JPH0728278A

JPH0728278A - 正帯電性磁性一成分トナー

Info

Publication number: JPH0728278A
Application number: JP5170306A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nakamura; 高士中村; Tetsuya Okuma; 徹也大熊
Original assignee: Toyo Ink Mfg Co Ltd
Current assignee: Artience Co Ltd
Priority date: 1993-07-09
Filing date: 1993-07-09
Publication date: 1995-01-31

Abstract

(57)【要約】【目的】正帯電性トナーを用いる一成分現像法におい
て、繰り返し印字を行った場合でも、画像濃度の低下が
なく、繰り返し印字を行った場合でも流動性の低下が起
こらず、常に均一なスリーブ層厚の形成から、安定した
画像が得られるトナーを提供すること。【構成】結着樹脂、磁性粉及び正荷電制御剤を主成分と
する一成分トナー粒子において、乾式コロイダルシリカ
と体積平均粒径が１〜２０μm の湿式シリカを含有する
ことを特徴とする正帯電性磁性一成分トナー。【効果】一成分現像法における正帯電性磁性トナーにお
いて、乾式コロイダルシリカと体積平均粒径が１〜２０
μｍの湿式シリカを併用して使用することにより、乾式
コロイダルシリカを単体で使用した場合の欠点を解決
し、流動性の向上及び帯電量の安定化から、安定して高
品質の画像を得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真法等の静電荷像
を可視化するための静電トナーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真プロセスとは、光導電現象を利
用して感光体上に静電潜像を形成し、トナーを静電気力
で静電潜像に付着させて可視像とするプロセスで、感光
紙上にトナー画像を直接形成する方法（ＣＰＣ）と、感
光体上に形成したトナー画像を記録紙に転写する方法
（ＰＰＣ）の２種類がある。電子写真の現像方式には乾
式現像法と湿式現像法があり、主な乾式現像法として
は、カスケード現像法（米国特許第２２２１７７６
号）、二成分磁気ブラシ現像法（米国特許第２８７４０
６３号）、一成分絶縁トナー現像法（特公昭４１─９４
７５号公報）、一成分導電トナー現像法（米国特許第３
９０９２５８号）、などがある。

【０００３】カスケード現像法は重力を利用して、現像
剤を感光体の上に落下させトナーを付着させる方式であ
るが、現在ではほとんど使われていない。現在、現像方
法として主流になっているのは、二成分磁気ブラシ現像
法と一成分絶縁トナー現像法であるが、二成分磁気ブラ
シ現像法は現像剤にトナー粒子とキャリア粒子を混合し
たものを用い、マグネットローラ上の現像ローラによっ
て、現像剤を搬送し現像する方式で、画質が良く、さら
にカラー化が可能といった利点を持っている。しかし、
トナーとキャリヤの割合を一定に保つ機構や、現像剤の
攪拌機構などが必要で装置としては大型で複雑になり、
トナーのキャリア表面への付着が原因で帯電能力が低下
するため、長時間使用するとキャリア粒子が劣化するの
で、現像剤の交換が必要となる。

【０００４】これに対し一成分絶縁トナー現像法ではキ
ャリア粒子を用いないためトナー濃度の制御や、攪拌を
行う機構が不用となり、装置としては小型化が可能であ
る。また不用になったキャリアなどの廃棄物がでない、
といった利点もある。代表的な一成分絶縁トナー現像法
としては、トナー同士の摩擦帯電を使うＢＭＴ法、スリ
ーブやブレードと摩擦帯電させた磁性トナーを飛翔させ
るジャンピング現像法などがよく知られている。このう
ちジャンピング現像法はトナー層と感光体の間に設けら
れたギャップ間にバイアス電圧をかけてトナーを感光体
上に飛ばし現像を行うので、現像法としては非接触の現
像であるため背景部の汚れが少なく、また現像の高速化
が可能である、などの特徴を持つ。

【０００５】電子写真の現像法には、潜像電荷と逆極性
の電荷を持ったトナーを付着させる正現像法と、感光体
上の電荷の抜けた所に感光体上の帯電と同極性に帯電し
たトナーを付着させる反転現像法の二種類がある。普通
紙複写機では主として正現像法が使われているが、プリ
ンターやデジタル複写機においては反転現像法が用いら
れる。例えば、レーザービームプリンターでは光源に半
導体レーザー（発光波長７６０〜８３０ｎｍ）を用い、
光源より発射されたレーザー光をポリゴンミラーで感光
体表面に走査し、画像部の電荷を除去し静電潜像を形成
する。この方式では光源が非常に小さいため、高い解像
度が得られ、またオフィスのＯＡ化に伴い需要が伸びて
いる。

【０００６】一成分現像法に適用するトナーは、結着樹
脂中に染料、顔料、磁性粉等を分散し、二軸押し出し機
等によって溶融混練した後、１〜３０μｍに粉砕・分級
したものが使用されている。また、トナーの外添剤とし
ては乾式コロイダルシリカなどが使われ、流動性改善に
大きく寄与する。また流動性および帯電性の改善のた
め、外添剤に湿式シリカを用いることもよく知られてい
る。流動性が向上すると現像時におけるスリーブ上のト
ナー層の均一化を促進し、安定した画像を得ることがで
きる。しかし、印字を繰り返し行った場合、トナー粒子
間あるいはトナーとスリーブとの衝突、圧迫によりトナ
ーが劣化し流動性が下がり、帯電が不安定となり均一な
画像が得られなくなる。安定した画像を得るにはトナー
に安定した電荷を与えることも必要であるため、トナー
に帯電助剤となる酸化アルミニウムや酸化亜鉛などの金
属酸化物を添加し、帯電電荷を補う方法がよくとられ
る。

【０００７】しかし、従来のこれらの金属酸化物は一般
的に不定形状をしているため、残留トナーを除去するた
めのクリーニング部において、ブレードまたはファーブ
ラシ等の圧力によって感光体を傷つける。また、体積平
均粒径は０．１μm 以下であることが多いため、トナー
に添加したときにはファンデルワールス力等の物理的付
着力が大きい。そのため、トナー表面に強固に付着し、
その結果トナー流動性を低下させる。トナー流動性の低
下は、良好なスリーブ層圧の形成を阻害し、画像濃度を
低下させる。よってこれらの金属酸化物では乾式コロイ
ダルシリカを添加したことによって起こる弊害を十分補
うことができない。

【０００８】また、湿式シリカはそれ自体が親水性を持
っているため、環境安定特性を悪化させる。特に高温、
高湿下においてはカブリを引き起こす。そのためシリカ
表面を疎水化する方法がよく用いられる。特開昭５８−
６０７５４号公報では湿式シリカの表面をシリコンオイ
ルで疎水化処理しトナー中に混合する方法、特開平３−
１７０９４７号公報では、湿式シリカの表面をジメチル
シラン化合物またはトリメチルシラン化合物で疎水化処
理しトナー中に混合する方法がそれぞれ提案されてい
る。湿式シリカと乾式コロイダルシリカを併用して用い
た場合、湿式シリカは乾式コロイダルシリカに比べ粒径
が大きいので、トナーの流動性を向上させるために多く
添加すると、感光体にフィルミングすることがある。特
開平４−８０７６４号公報では、この問題を解決するた
めに乾式コロイダルシリカと、疎水率が５０〜８０％、
平均粒径が０．０５〜５μｍ、さらに１０μｍ以上の粗
大粉を含まない湿式シリカを併用してトナー中に混合す
る方法が提案されている。

【０００９】しかしこの方法では、目的であるトナーへ
の流動性の付与を、湿式シリカの平均粒径を小さくする
ことによって達成しているので、繰り返し印字を行った
際に発生する、シリカのトナー表面への埋め込みが防止
できない。そのため繰り返し印字とともにトナーの流動
性が低下し、画像が劣化するという問題がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、正帯
電性トナーを用いる一成分現像法において、繰り返し印
字を行った場合でも、画像濃度の低下のないトナーを提
供するものである。さらに本発明は、繰り返し印字を行
った場合でも流動性の低下が起こらず、常に均一なスリ
ーブ層厚の形成から、安定した画像が得られるトナーを
提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】第一の発明は、結着樹
脂、磁性粉及び正荷電制御剤を主成分とする一成分トナ
ー粒子において、乾式コロイダルシリカと体積平均粒径
が１〜２０μｍの湿式シリカを含有することを特徴とす
る正帯電性磁性一成分トナーである。第二の発明は、機
械式粉砕方法によって製造されることを特徴とする第一
発明の正帯電性磁性一成分トナーである。第三の発明
は、乾式コロイダルシリカが、正帯電性を有することを
特徴とする第一発明の正帯電性磁性一成分トナーであ
る。

【００１２】第四の発明は、湿式シリカがジメチルポリ
シロキサンで疎水化処理されていることを特徴とする第
一発明の正帯電性磁性一成分トナーである。本発明者ら
は、前述の問題点を解決するため検討した結果、トナー
に乾式コロイダルシリカと体積平均粒径が１〜２０μｍ
の湿式シリカを併用して添加することによって目的が達
成できることを見出した。トナーに乾式コロイダルシリ
カと体積平均粒径が１〜２０μｍの湿式シリカを併用し
て添加すると、乾式コロイダルシリカはトナーの流動性
の向上に大きく寄与し、該湿式シリカはトナーへの帯電
の付与に寄与する。

【００１３】また、従来の帯電助剤である金属酸化物で
は、トナーに帯電を付与する反面、トナーの流動性を悪
化させるという欠点があったが、該湿式シリカは体積平
均粒径が１〜２０μｍであるためファンデルワールス力
が弱く、トナー表面へ強固に固着することがなく、トナ
ーから遊離した状態で存在する。よって、該湿式シリカ
を添加しても、トナーの流動性は損なわれず、逆に若干
ではあるが、トナーの流動性を向上せしめる効果も得ら
れる。本発明に用いられる乾式コロイダルシリカの製法
であるが、四塩化ケイ素ガスを水素及び酸素の炎の中で
加水分解して製造するのが一般的であり、下式により表
される。

【００１４】２Ｈ₂＋Ｏ₂ → ２Ｈ₂ＯＳｉＣｌ₄＋２Ｈ₂Ｏ → ＳｉＯ₂＋４ＨＣｌＳｉＣｌ₄＋２Ｈ₂＋Ｏ₂→ ＳｉＯ₂↓ ＋４ＨＣｌ↑ さらに、疎水性を付与するためにジメチルジクロルシラ
ン等で変成することが公知である。乾式コロイダルシリ
カの添加量は、トナー１００重量部に対して０．０１〜
３重量部が好ましく、特に好ましくは０．１〜０．５重
量部である。添加量が０．０１重量部以下であると、十
分な流動性が得られず、本発明の効果が得られない。

【００１５】また、3 重量部を超えて添加しても、添加
量に比例して流動性は上がらず、逆にコスト高となるた
め適当ではない。次に湿式シリカについてであるが、そ
の製造方法は色々と知られている。現在は、ケイ酸ナト
リウムを酸またはアルカリ金属塩によって中和、分解さ
せ、シリカを析出させる方法により製造されている。反
応式は以下のようになる。 Na₂O・x SiO₂ + H₂So₄ ─────＞ xSiO₂・n H₂O + Na₂SO₄ Na₂O・x SiO₂ + CaCl₂ + 2HCl──＞ xSiO₂・n H₂O + CaCl₂ 湿式シリカの添加量は、トナー１００重量部に対して、
０．０１〜５重量部が好ましく、特に好ましくは０．１
〜２重量部である。

【００１６】湿式シリカの添加量が５重量部より大きく
なると、トナーに付与する帯電が高くなりすぎ、カブリ
現象が起こるため好ましくない。また体積平均粒径であ
るが、１〜２０μｍが好ましく、特に好ましくは１〜１
０μｍである。上記数値が１μｍ以下であると、ファン
デルワールス力が大きくなり、トナーに添加したときに
トナー表面に強固に固着し、トナー流動性を低下せしめ
るため好ましくない。また、２０ｍ以上であると比表面
積が減少しトナーに対する帯電付与能力が低下するため
好ましくない。ここで体積平均粒径とはコールターカウ
ンター法により測定した値である。

【００１７】本発明に使用される結着樹脂としては、ポ
リスチレン系、スチレン−アクリル共重合体系、エチレ
ン酢酸ビニル共重合体系、酢酸ビニル系、アクリル系等
が使用できる。また、正荷電制御剤としては、ニグロシ
ン系の油溶性染料が最も一般的であるが、その他にも、
クリスタルバイオレット、四級アンモニウム塩等も本発
明に使用できる。また、磁性粉は各種フェライト、マグ
ネタイト、ヘマタイト等公知のものが使用できる。さら
に必要に応じ、ワックス等を添加することもできる。

【００１８】

【実施例】以下、実施例に基づきさらに詳細に説明す
る。なお、％は重量％、部は重量部を示す。実施例１数平均分子量１２０００のスチレンアクリル樹脂６２
％、体積平均粒径４μｍのマグネタイト３５％、数平均
分子量４０００のポリプロピレンワックス１％、ニグ
ロシン染料２％、をヘンシェルミキサーを用いて混合
し、二軸押出機により溶融混練した後、アトマイザー粉
砕機で粉砕し、更に気流分級機で１２μmに分級し、母
体トナーを得た。得られた母体トナー１００部に対し
て、ポリシロキシサンで表面処理された乾式コロイダル
シリカ０．５部、水ガラスを塩酸で中和反応後、濾
過、水洗、乾燥した後、６μｍに粉砕・分級した湿式シ
リカ２重量部を添加し、ヘンシェルミキサーにより乾式
混合して、試験トナーを得た。

【００１９】得られたトナーを一成分現像法を採用した
市販の複写機（商品名：NP-4330キャノン社製）を用い
て画像出しを行ったところ、画像濃度１．３５（反射濃
度計マクベスRD-918を使用）と十分に得られ、カブリ
の発生も見られなかった。更に５万枚の耐刷テストを行
ったところ、５万枚印字後においても初期と同等な画像
濃度１．３２が得られ、同様にカブリの発生も見られ
ず、安定して高品質の画像を得ることができた。実施例２実施例１の母体トナーにポリシロキシサンで表面処理さ
れた乾式コロイダルシリカ０．１部、水ガラスを塩酸
で中和反応後、濾過、水洗、乾燥した後、６μｍに粉砕
・分級した湿式シリカ１部を添加し、同様に試験トナー
を得た。

【００２０】得られたトナーを一成分現像法を採用した
市販の複写機（商品名：NP-4330 キャノン社製）を用い
て画像出しを行ったところ、画像濃度１．３５と十分に
得られ、カブリの発生も見られなかった。また、５万枚
の耐刷テストを行ったところ５万枚印字後においても、
初期と同等な画像濃度１．３１が得られ、同様にカブリ
の発生もみられず、安定して高品質の画像を得ることが
できた。比較例１実施例１の母体トナーにポリシロキシサンで表面処理さ
れた乾式コロイダルシリカ０．３部のみを添加し同様に
試験トナーを得た。

【００２１】得られたトナーを一成分現像法を採用した
市販の複写機（商品名：NP-4330キャノン社製）を用い
て画像出しを行ったところ、画像濃度１．０５と低く、
またカブリも若干発生した。また、５万枚の耐刷テスト
を行ったところ、５万枚印字後において、画像濃度１．
００と初期と同様に低く、カブリは初期に比べて悪化
し、使用には耐えられない画像となった。比較例２実施例１の母体トナーにポリシロキシサンで表面処理さ
れた乾式コロイダルシリカ０．３部、体積平均粒径０．
０２μｍの酸化錫２重量部を添加し同様に試験トナーを
得た。

【００２２】得られたトナーを一成分現像法を採用した
市販の複写機（商品名：NP-4330キャノン社製）を用い
て画像出しを行ったところ、画像濃度0.90と低く、十分
な画像濃度を得ることができなかった。

【００２３】

【作用】トナーに乾式コロイダルシリカと体積平均粒径
が 1〜20μｍの湿式シリカを併用して添加すると乾式コ
ロイダルシリカはトナー表面に付着し、流動性を向上さ
せる役目として作用し、該湿式シリカはトナー粒子間に
遊離して存在することにより、流動性を損なうことな
く、トナー粒子との間で摩擦帯電を生じ、帯電を付与す
る役目として作用すると考えられる。

【００２４】

【発明の効果】一成分現像法における正帯電性磁性トナ
ーにおいて、体積平均粒径が１〜２０μｍの湿式シリカ
と乾式コロイダルシリカを併用して使用することによ
り、乾式コロイダルシリカを単体で使用した場合の欠点
を解決し、流動性の向上及び帯電量の安定化から、安定
して高品質の画像を得るものである。

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 9/08 ３７５

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】結着樹脂、磁性粉及び正荷電制御剤を主
成分とする一成分トナー粒子において、乾式コロイダル
シリカと体積平均粒径が１〜２０μｍの湿式シリカを含
有することを特徴とする正帯電性磁性一成分トナー。
【請求項２】機械式粉砕方法によって製造されること
を特徴とする、請求項１記載の正帯電性磁性一成分トナ
ー。
【請求項３】乾式コロイダルシリカが、正帯電性を有
することを特徴とする請求項１記載の正帯電性磁性一成
分トナー。
【請求項４】湿式シリカがジメチルポリシロキサンで
疎水化処理されていることを特徴とする請求項１記載の
正帯電性磁性一成分トナー。