JP2986370B2

JP2986370B2 - 電子写真用トナー

Info

Publication number: JP2986370B2
Application number: JP7112530A
Authority: JP
Inventors: 修司三谷; 和弘佐藤; 和彦水野; 芳行長谷川
Original assignee: Tomoegawa Paper Co Ltd
Current assignee: Tomoegawa Co Ltd
Priority date: 1995-04-13
Filing date: 1995-04-13
Publication date: 1999-12-06
Anticipated expiration: 2014-12-06
Also published as: US5641601A; JPH08286421A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真用トナーに関
し、特に有機感光体を用いた画像形成装置に適したトナ
ーに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、セレン系感光体に代わって複写機
およびプリンタに有機感光体が多く使用されている。し
かし、有機感光体は、その表面硬度および耐摩耗性がセ
レン系感光体に比べ劣るため、画像形成装置の設計にあ
たり、有機感光体表面上の残存トナーを除去するクリー
ニングブレードと有機感光体との接触圧力を小さくした
り、又はクリーニングブレード自体の硬度を小さくしな
ければならないという設計上の制限があった。また、有
機化合物であることからトナー成分や紙粉成分が有機感
光体の表面に付着しやすいという問題を有していた。こ
の場合、一旦付着した有機感光体表面上の紙粉やトナー
成分は、クリーニングブレードで完全に除去することが
難しく、繰り返し使用するうちに紙粉やトナー成分が有
機感光体表面上に付着して増大し、転写紙の画像上にス
ポット状や帯状のコピー汚れの発生という問題を有して
いた。このような有機感光体への付着物を防止するため
従来の電子写真用トナーは、トナー表面にチタン酸スト
ロンチュウムなどのチタン酸金属化合物やアルミナ、酸
化チタンなどの研磨剤を付着させて、感光体表面の紙粉
などを研磨・除去する方法が提案されている。しかしな
がら、これらの方法は材料が比較的高価であるばかり
か、紙粉などを研磨・除去する能力が低いため、同一サ
イズの紙にて連続複写や連続プリントした場合には、紙
の端部（裁断面）の紙粉が有機感光体に付着し、該感光
体表面の同一部分にコピー汚れを発生させるなどの問題
を有していた。また、その研磨・除去効果を向上させる
ためにトナーへの前記研磨剤の付着量を多くした場合、
高湿環境下にてトナー帯電量が大きく低下し、トナー消
費量やカブリ増加の問題を生じさせていた。従って、従
来の電子写真用トナーでは、有機感光体表面上へのトナ
ー成分及び紙粉成分の付着防止と良好な耐湿特性との両
者を満足することができなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、有機
感光体表面上へのトナー成分及び紙粉成分の付着防止機
能を有し、かつ良好な耐湿特性を有する有機感光体を用
いた画像形成装置に適した電子写真用トナーを提供する
にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、同一サイズ紙
を連続複写や連続プリントに使用しても有機感光体表面
上に紙粉成分やトナー成分の付着が発生せず、しかも耐
湿特性の良好なトナーについて鋭意検討した結果、新規
な電子写真用トナーを発明したものである。すなわち、
本発明は、ＦｅＯの含有量が１７重量％以下、比表面積
が２．５〜６ｍ²／ｇおよび形状が八面体又は六面体か
らなる磁性粉が、トナー粒子の表面に付着してなること
を特徴とする有機感光体を用いた画像形成装置用の電子
写真用トナーである。本発明の特徴とする磁性粉は、フ
ェライト（ＭＯ・Ｆｅ₂Ｏ₃、ＭはＭｎ²⁺、Ｃｏ²⁺、Ｎｉ
²⁺、Ｃｕ²⁺、Ｚｎ²⁺などの２価の金属イオン）、マグネ
タイト（ＦｅＯ・Ｆｅ₂Ｏ₃）等のＦｅＯを含有する磁性
粉であり、そのＦｅＯの含有量が１７重量％以下、比表
面積が２．５〜６ｍ²／ｇおよび形状が八面体又は六面
体のものである。本発明において、磁性粉のＦｅＯの含
有量は、ＪＩＳＭ８２１３に従って測定される物性
値であり、比表面積は窒素ガス吸着によるＢＥＴ法によ
り求めることができる。また、形状は電子顕微鏡で写真
を撮影し、その形状を解析することにより確認すること
ができる。ＦｅＯの含有量が１７重量％を越える磁性粉
は、その形状が八面体又は六面体であり、比表面積が
２．５〜６ｍ²／ｇであっても、有機感光体表面への付
着性が高いために、磁性粉自身がトナー表面から脱離し
て有機感光体表面上に付着してしまう。有機感光体表面
上に付着した磁性粉は、紙粉やトナーの微粉、トナーの
流動化剤であるシリカなどのトナー成分の付着を促進
し、複写画像に黒点状のスポット状汚れを発生させ本発
明の目的を達成できない。磁性粉の有機感光体表面への
付着を防止するためには、ＦｅＯの含有量を１７重量％
以下にする必要がある。また、好ましくは５〜１７重量
％であり、５重量％未満の磁性粉は、有機感光体表面へ
の付着は防止できるが、磁性粉の黒色度が低く赤茶色と
なるため、電子写真用トナーに黒色を要求される場合は
好ましくない。磁性粉の形状が八面体又は六面体以外で
は、トナー成分及び紙粉成分の付着防止効果がほとんど
認められなく、有機感光体表面上に磁性粉が付着しやす
い。また、磁性粉の形状が八面体又は六面体形状であっ
ても比表面積が６ｍ²／ｇより大きい小粒径磁性粉では
トナー成分及び紙粉成分の付着防止効果がない。一方、
比表面積が２．５ｍ²／ｇより小さい場合は、磁性粉の
粒子径が大きくなりエッジ部が少なくなるためトナー成
分及び紙粉成分の付着防止効果がほとんど認められな
い。

【０００５】本発明における磁性粉は、例えばマグネタ
イトを得る場合は、硫酸鉄水溶液に苛性ソーダ水溶液を
加えて中和させ、中和反応により鉄の水酸化物を得た
後、この懸濁液に空気を注入して酸化させ、マグネタイ
トの沈澱物を得る。そして、この沈澱物を濾過、乾燥
し、解砕造粒することによりマグネタイト粉を得ること
ができる。この場合、濾過乾燥する過程の製造条件を制
御することによりＦｅＯの含有量をコントロールするこ
とが可能である。また、苛性ソーダ水溶液を加えて中和
させた液中のＰＨが高いか、酸化温度が高いか、あるい
は空気注入量が少ないほど粒子径が大きくなるので、磁
性粉の比表面積を２．５〜６ｍ²／ｇに調整することが
できる。また、市販されている磁性粉を、例えば２００
〜２１０℃の空気中で数時間暴露してＦｅＯの含有量を
１７重量％以下にする方法もある。本発明における前記
磁性粉のトナー粒子表面上の付着量は、トナー粒子と磁
性粉の合計量中０．３〜３重量％が好ましい。トナー粒
子への付着量が０．３重量％より少ない場合はトナー成
分及び紙粉成分の付着防止効果があまりなく、逆に、３
重量％を越えると、研磨作用が大きすぎて有機感光体自
体の表面に悪影響を及ぼし、感光体特性が悪くなる場合
がある。また、高湿環境下での画像形成性が高まり、ハ
ーフトーンの再現が悪くなったり、トナー消費量の増加
となる場合がある。なお、従来の市販のマグネタイトの
ＦｅＯの含有量は２２〜２９重量％程度である。本発明
において、磁性粉をトナー粒子表面に付着させる方法
は、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサーなどの混合
装置を使用して、トナー粒子の表面に磁性粉をまぶして
もよいし、またナラハイブリタイゼーションシステム等
の表面改質装置を用いてトナー粒子の表面に磁性粉の少
なくとも一部を埋設してもよい。また、目的に応じて磁
性粉とシリカなどの流動化剤を混合使用することもでき
る。

【０００６】本発明におけるトナー粒子は、結着樹脂お
よび着色剤を主成分とするものである。トナー粒子の結
着樹脂としては、ポリスチレン、ポリｐ−クロルスチレ
ン、スチレンビニルトルエン等のスチレン及びその置換
体の単独重合体及びそれらの共重合体、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ｎ−ブチル共重合体等の
スチレンとアクリル酸エステルとの共重合体、スチレン
−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル
酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ｎ−ブチル
共重合体等のスチレンとメタクリル酸エステルとの共重
合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン
−ブタジエン共重合体等のスチレンと他のビニル系モノ
マーとのスチレン系共重合体、ポリエステル、エポキシ
樹脂、フェノール樹脂等の樹脂を、単独で又は混合して
使用することができる。また、着色剤としては、カーボ
ンブラック、アニリンブルー、カルコオイルブルー、ク
ロムイエロー、ウルトラマリンブルー、キノリンイエロ
ー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブル
ー、マラカイトグリーンオクサレート、ランプブラッ
ク、ローズベンガル、これらの混合物及びその他を挙げ
ることができる。これらの着色剤は、十分な画像濃度の
可視像が形成される割合で含有されることが必要であ
り、通常結着樹脂１００重量部に対して１〜２０重量部
程度の割合が好ましい。また、トナー粒子には、ニグロ
シン染料、含金属染料等の電荷制御剤、低分子量ポリエ
チレン、低分子量ポリプロピレン等のワックス類等を添
加してもよい。本発明の電子写真用トナーはトナー粒子
中に磁性粉を含有させて磁性トナーとして用いてもよい
し、又はトナー粒子中に磁性粉を含有させないで非磁性
トナーとして用いてもよい。また、本発明で特定する磁
性粉はその内部に分散させる必要はなく、あくまでもト
ナー表面に付着させることが重要である。また、本発明
でいう有機感光体を用いた画像形成装置とは、例えば、
電荷キャリヤー生成層（ＣＧＬ）上に、電荷キャリヤー
移動層（ＣＴＬ）が積層された有機感光体を使用し電子
写真方式にて画像を形成する複写機やプリンターであ
る。なお、ここでいう電荷キャリヤー生成層（ＣＧＬ）
とは、例えばポリビニルブチラールをバインダーとし、
フタロシアニン系化合物やビスアゾ系化合物等を含有し
たものである。また電荷キャリヤー移動層（ＣＴＬ）と
は、例えばポリカーボネートをバインダーとし、スチリ
ル系化合物やヒドラゾン系化合物等を含有したものであ
る。

【０００７】

【作用】本発明においては、転写紙に転写されないで有
機感光体表面上に残留された未転写トナーや紙粉を、該
未転写トナー表面に付着された特定の磁性粉が、クリー
ニングブレードの圧力により有機感光体表面上に押しつ
けられ、有機感光体表面を研磨しながら除去するので、
有機感光体表面上にトナー成分及び紙粉成分付着の発生
を防止できるものと推定される。また、この場合、磁性
粉の形状が八面体又は六面体であるため、該磁性粉のエ
ッジ部により有機感光体表面を研磨するものと推定され
る。更にまた、本発明における磁性粉は、特定のＦｅＯ
含有量および比表面積を有しているため、磁性粉表面と
有機感光体表面との親和力が小さくなり、よってトナー
粒子から磁性粉が脱離し、有機感光体表面に付着すると
いう問題が生じない。

【０００８】

【実施例】以下、実施例及び比較例に基づいて本発明を
説明する。なお、配合部数は全て重量部を意味する。上記原料をヘンシャルミキサーで乾式混合し、二軸押出
混練機で熱溶融混練して混練物を得た後、ジェットミル
で粉砕、気流式分級機で分級を経て平均粒子径が１０μ
ｍの正帯電性のトナー粒子を得た。＜実施例１〜実施例９、比較例１〜比較例５＞前記トナ
ー粒子に対し、下記表１に記載された磁性粉Ａ〜Ｌを該
表に記載されたトナー粒子に対する付着量に基づいて、
正帯電性疎水性シリカ０．２重量％と共にヘンシェルミ
キサーを用いて表面に付着させ本発明の電子写真用トナ
ーと比較用の電子写真用トナーを得た。

【０００９】

【表１】

【００１０】次に、前記電子写真用トナーと平均粒径９
０μｍのフェライトキャリアとを電子写真用トナーの含
有量が全体の４．５重量％となるように均一混合して現
像剤を作製した。そして、電荷キャリヤー生成層（ＣＧ
Ｌ）上に電荷キャリヤー移動層（ＣＴＬ）が積層された
二層型有機感光体とウレタン系クリーニングブレードを
有する市販の複写機（コピースピード：１分間に横型Ａ
４用紙を１０枚／正転現像方式）を使用し、次の評価試
験を行った。評価内容は以下のとおりである。黒色印字
率７％のＢ５サイズの原稿を、温度３２．５℃／湿度８
０％ＲＨの高湿環境下にて５０００枚までの連続複写を
行った後、トナー消費量を確認した。次に、Ａ４サイズ
の白紙とハーフトーン画像（濃度０．２〜０．３５）を
複写して白紙及びハーフトーン画像の状況を観察し、ト
ナー成分及び紙粉成分、および磁性粉の有機感光体表面
への付着性を確認した。この評価方法においては、有機
感光体にトナー成分及び紙粉成分が付着する最も多い部
位は、Ｂ５サイズ紙の端部のうち紙進行方向に対して平
行となる端部である。従って、有機感光体表面にトナー
成分及び紙粉成分が付着していた場合は、Ｂ５紙より幅
広となる白紙のＡ４紙及びＡ４のハーフトーン画像を複
写することによって、Ｂ５サイズ紙の端部にそって有機
感光体表面に付着されたトナー成分及び紙粉成分がＡ４
紙の白紙またはハーフトーン画像に幅１ｍｍ以下の黒筋
状に汚れて付着することによりトナー成分及び紙粉成分
の付着性を確認することができる。また、磁性粉が付着
した感光体部位は、光導電特性が劣化しているため、帯
電後の露光工程を経た後も正常部に比べ高い電位を保持
することになり、現像時に有機感光体表面にトナーが現
像されてしまい複写後の紙上に汚れとなって現れ、複写
したＡ４紙の白紙やハーフトーン画像に１ｍｍ程度の黒
点状のスポット状汚れとなって確認される。この後、コ
ダックグレイスケールを使用して階調再現性を評価し
た。前記の評価結果を表２に示した。

【００１１】

【表２】

【００１２】表２の評価結果から明らかなように本発明
の実施例１〜実施例９の電子写真用トナーは、有機感光
体表面へのトナー成分、紙粉成分及び磁性粉の付着がな
いため、Ａ４の白紙及びハーフトーン画像上には黒筋状
の汚れやスポット状の汚れが生ぜず（白紙及びハーフト
ーン画像に問題が無いものは○印で示した）、トナー消
費量も１０００枚あたり４２ｇ以下という少ないもので
あって、階調再現性も６段階であり良好なものであっ
た。これに対し、比較例１においては、有機感光体表面
上に磁性粉が付着するため、白紙とハーフトーン画像上
に１〜２ｍｍ程度の黒点状のスポット状汚れが４０〜５
０個程度認められた。また、比較例２及び比較例３にお
いては、有機感光体表面上にトナー成分及び紙粉成分が
付着するため、白紙とハーフトーン画像上に黒筋状の汚
れが生じた。また、比較例４においては、磁性粉がほぼ
球形状のものであって、その評価結果は比較例２と同様
に白紙とハーフトーン画像上に黒筋状の汚れが生じ、及
び比較例１と同様に黒点状のスポット状汚れが３０〜４
０個程度認められた。また、比較例５においては、磁性
粉が六面体や八面体に比べ鋭利なエッジ部を有しない不
定形状のものであって、その評価結果は比較例２と同様
に白紙とハーフトーン画像上に黒筋状の汚れが生じ、及
び比較例１と同様に黒点状のスポット状汚れが４５〜５
０個程度認められた。

【００１３】

【発明の効果】本発明の電子写真用トナーは、高湿環境
下において、有機感光体表面へのトナー成分及び紙粉成
分の付着が発生しないため、有機感光体の長寿命化と長
期間高品位な複写・プリント画像を維持することができ
るという効果を奏する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭58−189646（ＪＰ，Ａ) 特開平３−130780（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 9/083

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ＦｅＯの含有量が１７重量％以下、比表
面積が２．５〜６ｍ²／ｇおよび形状が八面体又は六面
体からなる磁性粉が、トナー粒子の表面に付着してなる
ことを特徴とする有機感光体を用いた画像形成装置用の
電子写真用トナー。
【請求項２】トナー粒子に対する磁性粉の付着量が、
トナー粒子と磁性粉との合計量中に０．３〜３重量％で
あることを特徴とする請求項１記載の有機感光体を用い
た画像形成装置用の電子写真用トナー。