JP2973362B2 - 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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JP2973362B2 JP1310213A JP31021389A JP2973362B2 JP 2973362 B2 JP2973362 B2 JP 2973362B2 JP 1310213 A JP1310213 A JP 1310213A JP 31021389 A JP31021389 A JP 31021389A JP 2973362 B2 JP2973362 B2 JP 2973362B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、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荷像現像用トナー
に関し、特にトナーの定着性能の改善に関する。
従来の技術 電子写真法においては、一般に、光導電体からなる感
光体表面に静電潜像を形成し、この潜像をトナー粒子に
より現像して可視像とし、これを直接、あるいは紙等に
転写した後、熱や圧力などで定着している。
トナーの定着法としては、バインダー樹脂を含むトナ
ーを加熱・軟化させて定着する加熱定着法や、圧力によ
り塑性変形させて定着する圧力定着法が知られている
が、ヒートローラ定着方式が広く採用されている。ヒー
トローラ定着方式は、加熱、加圧下に定着ローラと画像
を形成したトナー粒子とを接触させ、トナーを軟化させ
て紙等に定着する方法であり、高速機対応の観点から、
低温・低圧定着が要望されている。また、定着ローラに
トナーの一部が付着し、この付着トナーが後に送られて
くる紙を汚す、いわゆるオフセットの発生が問題となる
ことから、その十分な防止対策も必要となる。
そこで、トナーには、良好な熱応答性を示し、広い温
度範囲でオフセットを起こすことなく定着ローラから離
型する非オフセット性と、紙等にしっかりと密着する定
着性の、相反する特性を満たすことが要求される。
特開昭63−68848号公報、同63−68849号公報、同63−
68850号公報、同63−68851号公報には、水酸基価OHV
酸価AVの比OHV/AVが1.2以上のポリエステル樹脂を用い
た電子写真現像剤を使用することにより、オフセットを
防止して低温度で定着でき、しかも、トナーの流動性を
改良してブロッキング特性を改善しうることが報告され
ている。
しかしながら、上記ポリエステル樹脂を用いても定着
性は未だ十分ではない。
また、オフセット防止剤、定着向上助剤として、ポリ
プロピレンワックス、ポリエチレンワックス等のオレフ
ィンワックス、ステアリン酸塩、脂肪族アミド化合物を
用いることが行なわれている。
特開昭59−129863号公報には、ポリエステル樹脂に酸
化型ポリオレフィンを添加したトナーが、また、特開昭
62−229159号公報には末端をカルボン酸変成したポリプ
ロピレンを配合したトナーが開示されている。しかしな
がら、これら公報ではバインダーの極性、ワックスとの
相容性については何ら考慮されておらず、非オフセット
性と定着性のバランスが十分に取れたトナーが得られな
い。
発明が解決しようとする課題 本発明は、定着性と非オフセット性のバランスがと
れ、定着性能に優れたトナーを提供するものである。
発明の構成 本発明の静電荷像現像用トナーは、以下の(a)およ
び(b)成分を含有し、かつ、(a)ポリエステル樹脂
バインダーと(b)ワックスとの酸価比(a)/(b)
が1〜30の範囲にあることを特徴とする。
(a)酸価をAV、水酸基価をOHVとしたとき、AVが20〜3
5(KOHmg/g)、AV/OHV=1.2〜1.5であって、以下の(a
−1)、(a−2)、(A−3)成分を共縮合したポリ
エステル樹脂バインダー (a−1)一般式(I)で示されるジオール成分。
(式中の記号は以下のものを示す OR1,OR2:オキシエチレン基またはオキシプロピレン基 x,y:1以上の整数、但しx+yの平均値は2〜
7) (a−2)二価のカルボン酸、その酸無水物またはその
低級アルキルエステルの少なくとも1種 (a−3)三価以上の多価カルボン酸、その酸無水物ま
たはその低級アルキルエステルの少なくとも1種、また
は/および三価以上の多価アルコール (b)酸価が1.0〜20の酸化型ワックス。
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
ポリエステル樹脂としては、酸価AVが20〜35(KOHmg/
g)、好ましくは25〜35の範囲に、また、酸価AVと水酸
基価OHVとの比率AV/OHVが1.2〜1.5の範囲にあるものが
用いられる。酸価AVが20未満では定着性の改善効果が得
られず、一方、35を超えると高温高湿、低温低湿等の環
境下で画像が大きく変化し、実用に耐えなくなる場合が
ある。また、AV/OHVが1.2未満では、十分な帯電の立上
り特性および分布特性が得られない。一方、1.5を超え
ると、高温高湿、低温低湿等の環境下で画像コントロー
ルができなくなる。
ポリエステル樹脂の酸価、水酸基価は、JISK 0070に
規定される方法に準じて測定される。
ポリエステル樹脂におけるAV値、 AV/OHV比の調整は、縮重合ないし共縮重合反応におい
て、−OH成分全体より、カルボン酸成分全体を官能基数
について多く用いることにより、また、重合が進行する
につれて末端官能基が減少することから、重合度を調整
することにより行える。ポリエステル樹脂は、前述の公
開特許公報に記載されているような、公知の共縮重合反
応によって製造される。
ポリエステル樹脂は、アルコール成分とカルボン酸成
分との縮重合ないしは共縮重合によって得られ、用いら
れる各成分の具体例としては、以下のものが挙げられ
る。
2価または3価以上のアルコール成分としては、以下
のものが例示される。
1) ジオール類;エチレングリコール、ジエチレング
リコール、トリ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、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレン
グリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレン
グリコール、ポリテトラメチレングリコールなど。
2) ビスフェノール類;ビスフェノールA、水素添加
ビスフェノールA、ポリオキシエチレン化ビスフェノー
ルA、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールA等のエ
ーテル化ビスフェノール類など。
3) 3価以上のアルコール類;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−トリヒドロキシメチルベンゼンなど。
2価または3価以上のカルボン酸類としては、2価ま
たは3価カルボン酸、この酸無水物またはこの低級アル
キルエステルが用いられ、カルボン酸として以下のもの
が例示される。
4) 2価カルボン酸;マレイン酸、フマール酸、シト
ラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソ
フタル酸、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、セバチン酸、アゼライン
酸、マロン酸、あるいはn−ブチルコハク酸、n−ブテ
ニルコハク酸、イソブチルコハク酸、イソブテニルコハ
ク酸、n−オクチルコハク酸、n−オクテニルコハク
酸、n−ドデシルコハク酸、n−ドデセニルコハク酸、
イソドデシルコハク酸、イソドデセニルコハク酸等のア
ルキルまたはアルケニルコハク酸など。
5) 3価以上のカルボン酸;1,2,4−ベンゼントリカル
ボン酸(トリメリット酸)、1,2,5−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2−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパ
ン、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、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、ピロメリット酸、エンポール三量体
酸など。
これらカルボン酸の酸無水物または低級アルキルエス
テルも使用できる。
ポリエステル樹脂の中でも、下記(a),(b)およ
び(c)を共縮重合したポリエステル樹脂をバインダー
として用いることが好ましい。このようなポリエステル
樹脂を用いることにより、現像性能を損なうことなく、
本発明の定着性能をいかんなく発揮させることができ
る。
(a−1)一般式(I)で示されるジオール成分。
(式中の記号は以下のものを示す OR1,OR2:オキシエチレン基またはオキシプロピレン基 x,y:1以上の整数、但しx+yの平均値は2〜7) (a−2)二価のカルボン酸、その酸無水物またはその
低級アルキルエステルの少なくとも1種。
(a−3)三価以上の多価カルボン酸、その酸無水物ま
たはその低級アルキルエステルの少なくとも1種、また
は/および三価以上の多価アルコール。
本発明では、上記の如き高酸価型のポリエステル樹脂
バインダーの定着性をさらに向上させるために、特定の
酸価を有する酸化型ワックスが併用される。これら各成
分に、さらに着色剤、荷電制御剤等の成分を加え、混練
機等で混合・分散されるが、樹脂バインダーとワックス
との相容性がトナーとしての物性の安定性に関係してい
るものと考えられる。
酸化型ワックスの分散状態は次の方法により推定する
ことができ、本発明の測定のポリエステル樹脂と特定の
酸化型ワックスを配合した場合に良好な分散状態を示す
ことが確認された。
(1)熱分析(DSC)法 トナーの“剥れ”を測定して、分散性を見る。
ワックスをDSC法により熱分散し、融点前後の吸熱熱
量を測定する。この場合、ワックスによって測定する温
度の範囲を予め決定する。測定から得られる熱量により
単位重量当たりの融解熱(吸熱量)を計算する。
次に、ワックスを配合したトナーの同様に熱分析し、
ワックスの融解熱(吸熱量)を測定する。一方、トナー
へのワックスの配合量と上述のワックス単位重量当たり
の融解熱から理論値を計算して比較する。
トナー中へのワックスの配合量を変えて同様の操作を
繰り返して、これらの結果を第1図のようにプロットす
る。相容性が良い程理論値に近い値を示し、相容性が悪
い場合は、トナー製造時の粉砕、分級工程においてワッ
クスの剥離を生じ、第1図に示すように測定値がかなり
低い値を示す。
酸化型ワックスとしては、酸化AVが1.0〜20(KOHmg/
g)、好ましくは2.0〜20のものが用いられる。酸価が1.
0未満であると定着性が十分に改善されない。一方、酸
価が20を超えると、十分なオフセット効果が得られない
場合がある。
また、(a)ポリエステル樹脂の酸価と(b)酸価型
ワックスの酸価との比(a)/(b)が1〜30、好まし
くは5〜10の範囲とする。ポリエステル樹脂バインダー
の酸価が大きくなるにしたがって、大きな酸価の酸価型
ワックスを用いることが必要となる。この比率が上記範
囲を逸脱すると、ワックスとバインダーとの相用性と十
分な定着性の改善効果が得られない。なお、酸化型ワッ
クスの酸価は、ポリエステル樹脂バインダーと同様、JI
S K 0070に従って測定される。
酸化型ワックスの具体例としては、酸価型ポリオレフ
ィンワックス、モンタン酸ワックス、部分ケン化エステ
ルワックスなどが挙げられる。
酸化型ポリオレフィンワックスとしては、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン等のポリオレフィンにカルボン酸を
グラフト化したものや、ポリオレフィンを放射線処理し
て得たものなどが用いられる。なお、酸化型ポリオレフ
ィンワックスの製造例は例えば特開昭59−129863号公報
に記載されている。
酸化型ワックスは、融点90〜150℃のものが適当であ
る。
酸化型ワックスはトナー中に0.5〜10重量%、好まし
くは1〜5重量%配合される。
本発明のトナー中には、上記必須成分に加え、着色
剤、電荷制御剤、磁性体、流動性改良剤等を配合するこ
とができる。
着色剤としてはカーボンブラックをはじめ各種の顔
料、染料が;磁性体としてはマグネタイト、フェライト
等が;電荷制御剤としては第4級アンモニウム化合物、
ニグロシン、ニグロシン塩基、クリスタルバイオレッ
ト、1,2型クロム合金錯塩染料などが使用できる。
本発明のトナーは、例えば2軸押出機、ニーダ等で各
成分を溶融混練機、ジェットミル等で粉砕し、分級する
ことにより得られる。
本発明のトナーは、キャリアと混合して二成分現像剤
として、磁性体を含有せしめて一成分現像剤として、あ
るいは、光導電材料を含有せしめて光導電性トナーとし
て等、種々の使用形態を取ることができる。
発明の効果 本発明の静電荷像現像用トナーによれば、特定の酸価
のポリエステル樹脂バインダーおよび酸化型ワックスを
用い、かつ、両者の酸価比率を所定範囲とすることによ
り、トナーの定着性を改善することができる。
実施例 一般式(I)のビスフェノールAポリオキシエチレン
付加物(平均付加モル数2.2)10重量部、テレフタル酸
5重量部、アルケニルコハク酸3重量部、無水トリメリ
ット酸2重量部を共縮重合させて以下の性状のポリエス
テル樹脂を製造した。
酸価AV=30.0(KOHmg/g) 水酸基価OHV=20.0(KOHmg/g) AV/OHV=1.5 ここで、酸価および水酸基価は、JIS K 0070に準拠し
て測定した。但し、酸価は溶媒としてジオキサンを用
い、水酸基価は、アセチル化時間を2時間とした。
また、合成条件を若干変更してAV、AV/OHV値の異なる
ポリエステル樹脂を製造した。
これらのポリエステル樹脂および種々のワックスを用
いて、以下の表−1に示した試料No.1〜7の組成で計
量、混練し、5〜20μmに分散してトナーを製造した。表1−1:トナー組成 ポリエステルバインダー(表−2中に記載) 85wt% ワックス(表−2中に記載) 5wt% カーボンブラック(リーガル400R) 9wt% 荷電制御剤(ボントロンS−34) 1wt% このトナーに対して、京セラ(株)製レーダプリンタ
を用いて評価した。以下、評価方法、評価結果(表−
2)の順に記載する。
〔評価法〕
(1)ワックス分散性 前述のDSC法に依った。
○:理論値に近く、ワックスの剥がれが良好 ×:理論値よりかなり低い値を示し、ワックスの剥が
れが見られた (2)定着性 定着温度を180℃±2℃に設定し、スイッチOFFの状態
で10分間ファンで冷却した後、電源ONし、定着パターン
を連続5枚通紙し、測定用画像を得る。
この画像を、綿布で包んだ黄銅製の1kgの荷重をかけ
て、10往復擦る。この操作の前後の画像濃度をマクベス
反射計で測定し、その濃度の比率を求めて定着性とする
が、ここでは、25%ハーフ濃度画像の定着率の最低の値
をもって定着性を判断する。また、試験環境は、温度23
℃、相対温度55%の常温−常湿条件とした。
紙は、いわゆるボンド紙を用いた。
○:90〜100% △:80〜90% ×:80%以下 (4)ホットオフセット発生温度 クリーナーパットを付けずに定着ローラを、トナー画
像を有する転写紙に圧接触させ、トナーを融着させて定
着する。次に、トナー画像を有しない転写紙を同様に定
着ローラに圧接触させ、転写紙上にオフセット汚れが発
生するか否かを観察する。定着ローラの温度を変化させ
て上記操作を繰り返しホットオフセットが発生する温度
を決定する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明で用いた評価方法を示すグラフであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野田 謙二 三重県度会郡玉城町野篠字又兵衛704番 地19 京セラ株式会社三重玉城工場内 (56)参考文献 特開 平1−260460(JP,A) 特開 昭59−129863(JP,A) 特開 昭50−99741(JP,A) 特開 昭62−85259(JP,A) 特開 昭60−158460(JP,A) 特開 昭57−37353(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03G 9/08 - 9/097

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)酸価をAV、水酸基価をOHVとしたと
    き、AVが20〜35(KOHmg/g)、AV/OHV=1.2〜1.5であっ
    て、以下の(a−1)、(a−2)、(a−3)成分を
    共縮合したポリエステル樹脂バインダー (a−1)一般式(I)で示されるジオール成分、 (式中の記号は以下のものを示す OR1,OR2:オキシエチレン基またはオキシプロピレン基 x,y:1以上の整数、但しx+yの平均値は2〜7) (a−2)二価のカルボン酸、その酸無水物またはその
    低級アルキルエステルの少なくとも1種、 (a−3)三価以上の多価カルボン酸、その酸無水物ま
    たはその低級アルキルエステルの少なくとも1種、また
    は/および三価以上の多価アルコール、 および (b)酸価が1.0〜20の酸化型ワックス を含有し、かつ、(a)ポリエステル樹脂バインダーと
    (b)ワックスとの酸価比(a)/(b)が1〜30の範
    囲にあることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
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