JPH04101157A - 静電潜像現像用トナー - 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】 及！上側机朋分国 本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷法等の現
像プロセスで用いられる静電潜像現像用トナーに関し、
特にトナーの非オフセット特性および定着特性の改善に
関する。

従来り技生 電子写真法等においては一般に、光導電体からなる感光
体表面に静電潜像を形成し、この潜像をトナーにより現
像して可視像とし、これを紙等に転写し、熱や圧力など
で定着している。

トナーの定着方法としては、バインダー樹脂を含むトナ
ーを加熱・軟化させて定着する加熱定着法や、圧力によ
りバインダー樹脂を塑性変形させて定着する圧力走者法
が知られているが、ヒートローラ定着方式が広く採用さ
れている。

ヒートローラ定着方式は、加熱・加圧下に画像を形成し
たトナー粒子と定着ローラとを接触させ、トナーを紙等
に定着する方法であり、高速機対応の観点から低温・低
圧定着が要望されている。また、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から送られてく
る紙を汚す、いわゆるオフセットの発生が問題となるこ
とから、その十分な防止対策が必要となる。トナーは、
その性状に応じ、定着ローラの温度が高すぎると粘着性
が過度となってローラに付着し、ホットオフセットを引
き起こす。

一方、定着ローラの温度が低すぎると１紙への転移が十
分に行なわれずにローラに付着残存してコールドオフセ
ットを引き起こし、また、紙への定着強度の低下を招く
。

そこでトナーは、ホットオフセットもコールドオフセッ
トも引き起こさない非オフセット温度範囲の広いことが
必要であり、特に高速機においては、比較的広い温度範
囲で定着処理が行なわれることから、このことは重要で
ある。

トナーバインダーの熱特性は、バインダー樹脂の種類に
もよるが、その分子量と分子量分布によるところが大き
い。一方、ヒートローラ方式の定着温度は、所定温度、
一般には１５０〜２２０℃の範囲に設定されている。そ
こで、トナーバインダーの分子量設定が適切でない場合
は、低温領域でコールドオフセットを、また、高温領域
でホットオフセットを生じる。この対策として、バイン
ダー樹脂として用いるスチレン系樹脂やポリエステル系
樹脂などの分子量分布を制御し、低分子量領域と高分子
量領域の双方に分子量ピークを設定することが提案され
ており（特開昭５６−１６１４４号公報、特開昭６３−
２２３６６２号公報）、高分子量領域のピークの存在は
ホットオフセットの改善に寄与している しかし一方において、バインダー樹脂が広い分子量分布
を持つことから、この適正なコントロールは困難となる
。例えば、トナーの定着性能や物性に悪影響を与えるよ
うな低分子物の含量が増加することは避けられず、トナ
ーの保存性が低下して経時劣化したり、ホットオフセッ
トを引き起こすという問題があった。また１紙への密着
性が悪化し、定着性の点で問題を生じることもあった。

トナー粒子の表面に微粒子を固定し、トナーの特性を改
善することについては、従来から以下の報告があるが、
いずれも本発明とは目的を異にし、技術思想的に無縁の
ものである。

特開昭５６−８１８５３号公報：トナー粒子の表面に、
シリコン樹脂、フッ素樹脂などの流動性樹脂微粒子を溶
融・付着させ、流動性を改善する。

特開昭５７−１２９４４４号公報：磁性トナー粒子の表
面に、高速流動化撹拌法によってカーボンブラック等の
導電性微粒子を付着させ、絶縁性磁気ロール現像方式に
よってもカブリの少ない磁性トナーを得る。

特開昭６２−２４６０７３号公報：融点が４５〜１３５
℃の結晶性ポリマーを含むトナー粒子の表面に、磁性体
、荷電制御剤等のトナー成分としての微粒子を付着させ
、これに機械的な衝撃力を与えてトナー粒子の表面に微
粒子を打ち込んで保持させることにより、オフセット性
などの定着特性を改善する。

特開昭６２−２４６０７４号公報：圧力定着用トナー粒
子の表面に、特定の粒径範囲を有する磁性体、荷電制御
剤等のトナー成分としての微粒子を付着させ、これに機
械的な衝撃力を与えてトナー粒子の表面に微粒子を打ち
込んで保持させることにより、トナーの圧力定着性を改
善する。

特開昭６２−２４６０７５号公報：磁性トナー粒子に導
電性微粒子を付着させ、これに機械的な衝撃力を与える
ことによって、トナー粒子の表面層に導電性粒子を打ち
込んで保持させる。この結果、誘電現像方式に適した導
電性磁性トナーが得られる。

発明が解決しようとする課 本発明は、ホットオフセットを防止、しかも定着性能の
バランスを取ることが容易なトナーを提供するものであ
る。

澄」Ｌへ４減、 本発明の静電潜像現像用トナーは、バインダー樹脂の重
量平均分子量が５×１０４〜３．５　Ｘ　１０’である
トナー母粒子の表面に、トナー母粒子に対して０．５〜
１０重量％の量で、重量平均分子量がｌＸｌｏＳ以上で
且つバインダー樹脂の分子量よりも大きい有機高分子か
らなる粒度２０〜４００ｎｍの有機微粒子を固着させた
ことを特徴とする。

以下１本発明についてさらに詳細に説明する。

トナー母粒子は、重量平均分子量が５×１０４〜３．５
　Ｘ　１０’、好ましくは８×１０４〜２×１０４のバ
インダー樹脂を用いて形成される。重量平均分子量がこ
の範囲を外れると、オフセットの発生や定着性能の低下
を招く。なお、重量平均分子量は、ゲル・パーミテーシ
ョン・クロマトグラフィー（ＧＰＣ法；ゲル透過クロマ
トグラフィー）により測定できる。

バインダー樹脂としては、ポリスチレン系樹脂に代表さ
れるビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂などが用いられ
る。

ポリスチレン系樹脂としては、スチレン、α−メチルス
チレン、α−クロルスチレン等のスチレン系モノマーの
単独重合体：これらスチレン系モノマーの共重合体＝ス
チレン系モノマーと共重合可能な他のモノマーとの共重
合体が挙げられる。共重合可能な他のモノマーとしては
、プロピレン、ブタジェン、塩化ビニル、酢酸ビニル、
マレイン酸、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２−エチルヘキシル、
アクリル酸フェニル、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−ブチル、メタクリル酸２−
エチルヘキシル、メタクリル酸フェニルなどのアクリル
酸エステルまたはメタクリル酸エステルなどが例示され
る。

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。

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。

ｌ）　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−
ブチンジオール、１，５−ベンタンジオール、１，６−
ヘキサンジオール、１゜４−シクロヘキサンジメタツー
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。

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。

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、ｌ。

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。

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、セパチン酸、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。

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、ｌ。

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、エンボール三量体酸など。

本発明のトナー母粒子中には、バインダー樹脂に加え、
一般のトナー粒子に使用されている各種成分、例えば、
着色剤、荷電制御剤、オフセット防止剤、磁性体などを
配合することができる。

着色剤としてはカーボンブラックをはじめ各種の顔料、
染料が；荷電制御剤としては第４級アンモニウム化合物
、ニグロシン、ニグロシン塩基、クリスタルバイオレッ
ト、トリフェニルメタン化合物、１，２型クロム合金錯
塩染料等が＝オフセット防止剤、定着向上助剤としては
低分子量ポリプロピレン、低分子ポリエチレンあるいは
その変性物等のオレフィンワックスが；磁性体としては
マグネタイト、フェライト等などが使用できる。

本発明のトナー母粒子は、常法により、例えば２軸押出
機、ニーダ等で各成分を溶融混線後、ジェットミル等で
粉砕し、分級することにより得られる。トナー母粒子の
平均粒径は、３．０〜１２．０μｍ程度が好適である。

本発明のトナーは、上記のトナー母粒子の表面に有機微
粒子が固着されている。

有機微粒子は、重量平均分子量が１×１０Ｓ以上、好ま
しくは３Ｘ１０５以上の有機高分子よりなり、バインダ
ー樹脂よりも大きな分子量を有する。重量平均分子量が
１×１０Ｓ未満であるとホットオフセットの十分な防止
効果が得られない。有機高分子は、非架橋でも架橋して
いてもよい。

有機高分子としては、有機バインダーと同様にポリスチ
レン系樹脂に代表されるポリビニル系樹脂、ポリエステ
ル樹脂などが用いられ、また、架橋剤によりこれらを架
橋させてもよい。

有機微粒子は、粒度が２０〜４００ｎｎ＋、好ましくは
４０〜２００ｎｍである。粒度が２０ｎｍ未満であると
ホットオフセットの改善効果が低下し、一方、４００ｎ
ｍを超えるとコールドオフセットの発生や定着強度の低
下を招く。

有機微粒子は、トナー母粒子に対して０．５〜１０重量
％、好ましくは１〜５重量％の範囲で表面に固着される
。この量が０．５重量％未満ではホットオフセットの改
善効果が低下し、一方、１０重量％を超えるとコールド
オフセットの発生や定着強度の低下を招く。

本発明では、有機微粒子をトナー母粒・子の表面に固着
させることが必要であり、単にトナー母粒子と有機微粒
子とを粉体混合しただけでは、所期の効果が得られない
。

トナー母粒子表面への有機微粒子の固着は、例えば、両
者を均一に混合しトナー母粒子の表面に有機微粒子を静
電気的に付着させた後、機械的な衝撃力を与え有機微粒
子をトナー母粒子中に打ち込むようにして固定すること
により行なわれる。有機微粒子は、トナー母粒子中に完
全に埋設されるのではなく、その一部をトナー母粒子か
ら突き出すようにして固定される。その他、「従来の技
術Ｊの項に示した各公報に記載の方法によっても、有機
微粒子をトナー母粒子の表面に固着させることができる
。

本発明のトナーは、非磁性トナーとしても、バインダー
樹脂中に磁性体を添加した磁性トナーとしても使用でき
、また、キャリアと混合して二成分系現像剤としてもよ
く、単独で用いて一成分系現像剤としてもよい。

見匪勿麦果 本発明によれば、特定の分子量のバインダー樹脂を用い
たトナー母粒子の表面に、分子量の大きな高分子からな
る微粒子を固着させることにより、トナーの定着性を満
足しつつ、広いオフセット温度範囲を得ることができる
。

以下、実施例を挙げて本発明のより具体的な構成例なら
びに作用効果を示すが、それに先立って実施例で採用し
た評価方法を示す。

〔性能評価法〕

（１）オフセット性 クリーナーバットを付けずに定着ローラを、トナー画像
を有する転写紙に圧接触させ、トナーを融着させて定着
する。次に、トナー画像を有しない転写紙を同様に定着
ローラに圧接触させ、転写紙上にオフセット汚れが発生
するか否かを観察する。定着ローラの温度を変化させて
上記操作を繰り返し、以下の基準で評価する。

Ｏ：定着器も汚れず、オフセットも全く発生しない Ｏ：初期プリントでは全く発生しない Δ：少しオフセットが見られる ×：オフセットがはっきり見られる （２）定着性 複写したハーフ濃度の画像を、綿布で包んだ黄銅製の丸
棒に１ｋｇの荷重を掛けて１０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、以下の基準で評価する。

Ｏ：９５〜１００％の定着率 Ｏ：８５〜９５％の定着率 ６２７５〜８５％の定着率 ×エフ５％以下の定着率 上記混合物を混線後、ジェットミルで粉砕し、分級して
平均粒径１０μｍのトナー母粒子を得た。

このトナー母粒子に粒度５０ｎ１１１のポリスチレン製
樹脂ビーズ（有機微粒子）を添加し、ヘンシェルミキサ
ーで十分混合してトナー母粒子の表面に樹脂ビーズを均
一に静電付着させた。ついで表面処理装置（ハイブリタ
イザー、奈良機械製作断裂）を用い、機械的衝撃力によ
りトナー母粒子の表層に樹脂ビーズを固着させ、トナー
を得た。

ここで、樹脂ビーズとして、後記表−１に示した各分子
量のものを、同表に示した量でそれぞれ添加し、各種非
磁性トナーを製造した。

次に、平均粒径６０μｍのフェライトキャリア１００重
量部に対して、上記の非磁性トナー４重量部を十分混合
して二成分現像剤とし、京セラ■製Ｆ−８００レーザビ
ームプリンタを用いて定着性とオフセット性を評価し、
その結果を表−１に示した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、バインダー樹脂の重量平均分子量が ５×１０＾４〜３．５×１０＾５であるトナー母粒子の
   表面に、該トナー母粒子に対して０．５〜１０重量％の
   量で、重量平均分子量が１×１０＾５以上で且つバイン
   ダー樹脂の分子量よりも大きい有機高分子からなる粒度
   ２０〜４００ｎｍの有機微粒子を固着させたことを特徴
   とする静電潜像現像用トナー。