JPH10326028A - 静電荷現像用トナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 感光体表面へのトナーのフィルミングを防い
で、且つ膜削れが生じにくく、文字抜け等の問題のない
画像を得ることができる静電荷現像用トナーを提供する
こと。 【構成】 少なくとも結着樹脂と着色剤を含有するトナ
ー粒子の表面にＢＥＴ比表面積とタップ密度が次の関係
を有するアルミナ粒子を付着させた静電荷現像用トナ
ー。 【数１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静電潜像を現像するた
めの静電荷現像用トナーに関し、特に現像ロールと感光
体ドラムとが接触した接触型の非磁性一成分現像方式に
好ましく使用するトナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から行われている静電潜像とトナー
を用いて現像する方法を大別すると、トナー及びキャリ
アを主体とする二成分現像方法、あるいはトナーのみか
らなる一成分現像剤を用いる現像方法がある。一般に非
磁性トナーとキャリアを用いる二成分系現像剤による現
像方法は、一成分系現像剤による現像方法に比較して次
のような問題点がある。 トナーとキャリアとの混合比をコントロールするため
のトナー濃度センサーが必要である。 キャリアの耐久性に限界があり、長期間の使用に際し
てはトナーの補給だけではなく現像剤の交換が必要であ
る。 現像剤とトナーを混合する攪拌機構が必要であり現像
機が大型になり易い。 一方、磁性一成分系の現像剤による現像方法の問題点と
しては以下の点が挙げられる。 帯電部材が現像ロールあるいはブレードであり、キャ
リアを帯電部材として用いる場合に比較して帯電の安定
性に欠け帯電能力も弱い。 磁気ブラシを均一に形成するための現像機の精度が必
要である。 磁性トナーの場合、転写性および定着性の環境湿度へ
の依存性が大きいこと及び感光体への損傷性が大きいこ
との点において前記二成分系の非磁性トナーに比べて劣
る。 これらの問題点を総合的に考え、かつ装置の小型化等を
併せて考えると、非磁性一成分系トナーを用いる現像方
法が極めて有効であり、近年いくつかの現像方式が実用
化されている。

【０００３】非磁性一成分現像方式は、トナーを担持し
た現像ロールと感光体ドラムとが接触している装置がほ
とんどで、現像機には現像ロールに圧接されたブレード
やトナー供給ロールが接触して配置されている。この現
像方式によれば比較的容易にトナーを帯電させることが
可能であって、感光体ドラム表面上に現像されるトナー
の現像量も多いが、感光体ドラムの表面にトナーが融着
（以下、これをフィルミングという）しやすく、その部
分にトナーが現像されない潜像部分が生じ、その結果感
光体ドラム表面から転写された画像に文字抜けと呼ばれ
る画像欠損が発生するという問題を有していた。従来こ
のようなフィルミングに基づく問題を解決するため、ト
ナー粒子表面に例えばマグネタイト、カーボンブラッ
ク、酸化チタンあるいはセラミック等の無機微粉末を外
添し、感光体表面上を研磨してフィルミングの発生を防
止し画像品質を維持する方法が用いられていた。しかし
ながら、上記従来の無機微粉末は、感光体表面上に生じ
たトナーのフィルミングと同時に「膜削れ」と呼ばれる
感光体表面上を研磨し、この膜削れが生じた感光体表面
にはトナーが現像されなく、前記と同様に画像上に文字
抜けやカスレが生じる問題を有していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来の
静電荷現像用トナーの問題点を解決したものであり、感
光体表面へのトナーのフィルミングを防いで、且つ膜削
れが生じにくく、文字抜け等の問題のない画像を得るこ
とができる静電荷現像用トナーを提供することを目的と
するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも結
着樹脂と着色剤を含有するトナー粒子の表面にＢＥＴ比
表面積とタップ密度が次の関係を有するアルミナ粒子を
付着させたことを特徴とする静電荷現像用トナーであ
る。

【数３】

【０００６】以下、本発明について詳細に説明する。図
１は、本発明の静電荷現像用トナーが好適に使用される
接触型非磁性一成分現像方式の現像装置の概略構成図で
ある。図中、１は円筒状の感光体ドラム、２はホッパ
ー、３は静電荷現像用トナー、４ａはドクターブレード
などのトナー層厚規制部材、４ｂはトナー層厚規制部材
の固定部材、５は現像ロール、６はトナーの漏れ防止及
びかき落し部材、７は攪拌機である。この現像装置にお
いては、感光体ドラム１はＳｅや有機光半導体（ＯＰ
Ｃ）等が使用され、その表面に電子写真法によって静電
潜像が形成される。ホッパー２内には静電荷現像用トナ
ー３が収容されており、該トナーは、トナー層厚規制部
材４ａによって現像ロール５の表面上に一定の層厚にな
るように担持され、感光体ドラム１の表面に搬送され
る。その際静電荷現像用トナー３はトナー層厚規制部材
４ａによって摩擦帯電されるが、トナー層厚規制部材４
ａは、直流または交流電源に接続され、現像ロール５表
面上に形成されたトナー担持層とトナー層厚規制部材４
ａとの間に電界が発生するようにしてもよい。現像ロー
ル５表面上に形成されたトナー担持層と、感光体ドラム
１とは、１〜５ｍｍのニップ幅をもって接触して設置さ
れる。現像ロール５に担持された静電荷現像用トナー３
は、現像ロール５の回転により搬送されて静電潜像を有
する感光体ドラム１と接触し、静電潜像の顕像化が行わ
れる。

【０００７】上記のように現像ロール５は、その表面上
にトナー担持層が形成され、内部には弾性ロールを有す
る２層構成となっている。トナー担持層は、バイアス電
圧が印加できるように導電性の材料よりなるか、または
導電性層を有するのが好ましい。該トナー担持層として
は、適度の弾性を備えた、肉薄樹脂層よりなり、例え
ば、含フッ素樹脂、シリコーン系樹脂、ポリエステル樹
脂、ポリカーボネート樹脂など、膜形成性を有する樹脂
が使用される。トナー担持層の厚さは、１０〜２００μ
ｍの範囲に形成される。また、弾性ロールを構成する弾
性材料としては、シリコーンゴム等の各種ゴム、スポン
ジゴム、ウレタンフォーム等が使用され、これらには導
電性粉末が含有されていてもよい。また、弾性ロールの
表面には導電性塗料が塗布されたものであってもよい。

【０００８】本発明は上記の現像方式に好適に使用する
静電荷現像用トナーに関するもので、その特徴とすると
ころは、トナー粒子の表面にＢＥＴ比表面積とタップ密
度が次の関係を有するアルミナ粒子が付着されているこ
とにある。

【数４】 本発明の特徴とするアルミナ粒子は、無水塩化アルミニ
ウムを高温（火炎）加水分解することにより製造された
超微粒子のアルミナ等であって、その表面はカップリン
グ処理剤で処理されていてもよい。アルミナ粒子のＢＥ
Ｔ比表面積（Ａ）とタップ密度（Ｂ）との関係をＡ／Ｂ
＜４に満足するためには、アルミナ粒子の形状を選択す
ることによって調整することができるし、またカップリ
ング処理剤で処理する場合はカップリング処理剤の種
類、処理量によって調整することが可能である。カップ
リング処理剤としては、ジメチルシリコーン、メチルト
リメトキシシラン、（３−アミノプロピル）トリメトキ
シシラン、（３−アミノプロピル）トリエトキシシラ
ン、｛３−（２−アミノエトキシアミノ）プロピル｝ト
リエトキシシラン、｛３−（２−アミノエトキシアミ
ノ）プロピル｝トリメトキシシラン、Ｃ₈ Ｆ₁₇ＳＯ₂ Ｎ
Ｃ₂ Ｈ₅ （ＣＨ₂ ）₃ Ｓｉ（ＣＨ₃ Ｏ）₃ 等があげられ
る。

【０００９】本発明においてアルミナ粒子のＢＥＴ比表
面積を測定する方法としては、市販の高精度自動ガス吸
着装置（日本ベル社製、商品名ＢＥＬＳＯＲＰ２８）等
により測定する。この場合、ＢＥＴ比表面積は吸着ガス
として不活性ガスであるＮ₂ガスを用いるものである。
具体的にはアルミナ粒子の表面に単分子層を形成するの
に必要な吸着量Ｖｍ（ｃｃ／ｇ）を測定し、次式におい
てＢＥＴ比表面積Ｓ（ｍ²／ｇ）を求めることができ
る。 Ｓ＝４．３５×Ｖｍ（ｍ²／ｇ） また、タップ密度は細川ミクロン社製のパウダーテスタ
ーＴＹＰＥ ＰＴ−Ｅを用いて次の通り測定して得るも
のである。すなわち、パウダーテスターの測定用カップ
（内容積：１００ｃｍ³）にアルミナ粒子をすり切り一
杯入れ、１８０秒間タッピングを行う。このタッピング
時にアルミナ粒子は圧縮されるが、圧縮され減少した分
適宜補充する。タッピング終了後、余分なアルミナ粒子
をブレードですり切った後アルミナ粒子の重量（Ｗ）を
測定し、次の式によりタップ密度を得ることができる。 タップ密度＝Ｗ／１００（ｇ／ｃｍ³）

【００１０】前記アルミナ粒子は、ＢＥＴ比表面積／タ
ップ密度が４未満でなければならない。４より大きい場
合は、膜削れが発生し画像のカスレが生じたり、流動性
が低下して現像時に補給トナーが十分補給されないため
に画像濃度の低下等の問題が発生する。また、アルミナ
粒子は上記関係を満足させるため球形状のものが好まし
く、球形状のアルミナ粒子は感光体表面上へのダメージ
が少なく、膜削れが生じにくいため好ましい。また、ア
ルミナ粒子の体積平均粒子径は０．２〜３μｍであるこ
とが好ましく、０．２μｍ未満の場合はフィルミング防
止効果が少なく、３μｍより大きい場合はトナーの流動
性が低下しやすい。このような本発明に適用されるアル
ミナ粒子としては住友化学社製のスミコランダムＡＡ−
０．４やスミコランダムＡＡ−２等が上市されている。
アルミナ粒子の付着量はトナー粒子１００重量部に対し
て０．２〜１．５重量部であることが好ましく、０．２
重量部未満ではトナーフィルミングへの研磨効果がな
く、１．５重量部より多い場合は膜削れが発生し画像の
カスレが生じたり、高温高湿環境下において地カブリが
多く発生する等の問題が生じやすい。

【００１１】本発明においてアルミナ粒子をトナー粒子
表面に付着させる手段としては、トナーとアルミナ粒子
を混合した後、高速の剪断力を付与できる攪拌機で攪拌
することにより達成できる。例えばヘンシェルミキサ
ー、スーパーミキサー、タービュライザー、その他一般
的に粉体の表面改質機として使用されている奈良機械製
作所社のハイブリダイザー、ホソカワミクロン社のオン
グミル、ターボ工業社のターボミル等があげられる。そ
の際必要に応じてシリカ等の流動性改質剤を同時に添加
して付着させてもよい。

【００１２】本発明の静電荷現像用トナーは上記で述べ
たアルミナ粒子を以下に述べるトナー粒子の表面に付着
させ作製することができる。すなわち、本発明を構成す
るトナー粒子は、結着樹脂、着色剤、電荷制御剤、その
他必要に応じて添加される添加剤を所定の配合にドライ
ブレンドし、この混合物をエクストルーダー、ロールミ
ル等を用いて溶融混練せしめ、得られた塊状体をジェッ
トミル等の機械的粉砕手段により粉砕して、所定の粒径
の粒子に分級して製造する。上記結着樹脂および着色剤
は、特に制限はなく、例えば結着樹脂としては、ポリス
チレン、ポリエステル、スチレン−アクリル酸エステル
共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−
酢酸ビニル共重合体、ポリアミド、ポリエチレン、マレ
イン酸樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、キシレン
樹脂、クマロン樹脂、ケトン樹脂、石油樹脂、フェノー
ル樹脂等が例示される。また、着色剤としては、例え
ば、カーボンブラック、アセチレンブラック、ランプブ
ラック、チャンネルブラック、ファーナルブルー、パー
マネントブルー、ニグロシンブルー、フタロシアニンブ
ルー、ローズベンガル、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２
２、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２等が例示される。
これら着色剤は、結着樹脂１００重量部に対して１〜１
０重量部の範囲で適宜配合される。電荷制御剤として
は、従来使用されている電荷制御剤が使用できる。その
例としては、ニグロシン系染料、第四級アンモニウム
塩、トリフェニルメタン系、モノアゾ系金属錯体染料等
を挙げることができる。その他必要に応じて添加される
添加物として低分子量ポリオレフィン等を挙げることが
できる。また、流動性付与の目的で樹脂微粒子、疎水性
シリカ、コロイダルシリカ等をトナー粒子内部に含有す
ることもできる。本発明の静電荷現像用トナーは、前記
のとおり非磁性一成分現像方式に用いると極めて優れた
作用効果を奏するものであるが、この現像方式に限らず
キャリアと混合して二成分現像方式に用いたり、あるい
は前記トナー粒子内部に磁性粒子を含有させて磁性一成
分現像方式に用いたり、更に磁性粒子を含有した静電荷
現像用トナーをキャリアと混合して二成分現像方式に用
いても本願発明の作用効果を得ることができる。

【００１３】

【実施例】以下、実施例にしたがって本発明を説明する
がこれに限定されるものではない。なお、以下に記す部
とは重量部を示す。 ＜実施例１＞ 上記の配合で原料をスーパーミキサーで混合した後、エ
クストルーダーで１６５℃の温度で溶融混練し、ジェッ
トミル粉砕機で微粉砕して風力分級機で分級を行い、体
積平均粒子径が８．５μｍのトナー粒子を得た。次に該
トナー粒子１００重量部に対しアルミナ粒子Ａ（住友化
学社製 商品名：スミコランダムＡＡ−０．４）０．５
重量部及び疎水性シリカ（ヘキストジャパン社製 商品
名：ＨＶＫ−２１５０）０．６重量部をヘンシェルミキ
サーを使用して２分間撹拌混合しトナー粒子表面に付着
させ本発明の静電荷現像用トナーを得た。 ＜実施例２＞実施例１において、アルミナ粒子Ａを１．
５重量部に変更した以外は同様にして本発明の静電荷現
像用トナーを得た。

【００１４】＜実施例３＞実施例１において、アルミナ
粒子Ａを０．２重量部に変更した以外は同様にして本発
明の静電荷現像用トナーを得た。 ＜実施例４＞実施例１において、アルミナ粒子Ａをアル
ミナ粒子Ｂ（住友化学社製 商品名：スミコランダムＡ
Ａ−２）０．５重量部に変更した以外は同様にして本発
明の静電荷現像用トナーを得た。

【００１５】＜比較例１＞実施例１において、アルミナ
粒子Ａをアルミナ粒子Ｃ（住友化学社製 商品名：ＡＫ
Ｐ−３０）０．５重量部に変更した以外は同様にして比
較用の静電荷現像用トナーを得た。 ＜比較例２＞実施例１において、アルミナ粒子Ａをアル
ミナ粒子Ｄ（住友化学社製 商品名：ＡＫＰ−３００
０）０．５重量部に変更した以外は同様にして比較用の
静電荷現像用トナーを得た。

【００１６】＜比較例３＞実施例１において、アルミナ
粒子Ａをマグネタイト粒子（戸田工業社製 商品名：Ｍ
ＡＴ−３０５）０．５重量部に変更した以外は同様にし
て比較用の静電荷現像用トナーを得た。 ＜比較例４＞実施例１において、アルミナ粒子を付着し
ない以外は同様にして比較用の静電荷現像用トナーを得
た。

【００１７】前記実施例及び比較例で使用したアルミナ
粒子等の特性を表１に示す。

【表１】

【００１８】次に上記各静電荷現像用トナーを、図１の
現像機構を有する市販の非磁性一成分現像方式のレーザ
ーファックス（三洋電機社製 商品名：ＳＰＦ−３１３
有機感光体を使用）を用いて、常温常湿（２０℃、６
５％ＲＨ）の環境下において２００００枚までプリント
を行い、その結果を表２に示した。なお、上記表におい
て、「画像濃度」はベタ画像をマクベス反射濃度計ＲＤ
−９１４で測定し、「地カブリ」は非画像部を日本電色
工業社製の色差計Ｚ−１００１ＤＰで測定した値であ
る。また、「文字抜け」とはＡ４の転写紙１頁に記号
「ｉ」を３０個印字し、該印字された記号を拡大鏡を用
いて目視で文字の欠損が発生しているかの確認を行い、
文字欠損が発生した記号の個数を記したものである。な
お、文字抜けは１５以下であれば実用範囲内である。ま
た、「画像カスレ」は、縦ラインのパターンでのライン
切れについて目視評価し、ライン切れの生じなかったも
のを○、ライン切れの生じたものを×とした。また、
「フィルミング」は感光体表面を目視にて観察し、フィ
ルミングが生じないで転写画像に問題がないものを○、
フィルミングは生じているが転写画像に問題がないもの
を△、フィルミングが生じ且つ転写画像に画像抜け等の
問題が生じたものを×とした。「膜削れ」は、キーエン
ス社製のレーザーフォーカス変位計ＬＴ−８０１０を用
い、現像に用いていない新品の感光体の表面厚さとの差
を示した。なお、実用上支障のない膜削れは５μｍ以下
である。

【００１９】

【表２】

【００２０】上記表２の結果から明らかなように本発明
の静電荷現像用トナーは、初期から２００００枚後まで
画像濃度が１．３４以上と実用上十分あり、地カブリも
０．８３以下と実用上問題のない範囲であり、文字抜
け、画像カスレ及びフィルミングの発生も少なく実用上
問題のない結果であった。これに対し、比較例１及び２
は２００００枚プリント後の画像濃度が低く、感光体ド
ラムからの静電荷現像用トナーの転写性が悪いために文
字抜けが多く生じた。また、膜削れについても実施例の
ものよりも厚く削れ感光体表面へのダメージが大ききこ
とが確認され、その結果画像上に画像カスレが多く発生
した。また、比較例３及び４ではフィルミングが発生
し、文字抜けが多く、実用上問題のある結果であった。

【００２１】

【発明の効果】本発明の静電荷現像用トナーは、画像濃
度や地カブリといった基本的な画像特性を維持しながら
文字抜け及び画像カスレ等の画像欠損のない良好な画像
を得ることができる。また、感光体表面へのダメージが
少ないため、感光体の寿命が長く長期に渡り使用するこ
とができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の静電荷現像用トナーが用いられる装置
の概略構成図である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ２ ホッパー ３ 静電荷現像用トナー ４ａ トナー層厚規制部材 ４ｂ 固定部材 ５ 現像ロール ６ トナーの漏れ防止及びかき落し部材 ７ 攪拌機

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも結着樹脂と着色剤を含有する
   トナー粒子の表面にＢＥＴ比表面積とタップ密度が次の
   関係を有するアルミナ粒子を付着させたことを特徴とす
   る静電荷現像用トナー。 【数１】
2. 【請求項２】 少なくとも結着樹脂と着色剤を含有する
   トナー粒子の表面にＢＥＴ比表面積とタップ密度が次の
   関係を有するアルミナ粒子を付着させたことを特徴とす
   る非磁性一成分現像方式用の静電荷現像用トナー。 【数２】
3. 【請求項３】 アルミナ粒子の付着量がトナー粒子１０
   ０重量部に対して０．２〜１．５重量部であることを特
   徴とする請求項１記載の静電荷現像用トナー。