JPH04353866A - 電子写真用トナー - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真用トナーに関し
、より詳しくは静電式複写機やレーザービームプリンタ
等を使用した画像形成に使用される電子写真用トナーに
関する。

【０００２】

【従来の技術】トナーとキャリアとを含む二成分現像剤
を用いた磁気ブラシ現像法では以下の工程にて画像が形
成される。 （ａ）まず、電子写真用トナーを含む現像剤を、内部に
磁極を備えた現像スリーブの外周に保持させていわゆる
磁気ブラシを形成する。

【０００３】（ｂ）この磁気ブラシを、表面に静電潜像
が形成された感光体に摺接させて、上記電子写真用トナ
ーを静電潜像に静電付着させることで、トナー像に顕像
化する。 （ｃ）上記トナー像を感光体表面から紙上に転写し、さ
らに加熱定着によって紙上に定着させて画像形成が完了
する。

【０００４】上記画像形成に使用される電子写真用トナ
ーは、定着用樹脂中に、カーボンブラック等の着色剤や
、電荷制御剤等を配合し、これを所定の粒度に造粒した
ものが用いられる。かかる電子写真用トナーに要求され
る性質としては、加熱ローラに溶融トナーの一部が付着
してしまう定着ローラの汚れ等の、いわゆるオフセット
が発生しない耐オフセット性と、定着温度が低い場合に
トナー像の紙への定着不良（低温定着性の悪化）をひき
起こさない定着性とが要求される。

【０００５】しかしながら、上記耐オフセット性を満足
させるべく分子量が高い定着用樹脂を用いた電子写真用
トナーは定着温度を高く設定する必要があり、省エネル
ギー上好ましくない。また、上記低温定着性を満足させ
るべく分子量が低い定着用樹脂を用いた電子写真用トナ
ーは、画像形成装置内部が高温になると、トナー同士が
凝集、固化するブロッキングを発生してしまい耐熱性が
不充分である。

【０００６】そこで、両方の性質を付与するために、従
来より、低分子量の樹脂と高分子量の樹脂とを併用した
電子写真用トナーが種々提案されている（例えば特開昭
５６−１６１４４号公報、特開昭６０−３６４４号公報
等）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、低分子
量の樹脂と高分子量の樹脂とを併用する場合の両者のバ
ランスが難しく、低分子量成分が少ないと低温定着性に
劣り、逆に多過ぎると耐オフセット性が損なわれる結果
となる。そのため、定着性および耐オフセット性の両方
を充分に満足しうるトナーは得られていないのが実情で
ある。また、単に低分子量の樹脂と高分子量の樹脂とを
併用するだけでは、耐熱性も不充分である。

【０００８】本発明は、以上の事情に鑑みてなされたも
のであって、低温定着性、耐オフセット性および耐熱性
にすぐれた電子写真用トナーを提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用】上記課題を解
決するための本発明の電子写真用トナーは、測定周波数
が１Ｈｚで測定歪が１ｄｅｇの条件下において、（１）
　貯蔵弾性率の降下開始温度が１００〜１１０℃の範囲
内にあり、（２）　１５０℃での上記貯蔵弾性率が１×
１０４　ｄｙｎ／ｃｍ２　以下であり、（３）　損失弾
性率のピーク温度が１２５℃以上であるレオロジー特性
を有することを特徴とする。

【００１０】すなわち、本発明者らは、トナーの定着性
および耐オフセット性は、使用する定着用樹脂の分子量
分布よりも、トナーの動的粘弾性である貯蔵弾性率と損
失弾性率とが大きく関係するという知見を得、さらに研
究を進め、図１に示すように、トナーが有する温度と貯
蔵弾性率（Ｇ′）　との関係を示す曲線（以下、温度−
Ｇ′曲線という）および温度と損失弾性率（Ｇ″）との
関係を示す曲線（以下、温度−Ｇ″曲線という）と、ト
ナー特性との関係を詳細に検討した結果、上記の（１）
　、（２）　および（３）　の条件を充足する温度−Ｇ
′曲線および温度−Ｇ″曲線を有する電子写真用トナー
は、低温定着性、耐オフセット性および耐熱性の全てに
すぐれているという新たな事実を見出し、本発明を完成
するに到ったのである。

【００１１】本発明における貯蔵弾性率および損失弾性
率とは、一般的な粘弾性を有する物体の振動実験におい
て定義される粘弾性特性関数の１つであり、複素弾性率
の実数部を貯蔵弾性率、虚数部を損失弾性率という。具
体的には、貯蔵弾性率がトナーの弾性の度合いを示し、
損失弾性率がトナーの粘性の度合いを示している。本発
明においては、貯蔵弾性率の降下開始温度が１００〜１
１０℃の範囲内にあることが必要であり、貯蔵弾性率の
降下開始温度が１１０℃を超えると、弾性体に近くなっ
てトナーの内部凝集力が高まり、トナーが定着時に紙に
浸透する力が弱まり、定着率が低下するようになる。一
方、貯蔵弾性率の降下開始温度が１００℃を下回ると、
低温定着性および定着率は向上するものの、耐熱性に劣
るようになる。

【００１２】また、１５０℃での上記貯蔵弾性率は１×
１０４　ｄｙｎ／ｃｍ２　以下、好ましくは１×１０４
　〜５×１０２　ｄｙｎ／ｃｍ２　であることが必要で
あり、１５０℃での上記貯蔵弾性率が１×１０４　ｄｙ
ｎ／ｃｍ２　を超えると、トナーの定着性が劣るように
なる。さらに、損失弾性率のピーク温度は１２５℃以上
、好ましくは１２５〜１４０℃であることが必要であり
、ピーク温度が１２５℃を下回ると、耐オフセット性、
耐熱性に劣るようになる。

【００１３】本発明の電子写真用トナーは、定着用樹脂
に着色剤、電荷制御剤、離型剤（オフセット防止剤）等
の添加剤を混合分散し、適当な粒径に造粒することによ
り製造される。このとき、得られるトナーのレオロジー
特性を前記した所定範囲内に調整するためには、定着用
樹脂への着色剤、電荷制御剤、離型剤等の添加剤の分散
状態を変化させればよく、具体的にはトナー製造時にお
ける前混合や混練の時間や回転数等を調節することによ
り行うことができる。

【００１４】使用する定着用樹脂は、とくに限定される
ものではなく、例えばエポキシ系樹脂、ポリエステル系
樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド樹
脂、石油樹脂、シリコーン樹脂、ジエン系樹脂、オレフ
ィン系樹脂、酢酸ビニル重合体、ポリエーテル、ポリウ
レタン、パラフィンワックスおよびそれらの共重合体等
を単独でまたは混合して使用することができる。これら
の樹脂のうち、スチレン系樹脂、とくにスチレン−アク
リル系共重合体を使用するのが好ましい。

【００１５】本発明において使用可能なスチレン−アク
リル系共重合体は、図２に示すように、ゲルパーミエー
ションクロマトグラムにおいて、高分子量側と低分子量
側とにそれぞれ分子量分布の極大値ＰＨ　、ＰＬ　を有
する分子量分布を有するものが好ましい。かかるスチレ
ン−アクリル系共重合体を使用したトナーのうち、上記
レオロジー特性を有するものが、定着性、耐オフセット
性および耐熱性を充分に満足させることができる。上記
両極大値ＰＨ　、ＰＬ　間にはさらに別の極大値があっ
てもよい。

【００１６】高分子量側の極大値ＰＨ　の分子量は１×
１０５　以上で３×１０５　以下の範囲、とくに１．５
×１０５　〜１．９×１０５　の範囲内であるのが好ま
しい。極大値ＰＨ　の分子量が１×１０５　を下回る場
合には、スチレン−アクリル系共重合体中の高分子量成
分が不足して、充分な耐オフセット性が得られないおそ
れがある。逆に、極大値ＰＨ　の分子量が３×１０５　
を超えた場合には、熱や機械的剪断力を受けて切断され
易い高分子量成分が多量に含まれることになるので、か
えって耐熱性が悪化するおそれがある。

【００１７】低分子量側の極大値ＰＬ　の分子量は、１
×１０３　以上で３×１０５　未満の範囲内、とくに２
×１０３　〜１×１０４　の範囲内であることが好まし
い。極大値ＰＬの分子量が１×１０５　以上では、スチ
レン−アクリル系共重合体中の低分子量成分が不足して
、低温定着性に優れたトナーが得られないおそれがある
。一方、極大値ＰＬ　の分子量が３×１０３　未満では
、スチレン−アクリル系共重合体の保形性が不足して、
耐久性に優れたトナーが得られないおそれがある。

【００１８】上記スチレン−アクリル系共重合体は、前
述した分子量分布を有するように、分子量分布の異なる
複数種のスチレン−アクリル系共重合体を均一に溶融ブ
レンドするか、あるいは２段重合法を用いることにより
製造される。例えば図３に示すように、曲線Ａに示す分
子量分布のスチレン−アクリル系共重合体（低分子量の
もの）と、曲線Ｂに示す分子量分布のスチレン−アクリ
ル系共重合体（高分子量のもの）とを等量溶融ブレンド
すると、曲線Ｃに示す分子量分布のスチレン−アクリル
系共重合体が得られる。

【００１９】また、一般に懸濁重合法や乳化重合法によ
れば、溶液重合法に比して高分子量の重合体が生成され
やすい。したがって、スチレン−アクリル系共重合体の
製造に際し、懸濁重合法または乳化重合法と、溶液重合
法とを、この順序あるいは逆の順序に組み合わせて多段
重合を行い、しかも各段階での分子量調節を行うことに
より、上記分子量分布を有するスチレン−アクリル系共
重合体を得ることができる。分子量ないし分子量分布の
調整は、開始剤の種類や量、連鎖移動に関係する溶剤の
種類や分散剤あるいは乳化剤の種類等を選ぶことによっ
て行うことができる。

【００２０】スチレン−アクリル系共重合体において使
用する主にスチレン系モノマーとしては、スチレンの他
に、ビニルトルエン、α−メチルスチレン等が例示され
る。また、アクリル系モノマーとしては、例えばアクリ
ル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エ
チル、アクリル酸ブチル、アクリル酸−２−エチルヘキ
シル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニル
、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ヘキシル、メタク
リル酸−２−エチルヘキシル、β−ヒドロキシアクリル
酸エチル、γ−ヒドロキシアクリル酸プロピル、δ−ヒ
ドロキシアクリル酸ブチル、β−ヒドロキシメタクリル
酸エチル、γ−アミノアクリル酸プロピル、γ−Ｎ，Ｎ
−ジエチルアミノアクリル酸プロピル、エチレングリコ
ールジメタクリル酸エステル、テトラエチレングリコー
ルジメタクリル酸エステル等があげられる。

【００２１】かかるスチレン−アクリル系共重合体中に
おけるスチレン系モノマーの割合は、樹脂全体に対して
４０〜８０重量％の範囲内にあるのが、上記レオロジー
特性に基づく定着性、耐オフセット性および耐熱性を満
足させるトナーを得るうえで、好ましい。本発明の電子
写真用トナーに使用する　　着色剤としては、種々の着
色顔料、体質顔料、導電性顔料、磁性顔料、光導電性顔
料等があげられ、これらは用途に応じて１種または２種
以上を組み合わせて使用される。

【００２２】着色顔料としては、以下にあげるものが好
適に使用される。 黒色 ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマル、
ガスブラック、オイルブラック、アセチレンブラック等
のカーボンブラック、ランプブラック、アニリンブラッ
ク。

【００２３】白色 亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛。 赤色 ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、パーマ
ネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド
、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドＤ、
ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミ
ンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン
３Ｂ。

【００２４】橙色 赤口黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジ
ＧＴＲ、ピラゾロオレンジ、バルカンオレンジ、インダ
ンスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレン
ジＧ、インダンスレンブリリアントオレンジＧＫ。 黄色 黄鉛、亜鉛華、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネ
ラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネー
ブルスイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザーイエ
ローＧ、ハンザーイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエロー
Ｇ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ
、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキ。

【００２５】緑色 クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、
マラカイトグリーンレーキ、ファナルイエローグリーン
Ｇ。 青色 紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクト
リアブルーレーキ、フタロシアニンブルー部分塩素化物
、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーＢＣ
。

【００２６】紫色 マンガン紫、ファーストバイオレットＢ、メチルバイオ
レットレーキ。体質顔料としては、パライト粉、炭酸バ
リウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、
アルミナホワイト等があげられる。導電性顔料としては
、導電性カーボンブラックやアルミニウム粉等があげら
れる。

【００２７】磁性顔料としては、各種フェライト、例え
ば、四三酸化鉄（Ｆｅ３Ｏ４）、三二酸化鉄（γ−Ｆｅ
２Ｏ３）　、酸化鉄亜鉛（ＺｎＦｅ２Ｏ４）、酸化鉄イ
ットリウム（Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２）、酸化鉄カドミウム（
ＣｄＦｅ２Ｏ４）、酸化鉄ガトリニウム（Ｇｄ３Ｆｅ５
Ｏ４）、酸化鉄銅（ＣｕＦｅ２Ｏ４）、酸化鉄鉛（Ｐｂ
Ｆｅ１２Ｏ１９　）、酸化鉄ネオジム（ＮｄＦｅＯ３）
、酸化鉄バリウム（ＢａＦｅ１２Ｏ１９　）、酸化鉄マ
グネシウム（ＭｇＦｅ２Ｏ４）、酸化鉄マンガン（Ｍｎ
Ｆｅ２Ｏ４）、酸化鉄ランタン（ＬａＦｅＯ３）、鉄粉
、コバルト粉、ニッケル粉等があげられる。

【００２８】光導電性顔料としては、酸化亜鉛、セレン
、硫化カドミウム、セレン化カドミウム等があげられる
。着色剤は、結着樹脂１００重量部に対して１〜３０重
量部、好ましくは２〜２０重量部の割合で使用される。 電荷制御剤としては、正電荷制御用の電荷制御剤が主に
用いられる。かかる正電荷制御用の電荷制御剤としては
、塩基性窒素原子を有する有機化合物、例えば塩基性染
料、アミノピリン、ピリミジン化合物、多核ポリアミノ
化合物、アミノシラン類等や、上記各化合物で表面処理
された充填剤等があげられる。

【００２９】電荷制御剤は、結着樹脂１００重量部に対
して０．１〜１０重量部、好ましくは０．５〜８重量部
の割合で使用される。離型剤（オフセット防止剤）とし
ては、脂肪族系炭化水素、脂肪族金属塩類、高級脂肪酸
類、脂肪酸エステル類もしくはその部分ケン化物、シリ
コーンオイル、各種ワックス等があげられる。中でも、
重量平均分子量が１０００〜１００００程度の脂肪族系
炭化水素が好ましい。具体的には、低分子量ポリプロピ
レン、低分子量ポリエチレン、パラフィンワックス、炭
素原子数４以上のオレフィン単位からなる低分子量のオ
レフィン重合体等の１種または２種以上の組み合わせが
適当である。

【００３０】離型剤は、結着樹脂１００重量部に対して
０．１〜１０重量部、好ましくは０．５〜８重量部の割
合で使用される。トナーは、以上の各成分を乾式ブレン
ダー、ヘンシェルミキサー、ボールミル等によって均質
に予備混練して得られた混合物を、例えばバンバリーミ
キサー、ロール、一軸または二軸の押出混練機等の混練
装置を用いて均一に溶融混練した後、得られた混練物を
冷却して粉砕し、必要に応じて分級することで製造され
る他、懸濁重合法等により製造することもできる。

【００３１】トナーの粒径は、３〜３５μｍ、好ましく
は５〜２５μｍであるのが適当であり、小粒径トナーの
場合は４〜１０μｍ程度の粒径で使用される。

【００３２】

【実施例】以下、実施例をあげて本発明の電子写真用ト
ナーを説明する。 実施例１ 定着用樹脂として表１の分子量分布を有するスチレン−
アクリル系共重合体１００重量部に、着色剤としてカー
ボンブラック（三菱化成社製の「ＭＡ−１００」）１０
重量部、電荷制御剤（オリエント化学社製の「Ｓ−３４
」）２重量部、オフセット防止剤としてワックス（山洋
化成社製の「ビスコール５５０Ｐ」）２重量部および表
面処理剤〔シリカ粉末（キャボット社製の「ＴＳ−７２
０」）：アルミナ粉末（デグサ社製の「アルミニウムオ
キサイドＣ」）＝３：１（重量比）〕０．２重量部を混
合し、溶融混練後、冷却、粉砕、分級を行って、中心粒
径が１０μｍであるトナーを作製した。

【００３３】

【表１】

【００３４】このトナーの温度−Ｇ′曲線および温度−
Ｇ″曲線を（株）レオロジ製の「ＭＲ−３００ソリキッ
ドメーター」にて測定した。測定条件は以下のとおりで
ある。 測定治具：コーンプレート（コーン径３．９９６ｃｍ　
、コーン角１．９６９　ｄｅｇ　） 測定周波数：１Ｈｚ 測定歪：１ｄｅｇ 測定温度：５０〜２００℃ 得られた温度−Ｇ′曲線および温度−Ｇ″曲線から、貯
蔵弾性率（Ｇ′）の降下開始温度、１５０℃での貯蔵弾
性率（Ｇ″）および損失弾性率（Ｇ″）のピーク温度を
それぞれ求めた。その結果を表２に示す。 実施例２および比較例１〜５ 定着用樹脂として表１の分子量分布を有するスチレン−
アクリル系共重合体を用いたほかは実施例１と同様にし
てトナーを作製し、実施例１と同様にしてレオロジー特
性を求めた。その結果を表２に示す。 実施例３ 定着用樹脂として表１の分子量分布を有するポリエステ
ル樹脂を用いたほかは実施例１と同様にしてトナーを作
製し、実施例１と同様にしてレオロジー特性を求めた。 その結果を表２に示す。

【００３５】これらの実施例および比較例で得たトナー
を用いて、フェライトキャリア（平均粒径８０μｍ）と
混合して現像剤を作製した（現像剤中のトナー濃度は３
．５％）。得られた現像剤を用いて、以下の方法により
定着下限温度、オフセット発生温度、コスリ定着率およ
び耐熱性を調べた。 定着下限温度の測定 三田工業（株）製の電子写真複写機、型番ＤＣ−３２５
５（加熱圧ロール定着方式）の加熱ローラの設定温度を
１４０℃から５℃ずつ上げていき、黒べた原稿に対応す
るトナー像が形成された転写紙を通紙して定着させ、形
成された定着像に対して粘着テープを圧着してから剥離
を行い、剥離前と剥離後の定着画像濃度を前記反射濃度
計によって測定し、下記式により、定着率が９０％を超
える最低の温度を求めて定着下限温度とした。

【００３６】 　　　　定着率（％）＝（剥離後の画像濃度／剥離前の
画像濃度）×１００オフセット発生温度の測定 上記電子写真複写機による連続複写において、紙の裏汚
れまたは定着ローラの汚れが発生するか否かを目視にて
観察し、オフセットが発生した温度をオフセット発生温
度とした。

【００３７】コスリ定着率の測定 三田工業（株）製の電子写真複写機、型番ＤＣ−３２５
５（加熱圧ロール定着方式）の加熱ローラの設定温度を
１４０℃とし、黒べた原稿に対応するトナー像を得た。 得られたトナー画像上に下記定着治具をその綿布面をト
ナー画像と対応させて置き、この定着治具の自重により
トナー画像を１秒間に１往復の速度にて５往復コスリ動
作を行い、このコスリ前後の濃度を前記反射濃度計によ
って測定し、次式により定着率を求めた。

【００３８】 　　定着率（％）＝（コスリ後の黒べた濃度／コスリ前
の黒べた濃度）×１００定着治具の作成：直径５０ｍｍ
の軟鋼柱（４００ｇ）の底面に綿布（マルセル社製の商
品名日光カラシ）を貼り付けた。 トナーの耐熱試験 内径が２５ｍｍのガラス製の円筒シリンダにトナー５ｇ
　を入れ、トナーの上に１００ｇ　の分銅を載せて、オ
ーブンに入れ、所定温度で３０分間加熱し、ついで室温
で５分間放冷した後、シリンダを静かに上方に抜き取る
。このとき、トナーが崩れなくなる最高温度を求めた。

【００３９】以上の試験結果を表２に示す。

【００４０】

【表２】

【００４１】表２の結果から次のことが明らかになる。 実施例１〜３は、耐オフセット性、低温定着性、耐熱性
にすぐれている。これに対して、比較例１は１５０℃で
の貯蔵弾性率が実施例よりも高いために、トナーは凝集
力の大きな弾性体に近くなり、そのためコスリ定着率に
劣っている。比較例２は、実施例よりも、貯蔵弾性率の
降下開始温度が低く、１５０℃での貯蔵弾性率が高く、
損失弾性率のピーク温度が低いために、耐オフセット性
、低温定着性、耐熱性に劣っている。比較例３は、実施
例よりも、貯蔵弾性率の降下開始温度が低く、損失弾性
率のピーク温度が低いために、粘性体に近くなり、耐オ
フセット性および耐熱性に劣っている。比較例４では、
実施例よりも、貯蔵弾性率の降下開始温度が高く、１５
０℃での貯蔵弾性率が高いために、定着性に劣っている
。比較例５は、実施例よりも貯蔵弾性率の降下開始温度
が低いため、１５０℃での貯蔵弾性率が低く、損失弾性
率のピーク温度が高いにもかかわらず、耐熱性、耐オフ
セット性に劣っている。

【００４２】

【発明の効果】本発明の電子写真用トナーは、特定のレ
オロジー特性を有するものであるため、低温定着性、耐
オフセット性および耐熱性の全てにすぐれているという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における温度−貯蔵弾性率曲線および温
度−損失弾性率曲線を示すグラフである。

【図２】本発明のトナーに定着用樹脂として使用するス
チレン−アクリル系共重合体の分子量分布の一例を示す
ゲルパーミェーションクロマトグラムである。

【図３】上記分子量分布を有するスチレン−アクリル系
共重合体を得るための方法の一例を示すゲルパーミェー
ションクロマトグラムである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】測定周波数が１Ｈｚで測定歪が１ｄｅｇの
   条件下において、（１）　貯蔵弾性率の降下開始温度が
   １００〜１１０℃の範囲内にあり、（２）　１５０℃で
   の上記貯蔵弾性率が１×１０４　ｄｙｎ／ｃｍ２　以下
   であり、（３）　損失弾性率のピーク温度が１２５℃以
   上であるレオロジー特性を有することを特徴とする電子
   写真用トナー。