JPH1020549A - 電子写真用トナー、その製造方法、電子写真現像剤および画像形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】トナーの粉体流動性、発色性、ＯＨＰの透明性
等が改善された良好な特性を有するオイルレストナーと
して使用できる電子写真用トナーおよびその製造方法、
それを用いた画像形成方法を提供する。 【解決手段】 電子写真用トナーの製造方法は、結着樹
脂および着色剤を油性媒体中に溶解分散させる工程、得
られた油性混合物を無機分散剤の存在下で水性媒体中に
分散させて造粒する工程、形成された油性液滴を含む水
性媒体中にワックス分散液を添加する工程、油性液滴中
から油性媒体を除去する工程よりなり、粒子表面におけ
るワックスの露出量がトナー粒子の表面積の０．１ない
し１０％の範囲にあるトナー粒子を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真法におい
て、離型のためのオイルを使用しなくても定着が可能な
電子写真用トナーおよびその製造方法、電子写真現像剤
およびその電子写真用トナーを用いた画像形成方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子写真法を用いた複写機、プリ
ンター等は、デジタル化とカラー化について著しい進歩
をとげている。デジタルカラー複写機、プリンターにお
いては、カラーの発色性およびＯＨＰ（オーバーヘッド
プロジェクター）透明性を良好にするために、比較的低
分子量の樹脂を用いてトナー同士の融着性および画像表
面の平滑性を向上させることが行われている。さらにデ
ジタル化により感光体上の静電潜像がより微細化される
ようになったために、それを再現するトナーについても
小径化が行われている。しかしながら、低分子量の樹脂
を用いたカラートナーの場合、トナーと定着ロールの表
面材料との間の親和性が高いため、トナーが定着ロール
の表面に付着するオフセット現象が発生する傾向にあ
る。

【０００３】従来、定着ロールの表面材料からのトナー
の剥離性を向上させ、オフセットの発生を防止させる方
策として、シリコーンオイル等のフューザーオイルを使
用する方式が採用されているが、この方式は記録媒体で
ある紙やＯＨＰシートにフューザーオイルが付着して複
写され、複写画像の触感と筆記性の低下、ＯＨＰシート
のベタツキ感等の問題が発生した。このような問題に対
して、オイル塗布を必要としない定着システム、或い
は、いわゆるオイルレストナーの研究開発が求められ、
その開発にかかる期待は大きいものである。

【０００４】例えば、従来のオイルレストナーは、特公
平７ー１２００６９号公報に記載のように、予め樹脂材
料に電荷制御剤を含有させ、混練粉砕法でトナーを作製
した後、ワックスを分散した溶液にトナーを分散して、
トナーに含有させた電荷制御剤によってトナー粒子の表
面上にワックスを付着させることにより製造されてい
る。したがって、従来のトナーを、カラートナーとして
用いた場合、トナーの剥離性は向上するが、図２に示す
ように、不透明性である電荷制御剤４がトナー粒子１の
表面側と内部に分散されている状態になっており、実際
に液中でワックス２を吸着する有効な電荷制御剤はトナ
ー粒子の表面側のみのもので、トナーに内包されている
電荷制御剤は過剰なものであり、また、トナー粒子の表
面に付着させる不透明性のワックスについても、トナー
が混練粉砕法により製造されているため、トナー粒子の
形状が不定形になり、付着させるワックスの面積、量等
を定量的に調節することができず、紙面での発色性、Ｏ
ＨＰシートでの透光性が低下する。また、小径トナーを
用いるデジタルカラー複写機またはプリンターにおいて
は、ワックスが不均一に付着するために十分なオイルレ
ス性を得るには過剰なワックスが必要になり、カラート
ナーの粉体流動性を極端に悪化させ、トナーの均一な帯
電を阻害し、カブリ等の画質欠陥を引き起こす場合があ
る。さらに、キャリア、感光体等の汚染の原因にもな
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の技術
における上記のような問題を解決した電子写真用トナー
およびそれを製造する方法を提供することを目的として
なされたものである。すなわち、本発明の目的は、トナ
ーの粉体流動性、発色性、ＯＨＰの透明性等が改善され
た良好な特性を有するオイルレストナーとして使用でき
る電子写真用トナーおよびその製造方法を提供すること
にある。本発明の他の目的は、上記の電子写真用トナー
を用いて画像を形成する画像形成方法を提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、球形トナー
粒子を作製し、その表面上に付着するワックスのトナー
粒子表面に占める面積を特定量に制御することによっ
て、オイルレス定着に必要なワックスの量のみをトナー
表面上に付着させ、トナーの粉体流動性、発色性、ＯＨ
Ｐの透明性等を改善した良好なオイルレストナーを提供
することができることを見出だし、本発明を完成するに
至った。なお、ここでいうオイルレスとは、剥離性を上
げるためにフューザーオイルを使用しないことを意味す
るものであって、定着表面材料保護のために少量のオイ
ルを使用する場合はオイルレスの範囲に含まれる。

【０００７】本発明の電子写真用トナーの製造方法は、
結着樹脂および着色剤を油性媒体中に溶解分散させる工
程、得られた油性混合物を無機分散剤の存在下で水性媒
体中に分散させて造粒する工程、造粒による油性液滴を
含む水性媒体中にワックス分散液を添加する工程、油性
液滴中から油性媒体を除去する工程よりなり、粒子表面
におけるワックスの露出量がトナー粒子の表面積の０．
１ないし１０％の範囲にあるトナー粒子を得ることを特
徴とする。

【０００８】より具体的には、本発明の電子写真用トナ
ーの製造方法は、結着樹脂及び着色剤を含むトナー組成
物を溶解可能な油性媒体中に溶解または分散させて油相
となる油性混合物を形成し、無機分散剤を含有するセル
ロース水性溶液の中に分散して球形トナーを造粒し、ト
ナー粒子の表面上に付着した無機分散剤を取り除く前
に、水を溶媒としたワックス分散液を加えることによっ
て無機分散剤の隙間を通しワックスをトナー粒子表面上
に付着させることによって、トナー粒子の表面積に付着
する無機分散剤とワックスが示す表面積比を制御し、ト
ナー粒子の表面積に対し０．１ないし１０％のワックス
を付着させることよりなる。上記のワックス分散液には
セルロースや電荷制御剤を添加してもよい。

【０００９】本発明の電子写真用トナーは、上記の方法
で製造されたトナー粒子よりなり、そのトナー粒子表面
におけるワックスの露出量がトナー粒子の表面積の０．
１ないし１０％であることを特徴とする。また本発明の
電子写真現像剤は、芯材上に樹脂被覆層を有するキャリ
アと、上記の電子写真用トナーとからなることを特徴と
する。また、本発明の画像形成方法は、現像剤担持体上
に形成された現像剤層を用いて、潜像保持体上の静電潜
像を現像するものであって、現像剤として、上記の方法
により得られた電子写真用トナーを含有する現像剤を用
いることを特徴とする。

【００１０】本発明において、トナー粒子表面における
ワックスの露出量は、次のようにして求められる。ワッ
クスを付着する前の粒子上の無機分散剤の被覆率を算出
し、全被覆率からその値を引くことにより求められる。
すなわち、ワックスは、無機分散剤が付着していない粒
子表面に付着するため、無機分散剤の被覆率を求めれ
ば、ワックスの被覆率が求められる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の製造方法においては、ま
ず、第１の工程において結着樹脂および着色剤を油性媒
体中に溶解分散させて油性混合物を得る。本発明に使用
される結着樹脂としては、スチレン、パラクロロスチレ
ン、α−メチルスチレン等のスチレン類、アクリル酸メ
チル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、ア
クリル酸ラウリル、アクリル酸２−エチルヘキシル、メ
タクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸
ｎ−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸２
−エチルヘキシル等のビニル基を有するエステル類、ア
クリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリ
ル類、ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテ
ル等のビニルエーテル類、ビニルメチルケトン、ビニル
エチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニル
ケトン類、エチレン、プロピレン、ブタジエン等のポリ
オレフィン類等の単量体等の単独重合体またはこれらを
２種以上組み合せて得られる共重合体またはこれらの混
合物、さらにはエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ
ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリ
エーテル樹脂等、非ビニル縮合系樹脂、あるいはこれら
と前記ビニル系樹脂との混合物やこれらの共存下でビニ
ル系単量体を重合する際に得られるグラフト重合体等を
あげることができる。特に、ポリエステル樹脂が好まし
く、具体的には、エチレングリコール、ビスフェノール
Ａポリオキシアルキレン、グリセリン等の多価アルコー
ルと、コハク酸、フタル酸等の多塩基酸を重縮合するこ
とによって生成するものが用いられる。特に溶融温度が
４０℃〜１５０℃の範囲のポリエステル樹脂が好ましく
用いられる。また、スチレン・アクリル樹脂等も使用す
ることができ、それをポリエステル樹脂と併用してもよ
い。

【００１２】結着樹脂を溶解させる油性媒体としては、
酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル等のエステル系
溶剤、ジエチルエーテル等のエーテル系溶剤、メチルエ
チルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルイソブ
チルケトン等のケトン系溶剤、トルエン等の炭化水素系
溶剤、ジクロロメタン、クロロホルム、トリクロロエチ
レン等のハロゲン化炭化水素系溶剤等が用いられる。ま
た、本発明に用いられる着色剤は、公知の無機顔料また
は有機顔料であって、それらをトナー構成材料全量の１
ないし１０重量％の範囲で用いることができる。

【００１３】上記の結着樹脂および着色剤を油性媒体中
に添加し、適宜の方法により混合撹拌して結着樹脂を溶
解させ、着色剤を分散して油相となる油性混合物を形成
させる。

【００１４】得られた油性混合物は、次の工程におい
て、無機分散剤の存在下で水性媒体中に分散させて造粒
する。すなわち、水中に無機分散剤を分散させた水性媒
体に油性混合物を添加し、高剪断力の下に微細に分散さ
せて粒子径１０μｍ以下の微粒子に造粒する。本発明に
おいて、無機分散安定剤を使用するのは次に理由によ
る。すなわち、トナーの主成分である結着樹脂が溶解し
た油性混合物は高粘度のものであり、高剪断力で油性混
合物を微細に分離した後、安定化させる必要があるが、
そのために、無機分散剤を用いて、分離した油性混合物
（油滴）の周囲を無機分散剤で囲み、油滴同士が再凝集
するのを防ぎ、安定化させる。

【００１５】本発明において使用される無機分散剤は、
分散後に粒子表面上に付着した状態でトナー粒子が造粒
されるので溶媒と親和性がない塩酸等の酸類によって除
去できるものが好ましく、例えば、炭酸カルシウム、塩
化カルシウム、炭化水素ナトリウム、炭化水素カリウ
ム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が使用でき
る。また、その形状は、トナー粒子表面上に付着しやす
くするために球状または立方体状のもので、平均粒径
０．１μｍないし５μｍの微粒子が望ましい。これらの
無機分散剤は、トナー１００重量部に対し、１〜５００
重量部の範囲で用いられ、特に好ましくは１０〜３００
重量部の範囲である。

【００１６】なお、無機分散剤を水の中で安定に分散さ
せるために、水溶性で自然の環境に無害なセルロース等
の界面活性剤を添加するのが好ましい。それにより水性
媒体の粘度を高くなり、水性媒体中で無機分散剤が沈降
することなく分散されるようになる。セルロースの量
は、水の０．１〜５重量％の範囲で用いることができ、
水の２〜３重量％の範囲が好ましい。

【００１７】次の工程において、上記のようにして造粒
により形成された油性液滴を含む水性媒体中にワックス
分散液が添加される。本発明において使用されるワック
ス分散液は、平均粒径が５μｍ以下のものが好ましい。
特に、無機分散剤の平均粒径よりも小さいものを用いる
ことが好ましく、無機分散剤の隙間からワックスを付着
させることができる。

【００１８】また、ワックスは、溶融温度が２０℃〜１
００℃の範囲のものが好ましく、トナーの結着樹脂より
低い温度で溶融して、画像の表面と定着ロールの表面材
料との間の剥離性を向上させる。本発明において使用す
るワックスとしては、天然ワックスとして、炭化水素や
モンタンロウを主成分とする石油ワックス、鉱物ワック
ス等、合成ワックスとして、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類、
フィッシャー・トロプシュワックス等が使用でき、その
他静電荷像現像用トナー粒子の離型剤として公知のもの
を用いることができる。これらワックスは、水系媒体中
に分散させたワックス分散液として使用される。

【００１９】これらのワックスは、トナーに対し、重量
比で５％以下の範囲で用いることができるが、トナー粒
子の表面積に対して０．１ないし１０％の露出量になる
ように制御することが必要である。ワックスは、無機分
散剤の隙間を通してトナー粒子表面に付着するので、す
なわち、トナー粒子に付着するワックスの面積は無機分
散安定剤の面積によって左右されるので、ワックスの露
出量の制御は、ワックスの量と共に、トナーの表面上に
付着した無機分散剤のトナー粒子表面に占める比率を調
整することによって行うことができる。ワックスの露出
量がトナー粒子の表面積に対し０．１％よりも小さい場
合には、ワックスの添加効果が発揮されなく、一方、１
０％よりも大きくなると、ワックス量が多いためにＯＨ
Ｐにおける透光率が低下し、また粉体特性等が低下す
る。

【００２０】上記のようにして得られた分散体混合物に
ついて、次の工程において油性液滴中から油性媒体を除
去する。具体的には、分散体混合物を４０℃の湯浴中で
加熱しながら撹拌すればよい。それによって油性液滴中
に含まれる油性媒体が蒸発して除去される。脱溶媒され
た水性分散体は、次いで、所望によりワックスの融点以
上の温度に加熱して、トナー粒子表面に付着したワック
スを融着させる。

【００２１】トナー粒子に付着している無機安定剤は、
分解除去する。無機分散剤を除去する方法としては、ワ
ックスを付着させた溶液の状態で加熱処理を施し、ワッ
クスをトナー粒子の表面に融着させた後、塩酸等の酸で
無機分散剤を溶解除去する方法が採用できる。処理され
た水性分散体は、濾過し、水洗することによって、目的
とする電子写真用トナーを得ることができる。

【００２２】次に、本発明の電子写真現像剤について説
明する。本発明の電子写真現像剤は、上記のようにして
製造された電子写真用トナーと、芯材上に樹脂被覆層を
有するキャリアとから構成される。キャリアの芯材とし
ては、鉄、鋼、ニッケル、コバルトなどの磁性金属、フ
ェライト、マグネタイトなどの磁性酸化物を用いること
ができる。樹脂被覆層に使用する樹脂としては、フッ素
含有アクリル樹脂、ポリウレア樹脂、ポリオレフィン樹
脂、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹
脂等をあげることができる。それらは、０．１〜３．０
重量％の被覆量になるように被覆される。トナーとキャ
リアの配合比率は、３：１００〜１５：１００の範囲が
好ましい。

【００２３】上記のようにして得られた本発明の電子写
真用トナーは、従来公知のが画像形成方法において使用
される。すなわち、適当な潜像保持体、例えば、電子写
真感光体或いは誘電記録体上に公知の方法で静電潜像を
形成し、一方、上記電子写真用トナーとキャリアよりな
る現像剤を用い、現像剤担持体の上に、例えば層規制部
材などによって現像剤層を形成する。この現像剤層を上
記潜像保持体と対向させることによって静電潜像が可視
像化される。形成されたトナー像は、公知の方法によっ
て転写体に転写され、定着される。

【００２４】

【実施例】

実施例１ 以下、本発明のトナー粒子の作製方法について説明す
る。 １）油性混合物 ポリエステル樹脂（ビスフェノールＡポリオキシエチレン １００重量部 付加物とテレフタル酸との縮重合物、Ｍｎ：２０００、 Ｍｗ：１２０００、Ｔｇ：６６℃、Ｔｍ：１０６℃） 酢酸エチル １００重量部 顔料（銅フタロシアニン） ５重量部 上記組成の混合物を、ミキサーの回転せん断力によって
溶媒の中でポリエステル樹脂が溶解し、顔料が分散され
るように十分撹拌して油性混合物を調製した。 ２）水性媒体 水 ４００重量部 炭酸カルシウム（平均粒径１μｍ） １４４重量部 セルロース １０重量部 上記組成の混合物を、ミキサーの回転せん断力によって
十分撹拌し、分散させて水性媒体を作製した。

【００２５】３）球形トナーに造粒する工程 上記の水性媒体に、上記の油性混合物を添加し、ミキサ
ーにより６０００回転で６分間混合して、収縮流とせん
断流によって、ポリエステル樹脂と顔料よりなる油性混
合物を水性媒体中に分散させ、平均粒子径８μｍの球状
粒子を形成させた。その際、トナー表面積比で約９０％
に炭酸カルシウムが付着していた。図１（ａ）は、その
状態を説明するものである。トナー粒子１の表面に炭酸
カルシウム３が付着した状態を示す。

【００２６】４）ワックスの付着 水４０重量部にポリエチレンワックス（融点８９℃）１
６重量部を平均粒径１μｍになるように分散させたワッ
クス分散液を、上記３）で作製されたトナー粒子を含む
水性媒体に加えてゆっくり撹拌した。それにより、トナ
ー粒子表面の炭酸カルシウムが付着した残りの部分（１
０％）にポリエチレンワックスが付着した。図１（ｂ）
は、その状態を説明するものであって、トナー粒子１の
表面に付着した炭酸カルシウムの隙間にワックス２が付
着した状態を示している。

【００２７】５）脱溶媒およびワックスの融着 上記のようにして得られた水性分散混合物を、４０℃に
加熱しながら３０分間撹拌し、酢酸エチルを蒸発させ
た。その後、ポリエチレンワックスの融点である８９℃
まで温度を上昇させ、３分間保持して、トナー表面にポ
リエチレンワックスを融着させた。

【００２８】６）無機分散剤の除去および洗浄 上記の処理を行った水性分散混合物に濃度３６％の塩酸
水溶液を添加し、１０分間撹拌することによって、トナ
ー表面に付着した炭酸カルシウムを完全に除去した。水
性分散混合物を濾過し、ｐＨが中性になるまで水洗した
後、真空乾燥してトナーを得た。得られたトナー粒子
は、球状で、ポリエチレンワックスの露出量が１０％で
あった。図１（ｃ）は、その状態を説明するものであ
る。

【００２９】実施例２ 実施例１において、炭酸カルシウムの量を１５２重量
部、ポリエチレンワックスの量を８重量部に変更した以
外は、実施例１と同様にしてトナーを得た。得られたト
ナーのポリエチレンワックス露出率は５％であった。

【００３０】実施例３ 実施例１における炭酸カルシウムの量およびポリエチレ
ンワックスの量を調整することにより、ワックス露出量
０％、５％、１０％および２０％の４種のトナーを作製
し、それらについて透明性、発色性、熱凝集度などを評
価した。それらの結果を表１に示す。

【００３１】なお、トナーの評価方法は、次の通りであ
る。複写は、Ａカラー６３５（富士ゼロックス社製）を
改造したものを用い、プロセス速度：１６０ｍｍ／ｓ、
定着条件：１５５℃定着、フッ素樹脂ロール、離型剤オ
イル供給なし、の条件で行った。透明性の評価は、ＯＨ
Ｐシート上に定着したサンプルを、分光度計（日立社
製）を用いて、可視光線領域（波長：４００ｎｍ〜６０
０ｎｍ）での投光率を測定した。発色性の評価は、グロ
スメーター（村上社製）を用いて測定した。また、熱凝
集度の評価は、トナー５ｇを４５℃、５０％ＲＨのチャ
ンバーに１７時間放置し、室温に戻した後、トナー２ｇ
を取り出して目開き４５μｍのメッシュに投入し、一定
の条件で振動させた後、メッシュ上に残留したトナーの
重量を測定し、その重量比を熱凝集度の指数とした。な
お、総合評価の○は優れている、×は悪いことを意味す
る。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、トナーの粉体流動性、
発色性、ＯＨＰの透明性等が改善された良好な特性を有
するオイルレストナーとして使用できる電子写真用トナ
ーを製造することができる。本発明により得られる電子
写真トナーは、球形であり、トナー粒子の内部にワック
ス、電荷制御剤等を添加することなく、オイルレス定着
に必要な量のワックスのみがトナー粒子表面に付着して
いるので、過剰なワックスよる画像表面の発色性低下、
トナーの粉体流動性の低下、ＯＨＰの透明性の低下など
が生じなく、転写性が改善されたものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１における工程を説明するた
めの図である。

【図２】 従来のトナー粒子におけるワックスの付着状
態を示す図である。

【符号の説明】

１…トナー粒子、２…ワックス、３…無機分散剤（炭酸
カルシウム）、４…電荷制御剤。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 勇 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼロ ックス株式会社内 (72)発明者 久保 勉 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼロ ックス株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結着樹脂および着色剤を油性媒体中に溶
   解分散させる工程、得られた油性混合物を無機分散剤の
   存在下で水性媒体中に分散させて造粒する工程、形成さ
   れた油性液滴を含む水性媒体中にワックス分散液を添加
   する工程、油性液滴中から油性媒体を除去する工程より
   なり、粒子表面におけるワックスの露出量がトナー粒子
   の表面積の０．１ないし１０％の範囲にあるトナー粒子
   を得ることを特徴とする電子写真用トナーの製造方法。
2. 【請求項２】 結着樹脂および着色剤を油性媒体中に溶
   解分散させ、得られた油性混合物を無機分散剤の存在下
   で水性媒体中に分散させて造粒し、さらにワックス分散
   液を添加した後、油性液滴中から油性媒体を除去するこ
   とによって得られたトナー粒子よりなり、該トナー粒子
   表面におけるワックスの露出量がトナー粒子の表面積の
   ０．１ないし１０％であることを特徴とする電子写真用
   トナー。
3. 【請求項３】 芯材上に樹脂被覆層を有するキャリア
   と、請求項２記載の電子写真用トナーとからなることを
   特徴とする電子写真現像剤。
4. 【請求項４】 現像剤担持体上に形成された現像剤層を
   用いて、潜像保持体上の静電潜像を現像する画像形成方
   法において、現像剤として、請求項２の電子写真用トナ
   ーを含有する現像剤を用いることを特徴とする画像形成
   方法。