JP2949558B2 - 電子写真用トナー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真用トナーに関
し、特に熱ロール定着を採用している複写機又はプリン
ター用の電子写真用トナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子写真方式を用いた複写機及び
プリンターは、一般家庭等を含めてその普及が広まるに
ともない、複写機又はプリンターの多機能化を主な目的
とした低エネルギー化（消費電力の削減）、印刷機と複
写機との境に位置するいわゆるグレイエリアへの普及を
目的とした高速化、あるいは機械コストを下げるための
定着ロールの簡素化のための低ロール圧力化が望まれて
いる。また、複写機の高級化にともない両面コピー機能
や原稿自動送り装置の搭載された複写機が広く普及され
てきたため、複写機及びプリンターに使用される電子写
真用トナーには定着温度が低く、耐オフセット性が優れ
て、且つ両面コピー時の汚れや、原稿自動送り装置にお
ける汚れの発生を防止するため転写紙への定着強度の優
れたものが要求されている。

【０００３】上記の要求に対して従来技術では、結着樹
脂の分子量や分子量分布を改良したもの等の提案がなさ
れている。具体的には、結着樹脂を低分子量化し、定着
温度を低くしようとする試みがなされていた。しかしな
がら、低分子量化することにより融点は低下したが同時
に粘度も低下したため定着ロールへのオフセット現象が
発生する問題が生じていた。このオフセット現象を防ぐ
ため、該結着樹脂の分子量分布の低分子量領域と高分子
量領域を広くする方法や、あるいは高分子部分を架橋さ
せたりすることが行なわれていた。しかしながら、この
方法においては定着性を充分に持たせるために、樹脂の
ガラス転移温度を低くせざるを得ずトナーの保存性を損
なうことが避けられなかった。また、結着樹脂の低分子
部分を多くするとトナー自体が脆くなり両面コピー時の
汚れや、原稿自動送り装置における汚れが発生してい
た。更にまた、上記オフセット現象を防ぐためポリオレ
フィン系の離型剤を含有させる方法もある。しかしなが
ら、該離型剤を含有させるとトナーの融点が高くなり、
従って低い定着温度で定着した場合、転写紙への十分な
定着強度を得ることができないという問題があった。ま
た低融点のワックスにはカルナバワックス、ライスワッ
クス、キャンデリラワックス等の植物系ワックスがある
が、数種類のエステルの混合体であるためＤＳＣ吸熱域
が低温度に存在しトナーとしての保存安定性に問題を及
ぼしていた。そのため５０℃以下の低融点成分を除去す
る精製等が必要であった。また前記低融点の植物系ワッ
クスは、遊離脂肪酸、遊離アルコールを含有するためト
ナーに対して帯電特性が不安定になる等の影響を与えて
いた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は低い定
着温度で定着することができ、非オフセット性において
も実用上なんら問題を発生せず、転写紙への定着強度の
優れた電子写真用トナーを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、ＤＳＣ
による吸収熱量のピーク位置が５５〜８０℃に存在し、
針入度が４以下であり、単官能直鎖脂肪酸と単官能直鎖
直鎖アルコールから合成される合成エステルワックスを
含有することを特徴とする電子写真用トナーある。

【０００６】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
電子写真用トナーに適用する合成エステルワックスは、
ＤＳＣ（示差走査熱量計）で吸収熱量を測定した場合、
吸収熱量のピーク位置が５５〜８０℃に存在するもので
なければならない。吸収熱量のピーク位置が５５℃より
低い温度であるもの、若しくは針入度が４より大きいも
のは溶融混練法による電子写真用トナーの製造工程の粉
砕時において、ジェットミル等の粉砕機の衝突板に合成
エステルワックスが付着しやすく、良好な粉砕性が得ら
れなく製造上問題がある。また、電子写真用トナーとし
た時の流動性、保存安定性が悪いという問題も生じる。
更に、吸収熱量のピーク位置は６０〜７０℃、針入度は
２以下の合成エステルワックスが電子写真用トナーの低
温度における定着強度を向上させることができるのでよ
り好ましい。一方、吸収熱量のピーク位置が８０℃より
高い温度に有するものは、電子写真用トナーの融点を下
げる効果が十分でないので低い定着温度で定着した場
合、転写紙への十分な定着強度を得ることができない。
なお、７５℃以上の合成エステルワックスは価格が高く
なる場合があるので好ましくない。ＤＳＣによる吸収熱
量のピーク位置が５５〜８０℃に存在する合成エステル
ワックスは、単官能直鎖脂肪酸と単官能直鎖アルコール
からエステル反応で合成される。単官能直鎖脂肪酸の具
体例としては、オクタデカン酸、ノナデカン酸、エイコ
サン酸、ヘンエイコサン酸、ドコサン酸、テトラコサン
酸、ペンタコサン酸、ヘキサコサン酸、ヘプタコサン
酸、オクタコサン酸、ノナコサン酸、トリアコンタン酸
等が、単官能直鎖アルコールの具体例としてはメタノー
ル、エタノール、プロパノール、プロパン１−オール、
ブタン１−オール、ペンタン１−オール、ヘキサン１−
オール、ヘプタン１−オール、オクタン１−オール、ノ
ナン１−オール、デカン１−オール、エイコサン１−オ
ール等が挙げられる。ＤＳＣの測定装置としては、例え
ばセイコー電子工業社製の示差走査熱量計ＳＳＣ−５２
００が挙げられる。測定条件としては、合成エステルワ
ックスを約１０ｍｇ計量してＤＳＣに載置し、１分間に
５０ミリリットルのＮ² ガスを吹き込む。そして、２０
℃から１５０℃の間を１分間あたり１０℃の割合で昇温
させ、次に１５０℃から２０℃に急冷させる過程を２回
繰り返してその時の吸収熱量を測定するものである。針
入度はＪＩＳ Ｋ２２３５の針入度試験方法に準拠して
試験温度が２５℃の時に測定した値である。前記合成エ
ステルワックスの電子写真用トナー中の含有量は、電子
写真用トナーを構成する全樹脂成分中に１〜２０重量％
含有させることが好ましい。１重量％未満であると電子
写真用トナーの融点を下げる効果が少ないので低い定着
温度で定着した場合、転写紙への十分な定着強度を得に
くく、２０重量％より多いと高温オフセットが発生しや
すいので好ましくない。なお、ここでいう全樹脂成分と
は合成エステルワックス、結着樹脂及びポリプロピレン
等の離型剤等の樹脂を全て合わせたものをいう。ＤＳＣ
による吸収熱量のピーク位置が５５〜８０℃に存在する
合成エステルワックスは、従来から使用されているポリ
オレフィン系ワックスに比べて軟化点が低く、熱に対し
てシャープに融解する特性があるため、電子写真用トナ
ーに含有させた場合、保存安定性を損なうことなしに該
トナーの軟化点を低下せしめ低温度の熱定着ロールでも
十分に融解し、非オフセット性と定着強度に対して優れ
た作用効果を有する。

【０００７】次に本発明の電子写真用トナーを構成する
合成エステルワックス以外の材料、すなわち結着樹脂、
着色剤等について説明する。本発明に使用される結着樹
脂としては、ポリスチレン樹脂、ポリアクリル酸エステ
ル樹脂、スチレン−アクリル酸エステル共重合体樹脂、
スチレン−メタクリル酸エステル共重合体樹脂、ポリ塩
化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、フェ
ノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げ
られる。着色剤としては、カーボンブラック、ニグロシ
ン染料、アニリンブルー、カルコオイルブルー、クロム
イエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッ
ド、キノリンイエロー、メチレンブルークロライド、フ
タロシアニンブルー、マラカイトグリーンオクサレート
およびこれらの混合物、その他を挙げることができる。
これらの着色剤は、十分な濃度の可視像が形成されるに
十分な割合で含有されることが必要であり、通常結着樹
脂１００重量部に対して１〜２０重量部程度の割合とさ
れる。

【０００８】本発明の電子写真用トナーは、前記のごと
き合成エステルワックス、結着樹脂及び着色剤にその他
のトナー成分例えば電荷制御剤、離型剤、磁性体等を適
宜分散含有せしめてなる粒子であり、その平均粒子径は
５〜２０μｍの範囲である。また、このようにして得ら
れる粒子にシリカ微粉体等よりなる流動性向上剤を添加
混合して電子写真用トナーを構成してもよい。

【０００９】本発明の電子写真用トナーは、溶融開始温
度を従来のトナーの溶融開始温度である１１０℃程度よ
り低く、より具体的には１００℃以下に制御することが
低温定着性のため好ましい。しかしながら、必要以上に
溶融開始温度を低くすること、すなわち、例えば溶融開
始温度を６０℃より低くすると、高温高湿環境下におい
てトナーが軟化するので、保存安定上好ましくない。こ
のため、溶融開始温度は室温より高い６０℃以上である
ことが好ましい。したがって、電子写真用トナーの溶融
開始温度は、定着ロールの温度が低温でトナーを用紙に
定着でき、かつ保存安定性上好ましい温度すなわち６０
〜１００℃に設定されることが好ましい。なお、本発明
で特定する溶融開始温度は、以下に示す測定条件におけ
るプランジャーの降下開始温度を意味する。 測定機：島津製作所製 高化式フローテスターＣＦＴ−
５００ 測定条件：プランジャー １cm² ダイの直径 １mm ダイの長さ １mm 荷重 ２０kgＦ 予熱温度 ５０〜８０℃ 予熱時間 ３００sec 昇温速度 ６℃／min

【００１０】本発明の電子写真用トナーは、鉄粉、フェ
ライト、造粒マグネタイト等より成るキャリアと混合さ
れて二成分現像剤として使用されてもよいし、非磁性一
成分現像剤として使用されてもよい。また、トナー中に
磁性体を含有させてキャリアと混合することなくそのま
ま磁性一成分現像剤として、あるいはキャリアと混合さ
せて静電荷像の現像に使用させてもよい。

【００１１】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明を説明する。な
お、実施例において部とは重量部を示す。まず次のよう
にして合成エステルワックスを合成した。 合成例１ オクタコサン酸４２４ｇ（１モル）、メタノール６４ｇ
（２モル）、硫酸２０ｍｌを攪拌器、コンデンサーを備
えた丸底フラスコに入れ１３０℃で４時間加熱還流させ
た。過剰のメタノールを除去した後、残渣をメチルエー
テルで精製して合成エステルワックス（Ａ）を得た。こ
の合成エステルワックス（Ａ）のＤＳＣ吸収熱量ピーク
は７０℃、針入度は１であった。 合成例２ ドコサン酸３４０ｇ（１モル）、プロパノール１２０ｇ
（２モル）、硫酸２０ｍｌを攪拌器、コンデンサーを備
えた丸底フラスコに入れ１３０℃で４時間加熱還流させ
た。過剰のプロパノールを除去した後、残渣をプロピル
エーテルで精製して合成エステルワックス（Ｂ）を得
た。この合成エステルワックス（Ｂ）のＤＳＣ吸収熱量
ピークは５８℃、針入度は２であった。 合成例３ エイコサン酸３１２ｇ（１モル）、メタノール６４ｇ
（２モル）、硫酸２０ｍｌを攪拌器、コンデンサーを備
えた丸底フラスコに入れ１３０℃で４時間加熱還流させ
た。過剰のメタタールを除去した後、残渣をメチルエー
テルで精製して合成エステルワックス（Ｃ）を得た。こ
の合成エステルワックス（Ｃ）のＤＳＣ吸収熱量ピーク
は５２℃、針入度は５であった。 合成例４ トリアコンタン酸２２６ｇ（０．５モル）、エイコサン
１−オール２９８ｇ（１モル）、硫酸２０ｍｌを攪拌
器、コンデンサーを備えた丸底フラスコに入れ３００℃
で６時間加熱還流させた。過剰のエイコサン１−オール
を除去した後、残渣をペトロイルエーテルで精製して合
成エステルワックス（Ｄ）を得た。この合成エステルワ
ックス（Ｄ）のＤＳＣ吸収熱量ピークは８２℃、針入度
は１であった。

【００１２】次に下記のように電子写真用トナーを作製
した。 実施例１ 重量平均分子量９×１０⁵ 及び数平均分子量３．９×１
０⁵ のスチレン−アクリル酸ブチル共重合体（Ａ）１５
部と重量平均分子量８×１０³ 及び数平均分子量２．７
×１０³ のスチレン−アクリル酸ブチル共重合体（Ｂ）
８５部とを混合し、ゲルパーミュエイションクロマトグ
ラフィー（ＧＰＣ）によって測定されるクロマトグラム
において分子量７．５×１０⁵ と４．５×１０³ にピー
ク位置を有するスチレン−アクリル系共重合体樹脂を得
た。 上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合
し、二軸混練機で熱溶融混練後、ジェットミルで粉砕
し、その後乾式気流分級機で分級して平均粒子径が１０
μｍの粒子を得た。そして、該粒子１００部と疎水性シ
リカ（キャボット社製 商品名：キャボシルＴＳ−５３
０）０．４部とをヘンシェルミキサー内で１分間攪拌
し、該粒子の表面に疎水性シリカを付着させ本発明の電
子写真用トナーを得た。なお、この電子写真用トナーの
溶融開始温度は、高化式フローテスターにより前記の条
件で測定した結果、９９℃であった。

【００１３】実施例２ 上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合
し、二軸混練機で熱溶融混練後、ジェットミルで粉砕
し、その後乾式気流分級機で分級して平均粒子径が１０
μｍの粒子を得た。そして、該粒子１００部と疎水性シ
リカ（キャボット社製 商品名：キャボシルＴＳ−５３
０）０．４部とをヘンシェルミキサー内で１分間攪拌
し、該粒子の表面に疎水性シリカを付着させ本発明の電
子写真用トナーを得た。なお、この電子写真用トナーの
溶融開始温度は、高化式フローテスターにより前記の条
件で測定した結果、９７℃であった。

【００１４】実施例３ 上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合
し、二軸混練機で熱溶融混練後、ジェットミルで粉砕
し、その後乾式気流分級機で分級して平均粒子径が１０
μｍの粒子を得た。そして、該粒子１００部と疎水性シ
リカ（キャボット社製 商品名：キャボシルＴＳ−５３
０）０．４部とをヘンシェルミキサー内で１分間攪拌
し、該粒子の表面に疎水性シリカを付着させ本発明の電
子写真用トナーを得た。なお、この電子写真用トナーの
溶融開始温度は、高化式フローテスターにより前記の条
件で測定した結果、９６℃であった。

【００１５】実施例４ 上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合
し、二軸混練機で熱溶融混練後、ジェットミルで粉砕
し、その後乾式気流分級機で分級して平均粒子径が１０
μｍの粒子を得た。そして、該粒子１００部と疎水性シ
リカ（キャボット社製 商品名：キャボシルＴＳ−５３
０）０．４部とをヘンシェルミキサー内で１分間攪拌
し、該粒子の表面に疎水性シリカを付着させ本発明の電
子写真用トナーを得た。なお、この電子写真用トナーの
溶融開始温度は、高化式フローテスターにより前記の条
件で測定した結果、９５℃であった。

【００１６】実施例５ 上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合
し、二軸混練機で熱溶融混練後、ジェットミルで粉砕
し、その後乾式気流分級機で分級して平均粒子径が１０
μｍの粒子を得た。そして、該粒子１００部と疎水性シ
リカ（キャボット社製 商品名：キャボシルＴＳ−５３
０）０．４部とをヘンシェルミキサー内で１分間攪拌
し、該粒子の表面に疎水性シリカを付着させ本発明の電
子写真用トナーを得た。なお、この電子写真用トナーの
溶融開始温度は、高化式フローテスターにより前記の条
件で測定した結果、９４℃であった。

【００１７】実施例６ 上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合
し、二軸混練機で熱溶融混練後、ジェットミルで粉砕
し、その後乾式気流分級機で分級して平均粒子径が１０
μｍの粒子を得た。そして、該粒子１００部と疎水性シ
リカ（キャボット社製 商品名：キャボシルＴＳ−５３
０）０．４部とをヘンシェルミキサー内で１分間攪拌
し、該粒子の表面に疎水性シリカを付着させ本発明の電
子写真用トナーを得た。なお、この電子写真用トナーの
溶融開始温度は、高化式フローテスターにより前記の条
件で測定した結果、９２℃であった。

【００１８】実施例７ 上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合
し、二軸混練機で熱溶融混練後、ジェットミルで粉砕
し、その後乾式気流分級機で分級して平均粒子径が１０
μｍの粒子を得た。そして、該粒子１００部と疎水性シ
リカ（キャボット社製 商品名：キャボシルＴＳ−５３
０）０．４部とをヘンシェルミキサー内で１分間攪拌
し、該粒子の表面に疎水性シリカを付着させ本発明の電
子写真用トナーを得た。なお、この電子写真用トナーの
溶融開始温度は、高化式フローテスターにより前記の条
件で測定した結果、９６℃であった。

【００１９】比較例１ 合成エステルワックス（Ａ）を混合させない以外は、実
施例２と同様にして比較用の電子写真用トナーを得た。
なお、この電子写真用トナーの溶融開始温度は、高化式
フローテスターにより前記の条件で測定した結果、１０
５℃であった。

【００２０】比較例２ 合成エステルワックス（Ａ）の代わりに市販のポリプロ
ピレンワックス（三洋化成工業社製 商品名：ビスコー
ル３３０Ｐ、ＤＳＣによる吸収熱量のピークが位置する
温度：１４５℃、針入度１）を５部混合させた以外は、
実施例２と同様にして比較用の電子写真用トナーを得
た。なお、この電子写真用トナーの溶融開始温度は、高
化式フローテスターにより前記の条件で測定した結果、
１０５℃であった。

【００２１】比較例３ 合成エステルワックス（Ａ）の代わりに天然ワックス
（加藤洋行社製のカルナバワックス、ＤＳＣによる吸収
熱量のピークが位置する温度：８６℃、針入度１）を５
部混合させた以外は、実施例２と同様にして比較用の電
子写真用トナーを得た。なお、この電子写真用トナーの
溶融開始温度は、高化式フローテスターにより前記の条
件で測定した結果、１０２℃であった。

【００２２】比較例４ 合成エステルワックス（Ａ）の代わりに合成エステルワ
ックス（Ｃ）（ＤＳＣによる吸収熱量のピークが位置す
る温度：５２℃、針入度５）を５部混合させた以外は、
実施例２と同様にして比較用の電子写真用トナーを得
た。なお、この電子写真用トナーの溶融開始温度は、高
化式フローテスターにより前記の条件で測定した結果、
９４℃であった。

【００２３】比較例５ 合成エステルワックス（Ａ）の代わりに合成エステルワ
ックス（Ｄ）（ＤＳＣによる吸収熱量のピークが位置す
る温度：８２℃、針入度１）を５部混合させた以外は、
実施例２と同様にして比較用の電子写真用トナーを得
た。なお、この電子写真用トナーの溶融開始温度は、高
化式フローテスターにより前記の条件で測定した結果、
１０３℃であった。

【００２４】次に前記実施例及び比較例について下記の
項目の試験をおこなった。 （１）非オフセット温度領域 まず、前記実施例及び比較例で得た各電子写真用トナー
４部と樹脂被覆を施してないフェライトキャリア（パウ
ダーテック社製 商品名：ＦＬ−１０２０）９６部とを
混合して二成分系現像剤を作製した。次に該現像剤を使
用して市販の複写機（シャープ社製 商品名：ＳＦ−９
８００）にてＡ４の転写紙に縦２ｃｍ、横５ｃｍの帯状
の未定着画像を複数作製した。次に、表層がテフロンで
形成された熱定着ロールと、表層がシリコーンゴムで形
成された圧力定着ロールが対になって回転する定着機を
ロール圧力が５Ｋｇ／ｃｍ² 及びロールスピードが１０
０ｍｍ／ｓｅｃになるように調節し、該熱定着ロールの
表面温度を段階的に変化させて、各表面温度において上
記未定着画像を有した転写紙のトナー像の定着をおこな
った。この時余白部分にトナー汚れが生じるか否かの観
察をおこない、汚れが生じない温度領域を非オフセット
温度領域とした。また、非オフセット温度領域の最大値
と最小値の差を非オフセット温度幅とした。

【００２５】（２）定着強度 前記定着機の熱定着ロールの表面温度を１３０℃及び１
５０℃に設定し、前記未定着画像が形成された転写紙の
トナー像の定着をおこなった。そして、形成された定着
画像に対して綿パッドによる摺擦を施し、下記式によっ
て定着強度を算出し低エネルギー定着性の指標とした。
画像濃度はマクベス社製の反射濃度計ＲＤ−９１４を使
用した。 定着強度（％）＝摺擦後の定着画像の画像濃度／摺擦前
の定着画像の画像濃度×１００

【００２６】（３）保存安定性 前記実施例１〜７、比較例１〜５で得られた電子写真用
トナーの保存安定性の評価を実施した。評価は１５０ｃ
ｃボトルにトナーを２０ｇ充填し、５０℃の高温槽中で
２４時間放置した後、トナーのケーキング状態を目視に
より確認した。上記項目の試験結果を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１の試験結果から明らかなように、本発
明の電子写真用トナーの非オフセット温度領域は低温度
から高温度までオフセットが発生せず、その温度幅も５
０℃以上という実用上十分な範囲を維持していることが
確認された。また、定着温度１３０℃における定着強度
が７０％以上あり実用上十分な定着強度を有することが
確認された。これに対して、比較例１、比較例２及び比
較例５は定着温度１３０℃における定着強度が６５％以
下という低いものであることが確認された。比較例３及
び比較例４は保存安定性の試験において、トナーの凝集
塊が発生し問題があることが確認され、比較例４は流動
性も悪く実用上問題があることが確認された。また、前
項（１）における各実施例の現像剤を使用して市販の複
写機（東芝社製 商品名：ＢＤ−３８１０）で５０００
枚までの連続コピー試験をおこなった結果、表１に示す
ように実施例１〜実施例７の全てにおいて、摩擦帯電量
が初期から５０００枚までの間を−２３μＣ／ｇから−
２６μＣ／ｇ程度の値で推移し、画像濃度も初期から５
０００枚までの間を１．４０から１．４３までの値を推
移するもので実用上問題のないことが確認され、カブリ
も少ないことが確認された。なお、コピーした原稿は黒
色部が６％のＡ４のものであり、摩擦帯電量は東芝ケミ
カル社製のブローオフ摩擦帯電量測定装置を使用し、画
像濃度はマクベス社製の反射濃度計ＲＤ−９１４を、カ
ブリは日本電色社製色差計Ｚ−１００１ＤＰを使用し
た。

【００２９】

【発明の効果】本発明の電子写真用トナーは、保存性に
問題がなく、十分な非オフセット温度領域を維持し低い
温度で定着することができ、かつ定着強度に優れている
と共に十分な画像濃度を多数枚得ることができるという
効果を奏する。したがって、本発明の電子写真用トナー
を複写機あるいはプリンター等に適用した場合、消費電
力が削減することができ、低ロール圧力化による機械コ
ストの低減、複写速度の高速化等の効果を奏する。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＤＳＣによる吸収熱量のピーク位置が５
   ５〜８０℃に存在し、針入度が４以下であり、単官能直
   鎖脂肪酸と単官能直鎖直鎖アルコールから合成される合
   成エステルワックスを含有することを特徴とする電子写
   真用トナー。
2. 【請求項２】 合成エステルワックスをトナーの全樹脂
   成分中に１〜２０重量％含有することを特徴とする請求
   項１記載の電子写真用トナー。
3. 【請求項３】 トナーの溶融開始温度が６０〜１００℃
   であることを特徴とする請求項１記載の電子写真用トナ
   ー。