JP3450969B2 - 静電潜像現像用トナー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、レーザー
プリンタ等で採用されている電子写真法、静電記録法、
静電印刷法等の現像プロセスにおいて用いられる静電潜
像現像用トナーに関する。 【０００２】 【従来の技術】乾式電子写真法において、静電潜像を可
視像とする際に用いられるトナーは、一般に熱可塑性結
着樹脂（バインダー）、離型剤、電荷制御剤、着色剤、
場合によっては磁性粉体、及びその他の添加剤を予備混
合後、溶融混練、粉砕、分級の工程を経て、所望の粒子
径を有するトナーとして製造されている。これらトナー
粒子は、該粒子表面に一定量の正または負の電荷が蓄積
され、この帯電粒子が静電潜像の現像に供される。 【０００３】摩擦帯電によって、トナー粒子表面に蓄積
される電荷は、静電潜像の形成に用いられる光導電性感
光体の種類によって正または負のいずれかの電荷とする
ことが必要であり、またその時の帯電量は静電潜像をよ
り正確に可視像化するのに十分な量とする必要がある。
このため、電荷制御剤ないしは導電物質をトナーバイン
ダー中に混合分散し、トナー粒子表面の電荷及び帯電量
を制御するのが一般的である。このような正帯電性トナ
ー用電荷制御剤としてはニグロシン染料が一般的に用い
られている。 【０００４】一方、樹脂に四級アンモニウム塩等の官能
基を付与した樹脂系電荷制御剤が報告されている（特開
昭６２−２１０４７２号公報、特開昭６３−６０４５８
号公報、特開平３−８０２５９号公報）が、帯電性のコ
ントロールと定着性の面で必ずしも十分とは言えない。
また、低温でも定着可能、すなわち低温定着化を達成す
るため、特開平７−２７１０８４号公報に離型剤として
フィッシャートロプシュワックスを含有することが報告
されているが、電荷制御剤について何ら特定されていな
く、仮にニグロシン染料が電荷制御剤として用いられた
場合、その効果は必ずしも十分とは言えない。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】近年、静電潜像形成の
ための光導電性感光体としてセレン感光体、有機光導電
性感光体にかえて、無公害でかつ高い高感度を有し、さ
らにビッカース強度が１，５００〜２，０００と非常に
硬い等、多くの優れた特性を有するアモルファスシリコ
ン感光体（以下、ａ−Ｓｉ感光体とする）の使用が実用
化されてきており、このａ−Ｓｉ感光体上に形成される
静電潜像の現像には、良好なる正帯電性のトナーを用い
ることが望まれている。さらにまた、特にカラープリン
タへの対応には、着色剤以外のトナー成分は特定色を有
せず、無色透明で濁り等がなく、任意の色調に着色可能
な正帯電性のトナーであることが望まれている。 【０００６】しかし、上記した従来の技術は、正帯電性
トナー用電荷制御剤としてニグロシン染料が一般的に用
いられているため、この電荷制御剤は結着樹脂であるト
ナーバインダーとの相溶性が悪く、この結果、得られる
トナーの定着性に悪影響を及ぼし、また、透明性に乏し
く、カラープリンタに対応させて任意に着色しようとし
た場合、鮮明な色調のカラー印字が得られないという大
きな問題点がある。また、正電荷制御剤はトナーバイン
ダー中に、分散状態でしか存在しない為、トナー粒子製
造の際の粉砕工程で、あるいは、トナー粒子表面に電荷
を蓄積する際の複写機内での流動摩擦において、トナー
粒子表面層に存在する電荷制御剤の分散粒子が離脱し、
トナー粒子の帯電量に変化を生じさせたり、トナー粒子
個々の帯電性にバラツキを生じさせる等の問題点があ
る。特にこの問題点は、複写回数の増大、すなわち、流
動摩擦の時間が長くなるにつれて増大するので、長期に
わたって安定した帯電状態を維持するのが困難である。 【０００７】また、特開昭６２−２１０４７２号公報、
特開昭６３−６０４５８号公報、特開平３−８０２５９
号公報にあるような樹脂系電荷制御剤が報告されている
が、トナーバインダーとの関係が不明瞭であるがため
に、本来、樹脂系電荷制御剤の最も有効である相溶性に
不充分であり、また定着性も向上しない。また、特開平
７−２７１０８４号公報に、定着性を改良するための離
型剤としてフィッシャートロプシュワックスを含有する
ことが報告されている。しかし、電荷制御剤について何
ら特定されてなく、仮にニグロシン染料が電荷制御剤と
して用いられた場合、その効果は必ずしも十分とは言え
ない。本発明は、前述の問題点を解決するためになされ
たものである。 【０００８】 【課題を解決するための手段】前記の問題点を解決する
ために、本発明の静電潜像現像用トナーは、ポリスチレ
ン系樹脂を主トナーバインダーとし、重量平均分子量が
１，０００以上でかつＤＳＣによる測定での吸熱ボトム
ピーク値が１００〜１２０℃の範囲にあるフィッシャー
トロプシュワックスを離型剤とし、四級アンモニウム塩
を官能基とするスチレン系樹脂共重合体を電荷制御剤と
して添加したトナーにおいて、トナーバインダーを５０
〜９５重量％、フィッシャートロプシュワックスを１〜
５重量％、電荷制御剤を１〜１０重量％の割合とし、前
記トナーバインダーの分子量分布の最大ピークの重量平
均分子量が５，０００〜１０，０００の範囲内、前記電
荷制御剤の分子量分布の最大ピークの重量平均分子量が
１０，０００〜１５，０００の範囲内とし、前記電荷制
御剤の分子量分布の最大ピークの重量平均分子量を前記
トナーバインダーの分子量分布の最大ピークの重量平均
分子量より大きくすることを特徴とする。 【０００９】本発明の静電潜像現像用トナーは、上記の
ようになっており、離型剤として上記特定のフィッシャ
ートロプシュワックスを用いるため定着性が向上し、さ
らに該電荷制御剤は結着樹脂であるトナーバインダーと
の相溶性が良好であるため、得られるトナーの定着性は
一段と向上し、また、トナーバインダーに耐久性、安定
性に優れた正帯電特性を付与し、同時にトナーバインダ
ー中に透明ないし淡色透明な状態で相溶するので、カラ
ープリンタにも好適に対応し得るものである。 【００１０】 【発明の実施の形態】本発明のトナーは、ポリスチレン
系樹脂を主トナーバインダー成分とする。ポリスチレン
系樹脂としては、スチレンの単独重合体でも、スチレン
と共重合可能な他のモノマーとの共重合体でもよい。共
重合モノマーとしては、ｐ−クロルスチレン；ビニルナ
フタレン；エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチ
レンなどのエチレン不飽和モノオレフィン類；塩化ビニ
ル、臭化ビニル、弗化ビニルなどのハロゲン化ビニル；
酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル、
酪酸ビニルなどのビニルエステル類；アクリル酸メチ
ル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリ
ル酸イソブチル、アクリル酸ドテシル、アクリル酸ｎ−
オクチル、アクリル酸２−クロルエチル、アクリル酸フ
ェニル、α−クロルアクリル酸メチル、メタアクリル酸
メチル、メタアクリル酸エチル、メタアクリル酸ブチル
などの（メタ）アクリル酸エステル；アクリロニトリ
ル、メタアクリロニトリル、アクリルアミドなどの他の
アクリル酸誘導体；ビニルメチルエーテル、ビニルイソ
ブチルエーテルなどのビニルエーテル類；ビニルメチル
ケトン、ビニルエチルケトン、メチルイソプロペニルケ
トンなどのビニルケトン類；Ｎ−ビニルピロール、Ｎ−
ビニルカルバゾール、Ｎ−ビニルインドール、Ｎ−ビニ
ルピロリデンなどのＮ−ビニル化合物などがあり、これ
ら１種または２種以上をスチレン単量体と共重合させる
ことができる。 【００１１】トナーバインダーは、少なくとも２つ以上
の分子量分布ピークを示し、定着強度を左右する重量平
均分子量が３，０００〜２０，０００の幅でピークを有
する分布と、重量平均分子量が３×１０⁵ 〜１５×１０
⁵ の耐オフセット性の向上の目的で分布を有するピーク
とから主に構成されている。また、トナーバインダーの
重量平均分子量Ｍｗと数平均分子量Ｍｎとの比Ｍｗ／Ｍ
ｎが１０以上のものがよい。１０未満では、定着性、耐
オフセット性の双方を十分に満足できない。また、トナ
ーバインダー樹脂のガラス転移点は５５〜７０℃の範囲
内にあるとよい。 【００１２】５５℃未満では保存安定性が悪く、７０℃
を越えると定着性に悪影響を及ぼす。該トナーバインダ
ーと該電荷制御剤の双方の分子量分布の最大ピークの重
量平均分子量が３，０００未満では、定着時にオフセッ
トが発生し易くなり、また、トナーの使用環境温度（５
〜５０℃）での保存安定性が悪く、ケーキングを生じ
る。逆に、２０，０００より大きくなるとトナーバイン
ダーと電荷制御剤との相溶性が悪化し、均一な分散が得
られないため、カブリ、感光体汚染、定着不良等が認め
られるようになる。 【００１３】また、ポリスチレン系樹脂は他のトナーバ
インダー樹脂を併用することもできる。これら他のトナ
ーバインダー樹脂としては、ポリエステル系樹脂、エポ
キシ樹脂、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート、ポ
リビニルブチラールなどが用いられる。トナーバインダ
ー樹脂は、トナー中に５０〜９５重量％含有されるのが
好適であり、より好ましくは６０〜９５重量％である。 【００１４】フィッシャートロプシュワックスは重量平
均分子量が１，０００以上であることが必要であり、好
ましくは１，１００〜１，６００である。１，０００未
満では、硬度が十分でなく、また、トナーの使用環境温
度での保存安定性が十分に改善されない。また、ＤＳＣ
（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｃａ
ｌｏｒｉｍｅｔｅｒ：示差走査熱量計）による測定での
吸熱ボトムピーク値が１００〜１２０℃の範囲、好まし
くは１００〜１１５℃の範囲に存在するフィッシャート
ロプシュワックスを用いることが必要である。ここで、
吸熱ボトムピーク値とは、ＤＳＣにより昇温させたとき
に、最初に現れる顕著な吸熱ピークのボトム値をいい、
後に具体的に示す図１、図２においては、Ａ点を示す。
１００℃未満に吸熱ボトムピーク値を有しているフィッ
シャートロプシュワックスでは、低分子量のワックス、
イソパラフィン、側鎖の存在により、トナーの保存安定
性の劣化等の不都合があり、使用環境でのトナーケーキ
ング等のトラブルを生じる。 【００１５】フィッシャートロプシュワックスは、トナ
ー中に１〜５重量％配合するのが好ましく、より好まし
くは１〜４重量％である。この配合量が１重量％未満で
は、定着性の効果を十分に発揮できない場合があり、一
方、５重量％を越えるとドラムフィルミングの発生やキ
ャリアを汚染する場合がある。また、フィッシャートロ
プシュワックス以外の他のワックス類を併用することが
でき、例えばポリエチレンワックス、ポリプロピレンワ
ックス等の低分子量ポリオレフィンワックス、テフロン
系のワックスなどが使用できる。 【００１６】四級アンモニウム塩を官能基とするスチレ
ン系樹脂共重合体正電荷制御剤のスチレン系樹脂として
は、スチレンまたはα−メチルスチレンあるいはこれら
両者の組み合わせから誘導される繰り返し単位が用いら
れ、また、上記繰り返し単位の一部を（メタ）アクリル
酸アルキルエステルから誘導される繰り返し単位と代替
することができる。（メタ）アクリル酸アルキルエステ
ルとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、ア
クリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸ｉｓｏ−プロピル、
アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｉｓｏ−ブチル、ア
クリル酸２−エチルヘキシル、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ｎ−ブチル、メ
タアクリル酸ｉｓｏ−ブチルなどが挙げられる。また、
四級アンモニウム塩としては、ジアルキルアミノアルキ
ル（メタ）アクリレートから第四級化の工程を経て誘導
される単位が用いられる。誘導されるジアルキルアミノ
アルキル（メタ）アクリレートとしては、例えば、ジメ
チルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミ
ノエチル（メタ）アクリレート、ジプロピルアミノエチ
ル（メタ）アクリレート、ジブチルアミノエチル（メ
タ）アクリレート等のジ（低級アルキル）アミノエチル
（メタ）アクリレート；ジメチルメタクリルアミド、ジ
メチルアミノプロピルメタクリルアミドが好適である。
また、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロ
キシプロピル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシブ
チル（メタ）アクリレート、Ｎ−メチロール（メタ）ア
クリルアミド等のヒドロキシ基含有重合性モノマーを重
合時に併用することもできる。 【００１７】電荷制御剤は、トナー中に１〜１０重量％
含有されるのが好適であり、より好ましくは２〜７重量
％である。１重量％未満では、必要とする良好な正帯電
性が得られ難く、トナー粒子間に帯電量のばらつきが生
じ定着画像が不鮮明となり、また、感光体汚染が激しく
なる等の欠点が生じ易い。逆に、１０重量％より多くな
ると、耐環境性の低下、相溶性の低下、オフセット発
生、感光体汚染等の欠点が生じ易くなる。また、他の電
荷制御剤と組み合わせることによって、特定の機能を高
めることも可能である。 【００１８】本発明のトナーは、さらにトナーの流動
性、保存安定性を維持する目的で、コロイダルシリカ、
疎水性シリカ等でトナー粒子表面を処理することができ
る。また、マグネタイト等の磁性粉体を分散させて磁性
トナーとすることもできる。本発明のトナーは、フェラ
イトキャリア等の現像剤キャリアと混合して二成分現像
剤としてもよく、また、単独で一成分現像剤とするなど
便宜の方法で使用できる。本発明のトナーは、平均粒径
５〜１２μｍ程度が好適である。 【００１９】 【実施例】 実施例１〜５，比較例１〜６ スチレン／アクリル樹脂 ８９重量部 ワックス ３重量部 電荷制御剤 ３重量部 カーボンブラック ５重量部 上記各成分を表１に示した性状および組成なる混合物を
２軸押出機にて溶融混練した後、これを冷却し、粉砕、
分級して平均粒径７μｍの粉体を得た。この粉体にシリ
カ（ＳｉＯ₂ ）を０．５％外添、混合し表面に付着させ
て本発明の実施例および比較例のトナーを作製した。こ
のトナー５重量部とフェライトキャリア１００重量部を
混合して二成分現像剤とし、ａ−Ｓｉドラム搭載京セラ
製ページプリンタを用い、直径２５ｍｍ、線速１００ｍ
ｍ／ｓｅｃの定着用熱ローラにより定着パターンソリッ
ド画像を定着させ定着性を評価し、併せて、相溶性（分
散性）、画像特性、帯電特性、および保存安定性の評価
を行い、その結果を表２に示した。尚、トナーバインダ
ーと四級アンモニウム塩を官能基とするスチレン系樹脂
共重合体電荷制御剤、双方の最大ピークの重量平均分子
量を数種類組み合わせ、また、正電荷制御剤として、ニ
グロシン染料を比較のために使用した。これらの評価方
法は、以下の通りである。 【００２０】（１）定着性 定着温度を１９０℃に設定し、電源ＯＦＦの状態で１０
分間冷却した後、電源ＯＮし、定着パターンソリッド画
像を連続５枚印字し、測定用画像を得る。この画像を、
綿布で包んだ黄銅製分銅（１ｋｇ）の荷重をかけて、１
０往復擦る。この操作の前後の画像濃度をマクベス反射
濃度計で測定し、その濃度の比率を求めて定着性とす
る。評価紙は、ギルバートボンド紙を用いる。 ○：定着率が９５％以上。 △：定着率が９０％以上〜９５％未満。 ×：定着率が９０％未満。 【００２１】（２）相溶性（分散性） 上記各成分を表１に示した性状および組成なる混合物を
２軸押出機にて溶融混練、冷却したものをミクロトーム
でダイヤモンドナイフを用いて薄片を作製し、これを光
学顕微鏡にて観察する。 ○：凝集物が認められず、優れた相溶性（分散性）。 △：わずかに凝集物を認めるが、良好な相溶性（分散
性）。 ×：凝集状に存在し、相溶性（分散性）が悪い。 【００２２】（３）画像特性 上記トナー５重量部とフェライトキャリア１００重量部
を混合して二成分現像剤とし、ａ−Ｓｉドラム搭載京セ
ラ製ページプリンタを用い、画像特性の評価を行った。
通常環境（２０℃、６５％ＲＨ）にて初期時に画像評価
パターンを印字して初期画像とし、その後、５万枚連続
通紙を行い再度画像評価パターンを印字して耐久画像と
し、ソリッド画像をマクベス反射濃度計を用いて測定
し、同時にカブリを目視観察することにより画像特性評
価を行った。 ○：カブリは良好。 △：ややカブリを生じている。 ×：カブリはひどい。 【００２３】（４）帯電特性 上記トナー５重量部とフェライトキャリア１００重量部
を混合して二成分現像剤とし、通常環境にて、６０分間
摩擦帯電させた時の帯電量（μＣ／ｇ）を初期の帯電
量、また、その後５万枚連続通紙を行った時の帯電量を
耐久後の帯電量とし、それぞれを東芝ケミカル社製ブロ
ーオフ粉体帯電量測定装置を用いて測定する。 【００２４】（５）保存安定性 ガラス製容器にトナーを詰め、５０℃で１００時間放置
保存後のケーキング発生状態を評価する。 ○：ケーキングは認められない。 △：少しのソフトケーキングが認められる。 ×：かなりのハードケーキングが認められる。 【００２５】 【表１】 表１：使用した正電荷制御剤、トナーバインダーの内容 正電荷制御剤 最大ピークの重量平均分子量 ワックスの トナーバインダー 正電荷制御剤 種 類 実施例１ 樹脂系 ５，０００ １５，０００ Ａ 比較例１ 樹脂系 ５，０００ １５，０００ Ｂ 実施例２ 樹脂系 ７，０００ １０，０００ Ａ 比較例２ 樹脂系 ７，０００ １０，０００ Ｂ 実施例３ 樹脂系 １０，０００ １５，０００ Ａ 実施例４ 樹脂系 ７，０００ １５，０００ Ａ 実施例５ 樹脂系 ５，０００ １０，０００ Ａ 比較例３ 樹脂系 ２，５００ １０，０００ Ａ 比較例４ 樹脂系 ２５，０００ １０，０００ Ａ 比較例５ 樹脂系 ５，０００ ２５，０００ Ａ 比較例６ ニグロシン染料 ７，０００ − Ａ ※ワックスの種類の内訳 種類Ａ…重量平均分子量１，３００、吸熱ボトムピーク値１０２℃ 種類Ｂ…重量平均分子量 ７００、吸熱ボトムピーク値 ７３℃ なお、ワックスの種類Ａ、種類ＢのＤＳＣ特性について
は、それぞれ図１および図２に示した。 【００２６】 【表２】表２：評価結果 定着性 相溶性 画 像 特 性 帯電特性 保存安 (％) (分散 画像濃度 カブリ (μC/g) 定性 性) 初期 耐久後 初期 耐久後 初期 耐久後 実施例１ ○ ○ 1.41 1.40 ○ ○ 17.5 17.4 ○ 比較例１ △ △ 1.40 1.34 ○ △ 17.1 15.1 × 実施例２ ○ ○ 1.42 1.43 ○ ○ 16.9 17.0 ○ 比較例２ △ △ 1.40 1.33 ○ △ 16.8 15.0 × 実施例３ ○ ○ 1.40 1.41 ○ ○ 17.0 17.1 ○ 実施例４ ○ ○ 1.42 1.41 ○ ○ 17.3 17.0 ○ 実施例５ ○ ○ 1.43 1.40 ○ ○ 16.9 17.1 ○ 比較例３ ○ △ 1.41 1.35 ○ △ 17.2 14.3 × 比較例４ × △ 1.39 1.35 ○ △ 16.8 14.5 ○ 比較例５ △ △ 1.39 1.33 ○ △ 16.6 13.8 ○ 比較例６ × × 1.35 1.27 △ × 15.9 11.3 △ 【００２７】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、離型剤として上記特定のフィッシャートロプ
シュワックスを用いるため定着性が向上し、さらに上記
特定の分子量分布を有する四級アンモニウム塩を官能基
とするスチレン系樹脂共重合体電荷制御剤は、上記特定
の分子量分布を有するポリスチレン系樹脂トナーバイン
ダーとの相溶性が良好であるため、得られるトナーの定
着性は一段と向上し、低温定着が可能となり、また、ト
ナーバインダーに耐久性、安定性に優れた正帯電特性を
付与することができるという効果を期待することが出来
る。また、同時にトナーバインダー中に透明ないし淡色
透明な状態で相溶することができるので、カラートナー
化した場合には鮮明な色調の着色トナーが得られる等、
極めて優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施例で用いられた種類Ａのワックス
のＤＳＣ曲線を示すグラフである。 【図２】本発明の実施例Ｂで用いられた種類ＢのＤＳＣ
曲線を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−135981（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−60458（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−210472（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−152747（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−271085（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−271084（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−323656（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−34973（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−153659（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 9/08

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ポリスチレン系樹脂を主トナーバインダ
   ーとし、重量平均分子量が１，０００以上でかつＤＳＣ
   による測定での吸熱ボトムピーク値が１００〜１２０℃
   の範囲にあるフィッシャートロプシュワックスを離型剤
   とし、四級アンモニウム塩を官能基とするスチレン系樹
   脂共重合体を電荷制御剤として添加したトナーにおい
   て、トナーバインダーを５０〜９５重量％、フィッシャ
   ートロプシュワックスを１〜５重量％、電荷制御剤を１
   〜１０重量％の割合とし、前記トナーバインダーの分子
   量分布の最大ピークの重量平均分子量が５，０００〜１
   ０，０００の範囲内、前記電荷制御剤の分子量分布の最
   大ピークの重量平均分子量が１０，０００〜１５，００
   ０の範囲内とし、前記電荷制御剤の分子量分布の最大ピ
   ークの重量平均分子量を前記トナーバインダーの分子量
   分布の最大ピークの重量平均分子量より大きくすること
   を特徴とする静電潜像現像用トナー。