WO1997005529A1 - Toner de fixation par laminage a chaud pour developper des images a charge electrostatique - Google Patents

Description

明細書 加熱口一ラー定着型静電荷像現像用トナー 技術分野

本発明は、 加熱ローラー定着型静電荷像現像用トナーに関し、 詳しくは、 乾式 一成分磁性トナー、 乾式一成分非磁性トナー、 乾式二成分トナー及び液体トナー を定着させる際、 トナースベント防止効果、 定着性、 透明性に優れ且つ鮮明な画 像を形成し得るトナーに関するものである。 背景技術

加熱ローラ一定着型静電荷像現像式複写機及びプリン夕一に関し、 オフィスォ 一トメーシヨン化の広がりを背景に、 高品位な即ち鮮明且つ光透過性、 定着性の 良い複写画像の要請が益々高まりつつある。 加熱ローラ一定着型静電荷像現像式 複写機及びプリンタ一におけるトナーの一般的な処方は表 1に示されるが、 その 複写画像の鮮明且つ光透過性、 定着性を向上させる主な要因の一つは、 トナーの 主成分である結着樹脂にある。 即ち、 加熱口一ラー定着型静電荷像現像式複写機 及びプリンターにおいては、 潜像担持体上の静電荷像にトナーを供給して顕像を 得た後、 そのトナー像を普通紙若しくは Ο Η Ρ用フィルム等に転写し、 これを定 着させている。 現状においては、 結着樹脂としてスチレン ·アクリル樹脂、 ポリ エステル樹脂が多く用いられているが、 前者の場合トナーの光透過性、 鮮明性が 十分に得られず、 それに伴って高品位な画像を得にくい状況にぁリ、 後者におい ては光透過性は得られるが樹脂が黄味を帯びているため鮮明性に欠点がある。 (単位：重量％)

本発明の目的は、 前記問題点に鑑み、 加熱ローラ一定着型静電荷像現像式複写 機及びプリン夕一の複写画像のより高品位な、 即ち定着性、 光透過性、 鮮明性に 優れた乾式二成分系、 乾式非磁性一成分系、 乾式磁性一成分系及び液体トナー現 像剤におけるトナーを提供することにある。 発明の開示

本発明によれば、 第一に、 結着樹脂、 着色剤及び電荷調整剤を主成分とする静 電荷像現像用トナーにおいて、 上記結着樹脂が少なくとも環状構造を持ったポリ ォレフィン樹脂を含み、 しかも i . v . (極限粘度） ≥0 . 2 5 d l / gで、 H D T (熱変形温度!） I N 5 3 4 6 1一 B ) ≥ 7 0 °Cであって、 且つ G P Cでの測定に おいて数平均分子量が 7 5 0 0以上で重量平均分子量が 1 5 0 0 0以上である環 状構造を持ったポリオレフィン樹脂を結着樹脂全体中で 5 0重量％未満含有して なることを特徴とする加熱ローラ一定着型静電荷像現像用トナ一が提供される。 第二に、 前記結着樹脂が、 環状構造を持ったポリオレフイン樹脂 1〜 1 0 0重 量部と、 ポリエステル樹脂、 エポキシ樹脂、 ポリオレフイン系樹脂、 酢酸ビニル 系樹脂、 酢酸ビニル系共重合樹脂、 スチレンアクリル樹脂、 及びその他のァクリ ル系樹脂から選ばれた少なくとも一種の樹脂 0〜 9 9重量部とからなることを特 徴とする上記第一に記載した加熱ローラー定着型静電荷像現像用トナーが提供さ れる。

第三に、 前記環状構造を持ったポリオレフイン樹脂が、 カルボキシル基、 水酸 基及びアミノ基から選ばれた少なくとも一種の官能基を有するものであることを 特徴とする上記第一又は第二に記載した加熱ローラー定着型静電荷像現像用トナ —が提供される。

第四に、 前記環状構造を持ったポリオレフイン樹脂が、 アイオノマー又はジェ ン類により架橋された構造を有するものであることを特徴とする上記第一、 第二 又は第三に記載した加熱ローラ一定着型静電荷像現像用トナーが提供される。 本発明者らは上記課題を解決するために、 無色で透明性の良い樹脂を利用する ことを一つの解決策として考えた。 その様な樹脂としては、 ポリカーボネート、 ポリアクリル酸エステル、 ポリメ夕クリル酸エステル、 あるいはポリスチレン等 が挙げられるが、 これらの樹脂は結着樹脂としての要求性能、 例えば定着強度、 ヒートレスポンス （熱応答） 性の点で満足されるものではなく、 結着樹脂として 使用する上で問題のあることが既に知られている。 本発明者らはこの欠点を改良 するために種々検討した結果、 無色透明で光透過率の高い環状構造を持ったポリ ォレフィン樹脂、 但し該環状構造を持ったポリオレフィン樹脂中の高粘度を有す る樹脂を結着樹脂全体中で 5 0重量％未満含有する樹脂、 を用いることによって 、 高品位の画像を提供するトナーが製造できることが確かめられた。 本発明はこ うした知見により完成されたものである。 これらの特性を満足する環状構造を持 つたポリオレフイン樹脂を結着樹脂として用いたトナーは、 高品位、 即ち定着強 度、 ヒートレスポンス （熱応答） 性、 光透過性に優れ、 鮮明な画像を実現し、 特 にカラ一トナーにおいてその特徴を発揮できるものとなる。

以下、 本発明を詳しく説明する。

本発明の加熱ローラー定着型静電荷像現像用トナーは、 結着樹脂が少なくとも 環状構造を持ったポリオレフイン樹脂を含み、 しかも i . v. (極限粘度） ≥ 0 . 2 5 d 1 / gで、 H D T (熱変形温度 D I N 5 3 4 6 1 - B ) ≥ 7 0 °Cであって、 且つ G P Cでの測定において数平均分子量が 7 5 0 0以上で重量平均分子量が 1 5 0 0 0以上である環状構造を持ったポリオレフィン樹脂を結着樹脂全体中で 5 0重量％未満含有してなることを特徴とする。

ここで用いる環状構造を持ったポリオレフイン樹脂は、 例えばエチレン、 プロ ビレン、 ブチレン等のひ一才レフインとシクロへキセン、 ノルボルネン等の二重 結合を持った脂環式化合物との共重合体であり、 無色透明で且つ高い光透過率を 有する。 この環状構造を持ったポリオレフイ ンは、 例えばメタ口セン系、 チ一グ ラー系触媒を用いた重合法により得られる重合物である。

本発明で使用される無色透明で光透過率の高い環状構造を持ったポリオレフィ ン樹脂としては、 GPC法にて測定した数平均分子量が 1000から 7500、 好ましくは 3000から 7500、 重量平均分子量が 1000から 15000、 好ましくは 4000から 15000の範囲にぁリ、 i.v. (極限粘度） く 0. 25 dl/gで、 HDT (熱変形温度 DIN 53461— B) く 70 °Cの低粘度の樹脂と 、 GPC法にて測定した数平均分子量が 7500以上、 好ましくは 7500から 50000、 重量平均分子量が 15000以上、 好ましくは 15000から 10 0000の範囲にあり、 i.v. 0. 25で HDT 70°Cの高粘度の樹脂が、 好 んで使用される。

前記低粘度の環状構造を持ったポリオレフイン樹脂は、 前記の数平均分子量 M n、 重量平均分子量 Mw、 極限粘度 i.v.及び熱変形温度 （HDT) を有するため 、 分子量分布の分散度をあらわす尺度として用いられる Mw/Mnが 1から 2. 5と小さいこと、 即ち単分散に近いことのためにトナーとしての必要性能である ヒートレスポンス性が速く、 定着強度の高いトナーが製造できる。 本発明にかか わる環状構造を持ったポリオレフィン樹脂の特徴は、 例えば数平均分子量 400 0の後記表 2に示す T 745の場合、 ァゾ系顔料パーマネントルビン F 6 B (へ キスト社製） を 5%添加して混練機にて充分に分散させた後プレス機にてシ一ト 化し、 624 nmの可視光でマクベス濃度計 RD 914 (フィル夕一 SP I赤） を用いて測定した光透過率が 12. 0%であるのに対し、 スチレン 'アクリル樹 脂は 7. 0%、 ポリエステル樹脂は 15. 5%であることから、 環状構造を持つ たポリオレフィン樹脂は顔料を分散させた系においても透明性に優れ、 ポリエス テル樹脂同様、 カラ一トナーにも使用可能であることが確認された。 また、 当該 樹脂は D S C法による測定では融解熱が非常に小さく、 定着のためのエネルギー 消費量が大幅に節減されることも期待できる。

また、 高粘度の環状構造を持ったポリオレフイン樹脂は、 前記の物性を有する ため、 低粘度の同樹脂の場合と比較して、 トナーに構造粘性を付与し、 それによ ο りオフセッ ト防止効果、 紙やフィルム等被複写基材への接着性を向上させる。 そ れに対して低粘度の環状構造を持ったポリォレフィン樹脂は、 トナ一の溶融流動 性を向上させて、 瞬時に溶融、 凝固挙動を必要とするトナー特性を満足させる。 ただ、 該高粘度樹脂の使用量は、 5 0 %以上になると均一混練性が極度に低下 してトナー性能に支障をきたす。 つまり、 高品位、 即ち定着強度の高く、 熱応答 性に優れた鮮明な画像が得られなくなる。

本発明においては、 前記の特性を満足する環状構造を持ったポリオレフィン樹 脂と他の樹脂を混合して結着樹脂として用いたトナーも、 高品位、 即ち定着強度 に優れ、 鮮明な画像を実現する。 この場合、 結着樹脂中における環状構造を持つ たォレフイン樹脂とその他の樹脂との使用割合は、 前者を 1〜 1 0 0、 好ましく は 2 0〜9 0、 更に好ましくは 5 0〜9 0重量部、 後者を 0〜9 9、 好ましくは 1 0 - 8 0 , 更に好ましくは 1 0〜5 0重量部とするのが好ましい。 前者を 1重 量部未満とした場合には、 高品位画像を得ることが困難になる。

また、 環状構造を持ったポリオレフィン樹脂に溶融空気酸化法又は無水マレイ ン酸変性等によりカルボキシル基を導入することにより、 他の樹脂との相溶性、 顔料の分散性を向上させることができる。 水酸基、 アミノ基を既知の方法により 導入することによつても、 同様の向上が実現できる。

更に、 環状構造を持ったポリオレフイン樹脂に、 ノルボルナジェン、 シクロへ キサジェン等のジェンモノマ一との共重合により、 あるいはカルボキシル基を導 入した環状構造を持ったポリオレフイン樹脂に、 亜鉛、 銅、 カルシウム等の金属 の添加により架橋構造を導入することにより、 定着性を向上させることができる 本発明の加熱ローラー定着型静電荷像現像用トナーは、 上記結着樹脂に着色剤 と電荷調整剤及び必要に応じて機能付与剤その他の添加剤を加え、 従来公知の方 法例えば混練り、 粉碎、 分級等の方法によって得ることができ、 更に必要に応じ て流動化剤などが添加される。

この場合、 着色剤としては、 カーボンブラック、 ジァゾイエロ一、 フタロシア ニンブル一、 キナクリ ドン、 力一ミン 6 Β、 モノァゾレヅ ド、 ペリレン等、 従来 公知のものを使用することができる。 また、 電荷調整剤としては、 ニグ口シン染料、 脂肪酸変性ニグ口シン染料、 含 金属ニグ口シン染料、 合金属脂肪酸変性ニグ口シン染料、 3， 5—ジ—t e r t 一ブチルサリチル酸のクロム錯体、 四級アンモニゥム塩、 トリフエニルメタン染 料、 ァゾクロム錯体等、 従来公知のものを使用することができる。

なお、 本発明のトナーには、 必要に応じ、 加熱ローラ一定着におけるオフセヅ ト防止性を高めるために、 公知の機能付与剤、 好ましくは融点が 6 0〜1 7 0 °C のワックスを添加することができる。 上記融点のワックスとしては、 例えばカル ナウバワックス、 モンタンワックス、 グリセリンモノステアレート等が挙げられ る

更に、 本発明のトナーには、 コロイダルシリカ、 酸化アルミニウム、 酸化チタ ン等の流動化剤や、 ステアリン酸バリウム、 ステアリン酸カルシウム、 ラウリン 酸パリゥム等の脂肪酸金属塩からなる滑剤を添加することもできる。

本発明のトナ一は一成分系現像剤として、 また二成分系現像剤のトナーとして 使用することができる。 更に、 本発明のトナーは磁性粉を混入させて一成分系磁 性トナーとして使用することや、 フルカラー用トナーとして使用することもでき 以下に、 実施例、 比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。

〈トナーの調製方法 I〉

乾式非磁性一成分及び乾式二成分系；電荷調整剤 （へキスト社製、 コピーチヤ

—ジ N X ) 5重量％、 ワックス （へキスト社製、 へキストワックス E ) 2 . 5重 量％、 煙霧質シリカ （ヮッ力一ケミ一社製、 H D K— H 2 0 0 0 ) 0 . 5重量％ 、 マゼン夕顔料 （へキス ト社製、 パーマネントルビン F 6 B ) 5重量％及び結着 樹脂としては 8 7重量％を混合し、 二本ロールにて 1 3 0 °Cで溶融混練した後冷 却凝固し、 それを粗粉砕した後ジェッ トミルにより微細化分級した後、 平均粒径 約 1 0 / mに調製してトナーを作成した。

〈トナーの調製方法 II〉

乾式磁性一成分系；磁性粉 （チタン工業社製、 B L 1 0 0 ) 4 0重量％、 電荷 調整剤 （へキスト社製、 コビ一チャージ N X) 5重量％、 ワックス （へキスト社 製、 ホスタス夕ット F E— 2 ) 2 . 5重量％、 煙霧質シリカ （ヮッ力一ケミ一社 製、 HDK— H 2000) 0. 5重量％、 炭酸カルシウム （白石カルシウム社製 ) 2. 0重量％及び結着樹脂としては 50重量％を混合し、 二本ロールにて 1 5 0 °Cで溶融混練した後冷却凝固し、 それを粗粉砕した後ジェットミルにより微細 化分級した後、 平均粒径約 10 mに調製してトナーを作成した。

〈トナーの調製方法 ΠΙ >

液体トナー；着色剤としてカーボンブラック （三菱化学社製、 MA— 7) 1重 量部、 電荷調整剤 （へキスト社製、 リフレックスブルー： 5 1) 0. 5重量部及 び結着樹脂としては 98. 5重量部を 40重量％と電解液 （ェクソン社製、 アイ ソパー H) 60重量％を混合し、 サンドミルにて混練しトナーを作成した。 実施例 1〜 27及び比較例 1〜 6

後記表 2に示すトナー調製方法及び結着樹脂を用いて、 実施例 1〜27及び比 較例 1〜6のトナーを作成した。 なお、 使用した環状構造を持ったポリオレフィ ン樹脂の基本物性及び他の樹脂の品名を表 3に示す。

表 2— 1 実施例又は トナーの 結着樹脂の処方

比較例 No. 調整方法

サンプル No. 重量％ サンプル No. 重量％

実施例 1 1 87

実施例 2 1 58 2 29

実施例 3 1 58 7 29

実施例 4 3 87

実施例 5 3 58 7 29

実施例 6 5 87

実施例 Ί 5 58 7 29

実施例 8 1 50

実施例 9 1 30 2 20

実施例 10 1 30 7 20

実施例 1 1 1 30 8 20

実施例 12 3 50 2— 2 実施例又は トナーの 結着樹脂の処方

ト卜 麵 o

サンブル No. 重量％ サンプル No. 重量％ 実施例 13 II 3 30 7 20 実施例 14 II 3 30 8 20 実施例 15 II 5 50 ― ― 実施例 16 II 5 30 7 20 実施例 17 II 5 30 8 20 実施例 18 III 1 39. 4 一 一 実施例 19 III 1 24 2 15. 4 実施例 20 III 1 24 7 15. 4 実施例 21 III 1 24 8 15. 4 実施例 22 III 3 39. 4 一

実施例 23 III 3 24 7 15. 4 実施例 24 III 3 24 8 15. 4 実施例 25 III 5 39. 4 一 一 実施例 26 III 5 24 7 15. 4 実施例 27 III 5 24 8 15. 4 比較例 1 I 7 87

比較例 2 8 87

比較例 3 II 7 50

比較例 4 II 8 50

比較例 5 III 7 39. 4

比較例 6 III 8 39. 4 表 3

塞

雞歸

〈評価〉

上記トナー調製法 1あるいは 2にて調製されたトナーを、 市販の電子写真複写 機 （キャノン社製 P C 1 0 0 ) に入れて性能試験を行った。 次ぎに、 トナー調製 法 3にて調製されたトナーを、 市販の電子写真複写機 （リコ一社製 F T 4 0 O i ) に入れて性能試験を行った。 その結果を表 4にまとめて示す。

表 4— 1 画像鮮明度

定着性 光透過性 耐トナー

10枚ノ分 グレー 624nm スペント性

スケール

実施例 1 〇 〇 〇 〇 〇

実施例 2 〇 〇 〇 〇 〇

実施例 3 〇 △ △ △ △

実施例 4 〇 〇 〇 〇 〇

実施例 5 〇 〇 〇 〇 〇

実施例 6 〇 〇 〇 〇 〇

実施例 Ί 〇 Δ △ △ Δ

実施例 8 〇 〇 〇 〇

実施例 9 〇 〇 〇 〇

実施例 1 0 〇 〇 〇 △ 表 4一 2

評価方法と判定基準 1 ) 定着性

それそれの処方にて調製したトナーを用いた複写速度と定着温度とを 10枚/ 分、 1 10〜 140°Cの範囲でいずれも 10°C刻みで再生紙に複写した試料を、 サザーランド社製の耐磨耗性試験機を利用して消しゴムで 10回摩擦した。 その 際の荷重は 40 g/cm^z であった。 その試料をマクベス式反射濃度計にて印字 濃度を測定した。 各温度での測定値が 1つでも 65%未満であった場合を X、 6 5%以上 75%未満を△、 75%以上を〇とした。

2 ) 画像鮮明度

それそれの処方にて調製したトナーを用いて、 再生紙に複写した資料をデータ クエスト社製の画像見本によって測定した。 複写画像の細線解像力及びグレース ケールを判定基準とし、 細線解像力が 200ドット /ィンチ以下を x、 201〜 300 ドッ ト /ィンチを△、 301 ドッ ト /ィンチ以上を〇とした。 また、 グレ —スケールに関しては、 画像見本と複写画像との間の反射濃度比が各グレースケ ールのステップ毎で 65%未満を x、 65 %以上 75%未満を△、 75%以上を 〇とした。

3 ) 光透過性

実施例、 比較例の処方にて調製したマゼン夕色トナーを用い、 各々膜厚 100 ； mのシート状サンプルを作成した。 当該シートサンプルの光透過性を、 624 nmにピークを持つ分光フィルターを用い測定した。 624 nmにおける透過率 8%未満を X、 8%以上 1 1 %未満を△、 1 1%以上を〇とした。

4) 耐トナースペント性

現像剤ボックスの中に実施例、 比較例に記載したトナーとパウダーテック社製 フェライ トキヤリアを所定量入れ、 1週間撹拌 ·摩擦処理したトナー付着キヤリ ァを 5 g計り取る。 それを石鹼水に入れて、 静電気にて表面付着したトナーを除 去し、 マグネッ トにてキャリア磁性粉のみを取り出す。 その磁性粉をアセトン中 に浸潰し、 表面融着のスベント トナーを溶解除去し、 浸漬処理前後の重量変化が 0. 2%以下を〇、 0. 2〜0. 5%を△、 0. 5%以上を Xとした。

本発明の加熱口一ラー定着型静電荷像現像用トナーは、 結着樹脂として少なく とも環状構造を持ったポリオレフィン樹脂を含み、 しかも高粘度の上記ポリオレ 丄 ό フィン樹脂を結着樹脂全体中に 5 0重量％未満含有するものとしたことから、 定 着性、 光透過性、 耐トナースペント性に優れたものとなり、 鮮明な高品質の画像 を得ることができ、 特にカラ一トナーに使用したときにその特徴が発揮される。

Claims

請求の範囲

1. 結着樹脂、 着色剤及び電荷調整剤を主成分とする静電荷像現像用トナーに おいて、 上記結着樹脂が少なくとも環状構造を持ったポリオレフイン樹脂を含み

、 しかも i.v. (極限粘度） ≥0. 25dl/gで、 HDT (熱変形温度 D I N 5 3461 -B) ≥70°Cであって、 且つ GP Cでの測定において数平均分子量が 7500以上で重量平均分子量が 15000以上である環状構造を持ったポリオ レフィン樹脂を結着樹脂全体中で 50重量％未満含有してなることを特徴とする 加熱ローラ一定着型静電荷像現像用トナー。

2. 前記結着樹脂が、 環状構造を持ったポリオレフイ ン樹脂 1〜100重量部 と、 ポリエステル樹脂、 エポキシ樹脂、 ポリオレフイン系樹脂、 酢酸ビニル系樹 脂、 酢酸ビニル系共重合樹脂、 スチレンアクリル樹脂、 及びその他のアクリル系 樹脂から選ばれた少なくとも一種の樹脂 0〜 99重量部とからなることを特徴と する請求項 1記載の加熱ローラ一定着型静電荷像現像用トナー。

3. 前記環状構造を持ったポリオレフイン樹脂が、 カルボキシル基、 水酸基及 びァミノ基から選ばれた少なくとも一種の官能基を有するものであることを特徴 とする請求項 1又は 2記載の加熱ローラ一定着型静電荷像現像用トナー。

4. 前記環状構造を持ったポリオレフイン樹脂が、 金属イオン又はジェン類に より架橋された構造を有するものであることを特徴とする請求項 1、 2又は 3記 載の加熱ローラー定着型静電荷像現像用トナー。