JPH03168761A - 静電荷像現像用トナーおよび現像剤 - 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、電子写真複写機等の画像形成装置に使用され
るトナーおよびそれを用いた現像剤に関する．特に、画
像濃度を均一にするためのトナーおよびそれを用いた現
像剤に関する。

（従来の技術） 電子写真複写機等の画像形或装置において、感光体に形
威された静電潜像を乾式現像法により可視化するための
現像剤として、一般に結着樹脂と着色剤等の添加剤とで
構威される微粒トナーが使用されている。

撹拌により、トナーは摩擦部材との摩擦によって所望の
帯電電荷を得て、帯電および露光の各工程を得て感光体
上に形威される静電潜像に付着して現像が行なわれる。

得られたトナー像は転写紙等の支持体に転写され、そし
て定着手段によって支持体上に定着される。このように
して原稿の複写物が得られる。

複写物の画像濃度を均一にする目的で従来から粒径が１
０ｔ！ｎ＋程度のトナー粒子が用いられている。

（発明が解決しようとする課題） このような均一な粒径のトナーを用いても、トナーの粒
状グレードが低い、トナー粒子の形状、流動性および帯
電特性がばらつく等が原因で、乾式現像方式により形成
されるトナー画像は、ベタ画像部分が不均一で、粒状性
に劣るという問題があった。

この問題を解決するために、特開昭６２−２８４３６３
に、トナーの粒径と流動性の相関関係に着目し、ほぼ球
形のトナーで、かつ凝集度が１．５以下のトナーを用い
ることが提案されている。凝集度とは、トナークラウド
からの自由落下の結果生じたトナー粒子の平均粒径と用
いたトナーの平均粒径との比を意味する（ａ集度＝クラ
ウド平均粒径／用いたトナーの平均粒径）。

しかしながら、凝集度が１．５以下のトナーを用いても
、画像濃度の均一性および粒状性は充分ではなく、特に
中間調において、画像濃度にムラを生し、階調性におい
て充分に満足できるものではなかった。

本願発明の発明者の知見によれば、ベタ部画像の均一性
はトナー単体の物性だけでなく、トナーと摩擦部材との
摩擦帯電特性をはじめとする現像時の総合的な物性に影
響されると考えられる。

本発明は上記問題を解決するものであり、その目的とす
るところは、トナーを摩擦帯電したトナーとして評価す
ることによって、ベタ部の画像濃度が均一で、かつオフ
セット印刷並に粒状性に優れ、かつ中間調の階調性が良
好な画像が得られるトナーおよび現像剤を提供すること
にある。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、ワーデルの実用球形度が０．９５〜１
の範囲にある真球状のトナーであって、該トナーの体積
平均径Ｄｖ５０と、該トナーを摩擦部材により摩擦帯電
させたときのトナーの等投影面積円相当径Ｄｐｑｔ、，
との比Ｄ　Ｐ　９１　Ｓ／　Ｄ　Ｖ　ｓｏが１．６以下
であるトナーが提供される。

また、本発明の現像剤は、前記トナーにキャリアを含有
させて得られる。

（作用） トナー単独の物性ではなく、現像剤としての総合的物性
が画像特性に影響を与えるのは、以下の理由によると推
察される。トナーには、着色剤、電荷制御剤等の各種添
加剤が分散している。よって、キャリアと摩擦帯電させ
たときに、使用するキャリアの種類によっては逆極性に
帯電したトナーを生じることがある。この逆極性に帯電
したトナーが、互いに付着凝集して粗大粒子となる。そ
のため、トナー単独では粒径が均一なトナーであっても
、使用するキャリアの種類によって現像剤中に粗大粒子
を含むことになり、それが最終的に得られる画像を不均
一にする。

このことは、微粒トナーと磁性キャリアとを混合した現
像剤中のトナーの帯電量分布を測定し、トナーの帯電量
分布とべ夕画像部分の均一性との間に相関関係があるこ
とにより確認できた。このことから、トナーの帯電特性
に着目し、トナーそれ自体を評価するだけでなく、摩擦
部材により摩擦帯電させたときのトナーとして評価する
との新規な知見に基づいて本発明が完威された。

本発明のトナーは、トナー単独の体積平均径ＤＶ，。お
よびキャリアに摩擦帯電させたときのトナーの等投影面
積円相当径Ｄ　Ｐ　１１？．　５について、下弐を満足
している。摩擦帯電トナーは以下のようにして得られる
。例えば、摩擦部材がキャリヤの場合トナーとキャリヤ
からなる現像剤に窒素ガスをふきつけキャリアとの摩擦
により帯電したトナーをキャリアから分離し、次いでト
ナーに電界を印加して、紙上に落下させることにより得
た。

ＤＰ　Ｉ？．　％／　Ｄ　Ｖ　Ｓ。≦１．６式中の体積
平均径Ｄｖ５０は、トナー単体をコールターカウンタで
測定した結果得られた粒度分布において、小さいトナー
粒子から積算して、測定されたトナー粒子数の５０％が
含まれる大きさのトナー粒子の体積と等体積の球に相当
する粒径である。式中の等投影面積円相当径Ｄ　Ｐ　９
？．　ｓは、以下のようにして決定される。現像剤から
分離されて紙上に落下した摩擦帯電されたトナー粒子を
画像解析装置で投影し、このトナー粒子と等面積の円に
相当する粒径を測定する。そして最小粒径から積算して
、測定されたトナー粒子数の９７．５％が含まれる粒径
をＤＰＩ？．Ｓと規定する。値１．６を上まわるトナー
は、摩擦部材との摩擦帯電の結果、逆極性帯電等により
付着凝集した粗大粒子を含有している。

（発明の好適態様） 本発明で用いられるトナーは、従来より乾式現像法で使
用されている、結着樹脂中に着色剤等の添加剤が分散さ
れた球形トナーで、かつワーデルの実用球形度が０．９
５〜ｌの範囲にある真球状のトナーから適宜選択される
。真球状のトナーは、不定形トナーに比べて画像の粒状
性が良い。

ワーデルの実用球形度が０．９５〜１の範囲にある真球
状のトナーは、懸濁重合法によれば効率よく短時間に製
造することができるが、前述の範囲にある真球状のトナ
ーが得られるのであれば、いかなる重合法によって製造
してもよい。例えば乳化重合にまり生威した０．２〜０
．４μｍの超微粒子を核として、重合によりこの超微粒
子を戒長させ、所望の粒径とするいわゆるシード重合法
を用いてもよい。さらに重合法に限らず、結着樹脂およ
び着色剤等の添加剤をトルエン等の有機溶剤中に溶解ま
たは分散させて、噴霧造粒するいわゆるスプレードライ
法によって製造してもよい。

トナーの構或威分である結着樹脂としては、スチレン系
重合体、アクリル系重合体、スチレンーアクリル系重合
体、塩素化ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマ
ー等のオレフィン系重合体、ポリ塩化ビニル、ポリエス
テル、ボリア稟ド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ジア
クリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、
ポリビニルブチラール樹脂、フェノール樹脂、ロジン変
性フェノール樹脂、キシレン樹脂、ロジン変性マレイン
酸樹脂、ロジンエステルなどの各種重合体が用いられる
。これらの樹脂の選択は、定着方法その他の必要とされ
る特性に応じて任意に行われる。

このうちスチレン系重合体、アクリル系重合体またはス
チレンーアクリル系重合体が好ましく、特にスチレンー
アクリル系重合体が好ましい。これらの樹脂は重量平均
分子量が３００００〜２０００００であることが好まし
く、特に５００００〜１５００００の範囲が好ましい。

重合体は一種または二種以上が混合して用いられる。

結着樹脂中に分散させる着色剤としては、下記に例示す
るこの分野で使用される公知の顔料や染料（以下、単に
着色顔料と呼ぶ）が使用できる。

黒色顔料； カーボンブラック、アセチレンブラック、ランプブラッ
ク、アニリンブラック。

黄色顔料； 黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネ
ラノレファーストイエロー、ニンケノレチタンイエロー
、ネーブルイエロー、テフトールイエローＳ１ハンザイ
エローｔＯＣ，ベンジジンイエローＧ１キノリンイエロ
ーレーキ、パーマネントイエローＮＧＧ、タートラジン
レーキ。

橙色顔料； 赤口黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジ
ＧＴＲ，ビラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、イン
ダンスレンブリリアントオレンジＲＫ，ペンジジンオレ
ンジＧ，インダンスレンブリリアントオレンジＧＫ 赤色顔料； ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀カドごウ
ム、パーマネントオレンジ４Ｒ，ビラゾロンレッド、リ
ソールレッド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レー
キレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ，エオシンレー
キ、ローダ５ンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリア
ントカーミン３Ｂ， 紫色顔料； マンガン紫、ファーストバイオレットＢ，メチルバイオ
レットレーキ。

青色顔料； 紺青、コバルトブルー、アメリカンブルーレーキ、ビク
トリアブルーレーキ、フタロシアニンブ７Ｌ／　一、無
金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブル一部分
塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスエンブ
ルーＢＣ， 緑色顔料； クロムグリーン、酸化クロム、ビグメントグリーンＢ１
マラカイトグリーンレーキ、ファナルイエローグリーン
Ｇ． 白色顔料； 亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛。

体質顔料； パライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリヵ、ホワイト
カーボン、タルク、アルミホワイト。

これらの着色顔料は、一種または二種以上が混合して用
いられる。着色顔料の添加量は、、充分なトナー画像濃
度を得るためには、結着樹脂１００重量部当たりｌ〜３
０重量部が好ましく、２〜２０重量部がさらに好ましい
。

上記トナーが磁性トナーである場合には、着色顔料とと
もに、または着色顔料に代えて磁性材料顔料を配合する
ことができる。

磁性材料顔料としては、公知の磁性材料の微粉末が用い
られる。例えば四三酸化鉄（Ｆｅ，０４）三二酸化鉄（
Ｔ　　ＦｅｚＯｓ）、酸化鉄亜鉛（ＺｎＦｅｔＯ４）、
酸化鉄イットリウム（Ｙ．Ｆｅ，０＋ｚ）、酸化カドミ
ウム（Ｃｄ３Ｆｅｓ　Ｏ＋ｚ）、酸化鉄銅（ＣｕＦｅｘ
　０４　）　、酸化鉄鉛（ＰｂＦｅ＋ｚＯ＋＊）　、酸
化鉄マンガン（ＭｎＦｅｚ　Ｏａ　）、酸化鉄ネオジウ
ム（Ｎｄ　Ｆ　ｅｏｉ　）　、酸化鉄バリウム（Ｂ　ａ
　Ｆ　ｅ　＋ｚＯ＋＊）　、酸化鉄マグネシウム（Ｍｇ
　Ｆ　ｅｘ　Ｏａ　）　、酸化鉄ランタン（ＬａＦｅＯ
ｉ鉄粉（Ｆｅ）、コバルト粉（ＣＯ）、ニッケル粉） （Ｎｉ）等の微粉末が挙げられる。これらの磁性材料顔
料の添加量は結着樹脂１００重量部当たり５〜７０重量
部が好ましく、２０〜５０重量部がさらに好ましい。

トナーの電荷を制御するために、さらに電荷制御剤が含
有されうる。電荷制御剤としては、例えば、ニグロシン
染料、オイルブラック、スピロンブラック等の油溶性染
料；ナフテン酸、サリチル酸、オクチル酸、高級脂肪酸
、樹脂酸のマンガン、鉄、コバルト、ニッケル、鉛、亜
鉛、セリウム、カルシウム等の金属塩である金属石鹸；
含金属アゾ染料；ピリミジン化合物；アルキルサリチル
酸の金属キレートが用いられる。これらのうち、特にア
ルコール可溶性のものが好ましく用いられる。

これらの電荷制御剤は、結着樹脂１００重量部当たり０
．１〜５重量部が好ましく用いられる。

更に上記トナーには、この分野で使用されるそれ自体公
知の各種配合剤を配合することができる。

例えばオフセット防止剤として、低分子量ポリプロピレ
ン、低分子量ポリエチレン、バラフィンワックス等の各
種ワックス；炭素数４以上のオレフィン系重合体；脂肪
酸アミド；シリコーンオイルなどが、結着樹脂１００重
量部当たり０．５〜１５重量部が好ましく含有される。

また、得られたトナーはそれ自体公知の表面処理剤であ
るシリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化スズ等の無機粉
末やスチレン系、アクリル系、シリコーン系等の樹脂粉
末によって表面処理して用いてもよい。

本発明で用いられる摩擦部材とは、従来公知の各種金属
、樹脂等からなるドクターブレードや導電性の金属スリ
ーブ、各種キャリヤ等が挙げられる。キャリヤとしては
、ガラスビーズ、酸化または未酸化の鉄粉、フエライト
等の未被覆キャリア；鉄、ニッケル、コバルト、フエラ
イト等の磁性体をスチレン系重合体、アクリル系重合体
、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、フ
ッ素樹脂系重合体、ポリエステル等の１種又は２種以上
の重合体で被覆した被覆キャリアが挙げられる。一般に
は、ソフトな磁気ブラシが形成できるという理由から、
高抵抗樹脂を被覆したフエライト粒子が好ましく用いら
れる。

フエライト粒子としては、球状のものが好ましく、その
粒径が２０μ１１〜１５０μｍ１特に５０μｍ〜１２０
μｍの範囲にあることが望ましい。

フエライトとしては、酸化鉄亜鉛（ＺｎＦｅ．０４）、
酸化鉄イットリウム（Ｙ３Ｆｅｓ　Ｏ＋ｚ）、酸化カド
ミウム（Ｃｄ．Ｆｅｓ０，２）、酸化鉄銅（ＣｕＦｅｚ
○４）、酸化鉄鉛（Ｐ　ｂ　Ｆ　ｅ　１２０１９）酸化
鉄マンガン（ＭｎＦｅｚ　Ｏ４）　、酸化鉄ネオジウム
（ＮｄＦｅＯ：＋）、酸化鉄バリウム（ＢａＦ　ｅ　＋
ｚＯ＋ｑ）　、酸化鉄マグネシウム（ＭｇＦｅｚ０４）
、酸化鉄ランタン（ＬａＦｅＯ３）等の化合物から選ば
れた一種あるいは二種以上の化合物を含有するフエライ
ト粒子が使用される。特にＣｕ，Ｚｎ，Ｍｇ，Ｍｎおよ
びＮｉからなる郡より選ばれた金属或分を一種、好まし
くは二種以上を含有するソフトフェライト、例えば銅一
亜鉛一マグネシウムフェライトが使用される。

上記トナーと上記磁性キャリアとを混合する場合は、ト
ナー濃度が２〜１０％、好ましくは３〜８％となるよう
に調整して現像剤とする。

本発明の現像剤は、上記トナーと上記磁性キャリアとが
適宜組み合わされて、トナー単体の体積平均径Ｄｖ５０
と、現像剤中から分離されたトナーの等投影面積円相当
径Ｄ　Ｉ）　９？．　Ｓとの比が下弐を満足している。

ＤＰＩ？．Ｓ／ＤｖＳ。≦１．６ １．６を上まわると、逆極性帯電等により付着凝集した
粗大トナー粒子が多く含有されることになり、画像むら
、トナーポタ、白ぬけなどの原因となる。

（実験例） 以下、本発明を実験例に基づいて具体的に説明する。

以下、部とあるのは、他に説明がなければ、重量部を示
す。

球形トナーの作製； スチレン８０部、２−エチルへキシルメタクリレート２
０部、ジビニルベンゼン０．５部、グラフト化カーボン
ブラック８部、ボントロンＳ−３４（オリエン｝化学（
株）　製）１部、ビスコール５５０Ｐ（三洋化戒工業（
株）製）２部からなるトナー組成物に、２，２゛アゾビ
ス（２．４）ジメチルバレロニトリル３部を溶解し、リ
ン酸三カルシウム１０部及びドデシルベンゼンスルホン
酸ナトリウム０．５部を溶解した塩酸水溶液３５０部と
混合し、ＴＫホモミキサーにて１００Ｏｒｐｍで撹拌し
ながら水酸化ナトリウム水溶液を添加してｐＨを１３に
調整した。得られた懸濁液をセパラブルフラスコに仕込
み、窒素気流下７０’Ｃにて８時間かけて重合した。重
合物を希塩酸および蒸留水で十分に洗浄し、乾燥してト
ナーを得た。このトナーの体積平均径をコールターカウ
ンタで測定したところＤｖ５０＝ｌｌ．１μｍであった
。またワーデルの実用球形度は０．９６であった。

不定形トナーの作製； 結着樹脂としてスチレンーアクリル共重合体１００部、
着色剤としてカーボンブラック（デグサ社製のプリンテ
クス）８部、電荷制御剤としてボントロンＳ−３４（オ
リエント化学（株）製）ｌ部、オフセット防止剤として
ビスコール５５０Ｐ（三洋化或工業（株）製）２部を溶
融混練し、粉砕後、分級して、一定の粒度範囲のトナー
を得た。このトナーの体積平均径をコールターカウンタ
で測定したところＤＶＳ＋１＝１１．２μｍであった。

実験； 得られた球形トナーおよび不定形トナーと第１表に示す
キャリアとを、トナーの濃度が３％になるように混合し
て現像剤とした。この現像剤の等投影面積円相当径Ｄｐ
９７．Ｓ　　を画像解析装置を用いて求めた。その値を
第２表に示す。また、この現像剤を用いて画像出しテス
トを行い、ベタ画像部のムラおよび粒状性を評価した。

その結果を第２表に示す。

第１表 上記得られた球形トナー及び不定形トナーを、Ｎα１〜
４のキャリヤを用い、トナー濃度３０％にして現像剤と
して、画像解析法により粒子径（Ｄｐ９７．５）の測定
及び画像出しテストを行って、べ夕画像部のムラ及び粒
状性を評価した。これを第２表に示す。

（以下余白） 第２表より明らかなように、本発明のトナーおよび現像
剤を用いれば、ベタ濃度が均一で、粒状性に優れ、中間
調の階調性にも優れた画像が得られる。

（発明の効果） 本発明によれば、トナー単独としてだけでなく、摩擦帯
電させたときのトナーの粒径も、粗大でないトナーであ
るため、画像むら、トナーボタ、白ぬけなどが起こらず
、均一なベタ画像が得られる。

さらに本発明によれば、真球状トナーであるので、ベタ
画像部の粒状性が凹凸を有する不定形トナーに比べて優
れている。更に、本発明によれば、真球状トナーである
ため粒子形状のばらつきが小さく、それゆえ摩擦による
トナー粒子の帯電量のばらつきも小さ．く、従って、得
られる画像の濃度は均一となる．更に、画像が均一で粒
状性の良いべ夕画像部が得られることから、中間調の高
画質化がはかれる。また、真球状トナーでは、不定形の
トナーと比べて機械的強度が増加するので、トナーの長
寿命化もはかれる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ワーデルの実用球形度が０．９５〜１の範囲にある
   真球状の静電荷像現像用トナーであって、該トナーの体
   積平均径Ｄｖ＿５＿０と、該トナーを摩擦部材により摩
   擦帯電させたときのトナーの等投影面積円相当径Ｄｐ＿
   ９＿７＿．＿５との比Ｄｐ＿９＿７＿．＿５／Ｄｖ＿５
   ＿０が１．６以下であるトナー。 ２、請求項１に記載のトナーと摩擦部材としてのキャリ
   ヤとを含有する静電荷像現像用現像剤。