JPH11174738A

JPH11174738A - トナー

Info

Publication number: JPH11174738A
Application number: JP34167097A
Authority: JP
Inventors: Masaki Tsujihiro; 昌己辻廣; Nobuhiro Hirano; 暢宏平野; Takuya Kadota; 拓也門田; Toshiaki Akiyama; 俊明秋山; Hidenori Asada; 英則浅田; Akiyoshi Uchizono; 明美内園
Original assignee: Mita Industrial Co Ltd
Current assignee: Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Priority date: 1997-12-11
Filing date: 1997-12-11
Publication date: 1999-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】優れた帯電性と定着性とを有し、かつ感光体
ドラム表面へのフィルミングが発生しにくいトナーを提
供する。【解決手段】本発明のトナーは、定着用樹脂と、イオ
ン性官能基を有する電荷制御樹脂と、該電荷制御樹脂と
は逆極性のイオン性官能基を有する離型剤とを含有する
ものであって、前記定着用樹脂と電荷制御樹脂とが互い
に親和性を有する分子鎖で構成されていることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はトナーに関し、より
詳しくは、静電式複写機やレーザービームプリンタ等
の、電子写真プロセスを利用した画像形成装置において
好適に用いられる、離型剤と電荷制御樹脂とを含有する
トナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】静電式複写機、レーザープリンタ、普通
紙ファクシミリ等の電子写真プロセスを利用した画像形
成装置に用いられるトナーは、定着用樹脂中にカーボン
ブラック等の着色剤と、低分子量ポリオレフィンや天然
ワックス等の離型剤と、電荷制御剤（ＣＣＡ）とを含有
するのが一般的である。このうち離型剤は、印刷用紙上
に転写されたトナーが定着用ローラ等に付着する、いわ
ゆるオフセット現象を抑制するために配合される。ま
た、電荷制御剤は、現像や転写の良否を支配するトナー
の摩擦帯電量を制御する目的で配合されるものである。

【０００３】かかるトナーとしては、特開平６−１１８
６８５号公報に開示のように、特定の第４級アンモニウ
ム塩類からなる電荷制御剤と、溶融特性に特徴のある離
型剤とを含有するトナーや、特開平９−８０８２０号公
報に開示のように、ＣＣＡに代えて、第４級アンモニオ
基（Ｒ₃Ｎ⁺−）を有する電荷制御樹脂（ＣＣＲ）を含
有したトナーがあげられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開平６−１１８６８
５号公報に開示のトナーは、離型剤として、定着性、耐
オフセット性および耐ブロッキング性に対して有利な溶
融特性を有する離型剤を使用したトナーであるものの、
結着用樹脂と離型剤との親和性が乏しいため、離型剤が
トナー表面から剥離したり、トナーの内部から滲み出て
きやすく、感光体ドラムの表面を汚染してフィルミング
の原因になるという問題がある。

【０００５】また、特開平９−８０８２０号公報に開示
のトナーは、ＣＣＲが結着用樹脂との親和性が高い分子
鎖を有しかつ第４級アンモニオ基を含有する重合体であ
って、これを定着用樹脂とともに溶融混練することによ
り安定した正帯電性を有するトナーを得ることを目的と
するが、ポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフ
ィンからなる離型剤と定着用樹脂との親和性が乏しいた
め、前記と同様に、トナー表面の離型剤が剥離しやすい
という問題がある。

【０００６】そこで本発明の目的は、優れた帯電性と定
着性とを有し、かつ感光体ドラム表面へのフィルミング
が発生しにくいトナーを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究を重ねた結果、定着用樹脂
と、イオン性官能基を有する電荷制御樹脂と、該電荷制
御樹脂とは逆極性のイオン性官能基を有する離型剤とを
含有し、前記定着用樹脂と電荷制御樹脂とが互いに親和
性を有する分子鎖で構成されているときは、安定した帯
電性と優れた定着性とが得られるとともに、感光体ドラ
ム表面へのフィルミングが発生するのを抑制できるとい
う新たな事実を見出し、本発明を完成するに至った。

【０００８】すなわち、本発明のトナーによれば、電荷
制御樹脂と離型剤とは互いのイオン性官能基によって強
固に結合していると推測される。また、定着用樹脂と電
荷制御樹脂とは互いに優れた親和性、相溶性を有する。
この結果、定着工程までの段階においては、離型剤がト
ナー中に充分に保持され、ブリーディングの発生が抑制
される。一方、定着工程にてトナーが加熱されると、分
子運動が活発になるのにつれて電荷制御樹脂と離型剤と
の結合が解かれる結果、離型剤がトナーと定着ローラと
の隙間に染み込んで効果的にオフセットを抑制すると考
えられる。

【０００９】なお、前述の「互いに親和性を有する分子
鎖で構成されている」とは、定着用樹脂と電荷制御樹脂
とが同一または近似のモノマー単位からなる樹脂である
ことを示す。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明のトナーについて詳
細に説明する。本発明に用いられる定着用樹脂として
は、例えばポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリ−
α−メチルスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合
体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジ
エン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレ
ン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合
体、スチレン−アクリル酸系共重合体（スチレン−アク
リル酸共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合
体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−
アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オク
チル共重合体、スチレン−アクリル酸フェニル共重合
体）、スチレン−メタクリル酸系共重合体（スチレン−
メタクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル
共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、ス
チレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタ
クリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸フ
ェニル共重合体）、スチレン−α−クロロアクリル酸メ
チル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル
酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂（スチレンまた
はスチレン置換体を含む単独重合体または共重合体）、
ポリ塩化ビニル、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリ
プロピレン、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、ポ
リビニルブチラール、エチレン−酢酸ビニル共重合体、
ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、エポキシ
樹脂、ポリエステル樹脂、アイオノマー樹脂、ポリウレ
タン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、キシレン樹
脂、ポリアミド樹脂等があげられ、これらが単独でまた
は２種以上混合して用いられる。

【００１１】定着用樹脂の分子量は、トナーの定着性や
耐熱性を考慮すると、重量平均分子量Ｍｗが５００００
〜１００００００、好ましくは１０００００〜３０００
００の範囲であるのが適当であって、数平均分子量Ｍｎ
が２０００〜２００００、好ましくは３０００〜１００
００の範囲であるのが適当である。本発明において、イ
オン性官能基を有する電荷制御樹脂としては、トナーの
帯電極性や、後述する離型剤の極性に応じて正電荷制御
用と負電荷制御用とのいずれか一方が用いられる。

【００１２】正電荷制御用の電荷制御樹脂としては、例
えばスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系
樹脂等のうち、第４級アンモニオ基等の官能基を含有す
るものがあげられる。具体的には、スチレン−ジメチル
アミノエチルメタクリレート共重合体〔Ｐ（Ｓｔ／Ｂ
Ｍ）〕、アクリル酸ブチル・Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メ
チル−２−（メタクリロイルオキシ）エチルアンモニウ
ム共重合体、アクリル酸・２−エチルヘキシル−２−ア
クリロイルアミノ−２−メチル−１−プロパンスルホン
酸共重合体等があげられる。

【００１３】負電荷制御用の電荷制御樹脂としては、例
えばスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系
樹脂等のうち、カルボキシル基、スルホ基（-SO₃H ）、
ホスホノ基（-PO(OH)₂）等の官能基を含有するものがあ
げられる。具体的には、スチレン−スチレンスルホン酸
共重合体、スチレン−ホスホン酸共重合体等があげられ
る。

【００１４】電荷制御樹脂の配合量は、定着用樹脂１０
０重量部に対して０．１〜２０重量部、好ましくは２〜
１０重量部の範囲で設定するのが適当である。電荷制御
樹脂の配合量が上記範囲を下回ると、適正なトナーの帯
電量を確保できなくなるおそれがある。逆に、配合量が
上記範囲を超えると、トナー内に低分子量成分が増加す
ることにより、耐オフセット性の低下が生じるおそれが
ある。

【００１５】トナーから離型剤が容易に脱離することの
ないようにするには、電荷制御樹脂が、後述するように
離型剤とイオン的に結合するとともに、定着用樹脂から
容易に脱離しないようにする必要がある。本発明におい
ては、電荷制御樹脂と定着用樹脂とが、互いに親和性を
有する分子鎖で構成されたものの組合せ、具体的には同
一または近似のモノマー単位からなる樹脂の組合わせで
あることから、離型剤が定着用樹脂から容易に脱離する
ことがなく、その結果、ブリーディングの発生が効果的
に抑制される。

【００１６】なお、電荷制御樹脂と定着用樹脂との組合
せの一例としては、定着用樹脂としてのスチレン−アク
リル酸系樹脂と電荷制御樹脂（正帯電型）としてのスチ
レン−ジメチルアミノメタクリレート共重合体との組合
せや、スチレン−アクリル酸系樹脂（定着用樹脂）とス
チレン−アクリル酸ブチル・Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メ
チル−２−（メタクリロイルオキシ）エチルアンモニウ
ム共重合体（電荷制御樹脂）との組合せ等があげられ
る。

【００１７】本発明に用いられる離型剤としては、例え
ばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、
ポリブテン、ポリペンテン、ポリヘキセン等のポリオレ
フィンを用いることができる。なかでも、ポリエチレン
は、ポリプロピレン等の他のポリオレフィンに比べて耐
オフセット性に優れていることから、本発明の離型剤と
して好適に用いられる。

【００１８】電荷制御樹脂が正帯電型である場合には、
前記例示の離型剤の分子中に、例えばカルボキシル基、
スルホ基、ホスホノ基等の官能基を有するものを用いれ
ばよい。かかる離型剤としては、分子中にカルボキシル
基を有するものが、製造コスト等の観点から好適に用い
られる。離型剤が上記の官能基を有する場合、該官能基
の量を示す指標としては酸価があげられる。離型剤の酸
価はこれに限定されないが、２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、
好ましくは４０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、より好ましくは６
０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上となるように設定される。

【００１９】ポリエチレン等のポリオレフィンの酸価
は、通常０〜１０程度である。酸価が２０ｍｇＫＯＨ／
ｇ以上のポリオレフィンを得る方法としては、例えば
(1) 一旦大きな分子量のポリオレフィンを合成し、これ
を熱分解によって適当な分子量に調節する際に一部を酸
化させる方法（熱分解法）や、(2) 酢酸ビニル等の、カ
ルボキシル基、スルホ基（-SO₃H ）、ホスホノ基（-PO
(OH)₂）等の官能基を含有するモノマーを共重合させて
ポリオレフィンを合成する方法等があげられる。なお、
前記(1) の方法により合成したポリオレフィンは、分子
中にカルボキシル基を有しているものと推測される。

【００２０】一方、電荷制御樹脂が負帯電型である場合
には、前記例示の離型剤の分子中に、例えば第４級アン
モニオ基等の基を有するものを用いればよい。離型剤の
軟化点は、通常９０〜１８０℃、好ましくは１００〜１
６０℃の範囲で設定される。離型剤の軟化点が上記範囲
を超えると、トナーを定着させる際に離型剤が充分に軟
化しないため、耐オフセット性を向上させる効果が不十
分になるおそれがある。逆に軟化点が上記範囲を下回る
とブリーディングが発生しやすくなったり、トナーの保
存中にブロッキングが生じやすくなるために好ましくな
い。

【００２１】また、離型剤の分子量はこれに限定されな
いが、耐オフセット性を高める効果や離型剤自体の粘度
を考慮すると、重量平均分子量Ｍｗが４００〜１０００
００、好ましくは２０００〜４００００の範囲であるの
が適当であり、数平均分子量Ｍｎが４００〜３０００
０、好ましくは２０００〜１２０００の範囲であるのが
適当である。また、分子量分布を示す比Ｍｗ／Ｍｎは、
１．００〜５．００、好ましくは１．０５〜３．００の
範囲であるのが適当である。

【００２２】離型剤の配合量は、定着用樹脂１００重量
部に対して０．１〜２０重量部、好ましくは０．５〜１
０重量部の範囲で設定される。離型剤の配合量は耐オフ
セット性を向上させる観点から多いほど好ましいが、上
記範囲を超えると定着用樹脂中に均一に分散できなくな
ったり、ブリーディングが生じるのを抑制できにくくな
るため、好ましくない。逆に、上記範囲を下回ると、耐
オフセット性を向上させる効果が不十分になる。

【００２３】本発明のトナーに用いられる着色剤として
は、従来公知の種々の染料や顔料が使用可能であるが、
特にブラックトナーの場合にはカーボンブラックが主と
して使用される。かかるカーボンブラックとしては、例
えばチャンネルブラック、ローラーブラック、ディスク
ブラック、ガスファーネスブラック、オイルファーネス
ブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック等
の、従来公知の種々のカーボンブラックがあげられる。

【００２４】着色剤の配合量はこれに限定されるもので
はないが、定着用樹脂１００重量部に対して３〜１５重
量部の範囲で設定するのが適当である。なお、着色剤が
カーボンブラックの場合にはそれ自体が導電性を有する
ため、トナーの電気特性等を考慮して着色剤の配合量を
設定するのが好ましい。定着用樹脂中には、さらに必要
に応じて磁性体粉末等を配合することができる。

【００２５】本発明のトナーを磁性１成分現像方式の画
像形成装置に使用される磁性トナーとして用いる場合に
は、例えばコバルト、鉄、ニッケル、アルミニウム、
銅、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウ
ム、ビスマス、カルシウム、セレニウム、チタニウム、
タングステン、バナジウム等の金属や、これらの化合物
（酸化物など）、合金または混合物等、従来公知の種々
の磁性体粉末を定着用樹脂中に配合すればよい。磁性体
粉末の配合量は、定着用樹脂１００重量部に対して２０
〜３００重量部、好ましくは５０〜１５０重量部の範囲
で設定するのが適当である。

【００２６】なお、上記磁性体粉末は、トナーの飛散を
防止する等の目的で、２成分現像方式の画像形成装置に
使用されるトナー中に配合してもよい。この場合、磁性
体粉末は、定着用樹脂１００重量部に対して０．１〜１
０重量部程度の割合で配合される。本発明のトナーは、
上記の定着用樹脂に着色剤、離型剤および必要に応じて
他の配合剤を混合し、これを乾式ブレンダー、ヘンシェ
ルミキサー、ボールミル等によって均質に予備混合した
後、得られた混合物をバンバリーミキサー、ロール、１
軸または２軸の混練押出機等の混練装置を用いて均一に
溶融、混練して、こうして得られた混練物を冷却して粉
砕し、さらに必要に応じて分級する方法（いわゆる粉砕
法）にて製造される。また、例えばスプレードライ法や
懸濁重合法、分散重合法等の方法にて製造することもで
きる。

【００２７】本発明のトナーの粒径は特に限定されるも
のではなく、通常使用される範囲でよいが、小粒径トナ
ーとして用いる場合には、体積基準平均粒径（コールタ
ーカウンターによるメジアン径）で５〜１１μｍ、好ま
しくは７〜１０μｍとなるように調節される。上記の各
成分から製造されたトナーには、その流動性や帯電特性
を向上させるために各種の添加剤を用いてもよい。

【００２８】かかる添加剤としては、例えば酸化アルミ
ニウム、酸化ケイ素、酸化チタニウム、酸化亜鉛等の金
属酸化物の微粉末や、フッ素樹脂微粒子等の、従来公知
の種々の添加剤を使用できる。とりわけ、疎水性または
親水性のシリカ微粒子を含むシリカ系表面処理、具体的
には超微粒子状無水シリカやコロイダルシリカ等が好適
に使用される。

【００２９】上記添加剤の添加量はこれに限定されない
が、例えばトナー１００重量部に対して添加剤の総量を
０．１〜３．０重量部程度とするのが適当である。

【００３０】

【実施例】実施例１定着用樹脂としてスチレン−アクリル酸系樹脂（スチレ
ン−アクリル酸ブチル共重合体、重量平均分子量Ｍｗ：
２０２０００、数平均分子量Ｍｎ：６０００、Ｍｗ／Ｍ
ｎ：３３．７）を用い、これに着色剤としてのカーボン
ブラック、離型剤としてのポリエチレン（熱分解法製、
Ｍｎ：２４００、酸価：６０ｍｇＫＯＨ／ｇ）および電
荷制御樹脂としてのスチレン−ジメチルアミノエチルメ
タクリレート共重合体〔Ｐ（Ｓｔ／ＢＭ）、重量比１０
０：３〕をそれぞれ表１に示す割合でヘンシェルミキサ
ーに加えて混合した後、２軸押出機にて溶融混練、ジェ
ットミルで粉砕、風力分級機で分級して、トナーの母粒
子を作製した。

【００３１】次いで、前記母粒子１００重量部と疎水性
シリカ１重量部とをヘンシェルミキサーで混合してトナ
ーを得た。また、得られたトナーを、トナー濃度が４重
量％になるようにフェライトキャリアと混合して現像剤
を作製した。（実機試験）三田工業（株）製の静電式複写機（商品名
「Ａｎｔｉｃｏ８０」）を用いて上記現像剤の実機試
験を行い、下記に示す評価を行った。

【００３２】（定着率）定着温度を変化させてベタ画像
の複写を行い、それぞれについてオフセット発生の有無
を肉眼で確認した。さらに、定着温度が１７０℃、１８
０℃および１９０℃であるときについて、ベタ画像の画
像濃度（ＩＤ₁）と、高さ２６ｍｍ、直径５０ｍｍの軟
鋼製の円柱の底面に綿布を被覆した錘（２０ｇ／ｃ
ｍ²）でベタ画像が形成された紙面を５回強制的に摩擦
した後の画像濃度（ＩＤ₂）とを測定し、下記式により
トナーの定着率Ｆ（％）を求めた。

【００３３】Ｆ（％）＝（ＩＤ₂／ＩＤ₁）×１００なお、画像濃度は反射濃度計（東京電色（株）製の白色
光度計「ＴＣ−６Ｄ」）により測定した。（帯電量）画像形成のスタート時と１万枚複写後とにお
いて、現像剤２００ｍｇの帯電量をブローオフ粉体帯電
量測定装置（東芝ケミカル社製）を用いて測定し、トナ
ー１ｇ当たりの帯電量の平均値を算出した。

【００３４】（フィルミング）トナー中の離型剤が感光
体表面を汚染してフィルミングが発生すると、露光後の
感光体の残留電位（明電位）が高くなり、ベタ画像にか
すれが生じる。そこで、１万枚複写した後、明電位と画
像濃度（ＩＤ）とを測定し、さらにベタ画像中のかすれ
を肉眼で観察して、フィルミングの有無（程度）を評価
した。

【００３５】実用上、１万枚複写後の明電位は２５０Ｖ
以下で、画像濃度（ＩＤ）は１．４０以上であることが
求められる。フィルミングの程度の評価基準は、フィル
ミングが全く認められなかったものを◎、わずかにフィ
ルミングが認められたものの実用上問題がないものを
〇、フィルミングが顕著に認められ、実用上不適当であ
ったものを×とした。

【００３６】（耐スミア性）耐スミア性は、静電式複写
機「Ａｎｔｉｃｏ８０」（前出）で出力した文字画像
（片面画像）５０枚を原稿とし、これを三田工業（株）
製の静電式複写機「ＤＣ−６０９０」のドキュメントフ
ィーダに通紙して、文字画像の裏面の汚れ具合によって
評価した。

【００３７】耐スミア性の評価基準は、汚れが全く見ら
れなかったものを〇（耐スミア性良好）、汚れが少ない
ものの、肉眼で確認できる程度生じていたものを△、汚
れがひどいものを×とした。実施例２実施例１の熱分解法で得られたポリエチレン
（酸価：６０）に代えて、酢酸ビニルを共重合して得ら
れたポリエチレン（酸価：６０）を用いたほかは、実施
例１と同様にしてトナーおよび現像剤を作製し、実施例
１と同じ評価を行った。

【００３８】実施例３実施例１の熱分解法で得られたポリエチレン（酸価：６
０）に代えて、熱分解法で得られたポリエチレン（酸
価：２０）を用いたほかは、実施例１と同様にしてトナ
ーおよび現像剤を作製し、実施例１と同じ評価を行っ
た。比較例１実施例１の熱分解法で得られたポリエチレン（酸価：６
０）に代えて、熱分解法で得られたポリエチレン（酸
価：０．１）を用いたほかは、実施例１と同様にしてト
ナーおよび現像剤を作製し、実施例１と同じ評価を行っ
た。

【００３９】比較例２ポリエチレン（離型剤）の配合量を１重量部としたほか
は、実施例１と同様にしてトナーおよび現像剤を作製
し、実施例１と同じ評価を行った。比較例３電荷制御樹脂に代えて、正帯電型の電荷制御剤〔アジン
化合物、オリエント化学工業（株）製の商品名「ＢＯＮ
ＴＲＯＮＮ−０７」〕３重量部を用いたほかは実施例
１と同様にしてトナーおよび現像剤を作製し、実施例１
と同じ評価を行った。

【００４０】上記実施例および比較例についての評価結
果等を表１に示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】表１より明らかなように、実施例１および
２のトナーによれば、通常の定着温度である１８０℃で
の定着率が極めて高く、定着性が良好であった。また、
オフセットは定着温度が２１０℃まで上昇させたときに
発生し、耐オフセット性も優れていることがわかった。
帯電性および耐スミア性は良好であって、フィルミング
は発生しなかった。また、実施例３のトナーでは、フィ
ルミングが僅かながら発生したが、その発生を実用上の
問題が生じない程度にまで抑制できた。

【００４３】これに対し、離型剤の酸価が低い比較例１
のトナーでは、定着性や耐スミア性は良好であったが、
フィルミングが顕著に発生した。離型剤の配合量を低減
した比較例２のトナーでは、フィルミングは発生しなか
ったものの、１８０℃でオフセットが発生し、耐スミア
性も不十分であった。また、電荷制御樹脂の代わりに電
荷制御剤を用いた比較例３では、帯電量は十分であっ
て、定着性や耐スミア性が良好であったものの、フィル
ミングの発生が顕著であった。

【００４４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
優れた帯電性および耐オフセット性と、フィルミングの
抑制とを両立したトナーが得られるという効果がある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者秋山俊明大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号三田工業株式会社内 (72)発明者浅田英則大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号三田工業株式会社内 (72)発明者内園明美大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号三田工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】定着用樹脂と、イオン性官能基を有する電
荷制御樹脂と、該電荷制御樹脂とは逆極性のイオン性官
能基を有する離型剤とを含有し、前記定着用樹脂と電荷
制御樹脂とが互いに親和性を有する分子鎖で構成されて
いることを特徴とするトナー。
【請求項２】前記離型剤の酸価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以
上である請求項１記載のトナー。