(57)【要約】【課題】コロナ帯電器の放電電極に付着する不純物の付着を抑え、帯電ムラの発生を防止できるトナー用外添剤、それを用いたトナーおよびそのトナーを使用した画像形成装置を提供。【解決手段】本発明のトナー用外添剤は、金属酸化物微粒子表面にトリメチルシリル基が導入され、かつトリメチルシラノールの外添剤測定方法に基づくトリメチルシラノール揮発量が０．２５μｇ以下であることを特徴し、また本発明のトナーは、金属酸化物微粒子表面にトリメチルシリル基が導入され、かつ上記外添剤が着色樹脂粒子表面に付着してなるトナーであって、トリメチルシラノールのトナー測定方法に基づくトリメチルシラノール揮発量が０．０２μｇ以下であることを特徴とする。【選択図】図１
2009015260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属酸化物微粒子表面にトリメチルシリル基が導入され、かつトリメチルシラノールの外添剤測定方法に基づくトリメチルシラノール揮発量が０．２５μｇ以下であることを特徴とするトナー用外添剤。
【請求項２】
請求項１記載の外添剤が、着色樹脂粒子表面に付着してなるトナーであって、トリメチルシラノールのトナー測定方法に基づくトリメチルシラノール揮発量が０．０２μｇ以下であることを特徴とするトナー。
【請求項３】
前記外添剤が、個数平均粒子径が７ｎｍ以上３０ｎｍ以下であり、トナー中の含有量が０．５質量％以上３質量％以下であることを特徴とする請求項２記載のトナー。
【請求項４】
前記外添剤が、表面にトリメチルシリル基が導入されたシリカ微粒子であることを特徴とする請求項２または３に記載のトナー。
【請求項５】
前記金属酸化物微粒子が、ヘキサメチルジシラザンにより表面にトリメチルシリル基が導入されたシリカ微粒子であることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載のトナー。
【請求項６】
前記シリカ微粒子が、ヘキサメチルジシラザンにより表面にトリメチルシリル基が導入されたシリカ微粒子を、さらに１５０℃の乾燥空気を、シリカ微粒子１００ｇに対して０．１ｍ３／分の割合で３０分間送風加熱することによって得られ得るシリカ微粒子であることを特徴とする請求項５に記載のトナー。
【請求項７】
表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラム表面を帯電させるコロナ帯電器と、感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置と、トナーを収容し、感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、感光体ドラム表面を清浄化するクリーニング装置と、トナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを含み、電子写真方式を利用して画像を形成する画像形成装置において、トナーが、請求項２〜６のいずれか１つのトナーであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記コロナ帯電器が、ノコ歯帯電器であることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトナー用外添剤、それを用いたトナー、およびそのトナーを複写機、プリンタおよびファクシミリ機等の電子写真方式による印刷機能を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電電子写真方式を利用した画像形成装置は、一般に帯電、露光、現像、転写、剥離、クリーニング、除電、及び定着の各工程からなる。画像を形成する工程は、例えば、回転駆動される感光体ドラムの表面を帯電装置により均一に帯電し、次に帯電された感光体ドラム表面にレーザ光を当てて静電潜像を形成する。続いて、この感光体ドラム上の静電潜像にトナーを静電的に付着させて現像し、感光体ドラム表面上にトナー像を形成する。そして転写装置により感光体ドラム上のトナー像を転写材上に転写し、この転写材上のトナー像は加熱定着装置により定着される。また感光体ドラム表面上に残った転写残留トナーはクリーニング装置により除去され所定の回収部に回収されると共に、クリーニングされた後の感光体ドラム表面は除電装置により残留電荷が除去され次の画像形成に備える。
感光体ドラムとしては、有機光半導体（ＯＰＣ）を光導電層として塗布された感光体ドラムが一般に使用され、感光体ドラム表面に電荷を付与する帯電装置としてはコロナ帯電器が良く利用されている。
【０００３】
コロナ帯電器としては、非常に細い導電性のタングステンワイヤーを、導電性のシールドケースにて感光体ドラムと対向する部分以外の周囲を覆い、タングステンワイヤー自身に高電圧を印加することで、コロナ放電を生じさせ、感光体ドラムを帯電させるものである。この他に、コロナ放電用のタングステンワイヤーに代え、列状に多数の先鋭突起を有するノコ歯状の放電電極を設け、該先鋭突起からのコロナ放電により感光体ドラムの帯電を行うものがある。コロナ帯電器は、感光体ドラムの帯電以外に除電装置や転写装置等にも用いられる。
コロナ帯電器においては、タングステンワイヤーやノコ歯状の放電電極等に汚物が付着すると、その部分だけ放電機能が低下し、感光体ドラムを均一に帯電させることができなくなる。このような帯電ムラが発生すると、得られる画像に黒筋が入るなどの画像欠陥が発生する。
【０００４】
さらに前述のような針状電極の汚れの問題を解決する先行技術が、たとえば特許文献１などに開示されている。特許文献１の開示技術によれば、回転可能に支持される一対のローラからなる清掃部材で針状電極を両側から挟みこみ、清掃部材を針状電極に対して相対的に移動させることによって針状電極に付着した汚れを取除くものである。
【特許文献１】特開平７−４３９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記対策は帯電ムラが発生した針状電極をリフレッシュさせる方法として非常に有効ではあるが、コロナ帯電器の放電電極に付着する汚れを防ぐものではなく、常に良好な画像品質を得るためには、コロナ帯電器を頻繁に清掃する必要があった。
【０００６】
本発明は、かかる実情に鑑み、コロナ帯電器の放電電極に付着する不純物の付着を抑え、帯電ムラの発生を防止できるトナー用外添剤、それを用いたトナーおよびそのトナーを使用した画像形成装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のトナー用外添剤は、金属酸化物微粒子表面にトリメチルシリル基が導入され、かつトリメチルシラノールの外添剤測定方法に基づくトリメチルシラノール揮発量が０．２５μｇ以下であることを特徴とする。
この発明にあっては、コロナ帯電器を備える画像形成装置で使用するトナーの外添剤として使用することによって、帯電ムラを防止し、黒筋のない安定した画像が長期にわたって得られるトナーを作製できる。
【０００８】
ここで、トリメチルシラノールの外添剤測定方法は、金属酸化物粒子２．０ｇを、温度１２０℃に加熱した密閉容器（５０Ｌ）にいれ、容器の温度が均一な常態になった後、ＴＥＮＡＸ捕集管（ＧＥＲＳＴＥＬ社製ＧＳＬ０９９４７-００）の吸引側に真空吸引ポンプ（サンプリングポンプＳＰ２０４−５０のＧＬサイエンス社製）と積算流量計を接続して密閉容器中のトリメチルシラノールを含む揮発ガスをＴＥＮＡＸ捕集管に採取した。
揮発ガスの採取条件としては、密閉容器内の温度を１２０℃に維持したまま、密閉容器中の空気６リットルを、１分間に０．２リットルの割合で３０分間、ＴＥＮＡＸ捕集管に通す。
ＴＥＮＡＸ捕集管で採取した揮発ガスの分析は、ガスクロマトグラフ質量分析装置（Ａｇｉｌｅｎｔ社製、６８９０／５９７３ｉｎｅｒｔＭＳＤ）並びに、加熱脱着装置（ＧＥＲＳＴＥＬ社製、ＴＤＳ／ＣｌＳ４  ＳＹＳＴＥＭ）におけるインジェクション温度を２８０℃にして、そのガス測定を行う。
【０００９】
また本発明のトナーは、金属酸化物微粒子表面にトリメチルシリル基が導入され、かつトリメチルシラノールの揮発量が０．２５μｇ以下の外添剤が、着色樹脂粒子表面に付着してなるトナーであって、トリメチルシラノールのトナー測定方法に基づくトリメチルシラノール揮発量が０．０２μｇ以下であることを特徴とする。
この発明にあっては、コロナ帯電器を備える画像形成装置に使用することによって、帯電ムラを防止し、黒筋のない安定した画像が長期にわたって得られる。
【００１０】
ここで、トリメチルシラノールのトナー測定方法は、トナー１０ｇをアルミ皿を介して温度１００℃に加熱した密閉容器（５０Ｌ）にいれ、容器内の温度が均一な常態になった後、ＴＥＮＡＸ捕集管（ＧＥＲＳＴＥＬ社製ＧＳＬ０９９４７-００）の吸引側に真空吸引ポンプ（サンプリングポンプＳＰ２０４−５０のＧＬサイエンス社製）と積算流量計を接続して密閉容器中のトリメチルシラノールを含む揮発ガスをＴＥＮＡＸ捕集管に採取した。
揮発ガスの採取条件としては、密閉容器内の温度を１２０℃に維持したまま、密閉容器中の空気６リットルを、１分間に０．２リットルの割合で３０分間、ＴＥＮＡＸ捕集管に通す。
ＴＥＮＡＸ捕集管で採取した揮発ガスの分析は、ガスクロマトグラフ質量分析装置（Ａｇｉｌｅｎｔ社製、６８９０／５９７３ｉｎｅｒｔＭＳＤ）並びに、加熱脱着装置（ＧＥＲＳＴＥＬ社製、ＴＤＳ／ＣｌＳ４  ＳＹＳＴＥＭ）におけるインジェクション温度を２８０℃にして、そのガス測定を行う。
【００１１】
本発明のトナーは、前記外添剤が、個数平均粒子径が７ｎｍ以上３０ｎｍ以下であり、トナー中の含有量が０．５質量％以上３質量％以下であることを特徴とすることができる。
この発明にあっては、定着性を損なうことなく、良好なトナーの流動性や帯電性が得られる。
【００１２】
本発明のトナーは、前記外添剤が、表面にトリメチルシリル基が導入されたシリカ微粒子であることを特徴とすることができる。
この発明にあっては、シリカ微粒子をトナー表面に有することで、トナーに優れた絶縁性を与え、トナー帯電量の低下がなく、カブリや画像濃度不良のない画像が長期にわたって得られる。
【００１３】
本発明のトナーは、前記金属酸化物微粒子が、ヘキサメチルジシラザンにより表面にトリメチルシリル基が導入されたシリカ微粒子であることを特徴とすることができる。
この発明にあっては、ヘキサメチルジシラザンで処理された金属酸化物微粒子は吸湿性が低く、それを含むトナーは、高湿環境下においても、トナー帯電量の低下がなく、高湿環境下においても、カブリや画像濃度不良が起こりにくく、安定した画像が長期にわたって得られる。
【００１４】
本発明のトナーは、前記シリカ微粒子が、ヘキサメチルジシラザンにより表面にトリメチルシリル基が導入されたシリカ微粒子を、さらに１５０℃の乾燥空気を、シリカ微粒子１００ｇに対して０．１ｍ３／分の割合で３０分間送風加熱することによって得られ得るシリカ微粒子であることを特徴とすることができる。
この発明にあっては、シリカ微粒子表面に付着するトリメチルシラノール以外の揮発性有機珪素化合物に起因すると考えられるコロナ帯電器の放電電極の汚染を高いレベルで抑えることができる。
【００１５】
また、本発明の画像形成装置は、前記トナーと表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラム表面を帯電させるコロナ帯電器と、感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置と、トナーを収容し、感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、感光体ドラム表面を清浄化するクリーニング装置と、トナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを含み、電子写真方式を利用して画像を形成する画像形成装置であることを特徴とする。
この発明にあっては、帯電ムラが起こりにくく、黒筋のない安定した画像が長期にわたって得られる。
【００１６】
さらに本発明の画像形成装置は、前記コロナ帯電器が、ノコ歯帯電器であることを特徴とすることができる。
この発明にあっては、画像形成装置からのオゾン発生量が少なく、良好な環境を与えるとともに、黒筋のない安定した画像が長期にわたって得られる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の外添剤並びにトナーを、コロナ帯電器を備える画像形成装置で使用することによって、帯電ムラを防止し、黒筋のない安定した画像が長期にわたって得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１〜図４は発明を実施する形態の一例であって、図１は、本発明に係る画像形成装置の構成を模式的に示す断面図である。図２は、現像装置と感光体ドラムの構成を模式的に示す断面図である。図３は、ノコ歯型帯電器の構造を示す展開斜視図である。図４は、コロナ帯電器に電圧供給を行う高圧回路を含めた電源供給回路の一例を示すブロック図である。また、図５は、本発明に係るトナーを使用した場合の付着物のないコロナ帯電器の放電電極の先端部のＳＥＭ写真に基づく図である。図６は、従来のトナーをした場合の付着物のあるコロナ帯電器の放電電極の先端部のＳＥＭ写真に基づく図である。
尚、本発明のトナー用外添剤、それを用いたトナーおよび画像形成装置は、下記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００１９】
本発明のトナー用外添剤は、金属酸化物微粒子表面にトリメチルシリル基が導入され、かつトリメチルシラノールの揮発量が上記測定方法において、０．２５μｇ以下である。
トリメチルシラノール揮発量が０．２５μｇを超えるトナー用外添剤を含むトナーを画像形成装置で使用すると、徐々に、コロナ帯電器の放電電極にシリカ化合物からなる不純物が付着する。その結果、コロナ放電が不安定になり、感光体ドラムを均一に帯電させることができなくなり、帯電ムラが生じることによって、得られる画像に黒筋が発生するなどの不具合が発生する。
【００２０】
放電電極への不純物の付着メカニズムについては明らかではないが、次のように推測される。
通常、シリカ微粒子や酸化チタンなどの金属酸化物微粒子は、その表面に多くのヒドロキシル基が存在するため、高湿条件下において吸着水が多くなる。その結果、金属酸化物微粒子をそのままトナーに外添すると、高湿条件下でトナーの帯電量が下がり、カブリなどの不具合が発生する。それを防止するために、金属酸化物微粒子表面に存在する親水性のヒドロキシル基はシランカップリング剤などを用いて疎水化処理が行われる。
ヘキサメチルジシラザン等を用いて金属酸化物微粒子表面のヒドロキシル基をトリメチルシリル基に変換する場合、反応過程においてトリメチルシラノールが生成し（あるいは、シランカップリング剤原料に含まれている場合もある）、水素結合等により金属酸化物微粒子表面に付着した状態で残存する。トリメチルシラノールは沸点が９８〜９９度の液体であり、揮発しやすいことから、これを含むトナーを画像形成装置内部で使用すると、トナーからトリメチルシラノールが徐々に揮発し、コロナ帯電器の放電電極に付着するものと考えられる。一方、放電電極においては、画像形成時には高電圧が印加されコロナ放電が起こっているため、放電電圧に起因する酸化還元反応などにより、トリメチルシラノールが不揮発性の珪素化合物へと化学変化し、放電電極に不純物が付着し、徐々に蓄積していくものと推測される。それゆえに、トリメチルシラノール揮発量が０．２５μｇ以下の金属酸化物微粒子をトナーの外添剤として使用することによって、放電電極に不純物が付着するのを抑え、帯電ムラを防止できる。
【００２１】
表面に疎水基としてトリメチルシリル基が導入され、かつトリメチルシラノール揮発量が０．２５μｇ以下となる金属酸化物微粒子は、例えば次の方法で作製することができる。すなわち、公知の方法で作製したトリメチルシリル基が表面に導入された金属酸化物微粒子を、加熱機構を備えるミキサーなどの攪拌装置で流動させながら、温度１００℃〜２００℃の空気を３０分〜６０分間送風し、トリメチルシラノールを揮発させることによって得られる。この時、金属酸化物微粒子の量などによって異なるが、送風する空気量が少な過ぎるとトリメチルシラノールを十分に除去できないので、十分な量の空気を送風する必要がある。空気量については、処理するトリメチルシラノール揮発量が０．２５μｇ以下となるように適宜決定すればよい。また、空気の流路中でトリメチルシラノールを回収するために凝縮器を設けて、加熱空気を循環させる方法もある。
【００２２】
トリメチルシリル基を表面に導入する前の金属酸化物微粒子としては、その表面にヒドロキシル基を有する個数平均粒径が５〜５０ｎｍの金属酸化物微粒子が使用でき、例えば、気相高温加水分解法によって得られるヒユームドシリカ、アルミナ、チタニアあるいは珪素、アルミニウム共酸化などが使用できる。
具体的には、日本アエロジル社製のアエロジル５０（平均粒径：約３０ｎｍ）、アエロジル９０（平均粒径：約３０ｎｍ）、アエロジル１３０（平均粒径：約１６ｎｍ）、アエロジル２００（平均粒径：約１２ｎｍ）、アエロジル３００（平均粒径：約７ｎｍ）、アエロジル３８０（平均粒径：約７ｎｍ）、西独デグサ社製のアルミナムオキサイドＣ（平均粒径：約１３ｎｍ）、チタニウムオキサイドＰ−２５（平均粒径：約２１ｎｍ）、ＭＯＸ１７０（平均粒径：約１５ｎｍ）などがある。
【００２３】
前記金属酸化物微粒子において、特にシランカップリング処理によりトリメチルシリル基が導入された微粒子は、優れた絶縁性を備える。その結果、これを外添したトナーは帯電量の低下が起こりにくく、カブリなどの不具合が発生しにくいことから、トナー外添剤として好適に使用できる。シリカ微粒子等はその表面に多くの活性なヒドロキシル基を有しており、シランカップリング剤と反応しやすく、トリメチルシリル基が導入されやすい。
【００２４】
金属酸化物微粒子にトリメチルシリル基を導入するために用いるシランカップリング剤としては、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルクロロシラン、あるいはトリメチルシラノールなどが挙げられる。シランカップリング剤の処理方法については、公知の方法で行うことができ、例えば、表面にヒドロキシル基を有する金属酸化物微粒子を攪拌しながら、シランカップリング剤を噴霧し、その後加熱する方法などがある。
特に、シランカップリング剤としてヘキサメチルジシラザン（以下、ＨＭＤＳと呼ぶこともある）を用いて、表面にトリメチルシリル基を導入した金属酸化物粒子、例えば、シリカ微粒子は、疎水性や絶縁性に優れ、これを外添したトナーは、高湿環境下においても、帯電量が安定し、カブリなどの不具合が発生しにくいことから、トナー外添剤として好適に使用できる。
特に、ヘキサメチルジシラザンにより表面にトリメチルシリル基が導入されたシリカ微粒子においては、温度１５０℃の乾燥空気を、シリカ微粒子１００ｇに対して１分間に０．１ｍ３の割合で３０分間送風加熱することによって得られる程度のトリメチルシラノールを除去したシリカ微粒子が好ましい。このようなシリカ微粒子を用いることによって、コロナ帯電器の放電電極への不純物付着を高いレベルで抑えることができる。
【００２５】
この理由は次のように推測される。すなわち、ヘキサメチルジシラザンにより表面にトリメチルシリル基を導入したシリカ微粒子には、トリメチルシラノール以外にも、多種の揮発性有機珪素化合物（沸点が９９度以上）が含まれていると考えられる。画像形成装置内部において、トナーは定着装置によって紙などの記録媒体に定着されるが、その際にトナーが溶融する温度（１１０〜１５０℃）までトナーは加熱されるので、シリカ微粒子表面に付着する高沸点の揮発性有機珪素化合物が定着装置の加熱により揮発し、コロナ帯電器の放電電極へ付着すると考えられる。
【００２６】
次に、本発明に係るトナーについて説明する。
トナー質量基準で０．５質量％以下の上記トナー用外添剤の添加量では、トナーの流動性向上の効果が得られず、３質量％以上の添加量では定着性の低下が起こりやすくなる。このため、外添剤を０．３〜３質量％の量をトナー表面に外添することが好ましい。外添剤の一部は、トナー粒子（着色樹脂粒子）内部に埋没する。埋没している外添剤表面にトリメチルシラノールが付着していても、それが揮発することはないが、トナー表面に外気と接触している外添剤表面にトリメチルシラノールが付着していると、トナーからトリメチルシラノールが徐々に揮発し、コロナ帯電器の放電電極に付着する。トナー中のトリメチルシラノール揮発量が、トナー質量基準で０．０２μｇを超えると、トリメチルシラノールが徐々に揮発し、コロナ帯電器の放電電極に付着し、帯電ムラが生じることから、トリメチルシラノールのトナー測定法に基づく揮発量は、トナー質量基準で０．０２μｇ以下が好ましい。
【００２７】
トナーは、前記金属酸化物微粒子を着色樹脂粒子とヘンシェルミキサーなどの気流混合機を用いて混合する（すなわち、外添処理をする）ことによって作製できる。着色樹脂粒子（トナー）の体積平均粒径としては、コールーター社製のコールターカウンターで１００μｍのアパーチャーを用いて測定した値として、３〜１５μｍの範囲内にあるものが好適に使用できる。
【００２８】
トナーの着色樹脂粒子は、混練粉砕法や重合法など、公知の方法によって作製でき、一例として、混練粉砕法においては、バインダー樹脂、着色剤、帯電制御剤、離型剤、ならびにその他の添加剤を、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、メカノミル、Ｑ型ミキサーなどの混合機により混合し、得られる原料混合物を２軸混練機、１軸混練機などの混練機により１００〜１８０℃程度の温度で溶融混練し、得られる混練物を冷却固化し、固化物をジェットミルなどのエア式粉砕機により粉砕し、必要に応じて分級などの粒度調整を行うことにより作製できる。
【００２９】
本発明のトナーに使用するバインダー樹脂としては、公知の各種スチレン・アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられる。特に線形又は非線形のポリエステル樹脂が好ましい。ポリエステル樹脂は、機械的強度（微粉が発生しにくい）、定着性（定着後に紙から剥離しにくい）、および耐ホットオフセット性を両立させる上で優れている。
ポリエステル樹脂は、２価以上の多価アルコールと多塩基酸、および必要に応じて３価以上の多価アルコールあるいは多塩基酸からなるモノマー組成物を重合することにより得られる。ポリエステル樹脂の重合に用いられる２価のアルコールとしては、たとえばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−ブテンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオールなどのジオール類、ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ、ポリオキシエチレン化ビスフェノールＡ、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールＡなどのビスフェノールＡアルキレンオキシド付加物、その他を挙げることができる。
【００３０】
３価以上の多価アルコールとしては、たとえばソルビトール、１，２，３，６−ヘキサンテトロール、１，４−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、蔗糖、１，２，４−ブタントリオール、１，２，５−ペンタントリオール、グリセロール、２−メチルプロパントリオール、２−メチル−１，２，４−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、１，３，５−トリヒドロキシメチルベンゼン、その他を挙げることができる。
【００３１】
２価の多塩基酸としては、たとえばマレイン酸、フマール酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、マロン酸、これらの酸の無水物、低級アルキルエステル、またはｎ−ドデセニルコハク酸、ｎ−ドデシルコハク酸などのアルケニルコハク酸類もしくはアルキルコハク酸類を挙げることができる。
【００３２】
３価以上の多塩基酸としては、たとえば１，２，４−ベンゼントリカルボン酸、１，２，５−ベンゼントリカルボン酸、１，２，４−シクロヘキサントリカルボン酸、２，５，７−ナフタレントリカルボン酸、１，２，４−ナフタレントリカルボン酸、１，２，５−ヘキサントリカルボン酸、１，３−ジカルボキシル−２−メチル−２−メチレンカルボキシプロパン、テトラ（メチレンカルボキシル）メタン、１，２，７，８−オクタンテトラカルボン酸、およびこれらの無水物などを挙げることができる。
【００３３】
本発明のトナーに使用する着色剤としては、トナーに一般に用いられている公知の顔料や染料等を挙げることができる。具体例として、黒トナー用には、カーボンブラックやマグネタイトなどを挙げることができる。
イエロートナー用には、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１、同３、同７４、同９７、同９８等のアセト酢酸アリールアミド系モノアゾ黄色顔料、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１２、同１３、同１４、同１７等のアセト酢酸アリールアミド系ジスアゾ黄色顔料、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー９３、同１５５等の縮合モノアゾ系黄色顔料；Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１８０、同１５０、同１８５等のその他黄色顔料、Ｃ．Ｉ．ソルベント・イエロー１９、同７７、同７９、Ｃ．Ｉ．ディスパース・イエロー１６４等の黄色染料などが例示できる。
マゼンタトナー用には、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド４８、同４９：１、同５３：１、同５７、同５７：１、同８１、同１２２、同５、同１４６、同１８４、同２３８；Ｃ．Ｉ．ピグメント・バイオレット１９等の赤色もしくは紅色顔料；Ｃ．Ｉ．ソルベント・レッド４９、同５２、同５８、同８等の赤色系染料などが例示できる。
シアントナー用には、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー１５：３、同１５：４等の銅フタロシアニンおよびその誘導体の青色系染顔料；Ｃ．Ｉ．ピグメント・グリーン７、同３６（フタロシアニン・グリーン）等の緑色顔料などが例示できる。着色剤の添加量としては、バインダー樹脂１００質量部に対して１〜１５質量部程度であることが好ましく、より好適には２〜１０質量部の範囲で用いられる。
【００３４】
本発明のトナーに使用する帯電制御剤としては、公知の帯電制御剤が挙げられる。具体的には負帯電性を付与する帯電制御剤としては、クロムアゾ錯体染料、鉄アゾ錯体染料、コバルトアゾ錯体染料、サリチル酸もしくはその誘導体のクロム・亜鉛・アルミニウム・ホウ素錯体もしくは塩化合物、ナフトール酸もしくはその誘導体のクロム・亜鉛・アルミニウム・ホウ素錯体もしくは塩化合物、ベンジル酸もしくはその誘導体のクロム・亜鉛・アルミニウム・ホウ素錯体もしくは塩化合物、長鎖アルキル・カルボン酸塩、長鎖アルキル・スルフォン酸塩などを挙げることができる。
正荷電性トナー用帯電制御剤としては、ニグロシン染料、およびその誘導体、トリフェニルメタン誘導体、四級アンモニウム塩、四級ホスフォニウム塩、四級ピリジニウム塩、グアニジン塩、アミジン塩等の誘導体などを挙げることができる。
これらの帯電制御剤の添加量としては、バインダー樹脂１００質量部に対して０．１質量部〜２０質量部の範囲内がより好ましく、０．５質量部〜１０質量部の範囲内がさらに好ましい。
【００３５】
本発明のトナーに使用する離型剤としては、ポリプロピレン，ポリエチレン等の合成ワックスやパラフィンワックスおよびその誘導体，マイクロクリスタリンワックスおよびその誘導体等の石油系ワックスおよびその変成ワックス，カルナウバワックス，ライスワックス，キャンデリラワックス等の植物系ワックスなどを挙げることができる。これら離型剤をトナー中に含有させることにより、定着ローラまたは定着ベルトに対するトナーの離型性を高めることができ、定着時の高温・低温オフセットを防止することができる。離型剤の添加量は特に制限されないが、一般的には、バインダー樹脂１００質量部に対して１〜５質量部の離型剤が添加される。
【００３６】
本発明のトナーは、一成分現像剤として使用できる他、キャリアと混合して二成分現像剤として使用することもできる。
キャリアとの混合方法については、一般に、キャリア１００質量部に対してトナー３〜１５質量部の割合で混合され、ナウターミキサーなどの混合機で攪拌することによって作製できる。
キャリアとしては、特に制限されるものはないが、体積平均粒径が２０〜１００μｍの磁性体が使用できる。キャリアの粒径は、小さすぎると、現像時に現像ローラから感光体ドラムにキャリアが移動することにより、得られる画像に白抜けが発生する。また、大きすぎるとドット再現性が悪くなり、画像が粗くなるため、キャリアの体積平均粒径としては、３０〜６０μｍであることがさらに好ましい。尚、前記キャリアの体積平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置ＨＥＬＯＳ（ＳＹＭＰＡＴＥＣ社製）に乾式分散装置ＲＯＤＯＳ（ＳＹＭＰＡＴＥＣ社製）を用いて、分散圧３．０ｂａｒの条件下で行った時の値である。
キャリアの飽和磁化としては、飽和磁化が低いほど感光体ドラムと接する磁気ブラシが柔らかくなるので、静電潜像に忠実な画像が得られるが、飽和磁化が低すぎると、感光体ドラム表面にキャリアが付着し、白抜け現象が発生しやすくなり、飽和磁化が高すぎると、磁気ブラシの剛直化により、静電潜像に忠実な画像が得られにくくなるため、キャリアの飽和磁化として３０〜１００ｅｍｕ／ｇの範囲内のものが好適に使用される。
このようなキャリアとして、磁性を有するコア粒子表面に被覆層を設けた被覆キャリアが一般的によく使用される。
【００３７】
コア粒子としては公知の磁性粒子が使用できるが、帯電性や耐久性の点でフェライト系粒子が好ましい。フェライト系粒子としては公知のものを使用でき、たとえば、亜鉛系フェライト、ニッケル系フェライト、銅系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、マンガン−マグネシウム系フェライト、銅−マグネシウム系フェライト、マンガン−亜鉛系フェライト、マンガン−銅−亜鉛系フェライトなどが挙げられる。
これらのフェライト系粒子は、公知の方法で作製できる。例えば、Ｆｅ2Ｏ3やＭｇ(ＯＨ)2などのフェライト原料を混合し、この混合粉を加熱炉で加熱して仮焼する。得られた仮焼品を冷却後、振動ミルでほぼ１μｍ程度の粒子となるように粉砕し、粉砕粉に分散剤と水を加えてスラリーを作製する。このスラリーを湿式ボールミルで湿式粉砕し、得られる懸濁液をスプレードライヤーで造粒乾燥することによって、フェライト粒子が得られる。
【００３８】
被覆材としては公知の樹脂材料が使用でき、例えば、アクリル樹脂やシリコーン樹脂などを挙げることができる。特に、シリコーン樹脂を被覆した被覆キャリアは、その表面にホウ素化合物がスペント（付着）しにくく、長期に渡ってトナーの帯電付与能力を維持できるので好ましい。
シリコーン樹脂としては公知のものが使用でき、たとえば、シリコーンワニス（商品名：ＴＳＲ１１５、ＴＳＲ１１４、ＴＳＲ１０２、ＴＳＲ１０３、ＹＲ３０６１、ＴＳＲ１１０、ＴＳＲ１１６、ＴＳＲ１１７、ＴＳＲ１０８、ＴＳＲ１０９、ＴＳＲ１８０、ＴＳＲ１８１、ＴＳＲ１８７、ＴＳＲ１４４、ＴＳＲ１６５など、いずれも信越化学（株）製、ＫＲ２７１、ＫＲ２７２、ＫＲ２７５、ＫＲ２８０、ＫＲ２８２、ＫＲ２６７、ＫＲ２６９、ＫＲ２１１、ＫＲ２１２など、（株）東芝製）、アルキッド変性シリコーンワニス（商品名：ＴＳＲ１８４、ＴＳＲ１８５など、（株）東芝製）、エポキシ変性シリコーンワニス（商品名：ＴＳＲ１９４、ＹＳ５４など、（株）東芝製）、ポリエステル変性シリコーンワニス（商品名：ＴＳＲ１８７など、（株）東芝製）、アクリル変性シリコーンワニス（商品名：ＴＳＲ１７０、ＴＳＲ１７１など、（株）東芝製）、ウレタン変性シリコーンワニス（商品名：ＴＳＲ１７５など、（株）東芝製）、反応性シリコーン樹脂（商品名：ＫＡ１００８、ＫＢＥ１００３、ＫＢＣ１００３、ＫＢＭ３０３、ＫＢＭ４０３、ＫＢＭ５０３、ＫＢＭ６０２、ＫＢＭ６０３など、信越化学（株）製）などが挙げられる。
【００３９】
被覆材は、キャリアの体積抵抗率値を制御するために、導電材が添加される。導電材としては、たとえば、酸化ケイ素、アルミナ、カーボンブラック、グラファイト、酸化亜鉛、チタンブラック、酸化鉄、酸化チタン、酸化スズ、チタン酸カリウム、チタン酸カルシウム、ホウ酸アルミニウム、酸化マグネシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなどの導電材が挙げられる。
これらの導電材の中でも、作製安定性、コスト、電気抵抗の低さという観点からカーボンブラックが好ましい。カーボンブラックの種類は特に限定されないが、ＤＢＰ（ジブチルフタレート）吸油量が９０〜１７０ｍｌ／１００ｇの範囲にあるものが、作製安定性に優れる点で好ましい。また、一次粒径として５０ｎｍ以下のものが分散性に優れるため特に好ましい。導電材は１種を単独で使用できまたは２種以上を併用できる。導電材の使用量としては、被覆材１００質量部に対して０．１〜２０質量部が使用される。
【００４０】
被覆材をキャリア粒子に被覆するには、公知の方法が採用できる。たとえば、被覆材の有機溶媒溶液中にキャリア粒子を浸漬させる浸漬法、被覆材の有機溶媒溶液をキャリア粒子に噴霧するスプレー法、キャリア粒子を流動エアにより浮遊させた状態で被覆材の有機溶媒溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリア粒子と被覆材の有機溶媒溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法などが挙げられる。この時、被覆材の有機溶媒溶液には被覆材とともに抵抗値制御用の導電材が添加される。
【００４１】
次に、本発明の画像形成装置について図を参照しながら説明する。
図１に示すように、画像形成装置１は複写モードと印刷モードとを有し、複写モードでは後記するスキャナ部２９において読み取られる原稿の画像情報に応じて原稿の複写物を印刷し、印刷モードでは画像形成装置１にネットワークを介して接続される外部機器からの画像情報に応じてそれに対応する画像を印刷するデジタル複写機である。画像形成装置１は、感光体ドラム２０と、コロナ帯電器２１と、露光装置２２と、現像装置１０と、転写装置２３と、定着装置２５と、クリーニング装置２４と、給紙トレイ２８と、スキャナ部２９と、排紙トレイ３０とを含む。
【００４２】
図２は、現像装置と感光体ドラムの構成を模式的に示す断面図である。現像装置１０は、現像槽２と、現像ローラ３と、第１撹拌部材４と、第２撹拌部材５と、搬送部材６と、規制部材７と、規制部材支持体８と、流し板９と、磁性部材１０と、磁性部材支持体１１と、トナー濃度検知センサ１２とを含む。
現像槽２は内部空間を有するほぼ角柱状の容器部材であり、現像ローラ３、第１撹拌部材４、第２撹拌部材５および搬送部材６を回転自在に支持し、規制部材７、流し板９などを直接的または間接的に支持し、現像剤を収容する。現像剤はトナーと磁性体粉であるキャリアとを含む二成分現像剤である。また、現像槽２には、現像装置１０を図示しない電子写真方式の画像形成装置に装着する場合に、該画像形成装置が備える感光体ドラム２０を臨む側面に開口２ａが形成される。また、現像槽２の鉛直方向上面には、トナー補給口２ｂが形成される。
現像槽２の鉛直方向上方には図示しないトナーカートリッジおよびトナーホッパが設けられる。より詳しくは、鉛直方向上方から下方に向けて、トナーカートリッジ、トナーホッパおよび現像槽５の順番で設けられる。トナーカートリッジは、その内部空間にトナーを収容し、現像装置１０が装着される図示しない画像形成装置本体に対して着脱可能に設けられる。
また、トナーカートリッジは、画像形成装置に設けられる図示しない駆動手段によって、軸線回りに回転駆動する。トナーカートリッジの長手方向側面には長手方向に延びる細長い開口が形成され、トナーカートリッジの回転に伴って前記細長い開口からトナーが落下してトナーホッパに供給される。
【００４３】
トナーホッパは、たとえば、その鉛直方向底面に形成される開口であるトナー供給口が、現像槽２の鉛直方向上面に形成される開口であるトナー補給口２ｂと鉛直方向に連通するように設けられる。トナーホッパ内において、トナー供給口の鉛直方向上方には、トナー補給ローラ１９が設けられる。トナー補給ローラ１９はトナーホッパによって回転自在に支持され、図示しない駆動手段によって回転駆動する。トナー補給ローラ１９の回転駆動は、トナー濃度検知センサ１２による現像槽２内のトナー濃度の検知結果に応じて、画像形成装置に設けられる図示しない制御手段により制御される。トナー補給ローラ１９の回転駆動によって、トナー供給口およびトナー補給口２ｂを介して、現像槽２内にトナーが補給される。
現像ローラ３は少なくとも一部が現像槽２に回転自在に支持され、図示しない駆動手段によって軸心回りに回転駆動するローラ状部材である。また、現像ローラ３は、現像槽２の開口２ａを介して感光体ドラム２０に対向する。現像ローラ３は、感光体ドラム２０に対して間隙を有して離隔するように設けられ、最近接部分が現像ニップ部である。現像ニップ部において、現像ローラ３表面の図示しない現像剤層から感光体ドラム２０表面の静電潜像にトナーが供給される。現像ニップ部では、現像ローラ３に接続される図示しない電源から現像ローラ３に対して現像バイアス電圧が印加され、現像ローラ３表面の現像剤層から感光体ドラム２０表面の静電潜像へのトナーの移行が円滑に進行する。本実施の形態では、スリーブ１４は反時計回りに回転し、感光体ドラム２０は時計回りに回転する。
【００４４】
第１撹拌部材４および第２撹拌部材５は、いずれも、現像槽２によって回転自在に支持されかつ図示しない駆動手段によって軸心回りに回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。本実施の形態では、第１撹拌部材４は反時計回りに回転し、第２撹拌部材４は時計回りに回転する。第１撹拌部材４は、現像ローラ３を介して感光体ドラム２０に対向しかつ現像ローラ３よりも鉛直方向下方になる位置に設けられる。本実施の形態では、半径Ｓ２と、現像ローラ３の軸心と第１撹拌部材４の軸心とを結ぶ直線とが成す角の角度である第１撹拌部材４の設置角度は５４°である。第２撹拌部材５は、第１撹拌部材４を介して現像ローラ３に対向しかつ現像ローラ３よりも鉛直方向下方になる位置に設けられる。第１撹拌部材４および第２撹拌部材５は、現像槽２内に貯留される現像剤を撹拌してトナーに均一な電荷を付与するとともに、帯電状態にある現像剤を汲み上げて現像ローラ３の周囲に送給する。
【００４５】
搬送部材６は、現像槽２によって回転自在に支持されかつ図示しない駆動手段によって回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。搬送部材６は、第２撹拌部材５を介して第１撹拌部材４に対向し、かつトナー補給口２ｂの鉛直方向下方に設けられる。搬送部材６は、トナー補給口２ｂを介して現像槽２内に補給されるトナーを、第２撹拌部材５の周囲に搬送する。
規制部材７は現像ローラ３の軸線方向に平行に延びる板状部材であり、現像ローラ３の鉛直方向上方において、その短手方向の一端が現像槽２と規制部材支持体８とによって支持され、かつ他端が現像ローラ３表面に対して間隙を有して離隔するように設けられる。本実施の形態では、規制部材７は現像ローラ３の半径方向（現像ローラ３の半径の延長線）上に設けられ、該延長線と、磁極Ｎ１が配置される現像ローラ３の断面における半径Ｎ１とが成す角の角度が９０°になるように設けられる。規制部材７は、たとえば、ステンレス鋼、アルミニウムなどの弾性を有する非磁性金属、合成樹脂などによって形成される。本実施の形態では、規制部材７には薄板状のステンレス鋼を使用する。規制部材支持体８は、現像槽２とともに規制部材７を支持する。具体的には、規制部材７の短手方向の一端およびその近傍部分を、規制部材支持体８と現像槽２とによって挟持するようにして支持する。規制部材支持体８は、たとえば、合成樹脂、金属などの材料によって形成される。本実施の形態では、合成樹脂から形成される。規制部材７は、現像ローラ３表面に担持される現像剤層から余分な現像剤を取り除き、現像剤層の層厚を一定に規制することによって、現像剤の搬送量を調整する。また、規制部材７は、短手方向の他端と現像剤層との摺擦によって、現像剤層に含まれる帯電が不充分な現像剤に電荷を付与し、現像剤層に含まれる現像剤を充分に帯電させる。
【００４６】
現像装置１０によれば、現像槽２に貯留される現像剤が、第１撹拌部材４および第２撹拌部材５の回転によって第１撹拌部材４の鉛直方向上方に搬送され、そこで磁性部材１０によって持ち上げられ、現像ローラ３表面に供給される。現像ローラ３は、その表面に現像剤層を担持して回転し、規制部材７による現像剤層の層厚規制および現像剤の帯電を受けた後、現像ニップ部で感光体ドラム２０上の静電潜像にトナーを供給して現像する。
現像終了後、現像ローラ３はさらに回転して再度現像剤の供給を受ける。一方、規制部材７によって現像ローラ３表面から取り除かれる現像剤は、流し板９の鉛直方向上面を現像ローラ３から離反する方向に流過し、第２撹拌部材５と搬送部材６との間に戻され、そこで他の現像剤と再度混合され、現像ローラ３に向けて搬送される。現像槽２内では、前記のような現像剤の循環が起こる。また、搬送部材６は、トナー濃度検知センサ１２による検知結果に応じて現像槽２内に補給されるトナーを第２撹拌部材５の周囲に搬送する。
【００４７】
感光体ドラム２０は、図示しない駆動手段によって軸線回りに回転駆動可能に支持され、その表面に静電潜像ひいてはトナー像が形成される感光膜を有するローラ状部材である。感光体ドラム２０には、たとえば、図示しない導電性基体と、導電性基体表面に形成される図示しない感光膜とを含むローラ状部材を使用できる。導電性基体には、円筒状、円柱状、シート状などの導電性基体を使用でき、その中でも円筒状導電性基体が好ましい。感光膜としては、有機感光膜、無機感光膜などが挙げられる。
有機感光膜としては、電荷発生物質を含む樹脂層である電荷発生層と、電荷輸送物質を含む樹脂層である電荷輸送層との積層感光体ドラム、１つの樹脂層中に電荷発生物質と電荷輸送物質とを含む単層感光体ドラムなどが挙げられる。無機感光膜としては、酸化亜鉛、セレン、アモルファスシリコンなどから選ばれる１種または２種以上を含む膜が挙げられる。導電性基体と感光膜との間には、下地膜を介在させてもよく、感光膜の表面には主に感光膜を保護するための表面膜（保護膜）を設けてもよい。
【００４８】
コロナ帯電器２１は、コロナ放電により、感光体ドラム２０の表面を所定の極性および電位に帯電させる。コロナ帯電器２１としては、ノコ歯状の放電電極を備えるノコ歯型帯電器やタングステンワイヤーを備えるスコロトロン帯電器などが使用できる。
図３は、コロナ帯電器の一形態であるノコ歯型帯電器２１ａの構造を示す展開斜視図である。
ノコ歯型帯電器２１ａは、導電性のシールドケース３１、ノコ歯状電極３２、グリッド電極３３、各種電極を保持する絶縁性の電極保持部材３４とから構成されている。シールドケース３１は、感光体ドラム２０の幅方向（ドラムの回転軸方向）に、ほぼ一致した長さの導電性シールド板であって、感光体ドラム２０表面と対向する側が開口されている。ノコ歯状電極３２は所定の間隔（２ｍｍ）でもって列状に複数の放電用の先鋭突起を有しており、ステンレス（鉄・クロム・ニッケルの合金であって、例えばＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４などがある）の短冊状の薄板からなる。このようなノコ歯状電極３２については、エッチング加工により形成する。
このノコ歯状電極３２は、複数個の固定用の開口が形成されている。これらの各開口は、絶縁部材にて一体的に形成された電極保持部材３４の平面形状部２４ａに形成された突起部２４ｂに嵌入される。これにより、ノコ歯状電極３２が電極保持部材３４の平面部３４ａにシールドケース３１より電気的に絶縁された状態で位置決め保持（固定）される。
【００４９】
また、電極保持部材３４にはグリット電極３３をシールドケース３１及びノコ歯状電極３２に対し電気的に絶縁して保持するためのグリッド電極保持部３５が一体的に形成されている。このグリッド電極保持部３５は、グリット電極３３の両端に形成された開口部３３ａに対応して形成された係止用の返しを有する係止部３５ａがそれぞれ形成されている。このグリッド電極保持部３５を弾性変形させることで、グリッド電極３３の開口部３３ａに係止部３５ａを挿通させ、弾性変形を解除することで弾性力によりグリット電極３３を所定の張力でもって保持することになる。
上記グリッド電極３３は上述したノコ歯状電極３２のようにステンレスの短冊状の薄板をエッチング加工により、メッシュ状の開口を均一に形成している。そして電極保持部材３４に一体成型されているグリッド電極保持部３５を弾性変形させることで、グリット電極３３に形成された開口に挿入して係合させ、弾性力により張架される。
なお、位置決め部材３６は、シールドケース３１の両端縁に対応し位置され、保持部材３４をシールドケース３１内に位置決めするために電極保持部材３４に一体成型されている。
【００５０】
以上の構造のコロナ帯電器の組み立てにおいては、まず電極保持部材３４の平面部３４ａの突起にノコ歯状電極３２に形成された開口を嵌入させて保持し、ノコ歯状電極３２を保持した状態で上記シールドケース３１内の所定の位置に位置決め部材３６がシールドケース３１の端縁にて位置決めされて収容される。そしてグリッド電極保持部３５の係止部３５ａにグリット電極３３の開口部３３ａを挿入して係合させる。また、バネ端子３７は、シールドケースより突出した保持部材３４に位置するノコ歯状電極３２端部に電気的に弾性接触することによって電源を供給するためのバネ端子である。
図４は、ノコ歯型帯電器２１ａに電圧供給を行う高圧回路を含めた電源供給回路の一例を示すブロック図である。図４に示すようにコロナ帯電器２１の電極及びシールドケースには電源供給回路より所定の電圧が供給される。
図４において、電源供給回路４０には、所定の電圧＋２４Ｖが供給されている。この供給される電圧＋２４Ｖを所定の電圧に変換し出力する高圧発生回路４１が電源供給回路４０内に設けられている。この高圧発生回路４１は、本発明におけるコロナ帯電器２１のシールドケース３１、ノコ歯状電極３２及びグリッド電極３３に供給する電圧を発生する。その発生電圧は、各出力端子より所定の電圧が出力される。また、電源供給回路４０には、更にコロナ帯電器２１のシールドケース３１及びノコ歯状電極３２に電圧供給する場合には、後に説明するが高圧発生回路４１から発生する電圧を調整する電圧調整回路４２が設けられている。
【００５１】
コロナ帯電器２１におけるノコ歯状電極３２は、電源供給回路４０の出力端子ＭＣに接続され、高電圧Ｖが供給される。またシールドケース３１は、電源供給回路４０の出力端子ＣＡＳＥに接続され、高電圧Ｖｃが供給される。さらに、グリッド電極３３は、電圧調整回路３１の出力端子ＧＲＩＤに接続され高電圧Ｖｇが供給されている。上記電圧調整回路３１は、シールドケース３１に供給するための出力端子ＣＡＳＥからの出力電圧を調整するための可変抵抗器ＶＲ１、グリッド電極３３に供給するための出力端子ＧＲＩＤからの出力電圧を調整する可変抵抗器ＶＲ２を有する。
【００５２】
以上の構成の電源供給回路４０にてコロナ帯電器２１に各種の電圧が供給されることで、ノコ歯状電極３２の先鋭突起部よりコロナ放電が生じ、このコロナ放電による全体の電流（トータル電流Ｉｔ）がノコ歯状電極３２に流れる。この場合、グリッド電極３３に流れるグリッド電流Ｉｇは、出力端子ＧＲＩＤより出力される電圧を調整回路３２の可変抵抗器ＶＲ２を適宜設定することで調整できる。また同様に、コロナ放電によりシールドケース３１にも放電にかかるケース電流Ｉｃが流れる。このケース電流Ｉｃにおいても供給される電圧を、可変抵抗器ＶＲ１を調整することで制御できる。
ノコ歯状電極２１に高電圧を供給しコロナ放電が生じることで流れる電流Ｉｔは、上述したシールドケース３１及びグリッド電極３３にそれぞれ流れるケース電流Ｉｃ及びグリッド電流Ｉｇの和に等しくなる。つまり、コロナ放電によりノコ歯状電極２１に流れる電流（トータル電流）Ｉｔは、シールドケース３１及びグリッド電極３３へと分配して流れる。トータル電流Ｉｔは、ケース電流Ｉｃと、グリッド電流Ｉｇとに分配され、以下の式（１）で表される。
Ｉｔ＝Ｉｃ＋Ｉｇ  …  式（１）
従って、トータル電流Ｉｔを一定にすることで、ノコ歯状電極２１に流れる電流を一定に制御できるため、電源供給回路４０の高圧発生回路４１においては、定電流制御部を備えた定電流制御を行っている。
【００５３】
露光装置２２には、光源を含むレーザスキャニング装置が用いられる。レーザスキャニング装置は、たとえば、光源、ポリゴンミラー、ｆθレンズ、反射ミラーなどを組合せた装置である。光源としては、たとえば、半導体レーザ、ＬＥＤアレイ、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子などを使用できる。  露光装置２２は、スキャナ部２９において読み取られる原稿の画像情報または外部機器からの画像情報が入力され、画像情報に応じた信号光を、帯電状態にある感光体ドラム２０表面に照射する。これによって、感光体ドラム２０表面に、画像情報に応じた静電潜像が形成される。
【００５４】
転写装置２３は、図示しない支持部材によって回転自在に支持されかつ図示しない駆動手段によって回転可能に設けられ、かつ感光体ドラム２０に圧接するように設けられるローラ状部材である。転写装置２３には、たとえば、直径８〜１０ｍｍの金属製芯金と、金属製芯金の表面に形成される導電性弾性層とを含むローラ状部材が用いられる。金属製芯金を形成する金属としては、ステンレス鋼、アルミニウムなどを使用できる。導電性弾性層としては、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、発泡ＥＰＤＭ、発泡ウレタンなどのゴム材料にカーボンブラックなどの導電材を配合したゴム材料を使用できる。感光体ドラム２０と転写装置２３との圧接部（転写ニップ部）に、感光体ドラム２０の回転によってトナー像が搬送されるのに同期して、給紙トレイ２８から図示しないピックアップローラおよびレジストローラを介して記録媒体が１枚ずつ供給される。
記録媒体が転写ニップ部を通過することによって、感光体ドラム２０表面のトナー像が記録媒体に転写される。転写装置２３には図示しない電源が接続され、トナー像を記録媒体に転写する際に、トナー像を構成するトナーの帯電極性とは逆極性の電圧を転写装置２３に印加する。これによって、トナー像が記録媒体に円滑に転写される。転写装置２３によれば、感光体ドラム２０表面のトナー像を記録媒体に転写する。
【００５５】
クリーニング装置２４は、図示しないクリーニングブレードと、図示しないトナー貯留槽とを含む。クリーニングブレードは、感光体ドラム２０の長手方向に平行に延び設けられかつその短手方向の一端が感光体ドラム２０表面に当接するように設けられる板状部材である。クリーニングブレードは、記録媒体にトナー像を転写した後に感光体ドラム２０表面に残留するトナー、紙粉などを感光体ドラム２０表面から取り除く。トナー貯留槽は内部空間を有する容器状部材であり、クリーニングブレードによって除去されるトナーを一時的に貯留する。クリーニング装置２４によって、トナー像を転写した後の感光体ドラム２０表面が清浄化される。
【００５６】
定着装置２５は、定着ローラ２６と、加圧ローラ２７とを含む。定着ローラ２６は、図示しない支持部材によって回転自在に支持され、かつ図示しない駆動手段によって軸線回りに回転可能に設けられるローラ状部材である。定着ローラ２６は、その内部に図示しない加熱部材を有し、転写ニップ部から搬送される記録媒体に担持される未定着トナー像を構成するトナーを加熱し、溶融させて記録媒体に定着させる。定着ローラ２６としては、たとえば、芯金と、弾性層とを含むローラ状部材を使用する。芯金は、鉄、ステンレス、アルミニウムなどの金属によって形成される。弾性層は、たとえば、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどの弾性材料で形成される。加熱部材は図示しない電源から電圧印加を受けて発熱する。加熱部材にはハロゲンランプ、赤外線ランプなどを使用できる。
加圧ローラ２７は回転自在に支持されかつ図示しない加圧部材によって定着ローラ２６に対して圧接するように設けられるローラ状部材である。加圧ローラ２７は定着ローラ２６の回転に従動回転する。定着ローラ２６と加圧ローラ２７との圧接部が定着ニップ部である。加圧ローラ２７は、定着ローラ２６によるトナー像の記録媒体への加熱定着に際し、溶融状態にあるトナーを記録媒体に対して押圧することによって、トナー像の記録媒体への定着を促進する。加圧ローラ２７には、定着ローラ２６と同じ構成のローラ状部材を使用できる。加圧ローラ２７の内部にも加熱部材を設けてもよい。加熱部材には定着ローラ２６内部の加熱部材と同様のものを使用できる。
【００５７】
定着装置２５によれば、トナー像が転写された記録媒体を定着ニップ部に通過させ、トナー像を構成するトナーを溶融させるとともに記録媒体に押圧することによって、トナー像を記録媒体に定着させ、画像を印刷する。画像が印刷された記録媒体は、図示しない搬送手段によって、画像形成装置１の鉛直方向側面に設けられる排紙トレイ３０に排出され、積載される。
給紙トレイ２８は、普通紙、被覆紙、カラーコピー用紙、ＯＨＰフィルムなどの記録媒体を収容するトレイである。給紙トレイ２８は複数設けられ、それぞれの給紙トレイ２８にサイズの異なる記録媒体が収容される。記録媒体のサイズには、Ａ３、Ａ４、Ｂ５、Ｂ４などがある。また、複数の給紙トレイ２８に同じサイズの記録媒体を収容してもよい。図示しないピックアップローラと、搬送ローラと、レジストローラとによって、感光体ドラム２０表面のトナー像が転写ニップ部に搬送されるのに同期して、記録媒体が１枚ずつ送給される。
スキャナ部２９には図示しない原稿セットトレイ、自動反転原稿搬送装置（ＲＡＤＦ、Ｒｅｖｅｒｓｉｎｇ  Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｄｏｃｕｍｅｎｔ  Ｆｅｅｄｅｒ）などが設けられるとともに、図示しない原稿読み取り装置が設けられる。
【００５８】
自動原稿搬送装置は、原稿セットトレイに載置される原稿を、原稿読み取り装置の原稿載置台に搬送する。原稿読み取り装置は、原稿載置台と、原稿走査装置と、反射部材と、光電変換素子（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ、以下「ＣＣＤ」という）ラインセンサなどを含み、原稿載置台に載置される原稿の画像情報を複数ライン毎、たとえば１０ライン毎に読み取る。原稿載置台は、画像情報を読み取る原稿を載置するためのガラス製板状部材である。原稿走査装置は図示しない光源と第１の反射ミラーとを含み、原稿載置台の鉛直方向下面に沿って平行に一定速度Ｖで往復移動し、原稿載置台に載置される原稿の画像形成面に光を照射する。光の照射によって反射光像が得られる。光源は原稿載置台に載置される原稿に照射する光の光源である。第１の反射ミラーは反射光像を反射部材に向けて反射する。反射部材は、図示しない第２の反射ミラーと第３の反射ミラーと光学レンズとを含み、原稿走査装置で得られる反射光像を光電変換素子ラインセンサ上で結像させる。反射部材は原稿走査装置の往復移動に追随してＶ／２の速度で往復移動する。第２，第３の反射ミラーは反射光像が光学レンズに向うように反射光像を反射させる。光学レンズは反射光像を光電変換素子ラインセンサ上に結像させる。ＣＣＤラインセンサは、光学レンズによって結像される反射光像を電気信号に光電変換する図示しないＣＣＤ回路を含み、画像情報である電気信号を制御手段の中の画像処理部に出力する。画像処理部は、原稿読み取り装置またはパーソナルコンピュータなどの外部装置から入力される画像情報を電気信号に変換し、露光装置２２に出力する。
【００５９】
以上、本発明の画像形成装置にあっては、上記トナーが使用され、コロナ帯電器の放電電極に汚染物が付着し、均一な放電を妨げられることがないので、放電を帯電ムラが起こりにくく、黒筋のない安定した画像が長期にわたって得られる。また、オゾン発生量が少なく良好な環境を与えることができるノコ歯帯電器は、放電電極が針状となっていることから、不純物の付着が先端部に集中し、帯電無ムラが生じやすいが、本発明の画像形成装置にあっては、オゾン発生量が少なく、黒筋のない安定した画像が長期にわたって得られる。
【実施例】
【００６０】
実施例および比較例の金属酸化物微粒子からなるトナー用外添剤を以下に示す方法で入手および作製した。
＜トナー用外添剤＞
１．ヘキサメチルジシラザンで表面処理された金属酸化物微粒子として、アエロジル社製の疎水性シリカ微粒子（製品名：Ｒ８２００、個数平均粒径が１２ｎｍ）１００ｇを、空気供給口と空気排出口を設けた気流混合機（三井鉱山社製：ヘンシェルミキサ）に投入し、攪拌羽根の周速が５ｍ／秒の速度で攪拌しながら、１５０℃の空気を空気供給口から送風した。空気の供給量として１分間に０．１ｍ３の割合で３０分間送風することによって、疎水性シリカ微粒子表面のトリメチルシラノールの蒸発除去を行い、トナー用外添剤Ｇ１を作製した。
【００６１】
２．送風する空気の温度が１２０℃で、送風時間が６０分間であることを除いて、トナー用外添剤Ｇ１と同様の方法でトナー用外添剤Ｇ２を作製した。
３．送風時間が３０分であることを除いて、トナー用外添剤Ｇ２と同様の方法で、トナー用外添剤Ｇ３を作製した。
４．送風する空気の温度が６０度であることを除いて、トナー用外添剤Ｇ３と同様の方法でトナー用外添剤Ｇ４を作製した。
５．比較用サンプル（トナー用外添剤Ｇ５）として、送風加熱前のアエロジル社製の疎水性シリカ微粒子（製品名：Ｒ８２００）をそのまま使用した。
それぞれのトナー用外添剤について上述のトリメチルシラノールの外添剤測定方法に基づいて揮発量を測定し、表１に示す。
【００６２】
【表１】
2009015260.tif 000003
【００６３】
表１に示されるように、トリメチルシラノールの揮発量は送風加熱処理によって減少することが確認できた。
実施例および比較例のトナー（着色樹脂粒子）は、以下に示す材料を用いて作製した。
【００６４】
＜着色樹脂粒子＞
バインダー樹脂（ビスフェノールＡプロピレンオキサイド、テレフタル酸および無水トリメリット酸を単量体として重縮合して得られるポリエステル樹脂：ガラス転移温度６０℃、軟化温度１３０℃）１００質量部、カーボンブラック（三菱化学製：ＭＡ−１００）６質量部、帯電制御剤（日本カーリット社製：ＬＲ−１４７）２質量部、及びポリプロピレンワックス（三洋化成製：ビスコール５５０Ｐ）２質量部の材料を、気流混合機（三井鉱山社製：ヘンシェルミキサ）にて１０分間混合した。混合物を混練分散処理装置（三井鉱山株式会社製：ニーディックスＭＯＳ１４０−８００）で溶融混練し、その混練物を冷却させた後、カッティングミルで粗粉砕した。粗粉砕物は、微粉砕機（三井鉱山社製：ＣＧＳ）によって微粉砕し、風力分級機（ホソカワミクロン社製：ＴＳＰセパレータ）を用いて分級を行うことによって体積平均粒径が６．５μｍ、ＢＥＴ比表面積が１．８ｍ２／ｇの着色樹脂粒子を作製した。
尚、体積平均粒径はコールターマルチサイザーＩＩ（ベックマン・コールター株式会社製）で測定した。
【００６５】
＜トナー＞
トナー質量基準で２質量％の上記トナー外添剤Ｇ１を、前記着色樹脂粒子に外添し、トナーＴ１を作製した。外添方法については、着色樹脂粒子と外添剤を気流混合機（三井鉱山社製：ヘンシェルミキサ）に投入し、攪拌羽根の先端速度を１５ｍ／秒に設定し、２分間混合した。
また、外添剤Ｇ１が異なることを除いて、トナーＴ１と同様の方法でトナーＴ２〜Ｔ５を作製した。
それぞれのトナー、及びトナーについて測定した上述のトリメチルシラノールのトナー測定方法に基づく揮発量を表２に示す。
【００６６】
【表２】
2009015260.tif 000004
【００６７】
＜二成分現像剤＞
前記トナー（Ｔ１〜Ｔ５）は、キャリアと混合することによって二成分現像剤を作製した。二成分現像剤の混合方法については、トナー６質量部とキャリア９４質量部とをナウターミキサー（商品名：ＶＬ−０、ホソカワミクロン社製）に投入し、２０分間攪拌混合することによって作製した。
【００６８】
＜キャリア＞
実施例および比較例で用いたキャリアは、次に示す方法により作製した。まず、フェライト原料をボールミルにて混合した後、ロータリーキルンにて９００℃で仮焼し、得られた仮焼粉を、湿式粉砕機により粉砕媒体としてスチールボールを用いて平均粒径２μｍ以下にまで微粉砕した。得られたフェライト微粉末をスプレードライ方式により造粒し、造粒物を１３００℃で焼成した。焼成後、クラッシャを用いて解砕し、体積平均粒子径が約５０μｍ、体積抵抗率が１×１０９Ω・ｃｍのフェライト成分からなるコア粒子を得た。
次にコア粒子を被覆するための被覆用塗液として、シリコーン樹脂（商品名：ＴＳＲ１１５、信越化学社製）をトルエンに溶解および分散し、被覆用塗液を調製した。スプレー被覆装置により、コア粒子１００質量部に対して、前記被覆用塗液５質量部（シリコーン樹脂換算）をスプレーし、前記コア粒子を被覆した。トルエンを完全に蒸発除去し、体積平均粒子径が５０μｍ、シリコーン樹脂の膜厚が１μｍ、飽和磁化６５ｅｍｕ／ｇ、のキャリアＣ１を作製した。
【００６９】
＜画像評価＞
作製した各二成分現像剤用トナーＴ１〜Ｔ５を、図１に示す試験用の画像形成装置を用いて、５０Ｋ枚の連続プリントテストを行った。画像形成装置の現像条件として、感光体の周速を４００ｍｍ／秒、現像ローラの周速５６０ｍｍ／秒、感光体と現像ローラのギャップを０．４２ｍｍ、現像ローラと規制ブレードのギャップを０．５ｍｍとなるように設定し、ベタ画像（１００％濃度）における紙上のトナー付着量が０．５ｍｇ／ｃｍ２、非画像部におけるトナー付着量が最も少なくなる条件に、感光体の表面電位および現像バイアスをそれぞれ調整した。プリント試験紙として、Ａ４サイズの電子写真用紙（マルチレシーバー：シャープドキュメントシステム社製）を使用し、プリントする画像として、紙の上に記録されるプリント画像のカバレージが６％となるテキスト画像を使用した。
【００７０】
上記の表２に示すように、トナーＴ１〜Ｔ３を用いた５０Ｋ枚連続プリントテストにおいては、５０Ｋ枚全ての画像において黒筋の発生は全く見られなかった。
図５は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて５０Ｋ枚後のコロナ帯電器（ノコ歯帯電器）の放電電極を撮影した写真であるが、先端部分に付着物は観察されなかった。トナーＴ４を用いた５０Ｋ枚連続プリントテストにおいては、５０Ｋ枚後の画像において、わずかながら黒筋が発生しているのが確認された。トナーＴ５を用いた５０Ｋ枚連続プリントテストにおいては、５０Ｋ枚後の画像において、はっきりと黒筋が発生しているのが確認された。
図６は、この時のコロナ帯電器の放電電極を撮影したＳＥＭ写真であるが、先端部分に放射状の付着物が観察された。尚、先端に付着していた不純物については、ＳＥＭ−ＥＤＸで分析した結果、Ｓｉ元素とＯ元素が明確なピークで検出された。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明のトナー用外添剤は、コロナ帯電器の放電電極に付着する不純物の付着を抑え、帯電ムラの発生を防止できる外添剤であり、それを用いたトナーおよびそのトナーを使用した画像形成装置は、産業上の利用可能性の高いものである。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】図１は、本発明に係る画像形成装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、現像装置と感光体ドラムの構成を模式的に示す断面図である。
【図３】図３は、ノコ歯型帯電器の構造を示す展開斜視図である。
【図４】図４は、コロナ帯電器に電圧供給を行う高圧回路を含めた電源供給回路の一例を示すブロック図である。
【図５】図５は、本発明に係るトナーを使用した場合の付着物のないコロナ帯電器の放電電極の先端部のＳＥＭ写真に基づく図である。
【図６】図６は、従来のトナーをした場合の付着物のあるコロナ帯電器の放電電極の先端部のＳＥＭ写真に基づく図である。
【符号の説明】
【００７３】
１  画像形成装置
２  現像槽
３  現像ローラ
４  第１撹拌部材
５  第２撹拌部材
６  搬送部材
７  規制部材
８  規制部材支持体
９  流し板
１０  現像装置
１２  トナー濃度検知センサ
１９  トナー補給ローラ
２０  感光体ドラム
２１  コロナ帯電器
２２  露光装置
２３  転写装置
２４  クリーニング装置
２５  定着装置
２８  給紙トレイ
２９  スキャナ部
３０  排紙トレイ
３１  シールドケース
３２  ノコ歯状電極
３３  グリッド電極
３３ａ  開口部
３４  電極保持部材
３５ａ  係止部
３４ａ  平面部
３５  グリット電極保持部
４０  電源供給回路
４１  高圧発生回路
４２  電圧調整回路
【図１】
2009015260.tif 000005
【図２】
2009015260.tif 000006
【図３】
2009015260.tif 000007
【図４】
2009015260.tif 000008
【図５】
2009015260.tif 000009
【図６】
2009015260.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成20年6月9日(2008.6.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
前記シリカ微粒子が、ヘキサメチルジシラザンにより表面にトリメチルシリル基が導入されたシリカ微粒子を、さらに温度１１０℃〜１５０℃の乾燥空気を、シリカ微粒子１００ｇに対して０．１ｍ３／分の割合で３０分間送風加熱することによって得られ得るシリカ微粒子であることを特徴とする請求項５に記載のトナー。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明のトナーは、前記シリカ微粒子が、ヘキサメチルジシラザンにより表面にトリメチルシリル基が導入されたシリカ微粒子を、さらに温度１１０℃〜１５０℃の乾燥空気を、シリカ微粒子１００ｇに対して０．１ｍ３／分の割合で３０分間送風加熱することによって得られ得るシリカ微粒子であることを特徴とすることができる。
この発明にあっては、シリカ微粒子表面に付着するトリメチルシラノール以外の揮発性有機珪素化合物に起因すると考えられるコロナ帯電器の放電電極の汚染を高いレベルで抑えることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
次に、本発明に係るトナーについて説明する。
トナー質量基準で０．５質量％以下の上記トナー用外添剤の添加量では、トナーの流動性向上の効果が得られず、３質量％以上の添加量では定着性の低下が起こりやすくなる。このため、外添剤を０．５〜３質量％の量をトナー表面に外添することが好ましい。外添剤の一部は、トナー粒子（着色樹脂粒子）内部に埋没する。埋没している外添剤表面にトリメチルシラノールが付着していても、それが揮発することはないが、トナー表面に外気と接触している外添剤表面にトリメチルシラノールが付着していると、トナーからトリメチルシラノールが徐々に揮発し、コロナ帯電器の放電電極に付着する。トナー中のトリメチルシラノール揮発量が、トナー質量基準で０．０２μｇを超えると、トリメチルシラノールが徐々に揮発し、コロナ帯電器の放電電極に付着し、帯電ムラが生じることから、トリメチルシラノールのトナー測定法に基づく揮発量は、トナー質量基準で０．０２μｇ以下が好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
図２は、現像装置と感光体ドラムの構成を模式的に示す断面図である。現像装置１０は、現像槽２と、現像ローラ３と、第１撹拌部材４と、第２撹拌部材５と、搬送部材６と、規制部材７と、規制部材支持体８と、流し板９と、磁性部材１０と、磁性部材支持体１１と、トナー濃度検知センサ１２とを含む。
現像槽２は内部空間を有するほぼ角柱状の容器部材であり、現像ローラ３、第１撹拌部材４、第２撹拌部材５および搬送部材６を回転自在に支持し、規制部材７、流し板９などを直接的または間接的に支持し、現像剤を収容する。現像剤はトナーと磁性体粉であるキャリアとを含む二成分現像剤である。また、現像槽２には、現像装置１０を図示しない電子写真方式の画像形成装置に装着する場合に、該画像形成装置が備える感光体ドラム２０を臨む側面に開口２ａが形成される。また、現像槽２の鉛直方向上面には、トナー補給口２ｂが形成される。
現像槽２の鉛直方向上方には図示しないトナーカートリッジおよびトナーホッパが設けられる。より詳しくは、鉛直方向上方から下方に向けて、トナーカートリッジ、トナーホッパおよび現像槽２の順番で設けられる。トナーカートリッジは、その内部空間にトナーを収容し、現像装置１０が装着される図示しない画像形成装置本体に対して着脱可能に設けられる。
また、トナーカートリッジは、画像形成装置に設けられる図示しない駆動手段によって、軸線回りに回転駆動する。トナーカートリッジの長手方向側面には長手方向に延びる細長い開口が形成され、トナーカートリッジの回転に伴って前記細長い開口からトナーが落下してトナーホッパに供給される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
コロナ帯電器２１におけるノコ歯状電極３２は、電源供給回路４０の出力端子ＭＣに接続され、高電圧Ｖが供給される。またシールドケース３１は、電源供給回路４０の出力端子ＣＡＳＥに接続され、高電圧Ｖｃが供給される。さらに、グリッド電極３３は、電圧調整回路４２の出力端子ＧＲＩＤに接続され高電圧Ｖｇが供給されている。上記電圧調整回路４２は、シールドケース３１に供給するための出力端子ＣＡＳＥからの出力電圧を調整するための可変抵抗器ＶＲ１、グリッド電極３３に供給するための出力端子ＧＲＩＤからの出力電圧を調整する可変抵抗器ＶＲ２を有する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
【表１】
2009015260.tif 000011