JPH08320590A

JPH08320590A - 黒色感光性トナー

Info

Publication number: JPH08320590A
Application number: JP7125196A
Authority: JP
Inventors: Naomi Nakayama; 尚美中山; Shuji Komura; 修司小村; Junko Yamada; 順子山田
Original assignee: Mita Industrial Co Ltd
Current assignee: Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Priority date: 1995-05-24
Filing date: 1995-05-24
Publication date: 1996-12-03

Abstract

(57)【要約】【目的】可視〜近赤外域に充分な光感度を有するカー
ボンブラック着色の黒色感光性トナーを提供する【構成】定着用樹脂と、光導電性材料と、増感色素
と、着色剤とを含有し、前記定着用樹脂が、酸価０〜
５．５であることを特徴とする黒色感光性トナー。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、黒色感光性トナーに関
し、更に詳しくは、定着用樹脂として酸価０〜５．５の
樹脂と、着色剤としてカーボンブラックとを用いた黒色
感光性トナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】光導電性の感光体と帯電性のトナーとを
用いた画像形成方法に代わるものとして、光導電性を有
する感光性トナーを使用した画像形成方法が、レーザー
ビームプリンタ等の画像形成装置において採用されつつ
ある。前記画像形成方法においては、まず光未照射の高
抵抗の状態の感光性トナーを単独で、またはキャリアと
混合して帯電させ、帯電状態の感光性トナーを、導電性
の基体の表面に均一に静電付着させて、基体表面に感光
性トナーの薄層を形成する。

【０００３】次いで、前記感光性トナーの薄層を、半導
体レーザー等を用いて、形成画像に対応する所定のパタ
ーンに露光すると、光が照射された部分の感光性トナー
は導電性を生じ、電荷が基体に逃げて帯電電位が低下す
る。その後、感光性トナーの薄層に紙等の被転写体を接
触させつつ、その裏面から感光性トナーと同極性の電場
を印加すると、光が照射されなかった感光性トナーは基
体表面に残るが、光が照射されて帯電電位が低下した感
光性トナーは紙に転写され、露光パターンに対応したト
ナー像が紙面に形成される。

【０００４】前記画像形成方法に使用される感光性トナ
ーは、通常、定着用樹脂、光導電性材料、増感色素及び
着色剤から構成される。このような感光性トナーは、例
えば、前記の各成分を適当な溶媒に溶解又は分散させた
溶液を噴霧して乾燥させる、所謂スプレードライ法によ
って製造される。光導電性材料としては、酸化亜鉛（Ｚ
ｎＯ）等の無機光導電性材料が使用され、増感色素とし
ては、シアニン色素（極大吸収波長；λ_max＝７８０ｎ
ｍ）が一般的に用いられる。シアニン色素は、半導体レ
ーザー光等の画像形成装置の光源として使用される可視
から赤外領域の光に感度のない酸化亜鉛（λ_max＝３８
０ｎｍ）を増感して、感光性トナーの感度領域を、画像
形成装置の光源の波長付近まで拡げるために添加され
る。

【０００５】着色剤としては、主に染料が使用され、中
でも光導電性材料の感度特性に影響を及ぼす官能基を有
さない、キノン系の染料が好適に使用される。また、黒
色感光性トナーの場合は、その感度特性に影響を及ぼさ
ないように、増感色素の感度域に吸収波長をもたない複
数色の染料、例えば、シアン、マゼンダ、イエローの３
色の染料を併用して、黒色に着色している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、染料は
吸湿性が大きいため、これを用いた黒色感光性トナー
は、特に高湿条件下において使用した際に、帯電電位が
逃げやすく、形成画像の余白部分にトナーが付着する、
所謂かぶりが発生して、形成画像のかぶり濃度が大幅に
上昇するという問題があった。

【０００７】また、染料着色したトナーは、暗電流値、
即ち光を照射しない状態での電流値の温度依存性が高
く、高温になる程、暗電流値が大きく上昇するため、特
に高温条件下において使用した際に、高湿時と同様に形
成画像のかぶり濃度が大幅に上昇するだけでなく、画像
濃度が大幅に低下するという問題もあった。更に、黒色
感光性トナーの場合、前記のように複数色の染料が使用
されるが、染料は着色性が弱いため、形成画像のベタ部
の画像濃度の低下や色むら、色味の薄れによる黒色の灰
色化等が発生しやすく、充分な黒色度を得るには多量の
染料を添加する必要が生じる。しかしその場合は、黒色
感光性トナーの光感度が低下してしまうという問題があ
った。

【０００８】そこで発明者らは、黒色感光性トナーの着
色剤として、上記のような種々の問題を有する染料に代
えて、カーボンブラックを使用することを検討した。こ
のようなカーボンブラックは吸湿性が小さいため、これ
を着色剤として使用した黒色感光性トナーは耐湿性が向
上して、高湿条件下で使用した際に、染料着色した黒色
感光性トナーのように形成画像のかぶり濃度が大幅に上
昇することがない。

【０００９】また、カーボンブラックで着色された黒色
感光性トナーは、暗電流値の温度依存性が低く、高温に
なっても染料着色した黒色感光性トナーのように暗電流
値が大きく上昇することがないため、高温条件下で使用
した際にかぶり濃度が大幅に上昇したり、あるいは画像
濃度が大幅に低下したりすることがない。更に、カーボ
ンブラックは、染料に比べて着色力が強く、少量の添加
で充分な黒色度が得られるとともに、それ自体が導電性
を有するので、充分な黒色度と高い光感度とを両立する
ことができる。

【００１０】しかもカーボンブラックは、染料に比べて
安価であるため、黒色感光性トナーの製造面でも有利で
ある。しかしながら、システム面で有利な実用光源（Ｌ
ＥＤ、半導体レーザー）に対応するために、６５０〜８
００ｎｍに極大吸収波長を有するシアニン色素を増感剤
として用いて、前記と同様にカーボンブラック着色の黒
色感光性トナーを作製したところ、光感度が著しく低下
し、画像形成が不可能であることがわかった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
に鑑み、鋭意研究を重ね、以下の知見を得た。定着用樹
脂の酸価を限定することにより、カーボンブラック着色
による光感度の低下、即ち光電流値の減少を最小限にと
どめることができ、可視〜近赤外域に充分な光感度を有
する黒色感光性トナーが得られることを見出した。

【００１２】かくして、本発明によれば、定着用樹脂
と、光導電性材料と、増感色素と、着色剤としてのカー
ボンブラックとを含有し、前記定着用樹脂が、酸価０〜
５．５であることを特徴とする黒色感光性トナーが提供
される。本発明の黒色感光性トナーに用いられる定着用
樹脂としては、酸価が０〜５．５の物性を有するものが
使用できる。酸価が５．５を越える場合は、光感度が低
下するので好ましくない。具体的には、スチレン系樹
脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、ポリ
アミド系樹脂、ポリエステル樹脂及びブチラール樹脂等
が挙げられ、１種又は２種以上を併用することができ
る。

【００１３】特に得られるトナーの光感度の点で、次式
に表される繰り返し単位を有する含窒素アクリル酸エス
テル化合物とスチレンとの共重合体、あるいはポリアミ
ドを構成成分として窒素を含有する高分子化合物が好ま
しい。

【００１４】

【化１】

【００１５】（式中、Ｒ及びＲ’は同一又は異なり水素
原子、メチル基又はエチル基、ｎは１〜３の整数）

【００１６】

【化２】

【００１７】（式中、Ｒ₁及びＲ₁’は同一又は異なり
メチレン基又はエチレン基、ｎは１〜３の整数）光導電性材料としては、酸化亜鉛、酸化チタン、硫化カ
ドミウム及びセレン等の無機光導電性材料が挙げられ、
１種又は２種以上を併用することができる。光導電性材
料は、定着用樹脂１００重量部に対して、１００〜５０
０重量部の割合で添加されるのが好ましい。添加量が１
００重量部未満の場合、トナーの熱定着性が低下するお
それがあり、逆に５００重量部を越える場合、黒色感光
性トナーの光感度が不充分となるおそれがあり、好まし
くない。したがって、光導電性材料は、光感度とトナー
の熱定着性の両方を考慮して、２００〜４００重量部が
より好ましい。

【００１８】増感色素としては、従来公知の種々の色素
が使用できるが、実用光源（ＬＥＤ、半導体レーザー）
に対応するために、６５０〜８００ｎｍに極大吸収波長
を有するシアニン色素が好ましい。特に好ましくは、次
式に表されるシアニン色素であり、更には、ｎが２のシ
アニン色素がより好ましい。

【００１９】

【化３】

【００２０】（式中、ｎは２又は３の整数）具体的には、日本感光色素社製；ＮＫ５２９（λ_max＝
６５０ｎｍ）、ＮＫ３４２５（λ_max＝７８０ｎｍ）等
が挙げられる。増感色素の添加量は、光導電性材料の使
用量の０．０１〜０．５重量％が好ましい。添加量が
０．０１重量％未満の場合、増感作用が不充分で、黒色
感光性トナーの光感度が充分に得られないおそれがあ
り、逆に０．５重量％を越える場合、余剰の増感色素が
光を吸収して、増感色素の増感作用が妨害されるため、
却って黒色感光性トナーの光感度が低下するおそれがあ
り、好ましくない。したがって、増感色素の添加量は、
黒色感光性トナーの光感度を考慮して、０．１重量％前
後がより好ましい。

【００２１】着色剤のカーボンブラックとしては、従来
公知の種々のカーボンブラックが使用できるが、ｐＨが
２．５〜８．５を示しかつ揮発分含量１．０〜５．０重
量％の物性を有するものがこの発明に好適に使用でき
る。カーボンブラックのｐＨは、トナーの暗電流値に影
響を及ぼす。一般にｐＨが低いと、カーボンブラックの
導電度が減少するため、トナーの暗電流値が小さくな
り、画像のかぶりが減少する。したがって、ｐＨは５．
０以下がより好ましい。また、揮発分は、カーボンブラ
ックの表面に活性を与え、そのｐＨを支配する他、分散
性や電気特性に影響を与えることを考慮すると、揮発分
含量は１．０〜３．０重量％が好ましい。

【００２２】カーボンブラックは、定着用樹脂１００重
量部に対して、６〜２５重量部の割合で添加されるのが
好ましい。添加量が６重量部未満の場合、黒色感光性ト
ナーの黒色度が不充分となるおそれがあり、逆に２５重
量部を越える場合、暗電流値の上昇とそれに伴う帯電電
位の低下によって画像濃度の低下やかぶりが発生するお
それがある。したがって、カーボンブラックの添加量
は、着色性と形成画像のかぶり濃度の両方を考慮して、
１０重量部以下がより好ましい。

【００２３】上記各成分から製造される本発明の黒色感
光性トナーの平均粒径（体積基準の中心粒径Ｄ₅₀）は、
特に限定されないが、７〜１４μｍ程度が好ましい。更
に黒色感光性トナーを使用する画像形成装置において、
導電性の基体上に均一なトナー層を形成させるために
は、特に１０μｍ程度が好ましい。本発明の黒色感光性
トナーは、従来と同様に、前記の各成分を適当な溶媒に
溶解又は分散させた溶液を噴霧して乾燥させる、所謂ス
プレードライ法によって製造される。

【００２４】スプレードライ法に使用される溶媒として
は、定着用樹脂を溶解するためのトルエンが主に使用さ
れ、これにメタノール、エタノール、プロパノール等の
低級アルコールまたはテトラヒドロフランを併用しても
よい。

【００２５】

【作用】特定の酸価を有する定着用樹脂を用いることに
より、カーボンブラック着色による光感度の低下、即ち
光電流値の減少が最小限に抑えられる。また、６５０〜
８００ｎｍに極大吸収波長を有する増感剤のシアニン色
素と併用することができる。

【００２６】

【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明する
が、これらの実施例は本発明の範囲を限定するものでは
ない。（実施例１）容量１リットルのビーカー中で、増感色素
として次式：

【００２７】

【化４】

【００２８】で表されるシアニン色素（日本感光色素社
製、ＮＫ５２９）０．０７２ｇ（０．３重量部）をメタ
ノール１０ｍｌ（３重量部）で溶解した。次いで、予め
トルエン５０ｍｌ中に超音波分散させておいた酸化亜鉛
（白水化学社製、グレード＃２）７２ｇ（３００重量
部）を前記ビーカーに加え、再び超音波分散させた。一
方、トルエン８００ｍｌ中に、定着用樹脂としての樹脂
Ａ（三井東圧社製；スチレン−アクリル共重合体）２４
ｇ（１００重量部）を溶解し、更に着色剤としてのカー
ボンブラック（キャボット社製、モーゲルＬ）２．４ｇ
（１０重量部）を加え、ボールミルで分散させておいた
溶液を前記ビーカーに加え、再び超音波分散させ、スプ
レードライ液を調製した。

【００２９】次いで、スプレードライ液を、ＣＬ−８型
スプレードライヤー（大川原化工機社製）を用いてスプ
レードライ処理して、平均粒径が１０μｍの黒色感光性
トナーを得た。（実施例２〜１２）表１の樹脂Ｂ〜Ｌを使用したこと以
外は、実施例１と同様にして、黒色感光性トナーを作製
した。

【００３０】

【表１】

【００３１】（比較例１〜４）表１の樹脂Ｍ〜Ｐを使用
したこと以外は、実施例１と同様にして、黒色感光性ト
ナーを作製した。前記各実施例、比較例の黒色感光性ト
ナーについて、光感度試験を行い、その特性を評価し
た。（光感度試験）・試料の作成実施例、比較例の黒色感光性トナー（５ｇ）を、ステン
レス基板Ｓ（２５×４５ｍｍ²）の表面に敷き並べ、プ
レス機を用いて圧縮成形（１００ｋｇｆ／ｃｍ ²）し
て、図１に示すように、ステンレス基板Ｓの表面にプレ
ストナー層Ｐを形成した。次いで、このプレストナー層
Ｐの表面に、真空蒸着によって、一対の櫛形電極層Ｅ、
Ｅ’を、櫛の歯が互いに噛み合うように形成した。・電流値の測定前記試料を暗室内に置き、プレストナー層Ｐに光を照射
しない状態で、櫛形電極Ｅ、Ｅ’間に１００Ｖの交流電
圧を印加して、プレストナー層Ｐを流れた電流値を暗電
流値として測定した。

【００３２】次に、プレストナー層Ｐに、モノクロメー
タを用いて取り出した、波長６５０ｎｍの光（光強度４
０μＷ）を０．３８秒間照射した時に、プレストナー層
Ｐを流れた電流値を光電流値として測定した。この２つ
の測定値から、光電流値／暗電流値で表される光感度
（ゲイン）を求めた。結果を表１に示す。

【００３３】表１より、特定の酸価を有する樹脂を用い
た実施例１〜１２は、比較例１〜４に比べて、高いゲイ
ンを示すことがわかった。（実施例１３〜２０）増感色素として次式：

【００３４】

【化５】

【００３５】で表されるシアニン色素（日本感光色素社
製、ＮＫ３４２５）を、定着用樹脂として表２の樹脂
Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｈ〜Ｌを使用したこと以外は、実施例１と
同様にして、黒色感光性トナーを作製した。

【００３６】

【表２】

【００３７】（比較例５、６）表２の樹脂Ｍ、Ｐを使用
したこと以外は、実施例１３と同様にして、黒色感光性
トナーを作製した。各実施例、比較例の黒色感光性トナ
ーについて、前記と同様にして、光感度試験を行い、そ
の特性を評価した。結果を表２に示す。

【００３８】表２より、特定の酸価を有する樹脂を用い
た実施例１３〜２０は、比較例５、６に比べて、高いゲ
インを示すことがわかった。したがって、増感剤を代え
ても特定の酸価を有する樹脂が、カーボンブラック着色
による光電流値の減少を抑制する効果があることがわか
った。（実施例２１）樹脂Ｊを使用したこと以外は、実施例１
と同様にして、黒色感光性トナーを作製し、得られた黒
色感光性トナーについて、前記と同様にして光感度試験
を行い、更に下記の画像形成濃度試験を行い、その特性
を評価した。（画像形成濃度試験）実施例２１の黒色感光性トナー
を、図２に示す画像形成試験機を使用して、２０℃、６
５％ＲＨの常温常湿条件下で、白黒画像を形成して、そ
の黒べた部分の画像濃度（ＩＤ）と余白部分のかぶり濃
度（ＦＤ）を反射濃度計（東京電色社製：ＴＣ−６Ｄ）
にて測定した。

【００３９】図２の試験機は、導電性の基体ドラム１の
周囲に、基体ドラム１の回転方向（図中矢印で示す）に
沿って、現像器２、露光光源３及び転写ローラ４を配置
したものである。現像器２は、光未照射の高抵抗状態の
黒色感光性トナーをキャリアと混合して帯電させると共
に、内部に磁石を設けたスリーブ２１の周囲に付着させ
て磁気ブラシを形成し、それを基体ドラム１の表面に接
触させつつ、バイアス電圧の印加によるクーロン力によ
って、磁気ブラシ中の黒色感光性トナーｔを、基体ドラ
ム１の表面に均一に静電付着させて、基体ドラム１の表
面に黒色感光性トナーｔの薄層を形成するものである。
また、現像器２には、後述する工程で、露光光源３から
の露光によって帯電電位が低下した黒色感光性トナーＴ
が、転写ローラ４によって紙Ｐに転写された後、基体ド
ラム１の表面に残留する未露光の黒色感光性トナーｔを
トナーポッパー２２に回収するためのブレード２３も設
けられている。

【００４０】露光光源３は、基体ドラム１の表面に形成
された黒色感光性トナーｔの薄層に、形成画面に対応す
る所定のパターンに合わせて光を照射するためのもの
で、半導体レーザー等からなる。転写ローラー４は、露
光光源３で露光された後の薄層に紙Ｋを接触させつつ、
その裏面から、黒色感光性トナーｔ、Ｔと同極性の電場
を印加するためのもので、この電場の印加により、光が
照射されなかった黒色感光性トナーｔは、基体ドラム１
の表面に残るが、光が照射されて帯電電位が低下した黒
色感光性トナーＴは紙に転写され、紙面に、露光パター
ンに対応したトナー像が形成される。

【００４１】尚、試験では、露光光源３は、モノクロメ
ータを用いて取り出した、波長６６０ｎｍの光（光強度
５ｍＷ）を使用した。結果は、光感度試験では、暗電流
値３．１９×１０^-10、光電流値１．００×１０^-7、ゲ
イン３１４、画像形成濃度試験では、画像濃度１．２３
０、かぶり濃度０．０３１であった。

【００４２】このことより、本発明の黒色感光性トナー
は、高い光感度と比較的高い画像濃度を有することがわ
かった。

【００４３】

【発明の効果】特定の酸価を有する定着用樹脂を用いる
ことにより、カーボンブラック着色による光感度の低
下、即ち光電流値の減少が最小限に抑えられるので、充
分な黒色度、高い光感度及び耐湿性を有し、高温条件下
で使用しても、形成画像のかぶり濃度が大幅に上昇する
ことのない、安価な黒色感光性トナーを提供することが
できる。

【００４４】また、着色剤としてのカーボンブラック
と、６５０〜８００ｎｍに極大吸収波長を有する増感剤
のシアニン色素とを併用することができるので、システ
ム面で有利な実用光源（ＬＥＤ、半導体レーザー）に対
応する黒色感光性トナーを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】黒色感光性トナーの光電流値、暗電流値を測定
する方法を説明する模式図である。

【図２】黒色感光性トナーの特性を評価するために使用
した画像形成試験機の構成を説明する模式図である。

【符号の説明】

Ｓステンレス基板Ｐプレストナー層Ｅ櫛形電極層Ｅ’ 櫛形電極層１基体ドラム２現像器２１スリーブ２２トナーホッパー２３ブレード３露光光源４転写ローラーｔ黒色感光性トナー（未露光）Ｔ黒色感光性トナー（露光）Ｋ紙

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】定着用樹脂と、光導電性材料と、増感色
素と、着色剤としてのカーボンブラックとを含有し、前
記定着用樹脂が、酸価０〜５．５であることを特徴とす
る黒色感光性トナー。
【請求項２】定着用樹脂が、含窒素アクリル酸エステ
ル化合物とスチレンとの共重合体、あるいはポリアミド
を構成成分として窒素を含有する高分子化合物である請
求項１記載の黒色感光性トナー。
【請求項３】カーボンブラックが、ｐＨ２．５〜８．
５を示しかつ揮発分含量１．０〜５．０重量％である請
求項１又は２記載の黒色感光性トナー。
【請求項４】増感色素が、６５０〜８００ｎｍに極大
吸収波長を有するシアニン色素である請求項１〜３いず
れか１つに記載の黒色感光性トナー。