JPH0431583B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は画像担体表面に形成された静電潜像を
現像するために使用される乾式現像剤に係り、特
にヒートロール定着に適用される、磁性キヤリア
と磁性トナーとからなる現像剤に関する。 〔従来の技術〕 電子写真法は、画像担体表面に静電潜像を形成
し、この静電潜像を現像してトナー像を得、この
トナー像を直接定着するかあるいはトナー像を転
写部材上に転写後定着して最終画像を得るもので
ある。静電潜像を現像する場合、通常は磁気ブラ
シ現像法が行なわれている。磁気ブラシ現像法に
使用される現像剤としては、例えば樹脂と磁性粉
を主体とする一成分系の磁性トナーが知られてい
る。 磁性トナーを用いて静電潜像を現像する場合、
特公昭56−2705号公報は導電性磁性トナーの使用
を開示しているが、この方法ではトナーの抵抗が
低いため、転写効率が低いという欠点がある。 そこで転写を容易にするため、絶縁性磁性トナ
ーの使用が考えられた。特開昭53−31136号公報
には、絶縁性磁性トナーを保持する非磁性スリー
ブを高速で移動せしめることにより、トナーを現
像前に予め帯電させる方法が開示されている。ま
たトナーの帯電を容易にするため、トナー中に電
荷供与剤を添加することも提案されている（特開
昭55−48754号公報参照）。 しかして磁性トナー粒子のみからなる現像剤に
あつては、上述した電荷供与剤を添加した荷電型
磁性トナーを使用した場合でも、トナー同志ある
いはスリーブやドクターブレードとの接触により
トナーが帯電されるため、帯電が不安定となり安
定した画像濃度が得られないという問題がある。
またトナーがスリーブ上で帯電凝集を起こし易く
なり、塊つたトナーがドクターブレード上に堆積
し、現像不足の筋を生じ易くなる。 そこでこのような問題点を解消すべく、磁性ト
ナーに磁性キヤリアを混合した現像剤が提案され
ている。（特開昭56−106249号、同59−162563号、
同59−216149号公報参照） また電子写真法では最終工程でトナーを紙等の
支持体に定着するが、定着方式としては常温で圧
力ロールのみによる圧力定着方式、オーブン加熱
による熱定着方式、キセノンランプ等によるフラ
ツシユ定着方式、ヒートロールによる熱圧着定着
方式が行なわれている。これらのうち、圧力定着
方式は消費電力が少なくてすみ、クイツクスター
トが可能であるという利点があるが、絶対的な定
着性は低いという欠点がある。オーブン定着方式
やフラツシユ定着方式は定着性は良いが、定着速
度が速くなる（100mm／sec以上）と定着性は劣る
という欠点がある。これらに対し、ヒートロール
定着方式は、定着性が良く、また高速定着におい
ても有効であることから、主流を占めている。 ヒートロール定着の方式としては、例えば離型
性の良いシリコンゴムやフツ素樹脂をコーテイン
グしたヒートロールにシリコンオイル等の離型剤
をフエルトを介して塗布して用いるタイプや、シ
リコンオイルを予め含浸させたシリコンゴムで被
覆したロールをヒートロールとして用いるタイプ
がある。 このようなヒートロール定着方式においては、
定着後の画像の強度が大きいのみならず、オフセ
ツト現象（ヒートロール表面にトナーが加熱溶融
状態で圧接触することによりトナーの一部がロー
ル表面に付着し再び支持体上に付着し、画像を汚
す現象）が生じないことが要求される。前者の特
性は定着性であり、後者は耐オフセツト性であ
る。従来知られているヒートロール定着用トナー
としては、定着用樹脂にスチレン単量体を含むビ
ニル系共重合体を用いたものが多い。（例えば特
公昭55−6895号，同57−4904号公報）また磁性キ
ヤリアと磁性トナーとを混合した現像剤にあつて
も、スチレン・アクリル系重合体を含むトナーが
使用されている。（特開昭57−124356号、同59−
162563号） 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし従来から知られているスチレン・アクリ
ル系共重合体を含有した磁性トナーには、定着性
が十分でないという問題点があつた。また磁性キ
ヤリアと荷電型磁性トナーとを混合した現像剤に
あつても、他カブリや画像濃度の低下等の点で改
善が望まれていた。 従つて、本発明の目的は、定着性がよくしかも
地カブリを伴わずに安定した画像濃度の画像を得
ることのできる熱ロール定着用現像剤を提供する
ことである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の熱ロール定着用現像剤は、平均粒径30
〜200μmのフエライトキヤリアと、重量平均分子
量が８×10⁴〜14×10⁴の範囲にありかつ数平均分
子量が４×10³×９×10³の範囲にあるスチレン−
アクリル系共重合体と磁性粉を主体とし、磁性粉
の含有量が35〜65重量％の範囲にあり、絶対値で
10〜30μc／ｇの帯電量を有し、10¹⁴Ω・cm以上の
体積抵抗を有する荷電型磁性トナーとからなるこ
とを特徴とするものである。 本発明において、磁性キヤリアは、鉄、ニツケ
ル、コバルト、フエライト等の磁性を示す種々の
粒末から形成される。キヤリアの粒径は、平均粒
径で30〜200μmの範囲が望ましい。粒径が30μm
未満であると、キヤリアの磁力が低下して、感光
体表面に付着し易くなり、200μmを越えると、比
表面積が小さくなつて耐久性が低下し、又磁気ブ
ラシが硬くなる。 また種々のキヤリアの中でも、金属酸化物と３
価の鉄酸化物との焼結体であるフエライトキヤリ
アが有利に使用できる。具体的な組成は、特公昭
56−52305号、特開昭58−123549号、同58−
202456号公報等に開示されているが、例えば、
Mn−Znフエライト、Ni−Znフエライト、Ba−
Ni−Znフエライト、Cu−Znフエライト等が挙げ
られる。このようなフエライトキヤリアは、適当
な配合比で混合された原料を、0.5〜3h仮焼し、
平均粒径2.0μm以下に粉砕し、所定の粒度に造粒
し、次いで1250℃〜1350℃の温度で３〜5h焼成
してから、解砕及び分級して製造することができ
る。 また、キヤリアは、そのままでも使用できる
が、適当な樹脂で被覆してもよい。このような樹
脂としては、フツ素系樹脂、スチレン、アクリル
系樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、セルロ
ーズ樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン−ブタジ
エン樹脂、ポリウレタン樹脂、メラニン樹脂、ポ
リカーボネート樹脂等が挙げられる。 本発明における磁性トナーは、定着用樹脂とし
てα・β−不飽和エチレン系単量体を構成単位と
して含むスチレン−アクリル系共重合体を用い
る。α・β−不飽和エチレン系単量体としては、
例えばスチレン、０−メチルスチレン、Ｐ−メチ
ルスチレン、α−メチルスチレン、Ｐ−エチルス
チレン、２−４−ジメチルエチレン、Ｐ−ｎ−ブ
チルスチレン、Ｐ−tetr−ブチルスチレン、Ｐ−
ｎ−ヘキシルスチレン、Ｐ−ｎ−オクチルスチレ
ン、Ｐ−ｎ−ノニルスチレン、Ｐ−メトキシスチ
レン、Ｐ−フエニルスチレン、Ｐ−クロルスチレ
ン、３・４−ジクロルスチレンなどのスチレン
類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アク
リル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アク
リル酸プロピル、アクリル酸ｎ−オクチル、アク
リル酸ドデシル、アクリル酸ラウリル、アクリル
酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、
アクリル酸２−クロルエチル、アクリル酸フエニ
ル、α−クロルアクリル酸メチル、メタアクリル
酸プロピル、メタアクリル酸ｎ−ブチル、メタア
クリル酸イソブチル、メタアクリル酸ｎ−オクチ
ル、メタアクリル酸ドデシル、メタアクリル酸ス
テアリル、メタアクリル酸ジメチルアミノエチ
ル、メタアクリル酸ジエチルアミノエチルなどの
α−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステルなど
が挙げられる。 本発明では、上記のスチレン類とα−メチレン
脂肪族モノカルボン酸エステル類との共重合体を
使用できるが、これらの共重合体は重量平均分子
量（Mw）が８万〜14万の範囲にありかつ数平均
分子量（Mn）が４千〜９千の範囲にあるものが
有効である。これは、Mw及びMnが上記値より
少ないと、オフセツトが発生し易くかつ保存安定
性が劣り、Mw及びMnを上記値を越えると、定
着性が低下するからである。 磁性粉としては、フエライト、マグネタイトを
はじめとする、鉄、コバルト、ニツケルなどの強
磁性を示す元素を含む合金あるいは化合物が使用
できるが、トナー中に含有せしめるために平均粒
径が0.1〜3μm程度のものが望ましい。トナー中
に含有せしめる量は35〜65重量％の範囲が適当で
ある。35重量％未満では、トナーの磁力が小さく
なり、スリーブから離脱し易くなり、65重量％を
越えると、樹脂分が少なくなつて粉砕され易くな
り、トナーの表面が凹凸が多くなる。 また本発明における磁性トナーは、上記の樹脂
と磁性粉以外に、流動性改質剤（例えば疎水性シ
リカ）、導電性粒子（例えばカーボンブラツク）
電荷制御剤（例えばニグロシン染料、含金属
（Cr）アゾ染料）等の公知の添加物の１種又は２
種以上のトナーの内部及び／又は表面に添加して
もよい。添加量は、トナーの電気特性に応じて適
宜定めればよいが、一般に10重量％以下が望まし
い。 本発明の現像剤は、上記のキヤリアと上記の磁
性トナーを混合して得られるが、両者の混合比を
重量比で30〜90：70〜10とすることが望ましい。
キヤリアの配合量が30重量％未満であると、即
ち、トナー濃度が70重量％を越えると、トナーが
飛散し易くなり、又スペントトナー量が増してキ
ヤリアの寿命が短かくなり、キヤリアの配合量が
90重量％を越えると、キヤリアが凝集し易くな
り、又キヤリア付着が生じ易くなる。 本発明の現像剤により静電潜像を現像する場
合、次のような現像条件を設定するとよい。 現像剤の搬送方式は、特に限定されないが、キ
ヤリアの磁気的凝集を防ぐために、少なくともス
リーブを回転させる方式が望ましい。したがつて
スリーブのみを回転させる方式のほかに、スリー
ブとマグネツトロールとを同方向（特公昭57−
12148号）もしくは逆方向に回転させると方式も
含まれる。 現像ギヤツプ（現像位置における感光体とスリ
ーブとのギヤツプ）は、磁気ブラシと感光体との
接触幅を確保するために1.0mm以下が必要であり、
磁気ブラシに感光体に軟かく接触するために0.3
mm以上とすることが望ましい。好適範囲は0.4〜
0.6mmである。またドクターギヤツプは、現像ギ
ヤツプに応じて設定すればよい。 本発明において、キヤリアの磁気特性は、振動
試料型磁力計（東英工業製VSM−３型）を用い
て測定するものとする。キヤリア及びトナーの体
積抵抗は、サンプルを少量（数10mg）計り取り、
ダイアルゲージを改良した内径3.05mmφ（断面積
＝0.073cm²）のテフロン（商品名）製絶縁シリン
ダー中に充填し、0.1Kgの圧力下、D.C200V／cm
の電場でキヤリアの抵抗を、D.C.4KV／cmの電
場でトナーの抵抗を測定し〔横河ヒユーレツトパ
ツカード製絶縁抵抗計（4329A型）を使用〕、体
積抵抗を算出した。キヤリア及びトナーの粒径は
粒度分析計（コールターエレクトロニクス製コー
ルターカウンターモデルTA−）により測定し
た。トナーの帯電量はブローオフ摩擦帯電量測定
器（東芝ケミカル製TB−200型）により測定し
た。 〔実施例〕 以下、本発明を実施例によつて具体的に説明す
るが、本発明はこれらの例に限定されるものでは
ない。 実施例 １ モル比でBa015％，Zn025％，Ni010％，Fe₂O₃
60％となるように各原料を秤量し、ボールミルで
乾式混合した。得られた混合粉を900℃の温度で
２時間仮焼し、次いで仮焼粉を再びボールミルに
投入して粒径1μm以下の粒子に粉砕した。得られ
た粉砕粉に粘結剤を加えてスプレードライ法によ
り造粒し、空気中で1300℃の温度で２時間焼結
し、次いでN₂＋O₂雰囲気（O₂濃度20％）中で
800℃の温度で約３分間熱処理してから分級して、
粒径74〜149μm、δs60emu／ｇ、iHc25Oe，体積
抵抗９×10⁸Ω・cmのフエライトキヤリアを得た。 また、スチレン−アクリル共重合体（セキスイ
化学工業製P520：Mw108000、Mn6100）48重量
部とマグネタイト（戸田工業製EPT500）50重量
部と電荷制御剤（オリエント化学製ボントロン
E81）２重量部とを乾式混合し、ニーダで200℃
の温度で加熱混練した。得られた混練物を冷却・
固化後ジエツトミルにて20μm以下の粒子に粉砕
した。この粉砕粉をスーパーミキサーに投入し、
更に微粉末シリカ（日本アエロジル製R972）0.5
重量部を加えて混合した。混合粉を120℃の熱気
流中に導入して熱処理を行なつた後ジグザグ分級
機により風力分級を行なつた。得られた磁性トナ
ー（No.１）は、５〜20μmの粒度分布と、５×10⁴
Ω・cmの体積抵抗を有していた。 また上記とは別のスチレン−アクリル系共重合
体を用いた以外は上記と同様の条件で、４種類の
磁性トナー（No.２〜No.５）を製作した。スチレン
−アクリル系共重合体として、No.２トナーは、三
洋化成製SBM−73（Mw＝28000，Mn＝12000）
No.３トナーは、三洋化成製SBM−600（Mw＝
60000，Mn＝25000）、No.４トナーは、藤倉化成
製HTR−03（Mw＝200000，Mn＝31000）No.５ト
ナーは、日立化成製KP−02（Mw＝40000，Mn＝
15000）を用いた。 上記のフエライトキヤリアと上記の各磁性トナ
ーとを重量比で60：40の比率で混合して５種類の
現像剤（Ａ−１〜Ａ−５）を調整した。これらの
現像剤を用いて、次のような条件で画像評価を行
なつた。 周速150mm／secで回転するSeドラムをコロナ
帯電器で＋720Vに一様帯電後露光して静電潜像
を形成した。現像は、外径32mmφのステンレス銅
製スリーブを現像部においてSeドラムと逆方向
にr.p.m.で回転させ、外径29.3mmφで10極対称着
磁を施しスリーブ上で800Gの磁力を有するマグ
ネツトロールをスリーブと逆方向に1400r.p.m.で
回転させ、現像ギヤツプを0.4mm及びドクターギ
ヤツプを0.3mmに設定して行なつた。現像して得
られたトナー像はコロナ放電により普通紙に転写
してから、ロール温度180℃、ロール間圧力１
Kg／cm、ニツプ幅4.0mmの条件でヒートロール定
着を行なつた。評価結果を表１に示す。

【表】 表１から、Mw及びMnが本発明の範囲内のス
チレン−アクリル系共重合体を含む磁性トナーを
用いて調整した現像剤（Ａ−１）は、良好な画像
が得られることがわかる。またMwが小さいかも
しくはMwが極めて大きいスチレン−アクリル系
共重合体を含む磁性トナーを用いた調整した現像
剤（Ａ−２，４，５）は、オフセツトが発生し、
Mwが小さく、Mnが大きいスチレン−アクリル
系共重合体を含む磁性トナーを用いて調整した現
像剤（Ａ−３）は、定着性が劣ることがわかる。 なお、Mwが８万以上、14万以下、Mnが４千
以上、１万４千以下であれば、Ａ−１と同等の画
像が得られることも確認した。 実施例 ２ 磁性粉の含有量を変えた以外は実施例１のNo.１
トナーと同様の条件で磁性トナ（No.６〜９）を製
造し、実施例１と同様に４種類の現像剤（Ｂ−１
〜Ｂ−４）を調整した。 上記の現像剤を用いて、実施例１と同様の条件
で画像評価を行なつた。その結果を表２に示す。

〔発明の効果〕

以上に記述の如く、本発明によれば、特定の分
子量を有するスチレン−アクリル系共重合体を含
む磁性トナーとフエライトキヤリアとを混合して
現像剤を調整するので、良好な画像が得られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 平均粒径30〜200μmのフエライトキヤリア
   と、重量平均分子量が８×10⁴〜14×10⁴の範囲に
   ありかつ数平均分子量が４×10³〜９×10³の範囲
   にあるスチレン−アクリル系共重合体と磁性粉を
   主体とし、磁性粉の含有量が35〜65重量％の範囲
   にあり、絶対値で10〜30μc／ｇの帯電量を有し、
   10¹⁴Ω・cm以上の体積抵抗を有する荷電型磁性ト
   ナーとからなることを特徴とする熱ロール定着用
   現像剤。