JPH05346681A - トナー及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は流動性が高く摩擦帯電をおこしやす
いトナーを提供することを目的とする。また本発明はこ
のトナーを現像剤として常に良好な画像形成装置を提供
することを目的とする。 【構成】 本発明のトナーは、熱可塑性の樹脂と、この
結着樹脂中に混合される着色剤と、外添剤としてランカ
ップリング剤で疎水化処理された球状酸化チタンあるい
は球状酸化チタン及びシリカがそれぞれシランカップリ
ング剤で疎水化処理されたものを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

【０００２】

【従来の技術】従来より特開昭６１−２７５８６１号公
報に開示されているように乾式の現像プロセスに用いら
れるトナーはその現像特性がトナーのもつ流動性により
大きく左右される。トナーの流動性が優れないとトナー
は凝集して摩擦帯電を起こしにくい。そのためトナーは
現像に必要な帯電量を得ることができず、このようなト
ナーを用いて現像を行った場合にはトナー飛散を起こし
やすくまた、被写画像がカブリ易い。

【０００３】このため上記公報には流動性付与を目的と
してトナー表面にシリコーンオイルで被覆処理された酸
化チタン微粉末を担持させる技術が開示されている。し
かしこのような酸化チタンを表面に担持させることによ
ってもトナーに充分な流動性を付与することができなか
った。

【０００４】また特開平２−３５４６５号公報には疎水
化処理したシリカを帯電制御剤とともに添加する技術が
開示されている。しかしシリカは硬度が高いためにシリ
カを添付したトナーを現像に用いると、感光体ドラムが
傷つきやすいという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
トナーには、感光体ドラムを傷つけることなく流動性を
付与することができなかった。そこで本発明は上記欠点
を除去し流動性が高く摩擦帯電をおこしやすいトナーを
提供することを目的とする。また本発明はこのトナーを
現像剤として常に良好な画像形成装置を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は熱可塑性の樹脂と、この結着樹脂中に混合さ
れる着色剤と、外添剤としてランカップリング剤で疎水
化処理された球状酸化チタンあるいは球状酸化チタン及
びシリカがそれぞれシランカップリング剤で疎水化処理
されたものを有することを特徴とするトナー提供する。

【０００７】また本発明は像担持体上に、静電潜像を形
成する潜像形成手段と、熱可塑性の樹脂と、この樹脂中
に混合される着色剤と、外添剤としてあるいは球状酸化
チタン及びシリカをそれぞれシランカップリング剤で疎
水化処理したものを有するトナーを現像剤として、上記
潜像形成手段により形成された静電潜像を現像する現像
手段と、現像手段により形成されたトナー像を被画像形
成媒体上に転写する転写手段と、転写手段により転写さ
れたトナー像を上記被画像形成媒体上に定着する定着手
段とを有することを特徴とする画像形成装置を提供す
る。

【０００８】

【作用】シランカップリング剤で疎水化処理された球状
酸化チタンはその形状が球形であるため、トナーに添加
すると不定形酸化チタンを添加した場合に比べてトナー
同士が接触するときの接触面積が少ない。このためトナ
ーは凝集をおこしにくく流動性が向上する。流動性が向
上したことによりトナー同士あるいはトナーとキャリア
との接触がおこりやすい。

【０００９】

【実施例】以下本発明の一実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。

【００１０】図１は電子複写機１の概略説明図である。
この電子複写機１の各ユニットを備えた本体３は、ほぼ
中央に像担持体として表面が光導伝層で被覆された感光
体ドラム５を備えている。この感光体ドラム５は図示矢
印ａ方向に回転可能に設けられている。感光体ドラム５
の周囲には回転方向に沿って以下のものが固設されてい
る。感光体ドラム５に対向して感光体ドラム５表面を一
様に帯電させる帯電チャージャ７が設けられている。帯
電チャージャ７の下流側には露光により感光体ドラム５
表面に形成された静電潜像を現像する現像装置１１が設
けられている。この現像装置１１の下流には現像装置１
１により形成された可視像を紙等の転写材上へ転写する
転写チャージャ１３及び転写チャージャ１３により感光
体ドラム５上に重ねられた転写材を感光体ドラム５から
剥離する剥離チャージャ１５が固設されている。また剥
離チャージャ１５の下流には現像装置１１に対向して、
転写後感光体ドラム５上に残留したトナーを除去するク
リーニング装置１７及び次の複写に備えて感光体ドラム
５表面の電位を降下させる除電ランプ１９が設置されて
いる。

【００１１】ここで露光系９は図１中における破線で囲
まれた部分をいう。また本体３の上面部には原稿を載置
するための原稿台２１が設置されている。ここで露光系
９の構成について説明する。露光系９は原稿台２１の原
稿に光を照射する露光ランプ２３及び露光ランプ２３か
ら照射された光を反射する第１の反射ミラー２５を有す
る第１のキャリッジ２７と第２の反射ミラー２９及び第
３の反射ミラー３１を有する第２のキャリッジ３３と、
反射光を結像させるレンズ３５と、第４の反射ミラー３
７、第５の反射ミラー３９及び第６の反射ミラー４１と
になって構成されている。前記第１のキャリッジ２７は
原稿台２１に沿って往復走行されるようになっている。
そして光路長を一定に保つために、第２のキャリッジ３
３は第１のキャリッジ２７の１／２の速度で往復走行す
るようになっている。

【００１２】また本体３の図１正面右側には用紙を収容
する給紙カセット４３Ａ、及び手差し給紙台４３Ｂが設
けられている。そして本体３内にはカセット４３Ａ、及
び手差し給紙台４３Ｂから用紙を取り出すピックアップ
ローラ４５Ａ及び４５Ｂが設けられている。また本体３
の図１正面左側には複写用紙が排出される排紙トレイ４
７が備えられ、この排紙トレイ４７と給紙カセット４３
Ａとの間には用紙の搬送される経路、すなわち用紙搬送
路４９が形成されている。ここでこの用紙搬送路４９は
図１中において一点鎖線にて示されている。この用紙搬
送路４９の感光体ドラム５より上流側には給紙ローラ５
１と分離ローラ５３とから成るローラ対とレジストロー
ラ対５７とが設けられている。給紙ローラ５１と分離ロ
ーラ５３とは上下に対向して設けられている。給紙ロー
ラ５１は図示矢印ｂ方向へ回転可能でピックアップロー
ラ４５Ａまたは４５Ｂにより取り出された用紙をレジス
トローラ対５７に送る。分離ローラ５３は給紙ローラ５
１と同方向及び反対方向に回転可能である。ピックアッ
プローラ４５Ａまたは４５Ｂから送られてきた用紙が２
枚以上の場合、分離ローラ５３は給紙ローラ５１の回転
方向と逆方向に回転して１枚の用紙だけが送られるよう
余分な給紙カセット４３Ａまたは手差し給紙台４３Ｂに
戻す。ピックアップローラ４５Ａまたは４５Ｂから取り
出された用紙が１枚の場合には、分離ローラ５３は給紙
ローラ５１の回転につられまわる。レジストローラ対５
７は給紙ローラ５１より用紙搬送路４９を通って送られ
た用紙の先端と突き当たることにより紙の整位を行った
後、用紙を再び用紙搬送路４９へ送り出す。

【００１３】また用紙搬送路４９の感光体ドラム５より
下流側には用紙を搬送する帯状のベルト、すなわち搬送
ベルト５９、転写されたトナーを用紙の上に定着するた
めの定着ローラ対６１及び定着が終了した用紙を排紙ト
レイ４７に排出するための排紙ローラ６３が設けられて
いる。

【００１４】図２は図１で示した現像装置１１の拡大図
である。現像装置１１内にはトナー及びキャリアからな
る現像剤５１を収容する容器５３が設けられている。ま
たこの容器５３内には現像剤５１を撹拌する撹拌ローラ
５４が図示矢印ｅ方向へ回転可能に設けられており、こ
の撹拌ローラ５４と感光体ドラム５との間には２本のマ
グネットローラ５５Ａ及びマグネットローラ５５Ｂが備
えられている。マグネットローラ５５Ａ及びマグネット
ローラ５５Ｂの外周はその表面に磁気ブラシが形成され
る現像スリーブ５７Ａ及び現像スリーブ５７Ｂで覆われ
ている。このマグネットローラ５５Ａ及びマグネットロ
ーラ５５Ｂは固定されており現像スリーブ５７Ａ及び現
像スリーブ５７Ｂはそれぞれ図示矢印ｆ方向及びｇ方向
へ回転可能に構成されている。マグネットローラ５５Ａ
と５５Ｂとの間には現像スリーブ５７Ａ及び現像スリー
ブ５７Ｂへ供給される現像剤の量を調整する規制ブレー
ド６１が設けられている。またマグネットローラ５５Ａ
及びマグネットローラ５５Ｂは電源６７に接続されてお
り現像時に現像バイアス電圧が引加さる。また現像によ
りトナーが減少すると下記トナーホッパー７３からトナ
ーが上記容器５３内に補給される。現像装置１１内の上
部には図３に示す補給用のトナーを収容するトナーホッ
パー７３が設けられている。

【００１５】トナーホッパー本体７５は、第１の傾斜底
面８１およびこの第１の傾斜底面８１の傾斜下端側が傾
斜下端となる第２の傾斜底面８３を有するＶ字状を呈
し、その中央谷部にトナー容器５３内へ搬送するトナー
オーガ７９を収容する溝部が形成されている。この形状
によりトナーホッパーは多量のトナー７７を収容できる
形状となっている。

【００１６】また、トナーホッパ７３を所定位置に装着
した状態にあっては、図示しないシャッタが開いてトナ
ーホッパ７３のトナー放出口８５とが対向している。ま
た、トナーホッパー７５内の底部に配設されたトナーオ
ーガ７９と一体の被駆動体が現像装置１１側に設けられ
た駆動体と係合した状態となっており、前記トナーオー
ガー９が回転することによりトナーをトナー放出口８５
に搬出するようになっている。

【００１７】トナー放出口８５から放出されたトナーは
現像装置内に設けられた図示しないトナー供給口７１よ
り現像装置１１内へ補給され、前述と同様に摩擦帯電し
て現像に用いられる。

【００１８】以上のように構成された電子複写機１にお
いて画像を形成する動作について説明する。まず露光系
９の露光ランプ２３が点灯して第１キャリッジ２７が原
稿台２１上に載置した原稿の下の照射を開始する。反射
光は感光体ドラム５上に露光される。感光体ドラム５の
表面は帯電チャージャ７によって予め一様に帯電されて
いる。この感光体ドラム５の表面の電荷は露光されるこ
とにより消失するので原稿の画像は感光体ドラム５の表
面に静電潜像として形成される。

【００１９】一方、現像装置１１内では撹拌ローラ５９
が回転し、現像剤５１を撹拌して摩擦帯電させる。摩擦
帯電したトナー及びキャリアはマグネットローラ５５Ａ
及びマグネットローラ５５Ｂに送られて規制ブラシ６３
により搬送量が規制された後現像スリーブ５７Ａ及び現
像スリーブ５７Ｂ上に磁気ブラシを形成する。それぞれ
の現像スリーブと感光体ドラム５とが所定の周速で回転
し、現像スリーブ５７Ａ及び現像スリーブ５７Ｂと感光
体ドラム５とが接近する箇所で電源６５から現像バイア
スが引加される。静電引加を利用してトナーは現像スリ
ーブ５７及び現像スリーブ５７Ｂから静電潜像の電荷に
吸着され現像が行われる。現像が行われた後トナー像は
転写チャージャ１３の位置に達し、用紙上へ転写され
る。

【００２０】このトナー像が転写される用紙は給紙カセ
ット４３Ａからピックアップローラ４５Ａによって取り
出される。ピックアップローラ４５Ａから取り出された
用紙は給紙ローラ５１と分離ローラ５３と間を通り１枚
の用紙がレジストローラ対５７へ搬送される。レジスト
ローラ対５７から用紙は用紙搬送路４９上を通って転写
チャージャ１３の位置へ送られる。

【００２１】転写により原稿の画像が形成された用紙は
剥離チャージャ１５の作用により感光体ドラム５から剥
離され、搬送ベルト５９上を定着ローラ対６１へと搬送
される。定着ローラ対６１はトナーに熱及び圧力をかけ
てトナーを用紙上へ定着させる。定着後用紙は排紙ロー
ラ対６３により排紙トレイ４７へ排出される。

【００２２】以上説明した画像形成装置の現像剤として
使用されるトナーについて以下述べる。本発明者らは流
動性付与剤としてシランカップリング剤で疎水化処理さ
れた球状酸化チタンが優れた効果を持っていることを見
出し、本発明のトナーに至った。

【００２３】トナーの材料として熱可塑性樹脂には、ス
チレン−アクリル樹脂１００重量部、この樹脂に混合さ
れる着色剤にはカーボンブラック（ＭＡ−１００、三菱
化成社製）を５重量部、またトナーに離型性を付与する
離型剤には低分子量ポリプロピレンワックス（ビスコー
ル６６０Ｐ、三洋化成社製）を４重量部、トナーに電荷
を付与する帯電制御剤には（ＴＲＨ、保土ケ谷化学社
製）１重量部を用意する。更に外添剤としてヘキサメチ
ルジシラザンで疎水化処理を施した球状の酸化チタン
（ＩＴ−ＰＢ、出光興産社製）を用意する。

【００２４】以上の材料を用いてトナーを以下のように
して製造する。まず外添剤を除く上記の材料の混合物を
加圧ニーダで加熱溶融混練し、冷却後ハンマーミルで粉
砕し、気流式分級機で分級して体積平均粒径９μｍ、粒
度分布５〜１４μｍの粒径の粒子を得る。この粒子１０
０重量部に対して、平均粒径１７ｎｍの上記球状酸化チ
タン０．１重量部をヘンシェルミキサーを用いて混合
し、トナーを得る。

【００２５】次にこのトナーを上述した電子複写機の現
像装置内に現像剤として用いて連続複写を行った。その
結果充分な画像濃度を持つ画像が得られ２万枚の連続複
写を行った後でも複写画像の品質の低下は見られなかっ
た。また２万枚の連続複写の後に図４において２本の現
像ローラの間の部分６３へのトナー飛散の状態を調べ
た。トナー飛散は飛散トナーの付着部分と下地との明度
差を非接触式の色彩色差計（ＣＳ−１００：ミノルタカ
メラ社製）により測定することにて求めた。その結果ト
ナー飛散はほとんど認められなかった。第２の実施例と
して材料を変えたトナーについて説明する。

【００２６】トナーの材料にポリエステル樹脂１００重
量部、赤色顔料着色剤５重量部、低分子量ポリプロレン
ワックス（ビスコール６６０Ｐ、三洋化成社製）２重量
部及び帯電制御剤（Ｅ−８２、オリエント化学社製）１
重量部を用いる。外添剤には球状酸化チタン（ＩＴ−
Ｓ：出光興産社）及びシリカ（＃２００：日本アエロジ
ル社）それぞれヘキサメチルジシラザンで疎水化処理し
たものを用意する。これらの材料を用いて上述の方法と
同様にして体積平均粒径９μｍ、粒度分布５〜１４μｍ
の粒子を得る。この粒子１００重量部に対して、平均粒
径４０ｎｍの上記球状酸化チタン０．３重量部（ＩＴ−
Ｓ、出光興産社製）及び平均粒径１２ｎｍの上記シリカ
０．２重量部（＃２００、日本アエロジル社製）をそれ
ぞれヘキサメチルジシラザンで表面処理したものを混合
しトナーを得る。このトナーを用いて複写を行ったとこ
ろ常に良好な画像が形成された。 （比較例１）

【００２７】トナーの材料に用いる外添剤を表面処理を
施さない平均粒径１７ｎｍの球状酸化チタン（ＩＴ−
Ｓ、出光興産社製）０．３重量部に変更する以外は実施
例１と同様にトナーを得る。またこのトナーを用いて複
写テストを行ったところトナー飛散が生じた。 （比較例２）

【００２８】外添剤をヘシランカップリング剤で表面処
理した不定形酸化チタン（ＭＴ−１５０：帝国化工）
０．３重量部とする。実施例と同様にトナーを得る。ま
たこのトナーを現像に用いた場合トナー飛散が多かっ
た。以上の実施例のトナーには熱可塑性樹脂としてスチ
レンおよびその置換体の重合体や、アクリル系樹脂を用
いて構わない。

【００２９】上記のスチレンおよびその置換体の重合体
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−イソブチレン共重合体、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−アクリル酸と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
体及びスチレン無水マレイン酸共重合体などがある。

【００３０】また、アクリル系樹脂としては、例えば、
ポリアクリルレート、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及びスチレン−アク
リル酸エチル共重合体などがあり、これらの中から選択
して用いる。

【００３１】その他、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニ
ル、ポレエチレン、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
フィン及びパラフィンワックスなどを単独で、あるいは
２種類以上を混合して使用しても良い。

【００３２】実施例のトナーに用いる着色剤としては、
カーボンブラックやあらゆる顔料、染料を使用して構わ
ない。カーボンブラックとしては、例えば、アセチレン
ブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック、チ
ャネルブラック及びケッチェンブラック等を使用する。
また、顔染料としては、例えば、ファーストイエロー
Ｇ、ベンジンイエロー、インドファストオレンジ、イル
ガジンレッド、カーミンＦＢ、パーマネントボルドーＦ
ＲＲ、ピグメントオレンジＲ、リソールレッド２Ｇ、レ
ーキレッドＣ、ローダミンＦＢ、ローダミンＢレーキ、
フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、ブリリアン
トグリーンＢ、フタロシアニングリーン及びキナクリド
ンなどの中から単独で、あるいは混合して使用しても構
わない。

【００３３】着色剤の混合量はトナーの２〜７重量％が
好ましい。混合量が２重量％未満であると樹脂に色彩を
付与することができず、一方７重量％を越えると着色剤
の分散が悪くなりトナーの流動性が低下するので好まし
くない。

【００３４】バインダー樹脂中には、ワックス、例え
ば、ポリエチレンやポリプロピレンのような離型剤を樹
脂の重合時に同時に内添するか、もしくは重合後着色剤
などの材料と混合する前にあらかじめ溶融混練などの方
法により添加しておいた物を用いても構わない。

【００３５】ワックスの混合量はトナーの０．５〜５重
量％が好ましい。０．５重量％未満であるとオフセット
防止効果が認められず、５重量％を越えるとトナーの流
動性が低下するので好ましくない。

【００３６】また負極性あるいは正極性の帯電制御剤を
必要に応じてトナー中に添加する。負極性の帯電制御剤
には塩素化ポリオレフィン、塩素化ポリエステル、酸基
過剰のポリエステル、樹脂酸の金属塩及び樹脂酸石けん
等がある。正極性の帯電制御剤にはニグロシン系染料に
代表される電子供与性染料、アルコキシ化アシン及び第
４級アンモニウム塩等がある。

【００３７】また球状酸化チタンを疎水化処理するのに
用いられるシランカップリング剤はヘキサメチルジシラ
ゲン、トリメチルシラン、ジメチルシラン、ジメチルク
ロルシラン及びオクチルトリメチルシラン等の中から選
択して用いて差しつかえない。 シランカップリング剤
で表面処理する方法としては、湿式法、乾式法などの方
法が使用できる。具体的には、シランカップリング剤の
溶液中に球状酸化チタンを分散した後、漉別もしくはス
プレードライ法により溶剤を除去し、次いで加熱により
乾燥せしめる方法、あるいは流動化ベッド装置を用いて
シランカップリング剤をスプレーして球状酸化チタンを
被覆し、次いで加熱乾燥させることによって溶剤を除去
して被膜を形成させる方法を用いる。あるいはシランカ
ップリング剤雰囲気の飽和容器中に球状酸化チタンを導
入、撹拌することにより被膜を形成させる方法などを用
いる。

【００３８】球状酸化チタン及びシリカの粒径は０．１
〜０．２μｍ以下のものが外添剤として使用される。特
に粒径６０ｎｍ以下のものが熱可塑性樹脂と着色剤とを
有している粉体に外添させやすく好ましい。外添する方
法としては熱可塑性樹脂よりなる上記粉体と外添剤とを
ボールミル、Ｖ型混合機、フォルバーグあるいはヘンシ
ェルミキサー等を用いて混合する。

【００３９】上記外添剤はトナーの０．１〜１重量％添
加するのが好ましい。０．１重量％未満であるとトナー
の帯電性を向上させることができない。また０．１重量
％を越えると外添剤が負に帯電することによりトナーが
負に過大に帯電するので好ましくない。シリカを外添す
る場合、球状酸化チタンとシリカとの混合比は１：４〜
３：７、特に１〜：２の混合比が好ましい。シリカはそ
れ自身の帯電量が湿度に依存しやすいため、シリカを過
剰に添加するとトナーの湿度依存性が大きくなり好まし
くない。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば流動
性が高く摩擦帯電をおこしやすいトナーを得ることがで
きる。また本発明の画像形成装置によれば常に良好な画
像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例で使用する電子複写機の断面図である。

【図２】電子複写機の現像装置の断面図である。

【図３】電子複写機に設けられたトナーホッパーの断面
図である。

【符号の説明】

５ 感光体ドラム ９ 露光系 １１ 現像装置 １３ 転写チャージャ ６１ 定着ローラ対

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性の樹脂と、この結着樹脂中に混
   合される着色剤と、外添剤としてランカップリング剤で
   疎水化処理された球状酸化チタンあるいは球状酸化チタ
   ン及びシリカがそれぞれシランカップリング剤で疎水化
   処理されたものを有したことを特徴とするトナー。
2. 【請求項２】 像担持体上に、静電潜像を形成する潜像
   形成手段と、熱可塑性の樹脂と、この樹脂中に混合され
   る着色剤と、外添剤としてあるいは球状酸化チタン及び
   シリカをそれぞれシランカップリング剤で疎水化処理し
   たものを有するトナーを現像剤として、上記潜像形成手
   段により形成された静電潜像を現像する現像手段と、上
   記現像手段により形成されたトナー像を被画像形成媒体
   上に転写する転写手段と、上記転写手段により転写され
   たトナー像を上記被画像形成媒体上に定着する定着手段
   とを有することを特徴とする画像形成装置。