JP2838524B2

JP2838524B2 - 電子写真現像方法

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Publication number: JP2838524B2
Application number: JP63242962A
Authority: JP
Inventors: 和夫青木; 嘉人熊谷; 元彦牧野
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1988-09-28
Filing date: 1988-09-28
Publication date: 1998-12-16
Anticipated expiration: 2013-12-16
Also published as: JPH0291660A

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、電子写真現像方法に関する。

〈従来の技術〉従来、電子写真法における現像方法としては、液体現
像方式と乾式現像方式とがあり、このうち特に乾式現像
方式は、１成分系現像方式と２成分系現像方式とに大別
される。

１成分系現像方式では、現像剤の交換が不要であり、
撹拌装置が不要であり、トナー濃度制御が不要であり、
現像剤の構成がシンプルであるなどの反面、環境安定性
が悪く、機械的に高精度が要求される等の欠点がある。

一方、２成分系現像方式では、高速現像が可能であ
り、環境安定性が比較的良好であるなどの反面、現像剤
の交換が必要であり、トナー濃度制御が必要であり、現
像機が複雑、大型になってしまう等の欠点がある。

従来、このような１成分系あるいは２成分系の電子写
真用トナーの製造は、以下のように行われている。

まず、配合組成にしたがい原料の秤量を行い、ヘンシ
ェルミキサーにて混合を行う。さらに熱溶融混練機に
て、混合者を溶融混練し、原料を均一に分散させ、それ
らを冷却する。

このものをハンマーミルにて粗粉砕し、さらにジェッ
トインパクトミルにて微粉砕し約５〜25μｍ程度の分布
をもつ粉体にする。

その後、その分布を目的の分布にするために微粉カッ
ト処理を行い、平均粒子径および分布をあわせこむ。

しかる後に、流動性改良剤等の外添剤を添加後、ヘン
シェルミキサーにて乾式ブレンドを行い、それらを＃10
0、＃150メッシュ程度のフルイにより粗粉、異物除去を
行ったのち、ボトリングを行う。

そして、このトナー単独で、あるいはキャリヤと混合
して、現像剤とされる。

〈発明が解決しようとする課題〉これら現像剤を用いて現像を行うには、通常、磁気ブ
ラシ現像方式が広く用いられている。

第２図および第３図には、磁気ブラシ現像方式の現像
機が示される。

両図において、現像タンク２内には内部に磁石ロール
（図示せず）を収納したスリーブロール３が配置され
る。磁石ロールとスリーブロール３とはいずれか一方あ
るいは両方が回転し、両者が相対的に回転するように構
成される。

このスリーブロール３に対向して、ブレード４が配置
され、スリーブロール３上に現像剤１の層が形成される
ようにする。そして、この現像剤の層にて、対向する感
光体（図示せず）を現像するものである。

この場合、第２図のブレード４は圧接磁石45によりス
リーブに圧接される弾性体として構成され、また第３図
のブレード４はブレード・スリーブギャップを決定する
剛体として構成されている。

このような場合において、スリーブロール３の近傍に
現像剤の凝集粉15が存在すると、その一部はブレード４
を通過するが、一部はそこにはさまり、スリーブロール
３上の現像剤層をみだし、トナーのない状態を作り出
し、画像にいわゆる白スジが発生する。

また、外添剤の固まり等は、それが磁性をもたないと
きには、スリーブロール３上より遠心力により離脱し、
機内飛散をひきおこす。

これらの現象は、特に現像剤として１成分系トナーを
用い、スリーブロール３上の現像剤層を500μｍ以下の
厚さとして現像を行う、いわゆる薄層現像方式において
顕著となる。

そこで、本発明者らは、現像剤、特にトナーの粒度分
布と白スジやトナー飛散との関係を検討したところ、＃
100、＃150メッシュのフルイでは除去できない粒度の凝
集粉が白スジやトナー飛散の原因となっていることが判
明した。

一方、これら凝集粉をとりのぞくためには、より細か
なフルイも考えられるが、＃635メッシュあるいはそれ
以上では目づまりがひどく実用的ではない。

本発明の目的は、電子写真用トナーをプリントや複写
機等の実機にてプリントを行う際の白スジやトナー飛散
の発生が防止された電子写真用トナーを用いた現像方法
を提供することにある。

〈課題を解決するための手段〉このような目的は下記の（１）、（２）の本発明によ
って達成される。

（１）樹脂と磁性粉、または、樹脂と磁性粉と着色剤と
を含有し、そのコールターカウント法による50％体積平
均粒子径が５〜25μｍであり、２以上および/2以
下の粒子径のものが１〜６体積％であるトナー粒子と、平均粒子径が0.01〜５μｍの無機または有機微粒子で
あって、その添加量が0.1〜８重量％である添加剤粒子
とを乾式混合し、次いで粗粉域を除去するために風力分級機を用いて分
級し、分級後のトナーのコールターカウント法による50
％体積平均粒子径を５〜25μｍ、２以上および/2
以下の粒子径のものをそれぞれ1.5体積％以下および３
体積％以下として電子写真用トナーを得、この電子写真用トナーを現像剤とし、これを磁石、現像スリーブおよびブレードを具えた現
像機中に収納し、この磁石および現像スリーブを相対的に回転させ、前記現像スリーブとブレードにて、50〜120μｍの厚
さの現像剤層を形成して現像を行うことによって、感光
体上の静電潜像を現像する電子写真現像方法。

（２）前記添加剤粒子が前記トナー粒子表面に付着して
いるか、あるいは固着している上記（１）の電子写真現
像方法。

〈作用〉本発明では、乾式混合の際のトナー粒子の凝集粉や添
加剤粒子の凝集粉のうち、フルイでは分級できなかった
白スジやトナー飛散に悪影響を及ぼす粒度のものを風力
分級機器により除外するものである。

〈発明の具体的構成〉用いるトナー粒子の平均粒子径は、５〜25μｍ、より
好ましくは６〜25μｍ、特に好ましくは８〜20μｍであ
る。

平均粒子径が５μｍ未満となると、現像剤の流動性が
悪化し、現像剤のケーキングやスリーブ付着が生じ、ま
た25μｍをこえると、解像度の悪化や、定着性の不良を
生じる。

トナー粒子の平均粒子径の測定には、コールターカウ
ント法により、測定値の体積粒子径を算出し、その50％
平均粒子径を平均粒子径とする。

コールターカウント法においては、電解液としてイソ
トンII（コールターエレクトロニクス社製）を用い、例
えばアパーチャー径100μｍのコールターカウンタTA-II
（コールターエレクトロニクス社製）を用いて体積基準
の測定を行う。

なお、粒子径分布は、一般に平均粒径をとしたと
き、２以上が１〜６体積％、/2以下が１〜６体積％
のものである。

このような粒子径分布のものを用いることにより、ト
ナーの収率、歩留りが向上し、製造が容易になる。

このような粒径を有するトナー粒子は、１成分系であ
っても、２成分系であってもよく、樹脂と磁性粉、また
は、樹脂と磁性粉と着色剤とを含有する。

磁性粉としては、鉄、マンガン、コバルト、ニッケ
ル、クロムなどの金属ないしそれらの合金や、酸化クロ
ム、三二酸化鉄、四三酸化鉄などの金属酸化物や、一般
式MO・Fe₂O₃（ＭはFe、Mn、Co、Ni、Mg、Zn、Cd、Ba、L
i等の１価または２価の金属群より選ばれる１種または
２種以上の金属）で表わされるフェライトなど、従来よ
り磁性材料として知られているものはいずれも使用可能
である。

一方、樹脂としては、特に、スチレン系共重合樹脂が
好適である。

スチレン系共重合樹脂は、スチレン系単量体と共重合
可能なビニル系単量体との共重合反応により得られるも
のである。

この場合、共重合可能な単量体としては、スチレンお
よびその誘導体、アクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、
アクリル酸α−エチルヘキシル、アクリル酸α−ヒドロ
キシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリ
ル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプ
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−ヘキシル、メタクリル酸ラウリ
ル、メタクリル酸α−ヒドロキシエチル、メタクリル酸
ヒドロキシプロピルなどのアクリル酸エステルまたはメ
タクリル酸エステル類、アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、Ｎ−メ
チロールアクリルアミドなどのアミド類、その他、ビニルエステル類、エチレン系オレフィン
類、エチレン系不飽和カルボン酸類などが挙げられる。

この他、ポリエステル樹脂も使用可能である。

ポリエステル樹脂は多塩基酸成分と多価アルコール成
分の縮重合反応により得られるものである。

この場合の多塩基酸としては、シュウ酸、マロン酸、
コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベ
リン酸、アゼライン酸、セベシン酸、マレイン酸、フマ
ル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1,4−
シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−シキロヘキサンジ
カルボン酸に代表される、樹脂族ポリカルボン酸、芳香
族ポリカルボン酸、脂環族ポリカルボン酸およびその無
水物が挙げられる。

また、多価アルコールとしては、エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、
1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−
ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オク
タンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジ
オール、ピナコール、ヒドロベンゾイン、ベンズピナコ
ール、シクロペンタン−1,2−ジオール、シクロヘキサ
ン−1,2−ジオール、シクロヘキサン−1,4−ジオールに
代表される脂肪族ポリアルコール、芳香族ポリアルコー
ル、脂環族ポリアルコールが挙げられる。

その他の樹脂としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹
脂、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリ
ウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリビニルアルコー
ル樹脂、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、
ポリプロピレンなどが挙げられる。

これらの樹脂は１種類だけを用いてもよいが、必要に
応じて、２種類以上混合して用いることも出来る。さら
に、これら樹脂の製造法としては、溶液重合法、懸濁重
合法、乳化重合法、塊状重合法、熱重合法、接触重合
法、高圧重合法、低圧重合法および、これらの重合法の
適当な組合せなど、従来公知の重合法において製造が可
能である。

これら樹脂と、磁性粉とから形成される磁性トナー粒
子中の磁性粉量は10〜70重量％、より好ましくは20〜60
重量％であることが好ましい。

10重量％未満となると、現像機内部での磁石からの磁
力が充分伝わらず、カブリ、トナー飛散等が悪化する傾
向にある。また70重量％をこえると、トナーの定着性が
悪化する傾向にある。

用いる着色剤としては特に制限はないが、好適な着色
剤としては、例えば、カーボンブラック、アセチレンブ
ラック、チャンネルブラック、アニリンブラック等の黒
色顔料；ダイヤライトエローGR、バリオトールエロー1090等の
黄色顔料；パーマネントレッドE5B、ローダミン2B等の赤色顔
料；銅フタロシアニン、コバルトブルー等の青色顔料；ピグメントグリーンＢ等の緑色顔料；ピラゾロンオレンジ等の橙色顔料等が挙げられる。

このような着色剤の含有量は、トナー粒子の樹脂100
重量部に対し１〜10重量部程度であることが好ましい。

なお、これらのような着色剤を磁性粉と併用してもよ
い。

このようなトナー粒子中には、さらに、種々の内添剤
が添加されていてもよい。

内添剤の１例として、ワックス類がある。

ワックス類は、定着ロールによる定着の際に発生する
いわゆるオフセット現像対策などのためのものであり、
例えば低分子量のポリエチレン、ポリプロピレンや脂肪
酸の金属塩、シリコーン油などが使われる。

このようなものとして、ハイワックス100P、ハイワッ
クス110P［三井石油化学工業（株）］などのポリエチレ
ン、ビスコール550P、ビスコール330P［三洋化成工業
（株）］などのポリプロピレン、ステアリン酸亜鉛60
1、ステアリン酸亜鉛CP［日東化成工業（株）］などの
脂肪酸金属塩、シリコーンオイルKF96、シリコーンオイ
ルKF69H［信越シリコーン（株）］などのシリコーン油
等が挙げられる。

このような機能を有する離型剤としては、フッ素樹脂
も有効である。

これら離型作用を有する物質はトナー粒子100重量部
あたり、0.1〜10重量部、より好ましくは１〜５重量部
含有させることが好ましい。

また、抵抗制御剤として、無機ないし有機顔料も使用
できる。

この他、内添剤としては、後述の流動性改良剤、抵抗
調整剤等も挙げられる。

また、電荷制御剤を内添してもよい。

電荷制御剤としては、アゾ色素の金属錯体等の金属錯
体、ニグロシン色素、４級アンモニウム塩型色素などの
染料が挙げられる。

このようなトナー粒子には、本発明に従い、抵抗調整
剤、着色剤、流動性改良剤等の無機ないし有機微粒子を
添加剤粒子として外添する。

これらの例として、コロイダルシリカ、酸化チタン、
酸化亜鉛、アルミナなどの金属酸化物、炭化ケイ素、炭
酸カルシウム、炭酸バリウム、珪酸カルシウムなどの無
機微粒子、磁性粒子、PMMA、ポリエチレン、ナイロン、シリコー
ン樹脂、フェノール樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ポリ
エステルなどのポリマービーズ、ポリ４フッ化エチレン、ポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリフッ化ビニリデンなどの含フッ素有機微粒子、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムなどの
脂肪酸金属塩、カーボンブラック、アセチレンブラック、チャンネル
ブラック、アニリンブラック等の黒色顔料、ダイヤライトエローGR、バリオリールエロー1090など
の黄色顔料、パーマネントレッドE5B、ローダミン2Bなどの赤色顔
料、銅フタロシアニン、コバルトブルーなどの青色顔料、ピグメントグリーンＢなどの緑色顔料、ピラゾロンオレンジなどの橙色顔料、前記の電荷制御剤などが挙げられる。

なお、これらの添加剤粒子は１種類だけを用いても良
いが、必要に応じて、２種類以上を組合せて使用するこ
ともできる。

また、上記の離型剤も添加剤粒子として外添可能であ
る。

これら添加剤粒子は、トナー粒子と乾式混合される。

この際、各添加剤粒子は、表面疎水化処理、表面分散
改良処理のためにチタネート系、アルミニウム系、シラ
ン系などのカップリング剤やシリコーンオイル、その他
の有機処理、無機処理をほどこすともできる。

そして、これら添加剤粒子は0.01〜５μｍ程度の平均
粒子径とする。また、外添量は0.1〜８重量％程度とす
る。

なお、１μｍ以下の粒子径の場合には、電子顕微鏡に
よって測定する。

このような添加剤粒子は、トナー粒子とヘンシェルミ
キサー、グラインドミキサー、Ｖブレンダー、ナウター
ミキサー等により乾式混合されて、トナー粒子表面に吸
着ないし固着されたり、さらに機械的な歪力や熱等によ
り、トナー粒子表面に固着一体化して埋め込まれたりし
ているものである。

そして、このような外添により外添後のトナーをコー
ルターカウント法により粒子径分布の測定を行うと、粗
粉域は、増大するものである。

本発明に従い電子写真用トナーを製造するには、１つ
の例として、原料組成物をヘンシェルミキサーにて、十
分混合し、ついで熱溶解混練機にて、混練する。その
後、冷却し、ハンマーミルにて粗粉砕後、ジェットイン
パクトミルにて微粉砕を行う。

ついで、過剰の微粉域を風力分級機にて除去後、ヘル
シェルミキサー等にて外添する添加剤粒子を乾式ミキシ
ング等したのちに、外添後に発生する過剰の粗粉域を風
力分級機にて除去し、所定の粒子径分布のトナーを得
る。

風力分級機は、風力により分散作用と分級作用とを行
うものである。好ましい構造としては、例えば供給され
た原料を分散ロータによって分散し、これに分級ゾーン
でジェットエアにより自由渦流や強制渦流により繰り返
し分級作用を行い、微粉をサイクロン捕集するものなど
が挙げられる。

この分級機により、トナーは、コールターカウント法
による50％体積平均粒子径が５〜25μｍであり、２
以上の粒子径のものが1.5体積％以下であるようにされ
る。

また、/2以下の粒子径のものは、３体積％以下であ
るようにされる。

そして、これにより、白スジやトナー飛散が防止され
るものである。

なお、上記のような粒子径分布のものに外添したの
ち、このような粒子径分布に分級するには、ふるいでは
目づまりなく、分級するのがきわめて困難である。

このようにして得られる電子写真用トナーは、磁性ト
ナー、非磁性１成分トナーでは、そのまま１成分系の現
像剤とすることができる。そして、このときには、スリ
ーブロール３上の現像剤層が50〜120μｍであるような
薄層現像方式において、きわめて顕著な白スジやトナー
飛散防止効果を発揮する。

このような現像剤を用いて潜電潜像を現像するには、
以下のように行えばよい。

まず、現像剤を現像機中に収納する。

現像剤は磁気ブラシ現像方式のものが好ましく、磁石
の回転により現像剤を磁気的に現像領域に搬送するもの
が好適である。

このうち、特に、第２図および第３図に示されるよう
な、例えば特開昭54-119935号、同55-32073号等に記載
の磁石ロールと現像スリーブロール３とを有し、磁石と
現像スリーブ３とが同方向または逆方向に回転するも
の、あるいは固定現像スリーブ内に回転磁石ロールが内
蔵され、ブレード４とスリーブロール３にて現像層厚を
決定する機構のものが好適である。

このような現像機では本発明の効果が特に顕著に実現
する。

この他、本発明の現像剤は公知の種々の現像方式にも
適用できる。

なお、感光体、複写機の構造、トナー補給方式等は公
知のいずれのものも適用可能である。

〈実施例〉以下本発明の実施例および比較例を揚げ、本発明をさ
らに詳細に説明する。

実施例１スチレン−アクリル樹脂：日本カーバイト工業（株） 57.5部ポリプロピレンワックス550P: 三洋化成工業（株） 2.5部磁性粉 BL-500: チタン工業（株） 40 部を熱混練後、紛砕・分級を行い、体積平均粒径11.0μ
ｍに調整して母材トナー１を得た。

これに、シリカR-974 0.2部（日本アエロジル社製平
均粒12mμｍ）シリカRX-200 0.5部（日本アエロジル社
製平均粒径12mμｍ）を混合しヘンシェルミキサーFM-20
にて30秒間撹拌した。その後DS-2型分級機（日本ニュー
マチック工業社製風力分級機）にて粗粉カットを行
い、体積平均粒子径11.0μｍのトナー１を得た。

比較例２実施例１において、ヘンシェルミキサーにて上記シリ
カを乾式ブレンド後、170メッシュの標準フルイを通し
て比較トナー２を得た。

実施例３スチレン−アクリル樹脂：三菱レーヨン（株） 57.5部ポリプロピレンワックス550P: 三洋化成工業（株） 2.5部磁性粉 RB-BL: チタン工業（株） 40部を熱混練後、紛砕・分級を行い、体積平均粒径11.0μ
ｍに調整して母材トナー３を得た。

これに、シリカR-974 0.5部、ニップシールSS-60 0.2
部（日本シリカ工業社製平均粒径約２μｍ）をヘンシェ
ルミキサーFM-20にて30秒間撹拌した。その後DS-2型分
級機（日本ニューマチック工業社製）にて粗粉カットを
行い、体積平均粒子径11.0μｍのトナー３を得た。

比較例４実施例３において、ヘンシェルミキサーにて上記添加
物を乾式ブレンド後、170メッシュの標準フルイを通し
て比較トナー４を得た。

上記各トナーの粒度を下記表１に示す。

上記４種のトナーを市販のプリンタ京セラレーザービ
ームプリンタ F1010を改造したものに実装して画像プ
リントを行った結果を以下に示す。

なお、改造機では、弾性体ブレードの圧接力を調整
し、京セラF1010スリーブ上の現像層厚を60μｍおよび1
20μｍとした。

白スジは、前記のように、スリーブ−ブレード・ギャ
ップ上に存在する現像剤凝集粉や粗大粒子が現像剤の流
れを妨害するために、スリーブ上に新規現像剤が補充さ
れず、プリント時に画像・文字の１部が欠落することで
あり、これを下記のように判定した。

この場合、白スジの判定に際しては、初期サンプリン
グ画像をとり、200枚ごとのピッチでサンプリングを行
いつつ、連続1000枚のプリントを行った。この場合、サ
ンプリング時以外の連続プリント中は黒字部が全面積の
５％になる５％印字パターンにて通紙を行った。

そして、1000枚のプリント後のA4 1枚あたりの白スジ
発生本数を凝集した。

また、同時にスリーブ上の層みだれを目視で判定し
た。

〈発明の効果〉以上のように、流動性改良剤、電荷制御剤、抵抗制御
剤等の添加剤粒子の１種以上をトナー製造中に乾式ブレ
ンドする際に発生する凝集粉および添加剤中に含まれて
いる凝集粉を、製造工程の途中あるいは最後に、風力分
級機を用いてとりのぞいたトナーは、プリント物および
スリーブ上における白スジ、スリーブ上における層の乱
れのない良好な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法を説明するための粒度分布を
示すグラフである。第２図および第３図は、本発明の現
像方法に用いる現像機を示す断面図である。１……現像剤、２……現像剤タンク、３……スリーブロ
ール、４……ブレード

フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−139366（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−142541（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−101654（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−49766（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−209541（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−295070（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 9/08 G03G 15/08 507

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】樹脂と磁性粉、または、樹脂と磁性粉と着
色剤とを含有し、そのコールターカウント法による50％
体積平均粒子径が５〜25μｍであり、２以上および
/2以下の粒子径のものが１〜６体積％であるトナー粒
子と、平均粒子径が0.01〜５μｍの無機または有機微粒子であ
って、その添加量が0.1〜８重量％である添加剤粒子と
を乾式混合し、次いで粗粉域を除去するために風力分級機を用いて分級
し、分級後のトナーのコールターカウント法による50％
体積平均粒子径を５〜25μｍ、２以上および/2以
下の粒子径のものをそれぞれ1.5体積％以下および３体
積％以下として電子写真用トナーを得、この電子写真用トナーを現像剤とし、これを磁石、現像スリーブおよびブレードを具えた現像
機中に収納し、この磁石および現像スリーブを相対的に回転させ、前記現像スリーブとブレードにて、50〜120μｍの厚さ
の現像剤層を形成して現像を行うことによって、感光体
上の静電潜像を現像する電子写真現像方法。
【請求項２】前記添加剤粒子が前記トナー粒子表面に付
着しているか、あるいは固着している請求項１の電子写
真現像方法。