JPH052285A - 磁性トナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 定着性が良好であって、剥れ難く、かつ樹脂
中への磁性粉の分散性が極めて良好であって、磁性粉の
分散不良に起因する種々の欠陥を引き起こさない磁性ト
ナーを提供する。 【構成】 ビニル系結着樹脂と磁性微粒子とを含有する
磁性トナーであって、そのビニル系結着樹脂が、（１）
ＧＰＣによる分子量分布において、低分子量部分と高分
子量部分の二つのピークを有し、低分子量部分の数平均
分子量が２．０×１０³ 〜４．０×１０³ 、重量平均分
子量が５．０×１０³ 〜７．０×１０³ であり、高分子
量部分の数平均分子量が１．０×１０⁵ 〜３．０×１０
⁵ 、重量平均分子量が４．０×１０⁵ 〜７．０×１０⁵
であり、（２）ガラス転移温度が５６〜６４℃であり、
（３）酸価が２０以上であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法等に用いら
れる静電荷像現像用磁性トナーに関し、特にヒートロー
ル定着用一成分磁性トナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法などにおいて、静電荷像を現
像するために用いる現像剤としては、二成分現像方式に
使用するものと一成分現像方式に使用するものとに大別
される。二成分現像方式においては、トナー粒子がキャ
リア表面に付着することによって現像剤が劣化し、ま
た、トナーのみが消費されるために現像剤中のトナーの
濃度割合を一定に保たねばならず、そのため現像装置が
大型化するという欠点がある。一方、一成分現像方式で
は、上記の欠点がなく、装置の小形化等の利点を有する
ため、現像方式の主流になりつつある。一成分現像方式
に使用される、いわゆる一成分現像剤については、これ
まで種々のものが提案されている。例えば、特開昭５６
−６５１４７号、同５５−１５５３６２号、同５８−１
４２３４６号、同６０−１７３５５５号公報等には、磁
性トナーが開示されている。

【０００３】本発明者等の一部は、従来の一成分現像剤
を用いた場合の欠点である感光体上に形成されるトナー
像の濃度むらの発生を防止する目的で、結着樹脂として
ビニル系重合体を使用した磁性トナーを提案した（特願
昭６３−８５２０１号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、磁性トナー
において、結着樹脂としてビニル系樹脂を用いるのみで
は、定着性に限界があった。さらに、定着した画像から
トナーの剥がれが生じやすいとの問題を生じていた。ま
た、磁性トナーには、結着樹脂中への磁性粉の分散性が
悪いという問題がある。結着樹脂中での磁性粉の分散状
態が悪い場合には、トナー粒子間における磁性粉の分散
状態が不均一になり、トナー粒子間での磁力にバラツキ
が生じる。その結果、低磁力トナーが背景部に付着し
て、カブリが発生するという問題が生じる。また、粉砕
工程などにおいて、磁性粉の凝集体部分からトナーが粉
砕され、その結果、磁性粉が遊離して、それが感光体表
面に移行し、感光体の汚染の原因になるという問題もあ
る。したがって、磁性トナーにおいては、結着樹脂中に
磁性粉を均一に分散させることが非常に重要であり、分
散性を一層改善することが求められている。本発明は、
このような実情に鑑みてなされたものである。

【０００５】従って、本発明の目的は、定着性が良好で
あって、剥れ難く、かつ樹脂中への磁性粉の分散性が極
めて良好であって、磁性粉の分散不良に起因する種々の
欠陥を引き起こさない磁性トナーを提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、検討の結
果、ビニル系樹脂における分子量およびガラス転移点を
特定すると、磁性トナー特有の定着性の悪さが改善でき
ることを確認し、そして更に酸価を所定の値にすること
により、磁性粉の分散性および磁性トナーの定着性が向
上することを見いだし、本発明を完成するに至った。

【０００７】本発明の磁性トナーは、ビニル系結着樹脂
と磁性微粒子とを含有するものであり、そしてそのビニ
ル系結着樹脂が、（１）ＧＰＣによる分子量分布におい
て、低分子量部分と高分子量部分の二つのピークを有
し、低分子量部分の数平均分子量が２．０×１０³ 〜
４．０×１０³ 、重量平均分子量が５．０×１０³ 〜
７．０×１０³ であり、高分子量部分の数平均分子量が
１．０×１０⁵ 〜３．０×１０⁵ 、重量平均分子量が
４．０×１０⁵ 〜７．０×１０⁵ であり、（２）ガラス
転移温度が５６〜６４℃であり、（３）酸価が２０以上
であることを特徴とする。

【０００８】以下、本発明について、詳細に説明する。
本発明の磁性トナーにおけるビニル系結着樹脂は、主に
定着性の観点から、上記（１）に示す範囲の分子量分布
および（２）に示す範囲のガラス転移温度を有すること
が必要である。ビニル系結着樹脂の分子量分布およびガ
ラス転移温度が上記の範囲を外れると、所望の定着性を
トナーに付与することができない。また、ビニル系結着
樹脂は、酸価が２０以上であることが必要である。本発
明者等の検討の結果、磁性粉の分散性は、トナーの誘電
正接（ｔａｎ δ）の値が指標になり、この値が小さい
ほど、磁性粉の分散性が良好になることに着目した。ビ
ニル系結着樹脂の場合、酸価が２０以上であれば、ｔａ
ｎ δが１０×１０^-3以下になり、その結果、磁性粉の
分散性が極めて良好になり、さらに、上記樹脂の分子量
とこの酸価との組合せにより、紙との親和性が一層高ま
り、磁性トナーの剥がれが生じにくくなると考えられ
る。この理由は定かではないが、一応次のように推測さ
れる。即ち、酸価が２０以下である場合には、酸価の上
昇と共にトナー中に含まれる磁性粉の分散性が向上する
ように作用し、そして酸価が２０以上になると、磁性粉
の分散性の向上にはもはや寄与しなくなるが、その代わ
り、紙の主成分であるセルロースとの相互作用に寄与す
るようになるためと思われる。

【０００９】本発明において、ビニル系結着樹脂として
は、ビニル系モノマーと、所望の酸価を付与する共重合
可能なモノマーとを共重合させたものが使用できる。ビ
ニル系モノマーとしては、スチレン、クロロスチレン等
のスチレン類、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソ
プレン等のモノオレフィン類、ブタジエン等のジエン
類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニ
ル、酪酸ビニル等のビニルエステル類、アクリル酸メチ
ル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸
ドデシル、アクリル酸オクチル、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
酸ブチル、メタクリル酸ドデシル等のα−メチレン脂肪
族モノカルボン酸エステル類、ビニルメチルエーテル、
ビニルエチルエーテル、ビニル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、ビニルヘキシルケ
トン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類
等があげられる。

【００１０】また、所望の酸価を付与する共重合可能な
モノマーとしては、エチレン系不飽和カルボン酸または
無水物、具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、クロ
トン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタ
コン酸、無水イタコン酸、テトラヒドロ無水フタル酸等
との共重合体があげられる。

【００１１】本発明において、好ましい結着樹脂として
は、次のものが例示できる。スチレン−無水マレイン酸
共重合体、スチレン−アクリル酸メチル−アクリル酸共
重合体、スチレン−アクリル酸ブチル−メタクリル酸共
重合体、スチレン−メタクリル酸メチル−メタクリル酸
共重合体、スチレン−アクリル酸２−エチルヘキシル−
メタクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸２−エチ
ルヘキシル−アクリル酸共重合体、スチレン−アクリル
酸ブチル−無水マレイン酸共重合体、スチレン−アクリ
ル酸メチル−無水マレイン酸共重合体、スチレン−ビニ
ルメチルエーテル−アクリル酸共重合体、スチレン−ブ
タジエン−アクリル酸共重合体等があげられる。

【００１２】一方、磁性微粒子としては、公知の磁性
体、例えば、鉄、コバルト、ニッケル等の金属およびこ
れらの合金、Ｆｅ₃ Ｏ₄ 、γ−Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、コバルト添
加酸化鉄等の金属酸化物、Ｍｎ・Ｚｎフェライト、Ｎｉ
・Ｚｎフェライト等のフェライト、マグネタイト、ヘマ
タイト等が使用できる。これらの磁性微粒子の粒径は、
０．０５〜１μｍの範囲が好ましい。

【００１３】本発明において、これらの磁性微粒子は、
チタネートカップリング剤で処理されているのが好まし
い。チタネートカップリング剤で処理することにより、
一般には親水性である磁性微粒子表面を疎水化し、樹脂
中への磁性微粒子の分散度を高めるという効果が生じ
る。使用することができるチタネートカップリング剤と
しては、例えば次の化合物を例示することができる。

【００１４】

【表１】

【００１５】

【表２】

【００１６】

【表３】

【００１７】前記チタネートカップリング剤の処理量
は、磁性微粒子に対して０．０１〜５重量％用いること
ができ、好ましくは０．５〜１．５重量％、さらに０．
９〜１．１重量％の範囲であることが特に好ましい。

【００１８】本発明の磁性トナーは、上記結着樹脂を磁
性微粒子と加熱混練し、冷却した後、粉砕、分級するこ
とによって形成される。磁性微粒子の混合割合は、トナ
ー粒子に対して２０〜７０重量％の範囲で用いることが
できる。特に、３０〜６０重量％が好ましい。磁性微粒
子の割合が２０重量％よりも低くなると、解像力、細線
再現性および階調性が劣るようになる。また、７０重量
％よりも高くなると、高温・高湿環境下での転写効率が
低下する。また、トナー粒子の平均粒径は、５〜２０μ
ｍの範囲に設定するのが好ましい。

【００１９】本発明の磁性トナーには、所望により他の
成分が配合されていてもよい。例えば、帯電制御、電気
抵抗制御等の目的で、種々の物質を添加することができ
る。例えば、フッ素系界面活性剤、サリチル酸クロム錯
体のようなサリチル酸金属錯体、、第四級アンモニウム
塩、ニグロシン染料等のアジン系染料、カーボンブラッ
ク等が添加できる。また、耐オフセット性を改善するた
めに、離型剤を添加してもよい。離型剤としては、例え
ば、低分子量ポリプロピレン等のパラフィンワックス、
マイクロクリスタリンワックス等が使用できる。更に、
トナーの耐久性、流動性あるいはクリーニング性を向上
することを目的として、シリカ等の無機微粉末、脂肪酸
あるいはその誘導体および金属塩等の有機微粉末、フッ
素樹脂微粉末等を添加することもできる。

【００２０】上記のようにして形成される本発明の磁性
トナーにおいては、磁性微粒子が、結着樹脂中に極めて
良好な分散状態で分散されており、また、トナー表面に
おいては、磁性微粒子の飛び出しが全くないものであ
る。従って、本発明の磁性トナーにおいては、各トナー
粒子間における磁性微粒子の量に差異が生じないので、
磁性微粒子量の少ないトナー粒子が選択的に背景部に付
着するという現象が生じない。また、トナー粒子から磁
性微粒子が脱落することもないので、感光体表面に付着
する現象も生じない。

【００２１】

【実施例】結着樹脂として、次のポリマーを使用した。 （ポリマーＡ） スチレン−アクリル酸ブチル共重合体（モル比８０／２
０） 低分子量部分の数平均分子量：３．１×１０³ 、 重量平均分子量：６．５×１０³ 、 高分子量部分の数平均分子量：２．８×１０⁵ 重量平均分子量：６．１×１０⁵ 低分子量部分：高分子量部分（重量比）＝７０：３０ 全体の数平均分子量：４．３×１０³ 、 重量平均分子量：１．９×１０⁵ 、 ガラス転移温度：６３．５℃ 酸価：０

【００２２】（ポリマーＢ） スチレン−アクリル酸ブチル−メタクリル酸共重合体
（モル比８０／１５／５） 低分子量部分の数平均分子量：２．５×１０³ 、 重量平均分子量：６．２×１０³ 、 高分子量部分の数平均分子量：１．６×１０⁵ 重量平均分子量：４．７×１０⁵ 低分子量部分：高分子量部分（重量比）＝５７：４３ 全体の数平均分子量：４．２×１０³ 、 重量平均分子量：２．１×１０⁵ 、 ガラス転移温度：６１．９℃ 酸価：１４．８

【００２３】（ポリマーＣ） スチレン−アクリル酸ブチル−メタクリル酸共重合体
（モル比７６／１７／７） 低分子量部分の数平均分子量：２．９×１０³ 、 重量平均分子量：６．４×１０³ 、 高分子量部分の数平均分子量：２．６×１０⁵ 重量平均分子量：５．０×１０⁵ 低分子量部分：高分子量部分（重量比）＝６７：３３ 全体の数平均分子量：４．３×１０³ 、 重量平均分子量：１．７×１０⁵ 、 ガラス転移温度：６３．６℃ 酸価：２１．６

【００２４】（ポリマーＤ） スチレン−アクリル酸ブチル−アクリル酸共重合体（モ
ル比７５／１５／１０） 低分子量部分の数平均分子量：２．１×１０³ 、 重量平均分子量：５．２×１０³ 、 高分子量部分の数平均分子量：１．７×１０⁵ 重量平均分子量：５．２×１０⁵ 低分子量部分：高分子量部分（重量比）＝７４：２６ 全体の数平均分子量：２．８×１０³ 、 重量平均分子量：１．４×１０⁵ 、 ガラス転移温度：５６．１℃ 酸価：２４．４

【００２５】上記ポリマーＡ〜Ｄ５０重量部に、チタン
カップリング剤としてイソプロピル・トリステアロイル
・チタネート（ＴＴＳ）を用い、処理量１％になるよう
に表面処理した磁性微粒子（商品名：ＢＬ２２０、チタ
ン工業社製）５０重量部および帯電制御剤（ボントロン
Ｐ−５１、オリエント化学社製）１．５重量部を添加し
た。この混合物を溶融混合し、粉砕し、分級して、磁性
トナーを得た。得られた磁性トナーの誘電正接（ｔａｎ
δ）は、次の通りであった。即ち、ポリマーＡを用い
た場合、２３．５×１０^-3、ポリマーＢを用いた場合、
１０．５×１０^-3、ポリマーＣを用いた場合、６．９×
１０^-3、ポリマーＤを用いた場合、８．９×１０^-3であ
った。

【００２６】なお、本発明において、分子量の測定は、
重合体のＴＨＦ可溶分をゲルパーミエーションクロマト
グラフィーを用いて、標準ポリスチレンの検量線を利用
して行った。また、誘電正接は、誘電損角（９０°から
誘電位相角を引いた値）の正接であって、次の条件によ
って測定される値である。８〜１５μｍの粒径を有する
トナー９ｇを秤量し、ディスク成形機を用いて加重１０
トン／加圧時間６０秒の条件で８８ｍｍφのディスクを
作製する。電極（安藤電気社製、ＳＥ−３０型電極）間
にこのディスクを挟み、このときの厚さを維持したま
ま、ディスクを除き、ＬＣＲメータ（ＹＨＰ製、４２７
４Ａ型）の零調整を行う。再びディスクを電極に挟み、
キャパシタンスと誘電正接を、ＬＣＲメータディスプレ
イより読み取る。

【００２７】（カブリの評価）電子写真複写機として、
有機感光体を用いたＦＸ５０１３（富士ゼロックス
（株）製）を用い、評価条件として、像電位：約８００
Ｖ、背景部電位：約１８０Ｖの条件で、現像バイアス電
位を２００〜３００Ｖに変化させて現像を行った。その
結果を表４に示す。なお、表４中、〇は、カブリレベル
がゼロを意味し、△は、許容限界のものを意味し、×
は、カブリの度合が許容不可であるものを意味する。

【００２８】

【表４】

【００２９】表４の結果から、ポリマーＣおよびＤの場
合は、トナーとして使用可能なレベルにあると判断し
た。

【００３０】（感光体への汚染性の評価）電子写真複写
機として、ＦＸ５０１３（富士ゼロックス（株）製）を
用い、低温低湿下（１０℃、３０％ＲＨ）において、感
光体ドラムの軸方向に画像密度分布のあるチャートを用
いてコピーを取り、５０枚ごとに感光体ドラムの表面を
目視により観察した。その結果を表５に示す。なお、表
５中、〇は、付着物が全く存在しない状態、△は、付着
物がうっすらと見える状態、×は、付着物がはっきり観
察できる状態を意味する。

【００３１】

【表５】

【００３２】表５の結果から、ポリマーＣおよびＤの場
合は、トナーとして使用可能なレベルにあると判断し
た。

【００３３】（定着性の評価）ニップ圧４ｋｇ／ｃ
ｍ² 、ロール間通過時間２０ｍｓｅｃの条件で定着を行
い、定着性の評価を実施した。評価法は、ソリッド画像
を折り曲げて、折り曲げた部分の像の欠け具合をグレー
ド付けすることによって行った。その結果を図１に示
す。図中、Ｇ１は最もよいレベルを意味する。図１か
ら、酸価が２０以上であるポリマーＣおよびＤを用いた
場合は、ポリマーＡおよびＢの各点を結ぶ線の延長上で
はなく、１ランク以上良好な定着性を示していることが
分かる。

【００３４】

【発明の効果】本発明の磁性トナーは、上記の構成を有
するから、磁性微粒子の結着樹脂中における分散性が極
めて良好である。従って、本発明の磁性トナーを用いた
場合、トナー粒子間での磁力のバラツキに起因する背景
部カブリの問題が改善され、また、粉砕工程における磁
性微粒子の遊離に起因する感光体汚染の問題も生じない
という効果が生じる。また、本発明の磁性トナーは、紙
との親和性が良好であって、定着性に優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ポリマーの酸価と定着性との関係を示すグラ
フである。

【符号の説明】

Ａ…ポリマーＡ、Ｂ…ポリマーＢ、Ｃ…ポリマーＣ、Ｄ
…ポリマーＤ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ビニル系結着樹脂と磁性微粒子とを含有
   する磁性トナーにおいて、該ビニル系結着樹脂が、
   （１）ＧＰＣによる分子量分布において、低分子量部分
   と高分子量部分の二つのピークを有し、低分子量部分の
   数平均分子量が２．０×１０³ 〜４．０×１０³ 、重量
   平均分子量が５．０×１０³ 〜７．０×１０³ であり、
   高分子量部分の数平均分子量が１．０×１０⁵ 〜３．０
   ×１０⁵ 、重量平均分子量が４．０×１０⁵ 〜７．０×
   １０⁵ であり、（２）ガラス転移温度が５６〜６４℃で
   あり、（３）酸価が２０以上であることを特徴とする磁
   性トナー。