JPH0772809B2 - 高速複写用熱定着性トナ− - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電子写真用乾式トナーに関するもので、より
詳細には、耐ブロッキング性、定着性及び現像特性の組
合せに優れた高速複写用熱定着性トナーに関する。

（従来の技術） 電子写真法における画像形成では、一般に顕電性トナー
と磁性キャリアとを混合し、この二成分系組成物を、内
部に磁石を備えた現像スリーブに供給してこの組成物か
ら成る磁気ブラシを形成させ、静電潜像を有する感光板
にこの磁気ブラシを摺擦せしめることにより、顕電性ト
ナーの像を感光板上に形成させる。感光板上のトナー像
を転写紙上に転写させ、次いで熱定着を行って定着画像
を得る。

トナー粒子を複写紙上に熱定着するには、熱効率、火災
事故防止及び定着操作の点で、ローラによる加熱圧着方
式が有利であるが、定着ローラ表面とトナー粒子像とが
加熱下及び加圧下に接触するため、トナー粒子の一部が
定着用ローラの表面に付着移転する所謂オフセット現象
を生じ、このものが再び複写紙上に転移して、複写紙に
よごれを生じることが問題となる。これを防止するため
に、ローラ表面にシリコンオイル等の離型剤を塗布する
方法や、トナー粒子中に低分子量ポリプロピレン等の離
型剤を含有させる方式が採用されており、更に用いる定
着用樹脂についても、分子量、分子量分布、ガラス転移
温度、メルトフローレート等について、種々の検討が行
われている。

（発明が解決しようとする問題点） 電子写真複写の分野では、単位時間当りの複写枚数、即
ち複写速度を増大させるようという絶えざる要望がある
が、トナーの帯電の安定性と共に、熱定着性が複写速度
を支配する重大な律速要因となっている。即ち、高速で
の熱定着性を向上させるためには、トナー中の定着用樹
脂の軟化点を下げ、また定着温度での溶融粘度を低下さ
せることが有効であるが、この場合には貯蔵或いは現像
中にトナー粒子相互がブロッキングして流動性低下を生
じたり、またトナー粒子中の定着用樹脂が磁性キャリア
粒子上にフィルム状に融着する所謂スペントトナー発生
の問題を生じる。

このように、熱定着性と耐熱性との両要求を満足させる
ことの困難性に加えて、前述したローラ定着方式では、
オフセット現象という問題がある。加熱ローラによるト
ナー像の定着に際して生ずるオフセット現象等を考えた
場合、この原因は次の２つに大別できると思われる。そ
の一つは、トナー粒子が完全に溶融するが、この溶融ト
ナーのローラへの粘着力が溶融トナーの凝集力よりも大
きく、その結果としてローラ表面への転移が生ずる場合
（ホットオフセット）であり、他の一つは、トナー粒子
は加熱ローラ側では溶融されるが、複写紙側では非溶融
乃至は非軟化状態であり、その結果としてローラ表面へ
の転移が生ずる場合（コールドオフセット）である。

従って本発明は、従来の高速複写用熱定着性トナーにお
ける上記欠点を解消し、優れた帯電安定性と熱定着性と
耐熱性との組合せを有し、しかも前述したホットオフセ
ット及びコールドオフセットも解消された高速複写用熱
定着性トナーを提供することを課題とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明者等は、トナー用の定着用樹脂として、（ｉ）ス
チレン、（ii）アクリル酸エステル又はメタクリル酸エ
ステル及び（iii）エチレン系不飽和カルボン酸又はそ
の無水物を構成単量体とし且つ酸価が0.2乃至30の範囲
にあるスチレン−アクリル系樹脂から成るものを使用
し、顔料との組成物の形で、110乃至130℃の温度範囲内
でフローテスターで測定して下記式 logη≦−0.074T＋14.93 及び logη≧−0.061T＋12.40 式中、ηは組成物の溶融粘度（ポアズ）であり、Ｔは温
度（℃）を表わす を満足する溶融粘度−温度特性を有するものを使用する
と、上記課題が達成されることを見出した。

（作用） 本発明に用いる熱可塑性樹脂は、（ｉ）スチレン、（i
i）アクリル酸エステル又はメタクリル酸エステル及び
（iii）エチレン系不飽和カルボン酸又はその無水物の
多元重合体から成ることが先ず重要である。即ち、スチ
レン−アクリル系樹脂は、粉砕法によるトナーの製造に
適した硬さと適当なもろさとを有しており、またそのガ
ラス転移点も定着用トナーに適した範囲にあり、電気的
性質、耐湿性、負帯電特性にも優れていることから、電
子写真用トナーの定着用樹脂に広く使用されているが、
本発明においても上記理由からスチレン−アクリル系樹
脂を使用する。

用いるスチレン−アクリル系樹脂は、重合体鎖中に組込
まれたエチレン系不飽和カルボン酸又はその無水物に基
づく酸価が0.2乃至30、特に0.5乃至25の範囲内にあるも
のでなければならない。この酸価の値が上記範囲よりも
低い場合には、負電荷への摩擦帯電性が十分ではなく、
一方上記範囲よりも高いと、誘電損失が大となったり、
また湿度敏感性が増大する傾向がある。

本発明に用いるスチレン−アクリル系樹脂は、顔料との
組成物の形で110乃至130℃の温度範囲内でフローテスタ
ーで測定して、下記式 logη≦−0.074T＋14.93 ……（１） 及び logη≧−0.061T＋12.40 ……（２） 式中、ηは組成物の溶融粘度（ポアズ）であり、Ｔは温
度（℃）を表わす、 を満足する溶融−粘度特性を示すものを用いる。

上記式（１）及び（２）の溶融粘度特性を満足すると
は、温度（Ｔ）を110℃から130℃迄変化させた場合、こ
の温度範囲内の溶融粘度（η）の全てが上記式（１）及
び（２）で規定される領域内に含まれることを意味す
る。

添付図面第１図は、種々のスチレン−アクリル系樹脂と
カーボンブラックとを100:8.5の重量比で混合したもの
についての溶融粘度−温度特性を示し、第１表及び第２
表は、このとき用いた樹脂の諸特性と、この組成物の溶
融粘度とこの組成物を毎分当り1,600cmの高速複写用ト
ナーとして使用したとき、ブロッキングを生じたか、定
着不良を生じたか、オフセットを生じたかを調べた結果
とを示すものであり、図中、直線（１′）は前記式
（１）の等号の場合、直線（２′）は前記式（２）の符
号の場合を夫々示している。

これらの結果からは、直線（１′）及び直線（２′）で
囲まれた領域内の溶融粘度−温度特性を示す組成物から
成るトナーでは、良好な高速熱定着性、耐ブロッキング
性及び耐オフセット性の組合せが得られることがわか
る。即ち、直線（２′）よりも下側の領域ではトナー粒
子相互のブロッキングを生じる等、耐熱性が不満足であ
り、また直線（１′）よりも上側の領域では高速複写用
トナーとしては熱定着性が不十分であることがわかる。
また、溶融粘度−温度プロットが本発明のものよりも急
な傾斜を示す組成物ではホットオフセットが顕著であ
り、またこのプロットが本発明のものよりも緩かな傾斜
を示す組成物ではコールドオフセットが顕著に生ずるこ
とがわかっている。

（発明の好適実施態様） 本発明に用いるスチレン−アクリル系樹脂において、ス
チレン系単量体としては、下記式 式中、R₁は水素原子、低級（炭素数４以下）のアルキル
基、或いはハロゲン原子であり、R₂は低級アルキル基、
ハロゲン原子等の置換基であり、ｎはゼロを含む２以下
の整数である、 で表わされる単量体、例えばスチレン、ビニルトルエ
ン、α−メチルスチレン、α−クロルスチレン、ビニル
キシレン等やビニルナフタレン等を挙げることができ
る。この中でも、スチレンが好適である。

他方のアクリル系単量体としては、 式中、R₃は水素原子または低級アルキル基であり、R₄は
炭素数18迄のアルキル基である、 で表わされる単量体、例えばエチルアクリレート、メチ
ルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタク
リレート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチ
ルヘキシルメタクリレート等が挙げられる。

一方、スチレン−アクリル系樹脂に前述した範囲を酸価
を与えるエチレン系不飽和カルボン酸又はその無水物と
しては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、フマ
ル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水
イタコン酸、テトラヒドロ無水フタル酸等が挙げられ
る。

顔料の配合量を一定にして比較した場合、溶融粘度−温
度特性は、スチレン−アクリル系樹脂の化学組成、分子
量、分子量分布等に依存する。本発明においては、用い
るスチレン−アクリル系樹脂のこれらの因子を適宜選択
し且つ組合せて、前述した溶融粘度−温度特性が得られ
るようにする。例えば、ポリスチレンは約82℃のTgを有
するのに対して、アクリル系樹脂は高々数℃のTgを有す
るにすぎない。かくして、樹脂中のスチレン系単量体の
比率を高めると、溶融粘度−温度プロットは高温側に移
行する。また、用いる樹脂の分子量を高めると、溶融粘
度は一般に高くなり、従って溶融粘度−温度プロットは
やはり高温側に移行する。また、分子量分布が狭くなる
と、溶融粘度−温度プロットの傾斜が大きくなり、逆に
分子量分布を広くすると、このプロットの傾斜は小さく
なる。

本発明に用いるスチレン−アクリル系樹脂は、分子量の
尺度となるメルトインデックス（ASTM D−1238,150℃）
が10乃至30g/10分、ガラス転移点が50乃至70℃、及び重
量平均分子量と数平均分子量との比で表わされる分子量
分布（▲▼／▲▼）が５乃至30の範囲内にある
樹脂から成ることが好ましい。また、この樹脂は、ゲル
・パーミエション・クロマトグラフイ（GPC）による重
量分子量測定で、比較的高分子量側と比較的低分子量側
とに複数のピークを有する分子量分布を有することが望
ましい。重量分子量分布において、高分子量側ピーク
は、一般に50,000以上、特に70,000以上の範囲にあり、
一方低分子量側ピークは50,000以下、特に40,000以下で
しかも高分子量側ピークよりも10,000以上低い低分子量
にあることが望ましい。

このような分子量分布の共重合体は、単一の重合工程
で、分子量分布を制御することによっても製造され得る
が、一般には高分子量側のピークに対応する共重合体と
低分子量ピークに対応する共重合体とをブレンドするこ
とにより容易に得られる。

好適な定着用樹脂は、 （ｉ）スチレン−アクリル系共重合体で▲▼が60,0
00乃至300,000のものと、 （ii）スチレン−アクリル系共重合体で▲▼が10,0
00乃至50,000のものとから成るブレンド物であり、特に
共重合体（ｉ）と共重合体（ii）が10:90乃至70:30、特
に10:90乃至60:40の重量比の範囲で存在するものであ
る。

本発明において、顔料としては、着色用顔料、体質顔
料、磁性顔料、導電性顔料の１種或いは２種以上の組合
せを用いることができる。これらの顔料は勿論、上述し
た機能の２種以上を兼備えた顔料でもよく、例えばカー
ボンブラックは黒色顔料と共に導電性顔料としての機能
をも兼ね備えており、四三酸化鉄は磁性顔料としての機
能と共に、所謂鉄黒の名称からも明らかな通り、黒色顔
料としての機能をも兼ね備えている。

着色顔料の適当な例は次の通りである。

黒色顔料 カーボンブラック、アセチレンブラック、ランプブラッ
ク、アニリンブラック。

黄色顔料 黄鉛、亜鉛黄、カドミウムエロー、黄色酸化鉄、ミネラ
ルフアストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネープ
ルスイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザーイエロ
ーＧ、ハンザーイエロー10G、ベンジンイエローＧ、ベ
ンジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネ
ントイエローNCG、タートラジンレーキ。

橙色顔料 赤口黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジ
GTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダ
ンスレンブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレンジ
Ｇ、インダンスレンブリリアントオレンジGK。

赤色顔料 ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀カドミウ
ム、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロ
ンレッド、ウオッチングレッドカルシューム塩、レーキ
レッドＤ、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、
ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアント
カーミン3B。

紫色顔料 マンガン紫、フアストバイオレットＢ、メチルバイオレ
ットレーキ。

青色顔料 紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクト
リアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタ
ロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化
物、フォーストスカイブルー、インダンスレンブルーB
C。

緑色顔料 クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、
マラカイドグリーンレーキ、フアナルイエローグリーン
Ｇ。

白色顔料 亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛。

体質顔料 バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイト
カーボン、タルク、アルミナホワイト。

磁性材料顔料としては、従来例えば四三酸化鉄（Fe
₃O₄）、三二酸化鉄（γ−Fe₂O₃）、酸化鉄亜鉛（ZnFe₂O
₄）、酸化鉄イットリウム（Y₃Fe₅O₁₂）、酸化鉄カドミ
ウム（CdFe₂O₄）、酸化鉄ガドリニウム（Gd₃Fe₅O₁₂）、
酸化鉄銅（CuFe₂O₄）、酸化鉄鉛（PbFe₁₂O₁₉）、酸化鉄
ニッケル（NiFe₂O₄）、酸化鉄ネオジウム（NdFeO₃）、
酸化鉄バリウム（BaFe₁₂O₁₉）、酸化鉄マグネシウム（M
gFe₂O₄）、酸化鉄マンガン（MnFe₂O₄）、酸化鉄ランタ
ン（LaFeO₃）、鉄粉（Fe）、コバルト粉（Co）、ニッケ
ル粉（Ni）等が知られているが、本発明においてもこれ
らの公知の磁性材料の微粉末の任意のものを用いること
ができる。

導電性顔料としては、上述したカーボンブラックの他
に、導電処理を行ったそれ自体は非導電性の無機微粉末
や各種金属粉等の任意のものが使用される。

顔料の配合量は、トナーの用途に応じて広い範囲内、一
般に定着剤樹脂当り１乃至300重量％の範囲内で使用す
ることができる。これらの範囲の内でも二成分系現像剤
即ち磁性キャリアと組合せて使用するトナーとしての用
途には、定着剤当り１乃至15重量％、特に２乃至10重量
％の着色顔料を使用するのがよく、一方一成分系磁性ト
ナーとしての用途には、定着剤樹脂当り50乃至300重量
％、特に60乃至250重量％の磁性材料顔料を、必要によ
り着色剤顔料や導電剤顔料と共に組合せて使用するのが
よい。

本発明のトナーには、それ自体公知の他の配合剤を公知
の処方に従って配合することができる。例えば、シリコ
ンオイル、低分子量オレフィン樹脂類、各種ワックス等
を離型性補助の目的で用いてもよい。

前述した共重合体と顔料とを混練し、この混練組成物を
冷却した後、これを粉砕し、必要により篩分けすること
によりトナーが得られる。勿論、不定形粒子の角取りを
行うために、機械的な急速撹拌を行っても特に差支えは
ない。

トナー粒子の粒度は、解像力等にも関連するが、一般に
５乃至35ミクロンの範囲にあることが望ましい。

本発明のトナーを用いる静電写真複写法において、静電
潜像の形成はそれ自体公知の任意の方式で行なうことが
でき、例えば導電性基板上の光導電層を一様に荷電した
後、画像露光して静電潜像を形成させることができる。

静電像の現像は、一成分系磁性トナーの場合にはそのま
ま、二成分系トナーの場合には磁性キャリアと混合し、
このトナーの磁気ブラシを基板と接触させることにより
容易に行われる。現像により形成されたトナー像は複写
紙上に複写され、このトナー像を加熱ロールと接触させ
ることにより定着が行われる。

（発明の作用効果） 本発明の乾式トナーは、高速複写機における熱ロール定
着方式に用いて、良好な熱定着性が得られると共に、長
期使用中にもトナー同志のブロッキングやスペントトナ
ーの発生が抑制される等、耐熱性、耐久性にも優れてお
り、更にロール定着時におけるコールドオフセット及び
ホットオフセットも防止され鮮明な画像を形成し得る。

本発明の乾式トナーは、複写速度が毎分当り3,000cmに
も達する高速複写に有利に適用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は種々のスチレン−アクリル系樹脂とカーボブラ
ックを混合したものについての溶融粘度−温度特性を示
すグラフ図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−118651（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−189647（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−226358（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱可塑性樹脂媒質と該媒質中に分散した顔
   料との組成物から成る熱定着性トナーにおいて、該熱可
   塑性樹脂は、（ｉ）スチレン、（ii）アクリル酸エステ
   ル又はメタクリル酸エステル及び（iii）エチレン系不
   飽和カルボン酸又はその無水物を構成単量体とし且つ酸
   価が0.2乃至30の範囲にあるスチレン−アクリル系樹脂
   から成るものを用い顔料との組成物の形で、110乃至130
   ℃の温度範囲内でフローテスターで測定して下記式 logη≦−0.074T＋14.93 及び logη≧−0.061T＋12.40 式中、ηは組成物の溶融粘度（ポアズ）であり、Ｔは温
   度（℃）を表わす を満足する溶融粘度−温度特性を有することを特徴とす
   るブロッキング性の改善された高速複写用熱定着性トナ
   ー。
2. 【請求項２】前記スチレン−アクリル系樹脂が、メルト
   インデックス（ASTM Ｄ−1238,150℃）が10乃至30g/10
   分、ガラス転移点が50乃至70℃、及び重量平均分子量と
   数平均分子量との比で表される分子量分布（▲▼／
   ▲▼）が５乃至30の範囲内にある樹脂から成る特許
   請求の範囲第１項記載の熱定着性トナー。