JPH09211889A

JPH09211889A - 静電荷像現像用トナー、その製造方法及び静電荷像現像剤

Info

Publication number: JPH09211889A
Application number: JP1736396A
Authority: JP
Inventors: Sueko Sakai; 末子坂井; Haruhide Ishida; 晴英石田; Yasuhiro Oya; 康博大矢
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1996-02-02
Filing date: 1996-02-02
Publication date: 1997-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】所望の帯電量を確保することができ、優れた
電荷交換性を有し、トナー追加後も電荷分布がシャープ
で背景部へのトナーの付着が極めて少なく、画質安定性
を備えた着色剤及び離型剤を含有する静電荷像現像用ト
ナー、その製造方法、及び静電荷像現像剤を提供しよう
とするものである。【解決手段】 0.08μｍ²以上の面積を有する離型剤ド
メインがトナー断面積中に占める面積率が5.5 〜8.0 ％
の範囲にあり、0.08μｍ²以上の面積を有する離型剤ド
メインがトナー単位断面積 3.2μｍ²中に存在する平均
数が2.0 〜5.0 個であり、0.1 μｍ以上の粒径を有する
離型剤ドメインの平均粒径（Heywod径）が0.20〜0.50μ
ｍの範囲にあるトナー、その製造方法及び現像剤であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電潜像を現像す
るための静電荷像現像用トナー、その製造方法、及び静
電荷像現像剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法は、光導電性物質を利用して
感光体上に静電潜像を形成し、トナーで現像し、必要に
応じて紙などにトナー像を転写した後、加熱又は溶剤蒸
気を付与して定着してコピー像を得る方法である（米国
特許第２２９７６９１号明細書、特公昭４２−２３９１
０号公報及び特公昭４３−２４７４８号公報参照）。静
電潜像をトナーで可視化する方法としては、磁気ブラシ
法（米国特許第２６７４０６３号明細書参照）、カスケ
ード法（米国特許第２６１６５５２号明細書参照）、粉
末雲法（米国特許第２２２１７７６号明細書参照）など
が知られている。

【０００３】電子写真用現像剤は、トナーとキャリアを
混合してなる二成分現像剤が広く使用されている。トナ
ーは、ポリスチレン、スチレン・ブタジエン共重合体、
ポリエステル樹脂等の樹脂類に、カーボンブラック、フ
タロシアニンブルー等の着色剤及び低分子ポリプロピレ
ン、低分子ポリエチレンなどの離型剤を添加し、溶融混
練した後、１〜３０μｍの粒径に粉砕、分級して使用さ
れる。また、キャリアは、平均粒径がトナーの粒径とほ
ぼ同じか、５００μｍまでの粒径のガラスビーズ、鉄、
ニッケル、フェライト等の粒子、或いは、これらの粒子
に種々の樹脂を被覆してなるコートキャリアか、磁性体
粉末を樹脂と溶融混練し、粉砕、分級してなる磁性粉分
散型キャリアが用いられている。

【０００４】従来、黒トナー用の着色剤としては、カー
ボンブラックが使用されているが、その分散性がトナー
の帯電性に大きく影響するため、カーボンブラックの分
散粒径を均一にしたり（特開平３−１８８６２号公報参
照）、カーボンブラック凝集体の粒径範囲を規定する
（特開平２−１０３５６１号公報参照）など、トナー内
部の分散構造を規定したトナーが提案された。また、ワ
ックス分散の仕方によっては、帯電性や保存安定性が変
化するので、トナーの構造を、ワックスドメインの体積
を規定したり（特開平３−２８８８６３号公報参照）、
ワックス分散径を規定すること（特開平３−２７４０６
０号公報参照）が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、高い電荷交
換性が要求される小型複写機は、カーボンブラックを一
次粒子で均一に分散させたトナーを使用すると、トナー
のアドミックス性が悪くなり、所望の帯電量を確保でき
なくなるという問題があった。他方、カーボンブラック
の凝集体が多く存在すると、初期から均一な帯電特性が
得られず、複写枚数が増加すると、コピー濃度が得られ
なくなったり、背景部へのトナー付着が発生するという
問題があった。

【０００６】結着樹脂と、カーボンブラック及び離型剤
を含有してなるトナーにおいては、カーボンブラックが
適切な分散構造でもあっても、ワックスの大きなドメイ
ンが多く存在すると、初期から均一な帯電特性が得られ
ず、背景部へのトナー付着が生じ、また、耐久性が低下
するという問題があった。

【０００７】そこで、本発明は、上記の問題点を解消
し、所望の帯電量を確保することができ、優れた電荷交
換性を有し、トナー追加後も電荷分布がシャープで背景
部へのトナーの付着が極めて少なく、画質安定性を備え
た着色剤及び離型剤を含有する静電荷像現像用トナー、
その製造方法、及び静電荷像現像剤を提供しようとする
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、帯電量と
電荷交換性を両立する着色剤、特にカーボンブラックと
離型剤とを含有するトナーについて、鋭意研究した結
果、着色剤及び離型剤、特にカーボンブラック及びワッ
クスの分散構造をより精密に設計することにより、帯電
量と電荷交換性の両立を可能とし、画質に優れ、背景部
へのトナー付着が殆どない耐久性に優れた、下記の構成
よりなる静電荷像現像用トナー、その製造方法、及び静
電荷像現像剤を完成した。

【０００９】(1) 結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有し
てなる静電荷像現像用トナーにおいて、０．０８μｍ²
以上の面積を有する離型剤ドメインがトナー断面積中に
占める面積率が、５．５〜８．０％、好ましくは６．０
〜６．８％の範囲にあり、０．０８μｍ²以上の面積を
有する離型剤ドメインがトナー単位断面積３．２μｍ²
中に存在する平均数が、２．０〜５．０個、好ましくは
２．６〜３．０個の範囲であり、かつ、０．１μｍ以上
の粒径を有する離型剤ドメインの平均粒径（Ｈｅｙｗｏ
ｄ径）が０．２０〜０．５０μｍ、好ましくは０．２３
〜０．３７μｍの範囲にあることを特徴とする静電荷像
現像用トナー。

【００１０】(2) 前記離型剤として、低分子量ポリプロ
ピレン、低分子量ポリエチレン、脂肪族アミド又はワッ
クスを使用することを特徴とする上記(1) 記載の静電荷
像現像用トナー。

【００１１】(3) 着色剤としてカーボンブラックを使用
し、０．０８μｍ²以上の面積を有するカーボンブラッ
ク凝集体がトナー断面積中に占める面積率が、０．５〜
６．０％、好ましくは１．０〜２．０％の範囲にあり、
かつ、０．１μｍ以上の粒径を有するカーボンブラック
凝集体の平均粒径（Ｈｅｙｗｏｄ径）が０．２０〜０．
５０μｍ、好ましくは０．２４〜０．２７μｍの範囲に
あることを特徴とする上記(1) 又は(2) に記載の静電荷
像現像用トナー。

【００１２】(4) 前記カーボンブラックを、トナー粒子
中に６〜１５重量％、好ましくは７〜１２重量％配合す
ることを特徴とする上記(3) 記載の静電荷像現像用トナ
ー。

【００１３】(5) 結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有し
てなる静電荷像現像用トナーの製造方法において、前記
トナー原料に対し、水を０．２〜２．０重量％、好まし
くは０．５〜２．０重量％、より好ましくは０．７〜
１．３重量％の範囲で添加し、コンティニュアスミキサ
ーでロータの回転速度を５００〜１０００ｒｐｍ、好ま
しくは６００〜８００ｒｐｍの範囲に調節して混練し、
粉砕、分級することを特徴とする上記(1) 〜(4) のいず
れか１つに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。

【００１４】(6) 上記(1) 〜(3) のいずれか１つに記載
の静電荷像現像用トナーと、樹脂被覆層を有するキャリ
アとからなる静電荷像現像剤。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明は、着色剤及び離型剤の分
散構造を精密に設計することにより、帯電量と電荷交換
性の両立を可能とし、画質に優れ、背景部へのトナー付
着が殆どない耐久性に優れた静電荷像現像用トナー及び
静電荷像剤の提供を可能にした。

【００１６】即ち、本発明の静電荷像現像用トナーは、
結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有してなる静電荷像現
像用トナーにおいて、０．０８μｍ²以上の面積を有す
る離型剤ドメインがトナー断面積中に占める面積率が、
５．５〜８．０％、好ましくは６．０〜６．８％の範囲
にあり、かつ、分散分布指標として、０．０８μｍ²以
上の面積を有する離型剤ドメインがトナー単位断面積
３．２μｍ²中に存在する平均数が、２．０〜５．０
個、好ましくは２．６〜３．０個の範囲にあり、さら
に、０．１μｍ以上の粒径を有する離型剤ドメインの平
均粒径（Ｈｅｙｗｏｄ径）が０．２０〜０．５０μ
ｍ、好ましくは０．２３〜０．３７μｍの範囲に制御し
たものである。

【００１７】また、トナー断面積における、０．０８μ
ｍ²以上のカーボンブラック等の着色剤凝集体の一定面
積に対する面積率が０．５〜６．０％、好ましくは、
１．０〜２．０％の範囲にあり、かつ、０．１μｍ以上
のカーボンブラックの凝集体の平均粒径（Ｈｅｙｗｏｄ
径）が０．２０〜０．５０μｍ、好ましくは、０．２４
〜０．２７μｍの範囲に入るように制御したものであ
る。

【００１８】上記のように、カーボンブラック等の着色
剤とワックス等の離型剤の分散構造を制御することによ
り、上記の特性をトナーに付与することが可能になる。
分散構造が上記範囲を逸脱すると、帯電量及び電荷交換
性が悪化して、帯電量の低下、アドミックス不良、背景
部へのトナー付着を引き起こす。

【００１９】本発明において、カーボンブラック等の着
色剤は、トナー粒子中に５〜１５重量％、特に７〜１２
重量％配合することが好ましい。５重量％未満では、所
望の画像濃度を得ることができず、１５重量％を越える
と、導電性が大きくなりすぎて所望の帯電量を得ること
ができない。

【００２０】離型剤としては、低分子量ポリプロピレ
ン、低分子量ポリエチレン、脂肪族アミド、ワックス等
を用いることができる。その中でも、平均分子量が３０
００〜５０００の低分子量ポリプロピレン及び低分子量
ポリエチレンが好ましい。

【００２１】本発明で使用するトナー粒子は、結着樹
脂、着色剤及び離型剤を主成分にして構成される。使用
される樹脂としては、スチレン、クロルスチレン等のス
チレン類；エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチ
レン等のモノオレフィン類；酢酸ビニル、プロピオン酸
ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステ
ル類；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル
酸ブチル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ドデシル、
アクリル酸フエニル、メタクリル酸ブチル、メタクリル
酸ドデシル等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エス
テル類；ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテ
ル、ビニルブチルエーテル等のビニルエーテル類；ビニ
ルメチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニ
ルケトン類等の単独重合体、又は、それらの共重合体を
挙げることができる。

【００２２】特に、代表的な結着樹脂としては、ポリス
チレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレン・ア
クリル酸アルキル共重合体、スチレン・メタクリル酸ア
ルキル共重合体、スチレン・アクリルニトリル共重合
体、スチレン・ブタジエン共重合体、スチレン・無水マ
レイン酸共重合体を挙げることができる。さらに、ポリ
エステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコーン樹
脂、ポリアミド、変性ロジン、パラフィンワックス類を
挙げることができる。その中でも、本発明では、スチレ
ン・アクリル酸アルキル共重合体、スチレン・メタクリ
ル酸アルキル共重合体、ポリエステル樹脂が好ましく用
いられる。ポリエステル樹脂を使用するときにはオフセ
ットの防止効果も向上する。

【００２３】また、本発明のトナーは、シリカ、チタニ
ア、アルミナ等の流動化助剤や、ポリスチレン微粒子、
ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリフッ化ビニルデ
ン微粒子等のクリーニング助剤、転写助剤などの外添剤
を用いることかできる。特に、一次平均粒径が５〜３０
ｎｍの疎水性シリカが好ましく用いられる。さらに、サ
リチル酸金属塩、含金属アゾ化合物、ニグロシンや四級
アンモニウム塩等の電荷制御剤を添加することも可能で
ある。

【００２４】本発明のトナーの製造方法は、結着樹脂、
カーボンブラック等の着色剤及び離型剤に対し、水を
０．２〜２重量％、好ましくは０．５〜２．０重量％、
より好ましくは０．７〜１．３重量％の範囲で添加し
て、混練機のローターの回転数を５００〜１０００ｒｐ
ｍに調整し、コンティニュアスミキサーで混練し、粉
砕、分級してトナーを得るものである。水の添加量が
０．５ｗｔ％より少ないと、混練物にシェアがかかりに
くく、ワックス等の離型剤とカーボンブラック等の着色
剤との分散が不十分となり易い。また、２．０ｗｔ％を
越えると混練不良が発生し易く、カーボンブラック等の
着色剤の分散が悪くなる。

【００２５】本発明に使用する平均粒子径（Ｈｅｙｗｏ
ｄ径）は、画像解析装置（ニレコ社製、ルーゼックス
３）を用い、粒子の面積を測定し、その粒子と等しい面
積を持つ円の直径を円相当径として求めたものである。
面積率は、０．０８μｍ²以上のカーボンブラック等の
着色剤の凝集体及びワックス等の離型剤のドメインがあ
る一定面積に対して占める面積率を測定したものであ
る。

【００２６】分散分布指標として用いる分散分布個数
は、区画解析法（ＳＱＵＲ−Ｑ）を用いて測定し、一定
面積内のワックスのドメインの平均個数を表している。
本発明の測定値は、７８４区画（１区画＝３．２μ
ｍ²）に分割した値である。画像解析用の試料は、ミク
ロトームで混練後のスラブを０．１５μｍの超薄切片に
して、これら切片の拡大写真（１５００倍）を透過型電
子顕微鏡を用いて撮影し、得られたネガ写真に基いて測
定した。なおネガ写真で６枚以上の視野を測定した。

【００２７】本発明の静電荷像現像剤は、上記のトナー
と樹脂被覆型キャリアとを混合したものである。なお、
樹脂被覆型キャリアは、フェライトやマグネタイト、ヘ
マタイト、ニッケル等の磁性粒子を樹脂で被覆したもの
であり、被覆用樹脂としては、アクリル系樹脂、スチレ
ン・アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹
脂、ポリアミド、ウレア樹脂等を用いることができる。
特に、耐久性を考慮すると、アクリル系樹脂、フッ素系
樹脂、シリコーン系樹脂が好ましく用いられる。

【００２８】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はこれらにより限定されるものではな
い。

【００２９】（ポリエステル樹脂Ａの製造例）ビスフェノールＡ−エチレンオキサイド２付加物２８モルビスフェノールＡ−プロピレン２付加物１２モルコハク酸誘導体１２モルテレフタル酸２４モルトリメット酸４モル上記の単量体を縮重合してポリエステル樹脂Ａを製造し
た。得られたポリエステル樹脂は、重量平均分子量Ｍｗ
＝１６，０００、数平均分子量Ｍｎ＝約３，０００であ
った。

【００３０】〔実施例１〕製造例のポリエステル樹脂Ａ８４重量部カーボンブラック（キャボット社製、ＢＰ−１３００）１０重量部ポリプロピレンワックス（平均分子量＝３０００）６重量部上記の成分をコンティニュアスミキサーに投入し、水を
１重量％添加し、ローター回転数を７５０ｒｐｍに調整
して混練した。これを通常の方法で粉砕し、分級して平
均粒径８．８μｍの黒色トナー粒子を得た。この黒色ト
ナー粒子１００重量部に対し、シリコンオイルで処理し
たシリカ（粒径１２ｎｍ）を０．５重量部添加し、ヘン
シェルミキサーで混合して実施例１のトナーを得た。

【００３１】〔実施例２〕スチレン・ブチルアクリレート共重合体８４重量部（配合比８５：１５、Ｍｎ＝３，０００、Ｍｗ＝３０万）カーボンブラック（キャボット社製、ＢＰ−１３００）１０重量部ポリプロピレンワックス（平均分子量＝３０００）６重量部上記の成分をコンティニュアスミキサーに投入し、水を
１重量％添加し、ローター回転数を１０００ｒｐｍに調
整して混練した。これを通常の方法で粉砕し分級して平
均粒径８．８μｍの黒色トナー粒子を得た。この黒色ト
ナー粒子１００重量部に対し、シリコンオイルで処理し
たシリカ（粒径１２ｎｍ）を０．５重量部添加してヘン
シェルミキサーで混合して実施例２のトナーを得た。

【００３２】〔比較例１〕実施例１と同じ原料組成を用
い、コンティニュアスミキサーのローター回転数を７５
０ｒｐｍに調整し、水の添加を省略して混練した。これ
を通常の方法で粉砕し、分級して平均粒径８．８μｍの
黒色トナー粒子を得た。この黒色トナー粒子１００重量
部に対し、シリコンオイル処理したシリカ（粒径１２ｎ
ｍ）を０．５重量部添加してヘンシェルミキサーで混合
して比較例１のトナーを得た。

【００３３】〔比較例２〕実施例２と同じ原料組成で、
コンティニュアスミキサーのローター回転数を１０００
ｒｐｍに調整し、水の添加を省略して混練した。これを
通常の方法で粉砕し、分級して平均粒径８．８μｍの黒
色トナー粒子を得た。この黒色トナー粒子１００重量部
に対し、シリコンオイル処理したシリカ（粒径１２ｎ
ｍ）を０．５重量部添加してヘンシェルミキサーで混合
して比較例２のトナーを得た。

【００３４】〔比較例３〕実施例１と同じ原料組成で、
コンティニュアスミキサーのローター回転数を７５０ｒ
ｐｍに調整し、水を１重量％添加して混練した後、再び
コンティニュアスミキサーに投入し、繰り返し混練し
た。これを通常の方法で粉砕し、分級して平均粒径８．
８μｍの黒色トナー粒子を得た。この黒色トナー粒子１
００重量部に対し、シリコンオイル処理したシリカ（粒
径１２ｎｍ）を０．５重量部添加してヘンシェルミキサ
ーで混合して比較例３のトナーを得た。

【００３５】（キャリアの作製）スチレン・n-ブチルア
クリレート共重合体（共重合比８０：２０）１０重量部
をトルエン１００重量部に溶解し、該溶液を平均粒径８
０μｍの球形フェライト１０００重量部を加え、減圧型
ニーダーコーターを用いて被覆処理を行い、キャリアを
得た。

【００３６】（現像剤の作製）実施例１、２及び比較例
１〜３の各トナー５重量部に対し、上記のキャリアを９
５重量部をＶブレンダーに投入して混合し、実施例１、
２及び比較例１〜３の現像剤を得た。

【００３７】（連続複写試験）上記の現像剤を複写機
（富士ゼロックス社製、ＦＸ５０３１）に適用して、連
続１０万枚の連続複写試験を行い、コピー濃度、背景部
へのトナー付着を評価した。なお、コピー濃度はマクベ
ス濃度計で測定し、背景部へのトナー付着は、Ｇ１
（良）からＧ５（悪）までの下記５段階に分類した。Ｇ１：全く汚れが認められなかった。Ｇ２：注意してみると汚れが認められた。Ｇ３：汚れが確認された。Ｇ４：汚れが確認でき、目立った。Ｇ５：汚れが顕著であった。

【００３８】

【表１】

【００３９】表１から明らかなように、本発明の実施例
は、比較例に比べて初期のコピー、及び、多数枚複写後
のコピーの濃度、背景部への付着について良好な結果を
示しており、画質維持性が優れていることが分かる。

【００４０】

【発明の効果】本発明は、上記の構成を採用し、カーボ
ンブラック等の着色剤と、ワックス等の離型剤の分散構
造を上記のように精密に制御することにより、初期の段
階でも多数複写後においても高いコピー濃度を得ること
ができ、背景部への付着のない優れた画質を安定して提
供することが可能になった。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有して
なる静電荷像現像用トナーにおいて、０．０８μｍ²以
上の面積を有する離型剤ドメインがトナー断面積中に占
める面積率が、５．５〜８．０％の範囲にあり、０．０
８μｍ²以上の面積を有する離型剤ドメインがトナー単
位断面積３．２μｍ²中に存在する平均数が、２．０〜
５．０個であり、かつ、０．１μｍ以上の粒径を有する
離型剤ドメインの平均粒径（Ｈｅｙｗｏｄ径）が０．２
０〜０．５０μｍの範囲にあることを特徴とする静電荷
像現像用トナー。
【請求項２】着色剤としてカーボンブラックを使用
し、０．０８μｍ²以上の面積を有するカーボンブラッ
ク凝集体がトナー断面積中に占める面積率が、０．５〜
６．０％の範囲にあり、かつ、０．１μｍ以上の粒径を
有するカーボンブラック凝集体の平均粒径（Ｈｅｙｗｏ
ｄ径）が０．２０〜０．５０μｍの範囲にあることを特
徴とする請求項１に記載の静電荷像現像用トナー。
【請求項３】結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有して
なる静電荷像現像用トナーの製造方法において、前記ト
ナー原料に対し、水を０．２〜２．０重量％の範囲で添
加し、コンティニュアスミキサーでロータの回転速度を
５００〜１０００ｒｐｍに調節して混練し、粉砕、分級
することを特徴とする請求項１又は２に記載の静電荷像
現像用トナーの製造方法。
【請求項４】請求項１又は２に記載の静電荷像現像用
トナーと、樹脂被覆層を有するキャリアとからなる静電
荷像現像剤。