JP2789477B2 - 二成分系静電荷像現像剤 - Google Patents

二成分系静電荷像現像剤

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JP2789477B2 JP1147338A JP14733889A JP2789477B2 JP 2789477 B2 JP2789477 B2 JP 2789477B2 JP 1147338 A JP1147338 A JP 1147338A JP 14733889 A JP14733889 A JP 14733889A JP 2789477 B2 JP2789477 B2 JP 2789477B2
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、複写機、レーザープリンタ等の電子写真、
静電記録、静電印刷などにおける静電荷像の現像に用い
られる二成分系の現像剤に関する。
従来の技術 電子写真法は、従来から汎く知られており、例えば、
以下のようなステップを経て可視像が形成される。
光導電性絶縁体層上をコロナ放電等により均一に帯
電せしめ、画像露光あるいはレーザー光の走査露光によ
り選択的に光を照射し、照射部の帯電を消散せしめて静
電潜像を形成する。
この潜像をトナーと呼ばれる現像剤により可視化し
て可視像を形成する(現像工程)。
可視像を直接あるいは他の紙などの基体に転写した
(転写工程)後、定着する(定着工程)。
また、ピン電極により選択的に帯電せしめて静電潜像
を形成する方式なども知られている。
いずれの場合においても、現像剤は、現像工程、転写
工程、定着工程の成否に大きな影響を与え、ひいては、
画像特性、装置のランニングコストなどを決定づけるこ
とから、きびしい特性が要求されている。
現像剤は、その構成から見て、トナーとキヤリアから
なる2成分系現像剤と、トナー自体にキャリアとしての
機能を具えた1成分系現像剤とに大別され、現像方式か
ら見てトナーが感光体の潜像担持部に付着される正規現
像方式と、トナーが潜像の非担持面に付着する反転現像
方式とに大別されるが、いずれの場合も現像剤の帯電特
性の制御法が重要な課題となる。
このようなトナーのバインダー樹脂として、ポリエス
テル樹脂が注目されている。例えば、特公昭63−43743
号公報には、酸価5〜60のポリエステル樹脂中に磁性微
粒子を含有させた負帯電磁性トナーを用いることによ
り、安定したカブリの少ない画像を形成することが報告
されている。しかし、酸価を調整するだけでは、十分な
帯電特性が得られず、特に帯電の立上り特性および帯電
の分布特性が悪い。
帯電の立上り特性が悪いと、安定するまでに多くの時
間や攪拌を必要とし、コンパクトな現像装置の設計が困
難となり、また、トナー飛散による機内汚染が発生す
る。一方、帯電の分布特性が悪いと、スペントトナーの
発生により現像剤寿命が短くなり、また、画像にカブリ
が発生するなどして画質の安定化を実現することが難し
くなる。
特開昭63−68848号公報、同63−68849号公報、同63−
68850号公報、同63−68851号公報には、本発明のジオー
ル成分を含みOHV(水酸基価)/AV(酸価)が1.2以上(A
V/OHVが0.83以下)のポリエステル樹脂を用いた電子写
真現像剤を使用することにより、オフセットを防止して
低温度に定着でき、しかも、トナーの流動性を改良して
ブロッキング特性を改善しうることが報告されている。
また、上記各公報には、酸価を低下し過ぎるとポリエス
テル樹脂の摩擦帯電量が低下し、一方、酸価が大きくな
り過ぎるとトナーの環境安定性を損なうことから、酸価
が5〜60のポリエステル樹脂が従来から用いられている
ことが記載されている。
しかしながら、これら公報に記載の発明では、トナー
の帯電の制御方法が顧りみられておらず、実際、AV/OHV
が0.83以下のポリエステル樹脂をバインダーとして用い
たトナーでは十分な帯電の立上り特性および分布特性が
得られない。帯電特性が悪いと、現像器を小型化し、現
像剤の攪拌時間を短くした場合にキャリアとトナーとの
摩擦帯電が不足し、トナーの機内飛散が発生する。
その他、ポリエステル樹脂を用いたトナーの定着特性
の改善については、特公昭59−11902号公報、同61−593
33号公報、特開昭63−225245号公報、同63−225246号公
報に記載されている。
また、外添剤としてシリカ化合物を用いることによ
り、帯電の立上り特性を改善することが知られている
が、連続プリント時に帯電が上昇し、画像濃度の低下を
きたすことがある。
発明が解決しようとする課題 本発明は、帯電の立上り特性および分布特性が改善さ
れた静電荷像現像剤を提供するものである。
発明の構成 本発明の二成分系静電荷像現像剤は、特定のトナーお
よびキャリアを組み合わせたことに特徴があり、トナー
は (a)以下の一般式(I)で示されるジオール成分と、 (b)二価のカルボン酸、その酸無水物またはその低級
アルキルエステルの少なくとも1種と、 (c)三価以上の多価カルボン酸、その酸無水物または
その低級アルキルエステルの少なくとも1種、または/
および三価以上の多価アルコール とを共縮重合したポリエステル樹脂であって、酸価を
AV、水酸基価をOHVとしたときに、AV/OHV=1.0〜1.5で
あり、AVが20〜35(KOHmg/g)の範囲にあるポリエステ
ル樹脂を、バインダーとして用いる。
(式中の記号は以下のものを示す OR1,OR2:オキシエチレン基またはオキシプロピレン基 x,y:1以上の整数、但しx+yの平均値は2〜7) また、キャリアとしては、アミノ基を0.05〜2.0重量
%含むシリコーン重合体で被覆されたフェライトキャリ
アを使用する。
上記のトナー組成によって、現像剤の立上り帯電特性
および帯電分布特性が改善されることについては同日付
の特許出願(発明の名称:静電荷像現像剤)で開示し
た。本発明は、このトナーにさらに特定のキャリアを組
み合わせることにより、立上り帯電特性をいっそう改善
したものである。
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
本発明で用いられるポリエステル樹脂は、ビス(4−
ヒドロキシフェニル)プロパンにエチレンオキシドまた
はプロピレンオキシドが平均2〜7モル付加した(a)
特定のジオール成分と、(b)二価のカルボン酸類と、
(c)三価以上のカルボン酸類または/および三価以上
のアルコール類との共縮重合により得られる。
(a)一般式(I)のジオール成分の具体例としては、
ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロ
キシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3.
3)−2,2ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポ
リオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシ
フェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)−
ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキ
シフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)−
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンなどを
挙げることができる。
また、本発明の効果を損なわない範囲で、二価の他の
アルコール成分を併用することもできる。
二価のアルコール成分としては、以下のものが例示さ
れる。
1)ジオール酸;エチレングリコール、ジエチレングリ
コール、トリ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、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオー
ル、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、
1,4−シクロヘキサンジメタノール、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など。
2)ビスフェノール類;ビスフェノールA、水素添加ビ
スフェノールA、ポリオキシエチレン化ビスフェノール
A、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールA等のエー
テル化ビスフェノール類(但し、本発明の範囲内のもの
を除く)など。
(b)二価のカルボン酸としては、二価カルボン酸、こ
の酸無水物またはこの低級アルキルエステルが用いられ
る。
二価カルボン酸としては、マレイン酸、フマール酸、
シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、
イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボ
ン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン
酸、マロン酸、あるいはn−ブチルコハク酸、n−ブテ
ニルコハク酸、イソブチルコハク酸、イソブテニルコハ
ク酸、n−オクチルコハク酸、n−オクテニルコハク
酸、n−ドデシルコハク酸、n−ドデセニルコハク酸、
イソドデシルコハク酸、イソドデセニルコハク酸等のア
ルキルまたはアルケニルコハク酸が挙げられる。
(c)成分のうち、三価以上のカルボン酸としては、
1,2,4−ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、
1,2,5−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、1,
2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカル
ボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−2−メチ
レンカルボキシプロパン、1,2,4−シクロヘキサントリ
カルボン酸、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、
1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット
酸、エンポール三量体酸などが例示される。これらの酸
無水物または低級アルキルエステルも使用できる。
(c)成分のうち、三価以上のアルコール類として
は、ソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4
−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリス
リトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタン
トリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロー
ル、ジグリセロール、2−メチルプロパントリオール、
2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロー
ルエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒド
ロキシメチルベンゼンなどが用いられる。
三価以上のカルボン酸類および/または三価以上のア
ルコール(フェノール)を共縮重合成分の1部として用
いて共縮重合することにより、ポリエステル樹脂が架橋
する。この架橋の程度は、特開昭63−68848号公報に記
載されているように酢酸エチル不溶分として、あるいは
クロロホルム不溶分などとして表わすことができる。例
えば後述の実施例では、さらに二価のカルボン酸類とし
て芳香族カルボン酸と脂肪族カルボン酸(アルキルまた
はアルケニルコハク酸)とを併用して、クロロホルム不
溶分25%の樹脂を得ている。
本発明のポリエステル樹脂においては、酸価(AV)と
水酸基価(OHV)との比AV/OHVが1.0〜1.5、好ましくは
1.1〜1.4にあることが必要である。
AV/OHV比が1.0未満であると、トナー帯電の立上り特
性および分布特性が十分に改善されない。一方、この比
率が1.5を超えると、反応のコントロールが難しく、ト
ナー用バインダーとしての安定した性能のポリエステル
樹脂を得ることができない。
また、本発明のポリエステル樹脂では、AVが20〜35
(KOHmg/g)、好ましくは20〜30であることが必要であ
る。AVが20未満であると、本発明のポリエステル樹脂の
負帯電特性の利点を十分に引き出すことができない。一
方、AVが35を超えると、湿度の影響を強く受け、特に高
湿時にQ/M(単位重量当りの帯電量)が上昇し、画像濃
度が低下する傾向が強くなる。
ポリエステル樹脂の酸価、水酸基価は、JIS K 0070に
規定される方法に準じて測定される。
ポリエステル樹脂におけるAV/OHV比、AV値の調整は、
共縮重合反応において、−OH成分全体より、カルボン酸
成分全体を官能基数について多く用いることにより、ま
た、共縮重合が進行するにつれて末端官能基が減少する
ことから、重合度を調整することにより行える。ポリエ
ステル樹脂は、前述の公開特許公報に記載されているよ
うな、公知の共縮重合反応によって製造される。
本発明のポリエステル樹脂に、従来から知られている
ような着色剤、電荷制御剤、オフセット防止剤などを添
加し、所望の粒径のトナーを得ることができる。
着色剤としては、各種カーボンブラック、フタロシア
ニンブルー、ローダミン、ベンジジンイエロー等が挙げ
られる。
電荷制御剤としては、ニグロシン系染料、トリフェニ
ルメタン系染料、含金属アゾ染料、銅フタロシアニン染
料などが用いられる。
オフセット防止剤としては、パラフィンワックス、低
分子量ポリオレフィン等が用いられる。
キャリアとしては、アミノ基を含有するシリコーン重
合体で被覆されたフェライトキャリアが用いられる。前
述のように特定のポリエステル樹脂をバインダーとする
ことにより、トナーの負帯電特性が得られている。これ
に対し、アミノ基を導入したシリコーン重合体でフェラ
イトキャリアを被覆することにより、キャリアとトナー
との摩擦で短時間に目的とした帯電量を得ることができ
る。これは、AVおよびAV/OHV比を特定したポリエステル
樹脂とアミノ基含有シリコーン重合体が正反対の帯電性
を示すことから、たやすくトナーに電荷が付与されるた
めと考えられる。また、多数枚連続現像後に、画像濃度
が低下することも防止される。さらに、帯電の分布特性
が優れており、逆極性に帯電するトナーや異常に強く負
帯電するトナーの発生が防止されており、特に反転現像
用トナーとして好適である。
アミノ基含有シリコーン重合体は、アミノ基を0.05〜
2.0重量%、好ましくは0.1〜1.5重量%含有する。シリ
コーン重合体中のアミノ基の含有量が0.05重量%未満で
あると上述の効果が十分に得られず、一方、2.0重量%
を超えるとトナーが強く帯電しすぎて画像濃度が低下し
てしまう。
シリコーン重合体は、性状が樹脂でもオイルでもよ
く、例えば以下の一般式(II)および(III)で表示さ
れるものが例示される。
シリコーン重合体によるフェライトキャリアの被覆
は、例えば、シリコーン重合体を適当な溶媒に溶解し、
キャリアに噴露して乾燥すればよい。
このキャリアとトナーとを混合することにより、本発
明の二成分系現像剤が得られる。また、疎水性シリカ等
の外添剤を添加することもできる。
発明の効果 本発明によれば、特定のジオール成分と多価カルボン
酸とを共縮重合させた、AV/OHV=1.0〜1.5、AV=20〜35
のポリエステル樹脂をバインダーとするトナーと、アミ
ノ基含有シリコーン重合体で被覆されたフェライトキャ
リアとを組み合わせて二成分系の静電荷像現像剤とする
ことにより、帯電の立上り特性を改善することができ
る。よって、短い攪拌時間でトナーが十分に帯電し、ト
ナーの機内飛散が防止され、現像装置の小型化、ひいて
は装置全体のコンパクト化が可能となる。また、多数枚
連続現像後にも、画像濃度が大きく低下することがな
い。
実 施 例 一般式(I)のビスフェノールAポリオキシエチレン
付加物(平均付加モル数2.2)10重量部、テレフタル酸
5重量部、アルケニルコハク酸3重量部、無水トリメリ
ット酸2重量部を共縮重合させて以下の性状のポリエス
テル樹脂を製造した。
酸価AV=28.0(KOHmg/g) 水酸基価OHV=22.0(KOHmg/g) AV/OHV=1.27 軟化点:128℃ ガラス転移点Tg:60℃ クロロホルム不溶分:25% ここで、酸価および水酸基価は、JIS K 0070に準拠し
て測定した。但し、酸価は溶媒としてジオキサンを用
い、水酸基価は、アセチル化時間を2時間とた。
また、軟化点はフローテスタで半分流出する温度とし
た。
このポリエステル樹脂を用いて以下の組成で計量、混
合した。
ポリエステル樹脂 85重量% ポリプロピレンワックス550P 5重量% カーボンブラック(リーガル400R) 9重量% 電荷制御剤(ボントロンS−34) 1重量% この混合物を混練後、ジェットミルで5〜25μmに粉
砕し、トナーを得た。
ジオール成分と二価カルボン酸および多価カルボン酸
成分との使用比率を変える以外は上記と同様の操作を繰
り返し、AV=23,OHV=20,AV/OHV=1.13のポリエステル
樹脂をバインダーとするトナーを製造した。
一方、平均粒径70μmのフェライトキャリア5000gに
対し、アミノ基含有シリコーン樹脂液(固形分50%、ト
ルエン50%)40gおよびトルエン1000gを用い、80〜95℃
の条件下で循環流動化ベッド法によってスプレーコーテ
ィングし、乾燥後、200℃の高温炉内において30分間硬
化した。炉から取り出した後、80メッシュの篩を通して
凝集性をほぐし、アミノ基含有シリコーン樹脂被覆フェ
ライトキャリアを得た。ここで、アミノ基含有シリコー
ン樹脂中としてはSR2411(トーレ・シリコーン)にアミ
ノ変性ジメチルシリコーンオイルを添加したものを用
い、後記の表−1のように種々のアミノ基含有量につい
てそれぞれキャリアを調製した。
ついで、このキャリアと上記トナーとを、ナウターミ
キサで混合して二成分現像剤を製造した。
これら各現像剤について、トナーの機内飛散および画
像濃度(表−1)、立上り特性(第1図)を評価した。
各評価方法および結果は以下の通りである。
(1)トナーの機内飛散および画像濃度 京セラ(株)製のレーザープリンタF−800を用い、1
0万枚プリント後に目視で観察し、以下の基準で機内飛
散を評価した。
判定基準 ◎:全く飛散しない ○:飛散良好 △:少し飛散有り ×:飛散大 また、画像濃度は、イニシャル(1枚目)および10万
枚現像後について、マクベス濃度計で測定した。
以上の結果を表−1に示した。
(2)立上り特性 ロッキングミキサで現像剤を攪拌し、Q/M(μC/g)を
ブローオフ法で測定し、その結果を第1図に示した。な
お、第1図中の記号1〜5は、上記表−1の〜に対
応する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、攪拌回数とQ/M(μC/g)との関係を示すグラ
フであり、現像剤の立上り帯電特性を表わしている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野田 謙二 三重県度会郡玉城町野篠字又兵衛704番 地19 京セラ株式会社三重玉城工場内 (56)参考文献 特開 昭62−195677(JP,A) 特開 昭63−68849(JP,A) 特開 昭63−198077(JP,A) 特開 昭54−21729(JP,A) 特開 昭62−127749(JP,A) 特開 平1−147478(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03G 9/087 G03G 9/113

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)一般式(I) (式中の記号は以下のものを示す OR1,OR2:オキシエチレン基またはオキシプロピレン基 x,y:1以上の整数、但しx+yの平均値は2〜7) で示されるジオール成分と、 (b)二価のカルボン酸、その酸無水物またはその低級
    アルキルエステルの少なくとも1種と、 (c)三価以上の多価カルボン酸、その酸無水物または
    その低級アルキルエステルの少なくとも1種、または/
    および三価以上の多価アルコール とを共縮重合したポリエステル樹脂であって、該ポリエ
    ステル樹脂の酸価をAV、水酸基価をOHVとしたときに、A
    V/OHV=1.0〜1.5であり、かつ、AVが20〜35(KOHmg/g)
    の範囲にあるポリエステル樹脂をバインダーとして用い
    たトナーと、 アミノ基を0.05〜2.0重量%を含むシリコーン重合体で
    被覆されたフェライトキャリア とを含有することを特徴とする二成分系静電荷像現像
    剤。
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