JP2007271747A - 接触帯電部材を有する画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被帯電体（像担持体）および帯電部材の使用状況に関わらず、常に良好な帯電を行い、常に良好な画像を提供し、像担持体（感光体）の削れ量を低減し、長寿命化を実現する画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体ドラムに接触して一様帯電させる接触帯電部材と、トナーにより感光体ドラム上の静電潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置において、トナーは、その形状が８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体を基本とし、八面体の各頂点及び各稜線が曲面状であり、投影像の外周部に直線とみなせる部分を有する磁性粒子を含有する。この丸８面体を使用すれば、頂点や稜線が尖った角８面体より、感光体の寿命が４倍以上となる。
【選択図】図４

Description

本発明は、接触帯電部材を有する画像形成装置に関し、特に、接触帯電部材に好適な所定形状の磁性体粒子を含有するトナーを使用する画像形成装置に関する。

従来、電子写真や静電記録装置などの画像形成装置において、像担持体としての感光体、誘電体等の被帯電面を帯電処理する装置としては、コロナ帯電装置が広く用いられているが、このコロナ帯電装置は、空中放電であるコロナ放電を利用して帯電するものであり、高圧電源が必要で、また、コロナ放電時にオゾンが多く発生するという欠点がある。

これに対して、例えば、特許文献1に開示された「帯電装置および画像形成装置」では、接触帯電装置が採用されている。その理由は、接触帯電によれば、電源の低電圧化を図ることができ、またオゾンの発生量が少ないなどの長所を有しているため、コロナ放電装置に替わって注目されているからである。

さらに、感光体などの表面を接触帯電により一様帯電するには、感光体ドラム自体の凹凸や、その表面の異物などの影響を低減することが出来るＡＣ帯電がよいとされてきた。
特開２０００−１４７８７３号公報（図１、段落００２５）

しかし、ＡＣ帯電方式の帯電制御は、印加電圧として正負の電圧を交互にし、放電・逆放電を繰り返すため、この放電により、感光体ドラムなどの被帯電体の表面部分がクリーニング部材としてのクリーニングブレードなどの当接部材との摩擦により削れ易くなってしまう。このため、感光体ドラムの感光層が徐々に薄くなり、限界膜厚に達した際には感光層としての機能が低下し、微小な帯電ムラを生じたり、また表面の電荷保持能力の減少に伴って帯電不良が発生する。

ＡＣ帯電における感光層が削れ易くなることに関しては、次の理由が挙げられる。
第１に、表面層に用いられているバインダ樹脂の分子量が低下することである。第２に、分子鎖が切断され、有機カルボン酸が生成されることである。第３に、これら化学的変化度合いがＤＣ帯電時に比べＡＣ帯電時には大きいことである。第４に、変化度合いはＡＣ帯電条件によっても変化することである。

これらの事実から、ＡＣ帯電使用時の感光層の摩耗量がＤＣ帯電に対して大きくなる理由は、ＤＣ帯電時に比べＡＣ帯電時には、上述のような化学的変化が大きくなり、その結果として機械的強度を著しく低下させていることによるものである。

次に、感光体の化学的変化の影響度合いが、ＤＣ帯電とＡＣ帯電において極端に異なる原因について、帯電の機構を考えると、ＤＣ帯電は帯電ローラに印加するＤＣ電圧が高く、感光体とのバイアス差により生じる放電現象により、イオン（負イオン、正イオン）を生み出し、これが帯電ローラと感光体の間に生じた電界に沿って、感光体表面に降り注ぐ（衝突する）。その結果、帯電ローラに印加する極性と同極性の電位が感光体表面に帯電される。
そして、感光体表面電位と帯電ローラの印加電圧の差が、帯電開始電圧以下になったときに、放電が停止し、感光体の帯電が終了する。従って、基本的にはイオンの流れる方向は一方通行になる。

一方、ＡＣ帯電の場合には、感光体に帯電させたい電位に相当する電圧をオフセット成分（Ｖｄｃ）として印加し、更にＡＣ成分としてのＶｐｐ、周波数を重畳することにより、感光体表面に蓄積された電荷を再び放電領域（帯電部材と感光体間の微小空間）に戻し、これを繰り返すことで表面電位をならすことを行っている。従って、ＤＣ帯電の場合にはイオンの流れが一方通行であるのに対して、ＡＣ帯電の場合には相互通行（最終的には、ＤＣと同じ方向）になり、放電領域で次々と生成されるイオンは、感光体表面に何度も降り注ぐことになる。

このように、ＤＣ帯電とＡＣ帯電では、少なくとも帯電ニップ中の放電領域で生成されるイオンの感光体表面への衝突回数が明らかに異なり、ＡＣ帯電が、ＤＣ帯電の数倍〜数十倍である。

さらに、現像剤として磁性トナーを使用する場合には、トナー表面に露出した磁性紛やトナーから脱離した磁性粉による感光体表面の磨耗に対する影響も考慮しなければならない。通常、磁性トナーは立方晶系などの結晶構造をもつ磁性体を含有しており、また、このような磁性体が現像内部ばかりではなく表面にも多く露出しているため、トナーでドラム表面を強く摺擦すると磁性体結晶の鋭い頂点や稜線による研磨効果によって、ドラム表面が削れたり、傷ついたりすることがある。

この問題を回避するためには磁性粉に球形化処理を施せばよいが、球形の磁性粉を使用するとトナーの帯電量が過剰に上昇し、耐久状態（連続大量印字、過酷な環境条件など）で、過剰帯電したトナーが現像スリーブ上に静電気力で強固に保持され現像されないことによる現像濃度が低下するという問題があった。

そこで、本発明の課題は、被帯電体（像担持体）および帯電部材の使用状況に関わらず、ＤＣ電圧又はＤＣ電圧重畳ＡＣ電圧の印加の下で、常に良好な帯電を行い、常に良好な画像を提供し、像担持体（感光体）の削れ量を低減し、長寿命化を実現する画像形成装置を提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明では、第１に、像担持体に接触して像担持体を一様帯電させる接触帯電部材と、トナーにより像担持体上の静電潜像を現像する現像手段を備える画像形成装置において、接触帯電部材にはＤＣ電圧又はＤＣ電圧重畳ＡＣ電圧を印加し、トナーは、バインダ樹脂中に磁性粒子を分散させたものであり、磁性粒子の形状は８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体を基本とし、八面体の各頂点及び各稜線が曲面状であり、投影像の外周部に直線とみなせる部分を有する。

本発明では、第２に、接触帯電部材は、帯電ローラである。

本発明では、第３に、磁性粒子は、９０原子％以上で９９．９原子％以下のＦｅに対して、０．１原子％以上で１０原子％以下のＭｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、及びＳｉから選ばれる少なくとも１つの原子を含むマグネタイトである。

本発明では、第３に、接触帯電部材は、帯電ローラである。

本発明では、第４に、感光体に接触して前記感光体を一様帯電させる接触帯電行程と、一様に帯電させた感光体表面を像情報に基づいて露光し静電潜像を形成する行程と、前記感光体上の静電潜像をトナーにより現像する現像行程と行う画像形成方法において、前記接触帯電工程では、感光体に接触させた接触帯電部材にＤＣ電圧又はＤＣ電圧重畳ＡＣ電圧を印加し、前記現像工程では、バインダ樹脂中に磁性粒子を分散させたトナーを使用するとともに、前記磁性粒子の形状は、８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体を基本とし、八面体の各頂点及び各稜線が曲面状であり、投影像の外周部に直線とみなせる部分を有することを特徴とする。

本発明によれば、第１に、磁性トナーが接触帯電部材位置で感光体を摺擦しても感光体を傷つけず、クリーニング効果も良好である。多面体形状の磁性粉を用いることにより、バインダへの分散性を向上させ、トナーからの脱落を防ぎ、ドラムのクリーニング時に傷を付けることを防ぐことができる。なお、球形の磁性体では、トナーから磁性粒子が脱落しやすく、クリーニング効果も低い。また、頂点や稜線に丸みを持たせることによって、適度な帯電放電特性が得られ、球状磁性体のようにトナーが低温低湿下でオーバーチャージにならず、高温高湿下でも安定した帯電量を維持することが可能となる。したがって、感光体ドラム上で、エッジのシャープな現像が安定して行える。

本発明によれば、第２に、頂点や稜線を丸めた丸八面体磁性粒子を、容易に得ることができる。

本発明によれば、第３に、安定して感光体を帯電することができ、寿命も長い。

本発明によれば、第４に磁性トナーが接触帯電部材位置で感光体を摺擦しても感光体を傷つけず、クリーニング効果も良好な画像形成方法が提供される。

本発明によれば、ＤＣ電圧又はＤＣ電圧重畳ＡＣ電圧印加の下で、被帯電体および帯電部材の使用状況に関わらず、常に良好な帯電を行うことができ、常に良好な画像を提供し、感光体の削れ量を低減し、長寿命化を実現する画像形成装置が提供される。特に、ＡＣ重畳ＤＣ印加で感光体ドラム表面がダメージを受け易い場合であっても、丸８面体磁気粒子による適度な研磨効果により、感光体の削れ量が抑制され、寿命を伸ばすことができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。但し、本実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等に特定的な記載があっても、本発明をそれに限定する趣旨ではない。

本発明は、接触帯電装置を有する画像形成装置に好適な所定形状の磁性粒子を含有する磁性トナーを使用するものである。そこで、接触帯電装置を有する画像形成装置、トナーの順に説明する。

［画像形成装置］ 図１を参照して説明する。図１は、本実施形態の画像形成装置の一例の概念図である。感光体ドラムなどの像担持体１０は、まず、接触帯電部材１により所定極性で所定の電圧に一様帯電される（帯電行程）。そのため、交流電源２１と直流電源２２により、直流電圧、又は、直流重畳交流電圧を接触帯電部材１に印加する。次に、図示しない露光手段により、例えば、ＬＥＤアレイや半導体レーザにより画像信号を感光体ドラム１０に露光し、静電潜像を形成する（静電潜像形成行程）。次に、現像手段４により、静電潜像をトナーで現像する（現像行程）。このトナーには、頂点と稜線を丸めた８面体磁性粒子が内添されている。次に、感光体１０上のトナー像は転写ローラ５を通過するときに用紙などの記録体に転写される。転写を容易にするために、転写ローラ５にはトナーと逆極性のバイアス電圧が印加される。最後に用紙上のトナー像は、加熱ローラ６１により溶融されて、画像形成工程の１サイクルが終了する。なお、加圧ローラ６２は、用紙を加圧する。一方、転写工程を終えた後の感光体１０には、トナーが残留しているため、クリーニング手段７により、残留トナーが除去され、除電手段（前露光手段）８により残留表面電位が除電され、次の画像形成行程に備える。

次に、画像形成プロセスに従って、各部について説明する。

感光体ドラム１０表面の潜像保持体としては、有機または無機の、従来公知の種々の感光体が使用できる。このうち、無機の感光体としては、例えば、導電性基体上に、セレン、セレン−テルル、セレン−ヒ素、硫化カドミウム等の無機光導電材料の薄膜からなる感光層を形成したもの等が挙げられる。また、有機の感光体としては、導電性基体上に、単層型または積層型の、有機の感光層を形成したものが挙げられ、このうち単層型の感光層としては、電荷発生剤、電荷輸送剤等をバインダ樹脂中に分散させたものが挙げられる。
また、積層型の感光層としては、電荷発生剤からなる電荷発生層と、電荷輸送剤をバインダ樹脂中に分散させた電荷輸送層とをこの順に、または逆の順に積層したもの等が挙げられる。

潜像保持体としての感光体の表面に静電潜像を保持させるためには、弾性体で被覆した帯電ローラ１に直流電圧、又は、直流重畳交流電圧を印加して、感光体ドラム１０を所定極性に帯電させる。ただし、帯電ローラ２６に限らず、コロトロン・スコロトロンを用いてもよい。

一様帯電後、感光体ドラム１０の感光体上に、図示しない露光手段により、反射原稿を結像するか、画像信号で変調され感光体ドラム１０軸方向に走査されたレーザ光を結像するなどして、静電潜像が形成される。

現像手段４では、例えば、磁性１成分ジャンピング現像方法により、静電潜像を保持する感光体ドラム１と、磁性トナーの薄層が形成される現像剤担持体（現像ローラ）とを、薄層と潜像保持体とが接触しないように間隙を保持して対峙させた状態で、薄層から、磁性トナーを潜像保持体の表面に飛翔させて、静電潜像をトナー像に顕像化する。

その後、形成したトナー像を紙等の被印刷物の表面に転写手段５により転写し、定着手段（加熱ローラ６１及び加圧ローラ６２）により定着して画像形成する。定着手段の加熱ローラ６１は、例えば、アルミにニウム円筒の外周にシリコーンゴムなどを被覆したものであり、円筒内部には、抵抗加熱体や石英ランプなどの熱源を有する。また、加圧ローラ６２は、例えば、アルミにニウム円筒の外周にシリコーンゴムなどを被覆したものである。

感光体の表面に残留した磁性トナーをクリーニング除去するためのクリーニング手段７としては、感光体の表面に圧接させた弾性ブレードを用いるのが好ましい。また、弾性ブレードとしては、ゴムや軟質の樹脂等の公知の種々の弾性ブレードを採用することができる。具体的には、例えばシリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、ウレタン樹脂等からなる弾性ブレードが挙げられる。弾性ブレードは、トナーを良好にクリーニング除去すると共に、感光体の表面に圧接痕等を生じないことを考慮すると、１０〜５０ｇ／ｃｍの線圧で圧接させるのが好ましい。

除電ランプ８は、白色光源などであり、画像形成後の残留電位を除去し、次の画像形成に備える。

［トナー］ 図２、図３を参照して説明する。図２は、トナーに含有される磁性粒子の概念図であり、８面体の稜線及び頂点を丸めた丸８面体であり、電荷の放出点となる尖った頂点や稜線が存在しないことが特徴である。しかし、頂点と稜線が曲面状であるといっても、その曲率半径が大きすぎて、隣り合う頂点や稜線の曲面が繋がってしまって、投影像の外周部に直線とみなせる部分を有しないような球形に近いものではなく、図３のＴＥＭ写真に示すように、投影像の外周には直線とみなせる部分が残っており、八面体としての特徴を残している。

［磁性粒子の寸法］ 磁性粒子は、平均粒子径が０．０１〜０．５０μｍである必要がある。平均粒子径が０．０１μｍ未満である磁性粒子は、給電ローラに対する研磨性が弱く、フィルミングを発生させてしまうという問題がある。一方、平均粒子径が０．５０μｍを超える磁性粒子は、逆に、研磨性が強くなりすぎてしまう為、給電ローラへのキズを発生させてしまうという問題がある。なお、効果のバランスを考慮すると、磁性粒子の平均粒子径は、上記の範囲内でも特に、０．０５〜０．３５μｍであるのが好ましく、０．１５〜０．３０μｍであるのがさらに好ましい。磁性粒子の平均粒子径は、透過型電子顕微鏡によって撮影した写真（倍率１万倍）を４倍に拡大して、写真に写された３００個の磁性粒子について測定したマーチン径（円相当径）の平均値である。

［磁性粒子の材料］ 磁性粒子の材料の一例としては、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性を示す金属やその合金、またはこれらの元素を含む化合物、あるいは、強磁性元素を含まないが適当な熱処理を施すことによって強磁性を示すようになる合金、もしくは二酸化クロム等からなるものを挙げることができ、中でもフェライト、マグネタイトからなる磁性粒子が好ましい。特に、磁性トナーに良好な磁気特性を付与することを考慮すると、磁性粒子としては、Ｆｅに対して０．１〜１０原子％の、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、およびＳｉから選ばれる少なくとも１種の元素を含むマグネタイトによって形成した磁性粒子を用いるのが好ましい。

［磁性粒子の製造方法の一例］ 例えば、１．５ｍｏｌ／リットルのＦｅ²⁺を含む硫酸第一鉄塩水溶液２６．７リットルを、あらかじめ反応容器中に準備した３．４Ｎの水酸化ナトリウム水溶液２５．９リットル（Ｆｅ²⁺に対し１．１０当量に相当する）に加え、９０℃に加熱して、ｐＨを１０．５に維持しながら、水酸化第一鉄コロイドを含む第一鉄塩懸濁液を生成する。

次に、上記懸濁液の液温を９０℃に維持しながら、毎分１００リットルの空気を８０分間に亘って吹き込んで、第一鉄塩の酸化反応率が６０％になるまで酸化反応させる。

次に、上懸濁液に、そのｐＨが６．５になるように、硫酸水溶液を添加した後、液温を９０℃に維持しながら、毎分１００リットルの空気を５０分間に亘って吹き込んで、懸濁液中にマグネタイト粒子を生成させる。

次に、上記マグネタイト粒子を含む懸濁液に、そのｐＨが１０．５になるように、水酸化ナトリウム水溶液を添加した後、液温を９０℃に維持しながら、毎分１００リットルの空気を２０分間に亘って吹き込んだ後、生成したマグネタイト粒子を常法により水洗し、濾別し、乾燥したのち、マグネタイト粒子の凝集物を粉砕する。そうすると、粒子形状が、八面体を基本とし、その頂点および稜線が曲面状であるマグネタイト粒子からなる磁性粒子が合成される。

また、上記の合成反応を行う際に、水酸化アルカリ水溶液、もしくは水酸化第一鉄コロイドを含む第一鉄塩反応水溶液に、水可溶性ケイ酸塩等の、水溶性の各種金属化合物を、各々の金属に換算して、Ｆｅに対して０．１〜１０原子％の割合で加えると合成される磁性粉は、上で述べた、Ｆｅに対して、上記所定の割合でＭｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、およびＳｉから選ばれる少なくとも１種の元素を含むマグネタイトからなるものとなる。

［磁性粒子とトナーとの関係］ 磁性粒子の、トナー粒子中に占める割合は、３５〜６０質量％であるのが好ましく、３５〜５５質量％であるのがさらに好ましい。磁性粒子の割合がこの範囲未満では、現像剤担持体に内蔵した固定磁石の磁力によって、当該現像剤担持体の表面に磁性トナーの薄層を保持する効果が低下するため、特に画像形成を繰り返した際に地カブリが発生するおそれがある。また、配合割合がこの範囲を超える場合には、逆に、現像剤担持体の表面に磁性トナーの薄層を保持する効果が強くなり過ぎるため、画像濃度が低下するおそれがある。
また、相対的にバインダ樹脂の割合が低下するため、磁性トナーの、紙等の被印刷物の表面への定着性が低下したり、耐久性が低下したりするおそれもある。

磁性粒子は、バインダ樹脂中に良好に分散させることを考慮すると、チタン系カップリング剤、シラン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、各種脂肪酸などの表面処理剤で表面処理を施してもよい。このうち、シラン系カップリング剤が好ましく、その具体的化合物としては、例えばヘキサメチルジシラザンなどである。

［トナー中のバインダ樹脂］ バインダ樹脂としては、例えばポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、Ｎ−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂等が挙げられ、特にポリスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂が好ましい。

通常の画像形成装置において用いる熱定着手段によって、紙等の被印刷物の表面に良好に定着させることを考慮すると、バインダ樹脂の軟化点は、８０〜１５０℃であるのが好ましく、９０〜１４０℃であるのがさらに好ましい。

バインダ樹脂は、その一部が架橋構造を有しているのが好ましい。一部に架橋構造を導入することによって、定着性を低下させることなく、磁性トナーの保存安定性や形態保持性、耐久性等を向上させることができる。バインダ樹脂の一部を架橋構造とするためには、架橋剤を添加して樹脂を架橋させたり、熱硬化性樹脂を配合したりすればよい。熱硬化性樹脂としては、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂などが挙げられる。

バインダ樹脂のガラス転移温度Ｔｇは、５０〜６５℃であるのが好ましく、５０〜６０℃であるのがさらに好ましい。ガラス転移温度がこの範囲未満では、トナー粒子同士が融着しやすくなって保存安定性が低下するおそれがある。また、樹脂の強度が低いため、潜像保持体の表面に付着して離れなくなる、トナー付着を生じるおそれもある。また、逆にガラス転移温度がこの範囲を超える場合には、紙等の被印刷物の表面への定着性が低下するおそれがある。なお、バインダ樹脂のガラス転移温度は、例えば示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて測定した吸熱曲線における、比熱の変化点から求めることができる。具体的には、例えば、セイコーインスツルメンツ社製の示差走査熱量計ＤＳＣ−６２００を用い、測定試料１０ｍｇをアルミパン中に入れると共に、リファレンスとして空のアルミパンを用い、測定温度範囲２５〜２００℃、昇温速度１０℃／分で、常温、常圧下で測定を行って、得られた吸熱曲線における比熱の変化点から、バインダ樹脂のガラス転移温度を求めることができる。

磁性トナーには、例えば着色剤、電荷制御剤、ワックス等の、従来公知の種々の添加剤を含有させることもできる。このうち着色剤としては、色調を調整するためにカーボンブラック等の顔料や、アシッドバイオレット等の染料が挙げられる。着色剤の、トナー粒子中に占める割合は、０．５〜５質量％程度であるのが好ましい。

［電荷制御剤］ 電荷制御剤は、磁性トナーの帯電レベルや帯電立ち上がり特性（短時間で、一定の電荷レベルに帯電するかの指標）を向上させると共に、耐久性や安定性を向上させるために配合される。電荷制御剤には、正帯電性のものと負帯電性のものとがあり、磁性トナーの帯電極性に合わせて、そのいずれか一方が配合される。正帯電性の電荷制御剤としては、例えばピリダジンなどが上げられる。また、負帯電性の電荷制御剤としては、例えば、有機金属錯体やキレート化合物が有効であり、中でもアセチルアセトン金属錯体、サリチル酸系金属錯体または塩が好ましい。

電荷制御剤の、トナー粒子中に占める割合は、０．５〜１５質量％であるのが好ましく、０．５〜８．０質量％であるのがさらに好ましく、０．５〜７．０質量％であるのが特に好ましい。電荷制御剤の割合がこの範囲未満では、磁性トナーに安定した帯電特性を付与することが困難となり、画像濃度が低くなったり、耐久性が低下したりするおそれがある。
逆に、上記の範囲を超える場合には、磁性トナーの耐環境性、特に高温高湿下での帯電不良、画像不良を生じやすい。また、バインダ樹脂に対する分散不良が起こりやすいことから、地カブリの原因となったり、分散されずに凝集した電荷制御剤が感光体を汚染したりするおそれもある。

［ワックス］ ワックスは、磁性トナーの、紙等の被印刷物の表面への定着性を向上させたり、定着時の磁性トナーが、画像形成装置の定着ローラ等に付着するオフセットを防止して、耐オフセット性を向上させたり、定着ローラ等に付着した磁性トナーが、被印刷物の表面に再付着して画像を汚す、像スミアリングを防止したりするために配合される。
ワックスとしては、例えばポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等のオレフイン系ワックス類などが挙げられる。

ワックスの、トナー粒子中に占める割合は、１〜５質量％であるのが好ましい。ワックスの割合がこの範囲未満では、磁性トナーの対オフセット性を向上させたり、像スミアリングを防止したりする効果が不十分になるおそれがあり、逆にこの範囲を超える場合には、トナー同士が融着しやすくなって、保存安定性が低下するおそれがある。

［磁性トナーの製造方法の一例］ 磁性トナーは、上記の各成分を、ヘンシェルミキサー等のかく拌混合機を使用して混合し、次いで押出機等の混練機を用いて混練したのち、冷却し、さらに粉砕すると共に、必要に応じて分級することで製造される。また上記の各成分を湿式混合してもよい。かくして製造される本発明の磁性トナーは、体積基準の中心粒径が５〜１０μｍであるのが好ましい。

また、製造された磁性トナーは、流動性や保存安定性、潜像保持体の表面からのクリーニング除去しやすさを示すクリーニング性等を向上させるため、その表面を、必要に応じて、例えばコロイダルシリカ、疎水性シリカ、アルミナ、酸化チタン等の微粒子（外添剤、通常は、数平均一次平均粒子径が１．０μｍ以下）によって表面処理してもよい。表面処理は、磁性トナーと外添剤とを乾式混合するのが好ましく、特に外添剤がトナー粒子の表面に埋め込まれるのを防止するために、ヘンシェルミキサーやナウターミキサー等を使用して混合するのが好ましい。外添剤の添加量は、トナー粒子に対して０．２〜１０．０質量％であるのが好ましい。また外添剤は、必要に応じて、アミノシラン、シリコーンオイル、シラン系カップリング剤（ヘキサメチルジシラザン等）、チタン系カップリング剤等によって表面処理しても良い。

磁性トナーは、特に、磁性１成分ジャンピング現像方法に適用するのが好ましい。具体的には、固定磁石を内蔵して回転し、その表面に、磁性トナーの薄層が形成される現像剤担持体と、静電潜像を保持する潜像保持体とを、トナー薄層と潜像保持体とが接触しないように間隙を保持して対峙させた状態で、トナー薄層から、磁性トナーを潜像保持体の表面に飛翔させて、静電潜像をトナー像に顕像化する現像方法である。そしてこの現像が終了した後、形成したトナー像を紙等の被印刷物の表面に転写し、定着して画像形成する画像形成方法に使用する。

次に、丸８面体磁性粒子を含有させた磁性トナーを、帯電装置として接触式ローラ帯電装置を用いて行った評価試験について説明する。

［製造方法］ まず、評価試験に使用した丸８面体磁性粒子含有磁性トナーの製造方法について説明する。

バインダ樹脂の合成のため、温度計、かく拌機、窒素導入管、および還流管を接続した反応容器中にキシレン３００質量部を入れ、窒素導入管から継続的に窒素を導入しながら、反応容器を加熱して液温を１７０℃に維持しつつ、スチレン８４５質量部、アクリル酸ｎ−ブチル１５５質量部、およびジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシド８．５質量部をキシレン１２５質量部に溶解した溶液を、上記反応容器中に３時間かけて滴下し、滴下終了後、１７０℃でさらに１時間かく拌を続けたのち、溶剤を除去して、バインダ樹脂としてのスチレン−アクリル酸ｎ−ブチル共重合体を製造した。

磁性トナーの製造のため、磁性粒子としては、Ｆｅに対して１．１原子％のＺｎを含むマグネタイトからなり、粒子形状が、図２および図３に示すように、８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体を基本とし、八面体の各頂点および稜線が曲面状であると共に、その投影像の外周部に直線とみなせる部分を有する、平均粒子径が０．２２μｍである磁性粒子を用いた。

合成したバインダ樹脂５１質量部と、上記の磁性粒子４５質量部と、離型剤としてのフィッシャー・トロプシュワックス〔サゾール社製のサゾールワックスＨ１〕３質量部と、負電荷制御剤としての金属錯体〔保土ヶ谷化学(株)製のＴ−７７〕１質量部とを、ヘンシェルミキサーを用いて混合し、２軸押出機を用いて混練し、冷却した後、ハンマーミルを用いて粗粉砕した。次いで、機械式粉砕機を用いて微粉砕した後、気流式分級機を用いて分級して、体積基準の中心粒径が８．０μｍである磁性トナーを製造した。
これとは別に磁性体粒子として、それ自体公知の頂点及び稜線が尖った磁性体（角八面体）および球状の磁性体を用意し、磁性体以外同じ処方にて比較用の磁性トナーを準備した。

［磨耗実験］ 図４は、上記磁性トナーのうち、本発明の丸八面体磁性粉並びに角八面体（多面体形状磁性粉）を使用した磁性トナーについて接触帯電における感光体の膜減りを示すグラフである。丸八面体磁性粉トナーを用いた場合では、頂点及び稜線が尖ったままの８面体磁性粉トナーと比べて、約４倍の寿命を確保することが出来た。
[実施例] 次に、図１に示したような接触帯電プロセスを搭載した京セラミタ製カラータンデムプリンタ（単層ＯＰＣ、帯電ローラを採用し、帯電ローラへの印加バイアスをＤＣのみもしくはＤＣ＋ＡＣへの切り替えを可能としたＦＳ−Ｃ５０３０Ｎ改造機）を使用して、連続２０万枚の印字出力を行い、感光体の削れ量（実験１）、感光体表面へのフィルミング（実験２）、および出力画像におけるカブリの状態を評価した。その結果を図５に示す。
この実験結果から、本発明における丸八面体形状の磁性体粒子を使用した場合は、感光体の削れ量が適正で、フィルミング・カブリとも良好であったのに対して、角や稜が尖った８面体磁性粒子を使用した場合には、感光体の削れ量が大きいことに加え、削られた溝がその周辺より帯電し難いためカブリが生じていた。また球状の磁性体粒子を使用した場合は、逆に感光体の削りが不足しているため、フィルミングが生じており、濃度の濃いベタ画像部には白抜けしたようなまだらな模様が生じていた。この実験結果からも接触帯電方式の電子写真プロセスに丸八面体系上の磁性体粒子を使用した磁性トナーを使用することで好適な結果が得られることがわかった。

本発明は、像担持体に接触して一様帯電させる接触帯電手段を備えるに電子写真装置や静電記録装置に利用可能である。

接触帯電手段を有する電子写真画像形成装置の一例の概念図である。 稜線と頂点を丸めた８面体磁性粒子の概念図である。 稜線と頂点を丸めた８面体磁性粒子のＴＥＭ写真である。 丸８面体磁性粒子と尖った８面体磁性粒子をそれぞれ含有したトナーによる感光体の膜減りを示すグラフである。 丸８面体磁性粒子と尖った８面体磁性粒子並びに球状の磁性体粒子をそれぞれ含有したトナーによる実験結果を示す表である。

符号の説明

１ 接触帯電手段
２１ ＡＣ電源
２２ ＤＣ電源
３ 露光光
４ 現像手段
５ 転写手段
６１ 加熱手段
６２ 加圧手段
７ クリーニング手段
８ 前露光手段

Claims (4)

1. 感光体に接触して前記感光体を一様帯電させる接触帯電部材と、
   前記感光体上の静電潜像をトナーにより現像する現像手段とを備える画像形成装置において、
   前記接触帯電部材にはＤＣ電圧又はＤＣ電圧重畳ＡＣ電圧を印加し、
   前記トナーは、バインダ樹脂中に磁性粒子を分散させたものであり、
   前記磁性粒子の形状は、８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体を基本とし、八面体の各頂点及び各稜線が曲面状であり、投影像の外周部に直線とみなせる部分を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記磁性粒子は、９０原子％以上で９９．９原子％以下のＦｅに対して、０．１原子％以上で１０原子％以下のＭｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、及びＳｉから選ばれる少なくとも１つの原子を含むマグネタイト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. 前記接触帯電部材は、帯電ローラであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 感光体に接触して前記感光体を一様帯電させる接触帯電行程と、
   一様に帯電させた感光体表面を像情報に基づいて露光し静電潜像を形成する行程と、
   前記感光体上の静電潜像をトナーにより現像する現像行程と行う画像形成方法において、
   前記接触帯電工程では、感光体に接触させた接触帯電部材にＤＣ電圧又はＤＣ電圧重畳ＡＣ電圧を印加し、
   前記現像工程では、バインダ樹脂中に磁性粒子を分散させたトナーを使用するとともに、
   前記磁性粒子の形状は、８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体を基本とし、八面体の各頂点及び各稜線が曲面状であり、投影像の外周部に直線とみなせる部分を有することを特徴とする画像形成方法。
   

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