JPH0784399A - 電子写真用トナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は低い定着温度で定着すること
ができ、非オフセット性においても実用上なんら問題を
発生せず、転写紙への定着強度の優れた電子写真用トナ
ーを提供することにある。 【構成】 シェラックおよび結着樹脂を含有する電子写
真用トナー

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真用トナーに関
し、特に熱定着ロールを採用している複写機又はプリン
ター用の電子写真用トナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子写真方式を用いた複写機及び
プリンターは、一般家庭等を含めてその普及が広まるに
ともない、複写機又はプリンターの多機能化を主な目的
とした低エネルギー化（消費電力の削減）、印刷機と複
写機との境に位置するいわゆるグレイエリアへの普及を
目的とした高速化、あるいは機械コストを下げるための
熱定着ロールの簡素化のための低ロール圧力化が望まれ
ている。また、複写機の高級化にともない両面コピー機
能や原稿自動送り装置の搭載された複写機が広く普及さ
れてきたため、複写機及びプリンターに使用される電子
写真用トナーには定着温度が低く、耐オフセット性が優
れて、且つ両面コピー時の汚れや、原稿自動送り装置に
おける汚れの発生を防止するため転写紙への定着強度の
優れたものが要求されている。

【０００３】上記の要求に対して従来技術では、トナー
を構成する結着樹脂の分子量や分子量分布を改良したも
の等の提案がなされている。具体的には、結着樹脂を低
分子量化し、定着温度を低くしようとする試みがなされ
ていた。しかしながら、低分子量化することにより融点
は低下したが同時に熱溶融粘度も低下したため熱定着ロ
ールへのオフセット現象が発生する問題が生じていた。
このオフセット現象を防ぐため、該結着樹脂の分子量分
布の低分子量領域と高分子量領域を広くする方法や、あ
るいは高分子部分を架橋させたりすることが行なわれて
いた。しかしながら、この方法においては転写紙への定
着強度を充分に持たせるために、樹脂のガラス転移温度
を低くせざるを得ずトナーの保存性を損なうことが避け
られなかった。また、結着樹脂の低分子部分を多くする
とトナー自体が脆くなり両面コピー時の汚れや、原稿自
動送り装置における汚れが発生していた。このように従
来技術では、前記要求を十分に満足する電子写真用トナ
ーが得られていないのが現状である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は低い定
着温度で定着することができ、非オフセット性において
も実用上なんら問題を発生せず、転写紙への定着強度の
優れた電子写真用トナーを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、シェラックお
よび結着樹脂を含有することを特徴とする電子写真用ト
ナーである。

【０００６】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
電子写真用トナーに適用するシェラックは、昆虫より採
取される樹脂であり、具体的にはラックカイガラ虫があ
る種の樹木（豆科植物、桑科植物等）に寄生して、樹液
を吸って生活しながら分泌する樹脂状物質からなるもの
である。この分泌樹脂はスチックラックといい、該スチ
ックラックからシェラックを得るためには、スチックラ
ック中に含まれる虫糞、水溶性色素、タンパク質、糖類
等あるいは、その他土砂、繊維質等の不純物を完全に除
去する必要がある。スチックラックからシェラックを得
るためには、まずスチックラックを粉砕水洗してシード
ラックを得る。この工程で硬度差、比重差を利用して不
純物を除去するとともに水溶性物質を溶出させる。次に
該シードラックを溶媒を用いて溶解し、さらに固形の不
純物を除去した後、品種によっては脱蝋あるいは色素の
分解除去等を行う。次に溶媒を除去して純粋樹脂分を採
取し、燐片状または粒状に成形しシェラックを得ること
ができる。シェラックは樹脂分が約９５％とワックス分
が約５％とからなり、ワックス分を完全に除去した脱蝋
シェラックもある。

【０００７】シェラックはオキシカルボン酸が化学的に
ラクトンとして互いに結合して生じた天然縮合生成物と
考えられており、その化学組成はまだ完全に解明されて
おらず推定の域をでていないが、次の化学物質からなる
ことが認容されている。すなわち、シェラックを構成す
るものとしては、約４０％は下記化学構造式（１）のア
リュリチン酸（Ａｌｅｕｒｉｔｉｃ Ａｃｉｄ）（Ｃ₁₆
Ｈ₃₂Ｏ₅ ）からなり、

【０００８】

【化１】

【０００９】約４０％は下記化学構造式（２）において
ＲがＣＯＯＨであるシェロール酸（Ｓｈｅｌｌｏｌｉｃ
Ａｃｉｄ）（Ｃ₁₅Ｈ₂₀Ｏ₆ ）、

【００１０】

【化２】

【００１１】あるいは上記化学構造式（２）においてＲ
がＣＨＯであるジャラリック酸（Ｊａｌａｒｉｃ Ａｃ
ｉｄ）、あるいは上記化学構造式（２）においてＲがＣ
Ｈ₂ ＯＨであるラクショリック酸（Ｌａｋｓｈｏｌｉｃ
Ａｃｉｄ）からなり、他に２％以下のブトール酸、少
量のパルミチン酸、ミリスチン酸その他が含まれている
と考えられている。上記のようなシェラックとしては、
日本シェラック社製の商品名：ＣＳや商品名：ＮＳＴ等
が上市されている。なお、商品名：ＣＳはワックス分
０．０５％以下の精製脱蝋シェラックであり、商品名：
ＮＳＴはワックス分２〜４％の精製含蝋シェラックであ
る。

【００１２】シェラックは熱硬化性の樹脂であり、耐摩
耗性、密着性、耐久性にすぐれており、電子写真用トナ
ーに添加することにより該トナー自身の強度の向上が図
れる。したがって定着強度が向上し、両面コピー時の汚
れや、自動原稿送り装置での汚れを防止でき、耐オフセ
ット性も向上する。また電気絶縁性も高いためトナーの
帯電特性も良好となる。前記シェラックの含有量は全ト
ナー中で０．５〜２０重量％が好ましい。０．５重量％
未満であると電子写真用トナーの強度を上げる効果が少
ないので転写紙への十分な定着強度を得にくく、２０重
量％より多いと電子写真用トナーの溶融粘度が上昇し低
温オフセットが発生しやすいので好ましくない。

【００１３】次に本発明の電子写真用トナーを構成する
シェラック以外の材料、すなわち結着樹脂、着色剤等に
ついて説明する。本発明の電子写真用トナーを構成する
結着樹脂としては、特に水酸基またはカルボキシル基を
有するものであることが好ましく、転写紙への定着性や
耐オフセット性あるいは摩擦帯電性を考慮してポリエス
テル樹脂あるいはスチレン−アクリル系共重合体樹脂が
好ましい。電子写真用トナーを構成する結着樹脂として
水酸基またはカルボキシル基を有する結着樹脂を使用す
ると、シェラックと結着樹脂が溶融混練時に反応するこ
とにより相溶性が向上する。あるいはトナー製造時には
未反応のままで残存しているシェラックが、転写紙への
熱定着時に反応し架橋構造を形成することにより定着強
度が向上する。

【００１４】本発明におけるポリエステル樹脂は下記の
ような組成からなる。すなわち、ポリエステル樹脂のジ
オール成分の例としては、ポリオキシプロピレン２，２
−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、
ポリオキシプロピレン（３，３）−２，２−ビス（４−
ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシエチレン
（２，０）２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プ
ロパン、ポリオキシプロピレン（２，０）−ポリオキシ
エチレン（２，０）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフ
ェニル）プロパン、ポリオキシプロピレン（６）−２，
２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、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−ブテンジオール、１，
５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール等が
挙げられる。また、３価以上の多価アルコールの例とし
ては、ソルビトール、１，２，３，６−ヘキサンテトロ
ール、１，４−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−トリヒドロキシベンゼン等が挙
げられる。また、酸成分としてはフマール酸、マレイン
酸、フタル酸、イソフタル酸、イタコン酸、グルタコン
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、セバシン酸、マロン酸、アルケニル
コハク酸、１，２，４−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、１，２，４−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、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等が挙げら
れる。

【００１５】本発明においては、前記の理由によりポリ
エステル樹脂の末端に水酸基あるいはカルボキシル基が
少なくともどちらか一方に残存するよう調整されること
が好ましい。またポリエステル樹脂の溶融特性としては
より低温での定着性を向上させるために溶融開始温度は
５０〜１００℃が好ましい。１００℃より高いと定着性
が十分でなく、５０℃より低いとブロッキング性が悪化
し保存性に問題を生じる場合がある。

【００１６】本発明におけるスチレン−アクリル系共重
合体樹脂はゲルパーミエーションクロマトグラフィー
（以下ＧＰＣと言う）によって測定されるクロマトグラ
ムにて分子量のピーク位置が１０³ 〜１０⁴ 及び１０⁵
〜１０⁷ のそれぞれの領域に少なくとも一つ存在するも
のが好ましい。この場合、分子量のピーク位置が１０³
未満では、耐オフセット性を良好に保つことは困難とな
りやすく、またガラス転移温度が低下するため保存性も
悪くなりやすい。一方、分子量のピーク位置が１０⁷ を
越えて存在すると熱定着ロールによってトナーが十分に
溶融せず、低温オフセットの状態となりやすい。

【００１７】本発明においてスチレン−アクリル系共重
合体樹脂の分子量分布のピーク位置の分子量は、ＧＰＣ
によって次の条件で測定された値である。すなわち、温
度２５℃において溶媒（テトラヒドロフラン）を毎分１
ｍｌの流速で流し、濃度０．４ｇｒ／ｄｌのテトラヒド
ロフラン試料溶液を試料重量として８ｍｇ注入し測定す
る。又、試料の分子量測定にあたっては、該試料の有す
る分子量分布が、数種の単分散ポリスチレン標準試料に
より作製された検量線の分子量の対数とカウント数が直
線となる範囲内に包含される測定条件を選択する。又、
本測定にあたり、測定の信頼性は上述の測定条件で行っ
たＮＢＳ７０６ポリスチレン標準試料（Ｍｗ＝２８．８
×１０⁴ ，Ｍｎ＝１３．７×１０⁴ ，Ｍｗ／Ｍｎ＝２．
１１）のＭｗ／Ｍｎが、２．１１±０．１０となる事に
より確認し得る。

【００１８】本発明におけるスチレン−アクリル系共重
合体樹脂は、下記に示す単量体を懸濁重合法、乳化重合
法、溶液重合法、塊状重合法等によって合成するもので
ある。単量体としてはスチレン、α−メチルスチレン、
クロルスチレン等のスチレン類、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、アクリル酸アルキルエステル
等のアクリル酸エステル類、メタクリル酸メチル、メタ
クリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸
ブチル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸ステアリ
ル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸アルキルエ
ステル等のメタクリル酸エステル類等を挙げることがで
きる。その他の共重合成分としてはアクリロニトリル、
マレイン酸、マレイン酸エステル、メタクリル酸メチ
ル、アクリル酸メチル、塩化ビニル、酢酸ビニル、安息
香酸ビニル、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケト
ン、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビ
ニルイソブチルエーテル等のビニル単量体を重合体に対
して３０重量％以下で含有してもよい。本発明において
は、水酸基あるいはカルボキシル基を有するスチレン−
アクリル系共重合体樹脂が前記の理由により好適に使用
される。カルボキシル基含有モノマーとしてはアクリル
酸、メタクリル酸、マレイン酸等が挙げられる。水酸基
含有モノマーとしてはパラヒドロキシスチレン、ヒドロ
キシエチルヘキシルアクリレート、ヒドロキシエチルメ
タクリレート等が挙げられる。

【００１９】このようなスチレン−アクリル系共重合体
樹脂は前記ＧＰＣクロマトグラムにおいて分子量１０³
〜１０⁴ 及び１０⁵ 〜１０⁷ の領域にそれぞれ少なくと
も一つのピーク位置を有するように合成の段階で調製し
てもよいし、別の方法として分子量が１０³ 〜１０⁴ に
ピーク位置を有する低分子量重合体と分子量が１０⁵〜
１０⁷ にピーク位置を有する高分子量重合体を混合して
調製してもよい。その場合、低分子量重合体と高分子量
重合体との混合比は７０：３０から９５：５の割合が定
着性および非オフセット性が良好なため好ましい。低分
子量重合体の割合が９５％より多いと、高温オフセット
の問題を生じやすいので好ましくない。一方、高分子量
重合体の割合が３０％より多いと、熱定着ロールにおけ
る定着において多大な熱エネルギーが必要となるため好
ましくない。また、高分子量重合体のピーク位置が１０
⁵ に近い場合には、高分子量重合体の混合割合を３０％
に近い値とし、高分子量重合体のピーク位置が１０⁷ に
近い場合には、高分子量重合体の混合割合を５％に近い
値として、低分子量重合体と高分子重合体の混合比をコ
ントロールすることが高温オフセットを防止できるので
好ましい。さらにまた、電子写真用トナーの保存性を良
好にするため、ガラス転移温度が６０℃以上のスチレン
−アクリル系共重合体樹脂を使用することが好ましい。
またスチレン−アクリル系共重合体樹脂の溶融特性とし
てはより低温での定着性を向上させるために溶融開始温
度は５０〜１００℃が好ましい。１００℃より高いと定
着性が十分でなく、５０℃より低いとブロッキング性が
悪化し保存性に問題を生じる場合がある。

【００２０】本発明の電子写真用トナーは、前記のごと
きシェラック、結着樹脂及び着色剤にその他のトナー成
分例えば電荷制御剤、離型剤、磁性体等を適宜分散含有
せしめてなる粒子であり、その平均粒子径は５〜２０μ
ｍの範囲である。また、このようにして得られる粒子に
シリカ微粉体等よりなる流動性向上剤を添加混合して電
子写真用トナーを構成してもよい。

【００２１】またトナーの溶融特性としてはより低温で
の定着性を向上させるためにトナーの溶融開始温度は６
０〜１００℃が好ましい。１００℃より高いと定着性が
十分でなく、６０℃より低いとブロッキング性が悪化し
保存性に問題を生じる場合がある。本発明でいう溶融開
始温度とはプランジャーの降下開始温度のことをさすこ
ととする。 測定機；島津製作所製 高化式フローテスターＣＦ−５００ 測定条件； プランジャー：１ｃｍ² ダイの直径 ：１ｍｍ ダイの長さ ：１ｍｍ 荷重 ：２０ＫｇＦ 予熱温度 ：５０〜８０°Ｃ 予熱時間 ：３００ｓｅｃ 昇温速度 ：６°Ｃ／ｍｉｎ

【００２２】本発明の電子写真用トナーは、鉄粉、フェ
ライト、造粒マグネタイト等より成るキャリアと混合さ
れて二成分現像剤として使用されてもよいし、磁性体が
含有されるときはキャリアと混合することなくそのまま
一成分現像剤として静電荷像の現像に使用させてもよ
い。

【００２３】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明を説明する。な
お、実施例において部とは重量部を示す。 実施例１ 上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合
し、二軸混練機で熱溶融混練後、ジェットミルで粉砕
し、その後乾式気流分級機で分級して平均粒子径が１０
μｍの粒子を得た。そして、該粒子１００部と疎水性シ
リカ（キャボット社製 商品名：キャボシルＴＳ−５３
０）０．４部とをヘンシェルミキサー内で１分間攪拌
し、該粒子の表面に疎水性シリカを付着させ本発明の電
子写真用トナーを得た。

【００２４】実施例２ 上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合
し、二軸混練機で熱溶融混練後、ジェットミルで粉砕
し、その後乾式気流分級機で分級して平均粒子径が１０
μｍの粒子を得た。そして、該粒子１００部と疎水性シ
リカ（キャボット社製 商品名：キャボシルＴＳ−５３
０）０．４部とをヘンシェルミキサー内で１分間攪拌
し、該粒子の表面に疎水性シリカを付着させ本発明の電
子写真用トナーを得た。

【００２５】実施例３ 上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合
し、二軸混練機で熱溶融混練後、ジェットミルで粉砕
し、その後乾式気流分級機で分級して平均粒子径が１０
μｍの粒子を得た。そして、該粒子１００部と疎水性シ
リカ（キャボット社製 商品名：キャボシルＴＳ−５３
０）０．４部とをヘンシェルミキサー内で１分間攪拌
し、該粒子の表面に疎水性シリカを付着させ本発明の電
子写真用トナーを得た。

【００２６】実施例４ スチレン５８部、ブチルアクリレート２２部、ヒドロキ
シエチルメタクリレート２０部を共重合し、重量平均分
子量１４×１０⁴ 、数平均分子量０．４×１０⁴ の水酸
基含有のスチレン−アクリル系共重合体樹脂を得た。な
お、該スチレン−アクリル系共重合体樹脂のＧＰＣクロ
マトグラムにおける分子量のピーク位置は、５．６×１
０³ と５．０×１０⁵ に存在していた。 上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合
し、二軸混練機で熱溶融混練後、ジェットミルで粉砕
し、その後乾式気流分級機で分級して平均粒子径が１０
μｍの粒子を得た。そして、該粒子１００部と疎水性シ
リカ（キャボット社製 商品名：キャボシルＴＳ−５３
０）０．４部とをヘンシェルミキサー内で１分間攪拌
し、該粒子の表面に疎水性シリカを付着させ本発明の電
子写真用トナーを得た。

【００２７】比較例１ シェラックを使用しない以外は実施例１と同様にして比
較用の電子写真用トナーを得た。

【００２８】比較例２ シェラックを使用しない以外は実施例４と同様にして比
較用の電子写真用トナーを得た。

【００２９】次に前記実施例及び比較例で得られた各電
子写真用トナーの溶融開始温度を高化式フローテスター
（島津製作所社製 商品名；ＣＦ−５００）を用いて、
先に示した条件で測定し、その結果を表１に示した。

【００３０】次に前記実施例及び比較例について下記の
項目の試験をおこなった。 （１）非オフセット温度領域および非オフセット温度幅 まず、前記実施例及び比較例で得た各電子写真用トナー
４部と樹脂被覆を施してないフェライトキャリア（パウ
ダーテック社製 商品名：ＦＬ−１０２０）９６部とを
混合して二成分系現像剤を作製した。次に該現像剤を使
用して市販の複写機（シャープ社製 商品名：ＳＦ−９
８００）にてＡ４の転写紙に縦２ｃｍ、横５ｃｍの帯状
の未定着画像を複数作製した。次に、表層がテフロンで
形成された熱定着ロールと、表層がシリコーンゴムで形
成された圧力定着ロールが対になって回転する定着機を
ロール圧力が１Ｋｇ／ｃｍ² 及びロールスピードが５０
ｍｍ／ｓｅｃになるように調節し、該熱定着ロールの表
面温度を段階的に変化させて、各表面温度において上記
未定着画像を有した転写紙のトナー像の定着をおこなっ
た。この時余白部分にトナー汚れが生じるか否かの観察
をおこない、汚れが生じない温度領域を非オフセット温
度領域とした。また、非オフセット温度領域の最大値と
最小値の差を非オフセット温度幅とした。

【００３１】（２）定着強度 前記定着機の熱定着ロールの表面温度を１４０℃に設定
し、前記未定着画像が形成された転写紙のトナー像の定
着をおこなった。そして、形成された定着画像に対して
綿パッドによる摺擦を施し、下記式によって定着強度を
算出し低エネルギー定着性の指標とした。画像濃度はマ
クベス社製の反射濃度計ＲＤ−９１４を使用した。 定着強度（％）＝摺擦後の定着画像の画像濃度／摺擦前
の定着画像の画像濃度×１００ 上記項目の試験結果を表１に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】表１の試験結果から明らかなように、本発
明の電子写真用トナーの非オフセット温度幅は５５〜８
０℃という実用上十分な範囲を維持していることが確認
された。また、定着温度１４０℃における定着強度が９
０％以上あり実用上十分な定着強度を有することが確認
された。これに対して、比較例１では全温度域でオフセ
ットが発生した。また、比較例２では非オフセット温度
幅は３０℃であり定着強度が８０％以下という実用上問
題があるものであった。また、前項（１）における各現
像剤を使用して市販の複写機（東芝社製 商品名：ＢＤ
−３８０１）で１００００枚までの連続コピー試験をお
こなった結果、実施例１〜実施例４の全てにおいて、摩
擦帯電量が初期から１００００枚までの間を−２０μｃ
／ｇから−２５μｃ／ｇの値で推移し、画像濃度は初期
から１００００枚までの間を１．４５から１．４０まで
の値を推移し、一方非画像部の地かぶりは０．５から
０．８までの値を推移するもので実用上問題のないこと
が確認された。なお、コピーした原稿は黒色部が６％の
Ａ４のものであり、摩擦帯電量は東芝ケミカル社製のブ
ローオフ摩擦帯電量測定装置を使用し、画像濃度はマク
ベス社製の反射濃度計ＲＤ−９１４、地かぶりはハンタ
ー白色度計を使用した。

【００３４】

【発明の効果】本発明の電子写真用トナーは、十分な非
オフセット温度領域を維持し低い温度で定着することが
でき、かつ定着強度に優れていると共に十分な画像濃度
を多数枚得ることができるという効果を奏する。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シェラックおよび結着樹脂を含有するこ
   とを特徴とする電子写真用トナー。
2. 【請求項２】 結着樹脂が水酸基またはカルボキシル基
   を有することを特徴とする請求項１記載の電子写真用ト
   ナー。
3. 【請求項３】 結着樹脂がポリエステル樹脂であること
   を特徴とする請求項１記載の電子写真用トナー。
4. 【請求項４】 結着樹脂が、ＧＰＣクロマトグラムにお
   ける分子量のピーク位置が１０³ 〜１０⁴ 及び１０⁵ 〜
   １０⁷ のそれぞれの領域に少なくとも一つ存在するスチ
   レン−アクリル系共重合体樹脂であることを特徴とする
   請求項１記載の電子写真用トナー。
5. 【請求項５】 ポリエステル樹脂あるいはスチレン−ア
   クリル系共重合体樹脂の溶融開始温度が５０〜１００℃
   であることを特徴とする請求項３および請求項４記載の
   電子写真用トナー。