JP2642751B2

JP2642751B2 - トナー組成物

Info

Publication number: JP2642751B2
Application number: JP1269544A
Authority: JP
Inventors: 隆行板倉; 孝手嶋; 智英飯田; 浩史堀尾
Original assignee: Mita Industrial Co Ltd
Current assignee: Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Priority date: 1989-10-16
Filing date: 1989-10-16
Publication date: 1997-08-20
Anticipated expiration: 2012-08-20
Also published as: JPH03130779A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、静電荷像を現像するトナー組成物に関し、
より詳細には帯電安定性、流動性及び現像器への補給性
が良好となるトナー組成物に関する。

（従来の技術）電子写真複写機において、感光体に形成された静電潜
像を乾式現像法により可視化するため、結着樹脂中に着
色剤等の添加剤が含有されている粉体トナーが用いられ
ている。

このようなトナーとキャリアとを含む二成分現像剤を
用いた磁気ブラシ現像法について説明する。

第５図において、10は感光体、５は現像器、１はトナ
ー補給タンクである。

現像器５内には現像剤ａは均一に混合するための撹拌
ローラ７と現像スリーブ８が配設されている。現像スリ
ーブ８は磁石等で形成されており、その周囲に現像剤ａ
中のキャリアが鎖状に配列した磁気ブラシを形成し、ト
ナーＴは摩擦帯電によってこのキャリアに付着する。そ
して、帯電、露光により感光体10上に形成された静電潜
像を上記トナーＴで現像し、静電潜像に対して形成され
たトナー像が転写紙等の支持体に転写すると共に、加熱
ローラまたは加圧ローラ等の定着手段によってトナー像
を支持体上に定着させて複写物を得るものである。

そして、使用によって現像剤ａ中のトナー濃度が低下
した場合には、現像器５内のトナー濃度を所定濃度に保
つためのシステムが設けられている。すなわち、上記現
像器５内には現像剤ａ中のトナー濃度を検出する磁気セ
ンサ９が取付けられ、この磁気センサ９と補給用タンク
１下部に設けられたトナー供給機構11の駆動部とが連係
されており、現像剤ａ中のトナー濃度が低下した場合に
は磁気センサ９が上記トナー供給機構11の駆動部に信号
を送り、トナー供給機構11を回転させることでタンク１
から所定量のトナーＴを現像器５内へ落下供給するよう
に構成されている。

このような、現像方法において、良好な画像形成性を
行うためには、トナーＴが非常に流動性を有しているこ
とが要求される。つまり、現像器５内においてトナーＴ
の流動性が不十分であると、磁気センサ９の出力が不安
定となり、帯電安定性が不十分となってカブリやトナー
飛散を発生し、また、第１図に示すように現像器５から
離れた位置からスパイラル２を用いてトナーを供給する
トナー供給機構11では特に現像器５へのトナー補給性が
低下する。そこで、従来よりトナーにシリカ微分末を添
加することが提案されており、シリ微分末が添加された
トナー組成物は流動性が比較的良好となり、タンク１か
らの補給性や帯電安定性等を向上することができる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記トナー組成物においても、例え
ば、高画質化を図るために中心粒径が10μｍ以下の小粒
子トナーを用いた場合や高温高湿下で使用される場合に
は、流動性が不十分であり、上記したタンク１からの補
給性、帯電安定性の低下等種々の不具合が生じていた。

本発明は、上記の実状に着目してなされたものであ
り、その目的とするところは、高温高湿度条件下で使用
する場合や比較的小粒径のトナーを用いる場合でも、流
動性が大きく低下することのないトナー組成物を提供す
ることにある。

（課題を解決するための手段）本発明のトナー組成物は、以下の式（１）：（CH₃）₃SiＯ−Si（CH₃）_２ _ｎ（１）ここで、ｎは１またはそれ以上の整数である、で表される基を有する有機シリコーン化合物で処理され
たシリカ微分末と、トナーとが混合分散されていること
を特徴とし、そのことにより上記目的が達成される。

（作用）従来から流動性改良剤として使用しているシリカ微分
末は、その表面が比較的分子量の小さいアルキル基を有
する化合物で処理されていた。しかし、このようなシリ
カ微分末は疎水性が不十分であり、例えば、中心粒径が
10μｍ以下の小粒子トナーを用いる場合には流動性が十
分でない。これに対して、本発明では従来の表面処理剤
に比べて分子量の大きい以下の式（１）：（CH₃）₃SiＯ−Si（CH₃）_２ _ｎ（１）ここで、ｎは１またはそれ以上の整数である、で表される基を有する有機シリコーン化合物を用いてシ
リカ微分末を処理することにより、得られたシリカ微分
末の疎水性が著しく向上し、このシリカ微分末をトナー
に混合すると、小粒径トナーに用いた場合や、高温高湿
度条件下で使用する場合でも、優れた流動性を有するト
ナー組成物が得られることがわかった。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明で用いられるトナーは、従来より乾式現像法で
使用されている公知のトナーが使用され、結着樹脂中に
着色剤等の添加剤が分散された粉体トナーである。

結着樹脂としては、例えば、スチレン系重合体、アク
リル系重合体、スチレン−アクリル系重合体、塩素化ポ
リエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー等のオレフ
ィン系重合体、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリア
ミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ジアリルフタレー
ト樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、ポリビニルブチ
ラール樹脂、フェノール樹脂、ロジン変性フェノール樹
脂、キシレン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン
エステルなど各種重合体があげられる。これら樹脂の選
択は定着方法その他の必要とされる特性に応じて任意に
行われる。このうち、粉砕性及び分子量分布の制御が簡
単であることから、スチレン系重合体、アクリル系重合
体またはスチレン−アクリル系重合体が好ましく、特に
スチレン−アクリル系重合体が好ましい。これらの樹脂
は重量平均分子量が30,000〜200,000であることが好ま
しく、特に50,000〜150,000の範囲が好ましい。重合体
は一種または二種以上が混合して用いられる。

なお、上記重合体のうち、ロジンエテル、ロジン変性
フェノール樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、エポキシ
樹脂、ポリエステルや、繊維素系高分子、ポリエーテル
樹脂はトナーの摩擦帯電特性等を改良する上で有用であ
る。重合体の軟化点は50〜200℃が好ましく、70〜170℃
かさらに好ましい。

使用するトナーが圧力定着性トナーであるときは、ポ
リエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系重合体、
ポリアミド等の容易に塑性変形する重合体を用いるのが
好ましい。この重合体は他の重合体、例えば、ポリ酢酸
ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、水素化ポリエ
チレン、水素ロジンエステル等の重合体、脂肪族、脂環
族または芳香族系石油樹脂等を含有してもよい。

結着樹脂中に分散される着色剤としては、例えば、カ
ーボンブラック、ランプブラック、クロムイエロー、ハ
ンザイエロー、ベンジシンイエロー、ベスレンイエロ
ー、キノリンイエロー、パーマネントオレンジCTR、ピ
ラゾロンオレンジ、パルカンオレジ、ウオッチャングレ
ッド、パーマネントレッド、プリリアントカーミン3B、
プリリアントカーミン6B、デュポンオイルレッドピラゾ
ロンレッド、リソールレッド、ローダミンＢレーキ、レ
ーキレッドＣ、ローズベンガル、アニリンブルー、ウル
トラマリンブリー、カルコオイルブルー、メチレンブル
ークロライド、フタロシアニンブルー、フタロシアニリ
ングリーン、マラカイトグリーンオクサレート等または
C.I.Solvent Yellow 60、C.I.Solvent Red 27、C.I.Sol
vent Blue 35等の油溶性染料などがあげられる。これら
の着色剤は一種または二種以上が混合して用いられ、充
分なトナー画像濃度が得られる量は、例えば、樹脂100
重量部当り１〜30重量部が好ましく、２〜20重量部がさ
らに好ましい。

上記トナーが磁性トナーである場合には、着色剤と共
に、又は着色剤に代えて磁性体を含有することができ
る。この磁性体としては磁性を示すか、または磁化可能
な材料であればよく、例えば、フェライト、マグネタイ
ト、鉄、コバルト、ニッケル、マンガンなどの強磁性を
示す金属、合金またはこれらの金属を含む化合物があげ
られる。これらの磁性体は平均粒径が0.1〜１μｍの大
きさが好ましく、一種または二種以上を混合して用いる
ことができる。磁性体は樹脂100重量部当り、５〜70重
量部が好ましく、20〜50重量部がさらに好ましい。

トナーの電荷を制御するために、上記したトナーには
電荷制御剤が含有され得る。電荷制御剤としては、例え
ば、ニグロシン染料、オイルブラック、スピロンブラッ
クなどの油溶性染料や、ナフテン酸、サリチル酸、オク
チル酸、脂肪酸、樹脂酸のマンガン、鉄、コバルト、ニ
ッケル、鉛、亜鉛、セリウム、カルシウムなどの金属塩
である金属石鹸など、あるいは含金属アゾ染料、ピリミ
ジン化合物、アルキルサリチル酸金属キレートなどがあ
げられ、結着樹脂100重量部当り0.1〜５重量部が好まし
く用いられる。

さらに、上記トナーには、定着ローラにトナーが付着
するのを防止するために、オフセット防止剤が含有され
得る。オフセット防止剤には、例えば、低分子量ポリプ
ロピレン、低分子量ポリエチレン、パラフィンワックス
などの各種ワックス、炭素数４以上のオレフィン単量体
の低分子量オレフィン重合体、脂肪酸アミド、シリコー
ンオイルなどがあげられ、結着樹脂100重量部当り0.5〜
15重量部が好ましく含有される。

本発明で用いられるトナーの粒径は限定するものでは
ないが、一般に１〜30μｍであり、４〜25μｍが好まし
い。本発明では、比較的粒径の小さいトナーでも用いら
れ、中心粒径が４〜10μｍ程度の小粒径トナーを用いる
場合に、特に本発明の効果を発揮することができる。

本発明で用いられるシリカ微粉末は、未処理のシリカ
微粉末を以下の子（１）：（CH₃）₃SiＯ−Si（CH₃）_２ _ｎ（１）ここで、ｎは１またはそれ以上の整数である、で表される基を有する有機シリコーン化合物で処理して
得られるものであり、従来の低分子量アクリル基を有す
る化合物で処理されたシリカ微粉末に比べて疎水性が高
いものである。

このようなシリカ微粉末の市販品としては、キャボッ
ト社製、キャボシルTS−720があげられる。この製品は
疎水性ヒュームドシリカ微粉末であり、高純度ヒューム
ドシリカ微粉末（99.8％SiO₂）を有機シリコン化合物で
処理して製造されたものであって、その表面にはポリメ
チルシリル基が存在し、シリカ微粉末表面の疎水性を著
しく増している。シリカ微粉末の添加量は、トナー100
重量部当り、0.05〜2.0重量部が好ましく、0.5〜1.0重
量部がさらに好ましい。

このようにトナーとシリカ微粉末とを混合分散して得
られるトナー組成物は、一成分現像剤、二成分現像剤の
いずれとしても有用である。一成分現像剤として使用す
る場合には上記磁性体を含有するトナー及びシリカ微粉
末を混合して現像剤とする。二成分現像剤として用いる
場合には、トナーとシリカ微粉末からなる混合物を、ガ
ラスビーズや酸化または未酸化の鉄粉、フェライト等の
未被覆キャリア、または鉄、ニッケル、コバルト、フェ
ライト等の磁性体をアクリル系重合体、フッソ樹脂系重
合体、ポリエステル等の重合体で被覆した被覆キャリア
と混合して現像剤とする。上記キャリアは一般に50〜20
00μｍの粒径を有している。また、二成分現像剤を用い
る場合は、トナー濃度は２〜15重量％が好ましい。

（実施例）以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

実施例１トナー材料スチレン−アクリル系重合体 100 重量部カーボンブラック 12 重量部金属アゾ系負極性染料 2.0重量部低分子ポリプロピレン 1.5重量部上記材料を溶融混練し、混練物を冷却、粉砕、分級し
て平均粒径が7.5μｍ、8.5μｍ、9.5μｍ、10.5μｍ、1
2μｍの５種類のトナーを得た。

次に、得られたそれぞれのトナー100重量部に対し
て、アルキル基で疎水化処理されたシリカ微粉末Ｒ−97
2（日本アエロジル社製、商品名、平均粒径0.001μｍ）
とポリメチルシリル基で疎水化処理されたシリカ微粉末
TS−720（キャボット社製、商品名）を0.5重量部添加混
合して10種類のトナー組成物を得た。

次に、上記で得られたトナー組成物の流動性を第１図
及び第２図に示す現像装置を用いて試験した。

この装置は、トナー補給タンク１と、スパイラル２が
内装されているパイプ３と、パイプ３に設けられたスリ
ット４の下方位置に設けられた現像器５とを有してい
る。上記パイプ３に設けられたスリット４は、パイプの
長手方向に細長い三角形に形成されている、タンク１側
でその開口部4aの高さが高く、タンク１から離れるに従
って次第に開口部4aの高さが低くなるように設定されて
いる。つまり、スパイラル２の回転駆動によりタンク１
からパイプ３内へ送られるトナーＴが、タンク１側では
パイプ３内の高い位置でスリット４から落下し、タンク
１から離れる側ではパイプ３内の低い位置でもスリット
４から落下するように構成されている。

装置の動きを説明すると、第１図（ａ）に示すよう
に、駆動機構６を駆動させてスパイラル２を回転させる
と、トナーＴはタンク１からパイプ３内へ順次送られ、
スリット４から現像器５内へ落下する。さらに、スパイ
ラル２を回転し続けると、トナーＴはパイプ３の先端側
まで送られ、第１図（ｂ）に示すように、トナーＴはス
リット４の全部の開口部4aから落下することになる。

スパイラル２の回転駆動は上述したように磁気センサ
の信号に基づいて制御され、トナー濃度が低下するとス
パイラル２が回転してトナーＴが上記のようにスリット
４から落下する。そして、トナー濃度が所定量に達する
とスパイラル２が停止してトナーＴの補給が止められ
る。これにより、スリット４からのトナーＴの落下とト
ナー補給タンク１からのトナーＴの供給とがバランス
し、パイプ３内のトナーＴの高さは所定レベルに維持さ
れるのである。

この現像装置においては、従来のように、トナー補給
タンク及びトナー供給機構が現像器の真上に配設され、
トナーの供給が現像器の長さに等しいスポンジローラー
等の回転によって行われるものではなく、パイプ３内で
トナーＴを横方向に搬送しながら現像器５へ落下させる
タイプのものであるので、使用するトナーＴには高いレ
ベルで流動性が要求される。

試験条件トナー補給タンク内のトナー組成物 100g パイプ内壁の直径 15mm スリットの長さ 250mm スリットの幅トナー補給タンク 3mm 現像剤送り方向側 15mm 駆動機構によってスパイラルを回転させ、トナー落下
量が定常状態になった前記（ｂ）の状態で常温常湿（20
℃、60％）、高温高湿（35℃、85％）下でそれぞれトナ
ー組成物の落下量を調べた。その結果を第３図及び第４
図に示す。

第３図及び第４図から明かなように、以下の式
（１）：（CH₃）₃SiＯ−Si（CH₃）_２ _ｎ（１）ここで、ｎは１またはそれ以上の整数である、で表される基を有する有機シリコーン化合物で表面処理
して得られたシリカ微粉末（TS−720）を用いたトナー
組成物は、常温常湿及び高温高湿下において、従来のア
ルキル基を有する化合物で表面処理して得られたシリカ
微粉末（Ｒ−972）を用いたトナー組成物に比べて流動
性が著しく向上し、落下量が増えていることがわかる。
特に、トナー粒径が9.5μｍ以下の組成物ではその差が
顕著であり、高温高湿下ではさらに、著しい差が認めら
れ、小粒径のトナーにおいて特に好適であることがわか
る。

実施例２実施例１で得られた粒径8.5μｍのトナーと、シリカ
微粉末Ｒ−972又はシリカ微粉末TS−720とを表１に示す
重量比で混合分散させてトナー組成物を得た。得られた
トナー組成物の流動性を上記現像装置を用いて試験し
た。その結果、落下量（g/10min）は表１に示す通りで
あり、少ない添加量でも流動性向上の効果が大きいこと
がわかる。

（発明の効果）本発明のトナー組成物は、従来に比べて疎水性の高い
シリカ微粉末とトナーとが混合分散されているので、流
動性を向上することができ、例えば、中心粒径が４〜10
μｍの比較的流動性の悪い小粒径トナーを用いる場合
や、高温高湿度条件下で使用する場合でも、優れた流動
性を有するトナー組成物が得られる。従って、トナー補
給性の安定化、センサー出力の安定化、ブロッキング及
び凝集の防止、立ち上がり帯電性の向上を達成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はトナー補給タンクから現像器へトナーを補給す
る部分を示す一部破断正面図、第２図（ａ）（ｂ）はト
ナーの補給状態を示す説明図、第３図は常温常湿条件下
でのトナーの平均粒径と落下量との関係を示す図、第４
図は高温高湿条件下でのトナーの平均粒径と落下量との
関係を示す図、第５図は磁気ブラシ法による現像機構を
示す概略図である。１……トナー補給タンク、２……スパイラル、３……パ
イプ、４……スリット、５……現像器。

フロントページの続き (72)発明者堀尾浩史大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号三田工業株式会社内 (56)参考文献特開昭59−133560（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】以下の式（１）：（CH₃）₃SiＯ−Si（CH₃）_２ _ｎ（１）ここで、ｎは１またはそれ以上の整数である、で表される基を有する有機シリコーン化合物で処理され
たシリカ微粉末と、トナーとが混合分散されていること
を特徴とするトナー組成物。
【請求項２】前記トナーの中心粒径が４〜10μｍである
請求項１記載のトナー組成物。