JP3274052B2 - 加熱ローラー定着型静電荷像現像用トナー - Google Patents
加熱ローラー定着型静電荷像現像用トナーInfo
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Description
型静電荷像現像用トナーに関し、詳しくは、乾式一成分
磁性トナー、乾式一成分非磁性トナー、乾式二成分トナ
ー及び液体トナーを定着させる際、トナースペント防止
効果、定着性、透明性に優れ且つ鮮明な画像を形成し得
るトナーに関するものである。
機及びプリンターに関し、オフィスオートメーション化
の広がりを背景に、高品位な即ち鮮明且つ光透過性、定
着性の良い複写画像の要請が益々高まりつつある。加熱
ローラー定着型静電荷像現像式複写機及びプリンターに
おけるトナーの一般的な処方は表1に示されるが、その
複写画像の鮮明且つ光透過性、定着性を向上させる主な
要因の一つは、トナーの主成分である結着樹脂にある。
即ち、加熱ローラー定着型静電荷像現像式複写機及びプ
リンターにおいては、潜像担持体上の静電荷像にトナー
を供給して顕像を得た後、そのトナー像を普通紙若しく
はOHP用フィルム等に転写し、これを定着させてい
る。現状においては、結着樹脂としてスチレン・アクリ
ル樹脂、ポリエステル樹脂が多く用いられているが、前
者の場合トナーの光透過性、鮮明性が十分に得られず、
それに伴って高品位な画像を得にくい状況にあリ、後者
においては光透過性は得られるが樹脂が黄味を帯びてい
るため鮮明性に欠点がある。
問題点に鑑み、加熱ローラー定着型静電荷像現像式複写
機及びプリンターの複写画像のより高品位な、即ち定着
性、光透過性、鮮明性に優れた乾式二成分系、乾式非磁
性一成分系、乾式磁性一成分系及び液体トナー現像剤に
おけるトナーを提供することにある。
に、結着樹脂、着色剤及び電荷調整剤を主成分とする静
電荷像現像用トナーにおいて、上記結着樹脂が少なくと
も環状構造を持ったポリオレフィン樹脂を含み、しかも
i.v.(極限粘度)≧0.25dl/gで、HDT(熱変
形温度DIN53461−B)≧70℃であって、且つ
GPCでの測定において数平均分子量が7500以上で
重量平均分子量が15000以上である環状構造を持っ
たポリオレフィン樹脂を結着樹脂全体中で50重量%未
満含有してなることを特徴とする加熱ローラー定着型静
電荷像現像用トナーが提供される。第二に、前記結着樹
脂が、環状構造を持ったポリオレフィン樹脂1〜100
重量部と、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレ
フィン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、酢酸ビニル系共重合
樹脂、スチレンアクリル樹脂、及びその他のアクリル系
樹脂から選ばれた少なくとも一種の樹脂0〜99重量部
とからなることを特徴とする上記第一に記載した加熱ロ
ーラー定着型静電荷像現像用トナーが提供される。第三
に、前記環状構造を持ったポリオレフィン樹脂が、カル
ボキシル基、水酸基及びアミノ基から選ばれた少なくと
も一種の官能基を有するものであることを特徴とする上
記第一又は第二に記載した加熱ローラー定着型静電荷像
現像用トナーが提供される。第四に、前記環状構造を持
ったポリオレフィン樹脂が、アイオノマー又はジエン類
により架橋された構造を有するものであることを特徴と
する上記第一、第二又は第三に記載した加熱ローラー定
着型静電荷像現像用トナーが提供される。
無色で透明性の良い樹脂を利用することを一つの解決策
として考えた。その様な樹脂としては、ポリカーボネー
ト、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステ
ル、あるいはポリスチレン等が挙げられるが、これらの
樹脂は結着樹脂としての要求性能、例えば定着強度、ヒ
ートレスポンス(熱応答)性の点で満足されるものではな
く、結着樹脂として使用する上で問題のあることが既に
知られている。本発明者らはこの欠点を改良するために
種々検討した結果、無色透明で光透過率の高い環状構造
を持ったポリオレフィン樹脂、但し該環状構造を持った
ポリオレフィン樹脂中の高粘度を有する樹脂を結着樹脂
全体中で50重量%未満含有する樹脂、を用いることに
よって、高品位の画像を提供するトナーが製造できるこ
とが確かめられた。本発明はこうした知見により完成さ
れたものである。これらの特性を満足する環状構造を持
ったポリオレフィン樹脂を結着樹脂として用いたトナー
は、高品位、即ち定着強度、ヒートレスポンス(熱応
答)性、光透過性に優れ、鮮明な画像を実現し、特にカ
ラートナーにおいてその特徴を発揮できるものとなる。
本発明の加熱ローラー定着型静電荷像現像用トナーは、
結着樹脂が少なくとも環状構造を持ったポリオレフィン
樹脂を含み、しかもi.v.(極限粘度)≧0.25dl/
gで、HDT(熱変形温度DIN53461−B)≧7
0℃であって、且つGPCでの測定において数平均分子
量が7500以上で重量平均分子量が15000以上で
ある環状構造を持ったポリオレフィン樹脂を結着樹脂全
体中で50重量%未満含有してなることを特徴とする。
ここで用いる環状構造を持ったポリオレフィン樹脂は、
例えばエチレン、プロピレン、ブチレン等のα−オレフ
ィンとシクロヘキセン、ノルボルネン等の二重結合を持
った脂環式化合物との共重合体であり、無色透明で且つ
高い光透過率を有する。この環状構造を持ったポリオレ
フィンは、例えばメタロセン系、チーグラー系触媒を用
いた重合法により得られる重合物である。
高い環状構造を持ったポリオレフィン樹脂としては、G
PC法にて測定した数平均分子量が1000から750
0、好ましくは3000から7500、重量平均分子量
が1000から15000、好ましくは4000から1
5000の範囲にあリ、i.v.(極限粘度)<0.25dl
/gで、HDT(熱変形温度DIN53461−B)<7
0℃の低粘度の樹脂と、GPC法にて測定した数平均分
子量が7500以上、好ましくは7500から5000
0、重量平均分子量が15000以上、好ましくは15
000から100000の範囲にあり、i.v.≧0.25
でHDT≧70℃の高粘度の樹脂が、好んで使用され
る。
ィン樹脂は、前記の数平均分子量Mn、重量平均分子量
Mw、極限粘度i.v.及び熱変形温度(HDT)を有する
ため、分子量分布の分散度をあらわす尺度として用いら
れるMw/Mnが1から2.5と小さいこと、即ち単分
散に近いことのためにトナーとしての必要性能であるヒ
ートレスポンス性が速く、定着強度の高いトナーが製造
できる。本発明にかかわる環状構造を持ったポリオレフ
ィン樹脂の特徴は、例えば数平均分子量4000の後記
表2に示すT745の場合、アゾ系顔料パーマネントル
ビンF6B(ヘキスト社製)を5%添加して混練機にて
充分に分散させた後プレス機にてシート化し、624n
mの可視光でマクベス濃度計RD914(フィルターS
PI赤)を用いて測定した光透過率が12.0%である
のに対し、スチレン・アクリル樹脂は7.0%、ポリエ
ステル樹脂は15.5%であることから、環状構造を持
ったポリオレフィン樹脂は顔料を分散させた系において
も透明性に優れ、ポリエステル樹脂同様、カラートナー
にも使用可能であることが確認された。また、当該樹脂
はDSC法による測定では融解熱が非常に小さく、定着
のためのエネルギー消費量が大幅に節減されることも期
待できる。
フィン樹脂は、前記の物性を有するため、低粘度の同樹
脂の場合と比較して、トナーに構造粘性を付与し、それ
によりオフセット防止効果、紙やフィルム等被複写基材
への接着性を向上させる。それに対して低粘度の環状構
造を持ったポリオレフィン樹脂は、トナーの溶融流動性
を向上させて、瞬時に溶融、凝固挙動を必要とするトナ
ー特性を満足させる。ただ、該高粘度樹脂の使用量は、
50%以上になると均一混練性が極度に低下してトナー
性能に支障をきたす。つまり、高品位、即ち定着強度の
高く、熱応答性に優れた鮮明な画像が得られなくなる。
環状構造を持ったポリオレフィン樹脂と他の樹脂を混合
して結着樹脂として用いたトナーも、高品位、即ち定着
強度に優れ、鮮明な画像を実現する。この場合、結着樹
脂中における環状構造を持ったオレフィン樹脂とその他
の樹脂との使用割合は、前者を1〜100、好ましくは
20〜90、更に好ましくは50〜90重量部、後者を
0〜99、好ましくは10〜80、更に好ましくは10
〜50重量部とするのが好ましい。前者を1重量部未満
とした場合には、高品位画像を得ることが困難になる。
脂に溶融空気酸化法又は無水マレイン酸変性等によりカ
ルボキシル基を導入することにより、他の樹脂との相溶
性、顔料の分散性を向上させることができる。水酸基、
アミノ基を既知の方法により導入することによっても、
同様の向上が実現できる。更に、環状構造を持ったポリ
オレフィン樹脂に、ノルボルナジエン、シクロヘキサジ
エン等のジエンモノマーとの共重合により、あるいはカ
ルボキシル基を導入した環状構造を持ったポリオレフィ
ン樹脂に、亜鉛、銅、カルシウム等の金属の添加により
架橋構造を導入することにより、定着性を向上させるこ
とができる。
用トナーは、上記結着樹脂に着色剤と電荷調整剤及び必
要に応じて機能付与剤その他の添加剤を加え、従来公知
の方法例えば混練り、粉砕、分級等の方法によって得る
ことができ、更に必要に応じて流動化剤などが添加され
る。
ック、ジアゾイエロー、フタロシアニンブルー、キナク
リドン、カーミン6B、モノアゾレッド、ペリレン等、
従来公知のものを使用することができる。
料、脂肪酸変性ニグロシン染料、含金属ニグロシン染
料、合金属脂肪酸変性ニグロシン染料、3,5−ジ−t
ert−ブチルサリチル酸のクロム錯体、四級アンモニ
ウム塩、トリフェニルメタン染料、アゾクロム錯体等、
従来公知のものを使用することができる。
加熱ローラー定着におけるオフセット防止性を高めるた
めに、公知の機能付与剤、好ましくは融点が60〜17
0℃のワックスを添加することができる。上記融点のワ
ックスとしては、例えばカルナウバワックス、モンタン
ワックス、グリセリンモノステアレート等が挙げられ
る。
リカ、酸化アルミニウム、酸化チタン等の流動化剤や、
ステアリン酸バリウム、ステアリン酸カルシウム、ラウ
リン酸バリウム等の脂肪酸金属塩からなる滑剤を添加す
ることもできる。
また二成分系現像剤のトナーとして使用することができ
る。更に、本発明のトナーは磁性粉を混入させて一成分
系磁性トナーとして使用することや、フルカラー用トナ
ーとして使用することもできる。
に具体的に説明する。
スト社製、コピーチャージNX)5重量%、ワックス
(ヘキスト社製、ヘキストワックスE)2.5重量%、
煙霧質シリカ(ワッカーケミー社製、HDK−H200
0)0.5重量%、マゼンタ顔料(ヘキスト社製、パー
マネントルビンF6B)5重量%及び結着樹脂としては
87重量%を混合し、二本ロールにて130℃で溶融混
練した後冷却凝固し、それを粗粉砕した後ジェットミル
により微細化分級した後、平均粒径約10μmに調製し
てトナーを作成した。
0)40重量%、電荷調整剤(ヘキスト社製、コピーチ
ャージNX)5重量%、ワックス(ヘキスト社製、ホス
タスタットFE−2)2.5重量%、煙霧質シリカ(ワ
ッカーケミー社製、HDK−H2000)0.5重量
%、炭酸カルシウム(白石カルシウム社製)2.0重量
%及び結着樹脂としては50重量%を混合し、二本ロー
ルにて150℃で溶融混練した後冷却凝固し、それを粗
粉砕した後ジェットミルにより微細化分級した後、平均
粒径約10μmに調製してトナーを作成した。
社製、MAー7)1重量部、電荷調整剤(ヘキスト社
製、リフレックスブルーR51)0.5重量部及び結着
樹脂としては98.5重量部を40重量%と電解液(エ
クソン社製、アイソパーH)60重量%を混合し、サン
ドミルにて混練しトナーを作成した。
実施例1〜27及び比較例1〜6のトナーを作成した。
なお、使用した環状構造を持ったポリオレフィン樹脂の
基本物性及び他の樹脂の品名を表3に示す。
て調製されたトナーを、市販の電子写真複写機(キャノ
ン社製PC100)に入れて性能試験を行った。次ぎ
に、トナー調製法3にて調製されたトナーを、市販の電
子写真複写機(リコー社製FT400i)に入れて性能
試験を行った。その結果を表4にまとめて示す。
定着温度とを10枚/分、110〜140℃の範囲でい
ずれも10℃刻みで再生紙に複写した試料を、サザーラ
ンド社製の耐磨耗性試験機を利用して消しゴムで10回
摩擦した。その際の荷重は40g/cm2であった。そ
の試料をマクベス式反射濃度計にて印字濃度を測定し
た。各温度での測定値が1つでも65%未満であった場
合を×、65%以上75%未満を△、75%以上を○と
した。
複写した資料をデータクエスト社製の画像見本によって
測定した。複写画像の細線解像力及びグレースケールを
判定基準とし、細線解像力が200ドット/インチ以下
を×、201〜300ドット/インチを△、301ドッ
ト/インチ以上を○とした。また、グレースケールに関
しては、画像見本と複写画像との間の反射濃度比が各グ
レースケールのステップ毎で65%未満を×、65%以
上75%未満を△、75%以上を○とした。
用い、各々膜厚100μmのシート状サンプルを作成し
た。当該シートサンプルの光透過性を、624nmにピ
ークを持つ分光フィルターを用い測定した。624nm
における透過率8%未満を×、8%以上11%未満を
△、11%以上を○とした。
とパウダーテック社製フェライトキャリアを所定量入
れ、1週間撹拌・摩擦処理したトナー付着キャリアを5
g計り取る。それを石鹸水に入れて、静電気にて表面付
着したトナーを除去し、マグネットにてキャリア磁性粉
のみを取り出す。その磁性粉をアセトン中に浸漬し、表
面融着のスペントトナーを溶解除去し、浸漬処理前後の
重量変化が0.2%以下を○、0.2〜0.5%を△、
0.5%以上を×とした。
像用トナーは、結着樹脂として少なくとも環状構造を持
ったポリオレフィン樹脂を含み、しかも高粘度の上記ポ
リオレフィン樹脂を結着樹脂全体中に50重量%未満含
有するものとしたことから、定着性、光透過性、耐トナ
ースペント性に優れたものとなり、鮮明な高品質の画像
を得ることができ、特にカラートナーに使用したときに
その特徴が発揮される。
Claims (4)
- 【請求項1】 結着樹脂、着色剤及び電荷調整剤を主成
分とする静電荷像現像用トナーにおいて、上記結着樹脂
がα−オレフィンと二重結合を持った脂環式化合物との
共重合体である少なくとも環状構造を持ったポリオレフ
ィン樹脂を含み、しかもi.v.(極限粘度)≧0.2
5dl/gで、HDT(熱変形温度DIN53461−
B)≧70℃であって、且つGPCでの測定において数
平均分子量が7500以上で重量平均分子量が1500
0以上である環状構造を持ったポリオレフィン樹脂を結
着樹脂全体中で50重量%未満含有してなることを特徴
とする加熱ローラー定着型静電荷像現像用トナー。 - 【請求項2】 前記結着樹脂が、環状構造を持ったポリ
オレフィン樹脂1〜100重量部と、ポリエステル樹
脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン系樹脂、酢酸ビニル
系樹脂、酢酸ビニル系共重合樹脂、スチレンアクリル樹
脂、及びその他のアクリル系樹脂から選ばれた少なくと
も一種の樹脂0〜99重量部とからなることを特徴とす
る請求項1記載の加熱ローラー定着型静電荷像現像用ト
ナー。 - 【請求項3】 前記環状構造を持ったポリオレフィン樹
脂が、カルボキシル基、水酸基及びアミノ基から選ばれ
た少なくとも一種の官能基を有するものであることを特
徴とする請求項1又は2記載の加熱ローラー定着型静電
荷像現像用トナー。 - 【請求項4】 前記環状構造を持ったポリオレフィン樹
脂が、金属イオン又はジエン類により架橋された構造を
有するものであることを特徴とする請求項1、2又は3
記載の加熱ローラー定着型静電荷像現像用トナー。
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