(57)【要約】 【課題】  クリーニング性向上のため、像担持体表面に脂肪酸金属塩を塗布する塗布装置を備えた画像形成装置において、経時での現像剤帯電量低下を抑制して、地汚れの発生防止して高品位な画像品質を維持する。【解決手段】  潜像を担持する感光体１と、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いて感光体上の潜像を現像する現像装置４と、感光体１表面に脂肪酸金属塩２２を塗布する塗布ブラシ２１を備えた画像形成装置において、トナーとして塗布ブラシにより感光体表面に塗布するものと同じ脂肪酸金属塩を添加したものを用いる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像を担持する像担持体と、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いて該像担持体上の潜像を現像する現像装置と、該像担持体表面に脂肪酸金属塩を塗布する塗布装置とを備えた画像形成装置において、
上記トナーとして上記塗布装置により上記像担持体表面に塗布するものと同じ脂肪酸金属塩を添加したものを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、上記トナーに添加する脂肪酸金属塩を１ｗｔ％以下としたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２の画像形成装置において、上記トナーが少なくとも、変性ポリエステル系樹脂、着色剤、離型剤を含有したものであり、これらを水系媒体中に無機分散剤又は微粒子ポリマーの存在下で分散せしめ、得られたトナー分散物をアミン類からなる反応原料と重付加反応させ、得られた乳化分散液の溶媒を除去することにより得たものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１、２または３の画像形成装置において、上記トナーの形状係数ＳＦ−１が１５０以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１、２、３または４の画像形成装置において、上記トナーの体積平均粒径が３．０〜７．０μｍであり、粒径分布が１．００≦Ｄｖ／Ｄｎ≦１．２０（ここで、Ｄｖ：体積平均粒径、Ｄｎ：個数平均粒径）であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５の画像形成装置において、上記トナーに含まれる３μｍ以下の粒子の割合が１〜２０個数％であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセスにより画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の画像形成装置に採用される現像剤として、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤が広く用いられている。２成分現像剤では、トナーとキャリアとが摩擦帯電することにより適正な現像剤帯電量（Ｑ／Ｍ）を得るよう、その組み合わせを適宜選択している。また、近年、高画質化の要望から小径あるいは球形のトナーを用いることが多くなっている。しかしながら、小径あるいは球形のトナーを用いるとクリーニングの負荷が増大し、クリーニング不良になりやすいという欠点があった。そこで、像担持体上に脂肪酸金属塩を塗布することで像担持体表面の摩擦係数μを低下させ、クリーニング性を向上させることが行われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、像担持体表面に塗布した脂肪酸金属塩は経時において、現像剤と摺擦して現像剤中に取り込まれてしまう。２成分現像剤では、キャリアが取り込まれた脂肪酸金属塩にコーティングされてトナーを摩擦帯電させにくくなり、経時で現像剤帯電量（Ｑ／Ｍ）が低下してしまう。このため、経時で地汚れが発生して画像品質が低下するという問題が発生した。
【０００４】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものである。その目的とするところは、クリーニング性向上のため、像担持体表面に脂肪酸金属塩を塗布する塗布装置を備えた画像形成装置において、経時での現像剤帯電量低下を抑制して、地汚れの発生防止して高品位な画像品質を維持することのできる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、潜像を担持する像担持体と、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いて該像担持体上の潜像を現像する現像装置と、該像担持体表面に脂肪酸金属塩を塗布する塗布装置とを備えた画像形成装置において、上記トナーとして上記塗布装置により上記像担持体表面に塗布するものと同じ脂肪酸金属塩を添加したものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記トナーに添加する脂肪酸金属塩を１ｗｔ％以下としたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の画像形成装置において、上記トナーが少なくとも、変性ポリエステル系樹脂、着色剤、離型剤を含有したものであり、これらを水系媒体中に無機分散剤又は微粒子ポリマーの存在下で分散せしめ、得られたトナー分散物をアミン類からなる反応原料と重付加反応させ、得られた乳化分散液の溶媒を除去することにより得たものであることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２または３の画像形成装置において、上記トナーの形状係数ＳＦ−１が１５０以下であることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の画像形成装置において、上記トナーの体積平均粒径が３．０〜７．０μｍであり、粒径分布が１．００≦Ｄｖ／Ｄｎ≦１．２０（ここで、Ｄｖ：体積平均粒径、Ｄｎ：個数平均粒径）であることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５の画像形成装置において、上記トナーに含まれる３μｍ以下の粒子の割合が１〜２０個数％であることを特徴とするものである。
【０００６】
これらの画像形成装置においては、２成分現像剤のトナーとして像担持体上に塗布する脂肪酸金属塩と同様の脂肪酸金属塩を添加したものを用いる。２成分現像剤では、このトナーと摩擦帯電することにより適正な現像剤帯電量（Ｑ／Ｍ）を得るようなキャリアが選択されている。そこで、経時で像担持体上に塗布した脂肪酸金属塩が現像剤中に取り込まれても、初期より脂肪酸金属塩を含む現像剤で適正な現像剤帯電量を得られるように調整されているため、現像剤帯電量の変化は少ないレベルに抑えられる。一方、従来の画像形成装置では、初期において脂肪酸金属塩を添加しないトナーで適正な現像剤帯電量を得られるようなキャリアが選択されている。そこで、経時で新たに脂肪酸金属塩が現像剤中に取り込まれると、脂肪酸金属塩を含む現像剤で適正な現像剤帯電量を得るようには対応できず、現像剤帯電量は大きく変化してしまう。よって、本発明の画像形成装置では、従来に較べ、経時での現像剤帯電量低下を抑制できる。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１乃至６の発明によれば、クリーニング性向上のため、像担持体表面に脂肪酸金属塩を塗布する塗布装置を備えた画像形成装置において、経時での現像剤帯電量低下を抑制して、地汚れの発生防止して高品位な画像品質を維持することができるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を、画像形成装置に適用した実施形態について説明する。図１は、本実施形態の画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置は、図１中反時計回りに回転する像担持体としてのドラム状の感光体１を備えている。この感光体１の周囲に帯電装置としての帯電ロ−ラ２、露光装置３、現像装置４、転写ベルト６、クリ−ニング装置としてのクリーニングブレード８、除電ランプ９、光センサ１０等が配置されている。現像装置４には、図示しないトナ−補給装置より現像装置４内にトナ−が補給される。また、クリーニングブレード８より感光体１の回転方向上流側に、感光体１表面に脂肪酸金属塩を塗布するための塗布装置としての塗布ブラシ２１を設けている。そして、塗布ブラシ２１と感光体１との当接部以外で塗布ブラシ２１に当接するバー状の脂肪酸金属塩２２を設けている。ここでは、脂肪酸金属塩２２としてステアリン酸亜鉛を用いた。また、転写紙を図示しない給紙トレイから搬送する給紙部５と、転写紙の搬送方向に関して転写ベルト６よりも下流側に配置される定着装置７を備えている。
【０００９】
次に、本実施形態の画像形成装置の動作について説明する。図１中、感光体１は反時計方向に回転しながら、帯電ロ−ラ２により表面電位が−５００Ｖ前後に帯電される。次いで、露光装置３により画像情報に基づき画像部に光照射され、画像部の表面電位を０〜−１５０Ｖとして、静電潜像を形成する。次に、現像装置４によりトナ−が感光体１の画像部に供給され、トナー像を形成する。また、給紙部５より用紙先端部と画像先端部とが転写ベルト６で一致するようなタイミングで転写紙が送られ、転写ベルト６により感光体１上のトナー像が転写紙に転写される。その後、転写紙は定着装置７へ送られ、熱と圧力によりトナーが転写紙に融着されてコピーとして排出される。感光体１上に残った残留トナーはクリーニングブレード８により掻き落とされる。その後、感光体１は除電装置９の除電光により残留電荷が除電されて表面電位が０〜−１５０Ｖの基準電位に平均化される。
【００１０】
また、本実施形態の画像形成装置では、感光体１の回転に伴い、塗布ブラシ２１から脂肪酸金属塩（ステアリン酸亜鉛）２２が感光体１表面に塗布される。これにより、感光体１表面の摩擦係数μを低下し、クリーニング性が向上する。
【００１１】
次に、本実施形態の画像形成装置の現像剤について説明する。現像剤はトナーとキャリアからなる２成分現像剤を用いるものである。トナーには、予めトナーに数種の添加剤が添加されている。代表的なものとして、シリカ、酸化チタン等が挙げられる。さらに、本実施形態のトナーは、上記塗布ブラシ２１から感光体１表面に塗布されるものと同じ脂肪酸金属塩（ステアリン酸亜鉛）を添加している。そして、このトナーにおいて適正な現像剤帯電量（以下、Ｑ／Ｍという）を得るためのキャリアが選択されている。以下、適正なＱ／Ｍとして３５μＣ／ｇを得るようにキャリアを選択するものを例として説明する。
【００１２】
例えば、脂肪酸金属塩を添加せずに、シリカ１．５ｗｔ％、酸化チタン０．５ｗｔ％を添加した従来のトナーを用いた場合、キャリアの帯電量（ＣＡ）２５μＣ／ｇのものを用いてＱ／Ｍが３５μＣ／ｇとなるようにする。ところが、この場合経時で現像剤中に脂肪酸金属塩が混入すると、現像剤帯電量（Ｑ／Ｍ）は２５μＣ／ｇまで低下してしまった。
【００１３】
一方、シリカの量、酸化チタンの量は同じでさらにステアリン酸亜鉛を０．２ｗｔ％添加した本実施形態のトナーを用いた場合、キャリアの帯電量（ＣＡ）３５μＣ／ｇのものを用いて、Ｑ／Ｍが３５μＣ／ｇとなるようにする。この場合、経時で現像剤中に脂肪酸金属塩が混入しても、現像剤帯電量（Ｑ／Ｍ）の低下は３０μＣ／ｇまでで抑えられた。このように、初期から脂肪酸金属塩を含む現像剤で適正な帯電量を得られるようなキャリアを選択すると、経時でさらに脂肪酸金属塩が混入しても現像剤帯電量の変化は小さく抑えることができる。
【００１４】
また、トナーに上記脂肪酸金属塩を添加する場合、多すぎると経時のＱ／Ｍ低下を早めたり帯電ローラ２を汚染したりしてしまうことがある。表１は、脂肪酸金属塩の添加量と経時のＱ／Ｍ低下、帯電ローラの汚れの関係を調べたものである。
【表１】
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表１より、脂肪酸金属塩は１ｗｔ％以下が適当といえる。
【００１５】
また、このトナーの製造方法は以下のような重合によるものである。まず、水系媒体中に、変性ポリエステル系樹脂、着色剤、離型剤からなるトナー組成物を、無機分散剤又は微粒子ポリマーの存在下で分散させる。そして、水系媒体中に分散させた変性ポリエステル樹脂中のイソシアネート基含有プレポリマーをアミン類により伸長反応及び架橋反応させ、乳化分散液の溶媒を除去することにより得る。このような重合によりトナーを得ることで、従来の粉砕してトナーを得ることに較べ、製造エネルギーを低減できる。
【００１６】
また、このトナーの形状をしめす形状係数として以下のように定義したＳＦ−１を用いる。例えば日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い倍率１０００倍に拡大したトナー像を１００個無作為にサンプリングする。そして、その画像情報をインターフェースを介して例えばニコレ社製画像解析装置（ＬｕｚｅｘIII）に導入し解析を行い、下式より算出し得られた値を形状係数ＳＦ−１と定義する。
ＳＦ−１＝｛（トナー粒子の絶対最大長／２）２｝π／投影面積
トナーの形状はその丸さ度合いをＳＦ−１で表すことができ、ＳＦ−１が大きければ大きいほど形状は球から離れ不定形に近づき、ＳＦ−１が１５０より小さく１００に近づけば近づくほどトナーの形状は真球に近くなる。トナーのクリーニング性はそのＳＦ−１の度合いに非常に影響され、ＳＦ−１が１５０より大きければクリーニングできるが１５０以下ではそのクリーニングは甚だ難しくなる。しかしながらトナーの形状ＳＦ−１が小さくなるにつれ画像品質は向上するとともにその転写率も非常に高いものとなる。ＳＦ−１と画像品質、クリーニング性を表２にしめす。
【表２】
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表２から、トナー単体としては、ＳＦ−１を小さくすることで画像品質を向上させることができるが、クリーニング性は低下する傾向にある。しかしながら、本実施形態の画像形成装置のように、感光体１に脂肪酸金属塩を塗布する機能を有するものでは、感光体１の摩擦係数を低減させ、画像形成装置全体としてクリーニング性を向上させることができる。そこで、本実施形態の画像形成装置では、トナーの形状係数ＳＦ−１が１５０以下のものを用いることで、クリーニング性と、画像品質を両立させることができる。
【００１７】
またトナー粒径（体積平均粒径（Ｄｖ）に関しても小さければ小さいほど画像品質は向上するが、やはりクリーニング性は低下する。また体積平均粒径と個数平均粒径の比（Ｄｖ/Ｄｎ）に関してもその値が小さければ小さいほど画像品質は向上する。各特性と画像品質、クリーニング性を表３、４、５に示す。
【表３】
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【表４】
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【表５】
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【００１８】
表３、４、５から、トナー単体としては、Ｄｖ、Ｄｖ/Ｄｎを小さくすることで画像品質を向上させることができるが、クリーニング性は低下する傾向にある。しかしながら、本実施形態の画像形成装置のように、感光体１に脂肪酸金属塩を塗布する機能を有するものでは、感光体１の摩擦係数を低減させ、画像形成装置全体としてクリーニング性を向上させることができる。そこで、本実施形態の画像形成装置では、トナーの体積平均粒径が３．０〜７．０μｍであり、粒径分布が１．００≦Ｄｖ／Ｄｎ≦１．２０（ここで、Ｄｖ：体積平均粒径、Ｄｎ：個数平均粒径）であるものとする。さらに、トナーに含まれる３μｍ以下の粒子の割合が１〜２０個数％であるものとする。このようなトナーを用いることで、クリーニング性と、画像品質を両立させることができる。
【００１９】
また、本実施形態の画像形成装置では、濃度制御用パターンを感光体１上でクリーニングするのではなく、転写ベルト６上に転写させてから転写ベルト上でクリーニングさせるようにしている。これは感光体１上でクリーニング不良を発生させた場合、帯電ローラ２などを飛散したトナーで汚染する虞をなくすためである。また、転写ベルト６上のトナークリーニングはクリーニング動作を複数回実行してよく通常クリーニングできないトナーでも徐々にクリーニングさせることができる。
【００２０】
トナー製造実施例
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールＡエチレンオキサイド２モル付加物６９０部、テレフタル酸２５６部を常圧下、２３０℃で８時間重縮合した。次いで１０〜１５ｍｍＨｇの減圧で５時間反応した後１６０℃まで冷却した。これに１８部の無水フタル酸を加えて２時間反応し変性されていないポリエステル（ａ）を得た。
（プレポリマーの製造例）
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールＡエチレンオキサイド２モル付加物８００部、イソフタル酸１８０部、テレフタル酸６０部、およびジブチルチンオキサイド２部を入れ、常圧で２３０℃で８時間反応した。さらに１０〜１５ｍｍＨｇの減圧で脱水しながら５時間反応した後、１６０℃まで冷却して、これに３２部の無水フタル酸を加えて２時間反応した。次いで、８０℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート１７０部と２時間反応を行いイソシアネート基含有プレポリマーを得た。
（ケチミン化合物の製造例）
攪拌棒および温度計のついた反応槽中にイソホロンジアミン３０部とメチルエチルケトン７０部を仕込み、５０℃で５時間反応を行いケチミン化合物を得た。
（トナーの製造例）
ビーカー内に前記のプレポリマー１４．３部、ポリエステル５５部、酢酸エチル７８．６部を入れ、攪拌し溶解した。次いで、離型剤であるライスＷＡＸ（融点８３℃）１０部、銅フタロシアニンブルー顔料４部を入れ、40℃にてＴＫ式ホモミキサーで１２０００ｒｐｍで５分攪拌しビーズミルで３０分２０℃において分散した。これをトナー材料溶液（１）とする。ビーカー内にイオン交換水３０６部、リン酸三カルシウム１０％懸濁液２６５部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．２部を入れ均一に溶解した。ついでＴＫ式ホモミキサーで１２０００ｒｐｍに攪拌しながら、上記トナー材料溶液（１）及びケチミン化合物（１）２．７部を加えウレアー反応させた。粒径及び粒径分布を光学顕微鏡で観察しながら粒径が大きい場合は攪拌回転数を１４０００にあげさらに５分行う。小さい場合は攪拌を１００００ｒｐｍに変更し再度実験する。ついで、この混合液を攪拌棒および温度計付の丸底コルベンに５００ｇ計量して移し、４５℃まで昇温して、２時間２００〜４００回転の早い攪拌を行い紡錘状の母体トナー粒子を得た。紡錘形が不足の場合は攪拌時間の延長を行う。その後減圧下１．０時間かけ溶剤を除去し、濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級し、母体粒子を得た。
【００２１】
以上、本実施形態で述べたように、感光体１表面に脂肪酸金属塩を塗布する塗布装置２１を備え、トナーとして同じ脂肪酸金属塩を添加したものを用いる。このような現像剤が、経時で像担持体上に塗布した脂肪酸金属塩を取り込んだとしても、脂肪酸金属塩を含む現像剤で適正な現像剤帯電量をえられるようなキャリアが選択されているため、現像剤帯電量の変化は少ないレベルに抑えられる。このため、経時での地汚れを防止し、高品位な画像品質を維持することができる。
また、トナーに添加する脂肪酸金属塩を１ｗｔ％以下としすることで、経時の現像剤帯電量の変化をより少ないレベルに抑制できる。
また、トナーが少なくとも、変性ポリエステル系樹脂、着色剤、離型剤を含有したものであり、これらを水系媒体中に無機分散剤又は微粒子ポリマーの存在下で分散せしめ、得られたトナー分散物をアミン類からなる反応原料と重付加反応させ、得られた乳化分散液の溶媒を除去することにより得たものとする。このように重合によりトナーを得るものは、従来の粉砕してトナーを得るものに較べ、製造エネルギーを低減できる。
また、トナーの形状係数ＳＦ−１を１５０以下とすることで、高品位の画像品質が得られる。
また、トナーの体積平均粒径を３．０〜７．０μｍであり、粒径分布が１．００≦Ｄｖ／Ｄｎ≦１．２０とすることで、高品位の画像品質が得られる。
また、上記トナーに含まれる３μｍ以下の粒子の割合を１〜２０個数％とすることで、
高品位の画像品質が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る像形成装置。
【符号の説明】
【００２３】
１      感光体
２      帯電ローラ
３      露光装置
４      現像装置
５      給紙部
６      転写ベルト
７      定着装置
１１、１２      支持ローラ
１３    転写ローラ
１４    転写ベルトクリーニングブラシ
２１    塗布ブラシ
２２    脂肪酸金属塩
【図１】
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