JPH06236068A

JPH06236068A - 画像形成方法

Info

Publication number: JPH06236068A
Application number: JP5045759A
Authority: JP
Inventors: Masumi Asanae; 益実朝苗
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1993-02-10
Filing date: 1993-02-10
Publication date: 1994-08-23

Abstract

(57)【要約】【目的】リサイクル機構によるトナーの連続使用を行
うクリーナレスシステムで、カブリ等のない良好な画質
が得られる画像形成方法を提供する。【構成】酸価５以上の非線状ポリエステル樹脂４２重
量％、マグネタイト５０重量％、ポリプロピレン５重量
％、含Ｍｇアゾ染料３重量％を配合して乾式混合する。
その後加熱混煉、冷却固化後粉砕して分級する。必要に
応じ粉砕後６０℃以上の熱気流中でアニーリングを施し
てもよい。次いで疎水性シリカを磁性トナーに対して
０．５重量％を外添する。この磁性トナーを、概略、感
光体ドラム１表面に対面配置された、帯電器２、露光器
３、現像器４、転写器５、除電ランプ６及びメモリー除
去部７等から機器構成されるコロナ放電を利用したクリ
ーナレスシステムの画像形成方法に使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クリーナレスシステム
による画像形成方法に関し、特にリサイクル使用に耐え
るトナーを用いて、カブリ等のない画像が得られるよう
にしたものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、コロナ放電等による帯電を利
用した電子写真方式による画像形成装置が広く知られて
いる。この方式では、回転する感光体ドラム表面をコロ
ナ放電又は導電ローラー等により帯電させ、その後半導
体レーザーの分割露光又はＬＥＤ等により光像を露光し
て、感光体表面に潜像を形成する。現像は、感光体表面
に対面配置された回転可能なロール状のマグネットロー
ルと、その周囲に設けられたスリーブとの相対的回転に
より、現像剤を感光体表面の潜像に搬送し、潜像にトナ
ーを付着して行われる。しかし、近年このコロナ放電を
利用した画像形成方法は、機器構成が複雑である等の理
由から、機器構成が簡単で、ランニングコストの安い背
面露光法も開発されている（特開昭６１−１４９９６８
号公報と特開昭６３−１００７１号公報等）。この方法
では、透明感光体の内部から光像露光して感光体表面に
潜像を形成し、それとほぼ同時に現像を行うものであ
る。

【０００３】これらの画像形成方法では、いずれの方法
でもロール状に形成された感光体は一定の速度で回転す
るようになっており、感光体表面に現像された像は、そ
のまま転写用紙上に回転圧着されて転写されるようにな
っている。転写像は、加熱等により転写用紙上に定着さ
れる。この定着方式には、圧力定着方式、ヒートロール
定着方式、フラッシュ定着方式及びオーブン加熱定着方
式等がある。このうち定着性及び高速性の点でヒートロ
ール定着方式が主に使用されている。また、通常のコロ
ナ放電による電子写真方式では、転写後の感光体表面に
残留した未転写トナーはクリーナのブレード等で感光体
表面から掻き落とされ回収されている。このような未転
写トナーの回収方法では、未転写トナーの付着等による
画質上のカブリ等が生じないよう常にクリーナのメンテ
ナンスが必要である。

【０００４】そこで、近年このクリーナを使用せずに、
現像剤搬送用のスリーブにトナーの回収機能を持たせる
ことによりトナーのリサイクル使用を機構上可能にし
た、いわゆるクリーナレスシステムが開発されている。
このクリーナレスシステムでは機器構成が簡単で、さら
に面倒なクリーナのメンテナンスが不要である等の理由
から、コロナ放電を利用した方式や背面露光法等の電子
写真方式に積極的に採用されている。このクリーナレス
システムにおける転写後の定着方式としては、前記コロ
ナ放電を利用した電子写真方式と同様、ヒートロール定
着方式が主に用いられている。このヒートロール定着方
式を用いるクリーナレスシステムでは、一成分系現像剤
及び二成分系現像剤に使用されるトナーとして、価格及
び定着性等の点から、従来より結着樹脂にスチレン−ア
クリル系共重合体を使用したトナーが広く知られてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このクリーナレスシス
テムに用いられるトナーは、リサイクル機構により繰り
返し連続使用されるため、現像や転写等の過程でトナー
粒子に機械的圧力がかけられ、このリサイクル使用を繰
り返すうちにトナー粒子が次第に潰れる等して扁平にな
ってくることが知られている。特に、トナー成分として
従来より使用されている結着樹脂のスチレン−アクリル
系共重合体は、固化しても機械的強度が弱く粉砕され易
い性質を有している。この樹脂を用いたトナーは、リサ
イクル機構によるトナーの連続使用では、使用中に潰れ
たり摩滅したりして、トナーの摩滅粉が感光体表面に薄
層状に付着する障害を引き起こす。トナー粒子が潰れて
扁平になるにしたがい、トナー粒子の帯電性が悪化し、
最悪の場合は現像時におけるトナーの付着不良や画像上
のカブリ等の障害につながる。このように、トナーをリ
サイクル機構により連続使用するクリーナレスシステム
では、画像の品質が使用するトナーの機械的強度に依存
するという問題が以前より指摘されていた。

【０００６】そこで本発明は、リサイクル機構によるト
ナーの連続使用を行うクリーナレスシステムで、機械的
強度の強い潰れないトナーを使用して、カブリ等のない
良好な画質が得られる画像形成方法を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、画像坦体表面に潜像を形成し、この潜像をトナーで
現像する電子写真方式等で使用されるクリーナレスシス
テムによる画像形成方法において、酸価が５以上の非線
状ポリエステル樹脂を主体とする結着樹脂と、含金属錯
体と、着色剤とを少なくとも含むトナーを使用する。酸
価が５以上のポリエステル樹脂を使用するのは、トナー
の製造過程中の加熱により含金属錯体との架橋反応が起
き易くなり、よって樹脂中の遊離酸が架橋反応における
触媒として機能して、その結果潰れにくいトナーが得ら
れるためである。ポリエステル樹脂には、転写後の定着
性等の理由から、１種又は２種以上のポリオールと、１
種又は２種以上のポリカルボン酸とから生成される分枝
状のポリマー骨格を有する、いわゆる非線状のポリエス
テル樹脂を使用しなければならない。

【０００８】非線状ポリエステル樹脂の軟化点は環球法
で測定した場合１００〜１５０℃の範囲内が好ましく、
さらにＤＳＣ法により測定されたガラス転移点が５０℃
以上であることが好ましい。また、１８０℃の溶融粘度
が１０² 〜１０⁴ ポイズの範囲内にあることが好まし
い。１０² ポイズ未満の溶融粘度ではトナー粒子の粒形
が丸くならず、１０⁴ポイズより大きいとトナー製造時
における混煉が困難となり、保存安定性も低下する。

【０００９】この非線状ポリエステル樹脂は、ポリオー
ルとポリカルボン酸の重縮合反応から合成されるもので
あり、合成成分のポリオールとポリカルボン酸の少なく
とも１種を３価以上のものにすることにより、生成する
ポリマー骨格を分枝状にすることができる。使用される
ポリオールのうちジオールとしては、エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、テトラメチレングリコー
ル、１，４−ブチレンジオール、ペンタメチレングリコ
ール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ブテ
ンジオール、ジエチレングリコール、ｐ−ジ（ヒドロキ
シメチル）ベンゼン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフ
ェニル）プロパン（略称：ビスフェノールＡ）、ビス
（４−ヒドロキシフェニル）メタン、ビス（４−ヒドロ
キシフェニル）ケトン、ビス（４−ヒドロキシフェニ
ル）エーテル、ビス（ヒドロキシフェニル）スルホン、
２，２−ビス（２，３，５，６−テトラブロモ−ヒドロ
キシフェニル）ブタン、水素添加ビスフェノールＡ、ポ
リオキシプロピレン化ビスフェノールＡ等がある。この
うちビスフェノール類が好ましく、さらにはエーテル化
ビスフェノール類が好ましい。

【００１０】また、３価以上のポリオールには、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
エリスリトールソルビトール、グリセロール、１，２，
５−ペンタントリオール、２−メチルプロパントリオー
ル、１，３，５−トリヒドロキシメチルベンゼン、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、１，２，３，６−
ヘキサンテトラロール、１，４−ソルビタン、グリコー
ス、ラクトース、ショ糖、ポリオキシエチレン（１０）
ソルビトール、ポリオキシエチレン（４）１，４−ソル
ビタン、ポリオキシエチレン（３０）ペンタエリスリト
ール、ポリオキシプロピレン（５）１，２，３，４，６
−ヘキサンペントール等があるが、特にアルコキシ化ポ
リオールが好ましい。

【００１１】使用されるポリカルボン酸のうちジカルボ
ン酸としては、フマル酸、マレイン酸、コハク酸、イタ
コン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、マロ
ン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、メサコニン酸、シ
トラコン酸、グルタコン酸、アジピン酸、セバチン酸及
びこれらの酸無水物、低級アルキルエステルとリノレイ
ン酸の二量体、その他の２価の有機酸単量体等が挙げら
れるが、この中でもフマル酸、イソフタル酸及びマレイ
ン酸が好ましい。

【００１２】３価以上のポリカルボン酸としては、１，
２，５−ヘキサントリカルボン酸、１，２，４−ブタン
トリカルボン酸、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、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、１，２，４−ナフタレントリカルボン酸、
２，５，７−ナフタレントリカルボン酸、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、１，２，７，８−オクタンテトラカルボン酸、エ
ンボール三量体酸等がある。

【００１３】トナーを磁性トナーとする場合は、使用す
る磁性粉には、フェライト、鉄粉、マグネタイト、コバ
ルト、ニッケル等の強磁性を示す元素を含む合金、又は
化合物を使用する。トナー中の磁性粉の含有量は、１０
〜７０重量％の範囲内が好ましい。これは、磁性粉の含
有量が１０重量％未満ではトナーの磁力が低下し、７０
重量％より大きいと混煉されるポリエステル樹脂の量が
少なく潰れ易くなり、トナーの粒形が凹凸で表面性が悪
くなり易いためである。さらに好ましくは、この磁性粉
の含有量は３５〜６５重量％の範囲内である。また荷電
制御剤としては、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎ等の金属を含
む含金属錯体が使用される。この含金属錯体からなる荷
電制御剤は、トナー製造時にポリエステル樹脂との加熱
混煉により架橋反応が起こり、トナー自体を潰れにくく
するために必要である。

【００１４】さらに、上記成分を用いてトナーを製造す
る場合、製造工程中の粉砕過程では、特に強い衝撃を加
えて粉砕しないようにすることが必要である。粉砕時の
衝撃が強いと、得られたトナーにストレス（歪み：トナ
ー粒子表面の凹凸）が多くなる。この場合は、ポリエス
テル樹脂の軟化点付近の温度に設定した炉又は熱気流中
に上記トナーをいれて、ストレスの除去（アニーリン
グ）を行うことが好ましい。このアニーリングにより、
実際に現像剤として使用するときのトナーの潰れにくさ
が異なる。

【作用】

【００１５】本発明で使用されるトナーには、酸価５以
上の非線形ポリエステル樹脂と含金属錯体が含まれてい
るため、含金属錯体と非線形ポリエステル樹脂との間に
架橋反応が起こり易い。このため、トナーを構成する個
々の結着樹脂は互いに架橋によりある一定の距離を保っ
て配置され、押し潰そうとする機械的な外圧が加えられ
てもこの距離以下には圧縮されずトナーが潰れないもの
と考えられる。一方、逆に引き離そうとする機械的な外
力が加えられても、トナーを構成する結着樹脂が互いに
架橋により結ばれているため個々の樹脂が離反しにく
く、その分トナーは摩滅しにくくなっていると考えられ
る。このように機械的強度の高い上記トナーを使用する
ことによって、リサイクル機構によりトナーを連続使用
するクリーナレスシステムの画像形成方法においても、
カブリ等を心配せずに良好な高画質が得られる。

【００１６】

【実施例】本発明に係る画像形成方法は、例えば、コロ
ナ放電を利用する電子写真方式にクリーナレスシステム
を併用した装置で、以下詳述する一成分系現像剤の磁性
トナーを使用する方法である。本発明に係る画像形成方
法は、本実施例の如く感光体の一様帯電、画像露光によ
る潜像の形成、トナーによる潜像の現像、トナー像の転
写、定着を順次行う電子写真装置に限定されるものでは
なく、例えばクリーナレスシステムを併用した背面露光
記録装置等、トナーをリサイクル機構にて回収・再使用
する装置には基本的に有効である。

【００１７】本実施例で使用するコロナ放電を利用した
装置は、概略、感光体ドラム１表面に対面配置された、
帯電器２、露光器３、現像器４、転写器５、除電ランプ
６及びメモリー除去部７等から構成されている。ロール
状に形成された感光体ドラム１は一定速度で回転しなが
ら、コロナ放電を利用した帯電器２により帯電させら
れ、さらに所定量回転して露光器３による光像露光によ
り潜像が感光体表面に形成される。形成された潜像はさ
らに所定量回転し、感光体ドラム１の表面に対面配置さ
れた現像器４により潜像の現像が行われる。

【００１８】現像器４は、概略、回転するマグネットロ
ール８とさらにマグネットロール８の周囲を回転するス
リーブ９からその主要機構部が構成されている。回転す
るスリーブ９により磁性トナーＴがドクターブレード１
０とスリーブ９とのギャップから搬送され、磁性トナー
Ｔが潜像に付着して潜像現像ができる。さらに、現像に
使用されなかった余分の磁性トナーＴは、回転するスリ
ーブ９に静電気的に付着されて回収される。感光体ドラ
ム１は、感光体表面に現像された像を、所定量回転して
転写用紙Ｐに熱転写して一巡する。転写された像は、そ
の後加熱されて転写用紙Ｐに固定される。未転写トナー
は、感光体表面が除電ランプ６により除電された後、メ
モリー除去部７で一次的に滞留保持され、さらに現像器
４で回収される。

【００１９】本実施例では、従来例と本発明を比較する
ために、現像剤としての磁性トナーを以下に述べるよう
に３種類用意した。尚、本発明に係る２種のトナー（Ａ
−１、Ａ−２）は、成分組成は全て同一で、製造過程に
おいてトナーの歪みを取るためのアニーリングを施した
か否かの相違だけである。本実施例に係る磁性トナー
（Ａ−１）の調製には、酸価が１５、ガラス転移温度が
５７℃、軟化点が１２０℃の非線状のポリエステル樹脂
を４２重量％、マグネタイト（戸田工業社製、ＥＰＴ５
００）５０重量％、ポリプロピレン（三洋化成社製、ビ
スコール５５０Ｐ）５重量％、含Ｍｇアゾ染料３重量％
を配合し、乾式混合した。その後加熱混煉し、冷却固化
させた後粉砕して分級した。さらに、疎水性シリカ（Ｒ
９７２）を磁性トナー１００重量％に対して０．５重量
％を添加した。

【００２０】また、本実施例に係る磁性トナー（Ａ−
２）の調製は、上記磁性トナー（Ａ−１）と成分及び組
成量が同一のものを乾式混合し、加熱混煉して、さらに
冷却固化させ行った。次いで、この磁性トナー（Ａ−
２）をポリエステル樹脂の軟化点より少し高い６０℃の
熱気流中に導入し、アニーリングを施してから分級し
た。その後上記Ａ−１の磁性トナーと同様に、疎水性シ
リカ（Ｒ９７２）を磁性トナー１００重量％に対して
０．５重量％を添加した。尚、両磁性トナー（Ａ−１、
Ａ−２）は共に、その体積平均粒径は１２μｍ、摩擦帯
電量−２０μｃ／ｇであった。粒径は粒度分析計（コー
ルターエレクトロニクス社製コールターカウンターモ
デルＴＡ−ＩＩ）を用いて測定した。摩擦帯電量はブロ
ーオフ摩擦帯電量測定器（東芝ケミカル社製ＴＢ−２
００型）を用いて、標準キャリア（日立金属製ＫＢＮ
−１００）とトナーとを混合して（トナー濃度５ｗｔ
％）の条件で測定した。

【００２１】一方、従来例の磁性トナー（Ｂ）の調製
は、スチレン−ｎ−ブチルメタクリレート共重合体（重
量平均分子量：２１×１０⁴ 、数平均分子量：１．６×
１０⁴）４２重量％、マグネタイト（戸田工業社製、Ｅ
ＰＴ５００）５０重量％、ポリプロピレン（三洋化成社
製、ビスコール５５０Ｐ）５重量％、含Ｍｇアゾ染料３
重量％を配合し、乾式混合して行った。その後加熱混煉
し、冷却固化させた後粉砕して分級した。さらに、疎水
性シリカ（Ｒ９７２）を磁性トナー１００重量％に対し
て０．５重量％を添加した。得られた磁性トナー（Ｂ）
は、上記と同様に測定し、平均粒径は１２μｍ、摩擦帯
電量−１５μｃ／ｇであった。

【００２２】作像条件は、負帯電性のＯＰＣドラム（印
加電圧は−５５０Ｖ）の周速を６０ｍｍ／ｓｅｃ、現像
スリーブは直径２０ｍｍのＳＵＳ３０４製で、内蔵マグ
ネットを８極、スリーブ回転数を２００r.p.m.、内蔵マ
グネットの回転数（スリーブと逆方向に回転）を１００
０r.p.m.、スリーブ上での磁力を７００Ｇ、スリーブに
印加するバイアス電圧を−４７０ｖ、現像ギャップを
０．３５ｍｍ、ドクターギャップを０．２５ｍｍとし
て、コロナ転写後、加熱ロールの表面温度１９０℃、ロ
ール間線圧１Ｋｇ／ｃｍで熱ロール定着を行った。

【００２３】このように調製された三種の磁性トナー
（Ａ−１、Ａ−２、Ｂ）を、前記クリーナレスシステム
を採用するコロナ放電を利用した電子写真方式により、
実際に転写用紙上に転写して画像濃度等を比較した。こ
の結果を表１に示す。下記の表で示す画質のカブリは、
１万枚（10Ｋ枚と表示）の転写用紙を用いて連続転写さ
せた後でのカブリの状況を示している。また、フィルミ
ングとは、転写後の感光体表面に未転写のトナー粒子の
微細粉が薄層状にこびりつく現象をいう。この微細粉
は、トナー粒子が連続使用される間に、潰れたり摩滅す
る等して発生するものである。従って、このフィルミン
グの有無は、使用トナーの潰れ易さの一つの目安とする
ことができる。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１より、本発明に係る画像形成方法によ
り形成した画像は、画質濃度の点では従来例より向上し
ていることが分かる。また、転写用紙１万枚の連続転写
後のカブリの状況は、従来例（Ｂ）よりも本実施例（Ａ
−１、Ａ−２）の方が、約３分の一に減少していること
が分かる。これは、本実施例における磁性トナーの方
が、従来例の磁性トナーよりも、クリーナレスシステム
でリサイクルにより連続使用されても潰れにくいことを
示している。また、フィルミングの現象が本実施例では
生じなかったが、従来例では発生していた。これは、本
実施例のトナーは、クリーナレスシステムにおける連続
使用によっても潰されにくいが、従来例のトナーでは連
続使用によってトナー粒子が潰され摩滅して、摩滅によ
り発生した微細粉が感光体表面に薄くフィルム状にこび
りついたものと考えられる。尚、従来例の磁性トナー
（Ｂ）を使用した場合には、転写用紙１万枚の連続転写
後の現像装置内には１〜５μｍの微細トナー粒子が増加
しており、上記フィルミングの結果とも符合している。

【００２６】

【発明の効果】本発明により、トナーのリサイクル使用
を行うクリーナレスシステムの画像形成方法に潰れにく
いトナーを使用することによって、従来とは異なり、複
写用紙へのトナー粒子の摩滅粉の付着から生ずるカブリ
や、感光体表面のフィルミングによる画像濃度の低下等
を効果的に防ぐことができる。従って、本発明に係る画
像形成方法を使用することにより、トナーを頻繁に交換
する必要がなくなり、ランニングコストの安いクリーナ
レスシステムを採用した複写機を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成法に使用する装置の説明
図である。

【符号の説明】

１感光体ドラム３露光器８マグネットロール９スリーブＴ磁性トナー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像坦体表面に潜像を形成し、この潜像
をトナーで現像する電子写真方式等で使用されるクリー
ナレスシステムによる画像形成方法において、酸価が５
以上の非線状ポリエステル樹脂を主体とする結着樹脂
と、含金属錯体と、着色剤とを少なくとも含むトナーを
使用することを特徴とする画像形成方法。