JPH01185654A - 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】 産業上の利用分野 本発明は電子写真、静電記録、および静電印刷における
静電荷像を現像するための現像剤に関するものであり、
特に小粒径トナーを飛散なく、高精細、高画質に複写現
像可能な現像剤に関する。

従来技術および課題 電子写真複写装置が広く一般に普及利用されるにしたが
って、従来にもましてライン再現性、網点再現性あるい
はハーフ再現性に優れた高精細な高品質画像が要求され
るようになった。係る要求を満足させるためには、トナ
ーをできる限り小粒径にする必要がある。

しかしトナーを小粒径化することは、同時にトナー自身
の、また現像剤としての流動性を低下させてしまう。し
たがって、トナーまたは現像剤の流動性の低下を防止す
るにはさらにトナーを球状化することが望ましい。

トナーを球状化すると、トナーの球形という形状がゆえ
にキャリアとの接触確率が低く、帯電能力が低くなると
いう別の問題が発生する。すなわち小粒径球状トナーに
一般的に使用されているフェライト系キャリア等を使用
しても、帯電量の立ち上がりが悪い、帯電量分布が広が
る、トナーの飛散が多い等の問題が発生し、得られる画
像はカブリの多いものとなる。

発明が解決しようとする課題 本発明者らは上記問題点を解決するために鋭意検討した
結果、球状の小粒径トナーとある一定の形状関係をした
キャリアとを組み合わせて使用すると帯電の立ち上がり
に優れ、トナーの飛散防止かつカブリ防止に優れた高画
質画像が得られる現像剤を見いだし本発明を完成するに
いたった。

すなわち、本発明はトナーとして小粒径、球状のトナー
を使用し、流動性、帯電の立ち上がりに優れ、トナー飛
散およびカブリの少ない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 すなわち、本発明はトナーとキャリアとを含有する２成
分現像剤において、下記式［工］　：［式中、外周はト
ナーあるいはキャリア粒子の断面の外周、面積はトナー
あるいはキャリア粒子の投影面積の平均値を表す。］ で定義される形状係数Ｓ１および下記式［Ｕ］；［式中
、最大炎とはトナーの投影像における最大炎の平均値、
面積とはトナー粒子の投影面積の平均値を表す。］ で定義される形状係数ＳＦ： で表されるトナーの形状係数およびキャリアの形状係数
が次の間係■〜■； Ｓｔ＜、ＳＣ■ Ｓｔ＋Ｓｃ≧２２５　　　　　　　　■ＳＦｔ≦１５０
　　　　　　　　　　　■［Ｓｔ、ＳＦｔはそれぞれト
ナーの形状係数を、Ｓｃはキャリアの形状係数を表す。

］ を同時に満たすトナーとキャリアが組み合わされて構成
されている現像剤に関する。

本発明は、高品位画像を得るのに有用な小粒径、球状の
トナーを充分活用することに関するものであり、トナー
の形状とキャリアの形状が一定の相関関係になるような
組み合わせを選択するものである。

高品位画像を得る観点からは、トナーの粒径が小さい程
、球形度が大きい程好ましい。

しかし、小粒径トナーは小さくなれば成る程、従来のよ
うにトナーとの形状関係が同等考慮に入れられていない
キャリアとを単に混合使用しても、流動性、トナー飛散
性、トナー帯電性等に問題があり、実際小粒径トナーを
使用してもカブリ等が発生し高品位画像を得ることはで
きない。

流動性は一般にトナーに要求される大きな特性の１つで
あるが、特に本発明に示す様な高品位画像を達成させる
為の１条件である小粒径トナーにおいては、重要な問題
となる。一般的に流動性は、トナー粒径が大きい程、ま
た、形状としては球形に近い程良好となる。ざらに粒径
分布はシャープであることが望ましい。画質等位の点か
ら１４μ肩以下、好ましくは２〜１１０１Ｚの小粒径化
が必要とされ、流動性を上げるためにトナーの球状化が
必要とされる。係る観点からトナーは下記式［■］：［
式中、最大炎はトナーの投影像における最大炎の平均値
を、また、面積はトナー粒子の投影面積の平均値を表す
。］ で表される形状係数ＳＦが１５０以下、好ましくは１４
０以下を有する程度に球状化されたものを使用する。

形状係数ＳＦは、トナーの長径／短径の差（歪み性）を
示すパラメータとして使用され、粉体粒子の球状炭を示
し、粒子の形状が球に近い程１００に近い値となる。

形状係数ＳＦは、本発明においては、イメージアナライ
ザー（ル−ゼックス５０００；日本レギュレータ社製）
により測定した平均値をいうが、−般に形状係数ＳＦの
測定においては、機種によって大きな差は認められない
ので、特に上記機種で測定されなければならないことを
意味するものではない。

特に本発明に使用する球状小粒径トナーはかえってキャ
リアとの接触確率、接触面積等が小さくなり、帯電の立
ち上がり、帯電量の絶対値およびトナー飛散が問題とな
るが、これを防止するためには下記式［Ｉ］　： し式中、外周はトナーあるいはキャリア粒子の投影像の
外周、面積はトナーあるいはキャリア粒子の投影面積の
平均値を表す。］ で表される形状係数Ｓで表して、トナーの形状係数Ｓｔ
とキャリアの形状係数Ｓｃが Ｓｔ≦Ｓｃ　　　　　　　　　　　　　■Ｓｔ＋Ｓｃ≧
２２５　　　　　　　　■を満たす必要がある。

形状係数Ｓは粒子表面の凹凸の程度を表し、表面状態が
滑らかで球に近いほど１００に近い値を示す。

トナーとキャリアの形状係数Ｓの和をＳｔ＋ＳＣ≧２２
５とするのは、トナー、キャリアが表面に十分な凹凸を
有することによって現像剤としての表面積が増加し、混
合撹拌により摩擦帯電が生じやすくなり、トナーの帯電
量の立ち上がりが早くなり、充分なトナー帯電量が得ら
れると同時にトナー飛散が減少するためであり、トナー
とキャリアの形状係数Ｓの関係をＳｔ≦Ｓｃとするのは
、トナーの表面凹凸がキャリアのそれに対して大きいと
き、すなわちＳｔ≧Ｓｃのときトナーの表面積が大きく
てもキャリアに接することのできる表面積の割合が小さ
くなり、十分なトナー帯電量が得られずトナーの飛散が
増えるからである。なお、形状係数Ｓは形状係数ＳＦと
同様の測定装置で測定できる。

したがって、本発明はトナーの形状係数およびキャリア
の形状係数が次の関係■〜■：Ｓｔ≦Ｓｃ　　　　　　
　　　　　　　■Ｓｔ＋Ｓｃ≧２２５　　　　　　　　
■ＳＦｔ≦１５０　　　　　　　　　　■を同時に満た
すトナーとキャリアを組み合わせて現像剤を構成し、そ
の組み合わせにおいて小粒径球状トナーをもすばやく均
一に混合攪拌し、さらに均一に帯電することができ、ト
ナーの帯電立ち上がり、飛散抑制に有効であり、小粒径
球状トナーの利益を充分に生かしたカブリ等のない高品
位画像を得ることができる。さらにトナーの物性として
は、流動性、帯電性お均一化の面より、トナーの粒径分
布がシャープであることが望ましい。

キャリアの大きさとしては、本発明に要求されるトナー
粒子との大きさとの関係から２０〜７０μ肩が適当であ
る。

特に、本発明に用いることのできるトナーとキャリアの
粒径の関係としては、キャリアの平均粒径（Ｄ）、トナ
ーの平均粒径（ｄ）としたときに、Ｄ≦ｌｏｄの関係を
みたすことが好ましい。

キャリア粒径りがトナー粒径ｄの１０倍を越えるとキャ
リアの比表面積が足りないためトナーを充分帯電させる
ことができない。

本発明に使用されるトナーは、二成分現像方式に使用さ
れているトナーであれば、公知のいかなる方法で調製さ
れたトナー、例えば懸濁重合法、マイクロカプセル法、
スプレードライ法、メカノケミカル法等で調製されたト
ナーを使用可能である。キャリアにおいても特にその種
類、製法等に制限されるものではなく、例えば鉄粉、フ
ェライト、コーチイド鉄粉、コーチイド７エライト、粒
状鉄粉、バインダー型キャリア、表面改質したキャリア
等、各種のキャリアを使用することができる。

本発明の要求する形状係数を有するトナーあるいはキャ
リアは上記各製造法における製造条件を適宜選定する等
の適当な手段を施すことに調整可能であるが、加熱処理
、湿式あるいは乾式によるコーティング処理、有機溶剤
による表面溶解あるいは膨潤処理等の処理によりＳｔを
小さくしたり、小粒子の表面への付着固定化処理等によ
りＳｔを大きくしたりして調整することも可能である。

本発明の現像剤はキャリアとトナーをトナー１〜２Ｑｗ
ｔ％の割合で混合して使用される。

成分 ・スチレン　　　　　　　　　　　７０重量部・ｎ−ブ
チルメタクリレート　　　　３０重量部・２．２−アゾ
ビス−（２，４−０，５重量部ジメチルバレロニトリル
） ・カーボンブラックＭＡ＃８　　　　８重量部（三菱化
成工業社製） ・クロム錯塩型染料スピロン　　　　５重量部ブラック
ＴＲＨ（保土谷化学工業社製）上記材料をサンドスター
ラーにより充分に混合して、重合性組成物を調製した。

この重合性組成物を濃度３重量％のアラビアゴム水溶液
中に攪拌機ｒＴ　−Ｋオートホモミクサー」（特殊機化
工業社製）により回転数４０００　ｒｐｍで攪拌しなが
ら、温度６０°Ｃで６時間重合反応させ、さらに温度を
８０°Ｃに上昇し重合反応させた。重合反応終了後、反
応系を冷却して５〜６回水洗後、ろ過し乾燥した後、風
力分級を行い球状粒子を得た。

得られた球状粒子の平均粒径は８．１２ｍ１軟化点（Ｔ
ｍ）は１４１’Ｃ，ガラス転移点（Ｔｇ）は６１℃であ
った。

また、このトナーのＳｔは１０２、ＳＦは１２１であっ
た。ここで得られたトナーをトナーａとする。

トナーの製造例２〜４ シード重合法により得られた単分散球状のスチレンおよ
びｎ−ブチルメタクリレートの共重合ポリマー（平均粒
径６μＩｌニガラス転移点５４℃：軟化点１２８°０）
１００重量部とカーボンブラック（三菱化成工業社製：
ＭＡ＃８）８重量部を１ｏｆ２ヘンシエルミキサーに入
れｌ　５００　ｒｐｍの回転数で２分間混合攪拌しポリ
マー粒子の表面にカーボンブラックを付着させｔ；。次
に奈良機械ハイブリダイゼーションシステムＮＨ３−１
型を用い９０００ｒｐｍで３分間の処理を行い、カーボ
ンブラックをポリマー粒子表面に固定化した。

さらに上記カーボンブラックを処理したポリマー粒子１
００重量部とＰＭＭＡ粒子ＭＰ−１４５１（綜研化学社
製：平均粒径０．１５μ１１ガラス転移温度１２５°０
）１０重量部を上記と同様の処理によりＰＭＭＡ樹脂コ
樹脂層−８層た。ここで得られた粒子を粒子（１）とす
る。さらにここで得られたポリマー粒子１００重量部に
対し、負の帯電制御剤クロム錯塩型染料スビロンブラッ
クＴＲＨ（保土谷化学工業社製）０．５重量部を上記と
同様の処理を行うことにより、スビロンブラックＴＲＨ
をトナー表面に固着させ、平均粒径６．３μｍのトナー
を得た。このトナーをトナーｂとする。トナーｂのＳｔ
は１０６、ＳＦｔは１３５であった。

また、トナー製造に使用した材料として次表１に示した
ものに変える以外は、トナーａと同様の製造法によりト
ナー　Ｃを得た。

トナーＣの製造方法中、得られた粒子（ｉ）　１００重
量部とＰＭＭＡ粒子ＭＰ−１０００（総研化学社製：平
均粒径０．４μｍ１ガラス転移温度１２５°０）１０重
量部をトナーＣの製造法と同様の方法で処理した後、ト
ナーＣと同様の方法を用いて、同量同組成の負の帯電制
御剤を処理し、トナーｄを得た。

トナーＣおよびｄの物性については表１に示す通りであ
る。

（以下、余白） トナーの製造例５ 成　分　　　　　　　　　　　　重量部・スチレン−ｎ
−ブチル　　　　　　１００メタクリレート樹脂 （軟化点、１３２°Ｃニガラス　転移点、６０°Ｃ）・
カーボンブラック　　　　　　　　　　８（三菱化成工
業社製、ＭＡ＃８） ・クロム錯塩型染料スビロン　　　　　３ブラツクＴＲ
Ｈ（保土谷化学工業社製）上記材料をボールミルで充分
混合した後、１４０°Ｃに加熱した３本ロール上で混練
した。混練物を放置冷却後、フェザ−ミルを用いて粗粉
砕し、さらにジェットミルで微粉砕した。つぎに、風力
分級し、平均粒径８．５μｍ、、５ｔ１２０．５Ｆｔ１
７１のトナーを得た。ここで得られたトナーをｅとする
。

キャリアの製造例１ ビスフェノール型ポリエステル樹脂（軟化点１２３°Ｃ
１ガラス転移点６５℃）をトルエン溶媒中で高剪断攪拌
により均一分散し、２％溶液になるように調製して、つ
いで芯材７エライトＦ−２５００ＨＲ（平均粒径５０ｕ
ｍ、電気抵抗３．５０Ｘ１０１Ωｃ諺：日本鉄粉社製）
３０００重量部をスピラーコーター５Ｐ−４０（開田精
工社製）でスプレー圧３．５＆　９　／ｃ　ｍ　、スプ
レー１４０９７分、温度５０℃の条件で１２０分処理し
、得られた粒子をフルイ（フルイ目開き１０５μ肩）を
用いて、凝集物を啄去してコートキャリアを得ｔ；。得
られたキャリアをキャリアＡとする。キャリアＡはＳｃ
が１０７であった。

上記キャリアで使用した芯材（フェライトＦ−２５００
ＨＲ）のみのものをキャリアＢする。

キャリアＢのＳｃは１１４であった。

・ポリエステル樹脂　　　　　　　１００（軟化点１２
３°Ｃ１ガラス転移点６０℃）・無機磁性粉　　　　　
　　　　　５００（戸田工業社製、ＥＰＴ−１０００） ・カーボンブラック　　　　　　　　　　２（三菱化成
工業社製、ＭＡ＃８） 上記材料をヘンシェルミキサーにより十分混合、粉砕し
、次いでシリンダ部１８０°Ｃ１シリンダヘッド部１７
０℃に設定した押し出し混練機を用いて、溶融、混練し
た。混練物を放置冷却後フェザ−ミルを用いて粗粉砕し
、さらにジェットミルで微粉砕したのち、風力分級機を
用いて分級し、平均粒径５５μｍの磁性キャリアを得た
。このキャリアをオングミルＡＭ−２０Ｆ（ホンカワミ
クロン社製）で回転数１１００Ｏｒｐ、４０分処理して
キャリアを調製した。得られたキャリアをキャリアＣと
する。キャリアＣのＳｃは１２０であった。

オングミル処理前のキャリアのＳｃを測定したところ１
２８であった。このオングミル処理前のキャリアをキャ
リアＤとする。

緒特性に対する評価の方法 前述のトナーａ−ｅそれぞれ１００重量部に対してコロ
イダルシリカＲ−９７２（日本アエロジル社製）：　０
　、１重量部で後処理を行い緒特性に対する評価に用い
た。

ここで表面処理されたトナー２ｇと表２に示しである所
定のキャリア２８ｇとを５０ｃｃポリ瓶に入れ回転架台
にのせて１２０ｏｒｐｍで回転させたときのトナーの帯
電量の立ち上がりを調べるため、３分、１０分、３０分
間攪拌後の帯電量を測定し、またその時の飛散量を調べ
た。

飛散量測定は、デジタル粉塵計Ｐ５Ｈ２型（染出化学社
製）で測定した。前記粉塵計とマグネットロールとをｌ
ｏｃｍ離れたところに設置し、このマグネットロールの
上に現像剤２ｇをセットした後、マグネットを２００　
Ｏｒｐｍで回転させたときに発塵するトナーの粒子を前
記粉塵計が粉塵として読み取って、１分間のカウント数
ｃｐｓで表示する。帯電量および飛散量の測定結果を表
２に示す。

表２中、Ｑ／Ｍはトナー帯電量（単位は［μＣ／９］）
を示す。

画出し評価 表２に示す所定のトナーおよびキャリアをトナー／キャ
リアー７／９３の割合で混合し、２成分系現像剤を調整
した。この現像剤を用いＥＰ−５７０Ｚ（ミノルタカメ
ラ社製）で初期の画出し評価およびｌＯ万枚の耐刷テス
トをおこなった。結果は表２に示した。

（以下、余白） 発明の効果 本発明により、ある一定の形状関係を有するようにトナ
ーとキャリアを選択し組み合わせて調製した現像剤は、
小粒径球状トナーで構成されていてもトナーの帯電立ち
上がりに優れ、トナー飛散が防止され、カブリのない高
品位画像を得ることができる。

特許出願人　ミノルタカメラ株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、トナーとキャリアとを含有する２成分現像剤におい
   て、下記式［ I ］； Ｓ＝（外周）＾２／面積×１／４π×１００［ I ］［
   式中、外周はトナーあるいはキャリア粒子の投影像の外
   周、面積はトナーあるいはキャリア粒子の投影面積の平
   均値を表す。］ で定義される形状係数Ｓ、 および下記式［II］； ＳＦ＝（最大長）＾２／面積×π／４×１００［II］［
   式中、最大長はトナーの投影像における最大長の平均値
   を、また、面積はトナーの投影面積の平均値を表す。］ で定義される形状係数ＳＦ； で表されるトナーの形状係数およびキャリアの形状係数
   が次の関係（１）〜（３）； Ｓｔ≦Ｓｃ（１） Ｓｔ＋Ｓｃ≧２２５（２） ＳＦｔ≦１５０（３） ［Ｓｔ、ＳＦｔはそれぞれトナーの形状係数を、Ｓｃは
   キャリアの形状係数を表す。］ を同時に満たすトナーとキャリアが組み合わされて構成
   されている現像剤。