JPH02176756A

JPH02176756A - 静電荷像現像用トナー

Info

Publication number: JPH02176756A
Application number: JP63333580A
Authority: JP
Inventors: Chikatoshi Satou; 佐藤　周逸; Mitsunaga Saitou; 三長斉藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-12-28
Filing date: 1988-12-28
Publication date: 1990-07-09

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は電子写真、静電記録、静電印刷などにおいて静
電荷像を現像するために用いられるトナーに関する。

（従来の技術）電子写真、静電記録、静電印刷などにおいては、以下の
ようにして画像を得ている。まず、静電荷像保持体の表
面に静電荷像を形成する。次に、これに帯電させたトナ
ーを静電引力を利用して付着させて静電荷像を現像する
ことによって可視化する。次いで、静電荷像保持体から
トナーを転写紙などに転写した後、熱ロール定着法など
の定石手段を用いることにより、定着された画像を得る
。

前述した静電荷像の現像には、乾式現像法を利用するの
が望ましい。この乾式現像法には、トナーとキャリアと
を用いる２成分現像法や、キャリアの機能を兼ね備えた
トナーを用いる１成分現像法などが広く用いられている
。

ここで用いられるトナーは、主成分であるバインダー樹
脂に、着色剤、その他荷電制御剤、ワックスなどの材料
を混合し、熱溶融混練りした後、エアジェツトミルなど
を用いて所定の粒子径まで粉砕することにより製造され
ている。

このようなトナーには、高画質現像、すなわち高解像性
、高階調性の画像が得られることが要望されている。こ
の点に関しては、例えばトナーの粒子径を小さくすると
、高画質の画像が得られることが知られている。

しかし、従来のトナーは体積平均粒径が１０〜１５μｍ
であり、その粒径分布も相当に広範囲であるため、高画
質画像を得ることは困難であった。これは、トナーの製
造方法として従来用いられている前述した粉砕法を用い
た場合、原料の混練り物を粉砕して得られるトナーの粒
径に限度があるためである。

しかも、たとえ従来の粉砕法により微粉砕できたとして
も、粒子径の小さいトナーの収率は低く、分級の精度も
劣るため、トナー製造のコストが増加する。また、トナ
ーの粒子径を小さくした場合、トナーを構成する材料の
分散性が良好でないと、現像しても充分な濃度の画像が
得られないが、従来のトナーで粒子径の小さいものは必
ずしも構成材料の分散性が良好ではなかった。更に、従
来のトナーで粒子径の小さいものは、粒径個数分布が粒
子径の小さい方ヘシフトしているため、感光体のクリー
ニング不良、転写用紙へのトナーの転写不良、定着時に
おいてトナーがロールに付着しロールが１回転した後に
転写紙上に転写されるという、いわゆるオフセット現象
、トナー飛散などにより、精細な画像が得られなくなる
という問題がある。

このほか、例えばバインダー樹脂、着色剤、及びケイ酸
塩系、アルミナ系などのマイクロバルーン、ガラスバル
ーンと呼ばれる無機質の中空微粒子を含有するトナーが
知られている。なお、このトナーは定亡圧によって無機
質の中空微粒子を破砕する方式により定着を行っている
（特開昭５７−１５８６５４号、特開昭５７−１５８０
５５号）。また、セラミック粒子の表面にバインダー樹
脂、着色剤などを被覆させたトナーが知られている（特
開昭６０−１０８８８２号）。

しかし、これらのトナーでは、無機質の中空微粒子やセ
ラミック粒子とバインダー樹脂との親和性が悪いため、
混練り物を粉砕する際に、無機質の中空微粒子やセラミ
ック粒子がバインダー樹脂から脱離してしまうという問
題がある。また、前者のトナーでは高い定着圧によって
無機質の中空微粒子を破砕する方式により定着を行って
いるため、無機質の中空微粒子が破壊され、ロールによ
ってトナー粒子が押し広げられて定着画像の画像品質が
損なわれてしまう。

（発明が解決しようとする課題）本発明は前記課題を解決するためになされたものであり
、画像濃度が高く、かつ精細な高画質画像が得られる静
電荷現像用トナーを提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段と作用）本発明の静電荷現像用トナーは、少なくともバインダー
樹脂、着色剤及び樹脂製の中空微粒子を混合し、熱溶融
混練りし、粉砕してなるものである。

本発明において、バインダー樹脂としては、ポリスチレ
ン、スチレン−アクリル系共重合体、ポリエステル、エ
ポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアミド、ポリ
エチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体など公知の樹
脂が挙げられる。

本発明において、着色剤としては、カーボンブラック、
フタロシアニンブルー、キナクリドン、ベンジジンイエ
ローなど公知の顔料、染料が挙げられる。

本発明において、樹脂製の中空微粒子とは、有機高分子
からなる微粉体の内部に少なくとも１個以上の空隙を有
するもので、その−次粒子の外径が２趨以下のものをい
う。このような中空微粒子はエマルジョン重合などによ
り製造される。こうした樹脂製の中空微粒子としては、
具体的にはエマルジョン重合法により製造されたアクリ
ル−スチレン樹脂を粉末化したゲル状樹脂（例えば、大
日本インキ化学工業製ニゲランドールＰＰ−２００Ｏ８
）が挙げられる。

樹脂製の中空微粒子の一次粒子の平均粒径は１〜２坤が
適当である。この中空微粒子の殻の厚さは、−次粒子の
平均粒径の１／２５〜１／２、更に１／１０〜１／３で
あることが望ましい。これは、−次粒子の平均粒径が２
趨を超えるか、又は殻の厚さが一次粒子の平均粒径の１
１２５未満という少なくともいずれかの一方の条件とな
っている場合、中空微粒子の機械的強度が低下し、混練
り・粉砕時又は定着時の圧力によって、中空微粒子が破
壊されてしまうおそれがあることによる。トナー中の中
空微粒子の含有量は、０．１〜３０重量％、更に０．１
〜２０重量％であることが望ましい。これは０．１重量
％未満では中空微粒子を添加することによる効果が充分
得られず、３０％を超えると構成材料の分散が困難にな
るためである。

以上の構成飼料からなる本発明に係るトナーの粒子を模
式的に示すと、第１図に示すような構造を有している。

第１図に示すように、本発明に係るトナーの粒子では、
バインダー樹脂１内部及び表面に、着色剤２、樹脂製の
中空微粒子３が均一に分散している。

本発明に係るトナーには、前述した構成材料のほかにも
、以下のような各種材料が含まれていてもよい。例えば
、トナーを磁性トナーとする場合には、マグネタイト、
ヘマタイト、フェライトなど鉄、コバルト、ニッケル、
マンガンなどの合金や化合物、その他の強磁性合金など
、従来より磁性材料として知られている磁性粉を配合し
てもよい。また、荷電制御、流動性付与、凝集防止など
を目的として、ニグロニン染料、金属錯塩染料、シリカ
粉末、フッ素系樹脂粉末などを添加してもよい。

本発明のトナーは、以下のような作用・効果を示す。

■中空微粒子が有機物からなっているため、そのバイン
ダー樹脂などに対する親和性が優れており、これらの混
練り物を粉砕した際にも、中空微粒子がバインダー樹脂
から離脱してしまうことはない。

■混練り物を粉砕する際に例えばエアジェツトを用いた
場合、従来よりも粉砕時のエアー圧を低くした条件で効
率よく粉砕できる。また、従来は微粉砕が困難であった
バインダー樹脂についても粉砕が可能になる。

■トナー粒子中に含まれる中空微粒子のスペーサ効果に
より、着色剤などの他の材料の分散性が向上するため、
従来のトナーと比較した場合、着色剤の含有量が同一で
あっても、定着画像の最大画像濃度が高い。

■中空微粒子を含むトナー粒子では、第１図に示すよう
に、中空微粒子がバインダー樹脂の内部に分散している
か、バインダー樹脂の表面に露出した状態となっている
。このため、トナー粒子どうじの流動性が向上し、感光
体ドラム上に付着したトナーのクリーニングが容易にな
る。また、熱ロール定着する際にもオフセット現象を防
止することができる。

■中空微粒子はその粒子径が小さくなるほど、その機械
的強度が大きくなる。したがって、熱ロール定着する際
にも中空微粒子がロールの圧力によって破壊されること
はなく、ロールでトナー粒子が押し広げられて定着画像
の画像品質が損なわれることはない。

（実施例）以下、本発明の詳細な説明する。なお、以下の実施例及
び比較例では画像出しを行うために、第２図に示す現像
装置（東芝製ニレオドライＢＤ−７ＧＩＯ）を用いた。

第２図において、感光体ドラム１１には静電荷像が形成
される。感光体ドラム１１近傍のトナー容器１２にはト
ナー及びキャリア（現像剤）１３が収容されており、そ
の感光体ドラムｌＩ側には多極マグネットロール１４と
その外周に装着された現像スリーブ１５が設置されてい
る。現像スリーブ１５の表面には、多極マグネットロー
ラ１４の磁力により現像剤１３のキャリアが付着し、キ
ャリアの表面にトナー粒子が付着してトナー層が形成さ
れる。第２図では、多極マグネットローラ１４は時計回
りに、現像スリーブ１５は反時計回りに回転され、現像
剤１３は随時搬送される。また、現像剤１３の搬送量は
規制ブレード１６で規制される。同時に感光体ドラム１
１が時計回りに回転され、現像スリーブ１５と感光体ド
ラム１１とが接近する個所で、電源１７からバイアスが
印加されて、静電引力により現像スリーブ１５から感光
体ドラムｌｌ上の静電荷像にトナー１３が付着し、現像
が行われる。

実施例１ポリエステル樹脂（花王製：　ＮＥ−２１５５）１００
重量部、カーボンブラック（三菱化成工業製：　ＨＡ−
１００）５重量部、及び中空樹脂粒子（大日本インキ化
学工業製ニゲランドールＰＰ−２００Ｏ８，−次粒子平
均粒径０．５１、中空径０．３１、殻厚的０．１　μｍ
）　１０重量部を、ヘンシェルミキサーを用いて混合し
、加圧ニーダ−を用いて溶融混練りした。冷却後、ハン
マーミルを用いて粗粉砕し、次いでエアジェツトミルに
て微粉砕して体積平均径６坤の粉体を得た。

このとき微粉砕に要したエアーの圧力は４．０ｋｇ／ｃ
ＪｒＩ２であった。更に、分級操作を行い、体積平均径
７．５陣の粉体を得た。

この粉体１００重量部と疎水性コロイド状シリカ（日本
アエロジル製：　Ｒ−９７２）０．５重量部とを、ヘン
シェルミキサーを用いて混合してトナーとした。

このトナー４，０νｔ％とフェライトキャリア（Ｆ−１
０２０：日本鉄粉社製）　９Ｂ、Ｏｖｔ％とを混合した
ものを現像剤とした。

次に、この現像剤を用い、第２図に示す現像装置で画像
出しを行った。このトナーの摩擦帯電電荷量を、ブロー
オフ測定法（現像剤濃度３．０％、Ｎ２ガスブロー圧１
．０　ｋｇ／　ａｍ　２）に従ってｍｊ定したところ、
−４５μＣ／ｇであった。現像・転写後、熱ロール定着
法によりロール温度を変化させて、１］線圧１，２ｋｇ／ｃ＋ｎで画像を定着させたところ、ロ
ール温度１５０℃で定着開始し、２２０℃までオフセッ
ト現象は発生しなかった。また、感光体ドラム上にクリ
ーニング不良に伴うトナーの付着は認められなかった。

また、定着後の画像濃度の最大値は１．５であった。更
に、ラインアンドスペースのライン部の画像濃度１．１
のときの解像度は１２．５本／關であった０比較例１中空樹脂粒子を用いなかったほかは、実施例１と同様の
材料及び方法を用い、トナーを製造した。

この場合、エアジェツトミルで体積平均径６μｍの粉体
を得るのに要したエアーの圧力は７．５ｋｇ／ｃｍ２で
あった。また、その粒径は１〜８Ｍの範囲に分布するも
のが全体の６０％を占め、分級操作を行ったところ、そ
の収率は実施例１の場合の１／２であった。

この粉体１００重量部と疎水性コロイド状シリカ０．５
　ｆｆｌｆｆｉ部とを、ヘンシェルミキサーを用いて混
合してトナーとした。

このトナー４．Ｏｖｔ％とフェライトキャリア（１？１
０２０　：日本鉄粉社製）９Ｂ、０νｔ％とを混合した
ものを現像剤とした。

次に、この現像剤を用い、第２図に示す現像装置で画像
出しを行った。このトナーのブローオフ摩擦帯電電荷量
は、−７０μＣ／ｇであった。現像・転写後、熱ロール
定着法によりロール温度を変化させて、線圧１．２ｋｇ
／ｃｍで画像を定着させたところ、ロール温度１１１ｉ
０℃で定着開始し、２００℃でオフセット現象が発生し
た。また、感光体ドラム上に微小トナーが強固に付着し
たため、クリーニングブレードではクリーニングできな
かった。このため、先に現像した画像が次に現像された
画像中に一緒に現像される、履歴と呼ばれる現象が生じ
た。更に、定着後の画像濃度の最大値は１．０であり、
充分な画像濃度が得られなかった。

比較例２中空樹脂粒子を用いる代わりに、無機質中空粒子（Ｅｍ
ｅｒｓｏｎ＆　Ｃｕｍｉｎｇ製二マイクロバルーン、平
均粒径１，０μｍ）　１０重量部を用いたほかは、実施
例１と同様の材料及び方法を用い、トナーを製造した。

この場合、加圧ニーダ−で溶融混練りし、／％ンマーで
粗粉砕した際に、無機質中空粒子がバインダー樹脂から
脱離する現象が生じた。

比較例３中空樹脂粒子を用いる代わりに、実施例２て用いた無機
質中空粒子の表面をシランカップリング剤（メタアクリ
ロキシシラン：信越シリコーン製、ＫＢＲ５０３）で処
理したちの１０重量部を用いたほかは、実施例１と同様
の何科及び方法を用い、トナーを製造した。

このトナー４．Ｏｗｔ％とフェライトキャリア（Ｐ−１
０２０：日本鉄粉社製）　９Ｇ、Ｏｖｔ％とを混合した
ものを現像剤とした。

次に、この現像剤を用い、第２図に示す現像装置で画像
出しを行った。このトナーのブローオフ摩擦帯電電荷量
は、−４０μＣ／ｇであった。現像・転写後、熱ロール
定着法によりロール温度１９０℃、線圧１．２ｋｇ／ｃ
ｍで画像を定着させたところ、無機質中空粒子が破壊さ
れ、画像中にトナー微粒子が飛散した画像となった。ま
た、ラインアンドスペースのライン部の画像濃度１．１
のときの解像度は６．３本／關であった。

実施例２エポキシ樹脂（三井石油化学製：　Ｒ−８０９）１００
重量部、カーボンブラック５重量部（三菱化成工業製：
　ＨＡ−１００）　、及び中空樹脂粒子（大日本インキ
化学工業製ニゲランドールＰＰ−２０００８，−次粒子
平均粒径０．５−１中空径０，３μｍ１殻厚約０．１．
ｃｎ）５重量部を、ヘンシェルミキサーを用いて混合し
、加圧ニーダ−を用いて溶融混練りした。冷却後、ハン
マーミルを用いて粗粉砕し、次いでエアジェツトミルに
て微粉砕して体積平均径７ｐの粉体を得た。このとき微
粉砕に要したエアーの圧力は６．０　ｋｇ　／　ａｍ　
２であった。更に、分級操作及び疎水性コロイド状シリ
カの混合操作を行い、体積平均径８．５庫のトナーを得
た。

このトナー４，０νｔ％とフェライトキャリア（Ｆ１０
２０　：日本鉄粉社製）　９６．Ｏｖｔ％とを混合した
ものを現像剤とした。

次に、この現像剤を用い、第２図に示す現像装置で画像
出しを行った。このトナーのブローオフ摩擦帯電電荷量
は、−３０μＣ／ｇであった。現像・転写後、熱ロール
定着法によりロール温度を変化させて、線圧１．２ｋｇ
／ｃ＋ｎで画像を定着させたところ、ロール温度１５０
℃で定着開始し、２１０℃までオフセット現象は発生し
なかった。また、感光体ドラム上にクリーニング不良に
伴うトナーの付着は認められなかった。また、定着後の
画像濃度の最大値は１．４であった。更に、ラインアン
ドスペースのライン部の画像濃度１．１のときの解像度
は１０．０本／關であった。

比較例４中空樹脂粒子を用いなかったほかは、実施例２と同様の
材料及び方法を用い、トナーを製造した。

この場合、エアジェツトミルでエアーの圧力を９．５　
ｋｇ　／　ｃ＋ｎ　２まで高めても、体積平均粒径２０
−までしか粉砕できなかった。

実施例３スチレン−アクリル樹脂（三洋化成工業製：ＴＢ９００
０）１００重量部、カーボンブラック５重量部（三菱化
成工業製：　ＨＡ−１００）　、中空樹脂粒子（大日本
インキ化学工業製ニゲランドールＰＰ−２００Ｏ８゜−
次粒子平均粒径０．５ρ、中空径０．３μｍ、殻厚的０
、Ｌ　ａ）　１０重量部、ポリプロピレンワックス（三
洋化成工業製：　８６０Ｐ）　３重量部、及び荷電制御
剤（オリエント化学：　Ｅ−８８）　２重量部を、ヘン
シェルミキサーを用いて混合し、加圧ニーダーを用いて
溶融混練りした。冷却後、ハンマーミルを用いて粗粉砕
し、次いでエアジェツトミルにて微粉砕して体積平均径
６坤の粉体を得た。このとき微粉砕に要したエアーの圧
力は５．０）ｃｇ／ｃｎ＋２であった。

更に、分級操作及び疎水性コロイド状シリカの混合操作
を行い、体積平均径７．５坤のトナーを得た。

このトナー４．Ｏｖｔ％とフェライトキャリア（Ｆ−１
０２０：日本鉄粉社製）　９Ｂ、０νＬ％とを混合した
ものを現像剤とした。

次に、この現像剤を用い、第２図に示す現像装置で画像
出しを行った。このトナーのブローオフ摩擦帯電電荷量
は、−４０μＣ／ｇであった。現像・転写後、熱ロール
定着法によりロール温度を変化させて、線圧１．２ｋｇ
／ａｍで画像を定着させたところ、ロール温度１４０℃
で定着開始し、２１０℃までオフセット現象は発生しな
かった。また、感光体ドラム上にクリーニング不良に伴
うトナーの付着は認められなかった。また、定着後の画
像濃度の最大値は１．４５であった。更に、ラインアン
ドスペースのライン部の画像濃度１．１のときの解像度
は１２．５本／ｍ１１であった。

比較例５中空樹脂粒子を用いなかったほかは、実施例３と同様の
材料及び方法を用い、トナーを製造した。

この場合、エアジェツトミルで体積平均径６Ｍの粉体を
得るのに要したエアーの圧力は８．０ｋｇ／印２であっ
た。また、その粒径は１〜８μｌの範囲に分布するもの
が全体の６０％を占め、分級操作を行ったところ、トナ
ーの収率は実施例３の場合の１／２であった。

このトナー４．Ｏｖｔ％とフェライトキャリア（Ｐ−１
０２０：日本鉄粉社製）　９（ｉ、Ｏｖｔ％とを混合し
たちのを現像剤とした。

次に、この現像剤を用い、第２図に示す現像装置で画像
出しを行った。このトナーのブローオフ摩擦帯電電荷量
は、−４５μＣ／ｇであった。現像・転写後、熱ロール
定着法によりロール温度を変化させて、線圧１．２ｋｇ
／ｃｍで画像を定着させたところ、ロール温度１５０℃
で定着開始したが、１６０℃でオフセット現象が発生し
た。また、定着後の画像濃度の最大値はｌ、２５であっ
た。更に、ラインアンドスペースのライン部の画像濃度
１．１のときの解像度は６．３本／關であった。

［発明の効果］以上詳述したように本発明の静電荷像現像用トナーは、
樹脂製の中空微粒子を含有しているので、以下のような
効果を得ることができる。すなわち、粒径の小さいトナ
ー粒子を低いエアー圧で容易に得ることができる。また
、トナー粒子中で着色剤などの構成材料の分散性が向上
するので、画像濃度を高めることができる。また、トナ
ー粒子の流動性が向上するので、クリーニング不良やオ
フセット現象を防止することができる。更に、トナー粒
子の機械的強度が向上するので、ロールによってトナー
粒子が押し広げられることがなく、定着画像の画像品質
が損なわれるのを防止することができる。したがって、
本発明の静電荷像現像用トナーによれば、画像濃度が高
く、しかも精細で高画質の定着画像を得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るトナーを模式的に示す断面図、第
２図は本発明の実施例において用いられた現像装置の概
略構成図である。１・・・バインダー樹脂、２・・・樹脂製の中空微粒子
、３・・・着色剤、１１・・・感光体ドラム、１２・・
・トナー容器、１３・・・トナー及びキャリア（現像剤
）、１４・・・多極マグネットロール、１５・・・現像
スリーブ、１Ｇ・・・規制ブレード、１７・・・電源。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims

【特許請求の範囲】

少なくともバインダー樹脂、着色剤及び樹脂製の中空微
粒子を混合し、熱溶融混練りし、粉砕してなる静電荷像
現像用トナー。