JPH07114204A - 静電潜像現像用トナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ポリエステル系樹脂を主バインダー成分と
し、フィッシャートロプシュワックスが１〜５重量％配
合されている静電潜像現像用トナー。 【効果】 低い定着温度でも良好な定着性を得ることが
でき、消費電力の低下および装置の高速化が可能とな
る。また、オフセット、特に高温オフセットの発生を防
止でき、クリーナーレスの定着を実現しうる。さらに、
ドラムフィルミングの発生も防止でき、全体性能のバラ
ンスも良好である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、レーザープリ
ンタ等で採用されている電子写真法、静電記録法、静電
印刷法等の現像プロセスにおいて用いられる静電潜像現
像用トナーに関し、特に、熱ローラ型定着装置を使用す
るシステムにおけるトナーの定着性能の改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法においては、一般に、感光体
上に形成した静電潜像をトナーにより現像して可視像と
し、これを紙に転写したのち熱や圧力などでトナーを定
着している。トナーの定着法としては、熱ローラ定着法
が現在主流を占めている。熱ローラ定着法は、画像を形
成したトナーと定着ローラとを加熱、加圧下に接触させ
てトナーを紙に定着する方式であり、高速機対応の観点
から低温定着が要望されている。

【０００３】一方、トナーの主成分であるバインダー樹
脂としては、種々のものが提案されており、例えば特公
昭４６−１２６８０号公報、特開昭４８−８１５４０号
公報、同５０−７５０４３号公報、特公昭５２−２２９
９６号公報、特開昭５４−８６３４２号公報には、ポリ
エステル系樹脂をバインダーとするトナーが報告されて
いる。ポリエステル系樹脂のような縮合系の樹脂は、低
分子量のものを容易に得ることができ、低温定着性に適
したトナー用のバインダー樹脂として好適である。ま
た、ポリエステル系樹脂は、スチレン等のビニル系樹脂
に比較して、溶融した際に転写紙等の支持体に対する
“濡れ”が良く、ほぼ等しい軟化点をもつビニル系樹脂
を含有するトナーに比較して、低い温度で十分な定着を
行なうことができる。さらに、ポリエステル系樹脂は、
それ自体が適当な摩擦帯電性を有し、電荷制御剤を必ず
しも必要とせず、トナーの製造が非常に容易であるとい
う利点を有する。

【０００４】しかし一方において、ポリエステル系樹脂
を主成分とするトナーは、定着ローラにトナーの一部が
付着、残存し、この付着トナーが後に送られてくる転写
紙に付着して本来の非画像部を汚すという“オフセッ
ト”の問題を生じる。このオフセット対策としては、定
着ローラにクリーナー（オイル）を供給して離型性を改
善する方法があるが、これは装置の複雑化およびメンテ
ナンスの繁雑化を招く。また、トナー中にポリエチレン
ワックス、ポリプロピレンワックス等を配合し、トナー
自体の離型性を改善する試みもなされている。

【０００５】しかしながら、ポリプロピレンワックスは
融点が高いため、ポリエステル樹脂系トナーが具えてい
る低温定着性を十分に生かすことができない。また、ポ
リエチレンワックスは融点が１００〜１２０℃である
が、定着改良効果が不十分であり、また、ポリエステル
系樹脂との相溶性が悪いため、ドラムフィルミングが発
生しやすい。さらに、融点が１０５℃以下の一般のワッ
クスの場合は、定着性の改良効果はあるものの、高温オ
フセットやドラムフィルミングが発生する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、ポリエ
ステル系樹脂が有する低軟化温度、転写紙への濡れ特性
および帯電特性を生かしつつ、高温オフセットおよび感
光体のドラムフィルミングを防止して、低温定着ならび
にクリーナーレス化を実現するのは従来困難であり、こ
れらの要求をバランス良く設計することは非常に難かし
かった。例えば、バインダー設計のみで解決することは
容易ではなく、かなり複雑な樹脂設計が課せられる。ま
た、ワックスについても特殊な変性処理が要求される。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、ポリエステル
系樹脂を主バインダー成分とする静電潜像現像用トナー
に、フィッシャートロプシュワックスを１〜５重量％配
合することにより、上記問題点を解決したものである。
なお、フィッシャートロプシュワックスをトナーに利用
することについては、低分子量重合体成分と高分子量重
合体成分とを混合してなるスチレン−アクリル共重合体
をバインダーとするトナーに、フィッシャートロプシュ
ワックスをポリプロピレンと共に配合することが特開平
４−１５３６５９号公報に報告されている。しかし、こ
れはバインダー系が本発明と全く異なり、その作用効果
も本発明と相違し、本発明とは技術思想的に別異の発明
である。

【０００８】

【発明の実施態様】本発明のトナーは、ポリエステル系
樹脂を主バインダー成分とする。ポリエステル樹脂は、
アルコール成分とカルボン酸成分との縮重合ないし共縮
重合によって得られ、用いられる各成分の具体例として
は、以下のものが挙げられる。

【０００９】２価または３価以上のアルコール成分とし
ては、以下のものが例示される。 １） ジオール類；エチレングリコール、ジエチレング
リコール、トリエチレングリコール、１，２−プロピレ
ングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４
−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−
ブテンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−
ヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノー
ル、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコー
ル、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレング
リコールなど。

【００１０】２） ビスフェノール類；ビスフェノール
Ａ、水素添加ビスフェノールＡ、ポリオキシエチレン化
ビスフェノールＡ、ポリオキシプロピレン化ビスフェノ
ールＡ等のエーテル化ビスフェノール類など。

【００１１】３） ３価以上のアルコール類；ソルビト
ール、１，２，３，６−ヘキサンテトロール、１，４−
ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリ
トール、トリペンタエリスリトール、１，２，４−ブタ
ントリオール、１，２，５−ペンタントリオール、グリ
セロール、ジグリセロール、２−メチルプロパントリオ
ール、２−メチル−１，２，４−ブタントリオール、ト
リメチロールエタン、トリメチロールプロパン、１，
３，５−トリヒドロキシメチルベンゼンなど。２価また
は３価以上のカルボン酸類としては、２価または３価カ
ルボン酸、この酸無水物またはこの低級アルキルエステ
ルが用いられ、カルボン酸として以下のものが例示され
る。

【００１２】４） ２価カルボン酸；マレイン酸、フマ
ール酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フ
タル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサン
ジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、ア
ゼライン酸、マロン酸、あるいはｎ−ブチルコハク酸、
ｎ−ブテニルコハク酸、イソブチルコハク酸、イソブテ
ニルコハク酸、ｎ−オクチルコハク酸、ｎ−オクテニル
コハク酸、ｎ−ドデシルコハク酸、ｎ−ドデセニルコハ
ク酸、イソドデシルコハク酸、イソドデセニルコハク酸
等のアルキルまたはアルケニルコハク酸など。

【００１３】５） ３価以上のカルボン酸；１，２，４
−ベンゼントリカルボン酸（トリメリット酸）、１，
２，５−ベンゼントリカルボン酸、２，５，７−ナフタ
レントリカルボン酸、１，２，４−ナフタレントリカル
ボン酸、１，２，４−ブタントリカルボン酸、１，２，
５−ヘキサントリカルボン酸、１，３−ジカルボキシル
−２−メチル−２−メチレンカルボキシプロパン、１，
２，４−シクロヘキサントリカルボン酸、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、ピロメリット酸、エンポール三量体
酸など。これらカルボン酸の酸無水物または低級アルキ
ルエステルも使用できる。

【００１４】また、ポリエステル系樹脂の軟化点は１１
０〜１５０℃が好ましく、より好ましくは１２０〜１４
０℃である。さらに、ポリエステル系樹脂とともに他の
バインダー樹脂を併用することもできる。これら他のバ
インダー樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アク
リル共重合体、エポキシ樹脂、ポリアミド、ポリメチル
メタクリレート、ポリビニルブチラールなどが用いられ
る。

【００１５】ポリエステル系樹脂は、一般に分子間凝集
力が高く、スチレン−アクリル系樹脂に比較して保存安
定性と定着特性とのバランスが取りやすい。しかしなが
ら、消費電力の低減および高速化を図るべく低温での優
れた定着性能を実現、維持することはやはり容易ではな
く、総合的バランスを考慮した場合、ポリエステル系樹
脂単体でのトナー設計には限界があった。そこで、定着
特性とオフセットバランスとを考慮した助剤を検討した
結果、ポリエステル系樹脂に対してフィッシャートロプ
シュ法によるワックスが特異的に効果を発揮することを
見い出した。

【００１６】フィッシャートロプシュワックスは、石炭
を原料とし、一酸化炭素の接触水素化により得られるワ
ックス類であり、特に融点が９０〜１１０℃の低融点ワ
ックスが好ましい。フィッシャートロプシュワックス
は、ポリエステル系樹脂を主成分とするトナー中に配合
されて粘度低下剤としての効果を発揮し、定着時に容易
に溶融して溶融開始剤の役割を果すとともに離型剤とし
ても機能し、定着性の改善効果およびオフセット防止効
果が得られる。また、ポリエステル系樹脂中への分散性
が良好なため、ドラムフィルミングの発生がない。

【００１７】フィッシャートロプシュワックスは、本発
明のトナー中に１〜５重量％配合され、好ましくは１〜
４重量％である。この配合量が１重量％未満では低温定
着性および耐オフセット性を改善できず、一方、５重量
％を超えるとドラムフィルミングが発生する。フィッシ
ャートロプシュワックスは、南アフリカ共和国のサゾー
ル社から入手することができる。

【００１８】本発明のトナー中には、フィッシャートロ
プシュワックス以外の他のワックス類を主として離型剤
として使用することができ、例えばポリエチレンワック
ス、ポリプロピレンワックス等の低分子量ポリオレフィ
ンワックス、テフロン系のワックスなどが使用できる。

【００１９】本発明のトナーは、さらにトナーとしての
常用成分、例えば染顔料、磁性剤、荷電制御剤などを配
合することができる。本発明のトナーによって感光体上
に形成されたトナー像は、熱ロール定着装置により好適
に紙などの転写材に転写、定着される。この場合、定着
温度は１２０〜１９０℃が好適であり、好ましくは１３
０〜１８０℃である。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、ポリエステル系樹脂を
主バインダー成分とするトナーにフィッシャートロプシ
ュワックスを配合することにより、低い定着温度でも良
好な定着性を得ることができ、消費電力の低下および装
置の高速化が可能となる。また、オフセット、特に高温
オフセットの発生を防止でき、クリーナーレスの定着を
実現しうる。さらに、ドラムフィルミングの発生も防止
でき、全体性能のバランスも良好である。

【００２１】

【実施例】

ポリエステル樹脂 91重量部 ワックス（詳細は表中に記載） 4重量部 磁性粉 5重量部 荷電制御剤 1重量部 カーボンブラック 5重量部

【００２２】上記各成分を溶融混練した後、粉砕、分級
して平均粒径８μｍの粉体を得た。この粉体にシリカ
（ＳｉＯ₂ ）を０．８％外添、混合し表面に付着させて
本発明のトナーを作製した。ここでポリエステル樹脂と
しては、ビスフェノールＡ、テレフタレ酸、アルケニル
コハク酸、無水トリメリット酸を共縮合させたビスフェ
ノール系ポリエステル系樹脂を用いた。このトナーとキ
ャリアとを混合して現像剤とし、京セラ製レーザープリ
ンタを用い、直径２５ｍｍ、線速２５ｍｍ／ｓｅｃの定
着用熱ローラによりソリッド画像およびハーフ画像を定
着して定着性を評価し、併せて耐オフセット性およびド
ラムフィルミングを評価してその結果を表１に示した。

【００２３】これらの評価方法は、以下の通りである。 （１） 定着性 定着温度を１２０℃または１４０℃に設定し、スイッチ
ＯＦＦの状態で１０分間冷却した後、電源ＯＮし、定着
パターンを連続５枚連紙し、測定用画像を得る。この画
像を、綿布で包んだ黄銅製の１ｋｇの荷重をかけて、１
０往復擦る。この操作の前後の画像濃度をマクベス反射
計で測定し、その濃度の比率を求めて定着性とする。紙
は、ギルバートボンド紙を用いた。

【００２４】（２） 耐オフセット性 クリーナーパッドを付けない定着ローラに、用紙上部の
みにトナー画像を有する転写紙を圧接させ、トナーを融
着させて定着する。その際、転写紙下部の白紙部分にオ
フセット汚れが発生するか否かを観察する。 ○：オフセット発生なし △：定着ローラー１周期目に発生する ×：定着ローラー２周期以降にも発生する

【００２５】（３） ドラムフィルミングの評価 ２ドットの画像パターンを１ｃｍ中で線状に印字し、１
００００枚プリント後の画像パターンから評価した。ド
ラムフィルミングが発生すると、ソリッド部に白ヌケが
発生する。 ○：白ヌケが発生する ×：白ヌケが発生しない

【００２６】

【表１】評価結果 定着性(ソリッド／ ワックス ハーフ）耐オフセット性 ドラム 試料No. 種類 添加量 120℃ 140℃ 160℃ 180℃ フィルミング 実施例１ Ａ１ 4％ 96/89 99/98 ○ ○ ○ 実施例２ Ａ３ 4％ 93/86 98/97 ○ ○ ○ 実施例３ Ｈ１ 4％ 87/80 97/94 ○ ○ ○ 実施例４ Ａ３ 3％ 91/82 96/95 ○ ○ ○ TS-200 2％ 実施例５ Ａ３ 3％ 92/84 96/95 ○ ○ ○ 4202E 2％ 比較例１ TS-200 4％ 61/54 91/86 ○ ○ ○ 比較例２ 151P 4％ 84/75 97/94 ○ △ × 比較例３ 320MP 4％ 87/78 97/94 ○ △ × 比較例４ 4202E 4％ 90/83 97/94 ○ △ × 比較例５ アマイド 4％ 95/96 99/99 △ × × Ｓ 比較例６ ニカアマ 4％ 62/73 97/97 △ × × イドＳ 比較例７ AP-95 4％ 85/90 99/100 △ × × 比較例８ Ａ３ 6％ 94/88 98/97 ○ ○ × 比較例９ Ｈ１ 6％ 88/81 98/95 ○ ○ × （１） 定着性はスラッシュの前がソリッド画像を、後
がハーフ画像を示す。 （２） ワックスの略号は、以下の通りである。 Ａ１：サゾール社製のフィッシャートロプシュワックス Ａ３：サゾール社製のフィッシャートロプシュワックス Ｈ１：サゾール社製のフィッシャートロプシュワックス ＴＳ−２００：三洋化成（株）製のポリプロピレンワッ
クス ４２０２Ｅ：三井石油化学（株）製のポリエチレンワッ
クス １５１Ｐ：三洋化成（株）製のポリエチレンワックス ３２０ＭＰ：三井石油化学（株）製のポリエチレンワッ
クス アマイドＳ：花王（株）製のアマイド系ワックス ニカアマイドＳ：日本化成（株）製のアマイド系ワック
ス ＡＰ−９５：日本化成（株）製のアマイド系ワックス

【手続補正書】

【提出日】平成６年１月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】本発明のトナー中には、フィッシャートロ
プシュワックス以外の他のワックス類を主として離型剤
として併用することができ、例えばポリエチレンワック
ス、ポリプロピレンワックス等の低分子量ポリオレフィ
ンワックス、テフロン系のワックスなどが使用できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 幸則 三重県度会郡玉城町野篠字又兵衛704番地 19 京セラ株式会社三重工場内 (72)発明者 神山 雄二 三重県度会郡玉城町野篠字又兵衛704番地 19 京セラ株式会社三重工場内 (72)発明者 池田 幸生 三重県度会郡玉城町野篠字又兵衛704番地 19 京セラ株式会社三重工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリエステル系樹脂を主バインダー成分
   とし、フィッシャートロプシュワックスが１〜５重量％
   配合されていることを特徴とする静電潜像現像用トナ
   ー。