JPH0820760B2

JPH0820760B2 - 電子写真用トナー組成物

Info

Publication number: JPH0820760B2
Application number: JP62250804A
Authority: JP
Inventors: 卓山本; 正昭秦
Original assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority date: 1987-01-27
Filing date: 1987-10-06
Publication date: 1996-03-04
Anticipated expiration: 2011-03-04
Also published as: DE3751405T2; CA1314422C; DE3751405D1; EP0305524A1; JPS63301961A; US5001031A; EP0305524A4; EP0305524B1; WO1988005560A1; KR890700857A; KR920002751B1

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は電子写真用トナー組成物に関する。詳しく
は、少量で鮮明な複写画像が得られ、しかも低温で良好
な定着性を示す電子写真用トナー組成物に関するもので
ある。

〔従来の技術〕従来、電子写真用トナーとしてはスチレン・アクリル
樹脂共重合体のような各種樹脂をバインダーとして用い
たものが使用されており、例えば特公昭55−6895号には
バインダーの重量平均分子量／数平均分子量が3.5〜40
であるような技術が開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

電子写真技術は情報量の増大に伴い、その複写速度の
高速度化等種々の高度な性能を要求されてきている。同
時に使用されるトナーについても、極めて高度な性能を
必要としており、その中でも特に重要なものとして、定
着性、耐オフセット性、耐ブロッキング性、粉砕性及び
画像の平滑化があげられる。

高速複写化に伴い、トナーを紙面に定着するための熱
定着ロールから受ける熱量が低速複写時に比べ小さくな
っており、低温でも定着性の良好なトナーが要求される
ようになっている。しかしながら従来のトナーでは、低
温定着が良好な場合は耐オフセットに難点があったり、
保存及び使用中にトナー粒子同士が凝集するという、い
わゆるブロッキング現象を生じたり、必ずしも満足のい
くものではなかった。

また、耐オフセット性の良好なトナーは、ガラス転移
温度が高く分子量も大きいために、トナー製造時におけ
る樹脂成分、着色剤及び添加剤成分を混合し、更に混練
機にて溶融混練を行った後の粉砕過程で粉砕性の悪化を
招き、トナーの生産性に悪影響を及ぼすことも知られて
いる。

また画像の平滑化に関しては、従来の技術ではトナー
に含有しているカーボンブラック量に比較して樹脂の量
の比率が高く、そのために満足のいく画像濃度を出すた
めには多量のトナーを紙面に付着させる必要があり、そ
れによって紙面に凹凸が生じ、紙のスムーズな移動が妨
げられ、複写時に紙の詰まりという現象が生じていた。
画像の平滑化は、紙面上のトナー量を少量化することに
よって解決されるものの、トナー量が減ることで画像濃
度が低くなり、見ずらくなるという欠点がある。これを
改良するため、トナー中のカーボンブラックの比率を上
げることにより少量のトナーで画像濃度を維持すること
が考えられるが、従来の樹脂を用いて行うと、トナー中
の樹脂量が減ることにより定着力、保存性及び耐オフセ
ット性が悪化する。この画像の平滑化に関しては、最近
さかんに行われるようになった画面コピーにおいて特に
問題となってきており、その解決が急がれている。

すなわち、従来の技術で得られるトナーでは、紙面に
画像を作る時に消費されるトナー量が多いために、イ）
紙面に凹凸が生じて特に両面コピーをする際、複写時に
紙の詰まりを生じる、ロ）高速化に伴い複写量は増える
が、電気容量が家庭用電源のため供給できる熱量が限ら
れ、そのために定着に問題を生じ、それを改造するとオ
フセット性、耐ブロッキング性が悪くなるため、高速化
が達成できない等の問題点がある。

このような問題を解決するために従来よりトナーに使
用されるバインダー樹脂の検討がなされているが、いま
だ十分に満足のいくものは知られていない。

従って、電子写真の複写速度の高速化や、省エネルギ
ー等の要求を満足し、かつ画像の平滑化、定着性、耐オ
フセット性及び粉砕性に優れた電子写真用トナー組成物
の開発が望まれている。

〔問題点を解決する為の手段〕

本発明者らは前記の諸問題点を解決すべく鋭意検討し
た結果、電子写真用トナーの大部分を占めるビニル系重
合体の数平均分子量と重量平均分子量／数平均分子量、
ガラス転移温度、110℃での粘度及び190℃での粘度を制
御することがトナー中のカーボンブラック含有量の比率
を上げることを可能とし、それによって紙面の平滑化や
低温定着性が向上し、更に高温での耐オフセット性、耐
ブロッキング性及び粉砕性のバランスをとり、電子写真
複写において良質な画像を与える上で有効であることを
見出し、本発明に至った。

即ち、本発明は数平均分子量が1000〜10000、重量平
均分子量／数平均分子量が41〜200、ガラス転移温度が5
0℃〜70℃であり、かる110℃における粘度が、ずり速度
１sec^-1において50000〜5000000poise、190℃における
粘度が、ずり速度10000sec^-1において10〜1000poiseで
あるようなビニル系重合体を主成分として含有すること
を特徴とする電子写真用トナー組成物である。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明のビニル系重合体はビニル系単量体を重合又は
共重合したものである。ビニル系単量体としては、例え
ば、アクリル酸メチル、アクリ酸エチル、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
リル酸シクロヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル
酸ステアリル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸フルフ
リル、アクリル酸テトラヒドロフルフリル、アクリル酸
ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシブチル等のア
クリル酸エステル類、メタアクリル酸メチル、メタアク
リル酸エチル、メタアクリル酸プロピル、メタアクリル
酸ブチル、メタアクリル酸オクチル、メタアクリル酸ラ
ウリル、メタアクリル酸ステアリル、メタアクリル酸シ
クロヘキシル、メタアクリル酸ベンジル、メタアクリル
酸フルフリル、メタアクリル酸テトラヒドロフルフリ
ル、メタアクリル酸ヒドロキシエチル、メタアクリル酸
ヒドロキシプロピル、メタアクリル酸ヒドロキシブチル
等のメタアクリル酸エステル類、ビニルトルエン、α−
メチルスチレン、クロルスチレン、スチレン等の芳香族
ビニル単量体、マレイン酸ジブチル、マレイン酸ジオク
チル、フマル酸ジブチル、フマル酸ジオクチル等の不飽
和二塩基酸ジアルキルエステル類、酢酸ビニル、プロピ
オン酸ビニル等のビニルエステル、アクリロニトリル、
メタアクリロニトリル等の含窒素ビニル単量体、アクリ
ル酸、メタアクリル酸、ケイヒ酸等の不飽和カルボン
酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン
酸等の不飽和ジカルボン酸、マレイン酸モノメチル、マ
レイン酸モノエチル、マレイン酸モノブチル、マレイン
酸モノオクチル、フマル酸モノメチル、フマル酸モノエ
チル、フマル酸モノブチル、フマル酸モノオクチル等の
不飽和ジカルボン酸モノエステル類等である。

本発明で用いるビニル系重合体の分子量は、数平均分
子量が1000〜10000で、重量平均分子量／数平均分子量
が41〜200である。特に数平均分子量が2000〜8000で、
重量平均分子量／数平均分子量が50〜150が好ましい。
ガラス転移温度は50℃〜70℃であるが、特に50℃〜65℃
が好ましい。

110℃における粘度は、ずり速度１sec^-1において5000
0〜5000000poiseであるが、特に50000〜3500000poiseが
好ましい。190℃における粘度は、ずり速度10000sec^-1
において10〜1000poiseであるが、100〜1000poiseが好
ましい。

ビニル系重合体の数平均分子量が1000未満では、高温
時における耐オフセット性及びブロッキング性が不適で
ある。10000を越えた場合は、低温時の定着性と高温で
の耐オフセット性のバランスが悪くなる。また、重量平
均分子量／数平均分子量が41未満では、低温時の定着性
が良好ならば、高温での耐オフセット性が悪く、高温で
の耐オフセット性が良好ならば、低温時の定着性が悪い
といった現象が生じるため不適である。逆に200を越え
る場合は、合成が困難であり、かつ粉砕性が悪くなる。
ガラス転移温度が50℃未満のものはブロッキング性が悪
く、保存する場合固結現象を生じる。70℃を越えるもの
については、定着性の悪化を招くため不適である。110
℃における粘度が、ずり速度１sec^-1で50000未満の場合
は、高温時の耐オフセット性及びブロッキング性が悪
く、5000000poiseを越える場合は定着性、平滑性及び粉
砕性が悪くなる。190℃における粘度が、ずり速度10000
sec^-1で10poise未満の場合は、耐オフセット性が悪くな
り、1000poiseを越える場合は、定着性、平滑性及び粉
砕性が悪くなる。

本発明におけるビニル系重合体は、前記ビニル系単量
体を、懸濁重合法、溶液重合法又は塊状重合法等の通常
の重合法により製造することができる。分子量や粘度の
調整は重合時の溶剤もしくは水の量、温度、重合開始剤
量、連鎖移動剤量を調整する等の公知の方法で容易に行
うことができる。重合が終了した後は溶剤もしくは水を
除去すればよい。また、２種類以上のビニル系重合体を
溶融混練する、または溶剤中で混合した後に溶剤を除去
することによって得ることができ、好ましい方法であ
る。

本発明の電子写真用トナー組成物を得る最も一般的な
方法としては、例えば前記のビニル系重合体を約0.2〜1
mmの粒径に粉砕したものと、任意の適当な顔料または染
料として、カーボンブラック、アニリンブルー、カルコ
オイルブルー、ニグロシン染料、クロームイエロー、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、ランブブラ
ック、ローズベンガル及びそれらの混合物と、更に必要
に応じて、アクリル樹脂、スチレン樹脂、エポキシ樹
脂、マレイン化ロジン、石油樹脂及び荷電調整剤とを加
えて、ヘンシェルミキサー等で混合した後、ニーダー等
を用いて、100〜200℃にて溶融混練し、冷却後、粉砕、
分級して粒径が５〜20μｍの粒子を得る方法を挙げるこ
とができる。

〔実施例〕

以下実施例により本発明を具体的に説明する。なお、
部は重量基準である。

製造例１スチレン80部とメタアクリル酸ブチル20部をキレンジ
溶媒存在下で、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニ
トリル４部を用い還流下に溶液重合させ、数平均分子量
3000、重量平均分子量6000の低分子ポリマー（Ａ）のキ
シレン溶液を得た。次にスチレン60部とメタアクリル酸
ブチル40部とを120℃で熱塊状重合させ、次いでキシレ
ンを添加し、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニト
リル0.1部を２時間毎５回に分けて分割添加しながら80
℃で重合を行い完結させ数平均分子量28000、重量平均
分子量370000の高分子ポリマー（Ｂ）のキシレン溶液を
得た。この両者の溶液を固形分重量比で1:1混合し、190
℃で3torrの真空度で１時間脱溶剤を行い、目的とする
ビニル系重合体を得た。

得られたビニル系重合体は、数平均分子量3800、重量
平均分子量／数平均分子量が45、ガラス転移温度60℃、
110℃における粘度が、ずり速度１sec^-1において500000
poise、190℃における粘度が、ずり速度10000sec^-1にお
いて100poiseであった。

なお、ここで測定した数平均分子量及び重量平均分子
量は、ゲル浸透クロマトグラフィーにより以下に記す条
件で測定し、標準ポリスチレンにより検量線を作成し、
それによって換算した数値である。

検出器 SHODEX RI SE−31 カラムＡ−80M×２＋KF−802 溶媒 THF 流速 1.2ml/min 試料 0.2％THF溶液ガラス転移温度の測定値は、示差走査熱量計で行い、
以下に記す条件で測定したものである。

検出器 SSC/580 DSC20（セイコー電子工業）リファレンス Al 測定用サンプル 10mg 測定温度範囲 20〜100℃ 昇温速度１回目 20℃/min ２回目 10℃/min ２回目で測定した数値をガラス転移温度として採用し
た。

粘度の測定値に関しては、以下の条件で測定し、それ
によって得た数値を換算したものである。

検出器メルトインデックサ（東洋精機製作所）測定温度 110℃、190℃ サンプル 7g 製造例２〜５及び比較製造例１〜３製造例１と同様のモノマー組成で重合開始剤量、重合
温度、溶剤比を変えた以外は製造例１に準じて低分子ポ
リマー（Ａ）と高分子ポリマー（Ｂ）を得、次いでこれ
ら両者を適宜の比率で製造例１と同様に混合、脱溶剤す
ることによりビニル系重合体を得た。

これら製造例１〜５及び比較製造例１〜３で得られた
ビニル系重合体の性質を表１に示した。

製造例６〜10及び比較製造例４〜８表２に示したモノマー組成で重合開始剤量、重合温
度、溶剤比を変えた以外は製造例１に準じて低分子ポリ
マー（Ａ）と高分子ポリマー（Ｂ）を得、次いでこれら
両者を適宜の比率で製造例１と同様に混合、脱溶剤する
ことによりビニル系重合体を得た。

これら製造例６〜10及び比較製造例４〜８で得られた
ビニル系重合体の性質を表２に示した。

実施例１〜10及び比較例１〜10 製造例及び比較製造例で得られたビニル系重合体を用
い、以下のようにしてトナーを製造した。すなわち、ビ
ニル系重合体100部、カーボンブラック（MA−100、三菱
化成工業（株）製）16部にポリプロピレンワックス（ピ
スコール550−Ｐ、三洋化成工業（株）製）３部、スピ
ロブラックTRH0.5部を混合し、二軸押出機で140℃で溶
解混練後、ジェット粉砕機にて粉砕し、分級を行って粒
子径５〜15μｍのトナーを製造した。

このトナーを複写機を用い評価した。評価結果を表
３、４に示す。

なお、カーボンブラックの量は実施例１〜10および比
較例１〜８においては樹脂100部に対して16部であり、
従来一般に使用されている量の倍量であるが、比較例
９、10では従来一般に使用されている８部である。また
トナーの付着量は実施例１〜10および比較例１〜８にお
いては15mgとなるようにし、比較例９、10においてはそ
れぞれ25mg、30mgとなるようにした。

測定方法は以下のとおりである。

ｉ）定着開始温度…複写機の熱ロール温度を変えて複写
し、得られたコピー部分にセロテープを貼り、それを
引きはがした時セロテープ側にトナーが移行するか否か
で判定する。移行しない最低の温度をもって定着開始
温度とする。

ii）オフセット発生温度…複写機の熱ロール温度を変え
て複写し、熱ロールが１回転したのち、前の画像が一
部地肌に再転写されるか否かを判定する。再転写され始
める温度をもってオフセット発生温度とする。

iii）ブロッキング性…10mlポリビン中に20gトナーを入
れ、50℃の熱風乾燥機にて48時間放置後、トナーを取
り出し固結状態を判定する。

◎……全く塊なし。

○……塊を手で少し触れると塊が崩れる。

△……塊を少し強く触れると塊が崩れる。

×……完全に固結。

iv）画像の鮮明性…テストパターンを連続複写し、複写
物の鮮明性を目視する。

ｖ）粉砕性…溶融混練後冷却固化したトナーの粉砕時の
強度。

vi）トナー付着量…普通紙（Ａ−４）１枚に複写した時
に付着するトナー量。

vii）平滑性…両面コピーを行った場合の複写機での紙
の詰まり具合で表す。

〔発明の効果〕本発明の電子写真用トナー組成物は、電子写真の高度
化及び高速化に伴い、画像の鮮明性をおとすことなく、
トナーの消費量を削減し、それにより紙面の平滑化を達
成して、両面コピーを容易にし、同時に複写時の必要熱
量も削減できるため、低温定着にも効果を発揮するばか
りでなく、高温度における耐オフセット性、耐ブロッキ
ング性及び粉砕性に優れているうえに摩擦帯電性、分散
性も良好で、常に安定した良質の画像を与える極めて優
れたものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】数平均分子量が1000〜10000、重量平均分
子量／数平均分子量が41〜200、ガラス転移温度が50℃
〜70℃であり、かつ110℃における粘度が、ずり速度１s
ec^-1において50000〜5000000poiseであり、190℃におけ
る粘度が、ずり速度10000sec^-1において10〜1000poise
であるようなビニル系重合体を主成分として含有するこ
とを特徴とする電子写真用トナー組成物。