JPS61176947A - 電子写真用トナー - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子写真法、静電印刷法などに用いられるトナ
ーに関し、特に熱定着法に適した電子写真用トナーに関
する。

〔従来の技術〕

従来、電子写真法としては米国特許第２２９７６９１号
明細書、特公昭４２−２３９１０号公報及び特公昭４３
−２４７４８号公報に記載されている如く多数の方法が
知られているが、一般には光導電性物質を利用し、檎々
の手段により感光体上に電気的潜像を形成し、次いで該
潜像をトナーを用いて現像し、必要に応じて紙等の転写
材にトナー画像を転写した後、加熱あるいは圧力などに
より定着し複写物を得るものである。電気的潜像をトナ
ーを用いて可視化する現像方法は櫨々昶られている。例
えば米国特許第２８７４０６３号明細書に記載されてい
る磁気ブラシ法、同２６１８５５２　号明細書に記載さ
れているカスケード現療法及び同２２２１７７６号明細
書に記載されている粉末法及びファーブラシ現像法、液
体現隊法等多数の現は法が知られている。これらの現像
法などに用いられるトナーとしては、従来、天然或いは
合成樹脂中に染料、顔料を分散させた微粉末が使用され
ている。更に、第３物質を種々の目的で添加した現像微
粉末を使用することも昶らｎでいる。

現像されたトナーｍｌ象は、必要に応じて紙などの転写
材に転写され定着される。

トナー画癲の定着方法としては、トナーをヒーター或い
は熱ローラーなどにより加熱溶融して支持体に融着固化
させる方法、有機溶剤によりトナーのバインダー樹脂を
軟化或いは溶解し支持体に定着する方法、加圧によりト
ナーを支持体に定着する方法などが仰られている。

トナーは夫々の定着法に適するようｌこ材料を選択され
、時定の定着法に使用されるトナーは他の定着法に使用
できないのが一般的である。時に、従来広く行なわれて
いるヒーターによる熱融着定着法Ｉこ用いるトナーを熱
ローラ一定着法、躊剤定４を法、圧力定着法などに転用
することはほとんど不可能である。従って、夫々の定着
法ｌこ適したトナーが研究開発されている〇 また、磁気潜像を形成し、磁性トナーで現像する磁気記
録法も種々知られている。

トナー慮を紙などに定着する工程に関しては種々の方法
や装置が開発されているが、現在最も一般的な方法は、
熱と圧力を同時に適用するいわゆる熱ロール定着方式で
あり、これはトナー１象を担持している受像シートを加
熱させたローラーと接触させてトナー慮を受像シートに
定着させる方法である。

近年複写作業の効率化、省エネルギー化、複写機の小型
高速高性能化に伴ない熱効率の良好なヒートロール型定
着方式が市販の複写機の大勢を占めるにいたっている。

こわらの複写機のほとんどは、加熱ローラーによる熱圧
着によりトナーを紙上に定着せしめようとするものであ
り、熱線による非接触型の加熱方式より、加熱体はより
低温で満足のいく定着画像が得られ、より高速化が可能
である等の利点も多いが、この方式にも種々の問題点が
ある。その大きなものの一つとしてトナーが紙等の保持
部材に充分定着すべき温度にローラーを保つと、トナー
が紙のみならずヒートロール上にも融着し、それが原因
で、複写を繰・り返′１″ｊζ伴なってヒートロールを
汚し、ロールを清浄に保つべきブレード或いはクリーニ
ングウェブでは充分にとり切れず、遂には紙をも汚すと
いう、いわゆるオフセットという接触方式なるが故の重
大な問題点をもつ〇 この問題を解決或いは軽減すミく種々の方策が定着器及
びトナーで試みられでいるが未だ充分な解決はされてい
るとはいえない。

定着器としては、弐面剥離性の優れたテフロン、シリコ
ン等の材料を用いる。或いはシリコンオイル等のオイル
をローラーに塗布する等の工夫がなされ、現在商品化さ
れている複写機の熱ローラ定着器は何らかの形でオイル
塗布を行なっているのが殆どである。ところがオイル塗
布は、シートのオイル汚れ、定着器の複雑化によってト
ラプルが発生し易いこと、コスト増等の好ましくない問
題を引き起こしている。

又トナーとしては、剥離性を増す為に加熱時に充分溶融
するような低分子量のポリエチレン、ポリプロピレン等
のワックスを少量添加する方法も行なわれでいるが、オ
フセット防止には効果がある反面トナーの凝集性が増し
、帯電特性が不安定になり、耐久性が低下する等の悪影
響も認められ、充分なものとはいい難い。他の方法とし
てバインダー樹脂に改良を加える工夫が種々試みられて
いる。特公昭５１−２３３５４号公報に結着樹脂として
架橋された重曾体を用いたトナーが提案されている。そ
の方法に従えば耐オフセット性、酎まきつき性の改良に
は著しいものがあるが反面架橋度をますと定着点が上昇
してしまい、それ故充分定着温度が低くて、耐オフセッ
ト性、耐まきつき性が良好な十分な電層特性のものは得
られでいない。

また、架橋された１合体は、顔料を分散しにくいことや
他の重合体と相溶し難いこと等により架橋重合体を結着
樹脂とするトナーは良好な現象特性を得ることが４しい
などの問題点がある。

一般的に、高速定着を計るためには、どうしても樹脂を
低分子量化し軟化点を低下させなければならず耐オフセ
ット性の抜書処置とは相反することになる。またこのこ
とにより必然的に樹脂のガラス転移点が低下し、保存中
にトナーがプ四ツキングするという好ましくない現象も
おこる。ただし、それ程低温定着を要求さｎない従来の
低速機中速機においては前述したような定着器の改善等
のプロセス的方策及びトナーの改善、たとえば架橋、離
型性添加剤の使用等の対策により実用レベルとしては問
題とはならなかりた。しかし基本的には上述の矛盾は解
決されておらず、ごく低温から定着可能な、しかも定着
温度領域の広い耐オフセット性、耐ブロッキング性の良
好なトナーは得られていないのが現状である。

またこの低温定着性と、耐ブロッキング性、すなわち保
存安定性という相反する性質を満足させる為に、一方の
樹脂で低温定着性を確保し、他方の樹脂で耐オフセット
性、耐ブロッキング性を与える考えがある。例えば、特
開昭５６−２７１５６号公報には、スチレン含有量が少
なく、平均分子量が大きいスチレン共重合体と、前者の
スチレン共重合体のスチレン含有量よりは、多くかつ平
均分子量が小さいスチレン共重合体とから成る現像粉が
記載されている。前者のスチレン共重合体は定着成分で
あり、後者は、耐ブロツキング性成分でである。また特
開昭５８−１０６５５２号公報には定着性′　　−チす
る重量平均分子量が５万以上であり１、（ガラス転移点
）−７０℃以下の樹脂と耐ブロッキング性ｌこ寄与する
重量平均分子量が５万以上で、Ｔｇ−７０〜８０℃にあ
る樹脂のブレンド物とからなる乾式現隊トナーの記載が
ある。また、特開昭５８−２０３４５３号公報には軟化
点８０〜１２０℃にある低温軟化性樹脂と、軟化点１４
０℃以上にある高温軟化性樹脂との組合せによるトナー
の記載がある。

しかし乍ら、従来、開示されている技術は、低分子量か
ら、高分子量の領域までの分子蓋分布を有する樹脂のマ
クロ的見地からみた総合的な評価値である平均分子量や
あるいは組成比の割合で、定着性やオフセット性を規定
しようとするものであり−何ら定着温度領域の熱特性に
は旨及してはいない。熱特性を限定し、定着性等を改良
しようとする試みも、前記発明者等はトナーの熱的な総
合特性を示すほんの一つの代表値（例えば軟化点）をも
ってトナー全般にわたる熱的現象を説明し、現在のトナ
ーのもつ問題点を解決しようとするものである。しかし
乍ら、同一の軟化点をもつがトナー特性はまったく異な
る。現象は現実には十分に生じつる。

本発明はトナーの持つ、＃ｌＪ性及び熱的特性を解析し
、それらを規定することにより、はじめて、低温定着性
、耐コールドオフセット性、耐ホットオフセット性保存
安定性を満足しつるトナーを得ることができる、という
所に存する。

以下に本発明の目的を列挙する。

（１）本発明の目的は、オイルを塗布しない熱ロール定
着方式に適した乾式トナーを提供することにある。

（２）本発明の目的は、より低い温度で充分定着し、低
エネルギー化が可能で、特に高速定着に適し、オフセッ
トが充分に防止され、かつ、定着可能温度域の広いトナ
ーを提供することにある。

（３）本発明の目的は、許容可能な塊状化温度をもち、
貯Ｒ−Ｊ３よび使用に際してブロッキング等の起こらな
いトナーを提供することにある。

（４）本発明の目的は、種々の湿度条件下に於て安定し
た電気特性を有する耐湿性の良好なトナーを提供するこ
とにある。

（５）本発明の目的は、ｍｓ損度が充分で鮮明な、解像
力のある地力プリ等のない画質の得られる現鐵特性の優
れたトナーを提供することにある。

（６）本発明の目的は、連続使用による繰り返しに対し
て優れた耐久性をもち、前項記載の良質な画像が安定し
て保たれるトナーを提供することにある。

（７）　　本発明の目的は、流動性、＃！集性等の粉体
の緒特性に優れ、補給性、保存性の曳好なトナーを提供
することにある。

（８）本発明の目的は、二成分系現慮剤に於てはキャリ
アーへの付着、融着等に起因するキャリアー汚染性のほ
とんどないトナーを提供することにある。

（９）　　本発明の目的は、−成分系磁性トナーに於て
は磁性粉の分散性の良好なトナーを提供することにある
。

（１０）本発明の目的は、上記のようなトナーに要求さ
れる諸性能のバランスのとれた総合条件の優ｎた商品価
値の商いトナーを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明の特徴
は、流動点が７０〜１１０℃の範囲にあり、かつ、流動
直線の勾配（Ａ！ＸＩＯ”）が−２，０〜−６，０の範
囲にある樹脂（Ａ）と、流動点は上記の範囲にあるが、
流動直線の勾配が−７，０〜−１０，０の範囲にある樹
脂（Ｂ）とからなる混合物を主成分とする結着樹脂を使
用することにある。

本発明における樹脂（Ａ）、樹脂（Ｂ）のＸｔ比は１：
１０〜８：ｌＯ１好ましくは２：１０〜７：１０、より
好ましくは３．：１０〜７：１０の範囲である。

また、流動点の好ましい範囲は７５〜１０５℃であり、
樹脂（Ａ）及び樹脂（Ｂ）の勾配（Ａ！ＸＩＯ”）のよ
り好ましい範囲はそれぞれ−２，５〜−５，０、−７，
０〜−９，５である。

本発明における流動点、流動直線の勾配（ｌ！×１０２
）は下記の測定方法によって得ることができる。

７０−チスター０ＦＴ−５００形（島津製作所製）を使
用し、ダイ（ノズル）の直径１．　ｇ　ｗｉｔ　、厚み
１．０ｆｌとして１００７Ｇ９の荷重を加え、予熱時間
１２０秒の後押出荷重３０に９で５゛Ｃ／分の等速昇温
した時描かれるトナーのプランジャー降下量一温度曲線
（以佼、軟化Ｓ字曲線という）を求める。

試料となるトナーは２．０ｇ精秤した微粉末を用い、プ
ランジャー断面積は１．　Ｏｃｌｌｔとする。軟化Ｓ字
曲線は普通第１図のようなカーブとなる。等速昇温する
に従い、トナーは徐々に加熱され、流出が開始される。

（プランジャー降下人→Ｂ）ざらｌこ昇温すると溶融状
態となったトナーは大きく流出しくＢ→０→Ｄ）、プラ
ンジャー降下が停止し終了する。（Ｄ−＋Ｅ） 軟化Ｓ字曲線の高さＨは全流出量を差し、Ｈ／２の０点
に対応する温度Ｔ０はそのトナーの軟化点を示す。

この時、プランジャー降下の開始点であるＢ点を流動点
とする。また同時ｌこ装置Ｉこ内蔵された自動計測器に
より、１．５℃間隔で溶融粘度を測定する。（但し浴融
粘度の導出の式は島津評論、第３９巻、第３．４合併号
参照） その結果を粘度一温度関数とし最小二乗法によって計算
し、直線を求め下式に基づいて流動直線の勾配ｌを得る
。

１０ｇＶＩ−Ｉ　Ｘ　Ｔ　＋ｍ　　　流動直線■：溶融
粘度（ボイズ）、！：勾配、Ｔ：温度（”Ｏ）　ｍ　：
粘度に対する切片 本発明の現像剤の結着樹脂として、本発明で規定してい
る範囲内の樹脂を使用することが出来る。

例えばポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、スチレンアク
リル系樹脂、ブチラール樹脂、スチレンブタジェン樹脂
等がある。

本発明トナーに使用する荷電制御剤としては２価以上の
金属を含む有機性の塩類ないしは錯体類゛　　である有
機金属化合物があげられる。有効な金属種としてはＡＩ
、Ｂａ、Ｏａ、Ｃｄ、ｃｏ、Ｏｒ、Ｏｕ。

Ｆｅ、Ｈｇ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｓｒ、Ｚ
ｎ等の多価性のものがあげられる。有機金属化合物とし
ては上記金属のカルボン酸塩、アルコキシレート。

’Ｊ金金属錯体中キレート化合物有効で、その例として
は、酢酸亜鉛、酢酸マグネシウム、酢酸カルシウム、酢
酸アルミニウム、ステアリン酸マグネシクム、ステアリ
ン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、アルミニ
ウムイソプロポキシド。

アルミニクムアセテルアセトナート、鉄ＧＩ［）アセチ
ルアセトナート、３．５ジターシャリ−ブチルサリチル
酸クロム等があり、特にアセチルアセトン金属錯体、サ
リチル酸系金属塩が好ましい。その添加量は、パイ、ン
ダー樹脂に対して１０重量％を越えてはならない。又０
．２％以下では実質的な効果は消失する。上記添加剤の
含有量は結着樹脂に対しｏ、ｏｉ〜４０重量％などが適
当である。

本発明のトナーには、必要に応じて着色剤、流動性改質
剤を添加しても良く、荷電制御剤、流動性改質剤はトナ
ーと混合（外添）して用いても良い。着色剤としては従
来より知られている染料・顔料が使用可能であり、流動
性改質剤としてはコロイダルシリカ、脂肪酸金属塩など
がある。

また、磁性トナーを得たい場合ζこはトナー中に磁性微
粒子を添加すればよい。磁性物質としでは磁性を示すか
、磁化可能な材料であればよく、例えｉｉ鉄ｔマンガン
、ニッケル、コバルト、クロムなどの金部微粉末、各種
フェライト、マンガンなどの合金や化合物、その他の強
磁性合金マグネタイトなど従来より磁性材料として知ら
れているものが使用できる。その含有量としては、結着
樹脂に対し、２０〜１５０重量％が適当で、好ましくは
３０〜９０Ｊｉ量チ、より好ましくは４０〜８５重量％
である。

更に熱定着ロールに対するＷｓ屋性をより完全にする為
に低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン等の
ポリオレフィン類をトナーに添加することもできる。

以下、樹脂製造例、実施例、比較例をもって具体的に本
発明を説明するが、これらは本発明を何ら限定するもの
ではない。なお使用部数はすべて重量部である。

（実施例１） 流動点１００°Ｃ流動直線の勾配（Ａ！ＸＩＯ”）−４
，０のスチレン−アクリル 樹脂（Ａ１）・・・・・・・・・　２５部流動点７９℃
　流動直線の勾配（ｌＸＩＯ”）−９，０のスチレン−
アクリル 樹脂（Ｂ１）・・・・・・・・・７５部マグネタイト（
Ｆａｘｏｎ）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・６５部低分子量ポリプロピレン・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・　５部ジターシャーリプチル
サリチル酸りロム錯体・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・　２部（単位は重量部） 上記処方の混合物をロールで加熱混練した。これを放冷
した後、粗砕物とし超音波ジェットミルによる微粉砕及
び風力分級機による分級を行なって、平均径１３μ前後
のトナー粒子を得た。このトナーにコロイダルシリカ（
アエロジルＲ−９７２）を添加し、−成分トナーとした
。

電子写真特性をみるためさらに前記トナーを現像剤とし
て一成分現像方式の電子写真複写装置（キャノン製ＮＰ
−４００ＦＬＥ　）に供給し、複写テストを行なったと
ころ、充分なる１慮濃度と５万枚以上の現像耐久性が得
られ、定着性における問題点も発生しなかった。また熱
定着性を詳しく見る目的で前記複写装置の定着部のみを
別に用意し、別途作成した転写紙上の未定着画像をこの
別定着器でローラー設定温度を変えて定着テストを行な
ったところ、最低実用定着温度は１４５℃であり、また
広い温度範囲でオフセット現象も発生せず、オフセット
発生温度は２３０℃定着性も優れていた。更にこのトナ
ーを５０℃の雰囲気に長時間放置したが、ブロッキング
、ケーキングは見られなかった。また高湿度雰囲気下で
の現像性及び低湿雰囲気下での現像性も問題なかった。

ただし、最低実用定着温度とは、ヒートローラーにコー
ルドオフセットせずに、実用上充分に耐える定着画像が
得られる最低温度を指す。

次に、下記表１および弐２に示す樹脂入および樹脂Ｂを
用いた実施例２〜５および比較例１〜２を記載する。

表　　１ 樹脂Ａ 衆　　２ （実施例２） 実施例１に於いて樹脂ＡＩ、Ｂｌを衆１の樹脂Ａ２．Ｂ
２置き換えて実施例１と同様にトナーを得た〇 得ら几だトナーについて実施例１と同様のテストを行な
ったところ、画濠性、耐オフセット性。

保存性とも充分な性能を示した。

ちなみに最低実用定着温度は１３５℃であり、かなり定
着性の良好なトナーでありた。

（実施例３） 表１の樹脂Ａ３＋樹脂Ｂ４　（Ａ３：Ｂ４−５：１０）
１００部 マグネタイト（Ｆｅ３　ｏ、）　　　　　　　　６０部
ポリエチレンワックス　　　　　　　　　３部アセチル
アセトン鉄　　　　　　　　　　５部上記処方からなる
混合物をロールで加熱混練した。これを粗粉砕、数粉砕
９分級の過程を経て５〜２０ｆｉのトナー粒子を得、さ
らにコロイダルシリカを添刀口した。実施例１と同様の
複写テストを行なったところ、充分な性能が確認出来た
。また外部定着器による定着テスト及び５０℃高温放置
テストに於いても問題がなかった。

（実施例４） 実施例１において、トナー配合拠法から、磁性粉である
マグネタイトを除き、カーボンブラック８．０部加えた
以外は実施例１と同様に粗砕、微砕及び分級工程を経て
平均粒径９．２＃のトナーを得た。このトナー２０部を
８０部のキャリアー鉄粉（日本鉄粉　ＥＦＶ２００／３
００）　　と混合し、キャノン製複写機ＮＰ−６０００
に供給して現像テストを行なった。その結果、初期画像
及び３万枚耐久画像は充分であり、定着性は実施例１よ
りも良好であった。また実施例１で示した別定着器によ
る最低実用定着温度は１３５℃であり、またオフセット
発生温度は２２５℃であった。保存テストも充分な性能
を示した。

（実施例５） 実施例１に於て衆１）の樹脂（ＡＩ）　：樹脂（Ｂｌ）
　−３，３：１０の替わりに樹脂（Ａ３）　：樹脂（Ｂ
３）　−２：ｌＯとする以外は同様にしてトナー化し電
子写真特性評価をしたところ、初期画家、耐久画像はき
わめて良好で問題はなく、又別定着器による定着テスト
、保存テスト、高湿テスト共実施例１の場曾とほぼ同様
の全く問題のない良好な結果が得られた。

比較例１ 我１の樹脂Ａ５．Ｂ５を樹脂ＡＩ、Ｂｌの替わりに用い
た以外は実施例１と同様にしてトナーを°　　得た。こ
のトナーｌこコロイダルシリカを添加して、実施例１と
同様にしてテストを行なりたとこる初期現像性、耐久性
、保存性とも充分な性能を示した。しかし別定着器にお
ける定着点が１８３℃と明らかに高すぎる傾向が見られ
実用ｌこ供し得ないものであった。

これは高速定着用トナーとは不向きであることは明瞭で
ある。

比較例２ 樹脂入３．Ｂ３の替りに樹脂Ｂｌ、Ｂ４を用いる以外は
実施例５と同様にしてトナーを製造し、コロイダルシリ
カを添加し一成分トナーとした。

このトナーのＴ□は９８℃と低く、ホットオフセット性
や保存安定性に懸念をいだかせるものであった。

１１！子写真特性を実施例１と同様に試験した所、耐久
するにつれホットオフセットが増し、ヒートローラーに
付着堆積したトナーが転写紙を汚染する不都合が頻発し
た。

また保存中にトナーは凝集傾向を示し、粒状のダマが数
多く生じ°周率な振動ではくずれなかった。

〔発明の効果〕

本発明の電子写真用トナーにあっては、上記のようＣζ
、特定な流動点及び流動直線を有する樹脂Ａ、Ｂを選択
することにより、低温定着性に優れ、低エネルギーによ
り定層町屈で、特に高速定着ζこ適し、オフセットが防
止さｎ１定着可能温度域が広く、ブロッキングが起り峻
＜、連続使用による繰り返しに対して優れた耐久性をも
ち、良好な画像が安定して保たれ、また、流動性等の粉
体諸特性に優れ、補給性、保存性が良好で、トナー保持
部材あるいは静電ａ像面への付着、汚染等がなく、二成
分系ｊＡ＠剤においてはキャリアーへの付着、融着等に
起因するキャリアー汚染性がほとんどなく、−成分系磁
性トナーｌこおいては磁性粉の分数性が良好で、静電製
形成面の機械的な摩耗を減少せしめ良好な感光面清掃性
を有する。本発明のトナーは上記のようにトナーとして
要求される諸性能のバランスのとれた優れたトナーであ
り、本発、明の工業的意義は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はフローテスターによる温度とプランジャー降下
量との関係を示すグラフを示し、流動点Ｂ等が記載され
ている。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）流動点が７０〜１１０℃の範囲にあり、流動直線
   の勾配（ｌ×１０＾２）が−２．０〜−６．０の範囲に
   ある樹脂（Ａ）と、流動点が７０〜１１０℃の範囲にあ
   り、流動直線の勾配（ｌ×１０＾２）が−７．０〜−１
   ０．０の範囲にある樹脂（Ｂ）とからなる混合物を主成
   分とする結着樹脂を含有することを特徴とする電子写真
   用現像剤。
2. （２）樹脂（Ａ）と樹脂（Ｂ）の重量比が１：１０〜８
   ：１０の範囲にある特許請求の範囲第１項記載の電子写
   真用現像剤。