JPS6021054A - 圧力定着用磁性トナ− - 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】 本発明は電子写真法、磁気印刷法等に使用される圧力定
着用磁性トナーに関する。

”ｊＱ、子写真を利用した複写方法として、例えばＳｅ
。

ＺｎＯ，有機光導電体等の感光体上に静電潜像を形成し
、磁性現像剤を用いて磁気ブラシ法により現像し、現１
象画像を普通紙等の転写シート上に転写した後定着して
最終画像を得る方式が一般に知られている。この複写方
式に使用される磁性現像剤としては磁性キャリアと定着
性樹脂中に着色用顔料、染料等を添加した非磁性トナー
の混合粉体である二成分系現像剤が従来から使用されて
いる。

しかるにこの二成分系現像剤を使用した場合、現像剤中
のトナー濃度を一定に保つだめの手段やトナーとキャリ
アを均一に混合するだめの手段を現像装置に設ける必要
があり、現像装置が大型化Φ複雑化するという問題があ
る。また、キャリア粒子はトナーとの混合撹拌を長時間
続けるため、キャリア粒子の表面にトナーの皮膜が形成
°され、キャリアの摩擦帯電特性が１氏下することから
、キャリアを定期的に交換する必要があった。

そこで、磁性現像剤として、キャリア粒子を用いずに樹
脂と磁性粉を主成分とする一成分系の磁性トナーを用い
て静電潜像を現像することが提案され、まず酸化亜鉛紙
、静電記録紙のような特殊記録紙を用いて現像後直接定
着する方式に実用化され、ついで前述の転写工程を含む
電子写真複写方式にも実用化されている。また磁性トナ
ーは、電子写真法や静電記録を利用した複写方式に限ら
ず、磁気ドラムを用いた磁気記録方式にも使用されてい
る。

上記の各複写方式において、・トナー像の定着方式とし
ては、オーフンあるいは熱ロールによる加熱定着方式や
常温での加圧のみによる圧力定着方式などが知られてい
るが、予熱時間が不要すなわちクイックスタートが可能
でかつ消費電力も少なくてすむ等の利点を有する圧力定
着方式が普及しつつある。

この圧力定着方式に使用されるトナーとしては例えばワ
ックス等の脂肪族成分を主成分としてこれに熱可塑性樹
脂を配合し変性したもの（％公昭４４−９８８０号公報
）が知られている。まだ例えば特開昭４９−１７７３９
号公報に記載されているような粘漸性樹脂を核とするカ
プセルタイプの圧力定着用トナーも知られている。また
特開昭５０−５００４２号公報には、ワックスとエチレ
ン−酢酸ビニル共重合体を樹脂成分として用いた磁性ト
ナーが記載されている。また特開昭５１−３６９４７号
公報には、熱反応性樹脂もしくはエポキシ樹脂とエチレ
ン−酢酸ビニル共重合体を樹脂成分として用いた磁性ト
ナーが記載されている。このほか特公昭５４−３３７３
号公報に記載されているように３〜３００　ｋｇ／　ｃ
ｒｎ　２の降伏値を有するワックス状化合物を明瞭な降
伏値を有するエチレン−酢酸ビニル共重合体で改質した
樹脂を用いた磁性トナーも実用化されている。

そして圧力定着用磁性トナーには、定着性が良好である
こと、高温での保存性が良いこと、耐オフセット性に優
れていることなどが要求されるが、従来のトナーではこ
れら諸要求を全て満たすことは困難であった。例えば特
公昭４４−９８８０号公報に記載のトナーでは定着に商
い圧力を必要とし、寸だ保存時に凝集が生じやすいとい
う問題がある。

またマイクロカプセル型のトナーは調整法が接作。

で特性の安定したトナーを得ることが困難で実用的でな
い。またワックスをエチレン−酢酸ビニル共重合体で改
質した４！１脂を用いたトナーは、従来のものより定着
性、保存安定性および流動性の点ですぐれておυ実用化
されているが、ワックスの他の樹脂に対する相溶性が悪
いことから、保存性、感光体への付着にやや難点がある
。

本発明の目的は、上述の従来技術の欠点を排除し、特に
低圧力で良好な定着性を示しかつ高温での保存性ならび
に振動による耐ブロッキング性の良好な圧力定着用磁性
トナーを提供することであるＯ 本発明の圧力定着用磁性トナーは、酸素含量が０．０５
重量−以上である酸化ポリオレフィンワックスおよびポ
リアミンの高級脂肪酸アミドからなり、軟化点が８０℃
以上であって圧縮降伏値が５００ｋｌ？／Ｃｍ２以下で
ある樹脂組成物と磁性粉を主成分とすることを特徴とし
ている〇 一般に、樹脂を機械的特性から大別すると弾性変形を起
こすもの、脆性破壊をするものおよび塑性変形するもの
に分埴されるが、圧力定着用トナーにはこれらのうち所
定の圧力（３〜３００　ｋ１９　／ｃｒｎ　”程度）下
で塑性変形を起こすものが使用され、具体的にはポリエ
チレンワックス、ポリオレフィンワックス、アミドワッ
クス等のワックス類が使用されている。しかして、上記
ワックス類のうち軟化点が高い（約９０℃以上）のもの
は、保存性は良好であるが、圧縮降伏値が高いため、定
着性が十分でないかもしくは定着に高圧力を必要とする
という問題がある。一方軟化点が低いワックス類は、圧
縮降伏値が低いため良好な定着性を示すが、高温での保
存性に問題がある。そのため、通常ワックス類は他の樹
脂と混合して使用されるが、前述した如くワックス類は
他の樹脂との相溶性が悪いため種々の不具合が生じてし
まう。

そこで本発明者等が種々検討した結果、ポリオレフィン
の範ちゅうに属するものの中でも８０℃以上の軟化点と
５００　ｋｇ　／ｃ−以下の圧縮降伏値を有する酸化ポ
リオレフィンワックスおよび高級脂肪酸アミドなる樹脂
組成物を、トナー用樹脂として用いることにより上記目
的を達成しうる圧力定着用磁性トナーが得られることを
見いだした。

本発明において、樹脂成分として使用される酸化ポリオ
レフィンワックスおよび高級脂肪ばアミドからなる樹脂
組成物の軟化点は８０℃以上の範囲にあることが必蒙で
あり、さらには１００　ないし１６０℃の範囲にあるこ
とが好ましい。該重合体の軟化点が８０℃より低くなる
と高温での保存性が劣るようになる。該樹脂組成物の圧
縮降伏値は５００　ｋｌ？　／　ｃｍ、”以下の範囲に
あることが必要であり、さらには３０ないし５００に９
７ｃｍとくに４０ないし４００　ｋｇ　７ｃｍの範囲に
あることが好ましい。圧縮降伏値が５００　ｋ１７７ｃ
ｍ　２より大きくなると磁性トナーの定着性が劣るよう
になる。

前記樹脂組成物を構成する酸化ポリオレフィンワックス
は含有量が０．０５Ｊｉ量チ以上の範囲にあることが必
要であり、さらには０．０５ないし１０重量％の範囲に
あるものが好ましい。また、該酸化ポリオレフィンワッ
クスの極限粘度〔η〕　（デカリン溶媒中で１３５℃で
測定した値）は通常０．０６ないしｏ、ｓ　ｄ４／　ｙ
、好ましくは０．０８ないし０．４　ｄｔ／　ｒ　（７
）範囲にあり、その密匿は通常０．９１ないし０．９８
ｆ／、□３の範囲にあり、その軟化点は通常８０ないし
１３０℃、好ましくは９０ないし１３０℃の範囲にあシ
、その圧縮降伏値は通常３０ないし５００　ｋｇ／ｃｍ
”、好ましくは４０ないし４００ゆ／ｃｒｒ？の範囲に
ある０該酸化ポリオレフインの酸素含有率が０．０５車
Ｍ−％より小さくなると、転写効率が著しく低下するよ
うになる。

前記酸化ポリオレフィンワックスを構成するポリオレフ
ィンワックスは、エチレン、プロピレン、１−プデン、
３−メチル−１−プデ／、■−ペンテ／、４−メチル−
１−ベンカン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセ
ンなどの単独重合体またはこれらの２種以上の成分の共
重合体である。

また、前記樹脂組成物を構成する高級脂肪酸アミドは炭
素原子数が通常６ないし５０の範囲にあシ、分子量が通
常１２０ないし１５００の８・１Σ囲にあシ、軟化点は
通常４０ないし１５０℃の範囲にあるものが好適である
。高級脂肪酸アミドを構成する高級脂肪酸として具体的
にはラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステア
リン１伎、オレイン酸、リノール酸、リルン酸などの炭
素原子数が１２以上、好ましくは１６以上の脂肪酸を例
示することができる。

また、該高級脂肪酸アミドを構成するアミン成分として
は、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、ブチル
アミン、カプリルアミン、ラウリルアミン、ミリスチル
アミン、パルミテルアミン、ステアリルアミンなどの第
一アミン、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、
テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘ
キサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエ
チレンテトラミンなどを例示することができる。

前記樹脂組成物を構成する酸化ポリオレフィンと高級脂
肪酸アミドは単なる配合物であってもよいし、両者がさ
らに反応していても差しつかえない０ 前記樹脂組成物を４イタ成する酸化ポリオレフィンワッ
クスと高級脂肪限アミドの割合は、該酸化ポリオレフィ
ンワックスが辿幇５０ないし９５Ｍ社係１好ましくは６
０ないし９０重量％の範囲にあり、該高級脂肪酸アミド
が通常５０ないし５重量％、好ましくは４０ないしｌＯ
Ｍ量チの範囲である。

本発明において樹脂成分として使用される酸化ポリオレ
フィンワックスまだは該酸化ポリオレフィンワックスと
高級脂肪酸アミドからなる樹脂組成物の物性は次の方法
によって測定した。

（１）軟化点 定荷重侵入度法（ＴＭＡ法）で測定した。すなわち該重
合体を圧縮成形法で厚さ１ｍｒｎの板状シートを作成し
、この小片シー）（３ｍｍＸ３ｍｍ）をｄｕ　ｐｏｎｔ
社Ｎ　Ｔｈｏｒｍａｌ　Ｍｅｃｈａｎ−ｉｃａｌ　Ａｎ
ａＬｉｊｅｒ　に仕込み、針加重４９　ｆで室τ′。

温５℃／ｍｉｎの速度℃昇温し、釦が０．１ｍｍ釧入し
た時の温度を読み取った。

（２）圧縮降伏値 溶融成形試料を切削加工することによって１０ｍｍ　Ｘ
　１０ｍｍ　Ｘ　１０ｍｍの角状試料を調製し、この試
料をインストロン社製圧縮用治具でもって圧縮変性スピ
ード２ｍｍ／ｍｉｎで変形させ、その圧縮降伏値を読み
取った。

まだ、樹脂組成物の構成成分である各酸化ポリオレフィ
ンワックスの極限粘度〔η〕は、デカリン溶媒中で１３
５℃で測定した。

まだ、高級脂肪酸アミドの分子量（数平均分子量）は、
トルエン中１００℃で電界脱離イオン化法による質量分
析法で測定した。

本発明の磁性トナーは、上記樹脂とともに磁性粉を必須
成分としている。使用できる磁性粉として、例えば鉄、
ニッケル、クロム、コバルト等の金属やそれらの合金、
フェライト、ヘマタイト、マグネタイト等の鉄酸化物な
どの強磁性を示す種々の物質が挙げられる。これらの磁
性粉は、トナー粒子中に含有せしめるために、平均粒径
が０．１〜３μｍ（より好ましくは０．５〜１μｍ）の
ものが好ましい。また上記の磁性粉のうちでは、磁気特
性および金相の点でマグネタイ）　（ＦｅｓＯ４）が好
ましい。

トナーの磁気特性は磁性粉の種類とその含有量によって
定められるが、保磁力（ｚＨｃ）が低すぎると使用中に
トナーが凝集しやすくなり、一方高すぎても針状粒子の
含有量が増し、よってマグネタイトの体積が増えるので
通常８０〜４０００ｅ（好ましくは１００〜ａｏｏＯｅ
）のＩ　Ｈｏを有するマグネタイトが使用される。

またトナーの飽和磁化（Ｏ８）は、磁性粉の含有量によ
って定まるが、低すぎるとマグネットロール上での搬送
性が低下し、一方冒すぎると定着性が低下することから
５０〜６５ｔｍｎ／ｇｒの範囲に調整される。なお市販
のマグネタイトは、工Ｈａが１０００ｅ、　２０００ｅ
及び４０００ｅ近傍のものが多いので、これらの中間の
ｘ　Ｈｃを借るためには２４Φ類またはそれ以上のマグ
ネタイトを混合して使用してもよい。そして磁性粉の含
有量はトナーの全重量に対して３０〜８０重量％の範囲
で選択すればよい。これは磁性粉の含有量が少なすぎる
とマグネットロールから飛散しゃすくなシ一方磁性粉の
含有量が多すぎると定着性が低下するからである。

また本発明の磁性トナーは、色調巽自用顔料、荷電制御
剤、抵抗調節剤、流動性調節剤青を１神もしくは２種以
上添加してもよい。使用できる顔料としては、例えばカ
ーボンブラック、ランプブラック、アニリンブラック等
の黒色顔料のほか種々のものがある。荷電制御剤として
は例えは、正に摩擦’ｉｈ　ＴＸＬ性を有するニグロシ
ン染料、高級脂肪酸で変成したニグロシン染料、負に摩
擦帯電性を有する含金Ｍ４（Ｃｒ）アゾ染料等がある。

まだ抵抗調節剤としてはカーボンブラックのような導電
性微粒子が使用できる。流動性調節剤としてはＳｔ　０
２粒子が一般に使用されている。このＳｉＯ２は極性基
を有するだめにトナーに負の帯電性を与えるのに有効で
ある。まだカーボンブラックは製造方法により７神々の
官能性を有することもできるので、その場合は荷電制御
剤としても使用できる。ただし上記の各種添加剤の添加
量は、トナー全量に対して１０重量％未満が好ましい。

本発明の磁性トナーは、上記の各種材料を用いて公知の
方法によシ製造できる。すなわち、原料を予備混合、加
熱混練し、ついで冷却同化後粉砕し、粉砕粉を球状化し
ぞして必要に応じカーボンブラックを添加した後分級す
る、いわゆる粉砕法あるいは磁性粉を樹脂の有機溶媒液
に分散させた後噴霧乾燥しついで分級するいわゆる噴霧
乾燥法などによって製造できる。

本発明の磁性トナーは、現像後直接足看するいわゆるＣ
ＰＣ方式にもあるいは転写工程を含むＰＰＣ方式にも使
用できるが、ＣＰＣ方式に使用す　“る場合には、トナ
ーの体積抵抗は１０　Ｑ−ｃｒｎ以下が好ましく　（よ
シ好ましくはｌＯ〜１１）　Ｑ−ｃｍ　）、一方ＰＰＣ
方式に使用する場合には、転写性の点からトナーの体積
抵抗は１０８Ω・ｃｍ以上が好ましい。

また転写紙として普通紙（体積抵抗１（１１２Ω・ｃｍ
以下）を用いる場合、体積抵抗が１０１４Ω・ｃｍ以上
の磁性トナーを使用するのが一般的であるが、本発明の
上記重合体を使用した磁性トナーによれば、トナーの抵
抗が１０’〜１０１１ΩΦｃｍのホＩＡ囲であっても文
字のニジミがなくしかも約８５％以−ヒの昂い転写シ１
、。

率で普通紙への転写を行うことができる。

なおトナーの体積抵抗値は、内径３．０５ｍｒｎφのＶ
／ｃｍの直流電場での測定値とする。

またトナーの粒径については５〜５０μｍの範囲とすれ
ばよく、特にＰＰＣ方式に使用する場合には、５〜３０
μｍ　の範囲とすればよい。

以下本発明の実施例を示す。

〔実施例１〕 〔η〕が０．１３　ｄｉ／ｆ、軟化点が１００℃、圧縮
降伏値が１８０ｋｇ／菌、酸素含量が０．５重量％の酸
化ポリエチレンワックスと分子量が６００で、軟化点が
１０３℃のエチレンビスステアリン酸アミドを８゜：２
０の重量比で混合し、フラスコにて１８０℃の温度、１
ｈｒの条件で溶融混合を行って、軟化点が１３８℃、圧
縮降伏値が１３０ｋｌ？／Ｃｌ７１の樹脂組成物を得た
。

上記樹脂組成物４０重量部とマグネタイト　（戸田工業
側ＥＰＴ５００）６０重量部を乾式予備混合し、ついで
ニーダ−にて約１８０℃の温度で加熱混線後冷却固化し
た。次に冷却固化物をジェットミルにて粉砕し粉砕粉を
１００℃の熱気流中に導入して熱処理を行い、カーボン
ブラック（三菱化成製す４４）を添加混合し、そして分
級して粒径５〜２５μｍの磁性トナーを作成した。本組
成の熱処理温度とカーボンブラックの添加量を変化させ
、第１表に示す５種類の磁性トナーを作成した。

第　１　表 〔実施例２〕 重合体およびマグネタイトの配合量を各々５０車量部そ
してカーボンブラックの添加量を０．３　Ｍ　Ｍ１部と
した以外は実施例１と同様の条件で体積抵抗が１０９・
ｃｍの磁性トナー　（Ｎａ６）を作成した。

〔実施例３〕 〔η〕が０．１３４　ｄｔ／ｌ　、軟化点１０２℃、圧
！＋ｉｉｌ咋伏値が２００１＜ｇ／ｃｒｌであるポリエ
チレンワックス、〔η〕が０．１３　ｄｉ／ｌ　、軟化
点が９５℃、圧縮降伏値がｔ５ｏｋｇ／ｃ＋＋ｔであり
酸素含猿が０．６重量％の酸化ポリエチレンワックスお
よび分子量が５２０で軟化点が７４℃のＮステアリルス
テアリン酸アミドを６０：４０：４０の重量比で混合し
、フラスコにて１８０℃の温度、ｌｈｒの条件で溶融混
合を行って、軟化点が９５℃、圧縮応力が１４０ｋｇ／
（ｄの樹脂組成物を得た。

上記樹脂組成物４０重量部とマグネタイト（ＥＰＴ５０
０とＭＡＴ−２３０を５０：５０の重量比で混合して工
）（０２０００ｅに調整した）６０重月部をスーパーミ
キザーで５分間軸式混合し、ついでニーダーにて約１７
０℃の温度で加熱混線後冷却固化した。次に冷却固化物
をジェットミルにて粉砕し、粉砕粉を１４０℃の熱気流
中に導入して球状化熱処理を行い、カーボンブラック（
三菱化成製、ナ４４）を０．８重量部添加混合し、そし
て分級して粒径５〜２５μｍの磁性トナーを作成した。

この磁性トナー　（Ｎα７）の体積抵抗は１０１１Ω・
ｃｍで、降伏エネルギーは７．４ｋｇ・Ｃｍ　／　ＣＩ
ｆしてあった。

〔実施例４〕 樹脂組成物およびマグネタイトの配合量を各々５０重量
部とした以外は実施例３と同様の条件で体積抵抗が１０
１１９・ｃｍの磁性トナー　（Ｎａ８）を作成した。

〔比較例１〕 樹脂成分としてワックス（三井石油化学工業（株）製、
ＨＩ　ＷＡＸ　４００Ｐ）とエチレン・酢酸ビニル共重
合体（アライドケミカルｍＰ　ＣＰ　４００）を７＝３
の重量比で混合した組成物以外は実施例１と同様の条件
（但し、カーボンブラックは無添加）で磁性トナーを作
成した。

〔比較例２〕 樹脂成分としてワックス（三井石油化学工業（株）製、
ＨＩＷＡＸＩＩＯＰ）を用いた以外は実施例３と同様の
条件で磁性トナーを作成した。

上記の谷芙施例および比較例の磁性トナーを用いて２０
℃、６０％Ｒ，Ｈ−の環境売件下市販の電子写真複写機
（コピア製Ｓ　Ｃ１２０）によシ、転写紙として普通紙
（体積抵抗１０”Ｑ　＠　ｃｍ）を用いて４０Ｘ　４０
　ｍｍのベタ黒画像の作像および定着（線圧１８１ｖ／
ｉ）を行った。定着性は（Ａ）画像部についてセロテー
プ（問品名）による、引剥しテストを行い、引剥し後の
コピー濃度と引剥し前のコピー濃度の比（１００分率）
および（Ｂ）ガーゼによるコスリテストを行い、コスリ
後のコピー濃度とコスリ前のコピー濃度の比（１００分
率）を算出して評価した。また保存性は、磁性トナーを
５５℃の温度で１００　ｈｒ　シャーレ上に放置して評
価した。

また振動による耐ブロッキング性は、一端を密閉した非
磁性円筒容器（外径６０　ｍｍφ、内径５８ｍｍφ、長
さ１００ｍｍ）を垂直に保持し、その内部に１００２の
磁性トナーを充填した後他端を蓋で密閉し、ついで円筒
容器を振動数２０回／分、振幅２ｍｍの栄件で２分間上
下に撮動させて、振動前後のトナーの凝集状態を観察し
て評価した０これらの評価結果は第２表に示す通りであ
る。

第２表から明かなように、本発明の磁性トナー（Ｎα１
〜８）は、従来の磁性トナーと比較して定着性、高温で
の保存安定性および振動によるブロッキング性に愛れて
いる。ただし、比較例２の磁性トナーは回着性の点では
他よりも良好であるが、保存安定性が劣るほかにフィル
ミング現象が生じやすいという欠点もあり実用上杆−Ｊ
　ｊ、　（ない。

また本発明の磁性トナーは１（）７〜１０”　Ｑ　ａ　
Ｃ，の範１ｉ１Ｊの体積抵抗でも高い転写効率が得られ
ている点でも従来の磁性トナーより優れている。

代理人　弁理士　本　間　崇

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、少なくとも樹脂と磁性粉を主成分とする圧力定着用
   磁性トナーにおいて、樹脂成分として酸素含肘が０．０
   ５重Ｊｊｆ％以上である酸化ポリオレフィンワックスお
   よび高級脂肪酸アミドからなり、かつ軟化点が８０℃以
   上であって圧縮降伏値が５００ｋｇ／ｃｍ”以下である
   ＆Ｊ　脂組成物を用いることを特徴とする圧力定着用磁
   性トナー。