JP2003043737A - 磁性トナー及び画像形成方法 - Google Patents

磁性トナー及び画像形成方法

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JP2003043737A JP2001264944A JP2001264944A JP2003043737A JP 2003043737 A JP2003043737 A JP 2003043737A JP 2001264944 A JP2001264944 A JP 2001264944A JP 2001264944 A JP2001264944 A JP 2001264944A JP 2003043737 A JP2003043737 A JP 2003043737A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 転写効率が高く、カブリが無く、長期の使用
においても良好な流動性を示し、画像特性が安定した磁
性トナーを提供することにある。 【解決手段】 少なくとも結着樹脂、酸化鉄を有する磁
性トナー粒子と、該磁性トナー粒子に混合されている無
機微粉体を有する磁性トナーにおいて、該磁性トナーは
含硫黄重合体を有し、且つ該磁性トナーの平均円形度
が、0.970以上であり、該酸化鉄はトナー表面に実
質上露出しておらず、該トナー粒子表面における該無機
微粉体の個数遊離率Fが0.10≦F≦60.00%で
あることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真法、静電
記録法、磁気記録法、トナージェット方式記録などを利
用した、静電荷潜像を顕像化するための磁性トナー及び
これを用いる画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電子写真法としては多数の方法が
知られているが、一般には光導電性物質を利用し、種々
の手段により静電荷像担持体(以下、感光体ともいう)
上に電気的潜像を形成し、次いで該潜像をトナーで現像
を行なって可視像とし、必要に応じて紙などの転写材に
トナー像を転写した後、熱・圧力等により転写材上にト
ナー画像を定着して複写物を得るものである。
【0003】電気的潜像をトナーにより可視化する方法
としては、カスケード現像法、磁気ブラシ現像法、加圧
現像方法、キャリアとトナーからなる二成分系現像剤を
用いる磁気ブラシ現像法、トナー担持体が感光体と非接
触でトナーをトナー担持体から感光体へ飛翔させる非接
触一成分現像法、トナー担持体を感光体に圧接させ電界
によってトナーを転移させる接触一成分現像法、さらに
は、磁性トナーを用い、中心に磁極を配した回転スリー
ブを用い感光体上とスリーブ上の間を電界にて飛翔させ
る、いわゆるジャンピング法も用いられている。
【0004】ジャンピング法としては例えば、特開昭5
4−43027号公報においては、現像剤担持体上に絶
縁性磁性現像剤を薄く塗布し、これを摩擦帯電せしめ、
次いでこれを磁界の作用下で静電潜像にきわめて近接さ
せ、かつ接触することなく対向させ、現像する方法が開
示されている。この方法によれば、絶縁性磁性現像剤を
現像剤担持体上に薄く塗布することにより現像剤の十分
な摩擦帯電を可能とし、しかも現像剤を磁力によって支
持しつつ静電潜像に接することなく現像が行われるた
め、非画像部への現像剤の転移、いわゆるカブリが抑制
されて高精細な画像を得ることが可能となる。
【0005】このような一成分現像方式は、二成分方式
のようにガラスビーズや鉄粉等のキャリア粒子が不要な
ため、現像装置自体を小型化・軽量化できる。さらに
は、二成分現像方式は現像剤中のトナー濃度を一定に保
つ必要があるため、トナー濃度を検知し必要量のトナー
を補給する装置が必要である。よって、ここでも現像装
置が大きく重くなる。一成分現像方式ではこのような装
置は必要とならないため、やはり小さく軽くできるため
好ましい。
【0006】また、プリンター装置はLED、LBPプ
リンターが最近の市場の主流になっており、技術の方向
としてより高解像度即ち、従来240、300dpiで
あったものが400、600、800dpiとなって来
ている。従って現像方式もこれにともなって、より高精
細が要求されてきている。また、複写機においても高機
能化が進んでおり、そのためデジタル化の方向に進みつ
つある。この方向は、静電潜像をレーザーで形成する方
法が主であるため、やはり高解像度の方向に進んでお
り、ここでもプリンターと同様に高解像・高精細の現像
方式が要求されてきている。この要求を満たす一つの手
段としてトナーの小粒径化が進んでおり、特開平1−1
12253号公報,特開平1−191156号公報,特
開平2−214156号公報,特開平2−284158
号公報,特開平3−181952号公報,特開平4−1
62048号公報などでは特定の粒度分布の粒径の小さ
いトナーが提案されている。
【0007】一方、現像工程で感光体上に形成されたト
ナー像は転写工程で転写材に転写されるが、感光体上に
残った画像部の転写残トナー及び非画像部のカブリトナ
ーはクリーニング工程でクリーニングされ、廃トナー容
器にトナーは蓄えられる。このクリーニング工程につい
ては、従来ブレードクリーニング、ファーブラシクリー
ニング、ローラークリーニング等が用いられていた。装
置面からみると、かかるクリーニング装置を具備するた
めに装置が必然的に大きくなり装置のコンパクト化を目
指すときのネックになっていた。さらには、エコロジー
の観点より、トナーの有効活用と言う意味で廃トナーの
少ないシステムが望まれており、転写効率が高くカブリ
の少ないトナーが求められていた。
【0008】さて、こういった画像形成プロセスにおい
て用いられる現像剤は、結着樹脂と着色剤を主成分とす
るトナーから構成されており、他に、荷電制御剤、離型
剤などトナーとして必要な特性をひき出すための添加剤
を含有している。磁性トナーの着色剤としては、磁性材
料をそのまま着色剤として用いるか、カーボンブラック
あるいは非磁性の無機化合物、有機顔料、染料等が磁性
材料と共に用いられる。
【0009】しかしながら、絶縁性磁性トナーを用いる
現像方法には、用いる絶縁性磁性トナーに関わる不安定
要素がある。その一つは、絶縁性磁性トナー中には微粉
末の磁性体が相当量混合分散されており、該磁性体の一
部がトナー粒子の表面に露出あるいは遊離しているた
め、磁性トナーの流動性及び摩擦帯電性が不十分であ
り、磁性トナーの現像特性(特にカブリ抑制)、転写性
等といったトナーに要求される種々の性能が未だ不満足
なものであるため、結果として、転写後の感光体上に多
くのトナーが残りやすいというものである。こういった
問題は摩擦帯電量の低下しやすい高湿下において特に顕
著に現れる。摩擦帯電性の改良のために荷電制御剤を含
有させる手段も常用されてはいるが、遊離の磁性体粉末
の悪影響を十分除外できているとは言い難い。
【0010】また、前述したように、近年の技術の方向
として、より高解像度で高精細の現像方式が要求されて
きており、こういった要求に応えるために、トナーの粒
径を小さくする方向に進んでいるが、このようにトナー
粒径が小さくなるほど、トナー粉体の安定な摩擦帯電は
重要な技術となる。即ち、細かい個々のトナー粒子に均
一な帯電量を持たせないと、前述したような画像安定性
の低下がより顕著に現れやすい。これは、単純にトナー
の粒径が小さくなるだけで、転写工程でトナー粒子にか
かるクーロン力に比して、トナー粒子の感光体への付着
力(鏡像力やファンデルワールス力など)が大きくな
り、結果として転写残トナーが増加することに加えて、
トナーの小径化には流動性の悪化が伴うため個々のトナ
ー粒子の帯電量が不均一となりやすく、カブリや転写性
の悪いトナー粒子が多くなるためである。
【0011】この様な摩擦帯電性の改良といった観点か
ら、更なる荷電制御剤の改良が望まれ、例えば、ネガ系
荷電制御剤としてサリチル酸、アルキルサリチル酸、ジ
アルキルサリチル酸、ナフトエ酸、ダイカルボン酸の如
き芳香族カルボン酸の金属化合物、アゾ染料もしくはア
ゾ顔料の金属塩または金属錯体、スルホン酸又はカルボ
ン酸基を側鎖に持つ高分子型化合物、ホウ素化合物、尿
素化合物、ケイ素化合物、カリックスアレーン。また、
ポジ系荷電制御剤として四級アンモニウム塩、その四級
アンモニウム塩を側鎖に有する高分子型化合物、グアニ
ジン化合物、ニグロシン系化合物、イミダゾール化合物
のような様々な荷電制御剤が特公昭45−26478号
公報や特開昭59−62870号公報、特開昭62−2
62055号公報等に開示されている。
【0012】この中で他成分との相溶性に優れ、均一に
帯電できる点から、極性高分子の荷電制御剤が近年注目
されており、例えば特開昭63−184762号公報,
特開平3−56974号公報,特開平8−179564
号公報,特開平11−184165号公報,特開平11
−28126号公報,特開平11−327208号公
報,特開2000−56518号公報において、スルホ
ン酸基、或いは類似の官能基を必須成分として含有する
単量体を用いたトナーとして開示されている。しかしな
がら、これらの荷電制御剤も帯電においてはある程度十
分な性能を有するものの、制御剤そのものがトナー中の
着色剤の分散性やトナー流動性にも影響を与えるため、
帯電をするのに十分な量を添加した場合、過度のすべり
が生じ、帯電分布の広いトナーとなることがわかってき
た。そしてこの現象はブレードコートや磁気カットなど
の帯電する機会の少ない現像構成において顕著に表れ
る。
【0013】そのため、先に述べた重合法トナーの様に
流動性の優れた球形トナーにスルホン酸基を有する重合
体を組み合わせた場合、帯電付与部におけるすべりは更
に大きくなり、トナーの帯電は不均一になり画像上ゴー
ストといった現象が生じてしまう。
【0014】またトナーのパッキングが生じやすい長期
放置後の画出しにおいては、トナーの滑りに由来して、
帯電量低下がほとんど無い場合においても現像剤担持体
上のトナーのり量が極度に低下しやすくなることも分か
ってきた。このため放置後の初期画像濃度が低下しやす
くなり、いまだ改良すべき点を有している。
【0015】また、こういった問題を磁性粉体の改良に
より解決する試みもなされている。但し、磁性トナーに
含有される磁性酸化鉄に関する提案は出されているが、
いまだ改良すべき点を有している。
【0016】例えば、特開昭62−279352号公報
においては、ケイ素元素を含有する磁性酸化鉄を含有す
る磁性トナーが提案されている。かかる磁性酸化鉄は、
意識的にケイ素元素を磁性酸化鉄内部に存在させている
が、該磁性酸化鉄を含有する磁性トナーの流動性に、い
まだ改良すべき点を有している。
【0017】また、特公平3−9045号公報において
は、ケイ酸塩を添加することで、磁性酸化鉄の形状を球
形に制御する提案がされている。この方法で得られた磁
性酸化鉄は、粒子形状の制御のためにケイ酸塩を使用す
るため磁性酸化鉄内部にケイ素元素が多く分布し、磁性
酸化鉄表面におけるケイ素元素の存在量が少なく、磁性
酸化鉄の平滑度が高いため、磁性トナーの流動性はある
程度改良されるが、磁性トナーを構成する結着樹脂と磁
性酸化鉄との密着性が不十分である。
【0018】また、特開昭61−34070号公報にお
いては、四三酸化鉄への酸化反応中にヒドロキシケイ酸
塩溶液を添加する四三酸化鉄の製造方法が提案されてい
る。この方法による四三酸化鉄は、表面近傍にSi元素
を有するものの、Si元素が四三酸化鉄表面近傍に層を
なして存在し、表面が摩擦のごとき機械的衝撃に対して
弱いという問題点を有している。
【0019】一方、トナーは、結着樹脂、着色剤等を溶
融混合し、均一に分散した後、微粉砕装置により粉砕
し、分級機により分級して、所望の粒径を有するトナー
として製造(粉砕法)されて来たが、トナーの微小粒径
化には材料の選択範囲に制限がある。例えば、樹脂着色
剤分散体が充分に脆く、経済的に使用可能な製造装置で
微粉砕し得るものでなくてはならない。この要求から、
樹脂着色剤分散体を脆くするため、この樹脂着色剤分散
体を実際に高速で微粉砕する場合に、広い粒径範囲の粒
子が形成され易く、特に比較的大きな割合の微粒子(過
度に粉砕された粒子)がこれに含まれるという問題が生
ずる。更に、このように高度に脆性の材料は、複写機等
において現像用トナーとして使用する際、しばしば、更
に微粉砕ないし粉化を受ける。加えて、先述したように
粉砕された粒子面と感光体との付着力も大きい。
【0020】また、粉砕法では、磁性粉あるいは着色剤
等の固体微粒子を樹脂中へ完全に均一に分散することは
困難であり、その分散の度合によっては、カブリの増
大、画像濃度の低下の原因となる。さらに、粉砕法は、
本質的に、トナーの表面に磁性酸化鉄粒子が多量に遊離
してしまうため、トナーの流動性や高湿などの過酷環境
下での摩擦帯電安定性にどうしても問題が残る。
【0021】すなわち、粉砕法においては、高精細・高
画質化で要求されるトナーの微粒子化に限界があり、そ
れに伴い粉体特性、特にトナーの均一帯電性及び流動性
が著しく減衰する。
【0022】上述の様な粉砕法によるトナーの問題点を
克服するため、更には上記のごとき要求を満たすため懸
濁重合法によるトナーの製造方法が提案されている。
【0023】懸濁重合によるトナー(以後、重合トナ
ー)は、トナーの微粒子化が容易に可能であり、更に
は、得られるトナーの形状が球状であることから転写性
や流動性に優れ、高画質化に有利となる。
【0024】しかしながら、この重合トナー中に磁性体
を含有することにより、その形状は球形から歪なものへ
と変わりやすく、流動性及び帯電特性が大きく低下して
しまい、転写性や摩擦帯電均一性が低下する傾向にあ
る。これは、重合材料中において比重の大きい磁性材料
が動く際、懸濁粒子が歪みやすいためである。
【0025】また、磁性粒子は一般的に親水性であるた
めに懸濁重合時にトナー表面から遊離しやすく、さらに
表面の形状が歪となるため球状の粒子が得にくく、やは
り流動性及び帯電特性が著しく低下する。
【0026】そこで、こういった諸問題を解決するため
には、磁性体の有する表面特性の改質が重要となる。
【0027】重合トナー中の磁性体の分散性向上のため
の表面改質に関しては、数多く提案されている。例え
ば、特開昭59−200254号公報,特開昭59−2
00256号公報,特開昭59−200257号公報,
特開昭59−224102号公報等に磁性体の各種シラ
ンカップリング剤処理技術が提案されており、特開昭6
3−250660号公報,特開平10−239897号
公報では、ケイ素元素含有磁性粒子をシランカップリン
グ剤で処理する技術が開示されている。
【0028】しかしながら、これらの処理によりトナー
中の分散性はある程度向上するものの、磁性体表面の疎
水化を均一に行うことが困難であるという問題があり、
したがって、磁性体同士の合一や疎水化されていない磁
性体粒子の発生を避けることができず、トナー粒子の形
状を良好なレベルにまで球形化させるには不十分であ
り、さらに表面からの磁性体粒子の遊離を抑制すること
も難しい。
【0029】一方、特開平7−209904号公報にお
いて、トナー粒子表面からの磁性体粒子の露出を完全に
抑制した現像剤の技術が開示されている。
【0030】しかしながら、このような形態のトナーで
は、磁性体粒子が完全に覆われてしまうため摩擦帯電量
の適度な緩和がおこらず、従って低湿環境下においては
帯電量が過剰となりやすいため、いわゆるチャージアッ
プによる画像濃度低下やカブリ抑制の悪化が起こりやす
い。のみならず、トナー粒子表面に存在すべき荷電制御
剤もまた完全に覆われてしまうため、高湿下におけるト
ナー帯電量の制御もやはり困難である。
【0031】また、トナーの流動特性、帯電特性等を改
善する目的でトナー母粒子に外部添加剤として無機微粒
子を添加する方法も提案され、広く用いられている。
【0032】例えば、特定の無機微粒子を用い流動特性
を改善する試みとして特開平5−66608号公報,特
開平4−9860号公報等で疎水化処理を施した無機微
粒子若しくは疎水化処理した後さらにシリコーンオイル
等で処理した無機微粒子を添加、あるいは特開昭61−
249059号公報,特開平4−264453号公報,
特開平5−346682号公報で疎水化処理無機微粒子
とシリコーンオイル処理無機微粒子を併用添加する方法
が知られている。
【0033】また、特開平11−258847号公報、
特開2000−47417号公報、特開2000−47
418号公報、特開2000−47425号公報、特開
2000−47426号公報、特開2000−4747
9号公報においては、外部添加剤のトナー母粒子に対す
る遊離率や遊離状態を規定することで、スリーブ表面の
トナー担持量や画像濃度について改良する試みがなされ
ている。
【0034】しかしながら、これらの技術は非磁性トナ
ーに関するものであり、磁力により搬送が行なわれる磁
性現像方法について、また放置後の画像濃度等の特性に
ついてはいまだ検討の余地がある。
【0035】さらには、外部添加剤として導電性微粒子
を添加することで、トナーとしての帯電性を調整する方
法も数多く提案されている。例えば、導電性微粒子とし
てのカーボンブラックは、トナーに導電性を付与するた
め、或いはトナーの過剰な帯電を抑制しトリボ分布を均
一化させるため等の目的で、トナー表面に付着或いは固
着するための外部添加剤として用いることが広く知られ
ている。また、特開昭57−151952号公報、特開
昭59−168458号公報、特開昭60−69660
号公報では、高抵抗磁性トナーにそれぞれ酸化スズ、酸
化亜鉛、酸化チタンの導電性微粒子を外部添加すること
が開示されている。また、特開昭56−142540号
公報では、高抵抗磁性トナーに酸化鉄、鉄粉、フェライ
トの如き導電性磁性粒子を添加し、導電性磁性粒子に磁
性トナーへの電荷誘導を促進させることで現像性と転写
性を両立するトナーが提案されている。更に、特開昭6
1−275864号公報,特開昭62−258472号
公報,特開昭61−141452号公報,特開平2−1
20865号公報では、トナーにグラファイト、マグネ
タイト、ポリピロール導電性粒子、ポリアニリン導電性
粒子を添加することが開示されているほか、多種多様な
導電性微粒子をトナーに添加することが知られている。
【0036】しかしながら、こういった改良手段を用い
ても、流動性・帯電性の双方の特性に関して性能を十分
に引き出すには不十分であり、結果として画像特性及び
耐久性にも十分な改良効果があるとは言い難い。
【0037】このように、磁性トナーにおける転写性や
摩擦帯電性、さらには流動性の改良には未だに改良の余
地が多く残されている。
【0038】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の従来技術の問題点を解決した磁性トナーを提供するこ
とにある。
【0039】すなわち本発明の目的は、転写効率が高
く、カブリが無く、長期の使用においても良好な流動性
を示し、長期放置においても画像特性が安定した磁性ト
ナーを提供することにある。
【0040】また、本発明の目的は、摩擦帯電性が均一
でゴーストが無い磁性トナーを提供することにある。
【0041】さらに、本発明の目的は、環境に左右され
ず、高画質画像を長期にわたり得ることができる画像形
成装置を提供することにある。
【0042】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、少な
くとも結着樹脂、酸化鉄を有する磁性トナー粒子と、該
磁性トナー粒子に混合されている無機微粉体を有する磁
性トナーにおいて、該磁性トナーは含硫黄重合体を有
し、且つ該磁性トナーの平均円形度が、0.970以上
であり、該酸化鉄はトナー表面に実質上露出しておら
ず、該トナー粒子表面における該無機微粉体の個数遊離
率Fが0.10≦F≦60.00%であることを特徴と
する磁性トナーに関する。
【0043】また、本発明は、静電潜像を担持する像担
持体に現像剤を供給することにより前記静電潜像を顕像
化し、顕像化した像を記録材に定着させることにより画
像を形成する画像形成装置において、前記現像剤が上記
磁性トナーを含むことを特徴とする画像形成装置に関す
る。
【0044】前述したように、トナーの形状及び磁性ト
ナー粒子表面に存在している磁性体量の制御、あるいは
トナー流動性は、小粒径トナーの摩擦帯電性を左右する
重要な技術といえる。それらのコントロールにより、ト
ナーの現像性及び転写性の改良が可能となる。
【0045】そこで、本発明者らが磁性トナーの物性及
び材料について種々の検討を行なった結果、酸化鉄およ
び含硫黄重合体を有し、平均円形度が0.970以上で
あり、酸化鉄がトナー表面に実質上露出しておらず、ト
ナー粒子表面における無機微粉体の個数遊離率Fが0.
10≦F≦60.00である磁性トナーが良好な帯電均
一性及び良好な現像性、高転写性を有すること見出し
た。また、該磁性トナーを長期使用してもパッキングに
伴う画像濃度低下が生じ難く高画質画像の長期的維持が
達成できることが判明し、本発明を完成するに至った。
【0046】
【発明の実施形態】含硫黄重合体、特にスルホン酸基を
有する重合体は極性が高いため、こういった重合体をト
ナーに含有させることにより、トナー粒子の摩擦帯電時
の電荷移動速度が向上し、低湿下でのチャージアップや
高湿下での帯電量の低下が抑制できる。但し、極性重合
体がトナー粒子表面近傍に多く存在し、かつ、トナー粒
子表面全体が均一に摩擦帯電部材と接触する条件が加わ
らないと、こういった効果はあまり期待できない。例え
ば、トナー形状が球形であるならば、均一に摩擦帯電を
行なうことが容易であるため好ましい。逆に不定形トナ
ーに対して極性重合体を含有させても、トナー粒子表面
のうち主に凸部だけが摩擦帯電部材と接触するだけなの
で、トナー表面の帯電は不均一になり、電荷移動速度の
向上はあまり望めない。また、極性重合体がトナー粒子
の内部にのみ存在しているような状況では、摩擦帯電部
材と接触することすら難しい。
【0047】そこで次に、磁性トナーの円形度について
説明する。
【0048】平均円形度が0.970以上の磁性トナー
は、転写性に非常に優れている。この理由としては、円
形度が非常に高い為にトナー粒子と感光体との接触面積
が小さく、鏡像力やファンデルワールス力等に起因する
トナー粒子の感光体への付着力が低下するため転写され
やすい。さらには、トナー担持体と像担持体の間に交番
電界を印加し、磁性トナーの往復飛翔運動により像担持
体への現像を行なう場合には、前述したような性質が作
用し、カブリの抑制にもつながる。
【0049】この際、トナーの円形度分布において、モ
ード円形度が0.99以上であることがより好ましい。
モード円形度が0.99以上であると、トナー粒子の多
くが真球に近い形状を有することを意味しており、上記
作用がより一層顕著になり、摩擦帯電特性や転写性が一
層向上する。ここで、「モード円形度」とは、円形度を
0.40から1.00までを0.01毎に61分割し、
測定したトナーの円形度を円形度に応じて各分割範囲に
割り振り、円形度頻度分布において頻度値が最大となる
分割範囲の下限値である。
【0050】本発明に用いられる含硫黄重合体は特に帯
電性の観点からスルホン酸基を含有する重合体であるこ
とが好ましく、本重合体を製造するためのスルホン酸基
を有する単量体は、スチレンスルホン酸、2−アクリル
アミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−メタクリ
ルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ビニルスル
ホン酸、メタクリルスルホン酸等或いは、マレイン酸ア
ミド誘導体、マレイミド誘導体、スチレン誘導体があ
る。
【0051】本発明に係るスルホン酸基を含有する重合
体は、上記単量体の単重合体であっても構わないが、上
記単量体と他の単量体との共重合体であっても構わな
い。上記単量体と共重合体をなす単量体としては、ビニ
ル系重合性単量体があり、単官能性重合性単量体或いは
多官能性重合性単量体を使用することが出来る。
【0052】単官能性重合性単量体としては、スチレ
ン;α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、o−メ
チルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレ
ン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレ
ン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシル
スチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニル
スチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシル
スチレン、p−メトキシスチレン、p−フェニルスチレ
ンの如きスチレン誘導体;メチルアクリレート、エチル
アクリレート、n−プロピルアクリレート、iso−プ
ロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、iso
−ブチルアクリレート、tert−ブチルアクリレー
ト、n−アミルアクリレート、n−ヘキシルアクリレー
ト、2−エチルヘキシルアクリレート、n−オクチルア
クリレート、n−ノニルアクリレート、シクロヘキシル
アクリレート、ベンジルアクリレート、ジメチルフォス
フェートエチルアクリレート、ジエチルフォスフェート
エチルアクリレート、ジブチルフォスフェートエチルア
クリレート、2−ベンゾイルオキシエチルアクリレート
の如きアクリル系重合性単量体;メチルメタクリレー
ト、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレー
ト、iso−プロピルメタクリレート、n−ブチルメタ
クリレート、iso−ブチルメタクリレート、tert
−ブチルメタクリレート、n−アミルメタクリレート、
n−ヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタ
クリレート、n−オクチルメタクリレート、n−ノニル
メタクリレート、ジエチルフォスフェートエチルメタク
リレート、ジブチルフォスフェートエチルメタクリレー
トの如きメタクリル系重合性単量体;メチレン脂肪族モ
ノカルボン酸エステル;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニ
ル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル、ギ酸ビニルの如きビ
ニルエステル;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエ
ーテル、ビニルイソブチルエーテルの如きビニルエーテ
ル;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニ
ルイソプロピルケトンの如きビニルケトンが挙げられ
る。
【0053】多官能性重合性単量体としては、ジエチレ
ングリコールジアクリレート、トリエチレングリコール
ジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレ
ート、ポリエチレングリコールジアクリレート、1,6
−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリ
コールジアクリレート、トリプロピレングリコールジア
クリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレー
ト、2,2’−ビス(4−(アクリロキシ・ジエトキ
シ)フェニル)プロパン、トリメチロールプロパントリ
アクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレ
ート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレ
ングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコー
ルジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタ
クリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレー
ト、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、
1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペン
チルグリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリ
コールジメタクリレート、2,2’−ビス(4−(メタ
クリロキシ・ジエトキシ)フェニル)プロパン、2,
2’−ビス(4−メタクリロキシ・ポリエトキシ)フェ
ニル)プロパン、トリメチロールプロパントリメタクリ
レート、テトラメチロールメタンテトラメタクリレー
ト、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタリン、ジビニル
エーテル等が挙げられる。
【0054】スルホン酸基を有する重合体としては、上
述の如き単量体を用いることができるが、スチレン誘導
体を単量体として含有していることが、より好ましい。
【0055】該スルホン酸基を有する重合体の製造方法
は、塊状重合、溶液重合、乳化重合、懸濁重合、イオン
重合等があるが、製造が簡易であること及び、スルホン
酸基を含むモノマーを均一に混合し得ることが容易であ
る等から溶液重合が好ましい。
【0056】該スルホン酸基を有する重合体は、 X(SO )n・mYk+ (X:前記重合性単量体に由来する重合体部位を表し、
:カウンターイオンを表し、kはカウンターイオン
の価数であり、m及びnは整数であり、n=k×mであ
る。)の如き構造を有する。カウンターイオンとして
は、水素イオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、
カルシウムイオン、アンモニウムイオンなどであること
が良く、より好ましくは水素イオンであることが望まれ
る。
【0057】また、該スルホン酸基を有する重合体は、
スルホン酸基含有(メタ)アクリルアミド系モノマーに
由来する成分を共重合体中に0.1乃至5質量%含有す
るスチレン及び/又はスチレン(メタ)アクリル酸共重
合体からなる高分子型化合物であることがトナーに含有
させたときに該トナー粒子の帯電性能上好ましく、上記
範囲を超えるであると、先述した効果は得られづらい。
【0058】該スルホン酸基を有する重合体は結着樹脂
100質量部当り0.01乃至15質量部含有されてい
ることが良い。好ましくは0.1乃至10質量部が良
い。
【0059】上記極性基含有単量体の含有量が0.01
質量部未満の場合には、本発明で言及するような十分な
電荷制御作用が得られにくく、15質量部を超えると、
造粒性が低下し、現像性や転写性の低下を引き起こし易
い。
【0060】トナー中のスルホン酸基を有する重合体の
含有量は、キャピラリー電気泳動法などを用いて測定す
ることができる。
【0061】該スルホン酸基を有する重合体の分子量は
重量平均分子量(Mw)が27000乃至40000が
好ましい。重量平均分子量(Mw)が27000未満の
場合には、トナーの流動性が悪くなる恐れがあり、ま
た、転写性が悪化しやすくなるばかりでなく、特に高温
高湿環境下における長期連続使用において、外添剤の埋
め込みが生じやすくなる。40000を超える場合に
は、単量体への溶解に時間がかかる傾向にあることに加
え、顔料の分散性も不十分なものとなりやすい。更に
は、トナーの着色力が低下しやすくなるばかりでなく、
定着性能を損なう恐れが高まるため好ましくない。
【0062】該スルホン酸基を有する重合体の分子量の
測定についてはゲルパーミエーションクロマトグラフィ
ー(GPC)を用いて測定するが、詳細については後述
する。
【0063】該スルホン酸基を有する重合体のガラス転
移点(Tg)は70℃<Tg≦110℃が好ましい。ガ
ラス転移点が70℃を超えない場合には、保存性に劣
り、また、外添剤の埋め込みが生じやすくなり、特に高
温高湿環境下において連続使用することによりトナーの
流動性、さらに転写性も劣るようになる。ガラス転移点
が110℃を超える場合には、トナー印字率の多い画像
の時の定着性に劣るだけでなく、外添混合する無機微粉
体のトナー粒子への付着を妨げ、遊離率の高いものにな
ってしまう。
【0064】また、スルホン酸基を有する重合体のガラ
ス転移温度(Tg)の測定はDSC−7(パーキンエル
マー社製)を用いて、温度速度10℃/minでAST
M(D3418−82)の温度設定パターンに準じて行
った。Tgは、2度目の昇温時のDSCカーブより、吸
熱ピーク前の基線と吸熱ピーク後の基線の中線と、立ち
上がり曲線での交点をもってしてTgとした。
【0065】なお、スルホン酸基を有する重合体のトナ
ーからの抽出は特に制限されるものではなく、任意の方
法が扱える。
【0066】次に本発明において、実質的に磁性体がト
ナー表面に露出していないことが好ましいことについて
説明する。
【0067】本発明において、「実質的に磁性体がトナ
ー表面に露出していない」とは、X線光電子分光分析に
より測定されるトナー粒子の表面に存在する炭素元素の
含有量(A)に対する鉄元素の含有量(B)の比(B/
A)が、0.001未満であることで定義され、磁性体
が実質的に露出しないことによって、磁性トナーの流動
性及び摩擦帯電性が改善され、磁性トナーの現像特性
(特にカブリ抑制)、転写性等といったトナーに要求さ
れる種々の性能を満たすようになる。また、この様な効
果は、先述したスルホン酸基含有の重合体と組み合わせ
ることにより、より一層の効果を示す。
【0068】更に、接触帯電工程を含む画像形成方法に
おいて、トナー粒子表面に磁性粉体が露出している磁性
トナーを用いた場合、露出した磁性粉体による感光ドラ
ムの削れがより顕著となって現れやすい。しかしなが
ら、上述の如き(B/A)が0.001未満である、す
なわち磁性粉体がトナー粒子表面に実質的にほとんど露
出していない磁性トナーを用いれば、帯電部材などによ
りトナー粒子が感光ドラム表面に圧接されても感光ドラ
ム表面が削れることはほとんど無く、感光ドラムの削れ
やトナー融着を著しく低減させることが可能となる。無
論、接触転写工程を組み合わせた画像形成方法において
もその効果は絶大であり、非常に高精細な画像を長期に
亘って得ることが可能である。
【0069】しかしながら、重合トナー中に通常の磁性
粉体を含有させても、先述の(B/A)を0.001未
満に制御、つまりトナー表面に実質上、磁性粉体を露出
させず、トナー粒子の流動性及び均一な摩擦帯電性を得
ることは困難である。さらには、懸濁重合トナーの製造
時に磁性粉体と水との相互作用が強いことにより、平均
円形度が0.970以上のトナーが得られ難い。これ
は、磁性粉体は一般的に親水性であるためにトナー表
面に存在しやすいこと、さらに先述のように水溶媒撹
拌時に磁性粉体が乱雑に動き、それに単量体からなる懸
濁粒子表面が引きずられ、形状が歪んで円形になりにく
いこと等が原因と考えられる。こういった問題を解決す
るためには磁性粉体の有する表面特性の改質が重要であ
る。
【0070】そこで以前より、磁性酸化鉄粒子の表面を
疎水化する方法が種々提案されている。しかしながら、
これまでの方法では、十分に且つ均一に疎水化された磁
性酸化鉄はなかなか得られにくかった。また、処理剤等
を多量に使用したり、高粘性の処理剤等を使用した場
合、疎水化度は確かに上がるものの、粒子同士の合一等
が生じ、疎水性と分散性の両立は必ずしも達成されてい
なかった。
【0071】そこで、本発明の磁性トナーに使用される
磁性粉体においては、その粒子表面を疎水化する際、水
系媒体中で、磁性体粒子を一次粒径となるよう分散しつ
つカップリング剤を加水分解しながら表面処理する方法
を用いることが特に好ましい。この疎水化処理方法は気
相中で処理するより、磁性体粒子同士の合一が生じにく
く、また疎水化処理による磁性体粒子間の帯電反発作用
が働き、磁性体はほぼ一次粒子の状態で表面処理され
る。
【0072】カップリング剤を水系媒体中で加水分解し
ながら磁性体表面を処理する方法は、クロロシラン類や
シラザン類のようにガスを発生するようなカップリング
剤を使用する必要もなく、さらに、気相中では磁性体粒
子同士が合一しやすくて、良好な処理が困難であった高
粘性のカップリング剤も使用できるようになるため、疎
水化の効果は非常に大きい。
【0073】本発明に係わる磁性粉体の表面処理におい
て使用できるカップリング剤としては、例えば、シラン
カップリング剤、チタンカップリング剤等が挙げられ
る。より好ましく用いられるのはシランカップリング剤
であり、一般式 RSiY [式中、Rはアルコオキシ基を示し、mは1〜3の整数
を示し、Yはアルキル基,ビニル基,グリシドキシ基,
メタクリル基の如き炭化水素基を示し、nは1〜3の整
数を示す。]で示されるものである。例えばビニルトリ
メトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタ
クリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリ
アセトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチル
トリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、
ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラ
ン、トリメチルメトキシシラン、ヒドロキシプロピリト
リメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、n−
ヘキサデシルトリメトキシシラン、n−オクタデシルト
リメトキシシラン等を挙げることができる。
【0074】特に、式 C2p+1−Si−(OC2q+1 [式中、pは2〜20の整数を示し、qは1〜3の整数
を示す]で示されるアルキルトリアルコキシシランカッ
プリング剤を使用して水系媒体中で磁性粉体を疎水化処
理するのが良い。
【0075】上記式におけるpが2より小さいと、疎水
化処理は容易となるが、疎水性を十分に付与することが
困難であり、トナー粒子からの磁性粉体の露出を抑制す
るのが難しくなる。またpが20より大きいと、疎水性
は十分になるが、磁性体粒子同士の合一が多くなり、ト
ナー中へ磁性体粒子を均一に分散性させることが困難に
なり、カブリや転写性さらには選択現像性が悪化傾向と
なる。
【0076】また、qが3より大きいと、シランカップ
リング剤の反応性が低下して疎水化が十分に行われにく
くなる。
【0077】特に、式中のpが2〜20の整数(より好
ましくは、3〜15の整数)を示し、qが1〜3の整数
(より好ましくは、1又は2の整数)を示すアルキルト
リアルコキシシランカップリング剤を使用するのが良
い。
【0078】その処理量は処理による効果及び生産性等
の観点から、磁性粉体100質量部に対して0.05〜
20質量部、好ましくは0.1〜10質量部とするのが
良い。
【0079】ここで、水系媒体とは、水を主要成分とし
ている媒体である。具体的には、水系媒体として水その
もの、水に少量の界面活性剤を添加したもの、水にpH
調整剤を添加したもの、水に有機溶剤を添加したものが
挙げられる。界面活性剤としては、ポリビニルアルコー
ルの如きノンイオン系界面活性剤が好ましい。界面活性
剤は、水に対して0.1〜5質量%添加するのが良い。
pH調整剤としては、塩酸の如き無機酸が挙げられる。
【0080】撹拌は、例えば撹拌羽根を有する混合機
(具体的には、アトライター、TKホモミキサーの如き
高剪断力混合装置)で、磁性体粒子が水系媒体中で、一
次粒子になるように充分におこなうのが良い。
【0081】こうして得られる表面処理磁性粉体は粒子
の凝集が見られず、個々の粒子表面が均一に疎水化処理
されているため、重合トナー用の材料として用いた場
合、トナー粒子中への分散性が非常に良好であり、トナ
ー表面からの露出が実質上なく、かつ平均円形度が0.
970以上というほぼ球形に近い重合トナーが得られ
る。
【0082】さらに興味深いことに、この均一に疎水化
処理された磁性粉体と前述のスルホン酸基を有する重合
体を同時に用いて懸濁重合トナーを製造すると、両者の
親和性が非常に低いために、疎水性の高い磁性粉体はト
ナー粒子内部に存在しやすく、逆に極性の高い重合体は
トナー粒子表面近傍に存在しやすいことが判明した。そ
の結果、極性重合体と摩擦帯電部材とが常に接触できる
こととなり、電荷移動速度の向上効果が、より顕著に現
れることが明らかとなった。
【0083】本発明のトナーに用いられる酸化鉄は、例
えば下記方法で製造される。
【0084】硫酸第一鉄水溶液に、鉄成分に対して当量
または当量以上の水酸化ナトリウムの如きアルカリを加
え、水酸化第一鉄を含む水溶液を調製する。調製した水
溶液のpHをpH7以上(好ましくはpH8〜10)に
維持しながら空気を吹き込み、水溶液を70℃以上に加
温しながら水酸化第一鉄の酸化反応をおこない、磁性酸
化鉄粒子の芯となる種晶をまず生成する。
【0085】次に、種晶を含むスラリー状の液に、前に
加えたアルカリの添加量を基準として約1当量の硫酸第
一鉄を含む水溶液を加える。液のpHを6〜10に維持
しながら空気を吹込みながら水酸化第一鉄の反応をすす
め種晶を芯にして磁性酸化鉄粒子を成長させる。酸化反
応がすすむにつれて液のpHは酸性側に移行していく
が、液のpHは6未満にしない方が好ましい。酸化反応
の終期に液のpHを調整し、磁性酸化鉄が一次粒子にな
るよう十分に撹拌し、カップリング剤を添加して十分に
混合撹拌し、撹拌後に濾過し、乾燥し、軽く解砕するこ
とで疎水性処理磁性酸化鉄粒子が得られる。あるいは、
酸化反応終了後、洗浄、濾過して得られた酸化鉄粒子
を、乾操せずに別の水系媒体中に再分散させた後、再分
散液のpHを調整し、十分撹拌しながらシランカップリ
ング剤を添加し、カップリング処理を行っても良い。
【0086】第一鉄塩としては、一般的に硫酸法チタン
製造に副生する硫酸鉄、鋼板の表面洗浄に伴って副生す
る硫酸鉄の利用が可能であり、更に塩化鉄等が可能であ
る。
【0087】水溶液法による磁性酸化鉄の製造方法は一
般に反応時の粘度の上昇を防ぐこと、及び、硫酸鉄の溶
解度から鉄濃度0.5〜2mol/リットルが用いられ
る。硫酸鉄の濃度は一般に薄いほど製品の粒度が細かく
なる傾向を有する。また、反応に際しては、空気量が多
いほど、そして反応温度が低いほど微粒化しやすい。
【0088】このようにして製造された疎水性酸化鉄粒
子をトナーに使用することにより、画像特性及び安定性
に優れた本発明のトナーを得ることが可能となる。
【0089】また、本発明において、該磁性トナーの投
影面積円相当径をCとし、透過型電子顕微鏡(TEM)
を用いた該磁性トナーの断面観察における磁性粒子表面
とトナー粒子表面との距離の最小値をDとしたときに、
D/C≦0.02以下の関係を満たすトナー粒子数が5
0%以上であることが好ましく、65%以上がより好ま
しい。
【0090】その理由は、以下のとおりである。
【0091】本発明の条件を満たさない場合には、トナ
ー粒子において少なくともD/C=0.02境界線より
も外側には磁性粒子が全く存在しないことになる。仮に
前述のような粒子を球形として想定すると、1つのトナ
ー粒子を全空間とした場合に磁性体が存在しない空間
は、トナー粒子の表面に少なくとも11.5%は存在す
ることになる。実際には、最近接位置に磁性粒子が均一
に整列してトナー粒子内部に内壁を作るように存在する
わけではないので12%以上になることは明らかであ
る。
【0092】1粒子あたりこれだけの空間に磁性粒子が
存在しないと、 トナー粒子内部に磁性体が偏り、磁性体の凝集が起こ
る可能性が極めて高まる。その結果として着色力の低下
を招く。 磁性粉体の含有量に応じてトナー粒子の比重が高くな
るものの、トナー粒子表面は結着樹脂やワックス成分が
偏在する。そのため、仮に何らかの手段で最表面に表面
層をトナー粒子表面に設けても、トナー粒子やトナーの
製造時にトナー粒子に応力などがかかる場合、融着や変
形が起こりやすくなり、製造時での扱いが複雑になった
り、変形により得られるトナーの粉体特性に分布が生
じ、電子写真特性に悪影響を及ぼしたり、トナーの貯蔵
時での耐ブロッキング性が悪化する可能性が高まる。 トナー粒子表面が結着樹脂およびワックスのみで、内
部が磁性粒子が偏在する粒子構造では、トナー粒子外部
が柔らかく内部が硬い構造となるために外添剤の埋め込
みが非常に起こりやすく、トナーの耐久性が悪化する。
といった弊害を招く恐れが高まる。
【0093】D/C≦0.02となる粒子数が50%未
満であると前述のような着色力の低下、耐ブロッキング
性の悪化および耐久性の悪化などの弊害は顕著になる傾
向にある。
【0094】そのため、本発明ではD/C≦0.02を
満足する粒子の個数が50%以上であることが好ましい
ものである。
【0095】TEMによる具体的な観察方法としては、
常温硬化性のエポキシ樹脂中へ観察すべき粒子を十分に
分散させた後に温度40℃の雰囲気中で2日間硬化させ
得られた硬化物を、そのまま、あるいは凍結してダイヤ
モンド歯を備えたミクロトームにより薄片状のサンプル
として観察する方法が好ましい。
【0096】該当する粒子数の割合の具体的な決定方法
については、以下のとおりである。
【0097】TEMにてD/Cを決定するための粒子
は、顕微鏡写真での断面積から円相当径を求め、その値
が個数平均粒径(D1)の±10%の幅に含まれるもの
を該当粒子とし、その該当粒子について、磁性粒子表面
と該磁性トナー粒子表面との距離の最小値(D)を計測
し、D/Cを計算する。こうして計算されたD/C値が
0.02以下の粒子の割合を、下記式により求めるもの
と定義する。このときの顕微鏡写真は精度の高い測定を
行うために、1万〜2万倍の倍率が好適である。本発明
では、透過型電子顕微鏡(日立製H−600型)を装置
として用い、加速電圧100kVで観察し、拡大倍率が
1万倍の顕微鏡写真を用いて観察・測定した。
【0098】
【数1】
【0099】該磁性トナーの個数平均粒径(D1)は、
後述するコールターカウンターにて決定するのが良い。
【0100】更に、トナー表面における無機微粉体の個
数遊離率Fが0.10%≦F≦60.00%の関係をみ
たすことも、本発明のトナーに必要な態様の一つであ
る。
【0101】先述したように、球形のトナーにスルホン
酸基を有する重合体を含有させることにより、スルホン
酸基を含有する重合体の特性を十分に発揮させることが
でき、磁性トナーとして良好な摩擦帯電性を得ることが
できる。
【0102】しかし、トナー形状が球形であるが故に、
さらには流動性が向上するスルホン酸基を有する重合体
を含有する磁性トナーにおいては、過度のすべりが生
じ、現像スリーブとトナー規制ブレードとの圧接間隙を
トナーが通過することにより帯電が付与される一成分現
像方式においては、この過度の流動性に起因して、該ブ
レードによるトナーの帯電付与が不均一になりやすく、
またトナーのチャージアップが生じやすくなり画像上、
ゴーストといった現象が生じやすくなる。更に、本発明
の球形形状を有するトナーは放置によって特にトナーが
パッキングされやすいために、長期放置後に帯電規制部
等での過度の規制が生じやすく、現像剤担持体上のトナ
ーのり量が少なくなり、結果として放置初期画像濃度が
低下しやすしやすい。なお、上記の現象は低温低湿下で
特に顕著となることから、本発明者らは帯電量によって
現像剤担持体上でのすべり性も変化していると考えてい
る。
【0103】そこで、本発明者らが最適な流動性につい
てトナー粒子に外添混合する無機微粉体について鋭意検
討したところ、トナー表面における無機微粉体の個数遊
離率Fが0.10%≦F≦60.00%の関係をみたす
ときに、磁性トナーの帯電性が均一となり、画像上、ゴ
ースト抑制も良好なものとなる。更に、既述した転写性
やカブリ特性も良好であり、長期使用においても画像劣
化のない磁性トナーを得ることができる。
【0104】ここで、無機微粉体の遊離率が0.10%
より少ないと、トナー表面の摩擦が大きくなるために放
置特性については問題ないもののトナー表面に外添され
た無機微粉体は、特に高温高湿環境下において長期使用
することにより、トナー粒子へ埋め込まれ易くなり、そ
して、表面が露出されたトナー粒子による静電凝集を生
じ、トナー担持体上で帯電制御ができなくなりトナー飛
散を生じさせやすく、画像出力時、特に紙上の先端付近
において、カブリが著しくなる。
【0105】また、無機微粉体の遊離率が60.00%
より多い場合には、遊離無機微粉体が必要以上に生じて
いることを意味し、トナー全体として過度の流動性を示
す。これにより、トナーの帯電も不均一なものになって
しまい、ゴーストの発生が著しくなるばかりでなく、ト
ナー担持体上のトナー量を規制させることができず、カ
ブリも増大してしまう。また、帯電部材と現像剤担持体
間でのすべりも過大となるために、長期放置後の画像濃
度低下が大きくなる。
【0106】つまり、無機微粉体は適度な量の遊離粒子
として存在している必要があり、その為に無機微粉体の
遊離率Fが0.10%≦F≦60.00%の関係を示す
ことが重要なのである。
【0107】また、無機微粉体の遊離率Fが上記関係を
満たすためには、無機微粉体とトナーを混合する際に用
いられる、公知の様々な混合機の混合強度が重要であ
り、具体的には混合機の回転数や混合時間などを調整す
ることにより、遊離率Fを0.10%≦F≦60.00
%の関係にすることができる。更には複数の無機微粉体
を磁性トナーに外添混合した場合には、各無機微粉体の
中で最も遊離率の数値が高いものに流動性や摩擦帯電性
が支配されることが明らかとなった。
【0108】また、磁性トナー粒子表面における無機微
粉体の遊離率とは、パーティクルアナライザー(PT1
000:横河電機(株)製)により測定されるものであ
る。
【0109】パーティクルアナライザーはJapan
Hardcopy 97論文集の65〜68ページに記
載の原理で測定を行なう。具体的には、該装置はトナー
等の微粒子を一個ずつ、電子密度5×1013
−3、励起温度3,300K、20,000Kを超え
る高い電子温度を持つ高温の非熱平衡型プラズマへ導入
し、この励起に伴う微粒子の発光スペクトルから発光物
の元素、粒子数、粒子の粒径を知ることが出来る。
【0110】この中で、遊離率とは、結着樹脂の構成元
素である炭素原子の発光と、無機微粉体を構成する主要
原子の発光の同時性から下記に示す式により求めたもの
と定義する。
【0111】無機微粉体の遊離率(%)=100×(無
機微粉体を構成する主要原子のみの発光回数/炭素原子
と同時に発光した無機微粉体を構成する主要原子のみの
発光回数+無機微粉体を構成する主要原子のみの発光回
数)
【0112】ここで、炭素原子と無機微粉体を構成する
主要原子の同時発光とは、炭素原子の発光から2.6m
sec以内に発光した無機微粉体を構成する主要原子の
発光を同時発光とし、それ以降の無機微粉体を構成する
主要原子の発光は無機微粉体を構成する主要原子のみの
発光とする。本発明では無機微粉体をトナー粒子表面へ
外添付着せしめている為、炭素原子と無機微粉体を構成
する主要原子が同時発光すると言うことは、トナー粒子
表面に無機微粉体が付着している事を意味し、無機微粉
体を構成する主要原子のみの発光は、無機微粉体がトナ
ー粒子表面から遊離離脱している事を意味すると言い換
えることも可能である。
【0113】具体的な測定方法としては、0.1%酸素
含有のヘリウムガスを用い、23℃で湿度60%の環境
にて測定を行ない、チャンネル1で炭素原子(測定波長
247.860nm、Kファクターは本体推奨値)を測
定し、チャンネル2〜チャンネル4を用いて無機微粉体
を構成する主要原子を測定し、(使用したチャンネルや
波長、Kファクターは本体推奨のものを用いた)、一回
のスキャンで炭素原子の発光数が1000±200個と
なる様にサンプリングを行い、炭素原子の発光数が総数
で10000以上となるまでスキャンを繰り返し、発光
数を積算する。このデータを元に、上記計算式を用い、
無機微粉体の遊離率を算出する。本発明に係る無機微粉
体の発光強度の測定はPT1000にて推奨されるチャ
ンネルを選択すればなんら構わない。
【0114】尚、本発明に係る遊離率の算出に至っては
ノイズレベルを1は1.5V設定で行った。
【0115】また、本発明のトナーは、更に高画質のた
め、より微小な潜像ドットを忠実に現像するためには、
本発明の磁性トナーの重量平均粒径は3〜10μmであ
ることが好ましい。重量平均粒径が3μm未満のトナー
においては、転写効率の低下から感光体上の転写残トナ
ーが多くなり、接触帯電工程での感光体の削れやトナー
融着の抑制が難しくなる。さらに、トナー全体の表面積
が増えることに加え、粉体としての流動性及び攪拌性が
低下し、個々のトナー粒子を均一に帯電させることが困
難となることから、カブリや転写性が悪化しやすく、削
れや融着以外にも画像の均一ムラの原因となりやすい。
また、トナーの重量平均粒径が10μmを超える場合に
は、文字やライン画像に飛び散りが生じやすく、高解像
度が得られにくい。
【0116】更に、本発明ではトナー表面にマグネシウ
ム、カルシウム、バリウム、アルミニウム、亜鉛から選
ばれる少なくとも一種以上の元素を積極的に5〜100
0ppm、より好ましくは10〜500ppm存在させ
ることにより一層帯電特性、特に帯電速度が向上する。
【0117】この現象が生じる原因について詳細は分か
らないが、本発明の構成である磁性体が存在しないと効
果が発揮されにくいこと、また本発明の特徴の一つであ
るD/C<0.02を満足するトナーが多いほどより効
果を発揮することなどから
【0118】本発明者らは、上記のマグネシウム、カル
シウム、バリウム、アルミニウム、亜鉛等の2価或いは
3価の元素と磁性体の間で電荷の受け渡しがあり、結果
として本発明の硫黄重合体との間の帯電助剤としての効
果があると考えている。
【0119】また本発明では特定の磁性体構造を有する
ため上記元素の存在位置や量が課題となるが、本発明者
らの検討の結果では、トナー内部よりはるかにトナー表
層での存在によって効果を発揮することを見出し、具体
的にはトナー表面にマグネシウム、カルシウム、バリウ
ム、アルミニウム、亜鉛から選ばれる少なくとも一種以
上の元素を積極的に5〜1000ppm、より好ましく
は10〜500ppm存在させる事で帯電量、転写性、
カブリ等に効果を発揮する。
【0120】これら元素が5ppm未満であると本発明
の効果が発揮されず、1000ppmより多く存在する
と、トナーの帯電量が必要以上に低くなってしまい、転
写効率の低下、カブリの増大を招き、好ましくない。
【0121】このように、磁性トナー表面における無機
微粉体の個数遊離率を特定の値の範囲に制御し、且つ特
定の元素を磁性トナー表面に特定量存在させることの相
乗効果によりチャージアップの抑制や帯電均一性といっ
た磁性トナーの帯電特性がより優れたものになり、ゴー
ストやカブリ特性、更には転写性にも優れた画像を得る
ことができると考えている。
【0122】なお、トナー表面に存在するマグネシウ
ム、カルシウム、バリウム、アルミニウム、亜鉛のう
ち、複数の元素が存在する場合、それらの総量が5〜1
000ppmであることが必要である。また、このよう
な元素のうち、マグネシウムとカルシウムが特にゴース
トの抑制に効果があり、好ましい。
【0123】本発明において、トナー表面に存在するマ
グネシウム、カルシウム、バリウム、アルミニウム、亜
鉛とは、イソプロパノールの如きトナーを溶かさない溶
媒中にトナーを入れ、超音波洗浄機にて10分振動を与
え、外添剤を除いた状態で存在する元素の事を意味す
る。
【0124】また、それら元素の存在量については、外
添剤を取り除いた後、トナー粒子に対して蛍光X線分析
やプラズマ発光分析(ICP)やESCAなどの公知の
分析方法を用いて上記元素の定量を行うことが出来る。
【0125】後述の実施例において、各元素の測定は、
蛍光X線分析を用いて行い、その詳細はJIS−KO1
19に準ずる。
【0126】(1)使用装置について 蛍光X線分析装置3080(理学電気(株)) 試料プレス成型機MAEKAWA Testing M
achine(MFGCo,LTD製)
【0127】(2)検量線の作成について 定量目的の複合化合物を、コーヒーミルを用いて5水準
外添することによりサンプルを作製する。上記サンプル
を試料プレス成型機を用いてプレス成形する。2θテー
ブルより複合化合物中〔M〕Kαピーク角度(a)を決
定する。蛍光X線分析装置中へ検量線サンプルを入れ、
資料室を減圧し真空にする。以下の条件にて各々のサン
プルのX線強度を求め検量線(質量比:ppm表示)を
作成する。
【0128】(3)測定条件について 測定電位、電圧 50kV、50〜70mA 2θ角度 a 結晶板 LiF 測定時間 60秒
【0129】(4)トナー粒子中の上記元素の定量につ
いて 上記検量線と同様の方法でサンプル成形した後、同じ測
定条件にてX線強度をもとめ、検量線より含有量を算出
する。
【0130】なお、トナー表面以外にマグネシウム、カ
ルシウム、バリウム、アルミニウム、亜鉛の各元素を有
する化合物が存在しない場合は上記方法にて各元素の存
在量を求めるものの、トナー表面以外にこれら元素のい
ずれかを有する場合は、次の様にしてトナー表面の存在
量を求める。
【0131】まず、上記方法にて各元素の存在量を求め
る:これを存在量Aとする。次に、外添剤を除いたトナ
ー粒子を濃硝酸中にて1時間攪拌し、純水にて十分に洗
浄した後、乾燥し、上記方法にて各元素の存在量を求め
る:これを存在量Bとする。トナー表面の各元素の存在
量はAとBの差、即ち(A−B)にて求めることが出来
る。なお、マグネタイト等に上記元素が含まれる場合で
も、マグネタイトは濃硝酸と不動体を形成し、溶出する
事はないので、トナー粒子表面のみの存在量の測定が可
能となる。
【0132】次に本発明におけるトナーの製造方法を説
明する。
【0133】本発明のトナーは、粉砕法によって製造す
ることも可能であるが、粉砕法ではトナーの平均円形度
を0.970以上とするために機械的、熱的あるいは何
らかの特殊な処理を行うことが必要となることから、懸
濁重合法により製造することが好ましい。通常の磁性体
を用いて懸濁重合によりトナーを製造したとしても、磁
性体が分散性に劣るために磁性体がトナー表面に偏在し
てしまったり、水系媒体中における造粒時に磁性体が乱
雑に動き、それに引きずられて粒子形状がゆがんだりす
るために、平均円形度が0.970以上のトナーは得ら
れがたいものであったが、本発明において用いられる酸
化鉄は、高いレベルでの均一な疎水化が行われているた
め、平均円形度が0.970以上のトナーを容易に得る
ことができる。
【0134】本発明に使用される重合性単量体系を構成
する重合性単量体としては以下のものが挙げられる。
【0135】重合性単量体としては、スチレン、o−メ
チルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレ
ン、p−メトキシスチレン、p−エチルスチレンの如き
スチレン系単量体;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n−プロピル、アクリル酸n−オクチル、アク
リル酸ドデシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アク
リル酸ステアリル、アクリル酸2−クロルエチル、アク
リル酸フェニルの如きアクリル酸エステル類;メタクリ
ル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プ
ロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブ
チル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸ドデシ
ル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ス
テアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチ
ルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルの
如きメタクリル酸エステル類;アクリロニトリル、メタ
クリロニトリル、アクリルアミドが挙げられる。
【0136】これらの単量体は単独または混合して使用
し得る。上述の単量体の中でも、スチレンまたはスチレ
ン誘導体を単独で、あるいはほかの単量体と混合して使
用することがトナーの現像特性及び耐久性の点から好ま
しい。
【0137】また、本発明のトナーは、離型剤を含有す
ることも好ましい使用形態の一つである。通常、トナー
像は、転写工程で転写材上に転写され、そして、このト
ナー像はその後、熱・圧力等のエネルギーにより転写材
上に定着され、半永久的な画像が得られる。この際の定
着方法としては、熱ロール式定着が一般に良く用いられ
るが、上記のように、重量平均粒径が10μm以下のト
ナーを用いれば非常に高精細な画像を得ることができる
が、粒径の細かいトナー粒子は紙等の転写材を使用した
場合に紙の繊維の隙間に入り込み、熱定着用ローラーか
らの熱の受け取りが不十分となり、低温オフセットが発
生しやすい。しかしながら、本発明のトナーにおいて、
離型剤として適正量のワックスを含有させることによ
り、高解像性と耐オフセット性を両立させつつ感光体の
削れを防止することが可能となる。
【0138】本発明のトナーに使用可能なワックスとし
ては、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワッ
クス、ペトロラクタムの如き石油系ワックス及びその誘
導体、モンタンワックスびその誘導体、フィッシャート
ロプシュ法による炭化水素ワックス及びその誘導体、ポ
リエチレンに代表されるポリオレフィンワックス及びそ
の誘導体、カルナバワックス、キャンデリラワックスの
如き天然ワックス及びその誘導体などが含まれる。ここ
での誘導体には酸化物や、ビニル系モノマーとのブロッ
ク共重合物、グラフト変性物が含まれる。さらに、高級
脂肪族アルコール、ステアリン酸、パルミチン酸の如き
脂肪酸またはその化合物、酸アミドワックス、エステル
ワックス、ケトン、硬化ヒマシ油及びその誘導体、植物
系ワックス、動物性ワックスも使用できる。
【0139】本発明のトナーにおいて、上記のワックス
成分の含有量は、結着樹脂100質量部に対して0.5
〜50質量部の範囲であるのが好ましい。ワックス成分
の含有量が0.5質量部未満では低温オフセット抑制効
果に乏しく、50質量部を超えてしまうと長期間の保存
性が低下すると共に、他のトナー材料の分散性が悪くな
り、トナーの流動性の劣化や画像特性の低下につなが
る。
【0140】本発明では、単量体系に樹脂を添加して重
合しても良い。例えば、単量体では水溶性のため水性懸
濁液中では溶解して乳化重合を起こすため使用できない
アミノ基、カルボン酸基、水酸基、スルフォン酸基、グ
リシジル基、ニトリル基の如き親水性官能基含有の単量
体成分をトナー中に導入したい時には、これらとスチレ
ンあるいはエチレン等ビニル化合物とのランダム共重合
体、ブロック共重合体、あるいはグラフト共重合体の如
き共重合体の形にして、あるいはポリエステル、ポリア
ミドの如き重縮合体、ポリエーテル、ポリイミンの如き
重付加重合体の形で使用が可能となる。その使用量とし
ては、重合性単量体100質量部に対して1〜20質量
部が好ましい。使用量が1質量部未満では添加効果が小
さく、一方20質量部を超えて使用された場合には、重
合トナーの種々の物性設計が難しくなってしまう。ま
た、単量体を重合して得られるトナーの分子量範囲とは
異なる分子量の重合体を単量体中に溶解して重合すれ
ば、分子量分布の広い、耐オフセット性の高いトナーを
得ることができる。
【0141】本発明のトナーには、荷電特性を安定化す
るために荷電制御剤を配合しても良い。荷電制御剤とし
ては、公知のものが利用できるが、特に帯電スピードが
速く、且つ、一定の帯電量を安定して維持できる荷電制
御剤が好ましい。
【0142】さらに、トナーを直接重合法を用いて製造
する場合には、重合阻害性が低く、水系分散媒体への可
溶化物が実質的にない荷電制御剤が特に好ましい。具体
的な化合物としては、ネガ系荷電制御剤としてサリチル
酸、アルキルサリチル酸、ジアルキルサリチル酸、ナフ
トエ酸、ダイカルボン酸の如き芳香族カルボン酸の金属
化合物、アゾ染料もしくはアゾ顔料の金属塩または金属
錯体、スルホン酸又はカルボン酸基を側鎖に持つ高分子
型化合物、ホウ素化合物、尿素化合物、ケイ素化合物、
カリックスアレーンが挙げられる。ポジ系荷電制御剤と
して四級アンモニウム塩、その四級アンモニウム塩を側
鎖に有する高分子型化合物、グアニジン化合物、ニグロ
シン系化合物、イミダゾール化合物が挙げられる。これ
らの荷電制御剤は、重合性単量体100質量部に対して
0.5〜10質量部使用することが好ましい。しかしな
がら、本発明の画像形成方法に関わる現像剤は、荷電制
御剤の添加は必須ではなく、現像剤の層厚規制部材や現
像剤担持体との摩擦帯電を積極的に利用することでトナ
ー中に必ずしも荷電制御剤を含む必要はない。
【0143】本発明のトナーに用いられる磁性粉体は、
結着樹脂100質量部に対して10〜160質量部を用
いることが好ましい。10質量部未満ではトナーの着色
力が乏しく、カブリの抑制も困難である。一方、160
質量部を超えると、トナー担持体への磁力による保持力
が強まり現像性が低下したり、個々のトナー粒子への磁
性粉体の均一な分散が難しくなるだけでなく、定着性が
低下してしまう。
【0144】また、本発明のトナーにおいて磁性体とし
て用いられる酸化鉄は、リン、コバルト、ニッケル、
銅、マグネシウム、マンガン、アルミニウム、ケイ素の
如き元素を含んでもよく、四三酸化鉄、γ−酸化鉄を主
成分とするものであり、これらを1種または2種以上を
併用して用いられる。これら酸化鉄は、窒素吸着法によ
るBET比表面積が好ましくは2〜30m/g、特に
3〜28m/gであり、更にモース硬度が5〜7のも
のが好ましい。
【0145】また、酸化鉄の形状としては、8面体、6
面体、球状、針状、鱗片状などがあるが、8面体、6面
体、球状、不定形の如き異方性の少ないものが画像濃度
を高める上で好ましい。こういった形状は、SEMなど
によって確認することができる。
【0146】さらにまた、酸化鉄以外に他の着色剤を併
用しても良い。併用し得る着色材料としては、磁性ある
いは非磁性無機化合物、公知の染料及び顔料が挙げられ
る。具体的には、例えば、コバルト、ニッケルの如き強
磁性金属粒子、またはこれらにクロム、マンガン、銅、
亜鉛、アルミニウム、希土類元素を加えた合金、ヘマタ
イト、チタンブラック、ニグロシン染料/顔料、カーボ
ンブラック、フタロシアニンが挙げられる。これらもま
た、表面を処理して用いても良い。
【0147】本発明に使用する重合開始剤としては重合
反応時に半減期0.5〜30時間であるものを、重合性
単量体の0.5〜20質量%の添加量で重合反応を行な
うと、分子量1万〜10万の間に極大を有する重合体を
得、トナーに望ましい強度と適当な溶融特性を与えるこ
とができる。重合開始剤の例としては、2,2’−アゾ
ビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’
−アゾビスイソブチロニトリル、1,1’−アゾビス
(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−
アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニト
リル、アゾビスイソブチロニトリルの如きアゾ系または
ジアゾ系重合開始剤;ベンゾイルパーオキサイド、メチ
ルエチルケトンパーオキサイド、ジイソプロピルパーオ
キシカーボネート、クメンヒドロパーオキサイド、2,
4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパ
ーオキサイドの如き過酸化物系重合開始剤が挙げられ
る。
【0148】本発明では、架橋剤を添加しても良く、好
ましい添加量としては、重合性単量体の0.001〜1
5質量%である。
【0149】懸濁重合法によるトナーの製造では、一般
に上述のトナー組成物、すなわち重合性単量体中に、酸
化鉄、着色剤、離型剤、可塑剤、結着剤、荷電制御剤、
架橋剤等トナーとして必要な成分及びその他の添加剤、
例えば重合反応で生成する重合体の粘度を低下させるた
めに入れる有機溶媒、分散剤等を適宜加えて、ホモジナ
イザー、ボールミル、コロイドミル、超音波分散機等の
分散機に依って均一に溶解または分散せしめた単量体系
を、分散安定剤を含有する水系媒体中に懸濁する。この
時、高速撹拌機もしくは超音波分散機のような高速分散
機を使用して一気に所望のトナー粒子のサイズとするほ
うが、得られるトナー粒子の粒径がシャープになる。重
合開始剤添加の時期としては、重合性単量体中に他の添
加剤を添加する時同時に加えても良いし、水系媒体中に
懸濁する直前に混合しても良い。また、造粒直後、重合
反応を開始する前に重合性単量体あるいは溶媒に溶解し
た重合開始剤を加えることもできる。
【0150】造粒後は、通常の撹拌機を用いて、粒子状
態が維持され且つ粒子の浮遊・沈降が防止される程度の
撹拌を行なえば良い。
【0151】本発明の懸濁重合法においては、分散安定
剤として公知の界面活性剤や有機・無機分散剤が使用で
き、中でも無機分散剤が有害な超微粉を生じ難く、その
立体障害性により分散安定性を得ているので反応温度を
変化させても安定性が崩れ難く、洗浄も容易でトナーに
悪影響を与え難いので、好ましく使用できる。こうした
無機分散剤の例としては、燐酸カルシウム、燐酸マグネ
シウム、燐酸アルミニウム、燐酸亜鉛の如き燐酸多価金
属塩;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムの如き炭酸
塩;メタ硅酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウ
ムの如き無機塩;水酸化カルシウム、水酸化マグネシウ
ム、水酸化アルミニウム、シリカ、ベントナイト、アル
ミナの如き無機酸化物が挙げられる。
【0152】これらの無機分散剤は、重合性単量体10
0質量部に対して、0.2〜20質量部を単独でまたは
2種類以上組み合わせて使用することが好ましい。
【0153】平均粒径が5μm以下である様な、より微
粒化されたトナーを目的とする場合には、0.001〜
0.1質量部の界面活性剤を併用しても良い。界面活性
剤としては、例えばドデシルベンゼン硫酸ナトリウム、
テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリ
ウム、オクチル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウ
ム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、
ステアリン酸カリウムが挙げられる。
【0154】これら無機分散剤を用いる場合には、その
まま使用しても良いが、より細かい粒子を得るため、水
系媒体中にて該無機分散剤粒子を生成させることができ
る。例えば、燐酸カルシウムの場合、高速撹拌下、燐酸
ナトリウム水溶液と塩化カルシウム水溶液とを混合し
て、水不溶性の燐酸カルシウムを生成させることがで
き、より均一で細かな分散が可能となる。この時、同時
に水溶性の塩化ナトリウム塩が副生するが、水系媒体中
に水溶性塩が存在すると、重合性単量体の水への溶解が
抑制されて、乳化重合に依る超微粒トナーが発生し難く
なるので、より好都合である。重合反応終期に残存重合
性単量体を除去する時には障害となることから、水系媒
体を交換するか、イオン交換樹脂で脱塩したほうが良
い。無機分散剤は、重合終了後酸あるいはアルカリで溶
解して、ほぼ完全に取り除くことができる。
【0155】前記重合工程においては、重合温度は40
℃以上、一般には50〜90℃の温度に設定して重合を
行なう。この温度範囲で重合を行なうと、内部に封じら
れるべき離型剤やワックスの類が、相分離により析出し
て内包化がより完全となる。残存する重合性単量体を消
費するために、重合反応終期ならば、反応温度を90〜
150℃にまで上げることは可能である。
【0156】重合トナー粒子は重合終了後、公知の方法
によって濾過、洗浄、乾燥を行うが、更に該製造工程後
に分級工程を入れ、粗粉や微粉をカットすることも、本
発明の望ましい形態の一つである。
【0157】また、本発明のトナーには、流動性向上剤
として、無機微粉体または疎水性無機微粉体が混合され
ることが好ましい。例えば、酸化チタン微粉末、シリカ
微粉末、アルミナ微粉末を添加して用いることが好まし
く、特にシリカ微粉末を用いることが好ましい。
【0158】本発明の現像剤に用いられる無機微粉体
は、一次平均粒径が4〜80nmの範囲のものが良好な
結果を与えることができるため好ましい。無機微粉体の
一次平均粒径が80nmよりも大きい場合、良好なトナ
ーの流動性が得られず、トナー粒子への帯電付与が不均
一になり易く、低湿下での摩擦帯電性の不均一化につな
がるため、カブリの増大、画像濃度の低下あるいは耐久
性の低下等の問題を避けられない。無機微粉体の一次平
均粒径が4nmよりも小さい場合には、無機微粒子どう
しの凝集性が強まり、一次粒子ではなく解砕処理によっ
ても解れ難い強固な凝集性を持つ粒度分布の広い凝集体
として挙動し易く、この凝集体の現像、像担持体或いは
トナー担持体等を傷つけること、などによる画像欠陥を
生じ易くなる。トナー粒子の帯電分布をより均一とする
ためには、無機微粉体の一次平均粒径は6〜35nmで
あることがより良い。
【0159】無機微粉体の一次平均粒子径の測定法は、
走査型電子顕微鏡により拡大撮影したトナーの写真で、
更に走査型電子顕微鏡に付属させたXMA等の元素分析
手段によって無機微粉体の含有する元素でマッピングさ
れたトナーの写真を対照しつつ、トナー表面に付着或い
は遊離して存在している無機微粉体の一次次粒子を10
0個以上測定し、個数平均一次粒径を求めることが出来
る。
【0160】本発明に用いられるシリカ微粉体は、ケイ
素ハロゲン化合物の蒸気相酸化により生成されたいわゆ
る乾式法またはヒュームドシリカと称される乾式シリカ
及び水ガラス等から製造されるいわゆる湿式シリカの両
方が使用可能であるが、表面及び内部にあるシラノール
基が少なく、製造残渣のない乾式シリカが好ましく用い
られる。
【0161】さらに本発明に用いるシリカ微粉体は疎水
化処理されているものが高温高湿環境下での特性から好
ましい。トナー粒子に添加された無機微粉体が吸湿する
と、トナー粒子の帯電量が低下し、画像濃度が低下す
る。疎水化処理するには、シリカ微粉体と反応あるいは
物理吸着する有機ケイ素化合物などで化学的に処理する
ことによって付与される。好ましい方法としては、ケイ
素ハロゲン化合物の蒸気相酸化により生成された乾式シ
リカ微粉体をシランカップリング剤で処理した後、ある
いはシランカップリング剤で処理すると同時にシリコー
ンオイルの如き有機ケイ素化合物で処理する方法が挙げ
られる。
【0162】疎水化処理に使用されるシランカップリン
グ剤としては、例えばヘキサメチルジシラザン、トリメ
チルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエト
キシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロ
ルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフェニ
ルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブ
ロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルト
リクロルシラン、β−クロルエチルトリクロルシラン、
クロルメチルジメチルクロルシラン、トリオルガノシラ
ンメルカプタン、トリメチルシリルメルカプタン、トリ
オルガノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキ
シシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルジメトキ
シシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ヘキサメチル
ジシロキサン、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキ
サン、1,3−ジフェニルテトラメチルジシロキサンが
挙げられる。
【0163】有機ケイ素化合物としては、シリコーンオ
イルが挙げられる。好ましいシリコーンオイルとして
は、25℃における粘度がおよそ30〜1,000mm
2/s(cSt)のものが用いられ、例えばジメチルシ
リコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、α
−メチルスチレン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が好
ましい。
【0164】シリコーンオイル処理の方法は、例えばシ
ランカップリング剤で処理されたシリカ微粉体とシリコ
ーンオイルとをヘンシェルミキサー等の混合機を用いて
直接混合しても良いし、ベースとなるシリカヘシリコー
ンオイルを噴射する方法によっても良い。あるいは適当
な溶剤にシリコーンオイルを溶解あるいは分散せしめた
後、ベースのシリカ微粉体とを混合し、溶剤を除去して
作製しても良い。
【0165】本発明中のトナーには、必要に応じて流動
性向上剤以外の外部添加剤を添加してもよい。
【0166】例えば、クリーニング性や凝集性を向上さ
せる等の目的で、一次粒径が30nmを超える微粒子、
より好ましくは一次粒径が50nm以上で球状に近い無
機微粒子または有機微粒子をさらに添加することも好ま
しい形態の一つである。例えば球状のシリカ粒子、球状
のポリメチルシルセスキオキサン粒子、球状の樹脂粒子
を用いるのが好ましい。
【0167】尚、上記外部添加剤と磁性トナーの混合は
公知の様々な手法の一種或いは、複数種を用いることに
より行なうことができる。
【0168】本発明のトナーを粉砕法により製造する場
合は、公知の方法が用いることができる。公知の方法と
しては、例えば、結着樹脂、磁性体、離型剤、荷電制御
剤、場合によっては着色剤等のトナーとして必要な成分
及びその他の添加剤等をヘンシェルミキサー、ボールミ
ル等の混合器中で十分混合した後、加熱ロール、ニーダ
ー、エクストルーダーのような熱混練機を用いて溶融混
練して、樹脂類をお互いに相溶させた中に磁性体等の他
のトナー材料を分散又は溶解させ、冷却固化、粉砕後
に、分級、必要に応じて表面処理を行なってトナー粒子
を得、必要に応じて微粉体等を添加して混合することに
よって現像剤を得ることが出来る。分級及び表面処理の
順序はどちらが先でもよい。分級工程においては生産効
率の点からは、多分割分級機を用いることが好ましい。
【0169】粉砕工程は、機械衝撃式、ジェット式等の
公知の粉砕装置を用いて行うことができる。本発明に係
わる特定の円形度を有する現像剤を得るためには、さら
に熱をかけて粉砕したり、または補助的に機械的衝撃を
加える処理をすることが好ましい。また、微粉砕(必要
に応じて分級)されたトナー粒子を熱水中に分散させる
湯浴法,熱気流中を通過させる方法などを用いてもよ
い。
【0170】機械的衝撃力を加える方法としては、例え
ば川崎重工社製のクリプトロンシステムやターボ工業社
製のターボミル等の機械衝撃式粉砕機を用いる方法があ
る。また、ホソカワミクロン社製のメカノフージョンシ
ステムや奈良機械製作所製のハイブリダイゼーションシ
ステム等の装置のように、高速回転する羽根によりトナ
ーをケーシングの内側に遠心力により押しつけ、圧縮
力、摩擦力等の力によりトナーに機械的衝撃力を加える
方法を用いてもよい。
【0171】機械的衝撃を加える処理をする場合には、
処理時の雰囲気温度をトナーのガラス転移点Tg付近の
温度(すなわち、ガラス転移点Tgの±30℃の範囲の
温度)とすることが、凝集防止と生産性の観点から好ま
しい。さらに好ましくは、トナーのガラス転移点Tgの
±20℃の範囲の温度で処理を行うことが、転写効率を
向上させるのに特に有効である。
【0172】さらにまた、本発明のトナーは、特公昭5
6−13945号公報等に記載のディスク又は多流体ノ
ズルを用いて溶融混合物を空気中に霧化し球状トナーを
得る方法や、単量体には可溶で得られる重合体が不溶な
水系有機溶剤を用いて直接トナーを生成する分散重合方
法、又は水溶性の極性重合開始剤の存在下で直接重合さ
せてトナーを生成するソープフリー重合方法に代表され
る乳化重合方法等を用いてトナーを製造する方法でも製
造が可能である。
【0173】本発明のトナーを粉砕法により製造する場
合の結着樹脂としては、ポリスチレン、ポリビニルトル
エンの如きスチレン及びその置換体の単重合体;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−ビニルナフタリン共重合体、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−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン
−アクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、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−メタクリル酸ジメチルアミノエ
チル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合
体、スチレン−ビニルエ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
共重合体の如き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、ポリ酢酸ビニ
ル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルブチラ
ール、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド
樹脂、エポキシ樹脂、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、脂肪族また
は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、パラフィン
ワックス、カルナバワックスを単独または混合して使用
できる。特に、スチレン系共重合体及びポリエステル樹
脂が現像特性、定着性等の点で好ましい。
【0174】次に、本発明のトナーを適用するのに好ま
しい画像形成方法を図1及び図2に沿って具体的に説明
する。図1において、100は感光ドラムで、その周囲
に一次帯電ローラー117、現像器140、転写帯電ロ
ーラー114、クリーナ116、レジスタローラー12
4等が設けられている。そして感光体100は一次帯電
ローラー117によって−700Vに帯電される(印加
電圧は交流電圧−2.0kVpp、直流電圧−700V
dc)。そして、レーザー発生装置121によりレーザ
ー光123を感光体100に照射することによって露光
される。感光体100上の静電潜像は現像器140によ
って一成分磁性トナーで現像され、転写材Pを介して感
光体に当接された転写ローラー114により転写材P上
へ転写される。トナー画像をのせた転写材Pは搬送ベル
ト125等により定着器126へ運ばれ、転写材P上に
画像が定着される。また、一部感光体上に残されたトナ
ーはクリーニング手段116によりクリーニングされ
る。現像器140は感光体100に近接してアルミニウ
ム,ステンレス等非磁性金属で作られた円筒状のトナー
担持体102(以下、現像スリーブと称す)が配設さ
れ、感光体100と現像スリーブ102との間隙は、図
示されないスリーブ/感光体間隙保持部材等により約2
70μmに維持されている。現像スリーブ内にはマグネ
ットローラー104が現像スリーブ102と同心的に固
定、配設されている。但し現像スリーブ102は回転可
能である。図2に示すマグネットローラー104には図
示の如く複数の磁極が具備されており、S1は現像、N
1はトナーコート量規制、S2はトナーの取り込み/搬
送、N2はトナーの吹き出し防止に影響している。現像
スリーブ102に付着して搬送される磁性トナー量を規
制する部材として、弾性ブレード103が配設され弾性
ブレード103の現像スリーブ102に対する当接圧に
より現像領域に搬送されるトナー量が制御される。現像
領域では、感光体100と現像スリーブ102との間に
直流及び交流の現像バイアスが印加され、現像スリーブ
上トナーは静電潜像に応じて感光体100上に飛翔し可
視像となる。
【0175】本発明における各種物性データの測定方法
を以下に既述する。
【0176】(1)現像剤の平均円形度とモード円形度 本発明における平均円形度は、粒子の形状を定量的に表
現する簡便な方法として用いたものであり、本発明では
東亞医用電子製フロー式粒子像分析装置「FPIA−1
000」を用いて測定を行い、3μm以上の円相当径の
粒子群について測定された各粒子の円形度(Ci)を下
式(1)によりそれぞれ求め、さらに下式(2)で示す
ように測定された全粒子の円形度の総和を全粒子数
(m)で除し
【0177】
【数2】
【0178】なお、本発明で用いている測定装置である
「FPIA−1000」は、各粒子の円形度を算出後、
平均円形度及びモード円形度の算出に当たって、粒子を
得られた円形度によって、円形度0.40〜1.00を
61分割したクラスに分け、分割点の中心値と頻度を用
いて平均円形度の算出を行う算出法を用いている。しか
しながら、この算出法で算出される平均円形度の各値
と、上述した各粒子の円形度を直接用いる算出式によっ
て算出される平均円形度の各値との誤差は、非常に少な
く、実質的には無視出来る程度のものであり、本発明に
おいては、算出時間の短絡化や算出演算式の簡略化の如
きデータの取り扱い上の理由で、上述した各粒子の円形
度を直接用いる算出式の概念を利用し、一部変更したこ
のような算出法を用いても良い。
【0179】具体的な測定方法としては、界面活性剤を
約0.1mg溶解している水10mlに現像剤約5mg
を分散させて分散液を調整し、超音波(20kHz、5
0W)を分散液に5分間照射し、分散液濃度を5000
〜2万個/μlとして、前記装置により測定を行い、3
μm以上の円相当径の粒子群の平均円形度を求める。
【0180】本発明における平均円形度とは、現像剤の
凹凸の度合いの指標であり、現像剤が完全な球形の場合
1.00を示し、現像剤の表面形状が複雑になるほど平
均円形度は小さな値となる。
【0181】なお、本測定において3μm以上の円相当
径の粒子群についてのみ円形度を測定する理由は、3μ
m未満の円相当径の粒子群にはトナー粒子とは独立して
存在する外部添加剤の粒子群も多数含まれるため、その
影響によりトナー粒子群についての円形度が正確に見積
もれないからである。
【0182】(2)トナー表面に存在する炭素元素の含
有量(A)に対する鉄元素の含有量(B)の比(B/
A) 本発明におけるトナー表面に存在する炭素元素の含有量
(A)に対する鉄元素の含有量(B)の比(B/A)
は、ESCA(X線光電子分光分析)により表面組成分
析を行い算出した。
【0183】本発明では、ESCAの装置および測定条
件は、下記の通りである。 使用装置:PHI社(Physical Electr
onics Industries,Inc.)製 1
600S型 X線光電子分光装置 測定条件:X線源 MgKα(400W) 分光領域800μmφ
【0184】本発明では、測定された各元素のピーク強
度から、PHI社提供の相対感度因子を用いて表面原子
濃度(原子%)を算出した。測定に用いる各元素のピー
クトップの範囲としては、炭素元素:283−293e
V、鉄元素:706〜730eVである。
【0185】測定試料としては、トナーを用いるが、ト
ナーに外添剤が添加されている場合には、イソプロパノ
ールの如きトナーを溶解しない溶媒を用いて、トナーを
洗浄し、外添剤を取り除いた後に測定を行う。
【0186】(3)トナーの粒度分布 本実施例においてトナーの重量平均粒径は、以下のよう
にして求めた。コールターマルチサイザー(コールター
社製)を用い、個数分布、体積分布を出力するインター
フェイス(日科機製)及びPC9801パーソナルコン
ピューター(NEC製)を接続し、電解液は1級塩化ナ
トリウムを用いて1%NaCl水溶液を調製する。測定
方法としては、前記電解水溶液100〜150ml中に
分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼン
スルフォン酸塩を0.1〜5ml加え、さらに測定試料
を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は超音波
分散器で約1〜3分間分散処理を行い前記コールターマ
ルチサイザーによりアパーチャーとして100μmアパ
ーチャーを用いて、2μm以上のトナー粒子の体積、個
数を測定して体積分布と個数分布とを算出した。それか
ら、本発明に関わる所の体積分布から求めた体積基準の
重量平均粒径(D4)、個数分布から求めた個数基準の
個数平均粒径(D1)を求めた。
【0187】(4)スルホン酸基含有重合体の分子量測
定 含硫黄重合体の重量平均分子量は、テトラヒドロフラン
を用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(G
PC)によって測定されるポリスチレン換算値として求
めた。具体的には、以下の方法に従った。検出器として
RIを用いた。 <試料調製>試料約10mgを5mlのテトラヒドロフ
ラン溶媒に溶解し、25℃,16時間放置後、孔径0.
45μmのメンブランフィルターで濾過し、試料とし
た。
【0188】<測定条件> 温度:35℃ 溶媒:テトラヒドロフラン 流速:1.0ml/min 濃度:0.2重量% 試料注入量:100μl カラム:昭和電工(株)製、ショウデックス GPC
KF806M(30cm×2本)
【0189】検量線作成用の標準ポリスチレン試料とし
て、東ソー社製TSK スタンダード ポリスチレン
F−850、F−450、F−288、F−128、F
−80、F−40、F−20、F−10、F−4、F−
2、F−1、A−5000、A−2500、A−100
0、A−500を用いて検量線を作成した。装置は、高
速GPC HPLC8120 GPC(東ソー社製)を
使用した。
【0190】
【実施例】以下、本発明を製造例及び実施例により具体
的に説明するが、これは本発明をなんら限定するもので
はない。なお、以下の配合における部数は全て質量部で
ある。
【0191】(極性重合体の製造例1)還流管,撹拌
機,温度計,窒素導入管,滴下装置及び減圧装置を備え
た加圧可能な反応容器に、溶媒としてメタノール250
部、2−ブタノン150部及び2−プロパノール100
部、モノマーとしてスチレン89部、アクリル酸2−エ
チルヘキシル7部、2−アクリルアミド−2−メチルプ
ロパンスルホン酸4部を添加して撹拌しながら還流温度
まで加熱した。重合開始剤であるt−ブチルペルオキシ
−2−エチルヘキサノエート0.35部を2−ブタノン
20部で希釈した溶液を30分かけて滴下して5時間撹
拌を継続し、更にt−ブチルペルオキシ−2−エチルヘ
キサノエート0.18部を2−ブタノン20部で希釈し
た溶液を30分かけて滴下して、更に5時間撹拌して重
合を終了した。
【0192】重合溶媒を減圧留去した後に得られた重合
体を150メッシュのスクリーンを装着したカッターミ
ルを用いて100μm以下に粗粉砕した。得られた極性
重合体はTg約83℃であった。得られた極性重合体を
極性重合体1とする。
【0193】(極性重合体の製造例2〜6)極性重合体
の製造例1において、使用するモノマーを表1に示す内
容に変更し、重合開始剤の量あるいは、重合温度や重合
時間を調整することにより分子量を制御する以外は同様
の手法により極性重合体2〜6を製造した。
【0194】
【表1】
【0195】(疎水性酸化鉄の製造例1)硫酸第一鉄水
溶液中に、鉄イオンに対して1.0〜1.1当量の苛性
ソーダ溶液を混合し、水酸化第一鉄を含む水溶液を調製
した。水溶液のpHを9前後に維持しながら空気を吹き
込み、80〜90℃で酸化反応を行い、種晶を生成させ
るスラリー液を調製した。次いでこのスラリー液に、当
初のアルカリ量(苛性ソーダのナトリウム成分)に対し
0.9〜1.2当量となるよう硫酸第一鉄水溶液を加え
た後、スラリー液をpH8に維持して、空気を吹込みな
がら酸化反応をすすめ、酸化反応後に生成した磁性酸化
鉄粒子を洗浄、濾過して一旦取り出した。この時、含水
サンプルを少量採取し、含水量を計っておいた。次に、
この含水サンプルを乾燥せずに別の水系媒体中に再分散
させた後、再分散液のpHを約6に調整し、十分攪拌し
ながらシランカップリング剤(n−C1021Si
(OCH)を磁性酸化鉄に対し1.0質量部(磁
性酸化鉄の量は含水サンプルから含水量を引いた値とし
て計算した)添加し、カップリング処理を行った。生成
した疎水性酸化鉄粒子を常法により洗浄、濾過、乾燥
し、次いで若干凝集している粒子を解砕処理して疎水性
酸化鉄1を得た。
【0196】(磁性粉体の製造例1)表面処理磁性粉体
の製造例1と同様に酸化反応を進め、酸化反応後に生成
した磁性酸化鉄粒子を洗浄、濾過後、表面処理を行わず
に乾燥し、凝集している粒子を解砕処理して磁性粉体1
を得た。
【0197】(疎水性酸化鉄の製造例2)磁性粉体の製
造例1で得られた磁性粉体1を、別の水系媒体中に再分
散させた後、再分散液のpHを約6に調整し、十分攪拌
しながらシランカップリング剤(n−C1021Si
(OCH)を磁性酸化鉄に対し1.0部添加し、
カップリング処理を行った。生成した疎水性酸化鉄粒子
を常法により洗浄、濾過、乾燥し、次いで凝集している
粒子を解砕処理して疎水性酸化鉄2を得た。
【0198】(疎水性酸化鉄の製造例3)疎水性酸化鉄
の製造例1においてシランカップリング剤の処理量を
0.04部とする以外は同様にして疎水性酸化鉄3を得
た。
【0199】次に、トナー粒子の製造例及び比較製造例
について説明する。
【0200】〈トナー粒子の製造例1〉イオン交換水7
09部に0.1mol/リットル−NaPO水溶液
451部、1N塩酸を19質量部投入し60℃に加温し
た後、1.0mol/リットル−CaCl水溶液6
7.7部を徐々に添加して分散安定剤を含む水系媒体を
得た。
【0201】 一方、 ・スチレン 78部 ・n−ブチルアクリレート 22部 ・ビスフェノールAのP.O.及びE.O.付加物とテレフタル酸の縮合反応よ り得られる不飽和ポリエステル樹脂 1部 ・極性重合体1 3部 ・負荷電性制御剤(モノアゾ染料系のFe化合物) 1部 ・ジビニルベンゼン 0.4部 ・疎水性酸化鉄1 80部 上記処方をアトライター(三井三池化工機(株))を用
いて均一に分散混合した。
【0202】この単量体組成物を60℃に加温し、そこ
にベヘニン酸ベヘニルを主体とするエステルワックス
(DSCにおける吸熱ピークの極大値72℃)10部を
添加混合し、これに、重合開始剤2,2’−アゾビス
(2,4−ジメチルバレロニトリル)[t1/2=14
0分,60℃条件下]7部及びジメチル−2,2’−ア
ゾビスイソブチレート[t1/2=270分,60℃条
件下;t1/2=80分,80℃条件下]2部を溶解し
た。
【0203】前記水系媒体中に上記重合性単量体系を投
入し、60℃,N雰囲気下においてTK式ホモミキサ
ー(特殊機化工業(株))にて10,000rpmで1
5分間撹拌し、造粒した。その後パドル撹拌翼で撹拌し
つつ、60℃で7時間反応させた。その後液温を80℃
とし更に3時間撹拌を続けた。反応終了後、懸濁液を冷
却し、10%塩酸を加えてpH=1以下の状態で2時間
攪拌しながら洗浄した。そのエマルジョンを加圧濾過
し、さらに2000質量部以上のイオン交換水で3回洗
浄し、十分通気した後、乾燥して重量平均粒径7.2μ
mのトナー粒子Aを得た。
【0204】得られたトナー粒子Aの物性を、以下のト
ナー粒子の製造例にて得られたトナー粒子のものと併
せ、表2に示す。
【0205】〈トナー粒子の製造例2〜6〉トナー粒子
の製造例1において、極性重合体1に代えて極性重合体
2〜6を用いる以外は同様の手法により、トナー粒子B
〜Fを得た。
【0206】〈トナー粒子の製造例7〉トナー粒子の製
造例1において、極性重合体1を17部加える以外は同
様の手法により、トナー粒子Gを得た。
【0207】〈トナー粒子の製造例8〉トナーの製造例
1の処方の中で、磁性粉体を除き、さらにNaPO
水溶液とCaCl水溶液の投入量を変更し、重量平均
粒径0.5μmのトナー粒子(レーザー回折型粒度分布
計LS−230にて測定)を得た。このトナー粒子5部
と、トナーの製造例1で得られたトナー粒子100部を
衝撃式表面処理装置(処理温度60℃、回転式処理ブレ
ード周速90m/sec.)を用いて、磁性トナー粒子
上に非磁性トナー粒子を固着皮膜化させた重量平均粒径
8.3μmの球形化トナー粒子Hを得た。
【0208】〈トナー粒子の製造例9及び10〉トナー
粒子の製造例1において疎水性酸化鉄1を疎水性酸化鉄
2及び3に変更した以外は同様の手法により、トナー粒
子I及びJを得た。
【0209】〈トナー粒子の製造例11〉トナー粒子の
製造例1においてエステルワックスの使用量を51部に
変更する以外は同様の手法により、トナー粒子Kを得
た。
【0210】〈トナー粒子の製造例12〉トナー粒子の
製造例1においてエステルワックスの使用量を0.4部
に変更する以外は同様の手法により、トナー粒子Lを得
た。
【0211】〈トナー粒子の製造例13〉トナー粒子の
製造例1において疎水性酸化鉄の使用量を170部に変
更する以外は同様の手法により、トナー粒子Mを得た。
【0212】〈トナー粒子の製造例14〉トナー粒子の
製造例1において、NaPO水溶液とCaCl
溶液の投入量を変更する以外は同様の手法により、重量
平均粒径10.3μmのトナー粒子Nを得た。
【0213】<トナー粒子の製造例15>イオン交換水
1070部に塩化マグネシウム10.2部を溶解させ、
これにイオン交換水170部に水酸化ナトリウム7.0
部を溶解した溶液を徐々に添加して分散安定剤2を得
た。トナー粒子の製造例1において用いた分散安定剤
を、上記にて得られた分散安定剤2に変えたこと以外は
トナー粒子Aと同様にして、トナー粒子Oを製造した。
【0214】<トナー粒子の製造例16>イオン交換水
1070部に硫酸アルミニウム14.2部を溶解させ、
これにイオン交換水170部に水酸化ナトリウム8.2
部を溶解した溶液を徐々に添加して分散安定剤3を得
た。トナー粒子の製造例1において用いた分散安定剤
を、上記にて得られた分散安定剤3に変えたこと以外は
トナー粒子Aと同様にして、トナー粒子Pを製造した。
【0215】<トナー粒子の製造例17>イオン交換水
1200部に燐酸亜鉛28部を溶解させ、分散安定剤4
を得た。トナー粒子の製造例1において用いた分散安定
剤を、上記にて得られた分散安定剤4に変えたこと以外
はトナー粒子Aと同様にして、トナー粒子Qを製造し
た。
【0216】<トナー粒子の製造例18>イオン交換水
1200部に硫酸バリウム30質量部を溶解させ、分散
安定剤5を得た。トナー粒子の製造例1において用いた
分散安定剤を、上記にて得られた分散安定剤5に変えた
事以外はトナー粒子Aと同様にして、トナー粒子Rを製
造した。
【0217】<トナー粒子の製造例19>10%塩酸を
加えて5時間攪拌しながら洗浄し、そのエマルジョンを
加圧濾過し、さらに2000部以上のイオン交換水で7
回洗浄したこと以外はトナー粒子Aの製造と同様にして
トナー粒子Sを製造した。
【0218】<トナー粒子の製造例20>3%塩酸を加
えて4時間攪拌しながら洗浄し、そのエマルジョンを加
圧濾過し、さらに2000部以上のイオン交換水で3回
洗浄したこと以外はトナー粒子Aの製造と同様にしてト
ナー粒子Tを製造した。
【0219】<トナー粒子の製造例21>2%塩酸を加
えて6時間攪拌しながら洗浄し、そのエマルジョンを加
圧濾過し、さらに2000部以上のイオン交換水で3回
洗浄したこと以外はトナー粒子Aの製造と同様にしてト
ナー粒子Uを製造した。
【0220】<トナー粒子の製造例22>10%塩酸を
加えて7時間攪拌しながら洗浄し、そのエマルジョンを
加圧濾過し、さらに2000部以上のイオン交換水で7
回洗浄したこと以外はトナー粒子Aの製造と同様にして
トナー粒子Vを製造した。
【0221】〈トナー粒子の比較製造例1〉トナー粒子
の製造例1において、極性重合体1を極性重合体7に変
更する以外は同様の手法により、トナー粒子Qを得た。
【0222】〈トナー粒子の比較製造例2〉トナー粒子
の製造例1において、疎水性酸化鉄1を磁性体1に変更
する以外は同様の手法により、トナー粒子Rを得た。
【0223】〈トナー粒子の比較製造例3〉上記材料を
ブレンダーにて混合し、110℃に加熱した二軸エクス
トルーダーで溶融混練し、冷却した混練物をハンマーミ
ルで粗粉砕し、粗粉砕物をターボミル(ターボ工業社
製)で微粉砕後、得られた微粉砕物を風力分級して重量
平均粒径10.6μmのトナー粒子αを得た。
【0224】
【表2】
【0225】〈磁性トナーの製造例1〉トナー粒子Aの
100部に対し、一次粒径15nmのシリカにヘキサメ
チルジシラザン(HMDS)処理した後、シリコーンオ
イルで処理した疎水性シリカ微粉体1.2部をヘンシェ
ルミキサー(三井三池化工機(株))にて2000rp
mの回転数で3分間混合し、磁性トナー1を得た。
【0226】磁性トナー1の外添条件及び、無機微粉体
の遊離率、トナー表面に存在する元素及び量を、以下に
示す磁性トナーの製造例及び比較例で得られた磁性トナ
ーのものと併せて、表3に示す。尚、表3の無機微粉体
の遊離率について複数の無機微粉体を磁性トナーに対し
て外添混合した場合には、最も数値の高いものを掲載し
た。
【0227】〈磁性トナーの製造例2〉トナー粒子Aの
100部に対し、一次粒径82nmのチタンにヘキサメ
チルジシラザンで表面を処理した後、シリコーンオイル
で処理した疎水性チタン微粉体1.2部をハイブリダイ
ザー(奈良機械(株))にて2000rpmの回転数で
2分間混合し、磁性トナー2を得た。
【0228】〈磁性トナーの製造例3〉トナー粒子Aの
100部に対し、一次粒径8nmの未処理シリカ微粉体
1.2部をV型ブレンダー((株)徳寿工作所)にて1
5rpmの回転数で6分間混合し、磁性トナー3を得
た。
【0229】〈磁性トナーの製造例4〉トナー粒子Aの
100部に対し、一次粒径15nmのシリカにヘキサメ
チルジシラザン処理した後、シリコーンオイルで処理し
た疎水性シリカ微粉体0.6部及び、一次粒径82nm
のチタンにヘキサメチルジシラザンで表面を処理した
後、シリコーンオイルで処理した疎水性チタン微粉体
0.5部をヘンシェルミキサー(三井三池化工機
(株))にて2000rpmの回転数で2分間混合し、
磁性トナー4を得た。
【0230】〈磁性トナーの製造例5〉トナー粒子Bの
100部に対し、一次粒径15nmのシリカにヘキサメ
チルジシラザンで表面を処理した後、シリコーンオイル
で処理した疎水性シリカ微粉体1.2部をヘンシェルミ
キサー(三井三池化工機(株))にて1500rpmの
回転数で2分間混合し、磁性トナー5を得た。
【0231】〈磁性トナーの製造例6〉トナー粒子Cの
100部に対し、一次粒径82nmのチタンにヘキサメ
チルジシラザンで表面を処理した後、シリコーンオイル
で処理した疎水性チタン微粉体1.2部をハイブリダイ
ザー(奈良機械(株))にて2000rpmの回転数で
2分間混合し、磁性トナー6を得た。
【0232】〈磁性トナーの製造例7〉トナー粒子Dの
100部に対し、一次粒径82nmのチタンにヘキサメ
チルジシラザンで表面を処理した後、シリコーンオイル
で処理した疎水性チタン微粉体1.2部をハイブリダイ
ザー(奈良機械(株))にて2000rpmの回転数で
2分間混合し、磁性トナー7を得た。
【0233】〈磁性トナーの製造例8〉トナー粒子Eの
100部に対し、一次粒径15nmのシリカにヘキサメ
チルジシラザンで表面を処理した後、シリコーンオイル
で処理した疎水性シリカ微粉体1.2部をヘンシェルミ
キサー(三井三池化工機(株))にて2000rpmの
回転数で3分間混合し、磁性トナー8を得た。
【0234】〈磁性トナーの製造例9〜25〉トナー粒
子F〜Vの100部に対し、一次粒径15nmのシリカ
にヘキサメチルジシラザンで表面を処理した後、シリコ
ーンオイルで処理した疎水性シリカ微粉体1.2部をヘ
ンシェルミキサー(三井三池化工機(株))にて200
0rpmの回転数で3分間混合し、磁性トナー9〜25
を得た。
【0235】〈磁性トナーの比較製造例1〉トナー粒子
Aの100部に対し、一次粒径15nmのシリカにヘキ
サメチルジシラザンで表面を処理した後、シリコーンオ
イルで処理した疎水性シリカ微粉体0.6部及び、一次
粒径82nmのチタンにヘキサメチルジシラザンで表面
を処理した後、シリコーンオイルで処理した疎水性チタ
ン微粉体0.6部をヘンシェルミキサー(三井三池化工
機(株))にて500rpmの回転数で2分間混合し、
磁性トナー26を得た。
【0236】〈磁性トナーの比較製造例2〉トナー粒子
Aの100部に対し、一次粒径15nmのシリカにヘキ
サメチルジシラザンで表面を処理した後、シリコーンオ
イルで処理した疎水性シリカ微粉体1.2部をヘンシェ
ルミキサー(三井三池化工機(株))にて2000rp
mの回転数で8分間混合し、磁性トナー27を得た。
【0237】〈磁性トナーの比較製造例3〜5〉トナー
粒子W〜Yの100部に対し、一次粒径15nmのシリ
カにヘキサメチルジシラザンで表面を処理した後、シリ
コーンオイルで処理した疎水性シリカ微粉体1.2部を
ヘンシェルミキサー(三井三池化工機(株))にて20
00rpmの回転数で3分間混合し、磁性トナー28〜
30を得た。
【0238】
【表3】
【0239】(感光体製造例1)感光体としては直径3
0mmのAlシリンダーを基体とした。これに、図3に
感光体としては直径30mmのAlシリンダーを基体と
した。これに、図3に示すような構成の層を順次浸漬塗
布により積層して、感光体を作製した。 (1)導電性被覆層:酸化錫及び酸化チタンの粉末をフ
ェノール樹脂に分散したものを主体とする。膜厚15μ
m。 (2)下引き層:変性ナイロン、及び共重合ナイロンを
主体とする。膜厚0.6μm。 (3)電荷発生層:長波長域に吸収を持つアゾ顔料をブ
チラール樹脂に分散したものを主体とする。膜厚0.6
μm。 (4)電荷輸送層:ホール搬送性トリフェニルアミン化
合物をポリカーボネート樹脂(オストワルド粘度法によ
る分子量2万)に8:10の質量比で溶解したものを主
体とし、さらにポリ4フッ化エチレン粉体(粒径0.2
μm)を総固形分に対して10質量%添加し、均一に分
散した。膜厚は25μmであり、水に対する接触角は9
5度であった。
【0240】なお、接触角は、純水を用い、協和界面科
学(株)製の接触角計CA−X型装置を用いて測定し
た。
【0241】[実施例1]画像形成装置として、LBP
−1760(キヤノン製)を改造し、概ね図1及び2に
示されるものを用いた。
【0242】静電荷像担持体100としては感光体製造
例1の有機感光体(OPC)ドラムを用いた。この感光
体に、一次帯電部材として導電性カーボンを分散しナイ
ロン樹脂で被覆されたゴムローラー帯電器117を、当
接圧58.8N/m(60g/cm)で当接させ、直流
電圧−700Vdcに交流電圧2.0kVppを重畳し
たバイアスを印加して感光体上を一様に帯電する。一次
帯電に次いで、レーザー光で画像部分を露光することに
より静電潜像を形成する。この時、暗部電位Vd=−7
00V、明部電位VL=−200Vとした。
【0243】感光ドラムと現像スリーブとの間隙は27
0μmとし、トナー担持体として下記の構成の層厚約7
μm、JIS中心線平均粗さ(Ra)1.3μmの樹脂
層を、表面が鏡面である直径20mmのアルミニウム円
筒上に形成した現像スリーブを使用し、現像磁極95m
T(950ガウス)、トナー規制部材として厚み1.0
mm、自由長10mmのシリコーンゴム製ブレードを1
47N/m(1.5kg/m)の線圧で当接させた。 ・フェノール樹脂 100部 ・グラファイト(粒径約7μm) 90部 ・カーボンブラック 10部
【0244】次いで、現像バイアスとして直流バイアス
成分Vdc=−530V、重畳する交流バイアス成分V
pp=1600V、f=2000Hzを用いた。また、
現像スリーブの周速は感光体周速(80mm/sec)
に対して順方向に110%のスピード(88mm/se
c)とした。
【0245】また、図4のような転写ローラー(導電性
カーボンを分散したエチレン−プロピレンゴム製、導電
性弾性層の体積抵抗値10Ωcm、表面ゴム硬度24
°、直径20mm、当接圧59N/m(6kg/m))
を図4中A方向の感光体周速(80mm/sec)に対
して等速とし、転写バイアスは直流1.5kVとした。
【0246】定着方法としては熱ローラー定着装置を用
いた。
【0247】まず、トナーとしてトナー1を使用し、2
3℃,60%RH環境下において画出し試験を行った。
転写材としては90g/mの紙を使用した。その結
果、初期において高い濃度や転写性を示し、定着オフセ
ットによる裏汚れ及び画像上、ゴーストの発生もなく、
非画像部へのカブリもない良好な画像が得られた。
【0248】次に、印字面積比率4%の横ラインのみか
らなる画像パターンを印字枚数5000枚まで印字する
ことにより耐久性の評価を行った。
【0249】画像評価及びトナー耐久性の評価は以下の
ように行った。
【0250】a)濃度 画像濃度の測定はマクベス濃度計RD918(マクベス
社製)で測定した。
【0251】b)カブリ カブリの測定は、東京電色社製のREFLECTMET
ER MODEL TC−6DSを使用して測定した。
フィルターは、グリーンフィルターを用い、下記の式よ
り算出した。
【0252】カブリ(反射率)(%)=標準紙上の反射
率(%)−サンプル非画像部の反射率(%)
【0253】カブリは、2.0%以下であれば良好な画
像である。
【0254】c)転写性 転写効率は、ベタ黒画像転写後の感光体上の転写残トナ
ーをマイラーテープによりテーピングしてはぎ取り、紙
上に貼ったもののマクベス濃度の値をC、転写後定着前
のトナーの載った紙上にマイラーテープを貼ったものの
マクベス濃度をE、未使用の紙上に貼ったマイラーテー
プのマクベス濃度をDとし、近似的に以下の式で計算し
た。
【0255】
【数3】
【0256】転写効率は90%以上であれば問題のない
画像である。
【0257】d)ゴースト ゴーストの評価は、べた黒画像上先端のスリーブ一周目
の画像濃度と二週目以降の画像濃度の差で評価した。
【0258】ゴーストの評価 A: 0≦|(スリーブ一周目の画像濃度)−(スリー
ブ二週目以降の画像濃度)|≦0.02 B:0.02<|(スリーブ一周目の画像濃度)−(ス
リーブ二週目以降の画像濃度)|≦0.04 C:0.04<|(スリーブ一周目の画像濃度)−(ス
リーブ二週目以降の画像濃度)|≦0.06 D:0.06<|(スリーブ一周目の画像濃度)−(ス
リーブ二週目以降の画像濃度)|
【0259】A〜Cならば実用上問題の無い画像であ
る。
【0260】e)解像性 解像性は耐久初期100枚後において、潜像電界によっ
て電界が閉じやすく、再現しにくい600dpiにおけ
る小径孤立1ドットの再現性によって評価した。 A:100個中の欠損が5個以下 B:100個中の欠損が6〜10個 C:100個中の欠損が11〜20個 D:100個中の欠損が20個超
【0261】f)定着性 オフセット性は、耐久2000枚後の画像サンプルの裏
側に発生する汚れを観察し、得られたプリントアウト画
像の裏汚れの程度について、以下に基づいて評価した。 A:未発生 B:ほとんど発生せず C:若干発生したが、実用的に問題がない D:かなり発生し、実用的に問題がある
【0262】また、定着こすり試験として、A4の複写
機用普通紙(105g/m)に単位面積あたりのトナ
ー質量を1.0mg/cmになるように調整し、濃度
測定用の10mmx10mmベタ画像を多数有する画像
を出力し、得られた定着画像を50g/cmの加重を
かけたシルボン紙で5回摺擦し、摺擦後の画像濃度低下
率から以下に基づいて評価した。 A:2%未満 B:2%以上、5%未満 C:5%以上、10%未満 D:10%以上
【0263】G)トナー融着 トナー融着の評価は、画像不良が現れやすいハーフトー
ン画像上にトナー融着による画像不良、即ち白抜けが発
生した時点での耐久枚数で判断した。発生するまでの耐
久枚数が多いほど、トナーの耐久性が良好なことを意味
する。
【0264】得られた結果を表4に示す。表4から分か
るように、磁性トナー1は初期の画像評価が良好であ
り、また耐久5000枚後でも問題の無い値を示し、非
常に良好な耐久結果を示した。
【0265】次に、同様にして低温低湿環境下(15
℃,10%RH)及び、高温高湿環境下(32.5℃,
80%RH)においても画出し試験を行なったが、やは
り同様に良好な画像特性及び耐久性を示した。得られた
結果を表5及び表6に示す。
【0266】[実施例2〜25]磁性トナーとして、磁
性トナー2〜25を使用し、実施例1と同様の画像形成
方法で画出し試験及び耐久試験を行なった。その結果、
表4及び表6に示したように、画像特性ならびに耐久性
について、特に実用的に問題の無い結果が得られた。
【0267】[比較例1]トナーとしてトナー26を使
用し、実施例1と同様の画像形成方法で画出し試験を行
った。その結果、初期よりカブリとゴーストが悪く、耐
久により更に悪化し、転写効率も低いものとなった。
【0268】[比較例2]トナーとしてトナー27を使
用し、実施例1と同様の画像形成方法で画出し試験を行
った。その結果、耐久によりカブリは悪化し、特に高温
高湿環境下においてトナー飛散による、画像出力時に紙
上の先端付近におけるカブリが著しく、転写効率も低い
ものとなった。
【0269】[比較例3]トナーとしてトナー28を使
用し、実施例1と同様の画像形成方法で画出し試験を行
った。その結果、初期よりカブリは悪く、耐久により、
特に低温低湿環境下ではゴーストが悪化し、また、高温
高湿環境下では濃度が低下した。
【0270】[比較例4]トナーとしてトナー29を使
用し、実施例1と同様の画像形成方法で画出し試験を行
った。その結果、画像濃度は低く、耐久によりカブリは
悪化し、転写効率も低いものとなった。
【0271】[比較例5]トナーとしてトナー30を使
用し、実施例1と同様の画像形成方法で画出し試験を行
った。その結果、画像濃度は低く、耐久によりカブリは
悪化し、転写効率も低いものとなった。
【0272】
【表4】
【0273】
【表5】
【0274】
【表6】
【0275】
【発明の効果】本発明によれば、一成分現像剤を用いた
画像形成方法において、平均円形度が0.970以上で
あり、表面に実質上磁性粉体が露出していなく、表面の
無機微粉体の個数遊離率Fが0.10%≦F≦60.0
0%の関係を満たすことを特徴とする磁性トナーを用い
ることにより、良好な帯電均一性及び良好な現像性、高
転写性を示し、環境に左右されない高画質画像を長期間
安定して得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に用いた画像形成装置の一例を
示す概略図である。
【図2】本発明の実施例に用いた画像形成装置の一例を
示す概略図である。
【図3】感光体の構成の一例を示す説明図である。
【図4】接触転写部材の一例を示す説明図である。
【符号の説明】 34a 芯金 34b 弾性層 35 バイアス 100 感光体(像担持体、被帯電体) 102 現像スリーブ(トナー担持体) 103 磁性トナー 114 転写ローラー(転写部材) 116 クリーナー 117 帯電ローラー(接触帯電部材) 121 レーザービームスキャナー(潜像形成手段、露
光装置) 124 給紙ローラー 125 搬送部材 126 定着装置 140 現像装置 141 撹拌部材 P 転写材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03G 9/097 G03G 9/08 301 15/08 504 344 507 384 15/08 507L (72)発明者 河本 恵司 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 馬籠 道久 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 藤田 亮一 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 橋本 昭 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 柳瀬 恵理子 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 2H005 AA02 AA06 AA08 AA15 AB06 CA02 CA12 CA14 CA26 CB03 CB07 CB13 DA01 EA03 EA06 EA07 FA06 2H077 AC04 AD06 AD17 AD23 AD24 AE02 AE03 EA12 EA13 EA16 FA19

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも結着樹脂、酸化鉄を含有する
    磁性トナー粒子と、該磁性トナー粒子に混合されている
    無機微粉体を有する磁性トナーにおいて、 該磁性トナーは含硫黄重合体を有しており、且つ該磁性
    トナーの平均円形度が、0.970以上であり、 該酸化鉄はトナー表面に実質上露出しておらず、 該トナー粒子表面における該無機微粉体の個数遊離率F
    が0.10%≦F≦60.00%の関係を満たすことを
    特徴とする磁性トナー。
  2. 【請求項2】 該含硫黄重合体がスルホン酸基を有する
    重合体であることを特徴とする請求項1に記載の磁性ト
    ナー。
  3. 【請求項3】 該スルホン酸基を有する重合体の重量平
    均分子量をMwとしたとき、27000≦Mw≦500
    00の関係を満たすことを特徴とする請求項2に記載の
    磁性トナー。
  4. 【請求項4】 該スルホン酸基を有する重合体のガラス
    転移温度をTgとしたとき、70℃<Tg≦110℃の
    関係を満たすことを特徴とする請求項2又は3に記載の
    磁性トナー。
  5. 【請求項5】 該スルホン酸基を有する重合体が、スル
    ホン酸基含有(メタ)アクリルアミド系モノマーに由来
    する成分を共重合体中に2質量%以上含有する高分子型
    化合物であることを特徴とする請求項2乃至4のいずれ
    かに記載の磁性トナー。
  6. 【請求項6】 該スルホン酸基を有する重合体が、結着
    樹脂100質量部当たり0.01乃至15質量部含有さ
    れていることを特徴とする請求項2乃至5のいずれかに
    記載の磁性トナー。
  7. 【請求項7】 磁性トナーの投影面積円相当径をCと
    し、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いたトナーの断面
    観察における酸化鉄とトナー表面との距離の最小値をD
    としたとき、D/C≦0.02の関係を満足するトナー
    が50個数%以上であることを特徴とする請求項1乃至
    6のいずれかに記載の磁性トナー。
  8. 【請求項8】 D/C≦0.02の関係を満たすトナー
    が65個数%以上であることを特徴とする請求項7に記
    載の磁性トナー。
  9. 【請求項9】 該磁性トナーは、マグネシウム、カルシ
    ウム、バリウム、アルミニウムからなるグループより選
    ばれる少なくとも一種の元素を有し、該元素のトナー表
    面の存在量がトナー粒子質量基準で5乃至1000pp
    mであることを特徴とする特許請求1乃至8に記載の磁
    性トナー。 【請求項9】 該磁性トナーの体積分布から求められる
    重量平均粒径(D4)が3〜10μmであることを特徴
    とする請求項1乃至9のいずれかに記載の磁性トナー。
  10. 【請求項10】 該磁性トナーは、一次平均粒径4〜8
    0nmの無機微粉体を含有することを特徴とする請求項
    1乃至10のいずれかに記載の磁性トナー。
  11. 【請求項11】 該無機微粉体は、シリカ、酸化チタ
    ン、アルミナから選ばれる少なくとも一種の無機粉体ま
    たはその複酸化物であることを特徴とする請求項11に
    記載の磁性トナー。
  12. 【請求項12】 該無機微粉体は疎水化処理されている
    ことを特徴とする請求項11または12に記載の磁性ト
    ナー。
  13. 【請求項13】 結着樹脂100質量部に対し、磁性粉
    体を10〜160質量部を含有することを特徴とする請
    求項1乃至13のいずれかに記載の磁性トナー。
  14. 【請求項14】 結着樹脂100質量部に対し、ワック
    スを0.5〜50質量部含有することを特徴とする請求
    項1乃至14のいずれかに記載の磁性トナー。
  15. 【請求項15】 モード円形度が0.99以上であるこ
    とを特徴とする請求項1乃至5いずれかに記載の磁性ト
    ナー。
  16. 【請求項16】 該磁性トナー中のトナー粒子が重合法
    によって得られることを特徴とする請求項1乃至16の
    いずれかに記載の磁性トナー。
  17. 【請求項17】 静電潜像を担持する像担持体に現像剤
    を供給することにより前記静電潜像を顕像化し、顕像化
    した像を記録材に定着させることにより画像を形成する
    画像形成装置において、前記現像剤が前記請求項1〜1
    7のいずれかに記載の磁性トナーを含むことを特徴とす
    る画像形成装置。
  18. 【請求項18】 前記画像形成装置は、静電潜像を担持
    する像担持体と、像担持体を帯電する帯電手段と、帯電
    された像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
    静電潜像が形成された像担持体に現像剤を供給して静電
    潜像を顕像化する現像装置と、顕像化した像を転写材に
    転写する転写手段と、転写材に転写された像を転写材に
    定着させる定着手段とを少なくとも有し、前記現像装置
    において現像剤を帯電する手段が、現像剤を介して現像
    剤担持体に当接されている弾性部材或いは磁性ブレード
    によって行なわれることを特徴とする請求項18に記載
    の画像形成装置。
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