JPH0251178B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子写真、静電記録、静電印刷などに
おける静電荷像を現像するためのトナーに関し、
特に熱ローラー定着に適したトナーに関する。

従来、電子写真法としては米国特許第2297691
号明細書、特公昭42−23910号公報及び特公昭43
−24748号公報等に記載されている如く、多数の
方法が知られているが、一般には光導電性物質を
利用し、種々の手段により感光体上に電気的潜像
を形成し、次いで該潜像をトナーを用いて現像
し、必要に応じて紙等の転写材にトナー画像を転
写した後、加熱、圧力或いは溶剤蒸気などにより
定着し複写物を得るものである。

上述の最終工程であるトナー像を紙などのシー
トに定着する工程に関しては種々の方法や装置が
開発されている。現在最も一般的な方法は熱ロー
ラーによる圧着加熱方式である。

加熱ローラーによる圧着加熱方式はトナーに対
し離型性を有する材料で表面を形成した熱ローラ
ーの表面に被定着シートのトナー像面を加圧下で
接触しながら通過せしめることにより定着を行な
うものである。この方法は熱ローラーの表面と被
定着シートのトナー像とが加圧下で接触するた
め、トナー像を被定着シート上に融着する際の熱
効率が極めて良好であり、迅速に定着を行なうこ
とができ、高速度電子写真複写機において非常に
有効である。しかしながら、上記方法では、熱ロ
ーラー表面とトナー像とが溶融状態で加圧下で接
触するためにトナー像の一部が定着ローラー表面
に付着・転移し、次の被定着シートにこれが再転
移して所謂オフセツト現象を生じ、被定着シート
を汚すことがある。熱定着ローラー表面に対して
トナーが付着しないようにすることが熱ローラー
定着方式の必須条件の１つとされている。

特公昭51−23354号公報に記載されているよう
に、このようなオフセツト現象は低分子量樹脂を
用いた場合に生じやすい。それゆえに同公報にも
記載されているように架橋されたビニル系重合体
を用いることによりオフセツト現象を防止できな
いかと考えられるが、本発明者らが検討したとこ
ろ、単に架橋されたビニル系重合体を用いても必
ずしも良好でないことがわかつた。特に、架橋度
を高くすると、定着温度が高くなり、また磁性ト
ナーの場合には定着温度がより上昇し、耐オフセ
ツト性が悪くなるので問題が多い。

また、定着ローラー表面にトナーを付着させな
い目的で、例えば、ローラー表面をトナーに対し
て離型性の優れた材料、シリコンゴムや弗素系樹
脂などで形成し、さらにその表面にオフセツト防
止及びローラー表面の疲労を防止するためにシリ
コンオイルの如き離型性の良い液体の薄膜でロー
ラー表面を被覆することが行なわれている。しか
しながら、この方法はトナーのオフセツトを防止
する点では極めて有効であるがオフセツト防止用
液体を供給するための装置が必要なため、定着装
置が複雑になること等の問題点を有している。そ
れゆえ、オフセツト防止用液体の供給によつてオ
フセツトを防止する方向は好ましくなく、むしろ
定着点が低くて定着温度領域の広い耐オフセツト
性の高いトナーの開発が望まれているのが現状で
ある。

また当然のことではあるが、トナーは定着特性
以外にも耐ブロツキング特性、現像特性、転写
性、クリーニング性等において優れていることが
必要であるが、従来のトナーは下記のような欠陥
を一つ又はそれ以上有していた。すなわち加熱に
よつて比較的低い温度で容易に溶融するトナーの
多くは貯蔵中もしくは複写機内においてケークす
るか凝集しやすい。多くのトナーでは、連続使用
による繰り返しの現像によるトナー粒子とキヤリ
アー粒子の衝突及びそれらと感光板表面との接触
によるトナー、キヤリアー粒子及び感光板の相互
劣化によつて、得られる画像の濃度が変化し、或
いは背景濃度が増し、複写物の品質を低下させ
る。さらに多くのトナーでは、潜像を有する感光
板表面へのトナーの付着量を増して、複写画像の
濃度を増大させようとすると、通常背景濃度が増
し、いわゆるカブリ現象を生じる。従つて、種々
のトナー特性が優れており、且つ熱ローラー定着
法に適しているトナーが望まれている。

それゆえ本発明の目的は上述したトナーの欠陥
を克服した、優れた物理的及び化学的特性を有す
るトナーを提供することにある。

本発明の目的は定着性が良好で特に耐オフセツ
ト性の良好な熱ローラー定着用のトナーを提供す
るものである。

更に、本発明の目的は、荷電性が良好でしかも
連続使用に対して安定した荷電性を示し、鮮明で
カブリのない画像の得られる熱ローラー定着用の
トナーを提供するものである。

更に、本発明の目的は、流動性に優れ、凝集を
起さず、耐衝撃性にも優れている熱ローラー定着
用のトナーを提供するものである。

更に、本発明の目的は、トナー保持部材或いは
感光体表面への付着物の少ない熱ローラー定着用
のトナーを提供するものである。

更に、本発明の目的は、磁性粉を含有させた場
合には、良好で均一な磁性を示し、熱ローラー定
着が可能な磁性トナーを提供するものである。

具体的には、本発明は、結着樹脂、磁性粉及び
ポリエチレンまたはポリプロピレンを少なくとも
含有する熱ローラ定着用磁性トナーであり、前記
磁性トナーがメルトインデツクス（温度125℃、
荷重10Kg）が0.01〜20ｇ／10minであり、 前記磁性トナーは0.01〜５重量％のコロイド状
シリカと混合されており、 前記結着樹脂として、カルボン酸及びヒドロキ
シ化合物全量に対して0.1〜20モル％のヒドロキ
シル基３〜９個を有するポリオールもしくはカル
ボキシル基３〜８個を有するポリカルボン酸、ジ
カルボン酸及びエーテル化ビスフエノールから生
成されたポリエステルが含有されており、 前記ポリエチレンまたはポリプロピレンとし
て、140℃における溶融粘度が10〜105センチポア
ズのポリエチレンまたはポリプロピレンが結着樹
脂に対して0.1〜10重量％含有されていることを
特徴とする熱ロール定着用トナーに関する。

本発明に係る熱ロール定着用トナーは物理的及
び化学的特性に優れており、また本トナーを使用
することにより、定着ローラー表面にオフセツト
防止用液体を塗布しない場合にもオフセツトを生
じることなく、良好な熱ローラー定着を行なうこ
とができるので、定着装置を簡素・軽量化でき、
さらに、安定で非常に優れた現像特性を有してい
るので、複写機の安定性及び信頼性を著しく向上
することが可能になる。すなわち、本発明のトナ
ーでは、ポリオールもしくはポリカルボン酸で架
橋されたポリエステルを用いているために、機械
的強度が適度に強く優れた現像性を有しさらに、
低い定着点を有しかつ定着ロールへのオフセツト
が少ない。また140℃における溶融粘度が10〜10⁵
（好ましくは50〜10⁴、特に好ましくは10²〜10³）
センチポアズのポリエチレンもしくはポリプロピ
レンを用いているために、感光体、キヤリアー等
の傷、トナーフイルミングが発生しにくく、さら
に離型作用によつて定着ロールへのオフセツトが
少ない。以上の優れた性質は、個々の材料単独で
は十分に発揮されず本発明のポリエステルとポリ
エチレンもしくはポリプロピレンとの混合系にお
いて相乗的に発揮せられる。加えて本発明のトナ
ーは、メルトインデツクスが0.01〜20ｇ／10min
（好ましくは0.05〜10ｇ／10min特に好ましくは
0.2〜５ｇ／10min）であるために、優れた定着
特性、現像特性を有する。

上記において、エチレン系オレフイン重合体の
溶融粘度の測定はBrookfield法を用いここでは
Ｂ型粘度計に少量サンプルアダプターを取付けた
ものを用いた。

またトナーのメルトインデツクスは、試験条件
が温度125℃、荷重10Kg、充てん量５〜８ｇで、
日本工業規格の熱可塑性プラスチツクの流れ試験
方法JIS K7210記載の装置を用いて、手動切り取
り法で測定を行なつた。

本発明に使用するポリエステルを生成せしめる
ためのポリオール、ポリカルボン酸、ジオール、
ジカルボン酸としては例えば次のようなものがあ
る。

ポリオールとしてはペンタエリスリトール、ソ
ルビトール、グリセロール、１，２，４−ブタン
トリオール、１，２，５−ペンタントリオール、
２−メチルプロパントリオール、１，３，５−ト
リヒドロキシメチルベンゼン、１，２，３，６−
ヘキサンテトロール、１，４−ソルビタン、グル
コース、ラクトース、シヨ糖、ポリオキシエチレ
ン(10)ソルビトール、ポリオキシエチレン(4)１，４
−ソルビタン、ポリオキシエチレン（30）ペンタ
エリスリトール、ポリオキシプロピレン(5)１，
２，３，５，６−ヘキサンヘントールなどおよそ
３〜９個のヒドロキシル基を含む化合物がある
が、特にアルコキシ化ポリオールが好ましい。

ポリカルボン酸としては、１，２，５−ヘキサ
ントリカルボン酸、１，２，４−ブタントリカル
ボン酸、テトラ（メチレンカルボキシル）メタ
ン、１，２，７，８−オクタンテトラカルボン
酸、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸、１，
２，５−ベンゼントリカルボン酸、１，２，４−
シクロヘキサントリカルボン酸、１，２，４−ナ
フタレントリカルボン酸などおよそ３〜８個のカ
ルボキシル基を有する化合物がある。

本発明に使用するジオールとしては、エチレン
グリコール、プロピレングリコール、テトラメチ
レングリコール、１，４−ブチレンジオール、ペ
ンタメチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、Ｐ−ジ（ヒドロキシメチル）ベンゼン、２，
２−ビス（４−ヒドロキシフエニル）プロパン、
ビス（４−ヒドロキシフエニル）メタン、ビス
（４−ヒドロキシフエニル）ケトン、ビス（４−
ヒドロキシフエニル）エーテル、ビス（ヒドロキ
シフエニル）スルホン、２，２−ビス（２，３，
５，６−テトラブロモ−４−ヒドロキシフエニ
ル）ブタン、エーテル化ビスフエノールなどがあ
るが、ビスフエノールが好ましく、特にエーテル
化ビスフエノールが好ましい。

さらに本発明に使用するジカルボン酸として
は、フマル酸、マレイン酸、こはく酸、イタコン
酸、フタル酸、マロン酸、シクロヘキサンジカル
ボン酸などの酸がある。これらの中でもフマル
酸、マレイン酸が好ましい。上記において、本発
明に用いるカルボン酸は酸無水物、酸エステル、
酸塩化物等の形態であつても良い。これらを用い
て、本発明のポリエステルを得るには、カルボン
酸のカルボキシル基の数のヒドロキシ化合物のヒ
ドロキシル基の数に対する比がおよそ0.8〜1.2の
割合で、上記カルボン酸とヒドロキシ化合物を調
合し、公知の方法によつて縮合せしめれば良い。
この場合ポリオールとポリカルボン酸とは用いる
カルボン酸及びヒドロキシ化合物の全量に対して
0.1〜20モル％が好ましい。また本発明のポリエ
ステルはスチレン−アクリル酸エステル共重合
体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、
スチレン−ブタジエン共重合体などのスチレン系
共重合体をグラフト重合せしめたものをも包含す
る。本発明の上記ポリエステルは環球法の軟化点
が90〜180℃（さらに好ましくは110〜160℃、特
に好ましくは125〜150℃）であることが好まし
い。

本発明のポリエステルは結着樹脂中に少なくと
も50重量パーセントの割合で含有されるのが好ま
しく、特に70重量パーセント以上が良い。

本発明に使用するポリエチレンもしくはポリプ
ロピレンは結着樹脂に対して0.1〜10重量パーセ
ント（好ましくは0.2〜５重量パーセント）含有
されるのが良い。

また、本発明のトナーは上記のようなポリエス
テルを主要樹脂成分とするものであるが、必要に
応じて他の重合体、樹脂類を混合して使用するこ
とができる。混合して使用できる他の樹脂類とし
ては、例えば、ポリスチレン、ポリ−Ｐ−クロル
スチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及
びその置換体の単重合体；スチレン−Ｐ−クロル
スチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共
重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、
スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレ
ン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−
α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレ
ン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニ
ルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエ
チルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチル
ケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合
体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−
アクリロニトリル−インデン共重合体などのスチ
レン系共重合体；ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリ塩化ビニル、フエノール樹脂、天然樹脂
変性フエノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹
脂、アクリル酸エステル樹脂、メタクリル酸エス
テル樹脂、ポリ酢酸ビニール、シリコーン樹脂、
本発明外のポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポ
リアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシ
レン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹
脂、クロロインデン樹脂、石油系樹脂、などが使
用できる。

本発明のトナーにおいては、任意の適当な顔料
や染料が着色剤として使用される。例えば、カー
ボンブラツク、鉄黒、フタロシアニンブルー、群
青、キナクリドン、ベンジジンイエローなど公知
の染顔料がある。

さらに本発明のトナーを磁性トナーとする場合
には、着色剤としての役割も兼ねて良いが、強磁
性元素及びこれらを含む合金、化合物であるマグ
ネタイト、ヘマタイト、フエライトなどの鉄、コ
バルト、ニツケル、マンガンなどの合金や化合
物、その他の強磁性合金など従来より磁性材料と
して知られている磁性粉を含有せしめても良い。
又荷電制御、凝集防止などの目的のために、カー
ボンブラツク、ニグロシン、金属錯塩、コロイド
状シリカ粉末、フツ素系樹脂粉末などを添加せし
めても良い。

さらに本発明のトナーは、特におよそ0.01〜５
％のコロイド状シリカ紛末、酸化セリウムなどの
研摩剤粒子、およそ0.01〜５％のフツ素系樹脂粉
末、高級脂肪酸の金属塩などの潤滑剤粒子と混合
されて用いられるのが好ましい。

本発明のトナーは種々の現像法に適用できる。
例えば、磁気ブラシ現像方法、カスケード現像方
法、米国特許第3909258号明細書に記載された導
電性磁性トナーを用いる方法、高抵抗磁性トナー
を用いる方法、特開昭54−42141号公報、同55−
18656号公報などに記載された方法、フアーブラ
シ現像方法、パウダークラウド法、インプレツシ
ヨン法などがある。

本発明に係るトナーを使用して紙などの被定着
シート上に形成したトナー像は、その表面にオフ
セツト防止用液体を供給しない定着ローラーを使
用した場合にもトナーのオフセツト現象を発生す
ることなく熱ローラーで定着を行なうことができ
る。定着ローラーとしては、その表面を例えばテ
フロン（デユポン社製）、フルオン（ICI社製）及
びケルーＦ（3M社製）などの弗素系樹脂或いはシ
リコンゴム、シリコン樹脂で形成した平滑な面を
有するものや場合によつては金属表面を有するも
のが使用できる。

以下に本発明のトナーの優位性を実施例を以つ
て説明する。

〔ポリエステルＡ製造例〕

ポリオキシプロピレン（２・２）−２・２−ビ
ス（４−ヒドロキシフエニル）プロパン2000ｇ及
びグリセリン28ｇを、撹拌棒、温度計、導入管、
コンデンサーを備えた４つ口丸底フラスコに加え
る。導入管よりN₂ガスを導入し、フラスコ内を
N₂雰囲気に保つ。フラスコをマントルヒーター
で加熱し、混合物を52℃にする。次いでフマル酸
750ｇとハイドロキノン1.2ｇを添加する。しかる
後混合物を200℃に加熱し、反応水を除去しつつ
約10時間この温度に保つ。しかる後室温に冷却す
る。得られた重合体は、環球法の軟化点が140℃
であつた。

ポリエステルＢ製造例 ２・２−ビス（４−ヒドロキシフエニル）プロ
パン900ｇ及びソルビトール15ｇ、フマル酸695ｇ
を用いることを除いては製造例Ａとほぼ同様にし
て、環球法による軟化点が135℃のポリエステル
を得た。

〔ポリエステルＣ製造例〕

ポリオキシプロピレン（２・２）−２・２−ビ
ス（４−ヒドロキシフエニル）プロパン2000ｇ及
びポリオキシプロピレン(6)ソルビトール45ｇ、フ
マル酸730ｇを用いることを除いては製造例Ａと
ほぼ同様にして、環球法による軟化点が130℃の
ポリエステルを得た。

実施例 １ 前記ポリエステルA100重量部、140℃における
溶融粘度が120センチポアズのポリエチレン３重
量部、磁性粉60重量部、含金染料（商品名、ザポ
ンフアーストブラツクＢ、BASF製）２重量部を
ボールミルにて粉枠混合し、ロールミルにて溶融
混練する。冷却後ハンマーミルを用いて粗粉砕す
る。次いで超音速ジエツト粉砕機にて微粉砕す
る。得られた粉体を風力分級機で分級し、およそ
５〜20μの粒子を集めさらに0.5％重量の疎水性コ
ロイダルシリカと混合しトナーとした。このトナ
ーを市販の複写機（商品名、NP−400、キヤノ
ン製）に適用したところ、定着性の良いカブリの
ない鮮明な画像が得られた。さらに５万枚のラン
ニングテストを行なつたところ、画像に殆んど変
化のない良好な画像が得られた。また定着ロール
へのオフセツトもきわめて少なかつた。実施例２
の磁性トナーのメルトインデツクスは1.7ｇ／
10minであつた。

実施例 ２ ポリエステルＡの代わりにポリエステルＢを用
いることを除いては実施例１と同様に行なつたと
ころ、定着性のよい鮮明な画像が得られ、オフセ
ツトは少なかつた。

実施例 ３ ポリエステルＡの代わりにポリエステルＣを用
いることを除いては実施例１と同様に行なつたと
ころ、良好な結果が得られた。実施例３の磁性ト
ナーのメルトインデツクスは3.9ｇ／10minであ
つた。

実施例 ４ 140℃における溶融粘度が120センチポアズのポ
リエチレンの代わりに4300センチポアズのポリエ
チレンを用いることを除いては実施例１と同様に
行なつたところ、カブリのない鮮明な画像が得ら
れた。さらに４万枚のランニングテストを行なつ
たところ、複写品質の低下は殆んど認められなか
つた。また定着ロールへのオフセツトが少なかつ
た。実施例４の磁性トナーのメルトインデツクス
は1.0ｇ／10minであつた。

実施例 ５ 140℃における溶融粘度が120センチポアズのポ
リエチレンの代わりに400センチポアズのポリプ
ロピレンを用いることを除いては実施例１と同様
に行なつたところ、良好な結果が得られた。実施
例５の磁性トナーのメルトインデツクスは0.8
ｇ／10minであつた。

実施例 ６ ポリエチレンの量を３重量部から１重量部に変
えることを除いては実施例１と同様に行なつたと
ころ、良好な結果が得られた。実施例６の磁性ト
ナーのメルトインデツクスは0.6ｇ／10minであ
つた。

比較例 １ 140℃における溶融粘度が120センチポアズのポ
リエチレンを使用しないことを除いて実施例１と
同様にして磁性トナーを調製した。

得られた磁性トナーは、実施例１の磁性トナー
と比較して定着ロールに対する耐オフセツト性が
明らかに劣つていた。さらに５万枚のランニング
テストを行なつたところ、感光体表面に傷が発生
した。

比較例 ２ ポリエステルＡのかわりにメルトインデツクス
0.01ｇ／10minのポリエステルを使用することを
除いて実施例１と同様にして磁性トナーを調製し
た。

得られた磁性トナーのメルトインデツクスは
0.01ｇ／10min未満であり、実施例１の磁性トナ
ーと比較して熱ロール定着性が劣つていた。

比較例 ３ ポリエステルＡのかわりに未架橋のポリエステ
ルを使用することを除いて実施例１と同様にして
磁性トナーを調製した。

得られた磁性トナーのメルトインデツクスは30
ｇ／10minであり、実施例１の磁性トナーと比較
して熱ロールに対する耐オフセツト性が劣つてい
た。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 結着樹脂、磁性粉及びポリエチレンまたはポ
   リプロピレンを少なくとも含有する熱ローラ定着
   用磁性トナーであり、前記磁性トナーがメルトイ
   ンデツクス（温度125℃、荷重10Kg）が0.01〜20
   ｇ／10minであり、 前記磁性トナーは0.01〜５重量％のコロイド状
   シリカと混合されており、 前記結着樹脂として、カルボン酸及びヒドロキ
   シ化合物全量に対して0.1〜20モル％のヒドロキ
   シル基３〜９個を有するポリオールもしくはカル
   ボキシル基３〜８個を有するポリカルボン酸、ジ
   カルボン酸及びエーテル化ビスフエノールから生
   成されたポリエステルが含有されており、 前記ポリエチレンまたはポリプロピレンとし
   て、140℃における溶融粘度が10〜10⁵センチポア
   ズのポリエチレンまたはポリプロピレンが結着樹
   脂に対して0.1〜10重量％含有されていることを
   特徴とする熱ロール定着用トナー。