(57)【要約】【課題】どのような環境においても欠陥のない均一な画像を形成する環境安定性に優れた非磁性一成分トナーを提供する。【解決手段】少なくとも結着樹脂と着色剤との混合物に疎水化されたシリカ粒子とアルミナ粒子を外添する。アルミナ粒子はバイヤー法（湿式アルカリ法）で製造され、丸い形状で、α結晶（コランダム構造）をなし、比表面積が１〜２ｍ^2／ｇ、平均体積粒径が２．５μｍ以下、ナトリウム含有量が０．０５％以下、環境変動率が０．９９である。【選択図】      図６
2006091776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを担持搬送する弾性現像ローラと該弾性現像ローラ上に前記トナーを所定の厚さの薄層に規制するトナー層規制部材とを備えて静電潜像を形成された像担持体の前記静電潜像を前記弾性現像ローラ上に形成された所定の厚さの薄層に形成されたトナー層により顕像化する現像装置に用いられ、少なくとも結着樹脂と着色剤との混合物に第１無機微粒子と第２無機微粒子とを外添して成る非磁性一成分トナーであって、
前記第１無機微粒子は、疎水化されたシリカ粒子であり、
前記第２無機微粒子は、比表面積が１〜２ｍ^2／ｇ、平均体積粒径が２．５μｍ以下、ナトリウム含有量が０．０５％以下のアルミナ粒子である、
ことを特徴とする非磁性一成分トナー。
【請求項２】
前記アルミナ粒子は、バイヤー法（湿式アルカリ法）で製造される、ことを特徴とする請求項１記載の非磁性一成分トナー。
【請求項３】
前記アルミナ粒子は、結晶形態がα結晶（コランダム構造）である、ことを特徴とする請求項１記載の非磁性一成分トナー。
【請求項４】
前記アルミナ粒子は、環境変動率が０．９９である、ことを特徴とする請求項１記載の非磁性一成分トナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式による画像形成のための現像装置に使用される非磁性一成分トナーに係り、更に詳しくは、どのような環境においても欠陥のない均一な画像を形成する環境安定性に優れた非磁性一成分トナーに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式による画像形成は、一般に、現像ローラを用いて静電潜像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを供給することで、これを現像して可視化し、現像により得られたトナー像を用紙に転写し定着することにより行われる。
【０００３】
近年、印刷物の高速化、高画質化、さらにカラー化の要求や装置構成の簡便さ等から、現像方式として非磁性一成分トナーを用いる非磁性一成分現像方式が多用されている。
この非磁性一成分現像方式では、非磁性一成分トナーを担持搬送するための現像ローラとして、ウレタンゴム等の半導電性弾性材料を少なくとも表面に有する弾性現像ローラが用いられ、また、該弾性現像ローラ上に上記非磁性一成分トナーを薄層状に形成すべく該トナーの厚さを規制しつつトナーを帯電させるためのトナー層規制部材としてのブレードを備えている。
【０００４】
このような画像形成に用いる非磁性一成分トナーは、通常、結着樹脂と着色剤とを混練して得られた組成物を粉砕し、分級することにより製造されている。
上記結着樹脂としては、スチレン・アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等が使用されるが、近年の印刷物のカラー化に伴い、発色性やＯＨＰ用紙に印字した場合の透明性や低温定着性に優れたトナーの要求も高まり、それらに適した分子量分布の結着樹脂が種々検討されている。
【０００５】
上記結着樹脂の内、ポリエステル樹脂は、透明性を満足させるために低分子量化しても耐久性が高く、樹脂末端にカルポキシル基を有しているので顔料分散性も良好なことから、多色画像形成用に多用される傾向となっている。
【０００６】
ところで、上記高画質化や高速化に伴い解決すべき問題点も増加し、トナー自体それに応える種々の特性が求められてきている。
例えば高速化においては、高濃度印字の際に印字後端の濃度が低下する傾向になる。これは、高速化による帯電性と流動性の変化に基くものと考えられる。
【０００７】
また、上記のようにブレードとの摩擦がトナーの帯電に寄与する非磁性一成分現像方式の場合、トナーとブレードとのストレスが強く、トナーがブレードに融着したり、静電潜像担持体としての感光体ドラム表面上に所謂フィルミングが発生し、画質劣化を引き起こすといった問題が存在した。
【０００８】
そこで、一般的にトナーには、帯電量の制御やオフセット防止のための帯電制御剤やワックス類を内添させたり、ブロッキング防止や流動性向上を目的として、分級後に疎水性シリカやアルミナ等の無機微粒子を外添させたりしてトナーの特性を調整している。
【０００９】
ところが、従来、トナー用添加剤（外添剤）として使用されてきたアルミナは、アルミナ表面上に存在する水酸基が、空気中の湿気（水分）の影響をうけ、アルミナの帯電量を変化させ、アルミナを外添した時のトナーの帯電量を変化させ、画像のべ夕追従性不良といった不具合を生じることが多々あった。
【００１０】
そこで、結着樹脂、着色剤及び外添剤を含有してなるトナーにおいて、上記の外添剤が平均粒子径２０ｎｍ未満のシリカ、平均粒径が２０ｎｍ以上のシリカ及び平均粒子径が１μｍ以上のアルミナを含有してなるトナーが提案されている。この構成により、トナーの帯電安定性が向上し、逆転写が防止され、また、一定帯電量のトナーが容易に生成することから、べた追従性にも優れている、とされている。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開２００２−２９６８３０号公報（［要約］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、従来用いられていたアルミナの多くは、本来、研磨剤として用いられているものであるため、その形状が鋭く角張っているものが使用されている。したがって、アルミナの比表面積が高くなる傾向にあるため、環境の変化を受け易く、トナー帯電量に影響を与え低温／低湿の環境で画像のかすれ、追従性不良といったような不具合が生じる。
【００１２】
また、従来のトナー用のアルミナは、平均粒径１μｍ程度では、ドラムのクリーニング性が悪くなり、帯電ロールの汚れがひどくなり、画像欠陥（ピッチ状に横スジ）が入る。他方、粒径が３μｍ以上になると、ドラムのクリーニング性が良くなり、帯電ロールの汚れは良くなるが、追従性不良が発生するという不具合が生じる。
【００１３】
また、上述したように、アルミナは、本来研磨剤として用いられているため、形状が鋭く角張ったものが多く、このため、アルミナ帯電量が高いと、現像ローラ上のトナー層を規制するドクターブレードに通常のバイアス電圧以上の電圧が強くかかるようになり、これによってドクターブレードが削れてしまい、縦スジ入りの画像欠陥が発生する。
【００１４】
このように従来のトナー用のアルミナは、環境依存性が有り、特に低温低湿環境の５％連続印字で上記のような各種の不具合が発生するといった種々の解決すべき問題点を有していた。
【００１５】
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、どのような環境においても欠陥のない均一な画像を形成する環境安定性に優れた非磁性一成分トナーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
以下に、本発明に係わる非磁性一成分トナーの構成を述べる。
本発明の非磁性一成分トナーは、トナーを担持搬送する弾性現像ローラと該弾性現像ローラ上に上記トナーを所定の厚さの薄層に規制するトナー層規制部材とを備えて静電潜像を形成された像担持体の上記静電潜像を上記弾性現像ローラ上に形成された所定の厚さの薄層に形成されたトナー層により顕像化する現像装置に用いられ、少なくとも結着樹脂と着色剤との混合物に第１無機微粒子と第２無機微粒子とを外添して成る非磁性一成分トナーであって、上記第１無機微粒子は、疎水化されたシリカ粒子であり、上記第２無機微粒子は、比表面積が１〜２ｍ^2／ｇ、平均体積粒径が２．５μｍ以下、ナトリウム含有量が０．０５％以下のアルミナ粒子である、ように構成される。
【００１７】
上記アルミナ粒子は、例えばバイヤー法（湿式アルカリ法）で製造され、また、例えば結晶形態がα結晶（コランダム構造）で構成され、また、環境変動率が０．９９であるように構成される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、環境の変化に拘わりなく常にかすれの無い高品質の画像を形成し、追従性も良好で、ドクターブレードの削れを低減させる非磁性一成分トナーの提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１におけるカラー画像形成装置（以下、単にプリンタという）の内部構成を説明する断面図である。同図に示すように、プリンタ１は、画像形成部２、両面印刷用搬送ユニット３、及び給紙部４で構成されている。上記の画像形成部２は、４個の画像形成ユニット５（５−１、５−２、５−３、５−４）を多段式に並設した構成からなる。
【００２０】
上記４個の画像形成ユニット５のうち用紙搬送方向上流側の３個の画像形成ユニット５−１、５−２及び５−３は、それぞれ減法混色の三原色であるマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の色トナーによるモノカラー画像を形成し、画像形成ユニット５−４は、主として文字等のクロ（Ｋ）トナーによるモノクロ画像を形成する。
上記の各画像形成ユニット５は、それぞれドラムユニットＤＵとトナーユニットＴＵで構成され、現像器に収納された現像剤（の色）を除き同じ構成である。したがって、以下イエロー（Ｙ）用の画像形成ユニット５−３を例にしてその構成を説明する。
【００２１】
ドラムユニットＤＵには、感光体ドラム６が配設され、この感光体ドラム６の周面近傍を取り巻いて、感光体ドラム６と共にドラムユニットＤＵを構成しているクリーナ７及び帯電ローラ８が配置されている。また、感光体ドラム６の上部周面に近接して本体装置のフレームに支持された印字ヘッド９が配置され、感光体ドラム６の下部周面に接して搬送ベルト１０とこの搬送ベルト１０を挟んで転写器１１が配置されている。
【００２２】
トナーユニットＴＵは、現像装置であり、現像器１２及び現像ローラ１３が配置されている。上記の現像器１２は、内部にトナーを収容し、下部側面の開口部には上記の現像ローラ１３を支持している。上記のトナーには、トナーの凝集を防止するために酸化アルミニウムの微粒子が外添剤として添加されている。酸化アルミニウムは、トナーの弱いマイナス性の電位に対して更に弱いマイナス性の電位を持ち、トナーに対しては相対的に正極性の電位となってトナーに付着している。
【００２３】
上記の感光体ドラム６は、図の時計回り方向に回転し、クリーナ７により周面を清掃され、帯電ローラ８からの電荷付与により、感光体ドラム６の周面が一様に帯電する。次に、印字ヘッド９からの印字情報に基づく光書き込みにより、感光体ドラム６の周面に静電潜像が形成される。そして、この静電潜像は、現像ローラ１３による現像処理によって、現像器１２に収納したイエロー（Ｙ）色のトナーによりトナー像化される。
【００２４】
このようにして感光体ドラム６の周面に形成されるトナー像は、感光体ドラム６の回転に伴われて、感光体ドラム６と転写器１１とが対向する転写部に到達する。転写部に達したトナー像は、感光体ドラム６の直下を用紙搬送方向上流側から下流側へ移動する用紙上に転写される。
【００２５】
上記の用紙は、給紙コロ１４の一回転によって給紙カセット１５から搬出されて、ガイドローラ対１６、案内路１７、給送ローラ対１８を介し、待機ローラ対１９に給送される。あるいは、開成された装着部カバー２０に装着されたＭＰＦトレイ２１上から給紙コロ２２によって給送される。
【００２６】
待機ローラ対１９は、用紙の印字開始位置が用紙搬送方向最上流の画像形成ユニット５−１の感光体ドラム６のトナー像の先端に一致するタイミングで搬送ベルト１０上に給送する。
【００２７】
搬送ベルト１０は、駆動ローラ２３と従動ローラ２４に掛け渡されて、駆動ローラ２３により駆動され、図の反時計回り方向に循環移動する。用紙は、この循環移動する搬送ベルト１０の上面に静電的に吸着されて搬送され、画像形成ユニット５−１の転写部でマゼンタ（Ｍ）のトナー像を転写され、画像形成ユニット５−２の転写部でシアン（Ｃ）のトナー像を転写され、画像形成ユニット５−３の転写部でイエロー（Ｙ）のトナー像を転写され、そして、画像形成ユニット５−４の転写部でクロ（Ｋ）のトナー像を転写される。
【００２８】
このように４色のトナー像を重ねて転写された用紙は、定着装置である定着ユニット２５に搬入される。定着ユニット２５は、熱ローラ２６、圧ローラ２７、オイル塗布ローラ２８等で構成され、用紙を上述の熱ローラ２６と圧ローラ２７間に挟持して搬送しながら、トナー像を溶融し紙面に圧着して定着する。また、オイル塗布ローラ２８は、熱ローラ２６周面にトナー離型性オイルを塗布するとともに熱ローラ２６上に残留するトナーを除去する機能を備えている。
【００２９】
このように、定着ユニット２５によってトナー像を定着された用紙は、切換板２９が図の実線で示すように上に回動しているときは、搬出ローラ対３１によって側面排出口３２から画像形成面を上にして機外に排出され、切換板２９が図の破線で示すように下に回動しているときは、搬送ローラ対３３により上に案内され排紙ローラ対３４によって画像形成面を下にして排紙部３５に排出される。
【００３０】
また、両面印刷用搬送ユニット３は、装置本体に対して着脱自在に構成され、本例のプリンタ１によって両面印刷を行う際装着するユニットであり、内部に複数の搬送ローラ３６ａ〜３６ｅが配設されている。
【００３１】
両面印刷の場合には、上記切換板２９によって一旦上方に用紙が送られ、例えば用紙の後端が搬送ローラ対３３に達した時、用紙の搬送を停止し、更に用紙を逆方向に搬送する。この制御によって、用紙は点線で示す位置に設定された切換板２９の左側を下方に搬送され、両面印刷用搬送ユニット３の用紙搬送路に搬入され、搬送ローラ３６ａ〜３６ｅによって用紙が送られ、案内路１７、及び給送ローラ対１８を介して待機ローラ対１９に達し、前述と同様トナー像と一致するタイミングで転写部に送られ、トナー像が用紙の裏面に転写される。
【００３２】
尚、駆動ローラ２３の近傍に設けられている濃度センサ３７は、例えば近赤外線正反射型センサから成り、ＬＥＤにより形成されている発光部とＬＥＤ光量を検知する受光素子からなる受光部より構成されている。
【００３３】
この濃度センサ３７は、レジストパッチとして搬送ベルト１０の周面中央部に直接形成されるトナー像のトナー濃度と印字位置とを測定するためと、搬送ベルト１０の周面端部に直接形成されるトナー像の白バンドチェック用パッチを測定するために配置されている。
【００３４】
図２はプリンタ１の外観斜視図である。同図に示すようにプリンタ１は、装置本体上部３８と装置本体下部３９によって構成され、装置本体上部３８には、上面手前に操作パネル４１が配設され、上面中央には図１にも示した印字用紙の排紙部３５が形成されている。操作パネル４１は、複数のキーが配設されたキー操作部４１ａと、液晶ディスプレイ等の表示部４１ｂとで構成されている。また排紙部３５には、図１にも示した排紙ローラ対３４の回転によって、トナー画像を定着された印刷用紙が出力されて順次積載される。
【００３５】
また、装置本体下部３９には、同図矢印方向ｃに開閉可能なフロントカバー４２が設けられている。上記フロントカバー４２は例えばジャム処理時やメンテナンス時に開放される。
【００３６】
図３は、上記プリンタ１の制御装置の回路構成を示すブロック図である。同図に示すように、制御装置４３は、インターフェイスコントローラ（図では単にＩ／Ｆとして図示）４４と、このインターフェイスコントローラ４４に接続するプリンタコントローラ４５（ＰＲ＿ＣＯＮＴ）を備えている。インターフェイスコントローラ４４には不図示のホストコンピュータが接続され、このホストコンピュータからはデータ（印字情報）が入力される。
【００３７】
また、プリンタコントローラ４５にはプリンタ印字部４６が接続されている。そして、インターフェイスコントローラ４４とプリンタコントローラ４５にはＣＰＵ（central processing unit）４７が接続され、ＣＰＵ４７はＲＯＭ（read only memory)４８に格納されているシステムプログラムに従ってインターフェイスコントローラ４４とプリンタコントローラ４５を制御する。
【００３８】
インターフェイスコントローラ４４はホストコンピュータから出力される印字情報に従って、印字用紙の１頁分に対応するパターンデータを作成する。このとき、インターフェイスコントローラローラ４４で作成するパターンデータは、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、クロ（Ｋ）の各色に対応するデータであり、これら色毎のパターンデータはインターフェイスコントローラローラ４４内に配設されるフレームメモリ４９の上記色毎の各記憶領域４９Ｍ、４９Ｃ、４９Ｙ、４９Ｋに記憶される。また、これらのパターンデータはＣＰＵ４７の制御によりプリンタコントローラ４５に出力され、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、クロ（Ｋ）の各色毎にプリンタ印字部４６に出力される。
【００３９】
尚、ＣＰＵ４７には操作パネル４１が接続され、外部からの各種操作信号をＣＰＵ４７に出力する。また、ＥＥＰＲＯＭ(electrically erasable programable ROM)５１は例えば不図示の給紙センサによって検出された用紙サイズ等を記憶する。
【００４０】
続いて、上記構成におけるプリンタ１の基本動作を再び図１〜図３を用いて説明する。先ず、プリンタ１に電源が投入され、使用する用紙の枚数、印字モード、その他の指定がキー入力あるいは接続するホスト機器からの信号として入力されると印字（印刷）を開始する。
【００４１】
すなわち、不図示の駆動機構により図１の給紙コロ１４が一回転して、給紙カセット１５に載置収容されている用紙を、ガイドローラ対１６、案内路１７、給送ローラ対１８を介して待機ローラ対１９へ給送する。
【００４２】
待機ローラ対１９は、回転を一時停止して、一対のローラで形成される挟持部に用紙先端を当接させた状態で、搬送タイミングを待機する。
続いて、駆動ローラ２３が反時計回り方向に回転し、従動ローラ２４が従動して、同じく反時計回り方向に回転する。これにより、搬送ベルト１０は、上循環部が４個の感光体ドラム６に当接して、全体が反時計回り方向へ循環移動する。
【００４３】
これと共に、各ドラムユニットＤＵとトナーユニットＴＵが印字タイミングに合わせて順次駆動される。感光体ドラム６は時計回り方向に回転し、帯電ローラ８は、感光体ドラム６周面に一様な高マイナス電荷を付与し、印字ヘッド９は、その感光体ドラム６周面に画像信号に応じて露光を行って、低電位部を形成する。これにより、上記帯電ローラ８による高マイナス電位部と、露光による低マイナス電位部からなる静電潜像が形成される。トナーユニットＴＵの現像ローラ１３は、その静電潜像の低電位部にトナーを転移させて、感光体ドラム６周面上にトナー像を形成（反転現像）する。
【００４４】
最上流に位置する感光体ドラム６周面上のトナー像の先端が、搬送ベルト１０との対向点に回転搬送されてくるタイミングで、その対向点に用紙の印字開始位置が一致するように、待機ローラ対１９が回転を開始して、用紙を用紙搬入部へ給送する。用紙は、搬送ベルト１０に吸着され、画像形成ユニット５−１の感光体ドラム６と転写器１１により形成されている最初の転写部へ搬送される。
【００４５】
転写器１１は、転写バイアス電源から出力される転写電流を、搬送ベルト１０を介して用紙に印加する。上記転写器１１から印加される転写電流により、感光体ドラム６上のＭ（マゼンタ）のトナー像が用紙に転写される。続いて、上流から２番目の画像形成ユニット５−２の転写部においてＣ（シアン）のトナー像が転写され、更に上流から３番目の画像形成ユニット５−３の転写部においてＹ（イエロー）のトナー像が転写される。そして、上流から４番目（すなわち、最下流）の画像形成ユニット５−４の転写部においてＫ（クロ）のトナー像が順次転写される。
【００４６】
このようにして、４色のトナー像を転写された用紙は、搬送ベルト１０から分離して定着ユニット２５に搬入される。定着ユニット２５は、トナー像を熱と圧力で用紙に定着させる。この画像定着後、用紙は、例えば搬送ローラ対３３及び排紙ローラ対３４によって上部の排紙部３５上にトナー像を下にして排出される。
【００４７】
図４は、画像形成ユニット５の主要部の構成を詳細に示す側断面図である。同図に示す画像形成ユニット５は、プリンタ１に着脱自在であり、ドラムユニットＤＵとトナーユニットＴＵとで構成されていることは図１に示した通りである。
【００４８】
トナーユニットＴＵは、トナーホッパを兼ねる現像器１２を備え、その現像器１２の下部開口に、表面に凹凸を有する導電性ゴム状ローラで構成された現像ローラ１３を回転可能に保持している。現像器１２の内部には、トナー５２を収容し、このトナー５２に埋没するように配設されてトナーを攪拌する攪拌部材５３を備えている。
【００４９】
また、現像器１２の最下部には、スポンジ体から成る供給ローラ５４が現像ローラ１３に圧接して配置されている。現像ローラ１３には、その斜め右上周面に圧接して金属製の板バネ状のドクターブレード５５が配設され、下部周面に当接してスクイシート（導電性規制シート）５６が配設されている。このスクイシート５６には、スクイシート５６にバイアス電圧を給電するスクイシートバイアス電源５７が設けられている。また、上記の現像ローラには現像ローラバイアス電源５９が接続されている。
【００５０】
また、上記ドクターブレード５５の両側部には、現像器１２の開口部の内部と外部を隔絶してトナー５２の漏出を防止するための封止部材５８が配設されている。このドクターブレード５５と上記の供給ローラ５４には、共通のトナー用バイアス電源６１が接続されている。
【００５１】
上記のように、現像器１２は、表面に凹凸を持つ導電性ゴム状ローラで構成された現像ローラ１３を感光体ドラム６の表面に圧接させる接触現像（ローラ）方式を採用している。そして、上記のような装置構成により非磁性一成分トナー方式による高速且つ高品質の現像が得られている。
【００５２】
ところで、従来の非磁性一成分トナーには、低温／低湿の環境で、画像のかすれ、ベタ追従性の不良、トナー帯電量の上昇といった不具合が発生することは前述した。しかし、本実施の形態において現像装置に用いられる非磁性一成分トナーでは、アルミナ粒子の環境による帯電量の変化をできる限り抑え、このアルミナ粒子を外添剤として添加することにより、上記のような不具合の発生を解消している。
【００５３】
以下、上記のように環境による帯電量の変化をできる限り抑えたアルミナ粒子の特性について説明する。
本例のアルミナ粒子は、平均粒径が１〜２μｍのものが選定される。また、その粒度分布はシャープな分布となるものが選定される。また、このアルミナ粒子の形状は丸くて角張っていないものが選定される。そして、このアルミナ粒子の分級後のトナーへの添加量は１重量部と設定される。
【００５４】
本実施の形態においては、種々の試験の末に上記のような構成にしたことで、極めて良好な画像形成の結果を得た。
図５(a) は、本実施の形態におけるアルミナ粒子（実施例）の外形の観察結果を示す図であり、同図(b) は、従来のアルミナ粒子（比較例）の外形の観察結果を示す図である。同図(a),(b) はいずれも、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning  Electron  Microscope）により観察したものである。
【００５５】
同図(a) に示すように、実施例のアルミナ粒子は丸い形状をしており、外見上からも研磨性が低く且つ凝集性も低い（スペーサ効果が高い）ことが分かる。そして比較例のアルミナ粒子は角張った形状をしており、外見上からも研磨性が高く且つ凝集性も高い（スペーサ効果が低い）ことが分かる。
【００５６】
尚、本例のアルミナ粒子は、バイヤー法（湿式アルカリ法）すなわち珪酸分の少ないボーキサイドをアルカリで溶解してアルミナを湿式で抽出する方法により製造されたものである。
【００５７】
図６は、本実施の形態におけるアルミナ粒子（実施例）と従来のアルミナ粒子（比較例）それぞれの体積平均粒径、比表面積（ＢＥＴ）、Ｎａ含有量、結晶形態、形状、研磨性無し、スペーサ効果有り、環境変動率、ベタ追従性無し、及びブレード削れ無しの物性又は特性の各試験結果をまとめて示す図表である。尚、同図において、特性には評価結果をそれぞれ「○」又は「×」で示している。
【００５８】
同図に示すように、実施例のアルミナ粒子において、体積平均粒径は２．１５μｍ、比表面積（ＢＥＴ）は１．５９ｍ^2／ｇ、Ｎａ含有量は０．０２５％、結晶形態はα（コランダム構造）、形状は丸、研磨性無しは「○」、スペーサ効果ありは「○」、環境変動率は０．９９、ベタ追従性無しは「○」、及びブレード削れ無しは「○」である。これに対して比較例のアルミナ粒子の特性評価は全て「×」となっている。
【００５９】
図７は、実施例のアルミナ粒子と比較例のアルミナ粒子の水分量に対する帯電量の関係を示す環境特性図である。同図は横軸に水分量を示し、縦軸に帯電量を示している。そして実施例のアルミナ粒子の水分量と帯電量の関係を黒四角のプロットで示し、比較例のアルミナ粒子の水分量と帯電量の関係を黒菱形のプロットで示している。
【００６０】
同図に示すように、実施例のアルミナ粒子は、水分量によらず帯電量の変化が小さいことがわかる。帯電量の環境変動が小さく、図７に示したように、環境変動率は０．９９であり、ほとんど変動がない。
【００６１】
これに対して、比較例のアルミナ粒子では、水分量に応じて帯電量が大きく変化し、図７に示したように、環境変動率は、０．６４となっており、大幅な変動が見られる。
尚、上記のアルミナ粒子の荷電量の測定は、ブローオフ測定器（東芝ケミカル社製）で測定した。この測定では、アルミナ／キャリア濃度は１％で１０ｇになるように計量し、ロータを用いて蓋付きガラス瓶にて１００ｒｐｍ、２０分攪拌する。その後、ファラデーゲージに４００メッシュをセットし、アルミナ／キャリア０．２ｇ計り取り、帯電量を測定した。
【００６２】
測定条件は、１ｋｇ／ｃｍ^2のブロー圧で２０秒後の電荷量の測定値から帯電量を計算して求めた。使用キャリアは、パウダーテック社製Ｆ９１−１５０＜０３−Ｓ５５Ａ＞を用いた。
【００６３】
また、水分量の測定は、様々な温湿度を変化させた恒温槽に約２週間調湿したアルミナ粒子を計り取り、１２０℃の乾燥機に２時間放置し、乾燥機に入れる前と２時間後の重量差から求めたものを水分量とした。
【００６４】
更に、環境変動率は、実施例では水分量０．１９ｇのときの帯電量を水分量０．０２０のときの帯電量で割ったものとし、比較例では水分量０．２６６ｇのときの帯電量を水分量０．０２７ｇのときの帯電量で割ったものとした。
【００６５】
また、図６において、ベタ追従性の良／不良については、低温／低湿環境下において、現像ローラの２周目行以降のベタ濃度が１．３５未満の場合は「×」、１．３５以上の場合は「○」とした。この場合、現像ローラの２周目以降のベタ濃度は、Ａ３判サイズのベタ画像の現像ローラ２周目以降の３０点平均濃度とした。
【００６６】
図８は、実施例及び比較例のアルミナ粒子の粒度分布を示す図である。同図は横軸に粒度をμｍで示し、縦軸に粒度ごとの個数頻度を示している。この粒度分布の測定には、シスメックス製の粒度分布測定装置ＦＰＩＡを使用した。同図に示すように比較例のアルミナ粒子の粒度分布に対して、実施例のアルミナ粒子では、１μｍ近辺にピークが大きく現われている。
【００６７】
図６の図表の最後に示すブレード削れ状況の有無では、ドクターブレードの削れ状況を観察して判定し、評価基準は、削れ無しで「○」、削れ有りで「×」である。
（実施形態２）
ところで、上記のようなタンデム型の電子写真式カラー画像形成装置に用いられる画像形成ユニットの現像器は、その構成上、図１に示すような縦型の形状の現像器が望まれる。このような現像器を横に多段式に（タンデム型に）４個並べることによって、初めて設置面積を大きく必要としない簡潔な形状の画像形成装置が構成される。
【００６８】
もし現像器を横方向に大きい横型を採用すると、設置面積を小さくするためには４個の現像器を重ねるような構成にせざるを得ない。そうすると用紙搬送方向も縦方向になるため、用紙搬送時の取り扱いが難しくなる。よって縦型の現像器が好ましい構成であるといえる。すなわち縦型の現像器は本体装置小型化の必須条件であるといえる。
【００６９】
また、現像器はトナーの長期使用を達成するために、より大きな容量が要求される。このような大容量の縦型の現像器では内部に充填されたトナーの動きが著しく悪くなり、しばしば現像ローラへの乗りが悪くなる追従不良等が発生する。
【００７０】
追従不良は、およそ次のようにして生じる。先ず、通常現像ローラ上のトナーが消費され、その後に供給ローラからトナーが供給されることによって画像が連続的に形成される。しかしながら、殆どトナーが消費されずに現像ローラが空回転のみ繰り返しているようなことがあると、供給ローラの周りのトナーは、上方からのトナーの自重によって押し固められ、供給ローラのみの回転力では動く事が出来なくなる。
【００７１】
その結果、供給ローラの極近傍だけのトナーしか動けず、いわゆるブリッヂが形成される。ブリッヂが形成されると供給ローラ上のトナーが現像ローラに供給された後、すぐに供給ローラへのトナーの補給が出来なくなり、追従不良が引き起こされる。
【００７２】
この追従不良を解消するために、前述したようにアルミナ等の微粉末がトナーに外添剤として添加されている。アルミナはトナーとの摩擦で僅かにトナーとは逆極性の帯電性を示すものが選択され、また粒径が１μｍ程度のものが選択され使われている。
【００７３】
アルミナの働きのひとつとして、トナーに弱く付着することで、トナー間に空隙を設けトナー間のすべりを助けることと、自重が大きくなっても空隙を保ちブリッヂを出来なくする効果（スペーサ効果）がある。
【００７４】
本例では、粒径が７から９μｍのトナーに対し粒径１μｍのアルミナを０．５％ないし１．５％程度添加される。粒径８μｍのトナーに１μｍのアルミナを１．０％添加し図１の現像器に６００ｇ投入し印字を行った。
【００７５】
印字率が１．７％の印字パターンを２枚間欠的に繰返し印刷したところ、トナーが無くなる１４０００枚まで追従不良もなく良好な印刷が出来た。またアルミナを外添していないトナーでは１０００枚印字したところで追従不良がみられた。
【００７６】
一方、印字率１００％にて連続印字を繰り返したところ、２００枚近傍から濃度の薄いかすれた画像が見られるようになった。現像器内を観察するとアルミナが多量観察された。さらに印字率５０％の連続でも印字枚数は４５０枚程度に伸びたものの同じくかすれが見られた。
【００７７】
これらのことから、アルミナの外添は、印字率が低く長時間印字するときに発生する追従不良に対しては明らかに効果があるが、高印字率で非常にトナー消費が早いときには、トナーから乖離したアルミナが現像器内に残ってしまい、このアルミナによる画像かすれが発生することが判明する。
【００７８】
そこで、本例では、アルミナが外添された非磁性一成分トナーを用いた縦型の現像器において、動作時間と印字ドット数を計測し、その印字量にしたがって供給バイアスを可変するようにする。
【００７９】
先ず、図１及び図４に示した現像器１２に非磁性一成分トナーを６００ｇ充填して印字を実施した。尚、トナーは体積平均粒径が８．５μｍのものに、シリカ１．４％と平均粒径１μｍのアルミナを１．０％外添したものを用いた。
【００８０】
この現像器１２をカシオ計算機（株）製画像形成装置ＳＰＥＥＤＩＡ  Ｎ−５（２９枚／分／Ａ４連続）に搭載し、印字率１．７％にて２枚間欠印字（６枚／分／Ａ４／２枚間欠）を実施し１０００枚毎にベタ印字して追従性及び画像かすれの有無を確認した。
【００８１】
また、現像器１２の下部の供給ローラ近傍のトナー中に含まれるアルミナの量を測定した。その結果、追従不良及びかすれのない良好な画像が、トナー無しになった１４００Ｏ枚まで続いた。
【００８２】
なお、終了後、現像器下部のアルミナの量を測定したところ１．０８％であった。同様に印字率１００％にて連続印字（２９枚／分／Ａ４連続）し、１００枚毎に追従性及びかすれを確認したところ、２００枚でかすれが見られた。このときのアルミナの量は、４．１５％であった。
【００８３】
さらに印字を続けたところ、かすれが徐々に広がっていくのが観察されたが、トナー無し（７００枚印字終了時）の現像器下部のアルミナは４．３５％と微増したに留まっていた。これは、かすれが発生し始めるとアルミナは消費されるものと思われる。
【００８４】
図９(a),(b) は、上記のような印字率及び印字方法を種々に変えて同様の実験を繰り返して得られたデータ関連図表である。同図(a) に示す表１は、間欠印字の結果である。ちなみに、２枚間欠で印字すると６枚／分の速度になり、１枚間欠では３枚／分、３枚間欠で９枚／分になる。
【００８５】
同図(b) に示す表２は、連続印字の結果を示すもので、印字速度は２９枚／分である。表２には、画像のかすれと追従性及び終了時の現像器下部のアルミナ量の実測値を示す。また、動作１分当りのドット数は、印字率と印字速度から計算した値である。
【００８６】
図１０は、アルミナの量と動作１分当りのドット数の関係を表した特性図である。単位時間のドット数が上がると現像器下部に残るアルミナの量が増大する。アルミナが４％台になると安定してくるのは現像器下部に充満したアルミナが供給ローラで抑えきれなくなり現像ローラに移行して消費されるためである。
【００８７】
このとき、感光体ドラムに付着したアルミナがかすれを引き起こす。なおアルミナの量が単位時間の増加と共に増加するのは、アルミナが摩擦帯電し消費されるべく帯電量を持たないうちにトナーのみが消費されるために発生する問題であると考えられる。
【００８８】
これを解決するために、印字の適当なところで回転動作をいれてアルミナに適度な電荷を付与すれば解決する。ただ高速な装置でこのような操作をすることはスピードダウンにつながるので好ましくない。
【００８９】
一方、現像器下部に残留するアルミナは、弱いながらもトナーとは逆の極性に帯電している。そのため現像ローラと供給ローラ間に印加されているバイアス電界によってアルミナは供給ローラ側に引き付けられ、これによって現像器下部のアルミナ量は増加しつづける。
【００９０】
ここまでの試験では現像ローラに−３５０Ｖのバイアス電圧を印加し、供給ローラに−６００Ｖ（他にドクターブレードに−６００Ｖ、スクイシートに−１５０Ｖ）のバイアス電圧を印加してきた。
【００９１】
ここで供給ローラのバイアス電圧を−４００Ｖに設定し、印字率１００％の連続印字を実施したところ、全くかすれることなくトナー無し（７５０枚）まで印字することが出来た。現像器下部のアルミナの量も１．８５％と低くなることが解った。これは、供給ローラへのバイアス電圧を現像ローラへのバイアス電圧に近づけることで電界によるアルミナの束縛を解除して現像ローラに供給され易くすることでアルミナが消費されるからであると考えられる。
【００９２】
現像ローラ上のアルミナが白地部で消費されているのかトナーと共に消費されているのか明確ではないが、弱帯電性の小さい粉末であるため、現像と感光体との間の強い電界中に入ることで感光体に付着し消費されるものと考えるのが正しいと思われる。
【００９３】
供給バイアス電圧は、トナーを供給ローラから現像ローラ側に送り出す為に印加されるものであるが、印字率が高く多くのトナーが消費されているときは、トナーの動きも良く供給バイアス電圧を下げても殆ど供給性に問題は発生しない。よって、この１００％の連続印字は良好な結果を得ることが出来たし高印字率での高速印字では供給バイアス電圧を下げても問題は無い。
【００９４】
しかしながら、印字率が低く印字動作もゆっくりな場合（間欠印字等）は不具合が発生する。現像器下部のトナーの動きが悪いため供給バイアス電圧を下げたまま印字を続けると供給不良が発生する。供給性を確保するためには強い供給バイアス電圧が必要になる。また供給不良にならなくても、トナーの動きが悪いためにトナー層が安定して形成出来ず画像濃度が低い等の問題を生じ易くなる。
【００９５】
そこで高印字率で高速の印字のときに発生するアルミナ増加によるかすれ対策として単位動作時間当りの印字ドット数をカウントし適宜供給バイアスを可変することでこの間題は解消する。
【００９６】
たとえば表１のテスト結果から動作時間１分当り５．ＯＡのドット数になった時点で供給バイアスを−６００Ｖから−４００Ｖに下げることで画像かすれが発生する方向を回避できる。
【００９７】
このように、本例では、アルミナが外添された多量のトナーを内包し、多量の印字が可能な縦型の現像器を用い高印字率でかつ高速の印字でも、アルミナによるかすれも発生せず常に良好な画像が得られる。
【００９８】
尚、上記の例では、供給バイアスを−６００Ｖから−４００Ｖに一気に可変するように説明したが、印字速度によって徐々に変えても良いし、連続的に変えても良い。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の実施形態１におけるカラー画像形成装置（プリンタ）の内部構成を説明する断面図である。
【図２】実施形態１における画像形成装置（プリンタ）の外観斜視図である。
【図３】実施形態１における画像形成装置（プリンタ）の回路ブロック図である。
【図４】実施形態１における画像形成ユニットの主要部の構成を詳細に示す側断面図である。
【図５】(a) は実施形態１におけるアルミナ粒子（実施例）の外形の観察結果を示す図、(b) は従来のアルミナ粒子（比較例）の外形の観察結果を示す図である。
【図６】実施形態１におけるアルミナ粒子（実施例）と従来のアルミナ粒子（比較例）それぞれの物性又は特性の各試験結果をまとめて示す図表である。
【図７】実施例のアルミナ粒子と比較例のアルミナ粒子の水分量に対する帯電量の関係を示す環境特性図である。
【図８】実施例及び比較例のアルミナ粒子の粒度分布を示す図である。
【図９】(a),(b) は印字率及び印字方法を種々に変えて実験を繰り返して得られたデータ関連図表である。
【図１０】アルミナの量と動作１分当りのドット数の関係を表した特性図である。
【符号の説明】
【０１００】
１      プリンタ
２      画像形成部
３      両面印刷用搬送ユニット
４      給紙部
５（５−１、５−２、５−３、５−４）  画像形成ユニット
ＤＵ    ドラムユニット
ＴＵ    トナーユニット
６      感光体ドラム
７      クリーナ
８      帯電ローラ
９      印字ヘッド
１０    搬送ベルト
１１    転写器
１２    現像器
１３    現像ローラ
１４    給紙コロ
１５    給紙カセット
１６    ガイドローラ対
１７    案内路
１８    給送ローラ対
１９    待機ローラ対
２０    装着部カバー
２１    ＭＰＦトレイ
２２    給紙コロ
２３    駆動ローラ
２４    従動ローラ
２５    定着ユニット
２６    熱ローラ
２７    圧ローラ
２８    オイル塗布ローラ
２９    切換板
３１    搬出ローラ対
３２    側面排出口
３３    搬送ローラ対
３４    排紙ローラ対
３５    排紙部
３６ａ〜３６ｅ  搬送ローラ
３７    濃度センサ
３８    装置本体上部
３９    装置本体下部
４１    操作パネル
４１ａ  キー操作部
４１ｂ  表示部
４２    フロントカバー
４３    制御装置
４４    インターフェイスコントローラ（Ｉ／Ｆ）
４５    プリンタコントローラ（ＰＲ＿ＣＯＮＴ）
４６    プリンタ印字部
４７    ＣＰＵ
４８    ＲＯＭ
４９    フレームメモリ
４９Ｍ、４９Ｃ、４９Ｙ、４９Ｋ  記憶領域
５１    ＥＥＰＲＯＭ
５２    トナー
５３    攪拌部材
５４    供給ローラ
５５    ドクターブレード
５６    スクイシート
５７    スクイシートバイアス電源
５８    封止部材
５９    現像ローラバイアス電源
６１    トナー用バイアス電源
【図１】
2006091776.tif 000003
【図２】
2006091776.tif 000004
【図３】
2006091776.tif 000005
【図４】
2006091776.tif 000006
【図６】
2006091776.tif 000007
【図７】
2006091776.tif 000008
【図８】
2006091776.tif 000009
【図９】
2006091776.tif 000010
【図１０】
2006091776.tif 000011
【図５】
2006091776.tif 000012