JPH02277075A - 静電荷像現像用一成分系磁性トナー - Google Patents

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、静電記録、静電印刷等における静電
荷像を現像するための現像用トナーに関する。

［従来の技術］ 従来、電子写真法としては米国特許第２，２９７゜６９
１号明細書、特公昭４２−２３９１０号公報（米国特許
第３．６６６、３６３号明細書）、特公昭４３−２４７
４８号公報（米国特許第４，０７１，３６１号明細書）
等、多数の方法が知られている。一般には光導電性物質
を利用し、種々の手段により感光体上に電気的潜像を形
成し、次いで該潜像をトナー抜たは現像剤を用いて現像
し、必要に応じて紙等の転写材にトナー画像を転写した
後、加熱、圧力、加圧熱低ローラあるいは溶剤蒸気など
により定着して複写物を得るものである。また、トナー
画像を転写する工程を有する場合には、通常、感光体上
の残余のトナーを除去するための工程が設けられている
。

電気的潜像をトナーを用いて可視化する現像方法は、例
えば米国特許第２，８７４，０６３号明細書に記載され
ている磁気ブラシ法、同２．６１８．５５２号明細書に
記載されているカスケード現像法及び同２．２２１，７
７６号明細書に記載されている粉末雲法、米国特許第３
．９０９．２５８号明細書に記載されている導電性の磁
気トナーを用いる方法などが知られている。

これらの現像法に適用するトナーとしては、従来、天然
あるいは合成樹脂中に染料または顔料を分散させた微粉
末が使用されている。例えば、ポリスチレンなどの結着
樹脂中に着色剤を分散させたものを１〜３０μ程度に微
粉砕した粒子がトナーとして用いられている。−成分系
現像剤としては、マグネタイトの如き磁性体粒子を含有
せしめた磁性トナーが用いられている。二成分系現像剤
を用いる方式の場合には、トナーはガラスピーズ、鉄粉
、フェライト、または、それらの樹脂コート粒子からな
るキャリア粒子と混合して用いられる。

これらのトナーは、−船釣に荷電性を均一にすることが
必要であり、それを達成する為に、適用する機種に応じ
て正または負の荷電制御剤を含有せしめている。また、
さらに必要に応じてトナーに流動性を付与する目的でシ
リカを添加している。

しかしながら、従来のトナーではコピーを続けるにつれ
てトナーの現像特性が低下したり、キャリアが荷電制御
剤により汚染されたりして画像濃度が低（なったり、カ
ブリが生ずるなどの問題点を有していた。また、トナー
を長期間放置した状態にしてお（とカブリが顕著になる
など、放置安定性にも問題点を有していた。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、上述の如き問題点を解決した静電荷像
現像用トナーを提供することにある。

すなわち、本発明の目的は安定した帯電性を有する静電
荷像現像用トナーを提供することにある。

本発明の別の目的は長期にわたる放置においても画像特
性に変化をきたさない静電荷像現像用トナーを提供する
ことにある。

本発明の他の目的は、画像濃度低下の発生しない静電荷
像現像用トナーを提供することにある。

本発明の他の目的は、カブリのない鮮明な画像が得られ
る静電荷像現像用トナーを提供することにある。

［課題を解決するための手段（及び作用）］前述の問題
点に対して、本発明者らが検討した結果、トナー中に含
有する荷電制御剤のトナーへの分散状態と密接な関係が
あることを見い出した。すなわち分散状態が悪い場合、
耐久が進むにつれて荷電制御剤が偏積し、濃度低下を引
き起こしたり、キャリア汚染が発生する。またシリカを
添加した場合、添加直後では見かけ１均−に付着してい
るが、長期に渡たり放置すると、トナー表面に荷電制御
剤が大部分を占めているところと、そうでないところの
シリカの付着状態が異なり、荷電制御剤への付着力が弱
いために、シリカが脱落してシリカの偏積が起こり、カ
ブリ発生の原因となる。これら分散不良の原因は色々考
えられるが、その源は荷電制御剤の粒子径が大きいこと
にあり、時には数１０ミクロンもの迄混在していること
による。この様にトナーの粒子径よりも大きい粒子が存
在すると、トナーの製法としては一般的な粉砕法におい
ては均一な分散は望めず、トナー粒子の大部分を荷電制
御剤が占めたり、単独で遊離した状態となる。

以上のような知見に基づき、本発明では少なくとも結着
樹脂と着色剤及び荷電制御剤を含む静電荷像現像用トナ
ーにおいて、該荷電制御剤、現像用トナーのそれぞれの
体積平均粒径（ＩＬｍ）をＡ。

Ｂとすると、５≦Ｂ≦２０．Ａ≦０．３×Ｂの２式を満
足しかつ該荷電制御剤の粒度分布における体積径１２．
７μｍ以上の含有率が１．０ｗｔ％以下であることを特
徴とする静電荷像現像用トナーを提供する。

以下本発明について詳しく述べる。

本発明のトナーに使用する荷電制御剤は、正荷電制御剤
としては、例えば一般に、第４級アンモニウム化合物及
び有機染料、特に塩基性染料とその塩があり、ニグロシ
ン塩基及びニグロシンが用いられる。負荷電制御剤とし
てはモノアゾ染料の金属錯塩、サリチル酸、アルキルサ
リチル酸、ジアルキルサリチル酸またはナフトエ酸の金
属錯塩等が用いられる。

これらの荷電制御剤の大半は合成後解砕等のはぐし工程
を行ない凝集体等の巨大粒子を除去している。しかしな
がらこれらの製品群の粒度分布を調べてみると、非常に
ブロードな分布状態であり、数ミクロンから百数十ミク
ロンに至っている。これらの荷電制御剤を用いてトナー
を製造した場合、溶融混線工程である程度はほぐれるも
のの大部分はそのままの状態で練り込まれる為、トナー
化された段階で荷電制御剤が偏在しており、現像剤とし
て用いた場合に帯電能の低下、キャリア汚染、カブリ等
の問題が生ずる。これに対し解砕後さらに一般的な粉砕
機（例えばジェットミル等）を用いて粉砕するかあるい
はさらに風力分級機等で粗粒子をカットした荷電制御剤
を使うことで偏在を防ぐことが出来る。該荷電制御剤の
粒度分布は市販のコールタ−カウンターＴＡ−Ｈ型での
測定値で、該荷電制御剤の体積平均径は現像用トナー平
均径の３０％以下にする必要がある。３０％をこえると
荷電制御剤の分散が悪くなり、偏積な起こす。また体積
径で１２．７μｍ以上の含有率が１．０ｗｔ％以下、好
ましくは０．５ｗｔ％以下が良い。１　、０ｗｔ％を超
えると分散不良から偏積な起こす。

現像用トナーの体積平均粒径は５μｍ以上、２０μｍ以
下が良い。粒径の測定装置としてはコールクーカウンタ
ーＴＡ−Ｈ型（コールタ−社製）を用い、個数平均分布
及び体積平均分布を出力するインターフェイス（日科機
製）及びＣ：Ｘ−１パーソナルコンピユータ（キャノン
製）を接続し電界液は１級塩化ナトリウムを用いて１％
ＮａＣｌ！水溶液を調製する。測定法としては前記電界
水溶液１００〜１５０ｍｆ中に分散剤として界面活性剤
、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１〜
５ｍＪ加え、さらに測定試料を０．５〜５０ｍｇ加える
。試料を懸濁した電界液は超音波分散器で約１〜３分間
分散処理を行い、前記コールタ−カウンターＴＡＩＩ型
により、アパチャーとして１００μアパチヤーを用いて
２〜４咋の粒子の粒度分布を測定して体積平均分布９個
数平均分布を求める。

帯電量の測定はトナー粒子１０ｇと２００〜３００メツ
シユに主体粒度を持つ、樹脂で被覆されていないキャリ
アー鉄粉（例えば、日本鉄粉社製ＥＦＶ２００／３００
）　９０　ｇとを前記環境下でおよそ２００ｃ、　ｃの
容積を持つアルミニウム製ポット中で十分に（手に持っ
て上下におよそ５０回振とつする）混合し、４００メツ
シユスクリーンを有するアルミニウム製のセルを用いて
通常のブローオフ法による。

本発明に係るトナーの結着樹脂としては、ポリスチレン
、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の
単重合体；スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−
ビニルトルエン共重合体。

スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アク
リル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共
重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレ
ン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−アクリル
酸ジメチルアミノエチレン−メタアクリル酸メチル共重
合体、スチレン−メタアクリル酸エチル共重合体、スチ
レン−メタ、クリル酸ジメチルアミノエチル共重合体。

スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−
ビニルエチルエーテル共重合体、スチレンービニルメチ
ルヶチン共重合体、スチレン−ブタジェン共重合体、ス
チレン−イソプレン共重合体、スチレン−マレイン酸共
重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などの
スチレン系共重合体；ポリメチルメタクリレート、ポリ
ブチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン
、ポリプロピレン、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、テンベル樹脂、フェノ
−、ル樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香族
系石油樹脂、パラフィンワックス、カルナバワックスな
どが単独或は混合して使用できる。

また、本発明に係るトナーにさらに添加し得る着色材料
としては、従来公知のカーボンブラック、銅フタロシア
ニン、鉄黒などが使用できる。

本発明のトナーには必要に応じて磁性微粒子として磁場
の中に置かれて磁化される物質が用いられ、鉄、コバル
ト、ニッケルなどの強磁性金属の粉末、もしくはマグネ
タイトγ−Ｆｅ　２０３１フエライトなどの合金や化合
物が使用できる。

これらの磁性微粒子は窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積
が好ましくは２〜２０ｍ２／ｇ、特に２．５〜１２ｍ”
／ｇ、さらにモース硬度が５〜７の磁性粉が好ましい。

この磁性粉の含有量はトナー重量に対して１０〜７０重
量％が良い。

さらに本発明に係るトナーは体積固有抵抗が１０１０Ω
・ｃｍ以上であるのがトリボ電荷及び静電転写性の点で
好ましい。ここで言う体積固有抵抗は、トナーを１００
Ｋｇ／ｃｍ”の圧で成型し、これに１００Ｖ／ｃｍの電
界を印加して、印加後１分を経た後の電流値から換算し
た値として定義される。

さらに本発明のトナーには、必要に応じて流動性付与剤
、潤滑剤、導電性付与剤などを添加しても良い。例えば
、ケイ酸微粉末、ポリテトラフルオロエチレン粉、ポリ
フッ化ビニリデン粉、高級脂肪酸金属塩、カーボンブラ
ック、導電性酸化錫などが用いられる。

本発明のトナーの製造にあたっては、熱ロール、ニーダ
−、エクストルーダー等の熱混練機に砕９分級によって
得る方法、あるいは結着樹脂溶液中に材料を分散した後
、噴霧乾燥することにより得る方法、あるいは、結着樹
脂を構成すべき単量体に所定材料を混合して乳化懸濁液
とした後に重合させて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。

本発明のトナーは種々の現像方法に適用しつるが、下記
に示す現像方法が好ましい。

ここで本発明を適用できる現像工程の例を説明する。

第１図に現像工程の一実施形態を断面図で示す。

同図において静電像保持体（感光ドラム）は感光層５及
び導電性基体１１を有し、矢印方向に動（。

現像剤担持体６である非磁性円筒は、現像部において静
電像保持体表面と同方向に進むように回転する。非磁性
円筒６の内部には、多極永久磁石が回転しないように配
されている。現像器８内の現像剤ｌＯを非磁性円筒面上
に塗布し、かつ円筒面とトナー粒子との摩擦によって、
トナー粒子にトリボ電荷を与える。さらに鉄製の磁性ド
クターブレード９を円筒表面に近接して（間隔５０μｍ
〜５００ＩＬｍ　）　　多極永久磁石の一つの磁極位置
に対向して配置することにより、トナー層の厚さを薄く
（間隔３０ＩＬｍ〜３００μｍ）且つ均一に規制して、
現像剤における静電像保持体と現像担持体の間隙よりも
薄い現像剤層、を形成する。この円筒６の回転速度を調
節することにより、現像剤層の表層速度及び好ましくは
内部速度が静電像保持面の速度と実質的に自速、もしく
はそれに近い速度となるようにする。磁性ドクターブレ
ード９として鉄のかわりに永久磁石を用いて対向磁極を
形成してもよい。

また、現像部において現像剤担持体６と静電像保持面と
の間で交流゛バイアスまたはパルスバイアスをバイアス
手段１４により印加してもよい。この交流バイアスはｆ
が２００〜４．０００Ｈｚ、　Ｖｐｐが５００−３．０
ＯＯＶであれば良い。

この現像工程においては一成分系磁性現像剤を現像剤担
持体上に安定↓こ保持させる為に、多極永久磁石を内包
する非磁性円筒６を用いた。また、現像剤層を薄（均一
に形成する為に、円筒６表面に近接して磁性体薄板もし
くは永久磁石によるドクターブレード９を配置しである
。このように磁性体のドクターブレードを用いると、現
像剤担持体に内包された永久磁石の磁極との間に対向磁
極が形成され、ドクターブレードと現像剤担持体間でト
ナー粒子鎖を強制的に立ち上がらせることになり、現像
剤担持体上の他の部分、例えば静電像面に相対する現像
部分の現像剤層を薄（規制するのに有利である。さらに
そのような強制的運動を現像剤に与えることにより現像
剤層はより均一になり、薄く且つ均一なトナー層形成が
達せられる。しかもドクターブレードとスリーブとの間
隔を広めに設定できるからトナー粒子の破壊や凝集を防
止する効果もある。現像部分におけるトナー粒子の転移
に際し、静電像保持面の静電的力及び交流バイアスまた
はパルスバイアスの作用によって静電像側に転移する。

また、ドクターブレード９のかわりに、シリコーンゴム
の如き弾性材料で形成された弾性ブレードを用いて押圧
によって現像剤層の層厚を規制し、現像剤担持体上に現
像剤を塗布Ｑても良い。

第１図に示す画像形成装置において、１次帯電器１３に
よって帯電された感光層５は、所定の光源により露光さ
れて、静電荷像が形成される。本発明に係る現像剤は通
常の負帯電性現像剤と比較して凝集度が高いので、現像
器８内の現像剤１０は撹拌棒９で撹拌され逐次スリーブ
へ供給される。静電荷像は現像器８の現像剤担持体上の
一成分系現像剤により現像され、感光層５上のトナー画
像を搬送されてきた転写材２０へ転写帯電器１５により
コロナ転写する。トナー画像を有する転写材２０は、分
離ベルト１２により静電像保持体から分離され、分離ロ
ーラ２１．搬送ローラ１８を経由して加熱ローラＩ６及
び加圧ローラ１７を具備する熱圧定着器によりトナー画
像が定着される。また、トナー画像が転写された後の静
電像保持体は、残存するトナーをクリーニングブレード
１６で除去し、順次画像形成工程が繰り返される。

［実施例］ 以下、実施例に基づいて具体的に本発明について説明す
る。実施例中の部数は重量部である。

支監斑≦ 荷電制御剤として、モノアゾ染料のクロム錯体を一般的
な合成法で得、解砕した後ジェットミル粉砕機にて粉砕
した。さらに風力分級機を用いて分級し荷電制御剤の微
粉末を得た。合成時、解砕時及び分級後の荷電制御剤の
それぞれの粒度分布を前出のごと（コールタ−カウンタ
ーで測定したところ、下表の通りであった。

（※印の値は体積径） この様に粉砕・分級後得られた荷電制御剤を用い以下の
手順でトナーを得た。

（粉砕・分級済品） 上記成分を混合し、ロールミルにて１５０℃で溶融混練
した。冷却後、ハンマーミルにて粗粉砕した後、ジェッ
トミル粉砕機にて微粉砕し、次いで風力分級機を用いて
分級し、体積平均径が１２．３μｍの黒色微粉末を得た
。該黒色微粉末１００部に対し、疎水化処理されたシリ
カ微粒子（平均径１５μｍ）　０．４部を加えて充分混
合し、トナーを得た。該トナーをページプリンター機で
評価した。

使用したページプリンター機においては、負帯電性のＯ
ＰＣ感光ドラムを使用し、スリーブとブレードの間隙を
２４０＃Ｌｍにし、スリーブと感光ドラムとの最近間隙
を２７０μｍにし、スリーブ上の現像剤層厚を８０μｍ
にし、交流バイアスｌ、　５００Ｖｐｐ、　１．４００
Ｈｚ及び直流バイアス−４５０ｖをスリーブに印加しな
がら、反転現像方式でトナー画像を生成した。

及敷匠≦ 実施例−１で用いたモノアゾ染料クロム錯体の代わりに
ジ・ターシャルブチルサリチル 体を２部用いたほかは実施例−１と同様にしてｌＯ，３
μｍのトナーを調製した。使用した荷電制御剤の粒度分
布は分級後は個数平均径２．３μｍ、体積平均径２．９
μｍ、体積径１２．７ｇｍ以上の含有率０．２％、体積
径１６．０μｍ以上の含有率Ｏ％であった。なお、合成
後の粒度分布は個数平均径５．６μｍ、体積平均径１４
．３μｍ、体積径１２．７μｍ以上の含有率５８．０％
体積径１６．ＯＩＬｍ以上の含有率４１．２％であった
。

この様にして得られたトナーを実施例−１と同様のペー
ジプリンター機で評価した。

血狡皿ｊ 実施例−ｌで用いた荷電制御剤を粉砕・分級しないで、
解砕後そのまま使用し、実施例−１と同様にしてトナー
を得、評価した。

嵐艷皿≦ 実施例−２で用いた荷電制御剤を粉砕・分級しないで、
合成後そのまま使用し、実施例−２と同様にしてトナー
を得、評価した。

１１丘ｊ 正荷電制御剤として、粉砕・分級したニグロシンを用い
下記成分を実施例−１と同様の手順で１５．２Ｐｍのト
ナーを得た。

該トナーを、キャノン複写機ＮＰ−１５０２を用いて評
価を行なった。

血囚鳳づ 実施例−３と同様にして１０．８μｍのトナーを得た。

このトナーはＡ≦０．３×Ｂの関係を満足しないもので
ある。

実施例１〜３並びに比較例１〜３の画像評価の結果を、
次表にまとめて示す。

（以下余白） 〔発明の効果］ 以上説明したように、粉砕・分級により細（かつ粗大粒
子を除去した荷電制御剤を用いることにより、■安定し
た帯電性が得られる、■カブリのない鮮明な画像が得ら
れる、■耐久性が向上する等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用できる画像形成装置の一実施形態
の説明図である。 ５・・・感光層 ６・・・スリーブ ｌＯ・・・現像剤 １２・・・分離ベルト １４・・・バイアス印加手段 １６・・・加熱ローラ １７・・・加圧ローラ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 結着樹脂、着色剤及び荷電制御剤を含む静電荷像現像用
   トナーにおいて、該荷電制御剤、現像用トナーのそれぞ
   れの体積平均粒径（μｍ）をＡ、Ｂとすると ５≦Ｂ≦２０及び Ａ≦０．３×Ｂ の上記二式を満足し、かつ該荷電制御剤の粒度分布にお
   ける体積径１２．７μｍ以上の含有率が１．０ｗｔ％以
   下であることを特徴とする静電荷像現像用トナー。