JPS59200251A - 正荷電性現像剤及び定着方法 - 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】 本発明は熱ロール定着方式に適した新規なトナーに関す
る。

電子写真複写材等の画像形成装置において、トナー像を
紙などに定着する工程に関しては種々の方法や装置が開
発されている。現在酸も一般的な方法は熱と圧力を同時
に適用するいわゆる熱ロール定着方式であり、これはト
ナー像を担持している受像シートを加熱されたローラー
と接触させてトナー像を受像シートに定着させる方法で
ある。しかしながら、このような定着方式を利用すると
いわゆるオフセット等のトラブルを生じ易い０オフセツ
トは受像シートに担持されたトナー像の一部がローラー
表面に転移するという好ましくない現象であシ、熱ロー
ル定着方式を開発する上での大きな問題である。

現在一般に用いられている熱ロール定着器ではトナー像
と接触するローラーは通常、離型性のよいシリコンゴム
もしくはフッ素系樹脂によって少なくとも表面層が形成
されているが、その表面にオフセット防止のため及びロ
ーラー表面の疲労を防止するためにシリコンオイルのよ
うな離型性の油を塗布する方式が多い。しかしながら油
を塗布する方式では、油塗布系を設けることにより定着
装置が複雑になること及び油の蒸発により使用者に不快
感を与えること等の問題がある。それゆえ、油塗布によ
ってオフセットを防止せんとする方向は好ましくなく、
むしろ定着温度領域の広い耐オフセット性の良好なトナ
ーの開発が望まれているのが現状である。

確かに熱ロール定着方式の開発において、材料的に限定
されたロール材質及び離型性油に過度の離型性を求める
ことは定着システム設計上適当ではなく、むしろ現像特
性とのバランスを保ちつつオフセットフリーのトナーを
開発することの方が、安価でコンパクトな定着装置を作
る上では重要である。

従来よシ、オフセットフリーのトナーを開発するだめの
重要なポイントとして、トナー溶融時の粘性・離型性が
あげられる。すなわち、トナーが浴融時温度変化に対し
て粘度の変化が少なくかつ適当な粘度を有しておシ、さ
らに熱ロールに対して離型性を有するようにトナー組成
を設計することがＭ要である。これらは−言で言えば、
トナーの熱的物理的性質の問題である。

しかしながら本発明者らは、トナーの熱的物理的性質の
みでは説明できない次のような現象を見い出した。スチ
レン−メタクリル酸ブチル共重合体１００Ｍ量部、低分
子量ポリプロピレン１０重量部、カーボンブラック６Ｎ
量部から成るトナーを作成する。このトナーをキャリア
ー鉄粉と混合して負荷電性トナーとし、正性潜像を現像
して普通紙に転写する。得られる未定着画像をＮとする
。また、同一のトナーを表面コートしたキャリアー鉄粉
と混合して正荷電性トナーとし、負性潜像を現像して普
通紙に転写する。得られる未定着画像をＰとする。次い
で、表面がポリテトラフルオロエチレンで被覆され、内
部にハロゲンランプを有する定着ローラーと表面がシリ
コンゴムで被覆された加圧ローラーとを有する定着器を
用いて、画像Ｎ及びＰの定着テストを行なった。結果は
以下の表−１の通りであった。

表−１ Ａ、定着性　　　Ｂ：耐オフセット性 ○：良　　Δ：やや良　　×：不良 また定着テストに用いた普通紙を定着器に通すと紙は正
に帯電し、紙に対して２本のローラー兵員に帯電する。

この事実と上記の定着テストの結果とを考え合わせて、
本発明者は次のように推察している。すなわち、帯電実
験の結果定着時紙は正に帯電しているのであるから、画
像上のトナーが正に帯電したトナーであると、トナーは
紙から離れて定着ローラーへ転移する方向の電気的な力
を受け、紙とは密着しづらくなシオフセットし易くなる
。逆に画像上のトナーが負に帯電したトナーであると紙
と密着し易くなシ、オフセットしづらくなる。それゆえ
、画像Ｎは定着性、耐オフセツト性双方に秀れているが
、画像Ｐは同じトナーを用いているにもかかわらず定着
性、耐オフセット性が劣っているのである。衣−１にお
いて、画像Ｐは低い温ｆｆｆ（１５０〜１７０°Ｃ）に
おいて耐オフセット性が劣ることに注意されたい。定着
ローラーの温度が高ければ（１９０〜２００°Ｃ）トナ
ーは十分に溶融して紙と密着するので、電気力の影響が
殆んどなくなると考えられる。

このような状況下において、熱ロール定着方式に適した
トナーを開発するべくなされたものである。

即ち、本発明は、上記問題点を解決すべくなされたもの
で、側鎖にアミンを有するシリコーンオイルを含有し、
ＭＩ値が０．０１〜１０ｇ／１０分であることを特徴と
するトナーである。

本発明のトナーが熱ロール定着方式において有効である
のは、以下の理由によると考えられる。前述したように
、熱ロール定着におけるオフセット現象には、転写紙の
ような未定着画像を支持する部材とロールとの摩擦電気
が大きく関与している。すなわち、正電荷の未定着画像
を支持する転写紙は定着ロール及び加圧ロールとの摩擦
で正に帯電するとオフセットし易いわけであるから、定
着ロールもしくは加圧ロールを正に帯電するように変性
すればオフセントを軽減できるわけである。本発明のト
ナーは、側鎖にアミンを有する構造を持つシリコーンオ
イルを含有しておシ、それが定着工程において定着ロー
ル及び〃口圧ロールに一部転移し、その結果、側鎖にア
ミンを有する構造を持つシリコーンオイルが正帯電性が
強いために、定着ロール及び加圧ロールの転写紙に対す
る負帯電性が軽減もしくは逆転し、オフセットが軽減さ
れると考えられる。

本発明に使用する側鎖にアミンを有する構造を持つシリ
コーンオイルがトナーに強い、湿度安定性の高い正帯電
性を与える点も、本発明において、このシリコーンオイ
ルを用いる大きな理由でろる。さらに本発明のトナーの
ＭＩ値が０．０１〜］Ｏｇ／ＩＣＩ分（好ましくは、０
．０５〜８ｇ／１０分）であるのは、それが特定のシリ
コーンオイルを含有する本発明のトナーが優れた定眉性
と耐オフセット性及び耐久性を有するために必要な条件
だからである。

本発明においてＭＩ値は、ＪＩＳＫ７２１０に記載され
ている装置によって手動切ジ取り法によって行なった。

但し、測定条件は１２５８Ｃ１荷重１０　ｋｇで充てん
量は５〜８ｇである。

本発明に使用する側鎖にアミンを有するシリコーンオイ
ルとしては、一般に、（Ｉ）式で表わせる構成単位を含
むシリコーンオイルが使用できる。

１ 藏 −Ｓ　ｉ−０− Ｒ２・・・・・・・・四・・（１）　式（ここで、Ｒ，
１Ｒ２はアルキル基又はアリール基を表わし、Ｒ３、Ｒ
４は水素、アルキル基、或いはアリール基を表わす。た
だし、上記アルキル基、アリール基はアミンを含有して
いても良いし、また帯電性を損ねない範囲でハロゲン等
の置換基を有していても良い。） 市販の１Ｒ１］鎖にアミンを有するシリコーンオイルと
しては、例えば次のアミノ変性シリコーンオイルがあり
、好ましい。　　　　　　　　　　　　　　隠５Ｆ８４
１７（トーン・シリコーン社製）　　　１ｚｕｏ　　　
　　　３５００ＫＦ３９３　　（信越化学社製）　　　
　　６０　　　　３６０ＫＦ８５７（）　　　　　　７
０　　　　８３０ＫＦ８６０（）　　　　　　２５０　
　　７６００ＫＦ８６１　　（＃　　　　　）　　　　
　３５００　　　　２０００ＫＦ８６２（）　　　　　
　７５０　　　　１９００ＫＦ８６４　　（）　　　　
　１７００　　　　３８００ＫＦ８６５（）　　　　　
　９０　　　　４４００ＫＦ３６９（／Ｊ　　　　　）
　　　　　　　２０　　　　　３２０ＫＦ３８３’（〃
　　　　）　　　　　　２０　　　　　３２０Ｘ−２２
−３６８０（Ｎ　　　）　　　　　　　９０　　　　８
８００Ｘ−２２−３８０Ｄ　　（〃　　）　　　　　２
３００　　　、　３８００Ｘ−２２−３８０ＩＣ（〃　
　）　　　　　３５００　　　　３８００Ｘ−２２−３
８１０Ｂ（ｐ　　　）　　　　　１３００　　　　１７
００なお、本発明中のアミン当量とは、アミン１個あた
りの当Ｍ　（ｇ／ｅｑｉｖ　）で、分子量を１分子あた
シのアミンの数で割った値である。

本発明の上記シリコーンオイルの含有量はトナー全量に
対して、０．０１〜２０重量パーセントが適当である。

本発明に使用するトナーバインダーとしては、従来公知
の組成の樹脂重合体のうち、トナーとしてのＭＩ値が前
述の値になるものであればすべて使用可能であるが、例
えば、スチレン系重合体、アクリル系重合体、ポリエス
テル、ポリアミドなどの比較的分子量分布の広い重合体
で、バインダーのＭＩ値としては、目安として温度１１
０°Ｃ１荷重１０　ｋｇの条件で０．２〜１０　ｇ／１
０分が適当である。

着色剤としては、カーボンブラック、鉄黒、グラファイ
ト、ニグロシン、群青、フタロシアニンブルー、ベンジ
ジンイエロー、ハンサイエロー、キナクリドン、金属錯
塩染料、各種レーキ顔料などを用いれば良い。

さらに必要に応じて正荷電制御・凝集防止・離壓性向上
等の目的のためにニグロシン、置換された４級アンモニ
ウム塩、ジメチルアミンエチルメタクリレート重合体、
ビニルピリジン重合体、アクリルアミド重合体、塩基性
染料及びそのレーキ、コロイド状シリカ、低分子量ポリ
エチレン、低分子量ポリプロピレン、ビスアマイド、高
級脂肪酸及びその金属塩などを添加しても良い。

また上記トナーを磁性トナーとするには、強磁性の元素
及びこれらを含む合金、化合物などであシ、マグネタイ
ト、ヘマタイト、フェライｈ　；’ｘ　（！：　）Ａ　
、−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
れている物質などを添加す九ば良い。さらに必要に応じ
て鉄粉、ガラスピーズ、ニッケル粉、フェライト粉など
のキャリアー粒子と混合されて、電気的潜像の現像剤と
して用いても良く、また粉体の自由流動性改良等の目的
でコロイド状シリカ微粉末やトナー固着防止のために酸
化セリウムなどの研摩剤を添加１〜ても良い。

本発明におい−て側鎖にアミンを有するシリコーンオイ
ルは、トナー粒子中に含まれていても、トナー粒子入面
に付着していても、いずれの形で存在していても良い。

好ましい態様としては窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積
が０．５　ｍＶｇ以上（好ましくは０．５〜４００ｍ２
／／ｇ　）の無機微粉体表面に本発明のシリコーンオイ
ルが吸着している形態でトナー粒子中あるいはトナー粒
子表面に存在するのが良い。このような無機微粉体とし
ては、例えばアルミナ、二酸化チタン、チタン酸バリウ
ム、チタン酸マグネシウム、チタンｔ）Ｓ：カルシウム
、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、ケイ砂、クレー
、雲母、ケイ灰石、ケインウ土、各種無機酸化物顔料、
酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、酸化鉄、砂鉄、
γ−フェライト、バリウムフェライト、ストロンチウム
フェライト、希土類フェライトなどの各種フェライト、
三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウ
ム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、ケイ酸微粉体など
がある。

本発明のトナーが適用される電子写真プロセスとしては
、電気的負性潜ｆ４！”４を形成する工程として例えば
、酸化亜鉛感光体、各７層有機先導電体等のＮ型光導電
体に負電荷を付与し像露光して形成するカールソン法、
絶縁層−Ｐ型光導電体−導電性基板の３層を有する感光
体を負帯電し、像露光と同時に正帯電もしくはＡＣ除電
、さらに全面露光を行って形成するＮＰ法など周知の方
法がある。電気的負性潜像を現像する方法としては、例
えば、米国特許ｖＪ２．８７４．０６３号明細書に記載
されている磁気ブラシ法、同第−ド現像法、特開昭５４
−４２１４１号、特開昭、に記載されている絶縁性磁性
トナーを用いる方法、パウダークラウド法、タッチダウ
ン現像法、インプレッション法、高抵抗の磁性トナーを
用いる方法などがある。熱ロール定着工程としては、例
えば、内部に熱源を有する表面がフッ素系樹脂ないしシ
リコーンゴム、シリコーン樹脂で被覆された定着ローラ
ーと必要に応じて内部に熱源を有するフッ素系樹脂ない
しシリコーンゴム、シリ−コーン樹脂、金属シートで被
覆された加圧ローラーとをほぼ互いに平行に設けて配置
し、両ローラー間におよそ０．０１〜１０ｋｇ７／ｃＩ
ｎ程度の線圧を印加して、両ローラー間を通過する画像
を熱定着する方法などがある。この工程においては、必
要に応じて、熱エネルギーを供給するだめのローラー、
オフセットしたトナーを除くだめのクリーナー、オイル
を塗布するだめの手段等を設けても良い。また必要に応
じて潜像保持体上の現像画像を転写部材上に転写する工
程を有するが、そのだめにコロナ転写方式、バイアスロ
ール転写方式、磁気転写方式などを用いることができる
。この場合、通常潜像保持体上の残余のトナーをクリー
ニングする必要があるが、そのためにはブレードクリー
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を用いることができる。

上記の説明において電気的負性潜像とは現像電極に対し
て電位的に負である潜像を意味し、負電荷を有する潜、
像はもちろん、正電荷を有する潜像でも反転現像を行な
う」８合にはそれも包含する。

以下実施例を以って本科明を詳述する。

〔実施例１〕 スチレン−ブチルメタクリレート−ジビニルベンゼン（
重量比７０：３０：０．５）共重合体（Ｍ、Ｉ。

値１．４　ｇ／１０分、１１０°Ｃｌ　Ｏｋｇ荷重）１
００重量部、マグネタイト６０重量部、ニグロシン染料
３重量部、ポリエチレンワックス５重量部及び２５°Ｃ
における粘度７０　ｃｐｓ　％アミン当量８３０の側鎖
にアミンを有するシリコーンオイル４０重量パーセント
で処理されたケイ酸微粉体（比表面積約１３０ｍ２／／
ｇ　）２０重量部を混合し、ロールミルにて溶融混練す
る。冷却後、ハンマーミルにて粗粉砕した後、ジェット
粉砕（イミにて微粉砕する。次いで風力分級機を用いて
分級し粒径がおよそ５〜２０μの黒色微粉体を得た。

一方、乾式法で合成されたケイ酸微粉体（比表面積約１
３０ｎ１２／／ｇ　）　１００重量部を攪拌しながら、
温度をおよそ２５０°Ｃに保持して２５°Ｃにおける粘
度が７０　ｃｐｓ　１アミン当量８３０の側鎖にアミン
を有するシリコーンオイル２０重量部を噴霧し、１０分
間で処理した。

前記黒色微粉体１００重量部にこの処理したケイ酸微粉
体０．４重量部を添加しトナーとした。

このトナー（７）ＭＩ値は２．６だった（１２５°Ｃｌ
０ｋｇ荷重）。

第１図は本発明のトナーが適用できる画像形成装置の一
実施形態を示す。

１はＯＰＣ感光体であり、ｏｐｃ感光層とアースされた
導電性基体とから成り、矢印の方向に定速回転する。（
ここでは線速１００　ｍｍ／ｓｅｃ　）２は周知の帯電
装置であり、−７ＫＶの負極性コロナを放電し、感光体
１上に負電荷を付与する。

３は原稿像、または光像、あるいは画像信号によシ変調
された光ビーム等を投影する光像照射装置であり、これ
により感光体１上に負性潜像を形成する。形成された負
性潜像は現像装置４を用いて現像される。現像装置中の
トナー４ａｌｌはスチレン−メタリル酸ブチル共重合体
１００重量部、１４０°Ｃにおける溶融粘度が２８０ｃ
ｐｓのポリプロピレン１０重量部、ニグロシン染料２重
量部、磁性粉６００重量、コロイダルシリカ２重量部か
ら成る正荷電性磁性トナーであシ、内部に固定された磁
石４Ｃを有するＳＵＳ製の現像スリーブ４ｂが矢印の方
向に感光体１とほぼ同じ線速で回転することによって、
２５０μに設定された鉄製ブレード４ｄとスリーブ４ｂ
の間隙を通過して、スリーブ４ｂ上にコートされる。コ
ートされたトナーは感光体１とスリーブ４ｂとの最小間
隙部において潜像のパターンに応じてスリーブ４ｂから
感光体１へと転移する。

ここで、スリーブ４ｂと感光体１との間隙は２５０μに
設定されており、スリーブ４ｂには一１５０■の直流バ
イアス１．２　ＫＨｚ　１．５　ＫＶの交流バイアスが
印加されている。生成する現像画像は一７ＫＶの帯電装
置５によって、普通紙の一つである転写紙６上に転写さ
れる。次いでポリテトラフルオロエチレンで被覆された
内部に熱源を有する定着ローラー７ａとシリコンゴムで
被覆された加圧ローラー７ｂとを有する定着装置７によ
って定着される。なお７ｃはオイルを含浸せしめだクリ
ーナーである。

一方、感光体１上の転写されなかった残余のトナーはク
リーナー８によって感光体１上よシ除去される。

得られた画像は鮮明であったｎ２万枚のランニングテス
トを行なったが、画像は良好で、クリーナー７ｃに付い
たオフセットトナー量はきわめて少なかった。まだ加圧
ローラーは正に帯電していた。

〔比較例１〕 側鎖にアミンを有するシリコーンオイルを含有せしめな
いことを除いては、実施例１と同様にして黒色微粉体を
得た。この黒色微粉体１００重量に実施例１の乾式法で
合成されたケイ酸微郁 粉体（比表面積１３０　ｍＸ／ｇ、未処理）０．４重量
を八 添加しトナーとした。このトナーを用いて実施例１と同
様に行なったところ、貧弱な画像しか得られなかった。

〔比較例２〕 比較例１の黒色微粉体１００重量部に湿式法で合成され
たケイ酸微粉体（比表面積９０ｍ２／′ｇ未処理）０．
４重量部を添加しトナーとした。このトナーを用いて実
施例１と同様に行なったところ、良好な画像が得られた
。２万枚のランニングテストを行なったが、オフセット
量が多かった。まだ加圧ローラーは負に帯電していた。

〔比較例３〕 側鎖にアミンを有するシリコーンオイルの代わシにポリ
ジメチルシロキサンから成るシリコーンオイルを用いる
ことを除いては、実施例１と同様にして黒色微粉体を得
だ。その後は比較例２と同様にして行なったところ、オ
フセット量が多かった。加圧ローラーは負に帯電してい
た。

〔実施例２〕 ２５°Ｃにおける粘度５０　Ｃｐｓｓ　アミン当量３６
０の側鎖にアミンを有するシリコーンオイルを用いるこ
とを除いては、実施例１と同様に行なったところ、カブ
リのない鮮明な画像が得られ、オフセット量は少なかっ
た。加圧ローラーは正〔実施例３〕 スチレン−ブチルメタクリレート−ジメチルアミノエチ
ルメタクリレート−ジビニルベンゼン（重量比７０　：
２５　：５　：０．６　）共重合体（ＭＩ値０、９　ｇ
７１０分、１１０’Ｃ１ｏｋｇ荷重）７０重量部、スチ
ンンープタジェン（重量比８５：１５）共重合体（ＭＩ
値０．４ｇ／１０分、１１０’０１０ｋｇ荷重）３０重
量部、フタロシアニンブルーフ重量部、低分子量ポリプ
ロピレフ４重金部、及び２５°Ｃにおける粘度３５００
ｃｌ）ｓ１アミン当量３８００の側鎖にアミンを有する
シリコーンオイル３０重量パーセントで処理されたケイ
酸微粉体（比表面積約９０　ｍ２／／ｇ　）のケイ酸微
粉体３０重量部を混合し実施例１とほぼ同様にして、粒
径がおよそ５〜２０μの青色微粉体を得た。

上記青色微粉体１２重量部、処理ケイ酸微粉号 体０．３重量部及びキャリア鉄粉（商品名、　ＥＦＶ２
５０／４００　、日本鉄粉社製）８８８重量部を混合し
現像剤とした。一方、ｏｐｃｇ光体上に負の静電潜隙を
形成し、これを上記現像剤で現像１７、生成する粉像を
普通紙に転写後、普通紙上の転写画像を熱ロール（フッ
素樹脂で表面を被覆された定着ロールとシリコーンゴム
で表面を被覆された加圧ロールとから成る）で定着した
。

カブリのない鮮明な青色画像が得られた。２万枚のラン
ニングテストを行なったが、オフセット量は少なく良好
だった。

〔実施例４′〜７〕 実施例１の側鎖にアミンを有するシリコーンオイル４０
重量パーセントの代わりに、粘度、アミン当量及び処理
量がそれぞれ（３５００ｃｐｓ。

２０００．５０重量パーセント）、（２０ｃｐｓ、　３
２０．３０重量パーセント）、（２５０ｃｐｓ、　７６
００．４５重量パーセント）、（２３００ｃｐｓ、３８
００．４０重量パーセント）の側鎖にアミンを有するシ
リコーンオイルを用いることを除いては、実施例１とほ
ぼ同様に行なったところ、良好な結果が得られた。トナ
ーのＭＩ値はそれぞれ２．９．２．３．２．８．２．５
　　だった。

〔実施例８〜１０〕 実施例１の側鎖にアミンを有するシリコーンオイル４０
：ｌ！ｆｆｉパーセントで処理されたケイ酸微粉体の代
わりに、処理量、微粉体、及び比表面積がそれぞれ（２
０２ｆｉパーセント、酸化チタン、１０　ｍＶｇ　）、
（３０Ｘｉ？’−１ｙ）、炭酸カルシウム、ｉ　ｓｍＶ
ｇ　）、（６０ｉ　４４パーセント、シリカ、３ｏｏｍ
Ｖｇ）　　であることを除いては、実施例１とほぼ同様
に行なったところ、良好な結果が得られた。トナーのＭ
Ｉ値はそれぞれ３．９．３．２．１．８だった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明トナーが適用できる画像形成装置の一
実施形態の説明図。 １は感光体、４は現像装置、４ａはトナー、６　ｉｄ転
写紙、７は定着装置、７ａは定着ローラー、７ｂは加圧
ローラー。 出願人　　キャノン株式会社 代理人　　丸　島　儀　」途臂 １”；Ｉ蝋′狩・ 手　続　ネ市　正　書（自発） 昭和５９年　７月２６日 昭和５８年特許願第７４５５４号 ２、発明の名称 トナー ３、補正をする者 事件との関係　　　　　特許出願人 住所　東京都大田区下丸子３−３０−２名称　（１００
）キャノン株式会社 代表者　賀　　来　　龍　三　部 ４、代理人 居所　〒１４８東京都大田区下丸子３−３０−２５、補
正の対象 明　　細　　書 ６、補正の内容 （１）特許請求の範囲を別紙の通り補正する。 ２、特許請求の範囲 （１）側鎖にアミンを有するシリコーンオイルを金石し
、ＭＩ値が０．０１〜１０ｇ／１０分であるトナー。 虫させて′″着させる一′着　−０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 側鎖にアミンを有するシリコーンオイルを含有し、ＭＩ
   値が０．０１〜１０　ｇ／１０分であるトナー。