JPS5938581B2

JPS5938581B2 - 電子写真用磁性トナ−

Info

Publication number: JPS5938581B2
Application number: JP54036524A
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: 1984-09-18
Also published as: JPS55129357A

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
ナー像の電界転写および圧力定着性の優れたトナーに関
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ー粒子とトナ
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
キャリヤー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。
一方、近年、複写機の省エネルギー、小型化が追及され
、トナーも簡易なものが望まれる様になつている。特に
、トナー像の定着に熱源が不要で、また、キャリヤー粒
子を必要としない、省エネルギー、省資源型トナーとし
て、圧力定着型磁性トナーが実現されるに至つた。この
トナーは、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が含有しており、
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、
感光体と反対極性にトナーが帯電して感光体に静電的に
吸引されるものである。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記録を行
なう方式ではなく、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
トナー画像を普通紙に転写し、圧力定着する方式である
。こうした方式に、前述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
、トナー像が紙に良好に転写されず、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、圧力定着性が良好な磁性
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。トナーに圧力定着性を
付与するためには、公知の圧力定着用樹脂を用いれば良
い。

特に圧力定着性の良い樹脂として、明瞭な圧縮降伏値を
有するワツクス状化合物が用いられる。圧縮降伏値は、
試料を１ｃｄ（断面積）Ｘｌｃｍ（高サ）の円柱状に溶
融成形し、圧縮試験機（東洋測器ＫＫ製ＶＴＭ一１型）
で応カー歪特性より測定される。この方法呵１定した圧
縮降伏値が３〜３００ｋ９重／Ｃｄを有するワツクス状
化合物が圧力定着用樹脂として有効である。また、上記
範囲内に圧縮降伏値を有する場合、ワツクス状化合物に
種々の目的で種々の樹脂を混合して用いることもできる
。この様なワツクス状化合物としては、軟化点５０℃以
上の結晶性を有する材料が適当であるが、例えば、カル
ナバワツクス、モンタンワツクス、カスタワツクス、パ
ラフインワツクス、マイクロクリスタリンワツクス、塩
素化パラフイン、アミド系ワツクス、脂肪酸もしくはそ
の金属塩、ポリエチレングリコールおよびそのエステル
誘導体、シンクロヘキシルフタレートおよびジフエニル
フタレート等の芳香族ワツクス等が使用できる。これら
ワツクス状化合物に対して、圧力定着性を改良する目的
で、エチレン〜酢酸ビニル共重合体、ロジンおよびロジ
ン誘導体、ポリテルペン、低分子重スチレン系共重合体
、芳香族型の石油樹脂、熱可塑性のポリアミド樹脂等が
添加できる。また、トナーの流動性を向上するため、シ
リコン樹脂の添加も効果がある。これらの樹脂を用いれ
ば、トナーは通常の圧力定着用ロール対（線圧２０〜３
０ｋ９／（１−JモV１）によつて、記録紙に良好に定着
することができる。

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、例ノえば、フエライ
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、強磁性体微粒子の添加
量が多い程画像が鮮明で解像度が高まるが、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強磁
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
の色調節のため、種々の顔料、染料を加えることができ
る。特に、カーポンプラツクはトナーの黒色度を強める
ばかりでなく、樹脂と強磁性体微粒子の混合性を良好に
する効果もあり有効に使用できる。しかし強磁性体微粒
子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、
トナー全重量に対して高々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５〜２５μ、
好ましくは１０〜２０μ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
るが画像が荒れやすく、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、圧力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、本発明の圧力定着型トナーの場合、電気抵抗
は抵抗率にして１０９〜１０１１Ω・確、比誘電率は３
．２５〜４．２５の範囲であることを見出した。

このトナーの電気抵抗と比誘電率の間には、明確な相関
関係がある様だが、本発明者等は未だそれを正確に把握
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
Ｘ，様である。一般に、トナーの電気抵抗が上記範囲を
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、本発明者噌の検討によれば、
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。この様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少量添加混合し、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。その添加量は、トナー全重量
に対して０．１〜０．４重量％の範囲とする必要がある
。これは、カーボンブラツクの添加量が０．１重量％未
満でぱ現像性が低下して画像濃度の低下をもたらし、一
方カーボンブラツクの添加量が０．４重量％を越えると
転写画像ににじみが発生し易くなる（すなわち字のまわ
りのちりが生じ易くなる）からである。ただし、用いる
カーボンブラツクは中性ないし弱塩基性のフアーネス型
カーボンブラツクを用いる必要があり、弱酸性ないし酸
性度の強いカーボンブラツクでは、転写画像が二重像に
なる等、画像が著しく乱れるため使用できない。これら
トナーの電気特性は、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７ｒ１９
）計り取り、ダイヤルゲージを改良した３．０５ｍｍφ
（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、０．１ｋｇの荷重下、２０００／
（７ｎの直流電場でトナーの抵抗を測定し抵抗率を算出
した。

トナーの抵抗の測定には、安藤電気絶縁抵抗計ＭＧ−６
型を用いた。一方、比誘電率の測定は、Ｑメーターを用
いて行なう。内径４２ｍｍ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、厚さ３ｍ
ｍ、高さ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−１０２Ａ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、また圧
力ロールにより画像は良好に定着できる。

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。実施例１軟化点１２８℃、ガラス転移点５６．５℃のワツクスＨ
ｉｗａｘ２ＯＯＰ（三井石油化学製）２１部（重量部、
以下も同様）、エチレン〜酢酸ビニル共重合体、ＡＣＰ
４ＯＯ（米国、アライドケミカル製）７部と、強磁性体
微粒子、ＥＰＴ−５００（戸田工業製）７０部をステン
レス容器中で１５０℃に加熱し、溶融混合する。

冷却後、混合物を粗粉砕し、更にジニットミルを用いて
微粉砕した。微粉砕トナーを球状化用加熱炉中ヘエアー
ジエツトノズルを用いて１２０℃〜１４０℃の熱風で吹
き込み、トナーを球状化処理した。球状化トナーをジグ
ザグ分級機を用いて５μ未満、２５μ以上のトナー粒子
を除き分級した。この様にして得られたトナーに、ＰＨ
７．５のフアーネス型カーボンブラツク、＋４４（三菱
化成製）を０重量％、０．１重量％、０，２重量％、０
．４重量％添加し、それぞれトナー番号１、２、３、４
なる磁性トナーを調製した。一方ＰＨ３．Ｏのフアーネ
ス型カーボンブラツク、ＭＡ−１００（三菱化成製）を
同様に０．１重量％、０．２重量％、０．４重量％添加
し、それぞれトナー番号２′、３′、４′とした。これ
ら７種類のトナーにつき、電気特性を測定すると表１の
様であつた。上記７種のトナーをシヤープ製ＳＦ−７３
０型複写機（酸化亜鉛マスター紙を用いた磁性トナー電
界転写用圧力定着型複写機）に挿入してトナーの転写画
像を作製した。

その結果、トナー番号２、３、４では画像濃度、解像度
共に非常に良好な転写画像を得ることができた。一方、
トナー番号１では転写画像は解像度が良好であるが、画
像濃度が低く、実用に供し得ないものであつた。トナー
番号１につき転写効率（転写後の濃度／転写前のマスタ
ー感光体の濃度）を調べると５０％未満であり、トナー
の転写性が悪く、転写画像の濃度が低いことがわかつた
。また、トナー番号２′、３′、４′ではトナーの転写
効率は十分で高濃度の画像が得られるが、画像が二重像
となつて荒れており実用に供し得ないことがわかつた。
比較例１実施例１において、トナーを製造する際に、トナーＯ球
状化処理工程を省略して、実施例１と同様にＰＨ７．５
のカーボンブラツク、Φ４４（三菱化成製）をＯ重量％
、０．１重量％、０．２重量％、０．４重量％添加して
トナーを調製し、それぞれトナー番号１″Ｓ２Ｉ３ｌ４
Ｉとした。

これらのトナーについて、電気特性を測定すると、トナ
ー番号１、２、３、４とほぼ同様の特性を有することが
わかつた。しかし、実施例１と同様の複写機を用いて実
験すると、トナー番号１１２″ではトナーの流動性が悪
く、複写機の現像用磁性ロール上でトナーが凝集を起こ
し、良好な転写画像が得られないことがわかつた。また
、トナー番号３ζ４″でも複写枚数を重ねるにつれ、ト
ナーの流動性が低下し、トナーが凝集し易いことがわか
つた。実施例２実施例１のトナー番号１〜４および２′〜４′につきコ
ピア製複写機セレツクス５００（セレン感光体を用いた
二成分現像剤電界転写用熱定着型複写機）を用いて複写
画像の作製を試みた。

トナーを複写機の現像用磁性ロールに付着させ、セレン
感光体を現像後コピア複写機用転写紙にトナー画像を転
写した。転写画像を複写機より取り出し、電子写真用圧
力定着ロール（日立金属製圧力定着ロール、線圧３０ｋ
９重／（１７７１）を用いて画像を圧力定着した。その
結果、実施例１と同様に、トナー番号２、３、４では良
好な転写画像を得ることができたが、それ以外のトナー
では画像濃度が低かつたり、画像が荒れるため、トナー
は実用に供し得ないことがわかつた。実施例３圧力定着用樹脂として、実施例１のＨｉｗａｘ２ＯＯＰ
のみを用いる場合、実施例１と同様にＨｉｗａｘ２ＯＯ
Ｐとエチレン〜酢酸ビニル共重合体、ＡＣＰ４ＯＯの７
対３重量比の混合物を用いる場合、更に、Ｈｉｗａｘ２
ＯＯＰと熱可塑性ポリアミド樹脂、Ｖｅｒｓａｍｉｄ７
ｌｌ（第１ゼネラルＫＫ）の１０対１重量比の混合物を
用いる場合につき磁性トナーを調製した。

まず、磁性粉ＥＰＴ−５００４５部、定着用樹脂５５部
で、実施例１と同様にしてトナーを調節し、上記記載の
樹脂の順にそれぞれトナー番号５、６、７とした。

トナー番号５、６、７ではカーボンブラツクを添加せず
そのまま評価した。

Claims

【特許請求の範囲】

１３〜３００ｋｇ／ｃｍ＾２の範囲の圧縮降伏値を有
するワックス状化合物を主成分とする樹脂と強磁性体微
粒子を主成分とし、平均粒径が５〜２５μｍの範囲にあ
るトナー粒子からなる電子写真用磁性トナーにおいて、
前記トナー粒子中に前記強磁性体微粒子を５０〜７５重
量％含有せしめかつ球状化熱処理を施したトナー粒子の
表面に中性ないし弱塩基性のフアーネス型カーボンブラ
ックを０．１〜０．４重量％吸着させ、２０００Ｖ／ｃ
ｍの電場における電気抵抗が１０＾９〜１０＾１＾１Ω
・ｃｍの範囲にありかつ周波数１００ＫＨｚにおける比
誘電率が３．２５〜４．２５の範囲にあることを特徴と
する電子写真用磁性トナー。