルオロベ
ンゼン、ペンタフルオロベンゼン、パーフルオロピリジ
ン、パーフルオロメチルシクロヘキサン、ヘキサフルオ
ロプロペン、ヘキサメチルジシロキサン、トリエトキシ
ビニルシラン、ジアリルジメチルシラン、メタン、エタ
ン、プロパン、ｎ−ブタン、ｉ−ブタン、プロピレン、
アクリロニトリル、プロピオニトリル、プロピルアミン
、了り−ルアミン、エチレン、アレン、アセチレン、エ
チレンオキシド、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキ
サン、シクロヘキサン、アクリル酸、メタクリル酸、ク
ロルベンゼン、ニトロトルエン、スチレンおよび誘導体
などが挙げられるがこれに限られない。

本発明ではプラズマ重合の場合に用いる同伴ガスとして
、あるいはプラズマ処理の場合に用いるガスとしてはア
ルゴン、水素、窒素、空気などを用いることができる。

く作　用〉 本発明による電子写真用現像剤を構成するトナーおよび
キャリアは、プラズマ重合あるいはプラズマ処理により
トナーおよびキャリアの粉体表面に帯電性を示すかある
いは耐摩耗性を有する高分子物質の薄膜が形成される。

従ってコア材のトナー中に帯電制御剤が含有されていな
くてもまた帯電の機能がなくても、プラズマ重合または
処理によって摩擦帯電の機能が発現する。

またキャリアについては帯電制御性が増すだけでなく、
溶液法によるコートよりも接着力があるので現像器内に
おける撹拌に耐えるものができる。

従がってこの適度にプラズマ重合または処理したトナー
とキャリアを組み合わせた現像剤を製造すれば、任意の
帯電量レベルに合わせることができ、現像剤も安定し、
画像も安定する効果が得られる。

なお、トナーの表面に施されるプラズマ重合膜またはプ
ラズマ処理膜の組成によっては、トナーのコア中に電荷
制御剤を配合しないで、かつキャリアには、プラズマ重
合膜またはプラズマ処理膜なしで充分な現像剤としての
機能を得ることも可能である。

〈実施例〉 次に実施例によって本発明を説明する。以下部とあるの
は重量割合を示す。

実施例１ プラズマ重合装置内の振動皿上にキャリア（同和鉄粉性
ノンコートフェライトキャリアＦ　−１００）を５０ｇ
分のせ、真空ポンプで排気し、振動させて撹拌した。気
体導入部よりテトラフルオロエチレンを導入し、反応器
内の真空度を０．１　Ｔｏｒｒに保ち、高周波電源を入
れてグロー放電を行った。２時間グロー放電させて、粉
体表面に均一なポリマー膜ができた。

以上の操作を５回繰り返してコート済みキャリアを２５
０ｇ作った。

一方、トナーは配合比率 を混練・粉砕法で１１μｍのトナーを作った。このトナ
ーを振動皿に２０ｇのせ、原料モノマーとして、ヘキサ
メチルジシロキサンをペルジャー内に導入し、１時間グ
ロー放電させ、粉体表面をコートした。その他の操作は
キャリアの場合と同様にして行った。

以上のようにしてプラズマコートしたキャリアとトナー
をそれぞれ２３５．５ｇと１２．５ｇ分だけ取り、両者
を均一に混合してトナー濃度５％の現像剤を得た。

得られた現像剤の帯電立ち上がり特性をマグネットブロ
ーオフ法（特開昭５７−１８６１７６号参照）で測定し
た。ここで得られたトナーの極性はプラスであった。ま
た後述する比較例１〜５と比べれば、明らかに帯電特性
はトナーおよびキャリアにプラズマコートしであるもの
とないものとでは顕著な差が認められ、プラズマコート
したトナー・キャリアの組合せの現像剤は所望の帯電量
レベルであった。

また複写機を用いた画像出しを行ったところ、画像濃度
が薄かったり、濃度むらがあったり、かぶったりするこ
とがなく、鮮明な画像が得られ、キャリアの劣化もなか
った。（第２図参照）実施例２ プラズマ重合装置内の振動基板上の皿に、キャリア（実
施例１と同じもの）を５０ｇをのせ、実施例１と同様に
真空ポンプで１０−’　Ｔｏｒｒまで排気した。コーテ
イング材としてヘキサメチルジシロキサンを重合装置内
に導入して、ｌ　Ｔｏｒｒの圧力条件で再びグロー放電
を生じさせ、振動基板を作動させて、約１時間重合を行
った。以上の操作を５回繰り返し、コート済みキャリア
を２５０　ｇ作った。

トナーは実施例１と同じプラズマ未コート品を用い、モ
ノマー原料としてテトラフルオロエチレンをペルジャー
内に導入して、１時間グロー放電し、トナー表面をコー
トした。他の操作条件はキャリアと同様である。

以上のようにして得られたトナーおよびキャリアを用い
て現像剤を作り、帯電特性を測定した。

得られたトナーの帯電極性はマイナスであった。

比較例１〜５を見れば明らかなように、帯電特性をプラ
ズマ未コート品と比べれば、その差は大きい。

また画像出しを行い、鮮明な画像が得られることを確認
した。（第２図参照） く比較例１〉 キャリアについては実施例１と同じテトラフルオロエチ
レンをプラズマコートし、トナーとしてはプラズマ重合
によるポリマーコートがなされていない混練・粉砕法に
よる粉体（実施例１と同じ粉体）を用いてトナー濃度５
％の現像剤を作った。

トナーはプラス極性であったか、帯電量レベルが低く、
画像面はかぶり、現像機からのトナーの飛散が多かった
。（第２図参照） く比較例２） キャリアとして実施例２と同じへキサメチルジシロキサ
ンをプラズマコートし、トナーは比較例１と同じノンコ
ート品である。このキャリア・トナーを組合せ、トナー
濃度５％の現像剤を作った。

得られたトナーの極性はマイナスであったか、帯電量レ
ベルが低く、画像はかぶり、飛散も大であった。（第２
図参照） 〈比較例３〉 キャリアは実施例１に示すものと同様のノンコートフェ
ライトを用い、トナーは実施例２と同様のテトラフルオ
ロエチレンをプラズマコートしたものを用いてトナー濃
度５％の現像剤を作った。

この現イ象剤のトナー極性はマイナスを示し、画像はか
ぶりぎみであり、また鮮明でなかった。（第２図参照） く比較例４〉 キャリアは比較例３と同じノンコートフェライトを用い
、トナーは実施例１のヘキサメチルジシロキサンをプラ
ズマコートしたものを用いてトナー濃度５％の現像剤を
作った。トナー極性はプラスであったか、その帯電量レ
ベルは低すぎ、かぶり、飛散が発生した。（第２図参照
） 〈比較例５〉 キャリアは比較例３と同じノンコートフェライトを用い
、トナーは比較例１と同じノンコート品を用いて、トナ
ー濃度５％の現像剤を作った。帯電量レベルが低く、鮮
明な画像は得られなかった。

（第２図参照） 第２図によれば、攪拌回転数２０以下の範囲で、実施例
１は電荷量が＋５乃至９と大きく、実施例２は電荷量が
−４乃至１０と小さく、比較例１乃至５のＯ近傍の電荷
量を有するものとは全く異なるものである。

〈発明の効果〉 本発明はトナーおよびキャリアの粉体表面に予めプラズ
マ重合することによって高分子物質の薄膜を形威し、あ
るいはプラズマ処理し、それらのトナーとキャリアを組
み合わせた現像剤の帯電量レベルを適度に調整でき、か
つ強い撹拌力に耐えるキャリアから成る電子写真用現像
剤が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いたペルジャー型プラズマ重合装置
の概略図である。 第２図は本実施例、比較例の現像剤においてトナーとキ
ャリアの混合物の撹拌公転回数と単位重量当りの電荷量
の関係グラフである。 １１・・・ペルジャー １２・・・平板電極 １３・・・振動皿 １４・・・ガス導入管 １５・・・真空ポンプ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）コア材を構成するトナー粉末およびキャリア粉末が
   、それぞれプラズマ重合またはプラズマ処理され、かつ
   目的とする帯電量を保持するように、両者を組合せて配
   合してなることを特徴とする電子写真現像剤。 ２）前記コア材を構成するトナーか、混練粉砕法または
   重合法によって製造されたものからなる請求項１記載の
   電子写真用現像剤。