JPH0157908B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は熱ロール定着方式に適した新規なトナ
ーに関する。 電子写真複写材等の画像形成装置において、ト
ナー像を紙などに定着する工程に関しては種々の
方法や装置が開発されている。現在最も一般的な
方法は熱と圧力を同時に適用するいわゆる熱ロー
ル定着方式であり、これはトナー像を担持してい
る受像シートを加熱されたローラーと接触させて
トナー像を受像シートに定着させる方法である。
しかしながら、このような定着方式を利用すると
いわゆるオフセツト等のトラブルを生じ易い、オ
フセツトは受像シートに担持されたトナー像の一
部がローラー表面に転移するという好ましくない
現象であり、熱ロール定着方式を開発する上での
大きな問題である。現在一般に用いられている熱
ロール定着器ではトナー像と接触するローラーは
通常、離型性のよいシリコンゴムもしくはフツ素
系樹脂によつて少なくとも表面層が形成されてい
るが、その表面にオフセツト防止のため及びロー
ラー表面の疲労を防止するためにシリコンオイル
のような離型性の油を塗布する方式が多い。しか
しながら油を塗布する方式では、油塗布系を設け
ることにより定着装置が複雑になること及び油の
蒸発により使用者に不快感を与えること等の問題
がある。それゆえ、油塗布によつてオフセツトを
防止せんとする方向は好ましくなく、むしろ定着
温度領域の広い耐オフセツト性の良好なトナーの
開発が望まれているのが現状である。確かに熱ロ
ール定着方式の開発において、材料的に限定され
たロール材質及び離型性油に過度の離型性を求め
ることは定着システム設計上適当ではなく、むし
ろ現像特性とのバランスを保ちつつオフセツトフ
リーのトナーを開発することの方が、安価でコン
パクトな定着装置を作る上では重要である。 従来より、オフセツトフリーのトナーを開発す
るための重要なポイントとして、トナー溶融時の
粘性・離型性があげられる。すなわち、トナーが
溶融時温度変化に対して粘度の変化が少なくかつ
適当な粘度を有しており、さらに熱ロールに対し
て離型性を有するようにトナー組成を設計するこ
とが重要である。これらは一言で言えば、トナー
の熱的物理的性質の問題である。しかしながら本
発明者らは、トナーの熱的物理的性質のみでは説
明できない次のような現象を見い出した。スチレ
ン−メタクリル酸ブチル共重合体100重量部、低
分子量ポリプロピレン10重量部、カーボンブラツ
ク６重量部から成るトナーを作成する。このトナ
ーをキヤリアー鉄粉と混合して負荷電性トナーと
し、正性潜像を現像して普通紙に転写する。得ら
れる未定着画像をＮとする。また、同一のトナー
を表面コートしたキヤリアー鉄粉と混合して正荷
電性トナーとし、負性潜像を現像して普通紙に転
写する。得られる未定着画像をＰとする。次い
で、表面がポリテトラフルオロエチレンで被覆さ
れ、内部にハロゲンランプを有する定着ローラー
と表面がシリコンゴムで被覆された加圧ローラー
とを有する定着器を用いて、画像Ｎ及びＰの定着
テストを行なつた。結果は以下の表−１の通りで
あつた。

【表】 また定着テストに用いた普通紙を定着器に通す
と紙は正に帯電し、紙に対して２本のローラー共
負に帯電する。この事実と上記の定着テストの結
果とを考え合わせて、本発明者は次のように推察
している。すなわち、帯電実験の結果定着時紙は
正に帯電しているのであるから、画像上のトナー
が正に帯電したトナーであると、トナーは紙から
離れて定着ローラーへ転移する方向の電気的な力
を受け、紙とは密着しづらくなりオフセツトし易
くなる。逆に画像上のトナーが負に帯電したトナ
ーであると紙と密着し易くなり、オフセツトしづ
らくなる。それゆえ、画像Ｎは定着性、耐オフセ
ツト性双方に秀れているが、画像Ｐは同じトナー
を用いているにもかかわらず定着性、耐オフセツ
ト性が劣つているのである。表−１において、画
像Ｐは低い温度（150〜170℃）において耐オフセ
ツト性が劣ることに注意されたい。定着ローラー
の温度が高ければ（190〜200℃）トナーは十分に
溶融して紙と密着するので、電気力の影響が殆ん
どなくなると考えられる。 このような状況下において、熱ロール定着方式
に適したトナーを開発するべくなされたものであ
る。 即ち、本発明は、側鎖にアミンを有するシリコ
ーンオイルで処理された無機微粉体及び結着樹脂
を少なくとも含有するトナーと、側鎖にアミンを
有するシリコーンオイルで処理されたケイ酸微粉
体とを混合した混合物を含有し、該混合物のMI
値が0.01〜10ｇ／10分であることを特徴とする正
荷電性現像剤に関する。 さらに、本発明は、側鎖にアミンを有するシリ
コーンオイルで処理された無機微粉体及び結着樹
脂を少なくとも含有するトナーと、側鎖にアミン
を有するシリコーンオイルで処理されたケイ酸微
粉体とを混合した混合物を含有し、該混合物の
MI値が0.01〜10ｇ／10分である正荷電性現像剤
で形成したトナー画像を、加熱されたローラーと
接触させて定着させることを特徴とする定着方法
に関する。 本発明のトナーが熱ロール定着方式において有
効であるのは、以下の理由によると考えられる。
前述したように、熱ロール定着におけるオフセツ
ト現象には、転写紙のような未定着画像を支持す
る部材とロールとの摩擦電気が大きく関与してい
る。すなわち、正電荷の未定着画像を支持する転
写紙は定着ロール及び加圧ロールとの摩擦で正に
帯電するとオフセツトし易いわけであるから、定
着ロールもしくは加圧ロールを正に帯電するよう
に変性すればオフセツトを軽減できるわけであ
る。本発明のトナーは、側鎖にアミンを有する構
造を持つシリコーンオイルを含有しており、それ
が定着工程において定着ロール及び加圧ロールに
一部転移し、その結果、側鎖にアミンを有する構
造を持つシリコーンオイルが正帯電性が強いため
に、定着ロール及び加圧ロールの転写紙に対する
負帯電性が軽減もしくは逆転し、オフセツトが軽
減されると考えられる。 本発明に使用する側鎖にアミンを有する構造を
持つシリコーンオイルがトナーに強い、湿度安定
性の高い正帯電性を与える点も、本発明におい
て、このシリコーンオイルを用いる大きな理由で
ある。さらに本発明のトナーのMI値が0.01〜10
ｇ／10分（好ましくは、0.05〜８ｇ／10分）であ
るのは、それが特定のシリコーンオイルを含有す
る本発明のトナーが優れた定着性と耐オフセツト
性及び耐久性を有するために必要な条件だからで
ある。 本発明においてMI値は、JISK7210に記載され
ている装置によつて手動切り取り法によつて行な
つた。但し、測定条件は125℃、荷重10Kgで充て
ん量は５〜８ｇである。 本発明に使用する側鎖にアミンを有するシリコ
ーンオイルとしては、一般に、()式で表わせる
構成単位を含むシリコーンオイルが使用できる。 （ここで、R₁はアルキル基又はアリール基を表
わし、R₂はアルキレン基又はアリーレン基を表
わし、R₃、R₄は水素、アルキル基、或いはアリ
ール基を表わす。ただし、上記アルキル基、アリ
ール基はアミンを含有していても良いし、また帯
電性を損ねない範囲でハロゲン等の置換基を有し
ていても良い。） 市販の側鎖にアミンを有するシリコーンオイル
としては、例えば次のアミノ変性シリコーンオイ
ルがあり、好ましい。

【表】 社製）
なお、本発明中のアミン当量とは、アミン１個
あたりの当量（ｇ／eqiv）で、分子量を１分子あ
たりのアミンの数で割つた値である。 本発明においては、上記の如く、アミン当量が
320〜8800を有し、25℃における粘度20〜3500cps
を有する、測鎖にアミンを有するシリコーンオイ
ル使用することが正荷電性の制御、環境安定性、
現像特性及び耐オフセツト性の点で好ましい。 本発明の上記シリコーンオイルの含有量はトナ
ー全量に対して、0.01〜20重量パーセントが適当
である。 本発明に使用するトナーバインダーとしては、
従来公知の組成の樹脂重合体のうち、トナーとし
てのMI値が前述の値になるものであればすべて
使用可能であるが、例えば、スチレン系重合体、
アクリル系重合体、ポリエステル、ポリアミドな
どの比較的分子量分布の広い重合体で、バインダ
ーのMI値としては、目安として温度110℃、荷重
10Kgの条件で0.2〜10ｇ／10分が適当である。 着色剤としては、カーボンブラツク、鉄黒、グ
ラフアイト、ニグロシン、群青、フタロシアニン
ブルー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、
キナクリドン、金属錯塩染料、各種レーキ顔料な
どを用いれば良い。 さらに必要に応じて正荷電制御・凝集防止・離
型性向上等の目的のためにニグロシン、置換され
た４級アンモニウム塩、ジメチルアミノエチルメ
タクリレート重合体、ビニルピリジン重合体、ア
クリルアミド重合体、塩基性染料及びそのレー
キ、コロイド状シリカ、低分子量ポリエチレン、
低分子量ポリプロピレン、ビスアマイド、高級脂
肪酸及びその金属塩などを添加しても良い。 また上記トナーを磁性トナーとするには、強磁
性の元素及びこれらを含む合金、化合物などであ
り、マグネタイト、ヘマタイト、フエライトなど
の鉄、コバルト、ニツケル、マンガンなどの合金
や化合物、その他の強磁性合金など従来より磁性
材料として知られている物質などを添加すれば良
い。さらに必要に応じて鉄粉、ガラスビーズ、ニ
ツケル粉、フエライト粉などのキヤリアー粒子と
混合されて、電気的潜像の現像剤として用いても
良く、また粉体の自由流動性改良等の目的でコロ
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剤を添加しても良い。 本発明において側鎖にアミンを有するシリコー
ンオイルは、トナー粒子中に含まれていても、ト
ナー粒子表面に付着していても、いずれの形で存
在していても良い。 好ましい態様としては窒素吸着法によるBET
比表面積が0.5m²/ｇ以上（好ましくは0.5〜400
m²／ｇ）の無機微粉体表面に本発明のシリコーン
オイルが吸着している形態でトナー粒子中あるい
はトナー粒子表面に存在するのが良い。このよう
な無機微粉体としては、例えばアルミナ、二酸化
チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウ
ム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウ
ム、酸化亜鉛、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰
石、ケイソウ土、各種無機酸化物顔料、酸化クロ
ム、酸化セリウム、ベンガラ、酸化鉄、砂鉄、γ
−フエライト、バリウムフエライト、ストロンチ
ウムフエライト、希土類フエライトなどの各種フ
エライト、三酸化アンチモン、酸化マグネシウ
ム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸カル
シウム、ケイ酸微粉体などがある。 本発明のトナーが適用される電子写真プロセス
としては、電気的負性潜像等を形成する工程とし
て例えば、酸化亜鉛感光体、各種有機光導電体等
のＮ型光導電体に負電荷を付与し像露光して形成
するカールソン法、絶縁層−Ｐ型光導電体−導電
性基板の３層を有する感光体を負帯電し、像露光
と同時に正帯電もしくはAC除電、さらに全面露
光を行つて形成するNP法など周知の方法があ
る。電気的負性潜像を現像する方法としては、例
えば、米国特許第2874063号明細書に記載されて
いる磁気ブラシ法、同第2221776号明細書に記載
されているカスケード現像法、特開昭54−42141
号、特開昭55−18656号に記載されている絶縁性
磁性トナーを用いる方法、パウダークラウド法、
タツチダウン現像法、インプレツシヨン法、高抵
抗の磁性トナーを用いる方法などがある。熱ロー
ル定着工程としては、例えば、内部に熱源を有す
る表面がフツ素系樹脂ないしシリコーンゴム、シ
リコーン樹脂で被覆された定着ローラーと必要に
応じて内部に熱源を有するフツ素系樹脂ないしシ
リコーンゴム、シリコーン樹脂、金属シートで被
覆された加圧ローラーとをほぼ互いに平行に設け
て配置し、両ローラー間におよそ0.01〜10Kg／cm
程度の線圧を印加して、両ローラー間を通過する
画像を熱定着する方法などがある。この工程にお
いては、必要に応じて、熱エネルギーを供給する
ためのローラー、オフセツトしたトナーを除くた
めのクリーナー、オイルを塗布するための手段等
を設けても良い。また必要に応じて潜像保持体上
の現像画像を転写部材上に転写する工程を有する
が、そのためにコロナ転写方式、バイアスロール
転写方式、磁気転写方式などを用いることができ
る。この場合、通常潜像保持体上の残余のトナー
をクリーニングする必要があるが、そのためには
ブレードクリーニング方式、フアーブラシクリー
ニング方式、磁気ブラシクリーニング方式などを
用いることができる。上記の説明において電気的
負性潜像とは現像電極に対して電位的に負である
潜像を意味し、負電荷を有する潜像はもちろん、
正電荷を有する潜像でも反転現像を行なう場合に
はそれも包含する。 以下実施例を以つて本発明を詳述する。 実施例 １ スチレン−ブチルメタクリレート−ジビニルベ
ンゼン（重量比70：30：0.5）共重合体（M.I.値
1.4ｇ／10分、110℃10Kg荷重）100重量部、マグ
ネタイト60重量部、ニグロシン染料３重量部、ポ
リエチレンワツクス５重量部及び25℃における粘
度70cps、アミン当量830の側鎖にアミンを有する
シリコーンオイル40重量パーセントで処理された
ケイ酸微粉体（比表面積約130m²/ｇ）20重量部を
混合し、ロールミルにて溶融混練する。冷却後、
ハンマーミルにて粗粉砕した後、ジエツト粉砕機
にて微紛砕する。次いで風力分級機を用いて分級
し粒径がおよそ５〜20μの黒色微粉体（トナー）
を得た。 一方、乾式法で合成されたケイ酸微粉体（比表
面積約130m²/ｇ）100重量部を撹拌しながら、温
度をおよそ250℃に保持して25℃における粘度が
70cps、アミン当量830の側鎖にアミンを有するシ
リコーンオイル20重量部を噴霧し、10分間で処理
した。 前記黒色微粉体100重量部にこの処理したケイ
酸微粉体0.4重量部を添加混合し、正荷電性現像
剤を調製した。トナーとケイ酸微粉体の混合物の
MI値は2.6だつた（125℃10Kg荷重）。 第１図は本発明のトナーが適用できる画像形成
装置の一実施形態を示す。 １はOPC感光体であり、OPC感光層とアース
された導電性基体とから成り、矢印の方向に定速
回転する。（ここでは線速100mm／sec）２は周知
の帯電装置であり、−7KVの負極性コロナを放電
し、感光体１上に負電荷を付与する。３は原稿
像、または光像、あるいは画像信号により変調さ
れた光ビーム等を投影する光像照射装置であり、
これにより感光体１上に負性潜像を形成する。形
成された負性潜像は現像装置４を用いて現像され
る。現像装置中のトナー４ａはスチレン−メタリ
ル酸ブチル共重合体100重量部、140℃における溶
融粘度が280cpsのポリプロピレン10重量部、ニグ
ロシン染料２重量部、磁性粉60重量部、コロイダ
ルシリカ２重量部から成る正荷電性磁性トナーで
あり、内部に固定された磁石４ｃを有するSUS
製の現像スリーブ４ｂが矢印の方向に感光体１と
ほぼ同じ線速で回転することによつて、250μに
設定された鉄製ブレード４ｄとスリーブ４ｂの間
隙を通過して、スリーブ４ｂ上にコートされる。
コートされたトナーは感光体１とスリーブ４ｂと
の最小間隙部において潜像のパターンに応じてス
リーブ４ｂから感光体１へと転移する。ここで、
スリーブ４ｂと感光体１との間隙は250μに設定
されており、スリーブ４ｂには−150Vの直流バ
イアス1.2KHz1.5KVの交流バイアスが印加されて
いる。生成する現像画像は−7KVの帯電装置５
によつて、普通紙の一つである転写紙６上に転写
される。次いでポリテトラフルオロエチレンで被
覆された内部に熱源を有する定着ローラー７ａと
シリコンゴムで被覆された加圧ローラー７ｂとを
有する定着装置７によつて定着される。なお７ｃ
はオイルを含浸せしめたクリーナーである。 一方、感光体１上の転写されなかつた残余のト
ナーはクリーナー８によつて感光体１上より除去
される。 得られた画像は鮮明であつた。２万枚のランニ
ングテストを行なつたが、画像は良好で、クリー
ナー７ｃに付いたオフセツトトナー量はきわめて
少なかつた。また加圧ローラーは正に帯電してい
た。 比較例 １ 側鎖にアミンを有するシリコーンオイルを含有
せしめないことを除いては、実施例１と同様にし
て黒色微粉体を得た。この黒色微粉体100重量に
実施例１の乾式法で合成されたケイ酸微粉体（比
表面積130m²/ｇ、未処理）0.4重量部を添加しト
ナーとした。このトナーを用いて実施例１と同様
に行なつたところ、貧弱な画像しか得られなかつ
た。 比較例 ２ 比較例１の黒色微粉体100重量部に湿式法で合
成されたケイ酸微粉体（比表面積90m²/ｇ未処理）
0.4重量部を添加しトナーとした。このトナーを
用いて実施例１と同様に行なつたところ、良好な
画像が得られた。２万枚のランニングテストを行
なつたが、オフセツト量が多かつた。また加圧ロ
ーラーは負に帯電していた。 比較例 ３ 側鎖にアミンを有するシリコーンオイルの代わ
りにポリジメチルシロキサンから成るシリコーン
オイルを用いることを除いては、実施例１と同様
にして黒色微粉体（トナー）を得た。比較例２と
同様にして黒色微粉体100重量部と、湿式法で合
成された未処理のケイ酸微粉体（比表面積90m²/
ｇ）0.4重量部とを混合して現像剤を調製し、実
施例１と同様にして画出し及び定着をおこなつた
ところ得られた定着画像は、画像濃度が0.35と低
く、カブリが多い画像であり、また、オフセツト
量が多かつた。加圧ローラーは負に帯電してい
た。 実施例 ２ 25℃における粘度60cps、アミン当量360の側鎖
にアミンを有するシリコーンオイルを用いること
を除いては、実施例１と同様に行なつたところ、
カブリのない鮮明な画像が得られ、オフセツト量
は少なかつた。加圧ローラーは正に帯電してい
た。 実施例 ３ スチレン−ブチルメタクリレート−ジメチルア
ミノエチルメタクリレート−ジビニルベンゼン
（重量比70：25：５：0.6）共重合体（MI値0.9
ｇ／10分、110℃10Kg荷重）70重量部、スチレン
−ブタジエン（重量比85：15）共重合体（MI値
0.4ｇ／10分、110℃10Kg荷重）30重量部、フタロ
シアニンブルー７重量部、低分子量ポリプロピレ
ン４重量部、及び25℃における粘度3500cps、ア
ミン当量3800の側鎖にアミンを有するシリコーン
オイル30重量パーセントで処理されたケイ酸微粉
体（比表面積約90m²/ｇ）のケイ酸微粉体30重量
部を混合し実施例１とほぼ同様にして、粒径がお
よそ５〜20μの青色微粉体を得た。 上記青色微粉体12重量部、処理ケイ酸微粉体
0.3重量部及びキヤリア鉄粉（商品名、EFV250／
400、日本鉄粉社製）88重量部とを混合し現像剤
とした。一方、OPC感光体上に負の静電潜像を
形成し、これを上記現像剤で現像し、生成する粉
像を普通紙に転写後、普通紙上の転写画像を熱ロ
ール（フツ素樹脂で表面を被覆された定着ロール
とシリコーンゴムで表面を被覆された加圧ロール
とから成る）で定着した。 カブリのない鮮明な青色画像が得られた。２万
枚のランニングテストを行なつたが、オフセツト
量は少なく良好だつた。 実施例 ４〜７ 実施例１の側鎖にアミンを有するシリコーンオ
イル40重量パーセントの代わりに、粘度、アミン
当量及び処理量がそれぞれ（3500cps、2000、50
重量パーセント）、（20cps、320、30重量パーセン
ト）、（250cps、7600、45重量パーセント）、
（2300cps、3800、40重量パーセント）の側鎖にア
ミンを有するシリコーンオイルを用いることを除
いては、実施例１とほぼ同様に行なつたところ、
良好な結果が得られた。トナーのMI値はそれぞ
れ2.9、2.3、2.8、2.5だつた。 実施例 ８〜10 実施例１の側鎖にアミンを有するシリコーンオ
イル40重量パーセントで処理されたケイ酸微粉体
の代わりに、処理量、微粉体、及び比表面積がそ
れぞれ（20重量パーセント、酸化チタン、10m²/
ｇ）、（30重量パーセント、炭酸カルシウム、18
m²／ｇ）、（60重量パーセント、シリカ、300m²/ｇ）
であることを除いては、実施例１とほぼ同様に行
なつたところ、良好な結果が得られた。トナーの
MI値はそれぞれ3.9、3.2、1.8だつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明トナーが適用できる画像形成
装置の一実施形態の説明図。 １は感光体、４は現像装置、４ａはトナー、６
は転写紙、７は定着装置、７ａは定着ローラー、
７ｂは加圧ローラー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 側鎖にアミンを有するシリコーンオイルで処
   理された無機微粉体及び結着樹脂を少なくとも含
   有するトナーと、側鎖にアミンを有するシリコー
   ンオイルで処理されたケイ酸微粉体とを混合した
   混合物を含有し、該混合物のMI値が0.01〜10
   ｇ／10分であることを特徴とする正荷電性現像
   剤。 ２ 側鎖にアミンを有するシリコーンオイルで処
   理された無機微粉体及び結着樹脂を少なくとも含
   有するトナーと、側鎖にアミンを有するシリコー
   ンオイルで処理されたケイ酸微粉体とを混合した
   混合物を含有し、該混合物のMI値が0.01〜10
   ｇ／10分である正荷電性現像剤で形成したトナー
   画像を、加熱されたローラーと接触させて定着さ
   せることを特徴とする定着方法。