JPS59188657A - 圧力定着性トナ− - 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、電子写真法、静電記録法、磁気記録法或いは
静電印刷法などに用いられる圧力定着性トナーに関する
。

従来、静電ａ像、磁気潜像などをトナーと称する着色粉
末で現像し、しかる後にその画像を保存しておきたい時
にはいわゆる「定着」という操作が行なわれる。そのよ
うな定着の方法としては該潜像担持面をそのままもしく
は転写体に転写した後、ヒートチャンバー゛でトナーを
溶融させ付着させる方法、熱ローラーで溶融させると同
時にトナーをうめこむ方法、溶剤を用いてトナーを溶解
して付着させ後に溶剤を除去させる方法、定着液と称す
る樹脂溶液等を画像上に塗布し固定する方法などが仰ら
れている０ところが従来知られているこのような定着法
は重大な弱点がある。それはこのような定着法はいずれ
も定着に時間が必要であるということである。つまり実
際に画像を定着するためにはトナーの融解する時間、溶
解する時間、溶剤の蒸発する時間９等が必要なのである
。このような時間は例えば１枚の画像だけを定着したい
という時には問題にならないが、連続して多量の画像を
定着したいという時には大きな障害となる。溶剤や液を
用いる定着法はこのような時言うまでもなく不利である
が、その他の定着法も熱を用いて融解させるという操作
がある以上、より高速で定着したいという要求には答え
すらいものである。熱を用いる場合、より効果的にその
熱を利用するためにフラツンユ露光を用いたり、赤外線
露光を用いたシ、誘導加熱を用いたり、それらを併用し
たりということも行なわれる。しかし本質的に効率を上
げるのにも限朋があシ、また必要な熱量は１枚あたりは
同じであるから、より高速で定着しようとする時にはよ
り多い熟練を供給するしかない。最近のように技術が進
歩し、情報が多様化、高速化して画像情報も高速度で伝
達されることが必要とされる時に、ＩＩＩＩｉ像情報を
保存させるためのこの定着時間はきわめ−Ｃ短かいこと
を要求され、それにしたがってより巨大な熱源を有する
定着器を用いて対応しているというのが実状である。

このような従来知られている定着法に対し最近注目され
ている定着法に、圧力だけで画像を定着する、いわゆる
圧力定着法とよばれる定着法がある。この方法は圧力だ
けで定着できるので上記の他の方法に比べ熱を与えたり
する操作がいらなくなるというメリットがあるが、さら
に大きなメリットは「定着に時間がかからない」という
ことである。すなわち、圧力定着は圧力ローラー中を画
１象が通過する時、瞬時にして行なわれる。圧力定着の
ための条件は圧力をかけることだけであり、融解蒸発の
ような時間のかかることは一切ない。より高速の定着の
ための手段として圧力定着法が最も有望であろうと考え
るのは上記のようなことから自然である。

ところが従来知られている出力定着方法には上記のよう
な大きなメリットがある半面いくつかの重大な欠点があ
る。その一つは定着するだめの圧力は一般に２０〜４０
に４／（：Ｉｎという線圧であるが、これだけの力を加
えるためには定着器の強度がかなり強いことが要求され
、定着器が大形化重量化して好ましくないということで
ある。他の１つは、上記のような圧力を転写紙のような
画像に均一に加えることはきわめてまた本質的に難かし
く、転写紙がシワになったり、カールしたりすることを
防ぐのがきわめてむずかしいことである。さらには、上
記のような圧力を画像上にローラーで加えると画像表面
が平滑化してしまい、画像に光沢が生じ画像の品位を低
下させるということである。また圧カポ着の定着性は定
着時の線圧と定着母体の性質によって大きく変わるので
、例えば同、じ定着器でも紙の巾が変化したシ転写紙が
変化したりすると定着性が変化したりすることがあり、
これも実用上問題になる程度の重大な欠点であ、る。現
実には伺らかの工夫によってこれらの問題からのがれよ
うとしており、現実に実用化もされている。それはたと
えば光沢をなくするために定着ローラーをマット化した
り、均一に圧力をかけるためにローラーに交差角をもう
ける等の処置で・ある。しかしこれらの方法を用いても
、例えばマツトローラ−自身が大きな定着圧のために結
局はもとのような平滑ローラーになってしまうとか交差
角のためにかえってシワがでやすくなる寺の他の問題が
また生じてしまう。

このようにして見ると上記のような問題は圧力定着に付
随する本質的な問題であり、解決の手段はないように思
える。事実、上記のような工夫でこれらの問題からのが
れるのはむずかしい０ 本発明の目的は、現像性と圧力定着性にすぐれた圧力定
着性トナーを提供することである。

本発明の他の目的は、定着速度の変化にょって受ける影
響が少なく、特に高速度定着に適した圧力定着性トナー
を提供することである。

本発明の他の目的は、定着圧力の変化によって受ける影
響が少なく、特に低圧力でも定着できるような圧力定着
性トナーを提供することである。

本発明の他の目的は、定着母体の差による定着性の変化
の少ない圧力定着性トナーを提供することである。それ
は上記のように圧力定着性を改良するために材料を選択
していくと、一般には他のトナーとして必要な特性が低
下してくるという問題が生じた。例えば耐ブロッキング
性、長時間使用した時の安定性、環境による安定性、長
期の保存に対する安定性等である。

このような点に関し本発明者らは詳しい検討をつづけた
ところ、それらの原因の１つは、このようなポリオレフ
ィンの分子量分布が広いことであることを見出した。従
来市販されているポリオレフィン系のワックスについて
その分子量分布を測定したところ、分子量は、例えば平
均分子畦が１５００ぐらいのものであっても分子酸カ３
００〜４００という低分子量のものから数ｌＯガの分子
量の分子まで存在することが認められた。

これに対し、我々は、従来のポリオレフィン系ワックス
に比べ分子量分布の狭いワックスを用いることにより、
従来の問題点が大きく改善されることを見出しだ。すな
わち同程度の定着性でも、ｍｌブロッキング性、長時間
使用した時の安定性、環境に対する安定性、長期の保存
に対する安定性が極めて改良される。また、このように
分子寸分布の狭いポリオレフィンワックスはトナー粒子
製造上でも、従来の分子量分布が広いポリオレフィンワ
ックスに比べてはるかに浚れた特性を示す。その一つは
このようなワックスｔま浴融粘ｌ辻が従来の分子量分布
が広いポリオレフィンワックスと比べるとはるかに低く
なっており、顔料等、着色材との混和が容易になる。ま
た、トナーを製造する際にはこのようなワックスと顔料
の分散物をジェット気流等を用いて機械的に粉砕するが
、このよう々場合、全体に均質なので従来のワックスに
くらべ特性のそろったトナーの作成が可能になる。寸だ
、このようなワックスを用いた場合、顔料とワックスの
混合分散物を熱水中に分散して高速の攪拌機により攪拌
して微粒子を製造する場合にも、系が均一なために全体
に粒径のそろった均質な均一な形状のトナーができる。

本発明で用いられるポリオレフィンワックスはＭｗが６
００〜１００Ｑ、Ｏ程度（より好ましくは７００〜６０
０Ｑ程度）のものである。内容としてはポリエチレン又
はポリプロピン又はその共重合体である。

分子量分布ＭｗおよびＭｎはＧＰＣを用いて測定される
。このようなワックス状物質は、常温ではそ結晶性の故
に溶媒に不溶であるので８０℃以上の高温において測定
する。市販の装置としては、例えばＨＬＧＣ（東洋曹達
ＫＫ）、１５０Ｃ（ウォーターブ　ＣＯＬ’ｒＤ）、５
ｈｏｄｅｘ　（昭和電工）等がある。溶媒は通常ＴＣＨ
（）＋７クロルベンゼン）まだはＴ　ＨＥ”　（テトラ
ハイドロフラン）が用いられる。

（ＪＰＣの測定を精度良く測定するために注意しなくて
はならないのは、カラムの選定である。

測定分子辰分布範囲に適合したカラムを用いできるだけ
多数の標準サンプルでキャリブレーションを行なうべき
である。またこの時の標準サンプルとしては、Ｐｏ１ｙ
ｅｔｈｙｌｅｎｅ又はＩ、ｉ　ｎｅａ　ｒｂｙｄｒｏ　
ｃａｒｂｏｎｅ　ｃ／）　５ｔａｎｄａｒｄ　Ｓａ＋ｎ
ｐｌｅを用いるべきである。従来、便法としてＰｏ１ｙ
ｅｓｔｙｒｅｎｅ　　の１票準物省を用いｐｏｌｙｅｔ
ｈｙｌｅｎｅ　ｗａｘ　　の分子量を表現するととも行
なわれるが、相対的な比較以外は怠味がないと考えられ
、本発明を達成するためＯｐｏｌｙｅｔｂｙｌｅｎｅの
５ｔａｎｄａｒｄは、例えばＰｏ１ｙ＋ｎｅｒ　Ｌａ１
）ｏｒａｔｏｒｉｅｓ　ＬＴＤ、　　からＬｉｎｅａｒ
　ｈｙｄｒ。

ｃａｒｂｏｎｅおよびＬｏｗ　ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｗ
ｅｉｇｈｔ　ｐｏｌｙｍｅｒｓｔａｎｄａｒｄｓとして
市販されている。

一般の物質は、カラムの選択法等によって得られるデー
タ（はかｌリデータが異なるが、本発明の＋、／Ｉ實の
ようなＭｗ／Ｍｎ　　が少の物質に関しては、Ｍｗ／Ｍ
ｎはそう大きくは変化しない。一般的には、混合カラム
（例えば５ｈｏｄｅｘ製８０Ｍ）全８０る測定で充分で
ある。このようなＭｗ／Ｍｎの小さなサンプルは、１つ
の方法としては、従来の市販のワックスを分別に°より
分子量分布を狭くする。そのためには、分子量により溶
解性の相異があることを利用して熱濾過等を用いて分別
する。また分子量分布を狭くするよう注意深く合成され
たワックスを用いても良い。

その特徴とするところは、Ｍｗ／Ｍｎ≦２５（より好ま
しくはＭｗ／Ｍｎ≦１．５）のポリオレフィン（好まし
くは軟化点９０℃以上）を含有する圧カポ着性トナーに
ある。このようなポリオレフィンは結着物質中に１〜１
００　、［ｉｌｔ　９ｇ　（より好ましくは５〜ｌＯＯ
重曖％）含有させるのが艮い。

本発明者らは圧力定着用の材料として種々の材料を検討
してきた。その結果、上記材料を使用することにより圧
力定着性トナーの特性が極めて進歩することを見出した
。従来、圧力定着トナーを製造するための材料は各種知
られている。最も一般的な材料は、天然及び合成のワッ
クスで、各伸のものが知られている。特に軽い圧力で重
着するトナーを目的とした材料の選択もｈなわれており
、例えば高分子物質とワックスの組み会わせＶこよる軽
圧力定着用トナーも知られている。これらのトナーは従
来の圧力定着性トナーに比べて幻、るかに低い圧力で定
着するトナーであるが、これらの材料の組みあわせにお
いて軽圧力が着ケ行なおうとする場合にいくつかの問題
があった。これらの材料は単独でも圧力′、Ｊｌａ性を
肩するから単独で用いても良いが、また梃来公知の各棟
の圧力定着性材料と組みあわせて用いる場合には前記の
材料が５ｗｔ％　以上あることが必要である。

組合せて用いることができる圧力定着性材料には、低分
子縫ポリエチレンまだはポリエチレンワックスとして市
販されているものがあり、Ｈｏｅｃｈｓｔ　Ａ（Ｊ、　
Ｃｅ１ａｎｅｓｅ　Ｐｌ　ａｓ　ｔ　ｉｃｓ　、　Ｐｈ
１ｌｉｐｓ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍｎドど Ｃｏ、　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａ
ｌｓ　Ｃｏｒｐ、　Ｌｈｉｏｎ　Ｃａマｂ＋ｄｅ　Ｑ）
Ｉ＋）、。

井石油化学、昭和電工、チッソ、等で製造販売されてい
る。あるいはまた、従来しられている圧力定着性ワック
スとは、ＣＩ２〜Ｃ７゜の炭素連鎖を有する長鎖化合物
でありＣＩ２〜Ｃ旬の炭化水素。

脂肪酸、およびそのエステルや金属石ケン、脂肪７　／
ｌ／コール、多価アルコール、およびその金属塩やその
塩化物、フッ化物、アミド、ビスアミドなのである。市
販品としてＣよパラフィンワックス、マイクロクリスタ
リンワックス、アミドワックスとして売られているもの
である。メーカー及び部品名としてはパラフィンワック
ス（日本石油）、パラフィンワックス（日本棺蝋）。

マイクロワックス（日本石油）、マイクロクリスタリン
ワックス（日本梢蝋）、ヘキストワックス（ｈｏｅｃｓ
ｔ　ＡＧ　）　、　　ダイヤモンドワックス（＃′？日
本理化）、サンタイト（精工化学）、パナセート（日本
油脂）等がある。

また本発明のトナーの結着樹脂としては、圧力定着性材
料の他に別の公知の樹脂を混合してもよい。例えば、ポ
リエステル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリ
スチレン、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリ
ル樹脂。

などがあるが、その量は結着樹脂全体の３０重量パーセ
ントを越えてはならない。

本発明のトナーに用いる着色材料としては、公知のもの
がすべて使用でき、例えば、カーボンブラック、鉄黒、
ニグロシン、ベンジジンイエロー、キナクリドン、ロー
ダミンＢ、フタロシアニンブルーなどがある。

まだ本発明のトナーを磁性トナーとして用いるために、
磁性粉を含有せしめてもよい。このような磁性粉として
は、磁場の中に置かれて磁化される物質が用いられ鉄、
コバルト、ニッケルなどの強磁性金属の粉末もしくはマ
グネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの化合物があ
る。この磁性粉の含有量はトナー重量に対して１５〜７
０重献％である。

また本発明のトナー中には種々の目的のために添加剤を
加えることができる。このような添加剤としては、金属
錯体、ニグロシンなどのような荷電制御剤、ポリテトラ
フルオロエチレン。

のような潤滑性のある化合物、ジシクロへキシルフタレ
ートのような可塑剤などがある。また粉体の自由流動性
改良の目的で疎水性コロイド状シリカ微粉末やトナー固
着防止のために酸化セリウムなどの研摩剤微粒子と混合
して用いることもできる。

本発明のトナーは必要に応じて鉄粉、ガラスピーズ、ニ
ッケル粉、フェライト粉などのキャリアー粒子と混合さ
れて、電気的潜像の現像剤として用いられる。

このようにして構成された圧力定着性トナーの第一の特
性は低い圧力でもに層することにあり、事実従来の１／
３〜１１５の圧力で定着する。

ざらにいくつかの実用上重要な特性がある。その一つは
定着装置依存性が少ないことである。従来圧力定着を行
なうためには、できるだけ少ない接触面積で局所的に強
い圧力をかけることが必要とされたために、剛体のロー
ラーを用いているので実用上これを保持するだめの部材
の安定性や強度を得ることがむずかしく、装置が巨大化
したり耐久性が問題となることがあった。

ところが本発明における圧力定着性トナーは、それ自体
強い自己凝集性を示すために、そう局所的に強い力がな
くとも定着が可能である。したがって例えば多少弾力性
を有するような圧力ローラーも実用に供せる。

さらに本発明の圧力定着性トナーの有するさらに大きな
メリットは、被定着面の選択性が非常に少ないことであ
る。従来より圧力定着性が被電石面の相違により大きく
異なることはよく知られている。しかし実用上はどんな
面に対しても同じような定着性があることがもつとも好
ましいのであり、従来が圧力定着性成分では不ρｆ化で
あった児全Ｐ　Ｌ）　Ｃ圧力定着を本発明は町１１Ｈに
する。

さらに今一つ本発明の圧力定着性トナーの有する特性は
定涜力の定着速度依存性が少ないことである。前述のよ
うに圧力定着は従来の熱定着等に比較して速度依存性の
少ない定着方法ではあった。しかしながら従来の圧力定
着性成分を用いたのでは速度依存性を全く皆無にするこ
とができず高速での定着を行なうだめには多少付加的な
圧力を必要とした。ところが本発明によるトナーを用い
ると全くといって良いほど定着速度依存性はなく、本発
明者らの実験では５０ｗｎ／ｓｅｃから５００　＋ｔｒ
ｍ　／就まで全く同一の定着性を得ることができた。

さらに本発明のトナーの特徴はその定着の圧力依存性も
少ないことである。圧力定着は圧力により定着するので
あるから当然圧力依存性があり、従来のトナーはこの定
着力の圧力に対する変化が太きかった。ところが圧力定
着器には常に同じ圧力がかかるとはかぎらず例えば紙サ
イズが変った時には定着圧も異なることになるし、また
、例えばシワ防止等のために故意に圧力を変化させるよ
うなことも行なわれる。従来のトナーを用いてこのよう
な系に用いると紙の部位によって定着性が異なるという
不具合が生じる。ところが本発明によるトナーは定着力
の圧力値イＩ：性が少ないためこのようなことはおこら
ない。

またさらに本発明の結着樹脂組成物のもつ非　　ｉ常に
大きな特徴はこの組成物を他の非定着性成分と組みあわ
せても定着阻害効果が少ないことである。

従来の圧力定着性成分を用いる場合も必要に応じて顔料
、荷電付与剤、耐ブロッキング剤を加えることがあった
がこのような場合に少しでもこのような非定着性成分が
入ると極端に定着性が下がるというのが従来の組成物の
特徴であった。ところが本発明の結着樹脂組成物はこれ
らの影響がきわめて少なく必要に応じて各種の添加剤や
加工剤の混入が定着性のことを気にせずに用いることが
できる。そしてこのことは本発明の結着樹脂組成物が単
にそのままの形で圧力定着性材料として用いられるばか
りでなく、例えばカプセル化した場合の芯材等の用途と
しても極めて有用であることを示すものである。

以上本発明の基本的な構成と特色について述べたが以下
実施例にもとすいて具体的に本発明の方法について説明
する。

：実施例１〕 ポリエチレンワックス（ｒＪｗ＝５７９０　、　Ｍｎ＝
３５５０　。

（Ｍｗ／Ｍｎ＝１．２７　）　　　　　　　　１００重
量部フタロシアニンブルー　　　　　　　ｔ　ｏ　ｉ　
ｔ　部上記混合物を加熱溶融してよく混合したのち、約
１２０℃に熱した゛３本ロールで混練した。混練物を自
然放冷後、カッターミルで粗粉砕し、ジェット気流を用
いた微粉砕機を用いて粉砕した。これを風力分級機を用
いて分級し、直径１０〜２０μの圧力定着性トナー微粒
子を得た。

このトナーをスリーブを有する現像器に適用し、正の静
電荷を有する潜像を現像した後、上質紙上に転写した。

画像を有する転写紙を両端から圧接力を加えられるよう
にした２本の加圧ローラーからなる圧力定着器を煎した
ところ１２５　ｍｎ　／　Ｓｅｃのスピードで１５１’
４／（ｎの線圧力でダ はぼ完壁な定着性を示した。現像濃度は１．５と良好で
あった。

またスピードを２倍および３倍で同様の定着試験を行な
ったが定着性は全く変らなかった。

また紙質を変化させたが紙質による定着性の変化はきわ
めて少なかった。

また、トナーを補給するようにして連続複写を行なった
ところ、３０００枚のコピーを続けても変化のない画像
が得られた。

〔実施例２〕 ポリエチＶ　７１７　ックス（ｆｖｉｗ＝１３６０　、
　Ｍ１１＝ｉｏｉ５゜Ｍｗ／Ｍｎ＝１．３４　）　　　
　　　　　　３０　Ｍ置部パラフィンワックス　　　　
　　　　７０重酸部フタロシアニンブルー　　　　　　
　　５−ｔｔｉ上記混合物を加熱溶融したのち良く混合
し、約１００℃に熱した３本ロールで混練した。混練物
を１２０℃に熱したのち、約９０℃の熱水中に分数して
四速の十寄拌したところ、直径１０〜２０μの微粒子状
トナーを得た。粒子は均一で、形状も均一であった。

この粒子を直径５０μの鉄粉キャリアと混合して磁性ス
リーブを有する現像器に適用し、正の静電荷を有する潜
像を現像したのち上質紙−ヒに転写した。画像を有する
転写紙を両端から圧接力を加えられるようにした２本の
加圧ローラな定着性を示した。現像濃度は１．５と良好
であった。

またスピードを２倍および３倍で同様の定着試験を行な
ったが定着性は全く変らなかった。

また紙質を変化させたが紙質による定着性の変化はきわ
めて少なかった。

また、トナーを補給するようにして連続複写を行なった
ところ、３０００枚のコピーを続けても変化のない画像
が得られた。

出願人　　ギヤノン株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｍｗ　７Ｍ　ｎ≦２．５のポリオレフィンを含有する圧
   力定着性トナー。