JPH10293418A - 静電荷像現像用トナー及び該トナーを用いる画像形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、感光体を傷つけたり、クリ
ーニングブレードを傷つけててクリーニング不良を引き
起こすことのない現像剤及び係る現像剤を用いた画像形
成方法を提供することにある。 【解決手段】 少なくとも着色剤と結着樹脂とを含有す
るトナー粒子（ａ）１１００重量部に対して、外添剤と
して気相反応法によって生成された粒径０．０１〜０．
４μｍ、安息角３５〜４５度かつモース硬度５．０以上
の無機微粉体（ｂ）を０．０１〜５重量部含有すること
を特徴とする静電荷像現像用トナー。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真、静電記
録、磁気記録等に用いる静電荷像現像用トナー及びその
画像形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真法においては、硫化カド
ミウム、ポリビニルカルバゾール、セレン、酸化亜鉛、
アモルファスシリコン、有機化合物等の光導電体の性質
を利用して、種々の手段によりまず静電潜像を形成す
る。例えば光導電体層上に一様に電荷を付与し、画像露
光を施して静電潜像を形成し、ついで前記静電潜像の電
荷とは逆極性に荷電したトナー粉末で現象し、さらに必
要に応じて紙等の被転写材に転写した後、加熱、圧力、
加熱加圧或いは溶剤蒸気などにより定着して複写物を得
る。

【０００３】これらのうち、転写工程を有する装置の場
合には、被転写材に転写されなかつた感光体上の残余の
トナーを除去し、感光体を繰り返し使用するのが通常で
ある。感光体上の残余のトナーを除去する方法として
は、ブレードクリーニング方式、ファーブラシクリーニ
ング方式、磁気ブラシクリーニング方式、クリーニング
ロール方式など感光体にクリーニング部材を接触させて
行うのが一般的である。この場合、クリーニング部材は
適当な庄力で感光体に圧接しているので、繰り返し使用
している間に感光体に傷がついたり、トナーが固着した
りする。感光体に傷がつかないようにするために、ゴム
弾性体からなるクリーニングブレードが広く用いられて
いる。

【０００４】このトナーが感光体に固着する現象を回避
するために、種々の方法が提案されている。特開昭４８
−４７３４５号公報においてトナー中に摩擦減少物質と
研摩物質の双方を添加することが提案されている。この
方法は、確かにトナー固着現象を回避するには有効であ
るが、次の問題を有している。すなわち、トナー固着現
象を回避しうる程度に摩擦減少物質を添加すると、繰り
返しの使用によつて感光体表面に生成もしくは付着する
紙粉、オゾン付加物などの低電気抵抗物質の除去が行わ
れにくくなり、特に高温高湿の環境下において感光体上
の潜像が低電気抵抗物によつて著しく損なわれるという
欠点がある。

【０００５】特公平３−１０３１２号公報においては、
焼結法によって生成された無機微粉体を用いる方法が提
案されているが、係る方法は融点以下の温度で焼結した
後、粉砕して所望の微粉体を得るが、均一に粉砕できな
いために微粉体の粒度分布がブロードで、その結果、多
数枚耐久性、クリーニング性および転写効率に劣るとい
った問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、感光
体を傷つけたり、クリーニングブレードを傷つけててク
リーニング不良を引き起こすことのない現像剤及び係る
現像剤を用いた画像形成方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、少なくと
も着色剤と結着樹脂とを含有するトナー粒子（ａ）１１
００重量部に対して、外添剤として気相反応法によって
生成された粒径０．０１〜０．４μｍ、安息角３５〜４
５度かつモース硬度５．０以上の無機微粉体（ｂ）を
０．０１〜５重量部含有することを特徴とする静電荷像
現像用トナーである。

【０００８】第２の発明は、第１の発明記載の静電荷像
現像用トナーを用いて、絶縁体又は感光体上の静電潜像
を現像し、生成するトナー像を被転写材に転写し、次い
で前記絶縁体又は感光体上に残存するトナーをブレード
クリニーング法によって除去することを特徴とする画像
形成方法である。

【０００９】第３の発明は、感光体が有機光導電体であ
ることを特徴とする第２の発明記載の画像形成方法であ
る。

【００１０】第４の発明は、感光体が無定形シリコーン
感光体であることを特徴とする第２の発明記載の画像形
成方法である。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明において気相反応法とは、
金属化合物蒸気の化学反応を利用する方法で、（１）熱
分解反応、（２）２種以上の化学種間の反応に分けら
れ、具体的な方法としては化学反応を起こさせるために
反応分子を活性化することが必要で、電気炉法、化学炎
法、プラズマ法、レーザー法などがあり、得られた生成
物には下記のような特徴がある。 １．生成物の純度が高い。 ２．１次粒子が凝集しずらいので流動性が良い。 ３．反応条件の制御によって粒度分布が狭く、０．１μ
ｍ以下の微粒子が容易に得られる。 ４．生成される粒子は多結晶または単結晶でほぼ球状で
ある。 気相反応法の原料にはオキシ塩化物、アルキル化合物、
金属蒸気、揮発性有機金属、金属塩化物、アルコオキサ
イドなどがあり、各方法によって好適な原料を適宜選択
できる。

【００１２】係る気相反応法によって生成される無機微
粉体（ｂ）としては、酸化アルミニウム、酸化チタン、
酸化鉄、酸化亜鉛、酸化マグネシウムなどの無機酸化
物、タングステンカーバイト、炭化チタン、炭化珪素な
どの炭化物、窒化チタンなどの窒化物、チタン酸ストロ
ンチウム、チタン酸カルシウムなどの複合酸化物が挙げ
られ、本発明においてはこれらを単独もしくは混合して
用いても良い。

【００１３】本発明で使用される気相反応法によって生
成される無機微粉体（ｂ）は、例えば、純度の高いＳｉ
（ＣＨ₃ ） ₄を水素存在下約１０００℃で合成すること
によって、粒径０．２μｍ、安息角３８度、モース硬度
９．５の気相反応法によって生成された真球状の炭化珪
素微粉体を得ることができる。

【００１４】本発明においては、係る気相反応法によっ
て生成された無機微粉体（ｂ）の粒径は０．０１〜０．
４μｍであることが重要であり、好ましくは０．０２〜
０．３μｍが良い。尚、係る粒径は走査型電子顕微鏡
（ＴＥＭ）によって求めたものである。本発明では、無
機微粉体（ｂ）の１次粒子が真球状に近いために感光体
にソフトな研磨作用効果を有し、硬さもモース硬度が
５．０以上である。モース硬度が５．０よりも小さいと
感光体に付着もしくは固着し画像欠陥の原因となる。ま
た、本発明では、無機微粉体（ｂ）の安息角は３５〜４
５度であり、３７〜４３度が好ましい。３５〜４５度の
範囲をはずれるとクリーニング性が低下し、画像欠陥の
原因となる。安息角は、パウダーテスターで求める。

【００１５】本発明で使用する気相反応法によって生成
された無機微粉体（ｂ）は、スリーブ、帯電部材及び感
光体に凝集物または固着したトナー、更には現像されず
に現像器内に残されたトナー表面を削りとる働きを担う
もので、その為に、係る外添剤を使用することにより環
境が変化しても常にトナーとしての帯電量が安定し、良
好な画像を得ることができる。

【００１６】気相反応法によって生成された無機微粉体
（ｂ）は、トナー粒子（ａ）表面に付着して存在すれば
良いが、特にトナー粒子（ａ）と混合されて用いるのが
好ましい。トナー粒子（ａ）１００重量部に対して、
０．０１〜５重量部含有することが重要であり、０．０
２〜４重量部含有することが好ましい。０．０１重量部
より少ないと研磨効果がほとんどなく、５重量部より多
いと感光体、スリーブ等を傷つけ易くなる。尚、気相反
応法によって生成された無機微粉体（ｂ）は、周知のカ
ップリング剤等でその表面を疎水化処理しても良い。

【００１７】本発明においてトナー粒子（ａ）を得るた
めの結着樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−Ｐ−クロ
ルスチレン、ポリビニルトルエン、スチレン−Ｐ−クロ
ルスチレン共重合体、スチレンビニルトルエン共重合
体、等のスチレン及びその置換体の単独重合体及びそれ
らの共重合体；スチレンーアクリル酸メチル共重合体、
スチレンーアグリル酸エチル共重合体、スチレンーアク
リル酸ｎブチル共重合体等のスチレンとアクリル酸エス
テルとの共重合体及びスチレンーメタクリル酸メチル共
重合体、スチレンーメタクリル酸エチル共重合体、スチ
レンーメタクリル酸ｎブチル共重合体等のスチレンとメ
タクリルエステルとの共重合体；スチレンとアクリル酸
エステル及びメタクリル酸エステルとの多元共重合体；
その他スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン
−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ブタジエ
ン共重合体、スチレンービニルメチルケトン共重合体、
スチレン−アクリルニトリルインデン共重合体、スチレ
ンーマレイン酸エステル共重合体、等のスチレンと他の
ビニル系モノマーと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、ポリエステル、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポ
リビユルブチラール、ボリアクリル酸、フエノール樹
脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、石油樹脂、塩素化
パラフイン、等が単独または混合して使用できる。特に
圧力定着方式に供せられるトナー用の結着樹脂として低
分子ポリエチレン、低分子量ポリブロピレン、エチレン
ー酢酸ビニル共重合体、エチレンーアクリル酸エステル
共重合体、高級脂肪酸、ポリアミド樹脂、ポリエステル
樹脂等が単独または混合して使用できる。

【００１８】本発明におけるトナー粒子（ａ）に使用さ
れる着色剤としては、公知の染顔科例えぱカーポンブラ
ック、フタロシアニンブルー、インダンスレンブルー、
ピーコックブルー、パーマネントレツド、レーキレッ
ド、ローダミンレーキ、ハンザイエロー、パーマネント
イエロー、ベンジジンイエロー等広く使用することがで
きる。

【００１９】トナー粒子（ａ）には種々の荷電制御剤を
含有せしめても良く、例えば荷電制御剤としてはニグロ
シン染料、トリフェニルメタン系化合物、４級アンモニ
ウム塩、サリチル酸系金属化合物、アゾ系金属錯体など
が挙げられる。

【００２０】トナー粒子（ａ）は、熱ロールニ−ダー、
エクストルーダー等の熱混練機によつて結着樹脂と着色
剤等を良く混練した後、機械的な粉砕、分級によつて得
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、結着樹脂を構成すべき単量体に着色剤等を混合した
後、この乳化懸濁液を重合させることによりトナーを得
る方法等、種々の方法によって得ることができる。

【００２１】本発明においてトナー粒子（ａ）は、磁性
粉を含有せしめて磁性トナーとして用いても良いし、あ
るいは種々のキャリアとともに用いる二成分現像剤用の
トナーとして用いても良い。

【００２２】磁性トナーとする場合には、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−酸化鉄フェライトなどの合金や化合物をトナ
ー粒子（ａ）１００重量％中に１５〜７０重量％含有せ
しめることが好ましく、さらに２０〜６０重量％含有せ
しめることが好ましい。上記の範囲にないと帯電量が不
十分であったり、磁気拘束力が強すぎるなどして画像濃
度が低下したりすることがある。

【００２３】二成分現像剤用のキャリアとしては、鉄
粉、ガラスビーズ、ニッケル粉、フェライト粉等が挙げ
られる。上記のキャリア粒子に絶縁性樹脂を被覆しても
良く、例えばシリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、スチレ
ン系樹脂、アクリル系樹脂等が挙げられ、組み合わせて
用いてもよい。また、上記のキャリア粒子に絶縁性樹脂
を被覆しても良く、例えばシリコーン系樹脂、フッ素系
樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂等が挙げられ、
組み合わせて用いてもよい。

【００２４】本発明のトナーには必要に応じてトナーの
特性を損ねない範囲で外添剤として添加剤を混合しても
良いが、そのような添加剤としては例えばコロイダルシ
リカの如き流動性付与剤、テフロン、ステアリン酸亜鉛
ボリフツ化ビニリデンの如き滑剤、あるは定着助剤（例
えば低分子量ポリエチレン、低分子量ポリブロピレンな
ど）、さらに導電性付与剤として酸化スズ等がある。

【００２５】本発明のトナーはいずれの感光体または絶
縁体上の潜像の現像に用いられるが、例えば、表面に有
機重合体層を有するもの、有機光導電体（ＯＰＣ）、無
定形Ｓｅ、無定形Ｓｉ、酸化亜鉛等の感光体上の潜像の
現像に用いられることが好ましく、特に有機光導電体
（ＯＰＣ）又は無定形シリコーンの感光体に用いられる
ことが好ましい。

【００２６】本発明のトナーは、種々の現像方法に適用
されうる。例えば、磁気ブラシ現像方法、カスケード現
像方法、米国特許第３９０踊５８号明細書に記載された
導電性磁性トナーを用いる方法、特開昭５３−３１１３
６号公報に記載された高低抗磁性トナーを用いる方法、
特開昭５４−４２１２１号公報、同５５−１８６５６号
公報、同５４−４３０２７号公報などに記載された方
法、ファーブラシ現像方法、パウダークラウド方法、タ
ッチダウン現像法、インプレッション現像法などがあ
る。

【００２７】また本発明において帯電方式が非接触方式
によるものが一般的であり、コロトロン方式、スコロト
ロン方式等があるが、その他に接触方式のローラ帯電方
式、導電性ブラシ方式等を用いたものにも好適に適用で
きる。

【００２８】また本発明のトナーによる現像画像を必要
に応じて転写部材に転写するには、コロナ転写、パイア
スロール転写、熱転写、磁気転写等の周知の方法が適用
できる。

【００２９】さらに感光体もしくは絶縁体上の残余のト
ナーを除去する方法としては、ブレードクリーニング方
式、ファーブラシクリーニング方式、磁気ブラシクリー
ニング方式、クリーニングローラ方式等周知の方法が適
用でき、特にブレードクリーニング方式が好ましい。

【００３０】さらに本発明のトナーを被転写材に定着す
るには、オーブン定着、熱ロール定着、圧力定着、フラ
ッシュ定着、フィルム定着、マイクロ波定着等の周知の
方法が適用できる。

【００３１】

【実施例】以下本発明を実施例により具体的に説明する
が、これは本発明を何等限定するものではない。なお、
以下の配合における部数はすべて重量部である。

【００３２】

【実施例１】 スチレンーブチルアクリレート共重合体 １００部 ニグロシン染料 ２部 低分子量ポリエチレン ５部 マグネタイト ９０部 上記混合物をエクストルーダーで３０分混練し、冷却後
ハンマーミルにて粗砕砕し、さらにジエツト粉砕機にて
微粉砕する。次いで風力分級機にて分級し、９．５μｍ
のトナー粒子を得た。このトナー粒子１００部に、気相
反応法で生成した真球に近い粒径０．２μｍ、安息角３
８度かつモース硬度９．５の炭化珪素微粉体０．５部
と、乾式法で合成された疎水化シリカ０．３部を混合し
て磁性トナーを得た。

【００３３】次いでアモルファスシリコン（無定形シリ
コーン）感光体上に静電潜像を形成し、上記磁性トナー
を現像剤担持体（スリーブ）上に搬送し、層厚規制ブレ
ードで薄層にし、スリーブに交流電圧及び直流バイアス
を印加し、前記潜像を現像し次いで被転写紙の背面より
直流コロナを照射しつつ粉像を転写し、加熱定着して複
写画像を得るとともに、感光体上に残存したトナーはブ
レードクリーニング方式によって除去した。

【００３４】上述のように本発明の磁性トナーを用いて
画像形成を行ったところカブリのない鮮明な画像が得ら
れた。３万枚のランニングテストを常温常湿（２０℃、
５０％）、低温低湿（１０℃、２０％）、高温高湿（３
０℃、８５％）の各環境下において行った結果、いずれ
の環境においても良好な画像が得られ、スリーブ、帯電
部材及び感光体へのトナー固着及びフィルミングによっ
て帯電が不十分となることによる画像濃度低下やかぶ
り、画像の乱れ、黒点等は生じなかった。

【００３５】

【実施例２〜３】実施例１で用いた炭化珪素微粉末の代
わりに、気相反応法で約１２００℃で生成された真球に
近い粒径０．１μｍ、安息角３９度かつモース硬度９の
炭化チタン０．３部（実施例２）、気相反応法で約２４
０℃で生成された真球に近い粒径０．２μｍ、安息角３
８度かつモース硬度９．５の窒化チタン（実施例３）
０．１部を各々用いる以外は実施例１と同様にして磁性
トナーを調整し、各々画像出しを行ったところ、良好な
結果が得られた。

【００３６】

【実施例４】 スチレンーブチルアクリレート共重合体 ８６部 荷電制御剤（４級アンモニウム塩） ２部 低分子量ポリプロピレン ３部 着色剤（カーボンブラック） ９部 上記混合物をエクストルーダーで３０分混練し、冷却後
ハンマーミルにて粗砕砕し、さらにジエツト粉砕機にて
微粉砕する。次いで風力分級機にて分級し、１０μのト
ナー粒子を得た。このトナー粒子１００部に気相反応法
で生成された真球に近い粒径０．２μｍ、安息角３８度
かつモース硬度９．５の炭化珪素微粉末０．１部、乾式
法で合成された疎水性シリカ０．３部を混合して非磁性
トナーとした。そして、非磁性トナー３部にシリコーン
樹脂被覆フェライトキャリア９７部を混合し二成分現像
剤とした。

【００３７】次いで、ＯＰＣ感光体（有機光導電体）上
に静電潜像を形成し、上記二成分現像剤を現像剤担持体
（スリーブ）上に搬送し、磁気ブラシを形成してスリー
ブに直流バイアスを印加し、前記潜像を現像し次いで被
転写紙の背面より直流コロナを照射しつつ粉像を転写
し、加熱定着して複写画像を得るとともに、感光体上に
残存したトナーはブレードクリーニング方式によって除
去した。

【００３８】上述のように本発明のトナーを用いて画像
形成を行つたところカブリのない鮮明な画像が得られ
た。３万枚のランニングテストを常温常湿（２０℃、５
０％）低温低湿（１０℃、２０％）高温高湿（３０℃、
８５％）の各環境下において行つた結果、いずれの環境
においても良好な画像が得られ、スリーブ及び感光体へ
のトナー固着及びフィルミングによって帯電が不十分と
なることによる画像濃度低下やかぶり、画像の乱れ、黒
点等は生じなかった。

【００３９】

【実施例５】実施例４で用いた炭化珪素微粉末の代わり
に、気相反応法で揮発性チタン化合物（例えばチタンテ
トライソプロポキサイド）を約２２０℃で加水分解生成
された真球に近い粒径０．０２μｍ、安息角３８度かつ
モース硬度５．５の酸化チタン０．５部を用いる以外は
実施例４と同様にして画出ししたところ、画像濃度も高
く、スリーブフィルミングもない良好な画像が得られ
た。

【００４０】

【比較例１】炭化珪素微粉末を用いないことを除いては
実施例１と同様に行つたところ、初期は鮮明な画像が得
られたが、ランニングテスト後においては低温低湿で著
しいドラムフィルミングが生じ、高温高湿で著しい画像
ムラが発生した。

【００４１】

【比較例２】ＳｉＯ₂ と炭素粉末を１８００〜１９００
℃、１０時間以上焼結させて粉砕し、粒径が約１．５μ
ｍの炭化珪素微粉末を得た。焼結法の炭化珪素微粉末１
部を用いることを除いては実施例４と同様に行ったとこ
ろ、初期は鮮明な画像が得られたが、炭化珪素微粉体の
粒度分布が幅広く、角の尖った粗大粒子が多いため、ラ
ンニングテスト後においてはドラム上に無数の細かい傷
が周状に発生し、ハーフトーン画像に黒筋が生じた。

【００４２】

【比較例３】炭化珪素微粉末を用いないことを除いては
実施例４と同様に行つたところ、初期は鮮明な画像が得
られたが、ランニングテスト後においては低温低湿で著
しいドラムフィルミングが生じた。

【００４３】

【比較例４】炭化珪素微粉末８部を用いることを除いて
は実施例４と同様に行ったところ、初期は鮮明な画像が
得られたが、ランニングテスト後においてはドラム上に
無数の細かい傷が周状に発生し、画像に欠陥が生じた。

【００４４】

【発明の効果】本発明の気相反応法によって生成された
無機微粉体を用いることにより、より好適な研磨効果に
よってスリーブ、帯電部材、感光体及び現像されないで
残留しているトナーの表面が更新され、環境が変化して
も好適な帯電性が維持されることでかぶりのない良好な
画像が得られる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも着色剤と結着樹脂とを含有す
   るトナー粒子（ａ）１００重量部に対して、外添剤とし
   て気相反応法によって生成された粒径０．０１〜０．４
   μｍ、安息角３５〜４５度かつモース硬度５．０以上の
   無機微粉体（ｂ）を０．０１〜５重量部含有することを
   特徴とする静電荷像現像用トナー。
2. 【請求項２】 請求項１記載の静電荷像現像用トナーを
   用いて、絶縁体又は感光体上の静電潜像を現像し、生成
   するトナー像を被転写材に転写し、次いで前記絶縁体又
   は感光体上に残存するトナーをブレードクリニーング法
   によって除去することを特徴とする画像形成方法。
3. 【請求項３】 感光体が有機光導電体であることを特徴
   とする請求項２記載の画像形成方法。
4. 【請求項４】 感光体が無定形シリコーン感光体である
   ことを特徴とする請求項２記載の画像形成方法。