JPH0222668A

JPH0222668A - フラッシュ定着用トナー

Info

Publication number: JPH0222668A
Application number: JP63170887A
Authority: JP
Inventors: Yoshimichi Katagiri; 善道片桐; Katsuji Ko; 勝治胡; Yoshihiro Tateiwa; 義弘立岩; Hitoaki Date; 仁昭伊達; Takahiro Kayagawa; 貴弘柏川; Norio Saruwatari; 紀男猿渡
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1988-07-11
Filing date: 1988-07-11
Publication date: 1990-01-25

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】〔概　要〕電子写真における静電潜像の現像のためのフラッシュ定
着用トナーに関し、ボイドの発生がなく、優れたフラッシュ定着性を与える
トナーを提供することを目的とし、／　＜インダ樹脂お
よび着色剤に加えて、定着工程においてトナーの溶融粘
度を高めるための無機フィラーを添加することにより構
成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、フラッシュ定着用トナーに関する。

さらに詳しく述べるならば、本発明は、電子写真法等に
おいて静電潜像を現像するために用いられるトナーにあ
って、フラッシュ定着に適する電子写真用“トナ゛−の
改良に関する。さらに詳しくは、定着性に優れ、かつ、
定着過程でフラッジ・二元照射に基づくボイド現象（ト
ナーが爆発的に溶融することにより定着画像に白ぬけが
生じる現象）を起こし難いトナーを提供することにある
。

〔従来の技術〕

従来、電子写真法としては、米国特許第２２９７６９１
号などに記載された方式が周知である。これは、一般に
は、光導電性絶縁体くフォトコンドラムなど）を利用し
、コロナ放電などにより該光導電性絶縁体上に−様な静
電荷を与え、様々な手段により該光導電性絶縁体上に光
像を照射することによって静電潜像を形成し、次いで該
潜像をトナーと呼ばれる微粉末を用いて現像可視化し、
必要に応じて紙等にトナー画像を転写した後、加圧、加
熱、溶剤蒸気の適用、光等の照射などの手段により紙等
の記録媒体上にトナー画像を定着させて複写物を得るも
のである。

これらの静電潜像を現像するためのトナーとしては、従
来より天然または合成高分子物質よりなるバインダ樹脂
中にカーボンブラックなどの着色剤を分散させたものを
５〜２０ａ程度の粒度に微粉砕した粒子が用いられてい
る。かかるトナーは、通常、トナー単体でもしくは鉄粉
、ガラスピーズなどの担体物質（キャリア）と混合され
て静電潜像の現像に用いられる。

トナー単体で現像に供せられる場合（−成分現像方法）
、トナーは、通常、磁性粉を含有しており、現像装置の
壁面や現像装置内のマグネットロールなどの部材と摩擦
されることにより摩擦帯電し、さらに該マグネットロー
ルの磁力により、該マグネットロール上に保持され、該
マグネットロールが回転することによりトナーが光導電
性絶縁体上の潜像部分に運ばれ、帯電したトナーのみが
電気的吸引力により潜像に付着することによって現像が
行われる。

また、キャリアとトナーを混合して用いる場合（二成分
現像方法）、トナーとキャリアとからなる現像剤は現像
装置内で混合撹拌されることにより摩擦′帯電し、トナ
ーがキャリアに担持された状態で光導電性絶縁体上の潜
像部分に運ばれ、帯電したトナーのみが電気的吸引力に
より選択的に潜像に付着することによって現像が行われ
る。この場合も前記トナー画像はトナーのみで形成され
ている。二成分現像方法の場合、通常キャリアとしては
鉄粉もしくは他の強磁性体粒子を用いることが多く、こ
の場合、該磁性体粒子が、現像装置内のマグネットロー
ルにより保持されて磁気ブラシを形成し、該マグネット
ロールが回転することにより磁気ブラシが光導電性絶縁
体上の潜像部分に運ばれることにより潜像部分へのトナ
ーの運搬が行われる。

一方、トナーに用いられるバインダ樹脂としては、一般
にオリゴマーと称する低重合体高分子が用いられること
が多い。オリゴマーは低分子量であることから低融点で
あり、良好な定着性を示すため、電子写真用トナーのバ
インダ樹脂として広く用いられている。

また、前記定着は前記トナーの粉像を溶融して記録紙に
固着させることであり、その方法としては前記の種々の
方法がある。これらの方法のなかで、光定着の代表的な
ものであるフラッシュ定着は、例えばキセノンフラッシ
ュランプなど放電管の閃光によって定着する方法であっ
て、■　非接触定着であるため、現像時の画像の解像度
を劣化させない。

■　電源投入後の待ち時間がなく、クイックスタートが
可能である。

■　システムダウンにより定着機内に記録紙がつまって
も発火しない。

■　のり付き紙、プレプリント紙、厚さの異なる紙など
、記録紙の材質や厚さに関係なく定着可能である。

などの大きな特長を有している。

フラッシュ定着によってトナーが記録紙に固着する過程
は次の通りである（第１図）。

前述のようにトナー画像を記録紙２に転写したときは第
１図（ａ）のようにトナー１は粉末のまま記録紙２に付
着して画像を形成しており、例えば指で擦れば該画像は
崩れる状態にある。そこへ、例えばキセノンフラッシュ
ランプなどの放電管の閃光３を照射すると、トナー１は
、閃光３のエネルギを吸収し、温度が上昇して軟化溶融
し、記録紙２に密着する。閃光３が終わった後は、該温
度が下がり、トナーが固化して第１図（ｂ）のように定
着画像４となって定着を完了し、記録紙２に固着した定
着画像は、例えば指でこすっても崩れないようになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ここで重要なのは、トナー１が溶融して記録紙２にしっ
かりと密着することであり、そのためにはトナー１は、
外界に放散して温度上昇に寄与しない熱エネルギの分も
含めた光エネルギを閃光３から吸収して十分に溶融しな
ければならない。与える光エネルギが不足すると、トナ
ーは十分に溶けることができず、満足した定着性が得ら
れない。

一方、光エネルギが強すぎると、第２図に示すようにト
ナーの爆発定着により画像にボイド５と呼ばれる白抜は
現象が起こり、画像濃度の低下を弓き起こす。従って、
フラッシュ定着時のトナーとしては、良好な定着性を示
し、かつ、画像のボイド現象が発生しないことが必要に
なる。

更に、近年はグラフィック印刷などの需要に対応するた
め記録画像として大面積のベタ黒印刷が要求されるよう
になってきているが、このようなベタ黒印刷を行うシス
テムでは記録紙２上に付着するトナー１の厚みが厚くな
る傾向があり、この場合には、閃光３によってトナー１
の表層のみが溶融し、トナー１の下層が溶融しないため
、満足な定着性が得られないという問題も新たに生じて
いる。

従って、本発明の目的は、フラッシュ定着時の画像のボ
イドの発生による画像品質の低下がなく、用紙と定着画
像との良好な接着性を示す、優れたフラッシュ定着時の
得られる電子写真用トナーを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記課題を解決するため、バインダ樹脂およ
び着色剤を含む、電子写真における静電潜像の現像のた
めのフラッシュ定着用トナーであって、定着工程におい
てトナーの溶融粘度を高めるための無機フィラーを添加
したことを特徴とするフラッシュ定着用トナーを提供す
る。

〔作　用〕

従来、フラッシュ定着用トナーのバインダ樹脂としては
、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルポリマに代表
されるエポキシ樹脂などが常用されてきたが、このよう
な樹脂をバインダ樹脂とした場合、良好な定着性を得る
ためには分子量の比較的低いプレポリマを用いなければ
ならないため溶融粘度が低く、フラッシュ光の照射によ
り溶融時にトナーが凝集を起こしながら融着固化される
ために、画像におけるボイドの発生が避けられなかった
。これを防止するために樹脂の重合度を高めて溶融粘度
を高くすると、樹脂の融点も上昇するため、逆に定着性
が悪化し、トナーが紙に十分融着固定しないという問題
が生じていた。

また、樹脂の低融点、高溶融粘度化が達成された場合に
おいても、記録紙上のトナーの厚みが厚くなりすぎると
、フラッシュ光からの光や熱がトナー層下部にまで十分
に浸透せず、トナー層の表層のみが溶融し、下層が粉体
状態であるため、トナーが紙に十分融着固化しないとい
う問題が生じていた。

本発明者らは、検討の結果、バインダ樹脂の融点を上昇
させず、溶融粘度のみを上昇させる手法として、バイン
ダ樹脂中にある一定量の無機フィラーを添加することに
より、分子量が比較的低く、低融点であるため良好な定
着性を有するプレポリマを用いた場合においても、定着
時のトナーの溶融粘度を高く保つことができ、前記ボイ
ド現象を防止できることを見出し、本発明を完成するに
至ったものである。

本発明で用いられるバインダ樹脂はフラッシュ光照射に
基づき溶融する熱可塑性の樹脂ならいずれでもよく、例
えば、エポキシ樹脂、スチレン樹脂、アクリロニトリル
樹脂、ポリエステル樹脂などを単独もしくは併用して用
いることができる。

また、本発明で添加される無機フィラーとしては、従来
トナーの着色材兼電気抵抗調整材として用いられている
カーボンブラックを始め、ガラス、クレー、アスベスト
、マイカ、タルク、シリカ、アルミナ、マグネシア、チ
タニア、ベリリア、炭化ケイ素、炭酸カルシウム、珪酸
カルシウム、チタン酸カリウム、窒化アルミ、窒化ボロ
ン、酸化鉄などの無機フィラーを単独もしくは併用して
用いることができる。ただし、従来よりトナーの構成成
分として常用されているカーボンブラックは導電性を有
しているため、カーボンブラック単独で、本発明の目的
である定着時の溶融粘度上昇の効果を発揮させるために
は、従来トナーの着色材兼電気抵抗調整材として用いら
れていた量よりかなり大量に添加する必要があり、この
場合トナーの電気抵抗が低くなり過ぎるために、トナー
の帯電不良、転写不良などの悪影響を引き起こすことが
多い。このため、トナー構成成分として、カーボンブラ
ックを用いる場合においても、本発明の効果を発揮させ
るためには、カーボンブラック以外の絶縁性フィラーを
添加することが望ましい。

なお、本発明に用いる無機フィラーの添加量は、フィラ
ーの添加量とトナーの溶融特性に基づき定められるもの
であるが、通常、無機フィラーの添加量が３重量％以下
であると、フィラー添加によるトナーの溶融粘度上昇の
効果は殆ど期待できず、逆にフィラー添加量が多すぎる
（通常４０重量％以上）とトナー混練時の溶融粘度が極
端に上昇するため、トナー製造性が劣化することや、ト
ナーの帯電特性にフィラーの影響が強く現れるため好ま
しくない。

トナー中に分散される無機フィラーの粒径は０．０１〜
２ミクロン以下であることが望ましい。これは、無機フ
ィラーの粒径がこれ以上大きいと添加量当りの増粘効果
は小さく、またフィラーの粒径が大きいために、トナー
の粉砕性および粒径分布に影響を与える可能性があり、
逆にこれより粒径が小さいとフィラーが二次凝集を起こ
しやすく、トナー中に均一に分散し難くなるためである
。

また、本発明においては、無機フィラーとして熱伝導度
の高い物質を用いることにより、記録紙上のトナーの厚
みが厚い場合においても、フラッシュ光からの熱がトナ
ー層中に均一に伝達されるため、トナー層全体にわたっ
て適切な溶融が生じ、極めて良好な定着性が達成される
ことが見出された。このような無機フィラーとしては、
熱伝導率が２×１Ｏ−２Ｃａ１／ｃｍ・ＳｅＣ・℃以上
の物質、すなわち、アルミナ、窒化アルミ、窒化ボロン
、べＩＪ　ＩＪアなどの無機フィラーを単独もしくは併
用して用いることができる。

さらに、無機フィラーの添加量に対する溶融粘土の上昇
の効果は、短径０．０１〜０．１Ｊ！ｒｎ、長径が０．
１〜２１Ｍの針状もしくは板状をした形状の無機フィラ
ーを添加した場合に最も大きいということが見出された
。このような無機フィラーとしては、マイカ、タルクの
ような板状フィラー、炭酸カルシウム、珪酸カルシウム
、チタン酸カリウム、などの針状無機フィラーを単独も
しくは併用して用いることができる。

本発明に係るトナーは、従来公知の方法で製造できる。

すなわち、バインダ樹脂、着色剤、無機フィラーおよび
、要すれば帯電制御剤などを、例エバ、加圧エータ、ロ
ールミル、エクストルーダなどにより混練溶融、均一分
散させ、粉砕機、例えば、ジェットミルなどにより微粉
末化し、分級機、例えば風力分級機などにより分級して
所望のトナーを得ることができる。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが
、本発明はこれによって限定されるものでない。

実施例１バインダ樹脂として、エポキシ樹脂（エピクロンＥＸＡ
−１１９１；大日本インキ化学工業製）１００重量部を
用い、これに対して定着時の溶融粘度上昇用の無機フィ
ラーとして炭化ケイ素粉（平均粒径０．１廓、比表面積
５０ｍ’／ｇ；イビデン製）を２０重量部、さらに着色
材としてカーボンブラック（ブラックパールズＬ；平均
粒径２４ｍμ、比表面積１３８ｍ’／　ｇ　：キャボッ
ト社製）５重量部およびニグロシン染料（オイルブラッ
クＢＹ、オリエント化学製）３重１部を加え、加圧ニー
ダにより１３０℃で３０分間溶融混練し、トナー塊を得
た。

冷却したトナー塊をロートプレックス粉砕機により粒度
約２ｍｍの粗トナーとした。次いで、粗トナーをジェッ
トミル（ＰＪＭ粉砕機、日本ニューマチック工業製）を
用いて微粉砕を行い、粉砕物を風力分級機（アルビネ社
製）により分級し、粒度５〜２０声のトナーＡを得た。

Ａトナー５重量部およびキャリアとして不定形鉄粉ＴＳ
Ｖ１００／２００　（日本鉄粉製）９５重量部からなる
現像剤を調製し、フラッシュ定着方式を採用しているＦ
ＡＣＯＭ−６７１５０レーザプリンタを用いて印字試験
および定着試験を行った。この際の用紙上のトナーの厚
みを１０〜１５μに設定した。

定着には、容量１６０μＦのコンデンサを用い、充電電
圧を２０５０　Ｖと一定として、これをフラッシュラン
プに印加した。また、定着性の評価のために、粘着テー
プ（スコッチメンディングテープ、住友３Ｍ社製）を軽
く貼り、直径１００ｍｍ、厚さ２０柑の鉄製円柱ブロッ
クを円周方向に一定速度で該テープ上を記録紙に密着さ
せ、しかる後肢テープを引き剥がし、テープ剥離前画像
の光学濃度に対する剥離後の光学濃度の比を百分率で表
し、定着性の評価とした。なお、光学濃度の測定はマク
ベス社製Ｐ　ＣＭメータにより行った。

定着試験の結果、Ａトナーの定着率は１００％であり、
優れた定着性を示した。しかも、定着画像のボイドは非
常に少なく、画像の光学濃度０．Ｄ、　＝１．３と高い
黒度を示した。

実施例２定着時の溶融粘度上昇用の無機フィラーとしてアルミナ
の微粉末（Ｏｘｉｄｅ　Ｃ，比表面積１００ｍ″／ｇ。

平均粒径２０ｍμ；日本アエロジル製）１５重量部を用
いた以外は実施例１と全く同様にしてトナーＢを得“た
。なお、実施例１と全く同じ手法で定着試験を行った結
果、このトナーの定着率も１００％であり、しかも定着
画像のボイドは非常に少なく、画像の光学濃度０．Ｄ、
＝　１．２５と高い黒皮を示した。

実施例３バインダ樹脂として、エポキシ樹脂（エピクロンＥ　Ｘ
　Ａ　−１１９１；大日本インキ化学工業製）１００重
量部を用い、これに対して定着時の溶融粘度上昇用の無
機フィラーとしてアルミナ微粉末（Ｏｘｉｄｅ　Ｌ比表
面積１００重量部ｇ、熱伝導度４．２　Ｘ　１０−２ｃ
ａｔ／ｃ［ｎ−８ｅＣ・℃、平均粒径２０ｍμ；日本ア
エロジル製）１５重量部、さらに着色材としてカーボン
ブラック（ブラックパールズＬ；平均粒径２４ｍμ、比
表面積１３８ｍ”／ｇ　；キャボット社製）５重量部お
よびニグロシン染料（オイルブラックＢＹ、オリエント
化学製）３重量部を加え、加圧ニーダにより１３０℃で
３０分間溶融混練し、トナー塊を得た。

冷却したトナー塊をロートブレックス粉砕機により粒度
約２ｍｍの粗トナーとした。次いで、粗トナーをジェッ
トミル（ＰＪＭ粉砕機、日本ニューマチック工業製）を
用いて微粉砕を行い、粉砕物を風力分級機（アルピネ社
製）により分級し、粒度５〜２０μのトナーＣを得た。

Ｃトナー４重看部およびキャリアとして樹脂コート造粒
マグネタイトキャリアＧＦ１１０Ｑ４（関東電化製）９
６重量部からなる現像剤を調製し、フラッシュ定着方式
を採用しているＦＡＣＯＭ−６７１５０レーザプリンタ
改造機を用いて印字試験および定着試験を行った。なお
、この際には、印加現像バイアス電位を変化させるなど
、現像プロセス条件を調節することにより、紙上のトナ
ーの厚みを１０−〜３０．−まで５４ごとに変化させた
。

定着には、容量１６０μＦのコンデンサを用い、充電電
圧を２０５０　Ｖと一定として、これをフラッシュラン
プに印加した。また、定着性の評価のために、粘着テー
プ（スコッチメンディングテープ、住友３Ｍ社製）を軽
く貼り、直径１００ｍｍ、厚さ２０ｍｕｎの鉄製円柱ブ
ロックを円周方向に一定速度で該テープ上を記録紙に密
着させ、しかる後肢テープを引き剥がし、テープ剥離前
画像の光学濃度に対す′る剥離後の光学濃度の比を百分
率で表し、定着性の評価とした。なお、光学濃度の測定
はマクベス社製ＰＣＭメータにより行った。

定着試験の結果、Ｃトナーはトナー層の厚みが１０〜２
５Ｊ−の範囲で定着率１００％を示し、しかも定着画像
のボイドは非常に少なく、画像の光学濃度０、　Ｄ、＝
　１．３と高い黒皮を示した。なお、トナー層の厚みが
３０ｐｍの場合には、定着率は７０％まで低下した。

実施例４バインダ樹脂として、エポキシ樹脂（エピクロンＥ　Ｘ
　Ａ　−１１９１；大日本インキ化学工業製）１００重
量部を用い、これに対して定着時の溶融粘度上昇用の無
機フィラーとしてチタン酸カリウムウィスカー（ティス
モＤ１短径０．２〜０．５７−、長径１０〜２０ｐａ；
大塚化学製）を更にジェット粉砕して、短径０．０１〜
０．１−１長径０．１〜２Ｊ！ｍとした無機フィラー５
重量部、さらに着色材としてカー・ボンブラック（ブラ
ックパールズＬ；平均粒径２４ｍμ、比表面積１３８ｍ
’／ｇ；キャボット社製）５重量部およびニグロシン染
料（オイルブラックＢＹ、オリエント化学製）３重量部
を加え、加圧ニーダにより１３０℃で３０分間溶融混練
し、トナー塊を得た。

冷却したトナー塊をロートプレックス粉砕機により粒度
０．１〜２［［ｌｌｌ＋の粗トナーとした。次いで、粗
トナーをジェットミル（ＰＪＭ粉砕機、日本ニューマチ
ック工業製）を用いて微粉砕を行い、粉砕物を風力分級
機（アルピネ社製）により分級し、粒度５〜２０−のト
ナーＤを得た。なお、この際のトナーの収率は９０重量
％以上であった。

次に、Ｄトナー５重量部およびキャリアとして不定形鉄
粉ＴＳＶ１００／２００　（日本鉄粉製）９５重量部か
らなる現像剤を調製し、フラッシュ定着方式を採用して
いるＦＡＣＯＭ−６７１５０レーザプリンタを用いて印
字試験および定着試験を行った。この際の用紙上のトナ
ーの厚みを１０〜１５ｐに設定した。

定着には、容量１６０μＦのコンデンサを用い、充電電
圧を２０５０　Ｖと一定として、これをフラッシュラン
プに印加した。また、定着性の評価のために、粘着テー
プ（スコッチメンディングテープ、住友３Ｍ社製）を軽
く貼り、直径１００ｍｍ、厚さ２０＋ｎｍの鉄製円柱ブ
ロックを円周方向に一定速度で該テープ上を記録紙に密
着させ、しかる後、該テープを引き剥がし、テープ剥離
前画像の光学濃度に対する剥離後の光学濃度の比を百分
率で表し定着性の評価とした。なお、光学濃度の測定は
マクベス社製ＰＣＭメータにより行った。

定着試験の結果、Ｄトナーの定着率は１００％であり、
優れた定着性を示した。しかも、定着画像のボイドは非
常に少なく、画像の光学濃度０．Ｄ、　＝１．３と高い
黒度を示した。

比較例１定着時の溶融粘度上昇用の無機フィラーを添加しないこ
とを除いては実施例１と同様にして、トナーＥを得た。

実施例１と同じ手法で定着試験を行った結果、定着画像
のボイドが多く、画像の光学濃度０．　Ｄ、　＝　０．
８程度であった。また、ボイドが多い関係上、トナーと
紙との接触面積が少なくなってふり、その影響で定着率
も７０％と低下した。

比較例２定着時の溶融粘度上昇用の無機フィラーとしてアルミナ
粉（Ｏｘｉｄｅ　Ｃ；日本アエロジル製）５０重量部を
用いた以外は実施例１と全く同様にしてトナー製造を試
みた。しかし、トナー混練時の溶融粘度が高くなり、過
負荷のために混練不能となった。このため、トナー製造
を断念した。

〔発明の効果〕

本発明のフラッシュ定着用トナーによれば、フラッシュ
定着時の画像のボイドの発生による画像品質の低下がな
く、用紙と定着画像との良好な接着性を示す、優れたフ
ラッシュ定着性のトナー画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は閃光によるトナーの定着の様子を示す模式図で
あり、（ａ）は定着前、（ｂ）は定着後の状態を示す。第２図はトナーの爆発定着の様子を示す模式図であり、
（ａ）は定着前、（ｂ）は定着過程、（Ｃ）は定着後の
状態を示す。図において、１はトナー、２は記録紙、３は閃光、４は
定着画像、５はボイドをそれぞれ示す。

Claims

【特許請求の範囲】

１、バインダ樹脂および着色剤を含む、電子写真におけ
る静電潜像の現像のためのフラッシュ定着用トナーであ
って、定着工程においてトナーの溶融粘度を高めるため
の無機フィラーを添加したことを特徴とするフラッシュ
定着用トナー。