JPS63174065A - トナ−組成物 - Google Patents

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、静電記録法において静電潜像の
現像のために使用する静電荷像現像用トナー、更に詳し
く言えば、加熱ロール定着方式に適した新規な機能分離
型トナーに関する。

［従来の技術］ 電子写真法は、セレンをはじめとする光導電性物質を感
光体として用い、種々の手段により静。

電気的潜像を形成し、この潜像に磁気ブラシ現像法等に
よりトナーを付着、顕像化し、このトナー像を紙、シー
ト等の転写材に転写した俊、熱、溶剤、圧力等を利用し
て定着して永久画像を得るものである。

トナー画像を定着する方式として、加熱溶融方式が最も
多く用いられているが、この方式は無接触型と接触型の
二種類に大別され、特に接触型の加熱ロール定着法が熱
効率の点ですぐれ、カリ高速定着が可能であることから
、近年の商業用複写機、プリンター等において広く用い
られている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、この加熱ロール定着方式にも、幾つかの
欠点がある。特に千人な欠点としてはエネルギー、すな
わち電力の使用量が圧力ロール定着方式に比較して相当
多いことが指摘される。

もらろん紙等の転写材に対する定着像強度は圧力ロール
定着方式に比して加熱ロール定着方式の方がはるかに優
れているうえに、圧力による紙の変形、シワ等の発生等
の点でも優れているため、数多くの研究者等により／Ｊ
Ｄ熱ロール定着方式において如何に電力消費量を低減す
るか、換言すれば如何にトナーの定着に必要な最低温度
を低下させるかが検討されてきた。

この目的を達成する為の最も有力な手段のひとつはトナ
ーの結着樹脂のガラス転位温度を、通常用いられている
ガラス転位温度よりも数十度低下させることである。し
かし、この方法はトナーの耐ブロッキング性および流動
性を著しく損うという致命的な欠点を有している。

これらの欠点を補うために、従来法の二つの方策が提言
されてきた。

第一の方策はトナー表面に非常に微細なコロイダルシリ
カ、アルミナ、チタニア等を付、＠せしめてトナーの耐
ブロッキング性および流動性を改良しようというもので
ある。この方策はトナーの最低定着温度をそれ程上昇さ
せることもなく、また耐ブロッキング性および流動性の
改善もおる程度は達成され、−見良好な手段の様に思わ
れた。しかし、これら微細粒子は、仮にそれらをトナー
表面に融着させるために加熱処理等を施しても、トナー
表面から遊離し易く、感光体、特に表面が有機重合体等
で被覆されている感光体等に対して悪影響を及ぼすこと
が判明した。すなわち多数回の使用時においてこれら微
細粒子が感光体表面上に半永久的に固着してしまい、画
像欠陥の原因となる不都合を生じた。従って、この方策
は汲水的解決策とは言えない。

第二の方策はトナー表面に各種重合体等による連続層を
形成させて、耐ブロッキング性および流動性を改良しよ
うというものである。この方策は表面被覆連続層の材料
選択を適切に行なえば、耐ブロッキング性および流動性
の改善効果が著しく、前述の微細粒子添加法に比べ汲水
的な改善策となり得るが、反面、この表面被覆連続層の
存在はヒートロール表面からトナーの主成分である結＠
樹脂への熱伝導を阻害し、結果的にトナーの最低定着温
度を相当上昇させてしまい、本来の最低定着温度の低下
という目的に全く反してしまう不都合を生じることが明
らかになった。

また、これらの不都合は無接触型加熱溶融定着方式およ
び圧力ロール定着方式でも共通した問題であり、改良が
望まれている。

従って、本発明の主な目的は、より少ない電力消費で、
換言すれば、より低い温度で定着できる熱定着用トナー
を提供することにある。

本発明の他の目的は、良好な耐ブロッキング性および流
動性を有する熱定着用トナーを提供することにある。

本発明の別の目的は、摩擦帯電性、画像性、寿命その他
の特性に優れた熱定着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］ 本発明者等は前述した従来の熱定着用トナーの問題点を
種々研究、検討した結果、結着樹脂中に低臨界表面エネ
ルギー化合物を含む組成物において、低臨界表面エネル
ギー化合物として、パーフロロアルキル塞を有するアル
コールとイソシアネート化合物との反応生成物を使用し
、トナー表面にこの低臨界表面エネルギー化合物が相対
的に高）Ｑ度に存在するトナーが前記の問題点をすべて
解消することを見出し、本発明を完成した。

ずなわら、本発明は、樹脂およびこの樹脂よりも臨界表
面エネルギーの低いパーフロロアルキル基含有ウレタン
化合物を必須成分とする熱定着用トナーを提供したもの
である。

臨界表面エネルギーが相当界なる材料は互に相溶Ｕず、
低臨界表面エネルギー化合物が表面、すなわち外側に集
中する物理現象は一般に知られているが、低臨界表面エ
ネルギー化合物が自発複層化した１〜ナーは表面層によ
る帯電性および流動性の制御と内部樹脂′による定着性
とを組合わせた機能分離型トナーとして極めて有用であ
ることか判明した。

本発明の熱定着用トナーに使用する結着樹脂は通常のト
ナー用の樹脂であり、スチレン、クロルスチレン、ビニ
ルスチレン等のスチレン類；エチレン、プロピレン、ブ
チレン、イソブチレン等のモノオレフィン；酢酸ビニル
、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニル等
のビニルエステル：アクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル
酸オクチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル
、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチール、メタク
リル酸ドデシル等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸
のエステル；ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエー
テル、ビニルブチルエーテル等のビニルエーテル；ビニ
ルメチルケトン、ビニルへキシルケトン、ビニルイソプ
ロペニルケトン等のビニルケトン等の単独重合体あるい
は共重合体を例示することができ、特に代表的な結着樹
脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸アル
キル共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキル共重合
体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−
ブタジェン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合
体、ポリエチレン、ポリプロピレンを挙げることができ
る。

更にポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリ
アミド、変性ロジン、パラフィン、ワックス類を挙げる
ことができる。

また、トナーの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リド、フ
タロシアニンブルー、マラカイトグリーンオキサレート
、ランプブラック、ローズベンガル等を代表的なものと
して例示することができる。

結着樹脂、着色剤は上述の例示に限定されるものではな
い。

又、磁性材料も用いることができる。

本発明において用いられる臨界表面エネルギーの低い化
合物は、パーフロロアルキル基を有する（以下、パーフ
ロロアルキル基含有という。）アルコールとイソシアネ
ート化合物との反応により得られる生成物であり、パー
フロロアルキル基含有ウレタン化合物を主要成分とする
ものである。

パーフロロアルキル基含有アルコールとは分子中にパー
フロロアルキル基とアルコール基とを同時に含む全ての
化合物を指すが、その具体例としては、例えばパーフロ
ロメチルエタノール、パーフロロエチルエタノール、パ
ーフロロプロピルエタノール、パーフロロブチルエタノ
ール、パーフロロヘキシルエタノール、パーフロロエチ
ルエタノール、パー７０ロデシルエタノール、パー７０
ロドデシルエタノール、パーフロロメチルフェノール、
パーフロロエチルフェノール、パーフロロブチルフェノ
ール、パーフロロヘキシルフェノール、パーフロロエチ
ルベンジルアルコール、パーフロロブチルベンジルアル
コール、パー７０ロオクチルベンジルアルコール、パー
フロロプチルエヂルメチルエタノールアミン、パーフロ
ロオクチルエチルメチルエタノールアミンなどが挙げら
れるが、特に低分子化合物に限定されず、高分子のもの
も使用することができる。

また、イソシアネート化合物とは、分子中にイソシアネ
ート基を含む全ての化合物を指し、その具体例としては
、例えばメチルイソシアネート、エチルイソシアネート
、ブチルイソシアネート、ヘキシルイソシアネート、ト
ルエンイソシアネート、エチレンジイソシアネート、ト
リメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシ
アネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリレン
ジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、４．４
−ジフェニルメタンジイソシアネート、イソホロンジイ
ソシアネート、トリメチルへキサメチレンジイソシアネ
ート、ナフタリンジイソシアネート、トリレンジイソシ
アネートトリメチロールプロパンアダクト、トリレンジ
イソシアネートイソシアヌレート体、ヘキサメチレンジ
イソシアネートトリメチロールプロパンアダクト、ヘキ
サメチレンジイソシアネートイソシアヌレート、イソホ
ロンジイソシアネートトリメチロールプロパンアダクト
等が挙げられるが、これも特に低分子化合物に限定され
るものではない。

これらパーフロロアルキル基含有アルコールとイソシア
ネート化合物との反応は常法により行なわれる。ずなわ
ら、アルコールとイソシアネート化合物を、ケトン系や
エステル系の溶媒に等モル比の量で溶解し、通常８０’
Ｃ以上の温度に所定時間加熱して反応させ、溶媒を留去
することにより得ることができる。

この反応生成物はウレタン化合物のほかに副反応生成物
を含んでいるが、本発明においては副生成物を分離精製
する必要はなく、反応生成物をそのまま使用することが
できる。

本発明のトナー組成物で使用する前記の反応生成物は低
分子母のものに限定されないが、比較的分子量の低いも
のが好ましい。

これはトナー粒子内部からトナー表面への易動度が相対
的に高いという利点及びその比較的低い分子量にも拘わ
らず好ましい粉体特性をトナーに与えｊ８るという能力
を有するからである。

また、前記のパーフロロアルキル基含有反応生成物の添
加量は、通常トナー組成物中ｏ、　ｏｉ〜５０重量％、
望ましくは０．１〜３０重量％が適当である。

本発明のトナー組成物は、必須成分として用いる低表面
エネルギー化合物がトナー粒子の表面に高濃度に存在す
るように製造することが好ましい。

通常の製造方法によってもある程度低表面エネルギー化
合物が自発複層化し、表面に高濃度に集中し得るが、積
極的に低表面エネルギー化合物をトナー粒子表面に被覆
層あるいは高濃度に含有した層として複層化するために
は、一般的に従来知られているマイクロカプセル化法、
例えばコア表面に重合触媒を担持せしめ、その場所から
他の七ツマ−を重合させるｉｎ　　５ｉｔｕ重合法、ポ
リマー物質を硬化液中に滴下させて外壁硬化させるオリ
フィス法、水溶性ポリマー溶液から濃厚ポリマ一層を廟
分離させてコア上に壁膜を形成する単純、複合コアセル
ベーション法、コアを流動床により気中懸濁し、気流中
を回転飛翔させながら壁材物質液を噴剣混合させてカプ
セル化する気中懸濁被覆法、高速円板回転式や二流体ノ
ズル式、加圧ノズル式アトマイザ−にコアーポリマー溶
液混合物を導入し、アドマイジング後熱風乾燥するスプ
レードライ法の他、他の公知の界面重合法、液中乾燥法
、メルトディスパージョン法、粉床法、真空蒸着被覆法
、静電合体法を使用することも可能である。これらの方
法でトナー表面全体を均一に複層化し、カプセル化する
ためには、被覆層の厚みをある程度高める必要がある。

そのため前記の方法で複層化した場合には熱伝導性が低
下し、トナーの各種特性、特に定着性に悪い影響を及ぼ
す可能性がある。

これに苅して、トナー組成物を加熱処理する方法によれ
ば、キャリヤ表面に極く薄い層を均一に形成せしめるこ
とが可能である。

この基本的な考え方は、高温雰囲気を利用して、結着樹
脂よりも臨界表面エネルギーの低い化合物をキャリヤ表
面に高濃度に存在せしめて、トナーの定着性と耐ブロッ
キング性の両立、帯電制御等の機能分離を簡単に行なう
ものであり、表面の平滑性、被覆層厚の均一性、ざらに
はその厚みを薄くできる点において優れたものである。

この１ノロ熱処理による方法は以下の２つの方法に大別
することができる。

第一の方法は低臨界表面エネルギー化合物を添加したト
ナーを常法により調製した後、熱処理を施す方法である
。

具体的には、 （ｉ）加熱処理を樹脂のガラス転位点以下の温度で長時
間、例えばオーブン等の中で放置して処理する方法、 （ｉｉ）加熱処理を、例えば流動層を用いて空気中で懸
濁する時に施す方法１．さらには（ｉｉｉ　）加熱処理
を加熱球形化装置を用いて行なう方法等がある。

第二の方法は、トナー粒子の形成時に熱処理して低臨界
表面エネルギー化合物のトナー表面への移動を行なうも
のである。

具体的には、樹脂、低臨界表面エネルギー化合物および
磁性粉を必須成分とし、更に他の任意成分を添加した混
合物を加熱溶融混合し１．この混練物を固化させない状
態で、比較的低温の空気流により冷却固化する製造方法
である。

［発明の効果］ 低表面エネルギー化合物をトナー表面に集中させた本発
明の方法によるトナーは耐ブロッキング性、流動性が良
好でしかも低温定着性に著しく優れているので特別な添
加剤を用いたトナーと比較して優れた粉体特性を有しつ
つ、感光体その他に一切悪影響を及ぼさないという優れ
た利点がある。また通常のカプセル構造を有するトナー
に比較して、格段に優れた低温定着性を示し、帯電性も
良好である。

［実施例］ 以下、実施例および比較例により本発明を更に具体的に
説明するが、本発明は以下の実施例により同等制限され
るものではない。

なお、下記の説明において部はすべて重量品を表わす。

実施例１ スチレン（Ｓｔ）／ブチルメタアクリレート（ＢＭＡ）
／メタアクリル酸（ＭＡ）／ジビニルベンゼン（ＤＶＢ
）共重合体（モノマー重量比：Ｓｔ／ＢＭＡ／ＭＡ／Ｄ
ＶＢ＝６７．７／２２／１０１０．３＞　　　　　　　
　　　　　　　７５部パーフロロオクチルエタノールと
トリレンジイソシアネートのトリメチロールプロパンア
ダクトとの反応生成物　　　　　　　　　　　　１１部
カーボンブラック（三菱化成社製、ＭＡ−１００＞　　
　　　　　　　　　　　　　９部ポリエチレンワックス
（三洋化成社製、ビスコール６６０Ｐ）　　　　　　　
　　　　　　５部上記組成の配合物をバンバリーミキサ
−で混練後、粉砕、分級した後、オーブン中にて４２°
Ｃで２０日間放置して本発明に係るトナーを得た。

実施例２ 実施例１と同じ配合のトナーをオーブン加熱を取り止め
るかわりに転勤流動層を用いて５０’Ｃで１時間処理し
て本発明に係るトナーを得た。

実施例３ 実施例１のオーブン中での加熱を取り止めたこと以外は
全て実施例１と同一の処方にて本発明に係るトナーを得
た。

実施例４ スチレン（Ｓｔ）／ブチルアクリレート（ＢＡ）／ジビ
ニルベンゼン（ＤＶＢ）共重合体（モノマー重量比：Ｓ
ｔ／ＢＡ／ＤＶＢ＝７７．７／２２１０．３＞　　　　
　　　　　　　　　　　　８０部パーフロロヘキシルエ
タノールとトリレンジイソシアネートとの反応生成物　
　　　　　　８部カーボンブラック（三菱化成社製、Ｍ
Ａ−１００＞　　　　　　　　　　　　　　　８部ポリ
プロピレンワックス（三洋化成社製、ビスコール６６０
Ｐ）　　　　　　　　　　　　４部上記構成の配合物を
加圧ニーダ−で混線後、粉砕、分級した後、噴射成熱球
形装置を用いて２５０℃の温度で処理して本発明に係る
トナーを得た。

実施例５ メチレン（Ｓｔ）／ブチルアクリレート（ＢＡ）／ジビ
ニルベンゼン（ＤＶＢ）共重合体（モノマー重量比：Ｓ
ｔ／ＢＡ／ＤＶＢ＝７７．７／２２１０．３＞　　　　
　　　　　　　　　　　８５部ビューレット化へキサメ
チレンジイソシアネートとパーフロロオクチルエタノー
ルとの反応生成物　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　３部カーボンブラック（三菱化成
社製、ＭＡ−１００）　　　　　　　　　　　　　　　
８部ポリプロピレンワックス（三洋化成社製、ビスコー
ル６６０Ｐ）　　　　　　　　　　　　４部上記構成の
配合物から実施例４の場合と同様の方法によって本発明
に係るトナーを得た。

実施例６ スチレン（Ｓｔ）／ブチルアクリレート（ＢＡ）／ジビ
ニルベンゼン（ＤＶＢ）共重合体（モノマー重量比：Ｓ
ｔ／ＢＡ／ＤＶＢ＝７７．７／２２１０．３＞　　　　
　　　　　　　　　　　７８部ビューレット化へキサメ
チレンジイソシアネート０．２モルとメチレンジイソシ
アネート０．２モルとパーフロロヘキシルエタノール１
モルとの反応生成物　　　　　　　　　　　　　　　　
１０部カーボンブラック（三菱化成社Ｌ　ＭＡ−１００
）　　　　　　　　　　　　　　　８部ポリプロピレン
ワックス（三洋化成社製、ビスコール６６０Ｐ）　　　
　　　　　　　　　４部上記構成の配合物から実施例４
の場合と同様の方法によって本発明に係るトナーを得た
。

比較例１ 実施例３において低表面エネルギー化合物の使用を取り
止めたかわりに主結着樹脂を増量したこと以外は全て実
施例３と同様にして比較トナーを得た。

比較例２ 比較例１のトナーにコロイダルシリカを０．４重量部外
部添加して比較例２のトナーを得た。

実施例１〜６および比較例１〜２で得た各トナー３部を
メチルメタクリレート重合体をコーティングした平均粒
径１００μｍのフェライトキャリヤ１００部と混合して
現像剤を調整した。

この現像剤を、ＦＸ−２８３０機（富士ゼロックス社製
）を用いて定着および複写テストを行なった。

結果は下記の表に示すとおりであり、比較例のトナーに
比べて実施例のトナーは流動性、耐ブロッキング性及び
帯電性等の点ですぐれていることかわかる。

１）耐ブロッキング性：トナー粒子の５０重呈％が１０
５μｍの篩を通過しなくなる温度

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 結着樹脂、前記結着樹脂よりも臨界表面エネルギーの低
   い化合物及び着色剤を必須成分とするトナー組成物にお
   いて、低臨界表面エネルギー化合物がパーフロロアルキ
   ル基を有するアルコールとイソシアネート化合物との反
   応生成物であることを特徴とするトナー組成物。