JPS5988748A - 磁性トナ− - 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、静電記録、静電印刷等に於ける静電
荷ｒ象を現像する乾式現像剤に関する。

静電荷像の形成法は従来周知であり、例えば電子写真法
においては、通常光導を層を（Ｉｆ　＠させた後原稿に
基づいた光像を照射し、光照射部分の静電荷を減少又は
消滅させて靜電潜ｆ象を形成する。

そしてこの静電潜像を乾式現像剤で現像する方法として
はキャリア及びトナーの二種の粒子を使用する二成分現
ｆ象法の外、特にキャリア粒子を用いる事な（トナー粒
子のみを使って現ｒ象する一成分現像法が知られている
。

この−成分現像法にも各種の形態が存在するが、中でも
磁性トナーを用い磁気ブラシ現ｒ象法で現像する方法が
代表的である。これはトナーの磁性を利用し、磁気ロー
ル等によりトナーを静電潜１象部へ搬送し、静電誘導、
誘直分極、摩擦帯電等に基づ（トナーの電荷と静電潜ｆ
象間のクーロン力を、トナーと磁気ロール間の磁気引力
より太き（なる様にコントロールする事で現像を行うも
のである。

この様な方式はキャリアを使用しないため。

キャリア粒子の汚染、即ち現ｒ象剤の劣化という問題が
生ぜず、現ｆ象機構も簡便となるなど多（の利点を有す
るが、光導電体上に現像されたトナー像を、紙等に転写
する事は極めて困難であり、現像性と転写性を如何にし
て両立させるかといった事が重大な問題であった。

磁性トナーは一般に結着樹脂、強磁性体微粉末、染顔料
、導電性調節剤及びその他添加剤から成り、前述の様に
比較的導電性のトナーな使用する場合には静電誘導によ
るトナーへの電荷注入が、又比較的絶縁性のトナーを用
いた場合には誘電分極、或いは摩擦帯電電荷が、現ｒ象
性を支配すると考えられる。しかしながら、前者の様な
高導電性トナーを用いると、非常に良好な現１象トナー
像を得る事は可能であるが、静電転写時にトナー酸の飛
散が生じ、満足な画１象を得る事が出来ない。一方、後
者の様な高絶縁性トナーを用いると、確かに転写は良好
に行なわれるが、それ以前の現像トナー像はエツジ効果
が強く、又非画ｆ象部の地汚れ、現１象ムラ等が頻発し
、十分な隙が得られない。

例えば、特開昭５２−１０２７３１号では、１００α以
下の磁性トナーを用いると、現像は良好であるが転写が
不十分であり、　　１０’Ω副以上の高絶縁性トナーを
用いると転写は良好となるが、トナーの誘′亀分極が現
像を支配するため、十分な現像トナー像を得るためには
、酸化亜鉛感光材の様な電界強度の変化が大きいものを
使用しなければならないとしている。

磁性トナーの歴史は古（、特公昭３７−１４７！１９号
に既に基本的なアイデアが見られるが、転写型電子写真
等に応用する場合には未だに現ｒ象性と転写性を十分両
立させる事ができす、問題の解決が要求されている・ 転写されたトナー酸の定着方式としては、常温で圧力ロ
ールのみにより行う圧力定着方式、オーブン加熱による
熱定着方式、）・ロゲンラング等によるフラッシュ定着
方式、ヒートロールによる熱定着方式がある。これらの
うち、　＋：１′：、力定着は消費エネルギーが少なく
かつ、クイックスタート可能という利点はあるが、絶対
的な定着性が劣るという欠点があり、オーブン定着やフ
ラッシュ定着は、定着性は良いが高速時における定着性
が劣るという欠点がある。これらに対し、ヒートロール
定着は定着性が良（、高速定着においても有効であると
いう利点がある。

ヒートロール定着においテハヒートロール表面に未転写
トナーが付着し、それが再び転写紙に付着するオフセン
ト現象が生じやすいので、これを防ぐために種々の方式
が考え出された。

例ｔ　ハシリコンゴム製のヒートロールにシリコンオイ
ルやメチルシロオキ丈／等の離型剤を塗布するタイプの
装置が知られているが、装置が複雑化する欠点がある。

近年、装置の簡略化のためシリコンオイルを含浸させた
シリコンゴムのヒートロールを用いる装置も知られてい
るがロールの寿命が短いという欠点がある。ヒートロー
ルの寿命を延ばすために金属ロールにテフロンコーティ
ングした装置が開発されておりこの装置によればロール
の寿命が大幅に伸びるとされている。

上記の金属ロールを用いるヒートロール定着に適したト
ナーとするために１種々の樹脂、添加剤が提案されてい
る。

従って本発明の目的は感光体への現像性並びに転写紙へ
の転写性にすぐれ、すべての方式のヒートロール定着方
式に適合し、高速定着性が良く、かつオフセット現象を
極めて発生しに（く、保存安定性、製造安定性に優れた
磁性トナーを提供することにある。

前述の目的は少な（とも結着樹脂と磁性粉からなる静電
荷像現像用トナーにおいて、結着樹脂を線状非架橋ポリ
マーとゲル分率７０係以上の架橋ポリマーとで構成する
ことにより初めて達成することが出来る。

以下本発明の構成を詳細に説明する。

本発明の磁性トナー組成物は主成分として樹脂および磁
性粉より構成されている。

すなわち、本発明では樹脂として線状非架橋ポリマーお
よびオフセット防止のための架橋ポリマーを用い、また
離型剤として低分子駿のポリプロピレンワックス、ポリ
エチレンワックス、および有機酸グラフトポリエチレン
ワックスを用い、その他電気抵抗調整のため、カーボン
ブラックや帯電制御剤も添加出来る。

本発明で用いられる線状非架橋ポリマーおよび架橋ポリ
マーは結着樹脂全体の体積固有抵抗が１０　　Ωの以上
になる様に調整すると、トナーの抵抗値の規定を容易に
満足することができる。

結着樹脂の選択は主にどの様な両敞定着方法を採用する
かで決定される。例えば、熱定着法を採用する場合には
、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、或いはスチレ
ン系、アクリル系樹脂等のビニル系樹脂が一般に用いら
れる。

ヒートロール定着の場合、定着温度は通常１５０〜２０
０℃の範囲である。従って樹脂の軟化点は１５０°Ｃ以
下のものが熱定着性は良好である。従って線状非架橋ポ
リマーの分子潅乞調節することにより軟化点を１５０’
Ｏ以下に押さえる必要がある。但し、　Ｔｆが４５℃以
丁の場合はトナーが室温でブロッキングを起こしやすく
なる。このためにトナーのディスペンス不良、輸送中の
トナー容器内での固化につながり望ましくない。

本発明では前述の問題を避けるために線状非架橋ポリマ
ーとして数平均分子針が３万以Ｆ、好ましくは１万以下
、Ｔ１が４５°Ｃ以上、軟化点が１５０℃以下のものを
使用する。線状非架橋ポリマーの具体例としては、例え
ばスチレン系樹脂があり、スチレンのホモポリマーでも
よ（、またビニル系の単址体とスチレ／のコポリマーで
もよい。これらのコポリマー乞形成するための単数体に
は、ｐ−クロルスチレン；ビニルナフタリンニ例えばエ
チレン、グロビレン、ブチレン、インブチレン、ブタジ
ェンなどのエチレン系不飽和オレフィン類：例えば塩化
ビニル。

臭化ビニル、弗化ビニル、酢１浚ビニル、グロビオン酸
ビニル、ペンゾエ酸ビニル、醋酸ビニルなどのビニルエ
ステル類：例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル
、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、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−クロル−エチル、１り＋）ル酸フェニル、α−クロ
ルアクリル酸エチル、メタアクリルｌ俊メチル。

メタアクリル酸エチル、メタアクリル酸ブチルなどのα
−メチレン脂肪族モノカルボン酸のエステルＭ：アクリ
口ニトリル、メタアクリロニトリル、アクリルアミド：
例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、
ビニルイソブチルエーテルなどのビニルエーテルａ：ｆ
ｆ１Ｊｔはビニルメチルケトン、ビニルへキシルケトン
、メチルイソプロペニルケトンなどのビニルケトンＭ　
：　例えばＮ−ビニルピロール、Ｎ−ビニルカルバゾー
ル％Ｎ−ビニルインドール、Ｎ−ビニルナフリンなどの
Ｎ−ビニル化合物などがある。

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：例えば４化ビニル、臭化ビニル、弗
化ビニル、酢酸ビニル、グロビオン酸ビニル、ベンジェ
酸ビニル、酪酸ビニルナトのビニルエステル類：例えば
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−
ブチル、アクリル酸イソブチル、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−クロルエチル
、アクリル酸フェニル、α−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
クリル酸ブチルなとのα−メチレン脂肪族モノカルボン
酸のエステル類：アクリロニトリル、アクリルアミド：
例えばビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテ
ル、ビニルエチルエーテルナトのビニルエーテル類：例
えばビニルメチルケトン、ビニルへキシルケト／、メチ
ルイソプロペニルケトンなどのビニルケトン類：例えば
Ｎ−ビニルビロール、Ｎ−ビニルカルバゾール、Ｎ−ビ
ニルインドール、Ｎ−ビニルナフリンなどのＮ−ビニル
化合物などのＱｌｌ棒体重合させたホモポリマーまたは
これらの単数体を２種以上組み合わせて共重合させたコ
ポリマーあるいは例えばロジン変性フェノールホルマリ
ン樹脂、油変性エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、セル
０−ス［ｉ、ポリエーテル樹脂などの非ビニル系熱可塑
性樹脂等が挙げられる。

又ポリエステル系樹脂としては、コノ・り酸、フタール
酸、イソ７タール酸、テレフタール酸。

マレインｅ、　無水マレイン酸、フマール酸、無水フマ
ール酸、トランス−ヘキサヒドロテレフタール酸、ジフ
ェニル−ｐ＋　ｐ’−ジカルボン酸、ペンツフェノン−
４，４′−ジカルボン酸、ナフタレン−２，７−ジカル
ボン酸、ナフタレン−２，６−ジカルボン酸、１，２−
ジフェノキシエタン−ｐｔｐ’−ジカルボン酸、１，３
−ジフェノキシクロパン−ｆ’ｔＧ”−ジカルボン酸、
１，４−ジフェノキシブタン−ｐ＋ｐ’−ジカルボン酸
及びこれらに類するものである。

ジオールとしては、エチレングリコール、１゜３−グロ
ビレンジオール、トリメチレングリコール、テトラメチ
レングリコール、１，４−ブチレンジオール、Ｘ、５−
−Ｓメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、
ヘキサメチレングリコール、オクタメチレングリコール
、ノナメチレンクＩＪコール、テカメチレングリコール
、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テ
トラエチレンダリコール、ｐ−ジ（ヒドロキシメチル）
−ベンゼン、シス及びトランスキニトール、ヒドラキノ
ンジ−（β−ヒドロキシエチル）エーテルなどがある。

その他線状非架橋ポリマーとしてはポリエチレン、ポリ
プロピレン、エテレンーグロビレン共重合体、エチレン
−酢酸ビニル共重合体も用いられる。

これらの線状非架橋ポリマーは単独で、ｓトたは２種以
上の混合物として用いられる。

ヒートロール定着に用いられるトナーとしてはオフセッ
ト現象を生じに（いものが望まれる。

前述の線状非架橋ポリマーを含む磁性トナーに。

オフセット防止効果を持たせるにば溶触粘度便高（シ、
かつすぐれた離型性を持たせることが必要である。そこ
で本発明では樹脂成分として前述の線状非架橋ポリマー
の他にゲル分率７（１％以上の架橋ポリマーを加えて“
からみ合い効果〃による溶融粘度の上昇を図った。′か
らみ合い効果“による溶融粘度の上昇を効果的なものに
するには架橋ポリマーのゲル分率は７０チ以」二、望ま
しく４９０％以上のものが良い。ゲル分率が７０％未満
の架橋ポリマーを用いる場合には、満足のゆ（溶融粘度
の上昇が見られず、トナーに十分なオフセット防止効果
を持たせることが出来ない。

架箱ポリマーはモノマーを架橋剤と共に重合させて製造
される。ここで用いられる七ノマート１．テ＆エスチレ
ン、ｐ−クロルスチレン、ビニルナフタレン−９１ばエ
チレン、プロピレン。

ブチレン、イソブチレンなどの如きエチレン系不飽和モ
ノオレフィン類、例えば塩化ビニル、臭化ビニル、弗化
ビニル、酢酸ビニル、グロビオン酸ビニル、安息香酸ビ
ニル、酪酸ビニル。

ギ酸ビニル、マラアリン酸ビニル、カフ０ロン酸ビニル
などの如きビニルヱステル類１例えばアクリル酸メチル
、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル
酸イソブチル、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−クロルエチル、アクリル酸フェ
ニル。

メチル−α−クロルアクリレート、メタクリル酸メチル
、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチルなどの如き
エチレン性モノカルボン酸およヒソのエステル、例えば
アクリロニトリル。

メタクリロニトリル、アクリルアミドなどの如きエチレ
ン性モノカルボン酸置換体、マレイン酸ジメチル、マレ
イン酸ジエチル、マレイン酸ジメチルなどの如きエチレ
ン性ジカルボン酸およびその置換体１例えばビニルメチ
ルケトン、ビニルへキシルケトン、メチルイソプロフェ
ニルケトンなどの如きビニルケトン類１例えばビニルメ
チルエーテル、ビニルイソフチルエーテル、ビニルエチ
ルエーテルナトの如キビニルエーテル類５例えばビニリ
デンクロリド、ビニリデンクロルフルオリドなどの如き
ビニリチンハロゲン化物１例えばＮ−ビニルピロール、
Ｎ−ビニルカルバソール、Ｎ−ビニルインドール、Ｎ−
ビニルピロリドンなどのＮ−ビニル化合物類がある。

また、架橋剤は主に重合性の二重結合を二個以上もつ化
合物であり、例えばジビニルベンゼン、ジビニルナフタ
レンおよびそれらの誘導体のような芳香族ジビニル化合
物、例えばジエチレングリコールメタクリレート、ジエ
チレングリコールアクリルレート、トリエチレンクリコ
ールメタクリレート、トリメテロールグロバントリタク
リレート、アリルメタクリレート、【−ブチルアミノエ
チルメタクリレート、テトラエチレンダリコールジメタ
クリレート、１，３−ブタンジオールジメタクリレート
などの如きジエチレン性カルボン酸エステル、Ｎ、Ｎ−
ジビニ１ｖアニリ／、ジビニルエーテル、シビニルスル
フィド、ジビニルスルホンなど全てのジビニル化合物お
よび３つ以上のビニル基をもつ化合物が単独または混合
物として選ばれる。

架橋ポリマーとしては、特にスチレン系架橋ポリマー、
例えばスチレン−ブタジェン架橋共重合体、スチレン−
アクリル架橋共重合体が好ましい。これらの架橋ポリマ
ーは単独で、または２種以上の混合物として用いられる
。

架橋ポリマーの使用量は線状非架橋ポリマーと架橋ポリ
マーが重量比で７０：３０〜５０：５０が適量である。

架橋ポリマー量がそれ以下であれば、粘度低下により、
オフセット防止効果が失われる。また、架橋ポリマー量
がそれ以上であればトナーの融点が上昇し、定着温度の
上昇を持たらす。さらに、トナー製造時の粉砕性が低下
し、製造困難となる。

本発明のトナーにおいて用いられる磁性体粉末としては
感磁性を示すあらゆる材料が用いられる。例えば、鉄、
ニッケル、コバルト等の金属、金属酸化物１合金等が用
いられる。磁性トナーの場合、四三酸化鉄、三二酸化鉄
、コバルト添加酸化鉄、フェライト、ニッケル粉末等力
しばしば使用され５その添加量は現像条件により決定さ
れる。

磁性体の磁気特性も、添加量、現像方式に依存するため
、明確に定義する事は難しいが、保磁力５０〜７０００
ｅ、飽和磁化５０〜２００　ｅｍｕ／ｆ程度の範囲のも
のは不都合なく使用する事が可能であった。磁性体粉末
の粒径はトナーの粒径との関連で決定されるが、通常の
粒径数十μのトナーに対しては、０．０１〜１μ、好ま
しくは０．０５〜０，５μ程度のものが使用しやすい。

磁性粉含有量はトナーの流動性、搬送性から考えると、
トナー重置に対し２０〜７０ｗｔ％の範囲で使用可能と
考えられる。磁性粉含有量が２０１５− ｗｔ％未満ではトナーの搬送ムラが生じる。また、磁性
粉含有量が７０ｗｔ％以上では、トナーの電気抵抗値が
低下し、転写工程での問題が生じる。

磁性粉含有量は高湿時における普通紙への転写及びトナ
ーの搬送性ｔも考えると、トナー重量の３５〜５５重量
％とすることが望ましい。

本発明のトナーは粉体抵抗率がｌ０ＫＶ／αの電界下で
１０１４Ω口以上、圧縮抵抗率が５　ＫＶ／　ｃｍの電
界下で１０１２〜１０１５０ｍのものが好ましい。

また離型剤としては分子量１，０００〜６，０００のポ
リエチレンワックス、ボリグロピレンワックス、酸化ボ
リグロビレンワックス、有機酸クラフトポリエチレンワ
ックス等が有効である。分子量がそれ以上では離型性が
低下し、離型剤としての機能を果たさなくなる。

以下実施例により本発明の磁性トナーについて説明する
。

実施例１ スチレン−ｎ−ブチルメタクリレート共重合体（数平均
分子量的９０００　）　２０ｗｔ％　、スチレン１６− −ブタジエン架橋ポリマー（ゲル分率９０％）２０ｗｔ
％　、低分子ｌボリグロピレンワックス（重着平均分子
ｉ　４０００　）　５　ｗｔ％、四三酸化鉄（粒状、粒
径０．５μ）　５５ｗｔ％を溶融混練後、粉砕して分級
し、平均粒径１４．９μの磁性トナーを得た。

こうして得たトナーにカーボンブラック（粒径０．０２
μ）を０．５ｗｔチ加え、高速で回転する攪拌羽根を有
する攪拌装置で攪拌を行ないトナー粒子表面にカーボン
ブラックを付着させたトナーを得た。

このトナーで静電荷像を現１象し、富士ゼロックス社製
ＦＸ−２８３０の定着機でヒートロール温度を変えて定
着を行ったところ、ヒートロール温度１６０°Ｃで満足
のゆ（定着１＃！が得られ、ヒートロール温度２１０°
０までオフセットは見られなかった０ 実施例２ スチレ７−　ｎ−ブチルメタクリレート共重合体（数平
均分子Ｗｉｔ　１１０００）　４０ｗｔ％、スチレン−
ブタジェン架橋ポリマー（ゲル分率７０％　）　１０ｗ
ｔ％、有機酸グラ７トポリエチレンワツクス（分子１ｊ
ｔＭｖ　＝１３００）　５ｗｔ％、四三酸化鉄（粒状、
粒径０．５μ）　５５　ｗｔ％を溶融混練し、以下実施
例１と同様にしてトナーを得た。このトナーで静電荷１
象を現（象し、富士ゼロックス社製ＦＸ−２８３０の定
着機でヒートロール温度を変えて定着を行なったところ
１５３℃で満足のゆ（定着鐵が得られたが１７０°Ｃで
オフセットが見られた。

実施例３ スチレン−ｎ−ブナルメタクリレート共重合体（数平均
分子歓３１０００）　２５ｗｔ％、スチレンアクリル系
架橋ポリマー（ゲル分率９０％　）　１５ｗｔ％、ポリ
エチレンワックス（電縫平均分子量３０００　）　５　
ｗｔ％、四三酸化鉄（粒状、粒径０．５μ）５５ｗｔ％
を溶融混練後、実施例１と同様にしてトナーを得、四に
定着を行った。ヒートロール温度２１０’Ｏまでオフセ
ラ）　ＦＸ見られなかったが、満足のゆ（定着ｆ象の得
られるヒートロール温度は１７７”（ｌであった。

代理人弁理士（８１０７）佐々木清隆（ほか３名）１９
−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 結着樹脂と磁性粉とを主成分とし、所望により他の添加
   剤を含有し、前記結着樹脂が線状非架橋ポリマーとゲル
   分率７０％以上の架橋ポリマーとからなることを特徴と
   する磁性トナー。