JPH07152196A

JPH07152196A - 電子写真用トナー

Info

Publication number: JPH07152196A
Application number: JP5300486A
Authority: JP
Inventors: Masanori Fujii; 正憲藤井; Mikio Azuma; 幹雄東; Yusuke Takada; 裕介高田; Takeshi Arakawa; 健荒川; Hiroaki Yamaguchi; 弘明山口; Koji Kuramasu; 浩二倉増
Original assignee: Mita Industrial Co Ltd
Current assignee: Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Priority date: 1993-11-30
Filing date: 1993-11-30
Publication date: 1995-06-16
Anticipated expiration: 2017-06-10
Also published as: JP3290273B2

Abstract

(57)【要約】【目的】とくにアモルファスシリコン感光体の表面酸
化層を確実に研磨、除去して、画像流れを十分に防止す
るとともに、良好な画像を形成し得る電子写真用トナー
を提供する。【構成】トナー粒子に、平均粒径０．１〜２μｍのア
ルミナ粒子と、平均粒径０．１〜２μｍのマグネタイト
粒子とを外添した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真用トナーに関
し、より詳細には、アモルファスシリコン感光体を用い
た画像形成装置に好適に使用される、電子写真用トナー
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】静電式複写機やレーザービームプリンタ
等の画像形成装置においては、まず、感光体の表面を一
様に帯電（帯電工程）させた後、露光して、当該感光体
の表面に静電潜像を形成する（露光工程）。つぎに、こ
の感光体の表面に、現像装置によって現像剤を接触させ
る。そうすると、現像剤中に含まれるトナーが静電潜像
に静電付着して、静電潜像がトナー像として顕像化され
る（現像工程）。つぎにこのトナー像を、感光体表面か
ら紙上に転写（転写工程）して定着（定着工程）させる
と、静電潜像に対応した画像が紙の表面に形成される。
またトナー像が紙上に転写された後の感光体は、当該表
面に圧接させたクリーニングブレード等によって、表面
に残留するトナーを除去して、次の画像形成への準備が
なされる（クリーニング工程）。

【０００３】上記画像形成装置に使用される感光体とし
ては、従来より種々の光導電性材料からなるものが使用
されているが、そのうちアモルファスシリコンを用いた
感光体は、表面硬度がビッカース硬度（Ｈｖ）で２００
０程度ときわめて硬いため、信頼性の高い長寿命の感光
体を形成でき、しかも上記アモルファスシリコン系材料
は無公害物質であることから工業的にもすぐれている。

【０００４】しかしアモルファスシリコン感光体は、た
とえば帯電工程時等に発生するオゾンによって表面が酸
化されて表面酸化層が形成され、その表面酸化層が空気
中の水分を吸着することによって、電荷が感光体の面方
向にリークしやすくなり、その結果、形成画像にいわゆ
る画像流れが生じて画質が低下し、とくに形成画像の文
字等が読みにくくなるという問題があった。

【０００５】そこで、アモルファスシリコン感光体の表
面硬度が、前記のようにきわめて硬く、多少の研磨では
大きなダメージを受けないことを利用して、トナーと、
当該トナーを吸着した状態で現像装置内を循環するキャ
リヤとを含む二成分系の現像剤のうちトナーに研磨剤粒
子を外添して、表面酸化層を、たとえば現像工程やクリ
ーニング工程で、研磨剤粒子によって研磨し、除去する
ことが試みられている。

【０００６】また上記研磨剤粒子としては、アルミナ、
マグネタイト、酸化セリウム、チタン酸ストロンチウム
等の粒子を使用することが報告されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記のうちア
ルミナ（α−アルミナ）粒子は、硬度がビッカース硬度
（Ｈｖ）で２０００程度と高いため、たとえばゴム等か
らなるクリーニングブレードを傷つけやすく、その結
果、クリーニング不良のトナーが感光体表面に圧接、付
着して、画像黒点を発生するという問題があった。また
上記アルミナ粒子は、その体積固有抵抗値が１０¹⁵Ω・
cmと大きいため、トナーの帯電量を上昇させて、形成画
像の画像濃度を低下させるという問題もあった。

【０００８】またマグネタイト粒子は、硬度がビッカー
ス硬度（Ｈｖ）で５００程度と低いため、十分な研磨効
果を得るには多量に外添する必要があるが、その体積固
有抵抗値が１０³Ω・cmと小さいため、現像時に、感光
体の回転方向前方にトナーが流れて、形成画像に、いわ
ゆる前引きが生じるという問題があった。またマグネタ
イト粒子を研磨剤粒子として使用したトナーは、原因は
不明であるが、とくに１５℃以下の低温環境下で帯電量
が低下して、トナー飛散やカブリ等の不良を生じるとい
う問題もあった。

【０００９】さらに酸化セリウム粒子は、とくに長期間
使用した感光体に使用した際に研磨効果が不十分で、画
像流れを十分に防止することができず、またチタン酸ス
トロンチウム粒子は、トナー表面から離脱しやすく、転
写後も感光体の表面に多量に残留するので、感光体を傷
つけやすいという問題があった。本発明は、以上の事情
に鑑みてなされたものであって、とくにアモルファスシ
リコン感光体の表面酸化層を確実に研磨、除去して、画
像流れを十分に防止できるとともに、各種の画像不良を
生じることなく、良好な画像を形成することができる電
子写真用トナーを提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段および作用】上記課題を解
決するため、本発明者らは、前記従来の研磨剤粒子のう
ちアルミナ粒子とマグネタイト粒子をブレンドすること
を検討した。つまりアルミナ粒子は、硬度が高すぎると
ともに体積固有抵抗値が大きすぎるために前記のような
不都合を有しており、一方マグネタイト粒子は、硬度が
低すぎるとともに体積固有抵抗値が小さすぎるために前
記のような不都合を有しているので、両者をブレンドし
て、全体として適当な硬度すなわち研磨力と、適度な電
気抵抗すなわちトナーの帯電性を調整すれば、両者のも
つ短所を解消して、長所のみを引き出せると考えたので
ある。

【００１１】したがって本発明の電子写真用トナーは、
トナー粒子に、平均粒径０．１〜２μｍのアルミナ粒子
と、平均粒径０．１〜２μｍのマグネタイト粒子とを外
添したことを特徴とする。なお上記本発明の電子写真用
トナーにおいて、アルミナ粒子とマグネタイト粒子の割
合は、重量比で１：５〜５：１の範囲内であるのが好ま
しい。またアルミナ粒子とマグネタイト粒子の外添量の
合計は、トナー粒子１００重量部に対して１〜５重量部
であるのが好ましい。

【００１２】以下に本発明を説明する。本発明におい
て、研磨剤粒子として使用するアルミナ粒子およびマグ
ネタイト粒子は、いずれもその粒径が、前記のように
０．１〜２μｍの範囲内に限定される。両研磨剤粒子の
粒径が、たとえ一方でも０．１μｍを下回った場合に
は、当該小粒径の研磨剤粒子による研磨効果が低下し、
画像流れを防止できなくなる。

【００１３】逆に両研磨剤粒子の粒径が、たとえ一方で
も２μｍを超えた場合には、研磨剤粒子がトナー粒子か
ら離脱しやすくなり、トナーの帯電特性が悪化して、転
写効率の低下や画像かぶり、トナー飛散による画像形成
装置内部のよごれ等を生じる。上記両研磨剤粒子のうち
アルミナ粒子としては、α型、β型およびγ型の各結晶
型のものが、いずれも使用可能であるが、とくにアモル
ファスシリコン感光体の表面酸化層を確実に研磨、除去
するための十分な硬度を確保するには、α型のアルミナ
粒子が主として使用される。

【００１４】なお従来の電子写真用トナーに流動化剤や
帯電調整剤として外添される微小粒子にはアルミナも含
まれるが、この外添アルミナは、本発明において研磨剤
粒子として外添されるアルミナ粒子より粒径が著しく小
さい、たとえば気相法によって製造されたもの（日本ア
エロジル社製のもの等）であり、前述した、粒径が０．
１μｍ未満のものに相当するので、本発明における、粒
径０．１〜２μｍのアルミナ粒子とは区別される。なお
本発明の電子写真用トナーには、後述するように、上記
外添アルミナ等の微小粒子を、従来どおり、流動化剤や
帯電調整剤として外添することもできる。

【００１５】上記アルミナ粒子とブレンドされるマグネ
タイト粒子としては、天然にジテッ鉱として産する天然
品や、あるいは鉄、酸化鉄(III) 等を原料として合成さ
れる合成品等、従来公知の種々のマグネタイト粒子が使
用できる。アルミナ粒子とマグネタイト粒子の割合は本
発明ではとくに限定されないが、両研磨剤粒子の併用効
果を得るには、前記のように、重量比で１：５〜５：１
の範囲内であるのが好ましい。

【００１６】上記範囲よりアルミナ粒子の割合が小さい
と、マグネタイト粒子の短所がより強く現れ、形成画像
に前引きを生じたり、とくに低温環境下でトナー飛散や
カブリ等の不良を生じるおそれがある。逆にマグネタイ
ト粒子の割合が小さいと、アルミナ粒子の短所がより強
く現れ、形成画像に画像黒点を生じたり、あるいは形成
画像の画像濃度が低下したりするおそれがある。

【００１７】なお両研磨剤粒子の割合は、上記範囲内で
もとくに、重量比で１：３〜３：１の範囲内であるのが
より好ましい。また上記両研磨剤粒子の外添量の合計
は、トナー粒子１００重量部に対して１〜５重量部であ
るのが好ましい。両研磨剤粒子の外添量の合計が上記範
囲未満では、その添加効果が十分に得られず、アモルフ
ァスシリコン感光体の表面酸化層を十分に研磨、除去で
きないため、形成画像に流れが発生するおそれがある。
逆に、両研磨剤粒子の外添量の合計が上記範囲を超えた
場合には、トナー粒子からの研磨剤粒子の離脱量が増加
し、トナー帯電特性が悪化するため、転写効率が低下し
たり、トナー飛散による機内汚れ等が発生するおそれが
ある。

【００１８】上記両研磨剤粒子が外添されるトナー粒子
としては、従来より乾式現像法で使用されている公知の
トナーがいずれも使用可能である。かかるトナーは、通
常、定着用樹脂中に着色剤などの添加剤を分散させて製
造される。定着用樹脂としては、たとえばスチレン系重
合体、アクリル系重合体、スチレン−アクリル系重合
体、塩素化ポリスチレン、ホリプロピレン、アイオノマ
ー等のオレフィン系重合体、ポリ塩化ビニル、ポリエス
テル、ポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ジア
リルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、ポ
リビニルブチラール樹脂、フェノール樹脂、ロジン変性
フェノール樹脂、キシレン樹脂、ロジン変性マレイン酸
樹脂、ロジンエステルなどがあげられる。このうち、粉
砕および分子量分布の制御の容易さから、アクリル系重
合体またはスチレン−アクリル系重合体が好ましく、特
にスチレン−アクリル系重合体が好ましい。

【００１９】定着用樹脂中に分散される着色剤として
は、たとえばカーボンブラック、ランプブラック、クロ
ムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、ベ
スレンイエロー、キノリンイエロー、パーマネントオレ
ンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、
ウォッチャングレッド、パーマネントレッド、ブリリア
ントカーミン３Ｂ、ブリリアントカーミン６Ｂ、デュポ
ンオイルレッドピラゾロンレッド、リソールレッド、ロ
ーダミンＢレーキ、レーキレッドＣ、ローズベンガル、
アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイル
ブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブ
ルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオ
クサレート等またはC.I.Solvent Yellow 60 、C.I.Solv
ent Red 27、C.I.Solvent Blue 35 等の油溶性染料など
があげられる。これらの着色剤の添加量は、定着用樹脂
１００重量部に対して１〜３０重量部、好ましくは２〜
２０重量部である。

【００２０】着色剤以外の代表的な添加剤としては、電
荷制御剤、オフセット防止剤があげられる。電荷制御剤
は、トナーの摩擦帯電性を制御するために配合されるも
ので、正電荷制御用と負電荷制御用の２種がある。正電
荷制御用の電荷制御剤としては、塩基性窒素原子を有す
る有機化合物、たとえば塩基性染料、アミノピリン、ピ
リミジン化合物、多核ポリアミノ化合物、アミノシラン
類等や、上記各化合物で表面処理された充填剤等があげ
られる。

【００２１】負電荷制御用の電荷制御剤としては、ニグ
ロシンベース（CI5045）、オイルブラック（CI26150
）、ボントロンＳ、スピロンブラック等の油溶性染
料；スチレン−スチレンスルホン酸共重合体等の電荷制
御性樹脂；カルボキシ基を含有する化合物（たとえばア
ルキルサリチル酸金属キレート等）、金属錯塩染料、脂
肪酸金属石鹸、樹脂酸石鹸、ナフテン酸金属塩等があげ
られる。

【００２２】電荷制御剤の添加量は、定着用樹脂１００
重量部に対して０．１〜１０重量部、好ましくは０．５
〜８重量部である。オフセット防止剤は、トナーにオフ
セット防止効果を付与するために配合される。オフセッ
ト防止剤としては、脂肪族系炭化水素、脂肪族金属塩
類、高級脂肪酸類、脂肪酸エステル類もしくはその部分
ケン化物、シリコーンオイル、各種ワックス等があげら
れる。中でも、重量平均分子量が１０００〜１００００
程度の脂肪族系炭化水素が好ましい。具体的には、低分
子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン、パラフィ
ンワックス、炭素原子数４以上のオレフィン単位からな
る低分子量のオレフィン重合体、シリコーンオイル等の
１種または２種以上の組み合わせが適当である。

【００２３】オフセット防止剤の添加量は、定着用樹脂
１００重量部に対して０．１〜１０重量部、好ましくは
０．５〜８重量部である。磁性体粉末を添加すると、１
成分系現像剤としての磁性トナーが得られる。磁性体
は、磁場によってその方向に強く磁化される物質であっ
て、化学的に安定なものが望ましく、粒径は１μｍ以
下、とくに０．０１〜１μｍ程度の微粉末であるのがよ
い。代表的な磁性体としては、マグネタイト、ヘマタイ
ト、フェライト等の酸化鉄の他、鉄、コバルト、ニッケ
ルのような金属、あるいはこれら金属と、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
ジウムとの合金、あるいは混合物等があげられる。

【００２４】磁性体粉末の添加量は、定着用樹脂１００
重量部に対して２０〜３００重量部、好ましくは５０〜
１５０重量部である。その他、安定剤等の種々の添加剤
を、適宜の割合で配合してもよい。上記トナー粒子を、
前述した２種の研磨剤粒子で処理するには、必要量のト
ナー粒子および研磨剤粒子と、その他の外添剤とを全て
混合機に投入して一度に表面処理を行えばよい。

【００２５】研磨剤粒子以外の外添剤としては、前記の
ように従来の電子写真用トナーにおいて、流動化剤や帯
電調整剤として使用されている、シリカ、酸化チタンま
たはアルミナの微小粒子（粒径が０．１μｍよりかなり
小さいもの）が、いずれも使用可能である。これら外添
剤の粒径はとくに限定されないが、ＢＥＴ比表面積で表
して、２０〜４００ｍ²／ｇ、好ましくは５０〜２００
ｍ²／ｇである。また、これらの外添剤の添加量はトナ
ー１００重量部に対して０．０５〜２重量部、好ましく
は０．１〜１重量部である。添加量が２重量部を超える
と、フィルミングやチャーヂャ汚れが発生することにな
り、０．０５重量部未満ではトナーの流動性が不足する
ことになるため、いずれも好ましくない。

【００２６】かくして得られる本発明の電子写真用トナ
ーは、一成分現像剤および二成分現像剤のいずれにも好
適に使用される。一成分現像剤として使用する場合に
は、磁性体を含有するまたは含有しないトナー粒子を上
記のようにして表面処理した本発明の電子写真用トナー
をそのまま使用すればよい。

【００２７】一方、二成分現像剤を得るには、上記のよ
うにして表面処理した本発明の電子写真用トナーをキャ
リヤと混合すればよい。キャリヤとしては、たとえばガ
ラスビーズや、酸化または未酸化の鉄粉、フェライト、
コバルトなどの磁性体粒子、あるいはその表面を合成樹
脂（アクリル系、フッ素系、シリコーン系、ポリエステ
ル系などの樹脂）で被覆したもの等が使用される。かか
るキャリヤは、一般に５０〜２０００μｍの粒径を有し
ている。二成分現像剤を用いる場合には、トナー濃度は
２〜１５重量％であるのが好ましい。

【００２８】

【実施例】以下に本発明を、実施例、比較例に基づき説
明する。実施例１〜５、比較例３，４〈トナー粒子の製造〉定着用樹脂としてのスチレン−ア
クリル系共重合体の８５重量部と、カーボンブラックの
１０重量部と、オフセット防止剤（離型剤）としての低
分子量ポリプロピレンの３重量部と、電荷制御剤として
の含クロムアゾ系染料の２重量部とを溶融、混練し、粉
砕した後、分級して、平均粒径１０μｍのトナー粒子を
製造した。〈電子写真用トナーの製造〉上記トナー粒子の製造で得
たトナー粒子の１００重量部と、流動化剤としての疎水
性シリカの０．５重量部と、下記表１に示す配合量のア
ルミナ粒子（平均粒径０．６μｍ）およびマグネタイト
粒子（平均粒径０．６μｍ）とを、ヘンシェルミキサー
にて十分に攪拌、混合し分散させて、電子写真用トナー
を得た。

【００２９】

【表１】

【００３０】実施例６，７、比較例１，２平均粒径０．６μｍのアルミナ粒子およびマグネタイト
粒子に代えて、下記表２に示す平均粒径のアルミナ粒子
の１．２５重量部、およびマグネタイト粒子の１．２５
重量部を外添したこと以外は、実施例１〜５と同様にし
て、電子写真用トナーを得た。

【００３１】

【表２】

【００３２】比較例５平均粒径０．６μｍのアルミナ粒子に代えて、気相法に
より製造された、粒径０．０２μｍのアルミナ微粒子
（日本アエロジル社製の商品名アルミナ−Ｃ）の１．２
５重量部を、マグネタイト粒子（平均粒径０．６μｍ）
の１．２５重量部とともに外添したこと以外は実施例１
〜５と同様にして、電子写真用トナーを得た。

【００３３】上記各実施例、比較例の電子写真用トナー
を、平均粒径７０μｍのフェライトキャリヤと混合し
て、トナー濃度５重量％の二成分現像剤を作製した。そ
してこの二成分現像剤を使用して、以下の各試験を行っ
て、電子写真用トナーの特性を評価した。画像評価上記二成分現像剤を、アモルフアスシリコン製の感光体
に換装した静電式複写機（三田工業（株）製のＤＣ７０
８５改造機）にスタート現像剤として使用するととも
に、同じ実施例、比較例の電子写真用トナーを補給用ト
ナーとして使用して、１０万枚の連続複写を行った際
の、画像流れ、黒点および前引きの有無を、目視にて観
察した。

【００３４】画像濃度測定上記１０万枚目の複写画像の画像濃度（ＩＤ）を、反射
濃度計（東京電色社製のＴＣ−６Ｄ）を用いて測定し
た。ブローオフ帯電量測定上記１０万枚の連続複写を行った後の現像剤のブローオ
フ帯電量（μＣ／ｇ）を、東芝ケミカル社製のブローオ
フ帯電量測定器を用いて測定した。

【００３５】低温でのかぶり濃度測定１０万枚の連続複写を、１０℃の低温環境下で行った際
の、１０万枚目の複写画像の、余白部分のかぶり濃度
（ＦＤ）を、反射濃度計（東京電色社製のＴＣ−６Ｄ）
を用いて測定した。以上の結果を表３に示す。

【００３６】

【表３】

【００３７】上記表３の結果より、外添したアルミナ粒
子およびマグネタイト粒子の粒径が、いずれも０．１μ
ｍ未満である比較例１の電子写真用トナーは、画像流れ
が発生した。また画像濃度がわずかながら低下した。ま
たアルミナ粒子およびマグネタイト粒子の粒径が、いず
れも２．０μｍを超える比較例２の電子写真用トナー
は、画像黒点および前引きが発生するとともに、低温で
のかぶり濃度が上昇した。また帯電量がわずかに低下し
た。

【００３８】アルミナ粒子を含有しない比較例３の電子
写真用トナーは、前引きが発生するとともに、低温での
かぶり濃度が著しく上昇した。また、マグネタイト粒子
を含有しない比較例４の電子写真用トナーは、画像黒点
が発生するとともに、画像濃度が大きく低下した。また
帯電量が大きく上昇した。

【００３９】さらにアルミナ粒子に代えて、従来のトナ
ーにおいて流動化剤や帯電調整剤として使用されている
アルミナの微小粒子を添加した比較例５の電子写真用ト
ナーは、画像流れおよび前引きが発生するとともに、低
温でのかぶり濃度が上昇した。また帯電量が低下した。
これに対し実施例１〜７の電子写真用トナーはいずれ
も、画像流れ、黒点および前引き等の画像不良が発生せ
ず、画像濃度が高くかつ低温でのかぶり濃度が低い良好
な画像を得ることができ、しかも十分な帯電量を有する
ものであった。

【００４０】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の電子写真用
トナーは、トナー粒子に、平均粒径０．１〜２μｍのア
ルミナ粒子と、平均粒径０．１〜２μｍのマグネタイト
粒子の２種類の研磨剤粒子を外添したものゆえ、とくに
アモルファスシリコン感光体の表面酸化層を確実に研
磨、除去して、画像流れを防止するとともに、良好な画
像を形成できるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者荒川健大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号三田工業株式会社内 (72)発明者山口弘明大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号三田工業株式会社内 (72)発明者倉増浩二大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号三田工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナー粒子に、平均粒径０．１〜２μｍの
アルミナ粒子と、平均粒径０．１〜２μｍのマグネタイ
ト粒子とを外添したことを特徴とする電子写真用トナ
ー。
【請求項２】アルミナ粒子とマグネタイト粒子の割合
が、重量比で１：５〜５：１の範囲内で、かつ両者の外
添量の合計が、トナー粒子１００重量部に対して１〜５
重量部である請求項１記載の電子写真用トナー。