第Ⅳ章

注目技術

Ⅳ－５

非穀物系バイオマストナー（採用機種：モノクロデジタル高速複合機 MX-M623/753）
有好 智、前澤 宜宏、芝井 康博
シャープ株式会社

ドキュメントソリューション事業本部

１．はじめにサプライ事業部低減している。

近年、様々な分野において、地球環境に配慮した取MycrosトナーEPTMを搭載したモノクロ高速複合機のり組みがなされる中、シャープでは全社を挙げて、企外観をFig.1 、環境技術をTable.1、製品仕様をTable.2

業ビジョンである、「エコ･ポジティブ カンパニー」に記載した。の実現に向けて、環境負荷低減の取り組みを強化している。
複写機、プリンターの分野においても、定着エネルギーや待機電力の削減などの省エネルギー対策によるCO2排出量削減や、将来的には枯渇するであろう石油資源の代替品として、一部の成型部品やトナー用樹脂を植物由来原料からなるバイオマス樹脂に置き換える取り組みがされている。2002 年にPLA（ポリ乳酸）の商業

Fig.1 MX-M623/M753

生産が開始されて以来、2005 年にリコー社が複写機のマニュアルポケットにPLA/PC系樹脂を採用したのを始Table.1

環境技術

Table.2

製品仕様

め、2007 年 7 月に富士ゼロックス社が植物由来成分を30%以上含みつつ、難燃性と耐衝撃性を兼ね備えた樹脂を開発、2009 年 7 月にはキヤノン社が植物由来樹脂を外装部品に採用するなど、製品への採用がなされている。これらは複写機の成型部品などであったが、2009
年 11 月にはリコー社が植物由来樹脂を使用したトナーを搭載した複合機を発表するなど、各社が開発を進める中で、シャープは 2010 年 6 月に食料需要と競合しない非穀物系植物由来樹脂を 25％以上含み、業界初のBPマーク（バイオマスプラマーク）を取得したMycrosト
ナ ー EPTM を 開 発 し 、 モ ノ ク ロ デ ジ タ ル 高 速 複 合 機
MX-M623/753 に搭載した。

２．MX-M623/753

製品概要

MX-M623/753 は、MycrosトナーEPTMの搭載以外にも、ウォームアップタイムの大幅短縮などにより、消費電力を従来機比約 50％削減するなど、環境負荷を大幅に

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第Ⅳ章

注目技術

３．バイオマスに影響を及ぼしたことは記憶に新しい。バイオマス樹

バイオマスとは、生物資源（bio）の量（mass）を表脂として幅広い分野で普及しているポリ乳酸樹脂もトす概念で、「再生可能な生物由来の有機性資源で化石ウモロコシやサトウキビ由来の原料から製造されてお資源を除いたもの」1) と定義されている。バイオマス

り、穀物市場の動向に価格が左右されてしまう。穀物は昔から燃料として、利用されていたが、近年においをバイオ製品へ利用することによる食料事情への影響ては、これらを原材料として使用し、樹脂などの化学は諸説があるが、シャープは穀物を原料とするバイオ製品に作り変える取り組みが積極的に行われている。

マスの使用は十分に考慮される必要があると考え、非バイオマスを含む製品を焼却すると、石油由来の製穀物のバイオマスから製造された樹脂を使用したトナ品と同様にCO2を発生するが、バイオマス由来のCO2はーの開発に取り組んだ。

元々、大気中に存在していたCO2を植物が吸収し、光合非穀物材料には、木材、天然繊維、微生物により生成により、体内に取り込んだものであるため、大気中産された材料、高分子などがあるが、MycrosトナーEPTMのCO2の総量は変わらない。これはカーボンニュートラの結着樹脂はロジンを原材料としたポリエステル樹脂

ル（Fig.2）と呼ばれる。石油に代表される化石資源のを採用している。ロジンは松脂（まつやに）とも書き、消費による大気中のCO2の増加が地球温暖化に影響を文字通り、天然の松から取れる脂の事であり、紙のサ与えたとも考えられており、バイオマスの利用は温室イズ剤、接着剤やインクの原料として、広く使用され効果ガスであるCO2の排出量削減に貢献する地球環境ている。採取する方法により、ガムロジン、トールロに配慮した取り組みである。トナーはリサイクルがしジン、ウッドロジンの３つに分類されるが、それぞれにくく、コピーをした後、焼却処分される場合が多い

天然物を精製したもので、主成分であるアビエチン酸

ため、トナーにバイオマスを用いることはカーボンニの比率が異なる。Fig.3 にアビエチン酸の化学式を記ュートラルの観点から、CO2排出量削減に非常に有用で載した。

あると言える。

Fig.3 アビエチン酸の構造式

ポリエステル樹脂は、酸とアルコールをモノマーとして、縮重合させた樹脂であり、モノマーの選択によって、樹脂の特性は大きく異なるが、ロジンをモノマー
Fig.2

カーボンニュートラルに使用した樹脂は、その構造から、骨格的に剛直で堅いことが推測される。

４．非穀物材料
昨今の世界情勢において、石油などの化石資源に５．MycrosトナーEPTMの開発代わる燃料として、バイオ燃料が注目されているが、トナーは結着樹脂中に色材、離型剤、帯電制御剤とこれらの原料はトウモロコシなどの穀物が主流であり、いった添加剤を分散させたコア粒子と外添剤から構成

工業的に大量生産されるにあたり、需要と供給のバラされていて、構成材料の約 80％は結着樹脂である。結ンスが崩れ、穀物の価格を高騰させるなど、世界経済

着樹脂は、トナーの定着性、保存性、耐久性、帯電性-2-

第Ⅳ章注目技術といった特性を満足する為に様々な物性を要求され、環境において使用される為、ポリ乳酸のような生分解樹脂を構成するモノマー種、組成比、分子量などの最性樹脂をトナー用結着樹脂として使用すると、高温高適化により、所望の物性に調整される。

湿環境において、樹脂の加水分解を引き起こし、環境

MycrosトナーEPTM は、トナー中のバイオマス比率安定性が劣化する要因となる。MycrosトナーEPTMのバ25％以上を目標とした為、樹脂中に一定量以上のロジイオマス樹脂は耐加水分解性に優れ、トナーの環境安ン含有量が必要であり、ロジン由来のバイオマス樹脂定性も良好であった。耐加水分解性は樹脂を温度 80℃、の調整幅が狭いが、保存性の指標であるガラス転移温相対湿度 85％の高温高湿環境に暴露し、暴露時間に対度Tg は、従来樹脂と同等の性能を確保した。軟化温度する樹脂の重量平均分子量 Mw を測定した。評価結果

Tm は従来トナーよりも高くなったが、これは保存性やをFig.4 に記載した。

定着性の両立の為、トナー材料の配合処方を調整した結果である。また、定着性については、樹脂骨格的に剛直で堅いロジン由来のバイオマス樹脂の調整だけでなく、バイオマス樹脂以外の結着樹脂に柔軟で弾性の高い樹脂を使用し、他のトナー材料の配合処方を最適化することにより、トナー全体として、粘性と弾性のバランスを確保し、従来トナー同等の定着幅を確保し

Fig.4

バイオマス樹脂の加水分解促進試験TMた。Table.3 にMycrosトナーEP の物性を、Table.4 に定着性の評価結果を記載した。

ポリエステル樹脂は高温高湿環境下では、若干の加水分解が起こる。生分解性を有するポリ乳酸を使用しTable.3

トナー物性たバイオマス樹脂の Mw が著しく減少しているのに対して、ロジン由来のバイオマス樹脂は石油由来のトナー用樹脂と同等で、Mw の減少はほとんどなかった。樹
脂の加水分解による物性への影響を Table.5 に記載した。

Table.4

定着性

Table.5

加水分解促進試験による樹脂物性への影響

ロジン由来のバイオマス樹脂のみで作製した試作トナーでは、高温部でオフセットが発生し、定着幅が狭

樹脂が加水分解するとガラス転移温度、軟化温度といが、MycrosトナーEPTMでは、バイオマス樹脂以外のもに減少し、保存性や定着性への影響が懸念されるが、結着樹脂Aの添加により、高温部の定着性が改善し、従ロジン由来のバイオマス樹脂は高温高湿環境下におい来トナーと同等の定着幅を確保することができた。ても分解することがなく、樹脂物性を維持することがまた、一般的なバイオマス樹脂は生分解性が特徴であるが、複写機は低温低湿から高温高湿など、様々な-3-できた。
MycrosトナーEPTMは、トナーとしては初めてBPマー

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注目技術ク（バイオマスプラマーク）を取得した。（Fig.5）

参考文献
１）バイオマス・ニッポン総合戦略本文 農林水産省
バイオマス・ニッポン 2002 年 12 月

Fig.5

バイオマスプラマーク

BP マークとは、1989 年に設立された民間の任意団体
日本バイオプラスチック協会（JBPA）が認定するシンボルマークのことで、バイオマスプラスチック（原料として再生可能な有機資源由来の物質を含み、化学的又は生物学的に合成することにより得られる高分子材料）を構成成分として含み、製品中のバイオマス比率が 25.0％以上、協会指定の使用禁止物質を含まない、バイオマスプラスチック製品に与えられる。2011 年 2
月 1 日現在、150 の製品が登録されている。
また、製品中のバイオマス比率は、製品中に含まれる炭素中の放射性炭素14Cを定量することにより、同定することができる。放射性炭素14Cの定量は、米国材料試験規格ASTM－D6866 Model-B が一般的に用いられている。
MycrosトナーEPTMは、上記の試験によりバイオマス比率を測定し、最終的にトナー中のバイオマス比率25％以上、トナー材料組成比からの理論値通りのバイオマス比率を含有していることを確認した。

６．まとめ
以上のように、MX-M623/M753 は非穀物系バイオマス
樹脂を一定基準以上含有したトナーを搭載することにより、枯渇資源である石油を節約し、CO2排出量を抑制し、環境先進企業として、地球環境負荷低減に貢献することができた。
今後ともこれらの技術開発を継続し、地球環境保全の取り組みに貢献していきたい。

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注目技術

禁 無 断 転 載2010 年度「ビジネス機器関連技術調査報告書」“Ⅳ―５”部
発行

2011 年 5 月
社団法人 ビジネス機械･情報システム産業協会（JBMIA）
技術委員会 技術調査小委員会〒105-0003 東京都港区西新橋三丁目 25 番 33 号 NP 御成門ビル
電話 03-5472-1101(代表) ／ FAX 03-5472-2511-5-