JPH0731414B2 - 圧力定着用トナー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電子写真法，静電記録法，磁気記録法或いは
静電印刷法などに用いられる圧力定着用トナーに関す
る。

従来、静電潜像磁気潜像などをトナーと称する着色粉末
で現像し、しかる後にその画像を保存しておきたい時に
はいわゆる「定着」という操作が行われる。そのような
定着の方法としては該潜像担持面をそのままもしくは転
写体に転写した後、ヒートチャンバーでトナーを溶融さ
せ付着させる方法、熱ローラーで溶融させると同時にト
ナーをうめこむ方法、溶剤を用いてトナーを溶解して付
着させた後に溶剤を除去させる方法、定着液と称する樹
脂溶液等を画像上に塗布し固定する方法などが知られて
いる。

ところが従来知られているこのような定着法は重大な弱
点がある。それはこのような定着方はいずれも定着に時
間が必要であるということである。つまり実際に画像を
定着するためにはトナーの融解する時間，溶解する時
間，溶剤の蒸発する時間，等が必要なのである。このよ
うな時間は例えば１枚の画像だけを定着したいという時
には問題にならないが、連続して多量の画像定着したい
という時には大きな障害となる。溶剤や液を用いる定着
法はこのような時言うまでもなく不利であるが、その他
の定着法も熱を用いて融解させるという操作がある以上
より高速で定着したいという要求には答えずらいもので
ある。熱を用いる場合、寄り効果的にその熱を利用する
ためにフラッシュ露光を用いたり、赤外線露光を用いた
り、誘導加熱を用いたり、それらを併用したりというこ
とも行なわれる。しかし本質的に効率を上げるのにも限
度があり、また必要な熱量は１枚あたりは同じであるか
ら、より高速で定着しようとする時にはより多い熱量を
供給するしかない。最近のように技術が進歩し、情報が
多様化、高速化して画像情報も高速度で伝達されること
が必要とされる時に、画像情報を保存させるためのこの
定着時間はきわめて短いことを要求され、それにしたが
つてより巨大な熱源を有する定着器を用いて対応してい
るというのが実状である。

このような従来知られている定着法に対し最近注目され
ている定着法に、圧力だけで画像を定着する、いわゆる
圧力定着法とよばれる定着方がある。この方法は圧力だ
けで定着できるので上記の他の方法に比べ熱を与えたり
する操作がいらなくなるというメリツトがあるが、さら
に大きなメリツトは「定着に時間がかからない」という
ことである。すなわち、圧力定着は圧力ローラー中を画
像が通過する時、瞬時にして行なわれる。圧力定着のた
めの条件は圧力をかけることだけであり、融解蒸発のよ
うな時間のかかることは一切ない。より高速の定着のた
めの手段として圧力定着法が最も有望であろうと考える
のは上記のようなことから自然である。

ところが従来知られている圧力定着方法には上記のよう
な大きなメリツトがある半面いくつかの重大な欠点があ
る。その一つは定着するための圧力は一般に20〜40kg/c
mという線圧であるが、これだけの力を加えるためには
定着器の強度がかなり強いことが要求され、定着器が大
型化重量化して好ましくないということである。他の１
つは、上記のような圧力を転写紙のような画像に均一に
加えることはきわめてまた本質的に難しく、転写紙がシ
ワになつたり、カールしたりすることを防ぐのがきわめ
てむずかしいことである。さらには、上記のような圧力
を画像上にローラーで加えると画像表面が平滑化してし
まい、画像に光沢が生じ画像の品位を低下させるという
ことである。また圧力定着の定着性は定着時の線圧と定
着母体の性質によつて大きく変わるので、例えば同じ定
着器でも紙の巾が変化したり転写紙が変化したりすると
定着性が変化したりすることがあり、これも実用上問題
になる程度の重大な欠点である。現実には何らかの工夫
によつてこれらの問題からのがれようとしており、現実
に実用かもされている。それはたとえば光沢をなくする
ために定着ローラーをマツト化したり、均一に圧力をか
けるためにローラーに交差角をもうける等の処置であ
る。しかしこれらの方法を用いても、例えばマツトロー
ラー自身が大きな定着圧のために結局はもとのような平
滑ローラーになつてしまうとか交差角のためにかえつて
シワがでやすくなる等の他の問題がまた生じてしまう。

このようにして見ると上記のような問題は圧力定着に付
随する本質的な問題であり、解決の手段はないように思
える。事実、上記のよう工夫でこれらの問題からのがれ
るのはむずかしい。

本発明の目的は、現像性と圧力定着性にすぐれた圧力定
用性トナーを提供することである。本発明の他の目的
は、定着速度の変化によつて受ける影響が少なく、特に
光速度定着に適した圧力定着用トナーを提供することで
ある。本発明の他の目的は、定着圧力の変化によつて受
ける影響が少なく、特に低圧力でも定着できるような圧
力定着用トナーを提供することである。本発明の他の目
的は、定着母体の差による定着性の変化の少ない圧力定
着用トナーを提供することである。

具体的には、本発明は、軟化点90℃以上、130℃におけ
る溶融粘土が６〜100cpsである炭化水素ワックス（但
し、スチレン系グラフトポリエチレンワックスを除く）
を結着物質として含有することを特徴とする圧力定着用
トナーに関する。

本発明で使用する炭化水素ワックスとは、分子の構成元
素が実質的に炭素と水素からなるワックスである。

このような炭化水素ワックスは結着物質中に３〜100重
量％（より好ましくは10〜100重量％）含有させるのが
良い。

本発明者らは圧力定着用の材料として種々の材料を検討
してきた。その結果、上記材料を使用することにより圧
力定着用トナーの特性が極めて進歩することを見出し
た。従来圧力定着用トナーを製造するための材料は各種
知られている。最も一般的な材料として、天然及び合成
のワツクスで各種のものが知られている。特に軽い圧力
で定着するトナーを目的とした材料の選択も行なわれて
おり、例えば高分子物質とワツクスの組み合わせによる
軽圧力定着用トナーも知られている。これらのトナーは
従来の圧力定着用トナーに比べてはるかに低い圧力で定
着するトナーであつた。ところがこれらの材料の組み合
わせにおいて軽圧力定着を行なおうとする場合、いくつ
かの問題があつた。その一つは機械的強度であり、今一
つは顔料の分散性であつた。本発明者らは、この点に関
し検討をつづけたところ、上記本発明による材料を用い
ることにより、上記問題に対して多大の効果が得られる
ことを見出した。

本発明で使用する炭化水素ワックスは、従来の圧力定着
性トナー用ワックスとして知られているものに比べると
高粘土のものであり、また、従来の圧力定着性トナー用
ポリエチレンワックスと比べるとより低粘土のものであ
る。

本発明は適した炭化水素ワックスとしては、パラフィン
ワックス、，イソパラフィンワックス及びポリエチレン
ワックスが挙げられ、以下のような商品名で市販されて
いる。

これらの材料は単独でも圧力定着性を有するから単独で
用いても良いが、従来公知の各種の圧力定着性材料と組
みあわせて用いてる場合には、前記の材料が５重量％以
上あることが必要である。

組合せて用いることができる圧力定着性材料には、低分
子量ポリエチレンまたはポリエチレンワツクスとして市
販されているものがあり、Hoechst AG,Celanese Plasti
cs,Philips Petroleum Co,National Petrochemi cals C
orp,Union Carbide Corp.,British Hydrocarbon Chemic
als,Ltd.,古河化学，三井石油化学，昭和電工，チツ
ソ，等で製造販売されている。あるいはまた，従来知ら
れている圧力定着性ワツクスとは、C₁₂〜C₅₀の炭素連鎖
を有する長鎖化合物でありC₁₂〜C₅₀の炭化水素，脂肪
酸，およびそのエステルや金属石ケン，脂肪アルコー
ル，多価アルコール，およびその金属塩とやその塩化
物，フツ化物，アミド，ビスアミドなのである。市販品
としてはパラフインワツクス，マイクロクリスタリンワ
ツクス，アミドワツクスとして売られているものであ
る。メーカー及び商品名としてはパラフインワツクス
（日本石油），パラフインワツクス（日本精蝋），マイ
クロワツクス（日本石油），マイクロクリスタリンワツ
クス（日本精蝋），ヘキストワツクス（hoecst AG），
ダイヤモンドワツクス（新日本理化），サンタイト（精
工化学），パナセート（日本油脂）等がある。

また本発明のトナーの結着樹脂としては、圧力定着性材
料の他に別の公知の樹脂を混合してもよい。例えば、ポ
リエステル樹脂，エポキシ樹脂，シリコーン樹脂，ポリ
スチレン，ポリアミド樹脂，ポリウレタン樹脂，アクリ
ル樹脂，などがあるが、その量は結着樹脂全体の30重量
パーセントを越えてはならない。

本発明のトナーに用いる着色材料としては、公知のもの
がすべて使用でき、例えば、カーボンブラツク，鉄黒，
ニグロシン，ベンジジンイエロー，キナクリドン，ロー
ダミンB,フタロシアニンブルーなどがある。

また本発明のトナーを磁性トナーとして用いるために、
磁性粉を含有せしめてもよい。このような磁性粉として
は、磁場の中に置かれて磁化される物質が用いられ鉄，
コバルト，ニツケルなどの強磁性金属の粉末もしくはマ
グネタイト，ヘマタイト，フエライトなどの化合物があ
る。この磁性粉の含有量はトナー重量に対して15〜70重
量％である。

また本発明のトナー中には種々の目的のために添加剤を
加えることができる。このような添加剤としては、金属
錯体，ニグロシンなどのような荷電制御剤，ポリテトラ
フルオロエチレン，のような潤滑性のある化合物、ジシ
クロヘキシルフタレートのような可塑剤などがある。ま
た粉体の自由流動性改良の目的で疎水性コロイド状シリ
カ微粉末やトナー固着防止のために酸化セリウムなどの
研摩剤微粒子と混合して用いることもできる。

本発明のトナーは必要に応じて鉄粉，ガラスビーズ，ニ
ツケル粉，フエライド粉などのキヤリアー粒子と混合さ
れて、電気的潜像の現像剤として用いられる。

このようにして構成された圧力定着用トナーの第一の特
性は低い圧力でも定着することにあり、事実従来の1/3
〜1/5の圧力で定着する。さらにいくつかの実用上重要
な特性がある。その一つは定着装置依存性が少ないこと
である従来圧力定着を行なうためには、できるだけ少な
い接触面積で局所的に強い圧力をかけることが必要とさ
れていたために、剛体のローラーを用いているので実用
上これを保持するための部材の安定性や強度を得ること
がむずかしく、装置が巨大化したり耐久性が問題となる
ことがあった。ところが本発明における圧力定着用トナ
ーは、それ自体強い自己凝集性を示すために、そう局所
的に強い力がなくとも定着が可能である。したがつて例
えば多少弾力性を有するような圧力ローラーも実用に供
せる。

さらに本発明の圧力定着用トナーの有するさらに大きな
メリツトは、被定着面の選択性が非常に少ないことであ
る。従来より圧力定着性が被定着面の相違により大きく
異なることはよく知られている。しかし実用上はどんな
面に対しても同じような定着性があることがもつとも好
ましいのであり、従来が圧力定着性成分では不可能であ
つた完全PPC圧力定着を本発明は可能にする。

さらに今一つ本発明の圧力定着用トナーの有する特性は
定着力の定着速度依存性が少ないことである。前述のよ
うに圧力定着は従来の熱定着等に比較して速度依存性の
少ない定着方法ではあつた。しかしながら従来の圧力定
着性成分を用いたのでは速度依存性を全く皆無にするこ
とができず高速での定着を行なうためには多少付加的な
圧力を必要とした。ところが本発明によるトナーを用い
ると全くといつて良いほど定着速度依存性はなく、本発
明者らの実験では50mm/secから500mm/secまで全く同一
の定着性を得ることができた。

さらに本発明のトナーの特徴はその定着の圧力依存性も
少ないことである。圧力定着は圧力により定着するので
あるから当然圧力依存性があり、従来のトナーはこの定
着力の圧力に対する変化が大きかつた。ところが圧力定
着器には常に同じ圧力がかかるとはかぎらず例えば紙サ
イズが変つた時には定着圧も異なることになるし、ま
た、例えばシワ防止等のために故意に圧力を変化させる
ようなことも行なわれる。従来のトナーを用いてこのよ
うな系に用いると紙の部位によつて定着性が異なるとい
う不具合が生じる。ところが本発明によるトナーは定着
力の圧力依存性が少ないためこのようなことはおこらな
い。

またさらに本発明の結着樹脂組成物のもつ非常に大きな
特徴はこの組成物を他の非定着性成分と組みあわせても
定着阻害効果が少ないことである。

従来の圧力定着性成分を用いる場合も必要に応じて顔
料，荷電付与剤，耐ブロツキング剤を加えることがあつ
たがこのような場合に少しでもこのような非定着性成分
が入ると極端に定着性が下がるというのが従来の組成物
の特徴であつた。ところが本発明の結着樹脂組成物はこ
れらの影響がきわめて少なく必要に応じて各種の添加剤
や加工剤の混入が定着性のことを気にせずに用いること
ができる。そしてこのことは本発明の結着樹脂組成物が
単にそのままの形で圧力定着性材料として用いられるば
かりでなく、例えばカプセル化した場合の芯材等の用途
としても極めて有用であることを示すものである。

以上本発明の基本的な構成と特色について述べたが以下
実施例にもとずいて具体的に本発明の方法について説明
する。

〔実施例１〕 イソパラフィンワックス（軟化点117℃， 130℃における溶融粘土20cps; 安原油脂製 ネオワックスＬ） 100重量部 フタロシアニンブルー 10重量部 上記混合物を加熱溶融してよく混合したのち、約120℃
に熱した３本ロールで混練した。混練物を自然放冷後、
カツターミルで粗粉砕し、ジエツト気流を用いた微粉砕
機を用いて粉砕した。これを風力分級機を用いて分級
し、直径10〜20μの圧力定着用トナー微粒子を得た。

このトナーをスリーブを有する現像器に適用し、正の静
電荷を有する潜像を現像した後、上質紙上に転写した。
画像を有する転写紙を両端から圧接力を加えられるよう
にした２本の加圧ローラーからなる圧力定着器を通した
ところ、125mm/secのスピードで15kg/cmの線圧力でほぼ
完璧な定着性を示した。現像濃度は1.5と良好であつ
た。

またスピードを２倍および３倍で同様の定着試験を行な
つたが定着性は全く変わらなかつた。また紙質を変化さ
せたが紙質による定着性の変化はきわめて少なかつた。

また、トナーを補給するようにして連続複写を行なつた
ところ、3000枚のコピーを続けても変化のない画像が得
られた。

［比較例１］ ポリエチレンワックス（軟化点123℃,130℃における溶
融粘土180cps,ヘキスト社製PE130）を、インパラフィン
ワックスのかわりに使用することを除いて、実施例１と
同様にして圧力定着用トナーを調製した。実施例１と同
様にして画出しして、トナー画像の圧力定着をおこなっ
たところ、線圧力15kg/cmでは実施例１のトナーと比較
して比較例１のトナーは定着力が弱く定着画像がはがれ
やすかった。線圧力40kg/cmに上げて定着したところ、
良好な定着画像が得られたが、定着スピード250mm/sec
に挙げたところ、トナーの定着性が低下した。

［比較例２］ パラフィンワックス♯140（軟化点60℃,130℃における
溶融粘土約Icps,日本精蝋社製）を、イソパラフィンワ
ックスのかわりに使用することを除いて、実施例１と同
様にし圧力定着用トナーを調製した。実施例１と同様に
して画出しして、トナー画像の圧力定着をおこなったと
ころトナー画像の定着性は良かったが、画像濃度が0.8
と実施例１と比較して低かった。また、連続複写をおこ
なったところ、数十枚のコピーで画像濃度がさらに低下
した。

〔実施例２〕 ACポリエチレン♯６ ５重量部 ポリエチレンワックス（軟化点120℃， 130℃における溶融粘土20cps; 三井石油化学製 ハイワックス （Hi−WAX）100p） 10重量部 パラフィンワックス♯155 85重量部 マグネタイト 60重量部 上記材料をブレンダーでよく混合したのち、120℃の３
本ロールでよく混練した。混練物を実施例１と同様に微
粉砕し、トナーを得た。

得られたトナーを磁性スリーブを有する現像器に適用
し、正の静電荷を有する潜像を現像したのち、上質紙上
に転写した。画像を有する転写紙を両端から圧接力を加
えられるようにした２本の加圧ローラーからなる圧力定
着器を通したところ、200mm/secのスピードで9kg/cmの
線圧力でほぼ完璧な定着性を示した。現像濃度は1.5と
良好であつた。またトナーを補給するようにして連続20
00枚の連続複写を行なつたところ、変化のない画像が得
られた。

〔実施例３〕 パラフィンワックス（軟化点99℃， 130℃における溶融粘土10cps; 日本製ロウ製ルバックス（LUVAX） −1151） 15重量部 パラフィンワックス155 85重量部 キナクリドン系赤色顔料 ５重量部 上記材料を混合して溶融したのち、分散材を分散した熱
水中に分散した。次いで冷却，洗浄，乾燥し、直径約10
μｍの球状粒子を得た。この粒子にスプレードライ法で
マイクロコートを行ない、マイクロカプセルトナーを得
た。

このトナーを用いて現像し、転写したのちに線圧10kgの
金属性圧力ローラーを通したところ、100mm/secのスピ
ードで完全に定着した。また、連続複写しても画像は変
化なかつた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若宮 勝利 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−5559（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−215660（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−63947（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−108256（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軟化点90℃以上、130℃における溶融粘度
   が６〜100cpsである炭化水素ワックス（但し、スチレン
   系グラフトポリエチレンワックスを除く）を結着物質と
   して含有することを特徴とする圧力定着用トナー。