JP2000105503A

JP2000105503A - 一成分現像方法

Info

Publication number: JP2000105503A
Application number: JP10274668A
Authority: JP
Inventors: Makoto Fukuda; 真福田; Satoshi Takezawa; 敏竹澤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1998-09-29
Publication date: 2000-04-11

Abstract

(57)【要約】【課題】一成分現像方法に関し、かぶりやちりの発生
のない高品位の画像を得る。【解決手段】トナー１１の母体となるトナー母体の帯
電立ち上がり時定数τ_mと、トナー１１の帯電立ち上が
り時定数τ_tの比が、τ_m／τ_t＜５であるトナー１１
を用いて一成分現像を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一成分現像方法に関
するものであり、特に、非画像部へのトナーのかぶりや
ちりのない高品位の画像を得るために、帯電立ち上がり
時定数の比に特徴のあるトナーを用いた一成分現像方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンピュータやワードプロセッサ
の汎用化に伴い、その周辺機器として電子写真装置が採
用されており、この電子写真装置は米国特許２，２９
７，６９１号明細書に記載されているように、光導電性
絶縁体を用いた方式が一般的である。

【０００３】この方式による従来の電子写真複写機或い
は電子写真プリンタにおいては、一般に、コロナやロー
ラによって一様に帯電させた潜像担持体となる感光ドラ
ムの表面にレーザ、発光ダイオード（ＬＥＤ）等からの
光により、形成する画像情報に応じて露光して静電潜像
を形成したのち、現像担持体、即ち、現像ローラによっ
てトナーと呼ばれる顔料や染料により着色した樹脂粉末
を感光ドラム近傍に搬送し、帯電したトナーを電界の存
在下にて感光ドラムに転写し、静電潜像を可視画像化、
即ち、現像し、次いで、感光ドラム上に形成したトナー
の可視像を記録紙に電気的な力によって写し取ったの
ち、熱、圧力、光等によってトナーを溶融させて、記録
紙上に定着させて印刷物を得ている。

【０００４】近年、この様な電子写真複写機或いは電子
写真プリンタにもより広い環境で動作することが求めら
れるとともに、装置の小型化、低コスト化、高解像度化
が要請されており、この様な要請に対して有利な特徴を
有する非磁性現像剤を用いた一成分現像法が注目されて
いる。

【０００５】ここで、図１を参照して、従来の一成分現
像方法を簡単に説明する。なお、図１は一成分現像器の
一例の概略的構成図である。図１参照従来の一成分現像方法によるプロセスユニットは、静電
潜像担持体である感光体１８、前帯電器、露光装置、転
写器、定着装置、除電ランプ、クリーニングブレードを
備えたクリーナユニット（いずれも図示せず）、及び、
一成分現像器１０から構成され、この一成分現像器１０
は、現像剤であるトナー１１を収容する現像剤貯蔵手段
１２、トナー１１を攪拌・搬送するアウター１３、パド
ル１４、表面が可塑材やスポンジで形成された現像剤供
給／回収手段１５となるリセットローラ、現像剤担持体
１６である現像ローラ、層厚規制ブレード１７によって
構成されている。

【０００６】この感光体１８は、有機感光体、セレン感
光体、或いは、アモルファスシリコン感光体等の光導電
性絶縁体により形成されており、この感光体１８の表面
は図示しない前帯電器によって一様に帯電させられた
後、露光装置による画像情報或いは印字情報に応じたレ
ーザ光の照射によって、その表面に静電潜像が形成され
るとともに、感光体１８の回転に伴って静電潜像を現像
部に搬送し、静電潜像にトナー１１が付着することによ
って形成されたトナー像を記録紙に転写する転写器の位
置まで搬送し、転写器によって転写された可視像が定着
装置によって定着された後、可視像が定着された記録紙
がスタッカに排出される。

【０００７】また、現像剤貯蔵手段１２に貯蔵されたト
ナー１２をアウター１３及びパドル１４によって、現像
剤供給／回収手段１５となるリセットローラまで攪拌・
搬送し、リセットローラによってトナー１１を帯電させ
ると共に現像剤担持体１６に供給し、供給されたトナー
１２を層厚規制ブレード１７によって摩擦帯電させると
ともに、現像剤担持体１６の外周に付着するトナー１１
の厚さを規制し、未現像のトナー１１を現像剤担持体１
６と同方向（図においては左回転）に回転するリセット
ローラによって剥ぎ取って回収する。

【０００８】なお、この際、現像剤担持体１６と現像剤
供給／回収手段１５との間に、トナー１１が現像剤担持
体１６から現像剤供給／回収手段１５に向かう方向に交
流電圧もしくは直流電圧を印加する場合もある。これ
は、接触による機械的な作用のみならず、電気的な作用
により現像剤担持体１６からの現像残トナーの回収もし
くは現像剤担持体１６へのトナー１１の供給を行うこと
によって、安定且つ確実に現像剤担持体１６上に履歴の
ないトナー層を形成するためである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この様な一成
分現像方法においては、現像剤担持体１６上のトナー１
１は、層厚規制ブレード１７や現像剤供給／回収手段１
５との接触のみによりトナー１１を摩擦帯電させるので
あるため、キャリアと十分に攪拌混合される２成分現像
方法と比較して、個々のトナーに対する帯電付与が不十
分になるという問題がある。

【００１０】個々のトナーに対する帯電付与が不十分に
なると、現像剤担持体１６上に付着している個々のトナ
ー１１の帯電量がばらついて帯電量分布が広くなり、非
画像部へ未帯電のトナーが付着するトナー１１のかぶり
や、印字部におけるにじみであるちりの発生が問題とな
り、高品位の印刷が困難になる。

【００１１】したがって、本発明は、かぶりやちりの発
生のない高品位の画像を得ることのできる一成分現像方
法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】ここで、本発明における
課題を解決するための手段を説明するが、理解を容易に
するために再び図１を参照する。図１参照（１）本発明は、表面にトナーを付着させた現像剤担持
体１６から静電潜像が形成された感光体１８へ電界中で
トナー１１を移動させる一成分現像方法において、トナ
ー１１の母体となるトナー母体の帯電立ち上がり時定数
τ_mと、トナー１１の帯電立ち上がり時定数τ_tの比
が、 τ_m／τ_t＜５となるトナー１１を用いることを特徴とする。

【００１３】この様に、トナー母体の帯電立ち上がり時
定数τ_mと、トナー１１の帯電立ち上がり時定数τ_tの
比が、τ_m／τ_t＜５のトナー１１は均一帯電性に優れ
るので、かぶりの少ない画像を得ることができる。

【００１４】即ち、トナー１１の帯電立ち上がり時定数
τ_t、したがって、帯電速度だけではなく、トナー母体
の帯電速度のトナーのかぶりに対して影響を与えること
が本発明者の検討により明らかになり、トナー１１の帯
電速度に対するトナー母体の帯電速度の比が大きなトナ
ーを用いた方が、かぶりが少なくなる。

【００１５】なお、帯電立ち上がり時定数τは、トナー
１１或いはトナー母体をキャリアと混合攪拌させた時の
攪拌時間に対する帯電量変化の曲線を、ｑを帯電量の絶
対値（μＣ／ｇ）、ｔを攪拌時間（秒）、ａを定数とし
て、ｑ＝ａ×｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ）｝の関係式で近似した場合の時定数τで表され、τが小さ
いほど帯電速度が大ききことを示す。

【００１６】したがって、τ_m／τ_t＜５のトナー１１
を用いるということは、所定の帯電速度のトナー１１の
場合に、トナー母体としてより帯電速度の速いトナー１
１を用いることを意味する。

【００１７】（２）また、本発明は、上記（１）におい
て、トナー母体を構成するバインダ樹脂に、分子内極性
成分を含まれることを特徴とする。

【００１８】この様に、トナー母体を構成するバインダ
樹脂として、樹脂内に水酸基やエポキシ基等の分子内極
性成分を有する樹脂を用いることによって、トナー母体
の帯電速度を向上させることができる。

【００１９】（３）また、本発明は、上記（１）または
（２）において、トナー母体を構成するバインダ樹脂中
に、電荷制御剤を含有させることを特徴とする。

【００２０】この様に、トナー母体を構成するバインダ
樹脂中に、電荷制御剤を含有させることによっても、ト
ナー母体の帯電速度を向上させることができる。

【００２１】（４）また、本発明は、上記（１）乃至
（３）のいずれかにおいて、トナー母体に、少なくとも
２種類の外添剤を添加してトナー１１を構成することを
特徴とする。

【００２２】この様に、少なくとも２種類の外添剤を添
加することによって、適度な帯電速度と帯電量とをオプ
ティマム（ｏｐｔｉｍｕｍ）な関係することができ、ま
た、外添剤は、トナー１１の流動性、ローラに対する付
着力等の物性に大きく影響するので、１種類の外添剤で
は得られない任意の物性を得ることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】ここで、本発明の実施の形態を説
明する。まず、トナーの母体となるトナー母体を、混練
粉砕法や重合法等の公知の方法によって数〜数十μｍの
樹脂粒子として作製する。この場合のトナー母体を構成
するバインダ樹脂としては、スチレンアクリル系樹脂、
ポリエステル系樹脂、或いは、エポキシ系樹脂等の公知
の熱可塑性樹脂、或いは、それらの混合物を用いるもの
であり、分子量の異なる樹脂を混合しても良いし、或い
は、その分子構造が３次元的に架橋されていても良い。

【００２４】このトナー母体についての本発明の特徴点
は、バインダ樹脂としてポリエステル系樹脂またはエポ
キシ系樹脂の様に、樹脂の分子内に水酸基やエポキシ基
の様な極性成分を有する樹脂を用いるか、或いは、バイ
ンダ樹脂中に電荷制御剤を添加してトナー母体の帯電速
度を所定の速度に向上させる点にある。

【００２５】この場合の電荷制御剤としては、サリチル
酸化合物、クロム系錯体、４級アンモニウム塩、フェノ
ール系縮合物、カルボン酸系化合物、ホウ素系錯体等の
公知の電荷制御剤を用いることができる。

【００２６】また、ヒートロールを用いてトナーを記録
紙上に圧熱定着する場合に生ずるヒートロールへのトナ
ーの付着、即ち、オフセットを低減するために、ポリプ
ロピレン、ポリエチレン等の離型剤を添加しても良い。

【００２７】なお、トナー母体に含有させる着色剤及び
離型剤にも帯電制御作用があるので、着色剤及び離型剤
の帯電制御性を考慮し、着色剤及び離型剤とのバランス
を取るように電荷制御剤の種類、量を調整する必要があ
る。この場合の着色剤としては、各種カーボンブラッ
ク、オイルブラックをはじめ、イエロー、マゼンタ、シ
アン等の公知の顔料や染料を適宜使用することができ
る。

【００２８】次いで、トナー母体に外添剤を添加してト
ナーを作製するが、この場合の外添剤としては酸化ケイ
素、即ち、シリカ、酸化チタン、即ち、チタニア、酸化
アルミニウム、即ち、アルミナ、或いは、酸化亜鉛等の
無機粒子を用いることができ、これらの無機粒子の通常
の粒径は１μｍ以下であり、無機粒子の表面はシランカ
ップリング剤、シリコーンオイル等により表面処理され
ているが通常である。

【００２９】この外添剤は、トナーの帯電性に大きく影
響するので、適度な帯電速度と帯電量をトナーに付与す
るために、２種類以上の外添剤を添加することが望まし
く、例えば、帯電速度は遅いが帯電量の大きなシリカ
と、帯電量は小さいが帯電速度の速いチタニアを混合し
て用いることにより適度な帯電速度と帯電量を得ること
ができる。

【００３０】また、外添剤は、一成分現像に特有な問題
となるトナーの流動性、ローラに対する付着力、及び、
それらの安定性に大きく影響することになるが、所望の
流動性或いは付着力等の物性を得るためには、１種類の
外添剤ではそれらの物性制御に限界があるので、２種類
以上の外添剤を用いることが望ましい。

【００３１】この様に作製した本発明のトナーの特徴点
は、トナー母体の帯電立ち上がり時定数τ_mとトナーの
帯電立ち上がり時定数τ_tの比が、τ_m／τ_t＜５とな
るように、バインダ樹脂の種類、電荷制御剤の種類及び
添加量、外添剤の種類及び添加量を制御する点にあり、
この様なトナーを用いて印刷することによってかぶりの
ない高画質の印刷物を得ることができる。

【００３２】

【実施例】次に、実施例及び比較例を挙げて本発明をさ
らに具体的に説明するが、その前に、各トナーの帯電時
定数τ比、現像特性の測定方法及び評価方法を説明す
る。（帯電立ち上がり時定数τ）まず、帯電立ち上がり時定
数τは、トナー母体、または、トナー母体に外添剤を添
加したトナー０．５ｇとキャリア（ＧＦ−３３０：関東
電化製商品名）９５．５ｇとを５０ｃｃのポリエチレン
製のボトルに入れ、２２０ｒｐｍの回転数で回転させて
混合攪拌し、所定時間攪拌後の帯電量をマグネットブロ
ーオフ装置（東芝ケミカル製）を用いて測定する。

【００３３】次いで、得られた帯電量の絶対値ｑ（μＣ
／ｇ）、攪拌時間ｔ（秒）に関するデータを、ａを定数
として、ｑ＝ａ×｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ）｝の関係式で近似した時の時定数τ_m，τ_tを算出し、ト
ナー母体の帯電立ち上がり時定数τ_mとトナーの帯電立
ち上がり時定数τ_tの比、即ち、τ_m／τ_tを求める。

【００３４】（現像試験）現像試験は、レーザプリンタ
（ＰｒｉｎｔｉａＬＡＳＥＲＸＬ−６０００：富士
通製商品名）に、感光ドラムと現像ローラとの間に３０
０μｍの間隙を与え、さらに、感光ドラムと現像ローラ
との間に直流及び交流成分の電界を付与できるように改
造した改造機を用いて、現像バイアス及びプロセス速度
を下記の条件に設定して現像を行う。現像バイアス直流成分 −５００Ｖ交流成分Ｖ_pp：２０００Ｖ，周波数２ｋＨｚプロセス速度７０ｍｍ／秒

【００３５】この現像試験結果の評価において、かぶり
については目視評価を行い、かぶりが未発生の場合を○
とし、やや発生しているが許容レベルの場合を△とし、
許容レベル以上のかぶりが発生している場合を×とし
た。

【００３６】また、画像濃度については、分光測色計
（Ｘ−Ｒｉｔｅ製）により光学反射濃度ＯＤの測定を行
った結果であり、光学反射濃度ＯＤは物体表面の反射率
をＲとした時、ＯＤ＝−ｌｏｇ₁₀Ｒで定義され、ＯＤが、高いほど記録濃度が高くなるもの
であり、反射率Ｒが５％の場合に、ＯＤ＝−ｌｏｇ₁₀（５×１０^-2） ≒−（１−０．３０１−２）＝１．３１となり、十分な記録濃度と評価される。

【００３７】以上を前提として、実施例１乃至実施例
５、及び、比較例１乃至比較例５を説明する。（実施例１）まず、バインダ樹脂としてのポリエステル
系樹脂、着色剤としてのキナクリドン系顔料、電荷制御
剤ａをヘンシェルミキサーにより混合し、エクストルー
ダにより加熱混練したのち、粉砕分級を行い、体積平均
粒径が８．０〜９．２μｍの母体を作製し、次いで、外
添剤として疎水性シリカを０．９重量％、及び、チタニ
アを０．７重量％外添してトナーを作製する。

【００３８】このトナーに対して上述の帯電立ち上がり
時定数τの測定を行ったところ、 τ_m／τ_t ２．２９の値が得られ、次いで、現像試験を行った結果、画像濃度１．３７で、かぶりの発生は見られず、かぶりのない高品質の画
像が得られた。

【００３９】（実施例２）この実施例２は、着色剤とし
て銅フタロシアニン顔料を用いた以外は、上記の実施例
１と全く同様な条件でトナーを作製した。このトナーに
対して上述の帯電立ち上がり時定数τの測定を行ったと
ころ、 τ_m／τ_t ２．７１の値が得られ、次いで、現像試験を行った結果、画像濃度１．３２で、かぶりの発生は見られず、かぶりのない高品質の画
像が得られた。

【００４０】（実施例３）この実施例３は、着色剤とし
てアゾ系顔料を用いた以外は、上記の実施例１と全く同
様な条件でトナーを作製した。このトナーに対して上述
の帯電立ち上がり時定数τの測定を行ったところ、 τ_m／τ_t ３．９０の値が得られ、次いで、現像試験を行った結果、画像濃度１．３９で、かぶりの発生は見られず、かぶりのない高品質の画
像が得られた。

【００４１】（実施例４）この実施例４は、電荷制御剤
ａの代わりに他の電荷制御剤ｂを用いた以外は、上記の
実施例３と全く同様な条件でトナーを作製した。このト
ナーに対して上述の帯電立ち上がり時定数τの測定を行
ったところ、 τ_m／τ_t ４．２２の値が得られ、次いで、現像試験を行った結果、画像濃度１．３２で、かぶりの発生は見られず、かぶりのない高品質の画
像が得られた。

【００４２】（実施例５）この実施例５は、着色剤とし
てカーボンブラックを用い、電荷制御剤を用いない以外
は、上記の実施例１と全く同様な条件でトナーを作製し
た。このトナーに対して上述の帯電立ち上がり時定数τ
の測定を行ったところ、 τ_m／τ_t ４．３７の値が得られ、次いで、現像試験を行った結果、画像濃度１．３６で、かぶりの発生は見られず、かぶりのない高品質の画
像が得られた。

【００４３】（比較例１）この比較例１は、着色剤とし
て銅フタロシアニン顔料を用い、外添剤として疎水性シ
リカのみを１．２重量％外添した以外は、上記の実施例
１と全く同様な条件で、即ち、実施例２における外添剤
を疎水性シリカのみ１．２重量％としてトナーを作製す
る。このトナーに対して上述の帯電立ち上がり時定数τ
の測定を行ったところ、 τ_m／τ_t ５．２６の値が得られ、次いで、現像試験を行った結果、画像濃度１．３４で、画像濃度に問題はないものの、若干のかぶりの発生
が見られた。

【００４４】（比較例２）この比較例２は、着色剤とし
てカーボンブラックを用い、電荷制御剤を用いず、且
つ、外添剤として疎水性シリカのみを１．２重量％外添
した以外は、上記の実施例１と全く同様な条件で、即
ち、実施例５における外添剤を疎水性シリカのみ１．２
重量％としてトナーを作製する。このトナーに対して上
述の帯電立ち上がり時定数τの測定を行ったところ、 τ_m／τ_t ６．３４の値が得られ、次いで、現像試験を行った結果、画像濃度１．３５で、画像濃度に問題はないものの、若干のかぶりの発生
が見られた。

【００４５】（比較例３）この比較例３は、着色剤とし
てアゾ系顔料を用い、電荷制御剤として電荷制御剤ｃを
用い、且つ、外添剤として疎水性シリカのみを１．２重
量％外添した以外は、上記の実施例１と全く同様な条件
でトナーを作製する。このトナーに対して上述の帯電立
ち上がり時定数τの測定を行ったところ、 τ_m／τ_t ９．３１の値が得られ、次いで、現像試験を行った結果、画像濃度１．３５で、画像濃度に問題はないものの、許容レベルを越える
かぶりの発生が見られた。

【００４６】（比較例４）この比較例４は、着色剤とし
てアゾ系顔料を用い、電荷制御剤を用いず、且つ、外添
剤として疎水性シリカのみを１．２重量％外添した以外
は、上記の実施例１と全く同様な条件でトナーを作製す
る。このトナーに対して上述の帯電立ち上がり時定数τ
の測定を行ったところ、 τ_m／τ_t ９．７７の値が得られ、次いで、現像試験を行った結果、画像濃度１．３８で、画像濃度に問題はないものの、許容レベルを越える
かぶりの発生が見られた。

【００４７】（比較例５）この比較例５は、着色剤とし
てアゾ系顔料を用い、電荷制御剤として電荷制御剤ｄを
用い、且つ、外添剤として疎水性シリカのみを１．２重
量％外添した以外は、上記の実施例１と全く同様な条件
でトナーを作製する。このトナーに対して上述の帯電立
ち上がり時定数τの測定を行ったところ、 τ_m／τ_t １４．３６の値が得られ、次いで、現像試験を行った結果、画像濃度１．４２で、画像濃度に問題はないものの、許容レベルを越える
かぶりの発生が見られた。

【００４８】図２参照図２は、上記の実施例１乃至比較
例５の実験結果を纏めたものであり、良好な結果が得ら
れた実施例１乃至実施例５と、良好な結果が得られなか
った比較例１乃至比較例５を対比・検討すると、かぶり
の発生を防止するためには、トナー母体の帯電立ち上が
り時定数τ_mとトナーの帯電立ち上がり時定数τ_tの
比、即ち、τ_m／τ_tを５未満にすること、即ち、 τ_m／τ_t＜５が必要になると考えられる。

【００４９】このτ_m／τ_t＜５という条件は、トナー
母体の帯電立ち上がり時定数τ_mがトナーの帯電立ち上
がり時定数τ_tの５倍より小さいと言うことであり、一
方、帯電立ち上がり時定数τが小さい場合に、帯電速度
が大きくなるので、トナー母体の帯電速度は、トナーの
帯電速度より小さいものの、より帯電速度の大きなトナ
ー母体を用いることが望ましいことを意味する。

【００５０】以上、本発明の実施の形態及び実施例を説
明してきたが、本発明は実施の形態或いは実施例に記載
した構成に限られるものでなく、各種の変更が可能であ
る。即ち、本発明のトナーの特徴は、トナーの具体的組
成、したがって、バインダ樹脂の種類、着色剤の種類、
電荷制御剤の種類、離型剤の種類、或いは、外添剤の種
類に特徴があるのではなく、最終的に得られたトナーの
帯電立ち上がり時定数比τ_m／τ_tが５未満であれば良
いものであり、τ_m／τ_t＜５の条件が満たされるので
あれば、どの様なバインダ樹脂、着色剤、電荷制御剤、
離型剤、及び、外添剤を用いても良いものである。

【００５１】また、本発明の現像試験においては、感光
ドラムと現像ローラとの間に３００μｍの間隙を設けた
所謂ジャンピング現像法を用いているが、ジャンピング
現像法に限られるものではなく、感光ドラムと現像ロー
ラとを接触させる接触型の現像法にも適用されるもので
ある。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、一成分現像方法に用い
るトナーとして、トナー母体の帯電立ち上がり時定数τ
_mとトナーの帯電立ち上がり時定数τ_tの比τ_m／τ_t
が５未満のトナーを用いているので、トナーの均一帯電
性を向上することができ、それによって、かぶりやちり
の発生のない高画質の印刷が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一成分現像器の概略的構成図である。

【図２】トナーの組成と、帯電時定数τ比及び現像特性
の説明図である。

【符号の説明】

１０一成分現像器１１トナー１２現像剤貯蔵手段１３アウター１４パドル１５現像剤供給／回収手段１６現像剤担持体１７層厚規制ブレード１８感光体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面にトナーを付着させた現像剤担持体
から静電潜像が形成された感光体へ電界中で前記トナー
を移動させる一成分現像方法において、前記トナーの母
体となるトナー母体の帯電立ち上がり時定数τ_mと、前
記トナーの帯電立ち上がり時定数τ_tの比が、 τ_m／τ_t＜５となるトナーを用いることを特徴とする一成分現像方
法。
【請求項２】上記トナー母体を構成するバインダ樹脂
に、分子内極性成分が含まれることを特徴とする請求項
１記載の一成分現像方法。
【請求項３】上記トナー母体を構成するバインダ樹脂
中に、電荷制御剤を含有させることを特徴とする請求項
１または２に記載の一成分現像方法。
【請求項４】上記トナー母体に、少なくとも２種類の
外添剤を添加して上記トナーを構成することを特徴とす
る請求項１乃至３のいずれか１項に記載の一成分現像方
法。