JPS59143161A - 静電荷潜像現像用トナ−粒子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子写真感光体上に形成された静電荷潜像を現
像するための磁性トナーに係り、特に現像して得られた
磁性トナー像を転写する画像再生方式に使用される荷電
型の静電荷潜像現像用トナー粒子に関する。

従来、電子複写機、ファクシミリ、プリンター等の印字
装置用記録材料としては、大別して液体現像剤と呼ばれ
る絶縁性有機分散中に顔料や染料を分散させたものと乾
式現像剤と呼ばれる溶媒を用いないものとがある。液体
現像剤は画質的に解像度がすぐれているという長所があ
り図面の複写には有効であるが、＠度の点では十分では
なく、又有機溶剤を用いるため臭気の問題がある。これ
に対して乾式現像剤は前記湿式現像剤の如くの問題はな
いが１次のような問題がある。従来がら乾式現像剤とし
ては鉄粉等の磁性キャリア粒子とトナーと称する着色樹
脂粉末からなる二成分系現像剤が使用されているこの二
成分系現像剤は現像前に攪拌混合して使用され、キャリ
アとトナーの摩擦帯電によりトナーを所定の極性に帯電
させて現像に供されるしかして、この二成分系現像剤に
よればエッチ効果と称する静電潜像の端部にトナーが強
く付着する傾向が生じるので文字、細線などの再生には
有利であるが、写真や図柄などを再生する場合にはこの
エッチ効果のため大面積の黒部の中央部にトナーが付着
せずいわゆる白ぬけ現象が発生してしまう。またキャリ
アとトナーとの摩擦帯電を行なうための攪拌機構や現像
中トナーのみが消費されるので常にトナーを補給して現
像剤中のトナー濃度を一定に保つための機構が必要であ
り、現像装置の構造が複雑となる。

また現像装置が大型化するなどの問題もある。さらにキ
ャリア粒子は長時間使用すると疲労してその摩擦帯電能
が低下するため定期的に交換んる必要があり、メインテ
ナンスが面倒であるという問題もある。

そこで近年特開昭４９−４５３２号公報により知られる
ようなキャリア粒子を用いない一成分系の磁性トナーを
用いて静電荷潜像を現像する方式が提案されている。こ
の磁性トナーを用いる場合は。

キャリアを必要としないため現像装置の構造も簡単で、
メインテナンスも容易で、又画質の点でも良好なため小
型機を中心に実用化されている。

しかして従来の磁性トナーは例えば米国特許第３．６３
９．２４５号明細１：に示される如く体積抵抗がｉｏ’
１０　Ω・Ｃｍ　（Ｄ、６１００　Ｖ／ｃｍの電界にお
ける測定値）と低くいわゆる導電性磁性トナーであるた
め。

ＣＰＣ（こｏａｔｅｄ　Ｐａｐｅｒ　Ｃｏｐｉｔｒ　）
方式と称される現像後直接定着してハードコピーを得る
画像再生方式では良好なコピーが得られている。しがし
この導電性磁性トナーをＰＰＣ（Ｐｌａｉｎ　Ｐａｐｅ
ｒ　ｃｏｐｉｅｒ　）方式と称する現像画像を転写シー
トに転写した後定着してハードコピーを得る画像再生方
式に適用した場合、転写時にトナー像の乱れを生じてし
まい良好なハードコピーは得られない。

そこでＰＰＣ方式においても良好なハードコピーを得る
ために、トナーの体積抵抗を高くしだ半導性もしくは絶
縁性の磁性トナーを用いることが提案されている。とこ
ろでトナーの体積抵抗が低い程現像性は良く一方トナー
の体積抵抗が高い程転写性が良いことは一般に知られて
いる。そこで。

一般に、転写性を考慮して１０１６〜１０１６Ω−ｃｍ
（Ｄ　、　Ｃ’４０００Ｐ／口の電界における測定）の
磁性トナーを用い、現像性を考慮して感光体の表面電位
を高くし、かつトナ一層の厚さを０１〜０６咽程度に薄
くして磁気ブラシ現像を行なうことが行なわれているし
かして、このような方法では、感光体の寿命や信頼性の
点で問題があり、さらに上記のグロ＜の高抵抗の磁性ト
ナーでは２０　ｔ　、　６０％Ｒ１ｉ　　以下の環境下
では良好な現像が行なえるか、　７０％ＲＨ以上の環境
下では転写効率が極端に低下し特にベタ黒部に白ぬげを
発生してしまう。

これに対し１例えば特開昭５５−１１２９８号公報に開
示されているようにトナー粒子の内部に帯電制御剤を添
加した絶縁性磁性トナーが使用されている、このような
絶縁性磁性トナーを用いて磁気ブラシ法により現像する
場合、トナー保持部材（例えば非磁性円筒形スリーブ）
および／又はトナー厚さ規制部材（ドクター板）とトナ
ーの接触により両者の摩擦帯電系列の違いからトナーが
摩擦帯電してすなわち磁性トナーが二成分系現像剤と同
様な挙動を示して現像を行なえる。このような荷電型磁
性トナーは１例えばセレン感光体のような正の帯電特性
権有するものに対してトナーの摩擦帯電特性を負極性と
するので良好な現像を行なうことができる。なお一般に
、異なる材質の物質を摩擦した場合には、いずれに帯電
制御剤を含まなくても両者が摩擦帯電電荷を持つことが
よく知られているが、その摩擦帯電能力を向上させるた
めに帯電制御剤が使用されるものである。しかしながら
、従来の荷電型磁性トナーにおいてはその摩擦帯電能力
が十分でなく、またその組成等についても十分な検討が
行なわれておらず、実用上の点から高品質のハードコピ
ーが得られなかった。

本発明の目的は、定着性がすぐれ、特に高温高湿環境下
においても高品質の画像が得られる。ヒートロール定着
に適した荷電型の静電荷潜像現像用トナー粒子を提供す
ることにある。

本発明のトナー粒子はバインダー樹脂、磁性粉ならびに
正および負に強く帯電する微粉末シリカを必須成分とし
ている。

樹脂はスチレンおよびアクリル酸、アクリル酸エステル
又はブタジェンの少なくとも１種との共重合体から成り
、該共重合体の重量平均分子量は２０、ＯＯＯないし３
００，０００　、数平均分子量が１０，０００ないし５
ｏ、ｏｏｏＯものが用いられる。これは画質、オフセン
ト、定着性の点で有効であるためである。

次に磁性粉としてはＦｅ２Ｏ２、Ｆｅ３０ａなどの鉄酸
化物　Ｎｉ　−２７１７−ライト、Ｍｎ−Ｚｎ−７−ラ
イトなどのツーライ）　、　Ｎｉ　、Ｃｏ　、Ｆｔなど
の金属およびその合金などが使用できる。なお磁性粉の
粒径としては通常１μｍ以下、好ましくは０．３〜０．
８μｍ８度のものが使用される。この磁性粉の含有量は
通常トナー全量に対して４５〜６５重景％の範囲内で良
好な結果が得られ、その磁気特性は飽和磁化が７０〜９
０ｅｕｎｂ／ｆ、保磁力は７０　”　１２００ｅが有効
である。

上記の磁性粉のうち特に有効であるのはＦｅ５Ｏａであ
り、添加量が４５重量係未満ではマグネットロールを用
いる磁気ブラシ現像法によるトナー搬送力が弱くなり、
スリーブ上へのトナーの付着、およびプロッチング性の
点で問題が発生し、一方６５重量係を越えると定着性が
低下する。磁気特性もマグネットロールによるトナーの
搬送力および磁気ブラシの形状と密接な関係があり、保
磁力および飽和磁化の値が上記範囲よりはずれるとプロ
ソチングおよび画質上に重大欠陥を発生する、また微粉
末シリカは従来、主にトナー粒子の流動性を向上させる
目的で添加されていたが、シリカ自身非常に強い帯電特
性を有するため、高抵抗のＰＰＣ用トナーにおいては３
画質、現像、転写性に非常に大きな影、響をおよぼす。

微粉末シリカは帯電特性の点から正に強く帯電するもの
と負に強く帯電するものに分けられるが、これらを同時
に添加することにより解像度のすぐれた１尾引きの少な
い高品質の画像が得られることが判明した。

さらに本発明のトナー粒子には荷電制御剤を添加するこ
とも非常に有効である。荷電制御剤は大別してニグロシ
ン系の正荷電型および含金属系の負荷電型に分けられる
が、正規現像を行なう場合には静電潜像の極性と反対極
性１反転現像を行なう場合には静電潜像の極性と同極性
のものが用いられる。

本発明のトナー粒子は次のような物性を有することが好
ましい。すなわち１分子量は５〜３０μｍの範囲で、よ
り好ましくは５〜２０．ｌＺｍの範囲である。

また電気抵抗も非常に重要であり、直流４ＣＪＯＱＶ／
らの電界における体積抵抗は１０１４〜１ｏ１６Ω・箔
の範囲がよい。さらにトナー粒子の帯電量も非常に重要
であり、正帯電型トナーの場合は５μｃ／ｆ以上。

負帯電型トナーの場合は一１ｏμｃ／ｆ以下がよい。

なお体積抵抗は、テフロン（商品名）製の内径３０４ｍ
−の中空シリンダー中に約２ｆｆｉ＋＋＋の高さに試料
を充填し、上下を真鍮製電極で密閉し、約１００、！７
ｒの圧力を印加しながら上下電極を直流電圧源に接続し
て直流４ｏ　ＯＯＶ／σの電界下で測定した値とする。

また、帯電量は市販の摩擦帯電量測定機（東芝ケミカル
製ＴＢ−２００型）を用いて、ブローオフ法により電子
写真用キャリヤー（日本鉄粉製Ｚ　２５０　）との摩擦
帯電量として求めた。

トナーの作成は例えば次のような方法で行える。

まずバインダー樹脂、磁性粉および必要に応じて荷電制
御剤１着色剤等を原料として、あらかじめこれらを混合
した後加熱混練し、冷却同化後粉砕する。次に粉砕粉に
シリカを添加混合した後球状化熱処理しついで分級する
。この他にも、原料を溶剤に分散又は溶解したのち噴霧
乾燥を行なう。

いわゆるスプレードライ法などよっても本発明のトナー
粒子を得ることができる。シリカの添加は球状化熱処理
後又はスプレづライ後に行なっても効果がある。

以下実施例により本発明の詳細な説明する。

ｒ実施例１〕 バインダー樹脂として２重量平均分子量７０．０００゜
数平均分子量５０，０００のスチレン−ｎブチルアクリ
レート樹脂、磁性粉として飽和磁化８５　ｅｗｕ、／ｆ
　、保磁力が８ＤＯｅのマグネタイトを用い表１に示す
組成（重量％）のトナーを作成した。ポリブロビレンハ
、オフセット防止剤として三洋化成製ビスコール３３０
　Ｐを樹脂分の５重量係添加し、荷電制御表　　１ 剤はオリエント化学製負帯電タイプＥＢ２を２重量係加
えた。これら原料をあらかじめ混合した後周知の混練機
により４５０１１：で十分混練し、ついで冷却固化した
後２０μｍ以下の粒子に粉砕した。次に粉砕粒子を５〜
２０μｍ　に調整したのち１日本アエロジル装機粉末シ
リカＲ９７２（負荷電型）およびＲＡ２００Ｈ（正荷電
型）を各々０，４重量％づつ添加し。

乾式混合した。次に、混合粉を１５Ｃ１ｔの熱気流中を
通過させ、シリカをトナー表面に固定した後更に三菱化
成製カーボンブラック＃６０を０６重量％添加し、同じ
＜　１３６　ｔの熱気流中を通過させることによりトナ
ー粒子を得た。

上記の各トナーの電気抵抗を測定したところ。

いずれも１０１５Ω・１オーダーであったが、摩擦帯電
量は、洗１のトナーで一１８μｃ／ｆ、遡６のトナー１
１’−１２μｃ／ｆと徐々に減少する傾向が認められた
。

次に、これらトナーをセレン感光体を用いる転写型の電
子写真複写機にて、スリーブ表面の磁束密度が６５０Ｇ
のマグネットロールを用い１画像評価を行なった。

この結果、虎１のトナーでは感光体の表面電位を＋６０
０　Ｖとすることにより非常に良好な画像が得られたが
、常温常湿で約５００枚の連続コピーを行なったところ
、スリーブ上にトナーが付着する傾向がみられ、トナー
の非運動層ができ画像濃度が低下してきた。しかし、虎
２〜５のトナーにおいてはセレン感光体の表面電位が＋
６５０〜１ｏｏｏＶで非常に良好な画像が得られた。ま
た、虎６のトナーでも、同じ＜＋１ｏｏｏＦ付近で良好
な画像が得られたものの、テフロン被罹ロール（定着ロ
ール）およびシリコーンコムロール（加圧ロール）を有
ｊ　るヒ−）ロール定着機にて２００　ｕで定着したと
ころ、定着性（セロテープ剥離によるコピー紙上へのト
ナーの残存率を画像濃度比で比較したもの）は８５％と
実用上問題のでてくることがわかった。

また、遡６のトナーではポリウレタン製ブレードによる
未転写トナーのクリーニングを行なった場合セレン感光
体を傷つけやすい傾向も認められたまた。Ａ５のトナー
において、シリカとして日本アエロジル製Ｒ９７２を０
，８重量％添加した以外は全く同様にトナーを作成した
ところ１尾引きの多い画像となった。

〔実施例２〕 樹脂として重量平均分子量が４０．ＯＤＤ、数平均分子
量が１５０００のスチレン−ブタジェン共重合体および
重量平均分子量が８０，０００．数平均分子量が４０．
０００のスチレン−アクリル酸共重合体の２種を用い、
それぞれ実施例１に示す高３相当の組成でトナーを作成
した。

これらトナーを負荷電極性のＯＰＣ（有機光半導体）を
用いる転写型の電子写真複写機にて、　−５００Ｖのバ
イアス！圧をスリーブ（ステンレス鋼製）−に印加し１
反転現像を行なったところ、いずれも濃度１．３以上、
解像度６３本／調の非常にすぐれた画像を得ることがで
きた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　少なくともバインダー樹脂および磁性粉を基本構
   成物質とする静電荷潜像現像用トナー粒子において、前
   記バインダー樹脂はスチレンおよびアクリル酸、アクリ
   ル酸エステル又はブタジェンの少なくとも１種との共重
   合体から成り該共重合体の重量平均分子量が２０，００
   ０ないし５００．０００　、数平均分子量がｉｏ、ｏｏ
   ｏないし５０，０００の範囲にあり、前記磁性粉の磁気
   特性は飽和磁化が７０ないし９０ｅｍｕ／ｙ、保磁力が
   ７０〜１２０Ｃ）ｇの範囲にあり、トナー全量に対して
   前記磁性粉を４５ないし６５重量係含有し、さらに前記
   トナー粒子に正および負に強く帯電する二種以上の微粉
   末シリカを同時に含むことを特徴とする静電潜像現像用
   トナー粒子。