JP4036339B2 - 磁性トナーの製造方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、従来の球状のマグネタイト粒子は、磁性トナーを構成した場合に、黒色度が乏しい一方、高温高湿下、例えば35℃、85%RHの環境条件下において、帯電量が低下したり、像流れが発生しやすくなったりするなどの問題が見られた。
また、マグネタイト粒子中のSiを偏在させることにより、高解像度のトナーや、残留磁化がより低く、電気抵抗が高いマグネタイト粒子が提案されている(例えば、特許文献5および6参照)。
また、八面体マグネタイト粒子中のSiを偏在させることにより濃度が高く、カブリのないトナーが提案されている(例えば、特許文献7参照)。
さらに、特開平2000−335922号公報においては、多面体あるいは球形の磁性粉に、Mn、Ti、Mg、Co、Ni、Si、Cr、Al等を、磁性粉の総量に対して、0.1〜5重量%添加し、かつ添加元素合計で10重量%以下としたトナーが提案されている(例えば、特許文献8参照)。
しかしながら、マグネタイト粒子に、SiやAl成分を添加使用した場合、マグネタイト粒子の吸湿性が高まって、高温高湿下において、帯電量が低下したり、像流れが発生しやすくなったりするなどの問題が見られた。
例えば、Pを、Feに対して、0.05〜5重量%添加した6、8、12面体の磁性粉が開示されている(例えば、特許文献9参照)。
また、Mgを、Feに対して、0.1〜5重量%添加し、かつ平均粒径が0.1〜0.25μmである六面体の磁性粉が開示されている(例えば、特許文献10参照)。
さらに、PおよびAlを、Feに対して、0.1〜5重量%添加し、かつ残留磁化(σr)と、比表面積(SSA)とが、下記関係式(3)を満足することを特徴とする六面体の磁性粉が開示されている(例えば、特許文献11参照)。
σr/SSA<0.9 (3)
しかしながら、提案された磁性粉はいずれも、感光体の硬さ等を規定していないために、磁性トナーとして使用した場合、感光体を過度に研磨するという問題点が見られた。また、提案された磁性粉はいずれも、マグネタイト粒子に対してP、PおよびAl、あるいはMgを添加しなければならず、マグネタイト粒子の分散性は向上するものの、吸湿性が高まって、磁性トナーを構成した場合の、高温高湿下における帯電量が低下したり、像流れが発生しやすくなったりするなどの問題が見られた。さらに、特許文献11で規定するσr/SSAの値では小さすぎて、アモルファスシリコン感光体を表面研磨するには、不十分であるという問題が見られた。
σr=0.92×SSA+b (4)
(b=1.6〜3)
しかしながら、提案された磁性粉は、有機感光体の高温高湿下の像流れ等を防止するには比較的効果的であるが、アモルファスシリコン感光体の表面研磨には、不十分であった。
しかしながら、このような金属原子のうち、ZnおよびCuは特に重要であるが、Ti、Mg、Si、Co、Ni、Crについても意図的に添加しない場合、製造における管理条件が過度に厳格になったり、あるいは得られる酸化鉄粒子の分散性が低下したりする場合が見られた。また、開示された酸化鉄粒子は、残留磁化(σr)や比表面積(SSA)の関係を何ら考慮していないために、アモルファスシリコン感光体等を用いて現像した場合に、高温高湿下において、帯電量や画像濃度が著しく低下するという問題が見られた。
そこで、本発明の発明者は、従来の課題を鋭意検討した結果、磁性トナーに含まれる磁性粉中の金属原子量を最適化し、従来の知見とは異なる態様とすることによって、高温高湿下においても、優れた帯電特性や画像特性が得られることを見出し、本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明は、アモルファスシリコン感光体等に適用した場合に、高温高湿下においても、優れた帯電特性や1ドット再現性を示すことができる磁性トナーの製造方法を提供することを目的とする。
すなわち、磁性トナーの製造方法において、磁性トナーに含まれる磁性粉中のZnおよびCuのそれぞれの含有量を最適化し、従来の知見とは異なる態様とすることによって、高温高湿下においても、優れた帯電特性や画像特性を得ることができる。
また、六面体粒子および八面体粒子の混合物を所定範囲で使用することにより、残留磁化(σr)や比表面積(SSA)等の値の調整をさらに容易にすることができる。
なお、従来技術の説明において上述したように、特開2000−335922号公報には、ZnおよびCu等の添加量をマグネタイト粒子の総量に対して、0.1〜5重量%の範囲内の値にしなければならない旨の記載があるが、むしろかかる見解と異なる数値範囲とすることにより、アモルファスシリコン感光体等に適用した場合に、高温高湿下においても、優れた帯電特性や1ドット再現性を示すことができる磁性トナーが得られるという事実に基づいたものである。
このように構成することにより、磁性粉の分散性が向上するとともに、高温高湿下における帯電特性や画像特性の阻害を少なくできる。
なお、従来技術の説明において上述したように、特開2000−335922号公報には、Tiの添加量をマグネタイト粒子の総量に対して、0.1〜5重量%の範囲内の値にしなければならない旨の記載があるが、むしろかかる見解と異なる数値範囲とすることにより、アモルファスシリコン感光体等に適用した場合に、高温高湿下においても、優れた帯電特性や1ドット再現性を示すことができる磁性トナーが得られるという事実に基づいたものである。
このように構成することにより、磁性粉の分散性が向上するとともに、高温高湿下における帯電特性や画像特性の阻害を少なくできる。
なお、従来技術の説明において上述したように、特開平6−144840号公報、特開平10−101339号公報、および特開2000−335922号公報には、それぞれMg、PおよびSiの添加量をマグネタイト粒子の総量に対して、0.1〜5重量%の範囲内の値にしなければならない旨の記載があるが、むしろかかる見解と異なる数値範囲とすることにより、アモルファスシリコン感光体等に適用した場合に、高温高湿下においても、優れた帯電特性や1ドット再現性を示すことができる磁性トナーが得られるという事実に基づいたものである。
このように構成することにより、磁性粉の分散性が向上するとともに、高温高湿下における帯電特性や画像特性の阻害を少なくできる。
なお、従来技術の説明において上述したように、特開2000−335922号公報には、Co、Ni、Cr、およびSnの添加量をマグネタイト粒子の総量に対して、0.1〜5重量%の範囲内の値にしなければならない旨の記載があるが、むしろかかる見解と異なる数値範囲とすることにより、アモルファスシリコン感光体等に適用した場合に、高温高湿下においても、優れた帯電特性や1ドット再現性を示すことができる磁性トナーが得られるという事実に基づいたものである。
0.9<σr/SSA≦1.2 (1)
このように構成すると、多面体粒子における残留磁化(σr)と、比表面積(SSA)との関係を考慮しているため、アモルファスシリコン感光体等に適用した場合に、高温高湿下においても、優れた帯電特性や画像特性を得ることができる。
なお、従来技術の説明において上述したように、特開平10−101339号公報には、σr/SSAの値を0.9以下の値にしなければならない旨の記載があるが、むしろかかる見解と異なる数値範囲とすることにより、アモルファスシリコン感光体等に適用した場合に、高温高湿下においても、優れた帯電特性や1ドット再現性を示すことができる磁性トナーが得られるという事実に基づいたものである。
σr<0.92×SSA+b (2)
(b=1.6〜3)
このように構成することにより、アモルファスシリコン感光体等に適用した場合に、高温高湿下においても、優れた帯電特性や1ドット再現性を示すことができる磁性トナーを得ることができる。
なお、従来技術の説明において上述したように、特開平3−201509号公報には、σr=0.92×SSA+b(b=1.6〜3)の関係式を満足しなければならない旨の記載があるが、むしろかかる見解と異なる数値範囲とすることにより、アモルファスシリコン感光体等に適用した場合に、高温高湿下においても、優れた帯電特性や1ドット再現性を示すことができる磁性トナーが得られるという事実に基づいたものである。
このように構成することにより、残留磁化(σr)や比表面積(SSA)等の値の調整を容易にすることができる。したがって、アモルファスシリコン感光体に適用した場合に、六面体粒子および八面体粒子の相互作用により、高温高湿下において、優れた帯電特性や1ドット再現性を示すことができる磁性トナーを容易に得ることができる。
このように構成することにより、関係式(1)および(2)を容易に満足し、アモルファスシリコン感光体に適用した場合に、高温高湿下において、優れた帯電特性や1ドット再現性を示すことができる磁性トナーを得ることができる。
このように構成することにより、残留磁化(σr)や比表面積(SSA)等の値の調整をさらに容易にすることができる。また、このように磁性粉の平均粒径を制御することにより、磁性粉の取り扱いのみならず、製造自体も容易となる。
このように構成することにより、関係式(1)および(2)を容易に満足し、アモルファスシリコン感光体に適用した場合に、高温高湿下において、優れた帯電特性や1ドット再現性を示すことができる磁性トナーを得ることができる。
このように構成することにより、関係式(1)および(2)を容易に満足し、アモルファスシリコン感光体に適用した場合に、高温高湿下において、優れた帯電特性や1ドット再現性を示すことができる磁性トナーを得ることができる。
第1の実施形態は、バインダー樹脂と、少なくともZnおよびCuを含む磁性粉と、からなる磁性トナーの製造方法において、磁性粉に含まれるZnおよびCuの含有量をそれぞれ1〜70ppmの範囲内の値とするとともに、磁性粉が、六面体粒子および八面体粒子の混合物からなり、当該六面体粒子および八面体粒子の混合比率を、重量比で、20:80〜80:20の範囲内の値とする工程を含むことを特徴とする磁性トナーの製造方法である。
第1の実施形態に使用する磁性トナーは、実条件に合わせて、例えば、バインダー樹脂と、ワックス類と、電荷制御剤と、磁性粉と、からなるトナー粒子に対して、無機酸化物が外添してあることが好ましい。
(1)−1 種類
第1の実施形態に使用するトナーに使用するバインダー樹脂の種類は特に制限されるものではないが、例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系共重合体、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、N−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂等の熱可塑性樹脂を使用することが好ましい。
また、バインダー樹脂において、重量平均分子量として、二つの分子量ピーク(低分子量ピークと、高分子量ピークと称する。)を有することが好ましい。具体的に、低分子量ピークが3、000〜20、000の範囲内であり、もう一つの高分子量ピークが300、000〜1、500、000の範囲内であり、Mw(重量平均分子量)/Mn(数平均分子量)が10以上あるものが好ましい。平均分子量ピークがこのような範囲内にあれば、トナーを容易に定着させることができ、また、耐オフセット性を向上させることもできる。尚、バインダー樹脂の平均分子量は、分子量測定装置(GPC)を用いて、カラムからの溶出時間を測定し、標準ポリスチレン樹脂を用いて予め作成しておいた検量線と照らし合わせることにより、求めることができる。
また、バインダー樹脂において、軟化点を110〜150℃の範囲内の値とすることが好ましく、120〜140℃の範囲内の値とすることがより好ましい。
この理由は、かかるバインダー樹脂の軟化点が110℃未満では、得られたトナー同士が融着し、保存安定性が低下する場合があるためである。一方、バインダー樹脂の軟化点が150℃を超えると、トナーの定着性が乏しくなる場合があるためである。
また、バインダー樹脂のガラス転移点(Tg)を55〜70℃の範囲内の値とすることが好ましく、58〜68℃の範囲内の値とすることがより好ましい。この理由は、かかるバインダー樹脂のガラス転移点が55℃未満では、得られたトナー同士が融着し、保存安定性が低下する場合があるためである。一方、バインダー樹脂のガラス転移点が70℃を超えると、トナーの定着性が乏しくなる場合があるためである。
なお、バインダー樹脂の軟化点やガラス転移点は、示差走査熱量計(DSC)を用いて、吸熱ピ−ク位置や比熱の変化点から求めることができる。
(2)−1 種類
また、トナーにおいて、定着性やオフセット性の効果を求めることから、ワックス類を添加することが好ましい。
このようなワックス類の種類としては、特に制限されるものではないが、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、フッ素樹脂系ワックス、フィッシャートロプッシュワックス、パラフィンワックス、エステルワックス、モンタンワックス、ライスワックス等の一種単独または二種以上の組み合わせが挙げられる。
また、ワックス類の添加量についても特に制限されるものではないが、例えば、トナー全体量を100重量%としたときに、ワックス類の添加量を1〜5重量%の範囲内の値とするのが好ましい。
この理由は、かかるワックス類の添加量が1重量%未満の値となると、定着ロールへのオフセットや、像スミアリング等を効率的に防止することができない場合があるためである。一方、かかるワックス類の添加量が5重量%を超えると、トナー同士が融着してしまい、保存安定性が低下する場合があるためである。
したがって、ワックス類の添加量を、トナー全体量を100重量%としたときに、1.5〜3.5重量%の範囲内の値とするのがより好ましく、2〜4重量%の範囲内の値とするのがさらに好ましい。
(3)−1 種類
また、トナーにおいて、帯電レベルや帯電立ち上がり特性(短時間で、一定の電荷レベルに帯電するかの指標)が著しく向上し、耐久性や安定性に優れた特性等が得られる観点から、電荷制御剤を添加することが好ましい。
このような電荷制御剤の種類としては、特に制限されるものではないが、例えば、ニグロシン、第四級アンモニウム塩化合物、樹脂にアミン系化合物を結合させた樹脂タイプの電荷制御剤等の正帯電性を示す電荷制御剤を使用することが好ましい。
また、トナーの全体量を100重量%としたときに、電荷制御剤の添加量は、1.5〜15重量%の範囲内の値とするのが好ましい。電荷制御剤の添加量が1.5重量%未満となると、トナーに対して、安定して帯電特性を付与することが困難となり、画像濃度が低くなったり、耐久性が低下したりする場合がある。また、分散不良が起こりやすく、いわゆるカブリの原因となったり、感光体汚染が激しくなたったりする場合がある。一方、電荷制御剤の添加量が15重量%を超えると、耐環境性、特に高温高湿下での帯電不良、画像不良となり、感光体汚染等の欠点が生じやすくなる場合がある。
(4)−1 種類
また、磁性トナーに用いられる磁性粉の種類としては、公知のものをトナー中に分散させ磁性トナーとして構成することができる。
好ましい磁性粉としては、フェライト、マグネタイト、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性を示す金属もしくは合金、またはこれらの強磁性元素を含む化合物、あるいは、強磁性元素を含まないが適当な熱処理を施すことによって強磁性を示すようになる合金等を挙げることができる。
六面体粒子および八面体粒子の混合物からなる磁性粉が、ZnおよびCuを含むとともに、当該ZnおよびCuの含有量をそれぞれ1〜70ppmの範囲内の値とすることを特徴とする。
この理由は、かかるZnおよびCuの含有量が70ppmを超えると、磁性トナーの耐湿性が低下し、特に高温高湿条件下での帯電量が低下する場合があるためである。ただし、かかるZnおよびCuの含有量が過度に少なくなると、ZnおよびCuの添加効果が発現せずに、磁性粉の分散性等が向上しない場合があるためである。
したがって、磁性粉に含まれるZnおよびCuの含有量を5〜50ppmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
この理由は、かかるTiの含有量が500ppmを超えると、磁性トナーの耐湿性が低下し、特に高温高湿条件下での帯電量が低下する場合があるためである。
ただし、かかるTiの含有量が過度に少なくなると、Tiの添加効果が発現せず、磁性粉の分散性が向上しない場合がある。
したがって、磁性粉に含まれるTiの含有量を1〜300ppmの範囲内の値とすることがより好ましく、5〜200ppmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
この理由は、かかるMg、SiおよびPの含有量が500ppmを超えると、磁性トナーの耐湿性が低下し、特に高温高湿条件下での帯電量が低下する場合があるためである。ただし、かかるMg、SiおよびPのいずれかの含有量が過度に少なくなると、添加効果が発現せず、磁性粉の分散性等が向上しない場合がある。
したがって、磁性粉に含まれるMg、SiおよびPの含有量を1〜300ppmの範囲内の値とすることがより好ましく、5〜200ppmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
この理由は、かかるCo、Ni、Cr、およびSnの含有量が100ppmを超えると、磁性トナーの耐湿性が低下し、特に高温高湿条件下での帯電量が低下する場合があるためである。ただし、かかるCo、Ni、Cr、およびSnのいずれかの含有量が過度に少なくなると、添加効果が発現せず、磁性粉の分散性等が向上しない場合がある。
したがって、磁性粉に含まれるCo、Ni、Cr、およびSnの含有量を1〜70ppmの範囲内の値とすることがより好ましく、5〜50ppmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、磁性粉として、多面体の磁性粉を使用する。この理由は、このような多面体の磁性粉を使用することにより、アモルファスシリコン感光体に対する適度な研磨力を発揮し、高温高湿下において、優れた帯電特性や1ドット再現性を示すことができる磁性トナーを得ることができるためである。
ただし、磁性粉が十面体以上となると、磁性粉が丸みを帯びてきて、アモルファスシリコン感光体に対する研磨力が低下する場合がある。したがって、磁性粉として、六面体粒子および八面体粒子を使用する。また、六面体粒子および八面体粒子の磁性粉であれば、製造条件を適宜調整することにより、効率良く製造することができるという利点も得られる。
また、六面体粒子または八面体粒子を使用する上で、図1および図2に示すように、六面体粒子および八面体粒子の混合物を使用する。この理由は、残留磁化(σr)や比表面積(SSA)等の値の調整が容易になって、アモルファスシリコン感光体に適用した場合に、高温高湿下において、優れた帯電特性や1ドット再現性を示すことができる磁性トナーを得ることができるためである。すなわち、六面体粒子および八面体粒子を適当に混合することにより、それぞれ相互に補って、単独では得られない残留磁化(σr)や比表面積(SSA)の値が得られるためである。
この理由は、かかる六面体粒子および八面体粒子の混合比率が、20:80未満の値になると、八面体粒子の添加効果が発現されない場合があるためであり、一方、かかる混合比率が、80:20よりも大きな値になると、六面体粒子の添加効果が発現されない場合があるためである。
また、磁性粉の比表面積(SSA)を8〜12m2/gの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる磁性粉の比表面積(SSA)が8m2/g未満の値となると、アモルファスシリコン感光体に対する研磨力が低下する場合があるためである。一方、かかる磁性粉の比表面積(SSA)が12m2/gを超えると、磁性粉が凝集しやすくなって、バインダー樹脂との混合分散が困難となる場合があるためである。
したがって、磁性粉の比表面積(SSA)を8.5〜11m2/gの範囲内の値とするのがより好ましく、9.0〜10m2/gの範囲内の値とするのがさらに好ましい。
なお、かかる磁性粉の比表面積は、BET法により測定することができる。
また、磁性粉の保持力(Hc)を70〜120kA/mの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる磁性粉の保持力(Hc)が70kA/m未満の値となると、1ドット再現性が低下する場合があるためである。一方、かかる磁性粉の保持力(Hc)が120kA/mを超えると、磁性粉が凝集しやすくなって、バインダー樹脂との混合分散が困難となる場合があるためである。
したがって、磁性粉の保持力(Hc)を80〜110kA/mの範囲内の値とするのがより好ましく、85〜100kA/mの範囲内の値とするのがさらに好ましい。
なお、かかる磁性粉の保持力(Hc)は、5kOeの外部磁場をかけた場合に測定される値である。
また、磁性粉の残留磁化(σr)を8.5〜12emu/gの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる磁性粉の残留磁化(σr)が8.5emu/g未満の値となると、使用可能な磁性粉の種類が過度に制限される場合があるためである。一方、かかる磁性粉の残留磁化(σr)が12emu/gを超えると、磁性粉が凝集しやすくなって、バインダー樹脂との混合分散が困難となる場合があるためである。
したがって、磁性粉の残留磁化(σr)を9.0〜11emu/gの範囲内の値とするのがより好ましく、9.5〜10.5emu/gの範囲内の値とするのがさらに好ましい。
なお、かかる磁性粉の残留磁化(σr)および後述する磁性粉の飽和磁化(σs)は、5kOeの外部磁場をかけた場合に測定される値である。
この理由は、かかる磁性粉の飽和磁化(σs)が70emu/g未満の値となると、1ドットの再現性が著しく低下する場合があるためである。一方、かかる磁性粉の飽和磁化(σs)が100emu/gを超えると、磁性粉が凝集しやすくなって、バインダー樹脂との混合分散が困難となる場合があるためである。
したがって、磁性粉の飽和磁化(σs)を75〜95emu/gの範囲内の値とするのがより好ましく、80〜90emu/gの範囲内の値とするのがさらに好ましい。
すなわち、磁性粉の残留磁化(σr)(emu/g)に対する比表面積(SSA)(m2/g)の比率が下記関係式(1)を満足することが好ましい。
0.9<σr/SSA≦1.2 (1)
また、磁性粉の残留磁化(σr)と、比表面積(SSA)とが、下記関係式(2)を満足することが好ましい。
σr<0.92×SSA+b (2)
(b=1.6〜3)
この理由は、磁性粉がこのように関係式(1)および関係式(2)、あるいはいずれか一方の関係式を満足することにより、1ドット再現性に優れるとともに、感光体に対して適度な研磨力を発揮して、高温高湿下においても、優れた帯電特性や画像特性を得ることができるためである。
また、磁性粉の平均粒径を0.1〜0.3μmの範囲内の値とするのが好ましい。この理由は、かかる磁性粉の平均粒径が0.1μmの値となると、磁性粉が凝集しやすくなって、バインダー樹脂との混合分散が困難となる場合があるためである。一方、かかる磁性粉の平均粒径が0.3μmを超えると、製造時間が過度に長くなったり、磁性トナーの粒径が均一化しない場合があるためである。
したがって、磁性粉の平均粒径を0.15〜0.25μmの範囲内の値とするのがより好ましく、0.18〜0.23μmの範囲内の値とするのがさらに好ましい。
また、磁性粉の表面を、チタン化合物やシラン化合物などの表面処理剤で表面処理することが好ましい。このように表面処理することにより、磁性粉の吸湿性や分散性を改善することができるためである。
好ましいチタン化合物としては、イソプロピルトリイソステアロイルチタン、ビニルトリメトキシチタン、ナフチルトリメトキシチタン、フェニルトリメトキシチタン、メチルトリメトキシチタン、エチルトリメトキシチタン、プロピルトリメトキシチタン、イソブチルトリメトキシチタン、オクタデシルトリメトキシチタン等の一種単独または二種以上の組み合わせが挙げられる。
また、好ましいシラン化合物としては、ビニルトリメトキシシラン、ナフチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン等の一種単独または二種以上の組み合わせが挙げられる。
また、磁性粉の添加量を、磁性トナーの全体量を100重量%としたときに、30〜60重量%の範囲内の値とするのが好ましい。
この理由は、かかる磁性粉の添加量が30重量%未満の値になると、1ドット再現性が著しく低下する場合があるためである。一方、かかる磁性粉の添加量が60重量%を超えると、帯電量、特に高温高湿条件下での帯電量が低下する場合があるためである。
したがって、磁性粉の添加量を、磁性トナーの全体量を100重量%としたときに、35〜55重量%の範囲内の値とするのがより好ましく、40〜50重量%の範囲内の値とするのがさらに好ましい。
(1)種類
トナーには、測定対象であって、定着ロールを汚染する要因となるものの、帯電特性、流動特性および研磨特性等を改善するために、酸化チタン、シリカ、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛等の無機酸化物からなる外添粒子を添加することが好ましい。
また、これらの無機酸化物からなる外添粒子は、トナーの流動性や保存安定性をさらに向上させる目的で、コロイダルシリカや疎水性シリカ、あるいはシランカップリング剤やチタンカップリング剤等によって、表面処理することも好ましい。
また、外添剤の添加量を、トナー粒子100重量部に対して、0.5〜15.0重量部の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる外添剤の添加量が0.5重量部未満では、研磨不足となり、高温高湿時において像流れが発生し、画像欠陥が生じ易くなる場合があるためである。一方、かかる外添剤の添加量が、15重量部を超えると、トナーの流動性が極端に悪化するため、画像濃度低下、耐久性悪化の弊害を招く場合があるためである。
したがって、外添剤の添加量を、トナー粒子100重量部に対して、0.7〜10.0重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、0.9〜5.0重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、磁性トナーの平均粒径は特に制限されるものではないが、例えば、5〜12μmの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる磁性トナーの平均粒径が5μm未満の値となると、磁性トナーの帯電特性や流動特性が低下し、さらには、外添粒子の遊離率が高まる場合があるためであり、一方、かかる磁性トナーの平均粒径が12μmを超えると、トナーの流動性が低下する場合があるためである。
したがって、磁性トナーの平均粒径を、6〜11μmの範囲内の値とすることがより好ましく、7〜10μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
(1)タイプ1
磁性トナーを現像する一つのタイプは、図3に示すように、主として、導電性基体61と、光導電層63と、表面層65とから構成してあるアモルファスシリコン感光体であることが好ましい。そして、当該アモルファスシリコン感光体の動的押込み硬さを300〜1,000Kgf/mm2の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかるアモルファスシリコン感光体の動的押込み硬さが300Kgf/mm2未満の値となると、多面体の磁性粉を含む磁性トナーによって、過度に磨耗する場合があるためである。一方、かかるアモルファスシリコン感光体の動的押込み硬さが1,000Kgf/mm2を超えると、化学的安定性に欠ける場合があるためである。
したがって、かかるアモルファスシリコン感光体の動的押込み硬さを400〜800Kgf/mm2の範囲内の値とすることがより好ましく、500〜7000Kgf/mm2の範囲内の値とするこがさらに好ましい。
また、磁性トナーを現像するのに好ましい感光体の別のタイプは、図4に示すように、導電性基体71と、光導電層73と、表面層77とから構成してあるとともに、表面層77の動的押込み硬さを10〜300Kgf/mm2未満の範囲内の値とするとともに、光導電層73に向かって、すなわち図4において、動的押込み硬さの高い第1の範囲76から、動的押込み硬さの低い第2の範囲75に向かって、徐々に硬度が高めてあるアモルファスシリコン感光体70である。
この理由は、このように表面層自体の動的押込み硬さが10〜300Kgf/mm2未満の値であっても、内部の動的押込み硬さを300Kgf/mm2以上の値とすることにより、表面層の磨耗耐性を向上させることができ、結果として、多面体の磁性粉を含む磁性トナーによって、過度に磨耗することを抑制することができるためである。
したがって、かかる光導電層に向かって、徐々に硬度が高めてあるアモルファスシリコン感光体の場合、表面層の動的押込み硬さを50〜200Kgf/mm2の範囲内の値とすることがより好ましく、70〜150Kgf/mm2の範囲内の値とするこがさらに好ましい。
以下、第1の実施形態において既に説明した内容は省略し、第2の実施形態として、異なる点を説明する。
(1)構成
画像形成方法を実施するにあたり、図5に示すような画像形成装置1に対して好適に使用することができる。すなわち、かかる画像形成装置1には、図5上、時計回りに回転するアモルファスシリコン感光体(感光体)9の周囲に、回転方向に沿って、現像器10、転写ローラ19、クリーニングブレード13、及び帯電ユニット8が配設されている。そして、現像器10には、現像ローラ32が配設され、該現像ローラ32の表面は、アモルファスシリコン感光体9の表面と所定間隔離間しているとともに、この現像器10に対して、トナーコンテナ31から適宜所定量のトナーが供給可能に構成されていることが好ましい。
なお、図6は、図5におけるアモルファスシリコン感光体9の周辺部を容易に理解できるように示した、拡大図である。
また、画像形成装置1の下部には、後述する該装置を制御するための制御回路71が収納される基部54が設けられており、該基部54の上側には、記録紙コンテナ55が外部から着脱可能に配置されている。この記録紙コンテナ55には、転写前の記録紙を収納するための収納庫14が設けられていることが好ましい。
そして、押圧バネ52上に載置された記録紙は、搬送ローラ53及び15により、通路16および17を通って補助ローラ30に対面して設けられているレジストローラ18まで搬送されるように構成されている。
また、定着後の記録紙は、搬送ローラ25、26により通路27を通って、さらにローラ28、29により転写済記録紙集積庫6に集積されるように構成されていることが好ましい。
さらにまた、画像記録装置1の上部には、各種情報を表示する表示部47、インストールスイッチ48及び電源スイッチ49が設けられていることが好ましい。
このように構成された画像記録装置1は、電源スイッチ49を開閉することにより、メインモータ(図示しない)が、駆動を開始し、スタートスイッチ(図示しない)によりアモルファスシリコン感光体9が時計方向に回転して、光学伝送機構5が、感光体9の表面上に、画像を形成することができるように構成してあることが好ましい。
そして、形成された画像は、現像器10の現像ローラ32によって現像され、現像されたトナー画像は、転写ローラ19によって記録紙に転写される。さらにトナーが転写された記録紙は、定着ローラ23、24によって、定着固定され、ローラ25、27、28、29により集積庫6に搬送されて集積されることになる。なお、現像ローラ32によって、現像されなかったトナーは、クリーニングブレード13により回収されることになる。
したがって、正帯電型感光体において、このようにアナターゼ型酸化チタンおよびルチル型酸化チタンが外添されたトナーを用いて画像形成することにより、長期間にわたってトナー付着や画像流れを有効に防止することができる。
第2の実施形態で使用する静電潜像現像用トナーは、バインダー樹脂と、磁性粉とからなる磁性トナーであって、磁性粉に含まれるZnおよびCuの含有量を100ppm以下の値とした磁性トナーであれば好適に使用することができるが、詳細は、第1の実施形態で説明したのと同様の内容とすることができる。
1.トナーの作成
(1)トナー粒子の作成
以下の配合割合となるように、スチレン/アクリル樹脂と、ポリエチレンワックスと、電荷制御剤とを2軸押出機にて溶融混練し、その後、これを冷却した。次いで、粉砕工程、分級工程を経て、平均粒径7μmのトナー粒子を得た。
なお、磁性粉としては、表1に示すような金属原子を含む六面体粒子と八面体粒子との混合物(重量比70/30)を使用した。また、これらの混合物における比表面積や残留磁化の値等の特性を併せて表1に示す。
1)スチレン/アクリル樹脂 96重量部
2)ポリエチレンワックス 3重量部
3)電荷制御剤 1重量部
4)磁性粉 40重量部
得られたトナー粒子100重量部に対して、ヘンシェルミキサーを用いて粒状酸化チタンおよび針状導電性粒子をそれぞれ以下の配合となるように均一に外添して、トナーを作成した。
1)トナー粒子 100重量部
2)酸化チタン 1.4重量部
3)シリカ 1.0重量部
得られたトナーを磁性一成分現像剤として構成し、以下のように帯電量を測定した。また、アモルファスシリコン感光体搭載京セラ製ページプリンタ(FS−3750)を用いて印刷し、以下のように画像特性および1ドット再現性を評価した。得られた結果を表1に示した。
なお、FS−3750のアモルファスシリコン感光体の動的押し込み硬さを、超微小硬度計DUH−201(島津製作所製)を用いて測定し、300Kgf/mm2であることを確認した。
QMメーター(Torek社製)を用いて、現像マグローラー上の磁性トナーを直接吸引して測定した。なお、表1中の帯電量1は、20℃×50%RH、帯電量2は、35℃×85%RHの環境条件にそれぞれ測定した帯電量の値である。
アモルファスシリコン感光体搭載京セラ製ページプリンタ(FS−3750)を用い、得られた磁性トナーを実印字して、画像特性の評価を行った。すなわち、通常環境(20℃,65%RH)にて、10万枚連続通紙を行った後、画像評価パターン(ソリッドパターン)を印字して、測定用画像とした。また、同様に、高温高湿環境(35℃,85%RH)にて、10万枚連続通紙を行った後、画像評価パターン(ソリッドパターン)を印字して、測定用画像とした。そして、それぞれ得られた画像における画像濃度を、マクベス反射濃度計を用いて測定した。
また、同時にカブリ性(バックグラウンドへの印刷性)を、REFLECTMETER MODEL TD−6C(東京電飾社製)を使用して測定し、以下の基準に拠って評価した。
◎:0.00〜0.05未満
○:0.05〜0.10未満
△:0.10〜0.15未満
×:0.015以上
アモルファスシリコン感光体搭載京セラ製ページプリンタ(FS−3750)を用い、得られた磁性トナーを実印字して、光学顕微鏡にて1ドットを観察することにより下記評価基準に則して、1ドット再現性の評価を行った。
なお、かかる1ドット再現性の評価は、所望の1ドットの印字体がどの程度再現されているかの評価であって、1ドットの再現性が良好であると、画像濃度が高くなり、逆に、1ドットの再現性が不良になるほど、画像濃度が低くなるという両者の相関関係があることに基づいた評価試験である。
◎:所望の印字体を完全に再現しており、画像濃度が充分であって再現性に問題なし。
○:画像濃度がやや薄いが再現性に問題なし。
△:抜け及び欠けが一部見られるが許容範囲の再現性である。
×:所望の印字体が再現できていない。
実施例2〜3および比較例1〜3では、表1に示すように、磁性粉中の金属含有量を変えたほかは、実施例1と同様に磁性トナーを作成して、評価した。
含まれる磁性粉中の金属原子の種類および含有量を最適化し、従来の知見とは異
なる態様とすることによって、高温高湿条件であっても優れた帯電特性や1ドッ
ト再現性を示すことができるようになった。
2:ポリゴンミラー
5:光学電送機構
7:上部扉
9:感光体
10:現像器
31:トナーコンテナ
32:現像ローラ
33:供給ローラ
39:トナーセンサ
47:表示部
61、71:導電性基体
63、73:光導電層
65、77:表面層
Claims (12)
- バインダー樹脂と、少なくともZnおよびCuを含む磁性粉と、からなる磁性トナーの製造方法において、
前記磁性粉に含まれるZnおよびCuの含有量をそれぞれ1〜70ppmの範囲内の値とするとともに、
前記磁性粉が、六面体粒子および八面体粒子の混合物からなり、当該六面体粒子および八面体粒子の混合比率を、重量比で、20:80〜80:20の範囲内の値とする工程を含むことを特徴とする磁性トナーの製造方法。 - 前記バインダー樹脂と、前記磁性粉と、を溶融混練し、その後冷却し、さらに粉砕工程および分級工程を経て製造することを特徴とする請求項1に記載の磁性トナーの製造方法。
- 前記六面体粒子および八面体粒子の混合物からなる磁性粉が、さらにTiを含むとともに、当該Tiの含有量を500ppm以下の値とすることを特徴とする請求項1または2に記載の磁性トナーの製造方法。
- 前記六面体粒子および八面体粒子の混合物からなる磁性粉が、さらにMg、SiおよびPを含むとともに、当該Mg、SiおよびPのいずれかの含有量を500ppm以下の値とすることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の磁性トナーの製造方法。
- 前記六面体粒子および八面体粒子の混合物からなる磁性粉が、さらにCo、Ni、Cr、およびSnを含むとともに、当該Co、Ni、Cr、およびSnのいずれかの含有量を100ppm以下の値とすることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の磁性トナーの製造方法。
- 前記六面体粒子および八面体粒子の混合物からなる磁性粉の残留磁化(σr)(emu/g)に対する比表面積(SSA)(m2/g)の比率が、下記関係式(1)を満足することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の磁性トナーの製造方法。
0.9<σr/SSA≦1.2 (1) - 前記六面体粒子および八面体粒子の混合物からなる磁性粉の残留磁化(σr)と、前記比表面積(SSA)とが、下記関係式(2)を満足することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の磁性トナーの製造方法。
σr<0.92×SSA+b (2)
(b=1.6〜3) - 前記六面体粒子および八面体粒子の混合物からなる磁性粉の添加量を、前記磁性トナーの全体量に対して、30〜60重量%の範囲内の値とすることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の磁性トナーの製造方法。
- 前記六面体粒子および八面体粒子の混合物からなる磁性粉の比表面積を8〜12m2/gの範囲内の値とすることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の磁性トナーの製造方法。
- 前記六面体粒子および八面体粒子の混合物からなる磁性粉の平均粒径を0.1〜0.3μmの範囲内の値とすることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の磁性トナーの製造方法。
- 前記六面体粒子および八面体粒子の混合物からなる磁性粉の残留磁化を8.5〜12emu/gの範囲内の値とすることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の磁性トナーの製造方法。
- 前記六面体粒子および八面体粒子の混合物からなる磁性粉の保持力を70〜100kA/mの範囲内の値とすることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の磁性トナーの製造方法。
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