JP3449935B2

JP3449935B2 - 電子写真用乾式トナー

Info

Publication number: JP3449935B2
Application number: JP00393799A
Authority: JP
Inventors: 公彦中村; クラウス・バーガー; 徹中村
Original assignee: Ticona GmbH; Tomoegawa Paper Co Ltd
Current assignee: Ticona GmbH; Tomoegawa Co Ltd
Priority date: 1999-01-11
Filing date: 1999-01-11
Publication date: 2003-09-22
Anticipated expiration: 2019-01-11
Also published as: JP2000206732A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真用乾式ト
ナーに係り、特に、熱ロール定着方式が採用されている
複写機やプリンタ等の画像形成装置に現像剤として好適
に用いられる電子写真用乾式トナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を用いた上記画像形成装置
においては、近年、多機能化やコストダウンを主な目的
とした低エネルギー化（消費電力の削減）や、印刷機と
複写機との境に位置するいわゆるグレーエリアへの普及
を目的とした高速化が望まれている。したがって、熱ロ
ール定着方式に適用される電子写真用トナー（以下、ト
ナーと略称する）には、定着温度が低いこと、定着後に
トナーが熱ロールに転移して、その転移トナーが次のシ
ートに転写されて画像が汚染されるオフセットが生じな
いこと、などが自ずと要求されてくる。このような要求
に対して、主成分をなす結着樹脂の分子量を小さくして
結着樹脂を低融点化したり、トナー中に含有させるワッ
クスを比較的低融点のものとするなどにより、定着時の
トナーの溶融開始温度を低下させ、低温定着性を向上さ
せる試みがなされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、低融点化さ
れた結着樹脂は、強度が劣るためにトナーが脆弱化し、
二成分現像剤（トナーとキャリア）においては現像剤の
寿命の短縮を招き、一成分現像剤（トナー単体）におい
ては現像スリーブへのトナー融着等による現像器の寿命
の短縮を招くものであった。そのため、結着樹脂の低融
点化は実用上問題があった。一方、低融点ワックスは、
トナーを製造する際の粉砕工程や、現像器内での攪拌に
よりトナーから脱離しやすく、これに起因した大量枚数
複写後のいわゆるカブリの悪化等の画像欠陥やオフセッ
トを生じることから、その使用量に限界があった。ま
た、複写機やプリンタ等の出力画像の高画質化を目的と
してトナーの小粒径化が検討されているが、小粒径トナ
ーを製造するにあたってはワックスの脱離現象が顕著に
発生する傾向にあり、小粒径トナーへの低融点ワックス
の使用量はさらに制限されるようになる。

【０００４】したがって、本発明は、カブリの悪化等の
画像欠陥が発生することなく十分な画像濃度が得られる
とともに、定着温度の低温化にも拘わらず高い定着強度
を得ることができ、オフセットが発生しない定着温度幅
を十分得ることができる電子写真用乾式トナーを提供す
ることを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、電子写真用
乾式トナーについて種々の検討を重ねた結果、環状構造
を有するポリオレフィン樹脂に変性ポリエチレンを添加
することが、トナーの定着特性の向上、特に非オフセッ
ト幅の拡大に極めて効果的であることを見出した。よっ
て、本発明の電子写真用乾式トナーは、上記知見に基づ
いてなされたもので、環状構造を有するポリオレフィン
樹脂と、ポリエチレンにポリスチレンをグラフトした変
性ポリエチレンとを少なくとも含有することを特徴とし
ている。以下、本発明の好適な実施の形態について詳細
に説明する。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明におけるトナーは、環状構
造を有するポリオレフィン樹脂と、ポリエチレンにポリ
スチレンをグラフトした変性ポリエチレンとを含む結着
樹脂および着色剤の他に、ワックス、帯電制御剤等を適
宜添加することができ、これらの材料を所定の配合で混
合し、溶融混練、粉砕、分級といった工程を経て粉体と
し、次いで、この粉体に外添剤を混合して粉体の表面処
理を施すことにより製造される。以下、これらの好適な
材料について詳細に説明する。

【０００７】Ａ．環状構造を有するポリオレフィン樹脂環状構造を有するポリオレフィン樹脂は、例えばエチレ
ン、プロピレン、ブチレン等のα−オレフィンと、シク
ロヘキセン、ノルボルネン、テトラシクロドデセン等の
二重結合を持った脂環式化合物との共重合体である。こ
の環状構造を持ったポリオレフィンは、例えばメタロセ
ン系、チーグラー系触媒を用いた重合法により得られる
重合体である。

【０００８】本発明で使用される環状構造を有するポリ
オレフィン樹脂としては、ゲルパーミエイションクロマ
トグラフィー（以下、ＧＰＣと略称する）により測定し
た数平均分子量（以下、Ｍｎと略称する）が７５００未
満、好ましくは１０００〜７５００、さらに好ましくは
３０００〜７５００で重量平均分子量（以下、Ｍｗと略
称する）が１５０００未満、好ましくは１０００〜１５
０００、さらに好ましくは４０００〜１５０００の範囲
の環状構造を有する低分子量ポリオレフィン樹脂（Ａ）
と、Ｍｎが７５００以上、好ましくは７５００〜５００
００でＭｗが１５０００以上、好ましくは１５０００〜
１０００００の範囲の環状構造を有する高分子量ポリオ
レフィン樹脂（Ｂ）との混合物が好適に用いられる。

【０００９】本発明において、前記の特性を満足する環
状構造を有するポリオレフィン樹脂は、他の樹脂を混合
して用いてもよい。この場合、環状構造を有するポリオ
レフィン樹脂とその他の樹脂との使用割合は、環状構造
を有するポリオレフィン樹脂とその他の樹脂との合計量
中、環状構造を有するポリオレフィン樹脂が１〜１００
重量％、好ましくは２０〜９０重量％、さらに好ましく
は５０〜９０重量％であり、環状構造を有するポリオレ
フィン樹脂が１重量％未満では低温定着における十分な
定着強度を得ることが困難になる。

【００１０】その他の樹脂としては、ポリスチレン樹
脂、ポリアクリル酸エステル樹脂、スチレン−アクリル
酸エステル共重合体樹脂、スチレン−メタクリル酸エス
テル共重合体樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、
ポリ塩化ビニリデン、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、
ポリエステル樹脂等が挙げられ、特にトナーの定着性能
を向上させる目的で、溶融開始温度（軟化点）ができる
だけ低いもの（例えば１２０〜１５０℃）が好ましく、
また、保存安定性を向上させるために、ガラス転移点が
６５℃以上の高いものが好ましい。

【００１１】また、環状構造を有するポリオレフィン樹
脂とその他の樹脂との合計量中、前記環状構造を有する
高分子量ポリオレフィン樹脂（Ｂ）の含有量は、５０重
量％以下であることが低温定着における十分な定着強度
を得るために好ましい。

【００１２】さらに、環状構造を有するポリオレフィン
樹脂に溶融空気酸化法または無水マレイン酸変性等によ
りカルボキシル基を導入することにより、他の樹脂との
相溶性、顔料の分散性を向上させることができる。ま
た、水酸基、アミノ基を既知の方法により導入すること
によっても、同様の向上が実現できる。さらに、環状構
造を有するポリオレフィン樹脂に、ノルボルナジエン、
シクロヘキサジエン、テトラシクロドデカジエン等のジ
エンモノマーとの共重合により、あるいはカルボキシル
基を導入した環状構造を有するポリオレフィン樹脂に、
亜鉛、銅、カルシウム等の金属の添加により架橋構造を
導入することにより、定着性を向上させることができ
る。

【００１３】Ｂ．変性ポリエチレン樹脂本発明における変性ポリエチレン樹脂としては、前記環
状構造を有するポリオレフィン樹脂に必要以上に相溶し
ないことと、オフセットが発生しない定着温度幅を広く
する作用を有することから、ポリエチレンにポリスチレ
ンをグラフトした共重合体に限定した。このグラフト共
重合体は下記化１に示す構造を有し、例えば三井化学社
から商品名：ＨＷ１１２０Ｈ、ＨＷ１１４０Ｈ、ＨＷ１
１６０Ｈ等として上市されているものが挙げられる。変
性ポリエチレン樹脂としては、粘度平均分子量が５００
〜３０００で、融点が９０℃〜１２０℃ものが低温定着
性を良好にするため好ましい。

【００１４】

【化１】

【００１５】Ｃ．着色剤着色剤としては、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、ローズベンガル等が単独もしくは混合され
て用いられる。これらの着色剤は、十分な画像濃度の可
視像が形成されるに十分な割合の含有量が必要であり、
例えば、結着樹脂１００重量部に対して１〜２０重量部
程度の割合で含有されることが好ましい。

【００１６】Ｄ．ワックス本発明のトナーには、トナーの溶融開始温度を低下させ
るとともに低温定着性を良好にするため、合成ワック
ス、石油系ワックス等を含有させてもよい。合成ワック
スとしては、ポリプロピレンワックス、フィッシャート
ロプシュワックス等が挙げられ、石油系のワックスとし
ては、パラフィンワックス、マイクロワックス、ペトロ
タム等が挙げられる。また、カルナウバワックス、ライ
スワックス、キャンデリラワックス、ビーズワックス等
の植物系、動物系天然ワックス、ステアリン酸アミド、
ベヘニン酸アミド、エチレンビスステアリルアミド等の
油脂系合成ワックス等を含有させてもよい。

【００１７】Ｅ．電荷制御剤電荷制御剤は、トナーに極性を付与するために添加さ
れ、正帯電トナー用と負帯電トナー用とに分けられる。
正帯電トナー用としては、ニグロシン染料、第４級アン
モニウム塩、ピリジニウム塩およびアジン等が用いられ
る。また、負帯電トナー用としては、アゾ系含金属錯体
やサリチル酸系金属錯体が用いられる。

【００１８】Ｆ．外添剤外添剤は、トナーの流動性、帯電性、クリーニング性お
よび保存性等の制御のために添加され、シリカ、アルミ
ナ、タルク、クレー、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウ
ム、酸化チタンまたは各種の樹脂微粒子が用いられる。
この外添剤は、上記トナー主成分１００重量部に対して
後添加により０．３〜３重量部程度の割合で添加され
る。また、外添剤による主成分粉体の表面処理は、ター
ビン型攪拌器、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー
等の一般的な攪拌器を使用して行うことができる。

【００１９】本発明のトナーは、上記各材料を熱溶融混
練した後、粉砕し分級するといった工程により、体積平
均粒子径が４〜２０μｍの粒子として用いることができ
る他、重合法によってトナー粒子を得てもよい。

【００２０】また、本発明のトナーは非磁性一成分系現
像剤として、また二成分系現像剤のトナーとして使用す
ることができる。さらに、本発明のトナーは磁性粉を混
入させて一成分系磁性トナーとして使用することや、フ
ルカラー用トナーとして使用することもできる。

【００２１】

【実施例】本発明を実施例によってさらに詳細に説明す
る。なお、以下の説明において「部」は「重量部」を意
味するものとする。＜実施例１＞・環状構造を有するポリオレフィン樹脂１００部（Ｍｎ：２９００、Ｍｗ：２００００、Ｍｗ／Ｍｎ：６．９、ガラス転移点：６６℃）・変性ポリエチレン樹脂３部（商品名：ＨＷ１１２０Ｈ、三井化学社製）・カーボンブラック６部（商品名：ＲＥＧＡＬ３３０Ｒ、キャボット社製）・クロム含金染料１部（商品名：Ｓ−３４、オリエント化学工業社製）以上のトナー原料を、スーパーミキサーにより混合し、
加圧ニーダーにより１２０℃で熱溶融混練した後、その
混練物をジェットミルで粉砕し、乾式気流分級機で分級
して平均粒子径が１１μｍのトナー粒子を得た。次い
で、このトナー粒子１００部に対し疎水性シリカ（商品
名：Ｒ９７２、日本アエロジル社製）０．３部をヘンシ
ェルミキサーで混合することにより、マイナス帯電性の
本発明の電子写真用乾式トナーを得た。なお、上記変性
ポリエチレン樹脂の物性値は下記表１に示した。

【００２２】

【表１】

【００２３】また、上記環状構造を有するポリオレフィ
ン樹脂のＭｎおよびＭｗは、ＧＰＣによって以下の条件
で測定された値である。すなわち、カラム温度３５℃に
おいてクロロフォルムを流速１ｍＬ／ｍｉｎで流し、標
準物質としてはポリスチレンを使用し、然る後、測定値
をポリエチレン換算値に変換した。

【００２４】＜実施例２＞変性ポリエチレン樹脂を三井
化学社製の商品名：ＨＷ１１４０Ｈ３部に代えた以外
は実施例１と同様にして、マイナス帯電性の本発明の電
子写真用乾式トナーを得た。なお、上記変性ポリエチレ
ン樹脂の物性値は上記表１に示した。

【００２５】＜実施例３＞変性ポリエチレン樹脂を三井
化学社製の商品名：ＨＷ１１６０Ｈ３部に代えた以外
は実施例１と同様にして、マイナス帯電性の本発明の電
子写真用乾式トナーを得た。なお、上記変性ポリエチレ
ン樹脂の物性値は上記表１に示した。

【００２６】＜実施例４＞環状構造を有するポリオレフ
ィン樹脂として、環状構造を有する低分子量ポリオレフ
ィン樹脂（Ａ）（Ｍｎ：１９００、Ｍｗ：３１００、Ｍ
ｗ／Ｍｎ：１．６、ガラス転移点：６８℃）７５部と環
状構造を有する高分子量ポリオレフィン樹脂（Ｂ）（Ｍ
ｎ：１７５００、Ｍｗ：３１０００、Ｍｗ／Ｍｎ：１．
８、ガラス転移点：６８℃）２５部に代えた以外は実施
例１と同様にして、マイナス帯電性の本発明の電子写真
用乾式トナーを得た。なお、上記の環状構造を有するポ
リオレフィン樹脂のＭｎおよびＭｗは、実施例１と同様
の条件においてＧＰＣにより測定を行った値である。

【００２７】＜比較例１＞変性ポリエチレン樹脂をポリ
プロピレン樹脂（商品名：ＮＰ−１０５、三井化学社
製）３部に代えた以外は実施例１と同様にして、マイナ
ス帯電性の比較用の電子写真用乾式トナーを得た。

【００２８】＜比較例２＞変性ポリエチレン樹脂を変性
されていない低密度ポリエチレン樹脂（商品名：ＮＬ２
００、三井化学社製）３部に代えた以外は実施例１と同
様にして、マイナス帯電性の比較用の電子写真用乾式ト
ナーを得た。

【００２９】＜比較例３＞環状構造を有するポリオレフ
ィン樹脂をスチレン−アクリル酸エステル共重合体樹脂
（商品名：ＣＰＲ−１００、三井化学社製）１００部に
代えた以外は実施例１と同様にして、マイナス帯電性の
比較用の電子写真用乾式トナーを得た。

【００３０】次に、上記実施例１〜４および比較例１〜
３で得られた電子写真用乾式トナー５部と、シリコーン
フェライトキャリア（体積平均粒子径９０μｍ）９５部
とを混合して、二成分現像剤を製造し、これら現像剤に
ついて下記の項目の試験を行った。

【００３１】１．定着強度記録シート上に縦２ｃｍ、横２ｃｍの黒ベタ画像を転写
させ、表層がテフロンで形成された熱ローラと、表層が
シリコーンゴムで形成された圧着ローラからなる定着器
により、ロール圧力：３０ｋｇ／ｃｍ^２、ロールスピー
ド：１７０ｍｍ／ｓｅｃ、ロール表面温度：１７０℃に
おいて、記録シートにトナー画像を定着させ、定着後の
トナー画像の画像濃度を反射濃度計（商品名：ＲＤ−９
１４、マクベス社製）を用いて測定した。次いで、この
トナー画像に対して５００ｇの荷重をかけた綿パッド
（商品名：ＰＰＣパッド、ダイニック社製）による摺擦
を５往復行い、摺擦後のトナー画像の画像濃度を測定
し、下記式により定着強度を算出した。定着強度（％）＝（摺擦後の画像濃度／摺擦前の画像濃
度）×１００なお、定着強度は実用上８５％必要である。

【００３２】２．非オフセット温度幅上記定着器のロール表面温度を段階的に変化させて、各
表面温度において記録シート上に転写させたトナー像の
定着を行った。この時、余白部分にトナーの汚れが生じ
るか否かの観察を行い、汚れが生じない温度領域を非オ
フセット温度幅とした。

【００３３】３．画像濃度およびカブリ市販の複写機（商品名：ＥＤ−３８５０、東芝社製）に
各現像剤を適用して１０万枚までの連続複写を行い、初
期と１０万枚目の画像濃度および非画像部のカブリを測
定した。画像濃度はベタ画像を反射濃度計（商品名：Ｒ
Ｄ−９１４、マクベス社製）により測定し、カブリは測
色色差計（商品名：ＺＥ２０００、日本電色工業社製）
により測定した。なお、画像濃度は実用上１．３５以
上、カブリは実用上１．００以下であることが必要であ
る。以上の評価結果を表２に示す。

【００３４】

【表２】

【００３５】表２に示す結果から明らかなように、本発
明の条件を満足する実施例１〜４のトナーにおいては、
定着強度、画像濃度およびカブリのいずれも実用上問題
なく、非オフセット温度幅が広いことが確認された。ま
た、非オフセット温度幅の下限温度が１３０℃近辺まで
下がったことで、低温定着が可能なことが確認された。
一方、比較例１〜３のトナーにおいては、いずれも画像
濃度に関しては実用上問題はないが、比較例１および３
は定着強度および非オフセット温度幅が十分でなく、比
較例２は非オフセット温度幅が狭く実用上問題があっ
た。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子写真
用乾式トナーによれば、トナーの構成成分として環状構
造を有するポリオレフィン樹脂と、ポリエチレンにポリ
スチレンをグラフトした変性ポリエチレン樹脂とを少な
くとも含有することにより、定着温度の低下にも拘わら
ず定着強度の向上が図られるとともに、非オフセット温
度幅が広く、かつカブリの悪化等による画質劣化がな
く、しかも十分な画像濃度が同時に達成されるといった
画期的な効果を奏する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者クラウス・バーガードイツ連邦共和国 65830 クリフテルケーニヒスバーガーシュトラーセ 19 (72)発明者中村徹千葉県我孫子市つくし野３丁目13−201 (56)参考文献特開2000−284528（ＪＰ，Ａ) 特開2000−66438（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−93456（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−63847（ＪＰ，Ａ) 特開平９−152737（ＪＰ，Ａ) 特開平９−101631（ＪＰ，Ａ) 特開平６−271628（ＪＰ，Ａ) 特開平５−339327（ＪＰ，Ａ) 特開平５−9223（ＪＰ，Ａ) 国際公開98／029783（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 9/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】環状構造を有するポリオレフィン樹脂
と、ポリエチレンにポリスチレンをグラフトした変性ポ
リエチレン樹脂とを少なくとも含有することを特徴とす
る電子写真用乾式トナー。
【請求項２】前記環状構造を有するポリオレフィン樹
脂は、ＧＰＣにより測定した数平均分子量が７５００未
満で重量平均分子量が１５０００未満である環状構造を
有する低分子量ポリオレフィン樹脂（Ａ）と、数平均分
子量が７５００以上で重量平均分子量が１５０００以上
である環状構造を有する高分子量ポリオレフィン樹脂
（Ｂ）との混合物であることを特徴とする請求項１に記
載の電子写真用乾式トナー。