JP2000258949A

JP2000258949A - 画像記録装置

Info

Publication number: JP2000258949A
Application number: JP6094999A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Saikawa; 健済川
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-03-09
Filing date: 1999-03-09
Publication date: 2000-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】廃棄トナーの発生量が少なく、長期間にわた
り安定して高画質を得ることのできる画像記録装置を提
供することを目的とする。【解決手段】平均粒径がトナーよりも小さい微粒子ま
たはその微粒子の凝集体の付着により表面に微粒子層が
形成されてなる感光体１上にトナー像を形成し、そのト
ナー像を記録紙に転写する画像記録装置において、感光
体１上に形成された微粒子層を３００ｎｍ以下の層厚と
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真記録方式、静
電記録方式、イオノグラフィ方式、磁気記録方式などの
画像録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球環境問題の観点から化石資源
保護の重要性が認識され、プラスチックなどの化石資源
の利用削減が重要課題となっている。現在、利用削減対
策の一環として一度使用されたプラスチックなどはゴミ
などとして廃棄せずに回収し再利用することが進められ
ている。しかし、この考え方は非常に重要である一方、
再生するまでに多くの問題を抱えている。例えば、分別
の問題、運搬エネルギの問題、回収集積場所や管理の問
題などである。

【０００３】画像記録技術の分野においては、記録用紙
にトナー像を転写した時に生ずる残留トナーの回収が大
きな問題となっている。例えば、電子写真方式の画像記
録装置においては、像担持体表面を均一に帯電する帯電
工程、帯電させられた像担持体表面を露光することによ
り静電潜像を形成する露光工程、その静電潜像にトナー
を付着させてトナー像を形成する現像工程、そのトナー
像を転写材に転写する転写工程、転写材上に転写された
トナー像を定着する定着工程、および、転写工程で像担
持体表面に残留したトナーを除去するクリーニング工程
などにより画像記録が行われる。通常、クリーニング工
程では、弾性を有するゴムブレードもしくはブラシを像
担持体表面に押し当てることにより像担持体表面に残留
したトナーを除去し回収している。回収されたトナーは
回収容器に蓄えられ定期的に廃棄されるが、この廃棄ト
ナーについては他の分野の廃棄物同様の問題が生じてい
る。この問題を解決するためには残留トナー量を極力少
なくすることが重要である。

【０００４】廃棄トナーを発生させないという観点か
ら、クリーニング工程を設けずに、像担持体表面に残留
したトナーを現像時に現像装置内に回収するクリーナレ
ス方式が提案されている。しかし、この方式では、像担
持体表面に残留したトナーがプリントアウトされてしま
うポジゴーストが発生するという問題や、像担持体表面
に残留したトナーの遮光効果によりネガゴーストが生じ
るという問題がある。そのため、この方式においてはト
ナーの転写効率を上げることが必要である。

【０００５】このように、電子写真方式を利用した画像
記録装置において廃棄トナーを発生させないようにする
ためにはトナーの転写効率を上げることが重要な意味を
持つ。トナーの転写効率を上げる方法として、特開昭５
８−８８７７０号公報、特開昭５８−１４０７６９号公
報などには、転写装置に印加する電圧に交番転写電界を
用いる方法が開示されている。しかし、この方法ではト
ナーの転写率は向上するものの、像担持体に直接付着し
ているトナー粒子を完全に転写することはできず、十分
に転写効率を上げるにはいたっていない。

【０００６】転写効率を上げるには像担持体に直接付着
しているトナー粒子を完全に転写することが必要であ
り、そのためには、トナーと像担持体との間の付着力を
下げることが有効である。そのような方法として、例え
ば、特開平２−１８７０号公報、特開平２−８１０５３
号公報、特開平２−１１８６７１号公報、特開平２−１
１８６７２号公報、特開平２−１５７７６６号公報など
には、現像剤中にシリカなどの剥離性の微粒子を含有さ
せることにより、この微粒子をトナーと像担持体の間に
介在させトナーと像担持体との付着力を下げてトナーの
転写効率を上げる方法が開示されている。この現像剤に
微粒子を添加する方法では、トナーを微粒子で均一に被
覆することが要求される。しかしながら、現実にはすべ
てのトナーを微粒子で均一に被覆することは難しく、被
覆不十分なトナーの存在を皆無にするには、被覆条件、
被覆材料にさらに検討を加える必要がある。また、すべ
てのトナーを微粒子で均一に被覆することができたとし
ても、微粒子で被覆されたトナーが、現像器内で撹拌さ
れたり、層厚規制部材により摩擦力を受けたりするなど
の、様々なストレスを受ける間に微粒子がトナーから遊
離することがある。従って、トナーに微粒子が均一に被
覆されたままの状態を維持させるためには、これらのス
トレスがかからない現像器とする必要がある。

【０００７】さらに、転写以外の問題として、微粒子添
加によりトナーの剥離性が高くなるために、現像段階で
トナークラウドが発生しやすくなり、プリント画像のカ
ブリや、機内汚れが発生しやすくなる。また、トナーを
長期間使用するうちに微粒子がトナー表面やキャリア表
面に付着して現像剤の帯電性を低下させたり、遊離した
微粒子どうしが凝集して塊状となり、それが原因で現像
剤の流動性が低下して画像ムラを引き起こすことがあ
る。また、現像剤から微粒子が遊離して現像剤の帯電性
が変化することにより画像濃度が変動することがある。
このような現象は、微粒子の量が多い場合に、また、微
粒子の粒径が比較的大きい場合に顕著に現れることが多
い。現像剤中の微粒子の量が多い場合、また微粒子の粒
径が大きい場合には、トナー像中の微粒子が肉眼でも見
える状態となり画質上の問題を引き起こすということも
ある。さらに、微粒子が多量に添加されたトナーは流動
性が極めて高くなるために、転写時にトナー像が転写材
に接触した際にトナー像が乱されやすくなり、転写によ
る画像乱れといった現象も生じやすくなる。

【０００８】このような問題に対して、特開平９−２１
２０１０号公報には、像担持体上に予め微粒子を塗布し
ておき、その後、現像あるいは転写により像担持体上に
トナー像を形成する方法が開示されている。こうするこ
とにより、トナーと像担持体との間に微粒子が介在する
ことになりトナーと像担持体との距離が離れ、あるい
は、トナーと像担持体との接触面積が小さくなり、トナ
ーそのものの剥離性が低くてもこの微粒子の作用でトナ
ーと像担持体との間の付着力が低下しトナー像の転写性
が上昇する。従って、微粒子の過剰添加に起因する現像
剤の帯電維持性劣化や、トナーの高流動性による画像乱
れといった画質に関する問題を起こさずにトナーを効率
良く転写することができる。

【０００９】これらを実現する手段としては、予め像担
持体上に微粒子を塗布しておき、その像担持体上にトナ
ー像を形成する。このとき、像担持体表面を精細に観察
した場合、トナーサイズ即ちトナー投影面積当たり、微
粒子が少なくとも１個、好ましくは２個以上存在する状
態に準備される。従って、この状態の像担持体上に形成
されるトナー粒子は確実に微粒子上に配置されることに
なるため、トナー粒子と像担持体との距離が離れ、次に
行われる転写を容易にする。このとき、微粒子は層を形
成していてもよい。というのは、微粒子が層を形成して
いても表層には微粒子の微細な凹凸形状が形成されるた
めにトナー粒子と像担持体表面との間の距離が離れる効
果と、トナー粒子と像担持体との接触面積を小さくする
効果とが得られるからである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、像担持
体上に微粒子を付着させた状態でトナー像を形成する
と、トナーの転写率は高くなるものの、転写された画像
のシャープさが低下するという問題が発生する。本発明
者らは、この問題について鋭意調査した結果、露光後、
即ち、静電潜像形成の段階で静電潜像がぼけた状態にな
っていることが判明した。その像担持体上の微粒子を拭
き取ってから静電潜像形成し転写するとシャープな画像
が得られることから、これは、微粒子による露光光の遮
蔽効果、散乱効果、あるいは反射効果などにより静電潜
像がダメージを受けることによるものと推察される。

【００１１】本発明は、上記の事情に鑑み、廃棄トナー
の発生量が少なく、長期間にわたり安定して高画質を得
ることのできる画像記録装置を提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の画像記録装置は、平均粒径がトナーよりも小さい
微粒子またはその微粒子の凝集体の付着により表面に微
粒子層が形成されてなる像担持体上にトナー像を形成
し、そのトナー像を所定の被転写体に転写する画像記録
装置において、上記像担持体上に形成された微粒子層
が、３００ｎｍ以下の層厚を有するものであることを特
徴とする。

【００１３】ここで、上記微粒子の１次粒子が、１０ｎ
ｍ以上１００ｎｍ以下の平均粒径を有するものであるこ
とが好ましい。

【００１４】また、上記微粒子または上記凝集体が、疎
水化度６０以上の疎水性を有するものであることも好ま
しい。

【００１５】さらに、上記像担持体上にトナー像を形成
するトナーは、上記微粒子または上記凝集体が外添され
てなるトナーであり、上記像担持体に接触したトナー
が、そのトナーに外添された微粒子または凝集体をその
像担持体表面に付着させるものであることも好ましい態
様の一つである。

【００１６】なお、上記「一次粒子」とは、微粒子が凝
集しない状態の個々の粒子をいい、また、上記「凝集
体」とは、上記の一次粒子が凝集した状態にある粒子の
集合をいう。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００１８】図１は、本発明の画像記録装置の実施形態
を示す概略構成図である。

【００１９】この画像記録装置は、表面に静電潜像が形
成される、矢印Ａ方向に回転する感光体１と、感光体１
表面を一様に帯電する帯電器２と、感光体１表面に画像
情報に基づく露光光を照射して静電潜像を書き込む像書
込み装置３と、現像領域Ｄにおいて感光体１に近接また
は接触して配置された、イエロー（Ｙ）、マゼンタ
（Ｍ）、サイアン（Ｃ）、および黒（Ｋ）の４色にそれ
ぞれ対応する現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋが内蔵され
たロータリー型の現像装置４と、現像装置４により形成
された各色のトナー像の転写を受ける、矢印Ｂ方向に循
環移動する中間転写ベルト５と、中間転写ベルト５を挟
んで感光体１に対向して配置された転写帯電器６と、転
写後の感光体１表面の電位を除去する除電装置７と、中
間転写ベルト５上に転写されたトナー像を、ペーパーガ
イド１０により供給される用紙に二次転写する転写ロー
ル８，９と、中間転写ベルト５上に残留したトナーを除
去するクリーナ１１とを備えている。

【００２０】なお、本実施形態における感光体１は、本
発明にいう像担持体に相当するものである。

【００２１】感光体１上には、平均粒径がトナーよりも
小さい微粒子またはその微粒子の凝集体の付着により表
面に微粒子層が形成されており、その微粒子層の層厚は
３００ｎｍ以下に形成されている。微粒子は、１次粒子
が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の平均粒径を有するもの
であることが好ましく、また、この微粒子またはその凝
集体が、疎水化度６０以上の疎水性を有するものである
ことも好ましい。

【００２２】現像装置４に内蔵された４つの現像器４
Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋには、上記各色のトナーを含む現
像剤がそれぞれ収容されているが、これらの現像剤中の
トナーは、上記の微粒子または凝集体が外添されてなる
トナーであり、感光体１に接触したトナーが、そのトナ
ーに外添された微粒子または凝集体を感光体１表面に付
着させるように構成されている。

【００２３】図２は、図１の画像記録装置に用いられる
現像器の概略構成図である。

【００２４】図２に示す現像器は、図１に示した現像装
置４に内蔵される４つの同一構造の現像器のうちの一つ
である。

【００２５】この現像器は、感光体１に近接または接触
して配置される、矢印Ｃ方向に回転する現像スリーブ２
１ｂおよびその内部に配置された固定磁石２１ａからな
る現像ロール２１と、現像器内の現像剤をミキシングす
る一対のオーガ２４，２５と、トナーとキャリアからな
る２成分現像剤をミキシングしながら現像スリーブ２１
ｂに供給するパドル２３と、現像スリーブ２１ｂ上に供
給された現像剤の層厚を規制する現像剤層厚規制部材２
２と、現像スリーブ２１ｂに直流電圧に交番電圧が重畳
された電圧を印加するための電源２８とを備えている。

【００２６】次に、この画像記録装置における微粒子の
作用について説明する。前述のように、感光体上に微粒
子を付着させた状態でトナー像を形成すると、トナーの
転写率は高くなるものの、転写された画像のシャープさ
が低下するという問題が発生するが、この問題について
本発明者らが鋭意研究を進めた結果、高転写率と高画質
を両立させるための条件として感光体上の微粒子付着量
の許容値が存在すること、具体的には、感光体上に形成
された微粒子層の層厚が画質に強い影響を及ぼすもので
あり、微粒子層の最大層厚が３００ｎｍを超えると画像
のシャープさが低下することが究明された。

【００２７】この微粒子層の層厚は、微粒子の付着した
感光体表面のトナー像形成位置に対応する部分の断面に
ついて１０枚の透過型電子顕微鏡写真を撮影し、最大の
微粒子層の厚さで求める。

【００２８】微粒子層の層厚を３００ｎｍ以下にするた
めには、感光体表面に微粒子を付着させつつ掻き取ると
いう動作を行うことが有効であり、本実施形態では、そ
の動作を上記の現像装置４（図１参照）の各現像器４
Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋに行わせている。即ち、トナーに
微粒子を外添させたものを、図２に示す現像器に供給
し、現像器内でトナーとキャリアを混合しそれを現像領
域Ｄに供給し、現像領域Ｄにおいて微粒子が外添された
トナーを感光体１に接触摺擦させることにより感光体１
に微粒子を付着させている。こうすることにより簡易な
構成で、感光体１表面に好適な層厚の微粒子層を形成す
ることができ、過剰な微粒子の付着が防止される。

【００２９】感光体表面に微粒子層を形成する上で、画
像記録装置をクリーナレスシステムとすることによりさ
らに効果を高めることができる。すなわち、画像記録装
置をクリーナレスシステムとすることにより感光体表面
に形成した微粒子層を長期間感光体上に留めておくこと
ができるので、微粒子の消費量を減少させ、トナー転写
率向上効果を維持し続けることができる。また、クリー
ナレスシステムとすることにより感光体上に付着させた
微粒子がクリーナによって感光体表面に強く押し付けら
れて生じる微粒子層の厚みむらによる転写むらの発生、
あるいは、微粒子層の層厚が経時的に増大することによ
り画像のシャープさが低下する恐れもなくなる。

【００３０】微粒子の粒径については、一次粒子の平均
粒径が１００ｎｍを超えるような微粒子を用いると、感
光体上に一旦付着してもすぐにとれてしまうために所望
の効果が得られない。一方、一次粒子の平均粒径が小さ
過ぎると、物理的な付着力が強く作用して掻き取られに
くくなり、感光体上に過剰に蓄積されやすくなる。特
に、一次粒子の平均粒径が２０ｎｍ未満の微粒子では感
光体上への微粒子の蓄積が顕著に起こり、微粒子付着量
の制御が困難となる。以上のようなことから総合的に判
断して、本発明では、一次粒子の平均粒径が１０ｎｍ以
上１００ｎｍ以下、好ましくは２０ｎｍ以上１００ｎｍ
以下の微粒子が用いられる。

【００３１】なお、一次粒子の平均粒径は、ＴＥＭ（透
過型電子顕微鏡）またはＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を
用いて直接測定する方法、あるいはガス吸着法を利用し
て測定した比表面積から求める方法などにより測定する
ことができる。

【００３２】微粒子の材料としては、具体的には、酸化
チタン、アルミナ、シリカ、チタン酸バリウム、チタン
酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸
化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭
酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ
素、酸化クロム、ベンガラなどの無機微粉末や、ポリア
クリレート、ポリメタクリレート、ポリメチルメタクリ
レート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビ
ニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどの有機微粉
末を用いることができる。

【００３３】高湿度下での使用を考慮すると、微粒子の
吸湿性は低いことが望ましく、微粒子、または微粒子の
凝集体は、疎水化度６０以上の疎水性を有するものであ
ることが好ましい。特に、酸化チタン、アルミナ、シリ
カなどの吸湿性を有する無機微粉末の場合は、疎水化度
が６０未満の微粒子では高湿下で吸湿によりトナーの付
着力が増加するために転写性が低下するので疎水化処理
を施したものを用いることが好ましい。これら無機微粉
末の疎水化処理は、例えば、ジアルキルジハロゲン化シ
ラン、トリアルキルハロゲン化シラン、アルキルトリハ
ロゲン化シランなどのシランカップリング剤やジメチル
シリコンオイルなどの疎水化処理剤と上記微粉末とを高
温度下で反応させることにより行われる。

【００３４】ここで、疎水化度の定義について説明す
る。

【００３５】水５０ｃｃに微粒子を０．２ｇ加えスター
ラーで攪拌後、メタノールで滴定し、微粒子が全て溶媒
に懸濁したときのメタノール滴定量をＴｃｃとする。こ
のときの疎水化度（Ｍ）は次式で表せる。

【００３６】Ｍ＝｛Ｔ／（５０＋Ｔ）｝×１００（ｖｏｌ％）これら微粒子を使用するにあたって、画質上特に前述の
感光体表面に残留したトナーの遮光効果を考慮する必要
がある場合には、有機微粉末では透明性に優れたポリア
クリレート、ポリメタクリレート、ポリメチルメタクリ
レートのなどのアクリル系の微粉末を用いることが望ま
しい。また、無機微粉末ではシリカが遮光性が低い点で
望ましい。

【００３７】また、これら微粒子が使用されるうちに感
光体上にフィルム状となって付着してしまうような材
料、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシ
ウムなどのフィルミングを起こしやすい材料は、当然ト
ナーに対してもフィルミングを起こしやすく、トナーに
対する付着力も強くなる。従って、このようなフィルミ
ングを起こしやすい材料の微粒子を用いた場合には、長
期間にわたり安定してトナーの転写効率を高める効果を
持続することはできない。

【００３８】次に、本実施形態に用いられるトナーにつ
いて説明する。トナーとしては、トナー材料を混練、粉
砕、分級してなる混練粉砕型トナーや、あるいは、ビニ
ル基を有する反応性モノマを用いて懸濁重合や乳化重合
によって得られる重合トナーや、あるいは、上記バイン
ダ樹脂と着色剤を有機溶剤中に溶解させ、それを水中に
分散させて造粒する溶解懸濁トナーなどを用いることが
できる。転写性から見てこれらトナーの形状は球形であ
る方がより優れた転写性が期待でき、その意味では重合
トナーや溶解懸濁トナー、あるいは、混練粉砕型トナー
を熱風処理してなる球形化トナーを用いることが望まし
い。

【００３９】球形化の指標としては、本実施形態では次
のように定義された形状係数を用いている。

【００４０】ＦＥ−ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用い
てトナーを無作為にサンプリングし、その画像情報を画
像解析装置（ルーゼックス：ニコレ社製）で解析し、次
式により導出された数値Ｓを形状係数としている。

【００４１】Ｓ＝｛π×（ＭＸＬＮＧ）²｝／｛４×
（ＡＲＥＡ）｝×１００ここで、ＭＸＬＮＧは絶対最大長を表し、ＡＲＥＡ
はトナーの投影面積を表す。

【００４２】形状係数Ｓは、１００に近づくほど真球に
近いことを表し、１００〜１１０の値である場合に、ほ
ぼ真球状態のトナーであるといえる。このような真球状
態のトナーは、感光体、あるいは、中間転写体との接触
面積が少ないために、形状係数１３０前後の通常の不定
形トナーに比べると安定した高転写性を得ることができ
る。また、メカニズムは定かではないが、トナー形状が
球形に近いほど微粒子の遊離性が高い。

【００４３】従って、本発明の画像記録装置に用いるト
ナーとしては、形状係数が１００〜１１０の真球状態の
トナーが望ましい。

【００４４】トナー粒子の粒径は画質に大きな影響を与
えることはよく知られており、粒径が大きくなるほど画
像は粗くなる。平均粒径が２０μｍ程度のトナーでも実
用上問題はないが、細線の解像力の点からは、平均粒径
１０μｍ以下のトナーであることが望ましい。しかしな
がら、トナー径が小さくなるとトナーとキャリアの間に
作用する物理的付着力が支配的となり現像性が低下す
る。また、トナー径が小さくなるとトナーの凝集もおこ
りやすくなり取扱い上の問題が生じる。このような観点
から本発明の画像記録装置には、好ましくは平均粒径５
μｍ以上１０μｍ以下のトナーが用いられる。

【００４５】トナー用の主バインダ樹脂としては、例え
ば、ポリスチレン、スチレン−プロピレン共重合体、ス
チレン−ブタヂエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共
重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−ア
クリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エ
ステル共重合体、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂
などが用いられ、必要に応じて単体、または、複数のバ
インダ樹脂が混合されて用いられる。

【００４６】ヒートロール定着時に、定着ロールからの
離型性を高めトナーオフセットを防止する意味から、エ
チレン、プロピレンなどのオレフィン系単独または共重
合体、カルナバワックスなどのワックス成分を加えても
よい。この際、ワックス成分の添加量は、トナーに対し
て０．５ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下であることが望まし
い。添加量がこれより少ないとワックス成分の効果が発
揮されない。また、添加量がこれより多いとトナーが熱
により変形しやすくなり現像剤の帯電性が変化して安定
した画像濃度が得られなくなる。

【００４７】また、トナーの力学的強度を高めたり、ヒ
ートロール定着時にトナーの凝集力を高めトナーオフセ
ットを防止する意味から、重量平均分子量１００，００
０以上の高分子量ポリマや、架橋ポリマを含有させても
よい。これら、高分子量ポリマや、架橋ポリマの含有量
については、トナーに対して６０ｗｔ％以下であること
が望ましい。含有量がこれより多いと定着時にトナーが
良好に溶融定着せず定着不良を起こす恐れがある。

【００４８】トナーの着色剤については、黒色系として
はカーボンブラック、ニグロシン、黒鉛などが用いられ
る。

【００４９】有彩色系としては、イエロー、または、オ
レンジ顔料として、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３１、
Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ４３、Ｃ．Ｉ．ピグメント
イエロー１２、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１４、Ｃ．
Ｉ．ピグメントイエロー１７、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエ
ロー９３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー９４、Ｃ．Ｉ．
ピグメントイエロー１３８、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロ
ー１７４などの公知の着色剤が用いられる。

【００５０】マジェンタ、または、レッド顔料として
は、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５、Ｃ．Ｉ．ピグメント
レッド４８：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５３：１、
Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５７：１、Ｃ．Ｉ．ピグメン
トレッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２３、
Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１３９、Ｃ．Ｉ．ピグメント
レッド１４４、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１４９、Ｃ．
Ｉ．ピグメントレッド１６６、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッ
ド１７７、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７８、Ｃ．Ｉ．
ピグメントレッド２２２などの公知の着色剤が用いられ
る。

【００５１】サイアン、または、グリーン顔料として
は、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７、Ｃ．Ｉ．ピグメン
トブルー１５、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：２、
Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、Ｃ．Ｉ．ピグメン
トブルー６０などの公知の着色剤が用いられる。

【００５２】また、これらトナー着色剤の含有量は、ト
ナーに対して０．５ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下であるこ
とが望ましい。トナー着色剤の含有量が０．５ｗｔ％未
満では、発色性が十分でなく鮮明な画質が得られず、２
０ｗｔ％を越えるとトナー中での着色剤の分散不良によ
る画質の濃度むらが生じる恐れがある。

【００５３】本実施形態の画像記録装置では、トナー
と、磁性を持たせるために磁性体微粉末を含有させたキ
ャリアとを用いて２成分現像剤としたものを用いている
が、本発明では、１成分現像剤、２成分現像剤のいずれ
でもよい。

【００５４】キャリアとしては、鉄、フェライト、マグ
ネタイトなどの金属粒子よりなる磁性体粒子キャリア
と、磁性体微粉末をポリマに混合してなるポリマキャリ
アとがあるが、本発明ではいずれのキャリアを用いても
よい。一般にポリマキャリアは磁性体粒子キャリアに比
べて磁化が低いために、柔らかく密度の高い磁気ブラシ
が形成され高画質画像を得ることができる。また、感光
体上に付着した場合に、感光体表面を傷つける恐れも少
ないという利点がある。さらに、キャリアの比重も小さ
いためにキャリアの質量も小さく、現像器内で現像剤が
ミキシングされる際にトナーに与えるストレスが小さく
寿命の長い現像剤を提供できるという長所がある。一
方、磁性体粒子キャリアはキャリアの比重が大きいため
にキャリアの質量も大きく、現像器内で現像剤がミキシ
ングされる際にトナーに与えるストレスが大きくなる
が、その反面、現像剤の帯電の立ち上がりが早いという
利点があるので、画像記録装置に要求される性能によっ
てキャリアを使い分ければよい。

【００５５】キャリアの粒子径については、粒子径は小
さいほど磁気ブラシは密になる。平均粒径が６０μｍ以
下になるとその効果が現れ始める。しかし、平均粒径が
３５μｍ未満であるような粒子径が小さいキャリアにな
ると、キャリアの磁気的拘束力が弱まるために感光体上
へのキャリア付着が発生する。これらのことから、キャ
リア粒子径は平均粒径３５μｍ以上６０μｍ以下である
ことが望ましい。

【００５６】トナーとキャリアを混合して現像剤とした
ときのトナーの電荷量については、電荷量が高過ぎると
トナーのキャリアに対する付着力が高くなり過ぎてトナ
ーが現像されない、あるいは、転写されないといった現
象が発生する。電荷量が低過ぎるとトナーのキャリアに
対する付着力が弱くなり過ぎて遊離トナーによるトナー
クラウドが発生し、プリントにおけるカブリが問題とな
る。トナーの現像性および転写性の観点から現像剤中の
トナーの電荷量を規定すると、絶対値で５μＣ／ｇ〜５
０μＣ／ｇ、好ましくは１０μＣ／ｇ〜４０μＣ／ｇの
範囲にあることが望ましい。

【００５７】本発明の実施形態として、図１には１つの
感光体に対して、互いに色の異なる４つの現像器を備
え、これを１色づつ順次作動させて感光体上に形成され
た静電潜像を現像し、形成されたトナー像を中間転写体
に転写する方式のカラー画像記録装置について説明した
が、中間転写体を用いずに直接記録紙上に転写する方式
のカラー画像記録装置についても適用することができ
る。また、複数の感光体とそれに対応する現像器を備え
た、いわゆるタンデム方式のカラー画像記録装置、タン
デム方式と中間転写方式とを組み合わせたカラー画像記
録装置についても同様に適用することができる。さら
に、感光体上で複数色の現像を重ねて行い多色トナー像
を形成し、それを記録紙上に一括して転写する方式のカ
ラー画像記録装置方式においても適用することができ
る。

【００５８】以上、カールソンプロセスに基づく電子写
真記録方式について説明を行ったが、本発明は、このほ
かに、チャージレス方式、背面露光方式など、記録紙に
転写を行う間接記録方式であれば適用可能である。一
方、いわゆる静電記録方式やイオノグラフィ方式など、
感光体の代わりに誘電体を使用して静電潜像を直接書き
込みこれを現像して転写する方式にも有効である。

【００５９】

【実施例】以下、実施例について説明する。実施例１：実験条件の詳細は下記の通りである。（実験条件）感光体：ＯＰＣ（直径８４ｍｍ）ＲＯＳ：ＬＥＤ（４００ｄｐｉ）プロセス速度：８０ｍｍ／ｓ潜像電位：背景部＝−５５０Ｖ、画像部＝−１５０Ｖ現像ロール（各現像器共通）マグネット固定、スリーブ回転方式マグネット：磁束密度＝４００Ｇ（スリーブ上）マグネット着磁：３２極対称着磁スリーブ径：直径２５ｍｍスリーブ回転速度：１２０ｍｍ／ｓ感光体と現像ロールの間隔：０．５ｍｍ（各現像器共
通）現像剤層厚規制部材と現像ロールとの間隔：０．５ｍ
ｍ（各現像器共通）現像バイアス（各現像器共通）：ＤＣ成分＝−５００ＶＡＣ成分＝１．５ｋＶ_P-P（８ｋＨｚ）転写条件：コロトロン転写（ワイヤ径＝８５μｍ）転写電圧：＋５．０ｋＶ（キャリア）スチレン−アクリル共重合体（数平均分子
量：２３，０００、重量平均分子量：９８，０００、Ｔ
ｇ＝７８°Ｃ）３０ｗｔ％、カーボンブラック（塩基性
カーボンブラック：ｐＨ＝８．５）３ｗｔ％、粒状マグ
ネタイト（最大磁化８０ｅｍｕ／ｇ、粒径０．５μｍ
）６７ｗｔ％を混練、粉砕、分級して平均粒径４５μ
ｍのキャリアを製作した。平均粒径はマイクロトラック
（日機装社製）で測定した値である。キャリアの比重は
２．２であった。帯電極性は正極性である。電気抵抗値
は１０¹²Ωｃｍであった。（トナー）ポリエステル（数平均分子量：４，３００、
重量平均分子量：９，８００、Ｔｇ＝５８°Ｃ）９４ｗ
ｔ％、サイアン顔料６ｗｔ％を混練粉砕し、高温熱風処
理することにより、平均粒径７μｍ、球形化度１１０の
サイアン着色粒子とした。平均粒径はコールターカウン
タ（コールター社製）で測定した値である。

【００６０】同様に、上記のサイアン顔料の代わりにマ
ジェンタ顔料、イエロー顔料、カーボンブラックを使用
して、それぞれ、マジェンタ着色粒子、イエロー着色粒
子、黒着色粒子とした。

【００６１】次に、平均粒径１０ｎｍ、２０ｎｍ、４０
ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍ、１２０ｎｍの酸化チタン
微粒子とシリカ微粒子を準備し、これら着色粒子にそれ
ぞれ微粒子を６０％の被覆率で外添してトナーとした。

【００６２】なお、被覆率は下記のようにして求めた。

【００６３】着色粒子の平均粒径をｄｔ（ｍ）、微粒子
の平均粒径をｄａ（ｍ）、着色粒子の比重をρｔ、微粒
子の比重をρａ、微粒子重量をＷａ（ｋｇ）、着色粒子
重量をＷｔ（ｋｇ）とした場合、被覆率をｆ（％）は次
式により求められる。

【００６４】ｆ（％）＝｛√３×ｄｔ×ρｔ×Ｗａ｝／
｛２π×ｄａ×ρａ×Ｗｔ｝×１００ここで、着色粒子の比重は１．０、酸化チタン微粒子の
比重は４．５、シリカ微粒子の比重は２．２であった。（現像剤）上記のトナーとキャリアを混合してサンプル
現像剤とした。このときの現像剤中のトナー濃度（Ｔ
Ｃ：ＴｏｎｅｒＣｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）は１０
ｗｔ％であった。ＴＣは以下のようにして求めた。

【００６５】ＴＣ（ｗｔ％）＝（トナー重量）／｛（ト
ナー重量）＋（キャリア重量）｝×１００トナーの帯電量はブローオフ法で測定した。

【００６６】上記の現像剤を用いて、各色につきそれぞ
れ単独で１００００枚の連続プリントテストを行い、転
写残留トナーによるプリント上のゴーストの発生状況と
画像のシャープさを調査した。このとき、プリント開始
後、数１０枚の間はトナー画像および転写率が安定しな
いため、実際の評価は５０枚以降のプリントサンプルで
行った。

【００６７】表１に調査結果を示す。

【００６８】

【表１】

【００６９】調査は、微粒子として酸化チタンおよびシ
リカを用いた場合について一次粒子の平均粒径を１０ｎ
ｍから１２０ｎｍまで変化させて行い、ゴーストの発生
状況および画像のシャープさについて、○、△、×の３
段階に評価した。○印は全く問題なし、△印は現象とし
ては問題はあるが、実用上使いこなせるレベル、×印は
使用不可であることを表す。

【００７０】各欄にはそれぞれ３つの評価値が示されて
いるが、上段は５０枚〜１００枚のサンプルの平均評価
値、中段は４５００〜５５００枚のサンプルの平均評価
値、下段は８０００枚〜１００００枚のサンプルの平均
評価値である。

【００７１】表１に示すように、感光体上に３００ｎｍ
を超える微粒子層が形成された場合は画像のシャープさ
に問題が出ること、また、一次粒子の平均粒径が１００
ｎｍを超えるとゴーストが発生することがわかる。実施例２：実施例１と同様の条件下で、酸化チタン微粒
子、シリカ微粒子の疎水化度を５０、６０、７０と変化
させて、低温・低湿条件（室温１０℃／相対湿度３０
％）、および高温・高湿条件（室温３０℃／相対湿度８
５％）のもとで同様のテストを行った。

【００７２】テストの結果は、疎水化度６０および７０
の微粒子を用いた場合は問題は生じなかったが、疎水化
度５０の微粒子を用いた場合は高温・高湿条件でゴース
トが発生した。これは、微粒子の疎水性が低いために微
粒子表面に水分が吸着されその分トナーの付着性が上が
り転写性が低下したためと考えられる。実施例３：実施例１と同様の条件下で、感光体と現像ロ
ールとの間隔を０．５ｍｍから０．７ｍｍに広げ、現像
工程において現像剤が非接触の状態でトナーを現像でき
るようにして同様のテストを行った。

【００７３】テストの結果は、すべてのケースで、プリ
ントが進むにつれて画像のシャープさが低下するという
問題が生じた。５０００枚プリント時点において感光体
の微粒子層の厚みを測定した結果、８００ｎｍから１６
００ｎｍとかなり厚い微粒子層が形成されていることが
分かった。これは、現像器による掻き取り作用がなかっ
たために層厚が必要以上に高くなったものと考えられ
る。実施例４：実施例１と同様の条件下で、感光体にブレー
ドクリーナを取り付けた場合についてテストを行った結
果、実施例３と同様の結果が得られた。感光体上の微粒
子層を観察すると、実施例３以上に多量の微粒子が不均
一に付着していた。恐らく、クリーナブレードによる機
械的な押付け力が感光体に作用して微粒子が強い力で付
着させられたために、微粒子が掻き取られず一方的に蓄
積されたためであろうと考えられる。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像記録
装置によれば、平均粒径がトナーよりも小さい微粒子ま
たはその微粒子の凝集体の付着により表面に微粒子層が
形成されてなる像担持体上にトナー像を形成し、そのト
ナー像を所定の被転写体に転写する画像記録装置におい
て、像担持体上に形成された微粒子層を３００ｎｍ以下
の層厚を有するものとすることにより、廃棄トナーの発
生量が少なく、長期間にわたり安定して高画質を得るこ
とのできる画像記録装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像記録装置の実施形態を示す概略構
成図である。

【図２】図１の画像記録装置に用いられる現像器の概略
構成図である。

【符号の説明】

１感光体（像担持体）２帯電器３像書込み装置４現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ現像器５中間転写ベルト６転写帯電器７除電装置８，９転写ロール１０ペーパーガイド１１クリーナ２１現像ロール２１ａ固定磁石２１ｂ現像スリーブ２２現像剤層厚規制部材２３パドル２４，２５オーガ２８電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 9/08 ３７５ 15/08 ５０７Ｌ５０７ＢＦターム(参考） 2H005 AA08 CA01 CB07 CB13 DA10 EA05 EA10 2H031 AC02 AC08 AC30 AD01 BA01 BA08 BB01 CA11 FA01 2H032 AA02 AA05 BA05 BA09 2H077 AA37 AB02 AC03 AD02 AD06 AD13 AD36 DB14 EA01 EA11 GA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均粒径がトナーよりも小さい微粒子ま
たは該微粒子の凝集体の付着により表面に微粒子層が形
成されてなる像担持体上にトナー像を形成し、該トナー
像を所定の被転写体に転写する画像記録装置において、前記像担持体上に形成された微粒子層が、３００ｎｍ以
下の層厚を有するものであることを特徴とする画像記録
装置。
【請求項２】前記微粒子の１次粒子が、１０ｎｍ以上
１００ｎｍ以下の平均粒径を有するものであることを特
徴とする請求項１記載の画像記録装置。
【請求項３】前記微粒子または前記凝集体が、疎水化
度６０以上の疎水性を有するものであることを特徴とす
る請求項１又は２記載の画像記録装置。
【請求項４】前記像担持体上にトナー像を形成するト
ナーは、前記微粒子または前記凝集体が外添されてなる
トナーであり、該像担持体に接触したトナーが、該トナ
ーに外添された微粒子または凝集体を該像担持体表面に
付着させるものであることを特徴とする請求項１から３
までのいずれか１項に記載の画像記録装置。