JPH04120553A - トナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［概要］ 電子写真などの静電潜像を現像するために用いられるト
ナーに関し、 定着性および耐ブロッキング性を損なうことなく、耐ボ
イド特性に優れたトナーを提供することを目的とし、 バインダ樹脂を用いるトナーにおいて、前記バインダ樹
脂中に表面張力低減剤として、下記の一般式で表される
、パーフルオロアルキルスルホン酸塩を用いるように構
成する。

［産業上の利用分野］ 本発明は、電子写真などの静電潜像を現像するために用
いられるトナーに関する。

電子写真法としては、米国特許第２２９７６９１号など
に記載された方式が周知である。これは一般には光導電
性絶縁体（）オドコンドラムなど）を利用し、コロナ放
電などにより該光導電性絶縁体上に−様な静電荷を与え
、様々な手段により該光導電性絶縁体上に光像を照射す
ることによって静電潜像を形成し、次いで、該潜像をト
ナーと呼ばれる微粉末を用いて現像可視化し、必要に応
じて紙等にトナー画像を転写した後、加圧、加熱、溶剤
、蒸気、光等の照射などの手段により紙等の記録媒体上
にトナー画像を定着させて複写物を得るものである。

［従来の技術］ これらの静電潜像を現像するためのトナーとしては、従
来より天然または合成高分子物質よりなるバインダ樹脂
中にカーボンブラックなどの着色剤を分散させたものを
５〜２０μｍ程度に微粉砕した粒子が用いられている。

かかるトナーは通常、トナー単体もしくは鉄粉、ガラス
ピーズなどの担体物質（キャリア）と混合され、静電潜
像の現像に用いられる。

トナー単体で現像に供せられる場合（−成分現像方法）
、トナーは通常、磁性粉を含有しており、トナーは現像
装置の壁面や現像装置内のマグネットロールなどの部材
と摩擦されることにより摩擦帯電し、さらに、マグネッ
トロールの磁力により、マグネットロール上に保持され
、マグネットロールか回転することによりトナーか光導
電性絶縁体上の潜像部分に運ばれ、帯電したトナーが電
気的吸引力により潜像に付着することによって現像か行
われる。

また、キャリアとトナーを混合して用いる場合（二成分
現像方法）、トナーとキャリアとからなる現像剤は現像
装置内で混合撹拌されることにより摩擦帯電し、トナー
がキャリアに担持された状態で光導電性絶縁体上の潜像
部分に運ばれ、帯電したトナーのみが電気的吸引力によ
り選択的に潜像に付着することによって現像が行われる
。この場合もトナー画像はトナーのみて形成されている
。

二成分現像法の場合、通常キャリアとしては鉄粉もしく
は他の強磁性体粒子を用いることか多く、この場合、磁
性体粒子か、現像装置内のマグネットロールにより保持
され磁気ブラシを形成し、マグネットロールが回転する
ことにより磁気ブラシが光導電性絶縁体上の潜像部分に
運ばれることにより潜像部分へのトナーの運搬か行われ
る。

一方、トナーに用いられるバインダ樹脂とじては一般に
オリゴマと称する低重合体高分子が用いられることか多
い。オリゴマは低分子量であることから溶融粘度が低く
、熱安定性が良好なため、電子写真用トナーのバインダ
樹脂として広く用いられている。

また、前記定着は、前記トナーの粉像を溶融して記録紙
に固着させることであり、その方法としては前記の種々
の方法がある。これらの方法の中で、光定着の代表的な
ものであるフラッシュ定着は、例えばキセノンフラッシ
ュランプなど放電管の閃光によって定着する方法であっ
て、以下のような特徴を有している。

■非接触定着であるため、現像時の画像の解像度を劣化
させない。

■電源投入後の待ち時間がなく、クイックスタートが可
能である。

■システムダウンにより定着器内に記録紙が詰まっても
発火しない。

■のり付き紙、プレプリント紙、厚さの異なる紙など、
記録紙の材質や厚さに関係なく定着可能である。

フラッシュ定着によってトナーか記録紙に固着する過程
は次の通りである。

前述のようにトナー画像を記録紙に転写したときは粉末
のまま記録紙に付着して画像を形成しており、例えば指
でこすれば該画像は崩れる状態にある。そこへ、例えば
キセノンフラッシュランプなどの放電管の閃光を照射す
ると、トナーは閃光のエネルギを吸収し、温度が上昇し
て軟化溶融し、記録に密着する。閃光が終わった後は、
温度か下がり固化して定着画像となって定着を完了し、
記録紙に固着した定着画像は、例えば指でこすっても崩
れないようになる。

ここで、フラッシュ定着において重要なのは、トナーが
溶融して記録紙にしっかりと密着することであり、その
ためにトナーは、外界に放散し、て温度上昇に寄与しな
い熱エネルギの分も含めた光エネルギを閃光から吸収し
て十分に溶融しなければならない。したがって、与える
光エネルギが不足するとトナーは十分に溶けることがで
きず、満足した定着性か得られない。一方、光エネルギ
か強すぎると、トナーの粘性は急激に低下する。この時
トナーに働く表面張力か粘性に打ち勝つと印字部のトナ
ーが凝集、移動するため、第１図に示すように、画像に
ボイド５と呼ばれる白抜は現象が起こり、画像濃度の低
下を引き起こす。したがって、フラッシュ定着用のトナ
ー１としては、トナー１の移動によりボイド５が発生し
ないことが必要になる。

なお、第１−図中、２は記録紙、３は閃光、４は定着画
像である。

従来、フラッシュ定着用トナー１のバインダ樹脂として
は、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルポリマに代
表されるエポキシ樹脂やポリエチレンテレフタレートに
代表されるポリエステル樹脂が常用されてきた。

［発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、このような従来のトナーにあっては、前
記のような樹脂をバインダ樹脂とした場合、良好な定着
性を得るためには、分子量の比較的小さい低融点のオリ
ゴマを用いる必要があるか、このようなオリゴマを用い
た場合溶融粘度が低く、フラッシュ光の照射によりトナ
ーが溶融すると、表面張力により生じるトナーの移動し
ようとする力によりトナーが凝集をおこしながら融着固
化するため、画像のボイド発生が避けられなかった。

これを防止するためには、バインダ樹脂の溶融粘度を高
め、トナーか移動して白抜けを生じないようにする必要
がある。溶融粘度を高める手法としては、 ■バインダ樹脂の重合度を高める ■バインダ樹脂の主鎖構造に０４以上の比較的長鎖の側
鎖を導入する ■バインダ樹脂の主鎖構造間に架橋を導入するなどの方
法が考えられる。しかし、■、■の方法では、溶融粘度
を高めることができるが融点も上昇するため、ボイド発
生は防止できるものの定着性が損なわれることが多い、
。また、■の方法では、さほど融点を上昇させずに溶融
粘度を高めることができるが、この場合は、バインダ樹
脂のガラス転移点が低下するため耐ブロッキング性が極
端に損なわれることが多い。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
のであって、定着性および耐ブロッキング性を損なうこ
となく、耐ボイド特性に優れたトナーを提供することを
目的としている。

［課題を解決するための手段］ 発明者らは検討の結果、バインダ樹脂の融点の上昇にと
もなう定着性の低下あるいはガラス転移点の低下にとも
なう耐ブロッキング性の低下を防ぐために、溶融粘度の
比較的低いバインダ樹脂を用いた場合でも、少なくとも
、表面張力あるいはバインダ樹脂を構成する分子間に働
く分子間力を小さくする物質、すなわち表面張力低減剤
を分散させ、表面張力を低減させたトナーを用いること
により、凝集に基づくボイドの発生を抑えることができ
ることを見出し、本発明を成すに至った。

すなわち、本発明は、バインダ樹脂を用いるトナーにお
いて、前記バインダ樹脂中に表面張力低減剤として、前
記の一般式で表される、パーフルオロアルキルスルホン
酸塩を用いるものである。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。

表面張力低減剤に用いるポリマとしては、親水基と疎水
基を持ち、下記の一般式で表されるパーフルオロアルキ
ルスルホン酸塩 を用いることができる。なお、表面張力低減剤の主鎖を
構成する炭素に結合するＲ、、Ｒ２はおもにＦで構成さ
れるが、一部のＲ，、Ｒ２はＨでも良い。ここで、Ｈと
Ｆの比により表面張力を制御することができ、また、Ｆ
の負帯電性によりトナーの帯電量制御も行うことができ
る。

また、表面張力低減剤に用いるフッ素系界面活性剤は、
バインダ樹脂をモノマから重合させる段階で添加しても
、トナー構成材料を溶融混練する段階で添加しても良い
。ただし、表面張力低減剤をバインダ樹脂の重合段階で
添加する場合、表面張力低減剤がバインダ樹脂の合成温
度でも熱分解せず、バインダ樹脂の重合を阻害したり、
副反応を誘導しない材料に限られる。

本発明で用いる表面張力低減剤の添加量は、該表面張力
低減剤の材質とバインダ樹脂の表面張力に基づき定めら
れるものであるが、ポリエステル樹脂（ポリエチレンテ
レフタレート）の場合、２００℃において、１５ｄｙｎ
ｅ／ａｍ以下か良く、コレハトナー重量に対して０．０
１〜２．　ＯＯｗｊ％に相当する。フッ素系界面活性剤
の添加量を２．００ｗ１％以下としなければならない理
由は、これ以上の場合、表面張力低減剤の溶融粘度低減
の効果により、溶融粘度が低くなりすぎ、ボイド防止能
力が低下してしまうためである。また、０．０１ｗ１％
以上としなければならない理由は、これ以下の場合、表
面張力低減によるボイド防止能力の効果が期待できない
ためである。

本発明で用いるトナーバインダは電子写真に用いられる
樹脂なら何れでも良く、例えば、スチレンアクリル、エ
ポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等を単独もしくは併用し
て用いることかできる。表面張力低減剤を分散させたバ
インダ樹脂を他のノくインダ樹脂と併用して用いる場合
、全体として必要量の表面張力低減剤か添加されれば、
一方のバインダ樹脂にのみ表面張力低減剤を添加した樹
脂を用いても良い。

本発明で用いるトナーは、従来公知の方法て製造するこ
とかできる。すなわち、バインダ樹脂、着色剤、表面張
力低減剤および要すればカーホン、帯電制御剤などを、
例えば、加圧ニーダ、ロールミル、エクストルーダなど
により溶融混練して均一に分散し、例えば、ジェットミ
ルなどにより、微粉砕化し、分級機、例えば、風力分級
機などにより分級して所望のトナーを得ることができる
。

［実施例］ 以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが
、本発明はこれによって限定されるものではない。

実施例１ バインダ樹脂として、エポキシ樹脂（ビスフェノールＡ
ジグリシジルエーテル、エポキシ当量９００〜！０００
）　９２重量部を用い、これに対して、表面張力低減剤
としてパーフルオロアルキルスルホン酸カリウム塩（住
人スリーエム社製）０，５重量部、さらに着色剤として
カーボンブラック（ブラックパールズＬ；平均粒径００
２４μｍ１比表面積１３８ｒｒｆ／ｇ　；キャポット社
製）５重量部、クロム系アゾ染料（Ｓ　−３４，オリエ
ント化学製）３重量部を加え、加圧ニーダにより　１３
０℃、３０分溶融混練し、トナー塊を得た。冷却したト
ナー塊をロートプレックス粉砕機により粒径約２ｍｍの
粗トナーとした。

次いで、粗トナーをジェットミル（ＰＪＭ粉砕機、日本
ニューマチック工業製）を用いて微粉砕を行い、粉砕物
を風力分級機（アルピネ社製）により分級し、粒径５〜
２０μｍの負帯電トナーＡを得た。次に、トナーＡ５重
量部、キャリアとじて不定形鉄粉ＴＳＶ１００／２００
　（日本鉄粉製）９５重量部からなる現像剤を調製し、
ＦＡＣＯＭ−６７１５Ｄ　レーサプリンタ改造機を用い
て印字試験を行い、画像の光学濃度をマクベス社製ＰＣ
Ｍメータにより測定した。

なお、ボイドの発生状況は目視て行った。また、トナー
Ａの表面張力は表面張力測定装置（デジオマチックＥＳ
Ｂ−Ｖ　、　＠協和科学社）を用いて２００℃において
測定した。

印字試験の結果、トナーＡは耐ボイド特性に優れており
、印字濃度は１．１であった。またトナＡの表面張力は
１２ｄｙｎｅ／ｃｍであった（別表、参照）実施例２ バインダ樹脂として、パーフルオロアルキルスルホン酸
カリウムを樹脂重量に対して１０重量部添加したポリエ
ステル（ポリエチレンテレフタレート、重量平均分子量
１０００）　９２重量部を用い、さらに着色剤としてカ
ーボンブラック５重量部、クロム系アゾ染料３重量部を
加え、加圧ニーダによリ　１３０℃、３０分溶融混練し
、トナー塊を得た。冷却したトナー塊をロートプレック
ス粉砕機により粒径的２１１１Ｉｍの粗トナーとした。

次いで、粗トナーをジェットミルを用いて微粉砕を行い
、粉砕物を風力分級機により分級し、粒径５〜２０μｍ
の負帯電トナーＢを得た。

印字評価の結果、トナーＢは耐ボイド特性に優れており
、印字濃度は１２てあった。またトナーＢの表面張力は
１ｌｄｙｎｅ／ｃｍてあった（別表、参照）実施例３ バインダ樹脂として、パーフルオロアルキルスルホン酸
カリウムを樹脂重量に対して２．０重量部添加したスチ
レンアクリル６２重量部、フッ素系界面活性剤の添加し
ていないポリエステル樹脂（ポリエチレンテレフタレー
ト、重量平均分子量１０００）３０重量部を用い、さら
に着色剤としてカーボンブラック（ブラックパールズＬ
）３重量部、クロム系アゾ染料３重量部を加え、加圧ニ
ーダにより１３０℃、３０分溶融混練し、トナー塊を得
た。冷却したトナー塊をロートプレックス粉砕機により
粒径的２ｍｍの粗トナーとした。

次いで、粗トナーをジェットミル（ＰＪＭ粉砕機）を用
いて微粉砕を行い、粉砕物を風力分級機（アルピネ社製
）により分級し、粒径５〜２０μｍの負帯電トナーＣを
得た。

印字評価の結果、トナーＣは耐ボイド特性に優れており
、印字濃度は１．３であった。またトナーＣの表面張力
は９ｄｙｎｅ／ｃｍであった（別表、参照）比較例１ トナー溶融混練時に、表面張力低減剤を添加しないこと
を除いては実施例１と同様にして、トナーＤを得た。実
施例１と同じ手法で印字試験と表面張力測定を行った結
果、このトナーの印字にはボイドが多く、印字濃度が０
，８であった。また、該トナーＤの表面張力は２５ｄ７
ｎｅ／ｃｍであった（別表、参照）。

比較例２ バインダ樹脂に、表面張力低減剤としてフッ素系界面活
性剤を添加しないことを除いては実施例２と同様にして
、トナーＥを得た。

実施例１と同じ手法で印字試験と表面張力測定を行った
結果、このトナーの印字にはボイドが多く、印字濃度が
０７であった。また、トナーＥの表面張力は２３ｄ７ｎ
ｅ／ｃｍであった（別表、参照）。

比較例３ バインダ樹脂として、エポキシ樹脂９２重量部を用い、
これに対して、表面張力低減剤としてフッ素系界面活性
剤３重量部とすることを除いては実施例１と同様にして
、トナーＦを得た。

実施例１と同じ手法で印字評価と表面張力測定を行った
結果、このトナーの印字にはボイドか非常に多く、印字
濃度が０７であった。また、トナーＦの表面張力は９ｄ
ｙｎｅ／ｃｍであった（別表、参照）。

比較例４ スチレンアクリルに、表面張力低減剤としてフッ素系界
面活性剤を添加しないことを除いては実施例２と同様に
して、トナーＧを得た。

実施例１と同じ手法で印字試験と表面張力測定を行った
結果、このトナーの印字にはボイドが多く、印字濃度か
０．６であった。また、トナーＧの表面張力は３３ｄ７
ｎｅ、／ｃｍであった（別表、参照）。

別表　試作トナーの評価結果 ［発明の効果］ 以上説明してきたように、 本発明によれば、 定 着性および耐ブロッキング性を損なうことなく、耐ボイ
ド特性に優れたトナーを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はボイド発生の説明図である。 図中、 １・・・トナー ２・・・記録紙、 ３・・・閃光、 ４・・・定着画像、 ５・・・ボイド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 バインダ樹脂を用いるトナーにおいて、前記バインダ樹
   脂中に表面張力低減剤として、下記の一般式で表される
   、パーフルオロアルキルスルホン酸塩を用いることを特
   徴とするトナー。 ▲数式、化学式、表等があります▼Ｒ＿１、Ｒ＿２：Ｆ
   （ただし、一部のＲ＿１、Ｒ＿２はＨでも可） Ｒ＿３：Ｈまたは陽イオン