JPS5964854A - 現像剤 - 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】 本発明は静電荷像を現像する現像剤に関してであり、更
に詳しくは電子写真法等に於る乾式現現像剤に関してで
ある。本発明に於て現像剤粒子とは二成分系現像剤のト
ナー粒子、キャリアー粒子及び二種以上の異なる粒子の
組み合わせからなる一成分系の現像剤粒子を意味する。

一般に静電荷像を現像して可視像を形成せしめる方式と
して、液体現像剤を用いる湿式現像方式と、粉体現像剤
を用いる乾式現像方式とが知られており、乾式プロセス
であって普通紙を用いる点で優れている後者は、更に、
キャリアとトナーとより成る二成分系現像剤を用いる方
式と、トナーのみより成る一成分系現像剤を用いる方式
とに大別される。

前記現像方式は共に、像担持体上の静電荷像の荷電極性
とは逆極性の電荷を、顔料等の着色材を含有する二成分
系現像剤のトナー粒子もしくは一成分系現像剤粒子に与
え、静電的に像担持体上の静電荷像に前記トナー粒子も
しくは現像剤粒子を吸ぢ］配位させるものであって、乾
式現像方式によって良好な可視画像を得るためには、現
像すべき静電荷像とは反対の極性でしかも適切な大きさ
の電荷量をもつようにトナーを帯電せしめることが必要
であり、二成分系現像剤を用いる方式にお０ては、トナ
ーとキャリアとを機械的に攪拌することによってトナー
ｌＷｉ擦帯電せしめる。このキャリアは導電性キャリア
と絶縁性キャリアとて大別することができる。

導電性キャリアとしては通常酸化されたまたは未酸化の
鉄粉が用いられる。

また絶縁体キャリアとしては、一般に鉄、ニッケル、フ
ェライト等の強磁性体より成るキャリア用粒子の表面を
絶縁性樹脂により均一に被覆したキャリアが代表的なも
のである。

一方、−成分系現像剤の帯電方法としては、機械力、磁
気力、電気力による摩擦帯電法、注入電極忙よる電荷注
入帯電法、コロナ放電器による帯電法が知られている。

前記摩擦帯電法に用いられるものは絶縁性−成分系現像
剤であり、電荷注入帯電法に用いられるものは導電性−
成分系現像剤である。また、その現像原理からはトナー
に磁性を付与することは必要ではないが、トナーの搬送
手段として、或いは静電荷力と磁力とのバランスを利用
したカブリ抑制手段として磁性を与えることもできる。

−成分糸現像剤の摩擦帯電法においては、トナーと攪拌
機、搬送部材、若しくは容器壁との摩擦、或いはトナー
粒子相互間の摩擦によりトナーを帯電せしめる。電気力
や磁気力を用いて−トナーを帯電部材上で移動せしめて
、帯電させる。

電荷注入帯電法においては、現像剤の絶縁性が大きすぎ
れば電荷の注入が困難となり、反対に導電性でありすぎ
ればリークが生ずるようになって大きな帯電量を得るこ
とができないので適当な電気抵抗値を選ぶ必要がある。

又コロナ放電器による帯電法においては、現像剤を均一
に帯電することに意を用いる必要がある。

以上のよう忙して帯電させたトナー粒子は、−二成分系
現像剤に於ては磁気ブラシ法やカスケード法によって、
像担持体上の静電荷像に静電的に配位させ、可視化され
或は更に記録紙に転写され定着固定させる。

一方、帯電せしめた一成分系現像剤の現像剤粒子を、静
電荷像に作用せしめて、本質的には静電荷像の静電引力
を利用して該像様に配位させて可視像化する種々の手段
が知られており、該手段としては現像剤粒子を像担持体
の全面に接触せしめるようにして行なわれるインプレツ
シ窯ン方式等の接触現像方式と、現像剤粒子な像担持体
の全面とは接触せしめず、電界下で飛翔させて行われる
一米国特許第３，８６６．５７４号記載の方式のジャン
ピング方式若しくはタッチダウン方式等の非接触現像方
式とに大別される。

以上述べた帯電方法及び現像方法に用いられる二成分系
或は−成分系現像剤は、前記したそれらの使用方法に適
した特性を満足する様に考慮して製造される。

即ち乾式現像用の現像剤は、その仕様に応じて、カーボ
ンブラック等の着色材、磁性材、導電材等及び可塑性樹
脂を組合せ、可塑性樹脂と組合せるものは樹脂合成時に
混在させるか或は溶融混合し、微粉砕し分級し粒度を揃
えた上現像剤の用に供される。

５− 微粉砕して製造された現像剤粒子は表面状態がそれぞれ
に異なるうえ極微細な粒子が混入するため帯電特性が不
安定となる。

この他に大きな問題点としては、粉砕によって製造され
た現像剤粒子の形状が不定形であり、このことは該粒子
間の凝集を生じやすく、現像剤貯蔵時の安定性、トナー
供給時のディスペンス特性〜帯電した電荷を保持する電
位特性さらには現像された画像の鮮鋭度への影響、繰返
し使用の場合のクリーニング特性にも望ましくない要因
として働く。更に、実際に得られる画質、特に解像力、
鮮鋭度、カブリ等に大きな影響を、与え濃度の高い高品
質画像を安定して得ることができず、好ましくない現象
を生じる原因となっていた。

即ち例えば二成分系現像剤に於てトナー粒子及びキャリ
アー粒子が不定形の場合には、べた黒部に於て筋状或は
斑点の地荒れ模様、不均一濃淡及び該周縁に原画の周縁
にない凹凸を生じ、細線部或は網点部から成る画面に於
ても全体的に見て地荒れ、不均一濃淡があり、且つ周縁
の凹凸によって著しく解像力、鮮鋭度が落ち、帯電方法
為現像方法或は現像剤素材の選択によってはこの欠点を
払拭できない。

また、２つの種類のトナーの組み合わせに係る現像剤に
ついても、不定形を組み合わせたものであるため、ブロ
ッキングがおこり易く流動性、搬送性の点においても問
題があり、特に高速複写機に用いることはできないのが
実状□であった。

前記改良すべき技術的課題に着目し、本発明の目的は、
前記したような画像荒れを生じない現像剤を提供するこ
とである。

この本発明の目的は、静電荷像を現像する現像剤に於て
、該現像剤の粒子の短径と長径の比が１．５以下であり
実質的に球状である粒子から成ることを特徴とする現像
剤によって叶えることができる。

更に本願発明の該現像剤の粒子は表面に該粒子短径の１
／１以上の直径を有するクレータ状四部を有していない
ものである。

本発明は、現像剤粒子の不定形の影響に着目し、凹凸を
有する長短不揃の粒子から成る主にキャリ７− ７−の該形状に由来する摩擦帯電の不均一、トナー搬送
性の不拘−及び主にキャリアーによる像担持体表面の擦
過の発生、及び像担持体表面に静電的に吸引配位される
トナー粒子及び−成分系現像剤粒子（以後トナー粒子と
一括総称する）の凹凸、長短不揃によるトナー粒子表面
突端部への静電荷の偏在、更に該偏在による粒子間配向
の方向性発生による画像周縁のひげ状乱れ等の防止、或
はトナー粒子の像担持体表面に対する均密充填性向上を
考慮し、帯電、現像に関与する粒子の球形化を図ること
から成るものである。

本発明に於て現像剤のトナー粒子の球形化は、熱可塑性
を有する樹脂に該粒子の種類、仕様によ保ったスプレー
ドライヤーに噴入して熔融し表面張力忙よって球形化、
粒子どうしが無接触のまま急冷して球形粒子とし分級し
て所望の大きさの粒子を得る。

或は亦着色材を含有させてモノマーから懸濁重合によっ
てえられる球形粒子を用いてもよい。或　８− は組成物を溶解した溶媒溶液を噴霧乾燥させて球形粒子
としてもよい。

球形キャリアーは前記と同様にしてスプレードライヤ法
等によって樹脂と磁性材を主とした球形キャリアーが得
られるが、この外忙磁性材の製造方法によって該磁性材
のみから成る１００〜２００メツシユの球形キャリアー
を用いることができる。

更に該磁性材のみから成る球形キャリアーを絶縁性樹脂
によって被覆すれば絶縁性球形キャリアーがえられる。

このようにして製造された粒子は、実、質的に球形であ
り短径と長径の比が１．５以下であり、好ましくは１．
３以下である。このようにトナー粒子及びキャリアー粒
子共に実質的に球形から成る二成分系現像剤及び球形粒
子から成る一成分系現像剤を現像に用いることによって
前記したような画像荒れのない画像を得ることができる
。該−成分系現像剤は２つ以上の複数の異なる物質ある
いは／または組成物からなるトナー粒子を意味するもの
であって単に単一の物質あるいは組成物からなる　９− トナーを意味するものでない。

本発明に用いる可塑性樹脂は単量体のホモポリマー、或
はスチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−メ
タクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブ
チル−メタクリル酸メチル共重合体、エチレン−塩化ビ
ニル−酢酸ビニル共重合体の如きコポリマーであっても
よい。

さらにこの可塑性樹脂はスチレン−ブタジェン共重合体
、スチレン−アクリルニトリル共重合倣エチレン−プロ
ピレン共重合体、イソプレン重合体、ネオプレン重合体
等のゴム状重合体あるいはゴム状共重合体であってもよ
い。

その他ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタ
ン樹脂或はポリ尿素樹脂等であってもよし１゜ これらの樹脂は単独で用いてもよいし、２種以上を適宜
組合せて用いてもよい。これらの樹脂の平均分子量は広
い範囲のものが用いられるが、通常は５，０００〜１，
０００，０００％好ましくは１０，０００〜２００．０
００であり、分子量の異なる２種以上のものを適宜配合
して用いることができる。

本発明のトナー粒子に含有させられる着色材としては任
意の適当な顔料または染料が使用される。

これらのトナー著色材は公知であって、例えばカーボン
ブラック、ニグロシン染料、７ニリンブルー、カルコオ
イルブルー、クロームイエロー、ウルトラマリーンブル
ー、デュポンオイルレッド、アニリンイエロー、メチレ
ンブルークロリド、フタロシアニンブルー、マラカイト
グリーンオフサレート、ランプブラック、ローズベルガ
ルおよびそれらの混合物がある。顔料または染料は、そ
れが紙上ではっきり見うる像を形成する様に、トナーを
強烈に着色するのに十分な量がトナー中に存在していな
ければならない。

これら着色材は着色された本発明のトナーの全重量を基
礎にして重量で３〜２０％の量使用されることが望まし
い。

本発明に用いられる磁性材は磁場によってそのものにつ
いては１μ以下の微粒子が、或は単独キャリアとして使
用するものについては１００〜２００メツシーの球形粒
子が容易に得られる事が望ましく特にマグネタイト（四
三酸化鉄）が最も好ましい。代表的な磁性又は磁化可能
な材料としては、コバルト、鉄、ニッケルのような金属
；アルミニウム、コバルト、鋼鉄、鉛、マグネシウム、
ニッケル、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビス
マス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チ
タン、タングステン、バナジウムのような金属の合金及
びその混合物：酸化アルミニウム＼醸化鉄、醗化銅、酸
化ニッケル、酸化亜鉛、酸化チタン、及び酸化マグネシ
ウムのような金属酸化物を含む金属化合物；チツ化バナ
ジウム、チツ化クロムのような耐化性子ツ化物；炭化タ
ングステン及び炭化シリカのような炭化物；７エライト
及びそれらの混合物等が使用しえられる。

これらの磁性材を樹脂と混合練肉して用いる時の添加量
は全重量を基準にして加〜（資）重量％が好ましい。

本発明の現像剤において磁性材の添加量によってはトナ
ー粒子自身が絶縁性になることもあるが、この場合、カ
ーボンブラックの如き導電性材料を添加することによっ
てトナー粒子を導電性にすることができる。

本発明の現像剤には前記した樹脂、着色材、磁性材の他
さらに必要に応じてオフセット防止剤、プレポリマー、
電荷制御剤、流動化剤あるいは液体樹脂等を添加するこ
とができる。

本発明の二成分系現像剤のトナー粒子及び−成分系現像
剤粒子は、１〜５０μであり、特に７〜３０μのものが
好ましく用いられる。粒径が１μ未満のトナーは像担持
体に対するトナーフィルミング現象を起こしやすく、従
って転写紙の汚れの原因となりやすく、また粒径が関μ
以上のトナーは画質のアレの原因になりやすく好ましく
ない。

本発明の球形キャリアは粒子表面が硬（、耐摩耗性に優
れており、化学的にも物理的にも安定であり、しかも高
電気抵抗を有するものであり、これを例えば静電荷像の
現像用現像剤に供したとき　１３− 像電荷をリークせしめることなく鮮明な複写画像を形成
しうる現像剤用キャリアが好ましく用いられる。

また相乗効果として現像時の流動性がすぐれており、現
像効率がすぐれておりその画像濃度は非常に高い。

キャリア粒子は樹脂被覆を施したコーティングキャリア
を形成した場合芯材と樹脂被覆層との接着性のすぐれた
球形鉄粉が好ましい。

例えばシリコン及びマンガンを０．２〜１０重量％含有
する粒子より成り当該粒子の表面にシリコン及びマンガ
ンがより高密度に存在する球形鉄粉が好適に用いられる
。

さらに本発明に係るキャリアは真円度の高い球形鉄粉で
あって、即ち長径と短径との比が１．５以下であり、好
ましくは１．３以下であり１更に球形粒子表面の硬度が
不定形より大であるため保存中及び使用時摩耗及び破壊
を生ぜず効果的な現像性が長期に亘り確保される。又球
形キャリア表面にコーテング被膜を形成した場合でも球
面に均−接　１４− 層性のすぐれた被膜を形成できると共に球形表面が滑面
であることから優れた滑面被膜を有するものとなすこと
ができる。さらには前配粒子表面層が従来技術では達成
し得なかった１０９〜１０Ｉ２Ω・儒という高い電気抵
抗を示すことも可能であり、このため球形トナーとの組
み合わせて現像剤として複写機に装着された感光体上に
形成された静電荷像を現像したとき当該静電荷像の電荷
をリークさせることがなくシャープなトナー像を形成す
ることができる。

本発明に係る球形キャリアを製造するには、例えば鉄粉
キャリアの場合シリコン及びマンガンを０、２〜１０重
量％含有する１〜４　ｍｍ　ｆ２１径の鉄線材を公知の
電気ワイヤーガンに装備し、当該ガンに高電流を流して
鉄線材をアーク放電により熔融し＼高圧の不活性ガスを
導入して噴霧し、これを冷媒中に吹き込み冷却して成形
する。上記電気ワイヤーガンにおいては鉄線材は数十層
に加熱されるので、成分金属は全て熔融混合され、表面
張力の関係でマンガン及びシリコンは鉄の表面上に浮上
析出し、電気抵抗の大なる高密度層を形成し−しかも真
円慶大なる鉄粉が形成されるものと推察される。また上
記製造方法においては熔融鉄材を不溶性ガスにより噴霧
しているので粒子内部及び表面共に酸化されることがな
く、硬く堅牢かつ緻密にして化学的にも物理的にも安定
した鉄粉が形成される。

球形キャリア粒子の粒子の堅牢度についてはマイクロビ
ツカーズ硬度計により粒子表面だけでなく内部をも含め
た硬度（Ｈｍｖ）を測定できる。

本発明に係る球形キャリアは静電荷像現像用現像剤に供
される場合は通常１０〜１０００μの粒径が望ましく、
例えば樹脂中に着色剤、必要により荷電制御剤などを含
有し、粒径１〜５０μの球形トナーと混合して使用され
、球形トナー１〜１０重量部に対し球形キャリア頒〜弱
重量部の割合で混合使用される。

後述する実施例において従来の現像剤と比較したが、い
づれの場合においても、本発明の現像剤が従来品に比し
て格段に優れており、結果的に電子写真用として供した
とき優れた適性を有することが確認された。

本発明の現像剤は近時注目されている高速複写機に充分
に適合しうるものであり、また（資）℃の雰囲気でトナ
ー保存容器に長時間（１ケ月）保存した場合においても
性能に変化はみられず、画像の安定した特徴がそのまま
生かされ、更に複写機の感光体の特命を格段に伸ばすも
のである。

かくして作成された現像剤は静電記録、静電印刷電子写
真等の静電荷像現像用として好適に利用される。

次に実施例を示し本発明を具体的に説明する。

実施例１ １００〜２００メツシユ球形鉄粉（新東プレータ社製）
にスチレンメチルメタクリレ−）　樹１１１１［しり絶
縁性コーテングキャリアー（電気抵抗１０１１Ωａ以上
）と、ポリエステル樹脂１００部にカーボンブラック１
０部、ポリプロピレン３．５部を混合、練肉、熔融し、
後粉砕して微粉末とし３５０℃のスプレードライヤー中
に噴入し瞬時に球形化し、分１７− 級して取分けた平均粒径９．５μｍの粒子からなるトナ
ー（［気抵抗１０　　Ωα以上）を調製した。

前記トナーと絶縁性コーテングキャリアーを、トナーが
２％重量となる様混合し二成分系現像剤を調合し、電子
写真複写機Ｕ　−Ｂｉｘ　４５００　（小西六写真工業
■製）に対し用いた所、小網点及びベタ黒部の周縁が滑
かに鮮明な且つ地荒れのない高品質の画像かえられた（
湿度６０％）。尚上記使用条件でのトナー帯電量は１９
．５μＣ／、９であった。また５万フビ一後感光体表面
のキズが無く、感光体の性能劣化もなく感光体に非常に
よく合った現像剤であった。

比較例１ 前記実施例１に於て、トナーの粉砕微粉末出抜球形化処
理を行なわなかった以外は実施例１と同条件で試行した
所、小網点及びベタ黒部共に鮮鋭度の低い地荒れのある
画像しかえられなかった。

尚キャリアー、トナーの電気抵抗は１ｏ１３Ω儂以上で
あり、トナー帯電量は２２．６μＣ／、９であった。ま
た５００コピ一後感光体表面に多数の直線上のキス１８
− がみられた。

実施例２ １００〜２００メツシユ球形鉄粉ＡＧ−１２０（同和鉄
粉社製）を樹脂で被覆することなくそのま一用いた以外
は前記実施例１と同条件で絵出しを行った所鮮鋭度のよ
い地荒れのない画像かえられた。

上記キャリアーの電気抵抗は５×１０１１ＵｃｒＩＬで
あり１トナーの帯電量は２１．３μＣ／１１であった。

雰囲気中の湿度は６０％であった。

比較例２ １００〜２００メツシユの粉砕不定形鉄粉ＥＦＶＳ合し
、電子写真複写機Ｕ−Ｂｉｘ■に対し用いた所、小網点
及びベタ黒部共に鮮鋭度に劣り、地荒れが認められた。

尚電気抵抗はキャリアー６Ｘ１０”Ωα、トナーは１０
１３Ω薗であり、トナー帯電量は２６．３μＣ／１１で
あった。

比較例３ 前記不定形鉄粉ＥＦＶＳと、前記比較例１に於て用いた
球形化処理を行わなかった不定形トナーを用い、比較例
２と同条件で試行した所、小網点及びベタ黒部共に鮮鋭
度に劣り且つ地荒れが認められた。尚この時のトナー帯
電量は２８．２μＣ／ｇであったＯ 実施例３ スチレンモノマーに着色剤を分散させ懸濁重合させて調
製した球形トナー（特開昭５７−２６８５５号記載）を
用いた以外は前記実施例１と同条件で絵出しを行い、周
縁が滑かに鮮明であり且つ地荒れのない高画質の画像か
えられた。画像濃度は高＜１．７０　　であった。

代理人　　桑　原　義　美

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）静電荷像を現像する現像剤に於て、該現像剤が２つ
   以上の異なる物質からなる粒子また／あるいは異なる組
   成物からなる粒子からなり、該粒子の長径と短径との比
   が１．５以下であり実質的に球形であることを特徴とす
   る現像剤。 ２）前記粒子がキャリア及びトナーからなる特粒径の比
   が２００以下であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項または第２項記載の現像剤。