(57)【要約】【課題】  耐刷時のトナーチャージアップが軽減され現像ローラへのトナー付着を防止しながら、なおかつ帯電量低下によるトナー機内飛散のない現像装置の提供。【解決手段】  非磁性トナーを用いたいわゆるハイブリット方式の現像装置において、前記非磁性トナーは少なくとも結着樹脂、顔料からなるトナー粒子の表面に外添剤を有し、該外添剤がチタネート系カップリング剤で表面処理された低抵抗酸化チタンと高抵抗酸化チタンとの双方をトナー粒子に外添処理してなり、前記低抵抗酸化チタンの体積固有抵抗値が、１０１〜１０６Ω・ｃｍの範囲内であり、高抵抗酸化チタンの体積固有抵抗値が、１０８〜１０１３Ω・ｃｍの範囲内である前記非磁性トナーを使用することを特徴とする。【選択図】  図１
2006178066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結着樹脂、顔料からなるトナー粒子の表面に外添剤を有する静電潜像現像用非磁性トナーにおいて、
前記外添剤がチタネート系カップリング剤で表面処理された低抵抗酸化チタンと高抵抗酸化チタンとの双方をトナー粒子に外添処理してなり、前記低抵抗酸化チタンの体積固有抵抗値が、１０１〜１０６Ω・ｃｍの範囲内であり、前記高抵抗酸化チタンの体積固有抵抗値が、１０８〜１０１３Ω・ｃｍの範囲内であり、両者の抵抗値は以下の式を満たすように設定され、さらに前記非磁性トナーへの酸化チタンの添加量は、該トナーに対して、チタネート系カップリング剤で表面処理された低抵抗酸化チタンと高抵抗酸化チタンの合計値で、０．６〜２.０重量％の範囲内で且つ低抵抗酸化チタンが高抵抗酸化チタンと同等かそれより多く添加することを特徴とする静電潜像現像用非磁性トナー。
Ｉｎ（高抵抗酸化チタン抵抗値）−Ｉｎ（低抵抗酸化チタン抵抗値）＞２
【請求項２】
前記非磁性トナーへの酸化チタンの添加量は、該トナーに対して、チタネート系カップリング剤で表面処理された低抵抗酸化チタンが、０．３〜１.０重量％と高抵抗酸化チタンが、０．３〜１.０重量％の範囲内で夫々添加されていることを特徴とする請求項１に記載の静電潜像現像用非磁性トナー。
【請求項３】
前記低抵抗酸化チタンと高抵抗酸化チタンの合計値で、０．６〜１.５重量％の範囲内で且つ低抵抗酸化チタンが、０．３〜１.０重量％と高抵抗酸化チタンが、０．３〜０.５重量％の範囲内で夫々添加されていることを特徴とする請求項１に記載の静電潜像現像用非磁性トナー。
【請求項４】
非磁性トナーとキャリアからなる２成分現像剤を保持する磁気ローラと該磁気ローラに保持された現像剤から現像ローラにトナー層の薄層形成をせしめて該現像ローラと感光体との間に空隙を有して現像を行う現像装置において、前記非磁性トナーは少なくとも結着樹脂、顔料からなるトナー粒子の表面に外添剤を有し、該外添剤がチタネート系カップリング剤で表面処理された低抵抗酸化チタンと高抵抗酸化チタンとの双方をトナー粒子に外添処理してなり、前記低抵抗酸化チタンの体積固有抵抗値が、１０１〜１０６Ω・ｃｍの範囲内であり、高抵抗酸化チタンの体積固有抵抗値が、１０８〜１０１３Ω・ｃｍの範囲内である非磁性トナーを使用することを特徴とする現像装置。
【請求項５】
前記現像装置が、磁気ローラを座標軸中心においた場合に、磁気ローラ回転方向に現像ローラが重力方向下側に位置する現像装置であることを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真法において形成される静電潜像を現像するための乾式非磁性トナーとこれを用いた現像装置に係り、特に非磁性トナーとキャリアからなる２成分現像剤を保持する磁気ローラと該磁気ローラに保持された現像剤から現像ローラにトナー層を薄層形成をせしめて該現像ローラと感光体との間に空隙を有して現像を行うハイブリッド現像方式に用いる乾式非磁性トナーとこれを用いた現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に電子写真法又は静電記録法等においては、光導電性感光体又は誘電体等よりなる潜像担持体上にコロナ帯電等により帯電せしめた感光体上にレーザ、ＬＥＤ等により露光し形成された静電潜像をトナーなど現像剤を用い、可視化して又は静電潜像を反転現像により可視化して高品質な画像を得ている。一般にこれらの現像法に適用するトナーとしてはバインダーとしての熱可塑性樹脂に着色剤や帯電制御剤としての染料、顔料や、離剥剤としてのワックスを混合して混練、粉砕、分級を行い平均粒径５〜１５μｍのトナー粒子としたものが用いられる。そして、一般的にはトナーに流動性を付与したり、トナーの帯電制御を行なったり、クリーニング性を向上させたりするためにシリカや酸化チタン等の無機微粉末、無機金属微粉末が添加される。
【０００３】
現在、実用化されている種々の静電複写方式における乾式現像法として近年特にシアン、マゼンダ、イエロー及びブラックの４つの現像装置を搭載し、感光体を介して搬送ベルト若しくは記録媒体に多色現像を行うカラー電子写真装置においては、非磁性トナーとキャリアからなる２成分現像剤を保持する磁気ローラと該磁気ローラに保持された現像剤から現像ローラにトナー層の薄層形成をせしめて該現像ローラと感光体との間に空隙を有して現像を行うハイブリッド現像方式等が知られている。
【０００４】
かかるハイブリッド現像方式においては、高速の画像形成方式の現像として、感光体上に複数のカラー画像を順次形成する１ドラム色重ね方式用としても検討されてきた。この方式では、感光体上に正確にトナーを重ねることで色ズレの少ないカラー画像形成が可能で、カラーの高画質化に対応する技術として注目されてきた。
しかし、近年、トナーの色に対応した複数の感光体を用いて、転写部材の送りに同期させてカラー画像を形成し転写部材上で色重ねを行うタンデム方式が注目されてきている。この方式では高速性に優れているとの利点があるものの、各色の電子写真プロセス部材を並べて配置しなければならないため、大型化するとの欠点を有していた。
【０００５】
この対策として、各色の感光体同士の間隔を狭くして小型化された画像形成ユニットを配置した小型タンデム画像形成装置が提案されている。
小型化タンデムの画像形成装置において、画像形成ユニットの幅方向のサイズを極小にするため、現像器を縦型とすることが有利である。すなわち、感光体の上部方向に現像器を配置することがレイアウト上望ましい。
特許文献１では、現像装置や転写体などのレイアウトを効率良く機械内部に収納してコンパクトに納める提案がなされているが、この場合は現像装置や転写装置をスライドさせて装脱着する必要があり構造上複雑になりがちである。
【０００６】
前記小型タンデム型ハイブリッド現像方式では、感光体と現像スリーブとの間に空隙があり、非接触現像方式なので、従来２成分現像方式であった感光体へのキャリア付着や磁気ブラシによる感光体への傷がなく、高画質化が可能である。また、現像器内での帯電方式としてキャリアとの混合による２成分方式を採用しており、特に高濃度印字や連続印字においても素早くトナー所望の帯電量にする事が出来る。特に省スペース化により現像器の容積が小さい機種において有効である。しかし一方で、小型化するためにどうしても現像ローラが磁気ローラの下側に来てしまい、現像剤がストレスを受けやすくなってしまい、耐刷でのトナー外添材の埋め込みが顕著になり、トナーチャージアップによる現像ローラ４への付着などの問題が発生する。
【０００７】
ここで、チャージアップによる現像ローラ４へのトナー付着に関して詳しく述べる。図１に示すように、小型タンデム型ページプリンタの場合に、磁気ローラ５、現像ローラ４の間では、所望の帯電量になったトナーを磁気ローラ５から現像ローラ４に供給すると同時に、現像ローラ４から感光体に飛翔せずに、現像ローラ４に残ったトナーの回収を行い、現像ローラ４にはつねにフレッシュなトナーが供給されている。
しかし、小型化を狙ったレイアウト上この部分では重力に逆らってトナーを現像ローラ４から磁気ローラ５に移動させることが必要であるため、トナーがチャージアップすると、現像ローラ４への鏡像力も増し現像ローラ４から磁気ローラ５への剥ぎ取りが行なわれなくなる。そうすることで、現像ローラ４には常に同じトナーが留まり、さらにチャージアップが加速されスリーブ付着を引き起こし、現像性の低下につながる。
【０００８】
現像ローラ４への付着対策として特許文献２では、現像ローラ４と磁気ローラのバイアス制御によりトナースリーブ付着対策を行っているが、本特許文献は、現像ローラと圧接するように磁気ローラが設けられているもので、又使用する現像剤も１成分現像剤であり、本発明とは技術分野が異なるのみならず、トナー側からの対策は行われていない。
【特許文献１】特開２００１−９１１２３号公報
【特許文献２】特開２００１−１０９２４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、ハイブリッド現像方式、特に小型タンデム型ページプリンタにおいて耐刷時のトナーチャージアップが軽減され現像ローラ４へのトナー付着を防止しながら、なおかつ帯電量低下によるトナー機内飛散に対しても極めて優れた効果を期待できる乾式非磁性トナーとこれを用いた現像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者等は、高耐久性のシステムに対応するハイブリッド現像方式に使用する非磁性１成分トナーのトナー粒子の外添剤、特に研磨剤として用いる酸化チタンに着目して、該外添剤として用いるチタネート系カップリング剤で表面処理された低抵抗酸化チタンと高抵抗酸化チタンとの双方をトナー粒子に外添処理することにより、本発明を完成するに至った。
【００１１】
即ち本第１発明は、前記非磁性トナーは少なくとも結着樹脂、顔料からなるトナー粒子の表面に外添剤を有する静電潜像現像用非磁性トナーにおいて、
前記外添剤がチタネート系カップリング剤で表面処理された低抵抗酸化チタンと高抵抗酸化チタンとの双方をトナー粒子に外添処理してなり、前記低抵抗酸化チタンの体積固有抵抗値が、１０１〜１０６Ω・ｃｍの範囲内であり、前記高抵抗酸化チタンの体積固有抵抗値が、１０８〜１０１３Ω・ｃｍの範囲内であり、両者の抵抗値は以下の式を満たすように設定されていることを特徴とする。
Ｉｎ（高抵抗酸化チタン抵抗値）−Ｉｎ（低抵抗酸化チタン抵抗値）＞２
【００１２】
この場合に前記非磁性トナーにおいて、該トナーへの添加量は、該トナーに対して、チタネート系カップリング剤で表面処理された低抵抗酸化チタンと高抵抗酸化チタンの合計値で、０．６〜２.０重量％の範囲内で且つ低抵抗酸化チタンが高抵抗酸化チタンと同等かそれより多く添加するのがよく、好ましくは前記非磁性トナーにおいて、該トナーへの添加量は、該トナーに対して、チタネート系カップリング剤で表面処理された低抵抗酸化チタンが、０．３〜１.０重量％と高抵抗酸化チタンが０．３〜１.０重量％の範囲内で夫々添加されていることを特徴とし、好ましくは低抵抗酸化チタンと高抵抗酸化チタンの合計値で、０．６〜１.５重量％の範囲内で且つ低抵抗酸化チタンが、０．３〜１.０重量％と高抵抗酸化チタンが、０．３〜０.５重量％の範囲内で夫々添加されているのがよい。
又、前記静電潜像現像用非磁性トナーが磁気ローラを座標軸中心においた場合に、磁気ローラ回転方向に現像ローラが重力方向下側に位置する現像装置に用いられる場合に特に有効である。
【００１３】
第２発明は、前記非磁性トナーとキャリアからなる２成分現像剤を保持する磁気ローラと該磁気ローラに保持された現像剤から現像ローラにトナー層の薄層形成をせしめて該現像ローラと感光体との間に空隙を有して現像を行う現像装置において、前記非磁性トナーは少なくとも結着樹脂、顔料からなるトナー粒子の表面に外添剤を有し、該外添剤がチタネート系カップリング剤で表面処理された低抵抗酸化チタンと高抵抗酸化チタンとの双方をトナー粒子に外添処理してなり、前記低抵抗酸化チタンの体積固有抵抗値が、１０１〜１０６Ω・ｃｍの範囲内であり、高抵抗酸化チタンの体積固有抵抗値が、１０８〜１０１３Ω・ｃｍの範囲内である前記非磁性トナーを使用することを特徴とする現像装置であって、より好ましくは前記現像装置が、磁気ローラを座標軸中心においた場合に、磁気ローラ回転方向に現像ローラが重力方向下に位置する現像装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、低抵抗酸化チタンと高抵抗酸化チタンとの双方をトナー粒子に外添処理したために、耐刷時のトナーチャージアップが軽減され現像ローラ４へのトナー付着を防止しながら、なおかつ帯電量低下によるトナー機内飛散に対しても極めて優れた効果を期待することができる。
【００１５】
具体的には、本発明のトナーは、外添剤としてチタネート系カップリング剤で表面処理された低抵抗酸化チタンと高抵抗酸化チタンとの双方をトナー粒子に外添処理することにより、低抵抗酸化チタンと高抵抗酸化チタンとの機能分離により本発明を効果的に達成するもので、低抵抗酸化チタンでは耐刷時のトナーチャージアップによるスリーブ付着、画像濃度低下対策として添加する。一方、低抵抗酸化チタンだけでは耐刷時帯電不良となりトナー機内飛散が発生しやすくなる為、高抵抗酸化チタンを添加するものである。
【００１６】
この場合に、チタネート系カップリング剤で表面処理された低抵抗酸化チタンの体積固有抵抗値が、１０１〜１０６Ω・ｃｍの範囲内であり、高抵抗酸化チタンの体積固有抵抗値が、１０８〜１０１３Ω・ｃｍの範囲内であるように設定する。
ただし低抵抗酸化チタンにおいて、１０１Ω・ｃｍ未満では、トナーに十分な正帯電性を付与することが不可能となり、トナー機内飛散を引き起こす。また、１０６Ω・ｃｍを超えると、帯電量が高すぎてしまい、耐久性においてもチャージアップとなり、スリーブ付着、画像濃度低下、耐久性悪化となってしまう。
又高抵抗酸化チタンにおいて、１０８Ω・ｃｍ未満では、本来、適正な帯電を付与する高抵抗酸化チタンの役割において不十分となり、画像濃度低下などの画像欠陥を招く。１０１３Ω・ｃｍを超えると、帯電量が高すぎてしまい、耐久性においてもチャージアップとなり、スリーブ付着、画像濃度低下、耐久性悪化となってしまう。
又高抵抗酸化チタンと低抵抗酸化チタンの両者の抵抗値の差が小さいと、帯電安定性の効果を発揮できない。
そこで両者の抵抗値は以下の式を満たすように設定されていることが必要である。
Ｉｎ（高抵抗酸化チタン抵抗値）−Ｉｎ（低抵抗酸化チタン抵抗値）＞２
尚、該酸化チタンの体積固有抵抗値は、ADVANTEST社製  R8340A  ULTRA  HIGH  RESISTANCE  METERを用い、１ｋｇの荷重をかけ、印加電圧ＤＣ１０Ｖにて求めることができる。
【００１７】
また、本発明は、該トナーへのチタネート系カップリング剤で表面処理された酸化チタンの添加量は、該トナーに対して、チタネート系カップリング剤で表面処理された低抵抗酸化チタンと高抵抗酸化チタンの合計値で、０．６〜２．０重量％の範囲内での範囲内で且つ低抵抗酸化チタンが高抵抗酸化チタンと同等かそれより多く添加することが好ましく、より具体的にはチタネート系カップリング剤で表面処理された低抵抗酸化チタンが、０．３〜１.０重量％と高抵抗酸化チタンが、０．３〜１.０重量％の範囲内で夫々添加されているのがよい。
低抵抗酸化チタンと高抵抗酸化チタンの合計値が０．６重量％未満では、研磨不足となり、感光体表面へのフィルミング、高温高湿時においての画像流れの発生を引き起こす。又低抵抗酸化チタンと高抵抗酸化チタンの合計値が２．０重量％以上では、ドラム表面の研磨力が強くなりすぎてしまいドラムの寿命を縮めてしまう。
更に低抵抗酸化チタンが、０．３未満では、耐刷時画像濃度の低下を引き起こしやすく、又低抵抗酸化チタンが１.０重量％を超えると適正な帯電を付与しにくい。
又高抵抗酸化チタンが、０．３重量％未満では、適正な帯電を付与する高抵抗酸化チタンの役割において不十分となり、画像濃度低下などの画像欠陥を招く。
又高抵抗酸化チタンが１.０重量％を超えると、低抵抗酸化チタンの役割が低下する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００１９】
図１は本発明になる画像形成装置における現像方法を実施する現像装置の一実施例の模式図、図２は本発明になる現像装置を有する画像形成装置の一実施例の模式図である。
【００２０】
図１において、図中１は感光体（潜像担持体）ドラム、２はＬＥＤなどを使った露光装置、３は感光体ドラム１を帯電するための帯電器、４は現像ローラ、５は内部に磁石集成体を有して回転し、表面にキャリアとトナーからなる磁気ブラシ１０を担持して回転するスリーブからなる磁気ローラ、７は磁気ローラ５上の磁気ブラシ１０の厚さを規制する規制ブレード、８ａ、８ｂはトナーコンテナ９から供給されるトナーをキャリアと混合して撹拌し、帯電させるための撹拌部材としてのミキサー、１１は記録紙、１２は現像装置、１５は現像ローラ４に交流バイアスを印加するための交流電源、１６は同じく直流バイアスを印加するための直流電源、１７は磁気ローラ５に直流バイアスを印加するための直流電源である。
【００２１】
図２において２０は画像形成装置、５３は給紙カセット、５４は無端状ベルト、５８は転写装置、５９は定着装置である。なお以下の説明では、本発明をタンデム型ページプリンタに適用した場合を例に説明し、また感光体として感光体ドラム１を用いた場合を例に説明するが、本発明はモノクロ画像形成装置や他の形式のカラー画像形成装置に適用しても良く、また感光体をベルト状の感光体ベルトなどで構成しても良いことは言うまでもない。
【００２２】
そして前記現像装置１２は、磁気ローラ５と直近のミキサー８ａの位置関係が、ミキサー８ａが上部にあることで縦型の現像装置となり、ミキサー８ａとミキサー８ｂの下に、感光体１と露光装置２が配置されるように置くことができるから、この現像装置１２を図２に示したように４個並べることで、画像形成装置２０の奥行きを狭めることができる。また、トナーコンテナ９は現像装置１２の上部に配置することで、モータを介してトナー補給口から自由落下させることができ、交換時には上から取り外して再度上から装着すればよく、さらに現像装置１２もトナーコンテナ９と同様上部に取り外すことが可能であり、現像装置１２の異常時などの際にも、取り外しが容易で、構造も単純化する。
又前記現像装置は、磁気ローラ５を座標軸中心においた場合に、磁気ローラ回転方向に現像ローラが重力方向下側に位置するように配置する。
【００２３】
最初に、このように構成した現像装置１２による現像方法を適用する画像形成装置２０の一実施例の動作について、図２の模式図を用いて説明する。この画像形成装置２０は、無端状ベルト５４が、給紙カセット５３からの記録紙を定着装置５９に向かって搬送可能に配設されており、記録紙を搬送するベルト５４の上側には、ブラック用現像装置１２Ａ、イエロー用現像装置１２Ｂ、シアン用現像装置１２Ｃ及びマゼンタ用現像装置１２Ｄが配設されている。そしてこれらの現像装置１２（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）には、それぞれ磁気ローラ５（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）、該磁気ローラ５（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）に近接して現像ローラ４（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）が配設され、該現像ローラ４に対面して感光体ドラム１（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）が、さらにこの感光体ドラム１の周囲には、帯電器３（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）及び露光装置２（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）が配置されている。
【００２４】
このように構成したタンデム型ページプリンタにおいて、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックなどのそれぞれの色に対応したトナーとキャリアからなる２成分現像剤は、トナーコンテナ９からそれぞれの現像装置１２に供給され、図１に示したミキサー８ａ、８ｂで撹拌されて帯電され、磁気ローラ５上に磁気ブラシ１０を形成する。そして、磁気ローラ５上の磁気ブラシ１０は規制ブレード７によって層規制され、磁気ローラ５に加えられた直流バイアス１７と現像ローラ４に加えられた直流バイアス１６間の電位差、及び交流バイアス１５によって現像ローラ４にトナーのみの薄層を形成する。
【００２５】
そして、図示していない制御回路からプリント開始信号が来ると、まず、帯電器３によって正帯電有機感光体（正ＯＰＣ）で構成された感光体ドラム１が例えば４００Ｖに帯電され、その後、例えば７７０ｎｍの波長のＬＥＤを用いた露光装置２による露光により、感光体ドラム１の露光後電位は約７０Ｖになって潜像が形成される。そしてこの潜像は、現像ローラ４に加えられた直流バイアス１６と交流バイアス１５により、現像ローラ４上のトナー薄層から感光体ドラム１に飛翔したトナーで現像され、トナー像が形成される。そして、給紙カセット５３から記録紙が送りだされてベルト５４で送られて感光体ドラム１に達したとき、転写装置５８（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）による転写バイアスが印加されて記録紙にトナー像が転写され、定着装置５９で定着されて排紙される。その後前記したように、印刷データによって定期的に、交流（ＡＣ）バイアス１５を印加したまま、直流（ＤＣ）バイアス１７を変化させて現像ローラ４上のトナー薄層を磁気ローラ５に回収する。
【００２６】
さてかかる画像形成装置において、感光体１に感光材料として、正帯電有機感光体（正ＯＰＣ）を用いた場合、オゾンなどの発生が少なく帯電が安定しており、特に単層構造の正ＯＰＣは長期にわたって使用し膜厚が変化した場合においても、感光特性に変化が少なく画質も安定するため、長寿命のシステムには最適である。
【００２７】
即ち長寿命のシステムを用いる場合、正ＯＰＣ感光体の膜厚を２０μｍから４０μｍ程度に設定する。２０μｍ以下の場合、膜が減少し１０μｍに達すると絶縁破壊によって黒点の発生が目だってくる。また、４０μｍ以上に膜厚が厚いと感度が低下し画像低下の要因となる。
露光装置２は半導体レーザもしくはＬＥＤを用いたシステムが考えられる。正ＯＰＣに対しては７７０ｎｍ付近の波長が有効であり、ａ−Ｓｉ感光体では６８５ｎｍ付近の波長が有効である。以下、正のＯＰＣ感光体を用いた場合の例を示す。
【００２８】
帯電器３によって静電潜像担持体である正ＯＰＣ感光体を４００Ｖに帯電する。その後、７７０ｎｍの波長のＬＥＤによって露光を行うと露光後電位は７０Ｖに設定される。正ＯＰＣ感光体は現像ローラ４に対し、約２５０μｍの空間をもって配置される。この空間にはワイヤー電極等は用いない。現像ローラ４の表面は導電性のアルミニュウムからなる回転体である。スリーブの材質としては均一な導電体であれば良く、SUS、導電樹脂被覆、などが適用できる。現像ローラ４と磁気ローラ５の電位差にて現像ローラ４にトナー薄層を形成する。電位差は、現像ローラの電位を７０Ｖ、磁気ローラの電位を４００Ｖにすることで、現像ローラ４に約１〜１．５ｍｇ／ｃｍ２のトナー層圧が形成される。この時の現像剤の帯電量は、約１０〜２０μＣ／ｇが適正で、１０μＣ／ｇ以下ではトナー飛散が目立ち、２０μＣ／ｇ以上では薄層形成されたトナーが感光体１へ飛翔しづらくなる。現像ローラ４から感光体１へトナーを飛翔させるために現像ローラへ交流電圧を印加することで現像性が得られる。電圧としては、Ｐ−Ｐ＝１．５ＫＶ、ｆ＝３．０Ｈｚで画像濃度・ドット再現・カブリ除去のバランスがとれた。また、ＤＵＴＹ比は３０％にすることで現像ゴーストを除去することができた。
現像ローラ４のトナー層表面越しの電位を測定すると約３２０Ｖとなっており、３２０Ｖ−７０Ｖ（全露光後感光体電位）＝２５０Ｖが実質の現像の実行電位であるといえる。
【００２９】
磁気ローラ５と現像ローラ４のギャップは、４００μｍに設定されており、規制ブレード７と磁気ローラ５のギャップはキャリアの粒径に応じて調整されるが、平均粒径３５μｍのキャリアとトナー１０％の現像剤においては４００〜５００μｍに設定し、磁気ブラシが現像ローラ４に接触する設定にある。現像ローラ４と磁気ローラ５のギャップが広すぎると現像剤がローラ間を通過できずに溢れてしまい、狭すぎると現像ローラに接触できず現像ローラのトナーを回収することが困難になり、現像動作を繰り返すと次第に現像ローラ４にトナーが固着してしまい、感光体１へトナーが飛翔できなくなってしまう。
磁気ローラ５と規制ブレード７は磁力線を走らせることで、磁気ブラシの搬送性を絞り、磁気ローラ５の表面をローレットやブラスト処理などで搬送力を高めることで規制ブレード７と磁気ローラ５とのギャップマージンを緩和することができる。
【００３０】
また、磁気ローラ５と直近のミキサー８ａの位置関係がミキサーの方が上部にあることで縦型現像装置となり、この現像装置を４個並べることでプリンタ本体の奥行きを狭めることができる。ミキサー８ａとミキサー８ｂの下に次の感光体および露光装置が配置されるように置くことができるからである。また、トナーコンテナ９は、現像装置の上部に配置することで、モータを介してトナー補給口から自由落下させることができ、交換時には上から取り外し、再度上から装着すればよいという単純な構造が可能となる。
トナーコンテナ９同様に現像装置も上部に取り外すことが可能であり、現像装置の異常時などの際にも取り外しが容易で、構造も単純化する。
【００３１】
次に前記の現像装置に用いるトナーは、結着樹脂中に、着色剤などの種々のトナー配合剤を分散させることにより得られる。本実施におけるトナーに使用する結着樹脂の種類は特に制限されるものではないが、例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系共重合体、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、Ｎ−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂等の熱可塑性樹脂を使用することが好ましい。
より具体的には、ポリスチレン系樹脂として、スチレンの単独重合体でも、スチレンと共重合可能な他の共重合モノマーとの共重合体でもよい。また、ポリエステル系樹脂としては、アルコール成分とカルボン酸成分との縮重合ないし共縮重合によって得られるものであれば使用することができる。また、ポリエステル系樹脂の軟化点は、８０〜１５０℃であることが好ましく、より好ましくは９０〜１４０℃である。
また、バインダー樹脂は、熱硬化性樹脂であっても良い。このように一部架橋構造を導入することにより、定着性を低下させることなく、トナーの保存安定性や形態保持性、あるいは耐久性をより向上させることができる。よって、トナーのバインダー樹脂として、熱可塑性樹脂を１００質量部使用する必要はなく、架橋剤を添加したり、あるいは、熱硬化性樹脂を一部使用することも好ましい。
【００３２】
したがって、熱硬化性樹脂として、エポキシ系樹脂やシアネート系樹脂等を使用することができる。また、本発明においては、結着樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）は５５〜７０℃であることが好ましく、より好ましくは５５〜６５℃である。このガラス転移点が、上記範囲よりも低いと、得られたトナー同士が現像器内で融着し、保存安定性が低下してしまう。また、樹脂強度が低いため、感光体へのトナー付着が生じる傾向がある。さらに、ガラス転移点が上記範囲よりも高いと、トナーの低温定着性が低下してしまう。なお、結着樹脂のガラス転移点は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて、比熱の変化点から求めることができる。より具体的には、測定装置としてセイコーインスツルメンツ社製示差走査熱量計ＤＳＣ−６２００を用い、吸熱曲線を測定することで求めた。測定試料１０ｍｇをアルミパン中に入れ、リファレンスとして空のアルミパンを使用し、測定温度範囲２５〜２００℃、昇温速度１０℃／ｍｉｎ．で常温常湿下にて測定し、得られた吸熱曲線よりガラス転移点を求めた。
着色剤としては、特に限定されるものではないが、例えばブラック、マゼンタ、シアンおよびイエローの顔料などが挙げられる。これらの着色剤は結着樹脂１００質量部に対して、通常２〜２０質量部、好ましくは５〜１５質量部の割合で配合される。
電荷制御剤は、帯電レベルや帯電立ち上がり特性（短時間で、一定の電荷レベルに帯電するかの指標）を著しく向上させ、耐久性や安定性に優れた特性等を得るために配合されるものである。即ち、トナーを正帯電させて現像に供する場合には、正帯電性の電荷制御剤を添加し、負帯電させて現像に供する場合には、負帯電性の電荷制御剤を添加することができる。
このような電荷制御剤としては、特に制限されるものではないが、特に、ニグロシン化合物は、より迅速な立ち上がり性が得られる観点から、正帯電性トナーとしての使用には最適である。又、４級アンモニウム塩を官能基として有するスチレン−アクリル系共重合樹脂は、帯電量を所望の範囲内の値に容易に調節することができる観点から、最適である。
負帯電性を示す電荷制御剤としては、例えば有機金属錯体、キレート化合物が有効で、特にアセチルアセトン金属錯体、サリチル酸系金属錯体または塩が好ましく、特にサリチル酸系金属錯体またはサリチル酸系金属塩が好ましい。
定着性やオフセット性を向上させるために使用されるワックス類としては、特に制限されるものではない。
【００３３】
そして前記トナーは、前述した結着樹脂と電荷制御剤など各種のトナー配合剤とを混合し、押出機等の混練機を用いて溶融混練した後、これを冷却し、粉砕及び分級することにより得られる。上記のトナーは、一般に、その平均粒径が５〜１５μｍ程度に分級及び粒度調整されているのがよい。又トナーは、さらにトナーの流動性、保存安定性を維持する目的で、コロイダルシリカ、疎水性シリカ等でトナー粒子表面を処理することができる。
【００３４】
また、これらシリカ微粒子、酸化チタンの外添処理は、トナーと乾式で攪拌混合することにより行われるが、この攪拌混合は、微粒子がトナー中に埋め込まれないように、ヘンシェルミキサーやナウターミキサーなどを用いて行うのがよい。
【００３５】
又本現像装置に用いるキャリアとしては、マグネタイトキャリア、Ｍｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ系フェライトなどを用いることができ、これらのキャリアをそのまま用いても良いが、適正な抵抗値を上げない範囲で表面処理して用いることも可能である。本発明では一例として、体積固有抵抗を１０８Ωｃｍ３にシリコーン樹脂被覆をし、飽和磁化が４０ｅｍｕ／ｇ、平均粒径３５μｍのフェライトキャリアを用いた。平均粒度が５０μｍを超えるとキャリアのストレスが増大すると共にトナー濃度を上げられず、現像ローラ４へのトナー供給量が減少する。
【実施例】
【００３６】
以下、実施例に基づいて本発明の実験を行うトナーを説明する。なお、言うまでもないが、以下の説明は本発明を例示するものであり、特に理由なく、以下の説明に本発明の範囲は限定されるものではない。
先ず前記酸化チタンの体積固有抵抗値の調整方法について説明する。
四塩化チタン溶液を水酸化ナトリウムで中和して析出させたコロイド状チタン化合物を熟成後５７５℃で焼成し、ハンマーミルで粉砕して平均粒径０．２５μｍの二酸化チタンを得た。この二酸化チタンを水に分散させ、更にピロリン酸ナトリウムを添加してサンドミルで湿式粉砕して二酸化チタン濃度が５０ｇ／ｌの水溶性スラリーとした。
上記スラリーを８０℃に加熱した後この中に、塩化スズ（ＳｎＣｌ４−５Ｈ２Ｏ）及び塩化アンチモン（ＳｂＣｌ３）適量を２Ｎ−塩酸溶液３００ｃｃに溶解した溶液と１０％の水酸化ナトリウム溶液とをｐＨ６〜９に維持しながら６０分間にわたって添加して、二酸化チタン粒子表面に酸化スズ及び酸化アンチモンから成る被覆層を形成させた。
【００３７】
この場合に抵抗値をあげる場合は量を減らす、下げる場合は量を増やす。また、塩化スズと塩化アンチモンの比率で、塩化アンチモンの割合を増やすことで、抵抗値を下げることができる。
その後、スラリーのｐＨを最終的に８に調整した後、濾液の比抵抗が２０，０００Ω・ｃｍになるまで濾過・洗浄し、乾燥（１２０℃）した。
このようにして得られた二酸化チタン乾燥物を電気炉で５００℃にて６０分間焼成し、次いでジェットミルで解砕し、実施例１〜７及び比較例１〜６に示す体積固有抵抗値を示す低抵抗酸化チタンと高抵抗酸化チタンを得た。
更に、得られた酸化チタンをチタネート系カップリング剤で表面処理することにより、最終的な所望の酸化チタンを得た。
【００３８】
次に前記実施例１〜７及び比較例１〜６に示す体積固有抵抗値を示す低抵抗酸化チタンと高抵抗酸化チタンにより、本実施例及び比較例に示すトナーを調整する。
先ず、結着樹脂１００質量部に、離型剤としてのワックス（サゾールワックスＨ１、サゾール社製）６質量部、正電荷制御剤として４級アンモニウム塩（ボントロンＰ−５１、オリエント化学社製）６質量部、顔料としてカーボンブラック（品番：ＭＡ１００  会社名：三菱化学）４部を、ヘンシェルミキサーにて混合した後、２軸押出機にて溶融混練したのち冷却し、ハンマーミルにて租粉砕した。機械式粉砕機にてさらに微粉砕したものを気流式分級機により分級し、体積平均粒径９．０μｍのトナーを得た。
上記で得られたトナー粉体（非磁性１成分トナー）に、シリカ（ＲＡ−２００Ｈ：日本アエロジル社製）を１．０質量部、実施例１〜７及び比較例１〜６に示す体積固有抵抗値を示す低抵抗酸化チタンと高抵抗酸化チタンに以下の表１に示す質量部を添加して、ヘンシェルミキサーにより外添し、トナー粉末の表面に付着させて実施例１〜７及び比較例１〜６に示す非磁性正帯電トナーを調製した。
【００３９】
【表１】
2006178066.tif 000003
【００４０】
次に実施例１〜７及び比較例１〜６に示すトナーを持ち手帯電特性を下記のように測定した。
上記実施例１〜７及び比較例１〜６に示す非磁性正帯電トナー４質量部とフェライトキャリア（ＦＫ−１５０、パウダーテック社製）１００質量部を混合して、通常環境にて、３０分間摩擦帯電させた時の帯電量（μＣ／ｇ）を初期帯電量とした。
即ち常温常湿環境において混合した後、ボールミルにて６０分間撹拌することで摩擦帯電させる。そのうち約１００ｍｇの帯電量をＴＲｅｋ社製帯電量測定装置（Ｑ／Ｍ  Ｍｅｔｅｒ  ２１０ＨＳ）を用いて測定し、その際の質量変化から、現像剤１ｇあたりの帯電量μＣ／ｇを求めた。
測定の詳細は以下の表２に示す通りである。
【００４１】
【表２】
2006178066.tif 000004
【００４２】
次に図１および図２に示すタンデム型ページプリンタを用いて画像特性を調べる。
常温常湿環境（２０℃、６５％ＲＨ）にて初期時に上記ページプリンタにより画像評価パターンを印字して初期画像とし、その後、１０万枚連続通紙を行い、再度画像評価パターンを印字して耐久後画像とし、それぞれソリッド画像をマクベス反射濃度計（ＲＤ９１４）を用いて測定した。画像濃度は１．３０以上をＯＫとした。
【００４３】
トナー機内飛散の測定は、１０万枚連続通紙を行い、再度画像評価パターンを印字してトナー機内飛散を黙示により確認した。
○：現像器からトナー落ちが無い。ＬＥＤの汚染がない。
×：トナー落ちがある。もしくは、ＬＥＤの汚染があり、画像に現れている。
【００４４】
感光体表面状態は、１０万枚連続通紙を行い、ドラム表面を目視観察及び画像を確認しドラムの状態を判断した。
○：ドラム表面及び画像にドラム付着なし。
×：ドラム付着あり。膜減りによりドラム素管が露出している。
【００４５】
又現像ローラ４状態も１０万枚連続通紙を行い、目視により現像ローラ４へのトナー付着を確認した。
○：トナーのスリーブ付着がなく、画像濃度低下もない。
×：トナースリーブ付着が目視で観察され、画像濃度低下を引き起こしている。
【００４６】
以下に前記測定に基づく実験結果について詳しく述べる。
実施例１〜７について、低抵抗酸化チタンと高抵抗酸化チタンを併用する事で、スリーブ付着、画像濃度、機内飛散及び感光体の状態は良好であった。
比較例１は、低抵抗酸化チタンのみを外添処理したものであるが、初期帯電量が他のものよりも低くなる傾向があり、耐刷を続けることでトナー機内飛散が発生し、画像にも表れたため評価を途中で中止した。
比較例２は、高抵抗酸化チタンのみを外添処理したものであるが、初期においては帯電量、画像濃度とも問題は無いが、耐刷を続ける事で帯電量が上昇し、スリーブ付着が発生し、画像濃度低下を引き起こした。
比較例３は、低抵抗酸化チタンと高抵抗酸化チタンの併用であるが、添加量が０.３％と少なかった為、研磨力が不足し、ドラムのフィルミングが発生した。
比較例４は、低抵抗酸化チタンと高抵抗酸化チタンの併用であるが、添加量が４％と多かった為、研磨力が強すぎ、ドラムの膜減りが激しく感光層が１０μｍを下回る部分が出現し、その部分でリークが発生し不良画像をだした。
比較例５は２種類の高抵抗酸化チタンを併用した場合であるが、耐刷時はやはりトナーのチャージアップによりスリーブ付着が発生し、画像濃度の低下を引き起こした。
比較例６は高抵抗酸化チタンと低抵抗酸化チタンの両者の抵抗値の差が小さいため、帯電安定性の効果を発揮できず、スリーブ付着が発生した。
従って両者の抵抗値は以下の式を満たすことが必要であることが確認された。
Ｉｎ（高抵抗酸化チタン抵抗値）−Ｉｎ（低抵抗酸化チタン抵抗値）＞２
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上の説明から明らかなように、本第１の発明によれば、低抵抗酸化チタンと高抵抗酸化チタンとの双方をトナー粒子に外添処理したために、耐刷時のトナーチャージアップが軽減され現像ローラへのトナー付着を防止しながら、なおかつ帯電量低下によるトナー機内飛散に対しても極めて優れた効果を期待することができる。
特に第２の発明は、非磁性トナーを用いたいわゆるハイブリット方式の現像システムにおいて、耐刷時のトナーチャージアップが軽減され現像ローラへのトナー付着を防止しながら、なおかつ帯電量低下によるトナー機内飛散に対しても極めて優れた現像装置を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明になる画像形成装置における現像方法を実施する現像装置の一実施例の模式図である。
【図２】本発明になる現像装置を有する画像形成装置の一実施例の模式図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  感光体（潜像担持体）ドラム
２  露光装置
３  帯電器
４  現像ローラ
５  供給ローラ（磁気ローラ）
７  規制ブレード
８ａ、８ｂ  ミキサー
９  トナーコンテナ
１０  磁気ブラシ
１１  記録紙
１２  現像装置
１５  交流電源
１６  直流電源
１７  直流電源
【図１】
2006178066.tif 000005
【図２】
2006178066.tif 000006