JP2717732B2

JP2717732B2 - 非磁性一成分トナーの現像方法

Info

Publication number: JP2717732B2
Application number: JP3029126A
Authority: JP
Inventors: 邦久大角; 利之白井; 俊治今田
Original assignee: Tomoegawa Paper Co Ltd
Current assignee: Tomoegawa Co Ltd
Priority date: 1991-01-31
Filing date: 1991-01-31
Publication date: 1998-02-25
Anticipated expiration: 2013-02-25
Also published as: DE4202634A1; JPH04246653A; US5288583A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非磁性トナーを用いて
静電潜像を現像する接触型の非磁性一成分トナーの現像
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から行なわれている静電潜像とトナ
ーを用いて現像する方法を大別すると、トナー及びキャ
リアを主体とする二成分現像剤を用いる現像方法、ある
いはトナーのみからなる一成分現像剤を用いる現像方法
があり、それぞれ各種の改良案が提案されている。

【０００３】一般に非磁性トナーとキャリアを用いる二
成分系現像剤の現像方法は、一成分系現像剤の現像方法
と比較すると次のような不利な点がある。トナーとキャリアとの混合比をコントロールするた
めのトナー濃度センサーが必要である。現像剤の寿命が短い。現像剤の攪拌機構など取扱いに注意が必要であり現
像機等の装置が大型となる。一方一成分系の現像剤の現像方法の不利な点としては以
下の点が上げられる。帯電部材が現像ロールあるいはブレードであり、キ
ャリアを帯電部材として用いるものに比べると帯電の安
定性に欠け帯電能力も弱い。磁気ブラシを均一に形成するための現像機の精度が
必要である。磁性トナーの場合、転写性、定着性、環境特性およ
び感光体へのダメージが非磁性トナーに比べ劣る。

【０００４】これらの問題点を総合的に考え、かつ、装
置の小型化等を合わせて考えると非磁性トナーを用いる
一成分系現像剤の現像方法が極めて有効であるとされ、
近年、非磁性一成分系現像剤（トナー）を用いた現像方
式が注目され、その幾つかは実用化されている。

【０００５】非磁性トナーを用いる一成分現像方法に
は、トナーを担持した現像ロールを静電潜像を有する感
光体と接触をさせて現像する接触型の非磁性一成分トナ
ーの現像方法と現像ロールと感光体の間に一定のギャッ
プを設けて現像ロール上のトナーを飛翔させて現像する
非接触型の非磁性一成分トナーの現像方法とがある。

【０００６】非接触型の非磁性一成分トナーの現像方法
では、トナーは帯電部材のみにより摩擦帯電されるた
め、トナーにかかる機械的負担が接触型の現像方法に較
べて軽微であるが、トナーの飛翔性が環境の影響を受け
易いという欠点を有していた。これに対して、接触型の
非磁性一成分系トナーの現像方法では現像ロールのトナ
ーと静電潜像を有する感光体とが接触するため、現像性
がきわめて良好である反面、トナーが現像ロール上に薄
層として形成されるまでの帯電部材による摩擦帯電のみ
でなく、感光体との周速の違いによる摩擦力も受け、機
械的負担が非接触法に較べて極めて大きい。そこで、接
触型による非磁性一成分トナーの現像方法ではトナーが
摩擦帯電部材及び感光体との接触により融着しないこ
と、現像ロール、感光体等を傷つけないことが極めて重
要な項目となる。摩擦力により融着しないトナーとす
るためには、トナーに用いている結着剤樹脂を融着し難
くするためにガラス転移温度の高いものを用いることが
一つの方法として有効であるが、それだけでは満足する
融着上の特性が得られない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は非磁性トナー
を用いる接触型の非磁性一成分トナーの現像方法におい
て、非磁性トナーの融着の発生が極めて少ない現像方法
を提供するためのものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は接触型の非磁性
一成分トナーの現像方法において、良好な定着特性を得
ながら、現像ロール、感光体へのトナー融着を極めて少
なくして、接触型の非磁性一成分トナーの現像方法の欠
点を解消すべく鋭意検討した結果、非磁性一成分トナー
がスチレン系共重合体からなる結着剤樹脂と着色剤を主
体としたトナーであって該結着剤樹脂の数平均分子量
（Ｍｎ）が８０００〜３００００で、重量平均分子量
（Ｍｗ）が１０００００〜３０００００で、かつゲルパ
ーミェーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によるク
ロマトグラムにおいて、２つ以上のピークを持たないよ
うな分子量分布を有するものを用いることにより目的を
達成させることが出来ることを見いだした。さらに充分
なオフセット性を持たせながら感光体及び現像ロール、
トナー層厚規制部材（ブレード）に融着しないようにす
るためには、トナー中に分散させるポリオレフィンワッ
クスの粒子径を０．５μｍ以下にすることが極めて有効
であり、それらを行うことによって上記の目的である現
像ロール及び感光体への融着の少ない非磁性一成分トナ
ーの現像方法を得ることが出来ることが分かった。

【０００９】以下、本発明について詳細に説明する。図
１は、本発明の接触型の非磁性一成分トナーの現像方法
に使用する現像装置の概略構成図であり、図中、１は円
筒状の静電潜像保持体である感光体ドラム、２はホッパ
ー、３はトナー、４はトナー層厚規制部材、５は現像ロ
ール、６はトナー供給ロール、７は攪拌機である。この
現像装置において、感光体ドラム１の上には、公知の電
子写真法によって静電潜像が形成される。ホッパー２内
にはトナー３が収容されており、トナー３はトナー層厚
規制部材４によって現像ロール５の上に一定の層厚にな
るように担持され、搬送される。その際トナーはトナー
層規制部材によって摩擦帯電されるが、トナー層規制部
材は、直流または交流電源に接続して、現像ロールとト
ナー層厚規制部材の間に電界が発生するようにしてもよ
い。現像ロール５に担持されたトナーは、現像ロール５
の回転により搬送されて、静電潜像を有する感光体ドラ
ム１と接触し、静電潜像の現像化が行われる。

【００１０】本発明で用いられる現像装置において、現
像ロール５は、シリコーンゴム等の各種ゴム、スポンジ
ゴム、ウレタンフォーム等の弾性材料が使用され、これ
らにはバイアス電圧が印加できるように導電性粉末が含
有されているか、又は、表面に導電性塗料が塗布された
ものが好ましい。又、本発明の現像ロールの表面にはト
ナー担持層として適度の弾性を備えた例えば含フッ素樹
脂、シリコーン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボ
ネート樹脂など膜形成性を有する肉薄樹脂層を設けても
よい。トナーの担持層の厚さは、１０〜２００μｍの範
囲に形成される。トナー層規制部材４は、例えばシリコ
ーンゴム等の合成ゴム系、真ちゅう等金属板が適用され
る。

【００１１】本発明における上記の方法において使用す
る非磁性一成分現像剤を構成するトナーは、結着剤樹脂
と着色剤を主体とする。トナーを現像ロール感光体への
融着を減少させるためにはトナーに用いる樹脂を硬いも
のにすることがある程度有効であるが、単に硬い樹脂に
してしまうとトナーの定着が阻害され実用的とならない
し、また、それだけで融着に有効なトナーを得ることは
できない。

【００１２】樹脂のどのような特性が融着と関係がある
かについて鋭意検討した結果、樹脂の平均分子量と分子
量分布が大いに関係することを見いだし本発明に至っ
た。トナーが現像ロール、トナー層規制ブレードに融着
する程度は、樹脂の低分子量部の分子量と樹脂の分子量
分布が関係しているとの知見を得た。つまり、樹脂に融
着しやすい部分を持っているかという点と、樹脂中の分
子同士の絡み合いに大きく関係しているものと思われ
る。

【００１３】樹脂が低分子量部分を多く持っていると、
その部分がまず選択的に融着を起こし、順次トナー全体
を融着させるものと思われる。この際、高分子量部分を
同時に存在させることにより、ある程度融着を防止する
ことは可能であるが、高分子量部分と低分子量部分は本
質的には相溶しない性質を持っているため、本発明の目
的を達成することにはならない。高分子量部分が低分子
量部分と相溶しながら、融着防止に効果を発揮させるた
めには、低分子量部分に対して、別のピークと成らない
ような高分子量部分を存在させることが有効であること
が判った。これは、いわゆる２山ピークとならない（ピ
ークが１山）ような樹脂では、分子同士の絡み合いが充
分に行われるため、相対的な高分子が低分子の融着を抑
える働きを持つためと思われる。

【００１４】なお、本発明において重合体の分子量分布
のピーク位置の分子量を測定するには、公知の通常の方
法例えば、ゲルパーミェーションクロマトグラフィーに
より、適正な条件を用いて測定すれば良い。その条件例
を下記に示す。１測定条件温度：２５℃ 溶媒：テトラヒドロフラン流速：１ｍｌ／ｍｉｎ２カラム使用するカラムとしては市販のシリカゲルカラムを複数
本組合せたものを用いる。例えば昭和電工社製Ｓｈｏｄ
ｅｘＡ−８０Ｍの２本組合せ等が適当である。３検量線検量線作成に当っては、標準ポリスチレンを用いて行
う。標準ポリスチレンとしては例えばＰｒｅｓｓｕｒｅ
ＣｈｅｍｉｃａｌＣｏ．製あるいは東洋ソーダ工業
（株）製の分子量が６×１０^２，２．１×１０^３，４×
１０^３，１．７５×１０^４，５．１×１０^４，１．１×
１０^５，３．９×１０^５，８．６×１０^５，２×１
０^６，４．４８×１０^６のものを用い、少なくとも１０
点程度の標準ポリスチレンを用いるのが適当である。４検出器検出器としてはＲＩ（屈折率）検出器例えば昭和電工社
製ＳＥ−３１を用いる。

【００１５】本発明で用いるスチレン系共重合体に適用
するスチレン系モノマーとしては、スチレン，α−メチ
ルスチレン，ｐ−クロルスチレンなどのスチレン及びそ
の置換体がある。共重合成分として好ましいものはアク
リル酸アルキルエステル（アルキル基の炭素数は１〜１
５），メタクリル酸アルキルエステル（アルキル基の炭
素数は２〜１５）である。その他の共重合成分としては
アクリロニトリル，マレイン酸，マレイン酸エステル，
メタクリル酸メチル，アクリル酸メチル，塩化ビニル，
酢酸ビニル，安息香酸ビニル，ビニルメチルケトン，ビ
ニルヘキシルケトン，ビニルメチルエーテル，ビニルエ
チルエーテル，ビニルイソブチルエーテルなどのような
ビニル単量体を重合体の重量に対して３０重量％以下
（好ましくは２０重量％以下）で含有してもよい。

【００１６】スチレン系モノマーの共重合比は５０〜９
０重量％が好適である。スチレン系モノマーの共重合比
が５０重量％未満の場合は、トナー粒子の現像特性，耐
ブロッキング性，耐オフセット性等が低下する。一方、
スチレン共重合体のスチレン系モノマーの共重合比が９
０％よりも大きい場合は、定着温度が高くなる。

【００１７】本発明で使用するスチレン系共重合体は公
知の方法、すなわち懸濁重合法、乳化重合法、溶液重合
法、塊状重合法等によって合成される。また分子量を調
節するために、公知の分子量調整剤、例えばラウリルメ
ルカプタン，フエニルメルカプタン，ブチルメルカプタ
ン，ドデシルメルカプタンなどメルカプタン類，四塩化
炭素，四臭化炭素などのハロゲン化炭素類などを使用す
ることができる。

【００１８】さらに本発明で用いるトナーの結着樹脂と
しては、前記重合体の他に別の公知の樹脂を混合しても
よい。例えばポリエステル樹脂，エポキシ樹脂，シリコ
ーン樹脂，ポリスチレン，ポリアミド樹脂，ポリウレタ
ン樹脂，アクリル樹脂などがあげられるが、その量は結
着樹脂全体の３０重量％を越えないことが好ましい。

【００１９】本発明で用いるトナーの着色材としては、
従来公知のものがすべて使用でき、例えばカーボンブラ
ック，鉄黒，ニグロシン，ベンジジンイエロー，キナク
リドン，ローダミンＢ，フタロシアニンブルーなどがあ
げられる。また本発明で用いるトナーには種々の目的の
ために添加剤を加えることができる。このような添加剤
としては金属錯体，ニグロシンなどのような電荷制御
剤，ポリテトラフルオロエチレン，脂肪酸もしくはその
金属塩、ビスアマイドのような潤滑性のある化合物、ジ
シクロヘキシルフタレートのような可塑剤などがある。

【００２０】本発明で用いるスチレン系共重合体を結着
樹脂とするトナーでは、接触型の非磁性一成分現像剤と
して用いるプリンターの印字スピードが毎分１５枚程度
で使用するため、定着ロールの温度変化は、複写機に比
べて大きなものではないので、実用上問題となるような
定着熱ローラでのトナーのオフセットは起こりに難い。
もし、オフセット性を更に良好にする必要が発生した場
合には、トナー中に分散させるポリオレフィンワックス
を０．５μｍ以下の大きさにしながら、３％以上含有さ
せることにより、オフセット性を更に改善することが出
来る。ポリオレフィンワックスを０．５μｍ以下の大き
さに分散させるためにはトナー製造時の溶融混練工程で
ワックスの分散が良くなるような条件で混練することも
有効であるが、樹脂の製造時にワックスを添加すると極
めて分散の良好なものを容易に得ることが出来る。

【００２１】ここでエチレン系オレフィン単重合体もし
くはエチレン系オレフィン共重合体として適用するもの
には、ポリエチレン，ポリプロピレン，エチレン−プロ
ピレン共重合体，エチレン−酢酸ビニル共重合体，エチ
レン−エチルアクリレート共重合体，ポリエチレン骨格
を有するアイオノマーなどがあげられ、上記共重合体に
おいてはオレフィンモノマーを５０モル％以上（より好
ましくは６０モル％以上）含んでいるものが好ましい。

【００２２】

【実施例】以下、実施例に従って本発明を説明するがこ
れに限定されるものではない。なお、部とあるは全て重
量部である。

【００２３】実施例１スチレンアクリル酸エステル共重合体樹脂（ピークの数１）９０部（Ｍｎ；１５０００、Ｍｗ；２１００００、Ｍｗ／Ｍｎ；１４）ポリプロピレンワックス３部（商品名；ビスコール５５０Ｐ三洋化成工業社製）帯電制御剤−含金属染料１部（商品名；ボントロンＳ３４オリエント化学社製）カーボンブラック（商品名；ＭＡ−１００三菱化成工業社製）６部上記の配合物を溶融混練後、粉砕分級して平均粒子径１
２μｍの非磁性一成分トナーを得た。

【００２４】実施例２スチレンアクリル酸エステル共重合体樹脂（ピークの数１）９０部（Ｍｎ；２００００、Ｍｗ；３０００００、Ｍｗ／Ｍｎ；１５）ポリプロピレンワックス３部（商品名；ビスコール５５０Ｐ三洋化成工業社製）帯電制御剤−含金属染料１部（商品名；ボントロンＳ３４オリエント化学社製）カーボンブラック（商品名；ＭＡ−１００三菱化成工業社製）６部上記の配合物を溶融混練後、粉砕分級して平均粒子径１
２μｍの非磁性一成分トナーを得た。

【００２５】実施例３スチレンアクリル酸エステル共重合体樹脂（ピークの数１）９０部（Ｍｎ；２５０００、Ｍｗ；１８００００、Ｍｗ／Ｍｎ；７．２）ポリプロピレンワックス３部（商品名；ビスコール５５０Ｐ三洋化成工業社製）帯電制御剤−含金属染料１部（商品名；ボントロンＳ３４オリエント化学社製）カーボンブラック（商品名；ＭＡ−１００三菱化成工業社製）６部上記の配合物を溶融混練後、粉砕分級して平均粒子径１
２μｍの非磁性一成分トナーを得た。

【００２６】比較例１スチレンアクリル酸エステル共重合体樹脂（ピークの数２）９０部（Ｍｎ；９０００、Ｍｗ；３５００００、Ｍｗ／Ｍｎ；３８．９）ポリプロピレンワックス３部（商品名；ビスコール５５０Ｐ三洋化成工業社製）帯電制御剤−含金属染料１部（商品名；ボントロンＳ３４オリエント化学社製）カーボンブラック（商品名；ＭＡ−１００三菱化成工業社製）６部上記の配合物を溶融混練後、粉砕分級して平均粒子径１
２μｍの比較用の非磁性一成分トナーを得た。

【００２７】比較例２スチレンアクリル酸エステル共重合体樹脂（ピークの数３）９０部（Ｍｎ；５０００、Ｍｗ；２９４０００、Ｍｗ／Ｍｎ；５８．８）ポリプロピレンワックス３部（商品名；ビスコール５５０Ｐ三洋化成工業社製）帯電制御剤−含金属染料１部（商品名；ボントロンＳ３４オリエント化学社製）カーボンブラック（商品名；ＭＡ−１００三菱化成工業社製）６部上記の配合物を溶融混練後、粉砕分級して平均粒子径１
２μｍの比較用の非磁性一成分トナーを得た。

【００２８】比較例３スチレンアクリル酸エステル共重合体樹脂（ピークの数２）９０部（Ｍｎ；４０００、Ｍｗ；１９８０００、Ｍｗ／Ｍｎ；４９．５）ポリプロピレンワックス３部（商品名；ビスコール５５０Ｐ三洋化成工業社製）帯電制御剤−含金属染料１部（商品名；ボントロンＳ３４オリエント化学社製）カーボンブラック（商品名；ＭＡ−１００三菱化成工業社製）６部上記の配合物を溶融混練後、粉砕分級して平均粒子径１
２μｍの比較用の非磁性一成分トナーを得た。

【００２９】比較例４スチレンアクリル酸エステル共重合体樹脂として、Ｍ
ｎ：６０００、Ｍｗ；１８００００、Ｍｗ／Ｍｎ；３
０．０であり、ピークの数が１つのものを使用した以外
は実施例１に示したのと同様にして比較用の非磁性一成
分トナーを得た。

【００３０】比較例５スチレンアクリル酸エステル共重合体樹脂として、Ｍ
ｎ；８０００、Ｍｗ；９００００、Ｍｗ／Ｍｎ；１１．
３であり、ピークの数が１つのものを使用した以外は実
施例１に示したのと同様にして比較用の非磁性一成分ト
ナーを得た。

【００３１】比較例６スチレンアクリル酸エステル共重合体樹脂として、Ｍ
ｎ：９０００、Ｍｗ；１５２０００、Ｍｗ／Ｍｎ；１
６．９であり、ピークの数が２つのものを使用した以外
は実施例１に示したのと同様にして比較用の非磁性一成
分トナーを得た。

【００３２】上記の各非磁性一成分トナーに更にヘキス
ト社製の疎水性シリカＨ２０００を０．４％添加して攪
拌し、各トナーの表面に疎水性シリカを付着させた。得
られたトナーを有機光導電性感光体ドラムを内蔵した反
転現像方式であって、かつシリコーンゴムからなるトナ
ー層厚規制部材を有するプリンター（リコー社製ＬＰ１
０６０−ＳＰ３）を用いて、プリントテストを行ったと
ころ、表１のような結果となり、本発明の実施例のもの
は比較例のものに比べて優れており、有効であることが
解った。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、接触型の非磁性一成分
トナーの現像方法において、非磁性一成分トナーに使用
する結着樹脂が特定範囲のＭｎ、Ｍｗを有し、かつ、Ｇ
ＰＣによるクロマトグラムにおけるピーク数は１ヶであ
るので、画像の初期濃度、連続コピー後の濃度がすべて
優れており、現像ロールへのトナーの融着を生じなかっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するための一成分トナーの現像装
置の概略断面図である。

【符号の説明】

１感光体ドラム２ホッパー３トナー４トナー層厚規制部材５現像ロール６トナー供給ロール７攪拌機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−81376（ＪＰ，Ａ) 特開平２−1881（ＪＰ，Ａ) 特開平４−145448（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−967（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】トナーを担持して搬送する現像ロール
と、該現像ロールに近接または圧接されて設けられたト
ナー層厚規制部材とを少なくとも有する現像装置を用
い、該現像ロールに非磁性一成分トナーを供給し、トナ
ー層厚規制部材によりトナーの薄層を形成するように塗
布するとともにトナーに電荷を与え、静電潜像を保持す
る保持体に接触させて静電潜像を現像し、ついで用紙に
転写を行う接触型の非磁性一成分現像方法において、上記非磁性一成分トナーがスチレン系共重合体からなる
結着剤樹脂と着色剤を主体としたトナーであって該結着
剤樹脂の数平均分子量（Ｍｎ）が８０００〜３００００
で、重量平均分子量（Ｍｗ）が１０００００〜３０００
００で、かつゲルパーミェーションクロマトグラフィー
（ＧＰＣ）によるクロマトグラムにおいて、２つ以上の
ピークを持たないような分子量分布を有することを特徴
とする非磁性一成分トナーの現像方法。