JP2701970B2 - 電子写真用トナー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、電子写真用トナーに関し、より詳しく
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。

〈従来の技術及び発明が解決しようとする課題〉 上記画像形成装置においては、感光体の表面に露光し
て形成した静電潜像に、現像装置によって電子写真用現
像剤を接触させ、この電子写真用現像剤中のトナーを静
電付着させて、静電潜像をトナー像として顕像化した
後、このトナー像を感光体表面から紙上に転写して定着
させることによって、画像形成が行われる。

電子写真用トナーとしては、結着樹脂に、カーボンブ
ラック等の着色剤、帯電制御剤、離型剤、さらに必要に
応じて流動性付与剤等を配合したものが一般に用いられ
ている。そして、上記帯電制御剤としては、一般にアゾ
系金属錯塩染料が用いられている。

しかし、従来の電子写真用トナーにおいては、帯電特
性が安定せず、したがってカブリ、画像濃度の低下、チ
リ、トナー飛散等が生じ、安定した画像を得ることがで
きないという問題があった。特に、カーボンブラックを
着色剤として使用する黒色トナーを用いた場合、上記問
題が顕著であった。

本発明は、カブリ、画像濃度の低下、チリ、トナー飛
散等のない安定な複写画像を得ることができる電子写真
用トナーを提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段および作用〉 本発明者は、上記課題を解決すべく、鋭意研究を重ね
た結果、帯電制御剤として使用されるアゾ系金属錯塩染
料のpH値に着目し、該pH値によってトナーの帯電量、耐
湿性および帯電制御剤の樹脂への分散性に差を生じ、画
像不良（すなわち画像濃度不足、カブリ等）、トナー飛
散等の問題を生じるという新たな知見を得た。さらに、
黒色トナーの場合には、着色剤として使用されるカーボ
ンブラックのpH値と上記アゾ系金属錯塩染料のpH値との
関係も、上記トナーの帯電量、耐湿性、樹脂への分散性
に大きな影響を及ぼすという新たな知見を得た。

上記問題を解決するための本発明にかかる電子写真用
トナーは、下記一般式［Ｉ］： ［式中、R¹、R²、R³及びR⁴は同一または異なって水素原
子、ハロゲン原子または基： （式中、R⁵及びR⁶は同一または異なってアルキル基また
はアリール基を示す。） を示し、Ｙは、Cr、Fe、Co、ZnまたはTiを示し、Z⁺はア
ンモニウムイオン、水素イオン、カリウムイオン及びナ
トリウムイオンよりなる群より選ばれるカチオンを示
す。ただし、R¹、R²、R³及びR⁴は全てが同時に水素原子
であってはならない。］ で表される化合物を含み、且つpH値が３〜５である化合
物と、pH値が６〜11であるカーボンブラックとを含有す
ることを特徴とする。

尚、上記pH値は、JIS K 6221に記載の方法により測定
される。すなわち、試料10gを蒸溜水100mlに加え、15分
間煮沸し、室温まで冷却した後、pH値を測定するのであ
る。

本発明の電子写真用トナーは、上記一般式［Ｉ］で表
される化合物を帯電制御剤として含有しており、上記化
合物のpH値が３〜５であるので、上記化合物はトナーの
結着樹脂中に均一に分散している。したがって、本発明
の電子写真用トナーの帯電特性は安定したものとなる。

上記化合物のpH値を上記範囲としたのは、該pH値が３
未満の場合、トナーの耐湿性が低下し、また５より大き
い場合、化合物の結着樹脂への分散性が不良となり、何
れの場合も、画像濃度の低下、チリ、トナー飛散等が生
じるからである。また、pH値が６〜11のカーボンブラッ
クを着色剤として用いることにより、トナーの耐湿性お
よびカーボンブラックの結着樹脂に対する分散性が向上
する。従って、上記化合物〔Ｉ〕である帯電制御剤と相
まって安定した帯電性が得られる。

カーボンブラックのpH値を６〜11としたのは、pH値が
６未満である場合はトナーの耐湿性が充分でなく、pH値
が11より大きい場合は上記化合物及びカーボンブラック
の結着樹脂への分散性が不良となり、何れの場合も前記
と同様にカブリ、画像濃度の低下、チリ、トナー飛散等
を生じるからである。

上記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、
臭素原子またはヨウ素原子があげられる。

上記アルキル基としては、例えばメチル、エチル、プ
ロピル、イソプロピル、ブチル、ｔ−ブチル、ペンチ
ル、ヘキシル基等の炭素数が１〜６のアルキル基があげ
られる。

上記アリール基としては、例えばフェニル基、トリル
基、キシリル基、ビフェニル基、ナフチル基、アントリ
ル基、フェナントリル基等があげられる。

本発明の電子写真用トナーは、結着樹脂中に、着色
剤、帯電制御剤である上記化合物、離型剤（オフセット
防止剤）、さらに必要に応じて流動性付与剤等の添加剤
を配合し、これを所定の粒度に造粒することで製造され
る。すなわち、上記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練して
得られた混合物を、例えばバンバリーミキサー、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ほか、懸濁
重合法等により製造される。

上記結着樹脂としては、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、これらは単独で、または２種以上混合して用
いられる。中でも、スチレン系樹脂、特にスチレン−
（メタ）アクリル酸エステル共重合体が好ましく、スチ
レン／メチルメタクリレート／ブチルアクリレート共重
合体が最も好ましく使用される。特にスチレンを75〜85
重量％、メチルメタクリレートを0.5〜５重量％、およ
びブチルアクリレートを10〜20重量％含有するものが好
ましい。

帯電制御剤である上記化合物［Ｉ］は、結着樹脂100
重量部に対して、通常0.5〜８重量部、好ましくは１〜
３重量部の割合で使用される。

着色剤としては、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、アニリンブラック等の黒色の着色剤が好適に使用さ
れる。

上記着色剤は、結着樹脂100重量部に対して１〜20重
量部、好ましくは３〜15重量部の割合で使用される。

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10
00〜10000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。

離型剤は、結着樹脂100重量部に対して0.1〜10重量
部、好ましくは１〜５重量部の割合で使用される。

トナーの粒径は、従来同様に、３〜35μｍ、特に５〜
25μｍ程度であれば良いが、粒度分布が、下記式（１）
を満足していることが好ましい。

Ｎ＜−172.7C＋1.45 …（１） ［上記式中、Ｎはコールターカウンターで測定される16
μｍより粒径の大きいトナー粒子の個数％を表し、Ｃは
トナー粒子の表面染料濃度（g/g）を表す。］ 粒度分布が上記範囲内であれば、前記表面染料濃度と
の関係から、さらに、トナーの帯電特性のばらつきをな
くすことができる。

トナーの粒度分布を、上記式（１）を満足する粒度分
布にするには、粉砕後のトナーを分級して、16μｍより
も粒径の大きい粒子を除外する方法や、トナーの最大分
布粒径を小径側に移行するように粉砕して、16μｍより
も大きい径の粒子の含有量を少なくする方法等があげら
れる。

〈実施例〉 以下、実施例及び比較例に基づき本発明をより詳細に
説明する。

実施例１〜５及び比較例１〜12 スチレン−アクリル樹脂86重量部に、それぞれ上記一
般式〔Ｉ〕で表され、第１表に示す置換基を有し、且つ
第２表に示されるpH値を有する化合物1.5重量部、第２
表に示されるpH値を有するカーボンブラック10重量部、
低分子量ポリプロピレン２重量部及び疎水性シリカ0.5
重量部を加えて混合し、溶融混練後、冷却、粉砕及び分
級を行って、電子写真用トナーを得た。

なお、それぞれの実施例及び比較例に用いた化合物及
びカーボンブラックのpH値は、上記化合物10g及びカー
ボンブラック10g、それぞれに蒸溜水100mlを加え、ホッ
トプレート上で15分間煮沸し、室温まで冷却した後、ガ
ラス電極pHメーターで測定した。

また、得られた電子写真用トナーの常温常湿下（温
度:20℃、湿度:65％）及び高温高湿下（温度:35℃、湿
度:85％）における水分量をカールフィッシャー法によ
りそれぞれ測定した。その結果を第２表に示す。

実施例１〜５及び比較例１〜12で得られた電子写真用
トナーについて、以下の評価試験を行った。

それぞれの結果を第２表に示す。

分散性試験 上記電子写真用トナーの周囲をエポキシ樹脂で固め、
ミクロトームで切断したものを透過型電子顕微鏡で観察
した。そして、トナーが非常に細かく分散している場合
を◎、略細かく分散している場合を○、大きい粒子が幾
らか見られる場合を△、大きい粒子が多数見られる場合
を×として評価した。

コピー試験 （１）画像濃度試験 上記電子写真用トナーを、キャリアと混合してトナー
濃度３％の現像剤を調製した。この現像剤を電子写真複
写機（三田工業株式会社製の型番DC−7085）にスタート
現像剤として使用すると共に、スタート現像剤中に含ま
れるものと同じトナーを補給用トナーとして使用して、
温度20℃、湿度65％の常温常湿の環境下で黒べた原稿の
15万枚の連続複写を行った。ただし、途中16001〜24000
枚目までの8000枚は温度35℃、湿度85％の高温高湿の環
境下で行った。そして、15万枚中、1000枚毎に複写物を
サンプルとして取り出し、反射濃度計（東京電色株式会
社製の商品名TC−6D）を用いて、複写画像の濃度を測定
した。そして、各サンプルの画像濃度の平均値を算出し
た。

（２）カブリ濃度試験 上記画像濃度試験で得たサンプルについて、前記反射
濃度計を用いて、複写画像の余白部分の濃度を測定し、
カブリ濃度を測定した。そして、各サンプルのカブリ濃
度の平均値を算出した。

（３）文字散り試験 上記画像濃度試験で得たサンプルについて、複写文字
の周囲にトナーの斑点、いわゆる文字散りが認められる
かを、目視にて判定した。

（４）トナー飛散性試験 上記画像濃度試験で得た15万枚目の複写画像の余白部
分と、15万枚の複写を行った後の複写機内部とを観察し
た。そして、トナーの飛散が、複写画像並びに複写機内
部の何れにも全く観察されなかった場合を◎、複写機内
部には若干観察されるが、複写画像には全く観察されな
い場合を○、複写機内部に若干観察され複写画像に散発
的に観察される場合を△、複写機内部に多く観察され複
写画像に連続的に観察される物を×として評価した。

第２表より、実施例１〜５で得た電子写真用トナー
は、比較例１〜８で得たものに比べて、分散性に優れる
ことがわかる。また、常温常湿下と高温高湿下でも、水
分量に変化が少なく、耐湿性に優れていることがわか
る。

また、実施例１〜５の電子写真用トナーを用いて複写
した複写画像は、画像濃度、カブリ濃度、文字散り、ト
ナー飛散の何れにおいても、比較例１〜12の電子写真用
トナーを用いて複写した複写画像より優れていることが
わかる。

さらに、実施例１〜５の電子写真用トナーを用いて、
常温常湿下において複写した場合と高温高湿下において
複写した場合とでは、比較例１〜８の電子写真用トナー
を用いて複写した場合より得られる複写画像に変化が少
なく、安定した複写画像が得られることがわかる。

〈発明の効果〉 以上のように、この発明によれば、一般式〔Ｉ〕で表
され、且つpH値が３〜５である化合物と、pH値が６〜11
であるカーボンブラックとを含有しているので、上記化
合物及びカーボンブラックが結着樹脂中に均一に分散
し、耐湿性に優れ、安定した帯電性を有し、カブリ、画
像濃度の低下、チリ、トナー飛散がない安定した複写画
像を得ることができる。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一般式［Ｉ］： 〔式中、R¹、R²、R³及びR⁴は同一または異なって水素原
   子、ハロゲン原子または基： （式中、R⁵及びR⁶は同一または異なってアルキル基また
   はアリール基を示す。）を示し、Ｙは、Cr、Fe、Co、Zn
   またはTiを示し、Z⁺はアンモニウムイオン、水素イオ
   ン、カリウムイオン及びナトリウムイオンよりなる群よ
   り選ばれるカチオンを示す。ただし、R¹、R²、R³及びR⁴
   は全てが水素原子であってはならない。〕 で表され、且つpH値が３〜５である化合物と、pH値が６
   〜11であるカーボンブラックとを含有することを特徴と
   する電子写真用トナー。