JP2000292966A

JP2000292966A - トナーおよびこのトナーを用いた画像形成装置

Info

Publication number: JP2000292966A
Application number: JP9586799A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ito; 伊東博; Hideki Okada; 岡田英樹; Toshiya Takahata; 高畑俊哉
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-04-02
Filing date: 1999-04-02
Publication date: 2000-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】ラフ紙等のより広い範囲の種類の転写材におい
ても、必要最小限のトナー量で中抜けのない高効率の多
層転写を可能にするとともに、短期的にも長期的にも発
色性を安定させる。【解決手段】母粒（Ｃ）子の粒径に対するシリカ（Ｓｉ
Ｏ₂）の粒径の分布を最小２乗法で近似した近似直線α
の傾き（外添剤の粒径／母粒子の粒径：ｔａｎθ）が
０.４以上で、かつ遊離外添剤の量が１.０ｗｔ％以上で
あるように、トナーＴが設定されている。これにより、
遊離外添剤が離型剤としてより効果的に機能するように
なる。したがって、転写の際、トナー像の離型性の向上
による転写効率化が図られるようになり、ラフ紙を始
め、すべての転写材においても、中抜けによる色むらの
発生を効果的に防止されるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、潜像担持体（以
下、ＯＰＣともいう）上の静電潜像を現像するためのト
ナーの技術分野、およびこのトナーによりＯＰＣ上の静
電潜像を現像したトナー像を紙等の転写材に転写するよ
うになっている画像形成装置の技術分野に属し、特に、
ラフ紙等のトナーが比較的転写し難い転写材に対しても
高効率で転写でき、短期的にも長期的にも転写材上のト
ナー像を安定させることのできるトナーおよびこのトナ
ーを用いた画像形成装置の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置においては、現像器からの
トナーによりＯＰＣ上の静電潜像を現像するとともに、
そのトナー像を紙等の転写材に転写して、この転写材上
に、ＯＰＣ上に露光された静電潜像を現像し転写したト
ナー像を得るようになっている。このような従来の画像
形成装置においては、トナー粒径が小さいほど階調再現
性が良好になり、高画質化が図れるとともに、ＯＰＣ上
の現像された画像の解像度が良好になる。これに対し
て、ＯＰＣから転写材に転写された転写画像において
は、トナー粒径が小さいほど、転写による解像度が著し
く劣化してしまう。

【０００３】そこで、トナー粒径を小さくしても、高解
像度の転写画質が得られるようにした１色の画像形成装
置が特開平３−１７０９７９号公報において提案されて
いる。この公開公報に開示されている画像形成装置にお
いては、ＯＰＣ上に現像されたトナー像に転写紙を直接
圧接してこのトナー像を転写紙に物理的に転写させるこ
とにより、トナーの飛び散りおよびトナーの転写残りを
少なくして転写効率を良好にし、高解像度の転写画質が
得られるようにしている。

【０００４】しかしながら、トナーが小粒径化されるこ
とによりトナー流動性が低下し、このトナー流動性が悪
くなるにつれ、文字やラインにおいて中抜けが発生して
しまう。このことから、前述の公開公報には、トナーに
シリカを外添被覆する（この公開公報に開示されていな
いが、例えば図１１に示すようにトナー母粒子に外添剤
［ＳｉＯ₂］を外添被覆する）ことでトナーの流動性を
向上させることが開示されており、特に、粒径７μｍの
トナーにシリカ量を０.２ｗｔ％〜２.０ｗｔ％に変化さ
せたときの流動度の変化と３００μｍの太さのラインに
おける中抜け率の変化を測定する実験で、シリカの外添
量を０.４ｗｔ％以上にすることにより、中抜け率が５
％以下になり、中抜けが肉眼では画像欠陥として認知さ
れず、階調性、シャープネスも良好な画像が得られるこ
とが開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年カラー
プリンタ等のフルカラーの画像形成装置が開発されてい
る。図１２は、従来のこのようなフルカラーの画像形成
装置の一例である中間転写型のカラープリンタを模式的
に示す図である。

【０００６】図１２において、このカラープリンタ１
は、図示しないコンピュータからの印字指令信号（画像
形成信号）がカラープリンタ１の制御ユニット（不図
示）に入力されると、ＯＰＣ２、各色（イエロー、マゼ
ンタ、シアンおよび黒）の現像器３,４,５,６（各色の
現像器の順序は任意であるが、ここでの説明ではこの順
序で説明する）のトナー担持体である現像ローラ３ａ,
４ａ,５ａ,６ａ、中間転写媒体（図示例では転写ベルト
が用いられているが、ドラムが用いられる場合もある）
７がそれぞれの所定方向に回転駆動される。次いで、Ｏ
ＰＣ２の外周面が、印加電圧Ｖ_aの帯電ローラ８によっ
て一様に表面電位Ｖ₀に帯電される。

【０００７】そして、一様に帯電されたＯＰＣ２の外周
面に、露光ユニットによって第１色目のイエローの画像
情報に応じた選択的な露光がなされてイエロー用の静電
潜像が形成される。次いで、イエローの現像器３の現像
ローラ３ａのみがＯＰＣ２に接触させられるとともに、
トナーがこの現像ローラ３ａの現像バイアス電圧Ｖ_bに
よって帯電されてＯＰＣ２の方へ搬送されるので、ＯＰ
Ｃ２上のイエロー用の静電潜像がこのトナーで現像さ
れ、ＯＰＣ２上にイエローのトナー像が形成される。更
に、ＯＰＣ２上に形成されたイエローのトナー像は中間
転写媒体７上に１次転写されて、イエローのトナー像が
形成される。このとき、２次転写ローラ７ａおよびクリ
ーニングブレード９は中間転写媒体７から離間した状態
にされている。

【０００８】イエローのトナー像の１次転写が終わった
後のＯＰＣ２上には、残余トナーＴ′が残留しており、
この残余トナーＴ′がＯＰＣ２のクリニングブレード１
０によって除去され、残余トナーボックス１１に収容さ
れる。その後、ＯＰＣは除電光によって除電される。次
いで、再び、露光ユニットによって第２色目のマゼンタ
の画像情報に応じた選択的な露光がなされてマゼンタ用
の静電潜像が形成される。そして、イエローの現像器３
の現像ローラ３ａがＯＰＣ２から離隔されるとともに、
マゼンタの現像器４の現像ローラ４ａのみがＯＰＣ２に
接触させられ、これによって、ＯＰＣ２上のマゼンタ用
の静電潜像が現像され、ＯＰＣ２上にマゼンタのトナー
像が形成される。更に、前述のイエローの場合と同様に
して中間転写媒体７上に１次転写いおけるマゼンタのト
ナー像が形成された後、ＯＰＣ２上の残余のトナーがク
リーニングブレード１０で除去されるとともに、ＯＰＣ
２が除電される。以後、第３色のシアンおよび第４色の
黒についても同様の動作が順に行われることで、中間転
写媒体７上において上記４色が色合わせされてこの中間
転写媒体７上に４色のトナー像が形成される。

【０００９】１次転写における中間転写媒体７上への４
色のトナー像の形成が終了すると、２次転写ローラ７ａ
が中間転写媒体７に押圧され、中間転写媒体７上の４色
のトナー像が転写材１２に転写される。更に、中間転写
媒体７用のクリーニングブレード１３が中間転写媒体７
に当接され、転写材１２へのトナー像の２次転写後に中
間転写媒体７上に残留している残余トナーＴ′がこのク
リーニングブレード１３によって除去され、ＯＰＣ２の
クリーニングの場合と同様に図示しない残余トナーボッ
クスに収容される。

【００１０】そして、２次転写による転写材１２上の４
色のトナー像が定着器１３を通過することで転写材１２
上にトナー像が定着され、その後、図示しない排紙ロー
ラ対によってトナー像が定着された転写材１２が所定の
ケース内に排出、収容される。こうして、カラープリン
タ１によってフルカラーの画像が転写材１２に形成され
るようになる。

【００１１】このようなフルカラーのカラープリンタ１
での転写においては、４色が重ね合わされた多層トナー
を転写した場合、中抜けによる色むらが発生するという
問題がある。一般的には、各色を厚塗りにすることで中
抜けによる色むらをある程度は防ぐことが可能ではある
が、転写残りによる排トナー量が多くなり、トナー無駄
消費によるコスト高になるという問題がある。

【００１２】そこで、このようなフルカラーのカラープ
リンタ１においても、前述の公開公報に開示されている
ように、シリカを０.４ｗｔ％以上添加することにより
中抜けの問題に対処することが考えられるが、転写材１
２としてラフ紙を用いた場合、このラフ紙に転写する際
には、シリカ添加量を単に増やしただけでは、中抜けに
よる色むらという問題を解決するまでには至らない。

【００１３】更に、外添剤を十分に被覆しただけのみの
トナーでは、このトナーを長期的に使用した場合、トナ
ーが劣化してしまい、転写効率が低下するばかりでな
く、発色性が不安定になるという問題もある。このよう
に、従来の画像形成装置では、ラフ紙等の転写材１２の
種類によっては各色のトナーを高効率で転写し、かつ短
期的にも長期的にも発色性を安定させようとすることは
困難であった。

【００１４】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、ラフ紙等のより広い範囲
の種類の転写材においても、色必要最小限のトナー量で
中抜けのない高効率の多層転写を可能にするとともに、
短期的にも長期的にも発色性を安定させることのできる
トナーおよびこのトナーを用いた画像形成装置を提供す
ることである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、請求項１の発明のトナーは、多数の母粒子とこれら
の母粒子にそれぞれ付着される多数の外添剤とからなる
トナーにおいて、前記母粒子の粒径に対する前記外添剤
の粒径の分布を最小２乗法で近似した近似直線の傾き
（外添剤の粒径／母粒子の粒径）が０.４以上であり、
かつ前記母粒子に付着されない遊離外添剤の量が１.０
ｗｔ％以上を有していることを特徴としている。

【００１６】また、請求項２の発明のトナーは、多数の
母粒子とこれらの母粒子にそれぞれ付着される多数の外
添剤とからなるトナーにおいて、前記母粒子に付着され
ない遊離外添剤の体積基準の平均粒径が１.５μｍ以上
であることを特徴としている。更に、請求項３の発明の
トナーは、前記遊離外添剤の体積基準の粒径を３乗根電
圧で表した場合、遊離外添剤の累積相対度数Ｄ５０の値
が１.５Ｖ以上であることを特徴としている。

【００１７】更に、請求項４の発明のトナーは、静電潜
像が形成される潜像担持体と、この潜像担持体上の静電
潜像をトナーによって現像する現像器と、前記潜像担持
体上の現像画像を転写する転写器とを少なくとも備え、
前記トナーが、請求項１ないし３のいずれか１記載のト
ナーであることを特徴している。

【００１８】

【作用】このように構成された請求項１の発明のトナー
においては、母粒子の粒径に対する外添剤の分布を最小
２乗法で近似した原点を通る１本の近似直線αの傾き
（外添剤の粒径／母粒子の粒径）を０.４以上に設定
し、かつ遊離外添剤の量を１.０ｗｔ％以上に設定して
いるので、遊離外添剤が離型剤としてより効果的に機能
するようになる。したがって、転写の際、トナー像の離
型性の向上による転写効率化が図られるようになり、ラ
フ紙を始め、すべての転写材においても、中抜けによる
色むらの発生を効果的に防止されるようになる。

【００１９】また、請求項２および３の発明のトナーに
おいては、潜像担持体と外添剤被覆トナーとの間に、遊
離外添剤のなかの凝集外添剤が介在するようになるが、
凝集外添剤の粒径が大きくなっている。このため、外添
剤被覆トナーと潜像担持体との接触面積がより小さくな
るとともに、潜像担持体からの外添剤被覆トナーの距離
が離れることから鏡像力が弱まる。したがって、この遊
離外添剤は離型剤としてより効果的に機能するようにな
る。これにより、転写の際、トナー像の離型性の向上に
よる転写効率化が図られ、しかも、すべての転写材にお
いて、中抜けによる色むらの発生が確実に防止されるよ
うになる。

【００２０】更に、本発明のトナーおよび画像形成装置
においては、長期にわたってトナーが使用されてシリカ
被覆トナーが劣化し、現像器内の攪拌部材等でシリカが
母粒子から剥離した場合にも、遊離シリカが存在するこ
とで、このシリカが剥離してしまった母粒子に対して、
シリカの補充が効果的に行われるため、高効率な転写性
が長期にわたって維持され、安定した発色性が得られる
ようになる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の実
施の形態について説明する。図１は、本発明にかかるト
ナーの実施の形態の第１例であるトナーの母粒子と外添
剤との付着状態の分析に用いる従来のトナー分析方法の
一例を説明する図である。

【００２２】まず、この第１例のトナーにおける、トナ
ーＴの母粒子と外添剤との付着状態を分析する必要があ
る。そこで、第１例のトナーＴの分析方法として、電子
写真学会年次大会（通算９５回）、“ Japan Hardcopy'
97”論文集、「新しい外添評価方法−パーティクルアナ
ライザによるトナー分析−」、鈴木俊之、高原寿雄、電
子写真学会主催、１９９７年７月９〜１１日、に開示さ
れているトナー分析方法を採用している。

【００２３】このトナー分析方法は、樹脂（Ｃ）からな
る母粒子の表面にシリカ（ＳｉＯ₂）からなる外添剤を
付着させて形成されたトナーＴの粒子をプラズマ中に導
入することにより、トナーＴ粒子を励起させ、この励起
に伴う、図１に示すような発光スペクトルを得ることに
より、元素分析を行う方法である。

【００２４】図１において、発光スペクトルの横軸は時
間軸を示す。まず、図１（ａ）に示すようにトナーＴの
樹脂製母粒子（Ｃ）に外添剤（ＳｉＯ₂）が付着したト
ナーＴ粒子がプラズマに導入されると、母粒子（Ｃ）お
よび外添剤（ＳｉＯ₂）がともに発光する。このとき、
母粒子（Ｃ）と外添剤（ＳｉＯ₂）とが同時にプラズマ
に導入されることから、母粒子（Ｃ）と外添剤（ＳｉＯ
₂）とは同時に発光するようになる。このように、母粒
子（Ｃ）と外添剤（ＳｉＯ₂）とが同時に発光する状態
の場合は、母粒子（Ｃ）と外添剤（ＳｉＯ₂）とが同期
しているという。換言すれば、母粒子（Ｃ）と外添剤
（ＳｉＯ₂）とが同期した状態は、外添剤（ＳｉＯ₂）が
母粒子（Ｃ）に付着している状態を表すことになる。

【００２５】また、同図（ｂ）に示すように外添剤（Ｓ
ｉＯ₂）が付着していない母粒子（Ｃ）や母粒子（Ｃ）
から遊離した外添剤（ＳｉＯ₂）がプラズマに導入され
る場合は、前述と同様に母粒子（Ｃ）および外添剤（Ｓ
ｉＯ₂）はいずれも発光するが、このとき、母粒子
（Ｃ）と外添剤（ＳｉＯ₂）とが異なる時間にプラズマ
に導入されることから、母粒子（Ｃ）と外添剤（ＳｉＯ
₂）とは異なる時間に発光するようになる（例えば、母
粒子が外添剤より先にプラズマに導入されると、先に母
粒子が発光し、その後遅れて外添剤が発光する）。

【００２６】このように、母粒子（Ｃ）と外添剤（Ｓｉ
Ｏ₂）とが互いに異なる時間に発光する状態の場合は、
母粒子（Ｃ）と外添剤（ＳｉＯ₂）とが同期していない
（つまり、非同期である）という。換言すれば、母粒子
（Ｃ）と外添剤（ＳｉＯ₂）とが非同期である状態は、
図１１に示すように外添剤（ＳｉＯ₂）が母粒子（Ｃ）
に付着していない状態で遊離外添剤（ＳｉＯ₂）として
存在している。

【００２７】更に、図１において発光信号の高さは、そ
の発光の強さを表しているが、この発光の強さは粒子の
大きさや形ではなく、粒子内に含まれているその元素
（Ｃ,ＳｉＯ₂）の原子数に比例している。そこで、元素
の発光強度を粒子の大きさとして表すために、図２に示
すように母粒子（Ｃ）および外添剤（ＳｉＯ₂）の発光
が得られたとき、これらの母粒子（Ｃ）および外添剤
（ＳｉＯ₂）だけでできた真球の粒子を仮定し、それら
の母粒子（Ｃ）および外添剤（ＳｉＯ₂）の粒径として
表している。このときの真球の粒子を等価粒子と呼び、
その粒径を等価粒径と呼ぶ。そして、外添剤（Ｓｉ
Ｏ₂）は非常に小さいことから、その粒子を１個ずつ検
出することができないので、検出された外添剤の発光信
号を足し合わせて１つの等価粒子に換算して分析してい
る。

【００２８】等価粒径を表すために、通常は３乗根電圧
が用いられている。この３乗根電圧は、ある発光スペク
トル強度をデータ処理を行うために電圧値に変換させる
必要があるが、発光スペクトル強度を単に電圧値に変換
させたのでは、その数値のレンジがあまりにも広くなり
過ぎるため、発光スペクトル強度を電圧に変換した電圧
値の３乗根をとったものであり、この３乗根電圧が粒径
相当値つまり等価粒径となっている。

【００２９】３乗根電圧で与えられる等価粒径から絶対
的な粒径数値、つまり平均体積粒径を得るためには、こ
の３乗根電圧を絶対的な粒径数値に変換する必要がある
が、その場合には、３乗根電圧×β（係数）＝絶対粒径
の関係から算出することができる。この係数βは測定す
る物質によって異なるため、測定毎に求める必要があ
る。例えば、前述のトナー分析方法で用いているシリカ
（ＳｉＯ₂）の係数βを求める場合は、例えば液晶用の
粒径が大きいシリカ（粒径：１０μｍ）をコールターカ
ウンターにて測定して、そのシリカの絶対粒径値を得
る。一方、同じシリカをパーティクルアナライザ（例え
ば、横河電機製ＰＴ１０００等）にて測定して、そのと
きの３乗根電圧値を得る。そして、前述の関係式から、
絶対粒径値を３乗根電圧値で除算すれば、係数βが求め
られる。これにより、シリカの３乗根電圧と絶対粒径と
の間の変換グラフを作成し、作成した変換グラフを用い
て、測定で得られた３乗根電圧から、シリカの絶対粒径
すなわち平均体積粒径を得ることができる。

【００３０】このように母粒子および外添剤の各発光ス
ペクトルによって得られた等価粒子の等価粒径（３乗根
電圧）を、トナーＴの各粒子毎にプロットすると、図３
に示すようなトナー粒子の等価粒径分布図が得られる。
図３において、横軸は母粒子（Ｃ）の等価粒径を表し、
縦軸は外添剤（ＳｉＯ ₂）の等価粒径を表している。そ
して、横軸上の等価粒子は、外添剤（ＳｉＯ₂）が付着
されていない非同期の母粒子（Ｃ）を表しているととも
に、縦軸上の等価粒子は、母粒子（Ｃ）から遊離した非
同期の外添剤（ＳｉＯ₂）を表している。また、横軸お
よび縦軸上にない等価粒子は、母粒子（Ｃ）に外添剤
（ＳｉＯ₂）が付着されている同期のトナーＴを表して
いる。

【００３１】この図３に示すトナー粒子の等価粒径分布
図を用いて、トナーＴの母粒子（Ｃ）に対する外添剤
（ＳｉＯ₂）の付着状態が分析される。この分析を行う
ために同図に示すように母粒子（Ｃ）の粒径に対する外
添剤（ＳｉＯ₂）の分布を最小２乗法で近似した原点を
通る１本の近似直線αが利用される。この近似直線αの
傾き（外添剤の等価粒径／母粒子の等価粒径：ｔａｎ
θ）は母粒子（Ｃ）１２に付着している（同期してい
る）外添剤（ＳｉＯ₂）１３の濃度を表している。すな
わち、傾き（ｔａｎθ）が小さいほど同期している外添
剤（ＳｉＯ₂）１３の濃度が低く、この場合は、同期し
ている外添剤（ＳｉＯ₂）１３の量が少なく、また粒径
が小さいことになる。また、傾き（ｔａｎθ）が大きい
ほど同期している外添剤（ＳｉＯ₂）１３の濃度が高
く、この場合は、同期している外添剤（ＳｉＯ₂）１３
の量が多く、また粒径が大きいことになる。

【００３２】また、トナーＴの分析において、遊離外添
剤の凝集外添剤の大きさを表すために、トナー母粒子と
非同期の遊離外添剤の累積相対度数Ｄ５０の値が用いら
れる。この累積相対度数Ｄ５０の値を求めるには、ま
ず、図４に示すように縦軸上の非同期外添剤（Ｓｉ
Ｏ₂）の等価粒径（３乗根電圧）に対する非同期外添剤
（ＳｉＯ₂）のカウント数を示した棒グラフを作成し、
この棒グラフを累積した値の５０％値を求めると、外添
剤の粒径に相当する３乗根電圧に対する累積相対度数の
値Ｄ５０（つまり、体積平均粒径）の値を求めることが
できる。

【００３３】そして、本発明の実施の形態の第１例のト
ナーＴは、多数の母粒子とこれらの母粒子にそれぞれ付
着される多数の外添剤とから構成されており、その場
合、同期している外添剤の濃度に関係する前述の近似直
線αの傾き（外添剤の粒径／母粒子の粒径：ｔａｎθ）
が０.４以上であり、かつ遊離外添剤の量が１.０ｗｔ％
以上に設定されている。この遊離外添剤の量は図３にお
いて、トナー母粒子および外添剤の全体に対する図３の
縦軸上にあるトナー母粒子と非同期する遊離外添剤の割
合である。

【００３４】この第１例のトナーＴは、負極性、正極性
のどちらの極性のトナーでも良い。その場合、母粒子は
少なくとも、着色剤、帯電制御剤、及び樹脂から構成さ
れており、更に分散剤、離型剤（ＷＡＸ）、磁性材、そ
の他添加剤等も使用できる。

【００３５】母粒子としては、ポリスチレン及び共重合
体、例えば水素添加スチレン樹脂、スチレン・イソブチ
レン共重合体、ＡＢＳ樹脂、ＡＳＡ樹脂、ＡＳ樹脂、Ａ
ＡＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、スチレン・Ｐクロ
ロスチレン共重合体、スチレン・プロピレン共重合体、
スチレン・ブタジエン架橋ポリマー、スチレン・ブタジ
エン・塩素化パラフィン共重合体、スチレン・アリル・
アルコール共重合体、スチレン・ブタジエンゴムエマル
ジョン、スチレン・マレイン酸エステル共重合体、スチ
レン・イソブチレン共重合体、スチレン・無水マレイン
酸共重合体、アクリレート系樹脂あるいはメタアクリレ
ート系樹脂及びその共重合体、スチレン・アクリル系樹
脂及び及びその共重合体、例えばスチレン・アクリル共
重合体、スチレン・ジエチルアミノ・エチルメタアクリ
レート共重合体、スチレン・ブタジエン・アクリル酸エ
ステル共重合体、スチレン・メチルメタアクリレート共
重合体、スチレン・ｎ−ブチルメタアクリレート共重合
体、スチレン・メチルメタアクリレート・ｎ−ブチルア
クリレート共重合体、スチレン・メチルメタアクリレー
ト・ブチルアリレート・Ｎ−（エトキシメチル）アクリ
ルアミド共重合体、スチレン・グリシジルメタアクリレ
ート共重合体、スチレン・ブタジエン・ジメチル・アミ
ノエチルメタアクリレート共重合体、スチレン・アクリ
ル酸エステル・マレイン酸エステル共重合体、スチレン
・メタアクリル酸メチル・アクリル酸２−エチルヘキシ
ル共重合体、スチレン・ｎ−ブチルアリレート・エチル
グリコールメタアクリレート共重合体、スチレン・ｎ−
ブチルメタアクリレート・アクリル酸共重合体、スチレ
ン・ｎ−ブチルメタアクリレート・無水マレイン酸共重
合体、スチレン・ブチルアクリレート・イソブチルマレ
イン酸ハ−フエステル・ジビニルベンゼン共重合体、ポ
リエステル及びその共重合体、ポリエチレン及びその共
重合体、エポキシ樹脂、シリコ−ン樹脂、ポリプロピレ
ン及びその共重合体、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、ポ
リビニールアルコール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリビ
ニルブチラール樹脂等を１種類あるいは２種類以上ブレ
ンドしたものを使用することができる。

【００３６】また、着色剤としては、カーボンブラッ
ク、スピリットブラック、ニグロシン、ローダミン系、
トリアミノトリフェニルメタン、カチオン系、ジオキサ
ジン、銅フタロシニアン、ベリレン、アゾ系、含金アゾ
顔料、アゾクロムコンプレックス、カーミン系、ベンジ
ジン系、ソーラピュアイエロー８Ｇ、キナクリドン、ポ
リタングストリン酸、インダスレンブルー、スルホンア
ミド誘導体等を使用することができる。

【００３７】更に、帯電制御剤としては、電子受容性の
有機錯体、塩素化ポリエステル、ニトロフニン酸、第４
級アンモニウム塩、ピリジニル塩等を使用できる。更
に、離型剤としては、ポリプロピレンワックス、ポリエ
チレンワックス等を使用することができる。更に、分散
剤としては、金属石鹸、ポリエチレングリコール等を使
用できる。その他の添加剤としては、ステアリン酸亜
鉛、酸化亜鉛、酸化セリウム等を使用することができ
る。

【００３８】更に、磁性剤としては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ等の金属粉、Ｆｅ₃Ｏ₄、Ｆｅ
₂Ｏ₃、Ｃｒ₂Ｏ₃、フェライト等の金属酸化物、マンガン
と酸を含む合金等の熱処理によって強磁性を示す合金等
を用いることができ、予めカップリング剤等の予備処理
を施しても構わない。そして、これらを一般の混練粉砕
法、スプレ−ドライ法、重合法等を用いて混合すること
により、母粒子に作製する。

【００３９】一方、外添剤としては、種々のものが使用
できる、疎水化処理を施した噴霧法による、例えば、シ
リカ（ＳｉＯ₂）、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸
化アルミニウム、チタン酸ストロンチウム、酸化セリウ
ム、酸化クロム等の金属酸化物の微粒子、窒化珪素等窒
化物の微粒子、炭化珪素等の炭化物の微粒子、硝酸カル
シウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等の金属塩の微
粒子、及びこれらのなかの複数の混合物の微粒子、ある
いはアクリル微粒子等の有機微粒子を用いることができ
る。

【００４０】そして、前述の母粒子と外添剤とをヘンシ
ェルミキサー、パーペンマイヤー等の高速流動混合機や
メカノケミカル法等の混合機等により乾式混合させて互
いに付着させることにより、この第１例のトナーＴが形
成される。

【００４１】一方、この第１例のトナーＴを用いた画像
形成装置としては、前述の図１２に示すフルカラーの中
間転写型のカラープリンタを用いることができるが、こ
れ以外に、プリンタ以外の他の画像形成装置、中間転写
型ではない画像形成装置、１ないし３色の画像形成装置
等、ＯＰＣ上の静電潜像を現像器からのトナーＴで現像
してＯＰＣ上にトナー像を形成し、このＯＰＣ上のトナ
ー像を転写することで転写材にトナー像が形成されるも
のであればどのような画像形成装置も用いることができ
る。

【００４２】次に、この第１例のトナーＴを用いて、例
えば前述の図１２に示すカラープリンタ１で画像形成を
行う場合について説明する。その場合、外添剤としてシ
リカ（ＳｉＯ₂）を用いるものとして説明する。第１例
のトナーＴを用いた場合のカラープリンタ１の画像形成
のための動作は、前述の図１２に示す従来のトナーを用
いたカラープリンタ１の動作と同じであるが、この第１
例のトナーＴが前述のように設定されていることから、
このトナーＴを用いたカラープリンタ１は、各現像ロー
ラ３ａ,４ａ,５ａ,６ａからＯＰＣ２へのトナーの移動
態様、ＯＰＣ２から中間転写媒体７へのトナーの移動態
様、および中間転写媒体７から転写材１２へのトナーの
移動態様が従来のトナーを用いたカラープリンタ１と異
なる。

【００４３】すなわち、第１例のトナーＴを用いたカラ
ープリンタ１では、前述の従来のカラープリンタと同様
に、各現像器３,４,５,６内のシリカ被覆トナーおよび
遊離シリカ（ＳｉＯ₂）がそれぞれ現像ローラ３ａ,４
ａ,５ａ,６ａ上で現像バイアス電圧Ｖ_bで帯電されて、
ＯＰＣ２の方へ搬送される。このとき。この第１例のカ
ラープリンタ１では、帯電された遊離シリカは凝集体の
状態で存在しているものとシリカ被覆トナーのシリカ上
に付着した状態で存在しているものとがある。そして、
凝集体で存在する遊離シリカはＯＰＣ２の方へ搬送され
てくると、小粒径で軽量であるため、現像ローラ３ａ,
４ａ,５ａ,６ａ上のシリカ被覆トナーがＯＰＣ２の潜像
部分に接触する前に、ＯＰＣ２上のマイナスの潜像電界
の影響を受けることで、シリカ被覆トナーより先に移動
してＯＰＣ２に付着し、現像される。その後、現像ロー
ラ３ａ,４ａ,５ａ,６ａ上のシリカ被覆トナーは、これ
らの現像ローラがＯＰＣ２の潜像部分に接触したとき、
現像ローラ３ａ,４ａ,５ａ,６ａからＯＰＣ２に移動し
て付着し、ＯＰＣ２の潜像が現像される。このとき、こ
のＯＰＣ２に付着したシリカ被覆トナーは、先にＯＰＣ
２に付着した遊離シリカの上に乗っている状態になって
いる。この状態で、ＯＰＣ２に付着した遊離シリカおよ
びシリカ被覆トナーは、プラス印加された中間転写媒体
７の方へ搬送される。

【００４４】次に、ＯＰＣ２上の遊離シリカは中間転写
媒体７の方へ搬送されてくると、ＯＰＣ２上のシリカ被
覆トナーが中間転写媒体７に接触する前に、中間転写媒
体７のプラスの電界の影響を受けることで、シリカ被覆
トナーより先に移動して中間転写媒体７に付着する。そ
の後、ＯＰＣ２上のシリカ被覆トナーはＯＰＣ２が中間
転写媒体７に接触したとき、ＯＰＣ２から中間転写媒体
７に移動して付着する。このとき、ＯＰＣ２とシリカ被
覆トナーとの間に、先にＯＰＣ２に付着した遊離シリカ
が介在していることから、シリカ被覆トナーとＯＰＣ２
との接触面積が小さくなっていてシリカ被覆トナーがＯ
ＰＣ２から剥離し易くなっているとともに、ＯＰＣ２か
らのシリカ被覆トナーの距離が離れるため、シリカ被覆
トナーに作用する鏡像力が弱まっている。このため、Ｏ
ＰＣ２上のシリカ被覆トナーは容易に移動して中間転写
媒体７に付着するようになる。すなわち、先にＯＰＣに
付着した遊離シリカは離型剤として機能する。

【００４５】このようにして中間転写媒体７に付着した
シリカ被覆トナーは、前述のＯＰＣ２の場合と同様に、
先に中間転写媒体７に付着した遊離シリカの上に乗って
いる状態になっている。この状態で、中間転写媒体７に
付着した遊離シリカおよびシリカ被覆トナーは、中間転
写媒体７によって転写材１２の方へ搬送される。

【００４６】前述のＯＰＣ２の場合と同様に、中間転写
媒体７とシリカ被覆トナーとの間には、先に中間転写媒
体７に付着した遊離シリカが介在していることから、こ
の遊離シリカが離型剤として機能するので、中間転写媒
体７上のシリカ被覆トナーは２次転写ローラ７ａの２次
転写バイアス電圧ＶＴ₂により容易に移動して転写材１
２に付着するようになる。こうして、中間転写媒体７上
の１次転写のトナー像は、より確実に転写材１２へ転写
されるようになる。

【００４７】このように、この第１例のトナーＴによれ
ば、母粒子の粒径に対するシリカの分布を最小２乗法で
近似した原点を通る１本の近似直線αの傾き（外添剤の
等価粒径／母粒子の等価粒径：ｔａｎθ）を０.４以上
に設定し、かつ遊離シリカの量を１.０ｗｔ％以上に設
定しているので、遊離シリカが離型剤としてより効果的
に機能するようになる。したがって、転写の際、トナー
像の離型性の向上による転写効率化が図ることができ、
ラフ紙を始め、すべての転写材１２においても、中抜け
による色むらの発生を確実に防止できるようになる。

【００４８】更に、この例のトナーによれば、長期にわ
たるトナーの使用により劣化したシリカ被覆トナーにお
いて現像器内の攪拌部材等でシリカが母粒子から剥離し
た場合にも、遊離シリカが存在することで、このシリカ
が剥離してしまった母粒子に対して、シリカの補充が効
果的に行われるため、高効率な転写性を長期にわたって
維持することができ、安定した発色性が得られるように
なる。

【００４９】なお、本発明は、外添剤としてシリカ微粒
子に限定されるものではなく、前述のように種々の材質
のものが使用できる。したがって、トナーの分析試験を
行うにあたっては、外添剤の材質により適宜検出すべき
元素の発光スペクトルを選択することにより、シリカ以
外の外添剤を用いた場合においても同様に測定を行うこ
とができる。その場合、例えば、外添剤として、酸化チ
タンを用いる場合はＴｉの発光スペクトルを、アルミナ
を用いる場合はＡｌの発光スペクトルを検出し処理すれ
ばよい。

【００５０】また、遊離シリカ量を前述のように設定す
れば、遊離シリカは離型剤としての機能が確実に発揮さ
れるが、しかし、遊離シリカ量が多くなると、現像ロー
ラ、ＯＰＣ２、中間転写媒体７においてシリカフィルミ
ングが発生しやすくなり、クリーニングブレードでクリ
ーニングしきれなくなるので、遊離シリカ量は５.０ｗ
ｔ％以下に設定するのが望ましい。

【００５１】実際、表１に示す４種類のサンプル,,
,のトナーを用いて、前述の図１２に示すようなカ
ラープリンタ１で画像形成の試験をするとともに、横河
電機製ＰＴ１０００パーティクルアナライザを用いてト
ナーの分析を行った。試験条件は、測定環境：温度２３℃、湿度６５％ＲＨ母粒子：ポリエステルシリカ添加量（ｗｔ％）：小粒径シリカ（粒径１０ｎ
ｍ）／大粒径シリカ（粒径４０ｎｍ）帯電ローラ８の印加電圧Ｖ_a＝−１.２ＫＶＯＰＣ２の表面電位Ｖ₀＝−５７０Ｖ露光による書込後のＯＰＣ２の表面電位Ｖ_on＝−７０Ｖ現像バイアスＶｂ＝−１２０Ｖ（４色とも同じ）このとき、マゼンタ現像量およびシアン現像量はともに
０.５９ｍｇ／ｃｍ²である。１次転写バイアスＶ_t1＝＋４００Ｖ（転写電流Ｉ_t1＝−
３００μＡ〜＋１００μＡまで中間転写媒体７の電気抵
抗に応じて自動可変）中間転写媒体７の表面電位もほぼ同等になっている。Ｏ
ＰＣ２上から中間転写媒体７上でマゼンタ＋シアンを転
写した場合のトナー量は１.１ｍｇ／ｃｍ²になる。した
がって、多層１次転写効率は９３％となる。２次転写定電流制御時の電流Ｉ_t2＝＋３０μＡ（転写材
の電気抵抗に応じて二次転写バイアスＶ_t2は、自動可
変）２次転写下限バイアスＶ_t2＝＋１０００Ｖ（この時の転
写電流Ｉ_t2は、転写材の電気抵抗に応じて＋３００μＡ
まで自動可変）この２次転写バイアスＶ_t2は、中間転写媒体７からトナ
ー像を転写材１２に転写するときに二次転写ローラ７ａ
に印加する。転写材：普通紙としてＸＥＲＯＸ４０２４紙ラフ紙としてＮＥＥＮＡＨＢＯＮＤ（ＵＳＡ製）で型番
０２７００中間転写媒体：ＰＥＴ基材にアルミ蒸着し、その上に
ＰＴＦＦに導電材による抵抗調整した塗料を塗ったベル
トを使用。その場合、ベルトの端は塗料の替わりにアル
ミ層の上にカーボン電極層を塗布し、１次転写バイアス
Ｖ_t1はこのベルトの端のカーボン電極層から中間転写体
に印加。クリーニングブレード：ＯＰＣ用および中間転写ベル
ト用とも、板金にウレタンゴムを接着。ゴムのエッジに
てクリーニングしている。に設定されている。

【００５２】試験結果を、図５ないし図１０に示す。そ
の場合、図５はサンプルの図４に相当する棒グラフ、
また図６はサンプルの図３に相当するトナー粒子の等
価粒径分布図、更に、図７はサンプルの図４に相当す
る棒グラフ、更に図８はサンプルの図３に相当するト
ナー粒子の等価粒径分布図、更に図９はサンプルの図
４に相当する棒グラフ、更に図１０はサンプルの図３
に相当するトナー粒子の等価粒径分布図である。

【００５３】これらの図５ないし図１０の試験結果に基
づいて、それぞれ前述の近似直線αの傾きおよび遊離シ
リカの平均体積粒径を求めた結果を表１に示す。

【表１】

【００５４】この表１から明らかなように、サンプル
ととを比較すると、トナー母粒子と同期するシリカ濃
度がほぼ同等であるとともに遊離シリカの粒径がほぼ同
等であり、このとき、遊離シリカはサンプルの方がサ
ンプルより多くなっており、サンプルのラフ紙への
２次転写効率がサンプルより高い。すなわち、トナー
母粒子と同期するシリカ濃度がほぼ同等で遊離シリカの
粒径がほぼ同等であれば、遊離シリカが多いほど２次転
写効率が向上することがわかった。また、サンプルで
は小粒径シリカの添加量をサンプルより少なくする
（つまり、外添剤の添加方法を変える）ことで、トナー
のシリカ被覆濃度をサンプルまで向上させることがで
きるが、転写効率はそれほど向上しないことがわかっ
た。

【００５５】更に、サンプルとを比較すると、遊離
シリカはほぼ同等であるが、遊離シリカの（凝集）粒径
はサンプルの方がサンプルより大きくなっており、
サンプルのラフ紙への２次転写効率がサンプルより
高い。すなわち、遊離シリカがほぼ同等であれば、遊離
シリカの（凝集）粒径が大きいほど２次転写効率が向上
することがわかった。

【００５６】本発明に係るトナーの実施の形態の第２例
として、トナーＴを、母粒子に付着されない遊離シリカ
（ＳｉＯ₂）の体積基準の平均粒径が１.５μｍ以上とな
るように設定している。その場合、この例のトナーで
は、この遊離シリカ（ＳｉＯ₂）の平均粒径の設定を、
遊離外添剤の体積基準の粒径を３乗根電圧で表した場合
にその値が１.５Ｖ以上となるように設定することで行
っている。

【００５７】このように設定されたこの例のトナーにお
いては、遊離外添剤のなかの凝集外添剤が大きくなるの
で、前述の例と同様にＯＰＣ２とシリカ被覆トナーとの
間に、この凝集外添剤が介在するようになる。このた
め、シリカ被覆トナーとＯＰＣ２との接触面積がより小
さくなるとともに、ＯＰＣ２からのシリカ被覆トナーの
距離が離れることから鏡像力が弱まるため、この遊離外
添剤は離型剤としてより効果的に機能するようになる。

【００５８】したがって、前述の例と同様に、転写の
際、トナー像の離型性の向上による転写効率化が図るこ
とができ、しかも、すべての転写材１２において、中抜
けによる色むらの発生を確実に防止できる。

【００５９】更に、この例のトナーによれば、長期にわ
たるトナーの使用により劣化したシリカ被覆トナーにお
いて現像器内の攪拌部材等でシリカが母粒子から剥離し
た場合にも、遊離シリカが存在することで、このシリカ
が剥離してしまった母粒子に対して、シリカの補充が効
果的に行われるため、高効率な転写性を長期にわたって
維持することができ、安定した発色性が得られるように
なる。

【００６０】実際、表２に示す５種類のサンプル,,
,,のトナーを用いて、前述の例と同様に図１２に
示すようなカラープリンタ１で画像形成の試験をすると
ともに、横河電機製ＰＴ１０００パーティクルアナライ
ザを用いてトナーの分析を行った。他の試験条件は、前
述の例と同じである。

【００６１】この試験結果を表２に示す。

【表２】

【００６２】この表２から明らかなように、遊離シリカ
の平均体積粒径、つまりトナー母粒子と非同期する遊離
シリカの累積相対度数Ｄ５０の値が１.５以上では、ラ
フ紙への転写効率が良く、ラフ紙への転写において、少
なくとも中抜けが肉眼では画像欠陥として認知されない
程度の転写が可能となることがわかる。

【００６３】なお、前述の各例では、トナーの母粒子と
外添剤との付着状態を分析する方法として、前述の論文
集に開示されているトナー分析方法を用いるものとして
いるが、本発明は、同期トナーの等価粒径の平均粒径お
よびトナー全体の等価粒径の平均粒径を得ることができ
るトナー分析方法であれば、どのようなトナー分析方法
を用いることができることは言うまでもない。

【００６４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のトナーによれば、遊離シリカを離型剤としてより効果
的に機能するようにしているので、転写の際、トナー像
の離型性の向上による転写効率化を図ることができる。
したがって、ラフ紙を始め、すべての転写材において
も、中抜けによる色むらの発生を効果的に防止できる。

【００６５】更に、本発明のトナーおよび画像形成装置
によれば、長期にわたるトナーの使用でシリカ被覆トナ
ーが劣化し、現像器内の攪拌部材等でシリカが母粒子か
ら剥離した場合にも、遊離シリカが存在することで、シ
リカが剥離してしまった母粒子に対して、シリカの補充
を効果的に行うことができるようになる。これにより、
高効率な転写性を長期にわたって維持でき、安定した発
色性を得ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるトナーの実施の形態の一例で
あるトナーの母粒子と外添剤との付着状態の分析に用い
る従来のトナー分析方法の一例を説明する図である。

【図２】図１に示すトナー分析方法において用いられ
る等価粒子および等価粒径について説明する図である。

【図３】図１に示すトナー分析方法による分析結果を
示すとともに、この分析結果に基づいて、本発明のトナ
ーを構成するために用いる近似直線を説明する図であ
る。

【図４】非同期外添剤（ＳｉＯ₂）の等価粒径（３乗
根電圧）に対する非同期外添剤（ＳｉＯ₂）のカウント
数を示した棒グラフを示す図である。

【図５】サンプルについての試験結果を表す図４に
相当する棒グラフを示す図である。

【図６】サンプルについての試験結果を表す図３に
相当するトナー粒子の等価粒径分布図である。

【図７】サンプルについての試験結果を表す図４に
相当する棒グラフを示す図である。

【図８】サンプルについての試験結果を表す図３に
相当するトナー粒子の等価粒径分布図である。

【図９】サンプルについての試験結果を表す図４に
相当する棒グラフを示す図である。

【図１０】サンプルについての試験結果を表す図３に
相当するトナー粒子の等価粒径分布図である。

【図１１】母粒子に外添剤が付着されたトナー粒子を
示す図である。

【図１２】クリーニング手段を備えた従来の画像形成
装置の一例を模式的に示す図である。

【符号の説明】

１…画像形成装置、２…潜像担持体（ＯＰＣ）、３,４,
５,６…現像器、７…中間転写媒体、９,１０…クリーニ
ングブレード、１２…転写材、１３…定着器、Ｔ…トナ
ー、Ｔ′…残余トナー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高畑俊哉長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコ −エプソン株式会社内Ｆターム(参考） 2H005 AA08 AB10 CB13 EA05 EA07 FC01 2H077 AB06 AD06 AD35 GA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数の母粒子とこれらの母粒子にそれぞ
れ付着される多数の外添剤とからなるトナーにおいて、前記母粒子の粒径に対する前記外添剤の粒径の分布を最
小２乗法で近似した近似直線の傾き（外添剤の粒径／母
粒子の粒径）が０.４以上であり、かつ前記母粒子に付
着されない遊離外添剤の量が１.０ｗｔ％以上を有して
いることを特徴とするトナー。
【請求項２】多数の母粒子とこれらの母粒子にそれぞ
れ付着される多数の外添剤とからなるトナーにおいて、前記母粒子に付着されない遊離外添剤の体積基準の平均
粒径が１.５μｍ以上であることを特徴とするトナー。
【請求項３】前記遊離外添剤の体積基準の粒径を３乗
根電圧で表した場合、遊離外添剤の累積相対度数Ｄ５０
の値が１.５Ｖ以上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】静電潜像が形成される潜像担持体と、こ
の潜像担持体上の静電潜像をトナーによって現像する現
像器と、前記潜像担持体上の現像画像を転写する転写器
とを少なくとも備え、前記トナーは、請求項１ないし３
のいずれか１記載のトナーであることを特徴とする画像
形成装置。