JPS5929858B2

JPS5929858B2 - 電子写真用磁性トナ−

Info

Publication number: JPS5929858B2
Application number: JP54036525A
Authority: JP
Inventors: 恒明川西; 昭夫向尾; 泰定森下
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1979-03-28
Filing date: 1979-03-28
Publication date: 1984-07-24
Also published as: JPS55129358A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は電子写真用一成分系乾式現像剤、特に磁性微粒
子を含む電子写真用磁性トナーに関するものであり、ト
ナー像の電界転写に優れた熱定着型トナーに関するもの
である。

従来、電子写真用感光体上に形成された静電潜像を現像
する乾式現像剤には、例えば磁気ブラシ現像法またはカ
スケード現像法などに用いられるキャリヤ粒子とトナー
とから成る二成分系現像剤が知られており、現用の乾式
静電複写機はおおむね前記現像法と現像剤を用いて複写
画像が得られている。

この方式では、トナーと鉄粉ないしガラスビーズの様な
キャリヤ粒子とを混合して用い、両者の摩擦帯電により
トナーが正、負いずれかの静電荷を得て、トナーのみが
感光体上の静電潜像を現像する機構に基づいている。し
かし、この様な二成分トナーは、キャリヤーとトナーと
の混合比を常に一定に保つとか、両者を均一に混合分散
して用いる必要があり、トナーの混合状態を自動的に制
御する余分な装置が必要となる。また、使用するにつれ
、キャリヤー粒子が疲労して、キャリヤーを定期的に交
換する必要もある。そこで、キャリヤー粒子を必要とせ
ず、トナーのみを感光体上の静電潜像に近接もしくは接
触せしめて、現像する方法が発案された。

これは、酸化亜鉛感光紙もしくは静電記録紙等の現像に
用いるもので、磁性微粒子をトナーに含有せしめて、ト
ナー自体が磁力に感応して磁気ブラシを形成し上記記録
紙上の静電潜像を現像するものである。現像機構は、感
光体上の静電荷に応じたトナーの静電誘導により、感光
体とは反対極性の静電荷をトナーが保持し、感光体に静
電吸引力で吸引されて静電潜像のトナー現像が行なわれ
るものである。従つて、トナーは導電性の高いことが要
求される。しかし、本来望まれている方式は、上記の様
な感光紙もしくは静電記録紙に直接トナーを付着させ、
そのまま定着して用いる直接記録法ではなく、間接記録
、即ちマスター感光体の表面に形成された静電潜像を現
像した後、その現像されたトナー像を普通の記録紙に何
らかの方法で転写し定着する方式である。こうした方式
に、前記の導電性磁性トナーを適用すると、マスター感
光体の表面に形成された静電潜像の現像は良好に行なわ
れるが、通常の電界を用いる転写法では良好にトナーが
転写されず、実用化し難い難点があつた。本発明は、上
記の状況に鑑みて成されたものであり、トナー像の電界
転写が良好な熱定着型の磁性トナーを提供するものであ
る。

以下に本発明の要点を説明する。トナーの定着方式とし
ては、熱定着方式と圧力定着方式がある。

圧力定着方式は、定着用の熱源が不要で複写機のクイツ
クスタートが可能である等利点があるが、画像の解像度
が出にくい、画像の光沢が強すぎる、記録紙が破損し易
い等の問題点もあり、以前として熱定着方式が多く採用
されている。トナーに熱定着性を付与するためには、公
知の種々の熱可塑性樹脂を定着用樹脂として用い得るが
、熱定着方式、即ちオーブン方式、熱ロール方式等によ
り用いる樹脂を適宜選定する必要がある。

これらに有利に用いられる熱可塑性樹脂としては種々の
エポキシ樹脂、アクリル〜スチレン樹脂、ポリエステル
樹脂、フエノール樹脂が有効である。これらを熱定着条
件、例えば熱定着温度、熱定着時間、熱ロールの圧力等
により軟化点、溶融粘度等の樹脂の溶融物性を考慮して
適宜選定する。熱ロールを用いる方式では、一般にアク
リル〜スチレン樹脂、ポリエステル樹脂に有効なものが
多い。また、オープン方式の場合には、軟化点が９０℃
〜１３０℃の樹脂が有効である。上記の樹脂を単独で用
いても良いが、相溶性の良い樹脂を何種類か混合して用
いることもできる。ただし、樹脂はガラス転移点が４０
℃を越えるものである必要がある。これは、トナーの保
存安定性、流動性等が、用いる樹脂のガラス転移点に関
係が深いためであり、ガラス転移点が４０℃以下の樹脂
を用いると、トナーは凝集をおこし易く、トナーの良好
な現像、転写が行なわれにくい。本発明において、樹脂
のガラス転移点は以下の方法で測定した。

樹脂を乳ばちを用いて微粉砕し３００ηの微粉砕物を１
５０ｋｇ／Ｃｄの圧力で脱気しながら円盤状に成形する
。成形した樹脂円盤はＰｅｒｋｉｎＥＩｍｅｒ社のＴｈ
ｅｒｍＯｍｅｅｈａｎｉｃａｌＡｎａｌμＥｒＭＯｄｅ
ｌＴＭＳ−１で昇温速度５℃／分における熱変形を調べ
てガラス転移点を求めた。定着用樹脂に対し、磁性トナ
ーとするため種々の強磁性体微粒子が添加される。

強磁性体微粒子としては、平均粒径０．１〜３μ程度の
磁性材料、例えばフエラィト、マグネタイト、鉄、ニツ
ケル、コバルト、あるいはそれらの合金等が用いられる
。これらは、磁場によつてその方向に極めて強く磁化す
る物質であるが、その他熱処理等何らかの処理を施すこ
とによつて強磁性を示す種々の合金等も有効に用いられ
る。前記定着用樹脂に対して強磁性体微粒子の混合割合
は、５０〜７０重量％が適当であり、特に、６０〜７０
重量％が最も適当な添加範囲である。強磁性体微粒子の
添加量が５０重量％未満では、現像用磁性ロールよりト
ナーが離脱し易く、画像が乱れ易い。また、強磁性体が
微粒子の添加量が多い程、画像が鮮明で、解像度の高い
画像が得られるが、７０重量％を越える場合には、通常
の溶融混合法では樹脂中に磁性体微粒子が均一に分散し
にくく、画像濃度が低下する等の問題が発生する。本発
明のトナーには、更にトナーの色調節の目的で、種々の
顔料、染料を加えることができる。

特に、カーボンブラツクはトナーの黒色度を強めるばか
りでなく、樹脂と磁性材料の混合性を良好にする効果も
あり有効に使用できる。しかし、磁性材料のみでトナー
の色調節が十分である場合には、あえて顔料、染料を加
える必要は無い。一般に顔料、染料はトナー全量に対し
て高々５重量％程度添加すれば十分にその効果が発揮さ
れる。これら定着用樹脂、強磁性体微粒子、顔料および
染料等は、種々の方法で混合される。最も簡単には、ミ
キサー等で乾式予備混合しておき、それを二ーダ一、熱
ロール等の加熱混合機で溶融混合する方法がある。溶融
混合物は、上記各材料が均一に分散されたものであるが
、これを冷却固化後粉砕し、ある特定の粒径範囲に分球
して磁性トナーとする。粉砕粉をそのままトナーとして
用い得るが、一般には粉砕粉を加熱炉中に落下させ、球
状化熱処理を行ないトナーの流動性を高める必要がある
。上記のトナーの分級については、画像特性上、５〜２
５μ、好ましくは５〜１５μの範囲のトナーが選別され
る。

５μ以下のトナーが多い場合には、トナーの流動性が低
下したり画像のカブリが多くなる。

２５μ以上のトナーが多い場合、画像のカブリが減少す
るが画像が荒れ易く、実用に供し難いトナーとなつてし
まう。

以上の方法によつて、熱定着型の磁性トナーが調製され
るが、これにカーボンブラツクを極く少量添加混合し、
トナーの流動性を向上させ、トナーの電気特性を調節す
る。

トナーの電気特性は、感光体上の静電潜像を良好に現像
し、感光体から記録紙にトナーが良好に電界転写される
ために、その電気抵抗と比誘電率に適当な範囲が限定さ
れるもので、本発明者等は、種々の感光体を用いて実験
をくり返した結果、一成分系磁性トナーによる現像、お
よびトナー像の転写プロセスに要求されるトナーの電気
特性として、本発明の熱定着型トナーの場合、電気抵抗
は抵抗率にして１０１３〜１０１５Ω・？、比誘電率は
３．５０〜４．５０の範囲であることを見出した。

このトナーの電気低抗と比誘電率の間には、明確な相関
関係がある様だが、本発明者等は末だそれを正確には把
握していない。しかし、電気抵抗が大きい（小さい）程
、比誘電率が小さい（大きい）という様な傾向が見られ
、トナーの電気抵抗と比誘電率は互いに独立には定まら
ない様である。一般に、トナーの比誘電率が上記範囲を
越える場合には転写画像が荒れ易く、上記範囲より低い
場合にはトナーの電界転写が不良となり、感光体が汚れ
易くなる。すなわち本発明者等の検討によれば、トナー
の電気抵抗が上記範囲を越えかつその比誘電率が上記範
囲より低い場合には、画像が不鮮明となり、一方トナー
の電気抵抗が上記範囲より低くかつその比誘電率が上記
範囲を越える場合には、画像濃度が低下することが確認
された。このようなトナーの電気特性は、前記の様にト
ナーにカーボンブラツクを極く小量添加混合し、トナー
粒子表面にカーボンブラツクを吸着させることにより調
節することができる。

加えるカーボンブラツクとしては、画像特性上平均粒径
が０．０１〜０．０３μの微細なものを用いる必要があ
り、しかもその添加量をトナーの全重量に対して０．１
〜０．４重量％とする必要がある。これは、カーボンブ
ラツクの添加量が０．１重量％未満では現像性が低下し
て画像濃度の低下をもたらし、一方その添加量が０，４
重量％を越えると転写画像ににじみ（すなわち字のまわ
りのちり）が発生し易くなるからである。これらトナー
の電気特性、本発明では以下の様にして測定した。

トナーの電気抵抗は、トナーを適当量（１０数η）計り
取り、ダイヤルゲージを改良した３．０５關φ（断面積
−０．０７３ｃｄ）のポリアセタールの絶縁シリンダー
中に挿入し、０．１ｋ９の荷重下、２０００Ｖ／ＣＴＩ
Ｌの直流電場でトナーの抵抗を測定し抵抗率を算出した
。

トナー抵抗の測定には安藤電気製絶縁抵抗計ＶＭＧ−６
型を用いた。

一方、比誘電率の測定にはＱメーターを用いた。内径４
２ｍｍの円筒上セルを用い、セルの底面は導体で覆い電
極とする。セルの側面は、厚サ３ｍｍ１高サ５ｍｍのポ
リアセタールの絶縁物で覆う。これにトナーを５．０ｙ
計り取り、Ｑメーターの２つの対向円盤電極の間に挟ん
で周波数１００ＫＨｚでトナーの比誘電率を測定した。
Ｑメーターは横河電機製作所製ＭＯｄｅｌＱＭ−１０２
Ａを用いた。上記方法により、トナーの電気特性を測定
し、本発明の範囲内にトナーを調節すれば、良好な転写
画像を得ることができ、また熱定着により画像が定着で
きる。

特に、転写用の記録紙が従来の記録紙より電気絶縁性に
富む場合、例えば、記録紙の体積固有抵抗が１０１４Ω
・？のオーダーである場合には、得られる画像は従来の
二成分トナーの場合と比べて全くひけをとらず、十分に
実用に供し得るものである。以下、本発明を実施例によ
り説明するが、本発明は以下の実施例により何ら限定さ
れるものではない。なお以下の実施例において部は重量
部を表すものとする。実施例１ガラス転移点６１．２℃、軟化点１２０．５℃のポリエ
ステル樹脂、ＰＳ＃２（日立化成製）４０部と強磁性体
微粒子として、マグネタイト（戸田工業製ＥＰＴ−５０
０、四三酸化鉄）６０部をスーパーミキサーで５分間乾
式予備混合する。

次に、混合物を１００〜１１０℃に加熱したコニーダ一
（スイスＢｕｓｓ製）で溶融練肉した。これを冷却後粗
粉砕し、更にジニットミルにより微粉砕した。微粉砕ト
ナーを球状化炉中ヘエアージエツトノズルを用いて吹き
込み、１５０℃〜１７０℃の熱風で球状化熱処理した。
球状化トナーをジグザグ分級機を用いて５μ未満、２５
μ以上のトナー粒子を除き分級した。この球状化トナー
に三菱化成製のカーボンブラツク＃４４を０．２重量％
添加した。調製したトナーをよく振つてカーボンブラツ
クをトナー粒子表面に吸着させた後、トナーの電気特性
を測定した。その結果、電気抵抗は５×１０１５Ω・？
、比誘電率は３．５５であつた。このトナーをシャープ
製ＳＦ−７３０型複写機（酸化亜鉛マスター紙を用いた
磁性トナー電界転写用複写機）に挿入し、トナー像転写
画像を作成した結果、良好な転写画像が得られた。上記
複写機は圧力定着型複写機であるため、画像を日立ホツ
トプレートＥＨ−１０１で１０秒間暖めると良好に熱定
着された。実施例２実施例１のトナーをコピア製熱定着型複写機セレツクス
５００（セレン感光体を用いた二成分現像剤用電界転写
型複写機）の現像用磁性ロールに付着させ、トナーの画
像評価を行なつた。

その結果、良好な転写画像が得られた。実施例３ガラス転移点５９．０℃、軟化点１１９℃のアクリル〜
スチレン樹脂クレランＡ−１０１（西独、バィエル製）
を用いて、実施例１と同様にして磁性トナーを調製した
。

調製したトナーの電気抵抗は１０１４Ω・α、比誘電率
は３．７０であつた。このトナーを実施例１および実施
例２と同様にして評価すると良好な転写画像を得ること
ができた。実施例４ガラス転移点４８℃、軟化点９０
℃のフエノール樹脂ＰＲ−３１７（住友デユレズ製フエ
ノールノボラツク樹脂）を用いて実施例１と同様にして
磁性トナーを調製した。

調製したトナーの電気抵抗は７×１０１３Ω・儂、比誘
電率は４００であつた。このトナーを実施例１および実
施例２と同様にして評価すると良好な転写画像を得るこ
とができた。比較例１実施例１、３、４において、トナーの球状化熱処理を省
略したところ、トナーの電気特性はほとんどかわらない
が、トナーは現像用磁性ロール上で磁性ロールの回転に
より凝集を起こし易く良好な画像が得られにくいことが
わかつた。

実施例５エポキシ樹脂、エピコート１００１（シエル石油製）と
エピコート１００４（シエル石油製）の１対３重量比の
混合樹脂を用いて、実施例１の要領で磁性トナーを調製
した。

この混合樹脂は、ガラス転移点が５９．０℃であり、軟
化点は８８．０℃である。本実施例においては、作製し
た球状化トナーにカーボンブラツクを添加しない場合、
カーボンブラツクを０．１重量％添加する場合、０．２
重量％添加する場合、０．４重量％添加する場合につい
て、それぞれトナー番号１、２、．３、４として評価し
た。

その結果トナーの電気特性は表１の様になり、いずれの
トナーも本発明の範囲内にあることがわかつた。これら
の磁性トナーを、実施例１および実施例２と同様に、複
写機により画像評価を行なうと、トナー番号２、３、４
では良好な転写画像が得られることがわかつた。

しかし、トナー番号１ではカーボンブラツクが無添加の
ためトナーの流動性が悪く、良好な画像が得られにくい
ことがわかつた。比較例２実施例５において、エポキシ樹脂の混合系に対し、強磁
性体微粒子を４０重量％、７５重量％添加する場合につ
きトナーを作製した。

球状化処理トナーにはカーボンブラツクを０．１重量％
添加して、流動性の向上を図つた。トナーの電気特性は
、それぞれのトナーにおいて、電気抵抗、比誘電率が５
×１０１゜Ω・儂、３．１１（強磁性体微粒子４０重量
％）、８×１０”２Ω・儂、４．５１（強磁性体微粒子
７５重量％）であり、本発明の範囲に含まれないことが
わかつた。また、これらのトナーの画像評価を実施例１
、２と同様に行なうと、強磁性体微粒子４０重量％含有
トナーでは、画像が不鮮明で、解像性の悪いことがわか
つた。一方、強磁性体微粒子７５重量％含有トナーでは
、画像は非常に鮮明だが、画像濃度が不十分で、いずれ
も実用に供し難いことがわかつた。実施例６実施例５のエポキシ樹脂混合系に対し、強磁性体微粒子
を７０重量％添加してトナーを作製した。

Claims

【特許請求の範囲】

１強磁性体微粒子と４０℃を越えるガラス転移点を有
するエポキシ樹脂、アクリル〜スチレン樹脂ポリエステ
ル樹脂、フェノール樹脂の群から選ばれた一種又は二種
以上の樹脂を混合した樹脂を主要成分とし、トナー粒子
の平均粒径が５〜２５μの範囲にある電子写真用磁性ト
ナーにおいて、前記強磁性体微粒子をトナー全量に対し
て５０〜７５重量％含有させ、球状化熱処理を施したト
ナー粒子の表面に粒径が０．０１〜０．０３μの範囲の
カーボンブラックを０．１〜０．４重量％吸着させ、２
０００Ｖ／ｃｍの電場における電気抵抗が１０＾１＾３
〜１０＾１＾５Ω・ｃｍの範囲にありかつ周波数１００
ＫＨｚにおける比誘電率が３．５０〜４．５０の範囲に
あることを特徴とする電子写真用磁性トナー。