JP2002372800A

JP2002372800A - 一成分系トナー

Info

Publication number: JP2002372800A
Application number: JP2001182753A
Authority: JP
Inventors: Seiji Kikushima; 誠治菊島; Toru Takatsuna; 徹高綱; Hiroko Higuchi; 博子樋口; Takashi Nagai; 孝永井; Hidekazu Tamura; 英一田村
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2001-06-18
Filing date: 2001-06-18
Publication date: 2002-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】一成分系トナーにおいて、帯電量を均一に維
持でき選択現像が起こらず、環境が変化しても安定して
トナー薄層を形成でき、また非晶質シリコン感光体を用
いた場合であっても画像流れが生じないようにする。【解決手段】酸化チタンをトナー粒子に対して１〜２
ｗｔ％の範囲で外添し、トナー粒子表面における粒径
０．５μｍ以上の凝集体を構成する酸化チタンの一次粒
子の割合を全体の５０個数％以上とする。ここで、酸化
チタンの一次粒子径は０．１〜０．３μｍの範囲である
のが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一成分系トナーに関
し、より詳細には酸化チタンを外添した一成分系トナー
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】静電潜像の乾式現像方式としては大きく
分けて、トナーとキャリアとを用いる二成分系現像方式
とキャリアを用いない一成分系現像方式とがある。一成
分系現像方式は、キャリアを用いないため現像装置の小
型軽量化が図れ、またキャリア交換といったメンテナン
スが不要となることから、低速の小型複写機やプリンタ
ーのみならず、最近では中・高速の複写機やプリンター
にも用いられつつある。

【０００３】しかし、一成分系現像方式では、二成分現
像方式に比べてトナー帯電量が低い傾向にあり、加えて
帯電量分布が不均一になりやすい。このため、特定粒径
のトナーだけが現像に用いられる、いわゆる選択現像が
起こることがあった。また温度や湿度などの環境変化に
より現像スリーブ上のトナー薄層に乱れが生じることが
あった。さらには電子写真用感光体として非晶質シリコ
ン感光体を用いた場合に、非晶質シリコン感光体の吸着
水分が感光体表面のオゾン劣化層に転移して静電潜像を
感光体の軸方向などに漏出させる、いわゆる画像流れと
いう現象が起こりやすかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような従
来の問題に鑑みてなされたものであり、選択現像が起こ
らず、環境が変化しても安定してトナー薄層を形成で
き、しかも非晶質シリコン感光体を用いた場合であって
も画像流れが生じない一成分系トナーを提供することを
その目的とするものである。

【０００５】また本発明の目的は、中・高速の複写機や
プリンターに用いることができる一成分系トナーを提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、トナー
粒子に酸化チタンを外添した一成分系トナーにおいて、
酸化チタンの外添量をトナー粒子に対して１〜２ｗｔ％
の範囲とし、トナー粒子表面における粒径０．５μｍ以
上の凝集体を構成する酸化チタンの一次粒子の割合を全
体の５０個数％以上とした一成分系トナーが提供され
る。なお、本発明において凝集体の粒径とは、図１に示
すように凝集体の最も長い径を意味する。また凝集体を
構成する酸化チタンの一次粒子の個数割合は、トナーを
１万倍に拡大した電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真の少なくと
も３０枚から算出したものである。

【０００７】ここで酸化チタンの一次粒子径は０．１〜
０．３μｍの範囲であるのが好ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明者等は、一成分系トナーに
おける帯電量や流動性の低下、環境変化に対する不安定
性および画像流れの原因について鋭意検討を重ねた結
果、帯電性および流動性の向上を主目的としてトナー粒
子に外添されるシリカなど微粒子が、トナー粒子同士あ
るいは現像スリーブとの衝突・摩擦によって、トナー粒
子内部に埋没して前記不具合が生じることを突き止め、
本発明をなすに至った。

【０００９】すなわち、本発明の一成分系トナーでは、
外添剤として凝集性の高い酸化チタンを用い、トナー粒
子表面に特定粒径以上の酸化チタンの凝集体を形成し、
この凝集体をいわゆるスペーサとして機能させて、シリ
カなど表面処理剤のトナー粒子中への埋没を効果的に防
止したのである。

【００１０】トナー粒子表面での凝集体の粒径は０．５
μｍ以上であることが必要である。粒径が０．５μｍよ
り小さいとスペーサとしての機能が発揮されないからで
ある。一方、凝集体の粒径の上限は特に限定はなく、大
きければ大きいほどよいと考えられるが、後述する酸化
チタンのトナー粒子への外添処理方法において、酸化チ
タン凝集体の大きい粒径を維持しようとすれば酸化チタ
ンの混合撹拌処理を充分に行えず酸化チタンが均一分散
されないおそれがある。したがって、酸化チタンの均一
分散が確保される範囲でできるだけ粒径の大きい凝集体
とするのが好ましい。

【００１１】酸化チタンは一般に凝集性が高く、市販製
品ではほとんど凝集している。また酸化チタンの種類に
よって凝集状態が異なる。このため、トナー粒子表面で
の酸化チタン凝集体の粒径を０．５μｍ以上にするに
は、使用する酸化チタンの種類および外添処理条件を適
宜選択して調整する。

【００１２】本発明で使用できる酸化チタンとしては、
特に限定はなく従来公知のものが使用できる。例えば、
アナターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、アモル
ファス酸化チタン等が挙げられる。また粒径が０．５μ
ｍ以上の凝集体を得るためには、一次粒子径が０．１〜
０．３μｍの範囲の酸化チタンが好ましい。酸化チタン
は疎水化処理されていてもよい。環境安定性が向上する
からである。疎水化処理剤としては例えばシランカップ
リング剤やチタネートカップリング剤、シリコンオイ
ル、シリコーンワニスなどが挙げられる。疎水化度はメ
タノールウェッタビリティ法で５０％以上であることが
望ましい。

【００１３】酸化チタンのトナー粒子への外添する方法
としては従来公知の処理を用いることができ、例えば高
速流動型攪拌機やＶ型混合機に酸化チタンとトナー粒子
を投入し撹拌混合する方法が挙げられる。混合時間を長
く及び撹拌速度を速くするほど、凝集していた酸化チタ
ンが解砕されて凝集体の粒径が小さくなる一方、トナー
粒子に均一に分散される。したがって、凝集体の粒径と
分散度とのバランスを考慮して混合・撹拌条件を適宜決
定すればよい。

【００１４】また本発明では、凝集体を構成する酸化チ
タンの一次粒子の割合が全体の５０個数％以上であるこ
とが必要である。前記割合が全体の５０個数％より少な
いと、スペーサ機能を果たす凝集体の数が足りず、シリ
カなどの表面処理剤のトナー粒子中への埋没を防止でき
ないからである。

【００１５】さらに、酸化チタンの外添量はトナー粒子
に対して１〜２ｗｔ％の範囲であることも重要である。
酸化チタンの外添量が１ｗｔ％より少ないと、スペーサ
機能を果たす酸化チタンが不足しシリカなどの表面処理
剤のトナー粒子中への埋没を防止できない。他方、外添
量が２ｗｔ％を超えると、トナーの流動性が悪くなり初
期から画像濃度不足となる。

【００１６】本発明で用いるトナー粒子としては特に限
定はなく、従来公知のものを用いることができる。例え
ば、結着樹脂に着色剤を分散混合し、必要により帯電制
御剤やワックス、磁性粉などを添加したトナー粒子が挙
げられる。

【００１７】ここで用いる結着樹脂としては、例えば熱
可塑性樹脂や、未効果乃至は初期縮合物の熱硬化性樹脂
が挙げられる。具体的には、ポリスチレン等のビニル芳
香族樹脂、スチレン−アクリル共重合体、アクリル系樹
脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリエステル樹脂、エ
ポキシ樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。

【００１８】結着樹脂中に含有させる着色剤としては、
例えば、黒色顔料として、アセチレンブラック、ランブ
ラック、アニリンブラック等のカーボンブラック；黄色
顔料として、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色
酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイ
エロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローＳ、
ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジン
イエローＧ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエロ
ーレーキ、パーマンネントイエローＮＣＧ、タートラジ
ンレーキ；橙色顔料として、赤口黄鉛、モリブテンオレ
ンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレン
ジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレ
ンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダスレンブリリ
アントオレンジＧＫ；赤色顔料として、ベンガラ、カド
ミウムレッド、鉛丹、硫化水銀カドミウム、パーマネン
トレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウ
オッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリ
リアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレ
ーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３
Ｂ；紫色顔料として、マンガン紫、ファストバイオレッ
トＢ、メチルバイオレットレーキ；青色顔料として、紺
青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリ
アブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロ
シアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、
ファーストスカイブルー、インダスレンブルーＢＣ；緑
色顔料として、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメン
トグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキ、ファナルイ
エローグリーンＧ；白色顔料として、亜鉛華、酸化チタ
ン、アンチモン白、硫化亜鉛；白色顔料として、バライ
ト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボ
ン、タルク、アルミナホワイト等を使用できる。このよ
うな着色剤は結着樹脂１００重量部当り２〜２０重量
部、特に５〜１５重量部の量で使用するのが好ましい。

【００１９】帯電制御剤としては特に限定はなく、これ
まで公知の帯電制御剤を使用でき、例えば正帯電性帯電
制御剤としては、ニグロシン染料、脂肪酸変性ニグロシ
ン染料、カルボキシル基含有脂肪酸変性ニグロシン染
料、四級アンモニウム塩、アミン系化合物、有機金属化
合物等を使用でき、負帯電性帯電制御剤としては、オキ
シカルボン酸の金属錯体、アゾ化合物の金属錯体、金属
錯塩染料やサリチル酸誘導体等を使用できる。帯電制御
剤の添加量としては、結着樹脂１００重量部に対して
０．１〜１０重量部の範囲が好ましい。

【００２０】上記結着樹脂中に含有させるワックスとし
ては従来公知のものが使用でき、例えば脂肪酸の多価ア
ルコールエステル、脂肪酸の高級アルコールエステル、
アルキレンビス脂肪酸アミド化合物、天然ワックスや、
数平均分子量が１，０００〜１０，０００、特に２，０
００〜６，０００の範囲にあるポリプロピレン、ポリエ
チレン、プロピレン−エチレン共重合体など挙げられ
る。ワックスの添加量は結着樹脂１００重量部に対して
０．１〜１０重量部の範囲が好ましい。

【００２１】また磁性の一成分系トナーとする場合には
結着樹脂に磁性粉を添加する。このような磁性粉として
は、例えば、四三酸化鉄（Ｆｅ₃Ｏ₄）、三二酸化鉄（γ
−Ｆｅ₂Ｏ₃）、酸化鉄亜鉛（ＺｎＦｅ₃Ｏ₄）、酸化鉄イ
ットリウム（Ｙ₃Ｆｅ₅Ｏ₁₂）、酸化鉄カドミウム（Ｃｄ
Ｆｅ₂Ｏ₄）、酸化鉄ガドリウム（Ｇｄ₃Ｆｅ₅Ｏ₁₂）、酸
化鉄銅（ＣｕＦｅ₂Ｏ₄）、酸化鉄鉛（ＰｂＦｅ
₁₂Ｏ₁₉）、酸化鉄ニッケル（ＮｉＦｅ₂Ｏ₄）、酸化鉄ネ
オジウム（ＮｄＦｅＯ₃）、酸化鉄バリウム（ＢａＦｅ₁
₂ Ｏ₁₉）、酸化鉄マグネシウム（ＭｇＦｅ₂ Ｏ₄）、酸
化鉄マンガン（ＭｎＦｅ₂Ｏ₄）、酸化鉄ランタン（Ｌａ
ＦｅＯ₃）、鉄粉（Ｆｅ）、コバルト粉（Ｃｏ）、ニッ
ケル粉（Ｎｉ）等が挙げられる。特に好適な磁性粉は微
粒子状四三酸化鉄（マグネタイト）である。好適なマグ
ネタイトは正８面体状で、粒子径が０．０５〜１．０μ
ｍのものである。このマグネタイト粒子は、シランカッ
プリング剤、チタン系カップリング剤等で表面処理され
ていてもよい。磁性粉の含有量は、結着樹脂１００重量
部当り５０〜３０重量部の範囲、特に７０〜１５０重量
部の範囲が好ましい。

【００２２】トナー粒子は、粉砕分級法、溶融造粒法、
スプレー造粒法、懸濁・乳化重合法等のそれ自体公知の
方法で製造し得るが、製造設備や生産性などの点から粉
砕分級法が好適に使用できる。かかる粉砕分級法につい
て以下説明する。まず結着樹脂、着色剤および必要によ
りワックスや帯電制御剤、磁性粉などのトナー組成物を
ヘンシェルミキサーやＶ型混合機などで前混合した後、
二軸押出機などの融混練装置を用いて溶融混練する。こ
の溶融混練物を冷却した後、粗粉砕・微粉砕し、必要に
よりその後分級して、所定の粒度分布を有するトナー粒
子とする。トナー粒子の粒径は、「コールターカウンタ
ー」によるメジアン径で５〜１５μｍの範囲、特に７〜
１２μｍの範囲が好ましい。

【００２３】トナー粒子の表面には、酸化チタン以外に
必要に応じ疎水性気相法シリカ等の表面処理剤を付着さ
せる。表面処理剤の添加量は、トナー粒子当たり０．１
〜２．０ｗｔ％の範囲がよい。

【００２４】

【実施例】（トナーの作製）結着樹脂としてスチレン−
アクリル系樹脂を１００重量部、帯電制御剤を７重量
部、磁性粉を８０重量部それぞれヘンシェルミキサーに
投入・混合した後、二軸押し出し機で溶融混練してドラ
ムフレーカーで冷却し、ハンマーミルで粗粉砕した。次
に機械式ミルで微粉砕し、風力分級機を用いて分級し
て、所定の体積平均粒径のトナー粒子を作製した。そし
て、このトナー粒子１００重量部に対して、酸化チタン
よりも粒径がはるかに小さいシリカを０．９重量部、そ
して表１に示す種類の酸化チタンを所定重量部投入し、
ヘンシェルミキサーで高撹拌混合してＮｏ．１〜Ｎｏ．
８の正帯電性の磁性一成分系トナーとした。なお、凝集
体を構成する酸化チタンの割合は、ヘンシェルミキサー
の混合時間および酸化チタンの種類により制御した。

【００２５】

【表１】

【００２６】（特性評価）５０枚／分の高速プリンター
（非晶質シリコン感光体、ビーズブラスト表面処理・磁
石内蔵の現像スリーブ、ジャンピング反転現像）を用い
て、前記作製した磁性一成分系トナーの常温常湿下での
５０万枚の耐刷試験を行った。そして耐刷前・後の画像
濃度およびトナー中心粒径を測定した。また高温高湿下
においてベタ画像を出力し画像流れの有無を観察した。
さらに低温低湿下において現像スリーブ上のトナー薄層
の状態を観察した。具体的測定・評価方法は下記の通り
である。結果を表２に示す。

【００２７】（画像濃度測定）反射濃度計（東京電色社
製の型番ＴＣ−６Ｄ）を用いて複写画像黒べた部の濃度
を測定した。評価基準は初期で１．３５以上、５０万枚
耐刷後で１．２５以上である。

【００２８】（画像流れ）高温高湿度環境下での複写画
像を目視により観察し、下記の基準で評価した。 ○：画像流れ発生せず。 ×：画像流れ発生。

【００２９】（薄層乱れ）低温低湿環境下で耐刷を始め
る前の現像スリーブの表面状態を目視により観察し、下
記の基準で評価した。 ○：トナーの凝集なし。 ×：トナーの凝集あり。

【００３０】（トナー中心粒径）コールター社製の「コ
ールターカウンターＴＡ−II」を用いてトナーの体積平
均粒径（メジアン径）を測定した。評価基準は、初期と
５０万枚耐刷後との中心粒径差が２μｍ以内である。

【００３１】

【表２】 *1：３２，０００枚耐刷後に画像濃度が０．８未満に低
下した。 *2：７６，０００枚耐刷後に画像濃度が０．８未満に低
下した。 *3：１２４，０００枚耐刷後に画像濃度が０．８未満に
低下した。

【００３２】表２から明らかなように、本発明の構成要
件を具備するＮｏ．１とＮｏ．２のトナーでは、５０万
枚耐刷後も１．３５以上の高い画像濃度が得られ、また
高温高湿下でも１．３９、１．４２と高い初期画像濃度
が得られた。また、画像流れ及び薄層乱れも発生しなか
った。さらに、耐刷前・後のトナー中心粒径変化は２μ
ｍ以内であり、極端な選択現像が起こらなかったことが
わかる。

【００３３】一方、凝集体を構成する酸化チタンの割合
の低かったＮｏ．３〜Ｎｏ．６のトナーでは、５０万枚
耐刷後に１．１８以下にまで画像濃度が下がった。中で
も、凝集体を構成する酸化チタンの割合がゼロであった
Ｎｏ．５，６のトナーでは耐刷途中で画像濃度が０．８
未満となり、この時点で耐刷試験を中止した。また、こ
れらのトナーでは、高温高湿下では初期画像濃度が１．
２９以下と低く、画像流れ及び薄層乱れも発生した。さ
らに５０万枚の耐刷試験ができたＮｏ．３，４のトナー
において耐刷前・後のトナー中心粒径差は２μｍ以上あ
り、小粒径トナーが選択的に現像されていたことがわか
る。

【００３４】酸化チタンの外添量が０．５ｗｔ％と少な
いＮｏ．７のトナーでは、凝集体を構成する酸化チタン
の割合が６０個数％あるにも拘わらず、酸化チタンの絶
対量が少ないため耐刷試験途中で画像濃度が０．８未満
まで下がってしまった。また画像流れ及び薄層乱れも発
生した。他方、酸化チタンの外添量が２．５ｗｔ％と多
かったＮｏ．８のトナーでは、凝集体を構成する酸化チ
タンの割合が６０個数％あるにも拘わらず、酸化チタン
の絶対量が多すぎるためトナーの流動性が悪く、初期画
像濃度が１．２７と低かった。

【００３５】

【発明の効果】本発明の一成分系トナーでは、酸化チタ
ンの外添量をトナー粒子に対して１〜２ｗｔ％の範囲と
し、トナー粒子表面における粒径０．５μｍ以上の凝集
体を構成する酸化チタンの一次粒子の割合を全体の５０
個数％以上としたので、帯電量を均一に維持でき選択現
像が起こらず、環境が変化しても安定してトナー薄層を
形成できる。また、非晶質シリコン感光体を用いた場合
であっても画像流れが生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】酸化チタンの凝集体の粒径を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者樋口博子大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号京セラミタ株式会社内 (72)発明者永井孝大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号京セラミタ株式会社内 (72)発明者田村英一大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号京セラミタ株式会社内Ｆターム(参考） 2H005 AA08 CB07 EA05 EA07 EA10 FA05 FA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナー粒子に酸化チタンを外添した一成
分系トナーにおいて、酸化チタンの外添量をトナー粒子に対して１〜２ｗｔ％
の範囲とし、トナー粒子表面における粒径０．５μｍ以上の凝集体を
構成する酸化チタンの一次粒子の割合を全体の５０個数
％以上としたことを特徴とする一成分系トナー。
【請求項２】酸化チタンの一次粒子径が０．１〜０．
３μｍの範囲である請求項１記載の一成分系トナー。