JPH07120969A

JPH07120969A - 磁性トナーおよび電子写真方法

Info

Publication number: JPH07120969A
Application number: JP5269015A
Authority: JP
Inventors: Yasuhito Yuasa; 安仁湯浅
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-10-27
Filing date: 1993-10-27
Publication date: 1995-05-12

Abstract

(57)【要約】【目的】小型で高性能な現像法と廃トナーをリサイク
ルし、高画質が得られるようにする。【構成】固定された磁石102を内部に有する感光体ド
ラム101を用い、静電潜像を形成した後、非磁性電極ロ
ーラ108で非画像部の磁性トナー107を回収する現像法
と、廃トナーをリサイクルする輸送管115を有する。ま
た使用される磁性トナーの外添処理を減圧下で行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機，プリンタやフ
ァクシミリに用いられる磁性トナーおよび電子写真方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子写真装置はオフィスユースの
目的からパーソナルユースへと移行しつつあり、小型
化，メンテナンスフリー等を実現する技術が求められて
いる。そのため廃トナーのリサイクル等のメンテナンス
性やオゾン排気が少ない等の条件が必要となる。

【０００３】電子写真方法の複写機，プリンターの印字
プロセスを説明する。まず、画像形成のために感光体を
帯電する。帯電方法としては、従来から用いられている
コロナ帯電器を使用するもの、また、近年ではオゾン発
生量の低減を狙って導電性ローラを感光体に直接押圧し
た接触型の帯電方法等によって感光体表面を均一に帯電
する。感光体を帯電後、複写機であれば、複写原稿に光
を照射して反射光をレンズ系を通じて感光体に照射す
る。あるいは、プリンターであれば露光光源としての発
光ダイオードやレーザーダイオードに画像信号を送り、
光のオン−オフによって感光体に潜像を形成する。感光
体に潜像(表面電位の高低)が形成されると感光体は予め
帯電された着色粉体であるであるトナー(直径が５μm〜
15μm程度)によって可視像化される。

【０００４】トナーは感光体の表面電位の高低に従って
感光体表面に付着し、複写用紙に電気的に転写される。
すなわち、トナーは予め正または負に帯電しており、複
写用紙の背面からトナー極性と反対の極性の電荷を付与
して電気的に吸引する。これまで、この電荷付与方法と
しては帯電方法と同じくコロナ放電器が広く用いられて
きたが、オゾン発生量の低減のため近年では導電性ロー
ラを用いた転写装置が実用化されている。転写時には感
光体上のすべてのトナーが複写用紙に移るのではなく、
一部は感光体上に残留する。この残留トナーはクリーニ
ング部でクリーニングブレード等で掻き落とされ廃トナ
ーとなる。

【０００５】従来の電子写真方法で、特に一成分現像法
では、廃トナーは再利用されず廃棄されていた。昨今、
地球環境保護の点から、産業廃棄物の無制限な廃棄を規
制することの重要性が叫ばれている。トナーは粉体の消
耗品であり、不用意な廃棄は環境汚染につながる。その
ため、この廃棄物の再利用は重要課題である。

【０００６】また従来、電子写真方法で静電潜像を可視
像化する現像方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、感光体に直接現像剤を振りかける現像法として米国
特許第3105770号に示されるカスケード現像法が知られ
ている。カスケード現像法は、電子写真方法、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
流バイアスを印加し、一成分トナーを飛翔させ現像する
方法として米国特許第3866574号がある。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。

【０００７】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63−42256号公報に示さ
れるジャンピング現像法がある。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
ードを設置する。そして、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
スにより感光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63−42256号公報の技術思想は、画像部
および非画像部においてトナーが往復運動するという点
で前述の米国特許第3866574号と異なるものである。

【０００８】周知のように、これらの現像法に使用され
る静電荷現像用のトナーは一般的に、樹脂成分，顔料も
しくは染料からなる着色成分および可塑剤，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。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような現像法においては、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。さらに米国特許第3866574号の現
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
現象が発生した。さらに装置が複雑でコストが高いとい
う欠点もある。

【００１０】そこで、本発明者は現像器の小型化，高性
能化を実現できる電子写真方法(特開平５−72890号公
報)を提案した。この電子写真方法の現像器は、固定磁
石を内包した感光体と、この感光体と所定の間隙を設け
て対向する磁石を有するトナー回収電極ローラ(以下、
電極ローラという)により非画像部の不要トナーを除去
する構成である。そのため、この現像器はベタ画像を忠
実に再現し、またスリーブゴーストも発生せず、装置の
より一層の小型化，簡素化，低コストが可能になる方法
である。

【００１１】しかし、この現像器を用いて高画質化する
ためには、より高性能化されたトナー特性を必要とす
る。この現像器はトナーを薄層に規制する規制ブレード
を用いないため、トナーは層規制されずに感光体と電極
ローラとの狭ギャップの空間である現像場に搬送され
る。そのため、トナーが摩擦帯電して所望の電荷量を得
るために要する場所と空間が僅かしかなく、トナーは従
来以上に高帯電特性，高流動特性を必要とする。

【００１２】従来の一成分現像法や、二成分現像法で使
用されているトナーの流動性のレベルでは、ベタ黒画像
部や中間調画像部にむらが生じたり、また非画像部に地
かぶりが増加する。流動性の低いトナーにこの現象が顕
著に現われる。この原因は、流動性の低いトナーでは現
像部材との接触確率が低いため満足な摩擦帯電量が得ら
れない。またトナー間で摩擦帯電性にばらつきが生じ、
均一なトナー帯電性が得られない。しかし高流動性を保
持したトナーでは現像部材との接触性が均一になり、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。

【００１３】トナーの流動性を高めるために従来は、流
動性付与剤であるシリカ等の外添剤の添加量を増加させ
る手段がとられてきた。特公昭54−16219号公報に開示
されている。しかしシリカ等の外添剤を増量すると流動
性は添加量とともにある程度までは向上するが、限界が
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感光体に打ち込ま
れて傷が発生する。そして感光体上にシリカやトナーが
固着する、いわゆる感光体フィルミングが発生する。

【００１４】特に本発明に係る電子写真方法では、現像
時に感光体全体にトナーを付着させるため、従来の一成
分現像方法と比較してトナーと感光体が長く接触してい
る構成である。そのため浮遊シリカの発生を極力抑えな
いと感光体上にフィルミングが発生する。

【００１５】またシリカの浮遊物がベタ黒画像部に付着
し白点が発生する。このようにシリカ増量は弊害が多く
発生し、問題の解決にはならない。

【００１６】従来、シリカの外添処理法として、特開平
２−289859号公報や、特開昭53−58244号公報に記載さ
れている。しかし特開平２−289859号公報では撹拌の回
転数と時間を最適化しているだけで、これでは製造時の
安定性が得にくい。また条件がピンポイントとなってい
るため、製造仕様がシビアになってしまうし、条件の最
適化だけでは問題の解決にはならない。

【００１７】またシリカのような比重の軽い超微粉体
と、シリカに比較してかなり比重の重い磁性トナーとを
公知のヘンシェルミキサー等の混合手段では均一に混合
させることは非常に困難である。

【００１８】またシリカのような超微粉末は凝集しやす
く、外添処理する前にあらかじめ解砕して使用する必要
がある。しかし、このような超微粉末は解砕してもすぐ
凝集するため、外添処理するときには再凝集しており問
題の解決にはならない。

【００１９】また従来の磁性トナーでは結着樹脂中に磁
性体を内添している。トナーは粉砕されて微細化され
る。このとき結着樹脂よりも低抵抗の磁性体がトナー表
面に露出するため摩擦帯電で得られた電荷がリークしや
すく、磁性トナーは高帯電量が得られにくい。また、こ
の磁性体が結着樹脂との接触で逆極性トナーを発生しや
すくする欠点を有している。

【００２０】また近年、地球環境保護が大きな問題とな
っている。従来の複写機，レーザプリンタ，レーザ普通
紙ファックス等では現像工程で感光体上にトナーを現像
させ、転写工程でトナーを紙に転写する。このとき一部
のトナーは感光体上に残留する。その一部のトナーはク
リーニング工程で掻き落とされる。このクリーニングさ
れたトナーが廃トナーとなる。従来の方法、特に一成分
現像法ではほとんど廃トナーは廃棄され、リサイクルさ
れていない。

【００２１】廃トナーをリサイクルするときの課題は (1) 廃トナーがストレスにより流動性が低下したり、帯
電量が変動する。

【００２２】(2) 流動性が低下したトナー凝集物が現像
のトナー層規制ブレードで目詰まりする。

【００２３】があげられる。

【００２４】これはクリーニング工程で感光体から掻き
落とされた廃トナーを再度現像でリサイクルする際、従
来のトナーでは、廃トナーと現像器内の新しいトナーが
混合すると帯電量分布が不均一になり、逆極性トナーが
増加して、複写画像の品質が低下する。

【００２５】この要因の一つにシリカの凝集物の蓄積が
考えられる。つまりトナー中のシリカ凝集物が離脱して
クリーニングボックスに偏在する。これが蓄積されて廃
トナーの組成が徐々に変化して、帯電特性，流動特性に
影響を与えると考えられる。

【００２６】図４，図５は従来の一成分現像法による各
例の現像装置の概略図を示す。両図において、302は感
光体、301はトナー担持体である現像スリーブ、303はト
ナー層規制ブレード、304はトナーである。この現像器
は剛性体または弾性体等のトナー層規制ブレード303を
現像スリーブ301と狭ギャップ間隔、または接触して設
けて、現像スリーブ301上にトナー304の薄層を形成する
構成である。

【００２７】図４では弾性体のトナー層規制ブレード30
3を現像スリーブ301に一定の押圧力で接触させ、トナー
の薄層形成を行っている。また、図５では剛体のトナー
層規制ブレード303を現像スリーブ301と狭ギャップ間隙
に設けて設置されている。

【００２８】この構成では廃トナーをリサイクルする
と、廃トナーの凝集物が破線で示す円305内のトナー層
規制ブレード付近で目詰まりを起こし、白抜けが発生す
るため、これらが廃トナーをリサイクルしにくくしてい
る要因と考えられる。

【００２９】これでは資源の有効活用ができず、また地
球環境を汚染することにもなりかねない。すなわち、こ
の廃トナーをリサイクルし、資源の再活用は地球環境保
護するための急務な課題である。

【００３０】本発明は上記問題点に鑑み、装置のより一
層の小型化，簡素化，低コスト、そしてリサイクルを可
能とする現像法において、高画像濃度，低地かぶりの高
画質を実現するために、高流動性，高帯電性を有する磁
性トナーおよび電子写真方法の提供を目的とする。

【００３１】また、シリカ凝集物による感光体への傷の
発生を防止でき、さらに感光体へのフィルミングを防止
できる磁性トナーおよび電子写真方法の提供を目的とす
る。

【００３２】また廃トナーをリサイクルしてもトナーの
帯電量，流動性低下がなく凝集物を生じない磁性トナー
および電子写真方法の提供を目的とする。

【００３３】また磁性トナーの長寿命化が図られ、リサ
イクル現像を可能とし、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および電子写真方法の提供を
目的とする。

【００３４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
し、目的を達成するため、本発明の磁性トナーは、少な
くとも結着樹脂、磁性体から構成されるトナー母体粒子
に、外添剤を混合し付着させる外添処理が、少なくとも
一定容積の混合槽と、粉体にせん断力を与える回転可能
な撹拌翼から構成される混合装置を用い、前記混合槽内
を減圧して行うことを特徴とする。

【００３５】また、本発明の画像形成方法は、前記磁性
トナーを用い、固定磁石を内包し移動する静電潜像保持
体と、トナーホッパーと、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、内部に磁石を有するトナー
回収電極ローラとを有し、前記静電潜像保持体に静電潜
像を形成した後、前記トナーホッパー内に位置する前記
静電潜像保持体の表面に前記磁性トナーを磁気的に吸引
し、前記静電潜像保持体の表面に前記磁性トナーを担持
させ、前記静電潜像保持体を移動させ、前記トナー回収
電極ローラに対向させ、前記静電潜像保持体の画像部に
磁性トナーを残し、非画像部の磁性トナーは前記トナー
回収電極ローラで回収する構成の現像工程と、前記静電
潜像保持体上の静電潜像を可視像化した前記磁性トナー
を静電力で転写紙に移す転写工程と、前記転写工程時に
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工程と、前
記クリーニング工程で除去された前記磁性トナーを再度
前記現像工程に戻し再利用するトナーリサイクル工程と
を有することを特徴とする。

【００３６】

【作用】本発明に係る磁性トナーは、混合，混練，粉
砕，外添処理、必要に応じて分級処理される。

【００３７】すなわち、本発明に係る磁性トナーは粉砕
処理、または必要時応じて分級処理されたトナー微粉末
に外添剤が外添処理される。

【００３８】外添処理は一定容積の混合槽内に粉体を撹
拌する撹拌翼が設けられ、混合槽内を減圧して外添処理
を行う。減圧にする処理は公知の方法が用いられる。

【００３９】シリカ微粉末のような非常に嵩密度の小さ
い粉体は撹拌動力がかけにくく、凝集をほぐすことが困
難であり、均一な混合処理ができない。シリカの解砕を
強くするために撹拌強度を強くすると、トナー微粉末に
余計なストレスがかかり、撹拌翼にトナーが融着した
り、トナーが溶融して大きな粒径の塊が発生する。強度
を弱めると処理時間を増加させる必要があり、生産効率
が低下する。

【００４０】減圧下で混合することにより、粉体層の中
の空気を取り除くため見かけの比重が大きくなり、混合
に必要なせん断力を有効に与えることができる。そのた
め、シリカ微粒子の解砕が十分に行え、かつ比重の異な
るトナー微粉末とシリカ微粒子が均一に混合処理でき
る。

【００４１】その結果、トナーに高帯電特性と高流動特
性を付与することができる。

【００４２】本発明に係る磁性トナーは、特に絶縁性一
成分トナーが好ましい。一成分トナーを用いると二成分
現像法で必要なキャリアとトナーとの混合撹拌機構やト
ナー濃度制御が不必要になるため装置構成が簡略化でき
る。

【００４３】本発明に係る磁性トナーは、減圧下で外添
処理を施すと、高帯電量が得られ、また逆極性トナーの
発生が極めて低く抑えられていることが判明した。これ
はシリカがトナー表面に均一に付着しているため、逆極
性トナーの発生に影響している磁性体粒子を実質的に被
覆したためと考えられる。

【００４４】そのため高画像濃度が得られ、文字周辺の
トナーの飛び散りがなく鮮明な画像が得られ、有効性が
極めて大きいことがわかった。

【００４５】またトナーの流動性が低いと非画像部のト
ナーが静電潜像保持体に強く付着し除去できず、地かぶ
りとなって画像を劣化させる。またベタ黒画像部にムラ
が発生することがわかった。外添剤シリカを増量してト
ナーの流動性を上げると、静電潜像保持体へのトナーの
非静電的付着力が小さくなり、地かぶりの減少と、画像
濃度の増加，ベタ黒画像部のムラが解消される傾向にあ
る。しかし感光体へのシリカのフィルミングや、シリカ
凝集物のベタ黒画像部への白点付着等の課題が発生して
いる。

【００４６】ところで、本発明に係る電子写真方法で
は、現像時に感光体全面にトナーを付着させるため、従
来の一成分現像方法と比較してトナーと感光体が長く接
触している構成である。そのため、感光体表面に傷が付
きやすくし、また感光体にフィルミングが発生しやすく
なる。また転写手段が弾性体ローラで、これが感光体と
当接しているため、さらに感光体に傷を付きやすくして
いる。これにはシリカ凝集物の影響が大きい。

【００４７】しかし本発明に係る磁性トナーでは、減圧
下で外添処理を施しているため、シリカ凝集物の発生は
なく、トナー表面に均一に付着している。そのため従来
のトナーに比べて浮遊シリカが極めて少なく、感光体へ
の傷やフィルミングの発生は皆無である。

【００４８】シリカの添加量は磁性トナー100重量部に
対して0.1〜5.0重量部が好ましい。トナー同士の凝集を
防ぐために0.1重量部以上の添加量が必要で、5.0重量部
以上だと浮遊シリカが増加する。本発明では外添剤に疎
水性シリカを用いたが、他の公知の無機微粉末，有機微
粉末の外添剤を用いてもよい。

【００４９】本発明に係る磁性トナーは高い流動性が得
られる。さらに現像器内や、クリーニングブレードから
受けるストレスに対して、シリカの付着状態が安定して
おり、流動性，帯電量の変動がなく、極めて安定してい
る。

【００５０】次に、本発明に係る電子写真方法は、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磁性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。

【００５１】すなわち本発明に提示した電子写真方法
は、カスケード現像法に静電潜像保持体内部に磁石を設
置し、電極に交流電圧を印加し、より小型高性能化した
ものである。

【００５２】本発明では、最初に磁性トナーが静電潜像
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。電極ローラ部は磁性トナーをトナーホッパー内で
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、磁性トナーをトナーホッパーか
ら現像部まで担持し運ぶのは静電潜像保持体である。電
極ローラは磁性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。

【００５３】さらに本発明に係る電子写真方法では、転
写した残りの磁性トナーを現像でリサイクルする構成で
ある。弾性体ウレタン等のクリーニングブレードで転写
した残りの磁性トナーが感光体ドラムから掻き落とされ
て廃トナーとなる。このときトナーには強いストレスが
かかる。このとき、クリーニング方法は弾性体ブレード
に限らず、金属剛体ローラ，ファーブラシ等の方法でも
同様のストレスを受ける。廃トナーをリサイクルさせて
も画質を安定にするため、廃トナーも高帯電量，高流動
性を維持させる必要がある。

【００５４】上記した構成により、高帯電量，高流動性
の磁性トナーを用いることにより、より一層の装置の小
型化，簡素化，低コストが可能な現像法で、高濃度，低
地かぶりの高画質が実現できる。またリサイクルされる
廃トナーも高流動性，高帯電性が維持できるため、廃ト
ナーのリサイクルが可能となり、廃棄が不要でリサイク
ルにより地球環境汚染防止と資源の再活用を可能にする
磁性トナーおよび電子写真方法を提供することができ
る。

【００５５】

【実施例】本発明に係る磁性トナーは少なくとも結着樹
脂，磁性体，外添剤から構成される。

【００５６】本発明に係る磁性トナーの結着樹脂はビニ
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−メチルスチレン，P−クロル
スチレン等のスチレンおよびその置換体、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，アクリル酸ヘキシル，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
ボン酸およびその置換体等がある。

【００５７】またこれらの共重合体の製造方法として塊
状重合，溶液重合，懸濁重合，乳化重合などの公知の重
合法が採用される。

【００５８】本発明に係る磁性トナーに使用する共重合
体は、スチレン系成分を好ましくは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、トナーの溶融特性が劣り、定着性が不十分にな
るし、粉砕性が悪化する。

【００５９】本発明に係る磁性トナーは前記のごとき結
着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、あるいは共重合体
を使用することもできる。例えばポリエステル系樹脂，
エポキシ系樹脂，ポリウレタン系樹脂等がある。

【００６０】本発明に係る磁性トナーには必要に応じて
他の公知の外添剤を添加する。外添剤の好ましい材料と
しては疎水性シリカ，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。例えば疎水性シ
リカは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。

【００６１】また本発明に係る磁性トナーにはポリテト
ラフルオロエチレンの微粒子が添加される。クリーニン
グ性向上と、感光体のフィルミング防止効果に効果があ
るが、本発明の外添処理において、少量の添加量でその
効果が一層強く引き出すことが判明した。

【００６２】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，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
ベンガルやこれらの混合物があり、電荷量，着色に必要
な量が配合される。

【００６３】さらに本発明に係る磁性トナーは、必要に
応じてＷＡＸ等の離型剤がさらに配合される。さらに必
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。

【００６４】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15〜70重量％が好ましい。添加量が15重量％以下
ではトナー飛散が増加する傾向にあり、70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。

【００６５】本発明に係る磁性トナーは以下の方法で製
造される。

【００６６】トナーは混合，混練，粉砕，外添処理、必
要に応じて分級処理される。また重合法等の他の方式も
用いてもよい。

【００６７】混合処理は結着樹脂，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
る処理で、公知の処理方法が用いられる。

【００６８】混練処理では混合処理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。こ
のときの混練としては公知の加熱混練機を用いて行うこ
とができる。加熱混練機としては、三本ロール型，一軸
スクリュー型，二軸スクリュー型，バンバリーミキサー
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
用することができる。混練処理によって得られた塊をカ
ッターミル等で粗粉砕する。

【００６９】粉砕処理ではジェットミル粉砕機等により
細かく砕く。さらに必要に応じて分級処理では気流式分
級機で微粉粒子をカットして、所望の粒度分布が得られ
る。このとき機械式による粉砕，分級も可能である。例
えば固定したステータと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
回転するローラ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。

【００７０】本発明に係る磁性トナーは粉砕処理、また
は必要に応じて分級処理されたトナー微粉末に外添剤が
外添処理される。

【００７１】以下、本発明の各実施例の磁性トナーにつ
いて図面を参照しながら説明する。

【００７２】(実施例１)(表１)に本発明の磁性トナーＡ
１の材料組成の一実施例を示し、少なくとも結着樹脂，
磁性体および外添剤から構成され、少量の電荷制御剤，
離型剤を含む。

【００７３】

【表１】

【００７４】本発明の磁性トナーの製造について説明す
る。(表１)に示した混合物をヘンシェルミキサーＦＭ２
０Ｂ(三井三池社製)にて混合する。その混合物を二軸混
練押出機ＰＣＭ３０(池貝鉄工社製)にて加熱混練する。
混練物を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)にて微粉砕を行う。粉砕物を気流分
級機ＤＳ２型(日本ニューマティック工業社製)にて微粉
をカットする。以上の処理により平均粒径８μmの粒子
が得られた。その後、無機微粉末の疎水性シリカを図２
に示す外添混合装置にて混合し外添処理した。

【００７５】図１は本発明の一実施例の磁性トナーを製
造する外添混合装置の主要部を示す断面図である。図１
において、１は一定容積の混合槽で、約20Ｈである。２
は粉体を撹拌する撹拌翼、３は撹拌翼２を回転させるモ
ータ、４は軸部のエアーシール、５は油拡散の真空ポン
プ、６はフィルター、７は磁性トナー、８はエアー発生
装置である。混合槽１の上部にフィルター６を介して真
空ポンプ５に接続し、減圧する。

【００７６】真空度は2.66×10⁴Ｐa以下で、望ましくは
1.33×10⁴Ｐa以下である。2.66×10⁴Ｐa以上の真空度で
あると、シリカの凝集物が残存し、十分なトナー特性が
得られない。

【００７７】本実施例では約1.33×10⁴Ｐaで行った。

【００７８】図２は本発明の一実施例における磁性トナ
ーの概略断面図を示し、図２において、21は結着樹脂、
22は磁性体粒子、23は電荷制御剤、24は離型剤、25は疎
水性シリカである。

【００７９】本発明の磁性トナーＡ１の物性値を(表２)
に示す。

【００８０】

【表２】

【００８１】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。帯電量は
ブローオフ法で測定した。測定条件はノンコートフェラ
イトキャリアとトナー濃度10％で混合し、100mlのポリ
エチレンボトルに入れ、回転数60rpmで10分間撹拌し
た。

【００８２】磁性トナーＡ１が明らかに高流動性，高帯
電性を示していることがわかる。

【００８３】図３は本発明の一実施例の電子写真方法が
使用される電子写真装置の主要部を示す断面図であり、
この現像方法は一成分現像方法を用いている。図３にお
いて、101はフタロシアニンをポリエステル系バインダ
樹脂に分散した有機感光体ドラム(以下、感光体とい
う)、102は感光体101と同軸で固定された磁石、103は感
光体101をマイナスに帯電するコロナ帯電器、104は感光
体101の帯電電位を制御するグリッド電極、105は信号光
である。露光後の潜像を可視像化するための現像装置の
構成の各部において、107は磁性一成分トナー(以下、磁
性トナーという)、106は感光体101表面に磁性トナー107
を供給するトナーホッパー、108は感光体101とギャップ
を開けて設定した非磁性電極ローラ(以下、電極ローラ
という)、109は電極ローラ108の内部に設置された磁
石、110は電極ローラ108に電圧を印加する交流高圧電
源、111は電極ローラ108上のトナーを掻き落すためのポ
リエステルフィルム製のスクレーパであり、電極ローラ
108の非画像部の余分なトナーを回収する。

【００８４】113はトナーホッパー106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感
光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。

【００８５】114は転写残りの廃トナーを掻き落とすク
リーニングブレード、116は一時的に廃トナーを貯める
クリーニングボックス、115は廃トナーを現像装置のト
ナーホッパー106に送る輸送管で、転写残りの廃トナー
リサイクルの工程である。輸送の方式はエアーを使う方
式、渦巻状に送る方式、磁気的，振動式等の方法が考え
られるが、限定はしない。クリーニングブレードに弾性
体ウレタンブレードを用いたが、バイアス印加したファ
ーブラシや、導電性金属ローラでも同様の結果となる。

【００８６】ここで、上記感光体101表面での磁束密度
は600Gsである。電極ローラ108内部の磁力の方を強くし
て搬送性を向上させた。また図中に示す感光体101内部
の磁石102の磁極角θは15度に設定した。感光体101の直
径は30mmで、周速60mm／ｓで図中のＡ矢印の方向に回転
させ用いた。電極ローラ108の直径は16mmで、周速40mm
／ｓで感光体101の進行方向とは逆方向(図中のＢ矢印方
向)に回転させ用いた。感光体101と電極ローラ108との
ギャップは300μmに設定した。

【００８７】感光体101をコロナ帯電器103(印加電圧−
4.5kV、グリッド電極104の電圧−500Ｖ)で、−500Ｖに
帯電させた。この感光体101にレーザの信号光105を照射
し、静電潜像を形成した。このとき感光体101の露光電
位は−90Ｖであった。この感光体101表面上に、磁性ト
ナー107をトナーホッパー106内で磁石により付着させ
た。次に感光体101を電極ローラ108の前を通過させた。
感光体101の未帯電域の通過時には、電極ローラ108には
交流高圧電源110により、０Ｖの直流電圧を重畳した750
Ｖ0-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、−500Ｖに帯電し静電潜像
が書き込まれた感光体101の通過時には、電極ローラ108
には交流高圧電源110により、−350Ｖ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。すると感光体101の帯電部分
に付着した磁性トナー107は電極ローラ108に回収され、
感光体101上には画像部のみのネガポジ反転した磁性ト
ナー像が残った。Ｂ矢印方向に回転する電極ローラ108
に付着した磁性トナー107は、スクレーパ111によって掻
き取り、再びトナーホッパー106内に戻し、次の像形成
に用いた。こうして感光体101上に得られたトナー像
を、転写チャージャ112によって転写用紙に転写した
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。

【００８８】図３に示した電子写真装置を用いて、本発
明の磁性トナーＡ１で複写テストを行った。画像濃度を
反射濃度計(マクベス社)で測定し、評価を行った。その
結果、横線の乱れやトナーの飛び散りがなく、ベタ黒画
像面が均一で濃度が1.4の16／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。画像濃度1.4以
上の高濃度の画像が得られた。非画像部の地かぶりは発
生していない。

【００８９】そして廃トナーリサイクルを行いながら、
10,000枚の長期複写テストを行った。10,000枚後の磁性
トナ−の流動性の低下はなく、高い電荷量を維持し、感
光体上にフィルミングの発生は起こっていない。初期の
画像に比べて遜色のない高濃度，低地かぶりの複写画像
が得られた。磁性トナーのリサイクル性も良好に行え
た。

【００９０】(表３)に初期と10,000枚複写テスト後の磁
性トナーの流動性と画像濃度を示している。

【００９１】

【表３】

【００９２】トナーＡ１は流動性(静嵩密度)，画像濃度
とも変化が少なく安定した特性を示していることがわか
る。

【００９３】(実施例２)(表４)に本発明の磁性トナーＡ
２の材料組成の一実施例を示し、実施例(表１)とは、外
添剤にポリテトフルオロエチレン微粒子を含む点が異な
る。

【００９４】

【表４】

【００９５】図３に示した電子写真装置を用いて、本発
明の磁性トナーＡ２で複写テストを行った。画像濃度を
反射濃度計(マクベス社)で測定し、評価を行った。その
結果、横線の乱れやトナーの飛び散りがなくベタ黒画像
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。画像濃度1.4以
上の高濃度の画像が得られた。非画像部の地かぶりは発
生していない。

【００９６】そして廃トナーリサイクルを行いながら、
10,000枚の長期複写テストを行った。10,000枚後のトナ
ーの流動性の低下はなく、高い電荷量を維持し、感光体
上にフィルミングの発生は起こっていない。初期の画像
に比べて遜色のない高濃度，低地かぶりの複写画像が得
られた。磁性トナーのリサイクル性も良好に行えた。

【００９７】(比較例１)外添処理を常圧で行った以外は
実施例１と同様の組成，処方で磁性トナーＢ１を試作し
た。

【００９８】磁性トナーＢ１が低流動性，低帯電量を示
していることがわかる。

【００９９】図３に示した電子写真装置を用いて、磁性
トナーＢ１で複写テストを行った。画像濃度を反射濃度
計(マクベス社)で測定し、評価を行った。その結果、ト
ナーの飛び散りが多く、ベタ黒画像にむらが発生し、低
画像濃度で、地かぶりが多く実用的な画像は得られなか
った。

【０１００】長期複写テストにおいてトナーの流動性の
低下が著しく発生し、画像濃度が低下し、非画像部の地
かぶりが増加した。また感光体への傷の発生が著しく、
またフィルミングも発生し、実用的な画像は得られなか
った。

【０１０１】初期と10,000枚複写テスト後のトナーの流
動性と画像濃度を(表３)に示している。流動性，画像濃
度とも劣化していることがわかる。

【０１０２】(比較例２)磁性体の添加量を10重量％とし
た以外は実施例１と同様の組成でトナーを試作した。ト
ナー飛散が多く実用的な特性は得られなかった。

【０１０３】(比較例３)磁性体の添加量を80重量％とし
た以外は実施例１と同様の組成でトナーを試作した。帯
電量が低く、地かぶりが多く実用的な特性は得られなか
った。

【０１０４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁性トナ
ーは減圧下で混合することにより、粉体層の中の空気を
取り除くため見かけの比重が大きくなり、混合に必要な
せん断力を有効に与えることができる。そのため、シリ
カ微粒子の解砕が十分に行え、かつ比重の異なるトナー
微粉末とシリカ微粒子が均一に混合処理できる。その結
果、トナーに高帯電特性と高流動特性を付与することが
できる。

【０１０５】また、本発明の電子写真方法は、前記磁性
トナーを用い、固定磁石を内包し移動する静電潜像保持
体と、静電潜像保持体の表面と所定の間隙を有した一に
設置され、内部に磁石を有する電極ローラを有する電極
ローラからなる現像工程と、クリーニング工程と、廃ト
ナーリサイクル工程を有し、高性能，小型，低コスト現
像法において、高濃度，低地かぶりの高画質を実現でき
る。

【０１０６】また廃トナーリサイクルによっても画像濃
度の低下がなく、感光体のフィルミングが発生せず長寿
命化が図られ、再利用により地球環境汚染防止と資源の
再活用を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の磁性トナーを製造する外添
混合装置の主要部を示す断面図である。

【図２】本発明の一実施例における磁性トナーの概略断
面図である。

【図３】本発明の一実施例の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である。

【図４】従来の現像装置の概略図である。

【図５】従来の現像装置の概略図である。

【符号の説明】

１…混合槽、２…撹拌翼、３…モータ、４…エア
ーシール、５…真空ポンプ、６フィルター、７，
107…磁性トナー、８…エアー発生装置、 21…結着
樹脂、 22…磁性体粒子、 23…電荷制御剤、 24…離
型剤、 25…疎水性シリカ、 101…有機感光体ドラ
ム、 102…有機感光体ドラムに内包された固定の磁
石、 103…コロナ帯電器、 104…グリッド電極、 10
6…トナーホッパー、 108…非磁性電極ローラ、 109
…非磁性電極ローラ内部に設置された磁石、 111…ス
クレーパ、 114…クリーニングブレード、 115…廃ト
ナーリサイクルの輸送管、 116…クリーニングボック
ス。

───────────────────────────────────────────────────── 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 15/08 １１１ 15/09 １０１ 21/10 Ｇ０３Ｇ 9/08 ３７５３８１ 6605−2Ｈ 21/00 ３１０ 6605−2Ｈ３２６

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性トナーは少なくとも結着樹脂，磁性
体から構成されるトナー母体粒子に、外添剤を混合し付
着させる外添処理が、少なくとも一定容積の混合槽と、
粉体にせん断力を与える回転可能な撹拌翼から構成され
る混合装置を用い、前記混合槽内を減圧して行い形成し
たことを特徴とする磁性トナー。
【請求項２】前記混合槽内の圧力が2.66×10⁴Ｐa以下
で外添処理されることを特徴とする請求項１記載の磁性
トナー。
【請求項３】前記磁性体の添加量が磁性トナー重量に
対し、15〜70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。
【請求項４】前記外添剤が少なくとも二酸化珪素微粒
子から構成されることを特徴とする請求項１記載の磁性
トナー。
【請求項５】前記外添剤が少なくともポリテトラフル
オロエチレン微粒子から構成されることを特徴とする請
求項１記載の磁性トナー。
【請求項６】前記磁性トナーは一成分トナーであるこ
とを特徴とする請求項１記載の磁性トナー。
【請求項７】固定磁石を内包し移動する静電潜像保持
体と、トナーホッパーと、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、内部に磁石を有するトナー
回収電極ローラとを有し、前記静電潜像保持体に静電潜
像を形成した後、前記トナーホッパー内に位置する前記
静電潜像保持体の表面に前記磁性トナーを磁気的に吸引
し、前記静電潜像保持体の表面に前記磁性トナーを担持
させ、前記静電潜像保持体を移動させ、前記トナー回収
電極ローラに対向させ、前記静電潜像保持体の画像部に
磁性トナーを残し、非画像部の磁性トナーは前記トナー
回収電極ローラで回収する構成の現像工程と、前記静電潜像保持体上の静電潜像を可視像化した前記磁
性トナーを静電力で転写紙に移す転写工程と、前記転写工程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
ニング工程と、前記クリーニング工程で除去された前記磁性トナーを再
度前記現像工程に戻し再利用するトナーリサイクル工程
とを有することを特徴とする電子写真方法。
【請求項８】少なくとも結着樹脂，磁性体から構成さ
れるトナー母体粒子に、外添剤を混合し付着させる外添
処理が、少なくとも一定容積の混合槽と、粉体にせん断
力を与える回転可能な撹拌翼から構成される混合装置を
用い、前記混合槽内を減圧して行う第１項記載の磁性ト
ナーを用いることを特徴とする請求項７記載の電子写真
方法。
【請求項９】クリーニング工程で、クリーニング手段
が弾性体ウレタンブレードであることを特徴とする請求
項７記載の電子写真方法。
【請求項１０】クリーニング工程で、クリーニング手
段がバイアス印加したファーブラシであることを特徴と
する請求項７記載の電子写真方法。
【請求項１１】クリーニング工程で、クリーニング手
段がバイアス印加した導電性金属ローラであることを特
徴とする請求項７記載の電子写真方法。