JP5241172B2 - 現像剤、現像剤カートリッジ、及び、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式のプリンタなどの画像形成装置に用いられる現像剤に関する。

画像形成装置の一種として、電子写真方式のプリンタが利用されている。該プリンタには、画像を形成するためのトナーが現像剤として用いられている。このトナーは、一般的には、結着樹脂と着色剤との混合物に、荷電制御剤及び離型剤を添加して形成されるものである。
離型剤として、ワックスが用いられ、画像の定着時利用した加熱部材との分離性を確保する機能を有する。また、荷電制御剤は、トナーに所望の帯電量を持たせるために、トナーの帯電性を制御する機能を有する。

この荷電制御剤として、従来では、負帯電性のサリチル酸誘導体の金属錯体が用いられている。
ところで、このような負帯電性の荷電制御剤のみを用いる場合、トナーの飽和帯電量が過度に高くなってしまい、画像の印字動作が連続すると、トナーの帯電量の上昇により、所謂地汚れ、即ち、スミアというような現象が発生してしまう。

このような現象を解消するために、下記特許文献１には、逆帯電性（即ち、正帯電性）の荷電制御剤、例えば４級アンモニウム塩（以下：ＣＣＡ８）を負帯電性の荷電制御剤に混合してトナーを形成する技術が開示されている。これにより、トナーの飽和帯電量を抑えることができる。
特開平１１−２４２３５８号公報

しかしながら、上記のような互いに極性が逆となる両荷電制御剤を併用すると、実際の温湿度の影響で、負極性の荷電制御剤の負帯電性能が相対的に低下してしまい、現像ローラー上のトナー層の形成不良などが生じてしまう。そのため、印字された画像では、被り、濃度低下や、色斑、印字擦れなどの問題が発生してしまう。
従って、良好な印字を得るために、画像の形成時に適正な帯電量を持つことが可能なトナーが望まれている。

本発明は、以上の点を解決するために、次の構成を採用する。
〈構成１〉
本発明に係る現像剤は、画像形成装置に用いられる現像剤であって、所定の極性及び第一の帯電量を示す性質を有する第一の荷電制御剤と、所定の極性を有し、かつ第一の荷電量よりも低い第二の荷電量を示す性質を有する第二の荷電制御剤とを備え、第一の荷電制御剤は、サリチル酸誘導体のＺｎ化合物、サリチル酸誘導体のＡｌ化合物及びサリチル酸誘導体のＺｒ化合物の中の少なくとも一つを含み、第二の荷電制御剤は、カレックスアレーン化合物、ベンジル酸誘導体のＫ塩、有機ポリマー及び塩基性染料の中の少なくとも一つを含み、第一の荷電制御剤と第二の荷電制御剤は、Ｘ：Ｙの比率で混合され、かつ０＜Ｘ＜１、３≧Ｙ≧１．５であることを特徴とする。

〈構成２〉
また、本発明に係る現像剤カートリッジは、上記構成１に記載の現像剤を収容することを特徴とする。

〈構成３〉
更に、本発明に係る画像形成装置は、上記構成２に記載の現像剤カートリッジを備えることを特徴とする。

本発明に係る現像剤によれば、少なくとも二種類の荷電制御剤が混合され、また、該二種類の荷電制御剤は同一の極性を有することから、画像の形成時に適正な帯電量を得ることができ、結果として、良好な印字を得ることができる。

以下、図を用いる実施形態で、本発明に係る現像剤を詳細に説明する。

図１は、本発明に係る現像剤の構成を示す説明図である。
本発明に係る現像剤１０は、例えば、電子写真方式のプリンタに応用され、図１に示されているように、結着樹脂１１、着色剤１２、離型剤１３、第一種の荷電制御剤１４、第二種の荷電制御剤１５及び外添剤１６を含有している。

結着樹脂１１は、非晶質ポリエステル、非晶質ポリエステルポリアミド、非晶質スチレンアクリル樹脂のいずれかからなる。本発明では、定着性や耐久性との観点から、非晶質ポリエステルが好ましい。非晶質樹脂の軟化点は、好ましくは８０〜１７０℃、融解熱の最大ピーク温度は、好ましくは５５〜８０℃、ガラス転移点は、好ましくは５５〜７５℃、クロロホルム不溶分率は、好ましくは０〜５０重量％、酸化値は、好ましくは５〜３０ｍｇＫＯＨ／ｇである。尚、ガラス転移点は、非晶質樹脂に対して特有の物性であり、融解熱の最大ピーク温度と異なる。

結着樹脂１１は、以下に述べる手順で形成される。
即ち、原料モノマーのビスフェノルＡのプロピレンオキサイド付加物（平均付加２．２ｍｏｌ）：１．４ｋｇ、ビスフェノルＡのエチレンオキサイド付加物（平均付加２．２ｍｏｌ）：１．３ｋｇ、フマル酸７００ｇ、無水トリメリット酸４００ｇ、及び酸化ジブチル錫４ｇを窒素導入管、脱水管、撹拌器及び熱伝対を装備した５リットル容量の四つ口フラスコに入れ、２２０℃で８時間かけて反応させた後、さらに８．３ｋＰａにて軟化点が１４５℃に達するまで反応させた。得られた樹脂のガラス転移点は６１℃、融解熱の最大ピーク温度は６５℃である。他にも同等の熱特性のポリエステル樹脂であれば、市販品を使用してもほぼ同等の結果を得ることができる。

次に、軟化点の測定方法の例を以下に述べる。
高化式フローテスター（（株）島津製作所製、ＣＦＴ−５００Ｄ）を用い、１ｇの試料を昇温速度６℃／分で加熱しながら、プランジャーにより２．０ＭＰａの荷重を与え、直径１ｍｍ、長さ１ｍｍのノズルを押し出すようにし、これによりフローテスターのプランジャー降下量（流れ値）−温度曲線を描き、そのＳ字曲線の高さをｈとするときｈ／２に対応する温度（樹脂の半分が流出した温度）を軟化点とする。

また、融解熱の最大ピーク温度及びガラス転移点の測定方法の例を以下に述べる。
示差走査熱量計（セイコー電子工業社製、ＤＳＣ２１０）を用いて、２００℃まで昇温し、その温度から降温速度１０℃／分で０℃まで冷却したサンプルを昇温速度１０℃／分で測定し、融解熱の最大ピーク温度を求める。また、ガラス転移点は、前記測定で最大ピーク温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分から、ピークの頂点まで、最大傾斜を示す接線との交点の温度とする。

また、現像剤１０において、着色剤１２は、例えば、青色顔料ＥＣＢ−３０１（大日精化社製）のような顔料、染料などからなる。即ち、着色剤１２は、カーボンブラック、フタロシアニンブルー、パーマネントブラウンＦＧ、ブリリアントファーストスカーレット、ピグメントグリーンＢ、ローダミン−Ｂベース、ソルベントレッド４９、ソルベントレッド１４６、ソルベントブルー３５、キナクリドン、カーミン６Ｂ、ジスアゾイエローの中で、一種で、または二種以上を混合して形成される。
本発明に係る現像剤１０が、黒トナー、カラートナー、あるいは、フルカラー用トナーとして使用される。本実施例では、現像剤１０は、有機顔料を含有しているフルカラー用トナーであり、この場合、有機顔料の含有率は、３〜１０重量部に設定される。

離型剤１３は、ワックスからなり、ワックスとして、所望の融点が５０〜１２０℃となるワックスを用いるのが望ましい。ワックスはポリエステル樹脂と相溶性が良く、本実施例では、融点が８３℃であるカルナバワックスＣ１（加藤洋行社製）が使用されている。離型剤として、ワックスが用いられ、画像の定着時利用した加熱部材との分離性を確保する機能を有し、その含有量は、１００重量部の結着樹脂に対して、２〜１０重量部が好ましい。

尚、本実施例の電子写真用トナーには、導電性調整剤、体質顔料、繊維状物質などの補強充填剤、酸化防止剤、老化防止剤、流動性向上剤、クリーニング性向上剤などの添加剤が、適宜含有されていても良い。

また、現像剤１０において、第一種の荷電制御剤１４及び第二種の荷電制御剤１５は、同一の極性を有する。これらが、荷電制御剤として、トナーに所望の帯電量を持たせるために、トナーの帯電性を制御する機能を有する。
本実施例では、この同一の極性は負である。即ち、これら荷電制御剤は、負帯電量を示す性質を有している。
図２は、第一種及び第二種の荷電制御剤の説明図である。
第一種の荷電制御剤１４として、少なくとも一つのサリチル酸誘導体の金属錯体によって形成することができる。即ち、第一種の荷電制御剤１４は、図２に示されているように、サリチル酸誘導体の金属錯体としているサリチル酸誘導体のＺｎ化合物（ＣＣＡ１）、サリチル酸誘導体のＡｌ化合物（ＣＣＡ２）及びサリチル酸誘導体のＺｒ化合物（ＣＣＡ３）の中で、一つの化合物あるいは二つ以上の化合物で形成される。

第二種の荷電制御剤１５として、カレックスアレーン化合物（ＣＣＡ４）、ベンジル酸誘導体のＫ塩（ＣＣＡ５）、有機ポリマー（ＣＣＡ６）及び塩基性染料（ＣＣＡ７）の中で、少なくとも一つの材料で形成することができる。

図３は、各荷電制御剤の帯電量比較グラフである。
図３に示されているように、サリチル酸誘導体のＺｎ化合物（ＣＣＡ１）、サリチル酸誘導体のＡｌ化合物（ＣＣＡ２）及びサリチル酸誘導体のＺｒ化合物（ＣＣＡ３）は、各荷電制御剤として、比較的高い帯電量の性質を示し、カレックスアレーン化合物（ＣＣＡ４）、ベンジル酸誘導体のＫ塩（ＣＣＡ５）、有機ポリマー（ＣＣＡ６）及び塩基性染料（ＣＣＡ７）は、各荷電制御剤として、比較的低い帯電量の性質を示す。
即ち、サリチル酸誘導体のＺｎ化合物（ＣＣＡ１）、サリチル酸誘導体のＡｌ化合物（ＣＣＡ２）及びサリチル酸誘導体のＺｒ化合物（ＣＣＡ３）は、高帯電量のグループを構成し、カレックスアレーン化合物（ＣＣＡ４）、ベンジル酸誘導体のＫ塩（ＣＣＡ５）、有機ポリマー（ＣＣＡ６）及び塩基性染料（ＣＣＡ７）は、低帯電量のグループを構成している。
尚、現像剤１０における各荷電制御剤の含有量（図３）は、例えば、１００重量部の結着樹脂１１に対して設定される。

本発明では、第一種の荷電制御剤１４は、高帯電量のグループにおけるＣＣＡ１〜ＣＣＡ３の中で一つあるいは二つ以上の材料で形成されるので、高い帯電量を示す性質を有し、また、第二種の荷電制御剤１５は、低帯電量のグループにおけるＣＣＡ４〜ＣＣＡ７の中で一つあるいは二つ以上の材料で形成されるので、低い帯電量を示す性質を有する。

図４は、ＣＣＡ４を混合した場合高帯電量のグループにおける各荷電制御剤の帯電量比較グラフである。
図４に示されているように、高帯電量のグループにおけるＣＣＡ１〜ＣＣＡ３のそれぞれに１重量部のＣＣＡ４を混合した場合、ＣＣＡ１〜ＣＣＡ３の重量部がそれぞれ１．０以下に設定すると、対応の各帯電量は、−３０μＣ／ｇ以下になる。この場合、飽和帯電量を−３０μＣ／ｇ以下に抑える作用があることが判明された。
尚、現像剤１０におけるＣＣＡ４及びＣＣＡ１〜ＣＣＡ３の各含有量（図４）は、例えば、１００重量部の結着樹脂１１に対して設定される。

図５は、ＣＣＡ１を混合した場合低帯電量のグループにおける各荷電制御剤の帯電量比較グラフである。
図５に示されているように、低帯電量のグループにおけるＣＣＡ４〜ＣＣＡ７のそれぞれに０．５重量部のＣＣＡ１を混合した場合、ＣＣＡ４〜ＣＣＡ７の重量部がそれぞれ１．０以上に設定すると、対応の各帯電量は、−２０μＣ／ｇ〜−３０μＣ／ｇになる。この場合、飽和帯電量を−３０μＣ／ｇ以下に抑えることができると共に、安定した帯電量による良好な印字を得られることが判明された。
尚、現像剤１０におけるＣＣＡ１及びＣＣＡ４〜ＣＣＡ７の各含有量（図５）は、例えば、１００重量部の結着樹脂１１に対して設定される。

本実施例では、第一種の荷電制御剤１４は、サリチル酸誘導体のＺｎ化合物（ＣＣＡ１）のみを使用し、第二種の荷電制御剤１５は、カレックスアレーン化合物（ＣＣＡ４）のみを使用する。
以下、このＣＣＡ１及びＣＣＡ４を混合して形成された現像剤１０を電子写真方式のプリンタに応用して形成した画像の品質について説明する。
尚、現像剤１０におけるＣＣＡ１及びＣＣＡ４の各下記含有量（図６）は、例えば、１００重量部の結着樹脂１１に対して設定される。

図６は、ＣＣＡ１及びＣＣＡ４を混合した場合の画像品質を評価するための説明図である。
図６に示されているように、ＣＣＡ１の含有量が０重量部を超えるが、２重量部未満に設定され、且つ、ＣＣＡ４の含有量が０．５重量部を超えるように設定される場合、画像上に汚れ発生などの問題が存在しなくなる。
特に、ＣＣＡ１の含有量を０．５〜１重量部に設定し、ＣＣＡ４の含有量を１〜３重量部に設定した場合、画像の品質を更に高めることができる。
また、ＣＣＡ４の含有量を１．５重量部以上に設定し、そして、ＣＣＡ４とＣＣＡ１との比率を２：１に設定する場合、より一層良好な印字を得ることができる。

尚、本実施例では、第一種の荷電制御剤１４はサリチル酸誘導体のＺｎ化合物（ＣＣＡ１）のみを使用している。これに代えて、第一種の荷電制御剤１４として、サリチル酸誘導体のＡｌ化合物（ＣＣＡ２）あるいはサリチル酸誘導体のＺｒ化合物（ＣＣＡ３）を採用することができる。
また、第一種の荷電制御剤１４として、二つ以上の化合物、例えば、サリチル酸誘導体のＺｎ化合物（ＣＣＡ１）とサリチル酸誘導体のＡｌ化合物（ＣＣＡ２）との混合物、サリチル酸誘導体のＡｌ化合物（ＣＣＡ２）とサリチル酸誘導体のＺｒ化合物（ＣＣＡ３）との混合物、サリチル酸誘導体のＺｎ化合物（ＣＣＡ１）とサリチル酸誘導体のＺｒ化合物（ＣＣＡ３）との混合物、あるいは、サリチル酸誘導体のＺｎ化合物（ＣＣＡ１）とサリチル酸誘導体のＡｌ化合物（ＣＣＡ２）とサリチル酸誘導体のＺｒ化合物（ＣＣＡ３）との混合物を採用することができる。この場合、この混合物の含有量は、サリチル酸誘導体のＺｎ化合物（ＣＣＡ１）のみの場合と同様に設定される。

また、本実施例では、第二種の荷電制御剤１５はカレックスアレーン化合物（ＣＣＡ４）のみを使用している。これに代えて、第二種の荷電制御剤１５として、ベンジル酸誘導体のＫ塩（ＣＣＡ５）、有機ポリマー（ＣＣＡ６）あるいは塩基性染料（ＣＣＡ７）を採用しても良く、カレックスアレーン化合物（ＣＣＡ４）、ベンジル酸誘導体のＫ塩（ＣＣＡ５）、有機ポリマー（ＣＣＡ６）及び塩基性染料（ＣＣＡ７）の中で二つ以上の材料からなる混合物を採用しても良い。混合物を採用した場合、その含有量は、カレックスアレーン化合物（ＣＣＡ４）のみの場合と同様に設定される。

また、現像剤１０に含有される外添剤１６（図１）は、帯電補助、電荷の保持、現像剤１０の流動性の確保などの役割を果たす機能を有し、例えば、疎水性シリカＴＳ−５３０（平均粒径８ｎｍ、キャボット社製）及び疎水性シリカＮＡＸ−５０（平均粒径３０ｎｍ、日本アエロジル社製）からなる。

以下、現像剤１０の形成について説明する。
本実施例では、現像剤１０において、結着樹脂１１は１００重量部に、着色剤１２は５重量部に、離型剤１３は４重量部に、第一種の荷電制御剤１４は０．７５重量部に、第二種の荷電制御剤１５は１．５重量部に設定されることとする。

まず、結着樹脂１１、着色剤１２、離型剤１３、第一種の荷電制御剤１４及び第二種の荷電制御剤１５がヘンシェルミキサーで混合され、その後、同方向回転二軸押出機により溶融混練される。このとき、混練部分の全長は１５６０ｍｍであり、スクリュー径は４２ｍｍであり、バレル内径は４３ｍｍであり、ロール回転速度は２００回転／分であり、ロール内の加熱温度は１００℃であり、混合物の供給速度は１０ｋｇ／時、平均滞留時間は約２０秒である。

その後、冷却及び粗粉砕が順次行われる。続いて、ジェット式粉砕機ＩＤＳ−２（日本ニューマチック工業製）によって、体積平均粒径が７．５μｍとなるような粉砕処理が行われ、更に、気流式分級機によって、微粉分級が行われる。これにより、体積平均粒子径が８．２μｍとなる粉体が得られた。

そして、得られた粉体１００重量部に、外添剤１６としての疎水性シリカＴＳ−５３０（平均粒径８ｎｍ、キャボット社製）を０．８重量部、及び疎水性シリカＮＡＸ−５０（平均粒径３０ｎｍ、日本アエロジル社製）を１．２重量部添加し、ヘンシェルミキサーで混合することによって、トナーである現像剤１０が得られた。得られた現像剤１０を粒子像分析器ＦＰＩＡ−２０００（シスメックス社製）で観測したところ、その平均球形度は０．９４５となる。
この現像剤１０の構成は、上記した図１に示されている。

このような構成を有する現像剤１０を、電子写真方式プリンタのような画像形成装置に応用する場合、良好な印字を得ることができる。
図７は、本発明に係る現像剤が応用されるプリンタの構成図である。
図７に示されているように、プリンタ２０において、トナータンク２１を搭載した現像ユニット２２がプリンタ本体２３内の中央部に着脱可能に内蔵されている。プリンタ本体２３の最上部はカバー２４で覆われ、カバー２４は上方へ開閉可能に搭載されている。カバー２４を上方に開くと、現像ユニット２２が露出し、そして、該現像ユニット２２をトナータンク２１と共に、図の上方へ取り出すことができる。

プリンタ本体２３の下部には、印字媒体２５を内蔵可能な用紙カセット２６が配置され、現像ユニット２２の媒体印字方向（図中右から左へ）に対し進入側に印字媒体２５を給紙するための給紙ローラー群２７が配置されている。
現像ユニット２２の媒体印字方向（図中右から左へ）に対し排出側には、発熱体と耐熱性ゴムローラーからなる定着ユニット２８が配置され、更にその上部には、印字された媒体をプリンタ本体２３の上部に排出するための排紙ローラー群２９が配置されている。

現像ユニット２２に内蔵される感光ドラムを露光するＬＥＤ露光ヘッド３０が現像ユニット２２の上部に配置され、また、現像ユニット２２の下方には、感光ドラムのトナー像を印字媒体に転写するために、導電性スポンジと金属シャフトからなる転写ローラー３１が配置されている。

図８は、本発明に係る現像剤が応用されるプリンタにおける現像ユニットの構成図である。
図８に示されているように、現像ユニット２２において、感光ドラム３２の外周には、導電性ゴムと金属シャフトからなる帯電ローラー３３、現像ローラー３４、ウレタンゴムブレードからなるクリーナー３８が当接して配置されている。また、感光ドラム３２の上方には、ＬＥＤ露光ヘッド３０は、感光ドラム３２と対向して配置されている。

更に、現像ローラー３４には、トナーである現像剤１０を供給するための供給ローラー３５と現像ブレード３６が、現像ローラー３４と当接するように配置されている。
トナータンク２１は、トナーである現像剤１０を収容している。このトナータンク２１の下方には、トナーを撹拌するための撹拌翼３７が配置されている。
尚、このトナータンク２１は、現像剤カートリッジとして、本発明に係る現像剤を収容している。

そして、トナーである現像剤１０は、トナータンク２１から、撹拌翼３７を介して、供給ローラー３５へ搬送され、供給ローラー３５により現像ローラー３４へ供給される。供給されたトナーは、現像ローラー３４に付着しながら、感光ドラム３２へ選択的に移動される。即ち、感光ドラム３２上に形成されている静電潜像に基づいて、トナーが現像ローラー３４から感光ドラム３２へ移動して、トナー像が形成される。
このトナー像が、転写ローラー３１により印字媒体２５に転写され、また、定着ユニット２８により定着される。これによって、画像形成、即ち、印字が終了する。

このような画像形成において、トナーとして、本発明に係る現像剤を採用し、該現像剤には、二種類の荷電制御剤が混合され、且つ、該二種類の荷電制御剤は同一の極性を有することから、画像の形成時に適正な帯電量を得ることができ、結果として、良好な印字を得ることができる。

次に、比較実験を用いて、本発明に係る現像剤の効果を比較説明する。
まず、ＣＣＡ１のみを含有し、その含有量を変更して試作したトナーサンプルでの印字試験の結果、トナーの帯電量（単位体積当たりの帯電量）が−３０μＣ／ｇよりも絶対値が増加すると、トナー自らの電位により非画像部に現像され、地汚れとなることが判った。

また、ＣＣＡ１を１重量部含有し、合わせて正（逆）帯電を示すＣＣＡ８（上記した背景技術を参考）、即ち、４級アンモニウム塩（ＢＯＮＴＲＯＮ Ｐ５１、オリエント化学社製）を含有し、その含有量を変更して試作したトナーサンプルでの印字試験の結果、トナーの帯電量（単位質量当たりの帯電量）が−２０μＣ／ｇよりも絶対値が低下すると、帯電量が不足気味となり、現像ローラーへの静電的付着力が減少し、擦れ、濃度低下が発生することが判った。さらにまた、トナーの帯電量（単位体積当たりの帯電量）が−１５μＣ／ｇよりも絶対値が低下すると、トナー全体帯電量が不足気味となり、非画像部への負電位同士の静電的斥力が減少し、所謂被りが発生することも判った。

図１６は、比較実験においてＣＣＡ１及びＣＣＡ８を混合した場合の画像品質を評価するための説明図である。
図１６に示されているように、異極性のＣＣＡ１及びＣＣＡ８を混合して形成したトナーを画像形成装置に応用した場合、上記のように、擦れ発生、汚れ発生、被り発生などの現象が多いということが判った。

これに対し、上記した図６に示されているように、同極性のＣＣＡ１とＣＣＡ４とを混合して形成したトナーを画像形成装置に応用した場合、このＣＣＡ１及びＣＣＡ４は上記した図３〜図５に示されているような特性を有するので、擦れ発生、汚れ発生、被り発生などの現象が、抑えられたということが判った。
特に、上記したように、ＣＣＡ１の含有量を２重量部未満に設定し、且つ、ＣＣＡ４の含有量を０．５重量部以上に設定すると、画像上に汚れ発生などの問題が存在しなくなる。また、ＣＣＡ１の含有量を０．５〜１重量部に設定し、ＣＣＡ４の含有量を１〜３重量部に設定すると、画像の品質を更に高めることができ、更に、ＣＣＡ４の含有量を１．５重量部以上に設定し、そして、ＣＣＡ４とＣＣＡ１との比率を２：１に設定すると、より一層良好な印字を得ることができる。

補足ではあるが、ＣＣＡ添加量の上限は所謂一般常識の現実的範囲であることはいうまでも無い。即ち、例えばＣＣＡの添加量が１０重量部を超えると、トナー中に均一に分散されないばかりか、ポリエステル樹脂を架橋させ、樹脂そのものの特性（例えば溶融熱特性）を変化させてしまう。

尚、トナーの帯電量の測定は、本実施例の画像形成装置において、媒体の印字速度が線速で２００ｍｍ／ｓに設定し、トナーを消費してしまわぬよう、白紙印字を１０００枚印字した後、現像ローラー上のトナーを吸引式ファラデーケージ２１０ＨＳ（トレック社製）にてサンプリングし、観測された電荷量を吸引したトナー質量で除した値により単位質量当たりの電荷量を求めた。

また、ここで行った印字評価は、上記の印字速度でＡ４用紙の上端半分を白紙、後端半分をべた（全面最大濃度）印字とし、白紙部分により被りや地汚れを、またべた印字部から色斑、擦れなどを判断している。

以上、説明したように、高帯電特性を備えるＣＣＡ１に低帯電特性を備えるＣＣＡ４を上記した混合比で混合させると、トナー全体の帯電量を−３０μＣ／ｇ以下に簡単に設定することができる上に、温湿度の影響を受けてもトナー粒子が正極性に変化することを防止できる上にトナー全体の帯電量が−２０μＣ／ｇ以下に低下するのを防止でき、従って、品質的に優れた印刷を行うことができる。

上記した実施例１において、離型剤１３として、融点が８３℃であるカルナバワックスＣ１（加藤洋行社製）を採用した。本実施例では、離型剤１３として、融点が９８℃であるパラフィンワックスＦＴ１００（日本精蝋社製）を採用する。
また、このパラフィンワックスＦＴ１００の含有量は、実施例１におけると同様に、１００重量部の結着樹脂１１に対して、４重量部に設定される。
尚、本実施例では、トナー、即ち現像剤１０の試作方法及び画像形成装置の動作などが実施例１におけると同様であるので、その記述を省略する。

図９は、実施例２における各離型剤の定着分離性比較グラフである。
図９に示されているように、カルナバワックスＣ１を採用した場合、定着良好範囲が狭いので、紙面上のトナー付着量が多いと、高温側で、溶融したトナーが定着器のヒートに付着して紙面上に再付着する現象、所謂オフセットが発生して、定着器と媒体との分離不良が発生する恐れがある。

これに対し、パラフィンワックスＦＴ１００を採用した場合、定着良好範囲が大幅に拡大されている。これによって、高温側の定着分離性が改善される。

即ち、ワックスがＣ１の場合は、特に紙面上のトナー付着量が多い場合に高温側で、溶融したトナーが定着器のヒートに付着し、それが紙面に再付着する所謂オフセットが発生し、これが酷い場合は定着器と媒体との分離不良が発生する。これに対し、ワックスがＦＴ１００の場合、この定着可能な領域が高温側に大きく拡大されていることが判る。

定着性能の評価方法を以下に述べる。
上記の印字速度において、現像ローラーに印加する現像バイアスを調整し、べた印字上の紙面のトナー付着量を０．５ｍｇ／ｃｍ^２とした。このとき、現像バイアスは凡そー２１０Ｖであった。そして、定着器にヒートローラーの設定温度を調整し、各温度における定着性能を測定した。この測定に用いた印字パタンはＡ４用紙に上端４ｃｍのべた印字を行い、低温側ではトナーが溶融し紙面に定着されているか、また高温側はオフセットしたトナーが用紙後端の白紙部に確認されないか、また、分離が不十分で媒体が巻き込まれてしまいそうにならないかを確認した。
尚、紙面のトナー付着量１．５ｍｇ／ｃｍ^２は、一度では形成されないので、定着器を外し、同じ媒体に三回印字を繰り返し重ねることで行った。

以下、パラフィンワックスＦＴ１００を採用した場合、第一種の荷電制御剤１４及び第二種の荷電制御剤１５を混合して形成された各荷電制御剤の帯電量について説明する。
図１０は、実施例２における各荷電制御剤の帯電量比較グラフである。
図１０には、１重量部のカレックスアレーン化合物（ＣＣＡ４）を混合した各場合と、０．５重量部のサリチル酸誘導体のＺｎ化合物（ＣＣＡ１）を混合した各場合とにおけるそれぞれの帯電性が示されている。
また、図１０には、ＣＣＡ１のみ（ＣＣＡ４：０重量部）を含有した場合における帯電性も示されている。

この図１０から、実施例１におけると同様に、１００重量部の結着樹脂１１に対し、第一種の荷電制御剤１４の含有量を１．０重量部以下に設定し、第二種の荷電制御剤１５を１．５重量部に設定することが最適であることを判明できる。これによって、飽和帯電量を−３０μＣ／ｇ以下に抑えることができる。

また、この図１０と前述の図３とを比較すると（図１０においてＣＣＡ４の含有量が０重量部であるときのＣＣＡ１の帯電特性と、図３におけるＣＣＡ１の帯電特性との比較）、ＣＣＡ１のみ（ＣＣＡ４：０重量部）を含有した場合、帯電量が増加し、これは此処での変更点であるワックスの影響と推定され、また、どのサンプルにおいても、どちらかいうと帯電量が増加している傾向がうかがえる。

図１１は、実施例２においてＣＣＡ１及びＣＣＡ４を混合した場合の画像品質を評価するための説明図である。
図１１に示されているように、ＣＣＡ１の含有量が１．０以下に設定され、且つ、ＣＣＡ４の含有量が１．５重量部以上に設定され、しかも、ＣＣＡ４とＣＣＡ１との比率が２：１に設定される場合、優れた印字を得ることができる。

本実施例では、本発明に係る現像剤は、同一の極性を有する二種類の荷電制御剤と、パラフィンワックスＦＴ１００からなる離型剤とを含有して形成されているので、画像の形成時に適正な帯電量を得て良好な印字を得ることができると共に、高温側の定着分離性を高めることができる。

尚、本実施例では、トナー帯電量の測定方法と印字評価方法は、実施例１におけると同様であるため、その記述を省略する。

上記した実施例２において、離型剤１３として、融点が９８℃であるパラフィンワックスＦＴ１００のみを採用する。本実施例では、離型剤１３として、融点が９８℃であるパラフィンワックスＦＴ１００と、ポリエチレンワックスとを併用する。
また、１００重量部の結着樹脂１１に対して、このパラフィンワックスＦＴ１００の含有量を４重量部に設定し、ポリエチレンワックスとして融点が１１０℃であるハイワックス１００Ｐ（三井化学社製）を２重量部用いる。

このようにワックスがパラフィンワックスに更にポリエチレンワックスを併用した場合、高温側の定着分離性が改善はそのままに、更なるトナーの耐久性（耐刷性）の向上が期待される。これは、パラフィンワックスの結着樹脂への分散をポリエステルワックスが補助する効果があり、分散しているワックスの粒径が１μｍ以下となり、トナーの機械的強度が増加したためと予想される。
尚、本実施例では、トナー、即ち現像剤１０の試作方法及び画像形成装置の動作などが実施例１におけると同様であるので、その記述を省略する。

図１２は、実施例３における各離型剤の定着分離性比較グラフである。
図１２に示されているように、パラフィンワックスＦＴ１００とハイワックス１００Ｐとを併用した場合の定着良好範囲が、パラフィンワックスＦＴ１００のみを採用した場合の定着良好範囲と略同様となる。即ち、パラフィンワックスＦＴ１００とハイワックス１００Ｐとを併用した場合においても、良好な定着分離性が得られる。
尚、本実施例では、定着性能の評価方法は、実施例２におけると同様であるため、その記述を省略する。

図１３は、実施例３における各離型剤に対応する現像剤の耐刷性比較グラフである。
図１３に示されているように、パラフィンワックスＦＴ１００とハイワックス１００Ｐとを混合して併用した場合、トナーである現像剤１０は、カートリッジ寿命の５０００枚の印字媒体まで問題なく印字可能となり、パラフィンワックスＦＴ１００のみを採用した場合と比較すると、耐刷性、即ち、耐久性が大幅に増加している。

この耐久評価方法は、アルファベットのみにより構成されたカバレッジが５％の印字パタンを上記の印字速度で連続して印字し、５００枚毎にＡ４用紙に全面べた印字を行い、擦れなどの印字欠陥の有無で判定を行った。

以下、パラフィンワックスＦＴ１００とハイワックス１００Ｐとを混合して併用した場合、第一種の荷電制御剤１４及び第二種の荷電制御剤１５を混合して形成された各荷電制御剤の帯電量について説明する。
図１４は、実施例３における各荷電制御剤の帯電量比較グラフである。
図１４には、１重量部のカレックスアレーン化合物（ＣＣＡ４）を混合した各場合と、０．５重量部のサリチル酸誘導体のＺｎ化合物（ＣＣＡ１）を混合した各場合におけるそれぞれの帯電性が示されている。
また、図１４には、ＣＣＡ１のみ（ＣＣＡ４：０重量部）を含有した場合における帯電性も示されている。

この図１４から、実施例１及び２におけると同様に、１００重量部の結着樹脂１１に対し、第一種の荷電制御剤１４の含有量を１．０重量部以下に設定し、第二種の荷電制御剤１５を１．５重量部に設定することが最適であることを判明できる。これによって、飽和帯電量を−３０μＣ／ｇ以下に抑えることができる。

また、この図１４を上記した図３に比較すると（図１４においてＣＣＡ４の含有量が０重量部であるときのＣＣＡ１の帯電特性と、図３におけるＣＣＡ１の帯電特性との比較）、ＣＣＡ１のみ（ＣＣＡ４：０重量部）を含有した場合、帯電量が増加し、これは此処での変更点であるワックスの影響と推定され、また、どのサンプルにおいても、どちらかいうと帯電量が増加している傾向がうかがえる。

図１５は、実施例３においてＣＣＡ１及びＣＣＡ４を混合した場合の画像品質を評価するための説明図である。
図１５に示されているように、ＣＣＡ１の含有量が１．０以下に設定され、且つ、ＣＣＡ４の含有量が１．５重量部以上に設定され、しかも、ＣＣＡ４とＣＣＡ１との比率が２：１に設定される場合、優れた印字を得ることができる。

本実施例では、本発明に係る現像剤は、同一の極性を有する二種類の荷電制御剤と、パラフィンワックスＦＴ１００とハイワックス１００Ｐとを混合して形成された離型剤とを含有して形成されているので、画像の形成時に適正な帯電量を得て良好な印字が得られると共に、高温側の定着分離性が改善され、且つ、トナーである現像剤１０の耐刷性が向上される。

本発明に係る現像剤は、感光ドラムと現像ローラーとが接触している接触現像方式のプリンタに応用されているが、一部接触現像方式あるいは非接触現像方式（所謂ジャンピング現像と呼ばれる方式）のプリンタ（画像形成装置）にも応用することができる。

また、本発明に係る現像剤は、感光ドラムと現像ローラーとが現像ユニットに共に収納されて配置されるプリンタに応用されているが、感光ドラムと現像ローラーとがそれぞれ独立に配置されるプリンタ（画像形成装置）にも応用することができる。

更に、本発明に係る現像剤を、単色印刷の画像形成装置、カラー印刷の画像形成装置に応用することができ、この画像形成装置が、プリンタ、複写機、複合多機能機などのいずれかからなる。

本発明に係る現像剤の構成を示す説明図である。 第一種及び第二種の荷電制御剤の説明図である。 各荷電制御剤の帯電量比較グラフである。 ＣＣＡ４を混合した場合高帯電量のグループにおける各荷電制御剤の帯電量比較グラフである。 ＣＣＡ１を混合した場合低帯電量のグループにおける各荷電制御剤の帯電量比較グラフである。 ＣＣＡ１及びＣＣＡ４を混合した場合の画像品質を評価するための説明図である。 本発明に係る現像剤が応用されるプリンタの構成図である。 本発明に係る現像剤が応用されるプリンタにおける現像ユニットの構成図である。 実施例２における各離型剤の定着分離性比較グラフである。 実施例２における各荷電制御剤の帯電量比較グラフである。 実施例２においてＣＣＡ１及びＣＣＡ４を混合した場合の画像品質を評価するための説明図である。 実施例３における各離型剤の定着分離性比較グラフである。 実施例３における各離型剤に対応する現像剤の耐刷性比較グラフである。 実施例３における各荷電制御剤の帯電量比較グラフである。 実施例３においてＣＣＡ１及びＣＣＡ４を混合した場合の画像品質を評価するための説明図である。 比較実験においてＣＣＡ１及びＣＣＡ８を混合した場合の画像品質を評価するための説明図である。

符号の説明

１０ 現像剤
１１ 結着樹脂
１２ 着色剤
１３ 離型剤
１４ 第一種の荷電制御剤
１５ 第二種の荷電制御剤
１６ 外添剤

Claims (9)

1. 画像形成装置に用いられる現像剤であって、
   所定の極性及び第一の帯電量を示す性質を有する第一の荷電制御剤と、
   前記所定の極性を有し、かつ前記第一の荷電量よりも低い第二の荷電量を示す性質を有する第二の荷電制御剤とを備え、
   前記第一の荷電制御剤は、サリチル酸誘導体のＺｎ化合物、サリチル酸誘導体のＡｌ化合物及びサリチル酸誘導体のＺｒ化合物の中の少なくとも一つを含み、
   前記第二の荷電制御剤は、カレックスアレーン化合物、ベンジル酸誘導体のＫ塩、有機ポリマー及び塩基性染料の中の少なくとも一つを含み、
   前記第一の荷電制御剤と前記第二の荷電制御剤は、Ｘ：Ｙの比率で混合され、かつ０＜Ｘ＜１、３≧Ｙ≧１．５である
   ことを特徴とする現像剤。
2. 前記Ｘ：前記Ｙは、１：２に設定されることを特徴とする請求項１記載の現像剤。
3. 更に、結着樹脂と、着色剤と、離型剤とを含むことを特徴とする請求項１乃至２の何れか一項に記載の現像剤。
4. 前記離型剤は、パラフィンワックスとポリエチレンワックスとを混合して形成されることを特徴とする請求項３記載の現像剤。
5. 前記離型剤は、カルナバワックスからなることを特徴とする請求項３記載の現像剤。
6. 前記離型剤は、パラフィンワックスからなることを特徴とする請求項３記載の現像剤。
7. 前記所定の極性は、負であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の現像剤。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の現像剤を収容することを特徴とする現像剤カートリッジ。
9. 請求項８に記載の現像剤カートリッジを備えることを特徴とする画像形成装置。

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