JP2003233211A

JP2003233211A - 静電荷像現像用トナー

Info

Publication number: JP2003233211A
Application number: JP2002032824A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Owada; 毅大和田; Akihiko Yanagihori; 昭彦柳堀
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2003-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】低温定着性に優れ、かつ、連続実写において
も現像槽部材等への融着がなく、耐久性のある静電荷像
現像用トナーを提供する。【解決手段】ガラス転移点が５９℃以下で、未外添状
態での強攪拌試験におけるキャリアへのトナー融着率が
１０％以下の静電荷像現像用トナー。

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、特に
一成分方式の現像方法を有するプリンタなどに好適に使
用しうる静電荷像現像用トナーに関する。本発明のトナ
ーは、十分な定着性に必要な低い溶融粘度をもち、かつ
耐久性が求められる現像方式に適用しても、現像槽ブレ
ードその他の現像槽部材への融着やそれによって引き起
こされる画質変化が少ない。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法に用いられる乾式現像方式と
しては、一般に鉄粉、フェライト粉末のキャリアとトナ
ーとを混合して用いる二成分系現像方式とキャリアを用
いない一成分現像方式とがある。しかしながら、前者に
はトナーの消費に伴ってその必要量のみを補給する、い
わゆるトナー濃度コントロール機構が必要となるため、
装置の大型化及びコスト高の面で問題がある。

【０００３】一方後者は磁性一成分方式、非磁性一成分
方式が主流であり、装置の小型化が可能なため、近年増
加しているパーソナルプリンタ、フルカラープリンタを
中心にこの方式を採用するものが多くなってきている。
トナーに要求される性能は、画像を形成した場合、画像
濃度が十分で画像欠陥がないこと、長期間安定に使用で
きること、紙に十分に定着すること、トナー生産工程や
貯蔵、輸送中にブロッキングを引き起こさないこと等、
生産工程から形成画像、使用機器に対する問題等極めて
多岐に亘る。これらの要求の中には、例えば定着性と長
時間実写での耐久性とのように相反する傾向を示し、そ
の両立が容易でないものもある。かかる要求に対応する
ために、溶融混練する材料の性状、配合処方、混練条件
等に関し多くの提案がなされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来の方法は必ずしも、トナーに要求される性能を十分
に満足させるものではない。また装置に採用される現
像、転写、その他の方式によっては必ずしも十分に効果
を奏することが出来ない。特に消費電力低減のために定
着装置の低エネルギー化を図った場合トナーが低い温度
で十分に溶融しないと定着不良が発生しやすく、これに
対応するためにバインダー樹脂の軟化点（以下Ｓｐと記
載）やガラス転移点（以下Ｔｇと記載）等を下げると、
逆に比較的大きな負荷のかかる一成分方式においては、
連続実写時に例えば現像ロール上のトナー層を規制する
ブレードや、トナーを搬送するためのローラーなどへト
ナーが融着を起こし画質均一性悪化やスジ発生などの原
因となる。

【０００５】本発明はかかる事情に鑑みなされたもので
あって、その目的は比較的低い定着エネルギーでも十分
に紙に定着し、かつトナーに大きな負荷のかかる一成分
方式等の現像方法での連続実写においても現像槽部材な
どへの融着を起こすことなく安定した画質が得られ、か
つ耐ブロッキング性の両立にも優れたトナーを作ること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等はかかる目的
を解決する為鋭意検討した結果、低温定着に十分な低い
ガラス転移点をもち、かつ強攪拌試験でのキャリアへの
トナー融着率を抑えることが可能なトナーが、十分な定
着性と連続実写での画像安定性を両立できることを見い
だし、本発明に至った。

【０００７】即ち、本発明の要旨は、ガラス転移点が５
９℃以下で、未外添状態での強攪拌試験におけるキャリ
アへのトナー融着率が１０％以下の静電荷像現像用トナ
ー、および、ガラス転移点が５９℃以下で、外添状態で
の強攪拌試験におけるキャリアへのトナー融着率が４％
以下の静電荷像現像用トナーに存する。

【０００８】

【発明の実施の形態】トナーの未外添品、外添品の耐久
性は以下に示すような強攪拌試験で評価することが出来
る。（１）トナー０．８ｇ、ノンコートフェライトキャリア
（パウダーテック社製Ｆ−１００）１９．２ｇを秤量
し、サンプル瓶に入れる。（２）サンプル瓶をＶＩＢＲＡＴＩＮＧＭＩＸＥＲ
ＭＩＬＬＭＭ２０００（三田村理研工業製）等の攪拌
装置で１５００ｒｐｍで３時間攪拌する。（３）４００ｍｅｓｈの篩いを使用して、得られた混合
物からトナーを除き、篩い上のキャリア中の炭素濃度
を、全炭素濃度計（堀場製作所製）で測定する。（４）下記の式でキャリアへのトナー融着率を算出す
る。

【０００９】

【数１】

【００１０】上記強攪拌試験でのキャリアへの融着率
は、未外添品の場合１０％以下あるいは外添品の場合４
％以下が好ましい。それぞれが１０％以上、４％以上で
あると特にトナーに強いストレスがかかる一成分現像方
式のような場合、長時間の連続実写とともに、トナー層
を規制するブレードや、トナーを攪拌する羽根その他の
現像槽各部への融着が発生し、画質均一性悪化やスジ発
生などの原因となる。

【００１１】またトナーのＴｇは示差熱分析計（島津製
作所社製ＤＴＡ−４０）において、昇温速度１０℃／分
の条件で測定した曲線の転移（変曲）開始部に接線を引
き、その交点の温度として求められるが、このＴｇは５
９℃以下、特には５５℃以下であることが低エネルギー
定着のために好ましい。更にこのトナーＳｐが１００℃
以下、特には９５℃以下であることが好ましい。トナー
のＳｐはフローテスター（島津製作所社製ＣＦＴ−５０
０）において、試料１ｇをノズル１ｍｍ×１０ｍｍ、荷
重３０ｋｇ、予熱時間５０℃で５分、昇温速度３℃／分
の条件下で測定を行ったときの、フロー開始から終了ま
での距離の中間点の温度として求めることが出来る。

【００１２】本発明のように、キャリアへの融着率が低
くかつＴｇの低いトナーを実現させるためには、トナー
用に使用される公知のバインダーレジン例えばスチレン
アクリル系樹脂やポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂
の分子量や構成成分を工夫すればよい。例えばスチレン
アクリル系であれば、ブチルアクリレート等のアクリル
成分を増やしてＴｇを下げると同時に低分子量成分と高
分子量成分を混在させて耐久性を確保することが考えら
れ、ポリエステル系であればドデセニルコハク酸等の長
鎖の側鎖を有する成分を導入してＴｇを下げると同時に
分子量分布の幅を広くして耐久性を確保するような設計
にすれば良い。このような設計であれば、その他の構成
成分としてはトナーに適した公知のものを使用すること
ができる。

【００１３】スチレン系樹脂としては、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、プロ
ピレン、ブタジエン、塩化ビニル、酢酸ビニル、マレイ
ン酸、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−メタクリル酸エチル共重合
体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン
−メタクリル酸オク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が挙げられる。これ
らスチレン系樹脂は必要に応じて架橋性モノマーを共重
合することにより架橋樹脂として使用することが出来
る。また、バインダー樹脂の製造方法としてはバルク重
合・懸濁重合・溶液重合・乳化重合等があるが、重合方
法の如何によらず使用可能である。

【００１４】ポリエステルの場合、アルコール単量体と
しては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、
トリエチレングリコール、１，２−プロピレングリコー
ル、１，３−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、１，４−ブテンジオ
ール等のジオール類、ビスフェノールＡ、ポリオキシエ
チレン化ビスフェノールＡ、ポリオキシプロピレン化ビ
スフェノールＡ等のエーテル化ビスフェノール類、その
他アルコール単量体が挙げられる。

【００１５】カルボン酸単量体としては、イソフタル
酸、テレフタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ジフェン
酸、ナフタレンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボ
ン酸、アルケニルコハク酸、これらの酸の無水物もしく
は低級アルキルエステルを主成分とする２価カルボン
酸、トリメリット酸、シクロヘキサントリカルボン酸、
ナフタレントリカルボン酸、ブタントリカルボン酸、ヘ
キサントリカルボン酸、オクタンテトラカルボン酸、及
びこれらの酸の無水物他の３価カルボン酸、安息香酸、
サリチル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン
酸等のモノカルボン酸を挙げることができる。これら樹
脂成分の成分比、分子量等を適宜調整することにより、
所望のＴｇを得る事が出来る。また、これらの樹脂は定
着方式に従い、非架橋樹脂としても架橋樹脂としても或
いはその混合物としても用いられる。さらに好ましくは
この樹脂中にウレタン結合が存在するとよい。

【００１６】本発明でのウレタン結合はジイソシアネー
ト化合物などの反応によって得られ、本発明でいうジイ
ソシアネートとしては、例えばヘキサメチレンジイソシ
アネート、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイ
ソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、キ
シリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジ
イソシアネート等を挙げることができる。さらにこのバ
インダー樹脂は３価のアルコール成分を含んでいるポリ
エステルであることが好ましい。３価の多価アルコール
単量体としては、トリメチロールエタン、トリメチロー
ルプロパン、グリセリン等が挙げられる。

【００１７】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、ハイザイエロー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
ーの色に着色剤を単独または混合して用いる。

【００１８】本発明は、公知の磁性粉を着色剤として用
いた磁性−成分トナーであってもよい。本発明で用いら
れる磁性粒子としては、複写機等の使用環境温度（０℃
〜６０℃付近）において、フェリ磁性あるいはフェロ磁
性等を示す強磁性物質であって、例えばマグネタイト
（Ｆｅ₃Ｏ₄）、マグヘマタイト（γ−Ｆｅ₂Ｏ₃）、マグ
ネタイトとマグヘマタイトの中間体、フェライト（Ｍ_x
Ｆｅ_3-xＯ₄；式中ＭはＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、
Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ等或いはその混晶系）等のスピネルフ
ェライトやＢａＯ・６Ｆｅ₂Ｏ₃、ＳｒＯ・６Ｆｅ₂Ｏ₃等
の６方晶フェライト、Ｙ₃Ｆｅ₅Ｏ₁₂、Ｓｍ₃Ｆｅ₅Ｏ₁₂等
のガーネット型酸化物、ＣｒＯ₂等のルチル型酸化物、
Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ等の金属やその他の強磁
性合金等のうち、０℃〜６０℃付近でフェロ磁性、フェ
リ磁性を示すものが挙げられ、中でもマグネタイト、マ
グヘマタイト、マグネタイトとマグヘマタイトの中間体
等の平均粒径３μｍ以下、より好ましくは０．０５〜１
μｍ程度の微粒子が性能的にも価格的にも好ましい。ま
た、上記磁性微粒子は単独で使用するに限らず、２種以
上併用することもできる。

【００１９】この他、本発明は機械的負荷の大きい非磁
性一成分トナーにも有効である。さらに所望ならばその
他の成分を含有させることができる。例えば、トナーに
帯電性を付与したい場合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、
Ａｌ、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。

【００２０】帯電制御剤の使用量は所望する帯電量見合
いで選定すればよい。帯電制御剤の添加量はバインダー
樹脂１００重量部に対し通常、０．０５〜１０重量部程
度であり、好ましくはバインダー樹脂１００重量部に対
して１〜５重量部である。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。また、耐オ
フセット性等の目的でポリプロピレンワックス、ポリエ
チレンワックス、パラフィンワックス、高級脂肪酸、脂
肪酸アミド、金属石鹸、シリコンオイル等をバインダー
樹脂１００部に対して０．１部〜３０重量部添加しても
よい。

【００２１】上述した各成分から本発明に関わるトナー
粒子を製造するのは公知の粉砕法に従って行うことがで
きる。通常は、先ずバインダー樹脂、添加剤、着色剤、
帯電制御剤、更に必要に応じて添加されるその他の成分
を混合機で均一に分散混合し、次いで混合物を密閉式ニ
ーダー、又は一軸若しくは二軸の押出機等で溶融混練
し、冷却後、クラッシャー、ハンマーミル等で粗砕し、
ジェットミル、高速ローター回転式ミル等で細粉砕し、
風力分級機（例えば、慣性分級方式のエルボジェット、
遠心力分級方式のミクロプレックス、ＤＳセパレーター
など）等で分級する方法が採用される。

【００２２】こうした工程のあと、トナーに流動性や帯
電安定性を付与するために外添微粒子をヘンシェルミキ
サー等の高速攪拌機を用いて添加する方法が知られてい
るが、本発明のトナーを得るためにはさらにトナー母粒
子に外添微粒子を固着する方法を利用するとよい。外添
微粒子を固着する方法としては、圧縮せん断応力を加え
ることの出来る装置（以下、圧縮せん断処理装置とい
う）や被処理粒子の表面を溶融することの出来る装置
（以下、粒子表面溶融処理装置という）の利用等が挙げ
られる。この固着処理により、母体微粒子の実質的な粉
砕効果を伴うことなく、外添微粒子が母体微粒子の表面
に強固に固着され、連続実写時にも融着の起こりにくい
トナーを製造することができる。

【００２３】圧縮せん断処理装置は一般に、両者間の面
間隔を保持しながら相対的に運動するヘッド面とヘッド
面、ヘッド面と壁面、あるいは壁面と壁面によって構成
される狭い間隙部を有し、被処理粒子は該間隙部を強制
的に通過させられることによって、実質的に粉砕される
ことなく、粒子表面に対して圧縮応力及びせん断応力が
加えられるように構成されている。使用される圧縮せん
断処理装置としては、例えばホソカワミクロン社のメカ
ノフュージョン装置等が挙げられる。

【００２４】粒子表面溶融処理装置は一般に熱風気流等
を利用し、母体微粒子と外添微粒子の混合物を母体微粒
子の溶融開始温度以上に瞬時に加熱し外添微粒子を固着
できるよう構成される。使用される粒子表面溶融処理装
置としては、例えば日本ニューマチック社のサーフュー
ジングシステム等が挙げられる。母体微粒子の表面に固
着させる外添微粒子は各種無機及び有機微粉末が使用で
きる。たとえば微粉末のシリカ、アルミナ、チタニア、
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、カーボンブラック等が挙げられる。

【００２５】更に上記外添微粒子の量は、母体微粒子に
対して、被覆率は下記の式（１）で求められる被覆率が
８０％以上さらに好ましくは９０％以上になる量が好ま
しい。上記被覆率が８０％以上であると、トナーに十分
な帯電性や流動性を与えることが出来、画像濃度の低下
や、白地かぶりの悪化、ベタソリッド部の追従性等に好
影響を及ぼす。

【００２６】

【数２】

【００２７】式（１）中、Ｄｔ：母体微粒子の平均粒径（μｍ） ρｔ：母体微粒子の真密度（ｇ／ｃｍ³）Ｄｎ：外添微粒子ｎの平均粒径（μｍ） ρｎ：外添微粒子ｎの真密度（ｇ／ｃｍ³）Ｗｎ：外点微粒子ｎの添加部数（母体微粒子を１００重
量部としたときの重量部数）ａ：外添剤の種類の数

【００２８】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に具体的に説
明するが、本発明はその要旨を越えない限りこれらの実
施例に限定されるものではない。なお「部」は特記する
以外は「重量部」を表す。なお、画像評価は以下の方法
に従って行った。（１）画像濃度黒ベタソリッド部のある画像パターンにて印字された黒
ベタ部をマクベス濃度計で測定した。 ○：１．３以上、△：０．８〜１．３、×：０．８以下（２）定着強度黒ベタソリッド部を指でこすり、はがれ具合を調べた。 ○：良好、△：少しはがれる、×：はがれる（３）耐印評価１００００枚の実写を行い、プリンター現像槽部の層厚
規制ブレードへのトナーの融着度合いを観察した。 ○：良好、△：少し融着見られるが画質に影響なし、
×：融着あり、スジ状画像欠陥発生

【００２９】（実施例１）構成単量体としてイソフタル
酸、ビスフェノールＡ、トリメチロールプロパンを含み
ジイソシアネートによるウレタン結合を有するポリエス
テル樹脂と四三酸化鉄を１００：１１０の割合で混合し
た後、二軸混練機（池貝鉄工製ＰＣＭ−３０）で混練
し、ジェットミルで粉砕して平均粒径１４μｍのトナー
粒子を得た。この粒子１００部にカーボンブラック（ケ
ッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ）を１部添加し、メカ
ノフュージョンシステム（ホソカワミクロン製）で５７
℃、１５分間処理し、導電性トナーを得た。トナーのＳ
ｐは９０℃、Ｔｇは５３℃で、強攪拌試験を行ったとこ
ろ、カーボンブラック添加前のトナー融着率は７．２
％、添加後のトナー融着率は３．５％であった。

【００３０】（実施例２）ポリエステル樹脂構成単量体
のイソフタル酸がテレフタル酸である以外は全て実施例
１と同様にして導電性トナーを得た。トナーのＳｐは９
２℃、Ｔｇは５３℃で、強攪拌試験を行ったところ、カ
ーボンブラック添加前のトナー融着率は７．４％、添加
後のトナー融着率は３．４％であった。

【００３１】（比較例１）トナーのＴｇが６０℃になる
ように調整した以外は全て実施例１と同様にして導電性
トナーを得た。トナーのＳｐは１００℃で、強攪拌試験
を行ったところカーボンブラック添加前のトナー融着率
は２．２％、添加後のトナー融着率は１．８％であっ
た。

【００３２】（比較例２）構成単量体としてテレフタル
酸、ビスフェノールＡ、トリメリット酸を含み、ウレタ
ン結合を有さないポリエステル樹脂を使用し、Ｔｇが５
３℃になるように調整した以外は全て実施例１と同様に
して導電性トナーを得た。トナーのＳｐは９３℃で、強
攪拌試験を行ったところ、カーボンブラック添加前のト
ナー融着率は１２．０％、添加後のトナー融着率は６．
２％であった。

【００３３】（比較例３）樹脂として分子量分布ピーク
が一つのスチレン−ブチルアクリレート共重合体を使用
し、Ｔｇが５３℃になるように調整した以外は全て実施
例１と同様にして導電性トナーを得た。トナーのＳｐは
１２０℃で、強攪拌試験を行ったところ、カーボンブラ
ック添加前のトナー融着率は１１．８％、添加後のトナ
ー融着率は６．４％であった。

【００３４】上記トナーを磁性一成分静電印刷記録方式
のプリンターに挿入し未定着画像を現像し、表面温度１
００℃の熱ロール式定着機を用いて定着させ画像評価を
行った。各例の製造条件等を表１に、実写評価結果を表
２に示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【表２】

【００３７】初期画像評価及び連続実写の結果、実施例
１〜２のトナーはいずれも良好な画像濃度、定着性、耐
印刷評価での耐久性を示したが、比較例のトナーは定着
強度に問題があるか、あるいは連続実写における画質の
悪化が確認された。

【００３８】

【発明の効果】本発明によって、低温でも良好に定着
し、かつ耐久性が求められる現像方式に適用しても連続
実写での画質変化が少ない耐久性をもったトナーを得る
ことが出来た。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H005 AA01 AA08 AB04 CA08 CA15 CB18 DA09 EA03 EA10 FA02 FA05 FB02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス転移点が５９℃以下で、未外添状
態での強攪拌試験におけるキャリアへのトナー融着率が
１０％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】ガラス転移点が５９℃以下で、外添状態
での強攪拌試験におけるキャリアへのトナー融着率が４
％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３】該トナーに使用しているバインダー樹脂
がウレタン結合を有する樹脂である請求項１または２に
記載の静電荷像現像用トナー。
【請求項４】該トナーがキャリアを使用しない一成分
トナーである請求項１ないし３のいずれかに記載の静電
荷像現像用トナー。
【請求項５】該トナーに使用しているバインダー樹脂
が、３価のアルコールを含むポリエステル樹脂である請
求項１ないし４のいずれかに記載の静電荷像現像用トナ
ー。
【請求項６】該トナーが粉砕法によって製造されたも
のである請求項１ないし５のいずれかに記載の静電荷像
現像用トナー。
【請求項７】該トナーの軟化点が１００℃以下である
請求項１ないし６のいずれかに記載の静電荷像現像用ト
ナー。