JPH07311474A

JPH07311474A - 磁性トナー及び電子写真方法

Info

Publication number: JPH07311474A
Application number: JP6103726A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Hirota; 典昭廣田; Yasuhito Yuasa; 安仁湯浅; Akinori Toyoda; 昭則豊田; Hideki Tatematsu; 英樹立松
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-05-18
Filing date: 1994-05-18
Publication date: 1995-11-28

Abstract

(57)【要約】【目的】小型で高性能な現像法を有する電子写真方法
で、高画質でフィルミングの発生が抑えられる磁性トナ
ー及び電子写真方法を提供することを目的とする。【構成】固定された磁石を内部に有する感光体ドラム
を用い、静電潜像を形成した後、電極ローラで非画像部
のトナーを回収する現像法の電子写真方法において、粒
度分布を特定した磁性トナー母体に、シリコーンオイル
で処理された負帯電性疎水性シリカ微粉末と、平均粒
径、真比重と比表面積を特定した無機微粒子を混合した
磁性トナーを用いる構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複写機、プリンタやファ
クシミリに用いられる磁性トナー及び電子写真方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の複写機やプリンターでは
次のプロセスによって印字が行われている。先ず、画像
形成のために静電潜像保持体（以下、感光体と称す）を
帯電する。帯電方法としては、従来から用いられている
コロナ帯電器を使用するもの、また、近年ではオゾン発
生量の低減を狙って導電性ローラを感光体に直接押圧し
た接触型の帯電方法等によって感光体表面を均一に帯電
する手段が実用化されている。感光体を帯電した後、複
写機であれば、複写原稿に光を照射して反射光をレンズ
系を通じて感光体に照射する。また、プリンタであれば
露光光源としての発光ダイオードやレーザーダイオード
に画像信号を送り、光のＯＮ−ＯＦＦによって感光体に
潜像を形成する。感光体に潜像（表面電位の高低）が形
成されると、感光体は、予め帯電された着色粉体である
であるトナー（直径が５μｍ〜１５μｍ程度）によって
顕像化される。トナーは感光体の表面電位の高低に従っ
て感光体表面に付着し、その後、複写用紙に電気的に転
写される。即ち、トナーは予め正または負に帯電してお
り複写用紙の背面からトナー極性と反対の極性の電荷を
付与して電気的に吸引する。転写時には感光体上の全て
のトナーが複写用紙に移るのではなく、一部は感光体上
に残留する。この残留トナーはクリーニング部でクリー
ニングブレード等で掻き落とされ廃トナーとなる。

【０００３】従来、電子写真方法での静電潜像を顕像化
する現像方法として、カスケード現像法、タッチダウン
現像法、ジャンピング現像法等が知られている。そのな
かで、感光体に直接現像剤を振りかける現像法として米
国特許３１０５７７０に示されるカスケード現像が知ら
れている。カスケード現像法は、電子写真方法初の実用
複写機に用いられた現像法である。また現像ローラに交
流バイアスを印加し、一成分トナーを飛翔させ現像する
方法として米国特許３８６６５７４がある。この発明で
は現像ローラに印加する交流バイアスはトナーの動きを
活性化する目的に用いられ、トナーは画像部には飛翔
し、非画像部では途中で舞い戻ると説明されている。

【０００４】さらに、この交流バイアスを印加する技術
を改良したものとして、特公昭６３ー４２２５６号公報
に示されたジャンピング現像がある。このジャンピング
現像法では、トナーをトナー担持体に担持させ、トナー
担持体上に担持体と微小な間隙を空けて剛性体または弾
性体の規制ブレードを設置する。そして、その規制ブレ
ードによりトナーを薄層に規制して現像部まで運び、そ
こで交流バイアスにより感光体の画像部にトナーを付着
させる。この特公昭６３ー４２２５６号公報の技術思想
は、画像部及び非画像部においてトナーが往復運動する
という点で前述の米国特許３８６６５７４と異なるもの
である。

【０００５】周知のように、これらの現像法に使用され
る静電荷現像用のトナ−は、一般的に樹脂成分、顔料ま
たは染料からなる着色成分及び可塑剤や電荷制御剤等の
添加成分によって構成されている。樹脂成分には、天然
または合成樹脂が単独あるいは適時混合して使用され
る。

【０００６】近年、電子写真装置は複写像の益々の高画
質化や画質の長期安定性が望まれており、それに応える
ために、トナーに対して、一層の小粒径化や従来以上の
安定性が要求されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成で
は、印字を繰り返している内に、トナーが感光体表面に
固着する、いわゆるトナーフィルミング現象が生じる場
合がある。これは、外添剤として添加されているシリカ
が感光体表面に付着すると、除去されにくく、それがト
リガとなり、その部分にトナーが固着し始めるために起
こるものと考えられる。感光体表面にトナーが固着する
と、画像パターンに応じて露光する際に光が遮断され、
静電潜像が形成されず、反転現像においては白抜けとな
り画像欠陥となる。

【０００８】そこで、感光体表面のフィルミング防止の
ために、研磨剤を添加することが行われる。しかし、ア
ルミナやチタニア等の真比重が小さい無機微粒子を研磨
剤としてトナー母体に添加すると、トナー母体との混合
性が悪く、無機微粒子自身凝集を起こし易く、感光体に
付着し画像欠陥となったり、感光体に傷をつけたりして
しまう。

【０００９】また、現像法においては、この技術分野で
はよく知られていることであるが、カスケード現像法
は、ベタ画像再現を苦手としており、また、装置が大型
複雑化するという問題点を有していた。さらに、米国特
許３８６６５７４の現像器は、装置に高い精度が要求さ
れ、複雑で高いコストがかかるという課題を有してい
た。ジャンピング現像法は、トナー層を担持したトナー
担持体上に極めて均一な薄層を形成することが不可欠で
あった。また、この方法では、しばしばトナー担持体上
のトナー薄層に前画像の履歴が残り、画像に残像が現れ
る、いわゆるスリーブゴースト現像が発生した。さらに
装置が複雑でコストが高いという欠点もある。

【００１０】そこで、発明者らは、現像の小型化、高性
能化を実現できる新たな電子写真方法（特開平５−７２
８９０号公報）を提案した。この電子写真方法の現像法
は、固定磁石を内包した感光体と、感光体と所定の間隙
を設けて対向する磁石を有するトナー回収電極ローラ
（以下、電極ローラと称す）により非画像部の不要トナ
ーを除去する構成である。この現像法は、ベタ画像を忠
実に再現し、また、スリーブゴーストも発生せず、より
一層の装置の小型化、簡素化、低コスト化が可能になる
方式である。

【００１１】しかし、この現像法を用いて高画質化や画
質の長期安定化を行うためには、より高帯電、高流動性
のトナーが要求される。

【００１２】これは、この現像法では、トナーを薄層に
規制する規制ブレードを用いていないので、トナーは層
規制されずに感光体と電極ローラとの狭ギャップの空間
である現像場に搬送される。そのため、トナーが摩擦帯
電して所望の電荷量を得るための場所と空間とが僅かし
かなく、従って、トナーは従来以上の高帯電特性と高流
動特性とを必要とする。従来のトナーとキャリアとの二
成分を用いる二成分現像法や、一成分の磁性トナーで現
像する一成分現像法において使用されているトナーの流
動性のレベルでは、ベタ黒画像部や中間調画像部にムラ
が生じたり、また、非画像部に地カブリが増加する。こ
うした現象は流動性の低いトナーに顕著に表れるが、こ
れは、流動性の低いトナーでは現像部材との接触確率が
低いために満足な摩擦帯電量が得られないこと、また、
トナー間で摩擦帯電性にばらつきが生じ、均一なトナー
帯電性が得られないこと等が原因している。

【００１３】トナーの流動性は、トナー粒径が小さくな
る程低下する。しかし、トナーを小粒径化することによ
って、感光体上に形成された潜像をより忠実に顕像化で
き、文字周辺のトナーの飛び散りや文字太りを低減する
ことが可能であるため、高品位で高解像な画像を得るこ
とができる。

【００１４】そのため、トナーの流動性を高めるため
に、従来は、流動性付与剤であるシリカ等の外添剤を添
加する手段が取られてきた（特公昭５４−１６２１９号
公報）。しかし、シリカ等の外添剤を添加すると、流動
性は添加量とともにある程度までは向上するが、外添剤
の浮遊物が増加し、このシリカがクリーニングブレード
の押圧力で感光体に打ち込まれて感光体に傷が発生す
る。その結果、感光体にシリカやトナーが固着しやすく
なり、前述したトナーフィルミングが頻繁に発生する。

【００１５】本発明は、こうした従来の問題点を解決す
るものであり、前述したより一層の装置の小型化、簡素
化、低コスト化を可能とする現像法に適合して、高解像
度で高画像濃度、低地カブリの高画質を長期にわたって
実現する磁性トナー及び電子写真方法を提供することを
目的としている。

【００１６】またトナーフィルミングの発生を防止でき
る磁性トナー及び電子写真方法を提供することを目的と
している。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明の磁性トナー及び電子写真方法は、以下のよ
うな構成である。

【００１８】少なくとも結着樹脂と、磁性体粒子とから
なる磁性トナー母体と、外添剤から構成される磁性トナ
ーであって、磁性トナー母体の体積平均粒径が、５．５
〜８．５μｍ、２〜４μｍの微粉量が、３０個数％以
下、ＢＥＴ法による比表面積値が、４ｍ²／ｇ以下であ
り、外添剤が、平均粒径０．１〜４μｍ、真比重が５．
０〜８．５ｇ／ｃｍ³の無機微粒子と、窒素吸着による
ＢＥＴ比表面積が５０〜３５０ｍ²／ｇでシリコーンオ
イルにより表面処理された負帯電性疎水性シリカ微粒子
からなる磁性トナーである。

【００１９】さらに本発明は、磁性体粒子の添加量が、
磁性トナー母体重量の１５〜７０重量％である磁性トナ
ーである。

【００２０】さらに本発明は、無機微粒子の添加量が磁
性トナー母体の１００重量部に対して、０．１〜５．０
重量部である磁性トナーである。

【００２１】さらに本発明は、負帯電性疎水性シリカ微
粒子の添加量が磁性トナー母体の１００重量部に対し
て、０．１〜５．０重量部である磁性トナーである。

【００２２】さらに本発明は、無機微粒子がチタン酸塩
微粒子またはジルコン酸塩微粒子である磁性トナーであ
る。

【００２３】また、本発明は、固定磁石を内包し移動す
る静電潜像保持体と、トナーホッパと、静電潜像保持体
の表面と所定の間隙を有した位置に内部に磁石を有する
トナー回収電極ローラとを有し、静電潜像保持体に静電
潜像を形成した後、トナーホッパ内に位置する静電潜像
保持体の表面に磁性トナーを磁気的に吸引し、静電潜像
保持体の表面に磁性トナーを担持させ、静電潜像保持体
を移動させ、トナー回収電極ローラに対向させ、静電潜
像保持体の画像部にトナーを残し、非画像部のトナーは
トナー回収電極ローラで回収する構成の現像工程と、静
電潜像保持体上の可視像化した磁性トナーを静電力で転
写紙に移す転写工程と、転写工程時に一部静電潜像保持
体に残留する磁性トナーを静電潜像保持体から除去する
クリーニング工程とを、少なくとも有する電子写真方法
であって、少なくとも結着樹脂と、磁性体粒子とからな
る磁性トナー母体と、外添剤から構成される磁性トナー
であり、磁性トナー母体の体積平均粒径が、５．５〜
８．５μｍ、２〜４μｍの微粉量が、３０個数％以下、
ＢＥＴ法による比表面積値が、４ｍ²／ｇ以下であり、
外添剤が、平均粒径０．１〜４μｍ、真比重が５．０〜
８．５ｇ／ｃｍ³の無機微粒子と、窒素吸着によるＢＥ
Ｔ比表面積が５０〜３５０ｍ²／ｇでシリコーンオイル
により表面処理された負帯電性疎水性シリカ微粒子から
なる磁性トナーを用いる電子写真方法である。

【００２４】さらに本発明は、磁性体粒子の添加量が、
磁性トナー母体重量の１５〜７０重量％である磁性トナ
ーを用いる電子写真方法である。

【００２５】さらに本発明は、無機微粒子の添加量が磁
性トナー母体の１００重量部に対して、０．１〜５．０
重量部である磁性トナーを用いる電子写真方法である。

【００２６】さらに本発明は、負帯電性疎水性シリカ微
粒子の添加量が磁性トナー母体の１００重量部に対し
て、０．１〜５．０重量部である磁性トナーを用いる電
子写真方法である。

【００２７】さらに本発明は、無機微粒子がチタン酸塩
微粒子またはジルコン酸塩微粒子である磁性トナーを用
いる電子写真方法である。

【００２８】

【作用】本発明の磁性トナー母体の体積平均粒径が、
５．５〜８．５μｍ、２〜４μｍの微粉量が３０個数％
以下、ＢＥＴ法による比表面積値が４ｍ²／ｇ以下であ
るため、流動性が高く、感光体上の潜像を忠実に再現
し、高解像な画像を得ることができる。

【００２９】また、磁性トナー母体の２〜４μｍの微粉
量が３０個数％以下、ＢＥＴ法による比表面積値が４ｍ
²／ｇ以下であるため、磁性トナーの流動性を低下させ
る微粉量が少ない。そのため、本発明の無機微粒子を添
加混合した際に、無機微粒子が凝集や偏析を発生するこ
となくトナー母体と均一に混合されるため、感光体表面
に、画像欠陥あるいはフィルミングのトリガとなるよう
な傷を付けることがない。そして、無機微粒子が均一分
散するため、感光体表面に付着した異物を、除去するこ
とが可能である。

【００３０】シリコーンオイルによって表面処理された
負帯電性疎水性シリカ微粒子は、表面に存在する親水性
を有するシラノール基が、完全に被覆され、表面にシロ
キサン基が多数存在するようになる。そのため、負帯電
性が高く、トナーの帯電量を高める効果がある。そし
て、シリカ自体にも離型効果がある。しかし、シリコー
ンオイルで表面処理したシリカ微粒子は、負帯電量が高
い反面、凝集性が強く、トナー母体との均一な混合が困
難であった。本発明の磁性トナー母体は、特定の粒度分
布を持つため、無機微粒子が均一に混合されると同時
に、無機微粒子が特定の粒径、比表面積、真比重を持つ
ため、シリカ微粒子と共に混合する際、シリカ凝集物を
ほぐす作用があり、均一に分散が行える。

【００３１】このため、本発明の窒素吸着によるＢＥＴ
比表面積が５０〜３５０ｍ²／ｇで、一般式（化１）で
示されるシリコーンオイルによって表面処理された負帯
電性疎水性シリカ微粒子と、無機微粒子とを添加したト
ナーは、シリカ凝集物がほぐされるため、トナー母体と
の均一混合が行える。よって、帯電量及び流動性が共に
高くなり、逆極性トナーの発生を極めて低く抑えること
ができ、高画像濃度で、文字周辺のトナーの飛び散りが
ない鮮明な画像を得ることができる。

【００３２】

【化１】

【００３３】このとき、重合度ｎは１０〜１００が好ま
しい。重合度ｎが１０以下であると高い負帯電性が得ら
れにくい。また、重合度が１００以上であると、表面処
理にムラが生じる。

【００３４】磁性トナー母体の体積平均粒径が５．５μ
ｍ以下であると、本発明の無機微粒子、シリカと併用す
ることによっても流動性が低く、画像濃度が低く、ムラ
の多い画像になってしまう。また、磁性トナー母体の体
積平均粒径が８．５μｍ以上であると、画像解像度が低
下する。

【００３５】磁性トナー母体の２〜４μｍの微粉量が３
０個数％以上であると、磁性トナーの流動性が低下す
る。このため、感光体非画像部に付着した磁性トナーが
除去されにくくなり、地カブリが増加する。また、無機
微粒子が磁性トナーと均一に混合されず凝集をおこすた
め、感光体に画像欠陥あるいはフィルミングのトリガと
なるような傷をつけてしまう。

【００３６】磁性トナー母体のＢＥＴ法による比表面積
値が４ｍ²／ｇ以上であることは、磁性トナー母体の２
〜４μｍの微粉量が３０個数％以下であっても、粒度分
布測定装置で測定できない２μｍ以下の微小粉が多い
か、または、磁性トナー母体の表面凹凸が激しいことを
示している。このため、磁性トナーの流動性が低く、高
品位な画像は得られない。

【００３７】無機微粒子の平均粒径が０．１μｍ以下で
あると、無機微粒子の凝集が発生するため、本発明の粒
度分布を持つトナー母体と混合しても、均一に混合され
ず、トナーフィルミングが発生する。また、無機微粒子
の平均粒径が４μｍ以上であると、無機微粒子によっ
て、感光体に傷が発生する。

【００３８】無機微粒子の真比重が５．０ｇ／ｃｍ³以
下であると、無機微粒子自身が凝集を起こし易く、本発
明の粒度分布を持つトナー母体と混合しても、均一に混
合されず、画像欠陥となったり、感光体に傷が発生す
る。無機微粒子の真比重が８．５ｇ／ｃｍ³以上である
と、連続印字中にトナーホッパ内から無機微粒子が選択
的に消費され、初期はトナーフィルミングは発生しない
ものの、長期にわたって安定した画像を得ることができ
ない。

【００３９】負帯電性疎水性シリカ微粒子の、窒素吸着
によるＢＥＴ比表面積が５０ｍ²／ｇ以下であると、粒
径が大きくなり、高流動性が得られない。比表面積が３
５０ｍ²／ｇ以上になるとシリカの凝集性が強くなり、
無機微粒子と混合しても凝集物が発生し、トナー母体に
対し均一に付着せず浮遊シリカが多くなり、トナーフィ
ルミングが発生する。

【００４０】磁性トナーに配合する磁性体粒子の添加量
は、１５〜７０重量％が好ましい。添加量が１５重量％
以下ではトナー飛散が増加し、７０重量％以上ではトナ
ーの帯電量が低下し、画質の劣化を引き起こす。

【００４１】無機微粒子の添加量は、磁性トナー母体の
１００重量部に対して、０．１〜５．０重量部であるこ
とが好ましい。添加量が０．１重量部以下では研磨効果
が発揮されないため、感光体上にトナーフィルミングが
発生する。５．０重量部以上では、トナーの流動性が低
下し、画像濃度が低下し、画像にムラが発生する。

【００４２】負帯電性疎水性シリカ微粒子の添加量は、
磁性トナー母体の１００重量部に対して、０．１〜５．
０重量部であることが好ましい。０．１重量部以下で
は、トナーの流動性が低下し、画像濃度が低下し、画像
にムラが発生する。５．０重量部以上では、無機微粒子
を混合しても、感光体上にトナーフィルミングが発生す
る。

【００４３】また、無機微粒子は、チタン酸塩微粒子ま
たはジルコン酸塩微粒子であることが好ましい。チタン
酸塩微粒子またはジルコン酸塩微粒子は、トナー母体と
混合した際に、極めて均一に分散し、無機微粒子自身の
凝集物の発生がなく、感光体に傷をつけることがない。
チタン酸塩微粒子またはジルコン酸塩微粒子が有する高
誘電特性や、表面形状が負帯電性疎水性シリカ微粒子と
の混合性に影響を与えているものと思われる。

【００４４】本発明の電子写真方法の現像工程では、固
定磁石を内包する感光体に静電潜像を形成し、その上に
トナーを振りかけ磁気的に付着させ、その状態で電極ロ
ーラと対向する回収部まで担持搬送し、電極ローラに交
流バイアスを印加して、感光体上の非画像部トナーを静
電力と磁力によって除去している。

【００４５】従って、本発明に提示した電子写真方法
は、カスケード現像法に、感光体内部に磁石を設置する
構成と、電極に交流電圧を印加する構成とを加えること
によって、より小型高性能化したものである。

【００４６】この電子写真方法では、最初にトナーが感
光体に振りかけられたときに現像はほとんど終了してい
る。トナーをトナーホッパから現像部まで担持し運ぶの
は感光体であり、電極ローラ部は、静電潜像の非画像部
のトナの回収と、トナーをトナー留め内で循環させる働
きをしている。電極ローラはトナー層を担持しない裸の
面が感光体に対向する。電極ローラと感光体は逆方向に
回転しており、そのため、感光体と電極ローラが対向す
る回収場に突発的な異物が混入したり、トナーが凝集し
たとしても、逆回転のためすぐ除去できる構成である。

【００４７】本発明の電子写真方法は、構成がシンプル
になっている分、磁性トナーの帯電機会が少なく、高帯
電特性が得られにくい。トナーの電荷量が低下すると感
光体との鏡像力が弱くなり、感光体に付着したトナーが
磁力により除去され易くなって画像濃度が低くなる。ま
た、文字周辺のトナー飛びちりが多くなり、画像の鮮明
さが低下する。また、トナーの流動性が低いと、地カブ
リが増加したり、ベタ黒画像、中間調画像部にムラが発
生する。また、従来の一成分現像方法と比較して、現像
時にトナーと感光体とが長く接触しているため、感光体
表面に傷がつきやすく、感光体にトナーフィルミングが
発生し易い。しかし、前述した流動性及び帯電量が高
く、感光体上に付着した物質を速やかに研磨、除去する
磁性トナーを使用しているため、こうした点をカバーす
ることができ、鮮明で高画像濃度かつ、低地カブリな画
像を長期にわたって得ることができる。

【００４８】

【実施例】まず、本発明で実施する電子写真方法につい
て説明する。

【００４９】図１には、本発明の電子写真方法を実施す
る装置の概略を示している。現像方式は、一成分現像方
式を用いている。この装置は、一方向に回転する感光体
１と、感光体１と同軸で固定された回転しない磁石２
と、感光体１をマイナスに帯電するコロナ帯電器３と、
感光体の帯電電位を制御するグリッド電極４とを備えて
おり、感光体１には信号光５が照射され潜像が形成され
る。

【００５０】また、露光後の潜像を顕像化するための現
像装置として、感光体１表面に磁性一成分トナー７を供
給するトナーホッパ６と、感光体１とギャップを開けて
設定した非磁性電極ローラ８と、電極ローラ８の内部に
固定化された回転しない磁石９と、電極ローラ８に電圧
を印加する交流高圧電源１０と、電極ローラ上のトナー
をかきおとすスクレーパ１１とを具備し、電極ローラ８
により感光体１の非画像部に付着している余分なトナー
を回収する。なお、１６はトナーホッパ６内でのトナー
７の流れをスムーズにし、またトナー７が自重で押しつ
ぶされ、感光体１と電極ローラ８との間でのつまりが発
生するのを防止するためのダンパーである。

【００５１】また、装置は、感光体１上のトナー像を転
写紙に転写するための転写用帯電器１２と、転写した画
像を定着するための定着器（図示せず）と、感光体１に
付着した残留トナーをクリーニングブレードで掻き落と
すクリーニング部とを備えている。

【００５２】感光体１の表面には６００Ｇｓの磁束密度
の磁界が形成されている。電極ローラ８内部の磁力の方
を強くすることによりトナーの回収における搬送性を向
上させている。また、図中に示す磁石２の磁極角θは１
５度に設定している。感光体１の直径は３０ｍｍで、周
速６０ｍｍ／ｓで図中の矢印の方向に回転させている。
電極ローラ８の直径は１６ｍｍで、周速４０ｍｍ／ｓで
感光体の進行方向とは逆方向（図中の矢印方向）に回転
させている。感光体１と電極ローラ８とのギャップは３
００μｍに設定している。

【００５３】感光体１をコロナ帯電器３（印加電圧−
４．５ｋＶ、グリッド４の電圧−５００Ｖ）で、ー５０
０Ｖに帯電させ、この感光体１にレーザ光５を照射し静
電潜像を形成する。このとき感光体１の露光電位はー９
０Ｖである。この感光体１表面には、トナーホッパ６に
接して回転する過程で、トナー７が磁石２の磁力により
付着する。次に、感光体１は、電極ローラ８の前を通過
する。

【００５４】感光体１の未帯電域の通過時には、電極ロ
ーラ８には交流高圧電源１０により、０Ｖの直流電圧を
重畳した７５０Ｖ0-p（ピーク・ツー・ピーク１．５
ｋＶ）の交流電圧（周波数１ｋＨｚ）を印加し、また、
ー５００Ｖに帯電し静電潜像が書き込まれた感光体１の
通過時には、電極ローラ８には交流高圧電源１０によ
り、ー３５０Ｖの直流電圧を重畳した７５０Ｖ0-p（ピ
ーク・ツー・ピーク１．５ｋＶ）の交流電圧（周波数
１ｋＨｚ）を印加している。すると、感光体１の帯電部
分の非画像部に付着したトナーは電極ローラ８に回収さ
れ、感光体１上には画像部のみのネガポジ反転したトナ
ー像が残る。矢印方向に回転する電極ローラ８に付着し
たトナーは、スクレーパ１１によって掻き取られ、再び
トナーホッパ６内に戻され、次の像形成に用いられる。

【００５５】こうして感光体１上に得られたトナー像
は、コロナ転写１２によって転写紙に転写された後、定
着器（図示せず）により熱定着され複写画像が得られ
る。

【００５６】感光体上に残留したトナーは、クリーニン
グ部でクリーニングブレード等で掻き落とされ廃トナー
となる。

【００５７】本発明では、磁性トナーとして絶縁性一成
分トナーを使用する。これは一成分トナーの場合には、
二成分現像で必要となるキャリアとトナーとの混合撹拌
機構やトナー濃度制御が不必要となり、装置の構成が簡
略化できるからである。

【００５８】本発明の磁性トナーの結着樹脂には、スチ
レンと、アクリル酸アルキルエステル及びメタクリル酸
アルキルエステル等のビニル系単量体を重合または共重
合したビニル系重合体が使用できる。この結着樹脂を構
成する単量体のスチレンとしては、例えばスチレン、α
−メチルスチレン、P−クロルスチレン等のスチレン及
びその置換体があり、アクリル酸アルキルエステルとし
ては、例えばアクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル
酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、ア
クリル酸オクチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸
ヘキシルがあり、また、メタクリル酸アルキルエステル
としては、例えばメタクリル酸メチル、メタクリル酸エ
チル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸オクチル、メ
タクリル酸イソブチル、メタクリル酸ドデシル、メタク
リル酸ヘキシルなどの二重結合を有するモノカルボン酸
及びその置換体等がある。

【００５９】この共重合体を用いるときは、スチレン系
成分を５０〜９５重量％含むことが好ましい。スチレン
の割合が５０重量％未満であると、トナーの溶融特性が
劣り、トナーの定着性が不十分になるし、粉砕性が悪化
する。

【００６０】これらの共重合体の製造には、塊状重合、
溶液重合、懸濁重合、乳化重合などの公知の重合法が用
いられる。

【００６１】また、結着樹脂には、このような主要成分
以外に、必要に応じて、ポリエステル系樹脂、エポキシ
系樹脂、ポリウレタン系樹脂等、他の公知の重合体ある
いは共重合体を使用することもできる。

【００６２】磁性粉には、鉄、マンガン、ニッケル、コ
バルト等の金属粉末や鉄、マンガン、ニッケル、コバル
ト、亜鉛等のフェライト粉末等を用いる。粉末の平均粒
径は１μｍ以下、特に０．６μｍ以下であることが好ま
しい。

【００６３】また本発明の磁性トナーには、必要に応じ
て着色や電荷制御の目的で、適当な顔料または染料が配
合される。この顔料または染料としては、カーボンブラ
ック、鉄黒、グラファイト、ニグロシン、アゾ染料の金
属錯体、フタロシアニンブルー、デュポンオイルレッ
ド、アニリンブルー、ベンジジンイエロー、ローズベン
ガルやこれら等の混合物を使用することができ、これら
を電荷量や着色に必要な量だけ配合する。

【００６４】本発明の磁性トナーは、さらに、必要に応
じて、ＷＡＸ等の離型剤や、有機材料の微粉末等の流動
性補助剤、帯電補助剤、クリーニング補助剤を含めるこ
とができる。

【００６５】本発明の無機微粒子としては、研磨性を有
し、真比重が５．０〜８．５ｇ／ｃｍ³の微粒子、例え
ば、チタン酸バリウムやチタン酸ストロンチウム、チタ
ン酸鉛等のチタン酸塩やジルコン酸バリウムやジルコン
酸ストロンチウム、ジルコン酸鉛等のジルコン酸塩、酸
化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化タンタ
ル、酸化ニオブ、酸化モリブデン、酸化ランタン、酸化
スズ、酸化タングステン、炭化ジルコニウム、窒化チタ
ン、窒化ジルコニウムなどの微粒子が使用できる。なか
でも、チタン酸バリウムやチタン酸ストロンチウム、チ
タン酸鉛、チタン酸マグネシウム、チタン酸アルミ、チ
タン酸カルシウム等のチタン酸塩やジルコン酸バリウム
やジルコン酸ストロンチウム、ジルコン酸鉛等のジルコ
ン酸塩が好ましい。

【００６６】チタン酸塩、ジルコン酸塩は、固相法で作
成される。また、湿式合成法、シュウ酸塩熱分解法、共
沈法にて作成してもよい。

【００６７】固相法は、構成陽イオンの酸化物または塩
の混合物を焼成後、粉砕する方法である。チタン酸バリ
ウムの場合、ＢａＣＯ₃とＴｉＯ₂を混合し、１０５０〜
１１５０℃で焼成することにより、ＢａＴｉＯ₃微粒子
が得られる。ジルコン酸ストロンチウムは、ＳｒＣＯ₃
とＺｒＯ₂を混合、焼成することにより得られる。

【００６８】本発明の磁性トナーには、シリコーンオイ
ルで表面処理された負帯電性の疎水性シリカ微粒子を添
加する。シリカ微粒子は、ケイ素酸ハロゲン化合物の蒸
気相酸化により生成されたシリカ微粒子が好ましい。例
えば、四塩化ケイ素ガスの酸水素焔中における熱分解酸
化反応を利用するものである。（化２）に反応の一般式
を示す。

【００６９】

【化２】

【００７０】本発明に用いるシリカ微粒子を表面処理す
るシリコーンオイルは、ポリジメチルシリコーンオイ
ル、アルキル変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコ
ーンオイル等が好ましい。

【００７１】表面処理方法は、ヘンシュルミキサー等の
混合機を用いて混合する方法、あるいはシリコーンオイ
ルを噴射する方法等の公知の技術が用いられる。

【００７２】本発明の磁性トナーは以下の方法で製造さ
れる。トナーは混合、混練、粉砕、分級、外添処理され
製造される。また重合法等の他の方式も用いてもかまわ
ない。

【００７３】混合処理は、結着樹脂と、磁性体粒子と、
その他必要に応じて添加された電荷制御剤、離型剤、顔
料等の内添剤とを撹拌羽根を具備したミキサー等により
均一分散する処理であり、公知の処理方法が用いられ
る。

【００７４】実施例では、ヘンシュルミキサーＦＭ−２
０Ｂ（三井三池化工機社製）で混合処理を行っている。

【００７５】混練処理は、混合処理された材料を加熱し
て、せん断力により結着樹脂に内添剤を分散させるもの
で、この混練には、三本ロール型、一軸スクリュウー
型、二軸スクリュウー型、バンバリーミキサー型等の混
練物を加熱してせん断力をかけて練る公知の加熱混練機
を用いることが出来る。実施例では、二軸混練機ＰＣＭ
−３０（池貝鉄工社製）を用いて混合物を加熱混練して
いる。

【００７６】次いで、混練処理によって得られた塊をカ
ッターミル等で粗粉砕した後、微粉砕する。この微粉砕
処理には、ジェットミル粉砕機等を使用する。更に気流
式分級機を用いて分級処理し、微粉粒子をカットして、
所望の粒度分布を得る。また、この微粉砕には、固定し
たステータと回転するローラとの微小な空隙にトナーを
投入して粉砕する機械式粉砕方式を使用することも可能
である。また、分級には、回転するロータの遠心力を利
用して分級する機械式分級方法を使用することもでき
る。実施例では、混練物をジェットミル粉砕機ＩＤＳ−
２型（日本ニューマチック工業社製）で微粉砕し、次い
で微粉砕物を気流分級機ＤＳ−２型（日本ニューマチッ
ク工業社製）を用いて分級し、微粉をカットして、磁性
トナー粒子を得た。この段階で得られたものを完成品ト
ナーと区別するために、トナー母体と呼ぶこととする。

【００７７】外添処理は、トナー母体にシリカと無機微
粒子からなる外添剤を加え、公知のミキサー等により混
合する処理であり、実施例では、この混合にヘンシュル
ミキサーＦＭ−２０Ｂ（三井三池化工機社製）を用いて
行った。

【００７８】実施例では、（表１）に示す材料組成で、
粒度分布を変更して、（表２）に示す粒度分布のトナー
母体を作成した。

【００７９】

【表１】

【００８０】

【表２】

【００８１】そして、（表３）に示す外添剤を加え、外
添処理を行って磁性トナーを製造し、その特性を測定し
た。

【００８２】

【表３】

【００８３】なお、（表３）において、添加量は、トナ
ー母体の１００重量部に対する各外添剤の重量部を表し
ている。ここで、比表面積は通常のＢＥＴ測定法で測定
し、島津製作所製比表面積測定装置ＦｌｏｗＳｏｒｂ２
−２３００を使用した。

【００８４】トナー粒径は、製造された磁性トナーの平
均粒径であり、体積平均径を日科機（株）製コールタカ
ウンタＴＡー２を使用して測定し、体積分布の５０％径
を平均粒径とした。

【００８５】また、（表４）に（表３）の各磁性トナー
の物性値を示す。

【００８６】

【表４】

【００８７】なお、（表４）において、静かさ密度は、
磁性トナーの流動性を定義するものであり、この値が大
きいことは流動性が高いことを表している。静かさ密度
の測定は、ホソカワミクロン社製パウダーテスタＰＴ−
Ｅ型を使用した。また、帯電量はブローオフ法で測定し
た。測定サンプルは、ノンコートフェライトキャリアに
対してトナー濃度が１０％となるようにこれらを混合
し、１００ｍｌのポリエチレンボトルに入れ、回転数６
０ｒｐｍで１０ｍｉｎ間撹拌したものを使用した。

【００８８】（表４）から、トナーＡ１、Ａ２、Ａ３
は、トナーＢ４に比較すると、流動性が高く、トナーＢ
１、Ｂ３、Ｂ５、Ｂ６に比較すると、帯電量、流動性の
双方が高くなっている。

【００８９】次に、各種のトナーを用いて、図１に示し
た電子写真方法での複写を実施し、複写画像を評価し
た。そして、１００００枚の長期複写テストを行い、複
写前後での画像濃度を反射濃度計（マクベス社）で測定
し、評価を行なった。

【００９０】（実施例１）トナーＡ１を用いた場合は、
初期の複写画像には横線の乱れやトナーの飛び散りなど
がなく、画像濃度１．４以上の高濃度のベタ黒画像が均
一に得られ、また濃度が１．４の２４本／ｍｍの画線を
も再現した極めて高解像度高画質の画像が得られた。非
画像部の地カブリは発生していない。

【００９１】そして、１００００枚の長期複写後におい
ても、感光体上にトナーフィルミングは発生せず、初期
の画像に比べて遜色のない高濃度、低地カブリの複写画
像が得られた。

【００９２】（実施例２）トナーＡ２で複写テストを行
った結果、トナーＡ１の場合と同様、良好な結果が得ら
れた。

【００９３】（実施例３）トナーＡ３で複写テストを行
った結果、トナーＡ１の場合と同様、良好な結果が得ら
れた。

【００９４】（比較例１）（表３）に示す磁性トナーＢ
１で複写テストを行った。その結果、流動性が低いため
画像濃度が低く、ドットがつぶれた劣悪な画像となっ
た。

【００９５】（比較例２）（表３）に示す磁性トナーＢ
２で複写テストを行った。その結果、画像濃度は高く、
地カブリも少なかったものの、解像度が悪かった。

【００９６】（比較例３）（表３）に示す磁性トナーＢ
３で複写テストを行った。その結果、流動性が非常に低
く、ムラの多い劣悪な画像となった。

【００９７】（比較例４）（表３）に示す磁性トナーＢ
４で複写テストを行った。その結果、感光体に傷が発生
し、画像に縦筋、白点が発生し、トナーの流動性も低い
ため画像濃度も低く、実用的な画像は得られなかった。

【００９８】（比較例５）（表３）に示す磁性トナーＢ
５で複写テストを行った。その結果、トナー帯電量、流
動性ともに低く、地カブリが発生し、実用的な画像は得
られなかった。

【００９９】（比較例６）（表３）に示す磁性トナーＢ
６で複写テストを行った。その結果、トナーフィルミン
グが数百枚程度から発生し、画像に縦筋が発生し、実用
的な画像は得られなかった。

【０１００】（比較例７）無機微粒子の平均粒径を０．
０８μｍとした以外はトナーＡ１と同様の組成及び製造
条件でトナーを試作した。このトナーを用いて行った複
写テストでは、無機微粒子の凝集が発生し、トナーと均
一混合できず、トナーフィルミングが発生し、実用的な
特性は得られなかった。

【０１０１】（比較例８）無機微粒子の平均粒径を６．
０μｍとした以外はトナーＡ１と同様の組成及び製造条
件でトナーを試作した。このトナーを用いて行った複写
テストでは、感光体に傷が発生し、実用的な特性は得ら
れなかった。

【０１０２】（比較例９）無機微粒子の添加量を磁性ト
ナー母体の１００重量部に対して０．０５重量部とした
以外はトナーＡ１と同様の組成及び製造条件でトナーを
試作した。このトナーを用いて行った複写テストでは、
トナーフィルミングが発生し、実用的な特性は得られな
かった。

【０１０３】（比較例１０）無機微粒子の添加量を磁性
トナー母体の１００重量部に対して８．０重量部とした
以外はトナーＡ１と同様の組成及び製造条件でトナーを
試作した。このトナーを用いて行った複写テストでは、
トナーの流動性が低下し、画像にムラが発生し、実用的
な特性は得られなかった。

【０１０４】（比較例１１）シリカの比表面積を３０ｍ
²／ｇとした以外はトナーＡ１と同様の組成でトナーを
試作した。流動性が低く、実用的な画像は得られなかっ
た。

【０１０５】（比較例１２）シリカの比表面積を３８０
ｍ²／ｇとした以外はトナーＡ１と同様の組成でトナー
を試作した。浮遊シリカが多く、ベタ黒画像部にシリカ
の白点が多く付着し、またトナーフィルミングも発生し
実用的な画像は得られなかった。

【０１０６】（比較例１３）シリカの添加量を磁性トナ
ー母体の１００重量部に対して０．０５重量部とした以
外はトナーＡ１と同様の組成でトナーを試作した。流動
性が低く、実用的な画像は得られなかった。

【０１０７】（比較例１４）シリカの添加量を磁性トナ
ー母体の１００重量部に対して７．０重量部とした以外
はトナーＡ１と同様の組成でトナーを試作した。浮遊シ
リカが多く、ベタ黒画像部にシリカの白点が多く付着
し、またトナーフィルミングも発生し実用的な画像は得
られなかった。

【０１０８】（比較例１５）磁性体の添加量を１０重量
％とした以外はトナーＡ１と同様の組成でトナーを試作
した。トナー飛散が多く実用的な特性は得られなかっ
た。

【０１０９】（比較例１６）磁性体の添加量を８０重量
％とした以外はトナーＡ１と同様の組成でトナーを試作
した。帯電量が低く、地カブリが多く実用的な特性は得
られなかった。

【０１１０】

【発明の効果】以上のように本発明は、固定磁石を内包
し移動する感光体と、感光体の表面と所定の間隙を有し
た位置に設置され、内部に磁石を有する電極ローラを有
する電極ローラからなる現像工程と、転写工程と、クリ
ーニング工程とを有する電子写真方法に用いる磁性トナ
ーであって、磁性トナー母体の、体積平均粒径が、５．
５〜８．５μｍ、２〜４μｍの微粉量が、３０個数％以
下、ＢＥＴ法による比表面積値が、４ｍ²／ｇ以下であ
り、かつ、磁性トナー母体の表面に、平均粒径０．１〜
４μｍ、真比重が５．０〜８．５ｇ／ｃｍ³の無機微粒
子と、窒素吸着によるＢＥＴ比表面積が５０〜３５０ｍ
²／ｇでシリコーンオイルにより表面処理された負帯電
性疎水性シリカ微粒子からなる外添剤が添加されている
磁性トナーを用いる。

【０１１１】それによりトナーの高流動性、高帯電特性
が得られ、高性能、小型、低コスト現像法において、高
濃度、低地カブリで、文字の中抜け、飛び散りが発生し
ない極めて高解像度の画像を実現できる。

【０１１２】また長期連続使用時に、感光体のトナーフ
ィルミングが発生せず、長寿命化が図られる磁性トナー
及び電子写真方法を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の電子写真方法が使用される
電子写真装置の主要部を示す断面図

【符号の説明】

１感光体ドラム２感光体に内包された固定磁石３コロナ帯電器４グリッド電極６トナーホッパ７磁性トナー８電極ローラ９電極ローラ内部に設置された磁石１１スクレーパ１２転写用帯電器１６ダンパー

───────────────────────────────────────────────────── 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 15/08 ５０７ＣＧ０３Ｇ 9/08 １０１３７１３７５ (72)発明者立松英樹大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも結着樹脂と、磁性体粒子とから
なる磁性トナー母体と、外添剤から構成される磁性トナ
ーであって、前記磁性トナー母体の体積平均粒径が、５．５〜８．５
μｍ、２〜４μｍの微粉量が、３０個数％以下、ＢＥＴ
法による比表面積値が、４ｍ²／ｇ以下であり、前記外添剤が、平均粒径０．１〜４μｍ、真比重が５．
０〜８．５ｇ／ｃｍ³の無機微粒子と、窒素吸着による
ＢＥＴ比表面積が５０〜３５０ｍ²／ｇでシリコーンオ
イルにより表面処理された負帯電性疎水性シリカ微粒子
からなることを特徴とする磁性トナー。
【請求項２】前記磁性体粒子の添加量が、磁性トナー母
体重量の１５〜７０重量％であることを特徴とする請求
項１記載の磁性トナー。
【請求項３】前記無機微粒子の添加量が磁性トナー母体
の１００重量部に対して、０．１〜５．０重量部である
ことを特徴とする請求項１記載の磁性トナー。
【請求項４】前記負帯電性疎水性シリカ微粒子の添加量
が磁性トナー母体の１００重量部に対して、０．１〜
５．０重量部であることを特徴とする請求項１記載の磁
性トナー。
【請求項５】前記無機微粒子がチタン酸塩微粒子または
ジルコン酸塩微粒子であることを特徴とする請求項１ま
たは３記載の磁性トナー。
【請求項６】固定磁石を内包し移動する静電潜像保持体
と、トナーホッパと、前記静電潜像保持体の表面と所定
の間隙を有した位置に内部に磁石を有するトナー回収電
極ローラとを有し、前記静電潜像保持体に静電潜像を形成した後、前記トナ
ーホッパ内に位置する前記静電潜像保持体の表面に磁性
トナーを磁気的に吸引し、前記静電潜像保持体の表面に
前記磁性トナーを担持させ、前記静電潜像保持体を移動
させ、前記トナー回収電極ローラに対向させ、前記静電
潜像保持体の画像部にトナーを残し、非画像部のトナー
は前記トナー回収電極ローラで回収する構成の現像工程
と、前記静電潜像保持体上の可視像化した前記磁性トナーを
静電力で転写紙に移す転写工程と、前記転写工程時に一部前記静電潜像保持体に残留する前
記磁性トナーを前記静電潜像保持体から除去するクリー
ニング工程とを、少なくとも有する電子写真方法であっ
て、少なくとも結着樹脂と、磁性体粒子とからなる磁性トナ
ー母体と、外添剤から構成される磁性トナーであり、前記磁性トナー母体の体積平均粒径が、５．５〜８．５
μｍ、２〜４μｍの微粉量が、３０個数％以下、ＢＥＴ
法による比表面積値が、４ｍ²／ｇ以下であり、前記外添剤が、平均粒径０．１〜４μｍ、真比重が５．
０〜８．５ｇ／ｃｍ³の無機微粒子と、窒素吸着による
ＢＥＴ比表面積が５０〜３５０ｍ²／ｇでシリコーンオ
イルにより表面処理された負帯電性疎水性シリカ微粒子
からなる磁性トナーを用いることを特徴とする電子写真
方法。
【請求項７】前記磁性体粒子の添加量が、磁性トナー母
体重量の１５〜７０重量％である磁性トナーを用いるこ
とを特徴とする請求項６記載の電子写真方法。
【請求項８】前記無機微粒子の添加量が磁性トナー母体
の１００重量部に対して、０．１〜５．０重量部である
磁性トナーを用いることを特徴とする請求項６記載の電
子写真方法。
【請求項９】前記負帯電性疎水性シリカ微粒子の添加量
が磁性トナー母体の１００重量部に対して、０．１〜
５．０重量部である磁性トナーを用いることを特徴とす
る請求項６記載の電子写真方法。
【請求項１０】前記無機微粒子がチタン酸塩微粒子また
はジルコン酸塩微粒子である磁性トナーを用いることを
特徴とする請求項６または８記載の電子写真方法。