JP3148958B2 - 電子写真現像剤 - Google Patents
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- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
Description
法、静電印刷法に用いられる静電荷像現像剤に関する。
ど乾式現像に移っているが、乾式現像剤としては磁力搬
送性を備えかつ可視画像を形成できる磁性トナーを成分
とする一成分系現像剤及び可視画像を形成する着色トナ
ーと該トナーを保持搬送しかつ該トナーとの摩擦帯電に
与る磁性キャリアとを成分とする二成分系現像剤があ
る。
面から多くの機能特性が要求され、例えばトナーの静電
的、熱的或は強度的な物性、化学性或は流動、ブロッキ
ング、粒度分布等に関る粉体特性が問題とされ、これら
を受けてトナー粒子の形状、材質更に形成方法、特性補
完のための種々の添加剤が調合使用される。
は、現像剤中の構成粒子の変化、感光体その他への汚染
がなく、クリーニング性が良好でなければならない。
良好な画像を形成するための条件として、現像領域に薄
層でかつ厚さの均一な現像剤層を安定に供給できること
が要求される。
て、弾性ブレード、弾性ローラ、回転ローラ等の種々の
構造の現像剤量規制体を用いる技術が提案されている。
回転速度、現像剤量規制体による押圧位置および押圧力
等が変化すると、この変化の影響を受けやすく、薄層で
かつ厚さの均一な現像剤層を現像領域に安定に供給する
ことがいまだ困難である。
ブラシ等を用いる接触現像方式、或はカラー現像等の多
重現像に好ましい交番電圧印加下での非接触現像方式が
行われる。
着方法が一般的となっている。この他にも熱板・フラッ
シュ定着等の方式が知られているが、定着機の簡易化等
を含めて熱ロール方式が一般的である。該定着方式に於
いては、ロールの間を通過する間に定着が行われる。こ
のために、トナーとしてはロールに対するオフセット性
の向上及び紙に対する接着性の改良が要求されている。
の粘弾性を適性に改善することが必要であり、架橋樹
脂、或は金属酸化物をカルボキシル基含有の樹脂に添加
して混練時に架橋させた樹脂を使用する方法が提案され
ている。この場合、トナー自体は架橋されているため、
オフセット性は良好となるが、紙に対する接着性が低下
し、紙から容易に剥がれる現象が発生する。また、紙に
対する接着性が低いことから高速定着には不適であり、
さらに定着時の温度を高く設定する必要が生じ、機械の
信頼性が低下する。
その機構上、流動性及び帯電性の付与が重要である。こ
のためにトナーに対してその外部に微粒子状の無機微粒
子を添加混合することが行われている。この添加混合に
よつてトナー相互の接触面積が小さくなり、トナー粒子
間の距離が大きくなる。また添加する微粒子表面のアミ
ノシラン処理、シリカの疎水化処理、更に酸化チタンの
アルキルトリアルコキシシラン処理等の技術が開示され
ている。しかし、無機微粒子表面を表面処理した場合、
無機微粒子の帯電性が変化し、トナーの帯電性が変動す
る。このため、無機微粒子を使用する場合に帯電量の変
化を考慮して使用することが必要となる。また現像剤中
のトナーの帯電性の調整には荷電制御剤が活用される。
ナー内部に添加せしめ、トナーの帯電性を制御する材料
として使用されてきている。一方で、トナー表面に含有
荷電制御剤粒子を露呈させ、帯電性を制御する試みがな
されている(特開昭62-209541号、同63-301964号、同64-
68764号、同63-244056号、同63-318570号、同63-131148
号、同62-246043号、同63-2075号)。以上の技術に於い
ては荷電制御剤がトナー表面に存在、露呈するために摩
擦帯電性が確実に制御される方法である。しかし、一方
で表面にのみ荷電制御剤を存在させた場合に帯電性は制
御できるものの、安定性が不足することから特開平4-21
862号では表面と内部に存在する荷電制御剤の量を共に
制御することが帯電制御及び安定性の点から良好である
ことを見いだし提案している。
粒子、複合有機微粒子等が使用され、トナーの帯電性、
クリーニング性、耐久性に関して機能付与している。こ
のなかで平均粒径が0.5〜7.0μm程度のいわゆる相対的
には大粒径であるが絶対的に微粒子である粒子は感光体
に残存するトナーをクリーニングするために添加され
て、効果を発揮する。しかし、前記の意味での大粒径の
微粒子はトナーに添加混合することによってクリーニン
グ効果のみでは無くトナーとこれら添加剤とが摩擦帯電
しトナーに対する帯電付与効果も発揮する。外添剤とし
て大粒径のものを使用した場合に発生する摩擦帯電効果
の影響は現像性の向上や転写性の向上等に見られるが、
トナーとの摩擦帯電に影響を与えるため、トナーによっ
ては影響がプラスではなくマイナスに作用する場合もあ
る。すなわち、トナーと外添剤が摩擦帯電することか
ら、トナー自体が不均一の場合には帯電に分布を発生し
てしまう。
定着することが要求されてきている。この場合に定着性
及びオフセット性の向上が重要な問題となる。従来、熱
ロール定着に於いては樹脂の軟化点を制御すること、樹
脂の分子量分布を制御すること、オフセット防止剤を使
用すること等によって定着性を向上することが行われて
いる。しかし、高速機の定着に於いては上下の定着ロー
ラの回転速度が高いために上下のローラが相互摩擦によ
って帯電する現象が激しくなり、静電気の蓄積が非常に
大きくなる。このために高速機に於ける定着性の改良に
は静電気的オフセットを改良することが必須となる。さ
らに、紙に対する接着も線速が速いためにより不利な方
向へ移る。
型剤の添加などの方法があるが、これらでは静電気的な
オフセット防止は不可能であり、高速機の定着ではオフ
セットや接着性の問題が残留する。
帯電性に分布が大きい場合に、逆極性のトナーが定着ロ
ーラに付着することに原因する。我々はこの静電気的オ
フセットを大粒径の外添剤を使用した場合に防止するこ
とを検討し、特定の表面組成にトナーをすることによっ
て大粒径の外添剤を使用した場合でも逆極性トナーの発
生の無い現像剤を得ることが出来ることを見いだした。
この結果、紙との接着性が改善され、定着率自体も向上
することが見いだした。
て、トナーの表面組成を均一にすることよって外添剤と
の摩擦による帯電を均一にすることが重要であり、この
結果、逆極性トナーの発生を減少させ、静電気的付着力
を減少させることが要点である。このためにはトナー表
面に存在する荷電制御剤の特定の範囲に制御するには荷
電制御剤の平均粒径が重要な因子であることを見いだし
た。
制御剤を含有するトナー粒子に少なくとも体積平均粒子
径が0.5〜7.0μmの微粒子を添加混合してなる現像剤に
於いて、該荷電制御剤の体積平均粒径が0.1〜5.0μmで
ありかつ該トナー粒子表面に存在する荷電制御剤存在量
が0.5〜5.0個数%であることを特徴とする現像剤を使用
することによって高速機の定着性が向上し、オフセット
性が良好でかつ定着率が良好な結果を得ることが出来
た。
る荷電制御剤量が前記範囲より多い場合にはトナーの帯
電量分布が広くなり、結果として逆極性トナーが発生
し、静電気的付着力が増加してオフセット量が増加する
ものと推定される。さらに、前述の様にオフセット性が
減少することによって紙とトナーの接着力が向上し定着
率も向上する。また、荷電制御剤量が前記範囲より少な
い場合には、現像時における帯電立ち上りが不足し、濃
度が低下する等の問題を生ずる。
法としてトナー中に於ける荷電制御剤の分散粒径が大き
な要因となることを我々は見いだした。すなわち、粉砕
によってトナー表面が発現することは明白であるが、一
方で粉砕に於ける破断の応力集中位置は明確ではない。
しかし、応力集中は接着力の低い界面あるいは凝集力の
低い材料内部位置から破断されることが予想される。ト
ナー中には樹脂以外に荷電制御剤の様な顔料、離型剤、
磁性粉等が必要に応じて添加混合されているものを粉砕
して作製する方法が一般的である。この場合、荷電制御
剤などの顔料の様な樹脂に溶解しない材料はむらなく均
一に樹脂中に分散することが重要となる。樹脂中に於け
る荷電制御剤の分散粒径が小さいものであれば粉砕にお
いて不均一性が無視できるようになり、粉砕後均一な表
面を得ることができる。一方トナー中に不均一を与える
大きな粒径が分散している場合には粉砕に於いて、荷電
制御剤と樹脂との界面での破壊が支配的となり、表面に
荷電制御剤が大きく露呈する様な不均一な表面となる。
この分散粒径を小さく均一にする事によって荷電制御剤
と樹脂の界面に偏倚した破断を、各種材料を分散含有し
た樹脂全体へ均一な破断機会を与え、表面に存在する荷
電制御剤量も均一に制御され、均一な表面となる。
には混練時の分散に於いて与える機械的エネルギーも重
要な因子であるが、混練に於ける機械的エネルギー付与
のみでは荷電制御剤の粒子を細かく分散することは不可
能である。すなわち、顔料結晶の会合を破壊するために
は大きなエネルギー付与が必要であり、混練に於けるエ
ネルギー付与ではエネルギーが顔料に集中していないた
めに顔料を細かくすることが出来ず、混練前の粒径から
さらに細かくすることは困難である。
料としては、特に限定されず種々の樹脂が用いられる。
例えば、スチレン、α-メチルスチレン、ジビニルベン
ゼン等からなるスチレン系樹脂、メチルメタクリレー
ト、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、2-
エチルヘキシルメタクリレート、メチルアクリレート、
エチルアクリレート、ブチルアクリレート等からなるア
クリル系樹脂、スチレン、α-メチルスチレン、ジビニ
ルベンゼン等のスチレン系単量体と、メチルメタクリレ
ート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、
2-エチルヘキシルメタクリレート、メチルアクリレー
ト、エチルアクリレート、ブチルアクリレート等のアク
リル系単量体との共重合体であるスチレン・アクリル系
共重合体、ジメチルアミノメタクリレート、ジエチルア
ミノメタクリレート、ビニルピリジン等を含有する含窒
素樹脂、テフロン、弗素ビニリデン等を含有する含弗素
樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィ
ン類、ナイロン樹脂、ウレタン樹脂、ウレア樹脂等が挙
げられる。
得るための手段としては、単量体を使用して乳化重合、
懸濁重合等の重合反応によって合成する方法、樹脂自体
を熱等によって熔融し噴霧し微粒子化する方法、水中な
どへ分散することによって所定の粒子サイズにする方法
等が挙げられる。なお、重合法によってトナー微粒子を
製造する場合には、帯電性を安定化するために、樹脂微
粒子表面に界面活性剤等が残留しないように、いわゆる
ソープフリー重合法が好適に使用されるが、懸濁安定剤
を除去する方法でもよい。
使用される着色剤はすべて使用することができる。具体
的には、カーボンブラック、マグネタイト、ニグロシン
染料、アニリン染料、フェライトなどを上げることが出
来る。着色剤の添加量は、必要に応じて制御されるが、
一般には、0.1〜10重量%添加される。また、ポリプロ
ピレン等の定着性改良剤が添加してもよい。
ナー粒子中に添加剤として磁性体粒子が含有される。か
かる磁性体粒子としては、一次粒径が0.1〜2μmのフェ
ライト、マグタイト等の粒子が用いられる。磁性体粒子
の添加量は、微粒子等の外部添加剤を除いた状態の着色
トナー粒子の通常20〜70重量%となる範囲である。
粒径が0.1〜5.0μmであるものが使用される。体積平均
粒径はHELOS(SYNPATIC社製)で測定した体積平均粒径
で示される。該測定に於いては事前に超音波にて600sec
処理した後のサンプルを使用する。この理由として、凝
集状態で存在している粒子があるため、正確な粒子径を
測定することが重要であり、超音波による凝集を解砕し
て測定を行う必要があるためである。体積平均粒子径が
上記範囲よりも大きい場合には表面に存在する荷電制御
剤量が増加し、逆極性トナーの発生する。さらに、上記
範囲よりも小さい平均粒径を有する荷電制御剤の場合に
は混練時に於いて再凝集し、やはり表面に存在する荷電
制御剤の量が不均一、かつ過剰になる。
アゾ系の金属錯体等通常使用されているものでよい。さ
らに、本発明に於いてトナーの帯電性は負帯電性の場合
によりこの効果が明確となる。この理由としては明確で
は無いが、定着ローラ表面が通常テフロン等の弗素系樹
脂で構成されていることから正極性のトナーが付着しや
すいためと推定される。
CAによる測定方法である。この方法は、従来知られてい
る方法によって測定されるもので、元素比率から計算す
るものである。ESCAの測定方法は、トナー粒子の最表面
を測定する事が出来るもので、約5nmまでの深さを測定
する事が出来る。また、ここでは表面を5nmまでの深さ
として定義する。
くとも体積平均粒子径が0.5〜7.0μmの微粒子を使用
し、さらに一次粒子径が5〜200nmの微粒子を併用して
も良い。体積平均粒子径が0.5〜7.0μmの微粒子は具体
的には有機微粒子、無機微粒子、複合有機微粒子のいず
れでもよい。また、この体積平均粒径は好ましくは0.6
〜3.0μmである。有機微粒子としては乳化重合、ソープ
フリー重合、懸濁重合、シード重合等の重合法で作成し
たスチレン―アクリル重合体、アクリル重合体、弗素系
重合体、スチレン系重合体等がある。また、無機微粒子
としてはシリカ、酸化チタン、酸化アルミナ、酸化ジル
コニア、酸化マグネシウム、窒化炭素、窒化珪素、炭化
珪素、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム等が
ある。これらは疎水化されていても良い。複合有機微粒
子は、有機微粒子表面に酸化チタン等の微粒子を機械的
エネルギー等で固着したものである。
しては有機微粒子、無機微粒子のいずれでもよい。この
小粒径の微粒子としてはシリカ、酸化チタン、酸化アル
ミニウム等が好適であり、これらは疎水化されているこ
とが好ましい。
0.5〜7.0μmの微粒子ではトナーに対して0.1〜5.0wt
%、さらに一次粒子径が5〜200nmの微粒子ではトナー
に対して0.1〜1.0wt%が好適である。
均粒径で5〜15μmのものが使用される。
可能であるが、磁性一成分方式に好適であり、さらに、
薄層形成方式の現像方式に好適である。すなわち、トナ
ーと外添剤との摩擦が大きく発揮される現像方式であ
り、逆極性のトナーの発生の危険がある方式であるから
である。
領域で20〜500μmのトナー層を形成する方式である。こ
の薄層形成を行う場合には磁気の力を使用する磁性ブレ
ードや現像スリーブ表面にトナー層規制棒を押圧する方
式等がある。さらに、ウレタンブレードや燐青銅板等を
現像スリーブ表面に接触させトナー層を規制する方法も
ある。
層よりも大きくても小さくてもよい。さらに、現像バイ
アスとしてDC成分のみ付与する方式でも良いし、ACバイ
アスを印加する方式のいずれでもよい。
適している。また、高速複写に応ずる高速定着に適して
おり、高速定着として線速が200mm/sec以上のものにも
好適である。即ち高速定着においては定着ローラに静電
気が蓄積して静電オフセットが発生し、かつ定着速度20
0mm/sec以上でオフセットが顕著になるからである。
的に説明する。
させた荷電制御剤、粉砕によって平均粒径を調整した荷
電制御剤及び市販品(通常品)を使用し、下記配合にて
混練・粉砕・分級して体積平均粒径10μmのトナーを調
製した。
℃であり、スチレン・アクリル樹脂の軟化点は131℃で
ある。
に下記に示す配合で外添剤を添加し、混合して現像剤を
調製した。
された平均粒径1.0μmのスチレン・アクリル有機微粒子
表面に酸化チタン(一次粒子径=15nm)を静電気的に付着
した後に機械的衝撃力を付与して表面に固着したもの。
た平均粒径1.0μmのスチレン・アクリル微粒子 チタン酸ストロンチウム:平均粒径=1.3μmのもの。
の評価を実施した。
面に存在する荷電制御剤の量及び帯電量分布を評価し
た。表面に存在する荷電制御剤の量はESCAにて測定し、
測定された元素の量を使用して表面存在量を算出した。
また、E-SPARTアナライザにて帯電量分布を測定した。
帯電量分布の測定にはキャリアとして平均粒径が80μm
の鉄粉を使用し、トナー濃度が5.0%の条件で混合し、
振盪60sec後に測定した。分布は測定された帯電量分布
の測定結果から、面積を測定し全体に対する負帯電性成
分の面積比をもとめ、分布として評価した。これら表面
に存在する荷電制御剤の量及び帯電量分布に関する結果
を下記に示す。
の性能を評価した。評価に使用した機械は、現像器とし
てマグロール固定方式でスリーブのみ回転する方式で、
現像剤層規制方式として磁気力によって押圧されるトナ
ー搬送規制部材を使用しているものである。スリーブは
ステンレスで構成され、ブラスト処理されており、直径
は30φで、トナー搬送規制部材の直径は5φである。さ
らに、搬送されたトナー層の厚みは約150μmである。ま
た、感光体としては有機感光体を使用し、感光体と現像
剤層との間隙は300μmであり、現像バイアスとしてDC=
−500Vを印加し、ACバイアスとして周波数=2kHz、Vp-
p=1000Vを印加している方式である。
ロンコーテイングされたハードローラを使用し、下ロー
ラとしてシリコーンゴムで作製されたものを使用してい
る。定着の線速は350mm/secの条件で定着温度を上ロー
ラ温度で160℃一定となるように調整さたものを使用し
た。定着上ローラのクリーニング方式はシリコーンパッ
ドを押圧する方式を採用した。
字が書かれているパターンを500枚連続して印字し、休
止後の一枚目に発生する画像不良の有無で評価した。ま
た、定着率の測定はべた黒を印字し、テープにて画像を
剥離した前後の画像濃度変化から定着率を求めた。すな
わち、(剥離後の画像濃度/剥離前の画像濃度)×100
で示すものである。さらに、定着率測定にはメンディン
グテープを使用した。結果を下記に示す。
に於いては高速印字に於ける定着時のオフセットに問題
を発生せず、さらに良好な定着率が得られている。
Claims (1)
- 【請求項1】 少なくとも樹脂と着色剤と荷電制御剤を
有するトナー粒子に少なくとも体積平均粒子径が0.5〜
7.0μmの微粒子を添加混合してなる現像剤に於いて、該
荷電制御剤の体積平均粒径0.1〜5.0μmでありかつ該ト
ナー粒子表面に存在する荷電制御剤存在量が0.5〜5.0個
数%であることを特徴とする電子写真現像剤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34417992A JP3148958B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 電子写真現像剤 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34417992A JP3148958B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 電子写真現像剤 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06194880A JPH06194880A (ja) | 1994-07-15 |
| JP3148958B2 true JP3148958B2 (ja) | 2001-03-26 |
Family
ID=18367243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34417992A Expired - Lifetime JP3148958B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 電子写真現像剤 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3148958B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5376192B2 (ja) * | 2006-11-06 | 2013-12-25 | 株式会社リコー | 画像形成装置、それに用いられるキャリア、トナー、現像剤 |
| JP6385088B2 (ja) * | 2014-03-20 | 2018-09-05 | キヤノン株式会社 | 磁性トナー |
-
1992
- 1992-12-24 JP JP34417992A patent/JP3148958B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06194880A (ja) | 1994-07-15 |
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