JPS63301961A - 電子写真用トナー組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子写真用トナー組成物に関する。詳しくは、
少量で鮮明な複写画像が得られ、しかも低温で良好な定
着性を示す電子写真用トナー組成物に関するものである
。

〔従来の技術〕

従来、電子写真用トナーとしてはスチレン・アクリル樹
脂共重合体のような各種樹脂をバインダーとして用いた
ものが使用されており、例えば特公昭５５−６８９５号
にはバインダーの重量平均分子量／数平均分子量が５〜
４０であるような技術が開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

電子写真技術は情報量の増大に伴い、その複写速度の高
速度化等積々の高度な性能を要求されてきている。同時
に使用されるトナーについても、極めて高度な性能を必
要としており、その中でも特に重要なものとして、定着
性、耐オフセット性、耐ブロッキング性、粉砕性及び画
像の平滑化があげられる。

高速複写化に伴い、トナーを紙面に定着するための熱定
着ロールから受ける熱量が低速時に比べ小さくなってお
り、低温でも定着性の良好なトナーが要求されるように
なっている。しかしながら従来のトナーでは、低温定着
が良好な場合は耐オフセットに難点があったり、保存及
び使用中にトナー粒子同士が凝集するという、いわゆる
プロソキング現象を生したり、必ずしも満足のいくもの
ではない。

また、耐オフセット性の良好なトナーは、ガラス転移温
度が高く分子量も大きいために、トナー製造時における
樹脂成分、着色剤及び添加剤成分を混合し、更に混練機
にて熔融混練を行った後の粉砕過程で粉砕性の悪化を招
き、トナーの生産性に悪影響を及ぼすことも知られてい
る。

また画像の平滑化に関しては、従来の技術ではトナーに
含有しているカーボンブラック量に比較して樹脂比率が
高く、そのために満足のい（画像濃度を出すため多量の
トナーを紙面に付着させる必要があり、それによって紙
面に凹凸が生じ、紙のスムーズな移動が妨げられ、複写
時に紙の詰まりという現象が生じていた。画像の平滑化
は、紙面上のトナー量を少量化することによって解決さ
れるものの、トナー量が減ることで画像濃度が低くなり
、見ずらくなるという欠点がある。これを改良するため
、トナー中のカーボンブランクの比率を上げることによ
り少量のトナーで画像濃度を維持することが考えられる
が、従来の樹脂を用いて行うと、トナー中の樹脂量が減
ることにより定着力、保存性及び耐オフセット性が悪化
する。この画像の平滑化に関しては、最近さかんに行わ
れるようになった両面コピーにおいて特に問題となって
きており、その解決が急がれている。

すなわち、従来の技術で得られるトナーでは、紙面に画
像を作る時に消費されるトナー量が多いために、イ）紙
面に凹凸が生して特に両面コピーをする際、複写時に紙
の詰まりを生しる、口）高速化に伴い複写量は増えるが
、電気容量が家庭用電源のため供給できる熱量が限られ
ているため、定着に問題があり、それを改造するとオフ
セット性、耐ブロンキング性が悪くなるため、高速化が
達成できない等の問題点がある。

このような問題を解決するために従来よりトナーに使用
されるバインダー樹脂の検討がなされているが、いまだ
十分に満足のいくものは知られていない。

従って、電子写真の複写速度の高速化や、省エネルギー
等の要求を満足し、かつ画像の平滑化、定着性、耐オフ
セット性及び粉砕性に優れた電子写真用トナー組成物の
開発が望まれている。

〔問題点を解決する為の手段〕

本発明者らは前記の諸問題点を解決すべく鋭意検討した
結果、電子写真用トナーの大部分を占めるビニル系重合
体の数平均分子量と重量平均分子量／数平均分子量、ガ
ラス転移温度、１１０℃での粘度及び１９０℃での粘度
を制御することがトナー中のカーボンブラック含有量の
比率を上げることを可能とし、それによって紙面の平滑
化や低温定着性が向上し、更に高温での耐オフセット性
、耐ブロッキング性及び粉砕性のバランスをとり、電子
写真複写において良質な画像を与える上で有効であるこ
とを見出し、本発明に至った。

即ち、本発明は数平均分子量が１０００〜１ｏｏｏｏ、
重量平均分子量／数平均分子量が４１〜２００、ガラス
転移温度が５０℃〜７０℃であり、かつ１１０℃におけ
る粘度が、すり速度１ｓｅｃ”’において５００００〜
５００００００　ｐｏｉｓｅ　、１９０℃における粘度
が、すり速度１００００ｓｅｃ−’において１０〜１０
００　ｐｏｉｓｅであるようなビニル系重合体を主成分
として含有することを特徴とする電子写真用トナー組成
物である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明のビニル系重合体はビニル系単量体を重合又は共
重合したものである。ビニル系単量体としては、例えば
、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プ
ロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸オクチル、アク
リル酸シクロヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル
酸ステアリル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸フルフ
リル、アクリル酸テトラヒドロフルフリル、アクリル酸
ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシブチル等のア
クリル酸エステル類、メタアクリル酸メチル、メタアク
リル酸エチル、メタアクリル酸プロピル、メタアクリル
酸ブチル、メタアクリル酸オクチル、メタアクリル酸ラ
ウリル、メタアクリル酸ステアリル、メタアクリル酸シ
クロヘキシル、メタアクリル酸ベンジル、メクアクリル
酸フリフリル、メタアクリル酸テトラヒドロフルフリル
、メタアクリル酸ヒドロキシエチル、メタアクリル酸ヒ
ドロキシプロピル、メタアクリル酸ヒドロキシブチル等
のメタアクリル酸エステル類、ビニルトルエン、α−メ
チルスチレン、クロルスチレン、スチレン等の芳香族ビ
ニル単量体、マレイン酸ジブチル、マレイン酸ジオクチ
ル、フマール酸ジブチル、フマール酸ジオクチル等の不
飽和二塩基酸ジアルキルエステル類、酢酸ビニル、プロ
ピオン酸ビニル等のビニルエステル類、アクリルニトリ
ル、メタアクリルニトリル等の含窒素ビニル単量体、ア
クリル酸、メタアクリル酸、ケイヒ酸等の不飽和カルボ
ン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマール酸、イタ
コン酸等の不飽和ジカルボン酸、マレイン酸モノメチル
、マレイン酸モノエチル、マレイン酸モノブチル、マレ
イン酸モノオクチル、フマール酸モノメチル、フマール
酸モノエチル、フマール酸モノブチル、フマール酸モノ
オクチル等の不飽和ジカルボン酸モノエステル類等であ
る。

本発明で用いるビニール系重合体の分子量は、数平均分
子量が１０００〜１００００で、重量平均分子量／数平
均分子量が４１〜２００である。特に数平均分子量が２
０００〜８０００で、重量平均分子量／数平均分子量が
５０〜１５０が好ましい。ガラス転移温度は５０℃〜７
０℃であるが、特に５０℃〜６５℃が好ましい。

１１０℃における粘度は、すり速度１　ｓｅｃ　−’に
おいて５００００〜５００００００ｐｏｉｓｅであるが
、特に５００００〜３５０００００ｐｏｉｓｅが好まし
い。１９０℃における粘度は、ずり速度１００００ｓｅ
ｃ−’において１０〜１０００ｐｏｉｓｅであるが、１
００〜１０００ｐＯ１Ｓｅが好ましい。

ビニール系重合体の数平均分子量が１０００未満では、
高温時における耐オフセット性及びブロッキング性が不
適である。１ｏｏｏｏを越えた場合は、低温時の定着性
と高温での耐オフセット性のバランスが悪くなる。また
、重量平均分子量／数平均分子量が４１未満では、低温
時の定着性が良好ならば、高温での耐オフセント性が悪
く、高温での耐オフセット性が良好ならば、低温時の定
着性が悪いといった現象が生しるため不通である。逆に
２００を越える場合は、合成が困難であり、かつ粉砕性
が悪くなる。ガラス転移温度が５０℃未満のものはブロ
ッキング性が悪く、保存する場合固結現象を生じる。７
０℃を越えるものについては、定着性の悪化を招くため
不適である。１１０℃における粘度が、すり速度１ｓｅ
ｃ−’で５００００未満の場合は、高温時の耐オフセッ
ト性及びブロッキング性が悪く、５００００００ｐｏ　
ｉｓｅを越える場合は定着性、平滑性及び粉砕性が悪く
なる。１９０℃における粘度が、すり速度１００００ｓ
ｅｃ−’で１Ｑｐｏｉｓｅ未溝の場合は、耐オフセット
性が悪くなり、１０００ｐｏｉｓｅ以上の場合は、定着
性、平滑性及び粉砕性が悪くなる。

本発明におけるビニル系重合体は、前記ビニル系単量体
を、懸濁重合法、溶液重合法又は塊状重合法等の通常の
重合法により製造することができる。分子量や粘度の調
整は重合時の溶剤もしくは水の量、温度、重合開始剤量
、連鎖移動剤量を調製する等の公知の方法で容易に行う
ことができる。重合が終了した後は溶剤もしくは水を除
去すればよい。また、２種類以上のビニル系重合体を溶
融混練する、または溶剤中で混合した後に溶剤を除去す
ることによっても得ることができ、好ましい方法である
。

本発明の電子写真用トナー組成物を得る最も一般的な方
法としては、例えば前記のビニル系重合体を約０．２〜
ｌｎ＋ｍの粒径に粉砕したものと、任意の適当な顔料ま
たは染料として、カーボンブラック、アニリンブルー、
カルコオイルブルー、ニグロシン染料、クロームイエロ
ー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キ
ノリンイエロー、メチレンブルークロライド、フタロシ
アニンブルー、マラカイトグリーンオフサレート、ラン
プブラック、ローズベンガル及びそれらの混合物と、更
に必要に応じて、アクリル樹脂１、スチレン樹脂、エポ
キシ樹脂、マレイン化ロジン、石油樹脂及び荷電調製剤
とを加えて、ヘンシェルミキサー等で混合した後、ニー
ダ−等を用いて、１００〜２００℃にて溶融混練し、冷
却後、粉砕、分級して粒径が５〜２０μｍの粒子を得る
方法を挙げることができる。

〔実施例〕

以下実施例により本発明を具体的に説明する。

なお、部は特記する以外は重量部である。

製造例１ スチレン８０部とメタアクリル酸ブチル２０部をキシレ
ン溶媒存在下で、重合開始剤としてアゾビスイソブチロ
ニトリル４部を用い還流上溶液重合させ、数平均分子量
３０００、重量平均分子量６０００の低分子ポリマー（
八）のキシレン溶液を得た。次にスチレン６０部とメタ
アクリル酸ブチル４０部とを１２０℃で熱塊状重合させ
、次いでキシレンを添加し、重合開始剤としてアゾビス
イソブチロニトリル０．１部を２時間毎５回に分けて分
割添加しなから８０℃で重合を行い完結させ数平均分子
量２８０００、重量平均分子量３７００００の高分子ポ
リマー（Ｂ）のキシレン溶液を得た。この両者の溶液を
固形分重量比で１：１で混合し、１９０　’Ｃで３　ｔ
ｏｒｒの真空度で１時間脱溶剤を行い、目的とするビニ
ル系重合体を得た。

得られたビニル系重合体は、数平均分子量３８００、重
量平均分子量／数平均分子量が４５、ガラス転移温度６
０”Ｃ１１１０’Ｃにおける粘度が、すり速度１ｓｅｃ
−’において５０００００ｐｏｉｓｅ　、　１９０　’
Ｃにおける粘度が、すり速度１００００ｓｅｃ−’にお
いて１００ｐｏｉｓｅであった。

なお、ここで測定した数平均分子量及び重量平均分子量
は、ゲル浸透クロマトグラフィーにより以下に記す条件
で測定し、標準ポリスチレンにより検量線を作成し、そ
れによって換算した数値である。

検出器　５ＨＯＤＥＸ　Ｉｌｌ　５Ｅ−３１カラム　Ａ
−８０ＭＸ２　＋　ＫＦ−８０２溶媒ＴＨＦ 流速１．２ｍｌ／ｍｉｎ 試料０．２％ＴＨＦ溶液 ガラス転移温度の測定値は、示差走査熱量計で行い、以
下に記す条件で測定したものである。

検出器　５ＳＣ１５８０ＤＳＣ２０ （セイコー電子工業） リファレンス　ＡＰ。

測定用サンプル１０ｍｇ −１１＝ 測定温度範囲　２０〜１００℃昇 温速度　　　１回目　２０’Ｃ／ｗｉｎ２回目　１０℃
／ｍ１ｎ ２回目で測定した数値をガラス転移温度として採用した
。

粘度の測定値に関しては、以下の条件で測定し、それに
よって得た数値を換算したものである。

検出器　　メルトインデックサ （東洋精機製作所） 測定温度　１１０℃１１９０℃サン プル　７ｇ 製造例２〜５及び比較製造例１〜３ 製造例１と同様のモノマー組成で重合開始剤量、重合温
度、溶剤比を変えた以外は製造例１に準じて低分子ポリ
マー（Ａ）と高分子ポリマー（Ｂ）を得、次いでこれら
両者を適宜の比率で製造例１と同様に混合、脱溶剤する
ことによりビニル系重合体を得た。

これら製造例１〜５及び比較製造例１〜３で得＝１２− られたビニル系重合体の性質を表１に示した。

製造例６〜１０及び比較製造例４〜８ 表２に示したモノマー組成で重合開始剤量、重合温度、
溶剤比を変えた以外は製造例１に準じて低分子ポリマー
（＾）と高分子ポリマー（Ｂ）を得、次いでこれら両者
を適宜の比率で製造例１と同様に混合、脱溶剤すること
によりビニル系重合体を得た。

これら製造例６〜１０及び比較製造例４〜８で得られた
ビニル系重合体の性質を表２に示した。

実施例１〜１０及び比較例１〜１０ 製造例及び比較製造例で得られたビニル系重合体を用い
、以下のようにしてトナーを製造した。

すなわち、ビニル系重合体１００部、カーボンブラック
（ＭＡ−１００、三菱化成工業（株）製）１６部にポリ
プロピレンワックス（ビスコール５５０−Ｐ　、三菱化
成工業（株）製）３部、スピロブラックＴＲＨ０，５部
を混合し、二軸押出機で１４０℃で溶解混練後、ジェッ
ト粉砕機にて粉砕し、分級を行って粒子径５〜１５μｍ
のトナーを製造した。

このトナーを複写機を用い評価した。評価結果を表３．
４に示す。

なお、カーボンブラックの量は実施例１〜１０および比
較例１〜８においては樹脂１００部に対して１６部であ
り、従来一般に使用されている量の倍量であるが、比較
例９．１０では従来一般に使用されている８部である。

またトナーの付着量は実施例１〜１０および比較例１〜
８においては１５ｇとなるようにし、比較例９．１０に
おいてはそれぞれ２５ｇ、３０ｇとなるようにした。

測定方法は以下のとおりである。

１）定着開始温度−複写機の熱ロール温度を変えて複写
し、得られたコピ一部分にセロテープを貼り、それを引
きはがした時セロテープ側にトナーが移行するか否かで
判定する。移行しない最低の温度をもって定着開始温度
とする。

１１）オフセット発生温度−複写機の熱ロール温度を変
えて複写し、熱ロールが１回転したのち、前の画像が一
部地肌に再転写されるか否かを判定する。再転写され始
める温度をもってオフセット発生温度とする。

ｉｉｉ　）ブロッキング性−１０ｄポリビン中に２０ｇ
トナーを入れ、５０″Ｃの熱風乾燥機にて４８時間放置
後、トナーを取り出し固結状態を判定する。

◎−−−−−−−全く塊なし。

ｏ−−−−一塊を手で少し触れると塊が崩れる。

八−−−−−−一塊を少し強く触れると塊が崩れる。

ｘ　−、−−−一完全に固結。

ｉｖ）画像の鮮明性−テストパターンを連続複写し、複
写物の鮮明性を目視する。

■）粉砕性−溶融混練後冷却固化したトナーの粉砕時の
強度。

ｖｉ）トナー付着量−普通紙（Ａ−４）１枚に複写した
時に付着するトナー量。

ｖｉ）平滑性−両面コピーを行った場合の複写機での紙
の詰まり具合で表す。

〔発明の効果〕

本発明の電子写真用トナー組成物は、電子写真の高度化
及び高速化に伴い、画像の鮮明性をおとずことなく、ト
ナーの消費量を削減し、それにより紙面の平滑化を達成
して、両面コピーを容易にし、同時に複写時の必要熱量
も削減できるため、低温定着にも効果を発揮するばかり
でなく、高温度における耐オフセット性、耐ブロッキン
グ性及び粉砕性に優れているうえに摩擦帯電性、分散性
も良好で、常に安定した良質の画像を与える極めて優れ
たものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　数平均分子量が１０００〜１００００、重量平均分子
   量／数平均分子量が４１〜２００、ガラス転移温度が５
   ０℃〜７０℃であり、かつ１１０℃における粘度が、ず
   り速度１ｓｅｃ＾−＾１において５００００〜５０００
   ０００ｐｏｉｓｅであり、１９０℃における粘度が、ず
   り速度１００００ｓｅｃ＾−＾１において１０〜１００
   ０ｐｏｉｓｅであるようなビニル系重合体を主成分とし
   て含有することを特徴とする電子写真用トナー組成物。