JPS62143063A - 静電荷像現像用磁性トナ− - 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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、ｕ子写真法２ｍ１；記録法、静電印刷法など
において形成される静電荷像？現像するのに用いるトナ
ーに関し、特に絶縁性の磁性トナーに関する。

〔従来技術の説明〕

従来電子写真法としては米国特許第２，２９７，６９１
号明細書、特公昭４２−２３９１０号公報（米国特許第
３，６６６．３６３号明細書）及び特公昭４３−２４７
４８号公報（米国特許、＠　４．０７１，３（ｉ１号明
細書）等に記載されている如く、多数の方法が知られて
いるが、一般には光導電性物質を利用し、種々の手段に
より感光体上に電気的潜像を形成し、次いで該潜像をト
ナーで現像分子ｆなって可視像とし、必要に応じて、紙
等の繁写材にトナー画伶を転写した後、加熱、圧力等に
より定着し、投写物を得るものである。

静電潜像をトナーを用いて可視像化する現像方法も種々
知られている。例えば米国特許第２８７４０６３号明細
書に記載されている磁気ブラシ法、同第２６１８５５２
号明細書に記載されているカスケード現像法及び同第２
２２１７７６号明細書に記載されているパウダークラウ
ド法、ファーブラシ現像法、液体現像法等、多数の現像
法が知られている。これらの現像法において、特にトナ
ー及びキャリヤーを主体とする現仰剤を用いる磁気ブラ
シ法、カスケード法、液体現像法などが広く実用化され
ている。これらの方法はいずれも比較的安定に良画像の
得られる優れた方法であ４．）が、反面キャリヤーの劣
化、トナーとキャリヤーの混合比の変動という２成分現
像剤にまつわる共通の欠点を有する。

か＼る欠漬を１！７Ｉ避するため、トナーのみよりなる
１成分系現像剤を用いる現像方法が各種提案されている
が、中でも、磁性を有するトナー粒子より成る現像剤を
用いる方法に優れ７こものが多い。

米国特許第３，９０９，２５８号明細書には電気的に導
電性を有する磁性トナーを用いて現像する方法が提案さ
れている。これは内部に磁性を有する円筒状の導電性ス
リーブ上に導電性磁性トナーを支持し、これを静電像に
接触せしめ現像するものである。この際、現像部におい
て、記録本表面とスリーブ表面の間にトナー粒子により
導電路が形成され、この導電路を経てスリーブよりトナ
ー粒子に重荷が導かれ、静１Ｘ像の画像部との間のクー
ロン力によりトナー粒子が画像部に付着して現像される
。この導電性磁性トナーを用いる現像方法は従来の２成
分現像方法にまつわる問題点を回避した優れた方法であ
るが、反面トナーが導電性であるため、現像した画像２
、記録体から普通紙等の最終的な支持部材へ静電的に転
写する事が困難であるという欠点を有している。

静電的に転写をする事が可能な高抵抗の磁性トナーな用
いる現像方法として、トナー粒子の誘電分極を利用した
現像方法がある。しかし、か＼る方法は本質的に現像速
度がおそい、現像画像の濃度が十分に得られない等の欠
点Ｂ有しており、実用上困灘である。

高抵抗のすなわち絶縁性の磁性トナーを用いるその他の
現像方法として、トナー粒子用互の摩擦、トナー粒子と
スリーブ等との摩擦等によりトナー粒子を摩擦帯電し、
これと静電像保持部材に接触して現像する方法が知られ
ている。

しかしこれらの方法は、トナー粒子と摩擦部材との接触
回数が少なく摩擦帯電が不十分となり易い、帯電したト
ナー粒子はスリーブとの間のクーロン力が強まりスリー
ブ上で凝集し易い、等の欠点を有しており、実用上困難
であった。

ところが、特開昭５５−１８６５６号公報等において、
上述の欠点を除去した新規な現像方法が提案された。こ
れはスリーブ上に磁性トナーをきわめて薄く塗布し、こ
れを摩擦帯電し、次いでこれを静電像にきわめて近接し
て現像するものテする。この方法は、磁性トナーなスリ
ーブ上にきわめて薄く塗布する事によりスリーブとトナ
ーの接触する機会ご増し、十分な摩擦帯電を可能にした
事、磁力によってトナーを支持し、かつ磁石とトナーを
相対的に移動させる事によりトナー粒イ相互の凝集をと
くとともにスリーブと十分に摩擦せしめてしΣる事、ト
ナーを磁力によって支持し又これを静電像に接する事な
く対向させて現像する事により地力ブリを妨止している
事等によって優れた画像が得られるものである。

しかし、上記の改良された絶縁性トナーを用いる現像方
法には、用いる絶縁性トナーに関わる不安定要素があり
、環境条件の影ｖＩ企受けやすいという問題がある。と
いうのは、絶、１性トナー中には微粉末状の磁性体が相
当量混合分散されており、該磁性体の一部がトナー粒子
の表面に露出しているため、磁性体の分散の程度が、絶
縁性磁性トナーの流動性および摩擦帯電性に大きく影響
し、結果として、トナーの現像特性。

耐久性等のトナーに要求される種々の特性の変動あるい
は劣化をひき起こすこととなるためである。また、該磁
性体の分散の程度は、トナー製造工程において、微粉砕
後のトナー粒子の組成的な不均一さに結びつき、トナー
特性を大きく左右する。さらには、使用環境が高湿の場
合には、トナーの流動性が低下するため、トナーに凝集
が生じ、磁気力によっては該トナーの凝集を充分に解く
ことが困難となり、そのため、トナーの摩擦帯電性が不
充分となって画質および画像濃度の低下なきたすことに
なる。

一方、従来磁性トナーに用いる磁性体として、強磁性の
元素およびこれらの元素を含む合金や化合物、例えば、
マグネタイト、マグネタイト。

フェライトなどの鉄、コバルト、ニッケル、マンガン、
亜鉛等を含む化合物が用いられている。

この様な磁性体粉末に要求される特性として、■最大強
磁力が４　Ｑ　ｅｍＶｇ以上であること。■保持力が５
０〜４０００θ程度であること■固有電気抵抗率が１０
２〜１０’Ω−備であること■実用上充分な黒色度を有
すること■良好な耐湿性を有すること■結着樹脂との混
合性が良好なこと等が知られており、一般的には、顔料
として汎用されている、いわゆる鉄黒と称される四三酸
化鉄（マグネタイト）を用いている場合が多く、また、
磁性トナーに用いる磁性体としてマグネタイトを用いる
ことを記載した特許文献も多く存在する。しかしながら
、マグネタイトは上記の特性をおおむね満足するもので
はあるが、絶縁性磁性トナーとして用いた場合には、結
着用樹脂との混合性、トナーの凝集性、摩擦帯電性、耐
久性等の点で、さらにその特性について充分な吟味が必
要とされるものである。

さらには、現在、大半の磁性トナーは、結着樹脂および
磁性体等のトナー原材料の各々と粉体状で混合した後、
該樹脂を熱ロール、熱ニーダ等を用いて熱溶融、混練し
、冷却後、粗粉砕。

中粉砕、さらに微粉砕の工程２経て微粉体状とし、それ
を風力分級機等を用いて分級するという方法で製造され
るのが通常であるが、該工業的トナーの製造という観点
からみると、前述の絶縁性トナーの特性の安定化のため
には、これらの諸工程の中でも特に混練の工程が重要な
ポイントとなる。

混線の工程においては、ロールミル、ニーダ−等のバッ
チ式の混練機を用いる方法と、エクストルーダー等の連
続式の混練機を用いる方法とがあり、トナーの生産効率
、生産の安定性の面から、連続式の混練ｍな用いる方法
が一般的である。しかし、該連続式の混線機を用いた場
合には、混練温度等の設定が比較的容易であるという利
点を有するものであるが、一方、原料粉体のフィールド
量によって混練の状態が左右されやすいという欠点を有
している。

前ザしたところの７ダネタイトは、結着樹脂粉末と混合
した場合に嵩が高くなり、混合物の流動性も悪いため、
上記連続式の混線機を用いた場合には、混練機に対する
フィーダーへのくい込みが悪く、フィード量が一定しに
＜＜、混練機からの吐出量も大きく変動し、さらに混線
状態も変動してしまうことが多々あった。このような問
題を解決するため、トナー原材料の粉体を造粒処理して
供給すること等が行なわれているが、大がかりな装置と
なり好ましくない。

〔発明の目的〕 本発明は、上述の問題を全て解決する、優れた物理的及
び化学的特性を有する磁性トナーを提供すること３目的
とする。

即ち、本発明の主たる目的は、生産安定性に優れた磁性
トナーを提供することにある。

本発明の他の目的は、荷電性が良好で、かつ、使用中に
常に安定した荷電性を示し、鮮明でカプリのない画像が
得られる磁性トナーを提供することにある。

本発明のもう１つの他の目的は、流動性に優れ、保存中
及び使用中に凝集をおこさず、かつ、耐衝撃性にも優れ
た磁性トナーご提供することにある。

本発明の更にもう１つの他の目的は、良好でかつ均一な
磁性を示し、高濃度の安定した画像が得られる磁性トナ
ーご提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明者らは、上述の目的を達成するため、特に、連続
式混練機を使用する工程における安定した混線、ひいて
はトナー特性の安定化をはかるため、鋭意研究した結果
、特定の粉体特性な有する四三酸化鉄を磁性体微粒子と
して用いるのが、特に有効であることひ見い出したもの
である〇 すなわち、本発明の磁性体トナーは、少なくとも結着樹
脂と磁性体微粒子とからなり、前記磁性体微粒子として
、下記の条件を満たす立方晶の四三酸化鉄を２０〜６０
重ｆｆｉ％含有することを特徴としている。

（１）粒径が０．２〜０．７ミクロンであること、（２
）固め具掛は密度が１．３５〜１．７０９／−であるこ
と、（３）圧縮度が５０％以下であること、前述のごと
く、トナー製造時において、トナー原材料の混合物のフ
ィード性が混線時の特性を大きく左右し、ひいては、粉
砕、分級の工程を経てトナー化された際のトナーの特性
が大きく左右されるものであるが、原材料混合物のフィ
ード性が悪い場合には、特にこの傾向が強く′なるもの
である。該原材料混合物のフィード性を変化させる原因
について検討した結果、磁性体微粒子の流動性、嵩密度
、特に固め具掛は密度が重要な要因であることが判明し
た。即ち、磁性体微粒子の嵩密度が小さく嵩高となって
いる場合には、原材料混合物の嵩が大きくなり、混線前
の粉体混合物と、混線機内で混練溶融した時の混合物と
の体積差が大きくなり、混線機内に空隙ができる。この
ため、混線時に充分なシェアがかからない状態のまま吐
出されてしまい、充分な混練が行なわれずに、均一な分
散が得られない。該欠点を解決するため吐出量に比べて
多量の原材料混合物を押し込む方法が可能であるが、こ
の方法は原材料混合物の流動性が悪い場合には困難であ
る。

本発明においては、磁性体微粒子の固め具掛密度を大き
く、圧縮度を小さくにする程すなわち固め具掛は密度１
．３５Ｇｌｚ侃以上、圧縮度５０％以下とすると、磁性
体微粒子の流動性が良好となり、また、原材料混合物の
嵩密度も大きくなり、その結果原材料混合物の流動性も
良くなり、混練前の粉体混合物と混線時の溶避混合物と
の体積差も小さくすることができる。

しかしながら、磁性体微粒子の固め具掛は密度が大きす
ぎると、混練機上に設けた原材料混合物供給用ホッパー
内に原材料粉体混合物を貯蔵した際に、振動や打撃等の
ショックで原材料混合物が簡単にしまった状態となり、
ブリ、ジング等の幣害がおこる。こうしたことがら本発
明では磁性体微粒子の固め具掛は密度の上限の値は１．
７０便侃とする。

なお、本発明における磁性体微粒子の粉体特性は、線用
粉体工学研究所製パウダーテスターによる測定値である
。

また、本発明に用いる磁性体微粒子は湿式法あるいは乾
式法として公知の方法により製造された四三酸化鉄粉体
をパンミルで処理することにより製造する。該四三酸化
鉄の研究特性は、３００エルステツド以下、好ましくは
２００エルステツド以下の抗磁力を有し、かつ６０１ｉ
１ｆｆＮ７り以上の飽和磁化力を有するものを用い、さ
らに立方晶状の四三酸化鉄を用いるのが望ましい。

本発明の磁性体トナー中に含有する上記磁性体微粒子は
、２０〜６０重貴％、好ましくは２５〜５０重量％とす
る。

結着樹脂としてＧま、ポリスチレン、ポリｐ　−クロル
スチレン、ポリビニルトルエン、スチレン−ｐクロルス
チレン共重合体、スチレンビニルトルエン共重合体等の
スチレン及びその置換体の単独重合体及びそれらの共重
合体；スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン
−アクリル酸エチル共重合体１スチレン−アクリル酸ｎ
−７’チル共重合体等のスチレンとアクリル酸エステル
との共重合体；スチレン−メタクリル酸メチル共重合体
、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−
メタクリル酸ｎ−ブチル共重合体等のスチレンとメタク
リルエステルとの糸玉合体；スチレンとアクリル酸エス
テル及びメタクリル酸エステルとの多元共重合体；その
他スチレンーアクリロニトリル共重合体、スチレンビニ
ルメチルエーテル共重合体、スチレンブタジェン共重合
体、スチレンビニルメチルケトン共重合体、スチレンア
クリルニトリル′インテン共重合体、スチレン−マレイ
ン峻エステル共ｘ合体等のスチレンと能のビニル朶モノ
マーとのスチレン系共重合体；ポリメチルメタクリレー
ト、ポリメチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニルポリエ
ステル、ポリアミド、エボヤシ樹脂、ポリビニルトルエ
ン、ポリアクリルｔｍフェノール樹脂、脂肪族又は脂環
族炭化水素樹脂、石油樹脂、塩素化パラフィン、等が単
独または混合して使用できる。

さらに本発明の磁性トナーを圧力定漕方式に用いる場合
には結着樹脂として１低分子ポリエチレン、低分子量ポ
リプロピレン、エチレ、ン酢酸ビニル共重合体、エチレ
ンアクリル酸エステル共重合体、？：Ｆ１級脂肪酸、ポ
リアミトイｆｆ脂、ホ。

リエステル樹脂等が単独または混合して吏用できる。

本発明においては上述した結；Ｊｉ樹脂ご磁性トナー中
に４０〜８０　ｗｔ％の量で用いる。結着樹脂の砥が上
記範囲より少ないと磁性トナーの電気的特性や定着性が
低下しまた上記範囲より多いと相対的に磁性粉が少ない
ことになり、トナーの磁気的特性が不充分となり、スリ
ーブ搬送性等不満足なものとなり、現像性が低下する。

さらに本発明の磁性トナー中には必要に応じて、荷電制
御剤、着色剤、流動性改質剤を添加しＣも良く、荷電制
御剤、流動性改質剤はトナーと混合（外添）して用いて
もよい。この荷電制御剤としては、含金属染料、ニグロ
シン等があり、着色剤としては従来より知られＣいる染
料、顔料が使用可詣であり、流動性改質剤としては、コ
ロイダルシリカ１、脂肪酸金属塩などがある。

また増量の目的で、炭酸カルシウム、微粉状シリカ、等
の充填剤ご、０．５〜２０　ｗｔ％の範囲で磁性トナー
中に配合することもできる。更にトナー粒子相互の講ｓ
ご防止して、その流動性ご向上させるために、テフロン
豪粉末のような流動性向上剤を配合しても良く、熱ロー
ル定着時の離型性を良くする目的で低分子量ポリエチレ
ン、低分子量ポリプロピレン、マイクロクリスタリンワ
ックス、カルナバワックス、サゾールワックス等のワッ
クス状物質”；ｒ：　０５〜５　ｗｔ％　程度加えるこ
ともできる。

〔実施例〕

以下、実施例および比較例を用いて本発明を詳述するが
、本発明はこれらによって限定されるものではない。な
お、各側におけろ部はすべてｔ置部である。

実施例１ 平均粒径０．５μ、固め具掛は密度１．６２り／ｃｄ　
、圧縮度４１％の立方晶の四三酸化鉄を磁性体微粒子と
して用いた。

上記の原材料を、ヘンシェルミキサーで予備混合したの
ち、二軸式連続押し出し機にて１５０℃で混練を行った
ところ、吐出量５０〜Ａｒの安定した吐出量が得られ、
混線状態は良好であった０該混練物を冷却後、微粉砕し
、風力分級機を用いて分級し、粒径５〜２０μのトナー
分級品を得、これに疎水性コロイダルシリカ（日本アエ
ロジル製Ｒ−９７２）　Ｔｉ：０．５部外添して磁性ト
ナーとした。得られた磁性トナーを複写機（キャノン製
ＮＰ　−２７０Ｒ上〕を用いて復啓テストを行なったと
ころ、両縁濃度か１．１〜１．２の良好なトナー画像が
得られた。さらに耐久性をテストするため、３０．００
０秋連撓橿写テストに行なったが、トナー補給時を含め
て終始良好なトナー画像が得られた。

比較例１ 磁性体微粒子として、平均粒径０．５μ、固め見掛は密
度１．３０　；ｌ／ｃａｌ　、圧縮度５５％の四三酸化
鉄？用いた以外はずべて実施例１と同様にして混練した
。混練において吐出量は４０ｋｑ／ｈｒから５゜ｋｉＡ
　ｒまでの間で変動した。該混線物を用い、実施例１と
同様にして磁性トナーを得、そｎを用いて実施例１と同
様の復写テストを行ったところ、画像濃度はＱ、９〜１
．０であり、飛散の多い画像しか得られず、３０，００
０秋連撓橿写テストは行なえなかった。

実施例２ 磁性体微粒子として、平均粒径０．３μ、固め具掛は密
度１．４１　ｇ／ｃｄ　、圧縮度４５％の四三酸化鉄を
用いた以外はすべて実施例１と同様の混練テストを行な
い、磁性トナーを製造したところ、混練時の吐出量は５
０ＰＣ９／ｈｒで安定していた。又、得られた磁性トナ
ーを用いて実施例１と同様の複写テスト２行なったとこ
ろ、得られたトナー画像の画像濃度は１．２程度であっ
て、良好な画像が得られ、３０，０００枚連続複写テス
トにおいても欠点は全く見られなかった。

〔発明の効果の概略〕

本発明では、特定の粉体特性？有する四三酸化鉄を磁性
体微粒子として用いたことにより、連続式混練機ご用い
た混練工程において安定した混線が得られ、その結果、
摩擦帯電性が良好で、かつ安定した荷電性を示す磁性ト
ナーが得られる。また、該磁性トナーは、流動性に優れ
、保存中及び使月中に凝集をおこすことがなく、かつ耐
衝撃性にも優れている。さらに該磁性トナーを用いた場
合には、高濃度で、安定したトナー画像が得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 少なくとも結着樹脂、及び磁性体微粒子とからなり、前
   記磁性体微粒子として、条件： （１）粒径が０．２〜０．７ミクロンであること、（２
   ）固め具掛け密度が１．３５〜１．７０ｇ／ｃｍ＾２で
   あること、（３）圧縮度が５０％以下であること、 を満足する立方晶の四三酸化鉄を２０〜６０重量％含有
   することを特徴とする静電荷像現像用磁性トナー。