JP2563737B2 - 磁性トナー及び電子写真方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプリンタやファクシ
ミリに用いられる磁性トナー及び電子写真方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真法としてはカスケード現
像法、タッチダウン現像法、ジャンピング現像法などが
ある。そのなかで、静電潜像保持体に直接現像剤を振り
かける現像法として米国特許３１０５７７０に示される
カスケード現像が知られている。カスケード現像法は、
電子写真法初の実用複写機に用いられた現像法である。
また現像ローラに交流バイアス印加し一成分トナーを飛
翔させ現像する方法として米国特許３８６６５７４があ
る。この発明では現像ローラに印加する交流バイアスは
トナーの動きを活性化する目的に用いられ、トナーは画
像部には飛翔し、非画像部では途中で舞い戻ると説明さ
れている。

【０００３】さらに、この交流バイアスを印加する技術
を改良したものとして、特公昭６３ー４２２５６号公報
に示されるジャンピング現像がある。このジャンピング
現像法はトナーをトナー担持体に担持させ、トナー担持
体上に担持体と微小な間隙で剛性体または弾性体の規制
ブレードを設置し、その規制ブレードによりトナーを薄
層に規制し、現像部まで運び、そこで交流バイアスによ
り静電潜像保持体の画像部にトナーを付着させる方法で
ある。この特公昭６３ー４２２５６号公報の技術思想
は、画像部及び非画像部においてトナーが往復運動する
という点で前述の米国特許３８６６５７４と異なるもの
である。

【０００４】さらに現像の小型化と高画質化を推進する
ため、固定磁石を静電潜像保持体に内包し更に静電潜像
保持体と所定の間隙を設けて対向する位置に磁石を有す
る電極ローラから構成される現像方式が提案され、より
一層の高画質化、小型化、装置の簡素化、低コストが可
能となっている。

【０００５】周知のようにこれらの現像法に使用される
靜電荷現像用のトナ−は一般的に樹脂成分、顔料もしく
は染料からなる着色成分及び可塑剤、電荷制御剤等の添
加成分によって構成されている。樹脂成分として天然ま
たは合成樹脂が単独あるいは適時混合して使用されてい
る。

【０００６】しかしながら近年複写像の益々の高画質化
や画質の長期安定性が望まれる傾向が著しくなるにつ
れ、トナ−の主要構成成分である結着樹脂、電荷制御
剤、外添剤に従来以上の帯電性や耐久性が要求されてい
る。また昨今地球環境保護からトナーの再利用が注目さ
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、当技術分野ではよく知られていることで
あるが、カスケード現像法は、ベタ画像再現を苦手とし
ていた。また、装置が大型複雑化するという問題点を有
していた。さらに米国特許３８６６５７４の現像器は、
装置に高い精度が要求され複雑で高いコストがかかると
いう欠点を有していた。ジャンピング現像法はトナー層
を担持したトナー担持体上に極めて均一な薄層を形成す
ることが不可欠であった。またこの方法ではしばしばト
ナー担持体上のトナー薄層に前画像の履歴が残り画像に
残像が現れる、いわゆるスリーブゴースト現像が発生し
た。さらに装置が複雑でコストが高いという欠点もあ
る。

【０００８】更に現像を小型高性能にした本発明に使用
する現像法は静電潜像保持体に固定磁石を内包し更に静
電潜像保持体と所定の間隙を設けて対向する位置に磁石
を有する電極ローラから構成される現像方式で、より一
層の小型化、装置の簡素化、低コストが可能になる方式
であるが、反面高画質化のためにより高性能化されたト
ナー特性に寄り掛かざるをえない面を含んでいる。この
現像法特有の現象と考えられるが、トナーは層規制され
ずに、静電潜像保持体と電極ローラが回転する現像場に
飛び込んでくる。そのためトナーの帯電機会が僅かで、
いかに俊速にトナーの帯電性を上げられるかがポイント
となる。従来の一成分現像や、二成分現像で使用されて
いるトナーの流動性ではベタ黒画像部や中間調画像部に
ムラが生じたり、また非画像部に地かぶりが増加する傾
向にある。流動性の低いトナーにこの現象が顕著に表れ
る。これは流動性の低いトナーでは帯電に必要な現像部
材との接触確率が低く満足な帯電量が得られないのとト
ナー間で帯電にばらつきが生じる。俊速なトナー帯電性
が得られないわけである。これが高流動性を保持したト
ナーでは接触性が均一になり、帯電性もばらつきが抑え
られ、高帯電量が得られ、高画質な画像が得られるもの
と考えられる。

【０００９】そこで流動性を高めるために取られる手段
は流動性付与剤としてのシリカ等の外添剤の添加量を増
加させることである。しかし単にシリカ等の外添剤を増
加すると流動性は確かに向上するが、ある一定量以上で
は流動性は減少する傾向にある。またシリカの浮遊物が
増加し、このシリカが核となりクリーニングブレードの
押圧力で静電潜像保持体に打ち込まれ傷が発生したり、
シリカの浮遊物が静電潜像保持体上でのフィルミングを
発生させる。またシリカの浮遊物がベタ黒部に付着し白
点が発生する問題が発生し、単にシリカ増量のみでは弊
害が多く発生し、問題の解決にはならない。

【００１０】また近年地球環境保護から転写残りの廃ト
ナーをリサイクルし資源の再活用と環境汚染を防止する
ことが注目されているが、従来の方法では転写残りの廃
トナーをリサイクルし、再度現像で使用する際、このリ
サイクルトナーと新しいトナーを混合すると帯電量分布
の不均一化、逆極性トナーの増加による複写画像の低下
が発生する。

【００１１】本発明は上記問題点に鑑み、より一層の小
型化、装置の簡素化、低コストが可能な現像法であり、
さらに高濃度で低地かぶりの高画質を達成し、小型長寿
命で装置内にトナーの汚染の発生しない、またトナーリ
サイクルによっても画像濃度低下が無く、長寿命化が図
られ、再利用により地球環境汚染防止と資源の再活用を
可能にする磁性トナー及び電子写真方法を提供すること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明の磁性トナー及び電子写真方法は、固定磁石
を内包し移動する静電潜像保持体と、前記静電潜像保持
体の表面に対向し前記固定磁石により磁気的に吸引させ
て前記磁性トナーを供給するトナー溜めと、少なくとも
前記固定磁石の一部に対向した位置でかつ前記静電潜像
保持体の表面と所定の間隙を有した位置に設置され、内
部に磁石を有する電極ローラと、を有する現像行程と、
前記静電潜像保持体上の静電潜像を可視像化したトナー
像を静電力で転写材に移す転写行程と、転写時に一部前
記静電潜像保持体に残留する前記磁性トナーを前記静電
潜像保持体から除去するクリーニング行程と、前記クリ
ーニング行程で除去された前記磁性トナーを再度前記現
像行程に戻し再利用するトナーリサイクル行程と、を有
する電子写真方法に用いられる磁性トナーであって、
前記磁性トナーが少なくとも結着樹脂、磁性体、外添剤
から構成され、かつ前記磁性トナーの製造は少なくとも
混合と、混練と、粉砕と、分級と、外添処理と、前記分
級後に熱風による表面改質処理とから構成され、 (1)結着樹脂が少なくとも一般式（化９）、（化１
０）、（化１１）、（化１２）で示される単量体を共重
合してなる共重合体で、かつ前記結着樹脂の重量平均分
子量Ｍｗが１０万〜５０万、重量平均分子量Ｍｗと数平
均分子量Ｍｎの比Ｍｗ／Ｍｎが１０〜５０で構成され、
一般式（化１１）で示される単量体は結着樹脂に対して
０．０１〜１０重量％であり、（化１２）で示される単
量体は結着樹脂に対して０．０１〜１０重量％であり、
かつ (2)表面改質処理は少なくとも圧縮空気により前記磁性
トナーを分散噴射する分散ノズルと、前記分散ノズルか
ら噴射された前記磁性トナーに熱風を当てるため前記熱
風を放射する熱風発生装置であるヒータと、を具備する
表面改質装置により行われ、表面改質処理における表面
改質装置のヒータから放射される熱風の温度はヒータ内
部において５０度〜６００度であり、かつ (3)外添剤の添加量は磁性トナー重量に対して０．１〜
５重量部であり、 (4)磁性体の添加量は磁性トナー重量に対して２０〜６
０重量％であることを特徴とする磁性トナーである。

【００１３】

【化９】

【００１４】

【化１０】

【００１５】

【化１１】

【００１６】

【化１２】

【００１７】また本発明は、固定磁石を内包し移動する
静電潜像保持体と、磁性トナーと、前記静電潜像保持体
の表面に対向し前記固定磁石により磁気的に吸引させて
前記磁性トナーを供給するトナー溜めと、少なくとも前
記固定磁石の一部に対向した位置でかつ前記静電潜像保
持体の表面と所定の間隙を有した位置に設置され、内部
に磁石を有する電極ローラと、を有する現像行程と、前
記静電潜像保持体上の静電潜像を可視像化したトナー像
を静電力で転写材に移す転写行程と、転写時に一部前記
静電潜像保持体に残留する前記磁性トナーを前記静電潜
像保持体から除去するクリーニング行程と、前記クリー
ニング行程で除去された前記磁性トナーを再度前記現像
行程に戻し再利用するトナーリサイクル行程と、を有す
る電子写真方法であって、前記磁性トナーが少なくとも
結着樹脂、磁性体、外添剤から構成され、かつ前記磁性
トナーの製造は少なくとも混合と、混練と、粉砕と、分
級と、外添処理と、前記分級後に熱風による表面改質処
理とから構成され、 (5)結着樹脂が少なくとも一般式（化１）、（化２）、
（化３）、（化４）で示される単量体を共重合してなる
共重合体で、かつ前記結着樹脂の重量平均分子量Ｍｗが
１０万〜５０万、重量平均分子量Ｍｗと数平均分子量Ｍ
ｎの比Ｍｗ／Ｍｎが１０〜５０で構成され、一般式（化
３）で示される単量体は結着樹脂に対して０．０１〜１
０重量％であり、（化４）で示される単量体は結着樹脂
に対して０．０１〜１０重量％であり、かつ (6)表面改質処理は少なくとも圧縮空気により前記磁性
トナーを分散噴射する分散ノズルと、前記分散ノズルか
ら噴射された前記磁性トナーに熱風を当てるため前記熱
風を放射する熱風発生装置であるヒータと、を具備する
表面改質装置により行われ、表面改質処理における表面
改質装置のヒータから放射される熱風の温度はヒータ内
部において５０〜６００℃であり、かつ (7)外添剤の添加量は磁性トナー重量に対して０．１〜
５重量部であり、 (8)磁性体の添加量は磁性トナー重量に対して２０〜６
０重量％である磁性トナーを用いることを特徴とする電
子写真方法である。

【００１８】

【化１３】

【００１９】

【化１４】

【００２０】

【化１５】

【００２１】

【化１６】

【００２２】本発明は上記した構成により、固定磁石を
内包する静電潜像保持体を用い、静電潜像を形成した静
電潜像保持体にトナーを振りかけ磁気的に付着させ、電
極ローラ部まで担持搬送し、電極ローラに交流バイアス
を印加し、静電潜像保持体の非画像部トナーを静電力と
磁力によって除去する構成である。すなわち本発明はカ
スケード現像法に、静電潜像保持体内部に磁石を設置、
電極に交流電圧印加し、より小型高性能化したものであ
る。本発明では、最初にトナーが静電潜像保持体に振り
かけられたときに現像はほとんど終了している。電極ロ
ーラ部はトナーをトナー留め内で循環させると同時に、
静電潜像の非画像部のトナーを回収している。すなわち
トナーをトナー溜めから現像部まで担持し運ぶのは静電
潜像保持 体である。電極ローラはトナー層を担持しない
裸の面が静電潜像保持体に対向する。電極ローラと静電
潜像保持体は逆方向回転である。

【００２３】本発明の電子写真方法に用いる磁性トナー
は絶縁性一成分トナーが好ましい。一成分トナーを用い
ると装置構成が簡略化できる。

【００２４】本発明の電子写真方法は一度静電潜像保持
体の全面にトナーを付着させ、後に電極ローラにより静
電力と磁力により非画像部のトナーを除去する構成であ
る。そのためこの方法ではトナーの帯電特性、流動性が
強く画像特性に影響する。流動性が悪いと非画像部のト
ナーが静電潜像保持体に強く付着し除去できず地カブリ
となって画像を劣化させるし、また静電潜像保持体の全
面にトナーを付着させるときベタ画像にムラが発生する
ことがわかった。トナーの流動性を上げる（例えばシリ
カの添加量を増加させる）につれ、静電潜像保持体への
非静電的付着力が小さくなり、地カブリの減少と、画像
濃度の増加、ベタ黒部のムラが抑制される傾向にある
が、反面シリカ増量の弊害の発生している。例えば静電
潜像保持体へのフィルミング、シリカ凝集物のベタ黒部
への白点付着である。

【００２５】またトナーの電荷量が低下すると静電潜像
保持体との鏡像力が弱くなり静電潜像保持体に付着させ
たトナーが磁力により除去され易くなり画像濃度が低く
なるしまた、帯電量分布が不均一であると、文字周辺の
飛びちりが多く画像の鮮明さが低下することがわかっ
た。

【００２６】更に本発明では転写残りの廃トナーをリサ
イクルする構成である。クリーニング時に弾性ブレード
で転写残りの廃トナーを静電潜像保持体からかき落とす
わけであるが、このときトナーに強いストレスが掛か
る。そのためトナー表面に外添処理しているシリカ粒子
がトナー中に埋没して流動性が低下し、帯電量も低下す
る事がわかった。そのため本発明では転写残りの廃トナ
ーをリサイクルさせても画像特性を安定にするため、廃
トナーも帯電量分布を均一化し、高流動性を維持される
必要があることがわかった。

【００２７】更に長期使用時においても画質を安定化さ
せるために、トナーの流動性と帯電特性を安定化させる
必要がある。

【００２８】本発明の磁性トナーの結着樹脂はスチレン
系、アクリル酸系、メタクリル酸系であるビニル系単量
体を重合または共重合したビニル系重合体である。この
結着樹脂成分を構成する単量体のスチレンとしては例え
ばスチレン、αーメチルスチレン、Pークロルスチレン
などのスチレン及びその置換体、アクリル酸アルキルエ
ステルとしては、例えばアクリル酸、アクリル酸メチ
ル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸
ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸イソブチ
ル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ヘキシル、アク
リル酸フェニル、メタクリル酸アルキルエステルとして
は、例えばメタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタク
リル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸オク
チル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ドデシ
ル、メタクリル酸ヘキシル、などの二重結合を有するモ
ノカルボン酸及びその置換体等がある。

【００２９】更に本発明の結着樹脂はスチレン系、（メ
タ）アクリル酸系の単量体とともにカルボキシル基を有
する（メタ）アクリル酸と長鎖アルキル基を有する（メ
タ）アクリル酸系の単量体を共重合させる。従来電荷制
御剤として用いられているアゾ染料系の錯塩は樹脂への
分散が悪く、電荷制御のため多量に添加したりすると帯
電量分布が不均一になる傾向がある。カルボキシル基を
有する（メタ）アクリル酸により負帯電性を樹脂に持た
せること可能になり、電荷制御剤を多量に添加させずと
も高帯電量が得られ、帯電量分布も均一化出来ることが
判明した。

【００３０】また長鎖アルキル基を有する（メタ）アク
リル酸系の単量体の共重合により樹脂に内添加する磁性
体、電荷制御剤の分散性が大きく向上した。これは樹脂
末端の官能基により樹脂の濡れ性が向上したのと、混練
時樹脂の柔軟性が得られた為、内添剤との相溶性が良好
になったためと考えられる。このとき炭素原子が１６〜
２５のアルキル基が好ましい。これによりトナーの帯電
量分布がより均一化し、また長期使用時に於いても帯電
量分布が安定し、またリサイクルする転写残りの廃トナ
ーの帯電量分布の均一性を保持できることが判明した。

【００３１】カルボキシル基を有する（メタ）アクリル
酸と長鎖アルキル基を有する（メタ）アクリル酸系の単
量体は結着樹脂に対してそれぞれ０．０１〜１０重量％
である。少ないとき上記の効果が得られず、多いときは
耐湿性の低下や、粉砕性の低下の問題が起きる傾向にあ
る。

【００３２】本発明の結着樹脂の重量平均分子量Ｍｗは
１０万〜５０万が好ましい。更に好ましくは１２万〜４
５万である。Ｍｗが５０万以上では定着性が低下し、ま
た粉砕性が困難になる。１０万以下では粉砕時過粉砕し
易くなり、微粉粒子が増加し、トナーリサイクルの時に
廃トナーの微粉が急増してしまう。また本発明ではトナ
ーをリサイクルさせるため、クリーニング時にストレス
が加わっても流動性の変動を抑える必要がある。クリー
ニング時の弾性ブレードで静電潜像保持体からかき落と
されるため、そのときトナーにストレスが掛かる。低分
子量の時樹脂自体が脆くなり、耐ストレス性が低下し、
シリカ粒子がトナーに埋没し流動性が低下してしまうた
め樹脂の強靱性が要求される。重量平均分子量と数平均
分子量の比Ｍｗ／Ｍｎは５〜５０が好ましい。特に好ま
しくは８〜４０である。５以下の時耐オフセット性が低
下する傾向にあり、５０以上では分子量分布が広がり混
練時分子切断が起こり易くなるし、内添剤の分散性が低
下する傾向にある。

【００３３】この時の分子量測定は通常のゲルパーミエ
ーションクロマトグラフィーで測定した。測定条件は温
度４０℃、溶媒はテトラヒドロフラン、流量は1ml/mi
n、試料注入量は0.5ml。カラムは１０²〜１０⁶分子量領
域を測定するため市販のポリスチレンカラムを数本組み
合わせた物を用いる。例えば島津製作所製ＨＳＧカラム
６０Ｓ、４０ＳＨ、２０ＳＨの組合せが適当である。検
量線は標準ポリスチレンを用いて行う。検出器はＵＶ検
出器を用いる。

【００３４】本発明に使用する結着樹脂の共重合体は、
スチレンを好ましくは５０〜９５重量％、成分として含
むものである。スチレンの割合が５０重量％未満である
と、トナ−の熱溶融性が劣り、定着性が不十分になる。

【００３５】またこれらの共重合体の製造法として塊状
重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合など望みの公知の
重合法が採用され、また触媒はベンゾイルパーオキサイ
ド、アゾビスイソブチルニトリルなどの充分なる触媒能
を持つ触媒が用いられる。さらに分子量を調整する目的
で、トリエチルアミン、四塩化炭素、四臭化炭素、ｎ−
ブチルメルカプタンなどの所望の結果を与える連鎖移動
剤を用いることもできる。

【００３６】本発明の磁性トナーの製造方法としては公
知の方法が用いられる。混合、混練、粉砕、分級であ
る。混合は結着樹脂、磁性体と、その他必要に応じて添
加される電荷制御剤、離型剤、顔料等の内添剤を撹拌羽
根を具備したミキサー等により均一分散する行程であ
る。そして混合された材料を加熱してせん断力により結
着樹脂に内添剤を分散させる行程が混練である。このと
きの混練としては公知の加熱混練機を用いて行なうこと
が出来る。加熱混練機としては、三本ロール型、一軸ス
クリュウー型、二軸スクリュウー型、ハ゛ンハ゛リーミキサー型等
の混練物を加熱してせん断力をかけて練る装置を使用す
ることが出来る。本実験では二軸スクリュウー型の池貝
鉄工社製のＰＣＭ３０を使用した。本発明はこれに限る
ものではない。その塊をカッターミル等で粗粉砕し、そ
の後ジェットミル粉砕機等で細かく砕く粉砕、更に気流
式分級機で微粉粒子がカットされ、所望の粒度分布を得
る分級と続く。機械式による粉砕、分級も可能である。
例えば固定したステータに対して回転するローラとの微
小な空隙にトナーを投入し、粉砕する方式がある。また
分級でも回転するロータにより遠心力で分級する方法も
ある。いずれも公知の方法が用いられる。

【００３７】さらに本発明の磁性トナーは分級後に熱風
により表面改質処理を行う。これは分級された磁性トナ
ーを圧縮空気により分散ノズルから分散噴射し、それに
ヒータで加熱された熱風を放射することにより表面改質
処理される。従来熱により表面処理を施す例がみられる
が、熱風流が循環している中へトナーを供給し処理する
方法が取られているが、これではトナー相互に凝集し易
く、処理した後の形状も均一に表面が処理されない。ま
た密閉式であるため爆発の可能性がある。本発明の方式
ではトナーに瞬時に熱風により処理するためトナー相互
の凝集もなく、トナー全体が均一に処理される。連続式
で処理されるためバッチ式に比べて生産効率が上がる。
開放型のため粉塵爆発の可能性はほとんどない。また分
解、清掃が簡単である。また粉砕で生じた粒子の角がき
れいに取られ球形化されるため、流動性は飛躍的に向上
するわけである。この時の処理の温度はヒータ内部で５
０〜６００℃が好ましい。５０℃以下の時表面改質処理
の効果が得られない。６００℃以上ではトナー同志の凝
集が起こり易くなる。また分散ノズルを用いているため
トナーの分散性が極めて良好に行うことが可能となる。
この表面改質処理により本発明の磁性トナーは最小限の
疎水化処理された外添剤（本発明では疎水性シリカを用
いたが他の公知の無機微粉末、有機微粉末の流動性付与
剤を用いてもよい）で高いレベルの流動性をトナーに付
与することが出来る。また磁性体を添加したトナーでは
磁性体が導電性を持っているため、電荷を保持しにくく
トナーの帯電量が上げにくい欠点があるが、本発明の表
面改質処理によりトナー表面に突出している磁性体の表
面を樹脂で被覆化することが出来、トナーの帯電量を高
める効果もある。この結果、高濃度、低地カブリの高画
質が得られ、リサイクルされるトナーにおいても高流動
性、高帯電性が維持できるのである。またシリカの浮遊
物によるベタ黒画像部にシリカの白点が付着すること
や、静電潜像保持体のシリカの浮遊物によるフィルミン
グの発生は皆無である。特にシリカの浮遊物はリサイク
ル時においてクリーニングボックスに蓄積されトナーの
流動性や帯電特性に大きく影響を与えるものである。

【００３８】表面改質処理後に外添剤を外添処理しトナ
−が得られる。またこのとき外添処理されたあとのシリ
カのトナー表面上の付着状態を高解像ＳＥＭで観察する
と表面改質処理しないトナーではシリカは凝集した状態
で不均一に付着している。しかし表面改質したトナーで
はシリカは凝集性が少なく表面に均一に付着しているの
が観察された。これはトナーの角が除去されているた
め、外添処理の強度（回転数と時間に依存）が弱くても
均一に付着できることを示している。

【００３９】本発明の磁性トナーに添加する外添剤の添
加量は磁性トナー重量に対して０．１〜５重量部が好ま
しい。０．１重量部以下だと、磁性トナーの所望の流動
性が得られず、５重量部以上のとき微粉末の凝集物が多
く浮遊したり、静電潜像保持体にフィルミングする現象
が発生し、好ましくない。外添剤の好ましい材料として
はコロイダルシリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニア
等公知の無機微粉末材料が使用される。特に好ましくは
疎水性シリカが好ましい。四塩化ケイ素を処理して得ら
れる親水性シリカをさらに表面処理して疎水性シリカが
得られるわけであるが、処理剤としてマイナス帯電性、
疎水性を考慮したジメチルジクロロシラン、ヘキサメチ
レンジシラザン、ジメチルシロキサン等の公知の処理剤
が疎水性、マイナス帯電性に有効な材料である。

【００４０】本発明に係る磁性トナ−は前記のごとき樹
脂を主要成分としているが、このような主要成分以外に
必要に応じて他の公知の重合体を混合して使用すること
もできる。例えばエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポ
リウレタン樹脂等がある。

【００４１】また本発明に係る磁性トナーには必要に応
じて着色・電荷制御の目的で適当な顔料または染料が配
合される。そのような顔料または染料としてはカーボン
ブラック、鉄黒、グラファイト、ニグロシン、アゾ染料
の金属錯体、フタロシアニンブルー、セルコオイルブル
ー、デュポンオイルレッド、アニリンブルー、ベンジジ
ンイエロー、ローズベンガルやこれら等の混合物があ
り、電荷量、着色に必要な量が配合される。

【００４２】さらに本発明に係る磁性トナーは必要に応
じて離型剤が更に配合される。更に必要に応じて他の種
類の添加剤を配合せしめることができる。例えば酸化ス
ズ、チタン酸ストロンチウム、タングステンカーバイド
等の研磨剤である。有機材料の微粉末も流動性補助剤、
帯電補助剤、クリーニング補助剤等の目的で必要に応じ
て添加される。

【００４３】さらに本発明に係る磁性トナーは磁性体が
配合される。磁性粉としては鉄、マンガン、ニッケル、
コバルト、等の金属粉末や鉄、マンガン、ニッケル、コ
バルト、亜鉛等のフェライト等がある。粉体の平均粒径
は1μｍ以下、特に好ましくは0.6μｍ以下が好ましい。
添加量は２０〜６０重量％が好ましい。添加量が２０重
量％以下ではトナー飛散が増加する傾向にあり、６０重
量％以上ではトナーの帯電量が低下する傾向にあり画質
の劣化を引き起こす傾向にある。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施例について図
面を参照しながら説明する。

【００４５】図１は本発明の磁性トナーが用いられる現
像装置の一例を示している。現像方式は一成分方式を用
いている。１はフタロシアニンをポリエステル系バイン
ダ樹脂に分散した静電潜像保持体１、２は静電潜像保持
体１と同軸で固定された磁石で、３は静電潜像保持体を
マイナスに帯電するコロナ帯電器、４は静電潜像保持体
の帯電電位を制御するグリッド電極、５は信号光、６は
トナー溜め、７は磁性一成分トナー、８は静電潜像保持
体１とギャップを開けて設定した非磁性電極ローラ、９
は電極ローラ８の内部に設置された磁石、１０は電極ロ
ーラ８に電圧を印加する交流高圧電源、１１は電極ロー
ラ上のトナーをかきおとすポリエステルフィルム製のス
クレーパ、１２は静電潜像保持体上のトナー像を紙に転
写する転写コロナ帯電器である。１３は転写残りの廃ト
ナーをかき落とすクリーニングブレード、１５は廃トナ
ーを現像装置のトナー溜め６に送る輸送管、１６はトナ
ー溜め内でのトナーの流れをスムーズにし、またトナー
が自重で押しつぶされ静電潜像保持体と電極ローラとの
間でのつまりが発生するのを防止するためのダンパーで
ある。静電潜像保持体１表面での磁束密度は６００Ｇｓ
である。電極ローラ内部の磁力の方を強くして搬送性を
向上させた。また図中に示す磁石２の磁極角はθは１５
゜に設定した。静電潜像保持体１の直径は３０ｍｍで、
周速６０ｍｍ／ｓで図中の矢印の方向に回転させ用い
た。電極ローラ８の直径は１６ｍｍで、周速４０ｍｍ／
ｓで静電潜像保持体の進行方向とは逆方向（図中の矢印
方向）に回転させ用いた。静電潜像保持体１と電極ロー
ラ８とのギャップは３００μｍに設定した。

【００４６】静電潜像保持体１をコロナ帯電器３（印加
電圧−４．５ｋＶ、グリッド４の電圧−５００Ｖ）で、
ー５００Ｖに帯電させた。この静電潜像保持体１にレー
ザ光５を照射し静電潜像を形成した。このとき静電潜像
保持体の露光電位はー９０Ｖであった。この静電潜像保
持体１表面上に、トナー７をトナー溜め６内で磁石によ
り付着させた。次に静電潜像保持体１を電極ローラ８の
前を通過させた。静電潜像保持体１の未帯電域の通過時
には、電極ローラ８には交流高圧電源１０により、０Ｖ
の直流電圧を重畳した７５０Ｖ0-p（ピーク・ツー・ピ
ーク １．５ｋＶ）の交流電圧（周波数１ｋＨｚ）を印
加した。その後、ー５００Ｖに帯電し静電潜像が書き込
まれた静電潜像保持体１の通過時には、電極ローラ８に
は交流高圧電源１０により、ー３５０Ｖの直流電圧を重
畳した７５０Ｖ0-p（ピーク・ツー・ピーク １．５ｋ
Ｖ）の交流電圧（周波数１ｋＨｚ）を印加した。すると
静電潜像保持体１の帯電部分に付着したトナーは電極ロ
ーラ８に回収され、静電潜像保持体１上には画像部のみ
ネガポジ反転したトナー像が残った。矢印方向に回転す
る電極ローラ８に付着したトナーは、スクレーパ１１に
よってかきとり、再びトナー溜め６内に戻し次の像形成
に用いた。こうして静電潜像保持体１上に得られたトナ
ー像を、紙（図示せず）に、転写帯電器１２によって転
写した後、定着器（図示せず）により熱定着して複写画
像が得られる。

【００４７】図２に本発明に使用される表面改質装置の
概略を示す。磁性トナー２２は定量供給機２１から投入
され、圧縮空気２３により分散ノズル２４に送られ、こ
こで約４５度の方向に噴射される。本発明では分散ノズ
ル２４は左右対称の位置に２個配置した。複数個のノズ
ルから噴射させることにより磁性トナーがより均一に処
理されやすくなるためである。分散ノズル２４から噴射
される磁性トナー２２に熱風を放射するため、熱風発生
装置であるヒータ２５から熱風２６が放射される。熱風
２６中を磁性トナー２２が分散通過し、ここで表面改質
される。表面改質された磁性トナーはフード２８内に取
り込まれ、矢印２９の先にあるサイクロン（図示せず）
に補集される。

【００４８】次に磁性トナーの材料組成および製造方法
を述べる。実施例中の部数はすべて重量％である。シリ
カの添加量のみ磁性トナー１００重量部に対する重量部
で示している。また実施例中のモノマー比はすべて重量
％である。

【００４９】（実施例１） 実施例１で使用されるトナ−a1の材料組成を（表１）に
示した。

【００５０】

【表１】

【００５１】（表１）に示した混合物をヘンシェルミキ
サーＦＭ２０Ｂ（三井三池社製）にて混合し、その混合
物を二軸混練押出機ＰＣＭ３０（池貝鉄工社製）にて加
熱混練し、ジェットミル粉砕機ＩＤＳ２型（日本ニュー
マティック工業社製）にて微粉砕を行い、気流分級機Ｄ
Ｓ２型（日本ニューマティック工業社製）にて微粉をカ
ットし、平均粒径８μｍの粒子が得られた。そして図２
に示した表面改質装置によりヒータ温度３５０度で処理
した。その後外添処理として上記によってできたトナー
母体と無機微粉末の疎水性シリカをヘンシェルミキサー
ＦＭ２０Ｂ（三井三池社製）にて混合し外添処理した。
本発明では疎水化処理された無機微粉末に疎水性シリカ
を使用した。本発明はこれに限るものではない。最後に
振動ふるいにて凝集物を抽出しトナーa1を完成した。

【００５２】作成されたトナーは少量のシリカ添加量で
極めて高い流動性が得られ、高いマイナス帯電量で、シ
ャープな帯電量分布が得られた。

【００５３】これを本発明の電子写真方法で複写テスト
を１００００枚行い、画像濃度を反射濃度計（マクベス
社）で測定し、評価を行なった。その結果、横線の乱れ
やトナーの飛び散りなどがなくベタが均一で濃度が１．
４の１６本／ｍｍの画線をも再現した極めて高解像度高
画質の画像が得られた。初期画像において反射濃度1.4
の高濃度の画像が得られ、低地かぶりで、また電荷制御
剤、磁性体等の内添剤の分散が良好で凝集物も見られな
かった。

【００５４】また１００００枚後のトナ−の流動性の低
下は少なく、高い電荷量を維持し、リサイクルされたト
ナーの流動性、電荷量も初期のトナーとほぼ同程度の値
を維持し、初期の画像に比べて遜色のない高濃度の複写
物が得られた。トナーのリサイクル性も良好に行えた。

【００５５】（表１）に各トナーの流動性を示す。流動
性は静嵩密度で定義した。測定はホソカワミクロン社製
パウダーテスタを使用した。

【００５６】

【表２】

【００５７】（実施例２） 実施例２で使用されるトナ−a2の材料組成を（表２）に
示した。

【００５８】

【表３】

【００５９】（表３）に示した混合物を実施例１と同様
の方法でトナーa2を作成し、評価した。その結果、少量
のシリカ添加量で極めて高い流動性が得られ、高いマイ
ナス帯電量で、シャープな帯電量分布が得られた。

【００６０】これを本発明の電子写真方法で複写テスト
を１００００枚行い、画像濃度を反射濃度計（マクベス
社）で測定し、評価を行なった。その結果、横線の乱れ
やトナーの飛び散りなどがなくベタが均一で濃度が１．
４の１６本／ｍｍの画線をも再現した極めて高解像度高
画質の画像が得られた。初期画像において反射濃度1.4
の高濃度の画像が得られ、低地かぶりで、また電荷制御
剤、磁性体等の内添剤の分散が良好で凝集物も見られな
かった。

【００６１】また１００００枚後のトナ−の流動性の低
下は少なく、高い電荷量を維持し、リサイクルされたト
ナーの流動性、電荷量も初期のトナーとほぼ同程度の値
を維持し、初期の画像に比べて遜色のない高濃度の複写
物が得られた。またトナーのリサイクル性も良好に行え
た。

【００６２】（実施例３） 実施例３で使用されるトナ−a3の材料組成を（表３）に
示した。

【００６３】

【表４】

【００６４】（表４）に示した混合物を実施例１と同様
の方法でトナーa3を作成し、評価した。その結果、少量
のシリカ添加量で極めて高い流動性が得られ、高いマイ
ナス帯電量で、シャープな帯電量分布が得られた。

【００６５】これを本発明の電子写真方法で複写テスト
を１００００枚行い、画像濃度を反射濃度計（マクベス
社）で測定し、評価を行なった。その結果、横線の乱れ
やトナーの飛び散りなどがなくベタが均一で濃度が１．
４の１６本／ｍｍの画線をも再現した極めて高解像度高
画質の画像が得られた。初期画像において反射濃度1.4
の高濃度の画像が得られ、低地かぶりで、また電荷制御
剤、磁性体等の内添剤の分散が良好で凝集物も見られな
かった。

【００６６】また１００００枚後のトナ−の流動性の低
下は少なく、高い電荷量を維持し、リサイクルされたト
ナーの流動性、電荷量も初期のトナーとほぼ同程度の値
を維持し、初期の画像に比べて遜色のない高濃度の複写
物が得られた。またトナーのリサイクル性も良好に行え
た。

【００６７】（比較例１） 実施例１と同様の材料組成で、熱風による表面改質処理
を施さない以外は実施例１と同様の処理でトナーb1を製
作した。

【００６８】その結果流動性が低く、複写テストの結果
地かぶりが多く、中間調の画像にムラが多く発生し、実
用的な画像は得られなかった。

【００６９】（比較例２） 実施例２と同様の材料組成で、熱風による表面改質処理
を施さない以外は実施例２と同様の処理でトナーb2を製
作した。

【００７０】その結果流動性が低く、複写テストの結果
地かぶりが多く、中間調の画像にムラが多く発生し、実
用的な画像は得られなかった。

【００７１】（比較例３） 比較例１のトナーb1の流動性を実施例１のトナーa1まで
上げるためシリカ添加量を６．０重量％まで増加した以
外は比較例１と同じ材料組成、製造方法でトナーb3製作
した。しかし流動性は上がらず逆にシリカの浮遊物や凝
集物が増大し、ベタ黒部へのシリカ凝集物の付着による
白点が生じ、実用的な画像は得られなかった。

【００７２】（比較例４） 比較例４で使用されるトナーb4の材料組成を（表４）に
示した。

【００７３】

【表５】

【００７４】（表５）に示した混合物を実施例１と同様
の方法でトナーb4を作成し、評価した。高い流動性は得
られたがトナーの帯電量が低いため初期からの画像濃度
は薄く、地カブリも多くみられた。複写テストで１００
０枚あたりから画像濃度低下が発生し実用的な画像は得
られなかった。

【００７５】（比較例５） 比較例５で使用されるトナーb5の材料組成を（表５）に
示した。

【００７６】

【表６】

【００７７】（表６）に示した混合物を実施例１と同様
の方法でトナーb5を作成し、評価した。電荷制御剤の添
加量を多く電荷量の増加を図ったが、トナーの帯電量を
高く出来なかった。これは樹脂中の電荷制御剤等の内添
剤の分散性が悪く凝集物が多く観察され、そのため帯電
量分布がブロードになり、ピークが２つ生じる分布とな
った。流動性は高く得られたがトナーの帯電量分布が不
均一で初期からの画像濃度は薄く、地カブリも多くみら
れた。複写テストで５００枚あたりから画像濃度低下が
発生しトナーリサイクル性が悪化し、実用的な画像は得
られなかった。

【００７８】(比較例６) 磁性体添加量を磁性トナー重量に対して１０重量％とし
た以外は実施例１と同様の方法でトナーを作成した。ト
ナー飛散が多く、地かぶりが増加し、実用的な画像は得
られなかった。

【００７９】（比較例７） 磁性体添加量を磁性トナー重量に対して７０重量％とし
た以外は実施例１と同様の方法でトナーを作成した。画
像濃度が低く、定着性も悪化し、実用的な画像は得られ
なかった。

【００８０】（比較例８） 結着樹脂のＭｗを３万、Ｍｗ／Ｍｎを４とした以外は実
施例１と同様の方法でトナーを作成した。定着ローラへ
のオフセットが発生し、粉砕時過粉砕し、実用的なトナ
ーは得られなかった。

【００８１】（比較例９） 結着樹脂のＭｗを７０万、Ｍｗ／Ｍｎを６０とした以外
は実施例１と同様の方法でトナーを作成した。混練分散
性が悪く、粉砕時の生産性が極端に低下し、定着強度が
低く、実用的なトナーは得られなかった。

【００８２】

【発明の効果】以上のように本発明は、固定磁石を内包
し移動する静電潜像保持体と、固定磁石の一部に対向し
た位置でかつ前記静電潜像保持体の表面と所定の間隙を
有した位置に設置され、内部に磁石を有する電極ローラ
と、を有する現像行程と、転写行程と、クリーニング行
程と、トナーリサイクル行程と、を有する電子写真方法
に用いられる磁性トナーで、磁性トナーは結着樹脂が特
定の化学式からなる単量体を共重合してなる共重合体で
構成され、磁性トナーは熱風により表面改質処理を施さ
れる構成により、より一層の小型化、装置の簡素化、低
コストが可能な現像法を実現し、高帯電性、高流動性を
保持する磁性トナーにより高濃度で低地かぶりの高画質
を達成し、小型長寿命で装置内にトナーの汚染の発生し
ない、またトナーリサイクルによっても画像濃度低下が
無く、長寿命化が図られ、再利用により地球環境汚染防
止と資源の再活用を可能にする磁性トナー及び電子写真
方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の磁性トナー及び電子写真方法
が使用される電子写真装置の主要部を示す断面図

【図２】本発明の実施例の磁性トナー及び電子写真方法
が使用される磁性トナーの表面改質装置の主要部を示す
概略図

【符号の説明】

１ 静電潜像保持体 ２ 静電潜像保持体に内包された固定磁石 ３ コロナ帯電器 ４ グリッド電極 ６ トナー溜め ７ 磁性一成分トナー ８ 電極ローラ ９ 電極ローラ内部に設置された磁石 １２ 転写コロナ帯電器 １３ クリニングブレード １５ トナーリサイクル輸送管 ２１ 定量供給機 ２３ 圧縮空気 ２４ 分散ノズル ２５ ヒータ ２６ 熱風 ２８ フード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 21/00 ３２６ (56)参考文献 特開 昭63−235955（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−282759（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−197970（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−3634（ＪＰ，Ａ)

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定磁石を内包し移動する静電潜像保持体
   と、前記静電潜像保持体の表面に対向し前記固定磁石に
   より磁気的に吸引させて磁性トナーを供給するトナー溜
   めと、少なくとも前記固定磁石の一部に対向した位置で
   かつ前記静電潜像保持体の表面と所定の間隙を有した位
   置に設置され、内部に磁石を有する電極ローラと、を有
   する現像行程と、前記静電潜像保持体上の静電潜像を可
   視像化したトナー像を静電力で転写材に移す転写行程
   と、転写時に一部前記静電潜像保持体に残留する前記磁
   性トナーを前記静電潜像保持体から除去するクリーニン
   グ行程と、前記クリーニング行程で除去された前記磁性
   トナーを再度前記現像行程に戻し再利用するトナーリサ
   イクル行程と、を有する電子写真方法に用いられる磁性
   トナーであって、 前記磁性トナーが少なくとも結着樹脂、磁性体、外添剤
   から構成され、かつ前記磁性トナーの製造は少なくとも
   混合と、混練と、粉砕と、分級と、外添処理と、前記分
   級後に熱風による表面改質処理とから構成され、前記結
   着樹脂が少なくとも一般式（化１）、（化２）、（化
   ３）、（化４）で示される単量体を共重合してなる共重
   合体で、かつ前記結着樹脂の重量平均分子量Ｍｗが１０
   万〜５０万、重量平均分子量Ｍｗと数平均分子量Ｍｎの
   比Ｍｗ／Ｍｎが１０〜５０で構成され、かつ前記表面改
   質処理は少なくとも圧縮空気により前記磁性トナーを分
   散噴射する分散ノズルと、前記分散ノズルから噴射され
   た前記磁性トナーに熱風を当てるため前記熱風を放射す
   る熱風発生装置であるヒータと、を具備する表面改質装
   置により行われることを特徴とする磁性トナー。 【化１】 【化２】 【化３】 【化４】
2. 【請求項２】表面改質処理における表面改質装置のヒー
   タから放射される熱風の温度はヒータ内部において５０
   度〜６００度であることを特徴とする請求項１記載の磁
   性トナー。
3. 【請求項３】一般式（化３）で示される単量体は結着樹
   脂重量に対して０．０１〜１０重量％であることを特徴
   とする請求項１記載の磁性トナー。
4. 【請求項４】一般式（化４）で示される単量体は結着樹
   脂重量に対して０．０１〜１０重量％であることを特徴
   とする請求項１記載の磁性トナー。
5. 【請求項５】外添剤の添加量は磁性トナー重量に対して
   ０．１〜５重量部であることを特徴とする請求項１記載
   の磁性トナー。
6. 【請求項６】磁性体の添加量は磁性トナー重量に対して
   ２０〜６０重量％であることを特徴とする請求項１記載
   の磁性トナー。
7. 【請求項７】固定磁石を内包し移動する静電潜像保持体
   と、磁性トナーと、前記静電潜像保持体の表面に対向し
   前記固定磁石により磁気的に吸引させて前記磁性トナー
   を供給するトナー溜めと、少なくとも前記固定磁石の一
   部に対向した位置でかつ前記静電潜像保持体の表面と所
   定の間隙を有した位置に設置され、内部に磁石を有する
   電極ローラと、を有する現像行程と、前記静電潜像保持
   体上の静電潜像を可視像化したトナー像を静電力で転写
   材に移す転写行程と、転写時に一部前記静電潜像保持体
   に残留する前記磁性トナーを前記静電潜像保持体から除
   去するクリーニング行程と、前記クリーニング行程で除
   去された前記磁性トナーを再度前記現像行程に戻し再利
   用するトナーリサイクル行程と、を有する電子写真方法
   であって、 前記磁性トナーが少なくとも結着樹脂、磁性体、外添剤
   から構成され、かつ前記磁性トナーの製造は少なくとも
   混合と、混練と、粉砕と、分級と、外添処理と、前記分
   級後に熱風による表面改質処理とから構成され、前記結
   着樹脂が少なくとも一般式（化１）、（化２）、（化
   ３）、（化４）で示される単量体を共重合してなる共重
   合体で、かつ前記結着樹脂の重量平均分子量Ｍｗが１０
   万〜５０万、重量平均分子量Ｍｗと数平均分子量Ｍｎの
   比Ｍｗ／Ｍｎが１０〜５０で構成され、かつ前記表面改
   質処理が少なくとも圧縮空気により前記磁性トナーを分
   散噴射する分散ノズルと、前記分散ノズルから噴射され
   た前記磁性トナーに熱風を当てるため前記熱風を放射す
   る熱風発生装置であるヒータと、を具備する表面改質装
   置により行われる前記磁性トナーを用いることを特徴と
   する電子写真方法。 【化５】 【化６】 【化７】 【化８】
8. 【請求項８】表面改質処理における表面改質装置のヒー
   タから放射される熱風の温度はヒータ内部において５０
   度〜６００度であることを特徴とする請求項７記載の電
   子写真方法。
9. 【請求項９】一般式（化７）で示される単量体は結着樹
   脂重量に対して０．０１〜１０重量％であることを特徴
   とする請求項７記載の電子写真方法。
10. 【請求項１０】一般式（化８）で示される単量体は結着
    樹脂重量に対して０．０１〜１０重量％であることを特
    徴とする請求項７記載の電子写真方法。
11. 【請求項１１】外添剤の添加量は磁性トナー重量に対し
    て０．１〜５重量部であることを特徴とする請求項７記
    載の電子写真方法。
12. 【請求項１２】磁性体の添加量は磁性トナー重量に対し
    て２０〜６０重量％であることを特徴とする請求項７記
    載の電子写真方法。