JPH0449941B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

＜産業上の利用分野＞ 本発明は、電子写真における静電荷像現像用ト
ナーに関し、特に電荷保持特性に優れたトナーに
関するものである。 ＜従来の技術＞ 従来、電子写真としては多数の方法が知られて
いるが、一般には光導電性物質を利用して種々の
手段により感熱体上に静電潜像を形成し、次で該
潜像をトナーを用いて現像し、必要に応じて紙な
どの転写材にトナー画像を転写した後、加熱、圧
力等により定着して複写物を得ている。この場合
の現像方法としては大別すると、磁性キヤリアー
とトナーとより成る現像剤を用いる二成分現像法
と、磁性又は非磁性のトナーのみでキヤリアーを
必要としない現像剤を用いる一成分現像法とがあ
る。これらに使用されるトナーは、結着剤樹脂と
着色剤を主成分とする５〜25μｍ程度に微粉砕さ
れた着色粒子である。 近年、電子写真法による複写機においては、コ
ピースピードの高速化と共にトナーの長寿命化が
複写機のメンテナンスの面からも切望されてい
る。このためにはトナー粒子各々が良好な帯電特
性、即ち、均一な帯電レベルと優れた電荷保持性
を有することが必要である。つまり、帯電特性が
不均一であると、コピーに寄与しないトナー粒子
が発生し、これが蓄積されて寿命特性の劣化とな
つて表われてしまうわけである。これを防ぐため
に、トナーに良好な帯電特性を付与すべく各種の
電荷制御剤、添加剤、表面処理剤等を用いる手段
が行なわれている。しかしながら、これら手段を
用いることはトナーの組成を複雑化するばかりで
なく、これらによる弊害を伴うことが懸念され、
またこれらの手段を施しても現状のトナーの寿命
は数万枚が限度である。 本発明者らはトナーの良好な帯電特性、ひいて
は長寿命化を図るに当つて、上記の如き材料面か
らの検討には自ずと限界があると考え、トナー粒
子自体の構造に着目し、個々のトナー粒子の構
造、即ち結着樹脂中の着色剤としてのカーボンブ
ラツク、電荷制御剤としての染料や顔料、その他
離型剤としてのポリプロピレンの如き添加剤等を
分散状態について詳細に検討を行つた。その結
果、特にカーボンブラツクの分散状態がトナーの
帯電量の均一性や体積固有抵抗に影響を及ぼし、
とくに帯電特性、寿命特性に大きな影響を与える
ことが確認された。例えば、第２図に示す如く従
来技術によればカーボンの分散が一次粒子１から
大きな凝集体２までさまざまな形態で不均一に分
散している。即ち分散が悪いと、各トナー粒子中
のカーボン量に不均一を生じ、均一な帯電特性が
得られず、また体積固有抵抗が小さくなり電荷保
持性が悪くなつてしまうものである。そこでこれ
を改良すべく、カーボンブラツクをできるだけ一
次粒子の状態で均一に分散させると、トナー粒子
中のカーボン量は均一となり均一な帯電特性が得
られ、また体積固有抵抗も大きくなる傾向が認め
られる。しかしながらこの場合は、トナーとして
の充分な黒色度を得るためにカーボンブラツクの
配分量を増量すると、均一に分散しているカーボ
ンブラツク粒子間の距離はかなり近接してしま
い、結果として電荷保持性に充分な体積固有抵抗
は得られないことがわかつた。従つて、トナーの
着色剤としてカーボンブラツクを使用する場合、
通常の分散方法をとついてる限り十分な黒色度を
維持し、かつ良好な電荷保持性を得るための体積
固有抵抗を有するトナーは得られないことが判明
した。 ＜発明が解決しようとする課題＞ 本発明は上記の事情に鑑み、帯電量分布が狭い
均一な帯電量と優れた電荷保持性を有する静電荷
像現像用トナーを提供するものである。 ＜課題を解決するための手段＞ 本発明はカーボンブラツクの結着樹脂中での分
散状態について鋭意検討をした結果見い出された
もので、カーボンブラツクの含有量が25重量％以
上になるよう予備結着樹脂中に分散された平均径
0.05〜0.5μｍのカーボンブラツク凝集体からなる
着色剤が、結着樹脂中に均一に分散しており、前
記カーボンブラツク凝集体の平均径をｘとすると
ｘ±0.5×μｍの範囲に70％以上の凝集体が含ま
れることを特徴とする静電荷像現像用トナーであ
る。 本発明の特徴であるカーボンブラツクの結着樹
脂中での分散状態は、まず第１に、カーボンブラ
ツクを平均径0.05〜0.5μｍの凝集体として分散さ
せることが重要である。ここでカーボンブラツク
の凝集体はトナー粒子中に均一に含有しているこ
とが必要であり、カーボンブラツクの一次粒子の
粒径に近い様な凝集体を多く含んだり、トナーの
粒径に近い様な大きい凝集体を多く含んでいると
本発明の目的である十分な体積固有抵抗が得られ
ない。更に、カーボンブラツクの凝集体の大きさ
はできるだけ均一に揃つていることがトナー粒子
間のバラツキを少なくする上で好ましく、結着樹
脂中に分散しているカーボンブラツク凝集体の平
均径をｘとした時、ｘ±0.5xμｍの範囲に個数分
布で70％の凝集体が含まれていなければならな
い。特に80％以上の凝集体が含まれることが好ま
しい。ここで70％より少ない、つまりカーボンブ
ラツク凝集体の分布が広くなり分散が不均一にな
つてくると、本発明の目的を達するのに充分な帯
電量の均一性が得られず、また帯電保持性を充分
得られず、従つて寿命特性にも悪影響が現われて
しまうものである。また、第２にカーボンブラツ
ク凝集体の分散が均一であること、換言すれば、
分散している凝集体間の距離が比較的等しいこと
が重要である。即ち、本発明において結着樹脂中
でのカーボンブラツクの分散状態は第１図に示す
如くカーボンブラツクの一次粒子１から構成され
る平均径0.05〜0.5μｍの凝集体２が結着樹脂３の
中に分散されているものであり、かつ凝集体の大
きさが比較的揃つており、更にこの様な凝集体が
均一に分散している状態にあることが最も好まし
いものである。 本発明のトナーは上記の如き構造を有するもの
であり、少なくとも着色剤と結着樹脂より成るも
のであり、必要に応じて電荷制御剤、ロールオフ
セツト防止のための離型剤、流動性向上のための
滑剤等の各種添加剤を使用することができる。 本発明のトナーを構成するカーボンブラツク凝
集体に用いられるカーボンブラツクは、チヤンネ
ルブラツク、フアーネスブラツク等品種及び性状
は特に限定されることなく、また従来トナー用と
して用いられていたカーボンブラツクに限定され
ることなく、トナーとしての黒色度と本発明の構
成要件である分散状態とが得られるものであれば
良い。 また結着樹脂としては、ポリスチレン及びスチ
レン置換体の単独重合体又はこれらの共重合体、
スチレン系モノマーと他のモノマー例えばプロピ
レン、塩化ビニル、酢酸ビニル、マレイン酸、ア
クリル酸及びそのエステル、メタクリル酸及びそ
のエステル等との共重合体、ポリ塩化ビニル、ポ
リ酢酸ビニル、ポリエステル、ポリオレフイン、
ロジン変性マレイン酸樹脂、エポキシ樹脂、シリ
コーン樹脂、ウレタン樹脂、フエノール樹脂、キ
シレン樹脂等の樹脂が用いられる。 更に、電荷制御剤としては正極性用のニグロシ
ン、四級アンモニウム塩等、負極性用のモノア
ゾ、ジスアゾ系染料の金属錯塩等の従来公知の各
種染料及び顔料が用いられ、また離型剤としては
低分子量ポリオレフイン、滑剤としては微粉末シ
リカやフツ素樹脂系微粉末等の各種添加剤が挙げ
られる。 本発明の結着樹脂中にカーボンブラツク凝集体
が分散したトナーを製造するには、マスターバツ
チ方式によりカーボンブラツクを予め予備結着樹
脂中に高濃度で予備分散させることにより得られ
る。即ち、カーボンブラツクを含有量25重量％以
上という高濃度で樹脂中に予備分散（マスターバ
ツチ方式）させることによりカーボンブラツク凝
集体を含有する予備混練物を作成する。次に該予
備混練物を結着樹脂中にその他添加剤と共に加え
て従来のトナーの製法である混練、粉砕、分級に
よりトナーを製造する。なお、この際混練条件は
樹脂の溶融粘度、予備混練物中のカーボンブラツ
ク凝集体の分散状態等を考慮してカーボンブラツ
ク凝集体が完全分散してしまわない様、適宜制御
して混練することが必要である。 以上の様にして得られる本発明のトナーはカー
ボンブラツクが特徴ある分散状態となつているた
るめ同じ組成の従来のトナーに比べて高い体積抵
抗を有するものであり、これによつて本発明の目
的の１つである良好な電荷保持性が得られる。な
お、体積固有抵抗としては1.0×10¹¹Ωcm以上で
あることが好ましい。ここで抵抗値が10¹¹Ωcmよ
り低いと帯電保持性が劣つてきてしまい本発明の
目的に悪影響を及ぼすこととなる。 本発明において体積固有抵抗、凝集体の平均径
等の測定方法は以下の通りである。 (1) トナー体積固有抵抗測定法 試料2.5gを用いて加圧（200Kg，30秒）により
径25mm、厚さ４〜4.5mmのトナーペレツトを成形
し試料とする。次に固体用電極SE−70（安藤電気
製）を用いてブリツジ法（GR社製、
Capacitance Measurment System使用）にて上
記の試料に10V、1Kcを印加して試料のコンダク
タンスＧを測定する。得られたコンダクタンスＧ
より次式により体積固有抵抗ρを算出する。 ρ＝１／Ｇ・Ｓ／ｌ 但しＳ；試料実効面積 ｌ；試料の厚み (2) カーボンブラツク凝集体の分散状態、粒径分
布及び平均径測定法 試料トナーをエポキシ樹脂に包埋し、エポキシ
樹脂を硬化させた後、ミクロトームで約0.3μの厚
さの切片を作製し、この切片を透過型電子顕微鏡
にて20000倍の写真を撮り、３倍に引伸ばして
60000倍の写真を作製して分散状態を観察する。
この写真を用いて画像解析システムPIAS（日本ピ
ーシーシステムズ(株)製）にて画像解析し、カーボ
ンブラツク凝集体の径を測定する。画像解析は10
視野について繰返し行い、カーボンブラツク凝集
体の個数分布及びその平均径を求める。 ＜実施例＞ 次に本発明を実施例により説明する。なお、配
合割合を示す部数はすべて重量部を表わすもので
ある。 実施例 １ スチレンブチルアクリレート共重合体樹脂Ａ
（スチレン／ブチルアクリレート＝９／１、130℃
における溶融粘度５×10⁶poise）100部とカーボ
ンブラツク（三菱化成社製、＃40）40部の配合に
て加圧ニーダを用いて10分間カーボンブラツクの
予備分散を行い、カーボンブラツク凝集体を含有
する予備混練物を作製した。 次に下記組成にて混合し温度140℃にて混練
（PCM−30、スクリユーのみ使用）を行い、粉
砕・分級して平均粒子径11μｍ（コールターカウ
ンター使用、体積平均粒子径）の本発明のトナー
を得た。 スチレンブチルアクリレート 共重合体樹脂Ａ 87.5部 上記作製のカーボンブラツク 予備混練物 17.5部 電荷制御剤 （オリエント化学社製、ニグロシンEX） ５部 離 型 剤 （三洋化成社製、ビスコール50P） ３部 実施例 ２ 下記組成にて混合し、温度120℃にて混練
（PCM−30、ニーデイングデイスク使用）を行
い、綱砕分級して平均粒子径11μｍの本発明のト
ナーを得た。 スチレンブチルアクリレート樹脂Ｂ （スチレン／ブチルアクリレート＝９／１、
130℃における溶融粘度５×10⁵poise）
87.5部 実施例１で作製したカーボンブラツク 予備混練物 17.5部 電荷制御剤 （オリエント化学社製、ニグロシンEX） ５部 離 型 剤 （三洋化成社製、ビスコール550P） ３部 実施例 ３ スチレンブチルアクリレート共重合体樹脂
A100部とカーボンブラツク（三菱化成社製、
＃40）40部の配合にて加圧ニーダを用いて60分間
カーボンブラツクの予備分散を行い、カーボンブ
ラツク凝集体を含有する予備混練物を作製した。 次に下記組成にて混合し、実施例２と同様にし
て混練を行い、粉砕分級して平均粒子径11μｍの
本発明のトナーを得た。 スチレンブチルアクリレート 共重合体樹脂Ａ 87.5部 上記作製のカーボンブラツク 予備混練物 17.5部 電荷制御剤 （オリエント化学社製、ニグロシンEX） ５部 離 型 剤 （三洋化成社製、ビスコール550P） ３部 比較例 下記組成にて混合し、実施例２と同様にして混
練し、粉砕分級して平均粒子径11μの比較用のト
ナーを作製した。 スチレンブチルアクリレート 共重合体樹脂Ａ 100部 カーボンブラツク （三菱化成社製、＃40） ５部 電荷制御剤 （オリエント化学社製、ニグロシンEX） ５部 離 型 剤 （三洋化成社製、ビスコール550P） ３部 上記の如く作製した実施例１〜３及び比較例の
トナーについて体積固有抵抗及びカーボンブラツ
クの分散状態を調べた。また、キヤリアー（日本
鉄粉社製、フエライトキヤリアー100／300）94部
に対しトナー６部の配合にて現像剤を作製して複
写機（シヤープ社製、SF−8200）にて撮影した。
これらの結果は表−１に示す通りであり、本発明
のトナーはカーボンブラツクの分散状態が第１図
の如くカーボンブラツクが凝集体として存在して
おり、体積固有抵抗は比較例のトナーに比べて高
く10¹¹Ω・cm以上である。また画質も地肌カブリ
の少ない良好な画像が得られ、これはカーボンブ
ラツクの分散状態の差による帯電特性に起因して
いるものと考えられる。

【表】 また、実施例３と比較例のトナーについて前記
の現像剤と複写機の組み合わせにより繰り返しコ
ピーテストを実施したところ実施例３のトナーは
５万枚後も良好なコピーが得られ、トナー帯電量
の変化もほとんどなかつたが、比較例のトナーは
３万枚で地肌カブリがひどく画質低下が大きく、
かつトナー帯電量の変化も大きくコピーテストを
中止した。 なお、表−１における画質評価は下記によるも
のである。 (1) 画像濃度：マクベス濃度計による５mmφ画像
部の濃度 (2) 地肌カブリ：非画像部とコピー前とのハンタ
ー白色度の差 ＜発明の効果＞ 本発明のトナーは、カーボンブラツクの凝集体
が均一に分散しているため、高い体積固有抵抗を
有するトナーであり、カブリの少ない良好な画像
が得られると共に、個々のトナー粒子のバラツキ
が少なく良好な帯電特性を有し優れた多数枚コピ
ーでの耐久性特性が得られるトナーである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はトナー粒子中のカーボンブ
ラツクの分散状態を示す透過型電子顕微鏡写真の
モデル図であり、第１図は本発明のトナーの場
合、第２図は従来のトナーの場合のものである。 １……カーボンブラツクの一次粒子、２……カ
ーボンブラツク凝集体、３……結着樹脂。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ カーボンブラツクの含有量が25重量％以上に
   なるよう予備結着樹脂中に分散された平均径0.05
   〜0.5μｍのカーボンブラツク凝集体からなる着色
   剤が、結着樹脂中に均一に分散しており、前記カ
   ーボンブラツク凝集体の平均径をｘとするとｘ±
   0.5μｍの範囲に70％以上の凝集体が含まれること
   を特徴とする静電荷像現像用トナー。 ２ 体積固有抵抗が1.0×10¹¹Ω・cm以上である
   ことを特徴とする請求項１記載の静電荷像現像用
   トナー。