JP2002055479A

JP2002055479A - トナー用添加剤及びトナー

Info

Publication number: JP2002055479A
Application number: JP2000242822A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamauchi; 博史山内
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2000-08-10
Filing date: 2000-08-10
Publication date: 2002-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】トナー用添加剤である微粒子の感光体ドラム
等への付着による画像悪化がなく、電子写真機、複写
機、プリンター等の部品を傷めることもなく、トナーの
定着温度を低温に抑えることのできるトナー用添加剤及
びトナーを提供する。【解決手段】エチレン性不飽和基を有する単量体が乳
化重合又はソープフリー重合により重合され、分子量１
００万以下、フロー軟化温度１７０℃以下、ガラス転移
温度が５０℃以上であり、且つ、０．０５〜１０μｍの
平均粒子径を有する微粒子よりなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トナー用添加剤及
びこれを用いたトナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真機、複写機、プリンター等に使
用するトナーに配合される添加剤（以下「トナー用添加
剤」と記す）としては、トナーの流動性を向上させるた
めに、機械的強度や耐熱強度にすぐれたものが要求され
る。従来、このような添加剤としては、シリカ、アルミ
ナ、チタニア、珪素とアルミニウムの共酸化物等の無機
系材料を用いたもの（特開昭５８−２１６２５２号公
報）や、アクリル系樹脂等の有機系材料からなる微粒子
を用いたもの（特開平７−１４０７００号公報）などが
一般的に用いられてきた。

【０００３】しかし、特開昭５８−２１６２５２号公報
に記載のトナーは、無機系材料の微粒子は硬度が高すぎ
るため、感光体ドラムを傷めやすく、トナー用樹脂との
混合中にトナー粒子がトナー用樹脂内に埋没して流動性
の向上効果すら失われる。又、平均粒子径が１００ｎｍ
以下の小さいものに限定されるため、合着防止のための
トナー用樹脂間のスペーサー的役割を充分に果たせない
という問題があった。

【０００４】又、特開平７−１４０７００号公報に記載
のトナーでは、トナー用樹脂への付着性が悪く、トナー
を紙へ転写する工程でトナーや微粒子そのものが感光体
ドラムへ多数付着し、その後のクリーニング工程におい
てもクリーニング残りが生じて画像を悪化させるという
問題があった。

【０００５】電子写真機等においては、トナーを紙等へ
転写した後、例えばヒートローラー等を用いて熱定着さ
せる定着工程を経るのが一般的である。近年、電子写真
現像の高速化に伴い、定着工程において定着温度の低温
化が求められている。低温定着性は、省エネルギー対策
面でも一般的に求められている性能である。

【０００６】しかし、無機系若しくは有機系の微粒子を
用いた場合、トナー用樹脂のみの場合に比べて、無機系
材料からなる微粒子を用いると約１０〜２０℃、従来の
アクリル樹脂等の有機系材料からなる微粒子を用いると
約１０℃、それぞれトナーの定着温度を上昇させること
になるという問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来の問
題点に鑑み、トナー用添加剤である微粒子の感光体ドラ
ム等への付着による画像悪化がなく、電子写真機、複写
機、プリンター等の部品を傷めることもなく、トナーの
定着温度を低温に抑えることのできるトナー用添加剤及
びトナーを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のトナー用添加剤
は、分子内にエチレン性不飽和基を有する単量体が乳化
重合又はソープフリー重合により重合され、分子量１０
０万以下、フロー軟化温度１７０℃以下、ガラス転移温
度が５０℃以上であり、且つ、０．０５〜１０μｍの平
均粒子径を有する微粒子よりなることを特徴とするもの
である。

【０００９】分子内にエチレン性不飽和基を有する単量
体が乳化重合又はソープフリー重合により重合して得ら
れる微粒子は、分子量が１００万以下、フロー軟化温度
が１７０℃以下、ガラス転移温度が５０℃以上であり、
且つ、０．０５〜１０μｍの平均粒子径を有するもので
ある。この微粒子は、例えば、水又は水を主成分とする
分散媒中で、分子内にエチレン性不飽和基を有する単量
体が乳化重合又はソープフリー重合されてなるエマルジ
ョンを乾燥させた粉体として得られる。

【００１０】分散媒としての水はイオン交換水又は純水
であることが好ましい。又、水を主成分とする分散媒と
は、水と、例えば、メタノールのような有機溶剤、界面
活性剤や乳化剤やポリビニルアルコール等の様な水溶性
高分子系保護コロイドなどとの混合水溶液を意味する。

【００１１】上記界面活性剤や乳化剤や保護コロイド等
は、本発明の課題達成を阻害しない限り、反応性であっ
てもよく、非反応性であってもよい。反応性界面活性剤
としては、例えば、ラジカル重合性のプロペニル基が導
入されたアニオン系反応性界面活性剤やノニオン系反応
性界面活性剤等が挙げられる。これら界面活性剤や乳化
剤や保護コロイド等は単独で用いられてもよく、２種類
以上が併用されてもよい。

【００１２】本発明において用いられる、分子内にエチ
レン性不飽和基を有する単量体としては、例えば、スチ
レン系単量体、アクリル系単量体、分子内にエチレン性
不飽和基を２個以上有する単量体等が挙げられる。

【００１３】上記スチレン系単量体としては、例えば、
スチレン、α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、
ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチル
スチレン、ｐ−エチルスチレン、２，４−ジメチルスチ
レン、２，５−ジメチルスチレン、３，４−ジメチルス
チレン、３，５−ジメチルスチレン、２，４，５−トリ
メチルスチレン、２，４，６−トリメチルスチレン、ｐ
−ｎ−ブチルスチレン、ｐ−ｎ−ヘキシルスチレン、ｐ
−ｎ−オクチルスチレン、ｐ−ｎ−ドデシルスチレン、
ｐ−メトキシスチレン、ｐ−フェニルスチレン、ｐ−ク
ロルスチレン、３，４−ジクロルスチレン、スチレンス
ルホン酸カリウム、スチレンスルホン酸ナトリウム等が
挙げられ、中でもスチレンが好適に用いられる。これら
のエチレン性不飽和基を有する単量体は、単独で用いら
れてもよく、２種類以上が併用されてもよい。

【００１４】上記アクリル系単量体としては、例えば、
アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、メタ
クリル酸エステル、アクリロニトリル、アクリルアミド
等が挙げられ、中でもアクリル酸ブチルが好適に用いら
れる。これらのアクリル系単量体は単独で用いられても
よく、２種類以上が併用されてもよい。

【００１５】又、分子内にエチレン性不飽和基を２個以
上有する単量体（以下、単に「エチレン性不飽和基含有
単量体」と略記する）としては、例えば、ジビニルベン
ゼン、ジビニルトルエン、エチレングリコールジ（メ
タ）アクリレート、エチレンオキシドジ（メタ）アクリ
レート、テトラエチレンオキシドジ（メタ）アクリレー
ト、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペ
ンチルグリコールジアクリレート、トリメチロールプロ
パントリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタ
ントリアクリレート、テトラメチロールプロパンテトラ
（メタ）アクリレート等が挙げられる。尚、ここでいう
（メタ）アクリレートとは、アクリレート又はメタクリ
レートを意味する。これらの単量体は単独で用いられて
もよく、２種類以上が併用されてもよい。

【００１６】上記エチレン性不飽和基含有単量体のラジ
カル重合反応を促進させるためには、重合開始剤を添加
するのが好ましい。上記重合開始剤としては、例えば、
過酸化水素水、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、
過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩などが挙げられ、これら
は単独で用いられてもよく、２種類以上が併用されても
よい。

【００１７】本発明のトナー用添加剤に用いられる微粒
子の重量平均分子量は１００万以下であることが好まし
い。重量平均分子量が１００万を超えると、トナー用樹
脂表面への付着性が低下してクリーニング不良を起こし
易くなり、トナーフィルミング等が発生することがあ
る。

【００１８】上記微粒子の作製において、重量平均分子
量を１００万以下とするためには、例えば下記のいずれ
かの手法を採用することが望ましい。（１）重合時において、エチレン性不飽和基含有単量体
に対して重合開始剤を０．５重量部以上添加する。（２）重合温度を８０℃以上にする。（３）重合時に連鎖移動剤を添加する。（４）重合時にアルコールを添加する。

【００１９】上記重量平均分子量の測定は一般的な方法
でよく、例えば、ＧＰＣによる方法が挙げられる。該Ｇ
ＰＣ法では、固体試料０．１ｇと、固体試料を溶解可能
な溶媒、例えば、テトラヒドロフランを１０ｇ混合、溶
解して液体試料とした後、ＧＰＣにより測定を行い、得
られたメインピーク値を分子量とする。

【００２０】上記連鎖移動剤としては特に限定されず、
例えば、ｎ−ドデシルメルカプタン、ｎ−デシルメルカ
プタン、ｎ−オクチルメルカプタン等が挙げられる。
又、上記アルコールとしては、例えば、エタノール、メ
タノール等が挙げられ、単独で用いられてもよく、２種
類以上が併用されてもよい。

【００２１】本発明のトナー用添加剤を得るためのエマ
ルジョンの作製方法は特に限定されるものではなく、例
えば、下記の方法が可能である。攪拌機、窒素導入管及
び還流冷却器を備えたセパラブルフラスコ等の反応容器
中に、水や水を主成分とする分散媒、エチレン性不飽和
基含有単量体の各所定量を仕込み、窒素ガス等の不活性
ガス気流下、一定の攪拌条件下で７０℃に昇温した後、
重合開始剤を添加し、ラジカル重合反応によるソープフ
リー重合を開始する。その後、反応系の温度を７０℃に
維持し、２４時間でソープフリー重合を完了させること
により、所望のエマルジョンを得ることができる。

【００２２】得られたエマルジョンを乾燥させることに
より、樹脂微粒子からなるトナー用添加剤が得られる。
上記乾燥の方法としては、凍結乾燥法、噴霧乾燥法、熱
風乾燥法、真空乾燥法等が挙げられるが、微粒子が実質
的に球形を維持できる方法であればいずれの方法でもよ
い。噴霧乾燥法に用いる装置としては、例えば、藤崎電
機社製の噴霧乾燥機（商品名「ＭＤＬ−０５０」、「Ｍ
ＤＰ−０５０」）等が挙げられる。

【００２３】本発明において用いられる微粒子のフロー
軟化温度は１７０℃以下であることが必要である。好ま
しくは１５０℃以下であり、より好ましくは１４０℃以
下である。フロー軟化温度が１７０℃を超えると、トナ
ー用樹脂表面への付着性が低下して、ヒートローラーに
よる紙等への定着工程で、トナー用添加剤を添加しない
場合に比べて定着温度を１０℃以上上昇させることにな
る。

【００２４】上記フロー軟化温度は以下の方法で測定さ
れた温度を意味する。例えば、島津製作所社製の商品名
「フローテスター」を用いた測定法で、試料１ｇを採取
し、ダイ径１ｍｍ、ダイ長１ｍｍのダイを用いて荷重２
０ｋｇ、昇温法で測定を開始し、得られた温度−長さ曲
線を１／２法で解析を行い、得られた温度をフロー軟化
温度とする。

【００２５】上記微粒子のガラス転移温度は５０℃以上
である。ガラス転移温度が５０℃よりも低いと、トナー
樹脂同士が熱によって合着することが促進され、結果と
してトナーの保存性を悪化させることになる。又、ガラ
ス転移温度が１１０℃以上であるとトナーの定着温度を
上昇させることになり、高速現像の目的を達成できなく
なる。好ましくは、８０〜１１０℃である。

【００２６】上記微粒子の平均粒子径は、０．０５〜１
０μｍの範囲とされる。平均粒子径が０．０５μｍより
も小さくなると、トナー用樹脂同士の合着を防ぐための
充分な距離を保ことができず、トナーの流動性が向上さ
れない。平均粒子径が１０μｍよりも大きくなると、画
像形成後にノイズとして画像を悪化させてしまう。

【００２７】上記平均粒子径とは以下の方法で測定され
る値を意味する。即ち、レーザー回析散乱を利用した粒
度分析計を用いて、イオン交換水や純水で希釈したエマ
ルジョン中の微粒子の粒子径を測定し、体積平均粒子径
をもって平均粒子径とする。尚、上記粒度分析計の具体
例としては、例えば、日機装社製の商品名「マイクロト
ラックＵＰＡ粒度分析計」等が挙げられる。

【００２８】上記微粒子のＣｖ値は、２０％以下である
ことが好ましく、より好ましくは１０％以下である。Ｃ
ｖ値が２０％を超えると、微粒子同士の粒径のばらつき
が顕著となり、トナー用樹脂への添加量を増やさなけれ
ばならず、添加量が増加すると現像後の画像の悪化の原
因となることがある。上記Ｃｖ値は、粒径測定法により
得られる平均粒子径と、同様にして得られる標準偏差値
を用いて次式で示される値である。Ｃｖ（％）＝（標準偏差／平均粒子径）×１００

【００２９】上述のトナー用添加剤が用いられたトナー
もまた本発明のうちの一つである。

【００３０】（作用）本発明のトナー用添加剤は、トナ
ー用樹脂と混合後もその形態を維持し、トナー用樹脂や
トナー用添加剤微粒子が感光体ドラム等へ付着すること
による画像悪化を防止しつつ、且つ、外力による割れや
欠け等を起こすことがなく、電子写真機、複写機、プリ
ンター等の部品を損傷することがない。更に、上記トナ
ー用添加剤により定着温度の上昇が１０℃以内に抑えら
れ、高速印刷が可能となる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を説明す
る。なお、ここでいう「部」とは「重量部」を意味す
る。（実施例１）攪拌機、窒素導入管及び還流冷却器を備え
た容量２０００ｍｌのセパラブルフラスコに、イオン交
換水５６７部、スチレン８５部、ブチルアクリレート１
５部、反応性界面活性剤（第一工業製薬社製、商品名
「ＨＳ−１０」）０．１部を入れ、窒素気流下、一定の
攪拌条件下で７０℃に昇温し、３０分経過後に重合開始
剤、過硫酸アンモニウム０．７部を加えて重合を開始し
た。その後反応系の温度を７０℃に維持し、約２４時間
で重合を完了した。

【００３２】（実施例２）攪拌機、窒素導入管及び還流
冷却器を備えた容量３０００ｍｌのセパラブルフラスコ
に、イオン交換水９００部、スチレン８５部、ブチルア
クリレート１５部、反応性界面活性剤（第一工業製薬社
製、商品名「ＨＳ−１０」）０．０３部を入れ、窒素気
流下、一定の攪拌条件下で７０℃に昇温し、３０分経過
後に重合開始剤、過硫酸アンモニウム６．７部を加えて
重合を開始した。その後反応系の温度を７０℃に維持
し、約２４時間で重合を完了した。

【００３３】（実施例３）攪拌機、窒素導入管及び還流
冷却器を備えた容量２０００ｍｌのセパラブルフラスコ
に、イオン交換水５６７部、スチレン８５部、ブチルア
クリレート１５部、反応性界面活性剤（第一工業製薬社
製、商品名「ＨＳ−１０」）０．１部を入れ、窒素気流
下、一定の攪拌条件下で８０℃に昇温し、３０分経過後
に重合開始剤、過硫酸アンモニウム０．５部を加えて重
合を開始した。その後反応系の温度を８０℃に維持し、
約２４時間で重合を完了した。

【００３４】（実施例４）攪拌機、窒素導入管及び還流
冷却器を備えた容量２０００ｍｌのセパラブルフラスコ
に、イオン交換水５６７部、スチレン８５部、ブチルア
クリレート１５部、反応性界面活性剤（第一工業製薬社
製、商品名「ＨＳ−１０」）０．１部、ｎ−ドデシルメ
ルカプタン１部を入れ、窒素気流下、一定の攪拌条件下
で７０℃に昇温し、３０分経過後に重合開始剤、過硫酸
アンモニウム０．７部を加えて重合を開始した。その後
反応系の温度を７０℃に維持し、約２４時間で重合を完
了した。

【００３５】（実施例５）攪拌機、窒素導入管及び還流
冷却器を備えた容量２０００ｍｌのセパラブルフラスコ
に、イオン交換水５００部、メタノール６７部、スチレ
ン８５部、ブチルアクリレート１５部、反応性界面活性
剤（第一工業製薬社製、商品名「ＨＳ−１０」）０．１
部を入れ、窒素気流下、一定の攪拌条件下で７０℃に昇
温し、３０分経過後に重合開始剤、過硫酸アンモニウム
０．７部を加えて重合を開始した。その後反応系の温度
を７０℃に維持し、約２４時間で重合を完了した。

【００３６】（比較例１）攪拌機、窒素導入管及び還流
冷却器を備えた容量３０００ｍｌのセパラブルフラスコ
に、ジビニルベンゼン−５５を１００部、ポリビニルピ
ロリドン２２部、２，２′−アゾビスイソブチロニトリ
ル１０部、過酸化ベンゾイル０．５部、メタノール１１
００部を入れ、窒素気流下、一定の攪拌条件下で７０℃
に昇温して重合を開始した。その後反応系の温度を７０
℃に維持し、約２４時間で重合を完了した。

【００３７】（比較例２）攪拌機、窒素導入管及び還流
冷却器を備えた容量１０００ｍｌのセパラブルフラスコ
に、イオン交換水２００部及びドデシル硫酸ナトリウム
３部を仕込み、窒素ガスを通しながら７０℃に加温し、
攪拌下で過硫酸アンモニウム０．１部を添加し、更にメ
チルメタクリレート６０部、スチレン１０部、ブチルア
クリレート２０部、エチレングリコールジメタクリレー
ト１０部からなるモノマー混合物を１時間かけて滴下
し、攪拌を１時間続けた。

【００３８】（比較例３）攪拌機、窒素導入管及び還流
冷却器を備えた容量３０００ｍｌのセパラブルフラスコ
に、イオン交換水４００部、スチレン９１部、メタクリ
ル酸メチル９部及びドデシルベンゼンスルホン酸ナトリ
ウム０．０５部を入れ、攪拌しながら温浴にて７５℃に
加温し、過硫酸カリウム０．１部を添加し、攪拌下７５
℃に維持して８時間乳化重合反応を行った。

【００３９】実施例１〜５及び比較例１〜３で得られた
微粒子の乾燥後の、平均粒子径、ガラス転移温度、フロ
ー軟化温度、重量平均分子量及びＣｖ値を測定し、その
結果を表１に示した。

【００４０】又、得られたそれぞれの微粒子２部を、ス
チレンとブチルアクリレート若しくはメチルメタクリレ
ートとの共重合体を結着剤樹脂（ガラス転移温度６８．
３℃、フロー軟化温度１２７．４℃）として用いた電子
写真用トナー粉末１００部に加え、混合して現像剤とし
た。上記現像剤と市販の複写機を用いて、黒ベタ画像を
定着機によって作製し、定着温度試験試料とした。紙に
よる摩擦試験で定着温度試験試料を５回の往復回数で摩
擦し、摩擦後の黒ベタ部の画像濃度が７０％以上残った
コピーが得られたときのヒートロール温度を定着温度と
した。この試験結果を表１に示した。

【００４１】

【表１】

【００４２】表１から明らかな通り、本発明のトナー用
添加剤を用いた実施例１〜５では、トナーの定着温度が
１０℃以上上昇することがなく、且つ、トナーの流動性
が向上し、フィルミングの発生を減少させることがで
き、トナー用添加剤として好適に使用できるものであっ
た。これに対して、比較例１〜３のトナー用添加剤は、
いずれも分子量が１００万以上であるか、若しくはゲル
化して測定不能であり、フロー軟化温度がいずれも１７
０℃を大きく超えるものであるため、トナーの定着温度
を１０℃以上上昇させるだけでなく、感光体ドラムのク
リーニング性能の向上性が乏しく、トナー用添加剤とし
ては不適であった。

【００４３】

【発明の効果】本発明のトナー用添加剤及びトナーは、
ガラス転移温度が５０℃以上、且つ、分子量が１００万
以下即ちフロー軟化温度が１７０℃以下である微粒子を
使用したものであるから、感光体ドラム等への付着によ
る画像悪化を防止し、且つ、電子写真機、複写機、プリ
ンター等の部品を損傷することがないだけでなく、トナ
ーフィルミング現象を起こさず、トナーの定着温度を低
温に抑え、その結果電子写真の現像高速化を障害なく達
成することができるものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】分子内にエチレン性不飽和基を有する単
量体が乳化重合又はソープフリー重合により重合され、
分子量１００万以下、フロー軟化温度１７０℃以下、ガ
ラス転移温度５０℃以上であり、且つ、０．０５〜１０
μｍの平均粒子径を有する微粒子よりなることを特徴と
するトナー用添加剤。
【請求項２】微粒子は、分子内にエチレン性不飽和基
を有する単量体１００重量部に対して重合開始剤が０．
５重量部以上添加されて重合されたものであることを特
徴とする請求項１記載のトナー用添加剤。
【請求項３】微粒子は、分子内にエチレン性不飽和基
を有する単量体が８０℃以上の温度によって重合された
ものであることを特徴とする請求項１又は２記載のトナ
ー用添加剤。
【請求項４】微粒子は、分子内にエチレン性不飽和基
を有する単量体に連鎖移動剤又はアルコールを添加して
重合されたものであることを特徴とする請求項１乃至３
のいずれか１項記載のトナー用添加剤。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれか１項記載のト
ナー用添加剤が用いられてなることを特徴とするトナ
ー。