JPS6015940B2 - 静電荷像現像用トナ− - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電子写真、静電記録、静電印刷などにおける
静電荷像を現像するためのトナーに関する。

静電荷像を現像する方式には、大別して絶縁性有機液体
中に各種の顔料や染料を微細に分散させた現像剤を用い
る液体現像方式とカスケード法、毛ブラシ法、磁気ブラ
シ法、ィンプレツション法、パウダークラウド法などの
天然または合成の樹脂にカーボンブラックなどの着色剤
を分散含有せしめたトナーと呼ばれる微粉末現像剤を用
いる所調乾式現像方式とがあり、本発明は後者の乾式現
像方式において使用するトナーに関するものである。

一般にトナーは現像装置内で機械的動作中にうけるせん
断力、衝撃力による機械的な摩滅をうけ数千回現像した
後には劣化する。このようなトナーの劣化を防ぐには、
機械的な摩滅に耐えうる強軸な分子量の大きい樹脂をト
ナ−の成分として用いればよいのであるが、これらの樹
脂は一般に高融点であり、また微分化してトナーを製造
する場合に困難である。このためこのような融点の高い
樹脂を含有するトナーを被定着シートに融着するにはた
とえば、定着装置として電気炉による無接触加熱装置を
用いると、この定義装置は熱効率が小さいため、充分な
定着が行なわれずより高温で操作する必要がある。その
ため定着に消費する電力が大きくなるとともに被定着シ
ートの変色やこげを伴ない、また定着速度にも限度があ
る。これに対し定着装置として加熱ローラーによる圧着
加熱装置を用いるとこの装置は、加熱ローフー表面と被
定着シートのトナ−像面とが圧接触するため、熱効率が
極めて大きく、無接触加熱装置に比較し、少ない熱エネ
ルギーで迅速に定着できるという利点はあるが、加熱ロ
ーラー表面とトナー像面とが圧接触する際トナーが加熱
ローラー表面に付着して所謂オフセット現像を生じ易い
ので、この現像を発生せしめないように、加熱ローラー
表面を弗素系樹脂などのトナーに対して雛型性の優れた
材料で形成する必要があり、また加熱ローラー表面にシ
リコンオイルなどの離型剤を塗布などの手段により供給
する必要がある。しかも弗表系樹脂は、一般に熱に対し
ては、不導体であるため、融点の高い樹脂を含有するト
ナーをより高速に定着するには、加熱ローラー温度を高
く保つために、ローラー表面への熱エネルギーの供ｖ給
を多くする必要がある。しかしながら弗素系樹脂は、高
温、荷重下での連続使用に対しては、劣化が激しく、耐
久性に限度があり、例えば、弗秦系樹脂の代表的なもの
であるテフロン（デュポン社製）は、２００℃乃至２３
０ｑｏ以下で使用されなければならない。また高温下で
のシリコンオイル使用にも、困難があり、加熱ローラー
や圧着ローラーの軸受の潤滑材料にも耐熱的な制限を受
ける。さらにまた加熱ローラーの温度を高く保つために
は、大きな電力を必要とし、特別な電源からの配電を必
要とするという欠点がある。一方分子量の比較的小さな
樹脂をトナーの成分として用いれば、トナー像を比較的
低温で被定着シートに融着することができるが、これら
のトナーは機械的な摩擦によって、光導電体表面や現像
剤キャリャー表面に被膜を形成し易く、得られた像を劣
化し、また光導電体や現像剤キャリャーの寿命を短かく
する原因となる。

さらに貯蔵中あるいは機械的に動作中にケーキ化あるい
は団塊化しやすいという欠点がある。本発明の目的は、
比較的低温で被定着シート上に融着することができ、光
導電体表面や現像剤キャリャー表面に被膜を形成せず、
機械的な摩滅に耐え得るとともに、加熱ローラー定着装
置を用いて定着する場合にオフセット現像を発生せず高
速度で定着を行なうことができる静電荷像現像用トナー
を提供するにある。

本発明者は‘ィ｝着色剤、【〇｝スチレン系樹脂、し一
プロピレン、ブテン、ベンテン、、ヘキセン、ヘプテン
、オクテン、ノネン又はデセンの低分子量重合体ならび
に臼約４０℃乃至１４０ｑｏの融点を有する可塑剤を含
有する静電滴像現像用トナーが前記の目的を達成するも
のであること見出した。

本発明に系る静電荷像現像用トナーを使用することによ
り、接触加熱装置、特に好ましくは加熱ローラー定着装
置を用いて比較的低温でトナー像の定着を行なうことが
できるので、小さな消費電力でより迅速に融着でき、し
かも加熱ローラ−材料として耐熱限界が低いものを使用
することができるのでその耐久性を著しく向上すること
ができるとともにそれによって超高速複写機の設計を容
易にすることができるという利点を有する。

本発明に係るトナ−において任意の適当な顔料または染
料が着色剤として使用される。たとえばカーボンブラッ
ク、ニグロシン染料、アニリンブルー、カルコオイルブ
ル−、クロームイエロー、ウルトラマリンブルー、デュ
ポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルー
クロライド、フタロシアニンフルー、マラカイトグリー
ンオクサレート、ランプブラック、ローズベンガルおよ
びそれらの混合物が使用され、これらは現像により可視
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
十分な量でトナー中に含有させることが必要である。本
発明に係るトナ−においてスチレン系樹脂が樹脂成分と
して使用される。

スチレン系樹脂はスチレンのホモポリマーでもよいし、
また他のビニル系の単量体とスチレンとのコポリマーで
もよい。これらのコポリマ−を形成するための単量体に
はｐ−クロルスチレン、ビニルナフタレン、たとえばエ
チレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンなどのエ
チレン不飽和モノオレフィン類、たとえば塩化ビニル、
臭化ピニル、弗化ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビ
ニル、ベンゾェ酸ビニル、酪酸ビニルなどのビニルェス
テル類、たとえばアクリル酸メチル、アクリル酸ヱステ
ル、アクリル酸ｎーブチル、アクリル酸ィソブチル、ア
クリル酸ドデシル、アクリル酸ｎーオクチル、アクリル
酸２−クロルーェチル、アクリル酸フェニル・Ｑーク。
ルアクリル酸メチル、メタアクリル酸メチル、メタアク
リル酸エチル、メタアクリル酸プチルなどのＱーメチレ
ン脂肪族モノカルボン酸のヱステル類、アクリロニトリ
ル、メタアクリロニトリルアクリルアミド、たとえばビ
ニルメチルヱーテノし、ビニルエチ／レエーテル、ビニ
ルイソブチルェーテルなどのビニルェーテル類、たとえ
ばビニルメチルケトン、ピニルヘキシルケトン、メチル
イソプロベニルケトンなどのビニルケトン類、たとえば
Ｎービニルピロール、Ｎービニルカ／し／ゞゾール、Ｎ
ーピニルインドール、Ｎ−ビニ／レピロリデンなどのＮ
−ビニル化合物などがあり、これらの１種または２種以
上をスチレン単量体と共重合させることができる。適当
なスチレン系樹脂は約３０００以上の重量平均分子量を
有しており、そのスチレン成分含有量はスチレン系樹脂
の全軍量を基礎にして重量で少なくとも約２５％である
ことが好ましい。スチレン系樹脂に他の樹脂を混合した
熱可塑性樹脂系も本発明に係るトナーの樹脂成分として
使用することができる。

スチレン系樹脂と混合することのできる他の樹脂には、
ビニルナフタリン、たとえば塩化ビニル、臭化ビニル、
弗化ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾ
ェ酸ビニル、酪酸ピニルなどのビニルェステル類、たと
えばアクルレ酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸
ｎ−ブチル、アクリル酸ィソブチル、アクリル酸ドデシ
ル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸２ークロルー
ェチル、アクリル酸フェニル・Ｑークロルアクリル酸メ
チル、メタアクリル酸メチル、メタアクリル酸エチル、
メタアクリル酸プチルなどのＱ−メチレン脂肪族モノカ
ルボン酸のェステル類、アクリロニトリル、メタアクリ
ロニトリル、アクリルアミド、たとえばビニルメチルエ
ーテル、ビニルイソブチルエーチル、ビニルェチルェー
テルなどのビニルェーテル類、たとえばビニルメチルケ
トン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロベニルケ
トンなどのビニルケトン類、たとえばＮーピニルピロー
ル、Ｎ−ビニルカルバゾール、Ｎービニルインドール、
ＮービニルピロリデンなどのＮーピニル化合物などの単
量体を重合させたホモポリマーまたはこれらの単量体を
２種以上組み合わせて英重合させたコポリマーあるいは
、たとえばロジン変性フェノールホルマリン樹脂、油変
性ェポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、セルローズ樹脂、
ポリエーテル樹脂などの非ビニル系熱可塑性樹脂がある
。これらの樹脂をスチレン系樹脂と混合して使用する場
合には、混合して得られる樹脂の全重量を基礎にして重
量で少なくとも約２５％のスチレン成分が存在する量に
なるように両者を混合するのが好ましい。その訳は機械
的な摩滅に対する抵抗力が増すとともに、加熱ローラー
に対する離型性がすぐれているからである。本発明に係
るトナーは、下記の化合物群から選ばれる少なくとも１
種の化合物を含有する。

これらの化合物は、トナーが加熱ローラー表面に付着し
てオフセット現象を生ずるのを防止し得る役割を果すも
のであり、一般にトナ−の樹脂成分１００重量部当り１
乃至２５重量部含有せしめるのが望ましい。前記化合物
群は、低分子量オレフィン重合体であり、単量体成分と
してオレフィンのみを含有するオレフイン重合体もしく
は共重合体または、単量体成分としてオレフィン以外の
単量体を含有するオレフィン共重合体であって、比較的
低分子量を有するものである。

単量体成分としてのオレフインには、たとえばエチレン
、ブロピレン、ブテンー１、ベンテンー１、ヘキセンー
１、ヘプテンー１、オクテンー１、ノネンー１、デセン
−１もしくは不飽和結合の位置を異にするそれらの同族
体またはたとえば３ーメチル−１ーブテン、３ーメチル
ー２ーベンテン、３−プロピルー５−メチル−２ーヘキ
セン等のそれらに分岐鎖としてアルキル基を導入された
もの等をあらゆるオレフィンが包含される。また、オレ
フィンとともに共重合体を形成する単量体成分としての
オレフィン以外の単量体としては、たとえばビニルメチ
ルェーナル、ビニル−ｎ−ブチルエーテル、ピニルフエ
ニルェーテル等のビニルェーテル類、たとえばビニルア
セテート、ビニルブチレート等のビニルヱステル類、た
とえばビニルフルオライド、ビニリデンフルオライド、
テトラフルオロヱチレン、ピニルクロライド、ビニリデ
ンクロライド、テトラクロロェチレン等のハロオレフィ
ン類、たとえばメチルアクリレート、エチルアクリレー
ト、ｎーブチルアクリレート、メチルメタアクリレート
、エチルメタアクリレート、ｎ−ブチルメタアクリレー
ト、ステアリルメタアクリレート、Ｎ・Ｎ−ジメチルア
ミノエチルメタアクリレート、ｔ−ブチルアミノェチル
メタアクリレート等のアクリル酸ェステル類もしくはメ
タアクリル酸ェステル類、たとえばアクリロニトリル、
Ｎ・Ｎ−ジメチルアクリルアミド等のアクリル型議導体
、たとえばアクリル酸、メタアクリル酸、マレイン酸、
フマール酸、イタコン酸等の有機酸類、ジェチルフマレ
ート、８−ピネン等種々のものをあげることができる。
これらの低分子量オレフィンの重量平均分子量は、１０
０００以下のものが有効であり、とくに約３０００〜８
０００の重量平均分子量を有するものが本発明において
有効である。一般に分子量が大きいものはスチレン系樹
脂に対し相溶性、分散性が小さいので本発明において使
用するに望まし〈なし、。本発明に係るトナ−は約４０
乃至１４０℃の融点を有する可塑剤を含有する。

この可塑剤はトナーの融着温度を低くし得る役割を果す
とともに、前記の｛ィ｝、‘０１およびＷの化合物と共
存することにより、トナー中の染料、顔料をはじめとす
る種々の添加剤の分散性を向上する役割を果す。さらに
、光導電体表面や現像剤のキャリヤー表面に対するトナ
ーの被膜形成を防ぐことができ、また貯蔵中、機械動作
中におけるトナ−のケーキ化あるいは団塊化を防ぐこと
ができる。このような可塑剤としては、たとえば、０−
フタール酸またはｍ−フタール酸のェステルであるジシ
クロヘキシルフタレート、ジフエニルフタレート、ジヒ
ドロアビエチルフタレート、ジエトキシエチルフタレー
ト、ジメチルイソフタレート、安息香酸のェステルであ
るトリェチレングリコールジベンゾエ−ト、ベンタヱリ
ストールテトラベンゾエート、サツカローズベンゾエー
ト、グリセリルトリベンゾェート、クエン酸のェステル
であるトリシクロヘキシルシトレート、スルホン酸アミ
ドであるｐートルエンスルホンアミド、Ｎ−エチル一ｐ
ートルエンスルホンアミド、Ｎーシクロヘキシルーｐー
トルェンスルホンアミド、リン酸エステルであるトリフ
エニルホスフエート、その他塩素化パラフィン、塩素化
ポリフェニル、ポリエチレングリコール等を挙げること
ができる。

なお、トナ−中に含有されるこれらの可塑剤の量はトナ
−の樹脂成分１００重量部当り１乃至４５重量部、好ま
しくは２乃至２の重量部である。本発明に係るトナーに
は必要に応じてその他の種々のトナー添加剤を添加する
ことができる。本発明に係るトナーを使用して被定着シ
ート上に形成したトナー像は、その表面にオフセット防
止用液体を供ｖ給しない定着ローラーを使用した場合に
もトナーのオフセット現像を発生することなく比較的低
温で効率よく良好な加熱ローラー定着を行なうことがで
きる。定着ローラーとしては、その表面をたとえばテフ
ロン、フルオン（ＩＣＩ社製）、ケルーＦ（＄Ｍ社製）
などの弗秦系樹脂あるいはＫＥ−１３００ＲＴＶ（信越
化学社製）などの比較的硬質のシリコンゴムで形成した
平滑面を有するものや場合によっては金属表面を有する
ものが有効に使用される。次に実施例によって本発明を
例証するが、本発明の実施の態様がこれによって限定さ
れるものではない。

なお実施例において部数は、特にことわらない限り重量
によって表わす。実施例 １ ピコラスチックＤ−１２５（エッソ石油化学社製、スチ
レン系樹脂）８碇部と、ェスレックＢＬ−１（積水化学
社製、ポリビニルプチラール樹脂）２碇部と、ピアレス
１５５ ７部と、オイルブラックＢＷ（オリエント化学
社製）３部と、ボリ−２ーメチルーブテンー１（平均分
子量５０００）５部とペンタェリスリトールテトラベン
ゾェート１２部とを混合して約２岬時間ボールミルにか
けた後、熱ロールを用いて鷹練し、冷却後粉砕してトナ
ーを作成し試料とした。

別にペンタェリスリトールテトラベンゾェートを加えな
い他は前記と全く同様の操作によってトナ−を作成し比
較試料とした。これら２種のトナーを用い、定着ローラ
ーとして表面をテフロン（デュポン社製、ポリトラフル
オロェチレン）で形成したものを用いて圧接触させてト
ナー像を融着せしめ定着を行なった。その結果、被定着
シートにトナーが融着する温度は比較試料のトナーを用
いた場合には１８０午○であったが試料のトナーを用い
た場合には１５５ｏｏであった。なお定着操作を繰返し
てトナーのオフセット現像の発生を観察したところ、い
ずれのトナーもオフセット現像が全く発生しないことが
認められた。実施例 ２ 約９碇部のスチレンおよび約１＄部のジメチルアミノェ
チルメタアクリレートの共重合体で軟化点が１２０午０
のもの１０礎部を、ダイアブラックＳＨ（三菱化成社製
、カーボンブラック）５部と、エチレンープロピレン共
重合体（共重合モル比５０：５０、重量平均分子量４０
００）５部とトリシクロヘキシールシトレート１５部と
を混合して実施例１と同様に処理してトナーを作成し試
料とした。

別にトリシクロヘキシールシトレートを加えない他は前
記と全く同様の操作によってトナ−を作成し比較試料と
した。これら２種のトナーを用い定着ローラーとして表
面をテフロンで形成したものを用いて圧接触させてトナ
ー像を融着せしめ定着を行なった。

その結果被定量シートにトナーが敵着する温度は比較試
料のトナ−を用いた場合は１９０℃であったが、試料の
トナーを用いた場合には１７０００であつた。なお定着
操作を繰返してトナ−のオフセット親像の発生を観察し
たところ、いずれのトナーもオフセット現像が全く発生
しないことが認められた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ （イ）着色剤、（ロ）スチレン系樹脂、（ハ）プロ
   ピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オク
   テン、ノネン又はデセンの低分子量重合体、ならびに（
   ニ）約４０乃至１４０℃の融点を有する可塑剤を含有す
   ることを特徴とする静電荷像現像用トナー。