JP3118679B2 - 静電荷像現像用トナー - Google Patents

静電荷像現像用トナー

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法に用いられ
る静電荷像現像用トナーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】電気的潜像をトナーにより現像して可視
画像を形成する方法として、従来、静電印刷法或は電子
写真法等が著名である。例えば、電子写真法としては、
米国特許第2,297,691号明細書、特公昭42−
23910号公報、特公昭43−24748号公報等に
記載された種々の方式が周知である。一般には、光導電
性物質を利用し種々の手段により光導電性を示す感光体
上に電気的潜像を形成し、次いで該潜像にトナーと呼ば
れる極微細に粉砕された検電材料を付着させることによ
って静電潜像に相当するトナー像を形成する。
【0003】次に必要に応じて紙の如き画像支持体表面
にトナーを転写した後加熱、加圧或は溶剤蒸気等により
定着し複写物を得るものである。またトナー画像を転写
する工程を有する場合には、通常残余のトナーを除去す
るための工程が設けられる。
【0004】電気的潜像をトナーを用いて可視化する現
像方法は、例えば、米国特許第2,221,776号明
細書に記載されている粉末雲法、同第2,618,55
2号明細書に記載されているカスケード現像法、同第
2,874,063号明細書に記載されている磁気ブラ
シ法、及び同第3,909,258号明細書に記載され
ている導電性磁性トナーを用いる方法などが知られてい
る。
【0005】これらの現像法に適用されるトナーとして
は一般的には熱可塑性樹脂に着色剤を混合分散後、微粉
化したものが用いられる。熱可塑性樹脂としては、ポリ
スチレン系樹脂が最も一般的であるが、ポリエステル系
樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹
脂等も用いられる。着色剤としてはカーボンブラックが
最も広く使用され、また磁性トナーの場合は、酸化鉄系
の黒色の磁性粉が広く用いられる。いわゆる二成分系現
像剤を用いる方法の場合には、トナーは通常ガラスビー
ズ、鉄粉などのキャリア粒子と混合されて用いられる。
【0006】紙などの最終複写画像形成部材上のトナー
像は、熱、圧力等により支持体上に永久的に定着され
る。従来より、この定着工程は熱によるものが多く採用
されている。また、トナー画像を転写する工程を有する
場合には、通常、感光体上の残余のトナーを除去するた
めの工程が設けられる。
【0007】さて、近年、複写画像のカラー化の要望が
高まり、白黒複写機からフルカラー複写機への展開が急
速になされつつあり、二色カラー複写機やデジタル化し
たフルカラー複写機の発売も、市場では行われている。
【0008】フルカラー電子写真法によるカラー画像形
成は一般に三原色であるイエロー、マゼンタ、シアンの
カラートナー及びそれに黒色を加えた四色を用いて色の
再現を行う。
【0009】その工程は、まず原稿からの反射光をトナ
ーの色と補色の関係にある色分解光透過フィルターを通
して光導電層上に静電潜像を形成する。次いで現像、転
写工程を経てトナーは支持体に保持される。次いで前述
の工程を順次複数回行い、レジストレーションを合わせ
つつ、同一支持体上にトナーは重ね合わされ、ただ一回
のみの定着によって最終のフルカラー画像を得る。ここ
で用いられる黒色トナーは、印刷における墨入れ用ブラ
ックインキと同様に三原色により構成されたトナー像の
上層又は下層に、部分的に黒色トナーを重ね、複写画像
を引き締める働きや、めりはりのある画像を得ること、
また灰色部における中間調の再現性を高めることなど重
要な働きを有する。
【0010】前述のごとく、従来、黒色のトナーに使用
される着色剤としては、カーボンブラックが最も一般的
である。しかし、カーボンブラックは導電性という、他
の三色のトナーに使用される有機顔料や染料とは異なる
性質を有する。そのため、顔料以外を同一の材料でトナ
ーを構成した場合、帯電特性が多色のトナーといささか
異なる特性となり、同様な帯電量を得るためには黒色だ
けでは特別に別の構成をとらざるをえず、トナーを設計
する際に大きな負担となっていた。
【0011】また、それだけではなく、カーボンブラッ
クの導電性により、一度トナーがキャリア等と接触帯電
して発生した静電荷のリークが速いという欠点を有して
いる。その結果、非画像部へのトナーの付着であるカブ
リや、現像器からのトナー飛散が生じやすかった。特に
高温高湿下ではこの問題点が助長された。
【0012】カーボンブラック以外の黒色顔料として
は、黒酸化鉄、酸化チタン等の無機顔料、アニリンブラ
ック等の有機顔料、各種の染料などがある。しかし、こ
れらの染顔料は、黒色着色剤としての黒味、ハーフトー
ン部の底色、着色力の各面で十分ではなく、カーボンブ
ラックの代替えとはなっていないのが現状である。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
欠点を解決した静電荷像現像用トナーを提供するもので
ある。
【0014】即ち、本発明の目的は、鮮鋭な黒色を呈
し、環境安定性に優れ、高湿下でもカブリやトナー飛散
などによる画像汚れのない静電荷像現像用トナーを提供
するものである。
【0015】また、本発明の目的は、多色のトナーに対
して、顔料以外を同一の材料で現像剤を構成した場合で
も、ほぼ同一の帯電特性が得られる静電荷像現像用トナ
ーを提供するものである。
【0016】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、着色
剤として少なくとも、アミド結合又はアミノ基を有する
高分子化合物を紫根の色素で処理した黒色着色剤を、使
用することを特徴とする静電荷像現像用トナーに関する
ものである。以下、本発明に適応可能な黒色着色剤につ
いて詳細に説明する。
【0017】該着色剤は、アミド結合又はアミノ基を有
する高分子化合物を紫根の色素で処理したものである。
D−グルコミンサンがβ−(1,4)−結合した化学構
造で、アミノ基を多数有するキトサンや、ポリアミドで
ある6−ナイロンなどを紫根の色素で処理すると、キト
サンは黒色に染着される。
【0018】紫根の色素としては、ムラサキの根(紫
根)から抽出した抽出物や、細胞培養されたムラサキか
ら得られるシコニン又は合成されたシコニン等が用いら
れる。
【0019】シコニン系化合物は一般式(1)
【0020】
【化1】 で表される化学構造を持つ。Rは水素又は有機基であ
り、水素原子のものがシコニンである。紫根にはこのシ
コニン系化合物が含まれるが、一般的には−ORがエス
テルを形成して存在している。
【0021】紫根で染着する高分子化合物は、アミド結
合を有するものとしてはポリアミドであるナイロン等、
公知のものが使用できる。また、アミノ基を有するもの
としては、公知のものすべてが使用できるが、多くのア
ミノ基を有し、かつ顔料として使用しやすくするために
微粉化が容易なものとして、一般式(2)
【0022】
【化2】 で表される構造式を持つ、D−グルコサミンが、β−
(1,4)−で結合したキトサンなどが好ましい。
【0023】染着する方法としては、紫根の色素を有機
溶媒中に溶解させ、それを水浴に加えて加熱し、撹拌し
ながら微粉末状の高分子化合物を分散させて染着を行
う。紫根の使用量は、高分子化合物に対して、少なくと
も3重量%以上好ましくは10重量%以上使用すること
が好ましい。
【0024】本発明の顔料は、高分子化合物を染着した
ものであり、カーボンブラックと異なり導電性を有する
ことはない。また、色調的にもカーボンブラックと同等
の鮮明な黒色を有する。顔料の使用量は、トナー結着樹
脂100重量部に対して5重量部以上使用することが好
ましい。
【0025】上記の顔料を使用することにより、カーボ
ンブラックの問題点であった導電性を有することによる
静電荷のリークを防止することができ、それに伴って高
温高湿下でも非画像部へのトナーの付着であるカブリ
や、現像器からのトナー飛散が生じない、鮮明な黒色の
電子写真用トナーを得ることができる。
【0026】また、顔料以外を同一の材料でトナーを構
成しても、帯電特性が多色のトナーとほぼ同一となり、
設計に要する労力を大幅に軽減することができる。
【0027】一方、本発明に使用する結着樹脂は、公知
のものがすべて使用可能であるが、たとえばポリスチレ
ン、ポリP−クロルスチレン、ポリビニルトルエンなど
のスチレン及びその置換体の単重合体、スチレン−P−
クロルスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合
体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビ
ニルナフタリン共重合体、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−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−α−ク
ロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロ
ニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共
重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、ス
チレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタ
ジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチ
レン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン
−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル
共重合体などのスチレン系共重合体、ポリメチルメタク
リレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニ
ル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹
脂、ポリビニルブチラール、ポリアマイド、ポリアクリ
ル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノ
ール樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香族系
石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなど
が単独或は混合して使用できる。
【0028】更に必要によって加える帯電制御剤として
は、アミノ化合物、第4級アンモニウム化合物、及び有
機染料、特に塩基性染料及びその塩、ニグロシン塩基、
サリチル酸キレート化合物等が挙げられる。
【0029】
【実施例】以下、実施例をもって本発明を詳細に説明す
る。黒色顔料、を用意した。
【0030】黒色顔料:紫根の色素2gを200ml
のエチルアルコールに溶解し、これと200mlの水と
混合し、染浴とした。これに白色粉末のキトサン20g
を加え、撹拌しながら85℃〜90℃で一時間加熱還流
した。黒色化したキトサンを分別し、乾燥、粉砕して黒
色顔料を得た。
【0031】黒色顔料:と同様の染浴に、ポリアミ
ドの6−ナイロンの粉末を20gを加え、と同様にし
て黒色顔料を得た。
【0032】実施例1 ・不飽和ポリエステル樹脂 100重量部 ・黒色顔料 8重量部 ・荷電制御剤 4重量部 上記の混合物を二軸式押し出し機で混練し、ジェットミ
ルで微粉砕し、分級し、平均粒径8.5μmの分級品を
得た。これに0.7%の疎水性シリカ(商品名R−97
2、日本アエロジル社製)をヘンシェルミキサーで外添
してトナーを作製した。このトナーをキャリア(樹脂コ
ートフェライト粉、平均粒径70μm)と混合し、帯電
量を測定したところ、−25μC/gで、顔料に銅フタ
ロシアニンを用いた以外は同一の処方であるシアントナ
ーの帯電量とほぼ同一であった。
【0033】該トナーと前記のキャリアを混合して、ト
ナー濃度5%の現像剤とした。この現像剤を使用して、
図1に示すOPC感光ドラムを有した、カラー電子写真
装置を具備したフルカラー複写機(CLC−500商品
名)キヤノン製を用いて、30℃、80%の高温高湿下
で、1.5万枚の複写試験を行った。その結果、トナー
飛散の発生はなく、カブリのない鮮明な黒色の色調の画
像が得られた。
【0034】実施例2 ・不飽和ポリエステル樹脂 100重量部 ・黒色顔料 9重量部 ・荷電制御剤 4重量部 実施例1と同様にしてトナーを作製し、実施例1と同様
に帯電量を測定したところ、−26μC/gであり、シ
アントナーとほぼ一致した。更に、実施例1と同様にし
て30℃、80%の高温高湿下で1万枚の複写試験を行
った結果、トナー飛散、カブリのない鮮明な色調の画像
が得られた。
【0035】実施例3 ・スチレン−アクリル樹脂 100重量部 ・黒色顔料 9重量部 ・荷電制御剤 4重量部 実施例1と同様にしてトナーを作製し、実施例1と同様
に帯電量を測定したところ、−28μC/gであり、顔
料に銅フタロシアニンを用いた以外は同一の処方である
シアントナーの帯電量とほぼ同一であった。更に、実施
例1と同様にして30℃、80%の高温高湿下で1万枚
の複写試験を行った結果、トナー飛散、カブリのない鮮
明な色調の画像が得られた。
【0036】比較例1 ・不飽和ポリエステル樹脂 100重量部 ・カーボンブラック 3.5重量部 ・荷電制御剤 4重量部 実施例1と同様にしてトナーを作製し、実施例1と同様
に帯電量を測定したところ、−21μC/gであり、顔
料に銅フタロシアニンを用いた以外は同一の処方である
シアントナーの帯電量よりも−5μC/g程度低かっ
た。また、実施例1と同様にして30℃、80%の高温
高湿下で1万枚の複写試験を行った結果、1,500枚
目にトナー飛散が発生した。
【0037】比較例2 ・スチレン−アクリル樹脂 100重量部 ・カーボンブラック 4重量部 ・荷電制御剤 4重量部 実施例1と同様にしてトナーを作製し、実施例1と同様
に帯電量を測定したところ、−20μC/gであり、顔
料に銅フタロシアニンを用いた以外は同一の処方である
シアントナーの帯電量よりも−8μC/g程度低かっ
た。また、実施例1と同様にして30℃、80%の高温
高湿下で1.5万枚の複写試験を行った結果、1,00
0枚目にトナー飛散が発生し、画像上にもカブリが多か
った。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明を用いるこ
とにより、カーボンブラックの問題点であった導電性を
有することによる静電荷のリークを防止することがで
き、それに伴って高温高湿下でも非画像部へのトナーの
付着であるカブリや、現像器からのトナー飛散が生じな
い、鮮明な黒色の電子写真用トナーを得ることができ
る。更に、顔料以外を同一の材料でトナーを構成して
も、帯電特性が多色のトナーとほぼ同一となり、設計に
要する労力を大幅に軽減することができ、本発明が工業
的に非常に有用であることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図1】耐刷試験に使用した複写機を概略的に示したも
のである。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 着色剤として少なくとも、アミド結合又
    はアミノ基を有する高分子化合物を紫根の色素で処理し
    た黒色着色剤を、使用することを特徴とする静電荷像現
    像用トナー。
  2. 【請求項2】 前記色素は、シコニン又はシコニン系化
    合物であることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像
    現像用トナー。
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