JPH03243955A - 静電荷像現像用トナー及びそれを用いる画像形成方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷法などに
おいて形成される静電荷像（静電潜像）を現像するため
の乾式トナー及びそれを用いる画像形成方法に関し、更
に詳しくは特定の表面物性を有する静電荷像現像用トナ
ー及びそれを用いる画像形成方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に電子写真法又は静電記録法等においては、光導電
性感光体又は誘電体等よりなる潜像担持体上に形成され
た静電潜像を現像するために、現像スリーブ等トナー供
給ローラ上でブレード等によって薄層化され、且つ適当
に帯電され微粉末化されたトナーを用い、現像機必要に
応じて紙等の転写材にトナー画像を転写した後、加熱圧
力、溶剤蒸気等によって定着し、複写物が得られる。

これら電子写真法等に適用される現像方法としては、大
別して乾式現像法と湿式現像法とがある。

前者は更に二成分系現像剤を用いる方法と一成分系現像
剤を用いる方法に二分される。二成分現像方法に属する
ものには、トナーを搬送するキャリアの種類により、鉄
粉キャリアを用いるマグネットブラシ法、ビーズキャリ
アを用いるカスケード法、ファーを用いるファーブラシ
法等がある。

また、−成分現像方法に属するものには、トナ−粒子を
噴霧状態にして用いるパウダークラウド法、トナー粒子
を直接的に静電潜像面に接触させて現像する接触現像法
（コンタクト現像又はトナー現像）、トナー粒子を静電
潜像面に直接接触させず、トナー粒子を荷電して静電潜
像の有する電界により該潜像面に向けて飛行させるジャ
ンピング現像法、磁性の導電性トナーを静電潜像面に接
触させて現像するマグネドライ法等がある。

これらの現像法においては、定着部分でのオフセット性
を改善するために、シリコーンオイル等を離型剤として
用いたり、あるいは低分子量のポリエチレン又はポリプ
ロピレンをトナーに離型性をもたせるために混合したり
している。この場合の低分子量のポリエチレン又はポリ
プロピレンは、結着樹脂として用いられているポリスチ
レンと相溶性が悪いため、混線時に相分離が生じる。相
分離による界面では１機械的な力が加わることによって
容易に破壊が起こり、トナーは微粉化する現象がみられ
る０例えば、光導電性感光体と紙との接触面において、
又は現像スリーブとブレードとの接触面において、更に
は現像スリーブと光導電性感光体との接触面において、
トナーの微粉化現象が発生する。

上記微粉化トナーは、例えば接触現像法の場合、現像ス
リーブ上に付着して経時的に融着現象を生じ、現像スリ
ーブ上にフィルミングする。現像スリーブ上にフィルミ
ング現象がみられるようになると、薄層化されたトナー
層厚みに不均一化が発生し、それは静電潜像の現像時に
帯電量の不均一分布を生じ、それが現像スリーブ上単位
面積当りのトナー付着量の不均一化をもたらし、その結
果複写物上にも濃淡が発生して画像上非常に問題である
。このトナー粒子の脆さによって発生するトナーの微粉
化は、機械的な力によって容易に粉砕され易いことを意
味し、トナーの生産性からみれば好ましいことである。

そこでこのようなフィルミング現象を回避するために、
高分子量の重合体を用いることが考えられるが、複写又
は印刷の最終工程で通常行なわれる画像の熱定着を考慮
すると、定着温度が上昇し定着の際により多くの熱量を
必要とするので、省エネルギー上あるいはハード機器の
小型化という観点から好ましくない、更にこの現象を解
消する目的で、少量の可塑剤をトナー中に添加すること
も提案されているが、トナーの自由流動性を損なうこと
及びキャリア等を汚染することなどの問題があって、必
ずしも成功していない、またトナーが硬すぎれば、機械
的な粉砕が不可能になったり、混線で充分に分散するこ
とができなくなったりする。

これまで１以上のような理由から、適当な硬さを有し得
る比較的低分子量のポリスチレンあるいはスチレン−メ
タクリル酸ブチル共重合体などが、トナー用結着樹脂と
して用いられてきた。しかし。

レーザープリンターのような電子写真方式を有してメン
テナンスフリーが望まれる機器の場合、従来使われてき
たスチレン−メタクリル酸ブチル共重合体のようなポリ
マーを用いた一般的な溶融混線では、メインポリマーと
離型性をもたせるために添加された低分子量ポリエチレ
ン等との混線状態が適当でなく、相分離がミクロンオー
ダーのマクロな領域での大きなドメイン構造を形成する
。

そのため相分離における界面での剥離が容易に起こり、
トナーとしたときの硬さが充分でなく、更に機械的強度
の高い高次構造を形成するトナーが必要であることが分
かってきた。また、メンテナンスフリーという観点から
言うと、現像プロセスはキャリア等を使用する二成分現
像方式よりも、システムが簡単になる一成分現像方式が
好ましいと考えられる。更に、この種の結着樹脂では、
現在よく用いられている熱ロールによる熱定着において
、その特性が不充分であって、熱によるトナー結着樹脂
の溶融、紙等への密着性は良好であるものの、熱ローラ
へのオフセット現象がみられる。

また、現像ローラや感光体へのフィルミングやキャリア
へのスペントを抑制するために、よく流動化促進剤が使
用されている０例えば、特開昭４７−３６４０５号、特
開昭４７−３６８３０号公報には金属石鹸の使用が、特
開昭５２−１５３４４１号、特開昭５３−１４７５４１
号公報ではフッ素系化合物の使用が、特開昭５４−８５
３４号公報ではノニオン系の界面活性剤の使用が。

また特開昭５６−６２２５６号公報では表面を疎水化し
たシリカの使用が、それぞれ提案されている。

更に、特開昭５６−６６８５６号公報ではトナー表面に
トナーより硬い粒子を埋没させることが、特開昭５８−
１３４６５１号公報ではイオン交換樹脂を結着樹脂中に
含有させることが、特開昭５９−１３１９４３号公報で
は離型剤として酸化したポリエチレンを用いて結着樹脂
とも相溶性をもたせながら離型効果を発現させることが
、特開昭５６−１９７０４８号公報ではシリコーンオイ
ルを結着樹脂中に含有させることが、特開昭５９−２２
０７４８号公報ではワックス微粒子をトナーに外添させ
ることが、特開昭６０−１３８５６５号公報ではカーボ
ンブラックを外添してトナーを低抵抗化することが、特
開昭６０＝１８６８５１号、特開昭６０−１８６８５２
号、特開昭６０−１８６８５３号、特開昭６０−１８６
８５４号、特開昭６０−１８６８５５号、特開昭６０−
１８６８５７号、特開昭６０−１８６８５８号、特開昭
６０−１８６８６０号、特開昭６０−１８６８６１号、
特開昭６０−１８６８６２号、特開昭６０−１８６８６
３号、特開昭６０−１８６８６４号、特開昭６０−１８
６８６５号、特開昭６０−１８６８６６号公報では、ポ
リマー微粒子を外添させることが、また特開昭６１−９
９１６４号公報では研磨剤（ＳｉＣ，５ｉＮ）を外添さ
せることが、それぞれ提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、前記のような添加剤の使用によるだけでは、
現像ローラや感光体へのフィルミング及びキャリアへの
スペントを抑制する効果は未だ充分でなく、やはりトナ
ーの主成分であるポリマーが形成するトナーの高次構造
を改良することによって、フィルミングやスペントを回
避することが最善の方法と考えられる。

従って、本発明の目的は、感光体上や現像スリーブ上で
トナー粒子が微粉化することを抑制し、また現像スリー
ブと感光体や現像スリーブとブレードとの間での摩擦熱
による現像スリーブ、感光体へのフィルミング、またキ
ャリアへのスペント、ブレードへの固着を抑制し、上記
抑制効果が永続的に良好な複写画像を与える静電荷像現
像用トナー及びそれを用いる一成分現像方式による画像
形成方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、特定の表面物性
を有するトナーが上記目的に適合することを知見し、本
発明を完成するに至った。

即ち、本発明によれば、少なくとも結着樹脂と着色剤か
らなるトナーにおいて、トナー粉を溶融固化してプレー
トにしたときの動的粘弾性を測定した際における貯蔵弾
性率（３０℃）がｇ、ｏ　ｘ　ｉｏ’〜１．ＯＸ　１０
”ｄｙｎ／ｃｍ″であることを特徴とする静電荷像現像
用トナーが提供される。

また、薄層化されたトナーを潜像担持体に供給して潜像
を現像する電子写真における一成分現像方式による画像
形成方法において、前記トナーを用いることを特徴とす
る画像形成方法が提供される。

なお、ここで言う動的粘弾性の測定は、ある−定の周波
数に対する温度依存性又はある温度に対する周波数依存
性をみる測定法で、ある周波数の応力に対する応答性か
ら貯蔵弾性率、損失弾性率、ｔａｎθを計算できる。こ
こでは、トナーをホットプレスにて溶融して板状のサン
プルを作製し、これをコーンプレート状のサンプル支持
体にはさんで、一定の周波数をかけたときの温度依存性
を測定した。

本発明の特定の表面物性を有するトナーは１例えばポリ
スチレン、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体等の
結着樹脂に所望により低分子量ポリプロピレンを混合し
、それに着色剤及び所望により帯電制御剤を加えて、エ
クストルーダーで充分混練した後、粉砕、分級すること
によって得られる。

本発明の前記表面物性を有するトナーを用いて一成分現
像方式により画像出しを行なうと、流動化剤や研磨剤を
添加しなくても、現像スリーブ上や感光体上には微粉化
され付着するトナーは観察されず、フィルミングは起ら
ない。

トナーにおける前記貯蔵弾性率（３０℃）が８．０Ｘ１
０’ｄｙｎ／ｃ＋＊”未満の場合には、弾性領域でのト
ナーの機械的強度が弱いために、現像装置内で容易に微
粉化が起こり、フィルミング等を誘発する。逆に１．Ｏ
Ｘ　１Ｇ”ｄｙｎ／ｃｍ”超過の場合には１機械的強度
が強すぎるため、フィルミングは発生しないものの生産
効率が極端に悪くなり、コストが高くなりすぎる。

本発明のトナーにおいて使用される結着樹脂としては、
前記したポリスチレン、スチレン−メタクリル酸ブチル
共重合体に限られるものではなく、従来からトナー用結
着樹脂として使用されてきたものが用いられる。結着樹
脂の単量体としては具体的には、スチレン、０−メチル
スチレン、履−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、
ｐ−エチルスチレン、２，４−ジメチルスチレン、ｐ−
ｎ−ブチルスチレン。

ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、ρ−ｎ−へキシルスチ
レン、ｐ−ｎ−オクチルスチレン、ｐ−ｎ−ノニルスチ
レン−ｐ−ｎ−デシルスチレン、ｐ−ｎ−ドデシルスチ
レン、Ｐ−メトキシスチレン、ｐ−フェニルスチレン、
Ｐ−クロルスチレン、３，４−ジクロルスチレン等のス
チレン類；エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチ
レン等のエチレン系不飽和モノオレフィン類；塩化ビニ
ル、塩化ビニリデン、臭素ビニル、フッ化ビニル等のハ
ロゲン化ビニル類；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等
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−〇−ブチル、メタクリル酸メチル、
メタクリル酸エチル、メタクリル酸−〇−ブチル等のα
−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類；ビニルメ
チルエーテル等のビニルエーテル類；ビニルメチルケト
ン等のビニルケトン類；Ｎ−ビニルピロール、Ｎ−ビニ
ルカルバゾール、Ｎ−ビニルインドール、Ｎ−ビニルピ
ロリドン等のＮ−ビニル化合物等を例示することができ
る。これらの単量体は、単独であるいは２種類以上のも
のを組み合わせて用いることができる。

また、重縮合型樹脂を形成するための単量体としては、
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、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等の多
価アルコール類；エチレンジアミン、テトラメチレンジ
アミン、ピペラジン等の多価アミン類；マレイン酸、フ
マール酸、メサコン酸、シトラコン酸、アジピン酸、マ
ロン酸又はこれらの酸無水物又は低級アルコールとのエ
ステル等を例示することができる。

更に本発明のトナーにおいては、離型性をもたせるため
に、低分子量のポリエチレン、ポリプロピレンなどの合
成ワックス類の他、キャンデリラワックス、カルナウバ
ワックス、ライスワックス、木ろう、ホホバ油などの植
物系ワックス類；みつろう、ラノリン、鯨ろうなどの動
物系ワックス類：モンタンワックス、オシケライトなど
の鉱物系ワックス類；　硬化ヒマシ油、ヒドロキシステ
アリン酸、脂肪酸アミド、　フェノール脂肪酸エステル
などの油脂系ワックス類を含有することができる。

なお１本発明のトナーにおいては着色剤が含有され、ま
た所望により帯電制御剤等を含有することができる。こ
れらには従来公知のトナー用着色剤、帯電制御剤が適用
され、具体的には、カーボンブラック、オイルブラック
、ニグロシン染料。

含金属染料等の金属キレート染料、アニリン染料、カル
コオイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブル
ー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー
、ローズベンガルその他の染料又は顔料が挙げられる。

本発明のトナーは、電子写真における一成分現像方式に
よる画像形成に特に有用であり、次に本発明の画像形成
方法について説明する。

本発明の画像形成方法は、薄層化させたトナーを潜像担
持体に供給して潜像を現像する電子写真における一成分
現像方式による画像形成方法において、前記した特定の
表面物性を有するトナーを用いることを特徴とする。な
お、トナーの薄層化は、通常トナー搬送部材、トナー層
厚規制部材及びトナー供給部材を備え、且つトナー供給
部材とトナー搬送部材並びにトナー層厚規制部・材とト
ナー搬送部材とがそ゛れぞれ当接している装置を用いて
行なわれる。

図面により、本発明の画像形成方法を更に詳しく説明す
る。

図面は本発明方法の実施に有用な非磁性−成分系トナー
を使用した現像装置の一例の模式的断面図である。図面
において、トナータンク７に内蔵されている本発明のト
ナー６は、撹拌羽根（トナー供給補助部材）５によりト
ナー供給部材（スポンジローラ）４に強制的に寄せられ
、トナーはトナー供給部材４に供給される。そして、ト
ナー供給部材４に取り込まれたトナーは、トナー供給部
材４が矢印方向に回転することにより、トナー搬送部材
２に運ばれ、摩擦され、静電的あるいは物理的に吸着し
、トナー搬送部材２が矢印方向に強く回転し、スチール
製のトナー層厚規制部材（弾性ブレード）３により均一
なトナー薄層が形成されると共に摩擦帯電する。その後
、トナー搬送部材２と接触若しくは近接している静電潜
像担持体１の表面に運ばれ、潜像が現像される。静電潜
像は有機感光体に８００■のマイナスＤＣ帯電をした後
、露光し、潜像を形成し現像されるのである。なお、本
発明のトナーに適した現像装置は上記のものに限定され
るものではない。

このような電子写真における一成分現像方式による画像
形成方法は、現像スリーブ上に微粉化トナーが付着して
フィルミングすると、トナーの均一な薄層の形成性に大
きく影響を与えるが、本発明のトナーは、光導電性感光
体や現像スリーブ上での微粉化が抑制され、その結実現
像スリーブや光導電性感光体へのフィルミングが抑制さ
れるので、現像スリーブ上にトナーが均一に単層化され
た状態を形成し、本発明の方法により、長期にわたり、
高品質の画像が得られる。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。なお
１部は重量部を表わす。

実施例１ ポリフェニレンエーテル　　　　　　２０部ポリエステ
ル樹脂　　　　　　　　　２５部低分子量ポリプロピレ
ン　　　　　　５部カーボンブラック ５部 上記組成の混合物をエクストルーダーによって混練した
後、粉砕、分級し、平均粒径１０ｐａのトナーを得た。

得られたトナーを溶融固化してプレートにしたときの動
的粘弾性を測定した際における貯蔵弾性率（３０℃）は
５．８　Ｘ　１０１０ｄｙｎ／ｃ＋ｗ”であった。

得られたトナーを用いて、図面に示すような現像装置に
て画像出しを行なったところ、良好な画像が得られ、そ
の画像は１０万枚ランニング後も変らなかった。

また、トナーの帯電量を吸引法で測定したところ、初期
の帯電量は−１３，５μＣ／ｇであり、１０万枚ランニ
ング後における帯電量は−１３，２μＣ／ｇと初期値と
殆ど変らなかった。なお、光導電性感光体表面や現像ス
リーブ表面上には、トナーが付着、溶融したフィルミン
グは見られなかった。

実施例２ ポリカーボネート　　　　　　　　　　１０部ポリスチ
レン　　　　　　　　　　　４５部ポリメタクリル酸　
　　　　　　　　２０部ポリメタクリル酸−ローブチル
　　　　　２０部低分子量ポリプロピレン　　　　　　
　５部カーボンブラック　　　　　　　　　　６部上記
組成の混合物をエクストルーダーによって混練した後、
粉砕、分級し、平均粒径１１戸のトナーを得た。得られ
たトナーを溶融固化してプレートにしたときの動的粘弾
性を測定した際における貯蔵弾性率（３０℃）は９．５
　Ｘ　１０”ｄｙｎ／ｃｍ”であった。

得られたトナーを用いて、実施例１と同様にして画像出
しを行なったところ、良好な画像が得られ、その画像は
８万枚ランニング後も変らなかった。

また、トナーの帯電量を吸引法で測定したところ、初期
の帯電量は−１０，８μＣ／ｇであり、８万枚ランニン
グ後における帯電量は−１０，５μＣ／ｇと初期値と殆
ど変らなかった。なお、光導電性感光体表面や現像スリ
ーブ表面上には、トナーが付着、溶融したフィルミング
は見られなかった。

実施例３ ポリフェニシンエーテル　　　　　４５部ポリスチレン
　　　　　　　　　　　２０部ポリメタクリル酸　　　
　　　　　　５部ポリメタクリル酸−〇−ブチル　　　
　２０部ポリアクリル酸−２−エチルヘキシル　５部低
分子量ポリプロピレン　　　　　　５部カーボンブラッ
ク　　　　　　　　　ｌＯ部上記組成の混合物をエクス
トルーダーによって混練した後、粉砕１分級し、平均粒
径１１１Ｉａのトナーを得た。得られたトナーを溶融固
化してプレートにしたときの動的粘弾性を測定した際に
おける貯蔵弾性率（３０℃）は３．６Ｘ　１０ｉｏｄｙ
ｎ／ａｍ”であった。

得られたトナーを用いて、実施例１と同様にして画像出
しを行なったところ、良好な画像が得られ、その画像は
２０万枚ランニング後も変らなかった。

また、トナーの帯電量を吸引法で測定したところ、初期
の帯電量は−１４，４μＣ／、であり、２０万枚ランニ
ング後における帯電量は−１４，０μＣ／ｇと初期値と
殆ど変らなかった。なお、光導電性感光体表面や現像ス
リーブ表面上には、トナーが付着、溶融したフィルミン
グは見られなかった。

比較例 実施例１におけると同じ組成の混合物を、二本ロールを
使用して溶融混練した後、粉砕分級し、平均粒径１１．
のトナーを得た。得られたトナーを溶融固化してプレー
トにしたときの動的粘弾性を測定した際における貯蔵弾
性率（３０℃）は４．３×１０＠ｄｙｎ／ｃｍ″であっ
た。

得られたトナーを用いて、実施例１と同様にして画像出
しを行なったところ、良好な画像が得られなかった。そ
の画像は１万枚のランニング後は更に悪化した。

また、トナーの帯電量を吸引法で測定したところ、初期
の帯電量は−９，７μＣ／ｇであり、１万枚ランニング
における帯電量は−３，６μＣ／ｇと約６μＣ／ｇも変
化した。なお、光導電性感光体表面や現像スリーブ表面
上には、トナーが付着、溶融したフィルミングが顕著に
Ｉ！察された。

〔発明の効果〕

請求項（１）の静電荷像現像用トナーは、特定の機械的
特性値を有することから、該トナーを用いて画像形成を
行なうと、光導電性感光体や現像スリーブ上でのトナー
の微粉化が抑制され、その結果光導電性感光体や現像ス
リーブ上には、トナーが付着溶融したフィルミングは発
生しない、また。

付着トナーが薄層化しフィルムが形成される状態も生じ
ない、更に、トナーと現像スリーブ等との摩擦帯電性も
安定に保持される。

そのため、請求項（２）の画像形成方法により、現像ス
リーブ上には、トナーが均一に単層化された状態が形成
され、光導電性感光体への現像が均一に行なわれ、長期
にわたり、安定して高品質画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の方法の実施に有用な本発明の非磁性−成
分系トナーを用いた現像装置の一例を示す模式断面図で
ある。 １・・・静電潜像担持体、２・・・トナー搬送部材、３
・・・トナー層厚規制部材、４・・・トナー供給部材、
５・・・撹拌羽根、６・・・トナー、７・・・トナータ
ンク。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも結着樹脂と着色剤からなるトナーにお
   いて、トナー粉を溶融固化してプレートにしたときの動
   的粘弾性を測定した際における貯蔵弾性率（３０℃）が
   ８．０×１０＾９〜１．０×１０＾１＾１ｄｙｎ／ｃｍ
   ＾２であることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
2. （２）薄層化させたトナーを潜像担持体に供給して潜像
   を現像する電子写真における一成分現像方式による画像
   形成方法において、請求項（１）記載のトナーを用いる
   ことを特徴とする画像形成方法。