JPH01105263A

JPH01105263A - 静電荷像現像用トナー

Info

Publication number: JPH01105263A
Application number: JP63170374A
Authority: JP
Inventors: Koji Noguchi; 浩司野口
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1987-07-09
Filing date: 1988-07-08
Publication date: 1989-04-21
Also published as: US4891294A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕。

本発明は、電子写真法、静電印刷法等において。

静電荷像の現像時に使用するトナーに係り、特に−成分
系の非磁性トナーに関する。

〔従来の技術〕

従来、電子写真法、静電印刷法等においては。

種々の手段によって感光体の表面に静電荷像を形成し、
この静電荷像をトナーによって現像して可視的なトナー
像とし、このトナー像を普通紙等に転写した後定着し、
最終画像を得るのが通常である。

次に静電荷像を現像する方法としては、磁気ブラシ法が
一般的であり、この磁気ブラシ法においては、鉄粉若し
くはフェライト粉末等のキャリアと、樹脂および着色剤
を主体とするトナーとの混合粒体である二成分系現像剤
を使用する方式が゛従来から多用されている。しかしな
がら上記二成分系の現像剤を使用する場合においては、
トナーとキャリアとの混合比（トナー濃度）を厳密に制
御しないと画質が安定しないので、トナー濃度の制御手
段が必要であると共に、長時間の使用においてキャリア
の表面がトナーによって汚染され、キャリアの摩擦帯電
能力が低下する等の欠点がある。

これらの欠点を解消するために、樹脂と磁性粉とを主体
とする磁性トナーを使用する一成分現像法が開発され、
実用化されている。なおこの−成分現像法においては、
良好な転写性を得るために絶縁性の磁性トナーを使用す
ることが多い（例えば米国特許筒４．１２１，９３１号
明細書参照）。また現像方法についても種々の方法が提
案されているが。

トナー相互の摩擦若しくはトナーとスリーブ等との摩擦
により、トナーを摩擦帯電させる方法が多用されている
。

しかしながらトナーの摩擦帯電を利用する現像法におい
ては、トナーが凝集し易（、また環境条件によって画質
が変化し易いという欠点がある。

更に磁性トナーは例えばマグネタイト等の磁性粉を２０
〜７０重量％程度含有するため、前記二成分系現像剤よ
り定着性が劣るという欠点がある。

上記の事情から、磁性粉を含有しない非磁性−成分トナ
ーを使用する現像法が近年注目されている。非磁性−成
分現像法としては、インプレッション現像法、タッチダ
ウン現像法およびジャンピング現像法が良く知られてい
る。しかしながら。

インプレッション現像法およびタッチダウン現像法にお
いては９　トナー担持体と感光体とが接触するため、カ
ブリを生ずるという欠点がある。またジャンピング現像
法においては、現像効率を向上させるためにトナー担持
体と感光体との間隙を縮小し、この間隙にトナーを供給
してトナーの薄層を形成する必要があるが、均一の厚さ
のトナー薄層を形成することが困難であるという欠点が
ある。

上記の欠点を除去するために、トナー担持体として１表
面に複数個の浮遊電極を設けたスリーブを使用する手段
が検討されている。第１図および第２図は例えば特開昭
６０−２２５１７９号公報に開示されている例である。

すなわち両図において、スリーブｌは、アルミニウム、
ステンレス鋼等の非磁性かつ導電性材料からなる基体２
上に。

誘電体層３を形成し、この誘電体層３の表面に微小電極
４を形成する多数の導電性粒子を相互に電気絶縁状態に
保持した構成である。第１図に示すような装置によれば
、容器５内に収容したトナー８をスリーブ１の回転によ
り矢印方向に搬送し。

この回転と共に、スリーブ１とトナー層の厚さを規制し
、かつトナー８に摩擦帯電荷を付与する機能を有するド
クタ一部材６との間にバイアス電圧源７を接続し１両者
間に所定のバイアス電圧を印加させることにより、トナ
ー８をスリーブ１の表面に保持しながら、スリーブ１と
感光体１０との間に形成される現像領域に搬送し、感光
体１０の表面に形成した静電荷像（図示せず）の現像を
行なうことができるのである。そして上記の現像法によ
り、充分なエツジ効果を安定して期待できるので９画像
面積の広狭に拘らず、すなわち面画像および線画像の両
者共に良好な画像を得ることができるとされている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のように、微小電極を設けたスリーブを使用した非
磁性−成分系現像法によれば９面画像および線画像共に
良好な画像が得られる反面において、下記のような問題
点がある。すなわち、前述のような通常の非磁性−成分
系トナーは、結着樹脂と着色剤とを主体として構成され
ているため。

長期間の使用においてトナーが前記第１図に示すスリー
ブ１の表面に付着堆積し、トナーの薄層を形成する。こ
のような状態においては、スリーブ１にバイアス電圧を
印加しても、スリーブｌの表面に存在する微小電極４（
第２図参照）と感光体１０との間の電界強度が低下し１
画像濃度が低下するという問題点がある。

本発明は、上記従来の技術に存在する問題点を解決し、
非磁性−成分現像法に適用して多数枚の複写を行なって
も良好な画像が得られる静電荷像現像用トナーを提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために１本発明においては、結着
樹脂１着色剤、炭酸カルシウムおよび平均粒径３μｍ以
下のセラミックスからなる微粒子を含有させるという技
術的手段を採用したのである。

本発明においてトナー中に含有させる結着樹脂としては
２例えば、ポリスチレン、スチレン・ブタジェン共重合
体、スチレン・アクリル酸エステル共重合体、スチレン
・メタクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂、
エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等の公知のトナー用樹
脂を単独若しくは混合の状態で使用することができる。

また着色剤としては、カーボンブランク、クロムイエロ
ー、ハンザイエロー、ベンジンイエロー。

ローズベンガラ、アニリンレッド、フタロシアニンブル
ー、アニリンブルー、ニグロシン染料、アニリンブラッ
ク等の公知の顔料若しくは染料を使用することができる
。なお含有量は３〜１５重量％が望ましい。

次に炭酸カルシウムは後述するセラミックスからなる微
粒子と共に、トナーの表面に露出した部分により、スリ
ーブ表面を研磨することにより。

トナーのスリーブ表面への付着を防止するために含有さ
せるものであり２粒子の大きさは１．０μｍ以下のもの
を使用し、含有量は１〜１０重景％重量るのがよい。

本発明においてトナー中に含有させるセラミックスから
なる微粒子の大きさは、平均粒径を３μｍ以下とする必
要がある。すなわち平均粒径が３μｍを越えると、スリ
ーブ若しくは感光体表面への損傷が発生するためであり
、より好ましい平均粒径は０．１〜２μｍの範囲である
。次に上記セラミックスからなる微粒子の含有量は、少
ないとトナーの表面に露出した部分によるスリーブ表面
の研磨、清浄化作用を期待することができないが、多す
ぎるとスリーブや感光体等の現像装置構成部材の表面を
損傷するため、０．３〜３．５重量％の範囲がよく、よ
り好ましい含有量は０．５〜２．０重量％である。なお
上記セラミックスからなる微粒子をトナーの表面に付着
させると、スリーブ表面の研磨、清浄化作用を増大させ
ることができる。

この場合には付着量を０．２〜１．０重量％とするのが
好ましい。

また本発明においては、上記セラミックスからなる微粒
子に疎水化処理を施してもよい。このような疎水化処理
に使用する疎水化処理剤としては。

疎水基を有するシランカップリング剤（ヘキサメチルジ
シラザン（ＨＭＤＳ）、オクチルトリメトキシシラン等
）若しくはシリコーンオイル（ジメチルシリコーンオイ
ル、メチル水素シリコーンオイル等）などを使用するこ
とができ、これらの疎水化処理剤をベンゼン、トルエン
、ヘキサン等の有機溶剤によって適宜に希釈して使用す
る。

次に本発明における微粒子を形成するセラミックスとし
ては、窒化物系若しくは炭化物系または両者の複合物の
ように硬度が大であると共に研磨性を有するものがよい
。このようなセラミックスとしては１例えばＢａ　Ｃ，
ＴｉＣ，ＳｉＣ，ＴｉＮ、５ｉａＮｎ等がある。

上記のセラミックスからなる微粒子は、公知の方法で製
造することができる。すなわち例えば。

水素、窒素の単独若しくは混合ガス中において。

アーク若しくはプラズマジェットを介して、セラミック
スまたはセラミックスと金属若しくは炭素との混合物を
加熱する方法（特開昭５９−２２７７６５号公報参照）
等を適用できる。

本発明のトナーは、上記したような結着樹脂。

着色剤、炭酸カルシウムおよびセラミックスからなる微
粒子と共に、帯電制御剤、離型剤、流動性改質剤、充填
剤等の他の添加物を含有することができる。帯電制御剤
としては、ニグロシン染料。

ニグロシン染料とカルボキシル基含有樹脂との反応物、
トリフェニルメタン系染料、含金属（Ｃｒ）アゾ染料等
、離型剤としては、ポリプロピレン。

ポリエチレン、パラフィンワックス、カルナバワックス
、アミドワックス等、流動性改質剤としては疎水性シリ
カやアルミナ等の金属酸化物微粉末。

および充填剤としては、炭酸カルシウム、タルク。

クレイ等の無機微粉末が夫々挙げられる。上記の添加物
の含有量は、トナーに要求される特性に応じて適宜選定
されるが、一般に帯電制御剤が１〜５重量％、離型剤が
１〜５重量％、流動性改質剤が０．１〜３重量％および
充填剤が１〜１０重量％であるのが通常である。なお感
光体へのフィルミング防止剤として、メチルメタクリレ
ート等の樹脂微粉末の添加も効果がある。この場合の添
加量はトナーに対し０．１〜５重量％とするのが望まし
い。

本発明のトナーは、粉砕法、スプレードライ法等の公知
の手段によって製造することができる。

粉砕法による場合には、夫々の原料をボールミル。

乾式ミキサー等によって予備混合し、ニーダ、ロール等
により加熱混練し、冷却固化後ジェットミル等で粉砕し
９次いで分級することにより得られる。この場合着色剤
、帯電制御剤、離型剤、充填剤等は結着樹脂中に均一に
分散させるが、炭酸カルシウムおよびセラミックスから
なる微粒子はトナー中に分散させると共に９両微粒子の
一部をトナー表面から露出させる。更にトナーの表面に
セラミックスからなる微粒子を付着させてもよい。

トナーの平均粒径は２画質の点から５〜２０μｍとする
のがよい。

〔作　用〕

本発明の静電荷像現像用トナーは、上記の構成により、
炭酸カルシウムおよびセラミックスからなる微粒子が一
部トナー表面に露出した状態となり、若しくはセラミッ
クスからなる微粒子がトナー表面に付着しているため、
トナー担持体であるスリーブの表面と接触して研磨、清
浄化するという作用が期待できる。従ってスリーブ表面
へのトナーの付着堆積を防止し、仮りに付着したトナー
が存在しても、堆積する前に研磨剥離することができ、
スリーブの表面を常に清浄化する作用がある。またセラ
ミックスからなる微粒子を疎水化処理することにより、
この微粒子の一部がトナーの表面に露出した場合および
トナーの表面に付着した状態において、高湿の環境にお
いてもトナーの吸湿を防止し、トナーの電気抵抗値を低
下させず。

良質の転写画像を得ることができる。

〔実施例〕

本発明の静電荷像現像用トナーにつき、以下実施例によ
って具体的に説明する。

実施±１スチレン・アクリル系共重合体（三洋化成製ハイマーＳ
ＢＭ６００）７７重量部、カーボンブラック（三菱化成
製　＃５０）１０重量部、低分子量ポリプロピレン（三
洋化成製　ビスコール５５０Ｐ）３重量部、帯電制御剤
（オリエント化学製　ボントロン３５４）２重量部、炭
化ケイ素微粉末（昭和電工製　ＤＵ　　Ａ−１，平均粒
径０．４５μｍ）１重量部、炭酸カルシウム（日東粉化
工業製　ＮＳ＃２５００．平均粒径０．８９μｍ）７重
量部をボールミルで乾式混合し、ニーダにより加熱混練
し、冷却固化後ジェットミルで粉砕し。

分級を行って５〜２５μｍの粒度を有するトナーを得た
。次にこのトナーに対して更に上記炭化ケイ素微粉末を
０．５重量部添加し、乾式混合によって炭化ケイ素微粉
末をトナー表面に付着させた。

次に上記のようにして調製した微粉末付着トナーを使用
してｏｐｃ感光体上の静電荷像を現像し。

得られたトナー像を普通紙上に転写し０次いでヒートロ
ール定着（定着温度１６５℃、定着圧力１ｋｇ　／　ａ
ｍ　）を行なって画像を得た。現像は、第１図において
、スリーブ１を６５　ｗ／ｓｅｃの速度で回転させ、ド
クターギャップを０．０５ｎに設定り感光体１０とスリ
ーブｌとの間隙をほぼコンタクトの状態に設定し、スリ
ーブ１とドクタ一部材６との間に一８０Ｖの直流バイア
ス電圧を印加して行なった。

得られた画像は濃度１．３８．解像度５．６本／ｆｉで
地力ブリのない鮮明なものであった。また１万枚の連続
複写後のスリーブ表面を観察したが、トナー付着は殆ど
なく、トナーの薄層の形成は認められなかった。

１血■１炭化ケイ素微粉末のトナー内部添加量を１．３重置部、
炭酸カルシウムの添加量を６．７重量部とした以外は実
施例１と同様の条件でトナーを得た。

このトナーを用いて実施例１と同様の条件で複写を行な
った結果、実施例１と略同様の良好な結果が得られた。

大履■主炭化ケイ素微粉末のトナー内部添加量を０．８重量部、
炭酸カルシウムの添加量を７．２重量部とした以外は実
施例１と同様の条件でトナーを得た。

ル較炎上炭化ケイ素微粉末をトナー内部に添加せずに。

炭酸カルシウムの添加量を８重量部とした以外は実施例
１と同様の条件で微粉末付着トナーを得た。

このトナーを用いて実施例１と同様の条件で複写を行な
った。初期の画像は良好であったが、連続１万枚の複写
後の画像は、濃度０．７５．解像度３本／ｍとなり、又
、スリーブ表面にトナーの薄層が認められた。これはト
ナー表面に付着させた炭化ケイ素微粉末が、トナー表面
上において自由に移動するため、スリーブ表面に対する
研磨、清浄化作用が低下したためと考えられる。

比較■１炭酸カルシウムを添加せずに、ベースレジンとしてのス
チレン・アクリル系共重合体の量を８４重量部とした以
外は実施例１と同様の条件で微粉末付着トナーを得た。

このトナーを用いて実施例１と同様の条件で複写を行な
った。初期の画像は良好であったが、連続１万枚の複写
後の画像は濃度０．５３．解像度３本／■となり１画像
品質が劣化した。上記比較例１と比較すると１画像品質
の劣化が一段と激しく。

この点から考慮すると炭酸カルシウムを添加することは
、フィルミング防止に効果があると認められる。

此１ｄＬＬ炭化ケイ素微粉末の添加量を０．２重量部、炭酸カルシ
ウムの添加量を７．８重量部とした以外は実施例１と同
様の条件でトナーを得た。

このトナーを用いて実施例１と同様の条件で複写を行な
った。初期の画像は良好であったが、連Ｖｔ１万枚の複
写後の画像は、濃度１．０５．解像度４．５本／ｍとな
り、又、スリーブ表面にトナーの付着が認められた。

を較■工炭化ケイ素微粉末の添加量を３．７重量部、炭酸カルシ
ウムの添加量を５．９重量部、ベースレジンの含有量を
７５．４重量部とした以外は実施例１と同様の条件でト
ナーを得た。

このトナーを用いて実施例１と同様の条件で複写を行な
った結果、初期画像は良好であった。連続１万枚の複写
後のスリーブ表面を観察すると。

トナーの付着は殆ど無かったが、ｏｐｃ感光体上に傷の
発生が認められ９画像上にも疵が発生した。

実施田土炭化ケイ素微粉末の代りに窒化ケイ素微粉末（信越化学
型　ＫＳＮ−１０，平均粒径０．８μｍ）を１．５重量
部添加し、炭酸カルシウムの添加量を６．９重量部、ベ
ースレジンの含有量を７６．６重量部とした以外は実施
例１と同様の条件でトナーを作成し、複写を行なった。

この場合トナー表面に付着させるべき炭化ケイ素微粉末
を０．８重量部とした。

得られた画像は良好であり、また連続１万枚の複写後に
おいてもスリーブ表面にトナーは殆ど付着しなかった。

叉血■立平均粒径１．ＯＩｉｍの炭化ケイ素微粉末（昭和電工型
　ＤＵ　　Ａ−３）を使用した以外は実施例４と同様の
条件でトナーを作成した。但しトナー表均粒径０．３μ
ｍのメチルメタクリレート樹脂微粉末０．５重量部とし
た。

このトナーを使用して複写を行なった結果、実施例４と
同様に、シャープな画像品質のものが得られた。

裏施班工平均粒径０．７μｍの炭化ケイ素微粉末（昭和電工型　
ＤＵ　　Ａ−２）を用いた以外は実施例４と同様の条件
でトナーを作成し、複写を行なった結果、実施例４と同
様の結果が得られた。

１隻炭１平均粒径１．８５μｍの炭化ケイ素微粉末（信越化学製
　ＵＦＰ−３）を用いた以外は実施例４と同様の条件で
トナーを作成し、複写を行なった結果、実施例４と同様
の結果が得られた。

、比較韮」ユ平均粒径４μｍに調製した炭化ケイ素微粉末（昭和電工
型　ＵＤ　　Ａ−４）を用いた以外は実施例４と同様の
条件でトナーを作成し、複写を行なった。

初期画像は良好であった。しかし連続１万枚の複写後の
画質は低下し、又、スリーブ表面にトナー付着は殆どな
いが、傷の発生が認められた。

叉施■工前記実施例１において作成したと同様の条件にて微粉末
付着トナーを得た。但しこの場合においてトナー表面に
付着させるべき微粉末には、炭化ケイ素（昭和電工型　
ＵＤ−Ａ　１．平均粒径０．４５μｍ）を使用し、添加
量を０．１，０．２゜０．８，１．０および１．５重量
％とじて乾式混合によりトナー表面に均一に付着させた
。

これらの微粉末付着トナーを使用して、夫々連続°１万
枚の複写テストを、前記実施例１と同様の条件で行なっ
た。但し、第１図および第２図におけるスリーブ１の代
りに体積電気抵抗が１０６Ω・ωの半導電性ウレタンゴ
ムローラを使用したものである。

上記複写テストの結果、付着量０．　Ｉ　Ｍ量％のトナ
ーでは、スリーブ表面上にトナーのフィルミングが認め
られ１画像濃度は０．６３まで低下した。

上記以外のトナーではフィルミングは発生しなかったが
、付着１）．５重量％のトナーでは、複写初期から地か
ぶりが若干多（，１万枚複写後においてはＯＰＣ感光体
表面上に傷が認められ９画像上にスジの発生が認められ
た。

大嵐炎工平均粒径１．５μｍの炭化ケイ素微粉末（昭和電工型　
ＤＵ　　Ａ−３Ｃ）１０重量部を高速回転ミキサーに装
入し、２．００Ｏｒｐｍで回転させながら、ヘキサメチ
ルジシラザン（ＨＭＤＳ）１重量部を、ヘキサン８重量
部で希釈した溶液を介して添加して分散させ、１５０℃
で４時間加熱攪拌して疎水化処理を施した。

次にスチレン・アクリル系共重合体く三洋化成製　ハイ
マーＳＢＭ６００）７７重量部、カーボンブラック（三
菱化成製　＃５０）１０重量部。

低分子量ポリプロピレン（三洋化成製　ビスコール５５
０Ｐ）３重量部および荷電制御剤（オリエント化学型　
ボントロンＥ８１）２重量部と、前記炭化ケイ素微粉末
および炭酸カルシウム（日東粉化工業製　ＮＳ＃２５０
０）とを第１表に示す割合でボールミルにより乾式混合
し、ニーダにより加熱混練し、冷却固化後ジェットミル
で粉砕し。

分級を行なって５〜２５μｍの粒度を有するトナーを作
成した。更に夫々のトナーに炭化ケイ素微粉末（昭和電
工型　ＵＤ−Ａｌ）を０．５重量％添加して表面に付着
させた。

上記の微粉末付着トナーを使用して、前記実施例１と同
様の条件で連続１万枚の複写を２５℃８０％ＲＨの環境
条件下で行なった。得られた画像の評価結果その他を第
１表に併記する。

第１表から明らかなように９本発明のトナー（Ｉｌｈｌ
〜３）においては、１万枚の連続複写によっても良好な
画像を得ることができたが、阻４のトナーではｏＰＣ感
光体上に僅かながら傷が発生し２画像上にスジの発生が
認められた。

第１表スｍ更前記実施例９における炭化ケイ素微粉末の代りに窒化ケ
イ素微粉末（信越化学製　ＫＳＮ−１０平均粒径０．７
μｍ）を使用し、疎水化処理剤としてオクチルトリメト
キシシランを使用した以外は実施例９と同様の条件でト
ナーを作成し、連続複写により同様の画像評価を行なっ
た。第２表は配合比および画像評価結果を示すものであ
る。

第２表第２表から明らかなように、窒化ケイ素は前記炭化ケイ
素と同様にスリーブ表面を研磨、清浄化する作用を有す
ると共に、疎水化処理を施すことにより、高温時におい
てもトナーの吸湿がなく。

良質の画像が得られた。

叉差遣」」４平均粒径が夫々４μｍ（昭和電工製　ＤＵ　　Ａ−４）
を分級）、１．Ｏ，ｃ＋ｍ（同ＤＵ　　Ａ−３同）。

・〆　−１０，７μｍ（同ＤＵ−Ａ２同）、０．４５μｍ（同ＵＤ
−へ１同）の炭化ケイ素微粉末を使用し、前記実施例９
におけるｌ１ｈ２と同様のトナーを作成して画像評価を
行なった。この場合トナー表面に付着させるべき炭化ケ
イ素微粉末は、トナー内に含有させるものと同一のもの
とし、夫々０．５重量％を添加した。

この結果平均粒径４μｍの炭化ケイ素微粉末を含有する
トナーにおいては、連続１万枚複写後の画質が低下し、
スリーブ表面にトナー付着は認められないものの、スリ
ーブおよびＯＰＣ感光体表面に傷の発生が認められた。

他の平均粒径のものにおいては、前記実施例と同様に良
好な画像が得られると共に、スリーブ表面におけるトナ
ー付着若しくは傷の発生は全く認められなかった。

本実施例においては、主として第１図および第２図に示
すような構成の現像装置によるトナーの作用について記
述したが、前記実施例８において一部示したように両図
以外の非磁性−成分現像装置においても同様な作用を期
待できる。

〔発明の効果〕

本発明は以上記述のように炭酸カルシウムおよびセラミ
ックスからなる微粉末を含有しているため、電極付誘電
性スリーブや導電性スリーブを使用する非磁性−成分現
像方式に適用することにより、多数枚の連続複写を行な
っても、トナーの表面に露出若しくは付着する微粉末に
よる研磨、清浄化作用によってスリーブ表面にトナー薄
層を形成することなく、高品質の画像を得ることができ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトナーを使用する現像装置の一例を示
す要部断面図、第２図は第１図におけるスリーブの一部
を模式的に示す拡大斜視図である。１ニスリーブ、８：トナー。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）結着樹脂、着色剤、炭酸カルシウムおよび平均粒
径３μｍ以下のセラミックスからなる微粒子を含有する
ことを特徴とする静電荷像現像用トナー。
（２）セラミックスが窒化物系若しくは炭化物系のセラ
ミックスまたは窒化物系および炭化物系の複合セラミッ
クスである請求項（１）記載の静電荷像現像用トナー。
（３）セラミックスからなる微粒子が疎水化処理を施し
たものである請求項（１）若しくは（２）記載の静電荷
像現像用トナー。
（４）セラミックスからなる微粒子の含有量を０．３〜
３．５重量％とすると共に、この微粒子を表面に０．２
〜１．０重量％付着させた請求項（１）ないし（３）何
れかに記載の静電荷像現像用トナー。