JP2004117457A

JP2004117457A - 静電現像トナー

Info

Publication number: JP2004117457A
Application number: JP2002276739A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Igami; 伊神　淳; Masateru Kawamura; 河村　政輝
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2002-09-24
Filing date: 2002-09-24
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】画像形成に伴って発生する感光ドラムにおける感光体層の削れ量を一定以下に抑制することが可能な静電現像トナー。
【解決手段】感光ドラムの周面に形成された３０〜５０μｍの膜厚を有する感光体層に静電潜像を形成し、感光ドラムに対して５０〜３５０ｋＰａのニップ圧で接触されている現像ローラから静電潜像にトナーを供給して静電潜像を現像する画像形成装置に使用される静電現像トナーであって、前記静電現像トナーは、重合樹脂粒子中に着色剤が含有されるとともに、互いに粒子径が異なる第１シリカ微粒子及び第２シリカ微粒子の少なくとも一方が外添されており、前記着色剤は、その粒子径が０．１〜０．６μｍの範囲にある酸化鉄であり、前記第１シリカ微粒子は、そのＢＥＴ比表面積の平均値が５０〜１５０ｍ^２／ｇの範囲にあり、前記第２シリカ微粒子は、そのＢＥＴ比表面積の平均値が２０〜１００ｍ^２／ｇの範囲にある。
【選択図】　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光ドラムの感光体層上に形成された静電潜像をトナーにより現像する、所謂、電子写真方式により画像を形成するプリンタ、コピー、ファクシミリ等の画像形成装置に使用される静電現像トナーに関し、特に、１００００枚程度の画像形成を行った場合においても、その画像形成に伴って発生する感光ドラムにおける感光体層の削れ量を一定以下に抑制することが可能な静電現像トナーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、感光ドラムの感光体層上に形成された静電潜像を、着色剤を含有するトナー粒子にシリカ微粒子等の外添剤を外添した静電現像トナーを使用して現像する電子写真方式により画像を形成するように構成された各種の画像形成装置が提案されている。
【０００３】
例えば、特開平１１−１９４５５７号公報には、感光ドラムの駆動時間及び帯電ローラへの電圧印加時間のデータを入力するとともに、不揮発性メモリからクリーニングブレードの感光ドラムに対する当接圧データを入力し、制御部においてはこれらの各データに基づき感光ドラムの表層の膜厚を計算し、その計算した感光ドラムの膜厚に基づき露光装置の感光ドラムに対する画像露光量を制御することにより、感光ドラムにおける表層の膜圧に応じて良好な画像露光量を付与するように構成した画像形成装置が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１９４５５７号公報（第４〜第６頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記した特開平１１−１９４５５７号公報に記載された画像形成装置では、画像形成に伴って感光ドラムの周面に形成された感光体層が削れてしまう要因として、２つの要因が考慮されている。即ち、その１つの要因は、帯電ローラを感光ドラムに接触させて感光ドラムの外周面における帯電処理を行う接触帯電方式を採用していることから、感光ドラム感光体層は画像形成に伴い帯電ローラを介して削れてしまうことである。もう１つの要因は、転写材へのトナー像の転写後に感光ドラム表面に残留するトナーを除去するについて、感光ドラムにおける感光体層表面に圧接されたクリーニングブレードにより残留トナーを除去する方式を採用していることから、感光ドラム感光体層は画像形成に伴いクリーニングブレードを介して削れてしまうことである。
【０００６】
このように、特開平１１−１９４５５７号公報に記載された画像形成装置では、感光ドラムの感光体層が削れる要因として、画像形成装置の構成上感光ドラムの周面に当接される帯電ローラとクリーニングブレードによる感光体層の削れを勘案しているものである。
【０００７】
確かに、画像形成装置の構成上、感光ドラムの感光体層周面に当接される部材が存在する場合には、その部材と感光体層との摩擦接触に起因して感光体層が削れてしまうものではあるが、感光体層が削れる要因としては、これに限定されるものではなく、画像形成装置に使用される静電現像トナーを構成する各成分による感光体層の削れも勘案する必要がある。
【０００８】
例えば、静電潜像トナーのトナー粒子に含有される着色剤が粒状の顔料である場合には、その粒子径、含有範囲も感光体層の削れ要因として勘案すべきであり、また、トナー粒子にシリカ微粒子が外添される場合には、その粒子径、外添量も勘案すべきものである。
【０００９】
本発明者等は、静電現像トナーの成分が感光ドラムにおける感光体層の削れにどのような影響を与えるかについて実験を行って鋭意検討を重ねた結果本発明をなすに至ったものであり、かかる本発明は１００００枚程度の画像形成を行った場合においても、その画像形成に伴って発生する感光ドラムにおける感光体層の削れ量を一定以下に抑制することが可能な静電現像トナーを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため請求項１に係る静電現像トナーは、感光ドラムの周面に形成された３０〜５０μｍの膜厚を有する感光体層に静電潜像を形成し、感光ドラムに対して５０〜３５０ｋＰａのニップ圧で接触されている現像ローラから静電潜像にトナーを供給して静電潜像を現像する画像形成装置に使用される静電現像トナーであって、前記静電現像トナーは、樹脂粒子中に着色剤が含有されるとともに、互いに粒子径が異なる第１シリカ微粒子及び第２シリカ微粒子の少なくとも一方が外添されており、前記着色剤は、その粒子径が０．１〜０．６μｍの範囲にある酸化鉄であり、トナーに対して５〜１０ｖｏｌ％含有されており、前記第１シリカ微粒子は、そのＢＥＴ比表面積の平均値が５０〜１５０ｍ^２／ｇの範囲にあり、トナーに対する外添量は０．３〜２重量％であり、前記第２シリカ微粒子は、そのＢＥＴ比表面積の平均値が２０〜１００ｍ^２／ｇの範囲にあり、トナーに対する外添量は０．５〜２重量％であることを特徴とする。
【００１１】
請求項１に記載されているように、感光ドラムの感光体層の初期膜厚を３０〜５０μｍの範囲に設定し、且つ、感光ドラムに対する現像ローラのニップ圧を５０〜３５０ｋＰａの範囲ら設定した画像形成装置に対して、前記のように調整された静電現像トナーを使用して画像形成を行った場合、１００００枚程度の画像形成を行った後における感光ドラムの感光体層の削れ量を２０〜４０μｍ以下に抑制することができる。これにより、１００００枚程度の画像形成後においても、感光体層の膜厚を１０μｍ以上残存させることができ、更に連続して画像形成を行うことができる。
【００１２】
ここに、感光体層の膜厚が１０μｍ以下に薄くなると、膜厚の減少に従って画像のかぶりが増加し、適正な画像形成を行うことができなくなることから、画像形成を適正に行うために感光体層は最低限１０μｍ以上の膜厚を有していることが必要である。
【００１３】
尚、酸化鉄のトナーに対する含有量は、請求項２に記載されているように、６〜８ｖｏｌ％であることが望ましい。
【００１４】
また、第１シリカ微粒子のＢＥＴ比表面積の平均値は、請求項３に記載されているように、８０〜１２０ｍ^２／ｇの範囲にあることが望ましい。
【００１５】
更に、第２シリカ微粒子のＢＥＴ比表面積の平均値は、請求項４に記載されているように、４０〜８０ｍ^２／ｇであることが望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る静電現像トナーについて、本発明を具体化した実施形態に基づき説明する。
【００１７】
［画像形成装置について］
先ず、本実施形態に係る静電現像トナーが使用される画像形成装置としてのレーザプリンタについて、図１及び図２に基づき説明する。図１はレーザプリンタの縦断側断面図、図２はレーザプリンタの現像ユニット及び感光ドラム部分の拡大側面図である。
【００１８】
図１において、本発明の実施態に係るレーザプリンタ１は、本体ケース２と、画像形成の為の記録媒体としての用紙Ｐを給紙するフィーダユニット１０と、画像形成のための帯電、露光、現像、転写、回収等の工程が順次行われる感光体である感光ドラム２０と、感光ドラム２０から用紙Ｐに転写された転写画像を用紙Ｐに定着させるための定着ユニット７０と、画像が定着された用紙Ｐを搬送路ＰＰに沿って排出するための排紙トレイ７７とを備えて構成されている。
【００１９】
レーザプリンタ１はまた、感光ドラム２０を回動するための図示しない駆動手段を備えており、更に感光ドラム２０の周囲に沿って順に、駆動手段により回動される感光ドラム２０上に静電潜像を形成するレーザスキャナユニット３０と、感光ドラム２０上に形成された静電潜像をトナーにより現像するための現像ローラ５６を有する現像ユニット５０と、感光ドラム２０上に現像されたトナー画像を用紙Ｐに転写する転写ローラ６０と、転写後の感光ドラム２０に残された残留電位を除去する除電ランプ４１と、転写ローラ６０による転写の後に感光ドラム２０に残留した残留トナーを感光ドラム２０を用いて所定のタイミングで現像ユニット５０に戻すために、除電ランプ４１により除電した後の感光ドラム２０上の残留トナーを一時的に吸着して且つ吐き出してならすクリーニングローラ４２と、除電及びならし後の感光ドラム２０を静電潜像形成可能に帯電させるための帯電器４０とを備えて構成されている。
【００２０】
また、フィーダユニット１０は、本体ケース２の後端部に位置する上部のフィーダ部ケース３内に配置された、用紙Ｐと略同様の幅寸法を有する用紙押圧板１１を備える。用紙押圧板１１は、その後端部において揺動可能に枢支されている。用紙押圧板１１の前端部には、圧縮バネ１２が設けられており、該圧縮バネ１２により用紙押圧板１１は上側に弾性付勢される。用紙押圧板１１には、左右方向に延びる給紙ローラ１３が、回転自在に枢支されている。給紙ローラ１３は、図示外の駆動系により、給紙のタイミングで回転駆動されるように構成されている。フィーダユニット１０はまた、フィーダ部ケース３内に、定形カット紙からなる用紙Ｐを複数枚収容可能な給紙カセット１４が傾斜状に着脱自在に装着されており、給紙ローラ１３の回転により、給紙カセット１４に収容された用紙Ｐのうち、上側の用紙Ｐから１枚ずつ給紙されるように構成されている。更に、フィーダユニット１０は、用紙Ｐの重送を防止する為に、給紙ローラ１３の下側に分離部材１５を備えており、この分離部材１５は、圧縮バネ１６により給紙ローラ１３に弾性付勢されている。給紙ローラ１３よりも搬送方向（図１において、後方から前方向き）下流側には、給紙された用紙Ｐの先端を揃える１対のレジストローラ１７及び１８が回転可能に夫々枢支されている。
【００２１】
図１及び図２において、感光ドラム２０は、正帯電性の材料から構成されており、例えば、正帯電性のポリカーボネイトを主成分とする有機感光体からなる。より具体的には、図２に示すように、感光ドラム２０は、例えば、円筒状でアルミ製の円筒スリーブ２１を本体として、その外周部に、ポリカーボネートに光導電性樹脂を分散させた所定厚さ（例えば、初期膜厚は、３０〜５０μｍに設定されている）の光導電層２２を形成した中空状のドラムから構成されており、円筒スリーブ２１を接地した状態で、本体ケース２に回転自在に枢支されている。即ち、感光ドラム２０上に形成されたプラス極性（正帯電）の静電潜像に対して、プラス極性に帯電したトナー５３を反転現像方式で現像するように構成されている。感光ドラム２０は、駆動手段により、側面視で時計回りに回転駆動されるように構成されている。
【００２２】
図１において、レーザスキャナユニット３０は、感光ドラム２０の下側に配設されており、感光ドラム２０上に静電潜像を形成する為のレーザ光Ｌを発生するレーザ発生器３１、回転駆動されるポリゴンミラー（５面体ミラー）３２、一対のレンズ３３及び３４、並びに一対の反射ミラー３５及び３６を含んで構成されている。
【００２３】
帯電器４０は、例えば、タングステンなどからなる帯電用ワイヤからコロナ放電を発生させる正帯電用のスコロトロン型の帯電器から構成されている。本実施の形態では、クリーナーレス方式を採るが、帯電器４０は感光ドラム２０に対して非接触に対向配置されており、感光ドラム２０上の残留トナーが帯電器４０に付着しないように構成されている。
【００２４】
本体ケース２に設けられた除電ランプ４１は、例えば、ＬＥＤ（レーザ発光ダイオード）、ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、蛍光灯などの光源を備えて構成されており、転写後に感光ドラム２０に残留する電荷を光Ｌｅを照射することにより、除去（除電）する。
【００２５】
クリーニングローラ４２は、バイアス電圧を変化させることにより、吸引モードにおいて、転写ローラ６０による転写の後に感光ドラム２０に残留した残留トナー５３を一旦吸収し、吐き出しモードにおいて、感光ドラム２０上で行われる次の露光、現像、転写等の妨げとならないタイミングで、吸収した残留トナー５３を感光ドラム２０に吐き出してならすことにより、残留トナー５３を感光ドラム２０上より現像ユニット５０に戻すように構成されている。かかるクリーニングローラ４２は、例えば、バイアス電圧印加可能なシリコンゴムやウレタンゴムなどからなる導電性を有する発泡弾性体から構成されている。
【００２６】
尚、クリーニングローラ４２は感光ドラム２０に接触しているが、前記のようにシリコンゴムやウレタンゴムの発砲弾性体から構成されているので感光ドラム２０との摩擦は低減され、そのクリーニング動作時に感光ドラム２０の光導電層２２を削ってしまうことはない。
【００２７】
図１及び図２において、現像ユニット５０は、現像部ケース４内に着脱可能に装着された二重円筒状のトナーボックス５１を備えている。トナーボックス５１は、回転駆動されるアジテータ５２と、電気絶縁性を有する正帯電性のトナー５３とを収容する。トナーボックス５１の前側には、トナーボックス５１に形成されたトナー供給口５１ａを介してアジテータ５２の回転により供給されたトナー５３を貯蔵するトナー貯蔵室５４が形成されている。トナー貯蔵室５４には、供給ローラ５５がその長手方向に水平に配設され、回転可能に枢支されている。更に、トナー貯蔵室５４の前側を仕切るように且つ供給ローラ５５と感光ドラム２０とに夫々接するように、現像ローラ５６がその長手方向に水平に配設され、回転可能に枢支されている。
【００２８】
供給ローラ５５は、シリコンゴムやウレタンゴムなどからなる導電性を有する発泡弾性体から構成されている。また、現像ローラ５６は、図２に示すように感光ドラム２０と接触することにより、ニップ部Ｎを構成し、更に、シリコンゴムやウレタンゴムなどからなる導電性のリジッドなローラである。本実施形態のレーザプリンタ１では例えば、正帯電性のトナー及び正帯電性のポリカーボネイトを主成分とする有機感光体からなる感光ドラム２０を用いているので、ウレタンゴムが現像ローラ５６の材料とされる。
【００２９】
尚、感光ドラム２０に対する現像ローラ５６のニップ圧（当接圧）は、５０〜３５０ｋＰａの範囲に設定されている。かかるニップ圧が５０ｋＰａ以下に低くなると、現像ローラ５６における偏心状態が直接画像に現れることとなって画像に歪が発生してしまい、また、ニップ圧が３５０ｋＰａ以上に高くなると、現像ローラ５６を駆動するためのトルクが大きくなり過ぎて、その駆動上支障が発生する。
【００３０】
図２に示すように、現像ユニット５０における現像部ケース４にはトナー貯蔵室５４が設けられており、トナー貯蔵室５４は、供給ローラ５５の上側の上部空間Ｓを大きく設けて形成されている。
【００３１】
図１及び図２において、現像部ケース４には、ステンレス製またはリン青銅製の薄い板状の弾性を有する層厚規制ブレード５７が下向きに取り付けられている。
【００３２】
層厚規制ブレード５７の下端部に形成された屈曲部５７ａが、現像ローラ５６に押圧状態で接触しており、供給ローラ５５から供給されて現像ローラ５６の表面に層状に付着したトナー５３の層厚が、この層厚規制ブレード５７で所定厚さ（約７〜１２μｍ）に規制される。
【００３３】
転写ローラ６０は、感光ドラム２０の上側に接するように設けられ回転自在に枢支され、シリコンゴムやウレタンゴムなどからなる導電性を有する発泡弾性体から構成されている。
【００３４】
定着ユニット７０は、感光ドラム２０よりも搬送方向下流側に設けられ、周知のハロゲンランプを内蔵した加熱用ローラ７１と押圧ローラ７２とからなり、用紙Ｐの下面に転写されたトナー画像が加熱されつつ押圧されて用紙Ｐに定着される。
【００３５】
用紙搬送用の１対の搬送ローラ７５及び排紙トレイ７７は、定着ユニット７０の搬送方向下流側に夫々設けられている。
【００３６】
本実施の形態によれば、図１に示すように、給紙ローラ１３、感光ドラム２０、定着ユニット７０及び排紙トレイ７７は、略直線形状に延びる搬送経路ＰＰに沿って給紙カセット１４から給紙された用紙Ｐを搬送するように構成されている。
【００３７】
［トナーについて］
本実施形態におけるトナー５３は、正帯電性のものであり、例えば、真球形状に近いスチレンアクリルなどからなる重合樹脂トナーからなる非磁性一成分トナーであり、かかる重合樹脂トナー粒子中には着色剤としての酸化鉄粒子が含有されているとともに、互いに粒子径が異なり流動性を付与する２種類のシリカ微粒子（以下において、粒子径の小さいシリカ微粒子をシリカＡ、粒子径の大きいシリカ微粒子をシリカＢとする）、ワックス、荷電制御剤等の各種の外添剤が添加されている。尚、シリカＡは主としてトナー流動性を向上させる作用を行い、トナーＢは主としてトナー間の接着を防止する作用を行うものであり、両方のシリカの協働作用に基づき画像のかぶりや白抜けを防止して画質の向上を図るものである。尚、トナーは前記重合トナーの他に、粉砕トナーを用いてもよい。
【００３８】
続いて、前記したように、感光ドラム２０の周面に形成された光導電層２２の初期膜厚が３０〜５０μｍの範囲に設定され、且つ、感光ドラム２０に対する現像ローラ５６のニップ圧が５０〜３５０ｋＰａの範囲に設定されているレーザプリンタ１に使用されるトナー５３に関して、先ずそのトナーを構成するトナー粒子中に含有される酸化鉄粒子の粒子径、含有量、及び、シリカＡとシリカＢの外添量、粒子径と光導電層２２の削れ量との関係を示す関数式を導出し、次いで、酸化鉄粒子の粒子径、及び、シリカＡとシリカＢの外添量を種々変えた場合における光導電層２２の削れ量と関数式の値とを比較検討する。
Ａ．関数式の導出
（１）導出の前提
▲１▼レーザプリンタの構造上の前提
前記したレーザプリンタ１の構造から明らかなように、感光ドラム２０の光導電層２２には、クリーニングローラ４２、現像ローラ５６及び転写ローラ６０が当接している。このとき、クリーニングローラ４２はシリコンゴムやウレタンゴムの発砲弾性体から構成されているので感光ドラム２０との摩擦は低減され、そのクリーニング動作時に感光ドラム２０の光導電層２２を削ってしまうことはない。また、転写ローラ６０も同様に、シリコンゴムやウレタンゴムなどからなる導電性を有する発泡弾性体から構成されており、用紙Ｐに画像を転写する際に感光ドラム２０の光導電層２２を削ることはない。これに対して、現像ローラ５６は、ウレタンゴムから構成されるリジッドなローラであり、現像ローラ５６の表面に付着したトナー５３を光導電層２２の静電潜像に付着させて現像する際には、ニップ部Ｎにて付与されている現像ローラ５６のニップ圧に基づき光導電層２２を削ってしまうと考えられる。
【００３９】
これより、感光ドラム２０の光導電層２２を削ってしまうレーザプリンタ１の構造上の要因としては、現像ローラ５６による光導電層２２の削れを勘案するものとする。このとき、光導電層２２の削れ量は、その光導電層２２に対する現像ローラ５６のニップ圧を変数とする所定の関数に従って変化するものとする。
▲２▼トナーの成分上の前提
トナーは、着色剤として酸化鉄粒子が含有された重合樹脂トナー粒子、かかる重合樹脂トナー粒子に外添されたシリカＡ及びシリカＢ、その他トナーの構成上必要なワックス、荷電制御剤等の外添剤が添加されることにより構成されている。
【００４０】
ここに、画像形成時に、感光ドラム２０の光導電層２２を削ってしまうトナー成分の要因としては、光導電層２２よりも硬い成分である酸化鉄粒子、シリカＡ、シリカＢを勘案し、光導電層２２の削れ量は、酸化鉄粒子の粒子径、含有量、シリカＡ及びシリカＢの粒子径、外添量を変数として所定関数に従って変化するものとする。
▲３▼光導電層の下限値
画像形成に必要な光導電層の下限値を見出すため、光導電層の膜厚と画像のかぶりとの関係を調べた。この結果が図３に示されている。図３は光導電層の膜厚とかぶりとの関係を示すグラフであり、横軸は光導電層の膜厚、縦軸はかぶり値を示す。
【００４１】
図３において、グラフＡは、新品の感光ドラムとトナーを使用してかぶり測定を行って得られたかぶり値の初期値を示しており、かぶり値の初期値は、測定範囲で８を示して変化していないことが分かる。
【００４２】
一方、グラフＢは、膜厚の異なる光導電膜を有する使用済みの複数の感光ドラムと新品トナーとを使用して得られたかぶり値の変化を示しており、光導電層の膜厚が１１μｍから１０μｍまではかぶり値は８以下の良好な値を示しているが、膜厚が１０μｍ以下の範囲では膜厚が減少するに従ってかぶり値が８を越えて増加していくことが分かる。これは、光導電層の膜厚が１０μｍ以下に減少していくと、絶縁性低下又は帯電能力の低下に起因して電位の低下が発生することが原因であると考えられる。
【００４３】
前記より、画像形成に必要な光導電層の膜厚の下限値としては、１０μｍが要求されるものとする。
▲４▼印字デューティと光導電層の削れ量との関係
印字デューティと光導電層の削れ量との関係を調べるために、次のような測定を行った。
【００４４】
先ず、２種類のトナーＡ、Ｂ（粒子径が同一で種類の異なる着色剤を使用し、他の成分は同一であるトナー）を使用して耐久印字を行い、印字枚数と印字濃度の関係を測定した。この測定結果が図４に示されている。図４は２種類のトナーＡ、Ｂについて耐久印字時における印字枚数と印字濃度との関係示すグラフである。図４に示されるように、トナーＡ、トナーＢについても耐久印字中、特に、印字枚数が２０００枚から３０００枚の間で印字濃度は大きく変化している。即ち、耐久印字中印字デューティは大きく変化することが分かる。
【００４５】
次に、同様に２種類のトナーＡ、Ｂを使用して耐久印字を行い、印字枚数と光導電層の削れ量との関係を測定した。この測定結果が図５に示されている。図５は２種類のトナーＡ、Ｂについて耐久印字時における印字枚数と光導電層の削れ量とのとの関係示すグラフである。図５に示されるように、トナーＡ、トナーＢについても印字枚数の増加に従って略線形の変化を示しており、印字枚数が２０００枚と３０００枚との間で大きな変化はない。
【００４６】
前記した図４のグラフと図５のグラフとを対比すれば明らかなように、印字デューティと光導電層の削れ量との間には相関関係は存在していないものと考えられ、従って、以下における光導電層の削れ量に関する関数式の導出に当たっては印字デューティは勘案しないこととする。
（２）関数式の導出
▲１▼前記にて検討したように、トナーの構成成分の内光導電層の削れに影響を与える成分は、酸化鉄粒子、シリカＡ及びシリカＢであることから、先ず、これらの各成分が光導電層の削れにどのように寄与するのかについて検討する。尚、以下においては、シリカＡ、シリカＢ、酸化鉄粒子の順に検討することとする。
▲２▼シリカＡについて
シリカＡとして、ＢＥＴ比表面積１００ｍ^２／ｇのシリカを使用し、かかるシリカＡの光導電層の削れ量への寄与を調べるため、先ず、着色剤としてカーボンブラックを使用し、且つ、シリカＡ及びＢのいずれも外添しないトナーを調整し、かかるトナーを使用して現像ローラのニップ圧２９０ｋＰａにて光導電層の削れ量を測定した。かかる測定の結果、前記のようなトナーは光導電層の削れに寄与しないことが確認された。これにより、着色剤としてのカーボンブラックは、光導電層の削れには寄与しないことが確認されたこととなる。
【００４７】
次に、着色剤としてカーボンブラックを使用し、且つ、シリカＡを１％（重量％）外添したトナーを調整し、現像ローラのニップ圧２９０ｋＰａにて印字枚数と光導電層の削れ量との関係を測定した。かかる測定結果が図６に示されている。図６は印字枚数と光導電層の削れ量との関係を示すグラフであり、横軸は印字枚数、縦軸は削れ量を示す。
【００４８】
図６において、光導電層の削れ量は、印字枚数の増加に従って直線的に増加する傾向があり、グラフにおける各測定点から近似式をシミュレーションすると下記数式１となる。
【００４９】
【数１】

【００５０】
前記数式１に基づき６０００枚印字後における光導電層の削れ量は８．５μｍと算出された。
【００５１】
ここに、シリカＡ及びＢを外添しない場合（外添量０％）には、光導電層の削れは発生しないことが確認されており、従って、光導電層の削れ量を表す関数式について図７のグラフＣに示すような原点を通る線形プロットを想定しても問題はないものと考えられる。
【００５２】
尚、実際には、シリカＡ及びＢの外添量が０％の場合、フィルミングが発生することから、図７のグラフＣにおける切片は若干マイナス値となるものと考えられるが、ここではより厳しい条件（切片＝０μｍ）を用いるものとする。
【００５３】
これより、図７のグラフＣにおいて、シリカＡをｘ％外添し、１０００枚印字をした時の光導電層の削れ量は、下記数式２で表される。
【００５４】
【数２】

【００５５】
尚、数式２において、係数１．４は、６０００枚当たりの削れ量８．５μｍを１０００枚当たりに換算した係数である。
▲３▼シリカＢについて
シリカＢとして、ＢＥＴ比表面積５０ｍ^２／ｇのシリカを使用し、かかるシリカＢの光導電層の削れ量への寄与を調べるため、着色剤としてカーボンブラックを使用し、且つ、シリカＢを１％（重量％）外添したトナーを調整し、現像ローラのニップ圧２９０ｋＰａにて印字枚数と光導電層の削れ量との関係を測定した。かかる測定結果が図８に示されている。図８は印字枚数と光導電層の削れ量との関係を示すグラフであり、横軸は印字枚数、縦軸は削れ量を示す。
【００５６】
図８において、光導電層の削れ量は、印字枚数の増加に従って直線的に増加する傾向があり、グラフにおける各測定点から近似式をシミュレーションすると下記数式３となる。
【００５７】
【数３】

【００５８】
前記数式３に基づき６０００枚印字後における光導電層の削れ量は２０．７μｍと算出された。
【００５９】
ここに、前記シリカＡの場合と同様、シリカＡ及びＢを外添しない場合（外添量０％）には、光導電層の削れは発生しないことが確認されており、従って、光導電層の削れ量を表す関数式について図７のグラフＤに示すような原点を通る線形プロットを想定しても問題はないものと考えられる。
【００６０】
尚、実際には、シリカＡ及びＢの外添量が０％の場合、フィルミングが発生することから、図７のグラフＤにおける切片は若干マイナス値となるものと考えられるが、ここではより厳しい条件（切片＝０μｍ）を用いるものとする。
【００６１】
これより、図７のグラフＤにおいて、シリカＢをｙ％外添し、１０００枚印字をした時の光導電層の削れ量は、下記数式４で表される。
【００６２】
【数４】

【００６３】
尚、数式４において、係数３．５は、６０００枚当たりの削れ量２０．７μｍを１０００枚当たりに換算した係数である。
▲４▼シリカＡ及びシリカＢによる削れ量への寄与
以上より、シリカＡをｘ％、シリカＢをｙ％外添し、現像ローラのニップ圧を２９０ｋＰａに設定して１０００枚印字した場合におけるシリカＡとシリカＢの光導電層の削れ量への寄与は、下記数式５で表される。
【００６４】
【数５】

【００６５】
▲５▼酸化鉄粒子について
酸化鉄粒子の光導電層の削れ量への寄与を調べるため、粒子径を種々変えた酸化鉄粒子を６％（体積％）含有する重合樹脂粒子に対して、シリカＡを％（１重量％）、シリカＢを０．５％（重量％）外添したトナーを調整し、かかるトナーを使用して現像ローラのニップ圧２９０ｋＰａにて１０００枚の印字を行って光導電層の削れ量を測定した。かかる測定結果が図９に示されている。図９は酸化鉄粒子の粒子径と光導電層の削れ量との関係を示すグラフであり、横軸は酸化鉄粒子の粒子径、縦軸は削れ量を示す。
【００６６】
図９において、光導電層の削れ量は、酸化鉄粒子の粒子径が増加するに従って指数関数的に増加する傾向があり、グラフにおける各測定点から近似式をシミュレーションすると下記数式６となる。
【００６７】
【数６】

【００６８】
ここに、前記数式６に基づき、酸化鉄粒子の粒子径をｚ（μｍ）で表すと、１０００枚印字時における酸化鉄粒子の光導電層に対する削れ量の寄与は、下記数式７で表される。
【００６９】
【数７】

【００７０】
▲６▼現像ローラのニップ圧について
現像ローラの感光ドラムへのニップ圧に基づく光導電層への削れ量の寄与を調べるため、粒子径０．３μｍの酸化鉄を含有する重合樹脂トナーに対して、シリカＡを０．５重量％、シリカＢを０．５重量％外添したトナーを調整し、かかるトナーを使用して現像ローラのニップ圧を種々変化させて１０００枚の耐久印字を行って光導電層の削れ利用を測定した。かかる測定結果が図１０に示されている。図１０は現像ローラのニップ圧と光導電層の削れ量との関係を示すグラフであり、横軸は現像ローラのニップ圧、縦軸は削れ量を示す。
【００７１】
図１０において、現像ローラのニップ圧が増加するに従って光導電層の削れ量は曲線的に増加する傾向があり、グラフにおける各測定点から近似式をシュミレーションすると、下記数式８となる。
【００７２】
【数８】

【００７３】
ここに、前記数式５及び数式７は、いずれも現像ローラのニップ圧が２９０ｋＰａの条件下で導出されたものであり、これを勘案してニップ圧２９０ｋＰａに対応する光導電層の削れ量を前記数式８から求めると、削れ量は４．４μｍとなる。従って、数式８において、１ｋＰａ当たりの光導電層の削れ量を求めるには、数式８を４．４で除すればよい。
【００７４】
即ち、１０００枚の印字を行った場合における現像ローラのニップ圧１ｋＰａ（ｐ）に対応する光導電層の削れ量は、下記数式９で表すことができる。
【００７５】
【数９】

【００７６】
▲７▼前記にて説明したところに基づき、粒子径ｚμｍの酸化鉄を６％（ｖｏｌ％）含有する重合樹脂トナー粒子に、シリカＡをｘ％（重量％）、シリカＢをｙ％（重量％）外添したトナーを使用し、現像ローラのニップ圧ｐ（ｋＰａ）で１０００枚の印字を行う場合、光導電層の削れ量は、下記数式１０で表される。
【００７７】
【数１０】

【００７８】
前記数式１０は、１０００枚印字当たりの削れ量を表していることから、印字枚数をｓとして一枚印字当たりの削れ量に換算すると、下記数式１１で表すことができる。
【００７９】
【数１１】

【００８０】
ここに、前記にて説明したように、画像形成に必要な光導電層の膜厚の下限値として１０μｍが要求されることから、光導電層の初期膜厚をｔとした場合、印字により削られた後に残存する光導電層の膜厚は、（ｔ−１０）で表される。そして、残存膜厚（ｔ−１０）が前記数式１１で示される削れ量よりも大きい場合には、画像形成上問題はないこととなる。これを数式で表すと、下記数式１２のように表される。
【００８１】
【数１２】

【００８２】
Ｂ．光導電層の削れ量と関数値との関係
（１）重合樹脂粒子に含有させる酸化鉄粒子の粒子径（含有量６％：ｖｏｌ％）、並びに、シリカＡ及びシリカＢの外添量を種々変えたトナーを調整し、かかるトナーを使用し現像ローラのニップ圧を種々変えて１００００枚の耐久印字を行って光導電層の削れ量につき測定を行うとともに、削れ量と数式１２の左辺で示される関数の関数値（ｆとする）との関係について検討した。
【００８３】
ここに、耐久印字枚数を１００００枚としたのは、５０００枚程度の耐久印字では現実の製品として許容されるレベルではなく、また、数万枚としたのでは、現実の製品の許容レベルからあまりにかけ離れてしまうからである。
（２）実施例
▲１▼重合樹脂粒子に含有させる酸化鉄粒子の粒子径（含有量６％：ｖｏｌ％）、並びに、シリカＡ及びシリカＢの外添量を種々変えたトナーを調整し、かかるトナーを使用し現像ローラのニップ圧を種々変えて１００００枚の耐久印字を行った結果が、実施例１〜６として下記表１に示されている。
【００８４】
【表１】

【００８５】
▲２▼実施例１では、シリカＡの外添量が０．５％、シリカＢの外添量が０．５％、重合樹脂粒子中に含有された酸化鉄の粒子径が０．３μｍであるトナーが使用され、また、現像ローラのニップ圧は２００ｋＰａに設定された。光導電層の初期膜厚は３２．７μｍであり、１００００枚印字後における膜厚は１４．５μｍであった。これより、光導電層の削れ量は、１８．２μとなる。このとき、関数値ｆは、−３．５となり、前記数式１２の条件を満たしている。
【００８６】
この場合、シリカＡ及びＢの外添量、酸化鉄粒子の粒子径、現像ローラのニップ圧が適正な範囲であることに基づき、良好な結果が得られたものと考えられる。
▲３▼実施例２では、シリカＡの外添量が０．４％で、シリカＢは外添されておらず、重合樹脂粒子中に含有された酸化鉄の粒子径が０．１μｍであるトナーが使用され、また、現像ローラのニップ圧は３５０ｋＰａに設定された。光導電層の初期膜厚は３２．３μｍであり、１００００枚印字後における膜厚は１１．５μｍであった。これより、光導電層の削れ量は、２０．８μｍとなる。このとき、関数値ｆは、−１．７となり、前記数式１２の条件を満たしている。
【００８７】
この場合、現像ローラのニップ圧は３５０ｋＰａと高く設定されているが、シリカＡのＢＥＴ比表面積が１００ｍ^２／ｇで粒子径が小さく、また、酸化鉄の粒子径も０．１μｍと小さいことから、良好な結果が得られたものと考えられる。
▲４▼実施例３では、シリカＡの外添量が０．３％で、シリカＢは外添されておらず、重合樹脂粒子中に含有された酸化鉄の粒子径が０．４５μｍであるトナーが使用され、また、現像ローラのニップ圧は５０ｋＰａに設定された。光導電層の初期膜厚は３１．８μｍであり、１００００枚印字後における膜厚は１１．９μｍであった。これより、光導電層の削れ量は、１９．９μｍとなる。このとき、関数値ｆは、−１．６となり、前記数式１２の条件を満たしている。
【００８８】
この場合、酸化鉄粒子の粒子径は０．４５μｍと大きいが、現像ローラのニップ圧が５０ｋＰａと低いことから、良好な結果が得られたものと考えられる。
▲５▼実施例４では、シリカＡは外添されておらず、シリカＢの外添量が１．８％で、重合樹脂粒子中に含有された酸化鉄の粒子径が０．１μｍであるトナーが使用され、また、現像ローラのニップ圧は５０ｋＰａに設定された。光導電層の初期膜厚は４９．５μｍであり、１００００枚印字後における膜厚は１１．３μｍであった。これより、光導電層の削れ量は、３８．２μｍとなる。このとき、関数値ｆは、−１．２となり、前記数式１２の条件を満たしている。
【００８９】
この場合、シリカＢの外添量が１．８％と多いが、現像ローラのニップ圧が５０ｋＰａと低く、酸化鉄粒子の粒子径が０．１μｍと小さく、且つ、光導電層の初期膜厚が４９．５μｍと厚いので、初期膜厚により制御されて良好な結果が得られたものと考えられる。
▲６▼実施例５では、シリカＡの外添量が２％、シリカＢの外添量が１％で、重合樹脂粒子中に含有された酸化鉄の粒子径が０．１μｍであるトナーが使用され、また、現像ローラのニップ圧は５０ｋＰａに設定された。光導電層の初期膜厚は５０μｍであり、１００００枚印字後における膜厚は１１．１μｍであった。これより、光導電層の削れ量は、３８．９μｍとなる。このとき、関数値ｆは、−１．７となり、前記数式１２の条件を満たしている。
【００９０】
この場合、シリカＡの外添量が２％、シリカＢの外添量が１％とシリカ全体の外添量は多いが、現像ローラのニップ圧が５０ｋＰａと低く、酸化鉄粒子の粒子径が０．１μｍと小さく、且つ、光導電層の初期膜厚が５０μｍと厚いので、初期膜厚により制御されて良好な結果が得られたものと考えられる。
▲７▼実施例６では、シリカＡの外添量が０．５％で、シリカＢは外添されておらず、重合樹脂粒子中に含有された酸化鉄の粒子径が０．６μｍであるトナーが使用され、また、現像ローラのニップ圧は５０ｋＰａに設定された。光導電層の初期膜厚は５０μｍであり、１００００枚印字後における膜厚は１０．８μｍであった。これより、光導電層の削れ量は、３９．２μｍとなる。このとき、関数値ｆは、−０．４となり、前記数式１２の条件を満たしている。
【００９１】
この場合、酸化鉄粒子の粒子径が０．６μｍと大きいが、現像ローラのニップ圧が５０ｋＰａと低く、且つ、光導電層の初期膜厚が５０μｍと厚いので、初期膜厚により制御されて良好な結果が得られたものと考えられる。
（３）比較例
▲１▼重合樹脂粒子に含有させる酸化鉄粒子の粒子径（含有量６％：ｖｏｌ％）、並びに、シリカＡ及びシリカＢの外添量を種々変えたトナーを調整し、かかるトナーを使用し現像ローラのニップ圧を種々変えて１００００枚の耐久印字を行った結果が、比較例１〜５として前記表１に示されている。
▲２▼比較例１では、シリカＡの外添量が０．３％で、シリカＢは外添されておらず、重合樹脂粒子中に含有された酸化鉄の粒子径が０．１μｍであるトナーが使用され、また、現像ローラのニップ圧は４００ｋＰａに設定された。光導電層の初期膜厚は３１．２μｍであり、１００００枚印字後における膜厚は３．６μｍであった。これより、光導電層の削れ量は、２７．６μｍとなる。このとき、関数値ｆは、３１．２となり、前記数式１２の条件を満たしていない。
【００９２】
この場合、現像ローラのニップ圧が高すぎたために、良好な結果が得られなかったものと考えられる。
▲３▼比較例２では、シリカＡの外添量が６％で、シリカＢは外添されておらず、重合樹脂粒子中に含有された酸化鉄の粒子径が０．１μｍであるトナーが使用され、また、現像ローラのニップ圧は５０ｋＰａに設定された。光導電層の初期膜厚は４８．７μｍであったが、１００００枚の耐久印字中に光導電層の膜厚は０μｍとなって途中で印字停止した。このときの関数値ｆは、１１．２となり、前記数式１２の条件を満たしていない。
【００９３】
この場合、シリカＡの外添量が多すぎたために、良好な結果が得られなかったものと考えられる。
▲４▼比較例３では、シリカＡは外添されておらず、シリカＢの外添量が３％で、重合樹脂粒子中に含有された酸化鉄の粒子径が０．１μｍであるトナーが使用され、また、現像ローラのニップ圧は５０ｋＰａに設定された。光導電層の初期膜厚は４８．５μｍであったが、１００００枚の耐久印字中に光導電層の膜厚は０μｍとなって途中で印字停止した。このときの関数値ｆは、２３．０となり、前記数式１２の条件を満たしていない。
【００９４】
この場合、粒子径の大きい（ＢＥＴ比表面積５０ｍ^２／ｇ）シリカＢの外添量が多すぎたために、良好な結果が得られなかったものと考えられる。
▲５▼比較例４では、シリカＡの外添量が３％、シリカＢの外添量が１％で、重合樹脂粒子中に含有された酸化鉄の粒子径が０．１μｍであるトナーが使用され、また、現像ローラのニップ圧は５０ｋＰａに設定された。光導電層の初期膜厚は４８．７μｍであったが、１００００枚の耐久印字中に光導電層の膜厚は０μｍとなって途中で印字停止した。このときの関数値ｆは、１１．２となり、前記数式１２の条件を満たしていない。
【００９５】
この場合、シリカＡの外添量が多く、また、粒子径の大きいシリカＢも１％外添されており、シリカＡ及びＢの全体の外添量が多すぎたために、良好な結果が得られなかったものと考えられる。
▲６▼比較例５では、シリカＡの外添量が０．５％で、シリカＢは外添されておらず、重合樹脂粒子中に含有された酸化鉄の粒子径が０．８μｍであるトナーが使用され、また、現像ローラのニップ圧は５０ｋＰａに設定された。光導電層の初期膜厚は４９．５μｍであったが、１００００枚の耐久印字中に光導電層の膜厚は０μｍとなって途中で印字停止した。このときの関数値ｆは、５４．４となり、前記数式１２の条件を満たしていない。
【００９６】
この場合、酸化鉄粒子の粒子径が０．８μｍと大きすぎたため、良好な結果が得られなかったものと考えられる。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明した通り本発明に係る静電現像トナーによれば、１００００枚程度の画像形成を行った場合においても、その画像形成に伴って発生する感光ドラムにおける感光体層の削れ量を一定以下に抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザプリンタの縦断側断面図である。
【図２】レーザプリンタの現像ユニット及び感光ドラム部分の拡大側面図である。
【図３】光導電層の膜厚とかぶりとの関係を示すグラフであ
【図４】２種類のトナーＡ、Ｂについて耐久印字時における印字枚数と印字濃度との関係示すグラフである。
【図５】２種類のトナーＡ、Ｂについて耐久印字時における印字枚数と光導電層の削れ量とのとの関係示すグラフである。
【図６】印字枚数と光導電層の削れ量との関係を示すグラフであである。
【図７】シリカＡ及びシリカＢの外添量と光導電層の削れ量との関係を線形プロットで示すグラフである。
【図８】印字枚数と光導電層の削れ量との関係を示すグラフである。
【図９】酸化鉄粒子の粒子径と光導電層の削れ量との関係を示すグラフである。
【図１０】現像ローラのニップ圧と光導電層の削れ量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１　　　　　レーザプリンタ
２０　　　　感光ドラム
２２　　　　光導電層
５６　　　　現像ローラ

Claims

感光ドラムの周面に形成された３０〜５０μｍの膜厚を有する感光体層に静電潜像を形成し、感光ドラムに対して５０〜３５０ｋＰａのニップ圧で接触されている現像ローラから静電潜像にトナーを供給して静電潜像を現像する画像形成装置に使用される静電現像トナーであって、
前記静電現像トナーは、樹脂粒子中に着色剤が含有されるとともに、互いに粒子径が異なる第１シリカ微粒子及び第２シリカ微粒子の少なくとも一方が外添されており、
前記着色剤は、その粒子径が０．１〜０．６μｍの範囲にある酸化鉄であり、トナーに対して５〜１０ｖｏｌ％含有されており、
前記第１シリカ微粒子は、そのＢＥＴ比表面積の平均値が５０〜１５０ｍ^２／ｇの範囲にあり、トナーに対する外添量は０．３〜２重量％であり、
前記第２シリカ微粒子は、そのＢＥＴ比表面積の平均値が２０〜１００ｍ^２／ｇの範囲にあり、トナーに対する外添量は０．５〜２重量％であることを特徴とする静電現像トナー。
前記酸化鉄のトナーに対する含有量は、６〜８ｖｏｌ％であることを特徴とする請求項１に記載の静電現像トナー。
前記第１シリカ微粒子のＢＥＴ比表面積の平均値は、８０〜１２０ｍ^２／ｇの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の静電現像トナー。
前記第２シリカ微粒子のＢＥＴ比表面積の平均値は、４０〜８０
ｍ^２／ｇであることを特徴とする請求項１に記載の静電現像トナー。