JPS5810743B2 - 静電潜像現像用磁性トナ− - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子写真、静電記録、静電印刷に用いられる静
電潜像現像用磁性トナーに関する。

更に詳しくは、熱ロールにおける定着性と耐オフセット
性が良好で、加えて熱安定性（保存安定性）。

流動性に優れた１Ｏ−８Ｕ、ｃｍ−１以上の導電率を有
する静電潜像現像用磁性トナーに関するものである。

一般に現像剤としてはキャリヤーを必要とする二成分現
像剤およびキャリヤーを必要としない一成分現像剤（磁
性トナー）とがあり、これらの現像剤を紙などの記録体
上に定着する方法としては金属ローラーによる圧力定着
方式、電熱ヒーターによるオーブン定着方式および加熱
ローラーによる熱ロール定着方式がある。

熱ロール定着方式は加熱ローラーの表面と被定着画像面
が直接圧接触するため画像面を融着固定する際の熱効率
が極めて良好であり、迅速に定着を行なうことができる
ので、特に高速度複写を目的とする電子写真複写機には
、極めて好適である。

しかしながら熱ロール定着方式では、加熱ローラー表面
にトナーが加熱溶融状態で圧接触するため、トナーの一
部がローラー表面に付着して再び被定着画像面に付着し
、画像を汚すオフセット現象を起こし易い欠点がある。

そのため、熱ロール定着方式においては、耐オフセット
性の良好なトナーが要求される。

従来より耐オフセット性の良好なトナーとしては、定着
用樹脂の主成分として、スチレン、スチレンルアクリル
共重合体、スチレンルアクリル共重合体、スチレンルア
クリル共重合体、スチレン−アクリロニトリ少共重合体
等のスチレン系共重合体を用いることが知られている。

しかし、−成分現像剤、特に１０１０−８Ｕ１で１以上
の高い導電率を有する磁性トナーにおいては、通常の定
着温度（１５０℃〜２００℃）では溶融しない磁性粉や
カーボンブラックを比較的多量にトナーに添加するため
、上記のスチレン系共重合体を用いた場合に、十分な定
着性と耐オフセット性が得られない難点があった。

良好な定着性を得るためには、上記のスチレン系共重合
体の分子量を低くして、樹脂の溶融粘度を下げる方法が
ある。

しかし、スチレン系共重合体では、必要なだけ分子量を
低くすると、トナーは加熱によって容易に熱溶融し易く
なり、保存中にケークするか凝集する傾向が現われる。

また、樹脂中の低分子量成分が増えるため、トナーの粘
着性が増加し、トナーの耐オフセット性や流動性が低下
する。

一方、ビスフェノール型のエポキシ樹脂は低分子量でも
熱安定性や流動性の良いトナーが得られる。

また、比較的低温（１］０℃位）で定着するトナーが得
られるため、オーブン定着方式の磁性トナーに広く用い
られている。

しかし、樹脂の溶融粘度が低く、熱ロール定着方式に適
用するとオフセットが発生し易い難点がある。

以上の様に、熱ロール定着方式に適用できる磁性トナー
は少く、特に定着性、耐オフセット性が良好で、更に、
熱安定性、流動性の良好な１０−８０・ｃｍ−１以上の
導電率を有する磁性トナーを得ることは困難であった。

本発明はかかる事情に鑑み、熱ロール定着方式における
定着性と耐オフセット性が良好で、加えて熱安定性、流
動性に優れた高導電率の磁性トナーを提供することを目
的とする。

本発明者等は、上記の目的を達成するためにトナーの定
着用樹脂として新規な樹脂の開発に取りくみ、鋭意研究
を行なった結果、縮合系の共重合体として、ネオペンチ
ルグリコール、トリメチロールプロパン、テレフタル酸
から合成されるガラス転移点が５５℃〜７０℃（Ｔｈｅ
ｒｍｏｍｅｃｈａｎ−ｉｃａｌ Ａｎａｌｙｚｅｒ）に
よる樹脂の熱膨張係数の温度変化により測定）軟化点が
１１０℃〜１３０℃（Ｂ＆Ｒ法：ＪＩＳＫ２５３１−１
９６０により測定）ＯＨ価が５Ｏ−１５５０−１５ｏ／
ｇ（ｐ−トルエンスルホン酸法ｌ）により測定）のポリ
エステル樹脂が最も適当であることを見い出したのであ
る。

本発明のポリエステル樹脂は上記の様に二種のアルコー
ル成分、即ちネオペンチルグリコールとトリメチロール
プロパンと一種の酸成分、即ち、テレフタル酸との脱水
縮合物であるが、特に特徴があるのは、アルコール成分
として、上記の二種を用いた点である。

ネオペンチルグリコールは二個の水酸基を有するジオー
ルであり、トリメチロールプロパンは三個の水酸基を有
するトリオールである。

これら二種のアルコール成分を用いることにより、得ら
れるポリエステル樹脂は、線状ばかりでなく、網目状に
重縮合するため、樹脂の溶融粘度が適度に高くなり、定
着性と耐オフセットの良好なトナーを得ることができた
のである。

本発明のポリエステル樹脂でトナーの定着性と耐オフセ
ット性が良好になる樹脂の軟化点は１１０℃〜１３０℃
の範囲である。

一方、トナーの熱安定性、流動性、耐刷性を高めるため
には、樹脂のガラス転移点を高める必要がある。

一方、ガラス転移点が高くなるとトナーの定着性が悪ろ
くなる。

従って樹脂のガラス転移点は少なくとも５５℃以上７０
℃以下が必要である。

本発明において上記の様な軟化点とガラス転移点を有す
るポリエステル樹脂は、使用するモノマーの配合を選定
することにより得られる。

種々、合成実験を行なった結果、テレフタル酸１モルに
対し、ネオペンチルグリコール０．７４〜１．０２モル
、トリメチロールプロパン０．０４〜０．３９モルの配
合で上記の軟化点とガラス転移点を有する樹脂が得られ
ることがわかった。

これらのポリエステル樹脂のＯＨ価は、公知のＰ−トル
エンスルホン酸法によって測定すると、樹脂１ｇ当り５
０ｍ９ＫＯＨ〜１５０■ＫＯＨである。

この様な樹脂中の水酸基は、トナーの〜酸化亜鉛紙、静
電記録紙等被現像記録体に対する現像性を高めるばかり
でなく、トナーの流動性を高める効果を有する。

以上のポリエステル樹脂と磁性粉とカーボンブラックを
用いることにより、熱ロールにおける定着性と耐オフセ
ット性に優れ、また、熱安定性、流動性の良好な磁性ト
ナーを得ることができる。

磁性粉としては下記のものが用い得る。

即ち、磁場によってその方向に極めて強く磁化する物質
、例えばフェライト、マグネタイトなどをはじめとする
鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性を示す元素を含む
合金あるいは化合物、また、その他熱処理等何らかの処
理を施すことによって強磁性を示す種々の合金等が用い
られる。

これらの強磁性体はトナー中に含有せしめるため、平均
粉径が０．０５μｍ〜５μｍのものを用いる。

これら磁性粉のトナーに対する添加量は定着性、画像特
性上、４０〜８０重量％が適当である。

磁性粉の添加量が４０重量％未満のトナーでは、トナー
の磁性が弱く、トナーが現像用磁性ロールより離脱して
、かぶりの多い画像が得られる。

また、磁性粉の添加量が８０重量％を越える場合には、
トナーの磁力が必要以上に強くなり、トナーが現像用磁
性ロールより離脱しにくく、画像の濃度が低下する。

また、磁性粉の添加量が多いとトナーは熱溶融しにくく
なり、定着性が低下する。

本発明の磁性トナーには、上記のポリエステル樹脂と磁
性粉に加えて、必要に応じて〜顔料もしくは染料から成
る着色剤成分を加えることができる。

また、トナーのオフセット現象を更に抑制するために離
型性を有する種々の化合物をトナー中に含有せしめるこ
とができる。

これらの化合物としては、例えば、高級脂肪酸類または
高級脂肪量の金属塩類、天然あるいは合成のワックス類
、哀級脂肪酸エステル類もしくはその部分ケン化物疑ア
ルキレンビス脂肪酸アマイド類の他離型性を宿する高分
子物質、例えばポリテトラフルオロエチレン等のフッ素
樹脂やシリコン樹脂を添加することができる。

これらの化合物は単独もしくは適当に組合せてトナー中
に含有せしめる。

また、これらの化合物のトナーに対する添加量は、トナ
ーの樹脂成分１００重量部に対し５重量部以下で十分で
ある。

５重量部を越える場合には、本発明のポリエステル樹脂
の良好な特性が損われ、トナーＣ熱安定性や流動性が低
下する。

磁性トナーは、更にカーボンブラック等の遅霜性粒子を
添加し、その添加量と添加方法によってトナーの導電率
をコントロールする。

本発明の１Ｏ−１０−８ＵＸＣ以上の導電率を有するト
ナーを得るためには、カーボンブラックをトナーの内部
に高々１０重量％、トナーの外部に０．５〜１０重量％
の範囲で添加する。

カーボンブラックをトナーの内部に１０重量％以上添加
する場合には、トナーの導電率は更に高まるが、トナー
は熱溶融しにくくなり、定着性が低下する。

また、トナーの外部に添加する場合には、内部に添加す
る場合より効果が著しく、０．５〜１０重量％の添加量
で十分である。

本発明の磁性トナーにより、記録体上に形成されたトナ
ー画像は、通常の熱ローラーによってオフセットを発生
することなく長幼に定着できる。

定着に用いる熱ローラーの定着条件は、圧力１．５ｋｇ
以上、定着温度１６０℃〜２００℃で十分てあり、従来
の二成分トナーの場合と同様の条件で定着できる。

以下、本発明を実施例によって説明するが、本発明は例
記する実施例によって何ら制限されるものでは無い。

合成例 １゜ 撹拌機、温度計、窒素導入口、縮合水留出管を備えた４
０フラスコにネオペンチルグリコールもしくはトリメチ
ロールプロパンと蒸留水を仕込み、かきまぜながら８０
℃にまで昇温し保温した。

次に、テレフタル酸を徐々に加え良くかきまぜた。

ついて、触媒ジブチルチンオキサイドを加え、１８０℃
〜１９０℃まで昇温し反応させた。

縮合水の量が理論量の半量に達したら、更に２２０℃に
まで昇温し反応を継続した。

終点は酸価により決定した。

上記の合成手順により、表１に掲げる七ツマ−および蒸
留水、触媒の仕込量てポリエステル樹脂９種を合成した
。

合成した樹脂のガラス転移点、軟化点、ＯＨ価を表１に
併記する。

実施例 １ 定着用樹脂として表１の樹脂屑３磁性粉として戸田工業
製のマグネタイトＥＰＴ−５００、導電性粒子として三
菱化成のカーボンブラック≠４４を用い磁性トナーを調
製した。

上記樹脂３９重量部、磁性粉５３重量部、カーボンブラ
ンク８重量部を計り取り、１０分間乾式予備混合する。

次に、混合物を１１０〜１２０℃に加熱したコニーダー
（西独Ｂｕｓｓ社製）で溶融混合する。

これを冷却固化後、微粉砕し得られた粉砕粉にシリカ微
粉末を０．５重量％、カーボンブラックを２．０重量％
添加しよく混合する。

次に、上記粉砕粉を２００〜３００℃に加熱した熱処理
炉中を落下させ、トナーの球状化熱処理とカーボンブラ
ックのトナー表面への固定を行なう。

球状化トナーをジグザグ分級機により３μｍ未満、３０
μｍ以上のトナー粒子を除き、導電性磁性トナーを調製
した。

上記トナーの導電率は１０−３０ｃｍ、−１であった。

次にトナーを熱ロール定着方式の複写機を用いて複写を
行なったところ、良好な黒色画像が得られ、熱ロール（
定着温度１６０℃）によってオフセットを発生せず良好
に定着できた。

また、トナーを５５℃１温度４０％の環境下に５０時間
以上放置しても、トナーのケーキ化、凝集が起こらず、
トナーの熱安定性の良いことがわかった。

更にトナーは、上記のファクシミリの現像機中で凝集す
ることなく、流動性の良いことがわかった。

実施例 ２ 実施例１において、ポリエステル樹脂として表１の樹脂
Ｎｏ、４を用いて、他は全く同様にして実施したところ
、実施例１とほぼ同様な効果があった。

実施例 ３ 実施例１において、ポリエステル樹脂として表１の樹脂
Ｎｏ、５を用いて、他は全く同様にして実施したところ
、実施例１とほぼ同様な効果があった。

比較例 １ 実施例１において、ポリエステル樹脂として本発明に該
当しない表１の樹脂Ｎｏ１，２，６，７，８゜９を用い
てトナーを調製したところ、いずれの樹脂を用いたトナ
ーでも熱安定性、流動性が得られず、実用に供し難いこ
とがわかった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン
   およびテレフタル酸から合成されるポリエステル樹脂と
   磁性粉と導電性粒子を含み、１ｏ−８０・ｃｍ以上の導
   電率を有し、熱ロール定着方式に使用される静電潜像現
   像用磁性トナーにおいて、前記ポリエステル樹脂はテレ
   フタル酸１モルに対しネオペンチルグリコールおよびト
   リノチルプロペンをそれぞれ０．７４〜１．０２モルお
   よび０．０４〜０．３９モルの配合で合成されると共に
   、５５１〜７０℃のガラス転移点、１１０℃〜１３０℃
   の軟化点および５０〜１５０ｍ？ＫＯＨ／ｇのＯＨ価を
   有することを特徴とする静電潜像現像用磁性トナ０ ２、特許請求の範囲第１項に記載の磁性トナーにおいて
   、磁性粉を４０〜８０重量％含有することを特徴とする
   静電潜像現像用磁性トナー。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載の磁性トナーにおいて
   、導電性粒子としてカーボンブラックをトナーの内部に
   高々１０重量％、トナーの外部に０．５〜１０重量％添
   加混合することを特徴とする静電潜像現像用磁性トナー
   。