JPH05188659A - 電子写真用液体現像剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱ロール定着方式を用いたときに、オフセッ
ト現象を発生せず、かつ、定着性に優れた液体現像剤を
提供すること。 【構成】 電子写真液体現像剤のトナーに含まれる樹脂
成分がポリオレフィン、その共重合体、ロジン変性樹
脂、（メタ）アクリル樹脂及びその共重合体であり、１
２０℃、乾燥状態におけるトナーの溶融粘度が１０〜４
９０Ｐａ・ｓｅｃである電子写真用液体現像剤。

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、静電記録、静
電印刷等に用いられる静電写真用液体現像剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】トナー類の定着方式としては、（１）電
熱ヒータによる加熱雰囲気中を通過させるオーブン定着
方式、（２）少なくとも一方が加熱ロールである一対の
ロール間を通過させる熱ロール定着方式、あるいは
（３）一対の剛性ロール間を常温で通過させる圧力定着
方式、等が知られている。

【０００３】これらの定着方式はそれぞれ一長一短を有
しているが、中でも、前記（２）の熱ロール定着方式
は、加熱ロールの表面と被定着基体上のトナー像保持面
が圧接触するため、トナー像を被定着基体（被転写紙な
ど）上に融着する際の熱効率が高く、迅速に定着するこ
とができるので、特に高速度複写を目的とする画像形成
装置には、極めて好適である。こうしたことから、液体
現像剤を使用する複写機のほとんどは、従来よりオーブ
ン定着方式が採用されていたが、近時は、熱ロール定着
方式を採用する例が増えている。

【０００４】だが、この熱ロール定着方式は、加熱ロー
ル表面にトナーが加熱溶融状態で圧接触するため、トナ
ーの一部がロール表面に付着して再び被定着基体上に付
着し画像を汚すという現象（いわゆる「オフセット現
象」と称されている）をおこし易い欠点がある。

【０００５】また米国特許４９１０１０８号には熱ロー
ラー定着用液体現像剤の１２０℃における溶融粘度が５
００〜１００，０００Ｐａ・ｓｅｃ（以下Ｐａ．ｓと略
記する）であることが記載されている。発明者等の実験
によれば５００Ｐａ．ｓ以上では画像濃度が低い、定着
性、分散性が悪いことが分かった。５００Ｐａ．ｓ以上
では加温定着時に画像部のトナー層が加熱され、ペーパ
ー上で延展する力が弱いためと考えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、良好な画質と分散安定性を有する液体現像剤を提供
するものである。

【０００７】本発明の第２の目的は、定着性にすぐれた
液体現像剤を提供するものである。本発明の第３の目的
は、熱効率が高く、高速定着可能な熱ロール定着方式を
用いたとき、オフセット現象を発生させない新規な液体
現像剤（静電写真用液体現像剤）を提供するものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の構成は、特許請求の範囲に記載されたとおり
の電子写真用液体現像剤である。

【０００９】本発明は電気泳動的に現像したトナー像を
定着するに当り熱圧ローラー装置を用いる問題の研究に
基づいており、トナーの性質の注意深い選択によって、
経済的で信頼性のある定着が達成できることを見出した
ことに基づいている。

【００１０】これについて、本発明者等は、液体現像に
用いるトナー粒子の適切な溶融粘度範囲および結合剤に
対する着色物質の適切な重量比が像の劣化なしに強力な
定着の可能性を与えることを実験的に確立した。溶融粘
度は定着が生起する温度を決定し、一方結合剤に対する
着色物質の比は、主として溶融トナーの凝着性に影響を
与え、乾式トナー現像および定着の場合は前述した如き
剥離およびオフセット形成を減ぜしめる。

【００１１】本発明の目的は未だ湿潤している電気泳動
的に付着したトナー粒子の定着のための経済的で信頼性
のある定着法を提供することにある。

【００１２】本発明によれば、キャリヤー液体中に分散
された熱可塑性樹脂結合剤中に着色物質を含有するトナ
ー粒子で静電荷パターンを現像し、未だ湿潤しているパ
ターン状に付着したトナー粒子を熱によって支持体に定
着することからなる像形成法を提供し、この方法は未だ
湿潤しているトナー粒子が、それらの支持体に同時に付
与した熱および圧力によって定着され、それらが１２０
℃で、乾燥状態での溶融粘度１０〜４９０Ｐａ．ｓを有
し、平均直径０．０５〜２．０μｍ、好ましくは２００
〜４００Ｐａ．ｓ、粒径は０．２〜０．８μｍ、および
着色物質対樹脂結合剤の含有率１／１〜２／８（重量）
を有することが好ましい。

【００１３】本発明の方法によれば、湿潤トナー像の乾
燥および定着が一工程で行なわれる。

【００１４】加熱および加圧ローラー定着装置が、特に
かかる装置の提供する利点から見て、未だ湿潤している
トナー像の定着に従来工業的に用いられていなかったこ
とは驚くべきことである。これらの利点の中、特に支持
体材料の焼けおよびトナー重合体の分解による毒性蒸気
の生成を避けることができるようにしながら、経済的操
作および加熱装置の簡単さを挙げることができる。

【００１５】トナーの溶融粘度は、トナーが配置される
１〜２ｍｍの間隔で分離され、直径２５ｍｍを有する二
つの平行に回転可能な盤を有するレオメトリックス Ｒ
ＶＥ−Ｍ（米国レオメトリックス・インコーポレイテッ
ドの商品名）で測定した。溶融粘度の測定は、上方盤に
発振運動を付与し、形成する捩り価をＰａ．ｓに変換す
る変換器に結合した下の盤に対する機械的カップリング
を測定することによって行なう。発振運動は１００ｒａ
ｄ／ｓの角周波数および１％歪の振幅で行なう。測定は
１２０℃で熱平衡５分後に行なう。上記盤の間に導入す
る前にトナー粒子は東洋濾紙Ｎo.２によってそれらのキ
ャリヤー液体から分離し、乾燥する。

【００１６】ちなみに、本発明者らは熱ロール定着方式
によってオフセット現像を起すことなく良質の複写物が
得られるための液体現像剤の研究・検討を鋭意行なった
結果、液体現像剤中特定性状を有するポリオレフィン又
はポリオレフィン共重合体（メタ）アクリルエステル樹
脂、及びその共重合体樹脂、ロジン変性樹脂を添加させ
るようにすれば前記目的が達成しうることを確かめた。
本発明はそれに基づいてなされたものである。

【００１７】以下に、本発明をさらに詳細に説明する。

【００１８】先に触れたように、従来の液体現像剤（湿
式トナー）を用いて熱定着すると、そのトナーには幾分
かの担体液が存在するため、トナー粒子は担体液に溶解
し膨潤してトナー層の凝集力が低下し”ホットオフセッ
ト”が生じやすい。また、金属性加熱ローラにはトナー
層が融着しやすい傾向がみられる。この点、最近の複写
機ではシリコンオイルを加熱ローラに塗布したり、テフ
ロンローラを用いてトナーが定着ローラに融点するのを
防止する手段が採られている。

【００１９】本発明の静電写真用液体現像剤は結着樹
脂、着色剤及び担体液を主成分として調製されており、
必要であれば、更に極性制御剤などを添加して構成され
ている。

【００２０】請求項１に記載の発明では、１２０℃にお
ける溶融粘度が１０Ｐａ．ｓ以下の場合はトナー層が加
熱により転写紙の裏面まで浸透してしまい、両面コピー
が見にくくなってしまったり、トナー間の接着力が不足
して定着性に劣るようになる。また、溶融粘度が４９０
Ｐｓ．ｓより大であると定着時にトナー層が熱融着しに
くくなり、従って、特に低温定着、高速定着などに支障
をきたす。

【００２１】また画像濃度が低いという欠点がある。

【００２２】かかる条件を充足した本発明に係るポリオ
レフィン又はポリオレフィン共重合体、ロジン変性樹
脂、（メタ）アクリルエステル樹脂、その共重合体等は
１２０℃における溶融粘度が１０〜４９０Ｐａ．ｓであ
りながら、熱ローラーにトナーが融着しにくく、オフセ
ットが発生しないことが実験的に確かめられ、本発明に
至った。

【００２３】構成は着色剤／樹脂／分散剤が１〜５／４
−８／０．００１−５が適切である。本発明で用いる樹
脂としては特にポリオレフィン又はポリオレフィン共重
合体が望ましい。比較的高い溶融粘度を持つ高分子量の
ポリオレフィン系樹脂は、有機顔料やカーボンブラック
を高温で混練して着色剤が製造できるため顔料を一次粒
子まで分散することができ、コピーの画像濃度が高く、
またトナー層が加熱時に延展しないため解像力や定着性
が向上する。また熱ローラー定着でオフセット等が生じ
ない。

【００２４】例 （１）エチレン／メチルメタクリレート（モル比９０／
１０）共重合体 （２）エチレン／エチルアクリレート／アクリル酸（８
０／１８／２）共重合体 （３）エチレン／メタクリル酸（９９．５／０．５）共
重合体 （４）エチレン／エチルアクリレート／無水マレイン酸
（９０／８／２）共重合体 （５）エチレン／無水マレイン酸（９９／１）共重合体 （６）プロピレン／メチルアクリレート（モル比８０／
２０）共重合体 （７）プロピレン／エチルアクリレート／アクリル酸
（８０／１５／５）共重合体 （８）ブチレン／２−エチルヘキシルメタクリレート
（８５／１５）共重合体 （９）ブチレン／ラウリルメタクリレート（９０／１
０）共重合体 （１０）エチレン／アリルメタクリレート／マレイン酸
（８０／１０／１０）グラフト共重合体 また市販品のポリオレフィン又はポリオレフィン共重合
体も勿論使用可能なものがある。

【００２５】例えば三井ポリケミカル社製のエバフレッ
クスＡ−７０１、７０２、７０３、７０４、７０５、７
０６、７０７、７０８、７１０、Ｎ−４１０、Ｎ−０３
５、Ｎ−０１０、Ｎ−５５９、Ｎ−５４９、Ｎ−９２
５、住友化学、ＨＡ８２００、８２１０等を挙げること
ができる。

【００２６】以下に本発明を更に詳細に説明する。

【００２７】本発明の熱ローラーの定着温度は約１４０
℃である。液体現像剤中の含水分はキャリヤー液体中に
も一部可溶化するが、一般には着色剤や樹脂中に含有し
易く、トナー粒子中に存在することが分った。この微量
の水分が熱ローラーへの付着を防止していることが観察
された。すなわち現像剤中に１０ｐｐｍ〜５０００ｐｐ
ｍにおいてオフセットを防止する効果が認められる。５
０００ｐｐｍ以上では解像度の劣化が認められる。１０
ｐｐｍ以下ではオフセット防止効果が低くなる。

【００２８】トナーに添加する着色剤に使用される無機
顔料の例には、カーボンブラックとしてファーネスブラ
ック、アセチレンブラック、チャンネルブラック、市販
品としてプリンテックスＧ、プリンテックスＶ、スペシ
ャルブラック１５、スペシャルブラック４、スペシャル
ブラック４−Ｂ（デグサ社製）、三菱＃４４、＃３０、
ＭＡ−１１、ＭＡ−１００（三菱カーボン）、ラーベン
３０、ラーベン４０、コンダクテックスＳＣ（コロンビ
アカーボン社製）、リーガル４００、６６０、８００、
ブラックパールＬ（キャボット社製）などが挙げられ
る。また、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化ケイ素などの無
機白色顔料も例示できる。

【００２９】有機顔料としてはフタロシアニンブルー、
フタロシアニングリーン、ローダミンレーキ、マラカイ
トグリーンレーキ、メチルバイオレットレーキ、ピーコ
ックブルーレーキ、ナットールグリーンＢ、パーマネン
トレッド４Ｒ、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、
チオインジゴレットなどがあげられる。

【００３０】本発明では有機顔料単独、無機顔料単独で
用いてもよいし、これらを混合系で用いてもよい。

【００３１】顔料を被覆する樹脂（結着樹脂）として
は、ポリオレフィン及びポリオレフィン共重合体、（メ
タ）アクリルエステル樹脂及びその共重合体、ロジン変
性樹脂等が挙げられる。その他樹脂類を本発明の目的が
阻害されない範囲で混合使用することもできる。

【００３２】本発明の液体現像剤は、これら着色剤及び
特定樹脂を主成分としたトナーが担体液中に分散された
形態を呈しているが、ここでの担体液の代表例としては
イソドデカン、ｎ−ヘキサンなどであり、市販品として
シェル石油社製のシェルゾール−７１、エクソン社製の
アイソパーＧ、Ｈ、Ｅ、Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｖなどを挙げるこ
とができる。その他シリコーンオイル等高絶縁性、低誘
電性液体がある。

【００３３】液体現像剤の調製は、一般に着色剤１重量
部に対し結着樹脂０．３〜３重量部を混合し、これを脂
肪族炭化水素キャリア液１０〜２０重量部の存在下にア
トライター、ボールミル、ケディミル等の分散液で充分
分散して濃縮トナーとし、必要に応じて、これを同様な
溶媒（脂肪族炭化水素）で５〜１０倍に希釈すればよ
い。

【００３４】結着樹脂以外の他の樹脂や金属石ケン、レ
シチン、アマニ油、高級脂肪酸などのような極性制御剤
を添加することもできるが、本発明では、特に極性制御
剤を加えなくとも良好な結果が期待しうる。

【００３５】着色剤としては、前記のように、通常の無
機又は有機顔料が用いられてもよいが、好ましくは、特
に顔料粒子を一次粒子にまで分散し、階調性、解像力、
画像濃度などを一層向上せしめるためフラッシング法に
より製造される着色剤の使用が有効である。

【００３６】フラッシング法とは、顔料又は顔料の含水
ペーストを樹脂溶液とともにフラッシャーと呼ばれるニ
ーダーに入れよく混合し（この過程で顔料の周りに存在
する水が樹脂溶液により置換される）、これをニーダー
より取り出し水相を捨て、樹脂溶液中に顔料が分散され
たものを乾燥し溶剤を除去した後、得られた塊状物を粉
砕するというものである。このものを本発明においては
「フラッシング着色剤」と称することにする。なお、ニ
ーダーで混練しながら減圧により水、溶剤を除去するよ
うな手当が採られてもかまわない。フラッシング処理に
あっては、顔料のみならず顔料も水とともに塊状に練り
使用することで顔料とほぼ同等の結果が得られることか
ら、本発明ではフラッシング処理される染料もトナー成
分として採用することが可能である。フラッシングする
際の染顔料と樹脂との割合は１／１〜２／８が望まし
い。また、フラッシング処理はフミン酸、フミン酸塩
（Ｎａ塩、ＮＨ₄塩など）又はフミン酸誘導体の存在下
に行なうのがとくに有利である。これら添加されるフミ
ン酸類の量は染顔料含水液の０．１〜３０重量％くらい
が適当である。

【００３７】このフラッシング処理された着色剤の製造
例を幾つかあげれば次のとおりである。

【００３８】着色剤製造例１ ガロンニーダに水２００ｇ、フミン酸アンモニウム塩２
０ｇをよく溶解した中にカーボン（三菱＃４４）２５０
ｇを入れ、ニーダー中でよく混合分散した。次にエチレ
ン・マレイン酸・エチルアクリレート８０／０．５／１
９．５共重合体７５０ｇを入れ、約１６０℃に加温混合
し、水を分離した。

【００３９】更に約１２０℃で４時間混練後、真空乾燥
し、冷却、粉砕してフラッシング着色剤を得た。

【００４０】着色剤製造例２ ガロンニーダに水２００ｇ、フミン酸ナトリウム塩１０
ｇを溶解した中にカーボン（モーガルＡ、コロンビアカ
ーボン社製）２５０ｇを入れ、ニーダー中でよく混合分
散した。次にエチレン−エチルアクリレート共重合体
（９０／１０）８００ｇとを入れ、約１５０℃に加温混
練した。更に約１２０℃で２時間混練後、真空乾燥し、
冷却、粉砕してフラッシング着色剤を製造した。

【００４１】着色剤製造例３ 三菱カーボン＃４４ ３００ｇ アクリル樹脂ＢＲ８９（三菱） ２５０ｇ ロジン変性マレイン酸樹脂（日立化成） １０８ｇ ２本ロールで１８０℃で２時間混練し、粉砕して着色剤
をつくった。

【００４２】比較着色剤１ 着色剤製造例−１のエチレン−マレイン酸−エチルアク
リレート共重合体の替りにヒタノール１５０１アルキル
フェノール樹脂を用いた。

【００４３】比較着色剤２ 着色剤製造例−１のエチレン−マレイン酸−エチルアク
リレート共重合体の替りにサンワックス１７１Ｐ三洋化
成、ポリエチレンワックスを用いて製造した。 着色剤製造例４ ガロンニーダにニュークレル−Ｎ−５５９（三井デュポ
ンケミカル）７００ｇにリーガル４００（キャボット社
カーボン）４００ｇを加え、１２０〜１４８℃で４時間
混練し、着色剤を得た。粉砕し粒径を５ｍｍにした。

【００４４】着色剤製造例５ 着色剤製造例４のニュークレル−Ｎ−５５９（三井デュ
ポンケミカル）の替りに住友化学社製のＨＡ−８２１０
を加えて同様に着色剤をつくった。

【００４５】着色剤製造例６ 着色剤製造例４のニュークレル−Ｎ−５５９の替りにエ
バフレックスＡ−７０２を用いて同様に着色剤をつくっ
た。

【００４６】着色剤製造例７ 着色剤４を３０℃−８５％ＲＨの部屋に放置し吸湿させ
た。

【００４７】着色剤製造例８ 着色剤５を３０℃−８５％ＲＨで吸湿させた。

【００４８】

【実施例】次に実施例及び比較例を示す。なお、以下に
示す各成分の量（部）は重量部である。

【００４９】実施例１ フラッシング着色剤（着色剤製造例１のもの） ５０部 ラウリルメタアクリレート／メチルメタアクリレート／メタク リル酸／グリシジルメタアクリレート（８０／１０／５／５）共 重合体のアイソパーＨ２０％溶液 １００部 ＰＤＢ−１１（森村バーデシュ社製） １０部 アイソパーＨ（ＥＸＸＳＯＮ社製） ２００部 をボールミルに入れ２４時間分散後、さらにアイソパー
Ｈを３００部加え、１時間分散し、これを濃縮トナーと
した。この濃縮トナー２００ｇを採りアイソパーＨ１リ
ットルに希釈して液体現像剤とした。

【００５０】実施例２ フラッシング着色剤（着色剤製造例２のもの） ６０部 ステアリルメタクリレート／メチルメタクリレート／メタクリ ル酸／ヒドロキシメチルメタクリレート（８５／７／４／４）共 重合体のアイソパーＨ１０％溶液 ２００部 カーボンブラック（三菱カーボンＭＨ−１００） ５０部 アイソパーＨ １００部 を用い実施例１と同様にして液体現像剤を調製した。

【００５１】実施例３ 着色剤を着色剤製造例３のものに替えた以外は実施例１
とまったく同様にして液体現像剤を調製した。

【００５２】実施例４〜８ 実施例１の接着剤製造例の替りに着色剤製造例４，５，
６および７をそれぞれ用いて４種類の現像剤を調製し
た。

【００５３】比較例１，２ 実施例１において着色剤として比較着色剤１および２を
それぞれ用いて、比較現像剤を２種類調製した。

【００５４】これらの液体現像剤をそれぞれ電子写真複
写機（リコー社製ＣＴ５０５８）の現像部に収納し、熱
ローラー表面加熱、加圧定着法にて連続１００枚の両面
コピーを施し、トナーの定着性及び熱ローラの汚れを観
察した。その結果は表１のとおりであった。

【００５５】

【表１】

【００５６】注１）含水分はカールフィッシャー法によ
り測定した。

【００５７】２）１４０℃における乾燥物の溶融粘度は
レオメトリックス法ＲＶＥ−Ｍを用いる。

【００５８】３）ＩＤはマクベス反射濃度計 ４）定着性はクロックメーター法 （５往復消去時ＩＤ
／初期ＩＤ）×１００ ５）オフセット、汚れなきものはなし 定着ローラーの表面温度に対しオフセットの有無を評価
した。

【００５９】１２０℃における溶融粘度が４９０Ｐａ．
ｓ以下、１０以上のものは定着率、オフセット性、解像
力、画像濃度がすぐれる。また含水分の多い、実施例
７，８は定着温度８０〜１７０℃においてもオフセット
が発生しない等の効果が認められた。

【００６０】比較例１，２は定着性と画像濃度が低く、
特に比較例２は熱ローラーの汚れも発生した。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように本発明現像液によれ
ばオフセット現象が発生せず、ＩＤ、解像度、定着性も
改良され、熱ローラー定着が容易となった。

【００６２】また本発明の液体現像剤はフラッシュ定着
法、ハロゲンランプ等の光定着法によっても、ＩＤ、解
像度の高い画像が得られる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １２０℃、乾燥状態におけるトナーの溶
   融粘度が１０〜４９０Ｐａ・ｓｅｃであることを特徴と
   する電子写真用液体現像剤。
2. 【請求項２】 液体現像剤中の含水分が１０〜５０００
   ｐｐｍである請求項１記載の電子写真用液体現像剤。
3. 【請求項３】 電子写真液体現像剤に含まれる樹脂成分
   がポリオレフィン、ポリオレフィン共重合体、ロジン変
   性樹脂、（メタ）アクリルエステル樹脂及びその共重合
   体であることを特徴とする請求項１または２記載の電子
   写真用液体現像剤。