JPH11174726A - 電子写真用現像剤 - Google Patents
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Landscapes
- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
Abstract
で、長期間の連続使用においても帯電特性が安定で、か
つ耐環境性に優れた電子写真用現像剤を提供すること。 【解決手段】 少なくとも結着樹脂と着色剤とを含有す
るトナー粒子と、トナー粒子に対し添加される金属酸化
物微粒子とからなる電子写真用現像剤において、金属酸
化物微粒子が組成式SixAyO(4x+yz)/2(式中、Aは
金属元素を示し、zはAの価数を表す。)により表さ
れ、x/yが1〜25であり、金属酸化物微粒子が疎水
化度30%以上に疎水化処理されており、該処理の前後
における金属酸化物微粒子の仕事関数の差が0.5以下
であることを特徴とする電子写真用現像剤。
Description
等に使用される電子写真用現像剤に関し、詳しくは金属
酸化物微粒子により帯電量が調整され、長期間の連続使
用においても帯電特性が安定している電子写真用現像剤
に関する。
電量はニグロシン、四級アンモニウム塩等の荷電制御剤
により調整されてきた。しかし、後処理剤の技術が進む
につれ、後処理剤により帯電量の調整を行うことが可能
になってきた。その方法としては、異なる2種以上の後
処理剤を添加し、その添加比率により調整する方法、ま
た後処理剤表面にカップリング処理を施したものを現像
剤に添加することで調整する方法等が挙げられる。例え
ば、特公昭53−22447号公報では現像剤の構成成
分としてアミノシランで処理した金属酸化物粒子を含有
させた正荷電制御性の現像剤が得られている。
後処理剤の表面改質を用いた方法では、表面の安定性が
得られず、長期間の連続使用をすることで処理表面の変
質、及び劣化により、初期の帯電特性が保持できないと
いう問題があった。また、異なる2種以上の後処理剤を
用いた場合でも連続使用により、1種の後処理剤だけが
選択的にトナー粒子表面からはずれることで帯電のバラ
ンスをくずしてしまうなど、初期帯電特性の保持が難し
かった。このように帯電安定性が低いと、複写の繰り返
しによって複写画像に地肌カブリが発生し、問題とな
る。
り、すなわち高温高圧下や低温低圧下、特に高温高圧下
で保存した場合に、帯電量の顕著な低下が見られ、複写
画像に上記のような地肌カブリが発生するという問題が
生じている。
って、金属酸化物微粒子による帯電量調整が可能で、長
期間の連続使用においても帯電特性が安定で、かつ耐環
境性に優れた電子写真用現像剤を提供することを目的と
する。
着樹脂と着色剤とを含有するトナー粒子と、トナー粒子
に対し添加される金属酸化物微粒子とからなる電子写真
用現像剤において、金属酸化物微粒子が組成式SixAy
O(4x+yz)/2(式中、Aは金属元素を示し、zはAの価
数を表す。)により表され、x/yが1〜25であり、
金属酸化物微粒子が疎水化度30%以上に疎水化処理さ
れており、該処理の前後における金属酸化物微粒子の仕
事関数の差が0.5以下であることを特徴とする電子写
真用現像剤に関する。
着樹脂および着色剤からなるトナー粒子に外添される場
合について本発明を説明するが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、すなわち当該金属酸化物微粒子はト
ナー粒子内部に存在すべくトナー粒子製造過程で添加
(内添)されてもよい。なお、本発明においては金属酸
化物微粒子はトナー粒子表面近傍に存在する方が帯電量
調整の効果が高いために、トナー粒子に外添されること
が望ましい。本明細書中、「外添」とは一旦得られたト
ナー粒子に添加し、混合することを意味するものとす
る。
子は組成式SixAyO(4x+yz)/2によって表される。し
たがって、本発明においては、トナー粒子に添加される
金属酸化物微粒子の表面だけを改質するのではなく、添
加される金属酸化物微粒子の一粒一粒の組成を変化させ
ることによって、電子写真用現像剤の帯電安定性が向上
する。式中、Aは金属元素を示し、好ましくはアルミニ
ウム、ホウ素、チタン、亜鉛、バナジウム等を示し、よ
り好ましくはアルミニウム、ホウ素またはチタンを示
す。zは用いられた金属元素Aの価数を表す。また、上
記組成式においてx/yは1〜25、好ましくは1〜2
0、より好ましくは1〜10である。x/yが1未満で
あったり、25を越えると、当該金属酸化物微粒子を添
加しても、得られる電子写真用現像剤の帯電安定性は向
上しない。
ては、例えば、以下の表1に記載の組成式を有する金属
酸化物微粒子が挙げられる。なお、表1には組成式中の
Aがアルミニウム(Al)、ホウ素(B)およびチタン
(Ti)の場合についての組成式ならびにそれぞれの組
成式におけるAl2O3、B2O3またはTiO2の組成比
(重量%)を例示する。
造方法としては、特に制限されるものではないが、例え
ば、公知の気相法による製造方法等が挙げられる。気相
法とは、金属ハロゲン化合物を高温下で蒸気相酸化する
ことにより、金属酸化物微粒子を生成する方法であり、
ケイ素ハロゲン化合物と合わせて、上記組成式中のAに
相当する金属のハロゲン化合物を様々な割合で用いて、
上記組成の金属酸化物微粒子を生成することができる。
子には、通常、上記金属ハロゲン化合物に含まれる不純
物が含有されるが、本発明においては本発明の効果に悪
影響を及ぼさない範囲内であれば、不純物が含有されて
いてもよく、好ましくは10重量%以下が望ましい。
化物微粒子は疎水化処理されており、疎水化度30%以
上、好ましくは40%以上を有している。疎水化度が3
0%未満であると耐環境性が悪化し、すなわち高温高圧
下や低温低圧下、特に高温高圧下で保存した場合に複写
画像に地肌カブリが発生しやすくなり、問題となる。
当該微粒子と溶剤との混合物を撹拌しながら疎水化剤の
希釈液を加え、加熱乾燥後に充分に解砕して行われる。
また、疎水化剤を有機溶剤に溶かした溶液に微粒子を浸
漬し、乾燥、解砕する方法もある。
ば、シランカップリング剤、アミノシランカップリング
剤、チタネートカップリング剤、シリコンオイル、シリ
コンワニス等の既知のものを使用することができるが、
疎水化処理前後の仕事関数の差を0.5以下に保つ必要
があることから、当該金属酸化物粒子の仕事関数に応じ
て、カップリング剤を適宜選択する必要がある。
上記疎水化処理の前後において仕事関数の差は0.5e
V以下、好ましくは0.3eV以下、より好ましくは
0.2eV以下である。当該差が0.5eVを越えると複
写の繰り返しによって上記疎水化処理の効果が得られな
くなったとき、初期の帯電量を維持できなくなる
(?)。また、当該金属酸化物微粒子の疎水化処理前の
仕事関数は3.5〜5.0eV、好ましくは4.0〜
4.7eVであることが望ましい。当該仕事関数が3.
5eV未満であったり、5.0eVを越えたりすると、当
該金属酸化物微粒子を添加しても電子写真用現像剤の帯
電安定性が向上しないおそれがあるからである。仕事関
数とは結晶表面から1個の電子を表面のすぐ外側に取り
出すのに必要な最小のエネルギーをいい、本発明の金属
無機微粒子においてはトナーの帯電性と密接に関わる値
であり、すなわちこれを制御することで金属酸化物微粒
子の帯電性を一層容易に調整でき、さらにはそれを添加
したトナーの帯電性の調整が容易となる。
流動性の観点から金属酸化物微粒子の比表面積は10〜
400m2/g、好ましくは40〜200m2/gである
ことが望ましい。
100重量部に対して0.01〜5重量部、好ましくは
0.1〜3重量部の割合で添加される。添加量が0.0
1重量部未満であると帯電量調整に対し効果がなく、一
方、5重量部を超えて添加するとキャリアへの移行量が
増えてくるため、耐久性能が落ちてしまう。
トナー粒子に外添される。本発明において使用されるト
ナー粒子は後述する結着樹脂、着色剤およびその他の所
望の添加剤を用いて、混練・粉砕法、懸濁重合法、乳化
重合法、乳化分散造粒法、カプセル化法等その他の公知
の方法により製造することができる。これらの製造方法
の中で、製造コストおよび製造安定性の観点から混練・
粉砕法を採用することが好ましい。
着色剤等のトナー粒子成分をヘンシェルミキサー等の混
合機で混合する工程、この混合物を溶融・混練する工
程、この混練物を冷却後粉砕する工程、得られた粉砕粒
子を分級する工程によりトナー粒子を製造する。本発明
のトナー粒子は、体積平均粒径を4〜10μm、好まし
くは6〜9μmに調整することが画像の高精細再現性の
観点から好ましい。
は、例えば、ポリエステル、ポリスチレン、スチレン−
アクリル系樹脂、およびメタクリル樹脂、ならびにこれ
らの誘導体や混合物を使用することができる。
例示できる。黒色顔料としては、カーボン・ブラック、
酸化銅、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性炭、
フェライト、マグネタイトなどを使用することができ
る。黄色顔料としては、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエ
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、バンザーイエローG、バンザーイエロー10
G、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NC
G、タートラジンレヘーキなどを使用することができ
る。
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、インダスレンブ
リリアントオレンジGK、ベンガラ、カドミウムレッ
ド、鉛丹、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、ウオッチングレッド、レーキレッド
C、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、パーマネントオレンジGT
R、バルカンファストオレンジGG、パーマネントレッ
ドF4RH、パーマネントカーミンFBなどを使用する
ことができる。青色顔料としては、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などを使用することができる。な
お、これらの着色剤の添加量は特に限定的ではないが、
通常、結着樹脂100重量部に対して1〜20重量部、
好ましくは3〜15重量部になるようにする。
れるその他所望の添加剤としては磁性体、荷電制御剤お
よびオフセット防止剤等が挙げられ、具体的には磁性体
としては、マグネタイト、γ−ヘマタイトあるいは各種
フェライト等がある。
ではなく、正荷電制御剤としては例えばニグロシン染
料、トリフェニルメタン系化合物、4級アンモニウム塩
系化合物等が挙げられ、負荷電制御剤としては例えば、
サリチル酸金属錯体、含金アゾ染料、カリックスアレン
化合物、含ホウ素化合物等が挙げられる。添加量として
は結着樹脂100重量部に対して0.1〜10重量部に
なるように添加される。
されることはなく、例えばポリエチレンワックス、酸化
型ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、酸
化型ポリプロピレンワックス、カルナバワックス、サゾ
ールワックス、ライスワックス、キャンデリラワック
ス、ホホバ油ワックス、蜜ろうワックス等が使用可能で
ある。このようなワックスの添加量は、結着樹脂100
重量部に対して0.5〜5重量部、好ましくは1〜3重
量部が好ましい。
を、上記トナー粒子成分からなるトナー粒子に添加し、
ヘンシェルミキサー等の混合機により混合することによ
り得られる。なお、上記の金属酸化物微粒子をトナー粒
子中に内添する場合、すなわちトナー粒子の製造過程で
添加する場合は、他のトナー粒子成分と同様に最初の混
合工程で添加される。
微粒子とは異なる平均一次粒径20nm以下、好ましくは
6〜18nmの無機微粒子を併せてトナー粒子に外添する
ことによってさらに良い帯電性と流動性を得ることがで
きる。当該無機微粒子としては、従来から流動化剤とし
て知られている公知の無機微粒子、例えば、シリカ、ア
ルミナ、酸化ホウ素、酸化チタン、フッ化マグネシウ
ム、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化ジルコ
ニウム、窒化ホウ素、窒化チタン、窒化ジルコニウム、
マグネタイト、二硫化モリブデン、ステアリン酸アルミ
ニウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸亜鉛
等が挙げられ、好ましくはシリカである。なお、これら
の無機微粒子は、耐環境性の観点からシランカップリン
グ剤、チタンカップリング剤、高級脂肪酸、シリコーン
オイル等で疎水化処理して用いることが望ましい。当該
無機微粒子の添加量は上記の金属酸化物微粒子の添加量
との合計量で、トナー粒子100重量部に対して0.0
1〜5重量部、好ましくは0.1〜3重量部であること
が望ましい。
1成分現像剤、キャリアとともに使用する2成分現像剤
いずれにおいても使用可能である。本発明のトナーとと
もに使用するキャリアとしては、公知のキャリアを使用
することができ、例えば、鉄粉、フェライト等の磁性粒
子よりなるキャリア、磁性粒子表面を樹脂等の被覆剤で
被覆したコートキャリア、あるいはバインダー樹脂中に
磁性体微粉末を分散してなるバインダー型キャリア等い
ずれも使用可能である。このようなキャリアとしては体
積平均粒径が15〜100μm、好ましくは20〜80
μmのものが好適である。
の連続使用においても帯電特性が低下することなく、初
期の帯電特性を維持することができ、このため繰り返し
の複写によっても地肌カブリのない良好な複写画像を提
供することができる。本発明を以下の実施例によりさら
に詳しく説明する。
樹脂(Tm=118℃、Tg=68℃)100重量部、カー
ボンブラック(モーガルL:キャボット社製)8重量部、
低分子量ポリプロピレン(ビスコール550P:三洋化
成社製)3重量部をヘンシェルミキサーで十分に混合
し、2軸押し出し機で混練後冷却した。混練物をジェッ
トミルを用いて粉砕し、風力により分級することで体積
平均粒径9μmのトナー粒子を得た。
れる金属酸化物微粒子を(株)高純度化学研究所より入手
し、蛍光X線分析による元素分析に供したところ、組成
比はSi5Al2O13であると同定された。当該金属酸化
物微粒子の接触電位差計(SSVII−10:川口電機社
製)による仕事関数の測定を行った。その結果について
は表2にまとめて示した。
ラヒドロフラン10gに溶解した混合液を準備し、一方
で上記金属酸化物微粒子を120℃で2時間処理した。
当該金属酸化物微粒子35gを高速ミキサーにいれ、2
500rpmで撹拌しながら、上記混合液を5分間かけて
徐々に添加した。さらに微粒子を5g追加して、300
0rpmで10分間撹拌した後、150℃の恒温層で2時
間加熱処理し、解砕して、表面改質された金属酸化物微
粒子を得た。このようにして得られた金属酸化物微粒子
の比表面積計(MS−12:QUANTA CHROM
E社製)による比表面積の測定、及び接触電位差計(SS
VII−10:川口電機社製)による仕事関数の再度の測
定を行った。また、疎水化度を後述する方法により測定
した。これらの結果については表2にまとめて示した。
00重量部に対して0.8重量部添加してミキサーで2
分撹拌し、現像剤を得た。
る金属酸化物微粒子を(株)高純度化学研究所より入手
し、蛍光X線分析による元素分析に供したところ、組成
比はSi41Ti10O102であると同定された。当該金属
酸化物微粒子を用いたこと以外、実施例1と同様にし
て、現像剤を得た。金属酸化物微粒子の比表面積、仕事
関数および疎水化度を実施例1においてと同様に測定
し、表2に示した。
金属酸化物微粒子を(株)高純度化学研究所より入手し、
蛍光X線分析による元素分析に供したところ、組成比は
Si68B10O151であると同定された。当該金属酸化物
微粒子を用いたこと以外、実施例1と同様にして、現像
剤を得た。金属酸化物微粒子の比表面積、仕事関数およ
び疎水化度を実施例1においてと同様に測定し、表2に
示した。
金属酸化物微粒子0.8重量部と併せて疎水性シリカ
(R−974:日本アエロジル社製、仕事関数4.8
9、疎水化度35%、比表面積179m2/g)0.1重
量部を添加してミキサーで2分撹拌し、現像剤を得た。
金属酸化物微粒子の比表面積、仕事関数および疎水化度
を実施例1においてと同様に測定し、表2に示した。
0H:日本アエロジル社製)0.8重量部を添加してミキ
サーで2分撹拌し、現像剤を得た。当該無機微粒子の比
表面積、仕事関数および疎水化度を実施例1においてと
同様に測定し、表2に示した。
施例1と同様にして、現像剤を得た。金属酸化物微粒子
の比表面積、仕事関数および疎水化度を実施例1におい
てと同様に測定し、表2に示した。
と、後述のごとく得られたキャリアを現像剤/キャリア
=5/95の割合で混合し、2成分現像剤を調整した。
この現像剤をEP470Z(ミノルタ社製)に搭載し、B
/W比6%のチャートを用い、1万枚の耐久試験を23
℃、相対湿度45%にて行った。この耐久試験の前後に
おいて帯電量の測定および地肌上のトナーカブリの目視
によるランク付けを行った。ランク付けについては以下
に従って行い、×は実使用不可能であり、△以上が実使
用可能であり、○は望ましく、◎はより望ましい。ま
た、帯電量は35℃、相対湿度85%に24時間暴露し
た後の現像剤ついても測定した。これらの評価結果およ
び測定結果については表3に示した。
かった; ×;画像にカブリが生じ、実用上問題があった。
(NE−1110:花王社製)100重量部、無機磁性粉
(EPT−1000:戸田工業社製)500重量部、カー
ボンブラック(MA#8:三菱化学社製)2重量部をヘン
シェルミキサーにより十分粉砕、混合し、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、さらに風力分級機で分級して、
平均粒径55μmのバインダー型磁性キャリアを得た。
純水50mlをいれ、0.2gの試料を添加する。撹拌し
ながらビュレットから無水硫酸ナトリウムで脱水したメ
タノールを加え、液面上に試料がほぼ認められなくなっ
た点を終点として要したメタノール量(C(cc))から下
記式により疎水化度を算出した。 疎水化度(%)=100C/(50+C)
加による帯電性の調整が可能であり、長期間の繰り返し
使用によっても初期の帯電性を保持することができ、耐
環境性にも優れている。さらには、本発明の現像剤に、
疎水性の金属酸化物微粒子とは異なる20nm以下の無
機微粒子を併せて用いることにより、長期間の繰り返し
使用時の複写画像上における地肌カブリ等の問題をより
効果的に解決することができる。
Claims (4)
- 【請求項1】 少なくとも結着樹脂と着色剤とを含有す
るトナー粒子と、トナー粒子に対し添加される金属酸化
物微粒子とからなる電子写真用現像剤において、金属酸
化物微粒子が組成式SixAyO(4x+yz)/2(式中、Aは
金属元素を示し、zはAの価数を表す。)により表さ
れ、x/yが1〜25であり、金属酸化物微粒子が疎水
化度30%以上に疎水化処理されており、該処理の前後
における金属酸化物微粒子の仕事関数の差が0.5以下
であることを特徴とする電子写真用現像剤。 - 【請求項2】 金属酸化物微粒子がトナー粒子に対して
外添されていることを特徴とする請求項1に記載の電子
写真用現像剤。 - 【請求項3】 組成式SixAyO(4x+yz)/2(式中、A
は金属元素を示し、zはAの価数を表す。)により表さ
れる金属酸化物微粒子とは異なる平均一次粒径20nm
以下の無機微粒子をさらに外添することを特徴とする請
求項1または2に記載の電子写真用現像剤。 - 【請求項4】 組成式SixAyO(4x+yz)/2のAがAl
であることを特徴とする請求項1または2記載の電子写
真現像剤。
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|---|---|---|---|
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-
1997
- 1997-12-12 JP JP34264397A patent/JP3587671B2/ja not_active Expired - Fee Related
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