JP2634307B2 - トナー用樹脂組成物及びトナー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電子写真等において、静電荷像の現像に使
用するトナー用樹脂組成物及びこの樹脂組成物を用いた
トナーに関する。

（従来の技術） 電子写真等において、静電荷像を現像する方式とし
て、乾式現像方式が多用されている。この乾式現像方式
では、樹脂にカーボンブラック等の着色剤を分散含有さ
せたトナーと呼ばれる微粉末に、鉄粉やガラスビーズ等
のキャリアーを混合した摩擦帯電性の微粉末現像剤が用
いられる。

通常、摩擦によって帯電したトナーは、電気的引力に
より感光体上の静電潜像に付着してトナー像が形成さ
れ、次いでこのトナー像が用紙上に転写され、トナーに
対して離型性を有する熱圧定着ローラーで定着されて永
久可視像とされる。

このような熱圧定着加熱ローラー定着法においては、
低い消費電力で且つ複写速度を上げるために、使用する
トナーには、低温定着性（トナーが低温で用紙に固着す
ること）、耐オフセット性（熱圧定着ローラーにトナー
が付着しこれが用紙に移らないこと）、耐ブロッキング
性（トナー粒子が凝集しないこと）等の性能が主に要求
される。

この種のトナーとして、スチレン系モノマーと（メ
タ）アクリル酸エステル系モノマーとの共重合体であっ
て、高分子量重合体成分と低分子量重合体成分とからな
るバインダー樹脂を用いたトナーが提案される（例え
ば、特開昭56−158340号公報参照）。また、バインダー
樹脂に常温で固形のアルコールを含有させたトナーが提
案されている（例えば、特開昭63−113558号公報参
照）。

（発明が解決しようとする課題） かかる従来のトナーは、上記した諸性能が比較的良好
であるが、上記の諸性能のバランスの点ではまだ不充分
である。

例えば、前者のトナーにあって、高分子量重合体成分
を多くすると耐オフセット性を向上させることができる
が、低温定着性が低下する。そこで、耐オフセット性を
損なわずに低温定着性を改善するために、低分子量重合
体成分のガラス転移点や軟化点を下げると、耐ブロッキ
ング性が悪くなる。また、低温定着性を改善するため
に、低分子量重合体成分を多くすると耐オフセット性が
悪くなる。

また、後者のトナーにあって、例えば常温で固形のア
ルコールを多く含有させると低温定着性が改善される
が、耐オフセット性や耐ブロッキング性が悪くなる。

本発明は、上記の問題を解決するものであり、その目
的とするところは、低温定着性、耐オフセット性及び耐
ブロッキング性のいずれにも優れるトナー用樹脂組成物
及び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） 本発明のトナー用樹脂組成物は、スチレン系モノマー
と（メタ）アクリル酸エステル系モノマーとの共重合体
であって、分子量分布の最大ピーク分子量20〜200万の
高分子量共重合体成分20〜50重量％と分子量分布の最大
ピーク分子量0.4〜８万の低分子量共重合体成分とから
なる樹脂100重量部と、炭素数18〜32の脂肪族アルコー
ルを主成分とし且つ25℃での針入度25以下の脂肪族アル
コール７〜20重量部とを主要成分として含有することを
特徴とする。

また、本発明のトナーは、上記トナー用樹脂組成物を
含有することを特徴とする。

本発明においては、スチレン系モノマーと、（メタ）
アクリル酸エステル系モノマーとの共重合体をバインダ
ー樹脂として用いる。かかる共重合体を与えるモノマー
のうち、スチレン系モノマーとしては、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、α−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、ｐ−ｎ−ブチルスチレン、ｐ−te
rt−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
ロスチレン、3,4−ジクロロスチレン等が挙げられる。
これ等の中でもスチレンが好ましい。

（メタ）アクリル酸エステル系モノマーとしては、
（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチ
ル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸
ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸イソブチル、（メタ）
アクリル酸ｎ−オクチル、（メタ）アクリル酸ドデシ
ル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）
アクリル酸ラウリル、（メタ）アクリル酸ステアリル、
（メタ）アクリル酸ジメチルアミノエチル、（メタ）ア
クリル酸ジエチルアミノエチル、α−クロロアクリル酸
メチルなどが挙げられる。これ等の中でも、（メタ）ア
クリル酸メチル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メ
タ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸２−エチ
ルヘキシルが好ましい。

さらに、このようなモノマーに、（メタ）アクリル
酸、α−エチルアクリル酸、クロトン酸、イソクロトン
酸、β−メチルクロトン酸、フマル酸、マレイン酸、イ
タコン酸；琥珀酸モノ（メタ）アクリロイルオキシエチ
ルエステル、琥珀酸モノ（メタ）アクリロイルオキシプ
ロピルエステル、グルタル酸モノ（メタ）アクリロイル
オキシエチルエステル、フタル酸モノ（メタ）アクリロ
イルオキシエチルエステル、フタル酸モノ（メタ）アク
リロイルオキシプロピルエステル；（メタ）アクリロニ
トリル、（メタ）アクリルアミド；その他、酢酸ビニ
ル、塩化ビニル、エチレン等のビニル系モノマーを共重
合してもよい。

このような共重合体において、スチレン系モノマー成
分の含有率は60〜95重量％、（メタ）アクリル酸エステ
ル系モノマーの含有率は５〜40重量％の範囲に設定する
のが好ましい。スチレン系モノマー成分の含有率が60重
量％よりも少なくなり、（メタ）アクリル酸エステル系
モノマーの含有率が40重量％よりも多くなると、トナー
の耐ブロッキング性や粉砕性が悪くなることがある。ま
た、スチレン系モノマー成分の含有率が95重量％よりも
多くなり、（メタ）アクリル酸エステル系モノマーの含
有率が５重量％よりも少なくなると、トナーの低温定着
性が悪くなることがある。なお、この共重合体のガラス
転移点（示差走査熱量計で測定）は、トナーの耐ブロッ
キング性の点から50℃以上が好ましい。

しかして、本発明に用いる上記共重合体は、その分子
量分布の最大ピーク分子量が20〜200万の高分子量共重
合体成分と分子量分布の最大ピーク分子量が0.4〜８万
の低分子量共重合体成分とからなる。ここで、共重合体
における分子量分布の最大ピーク分子量は、ゲルパーミ
エーションクロマトグラフィー（GPC）により分子量分
布曲線を作成し、この分子量分布曲線の最大ピークにお
ける分子量を測定することにより求めた値である。

この共重合体において、高分子量共重合体成分の最大
ピーク分子量が20万よりも小さくなると、トナーの耐オ
フセット性が悪くなる。逆に、最大ピーク分子量が200
万よりも大きくなると、トナーの低温定着性が悪くな
る。また、低分子量共重合体成分の最大ピーク分子量が
0.4万よりも小さくなると、トナーの耐ブロッキング性
が悪くなる。逆に、最大ピーク分子量が８万よりも大き
くなると、トナーの低温定着性が悪くなる。

なお、高分子量共重合体成分の含有率は、20〜50重量
％とされる。高分子量共重合体成分の含有率が20重量％
を下回ると、トナーの耐オフセット性が悪くなることが
ある。また、高分子量共重合体成分の含有率が50重量％
を上回ると、溶融粘度が高くなりトナーの低温定着性が
悪くなることがある。

本発明において、上記の共重合体は、例えば溶液重合
法や懸濁重合法などの従来公知の共重合法により、高分
子量共重合体成分か低分子量共重合体成分の何れか一方
の成分を構成する共重合体を生成させ、この共重合体を
他方の成分を構成する共重合体を与えるモノマーに溶解
させ、これを共重合させる所謂二段階重合方法により得
ることができる。また、他の方法として、従来公知の共
重合法により、高分子量共重合体及び低分子量共重合体
を各別に作り、これ等の共重合体を有機溶剤に溶解して
均一な混合物とし、その後有機溶剤を除去する方法によ
り得ることもできる。

さらに、本発明においては、炭素数18〜32の脂肪族ア
ルコールを主成分とし且つ25℃での針入度25以下の脂肪
族アルコールを用いる。ここで、針入度は、JIS K 2235
に準拠して測定（温度25℃、全荷重100g、時間５秒で測
定）した値である。

炭素数が17以下の脂肪族アルコールを主成分として用
いると、上記共重合体との相溶性が増しこの共重合体が
可塑化され、トナーの耐ブロッキング性が悪くなる。逆
に、炭素数33以上の脂肪族アルコールを主成分として用
いると、その軟化温度が高いため、トナーの低温定着性
が悪くなる。また、25℃での針入度が25を超えるとトナ
ー粒子の流動性が悪いため、トナーの耐ブロッキング性
が悪くなる。

このような脂肪族アルコールとしては、オクタデカノ
ール、ノナデカノール、エイコサノール、ドコサノー
ル、テトラコサノール、ヘキサコサノール、オクタコサ
ノール、トリアンコサノール、ドトリアンコサノール等
が挙げられる。

上記の脂肪族アルコールは、通常、不純物として炭素
数が上記範囲外の脂肪族アルコールを多少含有してい
る。本発明に用いる上記の脂肪族アルコールは、炭素数
が上記範囲外の脂肪族アルコールが含有されていても、
その含有量が50重量％より少ない範囲で、且つその平均
炭素数が18〜32の範囲内にあれば使用可能である。

また、このような脂肪族アルコールは、高分子量共重
合体成分と低分子量共重合体成分とからなる樹脂100重
量部に対して７〜20重量部、の範囲で配合される。脂肪
族アルコールの配合量が７重量部未満では、トナーの低
温定着性が殆ど向上しない。逆に、20重量部を超えると
充分な帯電が得られない。

本発明において、トナー用樹脂組成物及びトナーを製
造するには、前記の共重合体に脂肪族アルコールを配合
し、これをロールミル、ニーダー、押出機等を用いて適
当な温度で溶融混練し、冷却して微粉砕する方法や、脂
肪族アルコールの存在下で共重合体を与えるモノマーを
前述の二段階重合方法等で溶液重合させ、その後溶剤を
留去し、これをロールミル、ニーダー、押出機等を用い
て適当な温度で溶融混練し、冷却して微粉砕する方法な
どが好適に採用される。

なお、本発明のトナー用樹脂組成物及びトナーには、
本発明の目的を達成し得る範囲内で、ポリスチレン、ポ
リ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリアミド樹脂、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリエステル樹脂、アクリ
ル樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂を配合してももよい。ま
た、脂肪酸アミド、ビス脂肪酸アミド、金属石鹸、パラ
フィン等のトナー用添加剤を配合してもよい。

（作用） 本発明のトナー用樹脂組成物及びトナーは、主要成分
として、スチレン系モノマーと（メタ）アクリル酸エス
テル系モノマーとの共重合体であって、特定の高分子量
共重合体成分と特定の低分子量共重合体成分とからなる
樹脂と特定の脂肪族アルコールと特定割合で含有し、こ
の樹脂は異なる共重合体成分が渾然一体となった状態で
少なくとも二山に形成された特定の分子量分布を有して
おり、これによりトナーに要求される前述の基本的性能
がバランス良く得られる。

そして、上記の脂肪族アルコールは、上記の高分子量
共重合体成分と低分子量共重合体成分とからなる樹脂中
に微粒子として分散しており、この脂肪族アルコールが
低温で速やかに溶融したあと周辺の上記樹脂を可塑化す
ることにより、この樹脂も低温で流動又は溶融して、上
記性能のバランスを殆ど崩すことなくトナーの用紙に対
する融着温度を低下させ、さらにトナーが感光ドラムに
付着し汚れるのを防止する。

（実施例） 以下、本発明の実施例及び比較例を示す。

実施例１ 共重合体樹脂の製造 常法により、スチレン成分74重量％とメタクリル酸メ
チル13重量％とアクリル酸ｎ−ブチル13重量％とからな
る共重合体であって、分子量分布の最大ピーク分子量が
30万の樹脂（高分子量共重合体成分となる樹脂）を製造
した。

また、常法により、スチレン成分74重量％とメタクリ
ル酸メチル13重量％とアクリル酸ｎ−ブチル13重量％と
からなる共重合体であって、分子量分布の最大ピーク分
子量が１万の樹脂（低分子量共重合体成分となる樹脂）
を製造した。

トナー用樹脂組成物及びトナーの製造 上記の高分子量共重合体成分となる樹脂35重量部と、
低分子量共重合体成分となる樹脂65重量部と、針入度20
のナノデカノール（炭素数19）10重量部とを、窒素ガス
で置換したニーダーで160℃で10分間混練した後、これ
を冷却して粉砕した。この粉砕物100重量部にカーボン
ブラック（MA−100:三菱化成社製）５重量部と荷電制御
剤（スピロンブラックTRH:保土谷化学社製）１重量部と
を溶融混練し、冷却後粗粉砕し、さらにジェットミルで
微粉砕して平均粒度が約13〜15μｍのトナーを製造し
た。

トナーの性能評価 （１）耐ブロッキング性 トナー10gを100mlのサンプル瓶に採取し、これを50℃
の恒温槽中に16時間放置した後、パウダーテスター（ホ
ソカワミクロン社製）で耐ブロッキング性を評価した。
トナー粒子に凝集（ケーキ化）が認められない場合を○
で示し、凝集（ケーキ化）が認められる場合を×で示し
た。この条件で凝集（ケーキ化）が認められないものが
優れたトナーといえる。

（２）低温定着性 トナー４重量部を平均粒度が約50〜80μｍの鉄粉キャ
リアー96重量部と均一に混合して現像剤を作り、この現
像剤及び市販の電子写真複写機（富士ゼロックス3500）
を用いて低温定着性を評価した。

電子写真複写機の定着ロールの温度を変えて複写物を
得た。得られた複写物をタイプライター用消しゴムで摩
擦し、複写画の濃度が変化しない最低の定着ロール温度
を最低定着温度として示した。この温度が約160℃以下
のものが優れたトナーといえる。

（３）耐オフセット性 電子写真複写機の定着ロールの温度を変えて複写物を
得た。この場合、複写物を得た後に白紙を供給し、白紙
へのトナーの汚れを目視で判定した。白紙にトナーの汚
れが発生する最低の温度をオフセット発生温度として示
した。なお、この試験は定着ロールの耐熱性を考慮して
200℃で打ち切った。この温度が約200℃以上のものが優
れたトナーといえる。

（４）感光ドラムの汚れ 2000枚連続して複写を行った後、電子写真複写機の感
光ドラムの汚れ（画像のかぶりや画像濃度の低下の原因
となる）を目視で判定した。感光ドラムに汚れが認めら
れない場合を○で示し、汚れが認められる場合を×で示
した。なお、トナー粒子の電荷状態は安定であり、得ら
れた画像はかぶりが一切なく鮮明であった。以上の結果
をまとめて第１表に示す。

実施例２ ３のセパラブルフラスコにトルエン900gを入れ、こ
れにスチレン成分75重量％とアクリル酸ｎ−ブチル25重
量％とからなる共重合体であって、分子量分布の最大ピ
ーク分子量が100万の樹脂150g及び針入度15のドコサノ
ール（炭素数22）90gとを入れ、気相を窒素ガスで置換
した後、この系をトルエンの沸点まで加温した。トルエ
ンの還流が起きた状態で撹拌しながら、スチレン400g、
アクリル酸ｎ−ブチル50g及び重合開始剤としてアゾビ
スイソブチロニトリル3gを溶解した混合物を2.5時間か
けて滴下しながら溶液重合を行った。

滴下終了後、さらにトルエンの沸騰する温度で撹拌し
ながら、４時間熟成した。その後、系の温度を180℃ま
で徐々に上げながら、減圧下にトルエンを留去させて、
上記スチレンとアクリル酸ｎ−ブチルとの共重合体樹脂
を製造した。

このようにして得られる共重合体樹脂は、スチレン成
分75重量％とアクリル酸ｎ−ブチル25重量％とからなる
共重合体であって、分子量分布の最大ピーク分子量が10
0万の高分子量共重合体成分25重量部、スチレン成分89
重量％とアクリル酸ｎ−ブチル11重量％とからなる共重
合体であって、分子量分布の最大ピーク分子量が２万の
低分子量共重合体成分75重量部、針入度15のドコサノー
ル15重量部とから構成されていた。

上記の共重合体樹脂を、窒素ガスで置換したニーダー
で160℃で10分間混練した後、これを冷却して粉砕し
た。この粉砕物100重量部にカーボンブラック（MA−10
0:三菱化成社製）５重量部と荷電制御剤（スピロンブラ
ックTRH:保土谷化学社製）１重量部とを溶融混練し、冷
却後粗粉砕し、さらにジェットミルで微粉砕して平均粒
度が約13〜15μｍのトナーを製造した。

このトナーについて、実施例１と同様にしてその性能
を評価した。その結果を第１表にまとめて示す。

実施例３ 高分子量共重合体成分となる樹脂として、スチレン成
分70重量％とメタアクリル酸ｎ−ブチル30重量％とから
なる共重合体であって、分子量分布の最大ピーク分子量
が50万の樹脂40重量部を用いた。また、低分子量共重合
体成分となる樹脂として、スチレン成分80重量％とメタ
アクリル酸ｎ−ブチル20重量％とからなる共重合体であ
って、分子量分布の最大ピーク分子量が３万の樹脂60重
量部を用いた。また、脂肪族アルコールとして、針入度
12のドトリアンコンタノール（炭素数32）20重量部を用
いた。それ以外は、実施例１と同様に行った。その結果
を第１表にまとめて示す。

比較例１ 実施例１において、ノナデカノールを用いなかった。
それ以外は実施例１と同様に行った。その結果を第１表
にまとめて示す。

比較例２ 実施例１において、高分子量共重合体成分となる樹脂
及び低高分子量共重合体成分となる樹脂に替えて、分子
量分布の最大ピーク分子量が１万のポリスチレン100重
量部を用いた。それ以外は実施例１と同様に行った。そ
の結果を第１表にまとめて示す。

比較例３ 実施例１において、低分子量共重合体成分となる樹脂
の分子量分布の最大ピーク分子量を、0.2万に替えた。
それ以外は実施例１と同様に行った。その結果を第１表
にまとめて示す。

比較例４ 実施例１において、高分子量共重合体成分となる樹脂
の分子量分布の最大ピーク分子量を５万に替えた。それ
以外は実施例１と同様に行った。その結果を第１表にま
とめて示す。

比較例５ 実施例３において、ドトリアンコンタノールを針入度
30のヘキサデカノール（炭素数16）に替えた。それ以外
は実施例３と同様に行った。その結果を第１表にまとめ
て示す。

比較例６ 実施例２において、ドコサノールールを針入度７で炭
素数約70の脂肪族アルコールに替えた。それ以外は実施
例２と同様に行った。その結果を第１表にまとめて示
す。

（発明の効果） 上述の通り、本発明のトナー用樹脂組成物及びトナー
は、スチレン系モノマーと（メタ）アクリル酸エステル
系モノマーとの共重合体であって、分子量分布の最大ピ
ーク分子量20〜200万の高分子量共重合体成分20〜50重
量％と分子量分布の最大ピーク分子量0.4〜８万の低分
子量共重合体成分とからなる樹脂100重量部と、炭素数1
8〜32の脂肪族アルコールを主成分とし且つ25℃での針
入度25以下の脂肪族アルコール７〜20重量部とを主要成
分として含有する。

そして、このように特定の共重合体樹脂に特定の脂肪
族アルコールを特定量含有させることにより、耐オフセ
ット性及び耐ブロッキング性を低下させることなく、低
温定着性に優れ、さらに感光ドラムの汚れ現象が防止さ
れるトナーが得られる。また、トナー粒子の荷電状態は
安定であり、得られた画像はかぶりが一切なく鮮明であ
る。

したがって、本発明のトナー用樹脂組成物及びトナー
は、低速から高速に亘る熱圧ローラー定着方式の電子写
真複写機に好適に使用され得る。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スチレン系モノマーと（メタ）アクリル酸
   エステル系モノマーとの共重合体であって、分子量分布
   の最大ピーク分子量20〜200万の高分子量共重合体成分2
   0〜50重量％と分子量分布の最大ピーク分子量0.4〜８万
   の低分子量共重合体成分とからなる樹脂100重量部と、
   炭素数18〜32の脂肪族アルコールを主成分とし且つ25℃
   での針入度25以下の脂肪族アルコール７〜20重量部とを
   主要成分として含有するトナー用樹脂組成物。
2. 【請求項２】請求項１記載のトナー用樹脂組成物を含有
   するトナー。