JPS62267763A

JPS62267763A - 現像剤及び静電荷潜像用現像方法

Info

Publication number: JPS62267763A
Application number: JP61110642A
Authority: JP
Inventors: Naoki Matsushige; 松重　直樹; Motoo Urawa; 茂登男浦和
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-05-16
Filing date: 1986-05-16
Publication date: 1987-11-20
Anticipated expiration: 2010-11-29
Also published as: JPH07111587B2

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、電子写真法あるいは、静電印刷法などにおい
て電気的潜像または、磁気的潜像を現像するのに用いら
れる磁性トナーに関する。

［従来の技術］従来より、電子写真法については米国特許第２．２９７
．［１号明細書、特公昭４２−２３９１０号公報（米国
特許第３．８８Ｅｌ、３８３号明細書）、特公昭４３−
２４７４８号公報（米国特許第４，０７１，３８１号明
細書）等に記載されているごとく、光導電層上に一様に
帯電を行ない原稿に応じた光像露光することにより、露
光部分の電荷を消滅させ′ＩＩＩ像形成を行なう。この
得られた静電潜像上に微粉末検電物質、所謂。

トナーを付着させることにより現像を行なう。トナーは
光導電層上の電荷量の大小に応じて静電潜像に引きつけ
られ、濃淡を持ったトナー像を形成する、このトナー像
は必要に応じて紙または布等の支持表面に転写を行ない
、加熱、加圧等により、支持表面上に永久定着する。ま
た、トナー像を光導電体層に定着することもできる。前
記定着方法以外に溶剤処理や上塗り処理のような他の手
段を用いることも可能である。

この電子写真に於ける現像方法は数多く知られており、
これまでキャリアと混合して２成分トナーとして用いる
現像法である米国特許第２，８１８゜５５２号明細書記
載のカスケード現像法、米国特許第２，８７４，０８３
号明細書記載の磁気ブラシ法などが広く行われてきた。

しかし、近年キャリアを使わない一成分磁性トナーによ
、る現像法が用いられるようになってきた。この−成分
磁性トナーによる現像法は上述の２成分トナーのそれに
比較して、トナー濃度検出−及び制御機構を必要としな
い、現像装置を簡単小型化することができる。エツジ効
果が少なく、ペタ黒部の再現が良好であるなど、多くの
長所を有している。

現在、磁性トナー用強磁性微粉末としては、鉄、ニッケ
ル、コバルト、マンガンなどの単体あるいはマグネタイ
ト（Ｆｅ３０４）、ヘマタイト（Ｆｅｚ０３）　、フェ
ライトその他強磁性を示すパーマロイなどの合金が提案
されている。

しかし、これら全屈の単体、合金類はトナーとして用い
るための微粉砕化の過程で物性的に不安定さを増す傾向
があり、また工程中爆発の危険さえも有している。

マグネタイト、フェライトに関しては、磁気的性質、電
気的特質はほぼ満足される値を有してお　□す、実用化
もなされている。しかし、かかる強磁性微粉末を用いて
も一成分磁性トナーとして摩擦帯電性及び現像装置内で
の搬送性についての問題を有している。

一般に一成分磁性トナーの帯電は内部に永久磁石棒を挿
入配設した現像スリーブとの接触−摩擦により発生し、
現像時に必要な静電気力を獲得する。しかしこの場合も
キャリアを有しない一成分トナーを如何に安定かつ均一
に帯電させるかが重要な課題であり、特に弱い搬送性し
かないトナーは現像スリーブとの充分な摩擦帯電が出来
ず、低い比帯電量しか得ることが出来ない。このため現
像時、静電潜像以外の部分へのトナーの付着がある、す
なわち、カブリや転写時トナーの低い比帯電量に起因す
る不十分なり−ロンカのため、転写材への弱いトナー付
着が生ずる。この転写材への弱いトナー付着は、定着ロ
ールに転写材が進入した時、定着ロールと転写材とその
上の転写トナーにより作られた微少の間隙である空気層
の２ぶれにより複写画像上にトナーが飛び散り画像の端
部、特に文字部の端部が尾を引いたような乱れ（以下尾
引きという）の原因となる。特に上述の尾引き現象は体
積抵抗が低下し、同時に摩擦帯電能が低下する高温高湿
下に於いて著しい。

［発明が解決しようとする問題点］本発明は、これらの問題点を著しく改良した磁性トナー
及び現像方法を提供するものであり、その目的は極めて
良好な摩擦帯電性を有する磁性トナーを提供するもので
あり、また別の目的は現像装置内での搬送性が好ましい
磁性トナーを提供するものである。さらに別の目的は画
質的に尾引き、カブリを極めて改善した磁性トナーを提
供するものである。さらに別の目的は、環境依存性のな
い耐久性に優れた磁性トナーを提供するものである。ま
た、さらには上記のような磁性トナーを用いた現像方法
の提供を目的とする。

［問題点を解決するための手段および作用コ上記目的の
連成のために、本発明によれば、結着樹脂と磁性微粉末
とを含有する磁性トナー１００重量部と、該磁性トナー
の１．５〜２０倍の体積平均粒径を有する磁性粒子２０
重量部未満との混合物からなることを特徴とする現像剤
が提供される。また、磁性トナー及び該磁性トナーの１
．５〜されている磁界発生手段によって該磁性粒子の磁
気ブラシを形成し、該磁性粒子を該容器内で循環し、該
トナー担持体表面に磁性トナー層を形成し、静電像保持
体に形成された静電荷潜像を該磁性トナーで現像するこ
とを特徴とする静電荷潜像用現像方法が提供される。

一般に磁性トナーに第２成分として鉄粉などの導電性粒
子を加えることは、帯電性および搬送性向上に非常に効
果があり、すでに公知となっている、この場合第２成分
としては、磁性トナーの体積平均粒径のせいぜい１７５
〜４１５の大きさがほとんどである。しかし近年の複写
機の高速化に伴い、この第２成分としての導電性粒子の
耐久性および添加量などの問題がでてきた。耐久性につ
いては、用いている導電性粒子が微粒子であるために、
接触確率が高く、導電性粒子の表面に欠損が生じる結果
、帯電付与能力が低下し、第２成分としての効果が耐久
により減少してくるという問題がある。さらに、第２成
分の導電性粒子の表面が粗くなることから流動性が低下
し、現像剤としての搬送性が悪化するという現象があっ
た。

そこで、磁性トナーに対して、第２成分の導電性粒子の
粒径を、市販のコールタ−カウンターにより適正な方法
で測定した体積平均粒径で、１．５〜２０倍、好ましく
は２〜１０倍の大きさの磁性粒子を用いることでこの問
題を解決した。すなわち、このようにトナー粒子よりも
大きくすることでトナーとの接触確率が小さく、表面性
の欠損が少ない結果、耐久性が向上した。それに伴い、
高い搬送性が維持され、常に良好な摩擦帯電性が磁性ト
ナーに対して与えられ、耐久しても常にカブリのない鮮
明な画像が得られることを見いだした。特に高温高湿で
の効果は大きい。

また、第２成分としての導電性磁性粒子の大きさが磁性
トナーの２０倍以上の粒径の場合、充分な摩擦帯電能が
得られず、効果がほとんどない。摩擦帯電能が低いと、
転写時、転写材に弱く転写付着するため、定着ロールを
通過するとき、尾引きなどの複写画像の乱れが発生する
。特に尾引き現象は体格抵抗が低下し、同時に摩擦帯電
能が低下する高温、高湿下において著しい。

一方この第２成分の磁性粒子の添加量も重要である。上
で述べたように耐久性に優れた成分であるので混入量も
少なくて良いという利点がある。

磁性トナー１００重量部に対して、２０重量部未満好ま
しくは１０重量部未満、さらに好ましくは５重量部未満
でこの効果が充分に発揮される。

この第２成分としての磁性粒子の添加量が磁性トナーに
対して２０重量部以上の場合、帯電能が大きすぎ、さら
にその大きさの制御が効かないため、磁性トナー上に電
荷が過剰になる現象いわゆるチャージアップ現象となる
。その結果、スリーブ上でトナー層にムラができたり、
飛び散り、尾引き、および濃度の低い画像となってしま
う、特に、このチャージアップ現象は摩擦帯電能が向上
する低温低湿下において著しい。

結着樹脂と磁性微粉末とを含有する磁性トナー１００重
量部と、該トナーの１．５〜２０倍、好ましくは２〜１
０倍の体積平均粒径を有する磁性粒子２０重量部未満、
好ましくは１０重量部未満、さらに好ましくは５重量部
未満との混合物からなる現像剤において現像スリーブ上
での良好な搬送性および摩擦帯電性が得られ、その結果
、画質的に尾引きなどの複写画像の乱れやカブリのない
磁性トナーが得られることになり本発明を完成した。

本発明に用いられる磁性粒子としては、一般式ＭＯＦｅ
２０３　で表わされる公知の物質すべてのものが使用で
きる。Ｍとしては例えば鉄、ニッケル、コバルト、マン
ガン、クロム、希土類の金属などの単独あるいは２種以
上の組み合わせである。

本発明の磁性トナー中に含まれる磁性材料としては、マ
グネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄、鉄、
コバルト、ニッケルのような金属或いはこれらの金属と
アルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、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、バナジウム等の金属との合金およびその混合物等
が挙げられる。

これらの強磁性体は平均粒径が０．１〜２１程度のもの
が望ましく、トナー中に含有させる量としては樹脂成分
１００重量部に対し約２０〜２００重量部、特に好まし
くは樹脂成分１００重量部に対し約４０〜１５０重量部
である。

トナーの結着樹脂としては例えば、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などのスチレ
ン及びその置換体の単重合体、スチレン−ｐ−クロルス
チレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチ
レンービニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフ
タリン共重合体、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、スチレン−ア
クリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチ
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−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メ
タクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタ
クリル酸メチル共重合体、スチレン−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−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−
ビニルエチルケトン共重合体、スチレン−ブタジェン共
重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−ア
クリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイ
ン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体
などのスチレン系共重合体、ポリメチルメタクリレート
、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢
酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステ
ル、ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリビ
ニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロ
ジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族または脂
環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィ
ン、パラフィンワックスなどが単独あるいは混合して使
用できる。

又特に圧力定着用に好適な結着樹脂として限定してあげ
ると下記のものが単独或いは混合して使用できる。

ポリオレフィン（低分子量ポリエチレン、低分子量ポリ
プロピレン、酸化ポリエチレン、ポリ４弗化エチレンな
ど）、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン−ブ
タジェン共重合体（モノマー重量比５〜３０：！３５〜
７０）、オレフィン共重合体（エチレン−アクリル酸共
重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、エチ
レン−メタクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸
エステル共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体、エ
チレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂）、ポ
リビニルピロリドン、メチルビニルエーテル−無水マレ
イン酸共重合体、マレイン酸変性フェノール樹脂、フェ
ノール変性テルペン樹脂。

又本発明のトナーは、必要に応じて添加剤を混合しても
よい。添加剤としては１例えばテフロン、ステアリン酸
亜鉛の如き滑剤、あるいは例えば酸化セリウム、炭化ケ
イ素等の研摩剤、あるいは例えばコロイダルシリカ、酸
化アルミニウム等の流動性付与剤、ケーキング防止剤、
あるいは例えばカーボンブラック、酸化スズ等の導電性
付与剤、あるいは例えば低分子量ポリエチレンなどの定
着助剤等がある。

本発明に係る静電荷像現像用トナーを作製するには前記
本発明に係る荷電制御剤をビニル系、非ビニル系熱可塑
性樹脂及び着色剤としての顔料又は染料、必要に応じて
磁性材料、添加剤等をボールミルその他の混合機により
充分混合してから加熱ロール、ニーグー、エクストルー
ダー等の熱混練機を用いて熔融、捏和及び練肉して樹脂
類を互いに相溶せしめた中に顔料又は染料を分肢又は溶
解せしめ、冷却固化後粉砕及び分級して平均粒径５〜２
０）ｚｍのトナーを得る。

あるいは結着樹脂溶液中に材料を分散した後。

噴霧乾燥することにより得る方法、あるいは、結着樹脂
を構成すべき単量体に所定材料を混合して乳化懸濁液と
した後に重合させてトナーを得る重合法トナー製造法等
の方法が適用出来る。

これらの方法により作成されたトナーは、従来公知の手
段で電子写真、静電記録及び静電印刷等における静電荷
像を顕像化するための現像用には全て使用出来るもので
下記の如き優れた効果を生ずるものである。

すなわちトナー粒子間の摩擦電荷量が均一であり、且つ
電荷量の制御が容易である。又使用中変質して摩擦電荷
量がバラツキ又は減少することがなく極めて安定したト
ナーである。このため前記した如き現像カブリ、トナー
飛散、電子写真感光材料及び複写機の汚染等の障害が除
去されると共に、従来大きな欠点であった保存中トナー
の凝集、塊状化及び低温流動等の現象がおこらず長期保
存に耐えるトナーであり、且つトナー画像の耐摩耗性、
定着性及び接着性にもすぐれている。

このようなトナーの優れた効果は帯電、露光、現像、及
び転写の操作を連続してくりかえす反復転写式複写方式
に用いた場合更に拡大された効果を発揮するものである
。

［実施例］以下本発明を実施例により具体的に説明するが、これは
本発明をなんら限定するのものではない、なお以下の配
合における部数はすべて重量部である。

実施例１（重量平均分子量Ｍｗ：約３０万）１００部四三酸化鉄
ＥＰＴ−５００（戸田工業製）６０部低分子量ポリプロ
ピレンワックス　　　　２部ニ　　グ　　ロ　　シ　　
ン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２　部
上記材料をブレンダーでよく混合した後１５０°Ｃに加
熱した２本ロールで混練した。混練物を自然放冷後、カ
ッターミルで粗粉砕した後、ジェット気流を用いた微粉
砕機を用いて粉砕し、さらに風力分級機を用いて分級し
て粒径５〜２０ｇｍの微粉体を得た。

次いで、該微粉末１００部に疎水性コロイダルシリカ（
日本アエロジル社製）０．４部をサンプルミルで混合し
、−成分磁性トナーを作成した。

該磁性トナー１００部に対し平均粒径５ｏ〜８０ｇｔｂ
のフェライト粒子５部の割合で混合して現像剤を作製し
た。

このトナーを第１図に示す現像器を有する複写機に適用
して画出ししたところ良好なトナー画像が得られ、得ら
れたトナー画像の普通紙への転写画像は濃度が充分高く
、カブリも全くなく、画像周辺のトナーの飛び散りがな
く解像力の高い良イな画像が得られた。上記現像剤を用
いて連続して転写画像を作成し、耐久性を調べたが、３
０，０００枚後の転写画像も初期の画像と比較して、全
く、そん色のない画像であった。

又耐久時、感光体へのトナーにかかわる前記のフィルミ
ング現象も全くみられずクリーニング工程での問題は何
ら見い出せなかった。又このとき定着工程でのトラブル
もなく、３０，０００枚の耐久テストの終了詩、定着機
を分解して観察したがローラーのキズ、いたみもみられ
ず、オフセットトナーによる汚れもほとんどなく実用上
全く問題がなかった。

また、環境条件を３５℃、８５％にしたところ、画像濃
度は常温常湿とほとんど変化がなく、カブリや飛び散り
もない鮮明な画像が得られ耐久性も３０，０００枚まで
ほとんど変化がなかった。次に１５°０．１０％の低温
低湿度において転写定着画像を得たところ画像濃度は充
分高く、ベタ黒も極めて滑らかに現像、転写され飛び散
りゃ中抜けのない優秀な画像であった。この環境条件で
耐久を行なったが、連続、及び間欠でコピーしたが、や
はり３０，０００枚まで濃度変動は±０．２と実用上充
分であった。

比較例１実施例１において同粒径のフェライト粒子を５部から２
０部にする他は、実施例１と同様にして現像剤を得、現
像、転写、定着を行ない同様に画像を得た。

常温常湿ではカブリは少ないが画像濃度が１．０８と低
く線画も飛び散り、ベタ黒はガサツキが目立った。＃磁
性を調べたが３０，０００枚時に濃度は０．８３と低下
した。

又耐久試験時、定着工程で定着画像が定着ローラーにま
き込まれやすい傾向がみられ、ローラーに対する剥離性
に難があった。

３５℃、８５％の条件下で画像を得たところ画像濃度は
０．８８と低くなりカブリ、飛び散り、ガサツキが増大
した。転写効率も低かった。

１５°０．１０％の条件下で画像を得たところ、画像濃
度は０．９１と低く、飛び散り、カブリ、ガサツキがひ
どく転写ぬけが目立った。連続画像出しを行なったが、
３０，０００枚程度で濃度は０．５３となり、実用不可
となった。

実施例２実施例１において同粒径のフェライト粒９１５部から２
部にする他は、実施例Ｉと同様にして現像剤を得、現像
、転写、定着を行ない、同様に画像を得た。

結果は、実施例１にほぼ同様な満足のいく結果が得られ
た。

実施例３実施例１において体積平均粒径３０〜４０ｇｍのフェラ
イト粒子にする他は、実施例１と同様にして現像剤を得
、現像、転写、定着を行ない、同様に画像を得た。

比較例２実施例１で用いたフェライト粒子の粒径を体積平均粒径
で５〜１５１にする他は、実施例１と同様にして現像剤
を得、現像、転写、定着を行ない、同様に画像を得た。

常温常湿ではカブリは少ないが画像濃度が１．００と低
く線画も飛び散り、ベタ黒はガサツキが目立った。耐久
性を調べたが３０，０００枚時に濃度は０．９０と低下
した。

３５℃、８５％の条件下で画像を得たところ画像濃度は
０．８５と低くなりカブリ、飛び散り、ガサツキが増大
した。転写効率も低かった。

１５℃、１０％の条件下で画像を得たところ、画像濃度
は０．８０と低く、飛び散り、カブリ、ガサツキがひど
く転写ぬけが目立った。連続画像出しを行なったが、３
０，０００枚程度で濃度は０．８０となり、実用不可と
なった。

フェライトの粒径がトナー粒径、あるいは、それ以下で
あるとチャージアップの現象がひどいことがわかった。

［発明の効果］以上のように、本発明によれば良好な摩擦帯電性、搬送
性を有し、尾引き、カブリのない優秀な画質を与え、さ
らに環境依存性がなく耐久性に優れた磁性トナーが提供
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の現像剤が適用できる現像装置の一例
の説明図である。ｌ・・・静電像保持体、２・・・トナー担持体、３・・
・器壁、５・・・トナー、６・・・磁石、７・・・フェ
ライト粒子、８・・・規制ブレード、９・・・バイアス
電源。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）結着樹脂と磁性微粉末とを含有する磁性トナー１
００重量部と、該磁性トナーの１．５〜２０倍の体積平
均粒径を有する磁性粒子２０重量部未満との混合物から
なることを特徴とする現像剤。
（２）磁性トナー及び該磁性トナーの１．５〜２０倍の
体積平均粒径を有する磁性粒子を少なくとも保有るす現
像剤容器内に、トナー担持体に内包されている磁界発生
手段によって該磁性粒子の磁気ブラシを形成し、該磁性
粒子を該容器内で循環し、該トナー担持体表面に磁性ト
ナー層を形成し、静電像保持体に形成された静電荷潜像
を該磁性トナーで現像することを特徴とする静電荷潜像
用現像方法。