JP3731986B2

JP3731986B2 - 電子写真用非磁性トナー

Info

Publication number: JP3731986B2
Application number: JP28127097A
Authority: JP
Inventors: 誠三浦
Original assignee: Tomoegawa Paper Co Ltd
Current assignee: Tomoegawa Co Ltd
Priority date: 1997-09-29
Filing date: 1997-09-29
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2017-09-29
Also published as: JPH11109673A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真用非磁性トナーに係り、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用いて好適な電子写真用非磁性トナーに関する。
【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イ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非磁性トナー（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、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、従来、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し、定着時のトナーの溶融開始温度を低下させる試みがなされている。このようなワックスを含有するトナーは、結着樹脂、着色剤といった主成分をなす材料に、電荷制御剤および離型剤等をワックスとともに添加して熱溶融混練した後、粉砕し分級するといった工程により製造される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記低融点ワックスを添加して熱溶融混練した場合、そのワックスと結着樹脂の溶融粘度の差が大きいことに起因して、ワックスが微粒子として結着樹脂中に分散しにくくなるといった問題が生じていた。このようにワックスの分散性が劣ると、トナーの表面へのワックスの露出やトナーからのワックスの離脱が顕著となり、保存安定性が低下する。この問題への対策としては、混練温度をワックスの融点前後まで低下させることが挙げられるが、この場合、結着樹脂の高分子量体の切断が生じ、耐オフセット性の悪化を招く。
したがって本発明は、低融点ワックスの分散性に優れ、定着温度の低温化および耐オフセット性を維持しながら保存安定性の向上が図られる電子写真用非磁性トナーを提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記低融点ワックスの分散性を高める材料すなわち分散剤を種々検討した結果、マグネタイト等の磁性粉を適宜量添加することにより低融点ワックスの分散性が高まることを見い出した。よって、本発明の電子写真用非磁性トナーはこのような知見に基づいてなされたものであり、結着樹脂、着色剤およびワックスを主成分とし、ワックスの分散剤として、所定分量の磁性粉を含有することを特徴としている。
【０００５】
本発明のトナーを構成する材料は、以下の通りである。
＜ワックス＞
ワックスは、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に添加されるもので、低融点ワックスが好適であり、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、その他のワックスとしては、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等の天然ワックス、油脂系合成ワックス等が用いられる。
また、上記低融点ワックスの融点は、低温定着性と保存安定性を両立させるために、８０〜１１０℃であることが好ましい。その理由は、融点が８０℃未満であるとトナーの保存性と流動性に問題が生じやすくなり、また、融点が１１０℃を超えるとトナーの溶融開始温度が上昇してしまい低温定着性が悪化するからである。なお、この場合の融点は、示差走査熱量分析計（ＤＳＣ）の測定による吸収熱量のピーク温度を示している。
【０００６】
＜磁性粉＞
磁性粉は、上記低融点ワックスを結着樹脂中に均一的に分散させるために添加されるもので、マグネタイト等が好適である。さらに本発明者は、添加する磁性粉の平均粒子径および含有量を種々設定して分散性に基づくトナーの評価を行ったところ、平均粒子径が０．１〜０．８μｍで、かつ含有量が１〜１０重量％といった条件を満足する場合が最適であることを見い出した。
その理由としては、平均粒子経が０．１μｍより小さい場合は分散剤としての効果がなく、０．８μｍより大きい場合は感光体表面に傷を付けやすいので好ましくないからである。また、含有量が１重量％より少ない場合は分散剤としての効果がなく、１０重量％より多い場合はコピー紙等のシートへのトナーの定着強度が劣るので好ましくないからである。
【０００７】
＜結着樹脂＞
結着樹脂は、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用いられる。結着樹脂は、特にトナーの定着性能を向上させる目的で、溶融開始温度ができるだけ低いものが好ましく、また、保存安定性を向上させるために、ガラス転移点の高いものが好ましい。また、結着樹脂の軟化点は１２０〜１５０℃のものが低温定着性を向上させる上で好ましく、この場合の軟化点は、島津製作所社製の高化式フローテスターＣＦＴ−５００等で測定すればよい。
【０００８】
＜着色剤＞
着色剤は、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。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、通常、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ていると好ましい。
【０００９】
＜その他の添加材料＞
本発明のトナーは、上記低融点ワックス、結着樹脂および着色剤を主成分とするものであるが、これら主成分の他に、以下の材料が適宜に添加される。
・電荷制御剤
電荷制御剤は、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、ビ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。
・離型剤
離型剤は、熱ロールとトナーとの離型性を確保するために添加され、低分子量ポリプロピレンや低分子量ポリエチレン等が用いられる。
・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、酸化チタン、アルミナおよび各種の樹脂微粒子等が用いられる。
【００１０】
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製造される。このように製造された本発明のトナーは、フェライト粉や鉄粉あるいはガラスビーズ等のキャリアと混合されて二成分系現像剤とされるか、もしくはそのまま一成分系現像剤として使用される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、下記に示す実施の形態により本発明をさらに詳しく説明する。ただし、本発明のトナーはこれらの実施の形態に何ら限定されるものではない。

【００１２】

【００１３】

【００１４】

・電荷制御剤：アゾ系含金属錯体２重量部（オリエント化学社製；Ｓ−４４
【００１５】
次に、低融点ワックスの分散剤としての磁性粉を添加しない比較例を示す。
「比較例１」
・結着樹脂：スチレン−アクリル酸エステル共重合体樹脂１００重量部
（軟化点１３１℃）
・着色剤：カーボンブラック５重量部
（三菱化学社製；ＭＡ−１００）
・低融点ワックス：フィッシャートロプシュワックス５重量部
（融点９４℃、日本精蝋社製；ＦＴ−１００）
・電荷制御剤：アゾ系含金属錯体２重量部
（オリエント化学社製；Ｓ−４４）
【００１６】
「比較例２」
・結着樹脂：スチレン−アクリル酸エステル共重合体樹脂１００重量部
（軟化点１３１℃）
・着色剤：カーボンブラック５重量部
（三菱化学社製；ＭＡ−１００）
・低融点ワックス：ライスワックス５重量部
（融点８４℃、東亜化成社製；Ｒ０１）
・電化制御剤：アゾ系含金属錯体２重量部
（オリエント化学社製；Ｓ−４４）
【００１７】
「比較例３」
・結着樹脂：ポリエステル樹脂１００重量部
（軟化点１２８℃）
・着色剤：カーボンブラック５重量部
（三菱化学社製；ＭＡ−１００）
・低融点ワックス：フィッシャートロプシュワックス５重量部
（融点９４℃、日本精蝋社製；ＦＴ−１００）
・電化制御剤：アゾ系含金属錯体２重量部
（オリエント化学社製；Ｓ−４４）
【００１８】
上記実施例１〜４および比較例１〜３につき、各原料をミキサーで混合し、熱溶融混練して混練物を得た後、その混練物をジェットミルで粉砕してから乾式気流分離機で分級し、平均粒子径１０μｍのトナー母体粒子を得た。そして、このトナー母体粒子と０．３重量％の疎水性シリカ（アエロジル社製；Ｒ９７２）とをミキサー内で攪拌することにより、トナー母体粒子の表面に疎水性シリカを付着させ、実施例１〜４および比較例１〜３の原料に基づくトナーのサンプルを製造した。
【００１９】
次いで、上記実施例および比較例で製造したサンプルについて、下記の項目の試験を行った。その結果を、表１に示す。なお、表１では、実施例１を実１、比較例１を比１といったように略して記載している。
▲１▼摩擦帯電量、画像濃度および非画像部のカブリ
市販の複写機（シャープ社製；ＳＦ−９８００）にサンプルを適用し、１万枚までの連続コピーを行って摩擦帯電量、画像濃度および非画像部のカブリを測定した。なお、連続コピーした原稿は、黒色部が６％のＡ４用紙である。また、摩擦帯電量は東芝ケミカル社製；ブローオフ摩擦帯電量測定装置を、また、画像濃度はマクベス社製；反射濃度計ＲＤ−９１４を、また、カブリは日本電色社製の色差計；Ｚ１００１ＤＰを用いて、それぞれ測定した。
【００２０】
▲２▼流動性
トナーの流動性を表す指標として、ＪＩＳＫ５１０１に準じて見掛け密度を測定した。
▲３▼保存安定性
サンプル２０ｇを容積１５０ｃｃのポリエチレン製ボトルに入れ、そのボトルを５５℃の恒温槽で４８時間保管した。この後、室温に放冷してからサンプルをボトルから取り出し、粒子間の融着状態（ブロッキング）を観察した。融着が全く発生しないものを○、融着が発生して実用上問題があるものを×として評価した。
【００２１】
【表１】

【００２２】
表１に示す結果から判るように、低融点ワックスの分散剤としてマグネタイトが添加された実施例１〜４は、マグネタイトを含有しない比較例１〜３よりも流動性による見掛け密度が大きく、保存安定性が実用上全く問題ないことが確認された。比較例１〜３は、保存安定性の試験において粒子の融着が観察され、実用上問題のあることが確認された。
【００２３】
また、実施例のトナーのサンプルについて、下記の項目の試験を行い、その結果を表２に示した。
▲４▼非オフセット温度領域および非オフセット温度幅
まず、前記複写機にてＡ４のコピー紙に縦２ｃｍ、横５ｃｍの帯状の未定着画像を複数作製した。
次に、表層が４フッ化エチレン樹脂で形成された熱定着ロールと、表層がシリコーンゴムで形成された圧力定着ロールが対になって回転する定着機を、ロール圧力が１ｋｇ／ｃｍ^２およびロールスピードが５０ｍｍ／ｓｅｃになるよう調節し、該熱定着ロールの表面温度を段階的に変化させて、各表面温度において上記未定着画像を有したコピー紙のトナー像の定着を行った。この時、余白部分にトナー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領域とした。また、非オフセット温度領域の最大値と最小値の差を非オフセット温度幅とした。
▲５▼定着強度
前記定着機の熱定着ロールの表面温度を１４０℃に設定し、前記未定着画像が形成されたコピー紙のトナー像の定着を行った。そして、形成された定着画像に対して綿パッドによる摺擦を施し、下記式によって定着強度を算出し低温定着性の指標とした。なお、画像濃度はマクベス社製：反射濃度計ＲＤ−９１４を使用した。
定着強度（％）＝（摺擦後の定着画像の画像濃度／摺擦前の定着画像の画像濃度）×１００
【００２４】
【表２】

【００２５】
表２に示す結果から判るように、実施例１〜４のトナーは低温定着性および耐オフセット性が優れていることが確認された。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電子写真用非磁性トナーによれば、結着樹脂、着色剤およびワックスを主成分とし、ワックスの分散剤として所定分量の磁性粉を含有するから、ワックスの分散性が良好となり、トナー粒子表面に露出するワックスおよびトナー粒子から脱離するワックスが減少する。これによりワックス同士の接触が減少するため、定着温度の低温化および耐オフセット性を維持しながら保存安定性の向上が図られる。

Claims

結着樹脂、着色剤およびワックスを主成分とする電子写真用非磁性トナーであって、前記ワックスは融点が８０〜１１０℃のフィッシャートロプシュワックスであり、前記結着樹脂の軟化点が１２０〜１５０℃であり、前記ワックスの分散剤として平均粒子径０．１〜０．８μｍの球形又は針状のマグネタイトを１〜１０重量％含有することを特徴とする電子写真用非磁性トナー。
前記結着樹脂は、スチレン−アクリル系樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の電子写真用非磁性トナー。