JP2657995B2 - トナー組成物 - 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、
より詳細にはクリーニング性に優れ、高温高湿時にも性
能劣化が起こらず、高解像度の画像の得られるトナー組
成物に関する。

（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類の
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、上記静電
潜像を可視化している。また、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をクリーニング
するため、クリーニングブレードにより感光体上の残留
トナーを掻き取っている。このクリーニング工程が繰り
返し行われると、上記感光体が傷つくと共に、感光体表
面とクリーニングブレード間の摩擦熱等により、トナー
が感光体に融着し、トナー付着が徐々に成長する。特
に、感光体が平滑でなかったり、感光体上に突起物や孔
などが存在すると、感光体の破損が大きくなることと、
感光体表面にトナーが線状に融着し易くなることが相ま
って、複写画像上にトナーのすじが生じ、複写画像の品
質を低下させる。

そこで、上記問題点を解決するために上記静電荷像現
像用トナーに、潤滑剤としての脂肪酸金属塩を添加する
ことが従来より提案されている。

また、近年複写機はオフィスで使用される事務用の複
写機だけでなく、家庭用のパーソナル複写機が開発さ
れ、感光体、現像装置、クリーニング装置等が一体化さ
れたプロセスユニットを使用して、感光体の寿命ととも
にユーザー自信がプロセスユニットを交換し、使用済の
プロセスユニットはそのまま一体廃棄することが、メン
テナンスフリー化が図られている。そして、上記感光体
は多くは安全性、製造コストの塩から有機感光層を有す
る感光体が使用されている。

しかしながら、有機感光層は前記肪酸金属塩との親和
性が高く感光体表面に脂肪酸金属塩がフィルミング化し
易く、そしてフィルミング化した脂肪酸金属が絶縁層と
して機能することと、上記有機感光層を有する感光体の
表面電位が一般に低いことと相まって、感光体の感光特
性、ひいては、複写画像の品質が低下するという問題点
があった。特に、脂肪酸金属塩の塩化によって、現像剤
の抵抗を著しく下げてしまい、画像のべた部近傍にトナ
ーのニジミを生じるという問題点があった。そこで、本
発明者らは以前特開昭63−96663号公報（特願昭61−242
599号）において、脂肪酸金属塩の内でも特にステアリ
ン酸アルミニウムがトナー及び現像剤の抵抗を著しく低
下させない範囲で良好なクリーニング性を付与できるこ
とを提案した。

しかしながら、本発明者らは更に検討を深めたとこ
ろ、ステアリン酸アルミニウムは一定重量当たりのクリ
ーニング特性付与効果が概して低く、上記プロセスユニ
ットのおうに現像剤が密閉状態で圧力や温度変化の影響
を受け易い狭い空間下に内蔵される場合や、また高温・
高湿な悪環境下で複写作業を継続する場合に、現像剤の
流動性が低下して、ステアリン酸アルミニウムの分散不
良が生じると、感光体に接触する現像剤の単位面積当た
りのステアリン酸アルミニウムの存在量によってクリー
ニング性に大きな差が生じ、感光体の幅方向に均一に、
或いは継続的に一様に安定したクリーニング性が付与さ
れず、耐刷の進行とともにクリーニング不良が発生しや
すくなる。また、ステアリン酸アルミニウムの分散不良
による凝集物の発生や、現像剤の吸湿による電気抵抗の
変動とがあいまって、画像ニジミ及び解像度の低下を発
生してしまう。

そこで、本発明者らは上記点に鑑み、鋭意検討を重ね
た結果本発明に到ったのである。

つまり、本発明の目的は高温高湿時においても良好な
クリーニング性が保たれる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耐久性があり、分散不良の
影響が低減でき、解像度の高い複写物の得られるトナー
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、ステアリン酸アルミニウムとステア
リン酸亜鉛と1:1乃至4:1の混合比に調整した混合物を粉
体トナー100重量部に対して0.05乃至0.1重量部外部添加
することにより上記問題点を解決し本発明の目的を達成
することができる。

（作用） 本発明においては脂肪酸金属塩としてステアリン酸ア
ルミニウムとステアリン酸亜鉛とを特定の混合比に調整
して使用することを重要な特徴とする。

前述したようにステアリン酸アルミニウムは他の脂肪
酸金属塩に比べて現像剤の電気抵抗を大きく低下させな
い点で優れている。第１表は各種ステアリン酸金属塩の
トナーに対する添加量と現像剤の抵抗値の推移を示す表
である。このようにステアリング酸アルミニウムは比較
的多量に添加した場合でも、他の脂肪酸の金属塩と比較
して現像剤の電気抵抗の低下は小さいものの、一定重量
当たりのクリーニング特性付与効果に乏しいために、ク
リーニング性の付与を行うためには、他の脂肪酸の金属
塩に比べてトナーに対して比較的多量に添加しなければ
ならない。一方、ステアリン酸亜鉛はトナーに対して少
量の存在量で、クリーニング性を向上させ得るが、添加
量によるトナー及び現像剤の電気抵抗の低下が激しく、
分散状態の変動で現像剤特性が悪化し易く画像ニジンを
発生し易い状態になる。

そこで、本発明者らは、ステアリン酸アルミニウムと
ステアリン酸亜鉛を好適な範囲で混合すると、それぞれ
の特性を有効に活かすことができ、分散不良による画質
の変動が少なく、現像剤の電気抵抗が好適範囲に推移し
て、微量のステアリン酸亜鉛がステアリン酸アルミニウ
ムのクリーニング向上性を更に補って、分散不良による
クリーニグ性の低下が小さくなり、高温・高湿な悪環境
下でも画像ニジミを発生せず、解像度の高い画像が得ら
れることを見出したのである。

以下、本発明を更に詳細に説明する。

本発明に使用されるトナーは結着樹脂として、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、ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、アイオノマーなど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、キシレル樹
脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジンエステルなど各
種重合体が例示できる。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、重合平均分子量が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、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結着剤としては、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、フタロシアニンクリー
ン、マラカイトグリーンオクサレート等または、C.I.So
lvent Yellw60、C.I.Solvent Red27、C.I.Solvent Blue
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重量部当た
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また
は二種以上混合して、樹脂100重量部当たり一般に５乃
至70重量部、好ましくは20乃至50重量部が使用される。

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、アルキルサチリル酸金属キ
レートなどを、結着樹脂100重量部当たり0.1乃至５重量
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重量部当たり0.5
乃至15重量部含有しているものが好ましい。

そして、上記粉体トナーに感光体を保護するととも
に、感光体表面でのすじ状のトナーの付着を防止し、現
像剤特性を劣化させることなく、高品質の画像を得る為
に、ステアリン酸アルミニウムとステアリン酸亜鉛を1:
1乃至4:1の重合比に調整した混合物を粉体トナー100重
量部に対して0.05乃至0.1重量部外部添加する。

上記混合比はステアリン酸金属塩の全体の添加量によ
って適宜決定できるが、トナー100重量部に対してステ
アリン酸亜鉛が0.005〜0.025重量部になるように混合比
を調整するのが好ましい。

上記混合比を越えてステアリン酸亜鉛の比が大きくな
るとトナー及び現像剤の抵抗値を下げることになり、画
像ニジミ及び解像度の低下が起こり易い傾向になる。ま
た、上記混合比に満たないとクリーニング性の付与効果
が乏しくなり、高温・高湿下において耐刷の進行ととも
にクリーニング性が著しく低下してしまう。

また、混合物をトナーに対して上記範囲よりも多量に
添加すると、やはり現像剤の抵抗が下がりすぎること及
び感光体表面へのステアリン酸金属塩のフィルミングが
発生し易くなり、画質が低下してしまう。

また、上記トナーには、研磨物質を添加してもよく研
磨物質としては、前記脂肪酸金属塩によるフィルムが生
じた場合、このフィルムを研磨して感光体を洗浄化する
と共に、トナーの特性、感光体及び画像に悪影響を及ぼ
さないものであれば、いかなるものも使用でき、例え
ば、タルク、カオリン、硫酸バリウム等であってよい
が、ケイ酸アルミニウム、表面処理したケイ酸アルミニ
ウム、二酸化チタン、炭酸カルシウム、三酸化アンチモ
ン、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、チタン酸
ストロンチウム、酸化マグネシウム、ケイ酸カルシウ
ム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウムとうが好ましく、特
に、コロイド状シリカ、表面処理した疎水性シリカが好
ましい。上記研磨物質、等に疎水性シリカの添加によ
り、トナー、現像剤の流動性も良くなり、トナーの帯電
性、画像特性が改良される。なお、上記研磨物質は、平
均粒径５〜100mμ、特に、10〜30mμを有するものが好
ましい。研磨物質の粒子径が上記範囲からはずれると、
上記効果が低減し好ましくない。上記研磨物質のうち好
ましい具体例としては、日本アエロジル（株）製「アエ
ロジルR972」（平均粒径16mμ）等が例示きてる。

上記研磨物質は、前記粉体トナー100重量部に対し
て、0.005乃至0.3重量部添加することが好ましい。研磨
物質の添加量が0.05重量部未満であると、トナーの流動
性が劣り、また、0.3重量を越えると感光体が傷つき易
くなる傾向にある。

また、上記粉体トナーには、トナー、現像剤の電気抵
抗、ひいてはと階調性等の画像特性、濃度を調整し、高
品質の画像を得るために、電気抵抗調節剤が添加されて
もよい。

電気抵抗調整剤としては、トナーの電気抵抗を調整し
うるとともに、トナーの特性、感光体及び画像に悪影響
を及ぼさないものであれば、いかなるものも使用でき、
例えばカーボンブラック等であってもよいが、電気抵抗
を微調整できる酸化アルミニウムが好ましい。

上記電気抵抗調整剤は、前記研物質と同様の粒径を有
するものが好ましく、例えば、日本アエロジル（株）製
「アルミニウムオキサイドＣ」（平均粒径20mμ）等が
例示できる。

上記電気抵抗調整剤は、前記粉体トナー100重量部に
対して、0.05乃至0.3重量部添加するのが好ましい。電
気抵抗調整剤の添加量が0.05重部未満であると、電気抵
抗の微調整が困難となる。また0.3重量部を越えると画
像のニジミが生じやすくなる。

なおトナーノ流動性を改良する為に、シランカップリ
ング剤、シリコーンオイルやフッ素化合物の低表面張力
を有する化合物でトナー表面を処理してもよい。さらに
は、上記粉体トナーは，所望により、トナーの流動性を
よくするため、熱処理してトナー角等を滑らかにしても
よい。

上記の粉体トナーは、粒径１〜30μｍ、好ましくは５
〜25μｍを有しているものが好ましい。

本発明のトナーは、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で現像剤とし、
二成分現像剤として用いる場合は、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が用いられ、通常、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。

また、前記静電潜像担持体としては、セレン、セレン
−テルル、酸化亜鉛、硫化カドミウム、アモルファスシ
リコン等の無機光導電層を有する感光体、電荷発生物質
と電荷輸送物質とを含有する有機光導電層を有する感光
体や静電記録紙等のいずれにも使用できるが、特に有機
光導電層を有する感光体に有用である。また、上記静電
潜像現像用トナーは、従来慣用の現像方法、例えば、一
成分現像剤であるときは、毛ブラシ法、磁気ブラシ法、
パウダークラウド現像法により、また二成分系現像剤で
あるときは、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、実験例及び実施例により本発明を更に詳細に説
明する。

（実験例） 結着樹脂としてのスチレンスチレン−アクリル共重合
体90重量％、着色剤としてのカーボンブラック7.5重量
％、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％、電荷制御剤としてのニグロシン染料1.0重量
％を加熱ロールミルによって溶融混合分散した後、粗粉
砕、分級することにより平均粒径５乃至20μｍの粉体ト
ナーを作成した。

上記得られたトナー100重量部に対して、ステアリン
酸アルミニウム、ステアリン酸リチウム及びステアリン
酸バリウムをそれぞれ第１表に示す割合で添加混合し
て、トナー組成物を作成した。また、上記トナー組成物
4.5重量部と、平均粒径が50乃至80μｍのフェライトキ
ャリア95.5重量％をボールミルにて均一混合して現像剤
とした。

そして、上記現像剤の電気抵抗を測定したところ、表
−１に示す結果を得た。

なお、表−１中の電気抵抗値はトナー組成物の電気絶
縁性が高く、トナー自体の電気抵抗値を正確に測定する
ことが困難であったため、上記現像剤の電気抵抗値を示
している。すなわち、上記電気抵抗値は、上記現像剤20
0mgを電極間距離2mmの電極に入れ、両極より磁石をゆっ
くり近づけると共に、上記磁石を複数回移動させて現像
剤を均一にした後、温度23℃、相対湿度60℃±５％印加
電圧500Vで５回測定した値の平均値である。

（実施例） 上記実験例と同様にして作成したトナー100重量部に
対してステアリン酸アルミニウムとステアリン酸金属の
混合比を1:1から4:1の混合比内で調整して添加し、更に
疎水性シリカ（「アエロジルR972」、日本アエロジル
（株）製）２重量部、酸化アルミニウム（「アルミニウ
ムオキサイドＣ」、日本アエロジル（株）製）0.2重量
部を添加して均一混合して、トナー組成物を調整した。

そして上記トナー組成物4.5重量％と、平均粒径50乃
至80μmkフェライトキャリア05.5重量％とをボールミル
にて均一混合して現像剤を作成した。そして、有機感光
層を有する感光体を備えた複写機（三田工業株式会社
製、DC−111C改像機）にて、35℃,85％の高温・高湿の
環境下で１万枚耐刷した後において、更に耐刷を進めて
行き、クリーニグ性、現像特性、画像特性を調べた。

以下表−２にその結果を示す。

（比較例） 上記実施例においてステアリン酸亜鉛を添加せず、ス
テアリン酸アルミニウムのみをトナーに対して添加し、
他は同様にして作成した現像剤を用い、有機感光層を有
する感光体を備えた複写機（三田工業株式会社製、DC−
111C改造機）にて、35℃,85％の高温・高湿の環境下で
同様にして１万枚耐刷した後にクリーニグ性、現像特
性、画像特性を調べた。

以下表−３にその結果を示す。

上記実施例及び比較例からも明らかなように、本発明
の現像剤は、高温・高湿下において特に、好適に作用し
て、クリーニグ性を向上させ、また長期間良好な現像性
が維持できることが分かる。

（発明の効果） 本発明によれば、高温高湿な悪環境下においてもクリ
ーニング性及び現像特性が低下せず、長期間継続し高画
質の得られるトナー組成物が提供できる。そして、特に
有機感光層を有する感光体を備えた画像形成装置におい
て有効に上記作用が発揮される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田口 京也 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 板倉 隆行 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 福本 貴智 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 審査官 井上 彌一 (56)参考文献 特開 昭59−197955（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−96663（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステアリン酸アルミニウムとステアリン酸
   亜鉛とを1:1乃至4:1の混合比に調整した混合物を粉体ト
   ナー100重量部に対して0.05乃至0.1重量部外部添加した
   ことを特徴とするトナー組成物。