JP2002023412A - 静電荷像現像用トナーおよび二成分現像剤 - Google Patents
静電荷像現像用トナーおよび二成分現像剤Info
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Abstract
を抑えて、環境依存性が少なく、地カブリを低減させ、
連続多数枚コピーを通じて高品質な画像を得る。 【解決手段】トナー粒子の表面に、少なくともイソブチ
ルトリメトキシシランとトリメチルシロキシケイ酸とで
表面処理された酸化チタンを付着させる。また、該トナ
ーを二成分現像剤に使用する場合は、コア粒子表面をカ
ーボンブラックを含有する樹脂で被覆したキャリヤと併
用する。
Description
装置に使用されるトナー及び二成分現像剤に関する。
ーは、ポリエステル樹脂やスチレン/アクリル酸エステ
ル共重合体等の結着樹脂を主成分とし、これにカーボン
ブラック等の着色剤とを溶融混練、粉砕、分級して作製
されていた。このうち結着樹脂がポリエステル樹脂の場
合は、ポリエステル樹脂自体が強い強い負帯電性を有す
るために負帯電トナーとして用いた場合、多数枚連続コ
ピー時や低温低湿環境下において徐々にトナーの摩擦帯
電性が高くなり画像濃度が低下し画像に悪い影響を与え
るという根本的な問題を有するものであった。また、中
速度(A4横40枚/分)以上の複写機等で使用する現
像剤は現像槽内で強い攪拌力を常に受けているため経時
で帯電量が変化し、結果として印字濃度の低下や地カブ
リの増加などの画像欠陥が生じ易いという問題を有する
ものであった。特に二成分現像剤では、多数枚の連続コ
ピーの過程でキャリアのコート膜が剥がれやすく、ま
た、トナーがキャリア表面に付着するスペントも生じや
すいため、帯電量の変化を起し易く、多数枚の連続コピ
ー後では、上記画像欠陥が顕著に発生した。
に鑑みてなされたものであり、特に中速度以上の複写機
等で使用する場合において、トナーに高流動性を付与
し、二成分現像剤でのキャリアの帯電性を抑え、これに
より、帯電量を安定させ、環境依存性が少なく、地カブ
リを低減させ、多数枚連続コピーを通じて高品質な画像
を得られるようにすることを目的とする。
解決するため鋭意検討した結果、少なくともイソブチル
トリメトキシシランとトリメチルシロキシケイ酸とで表
面処理された酸化チタンを、結着樹脂を主成分とするト
ナー粒子表面に付着させること、及び、コア粒子の表面
を、カーボンブラックを5〜20重量%含有する樹脂コ
ート剤で被覆したキャリアを併用することで、帯電量を
安定させ、多数枚連続コピー後まで高品質な画像を維持
できるトナー及び二成分現像剤を提供することを可能と
した。
は、少なくともイソブチルトリメトキシシランとトリメ
チルシロキシケイ酸とで表面処理された酸化チタンを、
結着樹脂を主成分とするトナー粒子表面に付着させて構
成される。これによりトナーの流動性が向上し、帯電量
をコントロールできる。当該酸化チタンの付着量は、ト
ナー粒子に対し、0.05〜0.80重量%であること
が好ましい。酸化チタンの添加量が0.05重量%未満
では環境変化によって帯電量が不安定である。0.80
重量%を越えると地カブリが多くなる。
には、各種のシランカップリング剤類が使用されている
が、本発明は、イソブチルトリメトキシシランとトリメ
チルシロキシケイ酸とを併用するところに特徴がある。
この場合、両者を単独で使用したり、両者以外の他のシ
ランカップリング剤で表面処理した酸化チタンをトナー
粒子に付着させた場合は、高温高湿環境でトナーの帯電
量が低下したり、低温低湿環境で上昇するなど帯電特性
が不安定になることが判明した。従って少なくとも前記
の2種のシランカップリング剤を併用することが必須で
ある。また、酸化チタンの一次平均粒子径は、0.05
μm以下が好ましい。平均一次粒子径が0.05μmを
越える酸化チタンではトナーの流動性を充分に向上させ
ることができない。
特定する酸化チタンの使用により、キャリアの帯電量も
安定する効果が出る。さらにキャリア表面に、カーボン
ブラックをコート剤に対し、5〜20重量%含有する樹
脂コート剤を使用することで、カーボンを含まないコー
ト層に比べ表面の帯電性を低くし、膜剥がれが生じた際
でも相対的に帯電量低下を少なくすることができる。キ
ャリアのコート用樹脂にはフッ素系樹脂、アクリル系樹
脂、スチレン系樹脂、スチレンアクリル共重合樹脂、シ
リコン樹脂、シリコングラフト樹脂、ウレタン系樹脂、
ポリエステル樹脂、ポリブタジエン樹脂等があるが、本
発明は、アクリル系樹脂に対して効果が顕著である。キ
ャリアのコア粒子を被覆する樹脂に対して、カーボンが
5重量%未満の場合、帯電量を低くする効果が少ない。
カーボンが20重量%を越えると帯電量が低く成りすぎ
地カブリが増加する。
鉄粉、マグネタイト、フェライト等の磁性体を使用する
ことができるが、特にマグネタイトが好ましい。フェラ
イト粒子としては、MeO―Fe2O3の混合焼結体が
本発明に使用される。この場合のMeはMn、Zn、N
i、Ba、Co、Cu、Li、Mg、Cr、Ca、V等
であり、そのいずれか1種又は2種以上が用いられる。
また、マグネタイト粒子としてはFe3O4の焼結体が
使用される。
結着樹脂、及び着色剤からなり、その他ポリプロピレン
やポリエチレン等のオフセット防止剤、帯電制御剤、離
型剤等を適宜含有せしめたものであり、溶融混練粉砕法
や重合法等により製造するものである。
チルスチレン、クロルスチレン等のスチレン類、アクリ
ル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、
アクリル酸ブチル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ア
ルキルエステル等のアクリル酸エステル類、メタクリル
酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピ
ル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸オクチル、メタ
クリル酸ステアリル、メタクリル酸グリシジル、メタク
リル酸アルキルエステル等のメタクリル酸エステル類、
アクリロニトリル、マレイン酸、マレイン酸エステル、
メタクリル酸メチル、アクリル酸メチル、塩化ビニル、
酢酸ビニル、安息香酸ビニル、ビニルメチルケトン、ビ
ニルヘキシルケトン、ビニルメチルエーテル、ビニルエ
チルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニル単
量体等を単独重合したもの、又は共重合したスチレン系
樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン
樹脂等を挙げることができる。
ル樹脂の場合、ポリエステル樹脂自体が強い負帯電性を
有するため、帯電性安定の効果が著しい。前記のポリエ
ステル樹脂は、多価カルボン酸と多価アルコールの重縮
合により得られる。多価カルボン酸としては、例えばマ
ロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライ
ン酸、セバシン酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸などの脂
肪族二塩基酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル
酸、イタコン酸、シトラコン酸などの脂肪族不飽和二塩
基酸、無水フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸など
の芳香族二塩基酸及びこれらの低級アルキルエステルが
用いられる。また、多価アルコールとしては、例えばエ
チレングリコール、1,2−プロピレングリコール、
1,3−プロピレングリコール、1,3−ブチレングリ
コール、1,4−ブチレングリコール、1,6−ヘキサ
ンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリ
コール、ジプロピレングリコール、水添ビスフェノール
A、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、ビス
フェノールAプロピレンオキサイド付加物などのジオー
ル、及びグリセリン、トリメチロールプロパン、トリメ
チロールエタンなどのトリオールが用いられる。ポリエ
ステル樹脂の製造方法としては、公知の高温重縮合、溶
液重縮合などが用いられる。また、ポリエステル樹脂に
は、変性ポリエステル樹脂、例えばウレタン架橋ポリエ
ステル樹脂も含む。
有する。着色剤としては、トナー粒子に一般的に使用さ
れているカーボンブラックや、キナクリドン顔料、アゾ
系顔料、ナフトール系顔料、フタロシアニンブルー、ベ
ンジジンイエロー、ベンズイミダゾロンアニリンブル
ー、カルコオイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマ
リンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロ
ー、メチレンブルークロライド、マラカイトグリーンオ
キサレート、ランプブラック、ローズベンガルおよびこ
れらの混合物、その他を挙げることができる。これらの
着色剤は、十分な濃度の可視像が形成されるに十分な割
合で含有されることが必要であり、通常トナー粒子中に
0.1〜20重量%、好ましくは1〜10重量%添加さ
れる。
御剤及び負帯電性の荷電制御剤を適宜含有する。上記正
帯電性の荷電制御剤としては、例えば、オリエント化学
工業社の商品名:ボントロンP−51等の第4級アンモ
ニウム塩、オリエント化学工業社の商品名:ボントロン
N−01、ボントロンN−02、ボントロンN−03、
ボントロンN−04、ボントロンN−05、ボントロン
N−07、ボントロンN−09、ボントロンN−11等
のアジン化合物、オリエント化学工業社の商品名:オイ
ルブラックBS等のニグロシン系染料、オリエント化学
工業社の商品名:ボントロンAFP−B等のポリアニリ
ン系樹脂を挙げることができる。また、負帯電性の荷電
制御剤としては、例えば、オリエント化学工業社の商品
名:ボントロンS−31、ボントロンS−32、ボント
ロンS−34等の含金属アゾ染料、オリエント化学工業
社の商品名:ボントロンE−82、ボントロンE−84
等のサリチル酸の金属錯体化合物、藤倉化成社製の商品
名:FCA1001N等の樹脂系荷電制御剤、日本カー
リット社製の商品名:LR−147等のボロン化合物を
挙げることができる。
電制御剤との組み合わせは、各々1種類とは限らず2種
類以上を適宜要求する特性に応じて用いればよい。トナ
ー粒子中に含有させる正帯電性の荷電制御剤と負帯電性
の荷電制御剤の合計量は、結着樹脂100重量部に対し
て0.2〜5重量部であることが望ましい。0.2重量
部未満では、トナーの摩擦帯電量分布が広くなるため、
十分な画像濃度を得にくく、また地カブリの程度も不良
になりやすい。一方、5重量部を越えた場合には、トナ
ーの帯電量が高くなりすぎるため地カブリが多くなるこ
とがある。本発明において、結着樹脂がポリエステル樹
脂の場合、良好な帯電性を得るには、負帯電性の含金属
アゾ染料を用いることが好ましい。
てもよい。離型剤には、ステアリン酸等の長鎖脂肪酸お
よびそのエステル・アミド・金属塩、低分子量ポリプロ
ピレンワックス、低分子量ポリエチレンワックス、パラ
フィンワックス、カルナウバワックスやキャンデリラワ
ックスなどの天然ワックスなどがある。
請求項1に記載の酸化チタン以外の外添剤を付着させて
もよい。外添剤としては、シリカ、アルミナなどの流動
性向上剤やマグネタイト、チタン酸ストロンチウム、酸
化セリウムなどの研磨剤等が挙げられる。トナー粒子に
これら外添剤等を付着させるには、スーパーミキサーや
ヘンシェルミキサーなど、攪拌羽根を有する混合機を利
用することで達成できる。
荷電制御剤、負帯電性の荷電制御剤、着色剤、その他の
成分を攪拌混合した後、溶融混練し、冷却後に粉砕分級
してトナー粒子を得、その後必要に応じて外添剤などを
混合機を用いて付着させることにより製造することがで
きる。また、重合法により得ることもできる。
る場合は、前記のように、請求項6記載のキャリヤと併
用することで、効果が助長される。
がこれに限定されるものではない。なお、以下に記す部
とは重量部を示す。 *トナー粒子の作製 ・ポリエステル樹脂A 100部 (Tg=61℃、Mn=4200、Mw=160000、THF不溶分=14% ) ・ポリプロピレンワックス(三洋化成工業社製 ビスコール330P) 2部 ・カーボンブラック(キャボット社製 ブラックパール430) 6部 ・帯電制御剤(オリエント化学工業社製 BONTRON S−34) 1部 上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合し
た後、二軸混練機で熱溶融混練後、ジェットミル粉砕機
で微粉砕して乾式気流分級機で分級を行い、体積平均粒
子径が8.5μmのトナー粒子を得た。
R972)をトナー粒子の重量に対して0.7%、イ
ソブチルトリメトキシシランとトリメチルシロキシケイ
酸とで表面処理した平均一次粒子径が0.02μmの酸
化チタンをトナー粒子の重量に対して0.2%となる割
合にてヘンシェルミキサーに投入し、攪拌羽根の周速が
30m/sの条件にて、5分間混合して実施例1のトナ
ーAを得た。次にマグネタイトからなるコア粒子の表面
に、カーボンブラックをコート剤に対し、10重量%含
有するアクリル系樹脂コート剤をコートしたキャリアA
を100重量部とトナー4重量部とを混合して現像剤A
を作製した。
次粒子径を0.04μmにした以外は実施例1と同様に
して、トナーBを得た。トナーBとキャリアAを実施例1
と同様に混合して現像剤Bを得た。
1重量%にした以外は実施例1と同様にして、トナーC
を得た。トナーCとキャリアAを実施例1と同様に混合
して現像剤Cを得た。
6重量%にした以外は実施例1と同様にして、トナーD
を得た。トナーDとキャリアAを実施例1と同様に混合
して現像剤Dを得た。
に、マグネタイトからなるコア粒子の表面に、カーボン
ブラックをコート剤に対し5重量%含有するアクリル系
樹脂コート剤をコートしたキャリアBを使用した以外は
実施例1と同様にして、現像剤Eを得た。
に、マグネタイトからなるコア粒子の表面に、カーボン
ブラックをコート剤に対し15重量%含有するアクリル
系樹脂コート剤をコートしたキャリアCを使用した以外
は実施例1と同様にして、現像剤Fを得た。
ず、実施例1と同様にして、現像剤Gを得た。 <比較例2>酸化チタンをイソブチルトリメトキシシラ
ンのみで表面処理した以外は実施例1と同様にして、現
像剤Hを得た。 <比較例3>酸化チタンをトリメチルシロキシケイ酸の
みで表面処理した以外は実施例1と同様にして、現像剤
Iを得た。 <比較例4>トナーと混合するキャリアに、マグネタイ
トからなるコア粒子の表面に、カーボンブラックをコー
ト剤に含まないアクリル系樹脂コート剤をコートしたキ
ャリアDを使用した以外は実施例1と同様にして、現像
剤Jを得た。 <比較例5>トナーと混合するキャリアに、マグネタイ
トからなるコア粒子の表面に、カーボンブラックをコー
ト剤に対し30重量%含有するアクリル系樹脂コート剤
をコートしたキャリアEを使用した以外は実施例1と同
様にして、現像剤Kを得た。
記の試験を実施した。実施例及び比較例の現像剤を、市
販の印刷速度40枚/分(A4横)の負帯電性2成分方
式複写機に入れ、印字率5%の原稿で、画像濃度、地カ
ブリ、帯電量の評価を行った。また、連続コピーをし、
150,000枚後の画像濃度、地カブリ、帯電量を測
定した。環境依存性については、10℃,20%RHと
30℃,80%の環境下で上記と同様の評価を実施し
た。摩擦帯電量(Q/M)は、トナーの摩擦帯電量を東
芝ケミカル社製のブローオフ摩擦帯電量測定装置で測定
した。画像濃度(ID)はマクベス社製の反射濃度計R
D−914を使用して測定した。地カブリ(BG)は日
本電色工業社製のカラーメーターZE2000で測定し
た。実施例の内容一覧を表1に、特性評価結果一覧を表
2に示す。表2の特性評価結果から明らかなように、本
発明のトナーは、帯電量が安定し、環境依存性少なく、
地カブリを低減させ、150,000枚の連続コピーを
通じて高品質な画像を与えることが確認された。
タンを使用することにより150,000枚の連続コピ
ー終了時まで高品質な画像を維持できる。二成分現像剤
の場合は、さらに特定の樹脂コート剤をキャリアのコア
粒子表面に使用することで、上記の効果が助長される。
Claims (8)
- 【請求項1】 少なくともイソブチルトリメトキシシラ
ンとトリメチルシロキシケイ酸とで表面処理された酸化
チタンが、結着樹脂を主成分とするトナー粒子表面に付
着してなることを特徴とする静電荷像現像用トナー。 - 【請求項2】 酸化チタンの付着量がトナー粒子に対し
0.05〜0.80重量%である請求項1記載の静電荷
像現像用トナー。 - 【請求項3】 酸化チタンの平均1次粒子径が0.05
μm以下である請求項1記載の静電荷像現像用トナー。 - 【請求項4】 結着樹脂が、ポリエステル樹脂である請
求項1記載の静電荷像現像用トナー。 - 【請求項5】 請求項1記載のトナーが、負帯電である
ことを特徴とする静電荷像現像用トナー。 - 【請求項6】 請求項1記載のトナーと、コア粒子表面
が、カーボンブラックを5〜20重量%含有する樹脂コ
ート剤で被覆されたキャリアとから成ることを特徴とす
る二成分現像剤。 - 【請求項7】 前記樹脂がアクリル系樹脂である請求項
6記載の二成分現像剤。 - 【請求項8】 前記コア粒子がマグネタイトである請求
項6記載の二成分現像剤。
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