JPH0827551B2

JPH0827551B2 - 絶縁性磁性カプセルトナ−

Info

Publication number: JPH0827551B2
Application number: JP61253583A
Authority: JP
Inventors: 雄介唐見; 尚之牛山; 益夫山崎; 徹松本; 一郎大崎; 俊章中原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-10-27
Filing date: 1986-10-27
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2011-03-21
Also published as: JPS63108354A

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、静電印刷法あるいは磁気記録
法等において、電気的潜像、磁気的潜像を現像するのに
用いられる磁性カプセルトナーに関する。

［従来の技術］従来、電子写真法を始めとする各種の方法で得られた
電気的潜像もしくは磁気的潜像を現像する方法として
は、パウダークラウド法、磁気ブラシ現像法、ファーブ
ラシ現像法、カスケード現像法等が知られているが、な
かでも磁気ブラシ現像法は、一般に広く用いられてい
る。また、この磁気ブラシ法に用いる現像剤としては、
鉄粉等の磁性体からなるキャリアと、着色剤を分散させ
た樹脂微粉末からなるトナーとを混合してなる二成分系
現像剤と、トナー自体にマグネタイト等の磁性粉を分散
含有させた磁性トナーからなる一成分現像剤が知られて
いるが、二成分系現像剤には連続使用した際のキャリア
汚染、トナーとキャリアの混合比変動によるトナー濃度
変動に対処しなくてはならないという難点があるため、
現在では一成分現像剤、すなわち磁性トナーが広く実用
化されている。

また、このようなトナーにより潜像を現像して形成さ
れたトナー画像を保持させるためには、いわゆる「定
着」と呼ばれる操作行なわれるが、そのような定着の方
法として、一般には記録媒体としての紙等に転写させた
トナー画像を一対の熱ローラー間に通過させ、溶融付着
させる方法がとられている。この加熱による定着の方法
は、大容量の熱源を必要とし、また十分な定着が得られ
る温度まで予熱するためにかなりの時間を必要とする。
このように従来から広く用いられてきた熱ローラー定着
法に対し、省エネルギー、待ち時間ゼロという観点か
ら、剛体ローラーによる加圧のみ、又は加圧と補助的な
加熱による圧力定着法が提案されている。

このような圧力定着法に適するトナーとしては、圧に
よる変形量の大きい、一般には低溶融粘度のものが用い
られるが、このようなトナー用材料は、又現像器内及び
保存時においてトナー粒子同士の付着凝集によるブロッ
キング（或いはケーキング）化が起こりやすい。

このブロッキングしやすい傾向は、又、トナー材料と
して比較的低温或いは低熱量で定着するものを選択する
場合にも同様に見られる現象である。

このような問題を解決する手段として、低溶融粘度の
軟質芯材を、これより高溶融粘度の樹脂で被覆したカプ
セルトナーが特開昭50-139745号、同58-153947号、同58
-174957号などで提案されている。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、このようなカプセルトナーの芯材中
に、通常の磁性粉すなわち第１図（ｂ），（ｃ）に示さ
れるような立方状のもの、針状晶のもの等、その外形及
び表面形状が角ばったものを用いると、感光体等の潜像
担体の表面を傷付け、その部分にトナー樹脂が固着し、
これによる画像汚れやクリーニング不良が発生する。

これは、このような低溶融粘度の芯粒子が、潜像担持
体からトナー粒子を拭い去るクリーニング時、その圧に
より変形し、その際露出した磁性粉体表面の突起が、潜
像担持体を傷付けるためと考えられる。このため、クリ
ーニング時の潜像担持体に対する圧が強いブレードクリ
ーニングを用いると、その傷付けも大きくなる。又、潜
像担持体として、その表面に樹脂を有する有機光導電体
を用いた場合、トナー樹脂との相性が近いため、潜像担
持体に対するトナー樹脂の固着も大きくなる。

更に、絶縁性磁性カプセルトナーによる定着画像は、
カブリが多い。

これは、同一樹脂により被覆されたトナー同士の現像
時の摩擦による帯電がトナー及びこれと反対極性をもつ
キャリアとの充分な混合により帯電する２成分系トナー
と比較し、同一極性の強い帯電を持ちにくいこともある
が、その定着による影響も大きい。

低溶融粘度の芯材粒子から成るカプセルトナーは、一
般には線圧10〜30kg/cm程度の一対の鋼体ローラ間に通
過させることにより定着させるが、この際の圧のつぶれ
によるトナーの広がりが、他のトナーと比較して大き
い。従って、同様なカブリを持った熱定着用の一般のト
ナーによる未定着画像と低溶融粘度の芯粒子からなるカ
プセルトナーの未定着画像をそれぞれ熱定着器及び圧力
定着器にかけ、定着させると後者の方がそのカブリが一
層顕著にあらわれる。

このカブリの目立ちやすさは低溶融粘度の芯粒子から
なるカプセルトナーを熱によって定着する場合も同様で
ある。すなわち、低溶融粘度の芯粒子からなるカプセル
トナーは、熱定着の際、その融解による広がりが、他の
トナーと比較して大きいからである。

［問題点を解決するための手段及び作用］本発明は、上述したような欠点を解決した絶縁性磁性
カプセルトナーを提供するものである。

すなわち本発明は、磁性粉末を含有する100℃におけ
る溶融粘度が0.5〜50poise、より好ましくは１〜20pois
eである芯粒子を樹脂により被覆した絶縁性磁性カプセ
ルトナーにおいて、該磁性粉末が、最長寸法／最短寸法
比1.0〜1.5の球状物であり、かつ1MH_Zにおける最大透磁
率3.80〜6.00を有していることを特徴とする絶縁性磁性
カプセルトナーである。

本発明にかかる磁性粉末は、第１図（ａ）に示すよう
にまるみを帯びた球状のものが用いられる。

第１図（ｂ），（ｃ）に示すような表面形状が鋭形の
立方状、針状の磁性体粒子は、本発明にかかるような低
溶融粘度の芯粒子中に含有させた場合、クリーニング
時、クリーニング部材と潜像担持体との接触部において
カプセルトナーが変形あるいは破砕され、この時露出し
た磁性体粒子により潜像担持体を傷付け、その傷付け部
分に樹脂等より成る芯粒子材料が固着し、画像汚れやク
リーニング不良が生じる。

そしてこの傾向は、表面硬度が比較的低く、トナー用
樹脂と相性の高い表面に樹脂を有する有機光導電体を潜
像担持体として用いた場合、及びクリーニング法として
潜像担持体への圧力負荷の大きいブレードクリーニング
を用いた場合大きかった。

一方、第１図（ａ）に示すような球状磁性体粒子を用
いた場合は、クリーニング時のトナーの変形あるいは破
砕によって磁性体粒子が露出しても、潜像担持体を傷付
けることは無い。更に本発明者らの検討によると、特に
球状のカプセルトナーの場合、球状磁性体粒子は立方
状、針状晶の磁性体粒子と比較してカプセルトナー表面
への露出が少ないことが分かった。これは磁性体粒子の
形状要因によるものと考えられるが、磁性カプセルトナ
ーの磁性粉として同一組成、同一含有量の球状及び立方
状、針状の磁性粉を用いた磁性カプセルトナーを電子顕
微鏡により観察すると、球状磁性粉粒子の露出は他の磁
性粉粒子と比較して明らかに少なかった。従って、磁性
カプセルトナーの磁性粉粒子として球状磁性粉を用いた
場合には、カプセルトナーの芯粒子内部への内包化も容
易となり、これによってカプセルトナー自体の絶縁性及
び環境安定性もはかれるほか、磁性粉露出による潜像担
持体への傷付けも防止できる。

本発明における球状磁性粉粒子は、第１図に示すよう
な球状のものが用いられ、その最長寸法ｌと最短寸法ｓ
の比l/sが1.0〜1.5、より好ましくは1.0〜1.3のものが
用いられる。

このような球状の磁性粉粒子を、例えばマグネシウム
として得るには、通常鉄イオン溶液より酸化鉄を析出沈
澱させる湿式法が用いられ、その製法条件を調整するこ
とにより得ることができる。

一例を挙げると次のようにして製造される。

第１鉄塩水溶液と該第１鉄塩水溶液中のFe²⁺に対し0.
80〜0.99当量のアルカリとを反応させて得られた水酸化
第１鉄コロイドを含む第１鉄塩反応水溶液に、70℃〜10
0℃の温度範囲で加熱しながら酸素含有ガスを通気する
ことにより、上記水酸化第１鉄コロイドから球型を呈し
たマグネタイト粒子を生成させる第１段と、該第１段反
応終了後残存Fe²⁺に対し1.00当量以上のアルカリを添加
し、第１段反応と同条件下で加熱酸化する第２段反応に
より、球型マグネタイト粒子を生成し、その後水洗、
別、乾燥、粉砕する。

更に本発明に用いられる磁性体粒子は、1MH_Zにおける
最大透磁率が、3.80〜6.00のものが好ましく、より好ま
しくは3.95〜5.80である。

最大透磁率は下式のようにあらわすことができる。

Ｂ＝μmH μm:最大透磁率この時、B,Hはそれぞれ磁束密度、磁界を示す。これよ
り最大透磁率が大きい物質ほど一定磁界に対し高い磁化
を示すことがわかり、磁界が磁石によってつくられる場
合は、物質は磁石に強く引きつけられることになる。

6.00以上の最大透磁率を持つ強磁性体を含有した一成
分磁性トナーは、現像スリーブ上でスリーブ内部に配設
した永久磁石等の磁力発生手段の磁界により強い磁気力
を発生し、スリーブに強固に固着した状態となり、ほと
んど搬送不可能となり、またこの磁気力は、現像時、現
像の主たる駆動力であるクーロン力より強くなり、トナ
ーが現像できなくなる。

また、表面に樹脂を被覆した絶縁性磁性カプセルトナ
ーの場合、現像に供するトナー電荷、すなわちトリボ
は、その大部分が現像スリーブの摩擦によって付与さ
れ、トナー同士の摩擦による部分は極めて少ない。これ
は、トナー表面が同一樹脂により覆われているため、ト
ナー表面同士の摩擦によっては相互に摩擦電荷を取り得
ないためである。従って、磁性体粒子の最大透磁率が3.
80以下の場合は、トナーと現像スリーブ等のトナー担持
体内部の永久磁石との間で、弱い相互作用しか有しない
ことにより、トナーとトナー担持体表面との間の充分な
摩擦帯電が得られないほか、トナー粒子間及びトナー粒
子表面の帯電分布が不均一となり、潜像担持体表面の非
画像部にもトナーが付着するカブリが生じやすい。

そして、これは特に高温高湿下及び低温低湿下など、
現像特性に関して厳しい条件のときに著しく発現する。

しかるに、磁性粉体の最大透磁率が3.80〜6.00の範囲
において現像スリーブ等のトナー担持体と、絶縁性磁性
カプセルトナーとの間で充分な搬送性と相互作用が得ら
れ、カブリの無い良好な画像が得られる本発明における最大透磁率の値は、ごく一般的に用い
られている方法であるトロイド状磁心に一様に巻線をし
て、適当な交流磁場を印加し、その時のインダクタンス
変化より求める測定法から得られる。その具体的測定方
法は、被測定磁性粉末20gに結着樹脂粉末5mlを加え混合
する。この混合物15gをリング状を有する金型に入れ、
1.0ton/cm²の圧で成型し、トロイド状磁心を得、これを
測定試料とする。さらに、このトロイド状試料に一様に
巻き数120〜180で巻線をほどこす。これをブリッジ回路
に入れ、0.5MHzから5.0MHzまで適当に交流磁場を変化さ
せ、その時のインダクタンスを求め、透磁率μｓを下式
に基づき得る。

本発明の磁性粉末の粒径は0.01〜２μｍ、より好まし
くは0.1〜１μｍのものが用いられ、芯材樹脂重量100重
量部に対して40〜200重量部、より好ましくは50〜120重
量部の割合で用いられる。

更に本発明に用いられる磁性粉末は、疎水化処理を施
したものが好ましい。疎水化処理を施すことにより、ト
ナー自体の湿度特性も上がり、環境変動による現像特性
の変化も少ないほか、本発明にかかる低溶融粘度の芯材
樹脂と磁性粉末との相溶性が高まり、芯粒子中に磁性粉
末を充分内包化することができ、絶縁性磁性カプセルト
ナーを容易に得ることができ、潜像担持体表面への傷付
けも少なくなる。

磁性粉末を疎水化処理する方法としては、例えばその
100重量部に対して0.01〜５重量部の割合のチタンカッ
プリング剤、シランカップリング剤等により疎水化処理
される。疎水化処理は、一般には乾燥させた磁性粉末を
各種ミルで撹拌中に、カップリング剤をトルエン、ベン
ゼン等のカップリング剤が可溶な溶剤に可溶化後、十分
に分散される速度で滴下混合し、反応させた後、溶剤及
び反応副生成物を蒸発させ、除去せしめることにより行
なわれる。

本発明にかかる絶縁性磁性カプセルトナーの芯粒子の
100℃における溶融粘度は、0.5〜50poise、より好まし
くは１〜25poiseでなければならない。

0.5poise未満であると、常温時においても芯粒子が柔
らか過ぎ、現像時の衝撃により磁性カプセルトナーが破
壊され、好ましくない。又、50poiseを超えると、芯粒
子が硬過ぎ、圧による変形が減少し、圧力定着性が劣る
他、熱による定着によっても熱による変形が減少し、同
一定着性を得るために必要となる熱量が増大し好ましく
ない。

本発明における溶融粘度の測定方法は、各種の粘度計
が用いられるが、本発明では、回転二重円筒（ロータ
ー）型粘度計を用い、ずり速度10sec^-1で測定した。

ローター型粘度計の場合、ずり速度は次式により求め
られる。

また、ずり応力はＳ＝M/2tRb²h M:粘性トルク h:ローター高さ（cm）であり、溶融粘度は η＝S/D である。

本発明における芯粒子の溶融粘度とは、芯材樹脂、磁
性体粒子、及びその他の内添剤の混合物の溶融粘度であ
り、芯材樹脂の溶融粘度、磁性体粒子の粒径及びその含
有量等を調整することにより、本発明にかかる芯粒子の
溶融粘度に調整することができる。

本発明の磁性カプセルトナーの芯材樹脂として用いら
れる樹脂としては、例えば、炭素数が好ましくは12〜50
であるポリエチレンワックス、酸化ポリエチレン、パラ
フィン、脂肪酸、脂肪酸エステル、脂肪酸アミド、脂肪
酸金属塩、高級アルコール、エチレン−酢酸ビニル、環
化ゴムなどの他、ポリエチレン、ポリプロピレンのごと
く、炭化水素連鎖を構造中に含む重合体、共重合体及び
パラフィンワックス、ミクロクリスタリンワックス、モ
ンタンワックス、セレシンワックス、オゾケライト、カ
ルナバワックス、ライトワックス、シェラックワック
ス、アミドワックスなどのワックス類が挙げられる。

これらは、単独あるいは混合状態の化合物として用い
られるが、その好ましい溶融粘度は100℃において１〜1
00cpsである。

殻材樹脂としては、公知の樹脂が使用可能であり、例
えば、次の様なモノマー類から成る樹脂がある。スチレ
ン、ｐ−クロルスチレン、ｐ−ジメチルアミノ−スチレ
ンなどのスチレン及びその置換体；アクリル酸メチル、
アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メ
チル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタ
クリル酸N,N−ジメチルアミノエチルエステルなどのア
クリル酸あるいはメタクリル酸のエステル；無水マレイ
ン酸あるいは無水マレイン酸のハーフエステル、ハーフ
アミドあるいはジエステルイミド、ビニルピリジン、ビ
ニルイミダゾールなどの含窒素ビニル；ビニルホルマー
ル、ビニルブチラールなどのビニルアセタール；塩化ビ
ニル、アクリロニトリル、酢酸ビニルなどのビニルモノ
マー；塩化ビニリデン、フッ化ビニリデンなどのビニリ
デンモノマー；エチレン、プロピレンなどのオレフィン
モノマーである。また、ポリエステル、ポリカーボネー
ト、ポリスルホネート、ポリアミド、ポリウレタン、ポ
リウレア、エポキシ樹脂、ロジン、変成ロジン、テルペ
ル樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹
脂、芳香族系石油樹脂、メラミン樹脂、ポリフェニレン
オキサイドのようなポリエーテル樹脂あるいはチオエー
テル樹脂、などの単独重合体、あるいは共重合体、もし
くは混合物が使用できる。

カプセルトナーは、これら殻材を公知の方法で被覆す
ることにより得られるが、第１の殻材で被覆した後、更
に第２の殻材で被覆するいわゆる２重壁カプセルトナー
も本発明に含まれる。

カプセルトナー芯粒子に対する殻材厚は、通常0.01〜
３μｍ程度であるが、本発明の磁性体粒子を用いること
により、低溶融粘度の芯材料の特性をよりきわだたせる
比較的薄い殻材厚0.01〜１μｍであっても、潜像担持体
を傷付けることがない。

本発明の絶縁性磁性カプセルトナーには、その他染顔
料、荷電制御剤、酸化ケイ素粒子等の流動化剤、等の内
添剤、外添剤を必要に応じて添加することができる。

これは、本発明の芯粒子の溶融粘度が懸濁造粒時の適
正粘度と一致する他に、球状磁性粉は他の磁性粉と比較
して、懸濁媒体中の撹拌により粒子が形成される際も、
個々の芯粒子中に存在する磁性粉の量が均一となり、更
に芯粒子自体の粉度分布も比較的シャープとなり、現像
特性の優れた磁性カプセルトナーが得られるためであ
る。

本発明にかかる絶縁性磁性カプセルトナーの製法とし
ては、例えばスプレードライ法、界面重合法、コアセル
ベーション法、相分離法、in-situ重合法、米国特許第
3,338,991号明細書、同第3,326,848号明細書、同第3,50
2,582号明細書などに記載されている方法などが使用で
きるが、芯粒子の製法としては、芯材料を溶融混練した
後、該混練物を該混練物に対し非溶の懸濁媒体液中で撹
拌することにより、粒子を形成する懸濁造粒法が好まし
い。

［実施例］次に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明する。

実施例１の混合物（100℃における溶融粘度20cps）に、を加え、前述の懸濁造粒法により芯粒子を生成した。該
芯粒子の100℃における溶融粘度は18poiseであった。

この芯粒子をスプレー法によりカプセル化し、絶縁性
磁性カプセルトナーを得た。

該トナー100重量部に対して１重量部の疎水性シリカ
微粉末を外添し、第２図に示すような画像形成装置（キ
ヤノン株式会社製PC-20改造機）により、有機半導体の
感光ドラム、ブレードクリーニングを用い、サイズA4で
１万５千枚の現像、転写を行なったところ、感光ドラム
面の傷もわずかで、感光ドラムに対するトナー融着も生
じなかった。画像濃度もマクベス濃度計（商品名）にお
けるDmax（反射濃度）が1.3〜1.4と充分高く、カブリの
無い鮮明な画像が得られた。低温低湿下（５℃,10
％）、高温高湿下（32℃,90％）も同様であった。

比較例１磁性粉末を第１図（ｂ）に示すような立方状で1MHzの
最大透磁率が2.9のものを用いた他は、実施例１と同様
な方法でカプセルトナーを得、実施例１と同様な現像、
転写を行なった。

４千枚の現像で、感光ドラム面上に傷があらわれ、６
千枚目よりその傷部分にトナー固着が見られ、転写画像
コピー面にも汚れがあらわれた。その後１万枚目でクリ
ーニング不良があらわれはじめた。

画像もDmaxが1.1〜1.2でカブリが見られ、このカブリ
は特に高温高湿下、低温低湿下で激しくなった。

実施例2,3 芯材料、磁性粉を表１に記載したものにかえた他は、
実施例１と同様な方法でカプセルトナーを得、実施例１
と同様な現像、転写を行なった。結果を表１に併記す
る。

比較例２芯材料、磁性粉を表２に記載したものにかえた他は、
実施例１と同様な方法でカプセルトナーを得、実施例１
と同様な現像、転写を行なった。結果を表２に併記す
る。

［発明の効果］以上説明したように、本発明にかかる絶縁性磁性カプ
セルトナーは、潜像担持体、特に有機光導電体に対する
傷付けの少ない良好な現像特性を有する現像剤を提供す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、本発明にかかる球状磁性体粒子の電子
顕微鏡写真の模式図で、ｌは最長寸法、ｓは最短寸法で
ある。第１図（ｂ）は、立方状磁性体、第１図（ｃ）
は、針状晶磁性体の模式図である。第２図に本発明にかかる絶縁性磁性カプセルトナーを使
用する画像形成装置の一実施例を示す。１は有機光導電体を表面に有する感光ドラムで、矢印方
向に回転し、公知の方法で潜像が形成される。２は本発
明にかかる絶縁性磁性カプセルトナーを現像するための
現像スリーブで、内部に永久磁石を備え、トナーは現像
スリーブ上に薄くコートされ、図示されない電界印加手
段により現像スリーブ２から感光ドラム１へ、絶縁性磁
性カプセルトナーが現像される。３は該現像像が転写さ
れる転写紙で、４は転写帯電器である。５は転写されず
に残った絶縁性磁性カプセルトナーをクリーニングする
ためのブレードクリーニング装置で、ドラムが回転する
方向に対し、対抗する方向にブレードが装着されてい
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松本徹東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者大崎一郎東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者中原俊章東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (56)参考文献特開昭61−59352（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−71529（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−144838（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−204846（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−57859（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性粉末を含有する100℃における溶融粘
度が0.5〜50poiseである芯粒子を樹脂により被覆した絶
縁性磁性カプセルトナーにおいて、該磁性粉末が、最長
寸法／最短寸法比1.0〜1.5の球状物であり、かつ1MH_Zに
おける最大透磁率3.80〜6.00を有していることを特徴と
する絶縁性磁性カプセルトナー。