(57)【要約】【課題】  印字の初期から印字後半にかけて画像変化がなく、かつ印字初期のかぶりを低減する電子写真用トナーの製造方法及び製造装置を提供すること。【解決手段】  結着樹脂及び着色剤を含有する着色微粒子に無機物を外添してなる原料トナーを、帯電され、露光された感光体ドラムに、規制された層厚で供給し、感光体ドラム表面に付着させる工程、及び前記感光体ドラム表面に付着したトナーを現像トナーとして回収する工程を具備することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
結着樹脂及び着色剤を含有する着色微粒子に無機物を外添してなる原料トナーを、帯電され、露光された感光体ドラムに、規制された層厚で供給し、感光体ドラム表面に付着させる工程、及び前記感光体ドラム表面に付着したトナーを現像トナーとして回収する工程を具備することを特徴とする電子写真用トナーの製造方法。
【請求項２】
前記感光体ドラム表面に付着したトナーを被転写体に静電的に転写した後、被転写体に転写されたトナーを現像転写トナーとして回収することを特徴とする請求項１に記載の電子写真用トナーの製造方法。
【請求項３】
前記被転写体に転写されたトナーを回収した後の感光体ドラム表面からカブリトナーを回収することを特徴とする請求項２に記載の電子写真用トナーの製造方法。
【請求項４】
前記原料トナー、現像トナー、及び現像転写トナーが非磁性一成分トナーであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の電子写真用トナーの製造方法。
【請求項５】
感光体ドラム、この感光体ドラム表面を帯電させる手段、前記帯電した感光体ドラム表面を露光する手段、前記露光された感光体ドラムに、結着樹脂及び着色剤を含有する着色微粒子に無機物を外添してなる原料トナーを、規制された層厚で供給し、前記感光体ドラム表面に付着させる手段、及び前記感光体ドラム表面に付着したトナーを回収する手段を具備することを特徴とする電子写真用トナーの製造装置。
【請求項６】
前記感光体ドラム表面に付着したトナーを被転写体に転写する手段を更に具備し、前記トナー回収手段は、前記被転写体に転写したトナーを回収することを特徴とする請求項５に記載の電子写真用トナーの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真用トナーの製造方法及び製造装置に係り、特に、高画質の画像を形成可能な電子写真用トナーの製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式による画像形成は、一般に静電荷像をトナーにより現像して可視化し、得られたトナー像を用紙に転写することにより行われる。画像形成における現像方式としては、トナーの帯電を現像ロールとブレードとの間における圧接により行う１成分方式と、フェライトなどのキャリアとの摩擦により行う２成分方式とがある。
【０００３】
このような画像形成に用いられるトナーは、一般に次のような方法により製造される。即ち、結着樹脂、着色剤、離型剤、帯電制御剤等の原料を乾式で混合した後、混合物を２軸押出機などで溶融混練し、冷却固化した後に粗粉砕を行い、混練粗砕物を得る。その後、ジェットミルなどで微粉砕を行い、適切な粒度分布になるように分級機で粒度調整を行う。さらにシリカなどと一緒に混合機で混合（外添工程）することで表面処理を行い、異物や凝集物除去のための篩別を行い、トナーを得る。
【０００４】
電子写真方式による画像形成では、印字初期と印字後半とで画像濃度や画質が変化するという不具合が発生することがある。その原因としては、カートリッジ内のトナーの粒度分布の変化や遊離した外添剤量の変化が挙げられる。
【０００５】
まず、トナーの粒度分布の変化についてであるが、特に、１成分現像方式の場合、印刷枚数の増加に伴い、カートリッジに残留するトナーの粒径が大きくなることが知られている。これは、現像ロール上にトナー薄層を形成する際、大粒径トナーに比べ、小粒径トナーの方が現像ローラと規制ブレードとの間を確率的に通過し易い上、現像残トナーを現像ローラから剥離する際、小粒径トナーの方が大粒径トナーよりも剥離されにくいことから、印刷枚数が増加するにつれ、大粒径トナーのほうがより多く回収され、カートリッジに残留するトナーが大粒径化するためである。
【０００６】
このトナー粒度分布の変化は、現像量、画質に大きな影響を及ぼすため、印字の初期と印刷がすすんだ印字の後半で画像変化が発生してしまう。カラートナーの場合は、色目が変化してしまう結果となる。
【０００７】
次に、遊離した外添剤量の変化については、次のことが言える。即ち、近年、高画質化が求められ、そのためトナーは小粒径化が進んでいるが、トナーが小粒径化することで、トナーの流動性や転写性が悪化する。それを改善するため、外添工程でシリカなどの外添剤をより多く添加することが行われている。しかし、外添剤を多量に添加すると、トナーに付着しない遊離した外添剤量が多くなったり、外添剤同士の凝集が多くなってしまう。これら遊離外添剤の量が適量でないと、現像ローラの規制ブレードに凝集物が集まり、トナー薄層の形成不良を起したり、画像印字初期にかぶりを悪化させる原因となり、好ましくない。
【０００８】
以上のように、電子写真方式の画像形成方法では、カートリッジ内のトナーの粒度分布の変化や遊離した外添剤量の変化により、様々な不具合が発生する。これらの不具合を改善するため、様々な提案がなされている。
【０００９】
例えば、縦振動による篩効果を有する篩装置により、添加剤の付着状態を維持しつつ異物を除去する電子写真用トナーの製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、トナーに外添剤を添加した後、分級する電子写真用トナーの製造方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
しかし、いずれの提案も、画像不良の原因となる過剰な遊離外添剤や、外添剤の凝集物等を除去できる効果が得られるものの、印字の初期から後半にかけて安定したトナーの現像性と転写性を十分満足するトナーを得ることはできない。
【特許文献１】特開平７−２８７４１６号公報
【特許文献２】特開平６−２３６０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、以上のような事情の下になされ、印字の初期から印字後半にかけて画像変化がなく、かつ印字初期のかぶりを低減する電子写真用トナーの製造方法及び製造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】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、結着樹脂及び着色剤を含有する着色微粒子に無機物を外添してなる原料トナーを、帯電され、露光された感光体ドラムに、規制された層厚で供給し、感光体ドラム表面に付着させる工程、及び前記感光体ドラム表面に付着したトナーを現像トナーとして回収する工程を具備することを特徴とする電子写真用トナーの製造方法を提供する。
【００１３】
本発明の第２の態様は、感光体ドラム、この感光体ドラム表面を帯電させる手段、前記帯電した感光体ドラム表面を露光する手段、前記露光された感光体ドラムに、結着樹脂及び着色剤を含有する着色微粒子に無機物を外添してなる原料トナーを、規制された層厚で供給し、前記感光体ドラム表面に付着させる手段、及び前記感光体ドラム表面に付着したトナーを回収する手段を具備することを特徴とする電子写真用トナーの製造装置を提供する。
【００１４】
この場合、前記感光体ドラム表面に付着したトナーを被転写体に静電的に転写した後、被転写体に転写されたトナーを現像転写トナーとして回収することができる。また、前記被転写体に転写されたトナーを回収した後の感光体ドラム表面からカブリトナーを回収することができる。
【００１５】
以上の電子写真用トナーの製造方法及び製造装置において、前記原料トナー、現像トナー、及び現像転写トナーとして非磁性一成分トナーを用いることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、印字の初期から印字後半にかけて画像変化がなく、かつ印字初期のかぶりを低減することの可能な電子写真用トナーの製造方法及び製造装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るトナーの製造方法に用いられる現像回収装置を概略的に示す図である。この現像回収装置は、非磁性一成分接触現像装置、例えば「カシオページプレストＮ−５」（カシオ計算機（株）製：カラープリンタ毎分２９枚機（Ａ４横））の転写ベルト部分を取り外し、ベタ印字により感光体ドラム上に付着したトナーを回収できるように改造したものである。
【００１９】
図１において、感光体ドラム１の周囲には、感光体ドラム１の表面を帯電するための帯電ロール２、帯電した感光体ドラム１の表面を全面露光して電荷を消失させるためのＬＥＤ３、帯電したトナーを感光体ドラム１に供給して反転現像により付着させるための現像器４、感光体ドラム１の表面に付着したトナーを感光体ドラム１から剥離するためのクリーニングブレード５がそれぞれ配置されている。
【００２０】
現像器４は、トナーを収容するトナーホッパー６と、トナーを感光体ドラム１に供給するための現像ロール７と、トナーホッパー６内のトナーを現像ロール７に供給するための供給ロール８と、供給ロール８により供給されたトナーの現像ロール７上の層厚を規制し、トナーを帯電させるドクターブレード９とを備えている。また、クリーニングブレード５に隣接して、クリーニングブレード５により感光体ドラム１から剥離されたトナーを回収するトナー回収機構１０が配置されている。
【００２１】
トナーホッパー６内に収容されたトナーは、本実施形態に係るトナーの製造方法における原料となるものである。この原料トナーには、通常の画像形成に使用した場合には、現像に供されずにトナーホッパー内に残留し、画像濃度を変化させる大粒径トナーや、かぶりの原因となる、トナーに付着しない遊離した外添剤等が含まれている。
【００２２】
このようなトナーホッパー６内の原料トナーは、まず供給ロール８により現像ロール７に供給され、クリーニングブレード５により層厚が規制されるとともに、帯電される。帯電されたトナーは、帯電され、露光された感光体ドラム１に供給される。
【００２３】
この場合、大粒径トナーは小粒径トナーに比べ、クリーニングブレード５を通過しにくいことから、トナーホッパー６内に残留するものがある。また、感光体ドラム１に供給されずに現像ロール７上に残留するトナーも、大粒径トナーの方が小粒径トナーよりも剥離され易いことから、トナーホッパー６内に戻されるものがある。
【００２４】
感光体ドラム１に付着したトナーは、クリーニングブレード５により感光体ドラム１から剥離され、回収機構１０において回収される。回収されたトナーには、大粒径トナーがトナーホッパー６内に残留したり、戻されたりしたため、大粒径トナーが少ない。そのため、この回収されたトナーを画像形成に用いることにより、印字初期から多数枚の印字にわたって画像濃度や色目が変化することのない、良質の画像が得られる。
【００２５】
図２は、現像転写回収装置を示し、この装置は、非磁性一成分接触現像装置、例えば「カシオページプレストＮ−５」（カシオ計算機（株）製：カラープリンタ毎分２９枚機（Ａ４横））の転写ベルト１１の下方にベルトクリーニングブレード１２及びトナー回収機構１３を取り付け、クリーニングブレード５に隣接してかぶりトナー回収機構１４を配置したものである。なお、かぶりトナー回収機構１４は、搬送チューブ１５と、この搬送チューブ１５内に配置された搬送スクリュー１６と、トナーホッパー６に設置されたかぶりトナーホッパー１７とから構成される。
【００２６】
図１に示す現像回収装置では、感光体ドラム１に付着したトナーは、クリーニングブレード５により感光体ドラム１から剥離され、トナー回収機構１０において回収されたが、図２に示す現像転写回収装置では、感光体ドラム１に付着したトナーは、転写ベルト１１に転写され、ベルトクリーニングブレード１２により転写ベルト１１から剥離され、トナー回収機構１３において回収される。また、転写ベルト１１に転写されずに感光体ドラム１に残留するトナーは、かぶりの原因となるトナーであるが、これはクリーニングブレード５により感光体ドラム１から除去され、かぶりトナー回収機構１４により回収され、かぶりトナーホッパー１７内に収容される。
【００２７】
図２に示す現像転写回収装置を用いたトナー製造方法によると、図１に示す現像回収装置を用いた方法による効果に加え、転写されにくいかぶりトナーを分離回収しているため、転写性の優れたトナーを得ることができるという効果を奏する。
【００２８】
以下、本発明の実施例及び比較例を示し、本発明についてより具体的に説明する。
【００２９】
実施例１
結着樹脂としてポリエステル樹脂（軟化点１３４℃）を９２質量％、着色剤としてＣ．Ｉピグメントレッド５７：１を４質量％、荷電制御剤として「ＬＲ−１４７」（日本カーリット（株）製：有機ホウ素化合物）を１質量％、離型剤として「ＮＰ０５６」（三井化学（株）製：ポリプロピレンワックス）３質量％をヘンシェルミキサー（三井鉱山（株）製）を用いて混合した。混合粉体を２軸混練機（スクリュウ径４３ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝３４）で溶融混練し、延伸、冷却し、ロートプレックス（ホソカワミクロン（株）製、２ｍｍスクリーン）で粗砕した後、衝突式粉砕機・風力分級機にて、トナー平均粒径が７．０μｍになるように粉砕分級を行い、着色微粒子を得た。
【００３０】
得られた微粒子１００質量部に、外添剤として「ＮＹ５０」（日本アエロジル（株）製：疎水性シリカ）を３．０質量部「ＲＸ２００」（日本アエロジル（株）製：疎水性シリカ）を０．５質量部添加し、ヘンシェルミキサーで混合し、原料トナーを得た。
【００３１】
得られた原料トナーを、図１に記載する現像トナー回収装置のトナーホッパーにトータルで２ｋｇ投入し、装置を駆動させて、トナー回収機構にて１ｋｇを回収した。
【００３２】
この時、印字パターンとしては、Ａ４横サイズでベタ画像と白紙画像を交互に連続印字した。
【００３３】
実施例２
実施例１と同様にして得られた原料トナーを、図２に記載する現像転写トナー回収装置のトナーホッパーに投入し、トナーを処理する以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００３４】
実施例１と同様にトータル２ｋｇの原料トナーをトナーホッパーに投入し、トナー回収機構にてトナー１ｋｇを回収した。この時、印字パターンとしては、Ａ４横サイズでベタ画像と白紙画像を交互に連続印字した。
【００３５】
比較例
現像回収装置を使用しない以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００３６】
なお、実施例１で用いたポリエステル樹脂の軟化点の測定は、以下の条件で行った。
【００３７】
装置：フローテスター（島津製作所（株）製、ＣＦＴ−５００Ｄ）
試料：１ｇ
昇温速度：６℃／分
荷重：３０ｋｇ
ノズル：直径１ｍｍ、長さ１ｍｍ
１／２法：試料の半分が流出した温度を軟化点とした。
【００３８】
サンプル及び測定環境は、極端な温湿度にならないよう十分配慮した。
【００３９】
また、実施例１で得たトナーの平均粒径は、以下の条件で測定した。
【００４０】
装置：マルチサイザーII（コールター（株）製）
試料：ビーカーに試料少量と精製水、界面活性剤を入れ、超音波洗浄器にて分散した。
【００４１】
測定：アパーチャーは１００μｍで行い、カウントは５０，０００個で行い、体積平均粒径を得た。
【００４２】
上記実施例及び比較例により得たトナーについて、以下の試験を行った。
【００４３】
試験１−感光体かぶり
非磁性一成分現像装置「カシオページプレストＮ−５」（カシオ計算機（株）製：カラープリンタ毎分２９枚機（Ａ４横）、プロセススピード１２９ｍｍ／ｓｅｃ）にトナーを実装し、通常環境（２５℃、５０％ＲＨ）において、普通紙（ＸＥＲＯＸ−Ｐ紙Ａ４サイズ）を用いて白紙印字を行い、印字している途中でフロント扉を開けることにより、印字を強制終了させ、その時のＯＰＣドラム上のカブリトナーをメンディングテープに写しとり、白紙に貼り付けて、カブリトナーを採取していないテープと比較した。
【００４４】
評価タイミングは、印字スタート時と５％印字画像を１４，０００枚連続印字した後に行った。測定は日本電色（株）製の分光式色差計「ＳＥ−２０００」を用いて得られるＸＹＺ値よりかぶり前後の差の最大値をカブリ値として求め、下記のように評価した。ＳＥ−２０００の設定は、Ｄ65光源を使用し、測定径は５ｍｍで行った。
【００４５】
◎：カブリ値が２未満で良好
○：カブリ値が２以上５未満で良好
△：カブリ値が５以上１０未満である。実用上問題ないレベル
×：カブリ値が１０以上で悪い
試験２−現像ロール上薄層量の測定
試験１と同様の装置を用い、通常環境（２５℃、５０％ＲＨ）において、トナーカートリッジを取り出し、現像ロール上の薄層を掃除機で吸い取り、薄層量を測定する。印字スタート時と５％印字画像を１４，０００枚連続印字した後において行い、その変化量を評価する。現像ロール上のトナーの薄層量を測定する方法としては、内径が１０ｍｍ程度のシリコンチューブを掃除機と接続し、吸引させて行い、吸引前後の重量変化より、薄層量を計算した。このとき、薄層上のトナーを幅１０ｍｍ、長さ３００ｍｍの範囲で吸い取った。
【００４６】
◎：薄層量の変化量が±５％未満で変化量がほとんどなく良好
○：薄層量の変化量が±５％以上１０％未満で問題ないレベル
×：薄層量の変化量が±１０％以上で変化が大きい
試験３−色相の変化
試験１と同様の装置を用い、通常環境（２５℃、５０％ＲＨ）において、印字スタート時と５％印字画像を１４，０００枚連続印字した後に、それぞれベタ画像を印字し、Ｘ−Ｒｉｔｅ社の分光測色濃度計（Ｘ−Ｒｉｔｅ９３８）を用いて色度（Ｌ* 、ａ* 、ｂ* ）を測定し、下記式より、色差を求める。Ｘ−Ｒｉｔｅの設定は、Ｄ65光源ｍ、視野角２度、測定径４ｍｍで行った。
【数１】
2008216688.tif 000003
【００４７】
Ｌs ：印字スタート時のＬ*
Ｌ１４：１４，０００枚時のＬ*
Ａs ：印字スタート時のａ*
Ａ14：１４，０００枚時のａ*
Ｂs ：印字スタート時のｂ*  ： 
Ｂ14：１４，０００枚時のｂ*
◎：色差が３以下で色目の変化がほとんど見られない。
【００４８】
○：色差が８未満で実用上問題のないレベル
×：色差が８以上で色目の変化が認識できる。
【００４９】
試験４−転写性
試験１と同様の装置にトナーを実装し、通常環境（２５℃、５０％ＲＨ）において、ベタ画像を印字している途中でフロント扉を開けることにより、印字を強制終了させ、その時のＯＰＣドラム上の転写残トナーをメンディングテープに写しとり、目視にて比較した。
【００５０】
実施例及び比較例で得たトナーについて行った試験結果を下記表に示す。
【表１】
2008216688.tif 000004
【００５１】
上記表１より、実施例１、２で得られたトナーは、印字スタート時と１４，０００枚印字した後の画像性の変化が少なく、良好な試験結果が得られたことがわかる。
【００５２】
即ち、実施例１では、図１に示す現像トナー回収装置により、現像し易いトナーを回収し、現像しにくいトナーを排除したことにより、印字初期から多数枚数の印字にわたって安定した画像を得ることができた。
【００５３】
また、実施例２では、図２に示す現像転写トナー回収装置により、現像し易いトナーを回収し、現像しにくいトナーを排除するとともに、転写し易いトナーとそうでないトナーを選別しているため、印字初期から多数枚数の印字にわたって更に安定した画像を得ることができた。また、現像転写トナーの回収時、白紙印字を行うことで、白紙かぶりに起因するかぶり易いトナーを排除しているため、特に初期の感光体かぶりが良好な結果であった。
【００５４】
これに対し、現像処理も現像転写処理も行わない比較例に係るトナーは、感光体かぶりが安定せず、薄層量及び色相の変化が大きく、また転写性も劣っていることがわかる。
【００５５】
以上の実施例１及び２で用いた現像トナー回収装置及び現像転写トナー回収装置は、いずれも既存のプリンタを改造したものであるので生産性に難点があるが、これらの装置を並列に配置するか、あるいは各ロールを大型化することにより、生産性を向上させることができる。
【００５６】
また、本発明では、トナーを帯電工程、現像工程、及び転写工程に供すればよいので、キャリアと、永久磁石を備える磁選機を用いた図３に示す現像転写トナー回収装置及び工程を考えることが出来る。
【００５７】
即ち、図３に示す装置及び工程では、まずＶ型混合機によりトナーとキャリアを混合し、トナーを帯電させる。次いで、帯電したトナーとキャリアの混合物は、供給機を介して、かぶりトナー選別機に供される。かぶりトナー回収機は、永久磁石を含む磁選機と、これに対向して配置された感光体ドラムとにより構成される。帯電された感光体ドラムにトナーとキャリアの混合物が供給されると、かぶりトナーが感光体ドラムに付着し、クリーニングブレードにより回収される。
【００５８】
かぶりトナー選別機から出たトナーとキャリアの混合物は、次に、転写残トナー回収機に供される。転写残トナー回収機は、永久磁石を含む磁選機と、これに対向して配置された感光体ドラムとにより構成される。帯電され、露光された感光体ドラムにトナーとキャリアの混合物が供給され、次いで転写ベルトに転写され、転写ベルトに付設されたベルトクリーニングブレードにより製品として回収される。回収されなかった転写残トナーは、クリーニングブレードにより回収される。
【００５９】
なお、感光体に付着しなかったキャリアは、後段の磁選機により回収され、混合工程に戻される。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施形態に用いる現像トナー回収装置を示す図である。
【図２】本発明の他の実施形態に用いる現像転写トナー回収装置を示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態に用いる永久磁石を備える磁選機を用いた現像転写トナー回収装置を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１…感光体ドラム、２…帯電ロール、３…ＬＥＤ、４…現像器、５…クリーニングブレード、６…トナーホッパー、７…現像ロール、８…供給ロール、９…ドクターブレード、１０，１３…トナー回収機構、１１…転写ベルト、１２…ベルトクリーニングブレード、１４…かぶりトナー回収機構、１５…搬送チューブ、１６…搬送スクリュー、１７…トナーホッパー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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