JPH0728279A

JPH0728279A - 負帯電性磁性一成分トナー

Info

Publication number: JPH0728279A
Application number: JP5170307A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Okuma; 徹也大熊; Takashi Nakamura; 高士中村
Original assignee: Toyo Ink Mfg Co Ltd
Current assignee: Artience Co Ltd
Priority date: 1993-07-09
Filing date: 1993-07-09
Publication date: 1995-01-31

Abstract

(57)【要約】【目的】負帯電性トナーを用いる一成分現像法におい
て、繰り返し印字を行った場合でも、画像濃度の低下が
なく、繰り返し印字を行った場合でも流動性の低下が起
こらず、常に均一なスリーブ層厚の形成から、安定した
画像が得られるトナーを提供すること。【構成】結着樹脂、磁性粉及び負荷電制御剤を主成分と
する一成分トナー粒子において、乾式コロイダルシリカ
と体積平均粒径が１〜２０μm の湿式シリカを含有する
ことを特徴とする負帯電性磁性一成分トナー。【効果】一成分現像法における負帯電性磁性トナーにお
いて、乾式コロイダルシリカと体積平均粒径が１〜２０
μｍの湿式シリカを併用して使用することにより、乾式
コロイダルシリカを単体で使用した場合の欠点を解決
し、流動性の向上及び帯電量の安定化から、安定して高
品質の画像を得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真法等の静電荷像
を可視化するための静電トナーに関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来、電子写真法としては米国特許第２２
９７６９１号明細書等多くの方法が知られているが、原
理としては、光導電性物質を利用し、種々の手段により
感光体表面に静電潜像を形成し、次に静電トナーを用い
て現像し可視像とする。更に必要に応じて紙等の転写材
に転写し、加熱、圧力等を施すことによって、定着画像
を得るものである。静電潜像を可視化する方法として、
磁気ブラシ法（米国特許第２８７４０６３号明細書）、
カスケード法（米国特許第２２２１７７６号明細書）、
導電性磁性トナーによる方法（米国特許第３９０９２５
８号明細書）、絶縁性磁性トナーによる方法（特公昭４
１−９４７５号公報）等様々な方法が考案されている。
現在主に実用に供されている方法は、二成分現像法と呼
ばれる磁気ブラシ法と、一成分現像法と呼ばれる絶縁性
磁性トナーによる方法である。

【０００３】二成分現像法はトナー粒子とキャリア粒子
を混合した現像剤によるもので、長時間の使用によりキ
ャリア粒子が劣化し、現像剤を交換する必要がある。ま
た、トナー粒子とキャリア粒子の混合割合を常に一定レ
ベルに保つ必要があるため、トナー濃度のコントロール
に技術を必要とし、機械が大型化、複雑化するという問
題がある。これらの問題を解決するために考案された方
法が、絶縁性磁性トナーによる一成分現像法である。こ
の方法はキャリア粒子が不要なため、現像剤の交換及び
トナー濃度のコントロールを全く必要とせず、前記問題
を改善するものである。

【０００４】一方静電潜像を形成する感光体は、従来は
セレン系または硫化カドミウム系のものが使用されてき
た。これらは正帯電性を有するため、静電潜像を可視化
するためのトナーは、主に負帯電性のものが使用されて
いる。しかし、この種の感光体に使用されている、セレ
ンまたは硫化カドミウムは人体への安全衛生面に問題が
あるため、現在では有機材料を使用した感光体に置き換
えられている。有機材料の主なものに、フタロシアニン
系化合物が挙げられる。

【０００５】また、現像方式には正規現像方式と反転現
像方式の２種類がある。正規現像方式とは、電荷を帯び
た感光体上の非画像部の電荷を、光を照射することによ
って消失せしめ、電荷の残った部分に静電トナーを付着
させて現像を行う方式である。よって、感光体上の電荷
と静電トナーとの電荷は逆極性になる。この方式は主
に、普通紙複写機に採用されており、現在のところ主流
といえる。一方、反転現像方式は、電荷を帯びた感光体
上の画像部の電荷を、光を照射することによって消失せ
しめ、電荷の消失した部分に静電トナーを付着させて現
像を行う方式である。照射する光にはレーザー光等が用
いられ、ポリゴンミラー等を利用し、感光体上を走査す
ることによって、画像部の電荷を消失せしめる。光源が
極めて小さいため、解像力の高い画像を得ることができ
る。

【０００６】一般的に、印字物の大部分は非画像部であ
るから、レーザー光を利用した現像プロセスに正規現像
方式を採用すると、わずかな光源で広大な面積の非画像
部の電荷を消失させなければならない。そのため、レー
ザーの光量と露光時間は大きくなり、コスト高を招くこ
とになる。よって、レーザー光を利用した現像プロセス
には、反転現像方式を採用することが一般的である。こ
の方式は主に、プリンターまたは、デジタル複写機に採
用されており、オフィスのＯＡ化に伴い需要が伸びてい
る現像方式である一成分現像法に適用するトナーは、結
着樹脂中に染料、顔料、磁性粉等を分散し、二軸押し出
し機等によって溶融混練した後、１〜３０μｍに粉砕・
分級したものが使用されている。

【０００７】また、このトナーに疎水化処理を施した乾
式コロイダルシリカを添加すると、流動性が向上し、現
像器内でのトナー凝集、保管時における熱によるトナー
凝集を防止することができる。さらに、流動性の向上
は、現像プロセスにおけるトナー保持体上のトナー層の
均一化をも促し、それにより、安定した画像を得られる
ことができる。一成分現像法におけるトナー保持部は、
トナーを保持し感光体に供給するためのスリーブと、ス
リーブ上のトナー層を均一に規正するためのブレードか
ら構成されていることが一般的である。ブレードはトナ
ー層を均一に規正するする他、トナーに電荷を付与する
働きも併せ持ち、スリーブとブレードの間隔は５０〜５
００μｍに設定されている。安定した画像を得るために
は、常に安定したトナー層の形成と、安定した電荷の付
与が必要になる。

【０００８】ところが、一成分現像法において印字を繰
り返した場合、スリーブに保持されたトナーがブレード
で規正されることによってストレスを受け、トナー表面
のシリカ微粒子がトナー母体中に埋め込まれる現象が起
こる。トナー表面のシリカがトナー母体に埋め込まれる
と、トナー流動性の低下を引き起こし、スリーブ上の安
定したトナー層の形成を阻害する。スリーブ上のトナー
層が不均一になると、ブレードがトナーに付与する電荷
も不安定となり、良好な画像濃度及び均一な画像が得ら
れなくなる。一般に、一成分現像法においてトナーに乾
式コロイダルシリカのみを添加して印字を繰り返した場
合、印字を増すごとに画像濃度が下がり、画像も不均一
となっていく。

【０００９】これらの問題を解決するために、トナーに
帯電助剤として作用する添加剤を混合せしめ、ブレード
がトナーに付与する帯電を補うことによって、繰り返し
印字にも耐えうるトナーを提供することが公知である。
混合する添加剤は金属酸化物であることが一般的であ
り、例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸
カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、チタン酸スト
ロンチウム、マグネタイト、酸化亜鉛、酸化錫等を挙げ
ることができる。しかし、従来のこれらの金属酸化物は
体積平均粒径が０．１μｍ以下であることが多く、トナ
ーに添加したときにはファンデルワールス力等の物理的
付着力が大きい。そのため、トナー表面に強固に付着
し、その結果トナー流動性を低下させる傾向がある。こ
のトナー流動性の低下は、良好なスリーブ層圧の形成を
阻害し、画像の安定性を阻害する。よってこれらの金属
酸化物では乾式コロイダルシリカを添加したことによっ
て起こる弊害を十分補うことができない。

【００１０】また、湿式シリカを流動性の付与及び帯電
量の付与を目的として、トナー中に混合せしめることは
広く知られている。湿式シリカは親水性があるため、環
境安定性特に高温高湿下における画像の安定性の向上を
図ることを目的として、シリカ表面を疎水化してトナー
中に混合せしめることも公知である。特開昭５８−６０
７５４号公報では、湿式シリカの表面をシリコンオイル
で疎水化処理してトナー中に混合せしめることが提案さ
れている。さらに、特開平３−１７０９４７号公報で
は、湿式シリカの表面を、ジメチルシラン化合物または
トリメチルシラン化合物で疎水化処理してトナー中に混
合せしめることが提案されている。

【００１１】しかし、一般的に湿式シリカは乾式コロイ
ダルシリカに比べて粒径が大きいため、湿式シリカのみ
をトナー中に混合せしめても、充分な流動性が得られな
い。この問題を解決するために、乾式コロイダルシリカ
と湿式シリカを併用しトナー中に添加することが提案さ
れている。特開平４−８０７６４号公報では、乾式コロ
イダルシリカと、疎水化率が５０〜８０％で、平均粒径
が０．０５〜５μｍ、さらに１０μｍ以上の粗大粉を含
まない湿式シリカとを併用してトナー中に添加すること
が提案されている。しかし、この方法は、トナーに流動
性を付与するこ目的としており、湿式シリカの平均粒径
を小さくすることによって、その目的を達成している。
したがって、繰り返し印字を行った際に発生する、シリ
カのトナー表面への埋め込み現象は防止することができ
ず、繰り返し印字とともにトナーの流動性が低下し、画
像が劣化するという問題がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、負帯
電性トナーを用いる一成分現像法において、繰り返し印
字を行った場合でも、画像濃度の低下のないトナーを提
供するものである。さらに本発明は、繰り返し印字を行
った場合でも流動性の低下が起こらず、常に均一なスリ
ーブ層厚の形成から、安定した画像が得られるトナーを
提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】第一の発明は、結着樹
脂、磁性粉及び負荷電制御剤を主成分とする一成分トナ
ー粒子において、乾式コロイダルシリカと体積平均粒径
が１〜２０μm の湿式シリカを含有することを特徴とす
る負帯電性磁性一成分トナーである。第二の発明は、機
械式粉砕方法によって製造されることを特徴とする第一
発明の負帯電性磁性一成分トナーである。第三の発明
は、乾式コロイダルシリカが、負帯電性を有することを
特徴とする第一発明の負帯電性磁性一成分トナーであ
る。

【００１４】第四の発明は、湿式シリカがジメチルポリ
シロキサンで疎水化処理されていることを特徴とする第
一発明の負帯電性磁性一成分トナーである。本発明者ら
は、前述の問題点を解決するため検討した結果、トナー
に乾式コロイダルシリカと体積平均粒径が 1〜20μｍの
湿式シリカを併用して添加することによって目的が達成
できることを見出した。トナーに乾式コロイダルシリカ
と体積平均粒径が 1〜20μｍの湿式シリカを併用して添
加すると、乾式コロイダルシリカはトナーの流動性の向
上に大きく寄与し、該湿式シリカはトナーへの帯電の付
与に寄与する。

【００１５】また、従来の帯電助剤である金属酸化物で
は、トナーに帯電を付与する反面、トナーの流動性を悪
化せしめるという欠点があったが、該湿式シリカは体積
平均粒径が 1〜20μｍであるため、ファンデルワールス
力が弱く、トナー表面へ強固に付着することがなく、ト
ナーから遊離した状態で存在する。よって、該湿式シリ
カを添加しても、トナーの流動性は損なわれず、逆に若
干ではあるが、トナーの流動性を向上せしめる効果も得
られる。本発明に用いられる乾式コロイダルシリカの製
法であるが、四塩化ケイ素ガスを水素及び酸素の炎の中
で加水分解して製造するのが一般的であり、下式により
表される。

【００１６】さらに、疎水性を付与するためにジメチルジクロルシラ
ン等で変成することが公知である。乾式コロイダルシリ
カの添加量は、トナー100 重量部に対して0.01〜3 重量
部が好ましく、特に好ましくは0.1 〜0.5 重量部であ
る。添加量が0.01重量部以下であると、十分な流動性が
得られず、本発明の効果が得られない。

【００１７】また、3 重量部を超えて添加しても、添加
量に比例して流動性は上がらず、逆にコスト高となるた
め適当ではない。本発明に用いられる湿式シリカの製法
は従来公知の種々の方法が適用できる。たとえば、珪酸
ソーダ水溶液を酸またはアルカリ金属塩で中和、分解す
ることによってシリカを析出させる方法が一般的であ
り、次の化学式で表される。 a. Na₂O ・x SiO₂ + H₂SO₄──────＞ x SiO₂
・n H₂O + Na₂SO₄ b. Na₂O ・x SiO₂ + CaCl₂ + 2HCl───＞ x SiO₂
・n H₂O + CaCl₂ 湿式シリカの添加量は、トナー100 重量部に対して、0.
01〜 5重量部が好ましく、特に好ましくは0.1 〜2 重量
部である。上記数値が5 重量部より大きくなると、トナ
ーに付与する帯電が高くなりすぎ、カブリ現象が起こる
ため好ましくない。

【００１８】また体積平均粒径であるが、 1〜20μm が
好ましく、特に好ましくは１〜10μm である。上記数値
が 1μm 以下であると、ファンデルワールス力が大きく
なり、トナーに添加したときにトナー表面に強固に付着
し、トナーに対する帯電付与能力が低下するため好まし
くない。また、20μm 以上であると比表面積が減少し、
同様にトナーに対する帯電付与能力が低下するため好ま
しくない。ここで体積平均粒径とはコールターカウンタ
ー法により測定した値である。本発明に使用される結着
樹脂としては、ポリスチレン系、スチレン−アクリル共
重合体系、エチレン酢酸ビニル共重合体系、酢酸ビニル
系、アクリル系等が使用できる。

【００１９】また、負荷電制御剤としては、含金属アゾ
染料系または、非染料系の金属錯体等の荷電制御剤が知
られているが、その他にも従来公知のすべてのものが本
発明には使用できる。また、磁性粉は各種フェライト、
マグネタイト、ヘマタイト等公知のものが使用できる。
さらに必要に応じ、ワックス等を添加することもでき
る。

【００２０】

【実施例】以下、実施例に基づきさらに詳細に説明す
る。実施例１数平均分子量１２０００スチレンアクリル樹脂６２重量
部、体積平均粒径４μｍのマグネタイト３５重量部、数
平均分子量４０００のポリプロピレンワックス１重量
部、含金属アゾ染料２重量部、をヘンシェルミキサーを
用いて混合し、二軸押出機により溶融混練した後、アト
マイザー粉砕機で粉砕し、更に気流分級機で12μm に分
級し、母体トナーを得た。得られた母体トナー100 重量
部に対して、トリメチルシリル基で表面処理された乾式
コロイダルシリカ０．５重量部、水ガラスを塩酸で中和
反応後、濾過、水洗、乾燥した後、６μｍに粉砕・分級
した湿式シリカ２重量部を添加し、ヘンシェルミキサー
により乾式混合して、試験トナーを得た。

【００２１】得られたトナーを一成分現像法を採用した
市販の複写機（商品名： LBP-8IIキャノン社製）を用い
て画像出しを行ったところ、画像濃度 1.40 （反射濃度
計マクベス社製 RD-918を使用）と十分に得られ、カブ
リの発生も見られなかった。更に4000枚の耐刷テストを
行ったところ、4000枚印字後においても初期と同等な画
像濃度 1.38 が得られ、同様にカブリの発生も見られ
ず、安定して高品質の画像を得ることができた。実施例２実施例１の母体トナーにトリメチルシリル基で表面処理
された乾式コロイダルシリカ０．１重量部、水ガラスを
塩酸で中和反応後、濾過、水洗、乾燥した後、６μｍに
粉砕・分級した湿式シリカ１重量部を添加し、同様に試
験トナーを得た。

【００２２】得られたトナーを一成分現像法を採用した
市販の複写機（商品名： LBP-8IIキャノン社製）を用い
て画像出しを行ったところ、画像濃度 1.35 と十分に得
られ、カブリの発生も見られなかった。また、4000枚の
耐刷テストを行ったところ、4000枚印字後においても、
初期と同等な画像濃度 1.34 が得られ、同様にカブリの
発生もみられず、安定して高品質の画像を得ることがで
きた。比較例１実施例１の母体トナーにトリメチルシリル基で表面処理
された乾式コロイダルシリカ０．３重量部のみを添加し
同様に試験トナーを得た。

【００２３】得られたトナーを一成分現像法を採用した
市販の複写機（商品名： LBP-8IIキャノン社製）を用い
て画像出しを行ったところ、1.35の高い画像濃度が得ら
れた。しかし、4000枚の耐刷テストを行ったところ、40
00枚印字後において、画像濃度1.00 と低く、使用に耐
えられない画像となった。比較例２実施例１の母体トナーにトリメチルシリル基で表面処理
された乾式コロイダルシリカ 0.3重量部、体積平均粒
径０．０２μｍの酸化錫 2重量部を添加し、同様に試験
トナーを得た。

【００２４】得られたトナーを一成分現像法を採用した
市販の複写機（商品名： LBP-8IIキャノン社製）を用い
て画像出しを行ったところ、1.30と比較的高い画像濃度
が得られたが、4000枚の耐刷テストを行ったところ、40
00枚印字後において、画像濃度0.95と極めて低くなり、
使用に耐えられない画像となった。

【００２５】

【作用】トナーに乾式コロイダルシリカと体積平均粒径
が 1〜20μｍの湿式シリカを併用して添加すると乾式コ
ロイダルシリカはトナー表面に付着し、流動性を向上さ
せる役目として作用し、該湿式シリカはトナー粒子間に
遊離して存在することにより、流動性を損なうことな
く、トナー粒子との間で摩擦帯電を生じ、帯電を付与す
る役目として作用すると考えられる。

【００２６】

【発明の効果】一成分現像法における負帯電性磁性トナ
ーにおいて、乾式コロイダルシリカと体積平均粒径が 1
〜20μｍの湿式シリカを併用して使用することにより、
乾式コロイダルシリカを単体で使用した場合の欠点を解
決し、流動性の向上及び帯電量の安定化から、安定して
高品質の画像を得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 9/08 ３７５

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】結着樹脂、磁性粉及び負荷電制御剤を主
成分とする一成分トナー粒子において、乾式コロイダル
シリカと体積平均粒径が１〜２０μm の湿式シリカを含
有することを特徴とする負帯電性磁性一成分トナー。
【請求項２】機械式粉砕方法によって製造されること
を特徴とする、請求項１記載の負帯電性磁性一成分トナ
ー。
【請求項３】乾式コロイダルシリカが、負帯電性を有
することを特徴とする請求項１記載の負帯電性磁性一成
分トナー。
【請求項４】湿式シリカがジメチルポリシロキサンで
疎水化処理されていることを特徴とする請求項１記載の
負帯電性磁性一成分トナー。