JPH06332235A

JPH06332235A - 電子写真用トナー

Info

Publication number: JPH06332235A
Application number: JP5122306A
Authority: JP
Inventors: Yoshitake Shimizu; 義威清水
Original assignee: Mita Industrial Co Ltd
Current assignee: Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Priority date: 1993-05-25
Filing date: 1993-05-25
Publication date: 1994-12-02

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、高い解像度、画像濃度を維
持しながら同時に転写効率を向上させ、かつトナーの流
動性を安定させ、長寿命であるトナーを提供することで
ある。【構成】本発明によれば、トナー粒子と少なくとも二
種類の外添剤とからなる電子写真用トナーであって、ト
ナー粒子の粒度分布において、５μｍ以下が１乃至８ｖ
ｏｌ％存在し、第一の外添剤の平均粒子径が、一次粒子
の個数基準で０．１乃至０．５μｍであり、第二の外添
剤の平均粒子径が、一次粒子の個数基準で２０ｎｍ以下
であって疎水性であることを特徴とする電子写真用トナ
ーが提供される。

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（以下
単に「トナー」という）に関し、より詳細には、微小粒
子が多いトナーにおいても、未転写トナーを減少させ、
高転写効率で且つ高画質及び長寿命でありしかも流動性
に優れた電子写真用トナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、高画質の画像を求める要請が強
く、トナーの小粒径化が進みつつある。画像の解像力や
細線の再現性には、トナーが小粒径の方が良いことは多
言を要しないところであるが、トナーが小粒径になって
くると、これに伴って、新たな問題が発生する。すなわ
ち、トナーの記録媒体への転写効率が著しく低下するこ
とにより、べた画像にムラが生じたり、画像濃度が低下
するといった問題、あるいはトナーの流動性が低下する
ことにより、トナーホッパーから現像器へのトナー補給
が不十分となるといった問題が発生する。

【０００３】トナーが感光体から記録媒体に移動する転
写メカニズムは、図２に示すように、紙３の下方からコ
ロナ放電することによって生じる静電気力ａが、トナー
粒子４を感光体５に付着させる力、すなわち鏡像力ｂと
ファンデルワールス力ｃの合力に打ち勝ったとき、トナ
ー粒子４が感光体５から転写紙３へ移動すると考えられ
る。

【０００４】したがって、これまでは転写効率を上げる
ために、トナーの粒度分布をよりシャープにし、かつ、
トナー１個当りの電荷量を高くし、静電気力ａを大きく
する工夫を種々行ってきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする問題点】しかし、トナーの帯
電量は、図３に示すように一般的にはトナー粒子の表面
積に比例するので、トナーの粒子径が小さくなればなる
ほど、トナー１個当りの帯電量は小さくなる。一方、ト
ナー粒子の感光体への付着力は、図３に示すように粒径
が小さくなるほど強くなる。したがって、トナー１個当
りの帯電量を高くすることによって転写効率の向上を図
る方法には自ずと限界がある。

【０００６】本発明の主たる目的は、高い解像度、画像
濃度を維持しながら同時に転写効率を向上させ、かつト
ナーの流動性を安定させ、長寿命であるトナーを提供す
ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、トナー
粒子と少なくとも二種類の外添剤とからなる電子写真用
トナーであって、トナー粒子の粒度分布において、５μ
ｍ以下が１乃至８ｖｏｌ％存在し、第一の外添剤の平均
粒子径が、一次粒子の個数基準で０．１乃至０．５μｍ
であり、第二の外添剤の平均粒子径が、一次粒子の個数
基準で２０ｎｍ以下であって疎水性であることを特徴と
する電子写真用トナーが提供される。

【０００８】

【作用】本発明者等は、上記目的を達成するため鋭意検
討した結果、解像度を向上させるためには所定量の小粒
径トナーがあれば足りること、また、小粒径トナーの転
写効率を向上させるためには比較的大きい外添剤を用い
れば良いこと、さらに小粒径トナーを含むトナーの流動
性を上げるには疎水性であって小さい外添剤を添加すれ
ば良いことを突き止め本発明を完成したものである。以
下にその詳細を説明する。大粒径トナーだけでは画像の解像度が悪いのは周知の
ことであるが、小粒径トナーだけでもいわゆる黒ベタ部
が十分黒くならず、画像を透かしてみると透けて見え
る。本発明者等は、解像度および画像濃度の両特性を同
時に満足するにはトナー粒子の粒度分布において、体積
基準の平均粒子径で５μｍ以下の粒子を１〜８ｖｏｌ％
含んでいることが良いことを見いだした。転写のメカニズムについては既に説明した通りであ
る。本発明では、トナー粒子の帯電量を上げるのではな
く、トナー粒子の感光体への付着力を弱めることによ
り、トナーの転写効率を著しく向上させたのである。ト
ナー粒子の感光体への付着力を弱めるために、比較的大
きい外添剤をトナーに付着させる。図４に示すように、
トナー粒子表面に比較的大きい外添剤６を添加すると、
感光体５とトナー粒子４との間に間隙ができ、またトナ
ー粒子４と感光体５との接触面積が減少し、鏡像力ｅ、
ファンデルワールス力ｆが共に減少するからである。こ
れにより、これまでの転写電圧と同一電圧すなわち静電
気力ｄであっても、トナー粒子４は容易に紙３に移動
し、転写効率が向上するのである。

【０００９】なお、第一の外添剤の一次粒子の平均粒子
径が０．１μｍより小さいと、感光体との付着力を低減
させることが難しく、また、０．５μｍより大きいとト
ナー粒子表面に当該外添剤を均一に付着させることが困
難となり、外添剤が単独で脱離してしまい、クリーニン
グ不良が発生する。したがって、本発明のトナーでは、
第一の外添剤の一次粒子の平均粒子径が０．１乃至０．
５μｍであることが重要である。また、小粒径トナーの流動性を維持させるために、第
二の外添剤として比較的小さい外添剤であって、疎水性
ものを用いることも重要である。

【００１０】小粒径の外添剤は大きな比表面積をもつの
で、少量の添加量で帯電を上昇させることなく、効果的
に流動性を保持することができるからである。また、当
該外添剤は疎水性でないと、高湿環境下などではトナー
表面の当該外添剤に水分が吸着しトナー粒子同士が凝集
するため、トナー流動性が著しく悪くなる。発明者等の
検討によれば、当該外添剤の一次粒子の平均粒子径が２
０ｎｍより大きいと、添加量を多くしないと流動性を保
持することが難しく、逆に添加量を多くし過ぎると帯電
が高くなり画像濃度が低くなってしまう。したがって、
当該外添剤の一次粒子の平均粒子径は２０ｎｍ以下であ
ることが重要である。

【００１１】

【発明の好適態様】

（トナー材料）トナー粒子として少なくともバインダー
樹脂と、バインダー樹脂中に分散された着色剤とトナー
表面において大小２種類の外添剤からなり、必要に応じ
て電荷制御剤、離型剤、その他のトナー配合成分とから
成る。

【００１２】このトナー成分である結着樹脂は、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。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。例えば三菱化成製「カーボンブラック＃２５」
のように、一次粒子の平均粒径が４０乃至６０ｎｍの粒
子が好適である。その他以下にあげる着色剤が好適に使
用できる。

【００１３】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。

【００１４】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（Ｙ₃Ｆｅ
₅Ｏ ₁₂）、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（ＭｎＦｅ
₂Ｏ₄）、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。

【００１５】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、脂
肪族系炭化水素、脂肪族金属塩類、高級脂肪族類、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１０００〜１００００程度の脂肪族系炭化水素
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
重合体等の１種または２種以上の組み合わせが適当であ
る。

【００１６】離型剤は、結着樹脂１００重量部に対して
０．１〜１０重量部、好ましくは０．５〜８重量部の割
合で使用される。電荷制御剤としては、それ自体公知の
任意の電荷制御剤で平均粒径が４μｍ以下のもの、例え
ばボントロンＳ−４４（オリエント化学社製）、ニグロ
シンベース（ＣＩ５０４１５）、オイルブラック（Ｃ
Ｉ２６１５０）、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。（トナー製造）トナーの製造は、混練、粉砕、ふるい分
けによる乾式法や、分散液の形で噴霧造粒する湿式法に
よって行うことができ、生成したトナーを風力分級等の
分級操作によって好ましい粒度範囲に揃える。トナーの
粒度分布は、５μｍ以下の粒子が体積基準で２乃至８ｖ
ｏｌ％とする。

【００１７】得られたトナーには、所望の方法で第一及
び第二の外添剤をまぶし処理することによって最終トナ
ーとする。第一の外添剤としては、その材質が特に限定
されるものではなく、種々の金属粉などの無機粉末や樹
脂粉末が使用可能である。無機粉末としては、例えばマ
グネタイトなどの磁性粉、鉄粉、アルミニウム粉、シリ
カ粉、アルミナ粉、酸化チタン粉などがあげられる。ま
た、樹脂粉末としては、例えばアクリル樹脂、ポリエス
テル樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂などの粉
末があげられる。

【００１８】第二の外添剤としては、疎水化処理された
シリカ微粉末、疎水化処理されたアルミナ微粉末を用い
ることができる。シリカ微粉末としては、例えばシリカ
微粉末の表面を（ポリ）アルキル基、（ポリ）アルキル
シリル基、（ポリ）アルキルシラン、シリコーンオイル
等で処理されたものがあげられる。特に（ポリ）アルキ
ルシランで表面を疎水化処理されたシリカ微粉末があげ
られ、一次粒径においては、１３ｎｍ以下が特に好まし
い。

【００１９】この疎水化処理されたシリカ微粉末の添加
量は、トナー総量に対して０．０１〜５重量％、好まし
くは０．０５〜１重量％である。添加量が上記範囲より
多い場合は、疎水化処理されたアルミナ微粉末を使用し
て低温低湿環境下における帯電量の上昇を防止する効果
が低減されやすい。一方、添加量が上記範囲より少ない
場合は、シリカ微粉末を外添して流動性を向上させる効
果が期待できない。

【００２０】疎水化処理されたアルミナ微粉末として
は、トナー粒子との摩擦帯電量が従来のトナー添加剤と
比較して小さな値（ブローオフ法による摩擦帯電量が０
〜−３０μｃ／ｇ）を保ち、かつ高い疎水化度（メタノ
ール適定法による疎水化度が５０％以上）を備えたもの
が好ましい。疎水化処理は、例えば式：Ｃ₈Ｆ₁₇ＳＯ₂Ｎ
Ｅｔ（ＣＨ₂）₃Ｓｉ（ＯＥｔ）₃ （式中、Ｅｔはエチ
ル基を示す）とジメチルシリコーンとで処理されたもの
があげられる。粒径は０．００５〜０．０５０μｍであ
るのが適当である。

【００２１】また、疎水化アルミナ微粒子の添加量は、
トナー総量に対して０．０１〜５重量％、好ましくは
０．０５〜１重量％である。添加量が上記範囲より少な
い場合、シリカ微粉末による低温低湿環境下での帯電量
上昇を防止しにくくなる。一方、添加量が上記範囲より
も多い場合、帯電量が低下し、カブリ、トナー飛散が発
生しやすくなるからである。

【００２２】本発明によるトナーは、フェライトや鉄粉
等の磁性キャリアと混合し、二成分系現像剤として、ま
た、磁性顔料及び非磁性顔料が含有されている一成分系
現像剤として静電潜像の現像に有利に使用される。

【００２３】

【実施例】

実施例１（トナー配合成分）スチレン−アクリル系樹脂１００重量部カーボンブラック１０重量部クロム錯塩染料（電荷制御剤）１．８重量部低分子量ポリプロピレン（離型剤）３重量部上記トナー配合成分をＶ型混合機で６０分混合し、前混
合物を調整した。この前混合物を二軸押出し機を用いて
溶融混練し、冷却後ジェットミルを用いて粉砕し、アル
ピネ分級機で風力分級を行って、体積基準の平均粒子径
８．０μｍ、５μｍ以下の割合が４ｖｏｌ％のトナーを
得た。

【００２４】そして、第一の外添剤としてマグネタイト
（チタン工業製の商品名「ＢＬ−２２０」平均粒径０．
３μｍ）と第二の外添剤として疎水性シリカ微粒子（日
本アエロジル社製の商品名「Ｒ−９７４」平均粒子径１
３μｍ）を１００：１０の割合でミキサーを用いて１分
間あらかじめ混合し、トナーとその外添剤の混合物を、
１００：１．５の割合でヘンシェルミキサーを用いて２
分間混合した。さらに、その後、トナーと二種の外添剤
の混合物と上記第二の外添剤である疎水性シリカを１０
０：０．４の割合でヘンシェルミキサーを用いて２分間
混合し、最終的トナーとした。（評価試験）このトナーにフェライトキャリアを混合
し、トナー濃度３．５重量％の現像剤を作製した。この
現像剤を用いて、電子写真複写機（三田工業社製；ＤＣ
２５５６）により複写を行い、画像濃度、解像度、転写
効率、流動性（トナー落下量）クリーニング不良につい
て評価を行った。

【００２５】画像濃度については反射濃度計（東京電色
社製）にて測定した。画像濃度は、１．３５以上を基準
とする。解像度については、テストチャート（タテ・ヨ
コに同じ幅の５本の黒線と５本の白線で構成される解像
力パターンとして、１ｍｍ当りの細線が１０．０乃至
２．０本の間で１５組配置したもの、及び異なった幅の
黒線で構成される細線パターンとして、１ｍｍ当りの線
幅が１０乃至１本の間で１０本配置したもの）を用いて
複写試験を行い、１ｍｍ当りの幾本の線のテストパター
ンが再現されるかをみる。基準は６．３本／ｍｍ以上で
ある。

【００２６】転写効率については、感光体に現像された
トナー重量に対して転写紙上に転写されたトナー重量の
比を重量％で求めた。８０％以上が基準である。流動性
については、図１に示す落下量試験機１にトナー２０ｇ
を投入し、ローレット加工が施された金属性ローラー１
（直径２０ｍｍ、長さ１３５ｍｍ）を５分間回転させ、
そのときの落下量を調べた。ここで、現像剤の落下量が
多いほど、流動性に優れていることを示している。基準
値は４．５以上である。これらの結果を表１に示す。実施例２実施例１において、トナー粒子の粒度分布において、５
μｍ以下の粒子の割合を７．８ｖｏｌ％とし、第一の外
添剤として０．５μｍのマグネタイト（チタン工業社製
の「ＢＬ−１２０」）を用い、第二の外添剤として疎水
性シリカ（日本アエロジル社製の「Ｒ−９７２」平均粒
径１６ｎｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にした。

【００２７】その結果を表１に示す。実施例３実施例１において、トナー粒子の５μｍ以下の粒子の割
合を２．１ｖｏｌ％とし、第一の外添剤として０．１５
μｍのアクリル樹脂粉末（日本ペイント社製の「ＮＴＰ
−１」）を用い、第二の外添剤として疎水性シリカ（キ
ャボット社製の「ＴＳ−７２０」平均粒径１６ｎｍ）を
用いた以外は、実施例１と同様にした。

【００２８】さらに、各項目を測定し、その結果を表１
に示す。比較例１実施例１において、トナー粒子の５μｍ以下の粒子の割
合を０．５ｖｏｌ％に代えた以外は、実施例１と同様に
した。さらに、各項目を測定し、その結果を表１に示
す。比較例２実施例１において、トナー粒子の５μｍ以下の粒子の割
合を８．４ｖｏｌ％に代えた以外は、実施例１と同様に
した。

【００２９】さらに、各項目を測定し、その結果を表１
に示す。比較例３実施例１において、第一の外添剤として０．０８μｍの
アクリル樹脂粉末（日本ペイント社製「ＰＴＰ−Ｆ
１」）に代えた以外は、実施例１と同様にした。さら
に、各項目を測定し、その結果を表１に示す。比較例４実施例１において、第一の外添剤として０．５５μｍの
アクリル樹脂粉末（日本ペイント社製「ＮＴＰ−２」）
に代えた以外は、実施例１と同様にした。

【００３０】さらに、各項目を測定し、その結果を表１
に示す。比較例５実施例１において、第二の外添剤として４０ｎｍの疎水
性シリカ微粒子（日本アエロジル社製「ＲＸ−５０」）
に代えた以外は、実施例１と同様にした。さらに、各項
目を測定し、その結果を表１に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明の電子写真トナー
は、所定量の小粒径トナーを含むことにより高画質画像
が得られ、小粒径トナーの欠点であった転写効率低下、
流動性悪化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】落下量試験機の説明図である。

【図２】比較的大きい外添剤がトナー表面に付着してな
いトナーを用いた場合の転写効率の低下を説明するため
の図である。

【図３】比較的大きい外添剤がトナー表面に付着しいる
トナーを用いた場合の転写効率の向上を説明するための
図である。

【図４】トナー粒径とトナー粒子の感光体への付着力お
よびトナー帯電量との関係を示した概念図である。

【符号の説明】

１金属性ローラ２トナーホッパー３紙４トナー粒子５感光体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナー粒子と少なくとも二種類の外添剤
とからなる電子写真用トナーであって、トナー粒子の粒度分布において、５μｍ以下が１乃至
８ｖｏｌ％存在し、第一の外添剤の平均粒子径が、一次粒子の個数基準で
０．１乃至０．５μｍであり、第二の外添剤の平均粒子径が、一次粒子の個数基準で
２０ｎｍ以下であって疎水性であることを特徴とする電子写真用トナー。