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JP2841331B2 - 静電潜像現像用乾式二成分現像剤 - Google Patents

静電潜像現像用乾式二成分現像剤

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JP2841331B2
JP2841331B2 JP1137128A JP13712889A JP2841331B2 JP 2841331 B2 JP2841331 B2 JP 2841331B2 JP 1137128 A JP1137128 A JP 1137128A JP 13712889 A JP13712889 A JP 13712889A JP 2841331 B2 JP2841331 B2 JP 2841331B2
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文浩 佐々木
陽一郎 渡辺
安雄 朝比奈
康敬 岩本
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Ricoh Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 従来技術 従来からキャリア粒子とトナー粒子との混合物からな
るいわゆる乾式二成分現像剤はよく知られている。この
乾式二成分現像剤は、比較的大きな粒子表面上に微小な
トナー粒子が、両粒子の摩擦により発生した電気力によ
り保持されており、静電潜像に近接すると、静電潜像が
形成する電界によるトナー粒子に対する潜像方向への吸
引力が、トナー粒子とキャリア粒子間の結合力に打ち勝
って、トナー粒子は静電潜像上に吸引付着されて静電潜
像が可視化されるものである。そして、現像剤は現像に
よって消費されたトナーを補充しながら反復使用され
る。
従って、キャリアは長期間の使用中、常にトナー粒子
を所望する極性で、かつ充分な帯電量に摩擦帯電しなけ
ればならない。しかし従来の現像剤は、粒子間の衝突、
または粒子と現像機械との衝突等の機械的衝突、または
これらの作用による発熱でキャリア表面上にトナー膜が
形成され、いわゆるスペント化が生じ、キャリアの帯電
特性が使用時間と共に低下し、現像剤全体を取り替える
必要が生じる。
このようなスペント化を防止するために、従来からキ
ャリア表面に種々の樹脂を被覆する方法が提案されてい
るが、未だに満足のゆくものは得られていない。例えば
スチレン−メタクリレート共重合体、スチレン重合体等
の樹脂で被覆されたキャリアは、帯電特性は優れている
が、表面の臨界表面張力が比較的高く、繰り返し複写す
るうちにやはりスペント化が起こるため現像剤としての
寿命があまり長くなかった。
これに対して、低表面張力を有するシリコーン樹脂を
被覆したキャリアが提案されているが、例えば高速複写
機のような強い攪拌や、現像部内での長時間の攪拌によ
り、キャリア粒子が現像部内部壁や感光体表面に衝突し
たり、または粒子同士が衝突すると、シリコーン樹脂被
覆層が時間と共に摩損・剥離して、摩擦帯電がトナーと
シリコーン樹脂間の帯電から、トナーとキャリア核粒子
間の帯電に変化するため、現像剤の帯電量が一定に保て
ず、画像品質が低下するという問題があった。又キャリ
ア粒子をシリコーン樹脂で被覆するとシリコーン樹脂自
体の電気抵抗が高いため、現像剤として用いた場合エッ
ジ現像や電荷の蓄積現象によって画像品質が劣るという
欠点があった。
これに対して、シリコーン樹脂被覆層にカーボンブラ
ック等の導電性物質を添加してキャリアの電気抵抗を制
御する方法が提案されている。しかし一般的に導電性物
質はシリコーン樹脂への分散性が悪いために被覆層表面
に露出し易くなり、長時間の使用により導電性物質が被
覆層から離脱してキャリアの表面性が変化した結果、現
像剤帯電量が上昇するという問題があった。
目的 本発明は、以上の如き欠点を解決することを目的とし
た乾式二成分現像剤を提供するものである。その目的は
以下に列挙するとおりである。
(1)キャリア表面へのトナー融着を防止し、帯電特性
の安定した臨界表面張力の低い被覆層を有する乾式二成
分現像剤を提供することである。
(2)現像剤の長時間使用においても被覆層の剥がれが
なく、現像剤帯電量の変化が小さい乾式二成分現像剤を
提供することである。
(3)エッジ現象のない乾式二成分現像剤を提供するこ
とである。
構成 本発明は、(a)少なくとも結着樹脂、着色剤、極性
制御剤からなるトナーと(b)核体粒子表面に導電性カ
ーボン及び酸化チタン微粉末を含有したシリコーン樹脂
を被覆したキャリアよりなる静電潜像現像用乾式二成分
現像剤において、導電性カーボンの含有量をシリコーン
樹脂100重量部当り2〜30重量部としたことを特徴とす
る静電潜像現像用乾式二成分現像剤に関する。
本発明は、被覆層形成物としてシリコーン樹脂を選ぶ
ことにより、従来のシリコーン樹脂被覆キャリアの有し
ている利点を同様に維持し、キャリアに導電性を付与す
ることによりキャリアへの電荷の蓄積現象を効果的に抑
止するものである。さらに、キャリア被覆層中に導電性
カーボンと酸化チタンを同時に含むことにより、現像剤
帯電量の変化を抑制できる。帯電量の変化を小さくでき
る理由としては明らかではないが、キャリア被覆層から
脱離した浮遊カーボンに酸化チタン微粉末が付着してブ
ロックする形になりカーボンによる電荷のリークを防ぐ
だけではなく、キャリアとの摩擦帯電が可能になるため
帯電量の変化を抑止できる。
本発明においてシリコーン樹脂で被覆するキャリア核
体粒子としては、従来より公知のものでよく例えば鉄、
コバルト、ニッケル等の強磁性金属;マグネタイト、ヘ
マタイト、フェライトなどの合金や化合物;ガラスビー
ズ等が挙げられる。これら核体粒子の平均粒径は通常10
〜1000μm、好ましくは30〜500μmである。なお、シ
リコーン樹脂の使用量としては、通常キャリア核体粒子
に対して1〜10重量%である。
本発明で用いられるシリコーン樹脂としては従来より
知られるいずれかのシリコーン樹脂であってもよく、例
えば市販品として入手できる信越シリコーン社製のKR26
1,KR271,KR272,KR275,KR280,KR282,KR285,KR251,KR155,
KR220,KR201,KR204,KR205,KR206,SA−4,ES1001,ES1001
N,ES1002T,KR3093や東レシリコーン社製のSR2100,SR210
1,SR2107,SR2110,SR2108,SR2109,SR2115,SR2400,SR241
0,SR2411,SH805,SH806A,SH840等が用いられる。シリコ
ーン樹脂層の形成法としては、従来と同様、キャリア核
体粒子の表面に噴霧法、浸漬法等の手段でシリコーン樹
脂を塗布すればよい。
被覆層組成物はシリコーン樹脂溶液中に導電性カーボ
ン及び半導電性微粉末を添加して適宜のミキサーで分散
して調整される。
被覆層中に分散される導電性カーボンとしては従来よ
り公知のカーボンブラックでよく、コンタクトブラッ
ク、ファーネスブラック、サーマルブラックが挙げられ
る。添加量としてはシリコーン樹脂固形分100重量部に
対して2〜30重量部である。酸化チタン微粉末としては
従来より公知の各種の酸化チタンで良い。
本発明のキャリア粒子と共に用いられるトナー粒子と
しては、従来より公知の方法で得られたものが用いられ
る。具体的には、結着樹脂、着色剤及び極性制御剤より
なる混合物を熱ロールミルで溶融混練した後、冷却固化
せしめ、これを粉砕分級して得られる。
本発明トナーで使用される結着樹脂としては、例え
ば、ポリスチレン、ポリp−スチレン、ポリビニルトル
エン等のスチレン及びその置換体の単重合体、スチレン
−p−クロルスチレン共重合体、スチレン−プロピレン
共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレ
ン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸
エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合
体、スチレン−メタアクリル酸メチル共重合体、スチレ
ン−メタアクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタア
クリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタア
クリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル
共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、
スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブ
タジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、ス
チレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エ
ステル共重合体等のスチレン系共重合体、ポリメチルメ
タクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビ
ニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリビ
ニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロ
ジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂肪
族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィ
ン、パラフィンワックスなどが単独あるいは混合して使
用することができる。
また、本発明に用いる着色剤としては、トナー用とし
て公知のものがすべて使用できる。黒色の着色剤として
は、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、フ
ァーネスブラック、ランプブラック等が使用できる。シ
アンの着色剤としては、例えば、フタロシアニンブル
ー、メチレンブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオ
レット、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー等が使
用できる。マゼンタの着色剤としては、例えば、ローダ
ミン6Gレーキ、ウオッチングレッド、ローズベンガル、
ローダミンB、アリザリンレーキ等が使用できる。イエ
ローの着色剤としては、例えば、クロムイエロー、ベン
ジジンイエロー、ハイザイエロー、ナフトールイエロ
ー、モリブデンオレンジ、キノリンイエロー、タートラ
ジン等が使用できる。
極性制御剤としてはアミノ化合物、第4級アンモニウ
ム化合物、有機染料等公知のものがいずれも使用でき
る。
キャリア並びにトナーの使用量としては、トナー粒子
がキャリア粒子のシリコーン樹脂表面に付着して、その
表面積の30〜90%を占める程度に両粒子を混合するのが
好ましい。
実施例 以下、実施例と比較例によってキャリアを製造し、そ
の性質を比較することによってこの発明を説明する。実
施例1〜4及び比較例1〜5の処方及び評価結果を表−
1及び表−2に示す。
実施例 1 被覆層形成液の組成 シリコーン樹脂溶液 100重量部 (KR206 信越シリコーン社製) カーボンブラック 2重量部 (#44 三菱化成工業社製) 酸化チタン微粒子 2重量部 (P−25 日本アエロジル社製) トルエン 100重量部 上記処方をホモミキサーで30分間分散して被覆層形成
液を調整した。この被覆層形成液を平均粒径100μmの
球状フェライト1000重量部の表面に流動床型塗布装置を
用いて被覆層を形成してキャリア粒子Iを得た。
トナー粒子の組成 スチレン−n−ブチルメタクリレート共重合体 87重量部 カーボンブラック 10重量部 塩基性ニグロシン染料 3重量部 よりなる混合物を120℃の熱ロールで溶融混練した後、
冷却固化せしめ、これをジェットミルで粉砕し、分級し
て平均10μmトナー粒子Iとした。
上記キャリア粒子Iを100重量部と上記トナーIを3
重量部混合して現像剤Iとし、下記の試験をした。
試験 上記現像剤Iを用いて有機感光体の潜像を1分間に30
回の速さで現像、転写する工程を10万回繰り返した。
この試験により現像剤を評価するために、試験開始
時、1000回後、1万回後、10万回後に現像剤をサンプリ
ングしてブローオフ帯電量を測定した。また、10万回後
の現像剤からブローオフによりトナーとキャリアを分離
し、キャリア表面をSEMで観察することにより被覆層の
状態を評価した。
その結果、試験開始時のトナー帯電量は+18.0μC/g
であり、1000回後の帯電量は+18.4μC/g、1万回後の
帯電後は+19.1μC/g、10万回後の帯電量は+19.5μC/g
と安定しており、複写画像の画質の変化はほとんどなか
った。また、被覆層の剥がれもなかった。
実施例 2 被覆層形成液の組成 シリコーン樹脂溶液 100重量部 (SR2400 東レシリコーン社製) カーボンブラック 2重量部 (#44 三菱化成工業社製) 酸化チタン微粒子 2重量部 (P−25 日本アエロジル社製) トルエン 100重量部 上記処方を実施例1と同様の方法で被覆層を形成して
キャリア粒子IIを得た。上記キャリア粒子IIを100重量
部とトナー粒子Iを3重量部混合して現像剤IIとし、実
施例1と同様の試験をした。
その結果、試験開始時のトナー帯電量は+19.8μC/g
であり、1000回後の帯電量は+19.0μC/g、1万回後の
帯電量は+19.5μC/g、10万回後の帯電量は+20.0μC/g
と安定しており、複写画像の画質の変化はほとんどなか
った。また、被覆層の剥がれもなかった。
実施例 3 被覆層形成液の組成 シリコーン樹脂溶液 100重量部 (KR206 信越シリコーン社製) カーボンブラック 2重量部 (BPL キャボット社製) 酸化チタン微粒子 2重量部 (P−25 日本アエロジル社製) トルエン 100重量部 上記処方を実施例1と同様の方法で被覆層を形成して
キャリア粒子IIIを得た。上記キャリア粒子IIIを100重
量部とトナー粒子Iを3重量部混合して現像剤IIIと
し、実施例1と同様の試験をした。
その結果、試験開始時のトナー帯電量は+20.0μC/g
であり、1000回後の帯電量は+19.3μC/g、1万回後の
帯電量は+19.7μC/g、10万回後の帯電量は+20.0μC/g
と安定しており、複写画像の画質の変化はほとんどなか
った。また、被覆層の剥がれもなかった。
実施例 4 被覆層形成液の組成 シリコーン樹脂溶液 100重量部 (SR2400 東レシリコーン社製) カーボンブラック 2重量部 ケッチェンブラックECライオンアクゾ社製) 酸化チタン微粒子 2重量部 (P−25 日本アエロジル社製) トルエン 100重量部 上記処方を実施例1と同様の方法で被覆層を形成して
キャリア粒子IVを得た。上記キャリア粒子IVを100重量
部とトナー粒子Iを3重量部混合して現像剤IVとし、実
施例1と同様の試験をした。
その結果、試験開始時のトナー帯電量は+17.8μC/g
であり、1000回後の帯電量は+18.0μC/g、1万回後の
帯電量は+18.5μC/g、10万回後の帯電量は+18.0μC/g
と安定しており、複写画像の画質の変化はほとんどなか
った。また、被覆層の剥がれもなかった。
比較例 1 被覆層形成液の組成 テフロン樹脂溶液 100重量部 (ポリフロン ダイキン工業社製) カーボンブラック 2重量部 (#44 三菱化成工業社製) 酸化チタン微粒子 2重量部 (P−25 日本アエロジル社製) トルエン 100重量部 上記処方を実施例1と同様の方法で被覆層を形成して
キャリア粒子Vを得た。上記キャリア粒子Vを100重量
部とトナー粒子Iを3重量部混合して現像剤Vとし、実
施例1と同様の試験をした。
その結果、試験開始時のトナー帯電量は+21.3μC/g
であり、1000回後の帯電量は+18.8μC/g、1万回後の
帯電量は+14.4μC/g、10万回後の帯電量は+9.1μC/g
と次第に低下して、複写画像の画質も地かぶりの多いも
のであった。一方、被覆層は剥がれて核体粒子が露出し
ていた。
比較例 2 被覆層形成液の組成 シリコーン樹脂溶液 100重量部 (KR206 信越シリコーン社製) カーボンブラック 2重量部 (#44 三菱化成工業社製) 酸化珪素微粒子 2重量部 (R972 日本アエロジル社製) トルエン 100重量部 上記処方を実施例1と同様の方法で被覆層を形成して
キャリア粒子VIを得た。上記キャリア粒子VIを100重量
部とトナー粒子Iを3重量部混合して現像剤VIとし、実
施例1と同様の試験をした。
その結果、試験開始時のトナー帯電量は+22.3μC/g
であり、1000回後の帯電量は+29.7μC/g、1万回後の
帯電量は+32.5μC/g、10万回後の帯電量は+35.9μC/g
と上昇して、複写画像の画質は画像濃度の低い貧弱なも
のであった。一方、被覆層の剥がれはなかった。
比較例 3 被覆層形成液の組成 シリコーン樹脂溶液 100重量部 (SR2400 東レシリコーン社製) カーボンブラック 2重量部 (#44 三菱化成工業社製) 炭化珪素微粒子 2重量部 (GC#8000 不二見研磨材工業社製) トルエン 100重量部 上記処方を実施例1と同様の方法で被覆層を形成して
キャリア粒子VIIを得た。上記キャリア粒子VIIを100重
量部とトナー粒子Iを3重量部混合して現像剤VIIと
し、実施例1と同様の試験をした。
その結果、試験開始時のトナー帯電量は+14.8μC/g
であり、1000回後の帯電量は+18.4μC/g、1万回後の
帯電量は+20.3μC/g、10万回後の帯電量は+26.6μC/g
と上昇して、複写画像の画質は画像濃度の低い貧弱なも
のであった。一方、被覆層の剥がれはなかった。
比較例 4 被覆層形成液の組成 シリコーン樹脂溶液 100重量部 (KR206 信越シリコーン社製) カーボンブラック 2重量部 (#44 三菱化成工業社製) トルエン 100重量部 上記処方を実施例1と同様の方法で被覆層を形成して
キャリア粒子VIIIを得た。上記キャリア粒子VIIIを100
重量部とトナー粒子Iを3重量部混合して現像剤VIIIと
し、実施例1と同様の試験をした。
その結果、試験開始時のトナー帯電量は+17.0μC/g
であり、1000回後の帯電量は+19.8μC/g、1万回後の
帯電量は+25.3μC/g、10万回後の帯電量は+36.7μC/g
と上昇して、複写画像の画質は画像濃度の低い貧弱なも
のであった。一方、被覆層の剥がれはなかった。
比較例 5 被覆層形成液の組成 スチレン−メチルメタクリレート共重合樹脂 100重量部 カーボンブラック 2重量部 (#44 三菱化成工業社製) 酸化チタン微粒子 2重量部 (P−25 日本アエロジル社製) トルエン 100重量部 上記処方を実施例1と同様の方法で被覆層を形成して
キャリア粒子IXを得た。上記キャリア粒子IXを100重量
部とトナー粒子Iを3重量部混合して現像剤IXとし、実
施例1と同様の試験をした。
その結果、試験開始時のトナー帯電量は+10.3μC/g
であり、1000回後の帯電量は+8.8μC/g、1万回後の帯
電量は+5.0μC/g、10万回後の帯電量は+0.2μC/gと次
第に低下して、複写画像の画質も地かぶりの多いもので
あった。一方、被覆層は剥がれて核体粒子が露出してい
た。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩本 康敬 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 昭60−12558(JP,A) 特開 平1−101560(JP,A) 特開 昭55−155363(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03G 9/113

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)少なくとも結着樹脂、着色剤、極性
    制御剤からなるトナーと(b)核体粒子表面に導電性カ
    ーボン及び酸化チタン微粉末を含有したシリコーン樹脂
    を被覆したキャリアよりなる静電潜像現像用乾式二成分
    現像剤において、導電性カーボンの含有量をシリコーン
    樹脂100重量部当り2〜30重量部としたことを特徴とす
    る静電潜像現像用乾式二成分現像剤。
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