JPH06282096A

JPH06282096A - 電子写真用現像剤

Info

Publication number: JPH06282096A
Application number: JP5090565A
Authority: JP
Inventors: Masanori Ichimura; 正則市村; Takashi Imai; 孝史今井; Toshimoto Inoue; 敏司井上; Hideyuki Akagi; 秀行赤木; Yutaka Sugizaki; 裕杉崎; Michio Take; 道男武
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1993-03-26
Filing date: 1993-03-26
Publication date: 1994-10-07

Abstract

(57)【要約】【目的】クリーニング不良や感光体へのトナー等の付
着が発生し難く、画像欠陥の発生しない高画質画像が得
られ、さらには、環境安定性や耐久性に優れた電子写真
用現像剤を提供する。【構成】電子写真用現像剤は、少なくとも結着樹脂お
よび着色剤からなるトナー粒子と外添剤とからなり、外
添剤が高分子アルコールと合計カバレッジＦが次の関係
にある微粉末とを含有する。Ｆ＝ｆ₁＋・・・ｆ
_n≧０．５［ここで、各微粉末のカバレッジｆは下記式【数１】（式中、ｄｔはトナーの平均粒径、ｄａは微粉末の平均
粒径、ρｔはトナーの真比重、ρａは微粉末の真比重、
Ｃｔはトナーの重量、Ｃａは微粉末の重量を示す）で表
され、ｎは使用される微粉末の種類の総数である。］
外添剤としては、炭素数３０〜５０の高分子アルコール
とシランカップリング剤で処理された酸化チタン粒子お
よび疎水性シリカ粒子の混合微粉末とを併用するのが好
ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法、静電記録
法において静電潜像の現像のために使用される電子写真
用現像剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、電子写真法においては、カラー画
像化が重要な地位を占めつつある。それに伴ない、トナ
ーの着色性やその他の新たな問題が生ずるようになっ
た。その１つとして、発色性の改善が挙げられている。
発色性を良くするためには、低温定着性樹脂が必要であ
り、現在、その目的に適う樹脂として、ポリエステル樹
脂が広く使用されている。しかしながら、上記のポリエ
ステル樹脂は、発色性の改善には好ましいものである
が、保存性が悪く、また、帯電の環境依存性、すなわ
ち、高温高湿下、低温低湿下での帯電量の差が大きいと
いう欠点を有している。現在、そのための研究が種々行
われているが、未だ歴史が浅く、十分なものではない。
例えば、スチレン−アクリル系樹脂を結着樹脂とする場
合は、帯電制御剤を内添する方法あるいは外添剤を使用
する方法、また、黒色トナーの場合は、カーボンブラッ
クの特性を利用する方法あるいはその分散状態を制御す
る方法が、一応の成果を収めているが、ポリエステル樹
脂には必ずしも有効な方法とはいえない。

【０００３】また、電子写真法では、近年、デジタル複
写機が用いられるようになってきており、デジタル画像
を現像することが行われている。このようなデジタル画
像を現像するに当たっては、ドットを正確に再現するこ
とが必須であり、画像の高画質化が欠かせないものとな
っている。この高画質化のために、トナーを小粒径化す
ることが行われているが、小粒径化するに基づく新たな
問題が発生している。すなわち、クリーニング性、転写
性および流動性の悪化やトナーの飛散という通常の粒子
径では問題とならなかった問題が発生してしまう。特
に、結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いた場合に
は、クリーニング性、転写性および流動性の悪化が著し
く、良好な画像再現性が得られていなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、高画質化を
求めるためにトナーの粒径をより小さくし、かつ、外添
剤の機能を発揮させるためにそのカバレッジを大径トナ
ーの場合と同一にすると、トナー重量に対する外添剤重
量は著しく多くなってくる。同様に、トナーが小径にな
ればなるほど、同一画像を得るために感光体やクリーニ
ングブレードと接触する外添剤の量が増加する。その結
果、感光体と外添剤の接触で発生するコメットやフィル
ミング等の画像欠陥が発生しやすくなり、クリーニング
ブレードは、外添剤をクリーニングする際に発生するイ
ンターラクションによりブレード摩耗が早まるなどの問
題を発生する。そこで、本発明の目的は、クリーニング
不良や感光体へのトナー等の付着が発生し難く、画像欠
陥の発生しない高品質画像が得られ、さらには、環境安
定性や耐久性に優れた現像剤を提供しようとするもので
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、鋭意研究
を重ねた結果、トナーの外部添加剤として、高分子アル
コールと合計カバレッジが所定値より大きい微粉末とを
併用することによって、上記の目的が達成できることを
見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明
は、少なくとも結着樹脂および着色剤からなるトナー粒
子と外部添加剤とからなる電子写真用現像剤において、
外部添加剤が高分子アルコールと微粉末とを含有してな
り、微粉末の合計カバレッジＦが下記の関係式を満足す
ることによって、上記の目的が達成される。Ｆ＝ｆ₁＋・・・ｆ_n≧０．５［ここで、各微粉末のカバレッジｆは下記式

【数２】（式中、ｄｔはトナーの平均粒子径、ｄａは微粉末の平
均粒子径、ρｔはトナーの真比重、ρａは微粉末の真比
重、Ｃｔはトナーの重量、Ｃａは微粉末の重量を示す）
で表され、ｎはトナー粒子に添加される微粉末の種類の
総数である。］

【０００６】以下に、本発明について詳細に説明する。
本発明のトナー粒子を構成する結着樹脂としては、スチ
レン、クロロスチレン等のスチレン類、エチレン、プロ
ピレン、ブチレン、ペンチレン等のモノオレフィン類、
ブタジエン、イソプレン等のジエン類、酢酸ビニル、プ
ロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル等のビ
ニルエステル類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、アクリル酸ブチル、アクリル酸オクチル、アクリル
酸ドデシル、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、メタクリル酸ブチル、メタク
リル酸ドデシル等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸
エステル類、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエー
テル、ビニルブチルエーテル等のビニルエーテル類、ビ
ニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソ
プロペニルケトン等のビニルケトン類などの単独重合体
または共重合体、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、
ポリウレタン樹脂等を挙げることができる。

【０００７】これらの結着樹脂の中でもポリエステル樹
脂が好ましく使用できる。ポリエステル樹脂は、多価ア
ルコールと多塩基性カルボン酸またはその反応性酸誘導
体との反応によって製造することができる。このポリエ
ステル樹脂を構成する多価アルコールとしては、例え
ば、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、ネオペンレングリコール、シクロヘキサンジメタノ
ール等のジオール類、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等のビスフェノールＡアルキレ
ンオキサイド付加化合物、その他の２価アルコールなど
が挙げられる。また、多塩基性カルボン酸としては、例
えば、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、
アルキルコハク酸、マレイン酸、フマル酸、メサコン
酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、シクロ
ヘキサンジカルボン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、
その他の２塩基性カルボン酸、あるいはこれらの酸無水
物、アルキルエステル、酸ハライド等の反応性酸誘導体
などが挙げられる。

【０００８】これらのカルボン酸に加えてポリマーをテ
トラヒドロフラン不溶分が生じない程度に非線状化する
ために、３価以上の多価アルコールおよび／または３価
以上の多塩基性カルボン酸を加えてもよい。３価以上の
多価アルコールとしては、例えば、ソルビトール、１，
２，３，６−ヘキサンテトラオール、１，４−ソルビタ
ン、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、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−トリメチロールベ
ンゼン等を挙げることができる。３価以上の多塩基性カ
ルボン酸としては、例えば、１，２，４−ブタントリカ
ルボン酸、１，２，４−シクロヘキサントリカルボン
酸、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸、１，２，５
−ベンゼントリカルボン酸、２，５，７−ナフタレント
リカルボン酸等を挙げることができる。

【０００９】これらのポリエステル樹脂の中でも、芳香
族多価カルボン酸とビスフェノールＡとを主単量体成分
とした重縮合物、例えば、テレフタル酸−ビスフェノー
ルＡのエチレンオキサイド付加物−シクロヘキサンジメ
タノールから得られる線状ポリエステルであって、軟化
点９０〜１５０℃、ガラス転移点５０〜７０℃、数平均
分子量２０００〜６０００、重量平均分子量８０００〜
１５０，０００、酸価５〜３０、水酸基価２５〜４５を
示すものが特に好ましく用いられる。

【００１０】同じく、トナー粒子を構成する着色剤とし
ては、カーボンブラック、ニグロシン、アニリンブル
ー、カルコイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリ
ンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、
メチレンブルークロリド、フタロシアニンブルー、マラ
カイトグリーン・オキサレート、ランプブラック、ロー
ズベンガル、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド４８：１、
Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメン
ト・レッド５７：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー９
７、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１２、Ｃ．Ｉ．ピグ
メント・ブルー１５：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー
１５：３等の顔料を代表的なものとして例示することが
できる。

【００１１】着色剤の含有量は、結着樹脂１００重量部
に対して１〜８重量部の範囲にあることが好ましい。着
色剤の含有量が１重量部よりも少なくなると着色力が弱
くなり、８重量部よりも多くなるとトナーの透明性が悪
化する。また、トナー粒子の平均粒子径は９μｍ以下で
あることが好ましい。平均粒子径が９μｍよりも大きく
なると、高画質の画像が得られなくなる。本発明におけ
るトナー粒子には、必要に応じて、帯電制御剤、定着助
剤、流動性向上剤、離型剤、クリーニング助剤等の添加
剤を配合することもできる。

【００１２】本発明のトナー粒子には、トナーの流動
性、保存安定性等を改善する目的で、あるいは感光体へ
のトナーフィルミングを防止したり、トナーのクリーニ
ング性を向上させる等の目的で、高分子アルコールおよ
び各種微粉末からなる外部添加剤が添加される。高分子
アルコールとしては、下記の化学式で表される炭素数３
０〜５０のアルコールが使用される。ＣＨ₃（Ｃ
Ｈ₂）_xＣＨ₂ＯＨ（式中、ｘは２８〜４８の整数である）これらの高分子アルコールは、単独でもあるいは炭素数
の異なる混合物であってもよく、直鎖状アルコ−ルが好
ましい。ここで、炭素数が３０（ｘ＝２８）より小さい
と、耐熱性が悪化して、トナー粉体特性や熱保存性を悪
化させる。一方、炭素数が５０（ｘ＝４８）よりも大き
いと、フィルミング効果が弱く、膜を形成し難くなり、
効果的な潤滑性が得られなくなる。また、高分子アルコ
ールはトナー粒子に対して０．０１〜１重量％添加する
のが好ましい。高分子アルコールがこの範囲にあると、
ワックス状高分子アルコールが感光体表面に効果的に被
覆されることによって、トナーや外部添加剤として併用
する微粉末が感光体上へ過度に付着されなくなる。

【００１３】同じく、トナーに外部添加される微粉末と
しては、ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、Ｃ
ｕＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂、ＣｅＯ₂、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｂａ
Ｏ、ＣａＯ、Ｋ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、ＺｒＯ₂、ＣａＯ・Ｓ
ｉＯ₂、Ｋ₂Ｏ（ＴｉＯ₂）ｎ、Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ
₂、ＣａＣＯ₃、ＭｇＣＯ₃、ＢａＳＯ₄、ＭｇＳ
Ｏ₄、ＭｏＳ₂、炭化ケイ素、窒化ホウ素、カーボンブ
ラック、グラファイト、フッ化黒鉛等の無機微粉末、ポ
リスチレン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレ
ート、ポリフッ化ビニリデン等のポリマー微粉末などが
挙げられ、単独または２種以上混合して用いられる。こ
れらの微粉末の中でも、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、シリ
カ（ＳｉＯ₂）等の無機微粉末が好ましく使用される。
また、微粉末の粒子径は０．１μｍ以下のものが好まし
い。

【００１４】本発明においては、上記の無機微粉末の中
でも、疎水化剤で処理された酸化チタン粒子およびシリ
カ粒子が特に好ましく用いられる。これらの平均粒子径
に関しては、酸化チタン粒子で３０ｎｍ以下のもの、シ
リカで３０〜１００ｎｍのものが好ましい。この酸化チ
タンの疎水化剤としては、シランカップリング剤、チタ
ンカップリング剤、アルミネートカップリング剤、ジル
コアルミニウムカップリング剤、シリコーンオイル等が
使用されるが、シランカップリング剤が好ましい。ま
た、疎水性シリカとしては、湿式および乾式法のいずれ
の方法で得られるシリカでも使用でき、上記と同様の疎
水化剤で処理される。また、結着樹脂としてポリエステ
ル樹脂を用いたトナー場合は、疎水化剤で処理された非
晶質酸化チタンと疎水性シリカ微粒子とを併用すること
によって、感光体へのトナーや微粉末の付着を弱め、流
動性、クリーニング性および転写性が良好になると共
に、画像劣化が防止できるという優れた特性を現像剤に
付与することができる。

【００１５】本発明においては、トナー粒子に添加され
る微粉末の添加合計量が、前記式に基づいて算出される
各微粉末のカバレッジｆの総和、すなわち下記に示すよ
うに、合計カバレッジＦが０．５以上であることが必要
である。Ｆ＝ｆ₁＋・・・ｆ_n≧０．５

【数３】上記式中、ｎ、ｄｔ、ｄａ、ρｔ、ρａ、ＣｔおよびＣ
ａは、先に定義した通りである。

【００１６】一般に、微粉末等の外部添加量を増加させ
ると、感光体やクリーニングブレードと微粉末等とのイ
ンターラクションが増加し、トナーや微粉末等が感光体
上へ付着して、コメット、フィルミング等の画質欠陥や
ブレードの先端の摩耗によるクリーニング不良が発生し
やすくなる。しかしながら、本発明は、上述のように、
微粉末の合計カバレッジＦを０．５以上とすることによ
り、トナー表面が微粉末で十分に覆われるため、トナー
の粉体特性、保存性およびクリーニング性が良好とな
り、熱凝集を防止することができる。

【００１７】本発明の電子写真用現像剤は、一成分現像
剤または二成分現像剤として使用することができる。二
成分現像剤として使用する場合のキャリアとしては、鉄
粉、ガラスビーズ、フェライト粉、ニッケル粉またはそ
れらの表面に樹脂コーティングを施したものが使用され
る。本発明の電子写真用現像剤において、外部添加剤を
トナー粒子表面に付着させるには、例えば高速混合機に
よって行うことができる。具体的には、ヘンシェルミキ
サーやＶ型ブレンダー等を用いて、トナー粒子と外部添
加剤とを混合すればよい。

【００１８】

【実施例】次に、実施例および比較例により本発明を具
体的に説明する。Ａ．トナーの調製線状ポリエステル樹脂１００重量％（テレフタル酸−ビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加物−シクロヘキサンジメタノールから得られた線状ポリエステル；ガラス転移点：６２℃、数平均分子量：４０００、重量平均分子量：５０００、酸価：１２、水酸価：２５）マゼンタ顔料（Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド５７）３重量％上記混合物をエクストルーダーで混練し、ジェットミル
で粉砕した後、風力式分級機で分級して、平均粒子径が
７μｍおよび１２μｍのマゼンタトナー粒子を得た。Ｂ．外部添加剤の調製添加剤ａ粒子径１５ｎｍのアモルファスチタニア（出
光興産（株）製）１００ｇおよびＣ₁₀Ｈ₂₁Ｓｉ（ＯＣＨ
₃）₃１０ｇをメタノール中で３０分間撹拌し、濾過、
乾燥後、ピンミルで解砕した。添加剤ｂ添加剤ａと同様の方法で、平均粒子径４０ｎ
ｍの乾式シリカ（ＯＸ５０；日本アエロジル（株）製）
１００ｇをヘキサメチルジシラザン１５ｇで処理した。添加剤ｃＣＨ₃（ＣＨ₂）_xＣＨ₂ＯＨ（ｘ＝約
４０）

【００１９】Ｃ．外添トナーの調製上記Ａ（トナーの調製）で得られた平均粒子径７μｍお
よび１２μｍのマゼンタトナー粒子に対して、後記の表
１に示す組成でヘンシェルミキサーを用いて外部添加剤
を添加した。Ｄ．現像剤の調製メチルメタクリレート−スチレン共重合体で被覆した粒
子径約５０μｍのフェライトキャリアおよび上記Ｃ（外
添トナーの調製）で得られた８種の外添トナーをタンブ
ラーシェーカーミキサーで混合して、トナー含有量６重
量％の現像剤を調製した。添加剤ｃを添加すると共にト
ナーの合計カバレッジが０．５以上の３種の現像剤を実
施例１〜３とし、添加剤ｃを添加しなかった５種の現像
剤を比較例１〜５とした。これらの現像剤における外部
添加剤の組成およびカバレッジを表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】各現像剤について、有機感光体を装着した
電子写真方式プリンター（ＦＸ−４１０５；富士ゼロッ
クス社製）の現像機部分のみを改造した高画質用プリン
ターにより、下記の特性を評価した。高温高湿環境（３
０℃、８５％ＲＨ）および低温低湿環境（１０℃、３０
ＲＨ％）下に、３万枚のプリントテストを実施し、環境
変動に対する画像濃度の変動、ハーフトーン画質の粒状
性（トナーの飛び散り）、カブリによる画質劣化および
クレーニング性、さらに、１０万枚のプリントテストを
実施して感光体上への添加剤の付着性に関する評価を行
った。また、各現像剤について粉体特性の劣化を評価し
た。

【００２２】評価の判定基準は次の通りである。画像濃度環境変動：画像濃度はＸ−Ｒｉｔｅ「Ｒ」４０
４（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）で測定した。○は濃度変動幅が
０．３未満のもの、×は０．３以上であるもの。ハーフトーン粒状性：目視評価によるもので、○は均一
性が良好のもの、×は均一性が不良のもの。画像劣化：○はカブリおよびトナークラウドが発生しな
かったもの、×はカブリおよびトナークラウドが発生し
たもの。クリーニング性：○はクリーニング性が良好のもの、×
はクリーニング性に不良が発生したもの。感光体上への添加剤の付着性：○は１０万枚コピー後に
も画質欠陥がなかったもの、×は１０万枚コピーの間に
添加剤が感光体表面にコメットやフィルミング状に付着
して画質欠陥としプリントアウトしたもの。粉体特性の劣化：○は常温常湿環境（５０℃、５０％Ｒ
Ｈ）下に１週間放置した後、粉体特性に変化が生じなか
ったもの、×は粉体特性に変化（悪化）があったもの。それらの評価結果を表２に示す。

【００２３】

【表２】

【００２４】

【発明の効果】上記表２から明らかのように、本発明の
電子写真用現像剤は、トナーの外部添加剤として高分子
アルコールおよび合計カバレッジが０．５以上の微粉末
を併用するものであるから、次のような優れた特性を有
する。ｉ）環境変動に対する画像濃度の変動が小さく、また、
高温高湿下でも粉体特性の劣化がみられず、環境安定性
や耐久性に優れている。 ii）転写不良によるハーフトーン画質の粒状性に優れて
いる。 iii ）クリーニング性に優れている。 iv）長期間にわたり感光体へのトナーの付着が発生し難
く、高画質の画像が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所３７４３７５ (72)発明者赤木秀行神奈川県南足柄市竹松1600番地富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者杉崎裕神奈川県南足柄市竹松1600番地富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者武道男神奈川県南足柄市竹松1600番地富士ゼロックス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも結着樹脂および着色剤からな
るトナー粒子と外部添加剤とからなる電子写真用現像剤
において、外部添加剤が高分子アルコールと微粉末とを
含有してなり、微粉末の合計カバレッジＦが下記の関係
式を満足することを特徴とする電子写真用現像剤。Ｆ＝ｆ₁＋・・・ｆ_n≧０．５［ここで、各微粉末のカバレッジｆは下記式【数１】（式中、ｄｔはトナーの平均粒子径、ｄａは微粉末の平
均粒子径、ρｔはトナーの真比重、ρａは微粉末の真比
重、Ｃｔはトナーの重量、Ｃａは微粉末の重量を示す）
で表され、ｎはトナー粒子に添加される微粉末の種類の
総数である。］
【請求項２】結着樹脂がポリエステル樹脂であり、ト
ナー粒子の平均粒子径が９μｍ以下である請求項１記載
の電子写真用現像剤。
【請求項３】高分子アルコールが下記の化学式で表さ
れる請求項１記載の電子写真用現像剤。ＣＨ₃（ＣＨ₂）_xＣＨ₂ＯＨ（式中、ｘは２８〜４８の整数である。）
【請求項４】トナー粒子に対する高分子アルコールの
添加量が０．０１〜１重量％である請求項３記載の電子
写真用現像剤。
【請求項５】微粉末が２種以上の無機微粉末である請
求項１記載の電子写真用現像剤。
【請求項６】無機微粉末が酸化チタン粒子とシリカ粒
子とからなる請求項５記載の電子写真用現像剤。
【請求項７】無機微粉末がシランカップリング剤で処
理された酸化チタン粒子と疎水性シリカ粒子とからなる
請求項６記載の電子写真用現像剤。