JPH04214569A - 磁性トナー - 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】

【０００１】

【０００２】

【従来の技術】電子写真や静電記録を利用した画像形成
法においては、光導電体若しくは誘電体の表面に形成さ
れた静電潜像を磁性トナーによって現像し、次いで直接
定着するか、若しくはこのトナー像を普通紙などの転写
シート上に転写した後に定着して最終画像を得ている。 また磁性トナーは、磁気記録媒体上に形成された磁気潜
像を現像する場合にも使用されている。

【０００３】磁性トナーを使用する現像方法としては、
種々の現像方法が提案されている。例えば特公昭５６−
２７０５号公報には、内部に磁石ロールを有しかつ導電
性材料からなるスリーブ上に導電性の磁性トナーを保持
し、静電潜像の電荷によってスリーブに誘起された静電
潜像と逆極性の電荷をトナーブラシの先端に集めて磁性
トナーを静電潜像面に付着することが開示されている。 しかし導電性の磁性トナーを使用する場合は、磁性トナ
ーの電気抵抗の値が低いので、転写工程を含むいわゆる
ＰＰＣ方式に適用すると、転写画像が不鮮明となる。

【０００４】そこで磁性トナーの電気抵抗値を高めた絶
縁性の磁性トナーを使用する現像法が提案されている。 例えば特開昭５３−３１１３６号公報には、磁性トナー
の表面に電気抵抗の値が低くならない程度に導電性粒子
を付着させた絶縁性の磁性トナーを使用し、スリーブの
高速回転によって磁性トナーを電極に繰り返し接触させ
、電極から磁性トナーに電荷を注入する方法が開示され
ている。 しかしこのような非荷電型の磁性トナーにおいては、現
像方式を工夫しても一般に磁性トナーが帯電しにくいと
いう難点がある。

【０００５】そこで特開昭５５−４８７５４号、同５７
−４５５５５号公報等に開示されている磁性トナーに荷
電制御剤を添加した荷電型の磁性トナーを使用して、磁
性トナーをスリーブやドクターブレード等との接触によ
って摩擦帯電させる方法が提案され、かつ実用化されて
いる。このような荷電型の磁性トナーは磁気ブラシ現像
法のみならず、ジャンピング現像法（例えば特公昭５８
−３２３７５号公報参照）にも使用されている。

【０００６】上記のように磁性トナーにも種々あるが、
磁性トナーが結着樹脂と磁性体粒子とを必須の含有成分
としている点においては共通している。上記必須の含有
成分の一つである磁性体粒子としては、例えば特開昭５
０−４５６３９号公報に記載されているように、平均粒
径が　０．１〜１μｍ程度の強磁性体、すなわち、Ｆｅ
３Ｏ４　、γ−Ｆｅ２Ｏ３等の鉄酸化物、Ｍｎ−Ｚｎフ
ェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライト等のフェライト粉末、
Ｎｉ、Ｃｏ等の強磁性を示す金属若しくはその合金粉末
が使用されている。

【０００７】また通常の場合、上記の強磁性体微粒子の
うち、磁性トナー中に分散し易くするためと、磁気特性
および色相を向上させる目的から、平均粒径が０．２〜
　１．０μｍのＦｅ３Ｏ４　が多用されている。これら
の例としては、平均粒径０．０５〜　０．５μｍの酸化
鉄（Ｆｅ３Ｏ４　、Ｆｅ２Ｏ３　）を５０〜８５重量％
含有するもの（特公昭５３−２１６５６号公報参照）、
平均粒径３００Å以下で界面活性剤で被覆したマグネタ
イトを含有するもの（特開平１−２６９９４６号公報参
照）等がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記のような磁性トナ
ーにおいては、画像濃度が高くしかも地カブリの少ない
画像を得るために、平均粒径が１０〜１３μｍとなるよ
うにその粒度分布を調整するのが一般的である。しかし
最近は高画質化、すなわちきめの細かい画像の形成に対
する要求が増しており、このような要求を満足すべく磁
性トナーは小粒径化の傾向にある（例えば特開平１−１
１２２５３号公報参照）。

【０００９】一方磁性トナーを製造する場合には、原材
料を加熱混練して冷却後、ターボミル、ジェットミル等
によって粉砕するのが通常である。しかしながら、例え
ば粒径を９μｍ以下の微粒子に粉砕するためには、極め
て長時間の粉砕作業を要し、生産性が低いと共に、コス
ト高となるという問題点がある。また小粒径の磁性トナ
ーを製造する手段として、例えば重合法によるものも考
えられるが、未だ実用的かつ一般的な製造手段として確
立されるに至っていないため、小粒径の磁性トナーを得
るためには前記粉砕法に依存せざるを得ないのが現状で
ある。因みに平均粒径を１μｍ下げるためには、粉砕時
間を約２倍にする必要があり、同２μｍ下げるためには
約４倍の粉砕時間を要するとされている。従って従来方
法により小粒径の磁性トナーを得るには長時間を要する
のみならず、コスト高となるという問題点がある。

【００１０】本発明は上記従来技術に存在する問題点を
解決し、製造が容易であり、かつ高画質化の要請に応え
得る小粒径の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】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、結着樹脂と磁性材料粉末とを
含有する磁性トナーにおいて、結着樹脂と平均粒径１μ
ｍ以下かつ１０〜７０重量％の磁性材料粉末とを含有す
る一次粒子の集合体の外表面を、前記結着樹脂と同種類
の樹脂からなる被膜によって被覆すると共に、平均粒径
を４〜８μｍに形成する、という技術的手段を採用した
。本発明において、磁性トナーの平均粒径は、重量平均
粒径であり、また磁性トナーの粒径は、コールターカウ
ンターモデルＴＡ−ＩＩ（コールターエレクトロニクス
社製）によって測定した値とする。

【００１２】本発明における磁性材料粉末としては、Ｆ
ｅ３Ｏ４　、Ｆｅ２Ｏ３　、γ・Ｆｅ２Ｏ３　、ｎＭＯ
・Ｆｅ２Ｏ３　（但し、ＭはＢａ、Ｓｒ、Ｐｂの１種若
しくは２種以上、ｎ＝５〜６）の１種若しくは２種以上
の酸化鉄系の磁性材料粉末を使用することができる。な
お上記材料のうちでは、磁気特性、色相の点でＦｅ３Ｏ
４　が望ましい。

【００１３】本発明において、磁性材料粉末の平均粒径
が１μｍを超えると、微小粒径の一次粒子を構成する結
着樹脂中への分散状態が不均一となるのみならず、非磁
性若しくは弱磁性の一次粒子が出現するため好ましくな
い。

【００１４】次に上記磁性材料粉末の含有量が１０重量
％未満であると、定着性は向上するものの、磁性トナー
の磁力を低下させるため、現像領域において現像ロール
の表面から離脱し、地カブリにより画像を汚すと共に、
トナー飛散を惹起するため不都合である。一方上記含有
量が７０重量％を超えると、現像ロール表面への吸着力
が大となり、現像領域において像担持体側への円滑な移
行を妨げ、現像性を低下させると共に、後段における定
着性を阻害するため好ましくない。

【００１５】本発明における結着樹脂としては、公知の
トナー用樹脂を使用することができるが、基本的には定
着方式に応じて定められる。例えば定着方式が加熱定着
方式である場合、スチレン類、ビニルエステル類、α−
メチレン脂肪族モノカルボン酸のエステル類、アクリロ
ニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、ビニ
ルエーテル類、Ｎビニル化合物等の単量体を重合させた
ホモポリマー若しくはこれら単量体を２種以上組合わせ
て共重合させたコポリマーあるいはそれらの混合物を使
用することができる。またロジン変性フェノールホルマ
リン樹脂、油変性エポキシ樹脂、セルローズ樹脂、ポリ
エーテル樹脂等の非ビニル系熱可塑性樹脂等の非ビニル
系樹脂、あるいはそれらと前記のようなビニル系樹脂と
の混合物も使用できる。

【００１６】特にオーブンによる非接触加熱定着方式の
場合には、ビスフェノール型エポキシ樹脂が望ましく、
熱ロールによる接触加熱定着方式の場合には、スチレン
系樹脂あるいはポリエステル樹脂が好ましい。スチレン
系樹脂はスチレン成分が多い程熱ロールに対する離型性
が向上する。熱ロールに対する離型性を更に向上させる
ためには、脂肪酸金属塩類、低分子量ポリオレフィン、
天然あるいは合成のパラフィン類を添加することが有効
である。

【００１７】上記の他、圧力定着方式の場合には、ワッ
クス類、ロジン誘導体、アルキッド類、エポキシ変性フ
ェノール樹脂、シリコン樹脂、アクリル酸またはメタク
リル酸と長鎖アルキルメタクリレート、長鎖アルキルア
クリレートとの共重合オリゴマー、ポリオレフィン、エ
チレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・ビニルアルキ
ルエーテル共重合体、無水マレイン酸系共重合体等が使
用される。

【００１８】これらの樹脂は、任意に選定し、また任意
に混合して使用できるが、トナーとした場合の流動性を
低下させないためには、ガラス転移点が４０℃を超える
樹脂、若しくは樹脂混合物が有効に使用される。

【００１９】本発明においては、必要に応じて上記結着
樹脂と共に着色剤、荷電制御剤等の各種材料を使用でき
る。着色剤としては、例えば、カーボンブラック、アニ
リンブルー、カルコオイルブルー、クロームイエロー、
キノリンイエロー、デュポンオイルレッド、マラカイト
グリーンオクサレート、ランプブラック、ローズベンガ
ル、ニグロシン染料等の顔料または染料を使用できる。 荷電制御剤としては、例えば、脂肪酸変性ニグロシン染
料、トリフェニルメタン系染料、含金属アゾ染料等を使
用できる。

【００２０】さらに本発明の磁性トナーには、必要に応
じて、疎水性シリカ、アルミナ、二酸化チタン等の無機
微粉末、ポリテトラフルオロエチレンやポリスチレン等
の樹脂微粉末等を添加してもよい。

【００２１】上述した磁性材料粉末および結着樹脂を除
いた種々の材料の添加量は磁性トナーに要求される電気
的特性などに応じて定めればよいが、一般に１０重量％
以下とすることが望ましい。

【００２２】本発明の磁性トナーは、噴霧乾燥法、懸濁
重合法等の公知の方法によって製造することができる。 例えば、結着樹脂および磁性材料粉末等の原料を混合し
た後、らいかい機やスプレードライヤー等によって造粒
して一次粒子とし、前記結着樹脂と同種類の樹脂を有機
溶媒中に溶解させてなる溶液を、スプレードライヤー等
によって吹き付け、前記一次粒子の集合体の外表面に被
膜を形成すればよい。

【００２３】本発明の磁性トナーは、キャリア粒子を使
用しない１成分現像剤として使用できるのみならず、フ
ェライトキャリアのような磁性キャリアと混合して２成
分現像剤（例えば特公平２−３１３８３号公報参照）と
しても使用できる。

【００２４】

【作用】上記の構成により、磁性トナーの表面は円滑に
形成され、従来の粉砕法によるものと比較して流動性が
向上するため、小粒径であってもトナー粒子が凝集する
ことなく、高画質の画像を形成することができる。

【００２５】

【実施例】スチレン−ｎブチルメタアクリレートワック
ス変性共重合体（Ｍｗ＝２５万、Ｍｎ＝３万５千）５０
％溶液１００重量部とマグネタイト（戸田工業製ＥＰＴ
５００）５５重量部とを配合して混合した後、この混合
物をスプレードライヤーに投入して表１に示す粒径の一
次粒子の集合体を作成した。次に前記スチレン−ｎブチ
ルメタアクリレートワックス変性共重合体を有機溶媒中
に溶解した溶液を作製し、スプレードライヤー中におい
て、前記一次粒子の集合体に吹き付け、その外表面に被
膜を形成した。なおこの被膜量は４５重量部となるよう
に溶液の濃度を調整する。すなわちスチレン−ｎブチル
メタアクリレート変性共重合体とマグネタイトとが重量
比で５０：５０となるようにする。次に得られた上記磁
性トナーを分級した後、流動性改質剤として疎水性シリ
カ（日本アエロジル社製アエロジルＲ９７２）１重量部
を外添した。

【００２６】なお比較例として、上記と同一配合および
同一粒径の磁性トナーを、従来公知の粉砕法によって作
製した。すなわち配合原料をスーパーミキサーで乾式予
備混合した後、加熱ニーダーによって溶融混練し、冷却
固化後ジェットミルで粉砕して分級した。分級後前記同
様に疎水性シリカを外添して磁性トナーとした。

【００２７】表１は上記磁性トナーを使用して形成した
画像の評価結果を示す表である。この場合フェライトキ
ャリア（日立金属製ＫＢＮ−１００、平均粒径７４〜１
４９μｍ）６０重量部と磁性トナー４０重量部とを混合
した２成分現像剤を使用して現像した。なお現像条件お
よび定着条件は次の通りである。

【００２８】すなわち、外径３１ｍｍのＳＵＳ３０４製
のスリーブの内部に、８極対称着磁を施した円柱状の永
久磁石を備え、スリーブ上の磁束密度を６５０Ｇとした
マグネットロールを設けた現像装置によりＯＰＣ感光体
上の静電潜像（表面電位−６００〜−４００Ｖ）を現像
した。感光体とスリーブとの間隔を０．４ｍｍ、トナー
規制厚さを０．３５ｍｍとし、現像部においてスリーブ
を感光体と同方向に２００ｒ．ｐ．ｍ．で回転させ、永
久磁石をスリーブと逆方向に９００ｒ．ｐ．ｍ．で回転
させた。現像して得られたトナー像は普通紙にコロナ転
写し、熱ロール定着した。 定着は、表面をＰＦＡ樹脂で被覆した加熱ロールとシリ
コンゴムからなる加圧ロールにより、定着温度を１８０
℃、定着圧力を線圧で　１．０ｋｇ／ｃｍ　として行っ
た。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１から明らかなように、粒径が３μｍの
ものはマグネタイトの分散状態が不均一となり、画像濃
度が低いと共に、カブリの発生が認められる。一方粒径
が９μｍのものは画像濃度の値は良好であるが、粒径が
大であるため解像度が低下している。これに対して粒径
が４〜８μｍのものは、画像濃度および解像度が高いと
共に、カブリのない高画質の画像が得られていることが
わかる。

【００３１】次に製造コストについては、従来の粉砕法
によるものは、粉砕に長時間を要するため、本発明のも
のと比較して何れも高く、特に粒径の小なるものにおい
てその値の高さが顕著であることが確認された。これは
前述のように粒径を１μｍ下げるためには約２倍の粉砕
時間を必要とすることに起因する。

【００３２】

【発明の効果】本発明は以上記述するような構成および
作用であるから、従来の粉砕法によるものと比較して製
造が極めて容易であり、製造コストを大幅に低減するこ
とができる。また粒径を極めて小に形成したものである
ため、画像濃度および解像度が共に高く、カブリのない
高画質の画像を安定して形成することができるという効
果がある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　結着樹脂と磁性材料粉末とを含有する
   磁性トナーにおいて、結着樹脂と平均粒径１μｍ以下か
   つ１０〜７０重量％の磁性材料粉末とを含有する一次粒
   子の集合体の外表面を、前記結着樹脂と同種類の樹脂か
   らなる被膜によって被覆すると共に、平均粒径を４〜８
   μｍに形成したことを特徴とする磁性トナー。