JP4234858B2

JP4234858B2 - 負極性現像剤

Info

Publication number: JP4234858B2
Application number: JP26695199A
Authority: JP
Inventors: 信男東畑
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Priority date: 1999-09-21
Filing date: 1999-09-21
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2019-09-21
Also published as: JP2001092187A; US6338928B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真装置等に使用される現像剤に係り、特に負極性現像剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、磁性トナーには荷電制御剤を用いることが知られている。しかし、磁性トナーは、その磁気特性によって帯電性、搬送性が非磁性トナーより優れていることから帯電制御剤（ＣＣＡ）を含まなくても現像可能である。その為、近年ではコストダウンや環境人体への悪影響をきらってＣＣＡを含まない磁性トナーが好まれてきている。
【０００３】
しかし、ＣＣＡを含まない磁性トナーの場合、高温多湿環境下で帯電の立ち上がりが悪く、ベタ画像がかすれるという現象が生じ、ライフにおいて帯電量分布の高帯電量側がブロードになり、文字かすれや転写不良が発生する。
【０００４】
例えば負極性磁性トナーの場合、正極性磁性粉を外添し、高帯電トナーの電荷をキャリア、現像器等へリークさせることにより、高帯電量側をブロードにならないように調整していた。
【０００５】
磁性粉は凝集性が強い為、外添時にトナー表面に分散しづらく、また、一旦分散しても、トナーから遊離し、単独で存在した場合、トナーとは逆の正極性である為に感光体の非画像部分に現像されてしまう。また、このような磁性粉としては、通常、マグネタイト、フェライト等が用いられ、これらは黒色であることから、転写後かぶりとなって表れる。感光体非画像部に現像された磁性粉はそのサイズが小さい為、トナーと一緒に存在していない場合、ブレードを通過してしまいブレードによるクリーニングが困難である。したがってライフ中、この磁性粉が感光体へフィルミングすることがある。
【０００６】
また、その他の弊害として流動性悪化によるカートリッジ残トナーの増加があげられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、帯電の立ち上がり及びライフにおける帯電の安定性が良好であり、文字かすれや転写不良のない画像を形成し得る現像剤を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１に、着色剤としての磁性粉及びバインダー樹脂を有する負極性磁性トナー粒子と、負極性導電性シリカと、４〜２０ｎｍの体積平均径を有し、前記負極性トナー粒子の全重量に対し０．１〜１重量％の疎水化された無機酸化物とを含有する帯電制御剤を含まない負極性磁性現像剤を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の観点に係る負極性現像剤は、帯電制御剤を含まない現像剤であって、着色材、バインダー樹脂、及び磁性粉を含む負極性磁性トナー粒子に、外添剤として、負極性導電性シリカと、無機酸化物とが添加されている。
【００１１】
本発明によれば、負極性トナー粒子の表面に負極性の導電性シリカを外添することで、帯電制御剤を含まなくても、低温低湿環境下ライフでの、帯電量上昇を抑え、ＩＤ低下を防ぐことができる。また、この負極性導電性シリカは、導電性に優れている為、その効果は従来使用されていた正極性磁性粉より大きい。
【００１２】
そして、導電性シリカの極性が負である為、トナーから遊離して存在した場合でも非画像部に現像されることはまれで、かぶりとなって表れることが非常に少ない。
【００１３】
また、トナー粒子の流動性を損なうこともない。更にＨ／Ｈ環境での帯電立ち上がりに関しても良好となる。
【００１４】
負極性導電性シリカは、上述のように、トナーに蓄積された電荷を大気中、キャリアまたは現像器へリークさせることにより効果を発するものである。この効果は、さらにいくつかの条件を満たすことによりさらに有効なものとなる。
【００１５】
その条件の１つとしては、負極性導電性シリカの粒径を制御することがあげられる。通常、粉砕法により製造されたトナーの表面は、凹凸を有しており、導電性シリカの粒径は、その凹部に容易に入り込まない粒径が好ましい。これは、トナー表面に左右する負極性導電性シリカが、効率よく他部と接触する為であるが、トナーとキャリアの接触帯電を妨げない為にあまりに粒径の大きなものは使用しないことが好ましい。また、外添時における十分な分散を確保する為、粒度分布において小粒径部分があまりに多いものは使用しないことが好ましい。
【００１６】
このようなことから、負極性導電性シリカ粒子は、好ましくは０．０２〜２．０μｍ、さらに好ましくは０．０３〜１．５μｍの５０％体積径を有し、現像剤全重量に対し、好ましくは０．５ないし２重量％、さらに好ましくは０．１０〜１重量％含まれる。
【００１７】
また、他の条件としては、トナーの流動性を充分に確保することがあげられる。本発明では、負極性導電性シリカと疎水化された無機酸化物を併用し、充分なトナー流動性を得ている。これにより、負極性導電性シリカのキャリア、または現像器への接触効率が上がり、さらにはトナーとキャリアの接触帯電効率も向上し、全ての環境において、安定な帯電性が得られる。
【００１８】
このようなことから、疎水化された無機酸化物の体積平均径は好ましくは４〜２０ｎｍ、さらに好ましくは６〜１６ｎｍであり、その添加量は、トナー全重量に対し、好ましくは０．１〜１．０重量％、さらに好ましくは０．１５〜０．６０重量％である。
【００１９】
負極性導電性シリカとしては、例えば酸化スズとアンチモンとの混合物を表面に被覆して導電性を付与したシリカ微粉末等が使用できる。
【００２０】
疎水化された無機酸化物は、現像剤の流動性を向上するために添加される。無機酸化物としては、二酸化ケイ素、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸亜鉛、ケイ酸マグネシウムなどのケイ酸塩、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウムなどの金属酸化物等があげられる。これらの無機酸化物の疎水化は、例えばジメチルジクロロシラン、ヘキサメチルジシラザン、シリコーンオイル、及びオクチルトリメトキシシラン等の疎水化剤を無機酸化物表面に適用して反応させ、無機酸化物を表面処理することによって行なわれる。
【００２１】
外添剤を混合する手段としては公知の混合装置を使用できるが、例えばヘンシェルミキサ、スーパーミキサ等があげられる。
【００２２】
バインダー樹脂としては、従来、負極性トナー用のバインダー樹脂として使用されていたスチレン及びその置換体の共重合体や、アクリル系樹脂を用いることができる。
【００２３】
スチレン及びその置換体の共重合体としては、例えば、ポリスチレンホモポリマー、水素添加スチレン樹脂、スチレン−イソプチレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン三元共重合体、アクリロニトリル−スチレン−アクリル酸エステル三元共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−アクリルゴム−スチレン三元共重合体、アクリロニトリル−塩素化ポリスチレン−スチレン三元共重合体、アクリロニトリル−ＥＶＡ−スチレン三元共重合体、スチレン−ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエンゴム、スチレン−マレイン酸エステル共重合体、スチレン−イソブチレン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体等が例示される。
【００２４】
また、アクリル系樹脂としては、例えば、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリ−ｎ−ブチルメタクリレート、ポリグリシジルメタクリレート、ポリ含フッ素アクリレート、スチレン−メタクリレート共重合体、スチレン−ブチルメタクリレート共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体等が例示される。
【００２５】
バインダー樹脂としては、その他、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等を単独で、あるいは混合して使用することもできる。
【００２６】
また、一般に磁性トナーの組成は、次のようになっている。
【００２７】
磁性粉は、例えばフェライト、マグネタイト等からなり、トナー粒子中に２０〜６０重量％、好ましくは２５〜５０重量％含有させるのが良い。
【００２８】
用いる重合体、共重合体、あるいはポリマーブレンドは、スチレンに代表されるビニル芳香族系またはアクリル系のモノマーを４０重量％以上の量で含有することが望ましい結果が得られる。
【００２９】
本発明においては、上述したバインダー樹脂を磁性トナー中に４０〜８０重量％の量で用いることができる。バインダー樹脂の量が上記範囲より少ないと磁性トナーの電気的特性や定着性が低下し、また、上記範囲より多いと相対的に磁性粉が少ないことになり、トナーの磁気的特性が不充分となり、スリーブ搬送性等不満足なものとなり、現像性が低下する傾向がある。
【００３０】
さらに本発明の磁性トナー中には必要に応じて、着色剤、流動性改質剤を添加してもすることもできる。流動性改質剤はトナーと混合（外添）して用いても良く、流動性改質剤としては、コロイダルシリカ、脂肪酸金属塩などがある。
【００３１】
また増量の目的で、炭酸カルシウム、微粉状シリカ等の充填剤を０．５〜２０重量％（対トナー全量）の範囲で磁性トナー中に配合することも出来る。更にトナー粒子相互の凝集を防止して、その流動性を向上させるために、テフロン微粉末のような流動性向上剤を配合しても良く、熱ロール定着時の離型性を良くする目的で低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、マイクロクリスタリンワックス、カルナバワックス、サゾールワックス等のワックス状物質をトナー粒子全量に対して０．５〜５重量％程度加えることも出来る。
【００３２】
本発明の現像剤の製造にあたっては熱ロール、ニーダー、エクストルーダ等の熱混練機によって構成材料を良く混練した後、機械的な粉砕、分級によって得る方法、あるいは結着樹脂溶液中に磁性粉等の材料を分散した後、噴霧乾燥することにより得る方法、あるいは、粘着樹脂を構成すべき単量体に所定材料を混合した後、この乳化懸濁液を重合させることにより磁性トナーを得る重合法トナー製造法等、それぞれの方法が応用出来る。
【００３６】
なお、本発明に使用される負極性導電性シリカは、０．０２〜２μｍの５０％体積径及び５０〜５００Ωｃｍの抵抗値を有し、その添加量は、前記トナー粒子の全重量に対し０．０５〜２重量％であることが好ましい。
【００３７】
【実施例】
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。
【００３８】
実施例１
下記組成Ａを加熱溶融混練し、冷却後、粉砕分級し、トナー粒子を得た。
【００３９】

体積５０％径が０．０５μｍの導電性シリカを、トナー粒子１００重量部に対して０．０５重量部、及び体積平均径２０ｎｍの疎水性シリカ０．５重量部を混合し、トナーを得た。
【００４０】
このように作製したトナー１００重量部と、シリコンコートされた鉄粉からなる体積平均径８０μｍのキャリア１００重量部をボールミルを用いて１時間撹拌し、現像剤を得た。
【００４１】
得られた現像剤について、以下のように試験評価を行った。以下に、上記現像剤の評価内容について示す。
【００４２】
（１）高温多湿（Ｈ／Ｈ）環境における初期画像濃度評価
東芝製複写機ＥＤ２４６０改造機を用い、３０℃、湿度８５％の環境下でＡ３サイズ１００％ベタ画像の確認を行い、ＩＤ１．３以上の場合は○１．２以上１．３未満は△、１．２未満は×として評価した。
【００４３】
その結果を下記表１−１，表１−２に示す。
【００４４】
（２）かぶり評価
東芝製複写機ＥＤ２４６０改造機を用いて、白紙コピーを行い、出力画像のかぶりを測定した。
【００４５】
得られた結果のうち０．５％以下を○、０．６〜２％を△、２％を越える場合を×として評価した。
【００４６】
その結果を下記表１−１，表１−２に示す。
【００４７】
（３）クリーニング性評価
上記評価機を用いて感光体に１００％、べた画像を現像した。転写電流を落とした状態にし、紙に転写しないトナーが、クリーニングブレードによりどれだけかきとられるかを、ブレード通過後の感光体表面をテーピングして反射率を測定した。
【００４８】
得られた結果のうち、１％以下を○、１〜５％を△、５％を越えるときを×として評価した。
【００４９】
（４）流動性
ホソカワミクロン製パウダーテスターを用いて、トナー２０ｇを６０メッシュ、１００メッシュ、１００メッシュ、及び２００メッシュ上で３０秒間振動させたときの残留値（ｇ）を評価した。
【００５０】
（５）帯電量分布
東芝テストチャート５万枚通紙後の現像剤を現像装置内からサンプリングし、ホソカワミクロン製イースパートアナライザーにて測定した帯電量分布を評価した。
【００５１】
上記試験評価により得られた結果を下記表１−１，表１−２に示す。
【００５２】
実施例２
表１−１，表１−２に示すように５０％径、添加量の異なる導電性シリカ、及び５０％径の異なる疎水性シリカを使用する以外は実施例１と同様にして現像剤を得た。
【００５３】
得られた現像剤について、実施例１と同様の試験評価を行った。
【００５４】
得られた結果を表１−１，表１−２に示す。
【００５５】
比較例１ないし比較例７
表１−１，表１−２に示すように、外添導電剤、外添無機酸化物を変化させる以外は、実施例１と同様にして現像剤を得た。表２の組成を使用し、実施例１と同様にしてトナー粒子を得た。
【００５６】
得られた現像剤について、実施例１と同様の試験評価を行った。
【００５７】
得られた結果を表１−１，１−２に示す。
【００５８】
【表１】

【００５９】
【表２】

【００６０】
表１−１，表１−２の結果から、外添導電剤としては、負極性導電性シリカを用いることにより、帯電制御剤を使用しなくても、実用的な現像剤が得られることがわかった。
【００６１】
また、負極性導電性シリカは、その抵抗値が５０〜５００Ωｃｍ、その添加量が０．０５〜２％、その５０％径が０．０２〜２μｍであることが好ましい。
【００６２】
抵抗値は、５００Ωｃｍを超えると帯電量分布がブロードとなりやすい。また、添加量が０．０５％未満の場合は、帯電量が上昇し、ＩＤが低下する傾向がある。さらに、添加量が２重量％を越えると、帯電量分布がブロードとなり、かぶりが発生し、クリーニング性が悪化する傾向がある。
【００６３】
トナー流動性は、２〜２０ｇであることが好ましく、２ｇ未満の場合、かぶりが発生する傾向があり、２０ｇを越えると、クリーニング性が悪化し、カートリッジ残トナーが増加する傾向がある。
【００６４】
【発明の効果】
本発明の現像剤を用いると、帯電の立ち上がり及びライフにおける帯電の安定性が良好であり、文字かすれや転写不良のない良好な画像を形成し得る。

Claims

着色材としての磁性粉、及びバインダー樹脂を有する負極性トナー粒子と、該負極性トナー粒子に外添された負極性導電性シリカと、該負極性トナー粒子に外添され、４〜２０ｎｍの体積平均径を有し、前記負極性トナー粒子の全重量に対し０．１〜１重量％の疎水化された無機酸化物とを含有する帯電制御剤を含まない負極性現像剤。
前記負極性導電性シリカは、酸化スズとアンチモンの混合物を被覆したシリカ微粉末からなることを特徴とする請求項１に記載の現像剤。
前記負極性導電性シリカは、０．０２〜２μｍの５０％体積径を有し、前記トナー粒子の全重量に対し０．０５〜２重量％添加されることを特徴とする請求項１または２に記載の現像剤。
前記負極性導電性シリカは、５０〜５００Ωｃｍの抵抗値を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の現像剤。
前記磁性粉は、前記トナー粒子の全重量に対し２０〜６０重量％添加されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の現像剤。