JPS5915944A - ヒ−トロ−ル定着用磁性トナ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電子写真における静電潜像の現像に使用する
ヒートロール定着用磁性トナーに関する。

−従来、電子写真はセレン、酸化亜鉛等の光導電体上に
静電潜像を形成し、該静電潜像面にガラス玉や鉄粉等の
キャリヤーと絶縁性着色微粉末トナーとを混合し、トナ
ーを摩擦帯電させた現像剤を接着させて静電的な現像を
行う。しかして、これを直接記録するか若しくは転写シ
ートを重ねて電界印加により画像転写する方法が主に採
用されている。

一方、電子写真複写装置の簡易小型化およびメインテナ
スフリーを目的として、前記キャリヤを使用しない磁性
トナーは、マグネタイト（Ｆ　ｅ３０４）のような、強
い飽和磁化とある程度の保磁力を持った磁性粉を樹脂中
に含有させたもので静電潜像の現像に近年活発に採用さ
れつつある。この磁性トナーを導電性とし、静電潜像に
対して反対荷電を誘導して現像を行う方法が知られてい
る（米国特許第３．９０９．２５８号）。また、そのよ
うな方式に用いる磁性トナーも提案されている（米国特
許第３、６３９．２４５号）。このような導電性磁性ト
ナーは感光紙に直接現像し定着するもので、紙に特殊な
処理が必要とされ高価な紙となる０、そこで、最近は磁
性トナーを用いたＰＰＣ方式すなわちセレン、酸化亜鉛
、有機感光体等に現像し、これを普通の紙に転写して用
いる方式が普及しつつある。この場合、転写シートの１
曲格も安価であり利点が多い。

しかし、この方式において高品質のコピーをうるだめに
は、転写性を向上させるべく磁性トナーの電気抵抗を高
くすることが必要である。しかるに電気抵抗が高くなる
と現像性が低下するので、感光体や現像や転写方式を工
夫することによってトナーの電気抵抗を変化させる必要
がある。また転写されたトナーの定着方式としては、常
温で加圧力のみによる圧力定着方式、オープン加熱によ
る熱定着方式、ハロゲンランプ等によるフラッシュ定着
方式、ヒートロールによる接触加熱定着が行われている
。これらのうち、圧力定着は消費電力が少なくてすみク
イックスタートが可能という利点はあるが絶対的な定着
性は弱いという欠点があり、オープン定着やフラッシュ
定着は定着性は強いが、高速時における定着性が悪いと
いう欠点がある。これらに対しヒートロール定着は定着
性が良くまた高速定着においても有効であるという利点
がある。

ヒートロール定着においては、ヒートロール表面に未転
写のトナーが付いてこれが再び転写紙に付着するという
オフセット現象が生じやすいのでこれを防ぐために種々
の方式が考え出された。たとえばシリコンゴムの外層を
有するヒートロールにシリコンオイルやメチルンロオキ
サン等の離型剤を塗布するタイプの定着装置も知られて
いるが構造が複雑となりまた均一塗布が回能である等の
欠点がある。またシリコンオイルを含浸させたシリコン
ゴムの外層を有するヒートロールを用いる定着装置も知
られているが、ロールの寿命が短いという欠点がある。

また近年、ヒートロールの寿命を延ばすだめに、金属ロ
ールをテフロン（商品名）でコーティングした定着装置
が開発され、この装置によればロールの寿命が３〜４倍
になると言われている。

上記の金属ロールを用いるヒートロール定着に適したト
ナーとしては種々の樹脂、添加剤が提案されている（特
公昭５３−１５６５５号、特公昭５３−２５６５５号、
特公昭５３　２５６５３号等）。しかしこれらのトナー
はいずれも２成分系トナーであり、トナーの溶融粘度が
高いので、定着の際に高圧力をかける必要がある。なお
この２成分系トナーに用いられる樹脂を磁性トナーに適
用すると、分子量が大きくかつ溶融粘度が１６０℃で２
０．０００センチポイズと太きいだめ定着不能となる。

まだこれらの２成分系トナーに対して、磁性トナーとし
ては特公昭５７−４９０４号公報に記載のものが提案さ
れており、現像性ならびに転写性が高く優れたトナーで
ある。しかしこの提案においては、オフセット防止につ
いては詳細な検討かなされていなかった。

また、特開昭５７−６０３３８号公報により、オフセッ
ト現象の防止と定着性の向上を図るべく、樹脂として脂
肪族不飽和二塩基酸を０．２〜１０重量％含有する分子
量５００〜１０．０００のポリエステル２〜５０ｉ量部
に対し、少なくとも芳香族ビニルが５０重量％以上含ま
れる１種または２種以上のビニルモノマー９８〜５０重
量部をクラフト重合して得られる分子量ｓｏ、　ｏｏｏ
以下のクラ７トポリマーを使用したトナーも提案されて
いる。このトナーは定着性およびオフセット防止の点で
すぐれてはいるが、このトナーを磁性トナーとした場合
に、定着性およびオフセット防止の点で改良の余地が残
されている。

本発明の目的は、上述の従来技術の問題点を解消し、定
着性およびオフセット防止の点ですぐれた効果を有する
ヒートロール定着用磁性トナーを提供することである。

本発明の磁性トナーは必須成分として磁性粉と樹脂を含
有し、樹脂として上述の如くの脂肪族不飽和二塩基酸を
０．２〜１０重量％含有するポリエステル２〜５０重量
部に対し、少なくとも芳香族ビニルを５０重量％含有す
る１種以上のビニル重合体９８〜５０重量部をクラフト
重合して得られるクラフト重合体を使用するが、特に分
子量が５００〜３０、０００のポリエステルを用い、か
つ、クラフト重合体の１６０℃における溶融粘度が１．
０００〜１０．０００センチポイズ（以下ｃ、ｐ、と記
す）の範囲にあることを特徴としている。

まず、との二塩基酸とグリコールを重縮して得られる上
記のポリエステルは、マレイン酸、無水マレイン酸、フ
マール酸等の脂肪族二塩基酸を含有するが、その含有量
は、クラフト重合を行うことができかつクラフト重合時
のゲル化を防ぐために０２〜１０重量％とする必要があ
シ、好ましくは０．５〜７重量％の範囲がよい。なお二
塩基酸としては、上記のものに限らず、無水フタル酸、
フタル酸、イソフタル酸等の芳香族二塩基酸などを使用
することができる。

特に、ポリエステルの分子量は５００未満であるとオフ
セット防止効果がなく、一方３０．０００を越えるとク
ラフト重合時にゲル化し易くなると共に定着性が低下す
るので、５００〜３０．０００　　の範囲に調整する必
要がある。なお本発明では、分子量を調整するために安
息香酸、パラターシャリブチル安息香酸、シクロヘキサ
ノールな暑の一官能化合物を使用してもよい。

また、上記のグリコールとしでは、例えばエチレングリ
コール、１．２−プロピレングリコール、１．３−ブチ
レングリコール等の公知の化合物を使用することができ
る。

さらに、上記以外の成分としては、無水トリメリット酸
、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロール
プロパン等の三官能化合物がポリエステルのゲル化を生
じない範囲で使用できる。

そしてポリエステル化の反応は公知の方法でＯＨ過剰率
０〜１０％の範囲で、不活性ガス気流中で無溶剤もしく
は溶剤の下で１５０〜２５０℃の温度範囲で行い、酸化
、水酸基価を測定し、その値から求めた分子量が所定値
に達した時点で反応を終了させればよい。

次に、上記のポリエステルにビニル共重合体をクラフト
重合してクラフト重合体が得られるが、このビニル重合
体は、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン
、オルンクロロスチレン等の芳香族ビニルを少なくとも
５０重−１１％以上含有する心太がある。なおビニル重
合体には、この芳香族ビニル以外にもメタクリ酸メチル
、メタクリ酸エチル、メータ、クリ酸ブチル、アクリル
酸メチル、フマール酸ジプチル等を使用することができ
る。

そして上記のポリエステルとビニル共重合体をクラフト
重合する場合は、ポリエステル２〜５０重量部に対しビ
ニル共重合体を９８〜５０重量部使用する必要があり、
好ましくはポリエステル１０〜４０重量部に対しビニル
重合体が９０〜６０重量部である。

クラフト反応にも種々あるが溶液重合および懸濁重合が
適しており、例えば溶液重合の方法としては、ポリエス
テルをキジロール、ドルオールなどの溶剤に溶かしたも
のに重合性単量体、重合反応開始剤を飽加し、不活性ガ
ス気流中６０〜１５０　℃の温度で実質的に重合率が９
０％以上になるまで続ければより。こ＼で、ポリエステ
ル樹脂液中に重合成分や過酸化ベンゾイル、過酸化ラウ
ロイル、ｔ−ブチル過安息香酸エステル等の触媒を滴下
反応させてもよい。またクラフト重合体の分子量調整の
ために、ドデシルメルカプタン、チオフェノール等の連
鎖移動剤を使用してもよい。

上記のようにして得られたクラフト重合体は、定着性向
上およびオフセット防止の効果を達成するために、１６
０℃における溶融粘度が重要となる。

この溶融粘度は定着温度や定着圧力等の種々の要因を考
慮して定める必要があるが、クラフト重合体の溶融粘度
が１．０００〜１０．０００　ｃ、　ｐ、の範囲であれ
ば、通常の定着温度（１５０〜２００℃）および定着圧
力（０，５〜５　ｋｇ／ｃｒｎ　）の条件で良好な定着
性とオフセット防止効果が得られる。

本発明の磁性トナーにおいては、上記の樹脂は磁性粉と
ともに使用されるため、磁性粉と樹脂の配合割合は、ト
ナーの電気特性すなわち導電率に与える影響が大きいこ
とから考慮する必要がある。

樹脂が２５重量％以下ではトナーの導電率が高くなシ過
ぎるため、感光体への現像特性が向上するがトナーの転
写効率が低下し良好な転写画像を得ることがてきない。

またトナーの定着性も低下する。

一方、樹脂が６５重量％を越えると、トナーの導電率が
低くなり過ぎるため、転写効率が良好になるがトナーの
感光体への現像特性が低下し良好な転写画像を得ること
ができない。従って、トナーの感光体への現像特性およ
び感光体から転写シートへの転写効率を向上させ、良好
な転写画像を得るためには、樹脂と磁性粉の配合割合は
、樹脂量にして２５重量％から６５重量−の範囲が適当
である。

磁性粉としては、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、その地熱処理等何らか
の処理を施すことによって強磁性を示すような種々の合
金等も有効に用いられる。これらの強磁性体はトナー中
に含有せしめるため、平均粒径が０．０５〜５μｍのも
のを用いる。

本発明の磁性トナーは特定の電気特性、すなわち導電率
を有することが重要である。導電率は、１０”’　１６
ｙ−ｃｍ　−’以上、１０−”Ｕ−ｃｍ、−”以下であ
る。導電率がｌｏ−１ｊＵ、ｃｍ−１未満では、トナー
の転写シートへの転写効率が良好であるが、感光体への
現像特性が著しく低下するため好ましくない。また、導
電率が１０−９ひ・Ｃｍ−’を越える場合にはトナーの
感光体への現像特性が良好であるが、転写シートへの転
写効率が著しく低下するため好ましくない。従って、ト
ナーの電気特注は上記の範囲に含まれることが重要であ
る。

トナーの電気特性は種々の要因によって変化する。しか
し最も大きな要因は、磁性粉と樹脂との配合割合および
トナー中での磁性粉の分散状態である。もともと、磁性
粉は導電率が１０−６び・ｃｍ−’程度の導電性粒子で
あり、電気的に絶縁性の樹脂との配合割合によってトナ
ーの導電率が変化する。

まだ、磁性粉がトナー中で均一に分散しない場合には、
磁性粉が一種の導電路を形成しトナーの電気的な絶縁性
を低下せしめる。従って、トナーの電気特性を調節する
上で、磁性粉と樹脂との配合割合および両者の混合法を
考慮することが重要である。なお、上記の導電率は米国
特許第３．６３９，２４５号明細書に記載のものと同様
に、円筒セル中にトナーを挿入し、１００ｇの荷重下、
直流４．０００　Ｖ／ｃｍの電界で測定したものである
。

本発明の磁性トナーは、以下のようにして調整される。

、すなわち、所要量の磁性粉、定着用樹脂等ヲボールミ
ル、またはスーパーミキサーで予備混合し、熱ロール、
ニーダ−等の練肉機で溶融練肉し、冷却後得られる固化
物を粉砕後、分級して得られる。粉砕粉の分級は、平均
粒径が３〜３０μの範囲になるように行う。３μ以下の
粒子が多い場合には画像のカプリが多くなり、３０μを
越える粒子が多い場合には画像のざらつきが甚だしくな
る０ 本発明のトナーは粉砕粉のｉｔでも使用できるが、トナ
ーの流動性や画質を更に向上させるために、例えばトナ
ーを球状化熱処理してもよい。上記の粉砕粉に流動性向
上剤、例えばエロジルＲ９７２（日本アエロジル製シリ
カ微粉末）等を０．５重量％添加し、２００〜３００℃
に加熱した加熱炉中を落下させる。その結果、トナーは
球状化熱処理され、トナーの流動性や画質が向上する。

実施例１゜ フラスコにエチレンクリコール４５ｏｇ１無水マレイン
酸１２０ｇを仕込み窒素気流中で酸価１６ｍｇＫ　ＯＨ
／　ｇ　％水酸基価３０ｍｇＫＯＨ／ｇ１　分子量約４
、０００の不飽和ポリエステルを得た。このポリエステ
ルをスチレン３００ｇに溶かし溶液とした。

上記スチレン溶液３６０ｇとアゾピスイソプナロニトリ
ル０．２ｇを滴下し、８０℃　にて反応後水洗除去し、
乾燥粒状のクラフトポリマーを得た。このポリマーのＧ
ＰＣ法による数平均分子量は１８．。

００で、１６０℃における溶融粘度は６．１００であっ
た。

とのポリマー１００重量部、マグネタイト（ＥＰＴｌ、
　０００　）　　１００重量部を１９０℃にて溶融混練
し、冷却固化後ジェットミルにて平均粒子１５μの粒子
の微粉にし、次いで球状化処理後カーボンブラック（三
菱化成製弁４４）を０．５重量部添加混合して抵抗が３
×１０　Ω・ｃｒＩＬの磁性トナーを得た。

実施例２゜ 実施例１にて合成したクラ７トポリマー１００重置部、
マグネタイト　（ＫＢＣｌｏｏ）８５重量部、カーボン
ブラック（三菱化成製＋４４）３重量部を１８５℃にて
溶融混練し、冷却固化後ジェットミルにて平均粒子１５
μに微粉砕し、次いで球状化処理して抵抗が２×１０　
Ω・ｃｍの磁性トナーを得た。

実施例３゜ 実施例１にて合成した不飽和ポリエステル１００ｇをビ
ニルトルエン２１０ｇに溶かして溶液とした。

この溶液を実施例１と同様に合成を行い、クラ７トボリ
マーを得た。このポリマーのＧＰＣ法による数平均分子
量は２５．０００で、１６０℃における溶融粘度は７，
９００であった。

このポリマー１００重量部とマグネタイ）　　（ＥＰＴ
ｉ、ｏｏｏ）　　ｓｏ重量部およびニグロシン染料２，
５重量部の組成で、実施例１と同様に調整して磁性トナ
ーを得た。

実施例４゜ 実施例３にて得られたクラ７トポリマ一１００重量部と
マグネタイ）　　（ＫＢＣｌｏｏ）１１０重量部の組成
で、実施例１と同様に調整して抵抗が約１×ｌＯΩ・ｃ
ｍの磁性トナーを得た。

実施例５゜ 実施例３にて得られたクラフトポリマー１００重量部と
ニグロシン染料３重量部およびマグネタイト１００重量
部の組成で、実施例１と同様に調整して抵抗が約７×１
ＯＱ−ｃｒｎの磁性トナーを得た。

比較例１゜ 実施例１にて得られた不飽和ポリエステル１２０ｇをス
チレン１００ｇに溶かして溶液とし、ついで実施列１に
示す如く合成してクラフトポリマーを得た。このポリマ
ーのＧＰＣ法による数平均分子量は３４．０００で、１
６０℃における溶融粘度は１２．。

００であった。

とのポリマー１００雷門部とマグネタイ）　　（ＥＰＴ
ｌ、　０００　）の組成にて、実施例１と同様に調整し
て抵抗が３×１０１４Ｑ−ｃｒｎの磁性トナーを得た。

比較例２゜ 比較例１において、反応時間を短くして、ＧＰＣ法によ
る数平均分子量が４，３００．１６０℃における溶融粘
度が７００ｃ、ｐ、のクラ７トポリマーを得た。

このポリマーを用いて、比較例１と同様の組成及び条件
で抵抗が約６ｘ　１ｏ　１４Ω・ｃｒｎの磁性トナーを
調整した。

比較例３゜ 比較例１において、反応時間を短くして、ＧＰＣ法によ
る数平均分子量が８００．１６０℃における溶融粘度が
２，３００のクラフトポリマーを得た。

このポリマーを用いて、比較例１と同様の組成及び条件
で抵抗が約６×１０１４０・ｔ、ｍの磁性トナーを調整
した。

上記実施例および比較例の磁性トナーを用いて市販の電
子写真複写機〔小西六■製ＵＢｉＸ−Ｔ）改造機により
画像°評価を行ったところ、第１表に示す結果が得られ
た。この場合テフロン（商品名）で被覆しだ金属ロール
の温度を変え、定着性とオフセット性を評価した。

第１表から明らかなように、本発明の磁性トナーによれ
ば定着性及び耐オフセツト性共に良好な結果が得られた
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、必須成分として磁性粉および樹脂を含有し、該樹脂
   として脂肪族不飽和二塩基酸を０，２〜ｌＯ重量％含有
   するポリエステル２〜５０ｉ量部に対し、少なくとも芳
   香族ビニルが５０重量％以上含まれる１種以上のビニル
   重合体９８〜５０重量部をクラフト重合して得られるク
   ラフト重合体を使用してなるヒートロール定着用磁性ト
   ナーにおいて、前記ポリエステルとして分子量が５００
   〜３０　、０００の範囲にあるポリエステルを使用し、
   かつ、前記クラフト重合体の溶融粘度が１６０℃におい
   て１．０００〜１０，０００センチポイズの範囲にある
   ことを特徴とするヒートロール定着用磁性トナー。