JPH0553377A

JPH0553377A - 磁性トナー

Info

Publication number: JPH0553377A
Application number: JP3212078A
Authority: JP
Inventors: Hideki Okada; 英樹岡田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1991-08-23
Filing date: 1991-08-23
Publication date: 1993-03-05

Abstract

(57)【要約】【目的】良好な摩擦帯電特性を示し、電荷受容性の高
い磁性トナーを提供する。【構成】少なくとも結着樹脂と着色剤と磁性粉と帯電
制御剤から成り、さらに前記帯電制御剤が下記の一般式
で表される鉄錯塩化合物で、かつ前記結着樹脂の酸価が
１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であることを特徴とし、さらに
前記磁性粉が下記の一般式ＭＯ・Ｆｅ₂Ｏ₃ （Ｍは２価の金属イオンを表す）・・・（２）で示される金属酸化物であり、かつ前記磁性粉の表面層
が上記の一般式（２）で用いられている金属元素を除く
金属酸化物から成ることを特徴とする磁性トナー。【化１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法などに使用
される記録用材料に関するものであり、さらに詳しくは
磁性トナーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真法としては米国特許第２
２９７６９１号に示されているカールソンプロセスを基
本として、これまでに多数の方法が提案されている。一
般にこれらは、光導電性物質を用いた潜像担持体上に静
電潜像を形成し、次に該潜像に「トナー」と称される着
色性微粉末を選択的に付着させることで該潜像を顕像化
する。さらに、この顕像化したトナー像を必要に応じて
紙などの転写材に転写した後、熱や圧力、溶剤蒸気ある
いはこれらの組合せにより転写材に固定して画像形成物
を得るものである。

【０００３】現像方法としては乾式現像法、湿式現像法
に大別でき、乾式現像法としてはトナー及びトナー搬送
体を使用する二成分現像法とトナーのみを使用する一成
分現像法がある。二成分現像法としては、磁気ブラシ現
像法、カスケード現像法があり、一成分現像法として
は、ジャンピング現像法、ＦＥＥＤ現像法、磁気ブラシ
現像法が知られている。一般に、これらの現像法に使用
されるトナーは、染料、顔料などの着色剤や帯電制御剤
などを内添させた直径約１０μｍの樹脂の微粒子、また
は該微粒子表面に流動化促進剤などを外添付着させたも
のである。

【０００４】最近では装置の小型化、低下価格化、保守
点検の不要化などの要求により現像装置の小型簡略化、
現像剤交換の不要化を図ることが出来る一成分現像法が
着目され、各種の一成分磁性トナーが提案されている。
例えば、米国特許第６３９２４５号の明細書に四三酸化
鉄のような強磁性の微粒子とエポキシ樹脂のような熱可
塑性樹脂とカーボンブラックのような着色剤とを組み合
わせた所謂磁性トナーが開示された。

【０００５】前記磁性トナーの製造方法としては、混練
粉砕法、懸濁重合法、噴霧乾燥法が提案され、一般的に
は混練粉砕法で製造されている。混練粉砕法は、原料粉
末の予備混合工程のあと溶融混練、粗粉砕、微粉砕、分
級そして外添処理の工程から成る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の磁
性トナーは、磁性粉含有率を増すに伴い帯電性が低下す
る欠点を有し、二成分現像法にみられるような現像器に
おいては、キャリア等の電荷付与部材との接触が頻繁に
起きるので、必要でありかつ十分な摩擦帯電量が得られ
るものの、一成分現像法にみられるような有効な電荷付
与部材を持たない現像器においては、前記部材との接触
の機会が制限されて電荷を供与される頻度が少ないこと
から、トナーが十分な摩擦帯電量を得ることは困難であ
った。

【０００７】本発明の目的は、上記課題を解決するもの
で、電荷付与部材との接触頻度が小さい現像器、あるい
は前記部材の電荷付与能率が低い現像器においても良好
な摩擦帯電特性を示し、印字のにじみや非印字部の地汚
れを生じない電荷受容性の高い磁性トナーを提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の磁性トナーは、
少なくとも結着樹脂と着色剤と磁性粉と帯電制御剤から
成り、さらに前記帯電制御剤が下記の一般式

【０００９】

【化２】

【００１０】で表される鉄錯塩化合物で、かつ前記結着
樹脂の酸価が１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であることを特徴
とし、さらに前記磁性粉が下記の一般式ＭＯ・Ｆｅ₂Ｏ₃ ・・・（２）（Ｍは２価の金属イオンを表す）で示される金属酸化物
であり、かつ前記磁性粉の表面層が上記の一般式（２）
で用いられている金属元素を除く金属酸化物から成るこ
とを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明の上記の構成によれば、少なくとも結着
樹脂と着色剤と帯電制御剤から成る磁性トナーにおい
て、特定の式で表される鉄錯塩化合物を帯電制御剤とす
るのは、前記鉄錯塩化合物は静電気的に負極性に帯電す
る特性を有し、結着樹脂と特定の割合で混合すると負帯
電性の現像剤を極めて容易に得ることができるからであ
る。また、上記の化学式（１）で示される化合物に類似
する負帯電性の金属錯塩は多数あるが、本発明に係る化
合物は、公知の化合物に比較して結着樹脂に対する相溶
性が良好で、特に酸価の大きい樹脂に対する相溶性が大
きいという特徴を有す。

【００１２】また、前記結着樹脂の酸価を１０ｍｇＫＯ
Ｈ／ｇ以上とするのは、結着樹脂に対する前記鉄錯塩化
合物の相溶性が向上すると同時に、結着樹脂自身の負極
性の電荷受容性が高まり、これらが相乗効果となって負
極性の摩擦帯電特性が極めて向上するためである。

【００１３】前記磁性粉を一般式（２）で示される金属
酸化物として、かつ前記磁性粉の表面層を前記一般式
（２）で用いられている金属元素を除く金属酸化物とす
るのは、一般に磁性トナーの帯電特性が磁性粉含有率を
増すに伴い低下するのは、磁性粉の導電性に起因する局
部的な電荷漏洩量の増加と磁性粉の帯電性に起因する局
部的な電荷中和の効果によるものであり、磁性粉の電気
抵抗率と帯電極性を制御することにより帯電性の低下を
抑制することができるためである。前記金属酸化物は、
フェリ磁性を示すスピネル型結晶構造を有し、金属原子
に対し特定の比率で酸素原子を介在しているので、純金
属系の磁性粉に比較して導電性が低いという特徴を有し
ている。さらに、２価の金属イオンの種類や量比を変え
ることによって導電性や磁気特性を所望の値に制御する
ことも可能である。前記磁性粉の表面層に存在する金属
酸化物は、前記磁性粉固有の導電性をさらに低下させる
絶縁性の被覆層であり、金属元素の種類や被覆層の厚さ
を変えることにより、電気抵抗率を制御することが可能
である。さらに、金属元素の種類を変えることにより、
帯電極性を制御することが可能である。

【００１４】したがって、本発明の磁性トナーは、結着
樹脂の電荷受容性と前記鉄錯塩化合物の相溶性向上の相
乗効果により、トナー粒子個々の帯電均一性が増し、さ
らに局部的な導電性や帯電性を制御することが可能なの
で、弱帯電あるいは逆極性帯電のトナーの発生を抑制し
て、容易に均一な摩擦帯電量を得ることができる。

【００１５】

【実施例】以下の実施例により本発明を具体的に説明す
る。

【００１６】本発明において上記磁性トナーは、結着樹
脂と着色剤と帯電制御剤から成り、ほかに一般のトナー
に用いられる内添剤を併用することができる。前記原料
を予備混合したものを加熱混練して、冷却後に粉砕して
から分級操作によって所望の粒径にすることができる。

【００１７】トナーを構成する結着樹脂としては特に限
定されるものではないが、熱可塑性樹脂を単独で、ある
いはワックス類とブレンドしたものを使用することがで
きる。例えば熱可塑性樹脂としては、ポリスチレン及び
共重合体、水素添加スチレン樹脂、スチレン・イソブチ
レン共重合体、ＡＢＳ樹脂、ＡＳＡ樹脂、ＡＳ樹脂、Ａ
ＡＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、スチレン・Ｐクロ
ロスチレン共重合体、スチレン・プロピレン共重合体、
スチレン・ブタジエン架橋ポリマー、スチレン・ブタジ
エン・水素化パラフィン共重合体、スチレン・アリル・
アルコール共重合体、スチレン・ブタジエンゴムエマル
ジョン、スチレン・マレイン酸エステル共重合体、スチ
レン・イソブチレン共重合体、スチレン・無水マレイン
酸共重合体、アクリレート系樹脂あるいはメタアクリレ
ート系樹脂及びその共重合体、スチレン・アクリル系樹
脂及びその共重合体、例えば、スチレン・アクリル共重
合体、スチレン・ジエチルアミノ・エチルメタアクリレ
ート共重合体、スチレン・ブタシエン・アクリル酸エス
テル共重合体、スチレン・メチルメタアクリレート共重
合体、スチレン・ｎ−ブチルメタアクリレート共重合
体、スチレン・ジエチルアミノ・エチルメタアクリレー
ト共重合体、スチレン・メチルメタアクリレート・ｎ−
ブチルアクリレート共重合体、スチレン・メチルメタア
クリレート・ブチルアリレート・Ｎ−（エトキシメチ
ル）アクリルアミド共重合体、スチレン・グリシジルメ
タアクリレート共重合体、スチレン・ブタシエン・ジメ
チル・アミノエチルメタアクリレート共重合体、スチレ
ン・アクリル酸エステル・マレイン酸エステル共重合
体、スチレン・メタアクリル酸メチル・アクリル酸２−
エチルヘキシル共重合体、スチレン・ｎ−ブチルアリレ
ート・エチルグリコールメタアクリレート共重合体、ス
チレン・ｎ−ブチルメタアクリレート・アクリル酸共重
合体、スチレン・ｎ−ブチルメタアクリレート・無水マ
レイン酸共重合体、スチレン・ブチルアクリレート・イ
ソブチルマレイン酸ハーフエステル・ジビニルベンゼン
共重合体、ポリエステル及びその共重合体、ポリエチレ
ン及びその共重合体、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、
ポリプロピレン及びその共重合体、フッソ樹脂、ポリア
ミド樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリウレタン樹
脂、ポリビニルブチラール樹脂などであり、これらを一
種類あるいは二種類以上ブレンドしたものを使用するこ
とができる。さらにワックス類としては、キャンディリ
ラワックス、カルナバワックス、ライスワックス等の植
物系天然ワックス、みつろう、ラノリン等の動物系天然
ワックス、モンタナワックスオゾケライト等の鉱物系天
然ワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリ
ンワックス、ペトロラタム等の天然石油系ワックス、ポ
リエチレンワックス、フィツシャー・トロプシュワック
ス等の合成炭化水素ワックス、モンタンワックス誘導
体、パラフィンワックス誘導体等の変性ワックス、硬化
ひまし油誘導体等の水素化ワックス、合成ワックス等の
ワックス類、ステアリン酸、パルミチン酸等の高級脂肪
酸類、低分子量ポリエチレン、酸化ポリエチレン、ポリ
プロピレン等のポリオレフィン、エチレン・アクリル酸
共重合体、エチレン・アクリル酸エステル共重合体、エ
チエン・酢酸ビニル共重合体等のオレフィン共重合体な
どであり、これらを一種類あるいは二種類以上ブレンド
したものを使用することができる。

【００１８】帯電制御剤としては、下記の一般式

【００１９】

【化３】

【００２０】で表される鉄錯塩化合物を使用することが
できる。

【００２１】磁性粉としては、下記の一般式ＭＯ・Ｆｅ₂Ｏ₃ ・・・（２）（ＭはＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｚ
ｎ等の２価の金属イオンを表す）で示される金属酸化物
であり、かつ前記磁性粉の表面層が上記の一般式（２）
で用いられている金属元素を除く金属酸化物（例えばＭ
ｇＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｂｉ₂Ｏ₃、ＣｄＯ、
ＣｕＯ、ＮｉＯ、Ｇａ₂Ｏ₃、ＭｎＯ₂、ＧｅＯ₂、Ｃｒ₂
Ｏ₃、ＧｅＯ₂、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、ＳｎＯ₂、Ｎｂ
₂Ｏ₅、ＭｏＯ₃、Ｖ₂Ｏ₅ などであり、特に限定されるも
のではない）から成るものを使用することができる。

【００２２】着色剤としては、カーボンブラック、グラ
ファイト、黒色酸化チタン、四三酸化鉄、スピリットブ
ラック、ニグロシンなどの黒色系染料あるいは顔料、フ
タロシアニン、ローダミンＢレーキ、ソーラピュアイエ
ロー８Ｇ、キナクリドン、ポリタングストリン酸、イン
ダスレンブルー、スルホンアミド誘導体などの非黒色系
染料あるいは顔料を使用することができる。

【００２３】そのほかに、一般のトナーにおいて用いら
れている内添剤や外添剤などを添加することができる。
内添剤としては、金属石鹸、ポリエチレングリコールな
どの分散剤を使用することができる。外添剤としては、
シリカ、アルミナ、酸化チタン、タルク、クレーなどの
流動化促進剤を使用することができる。

【００２４】以下に本実施例をより詳細に説明する。

【００２５】（実施例１）ポリエステル樹脂Ａ（酸価３０．６）５５重量部カーボンブラック３重量部下記の式（３）で表される帯電制御剤２重量部磁性粉ａ（ＺｎＯ・Ｆｅ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂表面処理）４０重量部

【００２６】

【化４】

【００２７】を粉体混合機で予備混合したものをスクリ
ュー押出機により加熱混練して混練物を得た。次にこれ
をロートプレックスにて粗粉砕し、さらにジェットミル
にて微粉砕後、気流分級にて平均粒径１０μｍの粉末を
得て、これをトナーの母粒子とした。前記トナー母粒子
の表面に流動化促進剤を外添付着させるために、トナー母粒子１００重量部シリカ微粉末０．５重量部を高速流動混合機に投入して、流動性改質処理を行っ
た。

【００２８】上記トナーを一成分現像器に投入し、Ｅ−
ＳＰＡＲＴアナライザーによりトナーの帯電量を測定し
たところ−８．４μＣ／ｇの比電荷量が得られた。図１
は、本実施例における一成分現像器の断面概略図であ
る。磁性トナー１は、多極着磁された磁性ロール２に磁
気力によって保持され、搬送量規制部材３によって薄層
状態に規制されながら磁性ロールの回転によって搬送さ
れる。さらに、前記トナーを投入した前記現像器を有機
感光体を有するレーザープリンタに搭載して画像形成を
行ったところ、印字のにじみや地汚れのない鮮明な画像
が再現性良く得られた。

【００２９】（実施例２）ポリエステル樹脂Ａ（酸価３０．６）５５重量部カーボンブラック３重量部下記の式（４）で表される帯電制御剤２重量部磁性粉ａ（ＺｎＯ・Ｆｅ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂表面処理）４０重量部

【００３０】

【化５】

【００３１】を粉体混合機で予備混合したものをスクリ
ュー押出機により加熱混練して混練物を得た。次にこれ
をロートプレックスにて粗粉砕し、さらにジェットミル
にて微粉砕後、気流分級にて平均粒径１０μｍの粉末を
得て、これをトナーの母粒子とした。前記トナー母粒子
の表面に流動化促進剤を外添付着させるために、トナー母粒子１００重量部シリカ微粉末０．５重量部を高速流動混合機に投入して、流動性改質処理を行っ
た。

【００３２】上記トナーを一成分現像器に投入し、Ｅ−
ＳＰＡＲＴアナライザーによりトナーの帯電量を測定し
たところ−９．５μＣ／ｇの比電荷量が得られた。さら
に、有機感光体を有するレーザープリンタに搭載して画
像形成を行ったところ、印字のにじみや地汚れのない鮮
明な画像が再現性良く得られた。

【００３３】（比較例１）ポリエステル樹脂Ａ（酸価３０．６）５５重量部カーボンブラック３重量部下記の式（３）で表される帯電制御剤２重量部磁性粉ｃ（ＦｅＯ・Ｆｅ₂Ｏ₃、表面処理なし）４０重量部

【００３４】

【化６】

【００３５】を粉体混合機で予備混合したものをスクリ
ュー押出機により加熱混練して混練物を得た。次にこれ
をロートプレックスにて粗粉砕し、さらにジェットミル
にて微粉砕後、気流分級にて平均粒径１０μｍの粉末を
得て、これをトナーの母粒子とした。前記トナー母粒子
の表面に流動化促進剤を外添付着させるために、トナー母粒子１００重量部シリカ微粉末０．５重量部を高速流動混合機に投入して、流動性改質処理を行っ
た。

【００３６】上記トナーを一成分現像器に投入し、Ｅ−
ＳＰＡＲＴアナライザーによりトナーの帯電量を測定し
たところ−６．２μＣ／ｇの比電荷量が得られた。さら
に、有機感光体を有するレーザープリンタに搭載して画
像形成を行ったところ、非画像部の全面に地汚れを生じ
た。

【００３７】（実施例３〜６）下表１の条件に従い、実
施例１と同様の方法でトナーを調整し、下表に示す結果
を得た。

【００３８】（比較例２〜４）下表１の条件に従い、比
較例１と同様の方法でトナーを調整し、下表に示す結果
を得た。

【００３９】以上の結果を表１に示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】以上に本発明の実施例を述べたが、本発明
の磁性トナーはこれら実施例に限定されるものではな
い。

【００４２】

【発明の効果】以上に述べたように本発明の磁性トナー
によれば、少なくとも結着樹脂と着色剤と磁性粉と帯電
制御剤から成り、また前記帯電制御剤が特定の化学式で
表される鉄錯塩化合物で、かつ前記結着樹脂の酸価を所
定の値に制御しているので、トナーの電荷受容性を高め
る効果を有する。

【００４３】さらに前記磁性粉が特定の化学式で示され
る金属酸化物であり、かつ前記磁性粉の表面層が上記の
一般式（２）で用いられている金属元素を除く金属酸化
物から成るので、有効な電荷付与部材を持たない一成分
現像器においても高い帯電量を容易に得ることが可能に
なり、簡単な機構から成る現像装置においても良好な画
像品質を得ることができる効果を与える。

【００４４】本発明の磁性トナーは、電子写真、静電記
録、磁気記録等の方法を用いた複写機、プリンタ、ファ
クシミリなどに使用されるトナーに応用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁性トナーを用いて、磁性ロール上に
薄層状態に規制された前記トナーが搬送される様子を示
す図である。

【符号の説明】

１磁性トナー２磁性ロール３搬送量規制部材４現像器５感光体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多極着磁された磁性ロールから発生する
磁力により薄層状態で保持され、前記磁性ロールの回転
により搬送される現像剤において、前記現像剤が少なく
とも結着樹脂と着色剤と磁性粉と帯電制御剤から成り、
さらに前記帯電制御剤が下記の一般式【化１】で表される鉄錯塩化合物で、かつ前記結着樹脂の酸価が
１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であることを特徴とする磁性ト
ナー。
【請求項２】前記磁性粉が下記の一般式ＭＯ・Ｆｅ₂Ｏ₃ ・・・（２）（Ｍは２価の金属イオンを表す）で示される金属酸化物
であり、かつ前記磁性粉の表面層が上記の一般式（２）
で用いられている金属元素を除く金属酸化物から成るこ
とを特徴とする請求項１記載の磁性トナー。