JPS63256964A - 静電荷像現像用トナ− - 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゜６９
１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、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４８−４７
３４５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ト、　りＩＪ　−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、　Ｚｎ５
ｔ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
温か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一定着用に好適なト
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性性のすぐ
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０．１θ〜０
．３０、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０．２０〜０．８０、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の動摩擦係数くトナー
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０．８０以上では感光体に傷を
生じやす＜　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、Ｈ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Ｎｗ／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８０〜１００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＞）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、トナ一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＝
１，０００　：　１〜１０：ｌの間、好ましくは５００
　：　１〜２０：ｌ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以上であると非
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５ｐ〜２０ルの
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、ＧＰＣ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１．０ｍｊｌ／ｗｉｎの流速で濃度が０．１重
量％の試料溶液を４００＋Ｊ柱人する。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５ｈｏｄｅｘ　Ａ−８
０Ｍ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、）ＩＥＩＤＯＮ１４型表面性測定機（新来化
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
Ｘ厚さ２■）に上方より１００　ｇ荷重をかけ、サンプ
ル台を５０ｍｍ／ｆｆ１ｉｎ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付する。

次いで、上記のトナ一層に石英製の直径１５ｍ＋ａの円
盤を介して垂直荷重１００　ｇをかけ、サンプル台を５
０ｍｍ／ｍａｉｎ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、スチレンーヒ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、スチレンーブタ
ジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチ
レン−７クリロニトリル一インデン共重合体、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１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−ヘキサンゲ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−メタクリロキシジェ
トキシフェニル）プロパン、２，２′−ビス（４−アク
リロキシジェトキシフェニル）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、フタル酎アリル、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６ＰＭ
合について述べる。

ｏｐｃ感光体を、ＨＥｒＤＯＮ１４型表面性測定機（新
来科学製）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０．０１ｍｍ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。

１−記の操作を、荷重Ｘｇを例えば１０ｇ　、　１５ｇ
　。

２０ｇ　、　２５ｇ　、　３０ｇ　、　３５ｇ　、　４
０ｇ　、・・・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、１ＩＬｆｆｌ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ＯＰ
Ｃ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ｌ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ｍ＝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Ｊ　ｌ５−Ａ
硬度８０’〜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５３−３１１３８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５
４−４２１４１号公報、同５５−１８８５６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、パウダークラウド法、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°
Ｃ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１２ｇｍ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０１００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Ａ　
１００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。このトナーをキャノン製ＮＰ−３５２
５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８　ｇ／ｃ＋＋＋
とじ感光体硬度１０ｇ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３．０μ履と少なくドラ
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０１００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０５重量部を混合しトナーとした。

このトナーを使用してキャノン製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２．０ｐｍ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］ 動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。 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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
   ．８０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。 ２）トナーＢ中に重量平均分子量が１０，０００〜３０
   ，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。 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。