JPH07104516A - 電子写真用トナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】トナー飛散、かぶり、転写効率の低下等を生じ
ることなく、高画質画像を実現する小粒径トナーを提供
する。 【構成】少なくとも結着樹脂とカーボンを含有するトナ
ー粒子と疎水性シリカとからなる電子写真用トナーにお
いて、トナー粒子の平均粒径が８μｍ以下であり、ＤＢ
Ｐ吸油量が９５(ml/100g)以上のカーボンがトナー粒子
中に１０乃至３０重量％含有されており、かつ一次粒子
の平均粒子径が１３ｎｍ以下の疎水性シリカが０．３乃
至３．０重量％添加されていることを特徴とする電子写
真用トナーである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真用トナーに関
し、より詳細には静電式複写機や、レーザービームプリ
ンター等のいわゆるカールソンプロセスを応用した画像
形成に使用される電子写真用トナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】トナーは、結着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、無機系の各種材料を結着樹脂中に分散混入さ
せた樹脂微粒子であり、製造にあったては上述したトナ
ー用材料を混合し、溶融混練して各種構成材料を均一に
分散させ、冷却、粉砕、分級を行なってトナー粒子を得
ている。そして現像に際しては、トナー粒子は、流動性
が良く帯電性等の諸特性が安定していることが望まし
く、特に低温低湿、高温高湿の悪環境下での流動性の向
上、帯電性の安定化が要求される。したがって、流動
性、帯電性を満足させるために、トナーに特定の外添剤
をまぶし処理するといった方法がよく用いられる。

【０００３】ところで、近年の高画質化に伴いトナーの
小粒径化が進みつつある。解像度、文字切れ、世代コピ
ーの鮮明化等には小粒径トナーが優れていることは他言
を要しないことであるが、一方べた画像の濃度低下とい
った新たな問題も生じてくる。この原因は、トナーの小
粒径化によりひきおこされる単位重量あたりの帯電量の
上昇に起因している。つまり、現像工程においてトナー
をドラムの静電潜像表面に静電的に吸着させる際、単位
重量あたりの帯電量が高いためキャリアとの静電的結合
力が強くなり、十分なトナー量がドラムの静電潜像表面
に吸着しないことによる。その対策として、現像剤中の
トナー重量％（以下「Ｔ／Ｄ］という）を上昇させて現
像量を稼ぐ方法があるが、トナー飛散、かぶり、クリー
ニング不良、トナー消費量等の増加といった不具合が発
生する。

【０００４】そこで、低いＴ／Ｄで高画像濃度を得る方
法として、特開昭５４−１１８８３８にはトナーに対し
比較的多量のカーボンブラックを含有させる方法が提案
されており、その中ではトナー中のカーボンブラックの
量を増やすことによる粉砕効率の低下、導電性の増加に
よる転写効率の低下、カーボンブラックの分散不良によ
る帯電性能の悪化等による不具合を解決するため、カー
ボンブラック粒子間に強い電気的相互作用を生じさせる
ようにカーボンブラックをトナー中に分散させている。

【０００５】しかし、これらは比較的大粒径トナー（１
２乃至１５μｍ）を前提としており、小粒径トナー（８
μｍ以下）を満足させるものではない。十分な画像濃度
を得るためには、小粒径トナーになればなるほどカーボ
ンブラックの結着樹脂中での分散状態が重要となってく
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、小粒
径トナーであってもトナー飛散、かぶり、転写効率の低
下等の生じない、高画像画質を実現するで電子写真用ト
ナーを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明によれば、少なくとも結着樹脂とカーボンを含
有するトナー粒子と疎水性シリカとからなる電子写真用
トナーにおいて、トナー粒子の平均粒径が８μｍ以下で
あり、ＤＢＰ吸油量が９５(ml/100g)以上のカーボンが
トナー粒子中に１０乃至３０重量％含有されており、か
つ一次粒子の平均粒子径が１３ｎｍ以下の疎水性シリカ
が０．３乃至３．０重量％添加されていることを特徴と
する電子写真用トナーが提供される。

【０００８】

【作用】本発明のトナーは、ＤＢＰ吸油量が９５(ml/10
0g)以上のカーボンを１０乃至３０重量％含有している
ことが顕著な特徴である。本明細書において、カーボン
のＤＢＰ吸油量とは以下の通りである。２０ｇのカーボ
ンをブラストグラフの中にいれる。これにＤＢＰ（ジブ
チルフタレート）を滴下しながらニーダーで練る。この
ニーダーにはトルク測定機がついたものでなければなら
ない。ＤＢＰの添加量につれてトルク値は上昇してい
き、最大のトルク値になった時のＤＢＰ量を読み取り、
カーボン１００ｇに対するＤＢＰ値に換算したものであ
る。またカーボンの粒子径とは、カーボンブラック粒子
の電子顕微鏡写真をとり、その一次粒子径を半自動粒子
径分析機ＴＧＺ３（カールツアイス社製）で測定したも
のである。カーボンブラックの吸油量は、カーボンブラ
ックの結着樹脂中での分散性の指標となるものであり、
一般にカーボンブラックの吸油量が多いほどカーボンブ
ラックのチェーンストラクチャーが長く、分散性は良好
である。本発明においてカーボンブラックの吸油量を９
５(ml/100g)以上に設定することにより、比較的多量の
カーボンブラックを含有させても分散不良による帯電性
能の悪化によるかぶり、トナー飛散、べた部のむら発
生、導電性の増加による転写効率の低下等を軽減するこ
とが可能となる。

【０００９】特に平均粒子径が８μｍ以下のトナーを使
用する場合、カーボンブラックの分散性が不良である
と、画像のべた部に濃度むらが発生する。この理由につ
いては、以下のように考えられる。つまりＤＢＰ吸油量
の低いカーボンブラックを使用すると、カーボンブラッ
クの分散不良が発生しトナー帯電量が不均一となる。現
像工程において、帯電量の低いトナー粒子はキャリアと
の結びつきが弱いため優先的にドラムに吸着される一
方、帯電量が高いトナーはキャリアとの結びつきが強い
ためドラムに吸着しにくく、またドラムに吸着しても帯
電量が高いため画像濃度は低くなってしまう。この結
果、現像初期の画像濃度は高いが現像の最後になると画
像濃度が低下し、一つの画像として見た場合濃度むらと
なるのである。

【００１０】また本発明におけるカーボンブラックの重
量％としては、１０乃至３０重量％、好ましくは１５乃
至２５重量％を添加することが必要である。すなわちカ
ーボンブラックの重量％が１０重量％未満であると、現
像量低下に伴う十分な画像濃度を得る事が不可能であ
り、３０重量％を越えるとであると、トナー化した際の
帯電量が低下しトナー飛散、かぶりの発生といった不具
合が発生するからである。

【００１１】更に、本発明においては上記のような特性
を持つカーボンを使用する際、疎水化シリカの一次粒子
径及び添加量を規定することが顕著な特徴である。一般
にカーボンブラックは、導電性のものであり、比較的多
量のカーボンを使用する場合（通常は結着樹脂１００重
量部に対し、１０重量部以下である）は、トナー化した
際の導電率が上昇し、トナーの帯電量は低下する。その
結果、トナーが飽和帯電量に達するまでの時間が長くな
り、トナー飛散、かぶり等の原因となる。そこで本発明
においては、疎水化シリカの添加割合を通常より高く設
定することにより、トナーとしての帯電量を制御し、上
記不具合を防止しているのである。つまりトナー表面に
に外添された疎水性シリカは、トナーの流動性を向上さ
せると同時に、帯電立ち上がり速度の向上させ、さらに
飽和帯電量も向上させる機能を有しているからである。

【００１２】また本発明においては、疎水性シリカ一次
粒子径が１３ｎｍ以下であることが重要である。小粒径
トナーは従来のトナーに比べ一般的に流動性が悪い。そ
こで一次粒子の平均径が１３ｎｍ以下の疎水性シリカ微
粒子を使用すると、粒子径の大きい疎水性シリカ微粒子
と同重量の配合であってもその粒子が小さいためにトナ
ー粒子同士あるいはトナー粒子とキャリアとの接触面積
を減少させることができ、８μｍ以下の小粒径トナーに
おいても流動性は悪化することはない。

【００１３】本発明において、疎水性シリカの添加量と
しては、０．３乃至３．０重量％であることが重要であ
り、好ましくは０．５乃至２．５重量％である。添加量
が０．３重量％未満であると、トナー流動性の低下及び
逆帯電トナーの増大、飽和帯電量低下に伴うトナー飛
散、かぶり等の不具合が発生する。また３．０重量％よ
り多いと、トナーの帯電量の上昇による画像濃度の低
下、遊離シリカによるドラムフィルミングあるいは帯電
用チャージャーへの付着に起因する帯電不良等の不具合
が発生するからである。

【００１４】本発明におけるトナー粒子は、結着樹脂中
に、着色剤、電荷制御剤、離型剤等の添加剤を配合し、
所定の粒径に造粒して製造される。結着樹脂としては、
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。

【００１５】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。以下にあげる着色剤が好適に
使用できる。 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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】トナー粒子に、流動性、帯電性向上を目的
に疎水化シリカを適当重量部数混合分散させ、平均粒子
径が８μｍのトナー粒子を得た。このトナーを、ガラス
ビーズや酸化または、未酸化の鉄粉、フェライト等の未
被覆キャリア、または鉄、ニッケル、コバルト、フェラ
イト等の磁性体をアクリル系重合体、フッ素樹脂系重合
体、ポリエステル、変性シリコン樹脂等の重合体で被覆
した被覆キャリアと混合して現像剤とする。上記キャリ
アは一般に３０乃至５００μｍの粒径を有しており、ト
ナー濃度（Ｔ／Ｄ）は、１乃至１５％であるのが望まし
い。

【００２０】

【実施例】以下、実施例、比較例をあげて本発明の電子
写真用トナーをより詳細に説明するが、実施例により本
発明が限定されるものではない。 《実施例１》 （成分） スチレン−アクリル系重合体（樹脂） １００重量部 カーボンブラック １１．５重量部 クロム錯塩染料（電荷制御剤） １．２重量部 低分子量ポリプロピレン（離型剤） ２．０重量部 以上の成分を２軸押し出し機で溶融混練し、ジェットミ
ル粉砕し、分級機で風力分級を行って、平均粒径８μｍ
のトナーを得た。次にそれぞれのトナー粒子に疎水性シ
リカ微粒子を、トナー総重量に対して０．３重量％を混
合分散し、本発明に使用するトナーを作成した。本発明
に使用した疎水性シリカ微粒子としては、アルキル基、
アルキルシリル基、アルキルシランで処理された疎水化
シリカ、例えば日本アエロジル社製の商品名R-974等が
挙げられる。さらに本発明に用いたＤＢＰ吸油量が９５
(ml/100g)のカーボンブラックとしては、デグサ社製の
商品名Printex90等が挙げられる。 《実施例２》カーボンブラックとしてＤＢＰ吸油量が１
１６(ml/100g)のものを２０重量％配合し、疎水性シリ
カ微粒子を２．０重量％添加した以外は実施例１と同様
にしてトナーを作成した。 《実施例３》カーボンブラックとしてＤＢＰ吸油量が１
００(ml/100g)のものを３０重量％配合し、疎水性シリ
カ微粒子を３．０重量％添加した以外は実施例１と同様
にしてトナーを作成した。 《比較例１》カーボンブラックとしてＤＢＰ吸油量が７
０(ml/100g)のものを３０重量％配合し、疎水性シリカ
微粒子を３．０重量％添加した以外は実施例１と同様に
してトナーを作成した。 《比較例２》カーボンブラックとしてＤＢＰ吸油量が９
５(ml/100g)のものを３０重量％配合し、疎水性シリカ
微粒子を３．２重量％添加した以外は実施例１と同様に
してトナーを作成した。 《比較例３》カーボンブラックとしてＤＢＰ吸油量が１
００(ml/100g)のものを１０重量％配合し、疎水性シリ
カ微粒子を０．２重量％添加した以外は実施例１と同様
にしてトナーを作成した。 《比較例４》カーボンブラックとしてＤＢＰ吸油量が１
１６(ml/100g)のものを８重量％配合し、疎水性シリカ
微粒子を２．０重量％添加した以外は実施例１と同様に
してトナーを作成した。 《比較例５》カーボンブラックとしてＤＢＰ吸油量が１
１６(ml/100g)のものを３３重量％配合し、疎水性シリ
カ微粒子を３．０重量％添加した以外は実施例１と同様
にしてトナーを作成した。 《比較例６》カーボンブラックとしてＤＢＰ吸油量が９
５(ml/100g)のものを１０重量％配合し、疎水性シリカ
微粒子を０．３重量％添加した以外は実施例１と同様に
してトナーを作成した。表１に本発明に使用した実施
例、比較例の疎水性シリカ粒子の添加量、カーボンブラ
ックの重量％、吸油量を示す。 〔評価試験〕各実施例、比較例で得たトナーについて、
それぞれ平均粒径６０μｍのフェライトキャリアを混合
し、均一に混合攪拌してトナー濃度４．５％の二成分現
像剤を作製した。そして、三田工業社製複写機（商品名
DC-1205）を用いて、総計２万枚（高温高湿環境；３５
℃、８５％で５０００枚を含む）の複写を行い、所定枚
数ごとの画像濃度、かぶり濃度、帯電量の平均値逆及び
２万枚後の極性トナーの割合、トナー飛散の有無を調べ
た。尚、トナー流動性については、高温高湿環境下で測
定した。

【００２１】各試験方法は以下の通りである。 （１）画像濃度（Ｉ．Ｄ．）測定 反射濃度計（東京電色社製の型番ＴＣ−６Ｄ）を用いて
複写画像黒べた部の濃度を測定した。 （２）カブリ濃度（Ｆ．Ｄ．）測定 前記反射濃度計を用いて、複写画像余白部の濃度を測定
して、カブリ濃度とした。。 （３）帯電量 東芝ケミカル社製のブローオフ帯電量測定器で測定し
た。 （４）トナー飛散 ２万枚複写終了時の複写機内状態を目視で判断し、以下
の基準で評価した。

【００２２】○：トナー飛散なし △：わずかにトナー飛散あり ×：トナー飛散あり （５）２万枚複写後の逆極性トナーの割合 当社保有の帯電量分布測定装置により、全トナー粒子数
における逆極性トナー（正帯電トナー）の割合を測定し
た。

【００２３】尚、上記帯電量分布測定装置は、特開昭６
３−２６３４７号公報に記載の装置 である。 （６）流動性 トナー２０ｇを図１に示す落下量試験機１に投入し、ロ
ーレット加工が施された金属性ローラー（直径２０ｍ
ｍ，長さ１３５ｍｍ）を５分間回転させ、そ の時の落
下量を調べた。ここでトナーの落下量が多いほど、流動
性に優れてい る。但し高温高湿環境のみの測定とす
る。２万枚複写終了時の試験結果を表１にしめす。実施
例１乃至３ではトナー飛散、カブリの増加が見られず、
小粒径トナーに見られる画像濃度の低下は発生しなかっ
た。また、べた画像の濃度むら等も発生せず、文字切れ
の良い高品位の画像を得た。

【００２４】比較例１では、カーボンブラックの分散性
不良が原因と思われる画像むらが発生した。比較例２で
は、シリカ添加重量部が多いため、帯電量が高くなり、
画像濃度が低く推移した。また、遊離シリカが原因と思
われる画像の白筋が発生した。比較例３では、シリカ添
加量が少ないため、帯電量の上昇及び流動性の低下によ
る、画像濃度の低下、かぶりの発生が見られた。

【００２５】比較例４では、カーボンブラックの添加重
量部が少ないため、画像濃度の低下、 比較例５では、
カーボンブラックの添加重量部が多いため、トナー飛
散、かぶりが発生した。比較例６では、一次粒子径が１
６ｎｍの疎水性シリカを使用したため、高温高湿環境下
での流動性が悪く、ドラム表面上でのクリーニング不良
が発生し、コピー画像に黒筋が発生した。

【００２６】

【表１】

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年９月２０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】追加

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】トナーの落下量を測定するロレット式落下量測
定機の図である。

【符号の説明】 １ 測定機 ２ 金属製ローラ ３ トナーホッパー ４ モーター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 義威 大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工 業株式会社内 (72)発明者 石丸 聖次郎 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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも結着樹脂とカーボンを含有する
   トナー粒子と疎水性シリカとからなる電子写真用トナー
   において、トナー粒子の平均粒径が８μｍ以下であり、
   ＤＢＰ吸油量が９５(ml/100g)以上のカーボンがトナー
   粒子中に１０乃至３０重量％含有されており、かつ一次
   粒子の平均粒子径が１３ｎｍ以下の疎水性シリカが０．
   ３乃至３．０重量％添加されていることを特徴とする電
   子写真用トナー。