JP2003005436A - 電子写真用トナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高速機に用いても画像濃度の低下がなく、ベタ
均一性が良好でトナー飛散も少ない電子写真用トナー及
び該電子写真用トナーを含有した二成分現像剤を提供す
ること。 【解決手段】結着樹脂、着色剤及び外添剤を含有してな
る電子写真用トナーであって、前記外添剤による、トナ
ーの個数平均粒子径に基づく被覆率が８０〜１２０％で
ある電子写真用トナー、並びに該電子写真用トナーとキ
ャリアとを含有してなる二成分現像剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真法、静電
記録法、静電印刷法等において形成される潜像の現像に
用いられる電子写真用トナー及び該トナーを含有した二
成分現像剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】トナーの転写性等の改善にシリカ等の外
添剤の添加が有効であることが知られているが、耐刷時
には外添剤の埋め込みにより効果が低下する。その改良
のため、粒径の異なるシリカの併用（特開平６−３３２
２５３号公報）、シリカの被覆率の規定（特開平９−２
０４０６２号公報）が開示されているが、いずれの場合
もストレスの強い５００ｍｍ／ｓの高速機では、長期間
の連続使用により画質の劣化が生じる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高速
機に用いても画像濃度の低下がなく、ベタ均一性が良好
でトナー飛散も少ない電子写真用トナー及び該電子写真
用トナーを含有した二成分現像剤を提供することにあ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１） 結着
樹脂、着色剤及び外添剤を含有してなる電子写真用トナ
ーであって、前記外添剤による、トナーの個数平均粒子
径に基づく被覆率が８０〜１２０％である電子写真用ト
ナー、並びに（２） 前記電子写真用トナーとキャリア
とを含有してなる二成分現像剤に関する。

【０００５】

【発明の実施の形態】従来、外添剤の被覆率はトナーの
重量平均粒子径に基づいて求められており、１００％が
上限と考えられている。しかし、本発明者らは、実際に
重量平均粒子径での被覆率が１００％のトナーを走査電
子顕微鏡にて観察すると、その被覆状態は１００％には
至っておらず、トナーの性能を反映していないことを見
出し、さらに個数平均粒子径での特定被覆率のトナーを
用いることで、５００ｍｍ／ｓｅｃ以上の高速機でのシ
リカの埋め込み等による画質の劣化を防ぐことができる
ことを見出した。

【０００６】即ち、重量基準では粒径が５μｍ以下の微
小粒子は検出されにくく、重量平均粒子径に基づいて求
められる被覆率は適切な指標となり得ないため、本発明
ではトナーの個数平均粒子径に基づく被覆率で規定す
る。即ち、本発明においては、トナーの個数平均粒子径
に基づく被覆率は８０〜１２０％であり、好ましくは８
０〜１００％であり、これにより、外添剤の埋め込み等
の問題を効果的に解消することができる。

【０００７】個数平均粒子径に基づく被覆率が、８０％
未満では、シリカの埋め込みが著しく、転写不良等によ
る画像濃度の低下および流動性低下に伴うベタ画像均一
性の低下、帯電不良に伴うトナー飛散等の問題を生じ
る。一方、該被覆率が１２０％を超えると、浮遊シリカ
が存在し、キャリアへ移行しやすく、帯電量の低下を引
き起こしトナー飛散が生じる。なお、被覆率はトナーを
球形と仮定して換算しているが、実際のトナーの形状は
異形であることから、個数平均粒子径に基づく被覆率が
１００％を超えても浮遊シリカの急増に必ずしもつなが
らない。

【０００８】本発明において、トナーの個数平均粒子径
に基づく外添剤の被覆率は下記式（１）によって算出す
ることができる。 Ｘ＝（３^1/2 ／２π）×（ｄｔ／ｄａ）×（ρｔ／ρａ）×Ｃａ×１００ ・・・（１） Ｘ：被覆率 ｄａ：外添剤の平均粒子径 ｄｔ：トナーの個数平均粒子径 ρａ：外添剤の真比重 ρｔ：トナーの真比重 Ｃａ：外添剤重量／（外添剤重量＋トナー重量）

【０００９】トナーの個数平均粒子径に基づく被覆率で
は、トナーの比表面積を重視するため、単位重量当たり
の表面積が大きな、粒径が５μｍ以下の微小トナーの含
有量が重要となり、その含有量は外添剤や微小粒子によ
るキャリアへのスペントを防止するために、１５〜５５
個数％が好ましく、２０〜５０個数％がより好ましい。

【００１０】一方、トナーの重量平均粒子径に基づく被
覆率は、外添剤の埋め込みの観点から、好ましくは１０
０％以上、より好ましくは１０５〜１６０％、特に好ま
しくは１０５〜１３０％である。

【００１１】重量平均粒子径に基づく外添剤の被覆率
は、前記式（１）において、ｄｔをトナーの重量平均粒
子径とすることで算出することができる。

【００１２】外添剤としては、シリカ、アルミナ、チタ
ニア、ジルコニア、酸化錫、酸化亜鉛等の無機微粒子が
好ましく、これらは単独であっても２種以上の併用であ
ってもよいが、これらの中では、埋め込み防止の観点か
ら、比重の小さいシリカがより好ましい。

【００１３】さらに、平均粒子径５〜２０ｎｍ、好まし
くは１０〜２０ｎｍの無機微粒子（小粒径無機微粒子）
と平均粒子径２５〜６０ｎｍ、好ましくは３５〜５０ｎ
ｍの無機微粒子（大粒径無機微粒子）、好ましくはいず
れもシリカを外添剤とすることにより、大粒径無機微粒
子による感光体とトナーとの付着力の低減作用により、
より一層転写性が向上し、画像濃度が良好となる。

【００１４】無機微粒子は、トナーとキャリアとの適度
な付着力を維持し、トナー飛散を低減させるために、そ
の少なくとも１種が疎水化処理されているのが好まし
い。疎水化の方法は特に限定されず、疎水化処理剤とし
ては、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルジクロロシラ
ン、シリコーンオイル、メチルトリエトキシシラン等が
挙げられるが、これらの中ではヘキサメチルジシラザン
が好ましい。疎水化処理剤の処理量は、無機微粒子の表
面積当たり１〜７ｍｇ／ｍ² が好ましい。

【００１５】小粒径無機微粒子／大粒径無機微粒子（重
量比）は、５／９５〜９５／５が好ましく、１０／９０
〜７０／３０がより好ましい。

【００１６】なお、本発明において、外添剤が、小粒径
無機微粒子と大粒径無機微粒子の２種の無機微粒子から
なる場合は、前記式（１）に代えて、下記式（２）によ
り、個数平均粒子径又は重量平均粒子径に基づく、外添
剤による被覆率を算出することができる。 Ｘ＝（３^1/2 ／２π）×｛（ｄｔ／ｄａ１）×（ρｔ／ρａ１）×Ｃａ１＋（ ｄｔ／ｄａ２）×（ρｔ／ρａ２）×Ｃａ２｝×１００ ・・・（２） Ｘ：合計被覆率 ｄａ１：大粒径無機微粒子の平均粒子径 ｄａ２：小粒径無機微粒子の平均粒子径 ｄｔ：個数平均粒子径に基づく被覆率の場合は、トナー
の個数平均粒子径、または重量平均粒子径に基づく被覆
率の場合は、重量平均粒子径 ρａ１：大粒径無機微粒子の真比重 ρａ２：小粒径無機微粒子の真比重 ρｔ：トナーの真比重 Ｃａ１：大粒径無機微粒子重量／（大粒径無機微粒子重
量＋小粒径無機微粒子重量＋トナー重量） Ｃａ２：小粒径無機微粒子重量／（大粒径無機微粒子重
量＋小粒径無機微粒子重量＋トナー重量）

【００１７】本発明における結着樹脂としては、ポリエ
ステル、スチレン−アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリ
カーボネート、ポリウレタン等が挙げられ、特に限定さ
れないが、これらの中では、定着性及び耐久性の観点か
ら、ポリエステルが好ましい。ポリエステルの含有量
は、結着樹脂中、５０〜１００重量％が好ましく、９０
〜１００重量％がより好ましく、１００重量％が特に好
ましい。

【００１８】ポリエステルの原料モノマーとしては、公
知の２価以上のアルコール成分と、２価以上のカルボン
酸、カルボン酸無水物、カルボン酸エステル等の公知の
カルボン酸成分が用いられる。

【００１９】アルコール成分としては、式（Ｉ）：

【００２０】

【化１】

【００２１】（式中、Ｒは炭素数２又は３のアルキレン
基、ｘ及びｙは正の数を示し、ｘとｙの和は１〜１６、
好ましくは１．５〜５．０である）で表される化合物が
含有されていることが好ましい。

【００２２】式（Ｉ）で表される化合物としては、ポリ
オキシプロピレン（２．２）−２，２−ビス（４−ヒド
ロキシフェニル）プロパン、ポリオキシエチレン（２．
２）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパ
ン等のビスフェノールＡのアルキレン（炭素数２〜３）
オキサイド（平均付加モル数１〜１６）付加物等が挙げ
られる。また、他のアルコール成分としては、エチレン
グリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ペン
タエリスリトール、トリメチログリコールプロパン、水
素添加ビスフェノールＡ、ソルビトール、又はそれらの
アルキレン（炭素数２〜４）オキサイド（平均付加モル
数１〜１６）付加物等が挙げられ、これらの１種以上を
含有することが好ましい。

【００２３】式（Ｉ）で表される化合物のアルコール成
分中の含有量は、５モル％以上、好ましくは５０モル％
以上、より好ましくは１００モル％が望ましい。

【００２４】また、カルボン酸成分としては、フタル
酸、イソフタル酸、テレフタル酸、フマル酸、マレイン
酸等のジカルボン酸、ドデセニルコハク酸、オクチルコ
ハク酸等の炭素数１〜２０のアルキル基又は炭素数２〜
２０のアルケニル基で置換されたコハク酸、トリメリッ
ト酸、ピロメリット酸、それらの酸の無水物及びそれら
の酸のアルキル（炭素数１〜３）エステル等が挙げら
れ、これらの１種以上を含有するものが好ましい。

【００２５】ポリエステルは、例えば、アルコール成
分、カルボン酸成分等を不活性ガス雰囲気中にて、要す
ればエステル化触媒を用いて、１８０〜２５０℃の温度
で縮重合することにより製造することができる。

【００２６】ポリエステルの酸価は１〜４０ｍｇＫＯＨ
／ｇ、水酸基価は３〜６０ｍｇＫＯＨ／ｇ、軟化点は９
５〜１４０℃、ガラス転移点は５２〜７５℃であること
が、それぞれ好ましい。

【００２７】着色剤としては、トナー用着色剤として用
いられている染料、顔料等のすべてを使用することがで
き、カーボンブラック、フタロシアニンブルー、パーマ
ネントブラウンFG、プリリアントファーストスカーレッ
ト、ピグメントグリーンB 、ローダミン−B ベース、ソ
ルベントレッド49、ソルベントレッド146 、ソルベント
ブルー35、キナクリドン、カーミン6B、ジスアゾエロー
等が挙げられ、これらは単独で又は２種以上を混合して
用いることができ、本発明において、トナーは黒トナ
ー、カラートナー、フルカラートナーのいずれであって
もよい。着色剤の含有量は、結着樹脂１００重量部に対
して、１〜４０重量部が好ましく、３〜１０重量部がよ
り好ましい。

【００２８】さらに、本発明のトナーには、荷電制御
剤、離型剤、流動性向上剤、導電性調整剤、体質顔料、
繊維状物質等の補強充填剤、酸化防止剤、老化防止剤、
クリーニング性向上剤等の添加剤が適宜含有されていて
もよい。

【００２９】本発明のトナーは、未処理トナーと外添剤
とをヘンシェルミキサー等を用いて混合する表面処理工
程を経て得られる。未処理トナーは、粉砕トナーが好ま
しく、例えば、結着樹脂、着色剤等をヘンシェルミキサ
ー、ボールミル等の混合機で均一に混合した後、密閉式
ニーダー又は１軸もしくは２軸の押出機等で溶融混練
し、冷却後、ハンマーミルを用いて粗粉砕し、さらにジ
ェット気流を用いた微粉砕機や機械式粉砕機により微粉
砕し、旋回気流を用いた分級機やコアンダ効果を用いた
分級機により所定の粒度に分級して得られる。

【００３０】本発明のトナーの個数平均粒子径は、４〜
１０μｍが好ましく、重量平均粒子径は、６〜１２μｍ
が好ましい。

【００３１】本発明のトナーは、転写性に極めて優れて
おり、また外添剤の埋め込みを防止でき、長期耐久性を
維持できるため、トナー付着の生じやすい、周速が５０
０ｍｍ／ｓｅｃ以上、好ましくは５５０ｍｍ／ｓｅｃ以
上、より好ましくは６００ｍｍ／ｓｅｃ以上の感光体、
特に有機感光体を有する高速機にも対応可能な二成分現
像用トナーとして用いることができる。

【００３２】本発明のトナーとキャリアとを含有する二
成分現像剤において、キャリアのコア材としては、公知
の材料からなるものを特に限定することなく用いること
ができ、例えば、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金
属、マグネタイト、ヘマイト、フェライト、マンガンフ
ェライト等の合金や化合物、ガラスビーズ等が挙げら
れ、これらの中ではマグネタイト、フェライト及びマン
ガンフェライトが好ましい。

【００３３】キャリアの表面は、スペント防止の観点か
ら樹脂で被覆されていてもよい。キャリア表面を被覆す
る樹脂としては、トナー材料により異なるが、例えばポ
リテトラフルオロエチレン、モノクロロトリフルオロエ
チレン重合体、ポリフッ化ビニリデン、シリコーン樹
脂、ポリエステル樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹
脂、ポリアミド、ポリビニルブチラール、アミノアクリ
レート樹脂などが挙げられ、これらは単独であるいは２
種以上を併用して用いることができる。

【００３４】樹脂によるコア材の被覆方法は、例えば、
樹脂等の被覆材を溶剤中に溶解もしくは懸濁させて塗布
し、キャリアに付着させる方法、単に粉体で混合する方
法等、特に限定されない。

【００３５】本発明の二成分系現像剤は、本発明のトナ
ーとキャリアとを、ヘンシェルミキサー等の公知の混合
機を用いて調製することができる。トナーの含有量は、
キャリア１００重量部に対して、１〜１０重量部が好ま
しい。

【００３６】

【実施例】〔軟化点〕高化式フローテスター（島津製作
所製、ＣＦＴ−５００Ｄ）を用い、樹脂の半分が流出す
る温度を軟化点とする。（試料：１ｇ、昇温速度：６℃
／分、荷重：１．９６ＭＰａ、ノズル：１ｍｍφ×１ｍ
ｍ）。

【００３７】〔酸価及び水酸基価〕ＪＩＳ Ｋ００７０
の方法により測定する。

【００３８】〔ガラス転移点〕示差走査熱量計「ＤＳＣ
２１０」（セイコー電子工業（株）製）を用いて昇温速
度１０℃／分で測定する。

【００３９】〔トナーの個数平均粒子径〕 測定機：コールターマルチサイザーII（ベックマンコー
ルター社製） アパチャー径：１００μｍ 解析ソフト：コールターマルチサイザーアキュコンプ
バージョン １．１９（ベックマンコールター社製） 電解液：アイソトンII（ベックマンコールター社製） 分散液：エマルゲン１０９Ｐ（花王社製、ポリオキシエ
チレンラウリルエーテルＨＬＢ １３．６）５％電解液 分散条件：分散液５ｍｌに測定試料１０ｍｇを添加し、
超音波分散機にて１分間分散させ、その後、電解液２５
ｍｌを添加し、さらに、超音波分散機にて１分間分散さ
せる。 測定条件：ビーカーに電解液１００ｍｌと分散液を加
え、３万個の粒子を２０秒間で測定し終える濃度条件
で、粒子の粒径を２０秒間測定し、その粒度分布を求め
る。

【００４０】樹脂製造例１ ポリオキシプロピレン（２．２）−２，２−ビス（４−
ヒドロキシフェニル）プロパン１０５０ｇ、フマル酸３
８０ｇ、ハイドロキノン（重合禁止剤）１ｇ及び酸化ブ
チル錫（エステル化触媒）４ｇを窒素雰囲気下、常圧に
て、２３０℃で５時間反応させた後、減圧下２００℃で
３時間反応させて樹脂Ａを得た。得られた樹脂の軟化点
は１１２．８℃、酸価は１０．１ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸
基価は８．６ｍｇＫＯＨ／ｇ、ガラス転移点は６６．１
℃であった。

【００４１】樹脂製造例２ ポリオキシプロピレン（２．２）−２，２−ビス（４−
ヒドロキシフェニル）プロパン１７５０ｇ、ポリオキシ
エチレン（２．２）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフ
ェニル）プロパン１６２５ｇ、フマル酸３４８ｇ、イソ
フタル酸８３０ｇ、トリメリット酸３８４ｇ、ハイドロ
キノン（重合禁止剤）１ｇ及び酸化ブチル錫（エステル
化触媒）４ｇを窒素雰囲気下、常圧にて、２３０℃で５
時間反応させた後、減圧下２００℃で３時間反応させて
樹脂Ｂを得た。得られた樹脂の軟化点は１２０．９℃、
酸価は２８．７ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価は４０．７ｍ
ｇＫＯＨ／ｇ、ガラス転移点は６３．２℃であった。

【００４２】実施例１、２及び比較例１、２ 結着樹脂として樹脂Ａ１００重量部、着色剤としてカー
ボンブラック「モーガルＬ」（キャボット社製）１１重
量部、荷電制御剤として「ボントロンＳ−３４」（オリ
エント化学工業社製）１重量部及び離型剤として「ビス
コール５５０Ｐ」（三洋化成社製）１重量部を、二軸混
練機「ＰＣＭ−４５」（池貝社製）を用いてフィード量
４０ｋｇ／ｈｒ、回転数２００ｒ／ｍｉｎ、混練温度１
００℃で溶融混練し、ジェットミルで微粉砕し、気流分
級機で分級して、表１に示す粒度分布を有する未処理ト
ナーを得た。得られた未処理トナー１００重量部に、外
添剤として、表２に示す疎水性シリカをヘンシェルミキ
サーを用いて混合付着させ、負帯電性のトナーを得た。

【００４３】

【表１】

【００４４】実施例３〜１２、比較例３〜６ 未処理トナーの粒度分布を、重量平均粒子径が８．５μ
ｍ、個数平均粒子径が６．５μｍ、粒径５μｍ以下の微
小粒子の含有量が２２．２個数％とした以外は、実施例
１と同様にして未処理トナーを得た。得られた未処理ト
ナー１００重量部に、外添剤として、表２に示す疎水性
シリカをヘンシェルミキサーを用いて混合付着させ、負
帯電性のトナーを得た。

【００４５】実施例１３ 結着樹脂として、樹脂Ａの代わりに樹脂Ｂ１００重量部
を使用した以外は、実施例３と同様にして、未処理トナ
ーを得、外添剤として、表２に示す疎水性シリカを用い
て負帯電性のトナーを得た。

【００４６】なお、外添剤の被覆率については、すべて
の実施例及び比較例において、未処理トナーの真比重を
１．２、シリカの真比重を２．２、小粒径シリカの平均
粒子径を１６ｎｍ、大粒径シリカの平均粒径を４０ｎｍ
として求めた。

【００４７】

【表２】

【００４８】試験例１ トナー３．５重量部と、マグネタイトをコア材として表
面をジメチルシリコーン樹脂で被覆した、平均粒子径６
０μｍのキャリア９６．５重量部とを、Ｖブレンダーで
３０分間攪拌し、二成分現像剤を得た。

【００４９】有機感光体を有する「ＡＲ−Ｓ５０５」
（シャープ社製）を改造し、感光体の周速を６００ｍｍ
／ｓｅｃに調整した高速機に、二成分現像剤を投入し、
１００万枚の連続印刷を行なった。連続印刷終了後、以
下の方法に従って、帯電量、画像濃度、トナー飛散及び
ベタ均一性を測定し、評価した。結果を表３に示す。な
お、印刷初期においては、いずれの評価においても
「○」以上の良好な結果が得られた。

【００５０】〔帯電量〕現像剤０．１５ｇを用いて、
「ｑ／ｍ Ｍｅｔｅｒ ＭＯＤＥＬ ２１０ＨＳ」（エ
ッピング社製）により測定する。

【００５１】〔画像濃度〕反射濃度計「ＲＤ−９１５」
（マクベス社製）にてベタ部の光学反射密度を測定す
る。 （評価基準） ◎：１．４以上 ○：１．３以上、１．４未満 △：１．２以上、１．３未満 ×：１．２未満

【００５２】〔トナー飛散〕デジタル粉塵計「Ｐ−５Ｈ
２型」（柴田科学器械工業社製）で機内空間のトナー量
を６秒間測定する。 （評価基準） ◎：２０個未満 ○：２０個以上、５０個未満 ×：５０個以上

【００５３】〔ベタ均一性〕ベタ部の状態を目視により
観察し、以下の評価基準に従ってベタ均一性を評価す
る。 （評価基準） ○：ベタ部の濃度が１頁全体にわたって均一である。 ×：１頁中でベタ部の濃度に差が認められる。

【００５４】

【表３】

【００５５】以上の結果から、個数平均粒子径に基づく
外添剤による被覆率が所望の範囲である実施例１〜１３
は、高速機使用時においても、比較例１〜６の現像剤と
対比して、帯電量、画像濃度、トナー飛散、ベタ均一性
のいずれにおいても優れた結果が得られていることが分
かる。特に、実施例１、２と比較例１、２の対比より、
重量平均粒子径に基づく被覆率が一定であっても、個数
平均粒子径に基づく被覆率の値はそれぞれであり、個数
平均粒子径を基準とすることの技術的意義は明らかであ
る。

【００５６】

【発明の効果】本発明により、有機感光体を有する高速
機に用いても画像濃度の低下がなく、ベタ均一性が良好
でトナー飛散も少ない電子写真用トナー及び電子写真用
トナーを含有した二成分現像剤を提供することができ
る。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結着樹脂、着色剤及び外添剤を含有して
   なる電子写真用トナーであって、前記外添剤による、ト
   ナーの個数平均粒子径に基づく被覆率が８０〜１２０％
   である電子写真用トナー。
2. 【請求項２】 外添剤が、平均粒子径５〜２０ｎｍの無
   機微粒子と平均粒子径２５〜６０ｎｍの無機微粒子とを
   含有してなる請求項１記載の電子写真用トナー。
3. 【請求項３】 外添剤による、トナーの重量平均粒子径
   に基づく被覆率が１００％を超えている請求項１又は２
   記載の電子写真用トナー。
4. 【請求項４】 二成分現像用トナーとして用いられる請
   求項１〜３いずれか記載の電子写真用トナー。
5. 【請求項５】 周速が５００ｍｍ／ｓｅｃ以上の感光体
   を有する高速機に使用される請求項１〜４いずれか記載
   の電子写真用トナー。
6. 【請求項６】 請求項１〜５いずれか記載の電子写真用
   トナーとキャリアとを含有してなる二成分現像剤。