JP3215899B2 - 現像用トナー及び定着方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真に用いる現像剤
トナーに関し、更にこの定着方法に関する。

【０００２】

【従来技術】トナーを作製するに当たっては樹脂と着色
剤等を混合し混練工程を経て作製される。混練工程に於
いては着色剤等の構成成分を樹脂中に均一に分散するこ
とが要求される。このために、混練工程に於いては樹脂
の軟化点近傍で大きなシェアを加え高い粘度の状態で分
散することが必要とされている。しかし、高い粘度で分
散することによって樹脂の分子鎖が切断され、予想した
樹脂の特性が発揮されないという現象が発生する。この
ために、樹脂自体の軟化点の設定をトナー化した後の物
性に合わせて制御することが必要となるが、このために
は混練に於ける制御が重要となるが、その制御はなかな
か困難である。

【０００３】また、定着方式としては熱ロール方式の定
着方法が一般的となっている。この他にも熱板・フラッ
シュ定着等の方式が知られているが、定着機の簡易化等
を含めて熱ロール方式が一般的である。本定着方式に於
いては、ロールの間を通過する間に定着が行われる。こ
のために、トナーとしてはロールに対するオフセット性
の向上及び紙に対する接着性の改良が要求されている。

【０００４】前記オフセット性を改良するためには樹脂
の粘弾性を適正に改善することが必要であり、架橋樹脂
を使用することも提案されている。しかし、架橋樹脂で
は樹脂自体の粘度が高いため、混練に於けるエネルギー
を大きくすることが必要となり、製造上問題となる。

【０００５】この問題を改良するために、特公昭63-321
81号では金属酸化物を添加し、カルボキシル基含有の樹
脂を使用して混練時に架橋させることによって、混練時
のエネルギーを少なくし、かつ樹脂の粘弾性を改良（向
上）する方法が提案されている。しかし、上記技術に於
いては、トナーのメルトインデックス（MI）を樹脂のMI
の1／3〜1／30に制御することが提案されている。この
場合、トナー自体は金属酸化物で架橋されているため、
オフセット性は良好となるが、紙に対する接着性が低下
し、紙から容易に剥がれる現象が発生する。また、紙に
対する接着性が低いことから高速定着には不適であり、
さらに定着時の温度を高く設定する必要が生じ、機械の
信頼性が低下する。また、上記技術では金属酸化物を使
用して架橋を行っている。しかし、これら金属酸化物が
トナー中に存在するため、環境に於ける問題や帯電性等
に問題を生ずる。

【０００６】

【発明の目的】本発明の目的は、上記問題に鑑み紙に対
する接着性の向上とオフセット性のバランスのとれた現
像剤を提供するものである。また、融着トナーの紙への
接着性を劣化させる金属酸化物を使用しない現像剤を提
供するものである。

【０００７】更に前記現像剤を用いて定着固定性のよい
画質を与える定着方法を提供することにある。

【０００８】

【問題解決のための手段】本発明は上記問題点を解決す
るためにカルボキシル基含有樹脂を使用して荷電制御剤
によって混練時の樹脂分子鎖の切断を防止した。

【０００９】すなわち、 １) カルボキシル基を含有する樹脂と磁性粉と金属錯
体からなる荷電制御剤を含有してなるトナーの150℃／2
1.6kgfの条件で測定したＭＩ値が15から400（g／10mi
n）であり樹脂のＭＩ値の１／３以上２以下であること
を特徴とする現像用トナー及び ２) 前記現像用トナーを用いシリコンパッドによる定
着クリーニング機構を有する熱ローラー定着装置を用い
た定着方法によって達成される。

【００１０】カルボキシル基含有樹脂は金属によって架
橋され、混練に於いて発生した樹脂切断を修復すること
が可能である。しかし、金属酸化物を使用した場合、金
属の活性が高いため、架橋が促進され樹脂のMIが高くな
ってしまう。我々は、金属錯体の荷電制御剤を使用して
配位子交換反応を混練時に行うことで樹脂からトナーへ
のMIの変化を少なくすることが可能となることを見いだ
し、本発明に至ったものである。

【００１１】金属錯体の荷電制御剤によるカルボキシル
基含有樹脂の架橋に関しては理論的に不明瞭な点が多い
が、含金属錯体の荷電制御剤を使用することによってい
わゆる配位子交換反応が発生し、樹脂中のカルボキシル
基と反応して金属を中心とした金属架橋が発生するもの
と推定される。配位子交換を起す荷電制御剤としては配
位子交換しうる配位子を有し、中心となる金属がカルボ
キシル基に対して配位する性質を有することが重要であ
る。

【００１２】金属錯体の荷電制御剤としては、下記一般
式（１）及び（２）に示す構造を有するものが好適であ
り、金属としてはクロム，亜鉛，鉄，コバルト，銅が好
適である。特にクロム，亜鉛，鉄がさらに好適に使用す
ることが出来る。

【００１３】

【化１】

【００１４】一般式（１）及び（２）において、Ｍｅは
Ｃｒ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｆｅ，Ｃｕを表し、ＸはＨ，ＮＨ₄
である。

【００１５】また一般式（１）において、Ｒ₁はＨ，−N
O₂，−SO₂−NHR（Ｒ；Ｈ，−CH₃，−C₆H₅），Br，Cl，
Ｆ、Ｒ₂はＨ，−NO₂，Br，Cl，Ｆを表す。

【００１６】また一般式（２）において、Ｒ₃〜Ｒ₁₀は
Ｈ，−CH₃，−CH(CH₃)₂，−Ｃ（ＣＨ_３）_３を表す。

【００１７】次に金属錯体の具体例を以下に示すがこれ
らに限定するものではない。

【００１８】

【化２】

【００１９】

【化３】

【００２０】

【化４】

【００２１】

【化５】

【００２２】これら金属錯体の荷電制御剤の添加量はカ
ルボキシル基含有樹脂の酸価によって左右されるが、樹
脂に対して０．０１〜2.0wt％が使用出来る。好適には
0.05〜1.0wt％である。この添加量が過多の場合には樹
脂との相互作用が激しくなり架橋反応が促進され、トナ
ー調合後のMIが低くなり、オフセット性は良好となるが
定着率が低下する。一方、添加量が少ない場合には樹脂
との架橋反応が進まずトナー調合後のMIが高くなり、定
着率は良好となるがオフセット性を損う。

【００２３】カルボキシル基含有樹脂としてはスチレン
系，アクリル系の樹脂が好適である。ポリエステル樹脂
では末端にのみカルボキシル基が存在しているため、反
応点が少なくMIの変化が起りにくい。スチレン・アクリ
ル樹脂では、カルボキシル基が分子中の側鎖にランダム
に存在しているため反応が容易におこる。

【００２４】スチレン系，アクリル系の樹脂でカルボキ
シル基含有樹脂を合成する場合、アクリル酸、メタクリ
ル酸を単量体成分として添加して共重合させることによ
って合成することが出来る。

【００２５】本発明に用いられるカルボキシル基を含有
する樹脂としてはスチレン・アクリル樹脂が好ましい。

【００２６】スチレン・アクリル樹脂は一般的な合成法
で合成することが出来る。

【００２７】カルボキシル基部分を構成するモノマーと
しては、アクリル酸，メタクリル酸，マレイン酸モノブ
チル，マレイン酸モノオクチル，フマール酸モノブチ
ル，フマール酸モノオクチル等が好適に使用出来る。

【００２８】更に例えばスチレン、o-メチルスチレン、
m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、p-エチルスチレ
ン、2,4-ジメチルスチレン、p-ブチルスチレン、p-ブチ
ルスチレン、p-ヘキシルスチレン、p-オクチルスチレ
ン、p-ノニルスチレン、p-デシルスチレン、p-ドデシル
スチレン、p-トキシスチレン、p-フェニルスチレン、p-
クロルスチレン、3,4-ジクロルスチレン等のスチレン及
びスチレン誘導体、アクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、アクリル酸ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリ
ル酸プロピル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ドデシ
ル、アクリル酸-2-エチルヘキシル、アクリル酸ステア
リル、アクリル酸-2-クロルエチル、アクリル酸フェニ
ル、α-クロルアクリル酸メチル、メタクリル酸メチ
ル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタ
クリル酸ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル
酸オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸-2-
エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル
酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタ
クリル酸ジエチルアミノエチル等のα-メチレン脂肪酸
モノカルボン酸エステル類等を挙げることができる。さ
らにまたアクリロニトリル、メタアクリロニトリル、ア
クリルアミド等のアクリル酸もしくはメタクリル酸誘導
体を挙げることができる。

【００２９】酸成分の含有量は樹脂の酸価として1〜50
が好適であり、より好ましくは２〜30である。

【００３０】酸価が低い場合には樹脂と金属錯体との反
応が進行せず、また、酸価が高い場合には反応は進行す
るものの、環境依存性が高くなり、問題を生じる。

【００３１】樹脂の分子量はGPCのスチレン換算重量平
均分子量で30000〜300000であり、Mw／Mn＝４〜70の範
囲が良い。

【００３２】また、樹脂自体のMIは、40〜400（g／10mi
n）の範囲が定着性、オフセット性の点から好適であ
る。MIが大きい場合にはオフセット性に問題があり、MI
が小さい場合には定着率に不足を生じる。

【００３３】トナー添加剤としては、一般的にトナーに
使用する顔料、離型剤等の材料は全て使用することが出
来る。

【００３４】磁性粉としては従来使用されているマグネ
タイト等の磁性粉が全て使用可能である。

【００３５】磁性粉の含有量は現像方式によっても異な
るが、トナー中に20〜60wt%添加する事が出来る。より
好適には25〜50wt％である。

【００３６】またトナーへの外添剤としては特に限定さ
れることはなく、通常使用される流動化剤等任意に使用
できる。

【００３７】本発明に係る現像方式には特に限定される
ところはない。しかし本発明に係る現像用トナーは薄層
形成方式の現像方式に好適であり、バイアスとしてDC及
びACを印加する方式がより好適である。

【００３８】本発明においては熱ロール方式が使用され
る。

【００３９】本発明に於ける熱ロール定着においては、
上ロールとしてハードロール(アルミの素管)の表面に弗
素樹脂(PTFE，PTFA)等を被覆したものが好適であり、下
ロールとしてはシリコーンゴムで形成されたソフトロー
ルが好適に使用される。また、これらのロールは一定の
圧力で押圧されており、その荷重は端部よりばねで荷重
が加えられているものが良い。この場合の荷重はばね荷
重で１〜５kgの荷重が片側に加えられているものが良
く、好ましくは1.5〜３kgのばね荷重である。この荷重
が低い場合には定着に於ける上下ロール間のニップ幅が
狭くなり、定着時に十分な熱を加えることが出来なくな
る。また、定着の荷重が高い場合には紙に大きな荷重が
加えられ、紙が平滑化され、光沢の高い画像となり品質
の低下を招く。

【００４０】定着ロールの径は特に限定されないが、20
〜50mmφの範囲である。

【００４１】本発明における定着ロールのクリーニング
方式としてはシリコーンオイル含浸パッドによる方式が
用いられる。

【００４２】

【実施例】次に実施例によって本発明を具体的に説明す
る。

【００４３】実施例１ 樹脂としてメタクリル酸を共重合したスチレン・ブチル
アクリレート共重合体を使用し磁性粉及び荷電制御剤と
して例示化合物(1)を使用して下記配合でトナーを作製
した。

【００４４】 スチレン・ブチルメタクリレート・メタクリル酸共重合体 (酸価=５・Mw＝180000／Mn＝6000／MI＝300) 100部 磁性粉(マグネタイト) 56部 荷電制御剤(例示化合物=(１)) 0.5部 低分子量ポリプロピレン(ビスコ―ル660P(三洋化成製)) 3部 以上を混合し、混練・粉砕・分級して体積平均粒径が1
0.5μmの磁性トナーを得た。このもののMIを測定した結
果、MI＝110となった。このものに対して疎水性シリカ
(Ｒ-812:日本アエロジル社製)を0.4％添加して本発明の
トナーを得た。これを「トナー１」とする。

【００４５】実施例２〜７及び比較例（１）〜（４） 実施例１を用いた樹脂組成、従って酸価及びMIを変化
し、さらに荷電制御剤の種類及び添加量を表１の如く変
化させてトナーを作製した。これらのものに疎水性シリ
カを実施例１と同様に加え、本発明の磁性トナーを得
た。これらを「トナー２〜７」及び「比較トナー（１）
〜（４）」とする。尚実施例１も併記した。

【００４６】

【表１】

【００４７】（評価）評価はコニカ製レーザプリンタLP
-3015を改造してＡ４縦送りでの印字速度を20枚／分と
し、6極の固定磁石を内臓した直径25mmの磁性ステンレ
ス製の現像スリーブを有し、現像領域間隙:Dsd=0.2mmと
し、現像領域に於ける現像器表面に於けるトナー層を0.
15mmとした非接触方式に改造した。感光体は積層型有機
感光体を使用して現像部電位を-500Ｖとし、現像バイア
スをピーク〜ピークで−50〜−550Ｖで周波数2kHzのＡ
Ｃバイアス及び−250ＶのＤＣバイアスを印加した。ま
た、定着方式は上ローラとして内部にヒータを内蔵した
直径30mmのアルミシリンダにテフロンコーティングした
ものを使用し、下ローラとして直径30mmのシリコーンゴ
ムローラを使用した。また、これらローラの圧力は両端
からばねによって調整され、片側で２kgのばねで圧力を
加えた。また、定着ローラのニップ幅は約4mmに調整し
た。さらに定着上ローラの表面温度を185℃に調整し
た。なお、定着上ローラのクリーニング方式としてはシ
リコーンオイル(10000cpsのジメチルポリシロキサン)を
含浸したパッドによってクリーニングする方式である。

【００４８】上記現像及び定着方式を有する方式の機械
を使用して画像を得て定着率及びオフセット性を評価し
た。

【００４９】定着率の測定方法はべた黒画像を印字し、
メンディングテープ(3M製)を画像に貼り、その後一定速
度で剥離しその前後の画像濃度の変化を測定する方法で
ある。定着率(X％)は剥離後の濃度(B)を剥離前の濃度
(A)で割ったもの(X＝B／A×100)で示す。

【００５０】オフセット性は５％画素の画像を連続で10
00枚印字し、5分休止した後に印字を行い画像上の汚れ
及び画像裏面の汚れを判定する方法で評価した。

【００５１】なお、印字を行った環境は20℃／50％RHで
ある。

【００５２】結果を下記表２に示す。

【００５３】

【表２】

【００５４】表２に示される様に、本発明のトナーは定
着性が良好であり、オフセット性も良好であることが理
解される。

【００５５】MIの測定方法 MIはASTMD1238及びJISK6760に定められた方法に準じて
測定される。測定条件によってMI自体は変化するもので
あるが、ここでは荷重＝21.6kgf，150℃の条件で測定さ
れる。また、樹脂を、MIを測定する条件で荷重をかけず
に6分間放置し、次いで荷重を加えて測定する方法が好
ましい。

【００５６】

【発明の効果】紙に対する定着固定性をオフセット性が
改善される。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−90509（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−221757（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−213858（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−181279（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−191182（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−5577（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−111966（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−26352（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 9/08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カルボキシル基を含有する樹脂、磁性粉
   及び金属錯体からなる荷電制御剤を含有するトナーの15
   0℃／21.6kgfの条件で測定したメルトインデックス値が
   15〜400（g／10min）であり、かつトナーのメルトイン
   デックス値が前記樹脂のメルトインデックス値の１／３
   以上２以下であることを特徴とする静電荷像現像用トナ
   ー。
2. 【請求項２】 前記現像用トナーを用い、シリコンパッ
   ドによる定着クリーニング機構を有する熱ローラ定着装
   置を用いる定着方法。