JP2621142B2 - 熱定着用トナー - Google Patents

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静電荷現像用ト
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
転写した後、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、加熱溶融方法が最
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、かつ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。特に重大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。

勿論、紙等の転写材に対する定着像強度は圧力ロール
定着方法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加熱
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
ナーの粘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フロツキング性および流
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次の２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、チタニア等を付着せしめてトナーの耐
ブロツ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、また耐ブロツキング性および流動性の
改善もある程度に達成され、一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。従つて、この方策
は抜本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、耐ブロツ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ツ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抜本
的な改善策となり得るか、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着
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
らかになつた。

従つて、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、良好な耐ブロツキング性および
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、トナー表面層としてフッ素
を含有する重合体からなるフッ素含有化合物層を有する
トナーが従来のトナーのもつ不都合点を全て解消する良
好な結果を与えることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明はフッ素を含有する重合体からなる
フッ素含有化合物を含む被覆連続層を表面に設けてなる
熱定着用トナーを提供したものである。

本発明でいう、フッ素含有化合物を含む表面被覆連続
層とは、トナー表面から１μｍ程度までの深さを指し、
この深さまでの表面近傍におけるフツ素含有化合物の濃
度が、トナー内部に対して相対的に高い濃度勾配の含フ
ツ素化合物含有トナーをも含むものである。すなわち、
表面近傍にフツ素含有化合物、例えばフツ素基含有低分
子化合物、フツ素基含有重合体等を各種の方法により、
トナー内部、すなわちトナー表面から１μｍ程度以上内
部に対し、相対的に高濃度化せしめたものを含むもので
あり、こうした方法を用いることにより、良好な耐ブロ
ツキング性、流動性および低温定着性を得ることができ
る。

本発明において、トナーの表面層としてフツ素含有化
合物を含む層を設ける理由は以下のとおりである。

フツ素含有化合物は、表面エネルギーが低く、また一
般的に摩擦係数も低い。そのためフツ素含有化合物を添
加することによつてトナーの流動性、耐ブロツキング性
を向上させることができる。しかし、これらフツ素含有
化合物がトナー構造の全域にわたり均一に分散されてい
る場合には、表面特性への寄与は著しく弱まり、流動
性、耐ブロツキング性への改良効果は期待できない。

フツ素含有化合物濃度が結着樹脂に対し非常に高い場
合にはこうした不都合はないが、反面以下の二点におい
て問題がある。第一の問題点は価格の非常に高いフツ素
含有化合物を多量に用いるために高コストとなることで
あり、第二の問題点は、適性なレオロジーを得ること
が、特にヒートロール定着トナーに必要なレオロジーを
得ることが困難であるということである。

上記の諸点に鑑みフツ素含有化合物は表面層近傍のみ
が相対的に高濃度であることが望まれる。

但し、注意すべきことは、これらフツ素含有化合物
が、粉末等の状態でトナー表面に添加されている場合、
前述の流動性を向上させる微粉末と同様な欠点を有して
おり、仮にそれらが融着処理を施してあつたとしても、
一部の遊離粉末による二次的障害（カブリの増大、耐久
性の低下等）は避けがたいので、フツ素含有化合物はト
ナーの結着樹脂に含有された状態で存在することが望ま
しい。

本発明の熱定着用トナーにおいて用いられるフッ素を
含有する重合体からなるフッ素含有化合物は以下の如き
ものである。

即ち、主鎖にフツ素を含有する重合体、例えばテトラ
フロロエチレン、トリフロロエチレン、フツ化ビニリデ
ン、モノフロロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン等
の単独重合体またはこれらのモノマーとエチレン、プロ
ピレン、ブチレン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、トリ
フロロエチレン、その他の共重合可能な不飽和結合含有
単量体との共重合体が挙げられる。

又側鎖にフッ素を有する重合体も好適であり、そのモ
ノマーとしては特にフッ素化アルキルアクリレート、又
はフッ素化アルキルメタアクリレートが代表的なものと
して挙げられる。具体的にはアクリル酸又はメタクリル
酸の、1,1−ジヒドロパーフロロエチル、1,1−ジヒドロ
パーフロロプロピル、1,1−ジヒドロパーフロロヘキシ
ル、1,1−ジヒドロパーフロロオクチル、1,1−ジヒドロ
パーフロロデシル、1,1−ジヒドロパーフロロラウリ
ル、1,1,2,2−テトラヒドロパーフロロブチル、1,1,2,2
−テトラヒドロパーフロロヘキシル、1,1,2,2−テトラ
ヒドロパーフロロオクチル、1,1,2,2−テトラヒドロパ
ーフロロデシル、1,1,2,2−テトラヒドロパーフロロラ
ウリル、1,1,2,2−テトラヒドロパーフロロステアリ
ル、2,2,3,3−テトラフロロプロピル、2,2,3,3,4,4−ヘ
キサフロロブチル、1,1,ω−トリヒドロパーフロロヘキ
シル、1,1,ω−トリヒドロパーフロロオクチル、1,1,1,
3,3,3−ヘキサフロロ−２−クロロプロピル、３−パー
フロロノニル−２アセチルプロピル、３−パーフロロラ
ウリル−２−アセチルプロピル、Ｎ−パーフロロヘキシ
ルスルホニル−Ｎ−メチルアミノエチル、Ｎ−パーフロ
ロヘキシルスルホニル−Ｎ−ブチルアミノエチル、Ｎ−
パーフロロオクチルスルホニル−Ｎ−メチルアミノエチ
ル、Ｎ−パーフロロオクチルスルホニル−Ｎ−エチルア
ミノエチル、Ｎ−パーフロロオクチルスルホニル−Ｎ−
ブチルアミノエチル、Ｎ−パーフロロデシルスルホニル
−Ｎ−メチルアミノエチル、Ｎ−パーフロロデシルスル
ホニル−Ｎ−エチルアミノエチル、Ｎ−パーフロロデシ
ルスルホニル−Ｎ−ブチルアミノエチル、Ｎ−パーフロ
ロラウリルスルホニル−Ｎ−メチルアミノエチル、Ｎ−
パーフロロラウリルスルホニル−Ｎ−エチルアミノエチ
ル、Ｎ−パーフロロラウリルスルホニル−Ｎ−ブチルア
ミノエチル等の各エステル化合物が挙げられる。

フツ素化アルキルアクリレート又はフツ素化アルキル
メタアクリレートと共重合する成分としては以下のよう
なものを使用することができる。

すなわち、スチレン、メチルスチレン、ジメチルスチ
レン、トリメチルスチレン、エチルスチレン、ジエチル
スチレン、トリエチルスチレン、プロピルスチレン、ブ
チルスチレン、ヘキシルスチレン、ヘプチルスチレン、
オクチルスチレンなどのアルキルスチレン、フロロスチ
レン、クロロスチレン、ブロモスチレン、ジブロモスチ
レン、ヨードスチレンなどのハロゲン化スチレン、更に
ニトロスチレン、アセチルスチレン、メトキシスチレン
などのスチレン系モノマー；アクリル酸、メタクリル
酸、α−エチルアクリル酸、クロトン酸、α−メチルク
ロトン酸、α−エチルクロトン酸、イソクロトン酸、チ
グリン酸、ウンゲリカ酸などの付加重合性不飽和脂肪族
モノカルボン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、
シトラコン酸、メサコン酸、グルタコン酸、ジヒドロム
コン酸などの付加重合性不飽和脂肪族ジカルボン酸；前
記付加重合性不飽和カルボン酸とアルコール、例えばメ
チルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコー
ル、ブチルアルコール、アミルアルコール、ヘキシルア
ルコール、ヘプチルアルコール、オクチルアルコール、
ノニルアルコール、ドデシルアルコール、テトラデシル
アルコール、ヘキサデシルアルコールなどのアルキルア
ルコール、これらアルキルアルコールを一部アルコキシ
化した、メトキシエチルアルコール、エトキシエチルア
ルコール、エトキシエトキシエチルアルコール、メトキ
シプロピルアルコール、エトキシプロピルアルコールな
どのアルコキシアルキルアルコール、ベンジルアルコー
ル、フエニルエチルアルコール、フエニルプロピルアル
コールなどのアラルキルアルコール、アリルアルコー
ル、クロトニルアルコールなどのアルケニルアルコール
等、とのエステル化物、特にアクリル酸アルキルエステ
ル、メタクリル酸アルキルエステル、フマル酸アルキル
エステル、マレイン酸アルキルエステル等が好ましい例
である；前記付加重合性不飽和カルボン酸より誘導され
るアミドおよびニトリル；エチレン、プロピレン、ブテ
ン、イソブチレンなどの脂肪族モノオレフイン；塩化ビ
ニル、臭化ビニル、ヨウ化ビニル、1,2−ジクロロエチ
レン、1,2−ジブロモエチレン、1,2−ジヨードエチレ
ン、塩化イソプロペニル、臭化イソプロペニル、塩化ア
リル、臭化アリル、塩化ビニリデン、フツ化ビニル、フ
ツ化ビニリデンなどのハロゲン化脂肪族オレフイン;1,3
−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、1,3−ブタジエン、
2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2,4−ヘキサジエ
ン、３−メチル−2,4−ヘキサジエンなどの共役ジエン
系脂肪族ジオレフイン;2−ビニルピリジン、４−ビニル
ピリジン、２−ビニル−６−メチルピリジン、２−ビニ
ル−５−メチルピリジン、４−ブテニルピリジン、４−
ペンチルピリジン、Ｎ−ビニルピペリジン、４−ビニル
ピペリジン、４−ビニルピペリジン、Ｎ−ビニルジヒド
ロピリジン、Ｎ−ビニルピロール、２−ビニルピロー
ル、Ｎ−ビニルピロリン、Ｎ−ビニルピロリジン、２−
ビニルピロリジン、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、Ｎ−
ビニル−２−ピペリドン、Ｎ−ビニルカルバゾール等の
含窒素ビニル系モノマーを例示することができる。これ
らは単独でもしくは２種以上の組み合わせで使用するこ
とができる。

さらにフツ素化エポキシ樹脂、フツ素化ポリエステル
樹脂、フツ素化シリコン樹脂等を用いることができる。

本発明において、表面にフッ素含有化合物を含む被覆
連続層を設ける方法は種々あるが、一般に従来用いられ
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、その場所から他のモノマーを重合させ
るin situ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イス法、水溶性ポリマー溶液か
ら濃厚ポリマー層を層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ヨン法、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
を噴射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、二流体ノズル式、あるいは加圧ノズル式ア
ドマイザーにコアーポリマー溶液混合物を導入し、アド
マイジング熱後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、メルトデイスパージヨ
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。

さらには異なる臨界表面エネルギー又は溶液パラメー
ター等を利用したブルーミングまたはブリーデイング法
をも応用できる。

本発明の熱定着用トナーの結着樹脂としては種々のも
のを挙げることができ、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イン；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、アクリル酸フエニル、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、ビニルヘキシルケトン、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−
ブタジエン共重合体、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、シ
リコン樹脂、ポリアミド、変性ロジン、パラフイン、ワ
ツクス類を挙げることができる。

又、トナーの着色剤としてはカーボンブラツク、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、デユポンオイルレ
ツド、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、ランプブラツク、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したものに限定される
ものでない。

又、磁性材料を内包した磁性トナーをも用いることが
できる。

このトナーは、約30μｍより小さい、好ましくは３〜
20μｍの平均粒径を有するものを用いることができる。

〔発明の効果〕

フッ素を含有する重合体からなるフッ素含有化合物を
含む被覆連続層を表面に設けてなる本発明の熱定着用ト
ナーは、耐ブロツキング性、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
ナーに比較して格段に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。また従来のカプセル構造のトナーに比較して格段
にすぐれた低温定着性を示す。

〔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、本発明は下記の例により何等制限される
ものではない。なお、下記の例において、部はすべて重
量部を表わす。

実施例１ 1,1,2,2−テトラヒドロパーフロロオクチルメタアク
リレートとスチレンの低分子共重合体（55/45重量比）
５部をトリフロロトリクロロエタン295部に溶解する。
この溶液300部を、ポリエステル樹脂（ビスフエノール
−Ａ−エチレンオキシド付加物、1,3−ブタンジオー
ル、グリセリンおよびマレイン酸からなるTg＝50℃の重
合体）80部とカーボンブラツク10部およびポリプロピレ
ンワツクス５部からなる平均粒径11μｍの黒色トナー10
0部と混合した後スプレードライヤー乾燥装置を用いて
本発明に係るトナーを得た。

比較例１ 実施例１においてフツ素重合体溶液処理を施さないポ
リエステルトナーをそのまま用いて比較用トナーを得
た。

比較例２ 比較例１のトナー100部にコロイダルシリカ（Ｒ−97
2、米国テグサ社製）1.0部を混合して比較用トナーを得
た。

実施例１、比較例１および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イングした平均粒径
100μｍのフエライトキヤリヤ100部と混合して現像剤を
調整した。

この現像剤をFX−2830機（富士ゼロツクス社製）を用
いて定着および複写テストを行なつた。

結果は下記の表に示すとおりであり、比較例1,2のト
ナーに比べて実施例１のトナーは流動性、耐ブロツキン
グ性およびその他の障害の点で優れていることがわか
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 千秋 南足柄市竹松1600番地 富士ゼロックス 株式会社竹松事業所内 (72)発明者 長束 育太郎 南足柄市竹松1600番地 富士ゼロックス 株式会社竹松事業所内 (56)参考文献 特開 昭60−159857（ＪＰ，Ａ) 特公 昭58−40736（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フッ素を含有する重合体からなるフッ素含
   有化合物を含む被覆連続層を表面に設けてなることを特
   徴とする熱定着用トナー。