JPH0456867A

JPH0456867A - トナー

Info

Publication number: JPH0456867A
Application number: JP2165178A
Authority: JP
Inventors: Yuzo Horikoshi; 裕三堀越; Yoshimichi Katagiri; 善道片桐; Norio Saruwatari; 紀男猿渡
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-06-22
Filing date: 1990-06-22
Publication date: 1992-02-24
Anticipated expiration: 2013-04-02
Also published as: DE69130740D1; EP0633509A1; DE69130740T2; JP2735165B2; EP0633509B1

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
脂の表面張力が２００℃において１５ｄｙｎｃ／ｃ＋ｎ
以下であるように構成する。

［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（フォトコンドラムなと）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
し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
、マグネットロールが回転することによりトナーが光導
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が行
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が多く、この場合、磁
性体粒子が、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が行われ
る。

一方、トナーに用いられるバインダ樹脂としては一般に
オリゴマと称する低重合体高分子か用いられることが多
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が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
て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と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、
温度が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、例えば指てこすっても崩
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、満足した定着性が得られない。一方、光エネルギが
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が粘性に打ち勝つと印宇部のトナー
か凝集、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が、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
ーか溶融すると、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か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、トナーが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か極
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（、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、前記バインダ樹脂の表面張力が２００℃において
１５ｄｙｎｅ／ｃｍ以下であるように構成される。

また、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非イオン
性界面活性剤を含有するものである。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。

表面張力低減剤をに用いるポリマとしては親水基と疎水
基を持ち界面活性を示す非イオン性界面活性剤なら何れ
でも良く、例えば以下の一般式で表されるポリジメチル
シロキサン−ポリエーテル、ポリジメチルシロキサン−
ポリエステ小Ｒ：アルキル基またはＨＯ’、１＜ｂ／ａ＜１０またはＲ・アルキル基またはＨ０，１＜ｂ／ａ＜１０などを用いることができる。

表面張力低減剤に用いるシリコーンポリマは、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重合を阻害した
り、副反応を誘導しない材料に限られる。

また、シリコーンポリマの数平均分子量は５×１０２〜
５Ｘ１０’が良く、数平均分子量が大きくなるにつれて
バインダ樹脂への分散性が低下するようである。

本発明で用いる表面張力低減剤の添加量は、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、１５ｄｙｎｅ
／ｃｍ以下が良く、これはトナー重量に対して０．　０
１／２．００ｗｔ％に相当する。シリコーンポリマの添
加量を、２．　０Ｑｗｔ％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、０．０１ｗｔ％
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。

ペンダント型シリコーンポリマ以外の非イオン性界面活
性剤としては、以下の一般式で表されるポリエチレング
リコールエーテルまたはポリエチレングリコールポリエ
ステルＲＣＯＯ（ＣＨ２ＣＨ２０）、ＯＲ’ Ｒ，Ｒ’　　・アルキル基またはＨ４０≧ｎ≧１０またはＲＣＯＯ（ＣＨ２ＣＨ２０）、ＣＯＲ’Ｒ，Ｒ’　　：
アルキル基またはＨ４０≧ｎ≧１０などを用いることができる。これらの脂肪族系の非イオ
ン性界面活性剤を用いた場合、十分に表面張力を低減す
るためには５ｗｔ％以上（通常１０〜２０ｗｔ％程度）
添加する必要がある。この場合、非イオン性界面活性剤
添加にともない表面張力が低下するが、同時に溶融粘度
も著しく低下するため、ボイド防止能力も低下する。こ
のため、ポリエチレングリコールエーテルまたはポリエ
チレングリコールエステルの添加量は５０ｗｔ％以下と
なければならない。

表面張力低減剤に用いられるポリエチレングリコールエ
ーテルまたはポリエチレングリコールエステルは高温に
すると加水分解するため、バインダ樹脂合成時に添加し
、バインダ樹脂中に分散させることはできない。

また、表面張力低減剤としては、さらに、以下の一般式
で表されるポリエチレンワックス、ポリプリピレンワッ
クス（数平均分子量が２Ｘ１０’〜２Ｘ１０’）を用い
ることもてきる。

この場合、表面張力を十分に低減し、ボイドを防止する
ためにはその添加量を２〜２０ｗｔ％にする必要かある
。

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
て用いることができる。表面張力低減剤を分散させたバ
インダ樹脂を他のバ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が添加されれば、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、従来公知の方法で製造できる
。すなわち、バインダ樹脂、着色剤、表面張力低減剤、
カーボン、帯電制御剤などを、例えば、加圧二一夕、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、ジェットミルなとにより、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まず、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９００〜１
０００）９２重量部を用い、これに対して、表面張力低
減剤としてペンダント型シリコ−どポリマ（日本ユニカ
ー社製）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０．０２４μｍ
、比表面積１３８ｒｒｆ／ｇ；キャボット社製）５重量
部、ニグロシン染料（オイルブラックＢＹ、オリエント
化学製）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。そして、冷却した
トナー塊をロートプレックス粉砕機により粒例約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の正帯電トナーＡを得た。

次に、トナーＡ５重量部、キャリアとして不定形鉄粉Ｔ
ＳＶ１００／２００　（日本鉄粉型）９５重量部からな
る現像剤を調整し、ＦＡＣＯＭ−６７１５Ｄレ一ザプリ
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ＰＣＭメータにより測定した。なお、ボイ
ドの発生状況は目視で行った。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ＥＳＢ−Ｖｉｍ
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、またトナーＡの表面張力
は１５ｄｙｎｅ／ｃｍであった（別表、参照）。

実施例２まず、バインダ樹脂として、シリコーンポリマを樹脂重
量に対して１．０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、ニグロシン染料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。そ
して、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
の正帯電トナー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１．２であった。またトナーＢの表面張力
は１３ｄｙｎｅ／ｃｍてあった（別表、参照）。

実施例３まず、バインダ樹脂として、シリコーンポリマを樹脂重
量に対して２．０重量部添加したスチレンアクリル６２
重−置部、シリコーンポリマ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、ニグ
ロシン染料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。そして、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２ｍ
ｍ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の正帯電トナー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１０ｄｙｎｅ／ｃｍであった（別表、参照）。

比較例１トナー溶融混練時に、表面張力低減剤としてジノコーン
ポリマ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と同し手法で印字試験と
表面張力測定を行った結果、このトナーの印字にはボイ
ドか多く、印字濃度か０．８であった。また、トナーＤ
の表面張力は２５ｄ７＋＋ｃ／ｃｍであツタ（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シリコーンポリ
マを添加しな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０゜７であった。また、トナーＥの表面
張力は２３ｄｙｎｅ／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シリコーンポリマ
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と同し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が
非常に多く、印字濃度か０．７であった。また、トナー
Ｆの表面張力は９ｄｙｎｅ／’ｃｍてあった（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シリコーン
ポリマ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と同し手法で印字試験と
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３３ｄｙｎｅ／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かできる。

【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

【特許請求の範囲】

（１）バインダ樹脂を用いるトナーにおいて、前記バイ
ンダ樹脂の表面張力が２００℃において１５ｄｙｎｅ／
ｃｍ以下であることを特徴とするトナー。
（２）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非イオン性界面活性
剤を含有することを特徴とするトナー。