JP2000267333A - 電子写真用トナー、電子写真用現像剤、並びに画像形成装置及び方法 - Google Patents

電子写真用トナー、電子写真用現像剤、並びに画像形成装置及び方法

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JP2000267333A
JP2000267333A JP6745899A JP6745899A JP2000267333A JP 2000267333 A JP2000267333 A JP 2000267333A JP 6745899 A JP6745899 A JP 6745899A JP 6745899 A JP6745899 A JP 6745899A JP 2000267333 A JP2000267333 A JP 2000267333A
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Tatsuro Tsuchimoto
達郎 土本
Masaaki Ishiyama
雅章 石山
Koichi Nagase
公一 長瀬
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続印刷を行っても印字濃度の低下を抑制で
きる電子写真用トナー、電子写真用現像剤、並びにこれ
らを用いた画像形成装置及び方法を提供する。 【解決手段】 少なくとも着色剤及び結着樹脂を含むト
ナー粒子の表面にシリカ微粒子が付着して成り、(W1
/W0)×100(%)(但し、W1:トナーを含む水溶
液を180W、20KHzで超音波処理したときにトナ
ーに付着しているシリカ微粒子量、W0:超音波処理前
のトナーに付着しているシリカ微粒子量)で表されるシ
リカ付着力が40〜70%であり、かつ、(R1/R0
Ct)×100(%)(但し、R1:トナーと磁性キャ
リアを含む現像剤を用い、トナーをCt(kg)消費し
て連続印刷を行った後の現像剤中のシリカ微粒子量、R
0:連続印刷を行う前の現像剤中のシリカ微粒子量)で
表されるシリカ増加指標が1.5〜10である電子写真
用トナー。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真等の画像
形成に用いられる電子写真用トナー、電子写真用現像
剤、並びにこれらを用いた画像形成装置及び方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、乾式電子写真法において、静電
潜像を現像して画像を形成する方法として、トナー及び
キャリアを用いる二成分現像法、及びトナーのみを用い
る一成分現像法が知られている。このうち、二成分現像
法は、画像形成の高速化やカラー化の点で有利とされ、
OCRやバーコード印刷等の業務用の印刷用途に適して
いる。
【0003】この二成分現像法は、摩擦帯電されたトナ
ーとキャリアから成る現像剤を現像ロール上に吸着させ
た後、帯電したトナーを感光ドラム上の静電潜像に転写
することによって現像を行うものである。ここで、キャ
リアの物理的特性の相違により、二成分現像法はさら
に、鉄粉等の磁性キャリアを用いる磁気ブラシ方式と、
ガラスビーズ等の非磁性キャリアを用いるカスケード方
式に分けられるが、現在では磁気ブラシ方式が主流とな
っている。
【0004】磁気ブラシ方式は、磁性を有する現像ロー
ルを用い、磁力によってキャリア(及びこれと帯電する
トナー)を吸引させ、さらに現像ロールが形成する磁力
線上にトナーとキャリアを穂立ちさせ(磁気ブラシ現
象)、この穂を上記感光ドラムに接触又は接近させるこ
とにより、静電潜像上にトナーを転写させる。この場
合、キャリアの磁性が強過ぎて穂が硬くなると、印字品
質の低下や感光ドラムの摩耗が生じるため、最近では鉄
粉に比べて磁気力を低減した樹脂製キャリアが提案され
ている(特開平10−10788号公報参照)。この樹
脂製キャリアは、結着樹脂中に磁性体を分散させること
により、所定の磁性を備えたものである。
【0005】また、上記二成分現像法に用いるトナーと
しては、従来から非磁性のトナーが用いられている。ま
た、近年では、現像ロールからのトナーの飛散防止等の
観点から、磁性トナーも用いられるようになっている。
そして、これらのトナーは、記録紙上で所定の温度で融
着する樹脂に適宜着色剤等を配合して製造されている。
【0006】ところで、上記したトナーを現像ロールや
感光体へ適切に移行させ、画像形成を円滑に行うために
は、トナーの流動性に優れていることが必要であり、こ
のような点から、トナー粒子の表面に流動性の優れたシ
リカ等の無機微粒子を付着させることがなされている。
この場合、上記した無機微粒子が付着したトナーを用い
て連続印刷を行うと、この微粒子がトナーから遊離して
感光体ドラムに付着し、黒点状の画像欠陥が発生する可
能性がある。このようなことから、トナー粒子への無機
微粒子の付着力を向上させる技術が提案されている(特
開昭63−85756号公報、特開昭63−13936
6号公報、特開平3−293676号公報)。ただし、
付着力が強すぎる場合には、無機微粒子がトナー粒子に
埋め込まれてトナーの流動性が低下するという問題も生
じる。
【0007】そこで、特開平6−282097号公報に
は、上記付着力を適切な範囲に規定して、黒点状の画像
欠陥とトナーの流動性をともに解決した技術が開示され
ている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、OCR
やバーコード印刷等の業務用の印刷においては、極めて
高速で印刷が行われ、かつ大量の印刷物が連続的に印刷
されており、過酷な印刷条件となっている。そのため、
上記した技術を用いても、なお、画像欠陥の抑制は不充
分であり、連続印刷の実現の妨げとなっていた。
【0009】特に、その原因は不明であるが、無機微粒
子の付着力が弱すぎる場合のみならず、付着力が強すぎ
た場合であっても、連続印刷後に印字濃度(光学濃度、
OD)が低下するという欠陥が生じている。そして、上
記従来技術のように、単に無機微粒子の付着力を規定し
ただけでは、このような印字濃度の低下を抑制すること
はできなかった。
【0010】本発明は、電子写真用現像剤を用いた画像
形成における上記した問題を解決し、連続印刷を行った
後においても流動性や帯電性が変動することなく、印字
濃度の低下を抑制できる電子写真用トナー、電子写真用
現像剤、並びにこれらを用いた画像形成装置及び方法の
提供を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】以下、本発明において、
「トナー」は、トナー粒子の表面に後述する無機微粒子
を付着させたものをいい、「(磁性)キャリア」は、キャ
リア粒子それ自体、またはキャリア粒子の表面に後述す
る無機微粒子を付着させたものをいう。本発明は、トナ
ー粒子に付着したシリカ微粒子の特性として、詳しくは
後述するシリカ付着力及びシリカ増加量を適切な値に規
定し、二成分系現像剤におけるトナーからの無機微粒子
の脱離の防止を図って、連続印刷に伴う現像剤中の無機
微粒子濃度の変動を抑制すること、ひいては、連続印字
(印刷)に伴う現像剤の流動性や帯電性の変動を防止す
ることを技術思想とする。
【0012】上記した目的を達成するために、請求項1
記載の本発明においては、少なくとも着色剤及び結着樹
脂を含むトナー粒子の表面にシリカ微粒子が付着して成
る電子写真用トナーであって、次式: (W1/W0)×100(%) (但し、W1:前記トナーを含む界面活性剤水溶液を出
力180W、共振周波数20KHzの条件で5分間超音
波処理したときにトナーに付着しているシリカ微粒子
量、W0:超音波処理を行う前のトナーに付着している
シリカ微粒子量)で表されるシリカ付着力が40〜70
%であり、かつ、次式: (R1/R0/Ct)×100(%) (但し、R1:前記トナーと磁性キャリアを含んでなる
現像剤を用いて、前記トナーをCt(kg)消費して連
続印刷を行った後の現像剤中のシリカ微粒子量、R0
連続印刷を行う前の現像剤中のシリカ微粒子量、Ct:
連続印刷により消費されたトナーの重量(kg))で表
されるシリカ増加指標が1.5〜10であることを特徴
とする電子写真用トナーが提供される。
【0013】また、請求項2記載の本発明においては、
請求項1に記載の電子写真用トナーと、少なくとも磁性
体及び結着樹脂を含む磁性キャリアを含んでなる電子写
真用現像剤が提供される。請求項3記載の本発明におい
ては、その表面に静電潜像が形成される感光体と、現像
ロールが内設され、磁性トナーと磁性キャリアを含んで
なる現像剤を収容するとともに、前記現像ロールを介し
て前記感光体の表面に前記磁性トナーを供給する現像装
置と、前記静電潜像上に転写されたトナーを記録媒体に
転写する転写手段と、前記記録媒体に転写されたトナー
を定着する定着手段とを備え、前記現像剤は、請求項2
に記載の電子写真用現像剤であることを特徴とする画像
形成装置が提供される。
【0014】さらに、請求項4記載の本発明において
は、現像ロールにトナーと磁性キャリアを含んでなる現
像剤を付着させ、そのうち前記トナーを感光体表面に形
成された静電潜像上に転写し、前記静電潜像上に転写さ
れたトナーを記録媒体に転写し、前記記録媒体に転写さ
れたトナーを定着する画像形成方法であって、前記現像
剤は、請求項2に記載の電子写真用現像剤であることを
特徴とする画像形成方法が提供される。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明に係る電子写真用トナー
は、少なくとも着色剤及び結着樹脂を含むトナー粒子の
表面に無機微粒子が付着して構成されている。トナー粒
子は、詳しくは後述する着色剤及び結着樹脂を含んでい
ればよく、さらに適宜磁性体、荷電制御剤、及びワック
ス等が配合されていてもよい。この場合、上記トナー粒
子の重量平均粒径は8〜14μmとなっていることが好
ましい。粒径が8μm未満であると、流動性が低下して
画像品質の低下を招くとともに、トナー粒子同士が二次
結合してブロッキングを生じ、融着しやすくなったり、
保存性が低下するからである。また、14μmを超える
と画像の解像度が低下する可能性があるからである。好
ましくは、重量平均粒径が10〜13μmであるのがよ
い。
【0016】着色剤としては、例えば、鉄黒、磁性体微
粒子等の無機顔料、カーボンブラック、あるいは有彩色
の染料及び有機顔料等を用いることができる。又、黒色
着色剤としては、上記した無機顔料とカーボンブラック
の混合物を用いることもできる。カーボンブラックとし
ては、モナーク(品番:120、280、430、46
0、700、800、880、900、1000、11
00、1300、1400)、ブラックパールズ(品
番:130、280、430、460、480、70
0、800、880、900、1000、1100、1
300、1400、L)、バルカン(品番:9A32、
P、XC72R、CX72、9A32)、リーガル(品
番:99、99R、250、250R、330、330
R、400、400R、415、415R、500R、
660、660R)、モーガルL、エルフテックス8、
エルフテックスペッレッツ115(以上、キャボット社
製)、ラーベン(品番:14、16、22、410、4
20、430、450、500、760、780、79
0、850、890、890H、1000、1020、
1035、1040、1060、1170、1200、
1250、1255、1500、2000、3500、
5000、5250、5750、7000、825オイ
ルビーズ、H20、C)、コンダクテックス(品番:9
00、975、1150、SC)、セバカーブMT(以
上、コロンビアケミカル社製)、#2400B、#23
50、#2300、#2200B、#1000、#95
0、#900、#850、MCF88、MA600、M
A100、MA7、MA8、MA11、#50、#5
2、#45、#44、#40、#33、#32、#3
0、CF9、#20B、#10B、#5B、#4000
(以上、三菱化学社製)等を用いることができる。ま
た、有彩色の染料又は顔料としては、例えば、キナクリ
ドン系やローダミン系の赤色色材、銅フタロシアニン系
やトリフェニルメタン系の青色色材、及びベンジジン系
の黄色色材を用いることができる。
【0017】なお、着色剤は、トナー粒子100重量部
に対して、好ましくは2〜50重量部、より好ましくは
4〜40重量部配合されているのがよい。50重量部を
超えると定着性、帯電性が低下し、2重量部未満である
と画像の隠蔽力が低下する可能性があるからである。結
着樹脂としては、例えばポリスチレンホモポリマ、スチ
レン−イソブチレン共重合体、スチレン−ブタジエン共
重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重
合体、スチレン−アクリル共重合体、スチレン−メチル
メタクリレート共重合体、スチレン−nブチルメタクリ
レート共重合体、スチレン−グリシジルメタクリレート
共重合体等のスチレン共重合体、ポリメチルメタクリレ
ート、ポリnブチルメタクリレート、ポリグリシジルメ
タクリレート等のアクリル系ホモポリマ又は共重合体、
ポリエチレンテレフタレート、フマル酸/エーテル化ジ
フェノール系ポリエステル、多価アルコール及び/又は
多価カルボン酸による架橋ポリエステル等のポリエステ
ル系樹脂、エポキシ系樹脂等を用いることができる。
【0018】特に、トナーを定着する際の熱分解による
臭気を低減する観点から、ポリエステル樹脂を用いるこ
とが好ましい。この場合、上記ポリエステル樹脂のガラ
ス転移温度は55〜70℃、酸価は1〜30mgKOH
/gであることが好ましい。ガラス転移温度が55℃未
満であるとトナーの保存性が低下し、70℃を超えると
定着性が低下する可能性があるからである。また、酸価
が30mgを超えると樹脂の負帯電性が大きくなり過
ぎ、1mg未満であると空気中の湿度によって樹脂の帯
電性が変化し、いずれにしてもトナーの荷電制御が困難
になる可能性があるからである。2種類以上のポリエス
テル樹脂を用いる場合には、樹脂混合物の特性が上記の
値になっていればよい。
【0019】なお、結着樹脂は、上述したトナー粒子1
00重量部に対して、好ましくは50〜95重量部、よ
り好ましくは60〜90重量部配合されているのがよ
い。95重量部を超えると着色剤、荷電制御剤、ワック
ス等の他の成分が相対的に少なくなって画像の隠蔽力や
帯電特性が低下し、50重量部未満であると定着性が低
下する可能性があるからである。
【0020】さらに、上記した着色剤及び結着樹脂に加
えて、適宜磁性体、荷電制御剤、あるいはワックス等を
トナー粒子に配合してもよい。特に、磁性体を含有させ
てトナーとした場合には、高速印刷や連続印刷を行って
も現像ロールからのトナーの飛散が少なくなり、画像品
質も向上するので好ましい。磁性体としては、感磁性を
示す材料であればよく、例えば、鉄、ニッケル、コバル
ト等の金属、四三酸化鉄、三二酸化鉄、酸化マグネシウ
ム、酸化チタン、フェライト等の金属酸化物を用いるこ
とができる。具体的な商品名としては、MG−MK、M
G−RF、A、MG―SH、MG−Z、MG−WF、M
G−WM、MG−WL(以上、三井金属工業社製)、M
TS−005HD、MTH−009、EPT−305、
EPT−500、EPT−1000、EPT−100
1、EPT−1001H、EPT−1002、MTO−
021、EPT−L1000、MAT−305、MAT
−305HD、MAT−222、MAT−222HD、
MAT−740、MAT−230(以上、戸田工業社
製)、KBC−100シリーズ、KBC−200シリー
ズ、KBF−75シリーズ、KBF−100シリーズ、
KBN−400シリーズ(以上、関東電化工業社製)等
を用いることができる。
【0021】また、磁性体の平均粒径は、好ましくは
0.05〜5μm、より好ましくは0.1〜3μmとす
るのがよい。平均粒径が5μmを超えると、上記結着樹
脂との混練の際に負荷がかかり過ぎて樹脂への均一分散
が困難になり、平均粒径が0.05μm未満であると、
磁性粉が二次凝集して樹脂中に分散しにくくなる可能性
が生じるからである。
【0022】なお、磁性体は、トナー粒子に対して、好
ましくは5〜50重量%、より好ましくは10〜40重
量%の割合で混合されているのがよい。50重量%を超
えると相対的にトナー中の樹脂分が少なくなって定着性
が不良となり、5重量%未満であると磁性が弱くなる可
能性があるからである。そして、荷電制御剤としては、
感光体に帯電される電荷の正負に応じて適宜正又は負の
荷電制御剤を用いればよい。負の荷電制御剤としては、
例えば電子供与性の官能基を持つ樹脂又は化合物、アゾ
染料や有機酸の金属錯体を用いることができる。具体的
には、ボントロン(品番:S−31、S−32、S−3
4、S−36、S−37、S−39、S−40、S−4
4、E−81、E−82、E−84、E−86、E−8
8、A、1−A、2−A、3−A)(以上、オリエント
化学工業社製))、カヤチャージ(品番:N−1、N−
2)、カヤセットブラック(品番:T−2、004)
(以上、日本化薬社製))、アイゼンスピロンブラック
(T−37、T−77、T−95、TRH、TNS−
2)(以上、保土谷化学工業社製))、FCA−100
1−N、FCA−1001−NB、FCA−1001−
NZ、(以上、藤倉化成社製))等を用いることができ
る。また、正の荷電制御剤としては、例えばニグロシン
染料等の塩基性化合物、4級アンモニウム塩等のカチオ
ン性化合物、高級脂肪酸の金属塩等を用いることができ
る。具体的には、ボントロン(品番:N−01、N−0
2、N−03、N−04、N−05、N−07、N−0
9、N−10、N−11、N−13、P−51、P−5
2、AFP−B)(以上、オリエント化学工業社製)、
TP−302、TP−415、TP−4040(以上、
保土谷化学工業社製)、コピーブルーPR、コピーチャ
ージ(品番:PX−VP−435、NX−VP−43
4)(以上、ヘキスト社製)、FCA(品番:201、
201−B−1、201−B−2、201−B−3、2
01−PB、201−PZ、301)(以上、藤倉化成
社製)、PLZ(品番:1001、2001、600
1、7001)(以上、四国化成工業社製)等を用いる
ことができる。
【0023】ワックスとしては、例えば、ライスワック
ス、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ラノ
リン等の動物・植物ワックス、パラフィンワックス、マ
イクロクリスタリンワックス、ペトロラタム等の石油ワ
ックス、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポ
リエチレン共重合体、ポリプロピレン、ポリプロピレン
共重合体、酸価変性型ポリエチレン、酸変性型ポリエチ
レン、芳香族モノマによるグラフト変性型ポリエチレ
ン、熱分解型低密度ポリエチレン、熱分解型ポリプロピ
レン等のオレフィン系ワックス等を用いることができ
る。具体的には、HNP(品番:1、3、9、10、1
1、12)、SP(品番:0145、1035、304
0、3035、0110)、Hi−Mic(品番:20
95、1080、3080、1070、2065、10
45、2045)、POLYCOAT(品番:102
5、1455、2255、3030、3155)、NE
OPALAX(品番:2545、3240)、PALV
AX(品番:1230、1335、1430)、CAR
TOWAX−3025、BONTEX(品番:001
1、2266)、S−0750、OX(品番:261B
N、0550、2251、1949)、NSP−807
0、NPS(品番:L−70、6010、9210)、
HAD(品番:5080、5670)、WEISSEN
−0453、JP−1500、LUVAX(品番:12
66、2191、1151、0321)、EMUSTA
R(品番:0001、042X、0135、0136、
0164、358)(以上、日本製蝋社製)、ハイワッ
クス(品番:800P、400P、200p、100
P、720P、410P、420P、320P、210
P、220P、110P、405MP、310MP、3
20MP、210MP、220MP、4051E、40
52E、4202E、1105A、2203A、112
0H、1140H、1160H、NL100、NL20
0、NL500、NL800、NP055、NP10
5、NP505、NP805)(以上、三井石油化学工
業社製)等を用いることができる。
【0024】上記したトナー粒子を製造する方法として
は、例えば、結着樹脂の軟化点以上の温度で、着色剤、
結着樹脂、及び適宜磁性体、荷電制御剤、ワックス等の
混合物を溶融混練すればよく、混練装置としては、二軸
混練押出し機や加圧ニーダ等を用いることができる。さ
らに、得られたトナー粒子に所定の流動性向上剤やクリ
ーニング剤、滑剤等を付着(外添)させてもよく、後述
する混合機を用いてこれらを混合すればよい。
【0025】なお、結着樹脂としてポリエステル系樹脂
を用いる場合、ポリエステル系樹脂は、例えば、有機金
属化合物、金属酸化物及び非金属酸化物から選ばれる1
以上の化合物の存在下又は上記化合物が存在しない状態
で、ジ及び/又はポリカルボン酸成分と、ジ及び/又は
ポリオール成分を、不活性ガス雰囲気中で130〜28
0℃の温度で縮合重合して製造することができる。この
際、重合の任意の段階で減圧条件として製造してもよ
い。
【0026】ジカルボン酸成分としては、例えば、テレ
フタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、マレイン
酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン
酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、α−アル
キル(又はアルケニル)コハク酸、アジピン酸、セバシ
ン酸、アゼライン酸、マロン酸、又はこれらの無水物、
あるいは炭素数1〜4の低級アルキルエステルを用いる
ことができる。好ましくは、テレフタル酸、イソフタル
酸、及びこれらの酸と炭素数1〜4の低級アルコールか
ら成る低級アルキルエステルを用いるのがよく、さらに
これらが酸成分に対して80モル%以上を占めることが
好ましい。
【0027】また、ポリカルボン酸成分としては、1,
2,4−ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、
1,3,5−ベンゼントリカルボン酸(トリメシン
酸)、又はこれらの無水物、あるいは炭素数1〜4の低
級アルキルエステルを用いることができる。ジオール成
分としては、例えばビスフェノールAのアルキレンオキ
サイド付加物、エチレングリコール、トリエチレングリ
コール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロ
ピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペン
チングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−
ヘキサンジオール、ビスフェノールA等のビスフェノー
ル類を用いることができる。このうち、ビスフェノール
Aのアルキレンオキサイド付加物が好ましく用いられ、
さらにこれがジオール成分に対して80モル%以上を占
めることが好ましい。
【0028】ポリオール成分としては、例えばソルビト
ール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジ
ペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、グ
リセロール、トリメチロールエタン、トリメチロールプ
ロパンを用いることができる。次に、上記したトナー粒
子の表面に付着させるシリカ微粒子について説明する。
このシリカ微粒子は、トナーの流動性を向上させ、トナ
ー同士の融着を抑制する機能を有するものであり、トナ
ー粒子の表面を均一に覆っていることが好ましい。
【0029】このような点から、シリカ微粒子の個数平
均粒径は5〜30nmになっていることが好ましい。粒
径が5nm未満であるとシリカ微粒子同士が凝集してト
ナー粒子と適当に混合することが難しくなり、粒径が3
0nmを超えるとトナー粒子の表面を均一に覆うことが
できず、トナーの流動性が向上しなくなる可能性がある
からである。
【0030】また、シリカ微粒子は前記トナー粒子に対
して0.3〜1.0重量%の付着割合で付着されている
ことが好ましい。シリカ微粒子の付着割合が0.3重量
%未満であるとトナーの流動性の向上効果が不充分とな
り、1.0重量%を超えてもトナーの流動性の向上効果
が飽和する可能性があるからである。このようなシリカ
微粒子としては、特に、疎水処理されたシリカ微粒子を
用いることが好ましい。
【0031】なお、シリカ微粒子の代わりに、他の無機
微粒子、例えば酸化チタン、酸化アルミニウム等の微粒
子を用いることもできる。具体的には、酸化チタン微粒
子として、KA−100、KR−310、KA−TG
(以上、チタン工業社製)、チタニウムオキサイドP2
5(日本アエロジル社製)等を用いることができる。ま
た、シリカ微粒子としては、アエロジル(品番:13
0、200V、200CF、300、300CF、38
0、OX50、TT600、MOX80、MOX17
0、COK84、RX200、RY200、R972、
R974、R976、R805、R811、R812、
T805、R202、VT222、RX170、RX
C、RA200、RA200H、RA200HS、RM
50、RY200、REA200)(以上、日本アエロ
ジル社製)、HDK(品番:H20、H2000、H3
004、H2000/4、H2050EP、H2015
EP、H3050EP、KHD50)、HVK2150
(以上、ワッカーケミカル社製)、カボジル(品番:L
−90、LM−130、LM−150、M−5、PT
G、MS−55、H−5、HS−5、EH−5、LM−
150D、M−7D、MS−75D、TS−720、T
S−610、TS−530)(以上、キャボット社製)
等を用いることができる。酸化アルミニウム微粒子とし
ては、アルミニウムオキサイドC(日本アエロジル社
製)等を用いることができる。
【0032】そして、上記シリカ微粒子をトナー粒子の
表面に付着させるには、両者を混合すればよく、例えば
ヘンシェルミキサ、マイクロスピードミキサ、スーパー
ミキサ、ホモジェナイザ等の公知の混合機を用いて、無
機微粒子とトナー粒子を混合すればよい。このようにし
て得られたトナーは、次式: (W1/W0)×100(%) (但し、W1:前記トナーを含む界面活性剤水溶液を出
力180W、共振周波数20KHzの条件で5分間超音
波処理したときにトナーに付着しているシリカ微粒子
量、W0:超音波処理を行う前のトナーに付着している
シリカ微粒子量)で表されるシリカ付着力が40〜70
%であることが必要である。上記水溶液として、トリト
ン水溶液(ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテ
ル水溶液)を用いることができる。また、シリカ微粒子
量は、例えば、超音波処理後の溶液を適宜遠心分離した
後、沈殿物(試料)を洗浄・乾燥した後、試料中のSi
量を蛍光X線分析法により定量することができる。
【0033】シリカ付着力を上記した範囲に規定した理
由は、付着力が40%未満であると、トナーからシリカ
が脱離して現像タンク内に蓄積し、トナーの表面を覆っ
てその帯電性を不安定にし、印字濃度が低下するからで
ある。また70%を超えた場合、理由は定かではないが
現像剤中のシリカ量は著しく増加しないにもかかわら
ず、連続印刷によりトナーの帯電量が不安定になり、印
字濃度の低下等が生じるからである。
【0034】そして、上記トナーは、次式: (R1/R0/Ct)×100(%) (但し、R1:前記トナーと磁性キャリアを含んでなる
現像剤を用いて、前記トナーをCt(kg)消費して連
続印刷を行った後の現像剤中のシリカ微粒子量、R0
連続印刷を行う前の現像剤中のシリカ微粒子量、Ct:
連続印刷により消費されたトナーの重量(kg))で表
されるシリカ増加指標が1.5〜10であることが必要
である。
【0035】シリカ増加指標を上記した範囲に規定した
理由は、シリカ増加指標が1・5未満の場合、連続印刷
により現像剤中のシリカ量が減少してトナーの帯電量が
不安定になり、印字濃度が低下するからであり、10を
超えると、現像剤中のシリカ濃度が増加してトナーの帯
電量が不安定になり、連続印刷により印字濃度が著しく
低下するからである。
【0036】ここで、本発明のトナーとともに用いられ
る磁性キャリアは、少なくとも磁性体及び結着樹脂を含
んだキャリア粒子から成っていればよく、さらに、適宜
荷電制御剤やワックス等をキャリア粒子に配合してもよ
い。また該キャリア粒子の表面に無機微粒子を付着させ
てもよい。磁性体、結着樹脂、無機微粒子、荷電制御剤
及びワックスとしては、例えば上述のトナーの製造に用
いたものを用いることができる。
【0037】磁性キャリアを構成するキャリア粒子の体
積平均粒径は特に限定されず、トナーの大きさに応じて
所定の摩擦帯電を生じさせるものであればよいが、例え
ば40〜70μmとなっているのが好ましい。またキャ
リア粒子の表面に無機微粒子を付着させる場合、無機微
粒子はキャリア粒子に対して0.05〜2.0重量%の
付着割合で付着されているのがよい。付着割合をこのよ
うに規定した理由は、トナーの場合と同様である。
【0038】次に、本発明の画像形成装置の実施形態の
一例を図1を参照して説明する。図1において、画像形
成装置は、感光体ドラム2、現像ロール4a、現像ロー
ル4aが内設される現像装置4、転写手段6及び定着手
段8とを備え、現像装置4の内部には電子写真用現像剤
(トナー及び磁性キャリア)10が収容されている。
【0039】感光体ドラム2は、表面にOPC(有機光
導電体)から成る感光体が形成された円筒状に構成さ
れ、その上方には帯電器24が対向して配置されてい
る。そして、感光体ドラム2の外周に沿って帯電器24
の右側に、露光装置26、及び現像ロール4aが順に配
置され、同様に帯電器24の左側に、除電ランプ42、
クリーナ28及び副帯電器40が順に配置されている。
また、感光体ドラム2の下面には記録媒体(記録紙)3
0が対向し、記録媒体30はその下方にそれぞれ配設さ
れる搬送手段50、51によって、図示右から左へ水平
移動可能になっている。なお、トラクタ50は感光体ド
ラム2の右側に、搬送ローラ51は感光体ドラム2の左
側にそれぞれ配設される。
【0040】磁性を有する現像ロール4aは、側面が一
部開口する箱形の現像装置4に内設され、該開口からわ
ずかに突出している。現像ロール4aは、円筒状の非磁
性のスリーブロールにマグネットロールが同軸的に内挿
されて成り、スリーブロールとマグネットロールはそれ
ぞれ逆回転している。なお、前記開口には現像ロール4
aの軸に平行にドクターブレード22が配設され、現像
ロール4aの外面にドクターブレード22が当接してい
る。また、現像装置4に収容された電子写真用現像剤1
0は、現像ロール4aの外面に接しながらこのロールに
供給されている。そして、電子写真用現像剤10は、本
発明の請求項1又は2に記載のトナー及び磁性キャリア
から成っている。
【0041】転写手段6は、転写帯電器6aとこの左側
に並設される分離帯電器6bから成り、記録媒体30を
介して感光体ドラム2の下面に対向して配置されてい
る。定着手段8は、記録媒体30を介して搬送ローラ5
1の上面に対向して配置されている。そして、定着手段
8は、遮光板8aとこの左側に並設される反射板8bを
備え、反射板8bの内部にはキセノンを用いたフラッシ
ュランプ8cが配置されている。
【0042】次に、画像形成方法について説明する。ま
ず、正極性の帯電器24によって、感光体ドラム2の表
面を一様に正に帯電した後、この表面にLEDアレイ2
6により画像情報に基づいた露光が行われ、感光体ドラ
ム2の表面に静電潜像が形成される。次いで、感光体ド
ラム2と現像ロール4aの相対回転によって感光体ドラ
ム2にトナーが搬送され、現像が行われる。ここで、ト
ナーは、現像装置4のバイアス電圧によって正に帯電
し、このトナーと磁性キャリアから成る現像剤10はキ
ャリアの磁力によって現像ロール4aの外面に付着す
る。付着した現像剤10の層厚は、適宜ドクターブレー
ド22によって所定の値に調整され、現像剤の量が規定
される。そして、現像ロール4aの回転に伴って現像剤
10は感光体ドラム2に搬送され、静電潜像上にトナー
10aが転写される。なお、現像剤10は現像ロール4
aが形成する磁力線上に穂立ちし(磁気ブラシ現象)、
この穂が現像ロール4aと感光体ドラム2の隙間を超え
て感光体ドラム2の表面に接触するようになっている。
【0043】そして、静電潜像上に転写されたトナー1
0aは、負に帯電した転写帯電器6aによって記録媒体
30に転写され、引続き、交番電圧を印加する分離帯電
器6bによって、記録媒体30の電荷が除去される。そ
して、記録媒体30は定着手段8の直下に水平移動し、
フラッシュランプ8cから照射されるフラッシュ光の輻
射熱によってトナー10aが加熱溶融されて記録媒体3
0に定着され、画像形成が終了する。
【0044】一方、トナーを記録媒体30に転写した後
の感光体ドラム2は、適宜副帯電器40によって帯電さ
れ、クリーナ28に対向する位置まで回転する。クリー
ナ28は、負に帯電した導電性ブラシから成り、感光体
ドラム2の表面に残ったトナーはクリーナ28に吸着除
去される。さらに、除電ランプ42によって感光体ドラ
ム2の表面に残留した電荷が除去される。
【0045】なお、この実施形態においては、正帯電型
の感光体を用いたが、負帯電型のものを用いてもよく、
この場合は、帯電装置、転写手段及びクリーナを上述し
た態様と逆の極性とすればよい。また、感光体として
は、上述したOPCの他に、セレン等の無機材料を用い
てもよく、露光装置としては、レーザービームを用いて
もよい。また、現像ロールに付着した電子写真用現像剤
の層厚を調整する手段としては、上述したドクターブレ
ードの他にロール等を用いてもよい。
【0046】さらに、定着手段に用いるフラッシュラン
プとしては、上述したキセノンランプの他に、ネオン、
アルゴン、クリプトン等のランプを用いることもでき
る。又、定着手段として熱ロール等を用いることもでき
る。そして、クリーナとしてゴム等のブレードを用いて
もよい。
【0047】
【実施例】実施例1〜7,比較例1〜4 1.トナー粒子の製造 表1に示す、ポリエステル樹脂A(“タフトンTTR−
2:花王(株)社製)、ポリエステル樹脂B(“タフトン
TTR−5、花王(株)社製)、磁性体(EPT−100
0、戸田工業社製)、着色剤(“リーガル”330R、
キャボット社製のカーボンブラック)、荷電制御剤
(“ボントロン”N−01、オリエント化学社製のニグ
ロシン系荷電制御剤)、及びワックス(“ハイワックス
405MP”、三井石油化学工業社製のポリエチレンワ
ックス)を表記した割合で混合し、2軸押出機(PCM
−30:池貝社製)を用いて溶融混練した後、ジェット
ミル粉砕機(PJM−100:日本ニューマチック工業
社製)により粉砕し、さらに風力分級機(A−12:ア
ルピネ社製)で分級して、表1に示す重量平均粒径のト
ナー粒子を得た。
【0048】このトナー粒子の重量平均粒径は、以下の
ようにして測定した。まず、試料5mgを所定の界面活
性剤20mLに添加して、この溶液を超音波分散機で1
5秒間分散させた後、該溶液を100μmのアパーチャ
ーチューブを有する粒度測定器(コールターマルチサイ
ザーII:コールター社製)に導入して測定した。
【0049】
【表1】
【0050】2.トナーの製造 上記トナー粒子に表2に示す各シリカ微粒子(日本アエ
ロジル社製)を混合して、本発明のトナーを製造した。
シリカ微粒子の混合作業は以下のようにして行った。ま
ず、第1工程として、スーパーミキサ(SMV−20:
カワタ社製)を用い、表記した混合条件(ミキサの攪拌
羽根の回転数(rpm)、及び攪拌時間(分)で規定)
で、かつ上記トナー粒子に対して表記した混合割合でシ
リカ微粒子を混合することにより、トナー粒子とシリカ
微粒子の混合物を得た。なお、混合物中にはトナー粒子
に付着していない過剰量のシリカ微粒子が残った。
【0051】次に、第2工程として、所定の混合条件
下、この混合物に対して所定量のトナー粒子を新たに添
加・混合し、表記した付着割合でトナー粒子の表面にシ
リカ微粒子が付着されたトナーを得た。このトナーのシ
リカ付着力は、以下のようにして求めた。まず、試料
(トナー)8gを0.2%トリトン水溶液(ポリオキシ
エチレンオクチルフェニルエーテル水溶液)160gに
分散させ、この溶液を氷冷しつつ攪拌して、180W、
20KHzの条件で5分間超音波処理(超音波ホモジナ
イザ“US300−T”:日本精機製作所製の超音波装
置を使用)を行った。次に、処理後の溶液を遠心分離
(H900:KOKUSAN社製の遠心機を用い、20
00rpm×3minの条件で行う)して上澄みを捨て、残存
物に精製水150gを加えることにより、試料の洗浄を
行った。この作業を2回繰り返した後、試料を真空乾燥
して、試料中のSi量を蛍光X線分析(RIX300
0:理学社製の自動蛍光X線分析装置)により定量し、
トナーに付着しているシリカ微粒子量を算出した。そし
て、次式: (W1/W0)×100(%) (但し、W1:超音波処理を行った後にトナーに付着し
ているシリカ微粒子量、W0:超音波処理を行う前のト
ナーに付着しているシリカ微粒子量)によって、シリカ
付着力を求めた。
【0052】
【表2】
【0053】3.磁性キャリアの製造 表3に示す、ポリエステル樹脂(タフトンTTR−2:
花王(株)社製)、磁性体(EPT−1000:戸田工業
社製)荷電制御剤(“ボントロン”S−34:オリエン
ト化学社製)、ワックス(“LUVAX−1151:日
本製蝋社製)を表記した割合で混合し、2軸押出機(P
CM−30:池貝社製)を用いて溶融混練し、冷却した
後、粗粉砕機(UG−210KGS:朋来鉄工所製)に
より2mmφパスに粗粉砕し、さらに中粉砕機(“ファ
インミル”FM−300N:日本ニューマチック工業社
製)により中粉砕し、これを微粉分級機(“セパレー
タ”DS−5UR:日本ニューマチック工業社製)によ
り分級して、表3に示す体積平均粒径のキャリア粒子を
得た。
【0054】キャリア粒子の体積平均粒径は、以下のよ
うにして測定した。まず、試料約10〜15mgを所定
の界面活性剤水溶液約10mLに添加して液中に分散さ
せ、この溶液を粒度分布測定装置(マイクロトラックH
RA 9320−X100型:日機装(株)社製)に導
入して測定を行った。キャリア1は、上記キャリア粒子
をそのまま磁性キャリアとして用いた。また、キャリア
2は、トナーの場合と同様にして、上記キャリア粒子に
対して個数平均粒径12nmの疎水性シリカ微粒子(R
EA−200:日本アエロジル社製)を表3に示す割合
で混合し、磁性キャリアを製造した。
【0055】
【表3】
【0056】4.シリカ増加指標の測定 上記したトナーと磁性キャリアを表4に示す組合せによ
り配合比1:9(重量換算)で配合し、電子写真用現像
剤を調整した。この現像剤を用い、図1に示すLEDプ
リンタ(GP−1150HE:東レ社製)により、適宜
トナーを補給しつつ連続印刷を行い、トナーの使用量が
20kgになった時点で印刷を終了した。そして、次
式: (R1/R0/Ct)×100(%) (但し、R1:前記トナーと磁性キャリアを含んでなる
現像剤を用いて、前記トナーをCt(kg)消費して連
続印刷を行った後の現像剤中のシリカ微粒子量、R0
連続印刷を行う前の現像剤中のシリカ微粒子量、Ct:
連続印刷により消費されたトナーの重量(kg))によ
って、シリカ増加指標を求めた。その値を表4に示す。
なお、現像剤中のSi量は、シリカ付着量の測定に用い
たのと同様な方法で蛍光X線分析により定量した。
【0057】5.画像品質の評価 上記したシリカ増加指標の測定と同様の印字条件で連続
印刷を行ったときに、印字濃度が1.00未満になるま
での印刷枚数を数え、画像品質を評価した。印字濃度
は、反射濃度計(RD−918:マクベス社製)を用
い、1cm角の黒ベタ部の光学濃度を測定して判定し
た。評価結果を表4に示す。
【0058】
【表4】
【0059】表4から次のことが明らかである。 (1)所定のシリカ付着力とシリカ増加指標を有する本発
明の電子写真用トナーを用いて印刷を行った場合、40
万枚の連続印刷後においても、印字濃度が低下せず、連
続印刷後も画像品質を良好に保つことができた。 (2)シリカ付着力が本発明のトナーに比べて低く、シリ
カ増加指標が高い比較例1、及びシリカ付着力が本発明
のトナーに比べて高く、シリカ増加指標が低い比較例2
の場合、20万枚印刷後に印字濃度が低下した。 (3)シリカ増加指標が本発明のトナーに比べて低い比較
例3の場合は、15万枚印刷後に印字濃度が低下した。
【0060】このようなことから、シリカ増加指標を
1.5以上とすることが必要である。 (4)シリカ増加指標が本発明のトナーに比べて高い比較
例4の場合は、25万枚印刷後に印字濃度が低下した。
このようなことから、シリカ増加指標を10以下とする
ことが必要である。
【0061】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
電子写真用トナーを用いて画像形成を行った場合、従来
のトナーを用いた場合に比べて、トナーの流動性を適切
な値に保ちつつ、印刷に伴ってトナーからシリカが脱離
して現像装置に蓄積することを防止できる。
【0062】その結果、トナーから脱離したシリカによ
り、現像剤に含まれるトナーの帯電量や現像剤の流動性
が印刷枚数の増加に伴って著しく変動することが回避さ
れ、例えば40万枚を超える連続印刷を行った後におい
ても、適切な印刷条件を保持して印字濃度の低下を抑制
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像形成装置の一例を示す図であ
る。
【符号の説明】
2 感光ドラム 4 現像装置 4a 現像ロール 6 転写手段 6a 転写帯電器 6b 分離帯電器 8 定着手段 8a 遮光板 8b 反射板 8c フラッシュランプ 10 電子写真用現像剤 10a トナー 30 記録媒体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長瀬 公一 滋賀県大津市園山1丁目1番1号 東レ株 式会社滋賀事業場内 Fターム(参考) 2H005 AA08 AB10 BA03 CB13 EA07 EA10 FA01 2H077 AD06 AD13 AD16 EA03

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも着色剤及び結着樹脂を含むト
    ナー粒子の表面にシリカ微粒子が付着して成る電子写真
    用トナーであって、次式: (W1/W0)×100(%) (但し、W1:前記トナーを含む界面活性剤水溶液を出
    力180W、共振周波数20KHzの条件で5分間超音
    波処理したときにトナーに付着しているシリカ微粒子
    量、W0:超音波処理を行う前のトナーに付着している
    シリカ微粒子量)で表されるシリカ付着力が40〜70
    %であり、かつ、次式: (R1/R0/Ct)×100(%) (但し、R1:前記トナーと磁性キャリアを含んでなる
    現像剤を用いて、前記トナーをCt(kg)消費して連
    続印刷を行った後の現像剤中のシリカ微粒子量、R0
    連続印刷を行う前の現像剤中のシリカ微粒子量、Ct:
    連続印刷により消費されたトナーの重量(kg))で表
    されるシリカ増加指標が1.5〜10であることを特徴
    とする電子写真用トナー。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の電子写真用トナーと、
    少なくとも磁性体及び結着樹脂を含む磁性キャリアを含
    んでなる電子写真用現像剤。
  3. 【請求項3】 その表面に静電潜像が形成される感光体
    と、 現像ロールが内設され、磁性トナーと磁性キャリアを含
    んでなる現像剤を収容するとともに、前記現像ロールを
    介して前記感光体の表面に前記磁性トナーを供給する現
    像装置と、 前記静電潜像上に転写されたトナーを記録媒体に転写す
    る転写手段と、 前記記録媒体に転写されたトナーを定着する定着手段と
    を備え、 前記現像剤は、請求項2に記載の電子写真用現像剤であ
    ることを特徴とする画像形成装置。
  4. 【請求項4】 現像ロールにトナーと磁性キャリアを含
    んでなる現像剤を付着させ、そのうち前記トナーを感光
    体表面に形成された静電潜像上に転写し、 前記静電潜像上に転写されたトナーを記録媒体に転写
    し、 前記記録媒体に転写されたトナーを定着する画像形成方
    法であって、 前記現像剤は、請求項2に記載の電子写真用現像剤であ
    ることを特徴とする画像形成方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015125279A (ja) * 2013-12-26 2015-07-06 キヤノン株式会社 磁性トナー
JP2019035906A (ja) * 2017-08-21 2019-03-07 コニカミノルタ株式会社 静電潜像現像用トナー及び二成分現像剤

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