JPH04100059A

JPH04100059A - トナー組成物

Info

Publication number: JPH04100059A
Application number: JP2067978A
Authority: JP
Inventors: Norie Matsui; 松井　乃里恵; Yoshihiro Inaba; 義弘稲葉
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1990-03-16
Filing date: 1990-03-16
Publication date: 1992-04-02

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野１本発明は、電気的潜像を紙、布、フィルム等の被記録材
料上に可視化、あるいは潜像形成を行う事なく、直接電
気信号等に対応した画像の形成に使用するトナー組成物
に関する。

［従来の技術］電気的潜像の形成法は従来周知であり、例えば、電子写
真法においては、通常、光導電体層を帯電させた後、原
稿に基づいた光像を照射し、光照射部分の静電荷を減少
または消滅させて静電潜像を形成する。

次いで、この潜像をトナーと呼ばれる現像剤で現像する
。周知のごとく現像剤は湿式現像剤と乾式現像剤に大別
されるが、前者は臭気、取扱性、安全性等に問題があり
、近年、乾式現像法が主流になっている。更に、乾式現
像剤はその構成に基づいて一成分現像剤と二成分現像剤
に分類される。帯電の安定性、帯電制御のしやすさ等か
ら、二成分現像剤が選択されることが多いが、一方、−
成分現像剤と言っても、帯電過程に注目するなら、二成
分現像剤のキャリアに相当する帯電付与部材を用いるケ
ースが多く、−成分現像剤と言えども二成分現像剤のト
ナー帯電過程と同じ摩擦帯電、接触帯電を利用している
ことになる。

現像剤に要求される、最も大きな性能は、帯電性である
。適切な、帯電量をできるだけ速くかつ安定して得るた
めに、多くの工夫がなされている。トナー材料面からは
各種の化合物を帯電制御剤として他のトナー構成材料や
トナーそのものに混合や付着または化学結合させて用い
ている。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、従来の帯電制御剤は、低分子から高分子
までの有機、無機材料の多岐に渡るもののトナーの構成
材料との組合せが選択的であり、あらゆるトナー粒子に
有効なものではない。更に、帯電性以外の性能を向上さ
せるために、他の添加剤を使用すると、こんどはトナー
粒子の帯電極性が逆転したり、適切な帯電量が得られな
い等の障害が発生してしまうという問題があった。本件
発明は上記の点に鑑みてなされたものであって最大帯電
量が高く、帯電の速さが大きいより良好な帯電性を有す
るトナー組成物を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、環境及び、経時変化に対して安定
した画質を提供できるトナー組成物を提供することにあ
る。

本発明の他の目的は、長時間使用後も複写機内部を汚染
しないトナー組成物を提供することにある。

［問題点を解決するための手段及び作用］本発明者は鋭
意研究を重ねた結果、非電子供与性基もしくは水素原子
を結合してなるカチオン成分と、非電子吸引性基を結合
してなるイオンであるかそれ自身がハロゲンイオンもし
くは有機酸イオンであるアニオン成分からなる帯電制御
剤をトナー粒子の表面及びその近傍に存在させることに
より上記目的が達成されることを見出し、本発明を完成
するに至った。

すなわち本件発明のトナー組成物は、トナー粒子と、カ
チオン成分とアニオン成分からなる帯電制御剤とからな
るトナー組成物であって、帯電制御剤がトナー粒子の表
面及び、その近傍に存在してなり、前記カチオン成分が
非電子供与性基もしくは水素原子を結合してなるイオン
であり、前記アニオンが非電子吸引性基を結合してなる
イオンであるか、それ自身がハロゲンイオンもしくは有
機酸イオンであることを特徴とする。

以下本発明を詳述する。

本件発明に用いられる帯電制御剤は、カチオン成分とア
ニオン成分からなり、前記カチオン成分は、非電子供与
性基もしくは水素原子を結合してなるイオンであり、前
記アニオンは非電子吸引性基を結合してなるイオンであ
るか、それ自身がハロゲンイオンもしくは有機酸イオン
でなくてはならない。ここでカチオン成分としてはＮＲ
４＋の４級アンモニウムイオン、［Ａｇ（ＮＨａ）２１
　”［Ｃｕ（ＮＨ３）４］２＋等の金属錯体イオン、水
素イオンＨ十などがあげられ、また、カチオン成分に結
合する非電子供与性基としては−Ｆ、−ＣＩ、−Ｂｒ、
−■、−ＣＨ１（Ｒは有機官能基）、−ＯＨ，−ＮＨ２
、−ＮＲ２、（Ｒは有機官能基）などが挙げられる。

また、アニオン成分としては「、ＣＩ−、Ｂｒ−１■−
等のハロゲンイオン、Ｃ１５Ｈ３１ＣＯＯ−、（ＣＨ３
）３ＣＣＯＯ−等の有機酸イオン、　Ｂ−Ｈ４，（Ｃ６
Ｈ５）４Ｂ−等のほう素化合物イオン、［Ｚｎ（ＣＮ）
４］２−　、　［Ｎ１（０２ＣＨＣ６Ｈ３ＳＯ３っ２］
２−等の金属錯体イオンなどが挙げられ、アニオン成分
に結合する非電子吸引性基としては−ＣｎＨ２ｎ　＋　
１、−Ｃ（ＣＨ３）３、−ＣＨ（ＣＨ３）２、−ＮＲ１
−０−１などが挙げられるが、帯電に影響すると予想さ
れるイオン結合部分の局所電場の強さとその化学構造と
の関係から、カチオン成分が炭素数５以下のアルキル基
を少なくとも２つ以上結合してなる４級アンモニウム構
造を有し、アニオン成分がハロゲンイオンもしくは有機
酸イオンである帯電制御剤、もしくはカチオン成分が芳
香族環を有する基を少なくとも２つ以上結合してなる４
級アンモニウム構造を有し、アニオン成分がハロゲンイ
オンモしくは芳香族環を有しない有機酸イオンである帯
電制御剤、もしくはカチオン成分が４級アンモニウムイ
オンであり、アニオン成分が芳香族環を有する基を少な
くとも２つ以上結合してなるほう素化合物イオンである
帯電制御剤を用いるのが好ましい。

高い帯電量を得るためには、先ずそれぞれのイオンの中
心元素の電荷が大きくなるような官能基を選択し、次に
イオン結合している部分の電場が犬ぎくなる様に対イオ
ンを選択することにより、トナーの帯電量の絶対値を向
上させることができる。これは、帯電活性のドメインで
あるイオン結合している元素の電荷がこの元素に結合す
る基によって変化し、これが帯電活性のドメインの局所
電場を大きくするように働いて帯電に影響すると考えら
れる。より具体的には、例えばカチオン成分が４級アン
モニウム構造の場合、窒素原子に電子吸引性の基が結合
すると、窒素原子の正電荷は更に強められることとなり
、一方アニオン自身が電子吸引性が強いか、アニオンの
中心元素に電子供与性の基が結合するとアニオンの負電
荷が強まることとなり、結果として帯電制御剤のイオン
結合部において局所電場が大きくする方向に働いて、ト
ナー粒子の帯電量を大きくする方向に働く。逆の場合に
は局所電場が小さくなる方向に働いてトナー粒子の帯電
量を小きくする方向に働くと考えられる。

逆に電子供与性の基が結合していると正電荷は弱まる。

またアニオンでは、電子供与性の基で負電荷が強まり、
電子吸引性の基では負電荷は弱くなる。

これ以外にもトナーの帯電性に寄与する帯電制御剤側の
要因としては種々考えられる。例えばトナー表面を構成
する材料が疎水性の場合、トナー表面の帯電制御剤の疎
水性の部分がトナー側に、親水性の官能基が空気側に向
くように配向するために、帯電の活性部位が親水性の官
能基であったり、または、親水性の官能基の近くにある
帯電制御剤を用ると良好な帯電性を示す。逆に、疎水性
の基そのものや、その付近に、帯電の活性部位がある時
は、帯電性は悪い。一方、トナー表面を構成する材料が
親水性であったり、親木基の濃度が高い場合、トナー表
面の帯電制御剤の親水性の部分がトナー側に、疎水性の
官能基が空気側に向くように配向するために、前述した
場合と逆に、疎水性の官能基やその付近に帯電の活性部
位がある時は帯電性は良好になるが、親水性の基の部分
にあると帯電性が悪くなるものと考えられる。

この様に、−トナー粒子の帯電性はζ帯電制御剤のみで
決まるものではなくトナー粒子の表面の状態にも影響さ
れる。従って、本件発明では帯電制御剤はトナー粒子の
表面及びその近傍に存在しなくてはならない。この様に
、帯電制御剤をトナー粒子の表面並びにその近傍に存在
させる方法としては特殊な方法は特に必要とはしないが
、トナー粒子を構成する結着樹脂とともに加熱溶融状態
で混練した後、粉砕したり、また前記結着樹脂と帯電制
御剤とを溶融混線状態もしくは、適当な溶剤の存在化で
スプレー法などにより造粒することによってもトナー粒
子の表面近傍に帯電制御剤を存在させることができる。

帯電制御剤をトナー粒子の外部に添加混合するのみでも
よいことはもちろんである。

さらに前述したように、トナーの帯電性は、トナー粒子
が親水性であるか疎水性であるかによっても影響を受け
るため、本発明に用いる帯電制御剤は全体として分子内
に親水性の部分と疎水性の部分を有するものであるのが
好ましい。ここで親水性の部分とは、−ＣＯＯＨ１＝Ｃ
Ｏ１−ＮＨ２、−８Ｏ３Ｈ等やこれらの誘導体、解離基
、ＣＩ−等のイオンを含み、疎水性の部分とは、−Ｃｎ
Ｈ２ｎ＋　１．−Ｃ６Ｈ５等の炭化水素基やこれらの誘
導体を含む。

本発明に用いる帯電制御剤は一分子内だけでなく異なる
構造を持つ二分子以上の分子が化学的に配位・結合し親
水性の部分と疎水性の部分からなっていてもよい。

これら帯電制御剤はトナーの表面及びその近傍に存在し
、トナー表面を構成する材料の極性基の数や濃度、種類
によって分子配向し、帯電活性のドメインを変化させ、
帯電量、帯電の速さに影響を与えると考えられる。一方
、帯電制御剤の帯電活性ドメインの電場の大きさ、向き
の変化が、帯電量、帯電極性に影響するものと考えられ
る。

従って、帯電制御剤の効果を最大とするなめにはその分
子構造（化学構造）及びトナー表面でのそれぞれの極性
基の組合せに注意が必要であり、分子構造においては親
水基部分と疎水基部分の大きさや長さのバランス、帯電
活性部分の電場を支配する官能基の種類や数のバランス
を考慮する事が重要な設計事項となる。

尚、本発明のトナー組成物は必ずしも一種の帯電制御剤
で構成する必要はなく、二種類以上の混合でも使用でき
る。この場合は、帯電制御剤同士の官能基の相互作用も
考慮する必要がある。また、このトナー組成物はキャリ
アと組み合わせて二成分現像剤として、キャリア以外の
帯電付与部材と組合せて一成分現像剤としても使用でき
る。

本発明において用いるトナー粒子としては、着色剤と結
着樹脂よりなるものであればよい。

トナー粒子に使用される結着樹脂としては、スチレン、
クロロスチレン等のスチレン類、エチレン、プロピレン
、ブチレン、イソプレン等のモノオレフィン、酢酸ビニ
ル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエ
ステル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリ
ル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル
、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、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシ
ル等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル、ビ
ニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブ
チルエーテル等のビニルエーテル、ビニルメチルケトン
、ビニルへキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトン
等のビニルケトン等の単独重合体あるいは共重合体を例
示することができ、特に代表的な結着樹脂としては、ポ
リスチレン、スチレン、アクリル酸アルキル共重合体、
スチレン−メタクリル酸アルキル共重合体、スチレン−
アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジェン共重
合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエチレ
ン、ポリプロピレンを挙ケることができる。更にポリエ
ステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、
ポリアミド、変性ロジン、パラフィン、ワックス類を挙
げることができる。又、トナーの着色剤としては、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
ブルークロリド、フタロシアニンブルー、マラカイトグ
リーンオキサレート、ランプブラック、ローズベンガル
、ＣＪ、ピグメント・レッド４８、Ｃ土ピグメント・レ
ッド１２２、Ｃ，Ｉ。

ピグメントルラド５７：１、Ｃ，１，ピグメントイエロ
ー９７、ＣＪ、ピグメントイエロー１２、Ｃ，１，ピグ
メント・ブルー１５：１、ＣＪ、ピグメントブルー１５
＝３、等を代表的なものとして例示することができる。

本発明において、トナー粒子は、約３０ｐｍより小さく
、好ましくは３〜２０ｐｍの平均粒径を有するものを用
いることができる。

本発明の現像剤組成物は、キャリアを用いない一成分現
像剤であってもよく、また、キャリアを用いる二成分現
像剤であっても良い。キャリアを使用する場合には、公
知のキャリアであれば特に制限されるものでなく、鉄粉
系キャリア、フェライト系キャリア、表面コートフェラ
イトキャリア、磁性粉末分散型キャリアが使用できる。

以下に本発明を比較例及び実施例により説明するが、も
ちろん本発明は、これらの例によって限定されるもので
はない。

［実施例］以下に本発明を比較例及び実施例により説明するが、も
ちろん本発明は、これらの例によって限定されるもので
はない。

実施例１スチレン／ｎ−ブチルメタクリレート共重合体（共重合
比６０／４０）　　　　　　　　　　　　　９０重量部
カーボンブラック（キャポット社製、ブラックパールス
し）１０重量部表１の帯電制御剤−ａ　　　　　　　　１重量部比較例
１スチレン／ｎ−ブチルメタクリレート共重合体（共重合
比６０／４０）　　　　　　　　　　　　　９０重量部
カーボンブラック（キャボット社製、ブラックパールス
し）１０重量部表１の帯電制御剤−ｅ　　　　　　　　１重量部比較例
２スチレン／ｎ−ブチルメタクリレート共重合体（共重合
比６０／４０）　　　　　　　　　　　　　９０重量部
カーボンブラック（キャボット社製、ブラックパールス
Ｌ）１０重量部表１の帯電制御剤−ｆ　　　　　　　　１重量部実施例
２スチレンＩｎ−ブチルメタクリレート共重合体（共重合
比６０／４０）　　　　　　　　　　　　　９０重量部
カーボンブラック（キャボット社製、ブラックパールス
Ｌ）１０重量部表１の帯電制御剤−１重量部比較例３スチレンＩｎ−ブチルメタクリレート共重合体（共重合
比６０／４０）　　　　　　　　　　　　　９０重量部
カーボンブラック（キャポット社製、ブラックバールス
Ｌ）１０重量部表１の帯電制御剤−ｇ　　　　　　　　１重量部実施例
３スチレン／ｎ−ブチルメタクリレート共重合体（共重合
比６０／４０）　　　　　　　　　　　　　９０重量部
カーボンブラック（キャボット社製、ブラックパールス
Ｌ）１０重量部表１の帯電制御剤−ｃ　　　　　　　　１重量部実施例
４スチレンＩｎ−ブチルメタクリレート共重合体（共重合
比６０／４０）　　　　　　　　　　　　　９０重量部
カーボンブラック（キャボット社製、ブラックパールス
Ｌ）１０重量部表１の帯電制御剤−ｄ　　　　　　　　１重量部比較例
４スチレン／ｎ−ブチルメタクリレート共重合体（共重合
比６０／４０）　　　　　　　　　　　　　９０重量部
カーボンブラック（キャボット社製、ブラックパールス
Ｌ）１０重量部表１の帯電制御剤−ｈ　　　　　　　　１重量部以上の
組成で、それぞれを１００−１２０℃で７分間溶融混練
し、冷却後粉砕し、分級して平均粒径ｄ５０が１０〜１
２μｍのトナーを得た。さらに、このトナーを平均粒径
８０１１ｍの球状フェライト粉とトナー濃度が３重量％
になるように混合して現像剤とした。ブローオフ法にて
トナーの帯電量（ｑｍ）と帯電の立ち上がりの速さ（Ｉ
）を測定した。１は下記（１）式にて算出したものであ
る。更にこの現像剤を用いて富士ゼロックス株式会社製
の複写機で画質を評価した。これらの結果を第１表に示
す。

Ｑｍ−ｑｍ　（ｑｍ−ｑｇ）・ｅ（−ｔ／ｒ、）　　　
　　　（１）式％式％）ｑ：時間ｔ（ｓｅｅ）の帯電量（ｐｃ／ｇ）ｑＯ＝仮想
初期帯電量（ｌｌｃ／ｇ）実施例１から実施例４に示すようにこれらトナー組成物
を使った現像剤は帯電量も適正であり、かつ帯電の立ち
上がりも速い。一方、比較例のトナー組成物を使った現
像剤は帯電量が低いかまたは適正帯電量に達するまでか
なり時間がかかり、実用的でないことが判る。

［発明の効果１本発明のトナー組成物は、上記の様にカチオン成分とア
ニオン成分からなり、前記カチオン成分が非電子供与性
基もしくは水素原子を結合してなるイオンであり、前記
アニオンが非電子吸引性基を結合してなるイオンである
か、それ自身がハロゲンイオンもしくは有機酸イオンで
ある帯電制御剤をトナー粒子の表面近傍に存在するよう
にしたから、トナー粒子の最大帯電量が大きく、がっ帯
電の速さの速い帯電性に優れたトナー組成物ができ、正
転像、反転像のいずれでも経時変化の少ないかぶりのな
い優れた画質を与えることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

１）トナー粒子と、カチオン成分とアニオン成分からな
る帯電制御剤とからなるトナー組成物であって、帯電制
御剤がトナー粒子の表面及び、その近傍に存在してなり
、前記カチオン成分が非電子供与性基もしくは水素原子
を結合してなるイオンであり、前記アニオンが非電子吸
引性基を結合してなるイオンであるか、それ自身がハロ
ゲンイオンもしくは有機酸イオンであることを特徴とす
るトナー組成物。