JP2792101B2

JP2792101B2 - プリンター用現像剤

Info

Publication number: JP2792101B2
Application number: JP1119401A
Authority: JP
Inventors: 俊太郎郡; 浩史鈴木
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1989-05-12
Filing date: 1989-05-12
Publication date: 1998-08-27
Anticipated expiration: 2013-08-27
Also published as: JPH02298959A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明はプリンターに用いられる現像剤、特にカラー
トナー含有現像剤および黒トナー含有現像剤を使用し、
所定の極性に帯電された感光体上にカラー画像及び黒画
像の順で反転現像を行うプリンターに用いるプリンター
用現像剤に関する。

従来技術および課題二色現像方式の一例として、第１潜像を第１トナーで
現像した後、第２潜像を第１トナーと同極性の電荷を有
する第２トナーで現像する二色現像方法が知られてい
る。そして、この方法を採用するものとして、第１図に
示すごとく一つの感光体ドラムが一回転する間に帯電−
第１露光−第１現像−第２露光−第２現像を行なう方式
が提案されている。

第２現像剤中に第１トナーが混入したとき、混入トナ
ーが複写枚数の増加につれて蓄積して生じる色相の変化
をできるだけ抑制するため、通常、第１トナーにカラー
トナーを用い、第２トナーとして黒色トナーを用いる。

この方式では第１現像に使用するトナーが第２現像に
用いる現像剤中に徐々に混入し、複写枚数に比例して色
の濁りやカブリを生ずると云う欠点がある。このことは
磁気ブラシ反転現像では特に顕著である。この方式で
は、第１現像によりすでに感光体表面に形成した第１ト
ナー像を第２現像時に、磁気ブラシの穂で摺擦するた
め、第１トナーが第２現像の磁気ブラシの穂に掻取られ
た第２現像剤中に混入し、顕著な混色カブリや斑点カブ
リが発生する。

一方、第２現像の際に生じ得る混色カブリ、斑点カブ
リを防止するため第２露光前の感光体ドラムの表面電位
を高くし、第１トナーが磁気ブラシの穂により掻取られ
ないようにする方法が提案されている。しかしながら、
この方法でも複写枚数が増加するにつれて混入してくる
第１トナーが第２現像剤中に蓄積して混色カブリや斑点
カブリを避けることはできない。

第２現像剤中に混入した第１トナーの蓄積を防止する
方法として、例えば第１トナーと第２トナーがキャリア
に対し正に帯電するもの、第１トナーが帯電系列上、第
２トナーに対し、負となるものを選び、両者の混合摩擦
により生ずる第１トナーの帯電極性の反転を利用して、
第１トナーを負に帯電させ、これを共に第２現像した
後、負極性コロナに、より正に帯電して第２トナーだけ
を転写させ、感光体ドラム上に残留する第１トナーをク
リーナーにより回収して系外に除外する方法が提案され
ている。しかしながら、第１トナーと第２トナーに帯電
性や帯電量分布が著しく異なったトナーを用いると、２
種類のトナーが混合したときに、相互に帯電量に異常を
生じ、混色カブリや斑点カブリが生じる。

すなわち、第２現像剤中に第１トナーが多く混入して
いき、黒トナーとカラートナーとの帯電量が略等しいと
き、これらのトナーが一緒に現像され、特にベタ画像の
中にカラー画像が現像され、次第に純黒が再現されてな
くなり、いわゆる混色カブリと呼ばれる画像になる。ま
た、混入したあと、カラートナーが黒現像剤と摩擦帯電
し、黒トナーとは逆極性になるまで帯電がシフトした場
合、今度はカラートナーと黒トナーとがまるでキャリア
の回りについたトナーのような静電的に引きあい、これ
が同時に現像されて紙に転写しているので、大きな斑点
状になりいわゆる斑点カブリのノイズとなる。

発明が解決しようとする課題本発明はカラートナー含有現像剤および黒トナー含有
現像剤を使用してカラー画像及び黒画像の順で反転現像
を行うに際し、黒トナー含有現像剤中にカラートナーが
混入しても転写時、混色カブリや斑点カブリなどを生じ
ない最適のカラートナーと黒トナーの組合せからなるプ
リンター用現像剤を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段本発明は、カラートナー含有現像剤および黒トナー含
有現像剤を使用し、正極性に帯電された感光体上にカラ
ー画像及び黒画像の順で反転現像を行うプリンターに用
いるプリンター用現像剤において、該カラートナーはそ
の表面上に負荷電性微粒子および正荷電性微粒子が混合
添加された正帯電性カラートナーであり、該負荷電性微
粒子及び該正荷電性微粒子のそれぞれの添加量が該カラ
ートナーに対して0.05〜１重量％であり、かつ該微粒子
が添加されていない前記カラートナーと前記黒トナー含
有現像剤に用いられるキヤリアとの摩擦帯電量が＋３μ
C/g〜−１μC/gの間であることを特徴とするプリンター
用現像剤に関する。

本発明のカラー画像を形成するためのカラートナー含
有現像剤は、カラートナーおよびキャリアからなる。カ
ラートナーは、少なくともバインダー樹脂、着色剤より
なり、カラートナー表面は、正荷電性微粒子および負荷
電性微粒子で処理されている。

カラートナーを構成するバインダー樹脂は、一般に熱
可塑性樹脂であり、ガラス転移点（Tg）が45℃から75℃
であり、かつ軟化点が70℃から140℃のものであれば特
に制限されないが、スチレンまたはスチレン−アクリル
系の共重合樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂など
を使用に供することができる。

スチレン−アクリル系の樹脂に用いることができる単
量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メ
チルスチレン（ビニルトルエン）、ｐ−ｔ−ブチルトル
エン、ｐ−クロルスチレン等のスチエン系単量体、（メ
タ）アクリル酸（アクリル酸またはメタクリル酸を意味
する。以下、全て同様である）、（メタ）アクリル酸メ
チル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸
プロピル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリ
ル酸シクロヘキシル、（メタ）アクリロニトリル、（メ
タ）アクリルアミド、（メタ）アクリル酸ヒドロキシプ
ロピル、ビニルピリジン等の単官能性ビニル単量体の１
種または２種以上が挙げられる。

これらを任意の重合触媒、重合方法で反応させたもの
は使用に供することができる。

ポリエステル系の樹脂としては、またビスフェノール
型ジオール、ロジン型ジオールおよびグリコールからな
る群から選ばれた少なくとも１つのジオール成分とフタ
ル酸、イソフタル酸、テレフタル酸などの芳香族ジカル
ボン酸およびフタル酸、マレイン酸、アジピン酸などの
脂肪族ジカルボン酸からなる群から選ばれた少なくとも
１種のジカルボン酸からなる群から選ばれた少なくとも
１種のジカルボン酸とトリメリット酸から合成されるポ
リエステル樹脂などが用いることができる。

カラートナーに用いることができる着色剤としては、
黄色顔料では；黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄
色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ハンザイエロー
Ｇ、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローＧ、ベン
ジジンイエローGR、タートラジンイエロー等：橙色顔料
では；赤口黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオ
レンジGTR、ベンジジンオレンジＧ、インダスレンブリ
リアントオレンジGK等：赤色顔料では；ベンガラ、カド
ミウムレッド、鉛丹、パーマネントレッド4R、リソール
レッド、ピラブロンレッド、ウオッチングレッドカルシ
ウム塩、レーキッドＤ、ブリリアントカーミン6B、エオ
シンレーキ、Ｄ−ダミンレーキＢ、アクザリンレーキ、
ブリリアントカーミン3B等：紫色顔料では；マンガン
紫、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレー
キ等：青色顔料では；紺青、コバルトブルー、アルカリ
ブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニ
ンブルー、無金属フタロシアニンブルー、ファーストス
カイブルー、インダスレンブルーBC等：緑色顔料では；
クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、
マラカイトグリーンレーキ、ファナルイエローグリーン
Ｇ、フタロシアニン部分塩素化物等：特にここには挙げ
なかったが、油溶性染料などを一部調色用に添加した
り、また、顔料を混合して用いることが可能である。

所望の帯電量範囲になるように、カラートナー中には
さらに帯電制御剤を含有させてもよい。かかる帯電制御
剤は公知のものを使用でき、例えば四級アンモニウム
塩、ビニルピリジン共重合樹脂、アミノアクリレート共
重合樹脂、イミダゾールなどの含窒素複素環共重合樹脂
等の正帯電性制御剤、含金属油溶性染料、含弗素ポリマ
ー等の負帯電性制御剤等が挙げられる。

カラートナーは、上記バインダー樹脂および着色剤か
ら構成され、その製造法は特に制限されず公知のものを
適用してカラートナーを製造すればよい。

このようにして得られた未処理のカラートナー（正荷
電性微粒子および負荷電性微粒子が混合添加されていな
いカラートナー）は、正帯電性感光体を使用するとき
は、黒トナー含有現像剤に用いられるキヤリアとの摩擦
帯電量が＋３μC/g〜−１μC/g、好ましくは＋2.5〜０
μC/gの値を示すものが使用される。キャリアとの摩擦
帯電量が＋３μC/gより大きい場合混色カブリが発生
し、−１μC/gより小さい場合は、斑点カブリが発生す
る。

なお、摩擦帯電量は後述する実施例において詳述され
ているようにトナーとキヤリアとを所定の重量比で混合
撹拌した場合の単位トナー重量当たりの帯電量である。

本発明においては、そのようなカラートナーを負荷電
性微粒子および正荷電性微粒子で処理する。このように
正負両帯電性を示す微粒子で同時処理するのが、なぜ効
果があるのかについては定かではないが、黒現像剤中に
混入したカラートナーが黒トナーやキャリアと新たな摩
擦帯電をするとき、量の少ないカラートナーの帯電量と
黒トナーとがスプリットして平衡になっていくが、その
時夫々の帯電量の大きさによりカラートナーから正荷電
性の微粒子がはずれたり、また、負荷電性の微粒子がは
ずれて、カラートナーの帯電量を押し下げるのに働いて
いると考えられている。

負荷電性の微粒子としては疎水性シリカ微粒子、正荷
電性の微粒子としては疎水性チタニア微粒子、疎水性ア
ルミナ微粒子または正荷電性処理した微粒子を挙げるこ
とができる。

疎水性シリカ微粒子の具体例としては、商品名Ｒ−97
2、Ｒ−974、Ｒ−976、Ｒ−811、Ｒ−812、Ｒ−805等の
疎水性コロイダルシリカ；正荷電性処理した微粒子の具
体例としては、商品名RA200、RA200H、RP−130等の表面
にアミノ基などを有する処理剤で表面処理したシリカ；
疎水性チタニア微粒子の具体例としては、商品名T805の
ように表面を疎水性処理したコロイダルチタニアP;疎水
性アルミナ微粒子の具体例としては、商品名RX−Ｃのよ
うに表面を疎水化処理したコロイダルアルミナ；商品名
RX170のように疎水化処理したコロイダルSiO₂・Al₂O₃混
合物などが用いられる（以上いずれも日本アエロジル社
製）。

正負両荷電性微粒子は、いずれも大きさ５〜50mμ
ｍ、好ましくは７〜40mμｍ、より好ましくは10〜30mμ
ｍの微粒子のものを用いる。

感光体を正帯電性で使用する場合は、正荷電性微粒子
は負荷電性微粒子に対しては0.2/1〜1/1、好ましくは0.
3〜１、その合計量がカラートナーに対して0.05〜２重
量％（wt％）、好ましくは0.1〜1wt％である。その比が
0.2/1より小さいと荷電が不十分となり地肌カブリが顕
著となり、１より大きいと荷電が高過ぎて混色カブリが
発生する。また、正負両荷電性微粒子はそれぞれカラー
トナーに対して0.05〜１重量％（wt％）、好ましくは0.
1〜0.7wt％の量で、カラートナー表面を処理する。混合
量が0.05wt％より少ないと混色カブリが顕著となり、2w
t％より多いと斑点カブリが顕著となる。正荷電性の混
色割合が0.05wt％より少ないと荷電が不十分で地肌カブ
リが顕著となる。1wt％より多いと混色カブリや斑点カ
ブリが顕著となる。

正荷電性微粒子および負荷電性微粒子をカラートナー
表面に処理する方法は、既に知られている種々の方法を
適用すればよく、例えば、カラートナーと正荷電性微粒
子および負荷電性微粒子を混合撹拌する等の手段をとる
ことができる。

しかしながら、カラートナーにも本発明のように表面
処理を施すと、カラートナーが現像されるときには、正
規に十分帯電しており、カラートナーは静電潜像にのみ
現像されるので、画像ノイズは生じない。また、静電潜
像上に付着したカラートナーは黒トナー含有現像剤での
現像時、その現像剤の磁気ブラシの穂で摺擦されて、第
２の現像容器内に混入するが、そのカラートナーは黒ト
ナーの混色カブリが斑点カブリの原因となることなく、
系外に速やかに除去される。その機構については、たと
え表面処理されたカブリが第２現像器内に混入しても、
カラートナー表面に付着している正荷電性微粒子および
負荷電性微粒子は、その表面から速やかに脱離して、黒
トナーやキャリアの表面に付着するためと考えられる。

このようにカラートナーが黒トナー含有現像剤に混入
した時、カラートナー表面上の正荷電性微粒子および負
荷電性微粒子が脱離するメカニズムは、明確ではないが
次のような事実が参考になるものと考える。

・NB法でカラートナーを黒現像剤の中に取込んだとき、
黒トナーの混合比が高い方が混色レベルや分離性のレベ
ルは良好であること。

なお、NBは黒の現像器はセットしたまま黒トナーを現
像も補給もせず、カラートナーだけで現像する方法であ
る。

・NB法混色レベル、分離レベルの悪い現像剤に黒トナー
を補給と急に分離を始めること。

従って、黒トナー含有現像剤に混入したカラートナー
は、黒トナーまたはキャリアとの帯電によりカラートナ
ーの表面に表面処理された正荷電性微粒子および負荷電
性微粒子が黒トナーやキャリアの方に移行し、カラート
ナーの表面はほとんど正荷電性微粒子および負荷電性微
粒子がなくなる。正荷電性微粒子および負荷電性微粒子
で表面処理されていないカラートナーは、キャリアと混
合してもほとんど帯電せず、かかるカラートナーはキャ
リアと強く引きあっていないので、黒現像器の中から飛
散により分離し、感光体上にファンデーワールス力や鏡
像力などで付着する。また、この感光体に付着したカラ
ートナーは、ほとんど帯電していないので、転写時の帯
電によって紙に引き寄せられないので感光体上に残った
ままで、次のクリーニング工程で感光体から除去され、
結果的に黒現像器から分離されることになる。

カラートナーと共に第１現像剤を構成するキャリアと
しては、磁気ブラシ現像法に使用される公知のものを使
用することができ、例えば、フェライト、微粒鉄または
バインダー型マイクロキャリア等を適用すればよい。

黒画像を形成するための黒トナー含有現像剤は、黒ト
ナーおよびキャリアより構成される。黒トナーは少なく
ともバインダー樹脂、着色剤（黒）、帯電制御剤よりな
り、該黒トナー表面には目的に応じて金属酸化物微粒子
で表面処理しても良い。

黒トナーはカラートナーと比べて、さらに帯電制御剤
を含有している点、および着色剤として黒色の着色剤を
用いる点で構成が異なるが、バインダー樹脂、金属酸化
物微粒子は、カラートナーで正荷電性微粒子あるいは負
荷電性微粒子として説明したものと同様のものを適用可
能である。製法には特に限定されるものはない。

黒トナーに使用される黒色顔料としては、カーボンブ
ラック（チャンネルブラック、ファーネスブラック、ア
セチレンブラック、ランプブラック等）、活性炭または
アニリンブラック等が挙げられる。

帯電制御剤は、感光体と同極性の帯電性を示すものを
使用する限りは、特に限定されず、カラートナーへの適
用に際して説明した同様のものを使用することができ
る。黒トナーについては、着色した帯電制御剤を用いる
ことが可能である。

二色現像方法を第１図で説明する。

第１図に示す電子写真複写方式自体はすでに知られた
ものであり、感光体ドラム（10）の周囲にメインチヤー
ジャー（11）、第１露光装置（12）、第１現像装置（1
3）、第２チャージャー（14）、第２露光装置（15）、
第２現像装置（16）、転写チャージャー（17）、クリー
ニングブレード（18）、イレーサランプ（19）等が取り
付けられている。

感光体ドラム（10）の表面をまずメインチャージャ
（11）で帯電する。電圧は常用範囲、例えば500〜1000V
である。電荷は感光体の種類に応じて、＋であっても−
であってもよく、使用目的に応じて適当に選定すればよ
い。レーザービーム等を照射して第１潜像を形成し、次
いで、カラートナーと任意に選ばれたキャリアを含む２
成分系磁性現像剤を用いて、第１現像装置で斑点現像す
る。次いで、スコロトロン第２チャージャー（14）を用
い、表面電位を均一にし、次いで、レーザービーム等で
第２露光を行って第２潜像を形成し、黒色トナーと任意
に選ばれたキャリアを含む２成分系磁性現像剤を用いて
斑点現像を行う。この際、カラートナーの一部は磁気ブ
ラシの穂等で掻取られ、黒色現像剤中に混入するが、混
入トナーによる悪影響は本発明により解決が図られてい
る。

以下、実施例を挙げて本発明を説明する。

実施例黒トナーの調製（トナーA′）重量部スチレン−アクリル系樹脂 100 （Mw/Mn:25.8 Mw:251,400）カーボンブラック MA＃８５（三菱化成工業社製）帯電制御剤ボントロンＮ−01 ３（オリエント化学工業社製）以上の材料をヘンシェルミキサーの中に入れ、十分混
合した後、二軸の押出機で溶融混練する。冷却後3mm以
下に粗粉砕した後、ジェット粉砕機で平均径13.5μｍに
微粉砕した後、回転風力式の分級機で分級し、平均径1
3.1μｍのトナーＡを得た。

次に、このトナーの表面に疎水性のシリカ（Ｒ−976:
日本アエロジル社製）をトナーＡに対して0.2wt％の割
合で表面処理した。

このようにして得られたトナーをトナーＡ′とする。

カラートナーの調製（トナーB′〜L′）（赤トナー））重量部スチレン−アクリル系樹脂 100 （Mw/Mn:21.3、Mw:184,200、Av:5.2）クロモフタールレッド2R ４（チバガイギー社製）Ｐ−51（４級アンモニウム塩）２（オリエント化学工業社製）以上の材料を、トナーＡと同様の方法で処理し、平均
径13.2μｍのトナーＢを得た。

このトナー表面を；疎水性シリカR976（負帯電性）（日本アエロジル社
製）、疎水性チタニアＴ−805（正帯電性）（日本アエ
ロジル社製）、疎水性アルミナRX−Ｃ（正帯電性）（日
本アルミナ社製）、疎水性アミノシリカRA−200H（日本
アエロジル社製）をトナーＢに対して、下記表１に示し
た割合で表面処理した。

このようにして得られたトナーをトナーＢ′〜Ｌ′と
する。

トナーM′〜P′ 重量部スチレン−アクリル系樹脂 98 （Mw/Mn:25.6、Mw:196,200）スチレン−アミノアクリル系樹脂５（Mw/Mn:6.4、Mw:62,900、アミン価:178）銅フタロシアニン４以上の材料をトナーＡと同様の方法で処理し、平均径
13.3μｍのトナーＭを得た。このトナー表面を疎水性シ
リカＨ−2000（負帯電性）（ヘキストジャパン社製）、
疎水性チタニアMT−150A（正帯電性）（帝国化学社製）
を用い下記表２に示した割合で表面処理しトナーＭ′〜
Ｐ′を調製した。

トナーQ′（比）重量部スチレン−アクリル系樹脂 90 （Mw/Mn:25.6、Mw:196,200）スチレン−アミノアクリル系樹脂 10 （Mw/Mn:6.4、Mw:62,900、アミン価:178）銅フタロシアニン４以上の材料をトナーＡと同様の方法で処理し、平均径
12.8μｍの赤トナーＱを得た。このトナー表面をＨ−20
00を0.2wt％、MT−150Aを0.07wt％の割合で表面処理し
た。

このようにして得られたトナーをトナーＱ′とする。トナーR′（比）重量部スチレン−アクリル系樹脂 100 （Mw/Mn:18.9、Mw:187,600、Av価:35.6）塩素化銅フタロシアニン４以上の材料をトナーＡと同様の方法で処理し、平均径
12.8μｍの赤トナーＲを得た。このトナー表面をＨ−20
00を0.2wt％、MT−150Aを0.07wt％の割合で表面処理し
た。

このようにして得られたトナーをトナーＲ′とする。キャリアの調製重量部スチレン−アクリル系樹脂 100 （ハイマーTB−1000、三洋化成工業社製）磁性粉 RB−BL 250 （マグネタイト、チタン工業社製）以上の材料をボールミルにて十分に混合し、三本ロー
ルにて溶融混練し、冷却後粉砕した。次に分級して平均
径40μｍにしたものをバインダー型マイクロキャリアと
した。

現像剤の調製以上のようにして調製した黒トナー（トナーＡ′）お
よびカラートナー（トナーＢ′〜トナーＲ′）それぞれ
10重量部に対し、バインダー型マイクロキャリア（40μ
ｍ）90重量部をポリ容器に入れ、120rpmで２時間撹拌
し、現像剤を調製した。また、一方、カラートナー（ト
ナーＢ〜Ｒ）の未処理品と上記マイクロキャリアと同じ
重量比で混合して、現像剤を調製し帯電量を測定した。

得られた結果を表３に示す。

実機テスト第１トナーにカラートナー、第２トナーに黒トナーを
用い、混色カブリ、斑点カブリおよび地肌カブリについ
て実機テストした。

使用した二色現像装置は第１図に示す構成のものであ
り、装置および測定条件（トナーの特性により条件が異
なるため、それらの並記してある）の概要は以下の通り
である。

感光体ドラム：アモルファスシリコン感光体、第１現像：磁気ブラシ方式（マイクロトーニング方式）第２現像：磁気ブラシ方式（マイクロトーニング方式）転写チャージャー：印加電圧＋5.5kV メインチャージャー：印加電圧＋6.5kV 第２チャージャー：グリッド電圧＋650V 上記の装置を用い20,000枚コピー後の転写像を肉眼で
観察し、以下のごとく、混色カブリにつき評価した。結
果を表４に示した。

発明の効果本発明に従うと、カブリ（混色カブリ、斑点カブリ、
地肌カブリ）等を発生させることなく、黒およびカラー
の複写画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の現像剤を適用するための装置の一態様
を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−294580（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−254465（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−250658（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−17751（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−123622（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−83733（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 9/097

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】カラートナー含有現像剤および黒トナー含
有現像剤を使用し、正極性に帯電された感光体上にカラ
ー画像及び黒画像の順で反転現像を行うプリンターに用
いるプリンター用現像剤において、該カラートナーはそ
の表面上に負荷電性微粒子および正荷電性微粒子が混合
添加された正帯電性カラートナーであり、該負荷電性微
粒子及び該正荷電性微粒子のそれぞれの添加量が該カラ
ートナーに対して0.05〜１重量％であり、かつ該微粒子
が添加されていない前記カラートナーと前記黒トナー含
有現像剤に用いられるキヤリアとの摩擦帯電量が＋３μ
C/g〜−１μC/gの間であることを特徽とするプリンター
用現像剤。