JPH0331857A - 静電荷像現像用トナー - Google Patents

静電荷像現像用トナー

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JPH0331857A
JPH0331857A JP1165346A JP16534689A JPH0331857A JP H0331857 A JPH0331857 A JP H0331857A JP 1165346 A JP1165346 A JP 1165346A JP 16534689 A JP16534689 A JP 16534689A JP H0331857 A JPH0331857 A JP H0331857A
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雅偉 井上
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哲也 中野
Shigeo Yabe
成男 矢部
Koichi Tsuyama
津山 浩一
Yoshitake Shimizu
義威 清水
Mitsushi Kuroki
黒木 光志
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は静電荷像現像用トナーに関し、より詳細には、
良好な定着性、耐オフセット性、高画質形成能及び耐久
性の組合せを有する静電荷像現像用トナーに関する。
C従来の技術) 商業的な電子写真複写では、感光板上に静電荷像を形成
し、この静電荷像を帯電されたトナーにより現像し、形
成されるトナー像を複写紙等に転写し、転写されたトナ
ー像を熱定着する画像形成システムが採用されている。
熱定着に際しては、作業性や安全性の点から、加熱ロー
ルにトナー像を有する複写紙を通す方式が一般に使用さ
れているが、熱定着に際しで、トナーがロール表面にオ
フセットすることが問題となっている。
これを防止するための手段も多数提案されており、例え
ばロールにオフセット防止液を施すことや、トナー中に
M型剤を配合することが一般に行われている。
また、トナー中の定着用樹脂の分子量や粘弾性(しオロ
ジー)的特性を調節することにより、オフセットを防止
することも種々提案されており、例えば、特開昭56−
16144号公報には、GPCで分子量がlO3〜5x
io’及び分子量104〜2XlO’の領域にそれぞれ
一つの極大値を持つ結着性樹脂を用いることが記載され
、また特開昭59−214860号公報には、140〜
220℃の温度において、複素弾性率の実数部(貯蔵弾
性率)が5XlO’〜5XlO’Pa、虚数部(損失弾
性率)が5X104〜2XIO’Paの範囲にある熱可
塑性樹脂を結着用樹脂として用いることが記載されてい
る。
(発明が解決しようとする問題点) 前者の提案では、低分子量成分が定着下限温度を低下さ
せ、一方晶分子量成分は耐オフセット性を付与させる作
用を有するものとされているが、低分子量成分が少ない
と定着下限温度を十分に下げることが困難であり、また
多すぎると高分子量成分の耐オフセット性が損なわれる
ため、両とのバランスが難しく、未だ十分に満足し得る
結果が得られていない。また、後者の提案は、樹脂の貯
蔵弾性率と損失弾性率とに着目したものとして興味深い
ものであるが、未だ実際に定着性や耐オフセット性との
間に厳密な対応が存在するというものではなかった。
しかも、これらの提案は用いる定着用樹脂の選択に関す
るものであるが、実際のトナーとしての性能を評価する
場合、樹脂が選択基準に合致している場合でも、顔料や
電荷制御用染料の分散状態によって、定着温度範囲やオ
フセットの発生がばらつき、未だ十分に満足し得る結果
が得られるに至っていない。
従って、本発明の目的は、溶融トナーの転写材への接着
力及び定着ローラへの耐オフセット性の組合せに優れ、
定着温度範囲が広く定着性にも優れ、しかも高画質形成
能をも有する静電荷像現像用トナーを提供するにある。
(問題点を解決するための手段) 本発明によれば、定着用樹脂中に着色剤及び電荷制御用
染料を分散させた組成物から成る静電前像現像用トナー
において、前記組成物が貯蔵弾性率(Go)が10 ’
 dyne/cm2のときの正接損失(tanδ)が0
.95乃至1.25であるレオロジー特性を有すること
を特徴とするトナーが提供される。
本発明に用いるトナーは、トナー中における表面染i4
濃度/全染料濃度の比が0.30乃至0.50の範囲に
あることが好ましい。
(作 用) 本発明者等は、静電荷像現像用トナーの熱ローラ定着に
際して生じる現象は、定着用樹脂そのものの分子量分布
や、貯蔵弾性率や損失弾性率等のレオロジー的特性と必
ずしも対応するものではなく、定着用樹脂のみならず配
合される着色剤や1夕1制御剤、川にそれらの分散状態
にも依存することから、実際のトナー組成物のしオロジ
ー的特性にむしろ依存することを見出した。
すなわち1本発明の静電荷像現像用トナーにおいては、
このトナーを構成する組成物が、貯蔵弾性率(Go)が
l O’ dyne/cm2のときの正接(tanδ)
が0.95乃至1.25、特に1.05乃至1.15で
あるレオロジー特性を有することが第一の特徴である。
正接損失(tanδ)は、損失弾性率(G”)/貯蔵弾
性率(Go)の比で表わされ、これらの値は以下に説明
する方法により求められる。すなわち、トナーを熱プレ
スにて、20nu++X 20mm四方で厚みが2++
mのシートに成形して試料を作成する。■しオロジ製の
DVE型レオレオスペクトラ測定装置として使用し、前
記試料を所定の温度に維持して、強制振動非共振法によ
り剪断方向に正弦振動(測定周波数1l−(z)を加え
、超微小変位下での応力レスポンスを測定し、その動力
と動歪とから、公知の算出法で貯蔵弾性率(G’)、損
失弾性率(G”)及び正接損失(tank)を求める。
本発明において、トナー組成物のしオロジー的特性を、
貯蔵弾性率(Go)や損失弾性率(G″′)の個々の値
では、両者の比である正接1[)失(tanδ)で規定
しているのは、貯蔵弾性率(Go)はこの組成物の凝集
力に関係するものであり、一方損失弾性率(G”)は組
成物の粘性に関するものであり、しかも転写材上のトナ
ーが熱定着ローラと接触する際の定着性とオフセット性
とは両者のバランスに関係するからである。より詳しく
説明すると、損失弾性率が大きくなると、粘性が小さ(
なって、トナーの定着性も増大するが、オフセットをも
増大させる方向であり、一方貯蔵弾性:ドが大きくなる
と、凝集力が増大してオフセットも減少するが、定着性
も減少する方向であることから1円台の比には一定の好
適範囲が存在するということが了解される。また、正接
I0失(tanδ)の値を、貯蔵弾性率(Go)が10
4dyne/cm2(10” P a )のときを基準
としているのは、貯蔵弓ψ性率がこのように低い値では
、凝集力が小さずぎでオフセットが発生すると従来考太
られていたのに対して5本発明ではこのような厳しい条
件においてもオフセットの発生を防止しようとするため
である。
トナー組成物のta口δが前記範囲よりも小さい場合に
は、溶融トナーの転写材への接着やくい込みが不十分な
結果として定着不良の問題を発生しやすく、一方tan
δの値が前記範囲よりも大きい場合には、溶融トナーの
凝集不足によってその一部が加熱ローラに移転してオフ
セットを生じることになる。本発明のトナーでは、トナ
ー組成物のtanδを上記範囲内に選ぶことにより、優
れた定着性能とml・1オフセツトf1とが組合せで(
1られる8また貯蔵弾性率(Go)が著しく低い場合に
も、耐オフセット性が得られることから、定着温度範囲
、すなわち定着開始温度からオフセット開始温度までの
温度範囲を従来のトナーに比して著しく拡張することが
可能となる。更に、このトナーでは、tanδが比較的
小さな範囲とされているため、このトナーは保存安定性
や流動性にも優れており、また定着トナー像は光;Rが
少ないため、読みやすいという利点も与える。
本発明のトナーは、トナー粒子における表面染料濃度/
全染料濃度の比が0.30乃至0.50、特に0.35
乃至0.45の一定の範囲に制御されているという付加
的な特徴を有する。全染料濃度は、トナー粒子全体に含
まれている染事1の濃度であり、表面染料濃度とはトナ
ー粒子の表面にのみ保存する染料の濃度である。従って
、濃度比が1であるということは、染料のすべてが表面
のみに存在することを意味し、濃度比がゼロであること
は粒子表面に全く染料が存在しないことを位味する。染
料濃度比は、後に詳述する通り、トナー用組成物の混練
の程度に依qする。
染料濃度比が」−2範囲よりも小さい場合には、L記範
囲内にある場合に比して画像濃度が低下する傾向があり
、これはトナーの電気抵抗が高くなりすぎるためと認め
られる。一方染料、11度比が上試範囲よりも大きい場
合には、上記範囲内にある場合に比して、オフセットを
発生する傾向が見られる。これは、粒子表面に存在する
染料が定着ロラへの親和性を高めるか或いは静電的に吸
引されやす(するためではないかと思われる。
(発明の好適態様) 本発明において、トナー組成物のtanδを上記範囲に
調節するには、用いるトナー成分の選択とそれらの分散
の程度の調節とが必要となる。
先ず、定着用樹脂としては、GPCによる分子量分布の
ピークが2個以上あるスチレン−アクリル共重合体を使
用するのがよい、低分子1域のピークは13x103以
下、特に5〜7×103にあるのがよく、また高分子F
JtF’tのピークはl、5×105以上2.OX I
 O’未満の範囲にあるのがよい。また、GPCにおけ
る低分子側ピーク而h7と高分子側ピーク面積の比2 
l乃至4・lの範囲にあるのがよい。
共重合体中におけるスチレンとアクリル系単量体との比
率は、神々変化し得るが、一般に60440乃至98.
2、特に75 : 25乃至85:15のモル比で存在
するのがよい。アクリル系)n量体としては、 (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2−エチルヘキシル等の(メタ)
アクリル酸アルキルエステル:アクリル酸、メタアクリ
ル酸: (メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリル
アマイド: (メタ)アクリル−2−ヒドロキシエチル
、 (メタ)アクリル−3−ヒドロキシエチル等の(メ
タ)アクリルヒドロキシアルキルエステル: (メタ)
アクリル−2−アミノエチル、(メタ)アクリル−3−
アミノプロピル、N−エチル(メタ)アクリル−2−ア
ミノエチル等の(メタ)アクリル−アミノアルキルエス
テル:グリシジル(メタ)アクリレート等を挙げること
ができるが、アクリル系単量体の主体は(メタ)アクリ
ル酸アルキルエステルから成ることが好ましい、特に好
適なスチレン−アクリル共重合体は、 スチレン         75〜85重量%メチルメ
タクリレート   0.5〜5重量%n−ブチルアクリ
レート  10〜20重量%の組成を有するものである
本発明に用いる電荷制御用染料は、含金属錯塩染料、特
に2:l型金金属fn塩染料(染料分子:金属=2:l
のもの)であることが好ましく、このような含金属錯塩
染料ミ1は、式 式中、環AおよびBは縮合環を有することができ、また
ハロゲン原子、ニトロ 基、アルキル基、アミド基の置換基を有することかでき
、Mは遷移金属を表わ す、 で表わすことができる。遷移金属Mとしては、Cr、G
o、Cu、Fe、Ni等を挙げることができるが、Cr
を含有するものが好ましい。
着色剤としては、着色用顔料、体質顔料、磁性顔料、導
電性顔料の1種或いは2種以上の組合せを用いることが
できる。これらの顔料は勿論、上述した機能の2種以上
を】lね備えた顔料でもよく、例えばカーボンブラック
は黒色顔料と共に導電性顔料としての機能をも兼ね備え
ており、四三酸化鉄は磁性顔料としての機能と共に、所
謂鉄黒の名称からも明らかな通り、黒色顔料としての機
能をも兼ね備えている。
着色顔料の適当な例は次の通りである。
黒色顔料 カーボンブラック、アニリンブラック、ランプラック、
アニリンブラック。
黄色顔料 黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネ
ラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネー
ブルスイエロー、ナフトールイエローS、ハンサイエロ
ーG、パンサイエロー10G、ベンジジンイエローG、
ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、バ
ーマンネントイエロ−NCG、タートラジンレーキ。
橙色顔料 赤口黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジ
GTR、ピラゾロンオレンジ、パルカンオレンジ、イン
ダスレンブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレン
ジG、インダスレンブリリアントオレンジGK。
赤色顔料 ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀カドミウ
ム、パーマネントレッド4R、リソールレ・ンド、ピラ
ゾロンレッド、ウオッチングレ・ンドカルシウム塩、レ
ーキレッドD、ブリリアントカーミノ6B、エオシンレ
ーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリ
アントカーミン3B。
紫色顔料 マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレ
ットレーキ。
青色顔料 紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクト
リアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタ
ロシアニンブルー、フタロシアニンブル一部分塩素化物
、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーBC。
緑色面it クロムグリーン、酸化クロム、ビグメントゲノーンB、
マラカイトグリーンレーキ、ファナルイエローグリーン
G。
白色前月 亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛。
体質顔料 パライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイト
カーボン、タルク、アルミナホワイト。
磁性材料顔料としては、従来例えば、四三酸化鉄(pc
3oal 、三二酸化鉄(y−Fezoll、酸化鉄亜
鉛(ZnFe+0<) 、酸化鉄イツトリウム(Y3F
esO+ 2L酸化鉄カドミウム(CdFe2041 
、酸化鉄ガドリウムfGd、Fe=O1−) 、酸化鉄
銅(CuFezO<) 、酸化鉄鎖(PbFe+zO+
sl−酸化鉄ニッケル(NiFe2041 、酸化鉄ネ
オジウム(NdFeO−1、酸化鉄バリウム(BaFe
 120.9)、酸化鉄マグネシウムfMgFeJ4)
 、酸化鉄マンガン(MnFe2041−酸化鉄ランタ
ン(i、aFeOxl 、鉄粉(Fcl、コバルト粉(
Co)、ニッケル扮(Ni)等が知られているが、本発
明においてもこれら公知の磁性材料の微粉末の任意のも
のを用いることができる。本発明の目的に特に好適な磁
性材料顔料は四三酸化鉄である。
導電性顔料としては、」−述したカーボンブラックの他
に、導電処理を行ったそれ自体は非導電性の無機微粉末
や各種金属粉等の任意のものが使用される。
これらのトナー成分の配合量は、 R9に三成分基準で
、定着用樹脂が80乃至96重量%、特に85乃至93
重看%、電荷制御用染料が0.2乃至5重量%、特に0
.5乃至2重量%、及び青色剤乃至顔料が2乃至12重
量%、特に3乃至10重遺%で存在するのがよい。
本発明のトナーには、それ自体公知の仙のトナー・用配
合剤、例えばポリエチレンワックス、ポリプロピレンワ
ックス等の離型剤を公知の処方に従って配合し得る。
前述した各トナー成分は、ヘンシェルミキサ等の混合1
幾で前混合したのち、二軸押出機等の混線装置を用いて
混練し、この混線組成物を冷却した後、粉砕し、分級し
てトナーとする。
既に指摘した通り、トナー組成物のt、anδは、(¥
2練の程度によっても変化する。一般にトナー組成物の
混練が十分に行われ、染料や顔料の分散ね径が小さくな
ればなるほど、 tanδは小さな値になる傾向、すな
わちIri′藏弾性子弾性率損失弾性率が小となる傾向
を示す。このことから、各トナ成分の前混合を十分に行
い、かつ混練のよく利く=4軸押出機を用いるこの重要
性が理解される。
トナーの粒径は、一般にコールタ−カウンターによるメ
ジアン径が5乃至20μm、特に7乃至15μmの範囲
内にあるのがよい。
本発明のトナーを用いる静電写真複写法において、静電
潜像の形成はそれ自体公知の任意の方式で行うことがで
き、例えば導電性基板−Fの光導電層を一様に荷電した
後、画像露光して静電潜像を形成させることができる。
静電像の現像は、−成分系磁性トナーの場合にはそのま
ま、二成分系トナーの場合にはERnキャノヤーと混合
し、磁気ブラシを基板と接触させることにより容易に行
われる。現像により形成されたトナー像は複写紙上に転
写され、このトナー像を加熱ロールと接触させることに
より足首が行われる。
(発明の効果) 本発明によれば、トナー組成物どして、貯1歳弘1性率
(Go)が1.0 ’ d、yne/cm2のときの工
F接損失(t、a口δ)が0490乃至1.40である
レオロジー特性を有するものを用いることにより、溶融
トナーの転写材への接触力及び定着ローラへの耐オフセ
ット性の組合せに優れ、定着湯度範囲が広く、定着性に
も優れしかも高画質電性能をも有する静電荷像現像用ト
ナーを提供することができた。
(実施例) 以下、本発明を実施例及び比較例によって説明するが、
本発明はこれに限定されるものではない。
実施例1 ・スチレン−アクリル共重合体 100重量部・着色剤
としてカーボンブラック 10重量部・電荷制御剤とし
ての アゾ系クロム錯塩染料    15重量部・由#型剤と
しての 低分子量ポリプロピレン   15重量部上記処方をヘ
ンシェルミキサーで300分間混処理し、ついで3本ロ
ールを用いて混練して混練物を冷却後、粉砕分級して体
積平均粒径がl】μmの本発明のトナーを得た。
このトナーの貯蔵弾性率(G゛)が104 dyne/
cna2のときの正接損失(tanδ)を測定したとこ
ろ、1.05であった8 また、トナー100o+gを精秤し、500m1のメタ
ノールを加え、10分間ボールにかけて、そして1日放
置後、上澄液濃度を吸光光度計によって測定し、ランベ
ルト・ベールI’ll+によって表面染料濃度(g/g
)を測定した。そして表面染料濃度/全染料濃度を求め
たところ039であった。
」−記トナー5重量部に対して、平均粒径90μmのフ
ェライトキャリア95重量部を混合して現像剤とし、電
子写真複写機DC−2055(三田工業社製、商品名)
に適用して1万枚の複写試験を行ったところ、1万枚を
通じてオフセットを発生することなく、また定着ローラ
の汚れもなく、定着率が90%以上の高品質の画像が得
られた。
1万枚目の画像は解像度6.3本/rnm、画像濃度1
.39、カブリ濃度0.0旧であった。
実施例2 実施例1と同様のスチレン−アクリル共重合体100重
量部に対して1着色剤としてのカーボンブラック8,5
重量部、電荷制御剤としてのアゾ系クロム錯虐染11.
0重量部、離型剤としての低分子量ポリプロピレン2.
0重量部を用い、ヘンシェルミキサーで5分間混合し、
次いで混合物を3本ロールで混練して混線物を冷却後、
粉砕、分級し、体積平均粒径が10.5μmの本発明の
トナーを得た。
このトナーの貯蔵弾性率(G゛)がI O’ dyne
/cn+”のときの正接損失(tanδ)はl、20で
あった。また表面染料濃度/全染料濃度は062であっ
た。
以下実施例1と同様にしてDC−2055に適用して1
万枚の複写試験を行ったところ、1万枚を通じて定着率
90%以上の定着画像が得られ、オフセットを発生しな
かった。また定着ローラは君子の汚れが認められた。1
万枚目の画像は解像度が6.3本/1IIllで画像濃
度が1440、カブリ濃度が0、002であった。
実施例3 ・スチレン−アクリル共重合体 100重量部を用い、
以下実施例1と同様の処方で、ヘンシェルミキサーで2
00分間混処理し、3本ロールを用いて混練して混線物
を冷却後、粉砕分級して体積平均粒径が11μmの本発
明のトナーを得た。
このトナーの貯蔵伸性率(G′)がl O’ dyne
/cm”のときの正接損失(tanδ)は1.22であ
った。また表面染料濃度/全染料濃度は0.40であっ
た。
以下実施例1と同様にしてDC−2055に適用して1
万枚の複写試験を行ったところ、定着率90%以上の定
着画像が得られ、オフセットを発生せず、ローラの定n
汚れは若干発生した。また、1万枚目の画像は解像度が
5.6本/mmで画像濃度が1.39、カブリ濃度が0
.003であった。
比較例1 ・スチレン−アクリル共重合体 100重量部・着色剤
としてカーボンブラック 7.5重量部・電荷制御剤と
しての アゾ系クロム錯塩染料    2,0重量部・離型剤と
しての 低分子量ポリプロピレン   1.0重量部」−2処方
をヘンシェルミキサーでlO分間混合し、ついで3本ロ
ールを用いて混線して混線物を冷却後、粉砕、分級して
平均粒径が1000μmのトナーを得た。このトナーの
貯蔵弾性率(Go)が10 ’ dyne/cm”のと
きの正接損失(tanδ)は1.31であった。また表
面染料濃度/全染料濃度は0.51であった。
以下、実施例と同様にして1万枚の複写試験を行ったと
ころ、定着画像の定着率は90%以上確保できたものの
、オフセットが頻繁に発生し、定着ローラの汚れもひど
かった。1万枚目の画像は解像度が5.0本/++v+
、画像濃度が1.38、カブリ、1度が0.005であ
った。
比較例2 比較例1において、カーボンブラックの配合割合を10
重量部、電荷制御剤の配合割合を1,0重1部としてヘ
ンシェルミキサーで40分間混合処理し、3本ロールで
混練し、混線物を冷却後、粉砕分級して体積平均粒径が
11.5LLmのトナーを得た。このトナーの貯蔵弾性
率(Go)が104dyne/cm2のときの正接損失
(tanδ)を測定したところ、0.90で、表面染料
濃度/全染料濃度は0、375であった。
以下、実施例と同様にして1万枚の複写試験を行ったと
ころ、オフセットは発生しなかったものの、定着率は9
0%に達することなく80%前後であった。また、1万
枚目の画像は解像度が5.0本/開、画像濃度が1.4
0、カブリ濃度が0. OO:lであった。
比較例3 実施例3で用いたスチレン−アクリル共重合体100重
量部に対して、カーボンブラック12重量部、電荷制御
剤としてのアゾ系クロム錯塩染料3.0重量部、離型剤
としての低分子量ポリプロピレン1.5重量部を使用し
、ヘンシェルミキサーで5分間混合処理し5次いで3本
ロールで混線、混線物を冷却後、粉砕分級して平均粒径
が1171mのトナーを得た9このトナーの貯蔵弾性率
(Go)がI O’ dyne/cn+2のときの正接
損失(tanδ)はl、35であった。また5表面染料
濃度/全染料濃度は0.65であった。
以下、実施例と同様にして1万枚の複写試験を行ったと
ころ、定着率は殆どが90%前後であったものの、オフ
セットが頻繁に発生し、定着ローラの汚れもひどかった
。1万枚目の画像は解像度が5.0本/ll1m、画像
濃度が139、カブリ濃度が0、005であった。
また、上記の実施例、比較例のトナーに対して、加熱圧
ロール定着方式のDC−2055改造機の加熱ローラの
設定温度を150℃から5℃ずつ上げていき、高温オフ
セット発生温度を求めたところ、実施例1のトナーは】
95℃、実施例2のトナーは190℃、実施例3のトナ
ーは190℃、比較例!、2.3のトナーはそれぞれ1
65’0.180℃、165℃であった。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)定着用樹脂中に着色剤及び電荷制御用染料を分散
    させた組成物から成る静電荷像現像用トナーにおいて、 前記組成物が、貯蔵弾性率(G′)が10^4dyne
    /cm^2のときの正接損失(tanδ)が0.95乃
    至1.25であるレオロジー特性を有することを特徴と
    するトナー。
  2. (2)トナー中における表面染料濃度/全染料濃度の比
    が0.30乃至0.50の範囲にある請求項1記載のト
    ナー。
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