JPH06324515A

JPH06324515A - 静電荷像現像用トナー

Info

Publication number: JPH06324515A
Application number: JP5110478A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kato; 弘一加藤; Hiromitsu Kawase; 広光川瀬
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-05-12
Filing date: 1993-05-12
Publication date: 1994-11-25
Anticipated expiration: 2019-05-24
Also published as: JP3529105B2

Abstract

(57)【要約】【目的】定着ローラに離型剤を使わないでもオフセッ
トが防止でき、かつ、転写性の優れたトナーを提供する
こと。【構成】少なくともスチレン系ポリマーを結着樹脂に
含み体積平均粒径が０．５〜２μｍのトナーであって、
体積平均粒径（Ｄ_v）と個数平均粒径（Ｄ_p）の比がＤ_v
／Ｄ_p＝１〜１．２であり、トナーのフローテスターに
おける軟化温度（Ｔ_m）が７０℃以下で、流出開始温度
（Ｔ_f）が１００℃以下であり、Ｔ_f−Ｔ_mが３５℃以下
である静電荷像現像用トナーである。

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、静電印刷法等において形成される静電潜像を現像す
るためのトナーに関し、さらに詳しくは結着樹脂に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に電子写真法、または静電記録法等
においては、光導電性感光体または誘電体等によりなる
潜像担持体上に形成された静電潜像を現像するために、
現像スリーブ等トナー供給ローラー上でブレード等によ
って薄層化され、かつ適当に帯電され微粉末化されたト
ナーを用いて、現像し必要に応じて紙等の転写材にトナ
ー画像を転写した後、加熱圧力、溶剤蒸気等によって定
着し、複写物を得るものである。

【０００３】これらの現像法に適用するトナーは、定着
部分でのオフセット性を改善するために、定着装置にオ
イル塗布機を設けたりまたはトナー中に離型剤を使用し
ている。しかし定着装置にオイル塗布機を設置すると、
原価上昇の要因になったり、又は故障の修理が必要にな
り、ユーザーにとっては負担が大きくなり好ましくな
い。また、トナー中に多量の離型剤を使用すると、感光
体やキャリアへのトナーのスペント現象がみられ、帯電
劣化による画像の乱れや低濃度化が発生しこれも好まし
くない。上記のような現象は、混練タイプのトナーや重
合タイプのトナーにおいてもみられる現象であるが、重
合タイプのトナーの場合トナーの表面に離型材料が存在
すると転写率が悪くなり、得られる画像が非常に薄いも
のになる。また転写率が悪いことにより、クリーニング
トナー量も増加してクリーニング不良を引き起こす原因
にもなる。

【０００４】これまで述べてきたように、定着特性を改
良するには定着装置の改良とトナー処方の改良により行
われている。トナー処方に関しては、離型材料を加える
とか分子量分布の制限により定着特性の改良を試みてい
るが、いまだ十分な特性は得られていないのが現状であ
る。トナー用ポリマーの熱特性を改良した例は、特開昭
６４−１３５５８，特開平１−１４３６６１，特開平２
−２０１４５２，特開平３−１３９６６３等にみられる
が、本発明の内容とは異なっている。また、これからの
市場では高画質が要求されるため、トナーの粒径として
は小粒径化の方向にある。特開平２−２８７２７８に
は、体積平均粒径が６〜９μｍというような小粒径トナ
ーが示されているが、５μｍ以下のトナーについてはま
だみられない。

【０００５】また、トナーが小粒径になると熱定着ロー
ラ方式では、従来の１０μｍ前後のトナーに比べてトナ
ー個数が非常に多くなるため、すべてのトナー粒子に十
分な熱エネルギーを供与することができなくなる。した
がってこれまでのトナーの熱特性では、定着不良が発生
する問題がある。この定着不良を改良する方法として、
従来の混練粉砕タイプのトナーでは、ポリエステルを使
用することで低温定着化を行っている。これにより、ト
ナーの熱特性を改良してフローテスターの軟化温度を７
０℃以下、流出開始温度を１００℃以下に設定すること
が可能になる。しかし、本発明にあるような重合トナー
では、均一粒径で小粒径のポリエステル粒子を得ること
が実質上不可能であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は定着工程にお
けるトナーのオフセットを抑制するために、離型剤を使
わないでオフセットを防止するとともに良好な転写性を
示し、さらに高画質な画像を得ることができるトナーを
提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に鋭意研究の結果、本発明の構成は体積平均粒径が０．
５〜２μｍのトナーであって、体積平均粒径（Ｄ_v）と
個数平均粒径（Ｄ_p）の比がＤ_v／Ｄ_p＝１〜１．２であ
り、トナーのフローテスターにおける軟化温度が７０℃
以下でかつ流出開始温度が１００℃以下であり流出開始
温度と軟化温度の差が３５℃以下である静電荷像現像用
トナーである。

【０００８】一般的に使用されるコピー紙は、紙の繊維
の太さが２０〜５０μｍであり、これが重なってある方
向性を持ち、紙となっている。したがって、紙の表面は
数１０μｍオーダーの凹凸があり、トナー粒子は容易に
繊維の隙間に入り込むことができる。この現象は５μｍ
以下の小粒径のトナーによくみられ、多くのトナー粒子
が繊維の下に潛っている様子が光学顕微鏡等で確認され
る。トナー粒子の大きさをさらに小さくしていくと、転
写時のトナーは紙の繊維の下の凹部に入り込む量が多く
なり、繊維の凸部にはトナー粒子は少なくなる。このよ
うな状態になると、トナー粒子は、定着ローラーに直接
接触することが実質上ほとんどなくなり、紙の繊維を介
して熱エネルギー移動が行われるようになる。そうなる
と、通常の熱特性（ガラス転移温度，軟化温度，流出開
始温度）を有するポリマーでは、定着温度が高くなり省
エネルギー的には好ましいトナーとはいえない。したが
って、トナーを構成するポリマーの熱特性としては、軟
化温度が７０℃以下でかつ流出開始温度が１００℃以下
の必要がある。軟化温度と流出開始温度がこれらの温度
以上になると、一般的な複写機では定着することができ
なくなる。また、粒径が２μｍ以上になると、紙の繊維
の下に潜り込むトナー量が減少するので、定着時にオフ
セット現象を発生し易くなり、本発明の目的にそぐわな
い。また０．５μｍ以下になると転写性が悪くなり、画
像濃度が低くなったりクリーニング性が劣る現象がみら
れるようになる。さらに結着樹脂は多官能モノマーによ
る架橋成分を含んでいるとよい結果が得られる。

【０００９】また、小粒径トナーの特徴である高解像度
書き込みに対応した画像を得るためには粒径分布がシャ
ープであることが好ましい。これは、粒径分布がブロー
ドであるとせっかく書き込みが高解像度でも、書き込み
を忠実に現像できない現象が発生する。つまり、忠実現
像できないと小粒径トナーの特徴が薄れてしまう現象が
起きるからである。さらに重要なこととして、Ｔｆ−Ｔ
ｍが３５℃を超えると定着が不十分となり、未定着画像
が発生し、実用上問題が生じ好ましくない。

【００１０】本発明で使用されるトナー粒子は、ポリマ
ー中にゲル分を含んでいることが必要である。このゲル
分があることで本発明の目的をより効果的に達成するこ
とができる。このゲル分の適当な量としては１０〜６０
ｗｔ％である。このゲル分を含んでいることによって、
定着工程で定着ローラへの接着に続く内部凝集破壊が避
けられる。

【００１１】トナー粒子は通常の混練・粉砕法でも重合
法による粒子を使用してもよい。

【００１２】重合法による製造方法では下記の例があ
る。メタノール等親水性有機溶媒にポリビニルピロリド
ン等の高分子分散剤を完全に溶解させた後に、スチレ
ン，アクリル系モノマー，連鎖移動剤，架橋剤を混合
し、窒素ガスを導入して脱気した。そして６０℃で重合
開始剤を加えて重合を開始し、２０時間後に架橋剤（多
官能モノマー）をスチレンと共に加え、さらに重合を開
始することにより得られる。この時、好ましい条件とし
てゲル分をポリマー粒子内に含んでいることが必要であ
る。

【００１３】また、混練タイプのトナーの場合、混練の
後期に高架橋性重合体を加えることで得られる。この時
使用される高架橋性重合体としては、架橋点間距離の長
い重合体が好ましい。前記架橋点間距離が長い重合体
は、分子量が大きい多官能性モノマーを使用することに
より得ることができる。

【００１４】本発明において使用される結着樹脂を形成
する単量体としては、スチレン、ｏ−メチルスチレン、
ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−エチル
スチレン、２，４−ジメチルスチレン、ｐ−ｎ−ブチル
スチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、ｐ−ｎ−ヘ
キシルスチレン、ｐ−ｎ−オクチルスチレン、ｐ−ｎ−
ノニルスチレン、ｐ−ｎ−デシルスチレン、ｐ−ｎ−ド
デシルスチレン、ｐ−メトキシスチレン、ｐ−フェニル
スチレン、ｐ−クロルスチレン、３，４−ジクロルスチ
レン等のスチレン類；エチレン、プロピレン、ブチレ
ン、イソブチレン等のエチレン系不飽和モノオレフィン
類、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭素ビニル、フッ化
ビニル等のハロゲン化ビニル類；酢酸ビニル、プロピオ
ン酸ビニルなどのビニルエステル類、アクリル酸メチ
ル、アクリル酸エチル、アクリル酸−ｎ−ブチル、メタ
クリル酸メチル、メタクリル酸エチル等のα−メチレン
脂肪族モノカルボン酸エステル類、ビニルメチルエーテ
ル等のビニルエーテル類、ビニルメチルケトン等のビニ
ルケトン類、Ｎ−ビニルピロール、Ｎ−ビニルカルバゾ
ール、Ｎ−ビニルインドール、Ｎ−ビニルピロリドン等
のＮ−ビニル化合物等を例示することができる。これら
の単量体は、単独であるいは２種類以上のものを組み合
わせて用いることができる。

【００１５】また本発明トナー中には着色剤、帯電制御
剤等の添加剤を用いることができ、これにはカーボンブ
ラック、オイルブラック、ニグロシン染料、含金属染料
等の金属キレート染料、アニリン染料、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、メチレ
ンブルークロライド、フタロシアニンブルー、ローズベ
ンガル、その他の染料、または顔料が含まれる。また本
発明トナー中には、流動化剤を用いることができ、例え
ば表面を疎水化したＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂等の無機酸化物，
ＳｉＣ等の無機微粒子，ステアリン酸亜鉛等金属石鹸，
その他を用いることができる。

【００１６】

【実施例】以下本発明の実施例を具体的に説明するが本
発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例
および比較例に記載の各成分の量は重量基準である。実施例１下記のように分散重合法で母体粒子を製造した。撹拌
翼、冷却器を取り付けた５００ｍｌの三つ口フラスコ
に、メタノール３００部とイオン交換水３０部を入れ、
高分子分散剤Ｇａｎｔｒｅｔ（平均分子量４万）６．４
部を小量ずつ撹拌しながら添加し、完全に溶解させた。
さらに、以下の組成のものを添加し、完全に溶解させ
た。

【００１７】スチレン２５．６部ｎ−ブチルメタクリレート６．４部２，２’−アゾビスイソブチロニトリル０．２部ドデシルメルカプタン０．２部５−エチル−２−（ヒドロキシ−１，１−ジメチルエチル） −５−（ヒドロキシメチル）−１，３−ジオキサンのアクリル酸エステル０．４５部これらを撹拌しながらフラスコ内を窒素ガスでパージ
し、１時間放置した。６０℃±０．１℃の恒温水槽中で
２００ｒｐｍの撹拌速度で撹拌しながら重合を開始し
た。加熱後１５分すると液は白濁し始め、２０時間重合
後も白濁した安定な分散液であった。一部サンプリング
してガスクロマトグラフィーで、内部標準法による測定
を行った結果、重合率は８５％であることが確認でき
た。得られた分散液を冷却し、遠心分離機にて２０００
ｒｐｍで遠心分離すると、重合体粒子は完全に沈降し上
部の液は透明であった。上澄み液を除き、あらたにメタ
ノール２００部を加え、１時間撹拌洗浄した。遠心分離
しメタノールで洗浄する操作を繰り返し濾過した。濾別
したものを５０℃にて２４時間減圧乾燥し、９５％の収
率で白色粉末のスチレン／ｎ−ブチルメタクリレート粒
子を得た。得られた粒子は体積平均粒径Ｄ_v＝１．５μ
ｍ，個数平均粒径Ｄ_p＝１．４μｍであった。また、フ
ローテスターの軟化温度は６３℃，流出開始温度は９０
℃であった。また、ゲル分は２５％であった。〔以下こ
の重合粒子を（Ａ）と呼ぶ〕次にメタノール２００部中にオイルブラック８０３〔オ
リエント化学（株）〕１．０部を加熱溶解した後、冷却
し１μｍフィルターで濾別し、染料溶液を作製した。次
に該濾液に重合粒子（Ａ）２４部を加えて分散させ、５
０℃で１時間加熱撹拌した。その後、染着樹脂粒子分散
液（Ｂ）を室温まで冷却し濾別し着色樹脂微粒子を得
た。これを室温で２４時間真空乾燥後、シリカを１．５
部添加して混合してトナーを得た。

【００１８】実施例２実施例１の方法でドデシルメルカプタン量を１／２にし
た以外は同様の方法で重合し、着色樹脂微粒子を得た。
得られた粒子は体積平均粒径Ｄ_v＝０．８８μｍ，個数
平均粒径Ｄ_p＝０．８０μｍであった。また、フローテ
スターの軟化温度は６８℃、流出開始温度は９４℃であ
った。また、ゲル分は３３％であった。これを室温で２
４時間真空乾燥後、シリカを１．５部添加して混合して
トナーを得た。

【００１９】実施例３実施例１の方法でドデシルメルカプタン量を２倍にした
以外は同様の方法で重合し、着色樹脂微粒子を得た。得
られた粒子は体積平均粒径Ｄ_v＝１．９μｍ，個数平均
粒径Ｄ_p＝１．７μｍであった。また、フローテスター
の軟化温度は７０℃、流出開始温度は９０℃であった。
また、ゲル分は４８％であった。

【００２０】これを室温で２４時間真空乾燥後、シリカ
を１．５部添加して混合してトナーを得た。上記のよう
な方法で種々に条件を変えて作製した試料の評価結果を
表１に示した。

【００２１】比較例１スチレンモノマー５０部ｎ−ブチルメタクリレート２０部ブタンジオールジメタクリレート２部低分子量ポリプロピレン６６０Ｐ（三洋化成製）３部ボントロンＥ８１（オリエント化学製）５部グラフトカーボンブラック３０部上記混合物をボールミルで１０時間分散した。この分散
液に２，２’−アゾビスイソブチロニトリルおよび亜硝
酸ナトリウムをそれぞれ１部ずつ溶解させた後、ポリビ
ニルアルコールの２％水溶液２５０部に加え、ＴＫホモ
ミキサー（特殊機化工業製）にて６０００ｒｐｍで１０
分間撹拌し懸濁液を得た。上記懸濁液をスリーワンモー
ター駆動撹拌翼、冷却器、ガス導入管、温度計を取り付
けた５００ｍｌの４つ口セパラブルフラスコに入れ、窒
素気流下、室温で３０分撹拌しフラスコ内の酸素を窒素
で置換した。その後、７０℃の湯浴中で８時間×９０ｒ
ｐｍで撹拌し、重合を完了させ懸濁重合粒子を作製し
た。得られた粒子は体積平均粒径Ｄ_v＝７．９μｍ，個
数平均粒径５．２μｍであった。また、フローテスター
の軟化温度は６５℃，流出開始温度は１３３℃であっ
た。また、ゲル分は５％であった。この懸濁重合粒子を
乾燥後、懸濁重合粒子１００部とシリカ１．５部を混合
してトナーを得た。

【００２２】比較例２還流冷却器、撹拌器、および温度計を装備したフラスコ
中に以下のものを添加し、７０℃まで昇温した。

【００２３】イオン交換水２２５部ポリオキシエチレンフェニルエーテル硫酸ナトリウム５部ペルオキソ硫酸カリウム３部次に、以下の混合物を添加して２時間重合し、温度を８
０℃まで昇温してさらに２時間重合した後、室温まで冷
却してスチレン系樹脂粒子分散液を得た。メタクリル酸メチル５部アクリル酸メチル２５部スチレン６５部ブタジオールジメタクリレート２部上記分散液を実施例１と同様の方法で着色し、濾過後着
色樹脂粒子を得た。得られた着色粒子は体積平均粒径Ｄ
_v＝０．１８μｍ，個数平均粒径０．１３μｍであっ
た。また、フローテスターの軟化温度は８０℃、流出開
始温度は１３１℃であった。この粒子を乾燥後、粒子１
００部とシリカを１．５部を混合してトナーとした。

【００２４】比較例３実施例１でトナーを作製した方法で、粒子の重合時にイ
オン交換水を使用しなかった以外は同様の方法でトナー
を作製した。得られたトナーの熱特性は、フローテスタ
ーの軟化温度が７５℃、流出開始温度が１３０℃であっ
た。また体積平均粒径は４．８μｍであった。

【００２５】比較例４実施例１でトナーを作製した方法で、粒子の重合時にド
デシルメルカプタンを使用しなかった以外は同様の方法
でトナーを作製した。得られたトナーの熱特性はフロー
テスターの軟化温度が８９℃，流出開始温度が１４５℃
であった。また体積平均粒径は１．８μｍであった。

【００２６】

【表１】

【００２７】評価方法トナーの離型性を示す、コピー紙巻き付き性を中速複写
機用の定着機を用い、表２で示した定着条件でテストし
た。コピー紙の先端３０ｍｍ幅にトナーが付着した未定
着画像を通常の現像、転写プロセスで作製し、これを定
着用サンプルとした。このサンプルを定着機に挿入し、
定着ローラに巻き付くか否かを判定した。定着ローラの
設定温度を１６０〜２１０℃の範囲で変化させ、５℃毎
にテストを行った。その結果を表３に示した。

【００２８】

【表２】

【００２９】

【表３】

【００３０】

【発明の効果】上記のように体積平均粒径が０．５〜２
μｍのトナーであって、体積平均粒径（Ｄ_v）と個数平
均粒径（Ｄ_p）の比がＤ_v／Ｄ_p＝１〜１．２であり、ト
ナーのフローテスターにおけるＴ_mが７０℃以下で、Ｔ_f
が１００℃以下であり、Ｔ_f−Ｔ_mが３５℃以下であるこ
とを特徴とする静電荷像現像用トナーを用いることによ
り、高解像度の画像が得られ、定着ローラにオフセット
しない良好な画像が得られる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともスチレン系ポリマーを結着樹
脂に含み体積平均径が０．５〜２μｍのトナーであっ
て、体積平均粒径（Ｄ_v）と個数平均粒径（Ｄ_p）の比が
Ｄ_v／Ｄ_p＝１〜１．２であり、トナーのフローテスター
における軟化温度（Ｔ_m）が７０℃以下で、流出開始温
度（Ｔ_f）が１００℃以下であり、Ｔ_f−Ｔ_mが３５℃以
下であることを特徴とする静電荷像現像用トナー。