JPS6313058A

JPS6313058A - 静電現像用現像剤

Info

Publication number: JPS6313058A
Application number: JP61157279A
Authority: JP
Inventors: Koji Noguchi; 浩司野口; Kengo Ito; 健吾伊藤
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1986-07-04
Filing date: 1986-07-04
Publication date: 1988-01-20

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、フェライトキャリアと、定着用樹脂及び着色
剤を含むトナーとからなる静電現像用現像剤に関する。

〔従来の技術〕

静電現像用現像剤は電子写真法、静電印刷法、静電記録
法等において使用されるが、その現像原理はいずれの方
法においても本質的に同じである。

例えば電子写真法においては、セレン、酸化亜鉛、有機
光導電体等の怒光体の表面を一様帯電後露光して静電潜
像を形成し、磁性キャリアと絶縁性着色微粉末であるト
ナーとを混合した現像剤により磁気ブラシ法等により現
像を行なう。トナーはキャリアとの摩擦により現像前に
所定極性に帯電している。現像して得られたトナー像は
普通紙等の転写シート上に転写されそして定着されて、
最終画像が得られる。

上述したいわゆる２成分現像剤においては、キャリアと
して鉄粉キャリアが使用されており、通常は摩擦帯電特
性の安定化のために表面を酸化処理したものが多用され
ている。しかるにこの鉄粉キャリアは、長期間の使用に
伴い粒子表面にトナーの被膜が形成されたりあるいは粒
子表面の酸化物が欠落するので、抵抗が大きく変化して
摩擦帯電特性が不安定になるという欠点がある。その結
果画像濃度の低下やカブリの増大を招いてしまう。

そこでこのような欠点を除くために、例えば特公昭５６
−５２３０５号、特開昭６０−１７２０６０号および同
６０−７６７５６号に開示されているような、フェライ
トキャリアが提案され、実用化されている。このフェラ
イトキャリアは、鉄粉キャリアに較べて、化学的に安定
で使用中の抵抗変化が少ない、軟くて搬送トルクが小さ
い、飽和磁化が少ないので軟い磁気ブラシを形成できる
という利点がある。

また、キャリアと共に使用されるトナーは、定着用樹脂
と着色剤を必須成分として含有し、必要に応じて離型剤
や帯電制御剤などの他の成分が加えられる。そして通常
のコピーにおいては、黒色の画像を得るために、例えば
特公昭５２−３３０４号、同６０−１０６１７号および
特開昭５３−３３１５１号に記載されているように着色
剤としてカーボンブラックを用いるのが一般的である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら着色剤としてカーボンブラックを含有した
トナーを用いると次のような問題が生ずる。

通常のトナーは、導電性物質であるカーボンブラックを
５〜１５重四％重量較的大量に含み、しかもカーボンブ
ラックは親水性であるため、高湿時にはカーボンブラッ
クの吸湿に起因してトナーの体積抵抗の低下を招く。そ
の結実現像剤として。

の抵抗も低下して、コントラストの強い画像となる。ま
た帯電制御剤にも悪影響を及ぼしてトナーの摩擦帯電量
が不安定となり、その結果画質の安定性が悪いという問
題がある。

更に通常の２成分現像剤では、トナーの飛散による画質
の低下という問題もある。

したがって本発明の目的は、環境条件の変動に対して画
質が安定した画像を得ることのできる静電現像用現像剤
を提供することである。

Ｃ問題点を解決するための手段〕本発明の静電現像用現像剤は、フェライトキャリアと、
定着用樹脂および着色剤を含むトナーとからなる現像剤
であって、トナーは着色剤として２〜９重量％のカーボ
ンブラックと１〜５重量％の非導電性の黒色染料又は黒
色顔料とを含むと共に、磁性粒子および分散剤を含むこ
とを特徴とするものである。

まず、本発明で用いられるフェライトキャリアは、Ｎｉ
、　Ｚｎ、　Ｍｎ、　Ｍｇ、　Ｃｕ、　Ｌｉ、　Ｂａ、
　　Ｖ、　Ｃｒ、　Ｃａ等の金属の酸化物と３価の鉄酸
化物との完全混合物より構成され、結晶学的にはスピネ
ル、ペロプスカイト、六方晶、ガーネットあるいはオル
ソフェライト構造を有する軟磁性材料として特徴づけら
れる。

画質、特に画像濃度の点からは、本発明では１×ｌＯ７
Ω・ｃｍ以上の体積抵抗を有するフェライトキャリアを
用いることが望ましい。またキャリア物性のうち、飽和
磁化（σ、）は４０〜９０ｅｍｕ／ｇの範囲がよい。σ
、が４０ｅｍｕ／ｇ未満であると、現像用磁石ロールの
磁力を強くしても（非磁性スリーブ上で８５０Ｇ以上）
、キャリアがロールが離脱して感光体表面に付着し易く
なり、一方σ３が９０ｅｍｕ／ｇより大となると搬送力
が強すぎてトナーが変形又は破壊し易くなり、又磁気ブ
ラシの穂が硬くなって中間調の再現性が悪くなる。

またキャリアの平均粒径は４０〜１５０μｍの範囲がよ
い。粒径が小さい程比表面積が大となり、最大トナー濃
度を高くでき、耐久性が向上し、画質も向上するので、
１５０μｍ以下が好ましいが、４０μｍより小さいと感
光体表面へのキャリア付着が生じ易くなる。

このようなフェライトキャリアは例えば次のようにして
製造される。

最初に金属の酸化物と酸化鉄（Ｆｅ、０３）を所定の比
率で混合し、８００〜１０００℃の温度で数時間仮焼し
、しかる後数μｍ以下に粉砕する。次に粉砕粉を、必要
に応じて粘結剤を加えて加熱雰囲気中で雰囲気乾燥して
球状粒子を得る。そして球状粒子を１１００−１３００
℃の温度で焼結してから分級する。

次に、本発明において使用するトナーは、定着用樹脂中
に、着色剤を分散させた、平均粒径１０〜２０μｍの粒
子である。定着用樹脂は定着方式（オーブン、フッシュ
、ヒートロール、圧力）に応じて適宜選定される。例え
ばヒートロール定着用トナーの場合には、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や
スチレン−アクリル共重合体等のスチレン系樹脂および
それらの混合樹脂などが使用できる。

着色剤は、一般に使用されるカーボンブラックとともに
、半導電性又は絶縁性の黒色着色剤を用いる。このよう
な着色剤としては含金属アブ染料、ニグロシン染料、′
アニリンブラック等の黒色染料や黒色顔料が挙げられる
。カーボンブラックの含有量は、少ないと十分な画像濃
度が得られず、多いと吸湿によるトナーの体積抵抗の低
下を招くので、１〜５重量％の範囲がよい。他の着色剤
の含有量は、少ないと十分な画像濃度が得られず、多い
とトナーの流動性の低下をもたらすので２〜９重量％の
範囲がよい。

本発明では、着色剤と共に、或いは着色剤の一部の代り
に磁性粒子及び分散剤を含有させる。

磁性粒子としては、フェライト、マグネタイトをはじめ
とする鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性を示す元素を
含む合金あるいは化合物、その地熱処理等何らかの処理
を施すことによって強磁性を示す種々の合金等が用いら
れる。具体例としては、マグネタイト、Ｇｏ添加マグネ
タイト、スピネル型フェライト、マグネットブランバイ
ト型フェライト等が挙げられる。磁性粒子はトナー中に
均一に分散させるために平均粒径０．１〜３μｍの微粒
子として添加するとよい。その添加量は１０重景気以下
が適当であり、好ましくは１〜６重量％である。磁性粒
子をトナー中に添加することにより、トナーの飛散が防
止され、カブリを減少することができる。しかるに添加
量が１０重量％より多いと、定着性の低下が生じ、又磁
性粒子は導電性を示すのでトナーの体積抵抗が低下して
、画質が低下してしまう。

分散剤は、黒色染料或いは黒色顔料及び磁性粒子の分散
性を向上し、トナーの流動性及び耐凝集性の向上のため
に添加される。分散剤としては、エステル系（ポリエチ
レングリコールジオクトエート）、エポキシ系（αオレ
フインオキサイド）、ケトン系（ジベンゾイルメタン）
、含窒素系（アミノトリアゾール）等が使用できる。そ
の添加量は、０．１〜３重量％の範囲が適当である。

本発明のトナーは、上記の必須成分の他に次のような成
分を含有することができる。

ヒートロール定着方式に使用する場合、オフセット防止
効果を高めるために公知の離型剤を添加することが望ま
しい。離型剤としては、ポリアルキレン等の脂肪族系樹
脂などが使用できるが、−が１万以下の低分子量ポリオ
レフィン、例えば低分子量ポリプロピレンおよび／又は
低分子量ポリエチレンが好ましい。添加量は１〜５重量
％ノ範囲がよい。添加量が１重量％未満であるとその効
果が少なく、５重量％を越えるとトナーの流動性が低下
してしまう。

トナーの帯電特性を制御する目的で、公知の帯電制御剤
を添加することができる。正の帯電制御剤としては、ニ
グロシン染料、それをベースとした脂肪族−塩基酸及び
／又は二塩基酸との反応物、あるいはニグロシン染料と
カルボキシル含有樹脂との反応物、トリフェニルメタン
系染料などが挙げられる。負の帯電制御剤としては、含
金属アゾ染料が挙げられる。帯電制御剤の添加量は１〜
５重量％の範囲がよい。１重量％未満では帯電制御の効
果が小さく、５重量％を越えるとトナーの流動性と耐凝
集性が低下してしまう。

トナーの流動性や感光体に対する耐剛性を向上させるた
めに、トナーの表面及び／又は内部に疎水性シリカ微粉
末を添加してもよい。添加量は、０．１〜５重量％の範
囲が好ましい。

また定着用樹脂の一部を炭酸カルシウム等の無機微粉末
で置換してもよい。添加量は少ないとその効果がなく、
多いと画像特性が低下するので１〜５重量％の範囲がよ
い。

上記の各成分からなるトナーは、例えば次のようにして
製造される。まず原料をボールミル、スーパーミキサー
等の混合機にて予備混合し、ニーダ−等の混練機により
溶融混練後冷却固化する。

次いでジェットミル等の粉砕機で粉砕してから所定の粒
度に分級する。

このようにして得られたトナーの物性としては、比誘電
率が２．２以下とすることが望ましい。比誘電率は一般
に抵抗が太き（（小さく）なると、小さく　（大きく）
なる傾向を示す。すなわちトナーの比誘電率が小さいと
いうことは、そのトナーの抵抗が高（なり、トナーの耐
環境安定性が向上し、画質が安定する。このような効果
を得るためには、トナーに導電性物質を多量に含まない
ようにすることが必要である。またトナーの平均粒径は
、５〜１５μｍの範囲がよい。５μｍより小さいとカブ
リが大きくなり、１５μｍを越えると荒れた画像となる
。

本発明の現像剤は、上述したフェライトキャリアとトナ
ーとを混合して調整されるが、トナー濃度は３〜１０重
量％とされる。

なお、本発明においてキャリア及びトナーの諸物性は次
のようにして測定するものとする。

キャリアの抵抗は、ギャップが５龍で対向した円形電極
（２５ｍｍφ）のセルにキャリアを充填し、電極間に１
　ｋｇの荷重をかけ２００Ｖ／ｃｍの直流電場で測定し
た値である。キャリアの磁気特性は振動試料型磁力計（
東英工業製ＶＳＭ−３型）を用いて測定した値である。

トナーの帯電量は、トナー５重量部とキャリア９５重量
部とを混合し、市販のブローオフ帯電量測定器（東芝ケ
ミカル製ＴＢ２００型）でブロー圧１．０　ｋｇ　／　
ｃａｌ、ブロ一時間２５ｓｅｃで測定した値である。ト
ナーの比誘電率は、底面を導電性の電極で覆い、側面を
厚さ３顛、高さ５龍の絶縁体で覆った、内径４２璽１φ
のセルに、試料を３〜５ｇ計り取り、Ｑメーター（横河
電機製ＱＭ−１０２Ａ型）の対向電極間に挟んで、１０
０ｋＨｚの周波数で測定した値である。

〔実施例〕

以下本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発
明はこれらの例に限定されるものではない。

天Ｊ１生Ｌスチレン−アクリル系共重合体（日本カーバイト製に６
０１３）　８４重量部、低分子量ポリプロピレン（三洋
化成製ビスコール５５０Ｐ）３重量部、カーボンブラッ
ク（三菱化成製＃４／４）５重量部、黒色染料（保土谷
化学製ＡＩＺＮ　５ＰＩＲＯＮ　ＢＬＡＣＫ　ＴＣＭＩ
＋）２重量部、マグネタイト（戸田工業製Ｅ　Ｐ　Ｔ５
００）５重量部、分散剤（アデカアーガス製ＤＣ−１８
）１重量部を用いて、粒径が５〜２５μｍのトナー（魚
１）を製造した。このトナーの帯電量は一２５μｃ／ｇ
であった。

上記トナーと、体積抵抗が１×１０１１Ω・工のフェラ
イトキャリア（日立金属製ＫＢＮ−１２０）とをトナー
濃度が５重量％になるように混合して現像剤（Ａ−１）
を調整した。

また着色剤としてカーボンブラック及び黒色染料の代り
にカーボンブラック（三菱化成製＃４４）のみ７重量部
を用いた以外は上記と同様の組成で粒径５〜２５μｍの
トナー（階２）を製造した。

このトナーの帯電量は一２１μｃ／ｇであった。

このトナーを用いて上記と同様の条件で現像剤（Ａ−２
）を調整した。比誘電率は２．３１であった。

上記の各現像剤を用いて市販の電子写真複写機（小西六
社製０−　Ｂ　１ｘ３０００機）により、（イ）２０°
Ｃ１５０％Ｒ，Ｈ，及び（ロ）３０℃、８０％Ｒ，Ｈ，
の２種類の環境条件で連続コピー試験を行なった。

５万枚コピー後の画像評価結果を表１に示す。

表　　ｌＱ主１）解像度の単位：本／１ｍ似後肘ｑ（資）ｅ：２
）○：良好、△：吋パイなる　似後もド升（支）表１か
ら、Ａ−１の現像剤を使用した場合は、高温高湿の環境
条件においても高品質の画像が得られることがわかる。

これに対してＡ−２の現像剤を使用した場合は、常温常
温の環境条件では良好な画像が得られるが、高温高湿の
環境条件では中間調の再現性等が低下することがわかる
。

大侮用上実施例１のＮｃＬ１トナーにおいてカーボンブラックお
よび染料の添加量を変えて表２に示す３種類のトナーを
製造した。

表　　２Ｑ主１）組成の単位：重量部上記のトナーと実施例１のフェライトキャリアを用いて
実施例１と同様の条件で現像剤（Ａ−３〜Ａ−５）を調
整した。

これらの現像剤を用いて実施例１と同様に画像評価を行
なった。その結果を表３に示す。

表　　３表３から、着色剤としてカーボンブラックのみを含む現
像剤（Ａ−３）を用いる場合は、高温高温時に中間調の
再現性が劣り、着色剤として染料を多量に含む現像剤（
Ａ−５）では画像濃度が低下しかつ中間調も良くないが
、本発明の現像剤（Ａ−４）を用いる場合は、高品質の
画像が得られることがわかる。

実Ｊｌ建走実施例１の魚ｌトナーにおいてマグネフィト及び分散剤
等の含有量を変えて表４に示す５種類のトナーを製造し
た。

上記のトナーと実施例１のフェライトキャリアを用いて
実施例１と同様の条件で現像剤を調整した。

これらの現像剤を用いて実施例１と同様に画像評価を行
なった。その結果を表５に示す。

へ表　　５表５から、マグネタイトを１０重量％以下含む現像剤（
Ａ−７〜Ａ−８）を用いた場合は高品質の画像が得られ
るが、マグネタイトの含有量が多。

い現像剤（Ａ−６）を用いた場合は高温高温時に中間調
の再現性が劣り、マグネタイトを含まない現像剤（Ａ−
９）を用いた場合はカプリが生ずることがわかる。また
分散剤を含まない現像剤（Ａ−１０）を用いた場合は、
画質が低下することがわかる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、特定の着色剤と磁性粒子と分散剤を含
むトナーとフェライトキャリアとを用いるので、高温多
湿の環境条件においても中間調の再現性が良好でしかも
カブリのない高品質の画像を得ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）フェライトキャリアと、定着用樹脂および着色剤
を含むトナーとからなる静電現像用現像剤において、前
記トナーは前記着色剤として１〜５重量％のカーボンブ
ラックと２〜９重量％の非導電性の黒色染料又は黒色顔
料とを含むと共に、磁性粒子及び分散剤を含むことを特
徴とする静電現像用現像剤。