JP2000181127A

JP2000181127A - トナーリサイクル式現像方法

Info

Publication number: JP2000181127A
Application number: JP35777298A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Sano; 隆之佐野
Original assignee: Tomoegawa Paper Co Ltd
Current assignee: Tomoegawa Co Ltd
Priority date: 1998-12-16
Filing date: 1998-12-16
Publication date: 2000-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】転写されなかったトナーを再使用する現像方
式において、トナー中へのシリカ微粒子の埋没に起因す
る地カブリの悪化を防止してトナー寿命を延ばす。【解決手段】感光体の表面に形成された静電潜像を、
トナー粒子及びその表面に付着した外添剤よりなる補給
トナーにより現像してトナー画像に可視像化し、該トナ
ー画像が記録シートに転写された後に、前記感光体に残
存する補給トナーを回収するとともに、その回収トナー
を可視像化に再使用するトナーリサイクル式現像方法に
おいて、ａ）トナー粒子に磁性粉が３〜１０重量％含有され、ｂ）トナー粒子の表面にシリカ微粒子が０．４重量％以
上付着され、ｃ）回収トナーの嵩比重（Ｘ）と補給トナーの嵩比重
（Ｙ）との比Ｘ／Ｙが０．７５以上、であるトナーリサイクル式現像方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真技術を用
いた複写機、プリンタ等の画像形成装置に適用され、記
録シートへの転写の過程を経た後に感光体の表面に残存
したトナーを現像剤として再使用するトナーリサイクル
式現像方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記画像形成装置の現像方式に適用され
る乾式現像剤は、トナーに磁性体であるキャリア（フェ
ライト粉、鉄粉、ガラスビーズ等）が混合された二成分
系現像剤と、トナー自身に磁性粉末を担持させた一成分
系現像剤とに概ね分けられる。これらの現像剤に用いら
れるトナーは、結着樹脂および着色剤を主成分としてお
り、他に、記録シートへの低温定着性を良好にするため
のワックスや、極性（正帯電か負帯電）を付与するため
の帯電制御剤等が添加される。トナーは、これら材料が
所定の配合で混合された後、溶融混練、粉砕、分級とい
った工程を経て粉体に製造され、最後に、流動性、帯電
性、クリーニング性および保存性等の制御のために、シ
リカ、酸化チタン、アルミナおよび各種の樹脂微粒子等
の外添剤が付着されて表面処理が施され、最終的に現像
剤として供される。ところで、近年の画像形成装置にお
いては、省資源、ランニングコストの低減等を目的とし
て、あるいは廃棄物の規制が厳しくなったことへの対策
として、現像装置にトナーを再使用(リサイクル)する機
構が付加されたものが提供されている。トナーを再使用
するにあたっては、感光体の表面に現像されたトナー画
像が記録シートに転写された後に感光体の表面に残存し
たトナー（回収トナー）を、クリーニングブレードある
いはファーブラシ等で掻き落とし、そのトナーを現像剤
が収容されている現像剤収容器に搬送して現像剤中に混
合するといった方式が一般に採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
にして回収されるトナーは、その表面に外添剤が付着し
ているので感光体からクリーニングブレードで掻き落と
されたり、現像剤収容器まで搬送されたりする回収工程
の際、あるいは現像剤収容器の中で攪拌される際の熱的
あるいは機械的負荷により前記外添剤がトナー中（主に
結着樹脂中）に埋没して、外添剤の機能が十分に発揮さ
れない場合があった。具体的には、特にトナーの帯電性
が低下したり帯電の立ち上がりが悪化することにより、
定着後の画像上に発生する地カブリが悪化してしまうと
いった画像欠陥が発生する。したがって本発明は、上記
問題に起因して発生する地カブリの悪化が効果的に防止
されてトナー寿命の延長が図られるトナーリサイクル式
現像方法を提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明のトナーリサイク
ル式現像方法は、感光体の表面に形成された静電潜像
を、トナー粒子及びその表面に付着した外添剤よりなる
補給トナーにより現像してトナー画像に可視像化し、該
トナー画像が記録シートに転写された後に、前記感光体
に残存する補給トナーを回収するとともに、その回収ト
ナーを可視像化に再使用するトナーリサイクル式現像方
法において、ａ）トナー粒子に磁性粉が３〜１０重量％含有され、ｂ）トナー粒子の表面にシリカ微粒子が０．４重量％以
上付着され、ｃ）回収トナーの嵩比重（Ｘ）と補給トナーの嵩比重
（Ｙ）との比Ｘ／Ｙが０．７５以上、であることを特徴とするトナーリサイクル式現像方法で
ある。本発明では、このような補給トナー及び回収トナ
ーを用いることにより、回収工程等においてトナーが熱
的あるいは機械的負荷を受けても回収トナーに十分な摩
擦帯電性を有するため、トナー寿命が延長し、地カブリ
の悪化による画像欠陥が防止される。

【０００５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態を図面
を参照して説明する。図１は、複写機の画像形成手段を
概念的に示している。図中符合１は矢印Ａ方向に回転す
る感光体ドラム（感光体）であり、この感光体ドラム１
の周囲には、その回転方向にしたがって、コロナ帯電器
２、光学系３、現像剤（一成分系もしくは二成分系）６
を収容する現像剤収容器４ａおよび現像スリーブ（現像
体）４ｂ、コロナ転写器５、クリーニングブレード９
ａ、除電手段１０がこの順に配置されている。符合７で
示す記録シート（紙や樹脂フィルム等）は、図中右側か
ら搬送されて感光体ドラム１とコロナ転写器５との間を
通過するようになされ、搬送先には加熱・加圧方式の定
着ローラ対８が配置されている。クリーニングブレード
９ａは、転写後に感光体ドラム１の表面に残存するトナ
ー（トナー画像の一部：回収トナー）６ｂを掻き落とす
ものであり、その掻き落とされた回収トナー６ｂは、回
収搬送路９ｂを経て現像剤収容器４ａに戻されるように
なされている。この場合、クリーニングブレード９ａと
回収搬送路９ｂとによりトナー回収手段９が構成され、
この回収手段９と、現像剤収容器４ａおよび現像スリー
ブ４ｂとの組み合わせにより、現像装置４が構成されて
いる。

【０００６】この画像形成手段による画像形成工程は、
次の通りである。まず、コロナ帯電器２のコロナ放電に
より、回転する感光体ドラム１の表面が一様に帯電さ
れ、次に、光学系３の露光により感光体ドラム１の表面
に静電潜像が形成される。現像スリーブ４ｂは現像剤収
容器４ａに収容されている現像剤６を吸着しながら回転
し、その現像剤６中のトナー（一成分系の場合は現像剤
６全てがトナーである）が、感光体ドラム１の表面に形
成された静電潜像に逆極性作用で吸着される。これによ
り、静電潜像はトナー画像６ａとして可視像化される。
次に、記録シート７が感光体ドラム１とコロナ転写器５
との間に搬送されてトナー画像６ａに重ねられ、その裏
面からコロナ転写器５により転写電荷が与えられること
により、記録シート７上にトナー画像６ａが転写され
る。この後、記録シート７は定着ローラ対８の間を通過
し、その際に、トナー画像６ａが記録シート７上に定着
される。一方、記録シート７に転写されずに感光体ドラ
ム１の表面に残存した回収トナー６ｂはクリーニングブ
レード９ａにより掻き落とされ、これにより感光体ドラ
ム１の表面は清浄化され、この後、除電手段１０で除電
される。クリーニングブレード９ａにより掻き落とされ
た回収トナー６ｂは、回収搬送路９ｂを経て現像剤収容
器４ａに戻され、再び使用される。そして、記録シート
７が多数枚コピーされていくと現像剤６のトナー濃度が
少なくなり、現像剤６中に適切なトナー濃度を維持する
ため補給トナー１１が補給される。

【０００７】上記現像剤は、一成分系現像剤もしくは二
成分系現像剤であり、一成分系の場合であればトナーそ
のものが現像剤とされ、二成分系の場合は、トナーにキ
ャリアが混合されたものが現像剤とされる。なお、この
場合、コピー開始時の現像剤を構成するトナーには、多
数枚コピー時に補給される補給トナーを使用することが
帯電性を安定化させるために好ましい。以下に、本実施
形態における補給トナーを構成する材料を説明する。本
発明の補給トナーの主成分は、以下に述べる結着樹脂、
着色剤および磁性粉を含有するトナー粒子にシリカ微粒
子が付着しているものである。

【０００８】＜結着樹脂＞結着樹脂は、スチレン、α−
メチルスチレン、クロルスチレン等のスチレン類、アク
リル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピ
ル、アクリル酸ブチル、アクリル酸オクチル等のアクリ
ル酸エステル類、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プ
ロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸オクチル、
メタクリル酸ステアリル等のメタクリル酸エステル類、
メタクリル酸グリシジル、アクリロニトリル、マレイン
酸、マレイン酸エステル、塩化ビニル、酢酸ビニル、安
息香酸ビニル、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケ
トン、ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテ
ル等のビニル系単量体を単独重合したもの、または共重
合したスチレン系樹脂、アクリル系樹脂等のビニル系樹
脂や、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン
樹脂等が用いられる。

【０００９】＜着色剤＞着色剤は、カーボンブラック、
アニリンブルー、カルコオイルブルー、クロムイエロ
ー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キ
ノリンイエロー、メチレンブルークロライド、フタロシ
アニンブルー、マラカイトグリーンオキサレート、ラン
プブラック、ローズベンガル等が、単独もしくは混合さ
れて用いられる。着色剤は、十分な濃度の可視像が形成
されるに十分な割合の含有量が必要であり、例えば、結
着樹脂１００重量部に対して１〜２０重量部程度の割合
で含有される。

【００１０】＜磁性粉＞磁性粉としては、フェライト
粉、マグネタイト粉、鉄粉等の微粒子が挙げられる。フ
ェライト粉としてはＭｅＯ−Ｆｅ₂Ｏ₃の混合焼結体が本
発明に使用される。この場合のＭｅとはＭｎ、Ｚｎ、Ｎ
ｉ、Ｂａ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｃａ、Ｖ等
であり、そのいずれか１種又は２種以上用いれらる。ま
た、マグネタイト粉としてはＭｅＯ−Ｆｅ₃Ｏ₄の混合焼
結体が使用される。この場合のＭｅは上記フェライト粉
の場合と同様である。磁性粉は、補給トナー中に３〜１
０重量％含有されていなければならず、３重量％未満の
場合では補給トナーの摩擦帯電性が悪いために地カブリ
が多い画像となる。また、１０重量％より多い場合では
現像スリーブ表面上に補給トナーが吸着しやすくなるた
め感光体に現像しにくく画像濃度が十分得られない。

【００１１】トナー粒子は、上記結着樹脂、着色剤およ
び磁性粉を主成分とするものであるが、これらの他に、
以下の材料が適宜に含有される。＜低融点ワックス＞低融点ワックスは、トナーの溶融開
始温度を低下させることにより低温定着性を良好にする
ため等の目的で添加され、合成ワックス、石油系ワック
ス等が用いられる。合成ワックスとしては、ポリプロピ
レンワックス、フィッシャートロプシュワックス等が挙
げられ、石油系のワックスとしては、パラフィンワック
ス、マイクロワックス、ペトロタム等が挙げられる。ま
た、その他のワックスとしては、カルナウバワックス、
ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワック
ス、油脂系合成ワックス等が用いられる。＜帯電制御剤＞帯電制御剤は、極性を付与するために添
加され、正帯電トナー用と負帯電トナー用とに分けられ
る。正帯電トナー用としては、ニグロシン染料、第４級
アンモニウム塩、ビリジニウム塩およびアジン等が用い
られる。また、負帯電トナー用としては、アゾ系含金属
錯体やサリチル酸系金属錯体が用いられる。＜離型剤＞離型剤は、定着用熱ロールとトナーとの離型
性を確保するために添加され、低分子量ポリプロピレン
や低分子量ポリエチレン等が用いられる。

【００１２】本発明を構成するトナー粒子は、上記材料
が所定の配合で混合され、その混合物が、溶融混練、粉
砕、分級といった工程を経て製造される。そして、本発
明の補給トナーは該トナー粒子に、シリカ微粒子が０．
４重量％以上、好ましくは０．４〜３重量％付着してい
なければならない。シリカ微粒子の付着量が０．４重量
％未満の場合では補給トナーの流動性及び摩擦帯電性が
悪いために地カブリが多い画像となる。また、３重量％
より多い場合では耐環境性が悪くなるため好ましくな
い。補給トナーにはシリカ微粒子の他に、トナーの流動
性、帯電性、クリーニング性および保存性等の制御のた
め、アルミナ、タルク、クレー、炭酸カルシウム、炭酸
マグネシウム、酸化チタンまたは各種の樹脂微粒子等の
シリカ微粒子以外の外添剤が付着されていてもよい。シ
リカ微粒子よる表面処理を行うにあたっては、タービン
型攪拌機、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー等の
一般的な攪拌機により混合して攪拌する等の方法が挙げ
られる。

【００１３】本発明においては、回収トナーの嵩比重
（Ｘ）（ｇ／ｃｍ³）と補給トナーの嵩比重（Ｙ）（ｇ
／ｃｍ³）との比Ｘ／Ｙは０．７５以上、好ましくは
０．７５〜１．１でなければならない。０．７５未満の
場合では、回収トナーの摩擦帯電性が悪く、補給トナー
の摩擦帯電量と差が生じて優先的に補給トナーが感光体
に現像しやすいため地カブリが多い画像となる。また、
１．１より大きい場合でも上記と同様に回収トナーと補
給トナーとの摩擦帯電量の差が生じてやすいため地カブ
リが多い画像となりやすい。補給トナー及び回収トナー
の嵩比重は、ＪＩＳＺ−５１０１に準じて測定するこ
とにより得られる。補給トナーと回収トナーの嵩比重の
比を前記の関係を満足するようにするためには、補給ト
ナーの表面付着させるシリカ微粒子の表面処理方法を調
整することにより得ることができる。すなわち、ヘンシ
ェルミキサー等の攪拌機を用いてシリカ微粒子をトナー
粒子の表面に付着させるに際し、その混合条件を撹拌羽
根の周速が２０ｍ／ｓｅｃ〜４０ｍ／ｓｅｃで行い、且
つその撹拌時間を１０分〜６０分の間で行うことにより
得ることができる。このような条件で撹拌することによ
って、予め補給トナーの粒子表面にシリカ微粒子を埋め
込ませることによって、回収工程等において該補給トナ
ーが熱的あるいは機械的負荷を受けて回収トナーになっ
た場合においても嵩比重が補給トナーの嵩比重とほとん
ど変化しないため、該回収トナーが補給トナーと摩擦帯
電性が変わらずに混合される。したがって、回収トナー
が十分な摩擦帯電性を有するため、トナー寿命が延長
し、地カブリの悪化による画像欠陥が防止されるのであ
る。

【００１４】

【実施例】以下、実施例および比較例に基づき本発明を
説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるもので
はない。＜電子写真用トナーＡの作製＞スチレン−アクリル酸エステル共重合体樹脂８１．２重量％（三井化学社製商品名：ＣＰＲ−１００）ポリエチレンワックス３．５重量％（クラリアント社製製品名：ＰＥ−１３０）カーボンブラック７．８重量％（キャボット社製商品名：ＲＥＧＡＬ３３０）含金属染料１．５重量％（オリエント化学工業社製商品名：ボントロンＳ−３４）マグネタイト粉５．０重量％（チタン工業社製商品名：ＢＬ−１００）上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合
し、加圧ニーダーで１２０℃で熱溶融混練後、ジェット
ミルで粉砕し、その後乾式気流分級機で分級して体積平
均径が１０μｍのトナー粒子を得た。そして、このトナ
ー粒子と疎水性シリカ（日本アエロジル社製商品名：
Ｒ−９７２）を該疎水性シリカが１．０重量％になるよ
うに調整し、ヘンシェルミキサーで周速４０ｍ／ｓｅｃ
で１０分間混合し電子写真用トナーＡを得た。

【００１５】＜電子写真用トナーＢの作製＞ポリエステル樹脂８２．０重量％（日本合成化学工業社製商品名：ＨＰ−３０１）ポリエチレンワックス４．２重量％（クラリアント社製製品名：ＰＥ−１３０）カーボンブラック８．３重量％（キャボット社製商品名：ＢＬＡＣＫＰＥＡＲＬＳ４３０）含金属染料１．０重量％（保土谷化学工業社製商品名：ＴＲＨ）マグネタイト粉４．０重量％（戸田工業社製商品名：ＥＰＴ−５００）上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合
し、加圧ニーダーで１２０℃で熱溶融混練後、ジェット
ミルで粉砕し、その後乾式気流分級機で分級して体積平
均径が１０μｍのトナー粒子を得た。そして、このトナ
ー粒子と疎水性シリカ（日本アエロジル社製商品名：
Ｒ−９７２）を該疎水性シリカが０．５重量％になるよ
うに調整し、ヘンシェルミキサーで周速４０ｍ／ｓｅｃ
で１５分間混合し電子写真用トナーＢを得た。

【００１６】＜電子写真用トナーＣの作製＞（比較例）実施例１において、ヘンシェルミキサーでトナー粒子と
疎水性シリカとを混合する際に周速４０ｍ／ｓｅｃで５
分間混合した以外は同様にして電子写真用トナーＣを得
た。

【００１７】＜電子写真用トナーＤの作製＞（比較例）実施例２において、ポリエステル樹脂の含有量を８３．
５重量％及びマグネタイト粉の含有量を２．５重量％と
した以外は同様にして電子写真用トナーＤを得た。

【００１８】＜電子写真用トナーＥの作製＞（比較例）実施例２において、ポリエステル樹脂の含有量を７４．
０重量％及びマグネタイト粉の含有量を１２重量％とし
た以外は同様にして電子写真用トナーＥを得た。

【００１９】＜電子写真用トナーＦの作製＞（比較例）実施例２において、ポリエステル樹脂の含有量を８２．
３重量％及び疎水性シリカの量を０．２重量％とした以
外は同様にして電子写真用トナーＦを得た。

【００２０】次に前記Ａ〜Ｆの電子写真用トナー４重量
部とシリコーン樹脂コートフェライトキャリア１００重
量部とを混合して現像剤を作製し、該現像剤を図１に記
載のトナーリサイクル方式を有する複写機の現像装置に
入れ、現像剤を作製した際に使用した電子写真用トナー
を補給トナーとして黒色比率が３０％のＡ４原稿をＡ４
転写紙に３００００枚まで複写し、実施例１、２及び比
較例１〜４の現像方法による結果を得た。表１に各トナ
ーの補給トナーの嵩比重（Ｙ）（ｇ／ｃｍ³）、１００
枚目に複写した時に生じた回収トナーの嵩比重（Ｘ）
（ｇ／ｃｍ³）、Ｘ／Ｙ、初期及び３００００枚後のト
ナーの摩擦帯電量（μｃ／ｇ）、画像濃度、地カブリの
結果を示した。ここで、摩擦帯電量は東芝ケミカル社製
のブローオフ帯電量測定装置を使用し、画像濃度はベタ
画像部をマクベス反射濃度計ＲＤ−９１４で測定し、地
カブリは日本電色工業社製のカラーメーターＺＥ２００
０で測定した値である。

【００２１】

【表１】

【００２２】表１の結果から明かなように実施例１及び
２の現像方法では、初期と３００００枚後の摩擦帯電量
がほとんど変化なく安定しており、その結果画像濃度は
１．３７以上であって、地カブリも０．７２以下という
実用上問題ない範囲で３００００枚後まで複写できるこ
とが確認された。これに対し、比較例１ではＸ／Ｙが
０．７５より小さいため、３００００枚後の摩擦帯電量
が初期に比べて低くなり、画像濃度が低くて地カブリが
多く実用上問題があることが確認された。また、比較例
２〜４では画像濃度が低くいか、地カブリが多い画像で
あり実用上問題があることが確認された。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回収工程等においてトナーが熱的あるいは機械的負荷を
受けてもシリカ微粒子がトナー中に埋没することが抑制
され、よってリサイクルが繰り返されてもシリカ微粒子
の機能が常に維持されてトナー寿命が延び、地カブリの
悪化による画像欠陥が常に防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成手段の概
念図である。

【符合の説明】

１感光体ドラム（感光体）４ａ現像剤収容器４ｂ現像スリーブ（現像体）６現像剤６ａトナー画像６ｂ回収トナー７記録シート９トナー回収手段１１補給トナー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体の表面に形成された静電潜像を、
トナー粒子及びその表面に付着した外添剤よりなる補給
トナーにより現像してトナー画像に可視像化し、該トナ
ー画像が記録シートに転写された後に、前記感光体に残
存する補給トナーを回収するとともに、その回収トナー
を可視像化に再使用するトナーリサイクル式現像方法に
おいて、ａ）トナー粒子に磁性粉が３〜１０重量％含有され、ｂ）トナー粒子の表面にシリカ微粒子が０．４重量％以
上付着され、ｃ）回収トナーの嵩比重（Ｘ）と補給トナーの嵩比重
（Ｙ）との比Ｘ／Ｙが０．７５以上、であることを特徴とするトナーリサイクル式現像方法。
【請求項２】補給トナーが、トナー粒子の表面にシリ
カ微粒子が０．４〜３重量％付着したものであることを
特徴とする請求項１記載のトナーリサイクル式現像方
法。