JPH0968825A

JPH0968825A - 電子写真用の現像剤

Info

Publication number: JPH0968825A
Application number: JP7225206A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamazaki; 弘山崎; Kishiomi Tamura; 希志臣田村; Mayumi Hayashi; 真由美林
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1995-09-01
Filing date: 1995-09-01
Publication date: 1997-03-11
Also published as: US5795691A

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、長期に渡る使用に於いて、
安定した画像、すなわち、カブリやトナー飛散の発生が
無い現像剤を提供することにある。【構成】少なくとも磁性体粒子表面に被覆用樹脂を被
覆してなるキャリア及び少なくとも樹脂と着色剤と離型
剤とを含有するトナーとからなる現像剤に於いて、該被
覆用樹脂が重量平均分子量（Ｍｗ）で２０×１０⁴〜１
００×１０⁴、数平均分子量（Ｍｎ）で０．５×１０⁴〜
１０×１０⁴、Ｍｗ／Ｍｎの範囲が５〜１００のオレフ
ィン系樹脂であり、且つ、該離型剤が数平均分子量で１
５００〜９０００の低分子量ポリオレフィンであること
を特徴とする現像剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真用の現像剤に関
し、詳しくは長期に渡る使用に於いて、安定した画像、
すなわち、カブリやトナー飛散の発生が無い電子写真用
現像剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境に対する廃棄物を減少するた
めに、複写機等で使用している現像剤の寿命を長くして
使用することにより発生する現像剤の総量を低減する試
みが種々になされている。

【０００３】この寿命を長くする試みとして、磁性粒子
表面に樹脂被覆をすることが提案され、例えばフッ素系
樹脂を使用することや、特開平２−１８７７７０号のよ
うにポリオレフィンを重合した樹脂を使用することが提
案されている。しかし、フッ素系樹脂を被覆する方法で
は樹脂として帯電性が限定されることから、特定の帯電
性付与能しか得られず限定された使用のみとなる。この
ため、オレフィン系樹脂を被覆したキャリアは帯電性を
制御しうるという観点で有用である。しかし、オレフィ
ン系樹脂自体はキャリアの芯材である磁性体との接着性
が悪いため、膜自体のはがれ等の問題を発生し、帯電性
の変化を引き起こし、カブリ等の画像不良の原因とな
る。

【０００４】さらに、トナーを定着する方法として熱定
着方式はその簡便さから好適なものとして使用されてい
る。この定着方法としては、いわゆる熱ロール定着方式
やフィルム定着方式等が知られている。しかし、この方
式では熱で溶融されたトナーがロールあるいはフィルム
に接することからこの部分に対するトナーの付着性を低
減する目的で各種離型剤が使用されている。この離型剤
自体は軟質な素材であることから、トナー表面より遊離
し、キャリア等に付着し、キャリアを汚染する問題を有
している。

【０００５】以上の観点で、長期に渡って安定した画像
を形成することのできる現像剤はまだ提案されていない
のが現状である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、長期
に渡る使用に於いて、安定した画像、すなわち、カブリ
やトナー飛散の発生が無い現像剤を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、少
なくとも磁性体粒子表面に被覆用樹脂を被覆してなるキ
ャリア及び少なくとも樹脂と着色剤と離型剤とを含有す
るトナーとからなる現像剤に於いて、該被覆用樹脂が重
量平均分子量（Ｍｗ）で２０×１０⁴〜１００×１０⁴、
数平均分子量（Ｍｎ）で０．５×１０⁴〜１０×１０⁴、
Ｍｗ／Ｍｎの範囲が５〜１００のオレフィン系樹脂であ
り、且つ、該離型剤が数平均分子量で１５００〜９００
０の低分子量ポリオレフィンであることを特徴とする現
像剤により達成された。

【０００８】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００９】本発明者らは鋭意検討した結果、キャリア
の汚染が発生し帯電性が低下する問題はキャリアと付着
する成分との帯電差が大きい場合に発生することを見い
だし、結果として同様な帯電性を有する成分の付着が発
生した場合にはこの問題を発生しないことを見い出し、
この発明を完成するに至ったものである。

【００１０】本発明において、キャリアの被覆樹脂とし
てはオレフィン系の樹脂で構成し、さらに、トナー中に
使用される離型剤としては低分子量ポリオレフィンを用
いている。本発明者らは、トナー表面には離型剤が多く
存在することから、キャリアに対して付着するトナーの
構成成分としては離型剤が主成分となっていることを見
いだした。このオレフィン系樹脂で被覆されたキャリア
に対して低分子量ポリオレフィンが付着した場合には帯
電性がほぼ同等のものであることから、付着が発生した
場合でも帯電性自体を変化することがない。この結果、
長期に渡る使用に於いて、トナーの構成成分が付着した
場合でもキャリアのトナーに対する帯電性に変化がな
く、安定した帯電性を維持することができ、カブリ等の
画像欠陥を発生することがない。

【００１１】《キャリアの構成》本発明のキャリアは、
オレフィン系樹脂を被覆したもので、その被覆用樹脂が
重量平均分子量（Ｍｗ）で２０×１０⁴〜１００×１
０⁴、数平均分子量（Ｍｎ）で０．５×１０⁴〜１０×１
０⁴、Ｍｗ／Ｍｎの範囲が５〜１００のオレフィン系樹
脂である。好ましくは、重量平均分子量（Ｍｗ）で２５
×１０⁴〜９０×１０⁴、数平均分子量（Ｍｎ）で１．０
×１０⁴〜８×１０⁴、Ｍｗ／Ｍｎの範囲が６〜８０であ
る。

【００１２】ここで、重量平均分子量が過小であると樹
脂自体が軟質化し現像剤として使用した場合に、膜が摩
耗しやすくなり帯電性の低下が発生しカブリ等の問題を
発生する。一方、重量平均分子量が過多である場合に
は、膜の摩耗の問題は発生しないが、膜自体の接着性の
低下が発生し、膜はがれによる帯電性の低下が発生す
る。さらに、数平均分子量についても重量平均分子量と
同様の傾向を有している。Ｍｗ／Ｍｎの範囲が過小であ
る場合には、分子量分布が狭いため、接着性と硬度向上
の観点を両立する事が困難となり、耐久性を維持するこ
とが難しく、また、Ｍｗ／Ｍｎの範囲が過大であるもの
は製造することが困難である。

【００１３】このオレフィン系樹脂の分子量分布は高温
ＧＰＣで測定することができる。測定方法としては特に
限定されるものではないが、本発明では下記測定条件を
用いた。なお、分子量はポリスチレンを用いたスチレン
換算分子量である。

【００１４】装置：ゲル浸透クロマトグラフＭｏｄｅｌ１５０Ｃ（ＷＡＴＥＲＳ社製）カラム：ＳｈｏｄｅｘＨＴ−８００Ｐ，ＨＴ−８０６Ｍ（内径８．０ｍｍ／長さ３０ｃｍ）（２本）理論段数２５８００段（昭和電工社製）溶媒：Ｏ−ジクロルベンゼン（０．１％ＢｕｔｙｌＨｙｄｒｏｘｙＴｏｌｕｅｎｅ添加）流速：１．０ｍｌ／ｍｉｎ温度：１３５℃ 検出器：示差屈折率検出器上記分子量分布にすれば本発明の目的は十分達せられる
が、さらに好ましくは、Ｚ平均分子量Ｍｚを２×１０⁵
〜１×１０⁷にコントロールし、かつＭｚ／Ｍｗを２〜
５０に設定すると良い。

【００１５】この、オレフィン系樹脂の分子量分布の制
御は、樹脂自体の分子量分布を重合に用いる触媒の種類
や量、重合温度、重合時間、原材料モノマーガスの圧力
等で調整する方法や、分子量分布の異なる樹脂を組み合
わせて使用することで本発明の分子量分布を得る方法の
いずれを使用してもよい。

【００１６】オレフィン系樹脂を構成する単量体として
は、エチレン、プロピレン、ブテン、ブタジエン、オク
テン、シクロペンタン、シクロペンタジエン等の脂肪族
炭化水素系単量体がよい。また、その他のビニル系単量
体から得られる樹脂あるいは共重合体も使用することが
できる。好ましくは、エチレンを単量体として用いたポ
リエチレン樹脂がよい。

【００１７】キャリアとして使用される場合の核となる
磁性体粒子としては特に限定されず、体積平均粒子径で
２０〜２００μｍ、好ましくは３０〜１００μｍであ
る。組成としてはフェライト、マグネタイト、鉄粉等で
ある。

【００１８】本発明のオレフィン系樹脂の被覆量は磁性
体粒子に対し１ｗｔ％〜２０ｗｔ％、好ましくは２．５
ｗｔ％〜８ｗｔ％である。１ｗｔ％未満では現像器の構
造によっては衝撃を緩和するには不十分な場合があるか
らである。また、２０ｗｔ％以上では、膜厚が厚く成り
すぎて高抵抗となり現像条件（電位、現像ギャップ等）
によっては画像濃度が低下する場合がある。

【００１９】本発明のキャリアの製造方法としては、一
般的に知られている種々の被覆方法、例えば、オレフィン系樹脂を適当な溶剤に溶かし磁性粒子の表
面にスプレーコートする方法磁性粒子の表面にオレフィン系樹脂粉末を付着させ樹
脂材料の融点以上に加熱しながら機械的に固定化する方
法特開昭６０−１０６８０８号等に記載されている表面
重合被覆法等のいずれを使用してもよい。

【００２０】《低分子量ポリオレフィン》本発明に於け
る低分子量ポリオレフィンとしては、ポリプロピレンや
プロピレンとエチレンの共重合体を使用することができ
る。この場合、特に、ポリプロピレンが好ましい。

【００２１】本発明に於いて、分子量の測定方法は、高
温ＧＰＣを用いた数平均分子量を示す。具体的には、溶
媒として０．１％のアイオノールを添加したｏ−ジクロ
ロベゼンを使用し、１３５℃の温度条件で流出させ示差
屈折率検出器により検出し、分子量を普遍校正法による
ポリプロピレン絶対分子量換算で求めた数平均分子量で
ある。

【００２２】本発明の低分子量ポリオレフィンの製造方
法としては特に限定されるものではないが、一般的に
は、通常の方法で合成されたポリオレフィンを溶融状態
で熱分解を行い調整する方法があげられる。特に分子量
の調整は、前述のＧＰＣに於いて好ましい分子量の範囲
になる様に分取する方法がある。

【００２３】この分子量としては数平均分子量で１５０
０〜９０００、好ましくは２０００〜８５００である。
この分子量が小さい場合にはトナー表面よりの遊離が多
く発生し、さらに軟質性が強いことから、キャリアに対
する付着が過多となり、さらにこの部分に対するその他
の成分の付着が多く発生し、帯電性の安定化を達成する
ことが困難となる。さらに、数平均分子量が大きい場合
には、離型剤自体の性能を発揮することができない。

【００２４】なお、ポリオレフィンの添加量は、樹脂に
対してトナー中に０．５〜５．０重量％添加されること
が好ましい。特に好ましい範囲は１．０〜４．０重量％
である。この範囲を越えるとトナー表面に存在する離型
剤の量が増加し流動性の低下が発生し、一方で添加量が
過小であると定着に於ける効果が発揮されない。

【００２５】《トナーなどの現像剤》トナーは結着樹脂
と着色剤と必要に応じて使用されるその他の添加剤とを
含有してなり、その平均粒径は体積平均粒径で通常、１
〜３０μｍ、好ましくは５〜２０μｍである。トナーを
構成する結着樹脂としては特に限定されず、従来公知の
種々の樹脂が用いられる。例えば、スチレン系樹脂、ア
クリル系樹脂、スチレン／アクリル系樹脂、ポリエステ
ル樹脂等が挙げられる。トナーを構成する着色剤として
は特に限定されず、従来公知の種々の材料が使用され
る。例えばカーボンブラック、ニグロシン染料、アニリ
ンブルー、カルコイルブルー、クロムイエロー、ウルト
ラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエ
ロー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブル
ー、マラカイトグリーンオクサレート、ローズベンガル
等が挙げられる。その他の添加剤としては例えばサリチ
ル酸誘導体、アゾ系金属錯体等の荷電制御剤、等が挙げ
られる。

【００２６】また、流動性付与の観点から、無機微粒子
を添加してもよい。無機微粒子としてはシリカ、チタニ
ア、アルミナ等の無機酸化物粒子が好ましく、さらに、
これら無機微粒子はシランカップリング剤やチタンカッ
プリング剤等によって疎水化処理されていることが好ま
しい。

【００２７】二成分現像剤を調整するためには、トナー
と本発明のキャリアとを混合して調整される。トナー濃
度としては２〜１０重量％に混合して使用される。

【００２８】《本発明における現像方法》特に限定され
ない。

【００２９】《定着の方式》本発明に使用される好適な
定着方法は、熱ロール定着方式及び熱フィルム定着
方式（固定設置された加熱体と、該加熱体に対向して圧
接かつ、回転し、フィルム材を介して記録材を該加熱体
に圧着させる加圧部材によりトナー像を記録材上に加熱
定着する定着方法）をあげることができる。

【００３０】前者の熱ローラ定着方式は、図１に従っ
て説明すると、表面２に例えばテトラフロオロエチレン
やポリテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキル
ビニルエーテル共重合体類等を被覆した鉄やアルミニウ
ム等で構成される金属シリンダ３内部に熱源４を有する
上ローラ１とシリコンゴム等で形成された下ローラ５と
から形成されているものである。詳しくは、熱源４とし
て線状のヒーターを有し、上ローラ１の表面温度を約１
１０〜２２０℃程度に加熱させるものである。この上ロ
ーラ１と下ローラ５との間を本発明のトナー画像７を担
持した記録材６を通過させ、トナー画像７を記録材上に
熱溶融固着させる。この熱ローラ定着方式において定着
部に上ローラと下ローラ間に圧力を加え、下ローラを変
形させ、いわゆるニップを形成することが広く行われて
いる。このニップ幅としては１〜１０ｍｍ、好ましくは
１．５〜７ｍｍをとる。定着線速度は４０〜５００ｍｍ
／ｓｅｃが好ましい。ニップ幅が狭い場合には熱を均一
にトナーに付与することができなくなり、定着のムラを
発生し易くなる。一方でニップ幅が広い場合にはトナー
の溶融が促進され、定着オフセットが過多となる問題を
発生する。

【００３１】また、後者の熱フィルム定着方式を、図
２に従って説明すると、装置に固定支持された低熱容量
ライン状態加熱体１５は、厚さ０．２〜５．０ｍｍ、好
ましくは０．５〜３．５ｍｍ、幅１０〜１５ｍｍ、長手
長２４０〜４００ｍｍのアルミナ基板１７に抵抗材料を
１．０〜２．５ｍｍに塗布したもので両端より通電され
るものである。通電はＤＣ１００Ｖの周期２５ｍｓｅｃ
のパルス波形で温度センサ１６により制御された温度、
エネルギー放出量に応じたパルス幅に変化させて与え
る。低熱容量ライン状加熱体１５において温度センサ１
６で検出されたれ温度Ｔ１の場合、抵抗材料に対向する
フィルム材１４の表面温度Ｔ２は温度Ｔ１よりも低い温
度となる。ここで温度Ｔ１は１１０〜２２０℃が好まし
く、Ｔ２の温度はＴ１の温度と比較して０．５〜１０℃
低いことが好ましい。また、フィルム材１４がトナー定
着表面より剥離する部分におけるフィルム材表面温度Ｔ
３はＴ２とほぼ同等である。この様にエネルギー制御、
温度制御にされた加熱体に当接してフィルム材は記録材
と同じ方向に移動する。このフィルム材１４としては、
厚みにして１０〜３５μｍの耐熱フィルム、例えば、ポ
リエステル、ポリパーフロオロアルキルビニルエーテ
ル、ポリイミド、ポリエーテルイミドに少なくともテフ
ロン等のフッ素樹脂に導電材を添加した離型材層を５〜
１５μｍ被覆させたフィルムであり、好ましくはエンド
レスフィルム材である。一般的には総厚１０〜１００μ
ｍ、フィルム材１４の駆動はフィルム材駆動ローラ１１
とフィルム材従動ローラ１２による駆動とテンションに
よりシワ、ヨレがなく搬送される。定着線速度は４０〜
５００ｍｍ／ｓｅｃが好ましい。加圧ローラ１３はシリ
コンゴム等の離型性の高いゴム弾性層を有し、総圧２〜
３０ｋｇでフィルム材１４を介して低熱容量ライン状態
加熱体１５と加圧し、矢印方向に圧接回転し、このフィ
ルム材１４と加圧ローラ１３との間をトナー像を担持し
た記録材を通過させ、低熱容量ライン状態加熱体１５を
通過させて、トナー像と記録材に溶融固着させる。

【００３２】後者の熱フィルム定着方式の他の例を図
３を用いて説明する。この図３の例は、図２の例が、フ
ィルム材１４がエンドレスであったのに対し、有端なフ
ィルム材２４の例である。即ち、図３の様にシート送り
出し軸２１及び巻き取り軸２２に有端フィルム材２４を
巻き付け、定着毎に少しずつフィルム材２４を矢印方向
へ移動させる。この場合は巻き取り軸２２で駆動する。
１３，１５，１６，１７は図２のそれらと同じである。

【００３３】巻き取り軸２２で駆動により送り出し軸２
１に巻き取られていた有端フィルム材２４は定着毎に少
しずつ駆り出され、この有端フィルム材２４と加圧ロー
ラ１３との間をトナー像を担持した記録材を通過させ、
低熱容量ライン状態加熱体１５を通過させることによっ
てトナー像を記録材に溶融固着させる。

【００３４】以上のいずれの方式に於いても定着、クリ
ーニングの機構を付与して使用される。この方式として
は本発明のフッ素系シリコンオイルを定着の上ローラー
あるいはフィルムに供給する方式や本発明のフッ素系シ
リコンオイルを含浸したパッド・ローラー・ウェッブ等
でクリーニングする方法が使用できる。

【００３５】

【実施例】以下に本発明の具体的実施例を述べるが、本
発明の実施の態様はこれに限定されるものではない。

【００３６】《キャリア製造例》オートクレーブ中に脱
水ヘキサン５００ｍｌ、乾燥した磁性粒子（体積平均粒
径６０μｍのフェライト）４５０ｇを入れ撹拌する。つ
いで、チーグラー・ナッタ触媒を２．０ミリモル添加し
撹拌を行い、磁性体粒子表面に触媒を担持させた。その
後、全圧を６．０ｋｇ／ｃｍ²Ｇとし、９０℃にてエチ
レンガスを連続的に供給し４５分間反応させ、磁性体粒
子表面にてエチレンを重合し、ポリエチレン樹脂被覆キ
ャリアを得た。これを「キャリア１」とする。さらに、
圧力及び反応温度、時間を変化させ、下記表１に示すキ
ャリアを得た。また、ここで分子量分布は下記条件にて
測定を実施した。

【００３７】装置：ゲル浸透クロマトグラフＭｏｄｅｌ１５０Ｃ（ＷＡＴＥＲＳ社製）カラム：ＳｈｏｄｅｘＨＴ−８００Ｐ，ＨＴ−８０６Ｍ（内径８．０ｍｍ／長さ３０ｃｍ）（２本）理論段数２５８００段（昭和電工社製）溶媒：Ｏ−ジクロルベンゼン（０．１％ＢｕｔｙｌＨｙｄｒｏｘｙＴｏｌｕｅｎｅ添加）流速：１．０ｍｌ／ｍｉｎ温度：１３５℃ 検出器：示差屈折率検出器

【００３８】

【表１】

【００３９】《トナー製造例》通常の製造方法で調整さ
れたポリプロピレンを熱分解し、下記表２に示す数平均
分子量を有する低分子量ポリプロピレンを得た。この低
分子量ポリプロピレンを離型剤として８部用い、さら
に、スチレン−アクリル樹脂１００部、カーボンブラッ
ク８部を混合、溶融、混練、粉砕、分級して得られた着
色粒子に疎水性シリカ０．８重量％を添加した体積平均
粒径が８．１μｍの下記表２に示すトナーを得た。

【００４０】

【表２】

【００４１】《評価》上記キャリア及び上記トナーを用
いて下記表３に示すトナー濃度６％の現像剤を調整し
た。さらに、比較用キャリアとしてスチレン−アクリル
樹脂を被覆したキャリア、「比較用キャリア５」を用い
た。

【００４２】

【表３】

【００４３】これら現像剤を用いて、積層型有機感光体
を用いた複写機、コニカ製３１３５に使用し、高温高湿
環境（３５℃／８５％ＲＨ）下にて連続で１０万枚の印
字を行った。初期と１０万枚印字後のカブリ濃度を測定
した。結果を下記に示す。なお、カブリ濃度はマクベス
濃度計を用いて紙の濃度を０とした相対反射濃度で示し
た。

【００４４】さらに、定着装置としては、下記に示す熱
ロール定着装置及び熱フィルム定着装置を使用した。

【００４５】・熱ロール定着条件熱ロール方式として、表面をテトラフルオロエチレン−
パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体で被覆し
た直径３０ｍｍのヒーターを中央部に内蔵した円柱状の
鉄を上ローラーとして有し、表面が同様にテトラフルオ
ロエチレン−パーフルオロアルキルエーテル共重合体で
被覆したシリコンゴムで構成された直径３０ｍｍの下ロ
ーラーを有している。線圧は０．８ｋｇ／ｃｍに設定さ
れ、ニップの幅は４．３ｍｍとした。この定着機を使用
して、印字の線速を２５０ｍｍ／ｓｅｃに設定した。な
お、定着機のクリーニング機構としてはシリコンオイル
を含浸させたパッドを定着ロールに接する方式の機構を
使用した。また、定着温度は１８０℃とした。なお、こ
の様式を図１に示す。

【００４６】・熱フィルム定着条件定着装置として図２に示すエンドレスフィルム方式の定
着機を用い、定着の条件を下記に設定した。

【００４７】定着条件：加熱体温度Ｔ１＝１８０℃ フィルム材速度＝２５０ｍｍ／ｓｅｃ加熱体・加圧ロール間総圧＝１５ｋｇ加圧ローラー・フィルム材間ニップ＝３ｍｍフィルム材：表面に導電性物質を分散したポリテトラフ
ルオロエチレンを被覆した厚みが１５μｍのポリイミド
フィルム材定着機のクリーニング機構としては熱ロール定着方式と
同様にシリコンオイルを含浸したパッドを装着して使用
した。

【００４８】

【表４】

【００４９】表４から明らかなように、本発明の現像剤
を用いた場合には、カブリがなく、本発明の現像剤が耐
久性に優れたものであることがわかる。

【００５０】

【発明の効果】本発明により、長期に渡る使用に於い
て、安定した画像、すなわち、カブリやトナー飛散の発
生が無い現像剤を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱ローラ定着方式の装置の一例を示す概略図で
ある。

【図２】熱フィルム定着方式の装置の一例を示す概略図
である。

【図３】熱フィルム定着方式の装置の他の一例を示す概
略図である。

【符号の説明】

１上ローラ４熱源５下ローラ６記録材１１フィルム材駆動ローラ１２フィルム材従動ローラ１４フィルム材１５低熱容量ライン状態加熱体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも磁性体粒子表面に被覆用樹脂
を被覆してなるキャリア及び少なくとも樹脂と着色剤と
離型剤とを含有するトナーとからなる現像剤に於いて、
該被覆用樹脂が重量平均分子量（Ｍｗ）で２０×１０⁴
〜１００×１０⁴、数平均分子量（Ｍｎ）で０．５×１
０⁴〜１０×１０⁴、Ｍｗ／Ｍｎの範囲が５〜１００のオ
レフィン系樹脂であり、且つ、該離型剤が数平均分子量
で１５００〜９０００の低分子量ポリオレフィンである
ことを特徴とする現像剤。