JP3482095B2

JP3482095B2 - 静電荷像現像用トナー

Info

Publication number: JP3482095B2
Application number: JP03867297A
Authority: JP
Inventors: 浩文家村; 孝一小川; 克彦水嶋
Original assignee: Toyo Ink SC Holdings Co Ltd
Current assignee: Toyo Ink SC Holdings Co Ltd
Priority date: 1997-02-24
Filing date: 1997-02-24
Publication date: 2003-12-22
Anticipated expiration: 2017-02-24
Also published as: JPH10239892A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の適応する技術分野】本発明は電子写真法で作ら
れた静電潜像を可視像化する現像処理工程において使用
される静電荷像現像用トナーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真画像記録法による複写機やプリ
ンターの繰り返し作像工程においては、光導電性感光体
の静電潜像保持体表面に付着した転写紙からの紙粉や、
清掃行程で除去しきれなかったトナー、あるいは感光体
表面に存在する帯電工程で発生するオゾンによって破壊
された感光体残渣などを、十分に除去し、続く複写また
はプリントの工程において初期と同様のきれいな画像形
成がなされるようにしなければならない。

【０００３】このため、清掃手段には、十分な清掃が行
われるような工夫がなされている。清掃手段を二重に設
けたり、静電潜像保持体の性能を劣化させない限度に近
く迄少々激しい掻き落しを行うことも配慮されている。
例えば、ブレード・クリーニングでは、素材の硬度を高
めたり、エッジを鋭くしたり、逆に感光体など静電潜像
保持体への接触面積を大きくとったり、接触圧力を高く
したりして、素材やその作像機の仕様に適するように検
討がなされている。また、磁気刷毛を用いる清掃方法で
は、研磨効果によって上記のごとき汚れを除去すること
を考えて刷毛を構成する鉄粉に角の先鋭なものを用い
て、静電潜像保持体表面との接触幅を大きくとったり、
払拭速度を高くしたりする方法が試みられている。

【０００４】しかし、この様な方法は、効力としては有
効でも、装置が大きくなったり、それに伴ってコストが
上昇したり、更には市場の要求する長寿命化に適さなか
ったりすると云ったマイナス面を有している。更には、
副作用的なものとして感光体などの静電潜像保持体表面
の形状劣化に基ずく画質の低下をも生じ兼ねない。

【０００５】従って、静電潜像保持体表面の清掃を全て
清掃工程に委せるのではなく、感光体のような静電潜像
保持体表面と接触する機会のある現像工程にも分担させ
る方法が検討され実用化されて来ている。

【０００６】二成分現像剤を用いる乾式現像方法におい
ては、キャリアー粒子に、研磨効果を期待できるような
硬度が高く先鋭な角を有するものを用いたり、一成分現
像剤による現像法においては、トナーの帯電状態すなわ
ちその帯電符合と帯電量を必要かつ安定したものとする
ため、二成分現像剤と較べればトナー量に対する使用比
率は逆転し、僅か少量であり且つ非常に微粒子ではある
が、若干の外部添加剤（以後、外添剤と云う）を加え混
合して使用するのが通常であるので、この外添剤に研磨
効果を持ったものを用して清掃効果を発揮させる試みな
されている。

【０００７】この様な考えに基づいた技術手段として
は、研磨材として作用すると考られるチタン酸ストロン
チウムや酸化セリウム無機微粒子を焼結してから解砕さ
せて適当な比表面積にした微粒子をトナーに混合して用
いる方法（特公平3-10312 号公報、米国特許4,626,487
号）、無機微粒子として焼結により比表面積を一定範囲
に抑えたチタン酸ストンチウムと、これも一定範囲の比
表面積を有するシリカ微粒子を磁性トナーに混合したも
のをブレード・クリーニング法において用いる方法（特
公平3-10311 号公報）などが知られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、外添剤
に工夫を凝らして現像においても清掃効果を持たせるた
めの対策が試みられて来ているが、外添剤に期待される
清掃効果は、あくまでも付属的な機能であって、現像剤
としては、先ずは現像性能の安定・改良を第一とするこ
とにほかならない。すなわち、そもそも外添剤として無
機微粒子をトナーに混合する目的は、先述のようにトナ
ーの静電特性を適当に保って、安定に良好な現像画質を
得ること（キャリアー効果）と、現像剤貯蔵容器中に静
止状態に置かれトナーがそこで固定化されて現像部への
搬送が阻害されるのを防止するための流動性をトナーに
付与するにある。

【０００９】しかし、研磨効果を十分に発揮させるため
の材料選定を求めて行くと、今述べた外添剤としての必
要性能を犠牲にせざるを得ないことになる。そして往々
にして、必要性能と研磨効果との妥協点を見出す必要に
迫られることになる。本発明は、かかる見地において、
外添剤の主目的を十分に果たし、少しも本来の外添剤の
機能を失うことなく且つ清掃効果においても満足の行く
外添剤を開発しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、平均粒径０．
１〜２．０μｍ、比表面積３０〜４００ｍ^２／ｇの、先
鋭角を持った微粒子が集合した状態の無機微粒子（ａ）
を、ベンゾグアナミン樹脂で表面を処理したもの
（Ａ）、および平均粒径０．０１〜０．１μｍ、比表面
積５０〜３５０ｍ^２／ｇの無機微粒子（ｂ）を疎水化剤
で表面を処理したもの（Ｂ）を外添剤として加えたこと
を特徴とする静電荷像現像用トナーである。

【００１１】

【００１２】

【発明の実施の形態】

【００１３】本発明で用いることができる無機微粒子
（ａ）としては、ＢＥＴ測定法における平均粒径が０．
１〜２．０μｍ、比表面積が３０〜４００ｍ²／ｇであ
る酸化チタン、シリカ、酸化鉄、酸化クロム、酸化セリ
ウム、酸化亜鉛、アルミナ微粒子、等を挙げることが出
きる。これらのうち、アナターゼ型の酸化チタン、およ
びシリカ微粒子が中でも特に優れた効果を有する。な
お、これらの無機微粒子（ａ）は電顕観察によると先鋭
角を持った微粒子が集合した様子を呈しており、一見、
スポンジ状の表面状にも見え、その開孔部の縁が鋭く尖
っていた。

【００１４】平均粒径が０．１μｍ以下では、感光体へ
の研磨効果がなく、２．０μｍ以上では、現像材の流動
性を悪くし、現像器のスリーブ上での層厚を一定にする
ことができない。比表面積が３０ｍ²／ｇ以下では、研
磨効果および現像剤へのキャリア効果が著しく低下し、
４００ｍ²／ｇ以上では、感光体に傷を付けてしまう。

【００１５】本発明の無機微粒子（ａ）の有機被覆物質
としては、種々のものが利用出来るが、用いられるトナ
ーの正負帯電符合、帯電量に合わせた静電的組み合わせ
を考慮し、無機微粒子（ａ）との密着付着性をも考慮し
て、材質、分子量を選択する必要がある。

【００１６】負帯電用のトナー用の有機被覆物質に
は、正の摩擦帯電性を有するベンゾグアナミン樹脂を例
示することが出きる。有機被覆物質を無機微粒子（ａ）
に被覆する方法は、有機被覆物質が固体、液状を問わず
溶媒に適宜分散もしくは溶解させ、無機微粒子（ａ）と
混合させ、必要に応じて乾燥させる事である。

【００１７】具体的な被覆方法としては、一般的な浸漬
法、および流動床を利用したスプレーで吹きつける方法
等がある。無機微粒子（ａ）に用いる有機被覆物質量
は、無機微粒子１００重量部に対し０．１〜３０重量部
用いることができ、望ましくは、０．５〜２０重量部で
ある。０．１重量部〜３０重量部を外れると、現像性能
の安定が得られず、画像濃度、画像むら、かぶりが発生
し優れた画像を得ることができない。本発明の有機被覆
物質で表面処理した無機微粒子（Ａ）はトナー１００重
量部に対し、０．１重量部〜５重量部用いることがで
き、望ましくは０．５重量部〜３重量部である。

【００１８】研磨効果とキャリアー効果を自由に選択・
調節し得るようにするには、前記有機被覆物質の無機微
粒子（ａ）表面への付着量を変えることによって行われ
る。すなわち、無機微粒子（ａ）の表面への有機物質の
付着量を変えることで無機微粒子（ａ）の鋭い角の鋭さ
とその量とを調節することが出来、研磨効果を自由に選
択出来るし、有機物質の静電特性を選択することで、ト
ナーとのキャリアー効果をも種々に選択できる。

【００１９】しかし、無機微粒子（ａ）を有機被覆物質
で表面を処理したもの（Ａ）による研磨効果は、感光体
表面の物理的性質や、トナーの材質や形状、そして装置
に組み込まれる清掃機構の構造および清掃速度などのプ
ロセス条件によって変わるものである。本発明が、無機
微粒子（ａ）をキャリアー効果を調節するための有機被
覆物質で被覆して、研磨効果と共に適当なキャリアー効
果をも持たせることにあるので、それらの条件に合った
無機微粒子（ａ）を選択して使用するのが望ましい。

【００２０】また、研磨効果を調節する方法としては、
無機微粒子（ａ）に有機被覆剤での被覆度を調節する以
外に、平均粒径０．１〜２．０μｍ、比表面積５〜５０
ｍ²／ｇの無機微粒子（ｃ）に有機被覆物質で表面を処
理したもの（Ｃ）を等量以内の量で混合して用いること
で研磨効果を減少させる方向に調節することが出来る。
有機被覆物質および被覆方法および量は、無機微粒子
（ａ）に有機被覆物質で表面を処理したもの（Ａ）と同
様である。

【００２１】トナーに混合する外添剤の性能に研磨効果
を持たせることは、現像プロセスに清掃効果を加えるこ
とが出来、良画質保持上、非常に有効な技術であるが、
外添剤の効果で忘れてはならないのは、既述のようにト
ナーに対するキャリアー効果と共にトナーの流動性の改
良である。トナーがトナー貯蔵容器に入れられている
と、長時間静置されることによりトナー粒子同士が細密
充填化して固まりとなり流動性が減少して来る。そこ
で、トナー量に比べて僅かな量加えられる外添剤にトナ
ーの流動性を増進させることができる。

【００２２】本発明は、無機微粒子（ａ）を有機被覆物
質で表面を処理したもの（Ａ）と流動性増進用の平均粒
径０．０１〜０．１μｍ、比表面積５０〜３５０ｍ²／
ｇの無機微粒子（ｂ）を有機被覆物質または疎水化剤で
表面で処理したもの（Ｂ）を用いる外添剤の２成分で行
っている。

【００２３】本発明の無機微粒子（ｂ）としては、一般
に用いられているコロイダルシリカ以外に、例えば、アル
ミニウムオキサイドC 、ヒュームド酸化チタン、酸化ジルコニウム、ア
ナターゼ型酸化チタン、微粒子酸化亜鉛、超微粒子三酸化
アンチモン等を例示できる。

【００２４】これらは、その表面を疎水化して用いら
れるが、本発明において疎水化のために用いられる疎水
化剤は、ジシクロジメチルシラン、ヘキサメチルジシラ
ザン、メチルポリシロキサン、メチルハイドロジエンポ
リシロキサン、ｎ―デシルトリメトキシシラン、ｎ―デ
シルトリメトキシフロロシラン、イソプロピルトリイソ
ステアロイルチタネート、３―グリシドキシプロピルメ
チルジメトキシシラン、３―グリシドキシプロピルメチ
ルジメトキシシラン、２―（３，４―エポキシシクロヘ
キシル）エチルトリメトキシシラン、３―クロロプロピ
ルトリメトキシシラン、３―クロロプロピルエトキシシ
ラン、３―メタクリトキシプロピルトリメトキシシラ
ン、３―メルカプトプロピルトリメトキシシランであ
る。

【００２５】本発明における研磨効果を有する無機微粒
子（ａ）を有機被覆物質で表面を処理したもの（Ａ）と
同材質で粒径がトナーの流動性改良を目的とする無機微
粒子（ｂ）を有機被覆物質または疎水化処理剤で表面を
処理したもの（Ｂ）を用いると、流動性のみならず研磨
効果をも助長する効果が得られて有効である。この際、
この微粒子にも、有機被覆物質でその表面を被覆加工す
ることにより、キャリアー効果を更に改良することが出
来る。

【００２６】

【実施例】

【００２７】実施例１平均粒径が０．５μm で、その比表面積が１００ｍ²／
ｇのアナターゼ型酸化チタン微粒子１０ｇを、ベンゾグ
アナミン樹脂( 日本触媒社製：エポスター）1ｇをその
有機溶媒であるメチルエチルケトン 1、000 cc に溶解した溶液に
投入、攪拌、分散させた後、濾過して５時間真空乾燥し
た。この様にして作成したキャリアー化変性の研磨性外
添剤無機微粒子(A)100重量部に対し10重量部の疎水化処
理を施したコロイドシリカ微粉を流動性改良用外添材無
機微粒子(B) として混合したものを、負帯電型磁性トナ
ー100 重量部に対し3 重量％添加し、小型Ｖ型ミキサー
にて十分に混合して現像剤とした。

【００２８】そして、有機感光体ドラムを、清掃部の作
動を無効として1、000 プリント走行、プリント画面上
に、感光光体表面に付着した紙粉やトナー及び帯電行程
により発生したと考えられる劣化状態が、背景部汚れ、
画像画質むら、黒すじ、黒点などとして観察されたもの
を装着し、常温常湿の環境下でロングラン試験を開始
し、画質の変化を観察した。この試験においては清掃部
は正規の稼働をするようにして行った。初めのプリント
画質は予期したように、当初の劣化状態を再現するもの
であったが、次第に汚れが取れ、50枚位からは、標準画
質と同等の画質のプリントが得られ始めた。

【００２９】次いで、この実験を、30℃／85%RH の高温
高湿下と5 ℃／10%RH の低温低湿下で行った。その結
果、従来の外添剤の効果に研磨効果が有効に付加されて
作動していることが確認された。

【００３０】キャリアー化変性の研磨性外添剤無機微粒
子(A) の耐久性を次のようにして試験した。ベンゾグア
ナミン樹脂で被覆されたアナターゼ型酸化チタン微粒子
(A) と流動性改良用の疎水化処理されたコロイドシリカ
の混合物とを３重量％混合した負帯電型磁性トナーを、
ボールミルに入れ、磁製ボールと共に５時間攪拌した。
この方法は現像剤の耐久性の代用試験法であり、5、000
プリント時の現像剤の状態を表現しているものである。
その後、ボールミルから取り出し、ボールを除き、試験
用プリンターの現像剤容器に入れて、背景部地汚れ、画
像むら、黒すじ、黒点などの損なった画質を生じる表面
の汚れた感光体を用いてのロングラン・プリントを行っ
た。その結果、これらの不良画質が消失し良好な画質を
取り戻すまでのプリント数は、150 枚位になったが、研
磨磨効果やキャリアー効果は失われることなく、十分実
用域にあることが確認された。

【００３１】参考例１実施例１で作成した、アナターゼ型酸化チタンを有機被
覆した研磨材微粒子（Ａ）１００部に対して、それと同
様に有機被覆を施した平均粒径が１μｍで比表面積が１
０ｍ^２／ｇのルチル型酸化チタン微粒子（Ｃ）２０部を
混合し、これに更に平均粒径が０．０５μｍの疎水化処
理を施したルチル型酸化チタン微粒子３０部を加えて混
合し、負帯電型のトナー１００部に対して５部混合し、
実施例１と同様に乾式電子写真プリンターを用いてプリ
ント画像出し試験を行った。その結果、実施例１の時と
ほぼ同じ結果を得た。

【００３２】参考例２平均粒径が０．５μｍ、比表面積が４０ｍ^２／ｇの二酸
化珪素微粒子（水澤化学：ＡＭＴ―０８）１００ｇを、
３―アミノプロピルトリエトキシシラン（チッソ：サイ
ラエース３２１）のトルエン０．２％溶液１，０００ｃ
ｃ中に投入し、攪拌分散の後、濾過して、５時間真空乾
燥して、負帯電型キャリアー化変性の研磨型微粒子外添
剤を作成した。これを、正帯電用トナーに３重量％添加
し、更にトナーの流動性向上用に疎水化処理を施したア
ルミニウムオキサイドＣ（日本アエロジル）を１．５重
量％混合、攪拌した後、ポジポジ型の試験用複写機の現
像剤容器に入れ、３，０００枚のロングランテストを、
黒べた、文字、階調それぞれの試験用原稿を用いて常温
常湿の環境下で行った。

【００３３】用いた感光体には、予め清掃部の作用を弱
めて、感光体表面に紙粉ややトナーを付着させ、また帯
電による感光体表面の破壊による画質劣化をも有してい
ると見られる、複写画質が、背景部汚れや濃度むらなど
を有することを確認したものを装填して行った。複写を
始めると次第にこれらの汚れが除去されてきて、３０枚
ほどで正常画質が得られ出した。この様にして、研磨効
果と共にキャリアー効果も有効かつ良好であることを確
認した。

【００３４】比較例１実施例１で使用した平均粒径が０．５μｍ、その比表面
積が１００ｍ²／ｇのアナターゼ型酸化チタン微粒子を
何も有機物被覆処理せず、疎水化前のコロイダルシリカ
１００重量部に対しヘキサメチルジシラザン１０重量部の疎水化
処理を施した平均粒径０．０２μｍ、比表面積２００ｍ
²／ｇのシリカ微粉を流動性改良用外添剤として、負帯
電型磁性トナー１００重量部に対して、それぞれ２重量
部、０．５重量部添加して、小型Ｖ型ミキサーにて十分
に混合して現像剤とした。次いでこれを、２３℃／５０
％ＲＨの環境下で，反転画像型乾式電子写真プリンター
の現像部にセットした。実施例１と同様に、清掃部の作
動を無効として1,000 プリントし、プリント画面上に、
感光光体表面に付着した紙粉やトナー及び帯電行程によ
り発生したと考えられる劣化状態が、背景部汚れ、画像
画質むら、黒すじ、黒点などとして観察されたものを装
着し、常温常湿の環境下でロングラン試験を開始し、画
質の変化を観察した。この試験においては清掃部は正規
の稼働をするようにして行った。

【００３５】その結果、500 枚コピー時に十分な濃度が
得られないばかりか、感光体表面に傷を発生した。

【００３６】比較例２平均粒径が５μｍ、その比表面積が０．５ｍ²／ｇのシ
リコンカーバイト微粒子（不二見研磨材工業社製）１０
ｇをベンゾグアナミン樹脂（日本触媒社製）１ｇをその
有機溶媒であるメチルエチルケトン 1,000 ccに溶解した溶液に投
入、攪拌、分散させた後、濾過して５時間真空乾燥し
た。この様にして作成したキャリア化変性の研磨性外添
剤無機微粒子（Ａ）と１００重量部に対し１０重量部の
ヘキサメチルジシラザンで疎水化処理を施した平均粒径０．０２
μｍ、比表面積２００ｍ²／ｇのコロイダルシリカ微粉
を流動性改良用外添材無機微粒子（Ｂ）として負帯電型
磁性トナー100 重量部に対してそれぞれ、２重量部、
０．５型重量部添加して、小型Ｖ型ミキサーにて十分に
混合して現像剤とした。

【００３７】これを実施例１と同等の試験を行うべく、
作成した現像剤を現像器に投入してロングラン試験を行
ったところ、1,000 枚プリント時点で画像濃度は良好で
あったが、クリーニング不良を生じた。

【００３８】比較例３平均粒径が０．０５μｍ、その比表面積が３００ｍ²／
ｇのアナターゼ型酸化チタン（石原産業社製）１０ｇに
N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン１ｇをその有機
溶媒であるトルエン 1,000 cc に溶解した溶液に投入、攪
拌、分散させた後、濾過して７時間真空乾燥した。この
様にして作成したキャリア化変性の研磨性外添剤無機微
粒子(A) と１００重量部に対し１０重量部のヘキサメチルジシ
ラザンで疎水化処理を施した平均粒径０．０２μｍ、比
表面積２００ｍ²／ｇのコロイダルシリカ微粉を流動性
改良用外添材無機微粒子（Ｂ）として負帯電型磁性トナ
ー１００重量部に対してそれぞれ、２重量部、０．５重
量部添加して、小型Ｖ型ミキサーにて十分に混合して現
像剤とした。

【００３９】これを実施例１と同等の試験を行うべく、
作成した現像剤を現像器に投入してロングラン試験を行
ったところ、1,200 枚プリント時点で画像濃度は良好で
あったが、感光体上に傷を発生した。

【００４０】

【発明の効果】比表面積が３０〜４００ｍ^２／ｇと大き
く平均粒径が０．１〜２．０μｍ範囲にある先鋭角を持
った微粒子が集合した状態の無機微粒子が研磨効果に優
れていることを見出し、その表面を求めるキャリアー効
果を持つ有機被覆剤で被覆し、被覆の程度を任意に調節
出来るようにして、夫々の複写機なりプリンターの電子
写真プロセス仕様に適合した最適な研磨効果とキャリア
ー効果を共に有するキャリアー化変性の研磨型外添剤を
開発し、正負両帯電型のものを試作し高温高湿・常温常
湿・低温低湿の３環境下において検証し、その効果が当
初の目標に到達していることを確認した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者水嶋克彦東京都中央区京橋二丁目３番13号東洋インキ製造株式会社内 (56)参考文献特開平８−220799（ＪＰ，Ａ) 特開平７−56380（ＪＰ，Ａ) 特開平５−188633（ＪＰ，Ａ) 特開平４−44053（ＪＰ，Ａ) 特開平５−346682（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 9/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】平均粒径０．１〜２．０μｍ、比表面積３
０〜４００ｍ^２／ｇの、先鋭角を持った微粒子が集合し
た状態の無機微粒子（ａ）を、ベンゾグアナミン樹脂で
表面を処理したもの（Ａ）、および平均粒径０．０１〜
０．１μｍ、比表面積５０〜３５０ｍ^２／ｇの無機微粒
子（ｂ）を疎水化剤で表面を処理したもの（Ｂ）を外添
剤として加えたことを特徴とする静電荷像現像用トナ
ー。
【請求項２】無機微粒子（ａ）として、アナターゼ型の
酸化チタン微粒子を用いることを特徴とする請求項１記
載の静電荷像現像用トナー。
【請求項３】無機微粒子（ａ）として、湿式合成法によ
り得られた二酸化珪素を用いたことを特徴とする請求項
１記載の静電荷像現像用トナー。