JPS5972451A - 磁性トナ− - 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】 本発明は電子写真法等の静電荷像の現像に用いられる現
像剤に関し、更に詳しくは上記の乾式現像に於ける一成
分系磁性現像剤の改良に関する。

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、数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−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引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いては、ト
ナーとキャリアとを機械的に攪拌すルコとによってトナ
ーを摩擦帯電せしめるので、キャリアの特性、攪拌の条
件等を選定することにより、トナーの帯電極性および帯
電量を相当程度制御することが可能である。

以上のようにして帯電させたトナー粒子は、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、或いは更に記録紙に転写
され定着固定させる。

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、注入電極による電荷注
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−成分未明、
像剤で６９、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（静電クーロン力）と磁
気力とのバランスを利用したカブリ抑制手段として磁性
を与えることが積極的に活用される。

而して、−成分系現像剤を用いる現像方式においては、
トナー濃度変化が本質的に生ずることがなくて現像器の
構成が簡素化される点および現像剤の特性が長時間に亘
って劣化せずに安定に得られる点などにおいて、二成分
系現像剤を用いる方式に比して優れてはいる。

一成分系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＃動せしめて
、帯電させる方法でもよい。

電荷注入帯電法においては、現像剤の絶縁性が大きすき
れは電荷の注入が困難となり、反対に導電性でおりずき
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、ｙ　’ＦＪｉ気抵抗値を選ぶ必
要がある。また、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ｙ　〃Ｘ
６る。

−万、＃箪せしめた一成分系現像剤粒子を、静電、クエ
源に作用せしめて、本質的に（はｎ電荷像の静電引力を
利用して該像様に配位させて可研（家化する種々の手段
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ッ
ション方式等の接触現像方式と、現像剤粒子を像担持体
の全面とは接触せしめず、電界下で飛翔させて行なわれ
る、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
１家方式とに大別される。

一成分系現像剤は、前記したような帯電方法および現像
方式によって像担持体上の静電荷像に静電的クーロン力
Ｃてよって配位させ、史に記録紙に転写される。

前記したように１成分糸現像剤は、二成分系現像剤より
も現像剤自体として優れた点を有し、また高画質に適合
する現像方式に適用できることから、前記したように現
像剤粒子の中に磁性劇料が積極的に取り入れられ、改碧
が進められた結果、磁性拐料含有に起因する転写紙への
定着不良、或いは多価マグネットローラ搬送方式に於い
て現像導入部分の画像先端欠は落ち、或いは現像方向江
平行な画像線の現像導入部が細くなり現像端局と画像線
の大きさが異って来るという先端痩失等、画像不斉現象
が起る等の問題が生じて来ている。

これらの問題を含んで一成分系磁性現像剤（以後トナー
と称する）の粒子（以後トナー粒子と称する）に含有せ
しめる磁性材料の保磁力（以後ＨＣの記号を用うること
がある）に関して検討が進められ、現在の所１（ｃが高
い場合、トナーの搬送性に有利であることについては一
致しているが、現像効率、画質等総合的に高）１ｃを址
とするもの（例えは、特開昭５５−９５１２号、同５５
−１２９７７号、同５５−１２９７９号等）、或いは低
Ｈｃを是とするもの（例えば、特開昭５６−９１２４１
号、　同５６−９１２４２号、同５７−４６２５４号等
）があり且つ該観点のＨｅの上限、下限が変錯して、そ
の効果は定かでない。

前記トナーに関する諸問題に着目し、本発明の目的は、
安定に高画像濃度を与え、前記した画像不斉現象を起さ
ず正則画像を与えるトナーを提供することにある。

該目的は、保磁力が１００エルステツド（Ｏｅ）以下の
磁性材料と保磁力が１８０エルステ・ント（Ｏｅ）以上
の磁性材料とを含有する磁性トナーによって達成するこ
とができる。

本発明者等社前記目的に沿フて鋭意研究し５た結果、保
磁力が高い場合には一般的にトナー搬送性が向上する反
面、次の知見をえた。即ち、保磁力が高い場合には、 １、　スリーブ上、像担持体上、或い社現像槽等での磁
性トナーの凝集が起り易く、像担持体上の静電帯電面を
旬覆するためのトナーの滑かな流動拡散性が損われ、画
質の荒れ、鮮鋭度、解像力の低下につながる。

２、　多極マグネットロールの磁気力および該ロールの
磁気によってトナーに誘磁された磁気力と、該トナーに
生起した静電荷および像担持体上の静電荷との間の静電
クーロン力とのバランスに於いて、トナーを像担持体上
の像様に付着配位させる際に、前記した先端欠落ち、先
端痩失等の画像不斉現象が起り易く、正則画像が得にく
い。

３、　　Ｈｃが適当範囲を超えて太きいと、像担持体と
トナー間の静電クーロン力よりも多極マグネットロール
とトナー間の磁気力が大きくなり、像担持体へのトナー
供給効率が落ち、高濃度画像かえられない。

多極回転５マグネツトロールによる現像に於いてトナー
の保磁力とトナーの像担持体への付着量は例えばトナー
の帝電量約２０ρｃ／Ｅの場合、トナーの保磁力Ｈｃ（
Ｏｅ　）と付着量Ｗ（η／　ｃＪ　’）の関係は第１図
の如くなった。第１図に於いて縦軸は付刃１量Ｗ（Ｉｎ
ｉｉ’／７）、横軸はＨｃ（Ｏｅ）である。使用したト
ナーは磁性材料６０重量部、カーボンプラウク１０重量
部およびポリエステル樹脂４０重量部から成る。

第１図に示すように両者の関係１４２次関数的であって
、ＷはＨｃが１７０〜１８００ｅ　に於いて極小値Ｐを
示す。

前記トナーでベタ黒部の濃度１．４以上にするためには
、付着量Ｗを１．７〜／ｄ以上にする必要があり、従っ
てＨｅをＷ　−Ｈｃ　曲線の極小点Ｐの低Ｈｃ側に於い
てＨｃが６０’Ｏｅ以下であることが必要である。しか
しＨｃがあまり小さいと搬送量が少なくなることから小
さな異物が介在する時には高濃度の中に明瞭な庇が発生
する。まだ極小点Ｐの高Ｈｃ側に於いては一定値以上に
於いてトナー搬送性のよさを相殺し、前述した画像を無
価値ならしめる範囲が拡がっている。

前記Ｗ−Ｈｃ　曲線の形、位置、従って極小点Ｐの位置
は帯電量、トナー粒径、トナー物性、その他の条件の実
用範囲の変動で多少の変動がある。

従って、本発明は低Ｈｃ側によって高濃度正則画像を与
え、且つ高Ｈｃ側によってトナー搬送性のよさを活用し
、画像形成の安定化を図ることから成っている。

即ち、保磁力が１００エルステ・ント以上の磁性材料ト
１８０エルスデ・、）以上の磁性材料とを併せ用いるも
のである。

本発明の好ましい態様として低ＨｃＩＩＩｌ砒性材料は
１００〜５（Ｏｅ）の範囲であり、高ＨＣｌ１１１磁性
拐料は１８０〜４０００ｅの範囲である。更に好ましく
はｌ（Ｊ〜６ＵＯｅ　と１８５〜３０００ｅ　　との併
用が有効である。

また、高）ｌｃ側磁性材料の量は低Ｈｃ側磁性材料の量
の４１５以下がのぞましく、更に好ましくは１／３〜１
／２ｏである。

また、高低両ｊｓｃ、ｇｙｔ性材料は上記の比に混合し
て単一トナーとしてもよいし、各々別個にトナーを調製
し、該トナーを上記比に混合した複合トナーとしてもよ
い。

更に既に開発されているトナーコーテング法によって適
当な樹脂によって被覆し、絶縁性、転写紙への定漸性の
向上を図ることができる。なお、トナーの電気抵抗（絶
縁性）ね、トナーの現像方式に従って上記被覆法、或い
はカーホン等の添加によって適当に与えればよい。

本発明のトナーに用いられる磁性損料は磁場によ１・て
、その方向Ｋ　ｊ＆化する物質であり、好ましくは黒色
でアリ樹脂中に良く分散して化学的に安定であり、更に
粒径としては１μ以下の微粒子状のものが容易に得られ
ることが望ましく、特にマグ坏タイト（四三酸化鉄）が
好ましい。

代表的な磁性まだは磁化可能な材料としては、コバルト
、鉄、ニンケルのよｆ）な金属ニアルミニウム、コバル
ト、鋼鉄、鉛、マグ坏シウム、ニンケル、スズ、却鉛、
γ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およびその混合物：酸化ア
ルミニウム、酸化鉄、酸化銅、酸化二・νケル、酸化亜
鉛、酸化チタン、および酸化マグネンワムのような金属
酸化物を含む金属化合物；チ・ン化ノくナジワム、チ・
ン化クロムのような耐火性チ・ン化物；炭化タングスデ
／および炭化シリカのような炭化物；フェライトおよび
それらの混合物等が使用し、適当な保磁力の磁性拐料か
えられる。

本発明のＨｃが１０００ｅ以下の磁性材料としては例え
は三二酸化鉄、四三酸化鉄、Ｆｅ　−Ｐ　、　Ｆｅ−Ｃ
。

Ｆｅ−８ｉ　、　Ｆｅ−Ａｆ　、　Ｆｅ−８ｉ−Ａｆ　
、　Ｆｅ−Ｎｉ等、酸化鉄、鉄合金、ＡＪ”、　Ｍｎ、
　Ｚｎ、　Ｃｕ、　Ｎ！　、　Ｍｇ、　Ｙ、　Ｇｄ　＆
）酸化物を含むフェライトかめる。

好ましくは酸化鉄、軟質性フェライトである。

また、Ｈｃが１８００６以上の磁性材料としては例えば
三二酸化鉄、四三酸化鉄の酸化鉄、Ｂａ。

Ｓｒ　、　ｐｂ等を含む７エライトＣ，Ａｊ！、　Ｎｉ
、　Ｃｏ　。

Ｃｒ、Ｔｉを含む鉄合金Ｓｗ　、　Ｐｒ等を含む磁石拐
料、Ｍｎ−Ａｌ　、　Ｍｎ−Ｂ　ｉ等Ｍｎ合金がある。

っ好捷しくに酸化鉄、硬質性フェライトでおる。

酸化鉄は、酸素量、熱処理、表面処理等によ−・て、そ
の特性を大きく変化させることができる。

そのため、芙用的に重要な材料とな７ている。ここで使
用するものとしては、特に軟質性フェライトと硬質性酸
化鉄の組み合わせにおいて好適に用いることができる。

これらの磁性材料の添加量は、本発明のトナー全重量を
基礎にして加〜関重量％が好ましく、平均粒径は０．０
５〜５μのものが通常使用される。

本発明のトナーに用いる可塑性樹脂は単量体のホモポリ
マー、或いはスチレン−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知きコポリマー
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体、エチレン−
プロピレン共重体、イソグレン皇合体、ネオグレン重合
本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。

更に本発明のトナーには可塑性樹脂として、テレフタル
酸、イソフタル酸、アジピン酸、マレイン酸、コ・・り
酸、セパチン酸、チオングリコール酸、ジグリコール酸
等の二塩基酸とエチレング１ノコール　ジエチレンクリ
コール、１．４−ビス（２−ヒドロキシエチル）ベンゼ
ン、１，４−シクロヘキサンジメタツール、プロピレン
グリコール等のグリコールとから得られるポリエステル
樹脂、その他ポリウレタン樹脂、ポリ尿素樹脂、ポリア
ミド樹脂、エポキシ樹脂、或いはフェノールホルマリン
位■旨等を用いることかできる。

これらのトナーに用いる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又もよい。

これらの樹脂の平均分子量は広い範囲のもの力；用いら
れるが、通常は５．ｏｏｏ〜１，０００，０００、好ま
しくは１０，０００〜２００　、０００であり、　分子
量の異なる２棟以上のものを適宜配合して用いることが
できる。

本発明のトナーに用い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。これらのトナー着色材
は公矧であって、例えばカーボンブラック、ニグロシン
染料、アニリンブルー、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、テユボンオイルレ
・ンド、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、ローズベン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％の前便用づれることか望まし
い。

本発明のトナーには前記した樹脂、着色材、磁性材料の
他、さらに必要に応じてオフセ・ント防止剤、プレポリ
マー、電荷制御剤、流動化剤あるいは沿体樹脂等を添加
することができる。

本発明のトナーは、樹脂中に適量の強磁性微粉末を分散
して加熱混練し、冷却後粉砕し５〜３１ＪＪｐに分級し
て作成し、または粉砕した粉末をさらに熱処理によって
球形化して作成し、あるいは樹脂と強（み性徴粉末を溶
剤中で分散し、回転円版型の噴霧乾燥機を用いた噴霧乾
燥法によつ又造粒して同様に分級して作成する。このよ
うにして作成したトナーは、１〜５０　／Ｊであり、特
に７〜３０μのものが好ましく用いられる。粒径が１ρ
未満のトナーは像担持体に対するトナーフィルミンク現
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、才た粒径が５０　ｔｒ以上のトナーはｉＩ！１１
質のアレの原因になりやすく好ましくない。

次に不発明を実施レリによって説明するる実施例１ 上記組成の混合物を２本ロールで練肉し熔融冷却後、粉
砕分級し平均粒径１５ρｍの磁性トナーを調製した。

該トナーを電子写真複写機によってランニングテストを
行９た。コピー数５，０００枚に及んでも画像製置は平
均１．４２に正規分布的に維持づれ、また正則画像が安
定して見られた１゜ 実施例　２ トナー敦素Ａ　ドブ−７要素Ｂ 上記２種の組成の混合物を夫々別個に充分に練肉、熔融
、冷却後粉砕し、該粉砕された粉末を３５０℃のスプレ
ードライアに噴太し、球形化し、分級し°て平均粒径１
０μｍのトナー要素Ａおよびトナー要素Ｂを得た。上記
トナー要素ＡおよびＢをＡ　／　Ｂ　＝　１（＋／２に
混合し不発明のトナーを調製した。

該トナーを電子写真複写機にかけたところ少なくとも７
，０００牧コピーまでは平均画像濃＃ｉ、ｓ。

を維持し、且ついづれのコピーに於いても正則画像を与
えた。

比較例　１ 上記混合物を実施例１と同様にして平均粒径１５μｍの
磁性トナーを調製し、実施例１と同粂件のランニングテ
ストに掛けた。該テスト初期には画像濃度平均０．９２
を与えたが４，０００枚コピー後、画像濃度の低下が認
められ平均０．８１を示した１、まだ画像不斉現象が認
められた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、トナー中の磁性材料のＨｃ値（Ｏｅ）とトナ
°−の静電荷潜像への付着量Ｗ　（”ｆ　／　ｃａ　）
の関保を表わしたものである。 代理人　桑　原　義　美

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 保磁力が１００エルステツ）　（Ｏｅ　）　　以下の磁
   性材料と、保磁力が１８０エルステツド（Ｏｅ）以上の
   磁性材料とを含有する磁性トナー。