JPS6344221B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電子写真法或いは静電印刷法などに
於いて電気的潜像などを現像するのに用いられる
トナーに関し、特に圧力定着性のすぐれたトナー
に関する。

従来、電子写真法としては米国特許2297691号
明細書、特公昭42−23910号公報及び特公昭43−
24748号公報等に記載されている様に多数の方法
が知られているが、一般には光導電性物質を利用
し、種々の手段により感光体上に電気的潜像を形
成し、次いで該潜像をトナーを用いて現像し、必
要に応じて紙等の転写材にトナー画像を転写した
後、加熱、圧力或いは溶剤蒸気などにより定着し
被写物を得るものである。

また、電気的潜像をトナーを用いて現像し可視
化する方法も多数知られている。例えば米国特許
2874063号明細書に記載されている磁気ブラシ法、
同2618552号明細書に記載されているカスケード
現像法及び同2221776号明細書に記載されている
パウダークラウド法及びフアーブラシ現像法、液
体現像法等多数の現像法が知られている。さらに
近年では米国特許3909258号明細書に記載されて
いる導電性の磁性トナーを用いる方法、あるいは
絶縁性磁性トナーを用いる方法なども実用化され
て来た。

これらの現像法に用いるトナーとして、天然あ
るいは合成樹脂中に染顔料を分散させた微粉末が
使用されて来た。いわゆる二成分現像方式の場合
には、トナーはふつう鉄粉・ガラスビーズなどの
キヤリヤー粒子と混合されて用いられる。磁性ト
ナーを用いる一成分現像方式の場合には、トナー
微粒子の中にさらにマグネタイト等の磁性微粒子
を含有させたものが用いられる。

上述の如き現像方式を適用して得られる画像を
定着する方式としては、オーブンチエンバー方
式、加熱ローラー方式、加圧ローラー方式、フラ
ツシユ定着方式等があるが、省エネルギーの点か
らみて加圧ローラーを用いた圧力定着方式が秀れ
ている。近年この圧力定着方式が所要電力軽減の
観点から種々検討されており、実用化の例も多く
なつて来た。圧力定着方式を達成する為の努力の
過半はより少ない圧力負荷で支持体に強固に定着
し得る定着材料の開発に注がれている。最近の例
では加圧定着性と材料の物性の関係に着目したも
のが多く、例えば材料の結晶化度、密度に関する
もの（米国特許4108653号）材料の圧縮降伏値に
関するもの、あるいは材料の針入度に関するもの
等が見られる。この様な物性を満たす圧力定着性
成分の主体として低分子量ポリオレフインが多く
取り上げられており、特に低分子量ポリエチレン
はその種類も多く、検討例が多い。

圧力定着方式の現像材料を検討する過程でより
低い圧力で定着する材料をねらうのは当然の方向
であるが、また低い圧力で容易に支持体に付着す
る様な軟質の材料は当然の事ながら付着した後の
擦りに対する耐性が小さく、容易に流れ、汚れの
形でとれてしまう。従つて材料の硬さには下限が
あり、擦りに対して流れあるいは汚染を発生しな
い程度の最抵限の定着は確保する程度の硬さが必
要とされる。別に液体を利用するマイクロカプセ
ル型の圧力定着トナーの方向があるが、この場合
は定着する段階まで液体を保持する殻が必要であ
り、カプセル破壊後の殻の定着等の問題が残る。

比較的低い圧力で支持体に定着し、しかも流れ
や汚染の出ない材料として低分子量ポリエチレン
は有力な材料であるが、まだ問題が多い。

圧力定着トナーといえどもやはり圧力定着の段
階以外の過程でも充分なトナー特性を有していな
ければならない。特に現像時の流動性は重要な特
性の一つであり、その他荷電性、クリーニング適
性、保存安定性、耐ケーキング性等プロセスに応
じて必要とされる特性は多い。

圧力定着性トナーでより低い圧力定着性を示す
ものは必然的にトナー粒子間の凝集性が増加して
トナー流動性が極端に低下する傾向にある。低分
子量ポリエチレンについても同様で、分子量がよ
り低い材料はトナー化した場合にそのままでは殆
んど流動せず、従つて全く使用に耐えない場合が
多い。この場合、一般に流動化剤として知られて
いるコロイダルシリカを添加すると一時的にはト
ナー特性が向上するが、しかし本質的な改質では
ない為に使用とともにすぐに流動性が低下する。

この様な低圧力定着性とトナー特性との両立
を、マイクロカプセル型のトナーで達性しようと
する試みも種々ある。すなわち、カプセルの芯材
に低圧力定着性をもたせ殻材にはトナー特性を持
たせて機能分離させる方法であるが、現実には均
一被覆の困難さ、材料と方法の選択の困難さ、殻
材による芯材の圧定性の阻害等問題は多い。

本発明の目的は、優れた圧力定着性と現像性を
有するトナーを提供することである。

他の目的は、低い圧力で支持体に付着するとと
もに、付着した後の擦りに対する耐性の大きいト
ナーを提供することである。

他の目的は、流動性があり、荷電性、クリーニ
ング適性に優れ、保存安定性、耐ケーキング性の
ある長寿命のトナーを提供することである。

すなわち、本発明は、低分子量ポリエチレンを
含有するトナー粒子において、トナー粒子内部に
重量平均分子量1000〜１万の低分子量ポリエチレ
ンを含有し、トナー粒子の表面部分には重量平均
分子量1000以下の低分子量ポリエチレンを実質上
含まないことを特徴とする圧力定着性トナーに関
する。

上述の構成のトナーは、低分子量成分を多く含
んだポリエチレンと着色剤とからなるトナー粒子
を予め作り、この粒子の表面部分にある溶剤可溶
性の低分子量成分を溶剤の温度と溶出時間をコン
トロールすることによつて溶出分離して、表面部
分のポリエチレンの分子量を内部より高くするこ
と、あるいは低分子量成分の少ないポリエチレン
熱溶液を用いて前記トナー粒子の表面を被覆する
ことなどによつて得られる。

本発明によるトナー組成物は樹脂成分の大部分
が低分子量ポリエチレンから構成されることか
ら、加圧による塑性変形流動による圧力定着性に
すぐれており特にその大部分を占める粒子内部の
より低分子量成分を含む要素は、従来のポリエチ
レンよりもより低い圧力によつて定着する特性を
有する。また低分子量成分が少なくなる様に処理
された表面部分により低分子量ポリエチレンが呈
する凝集性、現像性の悪さが改善され、トナー特
性が満足される。

本発明では、重量平均分子量が1000〜１万であ
る低分子量ポリエチレンが使用されるが、好まし
くは分子量分布が低分子量側に拡がつたものつま
り分子量1000以下が20〜30重量％以上含まれたも
のがより望ましい。

市販の低分子量ポリエチレンはこの様な分布の
ものが多く、特別なものを除いて殆んどが使用出
来る。

市販品としてアライドケミカル社のACポリエ
チレン；AC−617、AC−６、AC−７、AC−８、
AC−９、AC−615、三洋化成のサンワツクス；
171P、151P、131P、161P、165P、ヘキスト社の
ヘキストワツクス；PE130、PE520、三井石油化
学のハイワツクス；110P、220P、210P、200P、
320P、310P、410P、BASF社のＡワツクス、等
がある。

また酸化型の低分子量ポリエチレンとしてAC
−629、AC−655、AC−680、AC−690、サンワ
ツクスE300、ハイワツクス4202E、4053E、ヘキ
ストワツクスPAD522、PAD521等がある。

低圧力定着性の観点から低分子量ポリエチレン
の分子量分布を考えた場合、必須とされる分子量
範囲が２つ存在する。

すなわち、低い圧力で流動して支持体への絡ま
り粒子間凝集接着に寄与する分子量のより低い成
分と一旦支持体へ付着した後の擦り等の外力に対
する抵抗あるいはスリツピングの働きをするより
高分子量成分であり、前者はおよそ分子量1000未
満の低分子量域、後者は1000〜１万のやや高い領
域が妥当と思われる。

上記分子量範囲の一方のみからなるようなポリ
エチレンを用いた場合には、前述の様に定着性が
劣るか、あるいは付着しても擦りに対して弱い等
の欠点が目立つ。

低圧力定着性をより確実に得る為には、低分子
量成分として融点60〜70℃程度のパラフインを積
極的に混合することも有効である。また上記低分
子量ポリエチレンの例のうちから複数を適宜組合
せて分子量分布をより好ましい型にする事も有効
である。

着色剤としては任意の適当な顔料または染料が
使用される。トナー着色剤は周知であつて、例え
ば顔料としてカーボンブラツク、アニリンブラツ
ク、アセチレンブラツク、ナフトールイエロウ、
ハンザイエロウ、ローダミンレーキ、アリザリン
レーキ、ベンガラ、フタロシアニンブルー、イン
ダンスレンブルー等がある。これらは定着画像の
光学濃度を維持するのに必要充分な量が用いられ
るが、同様の目的でさらに染料が用いられる。

一成分現像剤として構成するには更に磁性粉が
加えられる。磁性材料としては例えば四三酸化
鉄、三二酸化鉄、酸化鉄銅、酸化鉄ニツケル、酸
化鉄マンガン、鉄粉、ニツケル粉等が知られてい
る。磁性材料のうち四三酸化鉄の様に黒色を呈す
るものは鉄黒と称される如く黒色顔料としての働
きを充分に有するので前記染顔料の量を減量する
か、あるいは染願料の働きを磁性粉に置換える事
も可能である。

また、導電性トナーを得る目的でカーボンブラ
ツクを表面部分に添加することも可能であり、さ
らに絶縁性トナーへの摩擦荷電性付与の目的で荷
電制御剤を添加することが出来る。

本発明に係るトナー組成物は、まず低分子量ポ
リエチレンを任意の従来周知の混合、混練、紛砕
の手段によつて一次粉体とし、さらにその表面に
より高分子量とする為の処置を施すことにより作
られる。表面をより高分子量とする方法は種々考
えられるが、本発明の目的を達成する為の方法の
一つとして例えば高分子の分別溶解の手法により
粒子の表面部分から、より低分子量の成分を溶解
し去る方法を用いる事が出来る。すなわち低分子
量ポリエチレンの溶材に対する溶解性が分子量に
よつて異なる事を利用する。

この様な処理によつて表面部分は実質的に軟質
成分の非常に少ない、従つてトナーとして必要な
流動性、非凝集性を満たす層となり、現像性を担
うことが可能となり、また内部はその含有する低
分子量成分の効果によつて、低い圧力でも定着可
能な性能を維持することが可能となる。

本発明に係るトナー組成物をカスケード現像
法、磁気ブラシ現像法等の二成分現像法、あるい
は磁性トナーとして一成分現像法に用いる為に
は、数平均粒径で50μ以下にする必要があり、さ
らに好ましくは５〜30μの間にあることが望まし
い。

以下本発明を実施例で説明する。

実施例 １ 低分子量ポリエチレン（三井石油化学、ハイワ
ツクス110p、重量平均分子量1000） 200部 磁性粉（戸田工業、マグネタイトEPT−1000）
100部 上記組成の混合物をロールによつて加熱混練
し、冷却後カツターミルによる粗粉砕、ジエツト
ミルによる微粉砕、さらに分級によつて５〜20μ
程度の一次トナー粒子を得た。このものに流動化
剤としてのコロイダルシリカを添加し、一成分現
像方式に改造したNP−5100複写機でテストした
ところ、このまま一成分トナーとして現像に供す
ることも可能であつたが、現像耐久性の点で充分
満足出来る品質ではなかつた。すなわち初期性能
は問題なかつたが、連続複写を続けると次第にト
ナー粒子間の凝集性が増加し、画像品質が低下し
た。

上記一次トナー100部を約65℃の熱トルエン500
部中に混合分散し、約２分間撹拌した後熱過
し、さらに過物を少量のトルエンで洗つてから
風乾した。乾燥した処理トナー50部に対し0.5部
のコロイダルシリカ（アエロジルＲ−972）を混
合してミキサー処理したものを前述の転写式一成
分現像方式複写機試験機に供給して現像テストを
行なつたところ充分な品質の画像が得られた。さ
らに連続複写を行なつたが、未処理の一次トナー
に見られた様なトナーの凝集も抑制され、画像性
も充分維持された。得られた複写物の圧力定着性
を調べたところ一次トナー及び処理トナーのいず
れもが10Kg／cmの低線圧で充分圧力定着した。

実施例 ２ ポリエチレン（ヘキスト社、PE−130、重量平
均分子量5000） 50部 パラフイン（日本精ロウ、パラフインワツクス
155、融点70℃） 50部 磁性粉（戸田工業、マグネタイトEPT−1000）
50部 上記組成の混合物を実施例１と同様の方法で一
次トナー粒子化した。但し分級の際に必要に応じ
てトナー粒子を冷却し、処理中の凝集ブロツキン
グを避けた。この一次トナーはやはり流動化剤の
存在下でも現像耐久性に難点があり、初期性能は
問題なかつたが、連続複写によつて、凝集性が増
加し次第に現像性能が低下した。

この一次トナー100部を熱キシレン500部中に混
合分散し、約５分間撹拌した後熱過し、さらに
過物を少量のキシレンで洗つてから風乾した。
乾燥した処理トナー50部に対して0.6部のコロイ
ダルシリカ（アエロジルＲ−972）を混合し、現
像テストに供したところ充分な初期画像が得ら
れ、連続複写に於いても未処理トナーの様な凝集
による画質低下は殆んどなく、処理の効果は大き
かつた。

得られた複写画像の圧力定着性は一次トナー及
び処理トナーともに線圧10Kg／cmで充分であつ
た。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 低分子量ポリエチレンを含有するトナー粒子
   において、トナー粒子内部に重量平均分子量1000
   〜１万の低分子量ポリエチレンを含有し、トナー
   粒子の表面部分には重量平均分子量1000以下の低
   分子量ポリエチレンを実質上含まないことを特徴
   とする圧力定着性トナー。 ２ トナー粒子の表面部分は、トナー粒子を溶剤
   で処理することにより重量平均分子量1000以下の
   低分子量ポリエチレンが除去されている表面であ
   る特許請求の範囲第１項記載の圧力定着性トナ
   ー。