(57)【要約】      （修正有）【課題】高画質で、かぶりが少なく、環境条件を変化させても良好な画質を維持することができる非磁性1成分用トナーを用いた画像形成装置を提供する。【解決手段】電子写真方式の画像形成装置において、現像手段は、像担持体１と間隙を有して設けられた現像剤担持体を備え、該現像剤担持体は、外添剤により被覆された体積平均粒径８〜１２μｍのトナー母体粒子からなる一成分現像剤を担持し、かつ静電潜像の該一成分現像剤による現像時に、直流の現像バイアス電位が印加され、トナー母体粒子の体積平均粒径Ｄ(μｍ)と、外添剤によるトナー母体粒子表面の被覆率Ｓ(％)と、現像剤担持体と像担持体との間隙Ｇ(μｍ)と、現像バイアス電位ＶB(Ｖ)と、像担持体上の静電潜像電位ＶL(Ｖ)とが、下記の関係式：2010122442.tif 000013を満足すること特徴とする、画像形成装置。【選択図】図１
2010122442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、該像担持体表面を帯電する帯電手段と、前記像担持体に光を照射して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像剤により可視化してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を転写材上に付着させる転写手段とを有する電子写真方式の画像形成装置であって、前記現像手段が、前記像担持体と間隙Ｇ(μｍ)を有して設けられ且つ一成分現像剤を担持する現像剤担持体を備え、該現像剤担持体に印加される現像バイアス電位が直流電位ＶB(Ｖ)である、画像形成装置において、
前記一成分現像剤が外添剤により被覆された体積平均粒径Ｄ(μｍ；８≦Ｄ≦１２)のトナー母体粒子からなり、該トナー母体粒子の表面の前記外添剤による被覆率Ｓ(％)が下記の関係式：
【数１】
2010122442.tif 000011
（式中、ＶL：像担持体上の静電潜像電位(Ｖ)）
を満足することを特徴とする、画像形成装置。
【請求項２】
前記外添剤がシリカ微粒子及び酸化チタン微粒子であり、前記関係式(Ｉ)において、Ｓ＝(シリカ微粒子による前記トナー母体粒子表面の被覆率Ｓ1)＋(酸化チタン微粒子による前記トナー母体粒子表面の被覆率Ｓ2)である、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
関係式：
５％≦Ｓ2/Ｓ1×１００≦２０％
を満足する請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記酸化チタン微粒子がルチル型酸化チタン微粒子及びアナターゼ型酸化チタン微粒子からなる請求項２又は３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記一成分現像剤が、前記トナー母体粒子に、前記ルチル型酸化チタン微粒子及び前記シリカ微粒子を外添し、次いで前記アナターゼ型酸化チタン微粒子及び前記シリカ微粒子又は該アナターゼ型酸化チタン微粒子のみを外添することにより製造されてなる、請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
像担持体と、該像担持体表面を帯電する帯電手段と、前記像担持体に光を照射して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を一成分現像剤により可視化してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を転写材上に付着させる転写手段とを有する電子写真方式の画像形成装置であって、前記一成分現像剤が外添剤により被覆率Ｓ(％)で被覆された体積平均粒径Ｄ(μｍ；８≦Ｄ≦１２)のトナー母体粒子からなる、画像形成装置において、
前記現像手段が、前記像担持体と間隙Ｇ(μｍ)を有して設けられた現像剤担持体を備え、該現像剤担持体に印加される直流現像バイアス電位ＶB(Ｖ)と間隙Ｇが下記の関係式：
【数２】
2010122442.tif 000012
（式中、ＶL：像担持体上の静電潜像電位(Ｖ)）
を満足することを特徴とする、画像形成装置。
【請求項７】
前記現像手段を複数備え、前記転写手段が、該複数の現像手段により現像された複数のトナー像を一括して転写材上に付着させる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一成分現像剤を用いた電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置に使用される現像剤として、トナーのみからなる一成分現像剤が知られている。一成分現像剤は、二成分現像剤に比して取り扱いが簡便である。
一成分現像剤としては、非磁性トナーが知られている。非磁性トナーからなる一成分現像剤は、近年普及してきているカラー電子写真方式の画像形成装置においても、高画質化及びカラー対応等の点で、優れていると言われている。
【０００３】
ところで、特許文献１には、非磁性一成分現像剤を用い、現像剤担持体と静電潜像担持体とが非接触で現像を行う現像装置においては、両担持体間のギャップ(間隙)の振れにより現像効率が低下し、常には高品質の現像を得ることができないという問題があることが記載されている。
【０００４】
特許文献１は、この問題を解決する手段として、静電潜像が形成される静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体と間隙を有して配置され、そして非磁性一成分現像剤を担持して前記静電潜像担持体の方へと搬送し、前記静電潜像担持体上の静電潜像を現像する現像剤担持体及び該現像剤担持体に交番電圧を印加する電源手段を有する現像装置とを備えた画像形成装置において、前記被磁性一成分現像剤は、前記現像剤担持体上で電荷密度ρ(Ｃ/ｍ3)が１≦｜ρ｜≦３であり；前記電源手段は、現像剤を前記現像剤担持体から前記静電潜像担持体に向かう方向に付勢する電界を形成する第１ピーク値Ｖmax(Ｖ)と、現像剤を前記静電潜像担持体から前記現像剤担持体に向かう方向に付勢する電界を形成する第２ピーク値Ｖmin(Ｖ)とが交互に現れる交番電圧を印加し；又、前記電源手段は、現像剤を前記現像剤担持体から前記静電潜像担持体に向かう方向に付勢する電界を形成する時間Ｔ1と、現像剤を前記静電潜像担持体から前記現像剤担持体に向かう方向に付勢する電界を形成する時間Ｔ2が、Ｔ1＜Ｔ2の関係を満たし；更に、前記電源手段は、前記第１ピーク値Ｖmax、前記電荷密度ρ、前記現像剤担持体上の現像剤層厚ｔ(μｍ)、及び前記静電潜像担持体上の静電潜像電位ＶL(Ｖ)が、
４００≦｜(ｔ0/ｔ)×［−(Ｖmax−ＶL)/ρ］｜≦５００
ｔ0＝４０μｍ
の関係を満たしており、そして、前記現像剤担持体と前記静電潜像担持体の間隙Ｓ−Ｄギャップ(μｍ)が、
２００≦Ｄ≦４００
であることを特徴とする画像形成装置を提案している。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の画像形成装置においても、高画質で、かぶりが少ない良好な画質を常に維持することはできない。
なぜならば、現像剤担持体と前記像担持体との間に微小の間隙があるため、現像剤の粒径が小さ過ぎると現像剤の帯電量が大きくなって像担持体に移行し難く(すなわち、移行する現像剤の量が少なく)なり、現像電界を大きくしたり、外添剤によるトナー母体粒子表面の被覆率を下げるといった調整が必要となる。一方、トナー粒径が大き過ぎると、現像剤の帯電量が低くなり像担持体に移行し易く(すなわち、現像剤の移行量が多く)なってかぶり易くなり、電界を小さくしたり、外添剤によるトナー母体粒子表面の被覆率を上げる必要があるからである。
【０００６】
また、特許文献１の画像形成装置は、交番電圧を印加する必要があるため、電源手段が複雑になり更なる小型化が困難であるという問題がある。この問題点は、多色の画像形成部を並設するタンデム方式のカラー画像形成装置において顕著となる。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２４１４４０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものである。
本発明者らは、非磁性一成分現像剤を用いる非接触方式の現像装置を備える画像形成装置において、トナー粒径、電界強度、現像剤担持体と像担持体の間隙、トナー表面の外添剤による被覆率の関係を規定し、直流電界にて制御することにより、高画質で、かぶりの少ない良好な画質を維持することができ、加えて装置の更なる小型化を達成できることを見出した。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明は、像担持体と、該像担持体表面を帯電する帯電手段と、前記像担持体に光を照射して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像剤により可視化してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を転写材上に付着させる転写手段とを有する電子写真方式の画像形成装置であって、前記現像手段が、前記像担持体と間隙Ｇ(μｍ)を有して設けられ且つ一成分現像剤を担持する現像剤担持体を備え、該現像剤担持体に印加される現像バイアス電位が直流電位ＶB(Ｖ)である、画像形成装置において、
前記一成分現像剤が外添剤により被覆された体積平均粒径Ｄ(μｍ；８≦Ｄ≦１２)のトナー母体粒子からなり、該トナー母体粒子の表面の前記外添剤による被覆率Ｓ(％)が下記の関係式：
【数１】
2010122442.tif 000003
（式中、ＶL：像担持体上の静電潜像電位(Ｖ)）
を満足することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の画像形成装置によれば、高画質で、かぶりが少なく、環境条件が変化しても良好な画質を維持することができる。
また、本発明の画像形成装置においては、現像電界を直流制御するので、現像電界発生用電源手段が簡素化され、低コストの機構にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の画像形成装置は、像担持体と、該像担持体表面を帯電する帯電手段と、前記像担持体に光を照射して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像剤により可視化してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を転写材上に付着させる転写手段とを有する電子写真方式の画像形成装置であって、前記現像手段が、前記像担持体と間隙Ｇ(μｍ)を有して設けられ且つ一成分現像剤を担持する現像剤担持体を備え、該現像剤担持体に印加される現像バイアス電位が直流電位ＶB(Ｖ)である、画像形成装置において、
前記一成分現像剤が外添剤により被覆された体積平均粒径Ｄ(μｍ；８≦Ｄ≦１２)のトナー母体粒子からなり、該トナー母体粒子の表面の前記外添剤による被覆率Ｓ(％)が下記の関係式：
【数２】
2010122442.tif 000004
（式中、ＶL：像担持体上の静電潜像電位(Ｖ)）
を満足することを特徴とする。
【００１２】
本発明において、現像手段は、少なくとも、像担持体(例えば、感光体ドラム)と間隙を有して設けられ、一成分現像剤を担持する現像剤担持体(例えば、現像ローラ又は現像スリーブ)を備えてなる。
現像剤担持体は、担持した一成分現像剤を、像担持体との対向位置に搬送し、そこで印加される直流の現像バイアル電位により(すなわち、非接触にて)、像担持体上の静電潜像に供給する。
【００１３】
本発明において、外添剤によるトナー母体粒子表面の被覆率Ｓは、次の計算式により算出される値を意味する：
【数３】
2010122442.tif 000005
ここで、
Ｄ：トナー母体粒子の平均体積粒径(μｍ)；
ｄ：外添剤として用いる微粒子の平均体積粒径(μｍ)；
ρｔ：トナー母体粒子の真比重(g/cc)；
ρｉ：外添剤として用いる微粒子の真比重(g/cc)；
Ｃ：外添剤として用いる微粒子/トナー母体粒子の重量比(％)である。
【００１４】
上記式により定義される被覆率Ｓは、１００％を超える値をとり得る。
また、２種以上の微粒子を外添剤として用いる場合、被覆率は、それぞれの微粒子について算出した被覆率の総和とする。すなわち、例えば、３種類の微粒子Ａ、Ｂ及びＣを外添剤として使用する場合、被覆率Ｓは、微粒子Ａについての被覆率ＳAと微粒子Ｂについての被覆率ＳBと微粒子Ａについての被覆率ＳCとの総和ＳA＋ＳB＋ＳCとなる。
【００１５】
本発明において、トナー母体粒子及び外添剤用の微粒子の平均体積粒径は、ベックマンコールター製マルチサイザーIIIにより、標準環境条件下ＪＩＳ  Ｚ８７０３準拠  温度は標準状態３級(２０±５℃)、湿度は標準湿度状態２級(６５±５％)の条件下で求まる値とする。
【００１６】
被覆率Ｓは、例えば１４０〜２０５％、好ましくは１５０〜１９５％、より好ましくは１６０〜１８０％である。
現像剤担持体と像担持体との間隙Ｇは、例えば１５０〜３００μｍ、好ましくは１６０〜２５０μｍ、より好ましくは１６５〜２２０μｍである。
現像バイアス電位ＶBは、例えば−７５０〜−３００Ｖ、好ましくは−７００〜−３５０Ｖ、より好ましくは−６５０〜−４００Ｖである。
静電潜像電位ＶLは、例えば−２００〜−５０Ｖ、好ましくは−１８０〜−７０Ｖ、より好ましくは−１５０〜−８０Ｖである。
電位差｜ＶB−ＶL｜は、例えば２００〜７００Ｖ、好ましくは３００〜６５０Ｖ、より好ましくは３５０〜６００Ｖである。
【００１７】
１つの実施形態において、外添剤は、シリカ微粒子及び酸化チタン微粒子であり、前記関係式(Ｉ)において、Ｓ＝(シリカ微粒子によるトナー母体粒子表面の被覆率Ｓ1)＋(酸化チタン微粒子によるトナー母体粒子表面の被覆率Ｓ2)である。
この実施形態によれば、シリカ微粒子の外添に起因して流動性の制御が、酸化チタン微粒子の外添に起因して抵抗制御が達成できる。
【００１８】
具体的実施形態において、シリカ微粒子及び酸化チタン微粒子は、下記関係式：
５％≦Ｓ2/Ｓ1×１００≦２０％    (III)
を満足するように、トナー母体粒子表面に外添される。
この具体的実施形態によれば、現像剤の帯電性をより良好に一定に保持することが可能となり、その結果、高温高湿環境条件下でも満足な画像が得られ、画像ベタ部のガサツキの無い画像形成装置が実現できる。
【００１９】
別の具体的実施形態において、酸化チタン微粒子は、ルチル型酸化チタン微粒子及びアナターゼ型酸化チタン微粒子からなる。
この具体的実施形態によれば、針状又は紡錘状のルチル型チタン微粒子が部分的にトナー母体粒子(コア粒子)に突き刺さるように固着して抵抗制御を実現し、流動性に優れるアナターゼ型酸化チタンの使用により抵抗制御と流動性を確保できる。
【００２０】
更に別の具体的実施形態において、一成分現像剤は、トナー母体粒子に、ルチル型酸化チタン微粒子及びシリカ微粒子を外添し、次いでアナターゼ型酸化チタン微粒子及びシリカ微粒子又はアナターゼ型酸化チタン微粒子のみを外添することにより製造されてなる。
この具体的実施形態によれば、使用初期には、トナー母体粒子の抵抗制御はアナターゼ型酸化チタン微粒子により実現され、流動性はアナターゼ型酸化チタン微粒子により又はアナターゼ型酸化チタン微粒子及びシリカ微粒子により実現され、長期の使用に際しては、抵抗制御はルチル型チタン微粒子により実現され、流動性はシリカ微粒子により実現される。よって、長期にわたって抵抗制御及び流動性が確保でき、良好な画質を維持することができる。
【００２１】
別の１つの実施形態において、現像手段を複数備える画像形成装置が提供され、該装置において、転写手段は、複数の現像手段により現像された複数のトナー像を一括して転写材上に付着させる。
この実施形態によれば、タンデム方式のカラー画像形成装置の小型化及び低コスト化が可能になる。
【００２２】
別の観点から、本発明はまた、像担持体と、該像担持体表面を帯電する帯電手段と、前記像担持体に光を照射して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を一成分現像剤により可視化してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を転写材上に付着させる転写手段とを有する電子写真方式の画像形成装置であって、前記一成分現像剤が外添剤により被覆率Ｓ(％)で被覆された体積平均粒径Ｄ(μｍ；８≦Ｄ≦１２)のトナー母体粒子からなる、画像形成装置において、
前記現像手段が、前記像担持体と間隙Ｇ(μｍ)を有して設けられた現像剤担持体を備え、該現像剤担持体に印加される直流現像バイアス電位ＶB(Ｖ)と間隙Ｇが下記の関係式：
【数４】
2010122442.tif 000006
（式中、ＶL：像担持体上の静電潜像電位(Ｖ)）
を満足することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００２３】
本発明の画像形成装置は、モノクロ、カラーを問わず、電子写真プロセスを利用する種々のプリンタ、複写機、ファクシミリ、複合機などであり得る。
【００２４】
以下に、図面を参照しながら本発明を説明する。
＜画像形成装置＞
図１は、本発明の画像形成装置の１つの実施形態の概略断面図を示す。
像坦持体１は、導電性基材外周に光導電性材料の表層を設けたもの(例えば、感光体ドラム)であり、導電性基材が接地され、矢印方向に回転駆動される。
【００２５】
像担持体１の周囲には、回転方向上流側から下流側に向かって、像担持体表面を帯電する帯電手段たる帯電器２、像担持体に画像情報に従って光を照射して画像情報に対応する静電潜像を形成する露光手段たる露光装置３、静電潜像を現像剤により可視化してトナー像を形成する現像手段たる現像カートリッジ４と、トナー像を転写材上に付着させる転写手段たる転写ローラ６が配置されている。
【００２６】
回転につれ、像坦持体１の表面は、帯電器２により一様に帯電され、露光装置３から照射されるレーザー光又はＬＥＤ光により露光される。露光により、像坦持体１の表面に、画像信号に対応する静電潜像が形成される。
【００２７】
次いで、像坦持体１の表面上の静電潜像は、現像カートリッジ４により、トナー像として可視像化(現像)される。
現像カートリッジ４は、像坦持体に所定間隔で対向する現像ローラ５(現像剤担持体)を備える。ここで、現像カートリッジ４は、画像形成装置のフレームと現像カートリッジ４のフレームが当接することで、現像ローラ５と像坦持体１の間隙Ｇ(現像ギャップ)を所定間隔、例えば１５０〜３００μｍに保持される。
【００２８】
現像ローラ５は、その周面に一成分現像剤を担持搬送し、矢印方向に回転駆動される。現像ローラに担持される一成分現像剤(トナー)は、層規制部材(例えば、ブレード板)により膜厚を規制され薄層とされると共に帯電し、像坦持体１との対向位置(現像領域)に搬送される。現像領域で、図示しない直流電源によって現像ローラ５に直流の現像バイアス電位が印加され、現像ローラと像担持体との間に発生する電界により、一成分現像剤は、現像ローラ５上から、像坦持体１表面上の静電潜像に非接触に供給され、該静電潜像が現像されてトナー像として可視像化する。
【００２９】
このトナー像は、転写ローラ６により記録部材（転写材）１０に転写された後、定着器７に搬送され加熱融解されって記録部材上に定着される。
一方、転写後に像坦持体１表面に残留するトナーは、クリーナー装置９により除去回収される。その後、像坦持体１表面に残留する電荷は除電ランプ８により一様に除電され、一連の画像形成プロセスが終了する。
【００３０】
＜一成分現像剤＞
本発明の画像形成装置に使用される一成分現像剤は、外添剤により被覆された平均体積粒子径８〜１２μｍのトナー母体粒子(着色樹脂粒子)からなる。
【００３１】
（トナー母体粒子）
トナー母体粒子は、少なくとも結着樹脂材料及び着色剤を含んでなる。
トナー母体粒子に使用される結着樹脂材料としては、特に限定されるものではなく、黒トナー又はカラートナー用の公知の結着樹脂材料を使用することができる。結着樹脂材料には、例えば、ポリスチレン又はポリスチレン−アクリル酸エステル共重合体などのスチレン系樹脂、塩化ビニール樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテルポリオール樹脂、ポリウレタン樹脂又はポリビニルブチラール樹脂等の群から選ばれる１種又は２種以上が用いられてもよい。また、結着樹脂材料は、合成段階から結晶姓ワックス類又は非相溶性物質が予め微分散されたものであってもよい。前述した結着樹脂材料の中でも、ポリエステル樹脂又はポリエーテルポリオール樹脂が、樹脂弾性などの熱的性質に優れていることから、これらを結着樹脂材料に用いることが好ましい。
【００３２】
ポリエステル樹脂又はポリエーテルポリオール樹脂のガラス転移点温度(Ｔｇ)は、トナーの熱定着性、保存安定性などの点から、５０〜９０℃の範囲内であることが適切である。また、ポリエステル樹脂又はポリエーテルポリオール樹脂の数平均分子量(Ｍｎ)としては、３,０００〜１００,０００の範囲内であることが適切である。Ｍｎが３,０００未満である場合には粒子化が困難となることがあり、１００,０００以上の場合には転相乳化の際に高粘度となって粒子径や分布の制御などに影響を与えることがある。
【００３３】
トナー母体粒子に用いられる着色剤としては、当該分野で常用される各種の染料類や顔料類等であれば特に限定されず、例えば、以下に示されるような有機又は無機の各種、各色の染料や顔料が使用可能である。
黒色の着色剤としては、カーボンブラック、酸化銅、二酸化マンガン、アニリン・ブラック、活性炭、非磁性フェライト、磁性フェライト又はマグネタイト等が挙げられる。
【００３４】
黄色の着色剤としては、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルーイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー…１０Ｇ、ベンジジンイエローＧ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローＮＣＧ又はタートラジンレーキ等の化合物が挙げられる。
【００３５】
橙色の着色剤としては、赤色黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ又はインダスレンブリリアントオレンジＧＫ等の化合物が挙げられる。
【００３６】
赤色の着色剤としては、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、カドミウム、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ビラゾロンレッド、ウオッチングレッド、カルシウム塩、レーキレッドＣ、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ又はブリリアントカーミン３Ｂ等の化合物が挙げられる。
【００３７】
紫色の着色剤としては、マンガン紫、ファストバイオレットＢ又はメチルバイオレットレーキ等の化合物が挙げられる。
青色の着色剤としては、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー又はインダスレンブルーＢＣ等の化合物が挙げられる。
【００３８】
緑色の着色剤としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピクメントグリーンＢ、マイカライトグリーンレーキ又はファイナルイエローグリーンＧ等の化合物が挙げられる。
白色の着色剤としては、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白又は硫化亜鉛等の化合物が挙げられる、
【００３９】
トナー母体粒子には、上記の材料以外にも、マグネタイト、ヘマタイト若しくは各種フェライト等の磁性粉、オフセット防止剤又は帯電制御剤などの成分も必要に応じて配合できる。
【００４０】
トナーの定着性の改良などの目的で用いられるオフセット防止剤は、トナー用材料として使用可能であれば特に限定されず、以下に示されるようなものが使用可能である。例えば、パラフィンワックス、酸化パラフィンワックス若しくはマイクロクリスタリンワックス等の様な石油ワックス、モンタンワックス等の様な鉱物ワックス、蜜蝋若しくはカルナバワックス等のような動植物ワックス、又は、ポリオレフィンワックス(ポリエチレン若しくはポリプロピレン等)、酸化ポリオレフィンワックス若しくはフィッシャートロプシュワックス等のような合成ワックス等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００４１】
帯電制御剤は、低分子化合物から高分子化合物まで種々の物質が使用できるが、例えば、四級アンモニウム塩化合物、ニグロシン系化合物、有機金属錯体、キレート化合物、アミノ基を有するモノマーを単独重合又は共重合させた高分子化合物等が挙げられる。
【００４２】
トナー母体粒子の製造方法としては、結着樹脂材料及び着色剤、必要に応じて他の添加剤を溶融混練後、粉砕、分級するいわゆる粉砕法が一般的である。
また、湿式法と呼ばれるトナーの製造方法が提案されており、この湿式法は、着色剤及び必要な添加剤を分散させた結着樹脂材料の単量体(モノマー)を分散安定剤の存在下に、水性媒体中において重合させる懸濁重合法、乳化重合法、又は転相乳化法等がある。
【００４３】
（外添剤）
外添剤としては、当該分野において使用されるものであれば特に限定されないが、無機微粒子が好適に用いられる。
無機微粒子としては、例えば、シリカ(酸化ケイ素)、酸化チタン、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、チタン酸バリウムなどが挙げられる。
【００４４】
外添剤には１種類又は複数種類の微粒子が用いられてもよい。なかでも、良好な流動性を付与できるシリカ微粒子と良好に抵抗を制御できる酸化チタンとの組合せが好ましい。
酸化チタン微粒子としては、ルチル型酸化チタン微粒子及びアナターゼ型酸化チタン微粒子を併用することが好ましい。ルチル型チタン微粒子は針状又は紡錘状である為、部分的にトナー母体粒子に突き刺さるように固着することにより、トナー母体粒子の抵抗を効率的に制御できる。一方、アナターゼ型酸化チタンは流動性に優れる為、トナー母体粒子の抵抗を制御すると同時に流動性も確保できる。ルチル型チタン微粒子はシリカ微粒子と共に混合外添されることがより好ましい。
【００４５】
外添剤の体積平均粒径は、例えば１０〜１００ｎｍ、好ましくは１５〜９０ｎｍ、より好ましくは２０〜８０ｎｍである。
シリカ微粒子の体積平均粒径は、例えば１０〜６０ｎｍ、好ましくは１５〜５５ｎｍ、より好ましくは２０〜５０ｎｍである。
酸化チタン微粒子の体積平均粒径は、例えば２０〜１００ｎｍ、好ましくは３０〜９０ｎｍ、より好ましくは３５〜６０ｎｍである。
【００４６】
外添剤は、疎水化及び帯電性の調整のために、シリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シランカップリング剤、官能基を有するシランカップリング剤、その他有機ケイ素化合物のような処理剤の１種又は２種以上で処理されていてもよい。
【００４７】
外添剤は、トナー母体粒子に対し、上記関係式(Ｉ)を満たすような無機微粒子(外添剤)/トナー母体粒子の重量比で添加する。
外添剤として、シリカ微粒子及び酸化チタン微粒子を使用する場合には、シリカ微粒子によるトナー母体粒子表面の被覆率Ｓ1と酸化チタン微粒子による前記トナー母体粒子表面の被覆率Ｓ2とが、関係式：５％≦Ｓ2/Ｓ1×１００≦２０％を満たすようにトナー母体粒子に外添することが好ましい。現像剤の帯電性及び流動性をより良好に一定に保持することができる。
【００４８】
外添剤によるトナー母体粒子の被覆は、当該分野で公知の方法、例えば気流混合機(例えばヘンシェルミキサ)における撹拌混合により行うことができる。
例えば、外添剤として、シリカ微粒子並びにルチル型及びアナターゼ型の酸化チタン微粒子を使用する場合には、トナー母体粒子に、先ずルチル型酸化チタン微粒子及びシリカ微粒子を外添被覆し、次いでアナターゼ型酸化チタン微粒子及びシリカ微粒子又はアナターゼ型酸化チタン微粒子のみを外添被覆することができる。このように作製した一成分現像剤においては、適切な抵抗制御及び流動性がより長期にわたって確保される。
【実施例】
【００４９】
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５０】
〔実施例１〕
一成分現像剤の製造
トナー母体粒子の製造には以下の材料を示した重量比で用いた。
・結着樹脂材料：ポリエステル樹脂(酸価：２１ｍｇＫＯＨ/ｇ)  ８７.５重量部
芳香族系アルコール成分：ＰＯ−ＢＰＡ(ビスフェノールＡプロピレンオキサイド付加物)及びＥＰ−ＢＰＡ(ビスフェノールＡエチレンオキサイド付加物)
酸成分：フマル酸及び無水メリット酸
・着色剤：Ｃ.Ｉ.Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５：１           ５.０重量部
・ワックス：無極性パラフィンワックス                         ６.０重量部
(ＤＳＣピーク７５℃)
・帯電制御剤：サリチル酸の亜鉛化合物                         １.５重量部
【００５１】
上記の原料を、ヘンシェルミキサ(商品名、三井鉱山株式会社製)にて１０分間混合し、この原料混合物を、二軸押出混練機(商品名：ＰＣＭ６５、株式会社池貝製)で溶融混練した。得られた溶融混練物をカッティングミル(商品名：ＶＭ−１６、オリエント化学工業株式会社製)で粗粉砕した。続いて、得られた粗粉砕物をカウンタジェットミルにて微粉砕した後、ロータリー式分級機で過粉砕物を分級除去し、体積平均粒径が９μｍであるトナー母体粒子１を作製した。
【００５２】
得られたトナー母体粒子１に、外添剤として下記のシリカ微粒子１及びチタン微粒子１を混合外添して一成分現像剤１を作製した。
・トナー母体粒子１                                  １００.０重量部
・シリカ微粒子１(疎水化シリカ；商品名：Ｒ９７６，日本アエロジル株式会社製；一次粒径７ｎｍ)                                           ０.７５重量部
・酸化チタン微粒子１(商品名：ＳＴＴ−３０，チタン工業株式会社製；一次粒径４０ｎｍ)                                                     ２.０重量部
【００５３】
得られた一成分現像剤１の被覆率Ｓは、計算式(II)より、１８０.９％と求まった。このとき、(酸化チタンによるトナー母体粒子表面の被覆率Ｓ2)/(シリカによるトナー母体粒子表面の被覆率Ｓ1)×１００＝２０.７(％)であった。
被覆率の計算には、ρｔ＝１.１、ρｉ＝１.９５(シリカ)及び４.４(酸化チタン)の値を用いた(下記の実施例及び比較例における計算にも同じ値を使用)。
【００５４】
一成分現像剤１を、図１のモノクロタイプの画像形成装置の現像カートリッジ４に充填し、像坦持体表面１に静電潜像を形成する。現像剤担持体と像担持体との距離が１８０μｍであり、現像バイアス電位ＶBが−５００Ｖ、静電潜像電位ＶLが−１００Ｖ(すなわち、電位差｜ＶB−ＶL｜＝４００Ｖ)の時、良好な画質が得られた。
【００５５】
関係式(Ｉ)中、
【数５】
2010122442.tif 000007
とすると、本実施例についてＡ＝２７.１である。
【００５６】
〔実施例２〕
実施例１と同様に作製するが、体積平均粒径を１０.５μｍとしたトナー母体粒子２を作製した。得られたトナー母体粒子２に、外添剤として下記のシリカ微粒子１及びチタン微粒子１を混合外添して一成分現像剤２を作製した。
・トナー母体粒子２                                  １００.０重量部
・シリカ微粒子１(商品名：疎水化シリカ；Ｒ９７２，日本アエロジル株式会社製；一次粒径１６ｎｍ)                                           １.５重量部
・酸化チタン微粒子１(商品名：ＳＴＴ−３０，チタン工業株式会社製；一次粒径４０ｎｍ)                                                     ２.０重量部
【００５７】
得られた一成分現像剤２の被覆率Ｓは、計算式(II)より、１８９.３％と求まった。また、Ｓ2/Ｓ1×１００＝２０.２(％)が得られた。
【００５８】
一成分現像剤２を、図１の画像形成装置の現像カートリッジ４に充填し、像坦持体表面１に静電潜像を形成する。現像剤担持体と像担持体との距離が１８０μｍであり、現像バイアス電位ＶBが−５００Ｖ、静電潜像電位ＶLが−１００Ｖ(すなわち、電位差｜ＶB−ＶL｜＝４００Ｖ)の時、カブリが一定に保たれ良好な画質が得られた。
本実施例について、Ａ＝２６.３である。
【００５９】
〔実施例３〕
実施例２と同じトナー母体粒子２に、外添剤として下記のシリカ微粒子１及びチタン微粒子１を混合外添して一成分現像剤３を作製した。
・トナー母体粒子２                                  １００.０重量部
・シリカ微粒子１(疎水化シリカ；商品名：Ｒ９７６，日本アエロジル株式会社製；一次粒径７ｎｍ)                                           ０.７５重量部
・酸化チタン微粒子１(商品名：ＳＴＴ−３０，チタン工業株式会社製；一次粒径４０ｎｍ)                                                   ０.５重量部
【００６０】
得られた一成分現像剤３の被覆率Ｓは、計算式(II)より、１８３.９％と求まった。このとき、Ｓ2/Ｓ1×１００＝５.１(％)であった。
【００６１】
一成分現像剤２を、図１の装置の現像カートリッジ４に充填し、像坦持体表面１に静電潜像を形成する。現像剤担持体と像担持体との距離が１８０μｍであり、現像バイアス電位ＶBが−５００Ｖ、静電潜像電位ＶLが−１００Ｖ(すなわち、電位差｜ＶB−ＶL｜＝４００Ｖ)の時、カブリが一定に保たれ良好な画質が得られた。
本実施例について、Ａ＝２５.５である。
【００６２】
〔実施例４〕
実施例２と同じトナー母体粒子２に、外添剤として下記のシリカ微粒子１及び２並びにチタン微粒子１を混合外添して一成分現像剤４を作製した。
・トナー母体粒子２                                  １００.０重量部
・シリカ微粒子１(疎水化シリカ；商品名：Ｒ９７２，日本アエロジル株式会社製；一次粒径１６ｎｍ)                                         １.２５重量部
・シリカ微粒子２(疎水化シリカ；商品名：ＲＸ５０，日本アエロジル株式会社製；一次粒径４０ｎｍ)                                           ０.２重量部
・酸化チタン微粒子１(商品名：ＳＴＴ−３０，チタン工業株式会社製；一次粒径４０ｎｍ)                                                     １.５重量部
【００６３】
得られた一成分現像剤４の被覆率Ｓは、計算式(II)より、１６２.９％と求まった。このとき、Ｓ2/Ｓ1×１００＝２０.０(％)であった。
【００６４】
一成分現像剤４を、図１の装置の現像カートリッジ４に充填し、像坦持体表面１に静電潜像を形成する。現像剤担持体と像担持体との距離が１７０μｍであり、現像バイアス電位ＶBが−５００Ｖ、静電潜像電位ＶLが−１００Ｖ(すなわち、電位差｜ＶB−ＶL｜＝４００Ｖ)の時、カブリが一定に保たれ良好な画質が得られた。
本実施例について、Ａ＝２１.４である。
【００６５】
〔実施例５〕
実施例１と同じ体積平均粒径９.０μｍのトナー母体粒子１に、外添剤として先ず下記のシリカ微粒子１及びチタン微粒子１を混合外添し、次いで下記のシリカ微粒子２及びチタン微粒子２を混合外添して一成分現像剤５を作製した。
・トナー母体粒子１                                  １００.０重量部
・シリカ微粒子１(疎水化シリカ；商品名：Ｒ９７６，日本アエロジル株式会社製；一次粒径７ｎｍ)                                           ０.７５重量部
・シリカ微粒子２(疎水化シリカ；商品名：ＲＸ５０，日本アエロジル株式会社製；一次粒径４０ｎｍ)                                           ０.２重量部
・酸化チタン微粒子１(ルチル型酸化チタン；商品名：ＭＴ−５００ＳＡ，チタン工業株式会社製；一次粒径４０ｎｍ)                           ０.７５重量部
・酸化チタン微粒子２(アナターゼ型酸化チタン；商品名：ＳＴＴ−３０，チタン工業株式会社製；一次粒径４０ｎｍ)                             ０.５重量部
【００６６】
得られた一成分現像剤５の被覆率Ｓは、計算式(II)より、１７６.３％と求まった。このとき、Ｓ2/Ｓ1×１００＝１２.４(％)であった。
電子線画像により、酸化チタン微粒子がトナー母体粒子表面に分散していることが判明した。
【００６７】
一成分現像剤５を、図１の装置の現像カートリッジ４に充填し、像坦持体表面１に静電潜像を形成する。現像剤担持体と像担持体との距離が１８０μｍであり、現像バイアス電位ＶBが−５００Ｖ、静電潜像電位ＶLが−１００Ｖ(すなわち、電位差｜ＶB−ＶL｜＝４００Ｖ)の時、カブリが一定に保たれ良好な画質が得られた。
本実施例について、Ａ＝２６.５である。
【００６８】
〔比較例1〕
実施例１と同じ体積平均粒径９.０μｍのトナー母体粒子１に、外添剤として下記のシリカ微粒子１及びチタン微粒子１を混合外添して比較一成分現像剤１を作製した。
・トナー母体粒子１                                  １００.０重量部
・シリカ微粒子１(疎水化シリカ；商品名：Ｒ９７６，日本アエロジル株式会社製；一次粒径７ｎｍ)                                           １.００重量部
・酸化チタン微粒子１(商品名：ＳＴＴ−３０，チタン工業株式会社製；一次粒径４０ｎｍ)                                                   ０.４５重量部
【００６９】
得られた比較例一成分現像剤１の被覆率Ｓは、計算式(II)より、２０６.９％と求まった。このとき、Ｓ2/Ｓ1×１００＝３.５(％)であった。
【００７０】
比較一成分現像剤１を、図１の装置の現像カートリッジ４に充填し、像坦持体表面１に静電潜像を形成する。現像剤担持体と像担持体との距離が１８０μｍであり、現像バイアス電位ＶBが−５００Ｖ、静電潜像電位ＶLが−１００Ｖ(すなわち、電位差｜ＶB−ＶL｜＝４００Ｖ)の時、帯電量が上昇して満足な画質が得られなかった。
本実施例について、Ａ＝３１.０である。
【００７１】
〔比較例２〕
実施例１と同じ体積平均粒径９.０μｍのトナー母体粒子１に、外添剤として下記のシリカ微粒子１及びチタン微粒子１を混合外添して比較一成分現像剤２を作製した。
・トナー母体粒子１                                  １００.０重量部
・シリカ微粒子１(疎水化シリカ；商品名：Ｒ９７２，日本アエロジル株式会社製；一次粒径１６ｎｍ)                                         １.２５重量部
・酸化チタン微粒子１(商品名：ＳＴＴ−３０，チタン工業株式会社製；一次粒径４０ｎｍ)                                                     １.５重量部
【００７２】
得られた比較例一成分現像剤２の被覆率Ｓは、計算式(II)より、１３２.６％と求まった。このとき、Ｓ2/Ｓ1×１００＝２１.３(％)であった。
【００７３】
比較一成分現像剤２を、図１の装置の現像カートリッジ４に充填し、像坦持体表面１に静電潜像を形成する。現像剤担持体と像担持体との距離が１８０μｍであり、現像バイアス電位ＶBが−５００Ｖ、静電潜像電位ＶLが−１００Ｖ(すなわち、電位差｜ＶB−ＶL｜＝４００Ｖ)の時、帯電量が下降して満足な画質が得られなかった。
本実施例について、Ａ＝１９.９である。
【００７４】
〔実施例６〕
実施例２と同じ体積平均粒径１０.５μｍのトナー母体粒子２に、外添剤として下記のシリカ微粒子１及び２並びにチタン微粒子１を混合外添して一成分現像剤６を作製した。
・トナー母体粒子２                                  １００.０重量部
・シリカ微粒子１(疎水化シリカ；商品名：Ｒ９７６，日本アエロジル株式会社製；一次粒径７ｎｍ)                                           ０.７５重量部
・シリカ微粒子２(疎水化シリカ；商品名：ＲＸ５０，日本アエロジル株式会社製；一次粒径４０ｎｍ)                                           ０.５重量部
・酸化チタン微粒子１(商品名：ＳＴＴ−３０，チタン工業株式会社製；一次粒径４０ｎｍ)                                                     ０.５重量部
【００７５】
得られた一成分現像剤６の被覆率Ｓは、計算式(II)より、２０４.３％と求まった。このとき、Ｓ2/Ｓ1×１００＝４.６(％)であった。
【００７６】
一成分現像剤６を、図１の装置の現像カートリッジ４に充填し、像坦持体表面１に静電潜像を形成する。現像剤担持体と像担持体との距離が１７０μｍであり、現像バイアス電位ＶBが−５００Ｖ、静電潜像電位ＶLが−１００Ｖ(すなわち、電位差｜ＶB−ＶL｜＝４００Ｖ)の時、実施例１及び２と同等な良好な画質が得られた。
本実施例について、Ａ＝２６.８である。
【００７７】
〔実施例７〕
実施例２と同じ体積平均粒径１０.５μｍのトナー母体粒子２に、外添剤として下記のシリカ微粒子１及びチタン微粒子１を混合外添して一成分現像剤７を作製した。
・トナー母体粒子２                                  １００.０重量部
・シリカ微粒子１(疎水化シリカ；商品名：Ｒ９７２，日本アエロジル株式会社製；一次粒径１６ｎｍ)                                         １.２５重量部
・酸化チタン微粒子１(商品名：ＳＴＴ−３０，チタン工業株式会社製；一次粒径４０ｎｍ)                                                     １.６重量部
【００７８】
得られた一成分現像剤７の被覆率Ｓは、計算式(II)より、１５６.５％と求まった。このとき、Ｓ2/Ｓ1×１００＝２２.６(％)であった。
【００７９】
一成分現像剤７を、図１の装置の現像カートリッジ４に充填し、像坦持体表面１に静電潜像を形成する。現像剤担持体と像担持体との距離が１８０μｍであり、現像バイアス電位ＶBが−４５０Ｖ、静電潜像電位ＶLが−１００Ｖ(すなわち、電位差｜ＶB−ＶL｜＝３５０Ｖ)の時、実施例１及び２と同等な良好な画質が得られた。
本実施例について、Ａ＝２４.８である。
【００８０】
実施例及び比較例で使用した一成分現像剤に用いたトナー母体粒子の体積平均粒径及び配合量、外添剤として用いた微粒子の種類、体積平均粒径及び配合量、式(II)により算出される外添剤によるトナー母体粒子表面の被覆率(各微粒子ごと及び合計)、シリカによる被覆率に対する酸化チタンによる被覆率の比率を表１にまとめる。
【００８１】
【表１】
2010122442.tif 000008
【００８２】
表２には、実施例１〜７及び比較例１、２について、関係式(Ｉ)中の各パラメータ(被覆率Ｓ、トナー母体粒子の体積平均粒径Ｄ、現像剤担持体と像担持体との間隙Ｇ、現像バイアス電位ＶB及び静電潜像電位ＶL)の値及びＡ値(＝(Ｓ/√Ｄ)×Ｇ/｜ＶB−ＶL｜)をまとめて示す。
【００８３】
【表２】
2010122442.tif 000009
【００８４】
表３は、実施例１〜７及び比較例１、２の画像形成装置により形成された画像の画質に関する評価をまとめたものである。
【００８５】
【表３】
2010122442.tif 000010
【００８６】
高画質の評価を階調性について行った。１６階調チャート(２５６バッチ画像；図２)を出力し、出力原稿において何階調再現できているか確認した。
１０階調以下しか再現できていなければ「×」、１１〜１２階調であれば「△」、１３〜１５階調であれば「○」、１６階調全てが再現できていれば「◎」と評価した。
【００８７】
かぶり安定性の評価のために、非画像部の画像濃度を、２,０００枚の連続出力前後で白度計(Ｚ−Σ９０  ＣＯＬＯＲ  ＭＥＡＳＵＲＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭ：日本電色工業(株)製)を用いて測定することにより、かぶり度を求めた。
かぶり上昇変化が０.３以上であれば「×」、０.１以上０.３未満であれば「○」、０.１未満であれば「◎」と評価した。
【００８８】
画質安定性の評価のために、トナー帯電量を、２,０００枚の連続出力前後で吸引式小型帯電量測定装置(２１０ＨＳ−２Ａ：トレックジャパン(株)製)を用いて測定した。
初期値に対する２,０００枚連続出力後の帯電量変化Δ(μｃ/ｇ)を決定した。
帯電量変化が３μｃ/ｇ以上であれば「×」、２μｃ/ｇ以上３μｃ/ｇ未満であれば「○」、２μｃ/ｇ未満であれば「◎」と評価した。
【００８９】
環境安定性の評価のために、ベタ画像部の画像濃度を、３５℃/８５％の高温高湿環境下での２,０００枚連続出力前後で反射濃度計(マクベス社製：ＲＤ９１８)を用いて測定した。
３５℃/８５％環境初期に対する２,０００枚連続出力後のベタ部分の画像濃度の変化を決定した。
画像濃度変化が０.３以上であれば「×」、０.１以上０.３未満であれば「○」、０.１未満であれば「◎」と評価した。
【００９０】
総合評価は、各評価項目について、１項目でも「×」とされた場合には「×」、２項目以上で「△」とされた場合には「△」、２項目以上で「○」とされた場合には「○」、３項目以上で「◎」とされた場合には「◎」とした。
【００９１】
表２及び表３から理解されるように、関係式(Ｉ)を満たす実施例の画像形成装置は、いずれも、総合評価が「○」以上であった。
一方、関係式(Ｉ)を満たさない比較例の画像形成装置は、総合評価で「×」であった。
【００９２】
比較例１では、外添剤によるトナー母体粒子表面の被覆率Ｓが高く、帯電量が上昇した結果、現像剤担持体と像担持体の間隙で現像剤(トナー)が飛翔し難くなったと考えられる。比較例２では、被覆率Ｓが低く、帯電量が下降した結果、現像剤担持体と像担持体の間隙で現像剤(トナー)が飛翔し易くなり過ぎた(したがって、ベタ部分の画像濃度が濃くなり過ぎかぶりが上昇した)と考えられる。
【００９３】
関係式(Ｉ)を満たす実施例同士においても、実施例１、２、６、７と実施例３〜５とを比較すると、(酸化チタンによるトナー母体粒子表面の被覆率Ｓ2)/(シリカによるトナー母体粒子表面の被覆率Ｓ1)×１００が５％以上２０％以下であれば、階調性及び帯電安定性の点において更に優れた画像形成装置が得られることが理解される。
【００９４】
また、実施例５の結果より、関係式(Ｉ)を満たしつつ、第１外添にルチル型酸化チタン及びシリカを使用し、第２外添にアナターゼ型酸化チタン及びシリカを使用することで、長期にわたって抵抗制御及び流動性が確保でき、良好な画質を維持することが可能であることが理解される。
【００９５】
以上、本発明の好適な実施形態及び実施例を記載したが、本発明はこれら記載の実施形態及び実施例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例を容易に理解できることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の１つの実施形態例である画像形成装置の概略断面図である。
【図２】実施例において画質評価のために用いた１６階調パターン
【符号の説明】
【００９７】
１・・・像坦持体
２・・・帯電器
３・・・露光装置
４・・・現像カートリッジ
５・・・現像ローラ
６・・・転写ローラ
７・・・定着器
８・・・除電ランプ
９・・・クリーナー装置
１０・・・記録部材
【図１】
2010122442.tif 000014
【図２】
2010122442.tif 000015