JPH0784398A

JPH0784398A - 静電荷像現像用現像剤

Info

Publication number: JPH0784398A
Application number: JP5230475A
Authority: JP
Inventors: Hatsumi Yamada; 初美山田; 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: 1993-09-16
Filing date: 1993-09-16
Publication date: 1995-03-31
Anticipated expiration: 2022-08-01
Also published as: JP3951310B2

Abstract

(57)【要約】【目的】トナー粒子への無機微粒子の付着を均一に
し、弱帯電及び逆極性トナーの発生を防止し、画像かぶ
り及びトナー飛散を低減する。【構成】少なくとも樹脂、着色材、離型剤とからなる
着色粒子及び無機微粒子とからなるトナーと、フッ素樹
脂被覆キャリアとからなる現像剤において、該着色粒子
表面における離型剤表面存在量が0.1〜0.3であり、着色
粒子内の離型剤ドメイン径が0.1〜1.0μmの範囲である
ことを特徴とする現像剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、プリンタなど
に用いられる静電荷像現像用現像剤に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】通常静電荷像現像用のトナーは、例えば
次のようにして製造される。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、溶融混練し、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外添混合
する事によりトナーが得られる。

【０００３】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。しかし、着色粒子表面には、結着樹脂、着色剤、
さらには離型剤、荷電制御剤等物理化学組成が異なり帯
電性も異なるものが露出している。これに無機微粒子を
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、その結果として帯電性の不均一により弱帯電
トナー及び、逆極帯電性トナーが発生し、画像かぶり、
及び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。

【０００４】従来の代表的公知例としては、ポリプロピ
レン等離型性を有する化合物のポリスチレン表面存在
量、ドメイン径を規定し、トナー粒子の微粉化、フィル
ミング及びスペント防止、ブレードへのトナー固着を抑
制する方法（特開平3-243956号、特開平3-264961号、特
開平3-296067号、特開平5-45925号）や、金属架橋され
たスチレン−アクリル共重合体樹脂を含有してなるトナ
ー、アンモニウム塩変性ポリシロキサンまたは、窒素含
有のカップリング剤により処理された無機微粒子、フッ
素系樹脂被覆キャリアよりなる現像剤が低温定着性、耐
ホットオフセット性、保存安定性に優れていることにつ
いて述べられている。（特開平2-110473号、特開平2-11
0474号）。

【０００５】しかし、画像のかぶりやトナー飛散の改善
はなお十分にはなされていないのが、現状である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】トナー粒子への無機微
粒子の付着を均一にし、弱帯電及び逆極性帯電トナーの
発生を防止し、画像かぶり及びトナー飛散を低減する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたものである。即ち、本発明者らは、
前述の混練、粉砕工程において、着色粒子表面の帯電性
を均一にさせること、具体的には樹脂に対してドメイン
を形成する離型剤の分散を均一にすることが外添剤のト
ナー表面における均一性を高めるのに重要である事を見
いだし、発明を完成するに至ったものである。

【０００８】すなわち、少なくとも樹脂、着色材、離型
剤とからなる着色粒子及び無機微粒子とからなるトナー
と、フッ素樹脂被覆キャリアとからなる現像剤におい
て、該着色粒子表面における離型剤表面存在量が 0.1〜
0.3であり、着色粒子内の離型剤ドメイン径が 0.1〜1.0
μmの範囲であることを特徴とする現像剤、によって達
成される。

【０００９】離型剤ドメイン径とは、離型剤がトナー粒
子中に微粒子として分散している状態での円相当径（直
径）をいう。離型剤ドメイン径を制御するためには、該
混練工程の混練機中、混練ゾーンの混練物平均充満度
が、240〜400（kg／m³）の範囲であり、かつその変動幅
が±10％以下にあるように制御する事で混練物中添加
剤、特に離型剤の分散が均一になされる。又表面離型剤
量については、閉回路粉砕システムでの粉砕工程へ戻す
量を制御する事で達成できる。負帯電性の離型剤が着色
粒子に均一に分散される事により、着色粒子表面の負帯
電性が均一化され、無機微粒子を外添混合した場合に静
電的に付着しやすい部分に選択的に付着することが少
く、帯電性は均一になる。この結果、弱帯電トナーある
いは、逆極性帯電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事が可能となったもので
ある。離型剤ドメイン径は、0.1μm未満では無機微粒子
が付着しにくく、1.0μmを越えると離型剤の分散が不十
分で無機微粒子の付着性が不均一となり、弱帯電トナー
等の発生が増加する。

【００１０】本発明においては離型剤ドメイン径は以下
のようにして求めた。

【００１１】トナー粒子を樹脂に包埋し、ミクロトーム
にて約0.20μmの厚さの切片を作成する。この切片を透
過型電子顕微鏡にてネガ倍率：280倍の写真を撮り引き
伸ばして1200倍の写真を作成した。これを画像解析装置
（SPICCA：日本アビオニクス社）にて、ドメイン径を測
定する。ここでは、ドメイン径を数平均径で測定した。

【００１２】表面離型剤量とは、例えば、樹脂がスチレ
ン−アクリル重合体のごとく酸素を含有しているものを
使用しさらに離型剤が低分子量ポリオレフィンのごとく
炭化水素系の化合物である場合は、トナー表面をESCAで
表面分析を行って、得られた酸素量により定義すること
が出来る。本文中の表面離型剤量は、ESCAで得られた酸
素の量の逆数で表わしたものである。

【００１３】本発明における表面とは、最表面からおお
むね0.1μmの深さまでと定義する。即ちトナー表面の帯
電性に寄与し得る表面からの実効深さは、概ね0.1μmま
であることから定めたものである。表面の存在割合を測
定する場合には、測定値としての深さは、測定法によっ
て異なるが、ESCAにおいては表面のエッチング等の手法
により測定の深さを制御できる。

【００１４】ESCA測定機器については、アルバックファ
イ社製モデル5400シリーズ等がある。

【００１５】ESCAの分析についての測定条件は、本発明
においては、下記のごとくである。

【００１６】測定装置：パーキンエルマー社製 PHI モ
デル560ESCA／SAM 測定条件：Ｘ線出力 15kv，26.7ｍＡサンプル調整：トナーを両面テープ上に散布し試料台に
固定して測定定量計算には、炭素Ｃ_1S 酸素Ｏ_1S 窒素Ｎ_1S のピークを使用しピークの面積からそれぞれの量を求め
た。これらのピーク面積を使用し各元素による強度補正
として感度係数による補正を行い、強度比とした。

【００１７】感度係数は、パーキンエルマー社製「Hand
book of Xray PHOTOELECTRON SPECTROSCOPY」に従っ
た。以上によって求めた元素比（A.C.）から表面に存在
する酸素の量を算出し、逆数にて表した。

【００１８】トナー表面酸素離型剤量は、0.1未満であ
ると無機微粒子が付着しにくく、0.3を越えると離型剤
の負帯電性が問題となり、弱帯電トナー及び逆極性帯電
トナーの発生により、画像かぶりやトナー飛散の問題が
起きる。

【００１９】

【作用】本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。

【００２０】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
リルーポリエステル樹脂、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。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
等が挙げられる。

【００２１】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。

【００２２】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、さらに、
マイクロクリスタリンワックス、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、等を用いる
ことができる。

【００２３】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。通
常この時着色粒子の水分量は0.1重量％以下であり、非
常に帯電しやすい状態となっている。（実際に粉砕直後
の粒子は相互に帯電している事が知られている。）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
げる事ができる。

【００２４】帯電特性が適性範囲の無機微粒子を得るに
は、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する事
によって帯電性を調整する事ができる。特にシリカを表
面処理して用いることが好ましい。

【００２５】無機微粒子としては、個数平均粒径が１次
平均粒径で、0.005〜0.5μmのものが好ましく、特に0.0
07〜0.1μmのものが好ましい。なお、無機微粒子の１次
平均粒子は透過型電子顕微鏡により観察して画像解析に
より測定される個数平均粒径をいう。

【００２６】又、無機微粒子0.2ｇと体積平均粒径100μ
mの鉄粉キャリア20ｇとを20℃、相対湿度50％の環境で2
0分振とうし（振とう機：ヤヨイＹＳ−ＬＤ）、ブロー
オフ粉体帯電量測定装置「ＴＢ−200」（東芝ケミカル
社製）で測定したときの帯電量がプラス３〜300μｃ／
ｇのものが良い。特に望ましいのは10〜150μｃ／ｇで
ある。帯電量が300μｃ／ｇを越えるときには、トナー
の帯電量が高くなりすぎ現像性が低下する。一方、帯電
量が下限の３μｃ／ｇ以下のときには、帯電量が低くな
りすぎ、画像かぶり、トナー飛散が発生する。

【００２７】また、その他の外部添加剤としては、ステ
アリン酸亜鉛、ポリフッ化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。

【００２８】無機微粒子の使用量は、トナー全体の0.01
〜５重量％の範囲が好ましく、特に0.05〜２重量％の範
囲が好ましい。無機微粒子の使用量が５重量％を越える
と無機微粒子の遊離が発生しキャリアに対し付着して帯
電量低下の問題を発生する。一方、使用量が0.05重量％
以下では無機微粒子の添加効果が発揮されない。

【００２９】本発明のトナーは、キャリアと混合して２
成分現像剤として用いられる。

【００３０】２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事ができ、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、及びこれらフッ素樹脂と他の
樹脂との共重合体樹脂を被覆してなるキャリアを好まし
く用いる事ができる。

【００３１】かかるキャリアの体積平均粒径は20〜200
μmの範囲が好ましく、特に30〜150μmの範囲が好まし
い。なお、体積平均粒径は湿式分散機を備えたレーザ回
折式粒度分布測定装置「ヘロス(HELOS)」（シンパテッ
ク(SYMPATEC)社製）により測定されたものである。

【００３２】本発明の閉回路粉砕方法とは、粉砕機で粉
砕した後に、粗粉分級機により、分離された粗粉を直接
粉砕機に戻す方法であって、その基本プロセス図を図１
に示す。

【００３３】粉砕原料を、粉砕原料定量供給機１から、
粉砕機２に供給し粉砕を行う。粉砕物は、粗粒分級機３
に送られ、粗粒を分級機により分級した後、サイクロン
４で捕集して、粉砕製品を得る。サイクロンからの排気
は、バグフィルター５により微粉を分離した後、ブロア
ー６によって排出される。一方、粗粒分級機３によって
分離された粗粉は、粉砕機に戻り粉として返送循環され
る。ここにおいて粗粉とは、所望のトナー体積平均粒径
（ＤA)に比べ粗大な粒子をいい、その体積平均粒径をＤ
Bとしたときに1.1＜ＤB／ＤA＜1.3であるものである。

【００３４】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明す
るが、本発明の態様はこれに限定されない。

【００３５】実施例及び比較例結着樹脂スチレン−アクリル樹脂 100重量部着色剤カーボンブラック 10重量部離型剤低分子量ポリプロピレン（Ｍｎ＝2500） 3重量部上記成分を混合・溶融・混練・粉砕・分級の条件を変え
ポリプロピレン表面存在量、ドメイン径の異なる体積平
均粒径8.5μmの着色粒子を得た。該着色粒子に以下に示
す４種の無機微粒子Ａ〜Ｄを0.4重量％外添処理しトナ
ーを得た。これら本発明内のトナー５種（実施例１〜
５），本発明外のトナー４種（比較例１〜４）の内容は
後記「表１」に記した。

【００３６】無機微粒子帯電量μｃ／ｇＡ１次平均粒径0.012μmのアミノ変性シランカップリング剤で表面処理されたシリカ 98 Ｂ１次平均粒径0.012μmのアミノ変性シリコーンオイルで表面処理されたシリカ 70 Ｃ１次平均粒径0.012μmのオルガノポリシロキサンで表面処理されたシリカ 112 Ｄ１次平均粒径0.05μmオルガノポリシロキサンで表面処理されたシリカ 42 （画像かぶり評価）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。

【００３７】まず、トナー４部と体積平均粒径80μmの
フェライト粒子に2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレ
ートと、スチレンの共重合体からなるフッ素樹脂を被覆
したコーティングキャリア95部を混合し２成分現像剤を
調整した。UーBIX 4045（コニカ（株）社製）を改造し、
帯電極、転写分離極をはずし、さらにトナー補給が行わ
れないようトナーホッパーも取りはずした。

【００３８】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
少ない事を示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】評価基準かぶりトナーか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。

【００４１】７〜９ｇ実用上問題は無い
が、かぶり気味。

【００４２】９ｇ以上画像かぶり及びト
ナー飛散発生。

【００４３】結果．実施例１〜５では、かぶりトナーか
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１〜４では
かぶりトナーかき取り量が９ｇ以上となり画像かぶり及
びトナー飛散が発生した。

【００４４】（実写評価）実施例１〜５及び比較例１〜
４のトナー及び現像剤を使用して、UーBIX 4045（コニカ
（株）社製）を用いて20℃、50％RHの環境で５万コピー
のロングランを行ったところ、回収トナー量が下記のよ
うになり本発明のトナーは、良好な結果を得る事ができ
た。

【００４５】

【表２】

【００４６】

【発明の効果】本発明により、現像トナー粒子への外添
剤の分散性を良好にし、帯電性を均一にすることが出来
る。従って、地かぶり改善、画質向上を図ることが出
来、トナー消費量、回収量の改善や転写率アップをも達
成出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に好ましく用いられる閉回路粉砕
装置のプロセス図。

【符号の説明】

１粉砕原料定量供給機２粉砕機３粗粒分級機４サイクロン５バグフィルター６ブロアー７粉砕原料供給量８戻り粉供給量（循環される粗粉量）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者遠藤研介東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも樹脂、着色材、離型剤とから
なる着色粒子及び無機微粒子とからなるトナーと、フッ
素樹脂被覆キャリアとからなる現像剤において、該着色
粒子表面における離型剤表面存在量が 0.1〜0.3であ
り、着色粒子内の離型剤ドメイン径が 0.1〜1.0μmの範
囲であることを特徴とする静電荷像現像用現像剤。
【請求項２】無機微粒子の帯電量が３〜300μｃ／
ｇ、個数平均粒径が１次平均粒径で、0.005〜0.5μmで
あることを特徴とする請求項１記載の静電荷像現像用現
像剤。