JP2003021931A - 電子写真用トナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】両面印刷を行うシステムにおいて、高速連続印
刷をした場合でも、画質劣化を生じることなく安定して
高品質の画像が得られる電子写真用トナーを提供するこ
と。 【解決手段】結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有してな
る電子写真用トナーであって、前記結着樹脂の主成分
が、クロロホルム不溶分５〜５０重量％のポリエステル
であり、前記離型剤として、１００℃における溶融粘度
が２０〜４０ｍＰａ・ｓのエステルワックスを含有して
な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、電子写真法、静電
記録法、静電印刷法等において形成される潜像の現像に
用いられる電子写真用トナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、オンデマンド印刷に対する要求が
強まり、高画質化と高速化を備えた現像剤として、より
一層低温定着性に優れたトナーが要望されている。

【０００３】そこでトナーの定着温度を下げるために結
着樹脂としてポリエステルを使用し、離型剤として融点
の低いワックスを内添したトナー、例えば、特開平６−
１２３３９９号公報ではポリエステル樹脂と酸価が５ｍ
ｇＫＯＨ／ｇ以下の脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス
を、特開平１０−２９３４２４号公報ではポリエステル
樹脂とライスワックス、カルナウバワックス及びシリコ
ーンオイルを使用したトナーが提案されている。

【０００４】一方、高速機では定着工程の時間が短く定
着不良が生じるため、紙を予備加熱する工程（プレヒー
ターによる予熱）を設けることで定着性を向上させてい
る。しかし、従来報告されているポリエステル樹脂と低
融点ワックスを使用したトナーを、プレヒーターを備え
た線速３７０ｍｍ／ｓｅｃを超える高速機で両面連続印
刷すると、プレヒーターにトナーが融着し画像劣化を引
き起こす。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、両面
印刷を行うシステムにおいて、高速連続印刷をした場合
でも、画質劣化を生じることなく安定して高品質の画像
が得られる電子写真用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】本発明は、結着樹脂、着
色剤及び離型剤を含有してなる電子写真用トナーであっ
て、前記結着樹脂の主成分が、クロロホルム不溶分５〜
５０重量％のポリエステルであり、前記離型剤として、
１００℃における溶融粘度が２０〜４０ｍＰａ・ｓのエ
ステルワックスを含有してなる電子写真用トナーに関す
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】両面連続印刷を行うシステムで
は、最初に印字された印刷表面は、定着直後の熱をもっ
た状態で裏面印刷面の定着前のプレヒーターと接触する
ことになり、トナーが溶け出しやすく、プレヒーターに
融着して汚染すると共に、画質劣化を引き起こす。

【０００８】そこで、ポリエステルを結着樹脂の主成分
として、エステルワックスを離型剤として含有する本発
明のトナーにおいて、ポリエステルのクロロホルム不溶
分とエステルワックスの１００℃における溶融粘度が、
それぞれ所定の範囲内である場合に、前記問題が解消さ
れ、両面印刷する印字方式の装置にも好適に使用され得
ることを見出した。

【０００９】本発明における結着樹脂の主成分はポリエ
ステルであり、その含有量は、結着樹脂中、５０〜１０
０重量％が好ましく、９０〜１００重量％がより好まし
く、１００重量％が特に好ましい。なお、スチレン−ア
クリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリウ
レタン等の樹脂が、結着樹脂として適宜含有されていて
もよい。

【００１０】本発明において、ポリエステルのクロロホ
ルム不溶分は、５〜５０重量％、好ましくは１０〜４５
重量％、より好ましくは１５〜４０重量％である。ポリ
エステルのクロロホルム不溶分が５重量％未満である
と、プレヒーターでのトナーの溶け出しの原因となり、
５０重量％を超えると定着不良の原因となる。

【００１１】ポリエステルの原料モノマーとしては、公
知の２価以上のアルコール成分と、２価以上のカルボン
酸、カルボン酸無水物、カルボン酸エステル等の公知の
カルボン酸成分が用いられる。

【００１２】アルコール成分としては、式（Ｉ）：

【００１３】

【化１】

【００１４】（式中、Ｒは炭素数２又は３のアルキレン
基、ｘ及びｙは正の数を示し、ｘとｙの和は１〜１６、
好ましくは１．５〜５．０である）で表される化合物が
含有されていることが好ましい。

【００１５】式（Ｉ）で表される化合物としては、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、ポリオキシエチレン（２．
２）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパ
ン等のビスフェノールＡのアルキレン（炭素数２〜３）
オキサイド（平均付加モル数１〜１６）付加物等が挙げ
られる。また、他のアルコール成分としては、エチレン
グリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ペン
タエリスリトール、トリメチログリコールプロパン、水
素添加ビスフェノールＡ、ソルビトール、又はそれらの
アルキレン（炭素数２〜４）オキサイド（平均付加モル
数１〜１６）付加物等が挙げられ、これらの１種以上を
含有することが好ましい。

【００１６】式（Ｉ）で表される化合物のアルコール成
分中の含有量は、５モル％以上、好ましくは５０モル％
以上、より好ましくは１００モル％が望ましい。

【００１７】また、カルボン酸成分としては、フタル
酸、イソフタル酸、テレフタル酸、フマル酸、マレイン
酸等のジカルボン酸、ドデセニルコハク酸、オクチルコ
ハク酸等の炭素数１〜２０のアルキル基又は炭素数２〜
２０のアルケニル基で置換されたコハク酸、トリメリッ
ト酸、ピロメリット酸、それらの酸の無水物及びそれら
の酸のアルキル（炭素数１〜３）エステル等が挙げら
れ、これらの１種以上を含有するものが好ましい。

【００１８】ポリエステルは、例えば、アルコール成
分、カルボン酸成分等を不活性ガス雰囲気中にて、要す
ればエステル化触媒を用いて、１８０〜２５０℃の温度
で縮重合することにより製造することができる。

【００１９】ポリエステルの酸価は１〜４０ｍｇＫＯＨ
／ｇ、水酸基価は３〜６０ｍｇＫＯＨ／ｇ、軟化点は９
５〜１６０℃、ガラス転移点は５２〜７５℃であること
が、それぞれ好ましい。

【００２０】本発明において、エステルワックスとして
は、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、カイガラ虫が分泌するワックス等が挙げら
れ、これらの中では、本発明の所望の効果を得るために
カルナウバワックスが好ましい。

【００２１】エステルワックスの溶融粘度は、１００℃
において、２０〜４０ｍＰａ・ｓ、好ましくは２２〜３
５ｍＰａ・ｓ、より好ましくは２５〜３０ｍＰａ・ｓで
ある。エステルワックスの溶融粘度が２０ｍＰａ・ｓ未
満であると、プレヒーターでのトナーの溶け出しによる
プレヒーター汚染が生じ画像劣化の原因となり、４０ｍ
Ｐａ・ｓを超えると定着不良の原因となる。

【００２２】なお、カルナウバワックスは、主に北ブラ
ジルで産出される天然のワックスであるため、合成ワッ
クスのようにある特定の物性値を有するもののみを任意
に作り出すことはできない。例えば、収穫時期、収穫場
所等によってもその物性は異なる。しかし、実施例に記
載の方法により溶融粘度を測定することにより、所望の
溶融粘度を有するカルナウバワックスを選択することが
できる。

【００２３】市販されているカルナウバワックスとして
は、「ワックスＮｏ．１」（加藤洋行社製）、「精製カ
ルナウバワックスＮｏ．１」（セラリカＮＯＤＡ社
製）、「ＣＡＲＮＡＵＢＡ ＷＡＸ１号品」（東食社
製）などがあり、これらの中から本発明の溶融粘度もの
を適宜選べばよい。

【００２４】カルナウバワックスの含有量は、帯電性、
定着性及び耐久性の観点から、結着樹脂１００重量部に
対して、好ましくは０．１〜８重量部、より好ましくは
０．５〜５重量部、特に好ましくは１〜３重量部であ
る。

【００２５】なお、カルナウバワックス以外の離型剤が
適宜含有されていてもよい。

【００２６】着色剤としては、トナー用着色剤として用
いられている染料、顔料等のすべてを使用することがで
き、カーボンブラック、フタロシアニンブルー、パーマ
ネントブラウンFG、プリリアントファーストスカーレッ
ト、ピグメントグリーンB 、ローダミン−B ベース、ソ
ルベントレッド49、ソルベントレッド146 、ソルベント
ブルー35、キナクリドン、カーミン6B、ジスアゾエロー
等が挙げられ、これらは単独で又は２種以上を混合して
用いることができ、本発明において、トナーは黒トナ
ー、カラートナー、フルカラートナーのいずれであって
もよい。着色剤の含有量は、結着樹脂１００重量部に対
して、１〜４０重量部が好ましく、３〜１０重量部がよ
り好ましい。

【００２７】さらに、本発明のトナーには、荷電制御
剤、流動性向上剤、導電性調整剤、体質顔料、繊維状物
質等の補強充填剤、酸化防止剤、老化防止剤、クリーニ
ング性向上剤等の添加剤が適宜含有されていてもよい。

【００２８】本発明のトナーは、混練粉砕法等により得
られる粉砕トナーが好ましく、例えば、結着樹脂、着色
剤、離型剤等をボールミル等の混合機で均一に混合した
後、密閉式ニーダー又は１軸もしくは２軸の押出機等で
溶融混練し、冷却、粉砕、分級して製造することができ
る。トナーの体積平均粒子径は、３〜１５μｍが好まし
い。さらに、トナーの表面には、疎水性シリカ等の流動
性向上剤等が外添剤として添加されていてもよい。

【００２９】本発明のトナーは、磁性体微粉末を含有す
るときは単独で現像剤として、また磁性体微粉末を含有
しないときは非磁性一成分系現像剤として、もしくはキ
ャリアと混合して二成分系現像剤として使用され得る。
特に、二成分現像方式の複写機は、線速が３７０ｍｍ／
ｓｅｃ以上の高速機であることが多く、トナーに対する
ストレスが強く、トナーの一部がキャリアに付着するス
ペントが生じやすい。そのため、本発明のトナーは、樹
脂コートキャリアとともに二成分現像剤として使用され
るのが好ましく、特にスペント防止の観点から、シリコ
ン又はフッ素樹脂でコートされたキャリアとともに二成
分現像剤として使用されるのがより好ましい。

【００３０】キャリアのコア材としては、公知の材料か
らなるものを特に限定することなく用いることができ、
例えば、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属、マグ
ネタイト、ヘマイト、フェライト、マンガンフェライト
等の合金や化合物、ガラスビーズ等が挙げられるが、こ
れらの中では、高画質画像特性の観点から飽和磁化の低
いフェライトキャリアが好ましい。

【００３１】樹脂によるコア材の被覆方法は、例えば、
樹脂等の被覆材を溶剤中に溶解もしくは懸濁させて塗布
し、コア材表面に付着させる方法、単に粉体で混合する
方法等、特に限定されない。

【００３２】二成分系現像剤は、本発明のトナーとキャ
リアとを、ヘンシェルミキサー等の公知の混合機を用い
て調製することができる。トナーの含有量は、キャリア
１００重量部に対して、１〜１０重量部が好ましい。

【００３３】

【実施例】〔軟化点〕高化式フローテスター（島津製作
所製、ＣＦＴ−５００Ｄ）を用い、樹脂の半分が流出す
る温度を軟化点とする（試料：１ｇ、昇温速度：６℃／
分、荷重：１．９６ＭＰａ、ノズル：１ｍｍφ×１ｍ
ｍ）。

【００３４】〔ガラス転移点〕示差走査熱量計「ＤＳＣ
２１０」（セイコー電子工業社製）を用いて昇温速度１
０℃／分で測定する。

【００３５】〔酸価及び水酸基価〕ＪＩＳ Ｋ００７０
の方法により測定する。

【００３６】〔クロロホルム不溶分〕１００ｃｃ容のふ
た付きガラス瓶に樹脂粉体５ｇ、ラジオライト「♯７０
０」５ｇ（昭和化学工業（株）製）及びクロロホルム１
００ｍｌを入れ、ボールミルにて２５℃で５時間攪拌し
た後、ラジオライト５ｇを均一に敷き詰めた濾紙（東洋
濾紙（株）製、No.2）で加圧濾過する。濾紙上の固形物
をクロロホルム１００ｍｌで２回洗浄し、乾燥させた
後、以下の式に従い不溶分の比率を算出する。

【００３７】不溶分（重量％）＝（濾紙上の固形物の重
量−ラジオライト１０ｇ）／５ｇ×１００

【００３８】〔溶融粘度〕Ｂ型粘度計を用い、１００℃
にて、ローターＮｏ．１、６０ｒ／ｍｉｎにて測定す
る。

【００３９】樹脂製造例１ 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７３５ｇ、ポリオキシエ
チレン（２．２）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェ
ニル）プロパン２９３ｇ、イソフタル酸２８０ｇ、イソ
オクテニルコハク酸６０ｇ、トリメリット酸８０ｇ及び
ジブチル錫オキシド２ｇを窒素気流下、２３０℃にて真
空下のもとで攪拌しつつ反応させた。軟化点が１５０℃
に達したとき、反応を終了し、樹脂Ａを得た。樹脂Ａは
淡黄色の固体であり、ガラス転移点は６３℃、酸価は
６．０ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価は３５．２ｍｇＫＯＨ
／ｇ、クロロホルム不溶分は２８．２重量％であった。

【００４０】樹脂製造例２ 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７３５ｇ、ポリオキシエ
チレン（２．２）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェ
ニル）プロパン２９３ｇ、イソフタル酸２８０ｇ、イソ
オクテニルコハク酸６０ｇ、トリメリット酸７０ｇ及び
ジブチル錫オキシド２ｇを窒素気流下、２３０℃にて真
空下のもとで攪拌しつつ反応させた。軟化点が１３６℃
に達したとき、反応を終了し、樹脂Ｂを得た。樹脂Ｂは
淡黄色の固体であり、ガラス転移点は６１℃、酸価は
６．７ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価は２．１ｍｇＫＯＨ／
ｇ、クロロホルム不溶分は３．５重量％であった。

【００４１】樹脂製造例３ キシレン５５０ｇに、窒素雰囲気下、１３５℃でスチレ
ン８００ｇ、ｎ−ブチルアクリルレート３００ｇ及びジ
クミルパーオキサイド２６ｇの混合物を１時間かけて滴
下し、さらに２時間熟成した。その後、減圧下でキシレ
ンを除去し、樹脂Ｃを得た。樹脂Ｃは白色の固体であ
り、軟化点は１３８℃、ガラス転移点は６５℃、クロロ
ホルム不溶分は０重量％であった。

【００４２】キャリア製造例 ＭｇＯ・Ｆｅ₂ Ｏ₃ ・Ｆｅ₃ Ｏで示されるマグネシウム
フェライト１０００重量部に対して、フッ化ビニリデン
系フッ素樹脂「ＨＹＬＡＲ３０１Ｆ」（アウジモンド社
製）６．５重量部及びメチルメタクリレート系樹脂「ダ
イヤナールＢＲ−８０」（三菱レイヨン（株）製）３．
５重量部を被覆した、体積平均粒子径１１０μｍのキャ
リアＡを得た。キャリアＡの飽和磁化は５２．５ｅｍｕ
／ｇであった。

【００４３】実施例１〜３、比較例１〜４ 表１に示す結着樹脂１００重量部、カーボンブラック
「Ｒ３００Ｒ」（キャボット社製）５重量部、表１に示
す溶融粘度を有するカルナウバワックス２重量部及び荷
電制御剤「ボントロン Ｎ−０１」（オリエント化学工
業社製）２重量部を、ヘンシェルミキサーを用いて予備
混合した後、２軸押出機で溶融混練し、冷却後、通常の
粉砕、分級工程を行い、得られた粉体１００重量部の表
面に、疎水性シリカ「ＨＶＫ２１５０」（クラリアント
社製）０．３重量部を、ヘンシェルミキサーを用いて混
合付着させ、体積平均粒子径１０μｍのトナーを得た。

【００４４】

【表１】

【００４５】試験例１ トナー３９重量部と、キャリアＡ１２６１重量部とをナ
ウターミキサーで混合し、二成分現像剤を得た。

【００４６】接触現像方式の二成分現像装置「Ｉｎｆｏ
ｐｒｉｎｔ４０００ＩＤ１」と「同ＩＤ２」（日本アイ
・ビー・エム株式会社製、線速：１０６６ｍｍ／ｓｅ
ｃ、解像度：２４０ｄｐｉ、現像システム：３本マグネ
ットロール、セレン感光体、反転現像、ＤＵＰＬＥＸ
ＳＹＳＴＥＭ）に二成分現像剤を実装し、高速両面印刷
モードで、黒化率が８％のプリントパターンを、１１×
１８インチの２０００枚入りの連続紙を用いて、２５万
枚の連続印刷を行った。１万、５万、１０万、１５万、
２０万、２５万枚印刷毎に、以下に示す方法で、帯電量
を測定し、画質、プレヒート汚れの程度を評価した。な
お、プレヒート汚れの評価基準が「×」となった時点を
現像剤のライフ寿命とした。また、連続印刷における補
給トナーも同種のトナーを用いた。結果を表２に示す。

【００４７】〔帯電量〕 測定機器：ＥＰＰＩＮＧ社製 ｑ／ｍ−ｍｅｔｅｒ 設定：メッシュ サイズ：４００メッシュ（目開き：３
２μｍ、ステンレス製） ソフトブロー ブロー圧（１０５０Ｖ） 吸引時間：９０秒 帯電量（μＣ／ｇ）＝９０秒後の総電気量（μＣ）／吸
引されたトナー量（ｇ）

【００４８】〔画質〕画像濃度、ベタ均一性、トナー飛
散及びカブリを目視により観察し、総合的に判断する。 （評価基準） ○：良好 △：実使用許容レベル ×：実用不可

【００４９】〔プレヒート汚れ〕２台目のマシンのプレ
ヒート汚れを目視により観察する。 （評価基準） ○：プレヒート汚れはなく、画質にも影響がでてない。 △：プレヒートに若干トナーの融着が確認されるが表面
の画質には影響がなく許容レベルである。 ×：プレヒートに顕著なトナーの融着が確認され、画質
にも影響がでている。

【００５０】

【表２】

【００５１】以上の結果より、実施例１〜３ではいずれ
も、両面印刷を行うシステムにおいても、プレヒート汚
れを生じることなく、良好な画像を連続して得られるこ
とが分かる。これに対し、カルナウバワックスの溶融粘
度が大きすぎる比較例１では、プレヒーター汚染はない
ものの定着不良による画像劣化が、カルナウバワックス
の溶融粘度が小さすぎる比較例２では、トナーの溶け出
しによるプレヒート汚れが激しく連続印刷することがで
きない。また、スチレン−アクリル樹脂を結着樹脂とす
る比較例３では、材料の分散性、定着性と耐久性が劣る
ため、画質が悪く、帯電量低下が観測され、カルナウバ
ワックスの分散不良によるプレヒーター汚れが発生して
いる。比較例４ではポリエステルのクロロホルム不溶分
が３．５重量％しかないため、プレヒーターでのトナー
の溶け出しが生じている。

【００５２】

【発明の効果】本発明により、両面印刷を行うシステム
において、高速連続印刷をした場合でも、画質劣化を生
じることなく安定して高品質の画像が得られる電子写真
用トナーを提供することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福嶋 善弘 和歌山市湊1334番地 花王株式会社研究所 内 Ｆターム(参考） 2H005 AA01 AA06 BA06 CA08 CA11 CA12 CA14 EA03 EA10 FA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有して
   なる電子写真用トナーであって、前記結着樹脂の主成分
   が、クロロホルム不溶分５〜５０重量％のポリエステル
   であり、前記離型剤として、１００℃における溶融粘度
   が２０〜４０ｍＰａ・ｓのエステルワックスを含有して
   なる電子写真用トナー。
2. 【請求項２】 エステルワックスがカルナウバワックス
   である請求項１記載の電子写真用トナー。
3. 【請求項３】 両面印刷する印字方式の装置に使用され
   る請求項１又は２記載の電子写真用トナー。
4. 【請求項４】 シリコン又はフッ素樹脂でコートされた
   キャリアとともに二成分現像剤として使用される請求項
   １〜３いずれか記載の電子写真用トナー。