JPH11288128A

JPH11288128A - 静電記録装置

Info

Publication number: JPH11288128A
Application number: JP9162498A
Authority: JP
Inventors: Tsuneaki Kawanishi; 恒明川西; Masanari Norihashi; 誠斉法橋; Katsuya Kawai; 克哉河合; Koji Kato; 孝二加藤; Masayasu Anzai; 正保安西
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 1998-04-03
Filing date: 1998-04-03
Publication date: 1999-10-19
Also published as: US6157798A

Abstract

(57)【要約】【課題】多数枚印刷を繰り返しても画像濃度が低下せ
ず、カブリの少ない安定した画像が得られる静電記録装
置を提供する。【解決手段】有機光導電性感光体からなり最外周に耐
磨耗性を付与した像担持体と、その像担持体に静電潜像
を形成する露光手段と、その静電潜像をトナーで顕像化
する現像手段と、形成されたトナー像を記録媒体上に転
写する転写手段と、その記録媒体上に転写されたトナー
像を定着する定着手段とを備えた静電記録装置におい
て、前記現像手段に用いるトナーの表面に導電性微粉末
が付着されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、繰り返し多数枚の
画像を形成する例えば電子写真装置などの静電記録装置
に係り、特に有機光導電性感光体からなり最外周に耐磨
耗性を付与した像担持体を使用するのに好適な静電記録
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】各種印刷もしくは記録法のうち、例えば
電子写真法においては、光導電性感光体を帯電、露光し
て感光体上に静電潜像を形成し、次いでこの静電潜像を
着色剤等を含む微粒子トナーによって現像し、得られた
トナー像を記録紙等の記録媒体上に転写、定着して記録
画像が得られる。

【０００３】この様な静電像記録工程では、転写後の感
光体表面は残留した微粒子トナーの除去および感光体の
除電が行われて長期にわたり繰り返し使用されることが
多い。従って前記感光体として、電子写真特性は勿論、
帯電時に発生するオゾン、ＮＯｘ等の活性ガスへの耐性
（耐コロナ性）が必要で、特に繰り返し使用時の耐久
性、耐摩耗性が要求される。

【０００４】最近では情報機器の発展に伴い、光導電性
感光体の露光にレーザビームを用い、コンピュータの指
示による変調信号によって記録画像をドットで再現する
レーザビームプリンタが発達している。特に最近のレー
ザビームプリンタでは、より一層の高画質の画像形成が
要求されるため、レーザビームの径を絞り込んで小さく
し、ドット密度が６００ｄｐｉ（ｄｏｔｓ／ｉｎｃｈ）
ないし１２００ｄｐｉと高くなっている。これに伴い、
微細になった静電潜像を保持する目的で、感光体の耐久
性、耐摩耗性が一層要求されている。

【０００５】従来、電子写真感光体としては、アモルフ
ァスシリコーン、セレン等を用いた無機光導電性感光体
が多く用いられてきたが、近年低コストで毒性がなく、
且つ加工性に優れ、露光の波長域、特に半導体レーザ等
長波長に感度が得易い有機光導電性感光体（以下、有機
感光体と略称する）が主流となってきた。

【０００６】前記感光体の繰り返し使用による疲労劣化
は、感光体上に形成されたトナー像の記録媒体上への転
写、分離および転写後の感光体上の残留トナーの除去等
各工程の摺擦による感光体表面の摩耗、損傷および感光
体表面への帯電、露光、除電等各工程における感光体表
面層の変質、分解等による劣化と考えられる。

【０００７】従って、前記感光体の疲労劣化を防止する
ためには感光体表面層の改良が重要となり、特に有機感
光体では無機感光体に比べて軟質であり、且つ、光導電
性物質が有機材料であるため、繰り返し使用時の疲労劣
化が大きく、前記感光体表面層の改良がより重要とな
る。

【０００８】一方、静電潜像をトナーを用いて現像する
方法には、トナーおよびキャリアから成る二成分現像剤
を用いる二成分現像法、あるいはトナーのみからなる一
成分現像方法があり、各々の現像方法に関しては種々提
案されている。特にレーザビームプリンタでは、高速
化、高画質化の要求からトナーおよびキャリアから成る
二成分現像剤を用いることが多く、それらの粒子径も小
さくなり、体積平均粒径が１０μｍ以下の微粒子トナー
と重量平均粒径が１００μｍ以下の微粒子キャリアの適
用が進められている。

【０００９】更に、静電像記録工程では、記録媒体上へ
のトナー像の定着が重要な工程であり、従来、トナー像
を定着する方法としては、熱効率が高く高速定着が可能
な熱ローラ定着法、オーブン、フラッシュランプ等の熱
源による加熱定着法がよく用いられている。特に熱ロー
ラ定着法においては、（１）プリンタの過熱劣化を抑制
し、機内の部品の熱劣化を防止すること、（２）定着器
を作動せしめてから定着が可能になるまでのウォームア
ップ時間を短くすること、（３）記録紙に熱が吸収され
ることによる定着不良を防止して、連続通紙による画像
作製を可能にすること、等の観点から、定着用ヒータの
消費電力を下げて、熱ローラの温度をより低温で定着で
きるトナーの開発が望まれている。

【００１０】ところで、トナーを１０μｍ以下に微粒子
化した場合、次の様な問題が発生する。即ち、現像工程
においては、微粒子トナーを使用することにより高解像
性と高ドット密度再現性が得られ、同一画像濃度を得る
ために必要なトナーの重量が少なくて済むが、トナーの
比表面積が増大することによりトナーの単位重量当たり
の帯電量が増加するため、画像濃度の低下を招き易い。

【００１１】また、トナー個々の帯電量は、トナー個々
の表面積が小さくなるため減少し、非画像部へのトナー
付着（カブリ）とトナー飛散が生じ易く、流動性の低下
によるトナー搬送等ハンドリング性の低下も生じ易い。

【００１２】さらに、微粒子トナーの付着力の強さと耐
衝撃性の弱さにより、トナーによるキャリア汚染（キャ
リアスペント）が起こり易くなり、現像剤寿命が低下し
易い。また、トナーを感光体から清掃しにくくなり、印
刷中に感光体にトナーの薄膜（フィルミング）が発生し
易い。

【００１３】また、定着に関しては同一の定着強度を得
るために、粒子径の大きなトナーよりも多くのエネルギ
ーを要し、定着時に画像を構成するトナーの一部が熱ロ
ーラの表面に転移し、これが次に送られてくる記録紙に
再転移して画像を汚す、いわゆるオフセット現象が生じ
易い。また、トナー製造時の粉砕、分級工程での歩留ま
りが低下するため、トナーのコストが高くなる。微粒子
トナーではこれら多くの問題が発生するため、通常６μ
ｍ未満のトナーは実用化することが難しく、トナーの平
均粒径を６μｍないし１０μｍの範囲に分級して用い
る。

【００１４】しかし、この範囲においても前記の種々の
問題が発生するため、これらを克服して、高精細の画像
を高信頼で得る試みがなされている。例えば、帯電性の
面ではトナーが小粒径になると、トナー個々の帯電量が
低下して前記の不具合が生じるので、トナーの構成材料
である顔料や帯電制御剤の分散を高めて、帯電量を確保
する試みがなされている〔Ｈ.Ｔ.Ｍａｃｈｏｌｄｔ：Ｊ
ａｐａｎＨａｒｄｃｏｐｙ ’９１論文集Ｐ.１３
（１９９１）〕。

【００１５】また、分子中に無定形重合体ブロックと結
晶性重合体ブロックを適度な割合で含有した芳香族ポリ
エステル樹脂をバインダーに用い、トナーの低温定着性
と耐オフセット性の向上を試みた例がある（特公平８−
３６６０号公報）。

【００１６】さらに、キャリアについてはトナーの小粒
径化に伴い、重量平均粒径を１００μｍ以下の小粒径キ
ャリアとし、キャリアの比表面積を高めてトナーの摩擦
帯電性を向上させる。しかし、４０μｍ未満のキャリア
ではキャリアの磁力が低下し、像担持体上に静電吸引力
で付着し易くなるため、キャリアの平均粒径を４０μｍ
ないし１００μｍの範囲に分級して用いる。

【００１７】この範囲では、現像剤自体が小粒径になる
が、小粒径現像剤では帯電性が向上するばかりでなく、
像担持体上から清掃回収したトナーをリサイクルする機
能も向上するという電子写真法の提案がある（特開平８
−１５９８６号公報）。これらの改良により、微粒子ト
ナーおよび現像剤は複写機、プリンタ等で実用化されつ
つある。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、実際の静電記
録装置で印刷を繰り返す場合、前記の微粒子トナー特有
の問題、特に印刷によるトナーの帯電量の増加が避け難
く、画像濃度を適正範囲に維持できないという問題が生
じる。

【００１９】トナーの帯電量を適正範囲に制御するため
には、トナー中に含有せしめる帯電制御剤の種類と量を
適宜選定する必要がある。更に、トナー表面に添加する
流動化剤により、トナーの流動性を向上させ、トナー表
面の帯電性を均一化することも重要である。このような
流動化剤としては、シリカ、アルミナ、チタニア等の無
機微粒子やアクリル樹脂、ポリアミド樹脂等の有機微粒
子が用いられ、特にシリカが最も一般的に用いられる。
しかしながら、トナーの流動性を向上させただけではト
ナーの帯電量を安定化できない。

【００２０】本発明の目的は、多数枚の印刷を繰り返し
ても画像特性が低下せず、安定した画像が得られる静電
記録装置を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、例えばＯＰＣなどの有機光導電性感光体
からなり最外周に耐磨耗性を付与した像担持体と、その
像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、その静電潜
像をトナーで顕像化する現像手段と、形成されたトナー
像を記録媒体上に転写する転写手段と、その記録媒体上
に転写されたトナー像を定着する定着手段とを備えた静
電記録装置において、前記現像手段に用いるトナーの表
面に例えば磁性粉末や酸化スズなどの導電性微粉末が付
着されていることを特徴とするものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】前記の様に体積平均粒径が６μｍ
ないし１０μｍの微粒子トナーを用いると、トナーの比
表面積が大きくなり、トナーの単位重量当たりの帯電量
が増加するため現像性能が悪くなり、画像濃度が低下し
易い。この様な微粒子トナーを用いた静電像記録工程、
特に電子写真法のレーザビームプリンタにおいて、図１
に示したように像担持体として導電性基体１上に下引き
層２、電荷発生層３および電荷輸送層４を順次一層ずつ
積層した標準型の有機感光体（Ｎｏｒｍａｌ−ｌａｙｅ
ｒｔｙｐｅＯｒｇａｎｉｃＰｈｏｔｏｃｏｎｄｕ
ｃｔｏｒ以下、Ｎ−ＯＰＣと略称する）を用い、Ｎ−
ＯＰＣ上に作製した静電潜像を反転現像方式（静電潜像
の極性と同極性のトナーを、静電荷のない部分に付着さ
せる現像方式）で現像し、得られたトナー像を記録用紙
に転写、定着し、ＯＰＣ上に残留したトナー像をブレー
ドクリーナーで除去する工程で得た画像の印刷による濃
度の変化を調べると図２のようになる。

【００２３】同図の横軸は印刷枚数（単位１０００頁）
を、左縦軸はトナー帯電量とトナー濃度、右縦軸は画像
濃度をそれぞれ示し、図中の一点鎖線はトナー帯電量の
変化を示す特性曲線、実線はトナー濃度の特性曲線、点
線は画像濃度の変化を示す特性曲線である。

【００２４】このテストにおいて、Ｎ−ＯＰＣの電荷輸
送層４中の電荷輸送剤の濃度を４５重量％とした。また
現像剤として、体積平均粒径が９μｍ、ガラス転移点が
６２℃、軟化点が１２５℃のスチレン−アクリル系の負
トナーと重量平均粒径が９５μｍの導電剤を含有したシ
リコーン樹脂コートマグネタイト系キャリアより成る現
像剤を用い、トナーの表面には疎水性シリカ（日本アエ
ロジル社製アエロジルＲ−９７２）をトナーに対して
０．３重量％添加した。これを現像剤Ａと略称する。

【００２５】トナーの現像はＮ−ＯＰＣの帯電電位−７
５０Ｖ、残留電位−５０Ｖ、現像バイアス電位−４５０
Ｖ、現像部コントラスト電位４００Ｖで、毎分６０枚の
印刷速度（印刷プロセス速度２７ｃｍ／ｓｅｃ）で反転
現像を行った。現像剤のトナー濃度（トナーの現像剤に
対する混合割合）は、初期２．０重量％とし、１０，０
００頁の連続印刷を行った。

【００２６】ここで、トナーの帯電量の測定法として、
負圧（約０．２６ｋｇｆ／ｃｍ²）によりキャリアから
トナーを吸引分離し、キャリアに蓄えられたトナーとは
逆極性の帯電量をファラデーケージを用いて測定する、
いわゆる「吸引ファラデー法」〔特開平７−２６１５５
３号公報、または宮坂徹ほか：ＪａｐａｎＨａｒｄ
ｃｏｐｙ ’９６論文集Ｐ．９７（１９９６）〕を用
い、現像機の現像部から採取した現像剤中のトナーの帯
電量とトナー濃度を測定した。

【００２７】この図２より、印刷枚数の増加と共に画像
濃度が低下し、通常必要とされる画像濃度１．３以上が
得られるのは、初期の２，０００頁程度であることがわ
かる。また、連続印刷によりトナーの帯電量が増加し、
２，０００頁を越える印刷枚数での画像濃度の低下は、
トナーの帯電量の増大が原因であると推定できる。

【００２８】一方、前記のトナーに更に導電剤として磁
性微粉末（関東電化工業社製立方状マグネタイトＫＢＣ
−１００Ｓ、平均粒径約０．２５μｍ）をトナーに対し
０．５重量％添加混合してトナーの表面に磁性微粉末を
付着し、同一のキャリアで現像剤Ｂを調製して、同様の
画像作製条件で、１０，０００頁の連続印刷を行った。

【００２９】その結果を図３に示す。この図から明らか
なように、印刷枚数が増加しても画像濃度が低下せず、
通常必要とされる画像濃度１．３以上を維持できること
がわかった。また、この場合のトナー帯電量の変化をみ
ると同図に示されているように、連続印刷によっても増
加率が少なく安定している。

【００３０】以上の現象は次のように考えられる。即
ち、現像剤Ａでは印刷初期には帯電量の適正なトナーが
選択的に現像され、一定以上の画像濃度が得られる。し
かし、印刷枚数の増加とともに現像性の悪い帯電量の不
適正な（帯電量が大きすぎるか小さすぎる）トナーがキ
ャリアの表面に蓄積して行き、現像剤の嵩比重が小さく
なる（単位体積当たりのキャリアの存在割合が減少す
る）。

【００３１】そのため、通常の透磁率検知方式のトナー
濃度制御装置ではトナーは十分に在ると判定し、トナー
の補給を抑制する動作をするため、トナー量が減少し、
帯電量は更に大きくなる。同時に、キャリアのコート層
が磨耗、剥離し、トナーの帯電量を一定範囲に制御する
能力が低下し、帯電量が増大し、キャリアの表面からト
ナーが遊離しにくくなり、現像剤の嵩比重が小さくな
る。この悪循環が繰り返される内に、トナーの帯電量は
キャリアとの摩擦により益々増大し、トナー濃度は減少
し、画像濃度が許容範囲以下に低下してしまう。

【００３２】これに対し、現像剤Ｂではトナー表面に導
電性微粉粉が付着しているため、トナーの帯電の立ち上
がりが早くなり、帯電量が適正化し易いため、前述の様
な現象が起こりにくく、そのため画像濃度が安定したも
のと考えられる。

【００３３】本発明においてトナーの表面に外添（付
着）する導電性微粉末としては、例えば下記のような材
料が適用可能である。

【００３４】．磁性粉（Ｆｅ₃Ｏ₄）：抵抗値１０⁴〜１０⁹Ω−ｃｍ．酸化スズ（ＳｎＯ₂）：抵抗値１０²〜１０⁴Ω−ｃｍ．酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）にスズ（４価）を適宜添加したＩＴＯそこで、前記現像剤Ｂを用いて３００，０００頁の連続
印刷を行った。その結果、現像剤のトナー帯電量、トナ
ー濃度の変化は少なく安定していたが、画像特性、特に
画像の地汚れ（カブリ）が印刷と共に増加した。この原
因を調べると、Ｎ−ＯＰＣの連続印刷時の摩耗による表
面電位の低下が一因と考えられ、Ｎ−ＯＰＣの摩耗を調
べた結果を図４の実線で示す。

【００３５】同図は横軸に印刷枚数（単位１０００
頁）、縦軸に有機感光体の膜厚を示した図である。この
図から明らかなように、Ｎ−ＯＰＣでは初期の膜厚２８
μｍが３００，０００頁の連続印刷により１８．４μｍ
まで摩耗し、帯電電位が１００Ｖないし１５０Ｖ程度低
下し、画像にカブリが発生することが分かった。そこで
次のような対策を施して、連続印刷による画像特性の低
下を防いだ。

【００３６】すなわちこの対策は、トナー表面に流動化
剤と磁性粉を添加し、帯電特性と画像特性が安定した現
像剤Ｂに対して、導電性基体上に少なくとも電荷発生層
および複数の電荷輸送層を積層してなる多層型有機感光
体（Ｍｕｌｔｉ−ｌａｙｅｒｔｙｐｅＯｒｇａｎｉｃ
Ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｏｒ以下、Ｍ−ＯＰＣと
略称する）を用い、このＭ−ＯＰＣによる摩耗低減効果
により、研磨性の高いトナーを含む現像剤Ｂを用いて
も、画像特性の安定化を図るようにしたものである。

【００３７】このようなＭ−ＯＰＣの具体例としては、
下記のような構成がある。（１）電荷輸送層を熱硬化性樹脂と電荷輸送剤を含む中
間層を介して２層に分離形成し、電荷発生層に近い電荷
輸送層中の電荷輸送剤の濃度を２０％ないし８３％と高
くして、表面に近い電荷輸送層中の電荷輸送剤の濃度を
１０％ないし２０％未満に低く設定し、耐コロナ性を向
上させたＯＰＣ。

【００３８】（２）電荷輸送層を２層以上とし、少なく
とも表面領域側の層が、粘度平均分子量４．０×１０⁴
以上のポリカーボネート樹脂と有機または無機微粒子と
を含有し、表面領域側の電荷輸送層中の電荷輸送剤の濃
度を基体側の電荷輸送層中の濃度より小さくして表面硬
度を高めたＯＰＣ。

【００３９】（３）電荷輸送層が少なくとも２層からな
り、これらの電荷輸送層のうち導電性基体側の電荷輸送
層に感度、電位安定性、残留電位の点で優れた特定構造
の電荷輸送剤を含有させたＯＰＣ。

【００４０】（４）電荷輸送層が少なくとも２層からな
り、最表面の電荷輸送層にケイ素を含むポリカーボネー
ト樹脂を含有させ、耐摩耗性を向上させたＯＰＣ。

【００４１】前述の（１）構成のＯＰＣは図５に示すよ
うに、導電性基体１上に下引き層２を介して電荷発生層
３が形成され、さらにその上に第１電荷輸送層４ａ、中
間層５ならびに第２電荷輸送層４ｂが設けられている。
前記第１電荷輸送層４ａならびに第２電荷輸送層４ｂは
電荷輸送剤と熱可塑性樹脂を含み、電荷発生層３に近い
第１電荷輸送層４ａ中の電荷輸送剤の濃度を２０％ない
し８３％と高くして、表面に近い第２電荷輸送層４ｂ中
の電荷輸送剤の濃度を１０％ないし２０％未満に低く設
定されている。前記中間層５は電荷輸送剤と熱硬化性樹
脂から構成されている。

【００４２】前記導電性基体としては、例えばアルミニ
ウム、アルミニウム合金、鋼、鉄、銅などの金属または
導電性プラスチックなどが使用される。

【００４３】前記電荷発生剤としては、例えば金属フタ
ロシアニン、無金属フタロシアニンなどのフタロシアニ
ン類、アントラキノン類、インジゴイド類、キナクリド
ン類、ベリレン類、多環キノン類、スクアリック酸メチ
ン類などがあり、これらを単独または２種以上混合する
ことができる。

【００４４】前記電荷搬送剤としては、例えばオキサジ
アゾール、トリアゾール、イミダゾロン、オキサゾー
ル、ピラゾリン、イミダゾール、イミダゾリジン、ベン
ゾチアゾール、ベンゾオキサゾール、トリフェニルアミ
ン、およびこれらの誘導体などがあり、これらを単独ま
たは２種以上混合することができる。

【００４５】前記電荷発生層、電荷輸送層ならびに中間
層を構成するための結着剤としては、例えばシリコーン
樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フ
ラン樹脂、エポキシ樹脂、ケイ素樹脂、塩化ビニル−酢
酸ビニル共重合体樹脂、ウレタン樹脂、酢酸ビニル−メ
タクリル共重合体樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネー
ト樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂などが
適用可能である。

【００４６】前述の（２）構成のＯＰＣは電荷輸送層を
２層以上とし、導電性基体側の電荷輸送層が下記の一般
構造式（１），（２）または（３）を有する電荷輸送剤
を含有し、表面領域側の電荷輸送層が下記の一般構造式
（１）を有する電荷輸送剤を含有する。

【００４７】一般構造式（１）

【００４８】

【化１】

【００４９】式中Ａｒ₁およびＡｒ₂はアルキル基また
はアリール基を表し、Ａｒ₃はフェニレン基を表し、Ａ
ｒ₁，Ａｒ₂の一方とＡｒ₃とが結合して窒素を含む環
を形成してもよい。Ｒ₁，Ｒ₂およびＲ₃はそれぞれ水
素原子、アルキル基またはアリール基を表し、Ｒ₂とＲ
₃とが結合して環を形成してもよい。

【００５０】一般構造式（２）

【００５１】

【化２】

【００５２】式中Ａｒ₄はアルキル基またはアリール基
を表し、Ａｒ₅はフェニレン基を表す。Ｒ₄およびＲ₅
はそれぞれ水素原子、アルキル基またはアリール基を表
し、Ｒ₄とＲ₅とが結合して環を形成してもよい。

【００５３】一般構造式（３）

【００５４】

【化３】

【００５５】式中Ａｒ₆およびＡｒ₇はアルキル基また
はアリール基を表し、Ａｒ₆，Ａｒ₇の一方と窒素原子
に結合しているフェニレン基とが結合して環を形成して
もよい。Ｒ₆は水素原子、アルキル基またはアリール基
を表し、Ｒ₇は水素原子、アルキル基、アルコキシ基ま
たはハロゲン原子を表す。

【００５６】表面領域側の電荷輸送層に添加される有機
微粒子として、例えばシリコーン系樹脂、フッ素系樹
脂、メラミン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、アクリル
系樹脂などが使用可能である。

【００５７】前述の（３）構成のＯＰＣは電荷輸送層を
２層以上とし、導電性基体側の電荷輸送層が下記の一般
構造式（４），または（５）を有する電荷輸送剤を含有
し、表面領域側の電荷輸送層が下記の一般構造式（６）
を有する電荷輸送剤を含有する。

【００５８】一般構造式（４）

【００５９】

【化４】

【００６０】式中Ａｒ₈は置換、無置換アルキル基また
はアリール基を表し、Ａｒ₉はフェニレン基を表す。Ｒ
₈，Ｒ₉はそれぞれ水素原子、置換、無置換アルキル基
またはアリール基を表し、Ｒ₈とＲ₉とが結合して環を
形成してもよい。

【００６１】一般構造式（５）

【００６２】

【化５】

【００６３】式中Ａｒ₁₀およびＡｒ₁₁は置換、無置換ア
ルキル基またはアリール基を表す。Ｒ₁₀は水素原子、置
換、無置換アルキル基またはアリール基を表し、Ｒ₁₁は
水素原子、アルキル基、アルコキシ基またはハロゲン原
子を表す。

【００６４】一般構造式（６）

【００６５】

【化６】

【００６６】式中Ａｒ₁₂およびＡｒ₁₃は置換、無置換ア
ルキル基またはアリール基を表し、Ａｒ₁₄はフェニレン
基を表す。Ｒ₁₂，Ｒ₁₃，Ｒ₁₄は水素原子、置換、無置換
アルキル基またはアリール基を表す。

【００６７】本発明では、これらＭ−ＯＰＣを適宜選定
して用いることができるが、特に前記複数の電荷輸送層
において、表面領域側の構成層中の電荷輸送剤の濃度を
導電性基体側の構成層中の電荷輸送剤の濃度より必要最
大限に小さくすることにより、耐摩耗性、耐コロナ性が
向上したＯＰＣが得られ、安定した画像形成が可能とな
る。

【００６８】例えば前記Ｎ−ＯＰＣの電荷輸送層を２層
に分離し、表面領域側の構成層中の電荷輸送剤の濃度を
２０重量％、膜厚１０μｍ、導電性基体側の構成層中の
電荷輸送剤の濃度を５０重量％、膜厚１８μｍとしたＭ
−ＯＰＣを用い、前記現像剤Ｂを用いて３００，０００
頁の連続印刷を行った結果、Ｍ−ＯＰＣの耐摩耗性は図
４の一点鎖線のようになる。

【００６９】これより、Ｍ−ＯＰＣでは初期の膜厚２８
μｍが３００，０００頁の連続印刷後に２２μｍまで摩
耗し、帯電電位が５０Ｖないし１００Ｖ程度低下する
が、帯電電位の低下が比較的小さいため、画像にカブリ
が発生せず、良好な画像を維持できることがわかった。
また、これらの印刷試験により、研磨性の高い磁性粉を
外添したトナーを用いても、Ｍ−ＯＰＣではＮ−ＯＰＣ
より１００，０００頁以上耐刷寿命を伸ばすことがで
き、印刷枚数当たりの消耗品のコストを低減できること
がわかった。

【００７０】本発明を実施するに当たって、一般的に
は、トナーのバインダーには、前記熱ローラ定着用とし
てスチレン系樹脂もしくはポリエステル樹脂、オーブン
ないしフラッシュ定着用にはポリエステル樹脂もしくは
エポキシ樹脂が用いられる。また、本発明のように低温
定着を目指す場合には、ポリエステル樹脂またはエポキ
シ樹脂はガラス転移点が高く、軟化点を低く設定できる
ため、トナーの耐ブロッキング性、流動性を確保しなが
ら低温定着性を得るために有効である。ポリエステル樹
脂には多種類があるが、トナー用として、熱ローラ定着
での耐オフセット性を高めるため、部分的に架橋成分を
有するポリエステル樹脂が有効である。

【００７１】一方、オーブンないしフラッシュ定着用に
は架橋成分のないポリエステル樹脂が有効である。部分
的に架橋成分を有するポリエステル樹脂としては、以下
のような単量体を用いて合成されたものがある。即ち、
架橋成分を構成するための三官能以上の多官能性単量体
としては、例えば多価アルコール単量体として、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
シメチルベンゼン等が挙げられる。

【００７２】また、多価カルボン酸単量体として、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
−ブタントリカルボン酸、１,２,５−ヘキサントリカル
ボン酸、１,３−ジカルボキシ−２−メチルカルボキシ
プロペン、１,３−ジカルボキシ−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）メタン、１,２,７,８−オクタンテトラカルボン
酸、エンポール三量体酸、及びこれらの酸無水物等が挙
げられる。

【００７３】さらに、ポリエステル樹脂の基本骨格を構
成する二価のアルコール単量体として、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−ブテンジオール等のジオール類、１,
４−ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、及びビ
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等のエーテル化ビスフェノールＡ
類、その他の二価のアルコール単量体を挙げることがで
きる。

【００７４】また、二価のカルボン酸単量体としては、
マレイン酸、フマール酸、メサコン酸、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、セバシン酸、マロン酸、これらの酸の
無水物、低級アルキルエステルとリノレン酸の二量体、
その他の二価の有機酸単量体を挙げることができる。

【００７５】これらのアルコールと酸を脱水重縮合する
ことにより、部分架橋型ポリエステル樹脂を合成するこ
とができる。また、二価のアルコールと二価の酸のみを
脱水重縮合することにより、架橋成分の無いポリエステ
ル樹脂を合成することができる。しかし、ポリエステル
樹脂は分子末端あるいは分子主鎖中に未反応の水酸基や
カルボキシル基を多く含むため、吸湿し易く、トナーの
電気特性、特に帯電特性が環境により変化し易い。

【００７６】これを防ぐ目的で、ポリエステル樹脂中の
水酸基もしくはカルボキシル基と反応する極性基を持つ
スチレン〜アクリル系樹脂をポリエステル樹脂にグラフ
ト共重合させて、耐環境性を改善する試みもなされてい
る。この様なスチレン〜アクリル変性ポリエステル樹脂
も本発明において好適に用いられる。これらポリエステ
ル樹脂において、三官能以上の多官能単量体成分の含有
量は、１ないし３０モル％の範囲が適当である。この範
囲より多官能単量体成分が少ない場合には、熱ローラ定
着においてオフセットが発生し、多い場合には定着性が
低下する。

【００７７】以上、スチレン系樹脂、ポリエステル樹
脂、エポキシ樹脂、またはスチレン〜アクリル変性ポリ
エステル樹脂を用いたトナーでは、ガラス転移点は５０
℃ないし７０℃の範囲が適当である。ガラス転移点が５
０℃未満では、トナーの流動性、粉砕性、耐ブロッキン
グ性、耐フィルミング性、耐久性が不良となり、７０℃
を越える場合にはトナーの低温定着性が悪くなる。ま
た、トナーの軟化点は９０℃ないし１４０℃の範囲が適
当である。軟化点が９０℃未満ではトナーの流動性、耐
オフセット性、粉砕性、耐ブロッキング性、耐フィルミ
ング性、耐久性が悪くなり、１４０℃を越えるとトナー
の低温定着性が悪くなる。

【００７８】本発明におけるトナーのガラス転移点、軟
化点は次のようにして測定することができる。ガラス転
移点は、示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）に従い、トナー
約１０ｍｇを一定の昇温速度（１０℃／分）で窒素雰囲
気中で室温から約１５０℃まで加熱し、ベースラインと
吸熱ピークの傾斜との交点よりガラス転移点を求める。

【００７９】軟化点は、高架式フローテスターを用い、
荷重２０ｋｇｆ／ｃｍ²ないし３０ｋｇｆ／ｃｍ²、ノズ
ルの直径１ｍｍ、ノズルの長さ１ｍｍ、予備加熱８０℃
で数分間加熱後、昇温速度６℃／分とし、試料量約１ｇ
を測定記録した際、フローテスターのプランジャー降下
量―温度曲線（軟化流動曲線）におけるＳ字曲線の高さ
の１／２における温度（１／２流出温度）を軟化点とし
て定義する。

【００８０】以上の溶融物性を有するスチレン系樹脂、
ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、またはスチレン〜ア
クリル変性ポリエステル樹脂を用いたトナーでは、本発
明の目的とする、微粒子での低温定着が可能となる。

【００８１】また、本発明は、特に非磁性二成分用負ト
ナーおよび現像剤について言及したが、非磁性二成分用
正トナーおよび現像剤、非磁性一成分用正トナーまたは
負トナー、磁性一成分用正トナーまたは負トナー、磁性
二成分用正トナーまたは負トナーおよび現像剤について
も全く同様のことが判明し、トナーとＯＰＣの構成を本
発明の組み合わせで用いれば、連続印刷を行った場合に
画像特性を維持出来、良好な画像を安定して得ることが
できる。

【００８２】以下、本発明の実施例について説明する
が、これらによって本発明が限定されるものではない。

【００８３】（実施例１）像担持体としてＯＰＣを用い
た電子写真方式のレーザビームプリンタにおいて、ＯＰ
Ｃの電荷輸送層を２層構成とし、表面領域側電荷輸送層
中の電荷輸送剤濃度を２５重量％、膜厚８μｍ、導電性
基体側電荷輸送層中の電荷輸送剤濃度を４５重量％、膜
厚２０μｍとし、帯電電位−８００Ｖ、残留電位−５０
Ｖ、現像バイアス電位−５００Ｖ、現像部コントラスト
電位４５０Ｖで、毎分７０枚の印刷速度（印刷プロセス
速度３１ｃｍ／ｓｅｃ）で印刷を行った。

【００８４】トナーとして、スチレン−アクリル系共重
合体をバインダーとして８８重量％、低分子量ポリプロ
ピレン（三洋化成工業社製ハイマー３３０Ｐ）３重量
％、クロム含金属染料（オリエント化学工業社製ボント
ロンＳ−３４）１重量％、カーボンブラック（三菱化学
社製＃４４）８重量％からなる体積平均粒径９μｍ、ガ
ラス転移点６０℃、軟化点１１８℃の負帯電型非磁性ト
ナーを調製した。

【００８５】トナーの表面には、流動化剤として疎水性
シリカ（日本アエロジル社製アエロジルＲ−９７２）を
０．３重量％、導電剤として磁性粉（関東電化工業社製
立方状マグネタイトＫＢＣ−１００、平均粒径約０．３
μｍ）を０．７重量％添加した。

【００８６】また、キャリアとして、導電剤を含有した
シリコーン系樹脂でコートした重量平均粒径が９５μｍ
のマグネタイトキャリア（電気抵抗２．０×１０⁸Ω・
ｃｍ）を使用し、トナー濃度２．５重量％で現像剤を調
製し、磁気ブラシ現像法で現像ギャップ（ＯＰＣと現像
ロールスリーブ間の距離）を０．８ｍｍとして、ＯＰＣ
と現像ロールを同方向で移動し、両者の周速比（現像ロ
ール／ＯＰＣ）を３とし、反転現像で画像を作製した。
画像を作製後用紙へ転写、熱ロール定着し、ＯＰＣ上に
残留したトナー像は、ブレードクリーナーで清掃、除去
した。

【００８７】前記レーザビームプリンタで連続印刷を３
００，０００頁以上行い、トナーの帯電量の変化を調べ
ると、初期が吸引ファラデー法で−１５．７μＣ／ｇ、
３００，０００頁印刷後のトナーの帯電量は、−１６．
５μＣ／ｇであった。この連続印刷における画像濃度の
変化を調べると、初期１．４０、３００，０００頁印刷
後１．３５であり、カブリも少なく良好な画像が得られ
た。また、トナーの定着性は、定着機の熱ロールの温度
を１８０℃に設定しても良好であった。

【００８８】（実施例２）実施例１において、トナーと
して、トリメリット酸２０モル％、テレフタル酸２０モ
ル％、ヘキサデセンジカルボン酸１０モル％を酸成分、
ビスフェノールＡ型プロピレンオキサイド付加物３８モ
ル％、ビスフェノールＡ型エチレンオキサイド付加物１
２モル％をアルコール成分とする部分架橋型ポリエステ
ル樹脂をバインダーとし、実施例１と同様の組成でトナ
ーを調製後、実施例１と同様の外添剤を添加し、体積平
均粒径８μｍ、ガラス転移点５７℃、軟化点１１０℃の
負帯電型非磁性トナーを得た。

【００８９】実施例１と同様のキャリアを用いて現像剤
を調製し、実施例１と同様のレーザビームプリンタで連
続印刷を３００，０００頁以上行い、トナーの帯電量の
変化を調べると、初期が吸引ファラデー法で−１６．３
μＣ／ｇ、３００，０００頁印刷後のトナーの帯電量
は、−１８．５μＣ／ｇであった。この連続印刷におけ
る画像濃度の変化を調べると、初期１．３５、３００，
０００頁印刷後１．３０であり、カブリもなく良好な画
像が得られた。また、トナーの定着性は、定着機の熱ロ
ールの温度を１７０℃に設定しても良好であった。

【００９０】（実施例３）実施例１において、トナーと
して、フマル酸５０モル％を酸成分、ビスフェノールＡ
型プロピレンオキサイド付加物５０モル％をアルコール
成分とするポリエステル樹脂５０重量％、テレフタル酸
３５モル％、イソフタル酸１５モル％を酸成分、ビスフ
ェノールＡ型エチレンオキサイド付加物２５モル％、エ
チレングリコール２５モル％をアルコール成分とするポ
リエステル樹脂５０重量％から成るポリエステル樹脂混
合物をバインダーとし、実施例１と同様の組成でトナー
を調製後、実施例１と同様の外添剤を添加し、体積平均
粒径７．５μｍ、ガラス転移点６０℃、軟化点１００℃
の負帯電型非磁性トナーを得た。

【００９１】実施例１と同様のキャリアを用いて現像剤
を調製し、実施例１と同様のレーザビームプリンタで毎
分３５枚の印刷速度（印刷プロセス速度１５．５ｃｍ／
ｓｅｃ）で印刷を行った。連続印刷を３００，０００頁
以上行い、トナーの帯電量の変化を調べると、初期が吸
引ファラデー法で−１６．２μＣ／ｇ、３００，０００
頁印刷後のトナーの帯電量は、−１７．５μＣ／ｇであ
った。この連続印刷における画像濃度の変化を調べる
と、初期１．３５、３００，０００頁印刷後１．３０で
あり、カブリもなく良好な画像が得られた。また、トナ
ーの定着はオーブン加熱で行ったが、定着性は用紙表面
温度が１００℃程度でも良好であった。

【００９２】以上、実施例で述べた如く、微粒子トナー
および微粒子キャリアから成る現像剤において、トナー
の体積平均粒径を６μｍないし１０μｍとし、キャリア
の重量平均粒径を４０μｍないし１００μｍとすること
により実用的な高精細現像剤を得ることができる。トナ
ーの平均粒径が６μｍ未満では帯電制御が不十分とな
り、非画像部へのトナー付着やトナー飛散が生じる。ま
た、トナーの平均粒径が１０μｍを越える場合には、が
さついた画像となり、精緻な画像が得られない。一方、
キャリアの平均粒径が４０μｍ未満では、感光体へのキ
ャリア付着を生じ、１００μｍを越える場合には、がさ
ついた画像となる。この様な微粒子トナー／現像剤にお
いて、トナーの表面に流動化剤として無機または有機粒
子、導電剤として磁性粉を添加し、帯電量の安定化を図
った場合に、有機感光体の電荷輸送層を多層化し、表面
の耐久性と耐摩耗性を高めて用いることにより、多数枚
印刷を繰り返しても画質の劣化の少ない安定した靜電記
録装置を得ることができる。

【００９３】本発明の実施の形態によれば、体積平均粒
径が６μｍないし１０μｍの微粒子トナー、および／ま
たは重量平均粒径が４０μｍないし１００μｍの微粒子
キャリアから成る現像剤を有機感光体に適用した場合に
あって、多数枚印刷を繰り返してもトナーの帯電量が安
定しており、感光体の摩耗も少なく、画像濃度が低下せ
ず、カブリの少ない安定した画像を得ることができる。

【００９４】また、トナーのバインダーにスチレン系樹
脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、および／または
ポリエステルにスチレン〜アクリルをグラフト共重合さ
せた樹脂を用い、トナーの溶融物性を本発明の範囲内と
することにより、低温定着が可能で画像特性の良好な現
像剤を得ることができる。

【００９５】図６は、本発明の適用例を示す電子写真装
置の概略構成図である。この適用例においては、正およ
び負の異なる極性の帯電したトナーを使用して２色印刷
を行なう３値露光方式を用いた２色電子写真装置で説明
する。

【００９６】同図において感光体ドラム１１は矢印の方
向に一定の速度で回転し、その周囲に帯電器１２、光学
装置１３、第１現像装置１４、第２現像装置１５、転写
前帯電器１６、転写器１７、清掃装置１８が順次配置さ
れている。

【００９７】符号１９、２０、２１は帯電器１２、転写
前帯電器１６、転写器１７のコロトロンワイヤに高電圧
を印加してコロナ放電を発生させるための帯電器用高圧
電源、転写前帯電器用高圧電源、転写器用高圧電源であ
る。また符号２２、２３は第１現像装置１４、第２現像
装置１５にバイアス電圧を印加するバイアス電圧用高圧
電源である。

【００９８】次にこの２色電子写真装置の動作について
説明する。感光体ドラム１１の表面は帯電器１２により
均一に帯電され、光学装置１３により照射されるレーザ
光で露光されることにより、感光体ドラム１１には３段
階の電圧からなる静電潜像が形成される。

【００９９】感光体ドラム１１に形成された３段階電圧
の静電潜像のうち、高電位部ＶＨ（−９００Ｖ）は第１
現像装置１４により感光体ドラム１１と逆極性の正帯電
トナーで正規現像される。なお、本適用例においては、
第１現像装置１４において例えば赤トナーなど、黒以外
のカラートナーを使用する。このとき、第１現像装置１
４の現像ローラ１４ａにはバイアス電圧（−６００Ｖ）
が印加されており、中間電位部ＶＭ、低電位部ＶＬには
トナー現像はなされない。

【０１００】次に、低電位部ＶＬ（−５０Ｖ）は第２現
像装置１５により感光体ドラム１１と同極性の負帯電ト
ナーで反転現像される。第２現像装置１５は黒トナーを
使用している。このとき、第２現像装置１５の現像ロー
ラ１５ａにはバイアス電圧（−３００Ｖ）が印加されて
おり、中間電位部ＶＭ、高電位部ＶＨにはトナー現像は
なされない。

【０１０１】次に、転写前帯電器１６によりトナーの帯
電を揃え、用紙２４の裏面より転写器１７によりトナー
と逆極性の電荷を用紙２４に与えて感光体ドラム１１上
のトナーを用紙２４に転写させる。用紙２４に転写され
ず感光体ドラム１１上に残留した未転写トナーは、清掃
装置１８により除去される。また用紙２４上に転写され
たトナーは定着装置２５により加熱、加圧されて用紙２
４上に定着される。これらのプロセスを繰り返すことに
より、連続的に印刷が行なわれる。

【０１０２】この構成の２色電子写真装置においては、
第１現像装置１４と第２現像装置１５とで、トナーに外
添（付着）する導電性微粉末の材料を違わせてもよく、
黒トナーに比べて色濁りなどが目立ち易いカーラートナ
ーを扱う現像装置には、鮮明な色表現を実現する点を配
慮して、導電性微粉末として例えば白色系若しくは透明
材料、例えば酸化スズ、酸化インジウム（含スズ）など
を用い、流動化剤として酸化チタン、酸化アルミニウム
などを用いるとよい。

【０１０３】

【発明の効果】本発明によれば、トナーの表面に導電性
微粉末を付着させることにより、帯電量の安定化が図ら
れ、そのため多数枚の印刷を繰り返しても画像特性が低
下せず、安定した画像が得られる静電記録装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｎ−ＯＰＣの一部拡大断面図である。

【図２】現像剤Ａを使用した場合の連続印刷によるトナ
ー濃度、トナー帯電量、画像濃度の変化を示す特性図で
あ。

【図３】現像剤Ｂを使用した場合の連続印刷によるトナ
ー濃度、トナー帯電量、画像濃度の変化を示す特性図で
ある。

【図４】連続印刷による有機感光体の膜厚の変化を示す
説明図。

【図５】Ｎ−ＯＰＣの一部拡大断面図である。

【図６】本発明の適用例を示す２色電子写真装置の概略
構成図である。

【符号の説明】

１導電性基体２下引き層３電荷発生層４電荷輸送層４ａ第１電荷輸送層４ｂ第２電荷輸送層５中間層１１感光体ドラム１２帯電器１３光学装置１４第１現像装置１５第２現像装置１６転写前帯電器１７転写器２４用紙２５定着装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０３Ｇ 9/09 Ｇ０３Ｇ 9/08 ３６１ (72)発明者加藤孝二茨城県ひたちなか市武田1060番地日立工機株式会社内 (72)発明者安西正保茨城県ひたちなか市武田1060番地日立工機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機光導電性感光体からなり最外周に耐
磨耗性を付与した像担持体と、その像担持体に静電潜像
を形成する露光手段と、その静電潜像をトナーで顕像化
する現像手段と、形成されたトナー像を記録媒体上に転
写する転写手段と、その記録媒体上に転写されたトナー
像を定着する定着手段とを備えた静電記録装置におい
て、前記現像手段に用いるトナーの表面に導電性微粉末
が付着されていることを特徴とする静電記録装置。
【請求項２】請求項１記載において、前記導電性微粉
末が磁性粉、酸化スズ、スズを添加した酸化インジウム
のグループから選択された少なくとも１種の無機粉末で
あることを特徴とする静電記録装置。
【請求項３】請求項１記載において、前記トナーの表
面に流動化剤が付着されていることを特徴とする静電記
録装置。
【請求項４】請求項１記載において、前記有機感光体
の電荷輸送層が複数に分割され、表面領域側電荷輸送層
中の電荷輸送物質の濃度が、導電性基体側電荷輸送層中
の電荷輸送物質の濃度よりも小さいことを特徴とする静
電記録装置。
【請求項５】請求項１記載において、前記有機感光体
の電荷輸送層が複数に分割され、表面領域側電荷輸送層
中に有機微粉末または無機微粉末が含有されていること
を特徴とする静電記録装置。
【請求項６】請求項１記載において、前記現像手段は
カラートナーを使用する第１の現像手段と黒色トナーを
使用する第２の現像手段とを有し、前記第１の現像手段
に使用されるカラートナーには白色系または透明な導電
性微粉末が付着しており、前記第２の現像手段に使用さ
れる黒色トナーには黒色系の導電性微粉末が付着してい
ることを特徴とする静電記録装置。