JPH11327199A - 現像剤及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 十分な耐久性、保存性、帯電性及び流動性を
有する現像剤を得る。 【解決手段】 トナー粒子表面に、トナー粒子のガラス
転移吸熱開始温度ないしそのガラス転移点温度の範囲の
雰囲気温度で、外添剤を付着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、及びレー
ザプリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に用
いられる現像剤及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置に使用されるトナーには、
様々な特性が要求され、例えば現像性、耐久性、定着
性、保存安定性、及び環境安定性などが挙げられる。こ
れらの特性は用いる複写機によっても異なり、これら全
ての特性を満足するようにトナー処方及び製造条件が決
定される。

【０００３】トナー処方の検討においては、一般的に、
混練時に樹脂に添加されるトナー材料例えばワックス、
帯電制御剤、顔料等と、このトナー材料を、混練、粉
砕、及び分級後に得られたトナー粒子に添加される例え
ば無機酸化物微粒子等の外添剤とに分けられ、何をどの
程度添加するかが重要となる。

【０００４】中でも、どのような外添剤をトナー表面に
どのように適用させるかは、トナーの特性に大きく影響
を与える。一般的には、無機酸化物等の微粒子をナウタ
ミキサ、タービュライザ、グラニュレータ等の混合機を
用いてトナー表面に付着させる事によって、トナーの現
像性、保存安定性の向上を図っている。シリカ等の無機
酸化物微粒子は、外添剤としてトナー粒子に添加される
ことによって、トナーの帯電性を改善し、高い現像性を
得ることが知られている。また、これにより、同時にト
ナーの流動性が向上するため、保存安定性が向上する。

【０００５】しかし、このような無機酸化物微粒子の添
加量を増加していくと、良好な流動性が得られる反面、
長期のライフによって剥離するシリカ等の無機酸化物が
キャリアに付着することによってトナーの帯電性が阻害
される結果となり、画質の低下や機体内のトナー汚れが
発生することとなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みてなされたもので、十分な耐久性、保存性、帯電性
及び流動性を有し、画質の低下や機体内のトナー汚れを
起こすことなく良好な画像形成を行なうことができる現
像剤を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１に、着色
材及びバインダー樹脂を含むトナー粒子と、該トナー粒
子表面に、該トナー粒子のガラス転移吸熱開始温度ない
しそのガラス転移点温度の範囲の雰囲気温度で付着され
た外添剤とを具備することを特徴とする現像剤を提供す
る。

【０００８】また、本発明は、第２に、着色材及びバイ
ンダー樹脂を含むトナー粒子と、該トナー粒子表面に、
該トナー粒子のガラス転移吸熱開始温度ないしそのガラ
ス転移点温度の範囲の雰囲気温度で付着された帯電制御
剤とを具備することを特徴とする現像剤を提供する。

【０００９】本発明は、第３に、着色材及びバインダー
樹脂を含むトナー材料を用いてトナー粒子を製造するト
ナー粒子製造工程、前記トナー粒子に外添剤を添加し、
該トナー粒子のガラス転移吸熱開始温度ないしそのガラ
ス転移点温度の範囲の雰囲気温度で外添処理を行なう外
添処理工程を具備することを特徴とする現像剤の製造方
法を提供する。

【００１０】本発明は、第４に、着色材及びバインダー
樹脂を含むトナー材料を用いてトナー粒子を製造するト
ナー粒子製造工程、前記トナー粒子に帯電制御剤を添加
し、該トナー粒子のガラス転移吸熱開始温度ないしその
ガラス転移点温度の範囲の雰囲気温度で外添処理を行な
う外添処理工程を具備することを特徴とする現像剤の製
造方法を提供する。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明者は、現像剤中の外添剤の
効果は、その添加量のみならず、トナー粒子に対する外
添剤の付着状態にも関連があることを見出だし、本発明
をなすに至った。

【００１２】本発明の現像剤は、着色材及びバインダー
樹脂を含むトナー粒子と、トナー粒子表面に、トナー粒
子のガラス転移吸熱開始温度ないしそのガラス転移点温
度の範囲の雰囲気温度で付着された外添剤とを有する。

【００１３】また、本発明の現像剤の製造方法は、上述
の現像剤を製造するための方法であって、着色材及びバ
インダー樹脂を含むトナー材料を用いてトナー粒子を製
造するトナー粒子製造工程、及びトナー粒子に外添剤を
添加し、トナー粒子のガラス転移吸熱開始温度ないしそ
のガラス転移点温度の範囲の雰囲気温度で外添処理を行
なう外添処理工程を有する。

【００１４】外添剤の添加方法としては様々な形態があ
るが、ある程度の付着強度が得られなければ、例えばト
ナー粒子表面から脱離した外添剤がキャリア粒子表面に
付着して帯電性を悪化させるなど、現像剤の劣化が早期
に進行する。このような場合に、外添剤の添加量を少な
くすれば、現像剤の劣化を回避することができるけれど
も、トナーの流動性が低下して、必要な保存保管性を得
られなくなってしまう。

【００１５】しかしながら、本発明によれば、トナー粒
子に外添剤を添加する際に、その雰囲気温度をトナー粒
子のガラス転移吸熱開始温度ないしそのガラス転移点温
度の範囲にすることにより、外添剤がトナー粒子に埋没
することなくかつ強固に付着するため、外添剤の効果が
十分に得られる。このため、本発明にかかる現像剤は、
優れた帯電性及び流動性を有する。さらに、本発明によ
れば、トナー粒子に外添剤が強固に付着しているので、
添加できる外添剤の量を増すことが可能となり、より高
い保存保管性を得ることができる。

【００１６】ここで、外部添加剤を添加する際の温度に
ついて述べる。図１は、樹脂のＴｇ吸熱開始温度及びＴ
ｇを説明するために、樹脂の温度と吸熱量との関係を模
式的に表わすグラフ図である。図中、温度ＰはＴｇ吸熱
開始温度、ＱはＴｇを表す。本発明によれば、外添剤を
添加する際の雰囲気温度は、図１に示すＴｇ吸熱開始温
度からＴｇまでの範囲であり、Ｔｇを超えてしまうと設
備内で固着を起こしトナーが使用不可能になる上、設備
にもダメージを与えてしまう。また、添加する際の温度
の下限についてはＴｇを測定する際の吸熱の開始温度が
下限である。これよりも低くしてしまうと外部添加剤を
固着させる効果が著しく低下してしまう。

【００１７】本発明に用いるバインダー樹脂としては、
通常のトナー用バインダー樹脂として使用されていたス
チレンおよその置換体の共重合体や、アクリル系樹脂を
用いることができる。その他ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸
ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステ
ル、ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、フェノ
ール樹脂、尿素樹脂、等を単独又は混合して用いること
ができる。

【００１８】着色剤としてはカーボンブラックや有機も
しくは無機の顔料や染料などが用いられる。また、必要
に応じて対オフセット特性を向上させる為のワックス類
や摩擦帯電量を制御する為の帯電制御剤を添加すること
ができる。

【００１９】現像性、保存保管性向上の為にトナー表面
に付着させる外添剤としてはシリカ微粒子、金属酸化物
微粒子、及びクリーニング助剤等が用いられ、シリカ粒
子としては二酸価珪素、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸ナ
トリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸亜鉛、ケイ酸マグネ
シウムなどが挙げられ、金属酸化物粒子としては酸化亜
鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウ
ム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウムなどが
挙げられる。また、クリーニング助剤としてはポリメタ
クリレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオ
ロエチレンなどの樹脂粉末などが挙げられる。これら外
添剤は、疎水化処理などの表面処理が施されたものであ
ってもよい。

【００２０】また、本発明によれば、金属錯体帯電制御
剤を内添剤のみならず、外添剤としても使用することが
できる。このような金属錯体としては、クロム（III
）、鉄（III ）、アルミニウム、マンガン、及びマグ
ネシウム等の３価の金属を含む金属錯体があげられる。
その一例の構造式を下記に示す。

【００２１】

【化１】

【００２２】外添剤は、現像剤全重量の０．２ないし
１．０重量％であることが好ましい。本発明の現像剤で
は、添加された外添剤の微粒子が埋没せず、かつ強固に
トナー粒子に付着していることから、０．２ないし１．
０重量％の含有量で十分な流動性、帯電性を得ることが
可能である。

【００２３】また、本発明によれば、トナー粒子に二種
以上の外添剤を添加することも可能である。本発明の現
像剤の製造方法において、例えば２種の外添剤を添加す
る場合には、その外添処理工程を、トナー粒子に、第１
の外添剤を外添処理する第１の外添処理工程と、第１の
外添処理により得られたトナー粒子に、第２の外添剤を
外添処理する第２の外添処理工程との２段階に分けるこ
とが可能である。このとき、第１の外添処理工程におけ
る雰囲気温度をＡ（℃）、第２の外添処理工程における
雰囲気温度をＢ（℃）、トナー粒子のガラス転移点温度
をＴｇ（℃）とすると、下記関係式 Ａ≠Ｂであり、Ａ＞Ｔｇ−２．５℃かつＢ＜Ｔｇ−５℃
又はＢ＞Ｔｇ−２．５℃かつＡ＜Ｔｇ−５℃ を満足することが好ましい。このとき例えば第１の外添
剤として金属錯体帯電制御剤、第２の外添剤としてシリ
カ等の微粒子を好ましく使用することができる。

【００２４】

【実施例】以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明
する。 実施例１ 下記表１に示される材料を、加熱溶融混練し、冷却した
後、粉砕及び分級することにより、トナー粒子を得た。
このトナー粒子のＴｇ吸熱開始温度は４８．０℃、Ｔｇ
は５５．０℃であった。

【００２５】

【表１】

【００２６】得られたトナー粒子４ｋｇと日本アエロジ
ル製シリカＲ９７６を必要量同一のビニール袋にいれ、
ビニール袋全体を手でゆすることにより予備撹拌を行っ
た。その後、予備撹拌されたトナー粒子を、種々の温度
雰囲気で撹拌した。このとき図２に示すような撹拌装置
１０を用いた。図２は、本発明の方法に用いられる撹拌
装置を概略的に表す図を示す。図２の装置は、三井三池
製ヘンシェルミキサを一部改造したもので、撹拌羽根４
が設けられた撹拌室３と、この撹拌室３の周囲に設けら
れ、加熱用のお湯を導入する導入路１と、加熱用のお湯
を排出する排出路２とを備えた加熱用ジャケット５とを
備えている。また、この装置では、撹拌羽根４で負荷を
かけることで、トナー粒子に外添剤微粒子をより強固に
付着させることができる。

【００２７】この装置を用いて、まずにお湯を通し、内
部温度が所定の温度になるまで待ち、安定させた。所定
の温度になったら予備撹拌を行ったトナー粒子を投入
し、蓋を閉めて１５００ｒｐｍで５分間の撹拌を行っ
た。なお、撹拌装置としては、ヘンシェルミキサに限ら
ずグラニュレーター、タービュライザー等に改造を施す
ことにより使用することができる。

【００２８】得られたトナーについて、東芝製複写機を
用いて現像剤特性の確認と保存保管特性の評価を行っ
た。 保存保管特性の評価 得られたトナーを一定量ポリ容器に入れ、５５℃の雰囲
気中に８時間放置する。その後、容器を取り出して室温
になじませ、トナーを取り出して観察した。全く変化し
ていないものを○、凝集を起こしているが容易にほぐれ
るものを△、容易にはほぐれないものを×として評価し
た。得られた結果を下記表２に示す。

【００２９】現像剤の耐久性の評価 東芝製複写機レオドライ７５５０をその消耗品の交換等
を全て行い、初期化した。得られたトナーを用いた現像
剤を投入し、任意にトナーを補給しながら印字率６％の
チャートを用いて通紙試験を行った。通紙試験は現像剤
の劣化によって生じるトナーの機体内飛散に着目して行
い、飛散したトナーが複写機内部を汚し、やがて画像に
表われたところを、用いたトナーの劣化ポイントとし
た。この劣化ポイントが４０万枚以上のものを○、２０
万枚から４０万枚のものを△、２０万枚に達しないもの
を×として評価した。その結果を下記表２に示す。

【００３０】

【表２】

【００３１】表２から明らかなように、本発明によれ
ば、使用される外添剤は、Ｔｇ吸熱開始温度ないしＴｇ
の温度雰囲気で撹拌された場合には、良好な保存保管
性、現像剤耐久性を有することがわかる。しかしなが
ら、Ｔｇより高い温度、及び室温で撹拌を行なうと、固
着が発生したり、現像剤が劣化するなどの問題が発生す
る。

【００３２】同一のシリカ添加量で見た場合、例えばサ
ンプル１−１ないし１−６に示すように雰囲気温度が高
くなるに従い保存、保管性が低下してくる。これは、シ
リカ粒子がトナーに埋没しすぎる為、あたかも添加量が
少なくなったのと同様の挙動を示しているためである。
また、サンプル１−７に示すように、雰囲気温度が低す
ぎると、現像剤の耐久性が低下しているが、これはシリ
カ粒子の付着力が弱く、現像器内で撹拌することにより
シリカ粒子が剥離してキャリアに付着し、キャリアの帯
電能力が低下した結果である。さらに、サンプル１−８
及び１−９に示すように、シリカ添加量を１．０％にま
で増加させたサンプルでは、室温でトナー表面への付着
処理を行ったものは現像剤の耐久性が悪化しているのに
対し、Ｔｇ付近で付着処理を行ったものは耐久性が低下
していない。これはＴｇ付近まで雰囲気温度を向上させ
た方がより強い付着力を得ていることを意味する。ま
た、逆に、シリカ添加量を減少させたサンプル１−１
０、１−１１での評価結果では、シリカ添加量を減少さ
せたことにより保存保管性が多少低下しているが、これ
は室温で付着処理を行ったものと同レベルであり、雰囲
気温度を向上させてもＴｇを超えない限り、保存保管性
に対しても悪影響を与えていないことが分かる。

【００３３】このように、外添剤の添加量が現像剤全重
量の０．２ないし１．０重量％の範囲であると、十分に
実用的な結果が得られる。 実施例２ 下記表３に示される材料を、加熱溶融混練し、冷却した
後、粉砕及び分級することにより、トナー粒子を得た。
このトナー粒子のＴｇ吸熱開始温度は４５．０℃、Ｔｇ
は５８．０℃であった。

【００３４】

【表３】

【００３５】得られたトナー粒子に下記表４に示すよう
に、種々の量のクロム金属錯体帯電制御剤を添加し、実
施例１と同様にして種々の温度雰囲気で予備撹拌及び撹
拌を行なった。

【００３６】次に、得られたトナー粒子を取り出し、さ
らにシリカ粒子０．４％を添加し、実施例１と同様にし
て、下記表４に示すように種々の温度雰囲気で予備撹拌
及び撹拌を行なった。

【００３７】その後、得られたトナーについて、実施例
１と同様にして保存保管性及び耐久性を評価し、さらに
帯電特性を調べた。 帯電特性の評価 得られたトナーを用いた現像剤を東芝製複写機レオドラ
イ７５５０に投入し、同トナーを補給しながら原稿台上
に白紙を置いて画像を取得し、得られた画像の反射率と
未使用の紙の反射率を測定し、その差をデータとした。

【００３８】トナーの摩擦帯電が十分行われない場合、
低い帯電量のトナー現像剤中に存在することから、本来
現像されるべきでない白地部分にも、トナーが少量現像
される。このことから反射率の差が１％を超えるものは
×、０．５〜１％を△、０．５％以下を○とした。得ら
れた結果を下記表４に示す。

【００３９】

【表４】

【００４０】評価結果は、トナー内部に帯電制御剤を添
加せずに、外部添加剤として帯電制御剤を扱ったもので
ある。サンプル１−４は、参考値として、載せたもので
ある。このサンプル１−４は、内部添加剤として帯電制
御剤を１％含み、この状態で保存保管性、現像剤の耐久
性、帯電性共に優れていることが分かる。これと比較で
きるのはサンプル２−３であるが、帯電制御剤を外部添
加剤として使用しているために、半分以下の量である
０．４％でも、各特性に於いて十分な性能が得られてい
ることが分かる。サンプル２−１は帯電制御剤を使用し
なかった例であるが、帯電性が不十分で、耐久性の試験
そのものが実施できるレベルに無かった。サンプル２−
２は帯電制御剤が少な過ぎるために、帯電性が不十分で
あることが分かる。サンプル２−４はサンプル２−３と
同処方であるが、帯電制御剤とシリカを同時に付着処理
した結果である。撹拌中に帯電制御剤とシリカが静電的
に付着してしまった結果、各特性が非常に悪化している
事が分かる。サンプル２−６と２−７は２−２と同処方
であるが、付着処理時の温度をどちらか一方下げたもの
である。サンプル２−２の結果では、帯電性が多少不十
分であったが、サンプル２−６と２−７については問題
無くなっている。サンプル２−２は２度の付着処理によ
って帯電制御剤が必要以上にトナー中に埋没してしまっ
たと考えられる。これに対してはサンプル２−６と２−
７のように、どちらかの処理温度を下げる事によって、
必要以上の埋没を防ぎ、帯電性を向上することができ
る。ただしサンプル２−８のように、１回目、２回目共
に下げてしまうと、付着力が不十分になることから、い
ずれか一方は、Ｔｇ近傍まで加熱することが必要である
ことがわかる。

【００４１】上述のことから、例えば金属錯体帯電制御
剤及びシリカ粒子の２種の外添剤を添加する場合には、
２回に分けて別々に添加することが好ましく、また、第
１の外添処理工程における雰囲気温度をＡ（℃）、第２
の外添処理工程における雰囲気温度をＢ（℃）、トナー
粒子のガラス転移点温度をＴｇ（℃）とすると、下記関
係式 Ａ≠Ｂであり、Ａ＞Ｔｇ−２．５℃かつＢ＜Ｔｇ−５℃
又はＢ＞Ｔｇ−２．５℃かつＡ＜Ｔｇ−５℃ を満足することが好ましいことがわかる。

【００４２】また、本発明によれば、シリカ粒子のみな
らず、通常内添剤として添加される帯電制御剤を、外添
剤として使用することが可能となり、かつその添加量を
低減することが可能となる。例えば実施例に用いられる
クロム金属錯体帯電制御剤はバインダー樹脂の２０倍も
高価であり、添加量の低減により、大幅な低コスト化が
期待できる。

【００４３】

【発明の効果】本発明の現像剤は、十分な耐久性、保存
性、帯電性及び流動性を有し、画質の低下や機体内のト
ナー汚れを起こすことなく良好な画像形成を行なうこと
ができる。

【００４４】また、本発明の方法を用いると、上述の現
像剤を容易に得ることができる。また、本発明の方法を
用いて、通常内添される帯電制御剤を外添剤として添加
することにより、その添加量を低減しても良好な耐久
性、保存性、帯電性及び流動性を維持することが可能と
なり、低コスト化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 樹脂の温度と吸熱量との関係を模式的に表わ
すグラフ図

【図２】 本発明の方法に用いられる撹拌装置を概略的
に表す図

【符号の説明】 １…導入路 ２…排出路 ３…撹拌室 ４…撹拌羽根 ５…加熱用ジャケット

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 着色材及びバインダー樹脂を含むトナー
   粒子と、該トナー粒子表面に、該トナー粒子のガラス転
   移吸熱開始温度ないしそのガラス転移点温度の範囲の雰
   囲気温度で付着された外添剤とを具備することを特徴と
   する現像剤。
2. 【請求項２】 着色材及びバインダー樹脂を含むトナー
   粒子と、該トナー粒子表面に、該トナー粒子のガラス転
   移吸熱開始温度ないしそのガラス転移点温度の範囲の雰
   囲気温度で付着された帯電制御剤からなる外添剤とを具
   備することを特徴とする現像剤。
3. 【請求項３】 前記外添剤は、現像剤全重量の０．２な
   いし１．０重量％であることを特徴とする請求項１また
   は２に記載の現像剤。
4. 【請求項４】 着色材及びバインダー樹脂を含むトナー
   材料を用いてトナー粒子を製造するトナー粒子製造工
   程、前記トナー粒子に外添剤を添加し、該トナー粒子の
   ガラス転移吸熱開始温度ないしそのガラス転移点温度の
   範囲の雰囲気温度で外添処理を行なう外添処理工程を具
   備することを特徴とする現像剤の製造方法。
5. 【請求項５】 着色材及びバインダー樹脂を含むトナー
   材料を用いてトナー粒子を製造するトナー粒子製造工
   程、前記トナー粒子に外添剤として帯電制御剤を添加
   し、該トナー粒子のガラス転移吸熱開始温度ないしその
   ガラス転移点温度の範囲の雰囲気温度で外添処理を行な
   う外添処理工程を具備することを特徴とする現像剤の製
   造方法。
6. 【請求項６】 前記外添剤は、現像剤全重量の０．２な
   いし１．０重量％であることを特徴とする請求項４また
   は５に記載の方法。
7. 【請求項７】 前記外添処理工程は、前記トナー粒子
   に、第１の外添剤を添加し、外添処理を行なう第１の外
   添処理工程、第１の外添処理により得られたトナー粒子
   に、第２の外添剤を添加し、外添処理を行なう第２の外
   添処理工程からなり、前記第１の外添処理工程における
   雰囲気温度をＡ（℃）、前記第２の外添処理工程におけ
   る雰囲気温度をＢ（℃）、トナー粒子のガラス転移点温
   度をＴｇ（℃）とするとき、下記関係式 Ａ≠Ｂであり、Ａ＞Ｔｇ−２．５℃かつＢ＜Ｔｇ−５℃
   又はＢ＞Ｔｇ−２．５℃かつＡ＜Ｔｇ−５℃ を満足することを特徴とする請求項４ないし６のいずれ
   か１項に記載の方法。