JPH0269767A - 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。

本発明は特に表面に導電性粒子を固定する構成の導電性
を示すトナーの改良に関する。

［従来の技術ゴ 従来の表面に導電性粒子を固定する構成の導電性を示す
トナーの例としては、特公昭５５−６８９７号公報、特
公昭５Ｂ−４０１８２号公報、特公昭５９−８２６号公
報、米国特許３６３９２４５号、米国特許３９２５２１
９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以下の電子抵抗調
整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。

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、着色材、
磁性材料を結着材料中に含有した粒子の表面にカーボン
ブラックを固着した構造のトナーにおいて、該カーボン
ブラックが平均粒径が異なる二種以上の複数種のカーボ
ンブラックからなることを特徴とする。

また、本発明のトナーは、該複数種のカーボンブラック
において、最小の平均粒径をｄ１、最大の平均粒径をｄ
２とすると、０．１ｄ２＜ｄｌ＜０．４ｄ２であること
を特徴とする。

着色剤としてはカーボンブラック、黒色酸化チタン、な
どの顔料粒子、あるいは、ニグロシンなどの染料などが
自由に使える。

磁性材料としては、酸化鉄、フェライト、鉄、コバルト
、ニッケルなどの磁性粉が使える。

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。

また本発明のトナーには上記物質の他に、金属石鹸など
の分散補助剤、二酸化珪素粒子、フッ素系樹脂粒子など
の流動性改善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では、表面のカーボンブ
ラックの分散状態は、大きな粒径の導電性のカーボンブ
ラックがトナー表面全体に埋め込まれるようになり、そ
の隙間を埋めている結着材料の内部及び表面に粒径の小
さい導電性のカーボンブラックがかなり高い濃度で含ま
れその結果として小さい粒径のカーボンブラック同士が
導電路を確実に形成している状態である。従って電荷は
大きな粒径のカーボンブラック同士の間を小さい粒径の
導電性粒子の導電路を通って移動することが容易にでき
る。また、本発明では、大きな粒径のカーボンブラック
を使うことができるので、導電層厚を厚くすることがで
き低電気抵抗化が可能となる。さらに導電路が太いため
トナー表面全面をカーボンブラックで覆わなくとも低電
気抵抗が実現できる。

また、比較的大きなカーボンブラックを結着材料に埋め
込ませるようにすることによりトナーへの付着力が強く
トナーからの導電性粒子の遊離が生じにくいので高信頼
性がある。

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重量部、
パラフィンワックス２０重量部、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、着色剤と
してカーボンブラック０・５重量部、黒色二酸化チタン
０．５重量部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。

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。これ以後の製造工程を容易に進
めることができる。

次に表面積２５ｍ”７ｇ％　ＤＢＰ吸油１７１ｃｃ７１
００ｇ、平均粒子径０．　０７５μｍ、　　１）Ｈ８゜
５のカーボンブラックをトナー粒子表面に固着させた。

ｐＨは高い方が抵抗が低くなり良好な結果が得られる。

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トナー粒子内にほぼ完全に埋められ
たような状態になっているように衝撃力を制御した。固
着させたカーボンブラック量はトナー粒子に対して４　
ｗ　ｔ、　　％とした。はぼトナー表面に一層形成され
る量である。

次に表面積１４７５ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸油ｆｉ３３０　
ｃ　ｃ　／　１００　ｇ、平均粒子径０．０１５μｍ、
ｐＨ８，６のカーボンブラックをトナー粒子表面に高速
渣動滑はん機、あるいはボールミルなどで良く攪はんし
付着させた。付着量はトナー粒子重量に対して５　ｗ　
ｔ、　　％であった。この場合もｐＨは高い方が抵抗が
低くなり良好な結果が得られる。

また、表面積、ＤＢＰ吸油量も高い方が低抵抗化が容易
である。その後トナー粒子に衝撃力をかけるか、トナー
粒子を熱気流中で熱処理を行うか、両方の工程を通すか
してトナー表面にカーボンブラック粒子を埋め込ませる
。この段階でトナー表面に固定された小さい粒径のカー
ボンブラック粒子は大きな粒径のカーボンブラック粒子
同士の隙間を埋めている結着剤中に分散された状態にな
り電気抵抗の低い導電層がトナー粒子表面に形成された
。

得られたトナーの電気抵抗を測定した。測定はトナー粒
子を電極間距離５ｍｍ程度の３ｍｍφの円板状平行電極
の間に充填し１０ｋｇ／ｃｍ２の圧力を電極間にかけて
行なった。６０Ｖ／Ｃｍの電界印加時の比電気抵抗はで
３ｘｌＯ’Ωｃｍであった０本実施例で示したカーボン
ブラックのいずれか一種類のみを使って導電化を試みた
が、粒Ｉ　Ｑ。

０７５μｍのカーボンブラックではカーボンブラック量
を１０ｗｔ、　　％加えても導電化しなかった。

０．０１５μｍのカーボンブラックでは１０ｗｔ。

％表面に固着させて低抵抗化できたが、後で述べる画像
形成試験で現像むらが生じた。また、地汚れが大きかっ
た。トナーの電気特性が不均一であると考えられる。

次に得られたトナーを導電性磁気ブラシ現像器に入れ静
電潜像を形成した誘電体基体上に現像を試み画像形成試
験を行なった。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。また、トナーを現像器にいれマグローラーを回転
した状態で一時間以上放置したが、カーボンのトナーか
らの遊離は観測されず高信頼性があることがわかった。

比較例１゜ 表面積２５ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸油ｆｉ　７１　ｃ　ｃ　
／　１ｏｏｇ、平均粒子径０．０７５μｍ、ｐＨ８，５
のカーボンブラックと表面積８００ｍ２／ｇ、ＤＥＰ吸
油量３６０　ｃ　ｃ　７１００　ｇ、平均粒子径０゜０
３μｍ、ｐＨ９，０のカーボンブラックを使って実施例
１と同様な実験を行なったが、カーボンの遊離と思われ
る地汚れが生じた。

比較例２゜ 表面積２５ｍ’／ｇ、ＤＢＰ吸油Ｍ７１　ｃ　ｃ　／　
１ｏｏｇ、平均粒子径０．０”７５）ｔｍ、ｐＨ８，５
のカーボンブラックと表面積５０ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸油
量１８０　ｃ　ｃ　／　１００　ｇ、平均粒子径Ｑ、　
　０４μｍ、ｐＨ７，０のカーボンブラックを使って実
施例１と同様な実験を行なった。しかし画像にムラが多
く、また地汚れも多く画像品質が低下した。

実施例２゜ 表面積２０ｍ２７ｇ、ＤＢＰ吸油１１１１２ｃｃ／１０
０ｇ、平均粒子径０．１μｍ、ｐＨ７，０のカーボンブ
ラックと表面積１４７５ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸油Ｊ１３３
０ｃｃ／１００ｇ、　　平均粒子径０゜０１５μｍ、ｐ
Ｈ８，６のカーボンブラックを使って実施例１と同様な
実験を行ない、実施例１と同様な良好な結果を得た。

実施例３゜ 表面積２０ｍ”７ｇ、ＤＢＰ吸油ｆｆ１１１２ｃｃ／１
００　ｇ、　　平均粒子径０．１μｍ、ｐＨ７，０のカ
ーボンブラックと表面積２５４ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸油量
１８５　ｃ　ｃ　／　１００　ｇ、平均粒子径０．０３
μｍ、ｐＨ８，５のカーボンブラックを使って実施例１
と同様な実験を行ない、実施例１と同様な良好な結果を
得た。

比較例３゜ 表面積２０ｍ”７ｇ、ＤＢＰ吸油１１１２ｃｃ７１００
ｇ、平均粒子径０．１μｍ、ｐＨ７，０のカーボンブラ
ックと表面積５０ｍ’／ｇ、ＤＢＰ吸油Ｍ　１８０　ｃ
　ｃ　／　１００　ｇ、平均粒子径０．０４μｍ、ｐＨ
７，０のカーボンブラックを使って実施例１と同様な実
験を行なった。しかし画像にムラが多く、また地汚れも
多く画像品質が低下した。

実施例５゜ 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、誘電体フイ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の上記電極あるいは電極群に対向
する位置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と同時に現像を行ない画像形
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ＩＴＯ電極が
形成されたフィルムに実施例１で示したトナーでへた現
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。

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、印刷機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、電子写真ブリンター　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　弁理土鈴本番三部（他１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、着色材、磁性材料を結着材料中に含有した粒子の表
   面にカーボンブラックを固着した構造のトナーにおいて
   、該カーボンブラックが平均粒径が異なる二種以上の複
   数種のカーボンブラックからなることを特徴とするトナ
   ー。 ２、第１項記載の複数種のカーボンブラックにおいて、
   最小の平均粒径をｄ１、最大の平均粒径をｄ２とすると
   、０．１ｄ２＜ｄ１＜０．４ｄ２であることを特徴とす
   る第１項記載のトナー。