JPH05158283A

JPH05158283A - 静電荷像現像用白色トナー

Info

Publication number: JPH05158283A
Application number: JP3324312A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Izumi; 一郎出水
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1991-12-09
Filing date: 1991-12-09
Publication date: 1993-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】帯電レベルが安定し、白色トナーのカブリ、
トナーの飛散、キャリアのスペント化を生じない白色ト
ナーを提供する。【構成】少なくとも熱可塑性樹脂と二酸化チタンを含
有する白色トナーにおいて、機械的剪断力により溶融す
ることによって表面改質された静電荷像現像用白色トナ
ー。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は静電荷像現像用トナー、
特に白色トナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真の複写画像は一般に黒色である
が、最近は、種々の色彩の複写画像（カラー画像）を得
ることも可能である。カラー画像のうち、白色画像は白
色トナーから黒等の着色料の上に形成され、黒色画像と
は異なる視覚的美しさがある。白色トナーは二酸化チタ
ンに代表される白色顔料、結着樹脂、その他の添加剤か
らなり、白色トナーから複写画像を形成する場合、特に
隠蔽特性が要求される。隠蔽特性とはトナーを紙等に定
着させたとき、紙等の素地を見えなくする能力である。
黒色画像の場合はこの隠蔽特性がそれほど十分でなくて
も、画像から気になるほどの不鮮明感を感じないが、白
色画像の場合、隠蔽特性が黒色画像と同程度の場合で
も、画像に不鮮明感を感じる。従来の白色トナーは、隠
蔽特性が不十分であり、不鮮明感を覚えない鮮明な白色
画像を得ることができない。

【０００３】隠蔽特性を良くするため、白色顔料である
二酸化チタンの量を多くすればよいわけであるが、白色
トナーにおいては含有させる顔料の量を黒色トナーに比
べてかなり増やさなければならない。しかし二酸化チタ
ンは荷電レベルが低いので、二酸化チタンの添加量を増
やすと荷電性が低下する。また、そのように多量の二酸
化チタンを含有させると、トナー表面に二酸化チタンが
露出する量が多くなり、初期の帯電レベルがさらに低下
し、さらには二酸化チタンが遊離することにより、キャ
リアへのスペント、帯電性の低下、トナー飛散、地肌カ
ブリ等が悪化する傾向にあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は帯電レベルが
安定し、白色トナーの地肌カブリ、トナーの飛散、キャ
リアへのスペント化を生じない白色トナーを提供するこ
とを目的とする。上記目的は、白色トナー粒子の表面改
質を行うことによって達成される。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は少なくとも、熱
可塑性樹脂と二酸化チタンを含有する白色トナーにおい
て、機械的剪断力により溶融することによって表面改質
された静電荷像現像用白色トナーに関する。

【０００６】トナーを構成する樹脂としては通常トナー
において結着剤として汎用されるものであれば特に限定
されるものではなく、例えば、ポリスチレン系樹脂、ポ
リ（メタ）アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポ
リアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエーテ
ル系樹脂、ポリスルフォン系樹脂、ポリエステル系樹
脂、エポキシ樹脂などのような熱可塑性樹脂、あるいは
尿素樹脂、ウレタン樹脂、ウレア樹脂、エポキシ樹脂な
どのような熱硬化性樹脂ならびにこれらの共重合体、ブ
ロック重合体、グラフト重合体、およびポリマーブレン
ドなどが好適に用いられる。尚、本発明のトナーに用い
られる結着樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂におけ
るような完全なポリマーの状態にあるもののみならず、
熱硬化性樹脂におけるように、オリゴマーないしはプレ
ポリマー、架橋剤などを含んだものも使用可能である。

【０００７】結着樹脂は１００〜１５０℃、好ましくは
１００〜１３０℃の軟化温度を有するものを使用する。
軟化温度が上記範囲外であるとオフセット、定着不良の
問題が生じる。特に、軟化温度が１００℃より低いとト
ナーの保存中、あるいは現像装置内での撹拌中に表面が
溶解してトナーが凝集してしまう可能性がある。

【０００８】さらに結着樹脂としては、ガラス転移温度
が５５℃〜８０℃であるものを使用する。ガラス転移温
度がその範囲外のものを使用すると、トナーの保存中、
あるいは現像装置内での撹拌中に凝集する問題が生じ
る。

【０００９】本発明の白色トナーに使用する白色顔料と
しては、二酸化チタンの他に亜鉛華、アンチモン白、硫
化亜鉛などが挙げられ、これらを二酸化チタンと組み合
わせて使用しても良い。特に二酸化チタンが好ましい。
二酸化チタンとしては、硫酸法、塩酸法、気相法等いず
れの方法により製造されたものでも良く、結晶形はアナ
ターゼ型、ルチル型、あるいはブルカイト型いずれの結
晶形のものでも使用可能である。白色顔料としては、粒
径が０.０５μｍ〜０.５μｍ、好ましくは０.１μｍ〜
０.４μｍのものを使用する。粒径が０.０５μｍより小
さいものを使用すると十分な隠蔽力が得られない。また
０.５μｍより大きいものを使用すると、結着樹脂との
結着性に劣るため、トナー飛散およびそれに伴うトナー
かぶりが発生する。

【００１０】本発明の白色トナーは、結着樹脂と上記白
色顔料とを共に溶融混練して調整してもよいし、結着樹
脂よりなる樹脂粒子（母粒子）表面上へ白色顔料の微粒
子をファンデルワールス力や静電力にて付着させたもの
等であっても良い。

【００１１】白色原料を結着樹脂と溶融昆練して用いる
場合、白色顔料の添加量は結着樹脂１００重量部に対し
て１５〜６０重量部、好ましくは２０〜５０重量部であ
る。白色顔料が６０重量部を越えると、顔料と結着樹脂
との結着性、分散性が悪くなり、後の工程で表面改質を
施しても耐湿性劣化、トナー飛散、カブリ、定着性等に
悪影響を及ぼす。また、白色顔料が１５重量部未満であ
ると十分な隠蔽性が得られない。

【００１２】本発明は以上のようにして得られる、少な
くとも熱可塑性樹脂と白色顔料を含有する白色トナーに
対して、機械的剪断力による表面改質を行う。かかる処
理によって芯粒子の上に露出している二酸化チタンが樹
脂で被覆され、それにより表面反射率が向上し、隠蔽力
がさらに得られ、帯電性を向上させることのできる白色
トナーを得ることができる。

【００１３】表面改質は、トナー表面の温度のみを上昇
させ、試料に短時間の間に大きな衝撃力を繰り返し与
え、その機械的剪断力を用いる方法が好適に用いられ
る。表面改質により、表面露出白色顔料がトナー表面の
部分的な融解や変形等で顔料の全部あるいは一部が結着
樹脂で被覆される。そのために、表面露出白色顔料の弊
害が抑制されるものと考えられている。

【００１４】この機械的剪断力を生じさせる方法とし
て、例えば高速気流中衝撃法は、図１に示すようなハイ
ブリダイザーを用いて行うことができる。投入口（１）
から供給された試料は、５０００から１６０００ｒｐｍ
で回転する回転羽根（２）によって衝撃力を受ける。さ
らに、羽根の回転による気流により、試料粉体は装置中
央から遠心方向に分散される。周囲に拡散された粉体
は、循環パイプ（３）を通って再び装置中央に戻され
る。これによって試料は短時間に大きな衝撃力を繰り返
し受けることになる。この機械的衝撃力から局部的に温
度が上昇するため、トナー粒子の表面のみを溶融させ
て、熱的に表面が球状化されると同時に表面露出白色顔
料が樹脂で被覆される。このため、図２に示すようにな
表面上へ露出した、あるいは遊離した、またはファンデ
ルワールス力や静電力によってトナー芯粒子表面へ付着
させた白色顔料の微粒子（４）を融着固定することがで
きる。このとき、衝撃により表面の温度のみ上昇するこ
とから、芯粒子自体の形状を変えることなく表面改質を
行うことができる。

【００１５】さらに本発明の白色トナーは、芯粒子表面
を溶融させるのみならず、熱可塑性樹脂微粒子をファン
デルワールス力および静電力の作用によって付着させ、
その後機械的剪断力による表面改質を行いこの樹脂粒子
を溶融させ、図３に示すようなトナー表面に成膜化した
外殻樹脂層（５）を設けても良い。この外殻樹脂層によ
って、表面に露出している白色顔料微粒子（４）が被覆
されるばかりでなく、白色トナーの表面反射率が向上
し、隠蔽力が更に得られ、帯電性も向上させることがで
きるようになる。

【００１６】本発明の機械的剪断力を生じる表面改質装
置としては、高速気流中衝撃法を応用したハイブリダイ
ゼーションシステム（奈良機械製作所社製）、コスモス
システム（川崎重工業社製）、乾式メカノケミカル法を
応用した、メカノフュージョンシステム（ホソカワミク
ロン社製）、メカノミル（岡田精工社製）、熱気流中改
質法を応用したサフュージングシステム（日本ニューマ
チック社製）、湿式コーティング法を応用したディスパ
ーコート（日清製粉社製）、コートマイザー（フロイン
ト産業社製）等が好適に用いられる。しかしながら勿論
このような装置に限定されるものではない。

【００１７】本発明の外殻樹脂層形成に用いる樹脂とし
ては、乳化重合法、ソープフリー乳化重合法、非水分散
重合法等の湿式重合法、気相法等により造粒したスチレ
ン系樹脂、（メタ）アクリル系樹脂、ベンゾグアナミン
樹脂、メラミン樹脂、テフロン樹脂、シリコン樹脂、ポ
リエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等の各種熱可塑性
樹脂粒子が単独であるいは二種以上組み合わせて用いら
れる。

【００１８】表面改質用熱可塑性樹脂粒子の軟化温度Ｔ
ｍは１００〜２００℃、好ましくは１１０〜１８０℃で
ある。トナー表面を構成するこの熱可塑性樹脂の軟化温
度が１００℃より低いと、オフセットが生じやすく、定
着性に問題が生じる。また機械的剪断力によって表面改
質を行うため、Ｔｍはなるべく低いほうが好ましく、２
００℃を越えると表面改質用熱可塑性樹脂粒子の溶解が
難しくなり、表面改質が良好に行われなくなる。

【００１９】表面改質用熱可塑性樹脂粒子の粒子径は、
０.１μｍ〜３μｍ、好ましくは０.２μｍ〜０.７μｍ
である。粒子径が３μｍを越えるとファンデルワールス
力および静電引力による芯粒子表面への付着が難しく、
さらに被覆成膜化することが困難となる。０.１μｍ未
満の熱可塑性樹脂粒子は製造が難しい。

【００２０】表面改質に用いる熱可塑性樹脂粒子の添加
量は、芯粒子である白色トナー１００重量部に対して５
〜５０重量部、好ましくは１０〜３０重量部である。熱
可塑性樹脂粒子の添加量が５重量部未満の場合には芯粒
子を完全に被覆する外殻層を形成することが困難にな
り、また、５０重量部を越えると、トナー芯粒子上へ均
一な外殻層を形成することが困難となる。

【００２１】この樹脂層には、さらに荷電制御剤および
／または白色顔料を含有させてもよい。この場合には、
上記樹脂粒子と共に荷電制御剤および／または二酸化チ
タンの粒子をファンデルワールス力、静電力でトナー芯
粒子表面に付着させたものを表面改質に供すれば良い。

【００２２】本発明の白色トナーには、さらに荷電制御
剤を添加させてもよい。荷電制御剤としては、摩擦帯電
により正または負の荷電を与え得るもので、白色を損な
わず、隠蔽力を害しないようにその種類、使用量等を選
択調整しなくてはならない。荷電制御剤は、外殻樹脂被
膜層中へ含有させても、外殻被覆層表面、トナー表面へ
ファンデルワールス力や静電力によって付着させても、
表面に付着させた荷電制御剤を表面改質によってさらに
固定化してもよい。

【００２３】本発明の白色トナーに好適に用いられる正
荷電制御剤としては、例えば第４級アンモニウム塩Ｐ−
５１、ポリアミン化合物Ｐ−５２（オリエント化学工業
社製）、イミダゾール化合物等が挙げられる。また負荷
電制御剤としては、例えばクロム錯塩Ｅ−８１，８２
（オリエント化学工業社製）、亜鉛錯塩Ｅ−８４（オリ
エント化学工業社製）等が挙げられる。

【００２４】荷電制御剤の添加量はトナーの種類、トナ
ーの添加剤、結着樹脂の種類等により、また、トナーの
現像方式（２成分あるいは１成分）等により適宜選択す
べきものであるが、粉砕法により製造するトナーの芯粒
子に含有させる場合には、トナー構成樹脂１００重量部
に対し０.１〜２０重量部、好ましくは１〜１０重量部
である。０.１重量部より少ないと所望の帯電量が得ら
れず、２０重量部より多いと帯電量が不安定となり定着
性も低下する。

【００２５】一方、荷電制御剤をトナー表面に付着固定
化させて使用する場合には、トナー粒子１０重量部に対
して０.００１〜１０重量部、好ましくは、０.０５〜２
重量部、更に好ましくは、０.１〜１重量部用いる。０.
００１重量部より少ないとトナー粒子表層部に存在する
荷電制御剤の量が少ないため帯電量が不足し、１０重量
部より多い場合、トナー表面への荷電制御剤の付着が不
均一となり、使用時にトナー表面からの荷電制御剤の遊
離が問題となる。

【００２６】本発明のトナーには、定着性向上のため、
オフセット防止剤を併用してもよい。オフセット防止剤
としては、各種ワックス、とくに低分子量ポリプロピレ
ン、ポリエチレン、あるいは酸化型のポリプロピレン、
ポリエチレン等のポリオレフィン系ワックスが好適に用
いられる。さらにこれらワックスとしては、数平均分子
量（Ｍｎ）が１０００〜２００００、軟化点（Ｔｍ）が
８０〜１５０℃のものが好ましい。数平均分子量が１０
００以下、あるいは軟化点が８０℃以下であると、トナ
ー中の結着樹脂と均一な分散ができずに、トナー表面に
ワックスのみが溶出して、トナーの貯蔵あるいは現像時
に好ましくない結果をもたらすばかりでなく、フィルミ
ング等の感光体汚染を引き起こすことがある。また、数
平均分子量が２００００を越える、あるいは軟化点が１
５０℃を越えると結着樹脂との相溶性が悪くなるばかり
でなく、耐高温オフセット性等のワックスを含有させる
効果が得られない。また相溶性の面から、極性基を有す
る結着樹脂と共に用いる場合には、極性を有するワック
スが望ましい。

【００２７】本発明の白色トナーには、流動性の向上の
ために、シリカ、酸化アルミニウム、二酸化チタン、フ
ッ化マグネシウム等の流動化剤を単独あるいは組み合わ
せて添加しても良く、適当なキャリアと配合して２成分
系現像剤として複写機に適応される。以下本発明を実施
例を用いてさらに詳細に説明する。

【００２８】

【実施例】以下の処方で白色トナーを製造した。実施例１成分重量部・スチレン−アクリル系樹脂１００（Ｔｍ＝１１８℃、Ｔｇ＝６８℃）・酸化チタン（石原産業社製：ＣＲ−５０）４０・スチレン−ジメチルアミノ−エチルアクリレート共重合樹脂１０（６０：４０，Ｔｇ＝５６℃、アミン価＝１７４）

【００２９】上記材料をヘンシェルミキサーで十分に混
合した後、２軸押し出し機で混練後冷却した。混練物を
粗粉砕し、その後ジェット粉砕機で粉砕し、風力分級に
より、５〜２５μｍ（平均粒径１３.１μｍ）の粒径の
ものを得た。次にハイブリダイゼーションシステムＮＨ
Ｓ−１型（奈良機械製作所社製）を用い、７０００ｒｐ
ｍで３分間処理を行い、トナー表面の球形化処理を行っ
た。その後にアエロジェルＲ９７２（疎水性シリカ：日
本アエロジル社製）を０.２重量部混合し、トナー１と
した。

【００３０】実施例２ハイブリダイゼーションシステムＮＨＳ−１型（奈良機
械製作所社製）による表面改質時に、帯電制御剤である
ボントロンＰ−５１（オリエント化学社製）１重量部を
添加する以外は実施例１と同様にしてトナー２を製造し
た。

【００３１】実施例３成分重量部・スチレン−アクリル系樹脂１００（Ｔｍ＝１１０℃，Ｔｇ＝６５℃）・酸化チタン（チタン工業社製：ＫＲ３１０）３０・低分子量ポリプロピレン（三洋化成社製品：ビスコール５５０Ｐ）５

【００３２】上記材料をトナー１と同様にして５〜２５
μｍ（平均粒径１２.５μｍ）の粒径のものを得た。こ
こで得られた微粉末１００重量部に対し、ポリメチルメ
タクリレート樹脂粒子（平均粒径０.４μｍ、Ｔｇ＝８
３℃、Ｔｍ＝１７０℃）１０重量部をヘンシェルミキサ
ーに入れ、１５００ｒｐｍで２分間混合撹拌し、微粉末
の表面に熱可塑性樹脂粒子をファンデルワールス力、お
よび静電的に付着させた。次に、ハイブリダイゼーショ
ンシステムＮＨＳ−１型（奈良機械製作所社製）を用
い、６０００ｒｐｍで３分間、固定化処理を行った。こ
こで得たトナー１００重量部に対し、疎水性シリカＲ−
９７４（日本アエロジル社製）０.２重量部をヘンシェ
ルミキサーに入れ、１５００ｒｐｍの回転数で１分間混
合撹拌し、トナー３を得た。

【００３３】実施例４トナー３において、メチルメタクリレート樹脂粒子の１
０重量部の代わりに帯電制御剤、ボントロンＰ−５１
（オリエント化学社製）２重量部とメチルメタクリレー
ト樹脂粒子１０重量部とする以外はトナー３と全く同様
にしてトナー４を得た。

【００３４】比較例１トナー１においてハイブリダイゼーションシステムによ
る表面処理を行う前の平均粒径１３.１μｍの微粉末を
トナー５とした。

【００３５】キャリアの製造例トナーを後述する評価に供するため、以下の如くバイン
ダー型キャリアを製造した。成分重量部・ポリエステル樹脂（花王社製：ＮＥ−１１１０）１００・無機磁性粉（戸田工業社製：ＥＰＴ−１０００）５００・カーボンブラック（三菱化成社製：ＭＡ＃８）２

【００３６】上記材料をヘンシェルミキサーにより十分
混合し、粉砕し、次いでシリンダ部１８０℃、シリンダ
ヘッド部１７０℃に設定した押し出し混練機を用いて溶
融混練した。混練物を冷却、粗粉砕後、ジェットミルで
微粉砕し、さらに風力分級機を用いて分級し、平均粒径
５５μｍの磁性キャリアを得た。

【００３７】評価粒径測定トナーおよびキャリアの粒径測定は、以下のように行っ
た。（１）トナー粒径トナー平均粒径の測定は、コールターカウンタＴＡ−Ｉ
Ｉ型（コールターカウンタ社製）を用い、１００μｍの
アパチャーチューブで粒径別相対重量分布を測定するこ
とにより求めた。

【００３８】（２）キャリア粒径キャリア粒径は、マイクロトラックモデル７９９５−
１０ＳＲＡ（日機装社製）を用い測定し、その平均粒
径を求めた。

【００３９】諸物性に対する評価の方法帯電量（Ｑ／Ｍ）得られたトナー２ｇと上記したキャリア２８ｇとを５０
ｃｃのポリ瓶に入れ、回転架台にのせて１２００ｒｐｍ
で回転させ、１０分間撹拌後の帯電量を測定した。また
３５℃、相対湿度８５％下に２４時間曝した後の帯電量
を測定し、耐湿性も調べた。

【００４０】画出し評価各実施例で得られたトナーおよび上記キャリアをトナー
／キャリア＝８／９２の割合で混合し、２成分系現像剤
を調製した。この現像剤を用い、実施例１〜４、比較例
１に対し、ＥＰ−４７０Ｚ（ミノルタカメラ社製）を用
いて表１に示す各種画像評価を行った。

【００４１】（１）地肌カブリ前記した通り各種トナーおよびキャリアの組み合せにお
いて、上記複写機を用いて画出しを行った。画像上のカ
ブリについては、黒地画像上のトナーカブリを評価し、
ランク付けを行った。△ランク以上で実用上使用可能で
あるが、○以上が望ましい。

【００４２】（２）隠蔽力黒紙（反射率８％以下）の上にトナーを定着したときの
視感反射率により評価した。白色トナーによる隠蔽力は
視感反射率１５％未満を×、１５〜２５％を△、２５％
以上を○とした。△で実用上使用可能であるが、○以上
が望ましい。

【００４３】耐刷性テストＢ／Ｗ比６％のチャートを用い１万枚の耐刷テストを行
い、帯電量、地肌カブリおよび隠蔽力の評価を行った。
結果を表１に示した。表１中○は実用上使用可能領域で
あり、×は実用上問題となる領域であることを意味す
る。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【発明の効果】白色顔料を多く含む白色トナーに表面改
質を行うことによって、トナーの帯電性の低下、トナー
飛散、地肌カブリを改善した、隠蔽力の高い白色トナー
を提供する。またこのトナー表面に樹脂層を設けること
によってさらに表面反射率、帯電性、隠蔽力を向上さ
せ、鮮明な白色画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】トナーの表面改質装置の一例の概略構成図を
示す。

【図２】本発明トナーの概略構成例を示す図である。

【図３】本発明トナーの概略構成例を示す図である。

【符号の説明】

１；投入口、２；回転羽根、３；循環パイプ、４；白色
顔料微粒子、５；外殻樹脂層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも熱可塑性樹脂と二酸化チタン
を含有する白色トナーにおいて、機械的剪断力により溶
融することによって表面改質された静電荷像現像用白色
トナー。
【請求項２】少なくとも熱可塑性樹脂と二酸化チタン
を含有する白色トナーにおいて、機械的剪断力により溶
融し、成膜化した外殻層を有する静電荷像現像用白色ト
ナー。