JPH0224668A - 静電荷像現像用トナー及び現像剤 - 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、静電配録等の分野で使用される静電
荷像現像用トナー及び現像剤に関するものである。

（従来の技術） 電子写真法においては、感光体を一様に帯電させた後、
原図に基づいた光像を前記感光体に露光し、光照射部分
の電荷を消滅あるいは減少させて。

感光体上に原図に基づいた静電潜像を形成させ。

その後にトナーを含有する現像剤によりトナー像を顕像
化させる。この顕像化されたトナー像は、一般的には適
当な転写体に転写され。

定着されていわゆるコピーとなるものである。

前記プロセスに用いられる現像剤は、基本的には静電潜
像を顕像化するための着色剤とし顕像を転写体に固着さ
せるための結着樹脂を主成分としているが、これらはい
わゆる湿式（液体）現像剤および乾式現像剤に大別され
る。

乾式現像剤は、さらに、二成分系現像剤と一成分系現像
剤に分けることができ、前者はキャリアとトナーからな
り、後者はトナーのみからなる。つまり感光体上の静電
荷像を現像するのに必要な静電荷像と逆極性トナーを、
キャリアとトナーの摩擦帯電により得るものが二成分系
現像剤であり、これに反して、トナー同士の摩擦あるい
は現像器中の他の部材との摩擦によって帯電するものが
一成分系現像剤である。

従来、このような乾式現像剤用のトナーは、−般に＃′
ｉカーボンブラック等の着色剤を結着樹脂中に溶融混練
して分散体と成した後、適当な粉砕装置により機械的に
衝撃力を加えて、前記分散体を所望の粒径に粉砕し、必
要ならば、それをさらに分散してトナーとする方法によ
り製造されている。

上記結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレンアクリ
ル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、エチレン−
酢酸ビニル樹脂等が用いられる。

樹脂使用に際しては、溶融混線工程と粉砕工程での作業
効率、できたトナーの性能２例えばトナー保存時の凝集
（ケーキング）、定着性等を考慮し。

樹脂の分子量、架橋度、ガラス転移点などを変えている
。

上記着色剤としては２通常−次粒子径が１０〜１００１
ｍであるカーボンブラックが用いられるが。

カーボンブラックは一次粒子として存在することはなく
、数μｍ〜数閣の凝集物として存在する。

従って上記溶融混線工程においてカーボンブラックを充
分小さな粒径にまで分散させることが重要で、不十分な
場合には画像濃度が低下したり、トナーの電気特性１％
に帯電の立上シが悪く、鮮明な画質を得ることができな
い。

（発明が解決しようとする課題） このようにトナー中の着色剤の分散はトナーの特性に大
きく影響を及ぼすが、従来それを評価する方法としては
９例えば特開昭６２−２０１３３３号公報に記載される
ようにトナーを薄膜化して観察する極めて定性的な方法
しかとられていなかった。

本発明者らはこの点に鑑み鋭意研究の結果、トナーまた
は混線物中のトナー中間体を有機溶剤に溶解し、光散乱
法等のサブミクロンの粒度分布計を用いて測定した着色
剤の粒径分布がトナー特性。

特に画像濃度および帯電の立上りに大きな影響を及ぼす
ことを見出し、これにより本発明をなしえたものである
。

すなわち９本発明はトナー中の着色剤の粒径分布を管理
することにより２画像濃度が濃く、帯電室上掛が早く、
極めて鮮明な画質を与える静電荷像現像用トナー及び現
像剤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） 本発明は９着色剤を１〜３０重ｆチ含有し、該着色剤の
５０重量％以上が１００〜ｓ　ｏ　ｏ　ｎｍの粒径で分
散していることを特徴とする静電荷像現像用トナー及び
これとキャリアよりなる現像剤゛に関する。

本発明に好ましく用いられる着色剤としては。

顔料または染料を挙げることができ９例えば種々のカー
ボンブラック、ニグロシン染Ｒ（Ｃ，１，Ｎａ５０４１
５）、アニリンブルー（Ｃ，１，漱５０４０５）。

カルコオイルブ／ｌ／　　（Ｃ９１，Ｎｎａｚｏｅｃ　
Ｂ　Ｉｕｅ　３　）。

クロームイエロー（Ｃ，１，Ｎ１１４０９０）、ウルト
ラマリンブルー（Ｃ，Ｉ、丸７７１０３）、デュポンオ
イルレッド（Ｃ，Ｉ、Ｎａ２６１０５）、オリエントオ
イルレッドφ３３０（Ｃ，１，魔６０５０５）、キノリ
ンイエロー（Ｃ，Ｉ、ｌ１ｋＬ４７００５　）、メチレ
ンブルークロライド（Ｃ，１，Ｎａ５２０１５　）、フ
タロシアニンブルー　（Ｃ，１，磁７４］６０）、マラ
カイトグリーンオフサレート（Ｃ，Ｉ、Ｎ１１４２００
０）、ランプブラック（Ｃ，１，丸７７２６６）、ロー
ズベンガル（Ｃ，Ｉ、　Ｎα４５４３５）、オイルブラ
ック、アゾオイルブラックなどを単独で、あるいはこれ
らを混合して用いることができる。これら着色剤は任意
の量を用いることができるが、必要な濃度を得るためと
経済的な理由のために、トナー中に３〜３０重量％。

好ましくは５〜１５重量％になるような割合で使用され
る。

己れらの着色剤の中で１本発明のトナーに特に好ましい
のは種々のカーボンブラック、例えば７アーネスブラツ
ク、チャンネルブラック、サーマルブラック、アセチレ
ンブラック、ランプブラック等である。さらに、前記カ
ーボンブラックは表面処理を施されていても良い。表面
処理としては例えば酸素、オゾンおよび硝酸と種々の醗
化剤を用いての酸化処理、ジブチルフタレート、ジオク
チルフタレート等の有機酸エステルによる表面吸着処理
等がある。

本発明に用いられる結着樹脂としては、ポリスチレン、
スチレン系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、ポリエス
テル樹脂、シリコン樹脂、キシレン樹脂、アクリレート
またはメタクリレート系樹脂、フェノール樹脂、ジエン
系樹脂、クマロン樹脂、アンド樹脂、エポキシ樹脂等の
トナー用として使用されている種々の樹脂が挙げられる
。これら結着樹脂は２通常トナー中に３０〜９９重量慢
配合される。

本発明に係るトナーには、さらに必要に応じて他の添加
剤を含有させることができる。池の添加剤としては１例
えば帯電制御剤、オフセット防止剤等がある。

帯電制御剤としてはスピロンブラックＴ　ＲＩ（。

スビロンブラックＴＰＨ（保土谷化学工業■製）等のア
ゾ染料、ｐ−フルオロ安息香酸、ｐ−ニトロ安息香酸、
　２．４−ジ−ｔ−ブチルサリチル酸等の芳香族酸誘導
体、ジプチル−スズオキシド、ジオクチル−スズオキシ
ド等のスズ化合物等をｌ’ることかできる。これらはト
ナー中に０〜５重量％使用されるのが好ましい。

オフセット防止剤としては、ｍ々の天然フックス、例え
ばカルナウバワックス、硬化ヒマシ油。

低分子量オレフィン重合体等があるが、好ましくは低分
子量オレフィン重合体である。この低分子量オレフィン
重合体としては、オレフィン重合体またはオレフィンと
オレフィン以外の単量体トノ共重合体であって、低分子
量のものを使用する。

ここで、オレフィンとしては、エチレン、プロピレン、
ブテン−１等があり、オレフィン以外の単量体としては
、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル尋がある
。このような低分子量オレフィン重合体としては９例え
ば特開昭５５−１５３９４４号公報に記載されているポ
リアルキレン、％開昭５０−９３６４７号公報に記載さ
れている低分子量オレフィン共重合体を使用することが
できる。また、前記のオフセット防止剤を２種以上混合
して用いても良い。

低分子量オレフィン重合体の分子量は通常の高分子化学
において言う低分子量の概念に含まれるものであれば良
いが、一般的には重量平均分子量（Ｍｗ　）で１０００
〜４５００．好ましくは２０００〜６０００のものであ
り、軟化点が１００〜１８０℃のものが好ましく９％に
１３０〜１６０℃を有するものが好ましい。オフセット
防止剤は、トナー中ＫＯ〜１０重量俤使用されるのが好
ましい。

その他の添加剤としてはシリカ粉末、疎水性シリカ粉末
２部分ケン化脂肪酸エステル、脂肪酸金属塩などが使用
でき、これらは通常０〜１０重量％使用される。

以上の各材料は、溶融混合され、トナーとされる。本発
明に係るトナーにおいては、トナー中に分散する着色剤
の５０チ以上、好ま］７くは７０チ以上がｉｏｏ〜ｓｏ
ｏｎｍ、好ましくけ１００〜３　Ｑ　Ｑ　ｎｍの粒径で
分散していることが必要である。

この粒径で分散する着色剤が５０％未満であると、隠ぺ
い性が低下し良好な画像濃度が得られない。

このようなトナーは９例えば次のようにして製造するこ
とができる。秤量した材料を、Ｗコーン。

■ブレンダー、ヘンシェルミキサーなどで予備混合した
後、加圧ニーダ−等の回転軸を有する混練機によって、
結着樹脂の軟化点以上、好ましくは１６０℃以下の温度
で、溶融物の平均滞留時間が１〜５分の条件下で混練さ
れる。ここで、平均滞留〜時間とは、下記式（１）によ
り求められる値である。

平均滞留時間　α＝Ａｆ−１！ｆ・ρ／Ｑ　　　（Ｉ）
式（ＩＮにおいてρは溶融物の真密度であり、一般に、
溶融物の真密度は０．８〜２．　Ｏｎ　／　ｃｍ吋ある
ことが知られている。次にｓ　ＡｆＸＪｆ（ｃｍ”）は
、混線機の溶融物の充満部容積を表わしており、混線機
の能力に依存し、混練機の大きさが大きくなる程大きく
なる傾向をもつ。これに対して、　Ｑ（ｇ／分）は単位
時間当たりのトナー用材料の溶融物の押出量であり、混
線機の能力に依存し、同様に混線機の大きさが大きくな
る傾向をもつ。ここで式（１）で表わされる平均滞留時
間は、すなわちトナー用材料の溶融物の混線機中での滞
留する時間を表わし、この値はトナー中の着色剤の分散
性を大きく左右する。具体的には、トナー用材料が決ま
れば溶融物の真密度は決定され、また混線機が決まれば
混線機の溶融物の充満部容積は決定される。

これらの意味から平均滞留時間は単位時間当たシのトナ
ー用材料の溶融物の押出量換言すれば、混線機へのトナ
ー用材料の投入量により決定される。

平均滞留時間が、１分未満であると、溶融物に対するシ
ェアーのかかる時間が短かすぎ、上記のような着色剤の
分散性が得られに＜＜、また５分を超えると、溶融物に
対して充分なシェアーがかからずに混線機中に溶融物が
滞留してしまい、上記のような着色剤の分散が得られに
くい。

溶融混線物は、冷却後、フェザ−ミル、ピンミル、バル
ベライザー、ハンマミルなどで粗粉砕し。

ジェットエアーで微粉砕する。次いでアキュカット、ア
ルピネ分級機などで篩分して、好壕しくけ５〜３０μｍ
の粒径に調整される。シリカ粉末等の流動調整剤は、そ
の後に単に混合することもできる。

なお９本発明のトナーは、上記製造法に限られるもので
はなく、同様の着色剤の分散性が得られる製造法であれ
ばよい。

得られたトナー中の着色剤の分散状態、すなわち１００
〜ｓ　ｏ　ｏ　ｎｍの粒径の着色剤の割合は。

粒度分布計で測定し、確認することができる。

粒度分布計としては、いわゆるサブミクロンアナライザ
が用いられ９例えばサブミクロン粒子アナライザＮ４型
（コールタ−社製）２粒度分布計５ＰＡ（マイクロトラ
ック社製）、超微粒子粒度分布計（プルツクへブンイン
スッルメンツ社製）。

サブミクロンパーティクルアナライザー（マルバーン社
製）等が挙げられる。

粒度分布測定に用いられる有機溶剤は、トナー用結着樹
脂および粒度分布計の種類によって異なるが、トルエン
、キシレン、アセトン、メチルエチルヶ・トン、塩化メ
チレン、プチルセルンルプ。

エチルセルンルブ等が挙げられる。これらの有機溶剤は
単独で用いても良いが適当な割合で混合して用いても良
い。

得られたトナーを本発明の二成分現像剤として使用する
場合には、上記トナーとキャリアが組合されて現像剤が
作成される。係るキャリアとしては、偏平状、海綿状、
コイン状、疑球状、真球状等９種々の酸化鉄粉、マンガ
ン、コバルト、ニッケル、亜鉛、錫、マグネシウム、鉛
、ストロ７ｆウム、バリウム、リチウム等のフェライト
等を挙げることができる。二成分現像剤におけるトナー
濃度は、一般にキャリアの比表面積に依存し、使用する
キャリアが不定形または細粒径であるときは３〜１０重
量％に９球形または粗粒径であるときは１〜５重量％に
されるのが好ましい。

（実施例） 本発明を実施例によって具体的に説明するが。

本発明は実施例に限定されるものではない。

以下「部」は「重量部」を表わす。

合成例１（重合体（３）の合成） 攪拌機、冷却管、窒素ガス導入管、温度計および温度制
御用検知器の付いた円筒形セパラブルフラスコ反応器中
に部分ケン化ポリビニルアルコール（電気化学工業■製
Ｗ−２４）０．２重量％の水溶液２００部、スチレン７
０部、メタクリル酸ブチル３０部およびベンゾイルパー
オキサイド２部を混合溶解した液を加え、窒素気流下８
５℃で６時間、続いて９５℃で２時間攪拌しながら加熱
重合させた。続いて懸濁重合液を５０℃まで冷却した後
減圧濾過し、得られた重合体（Ａ）を水洗し乾燥した。

合成例２（重合体（Ｂ）の合成） 合成例１と同様にしてスチレン６０部、メタクリル酸ブ
チル４０部、ベンゾイルパーオキサイド４部を懸濁重合
した。さらに合成例１と同様に冷却、＊過、洗浄を行い
重合体ＣＢ＋を得た。

実施例１〜３及び比較例１〜３ 表１に示す結着樹脂　　　　　　　３４００９を秤量し
、スーパーミキサーで予備混合した。さらに二軸混練機
であるＰＣＭ３Ｏ−２５抽出機（Ａｆ　ｘＪ　ｆ　＝　
１４６ｃｍ”、池貝鉄工■製）ヲ用イ。

平均滞留時間を３分として９回転数２０　Ｏｒｐｍ。

１４０℃で溶融混練した。続いてスーパーミキサー、ハ
ンマーミルによる粗粉砕、ジェットミルによる微粉砕を
行った。さらにジグザグ分級機で２５μｍ以上および５
μｎ】未満を削除し、平均粒径１４μｍのトナーを得た
。

同様な方法で平均粒径１４μｍのトナーを得た。

比較例４ 溶融混線の平均滞留時間を０．５分９回転数を３０　Ｏ
ｒｐｍとした他は実施例１と同様な方法で平均粒径１４
μｍのトナーを得た。

実施例５，６．比較例５，６ カーボンブラックの種類を表２のように変えた他は実施
例１と同様な方法で平均粒径１４μｍのトナーを得た。

なお配合でカーボンブラックの増減に伴う分は結着樹脂
の量を変えて総量４０００９となるようにし、他の添加
剤のｔは一定とした。

表２　カーボンブラック 実施例４ 溶融混線を１３０℃で行った以外は実施例２とトナー中
のカーボン粒径の測定 上記の方法で製造したトナーを５０　ｍｌのサンプルビ
ンに１０■ずつ秤量し、有機溶剤を３０ｇ加えて溶解し
た。

ここで使用した有機溶剤は、実施例２および比較例３で
はトルエン／ｎ−ブチルセルソルブ８０／２０（重量比
）混合液、実施例３および比較例３でバドルエン／メチ
ルエチルケトン＝ｓｏ、”ｓ。

（重量比）、その他はトルエンを用いた。使用した有機
溶剤はいずれも和光紬薬■製試薬−級である。

次に溶解したトナー溶液をコールタ−社製Ｎ４型サブミ
クロンアナライザー用測定セルに入れ。

濃度が測定に適する範囲になるまでさらに溶剤で希釈し
て、カーボンブラックの粒子径を測定した。

測定結果を表３及び４に示す。

現像剤の作成 上記の方法で製造した各トナーをフェライト球形キャリ
アと調合し、トナー濃度３．５重量％の現像剤を作成し
た。

評価試験 なお、電子写真特性の評価は次のようにして行なった。

（ａ）　　帯電量：それぞれ作成した現像剤を複写機で
１０分間攪拌し、ブローオフ粉体帯電量測定装置（東芝
ケミカル■製）を用いて測定した。

（ｂ）　　解像度：電子写真学会テストチャー）Ｎ１１
１を用い、それぞれの作成した現像剤を使用して普通紙
に転写１−た。複写された画像が細部まで読取れるかを
比較し、評価した。

（Ｃ）画像濃度：解像度と同様にして複写した紙の黒色
部の濃度をマクベス濃度計で測定し２判定した。

（ｄ）　　階調性：解像度と同様にして、テストチャー
ト中央部の１１段階にわかれた濃淡部を用いて評価した
。

評価結果を表３及び４に示す。表中分散良好なカーボン
ブラックの重量比とはサブミクロンアナライザーの測定
結果より、トナー中に１００〜８００ｎｍの粒径で分散
しているカーボンブラックの量を総力−ボンブラック量
に対する重量％で示したものである。

表３　評価結果−１ 表４ 評価結果−２ 場合は、８００μｍ以下の粒径のカーボンブラックが多
いほど画像濃度に優れる。カーボンブラックの添加量が
少ない場合は、添加したカーボンブラックはより分散さ
れるが量が少ないため９画像濃度は低くなる。カーボン
ブラックの添加量が多い場合は混線性が悪く、添加した
カーボンブラックが充分に分散しないために９画像濃度
が低くなることが明らかとなった。

（効果） 本発明によれば上記の如き実験結果からも明らかな如く
、解像度９階調性に優れるとともに、特に画像濃度に優
れたトナー及び現像剤を得ることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、着色剤を３〜３０重量％含有し、該着色剤の５０重
   量％以上が１００〜８００ｎｍの粒径で分散しているこ
   とを特徴とする静電荷像現像用トナー。 ２、請求項１記載のトナーとキャリアよりなる現像剤。