JPS63228171A - 低温定着トナ− - 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】 産業上の利用分野 本発明は静電写真あるいは磁気記録などに用いられるト
ナーに関し、更に詳しくは低温によって容易に定着し得
る低温定着トナーに関する。

従来の技術 電子写真現像法としては、従来から、パウダークラウド
法、ファーブラシ法、カスケード現像法、磁気ブラシ現
像法等が知られているが、これらの方法に用いられるト
ナーは合成樹脂中に磁性体、染料、顔料等を分散させた
着色微粉末が使用されている。例えば、現在広く実用化
されている磁気ブラシ現像法ではキャリアと呼ばれる鉄
粉とトナーとを混合した二成分系の現像剤が用いられて
いる。この様な二成分系の現像剤の場合には、良好な現
像を維持するためにはキャリア汚染、トナー濃度変動等
に対する保守・調整を必要とし、煩雑であるので、トナ
ー中にマグネタイト等の磁性体を含有させた一成分系の
現像剤を用いる現像法が開発・実用化されている。

定着方法としては、コートチャンバーでトナーを溶融・
付着させる方法、熱ローラーで溶融させると同時にトナ
ーを支持体面上に圧着せしめる方法、溶剤を用いてトナ
ーを融解して付着させて後に溶剤を除去する方法、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
どが知られているが、近年、省エネルギー及び無公害性
の点から６０〜９０℃の低温加圧ローラーによる低温定
着法へと変りつつある。低温定着方法は複写シートの焼
は焦げの危険がないこと。複写機の電源を入れれば少し
の待ち時間で複写が行なえること、高速定着が可能なこ
と、定着装置が比較的簡単な構造であることなどの利点
が多い。

従来より、軟質物資或いは液体を芯としたカプセル型の
トナーも種々提案されている。例えば、特公昭５４−８
１０４号公報、特公昭５１−３５８６７号公報などに見
られるような軟質物質を芯とするマイクロカプセルトナ
ー、また特開昭５１−１３２８３８号公報に示されてい
る軟質樹脂溶液芯カプセルトナーがあるが、貯蔵安定性
、フィルミング等の未解決の問題が多く、実用化される
に至っていない。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、現在の低温定着方法には上記のような大
きな利点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温度が一般に６０〜９０℃とい
う低温が必要であり、トナー材の融点からして貯蔵上、
その安定性がかなりの困難性をもち所詮ブロッキング現
象を起し粉体が固形化する上に、低融点の材料は機械的
強度がないので磁気ブラシを用いた一成分現像では現像
の時に感光体ドラム上に癒着して薄層を形成し画像を悪
化させるフィルミング現象を起す。更に、磁気ブラシを
用いた二成分現像ではキャリアが低融点の材料で表面が
汚染されて癒着してフィルミング現象を起し十分な帯電
が発生せず濃度低下、かぶれ、キャリア飛び等が起り満
足した画像が得られ難い。

これらの欠点を解決するためには低温で定着を行なうこ
とであり、低い温度で定着するトナーの開発が積極的に
行なわれている。しかしながら、低い温度で定着性に優
れ、低温加圧ローラーへのオフセット現象を起こさず、
繰り返し使用に対して現像性能及び定着性能が安定して
おり、感光体表面、キャリア等へのフィルミングを起こ
さず、保存中にブロッキングしない貯蔵安定性の優れた
実用的な低温定着トナーは得られていない。

例えば、低融点物質からなる低温定着トナーの場合は低
温定着性は比較的良好であるが、低温加圧ローラーへの
オフセット現象を起こし易く、更にブロッキング、フィ
ルミングを起こすなどの問題点がある。

また、硬質樹脂はトナー化が容易で、荷電性・保存性等
に優れているトナーが得られやすいが、低温定着性が極
めて不良である。

本発明の更なる目的は（１）速度依存性のない、高速度
で定着するのに適した低温定着性トナーを提供すること
、（２）低温加圧ローラーへのオフセット現象のない、
キャリアや感光体表面への汚染を起こさない低温定着性
トナーを提供すること、（３）繰り返し使用に対して現
像性能及び定着性能の安定した、保存中に凝集やブロッ
キング現象を起こさない低温定着性トナーを提供するこ
とである。

問題点を解決するための手段 そこで、低温定着性の性質を向上させるために、良好な
低温定着性を有する低融点物質などを芯物質に用い、荷
電性、流動性や非着性の優れた三次元の綱目構造で架橋
した硬質物質を外殻物質とした低温定着トナーを提供す
る。

作用 低融点を有する芯材の表面を液中、特に水中に於て水溶
性の硬化剤で架橋反応させ三次元の綱目構造を外殻にも
たせることにより、実現できる。

実施例 以下本発明の一実施例について詳細に説明する。

定着という問題に関し鋭意研究を続けた結果、ある材料
が定着するためには必ず持たねばならないいくつかの特
性があることを発見した。その１つは紙への付着力であ
り、他は定着性組成物の粒子どおしの自己凝集力である
。従来低温定着に良いと言われているものはこのうちの
どれかの特性のきわだったものである。例えばエポキシ
樹脂のようなものは紙への付着力が大であり、また、ポ
リアミド樹脂のようなものは自己凝集力が強い。

従来のように高い温度で以って定着させるときには、上
記条件の１つだけを満足するようなものであっても強い
定着力によって他を補うことができた。例えば自己凝集
力や紙への付着力が比較的弱いシリコーン樹脂であって
も高い温度をもって紙に押しつければ付着するし自己凝
集もするからである。ところがより低い温度で定着しよ
うとした時には、もはや温度にそのような効果を期待す
るわけにはいかず、材料それ自体に定着するだけの機能
が必要である。そのような特性を満足するのが本発明に
適用する低温定着性の構成であるつまり、強い定着力を
低温領域で発揮できる様に芯材には低融点のエポキシ樹
脂を用い、心材の延長上にアミン硬化剤でもって三次元
の綱目構造で熱硬化性樹脂のポリアミド系の外殻物質を
形成させて表面の機械強度と自己凝集力の増大を向上し
て双方の長所を兼ねそなえたものが本発明の特徴である
。

上記のような高分子物質は実際に目的とする定着度、特
性によって適宜選択され用いられる。もちろん、必要に
応じて何種類かの材料を混合して用いてもよい。本発明
者らの検討したところによると、本発明の用途に用いる
場合に特に好ましい結果を与える芯材は比較的分子量分
布の広い材料で、特に重合度が１０またはそれ以下のオ
リゴマー成分までの領域のものも含み、かつ一般に高分
子材料の特性をあられす３００〜１）００の分子量領域
の材料も含むような材料が良い。

また、本発明の外殻の肉厚は実際に行うと０．５〜１．
０μｍと厚くなるのは芯の表面が半溶解するか、固体の
まま硬化剤と反応するためで、マイクロカプセルの製法
である界面重合法と異なるものである。本発明の架橋反
応が三次元の綱目構造をとっているのも異なっている理
由の一つである。

本発明の低温定着トナーの綱目構造を有する架橋物質層
の外殻物質を形成する方法としては先ず液中時に水中に
於て芯材のエポキシ樹脂の融点より低いめの温度で、界
面活性剤を添加して適当な攪拌機で攪拌をし、粉体の流
動性をあげるため球体化がおこなわれる、次いで、その
スラリーの温度をさらに低くし水溶液アミンを加えて攪
拌し芯材の表面に於て架橋反応を起させ硬質の外殻を得
る。液中、特に水中で三次元の綱目構造の外殻を形成す
るのは芯材の表面が極て半溶解してフリーなエポキシ基
が存在し、そこへアミン基がアタックして反応するか、
固相の表面にエポキシ基が顔出していて、そこへアミン
基がアタックして反応すると思われる。

外殻物質の厚みが薄いと全体的に被覆されず一部溶着が
起りブロッキング現象が発生する、そこで適当なのは０
．０５μｍ以上が良い。

芯材は磁性体、電荷制御剤、着色剤、滑剤などをエポキ
シ樹脂等に加え、溶融混練、粉砕、分級を経て１２μｍ
の微粉体をうる。

さらに本発明の低温定着トナーは必要に応じて鉄粉、ガ
ラスピーズ、ニッケル粉、フェライト粉などのキャリア
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。また粉体の流動性改良の目的で疏水性コロイド状シ
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
の研摩側微粒子と混合して用いることもである。

〔実施例１〕 エピコート１００１　　　（油化シェル社製）分子量　
９００　　　　　　　　　　　３０重量％エピコート１
００２　　　（油化シェル社製）分子量　１０６０　　
　　　　　　　　３０重量％マグネタイト　　　　　　
　　　　　３４重量％ＷＡＸ　　Ｅ　　（ヘキスト社製
）　　　２重量％ステアリン酸Ｚｎ　　　　　　　　　
　、１重量％荷電刷御剤　ボントロン隘７　　　３重量
％上記材料をブレンダーで良く混合した後、８５℃で溶
融混練した。混練物を自然放冷後、カッター゛ミルで粗
粉砕し、さらにジェット気流を用いた粉砕機を微粉砕し
て分級後１）．５μｍの芯材を得る。

次いで、この芯材３００ｇを水１５００ｃｃに混在させ
て３ｇの界面活性剤ラウリル硫酸ナトリウムを入れてス
ラリーを作成する、このスラリーを４０℃にて１５分間
ホモミクサーで攪拌し芯材を球体化させる、続いてスラ
リーの温度を３０℃に下げ水溶性アミン、エポメートＢ
ＯＯＯ２Ｗ　（油化シェル社製）５０ｇを滴下して２〜
４時間プロペラ攪拌機で架橋反応させる、その後３００
０ｃｃの水で十分に洗いスプレードライヤーにて入口温
度１３０℃、出口温度６０℃の条件で乾燥し１３．４μ
ｍの粉体を得た。

外殻物質の肉厚は１μｍに成長しており、完全に芯の周
りを包んでいるのが観察できた。

このマイクロカプセルトナーに疏水性コロイダルシリカ
（商品名、　Ｒ２００Ｈ，日本エアロジル社製）を０．
５％外添し、流動型の良い低温定着トナーを得た。

得られた低温定着トナーは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後、上質
紙に転写した。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低温
定着器に通したところ１２０ｍｍ／ｓｅｃのスピードで
、５ｋｇ／ｃＩｍの線圧力では８２℃でほぼ完璧な定着
性を示した。

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
ったが、定着性は全く変らなかった。これは高速機への
適用が可能であることを証明している。

さらに、連続複写を２万枚行なったが、フィルミング現
象による画像濃度の低下や画像品位の低下及び現象器内
でのブロッキング現象はまったく認められなかった。

さらに、９０℃、２４時間放置の貯蔵安定性も全く良好
でブロッキング現象は見うけられなかった。

さらに、球体粉である為に、粉体の流動性が良好になり
安息角３５度を満足した。

さらに、低温加圧ローラーに付着する所詮オフセント現
象も全くなかった。

また、二成□分現象とした時のキャリア汚染も全く見う
けられなかった。

〔実施例２〕 エピコート１００１　　（油化シェル社製）分子量　６
００　　　　　　　　　　　６８重景％マグネタイトＥ
　Ｐ　Ｔ５００　　（戸田工業製）２５重景％ ＷＡＸ　　ＯＰ　　（ヘキスト社製）　　２重量％ステ
アリン酸Ｃａ　　　　　　　　　　１重量％荷電制御剤
ボントロン１ｌｈ７　　　　　４重量％試作工程、方法
は実施例１と全く同じ。

得られた低温定着トナーの定着温度は１２０ｍ１／ｓｅ
ｃの速度で６８℃を得た。

また、連続複写では３万枚でフィルミング現象による画
質品質の低下、画質濃度の低下は全くみられなかった。

さらに、９０℃、２４時間の貯蔵安定性ではブロッキン
グ現象もなく全く良好であった。

また、スピードを２倍および３倍で同様の定着試験を行
ったが、定着性は変わらず高速機への対応も可能とした
。

さらに、低温加圧ローラーへのオフセット現象もなくキ
ャリア汚染も全くなかった。

〔比較例１〕 実施例１と同一配合で芯材の表面を水溶性アミンで架橋
反応させなかったものは、４０℃、２４時間放置で完全
にブロッキング現象が発生した。

〔比較例２〕 実施例２と同一配合で芯材の表面を水溶性アミンで架橋
反応させなかったものは、３５℃、２４時間放置で完全
にブロッキング現象が発生した。

その特徴とするところは、芯物質として高分子物質の例
えばエポキシ樹脂、エポキシ変性フェノール樹脂、フェ
ノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、キシレン樹脂、
ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂などが
あり、これらの変性樹脂も使える。上記高分子物質の中
でも、エポキシ樹脂が本発明に特に好ましかうた。この
エポキシ樹脂としては低分子量の７００〜１０６０のも
ので融点が５５〜８３℃のグレードのもの、一部（３〜
１０重量％）の低分子量３８０の液体エポキシ樹脂を混
入したものが使える。

発明の効果 本発明による低融点を有する芯材の表面を液中、特に水
中に於て水溶性の硬化剤で架橋反応させ三次元の綱目構
造を外殻にもたせる事により、フィルミング現象のなく
、ブロッキング現象もない、にもかかわらず６０〜９０
℃の低い温度で定着性を上げる事が可能となった。また
球体粉である為、粉体の流動性も良くなり現像器の中で
の動きもスムースになって現像器の構造が簡易となって
攪拌機構も簡便になる効果もある。また、低温加圧ロー
ラーはオフセット現象もなく、二成分現象とした時もキ
ャリア汚染がなく良好で、しかも、高速機への適用の可
能性を確実なものとした。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）低融点物質を芯とし、その外殻が芯を構成する樹
   脂と硬化剤による三次元の綱目構造の架橋物質層から成
   ることを特徴とする低温定着トナー。
2. （２）架橋反応が液中で行われることを特徴とする特許
   請求の範囲第（１）項記載の低温定着トナー。
3. （３）架橋物質層が０．０５μｍ以上成長させることを
   特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の低温定着ト
   ナー。