JP2779943B2 - 静電荷像現像用トナー - Google Patents

静電荷像現像用トナー

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JP2779943B2
JP2779943B2 JP1061468A JP6146889A JP2779943B2 JP 2779943 B2 JP2779943 B2 JP 2779943B2 JP 1061468 A JP1061468 A JP 1061468A JP 6146889 A JP6146889 A JP 6146889A JP 2779943 B2 JP2779943 B2 JP 2779943B2
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哲夫 磯田
康敬 岩本
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は静電荷像現像用トナーに関し、より詳しく
は、電子写真、静電記録、静電印刷などにおける静電荷
像を現像するための乾式トナーに関する。
[従来の技術] 従来、電子写真法としては、米国第2,297,691号明細
書、特公昭49−23910号公報、および特公昭43−24748号
公報等に各種の方法が記載されているが、一般には光導
電性物質を利用し、種々の手段により感光体上に電気的
潜像を形成し、次いで該潜像をトナーを用いて現像し、
必要に応じて紙等に粉像を転写した後、加熱あるいは溶
剤蒸気等により定着し、コピーを得るものである。
電気的潜像を現像する方式には大別して絶縁性有機液
体中に各種の顔料や染料を微細に分散させた現像剤を用
いる液体現像方式とカスケード法、磁気ブラシ法、パウ
ダークラウド法等のように天然または合成樹脂にカーボ
ンブラック等の着色剤を分散せしめたトナーを用いるい
わゆる乾式現像方式とがあり、乾式現像方式の一例とし
ては二成分系乾式現像剤を使用する方式がある。この二
成分乾式現像剤は、比較的大きなキャリア粒子表面上に
微小なトナー粒子が両粒子の摩擦により発生した電気力
により保持されており、静電潜像に近接されると静電潜
像が形成する電界によるトナー粒子に対する該潜像方向
への吸収力がトナー粒子とキャリア粒子間の結合力に打
ち勝ってトナー粒子は静電潜像上に吸引付着されて静電
潜像が可視化されるものである。そして、現像剤は現像
によって消費されたトナーを補充しながら反復使用され
る。
従って、キャリアは長期間の使用中、常にトナー粒子
を所望とする極性で、かつ充分な帯電量に摩擦帯電しな
ければならない。
しかしながら、従来の現像剤は、粒子間の衝突または
粒子と現像機械との衝突等の機械的衝突またはこれらの
衝突等による発熱でキャリア表面にトナー膜が形成され
る、いわゆるスペント化が生じ、キャリアの帯電特性が
使用時間と共に低下し、現像剤全体を取り替える必要が
生じる。このようなスペント化を防止するため、従来よ
りキャリア表面に種々の樹脂を被覆する方法が提案され
ている。シリコーン樹脂によりキャリア表面を被覆する
方法もその一つであり、これによりスペント化は防げる
ようになる。しかしながら、シリコーン樹脂被覆キャリ
アはそれ自身、トナーを帯電する能力が低いため、トナ
ー粒子に充分な帯電を与えられないという欠点を有して
いる。
トナー粒子に充分な摩擦帯電を付与するには、トナー
の主成分である結着樹脂の摩擦帯電性を利用する方法
や、電荷付与剤を添加する方法等がある。
正電荷付与剤として実用化されているものとしては特
公昭41−2427号公報等に記載されているニグロシン系染
料や、米国特許第3,565,654号明細書等に記載された第
四級アンモニウム塩等が挙げられる。ニグロシン系染料
は高電荷付与性と安価であることから従来より広く使用
されてきている。しかし、ニグロシン系染料は一般的に
構造が複雑で安定性に乏しく、例えば機械的摩擦や衝
撃、温湿度条件、電気的衝撃や光照射等により分解ある
いは変質したりして電荷付与性能が低下するという欠点
を有している。これらの欠点を改良した電荷付与剤とし
て特開昭60−169857号公報には新規な第四級アンモニウ
ム塩化合物が開示されており、従来の諸問題の多くは改
良されている。
また、特公昭59−9906号公報にはキサンテン系染料を
レーキ化した正荷電性トナーが開示されている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、使用環境により、現像剤の帯電量が大
きく変動するという問題は未だに未解決である。これは
特にカーボンブラックを含有したトナーの場合顕著であ
る。
また、シリコーン樹脂被覆キャリアを使用した場合も
使用環境により現像剤の帯電量の変動が大きくなること
が判明している、 このため、高温高湿時に使用した場合、現像剤の帯電
量が低下し、地汚れ、解像力の悪化、トナーの飛散等が
発生し、また低温低湿では、現像剤の帯電量が上昇し、
画像濃度の低下、エッジ効果等が発生し、安定した画像
が得られなくなるという欠点を有している。
本発明の目的の一つは、温度、湿度の変化に影響を受
けない安定した画像を再現する現像剤の提供にある。
本発明のもう一つの目的は、長時間使用してもトナー
のスペント化の発生しない優れた耐久性をもつ現像剤の
提供にある。
本発明のもう一つの目的は充分に高い安定した帯電性
を示す現像剤の提供にある。
[課題を解決するための手段] 本発明は、着色剤、電荷付与剤および結着剤を主成分
とする静電荷像現像用トナーにおいて、電荷付与剤とし
てC.I.Pigment Red 81に分類される化合物と下記一般式
(I)で示される第四級アンモニウム塩化合物を含有す
ることを特徴とする静電荷像現像用トナーである。
(但し、式中R1はC1〜C8のアルキル基、R2,R3はC1〜C18
のアルキル基、R4はC1〜C8のアルキル基またはアラルキ
ル基を示す。) 本発明は、C.I.Pigment Red 81に分類される化合物と
一般式(I)で示される第四級アンモニウム塩化合物を
併用することが重要であり、これにより従来の欠点を改
良することが可能となった。
また、本発明者らは、C.I.Pigment Red 81に分類され
る化合物、一般式(I)で示される第四級アンモニウム
塩化合物それぞれ単独の帯電量よりも、併用した時の帯
電量の方が高くなることを見出したものである。これに
よりシリコーン樹脂被覆キャリアを使用しても充分な帯
電量が保持できるようになった。
本発明に使用される結着剤(結着樹脂)の例として
は、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、スチレン塩化ビニル共重合体、スチレ
ン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合
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、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、スチレン−メタク
リル酸オクチル共重合体、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、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、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、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、
ポリエステル樹脂、低分子料ポリエチレン、低分子量ポ
リプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、
シリコーン樹脂、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
樹脂等があるが、これらの樹脂は単独使用に限らず、二
種以上併用することもできる。
また、これらの製造方法も、特に限定されるものでな
く、塊状重合、溶液重合、乳化重合、懸濁重合いずれも
利用できる。
本発明に用いられるC.I.Pigment Red 81に分類される
化合物は下記(II)の構造式で示されるものが使用され
る。
具体的にはUltra Rose R,Ultra Rose 38(以上東洋イ
ンキ社製)、#40 Fast Rose,#44 Fast Rose(以上大
日精化社製)等がある。
一般式(I)で示される第四級アンモニウム塩化合物
の具体例としては下記のものがある。
前記C.I.Pigment Red 81に分類される化合物と一般式
(I)で示される化合物の比率は重量で5:95〜95:5、好
ましくは20:80〜80:20である。
また、トナーに対する添加量はC.I.Pigment Red 81に
分類される化合物と、一般式(I)で示される化合物の
合計が結着剤100重量部に対し、0.1〜10重量部、好まし
くは1〜5重量部である。
着色剤としては、カーボンブラックの他、公知の染顔
料が使用される。
カーボンブラックとしてはファーネスブラック、アセ
チレンブラック、サーマルブラック等が使用できる。カ
ーボンブラックの添加料は結着剤100重量部に対し、1
〜15重量部が好ましい。
本発明に使用するトナーは、例えば、結着剤、C.I.Pi
gment Red 81に分類される化合物、一般式(I)で示さ
れる第四級アンモニウム塩化合物、カーボンブラック等
をミキサーで分散しておき、次に加圧式ニーダー、加熱
二本ロール等で混練し、その後冷却固化し、粉砕、分級
することにより製造することができる。
上記本発明の静電荷像現像用トナーに表面がシリコー
ン樹脂で被覆されたキャリア粒子を加え乾式二成分現像
剤を構成することができる。
キャリア粒子表面に被覆するシリコーン樹脂として
は、従来知られているいずれのシリコーン樹脂であって
もよく、例えば一般式(III)で示される常温硬化型シ
リコーン樹脂が挙げられるが他のシリコーン樹脂も使用
可能である。
(上記式中、Rは水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ
ル基、メトキシ基、C1〜C4の低級アルキル基またはフェ
ニル基を示す。) 具体的には、例えばKR271,KR255,KR152(以上信越化
学社製)、SR2400,SR2406,SH840(以上トーレシリコー
ン社製)等がある。
本発明において、シリコーン樹脂で被覆するキャリア
芯材としては、平均粒径が20〜1000μm、好ましくは50
〜500μmのコバルト、鉄、銅、ニッケル、亜鉛、アル
ミニウム、黄銅、ガラス等の非金属や金属、金属合金等
の従来使用されている材料が広く用いられる。
シリコーン樹脂の被覆法としては、該樹脂を溶剤に溶
解して前記芯材表面に噴霧法等の従来公知の手段でコー
ティングすればよい。
キャリアおよびトナーの使用両としては、トナー粒子
がキャリア粒子の表面に付着して、その表面積の30〜90
%を占める程度に両粒子を混合するのが好ましい。
[実施例] 次に実施例を挙げて本発明を説明する。なお、部は重
量基準である。
実施例1 <トナー> ポリスチレン(D−125:エッソ石油化学製) 88.0部 C.I.Pigment Red 81 (#44 Fast Rose:大日精化製 1.0部 カーボンブラック (#44:三菱化成製) 10.0部 以上の処方で加熱二本ローラを用いた混練を行ない、
体積平均粒径10μmのトナーを得た。
比較例1,2 比較のため、実施例1の処方において、電荷付与剤を
#44 Fast Rose 2部だけとしたもの(比較例1)、上記
構造を有する第四級アンモニウム塩2部としたもの(比
較例2)も作成した。
<キャリア> 芯物質:平均粒径100μmの球形酸化鉄粉 100部 上記芯物質にコーティング溶液を流動床型コーティン
グ装置を用いてコーティングし、乾燥固化し、本発明に
使用するキャリアを得た。
上記3種類のトナーとキャリアを用いて現像剤帯電量
の環境依存性(温湿度の変化でどれだけ帯電量が変化す
るか)の測定を行った。
・現像剤帯電量の環境依存性の求め方: 環境依存性は低温低湿帯電量と高温高湿帯電量との変
動率として表わす。
(イ)低温低湿帯電量 10℃、20%相対湿度(RH)の低温低湿室にトナー3.0
g、キャリア97.0gを3時間調湿する。その後120mlステ
ンレスポットにトナーとキャリアを入れ、10分間撹拌
し、ブローオフ法により帯電量を求める。
(ロ)高温高湿帯電量 30℃、85%RHの高温高湿室にトナー3.0g、キャリア9
7.0gを3時間調湿する。その後、120mlステンレスポッ
トにトナーとキャリアを入れ、10分間撹拌し、ブローオ
フ法により帯電量を求める。
(ハ) 上記方法により測定した環境依存性は下記表1のよう
であった。
以上のように本発明の現像剤は帯電量の環境による変
動が極めて少ない。また、電荷付与剤をそれぞれ単独使
用するより併合して使用した方が帯電量が高くなること
がわかる。
実施例2 <トナー> スチレン−n−ブチルメタクリレート共重合体 87.0部 C.I.Pigment Red 81 (Ultra Rose R:東洋インキ製) 2.0部 カーボンブラック(#44) 10.0部 以上の処方で加熱二本ローラを用いた混練を行い、体
積平均粒径10μmのトナーを得た。
比較例3,4 比較のため、実施例2の処方において、電荷付与剤を
Ultra Rose R 3部だけとしたもの(比較例3)、上記構
造を有する第四級アンモニウム塩3部としたもの(比較
例4)も作成した。
<キャリア> 芯物質:平均粒径100μmの 球形フェライト粒子 100部 上記芯物質にコーティング溶液を流動床型コーティン
グ装置を用いてコーティングし、乾燥固化し、本発明に
使用するキャリアを得た。
上記3種類のトナーとキャリアを用いて実施例1と同
様に現像剤帯電量の環境依存性の測定を行った。結果を
表2に示す。
以上のように本発明の現像剤は帯電量の環境による変
動が極めて少ない。また、電荷付与剤をそれぞれ単独使
用するより併合して使用した方が帯電量が高くなること
がわかる。
実施例3 <トナー> スチレン−n−ブチルメタクリレート共重合体 87.0部 C.I.Pigment Red 81 (#40 Fast Rose:大日精化製) 2.0部 カーボンブラック(#44) 10.0部 以上の処方で加熱二本ローラを用い混練を行い、体積
平均粒径10μmのトナーを得た。
比較例5,6 比較のため、実施例3の処方において、電荷付与剤を
#40 Fast Rose 3部だけとしたもの(比較例5)、上記
構造を有する第四級アンモニウム塩3部としたもの(比
較例6)も作成した。
<キャリア> 芯物質:平均粒径70μmの 不定形酸化鉄粉 100部 上記芯物質にコーティング溶液を流動床型コーティン
グ装置を用いてコーティングし、乾燥固化し、本発明に
使用するキャリアを得た。
上記3種類のトナーとキャリアを用いて実施例1と同
様に現像剤帯電量の環境依存性の測定を行った。結果を
表3に示す。
以上のように本発明の現像剤は帯電量の環境による変
動が極めて少ない。また、電荷付与剤をそれぞれ単独使
用するより併合して使用した方が帯電量が高くなること
がわかる。
[発明の効果] 以上の説明で明らかなように、本発明の静電荷像現像
用トナーは、温度、湿度の変化に影響を受けない安定し
た画像を再現することができ、また、長時間使用しても
トナーのスペント化を発生せず、優れた耐久性を有し、
さらに充分に高い安定した帯電性を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 貴久 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 昭61−112159(JP,A) 特開 昭64−9466(JP,A) 特開 平1−204067(JP,A) 特開 昭52−80839(JP,A) 特開 昭60−169857(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03G 9/097 CA(STN)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】着色剤、電荷付与剤および結着剤を主成分
    とする静電荷像現像用トナーにおいて、電荷付与剤とし
    てC.I.Pigment Red 81に分類される化合物と下記一般式
    (I)で示される第四級アンモニウム塩化合物を含有す
    ることを特徴とする静電荷像現像用トナー。 (但し、式中R1はC1〜C8のアルキル基、R2,R3はC1〜C18
    のアルキル基、R4はC1〜C8のアルキル基またはアラルキ
    ル基を示す。)
  2. 【請求項2】着色剤としてカーボンブラックを含有する
    特許請求の範囲第1項記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 【請求項3】C.I.Pigment Red 81に分類される化合物と
    一般式(I)で示される化合物の重量比が5:95〜95:5で
    ある特許請求の範囲第1項記載の静電荷像現像用トナ
    ー。
  4. 【請求項4】C.I.Pigment Red 81に分類される化合物と
    一般式(I)で示される化合物の合計が結着剤100重量
    部に対し0.1〜10重量部である特許請求の範囲第1項記
    載の静電荷像現像用トナー。
  5. 【請求項5】特許請求の範囲第1項記載のトナーにおい
    て、さらに表面がシリコーン樹脂で被覆されたキャリア
    粒子を含有する静電荷像現像用現像剤。
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