JPS63256965A - 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 ２．２９７，６９１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、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、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
写残余のトナーをがきとるクリーニング工程が感光体寿
命を犬きく左右している。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、画像流れ等の防止と
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、トナーそのものを
クリーニングに好適なものとするために、帯電量、粒径
、磁性体量、ゲル分、分子量分布などをコントロールす
ると、クリーニング以外の工程で種々の問題を引きおこ
す。例えば帯電量、粒径、磁性体量は現像転写に影響を
与えるし、ゲル分、分子量分布などは定着、オフセット
性を大きく左右する。

また、小サイズ紙の通紙が連続的に行なわれた場合、ド
ラムの非通紙部と通紙部にトナーの研磨力による削れ量
の違いが生じ、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。

以゛上の様に、トナーには多種多様な性質、性状が要求
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、かつロ
ーラーよりの排紙が滑らかに行なわれる等緒特性のすぐ
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の混合によつ　　゛て機能分離を行ってい
るものである。

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、その転写効率はトナーＡ＞）ナーＢであるため
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。したがって小サイズ紙の連続通紙が行なわ
れた場合もドラムを一様に研磨し、−磁性を維持できる
。

本発明のトナーは、トナーのゲル分がそのトナー重量の
５〜４０重量％、好ましくは５〜３０重量％である第一
の磁性トナーＡと、トナーのゲル分がそのトナー重量の
２０〜６０重量％、好ましくは２５〜５０重量％である
第二の磁性トナーＢを混合して得られ、トナーＡのゲル
分くトナーＢのゲル分である。トナーＡのゲル分が５重
量％以下であると定着工程においてオフセットを生じや
すく、４０重量％以上では定着性が悪化してくる。また
トナーＢのゲル分が２０重量％以下であると感光体表面
に融着をおこしやすく、６０％以上ではその硬さゆえに
感光体を傷つけやすい。

また、トナーＡのゲル分除去後の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）チャート
から得られるＧＰＣカーブのピーク値が５，０００〜２
０，０００、好ましくはｅ、ｏｏｏ〜１７，０００であ
り、トナーＢのピーク値が１０，０００〜３０，０００
、好ましくは１２，０００〜２５，０００であり、トナ
ーＡのピーク値くトナーＢのピーク値である。トナーＡ
においてピーク値が５，０００以下であると定着工程に
おいてオフセットを生じやすく、２０　、０００以上で
は定着性が不良となる。また、トナーＢにおいてピーク
値が１０，０００以下であると感光体表面に融着をおこ
しやすく、３０，０００以上では感光体を傷つけやすい
。

トナーＡとトナーＢの混合比率はＡ：Ｂ＝１．０００　
：　１−１０：　１、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ｌＯ：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〜２０ＩＬ
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。

本発明におけるトナーのゲル分は以下の様にして測定さ
れる。

まず、トナー約１ｇを秤量し、ソックスレイ抽出用ろ紙
白に入れ精秤する。またクロロホルム１５ｈｊ＋をソッ
クスレイ用フラスコに入れ器具をセットし、１００℃に
保ったオイルバスで６時間抽出を行なう（この際保温の
ため石綿テープをソックスレイ抽出器に巻きつける）。

その後ソックスレイフラスコの溶解した樹脂を含むクロ
ロホルム液を取り出し、あらかじめ精秤したナスフラス
コ（ａｇ）に移しエバポレーターでクロロホルムを分離
し、樹脂の残存するナスフラスコを減圧乾燥器にて７０
〜８０℃にて充分に乾燥した後、室温にもどし精秤する
（ｂｇ）。またトナー中には磁性体等無機分を多量に含
むので、その重量を差し引いて以下の式で計算する。

ゲル分（重量％）＝ 本発明におけるＧＰＣによる分子量のメインピーク値は
次の条件で測定される。

すなわち、４０℃のヒートチャンバー中でカラムを安定
化させ、この温度におけるカラムに溶媒としてＴＨＦ（
テトラヒドロフラン）を毎分／ＩＩＩ！の流速で流し、
試料濃度として０．０５〜０．１重量％に調整した樹脂
のＴＨＦ試料溶液を５０〜２００　ｉｔ、Ｒ注入して測
定する。

試料の分子量測定にあたっては、試料の有する分子量分
布を、数種の単分散ポリスチレン標準試料により作製さ
れた検量線の対数値とカウント数との関係から算出した
。検量線作成用の標準　Ｏ ポリスチレン試料としては、例えばプレッシャーケミカ
ル製あるいは東洋ツーダニ業■製の分子量が６　Ｘ　１
０２．２．ＩＸ　１０３，４　Ｘ　１０３．１．７５　
Ｘ　１０４゜５、Ｉ　Ｘ　１０４．　１．ＩＸ　１０５
．３．９Ｘ　１０５．８．６Ｘ　１０５゜２　Ｘ　１０
６．４．４８　Ｘ　１０６のものを用い、少なくとも１
０点程度の標準ポリスチレン試料を用いるのが適当であ
る。また、検出器にはＲ２（屈折率）検出器を用いる。

なお、カラムとしては１０３〜２Ｘ１０６の分子量領域
を適確に測定するために、市販のポリスチレンゲルカラ
ムを複数本組合せるのが良く、例えば、ウォーターズ製
のｇ−ｓｔｙｒａｇｅｌ　５００．１０”。

１０４．１０５の組合せや昭和電工■製の５ｈｏｄｅｘ
　Ａ−８（ＩＭや５ｈｏｄｅｘ　Ａ−８０２，８０３，
８０４，８０５の組合せ、東洋ソーダ■製のＴＳＫｇｅ
ｌ　Ｇ　２５００Ｈ，Ｇ３０００１（、Ｇ４（１００Ｎ
。

０５０００）１．　Ｇ６０００Ｈ，Ｇ３０００１の組合
せが望ましい。

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、スチレンーヒニルトルエン共重
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−アクリル酎エ
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−メタクリル酸メチル共重合体
、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［ｆ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
ジェン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチ
レンーアクリロニトリルーインデン共重合体、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子ツマ−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−ブチレンゲ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」−１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ＨＥＩＤＯＮ　１４型表面性測定機（新
来村学■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／ｌｌ
１ｉｎ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Ｉｇｍの深さ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」−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１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ｌ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０−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６０°〜８０″の弾性ゴムブレードが好ましく、感
光体ｌ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の線圧が奸才しい。

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５
４−４２１４１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、パウダークラウド法、インプレッショ
ン現像法などがある。

また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１２７１ｍの微粉体■〜■を得た。この
微粉体■〜０を用いて表２に示す様にトナーを調整し、
実施例１〜９、比較例１〜６を行った。

実施例１ 微粉体０１００重量部にアミン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
合しトナーＡとし、このトナーＡｌ００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−３５２５改造機を用い耐久
テストを行ったところ、濃度が初期から１．３０と高く
、５万枚の耐久テストを行っても画質が劣化しなかった
。

ＮＰ−３５２５改造機は第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
ｍとし、感光体硬度１０ｇのＯＰＣドラムを使用して耐
久テストしたところ、５万枚でドラム削れ量は３．５　
ｇｒｎと少なく、ドラム傷もほとんどなくフィルミング
も未発生で、画質に影響は全くなかった。

実施例２ 実施例１においてクリーナーを第１図のタイプとする以
外は同様に行ったところ、５万枚でドラム削れ量が２．
５　ｐ、ｍとなった他は、同様に良好な結果が得られた
。

実施例３〜７ 混合する微粉体の種類及びトナーの混合比を変える以外
は実施例１と同様に行った。

この結果を表２に示す。

実施例８ トナーＡとして微粉体［相］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、このトナー１００重量部にトナーＢと
して微粉体０を４重量部混合しトナーを得た。

このトナーをキャノン製ＮＰ−３５２５改造機にＯＰＣ
ドラムを使い、反転現像として画出し耐久を行った。画
像濃度は初期より１．３３と十分に高く、５万枚耐久後
のドラム削れも３．０　ｇｍと少なく、傷もほとんどな
くフィルミングも未発生で、画質の劣化もなかった。

比較例１〜４ 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。但し、処理済シリカは実施例８のも
のを用いた。

この結果を表２に示す。

実施例９．比較例５ 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
７と同様に行った。但し処理済シリカは実施例８のもの
を用いた。

この結果を表２に示す。

比較例６ トナーＢを用いずトナーＡのみをトナーとして、その他
は実施例１と同様にして行なった。

５万枚の耐久テストを行った結果、ドラム削れは２．５
１Ｌ＋１と少なかったが傷が多く発生し、特に小サイズ
紙の通紙において非通紙部のドラム削れが１７ｚｍと少
なく、通常画像にも鍵が見られた。

［発明の効果Ｊ ゲル分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 (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）トナーのゲル分が５〜４０重量％である第一の磁性
   トナーＡと、トナーのゲル分が２０〜６０重量％である
   第二の磁性トナーＢを混合して得られ、Ａのゲル分＜Ｂ
   のゲル分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Ａのゲル分除去後のゲルパーミエーションク
   ロマトグラフィー（以下ＧＰＣと略称する）測定チャー
   トから得られるＧＰＣカーブのピーク値が５，０００〜
   ２０，０００であり、トナーＢのピーク値が１０，００
   ０〜３０，０００であって、トナーＡのピーク値＜トナ
   ーＢのピーク値であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の静電荷像現像用トナー。