JPH02168268A - 静電荷像現像用トナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 電子写真感光体や静電記録体などの潜像担持体のうえに
形成された静電潜像を現像する手段としては、液体現像
剤を用いる方式（湿式現像法）と、結着樹脂中に着色剤
を分散させたトナー或いはこのトナーを固体キャリアと
混合した一成分系乃至二成分系乾式現像剤を用いる方式
（乾式現像法）とが一般に採用されている。そして、こ
れら方式にはそれぞれ長所・短所があるが、現在では乾
式現像法が多く利用されている。

ところで、乾式現像剤を用いて可視化されたトナー像は
そのまま潜像担持体に定着されることもあるが、多くの
場合は、普通紙等地の転写紙に移された後定着される。

現像工程において形成されたトナー像又はこれが転写さ
れたトナー画像の定着は、一般に加熱定着方式によるの
が有利であり、この加熱定着方式には、オーブン定着等
の非接触加熱定着方式と、熱ローラ定着等の接触加熱定
着方式とがある。前者の非接触加熱定着方式は、後に触
れるオフセット現象などを生じさせない点では有利であ
るが、定着に要する時間が長く、高速複写機での定着に
は不向である。これに対して、接触加熱定着方式は、熱
効率が高い点で優れており、特に高速定着が可能であっ
て高速複写機への採用には好適である。また、比較的低
温の熱源を用いることができるため、この方式において
は消費電力が少なくてよく、複写機のノ」電型化及び、
エネルギーの節約を図る”ことができる。更に、定着器
内に何等の不都合により紙が滞溜した場合にも発火の危
険がなく、この点においても好ましいものである。

だが、接触加熱定着方式においては、定着ローラ表面と
トナー像とが加熱溶融状態で圧接触するため、トナー像
の一部が定着ローラ表面に付着・移転し、それが次の紙
などの被定着シート（転写紙）上に再転移していわゆる
″′オフセット現象″を生じさせ、被定着シートに汚れ
を発生させることがある。それ故、加熱定着ローラの表
面にトナーを付着させないようにすることは加熱定着ロ
ーラ法における必須要件の一つとされる。

こうした要件を充たすために、従来においては、例えば
定着ローラ表面をトナーに対して離型性のすぐれた材料
（弗素系樹脂など）で形成するとともに、その表面にさ
らにシリコーンオイルなどのオフセット防止用液体を供
給して、その液体の薄膜でローラ表面を被覆することが
行われている。この方法はトナーのオフセット防止する
点では極めて有効なものではあるが、オフセット防止用
液体が加熱されることにより臭気を発生し、また、オフ
セット防止用液体を供給するための装置を必要とするこ
とから複写装置の機構が複雑になる。そして、これらに
加えて、安定性のよい画像を得るために高い精度が要求
され、勢い、複写装置が高価なものになるという欠点が
ある。

かかる欠点の解消を意図して、トナー中にポリプロピレ
ン、パラフィンワックスなどの離型効果を有する材料（
離型剤）を含有させることが提案されている（特開昭４
９−６５２３１号公報、特開昭５０−２８８４０号公報
など）。しかしながら、ポリプロピレンやパラフィンワ
ックスとトナー用結着樹脂とは相溶性が悪く、これら離
型剤を含有させたトナーは、複写装置内で繰り返し使用
されると粉砕が進行して微粒子化し、これがキャリア表
面に融着しやすいもの所謂パスペントトナー″となり、
その結果、二成分系現像剤の帯電量に変化を生じさせる
ようになる。この帯電量の変化は画像のカブリやトナー
の飛散を発生しやすくするものであり、複写システムの
信頼性を低下をもたらす。なお、−成分系現像剤でもこ
うした微粒子化が行なわれることは諸々の点で不都合を
ひき起し好ましくない。

〔目　　的〕

本発明の第一の目的は、オフセット防止液−を使用しな
いでも何畳不都合なく接触加熱定着が行なえる乾式−成
分系又は二成分系現像剤におけるトナーを提供するもの
である。本発明の他の目的は、長期間の繰り返し使用に
おいても粉砕されに＜＜、キャリア表面への融着が極力
押えられる静電荷像現像用トナーを提供するものである
。

〔構　　成〕

本発明の静電荷像現像用トナーは、平均粒径が異なる二
種のトナーの混合物からなり、かつ、それらのうちの平
均粒径が小さい方のトナーは球形化処理がなされた粒子
であることを特徴としている。

ちなみに、本発明者らはポリプロピレン、パラフィンワ
ックスなど離型効果がある離型剤を含有するトナーが何
故劣化しやすいかの解明を行なった。本発明は、その結
果の考察に基づいてなされたものである。

以下に本発明をさらに詳細に説明するが、それに先立っ
て、前記トナーの“劣化メカニズム′″について触れる
こととする。

ポリプロピレン、パラフィンワックスなどの離型剤（低
分子量成分）は結着樹脂と相溶性が悪い。これは既述の
とおりである。この相溶性の悪い結着樹脂とポリプロピ
レン等とを用い、一般のトナー製造方法即ち混練、粉砕
、分級を行なって製造されたトナーのうち、特に粒径が
約５μｍの比較的小さいものが現像装置内で長期間攪拌
されると粒径が２μｍより小さくなるまで微粉化が進行
し、この粒径２μｍより小さいトナーが装置内部の熱に
も影響されキャリア表面に融着しスペントトナーを形成
することが認められた。このスペント現象は極く粒径の
小さいトナーにみられることから、攪拌によっても微粉
を生じさせない工夫を凝らす必要がある。また５粒径の
大きいトナーは粒径の小さいトナーによって粉砕され、
粒径の小さいトナーはそれよりもさらに粒径の小さいト
ナーによって粉砕される傾向がある。本発明者らが考察
したトナーの劣化のメカニズムの概略は大力以上のとお
りである。

本発明者らはトナーの粒径が２μｍより小さくしないた
めには、−成分系又は二成分系乾式現像剤におけるトナ
ーを大粒径トナー（粒径が８〜２５μｍ好ましくは１０
〜２０μｍの範囲にあり平均粒径が約１１〜１５μｍの
範囲にあるトナー）と小粒径トナー（粒径が２〜１０μ
ｍ好ましくは５〜１０μｍの範囲にあり平均粒径が約５
〜７，５μｍの範囲にあるトナー）との二種類の混合物
とし、かつ、そこでの小粒径トナーは予め球形化処理が
なされたものとしておけば（球形に近い形状にしておけ
ば）、小粒径トナー自体が粒径２μｍより以下の大きさ
に容易には微細化されず、しかも、球状に近い形態を有
した小粒径トナーは大粒径トナーが粉砕化されるのを有
効に阻止しうろことを見だした。但し、相溶性の悪い結
着樹脂とポリプロピレレン等の離型剤が共存しているの
にもかかわらず、何故そうした効果がもたらされるかに
ついての検討はかならずしも厳密になされている訳では
ないが、次のように考えられる。

（ｉ）球状に近いトナーはど粉砕されにくい。

角張った形態のトナーであると、その角張った部分は攪
拌時性力が高くかかるため特に粉砕されやすい。また、
球形化処理したトナーはトナニ表面にクラック等が見い
出されない。このため、粉砕に対して強い抵抗を示す。

（ｉｎ）球状に近く粒径の小さなトナーの存在により、
大粒径トナーの移動性は良好となり粉砕化の進行が著し
く押えられる。もつとも、長期的には大粒径トナーは粉
砕されその粒径は小さくなる方向に進むが、その過程に
おいて、球状に近いｌ・ナーに変っていく。そして、こ
の大粒径トナーが粉砕され、それから幾つかの粒径の小
さなトナーが生成されてもそのトナーを実測した場合、
粒径２μｍより小さなものはほとんどｗｌ察されない。

（ｉｉｔ）球形化処理された（球状を呈する）小粒径ト
ナーのみで大粒径トナーを混合使用しなかった場合には
、小粒径トナーは熱容量が小さいため、複写装置内の熱
の影響を受けやすく不測の事態を起すおそれがある。

一方、仮りに球形化処理した大粒径トナーのみで粒径の
小さなトナーを混合使用しなかった場合には、高速複写
ではトナーの粉砕が進みやすい傾向があり、また、階調
性をもったコピーが得られにくいといった欠陥がある。

従って、本発明の１９電荷像現像用トナーは。

球状を呈する小粒径トナーと、大粒径トナーとの混合物
であることが望ましい。大粒径トナーは球状を呈してい
てもいなくてもかまわないが、球状の小粒径トナーと混
合使用されるうえから、敢えて球形化処理を施こす必要
性に乏しい。

ところで、本発明でいうところの「球形化処理された粒
子」（小粒径トナー）は文字通り。

個々のトナーが球状を呈したトナー粒子（トナー粉末）
である。ここでの球状の形態がどの程度であるかは真円
度（ｎ）のｉｌｌ’ｌ定で決めることができる。即ち、
本発明においてはトナー（個々のトナー）の長軸をＡ、
短軸を８とし、ｎ＝Ａ／Ｂとした場合。

０．８０≦ｎ≦１．００ の条件を充たすものが「球形化処理された粒子」として
いる。

粒径の小さなトナーを球形化するには、ハイブリダイザ
−やオングミルのような剪断力を与えるとともに混合と
を行なう装置を用いるのが有利である。当初から粒径の
大きなトナーと粒径の小さなトナーとを混合し、このよ
うな装置で球形化しようとすると凝集を起しやすくトナ
ー流動性が悪化する。この流動性を悪化させないために
は、粒径の小さのトナーを球形化した後、これを大粒径
トナーとブレンドするのが望ましい。

小粒径トナーと大粒径トナーとの混合割合や両トナーに
配合される離型剤の量などは、設計される複写機の想定
コピー枚数に応じて変えるのが好ましい。即ち、コピー
枚数の多い機械は現像器内で発性する熱量も多く、トナ
ーも粉砕されやすいので粉砕されにくい小粒径トナーを
多くすることが望ましい。一般には、大粒径トナー１０
０重量部に対して小粒径トナー３０〜１００重量部くら
いが適当である。

離型剤のトナー中における配合割合は大粒径トナー、小
粒径トナーとでは同じであっても異なっていてもかまわ
ず、更には、離型剤を大粒径トナーにのみ配合させるよ
うにしてもかまわない。従って、離型剤のトナーに占め
る量はかなり弾力的な範囲でなされてよいが、大粒径ト
ナーではその結着樹脂１００重量部に対して１〜３０重
量部、好ましくは５〜１５重量部であり、小粒径トナー
ではその結着樹脂１００重量部に対して１〜２０重量部
以下、好ましくは５〜１０重量部以下である。

本発明に用いられる離型剤としてはポリプロピレン、パ
ラフィンワックスの他に、ポリアルキレン、脂肪酸金属
塩、脂肪酸エステル、脂肪酸ケン化エステル、高級脂肪
酸、高級アルコール、多価アルコールエステル、脂肪酸
アミドなどがあげられる。大粒径トナーに用いる離型剤
と小粒径トナーに用いる離型剤はこれらのうち同じ種類
のものであっても異なった種類のものでもかまわない。

本発明トナーは、通常のトナー製造手段によって調製す
ることができる。例えば（イ）着色剤、結着樹脂及び離
型剤を二本ロールミルで加熱混練し、冷却後ジェットミ
ルで微粉化する。得られた微粉砕物を分級して粒径８〜
２５μｍであって平均粒径が１１〜１５μｍの範囲にあ
るようにしたものを大粒径トナーとして残し、他の微粉
側にあるもの（前記大粒径トナーよりも粒径の小さい微
粉砕物）をハイブリダイザ−やオングミルで球形化処理
を施した後粒径２〜１０μｍで平均粒径が５〜７．５μ
ｍの範囲にあるようにしたものを小粒径トナーとして残
し、次いで、これら大粒径トナーと小粒径トナーとをヘ
ンシェルミキサーなどで混合すればよい。（ロ）ｗｌ型
剤を異にした以外は前記（イ）と同様な手段によって大
粒径トナ、小粒径トナーをつくり、この大粒径トナーと
前記（イ）の小粒径トナーとを混合し、あるいは、この
小粒径トナーと前記（イ）の大粒径トナーとを混合すれ
ばよい。また（ハ）着色剤及び結着樹脂を用いて前記（
イ）と同様な手段によって小粒径トナーをつくる一方で
、着色剤、結着樹脂及び離型剤を用いて前記（イ）と同
様にして大粒径トナーをつくり、これらを混合すればよ
い。

本発明トナーの製造においては、その混練時に帯電制御
剤が加えられてもかまわない。

帯電制御剤の代表的なものとしては、ニグロシン系染料
、第四級アンモニウム塩、金属錯塩、トリフェニルメタ
ン系染料などが例示でき、これらは単独で用いられても
又は二種以上が併用されてもよい。

また、トナーの流動性向上のために、大粒径トナー小粒
径トナーとを混合する際に、シリカ、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、
シリカなどの微粉体やケイ酸塩、炭化ケイ素、窒化ケイ
など、又は、それらをシランカップリング剤、チタンカ
ップリング剤、シリコーンオイル等で疎水化した微粉体
を添加してもよい。

本発明トナーの結着樹脂としては、主として、スチレン
系樹脂が用いられるが、このスチレン系樹脂にはスチレ
ンのホモポリマーやスチレンと他のビニル単量体との共
重合体が含まれる。その他のビニル単量体としてはエチ
レン、プロピレン、インブチレン等のエチレン不飽和モ
ノオレフィン類：塩化ビニル。

臭化ビニル、弗化ビニル等のハロゲン化ビニル類；酢酸
ビニル等のビニルエステル類；アクリル酸メチル、アク
リル酸エチル、アクリル酸フェニル等のアクリル酸エス
テル類；ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル
等のビニルエーテル類；ビニルメチルケトン、ビニルへ
キシルケトン等のビニルケトン類；Ｎ−ビニルピロール
、Ｎ−ビニルピロリドン等のＮ−ビニル化合物；アクリ
ルニトリル；メタアクリルニトリル；アクリルアミド；
メタアクリルアミドの１種または２種以上が用いられる
。スチレン系樹脂以外の樹脂とじてはポリエステル樹脂
、ロジン変性フェノールホルノリン樹脂、エポキシ樹脂
およびこれらの混合物が用いられる。

本発明トナーで使用される着色剤としては、カーボンブ
ラック、ニグロシン染料（Ｃ，１，Ｎ［１５０４１５Ｂ
）、アニリンブルー（Ｃ，１，Ｎα５０４０５Ｂ）、カ
ルコオイルブルー（Ｃ，１，Ｎｎ　ａｚｏｅｃ　Ｂｌｕ
ｅ　３）、クロムイエロー（Ｃ，１，Ｎα１４０９０）
、ウルトラマリンブルー（Ｃ，１，Ｎα７７１０３）　
、デュポンオイルレッド（Ｃ，１，Ｎα２６１０５）、
キノリンイエロー（Ｃ，１，Ｎα４７００５）、メチレ
ンブルークロライド（Ｃ，１，Ｎα５２０１５）、フタ
ロシアニンブルー（Ｃ。

１、Ｎα７４１６０）、マラカイトグリーンオフサレー
ト（Ｃ，１，Ｎα４２０００）、ランプブラック（Ｃ，
１，Ｎα７７２６６）、ローズベンガル（Ｃ，１，Ｎα
４５４３５）及びそれらの混合物、その他を挙げること
ができる。この着色剤は現像により十分な可視像が形成
されるよう十分な割合で含有されることが必要であり、
通常バインダー樹脂１００重量部に対して１〜２０重量
部重量部側合が好ましｔＸ。

本発明トナーを二成分系現像剤として用いられるキャリ
アには従来より周知のものがそのまま使用できる。従っ
て、トナー粉末（トナー粒子）がキャリア粒子に付着し
てそれらを包囲するようにキャリア粒子がトナー粉末と
密接に接触させられる時に、トナー粉末がキャリア粒子
の電荷とは反対極性の電荷を獲得するものであればキャ
リア粒子は任意の適当な材料で形成されてもよいし、ま
た、本発明トナーは、従来の表面が光導電性であって任
意の適当な静電潜像をその表面に形成したものを現像す
るために通常のキャリアと混合して使用されてもよい。

これまでの説明は乾式二成分系現像剤を中心にして行な
ってきたが、既述のとおり、本発明トナーは乾式−成分
系現像剤にも使用できる。−成分系現像剤の場合の磁性
体としては、フェライト、マグネタイトなどをはじめと
する鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性を示す元素を
含む合金、あるいは化合物または強磁性元素を含まない
が適当に熱処理することによって強磁性を示すようにな
る合金。

例えばマンガン−銅−アルミニウムあるいはマンガン−
銅−スズなどのマンガンと銅とを含むホイスラー合金と
呼ばれる種類の合金、または二酸化クロム等を挙げるこ
とができる。磁性体は平均粒径０．３〜２μｍの微粉末
の形で結着樹脂中に均一に分散される。磁性体粒子の含
有量は、トナー全体の５〜６０重量％好ましくは１０〜
５０重量％が望ましい。

次に実施例を示す。ここでの部は重量基準である。

実施例１ カーボンブラック　　　　　　　　　　　　　　１０部
ニグロシンベースＥＸ（オリエント化学社製）　　　５
部ポリプロピレン（工注化成社製６６０　Ｐ　）　　　
　　　　５部を熱ロールミルを用いて混練し、乾燥後ジ
ェット粉砕器で微粉砕した。分級器で分級して平均粒径
約１５μｍ（粒径８μ論以下及び２５部膓以上の個数含
有率はともに０％）のものを大粒径トナーとした。

また、残りの微粉砕粒子をバイプリダイザ−（奈良機械
社製）で球形化処理した後分級して平均粒径約５μｍ（
粒径２μｍ以下及び粒径１０μｍ以上の個数含有率はと
もに０％）の小粒径トナーを得た。

これら二種のトナーを大粒径トナー７、小粒径トナー３
の重量割合で混合（ヘンシェルミキサー使用）して本発
明トナーを調製した。

比較のために、二種のトナーの混合物としないで、平均
粒径約Ｕμｍ（粒径２μ鳳以下及び粒径２５μ層以上の
個数含有率はともに０％）のトナー（比較トナー）を調
製した。

これら本発明トナー又は比較トナー４部と、平均粒径５
０〜６０μ履の鉄粉キャリア９６部とを混合して二種の
乾式二成分系現像剤をつくった。

続いて、これらの現像剤を用いて通常の電子写真法によ
って形成した静電荷像を現像した後トナー像を転写し、
表面をＦＥＰ　（デュポン社製、テトラフルオロエチレ
ン−とへキサフルオロプロピレン共重合体）で形成した
定着ローラーを用いて１９０〜２００℃で圧接鯵させて
、トナー像を融着せしめ定着した。次いで融着したトナ
ー像が雨着ローラーの表面に転移してオフセット現象が
生ずるかどうかを調べるため、それぞれの定着操作を行
なった後、トナー像を有しない転写紙を前記と同様の条
件で定着ローラーに圧接触させ、転写紙上にトナーのオ
フセットによる発生するよごれを観察した。

その結果１本発明トナー及び比較トナーともオフセット
性は良好であった。これらトナーを電子写真複写機ＦＴ
４８２０（リコー社製）を使用して１００００枚コピー
したところ、本発明に係る現像剤においては帯電量の低
下もなくトナー飛散もなかったが、比較現像剤のものは
帯電量低下が激しくトナー飛散も多かった。

粒径を比較してみると、比較トナーは粒径が小粒径化し
ているのが認められた。また、キャリア表面を電子顕微
鏡で観察すると、比較現像剤は本発明に係る現像剤に比
べ、スペントトナーも多くみられた。

〔効　　果〕

本発明の加熱定着に適した乾式−成分系又は乾式二成分
系現像剤用トナーは、微粉砕化されにくくスペントトナ
ーの生成を著しく阻止するものである。また、本発明ト
ナーは離型効果を損ねることなく、耐久性のあるオイル
レスドナーとして有効に使用できる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、平均粒径が異なる二種のトナーの混合物からなり、
   かつ、それらのうちの平均粒径が小さい方のトナーは球
   形化処理がなされた粒子であることを特徴とする静電荷
   像現像用トナー。