JPH0740144B2

JPH0740144B2 - 画像形成装置に用いる微粒トナー

Info

Publication number: JPH0740144B2
Application number: JP61127245A
Authority: JP
Inventors: 和雄丸山; 恒雄野網; 亮一平野; 裕治末光; 和夫浅野
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1986-06-03
Filing date: 1986-06-03
Publication date: 1995-05-01
Anticipated expiration: 2010-05-01
Also published as: JPS62284363A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、電子複写機等に用いる微粒トナーに関し、特
に、感光体ドラム等の画像担持体の表面に潜像を形成
し、その潜像に対して粉体トナーを付着させて現像を行
うように構成してなる画像形成装置に用いる微粒トナー
に関する。

（従来の技術）従来より電子写真記録装置や静電記録装置の画像形成装
置においては、感光体ドラム等の静電潜像担持体に、原
稿の反射光やレーザー光等の画像情報を照射し、その表
面に静電潜像を形成するとともに、その潜像にトナーを
付着させ、トナー画像として現像することが行なわれて
おり、そのようにして形成されたトナー画像を、次の工
程で用紙に転写し、定着を行いコピーとして完成する。
上記したような乾式現像装置においては、通常体積平均
粒径が10μ前後の微粒子をトナーとして用いているため
に、その取扱性、安全性、保守性等が良好に維持され、
多くの電子複写機等においては、非常に便利に使用され
ている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、従来のトナーを用いた画像形成方法にお
いては、オフセット印刷または液体現像画像に比較し
て、画像の品位が低下することは避けられないものであ
った。例えば、液体現像方法においては、トナーは0.2
〜0.3μ程度の非常に微小な粒子として液体中に分散さ
れ、その微粒子状のトナーが潜像に付着されるので、再
現される画像は、非常に鮮明なものとなる。それに対し
て、乾式現像方式により形成されるトナー画像は、上記
したようにオフセット印刷物に比較して鮮明な画像が形
成されずに、画像の濃淡ムラやボケ等が発生しやすいと
いう欠点を持っている。

その理由としては、次に列挙するように、種々の問題点
を挙げることが出来る。

例えば、現像工程において、トナー粒子のサイズのバラ
ツキによるもの、または、不要部へのトナーの付着によ
る画像の汚れ等の原因がある。また、転写工程では、感
光体ドラム表面に形成されたトナー画像が、完全に用紙
に転写されずに、トナーの一部が未転写のまま、感光体
ドラム表面に残り、それによって、用紙に転写されたト
ナー画像にムラが生じる他に、転写に際して、トナーが
散らばるという現象が発生したりすることがある。さら
に、定着工程においては、加熱ローラと加圧ローラとの
間にトナー画像が転写された用紙を挟持し、加熱と加圧
とを行う際に、トナーがつぶれた状態になり、それによ
って画像の周囲がボケてしまう等の現象が発生すること
もある。上記したような種々の理由によって、電子複写
機により複写されたコピーが、オフセット印刷画像に比
較して、鮮明に形成されない等の欠点が発生するものと
考えられる。

これに対して、従来より、電子複写機の各構成部材や、
トナー画像の転写方式等に多くの改良が加えられている
が、未だに完成されていないのが現状である。そこで、
本発明の画像形成方法においては、上記した多くの理由
のうち、感光体ドラム等の画像担持体に対するトナー画
像の形成の点に着目したものであり、特に、画像担持体
の表面に潜像を形成し、その潜像に対してトナーを付着
させることにより、画像の濃淡を良好な状態で再現出来
るようにする方式に関する。

従来の感光体ドラム等に画像を形成する方式は、原稿を
ランプで照射し、その反射光をレンズ系を介して感光体
ドラム表面に全面露光する方式と、読取り画像を記憶装
置に入力し、その記憶装置からの出力をレーザー光に変
換して、感光体ドラムの表面にフライイングスポット
（飛点）として形成する方式、または液晶、LED等を用
いてライン状に入力する方式等が用いられている。この
中で、全面露光方式の場合には、ベタ黒画像はそのまま
の状態で感光体の表面に潜像として形成され、その潜像
にトナーを付着させる場合には、ベタ黒トナー画像とし
て現像される。

前述したような方式とは別に、感光体ドラム表面にドッ
ト状に形成される潜像に対して、トナー画像が網目状に
再現されるのは、レーザー光を用いる方式と、ライン入
力による方式であるが、全面露光を行う場合でも、オフ
セット印刷画像を複写する場合等では、そのトナー画像
が網目状に再現されることになる。

しかしながら、従来の感光体ドラム等の表面に形成され
る潜像に対して、トナーを付着させ、トナー画像形成方
式においては、トナー画像が良好な状態で再現されるこ
とは少なく、多くの場合は、ベタ黒部の濃淡ムラが発生
したり、線のエッジ部が荒れて画像がシャープにならな
い等の他に、像がつぶれて鮮明に再現されないこと、白
部にトナーが飛散して汚れた画像となる等の、多くの改
良を要する欠点が生じている。これらの欠点が発生する
原因としては、トナーの性質、例えば、粒度分布、トナ
ーの粒子の形状および流動性、帯電特性等のトナー自体
の問題の他に、現像装置から潜像に対してトナーを供給
する際の、磁気ブラシの高さ、および、潜像に対して付
着されるトナーの量等の多くの問題がある。

（発明の目的）本発明は、上記したような従来より用いられている画像
形成方法の欠点を解消するもので、特にトナーの粒状グ
レードと、流動性に着目し、その相関関係から最も最適
な条件のトナーを選択することによって、用紙上に再現
されるトナー画像を、粉体形成によるベタ黒画像とし
て、オフセット印刷並の画像品位を有する鮮明なものと
し、粒状性が良好で、粉体であることを感じさせないよ
うな良好な状態で得ることが出来る微粒トナーを提供す
ることを目的としている。

（問題点を解決するための手段）本発明は、画像形成装置にて使用される微粒トナーにお
いて、前記微粒トナーの平均粒径を３〜10μに形成し、
次の式により計算される凝集度を1.5以下とすることを
特徴とする微粒トナーである。前記式において、ａはト
ナーの凝集度、ｂはクラウド平均粒径（トナーを自由落
下し、用紙上のトナー濃度が0.3になった場合の平均粒
径）であり、ｃは用いたトナーの平均粒径を示してい
る。

また、前記凝集度は、トナークラウドからの自由落下の
結果生じたトナー粒子の平均径を、本来のトナーの平均
粒子径で除した数値として表現される。さらに、本発明
の上記した再現方法は、ベタ黒画像として表現されたも
のを対象としている。

（実施例）図示された実施例に従って、本発明の画像形成装置に用
いられる微粒トナーを説明する。まず、明細書に記載さ
れるトナーの凝集度に関して説明すると、本発明におけ
るトナーの凝集度の測定装置としては、第１図に示され
るような構成の装置を用いた。第１図に示される装置
は、上下に開口を形成した円筒容器１に対して、所定の
箇所に位置するようにしてトナー支持台２を設け、この
トナー支持台２の上にトナー３を置く。そして、そのト
ナー３に対して、ノズル４から圧縮気体を吹き付けてト
ナーを飛散させ、トナークラウドを発生させる。

また、円筒容器１の上には、容器上蓋５を設けて開口部
を塞ぐとともに、下部には、用紙６をセットして、飛散
されたトナークラウドが、その用紙６の表面に自由落下
したものを受けるようにする。圧縮空気によって飛散さ
れた上記トナークラウドが自由落下して、用紙６上に堆
積されるが、用紙６の表面に堆積されたトナー濃度を測
定し、そのトナー濃度が0.3に達したときに用紙６を取
出し、その用紙６上のトナーの粒度分布を、２次元の画
像解析装置で測定する。

そして、その測定の結果得られたクラウド平均粒径と、
用いたトナーの平均粒径の数値から、次の式にしたがっ
て凝集度の計算を行う。

ａ＝b/c ここで、a:凝集度、 b:クラウド平均粒径（トナーを自由落下し、用紙上のト
ナー濃度が0.3になった場合の平均粒径） c:用いたトナーの平均粒径。

前記方法によって測定される粒子径は、静電凝集等によ
って複数個の粒子が１つの塊として形成されたものを、
二次粒子の状態として見るために、従来の溶媒等にトナ
ーを分散させた一次粒子の状態で測定することに比較し
て、必ず大きな数値としてあらわれることになる。そこ
で本発明者等は、上記したトナー粒子の凝集度につい
て、鋭意検討した結果、ベタ黒画像の粒状性が、トナー
の凝集度と非常に良い相関関係を示すことを見出し、そ
の粒状性を用いて、高品位画像を得るための指針を得、
ついには、オフセット印刷並の粉体トナー画像を得るこ
とが可能になった。

第１表に各種の性状を有するトナーを対象として用い、
前記第１図に示される装置を用いて凝集度の測定を行っ
た結果を示している。前記第１表から見られるように、
従来より用いられているトナーにおいても、その処理を
適当な条件で行うと、粒状グレードが良好なものとな
り、凝集度が小さくなるが、特に、例８、10、12に見ら
れるように、クラウド粒径が小さく、そのトナーに対し
て球形化処理を施した後で外添シリカを添加したもの
が、凝集度1.2〜1.4になり、クラウド粒径も小さく出来
ることが判明した。

なお、前記第１表に示される例８においては、平均粒径
d50が、11.4μとして示されており、本発明の平均粒径
３〜10μの範囲から若干大きな数値となっている。しか
し、前記平均粒径10μに対して、±３μの範囲に入るも
のであり、前記例８においても、平均粒径10μ以下に設
定した場合には、他の例10、12の場合と同様な効果を奏
することができることが判明した。

前記第１表に示される各トナーの凝集度と、粒状グレー
ドとの関係を示すものが、第２図のグラフである。この
グラフから見られるように、オフセット印刷の場合にお
いては、コート紙に印刷した時には、粒状グレードが９
であり、普通紙に印刷した場合には粒状グレードが７で
あることから、第２図に示されるような性状のトナーの
うち、凝集度が1.5以下のトナーを用いた場合には、オ
フセット印刷並の粉体トナー画像を得ることが出来るも
のとなる。

前述したように、微粒トナーの凝集度を1.5以下とする
ためには、ａ、平均粒径が３〜10μｍである微粉末とする。

ｂ、トナーの粒度範囲を平均粒径±３μｍの範囲とす
る。

ｃ、トナーの形状をほぼ球形とする。

ｄ、シリカ、脂肪酸金属塩あるいはフッ素化合物等の微
粉末をトナーに外添する。

等の方法があり、前記ａ〜ｄの条件を単独あるいは併用
して、凝集度が1.5以下になるように調整する。前記各
条件を併用して用いる場合には、前記項目のａとｃ、ａ
とｃとｄ、ａとｂとｃ、ａとｂとｃとｄを組合せるのが
良い。

前記項目ｂのトナー粒度範囲を平均粒径±３μｍの範囲
とするためには、溶融、混練、微粉砕した粉末を分散し
て得ることが出来る。また、前記項目ｃに記載されるよ
うに、トナー形状をほぼ球形とするためには、微粉砕し
た粉末を熱風により溶融させて球形化処理を行うことが
できる。あるいは、トナー組成物を溶融あるいは溶解
し、スプレードライ（噴霧乾燥）することにより得るこ
とが出来る。さらに、トナーの結着樹脂を構成するモノ
マーをトナーの他の構成成分、着色剤、帯電制御剤ある
いは磁性粉の存在下で重合せしめる方法を用いても良
い。

前述したような重合工程を用いてトナーを作成する場
合、まず、乳化重合等により0.2〜0.4μｍの超微粉子を
核として重合させることにより、前記超微粉子を成長さ
せ、所望の粒径とするいわゆるシード重合法を用いても
良い。前記シード重合法でトナーを形成すると、前述し
た項目ａ、ｂおよびｃを満足させ得るトナーを得ること
が出来る。

前述したように、本発明においては、凝集度が1.5以下
となるように調整したトナーを用い、感光体あるいは記
録体等の静電潜像担持体に形成された静電潜像を現像
し、転写および定着により、転写紙上に画像を形成す
る。前記微粒子トナーを用いた現像は一成分現像法、二
成分現像法のいずれでも良く、タッチダウン現像法、磁
気ブラシ現像法あるいはカスケード現像法により現像を
行うことができる。

本発明の画像形成装置に用いる現像装置はトナーの吸
湿、圧縮等により、トナーが凝集しないように構成する
のが良い。さらに、トナーホッパー、残留トナー収容部
をほぼ密閉するとともに、トナーと潜像担持体とを接触
させない状態で現像を行うか、あるいは接触させて現像
を行う場合は、トナー層のほぼ表面近傍のみが接触する
ようにする。さらには、潜像担持体とトナー担持体との
移動速度に差を持たせると良い。また、潜像担持体とト
ナー担持体とを、近接位置において逆方向に移動させる
か、あるいはトナー担持体の移動速度が、潜像担持体の
速度に比較して、1.2〜６倍、好ましくは、２〜４倍と
なるように同方向に移動させるようにすることができ
る。

なお、上記した本発明の実施例においては、トナー画像
としてベタ黒画像の場合を説明したが、本発明の画像形
成方法は、上記したベタ黒トナー画像の場合に限定され
るものではなく、感光体に露光する際にドット状に潜像
を形成し、その潜像に対してトナーを付着させることに
よって、網目状のトナー画像を形成するような電子複写
機に対しても、当然適用が可能なものである。

（発明の効果）本発明によると、上記したように、そのトナーの凝集度
を規定することによって、粉体トナー画像をオフセット
印刷並の鮮明度と、画像品質で構成することが可能にな
り、従来の粉体トナーによるトナー画像とは見違えるよ
うな良好な状態の画像を得ることが可能になる。また、
本発明の画像形成装置に用いる微粒トナーは、従来より
用いられているトナーに対して、若干の後処理を行うこ
とによって容易に作成することが可能なものであり、従
来より用いられている電子複写機等を用いて、良好な状
態のトナー画像を再現出来るものとなるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトナーの粒度分布の測定装置の構成を
示す斜視図であり、第２図は粒状グレードと凝集度との
関係を示すグラフである。図中の符号１……円筒容器、２……トナー支持台、３……トナー、
４……ノズル、５……容器上蓋、６……用紙。

フロントページの続き (72)発明者末光裕治神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者浅野和夫神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内 (56)参考文献特開昭61−28957（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−87345（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像形成装置にて使用される微粒トナーに
おいて、前記微粒トナーの平均粒径を３〜10μに形成
し、次の式により計算される凝集度を1.5以下とするこ
とを特徴とする画像形成装置に用いる微粒トナー。ａ＝b/c ここで、a:凝集度、 b:クラウド平均粒径（トナーを自由落下し、用
紙上のトナー濃度が0.3になった場合の平均粒径）、 c:用いたトナーの平均粒径。