JPS62280756A - 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】 ３、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、静電印刷等にあける電気
的潜像を現像する乾式現像剤に関する。

従来の技術 電気的潜像の形成法は周知である。例えば、電子写真法
に６いては、通常、光導電体を帯電させた後、原画像に
基づいた光像を照射し、光照射部分の静電荷を減少また
は消滅させて静電潜像を形成する。

このようにして得られたａ像を現像する方法は、湿式現
像法と乾式現像法に大別できるが、前者は臭気、取扱い
性、安全性等に懸念があるので、近年、後者の乾式現像
法が主流となっている。乾式現像法に関しては、各種の
材料、方法が提案されているが、一般に現像剤の構成か
ら、−成分現象法と二成分現像法の２種類に分類される
ことが多い。−成分現像法とは画像形成を基本的にトナ
ー粒子のみで行うものである。そのため、多くの利点を
有するが、トナー粒子は帯電、搬送、現像、転写、クリ
ーニング、定着等の多くの工程から要求させる各種特性
をすべて満たさねばならず、高画質を達成するためのト
ナー物性制御が非常に困難である。

一方、二成分現像法とは、トナー粒子の外にキャリア粒
子を混合して使用する現像法である。ト物性の調整によ
り、画質がおる程度幅広く制御しやすくなるといった利
点を有する。

しかしながら、トナー粒子とキャリア粒子の摩擦帯電現
象を主に利用しているため、トナーとキャリアの混合濃
度の変化、温湿度等環境変化により、画質が変動しやす
く、更に反復使用により、現像剤が劣化し、画質が低下
するといった、欠点ナーは、結着樹脂中に着色剤、帯電
制御剤等が添加分散された粒子でおり、平均粒度１０μ
ｍ前後に調整される。又、キャリアとしては、ガラス粉
、鉄粉等の粒子が用いられる。特に、磁器ブラシ現像法
の場合は、鉄粉、酸化鉄粉等の磁性粒子をそのまま、或
いは、表面に帯電制御性の樹脂等を被覆した状態で用い
、平均粒度は１００μ汎前後である。通常、キャリア粒
子に対して、トナー粒子を０．５重量％から５重量％程
度混合して、二成分現像剤とするが、このような現像剤
中で、キャリア粒子は、トナー粒子を担持し、潜像部へ
トナーを安定に搬送、供給する等の機能を分担している
。そのため、トナー物性だけでなく、キャリアを有する
。

これらの問題を改善すべく、従来より、キャリア材料、
トナー材料に関して多くの研究開発が行われてきた。例
えば、特公昭５１−１５９９２号公報では、粒度５〜２
０μｍのトナーと共に、トナーの３〜１０倍の粒度を有
する大粒径キャリアとトナーの粒度の±５μの粒度を有
する小粒径キャリアを併用することが試みられている。

小粒径キャリアは全キャリア中に１０〜８５％の範囲で
含まれ、この両者を混合することで、階調再現性を改善
し、現像剤寿命を長くしようというものである。

また、特開昭５１−１１７０４０号公報には、球形キャ
リア粒子と不定形キャリア粒子を混合し、トナーの供給
効率を増すことにより、線画像、ベタ黒画像共に良好な
画質を得るといった記載がみられる。

また、特開昭５６−１９０５８号公報には、球形キャリ
アとトナーに更に導電性磁性トナーを混合し、現像剤の
導電率をめげ、画像の中央けを防ぐと共に、現像剤の長
寿命化を図るといった記載がおる。

ざらに、現像剤の導電性や帯電性の調整をカーボンブラ
ック等の導電微粉末をキャリア・コート材中に混合して
行うといった試みもめる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、特公昭５１−１５９９２号公報に記載の
ような現像剤構成の場合、確かに、階調再現性は大粒径
キャリアのみの場合より改善され、更にトナーによるキ
ャリアの汚染劣化も大粒径キャリアのみの場合よりは改
善されるが、トナー粒子と共に現像で多量に消費され、
結局、長期間の繰返し使用には耐えられない。

また、特開昭５１１１７０４０号公報に記載のものは、
初期画質の改善には有効であるが、環境変化、長期間の
繰返し使用に対する安定性は何ら改善されない。

また、特開昭５６−１９０５８号公報に記載の場合には
、導電性磁性トナーは、現像時に静電誘導、電荷注入に
よって感光体上に現像されやすく、非画像部の汚染を招
きやすい。つまり、確かに、ベタ黒画像の再現は良好と
なるが、二次障害として、導電性磁性トナーの付着、飛
散による画質劣化、環境及び経時不安定性を誘発するこ
とになってしまう。

ざらに、カーボンブラック等の導電性微粉末をキャリア
・コート材中に混合して現像剤の導電性や帯電性を調整
する場合には、０．０１μｍ前後のカーボンブラックは
凝集性が強く、コート材中に均一分散が困難であり、ま
た、均一分散されたとしても、理由は不明でおるが必ず
しも帯電性、導電性の実質的制御ができず、満足にいく
高画質が得られない。更に繰返し使用時にキャリアから
脱離したカーボンブラックがトナーに転移することによ
りトナーの帯電性が低下し、現像剤の劣化を引き起こす
。このカーボンブラックによるトナー汚染はカラートナ
ーの場合、色再現不良となり致命的な欠点となる。

上記の如く、従来の現像剤では環境の変化、長期の繰返
し使用に対して常に安定した高画質の画像を得ることは
困難であった。

したがって、本発明の目的は、トナー粒子に電荷を付与
するキャリア粒子などの物性、構成を制御することによ
り、線画像、ベタ黒画像、階調再現性、解像力などの優
れた高品位画質の画像を形成する現像剤組成物を提供す
ることにおる。

本発明の他の目的は、温度、湿度などの環境条件の変動
に対して、常に良好、かつ安定な画質を保障する現像剤
組成物を提供することにおる。

本発明の更に他の目的は、トナー濃度の変動に対して、
常に良好、高品質な画像を保障する現像剤組成物を提供
することにある。

本発明の更に他の目的は、長期の繰り返し使用に際して
、劣化することなく、長く高画質の画像を保障する現像
剤組成物を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、搬送性、トナー供給効率に優
れ、現像速度の高低にかかわらず、常に高品位の画質を
保持しうる現像剤組成物を提供することにある。

問題点を解決するための手段 本発明の目的はコア材料として磁性粒子を含み、外殻が
Ｓ　ｎ　Ｏ２系導電性粉末を含むポリマーで被覆された
平均粒径２０〜２００μｍの磁性キャリアと、少なくと
も結着樹脂、着色剤及び帯電制御剤を含む平均粒径５〜
２５μｍのトナーとからなることを特徴とする現像剤組
成物によって達成することができる。

（１）現像剤組成物の構造 図面に本発明に従う現像剤組成物１の概念図が示されて
いる。

現像剤組成物１のキャリア２は、磁性粒子を含むコア３
と、その外殻には導電性粉末４を含むポリマー５で形成
された被膜６を備えている。このキャリアの周囲には結
着樹脂、着色剤及び帯電制御剤等を含むトナー７が静電
気的に付着している。

本図では、キャリア、トナーとも球として表示している
が、現実には球形、不定形のどちらでもよい。但し、現
像剤の搬送性、寿命等の観点から球形、又は球形に近い
不定形が望ましい。ざらに、図中、４に示す導電性粉末
粒子は最表面へ露出している方が望ましい。

（２）キャリア （ａ）コア 磁性キャリアのコアに用いられる材料としては、無職粉
末を用いることができるが、通常磁気ブラシ現像用キャ
リアとして使用されていたものを用いることができる。

例えば、鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性金属、及
びこれ等の合金や、酸化鉄の粉末、フェライト等の酸化
物等を平均粒径２０〜２００μｍ好ましくは５０〜１５
０μｍに調整し用いることができる。

（ｂ）キャリア被覆 キャリア被覆材としては、周知のアクリル樹脂、スチレ
ン樹脂、及びスチレン系共重合体、ポリアミド、ポリエ
チレン等のオリフィン系樹脂、エチレン酢酸−ビニル共
重合体、塩素化ポリオレフィン、ポリエステル、ポリウ
レタン、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、シリコン樹
脂、ポリテトラフルオロチエチレン、ポリフッ化ビニリ
デン等のフッ素系樹脂等を帯電特性に合わせ選択するこ
とが出来る。

これら被覆ポリマー中に分散される導電性粉末が好まし
い。このＳｎＯ２系導電性粉末は、平均粒径的０．０１
μｍから２μｍ好ましくは、０．０５μｍから０．５μ
ｍに調整して用いる。

被覆ポリマーと導電性粉末の混合比は、容積比で２０：
８０〜９５：５、好ましくは、５０：５０〜９０：１０
に調整する。被覆ポリマーが少なすぎる場合は、当然コ
ア表面上に安定な被覆を形成しえず、逆に被覆ポ１ツマ
ー母が多すぎる場合は、キャリア粒子の電気特性の制御
が困難でおる。

ＳｎＯ２系導電性粉末の被覆ポリマー中への分散状態を
制御し、接着強度の強い安定な被覆を形成するため、あ
るいは表面の電気特性を制御するため、導電性粉末表面
をシランカップリング剤、チタネートカップリング剤、
クロム系、アルミニウム系、ジルコニウム系カップリン
グ剤、高窓脂肪酸及びその誘導体等で処理したり、更に
、被覆ポリマー中に反応基を持たせ、導電性粉末表面と
結合させてもよい。

又、被覆ポリマー中には、導電性粉末のほか、必要に応
じて染顔料、界面活性剤等の添加剤を混合して用いても
良い。

（Ｃ）被覆の形成 上記構成の複合被覆材は、有機溶剤に溶解分散した形で
、或いは、水性エマルジョン分散液としてコア粒子上に
被覆、乾燥を行うが、もしくは粉体としてコア粒子上に
付着させ、その後焼結する等の方法でコア粒子中に安定
な被覆を形成する事ができる。被膜は、コア粒子の全面
を均一に覆う方が望ましいが、部分的に被覆された場合
でもそれ相当の効果はある。

ざらに、これら導電性粉末は、被膜最表面に露出した状
態で用いてもよい。以上により調整された磁性キャリア
は飽和磁化が３０８ｍｕ／ＣＩ以上好ましくは４０ｅｍ
Ｕ／Ｃｌ以上であり、又、平均粒径は２０〜２００でお
ることが必要でおるが、平均粒径５０〜１５０はμｍの
球形に近い粒子が好ましい。また磁性キャリアの電気抵
抗率は被膜材中の導電性粉末量によって調整できるが、
１０〜１０１６Ω”　ｃｍ好ましくは１０８〜１０１４
Ω・αである。

（３）トナー トナーとしては、従来トナーとして使用されている材料
及び組成が用いられる。トナー結着樹脂としてはスチレ
ン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエチレン等のジエン系
樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂、シ
リコン系樹脂、フェノール樹脂、石油樹脂、ポリウレタ
ン等の合成樹脂、更には、天然樹脂状物が使用できる。

着色剤としては、カーボンブラック、シアン、マゼンタ
、イエロー系の各種顔料や染料を使用することができる
。又、帯電制御剤としては、四級アンモニウム塩、有機
錯体等の帯電制御剤、その他導電性制御剤を用いること
ができる。更に、必要に応じて、前記結着樹脂状物に、
　磁性粉、界面活性剤、補強充填剤、可塑剤、酸化防止
剤、発泡剤、等の添加剤を添加することができる。

トナーは、平均粒径５〜２５μｍであることが必要であ
るが、キャリアの粒径よりも小ざいものが用いられる。

更にまた、現像剤組成物には、トナーの外に、現像剤の
流動性、現像転写性、保存安定性をより以上に改善する
ため、或いは感光体表面への現像剤のフィルミングを防
止したり、現像剤のクリーニング性を向上させるため、
ステアリン酸等の長鎖脂肪酸及びその誘導体、カーボン
ブラック、グラファイト、フッ化黒鉛、窒化はう素、シ
リカ、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸
化すず等の微粉末、フッ素樹脂、オレフィン樹脂、アク
リル樹脂等の樹脂微粉末等の微粉末材料を添加してもよ
い。これら添加剤は、トナーに対して０．０５〜０．５
重量％の範囲で添加されるのが好ましい。

作用 以上によって構成された現像剤組成物は従来のものと異
なり、良好な画質を安定して提供することができる。そ
の詳細な機構は、必ずしも明確にはぎれていないが、以
下の様に推察できる。

本発明で用いられる磁性キャリアは、その最表面に絶縁
性の帯電制御性樹脂と電気抵抗率の低いＳｎＯ２系物質
の粉末を有するため、現像剤の電気特性の微妙な制御が
容易に行うことができ、したがって、階調再現性に優れ
た高画質の画像が得られるものと考えられる。

また、本発明で用いられる５ｎ０２系導電性粉末の粒径
は、カーボンブラックの粒径より大きく、分散も容易で
おり、むしろこの程度の分散サイズの方が電気特性制御
に有利な結果をもたらすものと考えられる。又、導電性
粉末が必る程度粒径が大きいために、キャリア表面から
脱落したとしても、トナーの帯電性に悪影響は与えない
。更に、白色あるいは淡色もしくは実質的に透明なため
、脱落したＳｎＯ２系導電性粉末が万一複写画像上にプ
リントされた場合でも、ノイズとしてほとんど無視でき
、又カラートナーを用いた場合でも、その色特性を汚染
することがない。

又、ｓ　ｎ　ｏ、系導電性粉末の露出が実質的な帯電表
面積を増大させ、更に電荷交換を促進する効果があり、
トナー粒子の担持、搬送能力と帯電効率を改善している
ものと思われる。

実施例 以下、実施例を示すが、本発明がこれら実施例に限定さ
れるものでないことはいうまでもない。

実施例中で部と称するものは、ことわりのない限り重量
部を指す。

キャリア： （本発明） メチルメタクリレート樹脂　　　　　　５部Ｔ　　１（
Ｓｎ０２系導電性粉末、　　　５部三菱金属ｖｉＪ製） トルエン　　　　　　　　　　　　　４０部を混合し、
複合被覆材を調整し、この被覆材を更に、平均粒径８０
μｍ球状鉄粉５００部と混合、加熱乾燥し、複合被覆材
で表面を被覆されたキャリア（Ａ＞を得た。

このキャリアを、走査型電子顕微鏡で観察したところ被
覆度は良好であり、かつ、Ｔ−１粉末が凹凸の表面を形
成していることが確認できた。

（比較例１） 実施例で用いた平均粒径８０μｍの球状鉄粉を処理せず
にそのままキャリア（Ｂ）とした。

（比較例２） 実施例で用いた複合被覆材からＴ−１粉を除き、メチル
メタクリレート樹脂のみを、平均粒径８０μｍの球状鉄
粉に被覆処理しキャリア（Ｃ）とした。

（比較例３） 実施例で用いた複合被覆材のＴ−１粉５部の代わりにカ
ーボンブラック（平均粒径０．０２μｍ）１部を用い、
他は実施例と同様に被覆処理しキャリア（Ｄ＞とした。

トナーニ 一方、ポリエステル樹脂９０部とカーボンブラック１０
部を溶融混練、粉砕し、平均粒径１３μｍのトナーを得
、更に、コロイダルシリカをトナーに対して０．５重量
％混合調整した。

現像剤組成物二 上記トナーを、キャリア（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（
Ｄ＞各々と混合し現像剤を調整した。得られた現像剤組
成物を富士ゼロックス（！１製２３００複写機で画質評
価を行った。その結果を第１表に示す。

第１表 第１表に示された結果からも明らかなように、キャリア
（Ｂ）及び（Ｃ）を用いたものは環境安定性及び継時安
定性の点で本発明に従うキャリア（Ａ）を用いたものに
劣り、キャリア（８）を用いたものはざらにトナーｉ１
［依存性においてもキャリア（Ａ＞を用いたものに劣る
。

また、キャリア（Ｄ＞を用いたものは環境安定性には優
れるが、経時安定性、階調再現性においてキャリア（Ａ
＞を用いたものに劣る。

発明の効果 本発明の現像剤組成物は、磁性キャリアとして、外殻が
ＳｎＯ２系導電性粉末を含むポリマーで被覆された平均
粒径２０〜２００μｍのものを用い、又、トナーとして
、少なくとも結着樹脂、着色剤及び帯電制御剤を含む平
均粒径５〜２５μ辺のものを用いているから、前記実施
例において示されているように線画像、ベタ黒画像、階
調再現性、背景部の地汚れ、解像力等、すべての点かで
高品位の画質の画像を形成し、また、その画質は、温度
、湿度等の環境条件の変動に対して常に安定で良好なも
のとなる。

また、本発明の現像剤組成物は、長期間の繰返し使用に
ざいして劣化することがないという優れた経時安定性を
有すると共に、トナー濃度の変動に対しても、常に良好
かつ高品質の画質を保障する。

ざらにまた、本発明の現像剤は、搬送性、トナー供給効
率に優れ、現像速度の高低にかかわらず、常に高品位の
画質を保持しうるという効果も生じる。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明に係る現像剤の概念図である。 １・・−現像剤組成物、２・・・キャリア、３・・・コ
ア、４・−・Ｓ　ｎ　Ｏ２系導電性粉末、５・・・ポリ
マー、６・・・被膜、７・・・トナー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コア材料として磁性粒子を含み、外殻がＳｎＯ＿２系導
   電性粉末を含むポリマーで被覆された平均粒径２０〜２
   ００μｍの磁性キャリアと、少なくとも結着樹脂、着色
   剤及び帯電制御剤を含む平均粒径５〜２５μｍのトナー
   とからなることを特徴とする現像剤組成物。