JPH09211885A

JPH09211885A - 電子写真用トナー

Info

Publication number: JPH09211885A
Application number: JP1600096A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Arakawa; 健荒川; Masatake Inoue; 雅偉井上; Yutaka Aso; 裕阿蘇; Akira Fujisawa; 亮藤澤
Original assignee: Mita Industrial Co Ltd
Current assignee: Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1996-01-31
Publication date: 1997-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】高温高湿環境下でも十分な帯電能力を有し、
転写効率に優れ、かつ電荷制御剤を含有しない電子写真
用トナーを提供する。【解決手段】シリカ微粒子とアルミナ微粒子とを表面
処理した電子写真用トナーであって、(i) 前記シリカ微
粒子およびアルミナ微粒子の表面処理量がトナー粒子の
０．５〜２．０重量％で、(ii)前記シリカ微粒子とアル
ミナ微粒子との重量比が３：１〜１：３で、かつ(iii)
前記シリカ微粒子の表面の疎水化割合が７０％以上であ
る、または前記シリカ微粒子の表面の疎水化割合が５０
％以上で、中心粒径Ｄ₅₀が２０〜１００ｎｍであって、
さらに粒径５００ｎｍ以上の体積分率が１〜５％であ
る、電荷制御剤を含有しない電子写真用トナー。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真用トナーに
関し、より詳しくは、電荷制御剤を含有しないトナーに
関する。

【０００２】

【従来の技術】静電式複写機、レーザープリンタ、ファ
クシミリ等の電子写真プロセスを利用した画像形成装置
における現像剤としては、一般に、着色剤、電荷制御
剤、離型剤（例えばワックス）を定着用樹脂中に分散さ
せて所定の粒径に造粒したトナー粒子の表面に、シリカ
等の表面処理剤を付着させたトナーが用いられている。

【０００３】しかしながら、従来より使用されている電
荷制御剤のうち、例えば含クロム染料のように重金属を
含有した電荷制御剤は、環境への影響が問題になってい
る。また、電荷制御剤は、結着樹脂やその他の添加剤に
比べて単価が非常に高いため、トナー中の含有率が数％
程度であるにもかかわらず、トナーのコストが高くなる
という問題を有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一方、電荷制御剤はト
ナーの帯電性に関与しており、電荷制御剤を単にトナー
成分から除外するだけではトナーの帯電能力が低下して
しまう。とりわけ、高温高湿環境下においては、帯電能
力の低下が顕著である。トナーの帯電能力が低いとき
は、現像に供されるトナーの量が過剰になって転写効率
（トナー像から転写紙上に転写されるトナー量の割合）
が低下するという問題が生じる。また、トナーをリサイ
クルするシステムにおいては、転写効率の低下によって
リサイクルトナーの比率が多くなり、その結果、トナー
の帯電量分布がブロードになって画像かぶりやトナー飛
散などの問題も生じる。

【０００５】そこで、本発明の主な目的は、高温高湿環
境下であっても十分な帯電能力と優れた転写効率を有す
る、電荷制御剤を含有しない電子写真用トナーを提供す
ることである。本発明の他の目的は、高温高湿環境下で
あってもリサイクルトナーの割合が大きくならず、従っ
て画像かぶりやトナー飛散などが生じることのない、リ
サイクルシステムに好適に用いられる電子写真用トナー
を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の電子写真用トナ
ーは、シリカ微粒子とアルミナ微粒子とでトナー粒子を
表面処理した、電荷制御剤を含有しない電子写真用トナ
ーであって、(i) 前記シリカ微粒子およびアルミナ微粒
子の表面処理量がトナー粒子の０．５〜２．０重量％
で、(ii)前記シリカ微粒子とアルミナ微粒子との重量比
が３：１〜１：３で、かつ(iii) 前記シリカ微粒子の表
面の疎水化割合が７０％以上であることを特徴とする。

【０００７】また、本発明の他の電子写真用トナーは、
シリカ微粒子とアルミナ微粒子とでトナー粒子を表面処
理した、電荷制御剤を含有しない電子写真用トナーであ
って、(i) 前記シリカ微粒子およびアルミナ微粒子の表
面処理量がトナー粒子の０．５〜２．０重量％で、(ii)
前記シリカ微粒子とアルミナ微粒子との重量比が３：１
〜１：３で、かつ(iii) 前記シリカ微粒子の表面の疎水
化割合が５０％以上で、中心粒径Ｄ₅₀が２０〜１００ｎ
ｍであって、さらに粒径５００ｎｍ以上の体積分率が１
〜５％であることを特徴とする。

【０００８】上記本発明の構成によれば、電荷制御剤を
含有していなくても優れた帯電能力と転写効率とを有す
る電子写真用トナーを得ることができる。また、本発明
の電子写真用トナーは、高温高湿の環境下であっても画
像かぶりやトナー飛散を大幅に減少させることができ、
リサイクルシステムに供するのに好適である。

【０００９】上記トナー粒子に、さらに、電気抵抗が１
０⁷〜１０¹⁰Ωでかつ中心粒径Ｄ₅₀が０．１〜１．０μ
ｍである磁性粉を外添したときは、転写効率がより一層
向上した電子写真用トナーを得ることができる。なお、
本発明において、シリカ微粒子の表面の疎水化割合と
は、シリカ微粒子を水中に分散させた後、メタノールを
徐々に加え、シリカ微粒子全体が分散したときのメタノ
ールの量の体積分率（％）を示す。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の電子写真用トナーは、前
述のように、シリカ微粒子とアルミナ微粒子とをトナー
粒子に表面処理したものである。本発明に用いられるシ
リカ微粒子としては、前述のように、(1) 表面の疎水化
割合が７０％以上、好ましくは７０〜９０％であるも
の、または(2) 表面の疎水化割合が５０％以上、好まし
くは５０〜８０％であって、その中心粒径Ｄ₅₀が２０〜
１００ｎｍで、かつ粒径が５００ｎｍ以上のものを１〜
５％の体積分率で含有するもののいずれかが用いられ
る。

【００１１】トナーの表面処理に用いられるシリカ微粒
子としては、粒径が小さいものが用いられる傾向にある
が、かかるシリカ微粒子の疎水化割合が７０％未満のと
きは、高温高湿環境下において帯電不良が生じるおそれ
がある。一方、上記(2) に示すように、中心粒径Ｄ₅₀が
２０〜１００ｎｍと大きく、かつ粒径が５００ｎｍ以上
のものを１〜５％の体積分率で含有するシリカ微粒子を
用いる場合には、シリカ微粒子の疎水化割合は５０％以
上であればよい。疎水化割合が５０％を下回るときに
は、高温高湿環境下において帯電不良となるおそれが生
じる。

【００１２】このように、シリカ微粒子は粒径が大きい
方が好ましいが、中心粒径Ｄ₅₀が１００ｎｍを超えると
きは、画像かぶり、トナー飛散等の問題が生じるおそれ
がある。本発明に使用可能なシリカ微粒子としては、疎
水化割合またはその粒径などが上記の条件を満たすほか
は特に限定されず、従来公知の種々のシリカ微粒子を用
いることができる。

【００１３】シリカ微粒子の疎水化処理剤としては、例
えばヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、式：

【００１４】

【化１】

【００１５】（式中、ｎは重合度を示し、通常２以上の
整数である。）で表されるポリジメチルシロキサン（Ｐ
ＤＭＳ）、ジクロロジメチルシラン等があげられる。シ
リカの表面には、例えば次式：

【００１６】

【化２】

【００１７】に示すように水酸基が存在しているが、こ
のシリカの表面を上記例示の疎水化処理剤、例えばＰＤ
ＭＳで処理することによって、次式：

【００１８】

【化３】

【００１９】に示すように、シリカの表面から水酸基が
失われ、疎水性が高くなる。本発明におけるアルミナ微
粒子としては、中心粒径Ｄ₅₀が５〜５０ｎｍ、好ましく
は１０〜２０ｎｍであるほかは特に限定されず、従来公
知の種々のアルミナ微粒子を用いることができる。上記
シリカ微粒子とアルミナ微粒子との添加量の総量は、ト
ナー粒子の重量に対して０．５〜２．０重量％、好まし
くは０．５〜１．５重量％の範囲で設定するのが適当で
ある。添加量の総量が前記範囲を下回るときは、トナー
の帯電不良が生じるおそれがある。一方、添加量の総量
が前記範囲を超えるときは、シリカ微粒子やアルミナ微
粒子の凝集物が発生し、画像不良が生じるおそれがあ
る。

【００２０】また、シリカ微粒子とアルミナ微粒子との
添加量の比率（シリカ：アルミナ微粒子）は、１：３〜
３：１、好ましくは１：１〜２：１程度であるのが適当
である。アルミナ微粒子の添加量に対するシリカ微粒子
の割合が前記範囲を下回るときは、トナーの帯電量が低
下し、トナー飛散が生じるおそれがある。一方、シリカ
微粒子の割合が前記範囲を超えるときは、トナーの帯電
量が上昇し、画像濃度が不足するおそれがある。

【００２１】本発明の電子写真用トナーにおけるトナー
粒子は、定着用樹脂中に着色剤、電荷制御剤、離型剤な
どの添加剤を配合し、溶融、混練した後、所定の粒径に
粉砕することによって得られる。上記定着用樹脂として
は、例えばスチレン−アクリル系重合体、スチレン系重
合体、アクリル系重合体、塩素化ポリスチレン、ポリプ
ロピレン、アイオノマー等のオレフィン系重合体、ポリ
塩化ビニル、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタ
ン、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコー
ン樹脂、ケトン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、フェ
ノール樹脂、ロジン変性フェノール樹脂、キシレン樹
脂、ロジン変性マレイン樹脂、ロジンエステル等があげ
られる。これらのうち、分子量を制御したり、トナーの
製造工程で粉砕するときなどの操作を容易にするという
観点から、アクリル系重合体、スチレン−アクリル系重
合体、ポリエステル系重合体等を用いるのが好ましい。

【００２２】定着用樹脂に分散させる着色剤としては、
従来公知の種々の染料、顔料などが使用され、ブラック
トナーの場合には、カーボンブラック、アセチレンブラ
ック、アニリンブラック等が使用される。フルカラー用
トナーの場合には、マゼンダ、シアンおよびイエロー用
の顔料が使用される。上記定着用樹脂には、着色剤のほ
かに、離型剤（オフセット防止剤）などの各種添加剤を
配合することができる。

【００２３】オフセット防止剤としては、脂肪系炭化水
素、脂肪属金属塩類、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、シリコーンオイル、各種ワ
ックス等があげられる。中でも、重量平均分子量が１，
０００〜１０，０００程度の脂肪属系炭化水素が好まし
い。具体的には、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポ
リエチレン、パラフィンワックス、炭素原子数４以上の
オレフィン単位からなる低分子量のオレフィン重合体、
シリコーンオイル等の１種または２種以上の組合せが適
当である。

【００２４】オフセット防止剤の添加量は、定着用樹脂
１００重量部に対して０．１〜１０重量部であるのが好
ましく、０．５〜８重量部であるのがさらに好ましい。
トナー粒子は、前述したように、定着樹脂中に着色剤、
電荷制御剤、離型剤などの上記各成分を配合し、乾式ブ
レンダー、ヘンシェルミキサー、ボールミル等によって
均質に予備混合して混合物を得、さらにバンバリーミキ
サー、ロール、一軸または二軸の押出混練機などの混練
装置を用いて均一に溶融混練した後、得られた混練物を
冷却して粉砕し、必要に応じて分級することによって製
造される。トナー粒子の粒径は、本発明では特に限定さ
れないが、通常、平均粒径が６〜１５μｍ、好ましくは
７〜１２μｍとなるように設定される。

【００２５】本発明の電子写真用トナーは、前述したよ
うに、上記シリカ微粒子およびアルミナ微粒子をトナー
粒子に表面処理することによって得られる。トナー粒子
の表面処理は、上記シリカ微粒子とアルミナ微粒子と
を、トナー粒子とともにヘンシェルミキサー、ナウター
ミキサー、Ｖ型混合機などに等に加え、１〜３０分程度
混合攪拌することによって行なわれる。

【００２６】表面処理後のトナーの帯電量は、通常、そ
の絶対値が１５μＣ／ｇ以上、好ましくは１５〜３０μ
Ｃ／ｇ程度であればよい。なお、前記トナーの帯電量
は、所望の帯電極性に応じて正または負のいずれかが選
択される。トナーの帯電量の絶対値が前記範囲を下回る
ときは、トナー飛散やかぶりなどが生じるおそれがある
ために好ましくない。

【００２７】本発明の電子写真用トナーにおいては、ト
ナー粒子に、電気抵抗が１０⁷〜１０¹⁰Ωで、かつ中心
粒径Ｄ₅₀が０．１〜１．０μｍである磁性粉を外添して
もよい。電気抵抗および中心粒径Ｄ₅₀が上記範囲にある
磁性粉を外添したときは、(a)トナーの帯電量を調整す
ることができ、(b) 上記磁性粉のスペーサー効果によっ
て転写効率を向上させることができ、さらに(c) トナー
飛散を防止することができる。

【００２８】磁性粉の電気抵抗が前記範囲を下回るとき
は、トナーの電気抵抗が低くなりすぎて帯電不良が生
じ、画像かぶりやトナー飛散などが生じるおそれがあ
る。一方、電気抵抗が前記範囲を超えるときは、トナー
の電気抵抗が高くなりすぎて過帯電が生じるおそれがあ
る。磁性粉の中心粒径Ｄ₅₀が前記範囲を下回るときは、
スペーサー効果が得られなくなる。一方、中心粒径Ｄ₅₀
が前記範囲を超えるときは、磁性粉がトナー粒子から脱
落するおそれがある。

【００２９】本発明に使用可能な磁性粉としては、電気
抵抗および中心粒径Ｄ₅₀が上記範囲を満たすほかは特に
限定されず、従来公知の種々の磁性粉を用いることがで
きる。具体的には、マグネタイト(Fe₃O₄) 、各種フェラ
イト類、マグヘマイト (γ-Fe₂O₃) 、酸化クロム（Cr
O₂）、鉄合金粉末などがあげられる。上記フェライト類
としては、例えば酸化鉄亜鉛(ZnFe₂O₄) 、酸化鉄イット
リウム(Y₃Fe₅O₁₂)、酸化鉄カドミウム(CdFe₂O₄) 、酸化
鉄ガドリニウム(Gd₃Fe₅O₁₂) 、酸化鉄銅(CuFe₂O₄) 、酸
化鉄鉛(PbFe₁₂O₁₂) 、酸化鉄ニッケル(NiFe₂O₄) 、酸化
鉄ネオジウム(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(MnF
e₂O₄) 酸化鉄ランタン(LaFeO₃)などの１種または２種以
上からなるフェライトなどがあげられる。

【００３０】また、本発明の電子写真用トナーは、その
立ち上がり帯電量が以下の式(1) および(2) を満たして
いることが好ましい。なお、前記立ち上がり帯電量は、
トナー０．０５ｇおよびフェライトキャリヤ０．９５ｇ
を混合して得られる現像剤をポリプロピレン製の容器
（内容量３ｍｌ）に入れ、さらにこの容器をミニボトル
（内容量３００ｍｌ）に入れてミニボトルを回転数１０
０r.p.m.で所定回数回転させた後、ブローオフ法にて測
定したトナーの帯電量を示している。

【００３１】０．７５＜Ａ／Ｂ_N ＜１．０ (1) ０．８＜Ｂ_H／Ｂ_N ＜１．０ (2) 上記式中、Ａは常温常湿（２０℃、６５％ＲＨ）の環境
下でミニボトルを１０回転させたときの立ち上がり帯電
量を、Ｂ_Nは常温常湿の環境下でミニボトルを３，００
０回転させたときの立ち上がり帯電量を、Ｂ_Hは高温高
湿（３０℃、８５％ＲＨ）の環境下でミニボトルを３，
０００回転させたときの立ち上がり帯電量をそれぞれ示
す。

【００３２】本発明の電子写真用トナーは帯電能力が高
く、優れた転写効率を示す。従って、トナーのリサイク
ルシステムにおいて、現像装置へトナーが再供給された
場合であっても、トナーの帯電量の分布がブロードにな
るのを抑制でき、トナーのかぶり、トナーの飛散などを
防止することができる。

【００３３】

【実施例】トナー粒子の作製参考例定着用樹脂としてスチレン−アクリル樹脂を用い、これ
にカーボンブラック、パラフィンワックスを加え、２軸
押出し機にて溶融混練した。次いで、混練物をジェット
ミルで粉砕し、分級機で風力分級を行ない、平均粒径が
１０μｍのトナー粒子を得た。シリカ微粒子の疎水化処理疎水化処理剤として、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤ
Ｓ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ、重合度約
５）およびジクロロジメチルシランのいずれかを使用し
て、シリカ微粒子の表面に疎水化処理を施し、下記の表
１に示すシリカ微粒子Ａ〜Ｆを得た。

【００３４】上記シリカ微粒子Ａ〜Ｆについて、それぞ
れの疎水化割合を前述の方法で測定した。その結果を、
シリカ微粒子の中心粒径Ｄ₅₀および粒径が５００ｎｍ以
上の体積分率とともに表１に示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】電子写真用トナーの作製実施例１，３，５、比較例１１，１２，１３上記シリカ微粒子Ａ〜Ｆのうちのいずれかと、アルミナ
微粒子（デグッサ社製のアルミニウムオキサイドＣ）と
を、上記参考例で得られたトナー粒子とともに、表２〜
４に示す割合でヘンシェルミキサーに加え、５分間攪拌
混合して電子写真用トナーを得た。実施例２，４、比較例２〜５，７〜１０上記シリカ微粒子ＡまたはＢのいずれかと、アルミナ微
粒子（デグッサ社製、前出）とを、上記参考例で得られ
たトナー粒子とともに、表２〜３に示す割合でヘンシェ
ルミキサーに加えた。次いで、高抵抗の磁性粉（マグネ
タイト、中心粒径Ｄ₅₀０．２μｍ、電気抵抗３×１０⁸
Ω）をトナー粒子に対して０．２重量％の割合でヘンシ
ェルミキサーに加え、５分間攪拌混合して電子写真用ト
ナーを得た。比較例１，６高抵抗の磁性粉に代えて、低抵抗の磁性粉（マグネタイ
ト、中心粒径Ｄ₅₀０．２μｍ、電気抵抗５×１０⁶Ω）
をトナー粒子に対して０．２重量％の割合で用いたほか
は、実施例２，４、比較例２〜５，７〜１０と同様にし
て電子写真用トナーを得た。トナーの立ち上がり帯電量の測定各実施例および比較例のトナーの立ち上がり帯電量Ａ、
Ｂ_NおよびＢ_Hを、前述の方法に従って測定し、Ａ／Ｂ
_NおよびＢ_H／Ｂ_Nを算出した。

【００３７】その結果を、使用したシリカ微粒子の種
類、磁性粉の種類、シリカ微粒子とアルミナ微粒子との
添加量の総量およびシリカ微粒子とアルミナ微粒子との
比率（重量比）とともに、表２〜４に示す。

【００３８】

【表２】

【００３９】

【表３】

【００４０】

【表４】

【００４１】実機試験上記実施例および比較例で得られたトナーを用いて、静
電式複写機（三田工業（株）製のＤＣ１７５５）にて画
像形成試験を行い、以下の(a) 〜(c) に示す測定および
評価を行った。画像形成試験は、まず、常温常湿（２０
℃，６５％ＲＨ）環境下にて１万枚の画像形成を行い、
続いて高温高湿（３５℃，８５％ＲＨ）環境下にて１万
枚の画像形成を行った。なお、比較例１〜１０および１
２については、高温高湿環境下での画像形成試験を行わ
なかった。 (a) 画像濃度およびかぶり濃度の測定複写画像中の黒べた部の濃度を反射濃度計（東京電色社
製の型番ＴＣ−６Ｄ）を用いて測定し、初期画像濃度
（ＩＤ）と１万枚複写後のかぶり濃度（ＦＤ）とを求め
た。ＩＤは１．２５以上あるのが好ましく、ＦＤは０．
０１以下であるのが好ましい。 (b) 転写効率の測定５，０００枚複写後、トナーリサイクル方式を回収方式
に変更して、さらに１，０００枚複写したときのトナー
の消費量と回収量とから、次式を用いてトナーの転写効
率を求めた。

【００４２】

【数１】

【００４３】(c) 形成画像の評価１万枚複写後、形成画像を目視で確認し、黒べた部にお
けるひげ状の汚れ（前引き）の有無および現像部から飛
散したトナーによる汚れ（トナー飛散）の有無について
評価した。上記(a) 〜(c) の結果について、常温常湿環
境下での試験結果を表５に、高温高湿環境下での試験結
果を表６にそれぞれ示す。

【００４４】

【表５】

【００４５】

【表６】

【００４６】比較例２〜５，７〜１０，１２のトナーに
ついては、常温常湿の環境下において、初期画像濃度
（ＩＤ）が低すぎるまたはかぶり濃度（ＦＤ）が高すぎ
るといった理由から、いずれも５，０００枚複写前に画
像形成を中止した。比較例１および６のトナーは、常温
常湿の環境下において、形成画像中に前引きが生じた。

【００４７】比較例１１，１３のトナーは、常温常湿の
環境下においては、ＩＤ、ＦＤおよび転写効率が良好で
あった。しかしながら、高温高湿の環境下において、形
成画像中に前引きが生じたり、トナー飛散が発生するな
どの問題が生じた。これに対し、実施例１〜５のトナー
は、常温常湿および高温高湿のいずれの環境下において
も、ＩＤ、ＦＤおよび転写効率がいずれも良好であっ
た。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、高温高湿環境下であっ
ても十分な帯電能力を有しており、転写効率が優れてい
ることから、画像かぶりやトナー飛散などが生じること
がない。また、本発明の電子写真用トナーは、電荷制御
剤を使用しないことから、トナーの低コスト化を実現す
ることができる。

【００４９】従って、本発明の電子写真用トナーは、静
電式複写機などの電子写真プロセスを用いた画像形成装
置における現像剤として、とりわけトナーのリサイクル
システムに用いる現像剤として好適に用いられる。

フロントページの続き (72)発明者藤澤亮大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号三田工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリカ微粒子とアルミナ微粒子とでトナー
粒子を表面処理した、電荷制御剤を含有しない電子写真
用トナーであって、(i) 前記シリカ微粒子およびアルミ
ナ微粒子の表面処理量がトナー粒子の０．５〜２．０重
量％で、(ii)前記シリカ微粒子とアルミナ微粒子との重
量比が３：１〜１：３で、かつ(iii) 前記シリカ微粒子
の表面の疎水化割合が７０％以上であることを特徴とす
る電子写真用トナー。
【請求項２】シリカ微粒子とアルミナ微粒子とでトナー
粒子を表面処理した、電荷制御剤を含有しない電子写真
用トナーであって、(i) 前記シリカ微粒子およびアルミ
ナ微粒子の表面処理量がトナー粒子の０．５〜２．０重
量％で、(ii)前記シリカ微粒子とアルミナ微粒子との重
量比が３：１〜１：３で、かつ(iii) 前記シリカ微粒子
の表面の疎水化割合が５０％以上で、中心粒径Ｄ₅₀が２
０〜１００ｎｍであって、さらに粒径５００ｎｍ以上の
体積分率が１〜５％であることを特徴とする電子写真用
トナー。
【請求項３】前記トナー粒子に、電気抵抗が１０⁷〜１
０¹⁰Ωでかつ中心粒径Ｄ₅₀が０．１〜１．０μｍである
磁性粉を外添する請求項１または２記載の電子写真用ト
ナー。