JPH0269766A - 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］ 本発明は電子写真技術による画像形成に利用されるのに
適した乾式インクであるトナーの改良に関する。

本発明は特に導電性を示すトナーに関する。

［従来の技術］ 従来の導電性を示すトナーの例としては特公昭５３−４
７１７２号公報、特公昭５５−６８９７号公報、特公昭
５８−４０１８２号公報、特公昭５９−８２６号公報、
特公昭６０−３３２６４号公報、米国特許３６３９２４
５号、米国特許３９２５２１９号などに示されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、特公昭５３−４７１７２号公報においては、中
心核に導電性粒子を添加することにより粉砕効率の向上
、凝集の防止効果を確認しているが、定着温度を下げる
あるいは定着圧力を下げるために結着剤に粘着性のある
物質あるいは軟化点の低い樹脂を使用した場合にはこの
効果は殆ど無い６例えば結着材料としてパラフィンワッ
クス、カルナバワックスなどのワックスを使用するとそ
うである。

特公昭５５−６８９７号公報においては、トナー粒子外
層に最大粒径が０．０２μｍ以下の電子抵抗ｙ４１剤の
層を形成しておりオフセットの発生を防止している。し
かし、このように粒径が小さい電子抵抗調整剤はトナー
粒子を球形化しなければ比抵抗を効率よく低下させるこ
とができない。

さらに通常のトナーで破砕された形状のトナーを導電化
するには多量のカーボンブラックを必要とし、その結果
カーボンブラックのトナーからの遊離はかえって多くな
り地汚れが増加する現象が観測される。

特公昭５８−４０１８２号公報、米国特許３６３９２４
５号、米国特許３９２５２１９号においては、電界の強
さが変わると比電気抵抗が変わり、高電界下では良好な
導電性を有し、低電界下では低導電性を有すトナーの構
造が示されている。そのためにトナー粒子の外側の薄い
層に電導性粒子が高絶縁性物質中に完全に埋められる構
造であれば良いことが示されている。しかしこの構成の
トナーを使って電荷注入を行うと高い電圧を必要とし、
使用できる現像プロセスが限定されてしまう。

特公昭５９−８２６号公報においては、トナー粒子表面
に効率良く被覆できるカーボンブラックの特性を規定し
ており低抵抗化を達成している。

しかしただ表面付着をするだけでは現像器内で攪拌され
続けるとカーボンブラックのトナーからの遊離が生じ高
抵抗化されてしまう。従ってカーボンブラックのトナー
粒子表面への接着性を上げるために熱処理等を行ないカ
ーボンブラックをトナー樹脂中に埋め込む工程がトナー
の安定性を向上させるために必要となるが、使用されて
いるカーボンブラックは樹脂中に分散されると電気抵抗
が高くなるのでトナー比電気抵抗が上がり安定した現像
ができなくなる。そのためカーボンブラックの付着量を
上げることになり、その結果、樹脂に埋め込まれないカ
ーボンブラックが増えるということになりトナーの信頼
性が向上しない。

特公昭６０−３３２６４号公報においては、多孔性カー
ボンブラックを使用してトナー粒子表面にカーボンブラ
ックの露出していない部分をかなり存在せしめ、導電性
を示すと同時に摩擦帯電電荷を保持し得るようにしたも
のである。しかしこの構造では導電路ができない部分が
かなり存在し現像時の実質的な電気抵抗はかなり高い、
そのため多量のカーボンブラックを樹脂に混合しなけれ
ばならないので定着性は低くなってしまい、厚みのあろ
紙（ボンド紙など）に対して定着しなくなり印字品質が
大きく低下する。

そこで本発明では、従来のこのような問題点を解決する
もので、低電界で確実に導電性を示し、かつ定着性、信
頼性、画像品質を高いレベルに保つトナーを提供するこ
とを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するため、本発明のトナーは、カーボン
ブラックを１〜１０ｗｔ、　　％結着材料中に均一分散
し１００Ｖ／ｃｍの電界にたいして１０３〜１０７Ω■
の比抵抗を示す核粒子を内核とし、ＤＢＰ吸油Ｉｔ　２
００　ｃ　ｃ　／　１００　ｇ以上のカーボンブラック
を内核に対して０．１〜２０ｗｔ、　　％核内核粒子の
外表面に固定させ外殻を形成したことを特徴とする。

結着材料にはなんら制限がなく画像形成の目的にあった
ものを使えばよい、材料例を挙げると、キャンディリラ
ワックス、カルナバワックス、ライスワックス、みつろ
う、ラノリン、モンタンワックス、オシケライト、パラ
フィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ポリ
エチレンワックス、エステルワックス、水素化ワックス
等のワックス類、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ブチラ
ール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、
セルロース樹脂、ボリアリレート樹脂、ポリエチレン樹
脂等から選ばれる樹脂の単体、重合体、混合体である熱
可塑性樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹
脂等の熱硬化性樹脂、ポリビニルアルコール、ポリアリ
ルアルコール等の水溶性樹脂、等であり、これらを単独
であるいは複数混合して使う。

内核に使用するカーボンブラックとしてはＤＢＰ吸油量
が高い方が電気抵抗を低くできるが、高すぎると定着性
が低下するのでＤＢＰ吸油量は１００から４００　ｃ　
ｃ　／　１００　ｇの範囲が望ましい。

また本発明のトナーには上記物質の他に酸化鉄、フェラ
イト、鉄、コバルトなどの磁性粉、金属石鹸などの分散
補助剤などを加えることができる。

［作用］ 上記のように構成されたトナーは、内核である核粒子が
実質的に導電性であり、内核に注入された電荷は内核中
を移動できる。しかじ内核材料だけでトナーが構成され
ていると、きわめてトナー間の接触抵抗が高く内核への
電荷注入が困難である。従って高電界が現像に必要とな
る。本発明では特定のカーボンブラックで該内核を被覆
したことにより接触抵抗を減らし内核への電荷注入を容
易とし、かつ表面を通じても電流が流れ易くすることが
でき、その結果として低電界で良好な導電性を示すトナ
ーが得られる。特に本発明で規定したカーボンブラック
は、多孔質の材料でありストラフチャーが発達しており
粒径が大きくでき樹脂に埋め込まれても良好な導電性を
示す、そのため表面導電路を非常につくり易く、表面を
完全被覆しなくても十分な導電性のトナーとなる。また
粒径が大きいので表面の樹脂にしっかりと埋め込ませる
ことが可能でカーボンブラックの剥落も生ぜず、長期安
定性を確保している。また本発明の構造では内核と外殻
であるカーボンブラックの間に絶縁性の中間層を形成す
る事が可能である。低電界では表面層を通じて電流が流
れ、高電界が印加されるとこの中間層の電気絶縁性に打
ち勝ち外殻から内核への電荷の注入を可能とし電流が流
れるので、導電性のトナーとして良好な特性を示すから
である。このため内核の結着材料としてワックスなどの
凝集し易い材質を使っても高分子材料で中間層を形成す
ることにより内核材質が表面に露出しないのでトナー凝
集が生じない構成が可能となる。

以下、実施例により本発明の詳細を示す。

［実施例］ 実施例１゜ 結着材料として酸化ポリエチレンワックス２０重１部、
パラフィンワックス２０重１部、ポリスチレン２０重量
部、磁性材料としてマグネタイト４０重量部、に対して
カーボンブラックとして表面積８００ｍ”７ｇ、ＤＢＰ
吸油量３６０　ｃ　ｃ　／　１ｏｏｇ、平均粒子径０．
０３μｍの材料を０〜１Ｏｗ　ｔ、　　％を周知のスク
リュー押し出し機にて十分に混合した後ジェット気流粉
砕機で粉砕し気流分級機で分級後手均粒径１２ミクロン
のトナー粒子を得た。　　ｆｌｊられたトナー粒子を電
極間距離５ｍｍ程度の３ｍｍφの平行電極の間に充填し
１０ｋｇ　／　Ｃｍ　２の圧力を電極間にかけ粒子の電
気抵抗を測定した。電気抵抗測定時の印加電界は５０■
／ｃｍ〜２００　Ｖ　／　ｃ　ｍであった。印加電界が
１００　Ｖ　／　ｃ　ｍの時の結果を第−表に示す、こ
の結果から明らかなようにカーボンブラック量１　ｗ　
ｔ。

％以上混入すると比電気抵抗は１×１０？Ωｃｍ以下に
なる。

こうして得られた粒子を１０ｗｔ、　　％のＰＭＭＡを
溶解させたアセトン溶液に分散させ噴霧乾燥させること
により粒子表面にごく薄いＰＭＭＡ膜を形成した。膜厚
は断面を見ても観測できず数百オングストローム以下で
あると思われる。この処理によりトナー粒子は凝集せず
良好な流動性を示した。

次に表面積８００ｍ”７ｇ、ＤＢＰ吸油ｆｉ３６０ｃ　
ｃ　／　１００　ｇ、平均粒子径０．０３μｍのカーボ
ンブラックをトナー粒子表面に固着させた。

固着方法は、高速流動滑はん機、あるいはボールミルな
どで良く攪はんしトナー表面にカーボンブラック微粒子
を付着させその後トナー粒子に衝撃力をかけながらトナ
ー表面にカーボンブラック粒子を埋め込ませた。この方
法ではトナー粒子の昇温が最小になるので結着樹脂主成
分がワックスのような凝集し易いトナー粒子であっても
トナー粒子間の凝集を防ぐことができた。固着したカー
ボンブラック粒子は内核に対してほぼ埋め込まれたよう
な状態になっているが大半の粒子は表面に一部露出して
おり、接触電気抵抗を低下させるのに寄与している。固
着させたカーボンブラック量はトナー粒子に対して０．
　１から２０ｗｔ、　　％の範囲であった。カーボンブ
ラック量が２０Ｗｔ、　　％を越えるとカーボンブラッ
クが結着樹脂中に十分に埋め込まれなくなるためカーボ
ンブラックのトナー粒子からの剥離が発生し地汚れなど
を引き起こすため使用不可能であった。

この様にして得られたトナーで磁気ブラシを形成し静電
潜像を形成した誘電体基体上に現像を試みた。誘電体基
体としては有機光導電体、無機光導電体、絶縁性有機あ
るいは無機膜など電荷保持性のある基体から選べばよい
。得られたトナー像を絶縁性−成分磁気ブラシ現像法に
よる結果と比較すると、外殻としてカーボンブラック層
を形成しなかったトナーは現像開始電圧が高く更に最大
現像ｆ！度も低く使用に耐えなかった。また、内核にカ
ーボンブラックを入れず導電化していない内核を有した
トナー　及び内核比抵抗が１０７Ωａｍ以上のトナーも
現像開始電圧は低いものの現像酒度が低く使用に耐えな
かった。外殻のカーボンブラック固着量は０．　１から
２０ｗｔ、　　％の範囲内、内核の比抵抗１０３から１
０７Ωｃｍではいずれも実用上十分な現像温度が得られ
た０本発明のトナーによる現像においてはエツジ効果が
非常に弱く、線画像、べた画像共に均一かつ鮮明に現像
されており優れた画像品質が得られた。内核に対する力
にンブラック量が１０ｗｔ、　　％以下でよいので熱定
着性も圧力定着性も良好であった。

実施例２゜ 表面積１２７０ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸油ｆｆ１４９５　ｃ
ｃ　／　１００　ｇ、平均粒子径０．０３μｍのカーボ
ンブラックを外殻に使って実施例１と同様な実験を行な
い同じ効果を確認した。

実施例３゜ 表面積１４７５ｍ’／ｇ、ＤＢＰ吸油ｊ１３３０ｃｃ　
／　１００　ｇ、平均粒子径０．０３μｍのカーボンブ
ラックを外殻に使って実施例１と同様な実験を行ない同
じ効果を確認した。

実施例４゜ 表面積８００ｍ２／ｇ％　ＤＢＰ吸油ｆｉ　２００　ｃ
　ｃ／１００ｇ、　　平均粒子径０．０３μｍのカーボ
ンブラックを外殻に使って実施例１と同様な実験を行な
い現像温度がわずかに減小したが、同じ効果を確認した
。

比較例１゜ 表面積２５４ｍ”／ｇＳ　ＤＢＰ吸油ｆｉ　１８５　ｃ
　ｃ７１００ｇ、平均粒子径０．０３μｍのカーボンブ
ラックを外殻に使って実施例１と同様な実験を行なった
が現像温度が１７２倍以下になった。

実施例５゜ 結着材料としてスチレンアクリル共重合体６０重量部、
磁性材料としてマグネタイト４０重量部、に対してカー
ボンブラックとして表面積８００ｍ”／ｇ、ＤＢＰ吸油
１３６０ｃｃ／１００ｇ、平均粒子径０．０３μｍの材
料を８ｗｔ、　　％を周知のスクリュー押し出し機にて
十分に混合した後ジェット気流粉砕機で粉砕し気流分級
機で分級後平均粒径１２ミクロンのトナー粒子を得た。

得られたトナー粒子の比電気抵抗を実施例１の場合と同
様にして測定したところ３Ｘ１０”００ｍであった。

この粒子の表面に実施例１と同様の方法で実施例１から
実施例３に示したカーボンブラックを固着した。得られ
たトナーを実施例１と同様な評価をしたところいずれも
良好な結果を得た。

実施例６゜ 画像形成体として絶縁性誘電体フィルム３〜６ミクロン
厚を使い、誘電体フィリム背面に電極あるいは電極群を
誘電体フィルムに近接ないしは接触するように配置し、
誘電体フィルム表面側に磁気ブラシ現像器を配置し、上
記電極あるいは電極群に電圧を印加する事により画像形
成体上にトナー像を形成した。電極群は個々の電極に独
立して電圧印加を制御することができ像形成が可能であ
る。絶縁性フィルム厚４ミクロンで背面にＩＴ○電極が
形成されたフィルムに実施例１で示したトナーでべた現
像を試みたところＩＴＯ電極と現像器のスリーブ間の電
位差３０ボルト以下で最大現像量を示した。十分低電圧
で画像形成ができることが明かとなった。電極群を絶縁
性フィルム背面に接触させて現像を行なっても同様な結
果となった。比較例２で示したトナーでこのシステムの
画像形成実験を行なったが、１００ボルトまで電圧を印
加したがほとんど現像されなかった。

実施例中で示した現像実験の特性としてトナーは１層以
上は現像されにくく、ある現像電圧以上では現像トナー
量は一定となった。この特性を利用すると、本発明のト
ナーは電子写真方式のプリンターや複写機、デイスプレ
ーだけに応用が限定されるものではなく、インキングの
プロセス、例えば、熱転写型プリンターのインクシート
の再生、印刷磯における印刷版へのインクの均−供給等
にもきわめて有効である。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明のトナーは低電界で確実に導電
性を示すと共に定着性、信頼性に優れ、しかも高い画像
品質を得ることができる。また結着樹脂の選択に非常な
自由度があり、電子写真プリンター　静電方式のプリン
ター等の画像形成装置の熱定着トナーとしても、圧力定
着トナーとしても応用できるばかりでなく、熱転写型画
像形成装置のインクシートの再生装置への応用、導電ト
ナーを使用した画像デイスプレーへの応用等も可能であ
りその応用分野はきわめて広いものがある。

以　　上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人　弁理士　鈴木喜三部他１名 第　　−表

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、カーボンブラックを１〜１０ｗｔ．％結着材料中に
   均一分散し１００Ｖ／ｃｍの電界にたいして１０＾３〜
   １０＾７Ωｃｍの比抵抗を示す核粒子を内核とし、ＤＢ
   Ｐ吸油量２００ｃｃ／１００ｇ以上ののカーボンブラッ
   クを内核に対して０．１〜２０ｗｔ．％該核粒子の外表
   面に固定させ外殻を形成したことを特徴とするトナー。