JPH03197972A - 正帯電性トナー - 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、カーボンブラックを含有してなる正帯電性ト
ナーに関する。

〔従来の技術〕

カーボンブラックを含有してなるトナーとしては、従来
法に掲げるトナーが提案されている。

（１）表面積が２７５〜８００ｍ２／ｇ、酸素含有率が
３〜１０％、ＤＢＰ吸油量が７０〜２５０　ｃｃ／１０
０ｇ、粒径が５〜７５ｒｒＩμのファーネスカーボンブ
ラックを５〜２０重量部の割合で含有してなるトナー（
特開昭５０−、８０１３７号公報）。

（２）−成分系トナーにおいて、窒素吸着法によるＢＥ
Ｔ比表面積が８５０〜１５００ｍ２／　ｇ　ＳＤ　Ｂ　
Ｐ吸油量が２８０〜５００　ｃｃ／１００ｇの多孔性カ
ーボンブラックを含有してなるトナー（特公昭６０−３
３２６４号公報）。

（３）磁性体と、チタンカップリング剤もしくはシラン
カップリング剤等により疎水化されたカーボンブラック
とを含有し、懸濁重合法により製造されるトナー（特開
昭６０−１１７２５３号公報）。

（４）シランカップリング剤と特定の化合物との反応生
成物により処理されたカーボンブラックを含有し、懸濁
重合法により製造されるトナー（特開昭６３−１５８５
６６号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記（１）のトナーでは、カーボンブラックが
負帯電性を示すため、正帯電性トナーとして使用すると
、トナーの摩擦帯電性の立上がりが悪く、また画像形成
プロセスを繰り返すに従って、現像部でトナー飛散が生
じ、帯電電極、転写電極、分離電極等を汚染し、画像不
良、転写不良が発生する問題がある。そしてトナー飛散
量が多くなると転写材の先端の裏面がトナーで汚れる裏
面汚れが発生する問題がある。

上記（２）のトナーでは、着色性が不十分となりやすく
、従って高濃度の画像を形成するためには、カーボンブ
ラックの含有量を相当に大きくすることが必要となる。

しかし、カーボンブラックの含有量が多くなると、トナ
ーが低抵抗となってトナーの摩擦帯電性が低下し、キャ
リアと組合せて二成分系現像剤として使用すると、トナ
ーのキャリア表面への付着力が弱く、トナー飛散、カブ
リが発生する問題がある。また、カブリを防止するため
に、現像のバイアス電圧を高くすると、白地へのキャリ
ア付着が増加する問題がある。

上工改３）および（４）のトナーでは、懸濁重合法によ
りトナーを製造するに際して、カーボンブラックのトナ
ー用樹脂に対する分散性の向上を図ることはできるが、
トナーの摩擦帯電性がいまだ不十分である問題がある。

本発明の目的は、優れた正帯電性を発揮し、摩擦帯電性
の立上がりが良好で、優れた現像性および着色性を示し
、カブリおよびトナー飛散を伴わずに多数回にわたり良
好な画質が安定に得られる正帯電性トナーを提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明においては、イオン性シリコーン化合物により表
面処理されかつ窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積（以下
単にｒＢＥＴ比表面積」という。）が２４０〜１５００
ｍ２／　ｇであるカーボンブラックを含有し、その比誘
電率が８〜３０である構成を採用する。

すなわち、本発明では、カーボンブラックを単に疎水化
処理するのではなくて、ＢＥＴ比表面積が特定の範囲内
にあってトナーの比誘電率の調整に好適なカーボンブラ
ックを選択し、このカーボンブラックの表面を、特にイ
オン性シリコーン化合物により処理することによって、
カーボンブラックの帯電性を好適な正帯電性にコントロ
ールし、この表面処理されたカーボンブラックを含有さ
せることによって、特定範囲の比誘電率を示し、正帯電
性が格段に優れたトナーを得るようにしたものである。

従って、本発明のトナーによれば、優れた現像性が発揮
され、また摩擦帯電性の立上がりが急峻となって優れた
初期特性が発揮される。

また、ラインスピードが３００ｍｍ／ｓｅｃ以上の高速
で画像を形成する場合においても、トナー飛散が発生せ
ず、画像濃度が高く、鮮明で、陽画性および解像度の優
れた画像を形成することができる。

また、トナーのリサイクルシステムを採用した画像形成
プロセスに供するときにも、初期の優れた特性が長期間
にわたり安定に発揮され、外部添加剤として通常添加さ
れる疎水性シリカ微粒子等が離脱あるいはトナー中に埋
没しても摩擦帯電性の経時的な低下を十分に補償するこ
とができる。

以下本発明の構成を具体的に説明する。

本発明に用いるカーボンブラックは、イオン性シリコー
ン化合物により表面処理され、かつＢＥＴ比表面積が２
４０〜１５００ｍ”／　Ｈのものである。このようなカ
ーボンブラックは、いわゆるストラフチャーをとりやす
く、少ない含有量でカーボンブラックの粒子間距離が小
さくなり、トナーの比誘電率を８〜３０の範囲内に十分
にコントロールすることができる。このようにカーボン
ブラックの含有量を少量とすることができるので、トナ
ーの定着性を損なわずに比誘電率の好適なトナーを得る
ことができる。

イオン性シリコーン化合物としては、アンモニウム塩を
官能基として有するポリシロキサンが好ましい。特に、
アンモニウム塩基を有するジメチルポリシロキサンが好
ましい。斯かるアンモニウム塩を官能基として有するポ
リシロキサンによりカーボンブラックの表面を処理する
ことにより、正帯電性が高く、環境の変化に対しても安
定した帯電性を示すトナーが得られる。

アンモニウム塩基を有するジメチルポリシロキサンは、
一般に、下記構造式Ａで示される構成単位を含むジメチ
ルポリシロキサンであり、具体的には下記構造式Ｂで示
されるものを挙げることができる。

構造式Ａ ５ｉ−０− ２ Ｒ３Ｎ＠　　　Ｒ５、ｘｉｉｌ ４ 上記構造式Ａにおいて、Ｒ１は、水素原子、ヒドロキシ
基、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、または ３ −Ｒ２−Ｎ＠−Ｒ’ Ｒ５・ｘｏ を表す。

Ｒ２は、結合基であり、例えばアルキレン基、アリーレ
ン基、アラルキレンＬ−ＮＨ−−ＮＨＣＯ−１あるいは
これらの基を組合せた基等を表す。

Ｒ３、Ｒ４、Ｒ９は、それぞれ水素原子、アルキル基、
アリール基を表す。

ナオ、Ｒ’　、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ’　、Ｒ’　ｉｔ、置換
基を有していてもよい。

構造式Ｂ 構造式日にふいて、Ｒ６、Ｒ７は、それぞれ水素原子、
ヒドロキシ基、アルキル基、アリール基、アルコキシ基
を表し、置換基を有していてもよい。

Ｒ’　、Ｒ’　、Ｒ’　、Ｒ’　、Ｒ５は、前記構造式
へと同様である。ｍＳｎは、それぞれ１以上の整数を表
す。

また、 ３ Ｒ２Ｎ＠　　　Ｒ５、Ｘｅ ４ としては、次に掲げる構造式で示されるものを挙げるこ
とができる。

畷 ＣＨ。

ＣＨ３ ＣＨ３ ＣＨ２ＣＨ２−ＣＯＯＣ２Ｈ５ ＣＨ３ アンモニウム塩を官能基として有するポリシロキサンを
得る方法としては、 （１）アンモニウム塩を官能基として有するオルガノハ
ロゲン化シランと、特にアンモニウム塩基を有していな
いオルカリハロゲン化シランとを用いて共重合させる方
法、 （２）オルカリハロゲン化ンランを重合して得られたポ
リシロキサンを、アンモニウム塩を官能基として有する
有機基により変性する方法、等を適用することができる
。

また、オルガノハロゲン化シランの代わりにオルガノア
ルコキンシランを用いてもよい。

以上のイオン性シリコーン化合物を用いてカーボンブラ
ンクを表面処理する方法としては、（１）イオン性シリ
コーン化合物を溶剤に溶解した溶液中にカーボンブラッ
クを分散した後、濾別もしくはスプレードライ法により
溶剤を除去し、次いで加熱により表面の被膜を硬化させ
る方法、（２）イオン性シリコーン化合物を溶剤に溶解
した溶液を、流動床造粒装置を用いてカーボンブラック
にスプレー塗布し、次いで加熱乾燥させることにより溶
剤を除去して表面の被膜を硬化させる方法、 等を採用することができる。

本発明においては、カーボンブラックのＢＥＴ比表面積
は２４０〜１５００ｍ２／　ｇの範囲にあることが必要
である。ここで、ＢＥＴ比表面積は、マイクロメリティ
ック社製の２２００型を用いて適正な条件で測定された
値である。

このようにＢＥＴ比表面積が２４０〜１５ＤＯｍ２／　
ｇのカーボンブラックによれば、トナー用樹脂１００重
量部に対して、１０〜２０重量部程貴重少量で、比誘電
率が８〜３０のトナーを得ることができる。

特に、ＢＥＴ比表面積が８００〜１５００ｍ２／　ｇの
範囲にあるカーボンブラックによれば、２〜１０重量部
とさらに少ない量で、比誘電率が８〜３０のトナーを得
ることができる。

しかし、ＢＥＴ比表面積が大きくなると、比誘電率がカ
ーボンブラックの含有量に敏感となるので、ＢＥＴ比表
面積は２４０〜１２００ｍ２／　ｇの範囲が特に好まし
い。

ＢＥＴ比表面積が２４０〜１２００ｍ”／　ｇのカーボ
ンブラックとしてはコロンビアカーボン社製のコンダグ
テックス４０−２２０等がある。また、ＢＥＴ比表面積
が８００〜１５００ｍ２／　ｇのカーボンブラックとし
てはキャブラック社製のブラックパールズ２０００等が
ある。

なお、カーボンブラックの含有量は、定着性を損なわず
、着色性、摩擦帯電性の向上を図る観点から、トナー用
樹脂１００重量部に対して、２〜２５重量部の範囲が好
ましい。カーボンブラックの含有量が過小の場合にはト
ナーの比誘ｉ率が過小となりやすく、逆に過大の場合に
はトナーの定着性が悪化しやすい。

本発明においては、２種以上のカーボンブラックを併用
してもよく、この場合には、少なくとも１種類が上記の
特定のカーボンブラックであればよい。

本発明においては、トナーの比誘電率が８〜３０の範囲
内であることが必要である。すなわち、トナー〇比誘電
率が８〜３０の範囲にあれば、現像電界の実効値が大き
くなり、トナーの現像性が格段に向上する。これに対し
て、比誘電率が過小の場合には、現像性の向上が十分で
なく、比誘電率が過大の場合には、トナーの電荷保持能
が小さくて帯電量が小さくなり、転写不良が生ずる。

ここで、トナーの比誘電率は、次のようにして測定され
た値である。すなわち、トナー（疎水性シリカ微粒子等
の外部添加剤を含む）を２００℃において１０分間にわ
たり加熱溶融し、直径７ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの円板プ
レートを作製し、この円板プレートの両面に金を蒸着し
て電極を形成し、横河ヒューレットパッカード社製のＲ
Ｆネットワーク・アナライザｍｏｄｅｌ　ＨＰ８７５３
　Ａを用いて、適切な条件下で９１５ＭＨｚにおける上
記円板プレートの比誘電率を測定し、この値をトナーの
比誘電率とした。なお、測定は、温度２０℃、相対湿度
６５％の環境下で行った。

トナーの比誘電率は、トナー用樹脂の種類および重合度
、カーボンブラックの種類および含有量、必要に応じて
用いられるその他の添加剤の種類および添加量によって
調整することができる。

トナー用樹脂としては、ポリエステル樹脂、スチレン−
アクリル系共重合体樹脂等を用いることができる。

本発明のトナーには、必要に応じて、ワックス、荷電制
御剤等の内部添加剤を使用してもよい。また、無機微粒
子等の外部添加剤を使用してもよい。

斯かる無機微粒子としては、荷電制御性、流動性を高め
る観点から、日本アエロジル社製の疎水性シリカ微粒子
Ｒ−９７２、Ｒ−９７４、Ｒ−８１１、Ｒ−８１２、Ｒ
−８０５、ＲＡ−２００Ｈ等を用いることができる。こ
れらの中で、特にＲＡ−２００Ｈは正帯電性を示すので
、本発明において好ましく用いることができる。

本発明のトナーの製造法の一例においては、トナー用樹
脂と、特定のカーボンブラックと、必要に応じて用いら
れる内部添加剤とを、ボールミル等により混合した後、
混練、粉砕、分級の各工程を経由して粉末を得る。この
粉末をそのままトナーとしてもよいし、あるいはこの粉
末にさらに無機微粒子等の外部添加剤を添加してタービ
ュラーミキサー等により混合してトナーとしてもよい。

本発明のトナーと組合せて用いられるキャリアとしては
、フェライト等からなる磁性体粒子の表面が、シリコー
ン系樹脂、フッ素系樹脂等の負帯電性を示す樹脂により
被覆されてなるコーティングキャリアが好ましい。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を比較例とともに説明するが、本
発明の実施の態様はこれらに限定されるものではない。

なお、以下において「部」は「重量部」を表す。

〈カーボンブラックの製造〉 （１）カーボンブラックＡ ＢＥＴ比表面積が１０６６ｍ”／ｇのカーボンブラック
を流動床造粒装置に入れ、このカーボンブラックに下記
構造式■で示されるイオン性シリコーン化合物の２重量
％溶液を当該カーボンブラックに対して５％溶液になる
ようにスプレーした。次いで、２００℃に加熱して、カ
ーボンブラックの表面の被膜を硬化させた。これをカー
ボンブラックＡとする。

構造式■ （Ｘは整数である。） （２）カーボンブラックＢ カーボンブラックへの製造において、カーボンブラック
をＢＥＴ比表面積が１４７５ｍ２／ｇのカーボンブラッ
クに変更したほかは同様にしてカーボンブラックＢを得
た。

（３）カーボンブラックＣ カーボンブラックへの製造において、カーボンブラック
をＢＥＴ比表面積が８００ｍ”／ｇのカーボンブラック
に変更したほかは同様にしてカーボンブラックＣを得た
。

（４）　カーボンブラックＤ カーボンブラックへの製造において、カーボンブラック
をＢＥＴ比表面積が２５４ｍ２／　ｇのカーボンブラッ
クに変更したほかは同様にしてカーボンブラックＤを得
た。

（５）カーボンブラックＥ カーボンブラックＡの製造において、カーボンブラック
をキャブラック社製のカーボンブラック「モーガルＬＪ
　　（ＢＥＴ比表面積１３８ｍ’／　ｇ　）に変更した
ほかは同様にしてカーボンブラックＥを得た。

（６）カーボンブラックＦ カーボンブラックＡの製造において、カーボンブラック
をＢＥＴ比表面積が１７００ｍ２／　ｇのカーボンブラ
ックに変更したほかは同様にしてカーボン・ブラックＦ
を得た。

（７）カーボンブラックＧ カーボンブラックＡの製造にふいて、イオン性シリコー
ン化合物により表面処理する前のカーボンブラック、す
なわちＢＥＴ比表面積が１０６６ｍ２／ｇのカーボンブ
ラックをカーボンブラックＧとす〈トナー用樹脂〉 スチレン−アクリル共重合体樹脂をトナー用樹脂Ａとす
る。

実施例１ トナー用樹脂Ａ１００部 カーボンブラックＡ　　　　　　　　　１０部カーボン
ブラックＥ　　　　　　　　　１０部以上の材料をボー
ルミルにより混合した後、混練、粉砕、分級の各工程を
経由して、平均粒径が１１μｍの粉末を得た。この粉末
に、さらに日本アエロジル社製の疎水性シリカ微粒子Ｒ
Ａ−２００８を０．３重量％となる割合で添加混合して
、比誘電率が２２のトナー１を得た。

実施例２ 実施例１において、カーボンブラックＡをカーボンブラ
ックＢの６部に変更したほかは同様にして比誘電率が２
６のトナー２を得た。

実施例３ 実施例１において、カーボンブラックＡをカーボンブラ
ックＣの５部に変更したほかは同様にして比誘電率が１
４のトナー３を得た。

実施例４ 実施例１において、カーボンブラックＡをカーボンブラ
ックＤの１２部に変更したほかは同様にして比誘電率が
８のトナー４を得た。

実施例５ 実施例１において、カーボンブラックＡおよびＥをカー
ボンブラックＡの１４部のみに変更したほかは同様にし
て比誘電率が２９のトナー５を得た。

比較例１ 実施例１において、カーボンブラックＡをカーボンブラ
ックＦの３部とし、カーボンブラックＥの配合量を１４
部に変更したほかは同様にして比誘電率が２６の比較ト
ナー１を得た。

比較例２ 実施例１において、カーボンブラックＡをカーボンブラ
ックＧの１０部に変更したほかは同様にして比誘電率が
２２の比較トナー２を得た。

比較例３ 実施例１において、カーボンブラックＡおよびＥをカー
ボンブラックＥの３０部のみに変更したほかは同様にし
て比誘電率が８の比較トナー３を得た。

比較例４ 実施例１において、カーボンブラックへの配合量を３部
に変更したほかは同様にして比誘電率が７の比較トナー
４を得た。

比較例５ 実施例１において、カーボンブラックＡの配合量を１５
部に変更したほかは同様にして比誘電率が３２の比較ト
ナー５を得た。

く評価〉 以上の実施例および比較例で得られた各トナーと、キャ
リアとを混合して各二成分系現像剤を調製した。なお、
使用したキャリアは、フェライト粒子の表面にフッ素系
樹脂からなる厚さ１．０μｍの樹脂コーティング層を設
けてなる平均粒径が８０μｍのコーティングキャリアで
ある。

以上の各二成分系現像剤を用いて、トナーのリサイクル
システムを備えたコニカ■製の電子写真複写機Ｕ　−Ｂ
ｉｘ　１０１７改造機により、ラインスピード３５０ｍ
ｍ／ｓｅｃの高速でコピー画像を形成する試験を行い、
下記の項目について評価した。結果を第１表に示す。

なお、感光体の表面電位は−６５０（Ｖ）　、感光体と
現像スリーブとの最小間隙Ｄ０は０．７５ｍｍ、現像剤
の厚さを規制する厚さ規制部材と現像スリーブとの間隙
）（ｃｕｔ　は０．５５ｍｍに設定した。

（１）トナーの摩擦帯電性 トナーの帯電量を公知のブローオフ法により測定した。

なお、現像剤におけるトナー濃度は、初期および１０万
回後のいずれも５重量％に調製した。

（２）　カブリ コニカ■製のサクラテ゛ンシトメーターにより白地部の
相対濃度を測定して評価した。

（３）トナー飛散 電子写真複写機の内部を目視で観察し、−転写電極、帯
電電極のトナー汚れの程度によって評価した。

（４）　現像性 画像濃度コントロール制御法により実写テストを行った
時に推移するトナー濃度により判断した。

トナー濃度推移が低いほど現像性が優れていることにな
る。

（５）着色性（トナー黒化度） 白地のマイタツクラベルにチバン■製）にトナー粒子を
均一に一層塗布し、コニカ■製のサクラデンシトメータ
ーによりその反射濃度を測定して評価した。

第１表から明らかなように、本発明のトナー１〜５によ
れば、トナーの正帯電性が良好であり、摩擦帯電性の立
上がりが良好であり、カブリ、トナー飛散を伴わずに多
数回にわたり良好なコピー画像を安定に形成することが
できる。また、現像性が優れていて、着色性も十分であ
る。

これに対して、比較トナー１は、カーボンブラックＦの
ＢＥＴ比表面積が過大であるため、当該カーボンブラッ
クＦのトナー用樹脂に対する分散が不十分であり、実写
テスト時にキャリア表面への汚染が生じ、帯電性が著し
く低下し、カブリ、トナー飛散が生ずる。

比較トナー２は、カーボンブラックＧがイオン性シリコ
ーン化合物により表面処理されていないため、帯電の即
時立ち上げ性に劣り、現像効率が悪（、トナー濃度推移
が高くなり、１０万回に至る前にトナー飛散が生じ、カ
ブリも若干生ずる。

比較トナー３は、カーボンブラックＥのＢＥＴ比表面積
が過小であるため、現像性を向上させるために相当量添
加する必要があり、繰り返し使用によりキャリア表面へ
のカーボンブラックＥの汚染が生じ、カブリ、トナー飛
散が生ずる。

比較トナー４は、比誘電率が過小であるので、現像性に
劣り、トナー濃度推移が高くなり、結果としてカブリ、
トナー飛散が生ずる。

比較トナー５は、比誘電率が過大であるので、帯電量が
低くなりすぎ、カブリ、トナー飛散が生ずる。また、転
写率も低く、転写画像の濃度も十分ではない。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明の正帯電性トナーに
よれば、良好な正帯電性が発揮され、摩擦帯電性の立上
がりが良好で、現像性が優れ、着色性も十分であり、カ
ブリおよびトナー飛散を伴わずに多数回にわたり良好な
画像を安定に形成することができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. イオン性シリコーン化合物により表面処理されかつ窒素
   吸着法によるＢＥＴ比表面積が２４０〜１５００ｍ＾２
   ／ｇであるカーボンブラックを含有し、その比誘電率が
   ８〜３０であることを特徴とする正帯電性トナー。