JPH03145653A - トナー組成物 - 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、電子写真法を利用した画像形成装置に用いら
れるトナー組成物に関し、より詳細にはディジタル静電
潜像を反転現像するに適したトナー組成物に関する。

（従来技術及びその問題点） 従来より、電子写真法を利用した画像形成装置が多く市
販されている。この電子写真法を利用した画像形成装置
においては、一般に感光体を一様に帯電させ、この帯電
した感光体表面に画像露光を施し、光照射による帯電電
荷の減衰によって静電潜像を形威し、この静電潜像をト
ナーによって現像して可視像化することでトナー画像を
得ている。そして、このトナー画像を所望の転写材に転
写し、転写材上に定着することで像形成物を出ヵして得
ている。

上記現像においでは、一般に磁性体からなるキャリア粒
子とトナーの混合物を用いる二成分現像方式と、トナー
のみを使用する一成分現像方式に大別することがてきる
。二成分現像方式においてはトナーはキャリア粒子との
摩擦混合によって適正な帯電量を得、また、−成分現像
方式においても１ヘナーはトナー同士や現像スリーブ、
穂切規制ブレード、トナー圧接ブレード等の摩擦帯電部
材との摩擦接触によって所定の帯電量を得ることによっ
て、静電潜像を構成する静電荷との静電引力によってト
ナーが感光体上に付着することで現像がなされるもので
ある。

近年、レーザープリンターやＬＥＤプリンター等の画像
読取部と画像出力部が切り離された装置が用いられるよ
うになってきており、これらの装置においては、反転現
像方式即ち画像露光部の電荷の減衰したところにトナー
を付着させる方式が用いられている。（正現像は帯電電
荷の残っている部分にトナーを付着させる。）この、反
転現像方式においては多くはディジタル処理された画像
信号をレーザー出力によって感光体上に像露光するもの
であり、階調性を表現する手段としては潜像を再現する
面積率で表現しており、トナーの粒子が揃っていないと
微妙な階調を表すことができなかったり、また、ライン
画像においても微細な細線が忠実に再現されなくなって
しまう。更に、ディジクル潜像を反転現像する場合、現
像スリーブ上に形成された磁気ブラシ中のトナーの存在
量が一様でないと画像がぬけたり、濃度のムラを発生し
やすく、現像剤の流動性、特に現像スリーブ上での搬送
性が一様に安定しなければならない。

また、反転現像方式においては現像スリーブに印加され
たバイアス電位がトナーの現像にかかわる推進力となっ
ており、トナーの帯電量の変動によっ非画像部にトナー
が付着しやすくＩ〜ルナ−電量の制御をより厳密に行な
う必要がある。

また、近年有機感光層を有する感光体を用いることが多
くなってきており、感光層を形成する樹脂媒質とトナー
との親和性が高いために現像の繰り返しとともにトナー
フィルミングが発生しやすく、このためトナーのクリー
ニング性の改善が要求されている。

本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的
は、反転現像方式において、画像ガブリや画像周辺部で
のトナーの飛び散りを発生することなく、レーザー露光
によって形成されたディジタル静電潜像を忠実に現像し
て、細線再現性及び階調性に優れた画像が得られるトナ
ー組成物を提供することにある。

更に、本発明の目的は帯電量の変動が少なく、有機感光
層へのトナーのフィルミイングを発生ずることのない耐
久性に優れた反転現像用トナー組成物を提供することに
ある。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、像担持体上に形成されたディジタル静
電潜像の現像に使用されるトナー組成物であって、少な
くとも、中心粒径が６乃至１０μｍの範囲にあり、全粒
子の７０％以上が中心粒径の０．６倍から１．２倍の粒
径範囲内にあり、且つ５μｍ未満の微粒子の含有率が１
０％以下、１６μｍ以上の粗大粒子の含有率が２％以下
である１−ナー粒子と、表面処理剤としてのポリメチル
シリル基で疎水化処理された疎水性シリカの混合物から
なり、該トナー＆１１威物の圧縮度〔（緩み見掛は密度
−固め見■トは密度）／緩み見掛は密度〕が３５乃至４
０％の範囲にある１−ナー組成物が提供される。

また、上記トナー組成物は親水性アルミナ微粒子が配合
されでいることが好ましい。

（作用） 本発明は、反転現像に適用するトナー組成物として、中
心粒径が特定の小粒径範囲にあるとともに、中心粒径の
前後の粒径範囲内に殆どの粒子が金色される極めてシャ
ープな粒度分布形態を有すするトナーを、従来に比べて
流動性と疎水性が著しく向上した特定の疎水性シリカ微
粒子で表面処理したことに特徴を有するものである。

つまり、中心粒径を６乃至１０μｍ、特に好ましくは７
乃至９μｍの粒径範囲にし、５μｍ未満の微粒子成分を
１０％以下、１６μｍ以」二の粗大粒子成分を２％以下
にして中心粒径の０．６倍から１．２倍の粒径範囲内に
全粒子の７０％以上が占めるように粒度特性を調整して
小粒径化されたトナー粒子に、ポリメチルシリル基で疎
水化された疎水性シリカを配合してトナー組成物とする
ことにより、小粒径化によるトナー粒子の流動性の低下
を改善しながら、ドラム−スリーブ間での現像剤の搬送
量を−様にし、更に、磁気ブラシ中でのトナーの存在量
と帯電電荷量を−様に保つことが可能となって、レーザ
ーによって書き込まれた画像部の電荷減衰部に忠実にト
ナーが移行してディジタル画像にお番シる画像濃淡表現
及び階調性を良好にし、細線画像も線幅が−様なギレの
ある画像に再現することができるものである。

中心粒径が」二記範囲を離れて大きくなると、微細細線
の再現性が低下して解像度に乏しい画像しか再現できな
くなり、また、中心粒径が上記範囲を離れて小さくなる
と流動性の著しい低下を招き、現像器内でトナーの凝集
物を発生したり、現像スリーブ上の磁気ブラシ中のトナ
ー存在量の変動による画像ムラを発生ずることになる。

更に、たとえ中心粒径が上記範囲を満足したとしても、
全粒子の７０％以上が中心粒径の０．６倍から１．２倍
の粒径でないと、磁気ブラシ中に不良帯電粒子を多く含
有することになり画像濃度の低下や画像カブリを発生す
ることになる。また、５μｍ未満の極微粒子成分と１６
μｍ以上の粗大粒子成分のカットも重要であり、前述し
た範囲に調整することでクリーニング性と画質を良好に
する。更に、本発明においては一ヒ記粒度特性を有する
トナー粒子に対して、ポリメチルシリル基で表面処理さ
れた疎水性シリカを混合してトナー組成物を調整するこ
とが重要である。即ち、上記の疎水性シリカを配合する
ことによってトナー組成物全体の流動性を高め、高温、
高湿な悪環境下おいても現像トナー量を一定に維持でき
るとともに、連続複写時のトナーの帯電不良を防止し、
常に適性帯電量のトナーを現像スリーブ上に供給して−
様な磁気ブラシを形成することができるのである。また
、クリーニング不良を有効に防止すぎることができる。

この疎水性シリカは、前記のトナー粒子１００重量部に
対して一般に０．０５乃至１重量部、特に０．１乃至０
．５重量部を配合することが好ましく、Ｉ・ナー組成物
全体の圧縮度が３５乃至３９％、特に３６乃至３８％の
範囲となるように調整する。

圧縮度が上記範囲を満たずものは、１〜ナ一粒子間に疎
水性シリカが均一に介在してトナー粒子相互の滑りを良
くして、適度に詰まった状態にあるといえる。そして、
このようなトナー組成物はトナー収容容器中からの現像
器への補給性や現像器の攪拌部での攪拌性、磁気ブラシ
中のトナーの分散性を好ましい状態に維持することがで
きる。即ち、上記範囲を外れて圧縮度が小さくなると、
］・ナー収容容器中からの現像器内への補給量が安定せ
ず過剰補給状態を発生し易くなって！−ナー飛散や画像
カブリを誘発する。また、上記範囲よりも大きくなると
、トナー組成物全体の流動性が乏しく、トナー補給が満
足に行われず画像濃度を低下したり、現像攪拌部でブロ
ッキングを発生して、現像スリーブや攪拌パドル等にｌ
・ナーの付着物を発生ずることがある。ここで圧縮度と
は、〔（緩み見掛は比重−固め見掛は比重）／緩み見掛
は比重×１００（％）〕で表されるものであり、粉体相
互の混合状態をしめずものである。

本発明のトナー組成物は、」二連の如く特定粒度特性の
トナー粒子に特定の疎水性シリカを配合することによっ
て、極めて良好な反転現像用の１ヘナ一組成物となる。

（発明の好適態様） 土±二粧王 本発明のトナーを構成する結着樹脂材料としては、帯電
性と定着性を考慮して種々の樹脂を使用することができ
る。具体的には、スチレン系重合体、アクリル系重合体
、スチレン−アクリル系重合体、ポリエチレン、塩素化
ポリエチレン、ポリプロビレ？、アイオノマー等のオレ
フィン系１体、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ボエア
ミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ジアリルフタレ−
１へ樹脂、フェノール樹脂、ロジン変性マレイン酸０ 樹脂、ロジンエステル、石油樹脂等の各種重合体を一種
または二種以上を用いることができる。

また、着色剤としては以下記す従来公知のｌ−ナー用の
顔料や染料が使用される（以下、単に着色顔料と呼ぶ）
。例えば、黒色顔料としては、カーボンブラックが挙げ
られ、有彩色顔料としては、同フタロシアニン系シアン
着色顔料、アゾ系イエロー着色顔料、アゾ系マゼンダ着
色顔料、キナクリド系マゼンダ着色顔料等が挙げられる
。また、１ヘナーに磁性を与える為に、磁性材料顔料を
含有させてもよく、例えば、四三酸化鉄、三二酸化鉄、
酸化鉄亜鉛、酸化鉄イツトリウム、酸化カド飽つム、酸
化鉄銅、酸化鉄亜鉛、酸化鉄ネオジウム、酸化鉄バリウ
ム、酸化鉄マグネシウム、酸化鉄マンガン、酸化鉄ラン
タン、鉄粉、コバルト粉、ニッケル粉等のそれ自体公知
の磁性材料の微粉末の任意のものを用いることができる
。

これら着色顔料は結着樹脂１００重量部当たり０．１乃
至５０重量部、特に１乃至２０重量部が好ましく使用さ
れる。

また、トナーの帯電電荷を調整するため電荷制御剤を含
有することができる。例えば、ニグロシン染料、オヨル
ブラック、スビロンブラック等の油溶性染料や、ナフテ
ン酸、ザリチル酸、オクチル酸、高級脂肪酸、樹脂酸等
のマンガン、鉄、コバルト、鉛、亜鉛、セリウム、カル
シウム、ニッケル等の金属塩や金属キレート、含金属ア
ブ染料、ピリミジン化合物等を結着樹脂１ｏｏ重量部当
たり０．１乃至１０重量部含有させることかできる。

また、定着時のオフセットを防止するために、低分子量
ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン、パラフィンワ
ックス等の各種ワックス、炭素数４以上のオレフィン系
単量体の低分子量オレフィンワックス重合体、脂肪酸ア
旦ド、シリコーンオイル等を結着樹脂１００重量部当た
り０．１乃至５重量部配合することができる。

本発明に使用するトナー粒子は上記材料を使用してそれ
自体公知の製造方法によって作成する。

例えば、二輪押し出し機、ロールミル等で溶融混練した
後、混練物を冷却、粉砕、分級して前述し１ま た粒度特性に調整することにより得られる。また、トナ
ー粒子は球形化、角取り等を行ってもよい。

辣ｊα１乞Ｊ」− 本発明で使用する疎水性シリカは、高純度ヒユームドシ
リカ（ＳｉＯ□：　９９．８χ）を有機シリコンパウン
ドであるポリメチルシリル基で表面処理がなされたもの
で、そのもの自体が極めて疎水性が強く上記粒度特性の
トナー粒子と共に混合すると一次粒子状に分散して、ト
ナー組成物全体の流動性、摩擦帯電性、環境安定性を極
めて向上させることができ、適正な帯電電荷が付与され
たｌ・ナー粒子からなる磁気ブラシを繰り返し形成する
ことがてきる。粒径としては、−成粒子の平均粒径が０
゜０００１乃至０．１ｍ、特に０．００１乃至０゜０１
μｍの範囲にあることが好ましい。具体例としては、Ｔ
Ｓ−７２０（キャボット社製、商品名）を挙げることが
できる。

本発明のトナー組成物は磁性キャリアと混合して、二成
分系現像剤として使用するのが好ましい。

磁性キャリアとしては、それ自体公知の磁性材料３ 粒子が使用される。例えば、酸化鉄、還元鉄、銅、フェ
ライト、ニッケル、コバルト等やこれらの亜鉛、アルミ
ニウム等の合金等が使用される。これらのうら特に、フ
ェライト粒子が好ましく、例えば、Ｚｎ系フェライト、
Ｎｉ系フェライ１−１Ｃｕ系フエライト、Ｍｎ系フェラ
イト、Ｎｉ−Ｚｒ１系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ系フェラ
イト、Ｃｕ−Ｍｇ系フェライＩ・、Ｍｎ−Ｚｎ系フェラ
イト、ＭｎＣｕ−Ｚｎ系フェライト等が挙げられる。こ
れらの磁性キャリアは未被覆のままで使用できるが、樹
脂成分で被覆していてもよく、例えば、スチレン系樹脂
、アクリル系樹脂、シリコーン樹脂、弗素系樹脂、ケト
ン系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ樹脂、メラご
ン樹脂等、ポリカーボネート樹脂等の一種又は二種以上
を被覆したものが使用される。これら磁性キャリアの粒
径としては、５０乃至１２０μｍ、特に９０乃至１１０
μｍの範囲ものものが好ましく使用される。そして、こ
れらの磁性キャリアと上記のトナー組成物とは、重量比
で表して９９：１、乃至９０：１０、特に４ ９８：２乃至９６：４の割合に置台して使用される。ま
た、現像条件としては、ブローオフ法で測定したトナー
の帯電量が±１５乃至上２５μＣ／ｇ、特に±１７乃至
±２３μｃ　／　ｇとなるように調整したものが好まし
く、感光体の表面電位が±６００乃至±８００Ｖ、特に
±６５０乃至±７００■の範囲に設定し、バイアス電位
を±４００乃至±５５０Ｖ、特に±４５０乃至±５００
■の範囲に印加した現像条件下で使用することが好まし
い。また、本発明のｌ・ナー組成物は、表面が樹脂分か
らなる有機感光体を摺擦して現像する場合に特に好適で
あり、フリーニブ不良を発生することがない。また、本
発明のｌ・ナー組成物には、疎水性シリカの他に他にこ
の分野で使用される公知の表面処理剤を配合してもよく
、特に親水性のアルξす粒子が好適に使用される。この
アルミナ粒子を使用する際は疎水性シリカとの配合割合
が重要で、疎水性シリカとアルミナ粒子との重量比が一
般に、ｌ：０．２乃至１：３、特に１：０．５乃至１：
１が好ましい。

」二記説明してきたとおり、本発明のトナー組成物は、
小粒径且つ極めてシャープな粒度分布を有するトナー粒
子に特定の疎水性シリカを配合して混合することにより
、流動性、帯電性、搬送性、耐環境性、耐凝集性、クリ
ーニング性を良好にし、ディジタル潜像を忠実肚つ鮮鋭
に現像して、カブリの発生、画像ムラ、画像濃度不良を
発生することなく解像度、階調性に優れたトナー画像を
繰り返し形成することかできる。

以下、実施例及び比較例によって詳細に説明する。

（実施例１） 里監剋 スチレン−アクリル共重合体　　１００重量部カーホン
ブラック　　　　　　　８．５重量部低分子量ポリプロ
ピレン、ビスコール５５０Ｐ（三洋化或社製、商品名）
１．８重量部電荷制御剤、ボントロンＳ−３４（オリエ
ント化学社製、商品名）　　　　　　　１０重量部を溶
融混練し、冷却後、粉砕、分級を行って中心■６ 粒径が８．５μｍで、全粒子の７５％が５．１μｍ〜１
０．２μｍの間に存在し、１６μｍ以上の粗大粒子の含
有率は０％で、５μｍ以下の微細粒子の含有率が３％の
トナー粒子を得た。

そして、このトナー粒子１００重量部に対してポリメチ
ルシリル基で疎水化処理された疎水性シリカ：ＴＳ−７
２０（キャボント社製、商品名）０．５重量部と、親水
性のアルミナ粒子：アルくニウムオキサイドＣ（日本ア
エロジル社製、商品名）０．５重量部を配合し、ヘンシ
エルミキザーによって混合してトナー組成物を得た。

そして、上記トナー組成物とアクリル系重合体によって
表面被覆された重量平均粒径が１０４μｍのフェライト
キャリアを重量比で３：９７で混合して現像剤とした。

そして、電子写真複写機ＤＣ−１６０５（三田工業社製
、商品名）に半導体レーザーによる露光装置を搭載した
改造機を用いて、第１表に示す現像条件下で複写試験を
行った。

（実施例２） ７ 実施例１においてトナー粒子の粒度特性をより小粒径に
し、シャープ化を図った。そして、疎水性シリカの量を
０．７重量部に増やし、他は同様にして現像剤を調整し
た。

次いで、表−１に示す現像条件下で複写試験を行った。

（実施例３ 実施例１においてｌ・ナー粒子の中心粒径を大きくし、
微細粒子と粗大粒子の割合を少し増やした。

また、磁性キャリアの重量平均粒径を９０μｍにした、
これら以外は同様にして現像剤を調整し、表−１に示す
現像条件下で複写試験を行った。

（比較例１） 実施例１と同様の処方から、中心粒径を１０゜５μｍと
し、６．３μｍ〜１２．６μｍの間に全粒子の６０％か
に存在し、１６μｍ以上の粗大粒子の含有率は５％で、
５μｍ以下の微細粒子の含有率が３％のトナー粒子を得
た。そして、他は同様にして現像剤を調整し、表に示す
現像条件下で複写試験を行った。

８ （比較例２） 実施例１のトナー粒子を使用し、ＴＳ−１２０の代わり
に、従来からのアルキル基で疎水化処理された疎水性シ
リカ：Ｒ−９７２（日本アエロジル社製、商品名）０．
５重量部を使用した以外は同様にして現像剤を調整して
、表に示す現像条件下で複写試験を行った。

（比較例３） 実施例１と同様の処方から、中心粒径を７．２μｍとし
、４．３μｍ〜８．５μｍの間に全粒子の７２％が存在
し、１６μｍ以上の粗大粒子の含有率は０％で、５μｍ
以下の微細粒子の含有率が１１％のＩ・ナー粒子を得た
。そして、疎水性シリカの配合量を増量し、他は同様に
して現像剤を調整して表に示す現像条件下で複写試験を
行った。

（比較例４） 実施例１と同様の処方から、中心粒径を５．８μｍとし
、３．５μｍ〜７．０μｍの間に全粒子の８０％が存在
し、■６μｍ以上の粗大粒子の含有率は０％で、５μｍ
以下の微細粒子の含有率が８％のトナー粒子を得た。そ
して、疎水性シリカの配合量を増量し、磁性キャリアと
して重量平均粒径が８０μｍのものを使用し、他は同様
にして現像剤を調整して表に示す現像条件下で複写試験
を行った。

表中、クリーニング不良はクリーニング不良発生時の複
写枚数で表し、中間調の再現性は写真原稿との比較によ
って目視にて判断した。また、画像濃度とカブリ濃度は
反射濃度計による数値で表し、解像度は１ｍｍ当たりに
何本の細線画像が再現できるかで表し、画質については
得られた複写物の中央と両端及び前後で濃度差や解像度
の差が出ていないかで判断した。

表より、実施例のトナー組成物は長期にわたって良好な
画像が得られることがわかる。一方、比較例のトナー組
成物を使用すると、濃度の低下、解像度の低下、画質の
ムラ、クリーニング不良等の何らかの不具合を発生し、
良好画像を安定に形成できなくなることがわかる。

（発明の効果） 本発明のトナー組成物は、ディジタル静電潜像を反転現
像する現像システムに極めて良好に作用し、良好画像を
長期間安定して供給することができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）像担持体上に形成されたディジタル静電潜像の現
   像に使用されるトナー組成物であって、少なくとも、中
   心粒径が６乃至１０μｍの範囲にあり、全粒子の７０％
   以上が中心粒径の０．６倍から１．２倍の粒径範囲内に
   あり、且つ５μｍ未満の微粒子の含有率が１０％以下、
   １６μｍ以上の粗大粒子の含有率が２％以下であるトナ
   ー粒子と、表面処理剤としてのポリメチルシリル基で疎
   水化処理された疎水性シリカとの混合物からなり、トナ
   ー組成物の圧縮度が３５乃至４０％であることを特徴と
   するトナー組成物。
2. （２）疎水性シリカの配合量がトナー１００重量部当た
   り０．０５乃至１重量部であることを特徴とする請求項
   １記載のトナー組成物。
3. （３）親水性アルミナ微粒子が配合されていることを特
   徴とする請求項２に記載のトナー組成物。
4. （４）疎水性シリカ微粒子と親水性アルミナ微粒子の配
   合割合（疎水性シリカ：親水性シリカ）が１：０．２乃
   至１：３であることを特徴とする請求項３に記載のトナ
   ー組成物。