JP4651331B2 - 画像形成用トナー、画像形成装置、画像形成方法およびプロセスカートリッジ - Google Patents
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Description
トナーの低温定着化という点について、従来多用されてきたスチレン−アクリル系樹脂にかえて、低温定着性にすぐれ耐熱保存性も比較的良いポリエステル樹脂の使用が試みられている。しかし、更なる低温定着化のためには、樹脂そのものの熱特性をコントロールすることが必要となるが、ガラス転移温度(Tg)を下げすぎると耐熱保存性を悪化させたり、分子量を小さくして樹脂を軟化温度〔T(F1/2)〕を下げすぎるとホットオフセット発生温度を低下させるなどの問題がある。このため、低温定着性に優れるポリエステル樹脂でも、樹脂そのものの熱特性をコントロールすることにより低温定着性に優れ、かつホットオフセット発生温度の高いトナーを得るには至っていない。
近年、デジタル式複写機、レーザープリンター等の発展により、高画質化への要求が高いものとなっている。特に、プリンターにあっては、現状では、300dpiという高画質化が主流であるが、今後は、480dpi、600dpiへと高画質化は一層、進展することが予想されている。このような状況下、用いるトナーの小粒径化はさらに厳しく要求されることは必至である。しかしながら、一方で、トナーの小粒径化には多大な粉砕エネルギーを要する事から、低減されたエネルギーでトナーを製造することも強く要望されている。
前記結晶性ポリエステル(A)はガラス転移温度が70〜136℃、軟化温度が80〜130℃、質量平均分子量(Mw)が2260〜9820、数平均分子量(Mn)が1130〜1910の樹脂であり、及びこの結晶性ポリエステル(A)を構成するアルコール成分が1,4−ブタンジオールおよび1,6−ヘキサンジオールから選ばれる少なくとも1つを含み、かつ、前記結晶性ポリエステル(A)を構成する酸成分がマレイン酸およびフマル酸から選ばれる少なくとも1つを含むものであり、
前記非晶質性ポリエステル(B)はガラス転移温度が45〜75℃、軟化温度が90〜150℃、質量平均分子量(Mw)が3000〜100000、数平均分子量(Mn)が1500〜4000の樹脂であり、及びこの非晶質性ポリエステル樹脂(B)を構成する酸成分が少なくともフマル酸を含むものであり、かつ、この非晶質性ポリエステル(B)はガラス転移温度の異なる2種類の樹脂を含有し、前記ガラス転移温度が下記式(1)を満たすことを特徴とする画像形成用トナーである。
1.15 ≦ Tg[H]/Tg[L] ≦ 1.40 (1)
Tg[H]: ガラス転移温度の高い非晶質性ポリエステルのガラス転移温度 (℃)
Tg[L]: ガラス転移温度の低い非晶質性ポリエステルのガラス転移温度 (℃)
請求項2の発明は、前記結着樹脂における前記結晶性ポリエステル(A)の含有率が1〜50質量%であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成用トナーである。
請求項3の発明は、前記2種類の非晶質性ポリエステル(B)のうち、Tg[L]となる樹脂(B-L)の質量平均分子量(Mw)が3000〜6605であり、Tg[H]となる樹脂(B-H)の質量平均分子量(Mw)が63360〜100000であることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成用トナーである。
請求項4の発明は、前記画像形成用トナーが離型剤を含有する静電荷現像用トナーであって、前記離型剤が70〜90℃のガラス転移温度を有するものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の画像形成用トナーである。
請求項5の発明は、前記離型剤が脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス、ポリエチレンワックス、モンタンワックスおよび酸化ライスワックスから選ばれた1種または2種以上であることを特徴とする請求項4に記載の記載の画像形成用トナーである。
請求項6の発明は、前記画像形成用トナーが、3〜8μmの質量平均粒径を有し、かつ質量平均粒径(D4)と個数平均粒径(D1)との比(D4/D1)が1.00〜1.40の範囲にあることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の画像形成用トナーである。
請求項7の発明は、前記画像形成用トナーが、100〜180の範囲の形状係数SF−1を有し、かつ100〜180の範囲の形状係数SF−2を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の画像形成用トナーである。
請求項8の発明は、前記画像形成用トナーが、トナー母体粒子表面に微粒子を付着させて得られるものであり、前記微粒子が、平均一次粒径50〜500nmおよび嵩密度0.3mg/cm3以上を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の画像形成用トナーである。
請求項9の発明は、像担持体と、前記像担持体上に形成した静電潜像を請求項1〜8のいずれかに記載の画像形成用トナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段とを少なくとも有するとともに、画像形成装置本体に着脱自在であることを特徴とするプロセスカートリッジである。
請求項10の発明は、潜像を担持する像担持体と、該像担持体表面に帯電を施す帯電手段と、帯電した該像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光手段と、該潜像担持体表面に形成された潜像に現像剤を供給し、可視像化する現像手段と、該潜像担持体表面の可視像を画像支持体に転写する転写手段と、該画像支持体に転写されたトナー像を定着して定着画像を得る定着手段とを備える画像形成装置であって、前記現像剤が、請求項1〜8のいずれかに記載の画像形成用トナーを含むことを特徴とする画像形成装置である。
請求項11の発明は、前記像担持体がアモルファスシリコン感光体であることを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置である。
請求項12の発明は、前記像担持体上に形成した静電潜像を現像剤で現像する際に、交互電界を印加することを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置である。
請求項13の発明は、発熱体を具備する加熱体と、前記加熱体と接触するフィルムと、前記フィルムを介して前記加熱体に圧接する加圧部材とを有する装置を用い、前記フィルムと前記加圧部材の間に未定着トナー像を形成させた画像支持体を通過させ、前記トナー像を加熱定着させることを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置である。
請求項14の発明は、前記帯電手段が、像担持体に帯電部材を接触させる手段であり、前記帯電部材に電圧を印加することにより前記像担持体を帯電させることを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置である。
請求項15の発明は、像担持体上に形成した静電潜像を現像剤で現像し、該像担持体上に形成されたトナー像を画像支持体に転写し、転写されたトナー像を定着して定着画像を得る工程を含む画像形成方法において、前記現像剤が、請求項1〜8のいずれかに記載の画像形成用トナーを含むことを特徴とする画像形成方法である。
本発明のトナーに使用される結晶性ポリエステル(A)は、ガラス転移温度(Tg)において結晶転移を起こすと同時に、固体状態から急激に溶融粘度が低下し、紙などの画像支持体への定着機能を発現する。
一方、非晶質性樹脂(B)は、Tgから徐々に溶融粘度が低下し、定着機能を発現するまでには時間がかかる。したがって、この場合には、Tgを低くしたり、分子量を低くするなどして、低い温度での溶融粘度を下げる必要があるが、保存性や耐ホットオフセット性が不十分になりやすい。しかし、結晶性ポリエステル(A)を含有させることにより、非晶質性樹脂(B)だけではできなかった、保存性や耐ホットオフセット性の悪化を伴なわない溶融粘度の低下を達成できる。
また、結晶性ポリエステル(A)は、Tgで急激に溶融粘度が低下するため、非晶質性樹脂(B)ほどTgを低くする必要がないため、熱安定性に優れる。したがって、結晶性ポリエステル(A)がトナー表面に存在する本発明のトナーは、熱保存性に優れるトナーとなる。そのため、非晶質性樹脂(B)のTgをさらに低くすることも可能であり、より低温定着性のトナーが得られる。
本発明における結晶性ポリエステル(A)の含有量は、低温定着性への効果を発現するために、結着樹脂中、1質量%以上であることが必要であり、望ましくは5質量%以上である。この量が多くなると低温定着化への効果が大きいが、多すぎると結晶性を有する樹脂が耐ホットオフセット性が悪化する。したがって、多くても50質量%以下であることが好ましい。より好ましくは40質量%以下である。
また、非晶質性樹脂(B)の含有量は、結着樹脂中、50〜95質量%が好ましい。
結晶性ポリエステル(A)は、ガラス転移温度(Tg)において急激に溶融粘度が低下するので、その含有量だけでなく、TgとT(F1/2)によっても定着下限温度を制御することが可能である。本発明においては、耐熱保存性が悪化しない範囲でこれらの値が低いことが好ましく、結晶性を有するポリエステル樹脂のTgが80〜130℃の範囲、T(F1/2)が80〜130℃の範囲にあることが好ましい。TgおよびT(F1/2)が上記範囲より低くなると、シャープメルト性を有し、低温定着性に効果を発現しやすい結晶性ポリエステルは合成が困難であり、130℃より高い場合には、定着下限温度が高くなるため低温定着性が得られなくなる。
一方、結晶性ポリエステル(A)の低温定着化への効果を妨げることなく、耐ホットオフセット性を満足するトナーを得るために、本発明では非晶質性樹脂(B)を併用している。その非晶質性樹脂(B)のTgは45〜75℃、T(F1/2)は90〜150℃であることが好ましい。Tgが45℃未満の場合は、トナーの耐熱保存性が著しく悪化し、ブロッキングを生じる。逆に75℃超の場合はトナーの低温定着性が悪化する。T(F1/2)温度が90℃未満の場合は、耐ホットオフセット性が悪化し、150℃超の場合は高弾性となりやすく、トナー構成材料を分散させる時のシェアが高くなり、分散しにくという不具合が生じる。また低温定着性が悪化する。
トナー中の結晶性ポリエステル(A)と非晶質性樹脂(B)との接触界面で、一部の結晶性ポリエステル樹脂(A)が非晶質性樹脂(B)に相溶し、結晶化されずに存在するために、樹脂単体のTgに比べてトナーのTgが低くなる。この現象は、結晶化されずに存在する結晶性ポリエステル(A)由来の成分のTgが低いことに起因するものである。
結晶化されずに存在する結晶性ポリエステル(A)由来の成分が、複写機、プリンター機内の高温、もしくは出荷輸送時の高温条件下での放置等高温にさらされることによって、加熱されアニーリング(結晶化)され、非晶質性の状態では低融点かつ低ガラス転移温度を有する結晶性ポリエステル(A)由来の成分のTgが上昇し、トナーのTgも向上する。また、Tgの上昇に伴い、トナーの定着下限温度も上昇する。
Tg[H]; ガラス転移温度の高い非晶質樹脂のTg (℃)
Tg[L]: ガラス転移温度の低い非晶質樹脂のTg (℃)
(1)トナーのDSC1回目の昇温による吸熱ピーク測定により相分離構造の形成の有無を確認できる。DSC吸熱ピーク測定において、少なくとも非晶質性樹脂(B)、離型剤および結晶性ポリエステル(A)にそれぞれ帰属される3つの吸熱ピーク(A)、(B)、(C)が存在し、非晶質性樹脂(B)に帰属される吸熱ピーク(A)が40〜70℃の範囲にピークトップを有するものであり、離型剤に帰属される吸熱ピーク(B)が70〜90℃の範囲にピークトップを有するものであり、結晶性ポリエステル(A)に帰属される吸熱ピーク(C)が80〜130℃の範囲にピークトップを有するものである。
(2)トナーの粉末X線回折装置によるX線回折パターン測定により、相分離構造の形成の有無を確認できる。これは、本発明のトナーの場合、結晶性ポリエステル(A)が結晶性を保持した状態で非晶質性樹脂(B)と相分離した状態でトナー中に存在することから、結晶性ポリエステル(A)に帰属される回折ピークが少なくとも2θ=20°〜25°の位置に存在する。相分離構造が形成されていない場合は、結晶性ポリエステル(A)の結晶構造が維持されずに非晶質性樹脂(B)と相溶するために結晶性ポリエステル(A)に帰属する回折ピークが現れない。
軟化温度〔T(F1/2)〕は、島津製作所製 高架式フローテスターCF−500を使用し、ダイス径1mm、加圧10kgf/cm2、昇温速度3℃/minの条件下で1cm3の試料を溶融流出させた時のストロークが、流出開始点から流出終了点までのストローク変化量の1/2になる時の温度である。
本発明で用いる結晶性ポリエステル(A)は、その分子主鎖中に下記一般式(2)で表されるエステル結合を含有する結晶性脂肪族ポリエステル樹脂からなることを特徴とする。
−OCOC−R−COO−(CH2)n− (2)
前記式中、Rは直鎖状不飽和脂肪族2価カルボン酸残基を示し、炭素数2〜20、好ましくは2〜4の直鎖状不飽和脂肪族基である。nは2〜20、好ましくは2〜6の整数である。
一般式(2)の構造の存在は固体C13NMRにより確認することができる。
前記直鎖状不飽和脂肪族2価カルボン酸残基の具体例としては、マレイン酸、フマル酸、1,3−n−プロペンジカルボン酸、1,4−n−ブテンジカルボン酸等の直鎖状不飽和2価カルボン酸由来の残基を挙げることができる。
前記一般式(2)において、(CH2)nは直鎖状脂肪族2価アルコール残基を示す。この場合の直鎖状脂肪族2価アルコールの具体例としては、エチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等の直鎖状脂肪族2価アルコールから誘導されたものを示すことができる。
中でも、結晶性ポリエステル(A)を構成するアルコール成分が1,4−ブタンジオールおよび1,6−ヘキサンジオールから選ばれる少なくとも1つを含み、かつ、酸成分がマレイン酸およびフマル酸から選ばれる少なくとも1つを含むことが好ましい。
結晶性ポリエステル(A)は、その酸成分として、直鎖状不飽和脂肪族ジカルボン酸を用いれば、芳香族ジカルボン酸を用いた場合に比べて結晶構造を形成し易いという作用効果を示す。
必要に応じて添加することのできる多価カルボン酸の具体例を示すと、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、シトラコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の2価カルボン酸;無水トリメット酸、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、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−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等の3価以上の多価カルボン酸等を挙げることができる。
前記多価アルコール成分には、必要に応じ、少量の脂肪族系の分岐鎖2価アルコールや環状2価アルコールの他、3価以上の多価アルコールを添加することができる。その添加量は、全アルコールに対して、30モル%以下、好ましくは10モル%以下であり、得られるポリエステルが結晶性を有する範囲内で適宜添加される。
必要に応じて添加される多価アルコールを例示すると、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、ポリエチレングリコール、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物、グリセリン等が挙げられる。
結晶性ポリエステル(A)についての前記分子量分布は、横軸をlog(M:分子量)とし、縦軸を質量%とする分子量分布図に基づくものである。本発明で用いる結晶性ポリエステル(A)の場合、この分子量分布図において、3.5〜4.0(質量%)の範囲に分子量ピークを有することが好ましく、また、そのピークの半値幅が1.5以下であることが好ましい。
結晶性ポリエステル(A)において、そのガラス転移温度(Tg)および軟化温度〔T(F1/2)〕は、トナーの耐熱保存性が悪化しない範囲で低いことが望ましいが、前述のように、そのTgは80〜130℃、好ましくは80〜125℃であり、そのT(F1/2)は80〜130℃、好ましくは80〜125℃である。TgおよびT(F1/2)が前記範囲より高くなると、トナーの定着下限温度が高くなるため、トナーの低温定着性が悪化する。
本発明における結晶性ポリエステル(A)が結晶性を有するか否かは、粉末X線回折装置によるX線回折パターンにピークが存在するかどうかで確認できる。本発明で用いる結晶性ポリエステル(A)は、その回折パターンにおいて、その2θが20°〜25°の位置に少なくとも1つの回折ピークが存在すること、好ましくはその2θが、少なくとも(i)19°〜20°、(ii)21°〜22°、(iii)23°〜25°および(iv)29°〜31°の位置に回折ピークが存在するのがよい。
粉末X線回折測定は理学電機RINT1100を用い、管球をCu、管電圧−電流を50kV−30mAの条件で広角ゴニオメーターを用いて測定した。
結晶性ポリエステル(A)と併用する結着樹脂は、非晶質性(非晶質性)樹脂であり、これには従来公知の樹脂がすべて使用可能である。例えば、スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体などのスチレン系樹脂、ポリエステル樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変成マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、キシレン樹脂、石油系樹脂、水素添加された石油系樹脂などがある。これら中でも芳香族化合物を成分として含有するスチレン系樹脂やポリエステル樹脂が好ましい。特に好ましいものはポリエステル樹脂である。本発明において非晶質性樹脂(B)は、ガラス転移温度が上記式(1)の関係を満たすように、適宜2種類あるいはそれ以上を選択すればよい。
以下、非晶質性樹脂(B)を、非晶質性ポリエステル(B)として説明する。
非晶質性ポリエステル(B)は多価アルコールと多価カルボン酸から合成される。多価アルコールや多価カルボン酸は、結晶性ポリエステル(A)に使われる成分が使用可能であり、これ以外にもビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物、イソフタル酸、テレフタル酸およびそれらの誘導体などがある。
結晶性ポリエステル(A)および非晶質性ポリエステル(B)の 酸成分が炭素間の不飽和二重結合を有する場合には、トナー製造における溶融混練工程において結晶性ポリエステル(A)の炭素間の不飽和二重結合と非晶質性ポリエステル(B)の炭素間の不飽和二重結合とが相互作用を生じ、結晶性ポリエステル(A)および非晶質性ポリエステル(B)が微分散されて混合される。これは両樹脂のドメインの界面で部分的に可塑化が生じているためである。これに対して、結晶性ポリエステル(A)および非晶質性ポリエステル(B)のいずれかに炭素間の不飽和二重結合が無い場合には、微分散化が行われず、結晶性ポリエステル(A)ドメインのオフセット(ホットオフセット現象として発生)および非晶質性ポリエステル(B)ドメインのオフセット(コールドオフセット現象として発生)が発生し易いという問題がある。
非晶質性ポリエステル(B)についての前記分子量分布は、横軸をlog(M:分子量)とし、縦軸を質量%とする分子量分布図に基づくものである。本発明で用いる非晶質性ポリエステル(B)の場合、この分子量分布図において、2.5〜4.5(質量%)の範囲に分子量ピークを有することが好ましい。
非晶質性ポリエステル(B)において、そのガラス転移温度(Tg)および軟化温度〔T(F1/2)〕は、トナーの耐熱保存性が悪化しない範囲で低いことが望ましいが、前述のように、そのTgは45〜75℃℃、好ましくは50〜70℃であり、そのT(F1/2)は90〜150℃、好ましくは90〜130℃である。TgおよびT(F1/2)が前記範囲より高くなると、トナーの定着下限温度が高くなるため、トナーの低温定着性が悪化する。
トナーに使用される離型剤としては公知のものが全て使用できるが、特に脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス、ポリエチレンワックス、モンタンワックスおよび酸化ライスワックスを単独または組み合わせて使用することができる。カルナウバワックスとしては、微結晶のものが良く、酸価が5以下であり、トナーバインダー中に分散した時の粒子径が1μm以下の粒径であるものが好ましい。モンタンワックスについては、一般に鉱物より精製されたモンタン系ワックスを指し、カルナウバワックス同様、微結晶であり、酸価が5〜14であることが好ましい。酸化ライスワックスは、米ぬかワックスを空気酸化したものであり、その酸価は10〜30が好ましい。
その他の離型剤としては、固形シリコーンワックス、高級脂肪酸高級アルコール、モンタン系エステルワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等、従来公知のいかなる離型剤をも混合して使用できる。
これらの離型剤の使用量は、結着樹脂に対し、1〜20質量%、好ましくは3〜10質量%である。
着色剤としては、例えばカーボンブラック、ランプブラック、鉄黒、黒色化した低磁化の金属酸化物(Fe、Mn、Ti、Cu、Si、C類から選択された各元素の化合物、または、それらの酸化物、またはそれらの混合物)、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエローG、ローダミン6Cレーキ、カルコオイルブルー、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、トリアリルメタン系染料等の染顔料など、従来公知のいかなる染顔料をも単独あるいは混合して使用し得、ブラックトナーとしてもフルカラートナーとしても使用できる。これらの着色剤の使用量は結着樹脂に対して、通常1〜30質量%、好ましくは3〜20質量%である。
本発明のトナーは、必要に応じて帯電制御剤を配合することも可能である。
帯電制御剤としては、ニグロシン染料、金属錯塩型染料、第四級アンモニウム塩等の従来公知のいかなる極性制御剤も、単独あるいは混合して使用できる。これらの帯電制御剤の使用量は、結着樹脂に対し、0.1〜10質量%、好ましくは1〜5質量%である。
本発明のトナーには、必要に応じて流動性改良剤を添加することも可能である。流動性改良剤としては、疎水性シリカ、酸化チタン、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム等、従来公知のいかなる流動性改良剤をも単独あるいは混合して使用できるが、特に疎水性シリカまたは酸化チタンが流動性向上、帯電安定化および画質安定化の点で優れている。より好ましくは疎水性シリカート酸化チタンを組み合わせて用いる場合で、流動性と帯電性の安定した良好なトナーを得ることができる。これらの流動性改良剤の使用量は、トナーに対し、0.1〜5質量%、好ましくは0.5〜2質量%である。流動性改良剤の添加は、所望の製造工程時に、ミキサー類を用いて攪拌・混合することにより可能である。
外添加剤として平均一次粒径が50〜500nmで、嵩密度が0.3mg/cm3以上の微粒子(以下、単に微粒子という)を用いることにより、クリーニング性が良好であるとともに、特に高画質を達成する小粒径トナーを用いた場合に、現像性および転写性の低下の改善が図られる。なお、通常の流動性向上剤にシリカ等がよく用いられるが、例えば、このシリカの平均一次粒径は通常10〜30nm、嵩密度が0.1〜0.2mg/cm3である。
本発明において、トナーの表面に適切な特性の微粒子が存在することで、トナー粒子と対象体との間に適度な空隙が形成される。また、微粒子は、トナー粒子、感光体、帯電付与部材との接触面積が非常に小さく、均等に接触するので付着力低減効果が大きく、現像・転写効率の向上に有効である。さらに、コロの役割を果たすため、感光体を摩耗または損傷させることなく、クリーニングブレードと感光体との高ストレス(高荷重、高速度等)下でのクリーニングの際も、トナー粒子に埋没し難く、あるいは少々埋没しても離脱、復帰が可能であるので、長期間にわたって安定した特性を得ることができる。さらに、トナーの表面から適度に脱離し、クリーニングブレードの先端部に蓄積し、いわゆるダム効果によって、ブレードからトナーが通過する現象を防止する効果がある。これらの特性は、トナー粒子の受けるシェアを低減させる作用を示すので、高速定着(低エネルギー定着)のためトナーに含有されている低レオロジー成分によるトナー自身のフィルミングの低減効果を発揮する。しかも、微粒子として、平均一次粒径が50〜500μmの範囲のものを用いると、十分にその優れたクリーニング性能を活かすことができる上、極めて小粒径であるため、トナーの粉体流動性を低下させることがない。さらに、詳細は明らかでないが、表面処理された微粒子はトナーに外部添加されても、仮にキャリアを汚染した場合においても現像剤劣化の度合が少ない。
微粒子の平均一次粒径(以下、平均粒径という)は、50〜500nmのものが用いられ、特に100〜400nmのものが好ましい。50nm未満であると、微粒子がトナー表面の凹凸の凹部分に埋没してコロの役割を低下する場合が生じる。一方、500μmよりも大きいと、微粒子がブレードと感光体表面の間に位置した場合、トナー自身の接触面積と同レベルのオーダーとなり、クリーニングされるべきトナー粒子を通過させる、即ちクリーニング不良を発生させやすくなる。
嵩密度が0.3mg/cm3未満では、流動性向上への寄与はあるものの、トナーおよび微粒子の飛散性および付着性が高くなるために、トナーとコロとしての効果や、クリーニング部で蓄積して、トナーのクリーニング不良を防止するいわゆるダム効果といった働きが低下してしまう。
また,有機化合物の微粒子としては、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよく、例えばビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。樹脂微粒子としては、上記の樹脂を2 種以上併用しても差し支えない。このうち好ましいのは、微細球状樹脂粒子の水性分散体が得られやすい点から、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂およびそれらの併用が好ましい。
ビニル系樹脂の具体的な例としては、ビニル系モノマーを単独重合また共重合したポリマーで、例えば、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、(メタ)アクリル酸−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体等が挙げられる。
本発明の微粒子を、トナー表面に外添加し付着させる方法としては、トナー母体粒子と微粒子を各種の公知の混合装置を用いて、機械的に混合して付着させる方法や、液相中でトナー母体粒子と微粒子を界面活性剤などで均一に分散させ、付着処理後、乾燥させる方法などがある。
600dpi以上の微少ドットを再現するために、トナーの質量平均粒径(D4)は3〜8μmが好ましい。この範囲では、微小な潜像ドットに対して、十分に小さい粒径のトナー粒子を有していることから、ドット再現性に優れる。
質量平均粒径(D4)が3μm未満では、転写効率の低下、ブレードクリーニング性の低下といった現象が発生しやすい。
質量平均粒径(D4)が8μmを超えると、文字やラインの飛び散りを抑えることが難しい。
また、質量平均粒径(D4)と個数平均粒径(D1)との比(D4/D1)は1.00〜1.40の範囲にあることが好ましい。
(D4/D1)が1.00に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。
コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターTA−IIやコールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)があげられる。以下に測定方法について述べる。
まず、電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩)を0.1〜5ml加える。ここで、電解液とは1級塩化ナトリウムを用いて約1%NaCl水溶液を調製したもので、例えばISOTON−II(コールター社製)が使用できる。ここで、更に測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子またはトナーの質量、個数を測定して、質量分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの質量平均粒径(D4)、個数平均粒径(D1)を求めることができる。
チャンネルとしては、2.00〜2.52μm未満;2.52〜3.17μm未満;3.17〜4.00μm未満;4.00〜5.04μm未満;5.04〜6.35μm未満;6.35〜8.00μm未満;8.00〜10.08μm未満;10.08〜12.70μm未満;12.70〜16.00μm未満;16.00〜20.20μm未満;20.20〜25.40μm未満;25.40〜32.00μm未満;32.00〜40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上乃至40.30μm未満の粒子を対象とする。
トナーの形状係数SF−1は100〜180、形状係数SF−2は100〜180の範囲にあることが好ましい。図1および2は、形状係数SF−1、形状係数SF−2をそれぞれ説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。図1に示したように、形状係数SF−1は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式(3)で表される。トナーを2次元平面に投影してできる形状の最大長MXLNGの二乗を図形面積AREAで除して、100π/4を乗じた値である。
SF−1={(MXLNG)2/AREA}×(100π/4) ・・・式(3)
SF−1の値が100の場合トナーの形状は真球となり、SF−1の値が大きくなるほど不定形になる。
SF−2={(PERI)2/AREA}×(100/4π) ・・・式(4)
SF−2の値が100の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、SF−2の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡(S−800:日立製作所製)でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置(LUSEX3:ニレコ社製)に導入して解析して計算した。
トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。形状係数SF−1、SF−2のいずれかが180を超えると、転写率が低下するため好ましくない。
トナー中の結晶性ポリエステル(A)と非晶質性ポリエステル(B)とを熱的に安定に微分散混合させるためには、トナー製造工程において、混練機で溶融混練した後に冷却固化した被粉砕物を45℃〜65℃の温度で6時間以上保管する工程を設けることが好ましい。また、この処理により溶融混練-粉砕工法での粉砕性向上も達成される。被粉砕物を45℃〜65℃の温度で6時間以上保管することにより、被粉砕物中の結晶性ポリエステル(A)と非晶質性ポリエステル(B)とのドメイン界面で、一部非晶質性ポリエステル(B)に相溶し結晶化されずに存在する結晶性ポリエステル(A)由来の成分がアニーリング(結晶化)される。これにより非晶質性の状態では低融点および低ガラス転移温度を有する結晶性ポリエステル(A)由来の成分が、結晶化することにより、この成分のガラス転移温度が上昇し、トナーの耐熱保存性が向上する。また、結晶性ポリエステル(A)と非晶質性ポリエステル(B)とのドメイン界面が相分離することで粉砕界面が形成されやすくなり粉砕性が向上し、機械式粉砕機と衝突式気流粉砕機を比較した場合、機械式粉砕機での粉砕性向上が顕著である。
また、トナーの質量平均粒径が3〜8μmとなるよう微粉砕するためには、結晶性を有する結晶性ポリエステル(A)が非晶質性ポリエステル(B)に比べて硬く粉砕されにくいために粉砕性向上を図ることが望ましく、混練機で溶融混練した後に冷却固化した被粉砕物を45℃〜65℃の温度で6時間以上保管する工程によって被粉砕物の粉砕性を向上させると共に、これの微粉砕に適した粉砕方式である機械式粉砕機による微粉砕を行うことが好ましい。
保管温度が45℃より低い温度ではトナー樹脂成分の熱変化が起こらず、65℃より高い温度では結晶性ポリエステル(A)由来の成分以外のワックス、結着樹脂にも熱変化が生じ、ブロッキングするなどトナー特性を損ねる可能性がある。
保管時間については保管時間が長い事が好ましく、具体的には6時間〜7日間の範囲である。保管温度が高いほど結晶性ポリエステル(A)由来の成分の結晶化速度が速いため短時間の保管が可能となる。65℃では6時間の保管を行うことにより結晶性ポリエステル(A)由来の成分の結晶化がほぼ終了するため6時間以上の保管を行えばよい。一方、45℃での保管では24時間〜7日間で結晶性ポリエステル(A)由来の成分の結晶化がほぼ終了するため、結晶性ポリエステル(A)処方量が少ない場合、すなわち10質量%未満の場合には24時間、結晶性ポリエステル(A)処方量が多い場合すなわち10質量%以上の場合には7日間の保管を行うことにより結晶性ポリエステル(A)由来の成分の結晶化がほぼ終了するため24時間〜7日間の保管を行えばよい。
該トナーを45℃〜65℃の温度で保管する工程において相対湿度が80%以下であることが必要である。相対湿度が80%を超える高湿条件では被粉砕物表面に水分が吸着し被粉砕物粒子間の凝集力を高める等の現象により被粉砕物がブロッキングしやすくなる。
電子写真等における静電荷像を現像するためのトナーや着色樹脂粉体は少なくとも結着樹脂、着色剤で形成されている。通常、トナーや着色樹脂粉体は少なくとも前記材料を含む混合物を混練機で溶融混練した後、冷却固化し、この冷却物を粉砕・分級することで所定の粒度に調整される。現在では、所定の粒度に調整された後のトナーや着色樹脂粉体は流動性指数等の改良を目的に外添剤を添加する工程を設け、各種の特性値を改良している。前記冷却物の粉砕には、一般に機械式粉砕機や衝突式気流粉砕機を用いる。機械式粉砕機としてはターボミル(ターボ工業(株))、ファインミル(日本ニューマチック工業(株))、クリプトロン(川崎重工業(株))等がある。
本発明のトナーは、トナー構成材料を溶融混練後、粉砕分級して得られるものが、従来の方法として一般的であるが、この方法に限らず、重合法なども含めてさまざまな方法が可能である。
重合法としては懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法、の他重合法とは異なるが溶解懸濁法、ポリマー懸濁法等の他、伸長反応法等が使用が可能である。
本発明のトナーは、一成分現像剤としても、キャリアと組み合わせてなる二成分現像剤としても用いることができる。 本発明のトナーを、一成分現像剤あるいは二成分現像剤いずれで用いる場合においても、トナーは容器に充填され、トナーが充填された容器(トナー容器)は、画像形成装置とは別途に流通され、ユーザーが画像形成装置に装着して画像形成するのが、一般的である。
本発明のプロセスカートリッジは、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に担持された静電潜像を、本発明の画像形成用トナーを含む現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段とを、少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段を有してなる。前記現像手段としては、本発明の前記トナーとしてのトナー乃至前記現像剤を収容する現像剤収容器と、該現像剤収容器内に収容されたトナー乃至現像剤を担持しかつ搬送する現像剤担持体とを、少なくとも有してなり、更に、担持させるトナー層厚を規制するための層厚規制部材等を有していてもよい。本発明のプロセスカートリッジは、各種電子写真装置に着脱自在に備えさせることができ、後述する画像形成装置本体に着脱自在に備えさせるのが好ましい。
図3は、本発明のプロセスカートリッジを説明するための概略図である。
図3において、本発明のプロセスカートリッジ450を有する画像形成装置は、感光体451が所定の周速度で回転駆動される。感光体451は回転過程において、帯電手段452によりその周面に正または負の所定電位の均一帯電を受け、次いで、図示していないスリット露光やレ−ザ−ビ−ム走査露光等の像露光手段からの画像露光光を受け、こうして感光体の周面に静電潜像が順次形成され、形成された静電潜像は、次いで現像手段453によりトナ−現像され、現像されたトナ−像は、図示していない給紙部から感光体と転写手段との間に感光体の回転と同期されて給送された転写材に、転写手段により順次転写され、像転写を受けた転写材は感光体面から分離されて像定着手段へ導入されて像定着され、複写物(コピ−)として装置外へプリントアウトされる。像転写後の感光体の表面は、クリーニング手段454によって転写残りトナ−の除去を受けて清浄面化され、更に除電された後、繰り返し画像形成に使用される。
本発明の画像形成方法は、像担持体上に形成した静電潜像を現像剤で現像し、該像担持体上に形成されたトナー像を画像支持体に転写し、転写されたトナー像を定着して定着画像を得る工程を含む。以下、本発明の画像形成方法を実施するに好適な本発明の画像形成装置について説明する。
本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体と、静電潜像形成手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段とを少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、除電手段、クリーニング手段、リサイクル手段、制御手段等を有してなる。
前記静電潜像形成工程は、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する工程である。
前記静電潜像担持体(「光導電性絶縁体」、「感光体」と称することがある)としては、その材質、形状、構造、大きさ、等について特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができるが、その形状としてはドラム状が好適に挙げられ、その材質としては、例えばアモルファスシリコン、セレン等の無機感光体、ポリシラン、フタロポリメチン等の有機感光体、などが挙げられる。これらの中でも、長寿命性の点でアモルファスシリコン等が好ましい。
アモルファスシリコン感光体の層構成は例えば以下のようなものである。図4は、層構成を説明するための模式的構成図である。図4(a)に示す感光体500は、支持体501の上にa−Si:Hからなり光導電性を有する光導電層502が設けられている。図4(b)に示す感光体500は、支持体501の上に、a−Si:Hからなり光導電性を有する光導電層502と、アモルファスシリコン系表面層503とから構成されている。図4(c)に示す感光体500は、支持体501の上に、a−Si:Hからなり光導電性を有する光導電層502と、アモルファスシリコン系表面層503と、アモルファスシリコン系電荷注入阻止層504とから構成されている。図4(d)に示す感光体500は、支持体501の上に、光導電層502が設けられている。該光導電層502はa−Si:Hからなる電荷発生層505ならびに電荷輸送層506とからなり、その上にアモルファスシリコン系表面層503が設けられている。
感光体の支持体としては、導電性でも電気絶縁性であってもよい。導電性支持体としては、Al、Cr、Mo、Au、In、Nb、Te、V、Ti、Pt、Pd、Fe等の金属、およびこれらの合金、例えばステンレス等が挙げられる。また、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド等の合成樹脂のフィルムまたはシート、ガラス、セラミック等の電気絶縁性支持体の少なくとも感光層を形成する側の表面を導電処理した支持体も用いることができる。
支持体の形状は平滑表面あるいは凹凸表面の円筒状または板状、無端ベルト状であることができ、その厚さは、所望通りの画像形成装置用感光体を形成し得るように適宜決定するが、画像形成装置用感光体としての可撓性が要求される場合には、支持体としての機能が充分発揮できる範囲内で可能な限り薄くすることができる。しかしながら、支持体は製造上および取り扱い上、機械的強度等の点から通常は10μm以上とされる。
本発明に用いることが出来るアモルファスシリコン感光体には必要に応じて導電性支持体511と光導電層502との間に、導電性支持体側からの電荷の注入を阻止する働きのある電荷注入阻止層504を設けるのがいっそう効果的である(図4(c))。すなわち、電荷注入阻止層504は光導電層502が一定極性の帯電処理をその自由表面に受けた際、支持体501側より光導電層502側に電荷が注入されるのを阻止する機能を有し、逆の極性の帯電処理を受けた際にはそのような機能が発揮されない、いわゆる極性依存性を有している。そのような機能を付与するために、電荷注入阻止層504には伝導性を制御する原子を光導電層502に比べ比較的多く含有させる。
電荷注入阻止層504の層厚は所望の電子写真特性が得られること、及び経済的効果等の点から好ましくは0.1〜5μm、より好ましくは0.3〜4μm、最適には0.5〜3μmとされるのが望ましい。
光導電層502は必要に応じて下引き層上に形成され、光導電層502の層厚は所望の電子写真特性が得られること及び経済的効果等の点から適宜所望にしたがって決定され、好ましくは1〜100μm、より好ましくは20〜50μm、最適には23〜45μmとされるのが望ましい。
電荷輸送層506は、光導電層502を機能分離した場合の電荷を輸送する機能を主として奏する層である。この電荷輸送層506は、その構成要素として少なくともシリコン原子と炭素原子と弗素原子とを含み、必要であれば水素原子、酸素原子を含むa−SiC(H、F、O)からなり、所望の光導電特性、特に電荷保持特性,電荷発生特性および電荷輸送特性を有する。本発明においては酸素原子を含有することが特に好ましい。
電荷輸送層506の層厚は所望の電子写真特性が得られることおよび経済的効果などの点から適宜所望にしたがって決定され、電荷輸送層506については、好ましくは5〜50μm、より好ましくは10〜40μm、最適には20〜30μmとされるのが望ましい。
電荷発生層505は、光導電層502を機能分離した場合の電荷を発生する機能を主として奏する層である。この電荷発生層505は、構成要素として少なくともシリコン原子を含み、実質的に炭素原子を含まず、必要であれば水素原子を含むa−Si:Hから成り、所望の光導電特性、特に電荷発生特性,電荷輸送特性を有する。
電荷発生層の層厚は所望の電子写真特性が得られることおよび経済的効果等の点から適宜所望にしたがって決定され、好ましくは0.5〜15μm、より好ましくは1〜10μm、最適には1〜5μmとされる。
本発明に用いることが出来るアモルファスシリコン感光体には必要に応じて、上述のようにして支持体上に形成された光導電層502の上に、更にアモルファスシリコン系表面層503を設けることが出来、アモルファスシリコン系の表面層を形成することが好ましい。この表面層は自由表面を有し、主に耐湿性、連続繰り返し使用特性、電気的耐圧性、使用環境特性、耐久性において本発明の目的を達成するために設けられる。
本発明における表面層503の層厚としては、通常0.01〜3μm、好適には0.05〜2μm、最適には0.1〜1μmとされるのが望ましいものである。層厚が0.01μmよりも薄いと感光体を使用中に摩耗等の理由により表面層が失われてしまい、3μmを超えると残留電位の増加等の電子写真特性低下がみられる。
前記のようなアモルファスシリコン系感光体は、表面硬度が高く、半導体レーザ(770〜800nm)などの長波長光に高い感度を示し、しかも繰返し使用による劣化もほとんど認められないことから、高速複写機やレーザービームプリンタ(LBP)などの電子写真用感光体として有利である。
図5は、接触式の帯電装置を用いた画像形成装置の一例の概略構成図である。被帯電体,像担持体としての感光体510は矢印511の方向に所定の速度(プロセススピード)で回転駆動される。この感光体510に接触させた帯電部材である帯電ローラー512は芯金5121とこの芯金5121の外周に同心一体にローラー上に形成した導電ゴム層5122を基本構成とし、芯金5121の両端を不図示の軸受け部材などで回転自由に保持させると供に、不図示の加圧手段によって感光体510に所定の加圧力で押圧させており、本図の場合はこの帯電ローラー512は感光体510の回転駆動に従動して回転する。帯電ローラー512は、直径9mmの芯金上に100000Ω・cm程度の中抵抗ゴム層を被膜して直径16mmに形成されている。
帯電ローラー512の芯金5121と図示の電源513とは電気的に接続されており、電源により帯電ローラー512に対して所定のバイアスが印加される。これにより感光体510の周面が所定の極性,電位に一様に帯電処理される。
図5と同様に、被帯電体,像担持体としての感光体510は矢印511の方向に所定の速度(プロセススピード)で回転駆動される。この感光体510に対して、ファーブラシによって構成されるブラシローラ514が、ブラシ部5141の弾性に抗して所定の押圧力をもって所定のニップ幅で接触させてある。
本例における接触帯電部材としてのブラシローラ514は、電極を兼ねる直径6mmの金属製の芯金5142に、ブラシ部5141としてユニチカ(株)製の導電性レーヨン繊維REC−Bをパイル地にしたテープをスパイラル状に巻き付けて、外径14mm、長手長さ250mmのロールブラシとしたものである。ブラシ部5141のブラシは300デニール/50フィラメント、1平方ミリメートル当たり155本の密度である。このロールブラシを内径が12mmのパイプ内に一方向に回転させながらさし込み、ブラシと、パイプが同心となるように設定し、高温多湿雰囲気中に放置してクセ付けで斜毛させた。
ファーブラシローラの抵抗値は印加電圧100Vにおいて例えば1×105 Ωである。この抵抗値は、金属製の直径φ30mmのドラムにファーブラシローラをニップ幅3mmで当接させ、100Vの電圧を印加したときに流れる電流から換算した。
ファーブラシ帯電部材の抵抗値は、被帯電体である感光体510上にピンホール等の低耐圧欠陥部が生じた場合にもこの部分に過大なリーク電流が流れ込んで帯電ニップ部が帯電不良になる画像不良を防止するために104 Ω以上必要であり、感光体表面に十分に電荷を注入させるために107 Ω以下である必要がある。
また、ブラシの材質としては、ユニチカ(株)製のREC−B以外にも、REC−C、REC−M1、REC−M10、さらに東レ(株)製のSA−7、日本蚕毛(株)製のサンダーロン、カネボウ製のベルトロン、クラレ(株)のクラカーボ、レーヨンにカーボンを分散したもの、三菱レーヨン(株)製のローバル等が考えられる。ブラシは一本が3〜10デニールで、10〜100フィラメント/束、80〜600本/mmの密度が好ましい。毛足は1〜10mmが好ましい。
このブラシローラ514は感光体510の回転方向と逆方向(カウンター)に所定の周速度(表面の速度)をもって回転駆動され、感光体510面に対して速度差を持って接触する。そしてこのブラシローラ514に電源513から所定の帯電電圧が印加されることで、回転感光体面が所定の極性・電位に一様に接触帯電処理される。 本例では該ブラシローラによる感光体の接触帯電は直接注入帯電が支配的となって行なわれ、回転感光体表面はブラシローラに対する印加帯電電圧とほぼ等しい電位に帯電される。
本発明で使われる帯電部材の形状としては前記帯電ローラー、ファーブラシローラの他にも、磁気ブラシを用いることも可能である。例えば磁気ブラシとしては、平均粒径:25μmのZn−Cuフェライト粒子と、平均粒径10μmのZn−Cuフェライト粒子を、重量比1:0.05で混合して、それぞれの平均粒径の位置にピークを有する、平均粒径25μmのフェライト粒子を、中抵抗樹脂層でコートした、磁性粒子を用いる。接触帯電部材は、上述で作成された被覆磁性粒子、および、これを支持させるための非磁性の導電スリーブ、これに内包されるマグネットロールによって構成され、上記被覆磁性粒子をスリーブ上に、厚さ1mmでコートして、感光体との間に幅約5mmの帯電ニップを形成する。また、該磁性粒子保持スリーブと感光体との間隙は、約500μmとする。さらに、マグネットロールは、スリーブ表面が、感光体表面の周速に対して、その2倍の早さで逆方向に摺擦するように、回転され、感光体と磁気ブラシとが均一に接触するようする。
前記現像工程は、前記静電潜像を、本発明の前記トナー乃至前記現像剤を用いて現像して可視像を形成する工程である。前記可視像の形成は、例えば、前記静電潜像を本発明の前記トナー乃至前記現像剤を用いて現像することにより行うことができ、前記現像手段により行うことができる。前記現像手段は、例えば、本発明の前記トナー乃至前記現像剤を用いて現像することができる限り、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、本発明の前記トナー乃至現像剤を収容し、前記静電潜像に該トナー乃至該現像剤を接触または非接触的に付与可能な現像器を少なくとも有するものが好適に挙げられ、本発明の前記トナー入り容器を備えた現像器などがより好ましい。
前記現像器は、乾式現像方式のものであってもよいし、湿式現像方式のものであってもよく、また、単色用現像器であってもよいし、多色用現像器であってもよく、例えば、前記トナー乃至前記現像剤を摩擦攪拌させて帯電させる攪拌器と、回転可能なマグネットローラとを有してなるもの、などが好適に挙げられる。
前記現像器内では、例えば、前記トナーと前記キャリアとが混合攪拌され、その際の摩擦により該トナーが帯電し、回転するマグネットローラの表面に穂立ち状態で保持され、磁気ブラシが形成される。該マグネットローラは、前記静電潜像担持体(感光体)近傍に配置されているため、該マグネットローラの表面に形成された前記磁気ブラシを構成する前記トナーの一部は、電気的な吸引力によって該静電潜像担持体(感光体)の表面に移動する。その結果、前記静電潜像が該トナーにより現像されて該静電潜像担持体(感光体) の表面に該トナーによる可視像が形成される。
前記現像器に収容させる現像剤は、本発明の前記トナーを含む現像剤であるが、該現像剤としては一成分現像剤であってもよいし、二成分現像剤であってもよい。該現像剤に含まれるトナーは、本発明の前記トナーである。
図7は、現像工程時の交互電界の印加手段を説明するための図である。図7に示した現像器600において、現像時、現像スリーブ601には、電源602により現像バイアスとして、直流電圧に交流電圧を重畳した振動バイアス電圧が印加される。背景部電位と画像部電位は、上記振動バイアス電位の最大値と最小値の間に位置している。これによって現像部603に向きが交互に変化する交互電界が形成される。この交互電界中で現像剤のトナーとキャリアが激しく振動し、トナーが現像スリーブ601およびキャリアへの静電的拘束力を振り切って感光体ドラム604に飛翔し、感光体ドラム604の潜像に対応して付着する。
振動バイアス電圧の最大値と最小値の差(ピーク間電圧)は、0.5〜5KVが好ましく、周波数は1〜10KHzが好ましい。振動バイアス電圧の波形は、矩形波、サイン波、三角波等が使用できる。振動バイアスの直流電圧成分は、上記したように背景部電位と画像部電位の間の値であるが、画像部電位よりも背景部電位に近い値である方が、背景部電位領域へのかぶりトナーの付着を防止する上で好ましい。
振動バイアス電圧の波形が矩形波の場合、デューティ比を50%以下とすることが望ましい。ここでデューティ比とは、振動バイアスの1周期中でトナーが感光体に向かおうとする時間の割合である。このようにすることにより、トナーが感光体に向かおうとするピーク値とバイアスの時間平均値との差を大きくすることができるので、トナーの運動がさらに活発化し、トナーが潜像面の電位分布に忠実に付着してざらつき感や解像力を向上させることができる。またトナーとは逆極性の電荷を有するキャリアが感光体に向かおうとするピーク値とバイアスの時間平均値との差を小さくすることができるので、キャリアの運動を沈静化し、潜像の背景部にキャリアが付着する確率を大幅に低減することができる。
前記転写工程は、前記可視像を記録媒体に転写する工程であるが、中間転写体を用い、該中間転写体上に可視像を一次転写した後、該可視像を前記記録媒体上に二次転写する態様が好ましく、前記トナーとして二色以上、好ましくはフルカラートナーを用い、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写工程と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写工程とを含む態様がより好ましい。
前記転写は、例えば、前記可視像を転写帯電器を用いて前記静電潜像担持体(感光体) を帯電することにより行うことができ、前記転写手段により行うことができる。前記転写手段としては、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写手段と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写手段とを有する態様が好ましい。なお、前記中間転写体としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の転写体の中から適宜選択することができ、例えば、転写ベルト等が好適に挙げられる。
前記転写手段(前記第一次転写手段、前記第二次転写手段)は、前記静電潜像担持体(感光体)上に形成された前記可視像を前記記録媒体側へ剥離帯電させる転写器を少なくとも有するのが好ましい。前記転写手段は、1つであってもよいし、2以上であってもよい。前記転写器としては、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラ、圧力転写ローラ、粘着転写器、などが挙げられる。なお、前記記録媒体としては、特に制限はなく、公知の記録媒体(記録紙)の中から適宜選択することができる。
前記定着工程は、記録媒体に転写された可視像を定着装置を用いて定着させる工程であり、各色のトナーに対し前記記録媒体に転写する毎に行ってもよいし、各色のトナーに対しこれを積層した状態で一度に同時に行ってもよい。前記定着装置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、公知の加熱加圧手段が好適である。前記加熱加圧手段としては、加熱ローラと加圧ローラとの組合せ、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトとの組合せ、などが挙げられる。前記加熱加圧手段における加熱は、通常、80℃〜200℃が好ましい。
なお、本発明においては、目的に応じて、前記定着工程および定着手段と共にあるいはこれらに代えて、例えば、公知の光定着器を用いてもよい。
従動ローラ703は定着フィルム701のテンションローラを兼ね、定着フィルム701は駆動ローラ702の図中時計回転方向の回転駆動によって、時計回転方向に向かって回転駆動される。この回転駆動速度は、加圧ローラ705と定着フィルム701が接する定着ニップ領域Lにおいて転写材706と定着フィルム701の速度が等しくなる速度に調節される。
ここで、加圧ローラ705はシリコンゴム等の離型性のよいゴム弾性層を有するローラであり、反時計周りに回転しつつ、前記定着ニップ領域Lに対して総圧4〜10kgの当接圧をもって圧接させてある。
また定着フィルム701は、耐熱性、離型性、耐久性に優れたものが好ましく、総厚100 μm 以下、好ましくは40μm 以下の薄肉のものを使用する。例えばポリイミド、ポリエーテルイミド、PES(ポリエーテルサルファイド)、PFA(4フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂)等の耐熱樹脂の単層フィルム、或いは複合層フィルム、例えば20μm 厚フィルムの少なくとも画像当接面側にPTFE(4フッ化エチレン樹脂)、PFA等のフッ素樹脂に導電材を添加した離型性コート層を10μm 厚に施したものや、フッ素ゴム、シリコンゴム等の弾性層を施したものである。
図8において加熱体704は平面基板707および定着ヒータ708から構成されており、平面基板707は、アルミナ等の高熱伝導度且つ高電気抵抗率を有する材料からなっており、定着フィルム701と接触する表面には抵抗発熱体で構成した定着ヒータ708を長手方向に設置してある。かかる定着ヒータ708は、例えばAg/Pd、Ta2N等の電気抵抗材料をスクリーン印刷等により線状もしくは帯状に塗工したものである。また、前記定着ヒータの両端部には、図示しない電極が形成され、この電極間に通電することで抵抗発熱体が発熱する。さらに、前記基板の定着ヒータ708が具備させてある面と逆の面にはサーミスタによって構成した定着温度センサ709が設けられている。
定着温度センサ709によって検出された基板の温度情報は図示しない制御手段に送られ、かかる制御手段により定着ヒータに供給される電力量が制御され、加熱体704は所定の温度に制御される。
このような定着装置は、効率が良く立ち上がり時間が短縮可能となる。
前記除電工程は、前記静電潜像担持体に対し除電バイアスを印加して除電を行う工程であり、除電手段により好適に行うことができる。前記除電手段としては、特に制限はなく、前記静電潜像担持体に対し除電バイアスを印加することができればよく、公知の除電器の中から適宜選択することができ、例えば、除電ランプ等が好適に挙げられる。
前記クリーニング工程は、前記静電潜像担持体上に残留する前記トナーを除去する工程であり、クリーニング手段により好適に行うことができる。前記クリーニング手段としては、特に制限はなく、前記静電潜像担持体上に残留する前記トナーを除去することができればよく、公知のクリーナの中から適宜選択することができ、例えば、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、ウエブクリーナ等が好適に挙げられる。
前記リサイクル工程は、前記クリーニング工程により除去した前記トナーを前記現像手段にリサイクルさせる工程であり、リサイクル手段により好適に行うことができる。
前記リサイクル手段としては、特に制限はなく、公知の搬送手段等が挙げられる。
前記制御手段は、前記各工程を制御する工程であり、制御手段により好適に行うことができる。
前記制御手段としては、前記各手段の動きを制御することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。
中間転写体50は、無端ベルトであり、その内側に配置されこれを張架する3個のローラ51によって、矢印方向に移動可能に設計されている。3個のローラ51の一部は、中間転写体50へ所定の転写バイアス(一次転写バイアス)を印加可能な転写バイアスローラとしても機能する。中間転写体50には、その近傍にクリーニングブレードを有するクリーニング装置90が配置されており、また、最終転写材としての転写紙95に現像像(トナー像)を転写(二次転写)するための転写バイアスを印加可能な前記転写手段としての転写ローラ80が対向して配置されている。中間転写体50の周囲には、中間転写体50上のトナー像に電荷を付与するためのコロナ帯電器58が、該中間転写体50の回転方向において、感光体10と中間転写体50との接触部と、中間転写体50と転写紙95との接触部との間に配置されている。
現像装置40は、前記現像剤担持体としての現像ベルト41と、現像ベルト41の周囲に併設したブラック現像ユニット45K、イエロー現像ユニット45Y、マゼンタ現像ユニット45Mおよびシアン現像ユニット45Cとから構成されている。なお、ブラック現像ユニット45Kは、現像剤収容部42Kと現像剤供給ローラ43Kと現像ローラ44Kとを備えており、イエロー現像ユニット45Yは、現像剤収容部42Yと現像剤供給ローラ43Yと現像ローラ44Yとを備えており、マゼンタ現像ユニット45Mは、現像剤収容部42Mと現像剤供給ローラ43Mと現像ローラ44Mとを備えており、シアン現像ユニット45Cは、現像剤収容部42Cと現像剤供給ローラ43Cと現像ローラ44Cとを備えている。また、現像ベルト41は、無端ベルトであり、複数のベルトローラに回転可能に張架され、一部が感光体10と接触している。
図9に示す画像形成装置100において、例えば、帯電ローラ20が感光体ドラム10を一様に帯電させる。露光装置30が感光ドラム10上に像様に露光を行い、静電潜像を形成する。感光ドラム10上に形成された静電潜像を、現像装置40からトナーを供給して現像して可視像(トナー像)を形成する。該可視像(トナー像)が、ローラ51から印加された電圧により中間転写体50上に転写(一次転写)され、更に転写紙95上に転写(二次転写)される。その結果、転写紙95上には転写像が形成される。なお、感光体10上の残存トナーは、クリーニング装置60により除去され、感光体10における帯電は除電ランプ70により一旦、除去される。
なお、タンデム画像形成装置120においては、二次転写装置22および定着装置25の近傍に、転写紙の両面に画像形成を行うために該転写紙を反転させるためのシート反転装置28が配置されている。
次に、タンデム型現像器120を用いたフルカラー画像の形成(カラーコピー)について説明する。即ち、先ず、原稿自動搬送装置(ADF)400の原稿台130上に原稿をセットするか、あるいは原稿自動搬送装置400を開いてスキャナ300のコンタクトガラス32上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置400を閉じる。
スタートスイッチ(不図示)を押すと、原稿自動搬送装置400に原稿をセットした時は、原稿が搬送されてコンタクトガラス32上へと移動された後で、一方、コンタクトガラス32上に原稿をセットした時は直ちに、スキャナ300が駆動し、第1走行体33および第2走行体34が走行する。このとき、第1走行体33により、光源からの光が照射されると共に原稿面からの反射光を第2走行体34におけるミラーで反射し、結像レンズ35を通して読取りセンサ36で受光されてカラー原稿(カラー画像)が読み取られ、ブラック、イエロー、マゼンタおよびシアンの画像情報とされる。
そして、ブラック、イエロー、マゼンタおよびシアンの各画像情報は、タンデム型現像器120における各画像形成手段18(ブラック用画像形成手段、イエロー用画像形成手段、マゼンタ用画像形成手段およびシアン用画像形成手段)にそれぞれ伝達され、各画像形成手段において、ブラック、イエロー、マゼンタおよびシアンの各トナー画像が形成される。即ち、タンデム型現像器120における各画像形成手段18(ブラック用画像形成手段、イエロー用画像形成手段、マゼンタ用画像形成手段およびシアン用画像形成手段)は、図12に示すように、それぞれ、感光体10(ブラック用感光体10K、イエロー用感光体10Y、マゼンタ用感光体10Mおよびシアン用感光体10C)と、該感光体を一様に帯電させる帯電器60と、各カラー画像情報に基づいて各カラー画像対応画像様に前記感光体を露光(図12中、L)し、該感光体上に各カラー画像に対応する静電潜像を形成する露光器と、該静電潜像を各カラートナー(ブラックトナー、イエロートナー、マゼンタトナーおよびシアントナー)を用いて現像して各カラートナーによるトナー像を形成する現像器61と、該トナー像を中間転写体50上に転写させるための転写帯電器62と、感光体クリーニング装置63と、除電器64とを備えており、それぞれのカラーの画像情報に基づいて各単色の画像(ブラック画像、イエロー画像、マゼンタ画像およびシアン画像)を形成可能である。こうして形成された該ブラック画像、該イエロー画像、該マゼンタ画像および該シアン画像は、支持ローラ14、15および16により回転移動される中間転写体50上にそれぞれ、ブラック用感光体10K上に形成されたブラック画像、イエロー用感光体10Y上に形成されたイエロー画像、マゼンタ用感光体10M上に形成されたマゼンタ画像およびシアン用感光体10C上に形成されたシアン画像が、順次転写(一次転写)される。そして、中間転写体50上に前記ブラック画像、前記イエロー画像、マゼンタ画像およびシアン画像が重ね合わされて合成カラー画像(カラー転写像)が形成される。
一方、給紙テーブル200においては、給紙ローラ142の1つを選択的に回転させ、ペーパーバンク143に多段に備える給紙カセット144の1つからシート(記録紙)を繰り出し、分離ローラ145で1枚ずつ分離して給紙路146に送出し、搬送ローラ147で搬送して複写機本体150内の給紙路148に導き、レジストローラ49に突き当てて止める。あるいは、給紙ローラ150を回転して手差しトレイ51上のシート(記録紙)を繰り出し、分離ローラ52で1枚ずつ分離して手差し給紙路53に入れ、同じくレジストローラ49に突き当てて止める。なお、レジストローラ49は、一般には接地されて使用されるが、シートの紙粉除去のためにバイアスが印加された状態で使用されてもよい。
そして、中間転写体50上に合成された合成カラー画像(カラー転写像)にタイミングを合わせてレジストローラ49を回転させ、中間転写体50と二次転写装置22との間にシート(記録紙)を送出させ、二次転写装置22により該合成カラー画像(カラー転写像)を該シート(記録紙)上に転写(二次転写)することにより、該シート(記録紙)上にカラー画像が転写され形成される。なお、画像転写後の中間転写体50上の残留トナーは、中間転写体クリーニング装置17によりクリーニングされる。
カラー画像が転写され形成された前記シート(記録紙)は、二次転写装置22により搬送されて、定着装置25へと送出され、定着装置25において、熱と圧力とにより前記合成カラー画像(カラー転写像)が該シート(記録紙)上に定着される。その後、該シート(記録紙)は、切換爪55で切り換えて排出ローラ56により排出され、排紙トレイ57上にスタックされ、あるいは、切換爪55で切り換えてシート反転装置28により反転されて再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録した後、排出ローラ56により排出され、排紙トレイ57上にスタックされる。
前記の画像形成装置では、本発明の前記トナーを用いるので、高画質が効率よく得られる。
結晶性ポリエステルA1 15部
非晶質性ポリエステル樹脂B-H1 55部
非晶質性ポリエステル樹脂B-L1 30部
サリチル酸Zr塩(保土ヶ谷化学TN-105) 1部
脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス(Tg:83℃) 5部
カーボンブラック(三菱化学 #44) 10部
トナーの製造例1でポリエステルA1をポリエステルA2に変更した以外はトナーの製造例1と同様にトナーを作成した。トナーのSF−1は156、SF−2は159、D4/D1は1.22である。
トナーの製造例1でポリエステルB-L1をポリエステルB-L2に変更した以外はトナーの製造例1と同様にトナーを作成した。トナーのSF−1は159、SF−2は162、D4/D1は1.21である。
トナーの製造例1でポリエステルB-H1をポリエステルB-H2に変更した以外はトナーの製造例1と同様にトナーを作成した。トナーのSF−1は156、SF−2は163、D4/D1は1.19である。
トナーの製造例1でポリエステルA1をポリエステルA3に変更した以外はトナーの製造例1と同様にトナーを作成した。トナーのSF−1は157、SF−2は158、D4/D1は1.20である。
トナーの製造例1でポリエステルA1をポリエステルA4に変更した以外はトナーの製造例1と同様にトナーを作成した。トナーのSF−1は160、SF−2は163、D4/D1は1.22である。
トナーの製造例1の脱遊離脂肪酸型カルナウバワックスを、ポリエチレンワックス(Tg110℃)に変更した以外は、トナーの製造例1と同様な方法によってトナーを得た。トナーのSF−1は159、SF−2は160、D4/D1は1.21である。
トナーの製造例1の脱遊離脂肪酸型カルナウバワックスをポリエチレンワックス(Tg58℃)に変更した以外は、トナーの製造例1と同様な方法によってトナーを得た。トナーのSF−1は158、SF−2は161、D4/D1は1.19である。
トナーの製造例1で、微粉砕後のトナー母体の質量平均粒径を2.7μmとした以外はトナーの製造例1と同様にトナーを作成した。トナーのSF−1は149、SF−2は154、D4/D1は1.42である。
トナーの製造例1で、微粉砕後のトナー母体の質量平均粒径を9.0μmとした以外はトナーの製造例1と同様にトナーを作成した。トナーのSF−1は163、SF−2は166、D4/D1は1.10である。
トナーの製造例1で、得られたトナー母体に疎水性シリカ0.5質量%と酸化チタン0.3質量%に、さらに大粒径(平均一次粒径190nm、かさ密度0.33mg/cm3)の疎水性シリカ1.0質量%を加えて添加混合し、最終的なトナーとした以外はトナーの製造例1と同様にトナーを作成した。トナーのSF−1は159、SF−2は160、D4/D1は1.21である
処方を下記のものに変更した以外はトナーの製造例1と同様にトナーを作成した。
結晶性ポリエステル樹脂A1 60部
非晶質性ポリエステル樹脂B-H1 26部
非晶質性ポリエステル樹脂B-L1 14部
サリチル酸Zr塩(保土ヶ谷化学TN-105) 1部
脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス(Tg:83℃) 5部
カーボンブラック(三菱化学 #44) 10部
トナーのSF−1は154、SF−2は159、D4/D1は1.22である。
処方を下記のものに変更した以外はトナーの製造例1と同様にトナーを作成した。
結晶性ポリエステル樹脂A1 0.5部
非晶質性ポリエステル樹脂B-H1 64.5部
非晶質性ポリエステル樹脂B-L1 35部
サリチル酸Zr塩(保土ヶ谷化学TN-105) 1部
脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス(Tg:83℃) 5部
カーボンブラック(三菱化学 #44) 10部
トナーのSF−1は158、SF−2は160、D4/D1は1.20である。
ポリエステルA1〜A4は表1に示した組成物4000gとハイドロキノン4gを、温度計、攪拌器、コンデンサーおよび窒素ガス導入管を備えた容量5Lの4つ口丸底フラスコ内に入れ、このフラスコをマントルヒーターにセットし、窒素ガス導入管より窒素ガスを導入してフラスコ内を不活性雰囲気下に保った状態で昇温し160℃に保って5時間、続いて200℃で1時間反応させたのち、8.3kPaにて1時間反応させ各ポリエステルを得た。
表1に各ポリエステルA1−1〜A4の成分を示し、表2に各ポリエステルA1−1〜A4の物性値を示す。
なお、表1に示したBPA/EOは、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物(2.2モル付加物)を示し、BPA/POは、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物(2.2モル付加物)を示す。
ポリエステルB-H1〜B-H2およびB-L1〜B-L2は表3に示した組成物4000gを、温度計、攪拌器、コンデンサーを備えた容量5Lの4つ口丸底フラスコ内に入れ、このフラスコをマントルヒーターにセットし、4gのジブチルスズオキシドを加えて昇温し、温度を220℃に保って8時間反応させたのち、8.3kPaにて所定の軟化点に達するまで反応させ各ポリエステルを得たものである。
表3に各ポリエステルB-H1〜B-H2およびB-L1〜B-L2の成分を示し、表4にそれらの物性値を示す。
なお、表3に示したBPA/EOは、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物(2.2モル付加物)を示し、BPA/POは、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物(2.2モル付加物)を示す。
(i)芯材:Cu−Znフェライト粒子(体積平均径:45μm) 5000部
(ii)コート材
トルエン 450部
シリコーン樹脂SR2400
(東レ・ダウコーニング・シリコーン製、不揮発分50%) 450部
アミノシランSH6020
(東レ・ダウコーニング・シリコーン製) 10部
カーボンブラック 10部
次いで、得られたキャリアを電気炉で250℃で2時間焼成を行い、製造例のキャリア粒子(3kOe印加時の飽和磁化65emu/g、3kOe印加時の残留磁化0emu/g、比抵抗3.2×108Ω・cm、体積平均径45μm)を得た。
上記製造例1〜13のトナー2.5部と、上記製造例のキャリア97.5部をターブラーミキサーで混合し、トナー製造例1〜13に対応する各トナーに対応する現像剤(1)〜(13)を得た。
○定着性評価
リコー製複写機 Imagio Neo 350を改造して、本来の定着装置を取り外して別の定着装置を取り付けられるようにし、定着装置の設定温度を変えられるようにした。これに実施例に示すトナー、現像剤、定着装置、リコー製タイプ6200紙をセットし複写テストを行った。
評価に使用する定着装置は、図13に示すように、画像支持体S上に形成されたトナー像Tを、加熱ランプ5を内部にそれぞれ備えるとともに金属シリンダー6上にオフセット防止層7を有する定着ローラ1および加圧ローラ2によって熱定着させる構造を有する。該定着装置は、以下の構成のものである。
定着ローラー1の金属シリンダー6がSUSで厚さ3.0mm
定着ローラー1のオフセット防止層7がPTFEで厚さ20μm
加圧ローラー2の金属シリンダー6がSUSで厚さ2mm
加圧ローラー2のオフセット防止層7が厚さ4μmのシリコンゴムの上に厚さ50μmのPFA
面圧2.5×105Pa
線速180mm/sec
各特性評価の基準は以下のとおりである。
(1)低温定着性(5段階評価)
◎;130℃未満、
○;130〜140℃、
□;140〜150℃、
△;150〜160℃、
×;160℃以上
(2) ホットオフセット性(5段階評価)
◎;201℃以上、
○;200〜191℃、
□:190〜181℃、
△;180〜171℃
×;170℃以下
ガラス容器にトナーを充填し、60℃の恒温槽にて24時間放置する。このトナーを24℃に冷却し、針入度試験(JIS K2235−1991)にて針入度を測定する。この値が大きいトナー程、熱に対する保存性が優れている。この値が5mm以下の場合は、使用上問題が発生する可能性が高い。
針入度に基づく熱保存性の判定基準は次の通りである。
○25mm以上、□15〜25mm、△5〜15mm、×5mm未満
平均粒径1mm以下に粗粉砕されている混練物を、各実施例に記載した粉砕機で微粉砕したときの粉砕エネルギーから粉砕容易性を求めた。粉砕エネルギーが小さいほど粉砕が容易であり、トナーの生産性に優れる。粉砕容易性の判定基準は次の通りである。
◎;1.5 kw.・h/kg・h未満
○;1.5〜2.0 kw.・h/kg・h
□;2.0〜2.5 kw.・h/kg・h
△;2.5〜3.0 kw.・h/kg・h
×;3.0 kw.・h/kg・h以上
(株)リコー製MF−2200に現像剤をセットし、常温/常湿の環境下において100,000枚の連続複写を行い、非画像部における地汚れの発生の程度を目視にて評価した。トナー飛散については前扉内側に添付した白紙の汚れをを目視にて評価した。
◎:非常に良好なレベル、○:良好なレベル、□:一般的なレベル、△:実用上は問題のないレベル、×:実用上問題があるレベル
主走査、副走査方向ともに、600dot/inch、150line/inch の1ドット格子ライン画像を出力し,ライン画像の切れ,かすれを5段階で目視評価した
◎…大変良い、○…良い、□…普通、△…悪い、×…大変悪い
コールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)での測定方法について述べる。
まず、電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩)を0.1〜5ml加える。ここで、電解液とは1級塩化ナトリウムを用いて約1%NaCl水溶液を調製したもので、例えばISOTON−II(コールター社製)が使用できる。ここで、更に測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子またはトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの質量平均粒径、個数平均粒径を求めることができる。チャンネルとしては、2.00〜2.52μm未満;2.52〜3.17μm未満;3.17〜4.00μm未満;4.00〜5.04μm未満;5.04〜6.35μm未満;6.35〜8.00μm未満;8.00〜10.08μm未満;10.08〜12.70μm未満;12.70〜16.00μm未満;16.00〜20.20μm未満;20.20〜25.40μm未満;25.40〜32.00μm未満;32.00〜40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上乃至40.30μm未満の粒子を対象とする。
1)ポリエステルB-H1〜B-H2およびB-L1〜B-L2、ポリエステルA2のGPCによる分子量の測定
40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定させ、この温度におけるカラムに、溶媒としてTHFを毎分1mlの流速で流し、樹脂のTHF試料溶液を50〜200μl注入して測定する。樹脂のTHF試料溶液は、樹脂濃度0.5質量%のTHF溶液を室温にてボールミルで24時間攪拌後、東洋濾紙(株)製0.2μm穴径メンブランフィルターにてろ過して作成したものである。測定機としてWaters製GPC-150C、カラムとしてShodexKF801〜807を用いることが出来る.試料の分子量測定にあたっては、試料の有する分子量分布を数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント数との関係から算出する。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、例えばPressureChemical Co.或いは東洋ソーダ工業社製の分子量が6×102、2.1×103、4×103、1.75×104、5.1×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、4.48×106のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いるのが適当である。検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。
2)ポリエステルA1 、A3〜A4のGPCによる分子量の測定
GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)は次のようにして測定される。
145℃のヒートチャンバー中でカラムを安定させ、この温度におけるカラムに、溶離液として0.3%BHT入りのO-ジクロロベンゼンを毎分1mlの流速で流し、試料濃度として0.3質量%に調製した樹脂の140℃O-ジクロロベンゼン溶解液を50〜200μl注入して測定する。測定機としてWaters製150CV型、カラムとしてShodex AT-G+AT-806MS(2本)を用いることが出来る.
固体C13−NMR(日本電子製のFT−NMR SYSTEM JNM−α400)を用い、観測核C13、基準物質アダマンタン、積算回数8192回、パルス系列CPMAS。IRMOD:IRLEV、観測周波数100.4MHz、OBSET:134500Hz、POINT:4096、PD:7.0sec、SPIN6088Hzの条件で行い、分子構造推定はソフトウエアとしてChem Draw Pro Ver.4.5を用いて行った。
固体C13−NMRでの分子構造解析結果を裏付ける測定として、次の二つの測定を併用した。
(a)フーリエ変換赤外線分光光度(FT−IR)透過法にて試料を測定し、標準スペクトル比較から構造を推定する。
測定機 :Nicolet Magna 850
測定範囲:4000〜400cm−1
標準試料:KBr
(b)熱分解ガスクロマトグラム質量分析計による熱分解性生物の構造推定
測定機 :島津製作所 GC−17A、島津 CR−4A
熱分解温度:日本分析工業 JHB−3S
熱分解温度:試料加熱温度×時間を590℃×4秒
カラム :DB−5(JアンドW Co.)L=30m、I.D=0.2
5mm、Film=0.25mm
カラム温度:50℃(保持時間1分)から10℃/分で300℃まで昇温
インジェクション温度:320℃
キャリアガス圧力:90kPr(保持時間2分)から2kPa/分で150
kPaまで昇圧
検出器 :FID
2 加圧ローラ
10 感光体(感光体ドラム)
10K ブラック用感光体
10Y イエロー用感光体
10M マゼンタ用感光体
10C シアン用感光体
17 中間転写クリーニング装置
18 画像形成手段
20 帯電ローラ
21 露光装置
22 二次転写装置
24 二次転写ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ベルト
28 シート反転装置
30 露光装置
40 現像装置
41 現像ベルト
42K 現像剤収容部
42Y 現像剤収容部
42M 現像剤収容部
42C 現像剤収容部
43K 現像剤供給ローラ
43Y 現像剤供給ローラ
43M 現像剤供給ローラ
43C 現像剤供給ローラ
44K 現像ローラ
44Y 現像ローラ
44M 現像ローラ
44C 現像ローラ
45K ブラック用現像器
45Y イエロー用現像器
45M マゼンタ用現像器
45C シアン用現像器
49 レジストローラ
50 中間転写体
55 切換爪
56 排出ローラ
57 排出トレイ
58 コロナ帯電器
60 クリーニング装置
61 現像器
62 転写帯電器
63 感光体クリーニング装置
64 除電器
70 除電ランプ
80 転写ローラ
90 クリーニング装置
95 転写紙
100 画像形成装置
120 タンデム型現像装置
130 原稿台
142 給紙ローラ
143 ペーパーバンク
144 給紙カセット
145 分離ローラ
146 給紙路
147 搬送ローラ
148 給紙路
150 複写装置本体
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置(ADF)
450 プロセスカートリッジ
500 支持体
502 光導電層
503 アモルファスシリコン系表面層
510 感光体
512 帯電ローラー
601 現像スリーブ
700 サーフ定着装置
701 定着フィルム
704 加熱体
Claims (15)
- 「少なくとも、結着樹脂および着色剤を含有する画像形成用トナーであって、前記結着樹脂が、結晶性ポリエステル(A)および非晶質性ポリエステル(B)を含有し、
前記結晶性ポリエステル(A)はガラス転移温度が70〜136℃、軟化温度が80〜130℃、質量平均分子量(Mw)が2260〜9820、数平均分子量(Mn)が1130〜1910の樹脂であり、及びこの結晶性ポリエステル(A)を構成するアルコール成分が1,4−ブタンジオールおよび1,6−ヘキサンジオールから選ばれる少なくとも1つを含み、かつ、前記結晶性ポリエステル(A)を構成する酸成分がマレイン酸およびフマル酸から選ばれる少なくとも1つを含むものであり、
前記非晶質性ポリエステル(B)はガラス転移温度が45〜75℃、軟化温度が90〜150℃、質量平均分子量(Mw)が3000〜100000、数平均分子量(Mn)が1500〜4000の樹脂であり、及びこの非晶質性ポリエステル樹脂(B)を構成する酸成分が少なくともフマル酸を含むものであり、かつ、この非晶質性ポリエステル(B)はガラス転移温度の異なる2種類の樹脂を含有し、前記ガラス転移温度が下記式(1)を満たすことを特徴とする画像形成用トナー。
1.15 ≦ Tg[H]/Tg[L] ≦ 1.40 (1)
Tg[H]: ガラス転移温度の高い非晶質性ポリエステルのガラス転移温度 (℃)
Tg[L]: ガラス転移温度の低い非晶質性ポリエステルのガラス転移温度 (℃) - 前記結着樹脂における前記結晶性ポリエステル(A)の含有率が1〜50質量%であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成用トナー。
- 前記2種類の非晶質性ポリエステル(B)のうち、Tg[L]となる樹脂(B-L)の質量平均分子量(Mw)が3000〜6605であり、Tg[H]となる樹脂(B-H)の質量平均分子量(Mw)が63360〜100000であることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成用トナー。
- 前記画像形成用トナーが離型剤を含有する静電荷現像用トナーであって、前記離型剤が70〜90℃のガラス転移温度を有するものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の画像形成用トナー。
- 前記離型剤が脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス、ポリエチレンワックス、モンタンワックスおよび酸化ライスワックスから選ばれた1種または2種以上であることを特徴とする請求項4に記載の画像形成用トナー。
- 前記画像形成用トナーが、3〜8μmの質量平均粒径を有し、かつ質量平均粒径(D4)と個数平均粒径(D1)との比(D4/D1)が1.00〜1.40の範囲にあることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の画像形成用トナー。
- 前記画像形成用トナーが、100〜180の範囲の形状係数SF−1を有し、かつ100〜180の範囲の形状係数SF−2を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の画像形成用トナー。
- 前記画像形成用トナーが、トナー母体粒子表面に微粒子を付着させて得られるものであり、前記微粒子が、平均一次粒径50〜500nmおよび嵩密度0.3mg/cm3以上を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の画像形成用トナー。
- 像担持体と、前記像担持体上に形成した静電潜像を請求項1〜8のいずれかに記載の画像形成用トナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段とを少なくとも有するとともに、画像形成装置本体に着脱自在であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 潜像を担持する像担持体と、該像担持体表面に帯電を施す帯電手段と、帯電した該像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光手段と、該潜像担持体表面に形成された潜像に現像剤を供給し、可視像化する現像手段と、該潜像担持体表面の可視像を画像支持体に転写する転写手段と、該画像支持体に転写されたトナー像を定着して定着画像を得る定着手段とを備える画像形成装置であって、前記現像剤が、請求項1〜80のいずれかに記載の画像形成用トナーを含むことを特徴とする画像形成装置。
- 前記像担持体がアモルファスシリコン感光体であることを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。
- 前記像担持体上に形成した静電潜像を現像剤で現像する際に、交互電界を印加することを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。
- 発熱体を具備する加熱体と、前記加熱体と接触するフィルムと、前記フィルムを介して前記加熱体に圧接する加圧部材とを有する装置を用い、前記フィルムと前記加圧部材の間に未定着トナー像を形成させた画像支持体を通過させ、前記トナー像を加熱定着させることを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。
- 前記帯電手段が、像担持体に帯電部材を接触させる手段であり、前記帯電部材に電圧を印加することにより前記像担持体を帯電させることを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。
- 像担持体上に形成した静電潜像を現像剤で現像し、該像担持体上に形成されたトナー像を画像支持体に転写し、転写されたトナー像を定着して定着画像を得る工程を含む画像形成方法において、前記現像剤が、請求項1〜8のいずれかに記載の画像形成用トナーを含むことを特徴とする画像形成方法。
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