JPH05297625A - 粉体トナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】少なくともバインダー樹脂と導電性着色剤と疎
水性シリカ微粒子とからなる平均粒径が８μｍ以下の粉
体トナーにおいて、導電性着色剤の一次粒子の平均粒径
が４０乃至６０ｎｍで、且つ、疎水性シリカ微粒子の一
次粒子の平均粒径が１３ｎｍ以下の粉体トナーである。 【効果】小粒径トナーにおいても、高い転写効率を維持
し、また転写工程での画像劣化を防止することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法等に使用さ
れる粉体トナーに関し、より詳細には、小粒径なトナー
においても、未転写トナーを減少させ、高転写効率で且
つ良好な転写特性を維持できる粉体トナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写法は、光導電現象を利用し
て画像を形成し、ハードコピーを得るシステムで、プロ
セスとしては帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニ
ングの各工程からなっている。その中で、転写工程は、
静電潜像に現像されたトナーをそのトナーと逆極性の電
圧を印加することにより、記録媒体にトナーを転写させ
るものである。この転写工程は、現像工程とともに、最
終的に得られる複写画像に強い影響を与えるプロセスで
ある。

【０００３】一方、トナーは、バインダー樹脂と着色剤
を必須成分とし、必要に応じて電荷制御剤、導電性制御
剤、離型剤等の有機、無機系の各材料をバインダー樹脂
中に分散混入させた樹脂微粒子であり、製造にあたって
は、上述したトナー用材料を混合し、この混合物を溶融
混練して各種構成材料を均一に分散させ、冷却、粉砕、
分級、場合によっては球形処理を行ってトナー粒子を得
ている。

【０００４】最近、高画質の画像を求める要請が強く、
トナーの小粒径化が進みつつある。画像の解像力や細線
の再現性には、トナーが小粒径の方が良いことは多言を
要しないところである。しかし、トナーが小粒径になっ
てくると、次のような問題点 トナー１個に対する電荷量が低下する。

【０００５】流動性悪化のため、逆極性トナーが発生
しやすい。 感光体との付着力が増大する。 が発生する。このため、転写工程において記録媒体の裏
側から転写電圧を印加しても、クーロン力によるトナー
の転写が十分行われず転写効率が著しく低下し、当初の
目的に反し画像を劣化させていた。

【０００６】従来、このような不具合を解決するため トナーの粒度分布をよりシャープにすることによって
トナーの帯電を均一にし、１個のトナーのもつ電荷量を
等しくする。 着色剤は、トナーを着色させる効果以外にトナー抵抗
を調整する効果も有するので、着色剤がトナー粒子内で
均一分散化することを目的として従来よりも微細な着色
剤粒子を使用する。

【０００７】トナー粒子と感光体との接触面積を減ら
し感光体との付着力を小さくする目的で、疎水性シリカ
微粒子を多量に配合する。 といった方策がとられていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする問題点】しかし、このような
方策では以下の新たな問題が起こる。 分級方法としては、気流式分級装置等の風力分級機が
一般に使用されているが、粒子の粒径を小粒径で揃える
ことは非常に困難である。 いくら粒度を揃えても、トナーの粒径自体小さいため
に、あまり効果的とは言えない。

【０００９】着色剤は、一般に凝集傾向が大であり、
一次粒子径が微細であっても、これらの一次粒子が強固
に凝集した比較的粗大な二次粒子の形で存在する。この
ような凝集傾向は一次粒子が微細であればあるほどより
顕著に認められることであり、従来から使用されている
着色剤では、一次粒子がかなり微細であることから、上
記凝集傾向が顕著なものとなっている。

【００１０】各構成材料の中でも、特に着色剤の分散が
悪いと電荷量、抵抗が低くなり、 電荷が小さいにも
かかわらず、それにも増して電荷を保持しにくい状態と
な り、転写効率の低下をもたらす。 疎水性シリカ微粒子がトナー表面から遊離する量が多
くなり、この遊離した疎水性シリカ微粒子が複写機内プ
ロセス手段に悪影響をもたらすのである。即ち、遊離し
た疎水性シリカ微粒子がキャリアに付着し、帯電不良を
発生させ、画像濃度不良が生じる。更には、感光体に付
着し、クリーニング工程では除去できず、いわゆるフィ
ルミングを生じ、黒筋、白筋等を発生させたり、トナー
のクリーニング不良が生じる。

【００１１】本発明者等は、小粒径トナーにおいても、
着色剤の粒径を一定範囲にすることでトナー中に均一分
散できトナー電荷量を最大限にすることができ、また疎
水性シリカを表面処理剤として選択し、かつ一定粒径以
下とすることでトナー表面から遊離することなくドラム
との付着力を低下させることを見いだした。即ち、本発
明の目的は、小粒径トナーにおいても、高い転写効率を
維持し、また転写工程での画像劣化を防止することがで
きるトナーを提供するにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、少なく
ともバインダー樹脂と着色剤と疎水性シリカ微粒子とか
らなる平均粒径８μｍ以下粉体トナーにおいて、着色剤
一次粒子の平均粒径が４０乃至６０ｎｍで、且つ疎水性
シリカ微粒子の一次粒子の平均粒径が１３ｎｍ以下であ
ることを特徴とする粉体トナーが提供される。

【００１３】本発明では、着色剤の凝集粒子はトナー断
面において、１μｍ以上の凝集粒子の面積率が２％以下
が好ましく、疎水性シリカ微粒子はトナー粒子表面にお
いて、投影面積被覆率が１０乃至３０％であることが好
ましい。

【００１４】

【作用】着色剤の抵抗調整剤としての作用はトナー中に
分散している着色剤粒子とバインダー樹脂との界面を通
して行われるものであるから、着色剤が実際のトナー中
で小さく、且つ均一に分散されているほうが、電気的に
安定することは容易に了解されよう。また、トナー粒子
径が小さくなればそれに伴い着色剤も小さくするという
ことは一般に考えられることである。

【００１５】したがって、本発明において小粒径トナー
に使用する着色剤を従来の着色剤よりも大きいものを選
択することは一見矛盾するように思える。しかし、粒子
径の小さい従来の着色剤は一次粒子同士の凝集が発生す
るため、混合攪拌の効率が悪く、また均一に分散できな
いことは既に指摘した通りである。これに対し、一定範
囲の粒子径を有する着色剤を使用すると一時粒子同士の
凝集が発生することなくトナー粒子中において良好な分
散性が得られる。その結果、１個のトナー電荷量を大き
く、電荷保持性を向上させることができ、粒径が小さい
８μｍ以下の小粒径トナー粒子においても、転写電圧に
よるクーロン力を増大するこが可能となる。一定範囲の
下限値は４０ｎｍである。これ以下の粒径であると一次
粒子同士の凝集が起こるからである。また一次粒子が６
０ｎｍ以上であるとトナー製造上において着色剤が各ト
ナー粒子に均一に含有されないおそれがあるからであ
る。

【００１６】本明細書において、着色剤の一次粒子の平
均粒径は、電子顕微鏡写真によって粒子の径と数から個
数平均径として求める。本発明のトナーでは、上述した
着色剤がトナー粒子及び混練物中で、１μｍ以上の着色
剤凝集粒子の面積率が２％以下であることが好ましい。
即ち、この値が上記範囲を上廻るとトナー粒子の電荷保
持性が悪くなり、転写効率が低下する傾向があるからで
ある。

【００１７】本明細書において、１μｍ以上の着色剤凝
集粒子の面積率とは、トナー粒子あるいはトナー混練物
をミクロトームで切片の形に切断し、この断面を光学顕
微鏡で撮影し、着色剤粒子の断面積を実測し、その断面
積率を算出することにより求められる。更に、本発明に
おいては疎水性シリカ微粒子の一次粒子の平均粒径が１
３ｎｍ以下の範囲にあることが顕著な特徴である。これ
は疎水性シリカ微粒子の一次粒子径が１３ｎｍ以下であ
ると、粒子径の大きい疎水性シリカ微粒子と同重量の配
合を行なってもその粒子が小さいためにトナー粒子と感
光体との接触面積を減少させることができ、粒径の小さ
い８μｍ以下のトナー粒子粒子においても、ファンデル
ワールス力すなわち付着力を小さくすることができるか
らである。

【００１８】転写電圧によるトナー粒子のクーロン力を
増大させ、且つ感光体とのファンデルワールス力を小さ
くするというその二つを同時に満足することによって、
高い転写効率及び転写工程での画像劣化を防止すること
ができる。また、本発明のトナーでは、疎水性シリカ微
粒子がトナー表面において、投影面積被覆率で、１０乃
至３０％、好ましくは１５乃至２５％であることが望ま
しい。即ち、この値が上記範囲を上廻ると遊離疎水性シ
リカ微粒子が発生しやすく、キャリアに付着することに
よって画像不良が発生したり、また感光体にフィルミン
グすることによって黒筋、白筋、トナーのクリーニング
不良が発生する。また、この値が上記範囲を下廻ると感
光体とトナー粒子の接触面積が増加し、転写効率を低下
させるおそれがある。

【００１９】本明細書において、トナー表面における疎
水性シリカ微粒子の投影面積被覆率とは、トナー表面の
走査型電子顕微鏡写真を撮影し、その画像解析から、ト
ナー表面に存在するトナーの面積被覆率を求める。面積
被覆率とは、トナー粒子の全表面積のうち添加剤で覆わ
れているいる割合（％）を意味している。具体的には、
次式によって求められる。

【００２０】

【数１】

【００２１】式中Ｃは投影面積被覆率、Ｓはトナーの投
影面積、Siは疎水性シリカ微粒子の投影面積、ｍは面積
Siのものの粒子個数を示している。トナー粒子の粒径は
コールターカウンターで測定した値である。

【００２２】

【発明の好適態様】トナー粒子としては、平均粒径が８
μｍ以下、特に５〜７μｍの微小粒子を使用する。この
ものは、顕電性と定着性とを有する着色トナー粒子であ
り、組成としては、一般的に言って、バインダー樹脂中
に、着色剤、電荷制御剤、離型剤等を分散させた微細粒
状組成物から成る。

【００２３】このトナー成分であるバインダー樹脂に
は、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、或いはスチレン
−アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹
脂、シリコン樹脂、ポリアミド、変性ロジン等が使用さ
れる。着色剤としては、従来より使用されている公知の
ものが使用できる。例えば三菱化成製カーボンブラック
＃２５（登録商標）のように、一次粒子の平均粒径が４
０乃至６０ｎｍの粒子が好適である。その他以下にあげ
る着色剤で４０乃至６０ｎｍのものが好適に使用でき
る。

【００２４】黒色 ファーネスブラック、チャンネルブラック、ガスブラッ
ク、オイルブラック、アセチレンブラック等のカーボン
ブラック、ランプブラック、アニリンブラック 白色 亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛 赤色 ベンガラ、カドミュウムレッド、鉛丹、硫化水銀、カド
ミュウム、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、
ピラゾロンレッド、ウォッチングレッドカルシウム塩、
レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシン
レーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリ
リアントカーミン３Ｂ 橙色 赤口黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジ
ＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、イン
ダンスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレ
ンジＧ、インダンスレンブリリアントオレンジＧＫ 黄色 黄鉛、亜鉛華、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、ミ
ネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネ
ーブルスイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザーイ
エローＧ、ハンザーイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエロ
ーＧ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレー
キ、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキ 緑色 クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリンＢ、マ
ラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーン 青色 紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクト
リアブルーレーキ、フタロシアニンブルー部分塩素化
物、ファーネストスカイブルー、インダンスレンブルー
ＢＣ、無金属フタロシアニンブルー 紫色 マンガン紫、ファーストバイオレットＢ、メチルバイオ
レットレーキ 体質顔料としては、例えばパライト粉、炭酸バリウム、
クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナ
ホワイト等があげられる。

【００２５】導電性顔料としては、例えば導電性カーボ
ンブラック、アルミニウム粉等の各種金属粉があげられ
る。磁性顔料としては、例えば四三酸化鉄（マグネタイ
ト鉄黒）；三二酸化鉄（γ−Ｆｅ2Ｏ3）、酸化鉄亜鉛
（ＺｎＦｅ2Ｏ4）、酸化鉄イットリウム（Ｙ3Ｆｅ5Ｏ1
2）、酸化鉄カドミウム（ＣｄＦｅ2Ｏ4）、酸化鉄ガト
リウム（Ｇｄ3Ｆｅ5Ｏ4）、酸化鉄銅（ＣｕＦｅ2Ｏ
4）、酸化鉄鉛（ＰｂＦｅ12Ｏ19）、酸化鉄ニッケル
（ＮｉＦｅ2Ｏ4）、酸化鉄ネオジム（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（ＭｎＦｅ2Ｏ
4）、酸化鉄ランタン（ＬａＦｅＯ3）等の各種フェライ
ト；鉄粉、コバルト粉、ニッケル粉等があげられる。

【００２６】光導電性顔料としては、例えば酸化亜鉛、
セレン、硫化カドミウム、セレン、硫化カドミウム、セ
レン化カドミウム等があげられる。離型剤としては、そ
れ自体公知の任意の離型剤、例えば脂肪族系樹脂、脂肪
族系金属塩、高級脂肪酸類、脂肪酸エステル類もしくは
その部分ケン化物類等の脂肪族系化合物が挙げられる。
なかでも特に低分子量（重量平均分子量が１０００〜１
００００）の脂肪族樹脂が有効である。具体的には、例
えば低分子量ポリプロピレン、高分子量ポリエチレン、
パラフィンワックス、炭素数４以上のオレフィン単体か
らなる低分子量オレフィン重合体等の１種または２種以
上の組合せが適当である。その他に例えばシリコーンオ
イル、各種ワックス等を使用することもできる。

【００２７】電荷制御剤としては、それ自体公知の任意
の電荷制御剤、例えばニグロシンベース（ＣＩ ５０４
１５）、オイルブラック（ＣＩ ２６１５０）、スピロ
ンブラック等の油溶性染料、含金属アゾ染料、ナフテン
酸金属塩、アルキルサリチル酸の金属塩、脂肪酸や石
鹸、樹脂酸石鹸等が使用される。本発明の用いる疎水性
シリカ系添加剤は、気相法シリカ、即ち塩化ケイ素の高
温（火）加水分解法から得られる微細シリカを、ジメチ
ルジクロルシランのようなシラン類で処理し、表面のシ
ラノールをオルガノシランで封鎖することにより得られ
る。 トナーの製造 バインダー樹脂、着色剤、電荷制御剤、離型剤等を混合
攪拌する。混合攪拌は低負荷・低せん断力が作用する条
件下で行うべきであり、一般にコニカルブレンダー、リ
ボンブレンダー、Ｖ型ブレンダー、ナウタミキサー、ヘ
ンシェルミキサー、ボールミル等の各種混合攪拌装置で
行うことができる。混合攪拌温度は、バインダー樹脂の
ガラス転移点（Ｔｇ）よりも低い温度とするのがよい。
必要な混合攪拌時間は装置の種類、投入量によっても相
違するが、一般に１０及至３００分の範囲が適当であ
る。

【００２８】このようにして得られた前混合物を常法に
より溶融混練し、この混練物を粉砕、分級してトナーと
する。得られたトナーには、例えばアエロジルＲ９７４
（登録商標）のように、一次粒子の平均粒径が１３ｎｍ
以下の疎水性シリカ微粒子を投影面積被覆率が１０乃至
３０％、好ましくは１５乃至２５％になるように配合
し、前記混合攪拌機中でまぶし処理して最終トナーとす
る。

【００２９】本発明によるトナーは、フェライトや鉄粉
等の磁性キャリアと混合し、二成分系現像剤として、ま
た、磁性顔料及び非磁性顔料が含有されている一成分系
現像剤として静電潜像の現像に有利に使用される。

【００３０】

【実施例】

実施例１ （トナー配合成分） スチレン−アクリル系樹脂 １００重量部 カーボンブラック（一次粒子の平均粒径：４０ｎｍ） ８．５重量部 クロム錯塩染料（電荷制御剤） １．５重量部 低分子量ポリプロピレン（離型剤） ３重量部 上記トナー配合成分をＶ型混合機で６０分混合し、前混
合物を調整した。

【００３１】この前混合物を二軸押出し機を用いて溶融
混練し、冷却後ジェットミルを用いて粉砕し、アルピネ
分級機で風力分級を行って、平均粒径８．０μｍのトナ
ーを得た。このトナーに疎水性シリカ微粒子（一次粒子
の平均粒径：１３ｎｍ）を０．１５重量部加えてヘンシ
ェルミキサーで混合し、まぶし処理をおこなって、最終
トナーとした。

【００３２】そして、この最終トナーにおけるカーボン
ブラックの１μｍ以上の凝集粒子の面積率を測定したと
ころ２．０％であり、表面に存在する疎水性シリカ微粒
子の投影面積被覆率を測定したところ１０％であった。
さらに、このトナーにフェライトキャリアを混合し、ト
ナー濃度３．５重量％の現像剤を作製した。この現像剤
を用いて、電子写真複写機（三田工業社製；ＤＣ４５８
５）により複写を行い、画像濃度、解像度、転写効率に
ついて評価を行った。画像濃度については反射濃度計
（東京電色社製）にて測定し、転写効率については、感
光体に現像されたトナー重量に対して転写紙上に転写さ
れたトナー重量の比を重量％で求めた。この結果を表１
に示す。 実施例２ 疎水性シリカ微粒子の添加量を０．６重量部とした以外
は実施例１と同様にした。 比較例１ 一次粒子の平均粒径が２５ｎｍの着色剤に代え、一次粒
子の平均粒径が１６ｎｍの疎水性シリカ微粒子に代え、
添加量を０．３重量部とした以外は、実施例１と同様に
した。 比較例２ 一次粒子の平均粒径が１６ｎｍの疎水性シリカ微粒子に
代え、添加量を０．６重量部とした以外は、実施例１と
同様にした。 比較例３ 一次粒子の平均粒径が２５ｎｍの着色剤に代えた以外
は、実施例１と同様にした。 比較例４ 疎水性シリカ微粒子の添加量を０．８重量部に代えた以
外は、実施例１と同様にした。 比較例５ 疎水性シリカ微粒子の添加量を０．０８重量部に代えた
以外は、実施例１と同様にした。

【００３３】表１に実験結果を示す。本発明の製造方法
で得られた実施例１、実施例２のトナーは、着色剤の一
次粒子の平均粒径及び疎水性シリカ微粒子の一次粒子の
平均粒径が本発明の範囲であり、着色剤の凝集面積率及
び疎水性シリカ微粒子の投影面積被覆率も本発明の範囲
であり、画像特性が良好で転写効率の高い鮮明な画像が
得られた。

【００３４】一方、比較例１、比較例２、比較例３のよ
うに着色剤の一次粒子の平均粒径及び、疎水性シリカ微
粒子の一次粒子の平均粒径のそれぞれいずれか一つが欠
けても、画質、転写効率とも低下した。また、比較例
４、比較例５のように着色剤の凝集面積率及び、疎水性
シリカ微粒子の投影面積被覆率のそれぞれが本発明の範
囲外では、画質、転写効率の双方が低下し、面積被覆率
が越えた場合は、白筋が発生した。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、トナー成分である着色
剤の一次粒子の平均粒径を一定範囲とすることにより小
粒径トナー中であっても均一に分散でき、一次粒子の平
均粒径が小さい疎水性シリカ微粒子でトナー表面にまぶ
すことにより感光体との付着力をも低下でき、それぞれ
適量を適法によって配合することによって、高画質・高
転写特性が得られるという利点がある。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくともバインダー樹脂と導電性着色剤
   と疎水性シリカ微粒子とからなる平均粒径が８μｍ以下
   の粉体トナーにおいて、 導電性着色剤の一次粒子の平均粒径が４０乃至６０ｎｍ
   で、 且つ、疎水性シリカ微粒子の一次粒子の平均粒径が１３
   ｎｍ以下であることを特徴とする粉体トナー。
2. 【請求項２】トナー断面において１μｍ以上の導電性着
   色剤凝集粒子の面積率が２％以下であることを特徴とす
   る請求項１記載の粉体トナー。
3. 【請求項３】トナー粒子表面において、疎水性シリカ微
   粒子の投影面積被覆率が１０乃至３０％であることを特
   徴とする請求項１記載の粉体トナー。