JPH0695425A - 電子写真用トナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、小粒径トナーを用いた高温高
湿環境下の連続複写においても、高流動性を有し、キャ
リア、帯電ブレード及び感光体へのスペントトナーが少
なく、且つ帯電の立ち上がりスピードが速く、帯電性の
安定した電子写真用トナーを提供することである。 【構成】本発明によれば、トナー粒子と疎水性シリカ微
粒子及びアルミナ微粒子とからなる電子写真用トナーに
おいて、トナー粒子が平均粒径８μｍ以下の微粒子であ
り、疎水性シリカ微粒子は一次粒子の平均粒径が２０ｎ
ｍ以下である第１疎水性シリカ微粒子と、一次粒子の平
均粒径が３０乃至５０ｎｍである第２疎水性シリカ微粒
子とからなることを特徴とする電子写真用トナーが提供
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真用トナーに関
し、より詳細には静電式複写機や、レーザービームプリ
ンタ等の、いわゆるカールソンプロセスを応用した画像
形成に使用される電子写真用トナーに関する。

【従来の技術】電子写真複写方法は、光導電現象を利用
して画像を形成し、ハードコピーを得るシステムで、プ
ロセスとしては、帯電、露光、現像、転写、定着、クリ
ーニングの各工程からなっている。その中で現像工程は
像支持体に形成された静電潜像と反対の極性の電荷を与
えたトナーを、静電潜像表面に静電的に吸着させ、潜像
を顕像化するものである。この現像工程は、最終的に得
られる複写画像に最も強い影響を与えるプロセスであ
り、そのためトナーの特性は静電潜像を形成する光導電
体の特性と並んで重要な因子の一つである。トナーは、
定着樹脂と着色剤を必須成分とし、必要に応じて電荷制
御剤、導電性制御剤、離型剤等の有機、無機系の各種材
料を定着樹脂中に分散混入させた樹脂微粒子であり、製
造にあたっては上述したトナー用材料を混合し、この混
合物を溶融混練して、各種構成材料を均一に分散させ、
冷却、粉砕、分級を行って、トナー粒子を得ている。現
像に際して、トナー粒子は流動性が良く、帯電性等の諸
特性が安定していることが望ましく、特に低温低湿、高
温高湿の悪環境下で流動性の向上、帯電性の安定化が要
求される。そこで、流動性、帯電性を満足させるため
に、トナー粒子に特定の外添剤をまぶし処理するといっ
た方法がよく用いられる。特願平３−４３７８８号公報
ではトナーの表面処理剤として疎水化されたシリカ微粒
子を使用することで、低温低湿環境下での過帯電を防止
するとともに、高温高湿化環境下における帯電量低下を
防し、また、疎水性アルミナ微粒子を併用することで、
流動性、帯電性の安定性を向上させ悪環境下での流動
性、帯電安定性の低下を防止している。

【発明が解決しようとする問題点】ところが、最近高画
質化と共にトナー粒径が小さくなる一方、複写スピード
も高速化され、トナーの流動性、帯電性とも今まで以上
に安定化、均一化が要求される。特に高温高湿環境下で
複写する場合、小粒径トナーを使用すると、キャリア粒
子、帯電ブレード及び感光体へのスペントトナーが増大
し、カブリ、トナー飛散、フィルミング等が発生する。
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであって、
小粒径トナーを用いた高温高湿環境下の連続複写におい
ても、高流動性を有し、キャリア、帯電ブレード及び感
光体へのスペントトナーが少なく、且つ帯電の立ち上が
りスピードが速く、帯電性の安定した電子写真用トナー
を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明によれば、トナー粒子と疎水性シリカ微粒子及び
アルミナ微粒子とからなる電子写真用トナーにおいて、
トナー粒子が平均粒径８μｍ以下の微粒子であり、疎水
性シリカ微粒子は一次粒子の平均粒径が２０ｎｍ以下で
ある第１疎水性シリカ微粒子と、一次粒子の平均粒径が
３０乃至５０ｎｍである第２疎水性シリカ微粒子とから
なることを特徴とする電子写真用トナーが提供される。

【作用】本発明の電子写真用トナーは、平均粒径が８μ
ｍ以下のトナー粒子と２種類の粒径の異なる疎水性シリ
カ微粒子と疎水性アルミナ微粒子とかなることが顕著な
特徴である。まず８μｍ以下の小粒径トナーの流動性低
下を一次粒子の平均粒径が２０ｎｍ以下の疎水性シリカ
微粒子をトナー粒子表面に付着させることで防止する。
すなわち、疎水性シリカ微粒子の粒径が小さい場合、粒
径が大きい場合と比べて他のトナー粒子あるいはキャリ
ア粒子との接触面積が少なくなりトナーの流動性が良く
なるのである。また同じ添加量を投入しても粒径の小さ
い方が粒子個数は多くなり、各トナー粒子に付着する個
数が多くなりトナー流動性向上に寄与する。更に、粒子
の付着力は粒径が小さいほど大きくなることからトナー
粒子からの疎水性シリカ微粒子の遊離が少なり、複写機
の使用にともなうトナー流動性の低下が防止できる。次
に、小粒径トナーの他の問題であるキャリヤ粒子等への
スペントトナー付着を一次粒子の平均粒径が３０乃至５
０ｎｍの疎水性シリカ微粒子をトナー粒子表面に付着さ
せることで解消する。これは上記範囲の疎水性シリカ微
粒子は研磨作用を有するとの新しい知見に基ずくもの
で、現像器の攪拌力及び感光体との摺擦力を利用してキ
ャリヤ粒子、感光体等の表面に付着したスペントトナー
を上記範囲の疎水性シリカで研磨除去するのである。こ
れら粒径の異なる疎水性シリカを併用することにより、
トナーを小粒径化した場合の不具合が解決する。アルミ
ナ微粒子をトナー粒子に添加するのは、トナー帯電立ち
上がりを改善するためである。アルミナ微粒子とトナー
帯電立ち上がりとの具体的関係は明かでない。本明細書
において一次粒子の平均粒径とは、電子顕微鏡による個
数平均径として求められる。本発明で用いる疎水性シリ
カ微粒子は、気相法シリカ、即ち塩化ケイ素の高温
（火）加水分解法から得られる微細シリカを、ジメチル
ジクロルシランのようなシラン類で処理し、表面のシラ
ノールをオルガノシランで封鎖することにより得られ
る。アルミナ微粒子としては未処理のもの、親水性のも
の、疎水化処理がなされたもの等が考えられるが、疎水
化処理としては、例えば式：Ｃ8Ｆ17ＳＯ2ＮＥｔ（ＣＨ
2）3Ｓｉ（ＯＥｔ）3（式中、Ｅｔはエチル基を示す）
とジメチルシリコーンとで処理したものがあげられる。
疎水性シリカ微粒子の添加量は、第１疎水性シリカ微粒
子でトナー総量に対して、０．０５乃至１重量％、好ま
しくは０．１乃至０．５重量％であり、第２疎水性シリ
カ微粒子はトナー総量に対して、０．０１乃至０．５重
量％、好ましくは０．０５乃至０．３重量％である。第
１疎水性シリカ微粒子の添加量が上記範囲より多い場合
は、最終的に得られるトナーの帯電量が高くなりやす
く、一方少ない場合は、流動性が悪い為に混合層内のト
ナーの流動性が低下する場合がある。また、第２疎水性
シリカ微粒子の添加量が上記範囲より多い場合は、感光
体表面が削れてしまい潜像がうまく形成されない状態に
なってしまうおそれがある。一方、少ない場合はスペン
トトナーを研磨除去することができないことがある。ア
ルミナ微粒子の添加量は、トナー総量に対して、０．０
１乃至０．５重量％、好ましくは０．０５乃至０．３重
量％である。添加量が上記範囲より少ない場合は、帯電
の立ち上がり性能が低下しやすく、一方多い場合は、帯
電量低下による画像濃度低下、飛散が発生する可能性が
ある。本発明におけるトナー粒子は、結着樹脂中に、着
色剤、電荷制御剤、離型剤等の添加剤を配合し、８μｍ
以下の粉砕・分級して製造される。このトナー成分であ
る結着樹脂には、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、或
いはスチレン−アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポ
リウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリアミド、変性ロジ
ン等が使用される。電荷制御剤としては、ニグロシンベ
ース、オイルブラック、スピロンブラック等の油溶性染
料、含金属アゾ染料、ナフテン酸金属塩、アルキルサリ
チル酸の金属塩、脂肪酸石鹸、樹脂酸石鹸等が使用され
る。着色剤としては、従来より使用されている公知のも
のが使用できる。例えば以下にあげる着色剤が好適に使
用できる。ファーネスブラック、チャンネルブラック、
ガスブラック、オイルブラック、アセチレンブラック等
のカーボンブラック導電性顔料としては、例えば導電性
カーボンブラック、アルミニウム粉等の各種金属粉があ
げられる。磁性顔料としては、例えば四三酸化鉄（マグ
ネタイト鉄黒）、三二酸化鉄（γ−Ｆｅ2Ｏ3）、酸化鉄
亜鉛（ＺｎＦｅ2Ｏ4）、酸化鉄イットリウム（Ｙ3Ｆｅ5
Ｏ12）、酸化鉄カドミウム（ＣｄＦｅ2Ｏ4）、酸化鉄ガ
トリウム（Ｇｄ3Ｆｅ5Ｏ4）、酸化鉄銅（ＣｕＦｅ2Ｏ
4）、酸化鉄鉛（ＰｂＦｅ12Ｏ19）、酸化鉄ニッケル
（ＮｉＦｅ2Ｏ4）、酸化鉄ネオジム（ＮｄＦｅＯ3）、
酸化鉄バリウム（ＢａＦｅ12Ｏ19）、酸化鉄マグネシウ
ム（ＭｇＦｅ2Ｏ4）、酸化鉄マンガン（ＭｎＦｅ2Ｏ
4）、酸化鉄ランタン（ＬａＦｅＯ3）等の各種フェライ
ト；鉄粉、コバルト粉、ニッケル粉等があげられる。光
導電性顔料としては、例えば酸化亜鉛、セレン、硫化カ
ドミウム、セレン化カドミウム等があげられる。離型剤
としては、それ自体公知の任意の離型剤、例えば脂肪族
系樹脂、脂肪族系金属塩、高級脂肪酸類、脂肪酸エステ
ル類もしくはその部分ケン化物類等の脂肪族系化合物が
挙げられる。なかでも特に低分子量（重量平均分子量が
１０００乃至１００００）の脂肪族樹脂が有効である。
具体的には、例えば低分子量ポリプロピレン、高分子量
ポリエチレン、パラフィンワックス、炭素数４以上のオ
レフィン単体からなる低分子量オレフィン重合体等の１
種または２種以上の組合せが適当である。その他に例え
ばシリコーンオイル、各種ワックス等を使用することも
できる。 〔トナーの製造〕バインダー樹脂、着色剤、電荷制御
剤、離型剤等を混合攪拌する。混合攪拌は低負荷・低せ
ん断力が作用する条件下で行うべきであり、一般にコニ
カルブレンダー、リボンブレンダー、Ｖ型ブレンダー、
ナウタミキサー、ヘンシェルミキサー、ボールミル等の
各種混合攪拌装置で行うことができる。混合攪拌温度
は、バインダー樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）よりも低い
温度とするのがよい。必要な混合攪拌時間は装置の種
類、投入量によっても相違するが、一般に１０及至３０
０分の範囲が適当である。このようにして得られた前混
合物を常法により溶融混練し、この混練物を粉砕、分級
してトナーとする。上記製造方法により得られたトナー
粒子に、流動性、帯電性向上を目的に疎水化シリカを適
当重量部数混合分散させ、平均粒子径が８μｍの粉体ト
ナーとする。疎水性シリカとしては、アルキル基、アル
キルシリル基、アルキルシランで処理された疎水化シリ
カ、例えば日本アエロジル社製の商品名Ｒ−９７４等が
挙げられる。このようにトナー粒子と第１、第２疎水性
シリカ微粒子とアルミナ微粒子とを、混合分散して得ら
れる本発明の電子写真用トナーは、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。一成分として使
用する場合には上記磁性体を含有するトナー粒子、上記
第１、第２疎水性シリカ微粒子、アルミナ微粒子を混合
分散して現像剤とする。二成分現像剤として用いる場合
には、トナー粒子と上記第１、第２疎水性シリカ微粒子
とアルミナ微粒子からなる混合物を、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、フッ素樹脂系重合体、ポリエ
ステル、変性シリコン樹脂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３０乃至５００μｍ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乃至１５％であ
るのが好ましい。

【実施例】以下、実施例、比較例をあげて本発明の電子
写真用トナー及び製造方法をより詳細に説明する。 実施例１ （成分） （重量部） スチレン−アクリル系重合体 １００ カーボンブラック ８．５ クロム錯塩染料（電荷制御剤） １．５ 低分子量ポリプロピレン（離型剤） ２．０ 以上の成分を２軸押出し機で溶融混練し、ジェットミル
粉砕し、分級機で風力分級を行って、平均粒径８μｍの
トナー粒子を得た。このトナー粒子に、第１疎水性シリ
カ微粒子（一次粒子の平均粒径１６ｎｍ、日本アエロジ
ル社製の商品名「Ｒ−９７２］、以下単に「Ｒ９７
２」）、また第２疎水性シリカ微粒子（一次粒子の平均
粒径４０ｎｍ、日本アエロジル社製の商品名「ＯＸ−５
０］、以下単に「ＯＸ−５０」）、及び疎水性アルミナ
微粒子（一次粒子の平均粒径１３ｎｍ、日本アエロジル
社製の商品名「ＲＦＹ−Ｃ］、以下単に「ＲＦＹ−
Ｃ」）をそれぞれトナー総量に対して、０．１重量％、
０．２重量％、０．２重量％の割合で、ヘンシェルミキ
サーを用いて第一工程として第一疎水性シリカ微粒子Ｒ
９７２を混合分散し、第２工程として疎水性アルミナ微
粒子ＲＦＹ−Ｃを混合分散し、最後に第３工程として第
２疎水性シリカ微粒子ＯＸ−５０を混合分散して最終的
なトナーを得た。 実施例２ 第１疎水性シリカ微粒子として１９ｎｍのものを用いた
以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。 比較例１ 第１疎水性シリカ微粒子として１６ｎｍのものを用い、
第２疎水性シリカ微粒子として２５ｎｍのものを用いた
以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。 比較例２ 第１疎水性シリカ微粒子として１６ｎｍのものを用い、
第２疎水性シリカ微粒子として６０ｎｍのものを用いた
以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。 比較例３ 第１疎水性シリカ微粒子として２５ｎｍのものを用い、
第２疎水性シリカ微粒子として４０ｎｍのものを用いた
以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。 比較例４ 第１疎水性シリカ微粒子として１６ｎｍのものを用い、
第２疎水性シリカ微粒子として４０ｎｍのものを用い、
かつアルミナ微粒子は添加しなかった以外は実施例１と
同様にしてトナーを得た。 ＜評価試験＞各実施例及び比較例で得たトナーについ
て、それぞれ平均粒径６０μｍのフェライトキャリアを
配合し、均一に攪拌混合してトナー濃度３．５％の二成
分系現像剤を作製した。そして、三田工業社製（商品名
「ＤＣ−４５８５」）を用いて、高温高湿条件下（３５
℃、８５％ＲＨ）で５万枚の複写を行った後、画像濃
度、カブリ濃度、帯電量、帯電の立ち上がり、キャリア
粒子へのスペント率、トナーの流動性及びトナー飛散の
有無を調べた。各試験方法は以下の通りである。 （１）画像濃度（Ｉ．Ｄ．）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。 （２）カブリ濃度（Ｆ．Ｄ．）測定 前記反射濃度計を用いて、複写画像余白部の濃度を測定
して、カブリ濃度とした。 （３）帯電量 東芝ケミカル社製のブローオフ帯電量測定器で測定し
た。 （４）帯電量の立ち上がり 前記キャリア０．９６５ｇ、トナー０．０３５ｇを３ｃ
ｃのボトルで２０回転混合攪拌し、全量を前記ブローオ
フ帯電量測定器で測定し、帯電の立ち上がり過程での帯
電量を求めた。 （５）トナー飛散 ５万枚複写終了時の複写機内状態を目視で判断し、以下
の基準で評価した。 ○：トナー飛散なし △：わずかにトナー飛散あり ×：トナー飛散あり （６）トナー流動性 トナー２０ｇを図１に示す落下量試験機１に投入し、ロ
ーレット加工が施された金属性ローラー１（直径２０ｍ
ｍ、長さ１３５ｍｍ）を５分間回転させ、そのときの落
下量を調べた。ここで、現像剤の落下量が多いほど、
流動性に優れていることを示している。 （７）スペント率 ５万枚複写前後の現像剤をブローすることによってトナ
ーを除去し、それぞれを堀場製作所製の炭素量分析装置
（商品名カーボンアナライザー）で含有炭素量（重量
％）を測定した。そして、次式によりスペント率を求め
た。

【数１】スペント率（重量％）＝ 複写後の含有炭素率
− 複写前の含有炭素率 （８）感光体へのフィルミング及び摩耗劣化 ５万枚複写後に原稿としてグレー原稿を用い、白抜け、
白筋等の有無により確認した。 ○：フィルミング・摩耗劣化なし ×：フィルミング・摩耗劣化あり

【表１】

【発明の効果】本発明の電子写真用トナーを用いれば、
高温高湿環境下の連続複写においても、流動性がよく、
キャリア、帯電ブレード及び感光体へのスペントトナー
が少なく、且つ帯電の立ち上がりスピードが速く、帯電
安定性もよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】トナーの流動性を測定するトナー落下量試験機
である。 １・・・金属性ローラー ２・・・トナーホッパー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樋口 剛史 大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工 業株式会社内 (72)発明者 岡本 克巳 大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工 業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トナー粒子と疎水性シリカ微粒子及びアル
   ミナ微粒子とからなる電子写真用トナーにおいて、トナ
   ー粒子が平均粒径８μｍ以下の微粒子であり、疎水性シ
   リカ微粒子は一次粒子の平均粒径が２０ｎｍ以下である
   第１疎水性シリカ微粒子と、一次粒子の平均粒径が３０
   乃至５０ｎｍである第２疎水性シリカ微粒子とからなる
   ことを特徴とする電子写真用トナー。