JPH11327213A - 正帯電性トナーおよびそれを用いた現像剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 トナーの帯電量の変動が小さく、良好な印字
画像がえられる正帯電性トナーおよびそれを用いた現像
剤を提供する。 【解決手段】 結着樹脂を主成分とする正帯電性トナー
において、帯電制御剤としてニグロシン染料と４級アン
モニウム塩とを使用する。正帯電性トナーが、結着樹脂
としてポリエステル樹脂、離型剤としてポリプロピレン
ワックス、着色剤としてカーボンを含有する。外添剤を
含まないトナー素材粒子中、ニグロシン染料の含有量が
２〜５％（重量％、以下同様）、４級アンモニウム塩の
含有量が０．２５〜２％である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真法、静電
記録法、静電印刷法などにおいて静電荷像を現像するた
めの正帯電性トナーおよびそれを用いた現像剤に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】静電潜像をトナーを用いて可視化する現
像方法は種々知られているが、大別して乾式現像法と湿
式現像法がある。このうち、乾式現像法は、湿式現像法
と異なり液体現像液を使用しないため悪臭が発生せず、
また転写材を乾燥するために高いエネルギーを必要とせ
ず高速転写に適しているという特徴を有し、複写機、フ
ァックスおよびプリンター等の主流現像方式として広く
用いられている。

【０００３】この乾式現像法には、２成分現像剤を用い
る方法と１成分現像剤を用いる方法とがある。トナーの
みからなりキャリアを含有しない１成分現像剤を用いる
方法は、キャリアの劣化、トナーとキャリアの混合比の
変動にともなう画像の変動という問題はないが、トナー
粒子内に高価で黒色の磁性粉体（マグネタイトなど）を
多量に含むため、コストが高くなるばかりでなく、鮮明
なカラー化が困難であるという問題がある。

【０００４】一方、２成分現像剤による方法は、カラー
化にも対応でき比較的安定に良画像がえられる優れた方
法である。２成分現像剤に使用されるトナーには、帯電
性を付与するための帯電制御剤として、ニグロシン染
料、塩基性染料、モノアゾ染料などが使用されている。
これらのなかでは、帯電性と価格の点からニグロシン染
料が好ましく使用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ニグロシン染
料は製造条件の制御が難しく、一定の組成のものが得ら
れにくいためロット間でのｐＨのバラツキが大きく、そ
れに応じて電荷の移動量が変わるためトナーの帯電量が
変動し、良好な印字画像がえられないという問題を有し
ている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の問題を
解決するためになされたものであり、トナーの帯電量の
変動を防止し、良好な画像をうることができる正帯電性
トナーおよびそれを用いた現像剤を提供するものであ
る。

【０００７】すなわち、本発明は、結着樹脂を主成分と
する正帯電性トナーであって、帯電制御剤としてニグロ
シン染料と４級アンモニウム塩とを含有する正帯電性ト
ナー（請求項１）、正帯電性トナーが、結着樹脂として
ポリエステル樹脂、離型剤としてポリプロピレンワック
ス、着色剤としてカーボンを含有する請求項１記載のト
ナー（請求項２）、外添剤を含まないトナー素材粒子
中、ニグロシン染料の含有量が２〜５％（重量％、以下
同様）、４級アンモニウム塩の含有量が０．２５〜２％
である請求項１記載のトナー（請求項３）、請求項１、
２または３記載のトナーとキャリアとからなる正帯電性
２成分現像剤（請求項４）、キャリアが、表面にフッ素
系樹脂をコーティングしたマグネタイトである請求項４
記載の現像剤（請求項５）、およびキャリアの含有量が
９４〜９７％、トナーの含有量が３〜６％である請求項
４記載の現像剤（請求項６）に関する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の正帯電性トナーは、結着
樹脂を主成分とするトナーである。

【０００９】前記結着樹脂とは、紙への定着性と耐オフ
セットという機能を有するものであり、たとえばポリエ
ステル樹脂；エポキシ樹脂；ポリアミド樹脂；スチレン
−メチル（メタ）アクリレート共重合体、スチレン−エ
チル（メタ）アクリレート共重合体、スチレン−ブチル
（メタ）アクリレート共重合体、スチレン−ヒドロキシ
プロピル（メタ）アクリレート共重合体などのスチレン
−アクリル樹脂；ポリプロピレン、ポリエチレンなどの
ポリオレフィン樹脂などがあげられる。なかでも、正帯
電しやすく、定着後、印刷面との接触面に含有される可
塑剤等に溶解しない点でポリエステル樹脂が好ましい。

【００１０】ここで、ポリエステル樹脂とは、アルコー
ル単量体とカルボン酸単量体との縮重合によってえられ
るものである。

【００１１】前記アルコール単量体としては、たとえば
２価のアルコールとしてエチレングリコール、ジエチレ
ングリコール、トリエチレングリコール、プロピレング
リコール、ブタンジオールなどの脂肪族ジオール類、
１，４−ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、水
素添加ビスフェノールＡなどの脂環式ジオール類、ビス
フェノールＡなどの芳香族系ジオール類、３価以上の多
価アルコールとしては、たとえばソルビトール、ヘキサ
ンテトロール、ソルビタン、ペンタエリスリトール、シ
ョ糖、ブタントリオール、ペンタントリオール、グリセ
ロール、トリメチロールプロパンなどがあげられる。

【００１２】前記カルボン酸単量体としては、たとえば
２価のカルボン酸であるマレイン酸、フマル酸、フタル
酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク酸、アジピン
酸、セバシン酸、マロン酸、これらの酸の無水物、リノ
ール酸の２量体（ダイマー酸）や３価以上の多価カルボ
ン酸であるベンゼントリカルボン酸（トリメリット
酸）、シクロヘキサントリカルボン酸、ナフタレントリ
カルボン酸、ブタントリカルボン酸、ヘキサントリカル
ボン酸などがあげられる。なかでも、現像特性および帯
電特性などの点でテレフタル酸、トリメリット酸のうち
少なくとも１種を用いることが好ましい。

【００１３】前記ポリエステル樹脂の具体例としては、
ビスフェノールＡなどの芳香族ジオールをアルコール成
分とし、トリメリット酸およびテレフタル酸を酸成分と
する日本カーバイド工業（株）製の架橋型ポリエステル
樹脂ＦＴ−００６が好ましい。

【００１４】前記結着樹脂の分子量には、とくに限定は
ないが、重量平均分子量は５，０００〜１００，０００
であることが好ましい。５，０００未満のばあい、低温
でオフセットを起しやすく、１００，０００をこえるば
あい、紙への定着性が悪くなる傾向がある。

【００１５】ここで、重量平均分子量とは、試料の０．
２％テトラハイドロフラン溶液を用いて、ゲルパーミエ
ーションクロマトグラフィー法によって測定される値で
ある。

【００１６】前記結着樹脂を主成分とするとは、前記結
着樹脂の添加量が、外添剤を含まないトナー素材粒子中
に８５〜９８％、さらには９０〜９５％であることをい
う。８５％未満のばあい、紙への定着性が低下し、９８
％をこえるばあい、他の配合剤の量が少なくなりすぎ、
帯電性、着色性が困難となる。

【００１７】前記正帯電性トナーは、キャリアと混合す
ることによって２成分現像剤として使用されるものであ
り、帯電制御剤として正帯電制御剤を含むものである。

【００１８】前記帯電制御剤とは、感光体上に形成され
た静電潜像にトナーを付着させて現像を行なうのに必要
な帯電量を付与するものをいい、本発明のトナーでは、
正帯電制御剤としてニグロシン染料と４級アンモニウム
塩とを併用することを特徴とする。

【００１９】前記ニグロシン染料は、アジン化合物と称
されるもので、たとえば保土谷化学工業（株）製のＮ−
０１、Ｎ−０４、Ｎ−０７、Ｎ−１３などがあげられ
る。

【００２０】前記４級アンモニウム塩としては、アルキ
ル基やアリルアルキル基を４個有するアミン化合物と有
機酸からなる化合物で、たとえばオリエント化学工業
（株）製のＰ−５１、ヘキストジャパン（株）製のＶＰ
−２０３８があげられる。

【００２１】前記ニグロシン染料と前記４級アンモニウ
ム塩は、保土谷化学工業（株）製のＮ−１３とオリエン
ト化学工業（株）製のＰ−５１の組合せが、適性な帯電
レベルがえられるので好ましい。

【００２２】外添剤を含まないトナー素材粒子中におけ
るニグロシン染料および第４級アンモニウム塩の含有量
は、２〜５％および０．２５〜１．０％で、しかも両者
の重量比が１２：１〜２：１であることが好ましい。

【００２３】ニグロシン染料および第４級アンモニウム
塩の量が上記より少なくなると十分な正帯電量が得られ
ず、逆に上記より多くなっても急激に帯電量が落ちる傾
向があるからである。また、両者の含有比が１２：１よ
り大きくなると、帯電量のバラツキが大きくなり、逆に
２：１より小さくなると第４級アンモニウム塩の白色の
影響が出て、鮮明な色が出にくくなる傾向がある。

【００２４】前記トナーには、上述した結着樹脂、帯電
制御剤のほかに、着色剤（顔料または染料）、離型剤、
外添剤などが含有されうる。

【００２５】前記着色剤としては、たとえば顔料である
カーボンブラック、アニリンブラック、アセチレンブラ
ック、ナフトールイエロー、ベンガラ、フタロシアニン
ブルーなどや、染料であるアゾ染料、アントラキノン染
料などがあげられる。黒色トナーのばあい、少量で鮮明
な黒色がえられ添加量によりトナーの電気抵抗が調整で
きる点でカーボンブラックが好ましい。

【００２６】前記着色剤の含有量は、トナー素材粒子中
に２〜１０％であることがトナーの色目と電気抵抗の点
で好ましい。

【００２７】前記定義性改良剤としては、たとえばポリ
エチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンワック
ス、脂肪酸エステル、高級脂肪酸、パラフィンワック
ス、シリコーンワニスなどがあげられる。なかでも、離
型性が優れている点で、ＪＩＳＫ ２５３１−１９６０
に規定されている環球法で測定したときの軟化点が８０
〜１６０℃であるポリエチレン、ポリプロピレンが好ま
しく、ポリプロピレンがより好ましい。また定着性改良
剤の含有量は通常０．５〜３％であることが好ましい。

【００２８】前記外添剤とは、流動性付与のために、ト
ナー素材粒子に混合するものであり、たとえばシリカ、
アルミナ、酸化チタン、酸化セリウム、酸化クロム、チ
タン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウムなどがあげ
られる。なかでも、環境条件による変化が少なく、流動
性を良くする点で、粒径が０．０１〜０．５μｍのシリ
カ、アルミナをトナー素材粒子１００％に対して０．１
〜３％含有させることが好ましい。

【００２９】本発明のトナーは、たとえば以下のような
方法により製造することができる。すなわち、結着樹
脂、帯電制御剤および必要に応じて他の添加剤とを予備
混合し、たとえばエクストルーダーなどを用いて溶融し
ながら混練する。そののち冷却し、たとえばハンマーミ
ル、ウイレー型粉砕機などを用いて粗粉砕する。さら
に、たとえばジェットミルなどを用いて微粉砕し、つい
で分級して所望の粒径のトナー素材粒子をうる。

【００３０】つぎに、必要であれば、たとえば衝撃式粉
砕機を改良した表面処理装置を用いて、前記トナー素材
粒子に、気相中において衝撃力による機械的エネルギー
を繰り返して付与することにより、樹脂粒子を実質的に
粉砕することなく球形化処理を行なうこともできる。

【００３１】前記トナー素材粒子の球形化処理は、常温
で行ってもよいし、わずかに軟化させるために加熱しな
がら行ってもよい。しかし、加熱温度が高すぎると結着
樹脂の粘着性が高くなり、その結果、粒子同士が凝集し
て塊状化する現象が生じ、所望の粒度分布のトナーをう
ることが困難になる。

【００３２】前記トナー素材粒子の平均粒径は、クリー
ニング性が低下したり、トナー飛散が生じず、解像度の
高い画像を形成するため５〜２０μｍであることが好ま
しく、７〜１５μｍであることがより好ましい。

【００３３】また、特性の揃ったトナーにするために
は、粒度分布は狭いことが好ましく、具体的には９０％
以上の粒子が平均粒径の０．５〜１．５倍の範囲内にあ
ることが好ましい。ここで、粒子の平均粒径および粒度
分布は「コールターカウンタ、ＴＹＰＥ ＴＡII」（コ
ールターエレクトロニクス社製）を用いて測定されたも
のであり、平均粒径とは重量累積が５０％になったとき
の粒径をいう。

【００３４】前記トナー素材粒子は、通常外添剤を混合
して２成分トナーとして用いる。外添剤を混合する方法
としては、バッチ式乾式高速混合、表面埋め込み式混合
などがあげられる。なかでも、均一付着および高流動性
の点でバッチ式乾式高速混合が好ましい。

【００３５】本発明の正帯電性トナーの好ましい具体例
としては、以下のごとき例があげられる。

【００３６】結着樹脂としてポリエステル樹脂、定着性
改良剤（離型剤）としてポリプロピレンワックス、着色
剤としてカーボンを用い、帯電制御剤としてニグロシン
染料２〜５％と４級アンモニウム塩０．２５〜２％を含
有させて得られるトナー素材粒子に、外添剤としてシリ
カを混合したものである。

【００３７】本発明の正帯電性トナーを用いた現像剤と
は、上述の正帯電性トナーにキャリアを混合したものを
いう。

【００３８】ここでキャリアとしては、コア剤の表面を
耐久性および帯電特性の環境依存性を小さくするため、
フッ素系樹脂溶液を噴霧法などでコーティングしたもの
を用いる。

【００３９】前記コア剤としては、たとえばマグネタイ
ト（Ｆｅ₃Ｏ₄）、フェライト（Ｆｅ₂Ｏ₃）、鉄粉などが
あげられる。なかでも、磁気特性の制御、電気抵抗の制
御の点で、マグネタイト、フェライトが好ましい。

【００４０】キャリアの粒径は、小さ過ぎるとキャリア
現像が発生しやすく、大き過ぎると現像性の低下が生じ
やすいため、４０〜１５０μｍであることが好ましい。

【００４１】前記現像剤中のキャリアとトナーの混合割
合（重量比）は、キャリア：トナーが９４：６〜９７：
３とするのが、キャリアが少ないばあいのカブリの発生
および多いばあいの画像濃度の低下を押えるため好まし
い。

【００４２】本発明の現像剤の好ましい具体例として
は、上記のようにしてえた正帯電性トナーにキャリアと
してフッ素系樹脂が表面にコーティングされたマグネタ
イトを９４〜９７％混合してなる現像剤である。

【００４３】

【実施例】つぎに本発明を実施例に基づいて説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。

【００４４】実施例１〜４、比較例１〜５ 結着樹脂としてポリエステル樹脂（ＦＴ−００６、重量
平均分子量：２００００、日本カーバイド工業社製）、
離型剤としてポリプロピレンワックス（重量平均分子量
５０００、ビスコール５５０Ｐ、三洋化成工業（株）
製）、帯電制御剤としてニグロシン染料（アジン化合物
系染料、Ｎ−１３ 保土谷化学工業（株）製）と４級ア
ンモニウム塩（Ｐ−５１、オリエント化学工業（株）
製）、着色剤としてカーボン（ダイヤブラックＭＡ−１
００、三菱化学（株）製）を、表１に示す割合で混合
し、１２０℃に設定した２軸混練機（ＰＣＭ−３０、
（株）池貝製）を用いて加熱溶融混練した。

【００４５】冷却固化してえられたトナーの塊状物を、
機械式粉砕機（ターボミル、ターボ工業（株）製）で粉
砕し、分級装置（ＤＳ式、日本ニューマチック工業
（株）製）で分級して、平均粒径１０μｍのトナー素材
粒子をえた。

【００４６】つぎに、えられたトナー素材粒子１００部
に対して、シリカ（ＢＥＴ比表面積１２０ｍ²／ｇ、Ｈ
２０００／４、ヘキストジャパン（株）製）０．３部
を、混合機（スーパーミキサー、カワタ（株）製）を用
いて均一に混合し、トナーをえた。

【００４７】えられたトナー５％とフッ素コーティング
されたマグネタイトキャリア９５％とを混合し、現像剤
を作製した。現像剤を熱ローラ定着の高速プリンター
（４０〜５０枚／分）にセットし、印字率５％チャート
の画像を１万枚印字した。現像剤の帯電量およびえられ
た印刷物の画像濃度、かぶりを以下の方法にしたがって
測定した。その結果を表１に示す。

【００４８】なお、表中の総合判定欄の○は良好、△は
やや劣る、×は劣るを示す。

【００４９】（イ）画像濃度 複写印刷物の画像濃度を、マクベス濃度計を用いて等分
に区画した５箇所を測定し、その平均値を画像濃度とし
た。

【００５０】（ロ）カブリ 印字前後の用紙（白紙）について、色差計（Ｚ−Σ９
０、日本電色工業（株）製）を用いて白べた印刷した印
刷物のカブリ（本来、白色であるものの着色）の有無を
観察した。

【００５１】（ハ）帯電量 現像機のスリーブ上の現像剤を採取し、ブローオフ帯電
量測定器により、トナーの帯電量を測定した。

【００５２】

【表１】

【００５３】表１の結果から、帯電制御剤としてニグロ
シン染料と４級アンモニウム塩とを併用した実施例１〜
４の本発明の現像剤では、帯電制御剤として従来知られ
ていたニグロシン染料や４級アンモニウム塩を単独で使
用した比較例１〜３と比較して、１０，０００枚の印刷
後も画像濃度の減少、帯電量の増加がともに抑制されて
いることがわかる。また、ニグロシン染料と４級アンモ
ニウム塩の重量比が１２／１〜２／１である実施例１〜
４の現像剤では、この範囲外である比較例４〜５と比較
して優れていることもわかる。

【００５４】

【発明の効果】本発明の正帯電性トナーを用いた現像剤
では、帯電量の変動を防ぎ、その結果安定した良好な画
像をうることができる。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結着樹脂を主成分とする正帯電性トナー
   であって、帯電制御剤としてニグロシン染料と４級アン
   モニウム塩とを含有することを特徴とする正帯電性トナ
   ー。
2. 【請求項２】 正帯電性トナーが、結着樹脂としてポリ
   エステル樹脂、離型剤としてポリプロピレンワックス、
   着色剤としてカーボンを含有する請求項１記載のトナ
   ー。
3. 【請求項３】 外添剤を含まないトナー素材粒子中、ニ
   グロシン染料の含有量が２〜５重量％、４級アンモニウ
   ム塩の含有量が０．２５〜２重量％であり、両者の重量
   比；ニグロシン染料／４級アンモニウムが１２／１〜２
   ／１である請求項１記載のトナー。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３記載のトナーとキ
   ャリアとからなる正帯電性２成分現像剤。
5. 【請求項５】 キャリアが、表面にフッ素系樹脂をコー
   ティングしたマグネタイトである請求項４記載の現像
   剤。
6. 【請求項６】 キャリアの含有量が９４〜９７重量％、
   トナーの含有量が３〜６重量％である請求項４記載の現
   像剤。