JP2857153B2 - 磁性単一成分トナー組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は一般にトナー組成物に関し、さらに詳細に
は、マグネタイト粒子と架橋樹脂成分を含む単一成分ト
ナー組成物に関する。本発明の１つの実施態様によれ
ば、架橋樹脂粒子、ポリエチレンおよびポリプロピレン
を包含する低分子量ワックス物質、マグネタイト、第１
および第２添加剤粒子、およびある種の任意成分として
の帯電促進添加剤とからなるトナー組成物が提供され
る。このトナー組成物は、キャリヤー粒子を用いない静
電写真像形成装置において、像の現像を行うのに特に有
用である。 従来技術 単一成分トナー組成物は公知であり、例えば、米国特
許第4,311,779号は約45〜約65重量％の磁性物質を含
み、スチレン ブタジエンのような共役ジオレフィンの
特定のコポリマーを包含するバイングーを使用している
磁性現像剤を開示している。該米国特許の第４欄、60行
よりの記載には、現像剤に混入すべき微分割磁性粒子の
量は45〜65重量％特に50〜60重量％であるべきことが示
唆されている。同様な教示は上記米国特許第4,311,779
号に開示されているのと同様なトナーを利用している複
写方法に関する米国特許第4,315,064号にも存在する。
さらに、米国特許第4,495,267号には、バインダー中に
マグネタイトを含み、マグネタイトの水溶性成分含有量
が約0.15重量％以下でありまた20℃の温度および60％の
相対湿度におけるマグネタイトの水含有量が0.3重量％
以下である改良された湿気依存性を有する磁性トナーが
開示されている。さらにまた、米国特許第4,495,268号
には、架橋していないと信じられる特定の線状ポリマー
を含む磁性現像剤を用い、特別な形状の等軸マグネタイ
トを用いた光複写方法を開示している。また、興味ある
ものとしてピーク値分子量を示す１種以上のビニル タ
イプ コポリマーとエチレン タイプ オレフィン ホ
モポリマーまたはコポリマーとを含む現像剤粉末に関す
る米国特許第4,499,168号がある。さらに、米国特許第
4,229,900号には、絶縁性であり10〜50重量％の粒径約2
0〜25ミクロンの磁性トナー粒子を含む磁性現像剤を磁
場の存在下に像発生部材に電気的に転写することによる
現像方法が開示されている。 米国特許第4,556,624号には、架橋コポリマー化合物
と第２ポリマーのポリブレンド混合物、顔料粒子、分子
量約500〜約20,000のワックス成分および帯電促進添加
剤とからなる静電トナー組成物が記載されている。第１
樹脂粒子としては、例えばジビニル ベンゼンで架橋し
たスチレン アルキル メタクリレートを包含する架橋
コポリマー樹脂を使用できる。 さらに、米国特許第4,433,040号には、本発明で使用
するものと同じような染料を包含する金属複合体染料を
任意構成成分として含む電子写真用トナーを開示してい
るが、その主な相違は本発明の染料が該第4,433,040号
米国特許の特許請求の範囲に記載されているH⁺部分より
もむしろNH₄ ⁺部分を含むことである。ただし、そのよう
な部分は該米国特許の本文中には記載されている。使用
し得る樹脂の例はその第２欄、64行よりにおゝよそ記載
されているが、架橋樹脂に言及している記載はなく、さ
らに該米国特許には、例えば、本発明の現像剤組成物で
使用する第１および第２添加剤成分に関する何らの示唆
もない。さらにまた、米国特許第4,562,136号には、例
えば、アニオンＡがNH₄ ⁺である本発明の現像剤組成物で
使用できる任意成分としての帯電促進添加剤を含む２成
分乾燥タイプ現像剤が開示されている。この米国特許は
シラン樹脂でコーティングしたキャリヤー粒子と、例え
ば、その特許請求の範囲第１項に記載しているような式
のモノアゾ金属複合体染料を含むトナー粒子とを含む２
成分現像剤を記載している。 背景的に興味ある他の特許には米国特許第4,563,409
号；第4,590,141号；第4,401,741号；第4,404,269号；
第4,388,396号および第4,576,888号がある。米国特許第
4,563,409号には、その特許請求の範囲第１項に記載さ
れているような式の対称2:1金属複合体、および該金属
複合体約１〜50重量％と樹脂約50〜99重量％とを含む電
子写真用トナーが開示されており；米国特許第4,590,14
1号はコア材料、該コア材料表面上にコーティングした
シリコーン樹脂層、およびキャリヤー粒子の摩耗に対す
る添加剤としての炭化ケイ素およびチタン酸カリウムか
らなる群より選ばれた無機補強用充填剤粒子とからなる
２成分現像剤用のキャリヤー粒子に関し；米国特許第4,
401,741号は電気絶縁性バインダー物質と磁性物質粉末
とからなり、該バインダー物質中に分散させた正または
負帯電調節剤および該帯電調節剤とは反対極性を有する
帯電調節剤とを1/0.05〜1/1.5の重量比で含む磁性１成
分タイプ現像剤に関し；米国特許第4,404,269号は磁性
トナー粒子と非磁性トナー粒子の混合物からなり、磁性
トナー粒子が特定比のある種の複数の成分を含み、非磁
性トナー粒子が負帯電調節剤を包含する特定の成分を含
む点で改良された２成分複合現像剤に関し；米国特許第
4,388,396号は現像剤中に脂肪族フルオロカーボン化合
物およびフルオロクロロカーボン化合物からなる群より
選ばれたオフセット防止剤を混入させてなる静電像の現
像方法に関し；また米国特許第4,576,888号は着色剤成
分としてのシリカコアを有するアゾイック顔料およびこ
のシリカコア表面にアミノシランカップリング剤を介し
て化学的に結合したモノまたはポリアゾイック染料のコ
ーティングとからなるトナーに関する。 上述のトナー組成物はその意図する目的には適するけ
れども、新規な特定のトナー組成物、特に、静電写真像
形成システムにおいて使用できる単一成分組成物が求め
られている。さらに詳細には、前述の米国特許第4,229,
900号に開示されているようなジャンピング現像方法（j
umping development process）において、特に有用なト
ナー組成物が求められている。また、静電像形法で用い
たとき長時間に亘って優れた解像力の像を与える単一成
分トナー組成物が求められている。さらにまた、現像し
た像を適当な支持基体に効果的に転写する架橋樹脂粒子
を含む単一成分トナー組成物が求められている。また、
溶融混合処理中に均質特性を保持している単一成分トナ
ーが求められている。さらに、カーボン ブラックのよ
うな顔料が存在しない単一成分トナーが求められてい
る。さらにまた、静電写真像形成複写装置で使用すると
き、高固形領域密度（1.1密度単位以上）、高密度線コ
ピー、受け入れ可能なトナー複写曲線を有する均一なハ
ーフトーン、清浄な背景領域および適切な転写特性を有
する像を得ることのできる単一成分トナー組成物が求め
られている。 発明の目的 本発明の目的は上述の利点を有するトナー組成物を提
供することである。 本発明の別の目的は架橋トナー樹脂を含む単一成分ト
ナー組成物を提供することである。 さらに、本発明の別の目的は添加剤、低分子量ワック
ス成分および架橋樹脂を含む単一成分磁性トナー組成物
を提供することである。 さらに、本発明の別の目的はコロイド状シリカのよう
な流動促進剤、およびセリウムおよび他の希土類金属の
酸化物を包含する特定の添加剤を含む単一成分トナー組
成物を提供することである。 また、本発明のさらに別の目的は帯電促進添加剤を含
む単一成分トナー組成物を提供することである。 本発明のさらに別の目的はジャンピング現像を用いる
装置を包含する静電写真像形成装置で像の現像方法を提
供することである。 本発明のさらに別の目的はマピコ ブラックのような
キュービクル マグネタイトを含みそれによって静電写
真像形成装置において実質的に背景付着物のない優れた
解像力を像を形成する単一成分トナーを提供することに
ある。 発明の構成 本発明の上記および他の目的は樹脂粒子、マグネタイ
ト成分、低分子量ワックス成分、第１添加剤、第２添加
剤、およびある種の帯電促進添加剤とからなる単一成分
トナー組成物を提供することによって達成される。本発
明の１つの重要な実施態様においては、架橋スチレン
メタクリレート、分子量6,000以下のワックス成分、マ
グネタイト粒子、コロイド状シリカの第１流動添加剤粒
子、酸化セリウムの第２添加剤粒子、およびある種の帯
電促進添加剤からなる単一成分トナー組成物が提供され
る。 架橋され、かくして本発明のトナーおよび現像剤組成
物に混入するのに有用なトナー樹脂の具体的例には、例
えば、ポリエステル、スチレン／ブタジエン、スチレン
／アクリレート、スチレン／メタクリレート、エポキ
シ、ビニル樹脂、およびジカルボン酸とジフェノールの
ようなジオールとの高分子エステル交換生成物がある。
適当なビニル成分には各種ビニルモノマーのホモポリマ
ーまたはその２種以上のコポリマーがある。ビニルモノ
マー単位の例にはスチレン、ｐ−クロロスチレン；エチ
レン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンおよび他の
同様なオレフィン類のようなエチレン系不飽和モノオレ
フィン類；酢酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルエステル
類；メチル アクリレート、エチル アクリレート、ｎ
−ブチル アクリレート、イソブチル アクリレート、
メチルメタクリレート、エチレ メタクリレート、ブチ
ル メタクリレート等のアルファメチレン脂肪族モノカ
ルボン酸のエステル類；スチレン ブタジエン コポリ
マーを包含するジオレフィン類等がある。 好ましい架橋樹脂はポリスチレン メタクリレート、
米国特許第3,655,374号に記載されているようなポリエ
ステル、芳香族ジカルボン酸またはそのエステルと1,3
ブタンジオールのようなグリコールおよびベンタエリス
リトールとの縮合から得られるポリエステル、およびプ
リオライト（Pliolite）樹脂から選ばれる。プリオライ
ト樹脂はスチレンが約80〜約95重量％の量で存在しブタ
ジエンが約５〜約20重量％の量で存在するスチレンとブ
タジエンのコポリマー樹脂であると信じられている。 上述した樹脂は各種公知の架橋用化合物、例えば、ジ
ビニルベンゼン、エチングリコール、ジメチルアクリレ
ート等のような芳香族および非芳香族物質による重合処
理法を包含する公知の方法によって架橋する。他の架橋
用化合物も本発明の目的が達成される限り使用できる。
本発明に関して重要なことは、架橋樹脂は次の理由によ
って使用されるということである。即ち、この方法にお
いて、トナー像が定着ロールに望ましくないオフセット
しそれによってトナーを定着圧力ロールに移行させさら
にその後形成した像コピーに移行するのを低減するから
である。また、架橋樹脂を含む本発明のトナー組成物に
よれば、延長された定着機耐久性、および像形成部材か
ら紙のような適当な基体への現像したトナー像の転写時
の改良されたはく離特性が得られる。 一般に、存在する総モノマー基準で0.1〜約15重量％
の量の架橋成分を上記モノマーの存在下に約35℃〜約15
0℃の温度で架橋が生じるまで反応させる。本発明にお
いて“架橋”とは樹脂ポリマー鎖を架橋物質と共有結合
により結合させてポリマー網状化を形成させることを意
味する。架橋度および架橋領域はガラス転移温度測定、
CHCl₃不溶性ゲル含有量、レオロジー等の公知の方法に
よって測定する。 本発明のトナー組成物で使用する特に好ましい樹脂
は、約58重量％のスチレンと約42重量％のｎ−ブチル
メタクリレートを含むスチレン ｎ−ブチル メタクリ
レートであり、各モノマーが約0.1〜約0.3％の量の架橋
物質ジビニル ベンゼンと重合し、またCHCl₃不溶性ポ
リスチレンと等価の重量平均分子量が約60,000〜約120,
000のものである。 本発明のトナーに用い、例えば、約30〜約50重量％、
好ましくは約35〜約40重量％の量で存在する酸化鉄混合
物であるマグネタイトの例としては、マピコ ブラッ
ク、ファイザーブラック、モーベイケミカル社より入手
できるベイフェロックス（Bayferrox）およびこれらの
混合物等がある。 本発明のトナー組成物に混入させるワックス成分は約
500〜約20,000の重量平均分子量を有するものと信じら
れており、好ましいのは約1,000〜約6,000の重量平均分
子量を有するものである。本発明のトナー組成物に用い
る低分子量ワックス物質の具体的例には、アライド ケ
ミカル社およびペトロライト社より商業的に入手できる
ポリエチレン；イーストマン ケミカル プロダクツ社
より商業的に入手できるエポレンＮ−15（Ｅ polene
Ｎ−15）；サンヨーカセイK.K.より商業的に入手できる
低分子量ポリプロピレンであるビスコール550p等があ
る。使用できるこれら商業的に入手できるポリエチレン
は約1,000〜約2,000の分子量を有し、また本発明のトナ
ー組成物に混合し得る商業的に入手できるポリプロピレ
ンは約4,000〜約5,000の分子量を有する。本発明で使用
できるポリエチレンおよびポリプロピレンの多くは英国
特許第1,442,835号に例示されている。 さらに、上記低分子量ワックス物質は種々の有効量で
トナー組成物に混入させ得るが、一般には、これらワッ
クスは約１〜約10重量％の量で存在し、好ましくは、約
２〜約７重量％の量で存在する。前述の帯電促進添加剤
は、例えば、トナー粒子の総重量基準で約0.5〜約20重
量％好ましくは約１〜約５重量％の量で存在する。他の
量のワックスおよび帯電促進添加剤も本発明の目的が達
成される限り使用できる。 第１流動添加剤としては、約0.1〜約５重量％好まし
くは約0.1〜約１重量％の量の種々のコロイド状シリカ
を使用できる（例えば、米国特許第3,900,588号参
照。）第１添加剤として特に有用なのは約0.8重量％の
量で存在するエーロジル（Aerosil）R972である。 第２添加剤粒子としては酸化セリウム、酸化アルミニ
ウムのような各種酸化物、チタン酸ストロンチュームお
よびこれらの混合物等を約0.1〜約５重量％の量好まし
くは約0.1〜約１重量％の量で使用できる。特に好まし
い第２添加剤粒子は約0.3〜約0.8重量％の量で存在する
酸化セリウムである。これらの添加剤は好ましくは外部
添加剤として使用する、即ち、トナー組成物を樹脂粒子
と第１および第２添加剤粒子と混合することによって調
製するよりはむしろトナー組成物を先ず調製しその後第
１添加剤および第２添加剤粒子と混合させる。 一般に有効量で存在する帯電促進添加剤としては、特
定のスピロン ブラック クロメート染料、さらに詳細
には、アイゼン スピロン ブラック（Aizen Spilon B
lack）、即ち、TRHとして知られ保土谷化学社より入手
できるアンモウム ビス〔１−（3,5−ジニトロ−２
ヒドロキシ フェニル）アゾ−３−（Ｎ−フェニル カ
ルバモイル）−２−ナフタレンオレート〕クロメート染
料を使用できる。この添加剤は米国特許第4,433,040号
および第4,562,136号に開示されている。また、これら
米国特許の他の同様な帯電促進添加剤も本発明の目的を
達成できる限り本発明のトナー組成物に使用できる。こ
の添加剤は得られるトナー組成物がその負電荷を保持で
きるようにする。従って、この添加剤は負帯電促進添加
剤として機能する。さらに、上記染料帯電促進添加剤を
含む得られた単一成分トナー組成物は約10〜約20ミクロ
ン好ましくは約11〜約13ミクロンの平均粒径を有する。
また、本発明の単一成分トナー組成物の190℃および10k
g荷重でのメルト インデックスは約120〜約300g/10秒
である。 本発明の単一成分トナー組成物は静電像形成装置特に
ジャンピング現像による装置（例えば、米国特許第4,37
8,158号参照。）において特に有用であり、その方法は
像形成部材上に静電潜像を形成させ、像を本発明のトナ
ー組成物と接触させ、次いで現像した像を紙のような適
当な基体に転写し像を基体に加熱を含む種々の適当な手
段によって永久的に定着させることからなる。 上記像形成装置用の光導電性部材としては、セレン；
セレンひ素、セレンひ素テルルを包含するセレン合金；
ハロゲン化セレン物質；ハロゲン化セレン合金；硫化カ
ドミウム；水素化無定形ケイ素等を使用できる。 実施例 以下、実施例により本発明の特定の実施態様を説明す
るが、これらの実施例は例示を目的とするものであり本
発明の範囲を限定するものでないことに注意されたい。
部およびパーセントは特に断わらない限り重量による。 実施例 １ 0.2重量％のジビニル ベンゼンで架橋したスチレン
ｎ−ブチル メタクリレート コポリマー（58/42）5
8重量％、マピコ ブラック37重量％、サンヨーカセイ
社からビスコール550pとして入手できるポリプロピレン
ワックス４重量％、および帯電促進添加剤アイゼン
スピロン ブラック、即ち、保土谷化学社からTRHとし
て入手できるアンモニウム ビス〔１−（3,5−ジニト
ロ−２ ヒドロキシ フェニル）アゾ−３−（Ｎ−フェ
ニル カルバモイル）−２−ナフタレンオレート〕クロ
メート染料１重量％からなる単一成分トナー組成物を、
溶融混合し次いで機械的に摩砕することによって調製
し、その後、この調製したトナー組成物に0.8重量％の
エーロジルR972および0.6重量％の酸化セリウムを加え
た。 次に、上記トナー組成物をジャンピング現像を含む静
電写真像形成装置に組み入れた。この装置はキャノンNP
210として入手でき、硫化カドミウム光導電体を使用し
ていた。現像後に、実質的に背景付着物のない1.10密度
単位以上の固形領域密度を有する高解像力の像を得た。
また、最終の定着コピー上に得た線は強暗黒色でありハ
ーフトーンは受け入れ可能なトーン複写曲線を有する均
一な外観を有していた。 実施例 ２ トナー組成物を、0.3重量％のエーロジルR972を用い
た以外は実施例１の手順を繰返すことによって調製し、
実質的に同様結果を得た。 実施例 ３ トナー組成物を、57重量％の樹脂粒子を用い、またト
ナー組成物を最初調製するときに実施例１の帯電促進添
加剤１重量％を加えた以外は実施例１の手順を繰返すこ
とによって調製し、実質的に同様な結果を得た。 実施例 ４ トナー組成物を実施例１の手順を繰返すことによって
調製したが、0.4重量％のジビニル ベンゼンで架橋し
たスチレン ｎ−ブチル メタクリレート57重量％、マ
グネタイトであるマピコ ブラック37重量％、ビスコー
ル550pとして入手できる6000以下の分子量を有するポリ
プロピレン ワックス５重量％、およびTRH帯電促進添
加剤１重量％を用いた、続いて、このトナー組成物に0.
8重量％のエーロジル（流動添加剤として機能する）、
および0.6重量％の酸化セリウム（CeO₂）を加えた。 実施例１に記載した手順により像を現像の後、実質的
に背景付着物のない典型的な固形領域密度1.4を有する
像を得た。 本発明の他の変形は本明細書の記載に基づいて当業者
にとって容易である。これらの変形は本発明の範囲に属
するものとする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０３Ｇ 9/08 ３６１ (72)発明者 トーマス ジェイ マックガウワン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14580 ウェブスター ウッダード ロ ード 1645 (56)参考文献 特開 昭59−189345（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−88961（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−88743（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−88748（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−32060（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−141452（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．架橋樹脂粒子、低分子量ワックス成分、マグネタイ
   ト、コロイド状シリカを含む流動体促進外部添加剤粒
   子、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化チタン酸ス
   トロンチウムおよびこれらの混合物からなる群から選択
   された金属酸化物外部添加剤粒子および帯電促進添加
   剤；アンモニウム ビス〔１−（３、５−ジニトロ−２
   ビドロキシ フェニル）アゾ−３−（Ｎ−フェニル
   カルバモイル）−２−ナフタレンオレート）クロメート
   染料を含む単一成分トナー組成物。