JPH02103561A - 静電荷像現像用トナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、電子写真における静電荷像現像用トナーに関
し、特に電荷保持特性に優れたトナーに関するものであ
る。

〈従来の技術〉 従来、電子写真法としては多数の方法が知られているが
、一般には光導電性物質を利用して種々の手段により感
光体上に静電潜像を形成し、次いで該潜像をトナーを用
いて現像し、必要に応じて紙などの転写材にトナー画像
を転写した後、加熱、圧力等により定着して複写物を得
ている。この場合の現像方法としては大別すると、磁性
キャリアーとトナーとより成る現像剤を用いる二成分現
像法と、磁性又は非磁性のトナーのみでキャリアーを必
要としない現像剤を用いる一成分現像法とがある。これ
らに使用されるトナーは、結着剤樹脂と着色剤を主成分
とする５〜２５μｍ程度に微粉砕された着色粒子である
。

近年、電子写真法による複写機においては、コピースピ
ードの高速化と共にトナーの長寿命化が複写機のメンテ
ナンスの面からも切望されている。

このためにはトナー粒子各々が良好な帯電特性、即ち、
均一な帯電レベルと優れた電荷保持性を有することが必
要である。つまり、帯電特性が不均−であると、コピー
に寄与しないトナー粒子が発生し、これが蓄積されて寿
命特性の劣化となって表われてしまうわけである。これ
を防ぐために、トナーに良好な帯電特性を付与すべく各
種の電荷制御剤、添加剤、表面処理剤等を用いる手段が
行なわれている。しかしながら、これら手段を用いるこ
とはトナーの組成を複雑化するばかりでなく、これらに
よる弊害を伴うことが懸念され、またこれらの手段を施
しても現状のトナーの寿命は数万枚が限度である。

本発明者らはトナーの良好な帯電特性、ひいては長寿命
化を図るに当って、上記の如き材料面からの検討には自
ずと限界があると考え、トナー粒子自体の構造に着目し
、個々のトナー粒子の構造、即ら結着樹脂中の着色剤と
してのカーボンブラック、電荷制御剤としての染料や顔
料、その他離型剤としてのポリプロピレンの如き添加剤
等の分散状態について詳細に検討を行った。その結果、
特にカーボンブラックがその分散状態に応じて１−ナー
の帯電量の均一性や体積固有抵抗に影響を及ぼし、帯電
特性、寿命特性に悪影響を与えることが確認された。例
えば、第２図に示す如くカーボンの分散が一次粒子１か
ら大きな凝集体２までさまざまな形態で不均一に分散し
ている。即ち分散が悪いと、各トナー粒子中のカーボン
量に不均一を生じ、均一な帯電特性が得られず、また体
積固有抵抗が小さくなり電荷保持性が悪くなってしまう
ものである。そこでこれを改良すべく、カーボンブラ・
７りをできるだけ一次粒子の状態で均一に分散させると
、トナー粒子間のカーボン量は均一となり均一な帯電特
性が得られ、また体積固有抵抗も大きくなる傾向が認め
られる。しかしながらこの場合は、トナーとしての充分
な黒色度を得るためにカーボンブラックの西６合量を増
量すると、均一に分散しているカーボンブラック粒子間
の距離はかなり近接してしまい、結果として電荷保持性
に充分な体積固有抵抗は得られないことがわかった。従
って、トナーの着色剤としてカーボンブラックを使用す
る場合、通常の分散方法をとっている限り良好な電荷保
持性を得るための体積固有抵抗を有するトナーは得られ
ないことが判明した。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明は上記の事情に鑑み、帯電量分布が狭い均一な帯
電量と優れた電荷保持性を有する静電荷像現像用トナー
を提供するものである。

〈課題を解決するための手段〉 本発明はカーボンブラックの結着樹脂中での分散状態に
ついて鋭意検討をした結果見い出されたもので、平均径
０．０５〜０゜５μｍのカーボンブラック凝集体からな
る着色剤が、結着樹脂中に均一に分散していることを特
徴とする静電荷像現像用トナーである。

本発明の特徴であるカーボンブラックの結着樹脂中での
分散状態は、まず第１に、カーボンブラックを平均径０
．０５〜０．５μｍの凝集体として分散させることが重
要である。ここでカーボンブラックの凝集体はトナー粒
子中に均一に含有していることが必要であり、カーボン
ブラックの一次粒子の粒径に近い様な凝集体を多く含ん
だり、トナーの粒径に近い様な大きい凝集体を多く含ん
でいると本発明の目的である十分な体積固有抵抗が得ら
れない。更に、カーボンブラックの凝集体の大きさはで
きるだけ均一に揃っていることがトナー粒子間のバラツ
キを少なくする上で好ましく、結着樹脂中に分散してい
るカーボンブラック凝集体の平均径をＸとした時、Ｘ±
０．５ｘμｍの範囲に個数分布で７０％の凝集体が含ま
れることが好ましく、特に８０％以上の凝集体が含まれ
ることが好ましい。ここで７０％より少ない、つまりカ
ーボンブラック凝集体の分布が広くなり分散が不均一に
なってくると、本発明の目的を達っするのに充分な帯電
量の均一性が得られず、また帯電保持性を充分得られず
、従って寿命特性にも悪影響が現われてしまうものであ
る。また、第２にカーボンブラック凝集体の分散が均一
であること、換言すれば、分散している凝集体間の距離
が比較的等しいことが重要である。即ち、本発明におい
て結着樹脂中でのカーボンブラックの分散状態は第１図
に示す如くカーボンブラックの一次粒子１から構成され
る平均径０．０５〜０．５μｍの凝集体２が結着樹脂３
の中に分散されているものであり、かつ凝集体の大きさ
が比較的揃っており、更にこの様な凝集体が均一に分散
している状態にあることが最も好ましいものである。

本発明のトナーは上記の如き構造を有するものであり、
少なくとも着色剤と結着樹脂より成るものであり、必要
に応じて電荷制御剤、ロールオフセット防止のための離
型剤、流動性向上のための滑剤等の各種添加剤を使用す
ることができる。

本発明のトナーを構成するカーボンブラック凝集体に用
いられるカーボンブラックは、チャンネルブラック、フ
ァーネスブラック等品種及び性状は特に限定されること
なく、また従来トナー用として用いられていたカーボン
ブラックに限定されることなく、Ｉ・ナーとしての黒色
度と本発明の構成要件である分散状態とが得られるもの
であれば良い。

また結着樹脂としては、ポリスチレン及びスチレン置換
体の単独重合体又はこれらの共重合体、スチレン系モノ
マーと他のモノマー例えばプロピレン、塩化ビニル、酢
酸ビニル、マレイン酸、アクリル酸及びそのエステル、
メタクリル酸及びそのエステル等との共重合体、ポリ塩
化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエステル、ポリオレフ
ィン、ロジン変性マレイン酸樹脂、エポキシ樹脂、シリ
コーン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、キシレン
樹脂等の樹脂が用いられる。

更に、電荷制御剤としては正極性用のニグロシン１、四
級アンモニウム塩等、負極性用のモノアゾ、ジスアゾ系
染料の金属錯塩等の従来公知の各種染料及び顔料が用い
られ、また離型剤としては低分子量ポリオレフィン、滑
剤としては微粉末シリカやフッ素樹脂系微粉末等の各種
添加剤が挙げられる。

本発明の結着樹脂中にカーボンブラック凝集体が分散し
たトナーを製造するには、マスターバンチ方式によりカ
ーボンブラックを予め結着樹脂中に高濃度で予備分散さ
せることにより得られる。

即ち、カーボンブラックを含有１２５ｗｔＸ以上という
高濃度で樹脂中に予備分散（マスターバンチ方式）させ
ることによりカーボンブラック凝集体を含有する予備混
練物を作成する。次に該予備混練物を結着樹脂中にその
他添加剤と共に加えて従来のトナーの製法である混練、
粉砕、分級によりトナーを製造する。なお、この際混線
条件は樹脂の溶融粘度、予備混練物中のカーボンブラッ
ク凝集体の分散状態等を考慮してカーボンブラック凝集
体が完全分散してしまわない様、適宜制御してやること
が必要である。

以上の様にして得られる本発明のトナーはカーボンブラ
ックが特１枚ある分散状態となっているため同じ組成の
従来のトナーに比べて高い体積抵抗を有するものであり
、これによって本発明の目的の１つである良好な電荷保
持性が得られる。なお、体積固有抵抗としては１．０×
１０１１９ｃｍ以上であることが好ましい。ここで抵抗
値が１０１Ωｃｍより低いと帯電保持性が劣ってきてし
まい本発明の目的に悪影響を及ぼすこととなる。

本発明において体積固有抵抗、凝集体の平均径等の測定
方法は以下の通りである。

（１）トナ一体積固有抵抗測定法 試料２．５ｇを用いて加圧（２００ｋｇ、３０秒）によ
り径２５龍、厚さ４〜４．５１のトナーペレットを成形
し試料とする。次に固体用電極５Ｅ−７０（安藤電気製
）を用いてブリッジ法（ＧＲ社製、Ｃａｐａｃｉｔａｎ
ｃｅ　Ｍｅａｓｕｒｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ使用）にて
上記の試料に１０Ｖ、Ｉ　　Ｋｃを印加して試料のコン
ダクタンスＧを測定する。得られたコンダクタンスＧよ
り次式により体積固有抵抗ρを算出する。

（２）　　カーボンブラック凝集体の分散状態、粒径分
布及び平均径測定法 試料トナーをエポキシ樹脂に包埋し、エポキシ樹脂を硬
化させた後、ミクロトームで約０．３μの厚さの切片を
作製し、この切片を透過型電子顕微鏡にて２０，０００
倍の写真を撮り、３倍に引伸ばして６０．０００倍の写
真を作製して分散状態を観察する。

この写真を用いて画像解析システムＰＩＡＳ　（日本ピ
ーシーシステムズ０１製）にて画像解析し、カーボンブ
ラック凝集体の径を測定する。画像解析は１０視野につ
いて繰返し行い、カーボンブラック凝集体の個数分布及
びその平均径を求める。

〈実施例〉 次に本発明を実施例により説明する。なお、配合割合を
示す部数はすべて重量部を表わすものである。

実施例１ スチレンブチルアクリレート共重合体樹脂Ａ（スチレン
／）゛チルアクリレート＝９／１．を容融粘度５　Ｘ　
１０６ｐｏｉｓｅ　ａｔ　　１３０℃）１００部とカー
ボンブラック（三菱化成社製、＃４０）４０部の配合に
て加圧ニーダを用いて１０分間カーボンブラックの予備
分散を行い、カーボンブラック凝集体を含有する予備混
練物を作製した。

次に下記組成にて予備混合し温度］　４０　ｃにて混練
（ＰＣＭ−３０，スクリューのみ使用）を行い、粉砕・
分級して平均粒子径１１μ（コールタ−カウンター使用
、体積平均粒子径）の本発明のトナーを得た。

実施例２ 下記組成にて予備混合し、温度１２０℃にて混練（ＰＣ
Ｍ−”　３０、ニーディングディスク使用）を行い、粉
砕分級して平均粒子径１１μの本発明のトナーを得た。

実施例３ スチレンブチルアクリレート共重合体樹脂Ａ１００部と
カーボンブラック（三菱化成社製、＃４０）４０部の配
合にて加圧ニーダを用いて６０分間カーボンブラックの
予備分散を行い、カーボンブラック凝集体を含有する予
備混練物を作製した。

次に下記組成にて予備混合し、実施例２と同様にして混
練を行い、粉砕分級して平均粒子径１１μの本発明のト
ナーを得た。

比較例 下記組成にて予備混合し、実施例２と同様にして混練し
、粉砕分級して平均粒子径１１μの比較用のトナーを作
製した。

上記の如く作製した実施例１〜３及び比較例のトナーに
ついて体積固有抵抗及びカーボンブラックの分散状態を
調べた。また、キャリアー（日本鉄粉社製、フェライト
キャリアー１００／３００）９４部に対しトナー６部の
配合にて現像剤を作製して複写機（シャープ社製、５Ｆ
−８２００）にて撮像した。これらの結果は表−１に示
す通りであり、本発明のトナーはカーボンブラックの分
散状態が第１図の如くカーボンブラックが凝集体として
存在しており、体積固有抵抗は比較例のトナーに比べて
高く１０１Ω・Ｃｌ１１以上である。また画質も地肌カ
ブリの少ない良好な画像が得られ、これはカーボンブラ
ックの分散状態の差による帯電特性に起因しているもの
と考えられる。

（以下余白） また、実施例３と比較例のトナーについて前記の現像剤
と複写機の組み合わせにより繰り返しコピーテストを実
施したところ実施例３のトナーは５万枚後も良好なコピ
ーが得られ、トナー帯電量の変化もほとんどなかったが
、比較例のトナーは３万枚で地肌カブリがひどく画質低
下が大きく、かつトナー帯電量の変化も大きくコピーテ
ストを中止した。

なお、表−１における画質評価は下記によるものである
。

（１）　　画像濃度：マクベス濃度計による５Ｂφ画像
部の濃度 （２）地肌カブリ：非画像部とコピー前とのハンター白
色度の差 〈発明の効果〉 本発明のトナーは、カーボンブラックの凝集体が均一に
分散しているため、高い体積固有抵抗を有するトナーで
あり、カブリの少ない良好な画像が得られると共に、個
々のトナー粒子のバラツキが少なく良好な帯電特性を有
し優れたライフ特性が得られるトナーである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はトナー粒子中のカーボンブラックの
分散状態を示す透過型電子顕微鏡写真のモデル図であり
、第１図は本発明のトナーの場合、第２図は従来のトナ
ーの場合のものである。 ■・・・カーボンブラックの一次粒子、２・・・カーボ
ンブラック凝集体、３・・・結着樹脂。 特許出願人　株式会社巴川製紙所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）平均径０．０５〜０．５μｍのカーボンブラック凝
   集体からなる着色剤が、結着樹脂中に均一に分散してい
   ることを特徴とする静電荷像現像用トナー。 ２）前記カーボンブラック凝集体がその平均径をｘとす
   るとｘ±０．５ｘμｍの範囲に７０％以上の凝集体が含
   まれ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。 ３）体積固有抵抗が１．０×１０＾１＾１Ω・ｃｍ以上
   であることを特徴とする請求項１又は２記載の静電荷像
   現像用トナー。