JP2002107998A

JP2002107998A - 現像剤及びこれを用いた画像形成装置

Info

Publication number: JP2002107998A
Application number: JP2000291267A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Mochizuki; 貴弘望月
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2000-09-22
Filing date: 2000-09-25
Publication date: 2002-04-10
Anticipated expiration: 2020-09-25
Also published as: US20030203303A1; US6990306B2; JP3475168B2

Abstract

(57)【要約】【課題】帯電性及び保存性が良好で、画像形成時に、キ
ャリア付着、機体内汚染、画像上の黒点を生じることな
く、定着特性かつ再現性の良い優れた画像を形成し得る
現像剤を得る。【解決手段】表面粗さＲｚが１．０以下の感光体と、着
色剤、バインダー樹脂を含むトナー粒子と、シリカ粒子
と、金属石鹸とを含有するトナーを含み、該金属石鹸に
対するシリカ粒子の重量比が１０ないし６０倍である現
像剤とを組み合わせて画像形成を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電記録方式、及
び電子写真方式等の画像形成装置及びこれに用いられる
現像剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機及びプリンタの高速化、及び定着
器のオイルレス化に対応する為、近年、トナー中のワッ
クス含有量は多くなってきている。ワックス含有量が多
くなると、現像剤内で遊離ワックスが増え、トナーとキ
ャリアの摩擦帯電を阻害するため、帯電がゼロ側にシフ
トするため、感光体へのキャリア付着が生じ、また、ロ
ングライフになると、キャリアのコート剤の剥がれが生
じ、剥がれたところにワックスが付着し、帯電性を損ね
ることから、キャリアの劣化による画質劣化などが発生
していた。その防止策として、無機酸化物をトナー粒子
と混合してトナー粒子表面に付着させることが一般的で
あった。このような無機酸化物としては、帯電性向上や
長期保存時の安定性、コストに優れることから、例えば
シリカ粒子が広く使用されていた。

【０００３】シリカ粒子のみを混合した場合、帯電性及
びトナー流動性は向上し得るが、添加量が多い場合や、
トナー粒子への付着強度が低い場合には、感光体上に付
着したトナーがやがて固着し、固着したトナーが原因で
画像上に黒点となって現れていた。このような現象は、
感光体の表面粗さが大きく寄与し、よりＲｚの小さい感
光体では黒点の発生が軽微となる。

【０００４】また、感光体表面の摩擦抵抗を低減させる
為に金属石鹸を添加することも非常に有効であり、また
金属石鹸の添加はクリーニングブレードとの摩擦抵抗も
低減することから感光体の長寿命化にも有効である。し
かしながら、金属石鹸の添加はキャリア汚染の原因にも
なるため、必要最小限に抑える必要があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みてなされたもので、その第１の目的は、帯電性及び
保存性が良好で、画像形成時に、キャリア付着、機体内
汚染、画像上の黒点を生じることなく、定着特性かつ再
現性の良い優れた画像を形成し得る現像剤を提供するこ
とにある。

【０００６】本発明の第２の目的は、キャリア付着、機
体内汚染、画像上の黒点を生じることなく、定着特性か
つ再現性の良い優れた画像を形成し得る画像形成装置を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１に、表面
粗さＲｚが１．０以下の像担持体に適用される現像剤で
あって、着色剤、バインダー樹脂を含むトナー粒子と、
シリカ粒子と、金属石鹸とを含有するトナーを含み、該
金属石鹸に対するシリカ粒子の重量比が１０ないし６０
倍である現像剤を提供する。

【０００８】本発明は、第２に、１．０以下の表面粗さ
Ｒｚを有する像担持体と、該像担持体に対向して設けら
れ、着色剤、バインダー樹脂を含むトナー粒子と、シリ
カ粒子と、金属石鹸とを含有するトナーを含み、該金属
石鹸に対するシリカ粒子の重量比が１０ないし６０倍で
ある現像剤を収容し、該像担持体上に形成された静電潜
像を現像して現像剤像を形成するための現像器と、該現
像剤像を被転写材上に転写するための転写器と、加熱部
材を有し、該被転写材上に転写された現像剤像を定着す
るための定着器とを具備する画像形成装置を提供する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の現像剤は、表面粗さＲｚ
が１．０以下の像担持体に適用される現像剤であって、
着色剤、バインダー樹脂を含むトナー粒子と、シリカ粒
子と、金属石鹸とを含有するトナーを含み、金属石鹸に
対するシリカ粒子の重量比が１０ないし６０倍である。

【００１０】本発明の画像形成装置は、上述の現像剤を
使用した装置であって、１．０以下の表面粗さＲｚを有
する像担持体と、該像担持体に対向して設けられ、着色
剤、バインダー樹脂を含むトナー粒子と、シリカ粒子
と、金属石鹸とを含有するトナーを含み、該金属石鹸に
対するシリカ粒子の重量比が１０ないし６０倍である現
像剤を収容し、該像担持体上に形成された静電潜像を現
像して現像剤像を形成するための現像器と、該現像剤像
を被転写材上に転写するための転写器と、加熱部材を有
し、該被転写材上に転写された現像剤像を定着するため
の定着器とを具備する。

【００１１】本発明によれば、１．０以下の表面粗さＲ
ｚを有する像担持体に適用する現像剤に、添加剤とし
て、シリカ粒子及び金属石鹸を、その重量比が下記式を
満足するように配合することにより、キャリア汚染及び
トナーの感光体への固着による黒点を生じることなく、
かつ帯電性及びトナー流動性を良好にし、優れた画像を
形成することができる。

【００１２】１０≦シリカ粒子／金属石鹸≦６０このようにして、本発明では、キャリア付着、帯電性向
上、保存性確保に有用であるが、像担持体の黒点の原因
となるシリカと、黒点防止効果のある金属石鹸とを効果
的に併用することができる。

【００１３】本発明に用いられる表面粗さＲｚは、十点
平均粗さをいう。その測定方法について以下に述べる。

【００１４】図１は、表面粗さＲｚの測定方法を説明す
るための図を示す。

【００１５】図示するように、粗さ曲線１００は、例え
ば針やセンサを直接測定物に接触させて測定を行う接触
式、及び非可視光線を測定物に当てて測定する非接触式
表面粗さ計により計測された粗さ曲線から、平均線ｌｎ
の方向に基準長さｌだけ抜き取ったものである。この抜
き取り部分の最も高い山頂から５番目の山頂の標高Ｙp
1，Ｙp2，Ｙp3，Ｙp4，Ｙp5の平均値と、最も低い谷底
から、５番目の谷底の深さＹv1，Ｙv2，Ｙv3，Ｙv4，Ｙ
v5平均値との和を表面粗さＲｚ（μｍ）とする。

【００１６】表面粗さＲｚが１を越えると、黒点が発生
する。

【００１７】シリカ粒子を含まない場合には、トナーの
流動性及び帯電性が極端に悪くなり、その結果、機体内
汚染、画質低下及びキャリア付着が発生する。

【００１８】また、金属石鹸を含まない場合には、感光
体のＲｚに関わらず、感光体にトナーが付着しやすくな
り、その結果、黒点が発生する。

【００１９】金属石鹸は、トナー中に０．００８ないし
０．０１重量％含まれていることが好ましい。金属石鹸
の含有量が０．０１重量％を越えると、トナーの帯電性
が悪化し、画像濃度低下や画像劣化、機体内汚染が起こ
りやすくなる傾向があり、０．００８重量％未満である
と、黒点が発生しやすくなる傾向がある。

【００２０】シリカ粒子は、トナー中に０．０８ないし
０．６重量％含まれることが好ましい。シリカ粒子の含
有量が０．６重量％を越えると、トナーの帯電量が高く
なり、低温低湿下での画像濃度低下を生じる傾向があ
り、０．０８重量％未満であると、機体内汚染、画質低
下及びキャリア付着が発生しやすくなる傾向がある。

【００２１】トナー粒子は、好ましくは７重量％以下さ
らに好ましくは５ないし７重量％のワックスをさらに含
有し得る。

【００２２】ワックスを添加することにより、トナーの
定着性能を良好にすることができる。

【００２３】本発明の現像剤は、さらにキャリアを添加
することができる。

【００２４】キャリアとしては、シリコーン被覆キャリ
アを使用することが好ましい。シリコーン被覆キャリア
を使用することにより、現像器内でトナーと摩擦され、
その摩擦帯電により感光体にキャリアそのものが付着
し、感光体表面を傷つけるような問題が起きず、トナー
を現像するのに十分な帯電量を得ることが可能となる。

【００２５】図２は、本発明の画像形成装置の一例の構
成を表す概略図である。

【００２６】図示するように、表面粗さＲｚが１以下で
あり、矢印ａの方向に回転可能な感光体１には、帯電装
置２により一様に−５００〜８００Ｖの表面電位が付与
されている。露光装置３により感光体１上に静電潜像が
形成される。現像装置４で負帯電したトナーにより、こ
の静電潜像が可視化される。このとき使用される現像剤
は、着色剤、バインダー樹脂を含むトナー粒子と、シリ
カ粒子と、金属石鹸とを含有するトナーを含み、金属石
鹸に対するシリカ粒子の重量比が１０ないし６０倍であ
る。現像装置の下流では、感光体１にベルト５が押し当
てられ、ベルト５と感光体１との間に被転写体である紙
Ｐを介在させ、さらに、高圧電源９によりベルトに印加
された例えば＋３００〜５ｋＶのバイアス電圧によって
感光体１上のトナー像が紙Ｐに転写される。ベルト５
は、例えば体積抵抗が１０ｅ8 〜１０12Ω・ｃｍの弾性
ベルトからなり、複数のローラで支持されている。うち
一本のローラ７を駆動することで、ベルト５は感光体と
ほぼ同じ面移動速度で回動させることができる。給電部
材としては、体積抵抗１０ｅ2 〜１０ｅ8 Ωｃｍの導電
性弾性ローラ８を用い、感光体１とベルト５とが接触し
た領域のベルト背面から給電を行なうことができる。通
常の印字では、ベルト５と感光体１が離間した状態でそ
れぞれが駆動され、両者がほぼ同じ面速度になった後に
当接される。転写バイアスが給電ローラ８に印加される
と同時に、被写体である紙Ｐが搬送され、転写ニップ領
域に至る。感光体１及び給電ローラ８間の転写ニップを
通過した紙は、ベルト５上に静電的に吸着しているが、
ベルト５の駆動ローラ７の曲率が大きいため、ベルトユ
ニット最下流側で、紙Ｐの先端がベルトから離れ、ガイ
ド部材を通って定着器１１へと搬送され得る。

【００２７】転写ニップの下流では、クリーニング手段
１３により余分なトナーを除去した後、除電手段１４に
より除電が行なわれる。

【００２８】定着器１１では、ヒートローラ１５と加圧
ローラ１０により、１６０ないし１９０℃の定着温度で
定着が行われる。ここで使用される定着器１１は、オイ
ル補給機構が設けられていないオイルレス型である。

【００２９】

【実施例】以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明
する。

【００３０】実施例１下記組成のトナー粒子材料を用意した。

【００３１】スチレン／アクリル樹脂（三井化学製：ＣＰＲ−６００Ｂ）８９重量部カーボンブラック（三菱化学製：ＭＡ−１００）５重量部帯電制御剤（保土ヶ谷化学製：ＴＲＨ）１重量部ポリプロピレンワックス（三洋化成工業製：ビスコール５５０Ｐ）５重量部上記トナー粒子材料を均一に予備混合し、その後、加圧
ニーダにて溶融混練した。得られた混練物を、ハンマー
ミルで粗粉砕した。さらに、得られた粗粉砕物をジェッ
ト粉砕機で微粉砕した後、気流分級機で分級し、平均粒
径１０μｍの黒色トナー粒子を得た。

【００３２】この黒色トナー粒子１００重量部に対し、
シリカ微粉末（日本アエロジル製：Ｒ９７２）０．４重
量部、金属石鹸（ジンクステアレート）を、シリカ／金
属石鹸の添加量比が４０になるように、０．０１重量部
ヘンシェルミキサに混合し、黒色トナーを得た。

【００３３】このトナー６重量部を、シリコーン樹脂コ
ートキャリア９４重量部と混合し、得られた現像剤を図
２と同様の構成を有する東芝製デジタル複写機プリマー
ジュ２５１の現像器内に収容し画像を形成した。なお、
使用された感光体のＲｚは０．７であった。

【００３４】このようにして得られた現像剤、装置、及
び画像について、下記試験、及び評価を行った。

【００３５】定着性能東芝製定着評価用チャートで画出しし、画出し後、堅牢
度試験器にて、ハーフトーン部のパッチを擦り、擦る前
と擦り後の濃度差から定着残存率を算出する。擦り後／擦り前×１００＝定着残存率その結果、定着残存率が７５％以上である場合を○、７
０％以上７５％未満である場合を△、７０％未満である
場合を×として評価した。

【００３６】機体内汚染東芝製複写機プリマージュ２５１の現像ユニットを取り
出し、トナー落ち等による機体内部の汚れ度合いを目視
で確認した。

【００３７】その結果、良好である場合を○、やや悪い
場合を△、悪い場合を×として評価した。

【００３８】高湿下の画質東芝製画像評価チャートを用い、東芝製複写機プリマー
ジュ２５１で画出しを行い、画像中央部の細線再現用パ
ッチをルーペで確認した。

【００３９】細線再現性が良好である場合を○、やや悪
い場合を△、悪い場合を×として評価した。

【００４０】保存特性得られたトナー２０ｇをプラスチック容器に入れ、５０
℃／８時間放置した。その後トナーをホソカワミクロン
製パウダーテスタを使用して、４２メッシュで１０秒篩
を行い、メッシュ上のトナー残量を測定した。

【００４１】トナー残量が１ｇ以下の場合を○、１ｇよ
り多く５ｇ以下の場合を△、５ｇを越える場合を×とし
て評価した。

【００４２】キャリア付着東芝製複写機プリマージュ２５１で黒ベタ画像を画出し
し、黒ベタ上のキャリア付着（付着部の周りは少し白く
なる）の数を目視で確認した。

【００４３】その結果、キャリア付着が０個の場合を
○、１ないし５個の場合を△、６個以上の場合を×とし
て評価した。

【００４４】黒点東芝製複写機プリマージュ２５１で白紙を画出しし、白
紙上の黒点の数及びドラム上の黒点の数を目視で確認し
た。

【００４５】その結果、ドラム上及び画像上の黒点が０
個の場合を○、１個以上１０個未満の場合を△、１０個
以上の場合を×として評価した。

【００４６】ライフエンドの画質東芝製複写機プリマージュ２５１でライフ試験を行い、
ライフエンド後（１５００００枚通紙後）に東芝製画像
評価チャートで画出しを行った。画像中央部の細線再現
用パッチをルーペで確認した。

【００４７】その結果、細線再現性が良好である場合を
○、やや悪い場合を△、悪い場合を×として評価した。

【００４８】得られた結果を下記表１に示す。

【００４９】下記表１から明らかなように、定着性能に
優れ、高温多湿下においても黒点、キャリア付着のない
良好な画像が得られた。また、１０万枚の通紙試験後で
も良好な画像が得られ、機体内汚染は殆ど無かった。

【００５０】実施例２ないし７，比較例１ないし３ワックス量、シリカ量、シリカ／金属石鹸の重量比及び
感光体Ｒｚ値を下記表１に示すように変更する以外は実
施例１と同様にして現像剤を得た。得られた現像剤を使
用して実施例１と同様に各種試験、評価を行った。得ら
れた結果を下記表１に示す。

【００５１】

【表１】

【００５２】実施例２ないし５においては配合したワッ
クス量を変更した。ワックス量の少ない実施例４では定
着性能が多少劣り、ワックス量の多い実施例５では多少
黒点が発生した。しかしながら、実施例１ないし３につ
いては、いずれも、定着性能、黒点、キャリア付着、保
存特性、機体内汚染、高湿下及びライフエンドにおける
画質全てについて良好な結果が得られた。

【００５３】比較例１及び２は、シリカ／金属石鹸の重
量比を変更した。シリカ／金属石鹸重量比が小さい比較
例１では機体内汚染がひどく、且つキャリア付着が発生
していた。シリカ／金属石鹸重量比が大きい比較例２で
は黒点が発生していた。

【００５４】実施例６及び７は、シリカ粒子の添加量を
変更した。シリカ添加量が少ない実施例６では、キャリ
ア付着が多少発生しており、且つ機体内汚染がわずかに
見られ、保存特性も多少劣っていた。また、シリカ添加
量が多い実施例７では高湿下の細線再現性が多少劣って
いた。

【００５５】比較例３は感光体のＲｚ値を変更したとこ
ろ、黒点が発生した。

【００５６】

【発明の効果】本発明の現像剤を用いると、定着性能、
帯電特性、及び保存特性が良好であり、機体内汚染がな
く、黒点が発生せず、感光体が長寿命になり、高湿下及
びライフエンドにおいても良好な画像を形成し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】表面粗さＲｚの測定方法を説明するための図

【図２】本発明の画像形成装置の一例を表す概略図

【符号の説明】

１…感光体２…帯電装置３…露光装置４…現像装置５…ベルト８…給電ローラ１０…加圧ローラ１１…定着器１５…ヒートローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面粗さＲｚが１．０以下の像担持体に適
用される現像剤であって、着色剤、バインダー樹脂を含
むトナー粒子と、シリカ粒子と、金属石鹸とを含有する
トナーを含み、該金属石鹸に対するシリカ粒子の重量比
が１０ないし６０倍である現像剤。
【請求項２】１．０以下の表面粗さＲｚを有する像担持
体と、該像担持体に対向して設けられ、着色剤、バインダー樹脂を含むトナー粒子と、シリカ粒
子と、金属石鹸とを含有するトナーを含み、該金属石鹸
に対するシリカ粒子の重量比が１０ないし６０倍である
現像剤を収容し、該像担持体上に形成された静電潜像を
現像して現像剤像を形成するための現像器と、該現像剤像を被転写材上に転写するための転写器と、加熱部材を有し、該被転写材上に転写された現像剤像を
定着するための定着器とを具備する画像形成装置。