JP2000258948A

JP2000258948A - 現像剤、シリカの製造方法及び画像形成方法

Info

Publication number: JP2000258948A
Application number: JP6038199A
Authority: JP
Inventors: Satoru Torigoe; 哲鳥越; Etsuo Tominaga; 悦夫富永; Toyofumi Inoue; 豊文井上; Tomohiro Takeda; 智裕武田; Shinpei Takagi; 慎平高木; Takahisa Fujii; 隆寿藤井; Masahiro Uchida; 正博内田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-03-08
Filing date: 1999-03-08
Publication date: 2000-09-22
Anticipated expiration: 2019-03-08
Also published as: JP3769968B2

Abstract

(57)【要約】【課題】文字の中抜けと背景かぶりを防止する。【解決手段】本発明は、外添剤として、平均粒子径が
7 〜30nmでシリコーンオイルに由来する平均炭素量が3
〜7 重量% であり、かつ、20μm 以上の凝集体粒子中に
含まれるシリコーンオイルに由来する炭素量が2.5 〜10
重量% である、シリコーンオイルで処理されたシリカを
用いる現像剤である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真に用いら
れる現像剤、シリカの製造方法及び画像形成方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子写真乾式現像方式は静電複写
機だけではなく、プリンター、ファックス、あるいは複
写機とプリンターとファックス等を合わせもつ複合機に
用いられるようになってきた。特に最近の傾向として、
さらなる小型化、軽量化、省資源やリサイクル等のエコ
ロジーに対応することが要求されている。

【０００３】これに対応するため画像形成方法の改善、
新規開発が行われている。

【０００４】従来より、電子写真乾式現像方式として
は、トナーとキャリアよりなる二成分現像剤を用いる方
式と、トナーのみを使用しキャリアを用いない一成分現
像剤を用いる方法が知られており、これらについて活発
に研究開発が行われている。二成分現像方式は最も広く
利用されている方式であるが、現像剤中のトナー濃度を
一定に保つためのトナー濃度コントロールシステムや、
現像剤中に新たに追加されたトナーと現像剤を混合する
ためのミキシング装置が必要であり、小型化等の要求を
充分に満足できない。

【０００５】そこで、現像方式として、現像機が小型で
軽量で、トナー濃度コントロールの煩わしさがないとい
う特徴をもつ一成分現像方式に対する要求が高い。一成
分現像方式に用いられるトナーとしては、従来、磁性体
を含有する磁性トナー、及び磁性体を含有しない非磁性
トナーがある。トナーの搬送制御が容易なこと、複写
機、プリンター等の内部汚染が少ないこと等から、現
在、磁性トナーが広く使用されている。

【０００６】感光体としては環境に対する悪影響の少な
い有機感光体が主流になっており、有機感光体の帯電特
性から特にデジタル機用トナーとしては負帯電性のもの
が使用されている。

【０００７】また、同様にエコロジーの観点でオゾンを
発生させない目的でコロトロンを用いない帯電、転写方
式が用いられているが、特に接触転写方式を用いる場
合、はがき、封筒等の厚紙、ＯＨＰシート等に転写する
際に、転写時の文字の中抜けが問題となっている。

【０００８】上記問題に対し、シリコーンオイルで処理
されたシリカを外添剤として使用することが提案されて
いるが、背景部へのかぶりが発生しやすくなる。この背
景かぶりを防止するために、現像剤担持体中の磁石の磁
力増加、現像電位条件の最適化等各種解決策が講じられ
ているが、いずれも根本的な解決にはなっておらず、シ
リコーンオイルで処理したシリカの背景かぶりが特に現
像機を小型化、低コスト化する際や、非磁性トナーを使
用する際の大きな妨げとなっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の実情
に鑑み、接触転写方式においても文字の中抜けがなく、
背景かぶりを発生しにくい現像剤を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者等は鋭意検討の
結果、背景かぶりは、20μm以上の凝集体粒子径を有す
るシリコーンオイル処理シリカ粒子の含有するシリコー
ンオイル量が関係し、20μm以上の凝集体粒子径を有す
るシリコーンオイル処理シリカの含有するシリコーンオ
イル量を適切な量とすることで背景かぶりを抑制できる
ことを見出した。

【００１１】すなわち、本発明の現像剤は、外添剤とし
て平均粒子径が7〜30nmでシリコーンオイルに由来する
平均炭素量が3〜7重量%であり、かつ、20μm以上の凝集
体粒子中に含まれるシリコーンオイルに由来する炭素量
が2.5〜10重量%である、シリコーンオイルで処理された
シリカを用いることを特徴とする。

【００１２】また、本発明のシリコーンオイルで処理さ
れたシリカの製造方法は、シリカ１００重量部にシリコ
ーンオイル１０〜３０重量部を複数回に分けて添加し、
２００〜３５０℃の温度範囲の中で２０〜９０分間攪拌
しつつ加熱することを特徴とする。好ましくは、添加の
都度に加熱温度を上げることが望ましい。

【００１３】さらに、本発明の画像形成方法は静電潜像
保持体に静電潜像を形成する工程、現像剤を用いて静電
潜像を現像する工程、及び現像した画像を転写体上へ転
写する工程からなる画像形成方法において、該現像剤と
して請求項１記載の現像剤を用いることを特徴とする。

【００１４】シリコーンオイルで処理されたシリカは、
コアとなるシリカを加熱攪拌しながらシリコーンオイル
を噴霧することで得られるが、この処理の過程で過剰に
シリコーンオイルで処理された一部のシリカ粒子が凝集
し20μm以上の強固な凝集体を形成すると考えられる。

【００１５】この凝集体はシリコーンオイルを過剰に含
有することから、通常径の粒子以上に負極に帯電し、負
帯電性トナー中にわずかに存在する正帯電(逆極帯電)ト
ナーをその周囲に静電的に吸着する。その結果、上記シ
リコーンオイルで処理されたシリカの凝集体を核にした
シリコーンオイルで処理されたシリカとトナーの複合凝
集体は、見掛け上逆極の粗大トナーとなり、背景部にか
ぶりとして現れると考えられる。

【００１６】また逆に20μm以上のシリコーンオイルで
処理されたシリカ粒子の含有するシリコーンオイルが少
ないとハーフトーン白抜けが発生し易くなる。シリコー
ンオイル含有量が少い凝集粒子は、シリコーンオイルの
噴霧処理が不十分で未処理のコアにはじめから含まれる
凝集粒子の内部までシリコーンオイルが浸透しない場合
に生成し、現像機内で解砕され帯電障害を起こすと考え
られる。

【００１７】本発明では、これらの現象を防止すること
ができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。

【００１９】本発明に用いられるシリコーンオイルで処
理されたシリカの平均粒子径は7〜30nmである。平均粒
子径が7nmより小さいとトナー表面への均一分散が困難
となり、30nmより大きいと転写性を向上させる効果が小
さくなり、はがき、封筒等の厚紙、ＯＨＰシート等に転
写する際に文字の中抜けが生じやすくなる。

【００２０】本発明に用いられるシリコーンオイルで処
理されたシリカのシリコーンオイルに由来する平均炭素
量は3〜7重量%で、より好ましくは4〜6重量%である。平
均炭素量が3重量%より少ないと転写性を向上させる効果
が小さくなり、はがき、封筒等の厚紙、ＯＨＰシート等
に転写する際に文字の中抜けが生じやすくなる。また、
7重量%より多いとシリコーンオイルを過剰に含有するシ
リコーンオイルで処理されたシリカの凝集体が生成しや
すくなる。

【００２１】本発明に用いられるシリコーンオイルで処
理されたシリカの20μm以上の凝集体粒子中に含まれる
シリコーンオイルに由来する炭素量は2.5〜10重量%で、
より好ましくは3.5〜8重量%である。炭素量が10重量%よ
り多いと背景かぶりが生じ、2.5重量%より少ないとハー
フトーン白抜けが発生する。

【００２２】本発明のシリコーンオイルで処理されたシ
リカに用いられるシリコーンオイルとしては、例えば、
ジメチルシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオ
イル、クロルフェニルシリコーンオイル、フッ素変性シ
リコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル等を用い
ることができる。

【００２３】また、シリコーンオイルで処理されたシリ
カは、シリカにシリコーンオイルを複数回に分けて添加
し、添加毎に攪拌しながら両者を加熱する製造方法によ
り得られる。添加されるシリコーンオイルの量はシリカ
１００重量部に対し１０〜３０重量部であり、好ましく
は１５〜２５重量部である。各添加におけるシリコーン
オイルの量は、添加するシリコーンオイルの全体量を添
加回数で割った値であることが好ましいが、量は全体量
をそれ以外の比で割った値でもよい。また、加熱温度は
２００〜３５０℃である。加熱温度は添加の度に高くな
ることが好ましい。また、添加毎の加熱時間は２０〜９
０分間であり、添加の度に長くなることが好ましい。ま
た、添加の方法は噴霧が好ましい。20μｍ以上の凝集体
粒子中に含まれるシリコーンオイルに由来する炭素量を
前記範囲にするためには、シリカ１００重量部に対しシ
リコーンオイル１０〜３０重量部を複数回に分けて添加
することが好ましい。

【００２４】本発明に用いられるシリコーンオイルで処
理されたシリカの添加量の範囲は、トナーの１００重量
部に対し0.１〜５重量部であり、トナーの粒径にもよる
が、更に好ましい範囲は0.３〜２重量部である。添加量
が0.１重量部より少ないと転写性を向上させる効果が小
さくなり、はがき、封筒等の厚紙、ＯＨＰシート等に転
写する際に、文字の中抜けが生じやすくなる。添加量が
５重量部より多いと感光体への付着等の問題が起き易く
なる。

【００２５】本発明では、トナーに使用される結着樹脂
としてはトナー用として従来から使われている公知の樹
脂が使用できる。例えば、1又は2以上のビニルモノマー
から合成されたポリマー又はコポリマーである。代表的
なビニルモノマーとしては、スチレン、p-クロルスチレ
ン、ビニルナフタレン、例えば、エチレン、プロピレ
ン、ブチレン、イソブチレン等のエチレン系不飽和モノ
オレフィン類、例えば、塩化ビニル、臭化ビニル、フッ
化ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸
ビニル、ぎ酸ビニル、ステアリン酸ビニル、カプロン酸
ビニル等のビニルエステル類、例えば、アクリル酸メチ
ル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-ブチル、アクリル
酸イソブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸n-オク
チル、アクリル酸2-クロルエチル、アクリル酸フェニ
ル、メチル-α-クロルアクリレート、メタクリル酸メチ
ル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル等のエチ
レン性モノカルボン酸及びそのエステル類、例えば、ア
クリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド
等のエチレン性モノカルボン酸置換体、例えば、マレイ
ン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジブチ
ル等のエチレン性カルボン酸及びそのエステル類、例え
ば、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチ
ルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類、例えば、
ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル、ビ
ニルエチルエーテル等の如きビニルエーテル類、例え
ば、ビニリデンクロリド、ビニリデンクロルフロリド等
のビニリデンハロゲン化物、例えば、N-ビニルピロー
ル、N-ビニルカルバゾール、N-ビニルインドール、N-ビ
ニルピロリドン等のN-ビニル化合物等が挙げられる。

【００２６】着色剤としては、例えば、カーボンブラッ
ク、ニグロシン等のアジン系染料、サリチル酸クロム錯
体のようなクロム系染料、アニリンブルー、クロムイエ
ロー、群青、メチレンブルークロライド、フタロシアニ
ンブルー、ローダミン6Gレーキ等、従来公知ののものな
らば何如なるものでも使用することができる。また、着
色剤として磁性体を含有させることもできる。磁性体と
しては、公知の磁性体、例えば、鉄、コバルト、ニッケ
ル等の金属及びこれらの合金、Fe₃O₄、γ-Fe₂O₃、コバ
ルト添加酸化鉄等の金属酸化物、MnZnフェライト、NiZn
フェライト等の各種フェライト、マグネタイト、ヘマタ
イト等が使用できる。着色剤の含有量は、適宣設定され
るが、一般にトナー全量に対して染料、顔料の場合は1
〜50重量%、磁性体の場合は20〜80重量%の範囲で含有さ
せればよい。

【００２７】また、本発明に用いるトナー粒子には、荷
電制御、電気抵抗制御等の目的で、種々の材料、例え
ば、マレイン酸をモノマーとする共重合体のごとき高分
子酸、4級アンモニウム塩等を含有させることもできる
が、カラートナー中に用いる場合にはその色調を阻害し
ない範囲のものを選択するのが望ましい。

【００２８】さらにまた、耐オフセット性をより完全に
するために、離型剤をトナー中に添加してもよい。離型
剤としては炭素数8以上のパラフィン、ポリオレフィン
等が好ましく、例えば、パラフィンワックス、パラフィ
ンラテックス、マイクロクリスタリンワックス等が使用
できる。

【００２９】本発明のトナーは、公知の如何なる方法に
よっても製造できるが、特に、粉砕方式によるものが好
ましい。即ち、結着樹脂、磁性体微粉末、離型剤樹脂、
着色剤等を熱混練機を用いて溶融混練し、冷却後粉砕、
分級を行いトナーを得る方法が好ましい。

【００３０】本発明のトナーの体積平均粒径D50は5〜8
μmであることが好ましく、より好ましくは5.5〜7.0μm
のものが画質と枚当たりトナー消費量とのバランスの観
点でよい。D50が5μmより小さいと現像濃度が低下しか
つカブリを生じ易く、8μmより大きいと粒状性が悪化す
る。

【００３１】

【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明を更に
具体的に説明する。しかしながら、本発明はこれら実施
例により何ら限定されるものではない。

【００３２】なお、本発明に用いるトナーにおける粒度
は、コールターカウンター社製粒度測定器TA-II 、アパ
ーチャー径100μｍで測定した。

【００３３】シリコーンオイルで処理されたシリカの平
均粒子径は、走査型電子顕微鏡写真から求めた。

【００３４】シリコーンオイルで処理されたシリカの平
均炭素量は、堀場制作所製炭素測定装置EMIA-110型を用
いて測定した。また20μm以上のシリコーンオイルで処
理されたシリカの炭素量は、シリコーンオイルで処理さ
れたシリカをエタノールに超音波分散後、目開き20μm
の篩網を通過させ、網上の残分を乾燥させた後、堀場制
作所製炭素測定装置EMIA-110型を用いて測定した。シリコーンオイル処理シリカAの製造乾式法シリカ(平均粒子径12nm)100重量部、ジメチルシ
リコーンオイル（粘度約５０ｃｐｓ、商品名ＫＦ９６−
５０（信越化学工業（株）製）20重量部を用意した。窒
素雰囲気下にてシリカを攪拌しながらジメチルシリコー
ンオイルの半量を噴霧した後、窒素雰囲気下にて攪拌し
ながら250℃で30分間熱処理を行なった。室温に戻した
後、さらに窒素雰囲気下にてシリカを攪拌しながらジメ
チルシリコーンオイルの残り半量を噴霧した後、窒素雰
囲気下にて攪拌しながら300℃で1時間熱処理を行ない、
シリコーンオイル処理シリカAを得た。シリコーンオイル処理シリカBの製造ジメチルシリコーンオイルを26重量部とする以外はシリ
コーンオイル処理シリカAの製造法と同様にしてシリコ
ーンオイル処理シリカBを得た。シリコーンオイル処理シリカCの製造ジメチルシリコーンオイルを12重量部とする以外はシリ
コーンオイル処理シリカAの製造法と同様にしてシリコ
ーンオイル処理シリカCを得た。シリコーンオイル処理シリカDの製造窒素雰囲気下にて乾式法シリカ(平均粒子径12nm)100重
量部を攪拌しながらジメチルシリコーンオイル20重量部
（粘度約５０ｃｐｓ、商品名ＫＦ９６−５０（信越化学
工業（株）製）を噴霧した後、窒素雰囲気下にて攪拌し
ながら300℃で1時間熱処理を行ない、シリコーンオイル
処理シリカDを得た。シリコーンオイル処理シリカEの製造ジメチルシリコーンオイルを32重量部とする以外はシリ
コーンオイル処理シリカAの製造法と同様にしてシリコ
ーンオイル処理シリカEを得た。シリコーンオイル処理シリカFの製造ジメチルシリコーンオイルを10重量部とする以外はシリ
コーンオイル処理シリカDの製造法と同様にしてシリコ
ーンオイル処理シリカFを得た。トナーの製造結着樹脂スチレン-n-ブチルアクリレート( モル比80/20) 共重合体・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・46重量部磁性粉マグネタイト・・・・・・・・・・・・・・・・・・・50重量部帯電制御剤アゾ系Fe染料・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1重量部離型剤ポリプロピレンワックス・・・・・・・・・・・・・・3重量部上記組成物からなる混合物を押し出し機により加熱溶
融、混練した後、粉砕、分級して平均粒子径7μmの粒子
を得た。

【００３５】上記粒子100重量部につき上記製造法によ
り得られたシリコーンオイル処理シリカ1.0重量部をヘ
ンシェルミキサーを用いて混合してトナーを得た。

【００３６】次に上記トナーを図１に示した構成を有す
る現像装置に投入し評価した。図中、１は潜像保持体、
２はローラー帯電器、３は現像剤担持体、４はローラー
転写器、５はブレード式クリーナーを表す。評価内容
は、初期及び5000枚印字した後の画質である。

【００３７】ここで潜像保持体１としては、アルミニウ
ムを押出し成型後基体とし、この基体上に樹脂中にフタ
ロシアニン系化合物を分散させた電荷発生層とポリカー
ボネート中にトリフェニルアミン系化合物を分散させた
電荷輸送層を有する外径30mmの円筒状有機感光体を用い
た。また現像剤担持体３としては、アルミニウムを押出
し成型後、内部に700Gのマグネットを入れることにより
得られた外径16mm、長さ250mmの現像ロールを使用し
た。潜像保持体１と現像剤担持体３は、0.4mmの間隙と
なるように配置した。

【００３８】また潜像保持体１はローラー帯電器２で-4
00Vに帯電させた後、半導体レ−ザ−書き込み装置を用
いて反転露光（画像部露光）を行い露光部-50V、非露光
部-400Vの表面電位を有する静電潜像を形成させ、現像
剤担持体３に-300Vの直流電圧をかけて静電潜像を現像
した。

【００３９】また、潜像保持体１の周速は60mm/s、現像
剤担持体３の周速は100mm/sとした。

【００４０】表１に評価結果をまとめて示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】表１から本発明の現像剤は、接触転写方式
においてもプリント初期から長期に渡り転写文字中抜け
の発生がないと同時に、背景かぶり、ハーフトーン白抜
けもない高画質な画像を提供できることがわかる。

【００４３】

【発明の効果】本発明はシリコーンオイルで処理された
特定のシリカを外添剤として使用しているため、文字中
抜け及び背景かぶりを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像剤を装填した画像形成装置の概
略構成図を示す。

【符号の説明】

１潜像保持体２ローラー帯電器３現像剤担持体４ローラー転写器５ブレード式クリーナー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井上豊文神奈川県南足柄市竹松1600番地富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者武田智裕神奈川県南足柄市竹松1600番地富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者高木慎平神奈川県南足柄市竹松1600番地富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者藤井隆寿神奈川県南足柄市竹松1600番地富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者内田正博神奈川県南足柄市竹松1600番地富士ゼロックス株式会社内Ｆターム(参考） 2H005 AA08 AB02 CA12 CB13 EA05 EA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外添剤として、平均粒子径が7〜30nmで
シリコーンオイルに由来する平均炭素量が3〜7重量%で
あり、かつ、20μm以上の凝集体粒子中に含まれるシリ
コーンオイルに由来する炭素量が2.5〜10重量%である、
シリコーンオイルで処理されたシリカを用いることを特
徴とする現像剤。
【請求項２】シリカ１００重量部にシリコーンオイル
１０〜３０重量部を複数回に分けて添加し、２００〜３
５０℃の温度範囲の中で、２０〜９０分間攪拌しつつ加
熱することを特徴とする、請求項１記載のシリコーンオ
イルで処理されたシリカの製造方法。
【請求項３】静電潜像保持体に静電潜像を形成する工
程、現像剤を用いて静電潜像を現像する工程、及び現像
した画像を転写体上へ転写する工程からなる画像形成方
法において、該現像剤として請求項１記載の現像剤を用
いることを特徴とする画像形成方法。