JPS62295067A - 乾式現像剤 - 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〕 本発明は静電潜ｆ象を現１象するための現像剤、特に２
成分乾式現像剤およびその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

電子写真法あるいは静電記録法では、感光体あるいは静
電記録体に形成された静に潜１象を現像剤で現像し、転
写紙にトナー像を転写後、定着して複写物が得られる。

これらの方法では、現像剤として、一般にキャリアとト
ナーの２成分からなる乾式現ｆ３！剤が用いられている
。２成分乾式現像剤では現像装置内での攪拌によってキ
ャリアとトナーとの間に摩擦帯電を生じさせ、トナーに
静電潜像と逆極性の電荷を付与してｉＷＫに付着させ現
１象が行われる。

このような現像剤としては、例えば磁気ブラシ現象法に
於いて用いるキャリアとして、平均粒径５０〜５００μ
の鉄粉、フェライト粉またはそれらを特定の重合体でコ
ーティングしたものが多く用Ｇ）られている。また近年
、少な（とも母性粉と結着樹脂とを混合し、造粒したキ
ャリアも提案されている。

これら２成分系現像剤ではいずれの場合にも一トナーと
キャリアとの間で発生する極１および帯電量を現像に適
するよう調整する必要がある。

従来このような２成分系現像剤は、複写物の濁ｆ２０度
、カブリ等の要求特性が満たされるようなトナー７４度
で、キャリアとトナーとを混合して用いられている。し
かしキャリアとトナーとを混合する環境（湿度条件等）
によって帯′ル１が変化し、得られる複写物の品質が変
化してしまい、帯電量の高い場合には、得られる複写物
の画＠濃度が薄（なったり、画像周辺のフリンジ電界部
へのキャリア付着が発生する。また帯電量が低い場合に
は、画像濃度が濃丁ぎたり、カブリ、トナー飛散が発生
するという欠点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

特に近年提案されている少なくとも磁性粉と結着樹脂と
の混合物からなり、平均粒径２０〜５０μのキャリアを
使用する現像剤の場合には、帯電量の許容巾が狭いとい
う欠点を有するため、キャリアとトナーを混合して現像
剤を調製する際許容される狭い帯電量に合わせることが
難しいという問題がある。これは、このような小粒径で
しかも結着樹脂と磁性粉とからなるキャリアでは、ギヤ
９フ１個当たりの飽和磁束密度が低いため、画像周辺の
フリンジ電界部および背景部にキャリアが付着し易い傾
向があることによるものである。

この背景部へのキャリア付着は帯電量を高くしたとき発
生し易いので、帯電量を余り高（することはできず、こ
のような小粒径キャリアでは帯電量を低（する必要があ
るが、現（酸剤を長時間使用した際及び高湿度になると
経時的に帯電量が下がり、カブリやトナーの飛散が発生
する。

また、小粒径キャリアとトナーとを混合して現像剤を調
製する際、混合時の環境、特に湿度の影響を受けて帯電
量が変化し易い。これは、キャリアの粒子径が小さいた
め有効表面積が広いことによるものと考えられる。

従って、少なくともキャリアとトナーとを混合してなる
２成分系現像剤の帯′ｒＩＬ量は混合する際の環境が変
化しても安定であることが望まれる。

従って、本発明の目的は、従来の小粒径キャリアの欠点
を解消し、キャリアとトナーとを混合する際の環境が変
化しても帯電量が安定している現像剤を提供することに
ある。

更に、本発明の目的は、長期間使用しても、また使用す
る環境が変化しても帯電量の変化が少ない安定した現像
剤を提供することζこある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明は、少な（ともキャリアとトナーとの２成分を混
合してなる現像剤において、キャリアもしくはトナー、
またはキャリアおよびトナーの水分量を使用環境に応じ
て制御する調湿処理を行なうことによって前記の目的を
達成したものである。

丁なわち、本発明はキャリ°アとトナーとを混合してな
る乾式現像剤において、キャリアおよび／またはトナー
が調湿処理されている乾式現像剤、およびキャリアおよ
び／またはトナーを調湿処理した後にキャリアとトナー
を混合する乾式現像剤の製造方法を提供したものである
。

本発明においては、調湿処理の対象物であるキャリアも
しくはトナーまたはキャリアおよびトナーは、キャリア
とトナーとを混合して得られる帯電量が環境変化でどち
らが太き（影響を受けるかで決定される。

帯電量が変化する環境では、湿度もしくは雰囲気の水分
量が寄与し、キャリアもしくはトナーまたはキャリアお
よびトナー中に含まれる水分量が変化して、その結実現
像剤の帯電量が変化することが本発明者らの研究によっ
て判明した。

キャリアもしくはトナーまたはキャリアおよびトナーの
うち、現像剤の帯電量がどちらが太き（環境の影響を受
けるかは以下の方法により決定される。

キャリアとトナーを別々にそれぞれ低湿ｆ２境（２０℃
、３０係ＲＨ）、高湿環境（２０℃、８５係ＲＨ）下に
２４時間放置し、定期へ合し、キャリアとトナーを完全
にそれぞれの環境に、す１染ませた後、それらを混合し
て、帯電量を測定する。その環境変化による帯電量変化
（いわゆる帯電量の環境依存）の大きさによって調湿処
理の対象物を判別−ｒる。

すなわち。

■　帯電量の環境依存性に対してキャリアの寄与が大き
い場合にはキャリアを調湿処理する。

■　帯電量の環境依存性に対してトナーの寄与が大きい
場合にはトナーを調湿処理する。

夏　帯電量の環境依存性に対して、キャリアおよびトナ
ーの双方ともが寄与している場合には、キャリアおよび
トナーを調湿処理する。

本発明では調湿処理方法は、環境チャンバー中に放置す
る方法、流動層型および旋回気流型混合機中に調湿空気
を導入して処理する方法などにより行うことができる。

本発明の調湿の目的は、キャリアもしくはトナーまたは
キャリアおよびトナー中の水分量を制御することにあり
、それらが調湿処理までに受けた履歴が異なるため、履
歴を消去した後に調湿処理することか好ましい。すなわ
ち、乾燥によってキャリアもしくはトナー表面に存在す
る水分を除去した後に調湿処理することｌこよって、容
易にキャリアもしくはトナー中の水量を一定にすること
ができる。

調湿処理は、温度１０〜４０℃、湿度４０〜８０′４Ｒ
Ｈ（相対湿度）の条件の調湿空気中で行うことが好まし
い。これは調湿後のキャリアおよび／またはトナーの状
態が、現像剤を実際に使用する環境条件に適合するよう
に調湿条件を選択するためであり、通常の複写条件は上
記の温度および湿度の範囲に含まれるからである。また
調湿処理時間は、その調湿空気中で調湿する場合の平衡
水分量に達するまでの時間が必要である。平衡水分量に
達したかどうかは水分量を経時的に測定することで知る
ことが可能である。水分量を測定する方法としてはカー
ルフッシャー水分測定法、熱重量分析などいずれの方法
でも良い。

本発明におけるキャリアは、鉄粉、フェライト粉、ニッ
ケル粉およびそれらを樹脂被覆したもの、または少な（
とも結着樹脂と磁性粉とを混合して得られるものが用い
られる。鉄粉等の被覆引付はビニル系モノマーの重合体
であるビニル系ｍＨＹでアリ、ビニル系モノマーとして
は、例えばスチレン、α−メチルスチレン、ｐ−クロル
スチレン、ｐ−メチルスチレンなどのスチレン系モノマ
ー：メチルアクリレート、メチルメタクリレート、ブチ
ルアクリレート、ブチルメタクリレート、２−エチルへ
キシルアクリレート、２−エチルへキシルメタクリレー
ト、ラウリルメタクリレート、ジメチルアミノエチルア
クリレート、ジメチルアミノメタクリレートなどのアク
リル酸およびメタクリル酸エステル系モノマー：アクリ
ルアミド、メタクリルアミドなどのアミド系モノマー；
アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのニトリル
系モノマー：エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブ
チレンなどのオレフィン系モノマー：酢酸ビニル、プロ
ピオン酸ビニルなどのビニルエステル系モノマー；塩化
ビニル、臭化ビニル、弗化ビニルなどのハロゲン化ビニ
ル系モノマーがアリ、これらの１種または２種以上を重
合してビニル系樹脂とする。鉄粉等へ樹脂を被覆する方
法としては樹脂を溶剤に溶かし鉄粉等と混合し、溶剤を
乾燥する方法、鉄粉等を流動化もしくは旋回させながら
樹脂を溶かした溶液を噴霧し乾燥する方法、樹脂倣粉末
を鉄粉等と混合し、ロータリーキルン等で高温で焼成（
焼結）する方法等があり、いずれの方法でも良い。

また、少な（とも結着樹脂と磁性粉とを混合して調製す
るキャリアに用いる原料磁性粉としては、平均粒径０．
１〜３μのマグネタイト、フェライト、鉄、ニッケル、
二酸化クロム、γ−へマタイト、コバルトなどの微粉末
を使用できる。中でも安価でかつ安定して使用できる点
でマグネタイトが好ましい。結着樹脂としては、前記鉄
粉等への被覆樹脂であるビニル系樹脂、およびフェノー
ル系樹脂、尿素系樹脂、メラミン系樹脂、ポリエステル
系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、
ポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂などの縮合型樹脂
およびそれらモノマーの共重合体を使用できる。その他
必要ｌこ応じて導電性調節剤としてのカーボンブラック
、帯電制御剤等を添加しても良い。この少な（とも結着
樹脂と磁性粉とを混合してなるキャリアの製造は、混練
し粉砕する方法、結着樹脂を溶剤に溶解し、磁性粉を分
量した懸濁液をスプレードライして造粒する方法、また
結着樹脂を重合する際母性粉をモノマー中に分散して得
る方法のいずれによっても良い。

本発明におけるトナーは、樹脂、着色剤、帯電制御剤、
および添加剤等からなる。トナーに用いられる樹脂とし
ては、ポリスチレン、スチレン−プロピレン共重合体、
スチレン−ブタジェン共重合体、スチレン−塩化ビニル
共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、ス
チレン−メタクリル酸エステル共重合体、アクリル系樹
脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、エポキシ
樹脂等の樹脂が挙げられる。トナーに用いられる着色剤
としては、カーボンブラック、アニリンブラック、ニグ
ロシン染料、アニリンブルー、クロムイエロー、ウルト
ラマリンブルー、オイルレッド、フタロシアニンブルー
、ランプブラック、ローズベンガルおよびこれらの混合
物等を挙げることができる。これら着色剤は十分な濃度
の可視像が形成されるような割合で含有せしめることが
必要であり、通常トナー中に１〜２０　ｗｔ％程度の割
合で用いられる。

帯電制御剤としては、ニグロシン染料、含クロム錯体、
四級化アンモニウム塩等が用いられ、これらはトナーの
極性により使い分けることが必要である。またトナーに
用いられる添加剤としてはシリカ、アルミナ、マグネシ
ア、チタニア、ジルコニア等の酸化物、二硫化モリブデ
ン、二硫化タングステン等の硫化物、窒化ホウ素、窒化
ケイ素等の窒化物、カーボンブラック、脂肪酸金属塩、
並びにポリスフ化ビニリデン等のフッ素樹脂微粉末、ポ
リスチレン、ポリメタクリル酸メチル等の樹脂微粉末、
その他を挙げることができる。

トナーの製造方法は、混練し粉砕する方法、樹脂、着色
剤等を溶剤に溶解、分散した懸濁液をスプレードライし
て造粒する方法、また樹脂を重合する際に着色剤、帯電
制御剤等をモノマー中ｌこ分散して得る方法のいずれで
も良い。

本発明の現１象剤はキャリアとトナーとを混合して使用
されるが、そのトナーとキャリアの配合比は重量比で１
＝９９〜３０ニア０の範囲が適当である。

この配合比はキャリアとトナーの比重、粒径、帯＊−を
等によって決められる。

本発明の現像剤を用いる現壕法は、感光体あるいは静電
記録体に形成された静電潜像を出猟ブラシ現像装置等に
より現（象する方法で実施される。

例えばキャリアが負に帯電すれば、トナーは正に帯電す
ることから、トナーが月極性潜像に吸引付着し、現像が
行われ、転写紙にこのトナー鐵を転写した後、定着する
。

〔発明の効果〕

本発明の現像剤によれば、安定した帯電性が得られ、現
像に用いられた際、背景部へのキャリア付着やトナー付
着がな（解像力、階調性などの画質に優れ、特に長時間
の使用に耐えることができる。従って、例えば２０万枚
の複写を行なっても、トナーの帯″ｒ！Ｌｔは安定して
おり、印刷並の画質が維持される。

〔実施例〕

以下本発明を実施例および比較例により具体的に説明す
る。

実施例１ スチレン−メタクリル酸ブチル−アクリル酸共重合体（
Ｓｔ：ｎ−ＢＭＡ：ＡＡ＝８０：１５：５、Ｍｖ＝８０
．０００　）　　　　　　　　　　　　３０重量部マグ
ネタイト　　　　　　　　　　７０重量部を混合し、溶
融混練後、微粉砕し、分級を行ない、平均粒径３５．６
μのキャリアを得た。

上記キャリアとは別に スチレン−メタクリル酸ブチル−ジメチルアミノメタク
リレート共重合体（Ｓ　ｔ　：　ｎ　−ＢＭＡ　：　Ｄ
ＭＡＭ＝６５：３０二５、Ｍｎ＝１０．ＯＯＯ）　　　
　９４重量部カーボンブラック　　　　　　　　６重量
部を溶融混練後、微粉砕して平均粒径１０．８μのトナ
ーを得た。

得られたトナー１００重量部に対してアルミナ微粉末０
．５重量部を容器固定羽根回転型混合機にて混合して使
用トナーを得た。

得られたキャリアとトナーをそれぞれ別々に、低湿環境
（２０℃、３０％ＲＨ）、高湿環境（２０℃、８５％Ｒ
Ｈ）下に２４時間放置し、下表のようなキヤリアとトナ
ーとの組合せでトナー濃度１０重量係となるように混合
して帯電量を測定した。その結果を第１表に示す。

第１表 この結果から４Ｉ′ｒＩｔ量の環境依存に対してキャリ
アの寄与が大きいことが判明した。従って、キャリアの
調湿処理を実施することとした。

キャリアのｙ４湿処理操作は、第１図に示す旋回ｆｉ動
置型調湿装置実施した。この装置では吸気フィルター５
を通して、ブロア６および７によって吸引された空気を
調湿空気発生チャンバー１で２８℃、６５ＳＲＨに調湿
し調湿処理槽３の下部から調湿空気が供給され、スクリ
ーン２の上に仕込まれ、旋回流動化しているサンプル８
を調湿し、空気のみが排気フィルター４を通して処理槽
から出される。

５分毎（こサンプルを採取し、キャリアの水分量（カー
ルフッシャー法により測定）およびトナーと混合した現
像剤の帯電量を測定した。その結果を第２図および第３
図に示す。調湿時間２０分以降で平衡水分量に達し、帯
電量が安定していることから、調湿処理３０分のキャリ
ア９２重量部、トナー８重量部をＶ型ブレンダーにて混
合し現像剤を調製した。

比較例１ キャリアの調湿処理しない以外は、上記実施例と同様に
して現像剤を得た。

現像試験 試験方法としては、現像剤攪拌装置を備えた磁気ブラシ
現像装置を用い、実施例１および比較例１で得た現像剤
につ゛いて負極性靜１！ｍ像を連続して現像し、帯電量
と画質の維持性を観察した。

１ＩＩｉ質の観察結果を第２表に、帯電量の測定結果を
第４図に示す。表および図から明らかなように、調湿処
理を施さない比較例１の現像剤を用いた場合には、初期
には帯電量が高（、画＠濃度の低下、カブリ（背景部へ
のキャリア付着）が発生し、長期的に多数枚複写すると
、帯電量が低下し画像濃度が低下し、カブリ（背景部へ
のトナー付着）、トナー飛散が発生するのに対し、本発
明の現像剤（実施例１）を用いた場合には、２０万枚複
写しても何ら問題がなく、丁ぐれた面質が維持された。

実施例２ トリフルオロクロロエチレン−塩化ビニル共重合体　　
　　　　　　　　　　　　８重量部メチルエチルケトン
　　　　　　　５０重量部を混合溶解し フェライト（Ｃｕ−Ｚｎ−フェライトニア０μ）１００
重量部 と混合コーティングし、乾燥を行ないキャリアを得た。

上記キャリアとは別に スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体９２重景部 カーボンブラック　　　　　　　　６重量部四級化アン
モニウム塩（セチルピリジニウムクロライド）　　　　
　　　　　　　　２重量部を溶融混練後、微粉砕して平
均粒径９．５μのトナーを得た。

得られたキャリアとトナーをそれぞれ別々に低湿環境（
２０℃、３０ＳＲＨ）、高湿環境（２０℃、８５ＳＲＨ
）下に２４時間放置し、第３表のようなキャリアとトナ
ーとの組合せでトナー濃度３重量係となるように混合し
て帯電量を測定した。

第３表 この結果から、帯電量の環境依存に対してキャリア、ト
ナー両方とも寄与していることが判明した。従ってキャ
リアおよびトナーの調湿処理を実施することにした。

キャリアとトナーの調湿処理操作は、実施例１と同様の
装置および条件で実施した。

次に調湿処理を施したキャリアとトナーを９７重量部：
３重量部の割合でＶ型ブレンダーにて混合し現像剤を調
製した。

比較例２ キャリアとトナーの調湿処理を行わない以外は上記実施
例２と同様にして現像剤を得た。

現像試験 現像剤攪拌装置を備えた磁気ブラシ現像装置を用い、実
施例２および比較例２の現像剤について負極性静ｉｔ潜
像を連続して現像し画質を観察した。

調湿処理を施さない比較例２の現像剤を用いた場合には
画像濃度が低く、フリンジ電界部へのキャリア付着が著
しかったのに対し、本発明の現像剤（実施例２）を用い
た場合には何ら問題がなく丁ぐれた画質が得られ、３０
万枚複写しても画質推持性に問題はなかった。

実施例３ メタクリル酸メチル−スチレン共重合体（ＭＭＡ：Ｓｔ
　＝ｓｓ：１ｓ　ｗｔ　）　　　　　　　　　５重ｉ’
ｉｋ部トルエン　　　　　　　　　　　　５０重量部を
混合、溶解し フェライト粉（８０μ）１００重量部 と混合してコーティングし、乾燥を行ないキャリアとし
た。

上記キャリアとは別に スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体８８重量部 カーボンブラック　　　　　　　　１０重量部含クロム
錯体　　　　　　　　　　２重量部を溶融混練した後、
微粉砕して平均粒径１０，２μのトナーを得、このトナ
ー１００重量部に対して、疎水性コロイダルシリカ０．
６重量部を羽根回転型混合機にて混合して使用トナーを
得た。

得られたキャリアとトナーをそれぞれ別々に低湿環境（
２０°Ｃ１３０％ＲＨ）、高湿環境（２０℃、８５％Ｒ
Ｈ）下に２４時間放置し、第４表のようなキャリアとト
ナーとの組合せでトナー濃度２．５重量％となるように
混合して？ｉｆ電隆を測定した。

第４表 第４表の結果から、帯を量の環境依存に対してトナーの
寄与が大きいことが判明した。従ってトナーの調湿処理
を実施すること齋こした。

トナーの調湿処理操作は、実施例１と同様の装置および
条件で実施した。

キャリア９７．５重量部と調湿処理したトナー２．５重
量部とをＶＷブレンダーにて混合し現１象剤を１ｉＪ夷
した。

比較例３ トナーの調湿処理しないこと以外は、上記実施例３と同
様にして現像剤を得た。

試験方法 現像剤攪拌装置を備えた磁気ブラシ現訣装置を用い、正
極性靜電潜１象を連続して現像し画質を視察した。

その結果、トナーに調湿処理を施さない比較例３の現１
象剤を用いた場合には画ｔＪ２　ｅ４度が低（、画像周
辺部へのキャリア付着が発生したのに対し、本発明の現
像剤（実施例３）を用いた場合には何ら問題がな（、丁
ぐれた画質が得られ、３０万枚復写しても維持性に問題
のないことが明らかとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は調湿処理装置例の概要図であり、第２図は第１
図の装置によって本発明の実施例におけるキャリアの水
分量を経時測定した結果を示すグラフであり、第３図は
第２図に対応する水分量のキャリアを用いた現像剤の帯
電量を示すグラフであり、第４図は本発明および比較例
の現像剤について複写枚数と帯電量の関係を示すグラフ
である。 図中符号： １・・・調湿空気発生チャンバー；２・・・スクリーン
；３・・・調湿処理槽：４・・・排気フィルター；５・
・・吸気フィルター；６・・・押込ブロアー；７・・・
排気ブロアー：８・・・処理サンプル。 第１図 調湿時ｌ！ＩＦｌ（分） 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）キャリアとトナーとを混合してなる乾式現像剤にお
   いて、キャリアおよび／またはトナーが調湿処理されて
   いることを特徴とする乾式現像剤。 ２）キャリアおよび／またはトナーを調湿処理した後に
   キャリアとトナーを混合することを特徴とする乾式現像
   剤の製造方法。