JPH0344293B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は電子写真、静電記録、静電印刷等に用
いられる加熱定着用トナーに関する。 一般に電子写真は、光導電性物質（ZnO感光
体、Se感光体、有機光導電体等）上に静電荷像
を形成し、次いで該静電荷像をトナーを用いて現
像し、得られたトナー像はそのまま、もしくは、
普通紙等の転写シート上に転写した後、定着して
最終画像を得るものである。 この種のトナーとしては、例えば磁性キヤリア
粒子と混合して二成分系現像剤として用いられる
樹脂を主体としたトナーや樹脂と磁性粉を主体と
した一成分系の磁性トナーが一般に使用されてい
る。 トナー像の定着方式としては、電熱ヒータによ
る加熱雰囲気中を通過させるオーブン定着方式、
少なくとも一方が加熱ローラである一対のロール
間を通過させる熱ロール定着方式、あるいは一対
の剛性ロール間を常温で通過させる圧力定着方式
等が知られている。 これらの定着方式のうち熱ロール定着方式は、
加熱ロール表面と被定着基体上のトナー像保持面
とが圧接触するため、熱効率が極めて高く、迅速
に定着を行なうことができるので、特に高速度複
写を目的とする画像形成装置には極めて好適であ
る。しかしこの熱ロール定着方式にはいわゆるオ
フセツト現象を起こし易いという欠点がある。即
ち、定着時に像を構成するトナーが加熱ロール表
面に加熱溶融状態で圧接触するため、トナーの一
部が加熱ローラの表面に転移し、これが再び被定
着基体上に転移して画像を汚すという現象であ
る。このオフセツト現象を防止する方法として、
例えば、加熱ロール表面をフツ素樹脂やシリコン
ゴム等の耐熱性を有し、かつ表面エネルギーの低
い材料で形成し更にその表面にシリコンオイル等
のオフセツト防止用液体を供給して該液体の薄膜
でロール表面を被覆する方法が行なわれている。
この方法では、液体を供給するための余計な装置
が必要となる他、シリコンオイル等が加熱される
際臭気を発するなどの欠点があつた。 オフセツト現象を防止する他の方法として、ト
ナー自身にオフセツト防止性能を付与することに
より、シリコンオイル等のオフセツト防止用液体
を供給せずとも、オフセツトを発生させず良好な
定着画像を得る方法が知られている。この種の定
着方法に適したいくつかのトナーが提案されてい
る。例えば特公昭52−3304号、同52−3305号、同
57−52574号、同53−155655号および同58−12580
号の各公報には、着色剤とスチレン系樹脂と特定
の離型剤を含むトナーが記載されている。また特
公昭55−6895号公報には、α、β−不飽和エチレ
ン系単量体を構成単位として含有し、かつ所定の
範囲の分子量分布を有する樹脂を主要樹脂成分と
して含有するトナーが記載されている。更に、特
開昭56−1952号、同57−37353号、同57−171345
号、および同58−100139号の各公報に記載されて
いるような、ポリエステル樹脂を含む熱ロール定
着用トナーも提案されている。 しかしながら、上述の公知のトナーによれば、
耐オフセツト性が高く、しかも定着温度を低くす
る点では一応満足できるものの、更に改善が望ま
れていた。また、当然のことではあるが、トナー
は定着特性以外にも現像性、転写性、耐ブロツキ
ング性、クリーニング性に優れていることが要求
されるが、公知のトナーでは必ずしもこれらの諸
特性を十分に満たすことができなかつた。例え
ば、ポリエステル樹脂を含むトナーでは、この樹
脂が強く負に帯電するため、帯電凝集を生じやす
いという問題があつた。また、加熱の際比較的低
温で容易に溶融するトナーや、離型剤として２次
転移温度の低いポリオレフインを比較的多く含む
トナーは、貯蔵中あるいは複写機内においてブロ
ツキングを生じ易いという問題があつた。 本発明の目的は、上述の従来技術の欠点を排除
し、耐オフセツト性および定着性に優れると共に
高品質の定着画像が得られる加熱定着用トナーを
提供することにある。 本発明の加熱定着用トナーは、少なくとも樹脂
と着色剤と離型剤を含み熱ロール方式に使用され
る加熱定着用トナーであつて、前記樹脂は、ジオ
ール成分と２価又は３価以上の多価カルボン酸又
はその誘導体からなるポリエステル樹脂と、α、
β−不飽和エチレン系単量体を構成単位として含
むスチレン−アクリル系共重合体と、キシレンホ
ルムアルデヒド樹脂からなると共に、前記ポリエ
ステル樹脂と前記スチレン−アクリル系共重合体
とを50〜30：50〜70の重量比（但し合計で100重
量部）で配合し、かつ、前記キシレン−ホルムア
ルデヒド樹脂をトナー全量中に１〜10重量％含有
することを特徴とする。 本発明に係る加熱定着用トナーは、前記ポリエ
ステル樹脂及びスチレン−アクリル系樹脂を含む
ため優れた耐オフセツト性、現像性を有する。さ
らにキシレンホルムアルデヒド樹脂は、同程度の
軟化点を有する他の熱可塑性樹脂に比べて、溶融
粘度が低いという独特の性質を有しているため、
本発明のトナーは優れた耐オフセツト性、耐ブロ
ツキング性を保持しつつ、定着性が良好である。
以上の優れた性質は、個々の材料単独では十分に
発揮されず、本発明のポリエステル樹脂、スチレ
ン−アクリル系樹脂、離型剤及びキシレンホルム
アルデヒド樹脂の混合系において相乗的に示すこ
とができる。以下各樹脂の詳細を述べる。 熱ロールによる加熱定着方式におけるオフセツ
トを防止するために、樹脂の分子量分布、即ち重
量平均分子量（以下Mwという）／数平均分子量
（以下Mnという）の値（以下分子量分布という）
を大きくする必要があることは良く知られてい
る。一方スチレン・アクリル系共重合体の場合、
通常の重合法によつて合成し樹脂では、分子量分
布は2.0（但しゲル・パーシエーシヨン・クロマト
グラフイーによる測定、以下も同様）以上になる
ことが多く、オフセツト防止効果を有するものが
多い。そこで本発明でも分子量分布が2.0以上
（好ましくは4.0以上）となるスチレン・アクリル
系共重合体を樹脂成分の一つとして用いる。 本発明で使用するスチレン・アクリル系共重合
体を形成するためのα・β−不飽和エチレン系単
量体としては、例えばスチレン、０−メチルスチ
レン、ｐ−メチルスチレン、α−メチルスチレ
ン、ｐ−エチルスチレン、２・４−ジメチルスチ
レン、ｐ−ｎ−ブチルスチレン、ｐ−tert−ブチ
ルスチレン、ｐ−ｎ−ヘキシルスチレン、ｐ−ｎ
−オクチルスチレン、ｐ−ｎ−ノニルスチレン、
ｐ−ｎ−デシルスチレン、ｐ−ｎ−ドデシルスチ
レン、ｐ−メトキシスチレン、ｐ−フエニルスチ
レン、ｐ−クロルスチレン、３・４−ジクロルス
チレンなどのスチレン類、ビニルナフタレン類、
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
酸プロピル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル
酸ドデシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸２
−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アク
リル酸２−クロルエチル、アクリル酸フエニル、
α−クロルアクリル酸メチル、メタアクリル酸プ
ロピル、メタアクリル酸ｎ−ブチル、メタアクリ
ル酸イソブチル、メタアクリル酸ｎ−オクチル、
メタアクリル酸ドデシル、メタアクリル酸ステア
リル、メタアクリル酸フエニル、メタアクリル酸
ジメチルアミノエチル、メタアクリル酸ジエチル
アミノエチルなどのα−メチレン脂肪族モノカル
ボン酸エステル類などが挙げられる。 本発明では上記のスチレン類とα−メチレン脂
肪族モノカルボン酸エステル類との共重合体を使
用できるが、重量平均分子量が50000〜300000、
数平均分子量が10000〜50000、分子量分布が３〜
30のものが好ましく、特に150000〜270000の重量
平均分子量、25000〜35000の数平均分子量、４〜
15の分子量分布を有するものが有効である。但
し、架橋させた樹脂を用いる場合には、この範囲
を越えたものでも有効であることはもちろんであ
る。 次に、熱ロールによる加熱定着方式においては
オフセツト防止効果を有すると共に、高速定着を
容易にするためにできるだけ低い温度で定着し得
るトナーが必要となる。これらの条件を満たす樹
脂としてはポリエステル樹脂が知られており、本
発明でも上記スチレン・アクリル系共重合体と共
に使用する。本発明で使用するボリエステル樹脂
としては、例えば特開昭57−37353号公報に記載
されている如くの、特定のジオール成分と、２価
のカルボン酸又はその低級アルキルエステル及び
３価以上の多価カルボン酸又はその無水物との混
合物であつて、３価以上の多価カルボン酸又はそ
の酸無水物の含有量が酸成分の30〜80モル％であ
る多価カルボン酸又はその誘導体生成物を縮重合
させたポリエステレル樹脂が適当である。 本発明では上記のポリエステル樹脂のうち、重
量平均分子量が5000〜100000（より好ましくは
15000〜30000）、数平均分子量が5000〜20000、分
子量分布が５〜20（好ましくは６〜12）のものが
好ましい。但し、架橋されたポリエステル樹脂の
場合は上記分子量の範囲外でも有効である。 なお、ポリエステル樹脂は定着トナー画像を保
持する被定着基体を塩化ビニール製シートの下に
置いた場合のトナーの該シートへの付着（いわゆ
る塩ビ汚染）を防止するのに有効である。 上述したスチレン・アクリル系共重合体Ａとポ
リエステル樹脂Ｂとの配合比は、重量比でＡ：Ｂ
＝30〜85：70〜15の範囲が好ましく、より好まし
い範囲は50〜70：50〜30（但し合計で100重量部と
する）である。 上述したスチレン・アクリル共重合体、ポリエ
ステル樹脂および離型際を含むトナーは、耐オフ
セツト性がすぐれているが、比較的低温での定着
性をさらに高める必要がある。ヒートロール定着
では定着温度の自動調節が行なわれているが、水
分を比較的多く含む被定着基体に高速で定着する
際には、一時的に定着ロールの温度が低下するた
め、定着性が低くなりコールドオフセツトも生じ
やすいという問題があつた。 そこで本発明では、トナーの耐オフセツト性を
保持しつつ、比較的低温での定着性を高めるため
に、キシレンホルムアルデヒド樹脂を樹脂の一部
に用いる。キシレンホルムアルデヒド樹脂は、キ
シレンとホルマリンとを主原料とし製造される樹
脂で、例えば下記(a)〜(d)のような一般式で表わさ
れる樹脂である。 すなわち、メタキシレンがメチレン結合、エー
テル結合、アセタール結合等により化学結合した
樹脂である。この100％キシレン樹脂は、一塩基
酸または多塩基酸、不飽和脂肪酸、フエノール
類、アミン類と反応させた変性キシレン樹脂とし
ても使用できる。このキシレン樹脂または変性キ
シレン樹脂をトナー全重量中に１％〜15％含有せ
しめることで、トナーの耐オフセツト性を低下さ
せることなく、定着性を向上させることが可能と
なる。 キシレン樹脂を用いる他の効果としては、トナ
ーを溶融混練−粉砕プロセスにより製造する際の
粉砕性の向上があげられる。 但し、キシレン樹脂の含有量が10％を越える
と、キシレン樹脂は比較的軟化点が低い（80〜90
℃程度）ので、耐ブロツキング性が低下し、又粉
砕され易くなつて、微粉が多くなるので、却つて
トナーの収率が低下するという問題を生ずる。し
たがつて本発明では、トナー全量中のキシレンホ
ルムアルデヒド樹脂の含有量を１〜10重量％とす
る。 また本発明ではトナーの耐オフセツト性を高め
るために離型剤をトナー全量中に１〜15重量％含
有せしめる。本発明で使用する離型剤としては、
脂肪族系樹脂、脂肪酸金属塩類、高級脂肪酸類、
脂肪酸エステル類もしくはその部分ケン化物類な
どの公知の脂肪族系化合物があるが、特に低分子
量（重量平均分子量が1000〜10000）の脂肪族系
樹脂が有効である。具体的には、低分子量ポリプ
ロピレン、低分子量ポリエチレン、パラフインワ
ツクス、炭素原子数４以上のオレフイン単位から
なる低分子量オレフイン重合体等の１種又は２種
以上の組合せが適当である。 本発明に係るトナーにおいては、任意の適当な
顔料および／又は染料が着色剤として使用され
る。例えば、カーボンブラツク、アニリンブル
ー、カルコオイルブルー、クロームイエロー、ウ
ルトラマリンブルー、デユポンオイルレツド、キ
ノリンイエロー、メチレンブルークロライド、フ
タロシアニンブルー、メチレン、マラカイトグリ
ーンオクサレート、ランプブラツク、ローズベン
ガルなどの公知のものが挙げられる。 本発明のトナー中の上記染料の一部または全部
の代わりに、マグネタイト、ヘマタイト、フエラ
イトなどの鉄酸化物、コバルト、ニツケル、マン
ガンなど磁性を示す金属やその合金等の公知の磁
性材料粉末を使用し、トナーに磁性を持たせても
良い。 一成分系の磁性トナーとして使用する場合は、
トナー全量中に対して20〜80重量％の磁性粉を含
有させることが適当である。本発明のトナーは、
鉄粉、フエライト粉末、ガラスビーズなど公知の
キヤリアと混合して二成分現像剤（但しトナー中
に磁性粉を含んでも良い）としても使用できるこ
とはもちろんである。 また本発明の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、その表面にオフセツト防
止液を供給した熱ロールを使用するまでもなく、
オフセツトを伴なわずに良好な熱ロール定着が可
能であるが、定着用熱ロールとしては、例えば金
属ロールの表面を四弗化エチレン樹脂などのフツ
素樹脂で被覆したものや、硬質シリコンゴムで形
成されたものなどが使用できる。 実施例 １ スチレン−ｎ−ブチルメタクリレート（Mw＝
220000、Mn＝20000、Tg＝60℃）、ポリエステル
樹脂（特開昭57−37353号公報の合成例１に記載
の樹脂）、ロジン変性キシレンアルデヒド樹脂
（リガナイト製リグノールＲ−70）、ポリプロピレ
ン（三洋化成製ビスコール550P）、荷電制御剤
（オリエント化学製ボントロンE81）およびカー
ボンブラツク（三菱化成製＃44）の各原料を用い
て以下のプロセスに従つて第１表に示す８種類の
トナーを作成した。まず原料を加圧型ニーダーに
より140℃の温度にて十分混練し、冷却固化させ
た後、ジエツトミルにて粉砕し、平均粒径12μｍ
に分級し、トナーを得た。またこれらのトナーの
摩擦帯電量〔但し、東芝ケミカル製TB−200型
測定機にて、鉄粉キヤリア（日本鉄粉製
EFV200／300）に対する帯電量を測定〕も第１
表に示す。上記の各トナー５重量部をそれぞれ鉄
粉キヤリア（日本鉄粉製EFV200／300）95重量
部と混合し８種類の現像剤を作成し、これらの現
像剤を用いて市販の電子写真複写機にて画像評価
を行なつたところ、第２表の様な結果が得られ
た。

【表】

【表】

【表】 (注) ○：良好、△：やや劣る、×；劣る
第２表から明らかな様にいずれのトナーも耐オ
フセツト性は良好であるが、キシレン樹脂を含ま
ないNo.７トナーでは定着性が十分ではなかつた。
また塩化ビニール（岡本理研ゴム製マポニール）
に対する付着性は、ポリエステル含有量の少ない
No.５、６のトナーにおいては劣つていたが、他の
トナーでは良好であつた。 実施例 ２ スチレン−アクリレート共重合体（Mw＝
150000、Mn＝31000、Tg＝62℃）、ポリエステル
樹脂（特開昭57−37353号公報の合成例２に記載
の樹脂）、ポリプロピレン（三洋化成製ビスコー
ル550P）、キシレンホルムアルデヒド樹脂（リグ
ナイト製、リグノールＲ−70）及び磁性粉（戸田
工業製EPT500）の各原料を用いて、以下のプロ
セスに従つて第３表に示す８種類のトナーを作成
した。 まず原料を加圧型ニーダーにより140℃の温度
にて十分混練し、冷却固化させた後ジエツトミル
にて微粉砕した。次いで、微粉砕粉に微粉末シリ
カ（日本アエロジル製アエロジルR972）を0.6重
量部加えて常温で乾式混合してから150℃の熱気
流中を噴霧状にして通過させ、熱処理を行なつ
た。次に微粉末シリカを更に0.5重量部を加えて
混合した後分級して、粒径５〜20μの磁性トナー
を得た。 これらの磁性トナーを用いて、外径120mmφの
セレン感光体使用の実験用複写機にて画像評価を
行ない、第４表に示す結果が得られた。現像は、
対称12極着磁で、外径31.4mmφのステンレス鋼製
スリーブ上での磁力が600Gのマグネツトロール
とスリーブとを共に感光体と同一方向（但し現像
ギヤツプにおいて）に、それぞれ1200r、ｐ、ｍ
および100rpmで回転させ、かつ現像ギヤツプお
よびドクターギヤツプをそれぞれ0.45mmおよび
0.35mmに設定して行なつた。また定着は、表面を
テフロン（商品名）で被覆した加熱ロールを備え
た定着機にて、ロール表面を170℃に加熱して100
mm／secの定着速度で行なつた。

【表】

【表】

【表】 (注) ○：良好、△：やや劣る、×；劣る
第４表から明らかなように、No.９以外はいずれ
のトナーも画像濃度は実用に耐え得るが、キシレ
ン樹脂を含まないNo.15のトナーでは、やはり定着
性が十分ではなかつた。また、ポリエステル含有
量の少ないNo.14のトナーでは耐塩ビ汚染性が劣つ
ていた。 参考例 実施例１のNo.３トナーにおいて、スチレン・ア
クリル系共重合体およびキシレンホルムアルデヒ
ド樹脂との配合比を変えた以外はNo.３トナーと同
様の組成、条件で４種類（No.17〜20）のトナーを
作成した。これらのトナーのキシレンホルムアル
デヒド樹脂の含有量は10重量部（No.17）、12重量
部（No.18）、15重量部（No.19）、18重量部（No.20）
であつた。 上記のトナーを用いて実施例１と同様の条件で
画像評価を行なつた。その結果を第５表に示す。

【表】 第５表から明らかなように、キシレンホルムア
ルデヒド樹脂の含有量が多いトナー（No.18〜20）
では、耐ブロツキング性および収率が低下する。 以上に記述の如く、本発明に係る加熱定着用ト
ナーは、耐オフセツト性、定着性および耐塩ビ汚
染性が良好であり、しかも高品質の画像を得るこ
とができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少なくとも樹脂と着色剤と離型剤を含み熱ロ
   ール方式に使用される加熱定着用トナーにおい
   て、前記樹脂は、ジオール成分と２価または３価
   以上の多価カルボン酸またはその誘導体とからな
   るポリエステル樹脂と、α、β−不飽和エチレン
   系単量体を構成単位として含むスチレン−アクリ
   ル系共重合体と、キシレンホルムアルデヒド樹脂
   からなると共に、前記ポリエステル樹脂と前記ス
   チレンアクリル系共重合体とを50〜30：50〜70の
   重量比（但し合計で100重量部とする）で配合し、
   かつ、前記キシレンホルムアルデヒド樹脂をトナ
   ー全量中に１〜10重量％含有することを特徴とす
   る加熱定着用トナー。