JPH1083119A

JPH1083119A - 現像方法

Info

Publication number: JPH1083119A
Application number: JP23610096A
Authority: JP
Inventors: Tsuneaki Kawanishi; 恒明川西; Katsuya Kawai; 克哉河合; Masayasu Anzai; 正保安西
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 1998-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】体積平均粒径が６〜９μｍの微粒子トナーおよ
び重量平均粒径が４０〜１００μｍの微粒子キャリアを
含む現像剤を静電像記録工程に適用するに当たり、多数
枚印刷を繰り返しても画像濃度が低下せず、安定した画
像が得られる現像方法を提供する。【解決手段】像担持体に形成された静電潜像を、体積平
均粒径６〜９μｍのトナーと重量平均粒径４０〜１００
μｍのキャリアを含む現像剤を用いてトナー像として顕
像化し、該トナー像を記録媒体上に転写し、記録媒体上
に転写されたトナー像を定着して記録画像を得る静電像
記録工程を有する静電記録装置のための現像方法におい
て、前記像担持体上に形成されたトナー像を転写前の段
階で吸引し、該吸引されたトナーに関しファラデーケー
ジを用いて測定した場合の前記トナーの帯電量の絶対値
を、前記静電像記録工程を５,０００回繰り返す間に５
〜２０μＣ／ｇの範囲内とする。

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
印刷法、静電記録法等により形成された静電潜像の現像
に用いられる現像方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種印刷法もしくは記録法の内、例えば
電子写真法においては、光導電性感光体を帯電、露光
し、感光体上に静電潜像を形成し、次いでこの静電潜像
を着色剤等を含有した微粒子状トナーによって現像し、
得られたトナー像を記録紙等の記録媒体上に転写、定着
して記録画像が得られる。

【０００３】この様な静電像記録工程では、微粒子状ト
ナーによる静電潜像の現像および記録媒体上へのトナー
像の定着が特に重要な工程であり、従来、トナーを現像
する方法として、高速、高画質現像が可能なトナーと磁
性キャリアよりなる二成分現像剤を用いる磁気ブラシ現
像法がよく用いられている。また、トナー像を定着する
方法としては、熱効率が高く高速定着が可能な熱ローラ
定着法がよく用いられている。

【０００４】また、最近では情報機器の発展に伴い、光
導電性感光体の露光にレーザビームを用い、コンピュー
タの指示による変調信号によって記録画像をドットで再
現するレーザビームプリンタが発達している。特に、最
近のレーザビームプリンタでは、より一層の高画質の画
像形成が求められるため、レーザビームの径を絞り込ん
で小さくし、ドット密度が６００〜１,２００ｄｐｉ（d
ots／inch）と高くなっている。これに伴い、微細にな
った静電潜像を現像する目的で、トナーおよびキャリア
の粒子径も小さくなり、体積平均粒径が９μｍ以下の微
粒子トナーと重量平均粒径が１００μｍ以下の微粒子キ
ャリアの適用が進められている。

【０００５】また、定着においては熱ローラ定着が多用
されているが、 (１)プリンタの過熱劣化を抑制し、機内の部品の熱劣化
を防止すること。 (２)定着器を作動させてから定着が可能になるまでのウ
ォームアップ時間を短くすること。 (３)記録媒体に熱が吸収されることによる定着不良を防
止して、連続通紙による画像作製を可能にすること。等の観点から、定着用ヒータの消費電力を下げて、熱ロ
ーラの温度をより低温で定着できるトナーの開発が望ま
れている。

【０００６】ところで、トナーを９μｍ以下に微粒子化
した場合、以下の様な問題が発生する。即ち、現像工程
においては微粒子トナーを使用することにより高解像性
と高ドット密度再現性が得られ、同一画像濃度を得るた
めに必要なトナーの重量が少なくて済むが、トナーの比
表面積が増大することによりトナーの単位重量当たりの
帯電量が増加するため、画像濃度の低下を招く。また、
トナー個々の帯電量は、トナー個々の表面積が小さくな
るため減少し、非画像部へのトナー付着（カブリ）とト
ナー飛散が生じ易く、流動性の低下によるトナー搬送等
ハンドリング性の低下も生じ易い。さらに、微粒子トナ
ーの付着力の強さと耐衝撃性の弱さにより、トナーによ
るキャリア汚染（キャリアスペント）が起こり易くな
り、現像剤寿命が低下し易い。また、トナーを感光体か
ら清掃しにくくなり、印刷中に感光体にトナーの薄膜
（フィルミング）が発生し易い。

【０００７】また、定着に関しては同一の定着強度を得
るために、粒子径の大きなトナーよりも多くのエネルギ
ーを要し、定着時に画像を構成するトナーの一部が熱ロ
ーラの表面に転移し、これが次に送られてくる記録紙に
再転移して画像を汚す、いわゆるオフセット現象が生じ
易い。また、トナー製造時の粉砕、分級工程での歩留ま
りが低下するため、トナーのコストが高くなる。微粒子
トナーではこれら多くの問題が発生するため、通常６μ
ｍ未満のトナーは実用化することが難しく、トナーの平
均粒径を６〜９μｍの範囲に分級して用いる。

【０００８】しかし、この範囲においても上記種々の問
題が発生するため、これらを克服して、高精細の画像を
高信頼で得る試みがなされている。例えば、帯電性の面
ではトナーが小粒径になると、トナー個々の帯電量が低
下して上記の不具合が生じるので、トナーの構成材料で
ある顔料や帯電制御剤の分散を高めて、帯電量を確保す
る試みがなされている（H.T.Macholdt：Japan Hardcopy
'91 論文集ｐ.13（1991））。

【０００９】また、分子中に無定形重合体ブロックと結
晶性重合体ブロックを適度な割合で含有した芳香族ポリ
エステル樹脂をバインダに用い、トナーの低温定着性と
耐オフセット性の向上を試みた例がある（特公平８−３
６６０号公報）。

【００１０】また、キャリアについてはトナーの小粒径
化に伴い、重量平均粒径を１００μｍ以下の小粒径キャ
リアとし、キャリアの比表面積を高めてトナーの摩擦帯
電性を向上させる。しかし、４０μｍ未満のキャリアで
はキャリアの磁力が低下し、像担持体上に静電吸引力で
付着し易くなるため、キャリアの平均粒径を４０〜１０
０μｍに分級して用いる。この範囲では、現像剤自体が
小粒径になるが、小粒径現像剤では帯電性が向上するば
かりでなく、像担持体上から清掃回収したトナーをリサ
イクルする機能も向上するという電子写真法の提案があ
る（特開平８−１５９８６号公報）。これらの改善によ
り、微粒子トナーおよび現像剤は複写機、プリンタ等で
実用化されつつある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、実際の静電記
録装置で印刷を繰り返した場合、特に１０,０００頁以
上の多数枚印刷を繰り返した場合には、上記の微粒子ト
ナー特有の問題が生じ、画像濃度を適正範囲に維持でき
ないという問題が生じる。特に、現像工程において、ト
ナーとキャリアの混合割合（トナー濃度）を検知して、
トナーを現像機に補給するシステムとして、従来より広
く用いられている簡便な透磁率検知方式を採用した場合
にはトナー濃度を制御できず、感光体上に現像されたト
ナーの付着量を光学的に計測して制御する、いわゆる反
射または透過光量方式を採用する必要があり、そのた
め、現像機の高信頼化、コスト低減を図りにくいという
問題があった。

【００１２】本発明の目的は、体積平均粒径が６〜９μ
ｍの微粒子トナーおよび重量平均粒径が４０〜１００μ
ｍの微粒子キャリアを含む現像剤を静電像記録工程に適
用するに当たり、多数枚印刷を繰り返しても画像濃度が
低下せず、安定した画像が得られる現像方法を提供する
ことにある。

【００１３】また、本発明の他の目的は、微粒子トナー
を用いた定着工程において、定着に要するエネルギーが
小さく、特に熱ローラ定着方式を採用した場合に熱ロー
ラの温度を低下させることが可能で、且つ、オフセット
現象が発生し難いトナーを提供し、それを用いた安定し
た現像方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的は、像担持体に
形成された静電潜像を、体積平均粒径６〜９μｍのトナ
ーと重量平均粒径４０〜１００μｍのキャリアを含む現
像剤を用いてトナー像として顕像化し、該トナー像を記
録媒体上に転写し、記録媒体上に転写されたトナー像を
定着して記録画像を得る静電像記録工程を有する静電記
録装置のための現像方法において、前記像担持体上に形
成されたトナー像を転写前の段階で吸引し、該吸引され
たトナーに関しファラデーケージを用いて測定した場合
の前記トナーの帯電量の絶対値を、前記静電像記録工程
を５,０００回繰り返す間に５〜２０μＣ／ｇの範囲内
とすることにより達成される。

【００１５】また、前記静電像記録工程を５,０００回
繰り返す間における前記トナーの帯電量の変化量を１０
μＣ／ｇ以内に維持させることにより達成される。

【００１６】さらに、前記トナーのバインダとして、ス
チレン〜アクリル系共重合体、または三官能以上の多官
能単量体成分を１〜３０モル％含む芳香族ポリエステル
および／または前記芳香族ポリエステルにスチレン〜ア
クリルをグラフト共重合させた樹脂を用い、トナーのガ
ラス転移点を５０〜７０℃、トナーの軟化点を１１０〜
１４０℃とすることにより達成される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
上述の様に体積平均粒径が６〜９μｍの微粒子トナーを
用いると、トナーの比表面積が大きくなり、トナーの単
位重量当たりの帯電量が増加するため現像性能が低下
し、画像濃度が低下し易い。この様な微粒子トナーを用
いた静電像記録工程、特に電子写真法において、像担持
体として有機光導電体（ＯＰＣ）を用い、ＯＰＣ上に反
転現像方式（静電潜像の極性と同極性のトナーを、静電
荷のない部分に付着させる現像方式）で形成したトナー
像の付着量と記録用紙に９０％以上の転写効率〔｛（転
写前のＯＰＣ上トナーの付着量）−（転写後のＯＰＣ上
トナーの付着量）｝÷（転写前のＯＰＣ上トナーの付着
量）×１００(％)〕で転写、定着された画像の濃度との
関係を調べると図１の様になる。

【００１８】ここで、トナーとして体積平均粒径８μｍ
のポリエステル系負トナーを用い、キャリアとして重量
平均粒径９０μｍのシリコーンコートマグネタイト系キ
ャリアを用い、トナーの現像はＯＰＣを像担持体として
用いた電子写真法のレーザビームプリンタで、ＯＰＣの
帯電電位−８５０Ｖ、残留電位−２１０Ｖ、現像バイア
ス電位−５４０Ｖ、現像部コントラスト電位３３０Ｖ
で、毎分４０枚の印刷速度で反転現像を行った。

【００１９】これより、通常必要とされる画像濃度１.
２以上を得るためには、転写前のＯＰＣ上現像トナーの
付着量は約０.５ｍｇ／ｃｍ²以上必要なことがわかる。

【００２０】トナーの帯電量とＯＰＣ現像トナーの付着
量の関係を調べると、図２〜図４の様になる。ここで、
トナーとして前記同様に体積平均粒径８μｍのポリエス
テル系負トナーを用い、キャリアとして重量平均粒径９
０μｍのシリコーンコートマグネタイト系キャリアを用
い、トナーの現像は前記同様の条件で行った。

【００２１】この場合、トナー帯電量の測定方法として
は、加圧窒素ガス（約１ｋｇｆ／ｃｍ²）を３０秒間吹き
付けて、キャリアからトナーを分離し、キャリアに蓄え
られたトナーとは逆極性の帯電量をファラデーケージで
測定する、いわゆる「ブローオフ法」と、負圧（約０.１ｋｇｆ／ｃｍ²）によりキャリアから
トナーを吸引除去し、キャリアに蓄えられたトナーとは
逆極性の帯電量をファラデーケージで測定する、いわゆ
る「吸引ファラデー法」（特開平７−２６１５５３号公
報等）を用い、現像機の現像部から採取した現像剤中の
トナーの帯電量を測定した。

【００２２】また、上記、の測定方法に加え、ＯＰＣ上に現像されたトナーを直接負圧（約０.１ｋ
ｇｆ／ｃｍ²）で吸引し、ファラデーケージにトナーを
捕集して、トナー自体の帯電量を直接測定する、いわゆ
る「吸引ファラデー直接法」でトナーの帯電量を測定し
た。

【００２３】その結果、図２〜図４に示す様に一般にＯ
ＰＣ現像トナーの付着量はトナーの帯電量が増加すると
減少し、画像濃度１.２以上を得るために必要な付着量
約０.５ｍｇ／ｃｍ²以上を得るためには、ブローオフ法
に基づけば約−４０μＣ／ｇ、吸引ファラデー法に基づ
けば約−２５μＣ／ｇ、吸引ファラデー直接法に基づけ
ば約−20μＣ／ｇ以下のトナー帯電量とする必要がある
ことがわかる。

【００２４】しかし、図２〜図４において、トナーの帯
電量が余りにも小さいとキャリアに対するトナーの静電
吸着力が低下し、トナー飛散が発生する。この様な観点
から、適正なトナー帯電量の範囲を求めると、ブローオ
フ法では約−１５〜−４０μＣ／ｇ、吸引ファラデー法
では約−５〜−２５μＣ／ｇ、吸引ファラデー直接法で
は約−５〜−２０μＣ／ｇとなる。また、図２〜図４に
おいて、これらの測定値を比較すると、トナーをキャリ
アから除去し、キャリアの帯電量によりトナーの帯電量
を測定するブローオフ法および吸引ファラデー法では測
定値にばらつきが大きく、信頼性に欠けることがわか
る。これに対し、ＯＰＣ現像トナーの帯電量を直接トナ
ーを吸引して測定する吸引ファラデー直接法（図４）で
は、帯電量にばらつきが少なく、ＯＰＣ現像トナーの付
着量と良い相関があることがわかった。これは、キャリ
アの帯電量を測定する前記、の方法では、キャリア
表面に付着したトナー以外の物質、例えばトナーの帯電
量を制御するキャリアコート剤やトナーの外添剤の一
部、あるいはトナーそのものの付着物（トナーによるキ
ャリアスペント）がキャリアより剥離し吹き飛ばされ、
もしくは吸引され、それらに起因した帯電量もトナーの
帯電量として計測されることによる。従って、本発明者
等はトナーの帯電量として吸引ファラデー直接法の値を
採用することとした。

【００２５】次に本発明者等は、連続印刷を繰り返した
場合のトナー／現像剤の物性変化と画像濃度の変化を調
べた。連続印刷は、体積平均粒径８μｍのポリエステル
系負トナーを用い、キャリアとして重量平均粒径９０μ
ｍのシリコーンコートマグネタイト系キャリアを用い、
ＯＰＣを像担持体として用いた電子写真法のレーザビー
ムプリンタで、ＯＰＣの帯電電位−８５０Ｖ、残留電位
−２１０Ｖ、現像バイアス電位−５４０Ｖ、現像部コン
トラスト電位３３０Ｖで、毎分４０枚の印刷速度で行っ
た。現像機には、トナー濃度制御方式として透磁率検知
方式を採用し、１０,０００頁以上の連像印刷を行っ
た。トナー帯電量（吸引ファラデー直接法）とトナー濃
度および画像濃度の連続印刷による変化を図５、図６に
示す。

【００２６】図５より、現像剤Ａでは連続印刷によりト
ナーの帯電量が増大し、トナー濃度が減少し、画像濃度
が低下することがわかった。一方、図６より、現像剤Ｂ
では連続印刷によりトナーの帯電量があまり増加せず、
トナー濃度の減少も少なく、画像濃度が低下しにくいこ
とがわかった（現像剤Ａ、Ｂは、いずれも体積平均粒径
８μｍのポリエステル系負トナーと、重量平均粒径９０
μｍのシリコーンコートマグネタイト系キャリアからな
る現像剤であり、現像剤Ａがトナーの樹脂添加剤として
酸化ワックスを含み、キャリアコート剤に導電剤を含ま
ない構成であるのに対し、現像剤Ｂはトナーの樹脂添加
剤として非極性ワックスを含み、キャリアコート剤に導
電剤を含む構成である点で相違している）。この原因と
して、以下のことが考えられる。

【００２７】即ち、現像剤Ａでは印刷初期には帯電量の
大きな大粒径トナーがより大きな静電吸引力を受けて選
択的に現像され、一定以上の画像濃度を維持できる。一
方、印刷とともに現像性の悪い帯電量の小さな微粒子ト
ナーがキャリアの表面に蓄積して行き、現像剤の嵩比重
が小さくなる。（単位体積当たりのキャリアの存在割合
が減少する。）そのため、透磁率検知方式を採用したト
ナー濃度制御装置ではトナーは十分に在ると判定し、ト
ナーの補給を抑制する動作をし、トナーの供給が妨げら
れる。この悪循環が繰り返される内に、トナーの帯電量
はキャリアとの摩擦により次第に増大し、トナー濃度は
減少し、画像濃度が許容範囲以下に低下してしまう。こ
れに対し、現像剤Ｂではこの現象が起こりにくいため、
画像濃度が低下しにくいと考えられる。

【００２８】本発明者等は、この検討を多くのトナー／
現像剤、現像機で実施した結果、５,０００回印刷を繰
り返す間にトナーの吸引ファラデー直接法による帯電量
の大きさが−５〜−２０μＣ／ｇであり、且つその変化
量が１０μＣ／ｇ以内であれば、前記の悪循環を断ち切
ることができ、１０,０００頁以上の連続印刷を繰り返
してもトナー濃度制御装置のセンサの変動が少なく、画
像濃度の低下を防ぐことを発見し、本発明に至った。

【００２９】本発明を実施するに当たっては、特にポリ
エステル系トナーではトナーの帯電量の制御は重要であ
り、本発明は画質の安定に大きな効果をもたらす。一般
に、トナーのバインダには、熱ローラ定着用としてスチ
レン〜アクリル系樹脂もしくはポリエステル系樹脂が用
いられる。本発明のように低温定着を目指す場合には、
ポリエステル系樹脂はガラス転移点が高く、軟化点を低
く設定できるため、トナーの耐ブロッキング性、耐オフ
セット性、流動性を確保しながら低温定着性を得るため
に有利である。ポリエステル樹脂には多種類があるが、
トナー用として好適なのは、芳香族ポリエステル樹脂で
あり、熱ローラ定着での耐オフセット性を高める観点か
ら、部分的に架橋成分を有するポリエステル樹脂が有効
である。

【００３０】この様に部分的に架橋成分を有するポリエ
ステル樹脂としては、以下のような単量体を用いて合成
されたものがある。即ち、架橋成分を構成するための三
官能以上の多官能性単量体としては、例えば多価アルコ
ール単量体として、ソルビトール、１、２、３、６−ヘ
キサンテトロール、１、４−ソルビタン、ペンタエリス
リトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリス
リトール、蔗糖、１、２、４−ブタントリオール、１、
２、５−ペンタントリオール、グリセロール、２−メチ
ルプロパントリオール、２−メチル−１、２、４−ブタ
ントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロール
プロパン、１、３、５−トリヒドロキシメチルベンゼン
等が挙げられる。

【００３１】また、多価カルボン酸単量体として、１、
２、４−ベンゼントリカルボン酸、１、２、５−ベンゼ
ントリカルボン酸、１、２、４−シクロヘキサントリカ
ルボン酸、２、５、７−ナフタレントリカルボン酸、
１、２、４−ブタントリカルボン酸、１、２、５−ヘキ
サントリカルボン酸、１、３−ジカルボキシ−２−メチ
ルカルボキシプロペン、１、３−ジカルボキシ−２−メ
チル−２−メチレンカルボキシプロパン、テトラ（メチ
レンカルボキシ）メタン、１、２、７、８−オクタンテ
トラカルボン酸、エンポール三量体酸、およびこれらの
酸無水物等が挙げられる。

【００３２】さらに、ポリエステル樹脂の基本骨格を構
成する二価のアルコール単量体として、エチレングリコ
ール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコー
ル、１、２−プロピレングリコール、１、３−プロピレ
ングリコール、１、４−ブタンジオール、ネオペンチル
グリコール、１、４−ブテンジオール等のジオール類、
１、４−ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、お
よびビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ、ポ
リオキシエチレン化ビスフェノールＡ、ポリオキシプロ
ピレン化ビスフェノールＡ等のエーテル化ビスフェノー
ルＡ類、その他の二価のアルコール単量体を挙げること
ができる。

【００３３】また、二価のカルボン酸単量体としては、
マレイン酸、フマール酸、メサコン酸、シトラコン酸、
イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、
テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク
酸、アジピン酸、セバシン酸、マロン酸、これらの酸の
無水物、低級アルキルエステルとリノレン酸の二量体、
その他の二価の有機酸単量体を挙げることができる。

【００３４】これらのアルコールと酸を脱水重縮合する
ことにより、部分架橋型ポリエステル樹脂を合成するこ
とができる。しかし、ポリエステル樹脂は分子末端ある
いは分子主鎖中に未反応の水酸基やカルボキシル基を多
く含むため、吸湿し易く、トナーの電気特性、特に帯電
特性が環境により変化し易い。これを防ぐ目的で、ポリ
エステル樹脂中の水酸基もしくはカルボキシル基と反応
する極性基を持つスチレン〜アクリル系樹脂をポリエス
テル樹脂にグラフト共重合させて、耐環境性を改善する
試みがなされている。この様なスチレン〜アクリル変性
ポリエステル樹脂も本発明において好適に用いられる。
これらポリエステル樹脂において、三官能以上の多官能
単量体成分の含有量は、１〜３０モル％の範囲が適当で
ある。この範囲より多官能単量体成分が少ない場合に
は、熱ローラ定着においてオフセットが発生し、多い場
合には定着性が低下する。

【００３５】以上、スチレン〜アクリル系樹脂またはポ
リエステル系樹脂を用いたトナーのガラス転移点は５０
℃〜７０℃の範囲が適当である。ガラス転移点が５０℃
未満ではトナーの流動性、耐オフセット性、粉砕性、耐
ブロッキング性、耐フィルミング性、耐久性が不良とな
り、ガラス転移点が７０℃を越える場合にはトナーの低
温定着性が悪くなる。また、トナーの軟化点は１１０℃
〜１４０℃の範囲が適当である。軟化点が１１０℃未満
ではトナーの耐オフセット性が悪くなり、軟化点が１４
０℃を越えるとトナーの低温定着性が悪くなる。

【００３６】本発明のトナーのガラス転移点、軟化点は
次のようにして測定される。ガラス転移点は、示差走査
熱量測定法（ＤＳＣ）に従い、トナー約１０ｍｇ〜２０
ｍｇを一定の昇温速度（１０℃／分）で室温から約１６
０℃まで加熱し、ベースラインと吸熱ピークの傾斜との
交点よりガラス転移点を得る。一方、軟化点は高架式フ
ローテスターを用い、荷重３０ｋｇｆ／ｃｍ²、ノズル
の直径１ｍｍ、ノズルの長さ１ｍｍ、予備加熱８０℃で
５分間、昇温速度６℃／分とし、試料量約１ｇを測定記
録した時、フローテスターのプランジャー降下量−温度
曲線（軟化流動曲線）におけるＳ字曲線の高さの１／２
における温度（１／２流出温度）を軟化点として定義す
る。

【００３７】以上の溶融物性を有するスチレン〜アクリ
ル系樹脂、またはポリエステル系樹脂を用いたトナーで
は、本発明の目的とする微粒子での低温定着が可能とな
る。しかし、一般にポリエステル系樹脂は未反応の官能
基として、電子吸引性のカルボキシル基を多く含有し、
トナー自体の負帯電性が強いため、前記した様な連続印
刷において帯電量の増大が起こり易く画像濃度が低下し
易い。そこで、トナー素材と組成、製造プロセス、キャ
リア素材、キャリア表面のコート剤等を含む現像剤ある
いは現像機条件を適宜選定し、静電像記録工程の初期
５,０００頁印刷におけるトナーの帯電量の大きさと変
化量を本発明の範囲内に抑制すれば、従来の透磁率検知
方式をトナー濃度制御装置に用いた簡便な現像機におい
て１０,０００頁を越える連続印刷を行っても画像濃度
を維持することができ、良好な画像を安定して得ること
ができる。また、トナーの溶融物性を本発明の範囲内に
設定すれば、熱ロール定着において良好な低温定着性を
得ることができる。

【００３８】以上、本発明は、特に負トナーおよび現像
剤について言及したが、正トナーおよび現像剤について
検討した結果、全く同様のことが判明し、前記静電像記
録工程の初期５,０００頁印刷におけるトナーの帯電量
の大きさと変化量を本発明の範囲内に抑制すれば、正ト
ナーおよび現像剤でも１０,０００頁を越える連続印刷
を行った場合に画像濃度を維持でき、良好な画像を安定
して得られることがわかった。

【００３９】以下、本発明の具体例をいくつか例示する
が、これらによって本発明が限定されるものではない。
まず、装置構成を図７を用いて説明する。像担持体１
は、ベース素管１ａ上にＯＰＣ１ｂを設けて構成されて
おり、図７において時計方向に回転可能に支持されてい
る。

【００４０】像担持体１は、回転動作に伴い、図示しな
い帯電器により均一に帯電され、次に図示しない露光装
置により露光されることにより静電潜像を保持する。

【００４１】像担持体１に形成された静電潜像は、現像
機２の現像領域でトナー像として顕像化され、通常の印
刷動作時にはトナー像３は像担持体１の回転に伴い転写
位置へ運ばれ、転写器４の作用により図示しない記録媒
体上へ転写され、その後、図示しない熱ロール定着等の
定着装置で定着される。

【００４２】現像領域で用いられている現像機および現
像剤が適当であるかどうかを評価する場合には、転写器
４よりも手前の段階で、トナー像３を吸引ポンプ５の作
用により吸引ノズル６ａから吸引し、ノズル部６内部に
導く。なお、吸引ノズル６ａ先端にはゴム弾性を有する
緩衝材が取り付けられている。ノズル部６内部にはフィ
ルタ６ｂを備えたファラデーケージ６ｃが設けられてお
り、ファラデーケージ６ｃ内に導入されたトナーの帯電
量による電荷量変化は、コンデンサ７で電圧に変換さ
れ、電位計８に表示される。

【００４３】ここで、上記現像剤評価時に像担持体１上
に形成されるトナー像３として、本実施例では、１イン
チ×１インチのパッチパターンを約２ｃｍ間隔で像担持
体の軸方向に５〜６個並べて形成したものを用いた。

【００４４】なお、吸引ポンプ５、ノズル部６、コンデ
ンサ７、電位計８等からなる測定装置９は、現像剤評価
手段として静電記録装置本体に当初から組み込んでおい
てもよいし、また、静電記録装置本体に対し着脱自在に
独立させて構成しておき、現像剤評価時にのみ静電記録
装置本体にセットする様にしてもよい。

【００４５】本実施例においては、後者の構成で測定装
置９を用い、ファラデーケージの測定値に基づき現像機
および現像剤自体をチューニングしなおして、適切な現
像条件を得る様にしている。上記構成の測定装置および
静電記録装置による具体例を以下に述べる。

【００４６】（具体例１）像担持体としてＯＰＣを用い
た電子写真方式のレーザビームプリンタにおいて、ＯＰ
Ｃの帯電電位−６５０Ｖ、残留電位−７０Ｖ、現像バイ
アス電位−４００Ｖ、現像部コントラスト電位３３０Ｖ
で、毎分７０枚の印刷速度（印刷プロセス速度３１ｃｍ
／ｓｅｃ）で印刷を行った。

【００４７】現像機には、トナー濃度制御方式として透
磁率検知方式を採用し、トナーとして、トリメリット酸
２４モル％、テレフタル酸２６モル％を酸成分、ビスフ
ェノールＡ型プロピレンオキサイド付加物２８モル％、
ビスフェノールＡ型エチレンオキサイド付加物２２モル
％をアルコール成分とする部分架橋型ポリエステル樹脂
をバインダとし、体積平均粒径９μｍ、ガラス転移点６
５℃、軟化点１２７℃の負帯電型トナーを得た。

【００４８】また、キャリアとして、導電剤含有シリコ
ーン系樹脂でコートした重量平均粒径が１００μｍのマ
グネタイトキャリア（電気抵抗４.１×１０⁸Ω・ｃｍ）
を使用し、トナー濃度３ｗｔ％で現像剤を調製し、磁気
ブラシ現像法で現像ギャップ（ＯＰＣ表面と現像ロール
スリーブ間の距離）を０.８ｍｍとし、図７に示す様に
ＯＰＣを時計方向へ、現像ロール２ａを反時計方向へ回
転させることにより現像領域においてＯＰＣと現像ロー
ルを同方向で移動させ、両者の周速比（現像ロール／Ｏ
ＰＣ）を３とし、反転現像方式で画像を作製した。

【００４９】上記レーザビームプリンタで連続印刷を
５,０００頁行い、吸引ファラデー直接法でトナーの帯
電量の大きさと変化量を調べると、初期−１０.３μＣ
／ｇ、５,０００頁印刷での変化量は８.９μＣ／ｇであ
った。この連続印刷における画像濃度の変化を調べる
と、初期１.５、５,０００頁印刷後１.２であり、さら
に、３００,０００頁まで印刷を継続しても１.２以上の
画像濃度が得られた。また、トナーの定着性は定着装置
の熱ロールの温度を１８０℃に設定しても良好であっ
た。

【００５０】（具体例２）トナーとして、トリメリット
酸１２モル％、テレフタル酸２０モル％、ヘキサデセン
ジカルボン酸１８モル％を酸成分、ビスフェノールＡ型
プロピレンオキサイド付加物３８モル％、ビスフェノー
ルＡ型エチレンオキサイド付加物１２モル％をアルコー
ル成分とする部分架橋型ポリエステル樹脂をバインダと
し、体積平均粒径６μｍ、ガラス転移点５４℃、軟化点
１１１℃の負帯電型トナーを得た。

【００５１】また、キャリアとして、導電剤含有シリコ
ーン系樹脂でコートした重量平均粒径が４０μｍのマグ
ネタイトキャリア（電気抵抗１.９×１０⁸Ω・ｃｍ）を
使用し、トナー濃度４ｗｔ％で現像剤を調製し、反転現
像方式で画像を作製した。

【００５２】具体例１同様のレーザビームプリンタで連
続印刷を５,０００頁行い、吸引ファラデー直接法でト
ナーの帯電量の大きさと変化量を調べると、初期−１
０.２μＣ／ｇ、５,０００頁印刷での変化量は８.５μ
Ｃ／ｇであった。この連続印刷における画像濃度の変化
を調べると初期１.４５、５,０００頁印刷後で１.２５
であり、さらに、２００,０００頁まで印刷を継続して
も１.２以上の画像濃度が得られた。また、トナーの定
着性は、定着装置の熱ロールの温度を１６０℃に設定し
ても良好であった。

【００５３】（具体例３）トナーとして、トリメリット
酸１２モル％、テレフタル酸２０モル％、ヘキサデセン
ジカルボン酸１８モル％を酸成分、ビスフェノールＡ型
プロピレンオキサイド付加物３８モル％、ビスフェノー
ルＡ型エチレンオキサイド付加物１２モル％をアルコー
ル成分とする部分架橋型ポリエステル樹脂を合成し、さ
らにスチレン８０モル％、アクリル酸ｎ−ブチル１５モ
ル％、メタクリル酸グリシジル５モル％を構成成分とす
るスチレン〜アクリル系樹脂を前記ポリエステル樹脂に
グラフト共重合させて得られた部分架橋型ポリエステル
樹脂をバインダとし、体積平均粒径８μｍ、ガラス転移
点５７℃、軟化点１１６℃の負帯電型トナーを得た。

【００５４】また、キャリアとして、導電剤含有シリコ
ーン系樹脂でコートした重量平均粒径８０μｍのフェラ
イトキャリア（電気抵抗２.４×１０⁹Ω・ｃｍ）を使用
し、トナー濃度３ｗｔ％で現像剤を調製し、反転現像方
式で画像を作製した。

【００５５】具体例１同様のレーザビームプリンタで連
続印刷を５,０００頁行い、吸引ファラデー直接法でト
ナーの帯電量の大きさと変化量を調べると、初期−８.
５２μＣ／ｇ、５,０００頁印刷での変化量は１０.０μ
Ｃ／ｇであった。この連続印刷における画像濃度の変化
を調べると初期１.５、５,０００頁印刷後で１.２２で
あり、さらに、２００,０００頁まで印刷を継続しても
１.２以上の画像濃度が得られた。また、トナーの定着
性は、定着装置の熱ロールの温度を１７０℃に設定して
も良好であった。

【００５６】（具体例４）トナーとしてスチレン８０モ
ル％、アクリル酸ｎ−ブチル１５モル％、アクリル酸５
モル％を構成成分とするスチレン〜アクリル系樹脂をバ
インダとし、体積平均粒径７μｍ、ガラス転移点５６
℃、軟化点１２０℃の負帯電型トナーを得た。

【００５７】また、キャリアとして、導電剤含有シリコ
ーン系樹脂でコートした重量平均粒径８０μｍの具体例
３のフェライトキャリア（電気抵抗２.４×１０⁹Ω・ｃ
ｍ）を使用し、トナー濃度３ｗｔ％で現像剤を調製し、
反転現像方式で画像を作製した。

【００５８】具体例１同様のレーザビームプリンタで連
続印刷を５,０００頁行い、吸引ファラデー直接法でト
ナーの帯電量の大きさと変化量を調べると、初期−５.
８μＣ／ｇ、５,０００頁印刷での変化量は４.８μＣ／
ｇであった。この連続印刷における画像濃度の変化を調
べると、初期１.５５、５,０００頁印刷後で１.４であ
り、さらに、２００,０００頁まで印刷を継続しても１.
３以上の画像濃度が得られた。また、トナーの定着性
は、定着装置の熱ロールの温度を１８０℃に設定しても
良好であった。

【００５９】（具体例５）トナーとしてスチレン８０モ
ル％、アクリル酸ｎ−ブチル１５モル％、メタクリル酸
イソブチル５モル％を構成成分とするスチレン〜アクリ
ル系樹脂をバインダとし、体積平均粒径８μｍ、ガラス
転移点５４℃、軟化点１１５℃の正帯電型トナーを得
た。

【００６０】また、キャリアとして、導電剤含有アクリ
ル系樹脂でコートした重量平均粒径８０μｍのフェライ
トキャリア（電気抵抗２.５×１０⁹Ω・ｃｍ）を使用
し、トナー濃度３ｗｔ％で現像剤を調製し、反転現像方
式で画像を作製した。

【００６１】具体例１同様のレーザビームプリンタで像
担持体としてＳｅ（セレン）ドラムを用い、Ｓｅの帯電
電位＋８００Ｖ、残留電位＋５０Ｖ、現像バイアス電位
＋５００Ｖ、現像部コントラスト電位４５０Ｖで、毎分
７０枚の印刷速度（印刷プロセス速度３１ｃｍ／ｓｅ
ｃ）で印刷を行った。

【００６２】連続印刷を５,０００頁行い、吸引ファラ
デー直接法でトナーの帯電量の大きさと変化量を調べる
と、初期＋１２.５μＣ／ｇ、５,０００頁印刷での変化
量は５.２μＣ／ｇであった。この連続印刷における画
像濃度の変化を調べると、初期１.５、５,０００頁印刷
後で１.３５であり、さらに、２００,０００頁まで印刷
を継続しても１.３以上の画像濃度が得られた。また、
トナーの定着性は、定着装置の熱ロールの温度を１７０
℃に設定しても良好であった。

【００６３】以上、具体例で述べた如く、微粒子トナー
および微粒子キャリアを有する現像剤において、トナー
の体積平均粒径を６〜９μｍとし、キャリアの重量平均
粒径を４０〜１００μｍとすることにより実用的な高精
細現像剤を得ることができる。トナーの平均粒径が６μ
ｍ未満では帯電制御が不十分となり、非画像部へのトナ
ー付着やトナー飛散が生じる。また、トナーの平均粒径
が９μｍを越える場合には、がさついた画像となり、精
緻な画像が得られない。

【００６４】一方、キャリアの平均粒径が４０μｍ未満
では、感光体へのキャリア付着を生じ、１００μｍを越
える場合には、がさついた画像となる。

【００６５】この様な微粒子トナー／現像剤において、
従来の簡便な透磁率検知方式を採用したトナー濃度制御
装置を具備する現像機にトナー／現像剤を適用し、トナ
ーの帯電量の大きさを、静電像記録工程を初期５,００
０回繰り返す間に５〜２０μＣ／ｇとし、且つその変化
量を１０μＣ／ｇ以内に抑制することにより、１０,０
００頁以上の連続印刷を繰り返しても安定して高画質な
画像を得ることができる。

【００６６】

【発明の効果】本発明によれば、体積平均粒径が６〜９
μｍのトナーおよび重量平均粒径が４０〜１００μｍの
キャリアを含む現像剤を用いて多数枚印刷を繰り返して
も、画像濃度が低下せず、安定した画像が得られる現像
方法を提供することができる。

【００６７】また、微粒子トナーを用いた定着工程にお
いて、定着に要するエネルギーが小さく、特に熱ローラ
定着方式を採用した場合に熱ローラの温度を低下させる
ことが可能で、且つ、オフセット現象が発生し難いトナ
ーを提供し、それを用いた安定した現像方法を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＯＰＣ現像トナーの付着量と記録用紙上定着画
像の濃度との関係を示す説明図。

【図２】トナーのブローオフ法による帯電量とＯＰＣ現
像トナーの付着量の関係を示す説明図。

【図３】トナーの吸引ファラデー法による帯電量とＯＰ
Ｃ現像トナーの付着量の関係を示す説明図。

【図４】トナーの吸引ファラデー直接法による帯電量と
ＯＰＣ現像トナーの付着量の関係を示す説明図。

【図５】連続印刷によるトナーの帯電量（吸引ファラデ
ー直接法）とトナー濃度、画像濃度の変化（現像剤Ａ）
の関係を示す説明図。

【図６】連続印刷によるトナーの帯電量（吸引ファラデ
ー直接法）とトナー濃度、画像濃度の変化（現像剤Ｂ）
の関係を示す説明図。

【図７】本発明の装置構成を示す概略図。

【符号の説明】

１…像担持体、２…現像機、３…トナー像、４…転写
器、５…吸引ポンプ、６…ノズル部、６ａ…吸引ノズ
ル、６ｂ…フィルタ、６ｃ…ファラデーケージ、７…コ
ンデンサ、８…電位計、９…測定装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体に形成された静電潜像を、体積平
均粒径６〜９μｍのトナーと重量平均粒径４０〜１００
μｍのキャリアを含む現像剤を用いてトナー像として顕
像化し、該トナー像を記録媒体上に転写し、記録媒体上
に転写されたトナー像を定着して記録画像を得る静電像
記録工程を有する静電記録装置のための現像方法におい
て、前記像担持体上に形成されたトナー像を転写前の段階で
吸引し、該吸引されたトナーに関しファラデーケージを
用いて測定した場合の前記トナーの帯電量の絶対値が、
前記静電像記録工程を５,０００回繰り返す間に５〜２
０μＣ／ｇの範囲内にあることを特徴とする現像方法。
【請求項２】前記静電像記録工程を５,０００回繰り返
す間における前記トナーの帯電量の変化量が１０μＣ／
ｇ以内に維持されることを特徴とする請求項１記載の現
像方法。
【請求項３】前記トナーのバインダとして、スチレン〜
アクリル系共重合体、または三官能以上の多官能単量体
成分を１〜３０モル％含む芳香族ポリエステルおよび／
または前記芳香族ポリエステルにスチレン〜アクリルを
グラフト共重合させた樹脂を用い、トナーのガラス転移
点を５０〜７０℃、トナーの軟化点を１１０〜１４０℃
としたことを特徴とする請求項１記載の現像方法。