JPH11295920A - 現像剤 - Google Patents

現像剤

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JPH11295920A
JPH11295920A JP10475898A JP10475898A JPH11295920A JP H11295920 A JPH11295920 A JP H11295920A JP 10475898 A JP10475898 A JP 10475898A JP 10475898 A JP10475898 A JP 10475898A JP H11295920 A JPH11295920 A JP H11295920A
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JP
Japan
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toner
carrier
particles
acid
particle size
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JP10475898A
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English (en)
Inventor
Minoru Nakamura
稔 中村
Katsunobu Kurose
克宣 黒瀬
Masahiro Yasuno
政裕 安野
Chikara Tsutsui
主税 筒井
Hiroyuki Fukuda
洋幸 福田
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速領域においてもキャリアへのトナー成分
のスペントの発生がなく荷電安定性に優れ良好な耐久性
を得ることにできる現像剤を提供する。 【解決手段】 表面性状DT/d50Tおよび1kg/c
m2圧縮時の付着応力がそれぞれDT/d50T≧0.4
0、付着応力≦6g/cm2を満たす非磁性トナーと、
表面性状DC/d50Cおよび1kg/cm2圧縮時の付着
応力がそれぞれDC/d50C≧0.004、付着応力≦1
0g/cm2を満たすキャリアとからなる現像剤。表面
性状DT/d50Tおよび付着応力がそれぞれDT/d50T
≧0.20、付着応力≦6g/cm2を満たす磁性トナー
と、表面性状DC/d50Cおよび付着応力がそれぞれDC
/d50C≧0.004、付着応力≦10g/cm2を満た
すキャリアとからなる現像剤。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電子写真、静電印刷
等に用いられる静電潜像現像用現像剤に関する。
【0002】
【従来の技術】静電潜像の現像方式としては、キャリア
とトナーとからなる二成分現像剤を使用する二成分現像
方式、およびキャリアを使用せず一成分トナーを使用す
る一成分現像方式等が知られている。二成分現像方式に
おいては、通常キャリアとトナーとを混合撹拌してなる
現像剤を内部に磁石ローラを内蔵した現像スリーブに供
給し、現像スリーブおよび/または磁石ローラの回転に
より現像剤を感光体に対向した現像領域まで搬送して静
電潜像を現像する。このような二成分現像方式において
は、トナーをキャリアとこのような混合撹拌することに
よりトナーを摩擦帯電させているが、混合撹拌の際にト
ナー組成物(荷電制御剤、バインダー樹脂、流動化剤
等)がキャリアに付着し、キャリアのトナーに対する荷
電性能を劣化させるスペントの問題が生じる。一般的に
トナーは現像の際に消費され新たに補給されるが、キャ
リアは消費されないで繰り返し使用されるため、上述し
たスペントによりキャリアが劣化すると、荷電性能の劣
化したキャリアが引き続きトナーの摩擦帯電に供される
ため、トナーの帯電量が低下してしまい、トナーカブリ
や、トナー飛散等の問題が発生する。
【0003】また、高画質、高速、長寿命の要求に応え
るため、粒子径の小さな磁性粉を絶縁性のバインダー樹
脂中に配合したバインダー型キャリアを用いて現像を行
う方法も提案されている。高速現像用に磁性粉をバイン
ダー中に高充填した高磁気力を有するバインダーキャリ
アでは、キャリア粉体としての電気抵抗は十分に大きく
ない。そのため、キャリアが現像されやすく、形状が不
定形であるため流動性に劣り、製造工程の粉砕時に生じ
るクラック等から強撹拌時に磁性粉の遊離あるいは粒子
の粉砕が生じるといった問題がある。
【0004】一方、トナーに関しても高画質化、高速化
とともに消費電力の低減による低温定着性が求められて
おり、これらの要求に対し、トナーの小粒径化および球
形化が極めて有効であるとの認識が高まっている。しか
し、トナーの小粒径化が進むにつれて現像剤の流動性が
低下し、トナーに対するキャリアによる衝撃力が高くな
るため、スペントが生じやすくなる問題がある。ただ
し、その一方で、トナーを球形化することにより流動性
が改善されることがわかってきている(特開平9-25
8474号公報)。このような状況の中で、(カラー)
複写機や(カラー)プリンタの分野では、さらに画像形
成の高速化も望まれている。
【0005】そこで、本発明者らはバインダーキャリア
とトナーを用いた二成分現像剤において、高画質を維持
した状態で高速化も達成しようと試みた。上述の装置に
おいて高速化を達成しようとすると、帯電の立ち上がり
を良くするためにトナーとキャリアの混合撹拌をより高
速で行う必要があり、トナーとキャリアの間で大きなス
トレスが発生し、スペントが発生しすくなるという問題
が出てきた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みなされたものであり、低速領域だけでなく、高速領域
においてもキャリアに対するトナー成分のスペントの発
生がなく、荷電安定性に優れ、良好な耐久性を得ること
にできる現像剤を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、表面性状DT
/d50Tおよび1kg/cm2圧縮時の付着応力がそれ
ぞれ DT/d50T≧0.40、 付着応力≦6g/cm2 を満たす非磁性トナーと、表面性状DC/d50Cおよび
1kg/cm2圧縮時の付着応力がそれぞれ DC/d50C≧0.004、 付着応力≦10g/cm2 を満たすキャリア、とからなる現像剤〔ただし、表面性
状は次式を意味する: D/d50、 但し D=6/(ρ・S) (式中、Dはトナーの形状を球と仮定した時のBET比
表面積からの換算粒径(μm);d50は粒径別相対重
量分布の50%相当粒径(μm);ρは真密度(g/cm
3);SはBET比表面積(m2/g)をそれぞれ表す〕に
関する。
【0008】更に、本発明は、表面性状DT/d50Tお
よび1kg/cm2圧縮時の付着応力がそれぞれ DT/d50T≧0.20、 付着応力≦6g/cm2 を満たす磁性トナーと、表面性状DC/d50Cおよび1
kg/cm2圧縮時の付着応力がそれぞれ DC/d50C≧0.004、 付着応力≦10g/cm2 を満たすキャリア、とからなる現像剤〔ただし、表面性
状は次式を意味する: D/d50、 但し D=6/(ρ・S) (式中、Dはトナーの形状を球と仮定した時のBET比
表面積からの換算粒径(μm);d50は粒径別相対重
量分布の50%相当粒径(μm);ρは真密度(g/cm
3);SはBET比表面積(m2/g)をそれぞれ表す〕に
関する。ここで、表面性状D/d50において、添
字“T”および“C”はそれぞれトナーおよびキャリアの
場合の表面性状を表している。
【0009】本発明において、表面性状D/d50と
は、トナー粒子表面あるいは内部に細孔の存否を示す指
標であり、この値が高いほど表面の凹凸部、細孔部、ク
ラックなどが少ないことを示す。
【0010】また本発明において、付着応力とは、粉体
層の圧縮・引張特性計測装置(「アグロボット」ホソカ
ワミクロン社製)を用い、下記条件下で上下2分割の円
筒セル内に一定量の粉体を充填し、粉体を1kg/cm
2の圧力下で保持した後、上部セルを持ち上げ粉体層が
破断されたときの最大引張応力(g/cm2)をいう。
言い換えれば、この付着応力は、圧縮力が印加された場
合の粒子の凝集しにくさを表している。
【0011】付着応力の測定条件を次に示した。サンプ
ル量:6g(サンプル量(6g)とは、非磁性トナーに
関するものであり、磁性トナーおよびキャリアの場合
は、圧縮状態において10cm3となる量に調整す
る。) 環境温度:(23℃) 湿度:50% セル内径:25mm セル温度:25℃ バネ線径:1.0mm 圧縮速度:0.1mm/sec 圧縮応力:1kg/cm2 圧縮保持時間:60秒 引張速度:0.4mm/sec なお、付着応力は、上記と同様の原理法則によって求め
られるのであれば、特に上記機種で測定されなければな
らないということを意味しない。
【0012】本発明のトナーは上記範囲の表面性状およ
び付着応力を備えることにより、圧縮時にこれらの部分
から割れたり、欠けたりして微粉を生じることを防止で
きる。またキャリアへの耐スペント性を向上することが
できる。
【0013】上記のように、キャリアに対するトナー成
分のスペント発生を防止するには、トナーとキャリアの
表面性状を制御することが有効であることを見いだし
た。本発明の現像剤は、トナーの表面性状DT/d50T
が非磁性トナーでは0.40以上、磁性トナーでは0.2
0以上であるため、表面平滑性は非常に高く、細孔や割
れが少なく強度も高い。更にはトナーの形状、そのばら
つきおよび外添剤の量などの種々の条件を調整すること
によって付着応力を6g/cm2以下に維持しているた
め、トナー同士の凝集を低減することができ、キャリア
との混合撹拌時のストレスに対しても劣化が少ない。ま
た、キャリアの表面性状DC/d50Cが0.004以上で
あるため表面平滑性は非常に高く細孔や割れが少なく強
度も高い。更にはキャリアの形状、そのばらつきおよび
外添剤の量などの種々の条件を調整することによって付
着応力を10g/cm2以下に維持しているため、キャ
リアの流動性を良好な状態に維持することができる。そ
のためトナーとの均一混合性が向上し、帯電の立ち上が
り特性が向上するため、カブリ等のノイズがなく、画像
品位の向上が図れる。またキャリア表面の電気抵抗が均
一になるため、キャリア付着を抑制することができる。
トナー、キャリアともに移動性を向上させることによ
り、混合撹拌時のストレスを低減でき、スペントによる
キャリア劣化を防止することができる。以上のように、
本発明は現像剤に要求される機能を格段に向上させるこ
とができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
【0015】本発明に於いて使用するトナーは、主成分
として、バインダー樹脂、着色剤を含んで構成されてい
る。また本発明において使用する磁性トナーは、更に磁
性体を主成分として含んで構成される。
【0016】バインダー樹脂は、主成分として、酸価が
2〜50 KOHmg/g、好ましくは3〜30 KOH
mg/gのポリエステル系樹脂が使用される。この範囲
の酸価を有するポリエステル系樹脂を用いることによっ
て、カーボンブラックを含む各種着色剤や荷電制御剤の
分散性を向上させることができるとともに、十分な帯電
量を有するトナーとすることができる。酸価が2 KO
Hmg/gより小さいと上述した効果が小さくなり、一
方酸価が50 KOHmg/gより大きいと環境変動、
特に湿度変動に対するトナー帯電量の安定性が損なわれ
る。
【0017】ポリエステル系樹脂としては、多価アルコ
ール成分と多価カルボン酸成分とを重縮合して得られる
ポリエステル樹脂を使用することができる。多価アルコ
ールとしては、2価アルコールおよび更に3価以上のア
ルコールを用いることができる。
【0018】多価アルコール成分のうち2価アルコール
成分としては、例えば、ポリオキシプロピレン(2,2)-
2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオ
キシプロピレン(3,3)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェ
ニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)-2,2-ビス
(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレ
ン(2,0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパ
ン等のビスフェノールAアルキレンオキサイド付加物、
エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチ
レングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-
プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、ネオペ
ンチルグリコール、1,4-ブテンジオール、1,5-ペン
タンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,4-シクロ
ヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリ
エチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、
ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA等が挙げ
られる。
【0019】3価以上のアルコール成分としては、例え
ば、ソルビトール、1,2,3,6-ヘキサンテトロール、
1,4-ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエ
リスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4-
ブタントリオール、1,2,5-ペンタントリオール、グ
リセロール、2-メチルプロパントリオール、2-メチル
-1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタ
ン、トリメチロールプロパン、1,3,5-トリヒドロキ
シメチルベンゼン等が挙げられる。
【0020】また、多価カルボン酸成分のうち2価のカ
ルボン酸成分としては、例えば、マレイン酸、フマル
酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル
酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカ
ルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼラ
イン酸、マロン酸、n-ドデセニルコハク酸、イソドデ
セニルコハク酸、n-ドデシルコハク酸、イソドデシル
コハク酸、n-オクテニルコハク酸、イソオクテニルコ
ハク酸、n-オクチルコハク酸、イソオクチルコハク
酸、これらの酸の無水物あるいは低級アルキルエステル
が挙げられる。
【0021】3価以上のカルボン酸成分としては、例え
ば、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸(トリメリット
酸)、1,2,5-ベンゼントリカルボン酸、2,5,7-ナ
フタレントリカルボン酸、1,2,4-ナフタレントリカ
ルボン酸、1,2,4-ブタントリカルボン酸、1,2,5-
ヘキサントリカルボン酸、1,3-ジカルボキシル-2-メ
チル-2-メチレンカルボキシプロパン、1,2,4-シク
ロヘキサントリカルボン酸、テトラ(メチレンカルボキ
シル)メタン、1,2,7,8-オクタンテトラカルボン
酸、ピロメリット酸、エンボール二量体酸、これらの酸
の無水物、低級アルキルエステル等が挙げられる。
【0022】また、本発明においてはポリエステル系樹
脂として、ポリエステル樹脂の原料モノマーと、ビニル
系樹脂の原料モノマーと、これら両方の樹脂の原料モノ
マーと反応するモノマーとの混合物を用い、同一容器中
でポリエステル樹脂を得る縮重合反応およびスチレン系
樹脂を得るラジカル重合反応を並行して行わせて得られ
た樹脂も好適に使用可能である。なお、両方の樹脂の原
料モノマーと反応するモノマーとは、換言すれば縮重合
反応およびラジカル重合反応の両反応に使用し得るモノ
マーである。即ち縮重合反応し得るカルボキシ基とラジ
カル重合反応し得るビニル基を有するモノマーであり、
例えばフマル酸、マレイン酸、アクリル酸、メタクリル
酸等が挙げられる。
【0023】ポリエステル樹脂の原料モノマーとしては
上述した多価アルコール成分および多価カルボン酸成分
が挙げられる。
【0024】またビニル系樹脂の原料モノマーとして
は、例えば、スチレン、o-メチルスチレン、m-メチル
スチレン、p-メチルスチレン、α-メチルスチレン、p
-エチルスチレン、2,4-ジメチルスチレン、p-tert-
ブチルスチレン、p-クロルスチレン等のスチレンまた
はスチレン誘導体;エチレン、プロピレン、ブチレン、
イソブチレン等のエチレン系不飽和モノオレフィン類;
メタクリル酸メチル、メタクリル酸n-プロピル、メタ
クリル酸イソプロピル、メタクリル酸n-ブチル、メタ
クリル酸イソブチル、メタクリル酸t-ブチル、メタク
リル酸n-ペンチル、メタクリル酸イソペンチル、メタ
クリル酸ネオペンチル、メタクリル酸3-(メチル)ブチ
ル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸オクチル、メ
タクリル酸ノニル、メタクリル酸デシル、メタクリル酸
ウンデシル、メタクリル酸ドデシル等のメタクリル酸ア
ルキルエステル類;アクリル酸メチル、アクリル酸n-プ
ロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n-ブチ
ル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸t-ブチル、ア
クリル酸n-ペンチル、アクリル酸イソペンチル、アク
リル酸ネオペンチル、アクリル酸3-(メチル)ブチル、
アクリル酸ヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸
ノニル、アクリル酸デシル、アクリル酸ウンデシル、ア
クリル酸ドデシル等のアクリル酸アルキルエステル類;
アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸等
の不飽和カルボン酸;アクリロニトリル、マレイン酸エ
ステル、イタコン酸エステル、塩化ビニル、酢酸ビニ
ル、安息香酸ビニル、ビニルメチルエチルケトン、ビニ
ルヘキシルケトン、ビニルメチルエーテル、ビニルエチ
ルエーテルおよびビニルイソブチルエーテル等が挙げら
れる。
【0025】ビニル系樹脂の原料モノマーを重合させる
際の重合開始剤としては、例えば、2,2'-アゾビス
(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2'-アゾビスイ
ソブチロニトリル、1,1'-アゾビス(シクロヘキサン-
1-カルボニトリル)、2,2'-アゾビス-4-メトキシ-
2,4-ジメチルバレロニトリル等のアゾ系またはジアゾ
系重合開始剤、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチ
ルケトンパーオキサイド、イソプロピルパーオキシカー
ボネート、ラウロイルパーオキサイド等の過酸化物系重
合開始剤等が挙げられる。
【0026】本発明において、特にオイルレス定着用ト
ナーとしての定着性を向上させ且つ耐オフセット性を向
上させるため、あるいは、透光性を必要とするフルカラ
ートナーにおいて画像の光沢性を制御する為にポリエス
テル系樹脂として軟化点の異なる2種類のポリエステル
系樹脂を使用することが好ましい。オイルレス定着用ト
ナーとしては、定着性を向上させるために軟化点が95
〜120℃の第1ポリエステル系樹脂を使用し、耐オフ
セット性を向上させるために軟化点が130〜160℃
の第2ポリエステル系樹脂を使用する。この場合に第1
ポリエステル樹脂の軟化点が95℃より低くなると耐オ
フセット性が低下したりドットの再現性が低下し、12
0℃より高いと定着性向上の効果が不十分となる。また
第2ポリエステル系樹脂の軟化点が130℃より低いと
耐オフセット性向上の効果が不十分となり、160℃よ
り高くなると定着性が低下する。このような観点からよ
り好ましくは第1ポリエステル系樹脂の軟化点は100
〜115℃で、第2ポリエステル系樹脂の軟化点は13
5〜155℃である。また第1および第2ポリエステル
系樹脂のガラス転移点は50〜75℃、好ましくは55
〜70℃とすること望ましい。これはガラス転移点が低
いとトナーの耐熱性が不十分となり、また高すぎると製
造時の粉砕性が低下し生産効率が低くなるためである。
【0027】第1ポリエステル系樹脂としては、上述し
た多価アルコール成分と多価カルボン酸成分を重縮合さ
せて得られたポリエステル樹脂、特に多価アルコール成
分としてビスフェノールAアルキレンオキサイド付加物
を主成分とし、多価カルボン酸成分としてテレフタル
酸、フマル酸、ドデセニルコハク酸、ベンセントリカル
ボン酸のみからなる群より選択される少なくとも1種を
主成分として用いて得られたポリエステル樹脂が好まし
い。
【0028】また、第2ポリエステル系樹脂としては、
ポリエステル樹脂の原料モノマーと、ビニル系樹脂の原
料モノマーと、両方の樹脂の原料モノマーと反応する両
反応性モノマーとの混合物を用い、同一容器中でポリエ
ステル樹脂を得る縮重合反応およびビニル系樹脂を得る
ラジカル重合反応を並行して行わせて得られたポリエス
テル系樹脂がワックスの分散性、トナーの強靭性、定着
性、耐オフセット性を向上させる観点から好ましい。第
2ポリエステル系樹脂中のビニル系樹脂の含有量は5〜
40重量%、好ましくは10〜35重量%とする。これ
はビニル系樹脂の含有量が5重量%より低いとトナーの
定着強度が低下し、40重量%を超えると耐オフセット
性やトナーの強靭性の低下、負の帯電レベルの低下等が
生じ易くなる。また、トナーにワックスを含有させた場
合にはビニル系樹脂の含有量が5重量%より低いとポリ
エチレンワックスの分散性が低下し、40重量%を超え
るとポリプロピレンワックスの分散性が低下する傾向が
ある。
【0029】第1ポリエステル系樹脂と第2ポリエステ
ル系樹脂との重量比は7:3〜2:8、好ましくは6:
4〜3:7とすることが好ましい。第1ポリエステル系
樹脂と第2ポリエステル系樹脂とをこのような範囲で使
用することにより、トナーとして定着時のつぶれによる
広がりが小さくドット再現性に優れており、さらに低温
定着性に優れ低速および高速の画像形成装置においても
優れた定着性を確保することができる。また、両面画像
形成時(定着機を2度通過時)にも優れたドット再現性
を維持することができる。第1ポリエステル系樹脂の割
合が上記範囲より少ない場合は、低温定着性が不十分と
なり幅広い定着性を確保できなくなる。また、第2ポリ
エステル系樹脂の割合が上記範囲より少ない場合は、耐
オフセット性が低下するとともに定着時のトナーのつぶ
れが大きくなりドット再現性が低下する傾向がある。
【0030】透光性が要求されるフルカラーは従来、分
子量分布のシャープなシャープメルトタイプの樹脂が使
用され、このような樹脂を使用することにより、光沢の
あるピクトリアル画像が再現された。しかしながら、近
年、通常のオフィスカラー等においては、光沢度を落と
した画像が要求されるケースも出てきている。このよう
な要求に対しては、例えば、樹脂の分子量分布を高分子
側に広げることにより達成できる。また、その具体的方
策の一つとして分子量の異なる2種以上組み合わせて用
いることにより達成でき、最終的に組み合わせてなる樹
脂物性が、ガラス転移温度50〜75℃、軟化点80〜
120℃、数平均分子量2500〜30000および重
量平均分子量/数平均分子量が2〜20であれば好適に
使用できる。光沢度を落として使用する場合には、重量
平均分子量/数平均分子量の値を4以上に設定し、溶融
粘度曲線を傾かせることにより、定着温度に対する光沢
度制御領域を広げることが可能となる。
【0031】その他、特にフルカラートナーにおいて
は、エポキシ系樹脂も好適に使用できる。本発明で使用
されるエポキシ樹脂としては、ビスフェノールAとエピ
クロルヒドリンとの重縮合物などが好適に使用できる。
例えば、エポミックR362、R364、R365、R
367、R369(以上 三井石油化学工業社製)、エポ
トートYD−011、YD−012、YD−014、Y
D−904、YD−017(以上 東都化成社製)、エピ
コート1002、1004、1007(以上 シエル化
学社製)等、市販のものも使用できる。
【0032】以上のようにして調製したバインダー樹脂
のガラス転移点Tg、軟化点Tm、平均分子量および酸
価は次のようにして測定した。 〔樹脂のガラス転移点Tgの測定〕示差走査熱量計(DS
C-200:セイコー電子社製)を用いて、リファレンス
をアルミナとし、10mgの試料を昇温速度10℃/min
の条件で20〜120℃の間で測定し、メイン吸熱ピー
クのショルダー値をガラス転移点とした。
【0033】〔樹脂の軟化点Tmの測定〕フローテスタ
ー(CFT-500:島津製作所社製)を用い、ダイスの細
孔(径1mm、長さ1mm)、加圧20kg/cm2、昇温速
度6℃/minの条件下で1cm3の試料を溶融流出さ
せたときの流出開始点から流出終了点の高さの1/2に
相当する温度を軟化点とした。
【0034】〔分子量の測定〕数平均分子量および重量
平均分子量はゲルバーミエーションクロマトグラフィ
(807-IT型;日本分光工業社製)を用いて測定を
行い、カラムを40℃に保ち、キャリア溶媒としてテト
ラヒドロフラン20mlに溶解させ、この溶液0.5m
lを上記キャリア溶媒とともに導入して、ポリスチレン
換算により分子量を求めた。
【0035】〔酸価〕酸価は、10mgの試料をトルエ
ン50mlに溶解し、0.1%のブロムチモールブルー
とフェノールレッドの混合指示薬を用いて、予め標定さ
れたN/10の水酸化カリウム/アルコール溶液で滴定
し、N/10水酸化カリウム/アルコール溶液の消費量
から算出した値である。
【0036】さらに、本発明のトナーには耐オフセット
性等の特性を向上させるためにワックスを含有させても
よい。このようなワックスとしてはポリエチレンワック
ス、ポリプロピレンワックス、カルナバワックス、ライ
スワックス、サゾールワックス、モンタン系エステルワ
ックス、フィッシャートロプシュワックス等を挙げるこ
とができる。このようにトナーにワックスを含有させる
場合は、その含有量をバインダー樹脂100重量部に対
して0.5〜5重量部とすることがフィルミング等の問
題を生じることなく添加による効果を得る上で好まし
い。
【0037】なお、耐オフセット性向上の観点からポリ
プロピレンワックスを含有させることが好ましく、また
スミア性(自動原稿送り時あるいは両面複写時に片面に
既に画像が形成された用紙の紙送りの際にローラで画像
が擦られて画像ににじみや汚れ等の画質低下を起こす現
象)を向上させる観点からはポリエチレンワックスを含
有させることが好ましい。上述した観点から特に好まし
いポリプロピレンワックスは160℃における溶融粘度
が50〜300cps、軟化点が130〜160℃および
酸価が1〜20KOHmg/gであるポリプロピレンワッ
クスであり、また特に好ましいポリエチレンワックス
は、160℃における溶融粘度が1000〜8000cp
sおよび軟化点が130〜150℃であるポリエチレン
ワックスである。即ち、上記溶融粘度、軟化点および酸
価を有するポリプロピレンワックスは上記バインダー樹
脂に対する分散性が優れており、遊離ワックスによる問
題を生じることなく耐オフセット性の向上を達成するこ
とができる。
【0038】特にポリエステル樹脂をバインダ樹脂とし
て使用する場合には、酸化型ワックスを使用することが
好ましい。酸化型ワックスとしては、ポリオレフィン系
の酸化型ワックス、カルナバワックス、モンタワック
ス、ライスワックス、フィッシャー・トロプシュワック
スが挙げられる。
【0039】ポリオレフィン系ワックスであるポリプロ
ピレン系ワックスとしては、低分子量のポリプロピレン
は硬度が小さいため、トナーの流動性を低下させる欠点
を持っており、この欠点を改良する為に、カルボン酸ま
たは酸無水物で変性したものが好ましい。特に、低分子
量ポリプロピレン系樹脂を(メタ)アクリル酸、マレイン
酸および無水マレイン酸からなる群より選ばれる1種以
上の酸モノマーで変性した変性ポリプロピレン樹脂が好
適に使用できる。該変性ポリプロピレンは、例えばポリ
プロピレン系樹脂に(メタ)アクリル酸、マレイン酸およ
び無水マレイン酸からなる群より選ばれる1種以上の酸
モノマーを過酸化物触媒存在下もしくは無触媒下でグラ
フトあるいは付加反応することにより得られる。変性ポ
リプロピレンを使用する場合には、酸価が0.5〜30
KOHmg/g好ましくは1〜20KOHmg/gである。
【0040】上記酸化型ポリプロピレンワックスとして
は、市販されているものでは、三洋化成工業社製のビス
コール200TS(軟化点140℃、酸価3.5)、ビス
コール100TS(軟化点140℃、酸価3.5)、ビス
コール110TS(軟化点140℃、酸価3.5)等が
使用できる。
【0041】酸化型ポリエチレンとして市販されている
ものでは、三洋化成工業社製のサンワックスE300
(軟化点103.5℃、酸価22)、サンワックスE2
50P(軟化点103.5℃、酸価19.5)、三井石油
化学工業社製のハイワックス4053E(軟化点145
℃、酸価25)、405MP(軟化点128℃、酸価
1.0)、310MP(軟化点122℃、酸価1.0)、
320MP(軟化点114℃、酸価1.0)、210M
P(軟化点118℃、酸価1.0)、220MP(軟化
点113℃、酸価1.0)、220MP(軟化点113
℃、酸価1.0)、4051E(軟化点120℃、酸価
12)、4052E(軟化点115℃、酸価20)、4
202E(軟化点107℃、酸価17)、2203A
(軟化点111℃、酸価30)等が使用できる。
【0042】カルナバワックスを使用する場合は、微結
晶のものが良く、酸価が0.5〜10KOHmg/g好
ましくは1〜6KOHmg/gのものである。
【0043】モンタンワックスは、一般的に鉱物より精
製されたモンタン系エステルワックスを指しカルナバワ
ックス同様微結晶であり、酸価が1〜20好ましくは3
〜15である。
【0044】ライスワックスは米ぬかワックスを空気酸
化したものであり、酸価が5〜30KOHmg/gであ
ることが好ましい。
【0045】フィッシャー・トロプシュワックスは、石
炭より合成石油を炭化水素合成法により製造する際、副
生するワックスで例えばサゾール社製の商品名「サゾー
ルワックス」として市販されているものである。またこ
れとは別に天然ガスを出発原料とするフィッシャー・ト
ロプシュワックスも低分子量成分が少なくトナーに用い
た場合の耐熱性に優れる為、好適に使用できる。
【0046】フィッシャー・トロプシュワックスの酸価
としては、0.5〜30KOHmg/gの物が使用で
き、サゾールワックスの中では、特に酸価が3〜30K
OHmg/gを有する酸化タイプのもの(商品名、サゾ
ールワックスA1、A2等)が好適に使用できる。ま
た、上記溶融粘度および軟化点を有するポリエチレンワ
ックスも上記バインダー樹脂に対する分散性が優れてお
り、遊離ワックスによる問題を生じることなく定着画像
表面の摩擦係数を低減させてスミア性の向上を達成する
ことができる。なお、ワックスの溶融粘度はブルックフ
ィールド型粘度計により測定した。
【0047】着色剤は、フルカラートナーの場合、公知
の顔料および染料を使用することができる。これらの例
としては、カーボンブラック、アニリンブルー、カルコ
イルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、
デュポンオイルレツド、キノリンイエロー、メチレンブ
ルークロリド、銅フタロシアニン、マラカイトグリーン
オキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、C.
I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・
レッド122、C.I.ピグメント・レッド57:1、
C.I.ピグメント・レッド184、C.I.ピグメント・
イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー12、C.
I.ピグメント・イエロー17、C.I.ソルベント・イ
エロー162、C.I.ピグメント・イエロー180、
C.I.ピグメント・イエロー185、C.I.ピグメント
・ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3
等を挙げることができる。
【0048】また、黒トナーには、各種カーボンブラッ
ク、活性炭、チタンブラックに加えて、着色剤の一部ま
たは全部を磁性体と置き換えることができる。このよう
な磁性体としては、例えば、フェライト、マグネタイ
ト、鉄等、公知の磁性体微粒子が使用可能である。磁性
粒子の平均粒径は製造時に於ける分散性を得る意味にお
いて、好ましくは1μm以下、特に0.5μm以下が好
ましい。非磁性体としての特性を持たせつつ、飛散防止
等の観点で添加する場合は、その添加量はバインダー樹
脂100重量部に対して0.5〜10重量部、好ましく
は0.5〜8重量部、より好ましくは1〜5重量部であ
る。添加量が10重量部を越えるとトナーに対する現像
剤担持体(マグネットローラ内蔵)の磁気的拘束力が強
くなって現像性が低下する。
【0049】また磁性トナーの場合は、トナーには、バ
インダー樹脂100重量部に対して磁性体を20重量部
から60重量部、好ましくは25〜55重量部添加す
る。添加量が20重量部以下ではトナーの飛散が増加す
る傾向にあり、60重量部を越えるとトナー帯電量が安
定的に確保できず、画像品質の低下を引き起こす。この
ような磁性体としては、上記同様、例えば、フェライ
ト、マグネタイト、鉄等、公知の磁性体微粒子が使用可
能である。磁性粒子の平均粒径は製造時における分散性
を得る意味において、好ましくは1μm以下特に0.5
μm以下が好ましい。
【0050】本発明のトナーには、目的に応じて帯電制
御剤や離型剤等の添加剤をバインダー樹脂中に添加して
用いることができる。例えば、帯電制御剤としては、フ
ッ素系界面活性剤、サリチル酸金属錯体、アゾ系金属化
合物のような含金属染料、マレイン酸を単量体成分とし
て含む共重合体の如き高分子酸、第4級アクモニウム
塩、ニグロシン等のアジン系染料、カーボンブラック等
を添加することができる。
【0051】さらに、本発明のトナーは、表面改質前お
よび/またはトナー粒子を調製した後の流動性調整剤と
して各種有機/無機微粒子を添加することが好ましい。
無機の微粒子としては、炭化けい素、炭化ホウ素、炭化
チタン、炭化ジルコニウム、炭化ハフニウム、炭化バナ
ジウム、炭化タンタル、炭化ニオブ、炭化タングステ
ン、炭化クロム、炭化モリブデン、炭化カルシウム、ダ
イヤモンドカーボンラクタム等の各種炭化物、窒化ホウ
素、窒化チタン、窒化ジルコニウム等の各種窒化物、ホ
ウ化ジルコニウム等のホウ化物、酸化物、酸化チタン、
酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化
銅、酸化アルミニウム、シリカ、コロイダルシリカ等の
各種酸化物、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウ
ム、チタン酸ストロンチウム等の各種チタン酸化合物、
二硫化モリブデン等の硫化物、フッ化マグネシウム、フ
ッ化炭素等のフッ化物、ステアリン酸アルミニウム、ス
テアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン
酸マグネシウム等の各種金属石鹸、滑石、ベントナイト
等の各種非磁性無機微粒子を単独であるいは組み合わせ
て用いることができる。特にシリカ、酸化チタン、アル
ミナ、酸化亜鉛等の無機微粒子においては、シランカッ
プリング剤、チタネート系カップリング剤、シリコーン
オイル、シリコーンワニス等の従来から使用されている
疎水化処理剤、さらにはフッ素系シランカップリング
剤、またはフッ素系シリコーンオイル、さらにアミノ基
や第4級アルミニウム塩基を有するカップリング剤、変
性シリコーンオイル等の処理剤で公知の方法で表面処理
されていることが好ましい。
【0052】更には、クリーニング助剤等の目的で、乳
化重合法、ソープフリー乳化重合法、非水分散重合法等
の湿式重合法、気相法等により造粒した、スチレン系、
(メタ)アクリル系、ベンゾグアナミン、メラミン、テフ
ロン、シリコン、ポリエチレン、ポリプロピレン等の各
種有機微粒子を用いることもできる。これら流動化剤の
添加量は、熱処理前の添加量として、トナー粒子100
重量部に対して、0.1〜6重量部、好ましくは0.5
〜3重量部添加される。また、熱処理後の外添剤処理
は、トナー粒子100重量部に対して、0.1〜5重量
部、好ましくは0.3〜3重量部添加されるが、熱処理
前と熱処理後で適宜添加量を調整して使用することが好
ましい。
【0053】本発明のトナーは、非磁性トナーの場合、
表面性状DT/d50TがDT/d50T≧0.40、好まし
くはDT/d50T≧0.45、のものが用いられる。また
磁性トナーの場合は、DT/d50T≧0.20、好ましく
はDT/d50T≧0.25、のものが用いられる。本発明
において、表面性状は次式を意味する: DT/d50T、 但し D=6/(ρ・S) 〔式中、Dはトナーの形状を球と仮定した時のBET比
表面積からの換算粒径(μm)、d50は粒径別相対重
量分布の50%相当粒径(μm)、ρは真密度(g/cm
3)、SはBET比表面積(m2/g)をそれぞれ表す〕。
【0054】ここでBET比表面積は、フローソーブ2
300型(島津製作所社製)で測定された値を用いてい
るが、同様の測定原理、方法で測定されるのであれば前
記装置で測定されなければならないということを意味し
ない。
【0055】粒径別相対重量分布の50%相当粒径(d
50)は、コールタマルチサイザ(コールタカウンタ社
製)により測定された値を用いているが、同様の測定原
理、方法で測定されるのであれば前記装置で測定されな
ければならないということを意味しない。
【0056】真密度(ρ)は、空気比較式比重計(ベッ
クマン社製)により測定された値を用いているが、同様
の測定原理、方法で測定されるのであれば前記装置で測
定されなければならないということを意味しない。
【0057】さらに本発明のトナーは1kg/cm2圧
縮時の付着応力が6g/cm2以下、好ましくは5.5g
/cm2以下のものが用いられる。付着応力が6g/cm
2を越えると混合撹拌時などに圧縮ストレスを受けた際
にトナー同士が凝集しやすくなり、スペントが発生しや
すくなる。
【0058】一方、本発明のキャリアは、表面性状DC
/d50Cが DT/d50T≧0.004、好ましくはDT/d50T≧0.
0042、 のものが用いられる。これはキャリアの表面性状を表す
指標であり、この値が高いほど表面に凹凸、クラックな
どが少ないことを意味する。したがってこの値が高いと
耐スペント性が向上し、また磁性粉の表面への露出が少
なく、キャリア同士の付着が少なくなる。
【0059】またキャリアはその付着応力が、 付着応力≦10g/cm2、好ましくは付着応力≦9.6
g/cm2 のものが用いられる。キャリアの付着応力は加圧時のキ
ャリア同士の凝集性を表す指標であり、この値が低いと
現像剤としての流動性が向上すると同時に、圧縮ストレ
スに対して強くなるので、キャリアの耐久性向上につな
がる。
【0060】本発明にとって好ましい付着応力の低減を
図る手段として、好ましいものは球形度およびその均一
性の増加であり、加えて表面性の向上である。表面性の
向上とは、上記したようにD/d50で表されるような
表面性状の向上、すなわち表面凹凸、細孔、クラックの
減少であり、また表面処理剤を均一に固定化させること
である。このような表面処理剤としては、疎水化された
シリカが有効であり、分散性向上には小粒径シリカが、
凝集防止には大粒径のシリカがそれぞれ有効であり、固
定化された大粒径シリカが付着応力の低減に寄与する。
【0061】本発明のトナーおよびキャリアは、前記の
物性を制御することができる方法であれば、いかなる方
法によって製造されてもよく、トナーおよびキャリアそ
れぞれの構成成分を、従来の方法で混合、混練、粉砕、
分級し、所望の粒径を有する母粒子を得、得られた粒子
を、例えば瞬間的加熱処理することが好ましい。また従
来から公知の乳化分散造粒法、乳化重合法、懸濁重合法
等の湿式法を採用して母粒子を得、得られた粒子を瞬間
的加熱処理に付してもよい。
【0062】また、瞬間的加熱処理と組み合わせて各種
現像剤の表面改質装置における各種処理と組み合わせて
も良い。これら表面改質装置としては、ハイブリダイゼ
ーションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロン
コスモスシステム(川崎重工業社製)、イノマイザーシス
テム(ホソカワミクロン社製)等の高速気流中衝撃法を応
用した表面改質装置、メカノフュージョンシステム(ホ
ソカワミクロン社製)、メカノミル(岡田精工社製)等の
乾式メカノケミカル法を応用した表面改質装置、ディス
パーコート(日清エンジニアリング社製)、コートマイザ
ー(フロイント産業社製)の湿式コーティング法を応用し
た表面改質装置を適宜、組み合わせて使用できる。
【0063】本発明においては、瞬間的加熱処理を施す
ことにより、混練−粉砕法で得られたトナーおよびキャ
リア母粒子の形状を球状でかつ均一な形状に制御し、さ
らには、トナーおよびキャリア表面の平滑性を上げ、付
着応力を低減することができる。このことにより転写
性、帯電の均一性ならびに画像性能に優れ、また、現像
剤中の特定の粒径・形状成分、また、特定の帯電量を有
するトナーから先に消費されるといった選択現像が発生
せず、長期にわって安定した画像性能を達成する現像剤
を提供できる。
【0064】本発明において、トナーおよびキャリアの
表面性状や形状の改良を図るために用いることのできる
瞬間的加熱処理は、熱風中にトナーおよびキャリア粒子
を圧縮空気により分散噴霧することにより行うのがより
好ましい。それにより本発明において規定する上記物性
を容易に制御することができるためである。
【0065】従来、熱による表面改質を行う例は知られ
ているが、熱風流が循環している中に現像剤を供給して
なるものが多い。これでは、現像剤同士が凝集しやす
く、処理した後の形状もばらつきが大きくなる。また、
熱風気流中に現像剤粒子を分散供給させることにより、
現像剤粒子の表面を溶融させ、瞬時に現像剤粒子を球状
化処理する方法が知られている。更に、現像剤粒子の熱
風中での分散状態を向上させる目的で、予め疎水性シリ
カ等で表面処理しておくことも知られている。しかしな
がら、これらの方法をもってしても、現像剤特性を飛躍
的に向上させることができるほどには球形度とその均一
性を達成できなかった。
【0066】本発明において球形度(円形度)が高く、
かつ、形状のばらつきを小さく抑えるための具体的方策
の例として以下のものが挙げられる。
【0067】 熱風気流中に供給する被処理粒子(ト
ナーおよびキャリア)量を一定に制御し、脈動等を発生
させないこと。このためには; (i) 図1中115で使用されるテーブルフィーダー
および振動フィーダー等を複数種組み合わせて使用し
て、定量供給性を高める。テーブルフィーダーおよび振
動フィーダーを使用して、精度の高い定量供給を行うこ
とができれば、微粉砕あるいは分級工程を連結し、その
ままオンラインで熱処理工程に被処理粒子を供給するこ
とも可能となる; (ii) 被処理粒子を圧縮空気で供給後、熱風中に供給
する前に、被処理粒子を試料供給室107内で再分散さ
せ、均一性を高める。例えば、二次エアーにより再分散
させる、バッファ部を設けて被処理粒子の分散状態を均
一化する、または同軸二重管ノズル等で再分散させる等
の手段を採用する;
【0068】 熱風気流中に噴霧供給した際のトナー
粒子の分散濃度を最適化かつ均一に制御すること。この
ためには; (i) 熱風気流中への供給は、全周方向から均一に、
かつ、高分散状態で投入する。より具体的には分散ノズ
ルから供給する場合には、スタビライザ等を有するノズ
ルを使用し、個々のノズルから分散される被処理粒子の
分散均一性を向上させる; (ii) 熱風気流中の被処理粒子の分散濃度を均一化す
る為、ノズル本数は、前記したように少なくとも3本以
上、好ましくは、4本以上とできる限り多くし、かつ、
全周方向に対して、対称形で配置する。360度全周領
域に設けられたスリット部から均一に被処理粒子を供給
してもよい;
【0069】 すべての粒子に対して、均一な熱エネ
ルギーがかかる様、被処理粒子が処理される領域での熱
風の温度分布がなき様制御され、かつ、熱風が層流状態
に制御されていること。このためには; (i) 熱風を供給する熱源の温度バラツキを低減する
こと; (ii) 被処理粒子の熱風状態を均一・安定化するた
め、熱風供給前の直管部分をできる限り長くしたりす
る。または、熱風供給口付近に熱風を安定化させる為の
スタビライザを設けることも好ましい。さらに、図1に
例示した装置構成は、開放系であり、そのため外気と接
する方向に熱風が拡散する傾向にある為、熱風の供給口
を必要に応じて絞っても良い; (iii) 被処理粒子を、熱風温度が安定(温度分布が小
さい)である熱風の中心部付近を通過させるため、ノズ
ル噴霧角度は、熱風の流れ方向に対して鋭角の方向(例
えば、25〜35°)に設定することが好ましい。
【0070】 被処理粒子が熱処理中に均一分散状態
が保持できるだけの流動化処理されていること。このた
めには; (i) 被処理粒子の分散・流動性を確保する為、被処
理粒子の粒径の1/20以下、好ましくは、1/50以
下の各種有機/無機微粒子を使用することが好ましい。
特に、一次粒子の平均径が20nm以下(BET比表面
積が100m2/g以上)の疎水化処理されてなる無機微
粒子(特に疎水性シリカ微粒子)が好ましい。このよう
な疎水性シリカ微粒子の材料としては、前述の無機微粒
子材料が使用可能であるが、特に疎水性シリカを用いる
ことがより好ましい。添加量は被処理粒子100重量部
に対して、0.1〜6重量部、好ましくは、0.3〜3重
量部添加される; (ii) 分散・流動性を向上させる為の混合処理は、被
処理粒子表面に均一かつ強く固定化されない付着した状
態で存在することが好ましい;
【0071】 被処理粒子表面が熱を受けた時点でも
被処理粒子表面に各被処理粒子間のスペーサ効果が保持
できる該温度で軟化しない粒子が被処理粒子表面に存在
させること。このためには; (i) 上記で示した各種有機/無機微粒子と比較し
て大き目の粒径を有し、かつ、処理温度で軟化しない各
種有機/無機微粒子を添加することが好ましい。被処理
粒子表面の本粒子の存在により、熱を受け始めた後にお
いても、被処理粒子表面が完全な樹脂成分のみの表面と
はならず、被処理粒子間においてスペーサ効果をもたら
し、被処理粒子同士の凝集・合一を防止する。 (ii) 大径粒子の添加量は被処理粒子100重量部に
対して、0.3〜5重量部、好ましくは0.5〜3重量部
である。
【0072】 熱処理されてなる時間は、処理に必要
最低限の瞬間加熱とし、その後、すぐに被処理粒子は、
凝集ならびに合一が発生しない温度領域まで瞬時に冷却
してなること。このためには、 (i) 通常は、熱処理された後、処理装置内に外気を導
入することにより、瞬時に被処理粒子を常温レベルまで
冷却させる。しかしながら、被処理粒子の物性によって
は、外気温度の影響により、凝集・合一粒子の発生が起
こり易くなるため、導入する冷却風の温度を制御するこ
とが好ましく、該温度としてが、25℃以下、好ましく
は15℃以下、更に好ましくは、10℃以下で冷却す
る。しかしながら、必要以上に温度を下げると、条件に
よっては、結露が発生する可能性があり、逆効果とな
る。
【0073】 熱処理品の捕集は、熱を発生させない
よう制御されてなること。このためには、 (i) 熱処理ならびに冷却されてなる粒子は、配管系
(特にアール部分)ならびに通常被処理粒子の捕集で使
用されているサイクロンで発生する熱を抑えるため、チ
ラーでの冷却をすることが好ましい。
【0074】〔表面改質処理の条件例〕上記の要件に適
した処理条件の具体例を以下に示す。被処理粒子供給部 :テーブルフィーダー+振動フィーダ
ー 精度の高い定量性の高い供給を行うことが重要である。
微粉砕あるいは分級工程での分散状態でそのままオンラ
インで熱処理工程に被処理粒子を供給することも可能と
なる。分散ノズル :4本(全周に対して、各90°の対称形配
置) 出来る限り、全周方向から均一に供給することが好まし
く、ノズル本数は多い方が好ましい。
【0075】噴出角度:30° 出来る限り、熱風温度ならびに熱風の均一性が高い中心
領域の流れに沿った角度で被処理粒子を導入、処理する
ことが好ましい。 熱風風量:800L/min 熱風風量とは、熱風発生装置101により供給される熱
風の風量である。この熱風風量は、多くする方が熱処理
の均一性、処理能力を向上させる意味で好ましい。
【0076】分散風量:55L/min 分散風量とは、加圧エアーによって、導入管102'に
送り込まれる風量のことである。その他の条件にもよる
が、この分散風量は、押さえて熱処理した方が、被処理
粒子の分散状態が向上、安定する為好ましい。
【0077】吸引風量:−1200L/min 吸引風量はブロアー113により、処理されたトナー粒
子をサイクロンに搬送するためのエアーをいう。この吸
引風量は多くする方が、被処理粒子の凝集性を低減させ
る意味で好ましい。
【0078】分散濃度:100g/m3 分散濃度とは、熱処理領域(具体的にはノズル吐出領
域)での被処理粒子の分散濃度をいう。適切な分散濃度
は被処理粒子の比重によって異なり、分級濃度を各被処
理粒子の比重で割った値が、50〜300g/m3、好
ましくは50〜200g/m3で処理することが好まし
い。
【0079】処理温度:処理温度とは、熱処理領域での
温度をいう。熱処理領域では中心から外側に向け温度勾
配が実状存在するが、この温度分布を低減して処理する
ことが好ましい。装置面からは、スタビライザー等によ
り風を安定化層流状態で供給することが好ましい。分子
量分布のシャープなバインダ樹脂、例えば重量平均分子
量/数平均分子量が2〜20を有するバインダー樹脂を
使用してなる非磁性トナーにおいては、バインダー樹脂
のガラス転移点+100℃以上〜ガラス転移点+300
℃のピーク温度範囲で処理することが好ましい。より好
ましくはバインダー樹脂のガラス転移点+120℃以上
〜ガラス転移点+250℃のピーク温度範囲で処理す
る。なお、ピーク温度範囲とはトナーが熱風と接する領
域での最高温度をいう。
【0080】分子量分布の比較的広いタイプのバインダ
ー樹脂を使用してなる非磁性トナーにおいては、バイン
ダー樹脂のガラス転移点+100℃以上〜ガラス転移点
+300℃のピーク温度範囲で処理することが好まし
い。さらに好ましくはバインダー樹脂のガラス転移点+
150℃以上〜ガラス転移点+280℃のピーク温度範
囲で処理する。これは、被処理粒子の形状並びに表面の
均一性を向上させる為には、バインダー樹脂の高分子量
領域の改質をも達成できるよう高めの処理温度に設定す
る必要が生じる為である。しかしながら、処理温度を高
めに設定すると逆に合一粒子が発生しやすくなる為、熱
処理前の流動化処理を多めに設定する、処理時の分散濃
度を低めに設定する等のチューニングが必要となる。
【0081】トナー粒子にワックスを添加すると合一粒
子が発生しやすくなる。そのため、熱処理前の流動化処
理(特に大粒径成分の流動化剤)を多めに設定する。処
理時の分散濃度を低めに設定する等のチューニングが形
状並びに形状のバラツキを抑えた均一な被処理粒子を得
る上で重要となる。この操作は分子量分布の比較的広い
タイプのバインダー樹脂を使用しているときや、球形度
を高めようとして、処理温度を高めに設定するときによ
り重要となる。
【0082】滞留時間:熱処理領域に滞留させてなる時
間は、2秒以下、好ましくは1秒以下に設定する。かか
る滞留時間が2秒を超えると合一粒子が発生しやすくな
る。磁性トナーならびにバインダ型キャリア、特にバイ
ンダ型キャリアは、別の個所で示した通り、熱処理ゾー
ンに円筒部を設けるなどして、処理時間を凝集ならびに
合一粒子が発生しない条件範囲内で長くすることが好ま
しい。また、本発明で示してなる均一性を向上させる目
的で複数回処理することの好ましい方法である。
【0083】冷却風温度:冷却風温度とは、冷却風導入
部108から導入される冷風の温度である。被処理粒子
は瞬間的加熱処理後、使用しているバインダ樹脂のガラ
ス転移温度以上の温度条件下に2秒以上滞留することは
好ましくなく、処理後、冷却風によりガラス転移点以下
の雰囲気下に戻すことが好ましい。この為、冷却風の温
度は、25℃以下、好ましくは15℃以下、さらに好ま
しくは、10℃以下で冷却する。しかしながら、必要以
上に温度を下げると条件によっては結露が発生する可能
性があり、逆に副作用が生じるので注意が必要である。
かかる瞬間的加熱処理では、次に示す装置内の冷却水に
よる冷却と併せて、バインダ樹脂が溶融状態にある時間
が非常に短い為、粒子相互および熱処理装置の器壁への
粒子付着がなくなる。この結果、連続性生産時の安定性
に優れ、製造装置の清掃頻度も極端に少なくでき、ま
た、収率を高く安定的に制御できる。
【0084】冷却水温度:10℃ 冷却水温度とは、サイクロン109、114ならびに導
入管102に設けられている冷却ジャケット内の冷却水
の温度をいう。冷却水温度は、25℃以下、好ましくは
15℃以下、さらに好ましくは10℃以下である。
【0085】本発明で示してなる物性を有する現像剤を
得るためには、上記で示した方策を単独または組み合わ
せて実施することが好ましい。
【0086】現像剤の製造方法において、本発明で示し
てなる混練粉砕法は、原料混合工程、溶融混練工程、粉
砕工程、分級工程を経て製造されるが、分級工程は、本
発明での瞬間加熱処理を施した後に行ってもよい。この
際、粉砕工程で使用する粉砕装置として被粉砕粒子を球
形化できる粉砕装置を用いることにより、この後で処理
する瞬間的熱処理の制御が行いやすくなる為好ましい。
このような装置として、イノマイザーシステム(ホソカ
ワミクロン社製)、クリプトロンシステム(川崎重工業社
製)等を挙げることができる。また、分級工程で使用す
る分級装置として被処理粒子を球形化できる分級装置を
用いることにより、円形度等の制御が容易になる。この
ような分級装置としてティープレックス型分級機(ホソ
カワミクロン社製)等を挙げることができる。
【0087】また、本発明では、上記瞬間加熱処理は各
種現像剤の表面改質装置における各種処理と組み合わせ
てもよい。これら表面改質装置としては、ハイブリダイ
ゼーションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロ
ンコスモスシステム(川崎重工業社製)、イノマイザー
システム(ホソカワミクロン社製)等の高速気流中衝撃法
を応用した表面改質装置、メカノフュージョンシステム
(ホソカワミクロン社製)、メカノミル(岡田精工社製)等
の乾式メカノケミカル法を応用した表面改質装置、ディ
スパーコート(日清エンジニアリング社製)、コートマイ
ザー(フロイント産業社製)の湿式コーティング法を応用
した表面改質装置が使用でき、これらを適宜組み合わせ
て使用できる。
【0088】上記の瞬間的加熱処理を行なうに適した装
置の一例を概略構成図である図1および図2を用いて説
明する。図1に示す如く、熱風発生装置101にて調製
された高温高圧エアー(熱風)は導入管102を経て熱風
噴射ノズル106より噴射される。一方、トナー粒子1
05は定量供給器104から所定量の加圧エアーによっ
て導入管102'を経て搬送され、前記熱風噴射ノズル
106の周囲に設けられた試料噴射室107へ送り込ま
れる。
【0089】試料噴射室107は、図2に示す如く、中
空のドーナツ形状をしており、その内壁には複数の試料
噴射ノズル103が等間隔に配置されている。試料噴射
室107へ送り込まれたトナー粒子は、噴射室107で
拡散して均等に分散した状態となり、引き続き送り込ま
れてくるエアーの圧力によって複数の試料噴射ノズル1
03から熱風気流中へ噴射される。
【0090】この場合、試料噴射ノズル103の噴出流
が熱風気流を横切ることがないように試料噴射ノズル1
03に所要の傾きを設けておくことが好ましい。具体的
には、トナー噴出流が熱風気流にある程度沿うように噴
射することが好ましく、トナー噴出流と熱風気流の中心
領域の流れ方向なす角度が20〜40°、好ましくは2
5〜35°が好ましい。40°よりも広いとトナー噴出
流が熱風気流を横切るように噴射されることになり、他
のノズルから噴射されたトナー粒子と衝突してトナー粒
子の凝集が発生し、一方、20°よりも狭いと熱風中に
取り込まれないトナー粒子が発生し、トナー粒子の形状
が不均一となる。
【0091】また、試料噴射ノズル103は複数本必要
であり、少なくとも3本以上、4本以上が好ましい。複
数本の試料噴射ノズルを使用することによって熱風気流
中へのトナー粒子の均一な分散が可能となり、トナー粒
子1つ1つの加熱処理を確実に行うことができる。試料
噴射ノズルから噴出された状態としては、噴出時点で広
く拡散し、他のトナー粒子と衝突することなく熱風気流
全体へ分散されることが望ましい。
【0092】このようにして噴射されたトナー粒子は高
温の熱風と瞬間的に接触して均質に加熱処理される。こ
こで瞬間的とは、処理温度並びにトナー粒子の熱風気流
中での濃度により異なるが、必要なトナー粒子の改質
(加熱処理)が達成され、かつトナー粒子同士の凝集が発
生しない時間であり、通常2秒以下、好ましくは1秒以
下がよい。この瞬間的時間は、トナー粒子が試料噴射ノ
ズルから噴射され、導入管102"に導入されるまでの
トナー粒子の滞留時間として表わされる。この滞留時間
が2秒を越えると合一粒子が発生しやすくなる。
【0093】次いで、瞬間加熱されたトナー粒子は直ち
に冷却風導入部108から導入される冷風によって冷却
され、装置器壁へ付着したり粒子同士凝集したりするこ
となく導入管102"を経てサイクロン109により捕
集され、製品タンク111に貯まる。トナー粒子が捕集
された後の搬送エアーはさらにバグフィルター112を
通過して微粉が除去された後、ブロアー113を経て大
気中へ放出される。なお、サイクロン109には、冷却
水が流れている冷却ジャケットを設け、トナー粒子の凝
集を防止することが好ましい。
【0094】上記の瞬間加熱処理前の粒径としては4〜
10μm、好ましくは5〜9μmである。この段階で得
られる粒子は瞬間加熱処理された後でも、その粒径分布
はほとんど変わらない。
【0095】
〔バインダー樹脂としてのポリエステル樹脂の調製〕
1)ポリエステル樹脂Aの調製 温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー、お
よび窒素導入管を取り付けたガス製4つ口フラスコに、
ポリオキシプロピレン(2,2)−2,2−ビス(4−ヒド
ロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2,0)
−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、テ
レフタル酸を、モル比率4.0:6.0:9.0でアルコ
ール成分および酸成分を重合開始剤(ジブチル錫オキシ
ド)とともに入れた。これをマントルヒーター中におい
て窒素気流下にて、撹拌加熱しながら加熱することによ
り反応させた。そして、この反応の進行は、酸価を測定
することにより追跡した。酸価3.3に達した時点で反
応を終了させて室温まで冷却し、ポリエステル樹脂を得
た。得られたポリエステルは数平均分子量(Mn)=33
00、重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)=4.
2、ガラス転移点(Tg)=68.5℃、軟化点(Tm)=1
10.3℃、酸価=3.3KOH mg/gおよび水酸価
=28.1KOH mg/gを有する。得られたポリエス
テル樹脂は1mm以下に粗砕して以下のトナーの製造に
供した。
【0096】2)ポリエステル樹脂BおよびCの製造例 表1のモル比でアルコール成分および酸成分に変更する
以外は、ポリエステル樹脂Aと同様に樹脂BおよびCを
得た。
【0097】
【表1】
【0098】3)ポリエステル系樹脂H(L体)の製造例 温度計、撹拌器、流下式コンデンサーおよび窒素導入管
を取り付けたガラス製4つ口フラスコに、ポリオキシプ
ロピレン(2,2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニ
ル)プロパン、ポリオキシエチレン(2,2)−2,2−ビ
ス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、イソドデセニル
無水コハク酸、テレフタル酸およびフマル酸を重量比8
2:77:16:32:30に調整して重合開始剤であるジ
ブチル錫オキサイドとともに入れた。これをマントルヒ
ーター中で窒素雰囲気下にて、220℃で撹拌しつつ反
応させた。得られたポリエステル系樹脂H(L体)の軟
化点は110℃、ガラス転移点は60℃、酸価は17.
5KOHmg/gであった。
【0099】4)ポリエステル系樹脂I(H体)の製造例 スチレンおよび2−エチレンヘキシルアクリレートを重
量比17:3.2に調整し、重合開始剤であるジグミル
パーオキサイドとともに滴下ロートに入れた。一方、温
度計、撹拌器、流下式コンデンサーおよび窒素導入管を
取り付けたガラス製4つ口フラスコに、ポリオキシプロ
ピレン(2,2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)
プロパン、ポリオキシエチレン(2,2)−2,2−ビス
(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、イソドデセニル無
水コハク酸、テレフタル酸、無水1,2,4−ベンゼント
リカルボン酸およびアクリル酸を重量比42:11:1
1:11:8:1に調整して重合開始剤であるジブチル
錫オキサイドとともに入れた。これをマントルヒーター
中で窒素雰囲気下にて、135℃で撹拌しつつ、滴下ロ
ートよりスチレン等を滴下した後、昇温して230℃で
反応させた。得られたポリエステル系樹脂I(H体)の
軟化点は150℃、ガラス転移点は62℃、酸価は2
4.5KOHmg/gであった。
【0100】ポリエステル樹脂の各物性は以下のように
して測定した。 〔樹脂のガラス転移点Tgの測定〕示差走査熱量計(DS
C−200:セイコー電子社製)を用いて、リファレンス
をアルミナとし、10mgの試料を昇温速度10℃/min
の条件で20〜120℃の間で測定し、メイン吸熱ピー
クのショルダー値をガラス転移点とした。
【0101】〔樹脂の軟化点Tmの測定〕フローテスタ
ー(CFT−500:島津製作所社製)を用い、ダイスの
細孔(径1mm、長さ1mm)、加圧20kg/cm2、昇温速度
6℃/minの条件下で1cm3の試料を溶融流出させたとき
の流出開始点から流出終了点の高さの1/2に相当する
温度を軟化点とした。
【0102】〔分子量の測定〕分子量はゲルパーミエー
ションクロマトグラフィ(807−IT型;日本分光工業
社製)を使用し、キャリア溶媒としてテトラヒドロフラ
ンを使用して、ポリスチレン換算により分子量を求め
た。
【0103】〔酸価〕酸価は、10mgの試料をトルエン
50mlに溶解し、0.1%のブロムチモールブルーとフ
ェノールレッドの混合指示薬を用いて、予め標定された
N/10の水酸化カリウム/アルコール溶液で滴定し、
N/10水酸化カリウム/アルコール溶液の消費量から
算出した値である。
【0104】〔水酸価〕水酸価は、秤量された試料を無
水酢酸で処理し、得られたアセチル化合物を加水分解
し、遊離する酢酸を中和するのに必要な水酸化カリウム
のmgで表した。
【0105】〔顔料マスターバッチの製造〕以下フルカ
ラートナーの製造に使用する顔料は、それぞれ、実施例
で使用する熱可塑性樹脂とC.I.Pigment Red184
(大日本インキ化学工業社製)とを重量比で7:3の割
合で加圧ニーダーに仕込み、120℃で1時間混練し
た。冷却後、ハンマーミルで粗粉砕し、顔料含有率30
wt%の顔料マスターバッチを得た。
【0106】〔フルカラートナーの製造例〕 (1)M−1およびM−2 樹脂製造例で得られたポリエステル樹脂A 100重量
部に対して、C.I.Pigment Yellow180(ヘキスト社
製)4.0重量部含有相当のマスターバッチと荷電制御剤
としてサリチル酸の亜鉛錯体(E−84:オリエント化学
工業社製)2.0重量部、酸化型低分子量ポリプロピレン
(100TS:三洋化成社製;軟化点140℃、酸価3.
5)2重量部をヘンシェルミキサーで十分混合した後、
2軸押し出し混練機(PCM-30;池貝鉄工社製)の排
出部を取り外したものを使用して、溶融混練した後冷却
した。得られた混練物を冷却プレスローラーで2mm厚に
圧延し、冷却ベルトで冷却した後、フェザーミルで粗粉
砕した。その後、機械式粉砕機(KTM:川崎重工業社
製)で平均粒径10〜12μmまで粉砕し、さらに、ジェ
ット粉砕機(IDS:日本ニューマチック工業社製)で平
均粒径6.8μmまで粉砕粗粉分級した後、微粉分級を
ローター型分級機(ティーブレックス型分級機タイプ:1
00ATP:ホソカワミクロン社製)を使用して体積平均
粒径(Dt)7.1μm、体積平均粒径(Dt)の2倍
(2Dt)以上の重量%が、0.1%、かつ体積平均粒径
の1/3(D/3)以下の個数%が、3.2%のマゼンタ
イエロートナー粒子(M−1)を得た。
【0107】このトナー粒子(M−1)100重量部に対
して、疎水性シリカ(TS−500:キャボジル社製)
0.5重量部と、疎水性シリカ(AEROSIL 90G
(日本アエロジル社製)のヘキサメチレンジシラザン処
理品;BET比表面積65m2/g、pH6.0、疎水比度9
6%)1.0重量部を添加し、ヘンシェルミキサーで(周
速40m/sec、60秒間)混合処理した後、図1に示す
瞬間加熱装置により、以下の条件で熱による表面改質を
行ない、マゼンタトナー粒子(M−2)を得た。
【0108】表面改質処理の条件 現像剤供給部; テーブルフィーダー+振動フィーダー 分散ノズル ; 4本(全周に対して、各90度の対称形
配置) 噴出角度 ; 30度 熱風風量 ; 800L/min 分散風量 ; 55L/min 吸引風量 ; −1200L/min 分散濃度 ; 100g/m3 処理温度 ; 250℃ 滞留時間 ; 0.5秒 冷却風温度 ; 15℃ 冷却水温度 ; 10℃
【0109】(2)トナーM−3およびM−4の調製 トナーの製造例M−2において、熱処理の温度条件をそ
れぞれ200℃および300℃に変更する以外は同様の
方法・組成により、マゼンタトナー粒子M−3およびM
−4を得た。
【0110】(3)トナーM−5の調製 トナー粒子M−1の100重量部に対して、疎水性シリ
カ(RX200;日本アエロジル社製;BET比表面積
140m2/g、pH7.0)1.0重量部を添加し、ヘンシ
ェルミキサーで(周速40m/sec、180秒間)混合処
理した後、図1に示す瞬間加熱装置により、以下の条件
で熱による表面改質を行い、マゼンタトナー粒子M−5
を得た。
【0111】表面改質処理の条件 現像剤供給部; テーブルフィーダー 分散ノズル ; 2本(全周に対して、対称形配置) 噴出角度 ; 45度 熱風風量 ; 620L/min 分散風量 ; 68L/min 吸引風量 ; −900L/min 分散濃度 ; 150g/m3 処理温度 ; 250℃ 滞留時間 ; 0.5秒 冷却風温度 ; 30℃ 冷却水温度 ; 20℃
【0112】(4)トナー6の調製 トナーの製造例M−2において、ポリエステル樹脂Cと
樹脂Dを20:80の割合でブレンドしたものに変更す
る以外は、同様の組成、方法によりトナー粒子M−6を
得た。
【0113】〔黒磁性トナーの調製〕 (1)トナーBk−1の調製 ポリエステル系樹脂H(L体)を40重量部、ポリエステ
ル系樹脂I(H体)を60重量部、ポリエテレンワックス
(800P;三井石油化学工業社製;160℃における溶
融粘度5400cps;軟化点140℃)2重量部、ポリプ
ロピレンワックス(TS−200;三洋化成工業社製;1
60℃における溶融粘度120cps;軟化点145℃;酸
価3.5KOHmg/g)2重量部、磁性粒子(マグネタイ
ト;EPT−1000:戸田工業社製)50重量部および
負荷電制御剤としてクロム錯体(アイゼンスピロンブラ
ックTRH;保土ケ谷化学工業社製)2重量部をヘンシェ
ルミキサーで充分混合し、二軸押出混練機で溶融混練
後、冷却しその後、ハンマーミルで粗粉砕しジェット粉
砕機で微粉砕した後、分散して体積平均粒径7.0μmの
トナー粒子Bk−1を得た。なお、樹脂混合物の軟化点
は125℃であった。
【0114】このトナー粒子Bk−1の100重量部に
対して、疎水性シリカ(TS-500;キャボジル社
製)0.6重量部と、疎水性シリカ〔AEROSIL 9
0G(日本アエロジル社製)のヘキサメチレンジシラザ
ン処理品;BET比表面積65m2/g、pH6.0、疎水
化度96%)1.2重量部を添加し、ヘンシェルミキサ
ーで(周速40m/sec、180秒間)混合処理した後、
図1に示す瞬間加熱装置により、以下の条件で熱による
表面改質を行い、磁性トナー粒子Bk−2を得た。
【0115】表面改質処理の条件 現像剤供給部; テーブルフィーダー+振動フィーダー 分散ノズル ; 4本(全周に対して、各90度の対称形
配置) 噴出角度 ; 30度 熱風風量 ; 800L/min 分散風量 ; 55L/min 吸引風量 ; −1200L/min 分散濃度 ; 100g/m3 処理温度 ; 300℃ 滞留時間 ; 0.5秒 冷却風温度 ; 15℃ 冷却水温度 ; 10℃
【0116】以上のトナー粒子にはすべて、トナーに対
しBET比表面積200m2/gの疎水性シリカ微粒子
(R-974;日本アエロジル社製)0.5重量%および
チタン酸ストロンチウム微粒子の中径(粒径:350n
m、BET比表面積:9m2/g)0.5重量%を加えて
混合し、最終トナーを得た。
【0117】〔バインダ型キャリアの調製〕 (1)キャリア−1 ポリエステル系樹脂(花王社製:NE−1110)100
重量部、磁性粒子(マグネタイト;EPT−1000:戸
田工業社製)700重量部およびカーボンブラック(モー
ガルL;キャボット社製)2重量部をヘンシェルミキサー
で充分混合し、二軸押出混練機でシリンダ部180℃、
シリンダヘッド部170℃に設定し、溶融混練した。こ
の混練物を冷却しその後、ハンマーミルで粗粉砕しジェ
ット粉砕機で微粉砕、分級してキャリア粒子を得た。こ
の際、微粉砕ならびに分級条件を変えることにより、体
積平均粒径35μmのキャリア粒子 キャリア−1を得
た。
【0118】(2)キャリア−2の調製 上記キャリア粒子 キャリア1の100重量部に対し
て、疎水性シリカ(TS−500:キャボジル社製)0.1
重量部と、疎水性シリカ(AEROSIL 90G;日本
エアロジル社製)のヘキサメチレンジシラザン処理品;B
ET比表面積65m2/g,pH6.0;疎水化度96%以
上)0.3重量部を添加し、ヘンシェルミキサーで(周速
40m/sec、60秒間)混合処理した後、図1に示す装
置により、以下の条件で熱による表面改質を2パス行い
キャリア粒子(キャリア2)を得た。
【0119】表面改質処理の条件 現像剤供給部; テーブルフィーダー+振動フィーダー 分散ノズル ; 4本(全周に対して、各90度の対称形
配置) 噴出角度 ; 30度 熱風風量 ; 800L/min 分散風量 ; 55L/min 吸引風量 ; −1200L/min 分散濃度 ; 200g/m3 処理温度 ; 350℃ 滞留時間 ; 1.0秒 冷却風温度 ; 15℃ 冷却水温度 ; 10℃
【0120】(3)キャリア−3〜5 キャリアの製造例2において、熱処理時の処理温度を1
50,300,450に変更する以外は、同様の方法組成
の組み合わせにより、キャリア粒子(キャリア3〜5)を
得た。
【0121】(4)キャリア−6〜9 キャリアの製造例2、3、4、5において、以下の熱処
理条件で処理温度をそれぞれ150、300、350、
450℃に変更する以外は、同様の方法組成の組み合わ
せにより、1パスの表面改質を行い、キャリア粒子6〜
9を得た。
【0122】表面改質処理の条件 現像剤供給部; テーブルフィーダー 分散ノズル ; 2本(全周に対して、対称形配置) 噴出角度 ; 45度 熱風風量 ; 620L/min 分散風量 ; 68L/min 吸引風量 ; −900L/min 分散濃度 ; 150g/m3 処理温度 ; 150、300、350、450℃ 滞留時間 ; 0.5秒 冷却風温度 ; 30℃ 冷却水温度 ; 20℃
【0123】以上のようにして得られたトナーおよびキ
ャリアについて、前処理に使用した疎水性シリカの種類
とその使用量、熱処理(表面改質処理)装置と処理温
度、得られたトナーおよびキャリアの平均円形度とその
標準偏差(SD)、d50、体積平均粒径Dt(μm)の2
倍以上の粒子の含有割合(>2Dt(wt%))、体積
平均粒径Dtの1/3以下の粒子の含有割合(<1/3
Dpop%)、比表面積、比重、表面形状性(D/d5
0)および付着応力を表2および3中にまとめた。
【0124】上記トナーおよびキャリアの特性を測定す
るに当たっては、平均円形度、およびその標準偏差SD
値については、フロー式粒子像分析装置(FPIA−2
000:東亜医用電子社製)を用いて水分散系で測定し
た。
【0125】体積平均粒径Dtおよびその分布に付いて
は、コールタマルチサイザーII(コールタカウンタ社
製)を用い、アパチャーチューブ径50μmで測定し
た。キャリアの粒径はコールタマルチサイザーII(コー
ルタカウンタ社製)を用い、アパチャーチューブ径15
0μmで測定した。
【0126】
【表2】
【0127】
【表3】
【0128】表2中の熱処理装置の1および2はそれぞ
れ次のものを示す:熱処理装置(1) 現像剤供給部; テーブルフィーダー+振動フィーダー 分散ノズル ; 4本(全周に対して、各90度の対称形
配置) 噴出角度 ; 30度 熱風風量 ; 800L/min 分散風量 ; 55L/min 吸引風量 ; −1200L/min 分散濃度 ; 200g/m3 滞留時間 ; 1.0秒 冷却風温度 ; 15℃ 冷却水温度 ; 10℃熱処理装置(2) 現像剤供給部; テーブルフィーダー 分散ノズル ; 2本(全周に対して、対称形配置) 噴出角度 ; 45度 熱風風量 ; 620L/min 分散風量 ; 68L/min 吸引風量 ; −900L/min 分散濃度 ; 150g/m3 滞留時間 ; 0.5秒 冷却風温度 ; 30℃ 冷却水温度 ; 20℃
【0129】上記のように得られた非磁性トナーおよび
磁性トナーを、上記のように得られたキャリアと組み合
わせて現像剤とし、これら現像剤を以下のように評価し
た。 〔非磁性トナーとキャリアとからなる現像剤の評価〕現
像剤の評価はフルカラー複写機CF-900(ミノルタ
社製)のシステム速度を160mm/sec増速し、下
記の現像装置を搭載して行った。現像装置について図3
に基づいて説明する。この現像装置410においては、
図3に示すように、その内部にトナーTとキャリアとを
含む現像剤401を収容させており、この現像剤401
を搬送させる現像剤搬送部材411として、複数の磁極
N1、S1、N2、S2、N3を含有するマグネットローラ
411aが内周側に設けられた円筒状の現像剤スリーブ
411を用い、この現像スリーブ411を現像領域にお
いて像担持体である感光体402と適当な間隔Dsを介
して対向するようにして、回転可能に配置させている。
【0130】この現像スリーブ411を感光体402と
逆方向、すなわち現像スリーブ411と感光体402と
が対向する現像領域では現像スリーブ411と感光体4
02とが同方向に移動するように回転させ、この現像ス
リーブ411の回転に伴って現像装置410内に収容さ
れた現像剤401を、上記のマグネットローラ411a
による磁力作用により磁気ブラシの状態で感光体402
側に搬送させるようにしている。
【0131】上記の現像スリーブ411には現像バイア
ス電源412を接続させており、この現像バイアス電源
412から交流電圧或いは交流電圧に直流電圧を重畳さ
せた現像バイアス電圧を印加させて、現像領域に振動電
界を作用させるようにしている。
【0132】上記の現像スリーブ411と感光体402
とが対向する現像領域よりも現像剤401の搬送方向上
流側で、前記マグネットローラ411aの磁極N1と対向
する位置において、磁性ブレード413を現像スリーブ
411と所要間隔を介して設け、この磁性ブレード41
3によって現像スリーブ411上における現像剤401
の量を規制するようにしている。
【0133】この現像装置410においては、その上部
にトナーTを収容させたトナー収容部414を設けてお
り、現像スリーブ411から現像剤401中におけるト
ナーTを感光体402に供給して現像を行った結果、現
像装置410内における現像剤401中のトナー濃度が
低下した場合には、このトナー収容部414の下に設け
られたトナー補給ローラ415を回転させて、トナー収
容部414に収容されたトナーTを現像装置410内の
現像剤401に補給し、このように補給されたトナーT
を、現像装置410内に設けられた混合撹拌部材416
により現像剤401と混合撹拌して現像スリーブ411
に供給するようになっている。
【0134】また、上記のキャリアとトナーとを混合さ
せた現像剤においては、この現像剤中におけるトナーの
重量比が少ないと、十分な画像濃度が得られなくなった
り、トナーが過剰に帯電され帯電量が高くなりすぎ、十
分な現像が行えなくなる一方、トナーの重量比が多くな
りすぎると、トナーがキャリアによって十分に帯電され
ず、形成される画像にカブリ等が発生する。このため、
上記の現像剤としてはトナーの重量比が6〜20重量
%、好ましくは6〜15重量%より好ましくは6〜11
重量%のものを用いることが好ましい。
【0135】この現像装置410においては、上記のよ
うに現像スリーブ411と感光体402とが対向する現
像領域よりも現像剤401の搬送方向上流側に設けられ
た磁性ブレード413によって現像スリーブ411上に
おける現像剤401の量を規制し、現像剤401をこの
現像剤スリーブ411上で薄層状態にして感光体402
と対向する現像領域に搬送し、上記の現像バイアス電源
412から現像バイアス電圧を印加させて、この現像領
域に振動電界を作用させ、現像スリーブ411によって
搬送されてきた現像剤401中におけるトナーTを現像
スリーブ411から感光体402の潜像部分に供給して
現像を行うようになっている。
【0136】この現像剤搬送部材によって現像領域に搬
送させる現像剤はその量が少なすぎると、像担持体に供
給されるトナーが不足し、十分な画像濃度を有する画像
が得られなくなる。このため、現像剤搬送部材によって
現像領域に搬送させる現像剤の量を、0.5〜30mg/c
m2、好ましくは0.7〜10mg/cm2、より好ましくは1
〜7.5mg/cm2の範囲になるようにする。
【0137】また、現像を行うにあたって上記のように
現像領域における現像剤搬送部材と像担持体との間に振
動電界を作用させる場合、この振動電界が弱いと、トナ
ーが放出された後のキャリアにおける電荷の移動が悪
く、キャリアにカウンターチャージが残り、キャリアが
像担持体に付着しやすくなる一方、この振動電界が強く
なりすぎると、現像剤搬送部材と像担持体との間でリー
クが起こりやすくなるため、現像領域における現像剤搬
送部材と像担持体との間隔をDs、印加する交流電圧の
ピーク・ピーク値をYp−pとした場合に、振動電圧(Vp
−p/Ds)を3.5kV/mm≦Vp−p/Ds≦5.5kV/mm
になるようにすることが好ましい。
【0138】〔磁性トナーとキャリアとからなる現像剤
の評価〕Di33機種(ミノルタ社製:300mm/s
ecに増速したもの)を非接触現像用に改造して評価に
使用した。現像試験の結果を表4に示した。
【0139】
【表4】
【0140】現像特性を表す荷電安定性、キャリア付着
性およびカブリについて、その評価法をおよび評価基準
を次に記載する。 〔荷電安定性〕C/W比30%画像を複写し、初期およ
び30,000枚複写後において、帯電量の測定を行い
(NN環境)、両者の差に基づいて評価した。 ○:初期と30,000枚複写後の帯電量差の絶対値が5μC/g以下、 ×: 〃 が5μC/gより大。 なお、帯電量〔μC/g〕を測定するに当たっては、図
4に示す装置を用いて測定した。まず、精密天秤で計量
した現像剤1gを導電性スリーブ1の表面全体に均一に
なるように載せるとともに、この導電性スリーブ1内に
設けられたマグネットロール2の回転数を1000rp
mにセットした。そして、バイアス電源3よりバイアス
電圧をトナーの帯電電位と逆に3kV印加し、30秒間
上記導電性スリーブ1を回転させ、この導電性スリーブ
1を停止させて時点での円筒電極4における電位Vmを
読み取るとともに、円筒電極4に付着したトナーの重量
を精密天秤で計量して、トナーの平均帯電量〔μC/
g〕を求めた。
【0141】〔キャリア付着量〕B/W50%画像を複
写し、画像上へのキャリアの付着を次ぎのようにランク
付けた。(ただし、初期については、H/H環境(30
℃、85%RH)とL/L環境(10℃、15%RH)
の両方、30,000枚複写後の評価はN/N環境で行
った。 ○:キャリア付着が生じていない(初期については両環
境とも) △:若干キャリア付着が生じているものの、実用上問題
ない(同上) ×:キャリア付着がひどく、実用上問題である(初期に
ついては少なくとも一方の環境で問題であれば×) 〔カブリ〕B/W50%画像を複写し、カブリの程度を
次ぎのようにランク付けた。(ただし、初期について
は、H/H環境(30℃、85%RH)とL/L環境
(10℃、15%RH)の両方、30,000枚複写後
の評価はN/N環境で行った。 ○:カブリが生じていない(初期については両環境と
も) △:若干カブリが生じているものの、実用上問題ない
(同上) ×:カブリがひどく、実用上問題である(初期について
は少なくとも一方の環境で問題であれば×)
【0142】
【発明の効果】本発明の現像剤は、構成するトナーが、
近年要求の高い、高画質、低消費(色材高充填型)、省
エネルギー定着方式に適した低軟化点のバインダー樹脂
を主成分とし、色材部数を高充填した小粒径トナーにお
いても、トナー担持体(キャリア、現像スリーブ、現像
ローラー等)、感光体、転写部材に対する付着性および
移動性に優れるため、流動性に優れ、帯電の均一性が向
上され、長期にわたって安定した耐久性を有する。ま
た、磁性トナーにおいては同様な瞬間加熱処理を施すこ
とにより、磁性粒子を構成するバインダー樹脂が溶融さ
れて球状となり、表面に露出している磁性粉がなくなる
とともに遊離の微粉が磁性粒子表面に固定化される。
【0143】またバインダキャリアは、球状のトナーを
もすばやく均一混合し、更に均一に帯電させることがで
き、トナーの帯電立ち上がり、飛散抑制に有効であり、
小粒径、球形トナーの利益を最大限に生かしたカブリの
ない高品位の画像を得ることができる。また、キャリア
の形状が球状化されており、かつ、表面に細孔等の少な
い平滑性の高い表面性状を有するため、広い条件範囲で
キャリアの現像を抑制することができ、またトナーの現
像効率を高め、またトナー成分から受けるスペントに対
する抗力も高い。更に本発明のキャリアはリサイクル系
現像剤として使用する際においても使用できる。これに
より本発明の現像剤は、低速領域だけでなく、高速領域
においてもキャリアに対するトナー成分のスペントの発
生がなく、また荷電安定性および耐久性にも優れ、良好
な画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 瞬間的加熱処理を行なうための装置の概略構
成図を示す。
【図2】 図1の装置における試料噴射室の概略水平断
面図を示す。
【図3】 本発明の現像剤を評価するために使用した現
像装置の概略構成図を示す。
【図4】 帯電量を評価する装置の原理図を示す。
【符号の説明】
1:導電性スリーブ、 2:マグネットロール、 3:バイアス電源、 4:円筒電極、 101:熱風発生装置、 102、102′、102′′:導入管、 103:試料噴射ノズル、 104:滞留した粉体、 105:トナー粒子、 106:熱風噴射ノズル、 107:噴射室、 108:冷却風導入部、 109:サイクロン 111:製品タンク、 112:バグフィルター、 113:ブロアー、 114:サイクロン、 115:テーブルフィーダー、 401:現像剤、 402:感光体、 410:現像装置、 411:スリーブ、 411a:マグネットローラ、 412:バイアス電源、 413:磁気ブレード、 414:トナー収容部、 415:トナー補給ローラ、 416:混合撹拌部材、 T:トナー、 Ds:間隔。
フロントページの続き (72)発明者 安野 政裕 大阪府大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 筒井 主税 大阪府大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 福田 洋幸 大阪府大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面性状DT/d50Tおよび1kg/c
    m2圧縮時の付着応力がそれぞれ DT/d50T≧0.40、 付着応力≦6g/cm2 を満たす非磁性トナーと、表面性状DC/d50Cおよび
    1kg/cm2圧縮時の付着応力がそれぞれ DC/d50C≧0.004、 付着応力≦10g/cm2 を満たすキャリア、とからなる現像剤〔ただし、表面性
    状は次式を意味する: D/d50、 但し D=6/(ρ・S) (式中、Dはトナーの形状を球と仮定した時のBET比
    表面積からの換算粒径(μm);d50は粒径別相対重量
    分布の50%相当粒径(μm);ρは真密度(g/c
    m3);SはBET比表面積(m2/g);添字“T”およ
    び“C”はそれぞれトナーおよびキャリアを表す〕。
  2. 【請求項2】 表面性状DT/d50Tおよび1kg/c
    m2圧縮時の付着応力がそれぞれ DT/d50T≧0.20、 付着応力≦6g/cm2 を満たす磁性トナーと、表面性状DC/d50Cおよび1
    kg/cm2圧縮時の付着応力がそれぞれ DC/d50C≧0.004、 付着応力≦10g/cm2 を満たすキャリア、とからなる現像剤〔ただし、表面性
    状は次式を意味する: D/d50、 但し D=6/(ρ・S) (式中、Dはトナーの形状を球と仮定した時のBET比
    表面積からの換算粒径(μm);d50は粒径別相対重量
    分布の50%相当粒径(μm);ρは真密度(g/c
    m3);SはBET比表面積(m2/g);添字“T”およ
    び“C”はそれぞれトナーおよびキャリアを表す〕。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003177573A (ja) * 2001-12-10 2003-06-27 Kyocera Chemical Corp 静電像現像用トナーの製造方法
JP2005338809A (ja) * 2004-04-26 2005-12-08 Canon Inc 画像形成方法及び画像形成装置
JP2007316332A (ja) * 2006-05-25 2007-12-06 Canon Inc 画像形成方法

Cited By (3)

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JP2003177573A (ja) * 2001-12-10 2003-06-27 Kyocera Chemical Corp 静電像現像用トナーの製造方法
JP2005338809A (ja) * 2004-04-26 2005-12-08 Canon Inc 画像形成方法及び画像形成装置
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