JPH04172364A - 電子写真用トナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、静電潜像を現像する電子写真用トナーに関す
る。

〈従来の技術〉 電子写真法の分野では、静電潜像を可視像化する目的で
トナーを使用している。かかるトナーは、多数回複写を
繰り返した場合に、クリーニング不良またはトナーフィ
ルミングといった欠点を生じたり、あるいはトナーの流
動性が悪いといった欠点があり、これを解決するための
種々の提案がなされている。

このうち、特開平２−９１６５９号公報には、トナー粒
子に、外添剤としてポリメチルメタクリレート微粉末と
シリカ微粉末とを所定の割合で添加した電子写真用現像
剤が開示されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 近時、高画質化を図るために従来よりも粒径の小さい小
粒径トナーを使用することが提案されているが、小粒径
化することに伴い、流動性や帯電安定性が悪くなるとい
う欠点があった。また、通常の粒径を有するトナーであ
っても、高温高湿下で使用した場合にはトナーの流動性
が低下するという欠点かあった。

、　このような欠点に対しては、上記公報に記載のよう
な外添剤を添加しただけでは、充分な効果か得られなか
った。

本発明の目的は、高温高湿下で使用する場合や比較的小
粒径トナーを使用する場合でも流動性か大幅に低下する
ことがなく、しかも帯電安定性、クリーニング性に、も
すぐれた電子写真用トナーを提供することである。

〈課題を解決するための手段および作用〉本発明の電子
写真用トナーは、着色剤を含有した定着用樹脂からなる
トナー本体に外添剤としてアクリル系重合体粉末および
シリカ粉末を添加したものであって、前記アクリル系重
合体粉末が前記トナー本体１００重量部に対して０．０
５〜０．１５重量部の割合で添加され、またアクリル系
重合体粉末：前記シリカ粉末が重量比で１＝１〜ｌ：５
であり、さらに前記シリカ粉末がポリメチルシリル基を
有する化合物で処理されたものであることを特徴とする
。

本発明において、アクリル系重合体粉末は、主としてト
ナーのクリーニング性や帯電安定性を向上させるために
添加される。また、シリカ粉末は、アクリル系重合体粉
末の分散構造を長期間にわたって一定に保たせると共に
、トナーの流動性を良好にして、ホッパーからのトナー
の補給性、帯電安定性を良好にする作用がある。このと
き、シリカ粉末として、ポリメチルシリル基を有する化
合物で処理されたものを使用すると、シリカ粉末の疎水
性が著しく向上するため、トナーを高温高湿下で使用す
る場合や比較的小粒径トナーを使用する場合でも、すぐ
れた流動性が発揮される。

以下、本発明の詳細な説明する。

トナー本体に、アクリル系重合体粉末およびシリカ粉末
を添加するには、まずトナーに対してアクリル系重合体
粉末をトナー：アクリル系重合体粉末が重量比が５０：
ｌ〜３０：１となるように添加混合して混合物をつくる
。ついで、この混合物に新たなトナー本体を添加混合し
てそれらの比が上記範囲、つまりトナー本体１００重量
部に対してアクリル系重合体粉末か０，０５〜０．１５
重量部となるように希釈する方法を用いるのが好ましく
、これによりアクリル系重合体粉末がトナー本体の粒子
表面にまんべくなく付着し、均一に分散させることが可
能となる。すなわち、アクリル系重合体粉末をトナー本
体に添加すると、アクリル系重合体粉末の一部がトナー
本体の粒子表面に強固に付着し、残りの微粉末はトナー
本体への付着力が弱い状態で存在しており、この状態に
ある混合物に新たに特定量のトナー本体を添加すること
で新たなトナー本体が付着力の弱いアクリル系重合体粉
末を吸着して、全体としてアクリル系重合体粉末の凝集
物や分散不良のない均一かつ一様な分散状態を保つこと
ができる。

トナー本体の全量とアクリル系重合体粉末とを一挙に混
合処理すると均一に分散されず、ホッパーからの補給能
が著しく低下するばかりか、画像形成中に逆極性トナー
を発生してトナー飛散を発生させるおそれがある。

このようにして得られたトナー本体粒子とアクリル系重
合体粉末との混合物に所定量のシリカ粉末を添加混合す
る。シリカ粉末は、トナー本体とアクリル系重合体粉末
とを均一に混合分散させた後に添加するのが好ましく、
アクリル系重合体粉末とシリカ粉末とを同時に添加する
と、アクリル系重合体粉末の凝集物を発生して補給性が
低下し、不良帯電粒子が発生する。すなわち、アクリル
系重合体粉末が均一かつ一様に分散したトナー混合物に
一定量のシリカ粉末を添加して分散させることにより、
表面にアクリル系重合体粉末を均一に付着させることが
できる。

本発明に使用されるアクリル系重合体粉末としては、乳
化重合、ソープフリー重合、分散重合、懸濁重合などに
よって生成されるほぼ球状の樹脂粒子粉末や、重合塊を
粉砕して得られる微粉末かあげられ、一般に粒径が０．
３〜Ｉａｍ、とくに０゜４〜０．６μｍ程度のものが適
当である。かかるアクリル系重合体粉末は、トナー本体
１００重量部当たり０．０５〜０．１５重量部、とくに
０．０８〜０゜１３重量部の割合で好ましく使用される
。アクリル系重合体粉末の使用量が前記範囲より少ない
ときは、画像形成中に不良帯電トナーか増加して画像濃
度低下や画像カブリを発生したり、クリーニング性か低
下して残留トナーを完全に除去することができなくなり
、逆に前記範囲より多いときはトナーの流動性か著しく
低下してホッパーからの補給性や現像器中での流動性か
低下して、画像カブリやトナー飛散を多く発生してしま
う。

前記アクリル系重合体粉末に使用される単量体としては
、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、
アクリル酸−ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アク
リル酸−ｎ−オクチル、アクリル酸−２−エチルヘキシ
ル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ステアリル、アク
リル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニル、アクリル
酸−２−ヒドロキシプロピル、アクリル酸ジエチルアミ
ノエチル、アクリルアミド、アクリロニトリル、メタク
リル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メ
タクリル酸−ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メ
タクリル酸−ｎ−オクチル、メタクリル＃−２−エチル
ヘキシル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸ステア
リル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸フェ
ニル、メタクリル酸−２−ヒドロキシプロピル、メタク
リル酸ジエチルアミノエチル等のアクリルまたはメタク
リル系単量体の単独重合体、あるいは以下に示すラジカ
ル重合性の単量体との共重合体であってもよい。

ラジカル重合性の単量体としては、スチレン、α−メチ
ルスチレン、０−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン
、ｐ−メトキシスチレン、ｐ−クロロスチレン等のスチ
レン系単量体、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イ
タコン酸またはこれらのアルキルエステル等の不飽和二
重結合を有するカルボン酸またはそのアルキルエステル
：エチレン、プロピレン、ブタジェン等のオレフィン系
単量体：酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン：ビ
ニルビロリドン：ビニルナフタレン等が例示できる。

また、本発明におけるシリカ粉末としては、−次粒子の
直径が０．０１〜０．０４μｍ、とくに０．０２〜０．
０３μｍ程度のものか好ましい。アクリル系重合体粉末
ニジリカ粉末の割合は重量比で１：１−１：５、とくに
ｌ：Ｚ５〜１：３．５であるのが好ましい。シリカ粉末
の割合か上記範囲よりも少ないときは、得られるトナー
の流動性およびアクリル系重合体粉末の分散状態の保持
性が低下し、逆に上記範囲よりも多いときは帯電量の低
下によって画像に尾引きが発生し、またトナー濃度セン
サー（磁気センサー）による濃度制御が不安定となる。

本発明で使用されるトナー本体は、定着用樹脂中に着色
剤等の添加剤が分散されたものである。

定着用樹脂としては、例えばスチレン系重合体、アクリ
ル系重合体、スチレン−アクリル系重合体、塩素化ポリ
エチレン、ポリプロピレン、アイオノマー等のすレフイ
ン系重合体、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリアミ
ド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート
樹脂、シリコーン樹脂、ロジン変性フェノール樹脂、キ
シレン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジンエステ
ル等の各種重合体があげられ、定着方法その他の必要と
される特性に応じて自由に選択される。このうち、粉砕
性、分子量分布の制御が簡単であることから、スチレン
系重合体、アクリル系重合体、スチレン−アクリル系重
合体、とくにスチレン−アクリル系重合体を用いるのが
好ましい。これらの重合体は、重量平均分子量が３０．
０００〜２００，０００　、とくにｓｏ、　ｏｏｏ〜１
５０．０００の範囲にあるものが好ましく、１種または
２種以上が混合して用いられる。

なお、上記重合体のうち、ロジンエステル、ロジン変性
フェノール樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、エポキシ
樹脂、ポリエステル、さらに繊維素系高分子、ポリエー
テル樹脂は、トナーの摩擦帯電特性等を改良する上で有
用である。

上記重合体は、軟化点が一般に５０〜２００　’Ｃ１と
くに７０〜１７０℃程度であるのが好ましい。

また、トナーが圧力定着性トナーであるときは、ポリエ
チレン、ポリプロピレン等のオレフィン系ポリマー、ポ
リアミド等の容易に塑性変形する重合体が用いられる。

この重合体は、他の重合体、例えばポリ酢酸ビニル、エ
チレン−酢酸ビニル共重合体、水素化ポリエチレン、水
素ロジンエステル等の重合体、脂肪族、脂環族または芳
香族系石油樹脂等を含有してもよい。

定着用樹脂中に分散する着色剤としては、カーボンブラ
ック、ランプブラック、クロムイエロー、ハンザイエロ
ー、ベンジジンイエロー、ベスレンイエロー、キノリン
イエロー、パーマネントオレンジＧＴＲ，ピラゾロンオ
レンジ、パルカンオレンジ、ウォッチヤングレッド、パ
ーマネントレッド、ブリリアントエーミン３Ｂ、ブリリ
アントエーミン６Ｂ、デュポンオイルレッド、ピラゾロ
ンレッド、リソールレッド、ローダミンＢレーキ、レー
キレッドＣ，ローズベンガル、アニリンブルー、ウルト
ラマリンブルー、カルフォイルブルー、メチレンブルー
クロライド、フタロシアニンブルー、フタロシアニング
リーン、マラカイトグリーントクサレート等、またはＣ
，１，５ｏｌｖｅｎｔ　Ｙｅｌｌｏｗ　６０　、Ｃ，ｒ
、５ｏｌｖｅｎｔ　Ｒｅｄ　２７、Ｃ，１，５ｏｌｖｅ
ｎｔ　Ｂｌｕｅ　３５等の油溶性染料か例示できる。こ
れらの着色剤は、１種または２種以上を混合して用いら
れ、充分なトナー画像濃度が得られる量、例えば樹脂１
００重量部当たり１〜３０重量部、とくに２〜２０重量
部で用いられる。

また、トナーが磁性トナーであるときには、上記着色剤
と共に、または着色剤に代えて、磁性体を含有させるこ
とができる。磁性体としては、磁性を示すか、磁化可能
な材料であればよく、例えばフェライト、マグネタイト
を始めとする鉄、コバルト、ニッケル、マンガンなとの
強磁性を示す金属、合金、またはこれらの金属を含む化
合物を例示できる。これらの磁性体は、平均粒径０．１
〜１μｍの大きさを有しており、１種または２種以上を
混合して、樹脂１００重量部当たり一般に５〜７０重量
部、好ましくは２０〜５０重量部か使用される。

また、トナーの電荷を制御するために、上記トナー本体
に、電荷制御剤、例えばニグロシン染料、オイルブラッ
ク、スビロンブラック等の油溶性染料や、ナフテン酸、
サリチル酸、オクチル酸、脂肪酸、樹脂酸のマンガン、
鉄、コバルト、ニッケル、鉛、セリウム、カルシウム等
の金属塩である金属石鹸など、あるいは含金属アゾ染料
、ピリミジン化合物、アルキルサリチル酸金属キレート
などを、定着樹脂１００重量部当たり０．１〜５重量部
の割合で用いるのが好ましい。

また、上記トナー本体には、定着ローラにトナーが付着
するのを防止するために、オフセット防止剤、例えば低
分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン、パラフ
ィンワックス等の各種ワックス、炭素数４以上のオレフ
ィン単量体の低分子量オレフィン重合体、脂肪酸アミド
、シリコーンオイル等を定着重量部１００重量部当たり
０．５〜１５重量部含有しているものが好ましい。

トナー本体は、一般に粒径が１〜３０μｍ程度のものが
使用され、小粒径トナーの場合には４〜１０μｍ程度の
ものが使用される。

本発明の電子写真用トナーは、−成分現像剤、二成分現
像剤の何れとしても有用である。−成分現像剤として使
用する場合には、上記磁性体を含有するトナー単独とア
クリル系重合体粉末およびシリカ粉末とを混合して現像
剤とし、二成分現像剤として使用する場合には、トナー
本体とアクリル系重合体粉末およびシリカ粉末とを混合
した混合をガラスピーズや酸化または未酸化の鉄粉、フ
ェライト等の未被覆キャリア、または鉄、ニッケル、コ
バルト、フェライト等の磁性体をアクリ・ル系重合体粉
末、フッ素重量部系重合体、ポリエステル等の重合体で
被覆した被覆キャリア等と混合して使用する。上記キャ
リアは一般に５０〜２０００μｍの粒径を育している。

また、上記トナーとキャリアとからなる現像剤を用いる
場合、トナーは２〜１５重量％の濃度で用いられる。

前記トナー本体は、前述した成分を乾式ブレンダー、ヘ
ンシェルミキサー、ボールミルなどを用いて均質に予備
混合し、この混合物をバンバリーミキレー、ロール、−
軸または二軸の押出混練を用いて溶融混練し、二の混練
物を冷却して、粉砕し、必要により分級することにより
製造される。

〈実施例〉 以下に実施例および比較例をあげて本発明の電子写真用
トナーを説明する。

実施例１〜３ （ｉ）トナー本体の製造 定着用樹脂としてのスチレン−アクリル共重合体１００
重量部、着色剤としてのカーボンブラック１０重量部、
電荷制御剤としての負極性染料１重量部およびオフセッ
ト防止剤としての低分子量ポリプロピレン１．５重量部
を常法によって溶融混練した後、冷却、粉砕して中心粒
径が１２μｍのトナー本体粒子を得た。

（ｉｉ）　）ナーの製造 得られたトナー本体に対してアクリル系重合体゛粉末を
４０：１（重量比）の割合で添加し、混合した後、さら
に新しいトナー本体を添加して第１表に示す最終アクリ
ル濃度となるように希釈した。

ついで、シリカ粉末を添加混合してアクリル系重合体粉
末ニジリカ粉末との重量比が同表に示す値となるように
調整し、電子写真用トナーを得た。

シリカ粉末としては、ポリメチルシリル基を有する化合
物で表面処理されたキャボット社製のｒＴｓ−７２０Ｊ
を使用した。

比較例１〜４ アクリル系重合体粉末およびシリカ粉末の添加量を変え
たほかは実施例１と同様にして電子写真用トナーを作製
した。

比較例５ シリカ粉末を添加量しなかったほかは実施例１と同様に
して電子写真用トナーを作製した。

評価試験 次に、各実施例および比較例で得た電子写真用トナーを
粒径が１００μｍのフェライトキャリアと混合して現像
剤とし、帯電特性（帯電′逆極性）を評価した。さらに
、高温高温（３５℃、８５％）環境下で電子写真複写機
にて７万枚の連続複写を行って画像特性を調べた。使用
した電子写真複写機は三田工業器部のｒＤＣ−３２８５
ｊである。

試験結果を第１表に示す。

なお、上記帯電逆極性とは、逆極性トナーの存在率を表
しており、キャリアと混合攪拌後のトナーの帯電量分布
を測定して求めたものである。

また、表において、流動性、トナー飛散、画像カブリ、
クリーニング性はそれぞれ以下の基準にて評価した。

（１）流動性 Ｏ：ホッパーからの補給性も現像中の現像器内での流動
性も良好で問題がなかった。

△：ホッパーからの補給性も現像中の現像器内での流動
性も次第に低下した。

Ｘ：ホッパーからトナーが落下しなくなり、現像が行え
なくなった。

（２）トナー飛散 現像部下領域の目視による判断と複写物の裏汚れから以
下のように評価した。

Ｏ：全く発生せず。

△：殆ど発生せず。

×：裏汚れが頻繁に発生した。

（３）画像カブリおよびクリーニング性複写物から以下
のように評価した。

Ｏ：全く発生せず。

△：時折発生した。

Ｘ：頻繁に発生した。

なお、第１表において、「初期トナーとアクリルの処理
混合比」とは最終的なアクリル系重合体粉末濃度にする
前のトナー本体とアクリル系重合体粉末との初期混合比
を意味する。また、「最終アクリル濃度Ｊとはトナーと
アクリル系重合体粉末との混合物に、新たなトナー本体
を添加混合したときの最終的なアクリル系重合体粉末の
濃度を意味する。

（以下余白） くなり、比較例４および５は複写５千枚でトナーが落ち
なくなった。

これらの結果から、トナー本体に対してアクリル系重合
体粉末およびシリカ粉末の特定量を添加したものが、優
れたトナー特性を発揮し、帯電特性、クリーニング性、
耐久性が向上して、長期間の複写の繰り返しにおいても
良好な画像形成が行えることがわかる。また、耐湿度性
もきわめて良好であった。

実施例４〜９ トナー本体として中心粒径が第２表に示すようにそれぞ
れ異なるものを用いたほかは実施例１と同様にして電子
写真用トナーを得た。

比較例６〜１．１ シリカ粉末として、アルキル基を育する化合物で表面処
理した、日本アエロジル社製の「アエロジルＲ９７２Ｊ
を使用した。

これらの各トナーの帯電特性および画像特性を実施例１
と同様にして高温高湿下で評価した。

さらに、各トナーの流動性を、前記とは別の方法、すな
わち第１図〜第３図に示す現像装置を用いて試験を行っ
た。

この装置は、トナー補給タンクｉと、スパイラル２が内
蔵されているバイブ３と、バイブ３に設けられたスリッ
ト４の下方位置に設けられた現像器５とを有している。

前記バイブ３に設けられたスリット４は、バイブ３の長
手方向に細長い三角形に形成されていて、トナー補給タ
ンク１側でその開口部４ａの高さが高く、トナー補給タ
ンクｌから離れるに従って次第に開口部４ａの高さが低
くなるように設定されている。つまり、スパイラル２の
回転駆動により、トナー補給タンク１からバイブ３内へ
送られる電子写真用トナーＴが、トナー補給タンク１側
ではバイブ３内の高い位置でスリット４から落下し、ト
ナー補給タンクｌから離れる側では、バイブ３内の低い
位置でもスリット４から落下するように構成されている
。

装置の動きを説明すると、駆動機構６を駆動させてスパ
イラル２を回転させると、第２図（ａ）に示すように、
トナーＴはトナー補給タンクｌから、バイブ３の後端側
り、を通り、バイブ３内へ順次送られ、スリット４から
現像器５内へ落下する。

このときの電子写真用トナーの落下量分布は、第２図（
ｂ）のようになる。さらに、スパイラル２を回転し続け
ると、電子写真用トナーＴはバイブ３の先端部り、まで
送られ、第３図（ａｌに示すように、電子写真用トナー
Ｔはスリット４の全部の開口部４ａから落下することに
なる。このときの電子写真用トナーの落下量分布は、第
３図（ｂ）のようになる。

スパイラル２０回転駆動は、磁気センサの信号に基づい
て制御され、トナー濃度が低下すると、スパイラル２が
回転して電子写真用トナーＴがスリット４から落下する
。そしてトナー濃度が所定量に達すると、スパイラル２
が停止して、電子写真用トナーＴの補給が止められる。

これにより、スリット４からの電子写真用トナーＴの落
下とトナー補給タンク１からの電子写真用トナーＴの供
給とがバランスを保ち、バイブ３内の電子写真用トナー
Ｔの高さは所定レベルに維持されるのである。

この現像装置においては、従来のように、トナー補給タ
ンクおよびトナー供給機構が現像器の真上に配置され、
電子写真用トナーの供給が現像器の長さに等しいスポン
ジローラ等の回転によって行われるものではなく、パイ
プ３内で電子写真用トナーＴを横方向に搬送しながら、
現像器５へ落下させるタイプのものであるので、使用す
る電子写真用トナーＴには、高いレベルの流動性が要求
される。

上記現像装置を使用した流動性の試験は、下記の条件下
で、駆動機構によってスパイラルを回転させ、電子写真
用トナー落下量が定常状態となった状態（第２図（ｂ）
を参照）で各実施例および比較例の電子写真用トナーの
１０分間の落下量（ｇ／ｌＯ分）を調べて行った。

トナー補給タンク内のトナー量　１００ｇパイプ内壁の
直径　　　　　　　　１５ａ＋ｍスリットの長さ　　　
　　　　　２５０ａ＋ｍスリットの輻 トナー補給タンク側　　　　　　　３−現像剤送り方向
側　　　　　　　１５ｍその結果を第２表に示す。

（以下余白） これらの結果から、トナー本体の粒径が比較的大きい場
合はシリカ粉末の種類の違いによる差異はほとんどない
のに対して、トナー本体の粒径か小さくなるに従って、
違いが顕著になり、高い疎水性を育するシリカ粉末（Ｔ
Ｓ−７２０）を使用したトナーがすぐれた特性を示すこ
とがわかる。

〈発明の効果〉 本発明の電子写真用トナーは、クリーニング不良やトナ
ーフィルミングといった欠点を排除すると共に、常温常
温はもとより高温高湿下においても、流動性および帯電
安定性にすぐれるという効果があり、とくに小粒径トナ
ーに適用するのに最適である。

【図面の簡単な説明】

第１図はトナーの流動性試験に使用した現像装置を示す
断面図、第２図（ａｌは第１図の現像装置の駆動初期の
動作を示す説明図、第２図ら）はそのときのトナーの落
下量分布を示す説明図、第３図（ａ）は第２図（ａ）に
示す状態からさらに駆動を継続したときの駆動装置の動
作を示す説明図、第３図（ｂ）はそのときのトナーの落
下量分布を示す説明図である。 ｌ・・・・トナー補給タンク、２−・・・スパイラル、
３・・・−バイブ、４・・・・スリット、５・−・・現
像器、６・−・・駆動装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、着色剤を含有した定着用樹脂からなるトナー本体に
   アクリル系重合体粉末およびシリカ粉末を添加した電子
   写真用トナーであって、前記アクリル系重合体粉末が前
   記トナー本体１００重量部に対して０．０５〜０．１５
   重量部の割合であり、またアクリル系重合体粉末：前記
   シリカ粉末が重量比で１：１〜１：５であり、さらに前
   記シリカ粉末がポリメチルシリル基を有する化合物で処
   理されたものであることを特徴とする電子写真用トナー
   。 ２、トナー本体の中心粒径が４〜１０μｍである請求項
   １記載の電子写真用トナー。