JP2003162084A - オーブン定着用非磁性一成分トナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】定着性及び耐久性に優れたオーブン定着用非磁
性一成分トナーを提供すること。 【解決手段】結着樹脂、離型剤及び着色剤を含有してな
るオーブン定着用非磁性一成分トナーであって、前記離
型剤の融点が６０〜１６０℃であり、トナーの軟化点が
９０〜１２０℃、ガラス転移点が５５〜８０℃であるオ
ーブン定着用非磁性一成分トナー。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真法、静電
記録法、静電印刷法等において形成される潜像の現像に
用いられるオーブン定着用非磁性一成分トナーに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、トナーの定着方式としては、熱効
率がよく、高速定着が可能である点から、ヒートロール
定着方式が広く使用されている。しかしながら、ヒート
ロール定着方式は、転写材の厚みが限定される、オフセ
ットが生じやすい、電源投入後のウォーミングアップ時
間が長い等の欠点を有する。そこで、これらの欠点を改
善する方式として、オーブン定着方式が知られている
が、非接触で、熱放射によりトナーを溶融させ、転写材
に定着させる必要があるため、トナーを如何に低熱量で
効率よく溶融させ、紙に定着させるかが課題となってい
る。

【０００３】そこで、オーブン定着用トナーとして、磁
性粉の熱伝導性や樹脂の溶融粘度に注目した検討がなさ
れている。すなわち、ワックス粒子（特開昭６３−２４
０５５７号公報）や非線状ポリエステル（特開平５−３
１３４０７号公報）を結着樹脂とする磁性トナーや、シ
リカ等の添加剤量や樹脂の溶融粘度を規定した二成分ト
ナー（特開平１１−５２７７２号公報）等が開示されて
いる。

【０００４】一方、現像方式としては、近年、装置の小
型化の観点から非磁性一成分方式が広く採用されている
が、トナーが帯電ブレードで強く押しつけられるため、
特に耐久性の高いトナーが要求される。しかし、耐久性
はオーブン定着方式に要求される定着性（トナーの溶融
性）との両立が困難であり、両物性のバランスがとれた
トナーが強く望まれている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、定着性及び
耐久性に優れたオーブン定着用非磁性一成分トナーを提
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、結着樹
脂、離型剤及び着色剤を含有してなるオーブン定着用非
磁性一成分トナーであって、前記離型剤の融点が６０〜
１６０℃であり、トナーの軟化点が９０〜１２０℃、ガ
ラス転移点が５５〜８０℃であるオーブン定着用非磁性
一成分トナーに関する。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明者らは、オーブン定着方式
ではオフセット現像が生じないため、不要と考えられて
いた離型剤を、特定樹脂と組み合わせることで、非磁性
一成分トナーに要求される耐久性の向上と定着性の両立
が可能となることを見い出し、本発明を完成した。

【０００８】すなわち、本発明のトナーは、ヒータから
の輻射熱を利用したオーブン定着方式において、低熱量
で速やかに溶融し、転写材に定着するために、特定の軟
化点及びガラス転移点を有し、かつ特定の融点を有する
離型剤を含有している。

【０００９】トナーの軟化点は、離型剤の混練分散性、
耐久性及び定着性の観点から、９０〜１２０℃であり、
９５〜１１０℃が好ましく、９５〜１０５℃がより好ま
しい。

【００１０】トナーのガラス転移点は、５５〜８０℃で
あり、６０〜７０℃が好ましく、６０〜６５℃がより好
ましい。ガラス転移点が５５℃未満であると、耐久性が
低下し、８０℃を超えると定着性が低下する。

【００１１】本発明において結着樹脂としては、ポリエ
ステル、スチレン−アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリ
カーボネート、ポリウレタン及びそれらの複合物等が挙
げられるが、これらの中では、定着性及び離型剤との相
溶性の点からポリエステルを主成分としているのが好ま
しい。ポリエステルの含有量は、結着樹脂中、好ましく
は５０〜１００重量％、より好ましくは９０〜１００重
量％、特に好ましくは１００重量％である。

【００１２】ポリエステルは、原料モノマーとして、２
価以上の多価アルコールからなるアルコール成分と２価
以上の多価カルボン酸化合物からなるカルボン酸成分と
を重合させて得られる。

【００１３】２価の多価アルコールとしては、ポリオキ
シプロピレン（２．２）−２，２−ビス（４−ヒドロキ
シフェニル）プロパン、ポリオキシエチレン（２．２）
−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン等
のビスフェノールＡのアルキレンオキサイド付加物、エ
チレングリコール、１，２−プロピレングリコール、
１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ポ
リエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ビ
スフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ等が挙げら
れる。

【００１４】３価以上の多価アルコールとしては、例え
ばソルビトール、ペンタエリスリトール、グリセロー
ル、トリメチロールプロパン等が挙げられる。

【００１５】また、２価のカルボン酸化合物としては、
例えばマレイン酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル
酸、テレフタル酸、アジピン酸、コハク酸等のジカルボ
ン酸、テトラプロペニルコハク酸、ｎ−ドデセニルコハ
ク酸、イソドデセニルコハク酸、ｎ−ドデシルコハク
酸、イソオクテニルコハク酸、イソオクチルコハク酸等
の炭素数１〜２０のアルキル基または炭素数２〜２０の
アルケニル基で置換されたコハク酸、及びこれらの酸の
無水物、もしくは低級アルキル（炭素数１〜３）エステ
ル等が挙げられる。

【００１６】３価以上の多価カルボン酸化合物として
は、例えば1,2,4 −ベンゼントリカルボン酸（トリメリ
ット酸）、2,5,7 −ナフタレントリカルボン酸、ピロメ
リット酸及びこれらの酸無水物、低級アルキル（炭素数
１〜３）エステル等が挙げられる。

【００１７】本発明では、原料モノマーに含有される３
価以上の化合物、即ち３価以上の多価アルコール及び３
価以上の多価カルボン酸化合物、好ましくは３価以上の
多価カルボン酸化合物の含有量は、耐久性の観点から、
アルコール成分又はカルボン酸成分の各成分中、３０モ
ル％以下が好ましく、０．１〜１０モル％がより好まし
く、０．１〜５モル％が特に好ましい。

【００１８】ポリエステルは、例えば、アルコール成分
とカルボン酸成分とを不活性ガス雰囲気中にて、要すれ
ばエステル化触媒を用いて、１８０〜２５０℃の温度で
縮重合することにより製造することができる。

【００１９】トナーの物性は、結着樹脂の影響が大きい
ことから、結着樹脂の主成分となるポリエステルも、本
発明のトナーと同様の軟化点とガラス転移点を有してい
るのが好ましい。即ち、ポリエステルの軟化点は、好ま
しくは９０〜１２０℃、より好ましくは９５〜１１０
℃、特に好ましくは９５〜１０５℃である。また、ガラ
ス転移点は、好ましくは５５〜８０℃、より好ましくは
６０〜７０℃、特に好ましくは６０〜６５℃である。軟
化点及びガラス転移点は、原料モノマー種の選択、分子
量及びその分布等により調整することができる。

【００２０】ポリエステルの酸価は、１〜５０ｍｇＫＯ
Ｈ／ｇが好ましく、１〜２０ｍｇＫＯＨ／ｇがより好ま
しい。また、水酸基価は２０〜６０ｍｇＫＯＨ／ｇが好
ましく、２０〜４０ｍｇＫＯＨ／ｇがより好ましい。酸
価及び水酸基価は、アルコール成分とカルボン酸成分の
比率、反応率等により調整することができる。

【００２１】ポリエステルの数平均分子量は、定着性と
耐久性のバランスの観点から、１０００〜４０００が好
ましく、１５００〜３０００がより好ましい。

【００２２】ポリエステルの重量平均分子量（Ｍｗ）／
数平均分子量（Ｍｎ）は、耐久性の観点から、２〜５０
が好ましく、３〜５がより好ましく、４〜５が特に好ま
しい。

【００２３】ポリエステルの数平均分子量、重量平均分
子量及びそれらの比は、アルコール成分とカルボン酸成
分の比率、３価以上の原料モノマーの添加量、添加時
期、反応時間等により調整することができる。

【００２４】さらに、本発明のトナーには、特定の融点
を有する離型剤が含有されている。オーブン定着方式で
は定着ローラーを用いないため、オフセット現象が生じ
ず、一般に離型剤は不要とされているが、非磁性一成分
現像法では、現像部でのブレードへのトナー融着が生じ
やすく、その防止には特定の融点を有する離型剤が非常
に有効である。

【００２５】離型剤の融点は、６０〜１６０℃であり、
８０〜１５０℃が好ましく、１２０〜１５０℃でがより
好ましい。

【００２６】離型剤としては、例えば、ポリプロピレン
ワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンポリ
エチレン共重合体ワックス、フィッシャートロプシュワ
ックス等のポリオレフィンワックス、カルナウバワック
ス、はぜろう、密ろう、鯨ろう、モンタンワックス、ラ
イスワックス等のエステルワックス、脂肪酸アミドワッ
クス等のアミド系ワックス等が挙げられ、これらの中で
は耐久性の観点から、ポリプロピレンワックスが好まし
い。なお、これらのワックスは単独であっても、２種以
上の併用であってもよい。

【００２７】離型剤の含有量は、結着樹脂１００重量部
に対して、０．１〜５重量部が好ましく、０．５〜２重
量部がより好ましい。

【００２８】着色剤としては、トナー用着色剤として用
いられている染料、顔料等のすべてを使用することがで
き、カーボンブラック、フタロシアニンブルー、パーマ
ネントブラウンFG、ブリリアントファーストスカーレッ
ト、ピグメントグリーンＢ、ローダミン−Ｂベース、ソ
ルベントレッド49、ソルベントレッド146 、ソルベント
ブルー35、キナクリドン、カーミン６Ｂ、ジスアゾエロ
ー等が挙げられ、これらは単独で又は２種以上を混合し
て用いることができ、本発明において、トナーは黒トナ
ー、カラートナー、フルカラートナーのいずれであって
もよい。着色剤の含有量は、結着樹脂１００重量部に対
して、１〜４０重量部が好ましく、３〜１０重量部がよ
り好ましい。

【００２９】さらに、本発明のトナーには、荷電制御
剤、導電性調整剤、体質顔料、繊維状物質等の補強充填
剤、酸化防止剤、老化防止剤、流動性向上剤、クリーニ
ング性向上剤等の添加剤が、適宜含有されていてもよ
い。

【００３０】本発明のトナーは、混練粉砕法、転相乳化
法、重合法等のいずれの方法によっても製造することが
できるが、混練粉砕法等により得られる粉砕トナーが好
ましく、例えば、結着樹脂、離型剤、着色剤等をボール
ミル等の混合機で均一に混合した後、密閉式ニーダー又
は１軸もしくは２軸の押出機、連続式二本ロール型混練
機等で溶融混練し、冷却、粉砕、分級して製造すること
ができる。さらに、トナーの表面には、必要に応じて流
動性向上剤等を添加してもよい。このようにして得られ
るトナーの体積平均粒子径は、好ましくは３〜１５μｍ
である。

【００３１】なお、本発明の非磁性一成分トナーは、ト
ナー飛散防止等のために、少量、例えば５重量％以下の
磁性粉を含有していてもよいが、好ましくは実質的に磁
性粉を含有しないトナーであり、キャリアを併用せず、
帯電ブレード等との圧接触により帯電させるトナーであ
る。

【００３２】

【実施例】〔軟化点〕高化式フローテスター「ＣＦＴ−
５００Ｄ」（島津製作所製）を用い、樹脂の半分が流出
する温度を軟化点とする（試料：１ｇ、昇温速度：６℃
／分、荷重：１．９６ＭＰａ、ノズル：１ｍｍφ×１ｍ
ｍ）。

【００３３】〔ガラス転移点〕示差走査熱量計「ＤＳＣ
２１０」（セイコー電子工業（株）製）を用いて昇温速
度１０℃／分で測定する。

【００３４】〔酸価及び水酸基価〕ＪＩＳ Ｋ００７０
の方法により測定する。

【００３５】〔数平均分子量（Ｍｎ）及びＭｗ／Ｍｎ〕
テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）可溶分をＧＰＣ法〔カラ
ム：ＧＭＨＬＸ＋Ｇ３０００ＨＸＬ（東ソー社製）、標
準試料：単分散ポリスチレン、溶媒：ＴＨＦ〕により測
定する。

【００３６】樹脂製造例１ ビスフェノールＡのプロピレンオキサイド付加物（２．
２モル）〔以下、ＢＰＡ−ＰＯという〕１７．７重量部
（２４モル％）、ビスフェノールＡのエチレンオキサイ
ド付加物（２．２モル）〔以下、ＢＰＡ−ＥＯという〕
５２．１重量部（７６モル％）、テレフタル酸３０．１
重量部（９９．７モル％）、トリメリット酸無水物０．
１重量部（０．３モル％）及び酸化ジブチル錫０．００
４重量部を、窒素気流下、２１０℃にて攪拌しつつ反応
させ、ＡＳＴＭ Ｄ３６−８６に従って測定した軟化点
が１０１℃に達した時反応を終了した。得られた樹脂は
白色の固体であり、ガラス転移温度は６４℃、酸価は３
ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価は４０ｍｇＫＯＨ／ｇであっ
た。当該樹脂をＰＥＳ−１とする。

【００３７】樹脂製造例２ ＢＰＡ−ＰＯ１７．５重量部（２４モル％）、ＢＰＡ−
ＥＯ５１．５重量部（７６モル％）、テレフタル酸３
０．８重量部（９９．７モル％）、トリメリット酸無水
物０．１重量部（０．３モル％）及び酸化ジブチル錫
０．００４重量部を用い、樹脂製造例１と同様にして、
軟化点が１０８℃に達するまで反応させた。得られた樹
脂は白色の固体であり、ガラス転移点は６５℃、酸価は
３．０ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価は３１ｍｇＫＯＨ／ｇ
であった。当該樹脂をＰＥＳ−２とする。

【００３８】樹脂製造例３ ＢＰＡ−ＰＯ４５．３重量部（７０モル％）、ＢＰＡ−
ＥＯ１８．０重量部（３０モル％）、テレフタル酸１
５．４重量部（５０モル％）、トリメリット酸無水物
８．９重量部（２５モル％）、ドデセニルコハク酸無水
物１２．４重量部（２５モル％）及び酸化ジブチル錫
０．００４重量部を用い、樹脂製造例１と同様にして、
軟化点が１０５℃に達するまで反応させた。得られた樹
脂は淡黄色の固体であり、ガラス転移点は６１℃、酸価
は３２ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価は３４ｍｇＫＯＨ／ｇ
であった。当該樹脂をＰＥＳ−３とする。

【００３９】樹脂製造例４ ＢＰＡ−ＰＯ３３．９重量部（５０モル％）、ＢＰＡ−
ＥＯ３１．５重量部（５０モル％）、テレフタル酸２
２．２重量部（６９モル％）、トリメリット酸無水物
９．３重量部（２５モル％）、ドデセニルコハク酸無水
物３．１重量部（６モル％）及び酸化ジブチル錫０．０
０４重量部を用い、樹脂製造例１と同様にして、軟化点
が１２１℃に達するまで反応させた。得られた樹脂は淡
黄色の固体であり、ガラス転移点は６１℃、酸価は２０
ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価は３９ｍｇＫＯＨ／ｇであっ
た。当該樹脂をＰＥＳ−４とする。

【００４０】樹脂製造例５ ＢＰＡ−ＰＯ７０重量部（１００モル％）、テレフタル
酸１３．３重量部（３８．５モル％）、フマル酸７．９
重量部（３２．７モル％）、アジピン酸８．８重量部
（２８．９モル％）及び酸化ジブチル錫０．００４重量
部を用い、樹脂製造例１と同様にして、軟化点が１００
℃に達するまで反応させた。得られた樹脂は淡黄色の固
体であり、ガラス転移点は５３℃、酸価は２０ｍｇＫＯ
Ｈ／ｇ、水酸基価は３９ｍｇＫＯＨ／ｇであった。当該
樹脂をＰＥＳ−５とする。

【００４１】樹脂製造例６ ＢＰＡ−ＰＯ２５．２重量部（３５モル％）、ＢＰＡ−
ＥＯ４３．４重量部（６５モル％）、テレフタル酸３
１．４重量部（１００モル％）、グリセリン０．０４重
量部（０．２２モル％）及び酸化ジブチル錫０．００４
重量部を用い、樹脂製造例１と同様にして、軟化点が１
１５℃に達するまで反応させた。得られた樹脂は白色の
固体であり、ガラス転移点は６５℃、酸価は３．４ｍｇ
ＫＯＨ／ｇ、水酸基価は２３ｍｇＫＯＨ／ｇであった。
当該樹脂をＰＥＳ−６とする。

【００４２】実施例１ ＰＥＳ−１ １００重量部、カーボンブラック「ＭＯＧ
ＵＬ Ｌ」（キャボット社製）５重量部、離型剤として
ポリプロピレンワックス「ＮＰ−１０５」（三井化学社
製、融点：１４０℃）１重量部及び荷電制御剤「Ｔ−７
７」（保土谷化学工業社製）１重量部をヘンシェルミキ
サーに投入し、槽内温度４０℃において３分間攪拌混合
して混合物を得た。得られた混合物を連続型二軸混練機
により１００℃で溶融混練を行い混練物を得、次いで、
該混練物を空気中で冷却、粗粉砕、微粉砕した後、分級
し、体積平均粒子径が８．５μｍの黒色粉体を得た。

【００４３】得られた黒色粉体１０００ｇと疎水性シリ
カ「ＴＳ−５３０」（キャボット社製、平均粒子径：８
ｎｍ）７ｇとをヘンシェルミキサーで３分間攪拌混合し
て黒色トナーを得た。

【００４４】実施例２ 離型剤としてポリプロピレンワックスの代わりに「カル
ナバワックス１号」（加藤洋行社より入手、融点：８３
℃）１重量部を使用した以外は、実施例１と同様にして
黒色トナーを得た。

【００４５】実施例３ ＰＥＳ−１の代わりにＰＥＳ−２ １００重量部を使用
した以外は、実施例２と同様にして黒色トナーを得た。

【００４６】実施例４ 着色剤として、カーボンブラックの代わりに、C. I. ピ
グメント・レッド１２２（大日精化工業社製）５重量部
を使用した以外は、実施例２と同様にしてマゼンタトナ
ーを得た。

【００４７】実施例５ ＰＥＳ−１の代わりにＰＥＳ−３ １００重量部を使用
した以外は、実施例２と同様にして黒色トナーを得た。

【００４８】実施例６ ＰＥＳ−１の代わりにＰＥＳ−６ １００重量部を使用
した以外は、実施例２と同様にして黒色トナーを得た。

【００４９】比較例１ 離型剤を使用しなかった以外は、実施例１と同様にして
黒色トナーを得た。

【００５０】比較例２ ＰＥＳ−１の代わりにＰＥＳ−４ １００重量部を使用
した以外は、実施例２と同様にして黒色トナーを得た。

【００５１】比較例３ ＰＥＳ−１の代わりにＰＥＳ−５ １００重量部を使用
した以外は、実施例２と同様にして黒色トナーを得た。

【００５２】試験例１ トナーを、非磁性一成分現像装置「ビームマスター４１
０５」（日立製作所製）に実装し、転写までを行い、得
られた未定着画像を、「Ｍ−６００Ｎ」（桂川電機社
製）に装着されたオーブン定着器により定着した。５０
０ｇの荷重を載せた底面が１５ｍｍ×７．５ｍｍの砂消
しゴムで得られた画像を５往復こすり、こする前後の光
学反射密度を反射濃度計「ＲＤ−９１５」（マクベス社
製）を用いて測定し、両者の比率（こすり後／こすり
前）から定着率を求め、以下の評価基準に従って定着性
を評価した。

【００５３】〔評価基準〕 ◎：定着率が８０％を超える。 ○：定着率が７０％以上、８０％未満である。 △：定着率が６０％以上、７０％未満である。 ×：定着率が６０％未満である。

【００５４】試験例２ 試験例１と同様の現像装置にトナーを実装し、６時間攪
拌した後に、現像部にトナー融着に起因するスジが発生
していないかを観察し、耐久性を評価した。結果を表１
に示す。

【００５５】〔評価基準〕 ◎：現像部にトナー融着が観察されない。 ○：現像部にトナー融着が観察されず、時々１、２本の
スジが確認される。 △：現像部に１、２本のスジが確認される。 ×：現像部に３本以上のスジが確認される。

【００５６】

【表１】

【００５７】以上の結果より、実施例１〜６のトナーは
オーブン定着可能で、かつ耐久性に優れるのに対し、離
型剤を含有していない比較例１のトナー及び軟化点又は
ガラス転移点が所望の範囲外である比較例２、３のトナ
ーは、いずれもオーブン定着用トナーとしての使用は不
可能であることが分かる。

【００５８】

【発明の効果】本発明により、定着性及び耐久性に優れ
たオーブン定着用非磁性一成分トナーを提供することが
できる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結着樹脂、離型剤及び着色剤を含有して
   なるオーブン定着用非磁性一成分トナーであって、前記
   離型剤の融点が６０〜１６０℃であり、トナーの軟化点
   が９０〜１２０℃、ガラス転移点が５５〜８０℃である
   オーブン定着用非磁性一成分トナー。
2. 【請求項２】 数平均分子量が１０００〜４０００であ
   るポリエステルを結着樹脂の主成分とする請求項１記載
   のオーブン定着用非磁性一成分トナー。
3. 【請求項３】 重量平均分子量／数平均分子量が２〜５
   ０であるポリエステルを結着樹脂の主成分とする請求項
   １又は２記載のオーブン定着用非磁性一成分トナー。
4. 【請求項４】 ポリエステルが、３価以上の化合物を含
   有し、その含有量がアルコール成分又はカルボン酸成分
   の各成分中、３０モル％以下である原料モノマーを重合
   させて得られた樹脂である請求項２又は３記載のオーブ
   ン定着用非磁性一成分トナー。