JPH02985A - 電子写真用一成分系トナー - 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、静電記録法などに
おいて形成される静電荷像を現像するための一成分系ト
ナー、特に加熱ローラ一定着型の乾式−成分系トナーに
関するものである。

〔従来の技術〕

一般に電子写真は感光体上に電気的な潜像を形成し、つ
いで該潜像をトナーを用いて現像し、必要に応じて紙等
の転写材にトナー画像を転写した後、加熱、圧力などに
より定着し複写物を得るものである。このための現像剤
のうち、二成分系現像法は比較的安定した良画像の得ら
れる優れた方法であるが、常にトナーの帯電量を一定に
保持するためキャリヤーとトナーの混合比を一定にする
必要がある。しかしながら該二成分系現像法はコピーの
過程でトナーとキャリヤーの混合比が変動するため常に
トナー濃度のコントロールを要し、またキャリヤー自身
が劣化するので耐久性に限界があるという問題を有する
。

これに対してトナーにキャリヤーの機能を備えた一成分
系現像法はこれらの問題がなく消費しただけのトナーを
補給するだけで、中でも磁性を有するトナー粒子よりな
る現像剤を用いる方法は一定の画像を維持できる点で利
点が多い。

〔発明が解決すべき課題〕

従来の一成分系トナーは結着樹脂中に１０〜３０重叶％
の磁性粉を含み十分な導電性を得るためにカーボンブラ
ックのような導電性微粉末を混合し、混練、粉砕、分級
法によって製造される方法が−船釣であるが、かかる方
法で得られるトナー粒子の形状は不定形になりやすく、
また適当な後処理を施してもカドのとれる程度であり球
形状に至らないのが一般的である。

この場合、不定形の粒子から構成されるトナーは流動性
に問題があることが多く、このようなトナーではトナー
ホッパー内でのケーキング、現像機への補給性あるいは
現像機、マグネトロールのスリーブ上での搬送性に劣る
。これらの点について形状が球形状のトナーの方が不定
型状のものに対して優れた特性を有するのが一般的であ
る。また、混練、粉砕、分級法によるトナーは磁性粉の
一部が表面に露出しやすく、電気抵抗値が低くなりやす
い。このため解像性に難点があり、特に高湿下において
転写性が劣る傾向がある。

トナーの球形化に関しては、例えばスプレードライ法が
知られているが、この方法では、揮発性の高い溶剤を使
用する場合が多く、作業上の危険性が高く、また衛生上
問題が多い。このようなことから、安全かつ筒便な球形
状でかつ電気特性（荷電特性）の良好なトナーの製造方
法の確立が望まれている。

〔課題を解決すべき手段〕

本発明は上記の問題を解決するためになされたもので、
その概要は以下に記すとおりである。

すなわち本発明は樹脂母粒子と磁性顔料を主体とする微
粒子とを混合する段階で、強制的に圧縮力と摩擦力を付
与することにより樹脂母粒子の表面に磁性顔料微粒子を
固着した磁性顔料微粒子からなる内層と、該内層の上に
固着した樹脂微粒子からなる外層とよりなる積層構造を
１もしくは２以上くり返した電子写真用トナーに関し、
樹脂母粒子は平均粒径が１〜３０μｍで、その表面の磁
性粒子は平均粒径が０．００１〜１．０μｍで、更にそ
の外方の樹脂粒子は平均粒径が０．０１〜０．ｌ　μｍ
のものを用い層状に形成して固着してなる黒色かつ球形
状の磁性トナーに関するものである。

この樹脂母粒子としては、種々の重合方法により得られ
る球形状を有する樹脂が望ましいが、通常の粉砕法によ
って得られる不定形状のものでも妨げない。これは樹脂
母粒子が不定形状であっても固着処理が繰り返されて十
分球形状化されるからである。

また、樹脂母粒子の内部に予めカーボンブラック、その
他の顔料を着色剤として内添することもできる。

次に本発明で配合する各成分の粒径を限定した理由を説
明すれば以下のとおりである。

樹脂母粒子の粒径を１〜３０μｍとした理由は３０μｍ
を越えて大きいと解像力不良などの画像不良を生じてト
ナーとしての機能を発揮できず、１μｍ未満ではトナー
の搬送性及び流動性が不良となるので、トナーとしての
機能を発揮できないからである。

磁性顔料の粒径をｏ、ｏｏｉ〜１．０μｍとした理由は
１．０μｍを越えて大きいと樹脂母粒子の表面に固着し
難くなるからであり、０．００１　μｍ未満では２次凝
集を生じ易く樹脂母粒子の表面に均一に固着し難くなる
からである。

樹脂粒径を０．０１−１．０μｍとした理由は１．０μ
ｍを越えて大きいと磁性顔料粒子による内層に固着し難
＜　、０．０１　ｔｔ　ｍ未満では２次凝集を生じ易く
解砕し流＜、内層に均一に付着し難いためである。

次に本発明で用いられる各成分の配合比について説明す
れば、以下のとおりである。

本発明では平均粒径１〜３０μｍの樹脂母粒子に対して
、平均粒径０．０１〜１．０μｍの磁性顔料粒子が固着
されるが、その好ましい量は母粒子に対し５〜５０重量
％であり、５重量％未満では添加の効果が薄＜５０重量
％を越えると固着性に欠け、電気抵抗値が低すぎ画像に
悪影客を与える。又、添着される平均粒径０．０１〜１
．０μｍの樹脂粒子は被覆すべき母粒子の表面積に対し
、適宜きめられる。

いま本発明によるトナーの構造モデルを示せば第１図の
如く樹脂母粒子１の外部に磁性顔料粒子２、樹脂粒子３
が順次に添着された１対の積層構造からなるトナーとす
るか、第２図の如く磁性顔料粒子２と樹脂粒子３とをく
り返して外側に固着することにより２対の積層構造から
なるトナーとする。但しこの２対に限定されないことは
勿論である。

本発明に於いて用いられる樹脂母粒子及びその外部に固
着される樹脂としては公知のものが殆んど使用できるが
、樹脂を構成する単量体部らトナーの構成成分である重
合体を与える単量体としては、モノオレフィン系単量体
の場合、スチレン、Ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルス
チレン、ｐメチルスチレン、ｐ−クロルスチレンなどの
スチレン類、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブ
チレンなどのエチレン系不飽和モノオレフィン頽、塩化
ビニル、塩化ビニリデン類、酢酸ビニル、臭化ビニルな
どのハロゲン化ビニル類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビ
ニルなどのビニルエステル類、アクリル酸メチル、アク
リル酸エチル、アクリルｐ−ｂ　ｎ−ブチル、アクリル
酸イソブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ステア
リル、アクリル酸フェリル、メタクリル酸メチル、メタ
クリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸
イソブチル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸２−
エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル
酸ジエチルアミノエチルなどのα−メチレン脂肪族、モ
ノカルボン酸エステル類、アクリロニトリル、メタクリ
し１ニトリル、アクリルアミドなどのアクリル酸もしく
はメタクリル酸３Ａ　導体、ビニルメチルエーテル、ビ
ニルエチルエーテルなどのビニルエーテル類、ビニルメ
チルケトン、ビニルヘキシルケトンなどのビニルケトン
頬、Ｎビニルピロール、Ｎ−ビニルカーバゾールなどの
Ｎ−ビニル化合物Ｌビニルナフタレン類その他を挙げら
れる。

またジオレフィン系単量体としては例えばプロパジエン
、ブタジェン、ヘキサジエンなどを挙げることができる
。これらの単量体は単独に用いてもよいし、複数のもの
を組合せて用いてもよく、重合して供重合体を与える組
合せとすることができる。

更に本発明においては縮合重合により重合体を与える多
価アルコール物質と多価カルボン酸物質との組合せ、及
びポリアミドを与える多価アミン物質と多価カルボン酸
物質との組合せを挙げることができる。

上記の多価アルコール物質の具体的としては、エチレン
グリコール、■・２−プロピレングリコール、ｌ・４−
ブタンジオール、ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェ
ノールＡ、ポリオキシエチレン化ビスフェノールＡその
他を挙げることができ、多価アミン物質の具体例として
るヨ、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペ
ンタメチレンジアミン、ピペラジンその他を挙げること
ができる。また多価カルボン酸物質の具体例としては、
マレイン酸、フマール酸、メサコニン酸、シトラコン酸
、イタコン酸、フタル酸、イソフタン酸、テレフタル酸
、コハク酸、アジピン酸、セパチン酸、マロン酸または
これらの酸無水物又は低級アルコールとのエステル、リ
ルイン酸の二量体その他を挙げることができる。

また、磁性顔料としては、磁場によってその方向に強く
磁化する物質であり、好ましくは黒色でありその粒径は
１μ以下の微粒子である。代表的な材料としては鉄、ニ
ッケルのような金属、アルミニウム、コバルト、銅、鉄
、鉛、マグネシウム、ニッケル、スズ、亜鉛、アンチモ
ン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、
マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウム
のような金属の合金、及びその他の混合物、酸化アルミ
ニウム、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸
化チタンおよび酸化マグネシウムの如き金属酸化物を含
む金属化合物、千フ化バナジウムチソ化クロムのような
耐火性チン化物、炭化タングステン及び炭化シリカのよ
うな炭化物、フェライト及びそれらの混合物等が使用し
得られる。

次に本発明のトナーを製造するには、先ず高速型の撹拌
機を用いて樹脂顔料と磁性顔料とを予め十分に混合を行
っておく。このように得られた樹脂母粒子と磁性顔料の
混合物をさらに高速型の撹拌機を用いて撹拌処理するこ
とにより、粒子間あるいは粒子と羽根との衝撃的打撃に
より磁性顔料粒子を樹脂母粒子の表面に均一に埋め込み
または固着して個体粒子の表面を改質することができる
。

本発明の電子写真用一成分系トナーは、樹脂母粒子の表
面に磁性顔料粒子が埋め込まれた粒子層すなわち内層と
その上に０．０１〜１．０μｍの樹脂粒子の固着層すな
わち外層との積層構造が１個または多層に製造される。

この場合樹脂粒子による外層を設ける理由は次のとおり
である。

すなわち−成分系磁性トナーにおいて、該トナー粒子の
周囲または最上層に磁性粉があると電気抵抗値が低く、
特に高湿下において転写性能の低下に伴い画像の鮮明さ
が劣り、またカプリの発生要因となる。このため本発明
では更に０．０１〜１．０μｍのカバー用樹脂粒子を磁
性顔料粒子の固着層の上に同様の方法によって固着する
ことによりトナーに絶縁性を付与し耐環境性の高いトナ
ーを得ることが可能となる。かくしてこの母粒子の周囲
に磁性顔料粒子の固着層と樹脂粒子の固着層との積層構
造を多く重ねることによりトナーの形状が球形状化され
てくるので複写システムに応じた磁性トナーの特性を得
ることができる。

〔作　用〕

本発明では、このように樹脂母粒子と微粒子とを両者が
実質的に破砕を起こさない状態で混合し、圧縮力および
摩擦力、必要に応じて衝撃力を与えることにより、樹脂
母粒子の表面に複数の微粒子を固着あるいは埋め込ませ
るものである。本発明を実施する際の固着手段の例とし
ては、タービン型撹拌機、ヘンシェルミキサー、スーパ
ーミキサーなどの一般的な撹拌機を用いる方法を挙げる
が、表面改質機と呼ばれる装置（奈良機械製作所のナラ
・ハイブリダイゼーションシステムやホソカワミクロン
社のオングミルなど）を使用するのが望ましい。

前記の如き固着手段を用いれば、樹脂母粒子と微粒子と
を両者が実質的に破砕を起こさない状態で樹脂母粒子と
微粒子との間に圧縮力及び摩擦力、必要に応じて衝撃力
を与えることができる。〔実施例〕 本発明の実施例について説明する。

〈実施例−１〉 樹脂母粒子のスチレン−アクリル酸エステル共重合体（
平均粒径５μｍ、球形粒子）８５重量部と、磁性顔料粒
子径０．５μｍ（商品名ＥＰＴ−５００．戸田工業社製
）１５重量部とを混合しヘンシェルミキサーで５分間混
合した後、高速撹拌機で１０分間処理して、樹脂母粒子
の表面に磁性顔料を固着させる。

続いて、この得られた粉体９０重置部に対して平均粒径
０．３μｍの球形状スチレン−アクリル酸エステル共重
合体１０重量部を混合し、最初の処理と同様に処理して
積層した固着層を生成し第１の１対の固着層を生成した
。つぎ、得られたこの第１の１対の固着層をもった処理
粉８５重量部に対して磁性顔料（商品名ＥＰＴ−５００
）　１５重量部を混合し前の工程と同様に処理し、磁性
顔料の固着層を作成した。さらにこの得られた処理粉９
０重量部に対して平均粒径０．３μｍの球形状スチレン
−アクリル酸エステル共重合体１０！　置部を混合し最
初の工程と同様に処理して積層構造の第２の１対の固着
層を生成してトナーとした。このトナー１００重量部に
対してコロイド状シリカ（商品名Ｒ−９７２．日本アエ
ロジル社製）１重量部をヘンシェルミキサーで混合して
外側に付着せしめ、−成分系トナーとした。

これを用いて固定スリーブ内部マグネット回転型現像器
（８極マグネツトロール径３０＋ｎ、スリーブ回転はド
ラムと逆方向で周速はドラムと同じ）をスリーブ上のト
ナー層が絶縁層に接触しない条件で市販の複写機に適用
し、画像出しを行ったところ、画像濃度の高い鮮明な画
像が得られた。

〈実施例−２〉 樹脂母粒子のスチレン−ブタジェン共重合体（平均粒径
１５μｍ、球形粒子）６５重置部と磁性顔料（商品名Ｅ
ＰＴ−５００．粒子径０．５．＋１ｍ戸田工業社製）３
０重量部とを混合しヘンシヱミキサーで１００分間混し
た後、高速撹拌機で１０分間処理して、樹脂母粒子の表
面に磁性顔料を固着する。続いて、この得られた粉体９
４重量部に対して平均粒径０．３μｍの球形状スチレン
−アクリル酸エステル共重合体５重量部とクロム金属含
有染料１重量部を混合し、最初の処理と同様に処理して
樹脂母粒子の表面に積層して生成して１対の固着層をも
ったトナーとした。このトナー１００　！ｆｆｉ部に対
してコロイド状シリカ（商品名Ｒ−９７２．日本アエロ
ジル社製）１重量部をヘンシェルミキサーで混合して外
側に付着せしめ、−成分系トナーとした。

これを用いて実施例−１と同様に市販の複写機に適用し
、画像出しを行ったところ、画像濃度の高い鮮明な画像
が得られた。

〈実施例−３〉 トナー処方をスチレン−アクリル酸エステル共重合体（
平均粒径１０．ｌｊｍ、球形粒子）６５重量部と磁性顔
料（商品名ＥＰＴ−５００．粒子径０．５μ粒子径０渠
５ 第１段階の処理工程を行った。続いて、この得られた粉
体９１．８重量部に対してスチレン−アクリル酸エステ
ル共重合体（平均粒径０．７５μｍ球形状）８重量部と
クロム金属含有染料０．２重量部を混合し、最初の処理
と同様に処理して樹脂母粒子の表面に積層して生成して
１対の固着層をもったトナーとした。このトナー１００
重量部に対してコロイド状シリカ（商品名Ｒー９７２，
日本アエロジル社製）１重量部をヘンシェミキサーで混
合して外側に付着せしめ、−成分系トナーとした。

これを用いて実施例−１と同様に市販の複写機に適用し
、画像出しを行ったところ、画像濃度の高い鮮明な画像
が得られた。

〈実施例−４〉 樹脂母粒子のスチレン−アクリル酸エステル共重合体樹
脂（平均５μｍ、球形粒子）８５重量部と磁性顔料（間
材製油製０．　００５μｍ）１５重量部とを混合しヘン
シェルミキサーで５分間混合した後、高速撹拌機で１０
分間処理して、樹脂母粒子の表面に磁性顔料を固着させ
第１の１対の固着層を生成した。この得られた粉体７０
重量部に対して平均粒径０．１５μｍの球形スチレン−
アクリル酸エステル共重合体１５重量部を混合し前の工
程と同様に処理し第２の一対の固着層を生成してトナー
とした。

このトナー１００重量部に対してコロイド状シリカ（商
品名Ｒー９７２．日本アエロジル社製）１重量部をヘン
シェルミキサーで混合して外側に付着せしめ、１成分ト
ナーとした。

これを用いて固定スリーブ内部マグネット回転型現像器
（８極マグネツトローラー３（ｈａ、スリーブ回転はド
ラムと逆方向で周速はドラムと同じ）をスリーブ上のト
ナー層が絶縁層に接触しない条件で市販の複写機に適用
し、画像出しを行ったところ、画像濃度の高い鮮明な画
像が得られた。

く比較例−１〉 トナー処方として〈実施例−３〉と同様の樹脂材料すな
わちスチレン−アクリル酸エステル共重合体く平均粒径
１０μｍ、球形粒子）６５重量部と磁性顔料（商品名Ｅ
ＰＴー５０帆戸田工業社製）３２重量部とクロム金属含
有染料３重量部とをロールミルで溶融、混練する。冷却
後ハンマーミルで粉砕し、ジェット粉砕機で微粉砕した
。得られた粉体を分級して平均粒子径１０μｍのトナー
とする。このトナー１００重量部に対してコロイド状シ
リカ（商品名Ｒー９７２，日本アエロジル社製）０．３
重量部をヘンシェルミキサーで混合して外側に付着せし
め、−成分系トナーとした。実施例−１と同様に市販の
複写機に適用し、画像出しを行ったところ、画像濃度の
低い不鮮明な画像しか得られなかった。

〈比較例−２〉 トナー処方としてカーボンブランク５重量部を予め含ん
だ着色母粒子スチレン−アクリル酸エステル共重合体（
平均粒径１０μｍ、球形粒子）６５重量部と磁性顔料（
商品名ＥＰＴー５００，戸田工業社製）３５重量部とを
混合しヘンシェルミキサーで５分間混合した後、高速撹
拌機で１０分間処理して、樹脂母粒子の表面に磁性顔料
の固着層を作成してトナーとした。このトナー１００重
量部に対してコロイド状シリカ（商品名Ｒー９７２，日
本アエロジル社製）０、３重量部を用いて一成分系現像
剤とし、実施例−１と同様に市販の複写機に適用し、画
像出しを行ったとごろ、画像濃度の低いやや不鮮明な画
像しか得られなかった。

なおここで、各々実施例、比較例におけるトナーの安息
角、マグネットロールの１般送性および電気抵抗値の測
定結果と市販の複写機での撮像した解像力のデータを次
式に示す。

マグネットロールの搬送性のテストについては（表面磁
束密度ガラス、８掻直径３０ｍｍ）マグネ・ノドロール
上に幅１３０　ＩＩＩのトナーホッパーを載置し、ドク
ターギャップを調整可能とした磁性トナーの搬送性評価
テスト機を試作しマグネットローラーの表面を磁性トナ
ー３０ｇが完全に流出する迄の時間で磁性トナーの搬送
性を評価した値である。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば樹脂母粒子表面に微粒子
が固着された積層構造の電子写真用トナーはマグネット
ロールの搬送性に優れ、またトナーの電気抵抗値が高く
、高解像度の画像が得られるという格別の効果を発揮す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の電子写真用トナーを模式的
に示す説明図であり、第１図は１対の積層構造からなる
トナー、第２図は２対の積層構造からなるトナーを示す
、 １・・・樹脂母粒子、　　２・・・磁性顔料粒子３・・
・樹脂粒子 代理人　弁理士　　竹　内　　　守

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 平均粒径１〜３０μｍの樹脂母粒子の表面に、平均粒径
   ０．００１〜１．０μｍの磁性顔料粒子による内層と、
   平均粒径０．０１〜１．０μｍの樹脂粒子による外層と
   の組合せ積層構造を１対もしくは２対以上繰り返して設
   けられていることを特徴とする電子写真用一成分系トナ
   ー