JP3009111B2 - 静電潜像現像用トナー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷法等の
現像プロセスで用いられる静電潜像現像用トナーに関す
る。

従来の技術 電子写真法は、従来から汎く知られており、例えば、
以下のようなステップを経て可視像が形成される。

光導電性絶縁体層上をコロナ放電等により均一に帯
電せしめ、画像露光あるいはレーザー光の走査露光によ
り選択的に光を照射し、照射部の帯電を消散せしめて静
電潜像を形成する。

この潜像をトナーと呼ばれる現像剤により可視化し
て可視像を形成する（現像工程）。

可視像を直接あるいは他の紙などの基体に転写した
（転写工程）後、定着する（定着工程）。

また、ピン電極により選択的に帯電せしめて静電潜像
を形成する方式なども知られている。

いずれの場合においても、現像剤は、現像工程、転写
工程、定着工程の成否に大きな影響を与え、ひいては、
画像特性、装置のランニングコストなどを決定づけるこ
とから、きびしい特性が要求されている。

現像剤は、その構成から見て、トナーとキヤリアから
なる二成分系現像剤と、トナー自体にキャリアとしての
機能を具えた一成分系現像剤とに大別され、現像方式か
ら見てトナーが感光体の潜像担持部に付着される正規現
像方式と、トナーが潜像の非担持面に付着する反転現像
方式とに大別されるが、いずれの場合もトナーの帯電特
性およびその安定な制御が重要な課題となる。

トナー母粒子に対して、非導電性粒子、導電性粒子、
荷電制御剤、顔料等を静電吸着することにより帯電量等
のトナー特性を調整したり改善することについては、従
来から報告されているが、いずれも一長一短があった
り、本発明とは解決課題および技術的思想を異にするも
のである。

特開昭61−15154号公報：トナー当たり0.05〜５重量％
の量で平均粒径が0.1〜１μｍの炭化ケイ素をトナー表
面に外添して非晶質シリコン感光体用トナーとすること
により、感光体表面を適度に研磨する。

特開昭61−217066号公報：緑色系の着色剤を含む緑色ト
ナー中に炭化ケイ素微粉末を含有せしめることにより、
色特性を損なうことなく適度の導電性をトナーに付与す
る。

特開平１−112255号公報、同１−113761号公報、同１−
113762号公報、同１−113764号公報：トナー粒子の表面
に、アクリル系重合体等の有機微粒子およびシリカ等の
無機微粒子を混合、付着させ、帯電性、定着性などを改
善する。

特開昭58−68048号公報：トナー粒子の表面に導電性有
機微粉末を付着させ、さらにこの表面に無機微粉末を付
着させて、トナーの高抵抗化を図るとともに流動性、耐
ブロッキング特性を改善する。

特公昭59−826号公報：トナー粒子の表面に特定のカー
ボンブラックを付着させて、高い画像濃度が得られる導
電性トナーを得る。

特開昭56−81853号公報：トナー粒子の表面に、シリコ
ン樹脂、フッ素樹脂などの流動性樹脂微粒子を溶融・付
着させ、流動性を改善する。

特開昭57−129444号公報：磁性トナー粒子の表面に、高
速流動化撹拌法によってカーボンブラック等の導電性微
粒子を付着させ、絶縁性磁気ロール現像方式によっても
カブリの少ない磁性トナーを得る。

特開昭62−246073号公報：融点が45〜135℃の結晶性ポ
リマーを含むトナー粒子の表面に、磁性体、荷電制御剤
等のトナー成分としての微粒子を付着させ、これに機械
的な衝撃力を与えてトナー粒子の表面に微粒子を打ち込
んで保持させることにより、オフセット性などの定着特
性を改善する。

特開昭62−246074号公報：圧力定着用トナー粒子の表面
に、特定の粒径範囲を有する磁性体、荷電制御剤等のト
ナー成分としての微粒子を付着させ、これに機械的な衝
撃力を与えてトナー粒子の表面に微粒子を打ち込んで保
持させることにより、トナーの圧力定着性を改善する。

特開昭62−246075号公報：磁性トナー粒子に導電性微粒
子を付着させ、これに機械的な衝撃力を与えることによ
って、トナー粒子の表面層に導電性粒子を打ち込んで保
持させる。この結果、誘電現像方式に適した導電性磁性
トナーが得られる。

発明が解決しようとする課題 本発明は、トナーに過剰な電荷が蓄積されることを防
止し、連続プリント時でも安定して高濃度の画像が得ら
れるトナーを提供するものである。

発明の構成 本発明の静電潜像現像用トナーは、 バインダー樹脂を含むトナー母粒子の表面に、 （Ａ）有機または無機の非導電性微粒子、および （Ｂ）炭化ケイ素微粒子 を重量比（Ａ）／（Ｂ）＝1.6〜５の範囲で固着したこ
とを特徴とする。

以下、本発明についてさらに詳細に説明する。

本発明では、バインダー樹脂を含むトナー母粒子の表
面に、（Ａ）有機または無機の非導電性微粒子と（Ｂ）
炭化ケイ素微粒子の双方が固着される。

帯電性の（Ａ）有機または無機の非導電性微粒子と導
電性の（Ｂ）炭化ケイ素微粒子とを組み合わせてトナー
母粒子表面に固着させることにより、適度の帯電性をト
ナーに付与することができる。しかも、導電性の（Ｂ）
炭化ケイ素微粒子が固着されたトナー表面に安定に存在
することにより、トナー粒子表面と内部に一種の導電路
が形成され、トナーの不用なチャージアップが防止され
るため、長期にわたって帯電特性が安定し、画像濃度が
安定したトナーとなる。また、静電的凝集力が緩和され
るため、スリーブ付着およびドラム付着が防止される。
これらの結果、高い画像濃度が安定して得られ、しか
も、飛散が少ないトナーが得られる。

（Ａ）有機または無機の非導電性微粒子は、トナーの帯
電性を制御するものであり、トナーに要求される特性に
よって、正帯電性または負帯電性のものが用いられる。
有機系の（Ａ）非導電性微粒子としては、粒径が0.2μ
ｍ以下の球形樹脂ビーズが好適であり、具体的には、ポ
リスチレン、スチレン系共重合物、ポリメチルメタクリ
レート等のアクリル樹脂、各種アクリル共重合物、ナイ
ロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂およ
びこれらの架橋物などを用いることができる。帯電レベ
ルおよび極性については、素材、重合触媒、表面処理等
により希望するレベルの極性、帯電を得ることできる。

また、無機系の（Ａ）非導電性粒子としては、平均粒
径が0.2μｍ以下のものが好適であり、具体的には二酸
化ケイ素、二酸化チタン等の負帯電性の微粒子やアルミ
ナ等の正帯電性の微粒子が用いられる。

（Ｂ）炭化ケイ素微粒子としては、粒径の小さいものが
好ましく、平均粒径が0.01〜0.08μｍのものが好適であ
り、特にプラズマCVD法で製造されたものが好ましい。
この炭化ケイ素微粒子は、凝集性が小さく分散性が良好
であり、帯電性の制御およびスリーブ付着、ドラム付着
の防止、飛散の防止に効果的に作用する。このような炭
化ケイ素微粒子としては、例えば、住友セメント株式会
社から販売されている高純度SiC超微粉末があり、このS
iCは、粒径がサブミクロンと超微細で粒度分布がシャー
プである、粒子形状がほぼ球形であるなどの特徴を有す
る。

（Ａ），（Ｂ）両微粒子は、その合計量として、トナ
ー母粒子に対して0.5〜4.0重量％、好ましくは1.0〜3.5
重量％の量で固着される。この固着量が0.5重量％未満
の場合には、母粒子表面に対する添加粒子の被覆率が小
さく、添加効果が不十分である。一方、４重量％を超え
ると、母粒子表面に対して過剰添加となり、未固定粒子
が発生しやすくなる。

また、（Ａ），（Ｂ）両微粒子の固着割合は、（Ａ）
有機または無機の非導電性微粒子の帯電性や（Ｂ）炭化
ケイ素微粒子の導電性にもよるが、重量比で（Ａ）／
（Ｂ）＝1.6〜5.0の範囲が好ましく、より好ましくは2.
4〜3.2である。

本発明では、（Ａ），（Ｂ）両微粒子をトナー母粒子
の表面に固着させることが必要であり、単にトナー母粒
子とこれら微粒子とを粉体混合しただけでは、所期の効
果が得られず、安定して高い画像濃度を得、スリーブな
ドラムへのトナー付着、トナーの機内飛散を防止するこ
とができない。

トナー母粒子表面へのこれら微粒子の固着は、例え
ば、トナー母粒子、（Ａ）非導電性微粒子および（Ｂ）
炭化ケイ素微粒子を同時に均一混合し、トナー母粒子の
表面にこれら微粒子を静電気的に付着させた後、機械的
な衝撃力を与えこれら微粒子をトナー母粒子中に打ち込
むようにして固定することにより行なわれる。これら微
粒子は、トナー母粒子中に完全に埋設されるのではな
く、その一部をトナー母粒子から突き出すようにして固
定される。その他、「従来の技術」の項に示した各公報
に記載の方法によっても、微粒子をトナー母粒子の表面
に固着させることができる。

また、先ずトナー母粒子に（Ａ）非導電性微粒子を混
合、固着させた後、（Ｂ）炭化ケイ素微粒子を固着して
もよく、この逆に、（Ｂ）炭化ケイ素微粒子を固着した
のち（Ａ）非導電性微粒子を固着してもよい。好ましく
は、両微粒子の同時固着か、（Ａ）非導電性微粒子固着
後の（Ｂ）炭化ケイ素微粒子の固着である。

本発明のトナー母粒子としては、一般の非磁性トナー
粒子と同様の構成のものが用いられ、例えば、バインダ
ー樹脂、着色剤、荷電制御剤、オフセット防止剤などを
配合することができる。また、本発明のトナー母粒子と
して、磁性体を添加した磁性粒子を用いることもでき
る。

バインダー樹脂としては、スチレン・アクリル共重合
物等のポリスチレン系樹脂に代表されるビニル系樹脂、
ポリエステル系樹脂などが用いられる。

ポリスチレン系樹脂としては、スチレン、α−メチル
スチレン、α−クロルスチレン等のスチレン系モノマー
の単独重合体；これらスチレン系モノマーの共重合体；
スチレン系モノマーと共重合可能な他のモノマーとの共
重合体が挙げられる。共重合可能な他のモノマーとして
は、プロピレン、ブタジエン、塩化ビニル、酢酸ビニ
ル、マレイン酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸２−エチルヘキ
シル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタ
クリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル
酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸フェニルなどのア
クリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルなどが例
示される。

ポリエステル樹脂は、アルコール成分とカルボン酸成
分との縮重合ないし共縮重合によって得られ、用いられ
る各成分の具体例としては、以下のものが挙げられる。

２価または３価以上のアルコール成分としては、以下
のものが例示される。

１） ジオール類；エチレングリコール、ジエチレング
リコール、トリエチレングリコール、1,2−プロピレン
グリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタン
ジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオ
ール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオー
ル、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレン
グリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレン
グリコール、ポリテトラメチレングリコールなど。

２） ビスフェノール類；ビスフェノールＡ、水素添加
ビスフェノールＡ、ポリオキシエチレン化ビスフェノー
ルＡ、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールＡ等のエ
ーテル化ビスフェノール類など。

３） ３価以上のアルコール類；ソルビトール、1,2,3,
6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリ
スリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリ
スリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタ
ントリオール、グリセロール、ジグリセロール、２−メ
チルプロパントリオール、２−メチル−1,2,4−ブタン
トリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプ
ロパン、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼンなど。

２価または３価以上のカルボン酸類としては、２価ま
たは３価カルボン酸、この酸無水物またはこの低級アル
キルエステルが用いられ、カルボン酸として以下のもの
が例示される。

４） ２価カルボン酸；マレイン酸、フマール酸、シト
ラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソ
フタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン
酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン
酸、マロン酸、あるいはｎ−ブチルコハク酸、ｎ−ブテ
ニルコハク酸、イソブチルコハク酸、イソブテニルコハ
ク酸、ｎ−オクチルコハク酸、ｎ−オクテニルコハク
酸、ｎ−ドデシルコハク酸、ｎ−ドデセニルコハク酸、
イソドデシルコハク酸、イソドデセニルコハク酸等のア
ルキルまたはアルケニルコハク酸など。

５） ３価以上のカルボン酸;1,2,4−ベンゼントリカル
ボン酸（トリメリット酸）、1,2,5−ベンゼントリカル
ボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナ
フタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン
酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキ
シル−２−メチル−２−メチレンカルボキシプロパン、
1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、テトラ（メチ
レンカルボキシル）メタン、1,2,7,8−オクタンテトラ
カルボン酸、ピロメリット酸、エンポール三量体酸な
ど。

着色剤としてはカーボンブラックをはじめ各種の顔
料、染料が；荷電制御剤としては第４級アンモニウム化
合物、ニグロシン、ニグロシン塩基、クリスタルバイオ
レット、1,2型クロム合金錯塩染料等が；オフセット防
止剤、定着向上助剤としては低分子量ポリプロピレン、
低分子ポリエチレンあるいはその変性物等のオレフィン
ワックスなどが使用できる。

本発明のトナー母粒子は、常法により、例えば２軸押
出機、ニーダ等で各成分を溶融混練後、ジェットミル等
で粉砕し、分級することにより得られる。トナー母粒子
の平均粒径は、５〜12μｍ程度が好適である。

本発明のトナーは、一成分系現像剤として、また、キ
ャリアと混合して二成分系現像剤として用いることがで
きるが、特に、非磁性の一成分系または二成分系現像剤
として用いることが好ましい。

発明の効果 本発明のトナーによれば、トナー母粒子の表面に、
（Ａ）有機または無機の非導電性微粒子および（Ｂ）炭
化ケイ素微粒子を固着させることにより、多数枚プリン
ト後も安定して高い画像濃度が得られ、しかも、スリー
ブ、ドラムへのトナー付着、トナーの機内飛散を防止す
ることができる。

実 施 例 実施例１ スチレン／アクリル酸ｎ−ブチル重合体（共重合比80
/20） 87重量部 カーボンブラック（リーガル400R,キャボット社製） ８重量部 ポリプロピレンワックス（ビスコール550P,三洋化成
工業（株）製） ４重量部 荷電制御剤（TRH,保土谷化学（株）製） １重量部 上記混合物を混練後、ジェットミルで粉砕し、分級し
て平均粒径８μｍのトナー母粒子を得た。

このトナー母粒子に、以下の微粒子をヘンシェルミキ
サーで十分混合してトナー母粒子の表面に均一に静電付
着させた。

SiO₂（粒径0.02μｍ） ２重量％ SiC（粒径0.02μｍ）（商品名Ｔ−１、住友セメント
（株）製） １重量％ ついで表面処理装置（ハイブリタイザー、奈良機械製
作所製）を用い、機械的衝撃力によりトナー母粒子の表
層にこれら微粒子を固着させ、実施例１のトナーを得
た。

実施例２ 実施例１と同じトナー母粒子の表面に、同様にして実
施例１と同じSiO₂微粒子を２重量％固定化した。次に、
このSiO₂固定トナー母粒子と実施例１と同じSiC0.8重量
部とを同様に混合した後、固定化した。

比較例１ 実施例１と同じ母粒子の表面に、以下の微粒子を同様
にして固定し、比較例１のトナーを得た。

SiO₂（粒径0.02μｍ） ２重量％ ポリスチレン系ビーズ（粒径0.05μｍ） 0.6重量％ なお、ポリスチレン系ビーズはSiO₂と逆極性の帯電性
を有し、これによりトナーの帯電量が実施例１と同様に
なるように調整した。

比較例２ 実施例１の母粒子に、実施例１と同じSiO₂微粒子２重
量％を固定化したのち、逆チャージ粒子として比較例１
と同じポリスチレン系ビーズを0.4重量％外添、混合し
て実施例１と同帯電量のトナーを得た。

次に、平均粒径60μｍのフェライトキャリア100重量
部に対して、上記の実施例または比較例のトナーを４重
量部添加して二成分系現像剤とし、京セラ（株）製Ｆ−
800レーザビームプリンタを用いて、プリントを繰り返
した後の画像濃度をマクベス濃度計で測定し、その結果
を第１図に示した。また、併せてトナーのスリーブ、ド
ラムへの付着、機内飛散を目視で観察した。

第１図に示されたように、実施例1,2のトナーでは、
多数枚プリント後も画像濃度の変動が少なく、トナーの
スリーブ付着、ドラム付着もなかった。また、トナーの
飛散もなかった。

比較例１は、初期より緩やかな濃度ダウンがあり、画
像濃度が低いところで安定した。また、トナーのドラム
付着が発生した。

比較例２は、初期より急激に画像濃度が低下し、ドラ
ム付着も発生した。

実施例３ 実施例１においてSiO₂に代えてポリスチレン系ビーズ
（粒径0.05μｍ）を混合、固着させる以外は、実施例１
と同様にしてトナーを製造した。

このトナーについて上記と同様に評価したところ、同
様に画像濃度が安定しており、トナーのスリーブ付着、
ドラム付着、飛散もなかった。

【図面の簡単な説明】 第１図は、多数枚プリント時における画像濃度の変化を
示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−179748（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−121863（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−2063（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−93658（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−43747（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−77960（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 9/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バインダー樹脂を含むトナー母粒子の表面
   に、 （Ａ）有機または無機の非導電性微粒子、および （Ｂ）炭化ケイ素微粒子 を、該トナー母粒子に対して重量比で（Ａ）／（Ｂ）＝
   1.6〜５の範囲で固着したことを特徴とする静電潜像現
   像用トナー。