JPH05150557A - 静電潜像用現像剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 磁性体微粒子をバインダー樹脂中に分散した
磁性樹脂キャリアと、実質上磁性粒子そのものから成る
磁性粉体キャリアとの２種類のキャリアと；絶縁性トナ
ーとから成る静電潜像用現像剤。 【効果】 ２種類のキャリアにより、トナー粒子への電
荷賦与と現像剤の搬送を機能分離する。任意の帯電量を
トナーに賦与でき、カブリ、機内飛散を防止できる。撹
拌による現像剤の劣化が防止され、長期にわたって安定
した画像が得られる。磁性樹脂キャリアによりソフトな
画像が得られ、しかも、キャリア引きを生じない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真、静電記録、
静電印刷などでの現像プロセスで用いられる静電潜像用
現像剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｃ．Ｆ．カールソンによる電子写真法の
発明（米国特許第２，２９７，６９１号明細書）以来、
各種の２成分方式の現像剤が提案されており（米国特許
第２，６１８，５５１号明細書、同第２，６１８，５２
２号明細書、同第２，５７３，８８１号明細書、同第
２，６３８，４１６号明細書）、また、磁気ブラシ現像
法の発明（米国特許第２，７８６，４３９号明細書）後
に、二成分現像剤のキャリアに樹脂コートを施し、帯電
特性、トナー飛散および耐湿性を改善する試みがなされ
てきた。

【０００３】二成分現像剤はトナーとキャリアとの二成
分系からなり、キャリアがトナーを帯電せしめて現像ゾ
ーンに搬送し、トナーのみが静電潜像上に付着して現像
されて可視像が形成される。

【０００４】代表的なキャリア（ノンコートキャリア）
は、鉄、マグネタイト、フェライト等の磁性体粒子から
なる。この磁性粉体キャリアは、構造が簡単で耐久性は
良好であるが、電気抵抗が比較的小さいためトナーの帯
電不良を起こしやすく、トナーの機内飛散やカブリが発
生しやすい。また、重量が大きいため、現像器内での撹
拌による衝撃により、トナー成分がキャリアに付着して
スペントを生じやすいという問題があった。

【０００５】一方、磁性粒子の表面を樹脂などでコーテ
ィングした磁性粉体キャリア（コートキャリア）は、抵
抗が高くなることから、トナーの帯電性が良好となり、
トナーの機内飛散やカブリを防止することができる。し
かし、繰返し使用につれてコーティングが剥離してくる
ことは避けられず、その場合には、機内飛散やカブリが
生じる。特に、現像ユニットをコンパクト化した小型機
においては、トナーとの混合撹拌時に大きな剪断力が掛
かることから、コーティングが剥離して耐久性を劣化し
やすい。

【０００６】また、磁性体微粒子をバインダー樹脂中に
分散した小径の磁性樹脂キャリアも知られており（特開
昭４７−１３９５４号公報、同４９−５１９５０号公
報、同５０−２５４３号公報）、樹脂により高抵抗化さ
れるため、トナーへの帯電付与特性は優れている。しか
し、磁性樹脂キャリアは、比重（真密度）が小さいた
め、現像時にトナーとともに感光体上に付着・移送さ
れ、いわゆる“キャリア引き”を生じやすい。

【０００７】なお、トナー、キャリア以外の第３物質を
添加することでキャリア劣化を防止することが提案され
ているが（電子写真学会誌第２３巻、第１号、１９８４
年；ＰＦＰ方式とコピー画像の高品質化、墨田誠）、こ
の場合も第３物質が現像されるため、得られる画像濃度
を一定にするのが困難である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、必要な帯電
量が任意に得られ、しかも耐久性に優れ、安定して鮮明
な画像が得られる現像剤を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の静電潜像用現像
剤は、（ａ） 磁性体微粒子をバインダー樹脂中に分散
した磁性樹脂キャリアと、（ｂ） 実質上磁性粒子その
ものからなる磁性粉体キャリアと、（ｃ） 絶縁性トナ
ーとを含有することを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施態様】本発明の現像剤では、キャリアとし
て（ａ）磁性樹脂キャリアと（ｂ）磁性粉体キャリアと
を併用する。

【００１１】（ａ）磁性樹脂キャリアは、磁性体微粒子
をバインダー樹脂中に分散させたものであり、キャリア
表面に正または負帯電性の帯電性微粒子を固着させるこ
ともできる。（ａ）磁性樹脂キャリアの極性等の帯電特
性は、バインダー樹脂の材質、帯電性微粒子の種類によ
って制御することができる。

【００１２】磁性樹脂キャリアに用いられるバインダー
樹脂としては、ポリスチレン系樹脂に代表されるビニル
系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリオ
レフィン系樹脂など熱可塑性樹脂、フェノール樹脂等の
硬化性樹脂が例示される。

【００１３】磁性体微粒子としては、マグネタイト、ガ
ンマ酸化鉄等のスピネルフェライト、鉄以外の金属（Ｍ
ｎ，Ｎｉ，Ｍｇ，Ｃｕ等）を一種または二種以上含有す
るスピネルフェライト、バリウムフェライト等のマグネ
トプランバイト型フェライト、表面に酸化層を有する鉄
や合金の粒子を用いることができる。その形状は、粒
状、球状、針状のいずれであってもよい。特に高磁化を
要する場合には、鉄等の強磁性微粒子を用いることが好
ましい。また、化学的な安定性を考慮すると、マグネタ
イト、ガンマ酸化鉄を含むスピネルフェライトやバリウ
ムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライトの
強磁性微粒子を用いることが好ましい。強磁性微粒子の
種類及び含有量を適宜選択することにより、所望の磁化
を有する磁性樹脂キャリアを得ることができる。磁性体
微粒子は磁性樹脂キャリア中に５０〜９０重量％の量で
添加することが適当である。

【００１４】このような磁性樹脂キャリアは、例えば以
下の方法により製造することができる。 （１） 磁性体微粒子と絶縁性バインダー樹脂とを溶融
混合したのち、冷却して微粉砕する。

【００１５】（２） 磁性体微粒子と絶縁性バインダー
樹脂との溶融混合物を噴霧する溶融スプレードライ法。 （３） 磁性体微粒子の存在下に、水性媒体中でモノマ
ーないしプレポリマーを反応・硬化させ、縮合型バイン
ダー中に磁性体微粒子が分散された磁性樹脂キャリアを
製造する方法。

【００１６】また、得られたキャリア粒子の表面に正ま
たは負帯電性の微粒子あるいは導電性微粒子を固着して
表面改質したり、樹脂をコーティングして磁性樹脂キャ
リアの帯電性を制御することもできる。

【００１７】磁性樹脂キャリアの表面への帯電性微粒子
あるいは導電性微粒子の固着は、例えば、磁性樹脂キャ
リアと微粒子とを均一混合し、磁性樹脂キャリアの表面
にこれら微粒子を付着させた後、機械的・熱的な衝撃力
を与え微粒子を磁性樹脂キャリア中に打ち込むようにし
て固定することにより行なわれる。この場合、微粒子
は、磁性樹脂キャリア中に完全に埋設されるのではな
く、その一部を磁性樹脂キャリア表面から突き出すよう
にして固定される。

【００１８】帯電性微粒子としては、有機、無機の絶縁
性材料が用いられる。具体的には、有機系としては、ポ
リスチレン、スチレン系共重合物、アクリル樹脂、各種
アクリル共重合物、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、フッ素樹脂およびこれらの架橋物などの有機絶
縁性微粒子を用いることができ、帯電レベルおよび極性
については、素材、重合触媒、表面処理等により、希望
するレベルの帯電および極性を得ることができる。

【００１９】また、無機系としては、シリカ、二酸化チ
タン等の負帯電性の無機微粒子や、アルミナ等の正帯電
性の無機微粒子などが用いられる。導電性微粒子として
は、カーボンブラック、酸化スズ、導電性酸化チタン
（酸化チタンに導電性材料をコーティングしたもの）、
炭化ケイ素などが用いられ、空気中の酸素による酸化に
よって導電性を失なわないものが望ましい。

【００２０】磁性樹脂キャリアの平均粒度は１０〜１０
０μｍが好適であり、好ましくは２０〜８０μｍ、さら
に好ましくは３０〜７０μｍである。

【００２１】（ｂ）磁性粉体キャリアとしては、前述の
磁性微粒子と同様に、鉄、マグネタイト、フェライト等
の磁性粉体が用いられる。また、磁性粉体キャリアとし
ては、磁性粉体をそのまま用いるノンコートキャリアが
耐久安定性の点で好ましいが、磁性粉体を樹脂でコート
したコートキャリアを用いることもできる。

【００２２】磁性粉体キャリアの平均粒度は１０〜１０
０μｍが好適であり、好ましくは２０〜８０μｍ、さら
に好ましくは３０〜７０μｍである。

【００２３】本発明では、磁性樹脂キャリアと磁性粉体
キャリアとを併用するが、両者は機能分離されている。
すなわち、磁性樹脂キャリアは、主としてトナー粒子へ
の電荷賦与作用を行なう。また、磁性粉体キャリアは、
現像剤の搬送、混合機能を受けもつ。

【００２４】磁性樹脂キャリアは、真比重、見掛け比重
が共に磁性粉体キャリアと比べて小さいため、単位重量
当たりの表面積が大きく、少量でもトナー粒子への帯電
賦与能力が大きい。また、混合、撹拌時に大きな剪断力
が掛かる小型プリンターの現像器においても、トナー粒
子に掛かる衝撃力が弱まり、スペントの発生を防止でき
る。

【００２５】一方、磁性粉体キャリアを用いることによ
り、磁性樹脂キャリアの“キャリア引き”を防止でき
る。磁性樹脂キャリアを単独で用いた場合は、比重が小
さく、しかも重量当たりの電荷（比電荷Ｑ／Ｍ）が大き
く、磁力が比較的弱いため、“キャリア引き”を生じや
すい。これに対し、強磁性体のもつ磁気特性がそのまま
反映される磁性粉体キャリアを併用すると、スリーブか
らの穂立ちが、磁性粉体キャリアを中心とした穂立ちと
なり、現像ゾーンから離れる時に、磁性樹脂キャリアが
磁性粉体キャリアに吸い寄せられ、磁性樹脂キャリアが
トナーとともに感光体に移行することがない。

【００２６】磁性樹脂キャリアと磁性粉体キャリアとの
混合比は、トナーの帯電レベルに応じて決定される。す
なわち、トナーの帯電レベルが低い場合は、トナーと逆
帯電性の磁性樹脂キャリアの比率を上げることで、現像
剤全体としてのＱ／Ｍをコントロールできる。（ａ）磁
性樹脂キャリアと（ｂ）磁性粉体キャリアとの混合比
は、重量比で（ａ）／（ｂ）＝５〜７５／９５〜２５の
範囲が好ましく、より好ましくは５〜５０／９５〜５０
である。

【００２７】トナーとしては、従来と同様の構成のもの
が用いられ、例えば、バインダー樹脂、着色剤、磁性
体、電荷制御剤、オフセット防止剤などを配合すること
ができる。前述の通り、トナーを安定して帯電させるこ
とができるので、トナーは非磁性トナーでも磁性トナー
でもよい。

【００２８】バインダー樹脂としては、スチレン・アク
リル共重合物等のポリスチレン系樹脂に代表されるビニ
ル系樹脂、ポリエステル系樹脂などが用いられる。

【００２９】着色剤としてはカーボンブラックをはじめ
各種の顔料、染料が；荷電制御剤としては第４級アンモ
ニウム化合物、ニグロシン、ニグロシン塩基、クリスタ
ルバイオレット、トリフェニルメタン化合物等が；オフ
セット防止剤、定着向上助剤としては低分子量ポリプロ
ピレン、低分子ポリエチレンあるいはその変性物等のオ
レフィンワックス；磁性体としてはマグネタイト、フェ
ライトなどが使用できる。

【００３０】トナーの平均粒径は一般に２０μｍ以下が
好ましく、より好ましくは１５μｍ以下である。また、
前述と同様にトナーの表面に帯電性または導電性の微粒
子を固着せしめることにより、トナーの帯電特性を制御
することもできる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、磁性樹脂キャリアと磁
性粉体キャリアとを併用し、これにトナーを混合して現
像剤とすることにより、必要な帯電量を任意に設定して
トナーに安定して賦与することができ、カブリやトナー
の機内飛散を防止して良好な画像濃度を得ることができ
る。

【００３２】また、撹拌による現像剤の劣化が少なく耐
久安定性が良好であり、長期にわたって安定して高品質
の画像を得ることができる。さらに、磁性樹脂キャリア
を用いることにより、ソフトで鮮明な画像が得られ、し
かも、磁性樹脂キャリアを用いたときに発生する“キャ
リア引き”を防止することができる。

【００３３】

【実施例】

実施例１ バインダー樹脂としてのスチレン／アクリル酸ｎ−ブチ
ル共重合体（共重合比８０／２０）にマグネタイトを８
０重量％混合し、混練後に粉砕、分級して平均粒度５０
μｍの粒子を得た。この粒子に負帯電性のコロイダルシ
リカを混合して表面に付着させたのち、衝撃式表面改質
装置（ハイブリタイザー、奈良機械製作所製）によりシ
リカを粒子表面に固定して、負帯電性の磁性樹脂キャリ
ア（平均粒度５０μｍ）を得た。

【００３４】この（ａ）磁性樹脂キャリアと、平均粒度
６０μｍのフェライト粒子（ＣｕＯ・ＺｎＯ・Ｆｅ
₂Ｏ₃）からなる（ｂ）磁性粉体キャリアと、下記組成の
混合物を混練、粉砕、分級して得た平均粒度１０μｍの
（ｃ）正帯電性トナーを、重量比で(ａ)：(ｂ)：(ｃ)＝
１０：８５：５の比率で混合して現像剤を製造した。

【００３５】 スチレン／アクリル酸ｎ−ブチル共重合体（共重合比８０／２０）８８重量％ ポリプロピレンワックス（５５０Ｐ） ５重量部 カーボンブラック（ＭＡ１００） ５重量部 荷電制御剤（ＣＯＰＹ ＢＬＵＥ ＰＲ） ２重量部

【００３６】実施例２ バインダー樹脂とマグネタイトを混合、溶融し、溶融ス
プレードライ法で磁性樹脂キャリアの粒子を得る以外は
実施例１と同様にして現像剤を作成した。

【００３７】実施例３ 特開平２−２２００６８号公報記載の方法に準拠し、マ
グネタイトの存在下に水性媒体中でフェノールとホルマ
リンとを縮合させ、マグネタイトを８０重量％含みフェ
ノール樹脂バインダーからなる球形のキャリア粒子を得
た。このキャリア粒子の表面にシリコーン樹脂をコーテ
ィングし硬化させてコート層を形成し、磁性樹脂キャリ
アを製造した。

【００３８】以下、実施例１と同様にして磁性粉体キャ
リアおよびトナーと混合して現像剤を製造した。

【００３９】比較例１，２ キャリアとして、磁性粉体キャリアのみ（比較例１）ま
たは磁性樹脂キャリアのみ（比較例２）を用いる以外は
実施例１と同様にし、キャリア：トナー＝９５：５（重
量比）で混合して現像剤を製造した。

【００４０】実験例１ 実施例および比較例の現像剤を用い、京セラ（株）製レ
ーザープリンターでプリントし、初期および１０万枚プ
リント後の画像品質およびプリント特性を下記の基準で
評価し、結果を表１に示した。

【００４１】（１） キャリア引き ○：全く発生しない △：わずかに発生する ×：画像欠陥が生じる

【００４２】（２） 画像濃度 マクベス濃度計により測定

【００４３】（３） カブリ ○：全くカブリが発生しない △：わずかにカブリが生じる ×：カブリがはっきりと認められる

【００４４】（４） 機内飛散 ○：全く見られない △：わずかに発生する ×：比較的初期から発生する

【００４５】

【表１】 実 施 例 比 較 例 １ ２ ３ １ ２ 現像剤の比率(重量) 磁性樹脂キャリア 10 10 10 0 95 磁性粉体キャリア 85 85 85 95 0 トナー 5 5 5 5 5 初期評価： キャリア引き ○ ○ ○ ○ △ 画像濃度 1.40 1.50 1.35 1.50 1.10 カブリ ○ ○ ○ △ ○ 機内飛散 ○ ○ ○ △ ○ 10万枚プリント後評価 キャリア引き ○ ○ ○ ○ × 画像濃度 1.45 1.45 1.40 1.30 1.10 カブリ ○ ○ ○ × × 機内飛散 ○ ○ ○ × ○

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊地 進 東京都世田谷区玉川台２丁目14番９号 京 セラ株式会社東京用賀事業所内 (72)発明者 落合 英司 東京都世田谷区玉川台２丁目14番９号 京 セラ株式会社東京用賀事業所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ） 磁性体微粒子をバインダー樹脂中
   に分散した磁性樹脂キャリアと、 （ｂ） 実質上磁性粒子そのものからなる磁性粉体キャ
   リアと、 （ｃ） 絶縁性トナー とを含有することを特徴とする静電潜像用現像剤。