JPH11167221A - 電子写真用トナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複写機の電源投入時や転写紙の紙詰まりによ
って一時的にヒートロールが停止した状態からでもオフ
セット現象の問題が生じない電子写真用トナーを提供す
ること。 【解決手段】 少なくとも結着樹脂と着色剤とを含有す
る電子写真用トナーであって、示差走査熱量計による発
熱中間点が１４０〜３００℃の範囲に有する電子写真用
トナー。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真用トナーに
関し、特にヒートロール定着方式を採用している複写機
又はプリンターに用いられる乾式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
プリンターはその普及が広まるにつれて、家庭への普
及、および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
目的とした高速化が望まれ、あるいは機械コストを下げ
るためにヒートロールの簡素化を図る、例えば低ロール
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
用いられる電子写真用トナーには定着温度が低く、耐オ
フセット性に優れ、か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電子写真用トナーが要求されてい
る。

【０００３】従来、上記電子写真用トナーの要求を満足
させるため、下記のように結着樹脂の分子量や分子量分
布を改良することがおこなわれていた。具体的には、結
着樹脂として低分子量を有する樹脂を用い、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、
低分子量の結着樹脂を使用することによりトナーの融点
を低くするという目的を果たすことができたが、同時に
溶融粘度も低下し、これにより、ヒートロールにトナー
が付着するという現象いわゆるオフセット現象が発生す
るという問題が新たに生じた。このようなオフセット現
象を解決するため、複写機のヒートロール定着装置のヒ
ートロールにシリコーンオイルを含浸させたフェルトや
ロール等のクリーニング部材を圧接させてヒートロール
表面に付着した電子写真用トナーをクリーニングするこ
とが行われている。このようなクリーニング方法によっ
てある程度のオフセット現象を解決することができた。
しかしながら、電子写真用トナーを多数枚複写するうち
にクリーニングロール表面上に電子写真用トナーが堆積
し、該堆積されたトナーによってオフセット現象が発生
するという問題が生じるようになった。特に複写機の電
源投入時や転写紙の紙詰まりによって一時的にヒートロ
ールの回転が停止して再度ヒートロールを電子写真用ト
ナーが定着できる温度に加熱させる過程でクリーニング
ローラ表面上に堆積した電子写真用トナーがヒートロー
ル表面に付着し更に転写紙にオフセットして汚れてしま
うという問題が生じた。従来の電子写真用トナーでは根
本的にこの問題を解決することができなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は複写機の電源投入時や転写紙の紙詰まりによって
一時的にヒートロールが停止した状態を経てもオフセッ
ト現象の問題が生じない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、少なくとも結
着樹脂と着色剤とを含有する電子写真用トナーであっ
て、示差走査熱量計による発熱中間点が１４０〜３００
℃の範囲に有することを特徴とする電子写真用トナーで
ある。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において、電子写真用トナーの示差走査熱量計に
よる発熱中間点を求めるには例えば次の測定装置及び測
定方法により求めることができる。 測定装置：セイコー電子工業社製 ＳＳＣ−５２００ 測定方法：電子写真用トナーを約１０ｍｇ計量してアル
ミ製セルに入れて、上記測定装置に載置し、１分間に５
０ミリリットルのＮ₂ガスを吹き込む。そして、１０℃
〜３００℃の間を１分あたり１０℃の割合で昇温させた
ときの熱量を測定する。 上記測定装置により測定された電子写真用トナーの測定
結果は、図１ないし図３のような図として得られる。図
１ないし図３において、横軸が温度であり縦軸が熱量を
示す。そして、従来の電子写真用トナーは、図３に示す
ように１４０℃以上の範囲に発熱を示す山状部分を有す
るものはなかった。これに対し本発明の電子写真用トナ
ーでは、図１に示すように１４０℃以上の範囲に発熱を
示す山状部分を有するものである。この場合山状部分が
盛り上がり始めた地点Ａを発熱開始温度とし、山状部分
が下がりきった地点Ｂを発熱終了温度とする。そして、
発熱開始温度Ａと発熱終了温度Ｂとの中間の温度Ｃを発
熱中間点というものとする。また、山状部分は１つに限
らず２つ以上あってもよい。すなわち、図２は本発明の
電子写真用トナーにおける別の例であって、図２では発
熱を示す山状部分を２つ有する。この場合では低温側の
山状部分の盛り上がり始めた地点Ａを発熱開始温度と
し、高温側の山状部分が下がりきった地点Ｂを発熱終了
温度とするものである。このように本発明では発熱を示
す山状部分は１つに限らず２つ以上の場合でも上記図２
のようにして最低温側の山状部分の発熱開始温度Ａと最
高温側の山状部分の発熱終了温度Ｂとから発熱中間点Ｃ
を求めることができる。

【０００７】本発明では上記発熱中間点は１４０〜３０
０℃の範囲になければならず、好ましくは１６０〜２６
０℃、更に好ましくは１８０〜２４０℃である。発熱中
間点が１４０℃より低い場合は、オフセット現象が著し
く発生するため長期間複写できないという問題があり、
３００℃より高い場合は一時的にヒートロールの回転が
停止して再度ヒートロールを電子写真用トナーが定着で
きる温度に加熱させる過程でクリーニングローラ表面上
に堆積した電子写真用トナーがヒートロール表面に付着
し更に転写紙にオフセットするという問題を有する。ま
た、前記示差走査熱量計により求められた発熱中間点に
おける熱量は−０．５〜−２０．０ｍＪ／ｍｇであるこ
とが好ましく、更に−０．７〜−１５．０ｍＪ／ｍｇが
好ましく、また更には−１．０〜−１０．０ｍＪ／ｍｇ
が好ましい。熱量が−０．５ｍＪ／ｍｇより小さい場合
は、クリーニングローラ表面上に堆積した電子写真用ト
ナーがヒートロール表面に付着し更に転写紙にオフセッ
トしやすく、−２０．０ｍＪ／ｍｇより大きい場合は電
子写真用トナーが十分に転写紙に定着しにくい。この場
合の発熱中間点における熱量とは、発熱開始温度Ａから
発熱終了温度Ｂまでの間に発熱された熱量をいい、前記
測定装置セイコー電子工業社製 ＳＳＣ−５２００によ
り求めることができる。

【０００８】前記のような示差走査熱量計による発熱中
間点が１４０〜３００℃の範囲に有する電子写真用トナ
ーは、結着樹脂として樹脂自体が１４０〜３００℃の範
囲で架橋して発熱する構造を有すものが好ましく、例え
ば結着樹脂としてカルボキシル基を含有する樹脂とグリ
シジル基を含有する樹脂とを含有した電子写真用トナー
が挙げられる。上記カルボキシル基を含有する樹脂とし
ては、スチレン−アクリル系共重合体又はポリエステル
樹脂等が挙げられる。本発明に適用するカルボキシル基
を含有するスチレン−アクリル系共重合体樹脂は、アク
リル酸、メタクリル酸、マレイン酸等のカルボキシル基
を含有する単量体と下記に示すその他の共重合成分とを
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。該共重合成分としてはスチ
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。また、その他の共
重合成分としてはアクリロニトリル、マレイン酸エステ
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。

【０００９】また、カルボキシル基を含有するポリエス
テル樹脂は、末端にカルボン酸を有するものが用いら
れ、下記に挙げた各成分を重縮合して得られるものであ
る。すなわち該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、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサン
ジオール、１，４−ブテンジオール、１，６−ヘキセン
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、酸成分としてはフタル
酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、シ
クロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、
マロン酸、フマール酸、マレイン酸、無水マレイン酸、
ヒトラコン酸、イタコン酸、コハク酸、ドデセニルコハ
ク酸、アルケニルコハク酸、ペンテンジカルボン酸など
が挙げられる。あるいは３価以上の多価カルボン酸の例
としては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。

【００１０】本発明においては、上記カルボキシル基を
含有する樹脂の酸価は１０〜３０ｍｇＫＯＨ／ｇが好ま
しく、酸価が１０ｍｇＫＯＨ／ｇ未満の場合はカルボキ
シル基を含有する樹脂とグリシジル基を含有する樹脂と
の架橋反応性が悪く、クリーニング部材表面上に堆積さ
れたトナーがオフセットして転写紙の汚れが生じやす
い。又、３０ｍｇＫＯＨ／ｇより多い場合は電子写真用
トナーの溶融粘度の著しい上昇により電子写真用トナー
が十分に定着されないでクリーニング部材で十分にクリ
ーニングされずオフセット現象が発生しやすい。なお、
上記カルボキシル基を含有する樹脂の酸価は、ＪＩＳ
Ｋ ５９０２に準じて測定された値である。

【００１１】次にグリシジル基を含有する樹脂としては
アクリル系樹脂又はエポキシ系樹脂が挙げられ、例えば
下記のような製造方法によりアクリル系樹脂を得ること
ができる。すなわち、グリシジルメタクリレートのホモ
ポリマーの合成例を以下に示す。まず、メチルエチルケ
トン２５３ｇをフラスコに入れ８０℃に加熱する。そし
て、この中に窒素気流下においてグリシジルメタクリレ
ート１４２ｇとベンゾイルパーオキサイド２．１１ｇと
の混合物を３時間にわたって一定速度で滴下する。滴下
後８０℃、２時間重合反応を続けた後、メチルエチルケ
トン３１ｇとベンゾイルパーオキサイド０．３１ｇとの
溶液を添加する。さらに８０℃、５時間重合反応を行
う。そして、冷却後、生成物を２４１４ｇのメチルエチ
ルケトン中に入れ、この溶液を、激しく攪拌しているメ
タノール１４２００ｇの中に徐々に滴下する。次に、析
出されたポリマーを濾別し、減圧乾燥することによりグ
リシジルメタクリレートのホモポリマーを生成すること
ができる。

【００１２】また、グリシジルメタクリレートとメチル
メタクリレートのコポリマーの合成例を以下に示す。キ
シレン−メチルエチルケトンの混液とベンゾイルパーオ
キサイドの１モル％とをフラスコに入れ８０℃に加熱す
る。この中にグリシジルメタクリレート２５モル％とメ
チルメタクリレート７５モル％との混合物を３時間にわ
たって滴下する。そして滴下後２時間重合反応を続け
る。次にベンゾイルパーオキサイドの０．１５モル％を
上記溶媒の１０％溶液として仕込み、重合反応をさらに
５時間続ける。そして、冷却後、生成物をメチルエチル
ケトン中に入れ、この溶液を、激しく攪拌しているメタ
ノールの中に徐々に滴下する。次に、析出されたポリマ
ーを濾別し、減圧乾燥することによりコポリマーを生成
することができる。上記グリシジル基を含有するアクリ
ル系樹脂の具体例としては、三井東圧化学社製の商品
名：ＰＤ−６２００、大日本インキ化学工業社製の商品
名：ＦＩＮＥＤＩＣ Ａ−２２９−３０等を挙げること
ができる。また、エポキシ系樹脂の具体例としては、東
都化成社製の商品名：ＹＤ−０１４等を挙げることがで
きる。

【００１３】上記グリシジル基を含有する樹脂のエポキ
シ当量は３００〜１０００ｇ／ｅｑが好ましく、エポキ
シ当量が１０００ｇ／ｅｑより多い場合はカルボキシル
基を含有する樹脂とグリシジル基を含有する樹脂との架
橋反応性が悪く、クリーニング部材表面上に堆積された
トナーがオフセットして転写紙の汚れが生じやすい。
又、３００ｇ／ｅｑ未満の場合は電子写真用トナーの溶
融粘度の著しい上昇により電子写真用トナーが十分に定
着されないでクリーニング部材で十分にクリーニングさ
れずオフセット現象が発生しやすい。上記エポキシ当量
はテトラエチル アンモニウム ブロマイド過塩素酸法
に基づいて測定した値である。

【００１４】本発明の電子写真用トナーは、前記成分の
他に樹脂、着色剤、磁性体、特性改良剤を添加すること
が可能である。本発明の電子写真用トナーの結着樹脂と
しては前記樹脂の他にポリエチレン樹脂、エポキシ樹
脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹
脂等の樹脂を配合してもよい。

【００１５】着色剤としては、カーボンブラック、ニグ
ロシン染料、アニリンブルー、カルコオイルブルー、ク
ロムイエロー、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クサ
レート、ランプブラック、ローズベンガル、これらの混
合物、その他を挙げることができる。これらの着色剤
は、十分な濃度の可視像が形成されるに十分な割合で含
有されることが必要であり、通常結着樹脂１００重量部
に対して１〜２０重量部程度の割合とされる。

【００１６】磁性体としては、フェライト、マグネタイ
トを始めとする鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性を
示す金属若しくは合金又はこれらの元素を含む化合物、
或いは強磁性元素を含まないが適当な熱処理を施すこと
によって強磁性を示すようになる合金、例えばマンガン
−銅−アルミニウム、マンガン−銅−錫などのマンガン
と銅とを含むホイスラー合金と呼ばれる種類の合金、又
は二酸化クロム、その他を挙げることができる。これら
の磁性体は平均粒径０．１〜１ミクロンの微粉末の形で
結着樹脂中に均一に分散される。そしてその含有量は、
トナー１００重量部当り２０〜７０重量部、好ましくは
４０〜７０重量部である。

【００１７】特性改良剤としては、荷電制御剤、オフセ
ット防止剤、流動性改善用滑剤、その他がある。

【００１８】本発明の電子写真用トナーは、フェライト
粉や鉄粉等より成るキャリアと混合されて二成分系現像
剤とされる。また磁性体が含有されるときはキャリアと
混合しないでそのまま一成分系現像剤として静電荷像の
現像に使用されるか、あるいはキャリアと混合されて二
成分系現像剤として使用してもよい。さらには非磁性一
成分の現像方法にも適用可能である。

【００１９】

【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 上記原料を配合比に基づいてスーパーミキサーで混合
し、１６０℃で溶融混練後、粉砕分級して平均粒子径が
１１μｍの粒子を得た後、該粒子１００部に対して疎水
性シリカ（日本アエロジル社製 商品名；Ｒ−９７２）
０．３部をヘンシェルミキサーによって該粒子の表面に
付着させ本発明の電子写真用トナーを得た。

【００２０】実施例２ スチレン−アクリル酸ブチル−アクリル酸共重合体樹脂
１００部を酸価１３ｍｇＫＯＨ／ｇのスチレン−アクリ
ル酸ブチル−アクリル酸共重合体樹脂１００部に代えた
以外は実施例１と同様にして本発明の電子写真用トナー
を得た。 実施例３ スチレン−アクリル酸ブチル−アクリル酸共重合体樹脂
１００部を酸価１７ｍｇＫＯＨ／ｇのスチレン−アクリ
ル酸ブチル−アクリル酸共重合体樹脂１００部に代えた
以外は実施例１と同様にして本発明の電子写真用トナー
を得た。 実施例４ スチレン−アクリル酸ブチル−アクリル酸共重合体樹脂
１００部を酸価２０ｍｇＫＯＨ／ｇのスチレン−アクリ
ル酸ブチル−アクリル酸共重合体樹脂１００部に代えた
以外は実施例１と同様にして本発明の電子写真用トナー
を得た。

【００２１】実施例５ スチレン−アクリル酸ブチル−アクリル酸共重合体樹脂
１００部を酸価２５ｍｇＫＯＨ／ｇのスチレン−アクリ
ル酸ブチル−アクリル酸共重合体樹脂１００部に代えた
以外は実施例１と同様にして本発明の電子写真用トナー
を得た。 実施例６ スチレン−アクリル酸ブチル−アクリル酸共重合体樹脂
１００部を酸価３０ｍｇＫＯＨ／ｇのスチレン−アクリ
ル酸ブチル−アクリル酸共重合体樹脂１００部に代えた
以外は実施例１と同様にして本発明の電子写真用トナー
を得た。 実施例７ スチレン−アクリル酸ブチル−アクリル酸共重合体樹脂
１００部を酸価２０ｍｇＫＯＨ／ｇのポリエステル樹脂
１００部に代えた以外は実施例１と同様にして本発明の
電子写真用トナーを得た。

【００２２】実施例８ グリシジル基を含有するアクリル系樹脂を三井東圧化学
社製の商品名：ＰＤ−６２００（エポキシ当量７２５ｇ
／ｅｑ）１０部に代えた以外は実施例４と同様にして本
発明の電子写真用トナーを得た。 実施例９ グリシジル基を含有するアクリル系樹脂を東都化成社製
のエポキシ樹脂 商品名：ＹＤ−０１４（エポキシ当量
９５０ｇ／ｅｑ）１０部に代えた以外は実施例４と同様
にして本発明の電子写真用トナーを得た。

【００２３】比較例１ 実施例４において、グリシジル基を含有するアクリル系
樹脂を使用しない以外は同様にして比較用の電子写真用
トナーを得た。 比較例２ スチレン−アクリル酸ブチル−アクリル酸共重合体樹脂
１００部をスチレン−アクリル酸ブチル共重合体樹脂
（酸価０ｍｇＫＯＨ／ｇ）１００部に代えた以外は実施
例１と同様にして比較用の電子写真用トナーを得た。 比較例３ スチレン−アクリル酸ブチル−アクリル酸共重合体樹脂
１００部をポリエステル樹脂（酸価５０ｍｇＫＯＨ／
ｇ）１００部に代えた以外は実施例１と同様にして比較
用の電子写真用トナーを得た。

【００２４】前記各電子写真用トナーの示差走査熱量計
による発熱中間点及び熱量は表１の通りである。なお、
比較例１及び２については発熱を示す山状部分がないた
め示差走査熱量計による発熱中間点が存在しなかった。

【００２５】

【表１】

【００２６】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３部をノンコートフェライトキャリア
（パウダーテック社製 商品名；ＦＬ−１０２０）１０
０部と混合して二成分系現像剤を作製した。そして、各
現像剤を使用し、シリコーンオイルを含浸させたクリー
ニングロールを用いてヒートロールをクリーニングする
定着装置が内蔵された市販の複写機（シャープ社製 商
品名：ＳＦ−９８００）によりＡ４の原稿（黒色比率：
２０％）を１００００枚複写した。その結果、実施例１
〜９及び比較例１、２の電子写真用トナーの１００００
枚複写後の画像にはオフセット現象は発生しなかった。
また、比較例３の電子写真用トナーでは約１０００枚複
写後にクリーニングロールのクリーニング不良が生じて
オフセット現象が発生したため複写試験を中止し、実用
上問題を有することを確認した。次に上記１００００枚
後の各現像剤を設置させた複写機を温度２５℃及び湿度
５０％ＲＨの環境化に２４時間放置した後、複写機の電
源を投入し、前記原稿を１枚複写した。その結果、比較
例１〜２の電子写真用トナーを用いて複写した画像には
オフセット現象が発生したが、実施例１〜９の電子写真
用トナーを用いて複写した画像には全くオフセット現象
が発生しなかった。

【００２７】

【発明の効果】本発明の電子写真用トナーは、結着樹脂
の架橋反応による発熱中間点が１４０〜３００℃の範囲
に有するトナーであるから、クリーニングロールにトナ
ーが付着した場合であってもヒートロールによる熱によ
ってクリーニングロール上のトナーが架橋して固化する
ため、クリーニングロールからヒートロールへトナーが
付着しない。したがって、複写機の電源投入時や転写紙
の紙詰まりによって一時的にヒートロールが停止した状
態からでもオフセット現象の問題が生じないで鮮明な画
像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の電子写真用トナーを示差走査熱量計
により測定した測定結果を示した図の１例である。

【図２】 本発明の電子写真用トナーを示差走査熱量計
により測定した測定結果を示した図の別例である。

【図３】 従来の電子写真用トナーを示差走査熱量計に
より測定した測定結果を示した図の１例である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも結着樹脂と着色剤とを含有す
   る電子写真用トナーであって、示差走査熱量計による発
   熱中間点が１４０〜３００℃の範囲に有することを特徴
   とする電子写真用トナー。
2. 【請求項２】 発熱中間点における熱量が−０．５〜−
   ２０．０ｍＪ／ｍｇ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。
3. 【請求項３】 結着樹脂がカルボキシル基を含有する樹
   脂とグリシジル基を含有する樹脂とを含有することを特
   徴とする請求項１記載の電子写真用トナー。