JPH11258846A

JPH11258846A - 静電荷現像用トナー及びトナー円形度測定方法

Info

Publication number: JPH11258846A
Application number: JP7645498A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Higuchi; 博人樋口; Masanori Suzuki; 政則鈴木; Hiroaki Matsuda; 浩明松田; Akiyoshi Sugiyama; 明美杉山
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-03-11
Filing date: 1998-03-11
Publication date: 1999-09-24

Abstract

(57)【要約】【課題】静電荷保持体から転写材へのトナーの転写抜
け（虫喰い）が少ない良好な静電潜像現像用トナーを提
供すること。【解決手段】静電荷保持体の一部に転写材を介して転
写手段を当接させて、転写材の表面にトナー像を静電転
写するシステムを設けた画像形成方法に用いられるトナ
ーにおいて、体積平均粒径（Ｍ（μｍ））の該トナー
が、４＜トナー体積平均粒径＜Ｍ＋２（μｍ）の範囲内
にあるとき、下記式で表わされる値を満たすことを特徴
とする静電荷現像用トナー。【数１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真法、静電
印刷法等に用いられる電子写真画像形成装置及び電子写
真用トナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平９−７３１８８号公報には平均表
面凹凸度と円形度、及び該平均表面凹凸度と円形度から
算出される形状指数が規定された静電荷現像用トナーが
記載されており、特開平９−１６０２８３号公報には平
均粒径及び平均円形度と低円形度粒子の含有率が規定さ
れたトナー粒子とそのトナー粒子の形状の測定方法が記
載されており、特開平９−１９７７１４号公報には粒度
分布のうち小粒度の方から１０％までの粒子の平均粒子
径と５０％までの粒子の平均粒子径の比率及び平均円形
度と低円形度粒子の含有率が規定された現像材及び現像
方法が記載されており、これら技術は、トナーを粒径や
円形度により規定している点では表現上、本発明と似て
いる部分があるが、しかしながら、これら公知技術に
は、静電荷保持体の一部に転写材を介して転写手段を当
接させて、転写材の表面にトナー像を静電転写するシス
テムを設けた画像形成方法（すなわち、所謂「接触転写
方式」による画像形成方法）に用いられ、特定の粒径範
囲を限定し、特定の平均円形度を満足するトナーと組み
合わせた場合の転写率向上の効果については明らかにさ
れていない。

【０００３】従来、乾式トナーは、粉砕法により製造さ
れている場合、形状が角ばっており不定形であるため、
球形のトナーと比べると感光体との接点が多く存在し、
感光体より離れにくいため、前述の転写工程において、
現像されたトナーの全ては転写されず、感光体上に残っ
たまま次工程のクリーニング工程において回収されるこ
とになる。近年、経済性、メンテナンスフリーという観
点及び環境保護による廃棄処理の関係から、廃トナーレ
スの機械が切望されており、これまで複写機内でのリサ
イクルシステムを構築し対応を行なっているが、そのシ
ステムを構築するには複写機内において、ある程度のス
ペースが必要とされ、最近のダウンサイジングの傾向か
ら、より小型、軽量の機種が切望されている。

【０００４】また、静電荷保持体から転写材へトナーを
転写する機構としては、環境上の配慮からオゾンの発生
を低減させるために、オゾン発生量の多いコロナ放電を
用いた非接触式転写装置から、静電荷保持体の一部に転
写材を介して転写手段を当接させて、転写材の表面にト
ナー像を静電転写する接触式転写装置の採用が多くなっ
てきている。

【０００５】この接触転写方式は、転写材と静電荷保持
体との密着性がとりやすく、質の良い転写像が得られや
すい。しかし、当接圧が加えられた場合、静電荷保持体
上のトナー像にも圧力が加わりトナーの凝集が発生す
る。その結果、静電荷保持体との付着力は大きくなり、
密着の強固な部分は転写材上に転写されない現象が起こ
る。この現象は、ライン画像で一般に顕著に見られ、中
心部の転写されない「中抜け現象」と呼ばれ問題視され
ている。特に、近年の高画質の要求から使用される微小
トナーは、凝集度が高く、流動性が悪いため、このよう
なトナーを用いた接触転写方式では虫喰い転写不良の発
生が大きいことが知られている。また、逆に粗いトナー
では、凝集度が低いため虫喰い転写不良の発生は少ない
が、画像のシャープさに欠け、画像の品質が落ちる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、接触
転写方式を用いて静電荷保持体から転写材にトナー画像
を転写する際、静電荷保持体から転写材へのトナーの転
写抜け（虫喰い）が少ない良好な静電潜像現像用トナー
を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、静電荷保持体の
一部を転写材を介して転写手段を当接させて、転写材の
表面にトナー像を静電転写するシステムを設けた画像形
成方法に用いられる静電荷現像用トナーにおいて、２次
元の画像解析手法を用いてトナー粒子の形状解析するこ
とにより、上記欠点が解消できる特定な関係を見い出し
た。そのような特定な関係は関係式の形で表現すること
ができるものである。

【０００８】すなわち、体積平均粒径（Ｍ）のトナー
が、４＜トナー体積平均粒径＜Ｍ＋２（μｍ）の範囲内
にある場合に、下記に示す式を満たすとき、静電荷保持
体から転写材へのトナーの虫喰い転写不良が少なく、本
発明の方法を問題なく成立させることが可能であること
を見出した。

【０００９】

【数４】

【００１０】ここで、平均円形度（ＳＦ１）は、トナー
表面の滑らかさを表わす形状指数で、トナー表面が滑ら
かで円（球）形に近いほど１．００に近い値になるもの
である。この形状指数が０．９４６以上のときは、トナ
ー表面が十分に滑らかなため、像支持体との接点が減少
し、静電荷保持体から転写材へのトナーの虫喰い転写不
良が減少することが判明した。このことは、本発明が対
照とする接触転写方式において、トナー円形度＝０．９
４６が静電荷保持体から転写材への虫喰い転写不良の分
極点になっていると考えられる。

【００１１】そして、前記静電荷現像用トナーが、下記
式で表わされる値を満たすことで、この接触転写システ
ムの特有の問題である転写時における中抜け現象が解決
できることを見出した。

【００１２】

【数５】

【００１３】ここで、ＳＦ２は、円形度が０．９５未満
の粒子の占める割合を示しており、ＳＦ２が４１．５
（％）より小さい場合、静電荷保持体から転写材へのト
ナーの虫喰い転写不良が減少し、ライン画像における転
写抜けが少ない良好な画像が得られた。また、ＳＦ２の
値は、さらに小さくなるにしたがって、静電荷保持体か
ら転写材へのトナーの虫喰い転写不良が一層減少した。
ＳＦ２を満足し、同時にＳＦ１も満足するトナーの虫喰
い転写不良は、ＳＦ１のみを満足するトナーの虫喰い転
写不良数よりも、さらに少なかった。

【００１４】そして、前記静電荷現像用トナーが、下記
式で表わされる値を満たすことで、この接触転写システ
ムの特有の問題である転写時における中抜け現象が解決
できることを見出した。

【００１５】

【数６】

【００１６】ここで、ＳＦ３は、トナー表面の滑らかさ
を示す平均円形度とトナー形状が円形からのばらつきを
示す分布度の両方を兼ね備えた形状指数で、トナー形状
が円（球）形に近ければ近いほど１．００に近づくもの
である。ＳＦ３の値が０．５６以上の場合、静電荷保持
体から転写材へのトナーの転写効率が上昇し、ライン画
像における転写抜けが少ない良好な画像が得られた。ま
た、このＳＦ３の値は１．００に近いほど、転写効率が
高く、転写抜け（虫喰い）不良が少なかった。ＳＦ３を
満足し、同時にＳＦ１及びＳＦ２も満足するトナーの転
写率は、ＳＦ１及びＳＦ２のみを満足するトナーの転写
率よりも更に良好であった。

【００１７】なお、前記３種の形状指数の測定は、東亞
医用電子株式会社製ＦＰＩＡ−１０００フロー式粒子像
分析装置を用いた画像解析により求められる。そして、
前記静電荷現像用トナーが、平均粒径において体積平均
粒子径（Ｄｖ）と数平均粒子径（Ｄｎ）の比がＤｖ／Ｄ
ｎ≦１．２５を満足する場合、転写抜け（虫喰い）不良
が少なかった。また、その値が小さくなるにしたがっ
て、転写抜け（虫喰い）がさらに減少することを見出し
た。Ｄｖ／Ｄｎを満足し、同時にＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ
３のすべてを満足するトナーの虫喰い転写不良数は最も
少なかった。

【００１８】この円形度の測定方法は、トナー粒子懸濁
液を透明なフローセルに導いて偏平な懸濁液流を形成
し、その偏平流に１／３０秒間隔でストロボ光を照射
し、セルを通過する懸濁液中のトナー粒子を静止画像と
してＣＣＤカメラにより撮像し、画像解析により粒子像
の撮像面積と周囲長からトナー粒子の円形度及び円形分
布を求めるものである。トナーの転写特性は、前記方法
で求められる粒径分布、円形度及び円形度分布に大きく
依存していることがわかった。

【００１９】次に、本発明のトナーに用いられる材料に
ついて詳細に説明する。本発明に使用される結着樹脂と
しては、ポリスチレン、ポリｐ−クロロスチレン、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−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−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−メ
タクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エ
チル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合
体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合
体、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−ビニルエチ
ルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共
重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イ
ソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−イン
デン共重合体、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
合体が挙げられる。

【００２０】また、下記の樹脂を混合して使用すること
もできる。すなわちポリメチルメタクリレート、ポリブ
チルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニ
ル、ポリエチレン、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、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、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化
水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラ
フィンワックスなどが挙げられる。

【００２１】また、特に圧力定着用に好適な結着樹脂と
しては下記のものを挙げることができ、混合して使用で
きる。ポリオレフィン（低分子量ポリエチレン、低分子
量ポリプロピレン、酸化ポリエチレンポリ４弗化エチレ
ンなど）、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン
−ブタジエン共重合体（モノマー比５〜３０：９５〜７
０）、オレフィン共重合体（エチレン−アクリル酸共重
合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、エチレ
ン−メタクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸エ
ステル共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチ
レン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂）、ポリ
ビニルピロリドン、メチルビニルエーテル−無水マレイ
ン酸共重合体、マレイン酸変性フェノール樹脂、フェノ
ール変性テルペン樹脂。

【００２２】更に、本発明のトナーは磁性材料を含有さ
せ、磁性トナーとしても使用し得る。本発明の磁性トナ
ー中に含まれる磁性材料としては、マグネタイト、ヘマ
タイト、フェライト等の酸化鉄、鉄、コバルト、ニッケ
ルのような金属あるいはこれら金属のアルミニウム、コ
バルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモ
ン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、
マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウム
のような金属の合金およびその混合物などが挙げられ
る。

【００２３】これらの強磁性体は平均粒径が０．１〜２
μｍ程度のものが望ましく、トナー中に含有させる量と
しては樹脂成分１００重量部に対し、約２０〜２００重
量部、特に好ましくは樹脂成分１００重量部に対し、４
０〜１５０重量部である。

【００２４】また、本発明のトナーに含有される帯電制
御剤としては、従来公知のものが全て使用できる。正帯
電制御剤としては、ニグロシン、塩基性染料、塩基性染
料のレーキ顔料、四級アンモニウム塩化合物他等が挙げ
られ、負帯電制御剤としては、モノアゾ染料の金属塩、
サリチル酸、ナフトエ酸、ダイカルボン酸の金属錯体他
等が挙げられる。

【００２５】また、本発明のトナーは必要に応じて添加
物を混合してもよい。添加物としては、例えばテフロ
ン、ステアリン酸亜鉛のごとき滑剤あるいは酸化セリウ
ム、炭化ケイ素等の研磨剤、あるいは例えばコロイダル
シリカ、酸化アルミニウムなどの流動性付与剤、ケーキ
ング防止剤、あるいは例えばカーボンブラック、酸化ス
ズ等の導電性付与剤、あるいは低分子量ポリオレフィン
などの定着助剤等がある。

【００２６】着色剤としては、トナー用として公知のも
のがすべて使用できる。黒色の着色剤としては、例え
ば、カーボンブラック、アニリンブラック、ファーネス
ブラック、ランプブラック等が使用できる。シアンの着
色剤としては、例えば、フタロシアニンブルー、メチレ
ンブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオレット、ア
ニリンブルー、ウルトラマリンブルー等が使用できる。
マゼンタの着色剤としては、例えば、ローダミン６Ｇレ
ーキ、ジメチルキナクリドン、ウォッチングレッド、ロ
ーズベンガル、ローダミンＢ、アリザリンレーキ等が使
用できる。イエローの着色剤としては、例えば、クロム
イエロー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、ナフ
トールイエロー、モリブデンオレンジ、キノリンイエロ
ー、タートラジン等が使用できる。

【００２７】本発明のトナーは一成分系現像剤用トナー
として用いてもよく、二成分系現像剤として用いてもよ
い。更に、本発明のトナーは、二成分系現像剤として用
いる場合にはキャリア粉と混合して用いられる。本発明
に使用し得るキャリアとしては、公知のものがすべて使
用可能であり、例えば鉄粉、フェライト粉、ニッケル粉
のごとき磁性を有する粉体、カラスビーズ等及びこれら
の表面を樹脂などで処理したものなどが挙げられる。

【００２８】本発明におけるキャリアにコーティングし
得る樹脂粉末としては、スチレン−アクリル共重合体、
シリコーン樹脂、マレイン酸樹脂、フッ素系樹脂、ポリ
エステル樹脂、エポキシ樹脂等がある。スチレン−アク
リル共重合体の場合は、３０〜９０重量％のスチレン分
を有するものが好ましい。この場合スチレン分が３０重
量％未満だと現像特性が低く、９０重量％を越えるとコ
ーティング膜が硬くなって剥離しやすくなり、キャリア
の寿命が短くなるからである。また、本発明におけるキ
ャリアの樹脂コーティングは、上記樹脂の他に接着付与
剤、硬化剤、潤滑剤、導電材、荷電制御剤等を含有して
もよい。

【００２９】

【実施例】以下、本発明を実施例によってさらに具体的
に説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。なお、部数はすべて重量部である。まず、シリコー
ン樹脂を被覆層に有するキャリアの製造例を示す。これ
らは、公知の手段により行なうことができる。

【００３０】キャリア製造例被覆層形成液の組成シリコン樹脂溶液１００部（ＲＳＲ２１３東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）カーボンブラック１部シランカップリング剤２部上記処方をホモミキサーで３０分間分散して、被覆層形
成液を調製した。この被覆層形成液をフェライト粒子１
０００重量部の表面に流動床型塗布装置を用いて被覆層
を形成したキャリアを得た。

【００３１】トナー製造例１実施例１、４、比較例１、４ポリエステル樹脂８０部スチレン−メチルメタアクリレート共重合体２０部酸化ライスワックス３部カーボンブラック８部含金属アゾ染料１部上記組成の混合物をヘンシェルミキサー中で十分撹拌混
合した後、ロールミルで１３０〜１４０℃の温度で約３
０分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物を
ジェットミルで粉砕分級し、５〜２０μｍの粒径のトナ
ーを得た。このときトナーの円形度は、ジェットミル内
でのトナー滞留時間によって変化させた。添加剤を所定
量添加し、ヘンシェルミキサーで撹拌混合後、メッシュ
を通して大粒径の粒子を削除し最終トナーを得た。この
トナー２．５部に対し、キャリア９７．５部とをボール
ミルで混合し、現像剤を得た。

【００３２】トナー製造例２実施例２、比較例２ポリエステル樹脂１００部ポリエチレンスワックス３部カーボンブラック１０部含金属アゾ染料２部上記組成の混合物をヘンシェルミキサー中で十分撹拌混
合した後、ロールミルで１３０〜１４０℃の温度で約３
０分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物を
ジェットミルで粉砕分級し、５〜２０μｍの粒径のトナ
ーを得た。このときトナーの円形度は、ジェットミル内
でのトナー滞留時間によって変化させた。添加剤を所定
量添加し、ヘンシェルミキサーで撹拌混合後、メッシュ
を通して大粒径の粒子を削除し最終トナーを得た。この
トナー２．５部に対し、キャリア９７．５部とをボール
ミルで混合し、現像剤を得た。

【００３３】トナー製造例３実施例３、比較例３スチレンブチルメタクリレート樹脂１００部ポリプロピレンワックス３部カーボンブラック１０部上記組成の混合物をヘンシェルミキサー中で十分撹拌混
合した後、ロールミルで１３０〜１４０℃の温度で約３
０分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物を
ジェットミルで粉砕分級し、５〜２０μｍの粒径のトナ
ーを得た。このときトナーの円形度は、ジェットミル内
でのトナー滞留時間によって変化させた。添加剤を所定
量添加し、ヘンシェルミキサーで撹拌混合後、メッシュ
を通して大粒径の粒子を削除し最終トナーを得た。この
トナー２．５部に対し、キャリア９７．５部とをボール
ミルで混合し、現像剤を得た。

【００３４】トナー製造例４実施例５ポリエステル樹脂１００部顔料５部４級アンモニウム塩化合物１部上記組成の混合物をヘンシェルミキサー中で十分撹拌混
合した後、ロールミルで１３０〜１４０℃の温度で約３
０分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物を
ジェットミルで粉砕分級し、５〜２０μｍの粒径のトナ
ーを得た。このときトナーの円形度は、ジェットミル内
でのトナー滞留時間によって変化させた。添加剤を所定
量添加し、ヘンシェルミキサーで撹拌混合後、メッシュ
を通して大粒径の粒子を削除し最終トナーを得た。この
トナー２．５部に対し、キャリア９７．５部とをボール
ミルで混合し、現像剤を得た。

【００３５】各トナー評価内容に関しては以下に示すよ
うに行なった。静電荷保持体の一部に転写材を介して転
写手段を当接させて、転写材の表面にトナー像を静電転
写するシステムを有する（株）リコー製複写機ＭＦ−２
００を用いて、各トナーについて、官製はがき上に、文
字チャート（「機械」の羅列、１行１９文字、１０ポイ
ント、明朝）のコピーを行ない、各行の転写抜け（虫喰
い）文字の個数を数えて、その転写抜け（虫喰い）文字
の個数、及び基準画像チャートのコピーを行ない、その
程度で相対評価を行なった。表１に各現像剤中のトナー
の形状指数と、はがきにおける虫喰いの評価結果を示
す。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【発明の効果】以上、詳細且つ具体的な説明より明らか
なように、本発明の特定の形状をもつトナーを接触転写
方式のための現像剤中で使用することによって、静電荷
保持体から転写材へのトナーの転写抜け（虫喰い）が少
ない、転写性が良好な静電潜像現像用トナーを得ること
ができるという、極めて優れた効果が発揮される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者杉山明美東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電荷保持体の一部に転写材を介して転
写手段を当接させて、転写材の表面にトナー像を静電転
写するシステムを設けた画像形成方法に用いられるトナ
ーにおいて、体積平均粒径（Ｍ（μｍ））の該トナー
が、４＜トナー体積平均粒径＜Ｍ＋２（μｍ）の範囲内
にあるとき、下記式で表わされる値を満たすことを特徴
とする静電荷現像用トナー。【数１】
【請求項２】下記式で表わされる値を満たすトナーを
含有することを特徴とする請求項１に記載の静電荷現像
用トナー。【数２】
【請求項３】下記式で表わされる値を満たすトナーを
含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の静電
荷現像用トナー。【数３】
【請求項４】前記平均粒径の前記静電荷現像用トナー
が、体積平均粒子径（Ｄｖ）と数平均粒子径（Ｄｎ）の
比はＤｖ／Ｄｎ≦１．２５であることを特徴とする請求
項１乃至３のうち何れか１に記載の静電荷現像用トナ
ー。
【請求項５】透明フラットセル内にトナー粒子の懸濁
液を通過させることにより偏平な懸濁液流を形成し、前
記セルを通過中のトナー粒子を静止画像として撮像し、
画像解析により粒子の投影面積と周囲長からトナーの形
状を測定することを特徴とするトナー円形度測定方法。