JPH0269765A - 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］ 本発明は電子写真技術による画像形成に利用されるのに
適した乾式インクであるトナーの改良に関する。

本発明は特に表面に導電性粒子を固定する構成の導電性
を示すトナーの改良に関する。

［従来の技術］ 従来の表面に導電性粒子を固定する構成の導電性を示す
トナーの例としては、特公昭５５−６８９７号公報、特
公昭５８−４０１８２号公報、特公昭５９−８２６号公
報、米国特許３６３９２４５号、米国特許３９２５２１
９号などに示されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、特公昭５５−６８９７号公報においては、トナ
ー粒子外層に最大粒径が０．０２μｍ以下の電子抵抗調
整剤の層を形成しておりオフセットの発生を防止してい
る。しかし、このように粒径が小さいカーボンブラック
では抵抗を十分に下げ導電化するには多量のカーボンブ
ラックを必要とし、その結果カーボンブラックのトナー
からの遊離はかえって多くなり地かぶりの増加する現象
が観測される。

特公昭５８−４０１８２号公報、米国特許３６３９２４
５号、米国特許３９２５２１９号においては、電界の強
さが変わると比電気抵抗が変わり、高電界下では良好な
導電性を有し、低電界下では低導電性を有すトナーの構
造が示されている。そのためにトナー粒子の外側の薄い
層に電導性粒子が高絶縁性物質中に完全に埋められる構
造であれば良いことが示されている。しかしこの構成の
トナーを使って電荷注入を行うと高い電圧を必要とし、
使用できる現像プロセスが限定されてしまう。

特公昭５９−８２６号公報においては、トナー粒子表面
に効率良く被覆できるカーボンブラックの特性を規定し
ており低抵抗化を達成している。

しかしただ表面付着をするだけでは現像器内で攪拌され
続けるとカーボンブラックのトナーからの遊離が生じ高
抵抗化されてしまう、従ってカーボンブラックのトナー
粒子表面への接着性を上げるために熱処理をしてカーボ
ンブラックをトナー樹脂中に埋め込む工程がトナーの安
定性を向上させるために必要となるが、使用されている
カーボンブラックは樹脂中に分散されると電気抵抗が高
くなるのでトナー比電気抵抗が上がり安定した現像がで
きなくなる。そのためカーボンブラックの付着１を上げ
ることになり、その結果、樹脂に埋め込まれないカーボ
ンブラックが増えるということになりトナーの信頼性が
向上しない。

そこで本発明では、従来のこのような問題点を解決する
もので、低電界で確実に導電性を示し、かつ定着性、信
頼性、画像品質を高いレベルに保つトナーを提供するこ
とを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するため、本発明のトナーは、着色材、
磁性材料を結着材料中に含有した粒子の表面にカーボン
ブラックを国名し該カーボンブラックで該粒子表面を完
全被覆した構造のトナーにおいて、該カーボンブラック
は、該粒子表面に完全に埋めこまれるか、該粒子表面上
に結着層を設けその中に分散されてなる構造を有し、該
カーボンブラックが表面積８００〜１５００ｍ２／ｇ、
ＤＢＰ給油１３００〜５００　ｃ　ｃ　／　１００　ｇ
のカーボンブラックであることを特徴とする。

着色剤としてはカーボンブラック、黒色酸化チタン、な
どの顔料粒子、あるいは、ニグロシンなどの染料などが
自由に使える。

磁性材料としては、酸化鉄、フェライト、鉄、コバルト
、ニッケルなどの磁性粉が使える。

結着材料にはなんら制限がなく画像形成の目的にあった
ものを使えばよい、材料例を挙げると、キャンディリラ
ワックス、カルナバワックス、ライスワックス、みつろ
う、ラノリン、モンタンワックス、オシケライト、パラ
フィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ポリ
エチレンワックス、エステルワックス、水素化ワックス
等のワックス類、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ブチラ
ール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、
セルロース樹脂、ボリアリレート樹脂、ポリエチレン樹
脂等から選ばれる樹脂の単体、重合体、混合体である熱
可塑性樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹
脂等の熱硬化性樹脂、ポリビニルアルコール、ポリアリ
ルアルコール等の水溶性樹脂、等であり、これらを単独
であるいは複数混合して使う。

また本発明のトナーには上記物質の他に、金属石鹸など
の分散補助剤、二酸化珪素粒子、フッ素系樹脂粒子など
の流動性改善剤などを加えることができる。

［作用］ 上記のように構成されたトナーでは、表面の結着剤層中
にカーボンブラックは均一に分散された状態であり、カ
ーボンブラックは結着剤により固定されているのでトナ
ーからカーボンブラックの剥離は起きず経時変化が少な
く信頼性が高い。また本発明で規定されたカーボンブラ
ックはストラフチャーが発達しており、比較的低分散滴
度でも該表面の結着剤層中でカーボンブラックは互いに
接触しながらチェーンを形成しトナー粒子表面全面に導
電路網を形成することができる。その結果、低電圧で低
電気抵抗となることができる。また、低電気抵抗層がト
ナー粒子の極く表面層に限定されているのでトナー全体
としてのカーボンブラック含有量は低くトナーの定着性
は良好である。

以下、実施例により本発明の詳細を示す。

［実施例］ 実施例１゜ 結着材料として酸化ポリエチレンワックス２０重１部、
パラフィンワックス２０重量部、ポリスチレン２０重１
部、磁性材料としてマグネタイト４０重１部、着色剤と
してカーボンブラック０゜５重１部、黒色二酸化チタン
０．５重量部を周知のスクリュー押し出し機にて十分に
混合した後ジェット気流粉砕機で粉砕し気流分級機で分
級後事均粒径１２ミクロンのトナー粒子を得た。

こうして得られた粒子を熱気流中で短時間の加熱処理を
することにより球形化処理をした。この処理によりカー
ボンブラックがトナー表面全面に固着されることが可能
となる。

次に表面積８００ｍ’／ｇ、ＤＢＰ吸油量３６０ｃ　ｃ
　／　１００　ｇ、　　平均粒子径０．　０３μｍ、　
　ｐＨ９，０のカーボンブラックをトナー粒子表面に固
着させた。ｐＨは高い方が抵抗が低くなり良好な結果が
得られる。固着方法は、高速流動滑はん機、あるいはボ
ールミルなどで良く攪はんしトナー表面にカーボンブラ
ック微粒子を付着させその後トナー粒子に衝撃力をかけ
ながらトナー表面にカーボンブラック粒子を埋め込ませ
た。衝撃力によりカーボンブラックとトナー粒子表面の
接触部を中心に局所的に温度が上昇しトナー粒子表面Ｍ
が軟化あるいは溶融し結着剤中にカーボンブラ・ツクが
取り込まれる。この方法ではトナー粒子の昇温が最小に
なるので結着樹脂主成分がワックスのような凝集し易い
トナー粒子であってもトナー粒子間の凝集を防ぐことが
できた。固着したカーボンブラック粒子はトナー粒子内
にほぼ完全に埋められたような状態になっているように
衝撃力を制御した。固着させたカーボンブラック量はト
ナー粒子に対して１から１０ｗｔ、　　％とした。

得られたトナーの電気抵抗を測定したところ、６０　Ｖ
　／　ｃ　ｍの電界でカーボンブラックｆｉ１ｗｔ。

％で２Ｘ１０’ΩＣｍ、　　カーボンブラックｆｉ２ｗ
ｔ。

％で１×１０コΩＣｍ、カーボンブラックｊｌ１５ｗｔ
。

％で５Ｘ１０２Ωａｍ、カーボンブラック量Ｌｏｗｔ０
％で３Ｘ１０１ΩＣｍであった。

次に得られたトナーを導電性磁気ブラシ現像器に入れ静
電潜像を形成した誘電体基体上に現像を試み画像形成試
験を行なった。誘電体基体としては有機光導電体、無機
光導電体、絶縁性有機あるいは無機膜など電荷保持性の
ある基体がら選べばよい、実施例１で示したトナーいず
れにおいても現像においてはエツジ効果が非常に弱く、
線画像、べた画像共に均一かつ鮮明に現像されており優
れた画像品質が得られた。また、トナーを現像器に入れ
マグローラーを回転した状態で一時間以上放置したが、
カーボンのトナーからの遊離は観測されず高信頼性があ
ることがわかった。特に本実施例では粒径の比較的大き
なカーボンブラックを使っているためトナー粒子表面に
対するカーボンブラックのアンカー効果が大きくなって
いると思われる。

また本実施例では得られたトナー粒子の帯電は観測され
ず、トナー粒子表面部のカーボンブラック密度が十分高
く電荷を容易に中和していると思われる。

実施例２゜ 結着材料として酸化ポリエチレンワックス２０重量部、
パラフィンワックス２０重量部、ポリスチレン２０重量
部、磁性材料としてマグネタイト４０重量部、着色剤と
してカーボンブラック１゜５重量部を周知のスクリュー
押し出し機にて十分に混合した後ジェット気流粉砕機で
粉砕し気流分級機で分級後事均粒径１２ミクロンのトナ
ー粒子を得た。

こうして得られたトナー粒子を、４　ｗ　ｔ、　　％の
カーボンブラックを分散させ２０　ｗ　ｔ、　　％のＰ
ＭＭＡを溶解させたアセトン溶液中に分散させ噴霧乾燥
させることによりトナー粒子表面にカーボンブラックが
その中に分散されたＰＭＭＡ膜を形成した・　使用した
カーボンブラックの特性は表面積１２７０ｍ２７ｇ、Ｄ
ＢＰ吸油Ｉ！　４９５　ｃ　ｃ　／　１００ｇ、平均粒
子径０．０３μｍであった。得られた膜の膜厚は２００
０〜６０００オングストロ一ム程度であった。こうして
凝集せず良好な流動性を示すトナーが得られた。

得られたトナーの電気抵抗を測定したところ、６０　Ｖ
　／　ｃ　ｍの電界で２Ｘ１０１Ωｃｍであった。

次に得られたトナーを実施例１と同様に導電性磁気ブラ
シ現像器に入れ静電潜像を形成した誘電体基体上に現像
を試み画像形成試験を行なった。

実施例１と同様に現像においてはエツジ効果が非常に弱
く、線画像、べた画像共に均一かつ鮮明に現像されてお
り優れた画像品質が得られた。また、トナーを現像器に
入れマグローラーを回転した状態で一時間以上放置した
が、カーボンのトナーからの遊離は観測されず高信頼性
があることがわかった。

実施例３゜ 表面積１４７５ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸油ｆｉ　３３０　ｃ
ｃ　７１００　ｇ、平均粒子径０．０１５μｍ、ｐＨ８
，６のカーボンブラックを使い、実施例２と同様にして
トナーを製造し画像形成実験により実施例２と同様に良
好な結果を得た。

比較例１゜ 表面積２４０ｍ”７ｇ、ＤＢＰ吸油？ＩＬ　Ｌ　８０　
ｃ　ｃ／１００ｇ、平均粒子径０．０３μｍ、ｐＨ７の
カーボンブラックを使い、実施例２と同様にしてトナー
を製造し画像形成実験を行なったが得られた画像温度は
実施例２の１７２倍以下であった。

比較例２゜ 表面積１３０ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸油＠　１１０　ｃ　ｃ
／１００ｇ、平均粒子径０．０２６μｍ、ｐＨ７のカー
ボンブラックを使い、カーボンブラック量３　ｗ　ｔ、
　　％として実施例１と同様にしてトナーを製造したが
、得られたトナーの比電気抵抗はｌＸ１０’ΩＣｍと非
常に高く、画像形成できなかった。

比較例３゜ 表面積２００ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸油ｆｉ　１２２　ｃ　
ｃ／　１００　ｇ、平均粒子径０．０１８μｍ、ｐＨ８
のカーボンブラックを使い、カーボンブラック量３ｗｔ
、　　％として実施例１と同様にしてトナーを製造した
が、得られたトナーの比電気抵抗は３Ｘ１０・ΩＣｍと
非常に高く、画像形成できなかった。

比較例４゜ 表面積５０ｍ”／ｆ、ＤＢＰ吸油ｆｉ　１８０　ｃ　ｃ
　７１００ｇ、平均粒子径０．０４μｍ、ｐＨ７のカー
ボンブラックを使い、カーボンブラック量３Ｗｔ６％と
して実施例１と同様にしてトナーを製造したが、得られ
たトナーの比電気抵抗は６ｘ１０１Ωｃｍと非常に高く
、画像形成できなかった。

実施例４゜ 画像形成体として絶縁性誘電体フィルム３〜６ミクロン
厚を使い、誘電体フィリム背面に電極あるいは電極群を
誘電体フィルムに近接ないしは接触するように配置し、
誘電体フィルム表面側の上記電極あるいは電極群に対向
する位置に磁気ブラシ現像器を配置し、上記電極あるい
は電極群に電圧を印加すると同時に現像を行ない画像形
成体上にトナー像を形成した。電極群は個々の電極に独
立して電圧印加を制御することができ像形成が可能であ
る。絶縁性フィルム厚４ミクロンで背面にＩＴＯ電極が
形成されたフィルムに実施例１〜３で示したトナーでべ
た現像を試みたところＩＴＯ電極と現像器のスリーブ間
の電位差３０ボルト以下で最大現像量を示した。十分低
電圧で画像形成ができることが明かとなった。電極群を
絶縁性フィルム背面に接触させて現像を行なっても同様
な結果となった。一方比較例１から４で示したトナーで
は画像形成ができなかった。

実施例中で示した現像実験の特性としてトナーは１層以
上は現像されにくく、ある現像電圧以上では現像トナー
量は一定となった。この特性を利用すると、本発明のト
ナーは電子写真方式のプリンターや複写機、デイスプレ
ーだけに応用が限定されるものではなく、インキングの
プロセス、例えば、熱転写型プリンターのインクシート
の再生、印刷機における印刷版へのインクの均−供給等
にもきわめて有効である。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明のトナーは低電界で確実に導電
性を示すと共に定着性、信頼性に優れ、しかも高い画像
品質を得ることができる。また結着樹脂の選択に非常な
自由度があり、電子写真プリンター　静電方式のプリン
ター等の画像形成装置の熱定着トナーとしても、圧力定
着トナーとしても応用できるばかりでなく、熱転写型画
像形成装置のインクシートの再生装置への応用、導電ト
ナーを使用した画像デイスプレーへの応用等も可能であ
りその応用分野はきわめて広いものがある。

以　　上 出願人　セイコーエプソン株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、着色材、磁性材料を結着材料中に含有した粒子の表
   面にカーボンブラックを固着し該カーボンブラックで該
   粒子表面を、全面被覆した構造のトナーにおいて、該カ
   ーボンブラックは、該粒子表面に完全に埋めこまれるか
   、該粒子表面上に結着層を設けその中に分散されてなる
   構造を有し、該カーボンブラックが表面積８００〜１５
   ００ｍ＾２／ｇＤＢＰ給油量３００〜５００ｃｃ／１０
   ０ｇのカーボンブラックであることを特徴とするトナー
   。