JP3309294B2 - 電子写真用現像剤及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真、静電印刷等に
用いられる電子写真用乾式現像剤及びその製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】感光体上に静電潜像を形成
し、これを現像剤によって可視像化して記録画像を得る
電子写真複写機、プリンター、ファクシミリ等の電子写
真を利用する画像形成装置では、粉体状の乾式現像剤を
使う現像装置が広く採用されている。このような粉体状
乾式現像剤としては、トナーとキャリアを含む二成分現
像剤とキャリアを含まない一成分現像剤とが知られ、前
者を使った現像方式は比較的安定した良好な記録画像が
得られるが、キャリアの劣化やトナーとキャリアの混合
比変動が発生し易く、装置の維持管理が煩雑で装置が大
型化してしまう欠点がある。一方、一成分現像方式は現
像剤がトナーだけで構成されているから前記の欠点がな
く、トナーとキャリアとの撹拌やトナー濃度の制御機構
が不要である。

【０００３】一成分現像を行う場合は、トナーを現像剤
の担持搬送部材へ補給する前に帯電を目的に現像部ホッ
パー内でトナーを撹拌する。また、一成分現像方式は二
成分現像方式よりトナー帯電の機会が少ないために、現
像剤塗布ブレードを現像剤の担持搬送部材に圧着してト
ナーの帯電量を高めているから、トナーにストレスがか
かってトナーの流動性や現像性を悪化させる。そこで、
トナーにシリカ微粉を混合してトナーの流動性を向上さ
せているが、この方法で繰り返し現像しているとシリカ
微粉がトナー表面に埋没して流動性を低下させてしま
う。特開昭５７−９３３５２号公報には、トナー表面に
あらかじめシリカ微粉を埋没させると共に浮遊状のシリ
カ微粉も混在させて、流動性低下を防止する現像剤が開
示されている。しかし、該現像剤では浮遊状のシリカ微
粉が現像剤の担持搬送部材や潜像保持体を汚染し、その
ために現像障害を起す等の問題が発生する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、長期間使用
しても画像濃度の低下がない上に、現像剤の担持搬送部
材や潜像保持体の汚染による現像障害等を起さない電子
写真用一成分現像剤を提供することをその課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に至った。すなわち、本発明によれば、少なくとも結着
樹脂、着色剤及び荷電制御剤からなる母体トナーと、該
母体トナーの０．２〜２．０重量％のシリカ微粉から成
り、かつ該シリカ微粉のうち５〜７０％が上記母体トナ
ーの表面に埋没し、３０〜９５％が上記母体トナーの表
面に付着し、０〜１０％のシリカ微粉は浮遊しているこ
とを特徴とする電子写真用現像剤が提供される。

【０００６】また、本発明によれば、少なくとも結着樹
脂、着色剤及び荷電制御剤からなる母体トナーに、該母
体トナーの０．１〜１．４重量％のシリカ微粉を添加し
て撹拌することにより、添加したシリカ微粉の一部又は
全部を表面に埋没させたトナーを形成後、該トナーに上
記母体トナーの０．１〜１．９重量％のシリカ微粉を添
加して撹拌し、母体トナー表面にシリカ微粉を付着させ
たトナーを形成すると共に、浮遊したシリカ微粉をシリ
カ全量の０〜１０％にすることを特徴とする電子写真用
現像剤の製造方法が提供される。さらに、本発明によれ
ば、シリカ微粉を付着させたトナーの形成後、浮遊した
シリカ微粉の一部を除去して、該シリカ量をシリカ全量
の１０％以下にすることを特徴とする前記電子写真用現
像剤の製造方法が提供される。

【０００７】本発明者らの詳細な研究によると、母体ト
ナーに添加されるシリカ微粉の挙動及び該シリカ微粉の
添加効果は以下のとおりである。 母体トナーは融着性の結着樹脂を主成分としているか
ら、帯電させるために母体トナーとシリカ微粉を撹拌す
る際に、母体トナー表面にシリカ微粉が埋没する現象が
起るのは避けられない。 母体トナー表面にシリカ微粉が埋没していると、該微
粉の埋没は次第に困難となって遂に埋没不能となる。す
なわち、母体トナーの表面に埋没しているシリカ微粉
は、該表面に付着しているシリカ微粉の埋没を抑制して
いる。また、母体トナー表面に付着しているシリカ微粉
は、シリカ微粉が母体トナー表面に埋没することを抑制
する役割も持っている。

【０００８】トナーの流動性は、母体トナーの表面に
付着しているシリカ微粉によって向上するが、該表面に
埋没しているシリカ微粉や浮遊しているシリカ微粉はト
ナーの流動性向上に寄与しない。 前記の流動性向上は、母体トナー同士の接触がシリカ
同士の接触に変るために起る。母体トナーは、融着性結
着樹脂が主成分だから多少の粘着性を持ち、そのために
母体トナー同士の接触では摩擦抵抗が大きく流動性が悪
い。また、母体トナーの表面にシリカ微粉が付着してい
ると帯電性も大幅に向上する。 浮遊状のシリカ微粉は現像剤の担持搬送部材や潜像保
持体に付着してフィルミング現象等の現像障害発生の原
因となる。しかし、浮遊状のシリカ微粉量がシリカ微粉
量全体の１０％以下であれば問題となる程の現像障害を
起さない。

【０００９】本発明は、前記の母体トナーに添加される
シリカ微粉の挙動及び効果に関する詳細な研究に基づい
てなされたものである。そして、母体トナーの０．２〜
２．０重量％のシリカ微粉が添加されると共に、シリカ
微粉の５〜７０％、好ましくは２０〜５０％が母体トナ
ーの表面に埋没し、シリカ微粉の３０〜９５％、好まし
くは５０〜８０％が母体トナーの表面に付着し、シリカ
微粉の０〜１０％、好ましくは０〜５％が浮遊状態で存
在していることを特徴にしている。以上に詳記したシリ
カ微粉の好ましい存在比は試行錯誤的に得られたもので
あるが、これらのシリカ微粉存在量は以下の方法で求め
られる。

【００１０】添加したシリカ微粉の全量は、蛍光Ｘ線
分析法で求める。すなわち、あらかじめシリカ微粉の添
加量が明らかなトナーの蛍光Ｘ線分析で検量線を作成
し、この検量線を使ってトナー中のシリカ量を蛍光Ｘ線
分析法で求める。 浮遊シリカ微粉量は、トナーを界面活性剤を含む水に
浸漬して浮遊状のシリカ微粉を洗い流してから前記の方
法で該トナー中のシリカ量を求め、に記載したトナー
中の全シリカ量との差から求める。 表面に付着したシリカ微粉量は、走査型電子顕微鏡で
観察して求める。この方法では、測定するトナーの母体
トナーと同粒径でシリカ不在の母体トナーに一定量のシ
リカ微粉を加えて標品を作製し、これを使って表面付着
量を求める。 表面に埋没しているシリカ微粉量は、に記した全シ
リカ量からに記した浮遊シリカ微粉量とに記した表
面付着のシリカ微粉量を除いて求める。

【００１１】本発明による。現像剤の好ましい製造方法
は、シリカ微粉を２回に分けて母体トナーに添加する方
法である。すなわち、最初の添加後にハイブリタイザー
やミキサー等で高速に比較的長時間撹拌し、添加したシ
リカ微粉の一部又は全部を母体トナー表面に埋没させ、
二回目に添加したシリカ微粉はミキサー等で母体トナー
表面に付着させれば良い。また、実施例からも分るよう
に、撹拌・混合法が適切であれば１回のシリカ微粉添加
でも本発明の現像剤を得ることができる。本発明で使用
されるシリカ微粉は、一次粒子の直径が少なくとも１μ
ｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下のシリカ微粉であ
る。また、本発明の現像剤を作製する場合に実施される
浮遊状シリカ微粉の減少法は、シリカ微粉を含有してい
る現像剤の分級によって行われる。

【００１２】本発明で使用される母体トナー用の結着樹
脂は、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロルスチレン、ポリ
ビニルトルエン等のスチレン系単重合体；スチレン／ｐ
−クロルスチレン共重合体、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−テル
共重合体、スチレン／ビニルエチルエ−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
ル共重合体等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等であり、これらは単
独又は混合して使用される。なお、本発明者等の検討に
よると上記のうち特にスチレン／ブチルアクリレート共
重合体の使用時に好ましい結果が得られる。

【００１３】本発明で使用される母体トナー用の荷電制
御剤としては、正帯電性に制御するものでは第四級アン
モニウム塩等の塩基性電子供与性有機物質が、負帯電性
に制御するものとしてはモノアゾ染料の金属錯体、テト
ラフェニルホウ素ナトリウム及びカリウム等のテトラフ
ェニルホウ素誘導体等が挙げられる。また、母体トナー
中に含有される荷電制御剤量は結着樹脂量の１〜１０重
量％である。本発明で使用される母体トナー用の着色剤
は、既知の電子写真用乾式現像剤に使用される着色剤の
全部が使用可能であり、カーボンブラックや各種の染顔
料が使用される。また、本発明で使用される母体トナー
には、従来の電子写真用乾式現像剤に添加されている各
種添加剤、例えば離型剤や熱融着防止剤や滑剤等を添加
しても良く、これらの添加で大幅に性能が向上する場合
もある。

【００１４】本発明の一成分現像用トナーを磁性トナー
として使用する場合の磁性材料としては、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、ニッケル等の金属；これらの金属とアルミニウム、
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
ウム等との合金及びその混合物等が挙げられる。これら
の強磁性体は、平均粒径が０．１〜２μｍ程度の微粉状
のものが望ましく、母体トナー中への含有量は結着樹脂
１００重量部当り２０〜２００重量部、好ましくは４０
〜１５０重量部とするのが良い。

【００１５】

【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、本発明はこの実施例で限定されるもので
はない。なお、以下に示す部及び％は重量基準である。

【００１６】 〈母体トナーの製造〉 ポリエステル ４３部 スチレン−アクリル酸ブチル共重合体 ４３部 サリチル酸亜鉛塩（荷電制御剤） ３部 カルナウバワックス（離型剤） ４部 赤色顔料 ７部 上記組成物をブレンダーで十分に混合してから、１２０
〜１４０℃に熱した２本のロールで溶融・混合した。次
に、該混練物を自然放冷後にカッターミルで粗粉砕し、
ジェト気流を使った微粉砕機で粉砕後に風力分級機を使
って分級し、体積平均粒径１１μｍの母体トナーを得
た。この母体トナーにシリカ微粉を加え、その混合条件
を変えて実施例に記載した一成分現像剤を作製した。ま
た、該現像剤をレーザープリンターに装填して現像を行
い、画像濃度等を測定・評価した。

【００１７】実施例１ 前記の方法で作製した母体トナー１００部に１．０部の
シリカ微粉を添加し、ミキサーで３０分間混合した。そ
の結果、シリカ微粉の６％が浮遊シリカ、８５％が表面
付着シリカ、９％が表面埋没シリカとなっている一成分
現像剤を得た。この現像剤使用時の初期画像濃度は１．
２５で、１０，０００枚プリント後の画像濃度は１．１
９となり、劣化の少ない良好な画像が得られた。

【００１８】実施例２ 前記の母体トナー１００部に０．５部のシリカ微粉を添
加し、ミキサーで６０分間混合してから更に０．５部の
シリカ微粉を加えてミキサーで１分間混合し、シリカ微
粉の８％が浮遊シリカ、表面付着シリカが８２％、表面
埋没シリカが１０％となっている一成分現像剤を得た。
この現像剤使用時の初期画像濃度は１．３０で、１０，
０００枚プリント後の画像濃度は１．２６となり、劣化
の少ない良好な画像が得られた。

【００１９】実施例３ 前記の母体トナー１００部に０．６部のシリカ微粉を添
加し、ハイブリタイザーで混合してから更に０．４部の
シリカ微粉を加えてミキサーで１分間混合し、シリカ微
粉の６％が浮遊シリカ、表面付着シリカが３３％、表面
埋没シリカが６０％となっている一成分現像剤を得た。
この現像剤使用時の初期画像濃度は１．２８で、１０，
０００枚プリント後の画像濃度は１．２７となり、劣化
のない良好な画像が得られた。

【００２０】実施例４ 前記の母体トナー１００部に０．３部のシリカ微粉を添
加し、ハイブリタイザーで混合してから更に０．８部の
シリカ微粉を加えてミキサーで１分間混合した。次い
で、これを分級して浮遊しているシリカ微粉を取り除い
た。その結果、シリカ微粉全体の１％が浮遊シリカ、６
９％が表面付着シリカ、３０％が表面埋没シリカとなっ
ている一成分現像剤を得た。この現像剤使用時の初期画
像濃度は１．３５で、１０，０００枚プリント後の画像
濃度は１．３４となり、劣化のない良好な画像が得られ
た。

【００２１】比較例１ 前記の母体トナー１００部に１．０部のシリカ微粉を添
加し、ミキサーで１分間混合してから該混合物を分級し
て浮遊状シリカ微粉を除いた。その結果、シリカ微粉の
７％が浮遊シリカ、９３％が表面付着シリカで表面埋没
シリカがない一成分現像剤を得た。この現像剤使用時の
初期画像濃度は１．２７で、１０，０００枚プリント後
の画像濃度は０．８５となり、該現像剤では使用してい
ると得られる画像濃度が著しく減少することが認められ
た。

【００２２】比較例２ 前記の母体トナー１００部に０．８部のシリカ微粉を添
加し、ハイブリタイザーで混合してから更に０．２部の
シリカ微粉を加えてミキサーで１分間混合し、シリカ微
粉の２％が浮遊シリカ、１８％が表面付着シリカ、８０
％が表面埋没シリカとなっている一成分現像剤を得た。
この現像剤使用時の初期画像濃度は１．００であった
が、５０００枚までプリントした時点でホッパー内の現
像剤が凝集して現像剤の補給ができなくなった。

【００２３】比較例３ 前記の母体トナー１００部に０．３部のシリカ微粉を添
加し、ハイブリタイザーで混合してから更に０．６部の
シリカ微粉を加えてミキサーで１分間混合し、次いで
０．１部のシリカ微粉を添加してスパチラで混合した。
このようにして作製した現像剤では、シリカ微粉の１５
％が浮遊シリカ、５５％が表面付着シリカ、３０％が表
面埋没シリカとなっていた。この現像剤使用時の初期画
像濃度は１．３１で、１０，０００枚プリント後の画像
濃度は１．２９であったが、この複写実験では複写中の
感光体上にシリカ微粉が付着して現像障害を起した。

【００２４】以上の結果からも分るように、実施例の現
像剤を使った複写実験では初期画像濃度と１０，０００
枚複写後の画像濃度の差が僅少な上に、複写中のトラブ
ル発生が皆無なことが分る。また、母体トナー表面に埋
没しているシリカ微粉と表面に付着しているそれと浮遊
状シリカ微粉の比が理想的な実施例４や理想に近い実施
例３では、１０，０００枚複写後の画像濃度と初期画像
濃度が同じであり、シリカ微粉の配分を適確に行えば理
想的な一成分現像剤が得られることが分る。一方、前記
のシリカ微粉配分が本発明の現像剤と違う現像剤を使っ
た比較例の実験では、１０，０００枚の複写実験中にト
ラブルが発生したり（比較例２，３）、複写実験中の経
時的画像濃度低下が著しかったりして（比較例１）、実
施例の現像剤と同じ原料を使っているのに大幅に品質差
のあることが分る。

【００２５】

【発明の効果】本発明の電子写真用乾式一成分現像剤
は、母体トナー表面に付着しているシリカ微粉が、母体
トナー表面に埋没しているシリカ微粉及びシリカ微粉の
適切な配分比のために安定しており、そのために該現像
剤を使った複写画像は画像濃度が高い上に、その画像濃
度が１０，０００枚の複写後もほとんど低下せず、且つ
現像剤の担持搬送部材や潜像保持体を汚染したり傷付け
たりすることもないから、複写による現像障害を起さな
い現像剤である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川崎 寛治郎 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 平４−145448（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−177258（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−358161（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−338977（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−93352（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−139366（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−55701（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 9/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも結着樹脂、着色剤及び荷電制
   御剤からなる母体トナーと、該母体トナーの０．２〜
   ２．０重量％のシリカ微粉から成り、かつ該シリカ微粉
   のうち５〜７０％が上記母体トナーの表面に埋没し、３
   ０〜９５％が上記母体トナーの表面に付着し、０〜１０
   ％のシリカ微粉は浮遊していることを特徴とする電子写
   真用現像剤。
2. 【請求項２】 少なくとも結着樹脂、着色剤及び荷電制
   御剤からなる母体トナーに、該母体トナーの０．１〜
   １．４重量％のシリカ微粉を添加して撹拌することによ
   り、添加したシリカ微粉の一部又は全部を表面に埋没さ
   せたトナーを形成後、該トナーに上記母体トナーの０．
   １〜１．９重量％のシリカ微粉を添加して撹拌し、母体
   トナー表面にシリカ微粉を付着させたトナーを形成する
   と共に、浮遊したシリカ微粉をシリカ全量の０〜１０％
   にすることを特徴とする電子写真用現像剤の製造方法。
3. 【請求項３】 シリカ微粉を付着させたトナーの形成
   後、浮遊したシリカ微粉の一部を除去して、該シリカ量
   をシリカ全量の１０％以下にすることを特徴とする請求
   項２に記載の電子写真用現像剤の製造方法。