JPH07244404A

JPH07244404A - 電子写真用現像剤

Info

Publication number: JPH07244404A
Application number: JP6032504A
Authority: JP
Inventors: Mayumi Tanaka; 真由美田中; Kishimi Tamura; 希志臣田村; Masafumi Uchida; 雅文内田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1994-03-02
Filing date: 1994-03-02
Publication date: 1995-09-19

Abstract

(57)【要約】【目的】従来の帯電安定性を充分に維持したまま、高
濃度（高現像）、及び諧調性を達成することができ、更
に、帯電性及び帯電立ち上がりが非常に高いためトナー
飛散、地カブリ等の問題がない電子写真用現像剤の開
発。【構成】感光体上に形成される静電潜像を現像する現
像剤に於いて、該現像剤がトナーとキャリアとを有する
電子写真用現像剤であって、該キャリアが、少なくとも
磁性粒子を樹脂被覆した樹脂被覆キャリアと還元フェラ
イト粒子とで構成されており、全キャリアに対し還元フ
ェライト粒子が５〜50重量％混合されていることを特徴
とする帯電性キャリアを含有する現像剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法あるいは静
電印刷法等に使用される電子写真用現像剤に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真用現像剤としては、キャ
リアを必要としない一成分系とキャリアとトナーから構
成される２成分系とに大別されている。

【０００３】２成分現像剤はトナーとキャリアとから構
成され、キャリアがトナーを帯電させ現像ゾーンに搬送
し、トナーのみが静電潜像上に現像されて可視像が形成
される。２成分現像において、キャリアがトナーに対し
て充分な帯電性を付与し、かつ現像を促進させ続けるた
めに、キャリアに要求される特性は数多くある。

【０００４】従って、現在では一種類のキャリアに機能
を与え現像剤としての性能を果たさせている状況に対
し、それらの中の各機能を分離させる、つまり２種以上
の機能の異なるキャリアを混合する方法が公開されてい
る。例えば、特開昭55-28001号、特開昭62-34169号、特
開平1-92757号等がその提案にあたろう。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記に提案されている
ものは、樹脂被覆キャリアに対し未コートの鉄粉、フェ
ライト粒子等を添加し画像濃度の向上を図ったものであ
る。しかし、樹脂被覆キャリアに比べ未コートの磁性粒
子は電気抵抗が小さいため、現像性は非常に高いが、画
像の諧調性には劣り、また、トナーを帯電させる能力が
小さく帯電不良を起こし、トナー飛散や地カブリ等が発
生し易く好ましくない。また、未コート粒子は表面エネ
ルギーが高いため現像器内の撹拌による衝撃力でトナー
がキャリアにスペントし易く、さらに、鉄粉等の比重の
大きい粒子はトナースペントを促進させてしまう問題も
ある。

【０００６】上記において、樹脂被覆キャリアに対し未
コートのフェライト粒子を添加した場合は、現像剤の抵
抗を下げ、かつ樹脂被覆キャリアにより画像の諧調性の
改善を図る効果は若干よくなる。しかし、両者の帯電性
が異なるため混合使用することにより帯電性が低下する
上、帯電分布が広い現像剤になってしまう。従って、ト
ナー飛散や地カブリが生じ好ましくない。

【０００７】また、フェライト粒子の抵抗が充分に低く
ないため混合比を増やさないと効果が充分に発揮できな
い。しかし、未コートキャリアの過剰な添加は、長期使
用においては磁性粒子にトナーがスペントし現像剤の抵
抗が増加し、そのため現像性が低下し、さらにトナー飛
散、地カブリも発生する。つまり、添加される磁性粒子
の欠点がそのまま残存した状態になってしまう問題点が
ある。

【０００８】本発明は上記問題点の解決策を見いだすた
めに成されたものである。つまり、従来の樹脂被覆キャ
リアの帯電安定性を充分維持したまま、高濃度（高現
像）及び、諧調性を達成する事にある。

【０００９】更に、帯電性及び帯電立ち上がりが非常に
高く、トナー飛散、地カブリ等の問題がない、また、低
電位設定の現像にも対応でき、キャリア付着の問題がな
く感光体の感度劣化を防ぎ耐久性を向上させる現像剤を
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、少なく
ともトナーとキャリアとからなる電子写真用現像剤にお
いて、該キャリアが、少なくとも磁性粒子を樹脂被覆し
た樹脂被覆キャリアと還元フェライト粒子とからなり、
全キャリア中に還元フェライト粒子が５〜50重量％混合
されていることを特徴とする現像剤により達成される。

【００１１】還元されたフェライト粒子に比べ、樹脂被
覆キャリアは抵抗が高いことからトナーに与える帯電性
が良好となり、画像の諧調性が向上する。しかし、高抵
抗化する事で、充分な画像濃度を得るためには、感光体
の表面電位を高く設定しなければならない。従って、感
光体の耐久性には悪影響を与える問題をもっていたが、
本発明は樹脂被覆キャリアの特性を維持したまま、充分
な画像濃度を得る事が出来るものである。

【００１２】すなわち、還元されたフェライト粒子はそ
の表面に於いて酸化状態が低下しており、より金属に近
い表面を有している。このため、電子の授受が容易とな
り、トナーに対する帯電付与効果も大きくなり、従来の
問題であったフェライト粒子に於けるトナー帯電量の低
下問題を解消することが可能となった。この還元状態は
処理条件を制御することによって変えることができ、こ
の結果、帯電性を容易に変える事が可能である。

【００１３】また、より金属に近い状態であっても、鉄
粉等は粒子自体の比重が大きいため樹脂被覆キャリアや
トナー粒子と比重に差があり混合しにくく、均一に混合
するためには激しい撹拌が必要となり現像剤の耐久性に
悪影響を与える。そのため比較的比重の軽いフェライト
粒子を用い、その表面付近のみを還元することが好まし
い。

【００１４】以上により還元フェライト粒子のトナーに
与える帯電性を高めることができ、樹脂被覆キャリアに
近づけることができるため、双方の帯電性に差がなくな
り帯電分布が狭くなり、さらに帯電性も良好となり、結
果としてトナー飛散やカブリの発生を防止することがで
きる。

【００１５】また、還元フェライト粒子は従来のフェラ
イト粒子の抵抗が１×10¹⁰Ωcm付近に比べ表面の酸化状
態が少ないためにオーダーとして10⁸Ωcm以下と抵抗が
低い。そのため、樹脂被覆キャリアと混合する場合、従
来のフェライト粒子を混合するよりも少ない添加量で現
像剤全体の抵抗が下げることが可能である。この結果、
樹脂被覆キャリアの含有量を高くすることが可能とな
り、還元フェライト粒子同士の衝突の頻度を下げること
ができるので衝撃によるトナースペントが発生しない。
又、現像剤の耐久性に悪影響を与えない。還元フェライ
ト粒子の混合割合はキャリア全体に対し５〜50重量％が
好ましい。更に好ましくは10〜30重量％の範囲である。
５重量％未満では、現像剤の抵抗に影響を与えないため
効果がえられない。また、50重量％を超え添加すると現
像剤の抵抗が下がり過ぎ画像の諧調性がなくなってしま
う。また、還元フェライト粒子同士の衝突の頻度を下げ
ることができなくなり衝撃によるトナースペントが発生
し好ましくない。

【００１６】

【作用】本発明において樹脂被覆キャリアと還元フェラ
イト粒子がトナーに与える帯電量の比は、0.5≦樹脂被
覆キャリア／還元フェライト粒子≦2.0の範囲であるこ
とが好ましい。更に好ましくは 0.7≦樹脂被覆キャリア
／還元フェライト粒子≦1.4 の範囲である。

【００１７】範囲外であると、混合したときトナーに与
える帯電性が不均一となり帯電分布を広げてしまう傾向
があり好ましくない。ここにおいて帯電量はキャリアに
対しトナーを５重量％添加し20mlのサンプル管に入れ、
常温常湿下（20℃相対湿度60％）で５分間振とう混合し
た後ブローオフ法により測定を行った。

【００１８】本発明の樹脂被覆キャリアの芯材に使用さ
れる磁性粒子としては、一般的に、鉄、フェライト、マ
グネタイト等の通常のキャリア材料として知られている
ものは全て使用することができるが、比較的比重が軽い
フェライトやマグネタイトが好ましい。これらの磁性粒
子の粒子径は、体積平均粒径で20〜200μm、好ましくは
30〜100μmである。この粒子径の測定方法は「HELOS」
(SYMPATIC社製)によって測定された体積平均粒径を示
す。

【００１９】また、被覆用の樹脂としては、一般的に
は、スチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系
樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、スチレ
ンアクリル系樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の熱
可塑性樹脂を挙げることができる。特に好ましくは、ス
チレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレンアクリル系共
重合体樹脂、シリコーン樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げら
れる。この場合、帯電安定性を確保するため磁性粒子表
面を均一に樹脂被覆することが必要である。樹脂の被覆
量は磁性粒子の比重によって異なるが0.1〜2.5重量％程
度使用することが好ましい。

【００２０】磁性粒子に樹脂をコートする手段として
は、例えば、溶剤を用いたスプレードライ方法、溶剤を
用いない（機械的な衝撃力等）乾式コート方法が挙げら
れるが、方法としては特に規定されない。

【００２１】本発明に使用される還元フェライト粒子
は、特に球状のフェライト粒子が好適に使用される。こ
のフェライト粒子を、例えば、水素気流中で120℃〜450
℃好ましくは、200℃〜400℃の温度で還元する。必要な
処理時間は、温度や水素通気量により、また構成される
成分、目的とする帯電量等により異なるが一般的には30
分〜240分の範囲で選ばれる。この還元により、フェラ
イト粒子の少なくとも表面部分の金属成分が酸化状態の
低い酸化物となり電気抵抗の低下を生じたものと認めら
れる。還元処理は水素雰囲気中で行うことが好ましい
が、一酸化炭素等の還元性ガスを用いて行うことも可能
である。

【００２２】使用される還元粒子は、一般に体積平均粒
径が30〜100μmのものが好ましい。

【００２３】２種のキャリアの平均粒径は同じであって
も異なっていても構わない。又、形状も限定されないが
球状が好ましい。

【００２４】本発明に使用されるトナーの樹脂としては
従来この種の用途で公知の樹脂が使用できる。具体的に
は、スチレン系樹脂、スチレン／アクリル酸エステル系
樹脂、スチレン／ブタジエン系樹脂、エステル系樹脂、
エポキシ系樹脂等が挙げられる。

【００２５】トナー用着色剤としては、特に限定されず
この種に用いられるカーボンブラック、顔料及び染料を
用いることができる。また、必要に応じ荷電制御剤、ワ
ックス等が添加されていても良い。外添剤として無機酸
化物、例えば、シリカ、チタニア、アルミナ、等が疎水
化処理されて添加されていることが望ましく、有機微粒
子が添加されていても良い。また、トナーの体積平均粒
径としては、３〜20μmの範囲が好ましく、更に、５〜1
0μmの範囲が画質の点から好ましい。

【００２６】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明す
るが、本発明の態様はこれに限定されない。なお、本実
施例において「部」とは「重量部」を表す。

【００２７】〈キャリア粒子の作製〉樹脂被覆キャリア１芯材の磁性粒子として、重量平均粒子径62μmのフェラ
イト粒子を用い、該フェライト粒子100部に対してMMA/S
t共重合体樹脂1.7部を被覆し樹脂被覆キャリアを作製し
た。

【００２８】樹脂被覆キャリア２還元フェライトキャリア２の100部に対してMMA/St共重
合体樹脂1.8部を被覆し樹脂被覆キャリアを作製した。

【００２９】樹脂被覆キャリア３芯材の磁性粒子として、重量平均粒子径58μmのフェラ
イト粒子を用い、該フェライト粒子100部に対してBMA／
St共重合体樹脂1.8部を被覆し樹脂被覆キャリアを作製
した。

【００３０】還元フェライトキャリア１重量平均粒子径62μmのCu・Znフェライト粒子を水素気
流中で250℃、50分の間処理を行い作製した。

【００３１】還元フェライトキャリア２重量平均粒子径62μmのCu・Znフェライト粒子を水素気
流中で350℃、40分の間処理を行い作製した。

【００３２】還元フェライトキャリア３重量平均粒子径58μmのCu・Znフェライト粒子を水素気
流中で150℃、60分の間処理を行い作製した。

【００３３】還元フェライトキャリア４重量平均粒子径58μmのCu・Znフェライト粒子を水素気
流中で250℃、30分の間処理を行い作製した。

【００３４】作製したキャリアの抵抗と帯電性を示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】本発明の抵抗値（ＳＶＲ）は、電極面積１
cm、荷重0.5kgf／m²の条件下でキャリア層１cmに100Ｖ
を印加し、そこに流れる電流値より換算し抵抗を求め
た。抵抗値の低いものは印加電圧を下げ測定を行った。

【００３７】〈トナーの作製〉ポリエステル樹脂100部
にカーボンブラック7.5部、ワックス2.5部を予備混合し
た後、混練、粉砕、分級の工程を経て体積平均粒径7.8
μmのトナー１を作製した。前記トナーに疎水化処理を
施したシリカを0.4重量％添加し現像用トナーとした。

【００３８】また、スチレンアクリル樹脂100部にカー
ボンブラック 9.5部、負帯電性荷電制御剤1.5部、ワッ
クス2.5部を予備混合した後、混練、粉砕、分級の工程
を経て体積平均粒径8.2μmのトナー２を作製した。

【００３９】又、トナー１同様に疎水化処理を施したシ
リカを0.4重量％添加し現像用トナーとした。

【００４０】○実施例下記に示した混合割合で樹脂被覆キャリアと還元フェラ
イトキャリアを混合した。なお混合比は、（還元フェラ
イトキャリア）／（樹脂被覆キャリア＋還元フェライト
キャリア）の重量％で示した。

【００４１】さらに、トナー１を５重量％になるよう混
合して現像剤を作製した。

【００４２】実施例１：樹脂被覆キャリア１＋還元フェ
ライトキャリア１(20％) 実施例２：樹脂被覆キャリア１＋還元フェライトキャリ
ア２(30％) 実施例３：樹脂被覆キャリア２＋還元フェライトキャリ
ア１(15％) 実施例４：樹脂被覆キャリア２＋還元フェライトキャリ
ア２(５％) 実施例５：樹脂被覆キャリア３＋還元フェライトキャリ
ア１(20％) 実施例６：樹脂被覆キャリア３＋還元フェライトキャリ
ア４(10％) 実施例７：樹脂被覆キャリア１＋還元フェライトキャリ
ア３(50％) 実施例８：樹脂被覆キャリア１＋還元フェライトキャリ
ア４(30％) ○比較例実施例と同様にして比較例を作製した。さらにトナー１
を５重量％になるよう混合して現像剤を作製した。

【００４３】比較例１：樹脂被覆キャリア１＋未還元の
フェライトキャリア(75％) 比較例２：樹脂被覆キャリア１＋未還元のフェライトキ
ャリア(30％) 比較例３：樹脂被覆キャリア１＋還元フェライトキャリ
ア２(70％) 比較例４：樹脂被覆キャリア１単体比較例５：還元フェライトキャリア１単体比較例６：樹脂被覆キャリア２単体比較例７：還元フェライトキャリア３単体比較例８：未還元のフェライト単体（未還元のフェライトの抵抗値：2.1×10¹⁰Ωcm）特性評価コニカ（株）社製複写機（U-BIX 3035）をプラス感光体
用に改造した後、現像電位を350Ｖに設定した。

【００４４】上記現像剤を用いて・帯電性・画像濃度・
諧調性・キャリア付着についての評価を行った結果を各
キャリアの抵抗値と共に、下記表２に示す。

【００４５】

【表２】

【００４６】上記条件の現像剤を用いて10万コピーの実
写テストを行ったが実施例の現像剤においては全く問題
なく鮮明な画像が得られた。

【００４７】スチレンアクリル樹脂トナー２においては
トナー１に比べ帯電性が約１〜３μC／ｇ低くなるもの
の状況、効果は殆ど同じであった。

【００４８】以上により本発明のキャリアの効果を充分
確認し、現像剤としての優れた特性をもつことがわかっ
た。

【００４９】

【発明の効果】本発明により、従来の帯電安定性を充分
に維持したまま、高濃度（高現像）、及び諧調性を達成
することができた。更に、帯電性及び帯電立ち上がりが
非常に高いためトナー飛散、地カブリ等の問題がない。

【００５０】また、低電位設定にも対応できるためキャ
リア付着の問題がなく、感光体の感度劣化を防ぎ耐久性
を向上させることができた。又、この現像剤を用いるこ
とで撹拌及び帯電が容易なため、現像器の構造を簡素化
できる上、現像器の小型化も充分可能となり、ひいては
機械の小型化が可能となった。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともトナーとキャリアとからなる
電子写真用現像剤において、該キャリアが、少なくとも
磁性粒子を樹脂被覆した樹脂被覆キャリアと還元フェラ
イト粒子とからなり、全キャリア中に還元フェライト粒
子が５〜50重量％混合されていることを特徴とする電子
写真用現像剤。