JPH083656B2

JPH083656B2 - 静電荷像現像用トナ−

Info

Publication number: JPH083656B2
Application number: JP62090693A
Authority: JP
Inventors: 力久木元
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-04-15
Filing date: 1987-04-15
Publication date: 1996-01-17
Anticipated expiration: 2011-01-17
Also published as: JPS63256964A

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、静電印刷法、磁気記録法などに
用いられるトナーに関する。

［従来の技術］従来、電子写真法としては米国特許第2,297,691号明
細書、特公昭42-23910号公報及び特公昭43-24748号公報
等により、多数の方法が知られているが、一般には、光
導電性物質を利用して種々の手段により感光体上に電気
的潜像を形成し、次いで、該潜像をトナーを用いて現像
し、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、圧力あるいは溶剤蒸気などにより定着し複写
物を得るものである。またトナー画像を転写する工程を
有する場合には、通常残余のトナーを除去するためのク
リーニング工程が設けられる。

感光体上の残余のトナーを除去する方法としては、プ
レードクリーニング方式、ファ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感光体にクリーニ
ング部材を接触させて行なうのが一般的である。この場
合、クリーニング部材は適当な圧力で感光体に接してい
るので、繰り返し使用している間に感光体に傷がついた
り、トナーが融着する現象が発生する。このトナーが感
光体に融着する現象を回避するために、特開昭48-47345
号においてトナー中に摩擦減少物質と研磨物質の双方を
添加することが提案されている。

しかしながら、トナー融着現象を回避しうる程度に摩
擦減少物質を添加すると、繰り返しの使用によって感光
体表面に生成もしくは付着する紙粉、オゾン付加物など
の低電気抵抗物質の除去が行なわれにくくなり、特に高
温高湿の環境下において感光体上の潜像が低電気抵抗物
によって著しく損なわれる。また摩擦減少物質と研磨物
質それぞれの添加量が微妙であり、安定した特性を有す
るトナーを得るのが難しい。

ところで近年、複写機の高速化、機能の多様化が進ん
でおり、例えば多重・多色コピーをワンタッチで行なえ
る機能を持った複写機も登場するに至っている。

さらに複写機本体の小型化、簡素化も一段と進んでお
り従来では考えられなかった多くの新しい問題点が生ず
る様になった。

また近年、感光体としてOPCが多く使用されているが
高速化にしたがい一段の高耐久化が望まれている。この
ためにはOPC感光体自体も改良されつつあるが転写残余
のトナーをかきとるクリーニング工程が感光体寿命を大
きく左右している。この場合、クリーニングされる残余
のトナーがクリーニング装置（クリーニングブレード，
クリーニングローラー）に付着し潤滑剤兼研磨剤として
働く。

すなわちトナーとしては感光体の傷、融着、フィルミ
ングを防止する作用を持つ必要がある。

感光体の寿命をのばすために従来、PVDF、ZnSt等の潤
滑剤、あるいはシリカ、チタン酸ストロンチウム等の研
磨剤といった無機微粒子が用いられているが、いずれも
傷、融着、フィルミング、画像流れの防止として十分で
はなく、高速、高耐久という観点からはむしろ逆効果を
生じる場合もある。

また、小サイズ紙の連続通紙が行なわれた場合、ドラ
ムの非通紙部と通紙部にトナーの研磨によるドラム削れ
量の差が生じ、ハーフトーン濃度ムラやフィルミング傷
といった重大なトラブルを生じる。

一方トナー中にポリアルキレンを含有することは例え
ば特開昭49-65231号、同50-27546号、同55-153944号に
おいて熱ロール定着用材料として開示されている。

また、トナーによる感光体の傷や感光体上へのトナー
の融着、感光体上の潜像の乱れ等に、含有されるポリア
ルキレンの種類や量によって左右されるトナーの動摩擦
係数が大きく影響していることも本発明者らによって開
示されている。

［発明が解決しようとする問題点］本発明の第一の目的は高速複写機においても感光体に
傷、融着、フィルミング、画像流れ等をおこさせず長寿
命を与え得るトナーの提供にある。

本発明の第二の目的は繰返しの使用においても画像濃
度変動やカブリの無い鮮明な複写画像が得られるトナー
の提供にある。

また本発明の第三の目的は高速、小型複写機における
昇温が生じた際にもブロッキングせず安定した高画質の
複写画像の得られるトナーの提供にある。

また本発明の第四の目的は熱ローラー定着用に好適な
トナー、すなわち比較的低容量の熱源で十分定着し、熱
ローラーへのトナーのオフセットが殆んどなく、且つロ
ーラーよりの排紙が滑らかに行なわれる等の諸特性のす
ぐれたトナーの提供にある。

［問題点を解決するための手段及び作用］本発明者らは熱ロール定着用に含有されるポリアルキ
レンと、感光体保全のために含有されるポリアルキレン
とは本来機能分離されるべきものであるとの観点に立
ち、本発明に至った。

本発明の特徴とするところは動摩擦係数が0.10〜0.3
0、より好ましくは0.15〜0.30である第一の磁性トナー
Ａと動摩擦係数が0.20〜0.60、より好ましくは0.25〜0.
50である第二の磁性トナーＢを混合して得られ、トナー
Ａの動摩擦係数＜トナーＢの動摩擦係数であるトナーに
ある。

トナーＢの動摩擦係数が0.60以上では感光体に傷を生
じやすく0.20以下では感光体上にトナーの融着あるいは
画像流れを生じやすい。

また本発明のトナーA,Bの動摩擦係数はトナー中に含
まれるポリアルキレンによって大きく影響を受け、トナ
ーＡ中に含まれるポリアルキレンとしては重量平均分子
量（以下Mwと略称する）が3,000〜15,000、より好まし
くは4,000〜10,000で、Mw/数平均分子量（以下Mnと略称
する）が4.5以下のものが好ましく、トナーＢ中に含ま
れるポリアルキレンとしてはMwが10,000〜30,000、より
好ましくは12,000〜20,000でMw/Mnが4.5以上のものが好
ましい。

上記ポリアルキレンとしてはポリエチレン、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
合体などがあり、アルキレンモノマーを50〜100モル
％、より好ましくは60〜100モル％含んでいるものが好
ましい。

これらポリアルキレンによってトナーＡ及びトナーＢ
（特にトナーＢ）の動摩擦係数をコントロールすること
により、トナーにそのクリーニング方式、感光体の種類
に応じた潤滑性及び研磨性を付与することが可能であ
り、感光体の寿命を最大限に引き出すことができる。

ポリアルキレンの添加量はトナーＡにおいてはバイン
ダーに対して１〜10重量％含有されるのが好ましく、さ
らに好ましくは２〜８重量％が良い。

10重量％以上ではトナーの帯電性に悪影響を与え画質
を劣化させる。

トナーＢにおいてはバインダーに対して１〜50重量
％、より好ましくは１〜30重量％が良い。

50重量％以上含んでも直接画質に影響は与えないが、
クリーニング工程でのトナー融着がおこりやすくなる。

トナーＡとトナーＢは現像器中で粒子間摩擦によりそ
れぞれ逆極性に帯電し、トナーＡは感光体上の画像部に
現像され、転写・分離・定着の工程を経て複写画像とな
る。またトナーＢは感光体上の非画像部及び非通紙部に
現像され、転写効率がトナーＡ＞トナーＢであるためそ
の多くは転写されずクリーニング工程においてクリーニ
ングされる。

すなわち本発明は、トナー本来の機能と感光体の寿命
維持の機能とをトナーＡ及びトナーＢの混合によって機
能分離を行っているものである。

したがって、小サイズ紙の連続通紙が行なわれた場合
も、ドラム上を一様に研磨し、ドラム表面の一様性が維
持される。トナーＡとトナーＢの混合比率はA:B＝1,00
0:1〜10:1の間、好ましくは500:1〜20:1の間であること
が好ましい。

トナーＢの含有率が1,000:1以下であると感光体保全
に効果が小さく、また10:1以上である非画像部のトナー
が多くなりすぎトナー消費量の増大につながる。

また、トナーＡに含有される磁性体量はトナーＡの重
量に対して、25〜50重量％、トナーＢに含有される磁性
体量はトナーＢの重量に対して20〜40重量％が良く、且
つ、トナーＡの磁性体量＞トナーＢの磁性体量であるこ
とが好ましい。

多数枚の耐久によってもトナーＢが現像器内に蓄積さ
れることを防ぎ、初期の画質を維持する事が必要であ
る。

トナーＡ、トナーＢの粒度は体積平均で５μ〜20μの
ものが用いられ実質上同一の粒度分布を持つことが好ま
しい。

なお、分子量および分子量分布を示すゲルパーミェー
ションクロマトグラフィー（以下GPCと略称する）のク
ロマトグラムは測定法により若干の相違がある。よっ
て、本発明に用いた測定方法について記載する。

本発明では、GPUに温度135℃で溶媒としてＯ−ジクロ
ルベンゼン（0.1％アイオノール添加）を用い、測定流
量１、0ml/minの流速で濃度が0.1重量％の試料溶液を40
0μｌ注入する。試料の分子量測定には単分散ポリスチ
レン標準試料を用いて作成した検量線を使用する。使用
するカラムは何等限定するものではないが、例えば昭和
電工社製のShodex A-80M等がある。本発明における平均
分子量の値は、すべてポリスチレン換算の値をそのまま
使用した。

また本発明中に示した動摩擦係数は以下のように測定
された値を以って定義する。

すなわち、HEIDON14型表面性測定機（新東化学製）の
サンプル台に、OPC感光体の表面層に相当する硬度20gの
スチレン−メチルメタクリレート樹脂製の平膜を固定す
る。この平膜に45°の角度に保ったポリウレタンゴム製
ブレード（長さ50mm×幅10mm×厚さ2mm）に上方より100
g荷重をかけ、サンプル台を50mm/minの速度で動かし、
平膜上に置いた0.50gのトナーを平膜上に均一に塗布す
る。

次いで、上記のトナー層に石英製の直径15mmの円盤を
介して垂直荷重100gをかけ、サンプル台を50mm/minの速
度で動かしてこの時に発生する動摩擦抵抗力を測定し、
動摩擦係数を算出する。

また本発明に用いられるバインダーとしては以下の組
成のものが用いられる。

例えば、ポリスチレン、ポリｐ−クロルスチレン、ポ
リビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重
合体；スチレン−ｐ−クロルスチレン共重合体、スチレ
ン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共
重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレ
ン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸
エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合
体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン
−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル
酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重
合体、スチレン−アクリル−アミノアクリル系共重合
体、スチレン−アミノアクリル系共重合体、スチレン−
α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−ア
クリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエー
テル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合
体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン
−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合
体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、
スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸
エステル共重合体などのスチレン系共重合体；ポリメチ
ルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、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、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、フェノール樹
脂、脂肪族また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などが単独
あるいは混合して使用できる。

またこれらバインダーの重合に際し分子量調整の目的
で次のような架橋性モノマーを存在させて重合してあっ
てもよい。

ジビニルベンゼン、ジビニルナフタリン、ジビニルエ
ーテル、ジビニルスルホン、ジエチレングリコールジメ
タクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレー
ト、エチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレ
ングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコール
ジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレー
ト、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、1,6−
ヘキサングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグ
リコールジメタクリレート、ジプロピレングリコールジ
メタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリ
レート、2,2′−ビス（４−メタクリロキシジエトキシ
フェニル）プロパン、2,2′−ビス（４−アクリロキシ
ジエトキシフェニル）プロパン、トリメチロールプロパ
ントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリア
クリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレー
ト、ジブロムネオペンチルグリコールジメタクリレー
ト、フタル酸アリル、1,2−プロピレングリコール、1,3
−ブタンジオールなど、一般の架橋剤を適宜用いること
ができる。

本発明のトナーにおいては、任意の適当な顔料や染料
が着色剤として使用される。例えば、カーボンブラッ
ク、鉄黒、フタロシアニンブルー、群青、キナクリド
ン、ベンジジンイエローなど公知の顔料及び染料があ
る。

さらに本発明のトナーには、着色剤としての役割も兼
ねて良いが、強磁性元素及びこれらを含む合金、化合物
であるマグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの
鉄、コバルト、ニッケル、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
られている磁性粉を含有せしめても良い、また荷電制
御、凝集防止などの目的のために、カーボンブラック、
ニグロシン、金属錯塩、コロイド状シリカ粉末、フッ素
系樹脂粉末などを添加せしめても良い。

本発明に使用する感光体の表面硬度は以下に示す方法
で測定して5g以上好ましくは８〜20gの範囲が良い。硬
度が小さい場合は感光体に傷がつきやすくなりその傷の
部分から、高湿時における潜像の乱れが発生したり、ク
リーニングされないトナーが発生したりする。

また、硬度が大きすぎる場合は感光板表面に生成する
低抵抗物質を除去できなくなり、高湿時に潜像の乱れを
生ずる。

以下、硬度の測定例としてOPC感光体を測定する場合
について述べる。

OPC感光体を、HEIDON14型表面性測定機（新東科学
製）のサンプル台に固定し、OPC感光体にダイヤモンド
製針（円錐形で、円錐角が90°。但し、先端が直径0.01
mmの半球状になっている。）を介して、垂直荷重xgをか
け、サンプル台を50mm/minの速度で動かし、OPC感光体
表面に傷をつける。この傷の深さを、例えば表面粗さ計
を用いて測る。

上記の操作を、荷重xgを例えば10g,15g,20g,25g,30g,
35g,40g,…と換えてくり返し行ない、傷の深さと荷重と
の直線回帰の関係より、１μｍの傷をつける荷重を算出
し、OPC感光体の硬度とする。ここでOPC感光体がドラム
の場合には、ドラムの軸方向に傷がつけられるように、
OPC感光体をサンプル上にセットする事が必要である。

第１図、第２図にその一例を示す。

図中１は感光体を示し、この感光体は図中に矢印で示
す方向に回転されるようになっている。装置の動作中、
感光体１の上に周知の方法で静電潜像が形成され、トナ
ーを使用することにより該潜像は顕画化され、この顕画
像は転写材に転写される。転写後に感光体１上に残留す
るトナー６を除去するためにクリーニング装置が設けら
れる。

第一図に示すクリーニング装置は感光体１上のトナー
６をかき落とすクリーニング部材２と該クリーニング部
材２により感光体１から脱離したトナーを捕集する捕集
部材５を備えている。一般に、捕集部材５は感光体１の
表面に当接するように配置されていて、クリーニング部
材２によってかき落とされたトナーがクリーニング装置
の外に飛散するのを防止している。

第２図に示すクリーニング装置は感光体１上のトナー
６をかきおとすように接しているクリーニングローラー
３とクリーニングローラーによってとりきれなかったト
ナー７をかき落とすクリーニング部材２とを備えてお
り、クリーニング部材２によってかき落されたトナーは
クリーニングローラー３上に落ちクリーニングローラー
によってかき落とされたトナーとともにスクレーパー４
によってクリーナー中に回収される。

クリーニング部材２はウレタンゴムの如きJIS-A硬度6
0°〜80°の弾性ゴムブレードが好ましく、感光体１と
は角度をかえて当接することができる。この時当接圧力
は５〜20g/cmの線圧が好ましい。

本発明の現像剤は種々の現像方法に適用されうる。例
えば、磁気ブラシ現像方法、カスケード現像方法、米国
特許第3,909,258号明細書に記載された導電性磁性トナ
ーを用いる方法、特開昭53-31136号公報に記載された高
抵抗磁性トナーを用いる方法、特開昭54-42141号公報、
同55-18656号公報、同54-43027号公報などに記載された
方法、ファーブラシ現像方法、パウダークラウド方、イ
ンプレッション現像法などがある。

本発明に使用するクリーニング方法としてはブレード
クリーニング方式、ファ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等が用いられる。

また、クリーニング工程に至る直前において必要に応
じてトナークリーニングを容易にするために除電工程等
を設けても良い。

［実施例］表１に示す材料をブレンダーでよく混合した後150℃
に熱した二本ロールで混練した。混練物を自然放冷後カ
ッターミルで粗粉砕し、次にジェット気流を用いた微粉
砕機を用いてさらに粉砕し、風力分級機を用いて分級し
て体積平均粒径12μｍの微粉体〜を得た。この微粉
体〜を用いて表２に示す様にトナーを調製し、実施
例１〜６、比較例１〜３を行った。

実施例１トナーＡとして微粉体100重量部にアミノ基で変性
したシリコンオイルで処理したシリカ0.5重量部をサン
プルミルで混合してトナーＡを得た。このトナーA100重
量部にトナーＢとして微粉体を４重量部混合しトナー
とした。このトナーをキヤノン製NP-3525改造機を用い
て耐久テストを行ったところ、濃度は初期から1.28と高
く、５万枚の耐久を行っても画質の劣化はなかった。

NP-3525は第２図のタイプのクリーニング装置を備え
ているが、ブレードの当接圧力を8g/cmとし感光体硬度1
0gのOPCドラムを使用して５万枚耐久したところドラム
削れ量は3.0μｍと少なくドラム傷もほとんどなく、フ
ィルミング、画像流れも未発生で画質に全く影響はなか
った。

実施例２トナーＡの微粉体として微粉体、トナーＢとして微
粉体を用いる以外は実施例１と同様にしてトナーを作
成した。

このトナーをNP−3525改造機（クリーニング装置を第
２図のものから第１図のものにかえたもの）にて実施例
１と同様にして耐久テストを行ったところ同様に良好な
結果が得られた。

実施例３〜６混合する微粉体の種類及び混合比を変える以外は実施
例１と同様に行った。

この結果実施例５においてややドラム削れが多いもの
の実施例１と同様に良好な結果が得られた。

実施例６微粉体100重量部にヘキサメチレンジシラザンで処
理したシリカ0.5重量部をサンプルミルで混合してトナ
ーＡとし、このトナーA100重量部にトナーＢとして微粉
体５重量部を混合しトナーとした。

このトナーを使用してキヤノン製NP-3525を反転現像
用に改造した複写機で５万枚の画出し耐久を行った。画
像濃度は初期より1.35と十分に高く５万枚耐久後のドラ
ム削れ量も2.0μｍと少なく軽微な融着が認められたも
のの画質的には何ら問題がなく良好な結果が得られた。

比較例１〜３混合する微粉体の種類及び混合比をかえる以外は実施
例１と同様にして行なった。但し処理済シリカは実施例
６のものを用いた。

比較例１ではトナーＢ混合の効果は認められず、比較
例２ではドラム削れが大きすぎハーフトーン画像にムラ
が生じた。

また、比較例３では小サイズ紙の通紙の際非通紙部の
ドラム上にフィルミングが発生した。

［発明の効果］同摩擦係数の異なる二種類のトナーを併用する事によ
り、感光体の傷や融着、フィルミング等様々な問題を解
決し、且つ安定した高画質の複写画像が得られる様にな
った。

【図面の簡単な説明】

第１図は複写機内部の感光体のクリーニング装置の説明
図、第２図は第１図と異なる種類のクリーニング装置の
説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナーの動摩擦係数が0.10〜0.30である第
一の磁性トナーＡとトナーの動摩擦係数が0.20〜0.60で
ある第二の磁性トナーＢを混合して得られ、トナーＡの
動摩擦係数＜トナーＢの動摩擦係数であることを特徴と
する静電荷像現像用トナー。
【請求項２】トナーＢ中に重量平均分子量が10,000〜3
0,000,重量平均分子量／数平均分子量が4.5以上である
ポリアルキレンを含有することを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載のトナー。
【請求項３】トナーＡ中に重量平均分子量が3,000〜15,
000,重量平均分子量／数平均分子量が4.5以下であるポ
リアルキレンを含有することを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載のトナー。