JPH04328572A - 電子写真用トナー - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法等において
静電潜像を現像するために用いられる電子写真用トナー
に関する。従来、電子写真法としては米国特許第２２９
７６９１号などに記載された方式が周知であるが、これ
は一般には光導電性絶縁体（フォトコンドラムなど）を
利用し、コロナ放電などにより該光導電性絶縁体上に一
様な静電荷を与え、様々な手段により該光導電性絶縁体
上に光像を照射することによって静電潜像を形成し、次
いで、該潜像をトナーと呼ばれる微粉末を用いて現像可
視化し、必要に応じて紙等にトナー画像を転写した後、
加圧、加熱、溶剤、蒸気、光等の照射などの手段により
紙等の記録媒体上にトナー画像を定着させて複写物を得
るものである。

【０００２】

【従来の技術】これらの静電潜像を現像するためのトナ
ーとしては、従来より天然または合成高分子物質よりな
るバインダ樹脂中にカーボンブラックなどの着色剤を分
散させたものを５〜２０μｍ程度に微粉砕した粒子が用
いられている。かかるトナーは通常、トナー単体もしく
は鉄粉、ガラスビーズなどの担体物資（キャリア）と混
合され静電潜像の現像に用いられる。

【０００３】トナー単体で現像に供せられる場合（一成
分現像方法）、トナーは通常、磁性粉を含有しており、
該トナーは現像装置の壁面や現像装置内のマグネットロ
ールなどの部材と摩擦されることにより摩擦帯電し、さ
らに、該マグネットロールの磁力により、該マグネット
ロール上に保持され、該マグネットロールが回転するこ
とによりトナーが光導電性絶縁体上の潜像部分に運ばれ
、帯電したトナーが電気的吸引力により潜像に付着する
ことによって現像が行われる。

【０００４】また、キャリアとトナーを混合して用いる
場合（二成分現像方法）、トナーとキャリアとからなる
現像剤は現像装置内で混合撹拌されることにより摩擦帯
電し、トナーがキャリアに担持された状態で光導電性絶
縁体上の潜像部分に運ばれ、帯電したトナーのみが電気
的吸引力により選択的に潜像に付着することによって現
像が行われる。この場合も前記トナー画像はトナーのみ
で形成されている。

【０００５】二成分現像方法の場合、通常キャリアとし
ては鉄粉もしくは他の強磁性体粒子を用いることが多く
、この場合、該磁性体粒子が、現像装置内のマグネット
ロールにより保持され磁気ブラシを形成し、該マグネッ
トロールが回転することにより磁気ブラシが光導電性絶
縁体上の潜像部分に運ばれることにより潜像部分へのト
ナーの運搬が行われる。

【０００６】一方、トナーに用いられるバインダ樹脂と
しては一般にオリゴマと称する低重合体高分子が用いら
れることが多い。オリゴマは低分子量であることから溶
融粘度が低く、熱安定性が良好なため、電子写真用トナ
ーのバインダ樹脂として広く用いられている。また、前
記定着は、前記トナーの粉像を溶融して記録紙に固着さ
せることであり、その方法としては前記の種々の方法が
ある。これらの方法の中で、光定着の代表的なものであ
るフラッシュ定着は、例えばキセノンフラッシュランプ
など放電管の閃光によって定着する方法であって、以下
のような特徴を有している。（１）非接触定着であるた
め、現像時の画像の解像度を劣化させない。（２）電源
投入後の待ち時間がなく、クイックスタートが可能であ
る。（３）システムダウンにより定着器内に記録紙がつ
まっても発火しない。（４）のり付き紙、プレプリント
紙、厚さの異なる紙など、記録紙の材質や厚さに関係な
く定着可能である。

【０００７】フラッシュ定着によってトナーが記録紙に
固着する過程は次の通りである。前述のようにトナー画
像を記録紙に転写したときは粉末のまま記録紙に付着し
て画像を形成しており、例えば指でこすれば該画像は崩
れる状態にある。そこへ、例えばキセノンフラッシュラ
ンプなどの放電管の閃光を照射すると、トナーは閃光の
エネルギを吸収し、温度が上昇して軟化溶融し、記録紙
に密着する。

【０００８】閃光が終わった後は、該温度が下がり固化
して定着画像となって定着を完了し、記録紙に固着した
定着画像は、例えば指でこすっても崩れないようになる
。ここで、フラッシュ定着において重要なのは、トナー
が溶融して記録紙にしっかりと密着することであり、そ
のためにトナーは、外界に放散して温度上昇に寄与しな
い熱エネルギの分も含めた光エネルギを閃光から吸収し
て十分に溶融しなければならない。

【０００９】従って、与える光エネルギが不足するとト
ナーは十分に溶けることができず、満足した定着性が得
られない。一方、光エネルギが強すぎると、トナーの粘
性は急激に低下する。この時トナーに働く表面張力が粘
性に打ち勝つと印字部のトナーが凝集、移動するため、
図１に示すように画像にボイド５と呼ばれる白抜け現象
が起こり、画像濃度の低下を引き起こす。

【００１０】従って、フラッシュ定着用のトナーとして
は、該トナーの移動によりボイドが発生しないことが必
要になる。なお、図１中、２は記録紙、３は閃光、４は
定着画像である。従来、フラッシュ定着用トナーのバイ
ンダ樹脂としては、ビスフェノールＡジグリシジルエー
テルポリマに代表されるエポキシ樹脂やポリエチレンテ
レフタレートに代表されるポリエステル樹脂などが常用
されてきた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のフラッシュ定着用トナーにあっては、前記の
ような樹脂をバインダ樹脂とした場合、良好な定着性を
得るためには、分子量の比較的小さい低融点のオリゴマ
を用いる必要がある。しかし、このようなオリゴマを用
いた場合溶融粘度が低く、フラッシュ光の照射によりト
ナーが溶融すると、表面張力により生じるトナーの移動
しようとする力によりトナーが凝集をおこしながら融着
固化するため、画像のボイド発生が避けられなかった。

【００１２】これを防止するためには、バインダ樹脂の
溶融粘度を高め、トナーが移動して白抜けを生じないよ
うにする必要がある。溶融粘度を高める手法としては、
（１）バインダ樹脂の重合度を高める、（２）バインダ
樹脂の主鎖構造にＣ４以上の比較的長鎖の側鎖を導入す
る、（３）バインダ樹脂の主鎖構造間に架橋を導入する
、などの方法が考えられる。

【００１３】しかし、（１），（３）の方法では、溶融
粘度を高めることができるが融点も上昇するため、ボイ
ド発生は防止できるものの定着性が損われることが多い
。また、（２）の方法では、さほど融点を上昇させずに
溶融粘度を高めることができるが、この場合、バインダ
樹脂のガラス転移点が低下するため耐ブロッキング性が
極端に損なわれることが多い。

【００１４】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、定着性および耐ブロッキング
性を損なうことなく、耐ボイド特性に優れたフラッシュ
定着用トナーを提供することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】発明者らは検討の結果、
バインダ樹脂の融点の上昇にともなう定着性の低下ある
いはガラス転移点の低下にともなう耐ブロッキング性の
低下を防ぐために、溶融粘度の比較的低いバインダ樹脂
を用いた場合でも、少なくとも、表面張力あるいはバイ
ンダ樹脂を構成する分子間に働く分子間力を小さくする
物質、すなわち表面張力低減剤を分散させ、表面張力を
低減させたトナーを用いることにより、凝集に基づくボ
イドの発生を抑えることができることを見出し、本発明
を成すに至った。

【００１６】表面張力低減剤に用いるポリマとしては親
水基と疎水基を持ち、界面活性を示すフッ素系界面活性
剤である、以下の一般式で表されるパーフルオロアルキ
ル−ポリエステルを用いる。

【００１７】

【化２】

【００１８】Ｒ１　：ＨまたはＦ Ｒ２　：ＨまたはＦ Ｒ３　：Ｈまたはアルキル基表面張力低減剤に用いるフ
ッ素系界面活性剤は、バインダ樹脂をモノマから重合さ
せる段階で添加しても、トナー構成材料を溶融混練する
段階で添加しても良い。

【００１９】ただし、表面張力低減剤をバインダ樹脂の
重合段階で添加する場合、表面張力低減剤がバインダ樹
脂の合成温度でも熱分解せず、バインダ樹脂の重合を阻
害したり、副反応を誘導しない材料に限られる。フッ素
系界面活性剤の表面張力は２３℃において５〜２５ｄｙ
ｎｅ／ｃｍ　（０．１ｗｔ％　水溶液）で、その熱分解
温度は２３０℃以上が良い。

【００２０】本発明で用いる表面張力低減剤の添加量は
、該表面張力低減剤の材質とバインダ樹脂の表面張力に
基づき定められるものであるが、ポリエステル樹脂（ポ
リエチレンテレフタレート）の場合、２００℃において
、１５ｄｙｎｅ／ｃｍ　以下が良く、これはトナー重量
に対して０．０１〜５．００ｗｔ％　に相当する。フッ
素系界面活性剤添加量を５．００ｗｔ％　以下としなけ
ればならない理由は、これ以上の場合、表面張力低減剤
の溶融粘度低減の効果により、溶融粘度が低くなりすぎ
、ボイド防止能力が低下してしまうためである。

【００２１】また、０．０１ｗｔ％　以上としなければ
ならない理由は、これ以下の場合、表面張力低減による
ボイド防止能力の効果が期待できないためである。本発
明で用いるトナーバインダは電子写真に用いられる樹脂
なら何れでも良く、例えば、スチレンアクリル、エポキ
シ樹脂、ポリエステル樹脂等を単独もしくは併用して用
いることができる。

【００２２】表面張力低減剤を分散させたバインダ樹脂
を他のバインダ樹脂と併用して用いる場合、全体として
必要量の表面張力低減剤が添加されれば、一方のバイン
ダ樹脂にのみ表面張力低減剤を添加した樹脂を用いても
良い。本発明で用いるトナーは、従来公知の方法で製造
できる。すなわち、バインダ樹脂、着色剤、表面張力低
減剤および要すればカーボン、帯電制御剤などを、例え
ば、加圧ニーダ、ロールミル、エクストルーダなどによ
り溶融混練して均一に分散し、例えばジェットミルなど
により微粉砕化し、分級機、例えば、風力分級機などに
より分級して所望のトナーを得ることができる。

【００２３】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明はこれによって限定されるものでは
ない。実施例、比較例で試作したトナーの評価結果を別
表に示す。 実施例１ バインダ樹脂として、エポキシ樹脂（ビスフェノールＡ
ジグリシジルエーテル，エポキシ当量９００〜１０００
）９０重量部を用い、これに対して、表面張力低減剤と
してパーフルオロアルキル−ポリエステル（住友スリー
エム社製）２重量部、さらに着色材としてカーボンブラ
ック（ブラックパールズＬ；平均粒径０．０２４μｍ，
比表面積１３８ｍ２　／ｇ；キャボット社製）５重量部
、ニグロシン染料（オイルブラックＢＹ，オリエント化
学製）３重量部を加え、加圧ニーダにより１３０℃，３
０分溶融混練し、トナー塊を得た。

【００２４】冷却したトナー塊をロートプレックス粉砕
機により粒径約２ｍｍの粗トナーとした。次いで、粗ト
ナーをジェットミル（ＰＪＭ粉砕機，日本ニューマチッ
ク工業製）を用いて微粉砕を行い、粉砕物を風力分級機
（アルピネ社製）により分級し、粒径５〜２０μｍの正
帯電トナーＡを得た。トナーＡ５重量部、キャリアとし
て不定形鉄粉ＴＳＶ１００／２００（日本鉄粉製）９５
重量部からなる現像剤を調製し、ＦＡＣＯＭ−６７１５
Ｄ　レーザプリンタ改造機を用いて印字試験を行い、画
像の光学濃度をマクベス社製ＰＣＭメータにより測定し
た。なお、ボイドの発生状況は目視で行った。また、ト
ナーＡの表面張力は表面張力測定装置（デジオマチック
ＥＳＢ−Ｖ，（株）協和科学社）を用いて２００℃にお
いて測定した。

【００２５】印字試験の結果、トナーＡは耐ボイド特性
に優れており、印字濃度は１．０であった。またトナー
Ａの表面張力は１３ｄｙｎｅ／ｃｍ　であった。 実施例２ バインダ樹脂として、パーフルオロアルキル−ポリエー
テルを樹脂重量に対して１重量部添加したポリエステル
（ポリエチレンテレフタレート，重量平均分子量１００
０）９３重量部を用い、さらに着色材としてカーボンブ
ラック５重量部、ニグロシン染料３重量部を加え、加圧
ニーダにより１３０℃，３０分溶融混練し、トナー塊を
得た。

【００２６】冷却したトナー塊をロートプレックス粉砕
機により粒径約２ｍｍの粗トナーとした。次いで、粗ト
ナーをジェットミルを用いて微粉砕を行い、粉砕物を風
力分級機により分級し、粒径５〜２０μｍの正帯電トナ
ーＢを得た。印字評価の結果、トナーＢは耐ボイド特性
に優れており、印字濃度は１．１であった。またトナー
Ｂの表面張力は１２ｄｙｎｅ／ｃｍ　であった。 実施例３ バインダ樹脂として、パーフルオロアルキル−ポリエス
テルを樹脂重量に対して２重量部添加したスチレンアク
リル６０重量部、フッ素系界面活性剤の添加していない
ポリエステル樹脂（ポリエチレンテレフタレート，重量
平均分子量１０００）３０重量部を用い、さらに着色材
としてカーボンブラック（ブラックパールズＬ）３重量
部、ニグロシン染料３重量部を加え、加圧ニーダにより
１３０℃，３０分溶融混練し、トナー塊を得た。

【００２７】冷却したトナー塊をロートプレックス粉砕
機により粒径約２ｍｍの粗トナーとした。次いで、粗ト
ナーをジェットミル（ＰＪＭ粉砕機）を用いて微粉砕を
行い、粉砕物を風力分級機（アルピネ社製）により分級
し、粒径５〜２０μｍの正帯電トナーＣを得た。印字評
価の結果、トナーＣは耐ボイド特性に優れており、印字
濃度は１．１であった。またトナーＣの表面張力は１２
ｄｙｎｅ／ｃｍ　であった。 比較例１ トナー溶融混練時に、表面張力低減剤を添加しないこと
を除いては実施例１と同様にして、トナーＤを得た。実
施例１と同じ手法で印字試験と表面張力測定を行った結
果、このトナーの印字にはボイドが多く、印字濃度が０
．８であった。また、該トナーＤの表面張力は２５ｄｙ
ｎｅ／ｃｍ　であった。 比較例２ バインダ樹脂に、表面張力低減剤としてフッ素系界面活
性剤を印加しないことを除いては実施例２と同様にして
、トナーＥを得た。実施例１と同じ手法で印字試験と表
面張力測定を行った結果、このトナーＥの印字にはボイ
ドが多く、印字濃度が０．７であった。また、トナーＥ
の表面張力は２３ｄｙｎｅ／ｃｍ　であった。 比較例３ バインダ樹脂として、エポキシ樹脂９２重量部を用い、
これに対して、表面張力低減剤としてフッ素系界面活性
剤３重量部とすることを除いては実施例１と同様にして
、トナーＦを得た。実施例１と同じ手法で印字評価と表
面張力測定を行った結果、このトナーの印字にはボイド
が非常に多く、印字濃度が０．７であった。また、トナ
ーＦの表面張力は１０ｄｙｎｅ／ｃｍ　であった。 比較例４ スチレンアクリルに、表面張力低減剤としてフッ素系界
面活性剤を添加しないことを除いては実施例２と同様に
して、トナーＧを得た。実施例１と同じ手法で印字試験
と表面張力測定を行った結果、このトナーＧの印字には
ボイドが多く、印字濃度が０．６であった。また、トナ
ーＧの表面張力は３３ｄｙｎｅ／ｃｍ　であった。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、定着性および耐ブロッキング性を損なうことなく、
耐ボイド特性に優れたフラッシュ定着用トナーを得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ボイド発生の説明図

【符号の説明】

１：トナー ２：記録紙 ３：閃光 ４：定着画像 ５：ボイド

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バインダ樹脂を用いる電子写真用トナーに
   おいて、前記バインダ樹脂中に表面張力低減剤として、
   以下の一般式で表わされるフッ素系界面活性剤を用いる
   ことを特徴とする電子写真用トナー。 【化１】 Ｒ１　：ＨまたはＦ Ｒ２　：ＨまたはＦ Ｒ３　：Ｈまたはアルキル基
2. 【請求項２】前記トナーに用いる前記フッ素系界面活性
   剤の添加量が０．０１〜５．００ｗｔ％　であることを
   特徴とする請求項１の電子写真用トナー。
3. 【請求項３】前記トナーに用いる前記フッ素系界面活性
   剤の表面張力が２５℃において５〜２５ｄｙｎｅ／ｃｍ
   　（０．１ｗｔ％　水溶液）であることを特徴とする請
   求項１の電子写真用トナー。
4. 【請求項４】前記トナーに用いる前記フッ素系界面活性
   剤の熱分解温度が２３０℃以上であることを特徴とする
   請求項１の電子写真用トナー。