(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体を含む定着手段を有する誘導加熱定着装置に使用され、２００Ｏｅ以下の保磁力の軟磁性体と磁気吸引力低減成分とを少なくとも含むことを特徴とする誘導加熱定着用トナー。
【請求項２】
軟磁性体が、マグネタイト又はフェライトである請求項１に記載のトナー。
【請求項３】
磁気吸引力低減成分が、ポリプロピレンワックス、ポリエチレンワックス、流動パラフィン、酸アミドワックス、ステアリン酸ワックス、モンタン系ワックス、サゾールワックス、カスターワックス、塩素化パラフィン又はカルナバワックスである請求項１又は２に記載のトナー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導加熱定着用トナーに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
電子写真装置又は静電記録装置において、感光体もしくは誘電体等から静電保持体上に形成された静電潜像を可視化したトナーを、媒体に転写後、定着する技術においては、従来、加熱定着法、加圧定着法、フラッシュ定着法、誘導加熱法、フラッシュ定着法と誘導加熱法との組み合わせ定着法等が知られている。
【０００３】
安定した高画質の画像を得るためには、現像されたトナーをそのまま紙を主体とする媒体に忠実に反映させる必要がある。画像形成においては、特に、定着工程で、画像が乱れることが大きいことが知られている。一方、定着工程は、大きなエネルギーを消費することから、環境的にも省エネルギー化が望まれている。
【０００４】
種々の定着方式の中で、フラッシュ方式はキセノンランプの閃光の輻射熱を用いるため、ウォーミングアップ時間が短いこと、火災に対する安全性が高いこと等の利点がある反面、大容量の電力を流すため、エネルギー的に問題がある。また、フラッシュ方式は、画像形成装置を大型化させてしまうという欠点がある。
【０００５】
ヒートローラ方式は、ローラ内部にランプを設け、その輻射熱を利用しているため、火災に対する安全性が高い等の利点があるが、反面、ウォーミングアップ時間が長いこと等の欠点がある。
【０００６】
加圧方式は、定着時、高い圧力をかけるため、電力エネルギーが不要である等の利点があるが、その反面、装置の大型化、及び定着特性の低下等の問題がある。
【０００７】
これらの方式に対し、誘導加熱法は、コアにコイルを巻き、このコイルに電流を流し、磁界を発生する際のジュール熱で定着し、熱源とする。このため、ウォーミングアップ時間が短いこと、火災に対する安全性が高いこと等の利点がある。また、装置の小型化にも有利である。
【０００８】
この誘電加熱方式を用いた定着方式に使われるトナーは、非鉄導電性材料あるいは磁性粉を用いることが提案されているが、磁性粉を大量に入れる一成分磁性トナーは、磁界の影響を受け、定着時にトナーが散り、画像が乱れる欠点があり、二成分現像方式には利用できない問題がある。また、導電性粉のみをいれたトナーは、熱伝導を利用しているが、電磁誘導によるジュール熱は発生せず、定着特性を劣化させる問題がある。
【０００９】
上記のような問題を解決するために特開平１１−３４４８３０号公報には、トナーに強磁性体を含ませることが提案されている。このトナーを使用することで、画像形成装置に備えられた誘導加熱手段からの加熱に加えて、トナー自体もジュール熱を発生して容易に溶融するので、トナーの定着が促されるとされている。
【００１０】
しかしながら、トナーに強磁性体を含ませると、トナー同士やトナーと定着手段が磁気的に結合することにより、オフセットが生じるという問題があった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かくして、本発明によれば、磁性体を含む定着手段を有する誘導加熱定着装置に使用され、２００Ｏｅ以下の保磁力の軟磁性体と磁気吸引力低減成分とを少なくとも含むことを特徴とする誘導加熱定着用トナーが提供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明は、トナーと定着手段の両方を誘導加熱することにより、効率よくトナーを定着させることをその特徴の１つとしている。
【００１３】
本発明における定着手段は、ベルト、ローラ等の公知の定着手段に相当する。定着手段は磁性体を含んでいるが、その磁性体としては、例えば、鉄、コバルト、ニッケル等の単体又はこれらの複合物、あるいはこれら単体とカーボン、アルミニウム、テルル、マンガン等との混合物、あるいは酸化物等が挙げられる。この内、残留磁化１００ｅｍｕ／ｇ以下の磁性体が好ましい。更に、保磁力２００Ｏｅ以下の磁性体が好ましい。更にまた、これら残留磁化及び保磁力を全て備える磁性体が好ましい。磁性体以外の定着手段の構成成分は、特に限定されず、ポリエステル、ポリイミド等の樹脂が挙げられる。更に、定着手段中の磁性体の含有量は、磁性体の磁気量によっても異なるが、１〜１５重量％の範囲が好ましい。
【００１４】
上記定着手段以外の誘導加熱定着装置の構成部材は、公知の装置の部材をそのまま使用することができる。その一例を図１に示し、定着方法を説明する。まず、被記録材（記録紙）１の上のトナー２は、被記録材１と共に定着手段としての定着ベルト３の下に運ばれる。次いで、誘導加熱コイル４により、コイル４自体も熱を発生し、かつトナー２と定着ベルト３自体も熱を発生する。これら発生した熱により、トナーの溶融が促進され被記録材１上へ良好に定着される。ここで、誘導加熱コイル４下に、定着を更に強固にするために、加圧ローラ５を設けてもよい。なお、図中、誘導加熱コイル４下の矢印は磁化の向きを、その他の矢印はそれぞれの部材の移動方向を意味する。ここで、誘導加熱コイルは、記録紙と定着ベルトが面する部分のいずれの位置に配置してもよいが、トナーが定着ベルトに磁気により付着することでオフセットが生じることを防ぐ観点から、中心部付近に配置することが好ましい。なお、記録紙以外にも、布、皮革等の被記録材を使用することができる。
【００１５】
次に、トナーは、少なくとも軟磁性体と磁気吸引力低減成分とを含んでいる。
【００１６】
まず、軟磁性体とは、外部磁場を取り除いたときに磁石の挙動を示さないもので、具体的には、磁性体の最大エネルギー積ＢＨｍａｘが小さいものを意味する。その目安は、バルクとしてＢＨｍａｘ≦５（ＫＪ／ｍ3）である。ＢＨｍａｘが不明の場合、簡略式
【００１７】
【数１】
0003650026.tif 000002
【００１８】
（式中、Ｂｒは残留磁束密度［Ｔ］、Ｈｃは保磁力［ＡＴ／ｍ］）
で概略値を求めることができる。具体的には、マグネタイト、フェライト等が挙げられる。この内、最大エネルギー積５（ＫＪ／ｍ3）以下の軟磁性体が好ましい。また、残留磁化１００ｅｍｕ／ｇ以下の軟磁性体が好ましい。更に、保磁力２００Ｏｅ以下の軟磁性体が好ましい。更にまた、これら残留磁化及び保磁力を全て備える軟磁性体が好ましい。
【００１９】
これら軟磁性体は、１μｍ以下の大きさを有することが好ましい。
【００２０】
次に、磁気吸引力低減成分とは、トナー同士やトナーと定着手段が磁気的に結合することを抑制しうる成分を意味する。具体的には、ポリプロピレンワックス、ポリエチレンワックス、流動パラフィン、酸アミドワックス、ステアリン酸ワックス、モンタン系ワックス、サゾールワックス、カスターワックス、塩素化パラフィン又はカルナバワックス等のワックスを使用することができる。
【００２１】
軟磁性体及び磁気吸引力低減成分は、それらの種類によっても異なるが、トナー中に、それぞれ１〜３０重量％及び０．５〜５重量％含まれることが好ましい。一方、磁気吸引力低減成分が、０．５重量％より少ない場合、低減が不充分なためオフセットが生じる恐れがあるため好ましくなく、５重量％より多い場合、感光体へのフィルミング（ＷＡＸ付着）が発生しやすくなるので好ましくない。
【００２２】
トナーには、上記軟磁性体及び磁気吸引力低減成分以外の公知の成分が含まれていてもよい。そのような成分として、バインダー樹脂、着色剤、帯電制御剤等が挙げられる。更に、トナーに公知の外部添加剤を加えてもよい。
【００２３】
バインダー樹脂としては、従来、トナー用のバインダー樹脂として使用されていたスチレン及びその置換体の共重合体や、アクリル系樹脂を用いることができる。
【００２４】
スチレン及びその置換体の共重合体としては、例えば、ポリスチレンホモポリマー、水素添加スチレン樹脂、スチレン−イソブチレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン三元共重合体、アクリロニトリル−スチレン−アクリル酸エステル三元共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−アクリルゴム−スチレン三元共重合体、アクリロニトリル−塩素化ポリスチレン−スチレン三元共重合体、アクリロニトリル−ＥＶＡ−スチレン三元共重合体、スチレン−ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエンゴム、スチレン−マレイン酸エステル共重合体、スチレン−イソブチレン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体等が例示される。
【００２５】
また、アクリル系樹脂としては、例えば、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリ−ｎ−ブチルメタクリレート、ポリグリシジルメタクリレート、ポリ含フッ素アクリレート、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリレート共重合体、スチレン−ブチルメタクリレート共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体等が例示される。
【００２６】
バインダー樹脂としては、その他、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等を単独で、あるいは混合して使用することもできる。
【００２７】
上記ポリエステルを形成するために使用されるモノマーのうちアルコールモノマーとしては、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−ブテンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール等のジオール類、ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ、ポリオキシエチレン化ビスフェノールＡ、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールＡ等のビスフェノールＡアルキレンオキシド付加物、その他の二価のアルコールを挙げることができる。
【００２８】
ポリエステルを形成するために使用されるモノマーのうち、酸モノマーとしては、例えばマレイン酸、フマール酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、マロン酸、又はｎ−ドデセニルコハク酸、ｎ−ドデシルコハク酸等のアルケニルコハク酸類もしくはアルキルコハク酸類、これらの酸の無水物、アルキルエステル、その他の二価のカルボン酸を挙げることができる。
【００２９】
帯電制御剤の具体例としては、含金属アゾ染料、例えば「バリファーストブラック３８０４」、「ボントロンＳ−３１」、「ボントロンＳ−３２」、「ボントロンＳ−３４」、「ボントロンＳ−３６」（以下、オリエント化学社製）、「アイゼンスピロンブラックＴＲＨ」（保土ヶ谷化学社製）等、銅フタロシアニン染料、サリチル酸のアルキル誘導体の金属錯体、例えば「ボントロンＥ−８２」、「ボントロンＥ−８４」、「ボントロンＥ−８５」（以下、オリエント化学社製）等、その他（例えば、オリエン工業社製Ｎ−０４）を挙げることができる。
【００３０】
着色材としては、種々のものが使用される。例えば、イエロー着色材は、顔料としてはナフトールイエローＳ等のニトロ系顔料、ハンザイエロー５Ｇ、ハンザイエロー３Ｇ、ハンザイエローＧ、ベンジジンイエローＧＲ、ベンジジンイエローＧ、バルカンファストイエロー５Ｇ等のアゾ系顔料又は黄色酸化鉄、黄土等の無機顔料等が挙げられる。また、染料としてはカラーインデックスに記されているＣ．Ｉ．ソルベントイエロー２、Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー６、Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー１４、Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー１５、Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー１６、Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー１９、Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー２１等の油溶性染料がある。
【００３１】
マゼンタ着色材は、顔料としてはＣ．Ｉ．ピグメント１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット１９等のキナクリドン系顔料、ローダミン６Ｇレーキ、ローダミンＢレーキ、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド８１等のローダミン系顔料、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド８７、Ｃ．Ｉ．バイオレッド１、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレッド３８等のチオインジコ顔料、ブリリアントカーミン６Ｂ、リソールルビンＧＫ等のアゾ顔料等があり、染料としてはＣ．Ｉ．ソルベントレッド４９、Ｃ．Ｉ．ソルベントレッド１９、Ｃ．Ｉ．ソルベントレッド５２等の油溶性染料がある。
【００３２】
シアン着色材は、顔料としてはフタロシアニンブルー、ヘリオゲンブルーＧ、ファーストスカイブルー、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５、Ｃ．Ｉ．ピクメントブルー１６、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１７、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン１２、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン３６、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン３７、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン３８等のフタロシアニン系顔料等があり、Ｃ．Ｉ．ソルベントブルー２５、Ｃ．Ｉ．ソルベントブルー５５、Ｃ．Ｉ．ソルベントブルー７０、Ｃ．Ｉ．ソルベントブルー４０、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー２５、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー８６等の油溶性染料がある。
【００３３】
黒色着色材としてはサーマルブラック法、アセチレンブラック法、チャンネルブラック法、ファーネスブラック法、ランプブラック法等により製造される各種のカーボンブラックがある。
【００３４】
上記染顔料を変性したものも使用でき、また、２種以上をブレンドして使用することも可能である。
【００３５】
ここで、着色剤及び帯電防止剤は、バインダー樹脂１００重量部に対して、例えば、それぞれ２〜２０重量部及び５重量部以下の割合で使用することができる。
【００３６】
外部添加剤としては、シリカ微粒子、金属酸化物微粒子、クリーニング助剤等が用いられる。
【００３７】
シリカ微粒子としては、二酸化ケイ素、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸亜鉛、ケイ酸マグネシウム等が挙げられる。
【００３８】
金属酸化物微粒子としては、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム等が挙げられる。
【００３９】
クリーニング助剤としては、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等の樹脂微粉末等が挙げられる。
【００４０】
これら外部添加剤は、疎水化等の表面処理が施されたものであってもよい。
【００４１】
本発明のトナーは、５〜１５μｍの平均粒径を有することが好ましい。
【００４２】
トナーの製造方法としては、特に限定されることなく、公知の方法をいずれも使用することができる。例えば、トナーの原料を混合・分散した後、粉砕して所定の大きさに形成する方法が挙げられる。
【００４３】
混合・分散手段としては、高速ディゾルバ、ロールミル、ボールミル等の湿式分散法や、ロール、加圧ニーダ、インターナルミキサ、スクリュー型押出機等による溶融混練り法、ボールミル、Ｖ型混合機、フォルバーグ、ヘンシェルミキサ等を用いることができる。
【００４４】
混合物を粉砕する手段としては、例えば、ハンマーミル、カッターミル、ローラーミル、ボールミル等が使用可能である。また、粉砕物を、ジェットミル、高速回転式粉砕機等を用いて微粉砕してもよい。
【００４５】
また、粉砕物は所定の大きさに分級することが好ましい。粉砕物を分級する手段としては、気流式分級機等を用いることができる。
【００４６】
【実施例】
以下、実施例及び比較例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４７】
実施例１
トナーの原料として、以下のものを使用した。
・スチレン−アクリル酸共重合体                              １００重量部
（三洋化成社製ＳＰＲ１５００、分子量：Ｍｎ７．６×１０3、Ｍｗ２．２×１０5、Ｔｇ：６３．０℃）
・カーボンブラック                                              ７重量部
（キャボット社製３３０Ｒ）
・ポリプロピレンワックス                                        ２重量部
（三洋化成社製）
・帯電制御剤                                                    ２重量部
（オリエン工業社製Ｎ−０４）
・マグネタイト                                                ２０重量部
（戸田工業社製ＥＰＴ−５００、飽和磁化５９．４ｅｍｕ／ｇ、残留磁化１０．４ｅｍｕ／ｇ、保磁力１２２Ｏｅ）
上記原料を、カワタ社製スーパーミキサーを用いて４００ｒｐｍで２分間前混合した。次いで、得られた混合物を２軸混練押出機（池貝株式会社製ＰＣＭ６０）に入れ、２５０ｒｐｍ、吐出量１１０ｋｇ／ｈで混合しつつ押出した後、ペレット状に成形した。
【００４８】
得られたペレットを粉砕機（日本ニューマテック工業社製ジェットミル）を用いて、振動数５０Ｈｚで１．２分間粉砕した。得られた粉砕物を、分級機にかけることで平均粒径７μｍのトナーを得た。
【００４９】
得られたトナーを、図１に示す構成の定着装置を用いて、定着温度に対する定着性を観察した。なお、記録紙には、シャープ社製コピー用紙ＳＦ−４ＡＭ２を用いた。また、定着ベルトには、トナーと同じマグネタイトを２０重量部分散させた樹脂製の厚さ０．２ｍｍのベルトを使用した。結果を表１に示す。表１中、△は低温側オフセット、○良好、×高温側オフセットを意味する。
【００５０】
比較例１
ポリプロピレンワックスを使用しないこと以外は、実施例１と同様にしてトナーを得た。得られたトナーを用いて実施例１と同様にして定着性を観察した。結果を表１に示す。
【００５１】
比較例２
マグネタイトをハードフェライト（飽和磁化５８ｅｍｕ／ｇ、残留磁化２０．５ｅｍｕ／ｇ、保磁力１５５０Ｏｅ）に替えること以外は、実施例１と同様にしてトナーを得た。得られたトナーを用いて実施例１と同様にして定着性を観察した。結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
0003650026.tif 000003
【００５３】
表１からわかるように、本発明のトナーは広い定着温度の範囲で良好な定着性を示している。
【００５４】
【発明の効果】
本発明のトナーによれば、定着時に、磁界の影響を受けてトナーが散ることで、画像が乱れることがなく、トナー同士やトナーと定着手段の磁気的な結合を低減できるので、オフセットの発生を抑制できる。よって、高画質で安定した優れた画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトナーを使用する画像形成装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１  被記録材
２  トナー
３  定着ベルト
４  誘導加熱コイル
５  加圧ローラ
【図１】
0003650026.tif 000004