JP2001242660A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】外添剤の付着されない非同期トナーのトナー担
持体への付着を防止して、画像不良を防止するこのとで
きる画像形成装置を提供する。 【解決手段】母粒子８の硬さ、外添剤９の硬さおよび現
像ローラ５の表面の硬さが、外添剤９の硬さ＞現像ロー
ラ５の表面の硬さ＞母粒子８硬さに設定されているとと
もに、トナーＴの外添剤９の非同期率が３.０％以上に
設定されている。これにより、母粒子と外添剤との付着
力が増大し、母粒子のトナー担持体への融着が防止され
て、トナーのフィルミングが抑制される。したがって、
現像ローラ５が均一なトナーＴの搬送と均一なトナーＴ
の帯電とを行うようになり、画像むらのない良好な画質
が得られるとともに、現像ローラ５および画像形成装置
の長寿命が実現される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多数の母粒子と多
数の外添剤とからなるトナーを担持しかつこのトナーを
感光体の方へ搬送するトナー担持体を少なくとも備えた
画像形成装置の技術分野に属し、特に、外添剤が付着さ
れていない母粒子からなる非同期トナーのトナー担持体
への付着を防止して画像不良を防止するようになってい
る画像形成装置の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像形成装置には、図１（ａ）に
示すように、トナーにより潜像担持体の表面の静電潜像
を現像する非磁性一成分現像装置１を備えた画像形成装
置がある。この非磁性一成分現像装置１においては、ト
ナー収容部２内のトナーＴがトナー搬送手段３でトナー
供給ローラ４に搬送され、更に、このトナーＴはトナー
供給ローラ４によってトナー担持体である現像ローラ５
に供給されて、現像ローラ５の表面に担持される。更
に、現像ローラ５が高速回転されることで、現像ローラ
５上のトナーＴは、現像ローラ５の表面に圧接されるト
ナー規制部材６で均一な薄層に規制されるとともに均一
に帯電されて潜像担持体７の方へ均一に搬送され、この
トナーＴにより、潜像担持体７上の静電潜像が現像され
て可視像化されるようになっている。そして図示しない
が、トナーＴにより可視像化されたトナー像が転写器に
よって例えば紙に転写された後定着器によって定着され
て、画像が形成されるようになっている。

【０００３】このような従来の非磁性一成分現像装置１
においては、トナーＴが現像ローラ５上に融着すること
があり、このため、現像ローラ５のトナーＴ融着部分が
搬送不良を生じて、画像すじが発生してしまう。そこ
で、従来は図１（ｂ）に示すようにトナーＴの母粒子８
に外添剤７を付着させて、現像ローラ５へのトナーＴの
付着を防止している。この外添剤７の径は母粒子８の径
に比べてきわめて小さく設定されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、トナーＴの母
粒子８はその粒径が均一でなくある程度の粒径分布を有
しているため、外添剤９が母粒子８へ均一に付着するこ
とはなく、母粒子８への外添剤９付着量が種々異なる。
特に、粒径の小さい母粒子８においては、外添剤９が付
着されていない、いわゆる非同期トナーと称される母粒
子が多く存在している。この非同期トナーは、現像ロー
ラ５上で供給ローラ４、トナー規制部材６あるいは潜像
担持体７等の現像ローラ５に圧接される圧接部材により
繰り返し摺擦され、発生する摩擦熱により溶融して現像
ローラ５の表面に融着してフィルミングが発生するよう
になる。このように、母粒子８に外添剤９を付着させる
ようにしても、非同期トナーが現像ローラ５に融着する
ことにより、前述と同様にトナーＴの搬送むらが生じて
画像すじ等の画像むらが発生するばかりでなく、現像ロ
ーラ５および現像装置１の寿命が短くなるという問題が
あった。

【０００５】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、外添剤の付着されない非
同期トナーのトナー担持体への付着を防止して、画像不
良を防止するこのとできる画像形成装置を提供すること
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、請求項１の発明の画像形成装置は、多数の母粒子と
多数の外添剤とからなるトナーを担持しかつこのトナー
を感光体の方へ搬送するトナー担持体と、前記トナー担
持体上に前記感光体の方へ搬送されるトナーの薄層を形
成する規制部材と、前記トナー担持体によって搬送され
るトナーで現像される潜像を担持する潜像担持体とを少
なくとも備えた画像形成装置において、前記母粒子の硬
さ、前記外添剤の硬さおよび前記トナー担持体の表面の
硬さが、外添剤の硬さ＞トナー担持体の表面の硬さ＞母
粒子の硬さに設定されているとともに、（母粒子に付着
されていない外添剤である非同期外添剤の量）÷（外添
剤全量）の百分率で与えられる外添剤の非同期率が３.
０％以上であることを特徴としている。

【０００７】また、請求項２の発明は、前記外添剤の非
同期率が３.０％〜５.０％であることを特徴としてい
る。更に、請求項３の発明は、外添剤による母粒子表面
への被覆率が１００％以上であることを特徴としてい
る。更に、請求項４の発明は、前記トナー担持体の表面
の硬さが１０ＨＲＣ以上に設定されていることを特徴と
している。

【０００８】

【作用】このように構成された本発明の画像形成装置に
おいては、トナーがトナー担持体とトナー規制部材ある
いは潜像担持体等の圧接部材との間を通過する際、同期
トナー、非同期トナーおよび非同期の外添剤がそれぞれ
トナー担持体と圧接部材との間あるいはトナー担持体と
同期トナーとの間に挟圧されるようになる。その場合、
トナーの外添剤の非同期率が３.０％以上に設定されて
いるため、十分な量の非同期の外添剤がそれらの間に挟
圧される。

【０００９】そして、母粒子の硬さ、外添剤の硬さおよ
びトナー担持体の表面の硬さが、外添剤の硬さ＞トナー
担持体の表面の硬さ＞母粒子の硬さに設定されているた
め、挟圧された同期トナーの外添剤は、挟圧力により、
少なくともその一部が母粒子に埋め込まれるようにな
る。この結果、母粒子と外添剤との付着力が増大し、母
粒子のトナー担持体への融着が防止されて、トナーのフ
ィルミングが抑制されるようになる。

【００１０】また、挟圧された非同期の外添剤は、同期
トナーの外添剤の反作用力で押し返されてトナー担持体
側への力を受けるようになる。この結果、非同期の外添
剤はこの力によりトナー担持体に対し研磨作用を行うよ
うになり、この非同期の外添剤の研磨作用によって、ト
ナー担持体表面に付着する同期トナーが擦り落とされ
る。これにより、トナー担持体の表面は、常に同期トナ
ーがほとんど付着しないきれいな面となり、トナーのフ
ィルミングがより一層効果的に抑制されるようになる。
ところで、非同期の外添剤の研磨作用でトナー担持体の
表面に傷が発生する場合がある。しかし、発生する傷
は、トナー担持体の表面の硬さがトナー母粒子の硬さに
比べて硬いので、トナーを付着し易くするために設定さ
れているトナー担持体の表面粗さに比べて微小である。
したがって、外添剤の研磨作用によるトナ担持体の傷は
トナーの搬送性やトナーの帯電性にほとんど影響を与え
ることはない。

【００１１】このようにして、本発明の画像形成装置に
おいては、トナー担持体が常に均一なトナーの搬送と均
一なトナーの帯電とを行うようになるので、画像むらの
ない良好な画質が得られるとともに、トナー担持体およ
び画像形成装置の長寿命が実現されるようになる。

【００１２】特に、請求項２の発明においては、外添剤
の非同期率が３.０％〜５.０％であるので、現像ローラ
でのトナーのフィルミングを防止しかつ画像むらのない
良好な画質が得られるようになるだけではなく、良好な
低温定着が可能となる。更に、請求項３の発明において
は、外添剤による母粒子表面への被覆率が１００％以上
であるので、トナーの搬送むらがより効果的に防止され
て、より一層良好な画質が得られるようになる。更に、
請求項４の発明においては、トナー担持体の表面の硬さ
が１０ＨＲＣ以上に設定されているので、このトナー担
持体の表面の硬さが十分な硬さを有するようになり、前
述の外添剤の研磨作用による傷が発生し難くなるととも
に、発生した傷もより一層微小となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の実
施の形態について説明する。本発明の実施の形態の一例
の画像形成装置は、図１（ａ）に示すと同様に、トナー
収容部２、トナー搬送手段３、トナー供給ローラ４、ト
ナー担持体である現像ローラ５、トナー規制部材６、感
光体である潜像担持体７を有する現像装置１を備えてい
るとともに、図１（ｂ）に示すと同様に使用するトナー
が多数の母粒子と多数の外添剤とから構成されている。

【００１４】そして、図示しないトナー容器あるいはト
ナーカートリッジから供給されるトナーがトナー収容部
２に収容され、このトナー収容部２内のトナー（不図
示）がトナー搬送手段３で攪拌されてトナー供給ローラ
４に搬送され、更に、このトナーＴはトナー供給ローラ
４によって現像ローラ５に供給され、現像ローラ５の表
面に担持される。更に、現像ローラ５が高速回転される
ことで、現像ローラ５上のトナーＴは、現像ローラ５の
表面に圧接されるトナー規制部材６で均一な薄層に規制
されるとともに均一に帯電されて潜像担持体７の方へ均
一に搬送され、このトナーＴにより、潜像担持体７上の
静電潜像が現像されて可視像化される。そして図示しな
いが、前述の従来と同様に、トナーＴにより可視像化さ
れたトナー像が転写器によって例えば紙に転写された後
定着器によって定着されて、画像が形成されるようにな
っている。

【００１５】なお、本発明の画像形成装置は、現像装置
１として図１に示す非磁性一成分現像装置１に限定され
ることはなく、少なくとも、現像ローラ５、トナー規制
部材６および潜像担持体７を備えているものであれば、
非磁性あるいは磁性に限定されることなく、どのような
一成分現像装置にも適用することができる。

【００１６】また、この例の画像形成装置で使用されて
いるトナーＴの粒子は、図２（ａ）および（ｂ）に示す
ように樹脂（Ｃ）からなる母粒子８に例えばシリカ（Ｓ
_iＯ₂）からなる外添剤９が付着されて形成されている。
そして、（母粒子８に付着されていない外添剤９である
非同期の外添剤９の量）÷（外添剤９の全体の量）の百
分率で与えられる外添剤９の非同期率が３.０％以上に
設定されている。その場合、後述するように好ましくは
外添剤９の非同期率は３.０〜５.０％であるように設定
されるのがよい。

【００１７】更に、母粒子８に外添剤９が付着している
トナーである同期トナーは、母粒子８の表面が外添剤９
の付着によって被覆される被覆率が１００％以上に設定
されている。その場合、外添剤９は母粒子８の全表面に
均一に付着されてもよいし、母粒子８の表面に偏って付
着されてもよい。

【００１８】この外添剤９の被覆率は次の算出方法によ
って算出することができる。まず、母粒子８の表面積を
求める。母粒子８の表面積は、後述するトナーの分析方
法において説明するようにこの母粒子８の形状を球と仮
定して得られる平均粒径から算出し、これをＡとする。
次に、外添剤９の投影面積を求める。外添剤９の投影面
積は、母粒子８の場合と同様にこの外添剤９の形状を球
と仮定して得られる平均粒径から算出し、これをＢとす
る。そして、母粒子８の１個当たりに付着している外添
剤９の個数をＣとすると、外添剤９の被覆率は、 外添剤の被覆率 ＝ Ｂ×（Ｃ／Ａ）×１００ ％ で与えられる。

【００１９】いま、一例として、母粒子８および外添剤
９が次のように構成されているトナーＴにおける外添剤
９の被覆率を具体的に求めてみる。 トナーの構成 母粒子： ポリエステル樹脂 ポリエステルの比重 １.３８（文献値 １.１０〜１.４６） 平均粒径 １０ μｍ 外添剤： シリカ（Ｓ_iＯ₂） シリカの比重 ２.２ 平均粒径 ２０ ｎｍ 量 ２.０重量％ （但し、母粒子１００重量％に対して）

【００２０】まず、母粒子８および外添剤９の各平均粒
径から、母粒子１個の体積と表面積および外添剤１個の
体積と投影面積を求めると、表１のようになる。

【表１】

【００２１】次に、母粒子８および外添剤９の個数割合
を求めると、表２のようになる。

【表２】 表２から明らかなように、このトナーＴにおいては、外
添剤９が、母粒子１個に対して１.５６×１０⁶個の割合
で使用されていることになる。したがって、このトナー
Ｔにおける外添剤９の被覆率は前述の被覆率の式から、 3.14 × 10^-16 × 1.56 × 10⁶ ／ （3.14 × 10^-10 ）
＝ 156 ％ となる。

【００２２】ところで、このように非同期外添剤の量、
外添剤９が付着していない母粒子８からなる非同期トナ
ーの量および同期トナーの量を知るために、母粒子８と
外添剤９との付着状態を分析する必要があるが、そのト
ナー分析方法は従来いくつかの方法が行われている。こ
の例の画像形成装置では、例えば次のパーティクルアナ
ライザ方法を採用している。

【００２３】すなわち、この例の画像形成装置では、ト
ナーＴの母粒子８と外添剤９との付着状態を分析する方
法として、電子写真学会年次大会（通算９５回）、“ J
apanHardcopy'97 ”論文集、「新しい外添評価方法−パ
ーティクルアナライザによるトナー分析−」、鈴木俊
之、高原寿雄、電子写真学会主催、１９９７年７月９〜
１１日、に開示されているトナー分析方法を採用してい
る。

【００２４】このトナー分析方法は、樹脂（Ｃ）からな
る母粒子８の表面にシリカ（ＳｉＯ ₂）からなる外添剤
９を付着させて形成されたトナーＴの粒子をプラズマ中
に導入することにより、トナーＴ粒子を励起させ、この
励起に伴う、図２（ａ）および（ｂ）に示すような発光
スペクトルを得ることにより、元素分析を行う方法であ
る。

【００２５】図２において、発光スペクトルの横軸は時
間軸を示す。まず、図２（ａ）に示すようにトナーＴの
樹脂製母粒子（Ｃ）に外添剤（ＳｉＯ₂）が付着したト
ナーＴ粒子がプラズマに導入されると、母粒子（Ｃ）お
よび外添剤（ＳｉＯ₂）がともに発光する。このとき、
母粒子（Ｃ）と外添剤（ＳｉＯ₂）とが同時にプラズマ
に導入されることから、母粒子（Ｃ）と外添剤（ＳｉＯ
₂）とは同時に発光するようになる。このように、母粒
子（Ｃ）と外添剤（ＳｉＯ₂）とが同時に発光する状態
の場合は、母粒子（Ｃ）と外添剤（ＳｉＯ₂）とが同期
しているという。換言すれば、母粒子（Ｃ）と外添剤
（ＳｉＯ₂）とが同期した状態は、外添剤（ＳｉＯ₂）が
母粒子（Ｃ）に付着している状態を表すことになる。

【００２６】また、同図（ｂ）に示すように外添剤（Ｓ
ｉＯ₂）が付着していない母粒子（Ｃ）や母粒子（Ｃ）
から遊離した外添剤（ＳｉＯ₂）がプラズマに導入され
る場合は、前述と同様に母粒子（Ｃ）および外添剤（Ｓ
ｉＯ₂）はいずれも発光するが、このとき、母粒子
（Ｃ）と外添剤（ＳｉＯ₂）とが異なる時間にプラズマ
に導入されることから、母粒子（Ｃ）と外添剤（ＳｉＯ
₂）とは異なる時間に発光するようになる（例えば、母
粒子が外添剤より先にプラズマに導入されると、先に母
粒子が発光し、その後遅れて外添剤が発光する）。

【００２７】このように、母粒子（Ｃ）と外添剤（Ｓｉ
Ｏ₂）とが互いに異なる時間に発光する状態の場合は、
母粒子（Ｃ）と外添剤（ＳｉＯ₂）とが同期していない
（つまり、非同期である）という。換言すれば、母粒子
（Ｃ）と外添剤（ＳｉＯ₂）とが非同期である状態は、
外添剤（ＳｉＯ₂）が母粒子（Ｃ）に付着していない状
態を表すことになる。

【００２８】更に、図２（ａ）および（ｂ）において発
光信号の高さは、その発光の強さを表しているが、この
発光の強さは粒子の大きさや形ではなく、粒子内に含ま
れているその元素（Ｃ,ＳｉＯ₂）の原子数に比例してい
る。そこで、元素の発光強度を粒子の大きさとして表す
ために、図３に示すように母粒子（Ｃ）および外添剤
（ＳｉＯ₂）の発光が得られたとき、これらの母粒子
（Ｃ）および外添剤（ＳｉＯ₂）だけでできた真球の粒
子を仮定し、それらの母粒子（Ｃ）および外添剤（Ｓｉ
Ｏ₂）の粒径として表している。このときの真球の粒子
を等価粒子と呼び、その粒径を等価粒径と呼ぶ。そし
て、外添剤は非常に小さいことから、その粒子を１個ず
つ検出することができないので、検出された外添剤の発
光信号を足し合わせて１つの等価粒子に換算して分析し
ている。このように母粒子および外添剤の各発光スペク
トルによって得られた等価粒子の等価粒径を、トナーＴ
の各粒子毎にプロットすると、図４に示すようなトナー
粒子の等価粒径分布図が得られる。

【００２９】図４において、横軸は母粒子（Ｃ）の等価
粒径を表し、縦軸は外添剤（ＳｉＯ ₂）の等価粒径を表
している。そして、横軸上の等価粒子は、外添剤（Ｓｉ
Ｏ₂）が付着されていない非同期の母粒子（Ｃ）を表し
ている。その場合、所定の外添剤濃度に満たない外添剤
が付着している母粒子（Ｃ）もこの横軸上に表され、非
同期の母粒子（Ｃ）とされている。また、縦軸上の等価
粒子は、母粒子（Ｃ）から遊離した非同期の外添剤（Ｓ
ｉＯ₂）を表している。更に、横軸および縦軸上にない
等価粒子は、母粒子（Ｃ）に外添剤（ＳｉＯ₂）が付着
されている同期のトナーＴを表している。このようにし
て、トナーＴの母粒子（Ｃ）に対する外添剤（Ｓｉ
Ｏ₂）の付着状態が分析される。なお、トナー分析方法
はこのパーティクルアナライザ方法以外の他の任意の分
析方法を採用できることは言うまでもない。

【００３０】ところで、この例の画像形成装置に使用さ
れるトナーＴは、負極性、正極性のどちらの極性のトナ
ーでも良い。母粒子８は少なくとも、着色剤、帯電制御
剤、及び樹脂から構成されており、更に分散剤、離型剤
（ＷＡＸ）、磁性材、その他添加剤等も使用できる。

【００３１】母粒子８としては硬さが外添剤９より軟ら
かいものが用いられ、ポリスチレン及び共重合体、例え
ば水素添加スチレン樹脂、スチレン・イソブチレン共重
合体、ＡＢＳ樹脂、ＡＳＡ樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＡＳ樹
脂、ＡＣＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、スチレン・Ｐクロロスチ
レン共重合体、スチレン・プロピレン共重合体、スチレ
ン・ブタジエン架橋ポリマー、スチレン・ブタジエン・
塩素化パラフィン共重合体、スチレン・アリル・アルコ
ール共重合体、スチレン・ブタジエンゴムエマルジョ
ン、スチレン・マレイン酸エステル共重合体、スチレン
・イソブチレン共重合体、スチレン・無水マレイン酸共
重合体、アクリレート系樹脂あるいはメタアクリレート
系樹脂及びその共重合体、スチレン・アクリル系樹脂及
びその共重合体、例えばスチレン・アクリル共重合体、
スチレン・ジエチルアミノ・エチルメタアクリレート共
重合体、スチレン・ブタジエン・アクリル酸エステル共
重合体、スチレン・メチルメタアクリレート共重合体、
スチレン・ｎ−ブチルメタアクリレート共重合体、スチ
レン・メチルメタアクリレート・ｎ−ブチルアクリレー
ト共重合体、スチレン・メチルメタアクリレート・ブチ
ルアリレート・Ｎ−（エトキシメチル）アクリルアミド
共重合体、スチレン・グリシジルメタアクリレート共重
合体、スチレン・ブタジエン・ジメチル・アミノエチル
メタアクリレート共重合体、スチレン・アクリル酸エス
テル・マレイン酸エステル共重合体、スチレン・メタア
クリル酸メチル・アクリル酸２−エチルヘキシル共重合
体、スチレン・ｎ−ブチルアリレート・エチルグリコー
ルメタアクリレート共重合体、スチレン・ｎ−ブチルメ
タアクリレート・アクリル酸共重合体、スチレン・ｎ−
ブチルメタアクリレート・無水マレイン酸共重合体、ス
チレン・ブチルアクリレート・イソブチルマレイン酸ハ
−フエステル・ジビニルベンゼン共重合体、ポリエステ
ル及びその共重合体、ポリエチレン及びその共重合体、
エポキシ樹脂、シリコ−ン樹脂、ポリプロピレン及びそ
の共重合体、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニー
ルアルコール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリビニルブチ
ラール樹脂などを１種類あるいは２種類以上ブレンドし
たものを使用することができる。着色剤としては、カー
ボンブラック、スピリットブラック、ニグロシン、ロー
ダミン系、トリアミノトリフェニルメタン、カチオン
系、ジオキサジン、銅フタロシニアン、ベリレン、アゾ
系、含金アゾ顔料、アゾクロムコンプレックス、カーミ
ン系、ベンジジン系、ソーラピュアイエロー８Ｇ、キナ
クリドン、ポリタングストリン酸、インダスレンブル
ー、スルホンアミド誘導体等を使用することができる。

【００３２】帯電制御剤としては、電子受容性の有機錯
体、塩素化ポリエステル、ニトロフニン酸、第４級アン
モニウム塩、ピリジニル塩等を使用できる。離型剤とし
ては、ポリプロピレンワックス、ポリエチレンワックス
等を使用することができる。分散剤としては、金属石
鹸、ポリエチレングリコール等を使用できる。その他の
添加剤としては、ステアリン酸亜鉛、酸化亜鉛、酸化セ
リウム等を使用することができる。磁性剤としては、Ｆ
ｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ等の金属粉、Ｆｅ₃
Ｏ₄、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｃｒ₂Ｏ₃、フェライト等の金属酸化
物、マンガンと酸を含む合金等の熱処理によって強磁性
を示す合金等を用いることができ、予めカップリング剤
等の予備処理を施しても構わない。そして、これらを用
いて一般の混練粉砕法、スプレ−ドライ法、及び重合法
等により、母粒子８を作製する。

【００３３】外添剤９としては硬さが比較的硬く、表面
に疎水化処理を施した種々のものが使用されている。例
えば、シリカ、酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン
酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、
酸化クロム等の金属酸化物の微粒子、窒化珪素等窒化物
の微粒子、炭化珪素等炭化物の微粒子、硫酸カルシウ
ム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等の金属塩の微粒子
及びこれらの複合物等の無機微粒子や、アクリル微粒子
等の有機微粒子を用いることができる。また、これらの
表面処理剤として、シラン系カップリング剤、チタネー
ト系カップリング剤、フッ素含有シランカップリング
剤、シリコーンオイル等を用いることができる。これら
の処理剤で処理された外添剤の疎水化率は、従来のメタ
ノール法によるもので６０％以上のものが好ましい。こ
れ以下であると、高温高湿化において、水分の吸着によ
り帯電性及び流動性の低下を起こしやすく好ましくな
い。外添剤の粒径としては、搬送性、帯電性の観点から
０.００１〜１μｍであることが好ましい。また、外添
剤は１種類に限定されるものではなく、２種類以上のも
のを混合したものも使用することができる。前述の母粒
子８と外添剤９とは、これらをヘンシェルミキサー、パ
ーペンマイヤー等の高速流動混合機やメカノケミカル法
等の混合機等により乾式混合させて付着させる。

【００３４】一方、この例の画像形成装置の現像装置１
に用いられる現像ローラ５は、少なくともその表面の硬
さが、 外添剤の硬さ＞現像ローラ５の表面の硬さ＞母粒子の硬
さ に設定されている。その場合、後述するように好ましく
は現像ローラ５の表面の硬さは１０ＨＲＣ以上に設定す
るのがよい。この現像ローラ５は、例えばアルミニウム
にニッケルメッキを施して形成することができる。

【００３５】このように構成されたこの例の画像形成装
置においては、外添剤９が付着していない母粒子８から
なる非同期トナーの現像ローラ５への融着が防止され
て、トナーのフィルミングが防止されるようになる。そ
の場合、非同期トナーの現像ローラ５への融着が防止さ
れる理由として、次のことが考えられる。すなわち、ト
ナーＴが現像ローラ５と供給ローラ４との間、現像ロー
ラ５とトナー規制部材６との間あるいは現像ローラ５と
潜像担持体７との間を通過する際、同期トナー、非同期
トナーおよび非同期外添剤がそれぞれ現像ローラ５と、
供給ローラ４、トナー規制部材６あるいは潜像担持体７
との間に挟圧されるか、あるいは、現像ローラ５と同期
トナーとの間に挟圧されるようになる。その場合、外添
剤９の非同期率が３.０％以上に設定されているため、
十分な量の非同期の外添剤９がそれらの間に挟圧され
る。そして、母粒子８の硬さ、外添剤９の硬さおよび現
像ローラ５の表面の硬さが、外添剤の硬さ＞現像ローラ
５の表面の硬さ＞母粒子の硬さに設定されているため、
挟圧された同期トナーの外添剤９は、挟圧力により、少
なくともその一部が母粒子８に埋め込まれるようにな
る。この結果、母粒子８と外添剤９との付着力が増大
し、母粒子８の現像ローラ５への融着が防止されて、ト
ナーＴのフィルミングが抑制されるようになると考えら
れる。

【００３６】また、挟圧された非同期の外添剤９は、同
期トナーの外添剤９の反作用力で押し返されて現像ロー
ラ５側への力を受けるようになる。この結果、非同期の
外添剤９はこの力により現像ローラ５に対し研磨作用を
行うようになり、この非同期の外添剤９の研磨作用によ
って、現像ローラ５表面に付着する同期トナーが擦り落
とされると考えられる。これにより、現像ローラ５の表
面は、常に同期トナーがほとんど付着しないきれいな面
となり、トナＴーのフィルミングがより一層効果的に抑
制されるようになる。ところで、非同期の外添剤９の研
磨作用で現像ローラ５の表面に傷が発生する場合があ
る。しかし、発生する傷は、現像ローラ５の表面の硬さ
がトナーＴの母粒子８の硬さに比べて硬いので、トナー
Ｔを付着し易くするために設定されている現像ローラ５
の表面粗さに比べて微小である。したがって、外添剤９
の研磨作用による現像ローラ５の傷はトナーＴの搬送性
やトナーＴの帯電性にほとんど影響を与えることはな
い。

【００３７】このようにして、現像ローラ５への融着ト
ナーによるトナーＴの搬送むらが生じなくなるので、現
像ローラ５が常に均一なトナーＴの搬送と均一なトナー
Ｔの帯電とを行うようになり、画像すじの発生等の画像
不良が防止されて、良好な画質の画像が得られるととも
に、現像ローラ５および現像装置１の長寿命を実現する
ことができる。

【００３８】ところで、非同期外添剤（シリカ；Ｓ
_iＯ₂）９を負帯電して使用する場合は、外添剤９の非同
期率が５.０％より大きくなると、同じ混合条件で混合
した際トナーＴの帯電不良を起こしてトナーかぶりを発
生するおそれがある。また、外添剤９自体の融点が高く
しかも熱伝達率が悪いため、このように外添剤９の非同
期率が５.０％より大きくなると、定着時にトナーＴの
母粒子８が溶ける温度が高くなってしまい、定着温度が
高くなる。そこで、外添剤９の非同期率を５.０％以下
に設定することでトナーかぶりを低減できるとともに、
定着時にトナーの母粒子が溶ける温度を低くでき、低温
定着を良好に行うことができるようになる。したがっ
て、外添剤９の非同期率は３.０〜５.０％に設定するの
が好ましい。

【００３９】実際に、本発明の実施例ないしと、こ
れらの実施例ないしと比較するための比較例ない
しについて現像ローラのフィルミング実験を実施し
た。実験方法は次の通りである。 現像装置の構成 現像ローラ ：アルミローラ φ＝18 mm、硬度 １０ＨＲＣ、 表面粗さ Ｒ_z＝7.2 μｍ、線速 360 mm/s。 供給ローラ ：ウレタンスポンジ φ＝14.6 mm、接触深さ 0.3 mm、 カウンタ回転の周速比（現像ローラの回転に対する） 0.65 規制ブレード：ゴムブレードのエッジによるトレール上規制 規制エッジ Ｒ＝50 μm、規制ばね荷重 1.5 kg 攪拌方法 現像装置内にトナー１００ｇを投入して空回しを行っ
た。 評価方法 最大10000枚に相当する空回しによって、ローラへのト
ナー融着がどの程度起きるかを調べた。 トナーＴ

【００４０】各例において、次の表３に示すトナーを使
用した。

【表３】

【００４１】実験結果を表４に示す。

【表４】

【００４２】表４から明らかなように、外添剤９の硬さ
＞現像ローラ５の表面の硬さ＞母粒子８の硬さに設定さ
れた現像装置１において、外添剤９の非同期率が３.０
％以上である実施例ないしでは、いずれも、１００
００枚の印字を行っても画像すじは現れなく良好な画像
が得られ、また現像ローラ５へのトナーＴの融着もなか
った。これに対して、外添剤９の非同期率が２.５４％
である比較例では７０００枚の印字で画像すじがある
程度現れ、また現像ローラ５へのトナーＴの融着が発生
した。また、外添剤９非同期率が２.５８％である比較
例では６０００枚の印字で画像すじがある程度現れ、
また現像ローラ５へのトナーＴの融着が発生した。更
に、外添剤９の非同期率が２.１８％である比較例で
は３０００枚の印字で画像すじが明瞭に現れ、また現像
ローラ５へのトナーＴの融着も発生した。更に、外添剤
９の非同期率が１.８３％である比較例では２０００
枚の印字で画像すじが明瞭に現れ、また現像ローラ５へ
のトナーＴの融着も発生した。

【００４３】このように、外添剤９の硬さ、現像ローラ
５の表面の硬さおよび母粒子８の硬さを、外添剤９の硬
さ＞現像ローラ５の表面の硬さ＞母粒子８の硬さに設定
するとともに、トナーの外添剤９の非同期率を３.０％
以上に設定することで、現像ローラ５へのトナー融着が
防止されるとともに、画像すじが防止されるようにな
る。その場合、前述のように同期トナーの外添剤９が母
粒子８に埋め込まれるようにするために、現像ローラ５
の表面が十分な硬度を有する必要があるが、前述の母粒
子９の材質から、少なくとも１０ＨＲＣ以上に設定する
ことが望ましい。

【００４４】更に、本発明の実施例およびと参考
およびについて低温定着試験を実施した。その場合、
この低温定着試験を、消しゴム擦り試験方法および折剥
れ試験方法により実施した。試験方法は次の通りであ
る。 未定着印字サンプル 紙 XEROX 4024 紙 トナー付着量 0.40〜0.44 mg/cm² パッチ形状 図５に示す６個の正方形 定着条件 定着器 コニカ：KL2010（市販） 速度 90 mm/s 温度 140℃

【００４５】まず、消しゴム擦り（消しゴム擦り強度）
測定試験について説明する。この消しゴム擦り強度測定
試験では、一枚のサンプルで１〜２つのパッチを使い、
各温度毎に定着率（消しゴム擦り強度）の平均を求め
た。このとき、消しゴム擦り強度は次のようにして求め
た。 (1) 図６（ａ）に示すように消しゴムで擦る前に定着サ
ンプルの濃度（ＯＤ値）を測定する（○で示す５箇
所）。 (2) 図６（ｂ）に示すように擦る前に濃度（ＯＤ値）測
定した５箇所を含む領域を消しゴムで擦る（５往復）。 消しゴムの種類 インキ・ボールペン用砂消しゴム（LI
ON ER-502R） 荷重 1.0 kg (3) 図６（ｃ）に示すように擦った後、擦る前に濃度
（ＯＤ値）測定した５箇所の部分の濃度（ＯＤ値）を測
定する。 (4) 消しゴム擦り強度を、式 消しゴム擦り強度 ＝ 擦った後のＯＤ値の平均／擦る前
のＯＤ値の平均 から求める。

【００４６】次に、折剥れ強度試験について説明する。
この折剥れ強度試験では、定着後のサンプルのパッチを
使い、各温度毎に定着率（折剥れ強度）の平均を求め
た。このとき、折剥れ強度は次のようにして求めた。 (1) 図７（ａ）に示すように、定着サンプルのパッチを
一つ切り取る。 (2) 同じく図７（ａ）に示すように、パッチの中央の濃
度（ＯＤ値）を測定する。 (3) 図７（ｂ）に示すように、パッチをその中央が折り
目（点線で図示）になるように４つ折りにする。 (4) ４つ折りにしたまま、加熱していない定着器に通
す。 (5) ５００ｇの分銅にガーゼを巻いて折り目の部分を擦
る。 (6) 図７（ｃ）に示すように、擦った後の折り目の中心
の（ＯＤ値）を３回測定する。 (7) 折剥れ強度を、式 折剥れ強度 ＝ 擦った後のＯＤ値／擦る前のＯＤ値 から求める。

【００４７】これらの消しゴム擦り強度測定試験および
折剥れ強度試験の各試験結果を表５に示す。

【表５】

【００４８】表５から明らかなように、本発明の実施例
およびでそれぞれ用いた外添剤の非同期率が４.９
％および３.５９％の各トナーＴでは、消しゴム擦り強
度および折剥れ強度がいずれもそれらの合格値７５％お
よび６０％を満たしていた。また、参考例で用いた本
発明のトナー(a)における外添剤９の非同期率が６.３５
％のトナーＴでは、消しゴム擦り強度および折剥れ強度
がそれぞれ７０％および４９％であり、それらの合格値
７５％および６０％を満たさなかった。これにより、外
添剤９の非同期率を５.０％以下にすることで、低温定
着が良好となることがわかった。なお、参考例で用い
た比較トナー(a)における外添剤９の非同期率が２.５４
％のトナーＴでは、消しゴム擦り強度および折剥れ強度
がそれぞれ８４％および７２％であり、それらの合格値
７５％および６０％を満たしていた。

【００４９】したがって、特に低温定着を考慮しない
で、現像ローラ５におけるトナーＴのフィルミングを防
止するためおよび良好な画像を得るためには、前述の現
像ローラのフィルミング実験の実験結果から、外添剤９
の非同期率を３.０％以上に設定すればよいことがわか
り、また、前述のフィルミング防止および良好な画像に
加えて良好な低温定着を可能にするためには、前述の消
しゴム擦り試験の試験結果および折剥れ試験の試験結果
から、外添剤の非同期率を３.０％ないし５.０％に設定
することが好ましいことがわかった。

【００５０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の画像形成装置によれば、外添剤の硬さ＞トナー担持体
の表面の硬さ＞母粒子の硬さに設定し、かつトナーの外
添剤の非同期率を３.０％以上に設定しているので、母
粒子と外添剤との付着力を増大して母粒子のトナー担持
体への融着を抑制でき、トナーのフィルミングを防止で
きる。これにより、トナー担持体により均一なトナーの
搬送と均一なトナーの帯電とを行うことができるように
なるので、画像むらのない良好な画質を得ることができ
るとともに、トナー担持体および画像形成装置の長寿命
を実現することができる。

【００５１】特に、請求項２の発明によれば、外添剤の
非同期率を３.０％〜５.０％に設定しているので、現像
ローラでのトナーのフィルミングを防止できかつ画像む
らのない良好な画質を得ることができるだけではなく、
良好な低温定着が可能となる。更に、請求項３の発明に
よれば、外添剤による母粒子表面への被覆率を１００％
以上に設定しているので、トナーの搬送むらをより効果
的に防止できるとともに、より一層良好な画質を得るこ
とができる。

【００５２】更に、請求項４の発明によれば、トナー担
持体の表面の硬さを１０ＨＲＣ以上に設定しているの
で、トナー担持体の表面の硬さを十分な硬さに保持して
非同期の外添剤による傷をトナー担持体の表面に発生し
難くできるとともに、発生した傷をより一層微小にでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る画像形成装置の実施の形態の一
例に使用される従来の現像装置を模式的に示し、（ａ）
はその断面図、（ｂ）はこの現像装置に使用されるトナ
ーの１つの粒子を示す図である。

【図２】 トナーの母粒子と外添剤との付着状態の分析
に用いるための、従来のトナー分析方法の一例を説明す
る図である。

【図３】 図２に示すトナー分析方法において用いられ
る等価粒子および等価粒径について説明する図である。

【図４】 図２に示すトナー分析方法による分析結果を
示す図である。

【図５】 本発明の画像形成装置に対して実施した低温
定着試験に用いた未定着印字サンプルを示す図である。

【図６】 消しゴム擦り強度試験を説明し、（ａ）は消
しゴムで擦る前に定着サンプルの濃度（ＯＤ値）を測定
することを説明する図、（ｂ）は（ａ）で測定した５箇
所を含む領域を消しゴムで擦ることを説明する図、
（ｃ）は消しゴムで擦った後、（ａ）の測定部分の濃度
（ＯＤ値）を測定することを説明する図である。

【図７】 折剥れ強度試験を説明し、（ａ）は定着サン
プルのパッチを一つ切り取って、そのパッチの中央の濃
度（ＯＤ値）を測定することを説明する図、（ｂ）は
（ａ）のパッチの中央を４つ折りにすることを説明する
図、（ｃ）は擦った後の折り目の中心の（ＯＤ値）を測
定することを説明する図である。

【符号の説明】

１…現像装置、２…トナー収容部、３…トナー搬送手
段、４…トナー供給ローラ、５…現像ローラ、６…トナ
ー規制部材、７…潜像担持体、８…母粒子（Ｃ）、９…
外添剤（ＳｉＯ₂）、Ｔ…トナー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の母粒子と多数の外添剤とからなる
   トナーを担持しかつこのトナーを感光体の方へ搬送する
   トナー担持体と、前記トナー担持体上に前記感光体の方
   へ搬送されるトナーの薄層を形成する規制部材と、前記
   トナー担持体によって搬送されるトナーで現像される潜
   像を担持する潜像担持体とを少なくとも備えた画像形成
   装置において、 前記母粒子の硬さ、前記外添剤の硬さおよび前記トナー
   担持体の表面の硬さが、 外添剤の硬さ＞トナー担持体の表面の硬さ＞母粒子の硬
   さ に設定されているとともに、 （母粒子に付着されていない外添剤である非同期外添剤
   の量）÷（外添剤全量） の百分率で与えられる外添剤の非同期率が３.０％以上
   であることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記外添剤の非同期率が３.０％〜５.０
   ％であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装
   置。
3. 【請求項３】 外添剤による母粒子表面への被覆率が１
   ００％以上であることを特徴とする請求項１または２記
   載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記トナー担持体の表面の硬さが１０Ｈ
   ＲＣ以上に設定されていることを特徴とする請求項１な
   いし３のいずれか１記載の画像形成装置。