JP3147733B2

JP3147733B2 - 磁性一成分トナー

Info

Publication number: JP3147733B2
Application number: JP23816095A
Authority: JP
Inventors: 高士中村
Original assignee: Toyo Ink SC Holdings Co Ltd
Current assignee: Toyo Ink SC Holdings Co Ltd
Priority date: 1995-09-18
Filing date: 1995-09-18
Publication date: 2001-03-19
Anticipated expiration: 2015-09-18
Also published as: JPH0980807A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真法等の静電
荷像を可視化するための静電トナーに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真プロセスとは、光導電現象を利
用して感光体上に静電潜像を形成し、トナーを静電気力
で静電潜像に付着させて可視像とするプロセスで、感光
紙上にトナー画像を直接形成する方法（ＣＰＣ）と、感
光体上に形成したトナー画像を記録紙に転写する方法
（ＰＰＣ）の２種類がある。電子写真の現像方式には乾
式現像法と湿式現像法があり、主な乾式現像法として
は、カスケード現像法（米国特許第２２２１７７６号明
細書）、二成分磁気ブラシ現像法（米国特許第２８７４
０６３号明細書）、一成分絶縁トナー現像法（特公昭４
１─９４７５号公報）、一成分導電トナー現像法（米国
特許第３９０９２５８号明細書）、などがある。カスケ
ード現像法は重力を利用して、現像剤を感光体の上に落
下させトナーを付着させる方式であるが、現在ではほと
んど使われていない。現在、現像方法として主流になっ
ているのは、二成分磁気ブラシ現像法と一成分絶縁トナ
ー現像法であるが、二成分磁気ブラシ現像法は現像剤に
トナー粒子とキャリア粒子を混合したものを用い、マグ
ネットローラ上の現像ローラによって、現像剤を搬送し
現像する方式で、画質が良く、さらにカラー化が可能と
いった利点を持っている。しかし、トナーとキャリヤの
割合を一定に保つ機構や、現像剤の攪拌機構などが必要
で装置としては大型で複雑になり、トナーのキャリア表
面への付着が原因で帯電能力が低下するため、長時間使
用するとキャリア粒子が劣化するので、現像剤の交換が
必要となる。これに対し一成分絶縁トナー現像法ではキ
ャリア粒子を用いないためトナー濃度の制御や、攪拌を
行う機構が不用となり、装置としては小型化が可能であ
る。また不用になったキャリアなどの廃棄物がでない、
といった利点もある。

【０００３】代表的な一成分絶縁トナー現像法として
は、トナー同士の摩擦帯電を使うＢＭＴ法、スリーブや
ブレードと摩擦帯電させた磁性トナーを飛翔させるジャ
ンピング現像法などがよく知られている。このうちジャ
ンピング現像法はトナー層と感光体の間に設けられたギ
ャップ間にバイアス電圧をかけてトナーを感光体上に飛
ばし現像を行うので、現像法としては非接触の現像であ
るため背景部の汚れが少なく、また現像の高速化が可能
である、などの特徴を持つ。電子写真の現像法には、潜
像電荷と逆極性の電荷を持ったトナーを付着させる正現
像法と、感光体上の電荷の抜けた所に感光体上の帯電と
同極性に帯電したトナーを付着させる反転現像法の二種
類がある。普通紙複写機では主として正現像法が使われ
ているが、プリンターやデジタル複写機においては反転
現像法が用いられる。例えば、レーザービームプリンタ
ーでは光源に半導体レーザー（発光波長７６０〜８３０
ｎｍ）を用い、光源より発射されたレーザー光をポリゴ
ンミラーで感光体表面に走査し、画像部の電荷を除去し
静電潜像を形成する。この方式では光源が非常に小さい
ため、高い解像度が得られ、またオフィスのＯＡ化に伴
い需要が伸びている。

【０００４】一成分現像法に適用するトナーは、結着樹
脂中に染料、顔料、磁性粉等を分散し、二軸押し出し機
等によって溶融混練した後、１〜３０μｍに粉砕・分級
したものが使用されている。また、トナーの外添剤とし
ては乾式コロイダルシリカなどが使われ、流動性改善に
大きく寄与する。また流動性および帯電性の改善のた
め、外添剤に湿式シリカを用いることもよく知られてい
る。流動性が向上すると現像時におけるスリーブ上のト
ナー層の均一化を促進し、安定した画像を得ることがで
きる。しかし、印字を繰り返し行った場合、トナー粒子
間あるいはトナーとスリーブとの衝突、圧迫によりトナ
ーが劣化し流動性が下がり、帯電が不安定となり均一な
画像が得られなくなる。安定した画像を得るにはトナー
に安定した電荷を与えることも必要であるため、トナー
に帯電助剤となる酸化アルミニウムや酸化亜鉛などの金
属酸化物を添加し、帯電電荷を補う方法がよくとられ
る。

【０００５】しかし、従来のこれらの金属酸化物は一般
的に不定形状をしているため、残留トナーを除去するた
めのクリーニング部において、ブレードまたはファーブ
ラシ等の圧力によって感光体を傷つける。また、これら
の金属酸化物はトナー表面を削り取り、その結果トナー
中に微粉が発生し、トナー飛散やカブリ現象を引き起こ
す。トナー表面が削られるのを防ぐには、結着樹脂の分
子量を上げるという方法が考えられる。しかし、現在大
半の電子写真プロセスに用いられている定着方法であ
る、熱ローラ定着法では低温定着性と耐ホットオフセッ
ト性の両方が優れていることが要求されている。そのた
め分子量を上げて微粉の発生を減少させると同時に、ト
ナーの定着性が低下するという問題が発生するので、両
方のバランスを取るのは困難である。

【０００６】またトナー中の荷電制御剤としては、例え
ば、金属塩アゾ顔料、アゾ系クロム錯体等が良く知られ
ている。しかし、以上の様な荷電制御剤は温度や湿度の
変化によりトナーの帯電特性が変わり、一成分現像法に
おいては高温高湿下において画像濃度の低下、また低温
低湿下においてカブリの増大を引き起こす。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、一成
分現像法、特に負帯電性トナーを用いる一成分現像法に
おいて、1.画像濃度が低下せず、カブリ現象を引き起こ
さない、2.コピー画像の定着性においてなんら問題の無
い、3.高温高湿下、低温低湿下においても安定した画像
が得られる、以上のことを満足するトナーを提供するこ
とである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、結着樹脂、磁
性粉及び負荷電制御剤を含有する一成分トナーにおい
て、結着樹脂が金属架橋されたスチレン−アクリル共重
合体であり、荷電制御剤がジアリルジアルキルアンモニ
ウムクロライドの重合体である磁性一成分トナーであ
り、さらには機械式粉砕方法によって製造される磁性一
成分トナーに関する。本発明者らは、前述の問題点を解
決するため検討した結果、トナー粒子の成分の一つであ
る結着樹脂に金属架橋されたスチレン─アクリル共重合
体、荷電制御剤に４級アンモニウム塩化合物であるジア
リルジアルキルアンモニウムクロライドの重合体を用い
ることによって目的が達成できることを見出した。以下
に本発明の詳細を記す。

【０００９】

【発明の実施の形態】結着樹脂に金属架橋されたスチレ
ン─アクリル共重合体を用いることによって、トナー粒
子の表面が強靱な特性を持ち、その結果トナーの表面が
削られなくなりトナー中の微粉量が少なくなり、カブリ
が低減する。また、定着時において金属架橋結合は加熱
により切れやすいため、低温で溶融するので低温定着性
が損なわれることがない。なお、金属架橋されたスチレ
ン─アクリル共重合体を結着樹脂として使用することは
知られているが、本発明は、この結着樹脂に特定の荷電
制御剤を使用することにより、上記した課題が解決し得
るトナーを得たものである。

【００１０】本発明に用いられるスチレン─アクリル共
重合体樹脂を構成するための単量体としては、スチレン
系単量体、アクリル酸またはメタクリル酸などのエステ
ル系単量体の一つを成分として得られる、重合体である
ことが好ましい。スチレン系単量体としては例えば、ス
チレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ
−メチルスチレン、ｐ−エチルスチレン、ｐ−ブチルス
チレン２．３−ジメチルスチレンなどを用いることがで
きる。また、アクリル酸エステルまたはメタクリル酸エ
ステルとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル
アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、アクリル
酸ｎ−ブチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチ
ル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソブチル、メ
タクリル酸プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタク
リル酸フェニルなどを用いることができる。さらに、金
属架橋された樹脂を得るための架橋用の多価金属元素と
しては、アルカリ土類金属の、Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓ
ｒ，Ｂａ、亜鉛族元素のＺｎ，Ｃｄ等が好ましい。これ
らの金属を含む多価金属元素化合物としては、上記の元
素の、フッ化物、塩化物、臭化物、酸化物、水酸化物、
リン酸塩、炭酸塩、酢酸塩などを挙げることができる。

【００１１】本発明に係わる荷電制御剤は、特に負荷電
制御剤として有効であり、本発明の結着樹脂との併用に
良好な磁性一成分トナーが得られる。荷電制御剤として
は、ジアリルジアルキルアンモニウムクロライドの重合
体であり、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド、
ジアリルメチルオクチルアンモニウムクロライド等のジ
アリルジアルキルアンモニウムクロライドの単独重合体
または共重合体、またはこれらのジアリルジアルキルア
ンモニウムクロライドとアクリル系モノマーとの共重合
体であってもよい。これらの重合体をさらにイオン（ア
ニオン）交換してなるアンモニウム塩であってもよい。
アニオンとしては、有機または無機イオンであり、例え
ばハロゲン、硫酸イオン、リン酸イオン、フッ化硼素イ
オン、テトラフェニルボラート、テトラフルオロボラー
ト等である。ジアリルジアルキルアンモニウムクロライ
ドの重合体としては、市販品を使用こともできる。

【００１２】なお、荷電制御剤としてのジアリルジアル
キルアンモニウムクロライドの単独重合体または共重合
体は公知であるが、本発明の結着樹脂と共に使用するこ
とにより、高温高湿下においての画像濃度の低下、また
低温低湿下におけるカブリの増大が無く、全ての環境に
おいて安定した画像が得られる様になった。荷電制御剤
をトナー中に内添する場合は、結着樹脂100 重量部に対
して0.1 〜10重量部が好ましく、特に好ましくは0.5 〜
５重量部である。本発明に使用される磁性粉としては各
種フェライト、マグネタイト、ヘマタイト等公知のもの
が使用できる。さらに必要に応じて、定着助剤である、
低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレンなどの
ワックスを加えることもできる。

【００１３】また、本発明においてはシリカ微粉体を外
添することが望ましい。すなわち、結着樹脂、磁性粉及
び荷電制御剤を含有する母体トナーにシリカ微粉体を外
添した磁性一成分トナーである。シリカ微粉体は乾式
法、湿式法のどちらで製造された物でも使用できるが、
トナーの流動性の向上に大きく寄与する乾式法により製
造されたシリカ微粉体を使用することが望ましい。しか
し、湿式法により製造されたシリカを乾式シリカと併用
して添加することも流動性の向上や帯電の付与に有効な
手段である。シリカ微粉体の添加量は、トナー100 重量
部に対して0.01〜3 重量部が好ましく、特に好ましくは
0.1 〜1.0 重量部である。添加量が0.01重量部以下であ
ると、十分な流動性が得られない。また、3 重量部を超
えて添加しても、添加量に比例して流動性は上がらず、
逆にコスト高となるため適当ではない。

【００１４】機械式粉砕方法としては、結着樹脂、磁性
粉及び荷電制御剤などを溶融混練した後、アトマイザー
粉砕機、ＫＴＭ粉砕機などのトナー用に粉砕できる公知
の粉砕機を使用して粉砕する。

【００１５】

【実施例】

実施例１マグネシウム金属架橋された数平均分子量12000 のスチ
レン─アクリル系レジン62重量％、体積平均粒径4 m の
マグネタイト35重量％、数平均分子量4000のポリプロピ
レンワックス１重量％、アンモニウム塩化合物（ジアリ
ルジメチルアンモニウムクロライドのホモポリマーを水
に溶解し、ナトリウム−テトラフェニルボラートを添加
して得られた化合物）２重量％、をヘンシェルミキサー
を用いて混合し、二軸押出機により溶融混練した後、ア
トマイザー粉砕機で粉砕し、更に気流分級機で12μm に
分級し、母体トナーを得た。得られた母体トナー100 重
量部に対して、乾式シリカ微粉体 0.4重量部、を添加
し、ヘンシェルミキサーにより乾式混合して、磁性一成
分トナーを得た。

【００１６】得られたトナーを一成分現像法を採用した
市販の複写機（商品名：NP-6060 キャノン社製）を用い
て画像出しを行ったところ、画像濃度 1.35 と十分に得
られ、カブリの発生も見られなかった。また、５万枚の
耐刷テストを行ったところ５万枚印字後においても、初
期と同等な画像濃度 1.33 が得られ、同様にカブリの発
生も見られず、定着性にも問題が無く安定して高品質の
画像を得ることができた。また、高温高湿下、低温低湿
下においても安定して高品質の画像を得ることができ
た。実施例２実施例１のアンモニウム塩化合物の代わりに、ジアリル
ジメチルアンモニウムクロライドとジアリルメチルオク
チルアンモニウムクロライドとの共重合体をナトリウム
−テトラフルオロボラートで処理した化合物を使用して
得られた母体トナーに乾式シリカ微粉体 0.3重量部、湿
式シリカ微粉体0.4 重量部を添加し、同様に試験トナー
を得た。

【００１７】得られたトナーを一成分現像法を採用した
市販の複写機（商品名：NP-6060 キャノン社製）を用い
て画像出しを行ったところ、画像濃度 1.37 と十分に得
られ、カブリの発生も見られなかった。また、５万枚の
耐刷テストを行ったところ５万枚印字後においても、初
期と同等な画像濃度 1.33 が得られ、同様にカブリの発
生も見られず、定着性にも問題が無く安定して高品質の
画像を得ることができた。また、高温高湿下、低温低湿
下においても安定して高品質の画像を得ることができ
た。比較例１金属架橋されていない数平均分子量12000 のスチレン─
アクリル系レジン62重量％、体積平均粒径4 m のマグネ
タイト35重量％、数平均分子量4000のポリプロピレンワ
ックス１重量％、４級アンモニウム塩化合物２重量％、
をヘンシェルミキサーを用いて混合し、二軸押出機によ
り溶融混練した後、アトマイザー粉砕機で粉砕し、更に
気流分級機で12μm に分級し、母体トナーを得た。得ら
れた母体トナー100 重量部に対して、乾式シリカ微粉体
0.4重量部、を添加し、ヘンシェルミキサーにより乾式
混合して、試験トナーを得た。

【００１８】得られたトナーを一成分現像法を採用した
市販の複写機（商品名：NP-6060 キャノン社製）を用い
て画像出しを行ったところ、徐々にカブリが大きくなり
５万枚印字後には使用に耐えない画像となった。比較例２マグネシウム金属架橋された数平均分子量12000 のスチ
レン─アクリル系レジン62重量％、体積平均粒径4 m の
マグネタイト35重量％、数平均分子量4000のポリプロピ
レンワックス１重量％、含金属アゾ染料２重量％、をヘ
ンシェルミキサーを用いて混合し、二軸押出機により溶
融混練した後、アトマイザー粉砕機で粉砕し、更に気流
分級機で12μm に分級し、母体トナーを得た。得られた
母体トナー100 重量部に対して、乾式シリカ微粉体 0.4
重量部、を添加し、ヘンシェルミキサーにより乾式混合
して、試験トナーを得た。

【００１９】得られたトナーを一成分現像法を採用した
市販の複写機（商品名：NP-6060 キャノン社製）を用い
て画像出しを行ったところ、高温高湿下において画像濃
度が低下し、低温低湿下においてカブリが発生し使用に
耐えない画像となった。

【００２０】

【発明の効果】本発明によって得られる効果は次のとお
りである。トナーの結着樹脂に金属架橋されたスチレン
─アクリル共重合体を用い、また荷電制御剤に特定アン
モニウム塩化合物を用いることによって、繰り返し印字
を行った際にも高い画像濃度を維持し、カブリが発生せ
ず、また高温高湿下、低温低湿下においても画質の安定
したトナーが得られる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】結着樹脂、磁性粉及び荷電制御剤を含有
する一成分トナーにおいて、結着樹脂が金属架橋された
スチレン−アクリル共重合体であり、荷電制御剤がジア
リルジアルキルアンモニウムクロライドの重合体である
ことを特徴とする磁性一成分トナー。
【請求項２】機械式粉砕方法によって製造されること
を特徴とする請求項１記載の磁性一成分トナー。