JPH07110596A

JPH07110596A - フラッシュ定着用トナー

Info

Publication number: JPH07110596A
Application number: JP6168046A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Hirama; 和宏平間; Mikio Unno; 幹夫海野
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1993-08-18
Filing date: 1994-07-20
Publication date: 1995-04-25

Abstract

(57)【要約】【目的】優れた定着特性及び画像特性を有するフラッ
シュ定着用トナーを提供する。【構成】ゲル濾過クロマトグラムにおける分子量ピー
クを３，０００〜６０，０００に有する低分子量体及び
分子量ピーク又はショルダーを８０，０００〜１，００
０，０００に有する高分子量体から成る樹脂並びに着色
剤を含有することを特徴とするフラッシュ定着用トナ
ー。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真等における静電
潜像のためのフラッシュ定着用トナーに関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来よ
り、電子写真方式を用いたプリンタにおける被印刷物へ
の画像定着方法としては、モーターランプを内部に備え
た熱ロール間を通紙してトナーを紙に圧着させるヒート
ロール定着方式や赤外線の加熱オーブンを通紙するオー
ブン定着方式が用いられている。しかし、これらの定着
方式では、定着部で紙詰まりを起こした場合に紙に圧力
の跡が残る、及び高温の熱がかかり火災の危険性がある
等の問題を有していた。

【０００３】その為、近年コンピューターのアウトプッ
ト出力等、長時間無人に近い状態で使用するプリンタ等
には光定着として代表的なフラッシュ定着方式が用いら
れている。フラッシュ定着方式は、例えばキセノンフラ
ッシュランプなどの放電管の閃光によって定着する方法
であって、（１）非接触定着であるため定着時に画像の
解像度劣化が少ない、（２）比較的ウォームアップ時間
が短い、（３）紙詰まりトラブル時に火災の危険性が少
ない、（４）紙の厚さや材質にほとんど関係なく定着可
能である等の特徴を有している。しかしながら、フラッ
シュ定着方式においては、トナー像に与える閃光エネル
ギーの照射時間、照射方法、エネルギー量及びトナーの
熱分解性、粘弾性などを適正化しないと、定着画像の一
部がはれつした様に白く抜ける“ボイド現象”が発生し
て印刷物の画像品質が劣化する。ボイド現象発生を抑制
する提案として、特開平２−２２６６８号公報には、無
機フィラーを添加したトナー、特開平１−２３４８５７
号公報には、ポリオレフィンワックスを含有したトナ
ー、特開平４−３２８５７６号公報には、熱可塑性樹脂
粒子を添加したトナー、特開昭５９−１２９８６２号公
報には、エポキシ樹脂とスチレン−アクリル樹脂の配
合、特開平４−２５０４６４号公報には、エポキシ樹脂
と結晶性ポリエステルの配合などが記載されているが、
これらの提案では必ずしも満足のいく改善効果がなく、
又、特にスチレン系樹脂を結着樹脂の主成分とするもの
はなかった。

【０００４】従って、本発明の第１の目的は、フラッシ
ュ定着時のボイド現象の発生が少なく、良好な定着特性
を示すトナーを提供することにある。第２の目的は、画
像欠陥が少なく、画像濃度、カブリ等の画像特性が優れ
たトナーを提供することにある。第３の目的は連続印刷
した場合でも、画像特性、画像品質、帯電特性等が安定
していて、耐久性能に優れたトナーを提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、樹脂の粘
弾性に着眼し、低分子量の樹脂は主として粘性成分とし
て作用し、高分子量の樹脂は補助的に弾性成分として作
用させることでトナー性能が改善できることを見い出し
て本発明に到達した。即ち、本発明の要旨は、ゲル濾過
クロマトグラム（ＧＰＣ）における分子量ピークを３，
０００〜６０，０００に有する低分子量体及び分子量ピ
ーク又はショルダーを８０，０００〜１，０００，００
０に有する高分子量体から成る樹脂並びに着色剤を含有
することを特徴とするフラッシュ定着用トナーに存す
る。

【０００６】以下、本発明を詳細に説明する。本発明
に、使用し得る樹脂としては、静電荷像現像用トナーに
適した公知の種々のものが使用できる。例えば、ポリス
チレン、クロロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレ
ン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プ
ロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、ス
チレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共
重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−ア
クリル酸エステル共重合体（スチレン−アクリル酸メチ
ル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、ス
チレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリ
ル酸オクチル共重合体およびスチレン−アクリル酸フェ
ニル共重合体等）、スチレン−メタクリル酸エステル共
重合体（スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチ
レン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタク
リル酸ブチル共重合体およびスチレン−メタクリル酸フ
ェニル共重合体等）、スチレン−α−クロルアクリル酸
メチル共重合体およびスチレン−アクリロニトリル−ア
クリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂（スチレ
ンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合
体）、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フ
ェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、低分
子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アイオノ
マー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン
樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレ
ン樹脂並びにポリビニルブチラール樹脂等があるが、本
発明に用いるのに好ましい樹脂としてはスチレン系樹
脂、飽和もしくは不飽和ポリエステル樹脂およびエポキ
シ樹脂等を主成分（好ましくは７０％以上）とするもの
を挙げることができる。また、上記樹脂は単独で使用す
るに限らず、２種類以上併用する事もでき、本発明に用
いる樹脂としてはスチレン系樹脂を主成分（好ましくは
７０％以上）とするものが特に好ましい。

【０００７】スチレン系樹脂の構造単位となるスチレン
系モノマーの具体例としてはスチレン、ｏ−メチルスチ
レン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、α−
メチルスチレン、ｐ−エチルスチレン、２，４−ジメチ
ルスチレン、ｐ−ｎ−ブチルスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−
ブチルスチレン、ｐ−ｎ−ヘキシルスチレン、ｐ−ｎ−
オクチルスチレン、ｐ−ｎ−ノニルスチレン、ｐ−ｎ−
デシルスチレン、ｐ−ｎ−ドデシルスチレン、ｐ−メト
キシスチレン、ｐ−フェニルスチレン、ｐ−クロルスチ
レン、３，４−ジクロルスチレンなどを挙げることがで
きる。この内スチレンが最も好ましい。前記スチレン系
モノマーと共に樹脂を構成する構造単位を与えるものと
してはアクリル酸アルキルエステルモノマー、メタアク
リル酸アルキルエステルモノマー等のいわゆるアクリル
系モノマーが好ましく、その具体例としてはアクリル酸
メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、ア
クリル酸イソブチル、アクリル酸エチルヘキシル、メタ
アクリル酸メチル、メタアクリル酸エチル、メタクリル
酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸
ラウリル、メタクリル酸ステアリル等があり、特にアク
リル酸ｎ−ブチル、アクリル酸エチルヘキシル、メタク
リル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸ラウリルが好ましい。

【０００８】本発明に用いる樹脂は、低分子量体と高分
子量体を混合したものであってもよい。低分子量体とし
ては、スチレン５０〜１００重量部、並びにアクリル酸
アルキルエステル及び／またはメタクリル酸アルキルエ
ステル５０〜０重量部を重合させたスチレン系共重合体
が好ましい。高分子量体としては、スチレン４０〜９５
重量部、並びにアクリル酸アルキルエステル及び／また
はメタクリル酸アルキルエステル６０〜５重量部を重合
させたスチレン系共重合体が好ましい。

【０００９】更に、樹脂は分子量分布で２つ以上のピー
クを有するものでよく、或いは、架橋剤等を用いて一部
を架橋したものでもよい。本発明で用いる樹脂はＧＰＣ
分子量ピーク（Ｌｐ）を３，０００〜６０，０００に少
なくとも１つ有し、且つ分子量ピークまたはショルダー
（Ｈｐ）を８０，０００〜１，０００，０００に少なく
とも１つ有することを特徴とする。低分子量体の分子量
ピーク（Ｌｐ）が３，０００より低いと定着性は良好で
あるが現像機内部でトナーのスペントおよび微細化を引
き起こし易く、画質が不良になり、現像剤寿命が悪化す
る。また、該分子量ピーク（Ｌｐ）が６０，０００より
高いとトナーのスペントおよび微細化は起こりにくい
が、フラッシュ定着時の紙への定着性が不良となり好ま
しくない。高分子量体の分子量ピーク（Ｈｐ）が８０，
０００より低いと紙へのトナーの密着性は良好である
が、トナー層でのボイド現象が発生し易く好ましくな
い。また、該分子量ピーク（Ｈｐ）が１，０００，００
０を超えるとボイド現象は起こりにくくなるが、紙への
トナーの密着性が不良となり好ましくない。更に本願発
明に用いる樹脂はＨｐ範囲、Ｌｐ範囲以外に分子量ピー
ク又はショルダーを有していてもよい。なお、樹脂のＧ
ＰＣ分子量の測定は、樹脂をテトラヒドロフランに溶か
した可溶分について行なう。

【００１０】低分子量体（３，０００〜６０，０００の
範囲にＧＰＣ分子量ピークを有する樹脂成分の合計量）
と高分子量体（８０，０００〜１，０００，０００に分
子量ピーク又はショルダーを有する樹脂成分の合計量）
の重量比率は９７〜５０：３〜５０であることが好まし
い。低分子量体の重量比率が９７を超えると、トナーの
密着性は良好であるが、ボイド現象が発生し易く好まし
くなく、得られたトナーは脆くなり、現像機内部でトナ
ーのスペントおよび微細化を起こし易くなり、長時間使
用するとトナー飛散および白地部へのカブリが増加す
る。また、低分子量体の重量比率が、５０未満だと、現
像剤の耐久性およびボイド抑制力は良好であるが、紙へ
のトナーの密着性が悪化し、好ましくない。

【００１１】更に本発明では低分子量体の軟化点（Ｌ
ｔ）が７０〜１４０℃であり、且つ高分子量体の軟化点
（Ｈｔ）が１００〜１６０℃であることが好ましい。Ｌ
ｔが７０℃未満では、定着強度は良いが、耐ボイド性が
悪く、並びに着色剤等の内添剤の分散性が悪くなり、画
像特性に悪影響を与え好ましくない。又、Ｌｔが１４０
℃より高いと十分な定着強度が得られず好ましくない。
Ｈｔが１００℃未満だと耐ボイド性が悪く好ましくな
い。又、Ｈｔが１６０℃より高いと定着強度が劣り好ま
しくない。

【００１２】トナーの軟化点（Ｔｍ）としては、定着時
の内光エネルギー量、照射時間、方法等により異なる
が、概ね７０〜１５０℃、中でも特に８０〜１４０℃
が、トナーの定着性及び現像剤の耐久性の面で好まし
い。得られるトナーのガラス転移温度（Ｔｇ）は４５℃
以上であることが好ましい。ガラス転移温度が４５℃未
満の場合には４０℃以上の高温で長時間トナーを放置し
た時にトナーの凝集或いは固着を招き、使用上問題があ
る。

【００１３】また、樹脂の製造は公知の溶液重合、懸濁
重合、塊状重合、乳化重合等により行なえばよいが、フ
ラッシュ定着時のトナー臭気の面より、樹脂中の残存モ
ノマー量及び残存溶剤量等の軽沸物成分の総量は２，０
００ｐｐｍ以下、好ましくは１，０００ｐｐｍ以下がよ
い。

【００１４】本発明で用いる着色剤としては、従来から
用いられるものであれば特に制限されるものではなく、
任意の適当な顔料、または染料が使用できる。例えば、
酸化チタン、亜鉛華、アルミナホワイト、炭酸カルシウ
ム、紺青、カーボンブラック、フタロシアニンブルー、
フタロシアニングリーン、ハンザイエローＧ、ローダミ
ン系洗顔料、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジジ
ンイエロー、ローズベンガル、トリアリルメタン系染
料、アントラキノン染料、モノアゾ及びジスアゾ系染顔
料などを単独でまたは混合して用いる。着色剤の含有量
は、現像により可視像を形成することができるようにト
ナーを着色するのに十分な量あればよく、例えば樹脂１
００重量部に対して着色剤１〜２０重量部とするのが好
ましい。

【００１５】この他、トナーの帯電性を調整する目的
で、正荷電性トナーの場合にはニグロシン系染料、第４
アンモニウム塩、トリアミノトリフェニルメタン系化合
物、及びイミダゾール化合物等の帯電制御剤、負荷電性
トナーの場合には含金アゾ系染料、サリチル酸金属錯
体、及びアルキルサリチル酸金属錯体等の帯電制御剤を
適量添加してもよい。その添加量は樹脂１００重量部に
対して０．０５〜１０重量部程度が好ましい。

【００１６】この他、トナー中には熱特性、物理特性等
を調整する目的で各種可塑剤、オレフィンワックス等の
助剤を添加することも可能である。それらの添加量は樹
脂１００部に対し０．１〜１０重量部が好ましい。さら
に、トナー中にチタニア、アルミナ、シリカ等の微粉末
を添加し、これらでトナー粒子表面を被覆することによ
ってトナーの流動性、耐凝集性の向上を図ることができ
る。その添加量はトナー粒子１００重量部に対して０．
０５〜５重量部が好ましい。

【００１７】また、本発明のトナーを２成分系現像剤に
用いる場合には、適宜磁性キャリアと混合して用いれば
よく、現像剤中のキャリアとトナーの含有比は１００：
１〜１０重量部が好ましい。磁性キャリアとしては、粒
径３０〜２００μｍ程度の鉄粉、フェライト粉、マグネ
タイト粉、及び磁性樹脂キャリア等従来から公知のもの
が使用できる。また、これらの表面に公知のシリコーン
系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂など、あるいは
これら樹脂の混合物をコーティングしてもよい。また、
本発明のトナーは、マグネタイト等の磁性物を含有した
磁性一成分トナー、或いは磁性物を含有しない非磁性一
成分トナー等のキャリアを使用しない一成分系現像剤と
しても用いることができる。

【００１８】トナー粒子の製造方法は、従来から用いら
れている各種トナー製造法が適用できるが、例えば一般
的製造法として次の例が挙げられる。まず、樹脂、着色
材、及び帯電制御剤等を公知の混合機で均一に分散す
る。次いで分散物を密閉式ニーダー或いは、１軸又は２
軸押出機等で溶融混練し、冷却後、粉砕し、分級する。
混練機は、連続生産できる等の優位性から、近年は、１
軸又は２軸押出機が主流であり、例えば、神戸製鋼所社
製ＫＴＫ型２軸押出機、東芝機械社製ＴＥＭ型２軸押出
機、ケイ・シー・ケイ社製２軸押出機、池貝鉄工社製Ｐ
ＣＭ型２軸押出機、ブス社製コニーダー等が用いられ
る。トナーの平均粒径は、３〜２０μｍが好ましい。更
にトナーに外添処理する場合には、分級トナーと外添剤
を高速攪拌機等で攪拌・混合すればよい。本明細書で使
用する樹脂の各試験方法を以下に説明する。

【００１９】［分子量測定方法］樹脂の分子量ピークは
ゲルパーミエイションクロマトグラフィーにより次の方
法で測定する。まず可溶分が０．１重量％になるように
樹脂をテトラヒドロフランに溶解した後、不溶分を除去
し、試料溶液を調製する。温度４０℃において溶媒（テ
トラヒドロフラン）を毎分０．５ｍｌまたは１ｍｌの流
速で流し、試料溶液を１００μｌ注入して測定する。ま
た、試料溶液の分子量測定に当たっては、該試料溶液の
有する分子量分布が、数種の単分散ポリスチレン標準溶
液により作製された検量線（分子量の対数ＶＳカウント
数）が直線性を示す範囲内に包含されるように測定条件
を選択する。また、本測定に当たり、測定の信頼性は上
述の測定条件で行ったＮＢＳ７０６ポリスチレン標準試
料（Ｍｗ＝２８．８×１０⁴、Ｍｎ＝１３．７×１
０⁴、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．１１）のＭｗ／Ｍｎが２．１１
±０．１０となることにより確認し得る。トナー中の樹
脂の分子量も同様に測定できる。また、ピーク面積より
低分子量体、高分子量体の重量比率を求めることもでき
る。

【００２０】［ガラス転移温度：Ｔｇ］示差熱分析計
（島津製作所社製ＤＴＡ−４０）において、昇温速度１
０℃／分の条件で測定した曲線の転移（変曲）開始部に
接線を引き、その交点の温度をガラス転移温度とする。

【００２１】［軟化点：Ｌｔ、Ｈｔ、Ｔｍ］フローテス
ター（島津製作所社製ＣＦＴ−５００）において、試料
１ｇをノズル１ｍｍ×１０ｍｍ、荷重３０ｋｇ、予熱時
間５０℃で５分、昇温速度３℃／分の条件下で測定を行
い、フロー開始から終了までの距離の中間点の温度を軟
化点とする。

【００２２】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例
により何等制限されるものではない。なお、下記実施例
中、単に「部」とあるのはいずれも「重量部」を意味す
るものとする。低分子量体として懸濁重合法で製造した
スチレン・アクリル共重合樹脂Ａ、並びに、高分子量体
として溶液重合法で製造したスチレン・アクリル共重合
樹脂Ｂ０用いた。

【００２３】・スチレン・アクリル共重合樹脂Ａ１００部成分：スチレン／ｎ−ブチルアクリレート＝８５／１５Ｌｐ＝１０，０００Ｌｔ＝１１５℃ Ｔｇ＝６４℃

【００２４】・スチレン・アクリル共重合樹脂Ｂ成分：スチレン／ｎ−ブチルアクリレート＝９０／１０Ｈｐ＝４００，０００Ｈｔ＝１３５℃ Ｔｇ＝６０℃

【００２５】（実施例１）

【表１】・スレチン・アクリル共重合樹脂Ａ８０部・スチレン・アクリル共重合樹脂Ｂ２０部・着色剤カーボンブラックＭＡ１００８部（三菱化成社製）・帯電制御剤スピロンブラックＴＲＨ１部（保土谷化学工業社製）

【００２６】を配合し、連続押出機を用いた混練後、粉
砕、分級して平均粒径１１μｍの黒色トナーを得た。こ
の黒色トナー１００部に対してシリカ粉末（日本アエロ
ジル社製Ｒ９７２）０．２部をヘンシェルミキサーにて
外添処理し、外添処理した黒色トナー６部と、平均粒径
が４０〜５０μｍのマグネタイト粉末を含有した樹脂キ
ャリア９４部を混合し、現像剤を得た。有機光導電体を
感光体とする反転現像方式のレーザプリンターで印字
（印字速度１００ｍｍ／ｓｅｃ）し、キセノンランプを
取付けた定着部で普通紙にフラッシュ定着を行い、得ら
れた現像剤に含まれているトナーの定着性及び画像特性
の評価を行なった。

【００２７】特に耐ボイド性の評価については、印字し
た全文字数とボイドが発生した文字数からボイド発生率
を算出し、９７％以上をＡ，９０％以上９７％未満を
Ｂ，９０％未満をＣとした。その結果を表１に示すが、
定着強度、耐ボイド性も良好であり、画像特性も問題な
かった。

【００２８】（実施例２，３及び比較例１，２）実施例
１のスチレン・アクリル共重合樹脂ＡとＢの配合比率を
表１の通り変更した以外は、実施例１と同様に現像剤を
調製し、トナー性能の評価を行なった。それぞれの結果
を表１に示す。

【００２９】

【表２】

【００３０】

【発明の効果】本発明のトナーを使用することにより、
定着強度が良好で、耐ボイド性に優れており、画質、画
像濃度、カブリ等が良好で、且つ、長時間連続印刷した
場合にも画像、画質の変化が少なく、安定した性能を示
す等多大な工業的利益を提供する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所３３３

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ゲル濾過クロマトグラムにおける分子量
ピークを３，０００〜６０，０００に有する低分子量体
及び分子量ピーク又はショルダーを８０，０００〜１，
０００，０００に有する高分子量体から成る樹脂並びに
着色剤を含有することを特徴とするフラッシュ定着用ト
ナー。
【請求項２】低分子量体と高分子量体の重量比率が９
７〜５０：３〜５０であることを特徴とする請求項１に
記載のフラッシュ定着用トナー。
【請求項３】低分子量体の軟化点が７０〜１４０℃で
あり、且つ高分子量体の軟化点が１００〜１６０℃であ
ることを特徴とする請求項１又は２に記載のフラッシュ
定着用トナー。
【請求項４】該樹脂がスチレン系樹脂、飽和もしくは
不飽和ポリエステル樹脂及びエポキシ樹脂から成る群よ
り選択される１種以上の樹脂を主成分とすることを特徴
とする請求項１乃至３に記載のフラッシュ定着用トナ
ー。
【請求項５】トナーのガラス転移温度が４５℃以上で
あることを特徴とする請求項１乃至４に記載のフラッシ
ュ定着用トナー。
【請求項６】トナーの軟化点が７０〜１５０℃である
ことを特徴とする請求項１乃至５に記載のフラッシュ定
着用トナー。