JPH0934159A - 電子写真用トナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トナーの帯電性を最適化し、画像濃度の向上
と長期使用時の安定性とを達成すること。 【解決手段】 少なくともバインダー樹脂とカーボンブ
ラックとを有する電子写真用トナーにおいて、トナーの
誘電正接が１×１０^-3〜１０×１０^-3であり、前記カー
ボンブラックの粒径が３０ｎｍ以下で、かつ、添加量が
前記バインダー樹脂１００重量部に対して３〜１０重量
部であるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真記録方式
に用いる電子写真用トナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、トナーを用いた画像形成には、カ
ールソンプロセスの応用による電子写真方式が広く用い
られている。カールソンプロセスを採用した装置は、表
面に感光層を有する感光体ドラムの周囲に、帯電器，露
光器，現像器，転写器，定着器，クリーナー，除電器を
順次設けて構成されている。

【０００３】上記構成において、まず、暗所において帯
電器で感光体ドラム表面が均一に帯電される。次に、露
光器により感光体ドラム表面に原稿像を投射することに
より、光の当たった部分の帯電電荷が除去されて、感光
体ドラム表面に静電潜像が形成される。次いで、この静
電潜像に、感光体ドラム上の帯電電荷と逆極性に帯電さ
せた現像器内のトナーが付着することにより、トナーに
よる可視像が形成される。その後、記録材をこの可視像
に重ね、記録材の裏面より転写器でコロナ放電を行って
トナーと逆極性の電荷を与えることにより、トナー像が
記録材に転写される。

【０００４】転写されたトナー像は、定着器の熱や圧力
により記録材に定着され、永久像となる。一方、記録材
に転写されずに感光体ドラム上に残った残留トナーはク
リーナーにより除去される。また、感光体ドラム上の静
電潜像は除電器の光により除電された後、再度、帯電器
による帯電から始まるプロセスが繰り返されて、連続的
な画像形成が行われる。

【０００５】上記のようなカールソンプロセスを応用し
た電子写真方式に用いられているトナーは、可視像を形
成する着色粉体であると同時に電荷機能、記録材への定
着機能を有する。このように複数の機能を持つトナーに
おいては、全ての機能を均等に満足させることが困難な
ことが多く、あるときは画像濃度、あるときは長期使用
安定性等において問題が生じている。

【０００６】単独、もしくは複数の機能を満足するため
に、例えば特開昭６３−８５６５０号公報では感光体上
のトナー画像濃度を検知し制御する電子写真方式におい
て、ある範囲の着色力を持つカーボンブラックを用いる
ことにより、画像濃度を保ちつつ、トナー飛散や画像の
尾引き等の問題発生を抑制している。

【０００７】また、特開平６−５１５５６号公報では、
磁性トナーの環境安定性を確保するため、帯電制御剤に
よらない帯電制御を行い、そのために誘電正接の上限を
定めている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
６−５１５５６号公報では、環境安定性を目的としてト
ナーの誘電正接の上限値を定めているが、たとえばカー
ボンブラックのみを因子とした場合だけを考えると、誘
電正接が小さくなるにつれて帯電量は大きくなり、その
結果２成分現像剤の場合は十分な画像濃度が得られな
い。

【０００９】また、特開昭６３−８５６５０号公報で
は、適切な画像濃度を得るためにカーボンブラック自体
の着色力を定めているが、トナーはカーボンブラック以
外にも構成材料を有し、製造条件によってもその性質が
変化する。よって、トナーとしての特性を考慮し最終的
に画像濃度が得られるので、トナー特性を定めなければ
適切な画像濃度が得られない。

【００１０】さらに、特開昭６３−８５６５０号公報で
は、あるカーボンブラックを用いたトナーではプロセス
コントロールによって結果的に飛散が発生するため、カ
ーボンブラック自体の着色力を最適化している。しか
し、飛散などの長期使用における諸問題はカーボンブラ
ック自体が引き起こすわけではなく、トナー自体の電気
特性や粉体特性および着色力が問題になる。したがっ
て、この方法では、プロセスコントロールがない場合や
制御方法が異なる場合には所定の効果を達成することが
できない。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の電子写真
用トナーは、少なくともバインダー樹脂とカーボンブラ
ックとを有する電子写真用トナーにおいて、トナーの誘
電正接が１×１０^-3〜１０×１０^-3であり、前記カーボ
ンブラックの粒径が３０ｎｍ以下で、かつ、添加量が前
記バインダー樹脂１００重量部に対して３〜１０重量部
であることを特徴とする電子写真用トナーである。

【００１２】請求項２記載の電子写真用トナーは、記録
紙に定着した黒ベタの画像濃度が１．３５のときの該黒
ベタ部の単位面積あたりのトナー重量が１ｍｇ／ｃｍ²
以下であることを特徴とする請求項１記載の電子写真用
トナーである。

【００１３】請求項３記載の電子写真用トナーは、トナ
ーの比表面積が１．０〜２．５ｍ²／ｇであることを特
徴とする請求項１記載の電子写真用トナーである。

【００１４】請求項４記載の電子写真用トナーは、シリ
カ、チタニアの添加総量が未外添トナーの０．１〜０．
５ｗｔ％であることを特徴とする請求項１記載の電子写
真用トナーである。

【００１５】

【発明の実施の形態】

（実施例１）次の材料を乾式混合機（ヘンシェルタイプ
のミキサー）にて混合し、２軸混練機にて熔融混練し、
ジェットミルにて粉砕分級を行い平均粒径１０ミクロン
の粉体を得た。

【００１６】 バインダー樹脂；スチレン／アクリル共重合体 １００重量部 カーボンブラック；キャボット製リーガル３３０Ｒ（粒径２５ｎｍ） ６重量部 帯電制御剤；オリエント化学工業製ボントロンＰ５１ ２重量部 ポリプロピレンワックス；三洋化成工業製ハイマーＴＰ３２ ２重量部 ポリエチレンワックス；ヘキスト製ＰＥ１３０ １重量部 得られた粉体に対して外添剤として シリカ；日本アエロジル製Ｒ９７２ ０．２重量部 を添加し、乾式混合機（ヘンシェルタイプのミキサー）
にて混合し付着させ、トナーを得た。得られたトナーの
評価は次の方法で行い、結果も同時に以下に示す。

【００１７】＜誘電正接＞＝３．２×１０³ トナーを１ｇを直径２５ｍｍ、厚み２．５±０．２ｍｍ
にプレスし、安藤電気製誘電体損（誘電正接）測定器お
よび固体電極を用いて１ｋＨｚの周波数にて誘電体損
（誘電正接）を測定した。

【００１８】＜比表面積＞＝１．６９ｇ／ｍ³ 島津製作所製測定器を用いＢＥＴ法にて測定した。

【００１９】＜画像および長期使用＞得られたトナーの
実使用上の評価は、シャープ製複写機ＳＦ２０２７にて
行った。なお、現像剤（ＤＶ）は本複写機専用品を用い
た。補給用トナーとして本トナーを用い初期画質として
画像濃度を測定後、１万枚の連続実写後、画像濃度測定
と黒ベタ部トナー重量測定および機内のトナー飛散の確
認を行った。

【００２０】＜画像濃度；ＩＤ＞＝初期／１０万枚後＝
１．４２／１．４０ 直径５５ｍｍの黒ベタ部をマクベス製反射濃度計にて測
定した。

【００２１】 ＜黒ベタ部トナー重量＞＝０．８３ｍｇ／ｃｍ² 複写前の用紙の重量と黒ベタ複写後の用紙重量との差に
よりトナー量を求め、単位面積あたりに換算した。この
トナー重量と画像濃度の関係を現像電位等の変化にて求
め、近似式より画像濃度１．３５のときのトナー重量を
求めた。

【００２２】＜飛散量＞＝○ 現像層両端や現像層直下にあるペーパーガイド上のトナ
ーを目視確認し、○△×の３段階評価を行った。△は許
容範囲内とする。

【００２３】（比較例１）実施例１におけるカーボンブ
ラックを粒子径が７５ｎｍのキャボット製モナーク１２
０としたトナーについて試作評価を行った結果、 ＜誘電正接＞＝０．５×１０³ ＜比表面積＞＝１．７１ｇ／ｍ³ ＜画像濃度；ＩＤ＞＝初期／１０万枚後＝１．３９／
１．２８ ＜黒ベタ部トナー重量＞＝０．９５ｍｇ／ｃｍ² ＜飛散量＞＝○ となり、誘電体損が小さく、長期にわたって十分な画像
濃度を確保することができなかった。

【００２４】（実施例２）実施例１におけるカーボンブ
ラックを粒子径が１６ｎｍのキャボット製モナーク８８
０を４重量部としたトナーについて試作評価を行った結
果、 ＜誘電正接＞＝１．８×１０³ ＜比表面積＞＝１．７５ｇ／ｍ³ ＜画像濃度；ＩＤ＞＝初期／１０万枚後＝１．４０／
１．３７ ＜黒ベタ部トナー重量＞＝０．８５ｍｇ／ｃｍ² ＜飛散量＞＝△ となり、少量のカーボンブラックでも、ほぼ良好な結果
が得られた。

【００２５】（比較例２）実施例２におけるカーボンブ
ラック添加量を８重量部としたトナーについて試作評価
を行った結果、 ＜誘電正接＞＝２０×１０³ ＜比表面積＞＝１．６６ｇ／ｍ³ ＜画像濃度；ＩＤ＞＝初期／１０万枚後＝１．４４／
１．４９ ＜黒ベタ部トナー重量＞＝０．７ｍｇ／ｃｍ² ＜飛散量＞＝× となり、粒径の小さいカーボンブラックを多く添加した
場合、誘電体損は大きくなり、実写特性としても画像濃
度は高いが飛散について問題があった。

【００２６】（実施例３）実施例１におけるカーボンブ
ラック添加量を９重量部としたトナーについて試作評価
を行った結果、 ＜誘電正接＞＝９．５３×１０³ ＜比表面積＞＝１．７４ｇ／ｍ³ ＜画像濃度；ＩＤ＞＝初期／１０万枚後＝１．４２／
１．４５ ＜黒ベタ部トナー重量＞＝０．６５ｍｇ／ｃｍ² ＜飛散量＞＝△ となり、カーボンブラックを比較的多く添加した場合、
誘電体損は大きくなるが、実写特性としても画像濃度も
高く、トナー重量や飛散も限度内であった。

【００２７】（比較例３）実施例１におけるカーボンブ
ラック添加量を１２重量部としたトナーについて試作評
価を行った結果、 ＜誘電正接＞＝２．５０×１０³ ＜比表面積＞＝１．７６ｇ／ｍ³ ＜画像濃度；ＩＤ＞＝初期／１０万枚後＝１．４７／
１．４６ ＜黒ベタ部トナー重量＞＝０．６１ｍｇ／ｃｍ² ＜飛散量＞＝× となり、カーボンブラックを多く添加した場合、誘電体
損は大きくなり、画像濃度は高いが、トナー飛散に問題
があった。

【００２８】（比較例４）実施例１におけるカーボンブ
ラック添加量を２重量部としたトナーについて試作評価
を行った結果、 ＜誘電正接＞＝９．５０×１０³ ＜比表面積＞＝１．６８ｇ／ｍ³ ＜画像濃度；ＩＤ＞＝初期／１０万枚後＝１．３０／
１．０５ ＜黒ベタ部トナー重量＞＝画像濃度１．３５を得られ
ず、測定不可能。

【００２９】＜飛散量＞＝○ となり、カーボンブラックの添加量が少ない場合、誘電
体損は小さくなり、実写特性としても画像濃度が不十分
であった。

【００３０】（実施例４）実施例１におけるトナー粒径
を８．５ミクロンとしたトナーについて試作評価を行っ
た結果、 ＜誘電正接＞＝３．１０×１０³ ＜比表面積＞＝２．４０ｇ／ｍ³ ＜画像濃度；ＩＤ＞＝初期／１０万枚後＝１．４０／
１．３５ ＜黒ベタ部トナー重量＞＝０．７５ｍｇ／ｃｍ² ＜飛散量＞＝△ となり、比表面積がある程度大きいトナーでも問題はな
かった。

【００３１】（実施例５）実施例１におけるトナー粒径
を１２．９ミクロンとしたトナーについて試作評価を行
った結果、 ＜誘電正接＞＝３．２０×１０³ ＜比表面積＞＝１．０５ｇ／ｍ³ ＜画像濃度；ＩＤ＞＝初期／１０万枚後＝１．４２／
１．４０ ＜黒ベタ部トナー重量＞＝０．８１ｍｇ／ｃｍ² ＜飛散量＞＝○ となり、比表面積がある程度小さいトナーでも問題はな
かった。

【００３２】（比較例５）実施例１におけるトナー粒径
を７．９ミクロンとしたトナーについて試作評価を行っ
た結果、 ＜誘電正接＞＝３．００×１０³ ＜比表面積＞＝２．５８ｇ／ｍ³ ＜画像濃度；ＩＤ＞＝初期／１０万枚後＝１．３８／
１．３３ ＜黒ベタ部トナー重量＞＝０．９０ｍｇ／ｃｍ^２ ＜飛散量＞＝△ となり、比表面積が大きすぎると画像濃度が不足した。

【００３３】（比較例６）実施例１におけるトナー粒径
を１３．３ミクロンとしたトナーについて試作評価を行
った結果、 ＜誘電正接＞＝３．３０×１０^３ ＜比表面積＞＝０．９５ｇ／ｍ³ ＜画像濃度；ＩＤ＞＝初期／１０万枚後＝１．４２／
１．４３ ＜黒ベタ部トナー重量＞＝１．０５ｍｇ／ｃｍ² ＜飛散量＞＝× となり、比表面積が小さいトナーは画像濃度は高いがそ
のトナー重量は大きく飛散状態も悪かった。

【００３４】（実施例６）実施例１における外添剤をシ
リカからチタニア（チタン工業製ＳＴＴ３０）ＮＩ変え
たトナーについて試作評価を行った結果、 ＜誘電正接＞＝３．００×１０³ ＜比表面積＞＝１．７２ｇ／ｍ³ ＜画像濃度；ＩＤ＞＝初期／１０万枚後＝１．４２／
１．４１ ＜黒ベタ部トナー重量＞＝０．８８ｍｇ／ｃｍ² ＜飛散量＞＝○ となり、問題はなかった。

【００３５】さらに、実施例１における外添剤をチタニ
ア（チタン工業製ＳＴＴ３０）とし添加量を０．４５重
量部にしたトナーについて試作評価を行った結果、 ＜誘電正接＞＝３．００×１０³ ＜比表面積＞＝１．８０ｇ／ｍ³ ＜画像濃度；ＩＤ＞＝初期／１０万枚後＝１．４３／
１．４３ ＜黒ベタ部トナー重量＞＝０．９５ｍｇ／ｃｍ² ＜飛散量＞＝△ となり、トナー重量や飛散において問題ないレベルであ
った。

【００３６】（比較例７）実施例１におけるシリカ添加
量を０．０５重量部に変えたトナーについて試作評価を
行った結果、 ＜誘電正接＞＝３．５０×１０³ ＜比表面積＞＝１．６３ｇ／ｍ³ ＜画像濃度；ＩＤ＞＝初期／１０万枚後＝１．４１／
１．３６ ＜黒ベタ部トナー重量＞＝０．７３ｍｇ／ｃｍ² ＜飛散量＞＝× となり、飛散が顕著に認められた。

【００３７】（実施例７）実施例１におけるシリカ添加
量を０．４５重量部に変えたトナーについて試作評価を
行った結果、 ＜誘電正接＞＝３．００×１０³ ＜比表面積＞＝１．８０ｇ／ｍ³ ＜画像濃度；ＩＤ＞＝初期／１０万枚後＝１．４３／
１．４３ ＜黒ベタ部トナー重量＞＝０．９５ｍｇ／ｃｍ² ＜飛散量＞＝△ となり、問題はなかった。

【００３８】（比較例８）実施例１におけるシリカ添加
量を０．５５重量部に変えたトナーについて試作評価を
行った結果、 ＜誘電正接＞＝３．００×１０³ ＜比表面積＞＝１．８０ｇ／ｍ^３ ＜画像濃度；ＩＤ＞＝初期／１０万枚後＝１．４５／
１．４３ ＜黒ベタ部トナー重量＞＝０．８０ｍｇ／ｃｍ^２ ＜飛散量＞＝× となり、画像濃度は高いが飛散が顕著に認められた。

【００３９】（比較例９）実施例１における外添剤をマ
グネタイト（戸田工業製ＥＰＴ５００）０．４重量部に
変えたトナーについて試作評価を行った結果、 ＜誘電正接＞＝３．４０×１０³ ＜比表面積＞＝１．６８ｇ／ｍ³ ＜画像濃度；ＩＤ＞＝初期／１０万枚後＝１．４５／
１．３５ ＜黒ベタ部トナー重量＞＝０．９０ｍｇ／ｃｍ² ＜飛散量＞＝× となり、トナー飛散の問題があった。

【００４０】以上の実施例および比較例を下記表にまと
めて表す。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、トナーの
誘電正接が１×１０^-3〜１０×１０^-3であり、前記カー
ボンブラックの粒径が３０ｎｍ以下で、かつ、添加量が
前記バインダー樹脂１００重量部に対して３〜１０重量
部とすることで、誘電正接が適切な範囲となり、トナー
の電気特性（帯電量等）を最適化することができる。ま
た、この誘電正接を大きく支配しているカーボンブラッ
クは着色剤であるため、誘電正接を最適化することによ
り、長期使用においても画像濃度を高いレベルで安定さ
せ、飛散も抑制することができる。

【００４３】請求項２記載の発明によれば、記録紙に定
着した黒ベタの画像濃度が１．３５のときの該黒ベタ部
の単位面積あたりのトナー重量が１ｍｇ／ｃｍ²以下と
することで、トナーの消費量を低減することができる。

【００４４】請求項３記載の発明によれば、比表面積を
変化させることで、単位面積あたりの帯電量を変えず
に、トナー１個あたりの帯電量を変化させることができ
るので、比表面積を最適化することにより、長期使用に
おいても画像濃度を高いレベルで安定させ、飛散も抑制
することができる。

【００４５】請求項４記載の発明によれば、シリカ、チ
タニアの添加総量が未外添トナーの０．１〜０．５ｗｔ
％としたので、画像濃度やトナー飛散等において長期使
用時の安定性を確保できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浦田 佳孝 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 赤澤 良彰 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 村上 登司彦 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともバインダー樹脂とカーボンブ
   ラックとを有する電子写真用トナーにおいて、 トナーの誘電正接が１×１０^-3〜１０×１０^-3であり、
   前記カーボンブラックの粒径が３０ｎｍ以下で、かつ、
   添加量が前記バインダー樹脂１００重量部に対して３〜
   １０重量部であることを特徴とする電子写真用トナー。
2. 【請求項２】 記録紙に定着した黒ベタの画像濃度が
   １．３５のときの該黒ベタ部の単位面積あたりのトナー
   重量が１ｍｇ／ｃｍ²以下であることを特徴とする請求
   項１記載の電子写真用トナー。
3. 【請求項３】 トナーの比表面積が１．０〜２．５ｍ²
   ／ｇであることを特徴とする請求項１記載の電子写真用
   トナー。
4. 【請求項４】 シリカ、チタニアの添加総量が未外添ト
   ナーの０．１〜０．５ｗｔ％であることを特徴とする請
   求項１記載の電子写真用トナー。