JPH0518429B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真法等において静電潜像を現
像するために用いられる磁気ブラシ用現像剤に関
する。 〔従来の技術〕 従来、電子写真法としては米国特許第2297691
号などに記載された方式が周知であるが、これは
一般には光導電性絶縁体を利用し、コロナ放電な
どにより絶縁体上に一様な静電荷を与え、種々の
手段により絶縁体層に光像を照射することによつ
て電気的潜像を形成し、次いで該潜像をトナーと
呼ばれる微粉末を用いて現像可視化し、必要に応
じて紙等にトナー画像を転写した後、加圧、加熱
し、溶剤蒸気、光等により定着を行い、複写物を
得るものである。 これらの電気的潜像を現像するためのトナーと
しては、従来より天然または合成高分子物質より
なる結着剤樹脂中にカーボンブラツクなどの着色
剤を分散させたものを１〜30μm程度に微粉砕し
た粒子が用いられている。かかるトナーは、通
常、鉄粉などの担体物質（キヤリア）と混合され
て磁気ブラシ現像剤を形成し、静電潜像の現像に
用いられる。 これらの電気的潜像を現像するための方式は大
きく分けて二種類あり、これらは光導電性絶縁体
（感光体）上の静電荷の残つた部分に感光体の極
性と逆極性のトナー粒子を付着させる正現像と、
静電荷のない部分に感光体の極性と同極性のトナ
ー粒子を付着させる反転現像とである。特に、反
転現像では、現像剤の搬送を行うための磁気ロー
ル（スリーブ）に潜像と同極性の直流電圧（バイ
アス電圧）を印加する必要がある。一般の複写機
などでは主に正現像方式が採用されているが、レ
ーザプリンタで正現像を用いようとすると印字率
が通常数％のために感光体上の大部分に光を当て
て静電荷を消去する必要があり、レーザの短寿命
や光学系の精度の問題などが使用上の制約となつ
てくる。従つて、一般のレーザプリンタには反転
現像が多く用いられているのが実情である。 〔発明が解決しようとする問題点〕 この反転現像方式におけるプロセス上の問題点
は、現像の繰り返しによりスリーブ上にトナーが
付着することである。これが起こるとスリーブが
絶縁体となり、現像バイアスが印加できなくなつ
て鮮明な画像が形成できなくなる。この現象は、
トナーの極性が感光体の静電荷と同極性のために
起こる相互の静電気的な反発力と感光体（高電
位）とスリーブ（低電位）の電位差にもとずく電
気力線により、トナーがスリーブ方向に引かれて
発生するものであり、特に感光体とスリーブとの
ギヤツプが狭い場合に起こりやすい。 現像剤を構成する材料からこの現像に対する寄
与を考える。キヤリアの重要な役割のひとつはト
ナーに対し適切な帯電付与を行うことである。こ
の帯電はトナーとキヤリア間の静電気的な摩擦に
より生じるものであるため、両者の帯電系列の設
定が重要なポイントとなつてくる。現像剤を長時
間使用するとキヤリア表面にトナーが粘着する、
いわゆるトナーフイルミングが起こり、キヤリア
表面の帯電特性が変化する。この結果、トナーに
対して十分な帯電を付与することができなくな
り、印刷特性が劣化するという問題が生じる。こ
の劣化と同時にまたはそれ以前にトナー帯電量が
低下するとキヤリアからトナーが離れやすくな
り、スリーブ上のトナーコーテイングが発生しや
すくなる。これが現像の繰り返しに伴つてスリー
ブにトナーが付着しやすくなる原因である。これ
を防止するには適切なトナー、キヤリアの摩擦帯
電系列の制御にもとづき、連続印刷において帯電
量の低下が起こらないことが必要になつてくる。
そのために、キヤリア粒子表面をトナーに対して
非粘着性を示す樹脂でコーテイングすることが必
要となつてくる。 また、スリーブ上のトナー付着を防止するた
め、トナー、キヤリア間の摩擦帯電系列の制御は
特に重要である。従来、トナーに正帯電性、負帯
電性を与える場合、各々の目的に応じた正帯電制
御剤、または負帯電制御剤を添加する方法が行わ
れてきた。しかし、この方法はトナーそのものが
自己帯電性が強くなり、逆に感光体からスリーブ
に向かう電界に引かれやすく、トナーのスリーブ
上のコーテイングが発生しやすい。このように、
従来、反転現像方式を採用したプリンタではスリ
ーブへのトナー付着が問題となつており、現像剤
の面からその解決が望まれている。 また、二成分磁気ブラシ現像剤は前述の如く一
般的にキヤリアとトナーとの機械的な接触により
キヤリア表面上にトナーが粘着するという問題が
生じるため、トナーの帯電が変化すると共に、キ
ヤリアの電気抵抗も変化してベタ黒印刷が出来な
くなるほど画像特性が劣化する。従つて、帯電量
およびキヤリアの電気抵抗が連続印刷後もまつた
く変化しないか、変化の少ない現像剤が望まれて
いる。 一方、電子写真用トナーにおけるもうひとつの
問題は定着にある。定着はトナーの粉像を溶融し
て記録紙に固着させることであり、その方法とし
ては前記の種々の方法があるが、一般の複写機、
プリンタなどでは熱ロール定着方式が用いられて
いることが多い。熱ロール定着用トナーにおいて
は、一般にバインダ樹脂を低分子量成分と高分子
量成分とから構成する方法がとられる。すなわ
ち、低分子量成分で十分な定着性を得、高分子量
成分で熱ロールに対するオフセツトを防止しよう
とするものである。オフセツトはトナーと熱ロー
ルとの接着力がトナーの凝集力より大きい時に生
じる凝集破壊であると考えられる。従つて、オフ
セツトを発生させないためにはトナーと熱ロール
との接着力を低減する目的でワツクスを添加した
り、溶融トナーのポリマ分子間に強い凝集力を与
えることが必要である。一般に、ワツクスとして
ポリプロピレン、モンタン酸ワツクスなどが用い
られているが、これらはトナーの流動性を劣化さ
せることによつて感光体上へのトナーフイルミン
グの原因になつたり、連続印刷における印字品位
の低下、特に背景部の地汚れを引き起こすことが
多く、好ましくない。また、トナーの凝集力を増
すため、バインダ樹脂中の高分子量成分の割合を
増やす手法がよく取られるが、この場合には逆に
定着性が損なわれることが多く、これも好ましい
方法とは言えない。そこで、ワツクスを用いるこ
となく良好な定着性を得る一方、優れた耐オフセ
ツト性を得るためのバインダ樹脂が望まれている
のである。 従つて、本発明の目的は、初期だけでなく、連
続印刷後においてもトナーのスリーブ上への付着
が起こらない現像剤を提供することにある。 また、連続印刷により、帯電量の低下がなく、
従つて印字品位の劣化が少ない長寿命現像剤を提
供することにある。 また、連続印刷によつてもキヤリア表面にトナ
ーフイルミングが発生せず、従つてキヤリアの電
気抵抗の上昇がほとんどない現像剤を提供するこ
とにある。 さらに、ワツクスを用いなくとも熱ロールに対
するオフセツトが発生せず、しかも低温定着にお
いても優れた定着性が得られる現像剤を提供する
ことにある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、前述した如き反転現像方式の電子写
真用現像剤において、実質的に負帯電性を示すト
ナーと、該トナーより帯電系列上負帯電性の強い
樹脂を磁性粒子表面にコーテイングしたキヤリア
とからなる電子写真用磁気ブラシ現像剤を提供す
るものである。 本発明は、例えば、造粒マグネタイト粒子表面
に樹脂コーテイングを施し、その後熱硬化した樹
脂層を有するキヤリアと分子間に架橋成分を含
み、特にゲル分率が５〜25％であるポリエステル
樹脂を結着剤樹脂とするトナーとからなる磁気ブ
ラシ現像剤により実現可能である。 本発明に有用な造粒マグネタイト粒子は、粒径
が50〜150μmの球形であり、樹脂コーテイング層
の膜厚が0.1〜10μmであり、さらにコーテイング
樹脂中にふつ素樹脂粉末を含み、コーテイング後
のキヤリアの電気抵抗が10³〜10¹⁰Ω・cmである
のが好ましい。ふつ素樹脂粉末は、コーテイング
樹脂に強い負帯電性を付与するために用いること
ができる。また、電気抵抗の制御は、コーテイン
グ樹脂中にマグネタイト微粉末を分散させて行う
ことができる。 一方、トナー用結着剤樹脂として有用なポリエ
ステル樹脂は、軟化温度が125〜155℃、ガラス転
移温度が60〜70℃、樹脂を構成するカルボン酸と
してトリメリツト酸またはその無水物を５〜30モ
ル％含むのが好ましい。 さらに、本発明の現像剤は、ブローオフ帯電量
測定方法におけるトナー比電荷が＋10〜＋
20μC／ｇであるのが好ましい。 〔作用〕 従来、キヤリアとしては鉄粉系が一般に用いら
れてきたが、鉄粉は飽和磁化および比重が大き
く、現像機におけるスリーブや攪拌ロールの回転
に対して駆動トルクが大きい。また、鉄粉は攪拌
抵抗が大きいため攪拌時シエアがかかり、鉄粉表
面に対するトナーの粘りつきが発生しやすいとい
う欠点がある。これに対し、造粒マグネタイトは
飽和磁化が鉄粉の1/2〜1/3と小さく、しかも比重
が小さいため、駆動トルクおよび現像剤としての
攪拌抵抗が小さく、現像剤の長寿命化に非常に有
利である。表１に球形鉄粉と球形造粒マグネタイ
トについて現像機の駆動トルクを測定した結果を
示すが、鉄粉が10Kg・cm以上であるのに対し、マ
グネタイトは８Kg・cmとトルクが非常に低いこと
がわかる。しかも、造粒マグネタイトに樹脂で表
面コーテイングを行い、熱硬化することにより、
さらにトナーの粘着を防ぐことができる。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説
明するが、本発明はこれによつて限定されるもの
ではない。 例 １ キヤリアとして粒径79〜149μmの球形マグネタ
イト粒子に四ふつ化エチレン粉末と抵抗制御剤と
してマグネタイト微粒子を添加したエポキシ樹脂
（エピコート1004、油化シエル社製）をコーテイ
ングし、その後熱硬化を行つた樹脂コートマグネ
タイトキヤリア（コーテイング厚約3μm、電気抵
抗５×10⁷Ω・cm）を用いる。 トナーとして軟化温度148℃、ガラス転移温度
69℃、ゲル分率18％で酸成分としてアンヒドロト
リメリツト酸を20モル％用いて合成された架橋型
ポリエステル樹脂（NE2150、花王製）にカーボ
ンブラツク、ニグロシン染料を加えて溶融混練、
粉砕分級して得られた粒径10〜20μmのトナーＡ
を用いる。なお、トナーＡはコーテイング前の球
形マグネタイトとの組合せで−20μC／ｇ（トナ
ー濃度：４重量％）と比較的強い負帯電性を示
す。 上記キヤリア１Kgに対し、トナー40ｇを加えて
現像剤Ａを調製し、反転現像方式のレーザプリン
タを用いて表２に示す条件で20万枚の連続印刷を
行い、印刷特性を評価した。なお、初期の現像剤
のトナー比電荷は＋14μC／ｇであり、コーテイ
ングキヤリアの強い負帯電性より、トナーは正帯
電性を示す。連続試験の結果、20万枚印刷後もス
リーブ上へのトナー層の付着はまつたく見られな
かつた。

【表】 この場合の電気抵抗および帯電量の変化を第１
図および第２図に示す。電気抵抗は初期から１〜
２万シートで若干低下するものの、以後変化はみ
られずトナーフイルミングによる抵抗上昇はみら
れない。また、トナー比電荷は13〜15μC／ｇと
きわめて一定している。ベタ部の印字濃度および
背景部の地汚れの変化を第３図に示す。初期から
20万シートまで全く変化なく安定した印刷特性を
示した。 さらに、熱ロールによる耐オフセツト性、定着
性を評価した。熱ロール温度が210℃までまつた
くオフセツトは生じなかつた。また、定着性試験
結果を第４図に示す。定着性試験は次のように行
つた。粘着テープ（スコツチメンデイングテー
プ、住友3M社製）を軽く貼り、直径100mm、厚さ
20mmの鉄製円柱ブロツクを円周方向に一定速度で
該テープ上を転がして該テープを記録紙に密着さ
せ、しかる後該テープを引きはがし、テープ剥離
前画像の光学濃度に対する剥離後の光学濃度の比
を百分率で表し、定着性の評価とした。尚、光学
濃度の測定はマクベス社製PCMメータにより行
つた。定着試験の結果、このトナーＡは熱ロール
の温度が低くても良好な定着性を示し、160℃以
上では定着温度により定着率にほとんど差がみら
れず100％の定着率を示した。 比較例 １ 例１のポリエステル樹脂に正帯電制御剤として
ポリアミン（AFP−Ｂ、オリエント化学工業製）
を３または５重量％加え、その他は実施例と同様
の着色剤を用いてそれぞれトナーＢおよびトナー
Ｃを得た。これらのトナーは例１のキヤリアと組
み合わせるとトナー比電荷が高いため、コーテイ
ング樹脂の熱硬化温度を下げてキヤリアのトナー
に対する帯電付与能を低く設定し、＋15μC／ｇに
なるようにした。このトナー、キヤリアの組合わ
せで現像剤Ｂ，Ｃをトナー濃度４％に調整し、例
１と同様のレーザプリンタを用いて1000枚の連続
印刷を行い、その後スリーブ上にトナーが付着す
るかどうかを調べた。これは、スリーブ上の現像
剤を除去した後、粘着テープによりトナー層を転
写し、この光学濃度を測定して評価した。光学濃
度の測定には例１に述べたマクベス社製PCMメ
ータを用いた。その結果を第５図に示す。トナー
Ａでほとんどトナー層が発生しないのに対し、帯
電制御剤を添加してトナー自身の正帯電付与能を
増したトナーＢ，Ｃでは、スリーブ上にトナー層
の発生が見られ、特に帯電制御剤の添加量増加に
伴い顕著になる。また、現像剤Ｂ，Ｃでは300〜
500枚印刷後から背景部の地汚れが目立つてきた。 比較例 ２ ポリエステル樹脂を構成するカルボン酸のうち
例１のトリメリツト酸を含まない樹脂について例
１と同様にトナーＤを試作し、例１のキヤリアと
組合せてレーザプリンタにより印刷特性および耐
オフセツト性を調べた結果、２万枚印刷後から印
字濃度の低下が見られ、また180℃の熱ロール温
度で連続印刷するとオフセツトによる印刷物の汚
染がみられた。

【図面の簡単な説明】

第１図は連続印刷によるキヤリアの電気抵抗の
変化を示すグラフである。第２図は連続印刷によ
るトナー比電荷の変化を示すグラフである。第３
図は連続印刷による印字濃度および背景部の地汚
れの変化を示すグラフである。第４図は熱ロール
温度による定着率の測定結果を示すグラフであ
る。第５図は正帯電制御剤の添加量とトナー量発
生の関係を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光導電性絶縁体上に一様な正電荷を与え、前
   記絶縁体に光像を照射することによつて電気的潜
   像を形成し、次いで前記潜像を正帯電トナーによ
   り現像可視化する反転現像方式の電子写真用現像
   剤であつて、実質的に負帯電性を示すトナーと、
   前記トナーより帯電系列上負帯電性の強い樹脂を
   磁性粒子表面にコーテイングしたキヤリアとから
   なる電子写真用磁気ブラシ現像剤であつて、前記
   トナーの結着剤樹脂が分子間に架橋成分を含むポ
   リエステル樹脂であり、前記磁性粒子が造粒マグ
   ネタイト粒子であり、前記キヤリア用コーテイン
   グ樹脂がふつ素樹脂微粉末およびマグネタイト微
   粉末を含む熱硬化したエポキシ樹脂であることを
   特徴とする電子写真用磁気ブラシ現像剤。 ２ 前記ポリエステル結着剤樹脂が架橋成分とし
   てトリメリツト酸またはその無水物を５〜30モル
   ％の量で含む、特許請求の範囲第１項記載の現像
   剤。 ３ 前記ポリエステル結着剤樹脂が125〜155℃の
   軟化温度を有する、特許請求の範囲第１項記載の
   現像剤。 ４ 前記ポリエステル結着剤樹脂が60〜75℃のガ
   ラス転移温度を有する、特許請求の範囲第１項記
   載の現像剤。 ５ 前記ポリエステル結着剤樹脂が５〜25％のゲ
   ル分率を有する、特許請求の範囲第１項記載の現
   像剤。 ６ 前記ポリエステル結着剤樹脂が125〜155℃の
   軟化温度、60〜75℃のガラス転移温度および５〜
   25％のゲル分率を有する、特許請求の範囲第１項
   記載の現像剤。 ７ 前記キヤリア上のコーテイング樹脂層の厚さ
   が0.1〜10μmである、特許請求の範囲第１項記載
   の現像剤。 ８ 樹脂コーテイング後のキヤリアの電気抵抗が
   10³〜10¹⁰Ω・cmである、特許請求の範囲第１項
   記載の現像剤。 ９ ブローオフ帯電量測定法におけるトナー比電
   荷が＋10〜＋20μC／ｇである、特許請求の範囲
   第１項記載の現像剤。