JPH07271084A

JPH07271084A - 静電潜像現像用トナー

Info

Publication number: JPH07271084A
Application number: JP6082469A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Ozawa; 義夫小沢; Yukinori Nakayama; 幸則中山
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1994-03-28
Filing date: 1994-03-28
Publication date: 1995-10-20

Abstract

(57)【要約】【構成】ポリスチレン系樹脂またはポリエステル系樹
脂を主バインダー成分とし、重量平均分子量が１０００
以上で、かつＤＳＣによる測定での吸熱ボトムピーク値
が１００〜１２０℃の範囲にあるフィッシャートロプシ
ュワックスを含有する静電潜像現像用トナー。【効果】トナーに特定の分子量および熱特性を有する
フィッシャートロプシュワックスを配合することによ
り、保存安定性に優れ、装置外での保存時や使用時にケ
ーキングの生じることが防止され、しかも定着時に溶融
した際の粘度が低く定着トナー画像の表面にワックス層
を形成し、摩擦性を低下させる。さらに、適度の硬度を
有するので紙こすり性が良好となり、また、耐オフセッ
ト性、定着性も改善される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、レーザープリ
ンタ等で採用されている電子写真法、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静電潜像現
像用トナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法においては、一般に、感光体
上に形成した静電潜像をトナーにより現像して可視像と
し、これを紙に転写したのち熱や圧力などでトナーを定
着している。トナーの定着法としては、熱ローラ定着法
が現在主流を占めている。熱ローラ定着法は、画像を形
成したトナーと定着ローラとを加熱、加圧下に接触させ
てトナーを紙に定着する方式であり、高速機対応の観点
から低温定着が要望されている。

【０００３】一方、トナーはバインダー樹脂を主成分と
し、染顔料、電荷制御剤、離型剤などが添加分散されて
必要な性能を実現している。トナーの主成分であるバイ
ンダー樹脂としては、種々のものが提案されており、例
えば特公昭４６−１２６８０号公報、特開昭４８−８１
５４０号公報、同５０−７５０４３号公報、特公昭５２
−２２９９６号公報、特開昭５４−８６３４２号公報に
は、ポリエステル系樹脂をバインダーとするトナーが報
告されている。また、特開昭６１−２７３５５４号公報
には、スチレン系樹脂が提案されている。

【０００４】バインダー樹脂を主成分とするトナーは、
定着ローラにトナーの一部が付着、残存し、この付着ト
ナーが後に送られてくる転写紙に付着して本来の非画像
部を汚すという“オフセット”の問題を生じる。このオ
フセット対策としては、定着ローラにクリーナー（オイ
ル）を供給して離型性を改善する方法があるが、これは
装置の複雑化およびメンテナンスの繁雑化を招く。ま
た、トナー中にポリエチレンワックス、ポリプロピレン
ワックス等を配合し、トナー自体の離型性を改善する試
みもなされている。しかしながら、これら従来のワック
ス剤では、いまだ十分な定着性能が得られていない。

【０００５】フィッシャートロプシュワックスをトナー
に用いることについては、特開昭６１−２７３５５４号
公報に、スチレン系樹脂、着色剤およびフィッシャート
ロプシュワックスを配合して、トナーのオフセットを改
善することが報告されている。しかしながらこの公報に
は、どのような性状のワックスが好ましいかについて本
願発明を開示するものではなく、実施例においては、サ
ザール公社製のサザールワックスＨ１が一貫して用いら
れている。サザールワックスＨ１は、融点が９５℃程度
のワックスであり、このようなワックスでは、トナーの
保存安定性が悪くケーキングを生じる。

【０００６】また低分子量重合体成分と高分子量重合体
成分とを混合してなるスチレン−アクリル共重合体をバ
インダーとするトナーに、フィッシャートロプシュワッ
クスをポリプロピレンと共に配合することが特開平４−
１５３６５９号公報に報告されている。しかしこの公報
にも、本願発明による技術的思想の開示はなく、実施例
でサザールワックスＨ１およびＳＰＲＡＹ３０を用いて
いるだけである。これら両ワックスは、その融点が９５
℃程度であり、ポリプロピレンワックスと併用してもト
ナーの保存安定性は改善されない。また、出願人は先
に、ポリエステル樹脂をバインダー樹脂とするトナーに
フィッシャートロプシュワックスを配合することを提案
した（特願平５−２８４５５９号）。しかしながら、そ
の後の検討により、いまだ改善すべき点のあることが判
明した。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明はトナーの保存
安定性を改善するとともに、耐オフセット性、耐紙こす
り性を改良することを目的とする。

【０００８】

【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、ポリスチレン系樹脂またはポリエステル系樹
脂を主バインダー成分とし、重量平均分子量が１０００
以上で、かつＤＳＣによる測定での吸熱ボトムピーク値
が１００〜１２０℃の範囲にあるフィッシャートロプシ
ュワックスを含有することを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施態様】本発明のトナーは、ポリスチレン系
樹脂またはポリエステル系樹脂を主バインダー成分とす
る。

【００１０】ポリスチレン系樹脂としては、スチレンの
単独重合体でも、スチレンと共重合可能な他のモノマー
との共重合体でもよい。共重合可能なモノマーとして
は、ｐ−クロルスチレン；ビニルナフタレン；エチレ
ン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンなどのエチレ
ン不飽和モノオレフィン類；塩化ビニル、臭化ビニル、
弗化ビニルなどのハロゲン化ビニル；酢酸ビニル、プロ
ピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル、酪酸ビニルなどの
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、アクリル酸イソブチル、ア
クリル酸ドテシル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル
酸２−クロル−エチル、アクリル酸フェニル、α−クロ
ルアクリル酸メチル、メタアクリル酸メチル、メタアク
リル酸エチル、メタアクリル酸ブチルなどの（メタ）ア
クリル酸エステル；アクリロニトリル、メタアクリロニ
トリル、アクリルアミドなどの他のアクリル酸誘導体；
ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルなど
のビニルエーテル類；ビニルメチルケトン、ビニルエチ
ルケトン、メチルイソプロペニルケトンなどのビニルケ
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−ビニルピロリデンなど
のＮ−ビニル化合物などがあり、これら１種または２種
以上をスチレン単量体と共重合させることができる。

【００１１】スチレン系樹脂の重量平均分子量は、８０
０００〜２０００００が好適であり、重量平均分子量Ｍ
ｗと数平均分子量との比Ｍｗ／Ｍｎが１０以上あるもの
が良い。また、バインダー樹脂のガラス転移点は５５〜
７０℃の範囲にあると良い。ポリエステル樹脂は、アル
コール成分とカルボン酸成分との縮重合ないし共縮重合
によって得られ、用いられる各成分の具体例としては、
以下のものが挙げられる。

【００１２】２価または３価以上のアルコール成分とし
ては、以下のものが例示される。１）ジオール類；エチレングリコール、ジエチレング
リコール、トリエチレングリコール、１，２−プロピレ
ングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４
−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−
ブテンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−
ヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノー
ル、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコー
ル、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレング
リコールなど。

【００１３】２）ビスフェノール類；ビスフェノール
Ａ、水素添加ビスフェノールＡ、ポリオキシエチレン化
ビスフェノールＡ、ポリオキシプロピレン化ビスフェノ
ールＡ等のエーテル化ビスフェノール類など。

【００１４】３）３価以上のアルコール類；ソルビト
ール、１，２，３，６−ヘキサンテトロール、１，４−
ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリ
トール、トリペンタエリスリトール、１，２，４−ブタ
ントリオール、１，２，５−ペンタントリオール、グリ
セロール、ジグリセロール、２−メチルプロパントリオ
ール、２−メチル−１，２，４−ブタントリオール、ト
リメチロールエタン、トリメチロールプロパン、１，
３，５−トリヒドロキシメチルベンゼンなど。２価また
は３価以上のカルボン酸類としては、２価または３価カ
ルボン酸、この酸無水物またはこの低級アルキルエステ
ルが用いられ、カルボン酸として以下のものが例示され
る。

【００１５】４）２価カルボン酸；マレイン酸、フマ
ール酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フ
タル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサン
ジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、ア
ゼライン酸、マロン酸、あるいはｎ−ブチルコハク酸、
ｎ−ブテニルコハク酸、イソブチルコハク酸、イソブテ
ニルコハク酸、ｎ−オクチルコハク酸、ｎ−オクテニル
コハク酸、ｎ−ドデシルコハク酸、ｎ−ドデセニルコハ
ク酸、イソドデシルコハク酸、イソドデセニルコハク酸
等のアルキルまたはアルケニルコハク酸など。

【００１６】５）３価以上のカルボン酸；１，２，４
−ベンゼントリカルボン酸（トリメリット酸）、１，
２，５−ベンゼントリカルボン酸、２，５，７−ナフタ
レントリカルボン酸、１，２，４−ナフタレントリカル
ボン酸、１，２，４−ブタントリカルボン酸、１，２，
５−ヘキサントリカルボン酸、１，３−ジカルボキシル
−２−メチル−２−メチレンカルボキシプロパン、１，
２，４−シクロヘキサントリカルボン酸、テトラ（メチ
レンカルボキシル）メタン、１，２，７，８−オクタン
テトラカルボン酸、ピロメリット酸、エンポール三量体
酸など。これらカルボン酸の酸無水物または低級アルキ
ルエステルも使用できる。

【００１７】また、ポリエステル系樹脂の軟化点は１１
０〜１５０℃が好ましく、より好ましくは１２０〜１４
０℃である。さらに、ポリスチレン系樹脂および／また
はポリエステル系樹脂とともに他のバインダー樹脂を併
用することもできる。これら他のバインダー樹脂として
は、エポキシ樹脂、ポリアミド、ポリメチルメタクリレ
ート、ポリビニルブチラールなどが用いられる。バイン
ダー樹脂は、トナー中に５０〜９５重量％含有されるの
が好適であり、より好ましくは６０〜９５重量％であ
る。

【００１８】フィッシャートロプシュワックスは、石炭
を原料とし、一酸化炭素の接触水素化により得られる、
ｉｓｏ構造分子および側鎖が少ない直鎖炭化水素系のワ
ックス類であり、南アフリカ共和国のサゾール社から入
手することができることから、別名サザールワックスと
も呼ばれている。フィッシャートロプシュワックスは、
特有の硬度を有し、分子の直鎖構造に基因する極めて低
い粘度を溶融時に有し、また、摩擦性（摩擦抵抗）が少
ない。したがって、トナーに適量配合し、そのトナーを
紙に定着した後に紙で擦ってみると、非常に優れた画像
安定性を示す。この主たる理由としは、以下の２点が考
えられる。

【００１９】フィッシャートロプシュワックスが、
ポリスチレン系およびポリエステル系のいずれのバイン
ダー樹脂に対しても良好な相溶性を有する。フィッシャートロプシュワックスは、融点を超えた
温度での粘度が極めて低いため、定着された表面にワッ
クス層が形成されて摩擦抵抗を減少させる。フィッシャ
ートロプシュワックスには各種のタイプ・グレードがあ
るが、本発明者らが鋭意検討した結果、比較的高分子量
で高融点のワックスが、保存安定性に優れ、トナーへの
添加剤として良好な特性を有していることを見い出し
た。

【００２０】すなわち、代表的なフィッシャートロプシ
ュワックスの重量平均分子量（Ｍｗ）は、８００程度で
ある。例えば、一般式ＣｎＨｍ（ｍ＝２ｎ＋２、ｎは整
数）で示されるＨ１、Ｈ２はグレードはＣ₄₈Ｈ₉₈でＭｗ
＝８１４、Ｃ１グレードはＣ₅₇Ｈ₁₁₆でＭｗ＝７９４で
あるが、このような低分子量のフィッシャートロプシュ
ワックスでは本発明の作用効果を得ることができない。
本発明の作用効果を得るためには、重量平均分子量Ｍｗ
が１０００以上であることが必要であり、好ましくはＭ
ｗは１１００〜１６００である。Ｍｗが１０００未満で
は、硬度が十分でなく、また、トナーの使用環境温度
（５〜５０℃）での保存安定性が十分に改善されない。

【００２１】本発明で使用可能なフィッシャートロプシ
ュワックスの具体例としては、サザールワックスのうち
（Ｃ２（Ｃ₉₀Ｈ₁₈₂）（Ｍｗ＝１２６２）、分留法によ
って精製されたＣ１０５（Ｍｗ＝約１３００）、この微
粒子品であるＳＰＲＡＹ１０５（Ｍｗ＝約１３００）が
例示される。

【００２２】また、ＤＳＣ（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ
ｓｃａｎｎｉｎｇｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ：走査熱
量計）による測定での吸熱ボトムピーク値が１００〜１
２０℃の範囲、好ましくは１００〜１１５℃の範囲に存
在するフィッシャートロプシュワックスを用いることが
必要である。ここで、吸熱ボトムピーク値とは、ＤＳＣ
により昇温させたときに、最初に現れる顕著な吸熱ピー
クのボトム値をいい、図１〜４においてはＡ点を示す。
このようなフィッシャートロプシュワックスとしては、
上記の分子量の場合と同様に以下のものを例示できる。

【００２３】サザールワックスＣ１（Ｈ１の結晶化
による高分子量グレード品）：吸熱ボトムピーク値１０
６．５℃ サザールワックスＣ１０５（Ｃ１の分留法による精
製品）：吸熱ボトムピーク値１０２．１℃ サザールワックスＳＰＲＡＹ１０５（Ｃ１０５の微
粒子化品）：吸熱ボトムピーク値１０２．１℃

【００２４】このような本発明のワックスを使用するこ
とにより、軟化時の大きな粘度低下、適切な硬度が得ら
れ、また、トナーの保存安定性が改善される。一方、１
００℃以下に吸熱ボトムピーク値を有しているフィッシ
ャートロプシュワックスでは、低分子量のワックス、イ
ソパラフィン、側鎖の存在により、トナーの保存安定性
の劣化等の不都合があり、使用環境でのトナーのケーキ
ング等のトラブルを生じる。例えば、サザールワックス
Ｈ１は、８３．５℃にＤＳＣ吸熱ボトムピークが見られ
るが、８３．５℃でピークを示すのは、ワックス側鎖お
よびイソパラフィン等の存在による。

【００２５】本発明のフィッシャートロプシュワックス
は、本発明のトナー中に１〜５重量％配合するのが好ま
しく、より好ましくは１〜４重量％である。この配合量
が１重量％未満では本発明の作用効果を十分に発揮でき
ない場合があり、一方、５重量％を超えるとドラムフィ
ルミングの発生やキャリアを汚染する場合がある。

【００２６】本発明のトナー中には、本発明のフィッシ
ャートロプシュワックス以外の他のワックス類を併用す
ることができ、例えばポリエチレンワックス、ポリプロ
ピレンワックス等の低分子量ポリオレフィンワックス、
テフロン系のワックスなどが使用できる。

【００２７】本発明のトナーは、さらにトナーとしての
常用成分、例えばカーボンブラック、カラートナー用各
種着色剤（例えば、特開昭６１−２７３５５４号公報参
照）等の染顔料、ニグロシン、含金染料等の荷電制御
剤、疎水性シリカ等の表面改質剤などを配合することが
できる。また、マグネタイト等の磁性材を分散させて磁
性トナーとすることもできる。

【００２８】本発明のトナーは、フェライトキャリア等
の現像剤キャリアと混合して二成分現像剤としてもよ
く、また、単独で一成分現像剤とするなど適宜の方法で
使用できる。本発明のトナーは、平均粒径５〜１２μｍ
程度が好適である。本発明のトナーによって感光体上に
形成されたトナー像は、熱ロール定着装置により好適に
紙などの転写材に転写、定着される。この場合、定着温
度は１２０〜１９０℃が好適であり、好ましくは１３０
〜１８０℃である。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、ポリスチレン系樹脂ま
たはポリエステル系樹脂を主バインダー成分とするトナ
ーに特定の分子量および熱特性を有するフィッシャート
ロプシュワックスを配合することにより、保存安定性に
優れ、装置外での保存時や使用時にケーキングの生じる
ことが防止され、しかも定着時に溶融した際の粘度が低
く定着トナー画像の表面にワックス層を形成し、摩擦性
を低下させる。さらに、適度の硬度を有するので紙こす
り性が良好となり、また、耐オフセット性、定着性も改
善される。

【００３０】

【実施例】

［ＤＳＣによる熱特性の測定］ＤＳＣとして、セイコー
電子工業（株）製のＳＳＣ−５０００を用いた。測定
は、約１０ｍｇのワックス試料を試料ホルダーに入れ、
レファレンス材料としてアルミナ１０ｍｇを用いて行な
った。５℃／ｍｉｎで１６０℃まで昇温したのち２５℃
まで冷却し、再度１６０℃まで昇温したときの吸熱特性
を図１〜図４に示す。

【００３１】図１：サザールワックスＳＰＲＡＹ１０５
（吸熱ボトムピーク値：１０２．１℃）図２：サザールワックスＣ２（吸熱ボトムピーク値：１
０６．５℃）図３：サザールワックスＨ１（吸熱ボトムピーク値：８
３．５℃）図４：サザールワックスＡ１（吸熱ボトムピーク値：７
３．９℃）実施例（トナーの調製および評価）バインダー樹脂９０重量部ワックス３重量部荷電制御剤２重量部カーボンブラック５重量部

【００３２】上記各成分を表１に示した性状および組成
で溶融混練した後、粉砕、分級して平均粒径１０μｍの
粉体を得た。この粉体にシリカ（ＳｉＯ₂）を０．５％
外添、混合し表面に付着させて本発明の実施例および比
較例のトナーを作製した。このトナーとフェライトキャ
リアとを混合して現像剤とし、京セラ製レーザービーム
プリンタを用い、直径２５ｍｍ、線速２５ｍｍ／ｓｅｃ
の定着用熱ローラによりソリッド画像を定着して定着性
を評価し、併せて、保存性、耐オフセット性および紙こ
すり性を評価してその結果を表２に示した。

【００３３】これらの評価方法は、以下の通りである。（１）定着性定着温度を１４０℃または１６０℃に設定し、スイッチ
ＯＦＦの状態で１０分間冷却した後、電源ＯＮし、定着
パターンを連続５枚印字し、測定用画像を得る。この画
像を、綿布で包んだ黄銅製の１ｋｇの荷重をかけて、１
０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。紙
は、ギルバートボンド紙を用いた。

【００３４】（２）耐オフセット性クリーナーパッドを付けない定着ローラに、用紙上部の
みにトナー画像を有する転写紙を圧接させ、トナーを融
着させて定着する。その際、転写紙下部の白紙部分にオ
フセット汚れが発生するか否かを観察する。 ○：オフセット発生なし △：定着ローラー１周期目に発生する ×：定着ローラー２周期以降にも発生する

【００３５】（３）紙こすり性定着した画像の上に紙を敷き、この上に重りで１ｋｇの
荷重を掛ける。この状態で紙を移動させて１０回擦った
後の、紙の濃度をマクベス濃度計で測定する。（４）保存性容器にトナーを詰め、５０℃で１００時間保存後のケー
キングの発生状態を５点（良）〜１点（不良）の５段階
で評価した。

【００３６】

【表１】表１：使用バインダー樹脂およびワックスの内容使用使用ワックスバインダー樹脂種類Ｍｗ吸熱ボトムピーク値実施例1 ポリエステル樹脂 SPRAY105 1300 102℃ 実施例2 ポリエステル樹脂 C2 1262 106℃ 比較例1 ポリエステル樹脂 H1 800 83℃ 比較例2 ポリエステル樹脂 A1 700 73℃ 実施例3 スチレン/アクリル樹脂 SPRAY105 1300 102℃ 実施例4 スチレン/アクリル樹脂 C2 1262 106℃ 比較例3 スチレン/アクリル樹脂 H1 800 83℃ 比較例4 スチレン/アクリル樹脂 A1 700 73℃ 比較例5 スチレン/アクリル樹脂 − − − ポリエステル樹脂：ビスフェノールＡ、テレフタル酸、
アルケニルコハク酸、無水トリメリット酸を共縮合させ
たビスフェノール系ポリエステル樹脂スチレン／アクリル樹脂：スチレン／ｎ−ブチルアクリ
レート共重合体（共重合比＝７０／３０）使用ワックス：いずれもサザール社のサザールワックス

【００３７】

【表２】表２：評価結果定着性(ソリッド) 耐オフセット性 140℃ 160℃ 160℃ 180℃ 紙こすり性保存性実施例1 96 99 ○ ○ 0.09 4 実施例2 93 97 ○ ○ 0.08 4 比較例1 93 97 ○ △ 0.13 3 比較例2 90 95 ○ △ 0.15 2 実施例3 93 97 ○ ○ 0.10 4 実施例4 90 95 ○ ○ 0.10 4 比較例3 90 95 ○ △ 0.15 3 比較例4 87 90 ○ △ 0.17 2 比較例5 85 90 △ × 0.20 4

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフィッシャートロプシュワックスのＤ
ＳＣ曲線を示すグラフである。

【図２】本発明のフィッシャートロプシュワックスのＤ
ＳＣ曲線を示すグラフである。

【図３】比較例のフィッシャートロプシュワックスのＤ
ＳＣ曲線を示すグラフである。

【図４】比較例のフィッシャートロプシュワックスのＤ
ＳＣ曲線を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリスチレン系樹脂またはポリエステル
系樹脂を主バインダー成分とし、重量平均分子量が１０
００以上で、かつＤＳＣによる測定での吸熱ボトムピー
ク値が１００〜１２０℃の範囲にあるフィッシャートロ
プシュワックスを含有することを特徴とする静電潜像現
像用トナー。