JPH07261446A

JPH07261446A - 静電荷現像用トナー

Info

Publication number: JPH07261446A
Application number: JP6047157A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Akazawa; 良彰赤澤; Kanjirou Okamoto; 完志郎岡本; Masa Nakamura; 雅中村; Yasushi Sakida; 裕史崎田; Toshihiko Murakami; 登司彦村上; Katsuaki Sumida; 克明隅田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1994-03-17
Filing date: 1994-03-17
Publication date: 1995-10-13

Abstract

(57)【要約】【目的】攪拌時に十分な流動性が得られ、かつ、昇温状
態で放置されてもトナー接着が生じることがないように
する。【構成】荷電性トナーに、少ない添加量でもトナーの流
動性を向上させることができ、画像に影響を与え難い小
粒径の流動性向上用シリカと、トナー間の間隔を保持し
する大粒径の接着防止用シリカ、の２種類の平均粒径の
シリカを混合外添する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、静電複写機、レーザ
プリンタ等で用いられる静電画像を現像するための静電
荷現像用トナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】静電画像を現像するための現像剤として
は、キャリアを使用しない一成分系と、キャリアを使用
する二成分系とがあるが、いずれに用いられる荷電性ト
ナーも樹脂ワックス、顔料、荷電制御剤等を混合し、溶
融混練、冷却、粉砕、分級の工程を経て得られる。この
荷電性トナーには、一般に、流動化剤や抵抗制御剤等が
外添、混合され、流動性を得ている。

【０００３】前記流動化剤としては、一般にシリカ（Si
O₂）微粒子が用いられており、例えば、特開昭６２−１
８２７７５号公報（従来例１という）の第２頁右上欄〜
左下欄の「発明の構成」の欄には、平均粒径が７〜２０
ｎｍであって、トナー１００重量部に対して０．１〜
１．０重量部の流動化剤を含有する６〜２０μｍのトナ
ーを用い、キャリアとトナー粒子間の付着力を適当に下
げて現像時にトナーを飛翔し易くすることが記載されて
いる。また、特開平２−９０１７６号公報（従来例２と
いう）の第４頁右下欄の下から３行目〜第５頁左下欄の
１４行目には、平均粒径が好ましくは１〜５００ｎｍ、
より好ましくは５〜１００ｎｍのシリカ微粒子を、荷電
性トナー１００重量部に対して好ましくは０．０５〜１
０重量部、より好ましくは０．１〜３重量部添加して流
動性の向上を図った電子写真用トナーのことが記載され
ている。

【０００４】つまり、これらの事項を総合すると、平均
粒径が１〜５００ｎｍの範囲内であるシリカを、トナー
１００重量部に対して０．０５〜１０重量部添加する、
ということである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近の静電
荷現像用トナーは、低温で定着できるように、低融点の
樹脂を配合することが行われている。しかし、低融点樹
脂を用いると耐熱性が低下し、昇温状態で長時間放置さ
れると、トナー間に、弱い結合力ではあるが接着が生じ
てしまう。具体的な環境としては、船積み輸送等の場合
に、トナーが５０℃〜６０℃もの高温下で長時間放置さ
れ、これによってトナー間に接着が生じてしまう。特
に、下層部のトナーは圧力が加わった状態で放置される
ためにトナー間接着が生じ易くなっていた。トナー間に
接着が生じると、現像槽（混合機）内で現像剤の攪拌を
行うときに、流動性が低下して帯電の立ち上がりが低下
するため、複写時にトナーが飛散し易くなってカブリが
発生してしまう。

【０００６】ここで、従来例１，２には上記したよう
に、平均粒径が１〜５００ｎｍの範囲内のシリカを、ト
ナー１００重量部に対して０．０５〜１０重量部添加す
ることが示されており、このようなシリカの添加によっ
て上記トナー間接着を防止できる場合もある。つまり、
平均粒径の大きいシリカを添加するとトナー間にそのシ
リカが入り込むためにトナー間接着を防止できる。しか
し、シリカの平均粒径を大きくすると、適当なトナー間
接着防止効果や流動性向上効果を得るために相当量のシ
リカを添加しなければならず、シリカが画像に付着して
画像の白抜けを生じさせてしまう。そして、白抜けを防
止するために、シリカの添加量を減らすとトナー間接着
を防止しきれずにトナー飛翔が生じてしまう。なお、平
均粒径の小さいシリカを添加した場合には、昇温環境下
で長時間放置された時のトナー間接着を防止することは
できない。

【０００７】この発明の目的は、攪拌時に十分な流動性
が得られ、かつ、昇温状態で放置されてもトナー接着が
生じることのない静電荷現像用トナーを提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、荷電性トナーに、平均粒径ａの流動性向上用シリ
カ、および、該流動性向上用シリカよりも大きい平均粒
径ｂを有する接着防止用シリカ、の平均粒径の異なる２
種類のシリカを混合外添したことを特徴とする。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の静電荷現像用トナーにおいて、前記流動性向上用シリ
カの平均粒径ａ、および、接着防止用シリカの平均粒径
ｂが、ａ＜ｂ≦５ａの条件を満たすことを特徴とする。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２のいずれかに記載の静電荷現像用トナーにおい
て、前記流動性向上用シリカの外添量１重量部に対し
て、前記接着防止用シリカを０．１〜１重量部添加した
ことを特徴とする。

【００１１】

【作用】請求項１に記載の発明では、流動性向上，トナ
ーの接着防止の各機能のために、機能別に粒径の異なる
シリカを添加している。つまり、流動性向上のためには
小粒径のシリカを添加し、トナーの接着防止のためには
大粒径（流動性向上用シリカに比べて大粒径）のシリカ
を添加して、流動性、トナー接着の防止の両方の効果を
得る。

【００１２】流動性向上用シリカは公知のとおり、荷電
性トナーを含む現像剤の流動性を向上させるものであ
り、流動性向上のためには表面積が大きく、しかもトナ
ー中の分散性が高い小粒径のものが望ましい。また、流
動性向上用シリカの粒径が小さいと、画像形成時に、該
シリカがトナーの飛散や画像欠陥（白抜け，画像欠け
等）を生じさせることがほとんどなく、該流動性向上用
シリカの平均粒径は小粒径であることが望ましい。一
方、接着防止用シリカは、昇温環境下等でトナーが放置
された場合にトナー間の間隔を保持することでトナーの
接着を防止する。このため、該接着防止用シリカは、ト
ナー間の間隔を保持するために、比較的大粒径にしなけ
ればならない。つまり、前記流動性向上用シリカは小粒
径に設定することが望ましく、該接着防止用シリカは大
粒径にする必要がある。そのため、この発明では、流動
性向上のためと、トナーの接着防止のために、それぞれ
個別にシリカを添加している。

【００１３】ここで、シリカをいずれか一方のみで構成
した場合を考えると、小粒径の流動性向上用シリカのみ
の場合には、昇温環境下で長時間放置したときのトナー
の接着を防止できない。また、大粒径の接着防止用シリ
カのみの場合には、多量に添加することにより流動性を
向上させることは可能であるが、その場合には、該大粒
径のシリカが画像形成時にトナーを飛散（カブリ）を招
いたり、画像の白抜け，画像欠け等の画像欠陥を生じさ
せる問題が生じる。つまり、本発明のように、平均粒径
の異なる２種類のシリカを添加することによって、はじ
めて、画像カブリや画像欠陥等を生じさせることなく、
昇温環境下でもトナーの接着を防止することができる。

【００１４】請求項２に記載の発明においては、流動性
向上用シリカの平均粒径ａと、接着防止用シリカの平均
粒径ｂとの関係が、ａ＜ｂ≦５ａに設定されている。つ
まり、本願発明者等の実験によれば、接着防止用シリカ
の平均粒径ｂを、流動性向上用シリカの平均粒径ａに対
して５倍以内程度に設定することによって、非常に高い
接着防止効果を得ることができた。

【００１５】請求項３に記載の発明においては、接着防
止用シリカの添加量が、流動性向上用シリカの添加量１
重量部に対して０．１〜１重量部に設定される。この範
囲の添加量であれば、昇温環境下に放置された場合でも
非常に効果的にトナーの接着を防止することができ、し
かも、画像形成時に該接着防止用シリカが形成画像に付
着してしまうことが殆どなく、画像品質の低下を招くこ
とがない。

【００１６】

【実施例】図１はこの発明の実施例である二成分系の静
電荷像現像用トナーにおける、荷電性トナー、シリカの
分散状態例を表した図である。

【００１７】図示するように、この実施例では、荷電性
トナー１中に、粒径の大きい接着防止用シリカ２（以
下、大粒径シリカと記す）と、平均粒径の小さい流動性
向上用シリカ３（以下、小粒径シリカと記す）とを分散
させている。以下、大粒径シリカ２、小粒径シリカ３の
平均粒径，添加量の具体的な設定例を説明する。

【００１８】まず、この実施例で用いた荷電性トナー１
は、以下に示す原料、スチレン／ブチルアクリレート共重合体１００重量部カーボンブラック（三菱化成社製ＭＡ−１００）６重量部ボントロン（オリエント化学工業社製Ｐ−５１）２重量部ハイワックス（三井石油化学社製ＮＰ５０５）１．５重量部ＰＥ１３０Ｐ（ヘキストＡＧ）１重量部を、一般的なトナー製造装置の混合機に投入し、溶融混
練、粉砕、分級の各工程を経て得られたものである。ト
ナーの平均粒径は１０μｍ程度である。

【００１９】また、この実施例で用いたシリカは、主た
る接着防止用シリカ（大粒径シリカ）２としてテグサ社
製のもの、流動性向上用シリカ（小粒径シリカ）３とし
て日本アエロジル工業社製のアエロジルＲ９７２を用い
た。各シリカの物性値は、図２に示す通りである。

【００２０】次に具体的な実験例を示す。

【００２１】上記の荷電性トナーにシリカを添加し、ヘ
ンシェルタイプのミキサー（容量２０リットル）に投入
して、荷電性トナーの表面に均一にシリカが分散するよ
うに混合した。そして、そのトナーを篩分し、粒度を揃
えたものを５０℃の環境下で４８時間放置した。その
後、該トナーをキャリアであるフェライト粉に混合して
現像剤とし、静電複写処理を実行した。そして、これに
より得られた複写画像のカブリ状態を測定した。カブリ
の評価方法としては、白度計（日本電色工業社製）を用
い、予め白度を測定しておいた白紙に、上記現像剤を用
いて白色の複写画像を形成し、被複写画像の白度の測定
値との差をカブリ値（ＢＧ値）とした。このＢＧ値は、
数値が小さい程カブリが少ないことを示している。

【００２２】＜実験例１＞まず、第１の実験例として、
荷電性トナー，大粒径シリカ，小粒径シリカのそれぞれ
の配合量を以下のように固定し、大粒径シリカの平均粒
径を変動させて、トナーの接着状態、および形成画像の
カブリ状態を調べた。

【００２３】荷電性トナー１００重量部（平均粒径１０μｍ程度）接着防止用（大粒径）シリカ０．１重量部流動性向上用（小粒径）シリカ０．２重量部（平均粒径約１６μｍ程度）その他外添剤０．３重量部接着防止シリカ（大粒径シリカ）の配合量を変えること
なく、平均粒径を種々変化させた場合のＢＧ値を図３に
示している。なお、図３中、括弧内の数値は、小粒径シ
リカの平均粒径に対する上記大粒径シリカの平均粒径比
を示している。

【００２４】なお、大粒径シリカを添加しない荷電性ト
ナーを、５０℃の昇温環境下で４８時間放置したとこ
ろ、形成画像のＢＧ値は１５．３となった。また、５０
℃，４８時間のエージング処理をしない場合の形成画像
のＢＧ値は１．２であった。

【００２５】ここで、一般的なＢＧレベルをいうと、昇
温保存しない場合のＢＧ値は『１』程度は品質の良いレ
ベルとあるといえる。そして、ＢＧ値が『３』を超えた
レベルになると、カブリが多くなって、実用には耐え難
いレベルとなる。したがって、昇温状態で放置したとき
のＢＧ値『１５．３』は、全く実用には耐え得ないもの
であることが分かる。

【００２６】図３をみると、大粒径シリカを外添したこ
とにより、トナーが昇温状態で放置されても画像品質は
低下しないことがわかる。特に、大粒径シリカの平均粒
径が２０ｎｍを超え８０ｎｍ（同約５倍）程度の領域で
はＢＧ値が３以下程度となり、３０ｎｍを超え５０ｎｍ
程度の領域では非常にカブリの少ない良好な画像を得る
ことができた。つまり、大粒径シリカの平均粒径ｂは、
小粒径シリカの平均粒径をａとしたとき、好ましくはａ
＜ｂ≦５ａ程度、より好ましくは、２ａ≦ｂ≦３ａ程度
である。

【００２７】なお、大粒径シリカの平均粒径が２０μｍ
程度以下であると、トナーを昇温環境下で放置したとき
にトナー間に接着が生じてその接着トナーがカブリを発
生させる。

【００２８】一方、大粒径シリカの平均粒径が１００ｎ
ｍ程度よりも大きくなると、トナーの飛散や、定着性の
低下、白点，白抜け等の画像欠けが生じる。トナーの飛
散は、トナー粒径と大粒径シリカの粒径との差が少なく
なりトナーの表面積が小さくなってトナーの帯電性が低
下することや、シリカは帯電されないため不審な挙動を
生じ易く、粒径が大きくなる程不審な挙動が弊害を生じ
易くなること、また、トナー中への大粒径シリカの分散
性が低下してトナー間接着を防止しきれなくなることに
よるものである。また、シリカは通常の定着温度（２０
０℃程度）では融着されない。このため、図６（Ｂ）に
示すように、大粒径シリカ２（白色）の粒径が大きくな
り過ぎると、用紙４上のトナーを定着したときに、大粒
径シリカがトナー樹脂層中に十分に取り込まれなくなっ
て表面に露出して白点となったり、定着後にその大粒径
シリカが離脱して白抜けを生じさせてしまう。つまり、
大きすぎるシリカは定着性を低下させてしまう。また、
大粒径シリカが表面に露出した場合、図６（Ａ），
（Ｂ）に示すように大粒径シリカ２の粒径が大きくなる
程、白く目立ち、画像品質を低下させる。

【００２９】しかし、大粒径シリカの平均粒径が１００
ｎｍを超えた場合でも、図３から分かるように、大粒径
シリカを添加しない場合に比べて画像カブリは少なく、
大粒径シリカ添加の効果は得られる。

【００３０】なおこの実施例では、トナー平均粒径，小
粒径シリカの平均粒径が固定であるが、小粒径シリカの
平均粒径はトナー粒径に応じて適宜設定され、大粒径シ
リカの平均粒径もそれに応じて適宜設定される。つま
り、大粒径シリカの平均粒径ｂは、小粒径シリカの平均
粒径ａに対して、好ましくはａ＜ｂ≦５ａ程度、より好
ましくは２ａ≦ｂ≦３ａ程度に設定することにより、ト
ナーを昇温環境下で放置した場合でもトナーの接着が生
じることがなく、画像カブリを防止できる。

【００３１】＜実験例２＞次に、大粒径シリカの平均粒
径を４０ｎｍとしてその重量比を変動させ、上記と同様
のエージング処理を行ったところ、図４に示すような結
果が得られた。なお、図中大粒径シリカの外添量はトナ
ー１００重量部に対する外添量を示し、括弧内の値は小
粒径シリカ１重量部に対する大粒径シリカの外添量を示
している。この図から分かるように、小粒径シリカの添
加量１重量部に対して好ましくは０．１〜１．０重量部
程度、より好ましくは０．１〜０．５重量部程度でカブ
リ状態が良好な画像を得ることができた。つまり、大粒
径シリカの添加量が小粒径シリカ１重量部に対し、ほぼ
０．１重量部よりも少ないと、大粒径シリカの添加の効
果が得られず昇温環境下で放置したときにトナー接着が
生じ、接着したトナーがカブリを生じる。また、小粒径
シリカの添加量１重量部に対して、大粒径シリカの添加
量が１重量部を超えると、該大粒径シリカがトナーの飛
散や画像抜け，画像欠け、定着性の低下等を生じさせ
る。しかし、大粒径シリカの添加量が１重量部を超えた
場合でも、一部に画像欠けや定着性の低下を生じさせる
ものの、大粒径シリカを添加しない場合に比べると画像
カブリは少なく、大粒径シリカの添加が効果を奏してい
る。

【００３２】＜実験例３＞さらに、大粒径シリカの平均
粒径を２０ｎｍ、４０ｎｍ、８０ｎｍの３種類、添加量
を小粒径シリカ１重量部に対して０．１重量部、０．２
５重量部、０．５重量部、１．０重量部の４種類に設定
して、各組み合わせで画像カブリを測定した。その結果
を図５に示す。この図から分かるように、小粒径シリカ
に対する大粒径シリカの平均粒径が２〜５倍程度で、か
つ、小粒径シリカの添加量１に対する大粒径シリカの添
加量０．１〜１．０重量部の範囲で、カブリの少ない非
常に良好な画像を得ることができた。

【００３３】なお、この実施例では、二成分系現像剤に
用いるトナーを例に示したが、一成分系現像剤のトナー
（非磁性トナー）の場合にも同様に、大粒径，小粒径の
２種類の平均粒径のシリカを外添することによって、ト
ナーの流動性向上、接着防止の両方の効果を得ることが
できる。基本的に、一成分系現像剤を用いた現像方式と
二成分系現像剤を用いた現像方式とでは、トナーの帯電
方法や現像方法が異なるだけで、トナーとして求められ
る性能は、帯電レベルに差があるものの、流動性等を含
めてほぼ同等である。したがって、一成分現像剤のトナ
ーと二成分現像剤のトナーとは、ほぼ同一の組成、ほぼ
同一の外添剤で構成することができる。このため、本発
明は、一成分系現像剤、二成分系現像剤にかかわらず適
用することができる。

【００３４】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、外添す
るシリカの粒径を機能ごとに分離し、２種類の平均粒径
のシリカを添加したことによって、流動性，トナーの接
着防止の両方の効果を得ることができるとともに、いず
れか一方の粒径のシリカのみを添加した場合に生じる問
題、つまり、トナーの接着が生じてしまう、トナーの飛
散や画像の白抜け，画像欠け等の問題を防止することが
できる。

【００３５】請求項２に記載の発明によれば、接着防止
用シリカの平均粒径の範囲限定により接着防止効果をさ
らに向上することができ、また、請求項３に記載の発明
によれば、接着防止用シリカの添加量の範囲限定によっ
てさらにより優れた接着防止効果を得ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例である静電荷像現像用トナー
の荷電性トナーとシリカとの分散状態例を表した図であ
る。

【図２】この実施例で用いたシリカの物性を表した図で
ある。

【図３】接着防止用シリカの粒径に伴うカブリ状態を変
化を示す図である。

【図４】接着防止用シリカの外添量に伴うカブリ状態の
変化を示す図である。

【図５】接着防止用シリカの粒径および外添量に伴うカ
ブリ状態の変化を示す図である。

【図６】接着防止用シリカの粒径を変化させた場合の定
着状態を示す図である。

【符号の説明】

１荷電性トナー２接着防止用（大粒径）シリカ３流動性向上用（小粒径）シリカ４用紙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者崎田裕史大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者村上登司彦大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者隅田克明大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】荷電性トナーに、平均粒径ａの流動性向上
用シリカ、および、該流動性向上用シリカよりも大きい
平均粒径ｂを有する接着防止用シリカ、の平均粒径の異
なる２種類のシリカを混合外添したことを特徴とする静
電荷現像用トナー。
【請求項２】請求項１に記載の静電荷現像用トナーにお
いて、前記流動性向上用シリカの平均粒径ａ、および、接着防
止用シリカの平均粒径ｂが以下の条件を満たすことを特
徴とする、静電荷現像用トナー、ａ＜ｂ≦５ａ。
【請求項３】請求項１または請求項２のいずれかに記載
の静電荷現像用トナーにおいて、前記流動性向上用シリカの外添量１重量部に対して、前
記接着防止用シリカを０．１〜１重量部添加したことを
特徴とする静電荷現像用トナー。