JP3254415B2 - 画像形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真法、静電
印刷法等に用いられる画像形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真法としては、一般に光導
電性物質を利用し、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、
加熱または圧力等により定着し複写物を得るものであ
る。この画像形成工程において、転写材へトナー画像を
転写した後でも、感光体上には、未転写のトナーが残る
ため、これまではクリーニング工程により該未転写トナ
ーを回収し廃棄処分していた。

【０００３】しかし、近年環境破壊問題が注目され、廃
棄物規制が厳しくなり、従来廃棄処分されていたトナー
を再度使用するリサイクルシステムを用いた複写機、プ
リンター、ファクシミリ等が開発されるようになった。
リサイクルシステムとは、上記未転写トナー（回収トナ
ー）がクリーニング部のブレード、ファーブラシ等によ
り回収、廃棄されていたものを補給用ホッパーまたは現
像器に再び搬送して再現像するシステムである。しかし
ながら、このようなリサイクルシステムを用いた複写機
等では、多数枚コピーしていくうちにトナーの画像濃度
が必要以上に濃くなりその結果トナー消費量が多くなっ
たり、地カブリやトナー飛散という問題が生じていた。
この問題の原因としては、回収トナーの摩擦帯電性の悪
化によるものであると考えられ、その対策として、従来
トナー粒子の表面にシリカや磁性粉を付着させ摩擦帯電
性を向上させることがなされていた。しかし、この方法
では、現像器内やクリーニング部内、回収トナー搬送部
内における熱や物理的負荷によりトナー表面からシリカ
や磁性粉が脱離または埋没し、摩擦帯電性の低下により
トナーの画像濃度が必要以上に濃くなりその結果トナー
消費量が多くなったり、地カブリ及びトナー飛散の発生
という問題が生じ、根本的に解決することができないの
が現状である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
の如き問題点を解決した画像形成方法を提供することに
あり、長期間十分な画像濃度を維持することができ、地
カブリやトナー飛散の発生がない画像形成方法を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】 具体的には、本発明
は、トナーとシリコーンコートキャリアとを含有する二
成分現像剤を用い、該トナーをリサイクルして感光体上
に形成された静電潜像を現像する画像形成方法であっ
て、該トナーは樹脂粒子にシリカ及び磁性粉を付着させ
た粒子であり、ガラス転移温度が５９℃以上で、且つ該
シリカのフルイ比率が０．９７以上、該磁性粉のフルイ
比率が０．９０〜０．９５であることを特徴とする画像
形成方法である。

【０００６】以下本発明の詳細を図面により説明する。
図１は本発明の画像形成方法を説明するための概略図で
ある。図１において、感光体ドラム１は図示矢印方向に
回転しており、その周囲にはコロナ帯電器２、光学系
３、現像装置４、コロナ転写器５、クリーニング部材９
および除電手段１０が配置されている。まず、感光体ド
ラム１の表面をコロナ帯電器２により一様に帯電し、次
いで光学系３により露光して静電潜像（図示せず）が形
成される。次に現像装置４により静電潜像を顕像化して
トナー像６を得る。得られたトナー像６の上に転写材７
を重ね、その裏面からコロナ転写器５により転写電界を
印加して、トナー像６を転写材７上に転写し、次いで定
着装置８により定着して最終画像が得られる。一方、転
写材７に転写されないで感光体ドラム１上に残ったトナ
ー像６はクリーニング部材９によりクリーニングされ再
度現像装置４に搬送されてリサイクル使用される。（リ
サイクル経路は図中破線で示した。） そして、感光体ドラム１表面上は除電手段１０により除
電される。

【０００７】上記感光体ドラム１としては、有機光半導
体や金属光半導体等を用いることができる。光学系３と
しては可視光を用いた露光方式、半導体レーザー、液晶
シャッター、発光ダイオード等を用いることができる。
クリーニング部材９としては、弾性ブレード、弾性ロー
ラ、ウェッジクリーニング、ファーブラシクリーニン
グ、磁気ブラシクリーニング及びこれらの組み合わせに
よるクリーニング方式等が挙げられる。本発明において
はいずれの方法でも好ましく用いることができるが、弾
性ブレードによるクリーニング方式がより好ましく使用
することができる。なお、感光体ドラム１表面上に形成
される静電潜像は、正転現像又は反転現像でもよい。ク
リーニングされた未転写のトナーをリサイクル使用する
方法としては、前記のように現像装置に直接搬送しても
よいし、クリーニングしたトナーを補給用トナーが入っ
ているホッパーに戻し、撹拌した後に現像装置に搬送し
てもよい。

【０００８】上記のリサイクル複写システムにおいて、
本発明者等が様々検討した結果、樹脂粒子に特定のシリ
カ及び磁性粉が付着されたトナーとシリコーンコートキ
ャリアとを用いることによってリサイクル使用されても
トナー粒子が優れた摩擦帯電性を示すことによって十分
な画像濃度が得られ、地カブリ及びトナー飛散がないこ
とを確認した。上記樹脂粒子としては、結着樹脂、着色
剤及び帯電制御剤を含有した微粒子であり、必要に応じ
てその他添加剤を含有させたものである。樹脂粒子は、
上記材料を混合してから加熱ロール、ニーダー、エクス
トルダー等の混練機を用いて溶融混練した後、ジェット
ミル等の粉砕機で粉砕し、気流分級機等で分級して得る
ことができる。また、懸濁重合法や乳化重合法等の重合
法により得てもよい。結着樹脂としては、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等
のスチレン及びその置換体の重合体、スチレン−ｐ−ク
ロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重
合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン
−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル
酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル
酸メチル共重合体、スタレン−アクリロニトリル共重合
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−ブタジエン共重合
体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリ
ロニトリル−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロ
ニトリル−インデン共重合体等のスチレン系共重合体、
ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、天然変性フェノール
樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メ
タクリル樹脂、ポリ酢酸ビニール、シリコーン樹脂、ポ
リエステル樹脂、ポリウレタン、ポリアミド樹脂、エポ
キシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、石油
系樹脂等が使用できる。

【０００９】着色剤としては、任意の適当な顔料または
染料が挙げられる。例えばカーボンブラック、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
ブルー等がある。これらは十分な画像濃度を得るため結
着樹脂１００重量部に対し０．１〜２０重量部、好まし
くは２〜１０重量部含有される。

【００１０】帯電制御剤としては、樹脂粒子の中に配合
してもよいし、樹脂粒子の表面に付着させてもよい。正
荷電性の帯電制御剤としては、例えばニグロシン及び脂
肪酸金属塩等による変性物、トリブチルベンジルアンモ
ニウム−１−ヒドロキシ−４−ナフトスルフォン酸塩、
テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート等の
第四級アンモニウム塩、ジブチルスズオキサイド、ジオ
クチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイ
ド等のジオルガノスズオキサイド、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
レート等のジオルガノスズボレートを単独あるいは２種
類以上組み合わせて用いることができる。この中でも特
にニグロシン系化合物、第四級アンモニウム塩が好まし
く用いられる。負荷電性の帯電制御剤としては、例えば
アセチルアセトン金属錯体、モノアゾ金属錯体、ナフト
エ酸あるいはサリチル酸系の金属錯体または塩等の有機
金属化合物、キレート化合物等を単独あるいは２種類以
上組み合わせて用いることができる。この中でも特にサ
リチル酸系金属錯体、モノアゾ金属錯体が好ましく用い
られる。帯電制御剤は、結着樹脂１００重量部に対して
０．１〜２０重量部、好ましくは０．２〜１０重量部用
いられる。その他添加剤としては、低分子量ポリプロピ
レンワックス、低分子量ポリエチレンワックス、パラフ
ィンワックス等の合成ワックスや硬化ヒマシ油、カルナ
バワックス、フィシャートロプシュワックス等の天然ワ
ックス、磁性粉、金属酸化物等が挙げられる。

【００１１】シリカとしては、疎水性シリカ微粒子及び
親水性シリカ微粒子の両者が使用できるが、耐環境特性
を考慮し疎水性シリカ微粒子が好ましい。シリカは、必
要に応じ、疎水化、帯電性コントロール等の目的でシリ
コーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーン
オイル、各種変性シリコーンオイル、シランカップリン
グ剤、官能基を有するシランカップリング剤、その他の
有機ケイ素化合物等の処理剤や種々の処理剤で処理され
ていてもよい。シリカは、樹脂粒子１００重量部に対し
て０．０１〜８重量部、更に０．１〜５重量部使用する
のが好ましい。

【００１２】磁性粉としては、マグネタイト、ヘマタイ
ト、フェライト等の酸化鉄、鉄、コバルト、ニッケルの
ような金属或いはこれらの金属のアルミニウム、コバル
ト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、
ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マン
ガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのよ
うな金属の合金およびその混合物等が挙げられる。磁性
粉は平均粒子径が０．１〜２μｍ、更に０．１〜０．５
μｍのものが好ましい。磁性粉は樹脂粒子１００重量部
に対し０．０１〜８重量部、更に０．１〜５重量部使用
するのが好ましい。

【００１３】トナーは上記樹脂粒子、シリカ及び磁性粉
をタービン型撹拌機、ヘンシャルミキサー、スーパーミ
キサー等の撹拌機によって撹拌することによって得るこ
とができる。この場合、シリカ及び磁性粉は樹脂粒子の
表面に単にまぶされて付着されている状態であってもよ
いし、シリカ及び磁性粉の一部が樹脂粒子の内部に埋没
した状態で固定されていてもよい。上記樹脂粒子の表面
にシリカ及び磁性粉が付着したトナーのガラス転移温度
は、セイコー電子社製の熱分析装置（ＤＳＣ）ＲＤＳ−
２２０等により測定することができ、２回目に測定され
たミッドポイント値を本発明でいうガラス転移温度とす
る。トナーのガラス転移温度は５９℃以上でなけらばな
らず、好ましくは６３℃〜６８℃である。トナーのガラ
ス転移温度が５９℃未満の場合では、回収トナーが現像
器やホッパーに搬送される際、機内温度、定着機等の熱
又は現像器内のスクリューの圧力等により熱がかかるた
め、トナー粒子表面が軟化してシリカ及び磁性粉が必要
以上に埋没される。その結果、シリコーンコートキャリ
アとの摩擦帯電性にシリカ及び磁性粉が寄与せず、回収
トナーの摩擦帯電量に必要な帯電量値が得られないため
非画像部への地カブリやトナー飛散が生じる。

【００１４】また、シリカ及び磁性粉のフルイ比率とは
次のようにして求めることができる。すなわち、 予めトナー中のシリカ及び磁性粉の量を蛍光Ｘ線測定
装置（日本電子社製 商品名：ＪＳＸ−３２０１）で測
定する。具体的に蛍光Ｘ線測定装置で測定する方法は、
まず、シリカ及び磁性粉が含有されたトナーを４００ｋ
ｇｆ／ｃｍ²の圧力でペレット状に成形して試料を得
る。そして該ペレットを蛍光Ｘ線測定装置で、管電圧が
１２ＫＶで管電流は自動制御（最適値）にし３００秒の
測定条件でシリカ及び磁性粉の量を測定する。 次に上記トナーを細川ミクロン社製の粉体特性総合測
定装置（ＰＴ−Ｅ）を用いて次の条件で篩う。 パウダーテスターの測定条件 トナー２０ｇを３００メッシュの標準フルイ器を用い振
幅１で１５秒間篩う。 で３００メッシュの標準フルイ器を通過したトナー
をで用いた蛍光Ｘ線測定装置及び測定条件でシリカ及
び磁性粉の量を測定する。 下記式によりシリカ及び磁性粉のフルイ比率を求める
ことができる。 シリカのフルイ率＝上記のシリカ量／上記のシリカ
量 磁性粉のフルイ率＝上記の磁性粉量／上記の磁性粉
量

【００１５】上記測定方法により得られたシリカのフル
イ比率は０．９７以上でなければならず、好ましくは
０．９８〜１．００である。シリカのフルイ比率が０．
９７より小さい場合は、回収トナー中におけるシリカの
量が少ないためにシリコーンコートキャリアとの摩擦帯
電量が低くなり、非画像部への地カブリやトナー飛散が
生じる。また、上記測定方法により得られた磁性粉のフ
ルイ比率は０．９０〜０．９５でなければならない。磁
性粉のフルイ比率が０．９５より大きい場合は、トナー
粒子表面における磁性粉が必要以上に埋没されているた
め、磁性粉がシリコーンコートキャリアとの摩擦帯電性
に寄与せず、回収トナーの摩擦帯電量に必要な帯電量値
が得られないため非画像部への地カブリやトナー飛散が
生じる。

【００１６】シリコーンコートキャリアは、例えば鉄
粉、フェライト粉、ニッケル粉、マグネタイト粉等のコ
アとなる磁性を有する粉体の表面をシリコーン樹脂又は
シリコーン化合物で処理したものである。キャリアの被
覆層を形成するためのシリコーン樹脂またはシリコーン
系化合物としては、ポリシロキサン、例えばジメチルポ
リシロキサン、フェニルメチルポリシロキサン等が用い
られる。また、アルキド変性シリコーン、エポキシ変性
シリコーン、ポリエステル変性シリコーン、ウレタン変
性シリコーン、アクリル変性シリコーン等の変性樹脂も
使用可能である。シリコーンコートキャリアの平均粒径
としては３０〜１３０μｍ、更に４０〜１２０μｍ、更
に好ましくは５０〜１１０μｍのものが好ましい。コア
磁性粒子表面への塗布に際しては、固形メチルシリコー
ンワニス、固形フェニルシリコーンワニス、固形メチル
フェニルシリコーンワニス、固形エチルシリコーンワニ
ス、各種変性シリコーンワニス等、シリコーン樹脂をワ
ニス状にしておいて磁性粒子をその内へ分散させる方
法、又はワニスをコア磁性粒子に噴霧する方法等が使用
できる。

【００１７】上記シリコーンコートキャリアの炭素量は
１重量％以下、特に０．２〜１．０重量％が好ましい。
１重量％より多い場合は、トナーとの摩擦帯電性が悪い
ために非画像部への地カブリやトナー飛散が生じやす
い。シリコーンコートキャリアの炭素量は、堀場製作所
社製の炭素分析装置ＥＭＩＡ−１１０によりシリコーン
コートキャリアを１２５０℃で二酸化炭素量がなくなる
まで焼成した後、その炭素量を測定し、該炭素量をサン
プル重量で割った値を百分比で表すことにより得ること
ができる。二成分現像剤は、シリコーンコートキャリア
１００重量部に対してトナー１〜４０重量部使用するの
が好ましい。

【００１８】

【発明の実施の形態】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明を説明する。な
お、実施例において部とは重量部を示す。 実施例１ 上記の材料を溶融混練した後、粉砕分級し、平均粒子径
が１０μｍの樹脂粒子を得た。次に下記２段階の混合工
程を行った。 （第１混合工程）上記樹脂粒子１００部とシリカ（日本
アエロジル社製 商品名：Ｒ−９７２）０．１部とをヘ
ンシェルミキサーを用い、撹拌羽の回転数が２０００ｒ
ｐｍで５分間混合させ撹拌羽の回転を停止した。 （第２混合工程）更にこのヘンシェルミキサー内にフェ
ライト系の磁性粉（戸田工業社製 商品名：ＥＰＴ−１
０００）０．３部を加え、撹拌羽を２０００ｒｐｍで１
分間回転させ樹脂粒子にシリカ及び磁性粉が付着された
トナーを得た。該トナーの特性は次の通りであった。 ＜キャリア＞パウダーテック社製のフェライト粒子（商
品名：ＦＬ−１０２５）１００部をステンレス製の容器
に入れ、この中にジメチルシリコーン２０部をトルエン
２００部で希釈したシリコーンを加えよく撹拌した。そ
して、フェライト粒子を取り出し、常温でシリコーンを
硬化させてシリコーンコートキャリアを得た。このシリ
コーンコートキャリアの炭素量は０．６重量％であっ
た。 ＜二成分現像剤＞前記トナー３部とシリコーンコートキ
ャリア１００部とを混合して二成分現像剤を作製した。

【００１９】実施例２ 下記のキャリアを用いた以外は実施例１と同様にして二
成分現像剤を作製した。 ＜キャリア＞ジメチルシリコーンの量を３０部とした以
外は実施例１と同様にしてシリコーンコートキャリアを
得た。このシリコーンコートキャリアの炭素量は１．０
重量％であった。

【００２０】実施例３ 下記のトナー及びキャリアを用いた以外は実施例１と同
様にして二成分現像剤を作製した。 ＜トナー＞実施例１において、第１混合工程における撹
拌羽の回転数を２０００ｒｐｍで７分間混合させた以外
は同様にしてトナーを得た。該トナーの特性は次の通り
であった。 ＜キャリア＞ジメチルシリコーンの量を１０部とした以
外は実施例１と同様にしてシリコーンコートキャリアを
得た。このシリコーンコートキャリアの炭素量は０．４
重量％であった。

【００２１】実施例４ 下記のトナーを用いた以外は実施例１と同様にして二成
分現像剤を作製した。 ＜トナー＞実施例１において、スチレン−アクリル系樹
脂をスチレン−アクリル系樹脂（星光化学社製 商品
名：ＦＳ−５００１）に代えた以外は同様にしてトナー
を得た。該トナーの特性は次の通りであった。

【００２２】実施例５ 下記のトナーを用いた以外は実施例１と同様にして二成
分現像剤を作製した。 ＜トナー＞実施例１において、スチレン−アクリル系樹
脂をスチレン−アクリル系樹脂（積水化学社製 商品
名：Ｔ−６９８０）に代えた以外は同様にしてトナーを
得た。該トナーの特性は次の通りであった。

【００２３】比較例１ 下記のトナーを用いた以外は実施例１と同様にして二成
分現像剤を作製した。 ＜トナー＞実施例１において、第２混合工程における撹
拌羽の回転数を２０００ｒｐｍで３分間混合させた以外
は同様にしてトナーを得た。該トナーの特性は次の通り
であった。

【００２４】比較例２ 下記のトナーを用いた以外は実施例１と同様にして二成
分現像剤を作製した。 ＜トナー＞実施例１において、第１混合工程における撹
拌羽の回転数を２０００ｒｐｍで１分間混合させた以外
は同様にしてトナーを得た。該トナーの特性は次の通り
であった。

【００２５】比較例３ 下記のトナーを用いた以外は実施例１と同様にして二成
分現像剤を作製した。 ＜トナー＞実施例１において、第１混合工程における撹
拌羽の回転数を２０００ｒｐｍで３０秒間混合させ、且
つ第２混合工程における撹拌羽の回転数を２０００ｒｐ
ｍで２分間混合させた以外は同様にしてトナーを得た。
該トナーの特性は次の通りであった。

【００２６】比較例４ 下記のトナーを用いた以外は実施例１と同様にして二成
分現像剤を作製した。 ＜トナー＞実施例１において、スチレン−アクリル系樹
脂をスチレン−アクリル系樹脂（星光化学社製 商品
名：ＦＳ−５００２）に代えた以外は同様にしてトナー
を得た。該トナーの特性は次の通りであった。

【００２７】次に前記実施例及び比較例の各トナー及び
二成分現像剤を図１に示したリサイクルシステムを有す
る複写機（松下電器産業社製 商品名：ＰＤ−３０１
８）で１００００枚コピーした、その結果を表１に示し
た。表１において、リサイクルトナー補給時とは、現像
剤に初めて回収トナーが補給された直後の特性を示した
ものである。また、摩擦帯電量はトナーの摩擦帯電量を
東芝ケミカル社製のブローオフ摩擦帯電量測定装置で測
定し、画像濃度はベタ画像部をマクベス反射濃度計ＲＤ
−９１４で測定し、地カブリは非画像部を日本電色工業
社製の側色色差計ＭＯＤＥＬＺ１００１ＤＰで測定し
た。トナー飛散は、現像器周辺のトナー汚れを目視で確
認し、トナー汚れが極めて多いものを×、トナー汚れが
殆ど無いものを○として示した。

【００２８】

【表１】

【００２９】本発明における二成分現像剤を用いた実施
例１〜５の画像形成方法では、摩擦帯電量が１００００
枚まで安定し画像濃度も安定しており地カブリ及びトナ
ー飛散も何等問題がないことが確認された。一方、比較
例１〜４では、摩擦帯電量が下がるため画像濃度が必要
以上に濃く、地カブリ及びトナー飛散も生じた。

【００３０】

【発明の効果】本発明は、長期間十分な画像濃度を維持
することができ、地カブリやトナー飛散の発生がないリ
サイクルシステムを用いた画像形成方法を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の画像形成方法を説明するための
概略図である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ２ コロナ帯電器 ３ 光学系 ４ 現像装置 ５ コロナ転写器 ６ トナー像 ７ 転写材 ８ 定着装置 ９ クリーニング部材 １０ 除電手段

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−254851（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−262785（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−244292（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−261464（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−311477（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−68359（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−92727（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−83100（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−43931（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−84400（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−69131（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−244298（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 9/08 G03G 9/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナーとシリコーンコートキャリアとを
   含有する二成分現像剤を用い、該トナーをリサイクルし
   て感光体上に形成された静電潜像を現像する画像形成方
   法であって、該トナーは樹脂粒子にシリカ及び磁性粉を
   付着させた粒子であり、ガラス転移温度が５９℃以上
   で、且つ該シリカのフルイ比率が０．９７以上、該磁性
   粉のフルイ比率が０．９０〜０．９５であることを特徴
   とする画像形成方法。
2. 【請求項２】 シリコーンコートキャリアの炭素量が１
   重量％以下であることを特徴とする請求項１記載の画像
   形成方法。