JPH0756389A

JPH0756389A - 静電荷現像用トナー

Info

Publication number: JPH0756389A
Application number: JP5197500A
Authority: JP
Inventors: Yuji Marukawa; 雄二丸川; Takao Yamanouchi; 貴生山之内; Kensuke Endo; 研介遠藤
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1993-08-09
Filing date: 1993-08-09
Publication date: 1995-03-03
Anticipated expiration: 2019-10-27
Also published as: JP3582018B2

Abstract

(57)【要約】【目的】着色粒子への無機微粒子の選択的付着トナー
表面の弱帯電及び逆極性トナーの発生を防止し、現像後
の複写紙上の画像かぶり及び現像剤のトナーの飛散を低
減すること。【構成】少なくとも結着樹脂と着色剤よりなる着色粒
子と無機微粒子を混合する工程において、着色粒子の水
分量＝ａを0.1wt％＜ａ＜2.0wt％とし、無機微粒子の水
分量＝ｂを0.3wt％＜ｂ＜3.0wt％とし、これらを混合す
るときの条件として絶対湿度ｃを５g-H₂O／kg−乾燥空
気＜ｃ＜50g-H₂O／kg−乾燥空気（乾燥空気１kg中の水
分量（ｇ））の範囲内で行って静電荷現像用のトナーを
製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、静電記録法、静電印
刷法等の電子写真方式を利用した電子写真複写機等にお
ける静電荷潜像を顕像化するために用いられる静電荷現
像用トナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真方式においては、静電
潜像担体の感光体上に帯電器によって電荷を付与し、こ
の表面に像様露光を行って静電潜像を形成し、この静電
潜像上を電荷を有する現像剤中のトナー（着色粒子）で
現像し、さらにこのトナー像を電界の力によって記録紙
に転写する転写工程を経て、この転写像に熱等のエネル
ギーを与えて記録紙上に定着させるという画像形成方法
によって、複写画像が得られる。このような静電荷現像
用トナーは、以下のようにして製造されている。まず、
結着樹脂に着色剤、そして必要に応じて、離型剤、荷電
制御剤、磁性体、及びその他の助剤を配合する。この配
合物を予備混合した後、溶融混練する。得られた混練物
を冷却した後、粉砕、分級し着色粒子を得る。さらに、
得られた着色粒子に無機微粒子及び、必要に応じてその
他の添加剤を配合する。この配合物を外添混合する事に
よりトナーが得られる。結着樹脂と着色材と、必要に応
じてその他の添加剤とを配合して、この配合物を機械的
に混合する混合工程、溶融混練する工程、この混練物を
冷却後、粉砕・分級し、最後に流動性付与剤、滑剤、荷
電制御剤等を添加して製造されている。このときの無機
微粒子を外添する目的は、トナーの流動性を改良すると
共に帯電性もコントロールするものであるが、着色粒子
表面には、結着樹脂、着色剤、さらには離型剤、荷電制
御剤等の組成が異なり帯電性も異なるものが露出してお
り、無機微粒子を外添混合する場合に静電的に付着しや
すい部分に選択的に付着し、帯電性の不均一により弱帯
電トナーが多く生じたり、逆極性、すなわち、正荷電性
トナー中に負荷電トナーを生じるなど逆極性トナーが発
生し、現像時に複写紙の非画像部に画像かぶりを生じた
り、弱帯電のためトナー飛散の原因となる。特に、混練
・粉砕・分級工程を経た直後の着色粒子は、非常に乾燥
しており静電的に活性な状態にある。そのため、前述し
た帯電性の不均一性による画像かぶりやトナー飛散が起
こりやすい状態にある。

【０００３】過大な帯電を抑制し環境変動を防止するた
めに提案された従来例としては、流動化剤の飽和水分量
を規定した方法、特開平3-116053号公報に記載されたも
のが提案されているが、しかし、この流動化剤の飽和水
分量だけを規定しただけでは帯電の不均一性を防止する
ためには不十分であり、画像かぶりを抑制することがで
きなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、前述のよ
うな問題点を改善したもので、着色粒子への無機微粒子
の選択的付着を防止し、トナー表面の弱帯電及び逆極ト
ナーの発生を防止し、現像後の複写紙上の画像かぶり及
び現像中における現像剤のトナーの飛散を低減すること
を目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決するために提案されたものである。

【０００６】即ち、本発明者らは、前述の外添剤を混合
する工程において、着色粒子表面に均一に外添剤を付着
させる事が重要である事を見いだし、発明を完成するに
至ったものである。すなわち、少なくとも結着樹脂と着
色剤よりなる着色粒子と無機微粒子を混合する工程にお
いて、水分量＝ａである着色粒子と水分量＝ｂである無
機微粒子とを絶対湿度＝ｃである条件下で混合して得ら
れ、ａ，ｂ，ｃの値が以下の範囲である事を特徴とする
静電現像用トナー 0.1wt％＜ａ＜2.0wt％ 0.3wt％＜ｂ＜3.0wt％５g-H₂O/kg−乾燥空気＜ｃ＜50g-H₂O/kg−乾燥空気（乾
燥空気１kg中の水分量（ｇ））によって前記目的は達成
できる。

【０００７】この発明によれば、着色剤微粒子、無機微
粒子及び混合環境が調湿された状態であるために、粉砕
工程を経た着色粒子の静電的活性を低下することが可能
となり、着色粒子に対する無機微粒子の付着が均一化さ
れるものである。この結果、帯電性が均一となり弱帯電
性トナーあるいは逆極性トナーの発生が減少し、画像か
ぶり及びトナー飛散の問題を防止するのが可能となった
ものである。この発明によれば、極性基が少なく疎水性
の高い樹脂疎水化された無機微粒子を使用する場合に更
に好適である。

【０００８】着色粒子の水分量ａは、0.1wt％＜ａ＜2.0
wt％であることが良く結着樹脂がスチレン系及びスチレ
ン-アクリル共重合系などの比較的疎水性の高い場合は
0.2wt％＜ａ＜0.5wt％が更に良く、ポリエステル系等の
比較的疎水性の低い場合は0.4wt％＜ａ＜1.5wt％が更に
良い。水分量が、0.1wt％以下になると、無機微粒子が
着色粒子へ選択的に付着し、画像かぶり及び機内飛散が
発生し、2.0wt％以上になると着色粒子同士が凝集し均
一な外添剤混合の妨げとなり、画像かぶり及びトナー飛
散が発生する。

【０００９】無機微粒子の水分量ｂは、0.3wt％＜ｂ＜
3.0wt％にするのが良く、好ましくは、0.7wt％＜ｂ＜1.
5wt％であることが良い。0.3wt％以下だと無機微粒子の
帯電性が顕著にあらわれ、着色粒子への選択的な付着が
起こり、帯電性の不均一、画像かぶり及びトナー飛散が
発生する。3.0wt％以上になると無機微粒子が凝集し、
均一な外添剤混合の妨げとなり、画像かぶり及びトナー
飛散の原因となる。水分量の測定は、カールフィッシャ
ー法（平沼産業（株）製ＡＱＳ−724）により行い、
特にサンプリングには注意が必要で以下のように行う。
着色粒子及び無機微粒子を調湿したその雰囲気内で、専
用のパッキン付きネジ付き瓶にサンプルを採取し、かつ
該雰囲気中で蓋を閉める必要がある。さもないと疎水性
の高い着色粒子及び無機微粒子はサンプリングした雰囲
気に左右され（瞬時にその雰囲気の水分量になってしま
い）正確な値が得られない。この発明での水分量は、結
合力の弱い物理吸着も重要であり測定には細心の注意が
必要である。

【００１０】この発明での調湿処理方法は、調湿された
環境に放置する方法、流動層型混合機に調湿空気を導入
して処理する方法、高速撹拌型混合機に調湿空気を導入
して処理する方法、高速撹拌型混合機内に水分を導入
し、さらにジャケットを加温する事により気化させ処理
する方法、などにより行うことができる。さらに、目的
の水分量に調整するためには、着色粒子及び無機微粒子
の調湿処理される前の水分量を考慮する必要があり、該
水分量をフィードバックするか、もしくは、乾燥処理を
行ない、調湿処理前の水分量の履歴を消去することによ
り、容易に水分量を調整できる。

【００１１】次に、調湿処理された着色粒子及び無機微
粒子を混合する工程にて、混合雰囲気の絶対湿度ｃを５
g-H2O／kg−乾燥空気＜ｃ＜50g-H2O／kg−乾燥空気に設
定することにより画像かぶり及びトナー飛散が防止で
き、もし、この水分量が５g-H2O／kg−乾燥空気以下だ
と混合時に帯電現象が顕著に起こり、無機微粒子が着色
粒子のある部分に選択的に付着し画像かぶり及びトナー
飛散の原因となる。また、逆に水分量が50g-H2O／kg−
乾燥空気以上になると結露が発生しやすい状況となり均
一な混合の妨げとなる場合がある。調湿する方法は、混
合機内に調湿空気を送り込む方法、及び混合機内を加湿
し更にジャケットを加温し調湿する方法などにより行う
ことができる。但し、着色粒子及び無機微粒子を調湿し
た場合は、混合槽内を特に調湿しなくとも着色粒子及び
無機微粒子に吸着している水分を一部脱離させることに
より、絶対湿度が良好な範囲にはいる場合がある。

【００１２】この発明では、着色粒子、無機微粒子及
び、混合環境を全て調湿することにより画像かぶりが無
くトナー飛散の少ないトナーが得られたものである。

【００１３】着色粒子表面には、結着樹脂、着色剤、及
び離型剤等の帯電序列の異なるものが露出している。粉
砕直後の非常に乾燥し帯電的に活性な状態の着色粒子に
無機微粒子、特に帯電性を制御するように表面処理され
たシリカを外添混合した場合、着色粒子の無機微粒子と
帯電序列の差が最も大きい部分に選択的に静電的に付着
する。着色粒子の表面組成が個々に完全に同一であれば
問題ないが、これは現行の溶融混練法による製造方法で
は不可能である。従ってトナー個々に付着する無機微粒
子の量が異なり不均一な帯電性となり画像かぶり、及び
トナー飛散の原因となる。そこで、この発明の着色粒子
及び無機微粒子を調湿し更に調湿された環境で混合する
ことにより、粒子表面の電荷を水分子により放電せし
め、かつ該表面に水分子を吸着させることによりそれぞ
れの素材のもつ帯電性を疎外し、着色粒子表面に無機微
粒子を均一に付着せしめ帯電性を均一にし画像かぶり及
びトナー飛散を防止したものである。

【００１４】この発明に用いるトナーの原材料は、公知
である全てのものが使用できるが、まず結着樹脂として
は、例えばポリエステル樹脂、スチレン-アクリル酸ア
ルキル系樹脂、スチレン-メタアクリル酸アルキル系樹
脂、スチレン-ブタジエン系樹脂、スチレン-アクリロニ
トリル樹脂、スチレン-アクリル-ポリエステル樹脂、ス
チレン-アクリル-結晶性ポリエステルグラフト樹脂、ポ
リウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリ
塩化ビニル、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ロジ
ン、変性ロジン、フェノール樹脂、キシレン樹脂等が挙
げられる。

【００１５】着色剤としては例えばカーボンブラック、
クロムイエロー、デュポンオイルレッド、キノリンイエ
ロー、フタロシアニンブルー及び、磁性体等が挙げられ
る。磁性体としてはフェライト、マグネタイトをはじめ
とする鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性を示す金属も
しくは合金またはこれらの元素を含む化合物、あるいは
強磁性元素を含まないが適当な熱処理を施すことにより
強磁性を示す合金、例えばマンガン-銅-アルミニウム、
マンガン-銅-錫等のマンガンと銅とを含むホイスラー合
金と呼ばれる合金等を挙げることが出来る。荷電制御剤
としてはニグロシン系染料、４級アンモニウム塩化合
物、アルキルピリジニウム化合物及び２価以上の金属を
含む有機性の塩類ないしは錯体等を用いることができ
る。

【００１６】離型剤としては例えば数平均分子量（該数
平均分子量は高温ＧＰＣでのポリスチレン分子量換算値
を示す）が1500〜5000の低分子量ポリエチレン、低分子
量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン-ポリプロピ
レン共重合体等のポリオレフィンワックス、例えばマイ
クロワックス、フィッシャートロプシュワックス等の高
融点パラフィンワックス、例えば脂肪酸低級アルコール
エステル、脂肪酸高級アルコールエステル、脂肪酸多価
アルコールエステル等のエステル系ワックス、アミド系
ワックス等を用いることができる。

【００１７】前述した原材料を適切に配合し、混合・溶
融・冷却・粉砕・分級・工程を経て着色粒子を得る。こ
の時着色粒子の水分量は0.1wt％以下であり、非常に帯
電しやすい状態となっている。実際粉砕直後の粒子は相
互に帯電していることが知られている。

【００１８】次に、無機微粒子及び必要に応じてその他
の物質を外部添加剤として混合するが、無機微粒子とし
ては、例えばシリカ、アルミナ、チタニア、チタン酸バ
リウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、
チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化セリウム、三
酸化アンチモン、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化
ケイ素等を挙げることができる。これらは、疎水化して
使用しても良く、特に疎水化されたシリカが好ましい。
また、粒径は一次粒子径で５〜500nmのものが良い。な
お一次粒子径は透過型電子顕微鏡で観察されたものを示
す。また感光体として近年、負帯電性の有機感光体が主
流となりつつあり、トナーとして正帯電性を有するもの
が求められている。そこで該疎水性シリカ微粒子の帯電
性も正帯電性が求められ、例えばアミノ変性シランカッ
プリング剤、アミノ変性シリコーンオイル、ポリシロキ
サンアンモニウム塩、オルガノポリシロキサンと3-アミ
ノプロピルトリエトキシシラン等のアミン変性シリコン
化合物により表面処理された疎水性シリカを好ましく用
いることができる。また、その他の外部添加剤として
は、ステアリン酸亜鉛、ポリフッカビニリデンの如き滑
剤、あるいは低分子量ポリプロピレンの如き定着助剤が
挙げられる。無機微粒子の使用量は、トナー全体の0.01
〜５重量部の範囲が好ましく、特に0.05〜２重量部の範
囲が好ましい。

【００１９】この発明のトナーは、キャリアと混合して
２成分現像剤として用いても良いし、キャリアと混合せ
ずに一成分現像剤として使用しても良い。

【００２０】二成分現像剤を構成するキャリアとして
は、従来公知のキャリアを使用することができ、鉄、ニ
ッケル、コバルト等の強磁性金属、これらの金属を含む
合金、フェライト、マグネタイト等の強磁性金属化合物
の粒子に、フッ化ビニリデン-四フッ化エチレン共重合
体、テトラフルオロエチレン、2, 2, 2-トリフルオロエ
チルメタクリレート、ペンタフルオロ-n-プロピルメタ
クリレート等のフッ素樹脂、シリコーン樹脂等を被覆し
てなるキャリアを好ましく用いることができる。かかる
キャリアの体積平均粒径は20〜200μmの範囲が好まし
く、特に30〜150μmの範囲が好ましい。

【００２１】・画像かぶりの評価方法画像上のかぶりを定量化するために次のような試験を行
った。

【００２２】まず、トナー４部と銅-亜鉛系フェライト
よりなる体積平均粒径約80μmでフッ素系樹脂を被覆し
たコーティングキャリア96部を混合し２成分現像剤を調
製した。

【００２３】電子複写機Konica-U-BIX-4045（コニカ
(株)製）を改造し、感光体周囲に配置した帯電極、転写
分離極をはずし、また、トナー補給が行われないようト
ナーホッパーも取りはずした。

【００２４】現像器に前記現像剤を750ｇ充填し、現像
器には−150Ｖのバイアスをかけ、負帯電性有機感光体
と現像器を30分間回転させ（感光体線速：270mm／sec現
像器スリーブ線速：700mm／sec）かぶりトナーを転写紙
に転写させずクリーニングブレードにより感光体表面よ
りかき取り捕集し重量を測定した。この時帯電前露光は
点灯させ感光体の表面電位は、10Ｖ以下となるようにし
た。該重量が少ないほど画像かぶり及びトナー飛散が少
なく、また実際に実写テストを行いトナー補給が行われ
る系でも、画像かぶりが少ないことを確認している。

【００２５】

【表１】

【００２６】実施例（１〜９）比較例（Ａ〜Ｄ）結着樹脂スチレン-アクリル樹脂 100重量部着色剤カーボンブラック 10重量部離型剤１低分子量ポリプロピレン３重量部離型剤２ビスステアリン酸アミド５重量部上記成分を混合・溶融・混練・粉砕・分級し体積平均粒
径8.5μmの着色粒子を得た。該着色粒子を恒温槽内に種
々の条件で24時間放置し水分量を調整した。さらにオル
ガノポリシロキサンと3-アミノプロピルトリエトキシシ
ランにより疎水化処理したシリカ（一次粒子径＝８nm）
を恒温槽に種々の条件で24時間放置し調湿し、表１に示
す水分量の組み合わせを得た。調湿処理した着色粒子99
重量部に対し調湿処理したシリカを1.0重量部添加し、
高速撹拌型混合機（ヘンシェルミキサー）に調湿空気を
導入しながら混合雰囲気の絶対湿度が 15〜20g-H₂O／kg
−乾燥空気となるようにし、混合羽根の先端周速が40ｍ
／secの条件で３分混合しトナーを得た。表１に示すと
おり実施例１〜９では、かぶりトナー掻き取り量が９ｇ
以下となり、画像かぶり及びトナー飛散の少ない良好な
結果が得られた。一方比較例Ａ、Ｂ、Ｃではかぶりトナ
ー掻き取り量が９ｇ以上となり、画像かぶり及びトナー
飛散が発生した。

【００２７】このように現像工程における評価基準は下
記の通りである。

【００２８】評価基準かぶりトナー掻き取り量画像上との対応７ｇ以下画像かぶり及びトナー飛散無し７〜９ｇ実用上問題は無いが、かぶり気味９ｇ以上画像かぶり及びトナー飛散発生

【００２９】

【表２】

【００３０】実施例（10〜13）比較例（Ｅ、Ｆ）結着樹脂スチレン-アクリル樹脂 100重量部着色剤カーボンブラック 10重量部離型剤１低分子量ポリプロピレン３重量部離型剤２ビスステアリン酸アミド５重量部上記成分を混合・溶融・混練・粉砕・分級し体積平均粒
径8.5μmの着色粒子を得た。該着色粒子を恒温槽内に24
時間放置し水分量を0.39wt％に調整した。さらに該着色
粒子99重量部に対し、アミノ変性シリコーンオイルで疎
水化処理したシリカ（一次粒子径＝16nm）を恒温槽に24
時間放置し0.69wt％に調湿したものを1.0重量部添加
し、高速撹拌型混合機（ヘンシェルミキサー）に種々の
条件で調湿空気を導入しながら混合雰囲気の絶対湿度を
調整し、混合羽根の先端周速が40ｍ／secの条件で３分
混合しトナーを得た。表２に示すとおり、実施例10〜13
では、かぶりトナー掻き取り量が９ｇ以下となり、画像
かぶり及びトナー飛散の少ない良好な結果が得られた。
一方比較例Ｅ、Ｆでは、かぶりトナー掻き取り量が９ｇ
以上となり、画像かぶり及びトナー飛散が発生した。

【００３１】実施例11のトナーと銅-亜鉛系フェライト
よりなる体積平均粒径約80μmのフッ素系樹脂で被覆し
たコーティングキャリアとの組合わせで２成分現像剤を
調整し、電子複写機Konica-U-BIX-4045（コニカ(株)
製）を用い100kcの耐久性テストを実施し、画像かぶり
のない鮮明な画像が得られ、トナー飛散による機内汚れ
も全く見られず良好な結果が得られた。

【００３２】

【発明の効果】この発明の静電荷現像用トナーによっ
て、着色粒子への無機微粒子の選択的付着が抑制され、
弱帯電及び逆極性トナーの発生が防止され、現像後の複
写紙上の画像かぶりのない鮮明な画像が得られ、かつ現
像剤のトナー飛散による機内汚れも全く見られず、優れ
た効果が得られた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 9/08 ３６１３７４

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも結着樹脂と着色剤よりなる着
色粒子と無機微粒子を混合する工程において、水分量＝
ａである着色粒子と水分量＝ｂである無機微粒子とを絶
対湿度＝ｃである条件下で混合して得られ、前記ａ，
ｂ，ｃの値が以下の範囲であることを特徴とする静電荷
現像用トナー。 0.1wt％＜ａ＜2.0wt％ 0.3wt％＜ｂ＜3.0wt％５g-H₂O/kg−乾燥空気＜ｃ＜50g-H₂O/kg−乾燥空気（乾
燥空気１kg中の水分量（ｇ））