JP3049275B2

JP3049275B2 - 静電潜像現像用トナー

Info

Publication number: JP3049275B2
Application number: JP2219823A
Authority: JP
Inventors: 秀人清野; 一彦坂口; 幸生池田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1990-08-21
Filing date: 1990-08-21
Publication date: 2000-06-05
Anticipated expiration: 2015-06-05
Also published as: JPH04101158A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷法等の
現像プロセスで用いられる静電潜像現像用トナーに関す
る。

従来の技術電子写真法は、従来から汎く知られており、例えば、
以下のようなステップを経て可視像が形成される。

光導電性絶縁体層上をコロナ放電等により均一に帯
電せしめ、画像露光あるいはレーザー光の走査露光によ
り選択的に光を照射し、照射部の帯電を消散せしめて静
電潜像を形成する。

この潜像をトナーと呼ばれる現像剤により可視化し
て可視像を形成する（現像工程）。

可視像を直接あるいは他の紙などの基体に転写した
（転写工程）後、定着する（定着工程）。

また、ピン電極により選択的に帯電せしめて静電潜像
を形成する方式なども知られている。

いずれの場合においても、現像剤は、現像工程、転写
工程、定着工程の成否に大きな影響を与え、ひいては、
画像特性、装置のランニングコストなどを決定づけるこ
とから、きびしい特性が要求されている。

現像剤は、その構成から見て、トナーとキヤリアから
なる二成分系現像剤と、トナー自体にキャリアとしての
機能を具えた一成分系現像剤とに大別され、現像方式か
ら見てトナーが感光体の潜像担持部に付着される正規現
像方式と、トナーが潜像の非担持面に付着する反転現像
方式とに大別されるが、いずれの場合もトナーの帯電特
性およびその安定な制御が重要な課題となる。

トナー母粒子に対して、非導電性粒子、導電性粒子、
荷電制御剤、顔料等を静電吸着することにより帯電量等
のトナー特性を調整したり改善することについては、従
来から報告されているが、いずれも一長一短があった
り、本発明とは解決課題および技術的思想を異にするも
のである。

特開平１−112255号公報、同１−113761号公報、同１
−113762号公報、同１−113764号公報：トナー粒子の表
面に、アクリル系重合体等の有機微粒子およびシリカ等
の無機微粒子を混合、付着させ、帯電性、定着性などを
改善する。

特開昭58−68048号公報：トナー粒子の表面に導電性
有機微粉末を付着させ、さらにこの表面に無機微粉末を
付着させて、トナーの高抵抗化を図るとともに流動性、
耐ブロッキング特性を改善する。

特公昭59−826号公報：トナー粒子の表面に特定のカ
ーボンブラックを付着させて、高い画像濃度が得られる
導電性トナーを得る。

特開昭56−81853号公報：トナー粒子の表面に、シリ
コン樹脂、フッ素樹脂などの流動性樹脂微粒子を溶融・
付着させ、流動性を改善する。

特開昭57−129444号公報：磁性トナー粒子の表面に、
高速流動化撹拌法によってカーボンブラック等の導電性
微粒子を付着させ、絶縁性磁気ロール現像方式によって
もカブリの少ない磁性トナーを得る。

特開昭62−246073号公報：融点が45〜135℃の結晶性
ポリマーを含むトナー粒子の表面に、磁性体、荷電制御
剤等のトナー成分としての微粒子を付着させ、これに機
械的な衝撃力を与えてトナー粒子の表面に微粒子を打ち
込んで保持させることにより、オフセット性などの定着
特性を改善する。

特開昭62−246074号公報：圧力定着用トナー粒子の表
面に、特定の粒径範囲を有する磁性体、荷電制御剤等の
トナー成分としての微粒子を付着させ、これに機械的な
衝撃力を与えてトナー粒子の表面に微粒子を打ち込んで
保持させることにより、トナーの圧力定着性を改善す
る。

特開昭62−246075号公報：磁性トナー粒子に導電性微
粒子を付着させ、これに機械的な衝撃力を与えることに
よって、トナー粒子の表面層に導電性粒子を打ち込んで
保持させる。この結果、誘電現像方式に適した導電性磁
性トナーが得られる。

発明が解決しようとする課題本発明は、トナーに過剰な電荷が蓄積されることを防
止し、連続プリント時でも安定して高濃度の画像が得ら
れるトナーを提供するものである。

発明の構成本発明の静電潜像現像用トナーは、バインダー樹脂を含むトナー母粒子の表面に、（Ａ）有機系非導電性微粒子、および（Ｂ）無機系導電性微粒子を、該トナー母粒子に対して（Ａ）＋（Ｂ）合計量で1.
5〜4.0重量％の量で、かつ（Ａ）／（Ｂ）の重量比が１
〜５の範囲にあって（Ａ）≧（Ｂ）であり、完全に埋設
させることなく表面に固着したことを特徴とする。

以下、本発明についてさらに詳細に説明する。

本発明では、バインダー樹脂を含むトナー母粒子の表
面に、（Ａ）有機系非導電性微粒子と（Ｂ）無機系導電
性微粒子の双方が固着される。

帯電性の（Ａ）有機系非導電性微粒子と導電性の
（Ｂ）無機系導電性微粒子とを組み合わせてトナー母粒
子表面に固着させることにより、適度の帯電性をトナー
に付与することができる。しかも、（Ｂ）無機系導電性
微粒子が固着されトナー表面に安定に存在することによ
り、トナー粒子表面と内部に一種の導電路が形成され、
トナーの不用なチャージアップが防止されるため、長期
にわたって帯電特性が安定し、画像濃度が安定したトナ
ーとなる。また、静電的凝集力が緩和されるため、スリ
ーブ付着が防止される。これらの結果、高い画像濃度が
安定して得られ、しかも、飛散が少ないトナーが得られ
る。

（Ａ）有機系非導電性微粒子は、トナーの帯電性を制御
するものであり、トナーに要求される特性によって、正
帯電性または負帯電性のものが用いられる。（Ａ）有機
系非導電性微粒子としては、粒径が0.2μｍ以下の球形
樹脂ビーズが好適であり、具体的には、ポリスチレン、
スチレン系共重合物、ポリメチルメタクリレート等のア
クリル樹脂、各種アクリル共重合物、ナイロン、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂およびこれらの架
橋物などを用いることができる。帯電レベルおよび極性
については、素材、重合触媒、表面処理等により希望す
るレベルの極性、帯電を得ることできる。

（Ｂ）無機系導電性微粒子としては、カーボンブラッ
ク、SnO₂、導電性TiO₂などが用いられる。導電性TiO
₂は、TiO₂微粒子の表面をITOなどの透明導電膜で被覆し
たものである。

（Ｂ）無機系導電性微粒子は、抵抗が10²Ω・cm以下
のものが好ましく、また、粒径は0.2μｍ以下が望まし
い。

（Ａ），（Ｂ）両微粒子は、その合計量として、トナ
ー母粒子に対して1.5〜4.0重量％の量で固着される。こ
の固着量が1.5重量％未満の場合には、母粒子表面に対
する添加粒子の被覆率が小さく、添加効果が不十分であ
る。一方、４重量％を超えると、母粒子表面に対して過
剰添加となり、未固定粒子が発生しやすくなる。

また、（Ａ），（Ｂ）両微粒子の固着割合は、（Ａ）
有機系非導電性微粒子の帯電性や（Ｂ）無機系導電性微
粒子の導電性および比重にもよるが、重量比で（Ａ）／
（Ｂ）＝１〜5.0の範囲が好ましい。

本発明では、（Ａ），（Ｂ）両微粒子をトナー母粒子
の表面に固着させることが必要であり、単にトナー母粒
子とこれら微粒子とを粉体混合しただけでは、所期の効
果が得られず、安定して高い画像濃度を得、トナーの機
内飛散を防止することができない。

トナー母粒子表面へのこれら微粒子の固着は、例え
ば、トナー母粒子、（Ａ）有機系非導電性微粒子および
（Ｂ）無機系導電性微粒子を同時に均一混合し、トナー
母粒子の表面にこれら微粒子を静電気的に付着させた
後、機械的な衝撃力を与えこれら微粒子をトナー母粒子
中に打ち込むようにして固定することにより行なわれ
る。これら微粒子は、トナー母粒子中に完全に埋設され
るのではなく、その一部をトナー母粒子から突き出すよ
うにして固定される。その他、「従来の技術」の項に示
した各公報に記載の方法によっても、微粒子をトナー母
粒子の表面に固着させることができる。

また、先ずトナー母粒子に（Ａ）有機系非導電性微粒
子を混合、固着させた後、（Ｂ）無機系導電性微粒子を
固着してもよく、この逆に、（Ｂ）無機系導電性微粒子
を固着したのち（Ａ）有機系非導電性微粒子を固着して
もよい。好ましくは、両微粒子の同時固着か、（Ａ）有
機系非導電性微粒子固着後の（Ｂ）無機系導電性微粒子
の固着である。

本発明のトナー母粒子としては、一般の非磁性トナー
粒子と同様の構成のものが用いられ、例えば、バインダ
ー樹脂、着色剤、電荷制御剤、オフセット防止剤などを
配合することができる。また、本発明のトナー母粒子と
して、磁性体を添加した磁性粒子を用いることもでき
る。

バインダー樹脂としては、スチレン・アクリル共重合
物等のポリスチレン系樹脂に代表されるビニル系樹脂、
ポリエステル系樹脂などが用いられる。

ポリスチレン系樹脂としては、スチレン、α−メチル
スチレン、α−クロルスチレン等のスチレン系モノマー
の単独重合体；これらスチレン系モノマーの共重合体；
スチレン系モノマーと共重合可能な他のモノマーとの共
重合体が挙げられる。共重合可能な他のモノマーとして
は、プロピレン、ブタジエン、塩化ビニル、酢酸ビニ
ル、マレイン酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸２−エチルヘキ
シル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタ
クリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル
酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸フェニルなどのア
クリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルなどが例
示される。

ポリエステル樹脂は、アルコール成分とカルボン酸成
分との縮重合ないし共縮重合によって得られ、用いられ
る各成分の具体例としては、以下のものが挙げられる。

２価または３価以上のアルコール成分としては、以下
のものが例示される。

１）ジオール類：エチレングリコール、ジエチレング
リコール、トリエチレングリコール、1,2−プロピレン
グリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタン
ジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオ
ール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオー
ル、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレン
グリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレン
グリコール、ポリテトラメチレングリコールなど。

２）ビスフェノール類；ビスフェノールＡ、水素添加
ビスフェノールＡ、ポリオキシエチレン化ビスフェノー
ルＡ、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールＡ等のエ
ーテル化ビスフェノール類など。

３）３価以上のアルコール類；ソルビトール、1,2,3,
6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリ
スリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリ
スリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタ
ントリオール、グリセロール、ジグリセロール、２−メ
チルプロパントリオール、２−メチル−1,2,4−ブタン
トリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプ
ロパン、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼンなど。

２価または３価以上のカルボン酸類としては、２価ま
たは３価カルボン酸、この酸無水物またはこの低級アル
キルエステルが用いられ、カルボン酸として以下のもの
が例示される。

４）２価カルボン酸；マレイン酸、フマール酸、シト
ラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソ
フタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン
酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン
酸、マロン酸、あるいはｎ−ブチルコハク酸、ｎ−ブテ
ニルコハク酸、イソブチルコハク酸、イソブテニルコハ
ク酸、ｎ−オクチルコハク酸、ｎ−オクテニルコハク
酸、ｎ−ドデシルコハク酸、ｎ−ドデセニルコハク酸、
イソドデシルコハク酸、イソドデセニルコハク酸等のア
ルキルまたはアルケニルコハク酸など。

５）３価以上のカルボン酸;1,2,4−ベンゼントリカル
ボン酸（トリメリット酸）、1,2,5−ベンゼントリカル
ボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナ
フタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン
酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキ
シル−２−メチル−２−メチレンカルボキシプロパン、
1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、テトラ（メチ
レンカルボキシル）メタン、1,2,7,8−オクタンテトラ
カルボン酸、ピロメリット酸、エンポール三量体酸な
ど。

着色剤としてはカーボンブラックをはじめ各種の顔
料、染料が；荷電制御剤としては第４級アンモニウム化
合物、ニグロシン、ニグロシン塩基、クリスタルバイオ
レット、1,2型クロム合金錯塩染料等が；オフセット防
止剤、定着向上助剤としては低分子量ポリプロピレン、
低分子ポリエチレンあるいはその変性物等のオレフィン
ワックスなどが使用できる。

本発明のトナー母粒子は、常法により、例えば２軸押
出機、ニーダ等で各成分を溶融混練後、ジェットミル等
で粉砕し、分級することにより得られる。トナー母粒子
の平均粒径は、５〜12μｍ程度が好適である。

本発明のトナーは、一成分系現像剤として、また、キ
ャリアと混合して二成分系現像剤として用いることがで
きるが、特に、非磁性の一成分系または二成分系現像剤
として用いることが好ましい。

発明の効果本発明のトナーによれば、トナー母粒子の表面に、
（Ａ）有機系非導電性微粒子および（Ｂ）無機系導電性
微粒子を固着させることにより、多数枚プリント後も安
定して高い画像濃度が得られ、しかも、トナーの機内飛
散を防止することができる。

実施例実施例１スチレン／アクリル酸ｎ−ブチル共重合体（共重合比
80/20） 86重量部カーボンブラック（リーガル400R,キャボット社製）８重量部ポリプロピレンワックス（ビスコール550P,三洋化成
工業（株）製）４重量部荷電制御剤（Ｎ−07,オリエント化学工業（株）製）２重量部上記混合物を混練後、ジェットミルで粉砕し、分級し
て平均粒径10μｍのトナー母粒子を得た。

このトナー母粒子に、以下の微粒子をヘンシェルミキ
サーで十分混合してトナー母粒子の表面に均一に静電付
着させた。

ポリスチレン系ビーズ（粒径0.05μｍ）３重量％カーボンブラック（粒径0.03μｍ）（商品名EC、アク
ゾ社製） 0.5重量％ついで表面処理装置（ハイブリタイザー、奈良機械製
作所製）を用い、機械的衝撃力によりトナー母粒子の表
層にこれら微粒子を固着させ、実施例１のトナーを得
た。

実施例２実施例１と同じトナー母粒子の表面に、同様にして以
下の微粒子を固定化した。得られたトナーの帯電量は実
施例１に比べて約４μC/g低かった。

ポリスチレン系ビーズ（粒径0.05μｍ）３重量％カーボンブラック（粒径0.03μｍ）（商品名EC、アク
ゾ社製）１重量％比較例１実施例１と同じ母粒子の表面に、以下の微粒子を同様
にして固定し、比較例１のトナーを得た。

ポリスチレン系ビーズ（粒径0.05μｍ）３重量％ SiO₂ 0.5重量％なお、SiO₂はポリスチレン系ビーズと逆極性の帯電性
を有し、これによりトナーの帯電量が実施例１と同様に
なるように調整した。

比較例２実施例１の母粒子に、実施例１と同じポリスチレン系
ビーズ３重量％を固定化したのち、カーボンブラック
（EC）を0.5重量％外添、混合してトナーを得た。

実施例３実施例１の母粒子に以下の微粒子を同様にして固定化
し、実施例１と同程度の帯電量のトナーを得た。

ポリスチレン系ビーズ（粒径0.05μｍ）３重量％導電性SnO₂（粒径0.02μｍ）（商品名Ｔ−１、三菱金
属（株）製） 1.5重量％比較例３実施例１の母粒子に、実施例３と同じポリスチレン系
ビーズ３重量％を同様に固定化したのち、同じ導電性Sn
O₂（Ｔ−１）を0.5重量％外添、混合して比較例のトナ
ーを得た。

次に、平均粒径60μｍのフェライトキャリア100重量
部に対して、上記の実施例または比較例のトナーを４重
量部添加して二成分系現像剤とし、京セラ（株）製Ｆ−
800レーザビームプリンタを用いて、プリントを繰り返
した後の画像濃度をマクベス濃度計で測定し、その結果
を第１図に示した。また、併せてトナーの機内飛散を目
視で観察した。

第１図に示されたように、実施例1,2のトナーでは、
若干の濃度ダウンが見られるが、問題のないレベルであ
り、また、トナーの飛散もなかった。なお、実施例２の
方が帯電量が低く、高濃度の画像が得られた。

実施例３についても、実施例１とほぼ同様の結果が得
られた。

比較例１は、所期濃度は高いが濃度ダウンが大きく、
比較例1,3とともに濃度が低かった。

比較例２は、高濃度で濃度推移も安定していたが、飛
散が多かった。

実施例４実施例１の母粒子に以下の微粒子を同様にして固定化
し、トナーを製造した。

ポリスチレン系ビーズ（粒径0.05μｍ）２重量％導電性TiO₂（粒径0.1μｍ）（商品名ECTT−１、チタ
ン工業（株）製）２重量％このトナーを上記と同様にして評価したところ、実施
例１と同様の良好な結果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、多数枚プリント時における画像濃度の変化を
示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平１−306865（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−184473（ＪＰ，Ａ) 特開平３−48862（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 9/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】バインダー樹脂を含むトナー母粒子の表面
に、（Ａ）有機系非導電性微粒子、および（Ｂ）無機系導電性微粒子を、該トナー母粒子に対して（Ａ）＋（Ｂ）合計量で1.
5〜4.0重量％の量で、かつ（Ａ）／（Ｂ）の重量比が１
〜５の範囲にあって（Ａ）≧（Ｂ）であり、完全に埋設
させることなく表面に固着したことを特徴とする静電潜
像現像用トナー。
【請求項２】（Ｂ）無機系導電性微粒子が、カーボンブ
ラック、酸化スズまたは導電性酸化チタンである請求項
１記載の静電潜像現像用トナー。