JP3846769B2

JP3846769B2 - 負帯電性トナー

Info

Publication number: JP3846769B2
Application number: JP9551299A
Authority: JP
Inventors: 直也森脇; 純森本
Original assignee: Tomoegawa Paper Co Ltd
Current assignee: Tomoegawa Co Ltd
Priority date: 1999-04-01
Filing date: 1999-04-01
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2019-04-01
Also published as: JP2000292977A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真用トナーに関し、特に複写機、プリンター等に使用される負帯電性の電子写真用トナーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来電子写真法に用いられている電子写真用トナーは、鉄粉またはフェライト等の磁性キャリアとの摩擦帯電によって現像に必要とされる所定の摩擦帯電量が付与され、クーロン力により感光体ドラム上の静電潜像上に付着し、その後転写媒体に転写されることにより可視化される。
このようなトナーを用いてより効率的な現像を行うためには、トナーがキャリアとの摩擦帯電によって、所定の摩擦帯電レベルまで速やかに到達し、且つその摩擦帯電レベルを長く維持することが重要である。
特に近年、複写機やプリンターの印字速度が速くなってきたため、トナーに求められる上記摩擦帯電特性は必要不可欠な特性になっている。
印字速度が速い複写機やプリンターでは、補給されたトナーが現像されるまでにキャリアと撹拌され帯電する時間が短いために、未帯電トナー粒子が多く発生し、トナー飛散となって現像器内部を汚染したり、地カブリ、感光体カブリが発生しやすい。また、多数枚コピー時において、現像時のキャリアとの撹拌によりトナーの摩擦帯電量がコピー枚数が多くなると共に高くなり画像濃度の低下の原因となっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、上記問題を解決するために摩擦帯電性が優れた電荷制御剤を選択してトナー中に含有したり、２種の電荷制御剤を含有させて摩擦帯電性を向上させる等の技術手段が提案されている。しかしながら、このような従来の技術手段では、電荷制御剤が均一にトナー中へ分散しにくく、十分に含有されていないトナー粒子が製造時に生じて未帯電トナーとなりやすくトナー飛散等の問題があった。
本発明は、キャリア等の摩擦帯電部材との摩擦帯電性が早く短時間に飽和摩擦帯電量に到達しやすい負帯電性トナーを提供することにあり、もってトナー飛散、地カブリや感光体カブリが発生しにくく、長期間十分な画像濃度を維持することができる負帯電性トナーを提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の負帯電性トナーは、（メタ）アクリル酸エステルの共重合量が２０重量％以下であるスチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体及び該共重合体１００重量部に対して磁性粉を１〜１０重量部含有し、マグネットブローオフ法により測定されたΔＣが０．０３５以下であることを特徴とするもので、この構成により前記従来の問題を解決し得たものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の負帯電性トナーについて詳細に説明する。
本発明の負帯電性トナーは、（メタ）アクリル酸エステルの共重合量が２０重量％以下であるスチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体からなる結着樹脂に磁性粉を該共重合体１００重量部に対して１〜１０重量部、着色剤、およびその他のトナー成分が分散されてなる粒子であり、その平均粒子径は５μｍ〜２０μｍである。
【０００６】
本発明のスチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体は次に述べるようなスチレン成分からなる単量体と、（メタ）アクリル酸エステル成分からなる単量体を１種又は２種以上共重合した樹脂であり、尚かつ（メタ）アクリル酸エステルの共重合量が２０重量％以下、好ましくは５重量％〜１５重量％、更に好ましくは７重量％〜１０重量％でなければならない。
本発明の負帯電性トナーは磁性粉を含有させるものであり、該磁性粉によりキャリアとの摩擦帯電性が早く短時間に飽和摩擦帯電量に到達しやすい負帯電性トナーを提供することができる。
そして、（メタ）アクリル酸エステルの共重合量が２０重量％以下であるスチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体中に上記少量の磁性粉を含有させるとトナー粒子に磁性粉が均一に分散しやすく優れた摩擦帯電性を有する負帯電性トナーを得ることができる。
（メタ）アクリル酸エステルの共重合量が２０重量％より多い場合は磁性粉がトナー粒子に均一分散しにくく、その結果良好な摩擦帯電性を得ることができないために未帯電性トナーが生じやすく画像濃度の低下や地カブリ等問題が生じる。また、（メタ）アクリル酸エステルの共重合量が７重量％〜１０重量％のものでは、より磁性粉のトナー粒子中へ均一分散されるため好ましい。
【０００７】
本発明におけるスチレンとしては、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、α−メチルスチレン、ｐ−エチルスチレン、２，４−ジメチルスチレン、ｐ−ｎ−ブチルスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、ｐ−ｎ−ヘキシルスチレン、ｐ−ｎ−オクチルスチレン、ｐ−ｎ−ノニルスチレン、ｐ−ｎ−デシルスチレン、ｐ−ｎ−ドデシルスチレン、ｐ−メトキシスチレン、ｐ−フェニルスチレン、ｐ−クロルスチレン、３，４−ジクロルスチレン等が挙げられる。また、ア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ｎ−ブチル、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−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸２−クロルエチル、アクリル酸フェニル、α−クロルアクリル酸メチル等が挙げられる。更にまた、メタクリル酸エステルとしては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｎ−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル等を挙げることができる。
【０００８】
本発明の負帯電性トナーに用いられる磁性粉としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄、鉄、コバルト、ニッケルのような金属或いはこれらの金属のアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属の合金およびその混合物等が挙げられる。この中でも特にマグネタイトがトナー中に均一分散しやすいので好ましい。
磁性粉は平均一次粒子径が１５〜４０ｎｍ、更に１５〜３０ｎｍのものが好ましい。
磁性粉は前記スチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体１００重量部に対して１〜１０重量部、更に２〜５重量部使用するのが好ましい。１重量部未満の含有量では負帯電性トナーの摩擦帯電特性を向上させることができなく、１０重量部より多い場合では感光体への現像性が悪いために十分な画像濃度が得られない。
【０００９】
本発明の負帯電性トナーに含有される着色剤としては、カーボンブラック、ニグロシン染料、アニリンブルー、カルコオイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオクサレート、またはこれらの混合物等を例示することができる。これらの着色剤は、充分な濃度の可視像を形成するのに好ましい割合でトナーに含有されることが必要である。具体的には、通常、上記結着樹脂１００重量部に対して１重量部以上２０重量部以下程度の割合で添加される。
【００１０】
本発明の負帯電性トナーには、所望の物性を付与するために、流動性向上剤、電荷制御剤、離型剤等を、適宜分散させて含有させることもできる。上記流動性向上剤としては、シリカ微粉体、金属石鹸、非イオン性界面活性剤等を例示できる。電荷制御剤としては、アゾ系含金属錯体やサリチル酸系金属錯体等を例示できる。離型剤としてはポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィンワックスを例示できる。
【００１１】
本発明の負帯電性トナーは、マグネットブローオフ法により測定されたΔＣは０．０３５以下、好ましくは０．０２５以下、更に好ましくは０．０１５以下でなければならない。
ΔＣが０．０３５より大きい場合では、負帯電性トナーのキャリアへの摩擦帯電性が悪いために短時間に飽和値に到達しないため、トナー飛散、地カブリや感光体カブリが発生する。
【００１２】
上記ΔＣは、特公平５−３９５５４号に記載されたマグネットブローオフ法により負帯電性トナーの摩擦帯電量を測定することにより求めることができる。
すなわち、負帯電性トナーと樹脂コートしていない鉄粉キャリアとをビーカーに収容し、該ビーカーの外側でビーカーの外縁にそって第１の磁石を回転させて該ビーカー内のキャリアを移動させ、該キャリア移動によって負帯電性トナーとキャリアとを撹拌する。
そして、該撹拌された負帯電性トナーとキャリアとを第２の磁石に穂立ち状態に保持させ、該保持された撹拌物にノズルから窒素を吹き付けて負帯電性トナーを吹き飛ばすことにより負帯電性トナーをキャリアから分離し、この際に前記ノズルと前記第２の磁石との間隔を適宜狭めていくことにより穂立ち状態のキャリアの根元部分に溜つている負帯電性トナーが吹き飛ばされるようにして負帯電性トナーの分離された後のキャリアの電荷量を検出することによりトナー電荷量を測定する。
【００１３】
この場合、ビーカーの外側でビーカーの外縁にそって第１の磁石を回転させる際に３回転後の負帯電性トナーの摩擦帯電量（μＣ／ｇ）をＱ１、２０回転後の負帯電性トナーの摩擦帯電量（μＣ／ｇ）をＱ２、負帯電性トナーの飽和帯電量（μＣ／ｇ）をＱｍａｘとして下記式により本発明でいうマグネットブローオフ法により測定されたΔＣを求める。下記式のｌｎとは、数式の略号で自然対数ｌｏｇ_eを意味する。
なお、飽和帯電量はおよそ５０回転することにより求められる。
【数１】
ΔＣ＝｛−ｌｎ［１−（｜Ｑ２｜−｜Ｑ１｜）／Ｑｍａｘ］｝／１７
ΔＣを０．０３５以下に調整する手段としては、トナーを構成する原材料を溶融混練する前に予めヘンシェルミキサーやスーパーミキサーにより比較的長時間、例えば１０分間〜２０分間混合する方法が挙げられる。
【００１４】
本発明の負帯電性トナーは、鉄粉、フェライト、造粒マグネタイト等からなるキャリアと混合され、二成分現像剤として使用することができる。また、キャリアと混合されることなく、そのまま一成分系現像剤として静電荷像の現像に使用することもできる。
【００１５】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明をより詳しく説明する。なお、実施例において「部」とは「重量部」を示す。
【００１６】
（実施例１）
・スチレン−アクリル酸エステル共重合体樹脂１００部
（スチレン９２．２重量％、アクリル酸ｎ−ブチル７．８重量％）
・マグネタイト粉（平均一次粒子径：２０ｎｍ）５部
・クロム含金属染料２部
（オリエント化学工業社製、商品名：ボントロンＳ−３４）
・カーボンブラック５部
（三菱化学社製、商品名：ＭＡ−１００）
上記組成からなる原料をヘンシェルミキサーで１０分間混合し、その後二軸混練機を用いて約１１０℃で熱溶融混練した後、ジェットミルで粉砕し、乾式気流分級機を用いて分級して平均粒子径が１０μｍであるトナー粒子を得た。ついで、得られたトナー粒子１００部に対して、疎水性シリカ（日本アエロジル社製、商品名：Ｒ９７２）を０．４部を添加し、ヘンシェルミキサー内で１分間撹拌することによりトナー粒子の表面に上記疎水性シリカを付着させ本発明の負帯電性トナーを得た。
【００１７】
（実施例２）
実施例１において、磁性粉の含有量を３部及びクロム含金属染料の含有量を１部にした以外は同様にして本発明の負帯電性トナーを得た。
【００１８】
（実施例３）
実施例１において、磁性粉の含有量を２部及びクロム含金属染料の含有量を１．５部にした以外は同様にして本発明の負帯電性トナーを得た。
【００１９】
（実施例４）
実施例１において、磁性粉の含有量を２部及びクロム含金属染料の含有量を１部にした以外は同様にして本発明の負帯電性トナーを得た。
【００２０】
（比較例１）
実施例１において、スチレン−アクリル酸エステル共重合体樹脂をスチレン−アクリル酸エステル共重合体樹脂（スチレン７４．３重量％、アクリル酸ｎ−ブチル２５．７重量％）１００部に代えた以外は同様にして比較用の負帯電性トナーを得た。
【００２１】
（比較例２）
実施例１において、磁性粉を除いた以外は同様にして比較用の負帯電性トナーを得た。
【００２２】
（比較例３）
実施例１において、熱溶融混練前の原料のヘンシェルミキサーの混合時間を２分間にした以外は同様にして比較用の負帯電性トナーを得た。
【００２３】
実施例１〜４および比較例１〜３で得られた負帯電性トナーのΔＣを表１に示す。表１における摩擦帯電量値は前記ΔＣの測定方法に基づくものである。
【００２４】
【表１】

【００２５】
次に、実施例１〜４および比較例１〜３で得られた負帯電性トナー４部を樹脂被覆を施していないフェライトキャリア（パウダーテック社製、商品名：ＦＬ−１００）９７部に添加して混合し二成分現像剤を作製した。
そして、得られた二成分現像剤を市販の複写機（シャープ社製、商品名：ＳＦ−９８００）に充填して１０００００枚の連続コピーを行った。
初期および１０００００枚連続コピーをした後の画像濃度、地カブリ及び感光体カブリを測定した。
コピーに用いた原稿の大きさはＡ４であり、その４％が黒色部である。
なお、画像濃度はベタ画像部を反射濃度計（マクベス社製、商品名：ＲＤ−９１４）を使用して測定し、地カブリは日本電色工業社製のカラーメーターＺＥ２０００で測定した。また、感光体カブリは転写紙に転写されていない感光体上に現像された非画像部上のトナー粒子を透明な粘着テープに貼着し、該テープを白紙に貼り付けて透明粘着テープ面から前記反射濃度計で画像濃度を測定した値である。
上記試験結果を表２に示す。
【００２６】
【表２】

【００２７】
上記表２に示された測定結果から明らかなように、実施例１から実施例４の負帯電性トナーは十分な画像濃度と少ない地カブリ及び感光体カブリを１０００００枚後まで維持することが可能であった。
これに対して比較例１及び３で得られた負帯電性トナーを使用した現像剤は、１０００００枚後に地カブリ及び感光体カブリが多く実用上問題を有する結果であった。感光体カブリが多い場合ではトナー消費量が多く実用上問題となる。また、比較例２では１０００００枚後に画像濃度が低く実用上問題を有する結果であった。
【００２８】
【発明の効果】
本発明にかかる負帯電性トナーは、キャリア等の帯電部材との摩擦帯電において飽和値に達する時間が短時間に行われるため、長期にわたり安定した摩擦帯電量を維持することができる。その結果、十分な画像濃度と少ない地カブリ及び感光体カブリ等の優れた特性を得ることができる。

Claims

（メタ）アクリル酸エステルの共重合量が２０重量％以下であるスチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体及び該共重合体１００重量部に対して磁性粉を１〜１０重量部含有し、マグネットブローオフ法により測定されたΔＣが０．０３５以下であることを特徴とする負帯電性トナー。
（メタ）アクリル酸エステルの共重合量が７〜１０重量％であることを特徴とする請求項１に記載の負帯電性トナー。
ΔＣが０．０１５以下であることを特徴とする請求項１に記載の負帯電性トナー。