JPH087454B2 - トナー組成物及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、静電荷像を現像するトナー組成物に関し、
より詳細には帯電安定性、流動性、現像器への補給性及
びクリーニング性が良好となるトナー組成物及びその製
造方法に関する。

（従来技術及びその問題点） 従来、電子写真法を利用した複写機等において、無機
または有機光導電性物質を含有する感光層を有する感光
体に形成された静電潜像を乾式現像法により可視化する
ため、結着樹脂中に着色剤等の添加剤が分散した種々の
粉体トナーが用いられている。

上記電子写真法では、帯電、露光により上記感光体上
に形成された静電潜像を上記トナーで現像し、静電潜像
に対して形成されたトナー像を転写紙などの支持体に転
写すると共に、加熱ローラまたは加圧ローラ等の定着手
段によって上記トナー像を支持体に定着させて複写物を
得ている。そして、上記トナー像を支持体に転写した
後、感光体上に残留するトナーはクリーニングブレード
によって掻き取られて感光体上の残留トナーは除去され
て清掃化が行われている。

上記システムにおいて良好な画像形成を行うために
は、トナーには帯電安定性が良好でカブリやトナー飛散
を発生しない優れた現像性を維持すること、転写後のク
リーニング工程において感光体上にトナーが残留付着し
ないこと等の各プロセス毎に種々の特性が要求される。

そこで近年、特開昭60−186851号公報等においてトナ
ーに対してアクリル系重合体微粉末を添加したトナー組
成物を用いることにより帯電安定性、クリーニング性を
良好にする提案がなされている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記公報に記載のアクリル系重合体微
粉末を単にトナー粒子に対して外部添加したトナー組成
物では流動性において未だ満足できるものではなく、特
に高湿度下における多数枚の連続複写や高速複写に適用
すると流動性の低下によってトナー飛散や画像カブリを
発生することがある。

また、近年の複写機における現像器はホッパーなるト
ナー収容部にトナーカートリッジから補充されるトナー
を収容しておき、ホッパーの底部に設けたスポンジ等の
多孔質部材や弾性部材からなる補給ローラーを回転させ
て、消費に見合った量のトナーを現像剤撹拌部に落下さ
せて新たにトナーを帯電し、現像スリーブ上に供給する
方法が一般的である。しかしながら、このトナー組成物
を上記方法に適用すると、流動性が悪いために、補給ロ
ーラーの回転によってもトナー組成物が落下しないこと
があったりする。そして、このことは高湿度下において
極めて顕著に表れる。

本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたものであり、帯電安定性、クリーニング性、流動性
が常に良好であり、特に、長期にわたる連続複写におい
ても特性変化を発生させないトナー組成物に関する。

更に、本発明の他の目的は耐湿度性に優れており諸特
性の変動が少なく、またトナーホッパーからの補給ロー
ラーによる補給性の良好なトナー組成物を提供すること
にある。

更に、本発明の他の目的は転写後のクリーニング工程
において感光体上に残留することがなく、良好に除去さ
れるトナー組成物を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、アクリル系重合体微粉末がトナー粒
子100重量部当たり0.05〜0.15重量部添加され、シリカ
微粉末が、シリカ微粉末とアクリル系重合体微粉末との
重合比が1:1〜5:1の範囲内で添加されているトナー組成
物であって、トナー粒子表面にアクリル系重合体微粉末
が均一かつ一様に付着し、トナー粒子およびアクリル系
重合体微粉末を覆うようにシリカ微粉末が分散付着し、
アクリル系重合体微粉末はトナー粒子に直接付着してい
ることを特徴とするトナー組成物が提供される。

また、本発明によれば、トナー粒子にアクリル系重合
体微粉末を、トナー粒子とアクリル系重合体微粉末との
重量比が50:1〜30:1の範囲で添加混合してトナー混合物
を製造する工程、該トナー混合物に新たにトナー粒子を
混合分散して、該アクリル系重合体微粉末の濃度が該ト
ナー粒子100重量部当たり0.05〜0.15重量部となるよう
に希釈する工程、希釈した該トナー混合物にシリカ微粉
末を、シリカ微粉末と該アクリル系重合体微粉末との重
量比が1:1〜5:1の範囲内で添加混合する工程とからなる
トナー組成物の製造方法が提供される。

（作用） 本発明に係るトナー組成物の特徴は、第１にトナー粒
子表面にアクリル系重合体微粉末が均一かつ一様に付着
し、トナー粒子およびアクリル系重合体微粉末を覆うよ
うにシリカ微粉末が分散付着していること、第２にアク
リル系重合体微粉末はトナー粒子に直接付着しているこ
とである。この第１の特徴により、アクリル微粉末の帯
電制御性を有効に作用させることができ、トナー組成物
全体の流動性を安定に維持することができる。また、第
２の特徴により、アクリル微粉末がトナー粒子表面から
脱離することがなくなる。

本発明に係るトナー組成物の製造方法の特徴は、外添
剤の添加割合および添加順序にある。

本発明の製法においては、先ずトナー粒子と重量比に
して50:1乃至30:1のアクリル系重合体微粉末を添加混合
してトナー混合物を作成する。そしてこのトナー混合物
に新たなトナー粒子を添加混合してトナー粒子に対する
アクリル系重合体微粉末が一定濃度になるように希釈す
ることを特徴とする。この方法を採用することによって
トナー粒子表面にまんべんなくアクリル重合体微粉末が
付着し、均一に分散することが可能となる。

つまり、上記添加量のアクリル系重合体微粉末をトナ
ー粒子に添加するとアクリル系重合体微粉末の一部がト
ナー粒子に強固に付着し、残りの微粉末はトナー粒子へ
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粒子を添加することで新た
なトナー粒子が付着力の弱い微粉末を吸着して、全体と
してアクリル微粉末の凝集物や分散不良を発生すること
なく均一且つ一様な分散状態を保ことができるものと考
えられる。

このことは、以後に示す実施例及び比較例からも明ら
かでありトナー粒子全量とアクリル系重合体微粉末を一
挙に混合処理すると均一分散されず、このトナー組成物
を用いたものはホッパーからの補給能が著しく低下する
ばかりか、ランニングコピー中に逆極性トナーを発生し
てトナー飛散を発生してしまう。

次に、本発明においては上記得られたトナー粒子とア
クリル系重合体微粉末との混合物に、アクリル微粉末に
対する重量比が1:1乃至1:5のシリカの微粉末を混合添加
する。シリカの特定量を添加するとアクリル微粉末の分
散構造を長期間一定に保つことができるとともに、トナ
ー組成物の流動性が良好となって、ホッパーからの補給
性、帯電安定性を長期にわたって良好に維持することが
可能となる。また、高湿度下においても特性劣化を引き
起こすことがなくなる。本発明においては上述するよう
に、アクリル微粉末が均一分散したトナー組成物を作成
した後にシリカを添加することが重要であり、後述する
比較例からも明らかなように、トナー粒子に対してアク
リル重合体微粉末とシリカ微粉末とを同時に添加して混
合しても、アクリル微粉末の凝集物を発生して補給性が
低下し、不良帯電粒子を発生してしまう。つまり、アク
リル重合体微粉末が均一且つ一様に分散したトナー混合
物に一定量のシリカ微粉末を添加して分散させることに
より、表面にアクリ重合体微粉末が均一に付着したトナ
ー粒子をシリカ微粉末成分が覆う状態で在して、アクリ
ル重合体微粉末の分散構造を安定に保ち、組成物全体の
流動性を高めて従来の問題点が解決できるものと考えら
れる。

以下に、本発明を詳細に説明する。

本発明に使用されるアクリル重合体微粉末としては、
乳化重合、ソープフリー重合、分散重合、懸濁重合等に
よって生成される球状の樹脂粒子粉末や、重合塊を粉砕
して得られた微粉末であってもよく、一般に粒径が0.3
乃至１μｍ、特に0.4乃至0.6μｍのものが好ましく使用
される。そして、アクリル重合体粉末はトナー100重量
部当たり0.05乃至0.15、特に0.08乃至0.13重量部が好ま
しく使用される。使用量が上記範囲よりも少ないとラン
ニングコピー中に不良帯電トナーが増加して画像濃度低
下や画像カブリを発生したり、クリーニング性が低下し
て残留トナーを完全に除去することができなくなる。ま
た、上記範囲より多くなるとトナー組成物の流動性が著
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
性が低下して、画像カブリやトナー飛散を多く発生して
しまう。

上記アクリル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、メタクリル酸−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、或いは以下に記すラ
ジカル重合性の単量体との共重合体であってもよい。

上記ラジカル集合性の単量体としては、スチレン、α
−メチルスチレン、ｏ−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、ブタジエン等のオレ
フィン系単量体；酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリ
デン；ビニルピロリドン；ビニルナフタレン等が例示で
きる。

また、本発明に使用されるシリカ微粉末としては、一
次粒子の直径が0.01乃至0.04μｍ、好ましくは0.02乃至
0.03μｍのものが好ましく、また、疎水性のシリカ微粉
末であることが好ましい。そして、このシリカ微粉末は
アクリル系重合体微粉末に対して重量比が一般に1:1乃
至1:5、特に1:2.5乃至1:3.5となるように使用すること
が好ましい。上記範囲よりも少なくなると組成物全体の
流動性及びアクリル重合体微粉末の分散状態の保持性が
低下し、上記範囲よりも多くなると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によ
る濃度制御が不安定となる。

本発明に使用されるトナー粒子としては、以下に示す
定着樹脂中に着色剤等の添加剤が分散されたものであ
り、定着樹脂としては、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、アイオノマー等のオレフィン系
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、ケトン樹脂、ポリビニルブチラー
ル樹脂、フェノール樹脂、ロジン変性フェノール樹脂、
キシレン樹脂、ロジン変成マレイン酸樹脂、ロジンエス
テルなど各種重合体が例示できる。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、
粉砕性及び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、アクリル系重合体またはスチレン−アク
リル系重合体、特にスチレン−アクリル系重合体である
ことが好ましい。これらの重合体は、重量平均分子量が
30,000〜200,000、特に50,000〜150,000の範囲にあるこ
とが好ましく、一種又は二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
成フェノール樹脂、ロジンマレイン酸樹脂、エポキシ樹
脂、ポリエステルや、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乃至200℃、特に70
乃至170℃を有するものが好ましい。

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ター、
ポリアミド等の容易に組成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。

上記結着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、ウオッチャングレッド、
パーマネントレッド、プリリアントカーミン3B、ブリリ
アントカーミン6B、ダ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、カルコオイルブルー、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オクサレート等または、C.I.So
lvent Yellow 60、C.I.Solvent Red27、C.I.Solvent Bl
ue 35、等の油溶性性染料などが例示される。これらの
等着色剤は、一種又は二種以上混合して用いられ、十分
なトナー画像濃度が得られる量、例えば樹脂100重両部
当たり１乃至30重量部、好ましくは、２乃至20重量部用
いられる。

また、上記トナーが磁性トナーである時には、上記着
色剤と共に、または上記着色剤に代えて磁性体を含有す
ることができる。上記磁性体としては、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
ガンなどの強磁性体を示す金属、合金、またはこれらの
金属を含む化合物などが例示できる。これらの磁性体
は、平均粒径0.1乃至１μｍの大きさを有しており一種
又は二種以上混合して、樹脂100重両部当たり一般に５
乃至70重量部、好ましくは20乃至50重両部が使用され
る。

また、トナーの電荷を制御するため、上記トナーは、
電荷制御剤、例えばニグロシン染料、オイルブラック、
スピロンブラックなどの油溶性性染料や、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、亜鉛、セリウム、カルシ
ウム、などの金属塩である金属石鹸など或いは含金属ア
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、結着樹脂100重両部当たり0.1乃至５重両
部用いるものが好ましい。

また、上記トナーは、定着ローラにトナーが付着する
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
ワックスなどの各種ワックス、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、などを結着樹脂100重両部当たり0.5
乃至15重両部含有しているものが好ましい。

上記のトナーは、一般に粒径１乃至30μｍ、特に５乃
至25μｍを有しているものが好ましい。

本発明のトナー組成物は、一成分現像剤、二成分現像
剤の何れとしても有用である。一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
ル微粉末及びシリカ微粉末とを混合して現像剤とし、二
成分現像剤として用いる場合は、トナーとアクリル微粉
末及びシリカ微粉末からなる混合物をガラスビーズや酸
化又は未酸化の鉄粉、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、フッ素樹脂系重合体、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乃至2000μｍの粒径を有
している。また、上記トナーとキャリアからなる現像剤
を用いる場合、トナー濃度は２乃至15重量％に用いられ
る。

以上の如く構成されたトナー組成物は、使用に際して
充分な耐久性、耐湿度性を示し、連続複写や高速度の複
写のようなホッパーからのトナー（組成物）補給が頻繁
に行われ、トナー消費量の変動が著しく激しい時であっ
ても特性の変化が少なく帯電安定性、クリーニング性、
流動性を安定に維持して高品質の画像形成を行うことが
できる。

本発明のトナー組成物は、アクリル系重合体粉末が均
一且つ一様に表面に付着したトナー粒子を覆うようにシ
リカ微粉末が分散した状態にあり、この状態にあること
でアクリル微粉末の帯電制御性を有効に作用させ、組成
物全体の流動性を安定に維持することによって特性変化
が少なくなり、常に安定した現像性、クリーニング性を
発揮することかできる。

以下、実験例によって本発明を詳細に説明する （実施例） 結着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、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、粉砕して平均粒径が15μｍ
のトナーを得た。この、トナー粒子に対して、アクリル
系重合体微粉末として平均粒径が0.4μｍのPMMA粒子
と、平均粒径が16μｍの疎水性シリカ（日本アエロジル
社製、アエロジルR972、）の添加処理の仕方と最終的な
濃度を種々変更してそれぞれのトナー組成物を作成し、
粒径が100μｍのフェライトキャリアと混合して現像剤
とし、帯電特性を評価して更に常温・常湿（20℃、60
％）と高温・高湿（35℃、80％）環境下で電子写真複写
機で磁気センサーによるトナー濃度制御を行うDC−3285
（三田工業社製、商品名）改造機によって７万枚の連続
複写を行って画像特性を調べた。

その結果を表−１及び表−２に示す。

尚、表中の初期トナーとアクリルとの処理混合比は、
最終的なアクリル微粉末濃度にする前のトナーとアクリ
ル微粉末混合比であり、サンプル５、11、14以外はトナ
ーとアクリル微粉末を混合した混合物に、新たなトナー
を添加混合して最終的なアクリル微粉末の濃度とした。
尚、サンプル10においてアクリル微粉末とシリカを同時
に添加した他はトナーとアクリル微粉末の混合物を調整
した後にシリカを添加した。アクリル微粉末の濃度はト
ナー100重量部当りの重量部で表した。

サンプル５はトナー全量に対してアクリル微粉末とシ
リカを同時に添加したものであり、サンプル11はトナー
全量に対しシリカを添加した後にアクリル微粉末を添加
したものであり、サンプル14はトナー全量に対してアク
リル微粉末を添加した後にシリカを添加混合したもので
ある。

表中、流動性は○：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い、△：ホッパー
からの補給性及び現像器内での現像剤の流動性が次第に
低下する、×・・・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る、で評価した。

帯電特性はキャリアと混合撹拌した後のトナーの帯電
量分布を測定したもので、逆極性トナーの存在率を表
す。

トナー飛散は、現像部下領域の目視による判断と複写
物の裏汚れによって判断したもので、○：全く発生せ
ず、△：殆ど発生せず、×：裏汚れのある複写物が頻繁
に発生、で評価した。

クリーニング性は複写物の画像により判断したもの
で、○：全く発生せず、△：時折発生、×：頻繁に発
生、で評価した。

表−１及び表−２より、トナーとアクリル微粉末の混
合処理が、一定量比のトナーとアクリル微粉末を混合し
た後に新たなトナーを添加混合して最終的な好ましいア
クリル微粉末濃度に調整し、更に特定量のシリカを添加
混合したものが、優れた特性を有するトナー組成物とな
り、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なえ
ることが分る。また、耐湿度性も極めて向上することが
わかる。

（発明の効果） 本発明によれば、アクリル微粉末の分散状態が均一且
つ一様のまま安定に保たれるために、流動性も良好に推
移し、クリーニング性、帯電安定性及び耐久性が極めて
向上したトナー組成物となり、長期間鮮明な複写画像を
形成することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アクリル系重合体微粉末がトナー粒子100
   重量部当たり0.05〜0.15重量部添加され、シリカ微粉末
   が、シリカ微粉末とアクリル系重合体微粉末との重量比
   が1:1〜5:1の範囲内で添加されているトナー組成物であ
   って、 トナー粒子表面にアクリル系重合体微粉末が均一かつ一
   様に付着し、トナー粒子およびアクリル系重合体微粉末
   を覆うようにシリカ微粉末が分散付着し、アクリル系重
   合体微粉末はトナー粒子に直接付着していることを特徴
   とするトナー組成物。
2. 【請求項２】トナー粒子にアクリル系重合体微粉末を、
   トナー粒子とアクリル系重合体微粉末との重量比が50:1
   〜30:1の範囲で添加混合してトナー混合物を製造する工
   程、 該トナー混合物に新たにトナー粒子を混合分散して、該
   アクリル系重合体微粉末の濃度が該トナー粒子100重量
   部当たり0.05〜0.15重量部となるように希釈する工程、 希釈した該トナー混合物にシリカ微粉末を、シリカ微粉
   末と該アクリル系重合体微粉末との重量比が1:1〜5:1の
   範囲内で添加混合する工程、 とからなるトナー組成物の製造方法。