JPS6270859A - 静電像現像用トナ− - Google Patents

静電像現像用トナ−

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JPS6270859A
JPS6270859A JP60210039A JP21003985A JPS6270859A JP S6270859 A JPS6270859 A JP S6270859A JP 60210039 A JP60210039 A JP 60210039A JP 21003985 A JP21003985 A JP 21003985A JP S6270859 A JPS6270859 A JP S6270859A
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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、電子写真法、静電印刷法、静電記録法などに
おいて形成される静電像の現像に用いられる静電像現像
用トナーに関するものである。
〔発明の技術的背景〕
例えば電子写真法においては、通常、光導電性感光体よ
りなる潜像担持体に帯電、露光により静電潜像を形成し
、次いでこの静電潜像を、樹脂よりなるバインダー中に
着色剤などを含有せしめてなる微粒子状のトナーによっ
て現像し、得られたトナー像を転写紙などの支持体に転
写し定着して可視画像が形成される。
このように可視画像を得るためにはトナー像を定着する
ことが必要であり、従来においては熱効率が高くて高速
定着が可能な熱ローラ定着方式が広く採用されている。
しかるに最近においては、種々の観点から、効ローラの
温度をより低くした状態でしかも高速に定着処理を行う
ことが強く要求されており、トナーとしてもそのような
要請を充分に満足させるものが求められている。
またトナーにおいては、使用もしくは貯蔵環境条件下に
おいて凝集せずに粉体として安定に存在し得ること、即
ち耐ブロッキング性に優れていることが必要であり、更
に定着法として好ましい熱ローラ定着方式においては、
オフセット現象即ち定着時に像を構成するトナーの一部
が熱ローラの表面に転移し、これが次に送られて来る転
写紙に再転移して画像を汚すという現象が発生し易いの
でトナーにオフセント現象の発生を防止する性能即ち非
オフセット性を付与せしめることが必要とされる。
〔従来の技術〕
従来においては、例えば特開昭50−87032号に開
示されているように、トナーを構成するバインダーとし
て、低融点の結晶性ポリマーと非品性ポリマーとが化学
的に連結されてなる重合体を用いる技術提案されている
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、斯かる技術においては、100℃前後の
低い温度で定着処理を施すことは可能であるがオフセッ
ト現象が発生する欠点がある。これに対してオフセント
現象の発生を防止するために、(1)重合体の分子量を
高くする手段、(2)結晶性ポリマーの動的弾性率を高
くする手段、(3)非品性ポリマーのガラス転移点を高
(する手段、などが考えられるが、上記(1)の手段で
は粉砕性が悪くなるために通常の粉砕工程を含む方法に
よってはトナーとして必要な粒子径にまで粉砕すること
ができず、上記(2)の手段においては結晶性ポリマー
の融点以上の温度においてその動的弾性率を高くするこ
とが困難であり、上記(3)の手段ではオフセット現象
の発生を防止し得るとしてもガラス転移点が高(なるた
め定着性が悪くなる問題点がある。
〔発明の目的〕
本発明は以上の如き事情に基いてなされたものであって
、その目的は、耐ブロッキング性が優れていて保存安定
性が高いうえ、低温定着性および非オフセット性が優れ
ていてオフセット現象の発生を伴わずにより低温で画像
を形成することができる静電像現像用トナーを提供する
ことにある。
本発明の他の目的は、粉砕が容易で通常の粉砕工程によ
り小径のトナー粒子を簡菫に得ることができる静電像現
像用トナーを提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の静電像現像用トナーは、融点が45〜150℃
の結晶性ポリマーの少なくとも1つと極性セグメントと
が化学的に結合してなる樹脂をバインダーとして含有し
てなることを特徴とする。
〔作用〕
斯かる構成によれば、バインダーを構成する樹脂は結晶
性ポリマーと極性セグメントとが化学的に結合されて得
られる複合分子が存在するものであり、この複合分子間
には極性セグメントの極性基に起因する一種の結合構造
が形成される。従って定着時においてトナーが結晶性ポ
リマーの融点以上の温度に加熱されてこの結晶性ポリマ
一部分が融解するときには、トナー粒子はその粒子内で
は高い町流動状態でありながら複合分子間に形成された
極性セグメントの極性基に起因する一種の結合構造によ
りその粒子としての形態が保たれるようになり、このた
め急激にはトナー粒子の流動が起こらず弾性の高い状態
が得られ、この結果トナーの定着ローラへの転移が抑止
されしかもトナーが低温で定着されるようになる。
そしてこのようにトナーの定着ローラへの転移が抑止さ
れるのでオフセット現象の発生を防止するために結晶性
ポリマーの分子量を高くすることが不要となり、従って
トナーの製造工程の一つである粉砕工程においては粉砕
が容易となる。
そして結晶性ポリマーは融点以下の温度では殆ど粘着性
を示さず、この特性が反映されたトナー粒子においても
耐ブロッキング性が優れたものとなる。
以下本発明の詳細な説明する。
本発明においては、融点が45〜150℃の結晶性ポリ
マーの少なくとも1つと極性セグメントとが化学的に結
合してなる樹脂をバインダーとして用いる。
結晶性ポリマーとしてはその融点が45〜150℃のも
のが用いられるが、融点が45°C未満のものを用いる
場合には、トナー粒子が凝集しやすくて耐ブロッキング
性が低下し、一方融点が150 ℃を超えるものを用い
る場合には低温定着が困難となる。
バインダーとする前記樹脂において、結晶性ポリマーの
割合は、65〜90重量%程度である。またバインダー
中には前記樹脂以外に非品性ポリマーが含有されていて
もよい。斯かる非品性ポリマーとしでは、前記樹脂とは
非相溶であるポリエステル、スチレン−アクリル系ポリ
マーなどを好ましく用いることができ、その使用割合は
0〜50重量%、好ましくは5〜40重量%である。
また前記樹脂は、温度100℃における動的弾性率が1
.OX 10’ dyn/ad以上、温度100℃にお
ける溶融粘度が5.OX 10’ボイズ以下であること
が好ましい。
また前記樹脂の重量平均分子量台−は、s、ooo〜1
00.000 、特ニ1O1OoO〜50.OOOノ範
囲内にあることが好ましく、また前記樹脂の数平均分子
量Mnは、2.000〜so、ooo、特に3,000
〜15,000の範囲内にあることが好ましい。前記樹
脂の重量平均分子量りが過大のときにはトナーの製造工
程における粉砕工程において粉砕が困難となりやすい。
以上における結晶性ポリマーの融点、樹脂の動的弾性率
は次のようにして測定することができる。
〈結晶性ポリマーの融点の測定〉 示差走査熱量測定法(DSC)に従い、極性セグメント
と結合されるべき結晶性ポリマーを試料とし、その数m
gのものを一定の昇温速度(10°C/m1n)で加熱
したときの融解ピーク値を融点とする。
〈樹脂の動的弾性率の測定〉 バインダーとする樹脂の試料をある一定の温度で溶融し
、この溶融状態の試料に正弦波振動を加え、ねじれの振
幅比と位相差から動的弾性率を得る。
本発明に用いる結晶性ポリマーは、融点が45〜150
℃の範囲内にある、例えば脂肪族ポリエステル、芳香族
ポリエステル、脂肪族ポリエーテル、芳香族ポリエーテ
ル、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、脂肪族ポリ
アクリレート、芳香族ポリアクリレートなどであって、
その末端に極性セグメントと化学的に結合し得る反応性
基例えば水酸基、アミノ基、カルボキシル基、メルカプ
ト基、ハロゲンなどを有するものである。
この結晶性ポリマーは、その重量平均分子量−−が3,
000〜50,000でその数平均分子量Mnが1.0
00〜20.000の範囲内であることが好ましい。こ
れらの分子量が過大もしくは過小の結晶性ポリマーを用
いるときには、トナーの製造工程における粉砕工程にお
いて粉砕が困難となりやすい。
結晶性ポリマーの具体的物質としては、例えば下記の如
きものを挙げることができる。
(1)ポリオレフィン類: ポリ−1−ブテン、ポリ−3−メチルブテン、ポリ−1
−ヘキサデセン、ポリ−1−オクタデセン、ポリ−1−
ペンテン、ポリ−4−メチルペンテン、その他 (2)ポリビニルエステル類; ポリアクリル酸アリルエステル、ポリアクリル酸イソブ
チルエステル、ポリアクリル酸デシルエステル、ポリア
クリル酸オクタデシルエステル、ポリアクリル酸ドデシ
ルエステル、その他(3)ポリジエン類: 1.2−ポリ−1,3−ブタジェン(アイソタクチック
)、トランス−1,4−ポリ−1,3−ブタジェン、シ
ス−1,4−ポリ−2−t−ブチル−113−ブタジェ
ン、シス−クロロブレン、トランス−クロロプレン、ト
ランス−1,4−ポリ−1,3−ヘプタジエン(アイソ
タクチック)、トランス−1,4−ポリ−6−メチル−
1,3−へブタジェン(アイソタクチック)、トランス
−1,4−ポリ−1,3−へキサジエン(アイツククチ
ツク)、トランス−1,4−ポリ−5−メチル−1,3
−へキサジエン(アイソタクチック)、その他 (4)ポリエステル類: ポリデカメチレンアジベート、ポリデカメチレンアゼラ
ード、ポリデカメチレンアジベ−ト、ポリデカメチレン
セバケート、ポリデカメチレンサクシネート、ポリエチ
レンセバケート、ポリエチレンセバケート、ポリエチレ
ンサクシネート、ポリへキサメチレンセバケート、ポリ
へキサメチレンセバケート、ポリへキサメチレンセバケ
−ト、ポリヘキサメチレンサクシネート、ポリ−10=
ヒドロキシカプリル酸、ポリ−6−ヒドロキシカプロン
酸、ポリ−3−ヒドロキノプロピオン酸、その他 (5)ポリエーテル類: ポリブチルビニルエーテル、ポリイソブチルビニルエー
テル、ポリイソプロピルビニルエーテル、ポリエチルビ
ニルエーテル、ポリ−2−メトキシエチルビニルエーテ
ル、その他 (6)ポリオキサイド類: ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、
ポリへキサメチレンオキサイド、ポリオクタメチレンオ
キサイド、ポリノナメチレンオキサイド、ポリデカメチ
レンオキサイド、ポリクロロメチルエチレンオキサイド
、その他 (6)ポリスルフィド類、ポリスルホン類:ポリエチレ
ンジスルフィド、ポリテトラメチレンスルフィド、ポリ
ペンタメチレンスルフィド、ポリへキサメチレンスルフ
ィド、ポリデカメチレンスルフィド、ポリテトラメチレ
ンスルホン、その他 (7)ポリサッカライド類: ポリ−14−B−D−グルコーストリカプリレート、そ
の他 (8)上記以外のもの: ポリ−4−(4−メチルチオフェノキシ)−エチレンア
ミン、ポリ−6−メルカプトカプロン酸、ポリジプロピ
ルシロキサン、その他 車発明に用いる極性セグメントとは、前記結晶性ポリマ
ーとの結合部以外に極性基を有する化合物である。斯か
る極性基としては、例えばウレタン、ウレア、イオン性
基(例えばハロゲン原子、アミノ基、水酸基、カルボキ
シル基など)などを挙げることができ、極性セグメント
中でこれらは単独で存在してもよいし、あるいは複数の
ものが混在してもよい。この極性セグメントとしては、
具体的には、その一部に結晶性ポリマーと結合し得る基
を有し、しかも結晶性ポリマーと結合する部分以外に極
性基を存するものを用いることができ、その主体すなわ
ち幹を構成する部分の構造は特に限定されない。すなわ
ち、極性セグメントは結晶性ポリマーと結合していわば
複合分子を形成すると共に、複合分子が形成された状態
においては、極性セグメントにおいて結晶性ポリマーと
の結合部以外に存在する極性基同志が例えば水素結合あ
るいはイオン的吸引力などの化学的結合力により結合さ
れて一種の結合構造が形成され、これによりトナーにお
いて優れた非オフセット性が得られる。
前記極性セグメントとして好ましいものは下記一般式(
1)で示される、ウレタンセグメント、ウレアセグメン
ト、ウレタンウレアセグメントである。
一般式(1) (式中、Rはアルキレン基、シクロ環、芳香環、または
それらを含む二価の基を表し、R′は脂肪族または芳香
族の、ジオールまたはジアミン由来の基を表し、Xは任
意の中間結合手を表し、nは1以上の整数を表し、好ま
しくは2〜5の整数を表す。なおnが2以上のときには
、RおよびR′はそれぞれ、全ての基本単位(一般式(
1)においてかっこで囲まれた部分)間で同一のもので
あってもよいし、あるいは基本単位間で異なるものがあ
ってもよい。) 上記一般式(1)で示される極性セグメントは、例えば
ジイソシアネートと、ジオールまたばジアミンとを反応
させて得ることができる。ジイソシアネートとしては、
例えばヘキサメチレンジイソソアネート、ジフェニルメ
タンジイソシアネート、l・リレンジイソシアネート、
トリジンジイソシアネート、ナフチレンジイソシアネー
ト、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシ
アネートなどを用いることができ、またジオールとして
は、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール
、ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタツール、p
−キシリレングリコールなどを用いることができ、また
ジアミンとしては、例えばエチレンジアミン、ヘキサメ
チレンジアミン、フェニレンジアミンなどを用いること
ができる。
斯かる極性セグメントとしては、前記一般式filにお
けるnの値が2〜5の範囲内にあるものが好ましく、n
の値が過小のときにはオフセット現象を防止するために
必要とされる弾性率が得られない場合があり、−万〇の
値が過大のときにはトナ−の製造工程における粉砕工程
において粉砕が困難となる場合がある。
上記一般式(1)で示される極性セグメントを用いる場
合には、結晶性ポリマーの分子量を大きくすることなく
オフセット現象の発生を防止するために必要な高い弾性
率が得られるようになり、従ってトナーの製造工程にお
ける粉砕が容易となり、また結晶性ポリマーの融点以下
における低い粘着性がトナーとされたときにも反映され
るようになり、優れた耐ブロッキング性を有するトナー
を得ることができる。
本発明の静電像現像用トナーは、上記の如き特定の樹脂
よりなるバインダー中に、着色剤、必要に応して添加さ
れる添加剤が含有されてなるものである。
着色剤としては、カーボンブランク、ニグロシン染料(
C,1,黒50415B) 、アニリンブルー(C,I
N150405 )、カルコオイルブルー(C,1,f
fi azoecBlue 3) 、クロムイエロー(
C,1,1t14090)、ウルトラマリンブルー(C
,1,患77103)、デュポンオイルレッド(C,1
,嵐26105)、キノリンイエロー(C。
1、NcL47005)、メチレンブルークロライド(
C,1,Th52015)、フタロンアニンブルー(C
,1,磁74160)、マラカイトグリーンオフサレー
ト (C,1,阻42000)、ランプブランク (C
,1,Th77266) 、ローズベンガル(C,1m
45435)、これらの混合物、その他を挙げることが
できる。これら着色剤は、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れることが必要であり、通常
バインダー100重量部に対して1〜20重量部程度で
ある。
必要に応じて添加される添加剤としては、例えば荷電制
御剤、流動性改善用滑剤、その他がある。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について詳細に説明するが、これ
らの実施例に本発明が限定されるものではない。
実施例1 〔バインダーを構成する樹脂の製造〕 構造式(A) 上記構造式(A)で示されるポリへキサメチレンセバケ
ートよりなる結晶性ポリマー(融点=66℃、動的弾性
率:1.8 xlodyn/d(100℃)、溶融粘度
1.2X10ポイズ(100℃)、重量平均分子量Mw
 : 14,800、数平均分子量Mn : 6,46
0 、OH価:22.5)と、このポリへキサメチレン
セバケートのOH基モル数の2倍量に相当するモル数の
p−キシリレングリコールと、キシレンとを反応釜で攪
拌混合して140°Cに加熱した。リフラックス後、反
応系に上記ポリへキサメチレンセバケートとp−キシリ
レングリコールの合計OH基モル数の40%に相当する
モル数のへキサメチレンジイソシアネートのキシレン溶
液を添加した。140℃で1時間反応させた後キシレン
を減圧留去し、もって極性セグメントであるポリウレタ
ンが結晶性ポリマーであるポリへキサメチレンセバケー
トに化学的に結合してなる樹脂を得た。これを「樹脂1
」とする。
この樹脂1の重量平均分子量M−は24,500、数平
均分子量Mnは6,750 、動的弾性率は1.5 X
 10’ dyn/enl(100℃)、溶融粘度は4
.7 X 1.0’ポイズ(100℃)、融点は62℃
であった。
この樹脂1の構造は、正確にはわからないが、p−キシ
リレングリコールが優先的に反応することから、次のよ
うな構造であると考えられる。
CB) 、l−(A)−(B) 、。
(式中、(B)は、 を表し、(A)は上記構造式(A)と同一のものを表し
、nは1〜10の整数を表す。)上記樹脂1の100重
量部と、カーボンブラック「モーガルLJ  (キャポ
ソト社製)の10重量部とを混合して、予備分散した後
加熱ロールにより混練し、冷却後粉砕して平均粒径約1
inのトナーを製造した。これを「トナー1」とする。
このトナー1の動的弾性率は1.1. X 10Sdy
n/col(100℃)、溶融粘度は3.2X105ポ
イズ(100℃)であった。
このトナー1の2重量部と、平均粒径100μmの樹脂
被覆キャリアの98重量部とを混合して現像剤を調製し
、この現像剤を用いて電子写真複写機r U −Bix
 1600J  (小西六写真工業社製)により静電像
の形成および現像を行い、得られたトナー像を転写紙上
に転写したうえ、加熱ローラの温度を100℃に設定し
た加熱ローラ定着器により定着して複写画像を形成する
実写テストを行った。
得られた複写画像においては、トナーの定着性が良好で
あり、しかもオフセット現象に起因する画像汚れが生じ
ていなかった。また現像器内に収納されたトナーにおい
ては凝集せずに微粒子状の粉体として安定に存在してい
て耐ブロッキング性が優れたものであった。
実施例2 〔バインダーを構成する樹脂の製造〕 実施例1で用いたのと同様のポリへキサメチレンセバケ
ートと、このポリへキサメチレンセバケートのOH基モ
ル数と等量のモル数のp−キシリレングリコールと、キ
シレンとを反応釜で攪拌混合し、140℃に加熱した。
リフラックス後、反応系に、上記ポリへキサメチレンセ
バケートとp−キシリレングリコールの合計OH基モル
数の27%に相当するモル数のへキサメチレンジイソシ
アネートと、3%に相当するモル数の三官能イソシアネ
ート「デスモジュールRJ  (バイヤー社製)のクロ
ロホルム溶液を添加した。140℃で1時間反応後、溶
媒を減圧留去し、もって極性セグメントであるポリウレ
タンが結晶性ポリマーセグメントであるポリへキサメチ
レンセバケートに化学的に結合してなる樹脂を得た。こ
れを「樹脂2」とする。
この樹脂2の重量平均分子量M−は25,200、数平
均分子量Mnは6,520 、動的弾性率は1.2 X
 10’dyn/cd(100℃)、溶融粘度は3.0
X10’ボイズ(100℃)、融点は62℃であった。
この樹脂2の構造は、正確にはわからないが、樹脂1の
構造においてCB)が部分的に下記に示す〔「〕 とな
り架橋された構造となるものと考えられる。
〔B′〕
N−C−・自・・・ ]11 O ] 」 上記樹脂2を用いて実施例1と同様にしてトナーを製造
した。これを「トナー2」とする。
このトナー2の動的弾性率は2. OX 10’ dy
n/cal(100℃)、溶融粘度は4.5X10’ボ
イズ(100℃)であった。
このトナー2を用いて実施例1と同様にして現像剤を調
製し、この現像剤を用いて実施例1と同様にして実写テ
ストを行った。
得られた複写画像においては、トナーの定着性が良好で
あり、しかもオフセット現象に起因する画像汚れが生じ
ていなかった。また現像器内に収納されたトナーにおい
ては凝集せずに微粒子状の粉体として安定に存在してい
て耐ブロッキング性が優れたものであった。
比較例1 〔バインダーを構成する樹脂の製造〕 実施例1で用いたのと同様のポリへキサメチレンセバケ
ートにキシレンを添加し、反応釜で攪拌混合し、140
℃に加熱した。リフラックス後、上記ポリへキサメチレ
ンセバケートのOH3モル数の30%に相当するモル数
のへキサメチレンジイソシアネートのキシレン溶液を添
加した。140℃で1時間反応後、キシレンを減圧留去
し、もって下記構造式で表される連結型ポリへキサメチ
レンセバケートよりなる樹脂を得た。これを「比較樹脂
1」とする。
この比較樹脂1の重量平均分子量りは26,300、数
平均分子量Mnは9,870 、動的弾性率は5.4 
X 10dyn/cd(100℃)、溶融粘度は1.l
X10”ボイズ(100℃)、融点は63℃であった。
この比較樹脂1の構造は、正確にはわからないが、次の
ような構造であると考えられる。
(式中、(A)は実施例1における構造式(A)と同一
のものを表し、(C)は、 を表す。) 上記比較樹脂1を用いて実施例1と同様にしてトナーを
製造した。これを「比較トナー1」とする。
この比較トナー1の動的弾性率は3.3 X 10”d
yn/cd(100℃)、溶融粘度は5.6X10”ポ
イズ(100℃)であった。
この比較トナー1を用いて実施例1と同様にして現像剤
を調製し、この現像剤を用いて実施例1と同様にして実
写テストを行った。
得られた複写画像においては、トナーの定着性は良好で
あったが、オフセット現象に起因する画像汚れがかなり
生じていた。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の静電像現像用トナーによ
れば、バインダーを構成する樹脂は結晶性ポリマーと極
性セグメントとが化学的に結合されて得られる複合分子
が存在するものであり、この複合分子間には極性セグメ
ントの極性基に起因する一種の結合構造が形成され、従
って定着時においてトナーが結晶性ポリマーの融点以上
の温度に加熱されてこの結晶性ポリマ一部分が融解する
ときには、トナー粒子はその粒子内では高い再流動状態
でありながら複合分子間に形成された極性セグメントの
極性基に起因する一種の結合構造によりその粒子として
の形態が保たれるようになり、このため急激にはトナー
粒子の流動が起こらず弾性の高い状態が得られ、この結
果低温定着を達成しながらトナーの定着ローラへの転移
が抑止されてオフセフ)現象の発生を伴わずに画像を形
成することができる。そしてこのように結晶性ポリマー
を用いながらオフセット現象の発生を防止することがで
きるので、オフセット現象の発生を防止するために結晶
性ポリマーの分子量を高くすることが不要となり、従っ
てトナーの製造工程の一つである粉砕工程においては粉
砕が容易でトナーの製造が簡単となる。そして結晶性ポ
リマーの融点以下における低い粘着性が反映されるため
、トナー粒子の耐ブロッキング性が優れたものとなり、
この結果トナーが凝集せずに微粒子状のまま安定に存在
することができトナーの保存安定性が良好となる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)融点が45〜150℃の結晶性ポリマーの少なくと
    も1つと極性セグメントとが化学的に結合してなる樹脂
    をバインダーとして含有してなることを特徴とする静電
    像現像用トナー。 2)極性セグメントが、ウレタン、ウレア、イオン性基
    を含む化合物のうちの少なくとも1つであることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の静電像現像用トナー
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