JPH01137265A - 電子写真用トナー - 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、電子写真法、静電印刷法、静電記録法等にお
いて形成される静電潜像を現像するトナーに関する。

（従来技術及びそ６問題点） 像支持体上の静％を潜像を現像するトナーは、結着樹脂
に着色剤としてのカーボンブラック等を分散させ、この
分散組成物を粒状に成形することにより製造されている
。

分散組成物の製造に際しては、トナー成分を乾式ブレン
ドし、得られる乾式ブレンド物を溶解混練する。造粒に
際しては、溶解混練物を粉砕し、次いで分級して、粒径
が一般に５乃至３５μｍのトナー粒子とする。こうして
得られたトナーは像支持体上の静電潜像を現像してトナ
ー像を形成し、このトナー像を転写紙等に転写し、そし
て転写されたトナー像を定着する工程等によって複写像
が形成される。このようにして得られた複写像はトナー
の物性たとえば、帯電性及び電機抵抗等の電気的特性や
、トナー粉自体の黒色度等により著しく影響を受ける。

上述したようにトナーは、結着樹脂中にカーボンブラッ
ク等を分散させた樹脂粒子であるが、カーボンブラック
の分散性が、トナーとしての物性に与える影響は非常に
大きく、カーボンブラックの選択は従来から重要なテー
マの一つであった。一般にトナーに使用される結着樹脂
の電気抵抗はカーボンブラックのそれより高（、カーボ
ンブラックの分散により、導電性を与えてトナーの電気
抵抗を下げて現像に必要な適正帯電量±５μｃ／ｇ乃至
±３０μｃ／ｇ　（符号同順）に調整するとともに、ト
ナー粒子価々に充分な黒色度を与えている。

溶解混練時の結着樹脂中へのカーボンブラックの分散は
、カーボンブラックの凝集体中の間隙への結着樹脂の進
入が必要となる。つまり、結着樹脂中に存在するカーボ
ンブラックの凝集体に剪断力が加わって、流動索引力が
働き、凝集部分を引き離すことで分散が進行するものと
考えられている。このため、カーボンブラックとしてＤ
ＢＰ吸油量の大きい、すなわち凝集体中の間隙（空隙部
分）の容積が大きく樹脂が侵入しやすいカーボンブラッ
クを使用し、樹脂中に分散させることが考えられる。そ
して、このようにして得られたトナーは、カーボンブラ
ックの分散性が大変良く、カーボンブラックが結着樹脂
全体に微細に分散しているためにトナー粒子価々に充分
な黒色度を与える。しかしながら、トナーとしての電気
抵抗が高いものとなり、長期間現像剤として使用してい
ると、高帯電性トナーの発生やエツジ効果があられれ、
複写画像の濃度不足が生じてくる。そこでカーボンブラ
ックの添加量を多くしてトナーの電気抵抗を下げること
が考えられるが、カーボンブラックが多量に樹脂中に存
在すると剪断力が有効に伝わらず、逆に分散不足を引き
起こし、得られるトナーはトナー粒子表面からカーボン
ブラックが脱離し、現像剤を汚染するとともに定着不良
や定着ローラの汚染を引き起こすという新たな問題が発
生する そこで、本発明者等は、上述した従来発生した問題点を
解決するために鋭意研究を重ねた結果、ＤＢＰ吸油量が
大きい、すなわち空隙部分の容積が大きいカーボンブラ
ックとＤＢＰ吸油量の小さいすなわち空隙部分が小さい
カーボンブラックを混合して使用することにより、上述
した問題点が解決されることを見い出した。

すなわち、本発明の目的は、長期にわたる複写作業に際
しても、常に現像剤の汚染がなく、さらにエツジ効果等
による濃度不足の起こらない、高濃度でしかも鮮明な複
写画像を得るトナーを提供することにある。

（問題点を解決する手段及び作用） 本発明によれば、す（なくともＤＢＰ吸油量が４０　ｍ
ｊ！／１００　ｇ乃至９０　ｍ　ｌ　／１００　ｇの範
囲にあるカーボンブラックとＤＢＰ吸油量が９０ｍ’／
／１００　ｇ乃至１７０　　ｍｊ！／１００　ｇの範囲
にあるカーボンブラックとを含有するトナーを使用する
ことにより、上記目的が達成される。

ここでいうＤＢＰ吸油量とは、カーボンブラックの凝集
度の度合を示し、−ｉ的に１００のカーボンブラックを
ペースト状にするためのジブチルフタレートの吸収量で
表される。

本発明はＤＢＰ吸油量が大きい、すなわち空隙部分容積
が大きいカーボンブラックにより、結着樹脂全体にカー
ボンブラックを微細に分散させ、更に、ＤＢＰ吸油量の
小さい、すなわち空隙部分容積が小さく微粒子状態にほ
ぐれにくいカーボンブラックを分散させて、所々に、カ
ーボンブラックの連鎖構造を存在させることでトナーに
導電性を与え、トナーの電気抵抗を下げ、トナーの黒色
度とトナーの電気物性の両者を制御することが可能とな
った。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明のトナーに用いられる、カーボンブラックとして
はＤＢＰ吸油量の小さいものとして４０ｍ　Ａ　／　１
００　ｇ乃至９０　ｒｒｊ！／　１００ｇのものと、Ｄ
ＢＰ吸油量が大きいものと９０乃至１７０ｍ１／１００
ｇのものを混合して使用する。とくに、５０乃至Ｔｏ　
ｍ　１　／　１００ｇと１００乃至１４０ｍ　ｌ　／　
１００　ｇを混合して使用することが好ましい。これら
カーボンブラックのＤＢＰ吸油量は製法および製造条件
によって変化する。

本発明のトナーに用いられるカーボンブラックのトナー
中の含有量としては、樹脂１００重量部当り３乃至１５
重量％であることが望ましく、３重量％未満では画像濃
度が出す、１５　　重量％以上では、トナー粒子からの
脱落等による分散不良が起こる。

二種のカーボンブラックの混合比としては１０：９０　
　乃至９０：１０　　の範囲で使用することが好ましく
この範囲を越えてＤＢＰ吸油量の大きいカーボンブラッ
クを多く使用すると、エツジ効果等による画像濃度の低
下が起こり、ＤＢＰ吸油量の小さいカーボンブラックを
多（使用すると、カーボンブラックの分散不良による画
像濃度の低下やカーボンブラックの脱落による現像剤汚
染が起こる。

本発明のトナーは、上記カーボンブラックと他の添加剤
が結着樹脂中に分散された粉体樹脂粒子からなる。

上記結着樹脂としては、スチレン系重合体、アクリル系
重合体、スチレン−アクリル系重合体、ポリエチレン、
塩酸化ポリエチレン、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
、ポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ジアリル
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、石油樹脂等、各種の重合体が例示で
きる。

上記重合体に用いられる不飽和単量体としては、スチレ
ン、ａ−メチルスチレン、０−メチルスチレン、ｐ−メ
チルスチレン、ｐ−メトキシスチレン、ｐ−クロロスチ
レン等のスチレン糸車！体。

アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、ア
クリル酸−ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリ
ル１ｌ−ｎ−オクチル、アクリルａ−２−エチルヘキシ
ル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ステアリル、アク
リル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニル、アクリル
酸−２−ヒドロキシエチル、アクリル酸−２−ヒドロキ
シプロピル、アクリル酸グリシジル、アクリル酸ジエチ
ルアミノエチル、アクリルアミド、アクリロニトリル、
メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ドデ
ル、ヌククリル１ｌ−ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブ
チル、メタクリル酸−ｎ−オクチル、メタクリル酸−２
−エチルヘキシル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル
酸ステアリル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリ
ル酸フェニル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸
−２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−２−ヒドロキ
シプロピル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル等のア
クリルまたはメタクリル系単量体；マレイン酸、フマル
酸、クロトン酸、イクコン酸またはこれらのアルキルエ
ステル等の不飽和二重結合を有するカルボン酸またはそ
のアルキルエステル：エチレン、プロピレン、ブタジェ
ン等のオレフィン系単量体；酢酸ビニル；塩化ビニル；
塩化ビニリデン；ビニルピロリドン；ビニルナフタレン
等が例示できる。上記単量体は、一種または二種以上混
合して使用される。

上記重合体のうち、スチレン系重合体、アクリル系重合
体、またはスチレン−アクリル共重合体等を主成分とす
るものが好ましい。これらの重合体は、重量平均分子量
３０，０００〜２００，０００　、特に、ｓｏ、ｏｏｏ
〜１５０，０００のものが好ましく、一種または二種以
上混合して用いられる。

なお、上記重合体のうち、ロジンエステル、ロジン変性
フェノール樹脂、ロジンマレイン酸樹脂、エポキシ樹脂
、ポリエステルや、繊維素系高分子、ポリエステル樹脂
等は、トナーの摩擦帯電特性等を改良する上で有用であ
る。

また、トナーが熱定着性トナーであるとき、上記重合体
は、軟化点５０〜２００℃、好ましくは、軟化点７０〜
１７０℃を有するものが好ましい。

また、トナーが圧力定着性トナーであるときは、ポリエ
チレン、ポリプロピレン等のオレフィン系ポリマー等、
容易に塑性変形する重合体が主に用いられる。この重合
体は、他の重合体、例えば、ポリ酢酸ビニル、エチレン
−酢酸ビニル共重合体、水素化ポリスチレン、水添ロジ
ンエステル等の重合体、脂肪族系、脂環族系または芳香
族系石油樹脂等を含有していてもよい。

又、本発明においては、上記カーボンブラックと共に磁
性体を含有することもできる。上記磁性体としては、磁
性を示すか、磁化可能な材料であればよく、例えば、フ
ェライト、マグネタイトをはじめとする鉄、コバルト、
ニッケル、マンガン等の強磁性を示す金属、合金、また
はこれらの金属を含む化合物等が例示できる。これらの
磁性体は、平均粒径０．１〜１μｍの大きさを存してお
り一種または二種以上混合して、通常２０〜７５重量％
、好ましくは、４０〜７０重量％用いられる。

なお、本発明のトナーの電荷を制御するため、上記トナ
ーは、他の添加剤として、電荷制御剤、例えば、ニグロ
シン染料（Ｃ９１，Ｎｏ、５０４１５Ｂ）、オイルブラ
ック　（Ｃ，１，Ｎｏ、２６１５０）　、スピロンブラ
ック等の油溶性染料や、ナフテン酸、サリチル酸、オク
チル酸、後記脂肪酸、樹脂酸のマンガン、鉄、コバルト
、鉛、亜鉛、セリウム、カルシウム、ニッケル等の金属
塩である金属石鹸等あるいは含金属アゾ染料、ピリミジ
ン化合物、アルキルサリチル酸金属キレート等を、前記
結着樹脂当り０．１〜５重量％含有しているものが好ま
しい。

また、上記トナーは、前記定着ローラにトナーが付着す
るのを防止するため、オフセット防止剤、例えば、低分
子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン、パラフィ
ンワックスなどの各種ワックス、炭素原子数４以上のオ
レフィン単量体の低分子量オレフィン重合体、脂肪酸ア
ミド、シリコーンオイル等を、トナー当り０．５〜１５
重量％含有しているものが好ましい。

また、上記トナーに感光体の保護、現像剤特性を劣化さ
せず高品質の画像を得るために、脂肪酸金属塩を外添す
ることも可能である。

上記脂肪酸金属塩の脂肪酸としては、炭素数８〜３６の
飽和または不飽和脂肪酸、例えば、カプリル酸、カプリ
ン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリ
スチン酸、バルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、リ
グノセリン酸、セロチン酸、モンタン酸、オレイン酸、
エライジン酸、リノール酸、リルン酸、エルカ酸、リシ
ルイン酸、ジヒドロキシステアリン酸、環状脂肪酸、三
塩基性酸、あるいは上記不飽和脂肪酸の二量体であるダ
イマー酸等が例示される。上記脂肪酸のうち、飽和脂肪
酸、特にステアリン酸が好ましい。

また、上記脂肪酸金属塩の金属としては、亜鉛、鉛、鉄
、銅、錫、カドミウム、アルミニウム、カルシウム、マ
グネシウム、ニッケル、コバルト、マンガン、リチウム
、バリウム等各種の金属が例示できる。上記金属のうち
、亜鉛が好ましい。

上記脂肪酸金属塩としては、上記トナー１００重量部に
対して０．１乃至５　重量％の量で使用される。

また、前記脂肪酸金属塩が感光体上にフィルミングした
場合、このフィルムを研磨して感光体を清浄化する目的
で、研磨物質を上記トナーに外添することもできる。

上記研磨物質としては、トナーの特性、感光体および画
像に悪影響を及ぼさないものであるなら、いかなるもの
も使用でき、例えば、タルク、カオリン、硫酸バリウム
等であってもよいが、ケイ酸アルミニウム、表面処理し
たケイ酸アルミニウム、二酸化チタン、炭酸カルシウム
、二酸化アンチモン、チタン三バリウム、チタン酸カル
シウム、チタン酸ストロンチウム、酸化マグネシウム、
ケイ酸カルシウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム等が好
マしく、特に、コロイド状シリカ、表面処理した疎水性
シリカが好ましい。そして、上記研磨物質は、平均粒径
０．０１〜１００　ｕ　ｍ、特に、１０〜３０μを有す
るものが好ま・しい。研に物質の粒子径が上記範囲を外
れると、上記の効果が低減し、好ましくない。

上記研磨物質は、前記トナー１００重量部に対して０．
０１乃至４　重量部添加するのが好ましい。

また、上記粉体トナーには、トナー、現像剤の電気抵抗
、ひいては階調性等の画像特性、濃度等を調整し、高品
質の画像を得るため、電気抵抗調整剤が添加してもよい
。

上記電気抵抗調節剤としては、酸化アルミニウムが好ま
しく、平均粒径０．０５μｍ乃至５μｍのものを前記ト
ナー１００重量部に対して０．０１乃至４重量部添加す
るのが好ましい。

なお、トナーの流動性を改良するため、シランカフブリ
ング剤、シリコーンやフッ素化合物等の低表面張力を有
する化合物でトナー表面を処理してもよい。さらには、
上記の粉体トナーは、所望により、トナーの流動性をよ
くするため、熱処理することによりトナーの角部等を滑
らかにしてもよい。

上記の粉体トナーは、粒径１〜３０μｍ、好ましくは５
〜２５μｍを有している。

この発明のトナー組成物は、−成分系トナー、二成分系
トナーの何れとしても有用である。なお、−成分系トナ
ーとして用いる場合には上記磁性体を含有するトナー単
独で現像剤とし、二成分系トナーとして用いる場合には
、鉄粉、ガラスピーズ等のキャリアと混合し、現像剤と
する。なお、上記キャリアとしては、ガラスピーズや、
酸化または未酸化の鉄粉等の無被覆キャリア、または鉄
、ニッケル、コバルト、フェライト等の磁性体をアクリ
ル系重合体、フッ素系重合体、ポリエステル等の重合体
で被覆した被覆キャリアが用いられ、通常、２０〜１０
００μｍの粒径を有している。また、上記トナーとキャ
リアとからなる現像剤を用いる場合、トナーは通常２〜
１５重量％用いられる。

上記トナー組成物は、従来公知の現像方法、例えば、−
成分トナーであるときは、毛ブラシ現像方法、磁気ブラ
シ現像方法、パウダークラウド現像方法により、また二
成分トナーであるときは、カスケード現像法、磁気ブラ
シ現像法により現像される。

この発明のトナーは、従来公知の方法、例えば、前記結
着樹脂と着色剤等を熱ロール、エクストルーダー等の加
熱混合機を用いて混合分散し、ハンマーミル、ジェット
ミル等の粉砕機により粉砕すると共に、分級機により分
級して所定の粒径に揃える機械的粉砕法や、前記結着樹
脂の溶液に前記着色剤等を分散させ、所定の粒径に噴霧
乾燥する噴霧乾燥法等により製造することができる。ま
た、上記トナーに、所定量の前記脂肪酸金属塩、研磨物
質および電気抵抗調整剤を添加し、ボールミル、Ｖ型混
合機等適宜の混合機を用いて均一に混合することにより
、トナー組成物を製造することができる。

以下実施例及び比較例により更に詳細に説明するが本発
明がこれによって限定されるものではない。

１差ｊ邦αＪセΔ皿 （実施例１） スチレン−アクリル共重合体　　１００重量部電荷制御
剤　　　　　　　　　　　　２重量部カーボンブラック
１　：ＤＢＰ吸油量１２０ｍ１／１００　ｇ４重量部 カーボンブラック２　：ＤＢＰ吸油量５０ｎｌ／１００
　ｇ４重量部 を溶融混練し、乾燥した粉砕・分級を行いトナー１を得
た。そして、フェライトキャリアとトナーを■型混合機
で混合してトナー濃度４％の現像剤に調整した。そして
電子写真複写機ＤＣ−２０５５（三田工業＠）’ｊＡ　
）を使用して画像出しを行い、１００００枚の耐刷試験
を行った。

（実施例２〜７及び比較例１〜８） 上記実施例１のトナー処方を基本として、ＤＢＰ吸油量
の異なる４種類のカーボンブラック　（１２０，９５，
８０，５０ｍ１／　ｇ　）から２種選択して、混合比と
使用量を変えてトナー２〜７及びトナー１１〜１８を作
成した。そして、上記実施例１と同様に画像出しを行い
耐刷試験を行った。下記表−１及び表−２にその結果を
示す。

表−１及び表−２よりわかるようにトナー１〜７は、い
ずれも耐刷初期から１万枚終了まで高い画像濃度を示し
、カーボンブラックの脱落による現像剤汚染も無く、定
着性能も良好で鮮明な画像が得られた。一方、トナー１
１よりＤＢＰ吸油量の大きいものを単独で使用した場合
、耐刷試験が進行するにつれてエッヂ効果があられれ画
像濃度の低下を引き起こした。また、トナーエ２のＤＢ
Ｐ吸油量の小さいものを単独で使用した場合、カブリが
発生し、カーボンブラックの分散不良による定着ローラ
の汚れが発生しやはり画像濃度の低いものとなった。ま
た、トナー１５及び１６においても耐刷の進行とともに
画像濃度の低下が起こり、トナー１６においてはカブリ
も発生して、カーボンブラックを２種混合する場合、一
方のカーボンブラックのＤＢＰ吸油量は９０ａ＋１／　
１００　ｇより大きいものを使用し、他方は９０ｍ１／
１００グラムよりも小さいものが好ましいことがわかっ
た。またトナー１７及び１８においてカーボンブラック
の使用量が多すぎる場合は、やはり分散不良によるカブ
リと定着ローラの汚れが発生し、耐刷の進行とともに画
像濃度の低下がおこりカーボンブラックの好ましい使用
量がわかった。また、トナー１３及び１４においては耐
刷進行とともに画像濃度の低下とカプリも発生し、トナ
ー１１及び１２の耐刷結果と殆どかわらず、カーボンブ
ラックを混合する場合少なくとも一方をカーボンブラッ
ク全体当り１０重量％使用するのが好ましいことがわか
った。

（発明の効果） 本発明によれば、ＤＢＰ吸油量が大なるカーボンブラッ
クとＤＢＰ吸油量の小さいカーボンブラックを混合して
結着樹脂中に含有させることにより、結着樹脂全体に微
細且つ一様に分散されるカーボンブラック成分と、連鎖
構造を有する凝集体としてのカーボンブラック成分がほ
どよく混在するため、得られるトナーは充分な黒色度を
肴するとともに、電気抵抗を現像条件に最適な値まで低
下させることができ、長期にわたる複写作業においても
、エツジ効果、かぶりのない高濃度で鮮明な複写画像が
得られる。

（以″Ｆ、余白） 表−１ ３Ｊカ−ホンフフフクリ凰ｌｌ；キｅ＋−ｔｔ！ｆｌ璽
１υＵ！！１１１：ｉｌつＣｌ）　１１ｉＬ　。

表−２

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）すくなくともＤＢＰ吸油量４０ｍｌ／１００ｇ乃
   至９０ｍｌ／１００ｇの範囲にあるカーボンブラックと
   ＤＢＰ吸油量が９０ｍｌ／１００ｇ乃至１７０ｍｌ／１
   ００ｇの範囲にあるカーボンブラックとを含有すること
   を特徴とするトナー。
2. （２）前記カーボンブラックの含有量が結着樹脂１００
   重量部当り３重量％乃至１５重量％であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項の記載のトナー。