JPS6348059B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は電子写真法或は静電記録法に於て電気
的潜像の現像に供せられる静電荷現像剤用粉体ト
ナーに関し、更に詳細に言えば、加熱ロール定着
方式に適した加熱熔融時の粘弾性を有する静電荷
現像剤用粉体トナーを提供するものである。 従来、電子写真法として米国特許第2297691号
明細書をはじめとして、特許、文献、雑誌等に多
種多様な方法が発表されている。電子写真法は通
常セレン、酸化亜鉛、ビニルカルバゾール化合
物、硫化カドミウム等の光導電性材料を感光体と
して用い、種々の手段により感光体上に電気的潜
像を形成し、この潜像にカスケード、磁気ブラシ
現像法等の方法によりトナーを付着せしめて顕像
化し、更にこのトナー画像を紙、シート等に転写
し、しかる後に熱、溶剤、圧力等により定着する
ものである。 定着方式の中で商業複写機に多く採用せられて
いる加熱熔融定着方式は、大別すると無接触加熱
方式と接触加熱方式の二種であるが、接触加熱方
式は通常加熱圧力ロールにより行なわれるもので
ある。この定着方式は感光体上から被転写物上に
静電気的に移行せしめられたトナーを表面がある
程度の離型性を有する加熱ロール間を通過せしめ
て定着操作を行う為に熱効率的に優れており、高
速定着を可能にする。 近年、商業複写機に使用される感光体、現像剤
等の耐久性の向上及び電気、機械的装置の改良等
に依り、超高速及び高速の電子複写機の製造、販
売が可能となつたが、この一因として定着機構に
加熱圧力ロール方式を採用した事実を挙げても過
言ではない。 しかしながら、この定着方式には幾つかの短所
も指摘されている。それらの中で最も重大な点は
被転写物上に転写せしめられたトナーの定着ロー
ラーへの移行、すなわちオフセツト現象が発生す
ることである。この現象を防止する為にはローラ
ー表面に比較的離型性の優れた材料を用い、さら
にシリコンオイル等の液体でローラー表面を被覆
するという方法が一般的である。上記方法により
オフセツト現象は実用上充分な迄に防止せられる
が、シリコンオイル等は、複写により徐々に消費
される為、オイルが補給されない様な定着機構の
場合、表面に被覆され或いは内部に含浸されたオ
イルが総て消費されると、オフセツト現象が発生
してしまうという欠点がある。一方、オイルが供
給される様な定着機構の場合上記欠陥は解決され
るが、オイルの消費に見合つた供給調節装置が必
要となる為、高価かつ複雑な機構が要求されると
共に、決して安価ではないシリコンオイル等を多
量に消費する為、やはり価格的に不利な方法であ
る。 定着機構の改良によるオフセツト現象の防止に
は、上記の如き不利があり、各方面に於てさらに
改良が進められている。一方、トナーの改良研究
も数多く成されており、種々の方策が見出されて
いる。それらの方策には例えばトナーの熔融粘度
を制御することにより適正定着温度幅△Ｔ（つま
りトナーを定着せしめる最低温度とトナーがロー
ルにオフセツトを始める寸前の最高温度との温度
間隔△Ｔ）を拡大する第１の方法、トナーに離型
剤を添加してトナー自体に離型性を保持せしめる
第２の方法等が提案されている。前記第一の方法
には、 (a) 熱不熔性無機物微粉末を添加する方法 (b) 少なくとも150〜200℃迄熱不熔性或は高粘性
の高分子化合物を添加する方法があり、此等い
ずれの方法も、加熱温度変化に対する熔融粘度
変化を小ならしめることにより、適正定着温度
幅△Ｔが拡大しようとするものである。 しかしながら、これらの方法はいずれも完全な
解決策とはならない。即ち、前記(a)の方法は添加
物の分散性、比重、吸湿性、添加物に因るトナー
の電気特性の劣化等を考慮すると、30重量％以上
の添加は困難であり、それ以下の添加量ではそれ
ほど良好な結果はもたらさない。前記(b)の方法は
相当有力な方法であるが、交叉結合を全くもたな
いか、又は少量もつ高融点熱可塑性樹脂を用いた
場合には効果不充分であり、他方比較的多量の交
叉結合をもつ高融点熱可塑性樹脂を用いた場合に
は、樹脂の製造、熱熔融混練及び微粉砕化が共に
困難である。 前記第２の方法、すなわちトナーに離型剤を加
えて、トナー自体に離型性を保持せしめる方法
は、前述の如き熔融粘度特性をそれほど加味する
必要はなく、製造的にも有利な方法であるが、通
常この様な目的に用いられる離型剤はその離型性
に限度があるため比較的多量に使用さぜるを得
ず、また低分子量のものが多いため現像剤耐久性
及び特に感光体清掃性に悪影響を及ぼす。感光体
清掃性が熱圧力定着ロール方式を使用する中速、
高速、超高速複写機に於て非常に重要な特性であ
ることは議論の余地がないところである。 従つて本発明の目的は、上記の如き従来技術の
問題点を総て克服した電子写真用トナーを提供す
ることにある。 即ち、本発明の目的は、トナー結着樹脂の熔融
粘度を制御することにより適正定着温度幅△Ｔを
拡大し、シリコンオイルの如き高価な離型用オイ
ル等の使用なしに定着不良或はオフセツト現象を
防止し得る様にした静電荷現像剤用トナーを提供
することにある。 本発明の他の目的は、長期使用に因る表面老化
のある熱圧力ロールにより定着が為されても定着
不良或はオフセツト現象を防止し、結果的に熱圧
力ロールの可使寿命を延ばすことのできる静電荷
現像剤用トナーを提供することにある。 本発明の他の目的は、トナー及びその結着樹脂
の製造が容易に為される静電荷現像剤用トナーを
提供することにある。 更に本発明の他目的は感光体の汚染を防止する
と共に良好な感光体清掃性をもつ静電荷現像剤用
トナーを提供することにある。 本発明者等は鋭意研究の結果、結着樹脂として
特定化されたカルボキシル基含有ポリマーの多価
金属塩を、更に定着助剤として特定の滑性剤を必
須的に使用することにより前記目的の達成に成功
し本発明に到達した。 即ち、本発明は、着色剤、結着樹脂及び定着助
剤から成る静電荷現像剤用トナーにおいて、結着
樹脂として下記(1)及び(2)式で示される関係を満足
するカルボキシル基含有ポリマー(a)の多価金属塩
(b)（以下、単に金属塩(b)という） 10^-5＜Ｎ＜２×10^-3 ……(2) 〔上記式中、Ｎは金属塩(b)１ｇに含まれる金属塩
化したカルボキシルイオンのモル数、ｗはポリ
マー(a)の重量平均分子量を表わす。〕 を含有し、定着助剤として上記金属塩(b)の外部滑
性剤(c)を含有する静電荷現像剤用トナーを提供す
る。 本発明で結着樹脂として必須的に使用する金属
塩(b)は、広義には別名アイオノマーと称される熱
可塑性樹脂であり、イオン結合或は配位配合によ
る弱い架橋構造をもつ。この種の樹脂は室温下で
は架橋構造の存在に因り強靭で然も優れた耐摩耗
性をもち、加熱下ではこの架橋構造が壊れて熔融
状態となるため、その温度−粘度変化は加熱ロー
ル定着用トナーに適している。しかも、本発明で
使用する金属塩(b)は、前記(1)式及び(2)式で示され
る関係を満足する特殊なものであり、これらによ
つて優れたトナーの定着性、熔融混練性、微粉砕
性を確保しトナーのオフセツト現象を有効に防止
している。 (1)式及び(2)式において、

【式】及び Ｎ＞２×10^-3の何れか一方又は両方の関係にある
ときは、金属塩(b)の高温下での粘性流動性が過小
となると共にゾル分率が著るしく低下するため、
トナーの定着性、熔融混練性、微粉砕性等に悪影
響が現われ、特にＮ＞２×10^-3のときは、トナー
の帯電特性にも悪影響が現われる。また

〔式中、Ｔは金属塩(b)の軟化点（℃）（環球法）、 Toはカルボキシル基含有ポリマー(a)の軟化点（環球法）、Ｋ（Ｍ、ｗ）はカルボキシル基含有ポリマー(a)の重量平均 分子量と塩を形成する金属の種類に関係した係数、Ｎは金属塩(b)中に含まれるカルボキシルイオン濃度、ｎは塩を形成する金属の種類に関係した係数、 を夫々表わす。〕

(3)式に於いて、例えば重量平均分子量6500のカ
ルボキシル基含有ポリマー(a)を用い、Alで塩を
形成するときはＫ（Ｍ、ｗ）≒200、ｎ＝1.7と
なり、Ｋで塩を形成するときはＫ（Ｍ、ｗ）≒
45、ｎ≒１となる結果を得ている。この様な結果
を用いれば、Ｎの値を適宜設定することにより得
られる金属塩(b)の軟化点を予測し得ることが理解
されよう。この様にして金属塩(b)の軟化点を制御
することにより、最終的に得られるトナーの軟化
点を70〜150℃の範囲に調節するのが通常である。 本発明で使用する金属塩(b)は全結着樹脂の全て
を占めることが望ましいが少くとも30重量％とす
ることが好ましく、他に結着樹脂を用いる場合に
は通常の電子写真用トナーに使用される熱可塑性
樹脂を混合すればよく、例えばポリスチレン、ス
チレン−アクリレート共重合樹脂、ポリアクリレ
ート、ポリエチレン、スチレン−ブタジエン共重
合樹脂、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、塩化ビニ
ル−酢酸ビニル共重合樹脂、クマロン−インデン
樹脂等を使用できる。 本発明で定着助剤として必須的に使用する金属
塩(b)の外部滑性剤(c)は、主としてトナーと定着ロ
ール間の表面自由エネルギーの減少を目的として
添加されるものであり、その具体例としては下記
の如きものが挙げられる。 ワツクス類 パラフインワツクス、ミクロクリスタリンワツ
クス；低分子ポリエチレン、低分子ポリプロピレ
ンの如きポリオレフインワツクス；ブチルステア
レート、エチレングリコールモノステアレート、
グリセリンモノステアレート、グリセリンモノオ
レエート、カルナバワツクス、モンタンワツク
ス、蜜ロウの如きエステル系ワツクス等。 脂肪酸アミド類 ラウリン酸アミド、ミリスチン酸アミド、パル
ミチン酸アミド、ステアリン酸アミド、アラキジ
ン酸アミド、ベヘン酸アミド、オレイン酸アミ
ド、エイコ酸アミド、エルシン酸アミド、エライ
ジン酸アミド、リノール酸アミド、リノレイン酸
アミド、リジノール酸アミド、メチレンビスアミ
ド等。 金属石鹸類 ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウ
ム、リシノール酸カルシウム、ステアリン酸亜
鉛、ラウリン酸亜鉛、ステアリン酸鉛、ステアリ
ン酸スズ等。 上記外部滑性剤(c)は単独又は２種以上の混合形
態で使用してよい。これら外部滑性剤(c)の添加量
は重量割合でトナーの0.01〜10％が好ましく、
0.1〜５％がより一層好ましい。 本発明に使用される着色剤は特別なものである
必要はなく、例えばカーボンブラツク、ニグロシ
ン染料、アニリン染料、クロームイエロー、ウル
トラマリンブルー、メチレンブルークロライド、
ローズベンガル、マグネタイト、フエライト等が
挙げられる。 以下実施例により本発明を具体的に説明する
が、「部」及び「％」は特断のない限り全て重量
基準に基づく。 実施例 １ 160部のエチルメタクリレート（48％）−ブチル
メタクリレート（44％）−アクリル酸（８％）三
元共重合体（重量平均分子量19000）を800部のト
ルエンに溶解した溶液に17.3部のカルシウムメト
キサイド10％メタノール溶液を加え、この混合溶
液を５時間に亘つて80〜110℃に加熱しつつ溶媒
を溜出させ、その後減圧溜去により溶媒を完全に
除去することにより結着樹脂を製造した。 この樹脂中に含まれる金属塩化したカルボキシ
ルイオン濃度Ｎは2.1×10^-4（モル／ｇ）である。
従つてこの樹脂は

【式】となり、前 記(1)式及び(2)式を満足する。 上記結着樹脂 88部 ニグロシン染料 3 カーボンブラツク 8 低分子量ポリエチレン 1 次に上記配合成分をロールミルで熱熔融混練
し、冷却固化後に破砕し、最終的にジエツトミル
で微粉砕して平均粒径12ミクロンの静電荷現像剤
用トナーを得た。 比較例 １ 実施例１におけるカルシウムメトキサイド溶液
の使用量を94部とする以外は全て同実施例と同様
にして結着樹脂を製造した。この樹脂中に含まれ
る金属塩化したカルボキシルイオン濃度Ｎは1.1
×10^-3（モル／ｇ）である。従つて、この樹脂は

【式】となり、前記(1)式を満足し ていない。 次に、この樹脂を用いる以外は実施例１と全く
同様な操作により静電荷現像剤用トナーを製造し
た。 比較例 ２ 実施例１におけるカルシウムメトキサイド溶液
の使用量を0.5部とする以外は全て同実施例と同
様にして結着樹脂を製造した。この樹脂中の金属
塩化したカルボキシルイオン濃度Ｎは6.1×10^-6
（モル／ｇ）であり、前記(2)式を満足していない。 この樹脂を用いる以外は実施例１と全く同様な
操作により静電荷現像剤用トナーを製造した。 実施例 ２ スチレン（75モル％）−ブタジエン（20モル％）
−アクリル酸（５モル％）の三元共重合体（重
量平均分子量25000） 70部 クマロン・インデン樹脂 15 カーボンブラツク 13 リシノール酸亜鉛 2 上記配合成分を小型加圧ニーダーに仕込み、加
熱熔融後水酸化マグネシウム0.5部を投入して熔
融混練する。冷却固化後ジエツトマイザーで微粉
砕し、分級して平均粒径14ミクロンの静電荷現像
剤用トナーを製造した。 実施例 ３ 2.5部の精製テトラヒドロフランに30部のリチ
ウムナフタリンを溶解した溶液を−77℃迄冷却し
た後136部のスチレンモノマーを加え、次いで液
温を25℃迄上昇させた後350部のドライアイスを
投入した。このドライアイスを完全に蒸発せしめ
た後、希塩酸を加えて生成ポリマーを分離せしめ
た後メタノールで沈澱せしめ、水とエタノールで
くり返し洗浄して重量平均分子量3000の両未端カ
ルボキル基化ポリスチレンを製造した。 このポリスチレン40部と塩化亜鉛２部を加熱三
本ロールで熔融混練して粘着樹脂を製造した。 上記結着樹脂 43部 磁性粉 54 カーボンブラツク 2.8 固形パラフインワツクス 0.2 上記配合成分を熔融混練し、冷却後ピンミルで
粉砕し、分級して平均粒径18ミクロンの静電荷現
像剤磁性トナーを製造した。 −複写テスト− 市販の商業複写機三種類を実験の便宜のために
改造し、これら改造機を用いて実施例１〜３、比
較例１〜２で製造したトナーの複写テストを行な
つた。即ち、複写機から全て定着機構部分を取外
し、然も複写機能が正常に作動する様に電気配線
を調整した。これによりトナーを被転写紙上に未
定着のまま排出せしめることを可能にした。 一方、表面をポリテトラフルオロエチレンで被
覆し内部にヒーターを組込んで表面温度を140〜
200℃の範囲で調節自在とした金属ロールとこの
ロールに圧接するシリコンゴムロールとを夫々上
下に配設してなる定着装置を使用して前記未定着
画像を定着させた。それらの結果を次票に掲げ
た。これらの結果から明らかの様に本発明に係る
実施例１〜３の静電荷現像剤用トナーは、使用複
写機種の如何によらず何れもシリコンオイル等の
高価なオフセツト防止剤を使用せずとも少くとも
30℃以上の適正定着温度幅△Ｔを確保できると共
に鮮明な画像を提供できる。特に適正定着温度幅
△Ｔで比較例とは顕著な差を示すことが理解でき
る。

【表】 (注) 画像濃度及び背景白地部の汚れは共にマクベ
ス社製反射濃度計を用いて測定した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 着色剤、結着樹脂及び定着助剤から成る静電
   荷現像剤用トナーにおいて、結着樹脂として下記
   (1)式及び(2)式で示される関係を満足するカルボキ
   シル基含有ポリマー(a)の多価金属塩(b)を含有し、
   定着助剤として上記金属塩(b)の外部滑性剤(c)を含
   有することを特徴とする静電荷現像剤用トナー。 記 10^-5＜Ｎ＜２×10^-3 ……(2) 〔上記式中、Ｎは金属塩(b)１ｇ中に含まれる金属
   塩化したカルボキシルイオンのモル数、ｗはポ
   リマー(a)の重量平均分子量を表わす。〕 ２ 金属塩(b)の含有量が結着樹脂の少なくとも30
   重量％である特許請求の範囲第１項記載の静電荷
   現像剤用トナー。 ３ 外部滑性剤(c)としてワツクス類、脂肪酸アミ
   ド類及び金属石鹸類より成る群より選ばれた１種
   又は２種以上を使用した特許請求の範囲第１又は
   ２項記載の静電荷現像剤用トナー。 ４ 外部滑生剤(c)の含有量がトナーの0.01〜10重
   量％である特許請求の範囲第１項、２項又は３項
   記載の静電荷現像剤用トナー。