JP2596563B2

JP2596563B2 - トナー組成物

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Publication number: JP2596563B2
Application number: JP62245586A
Authority: JP
Inventors: 哲也中野; 正富船戸; 井上雅偉; 尚香藤江; 勉上薗
Original assignee: 三田工業株式会社
Priority date: 1987-09-29
Filing date: 1987-09-29
Publication date: 1997-04-02
Anticipated expiration: 2012-04-02
Also published as: JPS6488466A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明はトナー組成物に関し、より詳細には、電子写
真感光体などに形成された静電潜像を現像する上で好適
なトナー組成物に関する。

＜従来の技術と発明が解決しようとする問題点＞従来、カールソンプロセスを利用した複写機等の画像
形成装置が広く使用されている。上記カールソンプロセ
スは、通常、感光体をコロナ放電により帯電させる帯電
工程と、均一に帯電した感光体に原稿像を露光する露光
工程と、露光工程により形成された静電潜像を、トナー
を含有する現像剤で現像する現像工程と、現像工程によ
り感光体上に形成されたトナー像を複写紙等の基材に転
写する転写工程と、基材に転写したトナー像を定着させ
る定着工程と、転写工程の後、感光体に残留するトナー
を除去するクリーニング工程とを基本工程としている。

上記帯電工程において、感光体の帯電電荷量、表面電
位は、コロナ電圧、帯電時間を一定にして帯電させた場
合、主に感光層の誘電率に比例して大きくなることが知
られている。

また、上記感光体としては、帯電特性、感光特性など
に優れるSe・Te系感光層を有する感光体が汎用されてい
る。この感光体の感光層は、誘電率７程度を有している
ので、上記感光体を用いた画像形成装置においては、現
像工程において、感光体の帯電特性に適合したトナーが
使用される。

より詳細には、前記現像工程でのトナーによる現像
は、感光体の表面電位と帯電したトナーとの静電引力に
より主に支配されており、トナーとして帯電量が小さい
ものを使用すると、トナー付着量が多く、画像濃度が高
くなり、帯電量が大きなものを使用すると、トナー付着
量が少なく、画像濃度が低くなる傾向を示す。一方、画
像濃度は所定の範囲内においてトナー付着量と比例関係
にあるものの、トナー付着量が所定の値を越えると画像
濃度としてはさほど変らなくなる。従って、上記Se・Te
系感光層を有する感光体に形成された所定の表面電位を
有する静電潜像を現像する際、画像濃度が低下しない範
囲でトナーが付着するような帯電特性を有するトナーが
使用される。

一方、近年、帯電工程での感光体の帯電電荷量、表面
電位を高め複写画像の高速化に対応させるため、感光体
として前記Se・Te系感光層よりも誘電率の大きな感光
層、例えば誘電率約11のSe・As系感光層を有する感光体
が使用されている。

しかしながら、上記Se・As系感光層を有する感光体に
あっては、帯電工程での表面電位を大きくすることがで
きるため、前記Se・Te系感光層を有する感光体に適合し
たトナーを使用すると、トナーの消費量が多くなる一
方、画像濃度としてはさほど大きくならないという問題
がある。

＜発明の目的＞本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、大
きな誘電率を有する感光層を備え、表面電位を大きくで
きる感光体を用いても、トナーの消費量が少なく、しか
も適正な画像濃度が得られるトナー組成物を提供するこ
とを目的とする。

＜問題点を解決するための手段および作用＞上記目的を達成するため、本発明のトナー組成物は、
少なくとも着色剤および結着樹脂を含有してなり、磁性
キャリアと混合し二成分系現像剤を構成する非磁性の粉
体トナー組成物において、該トナー組成物の誘電正接ta
nδが3.5×10^-3〜5.0×10^-3であることを特徴とするも
のである。

上記構成のトナー組成物によれば、トナーの、電気
的、物理的に損失成分としての指標となる誘電正接tan
δが3.5×10^-3〜5.0×10^-3であるので、高い誘電率を有
する感光層を備え、帯電工程において帯電電荷量が大き
くなる感光体と組み合わせて使用した際に、画像濃度に
悪影響を及ぼさない範囲でトナー付着量を適性量とする
ことができる。

以下に、本発明を詳細に説明する。

本発明のトナー組成物は、着色剤、結着樹脂などを含
有しており、前記のように特定の誘電正接tanδを有し
ている。

上記着色剤としては、例えば、カーボンブラック、ク
ロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、
スレンイエローＧ、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、ウオッチヤングレッ
ド、パーマネントレッド、ブリリアントカーミン3B、ブ
リリアントカーミン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、ウルトラマリンブル
ー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、
マラカイドグリーンなどや、種々の油溶性染料などが例
示される。これらの着色剤は、一種または二種以上混合
して、通常、１〜30重量％、好ましくは、２〜20重量％
用いられる。

また、上記結着樹脂としては、スチレン系重合体、ア
クリル系重合体、スチレン−アクリル系共重合体、ポリ
エチレン、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、ロジン変性マ
レイン酸樹脂、ロジンエステル、石油樹脂等、各種の重
合体が例示できる。上記重合体のうち、スチレン系重合
体、アクリル系重合体、またはスチレン−アクリル共重
合体等を主成分とするものが好ましい。これらの重合体
は、一種または二種以上混合して用いられる。

また、トナーが熱定着性トナーであるとき、上記重合
体は、軟化点50〜200℃、特に軟化点70〜170℃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マー、
エチレン−酢酸ビニル共重合体などの容易に塑性変形す
る重合体が主に用いられる。

なお、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、スピロンブラック等の油溶性染料や、ナフテン酸、
サリチル酸、オクチル酸、高級脂肪酸、樹脂酸等と、マ
ンガン、鉄、コバルト、鉛、亜鉛、セリウム、カルシウ
ム、ニッケル等の金属との金属石鹸、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
レート等を、0.1〜５重量％含有しているのが好まし
い。

また、上記トナーは、前記定着工程において定着ロー
ラなどにトナーが付着するのを防止するため、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、炭素原子数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、0.5〜15重量％含有しているのが好ましい。

そして、現像工程においては、トナーの消費量および
画像濃度を適性範囲に維持するため、トナーの誘電正接
tanδが3.5×10^-3〜5.0×10^-3である必要がある。なお
トナーの誘電正接tanδは、上記範囲内でもとくに4.0×
10^-3〜5.0×10^-3であるのが好ましい。トナーの誘電正
接tanδが3.5×10^-3未満であるとトナー消費量が大きく
なるものの、画像濃度はさほど高くならず、5.0×10^-3
を越えるとブラッシングされたような画像となり画像品
質が低下すると共に、トナー付着量が少なく画像濃度が
低下する。

なお、上記誘電正接tanδは、周波数100Hzの条件で、
常法により測定した値である。

上記トナーの誘電正接tanδは、トナーを構成する成
分、すなわち、前記着色剤、結着樹脂、電荷制御剤や、
他の添加剤の種類、使用量等を調整することにより設定
してもよいが、無機質微粒子を添加することにより誘電
正接tanδを制御するのが好ましい。

上記無機質微粒子としては、酸化マグネシウム、酸化
ジルコニウムなどの他、アルミナ、炭化タングステン、
三酸化タングステン、窒化ケイ素、酸化チタン、カーボ
ンおよびマグネタイトなどが例示される。上記無機質微
粒子のうち、アルミナ、炭化タングステン、三酸化タン
グステン、窒化ケイ素、酸化チタン、カーボンおよびマ
グネタイト、中でもアルミナがトナーの誘電正接tanδ
を制御する上で好ましい。上記無機質微粒子は、一種ま
たは二種以上混合して用いられる。

上記無機質微粒子は、適宜の粒径を有していてもよい
が、平均粒径５〜100mμ、特に10〜30mμを有するもの
が好ましい。無機質微粒子の粒子径が上記範囲を外れる
と、画像特性が低下する。なお、上記の条件を充足する
無機質微粒子の好ましい具体例としては、例えば、日本
アエロジル社製「アルミニウムオキサイドＣ」（平均粒
径20mμ）が例示できる。

前記無機質微粒子は、トナーの組成等に応じて適宜量
使用されるが、トナー100重量部に対して、0.01〜１重
量部、好ましくは0.05〜0.5重量部、さらに好ましくは
0.075〜0.25重量部添加される。使用量が0.01重量部未
満であると前記トナーの誘電正接tanδを3.5×10^-3以上
に制御するのが困難であり、１重量部を越えると誘電正
接tanδを5.0×10^-3以下に制御するのが困難である。

以上のように無機質微粒子を添加して誘電正接tanδ
を制御した場合には、当該誘電正接tanδの調整が簡便
になるだけでなく、添加された無機質微粒子が、トナー
の流動性の改善にも効果を発揮するという利点がある。

なお、粉体トナーは、シランカップリング剤、シリコ
ーンやフッ素化合物等で表面処理されていてもよい。

上記の粉体トナーは、通常、粒径１〜30μｍ、好まし
くは５〜25μｍを有している。

また、トナーの流動性、帯電特性等をよくするため、
前記無機質微粒子とともに、コロイド状シリカ、表面処
理した微粉末状疎水性シリカなどの微粒子状シリカを添
加するのが好ましい。上記シリカの粒径としては、平均
粒径５〜100mμ、特に10〜30mμを有するものが好まし
く、具体的には、日本アエロジル社製「アエロジルR97
2」（平均粒径16mμ）が例示できる。

上記無機質微粒子とともにコロイド状シリカ、疎水性
シリカを添加することにより、トナー組成物の誘電正接
tanδを小量にて所定の範囲に制御することができる。
前記コロイド状シリカ、疎水性シリカは、トナー組成等
に応じて適宜量使用できるが、トナー100重量部に対し
て、0.01〜１重量部、好ましくは0.1〜0.5重量部添加す
るのが好ましい。

なお、感光体を保護するため、トナーには、脂肪酸金
属塩が添加されていてもよい。脂肪酸金属塩の脂肪酸と
しては、炭素数８〜36の飽和または不飽和脂肪酸、例え
ば、カプリル酸、カプリン酸、ウンデシル酸、ラウリン
酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステ
アリン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、モ
ンタン酸、オレイン酸、エライジン酸、リノール酸、リ
ノレン酸、エルカ酸、リシノレイン酸、ジヒドロキシス
テアリン酸、環状脂肪酸、二塩基性酸、あるいは上記不
飽和脂肪酸の二量体であるダイマー酸等が例示される。
また、上記脂肪酸金属塩の金属としては、亜鉛、鉛、
鉄、銅、錫、カドミウム、アルミニウム、カルシウム、
マグネシウム、ニッケル、コバルト、マンガン、リチウ
ム、バリウム等各種の金属が例示できる。上記脂肪酸金
属塩のうち、ステアリン酸亜鉛が好ましい。上記脂肪酸
金属塩は、上記粉体トナー100重量部に対して、通常、
0.02〜５重量部、好ましくは0.1〜１重量部添加され
る。

本発明のトナー組成物は、磁性キャリアと混合して二
成分系現像剤として使用される。なお、上記キャリアと
しては、ガラスビーズや、酸化または未酸化の鉄粉等の
無被覆キャリア、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な
どが例示される。上記キャリアとしては、通常、粒径20
〜1000μｍのものが使用される。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、通常
２〜15重量％用いられる。

上記トナー組成物は、種々の感光体、例えば、電荷発
生物質と電荷輸送物質とを含有する単層型感光層を有す
る単層型有機感光体、電荷発生物質を含有する電荷発生
層と、電荷輸送物質を含有する電荷輸送層とからなる機
能分離型感光層を有する有機感光体や、酸化亜鉛、硫化
カドミウム、Se−ポリビニルカルバゾール複合感光体、
前記Se・Te系感光層を有する感光体などにも適用するこ
とができるが、高い誘電率を有し、表面電位を大きくで
きる感光層を有するもの、例えば約10〜12の誘電率を有
するSe・As系感光層、アモルファスシリコンなどの感光
層を有する感光体に適用する上で特に好適である。

なお、上記トナー組成物を用いる現像工程において、
トナーは、従来公知の現像方法、例えばカスケード現像
法、磁気ブラシ現像法等により現像される。

以下に、この発明のトナー組成物の一製造方法につい
て簡単に説明する。まず、着色剤、結着樹脂などを含有
する粉体トナーを、従来公知の方法、例えば上記着色
剤、結着樹脂等を熱ロール、エクストルーダー等の加熱
混合機を用いて混合分散し、ハンマーミル、ジェットミ
ル等の粉砕機により粉砕すると共に、分級機により分級
して所定の粒径に揃える機械的粉砕法や、前記結着樹脂
の溶液に着色剤等を分散させ、所定の粒径に噴霧乾燥す
る噴霧乾燥法によって製造する。つぎにこの粉体トナー
に無機質微粒子を添加し、ボールミル、Ｖ型混合機等適
宜の混合機を用いて均一に混合することにより、この発
明のトナー組成物を製造することができる。

本発明のトナー組成物は誘電正接tanδが3.5×10^-3〜
5.0×10^-3であるので、帯電工程において、高い誘電率
を有する感光層を備えた感光体の帯電電荷量が大きくて
も、画像濃度に悪影響を及ぼさない範囲でトナー付着量
を適性量とすることができる。従って、本発明のトナー
組成物は、複写機、ファクシミリ、レーザプリンタなど
の画像形成装置において、感光体に形成された表面電位
の高い静電潜像を現像するトナー組成物として好適であ
る。

＜実施例＞以下に、実施例に基き、本発明をより詳細に説明す
る。

実施例１〜６、比較例１および２着色剤としてのカーボンブラック（デグサ社製、商品
名プリンテックスＬ）７重量部、結着樹脂としてのスチ
レン−アクリル共重合体（三井東圧化学社製、商品名PA
525）90重量部、オフセット防止剤としてのポリプロピ
レンワックス（三洋化成社製、商品名550P）２重量部お
よび電荷制御剤（保土谷化学社製、商品名TRH）１重量
部とを用いて、常法により、粒径５〜20μｍを有する粉
体トナーを作製した。

得られた粉体トナー100重量部に対して、疎水性シリ
カ（日本エアロジル社製、商品名アエロジルR972）、無
機質微粒子としてのアルミナ（日本アエロジル社製、ア
ルミニウムオキサイドＣ）を表に示す割合で添加すると
共に均一に混合し、トナー組成物を作製した。

また、上記トナー組成物4.5重量％と、粒径50〜80μ
ｍのフェライトキャリア95.5重量％とをボールミルにて
均一に混合し、現像剤を作製した。

比較例３着色剤としてのカーボンブラック（三菱化学社製、商
品名MA−100）10重量部、結着樹脂としてのスチレン−
アクリル共重合体（積水化学社製、商品名エスレックＰ
−596）90重量部、オフセット防止剤としてのポリプロ
ピレンワックス（三洋化成社製、商品名550P）2.5重量
部および電荷制御剤（保土谷化学社製、商品名TRH）１
重量部を用いて、常法により、粒径５〜20μｍを有する
粉体トナーを作製した。

得られた粉体トナー100重量部に対して、疎水性シリ
カ（日本アエロジル社製、商品名アエロジルR972）、無
機質微粒子としてのアルミナ（日本アエロジル社製、ア
ルミニウムオキサイドＣ）を表に示す割合で添加すると
共に均一に混合して、トナー組成物を作製し、このトナ
ー組成物4.5重量％と、粒径50〜80μｍのフェライトキ
ャリア95.5重量％とをボールミルにて均一に混合して現
像剤を作製した。

そして上記各現像剤を、Se・As系感光層を有する感光
体を備えた複写機（三田工業社製、DC−4045型改造機）
に装填し、文字部が原稿の面積中８％を占めるＡ−４サ
イズのラインチャートの原稿を用い、複写画像を形成
し、該複写画像のトナー付着量を測定すると共に、目視
にて画像濃度を比較したところ、表に示す結果を得た。
また、参考までに、トナー組成物の誘電正接tanδと、
上記原稿１枚当りのトナー付着量との関係を図に示す。
なおトナー組成物の誘電正接tanδは、以下のようにし
て測定した。すなわちまず、トナー組成物を約20kg/cm²
の圧力で約0.4mm厚のペレット状に成形し、それを一対
の粉体用電極〔安藤電気（株）製のSE−43形〕間にセッ
トした。そして上記電極間に100kHzの交流を印加したと
きの位相のずれをインピーダンスアナライザによって測
定して、誘電正接tanδを算出した。

表から明らかなように、上記各実施例、比較例で得ら
れた複写画像は、いずれも適正な画像濃度を示したが、
無機質微粒子を添加しないために誘電正接tanδが3.5×
10^-3未満となった比較例１および２は、無機質微粒子を
添加して誘電正接tanδを3.5×10^-3〜5.0×10^-3の範囲
内とした各実施例に比べてトナーの付着量が大きくなっ
た。一方、無機質微粒子の添加量は実施例６と同じであ
るが、粉体トナー自体の組成が異なるために誘電正接ta
nδが5.0×10^-3を越えた比較例３は、各実施例よりトナ
ーの付着量が小さいために、前記のように適正な範囲内
ではあるが、画像濃度が僅かに低下した。また、比較例
３の形成画像はブラッシングされたような画像となって
画像品質が低下した。

＜発明の効果＞以上のように、本発明のトナー組成物によれば、少な
くとも着色剤および結着樹脂を含有するトナーの誘電正
接tanδが3.5×10^-3〜5.0×10^-3であるので、大きな誘
電率を有し、表面電位を大きくできる感光層を備えた感
光体を用いてもトナーの消費量が少なく、しかも適正な
画像濃度が得られるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図は実施例および比較例におけるトナー組成物の誘電正
接tanδとトナー付着量との関係を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤江尚香大阪府大阪市東区玉造１丁目２番28号三田工業株式会社内 (72)発明者上薗勉大阪府大阪市東区玉造１丁目２番28号三田工業株式会社内 (56)参考文献特開昭57−41645（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−1157（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−196672（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも着色剤および結着樹脂を含有し
てなり、磁性キャリアと混合して二成分系現像剤を構成
する非磁性の粉体トナー組成物において、該トナー組成
物の誘電正接tanδが3.5×10^-3〜5.0×10^-3であること
を特徴とするトナー組成物。
【請求項２】トナーに、アルミナ、炭化タングステン、
三酸化タングステン、窒化ケイ素、酸化チタン、カーボ
ンおよびマグネタイトからなる群から選ばれた少なくと
も一種の無機質微粒子が添加されている上記特許請求の
範囲第１項記載のトナー組成物。
【請求項３】トナーに、無機質微粒子と微粒子状シリカ
が添加されている上記特許請求の範囲第１項記載のトナ
ー組成物。
【請求項４】トナー100重量部に対して、無機質微粒子
が、0.01〜１重量部添加されている上記特許請求の範囲
第１項ないし第３項のいずれかに記載のトナー組成物。
【請求項５】無機質微粒子が、アルミナである上記特許
請求の範囲第２項ないし第４項のいずれかに記載のトナ
ー組成物。