JP2000003065A

JP2000003065A - 静電荷像現像用トナー

Info

Publication number: JP2000003065A
Application number: JP16507098A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Owada; 毅大和田; Takashi Shintaku; 隆新卓
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1998-06-12
Filing date: 1998-06-12
Publication date: 2000-01-07

Abstract

(57)【要約】【課題】低温で定着し、かつ良好な耐ブロッキング性
を示し、実用上高温オフセットがなく耐久性、画像など
にも問題のない静電荷像現像用トナーを提供する。【解決手段】貯蔵弾性率と損失弾性率との比である正
接損失のピークが８０℃以下にあり、かつ５０℃での正
接損失の値が０．０３以下であることを特徴としてい
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、静電荷像現像用ト
ナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子複写機等で使用される現像剤は、そ
の現像工程において、例えば静電荷像が形成されている
感光体などの像担持体に一旦付着され、次に転写工程に
おいて感光体から転写紙に転写された後、定着工程にお
いてコピー紙面に定着される。その際、潜像保持担体に
形成される静電荷像を現像するための現像剤として、キ
ャリアとトナーからなる二成分現像剤及びキャリアを必
要としない一成分現像剤（磁性トナー、非磁性トナー）
が知られている。該現像剤に含まれるトナーは、少なく
とも結着樹脂と着色剤、帯電制御剤よりなり、結着樹脂
としてはスチレン／アクリル系共重合物、ポリエステル
系樹脂などが知られていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】トナーを使用する複写
機・プリンタ等には、紙上に転写されたトナーを定着さ
せる定着工程があり、その定着には熱ロール、フラッシ
ュ等の定着機によって与えられる熱エネルギーが用いら
れる。近年、地球環境問題等により、複写機・プリンタ
も省電力化が求められており、トナーを定着させるため
の熱エネルギーも低く抑えることが求められている。こ
の要求を満たすには定着時に低温で速やかに溶融する性
能が必要となる。

【０００４】バインダー樹脂の低分子化、低ガラス転位
点化によりトナーの低温での溶融が可能となり、ある程
度の定着性能目標を達成することができる。その反面、
高温環境下での保存性の低下、輸送時等におけるブロッ
キングの発生、高温でのオフセット性の悪化、連続実写
時にキャリアの表面にトナーがフィルミングしてしまう
こと（スペント）、帯電性が低下する等の耐久性の悪化
というような傾向があった。

【０００５】このように低温定着性と耐オフセット性・
耐ブロッキング性を両立することは至難の技であった。
そこで、本発明は低温で定着し、かつ良好な耐ブロッキ
ング性を示し、実用上高温オフセットがなく、耐久性、
画像なども何等問題のないトナーを提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる問
題を鋭意検討した結果、貯蔵弾性率（Ｇ′）と損失弾性
率（Ｇ″）の比である正接損失（ｔａｎδ）がある特定
の値をもつトナーが優れた低温定着性とブロッキング性
を両立させることを見いだし、本発明に到達した。すな
わち本発明の要旨は、貯蔵弾性率（Ｇ′）と損失弾性率
（Ｇ″）の比である正接損失（ｔａｎδ）のピークが８
０℃以下にありかつ５０℃でのｔａｎδの値が０．０３
以下であることを特徴とするトナーに存する。

【０００７】

【作用】以下、本発明を詳細に説明する。貯蔵弾性率
（Ｇ′）は、損失弾性率（Ｇ″）及び正接損失（ｔａｎ
δ）はレオロジー的特性であり、これらは物質に正弦波
的振動を加えることによって求められる動的粘弾性特性
関数の一つであり、複素弾性率の実数部を貯蔵弾性率
（Ｇ′）、複素弾性率の虚数部を損失弾性率（Ｇ″）と
いう。これらのうち貯蔵弾性率は物質中の凝集力、損失
弾性率は物質の粘性を反映した値となり、損失弾性率
（Ｇ″）／貯蔵弾性率（Ｇ′）で表される正接損失（ｔ
ａｎδ）はこれらのバランスを表していることになる。

【０００８】トナーを常温から加熱していくと、これに
よるトナーのＧ′Ｇ″の変化に応じてｔａｎδの値が変
化し、その値はある温度域でピークを持つようになる。
従来から使用されているトナーは、そのｔａｎδピーク
が８０℃以上にあり、十分な熱量が与えられている場合
には良好な定着性を示す。しかし、与えられる熱量の小
さい高速熱定着機、あるいは低温定着機に用いた場合に
は定着性を満足させることが出来ない。本発明では、ｔ
ａｎδのピークが８０℃以下にあることが低温定着機で
の定着性を満足させるためにきわめて重要であることを
見いだした。さらにトナーの耐久性をも維持、向上させ
る点でもこのｔａｎδピークは７０℃から８０℃の範囲
に有ることが好ましい。

【０００９】しかし単に結着樹脂の粘性等を変化させて
ｔａｎδがピークを示す温度を低下させてしまうと、低
温定着性と相反するトナーの耐ブロッキング性が著しく
悪化してしまい、トナーとして使用することが出来な
い。本発明者は５０℃でのｔａｎδの値がこの耐ブロッ
キング性と密接な関係にあることを見いだした。すなわ
ち、実用上問題ない耐ブロッキング性を示すためには、
５０℃でのｔａｎδが０．０３以下であることが必要で
ある。

【００１０】＜粘弾性の測定方法＞本発明におけるトナ
ーの動的粘弾性挙動は、レオロジー社製のＭＲ−５００
粘弾性測定装置を用いて測定される。測定温度範囲：５０〜１６０℃ 周波数：１Ｈｚ歪み：１０％以下（自動）ジオメトリー：パラレルプレート（直径２０ｍｍ）試料：１ｇを錠剤成型器にて成形したものを使
用

【００１１】

【発明の実施の態様】本発明に使用しうる樹脂成分とし
ては、トナーに適した公知の種々のものが使用できる。
例えばポリスチレン、ポリクロロスチレン、ポリ−α−
メチルスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、
スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン
共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−
酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共
重合体（スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレ
ン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸
ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合
体、及びスチレン−アクリル酸フェニル共重合体等）、
スチレンメタクリル酸エステル共重合体（スチレン−メ
タクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メ
チル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合
体、及びスチレン−メタクリル酸フェニル共重合体
等）、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体
及びスチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル
共重合体等のスチレン系樹脂（スチレンまたはスチレン
置換体樹脂を含む単重合体または共重合体）、塩化ビニ
ル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、
エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、
ポリプロピレン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリウレタン
樹脂、スリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチル
アクリレート共重合樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブ
チラール樹脂、ならびにポリカーボネート樹脂等ある
が、本発明に用いるのに特に好ましい樹脂としては、ス
チレン系樹脂、飽和もしくは不飽和ポリエステル樹脂及
びエポキシ樹脂を挙げることが出来る。また、上記樹脂
は単独に使用するに限らず２種以上併用することもでき
る。

【００１２】更にまた、特公昭５１−２３３５４号公
報、特開昭５０−４４８３６号公報に記載されている架
橋系バインダー樹脂、あるいは特公昭５５−６８９５号
公報、特公昭６３−３２１８０号公報に記載されている
非架橋系バインダー樹脂も使用できる。上記樹脂におい
て本発明に必要な粘弾性、すなわちｔａｎδが５０℃で
０．０３以下、８０℃以下でピークをもつような粘弾性
を得るには、使用する樹脂の種類に応じて高分子量成
分、低分子量成分のピーク分子量、あるいは高分子量成
分、低分子量成分の比率を調整するとよい。

【００１３】また、融点（Ｍｐ）が７０℃≦Ｍｐ≦９０
℃である有機化合物を加えることによって、本発明に必
要な粘弾性を得ることもできる。この有機化合物は好ま
しくは、高級アルコール、脂肪酸、脂肪酸エステルの中
のいずれかがよい。これらの有機化合物を含有する場
合、その含有量は０．１〜１０．０重量部が好ましい。
０．１重量部以下であると十分な効果が得られず、逆に
１０．０重量部以上であると高温での粘性が低下し、高
温オフセット等の問題が発生するため好ましくない。

【００１４】本発明で用いる着色剤としては、公知の顔
料、染料を用いればよい。例えば、酸化チタン、亜鉛
華、カーボンブラック、アルミナホワイト、炭酸カルシ
ウム、紺青、フタロシアニンブルー、フタロシアニング
リーン、ハンザイエローＧ、ローダミン系染料、クロム
イエロー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、ローズ
ベンガル、トリアリルメタン系染料、アントラキノン染
料、モノアゾ及びジスアゾ系染顔料などを相当するトナ
ーの色の着色剤として単独または混合して用いる。着色
剤の含有量は樹脂１００重量部に対して３重量部から２
０重量部が好ましい。

【００１５】更に、本発明のトナーは公知の正荷電性ま
たは負荷電性の帯電制御剤を単独または併用して使用し
てもよく、その使用量は所望する帯電量に応じて設定す
ればよく、帯電制御剤の添加量はバインダー樹脂１００
重量部に対し０．０５〜１０重量部程度が好ましい。正
荷電性帯電制御剤としては、例えばニグロシン系染料、
第４アンモニウム塩、トリアミノトリフェニルメタン系
化合物、イミダゾール系化合物、ポリアミン樹脂などが
ある。負荷電性帯電制御剤としては、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａ
ｌ、Ｆｅ等の金属含有アゾ染料、サリチル酸金属化合
物、カーリックスアレン化合物、アルキルサリチル酸金
属化合物などがある。帯電制御剤の選択においても着色
剤同様、揮発性不純物を極力含まないものを使用するこ
とが好ましい。

【００１６】トナー中の帯電制御剤の含有量は、さらに
好ましくは樹脂１００重量部に対して１〜５重量部が好
ましい。帯電制御剤の含有率が少なすぎると帯電性の向
上効果が期待できずまた過剰であるとトナーの品質が低
下するので好ましくない。

【００１７】本発明においては、低分子量ポリプロピレ
ン、低分子量ポリエチレン等のオレフィン系ワックスを
併用することもできる。本発明で用いられるオレフィン
系ワックスとしては、次の特徴を持つポリプロピレンが
好適に使用される。ポリプロピレンワックスの数平均分
子量（Ｍｎ）は、蒸気圧浸透圧法で測定した時の値で３
０００〜１００００がよく、更には４０００〜９０００
がより好ましい。数平均分子量が３０００未満では定着
のオフセット防止効果はあるが、トナーの黒べた部の刷
毛筋、画像の欠け等の画質が悪く、高い画像濃度が安定
して得られないので好ましくない。数平均分子量が１０
０００より高いと、画質及び画像安定性はすぐれている
が、定着でのオフセット防止効果が十分に得られなく好
ましくない。トナーへのポリプロピレンワックスの含有
量は、使用するバインダー樹脂成分、着色剤、及び定着
機構等により異なるが、加熱ローラー定着法では一般的
にバインダー樹脂１００重量部に対して０．５〜１０重
量部がよく、更には１〜７重量部程度が好適であり、
０．５重量部未満では定着でのオフセット防止効果が小
さくなり、１０重量部を超えるとトナーの流動性、帯電
性等に悪影響を及ぼし、画質不良や画像安定性の悪化を
招き好ましくない。なお、前記オレフィンワックスの他
に、数平均分子量（Ｍｎ）の異なる範囲のオレフィンワ
ックス、パラフィンワックス、高級脂肪酸、脂肪酸アミ
ド、金属石鹸等を必要に応じて少量添加してもよい。

【００１８】その他、本発明現像剤のトナー構成成分と
して定着性や流動性を向上させるために、低分子量オレ
フィン重合体や微粉末のシリカ、アルミナ、チタニア等
の添加剤、さらには抵抗調整や滑剤の目的でマグネタイ
ト、フェライト、酸化セリウム、チタン酸ストロンチウ
ム、導電性チタニア等の無機微粉末や、スチレン樹脂、
アクリル樹脂等の有機微粉末を内添剤または外添剤とし
て含有させてもよい。これら添加剤の使用量は切望する
性能により適時選定すればよく、例えばバインダー樹脂
１００重量部に対し０．０５〜１０重量部程度が好まし
い。

【００１９】本発明のトナー粒子の製造法は、従来から
用いられる各種トナー製造方法が適用できる。一般的な
例としては、まず樹脂、着色剤、ワックス、帯電制御
剤、必要であれば融点７０度から８０度の物質などを混
合機で均一に分散混合し、ついで混合物を密閉式ニーダ
ー、あるいは１軸または２軸の押し出し機などで溶融混
練し、冷却後、クラッシャー、ハンマーミルなどで粗粉
砕し、ジェットミル、高速ローター回転式ミル等で微粉
砕し、風力分級機（たとえば、慣性分級方式のエルボー
ジェット、遠心分級方式のミクロプレックス、ＤＳセパ
レーターなど）で分級すればよい。トナーの平均粒径に
ついては３〜２０μのものが好適であるが、本発明では
特にトナーの体積平均粒径が３〜９μｍの時に特に有効
に作用する。

【００２０】トナー平均粒径の測定はコールターカウン
ター（コールター社製）を用いて測定し、体積換算の平
均粒子径として求めることが出来る。溶融混練前の原材
料の混合については、公知の混合機で混合すればよい。
混合機としてはたとえば、スーパーミキサー、ヘンシェ
ルミキサー、Ｖ型混合機、Ｙ型混合機、ナウターミキサ
ーなどがあるが、好ましくはせん断作用を有する高速撹
拌混合機であることが望ましい。また、混合方法として
は樹脂、着色剤、ワックス、帯電制御剤、その他を配合
した後、同時に混合機に投入しても良いし、または予
め、別々に投入してもよい。

【００２１】更にトナーに外添処理する場合には、分級
トナーと外添剤を高速攪拌機（スーパーミキサー、ヘン
シェルミキサー等）などで撹拌混合すればよい。得られ
た本発明のトナーは、キャリアを使用しない１成分現像
剤（マグネタイトなどの磁性物を含有した磁性１成分ト
ナー、あるいは磁性打ちを含有しない非磁性１成分トナ
ー）としても用いることが出来る。

【００２２】本発明のトナーを２成分系現像剤に用いる
場合には、磁性キャリアと混合して用いればよく、磁性
キャリアとしては、鉄粉、フェライト粉、磁性樹脂キャ
リアなど従来から公知のものが使用できる。また、これ
ら表面に公知のシリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、フ
ッ素系樹脂、スチレン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエ
ステル系樹脂、ポリアミド系樹脂など、あるいはこれら
樹脂の混合物を単層、または多層に表面コーティングし
たものも使用できる。なおフェライトの芯材としては、
一般式（ＭＯ）_m（Ｆｅ₂Ｏ₃）_nで示されるフェライ
ト粉が好ましく、（ＭＯ）成分としてＣｕＯ、ＺｎＯ、
ＮｉＯ、ＬｉＯ、ＦｅＯ、ＭｎＯ、ＢａＯなどの成分を
１種または２種以上選定して使用すればよい。これらの
キャリア粒径には特に制限はないが、１０〜２００μｍ
の平均粒子径を有する物が好ましいキャリアとトナーの
混合比は、トナー１重量部に対してキャリア５〜１００
重量部とするのが好ましい。

【００２３】

【実施例】以下本発明を実施例により具体的に説明する
が、これは本発明を何ら限定するものではない。なお実
施例中の「部」は全て「重量部」である。＜実施例１＞ポリエステル樹脂Ａ１００部カーボンブラック（三菱化学ＭＡ−１００Ｓ）１０部アゾ系帯電制御剤（オリエント化学工業Ｓ−３４）１部ポリプロピレン（三井石化ＮＰ−５０５）２部ポリエチレン（ヘキストＰＥ−１３０）１部を前混合した後、二軸混練押し出し機で溶融混練した後
冷却し、粉砕機で微粉砕後分級し平均粒径６．５μｍの
黒色トナーを得た。これに疎水性シリカを０．３部乾式
混合し、さらにこのトナー４部に平均粒径８０μｍのフ
ェライトキャリア９６を添加して乾式混合し、二成分負
帯電現像剤を得た。トナーの動的粘弾性を測定したとこ
ろ、ｔａｎδのピークは７３℃、５０℃でのｔａｎδは
０．０１２であった。

【００２４】＜実施例２＞＜実施例１＞のポリエステル
樹脂の代りにスチレンアクリル樹脂Ｂ１００部、脂肪酸
エステルの一種であるベヘニン酸ベヘニル（融点７１
℃）５部にした以外は全て＜実施例１＞と同様にして、
二成分負帯電現像剤を得た。トナーｔａｎδのピークは
７４℃、５０℃でのｔａｎδは０．０２９であった。

【００２５】＜比較例１＞＜実施例２＞でベヘニン酸ベ
ヘニルを使用せずスチレンアクリル樹脂Ｂ１００部とし
た以外は全て＜実施例２＞と同様にして、二成分負帯電
現像剤を得た。ｔａｎδのピークは８３℃、５０℃での
ｔａｎδは０．０１５であった。

【００２６】＜比較例２＞＜実施例２＞でベヘニン酸ベ
ヘニルの代わりにジステアリルケトン５部を使用した以
外は全て＜実施例２＞と同様にして、二成分負帯電現像
剤を得た。ｔａｎδのピークは７５℃、５０℃でのｔａ
ｎδは０．０５５であった。

【００２７】＜比較例３＞＜比較例１＞と別のスチレン
アクリル樹脂を用いた以外は、全て＜比較例１＞と同様
にして、二成分負帯電現像剤を得た。ｔａｎδのピーク
は５４℃、５０℃でのｔａｎδは１．６８であった。そ
れぞれの現像剤は、シャープデジタル複写機（ＡＲ５０
３０）を用いて未定着コピーの画出しを行い、所定の温
度の外部定着機に（プロセス速度１９０ｍｍ／ｓ）で定
着させた。

【００２８】このとき定着したサンプルの黒ベタ部を指
でこすったときに、画像の汚れない最低温度（最低定着
温度）を測定した。またそれぞれのトナーの耐ブロッキ
ング性を調べるために、トナーに荷重をかけて、５０℃
の恒温槽に５時間放置し、放置後のトナーの凝集の度合
い（ブロッキング性）をみた。以下に定着性試験、保存
性試験の結果について示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】ブロッキング性は、上記放置後に固化した
サンプル上に自家製分銅を２０ｇから１０ｇ刻みで乗
せ、サンプルが崩れた荷重に基づき、３０ｇまでに崩れ
た場合を○、８０ｇではじめて崩れた場合を×、２００
ｇでも崩れなかった場合を××とした。

【００３１】以上説明したように、本発明によれば低温
で定着し、かつ良好な耐ブロッキング性を示し、実用上
高温オフセットがなく、耐久性、画像なども何等問題の
ないトナーを提供することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】貯蔵弾性率（Ｇ′）と損失弾性率
（Ｇ″）との比である正接損失（ｔａｎδ）のピークが
８０℃以下にありかつ５０℃でのｔａｎδの値が０．０
３以下であることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
【請求項２】樹脂、着色剤、および融点（Ｍｐ）が７
０℃≦Ｍｐ≦９０℃である有機化合物を含有することを
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】前記有機化合物を０．１〜１０．０重量
部含有す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４】前記有機化合物が、高級アルコール、脂
肪酸、脂肪酸エステルの中のいずれかであることを特徴
とする請求項１に記載の静電荷像現像用トナー。
【請求項５】平均粒径が９μｍ以下であることを特徴
とする請求項１に記載の静電荷像現像用トナー。