JPS58129436A - 静電荷像現像剤 - 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】 大発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷法等にお
いて形成される静電荷像を現像するだめの現像剤に関す
るものである。

現在、可視画像の形成のために静電両像を経由するプロ
セスが広く利用されているが、静電荷像を可視化するた
めには現像剤により現像することが必要である。静電荷
像現像剤としては、従来種種のタイプのものが知られて
いるが、それらのうち、いわゆる二成分系現像剤は、他
のものに比して鮮鋭な可視画像を形成することができる
点て好ましいものである。この二成分系現像剤　６　ト
ナーとキャリアとにより構成され、攪拌によってトを−
とキャリアとを摩擦せしめてトナーを特定の極性に帯電
せしめ、静電荷像を＃ｌ成する静電荷との静電引力を利
用してトナーを静電荷像支持体上に付着せしめて楓像が
行われる。

斯かる二成分系現像剤のトナーは、バインダー概脂の粒
子体中にカーボンブラック等の着色剤が分散含有されて
成るものであるが、従来において実用に供されｔいる現
＊Ｈのトナーにおいては、樹脂中に多量のカーボンブラ
ンクを均一に分散せしめることが困難であることから、
そのカーボンシラツクのバインダー樹脂に対する割合が
１０重量−未満とされ、結局黒色度の低いものとなって
いる。

このため、画像１ｌｌＩ度の高い可視画像を形成すると
きには、ｉｊＳの単位面積当りのトナー付着量を多くし
て厚さの大きいトナ一層によるトナー像を形成せしめる
ことが必要とされるが、このトナー像はＡ常は転写紙等
に転写された後に定着されなければならないところ、こ
の定着工程において厚さの大きいト？一層が加熱溶融さ
れると、或いは圧接されるとトナー付着領域が広がり、
その結果、得られる可視画像Ｌ、鮮鋭性及び階調性が低
くて低画質のものとなる。

本発明は以上の如き事情に基いてなされたものであって
、画像濃度が高くてしかも鮮鋭性及び階調性が高く、従
って高画質の可視画像を形成することのできる静電荷像
現像剤を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、トナーにおけるカーボンブラック
の含有割合が大きくてトナーの黒色度が高く、しかもキ
ャリアによるトナーの帯電特性が好適であって良好な現
儂を達成することのできる静電荷像現像剤を提供するＫ
ある。

本発明の特徴は、トナーのバインダー樹脂中に、従来含
有されている着色剤としてのカーボンブラックの量に比
して比較的多量の着色剤、即ち１０〜３０重量−の酸性
カーボンブラックを分散含有せしめ、これによりトを−
の黒色度を大きくし、またトナーのバインダー樹脂とキ
ャリアの被覆層を形成するコーティング樹脂の両者にス
チレン成分を含有せしめ、これにより前記酸性カーボン
ブラックに由来するトナーの過度の負帯電傾向を制御し
、併せてトナー及びキャリアの被覆層の物性を改東した
点にある。

以下本発明を具体的に説明する。

本発明において鉱、スチレン成分を含有するバインダー
樹脂の粒子体中に、当該バインダー樹脂に対して１０〜
３０重量−の割合の酸性カーボンブラックを分散含有せ
しめ、或いは更に添加剤を含有せしめてトナーとする一
方、コーティング樹脂としてスチレン成分を含有するも
のを用いてこれによ抄適宜のキャリア用芯材を被覆して
キャリアとすることを必須畳件とするが、トナーの製造
時の粉砕性、トナーの摩擦帯電性及び定着性等を考慮し
て前記トナーのバインダー樹脂におけるスチレン成分の
含有割合をム重量−とし、前記キャリ４のコーティング
樹脂におけるスチレン成分の含有割合を８１１％とする
とき、死人／Ｂの値が、０、７　（Ａ／Ｂ　（３，０ を満足するようＡ及びＢの値を定めるのが好ましい。更
に好ましくは、トナーのバインダー樹脂中のスチレン成
分含有量を５０〜９０重量係とし、キャリアのコーティ
ング樹脂中のスチレン成分含有量を３０〜９０重量−の
範囲内とするのが好適である。

本発明現像剤は以上のような構成であるから、そのトナ
ー中にはバインダー樹脂に対して１０重量−以上の酸性
カーボンブラックが分散含有されている丸め、当賦トナ
ー粒子そのものの黒色度が高く、従りて画像濃度が高い
可視画像を形成すべき場合において単位面積ｍ−のトを
一付着量を少なくしても十分な画像員度を得ることがで
き、従ってトナー像におけるトナ一層の厚さが小さいの
でこれを定着したときにもトナーの付着領域が広がるよ
うなことがなく、静電術像に対して忠実であり、従って
鮮鋭度が高くて階調性も高い良好な可視画像を形成する
ことができる。

トナーのバインダー樹脂中にその１０重量−以上もの多
量のカーボンブラックを含有せしめるととによってトナ
ー粒子の黒色度を高くすることができるのは、カーボン
ブラックが酸性カーボンブラックであるからであり、そ
の履由＃ｉ明らかではないが、普通のカーボンブラック
を１０重量−以上の割合でバインダー樹脂に加えてバイ
ンダー樹脂の結合を破壊しないような条件でトｔ−を製
造しても、カーボンブラックの全部を均一にバインダー
樹脂中に分散せしめることができないことから、得られ
るトナー粒子においてカーボンブラックが凝集した状態
で含有されることとなる結果、当該トナー粒子は黒色度
の高いものとならないの・　　Ｋ対し、酸性カーボンブ
ラックを用いるときには、これをバインダー樹脂中に高
い均一性をもって分散せしめることができて黒色度の高
いトナーを得ることができるからである。

ここに酸性カーボンブラックと社、試料を水で煮沸した
後に放置したときの上澄液のｐＨの値が５．０以下とな
るようなカーボンブラックである。

又本発明においては、トナーのバインダー樹脂としてス
チレン成分を主成分として含有する重合体を用いると共
に、キャリアとしてスチレン成分を含有するコーディン
グＩＩＭ脂によってキャリア用芯材が被覆されて成るも
のを用いており、各樹脂におけるスチレン成分の含有割
合の比Ａ／Ｈの値を０．７＜Ａ／Ｂ＜３．０としている
ため、後述する実施例の説明からも判断されるように、
トナーにおける帯電特性を好適なものとすることができ
る。

即ち、摩擦帯電序列において、スチレン成分を含有する
重合体は通常負帯電性であるところ、酸性カーボンブラ
ックも同様に負帯電性を有し、このため、仮に本発明現
像剤のトナーと、一般に用いられているようなキャリア
とにより構成せしめた現像剤では、トナーは負極性で過
度に帯電するようになり、従って良好な現像を達成する
ことができない。

しかし本発明においては、キャリアとして負帯電性のス
チレン成分を含有するコーテイングａｍにより被覆され
たものを用い、しかも当該コーティング樹脂におけるス
チレン成分の含有割合が。

トを−のバインダー１１Ｊ１１におけるスチレン成分の
含有割合に対して特定の比率とされているため、両樹脂
相互の摩擦による帯電量はそれ程大きくなくてキャリア
のコーティング樹脂と酸性カーボンブラックを含むトナ
ーのバインダー樹脂との摩擦による帯電量がトナーの帯
電量を支配するようＫなり、その結果、トナーの帯電量
を好適な状態とすることができ、良好な現像を確実に行
なうことが可能となる。

更にトナーのバインダー樹脂及びキャリアのコーティン
グ樹脂がスチレン成分を含有するものであるため、現像
剤としての耐久性及び耐湿性を高いものとすることがで
き、保存性が良好となる。

以上において、トナーのバインダー樹脂は、ス゛チレ／
モノマーに由来するスチレン成分を主成分とするコポリ
マー或いはターポリマーであればよいが、スチレンとア
ルキルアクリレート若シくハアルキルメタアクリレート
とのコポリマー或い紘ターポリマーであることが好まし
い。更にこのバインダー樹脂は、水差熱走査熱量針［−
サーモフレックス」（理学電機社１ｌｌｌ）により測定
したガンス転移点が５０６Ｃ以上であり、高化式７０テ
スター（島津製作所製）により測定した軟化点が８０〜
１５０’Ｃの範囲内にあるものであることが好ましい。

ここに軟化点は、先端に直径ＩＭのオリスイスを有し断
面積１．０−の内部空間を有するシリンダ内に測定試料
をその比重と同じ値のダラムａｉｉ人し、温度８０°Ｃ
で１０分間予備加熱を行なった後、プランジャーにより
試料に２０に４／−の圧力を印加した状態で試料を６±
０．５°Ｃ／分の一定昇温速度で昇温させ、前記試料の
オリフィスよりの溶融試料の流出量変化と温度との関係
を求め、斯くして得られる特性曲線から求められる流出
開始点と流出停止点との中央の温度点を軟化点として求
めた値である。

またこのバインダー樹脂におけるスチレン成分の含有割
合は既述のようＷｃ５ｏ〜９０重量−であるが、この含
有割合が大きいと、トナーのコピーランニング後におけ
る帯電量の減衰の程度が小さくなると共に、水分の吸着
性が抑制されて耐湿性が向上し、併せて樹脂のガラス転
移点が上昇して保存性が向上する。しがしスチレン成分
の含有割合が９０重量囁を越えるようになると樹脂が脆
くなり、好ましい粒径分布のトナーを製造することが困
難となり、機械的衝撃によって容易に破砕されるように
なり、結局安定した現像を達成することはできない。

上記バインダー樹脂に分散せしめる酸性カーボンブラッ
クの量は当該バインダー樹脂の１０〜３０重量−である
が、籍に１３〜２０重量−の範囲が好ましい。１０重量
％未満ではトナーの黒色度が不十分で本発明の目的を達
成することができず、又３０重量−を越えるとトナーの
電気抵抗が低下して摩擦帯電量が不安定になり、併せて
定着性が悪化するようになる。

この酸性カーボンブラックと共に１バインダー樹脂中に
は、着色剤、線型剤等の添加剤を加えることができる。

着色剤として社種々の染料又ａ１ａ科を挙けることがで
き、離淑剤としては、環球法による軟化点が８０〜１８
ｏ０Ｃのポリオレフィ／、脂肪酸及びその金属塩、その
他を挙げることができる。この線型剤は例えばバインダ
ー樹脂に対して１−１０重量−の割合で添加される。

本発明視像剤のトナーの粒径は、重量分布による平均粒
径が６．０〜１２ミクロン、好ましくは８−０〜１０ミ
クロンである。

本発明現像剤のキャリアのコーティング樹脂は、トナー
のバインダー樹脂と同様にスチレン成分を含有するコポ
リマー或いはターポリマーであればよく、同様にスチレ
ンとアルキルアクリレート着しくはアルキルメタアクリ
レートとのコポリマー或いｈターポリマーであることが
好ましい。このコーティング樹脂は、トナー用バインダ
ー桐脂と同様の測定法によるガラス転移点が５０°Ｃ以
上、同じく軟化点が８０〜２５０°Ｃのものであること
が好ましい。このコーティング樹脂におけるスチレン成
分の含有割合は既述のように３０〜９０重量−であるが
、バインダー樹脂の場合と同様にこのスチレン成分の含
有割合が大きいと耐久性及び耐湿性が同上する。しかし
９０重１／ｋｔｓを越えるようになると］ｌＩ換性が低
下すると共に、一旦キャリア用芯材に付着した膜が剥れ
るようになる。

キャリア用芯材としては任意のものを用いることができ
、例えば鉄、フェライト、マグネタイト等の磁性材料を
好ましいものとして挙げることができ、更に各粒子が球
形であることが好ましい。

このキャリア用芯材における前記コーティング樹脂によ
る被膜の厚さは０．５〜５ミクロン、好ましくは１．０
〜３．０ミクロンである。

本発明現像剤のキャリアの粒径は、重量分布による平均
粒径が５０〜１２０ミクロン、好ましくは６０〜１００
　ミクロンである。

以上に＃ｉ明したトナーとキャリアとによって本発明現
像剤が構成されるが、この現像剤におけるトナー濃度は
０．５〜ｌＯ重量−１特に１〜８重量−が好ましい。

なお、前記トナーには外部添加剤として、流動性を向上
せしめるために疎水性シリカ微粉末或いをまフッ素りＩ
ｔ盾粉末等を、トナーに対して０−１〜１．２重量囁の
範囲で、又クリーニング特性を向上せしめるために脂肪
酸、脂肪酸金属塩等の滑剤を、トナーに対して２．０重
量−以下の範囲で添加することができる。

以上のように本発明現像剤によれば、トナーのカーボン
ブラック含有割合が高くてしかも当該カーボンブラック
が均一に分散されているために当該トナーの黒色度が高
く、従って僅かな付着量で大金なＩＩＩＩｉ像濃度瓜鼻
あれ、そのため可視画像をカプリがなくて鮮鋭性及び階
調性が高く、しかも画像濃度の高い良好なものとするこ
とができ、更にトナー及びキャリアの帯電特性が好適で
あって良好な現像を行なうことができる。

以下本発明の実施例について説明するが、これらによっ
て本発明が限定されるもので杜ない。

実施例１ スチレン成分８０重量−、メチルメメアクリレート成分
５重Ｊｔチ及びｎ−ブチルアクリレート成分１５重量−
のスチレン−メチルメタアクリレート−ブチルアクリレ
ート共重合体樹ｊ１１（ガラス転参点６８°Ｃ１軟化点
１３２°Ｃ）　１００　　ｆｆ１１１部と、酸性カーボ
ンブラックＩ−モーガルＬＪ（ＰＨ３，０、キャボクト
社１ｔ）１５３ｋｊ１部とボリグロピレン「ビスコール
　６６０ＰＪ　（三洋化成社製）５重量部とをヘンシェ
ルミキサーにより１５分間予予備台し友後エクストルー
ダーにより浴融練肉し、冷却＊１１ｍ砕し次いでジェッ
トミルによ＊＊、Ｗ砕し、得られた粉末を分級機を用い
て重量分布による平均粒径が９．０ミクロンのトナー粉
末を製造し、これに疎水性シリカ做粉末１アエロジルＲ
９７２Ｊ（日本アエロンル社製）０．８重量−を添加し
てトナーを得た。

一方、スチレン成分６５重量％及びメチルメタアクリＶ
−）３５重量−のスチレン−メチルメタアクリＬ’−）
共重合体４Ｉ１１１１を、平均粒径９８ミクロンの鉄粉
より成るキャリア用芯材に約２ミクロンの厚さとなるよ
う被覆せしめてキャリアを製造した。

前記トナー２０ｆと前記キャリアＩｏｏｏｔとを混合し
て本発明現像剤を得た。これを「試料ｌ」とする。

この試料ｌを電子写真複写機［Ｕ−Ｂ＋ｘ３０００　Ｊ
（小西六写真工業社製）の現像器に充填し、１分間攪拌
したときの帯電量をブローオフ法により細定したところ
、この初期帯電量は２４．３　マイクロクーロン／ｌで
あった。（してコピーテストを行なったところ、最高画
像濃度り。Ｘが１．４５　と高い一像濃度を有し、解像
度は８本／藺　と鮮鋭でしかもかぶりのない良好な複写
−儂が得られた。更に、２００００回に亘るコピーラン
ニングを行なった後における現像剤の帯電量の初期帯電
量に対する低下率は１．２５−と極めて小さいものでめ
った。

比較例１ 酸性カーボンブラックの量を５．０重量部としたほかは
実施？１１と同様にして平均粒径９．２ミクロンのトナ
ー粉末のトナーを得、一方スチレン成分６０重量囁及び
メチルメタアクリレート成分４０重量−のスチレン−メ
チルメタアクリレート共重合体ＩＩＭをコーティング樹
脂として用いたほかは１！施例１と同様にしてキャリア
を得、これらトナー及びキャリアにより実施例１と同様
にして比較用現像剤を慢た。これを「比較試料ｌ」とす
る。

この比較試料ｌについて実施例１と同様のテストを行な
ったところ、初期帯電量は２５．８　マイクロクーロン
／ｌ、複写−像のＩＩｋ＾画像嬢度り、□は１．２４、
解ｇ１度は５本／Ｕ、２００００１ｍコピー後の帯電量
の低下率＃ｉ、ｌＯ，１％であった。

以上の結兼から、この比較試料ｌによれは、比較的高い
画像５ｉｔ−得ることはできるが、そのときには解像度
が低下−して鮮鋭性が低下することが明かである。事実
、複写−像においては、文字部の縁のつぶれが鰯められ
た。

実施例２ スチレン成分７５重童慢及びｎ−ブチルアクリレート成
分２５重量−のスチレン−ｎ−ブチルアクリレート共１
合体樹脂（ガラス転移点６３°Ｃ１軟化点１２９．５６
Ｃ）　ｌｏｏ重量部と、酸性カーボンブラックｒ　ＭＡ
−８Ｊ　（ｐＨｕ　、三菱化成社Ｈ＆）２５嵐量部と、
ポリプロビレ／Ｆビスコール６６０ＰＪ（三洋化成？ｔ
ｌｌ　）　３．　ｓ　ｍｔｍｌ　トを用ｖ＝テ実１１１
ｆ４　ｌと同様にして平均粒径１０ミクロンのトを一粉
末を製造し、これに疎水性シリカ徽粉末［アエロジル几
−９７２ｌ（日本アエロジル社製）０．４重量−を添加
してトナーを得、このトナーと実施例１と同様にして得
たキャリアとによりトナー濃度２．０−の本発明現像剤
を慢友。これを「試料２」とする。

この試料２について実施例１と同様のテストを行なった
ところ、初期帯電量は２６．８マイクロクーロン／ｌ、
複写−像の最高画像濃度ｉ　１．４０、解像度は８本／
Ｍ、２００００回コピー後の帯電量の低下率は４．３−
と何れも優ｒており、複写−ｇＲはかぶりのない鮮鋭な
ものであった。

比較例２ 酸性カーボンブラックの量を３４重量部としたほかは実
施例２と同様にしてトナーを得、スチレン成分７０重量
−及びメチルメタアクリレート成分３０重量−のスチレ
ン−メチルメタアクリレート共重合体をコーティング樹
脂として用いたほかは実施例ＩＫおけると同様にしてキ
ャリアを得、これらトナーとキャリアとによりトナー濃
［２％の比較用現像剤を得だ。これを１比較試料２」と
する。

この比較試料２について実施例１と同様のテストを行な
ったところ、初期帯電量［２２，８マイクロクーロン／
ｆであったが２００００回コピー後の帯電１の低下率は
３７．１％と大きく、複写両像はコピー回数の増加に伴
って低質のものとなった。

実施例３〜５ スチレン成分７０重量−、メチルメタアクリレート成分
１０重量−及びｎ−ブチルメタアクリレート成分２０重
量−のターポリマー（ガラス転移点６６°Ｃ１軟化点１
３６°Ｃ）をバインダー樹脂として用い、その１００重
量部と、下記第１表に示す３檎の酸性カーボンブラック
の各１５重量部とをヘンシェルミキサーによって１５分
間予予備台した後エクストルーダーにより溶融混練し、
冷却後粉砕し分級して、合計３１１１の平均粒径約９．
０ミクロンのトナーを製造した。

ｇｉ　　　表 これら実施例１〜３に係るトナーの各々と、実施例１に
おけると同様のキャリアとにより、トを一濃度が２−の
本発明現像剤３樵を得た。これらを「試料３」〜「試料
５」とする。

これら試料３〜試料５の各々を用い、電子４真複写機［
Ｕ−Ｂｉｘ　３０００Ｊ　（小画六写ＸＩ業社１１　）
によりコピーテストを行ない、初期帯電量、最高画像濃
度ＤＭＡ！及び解儂度を調べた。更に、賦ｓ３〜賦料５
の各々のトナーの少量をプレパラート上にて溶融せしめ
、カバーガラスを載せてトナ一層を作り、これを透過型
顕微鏡で観察し、カーボンブラックの分散状態を調べた
。結果は第２表に示す通りである。

Ｊ１１２表 比較例３〜５ トナーの製造におけるカーボンブラックとして第３表に
示すものを用いたほかは、実施例３〜５と同様にして３
種のトナーを得た。

ｊＩＩ３表 一方、スチレン成分３０重量−及びメチルメタアクリレ
ート成分７０重量％のステレ／−メチルメタアクリレー
ト共重合体をコーティング樹脂として用いたほかは実施
例１におけると同様にしてキャリアを得、前記トナーの
各々とこのキャリアとにより実施例３〜５と同様にして
比較用現像剤を得た。これらを「比較試料３」〜「比較
試料５」とする。

これら比較試料３〜比較試料５の各々について実施例３
〜５と同様のテストを行なった。結果は第４表に示す通
りである。

ＩＩ４表 第２表及び第４表の結果から明かなように、本発明に係
る現像剤によれば、好適な帯電特性並びに高い画像濃度
及び高い解像度が得られる、実施例６及び７ スチレ／−メチルメタアクリレート共重合体であってそ
のスチレン成分とメチルメタアクリレート成分の重量比
が８５／１５のもの（「樹脂Ａ」という。）及び５０１
５０のもの（「樹脂Ｂ」という。）の各々をバインダー
樹脂として用いたほかは実施９１１１と同様にして２橿
のトナーを製造した。

これらのトナーの各々と１．比較例３〜５において用い
たと同様のキャリアとにより、トナー濃度が１．７９６
の本発明現像剤２種を得た。これらを「試料６」及び「
試料７」とする。

比較例６ トナーのバインダーｍ脂として、スチレン成分とメチル
メタアクリレート成分の重量比が３０／′７０のスチレ
ン−メチルメタアクリレート共重合体（「樹脂Ｃ」とい
う。）を用いたほかは実施例６及び７と同様にしてトナ
ーを製造し更に比較用現像剤を得た。これを「比較試料
６ｊとする５、以上の試料６及び試料７並びに比較試料
６の各各について、温度２０°Ｃ１相対湿度５０チの第
１条件下並びに温度３３°Ｃ１相対湿度８０−の第■条
件下において初期帯電量を測定した。結果は第５表に示
す通快であり、スチレン成分を主成分としない樹脂Ｃを
バインダー樹脂としたトナーによる現像剤は、高温多湿
の第■条件下では帯電特性が大幅に低下することが理解
される。

１１５表 又試料６及び試料７並びに比較試料６の各々を用いて電
子写真複写機［Ｕ−Ｂｉｘ　３０００　Ｊ　（小西六写
真工業社ａｌｌ）により、上述と同じ第１条件下及び第
■条件下でコピーテストを行ない、形成された複写−像
を評価した。結！Ｉｋは第６表に示す通りでちゃ、比較
試料６による場合にはかぶりが発生し、解像度が低いこ
とが判断される。第６表におい又は、各−の上段の数字
が第１条件下での値、下段の数字が第■条件下での値を
示す。

第　　６　　表

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　スチレン成分を主成分とするバインダー樹脂
   中に１０〜３０重量−の酸性カーボンブラックを分散せ
   しめて成るトナーと、スチレン成分を含有するコーティ
   ング樹脂によりキャリア用芯材が被後されて成るキャリ
   アとにより構成されていることを特徴とする静電荷像現
   像剤。 （乃　前記トナーのバインダー樹脂におけるスチレン成
   分の含有割合をＡ重量−とし、前記キャリアのコーティ
   ング樹脂におけるスチレン成分の含有割合を８重量−と
   するとき、比Ａ／Ｂの値が式 ％式％ を満足する特許請求の範８＃１１項記載の静電荷像ＩＡ
   儂剤。 （３）前記トナーのバインダー樹脂におけるスチレン成
   分の含有割合が５０〜９０１Ｍ−であり、前記キャリア
   のコーティングＩ＃脂におけるスチレン成分の含有割合
   が３０〜９０重量−である％ｆｆｔ＃求の範囲第１機又
   は第２塊記載の静電荷像８を像剤。 （４）前記キャリアは、重量分布による半均粒径が５０
   〜１２０　ミクロンの範囲内にあるものである特許請求
   の範囲第１ＴＡ、第２項又は第３項記載の静電荷像現像
   剤。