JP2003307876A - 磁性一成分トナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 優れた帯電特性を有し、長期にわたり画像不
具合のない画像を長期にわたって形成する。 【解決手段】 結着樹脂及び磁性粉を少なくとも含有す
るトナー粒子と表面処理剤として２種類の金属酸化物を
含有する磁性一成分トナーであって、フェライトノンコ
ートキャリアに対する摩擦帯電量が下記式（１）、
（２）を満足することを特徴とする。 ４≦｜Ｂ｜≦１０ ・・・（１） ０．２≦｜Ｂ／Ａ｜≦０．６ ・・・（２） （式中、Ａ：１分間攪拌した後の帯電量（μＣ／ｇ）、
Ｂ：３０分間攪拌した後の帯電量（μＣ／ｇ））

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やプリンタ
ー、ファクシミリなどの静電画像形成装置において、感
光体上に形成された静電潜像の現像に用いるトナーに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】静電潜像の乾式現像方式としては大きく
分けて、トナーとキャリアとを用いる二成分系現像方式
とキャリアを用いない一成分系現像方式とがある。一成
分系現像方式は、キャリアを用いないため現像装置の小
型軽量化が図れ、またキャリア交換といったメンテナン
スが不要となることから、低速の小型複写機やプリンタ
ーのみならず、最近では中・高速の複写機やプリンター
にも用いられつつある。一成分現像方式では現像器内の
トナー量が多く、二成分現像方式と現像されるトナー量
は基本的には同じであるため、現像器内に残るトナー量
は一成分現像方式の方がかなり多い。このため、現像さ
れずに長時間攪拌されてしまうトナーが発生する。その
結果、トナーがチャージアップしてしまい、過帯電とな
って画像濃度が低下するといった不具合を引き起こして
しまう。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような従
来の問題に鑑みてなされたものであり、優れた帯電特性
を有し、長期にわたり画像不具合のない磁性一成分トナ
ーを提供することを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明では、結着樹脂及び磁性粉を少なくとも含有する
トナー粒子と表面処理剤として２種類の金属酸化物を含
有する磁性一成分トナーであって、フェライトノンコー
トキャリアに対する摩擦帯電量が下記式（１）、（２）
を満足することを特徴とする磁性一成分トナーが提供さ
れる。 ４≦｜Ｂ｜≦１０ ・・・（１） ０．２≦｜Ｂ／Ａ｜≦０．６ ・・・（２） （式中、Ａ：１分間攪拌した後の帯電量（μＣ／ｇ）、
Ｂ：３０分間攪拌した後の帯電量（μＣ／ｇ））

【０００５】また、キャリアの摩擦帯電量であるＡとＢ
が下記範囲にあるとさらに好ましい。 ４≦｜Ｂ｜≦７ ・・・（３） ０．３≦｜Ｂ／Ａ｜≦０．５ ・・・（４）

【０００６】なお、キャリアの摩擦帯電量Ａ，Ｂは次の
ようにして測定する。まず、トナー４ｇとフェライトノ
ンコートキャリア（パウダーテック社製 ＦＫ−１５
０）１００ｇとをプラスチック製の円筒容器に入れる。
そして、ロッキングミキサー（Ａｉｃｈｉ社製 型式：
ＲＭ−１０−２ 測定条件：目盛最大）にて攪拌混合す
る。次に、この二成分現像剤の約２００ｍｇを採取し、
Ｑ／ＭＭＥＴＥＲ（ＴＲＥＫ ＪＡＰＡＮ社製 ２１０
ＨＳ−２）でトナー帯電量を測定する。ここで、ボール
ミルで１分間攪拌混合したものの測定値がＡで、３０分
間攪拌混合したものの測定値がＢである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明者等は磁性一成分トナーが
過帯電することにより画像濃度が低下する問題を防止す
べく鋭意検討を重ねた結果、トナーの電荷の抜け具合が
影響し、トナーの電荷の抜けが悪いとトナーがチャージ
アップして過帯電となり画像濃度の低下といった不具合
を引き起こし、電荷の抜けを良くしすぎると帯電量が下
がりすぎて高温高湿環境下での画像濃度不良といった不
具合を引き起こすと考えた。そして、キャリアに対する
摩擦帯電量の推移がある関係にあれば前記目的を達成し
得ることを見出し本発明をなすに至った。

【０００８】すなわち、本発明の大きな特徴は、下記式
（１）〜（２）を満足することにある。 ４≦｜Ｂ｜≦１０ ・・・（１） ０．２≦｜Ｂ／Ａ｜≦０．６ ・・・（２） （式中、Ａ：１分間攪拌した後の帯電量（μＣ／ｇ）、
Ｂ：３０分間攪拌した後の帯電量（μＣ／ｇ）） ｜Ｂ｜が４μＣ／ｇより小さいと初期からカブリが発生
する。Ｂが１０μＣ／ｇより大きいと画像濃度低下が発
生する。｜Ｂ／Ａ｜が０．２より小さいと高温高湿環境
下において画像濃度不良が発生し、｜Ｂ／Ａ｜が０．６
より大きいと耐刷により画像濃度低下が発生する。

【０００９】トナー帯電量Ａ及びＢは、例えば磁性粉の
物性（種類，形状，粒径，表面処理等）やその添加量、
トナーの表面処理剤の物性（帯電性，比表面積等）やそ
の添加量などを選択することにより制御することができ
る。

【００１０】本発明のトナーは、粉砕分級法、溶融造粒
法、スプレー造粒法、懸濁・乳化重合法等のそれ自体公
知の方法で製造し得るが、製造設備や生産性などの点か
ら粉砕分級法が好適に使用できる。かかる粉砕分級法で
は、結着樹脂及び着色剤、必要により磁性粉や電荷制御
剤、離型剤などのトナー組成物をヘンシェルミキサーや
Ｖ型混合機などで前混合した後、二軸押出機などの溶融
混練装置を用いて溶融混練する。この溶融混練物を冷却
した後、粗粉砕・微粉砕し、必要によりその後分級し
て、所定の粒度分布を有するトナー粒子とする。そして
必要によりこのトナー粒子の表面を表面処理剤で処理し
トナーとする。

【００１１】高品質の画像を得るためには、前記トナー
の体積中心粒径は５．０〜１２．０μｍの範囲であるの
が好ましい。

【００１２】前記結着樹脂としては特に限定はなく、例
えばスチレン−アクリル樹脂やポリエステル樹脂を挙げ
ることができる。もちろん必要によりこれらの樹脂にそ
の他の樹脂を併用してもよい。

【００１３】スチレン−アクリル樹脂の基体となる単量
体としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、ｐ
−メチルスチレン、ｐ−ｔ−ブチルスチレン、ｐ−クロ
ルスチレン、ヒドロキシスチレン等のスチレン誘導体；
メタクリル酸、メチル（メタ）アクリレート、エチル
（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレー
ト、ブチル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）
アクリレート、メトキシエチル（メタ）アクリレート、
プロポキシエチル（メタ）アクリレート、メトキシジエ
チレングリコール（メタ）アクリレート、エトキシジエ
チレングリコール（メタ）アクリレート、ベンジル（メ
タ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレー
ト、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、
（メタ）アクリロニトリル、（メタ）アクリルアミド、
Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド、エチレングリ
コールジ（メタ）アクリレート、１，３−ブチレングリ
コールジ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオー
ルジ（メタ）アクリレート、トリメチロールエタントリ
（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリル酸エステル
を挙げることができる。

【００１４】上記各種単量体の混合物は、溶液重合、塊
状重合、乳化重合、懸濁重合等任意の方法で重合し、本
発明で使用する結着樹脂とすることができる。かかる重
合に際し、使用できる重合開始剤としては過酸化アセチ
ル、過酸化デカノイル、過酸化ラウロイル、過酸化ベン
ゾイル、アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾ
ビス−２，４−ジメチルバレロニトリル、２，２’−ア
ゾビス−４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリ
ル等の公知の重合開始剤を使用することができる。これ
ら重合開始剤は単量体総重量に対して０．１〜１５重量
％の範囲で使用するのが好ましい。

【００１５】またポリエステル樹脂は、主として多価カ
ルボン酸類と多価アルコール類との縮重合により得られ
るものであって、多価カルボン酸類としては、例えばフ
タル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク酸、１，
２，４−ベンゼントリカルボン酸、２，５，７−ナフタ
レントリカルボン酸、１，２，４−ナフタレントリカル
ボン酸、ピロメリット酸等の芳香族多価カルボン酸；マ
レイン酸、フマール酸、コハク酸、アジピン酸、セバチ
ン酸、マロン酸、アゼライン酸、メサコン酸、シトラコ
ン酸、グルタコン酸等の脂肪族ジカルボン酸；シクロヘ
キサンジカルボン酸、メチルメジック酸等の脂環式ジカ
ルボン酸；これらカルボン酸の無水物や低級アルキルエ
ステルが挙げられ、これらの１種又は２種以上が使用さ
れる。

【００１６】ここで３価以上の成分の含有量は架橋度に
依存し、所望の架橋度とするためにはその添加量を調整
すればよい。一般的には、３価以上の成分の含有量は１
５ｍｏｌ％以下が好ましい。

【００１７】一方、ポリエステル樹脂に用いられる多価
アルコール類としては、例えば、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、１，４−ブテンジ
オール、ネオペンチルグリコール、１，５−ペンタング
リコール、１，６−ヘキサングリコール等のアルキレン
グリコール類；ジエチレングリコール、トリエチレング
リコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリ
コール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレ
ングリコール等のアルキレンエーテルグリコール類；
１，４−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフ
ェノールＡ等の脂環族多価アルコール類；ビスフェノー
ルＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ等のビスフ
ェノール類及びビスフェノール類のアルキレンオキサイ
ドを挙げることができ、これらの１種又は２種以上を組
み合わせて使用できる。

【００１８】なお、分子量の調整や反応の制御を目的と
して、モノカルボン酸、モノアルコールを必要により使
用してもよい。モノカルボン酸としては、例えば安息香
酸、パラオキシ安息香酸、トルエンカルボン酸、サリチ
ル酸、酢酸、プロピオン酸及びステアリン酸等が挙げら
れる。モノアルコールとしては、ベンジルアルコール、
トルエン−４−メタノール、シクロヘキサンメタノール
などのモノアルコールが挙げられる。

【００１９】トナー中の結着樹脂のガラス転移温度は５
４〜６２℃の範囲のものが好ましい。ガラス転移温度が
５４℃未満の場合、現像装置やトナーカートリッジ内で
固まるおそれがあり、他方６２℃を超える場合、紙など
の被転写物にトナーが十分に定着しないことがあるから
である。

【００２０】磁性トナーにおいては、磁性粉によりトナ
ー色彩は黒になるので、黒色トナーとして用いる場合に
は一般に着色剤を用いる必要がないが、着色補強として
アセチレンブラック、ランブラック、アニリンブラック
等のカーボンブラックをトナー粒子中に分散混合しても
構わない。この場合の着色剤の含有量は結着樹脂１００
重量部に対して０．１〜１０重量部程度である。

【００２１】結着樹脂に添加する磁性粉としては、例え
ば、四三酸化鉄（Ｆｅ₃Ｏ₄）、三二酸化鉄（γ−Ｆｅ₂
Ｏ₃）、酸化鉄亜鉛（ＺｎＦｅ₃Ｏ₄）、酸化鉄イットリ
ウム（Ｙ₃Ｆｅ₅Ｏ₁₂）、酸化鉄カドミウム（ＣｄＦｅ₂
Ｏ₄）、酸化鉄ガドリウム（Ｇｄ ₃Ｆｅ₅Ｏ₁₂）、酸化鉄
銅（ＣｕＦｅ₂Ｏ₄）、酸化鉄鉛（ＰｂＦｅ₁₂Ｏ₁₉）、酸
化鉄ニッケル（ＮｉＦｅ₂Ｏ₄）、酸化鉄ネオジウム（Ｎ
ｄＦｅＯ₃）、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
（ＭｎＦｅ₂Ｏ₄）、酸化鉄ランタン（ＬａＦｅＯ₃）、
鉄粉（Ｆｅ）、コバルト粉（Ｃｏ）、ニッケル粉（Ｎ
ｉ）等が挙げられる。特に好適な磁性粉は微粒子状四三
酸化鉄（マグネタイト）である。好適なマグネタイトは
正８面体状で、粒子径が０．０５〜１．０μｍのもので
ある。このマグネタイト粒子は、シランカップリング
剤、チタン系カップリング剤等で表面処理されていても
よい。磁性粉の含有量は、結着樹脂１００重量部当り５
０〜３０重量部の範囲、特に７０〜１５０重量部の範囲
が好ましい。

【００２２】前記電荷制御剤としては、これまで公知の
電荷制御剤を使用でき、例えば正帯電性電荷制御剤とし
ては、ニグロシン染料、脂肪酸変性ニグロシン染料、カ
ルボキシル基含有脂肪酸変性ニグロシン染料、四級アン
モニウム塩、アミン系化合物、有機金属化合物等を使用
でき、負帯電性電荷制御剤としては、オキシカルボン酸
の金属錯体、アゾ化合物の金属錯体、金属錯塩染料やサ
リチル酸誘導体等を使用できる。

【００２３】前記離型剤としては、各種ワックス類や低
分子量オレフィン系樹脂を使用することができる。ワッ
クス類としては、例えば脂肪酸の多価アルコールエステ
ル、脂肪酸の高級アルコールエステル、アルキレンビス
脂肪酸アミド化合物、天然ワックスを使用することがで
きる。低分子量オレフィン系樹脂としては、数平均分子
量が１，０００〜１０，０００、特に２，０００〜６，
０００の範囲にあるポリプロピレン、ポリエチレン、プ
ロピレン−エチレン共重合体等を使用することができ
る。

【００２４】前記表面処理剤としては、トナーの帯電制
御性や流動性などを調整するために、シリカ、アルミ
ナ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、炭酸カ
ルシウム等の無機微粉末；ポリメチルメタクリレート等
の有機微粉末；ステアリン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩等を
挙げることができ、これらの１種又は２種以上を併用す
ることができる。表面処理剤の添加量は、トナー粒子当
たり０．１〜２．０ｗｔ％の範囲が好ましい。当該表面
処理剤とトナー粒子との混合は、例えばヘンシェルミキ
サー、Ｖ型混合機、ターブラミキサー、ハイブリタイザ
ー等を用いて行うことができる。

【００２５】

【実施例】実施例１〜４及び比較例１〜４ 結着樹脂を１００重量部、帯電制御剤を７重量部、磁性
粉を８０重量部それぞれヘンシェルミキサーに投入・混
合した後、二軸押し出し機で溶融混練してドラムフレー
カーで冷却し、ハンマーミルで粗粉砕した。次に機械式
ミルで微粉砕し、風力分級機を用いて分級してトナー粒
子を作製した。そして、このトナー粒子に対して、表面
処理剤を投入し、ヘンシェルミキサーで高撹拌混合して
正帯電性の磁性一成分トナーを作製した。実施例及び比
較例で使用した磁性粉と表面処理剤の種類を表１に、磁
性粉の物性を表２に、表面処理剤の物性を表３に示す通
りである。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】

【表３】

【００２９】以上で作製したトナーの特性を下記のよう
にして測定した。結果をまとめて表１に示す。

【００３０】（画像濃度およびカブリの測定）作製した
磁性一成分トナーを高速プリンターに投入して、初期お
よび３００，０００枚耐刷後の画像濃度およびカブリ濃
度を測定した。画像濃度およびカブリ濃度の測定は、反
射濃度計（東京電色社製の型番ＴＣ−６Ｄ）を使用し
た。画像濃度は画像形成後の黒ベタ部を測定し、カブリ
濃度は画像形成前の用紙の画像濃度と画像形成後の非画
像部の濃度とを測定し、その画像濃度の差とした。評価
基準は、画像濃度は１．３以上、カブリ濃度は０．００
８未満をそれぞれ「○」とし、それ以外を「×」とし
た。なお、前記高速プリンターの現像条件は次の通りで
ある。感光体として非晶質シリコン感光体を用い、バイ
アス電源として周波数２．５ｋＨｚ、ピーク・ピーク電
圧１．９ｋＶの交流電圧に１６０Ｖの直流を重畳させた
ものを用い、感光ドラム上の潜像の表面電位を明部１０
Ｖ、暗部２４０Ｖにし、現像スリーブと感光ドラムの間
隔を３２０μｍに設定して非接触現像を行った。

【００３１】（高温高湿条件における評価）高温高湿
（３５℃／８５％）下で前記高速プリンターを用いて画
像形成したものの画像濃度を測定した。

【００３２】

【表４】

【００３３】表４から明らかなように、実施例１〜４で
は初期及び耐刷後の画像濃度及びカブリ濃度ともに良好
であった。また、高温高湿環境下での画像濃度も良好で
あった。これに対し、｜Ｂ｜も｜Ｂ／Ａ｜も高い比較例
１では耐刷後で画像濃度不良が発生した。また、｜Ｂ｜
が低い比較例２では初期にカブリが発生した。また、｜
Ｂ／Ａ｜が高い比較例３では耐刷後で画像濃度不良が発
生した。また、｜Ｂ｜が高い比較例４でも耐刷後で画像
濃度不良が発生した。｜Ｂ／Ａ｜が低い比較例５では耐
刷後にカブリが発生するとともに高温高湿環境下で画像
濃度不良が発生した。

【００３４】

【発明の効果】本発明の磁性一成分トナーでは、優れた
帯電特性を有し、長期にわたり画像不具合のない画像を
長期にわたって形成することができる。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１４年１０月１日（２００２．１０．
１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】結着樹脂に添加する磁性粉としては、例え
ば、四三酸化鉄（Ｆｅ_３Ｏ_４）、三二酸化鉄（γ−Ｆｅ
_２Ｏ_３）、酸化鉄亜鉛（ＺｎＦｅ_３Ｏ_４）、酸化鉄イッ
トリウム（Ｙ_３Ｆｅ_５Ｏ_１２）、酸化鉄カドミウム（Ｃ
ｄＦｅ_２Ｏ_４）、酸化鉄ガドリウム（Ｇｄ_３Ｆｅ_５Ｏ
_１２）、酸化鉄銅（ＣｕＦｅ_２Ｏ_４）、酸化鉄鉛（Ｐｂ
Ｆｅ_１２Ｏ_１９）、酸化鉄ニッケル（ＮｉＦｅ
_２Ｏ_４）、酸化鉄ネオジウム（ＮｄＦｅＯ_３）、酸化鉄
バリウム（ＢａＦｅ_１２Ｏ_１９）、酸化鉄マグネシウム
（ＭｇＦｅ_２Ｏ_４）、酸化鉄マンガン（ＭｎＦｅ
_２Ｏ_４）、酸化鉄ランタン（ＬａＦｅＯ_３）、鉄粉（Ｆ
ｅ）、コバルト粉（Ｃｏ）、ニッケル粉（Ｎｉ）等が挙
げられる。特に好適な磁性粉は微粒子状四三酸化鉄（マ
グネタイト）である。好適なマグネタイトは正８面体状
で、粒子径が０．０５〜１．０μｍのものである。この
マグネタイト粒子は、シランカップリング剤、チタン系
カップリング剤等で表面処理されていてもよい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉本 博子 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 京セラミタ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H005 AA02 AA08 CB07 CB13 EA01 FA06

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結着樹脂及び磁性粉を少なくとも含有す
   るトナー粒子と表面処理剤として２種類の金属酸化物を
   含有する磁性一成分トナーであって、フェライトノンコ
   ートキャリアに対する摩擦帯電量が下記式（１）、
   （２）を満足することを特徴とする磁性一成分トナー。 ４≦｜Ｂ｜≦１０ ・・・（１） ０．２≦｜Ｂ／Ａ｜≦０．６ ・・・（２） （式中、Ａ：１分間攪拌した後の帯電量（μＣ／ｇ）、
   Ｂ：３０分間攪拌した後の帯電量（μＣ／ｇ））
2. 【請求項２】 前記キャリアが下記式（３）、（４）を
   満足することを特徴とする磁性一成分トナー。 ４≦｜Ｂ｜≦７ ・・・（３） ０．３≦｜Ｂ／Ａ｜≦０．５ ・・・（４）