JPH0327113B2 - - 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、静電印刷法、静電記録
法などにおいて形成される静電荷像を現像するた
めの熱ローラ定着用静電荷像現像用トナーおよび
これによる画像形成方法に関するものである。 〔従来技術〕 静電荷像の現像工程は、帯電せしめた微粒子を
静電引力により吸引せしめて静電荷像支持体の表
面に付着させ、これによつて静電荷像を可視化す
る工程である。 このような現像工程を遂行する具体的な方法と
しては、絶縁性有機液体中に顔料または染料を微
細に分散させた液体現像剤を用いる湿式現像法
と、天然または合成の樹脂より成るバインダー中
にカーボンブラツク等の着色剤を分散含有せしめ
たトナーより成る粉体現像剤を用いる、カスケー
ド法、毛ブラシ法、磁気ブラシ法、インプレツシ
ヨン法、パウダークラウド法などの乾式現像剤と
がある。 現像工程において可視化された画像はそのまま
支持体に定着されることもあるが、通常は転写紙
等の他の支持体に転写された後定着される。この
ようにトナーは単に現像工程に付されるのみなら
ず、それ以後の工程、即ち転写工程及び定着工程
にも付されるので、トナーにおいては、その性能
として、良好な現像性のみでなく、良好な転写性
及び定着性を有することが要求される。このう
ち、定着性に関する諸条件は最も厳しいものであ
り、従来からこのトナーの定着性の改良に関する
研究及びその成果が多数の文献に発表されてい
る。 現像工程において形成されたトナー像またはこ
れが転写された画像の定着は、一般に加熱定着方
式によるのが有利であり、この加熱定着方式に
は、オーブン定着等の非接触加熱定着方式と、熱
ローラ定着等の接触加熱定着方式とがある。接触
加熱定着方式は、熱効率が高い点で優れており、
特に高速定着が可能であつて高速複写機の定着に
好適である。また、比較的低温の熱源を用いるこ
とができるため、この方式においては消費電力が
少なくてよく、複写機の小型化及びエネルギーの
節約を図ることができる。更に、定着器内に紙が
滞溜した場合にも発火の危険がなく、この点にお
いても好ましい。 ところで、接触加熱定着方式による定着におい
て用いられるトナーについて要求される最も重要
な特性として、(イ)低温定着性が良好であること、
すなわちトナーの定着に必要な最低温度（以下、
「最低定着温度」という。）が低いこと、(ロ)保存性
が良好であること、すなわちトナー粒子同士の付
着による凝集、あるいはトナーの現像装置内での
器壁への付着等が発生しにくいこと、が挙げられ
る。 しかるに、低温定着性を良好にするためには、
トナーのバインダー樹脂の軟化点を低くする必要
があり、一方、保存性を良好なものとするために
は、トナーのバインダー樹脂のガラス転移点を高
くする必要があり、両特性は、バインダー樹脂の
レオロジー特性という点よりすれば相反する条件
を必要とし、したがつて両特性を共に十分満足す
るトナーを得ることは容易ではない。 従来、かかる低温定着性ならびに保存性を共に
高めるための手段として、特開昭50−134652号公
報、同50−44836号公報、同57−37353号公報に開
示されているように、分子量分布を２山とする方
法、特定の架橋技術を用いる方法等、バインダー
樹脂の分子量分布を大きなものとすることによ
り、バインダー樹脂の低軟化点化ならびに高ガラ
ス転移点化を図る方法が知られている。しかしな
がら、このような方法によつても、トナーに十分
な保存性を与えるためにはバインダー樹脂のガラ
ス転移点を50℃以上、好ましくは55℃以上、より
好ましくは60℃以上とすることが必要である。す
なわち、バインダー樹脂のガラス転移点が高いほ
ど保存性が向上するわけであるが、ガラス転移点
が高くなるにしたがいバインダー樹脂の軟化点が
上昇するため、保存性を満足するバインダー樹脂
の軟化点は低く抑えたとしても120℃程度となり、
その結果、トナーの最低定着温度は140℃を上回
る高温となる。このように従来の接触加熱定着用
トナーは、十分満足すべき保存性ならびに低温定
着性を有するものとはいい難い。 これに対し、加熱を行なわずに定着を行なう、
圧力定着用のトナーとしては、例えば、特開昭48
−75032号公報、同50−62637号公報、同52−
108134号公報、同53−118049号公報、同57−
179860号公報に開示されているようなマイクロカ
プセル型トナーが知られている。これらのマイク
ロカプセル型トナーは、良好な圧力定着性を得る
ためにガラス転移点の低い軟質樹脂を芯材に用い
る必要があるために製造が容易でなく、またトナ
ーの保存性あるいは定着画像の保存安定性が不十
分であつて、実用化されるに至つていないのが現
状である。すなわち、芯材に用いられる軟質樹脂
は粘着性が大きく、これを微粉砕して芯材粒子を
形成することが容易でなく、またトナー粒子のカ
プセル（壁膜）が、他のトナー粒子あるいは現像
装置内の器壁等との衝突によつて破壊されやす
く、トナー粒子同士の凝集あるいはトナーの器壁
への付着が発生し、保存性が劣るうえ、定着画像
の一部が外力によつて剥離あるいは位置ずれを生
じやすく、画像の保存安定性が劣るなどの問題点
を有している。 〔発明の目的〕 本発明の第１の目的は、トナーの凝集あるいは
器壁への付着等の生じにくい保存性の優れた熱ロ
ーラ定着用静電荷像現像用トナーを提供すること
にある。 本発明の第２の目的は、低温定着性に優れ、熱
ローラ定着による高速定着が可能な熱ローラ定着
用静電荷像現像用トナーを提供することにある。 本発明の第３の目的は、耐湿性、摩擦帯電特性
の良好な熱ローラ定着用静電荷像現像用トナーを
提供することにある。 本発明の第４の目的は、上述のトナーの特長を
利用して現像、定着を行ない、保存安定性の優れ
た良好な画質の定着画像を得ることのできる画像
形成方法を提供することにある。 〔発明の構成〕 本発明の熱ローラ定着用静電荷像現像用トナー
の特徴とするところは、ガラス転移点が35〜70℃
の樹脂よりなるバインダーを含む核体粒子の表面
に、ガラス転移点が150℃以上の耐熱性高分子物
質よりなる膜厚10mμ〜1μの薄膜を有する点にあ
る。 本発明の画像形成方法の特徴とするところは、
ガラス転移点が35〜70℃の樹脂よりなるバインダ
ーを含む核体粒子の表面に、ガラス転移点が150
℃以上の耐熱性高分子物質よりなる膜厚10mμ〜
1μの薄膜を有する熱ローラ定着用静電荷像現像
用トナーを含む現像剤により静電荷像を現像する
現像工程と、この現像工程によつて形成されたト
ナー像を熱ローラ定着方式によつて定着する定着
工程とを含む点にある。 以下、本発明を詳細に説明する。 本発明のトナーは、着色剤、その他必要に応じ
て添加されるトナー成分を、ガラス転移点が35〜
70℃の樹脂よりなるバインダーによつて結着して
核体粒子を形成し、この核体粒子の表面の全体な
いしは一部を、ガラス転移点が150℃以上の耐熱
性高分子物質よりなる薄膜によつて被覆して構成
される。 核体粒子のバインダー樹脂におけるガラス転移
点は35〜70℃とされ、好ましくは35〜55℃であ
る。 核体粒子のバインダーとしてガラス転移点が35
℃より低い軟質の樹脂を用いると、定着画像を構
成するトナー物質が脱落しやすく、長期にわたつ
て良好な保存安定性を維持することが困難であ
る。また、核体粒子のバインダーとしてガラス転
移点が70℃より高い樹脂を用いることは、低温定
着化の妨げとなり、好ましくない。 核体粒子の表面に形成される耐熱性高分子物質
の薄膜は、10mμ〜1μの薄膜を有するものとされ
る。薄膜の膜厚が1μを越えると、薄膜の圧潰が
困難となり、定着性が低下するので好ましくな
い。 なお、ガラス転移点は、示差走査熱量測定機
（理学電機社製）を用い、昇温速度10℃／分にお
いて測定したときの値である。 本発明のトナーにおける薄膜を構成する前記耐
熱性高分子物質としては、そのガラス転移点が
150℃以上であり、以下に示す耐熱性樹脂を好ま
しいものとして例示することができる。 例示化合物 (イ) 耐熱性樹脂 Γ芳香族ポリイミド系ポリマー 例示化合物(1) 東芝ケミカル社製 クレゾールに可溶 例示化合物(2) 宇部興産社製 クロロフエノールに可溶 例示化合物(3) チバガイギー社製「XU−218」 ガラス転移点 320℃ 塩化メチレンに可溶 Γフエニル化されたポリフエニル系ポリマー、ポ
リフタルイミド系ポリマー 例示化合物(4) ガラス転移点 350℃ トルエン、テトラクロルエタンに可溶 例示化合物(5) ガラス転移点 413℃ トルエン、テトラクロルエタンに可溶 (ロ) 熱可塑性耐熱性樹脂 Γ芳香族ポリエーテル系ポリマー 例示化合物(6) GE社製「PPO」分子量：28000 ガラス転移点 210℃ 例示化合物(7) ポリスルホン UCC社製「Udel」分子量：80000 ガラス転移点 190℃ Γ変性ポリフエニレンエーテル 例示化合物(8) スチレングラフト化ポリフエニレンエーテル 旭化成社製「ザイロン」 例示化合物(9) 変性ポリフエニレンエーテル 三菱瓦斯化学社製 (ハ) 熱硬化型耐熱性樹脂 Γ付加硬化型の官能基（ビニル基、エチニル基、
シアノ基、パラシクロフアン環、ビフエニレン環
等）を有するもの 例示化合物(10) ポリアミノマレイミド Rhone−Poulerc社製「Kinel」 例示化合物(11) 三菱瓦斯化学社製 以上の耐熱性樹脂のうち、薄膜の形成が容易で
あるという点より例示化合物群(イ)の溶剤に可溶な
タイプのものが好ましい。 このような耐熱性樹脂を用いて、核体粒子の表
面に薄膜を形成する方法としては、以下の方法を
用いることができる。 例えば、例示化合物(イ)の耐熱性樹脂の場合は、
この耐熱性樹脂の溶液を核体粒子の表面にスプレ
ードライ法等によつて塗布して乾燥させる方法、
例示化合物群(ロ)の熱可塑性耐熱性樹脂の場合は、
この耐熱性樹脂の微粉末を核体粒子の表面に付着
させて加熱処理する方法、例示化合物群(ハ)の熱硬
化型耐熱性樹脂の場合は、そのオリゴマーの溶液
を核体粒子の表面に塗布し、その後加熱処理等を
施して硬化させる方法などを挙げることができ
る。 本発明のトナーにおける核体粒子を構成するバ
インダーは、ガラス転移点が35〜70℃の樹脂であ
り、例えばポリスチレン、ポリビニルトルエン、
スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−アク
リル酸エステル共重合体、スチレン−無水マレイ
ン酸共重合体などのスチレン若しくはその置換体
による重合体または共重合体、ポリエステル樹
脂、アクリル系樹脂、キシレン樹脂、ポリアミド
樹脂、アイオノマー樹脂、ケトン樹脂、テルペン
樹脂、フエノール変性テルペン樹脂、ロジン、ロ
ジン変性樹脂、マレイン酸変性フエノール樹脂、
石油系樹脂、澱粉グラフト重合体、ポリビニルア
ルコール、ポリビニルピロリドンなどを単独で或
いは混合して用いることができる。このうち、特
にスチレン系樹脂またはポリエステル樹脂が好ま
しい。バインダーのトナー粉末全量に対する割合
は20〜99重量％の飯囲である。 以上の如きバインダーと共に核体粒子を構成す
るトナー成分は、着色剤、磁性トナーとする場合
には磁性体、及び必要に応じて添加される特性改
良剤である。 着色剤としては、カーボンブラツク、ニグロシ
ン染料（C.I.No.50415B）、アニリンブルー（C.I.No.
50405）、カルコオイルブルー（C.I.No.azoec Blue
３）、クロムイエロー（C.I.No.14090）、ウルトラ
マリンブルー（C.I.No.77103）、デユポンオイルレ
ツド（C.I.No.26105）、キノリンイエロー（C.I.No.
47005）、メチレンブルークロライド（C.I.No.
52015）、フタロシアニンブルー（C.I.No.74160）、
マラカイトグリーンオクサレート（C.I.No.
42000）、ランプブラツク（C.I.No.77266）、ローズ
ベンガル（C.I.No.45435）、これらの混合物、その
他を挙げることができる。これら着色剤は、十分
な濃度の可視像が形成されるに十分な割合で含有
されることが必要であり、通常バインダー100重
量部に対して１〜20重量部程度の割合とされる。 前記磁性体の具体例としては、コバルト、鉄、
ニツケルなどの金属粉、アルミニウム、コバル
ト、銅、鉄、鉛ニツケル、マグネシウム、スズ、
亜鉛、金、銀、セレン、チタン、タングステン、
ジルコニウムなどの金属の合金及びそれらの混合
物、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化ニツケルな
どの磁性金属酸化物及びこれを含む金属化合物、
強磁性フエライト及びその混合物を挙げることが
できる。これらの磁性体は微粉末とされて核体粒
子体中に分散され、その割合は、トナー粉末全量
に対して10〜80重量％、好ましくは35〜65重量％
とされる。なお磁性体が着色剤としての効果を示
すこともある。 前記特性改良剤としては、荷重制御剤、オフセ
ツト防止剤、流動性改善用滑剤その他がある。 また、着色剤、荷電制御剤および流動性改善用
滑剤等は薄膜中に存在させることができる。 本発明トナーは、鉄粉、ガラスビーズ等より成
るキヤリアと混合されて二成分現像剤とされる
が、磁性体が含有されるときはそのまま一成分現
像剤として静電荷像の現像に供される。例えば電
子写真法においては、通常の帯電工程および露光
工程によつて光導電性感光体よりなる静電荷像支
持体に形成された静電荷像を、上述の本発明のト
ナーを含有する現像剤によつて現像してトナー像
を形成し、このトナー像を転写紙等の他の支持体
に転写して熱ローラ定着方式によつて定着せし
め、可視画像を形成する。定着工程においては、
通常用いられる熱ローラ定着器、例えば表面をテ
フロン加工してなる金属製熱ローラと、表面にシ
リコーンゴムを有する圧着ローラとよりなる定着
器を用いることが可能である。そして、支持体に
転写されたトナーは、その核体粒子が熱ローラに
よる加熱によつて軟化して保形性を失い、それに
伴つて核体粒子の表面に形成された膜厚10mμ〜
1μの薄膜が熱ローラと圧着ローラとによつて加
わるわずかな圧力によつて圧潰され、その結果内
部の核体物質が支持体に付着し、さらに温度低下
に伴つて硬化して定着が完了する。このとき、薄
膜の圧潰に要する圧力は、通常の熱ローラ定着器
において採用されている線圧で充分であり、ちな
みに、圧力定着において通常用いられる線圧の1/
１０以下でよい。なお、熱ローラには必要に応じて
オフセツト防止用のオイルを供給することができ
る。 〔発明の効果〕 本発明は以下のような作用効果を有する。 (1) 本発明のトナーは、核体粒子の表面にガラス
転移点が150℃以上の耐熱性高分子物質よりな
る薄膜を形成して構成されているので、トナー
粒子の表面がガラス転移点の高いいわば硬質な
状態にある。そのため、トナー粒子が相互に付
着して凝集を発生したり、あるいは器壁に付着
して現像器内などを汚染することがなく、優れ
た保存性を有する。 (2) 本発明のトナーは、上述のようにガラス転移
点が150℃以上の耐熱性高分子物質よりなる薄
膜によつてトナーの保存性が充分確保されてい
るので、核体粒子について保存性を考慮する必
要性が小さい。したがつて、核体粒子のバイン
ダー樹脂として加熱定着が可能な範囲で軟化点
の低いものを用いることができ、良好な低温定
着性を得ることができる。そして、熱ローラ定
着時においては、トナーの薄膜は膜厚が1μ以
下であつて核体粒子の軟化に伴つて非常に圧潰
されやすい状態にあつて、トナーの定着性を損
うことがなく、したがつて低温定着による利
点、すなわち高速定着性、高熱効率性を充分に
発揮することができる。 (3) 本発明のトナーは、その表面がガラス転移点
が150℃以上と高い安定な耐熱性高分子物質に
よつて形成されているので、優れた耐湿性、摩
擦帯電特性を有することが期待される。 (4) 本発明のトナーは、定着工程において熱ロー
ラ定着方式を採用する画像形成方法によつて良
好な定着が達成され、その結果室温において硬
質な状態にある保存安定性の優れた定着画像を
得ることができる。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例について説明するが、こ
れらによつて本発明が限定されるものではない。
なお、「部」は重量部を表わす。 実施例 １ スチレン／ｎ−ブチルアクリレート共重合体 （重合比70：30、ガラス転移点40℃） 100部 カーボンブラツク「モーガルＬ」 （キヤボツト社精製） 10部 低分子量ポリプロピレン「ビスコール660P」 （三洋化成社製） ５部 以上の物質を混合し、溶融、混練、冷却、粉砕
および分級の工程による通常のトナー製造方法に
より、平均粒径10μの核体粒子を得た。次いで、
耐熱性樹脂である芳香族ポリイミド系ポリマー
（例示化合物(3)）の３重量％塩化メチレン溶液を
調製し、この溶液を公知の流動化ベツド法によつ
て前記核体粒子の表面に噴霧し、乾燥することに
よつて膜厚0.1μの薄膜を形成し、トナーを製造し
た。これを「トナー１」とする。 比較例 １ 薄膜を形成しないほかは実施例１と同様にして
比較用トナーを製造した。これを「比較トナー
１」とする。 比較例 ２ ガラス転移点が40℃のスチレン／ｎ−ブチルア
クリレート共重合体（重合比70：30）の代わり
に、ガラス転移点が65℃のスチレン／ｎ−ブチル
アクリレート共重合体（重合比70：30）を用い、
かつ薄膜を形成しないほかは実施例１と同様にし
て比較用トナーを製造した。これを「比較トナー
２」とする。 実施例 ２ 耐熱性樹脂として、芳香族ポリイミド系ポリマ
ー（例示化合物(3)）の代わりにポリフエニレン系
ポリマー（例示化合物(4)）を用い、溶剤として塩
化メチレンの代わりにトルエンを用いたほかは実
施例１と同様にして薄膜0.1μのトナーを製造し
た。これを「トナー２」とする。 実施例 ３ 耐熱性樹脂として、芳香族ポリイミド系ポリマ
ー（例示化合物(3)）の代わりにポリフタルイミド
系ポリマー（例示化合物(5)）を用い、溶剤として
塩化メチレンの代わりにトルエンを用いたほかは
実施例１と同様にして薄膜0.1μのトナーを製造し
た。これを「トナー３」とする。 〈トナーの特性試験〉 以上のトナー１〜トナー３ならびに比較トナー
１および比較トナー２の各々について、保存性お
よび低温定着性に関する試験を行なつた。 保存性については、各試料を第１表に示す３通
りの条件下で一定時間放置したときのトナーの凝
集の発生の有無、およびその程度を調べた。その
結果を第２表に示す。評価は、凝集が発生しなか
つたものを「○」、凝集が若干発生したものを
「△」、凝集が著しく発生したものを「×」として
表わす。

【表】 低温定着性については、各試料について最低定
着温度を調べて検討した。その結果を同じく第２
表に示す。なお、最低定着温度は以下の方法によ
つて得られたすなわち、表層がテフロン（デユポ
ン社製ポリテトラフルオロエチレン）で形成され
た熱ローラと、表層がシリコンゴム「KE−
1300RTV」（信越化学工業社製）で形成された圧
着ローラとより成る定着器により、64g／m²の転
写紙に転写せしめた試料トナーによるトナー像を
線速度120mm／秒で定着せしめる操作を、熱ロー
ラの設定温度を100℃より５℃づつ段階的に高く
した各温度において繰り返し、形成された定着画
像に対してキムワイプ摺擦を施し、十分な耐摺擦
性を示す定着画像に係る最低の設定温度をもつて
最低定着温度とした。

【表】 以上の結果より、本発明のトナーはいずれも凝
集の発生がなくまた最低定着温度が低く、保存性
ならびに低温定着性共に優れていることが確認さ
れた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガラス転移点が35〜70℃の樹脂よりなるバイ
   ンダーを含む核体粒子の表面に、ガラス転移点が
   150℃以上の耐熱性高分子物質よりなる膜厚10mμ
   〜1μの薄膜を有することを特徴とする熱ローラ
   定着用静電荷像現像用トナー。 ２ ガラス転移点が35〜70℃の樹脂よりなるバイ
   ンダーを含む核体粒子の表面に、ガラス転移点が
   150℃以上の耐熱性高分子物質よりなる膜厚10mμ
   〜1μの薄膜を有する熱ローラ定着用静電荷像現
   像用トナーを含む現像剤により静電荷像を現像す
   る現像工程と、この現像工程によつて形成された
   トナー像を熱ローラ定着方式によつて定着する定
   着工程とを含むことを特徴とする画像形成方法。