JPH05181301A - 静電潜像現像用トナーおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 分子量３０００〜３０００００、ガラス転移
点５０〜７０℃のスチレン−アクリル系共重合体バイン
ダー樹脂から形成された芯材１３の囲りを、より高分子
量、高ガラス転移点のスチレン系樹脂からなる殻材１５
で被包した二重構造トナー。芯材１３の囲りにスチレン
ビーズを固着するとともに、軟化溶融させて一部一体化
することにより、殻材１５を形成できる。 【効果】 トナーの保存性を改善し、しかも、耐オフセ
ット性と定着性のバランスをとって定着性能を改善で
き、ヒートローラ方式による低温定着トナーとして好
適。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法、静電記録
法、静電印刷法等の現像プロセスにおいて用いられるト
ナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法においては、一般に、光導電
体からなる感光体表面に静電潜像を形成し、この潜像を
トナー粒子により現像して可視像とし、これを直接、あ
るいは紙等に転写した後、熱や圧力などで定着してい
る。

【０００３】トナーの定着法としては、バインダー樹脂
を含むトナーを加熱・軟化させて定着する加熱定着法
や、圧力により塑性変形させて定着する圧力定着法が知
られているが、ヒートローラ定着方式が広く採用されて
いる。ヒートローラ定着方式は、加熱、加圧下に定着ロ
ーラと画像を形成したトナー粒子とを接触させ、トナー
を軟化させて紙等に定着する方法であり、高速機対応の
観点から、低温・低圧定着が要望されている。また、定
着ローラにトナーの一部が付着し、この付着トナーが後
に送られてくる紙を汚す、いわゆるオフセットの発生が
問題となる。

【０００４】そこで、トナーには、良好な熱応答性を示
し、広い温度範囲でオフセットを起こすことなく定着ロ
ーラから離型する非オフセット性と、紙等にしっかりと
密着する定着性とが要求される。

【０００５】この対策として、ポリプロピレンワック
ス、ポリエチレンワックス等のオレフィンワックスや、
ステアリン酸カルシウム等の脂肪酸金属塩、エチレンビ
スステアロイルアミド等のアルキレンビス脂肪酸アミド
などを、オフセット防止剤、定着向上助剤としてトナー
中に添加することも知られているが、いずれも一長一短
があり、未だ満足すべきものではない。

【０００６】また、トナーの定着性能を改善する方法と
して、バインダーとして用いられるスチレン系重合物、
ポリエステル系重合物などの分子量分布を広げたり（特
公昭５５−６８９５号公報）、バインダー樹脂の分子量
分布を２山構造として（特開昭５６−１６１４４号公
報）、分子量の分布を低分子側にシフトさせ、熱応答性
を良くすることが提案されている。

【０００７】しかしながら、これらの方法では、バイン
ダー樹脂が全体として分子量分布を持つことから、トナ
ーの定着性能や物性に悪影響を与えるような低分子物の
含量が増加することが避けられず、トナーの保存性が低
下して経時劣化したり、ホットオフセットを起こして定
着ローラを汚すという問題があった。さらに、紙への密
着性も必ずしも十分でなく、定着性の点でも問題があ
る。

【０００８】一方、トナーの表面に無機微粒子を付着さ
せることにより、流動性と保存性を改善することが知ら
れているが、これは定着性能に対しては何ら改善効果を
有しない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、保存性を悪
化させることなく、定着性能が改善されたトナーおよび
その製造方法を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の静電潜像現像用
トナーは、芯材と、芯材を被包する殻材との二重構造か
らなり、芯材を構成する合成樹脂よりも、殻材を構成す
る合成樹脂が重量平均分子量が大きく、かつ、ガラス転
移点が高いことを特徴とする。

【００１１】本発明の芯材と殻材とからなる潜像用トナ
ーの製造方法は、合成樹脂としてのバインダー樹脂を含
む芯材粒子の表面に対して、該バインダー樹脂よりも重
量平均分子量が大きく、かつ、ガラス転移点が高い合成
樹脂微粒子を固着させ、必要により成膜化して芯材粒子
を被包する殻材層を形成することを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施態様】図１は、本発明のトナーの模式断面
図である。トナー１１は、全体として球形ないし非定形
であり、体積的に大半を占める芯材１３と、芯材１３の
囲りを被包する殻材１５とから構成されている。殻材１
５は、芯材１３の表面に固定された微粒子の集合体とし
て形成されている。

【００１３】芯材１３の表面への微粒子の固着は、例え
ば、芯材１３（芯材粒子）と合成樹脂微粒子とを均一混
合し、芯材１３の表面に合成樹脂微粒子を付着させた
後、機械的・熱的な衝撃力を与え合成樹脂微粒子を芯材
１３中に打ち込むようにして固定することにより行なわ
れる。合成樹脂微粒子は、芯材１３中に完全に埋設され
るのではなく、その一部を芯材１３から突き出すように
して固定される。

【００１４】このような合成樹脂微粒子の固着装置は、
表面改質装置ないしはシステムとして市販されており、
その一例を挙げれば以下の通りである。

【００１５】（１） 乾式メカノケミカル法： メカノケミカル（岡田精工（株）） メカノフュージョンシステム（ホソカワミクロン
（株））

【００１６】（２） 高速気流中衝撃法： ハイブリダイゼーションシステム（（株）奈良機械製作
所） クリプトロンシステム（川崎重工業（株））

【００１７】（３） 湿式法： ディスパーコート（日清製粉（株）） コートマイザー（フロイント産業（株））

【００１８】（４） 熱処理法： サーフュージング（日本ニューマチック工業（株）） （５） その他： スプレードライ（大川原化工機（株））

【００１９】また、機械的・熱的な衝撃力の条件の設
定、あるいは補助的に加熱することにより、合成樹脂微
粒子を一体化して成膜化し、殻材１５とすることもでき
る。この際、殻材１５の形成時に加えられるエネルギー
によって、殻材１５の合成樹脂を架橋させることによっ
て、所定の分子量およびガラス転移点を得ることもでき
る。図２に一部成膜化した場合の模式図を、図３にほぼ
完全に成膜化した場合の模式図を示す。

【００２０】なお、図３に示したように、ほぼ完全に殻
材１５を成膜化したトナーは、モノマーをコーティング
したのち加熱による表面架橋処理する等の、他の製造方
法によっても製造できる。

【００２１】芯材１３は、従来のトナー自体と同様の構
成のものが用いられ、例えば、バインダー樹脂（合成樹
脂）の他に、着色剤、荷電制御剤、オフセット防止剤な
どを配合することができる。また、磁性体を添加して磁
性トナーとすることもできる。バインダー樹脂として
は、スチレン・アクリル共重合物等のポリスチレン系樹
脂に代表されるビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂など
が用いられる。

【００２２】着色剤としてはカーボンブラックをはじめ
各種の顔料、染料が；荷電制御剤としては第４級アンモ
ニウム化合物、ニグロシン、ニグロシン塩基、クリスタ
ルバイオレット、トリフェニルメタン化合物等が；オフ
セット防止剤、定着向上助剤としては低分子量ポリプロ
ピレン、低分子ポリエチレンあるいはその変性物等のオ
レフィンワックス；磁性体としてはマグネタイト、フェ
ライトなどが使用できる。

【００２３】また、殻材１５は、芯材１３と同様の構成
とすることもできるが、前記のバインダー樹脂と同様の
合成樹脂のみから構成することもでき、あるいは他の補
助成分を添加することもできる。殻材１５の合成樹脂あ
るいは添加成分も含めた組成を選択することにより、ト
ナーの帯電物性を制御することができる。

【００２４】いずれの場合も、芯材１３および殻材１５
は、加熱により軟化・溶融して定着されるために、合成
樹脂を主体として構成される。そして、殻材１５の合成
樹脂が、芯材１３のバインダー樹脂よりも、重量平均分
子量が大きく、かつ、ガラス転位点が高いことが必要で
ある。

【００２５】芯材１３のバインダー樹脂の重量平均分子
量は３０００〜３０００００の範囲が好ましく、より好
ましくは、３０００〜１５００００である。また、芯材
１３のバインダー樹脂のガラス転移点は５０〜７０℃が
好ましく、より好ましくは５５〜６５℃である。

【００２６】一方、殻材１５の合成樹脂の重量平均分子
量は、３０００００〜３００００００の範囲が好まし
く、より好ましくは１５００００〜１５０００００であ
る。また、殻材１５の合成樹脂のガラス転移点は６０〜
８０℃が好ましく、より好ましくは６５〜７５℃であ
る。

【００２７】さらに、トナー１１の中心部から表面部に
向けて、分子量を漸増させて本発明のトナーとすること
も好ましく、図４にこれを模式的に示した。この場合、
トナー中心部のバインダー樹脂が前記の芯材バインダー
樹脂の重量平均分子量を有し、トナー表面部のバインダ
ー樹脂が前述の殻材合成樹脂の重量平均分子量を有する
ようにすればよい。このようなトナーは、例えば、トナ
ー粒子を製造後に、加熱処理を施すことにより、トナー
粒子の表面側をより架橋させることにより製造すること
ができる。

【００２８】本発明における芯材１３（芯材粒子）は、
常法により、例えば２軸押出機、ニーダ等で各成分を溶
融混練後、ジェットミル等で粉砕し、分級することによ
り得られる。また、本発明のトナーは、一成分系現像剤
として、あるいは、キャリアと混合して二成分系現像剤
として用いることができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、トナーを芯材と殻材と
から構成し、芯材主成分であるバインダー樹脂の重量平
均分子量およびガラス転移点よりも、殻材のそれらをよ
り大きく設定することにより、トナーの保存性を改善
し、しかも、耐オフセット性と定着性のバランスをとっ
て定着性能を改善でき、特に熱ローラ方式による低温定
着用のトナーとして好適である。また、本発明の製造方
法によれば、上記のような二重構造トナーを簡単に製造
することができる。

【００３０】

【実施例】

実施例１ スチレン／アクリル酸ｎ−ブチル共重合体（共重合比80/20） 88重量部 カーボンブラック（ＭＡ−100,三菱化成工業（株）製） 5重量部 ポリプロピレンワックス(ビスコール550Ｐ，三洋化成工業(株)製) 5重量部 荷電制御剤(ボントロンＮ−07，オリエント化学(株)製) 2重量部

【００３１】上記配合比のトナー材料をスーパーミキサ
ーにより混合し、混練機で押し出した後、冷却・粉砕・
分級して、平均粒径１０μｍの粒子（芯材）を得た。Ｇ
ＰＬ（ゲルパーミネーション・クロマトグラフィー）で
芯材の重量平均分子量を測定したところ、５００００で
あった。また、ガラス転位点はＤＳＣ（セイコー電子
（株）製）で測定したところ５０℃であった。

【００３２】この芯材に対して５重量％の量で、平均粒
径１００ｎｍ、ガラス転移点９０℃、重量平均分子量１
００００００のポリスチレンビーズを添加し、スーパー
ミキサーで混合した後、表面改質装置（ハイブリタイザ
ー，（株）奈良機械製作所）にて、芯材へのポリスチレ
ンビーズの固定化、一部成膜化を行なった。得られたト
ナーは、表面が曲面化し、表面にポリスチレンの殻が形
成されていた。

【００３３】このトナーをフェライトキャリアに対して
４％の濃度で添加して二成分現像剤とし、ヒートローラ
式の定着装置を具えた京セラ製レーザービームプリンタ
ーＦ−８００で、後記の通りに定着性能を評価し、併せ
て保存性（流動性）を試験したところ、以下の通りいず
れも良好であった。

【００３４】流動性：◎ 非オフセット温度：１５０〜２１０℃ 定着性：９５％（ボンド紙でのソリッド部の定着性）

【００３５】（１） 流動性 パウダーテスター（ホソカワミクロン社製）にて、６０
メッシュと１００メッシュの２段フルイをセットし、バ
イブレーションの目盛を３にセットし、２０メッシュフ
ルイ残量を測定し、流動性（％）とする。値の大きいほ
ど流動性は悪くなり、以下の基準で評価した。

【００３６】◎：２０％以下 ○：２０〜５０％ ×：５０％以上

【００３７】（２） 非オフセット温度 クリーナーパットを付けずに定着ローラを、トナー画像
を有する転写紙に圧接触させ、トナーを融着させて定着
する。次に、トナー画像を有しない転写紙を同様に定着
ローラに圧接触させ、転写紙上にオフセット汚れが発生
するか否かを観察する。定着ローラの温度を変化させて
上記操作を繰り返しオフセットが発生することなく定着
可能な温度範囲を決定する。

【００３８】（３） 定着性 複写したハーフ濃度の画像を、綿布で包んだ黄銅製の丸
棒に１ｋｇの荷重を掛けて１０往復擦る。この操作の前
後の画像濃度をマクベス反射計で測定し、その濃度の比
率を求めて定着性とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のトナーの実施例を示す説明図である。

【図２】本発明のトナーの実施例を示す説明図である。

【図３】本発明のトナーの実施例を示す説明図である。

【図４】トナーの径方向の分子量変化を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１１ トナー １３ 芯材 １５ 殻材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芯材と、芯材を被包する殻材との二重構
   造からなり、 芯材を構成する合成樹脂よりも、殻材を構成する合成樹
   脂が重量平均分子量が大きく、かつ、ガラス転移点が高
   いことを特徴とする静電潜像現像用トナー。
2. 【請求項２】 合成樹脂としてのバインダー樹脂を含む
   芯材粒子の表面に対して、該バインダー樹脂よりも重量
   平均分子量が大きく、かつ、ガラス転移点が高い合成樹
   脂微粒子を固着させ、必要により成膜化して芯材粒子を
   被包する殻材層を形成することを特徴とする、芯材と殻
   材とからなる静電潜像用トナーの製造方法。