JP2001163985A - 微粒子、トナー用外添剤及びトナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トナーの流動性を向上し、且つ、機械的な外
力や熱による融着や凝集あるいは割れや欠け等を起こす
ことがなく、電子写真機、複写機、プリンター等の部品
などを損傷することのない、特にトナー用外添剤として
好適に用いられる微粒子、及び、その微粒子を用いたト
ナー用外添剤、並びに、上記微粒子またはトナー用外添
剤を用いたトナーを提供する。 【解決手段】 平均粒子径が０．３μｍ以下であり、粒
子径のＣｖ値が２０％以下であって、且つ、ゲル分率が
２５重量％以上であることを特徴とする微粒子、及び、
上記微粒子が用いられてなることを特徴とするトナー用
外添剤、並びに、上記微粒子またはトナー用外添剤が用
いられてなることを特徴とするトナー。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特にトナー用外添
剤として好適に用いられる微粒子、及び、その微粒子を
用いたトナー用外添剤、並びに、上記微粒子またはトナ
ー用外添剤を用いたトナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば電子写真機、複写機、プリンター
等に使用されるトナーの外添剤（以下、「トナー用外添
剤」と記す）等として用いられる微粒子には、平均粒子
径が小さいことや均一であること、機械的強度や耐熱強
度が優れていること等が要求される。

【０００３】従来、このような微粒子としては、シリカ
等の無機系材料やアクリル樹脂等の有機系材料からなる
微粒子が一般的に用いられてきた。しかし、無機系材料
からなる微粒子には、硬度が高すぎるため感光体ドラム
を傷めやすいという問題点や平均粒子径も１００ｎｍ以
下程度の小さいものに限定されるという問題点がある。
また、有機系材料からなる微粒子には、平均粒子径の制
御が困難であるという問題点や硬度が低すぎるため機械
的な外力や熱により微粒子同士が容易に融着してしまう
という問題点がある。

【０００４】このような微粒子を得るための具体的方法
として、例えば、特公平４−６３０８２号公報では、
「メチルメタクリレート単独又はメチルメタクリレート
を含有するビニルモノマーを界面活性剤の不存在下に乳
化重合させ、その重合率が１〜４０％の範囲に到達した
時点で、少なくとも２個のビニル基を有する架橋性モノ
マーを連続的又は間欠的に添加して反応を続行し、前記
の重合率が５５〜９０％の範囲に到達した時点で、架橋
性モノマーの添加を終了し、しかる後反応を完結させる
架橋重合体エマルジョンの製造法」が開示されており、
また、特公平４−７１０８１号公報では、「メチルメタ
クリレート、スチレン及びアクリロニトリルから選ばれ
る１種もしくは２種以上のモノマーを、これと乳化共重
合可能な他のモノマーの存在下又は非存在下に、水溶性
高分子が保護コロイドとして溶存した水性媒体中で乳化
重合させて重合体粒子のエマルジョンを調製し、このエ
マルジョンから生成した重合体粒子を乾燥し、しかる後
これをジェットミルで解砕後、分級することからなる微
粉末重合体の製造法」が開示されている。

【０００５】しかし、上記前者の開示にある製造法で得
られる微粒子は、平均粒子径が０．３μｍ以上と大きい
ため、その微粒子を添加混合されたトナーの流動性が乏
しくなるという問題点が生じる。また、上記後者の開示
にある製造法で得られる微粒子は、架橋されていないた
めに硬度が不十分であり、例えば乾燥工程における加熱
や凝集により微粒子同士が融着する等の好ましからざる
表面変化が起こるという問題点を生じる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来の問題点に鑑み、トナーの流動性を向上させ、且
つ、機械的な外力や熱による融着や凝集あるいは割れや
欠け等を起こすことがなく、電子写真機、複写機、プリ
ンター等の部品などを損傷することのない、特にトナー
用外添剤として好適に用いられる微粒子、及び、その微
粒子を用いたトナー用外添剤、並びに、上記微粒子また
はトナー用外添剤を用いたトナーを提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の微粒子
は、平均粒子径が０．３μｍ以下であり、粒子径のＣｖ
値が２０％以下であって、且つ、ゲル分率が２５重量％
以上であることを特徴とする。

【０００８】また、請求項２に記載のトナー用外添剤
は、上記請求項１に記載の微粒子が用いられてなること
を特徴とする。

【０００９】さらに、請求項３に記載のトナーは、上記
請求項１に記載の微粒子または請求項２に記載のトナー
用外添剤が用いられてなることを特徴とする。

【００１０】本発明の微粒子は、例えば、水または水を
主成分とする分散媒中で、スチレン系単量体と分子内に
エチレン性不飽和基を２個以上有する単量体とが乳化共
重合されてなるエマルジョンを乾燥して得られる。

【００１１】上記分散媒として用いられる水はイオン交
換水もしくは純水であることが好ましい。また、水を主
成分とする分散媒とは、水と例えばメタノールのような
有機溶剤、界面活性剤や乳化剤あるいはポリビニルアル
コールのような水溶性高分子系保護コロイド等との混合
水溶液を意味する。

【００１２】上記界面活性剤や乳化剤あるいは保護コロ
イド等は、本発明の課題達成を阻害しない限り、反応性
であっても良いし、非反応性であっても良い。また、こ
れらの界面活性剤や乳化剤あるいは保護コロイド等は、
単独で用いられても良いし、２種類以上が併用されても
良い。

【００１３】反応性界面活性剤としては、例えば、ラジ
カル重合性のプロペニル基が導入されたアニオン系反応
性界面活性剤やノニオン系反応性界面活性剤等が挙げら
れる。これらの反応性界面活性剤は、単独で用いられて
も良いし、２種類以上が併用されても良い。

【００１４】本発明で用いられるスチレン系単量体とし
ては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、β−メ
チルスチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレ
ン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−エチルスチレン、２，４
−ジメチルスチレン、２，５−ジメチルスチレン、３，
４−ジメチルスチレン、３，５−ジメチルスチレン、
２，４，５−トリメチルスチレン、２，４，６−トリメ
チルスチレン、ｐ−ｎ−ブチルスチレン、ｐ−ｔ−ブチ
ルスチレン、ｐ−ｎ−ヘキシルスチレン、ｐ−ｎ−オク
チルスチレン、ｐ−ｎ−ドデシルスチレン、ｐ−メトキ
シスチレン、ｐ−フェニルスチレン、ｐ−クロルスチレ
ン、３，４−ジクロルスチレン、スチレンスルホン酸カ
リウム等が挙げられるが、なかでもスチレンが好適に用
いられる。これらのスチレン系単量体は、単独で用いら
れても良いし、２種類以上が併用されても良い。

【００１５】また、本発明で用いられる分子内にエチレ
ン性不飽和基を２個以上有する単量体（以下、単に「エ
チレン性不飽和基含有単量体」と略記する）としては、
例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、エチレ
ングリコールジ（メタ）アクリレート、エチレンオキシ
ドジ（メタ）アクリレート、テトラエチレンオキシドジ
（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジア
クリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、
トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、テ
トラメチロールメタントリアクリレート、テトラメチロ
ールプロパンテトラ（メタ）アクリレート等が挙げられ
る。これらのエチレン性不飽和基含有単量体は、単独で
用いられても良いし、２種類以上が併用されても良い。
尚、ここで言う「（メタ）アクリレート」とは、「アク
リレート」または「メタクリレート」を意味する。

【００１６】上記エチレン性不飽和基含有単量体は、架
橋性単量体として機能し、得られる微粒子のゲル分率向
上に寄与する。

【００１７】前記スチレン系単量体と上記エチレン性不
飽和基含有単量体との共重合比率は、特に限定されるも
のではないが、スチレン系単量体１００重量部に対し、
エチレン性不飽和基含有単量体０．５重量部以上の比率
であることが好ましい。

【００１８】スチレン系単量体１００重量部に対するエ
チレン性不飽和基含有単量体の比率が０．５重量部未満
であると、得られる微粒子のゲル分率が十分に向上しな
いことがある。

【００１９】本発明においては、スチレン系単量体とエ
チレン性不飽和基含有単量体とのラジカル重合反応によ
る乳化共重合を惹起ならびに促進するために重合開始剤
が用いられても良い。

【００２０】上記重合開始剤としては、例えば、過酸化
水素水や過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過硫酸
ナトリウム等の過硫酸塩等が挙げられる。これらの重合
開始剤は、単独で用いられても良いし、２種類以上が併
用されても良い。

【００２１】本発明の微粒子を得るためのエマルジョン
の作製方法は、特に限定されるものではなく、例えば次
のような手順で行えば良い。

【００２２】攪拌機、窒素導入管及び還流冷却器を備え
た例えばセパラブルフラスコのような反応容器中に、水
や水を主成分とする分散媒、スチレン系単量体及びエチ
レン性不飽和基含有単量体の各所定量を仕込み、例えば
窒素ガスのような不活性ガス気流下、一定の攪拌状態の
もとで約７０℃に昇温した後、重合開始剤を添加し、ラ
ジカル重合反応による乳化共重合を開始させる。その
後、反応系の温度を約７０℃に維持し、約２４時間で乳
化共重合を完了させることにより、所望のエマルジョン
を得ることが出来る。

【００２３】次いで、上記で得られたエマルジョンを例
えば凍結乾燥法やスプレードライ法等の乾燥方法で乾燥
させることにより、本発明の微粒子を得ることが出来
る。

【００２４】こうして得られる本発明の微粒子は、平均
粒子径が０．３μｍ以下であり、粒子径のＣｖ値が２０
％以下であることが必要である。

【００２５】上記平均粒子径とは以下の方法で測定され
た平均粒子径（φ）を意味する。 〔平均粒子径の測定方法〕レーザー回折散乱を利用した
粒度分析計を用いて、イオン交換水や純水で希釈したエ
マルジョン中の微粒子の粒子径を測定し、中心粒子径を
もって平均粒子径（φ）とする。尚、上記粒度分析計の
具体例としては、例えば日機装社製の商品名「マイクロ
トラックＵＰＡ粒度分析計」等が挙げられる。

【００２６】また、上記粒子径のＣｖ値（％）は、下式
に示すように、粒子径の標準偏差（σ）を平均粒子径
（φ）で除し、１００を乗ずることにより算出される。 粒子径のＣｖ値(%) ＝｛粒子径の標準偏差（σ）／平均
粒子径（φ）｝×１００

【００２７】本発明において、微粒子の上記平均粒子径
が０．３μｍを超えると、トナー用外添剤として用いら
れた場合、平均粒子径０．３μｍ超の微粒子が可視光領
域に入るため、印刷画像に好ましからざる影響を及ぼす
ことがある。

【００２８】また、本発明において、微粒子の上記粒子
径のＣｖ値が２０％を超えると、トナー用外添剤として
用いられた場合、添加量を多くしないと外添剤としての
効果を十分に得られないことがあり、添加量を多くする
と印刷画像に好ましからざる影響を及ぼすことがある。

【００２９】さらに、本発明の微粒子は、ゲル分率が２
５重量％以上であることが必要である。

【００３０】上記ゲル分率とは以下の方法で測定された
ゲル分率を意味する。 〔ゲル分率の測定方法〕乾燥した微粒子約０．３ｇを試
料として秤取し、３０ｇの有機溶剤中に投入して６０分
間攪拌する。次に、回転速度１００００ｒｐｍで５分間
遠心分離を行った後、上記有機溶剤への溶解物が抽出さ
れた上澄み液を除去する。次いで、上記有機溶剤への未
溶解物を真空乾燥機で乾燥した後、その重量を測定し、
下式によりゲル分率（重量％）を算出する。尚、上記有
機溶剤としては、前記スチレン系単量体からなる重合体
を溶解し得る有機溶剤であれば如何なるものであっても
良く、例えば、テトラヒドロフラン等が挙げられる。 ゲル分率（重量％）＝（有機溶剤への未溶解物の重量／
試料の重量）×１００

【００３１】本発明において、微粒子の上記ゲル分率が
２５重量％未満であると、トナー用外添剤として用いら
れた場合、トナーとの混合時に発生する熱によって微粒
子同士が融着や凝集を起こし、トナーの流動性を損ね
る。

【００３２】上述した本発明の微粒子は、特にトナー用
外添剤として好適に用いられるが、トナー用外添剤以外
の他の用途に用いられても良い。

【００３３】

【作用】本発明の微粒子は、平均粒子径が０．３μｍ以
下とされており、且つ、粒子径のＣｖ値が２０％以下と
されているので、トナー用外添剤として用いられた場
合、添加量を多くしなくとも外添剤としての効果を十分
に発揮すると共に、印刷画像に好ましからざる影響を及
ぼすことがない。

【００３４】また、本発明の微粒子は、ゲル分率が２５
重量％以上とされているので、トナー用外添剤として用
いられた場合、トナーとの混合時に発生する熱によって
微粒子同士が融着や凝集を起こすことがなく、トナーの
流動性を向上させる。

【００３５】即ち、本発明の微粒子は、機械的な外力や
熱による融着や凝集あるいは割れや欠け等を起こさない
ので、トナー用外添剤として用いられた場合、トナーの
流動性を向上させ、電子写真機、複写機、プリンター等
の部品などを損傷することもない。

【００３６】

【発明の実施の形態】本発明をさらに詳しく説明するた
め以下に実施例を挙げるが、本発明はこれら実施例のみ
に限定されるものではない。尚、実施例中の「部」は
「重量部」を意味する。

【００３７】（実施例１）攪拌機、窒素導入管及び還流
冷却器を備えた内容積２０００ｍＬのセパラブルフラス
コ中に、イオン交換水１０００部、スチレン１００部、
ジビニルベンゼン５部及び反応性界面活性剤（商品名
「ＨＳ−１０」、第一工業製薬社製）０．１部を仕込
み、窒素ガス気流下、一定の攪拌状態のもとで７０℃に
昇温し３０分経過後に、重合開始剤として過硫酸アンモ
ニウム０．７部を添加し、ラジカル重合反応による乳化
重合を開始させた。その後、反応系の温度を７０℃に維
持し、約２４時間で乳化重合を完了させ、エマルジョン
を作製した。

【００３８】次いで、凍結乾燥機を用いて、上記で得ら
れたエマルジョンを一昼夜かけて乾燥し、白色粉末状の
微粒子を得た。

【００３９】（実施例２）表１に示すように、エマルジ
ョンの重合組成を、スチレン１００部、ジビニルベンゼ
ン４部、「ＨＳ−１０」０．０７部、過硫酸アンモニウ
ム０．７部及びイオン交換水５６６部としたこと以外は
実施例１の場合と同様にして、エマルジョンを作製し
た。次いで、実施例１の場合と同様にして、白色粉末状
の微粒子を得た。

【００４０】（実施例３）表１に示すように、エマルジ
ョンの重合組成を、スチレン１００部、ジビニルベンゼ
ン０．５部、「ＨＳ−１０」０．１部、過硫酸アンモニ
ウム０．７部及びイオン交換水９００部としたこと以外
は実施例１の場合と同様にして、エマルジョンを作製し
た。次いで、実施例１の場合と同様にして、白色粉末状
の微粒子を得た。

【００４１】（比較例１）表１に示すように、エマルジ
ョンの重合組成を、スチレン１００部、「ＨＳ−１０」
０．１部、過硫酸アンモニウム１部及びイオン交換水１
０００部としたこと以外は実施例１の場合と同様にし
て、エマルジョンを作製した。次いで、実施例１の場合
と同様にして、白色粉末状の微粒子を得た。

【００４２】（比較例２）攪拌機、窒素導入管及び還流
冷却器を備えた内容積２０００ｍＬのセパラブルフラス
コ中に、イオン交換水５００部、メチルメタクリレート
１００部及びポリビニルアルコール０．２部を仕込み、
窒素ガス気流下、一定の攪拌状態のもとで８０℃に昇温
し３０分経過後に、重合開始剤として過硫酸カリウム
０．３部を添加し、ラジカル重合反応による乳化重合を
開始させた。その後、反応系の温度を８０℃に維持し、
２時間後にメチルメタクリレート３部をさらに添加し、
１時間後に乳化重合を完了させ、エマルジョンを作製し
た。次いで、実施例１の場合と同様にして、白色粉末状
の微粒子を得た。

【００４３】実施例１〜３、及び、比較例１、２で得ら
れたエマルジョン中の微粒子の平均粒子径（μｍ）及
び粒子径のＣｖ値（％）を前記測定方法により測定し
た。その結果は表１に示すとおりであった。

【００４４】また、実施例１〜３、及び、比較例１、２
で得られた白色粉末状の微粒子のゲル分率（重量％）
を、有機溶剤としてテトラヒドロフランを用い、前記測
定方法により測定した。その結果は表１に示すとおりで
あった。

【００４５】

【表１】

【００４６】表１から明らかなように、本発明による実
施例１〜３の微粒子は、いずれも平均粒子径が０．３μ
ｍ以下であり、粒子径のＣｖ値が２０％以下であって、
且つ、ゲル分率が２５重量％以上であったので、特にト
ナー用外添剤として好適に用いられるものであった。

【００４７】これに対し、エマルジョンの作製時にエチ
レン性不飽和基含有単量体を用いなかった比較例１のエ
マルジョンから得られた比較例１の微粒子は、架橋され
ていないためにゲル分率（重量％）が０であった。これ
は、トナー用外添剤として用いられた場合、トナーとの
混合時に発生する熱により微粒子同士が融着や凝集を起
こしやすく、且つ、耐熱強度も乏しいことを示してい
る。

【００４８】また、エマルジョンの作製時にスチレン系
単量体及びエチレン性不飽和基含有単量体を用いなかっ
た比較例２のエマルジョンから得られた比較例２の微粒
子は、ゲル分率が５重量％と極端に低かった。これは、
上記比較例１の微粒子同様、トナー用外添剤として用い
られた場合、トナーとの混合時に発生する熱により微粒
子同士が融着や凝集を起こしやすく、且つ、耐熱強度も
乏しいことを示している。

【００４９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の微粒子は、
機械的な外力や熱による微粒子同士またはトナーと微粒
子間の融着や凝集あるいは割れや欠け等を起こさないの
で、トナー用外添剤としてトナーに添加された場合にト
ナーの流動性を効果的に向上させ、電子写真機、複写
機、プリンター等の部品などを損傷することがない。従
って、特にトナー用外添剤として好適に用いられる。

【００５０】また、本発明の微粒子が添加されたトナー
は、流動性、帯電性、印刷後の耐ブロッキング性等に優
れる高品質のものとなり、電子写真機用、複写機用、プ
リンター用等のトナーとして好適に用いられる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H005 AA08 CA03 CA17 DA05 EA05 4F070 AA18 AA32 DA33 DC07 DC14 4J011 BA08 BB02 BB09 KA01 KA16 KA20 KA21 KB08 KB09 KB29 KB30 4J100 AB02P AB03P AB04P AB07P AB08P BA04P BA56P BC43P CA01 CA23 CA31 EA03 EA09 EA11 HA53 HC01 HC34 JA09

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平均粒子径が０．３μｍ以下であり、粒
   子径のＣｖ値が２０％以下であって、且つ、ゲル分率が
   ２５重量％以上であることを特徴とする微粒子。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の微粒子が用いられてな
   ることを特徴とするトナー用外添剤。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の微粒子または請求項２
   に記載のトナー用外添剤が用いられてなることを特徴と
   するトナー。