JPH1031324A - 静電荷像現像用トナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像手段は静電潜像を現像する機能と像担持
体上に付着したトナーを回収する機能とを有し、上記ク
リーニング手段は像担持体上のトナーを清掃する機能と
清掃したトナーを像担持体に排出する機能とを有する画
像形成装置を用いて、トナーの荷電状態を適正に保ち、
画像再現性に悪影響を与えることなしに、廃棄トナーの
ない作像プロセスを、安定に且つ作像の間隔を短くし
て、動作させることが可能なトナーを提供する。 【解決手段】 下記式で表わされる円形度（ＳＦ）をも
つトナー粒子の全トナー中の含有率が５％以下であるト
ナーを用いる。 【数１】ＳＦ＝［（トナー面積）・４π／（トナー周囲
長）］〈０．９０

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真法、静電
記録法、静電印刷法などにおいて形成される静電潜像を
現像するためのトナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法、静電印刷法、静電記録法等
で形成される静電荷像は乾式法の場合、一般にバインダ
ー樹脂及び着色剤を主成分とする乾式トナーで現像後、
普通紙等の転写材上に転写・定着される。この時用いら
れる乾式トナーは、すべてが転写される訳ではなく、転
写されなかったトナー（以降「残トナー」という）はク
リーニング装置によって回収される。

【０００３】ところで近年、経済性、メンテナンスフリ
ーという観点及び、環境保護による廃棄処理の関係から
廃トナーレスの複写方法及び装置が切望されており、こ
れまで、複写機内でのリサイクルシステムを構築し対応
を行っているが、そのシステムを構築するには複写機内
においてある程度のスペースが必要とされる。しかし、
最近のダウンサイジングの傾向から、より小型・軽量の
複写装置が求められるようになってきている。

【０００４】この要求に沿うものとして、特開昭４８−
７１６４９号公報等にみられるように、感光体を介して
クリーニング手段から現像手段にトナーを戻すようなト
ナーリサイクル機構を簡略化する方法が既に提案されて
いる。しかし、この方法においては、一回の転写プロセ
ス毎に現像、クリーニング、トナー移送を行うものでは
なく、所定回数の複写プロセス終了後改めて感光体を介
してトナーを移送するようになっているので、クリーニ
ング手段も必然的に大型になり全体を著しく小型化でき
ないという欠点があった。

【０００５】この欠点を解消した方法が、特開平６−５
１６７２号公報に提案されている。この方法は優れた方
法であるが、非画像部が回転部材（クリーニングロー
ラ）と静電潜像を形成する像露光系を通過中は次の画像
プロセスに入れず、画像間隔が長くなり、記録速度が低
下するという欠点があった。また、この方法に用いられ
るトナーに関しても、従来のトナーの使用では不十分で
あり、特に粉砕法により製造されたトナーの使用では、
その形状が角ばっているため付着力が強く、像担持体上
でのトナーの動きが悪いため、トナーが像担支持体や回
転部材に強固に付着してしまい、像担持体上からクリー
ニングローラへ及びクリーニングローラから像担持体へ
うまく移行できず、システムとして経時で成立できない
等の欠点があった。また近年、市場における高画質化の
要請から、トナーの粒径は年々小さくなる方向にあり、
この小粒径化によりトナー自体の比表面積も大きくなる
ことから、像担持体、クリーニングローラとトナーとの
付着力も大きくなり、トナーの移行が行われにくい方向
に向かっているといえる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前述
のような欠点・不都合をなくし、トナーリサイクル機構
を装備した小型の画像形成装置に好ましく使用される静
電荷像現像用トナーを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、一方向
に回転あるいは面移動する像担持体の周囲に、移動方向
に沿って、順に静電潜像形成手段、現像手段、転写手
段、クリーニング手段が配置されてなり、該現像手段は
静電潜像を現像する機能と像担持体上に付着したトナー
を回収する機能とを有し、該クリーニング手段は像担持
体上のトナーを清掃する機能と清掃したトナーを像担持
体に排出する機能とを有し、かつ、該像担持体上に形成
されたトナー像の後端に相当する領域が該クリーニング
手段を通過する前にクリーニング手段の機能が切り替わ
るようにした画像形成装置に好ましく使用されるもので
あって、下記の式で表わされる円形度（ＳＦ）をもつト
ナー粒子の全トナー中の含有率（個数）が５％以下であ
ることを特徴とする静電荷像現像用トナーが提供され
る。

【数１】トナー円形度（ＳＦ）＝［（トナー面積）・４
π／（トナ−周囲表）²］〈０．９０ なお、ＳＦはトナーの周囲の形状の複雑さを表す形状指
数で、トナーの周囲の形状が滑らかで、形状が円に近け
れば近いほど１．００に近づくものである。また、この
形状指数の測定は、フロー式粒子像分析装置（ＦＰＩＡ
−１０００：東亜医用電子株式会社製）を用いた画像解
析装置により求められる。本発明のトナーは、粉砕法に
よって製造されたトナーでも、粉砕法以外の製造方法、
例えば重合法によって製造されたトナーでもよく、ま
た、これらの混合物でもよい。

【０００８】本発明のトナーは体積平均粒径５〜９μｍ
のものが特に好ましく、また粒径３μｍ以下の粒子含有
率（個数）が１０％以下のものが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。図１は本発明のトナーが適用される画像形成装置
における各手段の配置図である。ドラム状の像担持体１
の周囲に帯電ローラ２、像露光系３、現像ローラ４、転
写ローラ５、分離チャージャ６、クリーニング前チャー
ジャ７、クリーニングローラ８、除電ランプ９が配置さ
れており、以下の動作で画像形成を行う。適宜上、画像
形成の一連のプロセスは、ネガ−ポジプロセスで説明を
進めることにする。

【００１０】有機光導電層を有する感光体（ＯＰＣ）で
ある像担持体１は除電ランプ９で除電され、帯電ローラ
２で均一にマイナスに帯電（たとえば−７００Ｖ）さ
れ、レーザ光学系３より照射されるレーザ光で潜像形成
（露光部電位は−１００Ｖ程度）がおこなわれる。レー
ザ光は、半導体レーザから発せられて、高速で回転する
６角柱の多面鏡（ポリゴン）により像担持体１の表面を
像担持体１の回転軸方向に走査する。このようにして形
成された潜像が現像ローラ４の磁気ブラシにより現像
（印加電圧はたとえば−５５０Ｖ）されトナー像が形成
される。

【００１１】一方、転写紙（転写材）１０が給紙機構
（図示せず）から給送され、上下一対のレジストローラ
（図示せず）で画像先端と同期をとって像担持体１と転
写ローラ５との間に給送され、トナー像が転写される。
このとき転写ローラ５に印加される転写バイアスはたと
えば＋９５０Ｖ程度である。その後転写紙１０は像担持
体１より分離された後、定着装置１１を経てコピーとし
て排出される。

【００１２】現像ローラ４で現像されたトナーはほぼ全
てマイナス極性に帯電されているが、転写ローラ５では
プラス電荷が供給されるため、残トナーの一部には転写
ローラ５から電荷が注入されてプラス極性トナーとなる
ものが生じる。これらのトナーに対してクリーニング前
露光（以下ＰＣＣという）７がマイナスコロナを供給
し、トナーはマイナス側に再帯電される。クリーニング
ローラ８はゆっくり回転するとともにプラス極性のバイ
アスが印加され、ＰＣＣによってマイナス極性に帯電さ
れた残トナーが回収される。さらに、除電ランプ９が点
灯し、ＯＰＣ１上のマイナス極性の電荷を消去する。以
上のような動作で画像が形成される。

【００１３】１枚分の画像が形成されると、クリーニン
グローラ８は回転方向および速度の少なくても一方が切
り替わり、同時にマイナス極性のバイアスが印加され、
回収したトナーが感光体１の表面に排出される。排出さ
れたトナーは感光体１の回転によって現像領域に搬送さ
れる。なお、帯電ローラ２は感光体１と接触していない
ことが望ましい。現像ローラ４にはプラス極性のバイア
スが印加される。現像領域では、磁気ブラシが感光体上
のトナーに負荷を与え、バイアスによりトナーを回収す
る。こうした動作によりトナーのリサイクルが実現され
る。現像手段、クリーニング手段がそれぞれ二つのモー
ドで動作することが特徴であり、複雑な機構を必要とし
ないという大きな利点がある。

【００１４】また、本発明者は、本発明のトナーに関し
ては、２次元の画像解析手法を用いてトナー粒子の形状
解析を行い、良好なトナー移送性（以後「トナー移送効
率」という）を持ったトナーを使用することにより、前
記欠点が全て解消できることを見出した。ここで、トナ
ー移送効率とは、像担持体からクリーニングローラへの
トナー回収量と、クリーニングローラから像担持体への
トナー排出量との割合を意味する。

【００１５】前記式（数１）で表される円形度（ＳＦ）
を持つトナー粒子の全トナー中に占める割合（個数）が
５％以下であるトナーは、トナー移送効率が良好で、連
続使用も問題なく行うことができる。全トナー中、前記
式を満たすトナーの割合（個数）が５％より小さいとき
は、トナー形状がより円（球）に近く、像担持体との接
点が減少し、トナー移送効率が上昇し、また現像剤の寿
命も、キャリア表面へのトナーの融着現象、所謂スペン
ト現象が発生しにくいため、上昇するようになる。この
ことは、５％がトナー移送効率の分極点になっていると
考えられる。

【００１６】また、トナー平均粒径を体積基準で５〜９
μｍとすることで転写率の良いトナーが得られ、より高
画質で画像欠陥のない鮮明なコピー画像を提供できる。
デジタル複写機やプリンタなどは、レーザ光学系より照
射されるレーザ光で感光体上の潜像のドット形成が行わ
れるが、ドット径はたかだか２０μｍ程度であるため、
トナー粒径は小さい方が好ましい。しかし、５μｍ以下
の粒径の場合、トナー製造性が悪くなり、しかも収率も
悪くなるため工業的に生産することは難しい。また、ト
ナー粒径が９μｍ以上の場合、ドット再現性が悪化し、
画像品質が悪くなる等の問題が見られる。

【００１７】さらに、トナー粒径３μｍ以下の粒子含有
率（個数）を１０％以下とすることで、トナーの移送効
率がさらに良好で、また現像剤の寿命もキャリア表面へ
のトナーの融着現象、所謂スペント現象が発生しにくい
ためさらに上昇するようになる。

【００１８】次に本発明のトナーに用いられる材料につ
いて詳細に説明する。本発明に使用される結着樹脂とし
ては、ポリスチレン、ポリｐ−クロロスチレン、ポリビ
ニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合
体；スチレン−ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン
−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重
合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン
−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エ
チル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、
スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メ
タクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エ
チル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合
体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合
体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−
ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチ
ルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共
重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イ
ソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−イン
デン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレ
ン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重
合体が挙げられる。また、下記の樹脂を混合して使用す
ることもできる。

【００１９】例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリ
ブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニ
ル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポ
リウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリビニルブ
チラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、
テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化
水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラ
フィンワックスなどが挙げられる。

【００２０】特に圧力定着用に好適な結着樹脂としては
下記のものを挙げることができ、混合して使用できる。
ポリオレフィン（低分子量ポリエチレン、低分子量ポリ
プロピレン、酸化ポリエチレン、ポリ４弗化エチレンな
ど）、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン−ブ
タジエン共重合体（モノマー比５〜３０：９５〜７
０）、オレフィン系共重合体（エチレン−アクリル酸共
重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、エチ
レン−メタクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸
エステル共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体、エ
チレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂）、ポ
リビニルピロリドン、メチルビニルエーテル−無水マレ
イン酸共重合体、マレイン酸変性フェノール樹脂、フェ
ノール変性テルペン樹脂など。

【００２１】本発明のトナーは更に磁性材料を含有さ
せ、磁性トナーとしても使用し得る。本発明の磁性トナ
ー中に含まれる磁性材料としては、マグネタイト、ヘマ
タイト、フェライト等の酸化鉄、鉄、コバルト、ニッケ
ルのような金属あるいはこれら金属のアルミニウム、コ
バルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモ
ン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、
マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウム
のような金属の合金およびその混合物などが挙げられ
る。これらの強磁性体は体積平均粒径０．１〜２μｍ程
度のものが望ましく、トナー中に含有させる量としては
樹脂成分１００重量部に対し約２０〜２００重量部、特
に好ましくは樹脂成分１００重量部に対し約４０〜１５
０重量部である。

【００２２】本発明のトナーに含有される帯電制御剤と
しては、従来公知のものが全て使用できる。正帯電制御
剤としては、ニグロシン、塩基性染料、塩基性染料のレ
ーキ顔料、四級アンモニウム塩化合物等が挙げられ、負
帯電制御剤としては、モノアゾ染料の金属塩、サリチル
酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸の金属錯体等が挙げられ
る。

【００２３】本発明のトナーは、必要に応じて添加物を
混合してもよい。添加物としては、例えばテフロン、ス
テアリン酸亜鉛のごとき滑剤、酸化セリウム、炭化ケイ
素等の研磨剤、コロイダルシリカ、酸化アルミニウムな
どの流動性付与剤、ケーキング防止剤、カーボンブラッ
ク、酸化スズ等の導電性付与剤、あるいは低分子量ポリ
オレフィンなどの定着助剤等がある。

【００２４】着色剤としては、トナー用として公知のも
のがすべて使用できる。黒色の着色剤としては、例え
ば、カーボンブラック、アニリンブラック、ファーネス
ブラック、ランプブラック等が使用できる。シアンの着
色剤としては、例えば、フタロシアニンブルー、メチレ
ンブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオレット、ア
ニリンブルー、ウルトラマリンブルー等が使用できる。
マゼンタの着色剤としては、例えば、ローダミン６Ｇレ
ーキ、ジメチルキナクリドン、ウォッチングレッド、ロ
ーズベンガル、ローダミンＢ、アリザリンレーキ等が使
用できる。イエローの着色剤としては、例えば、クロム
イエロー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、ナフ
トールイエロー、モリブデンオレンジ、キノリンイエロ
ー、タートラジン等が使用できる。

【００２５】本発明のトナーは一成分系現像剤用トナー
として用いてもよく、二成分系現像剤として用いてもよ
い。二成分系現像剤として用いる場合にはキャリア粉と
混合して用いられる。本発明に使用し得るキャリアとし
ては、公知のものがすべて使用可能であり、例えば鉄
粉、フェライト粉、ニッケル粉のごとき磁性を有する粉
体、ガラスビーズ等、及びこれらの表面を樹脂などで処
理したものなどが挙げられる。

【００２６】本発明におけるキャリアにコーティングし
得る樹脂粉末としては、スチレン−アクリル共重合体、
シリコーン樹脂、マレイン酸樹脂、フッ素系樹脂、ポリ
エステル樹脂、エポキシ樹脂等がある。スチレン−アク
リル共重合体の場合は、３０〜９０重量％のスチレン分
を有するものが好ましい。この場合スチレン分が３０重
量％未満であると現像特性が低く、９０重量％を越える
とコーティング膜が硬くなって剥離しやすくなり、キャ
リアの寿命が短くなる。本発明におけるキャリアの樹脂
コーティングは、上記樹脂の他に接着付与剤、硬化剤、
潤滑剤、導電材、荷電制御剤等を含有してもよい。

【００２７】

【実施例】本発明を実施例によってさらに具体的に説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。な
お、部数はすべて重量部である。

【００２８】各トナー評価内容に関しては、電子写真複
写機（リコー製、ＭＦ−５３０）を図１の様に改造した
実験機を用いて、各トナーについてスタート時の１３万
枚画像出し後の画像品質の変化、トナー移送効率測定を
行った。また、移送効率の測定に関しては、下記の式に
より行った。なお、各付着トナー量は、剥離テープを用
いて剥離テープ上にトナーを付着させ、その重量により
評価した。

【数２】 ここで、トナー移送効率が９４％以上あれば、不都合の
生じることはない。

【００２９】次にシリコーン樹脂を被覆層に有するキャ
リアの製造例を示す。これらは、公知の手段により行な
うことができる。 （キャリア製造例１） 被覆層形成液の組成 シリコン樹脂溶液（ＫＲ２５０、信越シリコーン社製） １００部 カーボンブラック（＃４４、三菱化成工業社製） ４部 トルエン １００部 上記処方をホモミキサーで３０分間分散して被覆層形成
液を調製した。この被覆層形成液を体積平均粒径１００
μｍの球状フェライト１０００部の表面に流動床型塗布
装置を用いて被覆層を形成したキャリアＡを得た。

【００３０】実施例１〜４、比較例１ ポリエステル樹脂（重量平均分子量２５万） ８０部 スチレン−メチルメタアクリレート共重合体 ２０部 酸価ライスワックス（酸価１５） ５部 カーボンブラック（三菱化成工業社製、＃４４） ８部 含金属モノアゾ染料 ３部 上記組成の混合物をヘンシェルミキサー中で十分撹拌混
合した後、ロールミルで１３０〜１４０℃の温度で約３
０分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物を
ジェットミルで粉砕分級し、５〜２０μｍの粒径のトナ
ーを得た。このときトナーの形状指数は、ジェットミル
内でのトナー滞留時間によって変化させた。このトナー
２．５部と、前記のキャリアＡ９７．５部とをボールミ
ルで混合し、二成分系現像剤を得た。表１に各現像剤中
のトナーの形状指数を示し、表２に各現像剤の評価結果
を示す。なお、現像剤寿命の尺度としては、初期と１３
万枚画像出し後のコピー画像上の地肌汚れの変化の様子
で評価した。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】 地肌汚れ；変化の様子で次の５段階に判別した。 ◎：非常に良い ○：良い ●：普通 △：悪い ▽：非常に悪い

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、特にトナーリサイクル
機構を装着した小型の画像形成装置及びそのプロセスに
見合ったトナーを提供することができる。

【図面の簡単な説明】 【符号の説明】

１ 像担持体（ＯＰＣ） ２ 帯電ローラ ３ レーザ光学系 ４ 現像ローラ ５ 転写ローラ ６ 分離チャージャ ７ ＰＣＣ ８ クリーニングローラ ９ 除電ランプ １０ 定着装置 １１ 転写紙

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年９月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のトナーが適用される画像形成装置にお
ける各手段の配置図である。

【符号の説明】 １ 像担持体（ＯＰＣ） ２ 帯電ローラ ３ レーザ光学系 ４ 現像ローラ ５ 転写ローラ ６ 分離チャージャ ７ ＰＣＣ ８ クリーニングローラ ９ 除電ランプ １０ 定着装置 １１ 転写紙

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方向に回転あるいは面移動する像担持
   体の周囲に、移動方向に沿って、順に静電潜像形成手
   段、現像手段、転写手段、クリーニング手段が配置され
   てなり、該現像手段は静電潜像を現像する機能と像担持
   体上に付着したトナーを回収する機能とを有し、該クリ
   ーニング手段は像担持体上のトナーを清掃する機能と清
   掃したトナーを像担持体に排出する機能とを有し、か
   つ、該像担持体上に形成されたトナー像の後端に相当す
   る領域が該クリーニング手段を通過する前に該クリーニ
   ング手段の機能が切り替わるようにした画像形成装置に
   好ましく使用されるトナーであって、下記式で表される
   円形度（ＳＦ）を持つトナー粒子の全トナー中の含有率
   （個数）が５％以下であることを特徴とする静電荷像現
   像用トナー。 【数１】
2. 【請求項２】 トナーの体積平均粒径が５〜９μｍであ
   ることを特徴とする請求項１記載の静電荷像現像用トナ
   ー。
3. 【請求項３】 トナーの粒径３μｍ以下の粒子含有率
   （個数）が１０％以下であることを特徴とする請求項１
   記載の静電荷像現像用トナー。