JP3427190B2

JP3427190B2 - 静電荷像現像用現像剤

Info

Publication number: JP3427190B2
Application number: JP27005593A
Authority: JP
Inventors: 浩明松田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-10-01
Filing date: 1993-10-01
Publication date: 2003-07-14
Anticipated expiration: 2018-07-14
Also published as: JPH07104513A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法や静電記録
法や静電印刷法等で使われる現像剤に関するものであ
る。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】電子写真法は、ＵＳＰ２，
２９７，６９１号明細書、特公昭４２−２３９１０号公
報、特公昭４３−２４７４８号公報等に記載されている
ように多数提案されている。そして、通常は光導電性物
質を利用する種々の方法で感光体上に電気的潜像を形成
させ、該潜像をトナーで現像後に必要に応じて紙等の転
写材にトナー画像を転写してから加熱、加圧、加熱下の
加圧又は溶剤蒸気等で定着し、所望の複写物を得てい
る。すなわち、トナーは先ず現像器から感光体に付着
し、次いで感光体から転写材に移行される。そのため
に、トナーには流動性や被接触物からの離型性のほか、
現像器内での凝集防止等の多岐にわたる性能が要求され
る。このような諸問題を満足させるために、通常のトナ
ー粒子には該粒子より小粒径の微粒子が内添又は外添さ
れている。

【０００３】トナー中に微粒子を内添する方法は、特公
昭４４−１８９９５号公報、特開昭５１−８１６２３号
公報、特開昭５６−１９４６号公報等に開示されてい
る。しかし、前記の開示方法でトナー表面やその近傍に
大量の微粒子を存在させて内添効果を得ようとすると、
トナー製造工程の溶融・混練時に大量の微粒子添加が必
要になるから、定着性低下等の問題が発生する。微粒子
を外添する方法は、単なる添加又は撹拌羽根の周速が数
ｍ／秒〜４０ｍ／秒程度の混合機による混合法が一般的
である。この方法では、微粒子が物理的吸着力と電気的
引力のためにトナー粒子間に介在し、該微粒子はトナー
粒子の流動性向上に寄与する。そのうえ、該微粒子は流
動性に関与するトナー表面だけに存在するから、内添時
よりも効果が大きい。

【０００４】静電荷像現像法では、トナーに適切な帯電
量を与えると共に現像面を摺動する磁気ブラシを形成さ
せるために、磁性粒子で形成されるキャリアを使用し、
現像器内にはキャリアとトナーを混合して摩擦帯電させ
た現像剤が投入される。この現像剤の混合（キャリアと
トナーのプレ混合）では、トナー表面に比重の大きいキ
ャリアが衝突したり摩擦したりするために、該トナーの
表面は激しい衝撃にさらされているが、複写を重ねると
現像剤がスリーブ混合やパドル撹拌等を受けるから、該
現象が促進される。そのために、現像剤を形成させる前
のトナー表面に付着していた微粒子がトナー中に埋没す
ることが多く、該埋没の多い現像剤ではトナー粒子間に
介在して流動性を向上させている微粒子の量が著減す
る。このような微粒子のトナー中への埋没現象は、ガラ
ス転移点が７２℃以下の比較的軟らかいトナーほど顕著
であり、倍率３万倍の電子顕微鏡観察によって外添微粒
子が全く見えなくなるほど埋没した例もある。

【０００５】前記の埋没等の現象によってコピー中の現
像剤に含まれる微粒子が減少すると、コピーの進行に伴
ってトナー粒子の流動性が低下して行くから、コピー濃
度の低下やベタ画像部の濃度ムラ（均一性の欠如）等の
画質低下が多くなる。特に、体積平均粒径が１０μｍ以
下の小粒径トナーはトナー自身の流動性が悪いから、前
記した画質の低下が激しい。また、フルカラーコピーで
はコピー濃度が高いベタ画像の形成が多いから、この場
合も画質低下が目立っている。以上のほか、現像剤の流
動性低下でブロッキング現象も発生し易くなる。該現象
は流動性低下による固形化現象であり、固形化が強くな
ればトナー粒子が凝集してしまうから、ブロッキング現
象が進行するとトナーが使用困難になる。

【０００６】前記の問題を解決するために、特開昭６１
−２２８４６０号公報には現像器内に補給るトナー中の
シリカ微粒子含有量を増加させ、現像器内でのシリカ微
粒子の不足を解消させる方法が開示されている。また、
特公昭６３−５５７０１号公報や特開平２−１６７５６
１号公報には、現像剤の流動性維持に必要な埋没状態の
シリカ微粒子量と埋没されていないシリカ微粒子量が規
定されているが、埋没状態のシリカ微粒子はトナーの流
動性に関与しない上に定着性を著減させる原因となると
の指摘もある。特開平４−１７７２５８号公報には、ト
ナー粒子と前記微粒子との混合を二段階で行う現像剤製
造方法が提案されている。この方法は、初期流動性維持
用の微粒子と長期間の流動性向上用微粒子を共存させる
ことを特徴としているが、微粒子混合工程が二回になる
等の製造工程増加が必要である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、キャリアと
トナーより成る静電荷像現像用現像剤における前記の諸
問題を解決し、流動性が良く得られる画像の濃度が高い
上にその画像の濃度ムラが少なく、長時間放置したり多
数枚の連続複写の際にも得られる画像の劣化が少ない長
寿命の静電荷像現像用現像剤を提供することをその課題
とする。

【０００８】

〔但し、Ｔｃはトナー濃度（重量％）を、ρ₁はトナーの真比重を、ρ₂はキャリアの真比重を、γ₁はトナーの体積平均粒径（μｍ）を、γ₂はキャリアの体積平均粒径（μｍ）を表し、γ₁は１０以下であり、１／１６≦ γ ₁ ／γ ₂ ≦１／６である〕

【０００９】本発明の現像剤は、前記のα値が従来品で
得られる０．３５未満より大きい０．３５〜０．８０、
好ましくは０．３５〜０．６０の範囲となるように調整
されており、トナー表面の微粒子がトナー中に埋没し難
いために付着状態が長期間維持されることを特徴にして
いる。従って、フルカラー画像形成用トナーや粒径が小
さく得られる画像がシャープなトナー用には特に好まし
い現像剤である。本発明者の詳細な検討によると、トナ
ー中に埋没した微粒子は流動性増加に全く寄与しない
し、微粒子とトナー間の付着力が小さいほど流動性が上
がることも認められる。また、式（１）を書き替えると
下記式（２）で表されるが、この式の後半は微粒子が付
着しているトナーとキャリアの容積をそれぞれの体積平
均粒径で割った値なので、α値は粒子数比を示す指標の
一つと云える。 α＝(γ₂／４γ₁)(Ｔｃ／ρ₁)／｛(１００−Ｔｃ)／ρ₂｝＝１／４〔(Ｔｃ／ρ₁)／γ₁〕／〔｛(１００−Ｔｃ)／ρ₂｝／γ₂〕（２）

【００１０】本発明の現像剤は、前記のα値が０．３５
〜０．８０となるように、微粒子をトナー粒子１００重
量部当り０．１〜２．０重量部、好ましくは０．２５〜
１．０重量部添加すると共に、該トナー粒子の６〜１６
倍の粒径を持つキャリア粒子を、トナー粒子の１１〜９
９重量倍、好ましくは１９〜３９重量倍使用している。

【００１１】以上に記したように、本発明の現像剤は微
粒子やキャリアの添加比を調整するか、或いはその他の
方法でα値を０．３５〜０．８０の範囲にすればよく、
どのような方法でα値を前記範囲にしても同等の効果を
得ることができる。そして、α値を従来品のそれよりも
高い前記範囲にすることでトナーに衝撃がかかり難くな
り、そのためにトナー粒子内への微粒子の埋没が防止さ
れ、これによって良好な流動性の維持が可能になる。す
なわち、トナーとキャリアを使用する静電荷像現像時に
トナー粒子の表面に負荷のかかる現像剤作製時のキャ
リアとトナーの混合、現像器内でのスリーブ混合、
パドル撹拌等の諸過程において、トナー粒子表面へのキ
ャリア粒子等による衝撃を防止することができる。な
お、α値の変化による該効果発現の理由は明確でない
が、組成比を変えるだけでも大きな効果が得られること
は驚くほどである。

【００１２】前記のα値が０．３５未満の場合は、式
（２）からも分るように本発明の現像剤よりトナー粒子
の存在比が減少し、そのために本発明の現像剤よりトナ
ー粒子表面へのキャリア粒子の衝撃が強まるようであ
る。この結果、前記〜等の過程におけるトナー表面
付着微粒子の埋没が増加するものと推定される。この現
象は複写開始後の前記及びの過程で顕著になるよう
であり、トナーの流動性は現像中に次第に低下して行
き、それに伴って得られる画像の品質も下がる。そし
て、濃度が低く不鮮明で濃度ムラの多い画像しか得られ
ないようになる。一方、α値が０．８０を越えると本発
明の現像剤よりトナー粒子の存在比が増加するから、キ
ャリア間隙に過剰のトナーが存在するようになってトナ
ーが充分に帯電されにくくなり、その結果カブリが起り
易くなる上に感光体上にキャリアが付着するような現象
も発生するのであろう。

【００１３】以上の記述からも分るように、本発明の現
像剤は従来品と異なる特別な材料で形成させる必要はな
く、キャリアには従来品と同一の強い磁性を持つ金属又
は金属酸化物、或いは強磁性体微粉末を結着剤中に分散
させた磁性体分散型キャリアを使えば良い。そして、こ
れらのキャリアは従来品と同様にシリコン樹脂等で被覆
することによって更に性能を向上させることができる。
トナーも従来品と同一で良く、着色剤及び極性制御剤を
結着樹脂と溶融・混練後に冷却・固化し、これを粉砕・
分級する等の常法で製造すれば良い。そして、この場合
に使用される着色剤や結着樹脂等の製造原料も従来品製
造時と全く同一で良いし、従来法で使用している各種添
加剤を添加しても良い。

【００１４】本発明で使用される微粒子も従来品と同一
で良く、シリカ、チタニア、アルミナ、前記以外の無機
酸化物、有機物微粒子等の微粒子を使用することができ
る。これらのうち、シリカ微粒子は他の微粒子よりトナ
ーや現像剤の流動性向上効果が大きいから特に好まし
い。なお、微粒子の添加量はトナー１００重量部当り
０．１〜２．０重量部、好ましくは０．２５〜１．０重
量部とするのが良く、添加量過小ではトナーの流動性が
低下し、過大では感光体表面を傷つけ易くなる。

【００１５】

【実施例】次に、実施例によって本発明を更に具体的に
説明するが、本発明はこの実施例によって限定されるも
のではない。なお、以下の部は重量部を示しており、画
像濃度の測定はマクベス濃度計で行ったものである。

【００１６】合成例１スチレン−アクリル酸メチル共重合体（５０部：５０部）１００部３，５−ジ−ｔ−ブチルサリチル酸のクロム錯体（極性制御剤）２部カーボンブラック（着色剤；三菱化成工業社製＃４４）３部上記組成物をヘンシェルミキサー（三井三池製作所製：
ＨＥＮＳＣＨＥＬ−ＦＭ２０Ｂ改造機）で予備混合し、
これを１００℃のロールミルで３０分間熱混練してから
冷却し、冷却品をジェットミルで微粉砕・分級して体積
平均粒径５．８μｍの微粒子を得た。該分級品はガラス
転移点６２℃のトナー本体である。また、該分級品と組
合せて使用するキャリアには、体積平均粒径５０μｍで
真比重５．０の市販シリコン被覆フェライトキャリアを
使用した。

【００１７】実施例１合成例１の分級品１００部に疎水性チタニア微粒子Ｔ−
８０５（日本アエロジル製）を１．２０部外添混合して
トナーとし、該トナー４．０部と前記キャリア９６．０
部を混合してα値０．３７の二成分現像剤を調製した。
この現像剤をリコー製複写機ＩＭＡＧＩＯ４２０の現
像器に投入し、市販のコピー用紙に複写すると画像濃度
１．３８でベタ部に濃度ムラがなく、細線再現性も良い
高品質の画像が得られた。この結果は１万枚の印刷中ほ
ぼ持続しており、１万枚印刷後の画像濃度は１．３０で
鮮明な画像を維持していたが、試験終了後の感光体表面
には画像形成上には問題とならない程度の傷が若干存在
していた。次に、４０℃で前記現像剤を４週間放置後に
前記と同じ複写実験を試みたが、現像器内での現像剤の
搬送性や複写画像に異常はなかった。また、複写中に感
光体表面にフィルミングが起ったりクリーニング不良が
起ることはなかった。

【００１６】実施例２合成例１の分級品１００部に疎水性シリカ微粒子Ｒ−９
７２（日本アエロジル社製）を１．２０部外添混合して
トナーとし、実施例１と同一方法でα値０．３７の二成
分現像剤を調製した。この現像剤について実施例１と同
一の試験を試みたところ、画像濃度１．８９でベタ部に
濃度ムラがなく細線再現性の良い高品質画像が得られ
た。また、１万枚印刷後の画像濃度は１．７０で鮮明な
画像を維持していたが、試験終了後の感光体表面には実
施例１の場合と同様な傷があった。次に、４５℃で前記
現像剤を４週間放置後に前記と同じ複写実験を行ったと
ころ、実施例１の長時間保存現像剤使用実験結果と全く
同一の結果が得られた。

【００１７】実施例３疎水性シリカ微粒子の添加量を０．７０部とした以外は
実施例２と同一方法でトナーを作製し、該トナー５．５
部に前記キャリア９４．５部を混合してα値０．５２の
二成分現像剤を得た。この現像剤について実施例１と同
一の試験を試みたところ、画像濃度１．７２でベタ部に
濃度ムラがなく細線再現性の良い高品質画像が得られ
た。また、１万枚印刷後の画像濃度は１．６９で初期濃
度と同等の鮮明な画像を維持していた。次に、４５℃で
前記現像剤を２週間放置後に前記と同じ複写実験を行っ
たところ、実施例１及び２の保存現像剤使用実験結果と
同様に現像器内での現像剤の搬送性や複写画像に異常は
なく、現像剤使用中に感光体表面が微粒子で傷付いた
り、フィルミングやクリーニング不良等のトラブルが発
生することもなかった。

【００１８】実施例４疎水性シリカ微粒子の添加量を０．２０部とした以外は
実施例２と同一方法でトナーを作製し、該トナー７．０
部に前記キャリア９３．０部を混合してα値０．６８の
二成分現像剤を得た。この現像剤について実施例１と同
一の試験を試みたところ、画像濃度１．４６でベタ部に
濃度ムラがなく細線再現性の良い高品質画像が得られ
た。また、１万枚印刷後の画像濃度は１．４９で初期濃
度以上の鮮明な画像を維持していたが、試験終了後の感
光体表面にはわずかなフィルミングが見られた。次に、
４０℃で前記現像剤を２週間放置後に前記と同じ複写実
験を行ったところ、実施例１〜３の保存現像剤使用実験
結果と同様に現像剤の搬送性や複写画像には全く異常が
認められず、感光体表面へのトラブルも発生しなかっ
た。

【００１９】比較例１実施例３で使用したものと同一トナー３．５部と前記キ
ャリア９６．５部を混合し、α値０．３３の二成分現像
剤を作製した。この現像剤について実施例１と同一の試
験を試みたところ、画像濃度は１．３２を示したがベタ
部の一部に転写ムラが見られた。また、１万枚印刷後の
画像濃度は１．０６に低下した上に全体的にぼやけた画
像になってしまった。次に、４５℃で前記現像剤を２週
間放置後に前記と同じ複写実験を行ったところ、画像濃
度が１．０８に低下した上に若干のカブリがある画像が
得られた。また、現像剤の使用中に感光体表面にフィル
ミングが発生することが認められた。

【００２０】比較例２実施例３で使用したものと同一トナー８．５部と前記キ
ャリア９１．５部を混合し、α値０．８３の二成分現像
剤を作製した。この現像剤について実施例１と同一の試
験を試みたところ、画像濃度１．８８で濃度ムラのない
高品質画像が得られたが、該画像にはカブリが若干認め
られた。また、１万枚の耐刷試験中に現像剤の複写機内
飛散がひどくなり、現像剤検知用のファイバーを汚染し
て検知を不可能にした上に感光体へのキャリア付着も発
生した。

【００２１】

【発明の効果】本発明の現像剤は、トナー本体、トナー
表面に付着させる流動性向上用の微粒子及びキャリアの
比重、粒径及び添加比を適正化することによって、現像
中に発生するトナー表面への前記微粒子の埋没現像を防
止し、これによって長期間にわたって流動性が高い現像
剤を維持することを特徴にしている。そして、該特徴の
ために従来の二成分現像剤使用時より高濃度で優れた品
質の画像を長期間連続して提供することができる上に、
過酷な条件で長時間保存しても現像剤品質が劣化せず、
さらに現像中に感光体表面を傷付けたりフィルミングや
クリーニング不良が発生する等のトラブルが起ることも
大幅に減少する。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に微粒子を付着させたトナーとキャ
リアで構成され、該トナーと該キャリアの濃度、比重及
び体積平均粒径から下記式（１）で計算されるα値が
０．３５〜０．８０であることを特徴とする静電荷像現
像用現像剤。 α＝〔Ｔｃ／(１００−Ｔｃ)〕(ρ₂／ρ₁)(γ₂／４γ₁) （１）〔但し、Ｔｃはトナー濃度（重量％）を、ρ₁はトナー
の真比重を、ρ₂はキャリアの真比重を、γ₁はトナーの
体積平均粒径（μｍ）を、γ₂はキャリアの体積平均粒
径（μｍ）を表し、γ₁は１０以下であり、１／１６≦
γ ₁ ／γ ₂ ≦１／６である〕
【請求項２】トナー表面に付着させた微粒子の少なく
とも一つがシリカ微粒子であり、その添加量がトナー重
量の０．２５〜１．０％であることを特徴とする請求項
１に記載の静電荷像現像用現像剤。