JPH05181306A - 静電潜像現像用トナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ａ−Ｓｉ系感光体におけるａ−ＳｉＣ表面層
よりも、モース硬度が同等か大きいアルミナ、ジルコニ
ア等の研磨材微粒子を、トナー母粒子の表面に固着さ
せ、トナー母粒子の粒径Ｄと研磨材微粒子の粒径ｄとの
比をＤ／ｄ＝１０〜５０の範囲とした静電潜像現像用ト
ナー。 【効果】 感光体表面に対して優れた研磨効果が得ら
れ、クリーニングブラシ等の大きなシステムを組み込む
必要がなく、装置の小型化、感光体ドラムの小径化、ａ
−Ｓｉ感光体の像流れ防止が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法等において
静電潜像の現像に用いられる現像剤に関し、詳しくはト
ナーによる感光体表面の研磨に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法は、従来から汎く知られてお
り、代表的なカールソン法においては以下の各工程を経
て画像形成がなされる。

【０００３】（１） コロナ放電等により、感光体上を
均一帯電させる帯電工程。 （２） 画像露光（アナログ露光）あるいはレーザ光の
走査等による信号露光（デジタル露光）により選択的に
感光体に光照射し静電潜像を形成する露光工程。

【０００４】（３） 現像剤により静電潜像を現像して
トナーを付着せしめ、感光体上にトナー像を形成する現
像工程。 （４） 感光体上のトナー像を紙などに転写する転写工
程。 （５） 転写されたトナーを熱、圧力などにより固定化
する定着工程。

【０００５】また、感光体上に現像剤溜りを形成し、現
像剤を介して感光体に電荷注入して帯電せしめ、感光体
の背面側から画像信号露光すると同時に現像する非カー
ルソンタイプの画像形成方法も知られており、通常、光
背面露光記録方式と呼ばれている。

【０００６】一方、従来のＳｅ系感光体、有機光半導体
に加え、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）系の感光層
を用いた感光体が近年注目されている。ａ−Ｓｉ系感光
体は、Ｓｅ系感光体に比べて安全性の点で問題がなく、
また、耐久性に優れ、装置ユニットよりも高寿命であ
る。

【０００７】しかし一方において、ａ−Ｓｉ系感光体
は、長期使用により、電荷がリークしやすくなり、いわ
ゆる“像流れ”を発生する傾向がある。

【０００８】このような像流れ対策として研磨材を使用
することは古くから知られており、例えば、チタン酸ス
トロンチウム微粒子の現像剤中への添加（特開昭６１−
２７８８６１号公報）、モース硬度が２．５〜７．０の
クリーニング部材の使用（特開昭５９−８８７７６号公
報）、ａ−Ｓｉドラム表面層と同程度の研磨材および微
粒子を用いる方法（特開昭６３−２９７５９号公報）な
どが提案されており、また、アルカリ土類金属、炭酸塩
等がａ−Ｓｉ系感光体の像流れに有効であることが報告
されている（特開昭６１−２３１５６４号公報）。

【０００９】しかしながら、上記の研磨方法は、いずれ
も研磨力が弱く、ａ−Ｓｉ系感光体の像流れ防止効果が
不十分である。また、研磨力を大きくしようとすると、
画像形成装置は大型になり、小型機には採用できなかっ
た。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は研磨効果に優
れ、特にａ−Ｓｉ系感光体用として有用なトナーを提供
するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の静電潜像現像用
トナーは、画像形成用感光体の表面層よりも硬度が同等
か大きい研磨材微粒子を、トナー母粒子の表面に固着さ
せてなり、トナー母粒子の平均粒径Ｄと研磨材微粒子の
平均粒径ｄとの比がＤ／ｄ＝１０〜５０の範囲にあるこ
とを特徴とする。

【００１２】アモルファスシリコン系等の感光層を有す
る感光体の表面に、上記トナーを供給して現像し、感光
体表面にトナー像を形成して画像形成することにより、
画像形成と同時に感光体表面層の研磨が行なわれる。

【００１３】さらに、感光体表面にトナー像を形成し、
ついでトナー像を被転写材に転写したのち、一部未転写
のトナーが残存する感光体表面に圧接部材を圧接し、残
存するトナーで感光体表面を研磨することができ、いっ
そう研磨効果が向上する。

【００１４】

【発明の実施態様】図１は、ａ−Ｓｉ系の感光体１１の
感光層の層構成を示す断面図である。導電性基体１３上
には、Ｓｉ：Ｇｅ：Ｈ等からなるレーザ光吸収層１５、
Ｓｉ：Ｈ：Ｂ：Ｏ等からなるキャリア注入阻止層１７、
Ｓｉ：Ｈ等からなるキャリア励起・輸送層１９（光導電
層）、表面保護層２１が順次積層されている。

【００１５】表面保護層２１は、代表的にはＳｉＣから
形成されている。このＳｉＣ層（表面保護層２１）は平
滑でなく、微小な突起物（コーン）が数多く存在し、ま
た、親水性が強く、コロナ放電によって生じるイオン生
成物が付着する。したがって、連続プリントを重ねた
り、高湿条件下でプリントを開始すると、トナーの感
光体ドラムへの付着およびトナーフィルミングの発生、
イオン生成物として硝酸アンモニウム等の親水性化合
物の付着などが起こり、感光体の電荷がリークし、いわ
ゆる“像流れ”が発生する。しかも、これらの生成物
は、表面保護層２１であるＳｉＣ層の微小突起物と微小
突起物との間に溜る傾向が強く、通常のクリーニングで
は“像流れ”を防止できない。

【００１６】そこで本発明では、トナー粒子の表面に、
表面保護層２１と同等以上の硬度を有する適当な粒度の
研磨材微粒子を固定化し、強力に表面保護層２１を研磨
することにより、像流れを防止する。図２は本発明のト
ナーのモデル図であり、トナー３１はトナー母粒子３３
の表面に研磨材微粒子３５が固定されて形成されてい
る。

【００１７】トナー母粒子３３の表面への研磨材微粒子
３５の固着は、例えば、トナー母粒子３３と研磨材微粒
子３５とを均一混合し、トナー母粒子３３の表面に研磨
材微粒子３５を付着させた後、機械的・熱的な衝撃力を
与え研磨材微粒子３５をトナー母粒子３３中に打ち込む
ようにして固定することにより行なわれる。研磨材微粒
子３５は、トナー母粒子３３中に完全に埋設されるので
はなく、その一部をトナー母粒子３３から突き出すよう
にして固定される。

【００１８】このような研磨材微粒子３５の固着装置
は、表面改質装置ないしはシステムとして市販されてお
り、その一例を挙げれば以下の通りである。

【００１９】（１） 乾式メカノケミカル法： メカノケミカル（岡田精工（株）） メカノフュージョンシステム（ホソカワミクロン
（株））

【００２０】（２） 高速気流中衝撃法： ハイブリダイゼーションシステム（（株）奈良機械製作
所） クリプトロンシステム（川崎重工業（株））

【００２１】（３） 湿式法： ディスパーコート（日清製粉（株）） コートマイザー（フロイント産業（株））

【００２２】（４） 熱処理法： サーフュージング（日本ニューマチック工業（株）） （５） その他： スプレードライ（大川原化工機（株））

【００２３】研磨材微粒子３５としては、表面保護層２
１としてＳｉＣを設けたａ−Ｓｉ系感光体への適用を考
えると、ＳｉＣ層のモース硬度が８程度であるので、モ
ース硬度が８以上、好ましくは８〜９の微粒子、例えば
アルミナ、ジルコニア等の金属酸化物の微粒子を用い
る。

【００２４】研磨材微粒子３５の大きさは、トナー母粒
子３３の平均粒径との関係によって決定される。トナー
母粒子３３の平均粒径をＤ、研磨材微粒子の平均粒径を
ｄとすると、Ｄ／ｄ＝１０〜５０、好ましくは１０〜４
０の範囲とすることにより、研磨材微粒子３５がトナー
母粒子３３の表面にしっかりと固定され、また、研磨材
微粒子３５による研磨効果が大きくなる。

【００２５】このようなトナー３１を用いて画像形成を
行なうと、現像時、クリーニング時のようにトナー３１
が感光体の表面層と接触、摩擦する際に、感光体表面を
効果的に研磨する。より具体的には、多数の微小突起物
（コーン）を有するＳｉＣ層を表面層とするａ−Ｓｉ系
感光体に用いると、硬度の高い研磨材微粒子３５によ
り、微小突起物の先が研磨されて感光体表面が平滑化さ
れるとともに、同時に微小突起物と微小突起物の間に堆
積したイオン生成物が取り除かれて像流れが防止され、
さらに現像安定性も確保されることが見い出された。し
かも、このような効果を有する本発明のトナーは、クリ
ーニングブレード、摺擦ローラ等で研磨された場合で
も、ａ−Ｓｉ感光体表面に大きな傷を付けることがな
い。

【００２６】このような本発明の作用効果は、研磨材微
粒子を外添（粉体混合）したり、より硬度が小さい研磨
材を使用したり、あるいは、粒径比が不適切な研磨材微
粒子をトナー表面に固定した場合には、得られない。

【００２７】なお、研磨材微粒子３５は、特定の粒度の
ものであれば、帯電調整や疎水化の目的で、その表面に
表面処理を施してもよい。また、流動性等を調整する目
的で、他の微粒子を併用してもよい。

【００２８】トナー母粒子３３としては、従来のトナー
自体と同様の構成のものが用いられ、例えば、バインダ
ー樹脂、着色剤、荷電制御剤、オフセット防止剤などを
配合することができる。また、磁性体を添加して磁性ト
ナーとすることもできる。バインダー樹脂としては、ス
チレン・アクリル共重合物等のポリスチレン系樹脂に代
表されるビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂などが用い
られる。

【００２９】着色剤としてはカーボンブラックをはじめ
各種の顔料、染料が；荷電制御剤としては第４級アンモ
ニウム化合物、ニグロシン、ニグロシン塩基、クリスタ
ルバイオレット、トリフェニルメタン化合物等が；オフ
セット防止剤、定着向上助剤としては低分子量ポリプロ
ピレン、低分子ポリエチレンあるいはその変性物等のオ
レフィンワックス；磁性体としてはマグネタイト、フェ
ライトなどが使用できる。

【００３０】本発明のトナー母粒子は、常法により、例
えば２軸押出機、ニーダ等で各成分を溶融混練後、ジェ
ットミル等で粉砕し、分級することにより得られる。本
発明のトナーは、一成分系現像剤として、また、キャリ
アと混合して二成分系現像剤として用いることができ
る。

【００３１】次に、本発明のトナーを用いた画像形成方
法について、図３に沿って説明する。図３は、摺擦ロー
ラ（圧接部材）が設けられている点を除いて、従来から
の一般的な画像形成装置と変わるところがない。

【００３２】表面保護層として０．３〜１μｍ程度のＳ
ｉＣ層を有するドラム状のａ−Ｓｉ系感光体１１の周囲
には、コロナ帯電器４１、ＬＥＤヘッド４３（露光
器）、現像ローラ４５、転写器４７、摺擦ローラ４９、
クリーニングブレード５１が配設されている。コロナ帯
電器４１による感光体１１の表面の均一帯電、ＬＥＤヘ
ッド４３による選択画像露光による静電潜像の形成後
に、現像ローラ４５により現像剤６１が感光体１１の表
面に供給され、現像によりトナー３１からなる可視像が
形成される。このとき、現像剤６１中のトナー３１によ
り、感光体１１の表面が摩擦されて、表面のＳｉＣ層が
研磨される。また、研磨材微粒子３５は、トナー母粒子
３３にしっかりと固定されているので脱落することな
く、現像不良、画像欠陥などの原因となることがない。

【００３３】感光体１１の表面のトナー３１は、転写器
４７により紙６３（被転写材）に転写され、ついで、定
着器（図示を省略）により紙６３上に定着される。

【００３４】転写工程においては、感光体１１の表面上
のトナー３１がすべて紙６３に転写されるのではなく、
一部のトナー３１（残存トナー）が感光体１１上に残
る。この残存トナー３１は、摺擦ローラ４９により感光
体１１の表面に対して圧接され、ＳｉＣ層を研磨し、さ
らにトナー３１の研磨材微粒子３５による研磨効果が大
きくなる。

【００３５】ついで、感光体１１上の残存トナー３１
は、クリーニングブレード５１により感光体１１の表面
から除かれるが、このときも、クリーニングブレード５
１と感光体１１との間に掛けられる機械的な力により、
トナー３１の研磨材微粒子３５によって感光体１１の表
面ＳｉＣ層が研磨される。

【００３６】摺擦ローラ４９としては弾性ローラが用い
られ、感光体１１の表面に対して摺擦ローラ４９を圧接
し、感光体１１に対しズリ応力が掛かるように回転させ
ることにより、感光体１１の表面が研磨、クリーニング
される。

【００３７】また、感光体１１の内面にヒータを取り付
けて加熱することにより、像流れ防止効果をさらに改善
することができる。なお、以上の説明では、ＳｉＣ層を
表面層とするａ−Ｓｉ系感光体を中心に説明したが、他
のタイプの表面層でも、また、他のタイプの感光体でも
よく、感光体表面層の硬度に応じて研磨材微粒子の硬度
を調整すればよい。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、トナーの表面に感光体
表面層と同程度以上の硬度をもつ研磨材微粒子を固着さ
せ、しかも、固着させるトナー母粒子と研磨材微粒子の
粒径比を特定することにより、感光体表面に対して優れ
た研磨効果が得られる。よって、画像形成装置をコンパ
クトに設計することができ、クリーニングブラシ等の特
別なシステムを組み込む必要がなく、特に、小径感光体
ドラムを用いた小型機、表面層の硬度が大きくクリーニ
ングブラシの大型化等を招きやすいａ−Ｓｉ系感光体に
好適である。

【００３９】また、研磨材微粒子がトナー表面にしっか
りと固定されているので、現像時等の研磨材微粒子の脱
落により画像欠陥が生じることなく、長期にわたって現
像安定性を確保できる。

【００４０】

【実施例】

実施例１ スチレン／アクリル酸ｎ−ブチル共重合体（共重合比80/20） 100重量部 カーボンブラック（ＭＡ-100，三菱化成工業（株）製） 5重量部 ポリプロピレンワックス(ビスコール550Ｐ，三洋化成工業(株)製) 4重量部 トリアミノトリフェニルメタン化合物 2重量部 （コピーブルーＰＲ，ヘキスト社製）

【００４１】上記配合比のトナー材料をスーパーミキサ
ーにより混合し、二軸押出機（ＰＣＭ−３０、池貝鉄工
（株）製）を用いて混練し、冷却後、粉砕して分級し、
平均粒径１０μｍのトナー母粒子を得た。

【００４２】このトナー母粒子に対して２重量％の研磨
材微粒子（表１，２に記載）を高速混合したのち、表面
改質装置（ハイブリタイザー、（株）奈良機械製作所
製）で処理して、研磨材微粒子が表面に固着されたトナ
ーを得た。

【００４３】この際、後記表１に示すように、研磨材微
粒子の種類、平均粒径を種々変化させて、それぞれ各ト
ナーを得た。また、トナー母粒子の平均粒径を７μｍと
する以外は、上記と同様にして表２に示した現像剤を作
製した。

【００４４】得られたトナーをノンコートフェライトキ
ャリアに対して４％の濃度で十分混合し、二成分現像剤
を作製した。得られた現像剤を用い、図３に示した装置
を用いて３０万枚の連続プリントを行ない、以下の基準
で画像濃度、カブリ、ドラムによる黒点、像流れについ
て評価し、併せて３０万枚プリント後の表面ＳｉＣ層の
膜厚をＸＰＳにより測定した。

【００４５】なお、感光体としては、導電性基体上にレ
ーザ光吸収層（Ｓｉ：Ｇｅ：Ｈ，０．２〜５μｍ）、キ
ャリア注入阻止層（Ｓｉ：Ｈ：Ｂ：Ｏ，０．２〜４μ
ｍ）、キャリア励起・輸送層（Ｓｉ：Ｈ，１５〜３０μ
ｍ）、ＳｉＣ表面保護層を順次積層したａ−Ｓｉ系感光
体を用い、ＳｉＣ表面保護層の膜厚は５０００Åに統一
した。

【００４６】また、初期と３０枚プリント後の両方にお
いて、ａ−Ｓｉ系感光体の表面を走査電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）を用い５０００倍で観察したところ、初期に比べて
３０万枚プリント後では、コーンが減少し表面が平滑化
されていた。

【００４７】（１） 画像濃度 ○：初期濃度を維持する △：少し濃度が低下する ×：大幅に濃度が低下する

【００４８】（２） カブリ ○：全くカブリが見られない △：少しカブリが見られる ×：カブリが多い

【００４９】（３） 黒点 ○：全く黒点が見られない △：少し黒点が見られる ×：黒点が多い

【００５０】（４） 像流れ ○：全く像流れが発生しない △：少し像流れが発生する ×：全面に像流れが発生する

【００５１】

【表１】表１：トナー母粒子の平均粒径１０μｍの場合 研磨材微粒子 評 価 結 果 初期 ３０万枚プリント後の特性 種 モース 平均粒径 Ｄ／ｄ 画像 画像 カブリ 黒点 像流れ SiC層厚 類 硬 度 ｄ(μm) 濃度 濃度 (Å) 9 0.02 500 ○ △ △ ○ × 5000 ア 9 0.1 100 ○ ○ △ ○ × 5000 ル 9 0.3 33.3 ○ ○ ○ ○ ○ 4000 ミ 9 0.5 20 ○ ○ ○ ○ ○ 3500 ナ 9 0.8 12.5 ○ ○ ○ ○ ○ 3500 9 1.1 9.1 ○ △ × × △ 4500 ジ 9 0.1 100 ○ △ △ ○ × 5000 ル 9 0.3 33.3 ○ ○ ○ ○ ○ 4000 コ 9 0.6 16.7 ○ ○ ○ ○ ○ 3500 ニ 9 1.2 8.3 ○ △ △ × △ 4500 ア チ 6 0.3 33.3 ○ ○ △ ○ × 5000 タ 6 0.8 12.5 △ △ △ ○ × 5000 ニ 6 1.2 3.3 △ △ △ ○ × 5000 ア

【００５２】

【表２】表２：トナー母粒子の平均粒径５μｍの場合 研磨材微粒子 評 価 結 果 初期 ３０万枚プリント後の特性 種 モース 平均粒径 Ｄ／ｄ 画像 画像 カブリ 黒点 像流れ SiC層厚 類 硬 度 ｄ(μm) 濃度 濃度 (Å) ア 9 0.02 250 ○ △ △ ○ × 5000 ル 9 0.2 25 ○ ○ ○ ○ ○ 4500 ミ 9 0.4 12.5 ○ ○ ○ ○ ○ 4000 ナ 9 0.8 6.3 △ × △ ○ △ 4500

【図面の簡単な説明】

【図１】ａ−Ｓｉ系の感光体の層構成の一例を示す説明
断面図である。

【図２】本発明のトナーの実施例を示すモデル断面図で
ある。

【図３】本発明の実施するための画像形成装置の一例を
示す説明図である。

【符号の説明】

１１ 感光体 １３ 導電性基体 １５ レーザ光吸収層 １７ キャリア注入阻止層 １９ キャリア励起・輸送層 ２１ 表面保護層 ３１ トナー ３３ トナー母粒子 ３５ 研磨材微粒子 ４１ コロナ帯電器 ４３ ＬＥＤヘッド ４５ 現像ローラ ４７ 転写器 ４９ 摺擦ローラ ５１ クリーニングブレード ６１ 現像剤 ６３ 紙

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像形成用感光体の表面層よりも硬度が
   同等か大きい研磨材微粒子を、トナー母粒子の表面に固
   着させてなり、トナー母粒子の平均粒径Ｄと研磨材微粒
   子の平均粒径ｄとの比がＤ／ｄ＝１０〜５０の範囲にあ
   ることを特徴とする静電潜像現像用トナー。