JP2002023415A

JP2002023415A - 静電荷像現像用トナーおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2002023415A
Application number: JP2000204127A
Authority: JP
Inventors: Masazumi Oda; 正純小田
Original assignee: Toshiba Chemical Corp
Current assignee: Kyocera Chemical Corp
Priority date: 2000-07-05
Filing date: 2000-07-05
Publication date: 2002-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】良好な現像画質を与え、長期に亘って画質が
変化しないだけでなく、環境の変化によっても常に良好
な現像画像を形成させる静電荷像現像用トナーを提供す
る。【解決手段】本発明の静電荷像現像用トナーは、熱可
塑性の結着剤樹脂と着色剤とを含む粉末粒子の表面に、
１種以上の金属酸化物を主体とする微粒子を付着させて
なり、前記微粒子の少なくとも１種が、金属酸化物微粒
子の表面が有機ケイ素化合物により被覆され改質された
ものであることを特徴とする。表面が改質された微粒子
は、金属酸化物微粒子の表面を有機ケイ素化合物により
処理した後、 200℃〜 320℃の温度で加熱することによ
り得られる。

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、静電記
録、静電印刷等において静電潜像を現像するために用い
られる静電荷像現像用トナー、および静電荷像現像用ト
ナーの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に電子写真装置や静電記録装置等に
おいては、光導電性物質を利用した感光体上に、種々の
手段により静電荷像（潜像）を形成し、次いでこの潜像
に、粒径数μm から数10μm の着色粉末を付着させて現
像している。

【０００３】この着色粉末はトナーと呼ばれ、結着剤樹
脂としての熱可塑性樹脂と、顔料や染料のような着色剤
などを溶融混合して均一に分散させた後、固化物を所望
の粒度に粉砕、分級することによって得られる。

【０００４】ところで近年、複写画像の高精細化や複写
速度の向上に伴って、トナーの特性向上に対する要求は
ますます強くなってきている。特にトナーの表面の構造
は、トナーの流動性や帯電特性に影響を与え、ひいては
現像画像の画質に大きく影響するので、それを制御する
ために各種の試みがなされている。すなわち、トナーの
表面構造は、顔料のような構成成分の表面での存在状態
によって決まるので、その添加量や分散プロセスを変え
て制御することが行なわれている。

【０００５】また、トナーを作製した後その表面に、コ
ロイダルシリカのような金属酸化物微粒子や合成樹脂か
らなる微粒子を添加し付着させることが行なわれてい
る。トナー表面に添加して付着させるこのような微粒子
は、通常外添剤と呼ばれ、画質向上および画質維持に重
要な役割を果たしている。

【０００６】さらにカラートナーでは、現像画像を長時
間おいたときの耐色性が問題とされる。変色（退色）を
防止するために、トナー中に耐色剤を練り込むなどの方
法が試みられているが、十分な退色防止効果が得られて
いない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このようなトナーを用
いた現像画像の画質向上または維持のための各種の手法
の中で、外添剤の選択と添加量の適正化が最も有効であ
るが、多くの添加剤が加えられたトナーは、連続印刷時
において帯電量が安定しにくく、初期と連続印刷後で
は、画像濃度に大きな違いが生じることが多かった。ま
た、トナーの表面状態によって、外添剤の付着の状態が
変わるため、荷電制御剤と外添剤との適合性を検討する
必要があった。

【０００８】一方従来からの外添剤の多くは、現像画像
にカブリと呼ばれる地汚れを発生させ、画質を低下させ
るという問題があった。また、常温常湿下では優れた画
質を与えていた外添剤も、高温高湿下で使用した場合に
は、著しいカブリを発生させることが多く、特にシリカ
微粉をはじめとする金属酸化物などの無機系外添剤で
は、この傾向が強かった。

【０００９】さらに、現像操作を繰り返すうちに、外添
剤粒子がトナー表面に強く固着する。そして、このよう
な固着層の形成により、外添剤の添加で得られていた良
好な流動性が阻害されるばかりでなく、トナーの帯電性
が大きく変化するため、画像の劣化や転写効率の悪化な
どの問題が生じていた。

【００１０】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、良好な現像画質を与え、長期に亘ってこの画質が変
化しないだけでなく、低温低湿から高温高湿に亘る環境
の変化によっても、常に良好な現像画像を形成させる静
電荷像現像用トナーとその製造方法を提供することを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は、トナー表面
に付着させる外添剤微粒子の少なくとも１種を、金属酸
化物の微粒子の表面を有機ケイ素化合物により処理した
後、 200℃〜 320℃の温度で加熱処理することにより得
られたものとすることで、上記目的を達成する優れた静
電荷像現像用トナーが得られることを見い出し、本発明
を完成した。

【００１２】すなわち、本発明の静電荷像現像用トナー
は、熱可塑性の結着剤樹脂と着色剤とを含む粉末粒子の
表面に、１種以上の金属酸化物を主体とする微粒子を付
着させてなり、前記微粒子の少なくとも１種が、金属酸
化物微粒子の表面が有機ケイ素化合物により被覆された
ものであることを特徴とする。

【００１３】本発明の静電荷像現像用トナーの製造方法
は、金属酸化物の微粒子の表面を有機ケイ素化合物によ
り処理した後、 200℃〜 320℃の温度で加熱する表面改
質工程と、該工程により表面改質された微粒子を含む１
種以上の金属酸化物微粒子を、熱可塑性の結着剤樹脂と
着色剤とを含む粉末粒子の表面に付着させる工程とを備
えたことを特徴とする。

【００１４】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１５】本発明において結着剤樹脂としては、トナ
ー用の結着剤樹脂として従来から使用されている熱可塑
性樹脂を用いることができる。ポリエチレン樹脂、ポリ
エステル樹脂、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、スチ
レン・アクリロニトリル共重合体樹脂、ポリカーボネー
卜樹脂等が例示され、これらを単独でまたは２種以上混
合して使用することができる。

【００１６】本発明において着色剤としては、白黒複写
用にはカーボンブラックの微粒子が用いられる。カラー
トナーの着色剤としては、フタロシアニンブルーのよう
なフタロシアニン顔料、アゾレーキ顔料、キナクリドン
顔料等の公知の顔料および染料を使用することができ
る。

【００１７】このような結着剤樹脂と着色剤とを含むベ
ーストナーを得るには、まずこれらの成分を、ボールミ
ル、Ｖ型混合機等を用いて混合・分散する。このとき、
結着剤樹脂中への着色剤（顔料）の分散を改良するため
の分散用レジンや、流動性を増すための流動化剤等を添
加してもよい。また、サリチル酸金属錯体やカリックス
アレーンなどの荷電制御剤を添加し、帯電性をコントロ
ールしてもよい。次いで、混合物を、加圧ニーダー、ロ
ール等を用いて加熱溶融（混練）させた後、固化物を粉
砕・分級して、粒径数μm から数10μm の粉末とする。
ここで、粗粉砕する手段としては、例えばハンマーミ
ル、カッターミル、ジェットミル、ローラーミル、ボー
ルミル等が使用でき、粗粉砕物をさらに微粉砕する手段
としては、ジェットミル、高速回転式粉砕機等を用いる
ことができる。また微粉砕物を分級する手段としては、
気流式分級機等を用いることができる。

【００１８】本発明において、このようなベーストナー
の粒子表面に付着される金属酸化物の微粒子は、アルミ
ナ、シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛等から成り、粒径が
10nm〜 300nmであることが望ましい。粒径が上記範囲よ
り小さい金属酸化物粒子は、凝集し合ってトナー表面に
付着し、現像画像を劣化させるので好ましくない。ま
た、粒径が上記範囲より大きいものでは、トナーの流動
性が不十分となり、画像形成に悪影響を与える。

【００１９】本発明においては、このような金属酸化物
微粒子の少なくとも１種が、粒子表面が有機ケイ素化合
物により被覆されたものとなっている。このように、表
面に有機ケイ素化合物が吸着乃至結合された金属酸化物
微粒子を使用することにより、トナーの耐湿性や流動性
が向上される。

【００２０】有機ケイ素化合物としては、一般式
（Ｒ_x）_nＳｉ（Ｙ）_mあるいは［（Ｒ_y）₂−Ｓｉ−
Ｏ−］_lで表わされる、直鎖状あるいは環状の有機ケイ
素化合物、およびこれを単位とする重合体が挙げられ
る。ただし、式中、ｎ、ｍはそれぞれ1〜 3の整数、ｌ
は 3〜10の整数、Ｒ_xはメチル基またはベンゼン環、Ｒ
_yは水素またはメチル基、Ｙはメトキシ基、クロル基、
水酸基、あるいはアルキル基またはアルキルアリル基に
アミノ基、アンモニウム基、エポキシ基、ハロゲン基、
水酸基あるいは水素が結合したものである。このような
有機ケイ素化合物として、ジメチルジクロロシランの加
水分解物を出発原料とした重合体であるシリコーンオイ
ル、トリメチルトリクロロシラン、へキサメチルジシラ
ザン、トリメチルジクロロシランとジメチルジクロロシ
ランを水の存在下で重縮合させたもの、および各種のシ
ランカップリング剤などが例示される。

【００２１】本発明において、このような有機ケイ素化
合物の添加量は、前記した金属酸化物 100部（質量部、
以下同じ。）に対して 0.5〜20部とすることが望まし
い。また、金属酸化物微粒子に有機ケイ素化合物を直接
添加した後、ミキサー等の高速撹拌機や粉砕機によって
混合することが望ましい。混合には、ボールミルやサン
ドグラインダーのようなメデイアを用いた混合機を使用
しても良い。また、有機ケイ素化合物を溶剤中に溶解
し、これに金属酸化物微粒子を加えてサンドグラインダ
ー等で混合し、得られたものを乾燥する方法を採ること
もできる。

【００２２】さらに、トリメチルクロロシランやヘキサ
メチルジシラザンあるいはオクタメチルテトラシロキサ
ンのような、低分子量で気化しやすい有機ケイ素化合物
を使用する場合には、これらの有機ケイ素化合物を金属
酸化物微粒子に添加した後、密封容器内において適当な
温度に保って静置することにより、トリメチルシリル基
あるいはジメチルポリシロキサン鎖を持つ有機ケイ素化
合物で、金属酸化物微粒子の表面を被覆することができ
る。こうして得られた表面処理金属酸化物微粒子の表面
には、メチル基またはベンゼン環を外側に向けた有機ケ
イ素化合物が均一に吸着乃至結合しており、実質的に疎
水性の表面を有する金属酸化物微粒子が得られる。

【００２３】さらに本発明では、上述の方法によって得
られた表面処理金属酸化物微粒子が、 200℃〜 320℃の
温度で加熱処理される。加熱温度が 200℃より低いと、
溶剤等の残留が多くなるおそれがあり、最終的にトナー
により現像画像を形成した場合に、カブリ等の問題が生
じる。反対に、加熱温度が 320℃より高いと、有機ケイ
素化合物が分解し、流動性や帯電安定性の効果がなくな
るので、好ましくない。

【００２４】本発明において、このように有機ケイ素化
合物により処理され加熱された表面改質金属酸化物微粒
子の添加量は、トナ− 100部に対して0.05〜10部、望ま
しくは 0.1〜 5部の範囲とする。トナーに対する添加量
が上記範囲より少ないと、流動性および画質向上に対す
る効果がほとんど期待できない。反対に添加量が多すぎ
ると、トナーの流動性は向上するものの、現像画像にカ
ブリが生じ画質が低下するばかりでなく、トナーの熱定
着性も低下する。

【００２５】さらに、このような表面改質金属酸化物微
粒子とともに、粒径20nm〜 300nmのアルミナ、シリカ、
酸化チタン、酸化亜鉛などの、表面処理がなされていな
い金属酸化物微粒子を併用し、トナーに添加することも
可能である。この場合、表面改質された金属酸化物微粒
子とその他の金属酸化物微粒子との混合比率を調節する
ことにより、トナーの帯電量を大幅に制御することがで
きるので、トナーの流動性や消費量安定性などの向上に
さらに効果がある。そして、帯電量が現像操作による長
期撹拌作用などによってほとんど変化しない、耐久性に
優れたトナーを得ることができる。

【００２６】有機ケイ素化合物により表面改質された金
属酸化物微粒子およびその他の金属酸化物微粒子をトナ
ーと混合する方法としては、Ｖ型ブレンダー中で混合す
るか、ヘンシェルミキサーのような高速で回転する羽根
を有する混合機で撹拌・混合する方法が採られる。必要
に応じて、容器中に撹拌用メデイア粒子を入れて、とも
に撹拌しても良い。この場合メデイア粒子の粒径は、混
合時の衝突によってトナーが破砕しない程度の粒径に抑
える必要がある。

【００２７】本発明の静電荷像現像用トナーにおいて
は、ベーストナーの表面に１種以上の金属酸化物微粒子
が付着され、そのうちの少なくとも１種の金属酸化物微
粒子が、表面が有機ケイ素化合物により処理された後、
200℃〜 320℃の温度で加熱処理された微粒子であるの
で、カブリのレベルを低減して現像画質を向上させるこ
とができる。また、多数枚複写後にも、一定の帯電量が
保持され、高い現像画質が維持されるうえに、温度、湿
度等の雰囲気によって現像画質が変化することがない。
さらに、トナーの流動性が著しく向上するので、トナー
のハンドリングが容易になる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を実施例によって
具体的に説明する。

【００２９】実施例テトラヒドロフラン（ＴＨＦ） 200部に分子量 70000の
ジメチルシリコーンオイル 6部を溶解して得られた溶液
中に、一次粒径（平均粒径）50nmの酸化チタン100部を
添加した後、サンドグラインダーにより約 1時間混合し
た。次いで、得られた混合液を分離後、メチルエチルケ
トンを揮散させて除去した。そして、 280℃のオーブン
中で 2時間保持した後、ジェット気流式粉砕機により解
砕し、捕集して表面改質された酸化チタン粒子を得た。
得られた微粉末粒子は優れた撥水性を示し、これを水中
に投入したとき全ての粒子が水面に浮遊することが確認
された。

【００３０】次に、ポリエステル樹脂に、公知のマゼン
ダ顔料、ワックス、帯電制御剤を添加し、粉砕法により
マゼンダトナー（平均粒径 6μm ）を作製した。このマ
ゼンダトナー 100部に対して、前記したシリコーンオイ
ル処理後加熱され表面改質された酸化チタンを 1部と、
コロイダルシリカを 1部それぞれ添加して撹拌・混合
し、１成分マゼンダトナーを得た。

【００３１】こうして得られたトナーを１成分現像機に
充填し、レーザービームプリンターで負に帯電した静電
荷像（潜像）を現像し、普通紙への転写・定着を行なっ
た後、得られた画像の地汚れ（カブリレベル）を色差計
により測定したところ、 0.5％以下と、非常にカブリの
少ない鮮明な画像が得られた。

【００３２】また、現像特性は非常に安定しており、ト
ナーを補給しつつ 20000枚の連続コピーを行なった後得
られた画像も、初期画像と比較して遜色のない鮮明で良
好なものであった。

【００３３】さらに、実施例により得られたトナーは、
高湿度の環境下においても安定な現像特性を示し、温度
40℃、相対湿度80％の環境下での現像画像も、常温常湿
下での現像画像に比較して遜色のない鮮明なものであっ
た。また、このトナーによる現像画像を、 500Ｗの紫外
線ランプ下に 100時間置いたところ、画像濃度は 1.4か
ら1.35とわずかに低下したが、優れた耐色性を有するも
のであることが確認された。

【００３４】比較例１シリコーンオイル処理した後加熱処理を行ない表面改質
した酸化チタンに代えて、シリコーンオイル処理されて
いない酸化チタンを用いる他は、実施例と全く同様にし
てマゼンダトナーを調製した。こうして得られたトナー
を使用して、実施例と同様にして負帯電の静電潜像を現
像・転写したところ、カブリレベルが 4.0％と高く、地
汚れの大きい画像となった。また、このトナーを用いて
現像を繰り返したところ、2000枚の連続コピーにより、
初期には 1.40 であった画像濃度が0.75に減少した。

【００３５】比較例２シリコーンオイル処理した後加熱処理を行ない表面改質
した酸化チタンに代えて、シリコーンオイル処理のみを
行ない加熱を行なわなかった酸化チタンを用いる他は、
実施例と全く同様にしてマゼンダトナーを調製した。こ
うして得られたトナーを使用して、実施例と同様にして
負帯電の静電潜像を現像・転写したところ、カブリレベ
ルが 0.5％以下と、非常にカブリの少ない鮮明な画像が
得られた。また、2000枚の連続コピー後も画像濃度が
1.40 と初期と変わらず、現像特性が安定していた。し
かしながら、トナーの帯電量は連続コピーを重ねるたび
に上昇し、トナーの消費量が増大し、最終的には画像へ
のトナーの飛散が見られた。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の静電荷像現像用トナーにおいては、ベーストナーの表
面に１種以上の金属酸化物微粒子が付着され、そのうち
の少なくとも１種が、有機ケイ素化合物により処理され
た後 200℃〜 320℃の温度で加熱処理されることによ
り、表面状態が改質された金属酸化物微粒子であるの
で、カブリレベルを低減して現像画質を向上させること
ができる。また、多数枚複写後にも一定の帯電量が保持
され、長期間に亘って現像画質が高く維持されるうえ
に、温度、湿度等の雰囲気によって現像画質が変化する
ことがない。さらに、トナーの流動性が著しく向上する
ので、ハンドリングが容易になる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性の結着剤樹脂と着色剤とを含む
粉末粒子の表面に、１種以上の金属酸化物を主体とする
微粒子を付着させてなり、前記微粒子の少なくとも１種が、金属酸化物微粒子の表
面が有機ケイ素化合物により被覆されたものであること
を特徴とする静電荷像現像用トナー。
【請求項２】前記金属酸化物微粒子の粒径が、10nm〜
300nmであることを特徴とする請求項１記載の静電荷像
現像用トナー。
【請求項３】前記微粒子の少なくとも１種が、酸化チ
タン微粒子の表面が、ジメチルシリコーンオイルにより
被覆されたものであることを特徴とする請求項１または
２記載の静電荷像現像用トナー。
【請求項４】金属酸化物の微粒子の表面を有機ケイ素
化合物により処理した後、 200℃〜 320℃の温度で加熱
する表面改質工程と、該工程により表面改質された微粒
子を含む１種以上の金属酸化物微粒子を、熱可塑性の結
着剤樹脂と着色剤とを含む粉末粒子の表面に付着させる
工程とを備えたことを特徴とする静電荷像現像用トナー
の製造方法。
【請求項５】前記表面改質工程において、前記金属酸
化物 100部（質量部、以下同じ。）に対して前記有機ケ
イ素化合物を 0.5〜20部の範囲で添加することを特徴と
する請求項４記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。