JPH11258859A

JPH11258859A - 乾式非磁性一成分トナーを用いた現像方法

Info

Publication number: JPH11258859A
Application number: JP7482698A
Authority: JP
Inventors: Yoshihito Suwa; 義仁諏訪
Original assignee: Tomoegawa Paper Co Ltd
Current assignee: Tomoegawa Co Ltd
Priority date: 1998-03-09
Filing date: 1998-03-09
Publication date: 1999-09-24

Abstract

(57)【要約】【課題】トナーの定着性および耐久性を向上させるこ
とができるのは勿論のこと、トナーを良好に帯電させる
ことができ、帯電不良やカブリの発生を未然に防止する
ことができる乾式非磁性一成分トナーを用いた現像方法
を提供する。【解決手段】現像スリーブ５と、この現像スリーブ５
に対向するブレード４によって現像スリーブ５上に乾式
非磁性一成分トナーの層を形成するようにした乾式非磁
性一成分トナーを用いた現像方法であって、乾式非磁性
一成分トナーは、ウレタン伸長で高分子量体を形成した
ポリエステル樹脂を主たるバインダー成分とし、現像ス
リーブ５とブレード４のうちいずれか一方が金属製であ
り他方が合成樹脂または天然ゴムもしくはそれらの混合
物である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、乾式非磁性一成分トナ
ー（以下、単にトナーと称する）を用いた現像方法に係
り、特に、トナーの耐久性を向上させるとともに良好な
トナーへの帯電を行うことができ、これにより、現像ス
リーブとこれに対向配置されたブレード間でのトナーの
融着やカブリの発生等を防止する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】非磁性一成分トナーには、比較的容易に
溶融する定着性（定着強度）と、熱的に安定で機械的負
荷に対して耐える耐久性とが要求される。従来、非磁性
一成分トナーとしては、例えばトリメリット酸等を架橋
剤として用いたポリエステル樹脂にワックス、カーボン
ブラック等の着色剤および帯電制御剤を混合して製造さ
れている。ところが、このようなトナーでは、上述した
定着性と耐久性とを両立させることが困難であるという
問題があった。そこで、そのような要求を満足するもの
として、ウレタン伸長により高分子量体を形成したポリ
エステル樹脂を用いたトナーが開発されてきている（例
えば特開昭６３−５６６５９号）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
なポリエステル樹脂を用いたトナーでは、現像スリーブ
とブレードの双方が合成ゴム、特にいずれか一方がウレ
タンゴムで形成されている場合にトナーへの帯電不良が
生じ、現像スリーブ上にトナーの層が均一に形成されな
いことが判った。よって、本発明は、トナーの定着性お
よび耐久性を向上させることができるのは勿論のこと、
トナーを良好に帯電させることができる乾式非磁性一成
分トナーを用いた現像方法を提供することを目的として
いる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、ウレタン伸
長で高分子量体を形成したポリエステル樹脂を主たるバ
インダー成分としたトナーを用い、現像スリーブとブレ
ードに種々の材料を用いて検討した結果、それらのうち
のいずれか一方が金属で他方が合成樹脂の場合には、帯
電不良が生じないことを見出した。また、合成樹脂に代
えて天然ゴムまたは天然ゴムと合成樹脂の混合物を用い
た場合にも、帯電不良が生じないことを見出した。ま
た、ウレタン伸長で高分子量体を形成したポリエステル
樹脂は、他のポリエステル樹脂よりも強度が強いため、
多数枚コピー時におけるシリカ微粒子等の外添剤の埋没
が起こりにくく、その結果、流動性低下による帯電性能
低下が起こりにくいことが判った。

【０００５】本発明は上記知見に基づいてなされたもの
で、現像スリーブと、この現像スリーブに対向するブレ
ードによって現像スリーブ上に乾式非磁性一成分トナー
の層を形成するようにした乾式非磁性一成分トナーを用
いた現像方法において、乾式非磁性一成分トナーは、ウ
レタン伸長で高分子量体を形成したポリエステル樹脂を
主たるバインダー成分とし、現像スリーブとブレードの
うちいずれか一方が金属製であり他方が合成樹脂または
天然ゴムもしくはそれらの混合物であることを特徴とし
ている。以下、本発明のより好適な実施の形態について
説明する。

【０００６】

【発明の実施の形態】Ａ．現像装置図１は本発明を実施するための現像装置の一例を示す側
断面図である。図において符号１は静電潜像保持体であ
る円筒状の感光体ドラム、２はホッパー、３はトナー、
４はトナーの層厚を規制するブレード、５は現像スリー
ブ、６はトナー供給ロール、７は撹拌機である。感光体
ドラム１の表面には、公知の電子写真法によって静電潜
像が形成される。また、ホッパー２内にはトナー３が収
容されており、トナー３は、ブレード４によって現像ス
リーブ５の表面で層厚が規制された状態で担持される。
現像スリーブ５の表面層には、ウレタンゴムが好適に用
いられるが、シリコーンゴムやその他の合成樹脂、天然
ゴム、あるいは合成樹脂と天然ゴムの混合物を材料とす
ることができる。

【０００７】ブレード４には、非磁性のオーステナイト
系ステンレス鋼が好適に用いられるが、その他の鉄系金
属あるいは非鉄金属を用いることができる。なお、ブレ
ード４には磁性金属を用いることもできる。

【０００８】この実施の形態では、現像スリーブ５は感
光体ドラム１と接触しているが、非接触でトナーを感光
体ドラム１へ飛翔させる方式にも本発明は適用可能であ
る。また、現像スリーブ５には、直流または交流電圧を
印加するように構成することができる。現像スリーブ５
に担持されたトナーは、現像スリーブ５の回転により搬
送され、静電潜像を有する感光体ドラム１と接触するこ
とにより静電潜像を顕像化する。また、現像スリーブ５
がステンレス鋼等の金属製のものである場合は、ブレー
ド４は、ウレタンゴム等の合成樹脂または天然ゴムもし
くはそれらの混合物が用いられる。

【０００９】Ｂ．トナー本発明のトナーに使用されるウレタン伸長で高分子量体
が形成されたポリエステル樹脂（以下、ウレタン伸長ポ
リエステル樹脂と称する）は、ベースポリエステル樹脂
にジイソシアネートでウレタン架橋、ウレタン伸長させ
てウレタン架橋ポリエステル樹脂を得た後、他のポリエ
ステル樹脂を混合することにより得られる。

【００１０】ベースポリエステル樹脂は、多価カルボン
酸と多価アルコールの重縮合により得られる。多価カル
ボン酸としては、例えばマロン酸、コハク酸、グルタル
酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ヘキサヒ
ドロ無水フタル酸などの脂肪族二塩基酸、マレイン酸、
無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸
などの脂肪族不飽和二塩基酸、無水フタル酸、フタル
酸、テレフタル酸、イソフタル酸などの芳香族二塩基酸
及びこれらの低級アルキルエステルが用いられる。

【００１１】また、多価アルコールとしては、例えばエ
チレングリコール、１，２−プロピレングリコール、
１，３−プロピレングリコール、１，３−ブチレングリ
コール、１，４−ブチレングリコール、１，６−ヘキサ
ンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリ
コール、ジプロピレングリコール、水添ビスフェノール
Ａ、ビスフェノールＡエチレンオキサイド付加物、ビス
フェノールＡプロピレンオキサイド付加物などのジオー
ル、及びグリセリン、トリメチロールプロパン、トリメ
チロールエタンなどのトリオールが用いられる。

【００１２】重縮合方法としては、公知の高温重縮合、
溶液重縮合などが用いられる。多価カルボン酸と多価ア
ルコールの使用割合は、前者のカルボキシル基に対する
後者の水酸基の割合で０．８〜１．４が一般的である。
また、ベースポリエステル樹脂の数平均分子量は１００
０〜３００００、好ましくは２０００〜１５０００であ
る。数平均分子量が１０００未満ではトナーの耐オフセ
ット性が低下する場合があり好ましくない。３００００
を越えるとベースポリエステル樹脂とジイソシアネート
との反応時に増粘が著しく製造上の観点から好ましくな
く、かつトナーの定着性が低下する場合がある。

【００１３】ジイソシアネートとしては、例えばメチレ
ンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネー
ト、イソホンジイソシアネート、トリレンジイソシアネ
ート、ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレン
ジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシア
ネート等が用いられる。ジイソシアネートの使用範囲
は、ベースポリエステル樹脂１モル当り０．３〜０．９
５モル、特に０．５〜０．８モルが好ましい。ジイソシ
アネートが０．３モル未満ではトナーの耐オフセット性
が低下することがあり、０．９５モルを越えると反応中
に増粘が著しく、場合によってはウレタン架橋ポリエス
モル樹脂の粘度が上昇して撹拌ができなくなるので製造
上好ましくない。

【００１４】ウレタン伸長ポリエステル樹脂の材料であ
るウレタン架橋ポリエステル樹脂は、例えばベースポリ
エステル樹脂にジイソシアネートを投入し、溶媒の存在
下または不在下に５０〜１５０℃の温度で数時間反応さ
せることにより得られる。また、前記した他のポリエス
テル樹脂は、ベースポリエステル樹脂と同様の方法によ
り得られ、数平均分子量は１０００〜１００００、好ま
しくは２０００〜６０００である。数平均分子量が１０
００未満ではトナーの耐オフセット性が低下するおそれ
があり、１００００を越えると定着性が悪化するおそれ
がある。他のポリエステル樹脂の製造に使用される多価
カルボン酸及び多価アルコールはベースポリエステル樹
脂と同じでもよく、異なっていてもよい。

【００１５】ウレタン伸長ポリエステル樹脂において、
ウレタン架橋ポリエステル樹脂と他のポリエステル樹脂
の含有比率は重量比で２０：８０〜９５：５が好まし
く、さらに好ましくは３０：７０〜８０：２０が良い。
ウレタン架橋ポリエステル樹脂の含有比率が両者の合計
の２０重量％未満では、トナーの耐オフセット性が低下
し、他のポリエステル樹脂の含有比率が両者の合計の５
重量％未満では、トナーの製造工程における粉砕性が悪
化して好ましくない。

【００１６】ウレタン伸長ポリエステル樹脂のガラス転
移温度は４０〜８０℃が好ましく、さらに好ましくは５
０〜６０℃が良い。ガラス転移温度が４０℃未満ではト
ナーのブロッキング性が悪化することがあり、また８０
℃を越えると定着性が悪化する場合がある。

【００１７】ウレタン伸長ポリエステル樹脂は、ウレタ
ン架橋ポリエステル樹脂単独又はウレタン架橋ポリエス
テル樹脂を含む溶液と他のポリエステル樹脂単独、又は
他のポリエステル樹脂を含む溶液とを所定の割合で、容
器内で必要に応じて加熱し、撹拌混合した後、不要な溶
剤、残存モノマー及び熱劣化による臭気を除去するため
高温真空で処理することにより得られる。

【００１８】本発明におけるトナーは、ウレタン伸長ポ
リエステル樹脂の他に、着色剤、帯電制御剤、その他の
成分を含有する。着色剤としては、トナーに使用されて
いる顔料または染料が挙げられる。顔料としてはカーボ
ンブラック、アニリンブラック、アセチレンブラック、
ナフトールイエロー、ハンザイエロー、ローダミンレー
キ、アリザリンレーキ、ベンガラ、フタロシアニンブル
ー、インダンスレンブルー等が例示される。これらの顔
料は定着画像の光学濃度を維持するのに必要充分な量が
用いられ、通常樹脂１００重量部に対し０．１〜２０重
量部、好ましくは０．２〜１０重量部添加される。染料
としてはアゾ系染料、アントラキノン系染料、キサンテ
ン系染料、メチン系染料等が例示される。これらの染料
は通常樹脂１００重量部に対し０．１〜２０重量部、好
ましくは０．３〜１０重量部添加される。

【００１９】帯電制御剤としては、ニグロシン、トリブ
チルベンジンアンモニウム−１−ヒドロキシ−４−ナフ
トスルフォン酸、テトラブチルアンモニウムテトラフル
オロボレートなどの第四級アンモニウム塩、及びこれら
のレーキ顔料、トリフェニルメタン染料及びこれらのレ
ーキ顔料、高級脂肪酸の金属塩、ジブチルスズオキサイ
ド、ジオクチルスズオキサイド、ジブチルスズボレー
ト、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボ
レートなどのジオルガノスズボレート類、含金属錯塩ま
たは錯体染料、官能基を共重合またはグラフト重合させ
たいわゆる樹脂型帯制御剤などの正または負帯電性のも
のがあげられる。これらを単独又は２種類以上組み合わ
せて用いることができる。その他の成分としては、低分
子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン等の離型
剤、フェライト、マグネタイト等の磁性剤、アルミナ、
酸化チタン等の研磨剤が用いられる。

【００２０】トナー表面にはシリカ微粒子を付着させる
ことが好ましい。トナー表面にシリカ微粒子を付着させ
る場合は、トナー１００重量部に対しシリカ微粒子０．
０５〜３重量部が好ましい。また、トナーは球状化（ラ
ウンドエッジ化）されていることが望ましい。トナーを
球状化するには粉砕工程において、粉砕機として川崎重
工業社製のクリプトロン等を用いればよい。また、分級
した後のトナー粒子に対して、衝撃力、圧縮力による改
質装置、例えば奈良機械製作所社製のハイブリダイゼー
ション装置、細川ミクロン社製のオングミル装置等で機
械的、熱的エネルギーを付与してトナーを球状化しても
よい。上記球状化したトナーとは、次に述べる円相当粒
子径が１．６μｍ以上の範囲に有するトナー粒子におい
て、円形度が０．９６〜１であるトナー粒子をいうもの
である。円形度が０．９６〜１であるトナー粒子は、
０．９６未満のトナー粒子に比較してトナー融着やカブ
リがより生じにくい。上記円相当粒子径及び円形度は、
約３０００個のトナー粒子を東亜医用電子社製フロー式
粒子画像分析装置：ＦＰＩＡ−１０００にて測定するこ
とにより得ることができる。この場合、円相当粒子径と
はトナー粒子の投影面積と同一面積となる円の直径のこ
とであり、円形度とは次の式で求められるものである。

【数１】

【００２１】

【実施例】本発明を実施例によってさらに詳細に説明す
る。なお、以下の説明において「部」は「重量部」を意
味するものとする。＜実施例１＞［ウレタン伸長ポリエステル樹脂の製造］重合釜内に、
ビスフェノールＡプロピレンオキサイド付加物１７００
部、ジエチレングリコール１５０部、イソフタル酸８６
０部を仕込み、重合釜に窒素を導入しながら２４０℃で
重縮合を行い、ベースポリエステル樹脂を得た。次にベ
ースポリエステル樹脂の酸価が５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下に
なったところで１３０℃まで冷却し、キシレン２５００
部及びメチレンジイソシアネート１００部を投入し、１
２０℃にて４時間反応させ、ウレタン架橋ポリエステル
樹脂を得た。

【００２２】一方、別の重合釜内に、ビスフェノールＡ
プロピレンオキサイド付加物１４００部、ジエチレング
リコール１００部、イソフタル酸８００部、無水フタル
酸５０部を仕込み、重合釜に窒素を導入しながら２３０
℃で重縮合を行い、他のポリエステル樹脂を得た。

【００２３】前記ウレタン架橋ポリエステル樹脂及び他
のポリエステル樹脂をキシレン溶媒中で３０：７０で混
合し、真空系で脱溶剤を行ってウレタン伸長ポリエステ
ル樹脂を得た。このウレタン伸長ポリエステル樹脂は、
ガラス転移点が６０．８℃、溶融開始温度が１０２．０
℃、フロー軟化点が１３３．０℃であった。

【００２４】［トナーの製造］下記材料をスーパーミキ
サーにて撹拌混合後、２軸混練押出機にて溶融混練し、
ジェットミルにて粉砕し、風力分級機にて分級して平均
粒径７．５μｍのトナーを得た。このトナー１００部に
対し、シリカ微粒子（商品名：Ｈ３００４、クラリアン
トジャパン社製）０．４部を加え、三井鉱山社製ヘンシ
ェルミキサーにて混合し、実施例のトナーを得た。な
お、このトナーの円形度は０．９３であった。

【００２５】・上記ウレタン伸長ポリエステル樹脂９１部・ポリプロピレンワックス２部（商品名：ビスコール５５０Ｐ、三洋化成社製）・カーボンブラック５部（商品名：ＲＥＧＡＬ４００Ｒ、キャボット社製）・含金属錯体染料系帯電制御剤２部（商品名：ボントロンＳ−４４、オリエント化学社製）

【００２６】次に、図１においてブレード４をステンレ
ス鋼、現像スリーブ５の表面層をウレタンゴムで構成し
た現像装置のホッパー２内に上記トナーを投入し、ソニ
ーテクトロニクス社製のプリンターＰｈａｓｅｒ５４０
にセットして初期画像を得ると共に帯電量を測定した。
その後、上記現像装置をＰｈａｓｅｒ５４０より取り出
し、強制撹拌装置にセットして現像スリーブ５の周速が
３００ｒｐｍで３０分間強制撹拌させた。次に該現像装
置を前記プリンターにセットし直した後、画像、帯電量
及びブレード融着の有無の確認を行い、強制撹拌後のデ
ータを得た。その結果を表１に示した。なお、表１にお
いて、帯電量は現像スリーブ５の表面上に有するトナー
を吸引機で吸引してその時に失われる電荷を東芝ケミカ
ル社製のブローオフ粉体帯電量測定装置ＴＢ−２００で
測定し、画像濃度はベタ画像をマクベス社製の反射濃度
計ＲＤ−９１４で測定し、地肌濃度は白地部分（バック
グランド）の画像濃度を日本電色工業社製の色差計Ｚ−
１００１ＤＰで測定したものである。

【００２７】＜実施例２＞前記ウレタン架橋ポリエステ
ル樹脂および他のポリエステル樹脂をキシレン溶媒中で
４０：６０で混合し、ガラス転移点が６３．２℃、溶融
開始温度が１０９．０℃、フロー軟化点が１３９．０℃
のウレタン伸長ポリエステル樹脂を用いた以外は全て実
施例１と同じトナーを製造した。また、このトナーを用
いて実施例１と同一の条件で連続的に現像を行い、その
結果を表１に併記した。なお、このトナーの円形度は
０．９２であった。

【００２８】＜実施例３＞現像装置のブレードをウレタ
ンゴム、現像スリーブをステンレス鋼で構成した以外は
実施例１と同じ条件でトナーの製造と現像を行い、その
結果を表１に併記した。

【００２９】＜実施例４＞帯電制御剤を商品名：ＮＸ−
４３４（クラリアントジャパン社製）に代えた以外は実
施例３と同じ条件でトナーの製造と現像を行い、その結
果を表１に併記した。なお、このトナーの円形度は０．
９３であった。

【００３０】＜実施例５＞ポリプロピレンワックスの添
加量を１部とし、顔料をカーボンブラックに代えて商品
名：トナーマゼンタＥ０２（クラリアントジャパン社
製）とした以外は実施例４と同一の条件でトナーの製造
と現像を行い、その結果を表１に併記した。なお、この
トナーの円形度は０．９２であった。

【００３１】＜実施例６＞トナーの粉砕工程において川
崎重工業社製のクリプトロンを用いて球状化した以外は
実施例５と同一の条件でトナーの製造と現像を行い、そ
の結果を表１に併記した。なお、このトナーの円形度は
０．９６であった。

【００３２】＜実施例７＞現像装置の現像スリーブをシ
リコーンゴムで構成した以外は実施例１と同じ条件でト
ナーの製造と現像を行い、その結果を表１に併記した。

【００３３】（比較例１）現像装置のブレードをウレタ
ンゴム、現像スリーブをシリコーンゴムで構成した以外
は実施例１と同じ条件でトナーの製造と現像を行い、そ
の結果を表１に併記した。

【００３４】（比較例２）ウレタン伸長ポリエステル樹
脂に代えて一般的なポリエステル樹脂（商品名：ＦＣ−
６６４、三菱レイヨン社製）とした以外は実施例１と同
じ条件でトナーの製造と現像を行い、その結果を表１に
併記した。なお、このトナーの円形度は０．９２であっ
た。

【００３５】（比較例３）ウレタン伸長ポリエステル樹
脂に代えて一般的なポリエステル樹脂（商品名：ＨＰ−
３１３、日本合成社製）とした以外は実施例１と同じ条
件でトナーの製造と現像を行い、その結果を表１に併記
した。なお、このトナーの円形度は０．９３であった。

【００３６】（比較例４）トナーの粉砕工程において川
崎重工業社製のクリプトロンを用いて球状化した以外は
比較例２と同一の条件でトナーの製造と現像を行い、そ
の結果を表１に併記した。なお、このトナーの円形度は
０．９６であった。

【００３７】

【表１】

【００３８】表１から明らかなように、実施例の現像方
法では強制撹拌を３０分行った後であっても帯電量、画
像濃度が殆ど変化せず、帯電特性が良好である。また、
地肌の画像濃度も殆ど変化がなく、カブリの発生が抑制
されることが判る。さらに、ブレードへのトナーの融着
は一切生じず、耐久性も良好なことが確認された。

【００３９】これに対して、比較例１では、実施例１と
同じトナーでありながら現像スリーブがシリコーンゴ
ム、ブレードがウレタンゴムであるため、帯電不良が発
生してトナーの層形成ができなかった。この原因とし
て、トナー中のウレタン伸長ポリエステル樹脂と、ウレ
タンゴムからなるブレードとの帯電性に問題があると推
定され、特に、現像スリーブが非金属である場合は、ト
ナーに与えられる電荷が顕著に低下していると考えられ
る。また、比較例２および比較例３では、ウレタン伸長
ポリエステル樹脂を用いていないために、強制撹拌後に
シリカ微粒子がトナー粒子中に埋没する結果、ブレード
融着が生じてカブリ及び画像濃度の低下が発生してい
る。なお、比較例４では、トナーを球状化したためにブ
レードへのトナーの融着は比較的軽微であった。なお、
実施例６における円形度が０．９６のトナーを用いて前
記強制撹拌を６０分行った場合でも、画像濃度、地肌濃
度及びブレード融着に何ら問題は生じなかった。これに
対し、円形度が０．９３である実施例１のトナーでは、
６０分強制撹拌後に軽微なブレード融着が生じていた。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の乾式非磁性
一成分トナーを用いた現像方法によれば、トナーの定着
性および耐久性を向上させることができるのは勿論のこ
と、トナーを良好に帯電させることができ、帯電不良や
カブリの発生を未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するための現像装置の一例を示
す側断面図である。

【符号の説明】

３……トナー、４……ブレード、５……現像スリーブ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像スリーブと、この現像スリーブに対
向するブレードによって上記現像スリーブ上に乾式非磁
性一成分トナーの層を形成するようにした乾式非磁性一
成分トナーを用いた現像方法において、上記乾式非磁性一成分トナーは、ウレタン伸長で高分子
量体を形成したポリエステル樹脂を主たるバインダー成
分とし、上記現像スリーブとブレードのうちいずれか一
方が金属製であり他方が合成樹脂または天然ゴムもしく
はそれらの混合物であることを特徴とする乾式非磁性一
成分トナーを用いた現像方法。
【請求項２】前記非磁性一成分トナーは、球状化され
ていることを特徴とする請求項１に記載の乾式非磁性一
成分トナーを用いた現像方法。