JPH0772651A - 静電荷像現像用トナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 少なくとも樹脂、着色剤及び脂肪酸で処理さ
れた炭酸金属化合物を含有してなることを特徴とする静
電荷像現像用トナー。 【効果】 安定した画像濃度が得られ、カブリ等の画像
汚れもなく、トナー飛散やキャリアへのトナースペント
が少なく、定着性が良好な画像が得られる。

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、静電記録等
において使用される静電荷像現像用トナーに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】電子複写機等で使用される現像剤は、そ
の現像工程において、例えば静電荷像が形成されている
感光体等の像担持体に一旦付着され、次に転写工程にお
いて感光体から転写紙に転写された後、定着工程におい
てコピー紙面に定着される。その際、潜像保持面上に形
成される静電荷像を現像するための現像剤として、キャ
リアとトナーから成る二成分現像剤及びキャリアを必要
としない一成分現像剤（磁性トナー、非磁性トナー）が
知られている。

【０００３】該現像剤に含有されるトナーとしては、正
荷電性トナーと負荷電性トナーがあり、従来より正荷電
性トナーに帯電性を付与するものとしては、ニグロシン
系染料、４級アンモニウム塩等、また負荷電性トナーに
帯電性を付与するものとしては含金染料等の帯電制御剤
やキャリアに所定の帯電性を付与するコーティング剤等
が知られていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、複写機等の高速
度化、及び現像剤の高寿命化（高耐刷性）に伴い、トナ
ーに使用されるバインダー樹脂も高性能化（定着性の低
温化、機械的強度のアップ、貯蔵安定性の確保等）が要
求されている。しかしながら、定着性の低温化を達成す
るべくバインダー樹脂の分子量設計、モノマー組成設計
等を変更すると、逆に樹脂機械的強度の低下によるトナ
ー耐久性能の悪化、熱や圧力に対する経時変化等のトナ
ー貯蔵安定性の悪化、更に帯電特性の悪化等を招き、従
来トナーでは総合性能的に十分なバランスがとれないと
云う問題があった。

【０００５】この様な問題の解決手段として、例えば、
特開昭６３−１３９３６４に無機の充填剤を含有したト
ナーが提案されているが、トナー性能として十分なもの
でなかった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる問
題を鋭意検討した結果、表面処理された炭酸金属化合物
を補強剤として、所定量トナーに含有することで性能の
優れたトナーが得られることを見い出し、本発明に到達
した。すなわち本発明の要旨は次の通りである。

【０００７】少なくとも樹脂、着色剤及び脂肪酸で処理
された炭酸金属化合物を含有してなることを特徴とする
静電荷像現像用トナー。該炭酸金属化合物の添加量が樹
脂１００重量部に対して０．５〜１０重量部であること
を特徴とする第１項記載の静電荷像現像用トナー。以
下、本発明を詳細に説明する。

【０００８】本発明に使用し得る樹脂成分としては、ト
ナーに適した公知の種々のものが使用できる。例えば、
ポリスチレン、クロロポリスチレン、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−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合
体、スチレン−塩化共重合体、スチレン−酢酸ビニル共
重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体（スチ
レン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル
酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合
体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体及びスチレ
ン−アクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−メタ
クリル酸エステル共重合体（スチレン−メタクリル酸メ
チル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合
体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体及びスチレ
ン−メタクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−α
−クロルアクリル酸メチル共重合体及びスチレン−アク
リロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレ
ン系樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合
体または共重合体）、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレ
イン酸樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエス
テル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ア
イオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、スリコーン樹脂、
ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、
キシレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、並びにポリ
カーボネート樹脂等があるが、本発明に用いるのに特に
好ましい樹脂としてはスチレン系樹脂、飽和もしくは不
飽和ポリエステル樹脂及びエポキシ樹脂等が挙げること
ができる。また、上記樹脂は単独に使用するに限らず、
２種以上併用することもできる。

【０００９】更にまた、特公昭５１−２３３５４、特開
昭５０−４４８３６号公報に記載されている架橋系バイ
ンダー樹脂、或いは特公昭５５−６８９５、特公昭６３
−３２１８０号公報に記載されている非架橋系バインダ
ー樹脂も使用でき、トナー化後の樹脂の分子量分布を粘
性成分の低分子量体と弾性成分の高分子量体に機能分離
した分子量分布にすることが、トナーの定着性及び機械
的強度の面で好ましい。

【００１０】特に、スチレン系樹脂の場合には、ゲルパ
ーミッションクロマトグラフィ（以下、ＧＰＣと略す）
におけるトナー中の結着樹脂の低分子量体分子量ピーク
が１つ以上あり、且つそのピークの位置（Ｌｐ）が３０
００〜５０，０００、好ましくは４０００〜３０，００
０にあるのが好適であり、並びに、高分子量体の分子量
ピークまたはショルダーが１つ以上あり、且つそのピー
クまたはショルダーの位置（Ｈｐ）が８０，０００〜
２，０００，０００、好ましくは１００，０００〜１，
５００，０００にあるのが好適である。

【００１１】低分子量体のＬｐが３０００より低いと定
着性は良好であるが、現像槽内でトナーのスペント及び
微細化を引き起こし易く、画質が不良になり、現像剤寿
命を悪化する。また、Ｌｐが５０，０００より高いと低
温領域での定着性が不良になり、且つコールドオフセッ
ト温度も悪化する。高分子量体のＨｐが８０，０００よ
り低いと定着性は良好であるが、ホットオフセットが発
生しやすくなり使用可能温度幅が狭くなり好ましくな
い。また、Ｈｐが２，０００，０００を越えると低温領
域での定着性が不良となり、定着下限温度が上昇し好ま
しくない。

【００１２】トナーのフロー軟化温度は、８０〜１５０
℃程度が好ましい。８０℃未満では熱ロール定着での定
着温度は低いが、ホットオフセットを発生しやすく、ま
たトナーが現像槽内部で破砕されること、キャリア表面
にトナーが融着などにより堆積するスペント現象を生じ
ることにより帯電量分布の不均一化、帯電量の悪化を引
き起こし、ひいては現像剤の耐久性能の悪化を招く。ま
た、１５０℃より高いと定着温度が高くなり悪い。そし
て、該トナーのガラス転移温度は、５０℃以上であるこ
とが好ましい。ガラス転移温度が５０℃未満の場合に
は、４０℃の高温で長時間にトナーを放置した時、トナ
ーの凝集或いは固着を招き使用上問題がある。

【００１３】＜測定方法の説明＞ ○ＧＰＣによる分子量：トナーをテトラヒドロフラン
（ＴＨＦ）溶剤に均一分散・溶解させ、その後セライト
で緻密な濾層を作成したブフナー型ロートで吸引濾過に
よＴＨＦ不溶分を取り除く。次いで、濾過したＴＨＦ可
溶分の分子量分布をＧＰＣにより次の条件で測定し、数
種の単分散ポリスチレン標準試料により作製された検量
線から分子量を求める。

【００１４】

【表１】 ・溶媒 ＴＨＦ ・試料流速 １ｍｌ／ｍｉｎ ・試料濃度 ０．４ｇｒ／ｄｌ・ＴＨＦ ・試料注入量 溶液８ｍｇ ・信頼性確認 ＮＢＳ７０６ポリスチレン標準試
料（Ｍｗ＝２８．８×１０⁴ 、Ｍｎ＝１３．７×１
０⁴ 、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．１１）のＭｗ／Ｍｎが２．１１
±０．１０とになることにより確認する。

【００１５】○フロー軟化温度：島津製作所製フローテ
スターＣＦＴ−５００でプランジャー降下量（距離）の
中点に相当する温度をもってフロー軟化温度とする。

【表２】 ・サンプル量 １ｇ ・圧力 ２０Ｋｇ／ｃｍ² ・ダイ 穴径０．９９ｍｍφ、高さ１ｍｍ ・プランジャー １ｃｍ² ・昇温速度 ６℃／ｍｉｎ

【００１６】○ガラス転移温度：市販の示差熱分析装
置、示差走査熱量分析装置等の熱分析装置で測定した時
の転移開始温度（変曲点）をもってガラス転移温度とす
る。 ・熱分析装置の例 島津製作所製ＤＴＡ−４０ ・昇温速度 １０℃／ｍｉｎ

【００１７】本発明で用いる着色剤としては、公知の顔
料、染料を用いればよい。例えば、酸化チタン、亜鉛
華、カーボンブラック、アルミナホワイト、炭酸カルシ
ウム、紺青、カーボンブラック、フタロシアニンブル
ー、フタロシアニングリーン、ハンザイエローＧ、ロー
ダミン系染料、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジ
ジンイエロー、ローズベンガル、トリアリルメタン系染
料、アントラキノン染料、モノアゾ及びジスアゾ系染顔
料などを相当するトナーの色に着色剤を単独または混合
して併用できる。

【００１８】着色剤の含有量は、現像により可視像を形
成することができるようトナーを着色するに十分な量あ
ればよく、例えば樹脂１００重量部に対して１〜２０重
量部とするのが好ましい。更に、好ましくは３〜１５重
量部が好適である。本発明で用いられる炭酸金属化合物
としては主に金属の炭酸塩を意味し、金属としてはＣ
ａ，Ｍｇ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｐｂ，Ｚｎ，Ｎ
ｉ，Ｋ，Ｌｉ，Ｃｕなどが挙げられるが，アルカリ土類
金属塩が好ましく、特に炭酸マグネシウム、炭酸カルシ
ウム、更には炭酸カルシウムが好ましい。炭酸カルシウ
ムには結晶構造でカルサイト（三方結晶）、アラゴナイ
ト（斜方結晶）、バテライト（六方結晶）があるが、カ
ルサイトを主体とするものが好適である。

【００１９】炭酸金属化合物の平均粒径は走査型電子顕
微鏡で観察・測定して１．０μｍ以下、特に０．５μｍ
以下が好ましく、更に０．０１μｍ〜０．３μｍが好適
である。大きすぎると１〜３０μｍのトナー粒子中への
分散が不均一になり、トナー性能を害するので好ましく
ない。また、炭酸金属化合物は脂肪酸で表面処理するこ
とが必須であり、これにより炭酸金属化合物の粒子同士
の凝集を抑えると共に、トナー中への分散を向上するこ
とができる。用いる脂肪酸の炭素数はＣ₁₀以上が好まし
く、Ｃ₉ 以下の脂肪酸は常温で液体であり、トナー原料
として使用環境に適さない。炭酸金属化合物を脂肪酸で
処理する量は、粒子径分布などにより所定量が異なる
が、通常０．５〜２０重量％程度が好ましい。

【００２０】トナー中への炭酸金属化合物の添加量は、
樹脂１００重量部に対して０．５〜１０重量部が好まし
い、更には１〜８重量部が好適である。少なすぎるとト
ナーの補強効果が十分に得られず、多すぎるとトナーの
定着性及び帯電特性が悪化して好ましくない。更に、本
発明現像剤のトナーは公知の正荷電性または負荷電性の
帯電制御剤を単独または併用して使用してもよく、その
使用量は所望する帯電量見合いで選定すればよく、帯電
制御剤の添加量は樹脂１００重量部に対し０．０５〜１
０重量部程度が好ましい。正荷電性帯電制御剤として
は、例えばニグロシン系染料、４級アンモニウム塩、ト
リアミノトリフェニルメタン系化合物、イミダゾール系
化合物、ポリアミン樹脂などがある。負荷電性の制御剤
としては、Ｃｒ，Ｃｏ，Ａｌ，Ｆｅ等の金属含有アゾ染
料、サリチル酸金属化合物、アルキルサリチル酸金属化
合物などがある。

【００２１】その他、本発明現像剤のトナー構成成分と
して定着性や流動性を向上させるために、低分子量オレ
フィン重合体や微粉末のシリカ、アルミナ、チタニア等
の添加剤、さらには抵抗調整や滑剤の目的でマグネタイ
ト、フェライト、酸化セリウム、チタン酸ストロンチウ
ム、導電性チタニア等の無機微粉末や、スチレン樹脂、
アクリル樹脂等の有機微粉末を内添剤または外添剤とし
て含有せしめてもよい。これら添加剤の使用量は所望す
る性能により適時選定すればよく、例えば樹脂１００重
量部に対し０．０５〜１０重量部程度が好ましい。

【００２２】また、本発明現像剤のトナー粒子の製造法
は、従来から用いられる各種トナー製造方法が適用でき
るが、例えば一般的な例としては、まず樹脂、着色剤、
ワックス、帯電制御剤等を混合機で均一に分散混合し、
次いで混合物を密閉式ニーダー、或いは１軸または２軸
の押出機等で溶融混練し、冷却後、クラッシャー、ハン
マーミル等で粗砕し、ジェットミル、高速ローター回転
式ミル等で細粉砕し、風力分級機（例えば、慣性分級方
式のエルボジェット、遠心力分級方式のミクロプレック
ス、ＤＳセパレーターなど）等で分級すればよい。トナ
ーの平均粒径は、３〜２０μｍが好適である。

【００２３】更に、トナーに外添処理する場合には、分
級トナーと外添剤を高速撹拌機（ヘンシェルミキサー、
スーパーミキサーなど）等で撹拌混合すればよい。得ら
れた本発明現像剤のトナーは、キャリアを使用しない１
成分系現像剤（マグネタイト等の磁性物を含有した磁性
１成分トナー、或いは磁性物を含有しない非磁性１成分
トナー）としても用いることができる。

【００２４】本発明のトナーを２成分系現像剤に用いる
場合には、磁性キャリアと混合して用いればよく、磁性
キャリアとしては、平均粒子径２０〜２００μｍ程度の
鉄粉、フェライト粉、磁性樹脂キャリアなど従来から公
知のものが使用できる。また、これら表面に公知のシリ
コーン系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、スチレ
ン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリ
アミド系樹脂など、或いはこれら樹脂の混合物を、単層
または多層に表面コーティングしたものも使用できる。
尚、フェライトの芯材としては、一般式（ＭＯ）_m （Ｆ
ｅ₂ Ｏ₃ ）_n で示されるフェライト粉が好ましく、（Ｍ
Ｏ）成分としては、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＮｉＯ、ＦｅＯ、
ＭｎＯ、ＭｇＯ、ＢａＯ等の成分を１種または２種以上
選定して使用すればよい。

【００２５】これらのキャリア粒径には特に制限ない
が、１０〜２００μｍの平均粒子径を有するものが好ま
しい。キャリアとトナーの混合比は、トナー１重量部に
対してキャリア５〜１００重量部とするのが好ましい。

【００２６】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はその要旨を超えない限りは以下の実施
例により何等制限されるものではない。尚、下記実施例
中、単に「部」とあるのはいずれも「重量部」を意味す
るものとする。

【００２７】＜実施例１＞

【表３】 ・スチレン／ｎ−ブチルアクリレート＝８２／１８共重合樹脂 １００部 （フロー軟化温度１３０℃、ガラス転移温度６１℃） ・着色剤 カーボンブラック ＭＡ−１００ ６部 （三菱化成社製） ・炭酸金属化合物 炭酸カルシウム（カルサイト） ５部 平均粒子径０．０８μｍ、ステアリン酸５部で表面処理 ・低分子量ポリプロピレン ５５０Ｐ ２部 （三洋化成工業社製） ・帯電制御剤 ボントロンＰ５１ ２部 （オリエント化学工業社製、４級アンモニウム塩） を配合し、連続式の２軸押出機を用いて混練し、冷却
し、粉砕し、分級して、平均粒径８．０μｍの黒色トナ
ーを得た。この黒色トナー１００部に対して、シリカ粉
末（日本アエロジル社製Ｒ９７２）０．２部とマグネタ
イト粉末（平均粒径０．３μｍ）０．３部をヘンシェル
ミキサーにて外添処理してトナーＡを得た。このトナー
中樹脂の分子量分布をＧＰＣ測定した所、Ｌｐ＝５，０
００で、Ｈｐ＝５０，０００であった。

【００２８】得られたトナーＡ部とメチルシリコーン含
有樹脂で表面コートされた平均粒径１００μｍ、飽和磁
化５５ｅｍｕ／ｇのＣｕ−Ｚｎフェライトキャリア９６
部を混合、撹拌し現像剤Ａを作製した。次に、これらス
タート用現像剤Ａと補充用トナーＡを用いて、有機光導
電体を感光体とし、熱ロール定着方式、ブレードクリニ
ング方式、現像槽内現像剤へのトナー補給コントロール
に透磁率センサー方式を採用したコピー速度５０枚（Ａ
４）／分の正規現像方式（感光体表面電位；通常モード
ＤＣ−７００Ｖ、写真モードＤＣ−５００Ｖ、バイアス
電圧；ＤＣ−２００Ｖ）の複写機で、通常環境の温度２
３〜２５℃、湿度５０〜５５％ＲＨの環境下で５０，０
００枚の実写テストを実施した。

【００２９】この実写テストの結果、５０，０００枚実
写中でもコピー画像濃度が安定して高くコピー白地部の
汚れであるカブリの増加がなく、またトナー飛散量も少
なく複写機内の汚染もなく良好であり、更に、トナーに
よるキャリア汚染であるスペント量も少なく、連続複写
しても耐久性能、コピー画質安定性の優れた現像剤及び
トナーであった。また、上部テフロン加工ローラーと下
部シリコンローラーとから成る熱ローラー定着機のヒー
ター温度を可変にして、ロール回転速度を４００ｍｍ／
ｓｅｃに改造した装置でトナーの定着テストを実施した
が、良好な結果であった。

【００３０】＜実施例２〜６＞炭酸金属化合物の種類・
添加量を表−１の通りとした以外は実施例１と同様にト
ナー・現像剤を得、次いで実施例１と同様に実写テス
ト、定着テストを実施し、その結果を表−２にまとめて
示すが、良好であった。

【００３１】＜比較例 １＞炭酸金属化合物を用いなか
った以外は実施例１と同様にトナー・現像剤を得、次い
で実施例１と同様の実写テスト、定着性テストを実施
し、その結果を表−２に示すが、定着性能は良好であっ
たが、実写性能に問題あった。

【００３２】＜実施例７＞炭酸金属化合物の添加量を１
５部とした以外は実施例２と同様にトナー・現像剤を
得、次いで実施例１と同様の実写テスト、定着性テスト
を実施し、その結果を表−２に示すが、実写性能に若干
不足があった。

【００３３】＜比較例２〜３＞炭酸金属化合物に替え
て、比較例２ではマグネタイト（平均粒子径０．３μ
ｍ）５部、比較例３ではアルミナコートのチタニア（平
均粒子径０．３μｍ）５部とした以外は実施例１と同様
にトナー・現像剤を得、次いで、実施例１と同様の実写
テスト、定着性テスト実施し、その結果を表−２に示す
が、特に実写特性に問題あった。

【００３４】＜比較例４＞実施例１の炭酸カルシウムを
表面処理なしとした以外は実施例１と同様にトナー・現
像剤を得、次いで実施例１と同様の実写テスト、定着性
テストを実施し、その結果を表−２に示すが、特に、実
写性能に問題あった。

【００３５】

【発明の効果】本発明の静電荷像現像用現像剤は、トナ
ーの強度が適度で、現像剤中のトナー粒度変化が少な
く、トナーによるキャリアの汚染が少ないことで高耐刷
性があり、帯電性能が良好で、連続使用した場合にも安
定した画像濃度が得られ、カブリ等の画像汚れもなく、
或いはプリンタや複写機内のトナー飛散による汚染も少
なく安定した画像特性を維持し、定着性が良好であるな
どの多大な工業的利益を提供するものである。

【００３６】＜表中結果の簡単な説明＞ ○トナー飛散量：５０，０００枚実写後に現像槽底部に
堆積したトナーを掻き出して、その堆積量を秤量して求
めた。 ○キャリアへのトナースペント量の度数比：実写前と５
０，０００枚実写後の現像剤からトナーを分離した後、
テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）可溶分を重量分析してス
ペント量とし、ここでは比較例１のスペント量を度数比
１００のベースにおいて比率で求めた。 ○定着性テスト：コピー紙はボンド紙を使用し、定着性
は黒部で評価した。

【００３７】

【表４】

【００３８】

【表５】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも樹脂、着色剤及び脂肪酸で処
   理された炭酸金属化合物を含有してなることを特徴とす
   る静電荷像現像用トナー。
2. 【請求項２】 炭酸金属化合物の添加量が、樹脂１００
   重量部に対して０．５〜１０重量部であることを特徴と
   する請求項１記載の静電荷像現像用トナー。