JP2003177570A

JP2003177570A - 静電荷像現像用トナー

Info

Publication number: JP2003177570A
Application number: JP2001375292A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Owada; 毅大和田; Akihiko Yanagihori; 昭彦柳堀; Shingo Ishiyama; 慎吾石山; Masakazu Sugihara; 正和杉原
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2001-12-10
Filing date: 2001-12-10
Publication date: 2003-06-27
Anticipated expiration: 2021-12-10
Also published as: JP3881226B2

Abstract

(57)【要約】【課題】現像性に必要な高い帯電能力をもち、カブリが
少なく、耐久性が求められる現像方式に適用しても連続
実写での画質変化が少ないトナーを提供する。【解決手段】少なくともバインダー樹脂及び着色剤を含
む母体微粒子に外添微粒子が添加されてなる静電荷像現
像用トナーであって、該外添微粒子が母体微粒子の表面
に、母体微粒子の表面が瞬間的に加熱溶融された後に冷
却固化される条件下に固着されたものであり、かつ該外
添微粒子のうち少なくとも一種類の帯電量の絶対値が３
００μＣ／ｇ以上である静電荷像現像用トナー

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電荷像現像用ト
ナーに関する。詳しくは本発明は、電子写真法、特に非
磁性一成分現像方式によるプリンタなどに好適に使用し
うる静電荷像現像用トナーに関する。本発明のトナー
は、現像性に必要な高い帯電能力をもち、カブリが少な
く、耐久性が求められる現像方式に適用した場合にも、
連続実写での画質変化が少なく、優れた定着性及び耐ブ
ロッキング性を有する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法に用いられる乾式現像方式と
しては、一般に鉄粉、フェライト粉末等のキャリアとト
ナーとを混合して用いる二成分系現像方式とキャリアを
用いない一成分現像方式とがある。しかしながら、前者
にはトナーの消費に伴ってその必要量のみを補給する、
いわゆるトナー濃度コントロール機構が必要となるた
め、装置の大型化及びコスト高の面で問題がある。

【０００３】一方、後者は磁性一成分方式及び非磁性一
成分方式が主流であり、装置の小型化が可能なため、近
年増加しているパーソナルプリンタ、フルカラープリン
タを中心にこの方式を採用するものが多くなってきてい
る。トナーに要求される性能は、画像を形成した場合に
画像濃度が十分で画像欠陥がないこと、長期間安定的に
使用できること、紙に十分に定着すること、トナー生産
工程や貯蔵、輸送中にブロッキングを引き起こさないこ
と等、生産工程から形成画像、使用機器に対する問題
等、極めて多岐に亘る。これらの要求の中には、例えば
定着性と耐ブロッキング性とのように相反する傾向を示
し、その両立が容易でないものもある。

【０００４】かかる要求に対応するために、溶融混練す
る材料の性状、配合処方、混練条件等に関し多くの提案
がなされてきている。また、トナー表面に付着させる外
添剤についても多くの提案がなされており、例えば、ア
ミノ変成シリコーンをコートしたシリカを用いる方法
（特開昭５９−１８７５３９号）、特定のシランカップ
リング剤で処理されたシリカを用いる方法（特開昭５０
−１９８４７０号）等が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来の方法は必ずしも、トナーに要求される性能を十分
に満足させるものではない。また装置に採用される現
像、転写、その他の方式によっては必ずしも十分に効果
を奏することが出来ない。特に帯電性を確保するために
トナーに比較的大きな負荷のかかる一成分方式において
は、連続実写を行うことによって、例えば上記外添シリ
カ等の脱離、トナー内部への埋まり込みが起こって、適
正な現像に必要な帯電性を維持することが難しいことが
ある。

【０００６】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、その課題はトナーに大きな負荷のかかる一成
分方式等の現像方法での連続実写においても安定した画
質が得られ、定着性及び耐ブロッキング性の両立にも優
れたトナーを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等はかかる課題
を解決するため鋭意検討を重ねた結果、高帯電の外添微
粒子をトナー母体微粒子の表面に特定方法で固着させる
ことによって、連続実写でのトナー物性の変化が少なく
なり、定着性及び耐ブロッキング性の両立にも効果があ
ることを見いだし、かかる知見に基づいて本発明に到達
した。

【０００８】即ち、本発明の要旨は、少なくともバイン
ダー樹脂及び着色剤を含む母体微粒子に外添微粒子が添
加されてなる静電荷像現像用トナーであって、該外添微
粒子が母体微粒子の表面に、母体微粒子の表面が瞬間的
に加熱溶融された後に冷却固化される条件下に固着され
たものであり、かつ該外添微粒子のうち少なくとも一種
類の帯電量の絶対値が３００μＣ／ｇ以上であることを
特徴とする静電荷像現像用トナー、に存する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につき
詳細に説明する。本発明で用いる母体微粒子は、バイン
ダー樹脂、着色剤その他の添加剤から常法に従って製造
される。上記バインダー樹脂としては、トナーに適した
公知の種々のものが使用できる。例えば、スチレン系樹
脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェ
ノール樹脂、エポキシ樹脂、飽和ポリエステル樹脂、不
飽和ポリエステル樹脂、低分子量ポリエチレン、低分子
量ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹
脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルア
クリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラ
ール樹脂等があるが、より好ましい樹脂としては、スチ
レン系樹脂、飽和若しくは不飽和ポリエステル樹脂、エ
ポキシ樹脂等を挙げることができる。これらの樹脂は単
独で用いても併用してもよい。また、これらの樹脂は定
着方式に従い、非架橋樹脂としても架橋樹脂としても或
いはその混合物としても用いられる。

【００１０】上記スチレン系樹脂としては、ポリスチレ
ン、ポリクロロスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、
スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピ
レン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレ
ン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合
体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリ
ル酸エステル共重合体（スチレン−アクリル酸メチル共
重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレ
ン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸
オクチル共重合体、スチレン−アクリル酸フェニル共重
合体等）、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体
（スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−
メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸
ブチル共重合体、スチレン−メタクリル酸オクチル共重
合体、スチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等）、
スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチ
レン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体
等が挙げられる。これらスチレン系樹脂は必要に応じて
架橋性モノマーを共重合することにより架橋樹脂として
使用することが出来る。また、バインダー樹脂の製造方
法としてはバルク重合、懸濁重合、溶液重合、乳化重合
等があるが、重合方法の如何によらず使用可能である。

【００１１】上記ポリエステル樹脂は、２価のアルコー
ル単量体と２価のカルボン酸単量体と必要に応じて３価
以上の多価アルコール単量体や多価カルボン酸単量体と
の重縮合によって得られる。２価のアルコール単量体と
しては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、
トリ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、１，４−ブタンジ
オール、ネオペンチルグリコール、１，４−ブテンジオ
ール等のジオール類、ビスフェノールＡ、ポリオキシエ
チレン化ビスフェノールＡ、ポリオキシプロピレン化ビ
スフェノールＡ等のエーテル化ビスフェノール類、その
他の２価のアルコール単量体が挙げられる。２価のカル
ボン酸単量体としては、イソフタル酸、テレフタル酸、
アジピン酸、セバシン酸、ジフェン酸、ナフタレンジカ
ルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、これらの酸の
無水物もしくは低級アルキルエステルを主成分とするも
のが挙げられる。３価以上の多価アルコール単量体とし
ては、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパ
ン、グリセリン、ペンタエリスリトール等が挙げられ
る。また３価以上の多価カルボン酸としては、トリメリ
ト酸、シクロヘキサントリカルボン酸、ナフタレントリ
カルボン酸、ブタントリカルボン酸、ヘキサントリカル
ボン酸、オクタンテトラカルボン酸、及びこれらの酸の
無水物その他を挙げることができる。

【００１２】上記着色剤としては、公知の顔料、染料を
用いることができる。例えば、酸化チタン、亜鉛華、カ
ーボンブラック、アルミナホワイト、炭酸カルシウム、
紺青、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリー
ン、ハンザイエローＧ、ローダミン系染料、クロムイエ
ロー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、ローズベン
ガル、トリアリルメタン系染料、アントラキノン染料、
モノアゾ及びジスアゾ系染顔料などの着色剤を単独また
は混合して相当するトナーの色として用いる。

【００１３】また本発明のトナーは、公知の磁性粒子を
着色剤として用いる磁性トナーとすることもできる。該
磁性粒子としては、複写機等の使用環境温度（０℃〜６
０℃付近）において、フェリ磁性あるいはフェロ磁性等
を示す強磁性物質が使用される。使用される磁性粒子と
しては、例えばマグネタイト（Ｆｅ₃Ｏ₄）、マグヘマタ
イト（γ−Ｆｅ₂Ｏ₃）、マグネタイトとマグヘマタイト
の中間体、フェライト（Ｍ_XＦｅ_3-XＯ₄；式中、ＭはＭ
ｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ等或い
はその混晶系）等のスピネルフェライトやＢａＯ・６Ｆ
ｅ₂Ｏ₃、ＳｒＯ・６Ｆｅ₂Ｏ₃等の６方晶フェライト、Ｙ
₃Ｆｅ₅Ｏ₁₂、Ｓｍ₃Ｆｅ₅Ｏ₁₂等のガーネット型酸化物、
ＣｒＯ₂等のルチル型酸化物、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃ
ｏ、Ｃｒ等の金属やその他の強磁性合金等のうち、０℃
〜６０℃付近でフェロ磁性、フェリ磁性を示すものが挙
げられ、中でもマグネタイト、マグへマタイト、マグネ
タイトとマグヘマタイトの中間体等の平均粒径３μｍ以
下、より好ましくは０．０５〜１μｍ程度の微粒子が性
能的にも価格的にも好ましい。磁性微粒子は単独で使用
するに限らず、２種以上を併用することもできる。

【００１４】さらに所望によりその他の成分を含有させ
ることができる。例えば、トナーに帯電性を賦与したい
場合は、公知の正荷電性または負荷電性の帯電制御剤を
単独または併用して使用してもよい。正荷電性帯電制御
剤としては、例えばニグロシン系染料、第４アンモニウ
ム塩、トリアミノトリフェニルメタン系化合物、イミダ
ゾール系化合物、ポリアミン樹脂などがある。また負荷
電性帯電制御剤としては、Ｃｒ，Ｃｏ，Ａｌ，Ｆｅ等の
金属含有アゾ染料、サリチル酸金属化合物、カーリック
スアレン化合物、アルキルサリチル酸金属化合物などが
ある。帯電制御剤の選択においても着色剤同様、揮発性
不純物を極力含まないものを使用することが好ましい。

【００１５】帯電制御剤の使用量は所望する帯電量見合
いで選定すればよい。帯電制御剤の添加量はバインダー
樹脂１００重量部に対し通常、０．０５〜１０重量部程
度であり、好ましくはバインダー樹脂１００重量部に対
して１〜５重量部である。帯電制御剤の含有率が少なす
ぎると帯電性の向上効果が期待できず、また過剰である
とトナーの品質が低下する。

【００１６】また、耐オフセット性改良等の目的でポリ
プロピレンワックス、ポリエチレンワックス、パラフィ
ンワックス、高級脂肪酸、脂肪酸アミド、金属石鹸等を
バインダー樹脂１００重量部に対して０．１〜３０重量
部程度添加してもよい。上述した各成分からトナーの母
体微粒子を製造するのは常法に従って行うことができ
る。通常は、先ずバインダー樹脂、着色剤、帯電制御
剤、更に必要に応じて添加されるその他の添加剤を混合
機で均一に分散混合し、次いで混合物を密閉式ニーダ
ー、又は一軸若しくは二軸の押出機等で溶融混練し、冷
却後、クラッシャー、ハンマーミル等で粗砕し、ジェッ
トミル、高速ローター回転式ミル等で細粉砕し、風力分
級機（例えば、慣性分級方式のエルボジェット、遠心力
分級方式のミクロプレックス、ＤＳセパレーターなど）
等で分級する方法が採用される。

【００１７】本発明においては、トナーに良好な帯電性
をもたせるため、上述の母体微粒子の表面に帯電量の絶
対値が３００μＣ／ｇ以上の外添微粒子を固着させる。
本発明における、母体微粒子表面への外添微粒子の固着
は、母体微粒子の表面が瞬間的に加熱溶融された後に冷
却固化される条件下に行う。即ち本発明においては、被
処理粒子の表面を瞬間的に加熱溶融することの出来る装
置（以下、粒子表面溶融処理装置という）を使用して、
母体微粒子と外添微粒子との混合物を、母体微粒子の表
面が瞬間的に加熱溶融された後に冷却固化される条件下
におき、外添微粒子を母体微粒子の表面に固着させる。
この固着処理により、外添微粒子は母体微粒子の表面に
強固に固着され、連続実写時にも外添微粒子の脱離や埋
まり込みが起こり難いので、帯電性や流動性の低下によ
る画質悪化等の問題が起こりにくい。

【００１８】使用される粒子表面溶融処理装置は一般
に、熱風気流等を利用し、母体微粒子と外添微粒子との
混合物を、母体微粒子の溶融開始温度以上に加熱して母
体微粒子の表面を瞬間的に溶融し、引き続き冷却して母
体微粒子の表面を速やかに固化させて、外添微粒子を固
着できるように構成されている。使用される粒子表面溶
融処理装置としては、例えば日本ニューマチック工業社
のサーフュージングシステム等が挙げられる。

【００１９】母体微粒子の表面に固着させる外添微粒子
は各種無機及び有機微粉末であり、例えば微粉末のシリ
カ、アルミナ、チタニア、マグネタイト、フェライト、
酸化セリウム、チタン酸ストロンチウム等を用いること
ができるが、トナーに良好な帯電性を持たせるために
は、外添微粒子の中に帯電量の絶対値が３００μＣ／ｇ
以上の粒子が含まれていることが必要である。外添微粒
子の帯電量の絶対値は好ましくは４００μＣ／ｇ以上で
ある。外添微粒子の帯電量の絶対値が３００μＣ／ｇ未
満であると、トナーに十分な帯電性を賦与することがで
きず、かぶりの悪化等の悪影響がでるため好ましくな
い。外添微粒子の帯電量は、以下の方法で測定すること
ができる。

【００２０】［外添微粒子帯電量の測定方法］ノンコートフェライトキャリア（パウダーテック社製
Ｆ１００）５０ｇと外添微粒子０．１ｇとを秤量し、レ
シプロシェーカーで１分攪拌する（攪拌強度５００ｒｐ
ｍ）。ブローオフ測定装置（東芝ケミカル社製）で帯電量を
測定する。

【００２１】また外添微粒子の中にＢＥＴ法による比表
面積が１２０ｍ²／ｇ以上の粒子が含まれていることが
好ましい。それによって、トナーに十分な流動性が賦与
され、ベタソリッド部の追従性によい影響が見られる。
さらに、上記外添微粒子の量は、下記式（１）で求めら
れる、母体微粒子に対する全外添微粒子の被覆率が８０
％以上となる量であるのが好ましく、より好ましくは９
０％以上になる量である。上記被覆率が８０％以上であ
ると、トナーに十分な帯電性や流動性を与えることがで
き、画像濃度の低下や、白地かぶりの悪化、ベタソリッ
ド部の追従性等に好影響を及ぼす。

【００２２】

【数２】

【００２３】

【表２】式（１）中、Ｄｔ：母体微粒子の平均粒径（μｍ） ρｔ：母体微粒子の真密度（ｇ／ｃｍ³）Ｄｎ：外添微粒子ｎの平均粒径（μｍ） ρｎ：外添微粒子ｎの真密度（ｇ／ｃｍ³）Ｗｎ：外添微粒子ｎの添加部数（母体微粒子を１００重
量部としたときの重量部数）ａ：外添剤の種類の数

【００２４】

【実施例】以下、本発明の具体的態様を実施例により更
に詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り
これらの実施例によって限定されるものではない。な
お、「部」は特記する以外は「重量部」を表す。また、
画像の評価は次のように行った。（１）画像濃度（表中、「ＩＤ」と表示）ベタソリッド部のある画像パターンにて印字された黒ベ
タ部を日本平板機材製Ｘ−ｌｉｔｅ９３６（光源Ｃ２、
Ａレスポンス）で測定した。評価基準は次の通りであ
る。

【００２５】

【表３】 ○：１．３以上、 △：０．８〜１．３、 ×：０．８以下。（２）かぶり（表中、「ＢＧ」と表示）上記（１）の印字画像のうちの白色部分を日本電色製白
度計にて測定し、印字前の紙との差を調べた。評価基準
は次の通りである。

【００２６】

【表４】 ○：１．０以下、 △：１．０〜２．０、 ×：２．０以上。（３）ベタ追従性（表中、「ベタ」と表示）Ａ４サイズのベタ画像を印刷し、目視にて評価した。評
価基準は次の通りである。

【００２７】

【表５】 ○：良好、 △：スリーブ２周目以降の画像濃度が低い、 ×：スリーブ２周目以降がかすれる。

【００２８】［実施例１］

【表６】ポリエステル樹脂ＦＣ１１９８（三菱レイヨン社製）１００部着色剤ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄＮｏ．１２２８部帯電制御剤ＬＲ１４７（日本カーリット社製）１部上記の材料を混合機で混合した後、二軸混練機（池貝鉄
工製ＰＣＭ−３０）で混練し、ジェットミルで粉砕して
平均粒径８．５μｍの母体微粒子を得た。

【００２９】この母体微粒子１００部に帯電量−７５０
μＣ／ｇ、比表面積１７０ｍ²／ｇのシリカ（日本アエ
ロジル社製：Ｒ９７４）を１．２５部、帯電量−４６０
μＣ／ｇ、比表面積３０ｍ²／ｇのシリカ（日本アエロ
ジル社製：ＮＹ５０）を１部添加し混合機で混合した。
得られた混合物に、粒子表面溶融処理装置（日本ニュー
マチック社製：ＮＰＫサーフュージングシステム）で熱
風温度３６０℃の処理を施し、母体微粒子上にシリカを
固着させたトナーを得た。

【００３０】［実施例２］実施例１における外添微粒子
を、Ｒ９７４を１．６部とした以外は実施例１と同様に
してトナーを得た。［実施例３］実施例１における着色剤を、Ｐｉｇｍｅｎ
ｔＢｌｕｅＮｏ．１５：３を７部とした以外は実施
例１と同様にしてトナーを得た。

【００３１】［比較例１］実施例１における処理を、ヘ
ンシェルミキサー（三井鉱山製）での処理とした以外は
実施例１と同様にしてトナーを得た。［比較例２］実施例１における外添微粒子を、帯電量−
２５０μＣ／ｇ、比表面積３０ｍ²／ｇのシリカ（日本
アエロジル製：ＲＹ５０）３．０部とした以外は実施例
１と同様にしてトナーを得た。

【００３２】上記各トナーを、ＯＰＣ感光体を有するフ
ルカラープリンタに装着して実写を行い、前記の方法に
従って画像評価を行った。各例の製造条件等を表−１
に、評価結果を表−２に示す。

【００３３】

【表７】

【００３４】

【表８】

【００３５】初期画像評価及び連続実写の結果、実施例
１〜３のトナーはいずれも良好な画像濃度、かぶり及び
ベタ追従性を示したが、比較例のトナーは初期画質に問
題があるか、あるいは連続実写における画質の悪化が見
られた。

【００３６】

【発明の効果】本発明によって、現像性に必要な高い帯
電能力をもち、カブリが少なく、耐久性が求められる現
像方式に適用しても連続実写での画質変化が少ないトナ
ーを得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石山慎吾新潟県上越市福田町１番地三菱化学株式会社内 (72)発明者杉原正和新潟県上越市福田町１番地三菱化学株式会社内Ｆターム(参考） 2H005 AA08 AB04 CA08 CB13 EA01 EA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともバインダー樹脂及び着色剤を
含む母体微粒子に外添微粒子が添加されてなる静電荷像
現像用トナーであって、該外添微粒子が母体微粒子の表
面に、母体微粒子の表面が瞬間的に加熱溶融された後に
冷却固化される条件下に固着されたものであり、かつ該
外添微粒子のうち少なくとも一種類の帯電量の絶対値が
３００μＣ／ｇ以上であることを特徴とする静電荷像現
像用トナー。
【請求項２】該外添微粒子のうち少なくとも一種類
が、ＢＥＴ法による比表面積が１２０ｍ²／ｇ以上であ
る、請求項１に記載の静電荷像現像用トナー。
【請求項３】下記式（１）で求められる、母体微粒子
に対する全外添微粒子の被覆率が８０％以上である、請
求項１又は２に記載の静電荷像現像用トナー。【数１】【表１】式（１）中、Ｄｔ：母体微粒子の平均粒径（μｍ） ρｔ：母体微粒子の真密度（ｇ／ｃｍ³）Ｄｎ：外添微粒子ｎの平均粒径（μｍ） ρｎ：外添微粒子ｎの真密度（ｇ／ｃｍ³）Ｗｎ：外添微粒子ｎの添加部数（母体微粒子を１００重
量部としたときの重量部数）ａ：外添剤の種類の数
【請求項４】母体微粒子の帯電量の絶対値が４０μＣ
／ｇ以下である、請求項１〜３のいずれかに記載の静電
荷像現像用トナー。