JP2748085B2 - 電子写真用トナー - Google Patents

電子写真用トナー

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JP2748085B2 JP5235900A JP23590093A JP2748085B2 JP 2748085 B2 JP2748085 B2 JP 2748085B2 JP 5235900 A JP5235900 A JP 5235900A JP 23590093 A JP23590093 A JP 23590093A JP 2748085 B2 JP2748085 B2 JP 2748085B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子写真用トナーに関
し、特に熱定着を採用している複写機又はプリンター用
の電子写真用トナーに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電子写真方式を用いた複写機及び
プリンターは、一般家庭等を含めてその普及が広まるに
ともない、複写機又はプリンターの多機能化を主な目的
とした低エネルギー化(消費電力の削減)、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、あるいは機械コストを下げるための
熱定着ロールの簡素化のための低ロール圧力化が望まれ
ている。また、複写機の高級化にともない両面コピー機
能や原稿自動送り装置の搭載された複写機が広く普及さ
れてきたため、複写機及びプリンターに使用される電子
写真用トナーには定着温度が低く、耐オフセット性が優
れて、且つ両面コピー時の汚れや、原稿自動送り装置に
おける汚れの発生を防止するため転写紙への定着強度の
優れたものが要求されている。
【0003】上記の要求に対して従来技術では、トナー
を構成する結着樹脂の分子量や分子量分布を改良したも
の等の提案がなされている。具体的には、結着樹脂を低
分子量化し、定着温度を低くしようとする試みがなされ
ていた。しかしながら、低分子量化することにより融点
は低下したが同時に粘度も低下したため熱定着ロールへ
のオフセット現象が発生する問題が生じていた。このオ
フセット現象を防ぐため、該結着樹脂の分子量分布の低
分子量領域と高分子量領域を広くする方法や、あるいは
高分子部分を架橋させたりすることが行なわれていた。
しかしながら、この方法においては転写紙への定着強度
を充分に持たせるために、樹脂のガラス転移温度を低く
せざるを得ずトナーの保存性を損なうことが避けられな
かった。また、結着樹脂の低分子部分を多くするとトナ
ー自体が脆くなり両面コピー時の汚れや、原稿自動送り
装置における汚れが発生していた。これらの問題を解決
するために、水酸基を含有するポリエステル樹脂と架橋
剤であるジイソシアネートまたはポリイソシアネートを
用いて部分架橋し、広い非オフセット温度幅と優れた定
着強度を得ようとする試みがなされている。部分架橋構
造にする技術手段は、比較的低温定着性と耐オフセット
性が良好となる点において有効な手段である。しかしな
がら、架橋剤としてのイソシアネートはトリレンジイソ
シアネート(TGIC)などが広く用いられているた
め、これらのイソシアネート類は変異原性や皮膚かぶれ
の問題など安全性の点で問題があり、電子写真用トナー
として使用するには問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は低い定
着温度で定着することができ、非オフセット性において
も実用上なんら問題を発生せず、転写紙への定着強度が
優れ、かつ安全性の点でも問題のない電子写真用トナー
を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも水
酸基を含有するポリエステル系樹脂またはビニル系樹脂
と特定構造を有するウレトジオン結合型ブロックドイソ
ホロンジイソシアネートとを含有することを特徴とする
電子写真用トナーである。
【0006】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
電子写真用トナーに適用する下記の化学構造を有するウ
レトジオン結合型ブロックドイソホロンジイソシアネー
トは、ヒルス社製の商品名:IPDI−BF 1540
が挙げられる。
【0007】
【化2】 (ただし上記式中、nは1〜10000を示す。)
【0008】ウレトジオン結合型ブロックドイソホロン
ジイソシアネートは、他のブロックされたイソホロンジ
イソシアネートと比較して解離温度が低く、ポリエステ
ル系樹脂またはビニル系樹脂中の水酸基と低温で架橋反
応がしやすいので非オフセット温度幅が広くなるという
利点を有する。ウレトジオン結合型ブロックドイソホロ
ンジイソシアネートの電子写真用トナー中の含有量は、
結着樹脂における水酸基の含有量にもよるが、結着樹脂
中に0.5〜20重量%含有させることが好ましい。
0.5重量%未満であると架橋剤としての効果が少ない
ので広い非オフセット温度幅や良好な定着強度が得にく
く、20重量%より多いと結着樹脂との架橋密度が高す
ぎて溶融粘度が上昇し低温度での定着性が悪くなるので
好ましくない。
【0009】次に本発明の電子写真用トナーを構成する
水酸基を含有するポリエステル系樹脂またはビニル系樹
脂、着色剤等について説明する。本発明に使用されるポ
リエステル系樹脂は他の樹脂と比較し、末端水酸基を多
く形成しているためウレトジオン結合型ブロックドイソ
ホロンジイソシアネートとの架橋密度を充分に上げるこ
とができ、広い非オフセット温度幅や樹脂自体の強度を
上げて定着強度を向上させることができる。ポリエステ
ル系樹脂のジオール成分の例としては、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、ポリオキシプロピレン(3,3)−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(2,0)2,2−ビス(4−ヒドロキシ
フェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2,0)
−ポリオキシエチレン(2,0)−2,2−ビス(4−
ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン
(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロ
パン、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコ
ール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタン
ジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジ
オール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサン
ジオール等が挙げられる。また、3価以上の多価アルコ
ールの例としては、ソルビトール、1,2,3,6−ヘ
キサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリス
リトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリス
リトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5
−ペンタントリオール、グリセロール、ジグリセロー
ル、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,
2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、ト
リメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシベ
ンゼン等が挙げられる。また、酸成分としてはフマール
酸、マレイン酸、フタル酸、イソフタル酸、イタコン
酸、グルタコン酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカ
ルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、マロン
酸、アルケニルコハク酸、1,2,4−ベンゼントリカ
ルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、
1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−
ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカル
ボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−2−メ
チレンカルボキシプロパン、テトラ(メチレンカルボキ
シル)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボ
ン酸等が挙げられる。
【0010】また、スチレン系やアクリル系等のビニル
系の結着樹脂を用いる場合は、水酸基含有モノマーとし
てパラヒドロキシスチレン、ヒドロキシエチルヘキシル
アクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート等を他
のスチレン、アクリル等のモノマーと共重合して使用す
る。
【0011】本発明の電子写真用トナーに適用するウレ
トジオン結合型ブロックドイソホロンジイソシアネート
と上記水酸基を含有するポリエステル系樹脂またはビニ
ル系樹脂とを溶融混練時に架橋させるとトナーの溶融粘
度が上昇し、熱定着ロールへのオフセットが防止でき
る。また、適切な温度、時間を設定して溶融混練するこ
とによりトナー中に未反応の状態でウレトジオン結合型
ブロックドイソホロンジイソシアネートを残存させ、熱
定着ロールでの定着時に架橋反応を進行させ、紙への接
着性を向上させ定着後の画像の定着強度を向上させても
よい。前者の溶融混合時に架橋反応をおこさせる場合に
は、架橋反応に必要な熱量が必要である。したがってウ
レトジオン結合型ブロックドイソホロンジイソシアネー
トの分解温度以上に混練物の温度を上昇させるため溶融
混練機としては、ロールミル、加圧ニーダー、バンバリ
ーミキサー、エクストルーダー等を使用することが好ま
しい。
【0012】着色剤としては、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
レートおよびこれらの混合物、その他を挙げることがで
きる。これらの着色剤は、十分な濃度の可視像が形成さ
れるに十分な割合で含有させることが必要であり、通常
水酸基を含有するポリエステル系樹脂またはビニル系樹
脂100重量部に対して1〜20重量部程度の割合とさ
れる。また、トナーの溶融特性としてはより低温での定
着性を向上させるためにトナーの溶融開始温度を60〜
100℃に設定することが好ましい。60℃より低いと
保存性に問題を生じる場合があり、100℃より高いと
定着性が十分でないため好ましくない。本発明でいう溶
融開始温度とは、下記の測定機および測定条件において
測定し、プランジャーの降下開始温度のことをさすもの
とする。 測定機;島津製作所製 高化式フローテスターCF−500 測定条件; プランジャー:1cm2 ダイの直径 :1mm ダイの長さ :1mm 荷重 :20KgF 予熱温度 :50〜80℃ 予熱時間 :300sec 昇温速度 :6℃/min
【0013】本発明の電子写真用トナーは、前記のごと
きウレトジオン結合型ブロックドイソホロンジイソシア
ネート、水酸基を含有するポリエステル系樹脂またはビ
ニル系樹脂及び着色剤にその他のトナー成分例えば電荷
制御剤、離型剤、磁性体等を適宜分散含有せしめてなる
粒子であり、その平均粒子径は5〜20μmの範囲であ
る。また、このようにして得られる粒子にシリカ微粉体
等よりなる流動性向上剤を添加混合して電子写真用トナ
ーを構成してもよい。
【0014】本発明の電子写真用トナーは、鉄粉、フェ
ライト、造粒マグネタイト等より成るキャリアと混合さ
れて二成分現像剤あるいはキャリアとの混合をせず、一
成分用現像剤として使用されてもよい。
【0015】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明を説明する。な
お、実施例において部とは重量部を示す。 実施例1 上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合
し、二軸混練機で熱溶融混練後、ジェットミルで粉砕
し、その後乾式気流分級機で分級して平均粒子径が10
μmの粒子を得た。そして、該粒子100部と疎水性シ
リカ(キャボット社製 商品名:キャボシルTS−53
0)0.4部とをヘンシェルミキサー内で1分間攪拌
し、該粒子の表面に疎水性シリカを付着させ本発明の電
子写真用トナーを得た。
【0016】実施例2 上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合
し、二軸混練機で熱溶融混練後、ジェットミルで粉砕
し、その後乾式気流分級機で分級して平均粒子径が10
μmの粒子を得た。そして、該粒子100部と疎水性シ
リカ(キャボット社製 商品名:キャボシルTS−53
0)0.4部とをヘンシェルミキサー内で1分間攪拌
し、該粒子の表面に疎水性シリカを付着させ本発明の電
子写真用トナーを得た。
【0017】実施例3 上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合
し、二軸混練機で熱溶融混練後、ジェットミルで粉砕
し、その後乾式気流分級機で分級して平均粒子径が10
μmの粒子を得た。そして、該粒子100部と疎水性シ
リカ(キャボット社製 商品名:キャボシルTS−53
0)0.4部とをヘンシェルミキサー内で1分間攪拌
し、該粒子の表面に疎水性シリカを付着させ本発明の電
子写真用トナーを得た。
【0018】実施例4 スチレン58部、ブチルアクリレート22部、ヒドロキ
シエチルメタクリレート20部を共重合し、重量平均分
子量14×104、数平均分子量0.4×104のスチレ
ン−アクリル系共重合体樹脂を得た。 上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合
し、二軸混練機で熱溶融混練後、ジェットミルで粉砕
し、その後乾式気流分級機で分級して平均粒子径が10
μmの粒子を得た。そして、該粒子100部と疎水性シ
リカ(キャボット社製 商品名:キャボシルTS−53
0)0.4部とをヘンシェルミキサー内で1分間攪拌
し、該粒子の表面に疎水性シリカを付着させ本発明の電
子写真用トナーを得た。
【0019】比較例1 ウレトジオン結合型ブロックドイソホロンジイソシアネ
ートを使用しない以外は実施例3と同様にして比較用の
電子写真用トナーを得た。
【0020】比較例2 ウレトジオン結合型ブロックドイソホロンジイソシアネ
ートの代わりにブロックドイソホロンジイソシアネート
(ヒルス社製 商品名:IPDI−B 1065)10
部を使用した以外は実施例1と同様にして比較用の電子
写真用トナーを得た。
【0021】比較例3 ウレトジオン結合型ブロックドイソホロンジイソシアネ
ートの代わりにブロックドイソホロンジイソシアネート
(ヒルス社製 商品名:IPDI−B 1530)10
部を使用した以外は実施例1と同様にして比較用の電子
写真用トナーを得た。
【0022】比較例4 ポリエステル樹脂の代わりにエポキシ樹脂(油化シャル
エポキシ社製 商品名:エピコート1004)90部を
使用した以外は実施例1と同様にして比較用の電子写真
用トナーを得た。
【0023】次に前記実施例及び比較例で得られた各電
子写真用トナーの溶融開始温度を高化式フローテスター
(島津製作所社製 商品名;CF−500)を用いて、
先に示した条件で測定した。
【0024】次に前記実施例及び比較例について下記の
項目の試験をおこなった。 (1)非オフセット温度領域および非オフセット温度幅 まず、前記実施例及び比較例で得た各電子写真用トナー
4部と樹脂被覆を施してないフェライトキャリア(パウ
ダーテック社製 商品名:FL−1020)96部とを
混合して二成分系現像剤を作製した。次に該現像剤を使
用して市販の複写機(シャープ社製 商品名:SF−9
800)にてA4の転写紙に縦2cm、横5cmの帯状
の未定着画像を複数作製した。次に、表層がテフロンで
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/cm2 及びロールスピードが50
mm/secになるように調節し、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転写紙のトナー像の定着をおこなっ
た。この時余白部分にトナー汚れが生じるか否かの観察
をおこない、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。
【0025】(2)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転写紙のトナー像の定
着をおこなった。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
算出し低エネルギー定着性の指標とした。画像濃度はマ
クベス社製の反射濃度計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 上記項目の試験結果を表1に示す。
【0026】
【表1】
【0027】表1の試験結果から明らかなように、本発
明の電子写真用トナーの非オフセット温度幅は70〜8
0℃という実用上十分な範囲を維持していることが確認
された。また、定着温度140℃における定着強度が8
7%以上あり実用上十分な定着強度を有することが確認
された。これに対して、比較例1では定着温度140℃
における定着強度が70%以下という低いものであり、
比較例2及び3は実施例よりも非オフセット温度幅が狭
く、比較例4は非オフセット温度幅が20℃と極めて狭
く140℃ではオフセット現象が発生するため定着強度
を測定することができなかった。また、前項(1)にお
ける各現像剤を使用して市販の複写機(東芝社製 商品
名:BD−3801)で10000枚までの連続コピー
試験をおこなった結果、実施例1〜実施例4の全てにお
いて、摩擦帯電量が初期から10000枚までの間を−
20μc/gから−25μc/gの値で推移し、画像濃
度も初期から10000枚までの間を1.45から1.
40までの値を推移するもので実用上問題のないことが
確認された。なお、コピーした原稿は黒色部が6%のA
4のものであり、摩擦帯電量は東芝ケミカル社製のブロ
ーオフ摩擦帯電量測定装置を使用し、画像濃度はマクベ
ス社製の反射濃度計RD−914を使用した。
【0028】
【発明の効果】本発明の電子写真用トナーは、十分な非
オフセット温度領域を維持し低い温度で定着することが
でき、かつ定着強度に優れていると共に十分な画像濃度
を多数枚得ることができるという効果を奏する。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも水酸基を含有するポリエステ
    ル系樹脂またはビニル系樹脂と下記構造を有するウレト
    ジオン結合型ブロックドイソホロンジイソシアネートと
    を含有することを特徴とする電子写真用トナー。 【化1】 (ただし上記式中、nは1〜10000を示す。)
  2. 【請求項2】 トナーの溶融開始温度が60〜100℃
    であることを特徴とする請求項1記載の電子写真用トナ
    ー。
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有機合成化学協会編 「有機化合物辞典」 初版 (1985年11月1日) 株式会社講談社

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