JPS589946B2 - 負帯電トナ−用コンポジツトキャリヤ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、負帯電トナー用コンポジットキャリャに関
する。

より詳しく述べれば、この発明は、負帯電トナーと組合
わせて磁気ブラシ型の現像に用いた場合、トナーに増大
された表面電荷密度を付与することができ、かつ長時間
使用してもトナーがキャリャ表面に凝着する傾向が少い
負帯電トナー用コンポジットキャリャに関する。

磁気ブラシ型現像においては、磁性体粉一般には鉄粉と
この鉄粉との接触摩擦によって正または負に帯電する着
色樹脂粉との組合わせが現像剤として用いられ、潜像媒
体上の電荷に付着することにより粉像が形成され可視化
される。

キャリャとトナーとの摩擦帯電電荷量は、キャリャの表
面性状、トナー樹脂中に含有される樹脂の種類、着色顔
料、染料、帯電制御のための添加剤、トナーの総表面積
、粒径分布その他の因子により大きく影響されるが、普
通の負帯電トナーと普通の鉄粉とを組合わせた現像剤の
場合、得られるトナーの表面電荷密度σはＲＨ ２ ０
％において−１ｎＣ／ｃｍ２程度にすぎない。

この種の現像剤技術においては、このσの絶対値を充分
に大きな値にしておくことが望まれる。

それは、湿度が上昇するとトナーの表面抵抗が急激に低
下し、帯電不良のトナーが発生してこれが現像剤のトナ
ー濃度低下ひいては印字濃度の低下をひきおこすばかり
でなく、かぶりの発生をもたらすからである。

負帯電トナーの帯電量を増加する一つの提案としては、
トナーに含金属酸性染料を配合し、染料を着色および帯
電増加の両目的に利用することが知られている。

だが、含まれる金属はクロムなど有害な重金属であって
、これらのトナーで印字された情報が民間のすみずみに
まで流布されている現状では、その毒性を無視すること
ができない。

また、トナーとキャリャとからなる二成分系現像剤には
キャリャの長寿命化が要求されているが、この種の現像
剤における長寿命化阻害の原因は、キャリャとトナーと
の接触摩擦時において、トナーがキャリャや表面に凝着
し、キャリャ本来の働きを阻害してしまう点にあること
が指摘されている。

この凝着を防止する目的でキャリャ表面に１テフロン登
録商標」等の樹脂を被覆することが提案されているが、
充分な効果を得ていない。

すなわち、高速複写機や高速レーザプリンタのような現
像剤の寿命劣化が著るしい装置に適用するための現像剤
を開発するにあたり１００万プリント以上の大きなプリ
ントボリュームのプリントテストを繰り返えし行なった
ところ、従来提案されていた樹脂被覆のうち被覆の剥離
か生ずるものは、テトラフルオ口エチレンーヘキサフル
オ口プロピレン共重合体にエボキシ樹脂および酸化クロ
ムを混合したテフロン系の樹脂を被覆したキャリャであ
ることかわかった。

したがって、この発明の主たる一つの目的は、負帯電ト
ナーと組合わせて磁気ブラシ型の現像に用いた場合、ト
ナーに絶対値の犬なる負電荷を付与することができるキ
ャリャを提供することである。

この発明の他の一つの目的は、クロムなどの重金属を含
まない普通の負帯電トナーに対しても増大された表面電
荷密度を付与できるキャリャの提供にある。

この発明のさらに一つの目的は、トナーの凝着がない磁
気ブラシ型現像に使用する寿命の長いキャリャを提供す
ることである。

これらの目的は、樹脂被覆を有する磁性体粉からなる負
帯電用コンポジットキャリャにおいて、この発明にした
がい、コンポジットキャリャに対する被覆樹脂量を０．
０２ないし５重量％とし、かつ当該被覆樹脂の５ないし
３０重量％をメラミン樹脂とすることにより達成される
。

磁性体粉上の樹脂被覆は、メラミン樹脂を５重量％以上
含むものでなければならない。

樹脂被覆のメラミン樹脂含量が５重量％よりも実質的に
少いと、トナーの表面電荷密度σが充分でない。

１００％メラミン樹脂の被覆であってもσ値を高めると
いうこの発明の主目的を達成できるか、基材キャリャへ
の接着性および被覆の機械的性質の観点からは、樹脂被
覆のメラミン樹脂含量を約３０重量％までとし、残りを
エポキシ樹脂、アクリル樹脂および／またはアルキツド
樹脂とするのが肝要である。

硬いメラミン樹脂を、中程度の硬さのエポキシ樹脂や、
軟かいアクリル樹脂、アルキツド樹脂などに混合してあ
っても、メラミン樹脂が３０重量％をこえると、樹脂系
の成膜性が低下し、表面光沢のない、すなわち微視的に
みれば表面に多数のひび割れのある、トナーの凝着のお
こりやすい被覆面が得られるようになる。

たとえば、メラミン樹脂を５０重量％とした場合のキャ
リャを用いて寿命試験を行ない、キャリャ表面に粘着し
たトナー樹脂を定量した結果では、５０時間の運転で、
０．８重量％のトナーが凝着することがわかった。

このトナー凝着量は、メラミン樹脂を被覆樹脂の２０重
量％とした場合における５０時間運転後のトナー凝着量
よりも約６０％多い。

被覆樹脂の量は、基材キャリャの全面を被覆するのに充
分な量であればよい。

基材キャリャのサイズおよび表面状態によるが、大抵の
場合コンポジットキャリャの合計重量に基づき０，０２
重量％以上の被覆樹脂を用いればよい。

被覆樹脂量の上限は臨界的ではないが、過大に過ぎると
被覆の間にキャリャ同志が接合してしまう不都合がある
ので、コンポジットキャリャの５重量％以下とするのが
実用的である。

この発明のコンポジットキャリャは、被覆すべき樹脂の
、たとえばメチルエチルケトンやこれとトルエンとの混
合物のようなしかるべき溶剤中の溶液に基材キャリャを
浸漬し、攪きまぜながら溶剤を抜き、次いで加熱硬化す
ることにより製造するのが好都合である。

以下具体例により、この発明のキャリャの製法および効
果を説明しよう。

例１ メラミン樹脂（三和ケミカルＭＳ−２１）、エポキシオ
リゴマー（エビコー｝１００１）およびアクリル樹脂（
ＲＥ５４３７）を固形分として２０ ，２０および６０
重量部の宛メチルエチルケトンとトルエンとの１＝１（
容量）混液にとり、これに基材キャリャ（板状の酸化表
面処理を捲した１００１’ｊいし２００メッシュの鉄）
を浸漬し、かきまぜながら溶剤を除去し、そして２００
°Ｃで約３０分間加熱してコンポジットキャリャを作成
した。

樹脂と溶剤との比率をいろいろ変えて、被覆樹脂かコン
ポジットキャリャの約０．５ないし９重量％の範囲であ
るいろんな試料を作成した。

各試料および基材キャリャにつき、市販の負帯電トナー
（大日本インキ製ＦＮ８０３トナー、Ｃｒを含まない）
の表面電荷密度σをＲＨ２０％で測定した。

結果を第１図に示す。第１図のグラフによれば、基材キ
ャリャ（樹脂量０）の場合トナーのσ値は約−１ｎＣ／
ｉにすぎないが、メラミン樹脂を含む樹脂被覆を捲した
この発明のキャリャではトナーのσ値が約−４ｎＣ／ｃ
ｍまたはそれ以上であることがわかる。

例２ 例１で製造した被覆樹脂量がコンポジットキャリャの約
２重量％である試料（曲線Ａ）と基材キャリャ（曲線Ｂ
）とにつき、例１で用いた市販のトナーのσ値をいろん
なＲＨ下で測定した。

結果を第２図に示す。

例３ エボキシオリゴマーとアクリル樹脂との使用比率はかえ
ないで、これらに対するメラミン樹脂使用比率を変えた
以外は例１記載の手順により、樹脂被覆の量はコンポジ
ットキャリャの約２重量％であるが、その被覆中のメラ
ミン樹脂含量が異なるいろんな試料を作成した。

これらの試料についての例１におけると同様なテスト結
果を第３図に示す。

第３図のグラフによれば、被覆中のメラミン樹脂含量が
約１０重量％に到るまではメラミン樹脂含量の増加と共
にσ値が急激に増加するが、約１０重量％を越えるとメ
ラミン樹脂量が増加してもσ値は殆んど変らないことが
わかる。

例４ 例１で製造した被覆樹脂量がコンポジットキャリャの約
２重量％である試料につき、いろんなＲＨ下における市
販のクロム含有トナー（東洋インキ製Ｎ−２クロムトナ
ー）のσ値を測定した。

結果を第２図からの曲線Ａと共に第４図に示す。

第４図によれば、この発明によるキャリャは、クロムを
含まないトナーに対しても、含クロムトナーの場合に匹
敵する高い表面電荷密度を付与することがわかる。

例５ 例１で作成した被覆樹脂量がコンポジットキャリャの約
２重量％である試料および基材キャリャのそれぞれを例
１記載の市販のクロムを含まない負帯電トナーと組合わ
せた現像剤を用い、複写機の長時間運転を実施した。

ｔ時間運転後における印字の光学濃度ＯＤｔを測定した
。

ＯＤｔの運転開始時における印字の光学濃度ＯＤσに対
する比を算出し、結果を第５図に示した。

第５図中、曲線Ａは、この発明によるコンポジットキャ
リャに関し、曲線Ｂは基材キャリャに関する。

図中矢印は、印字欠陥の発生を示す。

第５図によれば、この発明のキャリャは従来のキャリャ
よりも長寿命であることがわかる。

これは、この発明のキャリャにはトナーの凝着が殆んど
ないことによることが確認された。

例６ 例１で製造した被覆樹脂量が０．５重量％であるコンポ
ジットキャリャと市販のＦＮ８０３トナーとを組合わせ
た現像剤を用い、複写機の長時間運転を実捲した。

ｔ時間運転後に少量の現像剤を採取し、界面活性剤を含
む水で洗浄して、キャリャ表面に静電気力によって付着
しているトナーを洗い落した。

残ったキャリャを乾燥し、これをＣＨＮ分析計中で酸素
気流中８００−１０００℃に強熱し、発生した炭酸ガス
、水蒸気および窒素の量からキャリャ表面上の樹脂成分
のＣ，Ｈ，Ｈの原子数およびその比率を求め、樹脂成分
の組成とその比率を定量した。

この分析によれば、キャリャ基材上の被覆樹脂量および
凝着したトナーの量をそれぞれ測定できる。

得られた結果を第６図に示す。第６図は、キャリャ上の
被覆樹脂量Ａおよび凝着したトナー量Ｂを、運転時間に
対しプロットしたものである。

第６図によれば、長時間運転後も被覆樹脂の剥離は生じ
ていないことがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、トナーの表面電荷密度とこの発明のコンポジ
ットキャリャにおける被覆樹脂量との関係を示すグラフ
であり、第２図は、トナーの表面電荷密度と相対湿度と
の関係をこの発明のコンポジットキャリャおよび普通の
キャリャについて示すグラフであり、第３図は、トナー
の表面電荷密度とこの発明のコンポジットキャリャにお
ける樹脂被覆中のメラミン樹脂量との関係を示すグラフ
であり、第４図は、この発明のコンポジットキャリャを
用いた場合におけるクロム含有トナーおよび普通のトナ
ーの表面電荷密度と相対湿度との関係を示すグラフであ
り、第５図は、印字の光学濃度比と複写機の運転時間と
の関係をこの発明のコンポジットキャリャおよび普通の
キャリャについて示すグラフであり、そして第６図は、
キャリャ基材上の被覆樹脂量および凝着トナー量を運転
時間に対しプロットしたグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 樹脂被覆を有する磁性体粉からなる負帯電トナー用
   コンポジットキャリャにおいて、コンポジットキャリャ
   に対する被覆樹脂量を０．０２ないし５重量％とし、か
   つ当該被覆樹脂の５ないし３０重量％をメラミン樹脂と
   し、残りをエボキシ樹脂、アクリル樹脂およびアルキツ
   ド樹脂から選んだ樹脂としたことを特徴とする負帯電ト
   ナー用コンポジットキャリャ。