JPH0764338A - 粉体トナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】カブリ、トナー飛散の発生がなくし、解像力や
細線の再現性などの画質を向上する。 【構成】電荷制御剤とカーボンブラックとを含有する粉
体トナーにおいて、トナー粒子の粒径が８μｍ以下であ
り、電荷制御剤が下記式の構造を有するアンモニウム化
合物（Ｉ）およびイミニウム化合物（II）であり、カー
ボンブラックのＤＢＰ吸油量が１００ｍｌ／１００ｇ以
下であり、かつ粒径が２０〜５０ｍμであることを特徴
とする。 式中Ｒ_１〜Ｒ_４及びＲ_９〜Ｒ_１２は水素原子または有機
基を意味し、基Ｒ_１〜Ｒ_４及びＲ_９〜Ｒ_１２の少なくと
も一つは、水酸基及び／またはクロロメチル基及び／ま
たはカルボン酸アミド基などで、Ａ及びＢは有機または
無機アニオンを意味する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、粉体トナーに関し、よ
り詳細には静電式複写機や、レーザービームプリンター
等の、いわゆるカールソンプロセスを応用した画像形成
に使用される粉体トナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】静電写真法においては、粉体トナーと磁
性キャリアとからなる二成分系現像剤を使用し、該現像
剤をマグネットスリーブ上に供給して磁気ブラシを形成
し、これを静電潜像が形成された感光体ドラム表面に摺
擦して該静電潜像を顕像化してトナー像を得る磁気ブラ
シ現像法が、従来から広く実施されている。

【０００３】黒色用の粉体トナーとしては、定着用樹脂
中に着色および電気抵抗の調整を目的として、カーボン
ブラック等の着色剤を、また帯電性の付与を目的として
金属アゾ化合物やニグロシン染料等の電荷制御剤を分散
させ、これを適度な粒度の粉末としたものが一般に使用
されている。しかし、昨今の世界情勢は、地球的規模の
温暖化現象を背景にエコロジーへの関心が強まってい
る。その中で、先述の金属アゾ化合物やニグロシン染料
などは環境安全性への問題が指摘される傾向にあり、よ
り安全な電荷制御剤の使用が望まれる。

【０００４】また、近年複写機に対しては、高画質の画
像を求める要請が強く、トナーの小粒径化が進みつつあ
る。画像の解像力や細線の再現性には、トナーが小粒径
の方がよいことは多言を要しないところであるが、トナ
ーが小粒径になってくるとこれに伴って新しい問題が発
生する。すなわち、トナーが小粒径になると比表面積が
大きくなり、キャリアあるいはブレードとの接触確率が
増大して単位重量当りの帯電量が高くなり、この結果、
画像としては画像濃度不足という問題が生じる。これを
防止するためには、トナーの単位重量当りの帯電量を低
くさせる必要があり、 電荷制御剤の配合量を減少させる。

【０００５】表面処理剤の添加量を減らす。 等の方法が考えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする問題点】しかし、単に電荷制
御剤を減らすことは単位重量当りのトナー帯電量は減少
させるが、トナー粒子個々を見た場合電荷制御剤を含有
しない粒子の発生確率が高くなり、未帯電、逆極性トナ
ーの発生でトナー帯電量の分布が広くなる。この結果カ
ブリ、トナー飛散等の新たな問題が発生する。

【０００７】また、表面処理剤を減らすことによっても
トナーの単位重量当りの帯電量を減らすこともできる
が、表面処理剤のもう一つの役割であるトナーの流動性
改善を果たすことができなくなりトナー供給不良といっ
た問題も発生する。従って、本発明の目的は小粒径トナ
ーの上記欠点を解消し、小粒径であっても帯電を低く制
御し、かつトナーの帯電量分布をシャープにすることに
よって、未帯電逆極性トナーの発生を防止することにあ
る。

【０００８】本発明の他の目的は画像濃度が良好であ
り、カブリ、トナー飛散の発生がなく、解像力や細線の
再現性などの画質が顕著に向上した粉体トナーを提供す
るにある。更に本発明の他の目的は、金属アゾ化合物や
ニグロシン染料を使用せず、安全性の向上をさせること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、少なく
とも電荷制御剤とカーボンブラックとを含有する粉体ト
ナーにおいて、トナー粒子の粒径が８μｍ以下であり、
電荷制御剤が下記式の構造を有するアンモニウム化合物
およびイミニウム化合物であり、カーボンブラックのＤ
ＢＰ吸油量が１００ｍｌ／１００ｇ以下であり、かつ粒
径が２０〜５０ｍμであることを特徴とする粉体トナー
が提供される。

【００１０】

【化３】

【００１１】

【化４】

【００１２】

【作用】本発明において、電荷制御剤が上記式（Ｉ）
（ＩＩ）で示されるアンモニウム化合物およびイミニウ
ム化合物を使用すると共にＤＢＰ吸油量が１００ｍｌ／
１００ｇ以下であり、かつ粒径が２０〜５０ｍμである
カーボンブラックを使用することが大きな特徴である。

【００１３】この発明は、式（Ｉ）（ＩＩ）で示される
アンモニウム化合物およびイミニウム化合物を電荷制御
剤として用いると、従来一般に使用されているクロム錯
体化合物に比べトナーの飽和帯電量が低くなるという新
たな知見に基づくものである。 具体的に比較実験例に
基づき説明する。図１に従来一般的に使用されているク
ロム錯体化合物（下記式（ＩＩＩ））と本発明に使用し
ている化合物をトナーに用いた場合の帯電性を比較した
ものを示す。縦軸は帯電量（μＣ／ｇ）、横軸はボール
ミルを１００ｒｐｍで回転させたときの総回転数を表し
ている。

【００１４】これにより、従来用いられているクロム錯
体化合物よりも本発明に使用しているアンモニウム化合
物およびイミニウム化合物の方が飽和帯電量が低いこと
が了解される。

【００１５】

【化５】

【００１６】したがって、この式（Ｉ）（ＩＩ）で表さ
れるアンモニウム化合物およびイミニウム化合物を使用
することによりトナーの飽和帯電量は上昇することなく
低く抑えることができ、また従来と同量を添加できるた
め、トナー粒子それぞれに含有されやすくなる。しか
し、トナー粒子個々の帯電量を見た場合、飽和帯電量が
低いため従来のトナーと相似の帯電量分布形を有してい
ても、未帯電あるいは逆極性トナーが発生することにな
る。そこで重要となるのがこの発明の第二のポイントで
あるＤＢＰ吸油量が１００ｍｌ／１００ｇ以下であり、
かつ粒径が２０〜５０ｍμであるカーボンブラックを上
記金属錯体化合物と同時に使用することである。

【００１７】ここで、カーボンブラックのＤＢＰ吸油量
とは以下の通りである。２０ｇのカーボンブラックをブ
ラストグラフの中にいれる。これにＤＢＰ（ジブチルフ
タレート）を滴下しながらニーダーで練る。このニーダ
ーにはトルク測定機がついたものでなければならない。
ＤＢＰの添加量につれてトルク値は上昇していき、最大
のトルク値になった時のＤＢＰ量を読み取り、カーボン
ブラック１００ｇに対するＤＢＰ値に換算したものであ
る。一般にカーボンブラックの吸油量が多いほどカーボ
ンブラックのチェーンストラクチャーが長く、トナー粒
子中に導電経路が形成され電荷の漏洩を引き起こしやす
い。したがって、本発明ではチェーンストラクチャーの
比較的短いＤＢＰ吸油量が１００ｍｌ／１００ｇ以下の
カーボンブラックを用いることによりトナー粒子中に導
電経路が形成されにくくし電荷の漏洩を防止する。これ
によりトナー飽和帯電量を低くした場合であっても、ト
ナー粒子の帯電量分布をシャープにでき未帯電あるいは
逆帯電トナーの発生を防ぐのである。

【００１８】カーボンブラックの粒子径を２０ｍμ〜５
０ｍμとするのは、カーボンブラックの樹脂中での分散
及びトナーの着色性を考慮したものである。カーボンブ
ラックの粒子径が２０ｍμより小さいと一次粒子同士の
凝集が発生しやすく、樹脂、カーボンブラック等のトナ
ー材料を混合攪拌する際の効率が悪く、均一に分散でき
ない。

【００１９】また、逆に粒子径が５０ｍμより大きい
と、トナー中に分散されたカーボンブラックの表面積が
減少し黒色度が低下する。その結果、電荷の漏洩は防止
できても、着色効果が低下しＩＤに寄与しなくなるから
である。

【００２０】

【発明の好的態様】トナー粒子としては、平均粒径が８
μｍ以下、特に５〜７μｍの微小粒子を使用する。この
ものは、顕電性と定着性とを有する着色トナー粒子であ
り、組成としては、一般的に言って、バインダー樹脂中
に、着色剤、電荷制御剤、離型剤等を分散させた微細粒
状組成物から成る。

【００２１】このトナー成分であるバインダー樹脂に
は、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、或いはスチレン
−アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹
脂、シリコン樹脂、ポリアミド、変性ロジン等が使用さ
れる。離型剤としては、それ自体公知の任意の離型剤、
例えば脂肪族系樹脂、脂肪族系金属塩、高級脂肪酸類、
脂肪酸エステル類もしくはその部分ケン化物類等の脂肪
族系化合物が挙げられる。なかでも特に低分子量（重量
平均分子量が１０００〜１００００）の脂肪族樹脂が有
効である。具体的には、例えば低分子量ポリプロピレ
ン、高分子量ポリエチレン、パラフィンワックス、炭素
数４以上のオレフィン単体からなる低分子量オレフィン
重合体等の１種または２種以上の組合せが適当である。
その他に例えばシリコーンオイル、各種ワックス等を使
用することもできる。

【００２２】本発明に用いるＤＢＰ吸油量が１００（ｍ
ｌ／１００ｇ）以下で粒径が２０〜５０ｍμのカーボン
ブラックとしては、商品名 ＭＡ−１００、＃４５Ｌ、
＃２５ （三菱化成社製）等が挙げられる。本発明に用
いるアンモニウム化合物およびイミニウム化合物は、例
えば特開平３−１１６２号公報に示されている方法で製
造される。

【００２３】

【トナーの製造】バインダー樹脂、着色剤、電荷制御
剤、離型剤等を混合攪拌する。混合攪拌は低負荷・低せ
ん断力が作用する条件下で行うべきであり、一般にコニ
カルブレンダー、リボンブレンダー、Ｖ型ブレンダー、
ナウタミキサー、ヘンシェルミキサー、ボールミル等の
各種混合攪拌装置で行うことができる。混合攪拌温度
は、バインダー樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）よりも低い
温度とするのがよい。必要な混合攪拌時間は装置の種
類、投入量によっても相違するが、一般に１０及至３０
０分の範囲が適当である。

【００２４】このようにして得られた前混合物を常法に
より溶融混練し、この混練物を粉砕、分級してトナーと
する。上記製造方法により得られたトナー粒子に、流動
性、帯電性向上を目的に疎水化シリカを適当重量部数混
合分散させ、平均粒子径が８μｍの粉体トナーとする。
疎水性シリカとしては、アルキル基、アルキルシリル
基、アルキルシランで処理された疎水化シリカ、例えば
日本アエロジル社製の商品名Ｒ−９７４等が挙げられ
る。 このトナーを、ガラスビーズや酸化または、未酸
化の鉄粉、フェライト等の未被覆キャリア、または鉄、
ニッケル、コバルト、フェライト等の磁性体をアクリル
系重合体、フッ素樹脂系重合体、ポリエステル、変性シ
リコン樹脂等の重合体で被覆した被覆キャリアと混合し
て現像剤とする。上記キャリアは一般に３０〜５００μ
ｍの粒径を有しており、トナー濃度（Ｔ／Ｄ）は、１〜
１５％であるのが望ましい。

【００２５】

【実施例】以下、実施例、比較例をあげて本発明の粉体
トナーをより詳細に説明するが、実施例により本発明が
限定されるものではない。

【００２６】

【実施例１】 （成分） スチレン−アクリル系樹脂 １００ 重量％ カーボンブラック １０ 重量％ 式（Ｉ）（ＩＩ）のアンモニウム化合物および イミニウム化合物（電荷制御剤）１．０ 重量％ （ヘキスト社製） 低分子量ポリプロピレン（離型剤） ２．０ 重量％ （商品名「ビスコール５５０Ｐ」 三洋化成社製） 以上の成分を２軸押し出し機で溶融混練し、ジェットミ
ル粉砕し、分級機で風力分級を行って、平均粒径７．８
μｍのトナーを得た。次にそれぞれのトナー粒子に疎水
性シリカ微粒子を、トナー総重量に対して０．５重量部
を混合分散し、本発明に使用する粉体トナーを作成し
た。

【００２７】この粉体トナーについて、平均粒径６０μ
ｍのフェライトキャリアと均一に混合攪拌してトナー濃
度４．５％の二成分現像剤とした。この二成分現像剤を
三田工業社製複写機（商品名「ＤＣ−１２０５」）を用
いて、総計２万枚（高温高湿環境（３５℃、８５％ 以
下「Ｈ／Ｈ」という）で５０００枚を含む）の複写を行
った。連続複写サイクルを表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】評価試験は連続複写サイクルにおいて、
高温／高湿環境下で１０００枚ごとに画像濃度、かぶり
濃度、帯電量の平均値逆及び極性トナーの割合、トナー
飛散の有無を測定した。さらに、トータル１００００枚
〜２００００枚までの常温常湿Ｎ／Ｎ（２０℃／６５
％）環境下での１０００枚ごとの画像濃度、かぶり濃
度、帯電量の平均値逆及び極性トナーの割合、トナー飛
散の有無についても測定を行った。各試験の具体的方法
を以下に示す。 （１）画像濃度（Ｉ．Ｄ．）測定 反射濃度計（東京電色社製の型番ＴＣ−６Ｄ）を用いて
複写画像黒べた部の濃度を測定した。 （２）カブリ濃度（Ｆ．Ｄ．）測定 前記反射濃度計を用いて、複写画像余白部の濃度を測定
して、カブリ濃度とした。 （３）帯電量 東芝ケミカル社製のブローオフ帯電量測定器で測定し
た。 （４）トナー飛散 各測定環境終了時の複写機内状態を目視で判断し、以下
の基準で評価した。 ○：トナー飛散なし △：わずかにトナー飛散あり ×：トナー飛散あり （５）２万枚複写後の逆極性トナーの割合 当社保有の帯電量分布測定装置により、全トナー粒子数
における逆極性トナー（正帯電トナー）の割合を測定し
た。

【００３０】尚、上記帯電量分布測定装置は、特開昭６
３−２６３４７号公報に記載の装置である。実施例１で
はトナー飛散、カブリがほとんどなく、単位重量当りの
帯電量上昇による画像濃度の低下は発生しなかった。ま
た、べた画像の濃度むら等も発生せず、文字切れの良い
高品位の画像を得ることができた。試験結果を表２に示
す。

【００３１】

【実施例２】ＤＢＰ吸油量８０ｍｌ／１００ｇ、粒子径
２０ｍμのカーボンブラックを使用した以外は実施例１
と同様にしてトナーを製造し、実施例１と同様の評価試
験を行った。トナー飛散、カブリがほとんどなく、単位
重量当りの帯電量上昇による画像濃度の低下は発生しな
かった。また、べた画像の濃度むら等も発生せず、文字
切れの良い高品位の画像を得た。試験結果を表２に示
す。

【００３２】

【実施例３】ＤＢＰ吸油量８０ｍｌ／１００ｇ、粒子径
５０ｍμのカーボンブラックを使用した以外は実施例１
と同様にしてトナーを製造し、実施例１と同様の評価試
験を行った。トナー飛散、カブリがほとんどなく、単位
重量当りの帯電量上昇による画像濃度の低下は発生しな
かった。また、べた画像の濃度むら等も発生せず、文字
切れの良い高品位の画像を得た。試験結果を表２に示
す。

【００３３】

【実施例４】ＤＢＰ吸油量１００ｍｌ／１００ｇ、粒子
径３０ｍμのカーボンブラックを使用した以外は実施例
１と同様にしてトナーを製造し、実施例１と同様の評価
試験を行った。トナー飛散、カブリがほとんどなく、単
位重量当りの帯電量上昇による画像濃度の低下は発生し
なかった。また、べた画像の濃度むら等も発生せず、文
字切れの良い高品位の画像を得た。試験結果を表２に示
す。

【００３４】

【比較例１】式（ＩＩＩ）の金属錯塩化合物 商品名
「ＴＲＨ」（保土谷化学工業社製）を電荷制御剤として
用いた以外は実施例１と同様にしてトナーを製造し、実
施例１と同様の評価試験を行った。試験結果を表２に示
す。

【００３５】

【比較例２】ＤＢＰ吸油量８０ｍｌ／１００ｇ、粒子径
１０ｍμのカーボンブラックを使用した以外は実施例１
と同様にしてトナーを製造し、実施例１と同様の評価試
験を行った。試験結果を表２に示す。

【００３６】

【比較例３】ＤＢＰ吸油量８０ｍｌ／１００ｇ、粒子径
６０ｍμのカーボンブラックを使用した以外は実施例１
と同様にしてトナーを製造し、実施例１と同様の評価試
験を行った。試験結果を表２に示す。

【００３７】

【比較例４】ＤＢＰ吸油量１１０ｍｌ／１００ｇ、粒子
径３０ｍμのカーボンブラックを使用した以外は実施例
１と同様にしてトナーを製造し、実施例１と同様の評価
試験を行った。試験結果を表２に示す。

【００３８】

【表２】

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、トナーを小粒径化する
場合、電荷制御剤として式（Ｉ）（ＩＩ）に示す化合物
を使用することにより低帯電量に維持することが可能と
なり、カーボンブラックの粒子径及び吸油量を本発明の
範囲内にすることで電荷の漏洩による帯電電荷減衰を防
止でき、これらをそれぞれ適量を適法によって配合する
ことにより、ＩＤ性能が十分で、カブリ、トナー飛散が
良好な画像が得られるという効果がある。

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【手続補正書】

【提出日】平成６年８月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】追加

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】トナーの落下量を測定するロレット式落下量測
定機の図である。

【符号の説明】 １ 測定機 ２ 金属製ローラ ３ トナーホッパー ４ モーター

フロントページの続き (72)発明者 樋口 剛史 大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工 業株式会社内 (72)発明者 岡本 克巳 大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工 業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも電荷制御剤とカーボンブラック
   とを含有する粉体トナーにおいて、 トナー粒子の粒径が８μｍ以下であり、 電荷制御剤が下記式（Ｉ）の構造を有するアンモニウ
   ム化合物および下記式（ＩＩ）の構造を有するイミニウ
   ム化合物であり、 カーボンブラックのＤＢＰ吸油量が１００ｍｌ／１０
   ０ｇ以下であり、かつ粒径が２０〜５０ｍμであること
   を特徴とする粉体トナー。 【化１】 【化２】