JPS63271372A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、例えば電子写真装置において感光体ドラム上
の静電潜像を一成分現像剤を用いて非接触で現像し、ヒ
ートローラで定着させる画像形成方法に関する。

（従来の技術） この種の画像形成方法に用いられる所謂−成分非接触型
現像方法は、例えば特公昭４１−９４７５号あるいは米
国特許２８９５８４７号などに開示されてぃる。このよ
うな現像方法においては、弾性抑圧ブレードによって現
像ローラの表面にトナーを押圧することにより、回転す
る現像ローラと摩擦帯電させつつ層形成させるようにし
たものがある。

しかしながら、この現像方法では、ブレードや現像ロー
ラにトナーが短期間に固着してしまうという問題がある
。そこで、固着防止策として、樹脂を強度の高いものに
することが考えられるが、この場合、特に、ヒートロー
ラなどによるトナー像の用紙への熱定着性が悪くなり、
ヒートローラの温度をその耐熱温度以上しなければなら
なくなる。実際定着可能なトナー樹脂は、ヒートローラ
の温度を２００℃以下にして定着する場合、軟化点が１
６０℃以下のものでなければならない。一方、ブ１７−
ドや現像ローラへの固着が生じ難い樹脂トナーの軟化点
は１３０℃以上、好ましくは１５０℃以上である。この
値は、ヒートローラの加圧力や送りスピード、あるいは
現像器のブレードの押圧力によっても異なるが、一般的
に用いられる装置、材料によれば、上記の値がほぼ目安
となる。したかって、トナーに用いることができる樹脂
の軟化点は１３０〜ｉａｏ℃、さらに好ましくは１５０
〜１６０℃である。

しかし、従来の混練、粉砕式のトナー製法では、これら
の制約条件下で、トナーに要求される諸特性を実現する
にはかなり困難である。すなわち、混練時の温度管理や
樹脂の選択（特に帯電性に寄与）において、変動が起り
易く、歩留りなどが不十分であり、また、出来上がった
トナーにおいても、消費電力や機器の温度上昇による諸
障害などの点から、さらに定着温度を下げる要求が生じ
ている。

なお、ヒートローラの温度コントロールは、条件により
全表面領域では、２０℃程度以上のばらつきが生じ、こ
れもトナーの定着許容度を制約する大きな因子となって
いる。

以上の事情から、軟質の樹脂を内核とし、硬質の樹脂で
外皮を形成したカプセルトナーを用いることが考えられ
ている。このようなカプセルトナーは、特開昭５８−１
７６８４２号、特公昭５３−８４９３号などに開示され
ているが、これらのトナーでは、コストが高くつくとと
もに、樹脂の組成に自由度が小さく、トナーの諸特性を
良好に保つのが困難であるという問題がある。

（発明が解決しようとする問題点） 以上のように、−成分非接触型現像方法を採用する画像
形成方法において、非カプセルトナーや従来のカプセル
トナーを用いると、定着性および耐固着性を共に満足さ
せることができず、良好な画像形成が行なえないという
問題がある。

本発明は上記事情にもとづいてなされたもので、その目
的とするところは、定着性および耐固着性のいずれにも
優れ、良好な画像形成が行なえ本発明は、上記問題点を
解決するために、トナーを表面に担持するトナー担持体
と、このトナー担持体の表面にトナーを押圧して摩擦帯
電させる摩擦帯電部材とを備え、トナー担持体上のトナ
ーを摩擦帯電部材によって摩擦帯電させた後、静電潜像
に近接させて移行させることにより静電潜像を現像して
トナー像を形成する画像形成方法において、トナーとし
て、軟化点が７０〜１６０　’Ｃである樹脂を用いた内
核と、軟化点が１３０℃以上である樹脂を用いた外皮と
を有し、この外皮の重量平均分子量が内核の重量平均分
子量の５倍以上で、かつ、摩擦帯電電荷量が５〜１００
μｃ／ｍ２であるカプセルトナーを用いたことを特徴と
するものである。

上記カプセルトナーは、芯物質として、カーボン、酸化
チタン、磁性粉などを用い、モノマー、帯電制御剤、ワ
ックスとともに分散させる水中懸濁重合法により作られ
るもので、各種試作の結果により得られた次の条件もと
づいて作られる。

（１）定着性を決定付けるのは、内核の樹脂の分子量ま
たは軟化点温度である。但し、表皮が２μｍ以上では、
外皮の影響が大きくなる。

（２）耐固着性は、トナーの表面特性、特に表皮の硬度
が支配的であり、分子量または軟化点温度が高い程良好
である。また、外皮が２μｍ以下では軟化点が比較的高
くても定着温度を著しく上昇させることはない。

（３）　　耐オフセット性（ヒートローラへの融着など
）は、内核内の樹脂が支配的であり、さらに耐オフセツ
ト性改善のための離型性成分は、内核内に含有させるこ
とが有効である。この離型性成分は表皮に含ませれば、
さらに有効であるが、この場合は耐凝集性は極端に悪化
する。

（４）　　画像濃度は主に内核に配合する着色剤量に依
存する。この着色剤はトナーの電気抵抗の点でも内核に
多く含有させる方が効果的である。

（５）トナーの帯電特性は、表皮の性質が支配的であり
、帯電制御剤は表皮に配合するのが効果的である。

（作用） 表皮の硬度および軟化点温度を高くして耐固着性を向上
させ、これによりトナーの摩擦帯電の際にトナーが摩擦
帯電部材やトナー担持体に固着するのを防止する。また
内核の硬度および軟化点温度を低くして熱定着性を向上
させる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する
。

第１図はこの発明を実施するための画像形成装置を示す
もので、この図中２は所定方向へ回転する感光体ドラム
（像担持体）である。この感光体ドラム２の表面には図
示しない帯電装置および露光装置によって静電潜像が形
成される。また、この感光体゛ドラム２の周囲には現像
器４、転写チャージャ６、ヒートローラ（定着手段）８
が設けられている。現像器４は容器１０を有しており、
この容器１０の感光体ドラム２と対向する部位には開口
１２が形成されている。また、この容器１０内には、収
容部１４、攪拌器１６、現像ローラ（トナー担持体）１
８、供給ローラ２０、およびコーティングブレード（摩
擦帯電部材）２２が設けられている。上記収容部１４に
は開閉蓋２４を介してトナーａが供給される。上記攪拌
器１６は上記収容部１４内のトナーａを攪拌するもので
あり、上記供給ローラ２０はこの攪拌器１６により攪拌
されたトナーａを上記現像ローラ１８の表面に供給する
ものである。上記コーティングブレード２２は現像ロー
ラ１８の表面に供給されたトナーａを押圧することによ
り層形成させるとともに摩擦帯電させるものであり、弾
性材からなる押圧部材である。このブレード２２はホル
ダ２６によって容器１０の内壁に支持されている。また
、このブレード２２の押圧力は押圧力調整部材２８によ
って２０〜２００ｇ／ｃｍに調整されている。上記現像
ローラ１８は、その一部が開口１２から外部を臨み、感
光体ドラム２と近接対向している。そして、この現像ロ
ーラ１８は、コーティングブレード２２によって層形成
および摩擦帯電されたトナーａを搬送し、感光体ドラム
２上の静電潜像に近接させ移行させる。また、この現像
ローラ１８と感光体ドラム２との間にはバイアス電源３
０によるバイアス電圧が印加されている。なお、３２は
感光体ドラム２と転写チャージャ６との間およびヒート
ローラ８を経る用紙（画像支持体）ｐの搬送路である。

上記トナーａとしては、第２図に示すように、カプセル
トナーａが用いられる。このカプセルトナーａは内核３
４と外皮３６とからなる。内核３４は軟化点が７０〜１
６０℃である樹脂を用い、外皮３６は軟化点が１３０℃
以上である樹脂を用いて、それぞれ構成されている。ま
た、この外皮３６の重量平均分子量は上記内核３４の重
量平均分子−の５倍以上でる。さらに、上記内核３４に
はたとえばワックスやオイル等の離型性成分が含まれて
いるが、上記外皮３６には全く含まれていないか或いは
ほとんど含まれていない。また、上記内核３４には着色
剤や磁性粉が含まれている。一方、外皮３６には帯電制
御剤が含まれ、トナー全体の摩擦帯電電荷量が５〜１０
０μｃ／ｍ２とされている。さらに、外皮３６の厚さは
、３μｍ以下である。

上記内核３４と外皮３６に用いられる樹脂の材料として
は、ポリエステル、ポリニレタン、酢酸ビニル、スチレ
ン、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル
酸エチル等のモノマーを、あるいはこれらを共重合体と
して組み合せたものを用いる。

着色剤は、粉砕方式のトナーに用いるものはほとんどそ
のまま用いることができる。例えば、カーボンブラック
、ニグロシン、アニリンブラック、クロムイエロー、ウ
ルトラマリンブルー、マラカイトグリーン、ローズベン
ガル等が挙げられる。

この着色剤は、トナー１００重量部に対して０．５〜１
０％が用いられる。

磁性粉は、トナーａを磁性トナーとする場合に樹脂中に
含められるもので、フェライトやマグネタイトなどの１
μｍ以下の粉末が用いられる。具体的には、ＢＬ−１０
０、ＢＬ−１２０、ＲＢ−２０（チタン工業社製）など
がある。

離型性成分および帯電制御剤はそれぞれ、１〜５νＬ％
、０．５〜２　ｗｔ％添加されている。離型性成分とし
ては、エマルジョン型ワックス、低分子量ポリプロピレ
ン、ポリエチレン、パラフィンあるいはシリコンオイル
などが用いられ、帯電制御剤としては、ニグロシン（負
帯電性）および各種公知の含金属染料が用いられる。

つぎに、このカプセルトナーａの製造方法を説明する。

まず、内核３４を作る。そのとき、種々の七ツマ−を単
独であるいは２種以上組合わせて（共重合体の場合）用
いる。いずれの場合も、水１００に対して１０〜４０ｗ
１％の範囲で水中に分散剤を用いて懸濁させ、重合開始
剤を用いて重合させる（懸濁重合）。分散剤としては、
ポリビニルアルコール、ポリスチレンスルホン酸、ヒド
ロキシメチルセルロース、ゼラチン、あるいはアニオン
系、カチオン系、非イオン系の界面活性剤が用いられる
。これらは通常、０．１〜０．０１％添加される。上記
懸濁液には七ツマー以外の上記他の成分を含ませておく
　。

この懸濁液は、サンドミルあるいはスターシーにより十
分に混合され、使用した七ツマ−の種類に合せて温度（
一般に６０℃前後）を制御しつつ１０〜２０時間かけて
重合させ、粒子径が７〜３０μｍの所望の粒径になった
ところで停止し、樹脂（内核３４）を形成する。上記懸
濁液に上記他の成分を添加しておけば、得られる内核３
４はその成分を含有している。

つぎに、上記内核３４の表面に表皮３６を形成する。こ
の表皮３６も水中懸濁重合によって作るが、現場（ｉｎ
−ｓｌｔｕ）重合によってこれを作ることが好ましい。

表皮３６の樹脂を作る材料は内核３４の場合と同様（ｆ
ｆｉ的条件は別として）である。

表皮３６の作り方は、上記内核３４を、表皮３６を作る
モノマーの懸濁液に分散させ、上記と同様に重合反応を
行なう。すると、モノマーは内核３４の表面で重合して
樹脂となって内核３４の表面に付着する。この表皮３６
は０．５〜３μｍの厚さに形成される。

なお、表皮３６は、耐固着性を悪化させるワックスや磁
性粉あるいは高濃度のカーボンなどの低抵抗材料は極力
用いないか少量にすることが望ましい。これはトナーａ
の帯電性および耐固着性の点で必要である。

表皮３６の重量平均分子量は内核３４の重量平均分子量
の５倍以上、すなわち表皮３６の重量平均分子量は３０
０００〜２０００００の範囲内で、内核３４の重量平均
分子量は５０００〜５００００の範囲内でそれぞれ制御
される。ここで、表皮３６の重量平均分子量を３０００
０〜２０００００と限定したのは、３００００以下であ
ると、現像ローラ１８とブレード２２にて適正な帯電量
に摩擦帯電する際、ブレード２２あるいは現像ローラ１
８にトナーａが融若し、一方、２０００００以上とする
と、トナーａとしての加工特性、あるいは定着開始温度
が上昇するからである。また、内核３４の重量平均分子
量を５０００〜５００００と限定したのは、５０００以
下であると、低分子量であるためトナーａとしての加工
特性に問題があり、一方、５００００以上になると、定
着開始温度が上昇するからである。また、表皮３６の重
量平均分子量は内核３４の重量平均分子量の５倍以上と
限定するのは、５倍以下であると、定着開始温度が上昇
するからである。

表皮３６の軟化温度は１３０℃以上、内核３４の軟化温
度は７０〜＋ｅｏ’ｃの範囲で制御される。

トナーａの摩擦帯電電荷量は５〜１００μＣ／ｍ２の範
囲で制御される。このように限定したのは、この範囲を
越えるとトナーａの摩擦帯電電荷量の調整が難しくなる
からである。

次に、このようにして作られたカプセルトナーａを上記
画像形成装置に用いて画像形成する動作を説明する。

収容部４内のトナーａは攪拌器１６により攪拌された後
、供給ローラ２０により現像ローラ１８の表面に供給さ
れる。この供給されたトナーａは現像ローラ１８の回転
により搬送され、コーティングブレード２２に至ると、
このコーティングブレード２２により現像ローラ１８の
表面に押圧され、これによりこのトナーａは層形成され
るとともに摩擦帯電される。このとき、トナーａの外皮
３６にはワックスやシリコンオイルが含まれておらずま
た外皮３６は強度および軟化点（７０〜１６０℃）が高
く、このため溶融して現像ローラ１８やコーティングブ
レード２２に固着することはない。

ついで、このトナーａは現像ローラ１８の回転によりさ
らに搬送され、感光体ドラム２に近接される。この位置
で現像ローラ１８から感光体ドラム２へ移行され、これ
により静電潜像が顕像化され、トナー像が形成される。

ついで、このトナー像は、転写チャージャ６により用紙
ｐ上に転写された後、ヒートローラ８により溶融され用
Ｑｌ　ｐ上に定着される。このとき、内核３４は強度お
よび軟化点が低いため、定着性が良い。しかも内核３４
にはワックスあるいはシリコンオイルが含まれているた
め、ヒートローラ８へのトナーａの付着（オフセット）
を防止することができる。

すなわち、たとえばブレード２２の押圧力をｌｏｎｇ／
Ｃｍとして５０時間強制回転させた場合、ブレード２２
および現像ローラ１８のいずれにも固着は生じない。ま
た、線圧力が３０ｇ／ｃ［有］で、周速が１００＋＋＋
ｍ／秒のヒートローラ８において、１５０’Ｃ以上で十
分な定着が可能で、かつオフセットの発生が無い。なお
、ブレード２２の圧力は、２０〜２００ｇ／ｃｎ＋で良
好なトナ一層形成が行われる。一方、従来の製法で作ら
れた軟化点が１６０℃のトナーを用いた場合には、ワッ
クスを用いなければ固着は発生しないが、定着オフセッ
トが発生し、ワックスを含有（３％）させたものは、定
着オフセットは発生しないが、ブレード２２への固着は
、僅か数十分で発生し全く使えるものではない。

実施例 スチレン４５部、ｎ−ブチル−メタクリレート１５部、
カーボンブラック（ＭＡ−１００：三菱化成社製）３部
、エマルジョン型ポリプロピレン（ＫＵＥ−：三菱化成
社製）３部を水１５０部、メタノール３０部、分散剤エ
マール０（化工石鹸社製）０．５部、消泡剤ＴＳＡ７３
０（東芝シリコーン社製）０．０２部とともにホモジナ
イザーで９００Ｏｒｐｍで予備分散しながら６０℃に加
熱し、重合開始剤過硫酸カリウム（４ｗｔ％水溶液）５
部、連鎖移動剤四塩化炭素１５部を徐々に滴下し、４時
間反応後、冷却し、５〜１５μｍの核粒子（内核）を得
た。

この核粒子の重量平均分子量は８０００、Ｔｇ　　（ガ
ラス転移点）は５６℃であった。また、軟化点は１２４
．５℃であった。

さらに、上記核粒子溶液にスチレン４５部、ｎ−ブチル
−メタクリレート１５部、帯電調整剤”１”−２（日本
化薬社製）を上記と同様にして重合し、核粒子の表面を
カプセル化した。

このようにして得られた粒子を減圧乾燥し、５〜３０μ
ｍの粒径に風力分級してトナーを得た。

なお、別に、外層だけを上記と同じ条件で重合した粒子
の軟化点は　１５２．３℃であった。このトナーの平均
粒径は１２．８μｍ、Ｔｇは６７℃、重量平均分子量は
１８５０００であった。ブローオフによる帯電量は−２
５，４μｃ　／　ｇであった。

このトナーａを、第１図で示される画像形成装置として
の複写機（商品名レオドライ４５１５）で画像形成試験
を行なったところ、カブリの少ない良好な画質が得られ
た。また、１万枚複写後でも初期と変わらぬ画像が得ら
れた。

なお、軟化点のＤ１定はフローテスター（ＣＦＴ−５０
０、島原製作所社製）を用い、プランジャ所面積１ｄ、
ダイの長さｔｏｏ＋＋＋＋、ダイの直径１ｍｍ５４′：
Ｉ重１０ｋｇｆブレヒート　３００秒、昇温速度２．５
℃／１０の条件で行ない、試料の流出開始温度を軟化点
とした。

また、ここで表面積に対する摩擦帯電電荷量は、キャリ
アとしての酸化鉄粉（ＴＥＦＶ−２００／３００：日本
鉄粉社製）にトナーを３重量％混合し、これを４００メ
ツシユの導体網にＮ２ガス１ｋｇ／ｃ１１２で吹付け、
ブローオフ測定装置（ＴＢ−２００：東芝ケミカル社製
）で１分間測定した帯電量を、ＢＥＴ法を用いてｉＴ？
Ｉ定したトナー表面積で除した値である。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、表皮の硬度および
軟化点温度を高くして耐固着性を向上させ、これにより
トナーの摩擦帯電の際にトナーが摩ｍ　：’＋”ｔ　’
ｊＪ１部材やトナー担持体に固着するのを防止し、また
内核の硬度および軟化点温度を低くして熱定着性を向上
させ、以て、定着性および耐固告性のいずれにも優れ、
良好な画像形成が行なえ、しかも、トナーの摩擦帯電電
荷量の調整が容易になる等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る画像形成方法を実施するための画
像形成装置の一実施例を示す断面図、第２図は同画像形
成方法に用いられるトナーを示す断面図である。 ａ・・・カプセルトナー、１８・・・トナー担持体（現
像ローラ）、２２・・・摩擦帯電部材（コーティングブ
レード）、３４・・・内核、３６・・・外皮、ｐ・・・
画像支持体（用紙）。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）トナーを表面に担持するトナー担持体と、このト
   ナー担持体の表面にトナーを押圧して摩擦帯電させる摩
   擦帯電部材とを備え、上記トナー担持体上のトナーを上
   記摩擦帯電部材によって摩擦帯電させた後、静電潜像に
   近接させて移行させることにより上記静電潜像を現像し
   てトナー像を形成する画像形成方法において、 上記トナーとして、軟化点が７０〜１６０℃である樹脂
   を用いた内核と、軟化点が１３０℃以上である樹脂を用
   いた外皮とを有し、この外皮の重量平均分子量が上記内
   核の重量平均分子量の５倍以上で、かつ、摩擦帯電電荷
   量が５〜１００μｃ／ｍ＾２であるカプセルトナーを用
   いたことを特徴とする画像形成方法。
2. （２）上記カプセルトナーは、内核に離型性成分および
   着色剤を含有し、外皮にトナーの色調に実質的影響を与
   えない帯電制御剤を少なくとも含有し、外皮の厚さが３
   μｍ以下であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の画像形成方法。
3. （３）上記摩擦帯電部材は弾性材で形成された押圧部材
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画
   像形成方法。
4. （４）上記押圧部材は押圧力が２０〜２００ｇ／ｃｍで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の画像
   形成方法。