JPH09197704A

JPH09197704A - 電子写真用トナー

Info

Publication number: JPH09197704A
Application number: JP518196A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Ishihara; 隆博石原; Hiroko Higuchi; 博子樋口; Masaya Shiozaki; 正弥塩崎
Original assignee: Mita Industrial Co Ltd
Current assignee: Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Priority date: 1996-01-16
Filing date: 1996-01-16
Publication date: 1997-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】十分な流動性と耐熱性を有し、かつ低い温度
であっても十分な定着性を有する電子写真用トナーを提
供する。【解決手段】一次粒子の平均粒径（面積基準）が２０
ｎｍ以上である無機微粒子を用いてトナー粒子を表面処
理したものであって、前記無機微粒子の被覆率が５０％
以下で、かつ帯電量の絶対値が１５μＣ／ｇ以上である
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、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用いられる電子写真用トナーに
関し、より詳しくは、低温定着性に優れた電子写真用ト
ナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】上記電子写真プロセスを利用した画像形
成装置において現像剤として用いられるトナーは、通
常、カーボンブラック等の着色剤を定着用樹脂中に分散
し、所定の粒径に造粒して得られるトナー粒子に、さら
に流動性を高めることを目的として、シリカ等の無機微
粒子で表面処理したものである。

【０００３】近年、画像形成装置の低エネルギー化を図
るため、トナーの定着温度を低下させることが求められ
ている。しかしながら、前記無機微粒子はトナーの定着
性を阻害したり、悪影響を与えるという問題があり、特
に定着温度が低い場合においては定着性を低下させる問
題が顕著であった。そこで、トナーの定着性を向上させ
るために、無機微粒子に代えて樹脂微粒子で表面処理す
る試みがなされている。例えば、特開平３−４１４６５
号公報には、特定のワックスを含有したトナー粒子の表
面を、平均粒径が０．０５〜０．５μｍで、かつガラス
転移温度Ｔｇが１２０℃以下である樹脂微粒子で表面処
理した電子写真用トナーが開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、樹脂微
粒子で表面処理した場合は、トナーの流動性が低下して
ブロッキングが生じるなどの問題がある。このため、実
際に使用する場合には、樹脂微粒子と無機微粒子とを併
用する必要がある。また、上記公報に記載のように、表
面処理に用いる樹脂微粒子の粒径を規定したり、低温で
の定着性をより向上させるために樹脂微粒子のガラス転
移温度Ｔｇを規定した場合であっても、トナー粒子を構
成する定着用樹脂と樹脂微粒子との相溶性が低いときに
はトナーの定着性が低下するおそれも生じる。

【０００５】一方、トナーの定着温度を低下させるため
に、ガラス転移温度Ｔｇの低い定着用樹脂を用いる方法
もあるが、この場合には、トナーの耐熱性が低下し、ト
ナーの強度が低下することから、画像かぶり、トナー飛
散、トナーブロッキング等が発生するおそれが生じる。
そこで本発明の目的は、十分な流動性と耐熱性とを有
し、かつ低い温度であっても十分な定着性を有する電子
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】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究を重ねた結果、一次粒子の面
積基準の平均粒径が２０ｎｍ以上である無機微粒子を用
いてトナー粒子を表面処理した電子写真用トナーであっ
て、前記無機微粒子の被覆率が５０％以下で、かつ帯電
量の絶対値が１５μＣ／ｇ以上であるときは、十分な流
動性と耐熱性とを有し、かつ低い温度であっても十分な
定着性を有する電子写真用トナーが得られるという新た
な事実を見出し、本発明を完成するに至った。

【０００７】本発明において、「無機微粒子の被覆率」
は、トナーを構成するトナー粒子の表面積のうち無機微
粒子が被覆している面積の割合（％）を示しており、下
記式を用いて算出される。

【０００８】

【数１】

【０００９】（式中、ｆは無機微粒子の被覆率、Ｄはト
ナー粒子の平均粒径（μｍ）、ｄは無機微粒子の面積基
準の平均粒径（μｍ）、ρ_tはトナー粒子の真比重、ρ
_iは無機微粒子の真比重をそれぞれ示す。また、Ｃは次
式：

【００１０】

【数２】

【００１１】で表される。）なお、上記した被覆率の範囲内にてトナー粒子を表面処
理した場合において、電子写真用トナーの帯電量の絶対
値は、表面処理前のトナー粒子自体における帯電量の絶
対値に対して２倍以上となることが好ましい。すなわ
ち、本発明に用いられる無機微粒子としては、一次粒子
の平均粒径（面積基準）が上記の範囲内にあることのほ
かに、被覆率が上記範囲内にあるという表面処理の条件
において、帯電量（絶対値）を２倍以上に増加させる帯
電能力を有することが好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の電子写真用トナー
について詳細に説明する。本発明においては、トナー粒
子の表面処理剤として無機微粒子を用いる。本発明に使
用可能な無機微粒子としては、例えばシリカ、アルミ
ナ、チタン等の微粒子があげられる。これら無機微粒子
のうち、特にシリカ微粒子がトナーの流動性および帯電
性の観点から好適に用いられる。

【００１３】また、本発明に使用する無機微粒子は、一
次粒子の平均粒径（面積基準）が２０ｎｍ以上であっ
て、被覆率が５０％以下となるように表面処理したとき
に、トナーの帯電量の絶対値が、表面処理前のトナー粒
子自体における帯電量の絶対値に対して２倍以上、好ま
しくは２〜４倍程度に増加させる帯電能力を有するのが
適当である。トナー粒子の帯電量は、通常、その絶対値
が５〜１０μＣ／ｇ程度であることから、トナーの帯電
量の絶対値をトナー粒子自体の帯電量の絶対値に対して
２倍以上増加させることができないときは、トナーの帯
電量が不十分になるおそれがある。

【００１４】無機微粒子の一次粒子の平均粒径（面積基
準）は２０ｎｍ以上、好ましくは２０〜３００ｎｍ、よ
り好ましくは２０〜２５０ｎｍの範囲にあるのが好まし
い。平均粒径が前記範囲を下回るときは、トナーの帯電
性や耐熱性が低下するため好ましくない。一方、平均粒
径の上限は特に限定されないが、平均粒径が５００ｎｍ
を超えるときは、無機微粒子がトナー粒子に対して大き
くなりすぎ、トナー粒子から脱離しやすくなり、帯電不
良によるかぶり、トナー飛散などが発生するため好まし
くない。

【００１５】無機微粒子の被覆率は５０％以下、好まし
くは１５〜５０％、より好ましくは２５〜４０％の範囲
にあるのが好ましい。被覆率が前記範囲を超えるとき
は、定着性が低下するために好ましくない。一方、被覆
率の下限は特に限定されないが、被覆率が１５％を下回
るときは、トナーの帯電量が不十分になったり、トナー
の流動性や耐熱性が低下するおそれがある。

【００１６】無機微粒子の被覆率を上記範囲に設定する
には、トナー粒子と無機微粒子とをヘンシェルミキサ
ー、ナウターミキサー、Ｖ型混合機などに加えて混合す
ればよい。前記無機微粒子の添加量は、通常、トナー粒
子に対して０．１〜５重量％の範囲で設定されるが、そ
の添加量は使用する無機微粒子の比重によって異なるこ
とから、前記範囲に限定されるものではない。

【００１７】表面処理した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〜
３０μＣ／ｇの範囲である。なお、前記帯電量は、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等が生じるおそれがあるために
好ましくない。

【００１８】トナーの流動性は、例えば一定時間内に落
下するトナーの量で評価することができる。本発明にお
けるトナーの流動性の評価は、トナーを容器に充填して
容器底部の開口からトナーが一定時間内に落下した量を
測定し、これを流動性の指数として評価した。測定に用
いた容器は、テーパー角が６０°であって、容器底部に
長さ１００ｍｍ、幅０．１ｍｍの開口部が設けられてお
り、さらに開口部上部に、表面に凹凸を有する直径１６
ｍｍの真鍮製ローラを有している。トナーの落下量の測
定はローラの回転速度を毎分３回転に設定して行い、５
分間に落下したトナーの量から落下量を求めた。

【００１９】トナーの落下量は４ｇ／５分以上であるの
が好ましい。落下量が前記範囲を下回るときはトナーの
流動性が不十分となる。トナーの耐熱性は、トナーのブ
ロッキングが生じる温度を用いて評価した。すなわち、
内径２５ｍｍのガラスシリンダーにトナー５ｇを入れ、
その上に１００ｇの分銅を乗せて任意の温度で３０分間
放置した後、トナーがブロッキングしているかどうかを
確認し、ブロッキングが生じない温度の上限を求めた。
ブロッキングが生じない温度の上限は５２℃以上である
ことが好ましい。この温度が５２℃未満であるときは、
トナーの耐熱性が不十分となる。

【００２０】トナーの定着性は、紙面上に形成された画
像に所定の荷重を加えて摩擦し、摩擦前後での画像濃度
の変化量を求め、さらに次式を用いて求められる定着率
（％）によって評価することができる。

【００２１】

【数３】

【００２２】本発明における上記定着率の測定は、静電
式複写機を使用し、普通紙上に黒べた画像を形成して測
定を行った。また、形成画像の摩擦は、底面に綿布を被
覆した軟鋼製の円柱（高さ２６ｍｍ、直径５０ｍｍ）か
らなる錘（２０ｇ／ｃｍ²）を使用し、形成画像の上か
ら強制的に１０回摩擦を行った。トナーの定着率は、無
機微粒子で表面処理していないトナー粒子自体の定着率
以上であればよい。

【００２３】本発明の電子写真用トナーにおけるトナー
粒子としては、従来より乾式現像法で使用されている公
知のトナー粒子がいずれも使用可能である。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
ナー粒子を製造した後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、アクリル系重合体またはスチレ
ン−アクリル系重合体を用いるのが好ましい。また、フ
ルカラー用トナーに用いるときには、混色性に優れたポ
リエステルを用いるのが好ましい。

【００２４】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、公知の電荷制御剤や離型剤（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。

【００２５】電荷制御剤は、トナーの摩擦帯電性を制御
するために配合させるものであって、トナーの帯電特性
に応じて正電荷帯電用と負電荷制御用の２種がある。正
電荷制御用の電荷制御剤としては、塩基性窒素原子を有
する有機化合物、例えば塩基性染料、アミノピリン、ピ
リミジン化合物、多核ポリアミノ化合物、アミノシラン
類等があげられる。

【００２６】負電荷制御用の電荷制御剤としては、ニグ
ロシンベース、オイルブラック、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、脂肪酸石鹸、樹脂酸石鹸等が
あげられる。電荷制御剤の添加量は、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。

【００２７】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１０
００〜１００００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。

【００２８】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、上記定着用樹脂に着色剤を分散させ、さ
らに必要に応じて上記各成分を配合し、これを乾式ブレ
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、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。

【００２９】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。また、トナー
粒子の帯電量は、通常、その絶対値が１５μＣ／ｇ以
上、とりわけ１５〜３０μＣ／ｇであるのが好ましい。
トナー粒子の帯電量の絶対値が前記範囲を下回るときに
は、トナー粒子を表面処理して得られるトナーの帯電量
が不十分となったり、あるいは表面処理に必要な無機微
粒子の量が多くなりすぎて、トナーの定着性が低下して
しまうなどの問題が生じるおそれがある。

【００３０】本発明のトナーを磁性トナーとして用いる
場合には、磁性体粉末を配合すればよい。磁性体は、磁
場によってその方向に強く磁化される物質であって、化
学的に安定なものが望ましく、粒径は１μｍ以下、とく
に０．０１〜１μｍ程度の微粉末であるのがよい。代表
的な磁性体としては、例えばマグネタイト、ヘマタイ
ト、フェライト等の酸化鉄のほか、鉄、コバルト、ニッ
ケルのような金属、あるいはこれらの金属と、アルミニ
ウム、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモ
ン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、
マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウム
との合金、あるいは混合物などがあげられる。磁性体粉
末の添加量は、定着用樹脂１００重量部に対して２０〜
３００重量部であるのが好ましく、５０〜１５０重量部
であるのがさらに好ましい。

【００３１】その他、定着用樹脂には、安定剤等の種々
の添加剤を適宜の割合で配合してもよい。

【００３２】

【実施例】

参考例（トナー粒子の作製）定着用樹脂としてポリエステル
（花王社製のＭＨ−２１）を使用し、この定着用樹脂１
００重量部に対して、カーボンブラック１０重量部、負
電荷制御用の電荷制御剤（含金属アゾ染料、保土谷社製
のＴＲＨ）１．５重量部およびワックス（ポリプロピレ
ン、三洋化成社製のビスコール６６０Ｐ）２．５重量部
を配合し、溶融混練した後、粉砕、分級して、平均粒径
が１０μｍのトナー粒子を作製した。実施例１〜２および比較例１〜８（電子写真用トナーの製造）上記トナー粒子２ｋｇに対
して、下記の表１に示す表面処理剤を同表に示す割合
（重量％）で使用し、ヘンシェルミキサーで２分間混合
して表面処理を行った。

【００３３】表面処理剤としては、シリカ微粒子または
アクリル系樹脂微粒子のいずれかを使用した。使用した
表面処理剤は、次のとおりである。（シリカ微粒子）・ＴＳ７２０：キャボット社製、平均粒径（面積基準）
１４ｎｍ・ＨＤＫ１３０３：ヘキスト社製、平均粒径（面積基
準）２３ｎｍ・ＨＤＫ３００４：ヘキスト社製、平均粒径（面積基
準）１０ｎｍ・ＳＯ−Ｃ１：アドマテックス社製、平均粒径（面積基
準）２００ｎｍ（アクリル系樹脂微粒子）・ＭＰ１４５１：綜研化学社製、平均粒径（面積基準）
１５０ｎｍ・ＭＰ５０００：綜研化学社製、平均粒径（面積基準）
４００ｎｍ表面処理剤の種類、表面処理剤の平均粒径（面積基準）
および使用した表面処理剤の量（重量％）は、下記の表
１に示すとおりである。（無機微粒子の被覆率の測定）上記実施例および比較例
で得られたトナーにおける無機微粒子の被覆率を、前述
の式に従って算出した。（トナーの帯電性の評価）上記実施例および比較例で得
られたトナーについて、その帯電量（μＣ／ｇ）をブロ
ーオフ測定法に従って求め、トナーの帯電性を評価し
た。（トナーの流動性の評価）上記実施例および比較例で得
られたトナーについて、その落下量（ｇ／５分）を前述
の測定方法に従って求め、トナーの流動性を評価した。（トナーの耐熱性の評価）上記実施例および比較例で得
られたトナーについて、ブロッキングが生じない温度
（℃）の上限を前述の方法に従って求め、トナーの耐熱
性を評価した。（トナーの定着性の評価）上記実施例および比較例で得
られたトナーを使用して黒べた画像を形成し、前述した
方法に従って、トナーの定着率（％）を求めた。

【００３４】画像の形成は三田工業（株）製の静電式複
写機（型番ＤＣ−４６８５）を用いて行った。また、画
像濃度の測定は反射濃度計（東京電色社製のＴＣ−６
Ｄ）を用いて行った。無機微粒子の被覆率、トナーの帯
電量、落下量、耐熱性および定着率の評価結果をそれぞ
れ表１に示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１に示すように、比較例１〜７のトナー
は、無機微粒子の粒径、被覆率、トナーの帯電量、落下
量、耐熱性および定着率のうちの少なくとも１つが本発
明の範囲から外れている。例えば、比較例１〜３および
５のトナーは、シリカ微粒子の粒径が本発明の範囲を下
回っているため、被覆率が小さいときには帯電性、耐熱
性および流動性が不十分になり、被覆率が大きいときに
は定着率が不十分となる。また、比較例４のトナーは、
シリカ微粒子の粒径は本発明の範囲を満たすものの、帯
電量が不十分である。

【００３７】一方、実施例１〜２のトナーは、シリカ微
粒子の粒径、被覆率およびトナーの帯電量のいずれも、
本発明の範囲を満たしていることから、流動性、耐熱性
および定着性のいずれも優れている。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、十分な流動性と耐熱性
とを有し、かつ低い温度であっても十分な定着性を有す
るトナーを得ることができる。また、本発明のトナー
は、その帯電量も実用上十分な値を有している。従っ
て、本発明の電子写真用トナーは、静電式複写機等の電
子写真プロセスを利用した画像形成装置に好適に用いら
れるとともに、低エネルギー化を図るために定着温度を
低下させた画像形成装置にも対応することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一次粒子の面積基準の平均粒径が２０ｎｍ
以上である無機微粒子を用いてトナー粒子を表面処理し
た電子写真用トナーであって、前記無機微粒子の被覆率
が５０％以下で、かつ帯電量の絶対値が１５μＣ／ｇ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】前記電子写真用トナーの帯電量の絶対値
が、表面処理前のトナー粒子自体における帯電量の絶対
値に対して２倍以上である請求項１記載の電子写真用ト
ナー。