JP2581641B2

JP2581641B2 - 電子写真用トナー

Info

Publication number: JP2581641B2
Application number: JP5103781A
Authority: JP
Inventors: 幸治中山
Original assignee: Tomoegawa Paper Co Ltd
Current assignee: Tomoegawa Co Ltd
Priority date: 1993-04-07
Filing date: 1993-04-07
Publication date: 1997-02-12
Anticipated expiration: 2012-02-12
Also published as: JPH06295096A

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、特に熱ロール定着を採用している複写機又はプリン
ターに適した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広く普及されるにつ
れ、消費電力が少なく、複写速度が早い機能を有するも
のが望まれている。そして、かかる要望に対して、定着
温度が低くても十分な転写紙への定着強度を有し、かつ
熱定着ローラーへのトナー付着による画像汚れ、いわゆ
るオフセットが発生しない電子写真用トナーが要求され
ている。この要求のために従来の電子写真用トナーは、
低分子量の結着樹脂を用いたり、あるいはガラス転移温
度を低くして軟化点を下げることが行われていた。しか
しながら結着樹脂を低分子量化した場合は、軟化点は低
下するが同時に溶融粘度が低下し、シリコーンオイルを
多量に塗布しない熱定着ローラーでは熱定着ローラーへ
のオフセットが発生するという問題があった。この問題
を解消するために結着樹脂中に高分子量の重合体を混合
するなど、オフセットが発生しない程度の溶融粘度を保
つ試みもなされている。しかしながら、結着樹脂中に高
分子量の重合体を混合すると耐オフセット性は向上する
が、定着性が悪いという問題を生じさせていた。また、
極端な低分子量化は結着樹脂の強度を低下させ、定着後
の画像を摩擦すると、転写紙上に形成されたトナー層が
破壊し、脱落するといった問題があった。さらに、電子
写真用トナーに含有させる結着樹脂の強度が弱くなると
現像剤としての耐久性に問題が生じ、例えば二成分現像
剤ではキャリアとの摩擦による電子写真用トナーの粉砕
やキャリアへのスペントトナーの発生、感光体へのトナ
ーフィルミングの発生の問題を生ずる。また、従来より
熱定着ローラーに対する電子写真用トナーの離型性を付
与するために電子写真用トナーにシリコーンオイル、あ
るいはシリコーン樹脂を含有させる手法は行われてい
た。しかし電子写真用トナーに十分な離型性を付与する
ためには多量のシリコーンオイルを添加する必要があ
り、シリコーンオイルの添加によって電子写真用トナー
の流動性が悪化したり、帯電特性が不安定になる等の品
質的な問題が発生していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来の
電子写真用トナーの問題点を解決したものであり、低温
で定着された場合の定着性、熱定着ローラーへの耐オフ
セット性、定着画像の耐擦り性、感光体への耐フィルミ
ング性の良好な電子写真用トナーを提供するものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は不飽和イソシア
ネートで変性したシリコーン樹脂を共重合したビニル系
樹脂を含有することを特徴とする電子写真用トナーであ
る。

【０００５】本発明を構成する不飽和イソシアネートで
変性したシリコーン樹脂を共重合したビニル系樹脂は、
構成分子の主鎖がポリシロキサン構造であるシリコーン
樹脂に不飽和イソシアネートを反応させて、少なくとも
一部分が不飽和結合を有するシリコーン樹脂に変換した
後、該シリコーン樹脂とビニルモノマーとを反応させる
ことにより得られたものである。上記の構成分子の主鎖
がポリシロキサン構造であるシリコーン樹脂の代表例と
しては、下記一般式（１）で表されるポリシロキサン構
造のものが挙げられる。しかし、帯電特性、結着樹脂と
の相溶性、樹脂の流動性等の特性向上のため、必要に応
じて変性したシリコーン樹脂を用いてもよい。

【０００６】

【化１】

【０００７】このようなシリコーン樹脂に不飽和結合を
導入するための不飽和イソシアネートの例としては、イ
ソシアネートエチルメタクリレート、メタクリロイルイ
ソシアネート、αジメチルベンジルイソシアネート等一
分子中にイソシアネート基と不飽和結合を共有する化合
物や、ジイソシアネートと不飽和モノアルコールとの反
応生成物、例えば２，４−トリレンジイソシアネート等
の１モル対１モルの付加物が挙げられる。

【０００８】本発明に用いるビニルモノマーとしてはス
チレンの単独、又はスチレンとアクリル酸メチル、アク
リル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル
等のアクリル酸エステル類との併用が挙げられる

【０００９】本発明の不飽和イソシアネートで変性した
シリコーン樹脂を共重合したビニル系樹脂の１例とし
て、出発原料物質としてジメチルポリシロキサン、イソ
シアネートエチルメタクリレート、スチレンを用いた樹
脂の構造式を下記式（２）に示す。

【００１０】

【化２】

【００１１】本発明の電子写真用トナーは、結着樹脂成
分を前記の不飽和イソシアネートで変性したシリコーン
樹脂を共重合したビニル系樹脂のみから構成させてもよ
いし、不飽和イソシアネートで変性したシリコーン樹脂
を共重合したビニル系樹脂とその他のビニル系樹脂とか
ら構成させてもよい。この場合、不飽和イソシアネート
で変性したシリコーン樹脂の共重合量が結着樹脂全体に
対して１〜３０重量％となるように配合することが好ま
しい。不飽和イソシアネートで変性したシリコーン樹脂
の共重合量が１重量％未満であると熱定着ローラーに対
する離型効果が得られにくく、３０重量％より多いと定
着性および帯電特性が悪くなりやすく、コストが高くな
るという問題を生じる。

【００１２】その他のビニル系樹脂としては、スチレ
ン、α−メチルスチレン、クロルスチレン等のスチレン
類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸
プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸オクチル、ア
クリル酸アルキルエステル等のアクリル酸エステル類、
メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル
酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸オクチ
ル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸グリシジ
ル、メタクリル酸アルキルエステル等のメタクリル酸エ
ステル類等の単量体を共重合させたビニル系樹脂、ある
いは、その他の共重合成分、例えば、アクリロニトリ
ル、マレイン酸、マレイン酸エステル、塩化ビニル、酢
酸ビニル、安息香酸ビニル、ビニルメチルケトン、ビニ
ルヘキシルケトン、ビニルメチルエーテル、ビニルエチ
ルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等の単量体を前
記単量体に共重合させたビニル系樹脂等が挙げられる。

【００１３】また、本発明の電子写真用トナーはできる
だけ低温低圧力で定着可能にするために電子写真トナー
の溶融開始温度は１００℃以下に設定されることが好ま
しい。本発明でいう溶解開始温度は、次の測定機及び測
定条件によって測定したときの値をいうものである。な
お、溶解開始温度とはプランジャーの降下開始温度のこ
とをさすものである。測定機；島津製作所社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

【００１４】電子写真トナーの溶融開始温度を１００℃
以下に設定させるためには、前記の不飽和イソシアネー
トで変性したシリコーン樹脂を共重合したビニル系樹脂
として、ガラス転移温度が７０℃以下のものを用いるこ
とが好ましい。また、前記その他のビニル系樹脂として
分子量が低いものを用いることも有効である。しかしな
がら、その他のビニル系樹脂に分子量が極端に低いもの
を用いるとオリゴマーが増加し結着樹脂全体のガラス転
移温度が低下するため、トナー化後の耐熱性に問題が生
じることから、分子量の範囲としては１×１０³ 〜１０
⁴ にピーク位置を持つものが好ましい。また、定着時の
高温オフセット防止の観点から高分子量体をその他のビ
ニル系樹脂に含有させることも好ましい。この場合、高
分子量体の分子量のピーク位置は１０⁵ 〜１０⁷ 程度の
分子量のものがオフセット性と定着性のバランスを考慮
すると最も好ましい。しかしながら、高分子量体を多量
に添加すると低分子量体との相溶性の悪化や粘度アップ
による定着性の悪化が発生し好ましくない。よって、高
分子量体の分子量のピーク位置が１０⁵ 程度の場合に
は、低分子量体と高分子量体との合計量を１００重量％
とした場合、高分子量体の割合が約３０重量％、１０⁷
程度の場合には５重量％程度といったように高分子量体
の分子量が高い場合には少量で、高分子量体の分子量が
低い場合には大量に配合させ配合比を調節することが好
ましい。すなわち、高分子量体の配合比率は５〜３０重
量％の範囲で用いるのが好ましい。さらにエポキシ樹脂
やポリエステル樹脂等の他の樹脂を混合して電子写真用
トナーの溶融特性を調節してもよい。また、電子写真用
トナーの全結着樹脂のガラス転移温度は、耐ブロッキン
グ性の問題で６０℃以上程度に保つことが好ましい。

【００１５】本発明の電子写真用トナーの他の構成成分
としては、着色剤、電荷制御剤、ワックス及び必要に応
じてその他の添加物を所望の配合に混合し、溶融混練し
た後、冷却、固化後粉砕分級して得られる。また上記材
料を樹脂重合時に混合して作成するいわゆる重合法トナ
ーとしても良い。また、着色剤としては、カーボンブラ
ック、モノアゾ系赤色顔料、ジスアゾ系黄色顔料、キナ
クリドン系マゼンタ顔料、アントラキノン染料等が挙げ
られ、電荷制御剤としては、ニグロシン系染料、第４級
アンモニウム塩、モノアゾ系の金属錯塩染料等が挙げら
れる。その他必要に応じて添加される添加物としては、
離型剤としてのポリプロピレン等のポリオレフィン類、
疎水性シリカやコロイダルシリカ等の流動化剤が挙げら
れる。

【００１６】

【作用】従来から行われていたシリコーンオイルやシリ
コーン樹脂を結着樹脂と混合して用いられていた電子写
真用トナーは、結着樹脂へのシリコーンオイルやシリコ
ーン樹脂の分散状態が不均一となり、良好な帯電特性が
得られなかった。しかし、本発明における不飽和イソシ
アネートで変性したシリコーン樹脂を共重合したビニル
系樹脂を結着樹脂として用いるか、あるいは不飽和イソ
シアネートで変性したシリコーン樹脂を共重合したビニ
ル系樹脂をメインの結着樹脂に混合したものは、シリコ
ーン樹脂が個々のトナー粒子組成中に均一に分散した電
子写真用トナーが得られるため、良好な画像品質と多数
枚コピー時の画像濃度が安定しているという作用効果が
得られる。また、シリコーン樹脂自体の持つ離型性を利
用し、熱定着ローラー、感光体、キャリアその他トナー
と接触する電子写真プロセス部材への付着防止が可能と
なる。

【００１７】

【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上記原料をスーパーミキサーで混合し、溶融混練後、粉
砕分級して平均粒子径が１１μｍの負帯電性のトナー粒
子を得た。その後、このトナー粒子１００部に対して疎
水性シリカ（日本アエロジル社製商品名；Ｒ−９７
２）０．３部をヘンシェルミキサーによって表面に付着
させ本発明の電子写真用トナー得た。なお、上記の電子
写真用トナーの溶融開始温度は、９８．２℃であった。

【００１８】実施例２上記原料から実施例１と同様にして、本発明の電子写真
用トナーを得た。なお、上記の電子写真用トナーの溶融
開始温度は、９７．３℃であった。

【００１９】実施例３上記原料から実施例１と同様にして、本発明の電子写真
用トナーを得た。なお、上記の電子写真用トナーの溶融
開始温度は、９５．８℃であった。

【００２０】実施例４上記原料から実施例１と同様にして、本発明の電子写真
用トナーを得た。なお、上記の電子写真用トナーの溶融
開始温度は、９６．４℃であった。

【００２１】比較例１上記原料から実施例１と同様にして、比較用の電子写真
用トナーを得た。なお、上記の電子写真用トナーの溶融
開始温度は、９８．２℃であった。

【００２２】比較例２実施例１において、不飽和イソシアネートで変性したシ
リコーン樹脂を下記構造式のラジカル重合性シリコーン
樹脂（信越シリコーン社製商品名：Ｘ−２２−５００
２）に代えた以外は同様にして比較用の電子写真用トナ
ーを得た。

【化３】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）定着強度まず、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；ＦＬ９５−１５３０）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（東芝社製商品名；ＢＤ−９
１１０）にてＡ４の転写紙に縦２ｃｍ、横５ｃｍの帯状
の定着画像を形成した。この場合、複写機の定着部の条
件は、表層がテフロンで形成された熱定着ローラーと、
表層がシリコーンゴムで形成された圧力定着ローラーが
対になって回転する定着機をローラー圧力が１Ｋｇ／ｃ
ｍ^２及びローラースピードが１００ｍｍ／ｓｅｃになる
ように調節し、該熱定着ロールの表面温度を１６０℃に
設定した。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

【００２３】（２）高温オフセット性前項（１）における各現像剤と複写機を使用し、該複写
機の熱定着ローラーの表面温度を段階的に上昇させて、
Ａ４の転写紙に縦２ｃｍ、横５ｃｍの帯状の画像を複写
した。そして、転写紙の余白部にオフセットによる汚れ
が発生するか否かの観察を行い、オフセットが発生した
最低の熱定着ロールの表面温度を高温オフセット性の評
価結果とした。

【００２４】（３）耐刷性前項（１）における各現像剤と複写機（熱定着ローラー
の表面温度は１７０℃に設定した）で１０００００枚ま
での連続コピー試験をおこない、初期及び１０００００
枚後の画像濃度及び地かぶりを測定した。なお、コピー
した原稿は黒色部が１０％のＡ４のものであり、画像濃
度はマクベス社製の反射濃度計ＲＤ−９１４を使用し、
地かぶりは日本電色工業社製の色差計ＭＯＤＥＬＺ−
１００１ＤＰを使用した。上記の試験結果を表１に示
す。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１の結果から明らかのように、実施例１
〜実施例４の本発明の電子写真用トナーは、定着強度が
８０％以上で、定着温度が２００℃でも高温オフセット
の発生がなかった。また、１０００００枚コピー終了後
も初期の画像特性と同等の画像特性が得られた。これに
対し、比較例１では、定着強度が実施例に比べてやや低
く、高温オフセットが１８０℃で発生し、１０００００
枚コピー終了後の画像濃度及び地かぶりが悪かった。ま
た、１０００００枚コピー終了後のキャリア及び感光体
の表面を観察したところ、比較例１に使用したキャリア
にはスペントトナーが発生し、感光体には電子写真用ト
ナーがフィルミングしていたが、実施例に使用したキャ
リア及び感光体にはそのような現象はなかった。更にま
た、比較例２では、１０００００枚コピー終了後の画像
濃度及び地かぶりが悪く、摩擦帯電量を東芝ケミカル社
製のブローオフ粉体帯電量測定装置で測定した結果、実
施例１の電子写真用トナーは初期が−２４．３μｃ／ｇ
で１０００００枚後が−２８．４μｃ／ｇであるのに対
し、比較例２では初期が−２９．８μｃ／ｇで１０００
００枚後が−４６．１μｃ／ｇと高くなっていることが
確認された。

【００２７】

【発明の効果】本発明の電子写真用トナーは、低温で定
着された場合の定着性、熱定着ローラーへの耐オフセッ
ト性、定着画像の耐擦り性、感光体への耐フィルミング
性が優れているという効果を奏する。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】不飽和イソシアネートで変性したシリコ
ーン樹脂を共重合したビニル系樹脂を結着樹脂成分とし
て含有することを特徴とする電子写真用トナー。
【請求項２】ビニル系樹脂がスチレンの単独重合体又
は、スチレン・アクリル酸エステル共重合体であること
を特徴とする請求項１記載の電子写真用トナ。
【請求項３】不飽和イソシアネートで変性したシリコ
ーン樹脂の共重合量が結着樹脂全体の１〜３０重量％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。
【請求項４】溶融開始温度が１００℃以下であること
を特徴とする請求項１記載の電子写真用トナー。