JP3998194B2

JP3998194B2 - ドラムヒーターを使用しない電子写真システム

Info

Publication number: JP3998194B2
Application number: JP2003067047A
Authority: JP
Inventors: 幸生池田; 一彦三宅; 雄二神山
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-03-12
Filing date: 2003-03-12
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2016-08-30
Also published as: JP2003287920A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機、ＦＡＸ及びプリンターに使用する一成分系或いは二成分系現像材におけるトナーを用いるとともに、ドラムヒーターを使用しない電子写真システムに関するものであり、特にアモルファスシリコン感光体を使用したシステムに適したトナーを用いるとともに、ドラムヒーターを使用しない電子写真システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、販売されている複写機やレーザープリンターは、帯電、露光工程において感光体に静電潜像を形成し、現像工程において感光体の潜像を可視像化、更に転写工程において感光体上のトナー像を紙に転写、その後、熱、圧力等による定着工程を経て印刷画像を得る電子写真方式が広く採用されている。
【０００３】
この電子写真システムは、繰り返し使用において感光体表面が帯電工程におけるコロナ曝露や現像工程におけるトナーフィルミング等種々の原因により徐々に劣化させられる事になる。従来使用されているセレン系感光体や有機感光体は、表面硬度が極端に高くないため複写工程中の種々の摺擦力により汚染された表面が削り取られ、本来の印字操作に関して問題として現れることはなかった。しかしこの種の感光体は前述の通り表面硬度が高くないため、耐久性に乏しく、また、取り扱いも多くの注意を払う必要があり面倒である。その結果、アモルファスシリコン感光体の使用が強く望まれるようになってきた。アモルファスシリコン（以下ａ−Ｓｉ）感光体は、従来のセレン系感光体や有機感光体と異なり、無公害で、かつ高い光感度を有し、更にビッカース硬度が１５００〜２０００と非常に硬い等、耐久性・取り扱い性等に対して多くの優れた特性を有しており、理想的な感光体材料と考えられ、実用化が広がっている。一方、ａ−Ｓｉ感光体も繰り返し使用において、表面層の酸化による水分の吸着や、コロナ放電によって発生するイオン物質の付着等の表面劣化が観測されており、その結果印字画像において、鮮明な画像が得られない、いわゆる画像流れ現像として現れてくることがわかっている。ａ−Ｓｉ感光体の場合はいったん劣化した表面層は、その硬度が高いため連続プリントでの摺擦力では研磨・クリーニングすることはできない。よってこの対策のため、感光体内部にヒーターを組み込み、感光体の表面温度を４０〜５０℃に加熱し、トラブルの発生を防いできた。ヒーターを無くす試みとして、ａ−Ｓｉ感光体表面層の構造についての提案があったが（特許文献１〜３）、実用化には至っていない。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６２−１６８１６１号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】
特開昭６２−２７２２７５号公報（特許請求の範囲）
【特許文献３】
特開昭６３−１８６２５２号公報（特許請求の範囲）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、アモルファスシリコンドラムを用いた場合でも、劣化したドラム表面を適度に研磨し、ドラムヒーターを使用しなくても常に鮮明な画像が得られる技術を提供することを目的としている。複写機・プリンターの小型化、パーソナル化の中でドラムヒーターを使用すると、該システムが複雑になってしまうという問題があった。又、ヒーターの昇温には一定の時間を要し電源を入れてからプリントするまでの時間（ウォームアップタイム）が長く、そのため消費電力を要するという問題もあった。また、感光体を加熱すると、トナーのＴｇ温度（ガラス転移温度）近くまで昇温されるために、感光体表面にトナーが固着してしまうという問題もあった。前述の目的の通り、本発明はこれらの問題点を解決するためになされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のアモルファスシリコン感光体を用いた電子写真システムは、形状係数ＳＦ１（丸さの度合い）を２５５〜３００の範囲内の値とし、かつＳＦ２（凹凸の度合い）を２１０〜２５０の範囲内の値としたトナー原粉に対し研磨クリーニング剤としての酸化チタン及びシリカ粉末としての疎水性シリカを外添した静電潜像現像用トナーを用い、当該トナーと、研磨クリーニング剤粒子とを共に現像した後、トナーの転写工程において、トナーと、研磨クリーニング剤粒子とを分離させるとともに、ドラムヒーターを使用しないことにより、アモルファスシリコン感光体を使用した場合でも、劣化した感光体表面を適度に研磨・クリーニングする事ができ、ドラムヒーター無しの状態でも常に安定した画像形成が可能になることを見出した。感光体を効率よく研磨・クリーニングするためには、トナーに添加された研磨クリーニング剤粒子がトナーと共に現像された後、転写工程においてトナーと分離させる必要がある。つまり、トナーのみが転写材に転移され、研磨クリーニング剤は廃棄トナー側に回り込みクリーニングブレード部や、摺擦ローラー等が存在するシステムにおいてはその部分に、いかにより高い濃度で研磨剤を存在させるかという事がドラム表面の研磨・クリーニング性に大きく関与するのである。
【０００７】
転写工程において、トナーと研磨クリーニング剤を分離させる手段として研磨剤の抵抗値、平均粒度のファクターに加え、トナー原粉の形状が大きく関わっていることがわかった。トナー形状が不定形の場合、図１のようにトナー原粉のくぼみ等に研磨クリーニング剤が偏在し、確保され、研磨クリーニング剤の物性を所定の値に設定しても転写時にトナーから分離しづらくなる。これに対してトナー原粉にある程度球形化が進んだものを使用すると、図２のように研磨クリーニング剤はトナー原粉表面に均一に分散し、その結果転写工程でのトナー原粉からの分離が容易に行われるのである。
【０００８】
今回、トナーの形状分析にルーゼックス形状分析装置を使用し、ＳＦ１（丸さ度合い）とＳＦ２（凹凸度合い）を測定し、その時の研磨クリーニング剤の転写性との関連を調査した。ＳＦ１を２５５〜３００の範囲内の値とし、かつＳＦ２を２１０〜２５０の範囲内の値とするトナー原粉を使用したとき、廃棄トナー側の研磨クリーニング剤濃度が高くなり、ドラム表面の研磨・クリーニングが効率よく行われることがわかった。ここで、丸さの度合を示すＳＦ１は、以下の数１のようにして算出され、これを図３を参照して説明する。
【０００９】
【数１】

（Ａ：面積
ＭＬ：最大長径）
【００１０】
また、凹凸の度合を示すＳＦ２は、以下の数２のようにして算出され、これを図４を参照して説明する。
【００１１】
【数２】

（Ａ：面積
ＰＭ：最大長を取る断面状態における外周）
【００１２】
研磨クリーニング剤の抵抗を１×１０²〜１×１０¹⁰（Ω・ｃｍ）に限定する理由として、転写プロセスにおいて、非転写材の抵抗が１×１０¹⁰Ω・ｃｍを超えた場合には、転写効率が急速に低下することが一般的に知られている。また、抵抗が１×１０²Ω・ｃｍ未満では、添加量にもよるが、トナーの帯電性を低下させ、十分な現像性が得られない。このような研磨剤として、炭化珪素（ＳｉＣ）、マグネナイト（Ｆｅ₃Ｏ₄）、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化スズ（ＳｎＯ₂）、表面導電処理を施した無機粉体などがある。
【００１３】
また、ドラムヒーターを使用しない電子写真システムに静電潜像現像用トナーに使用するにあたり、シリカ微粉末について、１次粒子径が１００（ｎｍ）以下の疎水性シリカであることが好ましく、トナーに対する添加量が０．３〜２重量％であることが好ましく、さらには、１種類単独、または２種以上の併用で使用されていることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
特に、アモルファスシリコン感光体の表面層（最表面）の元素比率が下記組成式（Ｉ）として表された場合、Ｘが０．９５≦Ｘ＜１であって、又、最表面のビッカース硬度が３００以下であって、表面層の光導電層に接する側の硬度が大きく、自由表面側に向かって徐々に硬度が小さくなることを特徴とする感光体と組み合わせることにより、アモルファスシリコン感光体の長所である耐久性を維持しながら、ドラムヒーター無しの状態で、高湿環境での印字テストにおいても、画像流れの全く生じない、優れた印字品質を保持する事ができる。
【００１５】
【化２】

【００１６】
【実施例】
以下の本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００１７】
[実施例１]
スチレン／アクリル樹脂１００重量部
ニグロシン染料３重量部
ポリプロピレンワックス５重量部
カーボンブラック８重量部
上記組成からなる混合物を２軸押し出し機にて溶融混練した。これを冷却し粗粉砕した後、機械式粉砕機を用いて中粉砕、微粉砕を行い、平均粒度７ミクロンでＳＦ１：２７５、ＳＦ２：２１０の形状係数を持つトナーを得た。このトナーに疎水性シリカ０．５％と、体積抵抗（体積固有抵抗）１．９×１０³Ωｃｍで平均粒径０．３５ミクロンの導電性ＴｉＯ₂を２％添加し、ヘンシェルミキサーで混合した。このようにして得られたトナー５部を９５部のキャリアと混合し、２成分現像剤を作製し京セラ製ａ−Ｓｉ感光体搭載プリンターＦＳ−１５５０の改造機を用いて画像評価を行なった。通常環境にて５万枚のプリントを行った後、３２．５℃−８０％ＲＨの環境に１０時間放置し、画像サンプルを取り画像流れの有無を確認したところ全く画像流れ現像は見られなかった。ドラム表面を観察したところ、キズ等の表面異常は観測されなかった。
【００１８】
[実施例２]
スチレン／アクリル樹脂１００重量部
マグネタイト６０重量部
ニグロシン染料３重量部
ポリプロピレンワックス５重量部
上記の組成からなる混合物から、実施例１と同様の方法によって平均粒径７μｍのトナーを作製した。形状係数はＳＦ１：２５５、ＳＦ２：２３０となった。このトナー原粉に実施例１と同じ外添処理を行い、ａ−Ｓｉドラム搭載プリンターＦＳ−１５５０を改造した一成分現像プロセスで、通常環境にて５万枚プリントした後３２．５℃−８０％ＲＨの環境にて１０時間放置し画像評価を行ったところ、特に異常は認められなかった。またドラム表面を観察したところ、キズなどの欠陥は観測されなかった。
【００１９】
[比較例１]
実施例２と同じ組成からなる混合物を２軸押し出し機にて溶融混練した後、これを冷却し粗粉砕、中粉砕を経てジェットミルにて微粉砕を行い、平均粒径７μｍのトナーを得た。このトナーの形状係数はＳＦ１：３３０、ＳＦ２：２６５であった。実施例１、２と同じ外添処理を施し、同様な実験を行ったところ、画像、ドラム表面とも、異常が見られた。上記実施例・比較例の実験結果を表１にまとめる。
【００２０】
【表１】

【００２１】
【発明の効果】
本発明のトナーを使用することにより、ａ−Ｓｉドラムを搭載した複写機・プリンターにおいてドラムヒーターを使用しなくても、高温高湿下で画像流れのない鮮明な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トナー原粉に対する研磨クリーニング剤の付着状態を示す説明図である。
【図２】トナー原粉に対する研磨クリーニング剤の付着状態を示す説明図である。
【図３】ＳＦ１について示す説明図である。
【図４】ＳＦ２について示す説明図である。

Claims

ヒータレスのアモルファスシリコン感光体を用いた電子写真システムにおいて、形状係数ＳＦ１（丸さの度合い）を２５５〜３００の範囲内の値とし、かつＳＦ２（凹凸の度合い）を２１０〜２５０の範囲内の値としたトナー原粉に対して、研磨クリーニング剤としての酸化チタン及びシリカ微粉末としての疎水性シリカを外添した静電潜像現像用トナーを用い、
当該トナーと、研磨クリーニング剤としての酸化チタンとを共に現像した後、トナーの転写工程において、当該トナーと、研磨クリーニング剤としての酸化チタンとを分離させることを特徴とするドラムヒーターを使用しない電子写真システム。
上記研磨クリーニング剤について、体積抵抗（体積固有抵抗）が１×１０²〜１×１０¹⁰（Ω・ｃｍ）の範囲にあり、平均粒度が０．１〜３．０（μｍ）の範囲にあり、かつトナーに対する添加量が０．３〜５重量％であることを特徴とする請求項１記載のドラムヒーターを使用しない電子写真システム。
上記シリカ微粉末について、１次粒子径が１００（ｎｍ）以下の疎水性シリカであることを特徴とする請求項１または２記載のドラムヒーターを使用しない電子写真システム。
上記シリカ微粉末について、トナーに対する添加量が０．３〜２重量％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のドラムヒーターを使用しない電子写真システム。
上記シリカ微粉末について、１種類単独、または２種以上の併用で使用されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のドラムヒーターを使用しない電子写真システム。
上記アモルファス感光体について、その表面層（最表面）の元素比率が下記組成式（Ｉ）として表された場合、Ｘが０．９５≦Ｘ＜１であって又、最表面のビッカース硬度が３００以下であり、表面層の光導電層に接する側の硬度が大きく、自由表面側に向かって徐々に硬度が小さくなる電子写真感光体であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のドラムヒーターを使用しない電子写真システム。