JP2662324B2

JP2662324B2 - 電子写真用トナー

Info

Publication number: JP2662324B2
Application number: JP3181068A
Authority: JP
Inventors: 信明河野; 伸行辻; 貴智福元; 薫田中
Original assignee: Mita Industrial Co Ltd
Current assignee: Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Priority date: 1991-07-22
Filing date: 1991-07-22
Publication date: 1997-10-08
Anticipated expiration: 2012-10-08
Also published as: JPH0527482A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真用トナーに関
し、より詳細には、静電式複写機やレーザービームプリ
ンタ等の画像形成装置に使用される電子写真用トナーに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記画像形成装置においては、まず、感
光体の表面を露光して、当該感光体の表面に静電潜像を
形成する。つぎに、この感光体の表面に、電子写真用ト
ナーとキャリヤとを含む現像剤を接触させる。そうする
と、電子写真用トナーが静電潜像に静電付着して、静電
潜像がトナー像として顕像化される。このトナー像を、
感光体表面から紙上に転写して定着させると、静電潜像
に対応した画像が紙の表面に形成される。

【０００３】上記電子写真用トナーとしては、定着用樹
脂中に、カーボンブラック等の着色剤や電荷制御用染料
等を配合し、これを所定の粒度に造粒したものが用いら
れる。かかる電子写真用トナーにおいては、トナー粒子
の表面に露出して電荷の発生に寄与する電荷制御用染料
の、トナー粒子１ｇ当りの量、すなわち、表面染料濃度
が、トナーの帯電特性を大きく左右することが知られて
いる。

【０００４】そして、帯電特性を向上するため、従来は
２．０×１０^-3〜４．０×１０^-3ｇ／ｇ程度であった表
面染料濃度を、４．０×１０^-3〜９．０×１０^-3ｇ／ｇ
まで高めた電子写真用トナーが提案されている（特開昭
６１−３６７５７号公報参照）。なお、上記表面染料濃
度は、電荷制御用染料のみを溶かすメタノール等の溶媒
によって、トナー粒子表面の染料を選択的に抽出し、抽
出液を吸光度測定等によって測定して得られた抽出染料
の量を、トナー粒子１ｇ当りの染料の量に換算すること
で求められる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の電子
写真用トナーは、表面染料濃度を高めたものも含めて、
特に、画像形成速度の高い高速型の画像形成装置にて長
期間、繰り返して使用すると、現像剤の帯電特性の低下
に伴う前引き、トナー飛散、画像濃度の不安定化等の不
具合を生じることが判った。なお、ここで言う前引きと
は、帯電特性が低いため静電潜像に多めに静電付着した
トナーが、現像装置の磁気ブラシによってこすられた際
に、画像形成方向の前方へ流れる現象を指す。

【０００６】上記不具合の原因について検討したとこ
ろ、以下のことが明らかとなった。すなわち、従来の電
子写真用トナーは、トナー粒子の表面に存在する電荷制
御用染料の、当該電荷制御用染料全量中に占める割合
（以下「染料の表面存在率」という）が、３０〜９０重
量％と高く、トナー粒子の表面に多量の電荷制御用染料
が露出している。

【０００７】そして、高速型の画像形成装置では、通常
の画像形成装置に比べて、現像剤がより過酷な条件で攪
拌されるため、現像剤を長期間、繰り返して使用するう
ちに、トナー粒子の表面に露出した染料が当該トナー粒
子から脱落し、キャリヤを汚染して現像剤全体の帯電特
性を低下させ、それが原因となって、前記のような不具
合が発生するのである。

【０００８】本発明は、以上の事情に鑑みてなされたも
のであって、長期間、繰り返して使用しても、現像剤の
帯電特性を低下させるおそれのない電子写真用トナーを
提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用】上記課題を解
決するための、本発明の電子写真用トナーは、定着用樹
脂に少なくとも着色剤および電荷制御用染料を混合した
混合物を溶融混練し粉砕して製造され、キャリヤととも
に２成分現像剤を構成するトナーであって、トナー粒子
の表面に存在する電荷制御用染料の、当該電荷制御用染
料全量中に占める割合が、１０〜２７重量％の範囲内
で、かつ電荷制御用染料の表面染料濃度が１．０×１０
^-3 ｇ／ｇ以上、２．０×１０ ^-3 ｇ／ｇ未満の範囲内であ
ることを特徴とする。

【００１０】上記構成からなる、本発明の電子写真用ト
ナーにおいては、トナー粒子の表面に存在し、攪拌等に
よってトナー粒子の表面から脱落する染料の量が少ない
ので、結果として、脱落染料によるキャリヤの汚染を低
減することができる。染料の表面存在率が、上記範囲内
に限定されるのは、以下の理由による。すなわち、染料
の表面存在率が２７重量％を超えると、前述したよう
に、長期間、繰り返して使用した際に、トナー粒子から
脱落してキャリヤを汚染する電荷制御用染料の量が増加
し、現像剤の帯電特性の低下に伴う、前引き、トナー飛
散、画像濃度の不安定化等の問題が発生する。

【００１１】一方、染料の表面存在率が１０重量％未満
では、相対的に表面染料濃度が低下して、トナー自体の
帯電特性が低下するため、画像形成初期に、現像剤の帯
電特性の低下に伴う、前記の問題が発生する。本発明の
電子写真用トナーは、定着用樹脂中に、着色剤、電荷制
御用染料、および離型剤（オフセット防止剤）等の各種
添加剤を配合し、これを、粉砕、分級等の工程により所
定の粒度に造粒することで製造される。

【００１２】定着用樹脂としては、ポリスチレン、クロ
ロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン
−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重
合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化
ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチ
レン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エス
テル共重合体（スチレン−アクリル酸メチル共重合体、
スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アク
リル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル
共重合体、スチレン−アクリル酸フェニル共重合体
等）、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体（スチ
レン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタク
リル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル
共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニル共重合体
等）、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合
体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル
共重合体等のスチレン系樹脂（スチレンまたはスチレン
置換体を含む単独重合体または共重合体）、ポリ塩化ビ
ニル、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレ
ン、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、ポリビニル
ブチラール、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ロジン変
性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポ
リエステル樹脂、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹
脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、キシレン樹脂、ポリ
アミド樹脂等があげられ、これらが単独で、または２種
以上混合して用いられる。

【００１３】中でも、スチレン系樹脂、特にスチレン−
アクリル酸エステル共重合体およびスチレン−メタクリ
ル酸エステル共重合体等のスチレン−アクリル系共重合
体が好ましく使用される。上記スチレン−アクリル系共
重合体を構成するスチレン系単量体としては、スチレン
の他に、ビニルトルエン、α−メチルスチレン等も使用
できる。アクリル系単量体としては、下記一般式(I) で
表されるものを使用することができる。

【００１４】

【化１】

【００１５】式中、Ｒ¹は水素原子または低級アルキル
基、Ｒ²は水素原子、炭素数１２までの炭化水素基、ヒ
ドロキシアルキル基、ビニルエステル基またはアミノア
ルキル基である。上記一般式(I) で表されるアクリル系
単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル
酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アク
リル酸−２−エチルヘキシル、アクリル酸シクロヘキシ
ル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタク
リル酸ヘキシル、メタクリル酸−２−エチルヘキシル、
β−ヒドロキシアクリル酸エチル、γ−ヒドロキシアク
リル酸プロピル、δ−ヒドロキシアクリル酸ブチル、β
−ヒドロキシメタクリル酸エチル、γ−アミノアクリル
酸プロピル、γ−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノアクリル酸プ
ロピル、エチレングリコールジメタクリル酸エステル、
テトラエチレングリコールジメタクリル酸エステル等が
挙げられる。

【００１６】上記共重合体は、各単量体から、例えば溶
液重合法等の従来公知の重合法にしたがって製造するこ
とができる。着色剤としては、種々の着色顔料、体質顔
料、導電性顔料、磁性顔料、光導電性顔料等があげられ
る。これらは用途に応じて、１種または２種以上の組み
合わせで使用される。

【００１７】着色顔料としては、以下にあげるものが好
適に使用される。黒色ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマル、
ガスブラック、オイルブラック、アセチレンブラック等
のカーボンブラック、ランプブラック、アニリンブラッ
ク。

【００１８】白色亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛。赤色ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、パーマ
ネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッ
ド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッド
Ｄ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ロー
ダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカー
ミン３Ｂ。

【００１９】橙色赤口黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジ
ＧＴＲ、ピラゾロオレンジ、バルカンオレンジ、インダ
ンスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレン
ジＧ、インダンスレンブリリアントオレンジＧＫ。黄色黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネ
ラルファストイエロー、ニッケツチタンイエロー、ネー
プルスイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザーイエ
ローＧ、ハンザーイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエロー
Ｇ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレー
キ、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレー
キ。

【００２０】緑色クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、
マラカイトグリーンレーキ、ファナルイエローグリーン
Ｇ。青色紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクト
リアブルーレーキ、フタロシアニンブルー部分塩素化
物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーＢ
Ｃ。

【００２１】紫色マンガン紫、ファーストバイオレットＢ、メチルバイオ
レットレーキ。体質顔料としては、バライト粉、炭酸バ
リウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、
アルミナホワイト等があげられる。導電性顔料として
は、導電性カーボンブラックやアルミニウム粉等があげ
られる。

【００２２】磁性顔料としては、各種フェライト、例え
ば、四三酸化鉄（Fe₃Ｏ₄）、三二酸化鉄（γ−Fe₂Ｏ
₃）、酸化鉄亜鉛（ZnFe₂Ｏ₄）、酸化鉄イットリウム
（Ｙ ₃Fe₅Ｏ₁₂）、酸化鉄カドミウム（CdFe₂Ｏ₄）、酸
化鉄ガトリニウム（Gd₃Fe₅Ｏ ₄）、酸化鉄銅（CuFe₂Ｏ
₄）、酸化鉄鉛（PbFe₁₂Ｏ₁₉）、酸化鉄ネオジム（NdFe
Ｏ₃）、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（MnFe
₂Ｏ₄）、酸化鉄ランタン（LaFeＯ₃）、鉄粉、コバル
ト粉、ニッケル粉等があげられる。

【００２３】光導電性顔料としては、酸化亜鉛、セレ
ン、硫化カドミウム、セレン化カドミウム等があげられ
る。着色剤は、定着用樹脂１００重量部に対して１〜３
０重量部、好ましくは２〜２０重量部の割合で使用され
る。電荷制御用染料としては、トナーの極性に応じて、
正電荷制御用と負電荷制御用の２種の電荷制御用染料の
何れか一方が用いられる。

【００２４】正電荷制御用の電荷制御用染料としては、
例えば塩基性染料、アミノピリン、ピリミジン化合物、
多核ポリアミノ化合物、アミノシラン類等や、上記各化
合物で表面処理された充填剤等があげられる。より具体
的には、カラーインデックスの分類Ｃ．Ｉ．Ｓｏｌｖｅ
ｔ（油溶性染料）のＢｌａｃｋ１，２，３，５，７等が
好ましい。

【００２５】負電荷制御用の電荷制御用染料としては、
カルボキシ基を含有する化合物（例えばアルキルサリチ
ル酸金属キレート等）、金属錯塩染料、脂肪酸石鹸、ナ
フテン酸金属塩等があげられ、特にクロム、鉄またはコ
バルトを含有する錯塩アゾ染料のうち、アルコール可溶
性のものが好適に使用される。より好ましくは、銅フタ
ロシアニンのスルホニルアミン誘導体、または、下記式
(II)で表される２：１型の含金属モノアゾ系染料があげ
られる。

【００２６】

【化２】

【００２７】（上記式中、Ａはオルソ位にフェノール性
水酸基を有するジアゾ成分の残基を表し、Ｂはカップリ
ング成分の残基を表し、Ｍはクロム、鉄、アルミニウ
ム、亜鉛またはコバルト原子を表し、［Ｙ］⁺は無機ま
たは有機のカチオンを表す。）電荷制御用染料は、定着
用樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部、好ま
しくは０．５〜８重量部の割合で配合される。

【００２８】離型剤（オフセット防止剤）としては、脂
肪族系炭化水素、脂肪族金属塩類、高級脂肪酸類、脂肪
酸エステル類もしくはその部分ケン化物、シリコーンオ
イル、各種ワックス等があげられる。中でも、重量平均
分子量が１０００〜１００００程度の脂肪族系炭化水素
が好ましい。具体的には、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、炭素原子数
４以上のオレフィン単位からなる低分子量のオレフィン
重合体等の１種または２種以上の組み合わせが適当であ
る。

【００２９】離型剤は、定着用樹脂１００重量部に対し
て０．１〜１０重量部、好ましくは０．５〜８重量部の
割合で使用される。本発明の電子写真用トナーは、以上
の各成分を乾式ブレンダー、ヘンシェルミキサー、ボー
ルミル等によって均質に予備混合して得られた混合物
を、バンバリミキサー、ロール、一軸または二軸の押出
混練機等の混練装置を用いて均一に溶融混練した後、得
られた混練物を冷却して粉砕し、必要に応じて分級する
ことで製造される。

【００３０】トナーにおける染料の表面存在率を前記範
囲内に調整するには、上記混合、混練、粉砕によるトナ
ーの製造方法によって電子写真用トナーを製造するにあ
たり、予備混合工程の時間（前混合時間）を調整すれば
良い。すなわち、前混合時間が短いと、電荷制御用染料
は、混合による剪断力をあまり受けないので、比較的大
きな塊のままで、定着用樹脂中に混合、混練される。こ
のため、その後、粉砕、分級して製造されたトナーの表
面には、電荷制御用染料が、比較的大きな塊の状態で存
在することになり、染料の表面存在率が高くなる傾向が
ある。

【００３１】一方、前混合時間を長く取ると、電荷制御
用染料が、混合による剪断力を受けて細かく粉砕された
状態で、定着用樹脂中に均一に分散される。このため、
製造されたトナー粒子の表面に露出する電荷制御用染料
の量、すなわち染料の表面存在率が低くなる傾向があ
る。そして、上述した前混合時間の長さと染料の表面存
在率とは、ほぼ比例関係にあるため、前混合時間を調整
すれば、染料の表面存在率を調整することができるので
ある。

【００３２】なお、染料の表面存在率のより細かな調整
を行うには、電荷制御用染料の配合量の調整と、前混合
時間の調整とを組み合わせれば良い。トナー粒子の表面
染料濃度は、電荷制御用染料のトナー粒子からの脱落を
減少させることを考慮すれば、１．０×１０^-3 以上、
２．０×１０^-3ｇ／ｇ未満の範囲内であることが好まし
い。

【００３３】本発明の電子写真用トナーの粒径は、３〜
３５μｍであることが好ましく、５〜２５μｍであるこ
とがより好ましい。本発明の電子写真用トナーの表面に
は、表面処理剤（流動化剤）をまぶして、流動性や帯電
性を向上させることもできる。表面処理剤としては、無
機微粒子やフッソ樹脂粒子等の、従来公知の種々の材料
を使用でき、特に、疎水性または親水性のシリカ微粒子
を含むシリカ系表面処理剤、例えば超微粒子状無水シリ
カやコロイダルシリカ等が好適に使用される。

【００３４】本発明の電子写真用トナーは、フェライト
や鉄粉等の磁性キャリヤと混合して、二成分系現像剤と
して、画像形成装置に使用することができる。

【００３５】

【実施例】以下、実施例並びに比較例に基づいて、本発
明を説明する。実施例１〜３、比較例１，２定着用樹脂としてのスチレン−アクリル系共重合体１０
０重量部、着色剤としてのカーボンブラック１０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
２．５重量部に、さらに、表１に示す量の含クロムモノ
アゾ染料を電荷制御用染料として配合し、ヘンシェルミ
キサーを用いて、同表に示す時間の前混合処理を行っ
た。

【００３６】つぎに、上記混合物を二軸混練機で溶融混
練し、常法により冷却、粉砕、分級を行った後、流動化
剤としてのシリカ微粉末で処理して、表１に示す表面染
料濃度と、染料の表面存在率とを有する、中心粒径１２
μｍの電子写真用トナーを作製した。なお、電子写真用
トナーの表面染料濃度、並びに、染料の表面存在率は、
以下のようにして求めた。

【００３７】電子写真用トナー１００ｍｇを５０ｍｌの
メタノールに投入し、十分に攪拌混合してトナー粒子表
面の電荷制御用染料を抽出した後、トナー粒子を沈澱さ
せた上澄みを分光光度計によって測定して、測定結果か
ら、所定の検量式を用いて表面染料濃度を算出した。つ
ぎに、全成分中における電荷制御用染料の濃度（全染料
濃度ｇ／ｇ）と、上記表面染料濃度（ｇ／ｇ）とから、
下記式に基づいて、染料の表面存在率（重量％）を求め
た。

【００３８】

【数１】

【００３９】上記各実施例並びに比較例で得られた電子
写真用トナーのうち、表面染料濃度の低い実施例１，
２、比較例２については、トナー１００重量部に、摩擦
帯電系列の帯電性が高い、表面をアクリル・メラミン系
の樹脂でコートしたフェライトキャリア（平均粒径１０
０μｍ）を配合し、均一に攪拌混合して、トナー濃度
４．５％の２成分系現像剤を作製した。

【００４０】また、表面染料濃度の高い実施例３、比較
例１については、トナー１００重量部に、摩擦帯電系列
の帯電性が低い、表面をアクリル系の樹脂でコートした
フェライトキャリア（平均粒径１００μｍ）を配合し、
均一に攪拌混合して、トナー濃度４．５％の２成分系現
像剤を作製した。得られた現像剤を用いて、以下の試験
を行った。

【００４１】初期画像濃度測定上記現像剤を電子写真複写機（三田工業株式会社製の型
番ＤＣ−２０５５）に使用して黒べた原稿の複写を行っ
た。そして、反射濃度計（東京電色社製の型番ＴＣ−６
Ｄ）を用いて、初期画像濃度（Ｉ．Ｄ．）を測定した。現像剤の寿命測定上記現像剤を電子写真複写機（三田工業株式会社製の型
番ＤＣ−２０５５）に使用して、黒べた原稿の２万枚の
連続複写を行った。そして、複写画像の前引きの有無を
観察するとともに、連続複写中における、電子写真複写
機の現像器の周囲での、トナー飛散の有無を観察し、２
万枚の複写を繰り返しても、複写画像の前引きが発生せ
ず、かつ、現像器の周囲でのトナー飛散が少なかったも
のを○として評価し、何れかが発生したものについて
は、複写何枚目に発生したかを記録した。

【００４２】以上の結果を表１に示す。

【００４３】

【表１】

【００４４】上記表１より、染料の表面存在率が２７重
量％を超える比較例１の電子写真用トナーを含む現像剤
においては、キャリヤの汚染による現像剤の帯電特性の
低下が原因と見られる、前引きやトナー飛散が１千枚の
複写工程で発生し、現像剤の寿命が短いことが判った。
一方、染料の表面存在率が１０重量％未満である比較例
２の電子写真用トナーを含む現像剤においては、表面染
料不足による現像剤の帯電特性の低下が原因と見られ
る、前引きやトナー飛散が４千枚の複写工程で発生し、
比較例２よりは多少長いものの、依然として、現像剤の
寿命が短いことが判った。

【００４５】これに対し、実施例１〜３の電子写真用ト
ナーを含む現像剤は、何れも、初期の画像濃度に優れ、
現像剤の寿命が２万枚以上と高い上、前引きやトナー飛
散が発生せず、このことから、上記実施例１〜３の電子
写真用トナーは、初期の帯電特性に優れるとともに、長
期間、繰り返して使用しても、現像剤の帯電特性を低下
させるおそれのないものであることが判明した。

【００４６】

【発明の効果】本発明の電子写真用トナーは、以上のよ
うであるため、長期間、繰り返して使用しても、現像剤
の帯電特性を低下させるおそれがない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中薫大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号三田工業株式会社内 (56)参考文献特開平３−31859（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−36757（ＪＰ，Ａ) 特開平３−84558（ＪＰ，Ａ) 特開平４−44055（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】定着用樹脂に少なくとも着色剤および電荷
制御用染料を混合した混合物を溶融混練し粉砕して製造
され、キャリヤとともに２成分現像剤を構成するトナー
であって、トナー粒子の表面に存在する電荷制御用染料
の、当該電荷制御用染料全量中に占める割合が、１０〜
２７重量％の範囲内で、かつ電荷制御用染料の表面染料
濃度が１．０×１０ ^-3 ｇ／ｇ以上、２．０×１０ ^-3 ｇ／
ｇ未満の範囲内であることを特徴とする電子写真用トナ
ー。