JPS60150057A - 現像剤組成物 - 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】 産業上の利用分野 本発明は電子写真、静電記録、靜゛α印刷等に於ける静
電荷１３！全現像する乾式現像剤に関する。

さらに詳しくは新しい二成分系現像剤に関する。

従来技術 現在複写機で利用されている現像方式としては、カスケ
ード現像法、磁気ブラシ現像法がよく知られている。現
在広く利用されている磁気ブラシ現像法においては、キ
ャリアと呼ばれる平均粒径約１０μｍ−２００μｍの鉄
粉あるいはフェライト等と、平均粒径１０μｍ〜／Ｓμ
ｍの非磁性粒子（トナー）を混合した二成分系の現像剤
が用いられる。トナーはキャリアとの摩擦帯電によって
キャリア粒子表面に保持され、磁気ロールの磁力によっ
てキャリアとともに感光体表面まで運ばれ、感光体の静
電潜像に応じてトナーが現像される。ついでこのトナー
像を紙などの支持体に転写・定着して複写物とする。

鉄粉あるいはフェライト等を樹脂で被覆せずキヤリアと
して利用するところのいわゆる導電性キャリアは現像忙
際して感光体に近接した現像電極としての効果を果たす
ことで階調性が良く又ペタ黒部は広い面積でも均一な複
写物が得られる。しかし現像剤の寿命が短かいという欠
点がある。

最近、キャリアとして結着樹脂中に磁性粉を分散し、か
つその粒径をトナーのそれとはｙ等しくした粒子音用い
、トナーと混合して磁気ブラシ用現像剤として用いる試
みが知られている。

この現像剤の特色として広い面積に渡るベタ黒部を均一
に現像することができ、かつ階調性に優れた又細線の測
りのない複写物が得られる。さらに樹脂と鉄粉等との比
重差からキャリアが軽量化できるので、キャリアとトナ
ーの衝突による現像剤の劣化を緩和することができ現像
剤の寿命が延びる。

しかし、粒径がトナーのそれとほぼ等しいこの様なキャ
リアを用いて現像を行うと、キャリアが潜像の背景部に
付着するという欠点があることが判明した。これは従来
の大粒径のキャリアでは生じるものでなく、キャリアを
小粒化したためキャリアの保持する磁気力が弱くなるた
め、感光体とキャリアの静電引力が午ヤリアを現像機の
スリーブ上に保持しようとする磁気引力よりも強くなり
易くなるため背景部に付着しやすくなるものと考える。

更にこの様な付着が生じると、転写の際トナーのみなら
ずキャリアも同時に転写され、得られた複写物は背景部
濃度の高い汚れた複写物となってしまう。又キャリアの
転写を防止するための手段としてキャリアを高抵抗化し
ても、この現像を防止することができない。

本発明の目的 本発明はこのような欠点をなくすることを目的とするも
ので、キャリアが背景部に付着することのない乾式現像
剤を提供することにある。

本発明の他の目的は、寿命の長い乾式現像剤を提供する
ことにある。

本発明のさらに他の目的は広いトナー濃度範囲で安定し
た複写物を得る乾式現像剤を提供することにある。

本発明の他の目的は、階調性が優れ、かつ高品質の複写
物を得ることの出来る乾式現像剤を提供することにある
。

本発明の構成 本発明は、結着樹脂中に磁性微粉末を分散し平均粒径コ
Ｏμｍ〜！；　Ｏｔｔ＠に構成されたキャリア粒子と、
結着樹脂中に着色剤を分散し平均粒径３μｍ〜コθμｍ
に構成されたトナー粒子を混合した乾式現像剤において
、キャリア粒子表面にカーボンブラック粒子を付着ある
いは固着させたことを特徴とする。

本発明の構成及び効果 （１）キャリア （、）結着樹脂 キャリアに用いられる結着樹脂としてはプリスチレン、
　Ｉリアクリレート、　−リメタクリレート、Ｉリアク
リロニトリル、ぼりエーテル、　Ｉり塩化ビニル、熱可
塑性ポリエステル、ビニル系樹脂等のホモーリマー及び
それらのモノマーを２釉以上組合わせた共重合樹脂ある
いはそれらの混合物などの熱り塑性樹脂などの他プリウ
レタン樹脂、変性アクリル樹脂、　フェノール樹脂、　
メラミン樹脂、　エリア樹脂等も使用できる。

結着樹脂の分子量としては数平均分子量が７０、θ００
〜７０．０００貞罐平均分子童が、２ｏ　、ｏｏ。

〜ｌＳθ、０００が好ましい。分子量が小さいと結着樹
脂がもろくなり、キャリアが破砕され易く、逆に分子量
が大きくなりすぎると製造が困縮となる。

（ｂ）磁性微粉末 中ヤリア粒子に用いられる磁性微粉末としては感磁性を
示すあらゆる材料が挙げられる。

例えば鉄、ニッケル、コバルト等の金属、金属酸化物、
合金等である。しばしば使用される材料として、四三酸
化鉄、　三二酸化鉄、コバルト添加酸化鉄、　フェライ
ト、　ニッケル微粉末等がある。磁性微粉末の量として
はキャリア粒子全１１に対してｙｏ−ｇｏ重量係が好ま
しく、又６０〜７３重世係であればさらに好ましい。磁
性微粉末の量が５０重量％以下ではキャリアの保持する
磁力が弱いため現像ロール方向への磁気引力が弱くなり
Φヤリアが背景部に現像されやすくなる。又磁性微粉末
の責が８０重量％以上になると結着樹脂同志の結着力が
弱くなりヤヤリアがもろく破壊されやすくなり好ましく
ない。

磁性微粉末の粒径は０．０／　−２，０μｍよシ好まし
くは０．θ３〜／、０μｍ程度が使用される。

又磁性微粉末の形状も特に限定する必要はなく、粒状あ
るいは針状磁性微粉末のいずれを使用しても良く、さら
に又形状の異なる磁性微粉末を所定量混合して使用する
ことができる。針状磁性微粉末を使用した場合、粒状磁
性微粉末だけを使用した場合に比べて現像機スリーブ上
でのキャリアの動きが激しくかつ現像機スリーブ上での
キャリア層厚が厚くなるという特徴がある。

（ｃ）導電性調節剤、帯電制御剤 キャリア粒子には前記以外の成分として導電性調節剤あ
るいは帯電制御剤を含んでいても艮い。導電性調節剤と
しては公知のものが使用可能であり、カーボンブラック
、アルミニウム粉末、銀粉等の導電性粉末がある。

又、磁性微粉末本導電性調節剤としての役所を担うこと
も可能である。キャリア組成物中の導電性調節剤の量は
キャリア中に含まれる磁性微粉末の種類及び量によって
変化する。

本発明に用いる午ヤリアは印加電圧２０，０００Ｖ／ａ
ｍにおける電気抵抗率が１０１０Ωロ〜１ｏ１６Ωαの
範囲にあるのが望ましく、導電性調節剤の量はキャリア
の電気抵抗率を前記範囲内におさまるよう決められる。

キャリアの電気抵抗率が１０Ｑ儂以下の場合、キャリア
に電荷が注入され感光体の＃１ｊｉ潜像めろいは背景部
に現像されやすくなる。そのためキャリアの消費−縫が
多くなったりあるいは複写物の背景部の汚れを生じ好ま
しくない。キャリアの電気抵抗率が１０　Ωα以上にな
ると、ペタ黒部が均一に現像されなくなるため複写物の
品質が悪化する。

帯電制御剤としては公知のものが使用可能であり、ニグ
ロシン系染料、四級アン七ニウム塩、塩基性染料（メチ
レンバイオレット、ビクトリアプル−等）、フタロシア
ニンその他銅あるいはクロム等遷移金属を含む染料など
が挙げられる。　１ （ｄ）キャリア キャリアの平均粒径としては、２０ｐｍ＝　ｋ　０μｍ
が好ましく、さらにコｏｐｍ〜ダＯμｍの範囲であれば
より好ましい。平均粒径が小さくなると、磁気ロールか
ら中ヤリア粒子が受ける磁気引力が小さくなる。キャリ
アの平均粒径が２０μｍ以下になると、上記磁気引力に
よって現像機スリーブ上にキャリアを保持する力が、感
光体とキャリア粒子に働く静電引力に劣るようになり、
キャリアが感光体に現像されやすくなる。さらに、キャ
リアの粒径が小さくなるとキャリアの流動性が悪化し、
現像機内における現像剤の流動性が悪くなるため、現像
剤のブレンド不足あるいはトナー濃度に分布が生じ好ま
しくない、平均粒径が３０μｍ以上になると、従来使用
されている鉄粉等のキャリア粒径と差がなくなるため、
キャリアの小粒径化によって達成される細線再現性や解
像力の優位性が失なわれる。

ｅ）キャリアの製造方法 キャリアの製造方法は特に限定されない。

混練−粉砕法、スルイドライ法及びＦｆＡ濁重合や乳化
重合を利用した直接夏合法が代表的な製造方法である。

キャリア製造時小粒径キャリアの発生を出来る限り少な
くすることが望ましい。製造工程に粉砕１穆が必要な場
合微粉発生量が少ない粉砕法を用いるのが好ましく、ジ
ェット粉砕方式よりも機緘粉砕方式の方がこの点で好ま
しい。なおキャリア製造時に１０μｍ以下の微粉キャリ
ア、遊離した磁性微粉末、カーｙｊ”ンノラック等が生
成する場合、それらを分級除去し、７０μｍ以下の粒子
が含まれる重量百分率を１０％以下好ましく、クチ以下
にすることが望ましい。これら微粉末、微粉キャリアが
存在すれば、感光体と同極性に帯電するトナーが生じる
、あるいけトナーの帯電量が不足するあるいはキャリア
が背景部に付着する等画質の劣化、装置内部の汚染の原
因となる。

（ｆ）付置又は固着カーがンブラック粒子本発明に係る
キャリアはカービンブラックをキャリア成分として混合
してなるものである。これはキャリア粒子中にカービン
ブラックが含まれるあるいは含まれないにかかわらず、
キャリア表面に必須成分としてカーパーンブラックを付
着させてなるものである。通常トナー中には着色剤とし
てカーピンブラックが混合して用いられトナーを製造す
る際カーがンブラックが遊離するため、現像８剤中にも
この遊離カービンブラックが混在している。

しかし本発明では遊離カーダせブラック甘以上のカーが
ンブラックを混合して用−ることによυ本発明の目的を
達成し５る。カーがンブラックの量としてはキャリアに
”対して。、ｏｇ重量係〜／、０重盪係、好オしくは０
．／重量％〜０．７重献チである。遊離カー、＋ｐンブ
ラックの量としてはθ、θ０／重量係〜０．θｇ重量％
　であり、本発明のカーパーンブラック量は遊離カーボ
ンブラック址よ抄十分多ｔを混合して用いるものである
。

カーパーンブラックの種類としては一次粒子径がｏ、ｏ
３μｍ以下のものであれば特に支障なく使用することが
できる。又キャリア表面におけるカーがンブラックの分
散状態を均一にするためにはカー１−ンブラック製造時
に造粒したいわゆる粒径カーがンブラックよシも粉状カ
ーがンノラックが好ましい。

キャリア粒子表面に付着させるいわゆる外添カーがンブ
ラックの量が０．０ｇ　型針チ以下ではキャリアの背景
部への付着を完全に防止することができない。又外添カ
ービンブラックＭ゛がへＯ重貸チ以上で（はキャリアの
電気抵抗率が前述の７０１０１ｃｍ以下となり現像時に
キャリア中へ誘導される電荷量が多くなり、背景部への
付着が発生し又画像部のキャリア付着さえも顕著となり
キャリアの消費量が多くなるだけでなく、キャリア粒子
が十分に定着されないため、複写物が汚れたりあるいは
画像品位が劣ったものとなる。

（ｇ）付着又は固着方法 キャリア表面にカービンブラックを付着させる方法は公
知の方法を使うことができる。

■型混合機、回転羽根式混合機等衆知の混合機を使用し
てカーがンブラックを付着させることができる。カーが
ンブラックをキャリア表面に固着させる方法は、前記の
方法で表面にカーがンブラックを付着させたキャリアを
公知の熱風処理方法によりできる。

（１１）　）　す　一 本発明に用いられるトナーとしては結着樹脂中に着色剤
を分散した平均粒径！μｍ−一〇μｍの非磁性粒子であ
る。

（、）結着樹脂 結着樹脂としてはポリスチレン、　ポリエチレン、　ぼ
りプロピレン、　プリ酢酸ビニル等ビニル系樹脂、　ポ
リアクリレート、ポリメタクリレート、　ポリアクリロ
ニトリル、　ポリエーテル、　熱可塑性ポリエステル、
　ポリ塩化ビニル、　セルロース系樹脂、ポリカーがネ
ート及びそれらのモノマーの共重合、グラノト及び架橋
樹脂などが用いられる。又これらの樹脂はその目的に応
じて、一種類とは限らず二種類以上の混合物として用い
ることも出来る。

上記樹脂を用いたトナーは主として加熱定着方式で使用
されるが、ワックス状材料、アイオノマー等弱架橋菫合
体、ブロック共重合体等のゴム状物質などいわゆる感圧
変形材料を結着樹脂の一部として用いた圧力定着可能な
トナーも又本発明に使用することができる。

（ｂ）トナーの製造方法 本発明のトナー製造方法は特に限定されない。混練−粉
砕法、スゲレイドライ法、及び懸濁重合や乳化重合を利
用した直接重合法が代表的な製造方法として知られてい
るが、どの様な製造方法を採用することも可能である。

なおトナー製造時に／μ以下の微粉トナー、遊離したカ
ーデンブラック、ａ性体微粉末等が生成する場合にはそ
れらを分級することが望ましい。これら微粉末、微粉ト
ナーが存在すれば、画質の劣化、装置内部の汚染の原因
となる。更に光導電体表面をクリーニングする場合も極
めて不都合である。そのため７μｍ以下の微粉トナー、
より好ましくは３μｍ以下の微粉トナー及び遊離カーが
ンブラック、磁性体粉末等は分級操作等により除去する
ことが望まれる。

（ｃ）外部添加剤 本発明のトナーにはトナー粒子に良好な流動性、帯電性
を保持させるため、絶縁性微粒子を外部添加剤として用
いることができる。

絶縁性微粒子としてはステアリン酸亜鉛、ステアリンｒ
浚カルシウム、　アルミナ、　ポリ弗化ビニＩＪデン、
　酸化ケイ素、　酸化亜鉛が選ばれる。これら絶縁性微
粒子のうちから７種又は、２種以上の混合物をトナー粒
子の外部添加剤として用いる。

外部添加剤として用いられる絶縁性微粒子はトナー粒子
に対してθ、２重量％〜コ、３Ｍ量チが必要とされ、好
ましくは０．４！重蓋〜／、！ｒ重葉係が望まれる。絶
縁性微粒子の積がトナー粒子に対してＯｏ、２重ｉｔ％
以下ではトナーの流動性が悪く現像機内へ一定量を継続
的にディスペンスすることが雌しいとい５間頭がある。

絶縁性微粒子の世が２．５重世％を越えると微粒子の一
部がトナーに付着せず遊離して存在するため複写物の一
部が白ぬけする等好捷しくない。

又これらの絶縁性微粒子は前記の艮好な流動性を保持さ
せる以外に、保存安定性の改善あるいは光導電体表面へ
のトナーのフィルミングを防止し、トナーのクリーニン
グ性を向上させる効果をも合わせ持っている。

（ｃ）　ト　す　−　１−１ 現像剤中のトナーの重量は百分率で３〜コタチが望まし
い。現像剤中のトナー分率が３％以下の場合、十分な画
像濃度が得られない。一方現像剤中のトナー分率が、２
３チ以上であれば、トナーが十分な帯電ｔｖ持つことが
できず、背康部を汚したり、トナー飛散が激しくなり好
ましくない。

（１１Ｄ現像剤 上記のトナーとキャリアが混合され本発明の現像剤とし
て用いられる。組合わされるトナーとΦヤリアは互の粒
子同志による摩擦帯１！量を考慮して選択される。トナ
ーの帯電量が小さい場合、トナー飛散が撤しくなり複写
機が汚染され易くなる。又複写物の背景部が汚れ易くな
る。

逆に帯電量が高くなり過ぎると、現像濃度が不十分にな
る。又トナーの帯’ｔｊｉｔが高くなるに従って、キャ
リアの保持する電荷量も大きくなるため、キャリアが背
景部に現像され現像剤中のキャリアが多ｔＫ消費されさ
らに背景部に現像されたキャリアが転写され複写物の背
景部を汚すことになる。従ってトナーの帯電量としては
現像剤に対するトナー重量として１０％において３〜ｉ
ｓμｅ　／　Ｅｌ好ましくはＳ〜／コμｃ　／Ｉｉが望
ましい。トナーの帝′＃ｔ＠は感光体と現像バイアスの
差が５ｏｏｖの場合に、感光体に現像されたトナー１讐
とこのトナーの保持する電荷量から算出される。トナー
の帯電量が３μａ　／　ｇ以下の場合、前記のようにト
ナー飛散や背景部の汚れが発生しやすくなる。又／、１
−μｅ　／　１以上の場合には画像濃度が不足気味にな
り又キャリアが背景部に現像される現象が表われる。

キャリア粒子及びトナー粒子に使用する樹脂は上記のト
ナー帯電量の範囲におさまるように選択される必要があ
る。即ちトナー及びキャリア粒子に用いる樹脂は前記し
た結着樹脂が夫々任意に使用されることはなく、トナー
帯電量が３μｓ　／　Ｉ　Ｑ範囲になるように選択され
る。トナー粒子の帯電量を左右するものは、トナー及び
キャリアに使用される結着樹脂のみならず、磁性粉、カ
ーボンブランク等導電性調節剤さらには電荷調節剤等が
ある。従ってトナー粒子の帯電量はトナー及びキャリア
の結着樹脂及びその他添加剤の組成により大きく変化す
るため、トナー及びキャリア粒子に使用される結着樹脂
は、その他組成物の構成割合によって好ましい組合わせ
が変化する。

トナー粒子が好ましい帯電量を保持するため使用される
結着樹脂の選択の目安としては、結着樹脂の帯電列を利
用することができる。

−例としてトナー（あるいはキャリア）の結着樹脂とし
てポリエステル系樹脂が選択される場合、比較的強い正
常電性を持つアミノ基あるいはイミド基を含む樹脂をキ
ャリア（あるいはトナー）の主結着樹脂として使用する
と、トナーの帯電量が大きくなり好ましくない。しかし
前述した事柄から理解されるように、樹脂の帯電列だけ
をキャリアあるいはトナー用結着樹脂選択の基準として
使用することはできない。

しかし、本発明に従い、キャリア表面にカー　）ｌ？ン
ブラック粒子を付着又は固着させることによりトナーの
帯電量の制御が可能となるので、キャリア、及びトナー
の結着樹脂の選択の自由度を向上させることができる。

本発明の現１象剤は電子写真における乾式現像剤として
用いられる。本発明による現像剤はスリーブ回転型ある
いはスリーブを固定し、スリーブ内部の磁石を回転させ
るいわゆる磁気ロール回転型あるいはスリーブ、磁気ロ
ール両回転型の磁気刷子現像装置を用いることができる
。キャリアとしての機能をもつ磁性粒子によって非磁性
トナーを静電潜像現像位置まで、上記現像機のいずれか
を用いて搬送し、そこで非磁性トナーを静電吸着などに
よって光導電体上に移動させて該光導電体上の静電潜像
を現像し、次いでコロナチャージャにより転写紙にトナ
ー画像を転写させ定着させる。本発明による現像剤を用
すると定着像あるいは光導電体上の背景部には従来のよ
うなキャリア付着が見られない。

このように本発明によるカーゼンブラックを付着させた
キャリアを使用した現像剤はカーがンブラックを付着し
ないキャリアを用いた現像剤に比べ、キャリアが背景部
に付着するといった問題を生じない。この理由の詳細は
不明であるが、恐らくキャリアが保持する電荷の一部が
キャリア表面のカーゲンブラックの助けにより放電し、
キャリアの電荷量を適度に制御するものと考えられる。

キャリアの電気抵抗率を小さくすればキャリアの保持す
る電荷量を小さくする仁とが出来るが、前述のようにキ
ャリアが誘導電荷のため現像されるため、キャリアの電
気抵抗率は１０８Ωα好ましくは１０　Ωα以上とする
のが良い。

実施例の説明 以下に本発明を実施例にて説明する。勿論本発明はこれ
らの例のみ忙限定されるものではない。

文中「部」とは「重量部」を意味する。

キャリア参考例／ カーがンブラック（キャがット社製　ＢＰＬ）　、１部
を溶融混練し冷却後粉砕して磁性微粉末を得た。

この微粉末を風力分級機で分級した。１０μｍ以下の微
粒子の量はダ重ｔチでこの粒子の平均粒径は３０μｍで
あったのでこの磁性微粉末をキャリアとして使用するこ
とにした。

キャリア参考例ユ キャリア参考例／のキャリアに０．３重−［ｆ％のカー
ｌζノブラック（キャー？ット社製、モナーク７．３０
０　）を回転羽根式混合した後／ｇＯｏＣで熱風処理し
カーがンブラックを磁性微粉末表面に固着しキャリアを
得た。熱風処理後の１０μｍ以下の微粒予検は３重量部
で、平均粒径は３０μｍ　であった。

キャリア参考例３ 四三酸化鉄（戸［Ｄ１朶社製、商品名ＭＴＡ７１ＩＯ）
　り０部カーがンブラック（キヤゲット社製　ＢＰＬ）
　３部キャリア参考例／及びキャリア参考例コの方法で
カービンブラックを磁性微粉末表面に固着した。この微
粒子の７０μｍ以下の甘は３重ｆ％で、平均粒径は、２
７μｍであった。

キャリア参考例ダ 四三酸化鉄（チタン工業社製ＲＢ−ＢＬ）　７０部カー
ぎンブランク（ギヤゲット社−Ｂｖｘｃ−クコ）　３部
キャリア参考例／の方法で得た磁性微粉末にカー＆ンブ
ラック（キャブラド社製モナークｇｇθ）′ｆ：０．３
重量％を加え、回転羽根式混合機で混合しキャリアを得
た。７０μｍ以下の微粉子は３重ｔチで、平均粒径は３
．２μｍであった゛。

キャリア参考例タ キャリア参考例ダで得た磁性微粉末に、カーがンブラッ
ク（キャビント社製モナークｇｔｒｏ　）を八−重殺ｑ
ｂを加え、回転羽根式混合機で混合しキャリアを得た。

１０μｍ以下の１址分率及び平均粒径はキャリア参考例
ケと同じであった。

以上のキャリア参考例のうち参考例２．３．’１が本発
明に適合するものであり、参考例／、３は本発明に適合
しないものである。

トナー参考例／ ポリゾロピレン（ＰＰ）’を幹とし、スチレン−ｎブチ
ルメタクリレート共重合体を枝とするグラフト共重合体
Ｃ３！；／３０／／Ａ；）　Ａ　３部とスチレン−ｎブ
チルメタクリレート架橋共重合体（７θ／　３０）　、
２　＆部とカービンブラック１０部とを混合、溶融混練
、微粉化して平均粒径／３μｍの微粒子を得た。この微
粒子にポリ弗化ビニリデンｏ、ｙ　Ｍ量チと酸化ケイ素
／、０重世係全Ｖ型プレンダーで混合しトナーとした。

トナー参考例コ 低分子量ポリスチレン　りＳ部 酸化タイグＩリエチレンワックス（酸価コｊ）　／、１
−ｍカービンブラック（キヤがット社製ＢＰＬ）　／θ
部これを溶融混線、微粉化して平均粒径／、２μｍの微
粒子を得た。この微粒子にステアリン酸カルシウムθ、
ｌＩ重ｉｔチと酸化ケイ累Ｏ６ｇ重せ係をｖ聾混合機で
混合しトナーとした。

実施例及び比較例 キャリア参考例／−＆及びトナー参考例／−，２で示”
したトナーとキャリア各−ｇＬ類を混合して現像剤とし
ゼロツククコ３００型複写機金用ｉて複写を行った。こ
の結果を第１表に示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 結着樹脂中に磁性微粉末を分散し平均粒径コθμ濯〜Ｓ
   Ｏμｍに構成されたキャリア粒子と、結着樹脂中に着色
   剤を分散し平均粒径３μｍ−，２０μｍに構成されたト
   ナー粒子を混合した乾式現像剤において、キャリア粒子
   表面にカーはンブラック粒子を付着あるいは固着させた
   ことを特徴とする乾式現像剤。