JP2005266633A - トナー及びそのトナーを用いた現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 現像装置の攪拌部材や内壁にトナーや外添剤が付着するのを防止し、使用済み現像カートリッジの再生を行う際に容易に清掃を行えるようにする。
【解決手段】 一次粒子径の粒度分布が２００〜７５０ｎｍであり、トナー母粒子とほぼ等しい仕事関数を有する無機微粒子からなる第１の外添剤と、第１の外添剤よりも平均粒子径が小さく、且つ、トナー母粒子、および現像装置の攪拌部材および／または現像装置の内壁よりも小さい仕事関数を有する無機微粒子からなる第２の外添剤とを有するトナーにおいて、トナー母粒子とほぼ等しい仕事関数を有する金属石鹸を、重量比で０．０１％〜０．３％含有させたものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は使用済み現像カートリッジの再生を行う際の清掃を容易にできるようにしたトナー及びそのトナーを用いた現像装置に関する。

従来、静電潜像担持体を構成する感光体ドラムや感光体ベルト（以下、感光体という）を画像形成装置の本体に回転可能に支持し、画像形成動作時には感光体の感光層に静電潜像を形成した後、この潜像を現像装置の現像剤によって可視像化し、次いでコロナ転写、転写ローラ、転写ドラムまたは転写ベルト（以下、転写媒体という）を用いて記録材上に転写を行う画像形成装置が知られている。そして、フルカラー画像形成装置では複数の感光体や現像機構を用い、転写ベルトや転写ドラム上の記録材、例えば紙上に複数色の画像を順次重ね合わせて転写した後、定着する方式がタンデム機として知られている。また、中間転写媒体上に色画像を順次一次転写して色重ねし、その一次転写画像を一括して転写材に二次転写する４サイクルの中間転写方式やロータリー現像方式の画像形成装置も知られている。

また、使用する現像剤を循環使用するために、一次貯留部、二次貯留部、攪拌部材を有する現像装置も知られている。例えば、現像剤である非磁性一成分トナーを供給部材により規制部材を経て、現像部材上にトナーの薄層を保持させる現像装置において、規制部材による規制を経て現像部材上に供されなかったトナーを下方向に落下させ、一次貯留部ですでに存在するトナーと攪拌後、第二貯留部へ搬送するトナー循環式現像装置は、特開２００１−４２６１４号公報、特開２００３−１７３０８１号公報等で知られている。

また、連続印字において、長期に渡り安定した印字品質を与えるために、トナー中に一次粒子径が異なる複数種の外添剤を添加することや、さらに、大粒子径の研磨剤を含有させて、静電潜像担持体である感光体上のフィルミングを防止することが、例えば、特開昭６３−２８９５５９号公報、特開２００１−１４７５４７号公報、特開平１１−１８４１４４号公報、特開２００３−３２２９９８号公報で知られている。
特開２００１−４２６１４号公報 特開２００３−１７３０８１号公報 特開昭６３−２８９５５９号公報 特開２００１−１４７５４７号公報 特開平１１−１８４１４４号公報 特開２００３−３２２９９８号公報

しかし、特許文献１、特許文献２で示されるような現像装置では、使用済み現像カートリッジを再生して使用する場合、現像装置内の攪拌部材にトナーの外添剤である微粒子が固着し、エアー等で吹き付けて清掃を行ってもなかなか除去できず、清掃に時間を要し再生工程での生産効率が低下するという問題があった。
また、特許文献３乃至特許文献６の場合にも、トナー中に２重量％以上の外添剤を添加するとトナー表面より外添剤が遊離し、この遊離した外添剤が現像カートリッジ内のトナーの接触する部分に付着し、使用済みのカートリッジの再生時において、清掃に長時間を要し生産効率が低下する要因となっていた。

本発明は上記課題を解決しようとするもので、現像装置の攪拌部材や内壁にトナーや外添剤が付着するのを防止し、使用済み現像カートリッジの再生を行う際に容易に清掃を行えるようにすることを目的とする。
そのために本発明は、一次粒子径の粒度分布が２００〜７５０ｎｍであり、トナー母粒子とほぼ等しい仕事関数を有する無機微粒子からなる第１の外添剤と、第１の外添剤よりも平均粒子径が小さく、且つ、トナー母粒子、および現像装置の攪拌部材および／または現像装置の内壁よりも小さい仕事関数を有する無機微粒子からなる第２の外添剤とを有するトナーにおいて、トナー母粒子とほぼ等しい仕事関数を有する金属石鹸を、重量比で０．０１％〜０．３％含有させたことを特徴とする。
また、本発明は、無機微粒子は疎水化処理され、トナーは非磁性一成分負帯電性トナーであることを特徴とする。
また、本発明のトナーは、前記現像装置内の攪拌部材および／または現像装置の内壁を構成する材料の仕事関数が、トナー母粒子の仕事関数と同等かそれ以上であることを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、一次粒子径の粒度分布が２００〜７５０ｎｍである無機微粒子からなる第１の外添剤と、第１の外添剤よりも平均粒子径が小さく、且つ、仕事関数がトナー母粒子、および現像装置の攪拌部材および／または現像装置の内壁よりも小さい無機微粒子からなる第２の外添剤とを有するトナーにおいて、トナー母粒子とほぼ等しい仕事関数を有する金属石鹸を、重量比で０．０１％〜０．３％含有させたトナーを用いたことを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、規制部による規制後のトナーを一次貯留部に滞留させ、次いで二次貯留部を経て規制部にトナーを搬送する攪拌部材を有することを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、現像装置内の攪拌部材および／または現像装置の内壁を構成する材料の仕事関数が、トナー母粒子の仕事関数と同等かそれ以上であることを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、攪拌部材の材質が弾性体からなることを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、攪拌部材の回転方向が規制後のトナーを一次貯留部に掻き出す方向であることを特徴とする。

トナー母粒子と略同一の仕事関数を有する大粒子径の無機微粒子は、そのままでは仕事関数の大小差による電子（電荷）の移動がなく、結果として静電的に互いに付着（固着）することができず、現像装置内で攪拌使用されると、仕事関数の小さい外添剤はトナー母粒子に付着（固着）するだけでなく、仕事関数の大きい大粒子径の無機外添剤にも付着（固着）するために、仕事関数のより小さい外添剤ともども一緒にトナー母粒子表面から遊離、ないし脱離し、特に仕事関数のより小さい外添剤が、トナー母粒子と同等かそれよりも大きい仕事関数を有する攪拌部材や現像装置内壁に付着してしまう。そこで、トナーの帯電特性を阻害することなく、大粒子径である無機外添剤の遊離、ないし脱離を防止するためにトナー母粒子と略同一の仕事関数を有する金属石鹸を他の外添剤と共に添加混合したトナーを現像剤として用いることにより、外添剤が攪拌部材や現像装置内壁に付着するのを防止できる。また、大粒子径である無機外添剤がトナーから遊離しないため、その研磨効果やスペーサ効果によりトナー自体が攪拌部材や現像装置内壁に付着するのを防止できるとともに、付着しても容易に除去することができる。このように、外添剤やトナーの付着による攪拌部材や現像装置内壁の汚れが防止できるとともに、清掃が容易となるので、現像カートリッジの再生作業を容易化することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明が適用される現像装置の例を説明する図である。
現像装置本体２０は、トナー（図のメッシュ部）を貯留するトナー貯留容器２６と、このトナー貯留容器２６内に形成されたトナー収容部（一次貯留部）２７と、一次貯留部２７内に配設されたトナー攪拌部材２９と、一次貯留部２７の上部に設けられたトナー受け部材３０と、トナー受け部材３０の上方に配設されたトナー供給ローラ３１と、トナー受け部材３０に設けられ、トナー供給ローラ３１の下側部分に当接される受けシート３２と、トナー供給ローラ３１と当接し、感光体１７と僅かな間隔（１００〜３００μｍ程度）を介して対向するように設けられた現像ローラ３３と、現像ローラ３３の下方に当接する規制ブレード３４、規制ブレード３４が取付けられ、規制ブレードによって規制された落下トナーが当たりトナー収容部へ自由落下させるトナー経路部材として機能するケーシング壁４５、現像後に現像ローラに残ったトナーを回収する方向に当接しながらトナー漏れを防止するための上シール４６とから構成されている。

現像ローラ３３と感光体１７とは、僅かな間隔を介して対向し、図示矢印で示すように互いに逆方向に回転駆動され、現像ローラと感光体とが対向する現像領域において、それぞれの周面が下方から上方へ同方向に移動し、現像ローラに現像バイアス電源（図示せず）から直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスを印加させて現像ローラと感光体との間に振動電界を作用させ、感光体に形成された静電潜像部分に現像ローラからトナーを供給して現像するように構成されている。なお、本実施形態では現像ローラと感光体は現像領域において僅かな間隔を介して対向するようにしているが、現像ローラと感光体とを現像領域において接触させて現像を行うようにすることも可能である。

本実施形態の現像装置においては、一次貯留部２７に規制ブレード３４が埋没しない程度のトナーを収容させている。これは、トナー量が規制ブレード３４を埋没させる程多いと、規制ブレード３４から掻き落とされたトナーが一次貯留部２７にスムーズに戻される循環経路が阻害され、また、規制ブレード３４が現像ローラ３３上のトナーから余分なトナーを掻き落として現像領域に搬送されるトナー量を規制する役割と、トナーを適切に帯電する役割が阻害されるからである。また、一次貯留部２７には、マイラー等からなる撓み性の搬送部材２９ｃを先端部に取り付けた攪拌部材２９が回転可能に設けられている。

即ち、図２（ａ），（ｂ）に示すように、攪拌部材２９は、樹脂製パイプ２９ａに所定間隔で複数のリブをどたつけ、リブの先端にマイラー等からなる撓み性の搬送部材２９ｃを取付けたもので、搬送部材２９ｃには多数のスリットが形成されている。そして、攪拌部材２９を回転させることにより、搬送部材２９ａによって一次貯留部２７に収容されたトナーをトナー受け部材３０と供給ローラ３１との隙間（二次貯留部）に供給する。

また、二次貯留部に近接して、外周部に複数のセルを有する導電性の弾性層が設けられた供給ローラ３１が配置されており、供給ローラ３１の弾性層を現像ローラ３３に圧接させるようにしている。供給ローラ３１と現像ローラ３３とは同方向に回転させ、それらの接触領域においてそれぞれの周面を逆方向に移動させて互いに摺擦させ、現像バイアス電源（図示せず）から現像ローラに印加させる現像バイアス電圧と同等の電圧を供給ローラに印加させるようにしている。

トナー受け部材３０には板状に形成された受けシート３２の一端が取り付けられるとともに、この受けシート３２を供給ローラ３１の下方に適当な線圧で接触させている。この受けシートがあることによって、供給ローラ３１に付着したトナーがその下方位置において重力によって落下するのを防ぎ、現像ローラに供給できるトナーが減少しないようにして、画像濃度低下を防止している。

供給ローラ３１から現像ローラ３３に供給されたトナーは、規制ブレード３４により現像ローラから余分なトナーを掻き落として現像領域に搬送されるトナーの量を規制するとともに、このトナーを適切に帯電させるようにしている。なお、この規制ブレード３４によって現像ローラ３３から掻き落とされた余分なトナーは重力によって、あるトナーは規制ブレード下方のケーシング壁４５に落下し、その後この壁を滑り落ちることで一次貯留部２７に戻され、また、あるトナーは直接落下して一次貯留部２７に戻されることとなる。この時、ケーシング壁４５の水平線とのなす角度は、トナーの安息角よりも大きくなるように設定する。そして、規制ブレードで規制されるとともに、適切に帯電されたトナーは現像ローラによって感光体と対向する現像領域に搬送され、前述した振動電界の作用で感光体上の静電潜像部分を現像する。

こうして感光体に形成された静電潜像を現像した後は、現像ローラに残ったトナーを現像装置本体に戻す位置において、上シール４６を現像ローラ３３に軽く当接させることで漏れ防止を行っている。現像後、現像ローラ３３に残ったトナーは、接触部において周面が逆方向に移動する供給ローラ３１と現像ローラとの摺擦により現像ローラ表面から離脱させ、トナー受け部材３０と供給ローラとの隙間（二次貯留部）の溜まりトナーと混合させるとともに、供給ローラから現像ローラに新たなトナーとして供給する。

上記構成によれば、規制ブレード３４で掻き落とされたトナーを一次貯留部２７に回収するに当たって、重力やトナーの安息角を利用して回収することで、トナーに与えるストレスをなくし、その結果、トナーの寿命を延ばすことができる。そのため、トナーのかぶりや帯電量低下による印字白地部汚れや濃度変化が低減でき、良好な画像品質を維持することが可能となる。また、トナーの消費量も減少するので、ランニングコストを低減することができる。

また、トナー収容部において、トナー堆積上表面より供給ローラ３１の中心が上にあり、かつ、供給ローラの下方のトナー受け部材３０の先端部にはスクレーパ３０ａ（ＰＥＴ厚み０．１５ｍｍ程度のシート）が貼り付けられている。図の黒色で示したトナーはスクレーパ３０ａ上に搬送された状態を示している。スクレーパ３０ａは、その先端側から攪拌部材２９の先端に取り付けられた搬送部材２９ａが進入してきて当接し、搬送部材２９ａによって上方に押されて変形するように設定されている。そこで、搬送部材２９ａが搬送してきたトナーがスクレーパに受け渡された後、スクレーパが上方に変形してトナー受け部材３０と供給ローラ３１との隙間（二次貯留部）にトナーが移動する。なお、トナー受け部材に取り付けられた状態でスクレーパ３０ａと水平線とのなす角度はトナーの安息角以上であることが望ましいが、仮に安息角以下でトナーが二次貯留部へ移動せず、スクレーパ上に残留していても、上記したように、搬送部材２９ａがスクレーパに当接した後、スクレーパは上方へ変形するため、この状態では安息角以上になり、トナーは二次貯留部へ移動することになる。

スクレーパ３０ａと搬送部材２９ａは、両者とも樹脂シートからなっているのでストレスで容易に撓む性質を有しており、適切な使用としては、スクレーパ３０ａが搬送部材２９ａよりも撓み易い性質を有することが望ましい。そのためには、スクレーパと搬送部材が同じ材質であればスクレーパの厚みを薄くし、異種材質であればスクレーパの剛性を低いものに設定することが望ましい。このことによって、十分なるトナーが搬送部材からスクレーパに受け渡された後、スクレーパの変形によって二次貯留部へ遅滞なくトナーが供給されることとなる。

一方、ローラ軸断面において、搬送部材２９ａがトナー受け部材３０に最初に当接する箇所で搬送部材２９ａに対して接線を引いたとき、この接線が水平線となす角度をθ２とし、トナー受け部材３０が水平線とのなす角度をθ１とすると、θ１＞θ２となっていることが好ましい。仮に、θ１＜θ２となっていると、搬送部材とスクレーパが当接するときの搬送部材の進入角度（９０°−θ２）が大きくなり、スクレーパが滑らかに変形するのを阻害したり、搬送部材に必要以上の過負荷がかかってしまい搬送部材の寿命を短くしたり、また、搬送部材を固定している攪拌部材を回転させるのに必要なトルクが大きくなってしまう等の不具合が発生してしまう。さらに、当接する瞬間に大きな騒音が発生してしまうことが考えられる。したがって、θ１＞θ２となっていることが好ましい。

また、搬送部材２９ａがトナー受け部材３０に最初に当接する箇所と搬送部材を固定する攪拌部材２９の回転中心を結ぶ線分と、鉛直線とのなす角度θ３が、攪拌部材の回転方向を正にとったとき、０≦θ３であることが好ましい。仮に、θ３＜０となる設定であると、搬送部材先端のトナーが搬送部材またはスクレーパから落下してしまうことが考えられ、十分なるトナーが効率よく二次貯留部へ供給されず、供給不足が発生してしまい、画像濃度低下に繋がることとなる。以上のことから搬送部材とスクレーパの適切な配置や剛性によってトナーの良好なる供給が達成できる。

図３は図１の現像装置を搭載したクリーナレスカラー画像形成装置の例を説明する図である。
図３に示す本実施形態の画像形成装置２０１は、感光体にクリーニング手段を設けないものであり、ハウジング２０２と、ハウジング２０２の上部に形成された排紙トレイ２０３と、ハウジング２０２の前面に開閉自在に装着された扉体２０４を有し、ハウジング２０２内には、制御ユニット２０５、電源ユニット２０６、露光ユニット２０７、画像形成ユニット２０８、排気ファン２０９、転写ユニット２１０、給紙ユニット２１１が配設され、扉体２０４内には紙搬送ユニット２１２が配設されている。各ユニットは、本体に対して着脱可能な構成であり、メンテナンス時等には一体的に取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。

転写ユニット２１０は、ハウジング２０２の下方に配設され図示しない駆動源により回転駆動される駆動ローラ２１３と、駆動ローラ２１３の斜め上方に配設される従動ローラ２１４と、この２本のローラのみで間に張架されて図示矢印方向（反時計方向）へ循環駆動される中間転写ベルト２１５を備え、従動ローラ２１４および中間転写ベルト２１５が駆動ローラ２１３に対して図で左側に傾斜する方向に配設されている。これにより中間転写ベルト２１５の駆動時のベルト張り側（駆動ローラ２１３により引っ張られる側）２１７が下方に位置し、ベルト弛み側２１８が上方に位置するようにされている。従動ローラ２１３と対向する位置には中間転写ベルト上の転写残りトナーを掻き取るクリーナ２１６が設けられている。

駆動ローラ２１３は、後述する２次転写ローラ２１９のバックアップローラを兼ねている。駆動ローラ２１３の周面には、厚さ３ｍｍ程度、体積抵抗率が１×１０⁵ Ω・ｃｍ以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、２次転写ローラ２１９を介して供給される２次転写バイアスの導電経路としている。このように駆動ローラ２１３に高摩擦かつ衝撃吸収性を有するゴム層を設けることにより、２次転写部へ記録材が進入する際の衝撃が中間転写ベルト２１５に伝達しにくく、画質の劣化を防止することができる。

また、本発明においては、駆動ローラ２１３の径を従動ローラ２１４の径より小さくしている。これにより、２次転写後の記録紙が記録紙自身の弾性力で剥離し易くすることができる。

また、中間転写ベルト２１５の裏面には、後述する画像形成ユニット２０８を構成する各色毎の単色画像形成ユニットＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの画像担持体２２０に対向して１次転写部材２２１が当接され、１次転写部材２２１には転写バイアスが印加されている。

画像形成ユニット２０８は、複数（本実施形態では４つ）の異なる色の画像を形成する単色画像形成ユニットＹ（イエロー用），Ｍ（マゼンタ用），Ｃ（シアン用），Ｋ（ブラック用）を備え、各単色画像形成ユニットＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋにはそれぞれ、有機感光層、無機感光層を形成した感光体からなる画像担持体２２０と、画像担持体２２０の周囲に配設された、コロナ帯電器または帯電ローラからなる帯電手段２２２および現像手段２２３を有している。

各単色画像形成ユニットＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの画像担持体２２０が中間転写ベルト２１５のベルト張り側２１７に当接されるようにされ、その結果、各単色画像形成ユニットＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋも駆動ローラ２１３に対して図で左側に傾斜する方向に配設される。画像担持体２２０は、図示矢印に示すように、中間転写ベルト２１５と逆方向に回転駆動される。

露光ユニット２０７は、画像形成ユニット２０８の斜め下方に配設され、内部にポリゴンミラーモータ２２４、ポリゴンミラー２２５、ｆ−θレンズ２２６、反射ミラー２２７、折り返しミラー２２８を有し、ポリゴンミラー２２５から各色に対応した画像信号が共通のデータクロック周波数に基づいて変調形成されて射出され、ｆ−θレンズ２２６、反射ミラー２２７、折り返しミラー２２８を経て、各単色画像形成ユニットＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの画像担持体２２０に照射され、潜像を形成する。なお、各単色画像形成ユニットＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの画像担持体２２０への光路長は折り返しミラー２２８の作用によって実質的に同一の長さにされている。

次に、現像手段２２３について、単色画像形成ユニットＹを代表して説明する。本実施態様においては、各単色画像形成ユニットＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋが図で左側に傾斜する方向に配設されているので、トナー収納容器２２９が斜め下方に傾斜して配置されている。

すなわち、現像手段２２３は、トナーを収納するトナー収納容器２２９と、このトナー収納容器２２９内に形成されたトナー貯蔵部２３０（図のハッチング部）と、トナー貯蔵部２３０内に配設されたトナー撹拌部材２３１と、トナー貯蔵部２３０の上部に区画形成された仕切部材２３２と、仕切部材２３２の上方に配設されたトナー供給ローラ２３３と、仕切部材２３２に設けられトナー供給ローラ２３３に当接される帯電ブレード２３４と、トナー供給ローラ２３３および画像担持体２２０に近接するように配設される現像ローラ２３５と、現像ローラ２３５に当接される規制ブレード２３６とから構成されている。

現像ローラ２３５およびトナー供給ローラ２３３は、図示矢印に示すように、画像担持体２２０の回転方向とは逆方向に回転駆動され、一方、撹拌部材２３１は供給ローラ２３３の回転方向とは逆方向に回転駆動される。トナー貯蔵部２３０において撹拌部材２３１により撹拌、運び上げられたトナーは、仕切部材２３２の上面に沿ってトナー供給ローラ２３３に供給され、供給されたトナーは可撓性材料によって作製された帯電ブレード２３４と摺擦して供給ローラ２３３の表面の凹凸部への機械的付着力と摩擦帯電力による付着力によって、現像ローラ２３５の表面に供給される。

現像ローラ２３５に供給されたトナーは規制ブレード２３６により所定厚さに薄層化規制される。薄層化したトナー層は、画像担持体２２０へと搬送されて現像ローラ２３５と画像担持体２２０が近接する現像領域で画像担持体２２０の静電潜像を現像する。

また、画像形成時には、給紙ユニット２１１は、記録材Ｓの複数枚が積層保持されている給紙カセット２３８と、給紙カセット２３８から記録材Ｓを一枚ずつ給送するピックアップローラ２３９を備えている。

紙搬送ユニット２１２は、二次転写部への記録材Ｓの給紙タイミングを規定するゲートローラ対２４０（一方のローラはハウジング２０２側に設けられている）と、駆動ローラ２１３および中間転写ベルト２１５に圧接される二次転写手段としての二次転写ローラ２１９と、主記録材搬送路２４１と、定着手段２４２と、排紙ローラ対２４３と、両面プリント用搬送路２４４を備えている。定着手段２４２は、少なくも一方にハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵した回転自在な定着ローラ対２４５と、この定着ローラ対２４５の少なくも一方側のローラを他方側に押圧付勢してシート材に２次転写された２次画像を記録材Ｓに押圧する押圧手段を有し、記録材に２次転写された２次画像は、定着ローラ対２４５の形成するニップ部で所定の温度で記録材に定着される。

本発明においては、中間転写ベルト２１５が駆動ローラ２１３に対して図で左側に傾斜する方向に配設されているため、右側に広い空間が生じその空間に定着手段２４２を配設することができ、画像形成装置の小型化を実現することができると共に、定着手段２４２で発生する熱が、左側に位置する露光ユニット２０７、中間転写ベルト２１５および各単色画像形成ユニットＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋへ悪影響をおよぼすことを防止することができる。

次に、トナーの仕事関数の測定に使用する測定セルについて説明する。
図４は、仕事関数測定用の試料測定セルを説明する図を示す。
図４（Ａ）に平面図を示し、図４（Ｂ）に側面図を示すように、試料測定セルＣ１は、直径１３ｍｍ、高さ５ｍｍのステンレス製円盤の中央に直径１０ｍｍで深さ１ｍｍのトナー収容用凹部Ｃ２を有する形状を有する。セルの凹部内にトナーを秤量スプーンを使用して突き固めないで入れた後、ナイフエッジを使用して表面を平らにした状態で測定に供する。

トナーを充填した測定セルを試料台の規定位置上に固定した後に、照射光量５００ｎＷに設定し、照射面積４ｍｍ角とし、エネルギー走査範囲４．２〜６．２ｅＶの条件で測定される。

また、トナーの仕事関数測定時の規格化電子収率が測定光量５００ｎＷで８以上である。

図５は、他の形状の試料の仕事関数の測定方法を説明する図である。
中間転写媒体、潜像担持体のように、円筒形状の部材を試料とする場合には、円筒形状の部材を１〜１．５ｃｍの幅で切断し、ついで稜線に沿って横方向に切断して図５（Ａ）に形状を示すように、測定用試料片Ｃ３を得た後、図５（Ｂ）に示すように、試料台Ｃ４の規定位置上に、測定光Ｃ５が照射される方向に対して照射面が平行になるように固定する。これにより、放出される光電子Ｃ６が検知器Ｃ７、すなわち光電子倍像管により効率よく検知される。

以下に実施例を説明する。
重合法トナーの作製：
（トナー母粒子１の作製）
スチレンモノマー８０部、アクリル酸ブチル２０部、およびアクリル酸５部からなるモノマー混合物を、水１０５重量部、ノニオン乳化剤（エマルゲン９５０）１重量部、アニオン乳化剤（ネオゲンＲ）１．５重量部、および過硫酸カリウム０．５５重量部の水溶液混合物に添加し、窒素気流中下で攪拌を７０℃で８時間重合を行った。重合反応後冷却し、乳白色の粒径０．２５μｍの樹脂エマルジョンを得た。

次に、この樹脂エマルジョン２００重量部、ポリエチレンワックスエマルジョン（三洋化成工業（株）製、パーマリンＰＮ）２０重量部およびフタロシアニンブルー７重量部を界面活性剤のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．２重量部を含んだ水中へ分散し、ジエチルアミンを添加してｐＨを５．５に調整後攪拌しながら電解質の硫酸アルミニウム０．３重量部を加え、次いで乳化分散装置（特殊機化工業製、ＴＫホモミキサー）で高速攪拌し分散を行った。

更に、スチレンモノマー４０重量部、アクリル酸ブチル１０重量部、サリチル酸亜鉛５重量部を水４０重量部と共に追加し、窒素気流下で攪拌しながら同様にして、９０℃に加熱し、過酸化水素を加えて５時間重合し、粒子を成長させた。重合停止後会合粒子の結合強度を上げるため、ｐＨを５以上に調整しながら９５℃に昇温し、５時間保持した。その後得られた粒子を水洗し、４５℃で真空乾燥を１０時間行った。得られたシアントナーは、ＦＰＩＡ−２１００を用い測定し、体積基準で平均粒径７．６μｍ、個数基準で、平均粒径６．８μｍの円形度０．９８のトナー母粒子１を得た。得られたトナーの仕事関数を市販の表面分析装置（ＡＣ−２型、理研計器（株）製）を用い、照射光量５００ｎＷで測定すると５．５７ｅＶであった。
（トナー母粒子２の作製）
トナー母粒子１の作製において、フタロシアニンブルーに代えてキナクリドンを同様に使用し、また二次粒子の会合と造膜結合強度を上げるために、９５℃に昇温しないで９０℃のままで同様に保持し、同様にしてマゼンタトナーを得た。得られたマゼンタトナー母粒子は、ＦＰＩＡ−２１００を用い測定し、体積基準で平均粒径７．９μｍ、個数基準で平均粒径７．０μｍで、円形度０．９７６のトナーであった。この母粒子２の仕事関数を同様に測定すると５．６４ｅＶであった。
（トナー母粒子３、４の製造例）
トナー母粒子１の作製において、フタロシアニンブルーに代えてピグメントイエロー１８０とカーボンブラックを同様に使用した以外はトナー母粒子２と同様にして重合し、同様にしてイエロートナーとブラックトナーを得た。得られたイエロートナー母粒子は、ＦＰＩＡ−２１００を用い測定し、体積基準で平均粒径７．７μｍ、個数基準で平均粒径６．９μｍで、円形度０．９７３のトナーであった。また、このトナー母粒子３の仕事関数を同様にして測定すると５．５９ｅＶであった。
また、得られたブラックトナー母粒子は、ＦＰＩＡ−２１００を用い測定し、体積基準で平均粒径７．８μｍ、個数基準で平均粒径７．０μｍで、円形度０．９７４のトナーであった。また、このトナー母粒子を同様に測定すると５．５２ｅＶであった。
溶解懸濁法トナーの作製：
（トナー母粒子５の作製）
芳香族ジカルボン酸とアルキレンエーテル化ビスフェノールＡとの重縮合ポリエステルと該重合ポリエステルの多価金属化合物による一部架橋物の５０：５０（重量比）混合物（三洋化成工業（株）製、ハイマーＥＳ−８０３）１００重量部、シアン顔料のピグメントブルー１５：１を５重量部、離型剤として融点が８０〜８６℃のカルナウバワックス３重量部、および荷電制御剤としてのサリチル酸金属錯体Ｅ−８１（オリエント化学工業（株）製）４重量部をヘンシェルミキサーを用い、均一混合した後、内温１３０℃の二軸押し出し機で混練し、冷却した。

次いで、冷却物を２ｍｍ角以下に粗粉砕し、この粗粉砕物の１００重量部をトルエン１５０重量部と酢酸エチル１００重量部の有機溶剤の混合溶液中に攪拌し、油相の均一混合分散溶液を作製した。

次に、イオン交換水１１００重量部にリン酸三カルシウムの微粉末（ボールミルで事前に粉砕し、粒子径が３μｍ以上のものが無い状態を確認）５重量部とドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの１重量％の水溶液５部を添加し、攪拌を行い水相の均一混合分散溶液を作製した。

造粒には、図６に示す多孔質ガラス（３μｍの細孔径）の噴出し部、攪拌羽根と超音波素子を備えた容器に、先ず、前述の水相の分散溶液を移し攪拌する。次いで、容器内の多孔質ガラスからなる噴出部に直結しているパイプに前述の油相の分散溶液を圧入（図６の容器上部の矢印から）しながら、攪拌を続ける。エマルションは超音波の波が多孔質ガラスの細孔より吐出してきた粒子を分断することで形成される。そして、形成されたエマルション微粒子が合一しないように、攪拌羽根を回転させる。攪拌は、図６中の回転矢印のように油相の分散溶液の圧入終了後も１０分間続ける。

その後、別に用意した攪拌槽に容器の底部Ａより抜き取り、形成されたエマルションを移す。攪拌槽に移した後、さらに攪拌槽内で攪拌しながら温度を５０℃以上に保ち、含まれる有機溶媒を除去せしめ、次いで、５Ｎ規定の塩酸で洗浄、水洗濾過を繰返して乾燥することで個数平均粒径６．７μｍのシアントナー母粒子を得ることができた。得られたシアントナー母粒子は、ＦＰＩＡ−２１００を用い測定し、体積基準で平均粒径７．５μｍ、個数基準で平均粒径６．８μｍの円形度０．９８のトナー母粒子５を得た。得られたトナーの仕事関数を市販の表面分析装置（ＡＣ−２型、理研計器（株）製）を用い、照射光量５００ｎＷで測定すると５．２３ｅＶであった。
（トナー母粒子６、トナー母粒子７及びトナー母粒子８の作製）
トナー母粒子５において、シアン顔料の代わりに、マゼンタ顔料のカーミン６Ｂ、イエロー顔料のピグメントイエロー１８０、そして、ブラック顔料のカーボンブラックに変えた以外は同様にしてトナー母粒子を作製した。得られた各色のトナー母粒子を同様にして測定した平均粒径と円形度および仕事関数を表１に示した。

表１の結果において、作製された色の異なるトナーにおいても、平均粒径および円形度が揃っていることが示された。
〔有機感光体の製造例〕
導電性支持体として直径３０ｍｍのアルミ素管を用い、下引き層として、アルコール可溶性ナイロン（東レ（株）製「ＣＭ８０００」）の６重量部とアミノシラン処理された酸化チタン微粒子４重量部をメタノール１００重量部に溶解、分散させてなる塗工液を、リングコーティング法で塗工し、温度１００℃で４０分乾燥させ、膜厚１．５〜２μｍの下引き層を形成した。

この下引き層上に、電荷発生顔料のオキシチタニルフタロシアニン１重量部とブチラール樹脂（ＢＸ−１、積水化学（株）製）１重量部とジクロルエタン１００重量部とを、φ１ｍｍのガラスビーズを用いたサンドミルで８時間分散させた。得られた顔料の分散液を、上記で作製した支持体を用いて、リングコーティング法で塗工し、８０℃で２０分間乾燥させ、膜厚０．３μｍの電荷発生層を形成した。

この電荷発生層上に、下記構造式（１）のスチリル化合物の電荷輸送物質４０重量部とポリカーボネート樹脂（パンライトＴＳ、帝人化成(株)製）６０重量部をトルエン４００重量部に溶解させ、乾燥膜厚が２２μｍになるように浸漬コーティング法で塗工、乾燥させて電荷輸送層を形成し、２層からなる感光層を有する有機感光体（ＯＰＣ１）を作製した。

得られた有機感光体の一部を切り欠いて試料片とし、その仕事関数を市販の表面分析装置（ＡＣ−２型、理研計器（株）製）を用い、照射光量５００ｎＷで測定したところ、５．４７ｅＶを示した。

（現像ローラの作製）
直径１８ｍｍのアルミニウムパイプ表面に、ニッケルメッキ（厚さ１０μｍ）を施し、表面粗さ（Ｒｚ）４μｍの表面を得た。この現像ローラ表面の仕事関数を測定したところ、４．５８ｅＶであった。
（規制ブレードの作製）
厚さ８０μｍのＳＵＳ板に厚さ１．５ｍｍの導電性ウレタンチップを導電性接着剤で貼り付けており、ウレタン部の仕事関数を５ｅＶとした。
（中間転写ベルトの製造例）
ポリブチレンテレフタレート８５重量部、ポリカーボネート１５重量部およびアセチレンブラック１５重量部を、窒素ガス雰囲気下でミキサーにより予備混合し、得られた混合物を引き続き窒素ガス雰囲気下で二軸押出し機により混練し、ペレットを得た。このペレットを、環状ダイスを有する１軸押出し機により２６０℃にて外径１７０ｍｍ、厚さ１６０μmのチューブ状フィルムに押出した。次に押出した溶融チューブを、環状ダイスと同じ軸線上に支持している冷却インサイドマンドレルにより内径を規制し、冷却固化させてシームレスチューブを作製した。規定寸法に切断し、外径１７２ｍｍ、幅３４２ｍｍ、厚さ１５０μｍのシームレスベルトを得た。この転写ベルトの体積抵抗は３．２×１０⁸Ω・ｃｍであった。また、仕事関数は５．１９、規格化光電子収率１０．８８を示した。
（クリーニングブレードの作製例）
本発明の中間転写体のクリーニング装置は、以下に述べる方法でクリーニングブレードを先ず作製し、次に、取り付け用金属製の支持板にホットメルト接着剤で接着して作製した。
ブレード１４は硬度（ＪＩＳＡ）６７゜±３゜のウレタンゴムからなり、厚さは２ｍｍ、突出量は８ｍｍ、圧接はカウンタ方式、圧接角度は２０゜、作動時の線圧は２３．１５Ｎ・ｍ、荷重はばね圧方式である。

ポリε−カプロラクトン系ジオールとアジピン酸との脱水縮合により得られるポリエステルテルジオールと、４’−ジフェニルメタンジイソシアネートと、これに１，４−ブタンジオールおよびトリメチロールプロパンとを混合し、予め加熱しておいた金型に注型し、加熱硬化させてウレタンゴムを作製、成型した。そして、成型後、幅、厚さ、長さを調整し切断加工し、クリーニングブレードを作製した。作製したクリーニングブレードの仕事関数を市販の表面分析装置（ＡＣ−２型、理研計器（株）製）を用い、照射光量５００ｎＷで測定すると５．０３ｅＶであった。

先ず、使用する外添剤の仕事関数を表２に示す。尚、各外添剤は疎水化処理されたものを用いている。

各外添剤の仕事関数の測定は、市販の理研計器（株）の光電子分光装置ＡＣ−２を用い、光量５００ｎＷにて測定した。

(実施例１）
前述のトナー母粒子１、２、３、４に対して、組合わせる金属石鹸を表３に示し、トナー母粒子に含有させる外添剤の処方は次の通りとした。

トナー母粒子に重量比で、平均一次粒子径が約１２ｎｍの疎水性シリカを０．８％と、平均一次粒子径が約４０ｎｍの疎水性シリカを０．７％と、疎水化処理した単分散球形シリカを０．４％と、約２０ｎｍの疎水性酸化チタンを０．５％と、一次粒子径が２００ｎｍ乃至７５０ｎｍの粒度分布範囲にある負帯電性の酸化チタンを０．５％と、表３に示す金属石鹸を０．２％含有させたトナーを作製した。

また、比較例トナーとし、一次粒子径が２００ｎｍ乃至７５０ｎｍの粒度分布範囲にある負帯電性の酸化チタンと金属石鹸を含有させないトナーも各色作製した。

前述の有機感光体、現像ローラ、規制ブレード、中間転写ベルト、クリーニングブレードを装着した感光体クリーナレス方式のタンデムカラープリンタの該当する現像カートリッジに入れて連続印字試験を行った。

現像は非接触現像方式であり、現像順を中間転写ベルトが進む上流側から、トナーの仕事関数の大きい順、つまりマゼンタトナー、イエロートナー、シアントナー、ブラックトナーとした。但し、ブラックトナーについては現像順で最初に持ってきても、最後にもってきても印字できるようにしてある。現像順を変更する時は画像処理の順番を変えている。

現像ギャップは２００μｍ、現像バイアスはパッチ制御で有機感光体上の１色当たりの現像トナー量が最大０．５５ｍｇ／ｃｍ²までに抑えるようにしている。直流と重畳する交流の周波数は２．５ｋＨｚで、ピークｔｏピーク電圧１４００Ｖ、現像ローラ上の規制トナー量は約０．４ｍｇ／ｃｍ²になるように調整している。また、一次転写部の電源は定電圧制御であり、＋５００Ｖを印加、二次転写部の電源は定電流制御としている。
そして、各色５％カラー原稿（文字およびカラーの線画像含む）に相当する文字原稿を１００００枚連続印字した。印字終了後、残っているトナーを充填口より排出し、使用済みの各色トナーの現像装置および攪拌部材へのトナーの付着状況を調べた。その結果を、現像容器の材質と攪拌部材（シート厚み：１００μｍ）の材質と共に表４に示す。

結果によれば、仕事関数が小さい部材を用いると現像容器および攪拌部材においても空気吹き付け後に拭き取り作業が必要であったが、本発明のトナーを用いた場合には、空気吹き付けで清掃は十分であった。そこで、攪拌部材の汚れ状態を調べるために、比較例のシアントナー１の場合について、塩化ビニル系シート羽根の一部を切り取り、表面の仕事関数を測定した。

汚れの状況は、羽根の一部にシアントナーが付着しているだけでなく、羽根全体が白くなっていた。同時に本発明のマゼンタトナー２を用い、空気吹き付け清掃を行った場合についても調べた。本発明トナーと材質では、空気吹き付けのみで、十分な清掃を行えることが分かった。

白い物質が固着した羽根の仕事関数は５．２２ｅＶの値を示した。これは外添剤中のシリカ成分が付着したものと考えられる。しかし、外添剤に２００ｎｍ乃至７５０ｎｍの粒度分布を有する不定形酸化チタンと金属石鹸んを含有させたトナーでは、現像容器内壁や攪拌部材である羽根の汚れが空気吹き付けのみで清掃でき、現像装置の再生を時間をかけずに行うことが可能となり、リサイクル生産効率が高くなることが分かった。これは、外添剤がトナー母粒子表面より遊離しがたいだけでなく、大粒子径の無機外添剤の研磨効果も同時に発現されたと考えられる。
（実施例２）
前述のトナー母粒子５、６、７と８に対して、組合わせる金属石鹸を表５に示し、トナー母粒子に含有させる外添剤の処方は次の通りとした。

トナー母粒子に重量比で、平均一次粒子径が約１２ｎｍの疎水性シリカを０．８％と、平均一次粒子径が約４０ｎｍの疎水性シリカを０．１％と、疎水化処理した単分散球形シリカを０．４％と、約２０ｎｍの疎水性酸化チタンを０．５％と、一次粒子径が２５０ｎｍ乃至７００ｎｍの粒度分布範囲にある負帯電性のチタン酸ストロンチウムを０．２％と、表５に示す金属石鹸を０．１％含有させた場合と、金属石鹸を０．３５％含有させた各色トナーを作製した。

また、比較例トナーとし、一次粒子径が２００ｎｍ乃至７５０ｎｍの粒度分布範囲にある負帯電性のチタン酸ストロンチウムと金属石鹸を含有させない各色トナーを作製した。

作製した各色トナーを実施例１と同様にして、タンデムカラープリンタの該当する現像カートリッジに入れて連続印字試験を行った。現像は非接触現像方式であり、現像順を中間転写ベルトが進む上流側から、カラートナーの仕事関数の大きい順、つまりマゼンタトナー、イエロートナー、シアントナーとし、ブラックトナーは現像順としては初めにくるように設定した。

印字終了後、残っているトナーを充填口より排出し、使用済みの各色トナーの現像装置および攪拌部材へのトナーの付着状況を調べた。その結果を、現像容器の材質と攪拌部材（シート厚み：１００μｍ）の材質と共に表６に示す。

結果によれば、仕事関数が小さい部材を用いると現像容器および攪拌部材においても空気吹き付け後に拭き取り作業が必要であったが、本発明のトナーを用いた場合には、空気吹き付けで清掃は十分であった。しかし、連続印字後の各色の有機感光体上のフィルミングを調べると、金属石鹸の含有量が０．１％では、各色共に０．００５〜０．００７ｍｇ／ｃｍ² の範囲にあったが、金属石鹸の量が０．３５％ではそのフィルミング量が微増する傾向にあり、その量は、０．００８〜０．００９ｍｇ／ｃｍ² の範囲となり、大粒子径の無機外添剤の研磨効果が薄れる傾向にあった。従って、金属石鹸の含有量としては、上限は０．３％以下が好ましいと判断できた。

本発明によれば、現像装置の攪拌部材や内壁にトナーや外添剤が付着するのを防止し、使用済み現像カートリッジの再生を行う際に容易に清掃を行えるので産業上の利用価値は極めて大きい。

本発明が適用される現像装置の例を説明する図である。 攪拌部材を説明する図である。 図１の現像装置を搭載したクリーナレスカラー画像形成装置の例を説明する図である。 仕事関数測定用の試料測定セルを説明する図である。 他の形状の試料の仕事関数の測定方法を説明する図である。 造粒方法を説明する図である。

符号の説明

１７…感光体、２０…現像装置本体、２６…トナー貯留容器、２７…トナー収容部、２９…トナー攪拌部材、２９ａ…搬送部材、３０…トナー受け部材、３０ａ…スクレーパ、３１…供給ローラ、３２…受けシート、３３…現像ローラ、３４…規制ブレード、４５…ケーシング壁、４６…上シール。

Claims (8)

1. 一次粒子径の粒度分布が２００〜７５０ｎｍであり、トナー母粒子とほぼ等しい仕事関数を有する無機微粒子からなる第１の外添剤と、第１の外添剤よりも平均粒子径が小さく、且つ、トナー母粒子、および現像装置の攪拌部材および／または現像装置の内壁よりも小さい仕事関数を有する無機微粒子からなる第２の外添剤とを有するトナーにおいて、
   トナー母粒子とほぼ等しい仕事関数を有する金属石鹸を、重量比で０．０１％〜０．３％含有させたことを特徴とするトナー。
2. 前記無機微粒子は疎水化処理され、トナーは非磁性一成分負帯電性トナーであることを特徴とする請求項１記載のトナー。
3. 前記現像装置内の攪拌部材および／または現像装置の内壁を構成する材料の仕事関数が、トナー母粒子の仕事関数と同等かそれ以上であることを特徴とする請求項１記載のトナー。
4. 請求項１記載のトナーを用いたことを特徴とする現像装置。
5. 規制部による規制後のトナーを一次貯留部に滞留させ、次いで二次貯留部を経て規制部にトナーを搬送する攪拌部材を有することを特徴とする請求項４記載の現像装置。
6. 現像装置内の攪拌部材および／または現像装置の内壁を構成する材料の仕事関数が、トナー母粒子の仕事関数と同等かそれ以上であることを特徴とする請求項４または５記載の現像装置。
7. 攪拌部材の材質が弾性体からなることを特徴とする請求項４乃至６いずれか記載の現像装置。
8. 攪拌部材の回転方向が規制後のトナーを一次貯留部に掻き出す方向であることを特徴とする請求項５乃至７いずれか記載の現像装置。

Images