JPH08146661A - トナーバインダー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トナー化した際、耐熱保存性および電気特性
が良好で、かつ低温定着性に優れるトナーバインダーを
得る。 【構成】 特定の酸成分とアミン成分を主構成単位とす
るポリアミド樹脂であり、かつ融解熱２０〜１５０Ｊ／
ｇのトナーバインダー。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は熱定着用ポリアミド系ト
ナーバインダーに関する。

【０００２】

【従来の技術】トナーバインダーとしてポリアミドは、
圧定着方式用としてアルキレンジアミンと不飽和脂肪酸
を構成単位とする軟化点８０〜２００℃のポリアミドお
よび軟化点４０℃以上のポリエステルからなるトナー組
成物（特公昭５９−３４３００号報）、フラッシュ定着
方式用として軟化温度８０〜１８０℃のポリアミドとエ
ポキシ樹脂またはポリスチレンからなるトナー（特公平
１−４０９８４号報）が知られている。しかし、これら
のものは、ポリアミド樹脂と他の樹脂との配合系であ
り、これらを熱定着方式に用いると耐ホットオフセット
性が不十分であり、実用的でない。

【０００３】最近、複写機やプリンターなどは、小型
化、軽量化が要望されており、圧定着やフラッシュ定着
より小型化、軽量化が可能な熱定着方式が注目されてい
る。熱定着として、接触加熱型定着器［ヒートロールを
用いる方法、加熱体と紙などの間にフィルムまたはベル
トを介する方法（例えば特開平４−７０６８８号公報お
よび特開平４−１２５５８号公報）］が広く採用されて
いる。この方法では、定着下限温度（以下ＭＦＴと略
す）は低いことが望ましく（低温定着性）、また、ヒー
トロール表面、フィルムまたはベルトへのホットオフセ
ットが発生する温度（以下ＨＯＴと略す）は高いことが
望ましい（耐ホットオフセット性）。また、電子写真プ
ロセスの機械内では、定着器などから熱が発生するた
め、トナーが熱によって凝集し流動性が悪化したりする
ことのない様、耐熱保存性も満たさなければならない。

【０００４】この三つの性質を満足させるために従来か
ら低分子量から高分子量にわたる広範囲の分子量分布を
有し、ガラス転移点が５０〜８０℃であるスチレン／ア
クリル系トナーバインダーを使用すること（例えば特公
昭６０−２０４１１号公報、特開昭６１−２１５５５８
号公報）や、ノボラック型フェノール樹脂のオキシアル
キレンエーテルを用いたポリエステル樹脂（特開平５−
２７４７８号公報）が提唱されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の方法
は、近年のコピー機やファクシミリの高速化による、よ
り低温定着性を求める動向や、より耐熱保存性を求める
動向に充分に対応できているとは言いがたい。本発明は
上記の問題を解決するものであって、トナー化した際
に、耐熱保存性および電気特性が良好で、かつ低温定着
性に優れるトナーバインダーを得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、トナー化
した際に、耐熱性および電気特性が良好で、かつ低温定
着性に優れるトナーバインダーを得ることを目的に鋭意
検討した結果本発明に到達した。即ち、本発明は、酸成
分（Ａ）とアミン成分（Ｂ）とを主構成単位とするポリ
アミド樹脂からなるトナーバインダーにおいて、（Ａ）
中、重合脂肪酸（ａ１）が７０〜９８モル％、炭素数８
〜３０のモノカルボン酸（ａ２）が２〜３０モル％、お
よび必要により他の多塩基酸（ａ３）が０〜２８モル％
であり、（Ｂ）中、エチレンジアミン（ｂ１）が７０〜
１００モル％であり、かつ、融解熱が２０〜１５０Ｊ／
ｇであることを特徴とする熱定着用トナーバインダーで
ある。

【０００７】以下、本発明を詳述する。本発明に用いる
重合脂肪酸（ａ１）は、オレイン酸やリノール酸などの
不飽和脂肪酸、または、それらの低級アルキルエステル
（Ｃ１〜３）を重合したものであり、一般にダイマー酸
とも呼ばれ、少量のモノマー酸、トリマー酸を含有して
いるものもあり、例えば、以下の組成物があげられる。
（％は、重量％である） モノマー酸：通常０〜１５％（好ましくは０〜７％） ダイマー酸：通常６０〜１００％（好ましくは７５〜１
００％） トリマー酸：通常０〜２５％（好ましくは０〜２０％） また、不飽和脂肪酸の重合法は特に限定されないが不
飽和脂肪酸の低級アルキルエステルを約３００℃に加熱
して重合する方法、触媒として活性白土、またはルイ
ス酸など用いて熱重合する方法、パーオキサイドを併
用して熱重合する方法などがあげられる。（ａ１）は、
（Ａ）中７０〜９８モル％であり、７０モル％未満であ
るとトナーの耐熱保存性が悪くなり、９８モル％を越え
るとトナーの流動性が不充分となる。

【０００８】本発明に用いるモノカルボン酸（ａ２）
は、（１）炭素数８〜３０の直鎖または分岐の飽和脂肪
酸、不飽和脂肪酸；（２）混合脂肪酸（パーム油脂肪
酸、トール油脂肪酸、大豆油脂肪酸、糠油脂肪酸、牛脂
脂肪酸、魚油脂肪酸など）などがあげられる。（ａ２）
は、（Ａ）中２〜３０モル％であり、２モル％未満では
低温定着性が悪くなり、３０モル％を越えるとトナーの
流動性が悪くなる。

【０００９】本発明において必要により用いる他の多塩
基酸（ａ３）としては、２価以上の多塩基酸があげられ
る。２価カルボン酸の具体例としては、（１）炭素数２
〜２０の脂肪族ジカルボン酸（マレイン酸、フマール
酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、マロン酸、ア
ゼライン酸、メサコン酸、シトラコン酸、グルタコン酸
など）；（２）炭素数８〜２０の脂環式ジカルボン酸
（シクロヘキサンジカルボン酸、メチルメジック酸な
ど）；（３）炭素数８〜２０の芳香族ジカルボン酸（フ
タル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トルエンジカル
ボン酸、ナフタレンジカルボン酸など）；（４）側鎖に
炭素数４〜３５の炭化水素基を有するアルキルもしくは
アルケニルコハク酸（イソドデセニルコハク酸、ｎ−ド
デセニルコハク酸など）；並びに、これら２価カルボン
酸の無水物や低級アルキル（メチル、ブチルなど）エス
テルがあげられる。また、３価以上のカルボン酸類の具
体例としては、（１）炭素数７〜２０の脂肪族ポリカル
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など）；（２）炭素数９〜２
０の脂環式ポリカルボン酸（１，２，４−シクロヘキサ
ントリカルボン酸など）；（３）炭素数９〜２０の芳香
族ポリカルボン酸（１，２，４−ベンゼントリカルボン
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および１，２，４−ナフタ
レントリカルボン酸、ピロメリット酸、ベンゾフェノン
テトラカルボン酸など）；並びにこれらの無水物や低級
アルキル（メチル、ブチルなど）エステルがあげられ
る。（ａ３）は（Ａ）中０〜２８モル％であり、２８モ
ル％を越えると低温定着性が悪くなる。

【００１０】本発明におけるアミン成分（Ｂ）の内、７
０〜１００モル％がエチレンジアミン（ｂ１）である
が、必要により他のアミン成分（ｂ２）を使用すること
ができる。（ｂ２）の具体例としては、（１）脂肪族ポ
リアミン（ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラ
アミン、１，２−ジアミノプロパン、１，３−ジアミノ
プロパン、ヘキサメチレンジアミンなど）；（２）脂環
式ポリアミン（イソホロンジアミン、シクロヘキシレン
ジアミンなど）；（３）芳香族ポリアミン（キシリレン
ジアミン、ジアミノジフェニルメタンなど）があげられ
る。（ｂ１）は、（Ｂ）中で７０モル％未満であると、
トナーの耐熱保存性が悪くなる。

【００１１】また、必要によりアミン成分の一部をジオ
ールまたはポリオール成分に置き換えることができる。
ジオール成分の具体例としては、（１）アルキレングリ
コール（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−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
ンジオールなど）；（２）アルキレンエ−テルグリコー
ル類（ジエチレングリコール、トリエチレングリコー
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）；（３）脂環式ジオール（１，４−シクロヘ
キサンジメタノール、水素添加ビスフェノールＡな
ど）；および（４）ビスフェノール類（ビスフェノール
Ａ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳなど）；並び
に、（５）上記ビスフェノール類のアルキレンオキシド
［エチレンオキサイド（以下ＥＯと略す）、プロピレン
オキサイド（以下ＰＯと略す）、ブチレンオキシドな
ど］２〜８モル付加物をあげることができる。３価以上
のアルコール類の具体例としては、（１）炭素数３〜２
０の脂肪族多価アルコール（ソルビトール、１，２，
３，６−ヘキサンテトラオール、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、
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
チロールプロパンなど）；（２）炭素数６〜２０の芳香
族多価アルコール（１，３，５−トリヒドロキシルメチ
ルベンゼンなど）；並びにこれらのアルキレンオキサイ
ド付加物；（３）ノボラック型フェノール樹脂のオキシ
アルキレンエーテル；（４）イソシアヌル酸などの分子
中に２個以上の活性水素を有する複素環式化合物のオキ
シアルキレンエ−テルなどがあげられる。

【００１２】本発明のポリアミド系トナーバインダーを
構成する酸性分とアミン成分との比率はカルボキシル基
当量／アミノ基当量が、通常０．６〜１．４、好ましく
は０．７〜１．３、さらに好ましくは０．８〜１．２と
なるような比率であればよい。本発明のポリアミド系ト
ナーバインダーの製法を例示すると、酸成分とアミン成
分を所定の割合で配合し、ポリアミド化反応を行うこと
により本発明のポリアミド系トナーバインダーが得られ
る。反応は通常、１４０〜２５０℃、好ましくは１６０
〜２３０℃程度の温度条件下で行われる。反応は着色を
防止するため窒素ガスなどの不活性ガス中で行うことが
望ましい。反応の末期は、場合によっては反応の完結、
揮発性成分の除去を容易にするため減圧下で反応を行っ
ても良い。

【００１３】本発明のポリアミド樹脂の融解熱は２０〜
１５０Ｊ／ｇであり、好ましくは２５〜１２０Ｊ／ｇで
ある。２０Ｊ／ｇ未満であると低温定着性が不充分であ
り、１５０Ｊ／ｇを越えるとトナーの流動性が悪くな
る。また、融解熱は、セイコー電子工業（株）製示差走
査熱量計「ＲＤＣ２２０」を用いて測定することができ
る。

【００１４】本発明のポリアミド樹脂は、通常、酸価と
アミン価の合計が通常５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、好まし
くは３０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であり、さらに好ましくは
２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である。酸価とアミン価の合計
が５０ｍｇＫＯＨ／ｇを越えるとトナーの環境安定性が
不充分となる。また、数平均分子量は通常、５００〜１
０，０００、好ましくは１，０００〜８，０００であ
る。数平均分子量が５００未満では、耐熱保存性が不充
分になり、１０，０００を越えると低温定着性が悪くな
る。

【００１５】本発明のバインダーは、ポリアミド樹脂か
らなるものであるが、必要により他の樹脂を含有しても
良い。他の樹脂としてはポリスチレン系樹脂、スチレン
／アクリル共重合体、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹
脂、ポリエステル樹脂、本発明以外のポリアミド樹脂な
どがあげられる。

【００１６】本発明のバインダーの用途となる電子写真
用トナーの製法例を例示すると、トナー重量に基づいて
トナーバインダーが通常４５〜９５重量％、公知の着色
剤（カーボンブラック、鉄黒、ベンジジンイエロー、キ
ナクドリン、ローダミンＢ、フタロシアニンなど）が通
常５〜１０重量％および磁性粉（鉄、コバルト、ニッケ
ル、ヘマタイト、フェライトなどの化合物）が通常０〜
５０重量％用いられたものがあげられる。さらに種々の
添加剤［荷電調整剤（金属錯体、ニグロシンなど）、離
型剤（ポリテトラフルオロエチレン、低分子量ポリオレ
フィン、脂肪酸、もしくはその金属塩またはアミドな
ど）など］を含むことができる。これらの添加剤の量は
トナー重量に基づいて通常０〜１０重量％である。電子
写真用トナーは上記成分を乾式ブレンドした後、溶融混
練され、その後粗粉砕され、最終的にジェット粉砕機な
どを用いて微粉砕され粒径５〜２０μｍの微粒子として
得られる。また粉体の流動性改良のために疎水性コロイ
ダルシリカ微粉末を用いることもできる。前記電子写真
用トナーは、必要に応じて鉄粉、ガラスビーズ、ニッケ
ル粉、フェライトなどのキャリア粒子と混合されて電気
的潜像の現像剤として用いられる。前記電子写真用トナ
ーは支持体（紙、ポリエステルフィルムなど）に定着さ
れ使用される。定着方法については前述の通りである。

【００１７】

【実施例】以下実施例により本発明を更に説明するが本
発明はこれに限定されるものではない。 以下、部は重
量部を示す。

【００１８】また、合成例、実施例および比較例で得ら
れたポリエステル樹脂の性状の測定法を次に示す。 １．酸価 ＪＩＳＫ００７０に規定の方法。但し、サンプルが溶解
しない場合は溶媒にジオキサンまたはテトラヒドロフラ
ンなどの溶媒を用いる。 ２．融解熱 セコー電子工業（株）製示差走査熱量計「ＲＤＣ２２
０」で測定。 ３・分子量 ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー（ＧＰ
Ｃ）で測定。なお、ＧＰＣによる分子量測定の条件は以
下の通りである。 装置 ： 東洋曹達製 ＨＬＣ−８０２Ａ カラム ： カラム ＴＳＫ ｇｅｌ ＧＭＨ６ 2
本（東洋曹達製） 測定温度 ： ２５℃ 試料溶液 ： ０．５重量％のＴＨＦ溶液 溶液注入量 ： ２００μｌ 検出装置 ： 屈折率検出器 なお分子量較正曲線は標準ポリスチレンを用いて作成し
た。

【００１９】実施例１ 温度計、攪拌機、冷却器および窒素導入管の付いた反応
槽中に、ダイマー酸９．５モル、大豆油脂肪酸０．５モ
ルおよびエチレンジアミン９．０モルを入れ、窒素気流
下２００℃で、酸価が４以下なるまで反応させて本発明
のバインダー（Ｃ−１）を得た。（Ｃ−１）の融解熱は
５３Ｊ／ｇで、数平均分子量は５，０００であった。

【００２０】実施例２ 大豆脂肪酸の代わりに糠油脂肪酸を使用する以外は、実
施例１と同様にして本発明のバインアダー（Ｃ−２）を
得た。（Ｃ−２）の融解熱は７５Ｊ／ｇで、数平均分子
量は５，７００であった。

【００２１】実施例３ ダイマー酸８．０モル、コハク酸１．０モルおよびエチ
レンジアミン８．５モルを、実施例１と同様にして本発
明のバインダー（Ｃ−３）を得た。（Ｃ−３）の融解熱
は３５Ｊ／ｇであり、数平均分子量は５，２００であっ
た。

【００２２】実施例４ ダイマー酸８．５モル、糠油脂肪酸１．０モル、無水ト
リメッリト酸０．５モルおよびエチレンジアミン９．５
モルを、実施例１と同様にして本発明のバインダー（Ｃ
−４）を得た。（Ｃ−４）の融解熱は４７Ｊ／ｇであ
り、数平均分子量は６，０００であった。

【００２３】比較例１ ダイマー酸８．５モル、大豆油脂肪酸３．５モルおよび
エチレンジアミン９．５モルを、実施例１と同様にして
比較のバインダー（Ｄ−１）を得た。（Ｄ−１）の融解
熱１７０Ｊ／ｇであり、数平均分子量は４，８００であ
った。

【００２４】使用例および比較使用例 実施例１〜４の本発明のバインダーおよび比較例１の比
較のバインダーの各々８８部にカーボンブラック（三菱
化成（株）製 ＭＡ１００）７部、低分子量ポリプロピ
レン（三洋化成工業（株）製 ビスコール５５０Ｐ）３
部、及び荷電調整剤（保土ヶ谷化学工業（株）製スピロ
ンブラックＴＲＨ）２部を均一混合した後、内温１５０
℃の二軸押出機で混練、冷却物をジェットミルで微粉砕
し、ディスパージョンセパレータで分級し平均粒径１２
μｍのトナーａ〜ｅを得た。

【００２５】試験例１ トナーａ〜ｅの各々３部にフェライトキャリア（パウダ
ーテック（株）製 Ｆ−１００）９７部を均一混合し、
市販複写機（（株）東芝製ＢＤ−７７２０）を用いて紙
上にトナー像を転写し、転写された紙上のトナーを市販
複写機（シャープ（株）製 ＳＦ８４００Ａ）の定着部
を改造して、Ａ４紙３５枚／分のスピードで定着テスト
を行った。テスト結果は表１に示した通りである。な
お、ＭＦＴは、 画像濃度１．２の黒ベタ部を学振式堅
牢度試験機（摩擦部＝紙）により５回の往復回数で摩擦
し、摩擦後のベタ部の画像濃度が７０％以上残存してい
たコピーを得た時のヒートロール温度、ＨＯＴは、トナ
ーがホットオフセットした時のヒートロール温度を示し
た。

【００２６】試験例２ トナーａ〜ｅそれぞれ１０ｇを２０ｃｃのスクリュー管
に入れ、５０℃×４０％ＲＨで２４時間放置し、トナー
の凝集の程度により耐熱保存性を４段階にランク付けで
評価した。テスト結果を表１に示す。 Ａ：全く凝集なし。 Ｂ：わずかに凝集するがスクリュー管に軽い衝撃を与え
ると再分散する。 Ｃ：トナーの１／４程度が凝集しスクリュー管に軽い衝
撃を与えても再分散しない。 Ｄ：凝集の程度が顕著でスクリュー管に強い衝撃与えて
も再分散しない。

【００２７】試験例３ トナーａ〜ｅの各々３部とフェライトキャリア（パウダ
ーテック（株）製 Ｆ−１００）９７部を５０ＣＣのガ
ラス瓶に入れ、２５℃、５０％ＲＨの温湿度調整室に１
２時間放置した後、２５℃、５０％ＲＨの条件でターブ
ラーシェーカーミキサーで１００ｒｐｍで３０分間、攪
拌し、摩擦帯電させた。その後、摩擦帯電量を（株）東
芝製ブローオフ帯電量測定機で測定した。結果を表１に
示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】本発明のバインダーａ〜ｄはいずれも比較
バインダーｅに比べ、耐熱保存性を維持しつつ低温定着
性に優れる。表１の実施例ａ、ｃのトナーについて１万
枚連続コピーを行った。１万枚コピー後の画質は、初期
の画質と同じであった。本発明のトナーバインダーを用
いたトナーはキャリアとの長時間摩擦においても変化が
なく、耐久性に優れていることが判る。

【００３０】

【発明の効果】本発明の熱定着用トナーバインダーは、
特定の酸成分とアミン成分を主構成単位とするポリアミ
ド樹脂であり、かつ、融解熱２０〜１５０Ｊ／ｇにする
ことにより耐熱保存性を維持しつつ低温定着性に優れ
る。また、帯電性および耐久性も良好である。以上述べ
たように、本発明のトナーバインダーを用いたトナー
は、定着性（低温定着性および耐オフセット性）だけで
なく耐熱保存性、帯電性、耐久性など実用上必要な性能
を兼ね備えているので、種々の速度の複写機（とくに高
速複写機）やプリンター、さらにはフルカラーなどの用
途に有用である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸成分（Ａ）とアミン成分（Ｂ）とを主
   構成単位とするポリアミド樹脂からなるトナーバインダ
   ーにおいて、（Ａ）中、重合脂肪酸（ａ１）が７０〜９
   ８モル％、炭素数８〜３０のモノカルボン酸（ａ２）が
   ２〜３０モル％、および必要により他の多塩基酸（ａ
   ３）が０〜２８モル％であり、（Ｂ）中、エチレンジア
   ミン（ｂ１）が７０〜１００モル％であり、かつ、融解
   熱が２０〜１５０Ｊ／ｇであることをであることを特徴
   とする熱定着用トナーバインダー。