JPH0456965A - トナー - Google Patents

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） 本発明は、電子写真や静電印刷等に使用するトナーに関
し、より詳細には高画像濃度を維持し、且つ、トナー飛
散、地肌カブリ、定着ローラ汚れ等の不具合が抑制され
たトナーに関する。

（従来技術） 電子写真や静電印刷等の分野では、静電荷像の現像にト
ナーが使用されている。このトナーは、一般に定着樹脂
中に着色剤や電荷制御剤を配合した樹脂組成物を所定の
粒度に粉砕したものからなっている。

電荷像の現像に際しては、トナーと磁性キャリアを用い
て二成分現像剤とし、この現像剤の磁気ブラシを電荷像
を有する感光体と摺擦させてトナー像を形成するか、或
いはトナーのみによって帯電したトナー薄層を現像スリ
ーブ状に形成し、現像電界下に電荷像を有する感光体に
飛翔乃至摺擦してトナー像を形成する。形成されたトナ
ー像は感光体表面から紙上に転写され、次いで定着用熱
ローラとの接触により紙上に熱定着されるのが一般的で
ある。

（発明が解決しようとする問題点） 上述した何れの現像方法においても、トナーを適正範囲
の電荷量に帯電させて、画像形成に際して常に安定した
トナー帯電量を維持することが必要である。

トナーの帯電は、主に摩擦帯電によるものが一般的であ
り、二成分現像剤（トナーと磁性キャリア）では主にキ
ャリアとの摩擦により、−成分現像剤では主にブレード
との摩擦によるが、いずれにおいてもトナー同志の摩擦
も大きな因子となっている。トナーの帯電特性は使用す
る定着用樹脂によっである程度決定されるが、繰り返し
の画像形成において帯電量が上昇し過ぎたり、減少し過
ぎたりして安定しない。このため、従来より電荷制御剤
をトナー中に混入して、トナー帯電量を安定化させてい
る。しかしながら、トナーの帯電は極めて微妙で電荷制
御剤を樹脂組成物中に混入しても、組成物中での分散状
態が不良であるとトナー粒子側々の帯電性が大きく異な
り、逆極性トナーや低帯電量トナーを多く発生し、画像
形成装置内へのトナー飛散や地肌カブリを発生してしま
う。

また、トナー中で電荷制御剤が偏在化すると、定着行程
においてトナー及びトナー中の電荷制御剤が定着ローう
に付着堆積していくために定着ローラを汚染し、ひいて
は転写紙（画像形成物）までも汚染するようになる。ま
た、組成物中の着色剤の分散状態は、着色力を支配する
だけでな（、トナーの帯電特性に大きな影響を与え、分
散状態が好ましい状態でないとトナー帯電量の異常上昇
や帯電不良を発生することがある。

一方、近年の高画質化への要望から現像条件はよりシビ
アなものとなっており、このため、トナー帯電量はもと
より現像剤中での凝集物の発生が画質を低下させる原因
となり、帯電制御剤や着色剤等の添加物の分散状態が凝
集物の生成に影響を与え、見掛はカブリやトナーホタル
（画像領域で画像が白く抜ける現象）が発生することが
ある。

本発明の目的は、従来のトナーにおける上記欠点が解消
され、トナー飛散、地肌カブリ、定着ローラ汚れを発生
することなく、高濃度画像を安定して形成することがで
きる高品質なトナーを提供することにある。

更に、本発明の目的は、トナー凝集物の発生が抑制され
、見掛はカブリ、トナーホタルを発生することのない高
品質なトナーを提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、定着用樹脂中に着色剤及び電荷制御剤
をはじめとする添加剤を分散させた組成物からなるトナ
ーであって、該添加剤はトナー断面において平均断面積
が１．　４乃至１．７μｍ”の凝集体として存在し、且
つ、該凝集体のトナー断面における面積率が１．５乃至
１．８％であるトナーが提供される。

本発明においては、電荷制御剤が含金属錯塩染料である
ことが望ましい。

（作用） 本発明者らは、定着用樹脂と着色剤や電荷制御剤等の添
加物との包括的な研究の中で、樹脂組成物中で凝集体と
して存在する添加物の大きさと、樹脂分に対する凝集体
の占める面積割合が一定範囲となるように分散させたト
ナーが、逆極性トナーや低帯電トナーの発生を抑制し、
画像形成の繰り返しにおいてトナー帯電量が適正範囲内
で推移し、また、定着行程での不具合も抑制し得ること
を見出した。

組成物中の凝集体は主に電荷制御剤と着色剤からなり、
特に、電荷制御剤としての各種染料が支、配的である。

凝集体は電荷制御剤と着色剤が複合されたもの、電荷制
御剤にのみによるもの、着色剤のみによるものに分けら
れる。即ち、本発明は組成物断面において凝集体の平均
断面積が１．４０至１．７０μｍ２より好ましくは１．
５０乃至１．６５　μｍ２にあり、凝集体全体の組成物
断面での面積率が１．５０乃至１．８０％、より好まし
くは　１．５５乃至１．７５％にあることで、トナーの
帯電において電荷の蓄積と放出がバランスよく制御され
るとともに、凝集物の生成と、定着ローラへの親和性を
抑制することが可能となる。

凝集体の平均断面積が１．４０μｍ２よりも小さくなる
と、明らかではないがトナー表面乃至近傍での電荷の放
出が抑制され過ぎて、電荷の蓄積が過剰となってトナー
帯電量の上昇を引き起こす。

また、凝集体の平均断面積が１．７０μｍ２より大きく
なることは、粒径の大きい電荷制御剤が微細に分散せず
着色剤をとり込んだ状態で凝集体に成長したものと考え
られ、現像器内での機械的衝撃力によって凝集体が組成
物から分離し、分離した凝集体によって定着ローラを汚
染したり、凝集体がトナー粒子間に介在して帯電傾向を
変動させて逆極性トナーを発生したりする。

本発明においては、凝集体自体の平均断面積が上記範囲
内にあるとともに、組成物断面における凝集体の面積率
が１．５０乃至１．８０％にあることも重要である。即
ち、凝集体面積率が上記範囲にあることは、着色剤があ
る程度の大きな凝集体として存在し、帯電電荷が適度に
緩和される導電路が形成されるものと考えられ、トナー
帯電量が飽和状態で安定に維持することができる。例え
ば、凝集体の平均断面積が前記範囲内にあったとしても
、凝集体面積率が１．　５％より小さくなると帯電量が
過剰に上昇するようになる。そして、凝集体面積率が１
．５％より大きくなるにつれて、全体のトナー帯電量が
低下する傾向と逆極性トナーの発生を抑制する効果が現
れ、１．　８％を越えると両者のバランスが崩れて、ト
ナー飛散、見掛けかぶり、トナーホタル等を発生するよ
うになる。

即ち、本発明によれば、組成物断面での凝集体の平均断
面積を１．４乃至１．　７μｍ、好ましくは１．５５乃
至１．７５μｍ２とし、組成物断面における凝集体の面
積率を１．５乃至１．８％、好ましくは１．５５乃至１
．７５％の状態に分散することで、トナー帯電量が適正
範囲内で推移して維持され、逆極性トナー、極低帯電量
トナーを発生することがなく、また、トナー凝集物の発
生も抑制できるために長期の画像形成においても安定し
た高品質画像が形成できる。

尚、本発明における組成物断面での凝集体平均断面積と
凝集体面積率は以下の方法によって測定される。

即ち、定着用樹脂中に着色剤及び電荷制御剤等の添加剤
を分散混練した組成物から採取した１゜５ｍｍ角の試料
を、ミクロトームにセットし、ガラスナイフで厚さ約１
．Ｏｍｍにカットし、連続しない３枚の試料切片をスラ
イドガラス上に取り、次いで、画像解析装置（ケンブリ
ッジ・インスッルメント社製、クオンチメット９００イ
メージアナライザー）で１枚の切片につき２５視野（１
視野の大きさは２００μｍＸ１５６．３μｍ）について
、透過光によって凝集体（影の部分）とその他の部分を
二値化しで区別する。そして、画像解析装置に接続され
たコンピュータによって各凝集体の大きさが測定され、
凝集体の大きさを個数平均であられした凝集体平均断面
積と測定視野当たりの凝集体（影の部分）の占める割合
を面積百分率であられした凝集体面積率が測定される。

（発明の好適態様） 本発明のトナーは、使用する定着用樹脂、電荷制御剤、
着色剤等の種類によっても異なるが、製造時の混練前の
ヘンシェルミキサー等による各種材料の前混合時間を調
製すること、また、混練時の混練エネルギー（例えば軸
回転数、投入量、混練速度、ヒータ温度）を変更するこ
とによって本発明のトナーを得ることができる。

前混合時間を長くすると、各種材料（定着用樹脂、電荷
制御剤、着色剤）が細かく粉砕或いは解砕されてしまい
、これを混練すると各種材料が微細に分散することから
組成物断面における凝集体平均断面積が小さくなる傾向
をしめす。また、前混合時間を短くすると、定着用樹脂
間で電荷制御剤や着色剤が凝集する状態で混合されるた
め、これを混練すると凝集体を多く残したままとなり、
組成物断面における凝集体平均断面積が大きくなる傾向
をしめす。例えば、定着用樹脂として、スチレン系重合
体、電荷制御剤として含金属錯塩染料を使用し、着色剤
としてカーボンブラックを使用する時は、この前混合処
理において混合物の圧縮度が３０乃５０％の範囲になる
ように混合処理を行うのがよい。ここでいう圧縮度とは
、圧縮度（％）＝（（かため見掛は密度−ゆるみ見掛は
密度）／かため見掛は密度Ｘ１００）で表される。

尚、ゆるみ見掛は密度とは、粉状のトナー材料である定
着用樹脂、着色剤、電荷制御剤等の混合品を２４メツシ
ユのふるいる通し、１００ｃｃのセルに自然落下させ、
そのときの１００ｃｃの重量から求められるものである
。また、かため見掛は密度はゆるみ見掛は密度の測定後
、そのままの状態で第１図に示すように１セルに延長セ
ル２を装着し、１回／１秒のタッピングを１８０秒間夕
・ンプしてトナー混合品３をかためたときの容量と前記
重量とから求められるものである。そして、この圧縮度
は、例えばホソカワミクロン■製のパウダーテスターに
よって測定できる。）　一方、混練エネルギーの調整は
特に組成物断面での凝集体面積率を決定する要因として
働（。即ち、混練速度を速くすると凝集体面積率が大き
くなる傾向をしめし、回転数を大きくしたり、混練温度
を高めると凝集体面積率が小さくなる傾向をしめす。

般に、−混練速度は４０乃至１２０Ｋｇ／ｈｒ、混練温
度は１３０至１８０″Ｃの範囲から適宜決定することか
できる。

上記前混合においては、乾式ブレンダー、ヘンシェルミ
キサー、ボールミル等の従来公知の混合装置を用いて行
われる。また、溶融混練は、バンバリーミキサ−、ロー
ル、−軸、二軸の押し出し混練機等の従来公知の混練装
置を用いて行うことかできる。

本発明のトナーに使用する定着用樹脂としては、ポリス
チレン、クロロスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、
スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−ブタジ
ェン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレ
ン−マレイン酸エステル共重合体１、スチレン−アクリ
ル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステ
ル共重合体等のスチレン系樹脂、塩化ビニル樹脂、スチ
レン酢酸ビニル共重合体、ロジン変性マレイン酸樹脂、
フェニル樹脂、エポキシ樹脂、ポエリエステル樹脂、低
分子量ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタ
ン、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルア
クリルレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチ
ラール樹脂等が挙げられる。

着色剤としては、カーボンブラック、ランプブラック、
クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー
、ベスレンイエロー、キノリンイエロー、パーマネント
オレンジＧＴＲ，ピラゾロンオレンジ、パルカンオレン
ジ、ウォッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリ
リアントカーミン３Ｂ、ブリリアントカーミン６Ｂ、デ
ュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッ
ド、ローダミンＢレーキ、レーキレッド０１０−ズベン
ガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコ
オイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシア
ニンブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリ
ーンオフサレート、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白
、Ｃ０１，ＳｏｌｖｅｎｔＶｅｌｌｗ　６０、Ｃ，１，
５ｏｌｖｅｎｔ　Ｒｅｄ　２７、Ｃ，１，５ｏｌｖｅｎ
ＬＢｌｕｅ　３５等が挙げられる。これら着色剤は、一
種又は二種以上混合して用いられ、定着用樹脂１００重
量部当たり一般に１乃至３０重量部使用される。　本発
明に使用される電荷制御剤、例えばニグロシン染料、オ
イルブラック、スビロンブラックなどの油溶性染料や、
脂肪酸金属石鹸、樹脂酸石、含金属モノアゾ染料、サリ
チル酸或いは及びアルキルサリチル酸の金属塩乃至錯塩
、ナフトエ酸の金属塩乃至錯塩等のそれ自体公知の電荷
制御剤を適用することができる。特に、これらのうちで
含金属錯塩染料が好ましく、より好ましくは１：２型の
含金属モノアゾ染料が好ましい。これらの電荷制御剤は
定着用樹脂１００重量部当たり０．５乃至１０重量部用
いるとよい。

更に、上記着色剤、電荷制御剤の他にトナーにオフセッ
ト防止効果を付加するために、低分子量ポリプロピレン
、各種ワックス、シリコーン油等の離型剤を含有させこ
とができる。

トナー粒径は一般にコールタ−カウンターによる平均粒
径が５乃至２０μｍ特に７乃至１５μｍの範囲にあるの
がよい。

上記樹脂組成物からトナーは、疎水性シリカ微粒子等の
無機微粒子やフッ素樹脂粒子等の樹脂微粒等のそれ自体
公知の表面処理剤をまぶして、その流動性を向上させて
使用するのが好ましい。

（発明の効果） 本発明によれば、定着用樹脂中で着色剤や電荷制御剤を
主成分とする凝集体が特定の関係を満たすように分散し
ているため、極低帯電量トナーや逆極性トナーを抑制し
、従来頻繁に発生していたトナー飛散、地肌カブリを高
いレベルで抑制することができる。更に、長期の画像形
成によって発生するトナー凝集物の発生も抑制できるた
めに見掛はカブリやトナーホタルを発生することなく高
はこれによって限定されるものではない。

（実験例） 盤去土 定着用樹脂としてのスチレン−アクリル共重合体１００
重量部 カーボンブラック ９重量部 電荷制御剤としてのクロム錯塩アゾ系染料２重量部 低分量ポリプロピレン １重量部 をヘンシェルミキサーにより前混合及び溶融混焼条件を
種々変更して分散状態の異なる樹脂組成物を作成した。

そして、粉砕・分級して平均粒径が１１μｍのトナーと
した。

これをトナーａ、ｂ、ｃとした。

見方ｒ 定着用樹脂としてのスチレン−アクリル共重合体１００
重量部 カーボンブラック ８重量部 電荷制御剤としてのアルミニウム錯塩アゾ系染料１．５
重量部 低分量ポリプロピレン １重量部 をヘンシェルミキサーにより前混合及び溶融混焼条件を
種々変更して分散状態の異なる樹脂組成物を作成した。

そして、粉砕・分級して平均粒径が１１ｕｍのトナーと
した。

これをトナーｄ、ｅ、ｆとした。

翅方ｌ 定着用樹脂としてのポリエステル樹脂 １００重量部 カーボンブラック ７．５重量部 電荷制御剤としてのコバルト錯塩アゾ系染料２重量部 低分量ポリプロピレン １．０重量部 をヘンシェルミキサーにより前混合及び溶融混焼条件を
種々変更して分散状態の責なる樹脂組成物を作成した。

そして、粉砕・分級して平均粒径が１１μｍのトナーと
した。これをトナーｇ、ｈ、ｉとした。

尚、何れにおいても混練には二軸押し出し機を使用した
。

また、得られたトナーは前記した方法によって凝集体の
平均断面積と凝集体面積率を測定した。

表＝１にこれらトナーの製造条件、平均断面積及び凝集
体面積率を示す。

そして、これらトナーを用いて　ＤＣ−３２５５（商品
名）（Ａ４：３２枚／分〕を使用し、それぞれ２万枚の
耐刷試験を行った。その結果を表１に示す。

尚、画像濃度維持性と画像ガブリについては反射濃度計
ＴＣ−６Ｄ　（東京重色社製）を用いて測定し、複写枚
数１０００枚毎に１枚合計２１サンプルを抽出し、画像
濃度が１．３以上のサンプルが２０枚以上得られたもの
を○、１５枚〜１９枚得られたものを△、１４枚以下し
か得られなかったものを×とした。画像カブリについて
も同様に複写枚数１０００枚毎に１枚合計２１サンプル
を抽出し、０．００３以下のものサンプルが２０枚以上
得られたものを○、１５〜１９枚得られたものをΔ、１
４枚以下しか得られなかったものを×とした。

また、見掛はカブリ試験ついては、定着前の形成画像面
の白地部分を、画像解析装置（ケンブリッジ・インスツ
ルメント社製、クオンチメット９００イメージアナライ
ザー）を用いて測定し、付着トナー粒子の粒度分布のヒ
ストグラムを求めた。

そして、２０μｍ大きい粒子の、白地部分に付着した全
粒子中に占める割合（個数％）を求めた。

尚、見掛カブリとは前記の光学的なカブリ濃度が低いに
もかかわらず、目視でカブリと観察される状態をいい、
７％より大きくなると不良とした。

また、トナーホタルの発生状況についても、複写枚数１
０００枚毎に１枚合計２１サンプルを抽出して発生の有
無をｆｉｖ認し、未発生のものが２０枚以上のものを○
、１５〜１９枚のものをΔ、１４枚以下のものを×とし
た。

また、ローラ汚れに関しては、複写枚数１０００枚毎に
１枚合計２１サンプルを抽出してローラの汚れが転写紙
上に現れたものの有無を確認し、未発生のものが２０枚
以上のものを○、１５〜１９枚のものを△、１４枚以下
のものを×とした。

表−１より、凝集体の平均断面積と面積率が特定の範囲
内にあるものは、何れの特性においても良好なものとな
って高品質の複写画像が継続して得られることが確認で
きた。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）定着用樹脂中に着色剤及び電荷制御剤をはじめと
   する添加剤を分散した組成物からなるトナーであって、 該添加剤は組成物断面において平均断面積が１．４乃至
   １．７μｍ＾２の凝集体として存在し、且つ、該凝集体
   の組成物断面における面積率が１．５乃至１．８％であ
   ることを特徴とするトナー。
2. （２）電荷制御剤が含金属錯塩染料であることを特徴と
   する請求項１に記載のトナー。