JP2006301309A - カラー画像形成方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 小型マシンへの適用が可能であり、環境を問わず中間調及び全ベタ画像の均一性及び画像濃度安定性が良好な、転写材や感光ドラム上のカブリを低減できる画像形成方法を提供する。
【解決手段】トナー担持体、トナー規制部材及びトナー供給部材からなる現像装置を有するカラー画像形成方法において、該トナー担持体又は該トナー供給部材には潤滑剤が配されており、該潤滑剤は重量平均粒径が25〜45μm、12.7μm以下が5体積%未満、平均円形度が0.965〜0.995であり、該トナーは少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を含有するトナー粒子に疎水化シリカが外添されており、該トナー粒子は重量平均粒径が5〜9μm、4μm以下の粒径のものが10個数%以下、2μm以下が10個数%以下、該トナーと該潤滑剤とフェライトキャリアとの混合物の摩擦帯電量が該潤滑剤を除いた混合物の絶対値より小さいことを特徴とするカラー画像形成方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷法等に使用されるカラー画像形成方法に関する。
電子写真法は、像担持体である感光体(感光ドラム)上に帯電した後、該感光ドラム上に電気的な潜像を形成し、次いで該潜像を現像剤(トナー)により現像し、その可視像(トナー像)を紙の如き転写材に転写した後、加熱、圧力などの手段により該トナー像を定着してトナー画像を形成する(例えば、非特許文献1参照)。
上記電子写真法を用いたプリンター、複写機に対し、近年、小型化、軽量化、高画質化、高信頼性化の要求が強くなり、中でも小型マシンにおいて長期に渡って高画質を維持することが、マシン設計にとって極めて重要な課題となっている。ここで高画質を維持するとは、初期の良好なカラー画像を長期に渡ってプリントしても、維持し続けることをいい、具体的には、環境を問わず中間調及び全ベタ画像の均一性に優れ、且つ適正な画像濃度を安定して提供し続けること、さらにカブリが少ない画像を提供し続けることをいう。
この要求に対し、画像均一性を得るため、現像装置からアプローチしたいくつかの提案がある。
現像を行うための現像装置には、現像剤(トナー)を担持し搬送するためのトナー担持体としての現像ローラ−と、現像ローラ上のトナーを均一にコーティングするためトナー量を規制するトナー規制部材としての規制ブレードと、現像ローラ上にトナーを供給する、もしくは供給と共に剥ぎ取りを行なうトナー供給部材としての現像剤供給及び剥ぎ取りローラ(以下、「RSローラ」という。)とを有する現像装置がある。
通常、このような構成の現像装置に対して、組み立て工程内において外観試験などの品質確認を行なうには、現像ローラ上にトナーが存在していない状態で現像ローラを一定時間回転させる必要がある。しかし、その際、規制ブレードや現像ローラに摺擦傷ができてしまうことがある。このような製品が市場に出され、トナーを用いて実際に使用された場合には、現像ローラ上に均一なトナーコーティングがなされず、筋状の画像欠陥が発生してしまう。
そこで、この問題を解決するため、規制ブレードと現像ローラの接触部に潤滑剤を塗布するという提案がなされている。
潤滑剤に関する提案として、重量平均粒径が5〜45μmのポリマー粒子を潤滑剤として使用し、潤滑剤であるポリマー粒子を構成するポリマーの電荷量Jと、現像時のトナー担持体上における単位重さあたりの現像剤のみの電荷量Tとの関係を規定し、さらに潤滑剤であるポリマー粒子の平均円形度が0.7以上0.9以下の不定形粒子であることを規定した提案がある(例えば、特許文献1参照)。
また、潤滑剤の平均円形度を0.9以上の球形ポリマー粒子とし、且つ、現像装置の現像剤規制部材とトナー担持体上に存在する長手方向における潤滑剤の塗布量を0.23〜1.40mg/cmとした提案がある(例えば、特許文献2参照)。
また、カブリが少ない画像を得るため、トナーからアプローチした提案もある。
例えば、少なくとも着色剤と結着樹脂を含有する着色粒子に、疎水率が90%以上であ
り、表面のシラノール量A(個/g×10−18)と炭素量B(質量%)とが、A/B=3〜30、B=4〜10の関係を満たす疎水性シリカを外添したトナーを規定した提案がある(例えば、特許文献3参照)。
しかし、画像の均一性の向上、画像濃度安定性の向上、及びカブリ低減という観点からは満足のいく画像形成方法は提供されておらず、これら全ての問題を解決できる方法の提供が望まれていた。
特開平11−119551号公報 特開2002−278262号公報 特開2003−195559号公報 電子写真学会編 「電子写真技術の基礎と応用」 株式会社コロナ社 昭和63年6月15日、p46〜79
本発明は、上述のごとき問題を解決した画像形成方法を提供することを課題とする。具体的には、小型マシンへの適用が可能であり、環境を問わず中間調及び全ベタ画像の均一性の向上及び画像濃度安定性の向上が図れ、転写材や感光ドラム上のカブリを低減することができる画像形成方法を提供することを課題とする。尚、ここで、画像の均一性には、ドット再現性、排紙と同方向の縦スジの改善も含まれる。
上記目的を達成する為、本発明者らは研究を重ねた結果、トナー担持体又はトナー供給部材に塗布される潤滑剤について、コールターカウンターにおける重量平均粒径(D4)及び12.7μm以下の粒径のものが占める量、フロー式粒子像測定装置(FPIA)に
おける平均円形度、さらにトナーについて、コールターカウンターにおける重量平均粒径(D4)及び4μm以下の粒径のものが占める量、FPIAにおける2μm以下の粒径のものが占める量、及びトナーと潤滑剤との摩擦帯電量について規定すると、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち本発明は、以下のとおりである。
(1)トナーを収容する現像剤容器と、トナーを担持し搬送するトナー担持体と、トナー担持体上のトナー量を規制するトナー規制部材と、トナー担持体にトナーを供給するトナー供給部材とを有するカラー画像形成装置に使用されるカラー画像形成方法において、
該トナー担持体又は該トナー供給部材には潤滑剤が配されており、該潤滑剤は、コールターカウンターにおける重量平均粒径(D4)が25〜45μmであり、12.7μm以
下の粒径のものが5体積%未満であり、フロー式粒子像測定装置で計測される個数基準の円相当径−円形度スキャッタグラムにおける平均円形度が0.965〜0.995であり

該トナーは少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を含有するトナー粒子に疎水率が90%以上の疎水化シリカが外添されており、該トナー粒子は、コールターカウンターにおける重量平均粒径(D4)が5〜9μmであり、4μm以下の粒径のものが10個数%以下であり、フロー式粒子像測定装置で計測される2μm以下の粒径のものが10個数%以下であり、
該トナーとフェライトキャリアとの混合物の摩擦帯電量の絶対値が、該トナーと該潤滑剤とフェライトキャリアとの混合物の摩擦帯電量の絶対値より大きいことを特徴とするカラー画像形成方法。
(2)前記トナーとフェライトキャリアとの混合物の摩擦帯電量と、前記トナーと前記潤滑剤とフェライトキャリアとの混合物の摩擦帯電量との関係が下記式で表されることを特
徴とする、(1)に記載のカラー画像形成方法。
Figure 2006301309
(3)前記潤滑剤は、ウレタン結合を有するウレタン系粒子を主成分として含有することを特徴とする(1)又は(2)に記載のカラー画像形成方法。
(4)前記トナー担持体は、表面粗さRaが0.2〜0.8であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のカラー画像形成方法。
(5)前記トナー担持体は、直径が6〜16mmであることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載のカラー画像形成方法。
(6)前記疎水化シリカは表面のシラノール量A(個/g×10−18)と炭素量B(質量%)との関係が下記式で表されることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載のカラー画像形成方法。
Figure 2006301309

(7)前記トナーは水系媒体中における重合反応により製造されることを特徴とする(1)〜(6)のいずれかに記載のカラー画像形成方法。
(8)前記トナーは重合反応により製造され、該トナーには、下記構造式(1)又は(2)で表される化合物(R〜R11は、炭素数1〜6までのアルキル基であり、互いに同じであっても、異なっていても良い。)が含有されていることを特徴とする(1)〜(7)のいずれかに記載のカラー画像形成方法。
Figure 2006301309
(9)前記トナー粒子のフロー式粒子像測定装置で計測される個数基準の円相当径−円形度スキャッタグラムにおける平均円形度が0.965〜0.995であることを特徴とす
る(1)〜(8)のいずれかに記載のカラー画像形成方法。
(10)非接触現像方法を用いることを特徴とする(1)〜(9)のいずれかに記載のカラー画像形成方法。
本発明により、小型マシンへの適用が可能であり、環境を問わず中間調及び全ベタ画像の均一性の向上及び画像濃度安定性の向上が図れ、転写材や感光ドラム上のカブリを低減することができる画像形成方法を提供することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、トナーを収容する現像剤容器と、トナーを担持し搬送するトナー担持体と、トナー担持体上のトナー量を規制するトナー規制部材と、トナー担持体にトナーを供給するトナー供給部材とを有するカラー画像形成装置に使用されるカラー画像形成方法において、
該トナー担持体又は該トナー供給部材には潤滑剤が配されており、該潤滑剤は、コールターカウンターにおける重量平均粒径(D4)が25〜45μmであり、12.7μm以
下の粒径のものが5体積%未満であり、フロー式粒子像測定装置で計測される個数基準の円相当径−円形度スキャッタグラムにおける平均円形度が0.965〜0.995であり

該トナーは少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を含有するトナー粒子に疎水率が90%以上の疎水化シリカが外添されており、該トナー粒子は、コールターカウンターにおける重量平均粒径(D4)が5〜9μmであり、4μm以下の粒径のものが10個数%以下であり、フロー式粒子像測定装置で計測される2μm以下の粒径のものが10個数%以下であり、
該トナーとフェライトキャリアとの混合物の摩擦帯電量の絶対値が、該トナーと該潤滑剤とフェライトキャリアとの混合物の摩擦帯電量の絶対値より大きいことに特徴を有する。
小型化マシンの要求に伴い、現像装置を構成する機能部材も小さくなってきている。規制ブレードと摺擦をすることでトナーに帯電性を付与させる現像ローラが現像特性に与える影響は大きく、ローラ径が小さくなるほど、ローラの曲率も高まり、摺擦での摩擦帯電特性が弱くなったり、不均一になったりする。帯電特性が小さくなったり、不均一になると、感光ドラムへのトナー現像性が大きく低下し、画像均一性、画像濃度安定性、カブリ特性を悪化させてしまう。このことは、接触現像システムと比べ、現像時にトナーを飛翔させる非接触現像システムの時に特に問題となる。
しかし、本発明で規定する方法によると、画像均一性、画像濃度安定性、カブリ特性が良好な画像を形成することができる。また、この方法によれば、現像方法は、接触法によるものでも非接触法によるものでも構わないが、特に、ドット再現性に関する現像特性に対し安定領域が狭い非接触現像において、効果をより発揮することができる。
環境を問わず中間調及び全ベタ画像における画像均一性(ドット再現性や排紙と同方向の縦スジを改善することも含む)の改善、画像濃度安定性の改善、及びカブリの改善をするためには、環境依存性を少なくしつつ、さらに、如何に軽負荷な摩擦帯電状態であっても、均一なトナー帯電をさせることができ、均一なトナーコート層を現像ローラ上に形成できるかがポイントとなる。
そこで、環境依存性を少なくするため、トナー表面に存在する外添剤の付着状態を工夫した。本発明では90%以上の疎水化シリカを外添剤として使用することを規定し、さらに外添剤を付着させる母体であるトナー粒子について規定した。具体的には、トナー粒子の平均粒径がコールターカウンターにおける重量平均粒径(D4)表示で5〜9μmものとし、さらに粒径分布として、4μm以下の粒径のものが10個数%以下、FPIAでの2μm以下の粒径のものが10個数%以下といったように極めてシャープな母体を使用することを規定した。これにより、高温高湿環境から低温低湿環境まで、環境依存性の少ない現像特性を得ることを可能とした。尚、トナー粒子のフロー式粒子像測定装置で計測される個数基準の円相当径−円形度スキャッタグラムにおける平均円形度が0.965〜0
.995であるとさらに効果が増す。
上記のように、疎水率の高いシリカを使用することで、トナー表面に吸着する水分を抑制でき、高湿度環境下での帯電特性を良好にし、中湿度環境との差を縮めることができる。
しかし、これだけでは、低湿度環境下との差は縮まりにくいために、上記のように疎水化シリカを極めてシャープなトナー母体に外添させることを規定した。これにより、均一なシリカ層を形成することができる。また、平均粒径よりも小さな微粒子や超微粒子の存在を少なくしたトナー母体を使用するため、シリカを外添する際、トナー母体の攪拌状態は良好でありムラになっておらず、その結果、外添剤を均一に付着することができ、均一なシリカ層を形成することができる。
均一なシリカ層が形成できたことにより、高湿度環境下での帯電特性は良好になる。また、本発明では、平均粒径よりも小さな微粒子や超微粒子の存在を少なくしたトナー母体を使用するが、平均粒径よりも小さな微粒子や超微粒子は、平均粒径を示す粒子より着色剤の含有量が少なく結着樹脂の比率が多いため、トナー母体の非抵抗が大きいことにより、低湿度環境下でのチャージアップの原因となる。しかし、本発明では、チャージアップの原因となる小さな粒径の粒子数を抑えることにより、低湿度環境下での帯電特性も良好にすることができる。
よって、本発明によれば、低湿度環境から高湿度環境までの帯電特性の差を小さくでき、環境依存性を少なくすることができる。
次に、軽負荷な摩擦帯電状態であっても、均一なトナー帯電をさせるためには、トナーについて上述のように規定する他、潤滑剤についても規定する必要がある。そこで、本発明では、潤滑剤の平均粒径がコールターカウンターにおける重量平均粒径(D4)表示で25〜45μmのものとし、さらに粒度分布としてコールターカウンターでの12.7μ
m以下の粒径のものが5体積%未満で、FPIAでの平均円形度が0.965〜0.99
5である、トナーに対して10μm以上大きくてシャープな粒度分布をもち、形状は円形度の高いものである潤滑剤を使用することを規定した。さらに、トナーとフェライトキャリアとの混合物の摩擦帯電(トリボ)量と、トナーと潤滑剤とフェライトキャリアとの混合物の摩擦帯電(トリボ)量との関係についても規定した。
また、均一なトナーコート層を現像ローラ上へ形成するためには、上記のように現像装置の外観試験時において、画像形成を行う前に現像ローラを一定時間回転させる工程において、潤滑剤を規制ブレード当接部に付着させる際、上記要件を満たす潤滑剤を使用することが必要である。
均一帯電及び均一コートできる理由として以下のようなことが考えられる。
トナーの帯電は、現像ローラと規制ブレードとの当接部内にトナーが入り込んだ時に両者の摺擦により摩擦帯電され付与されるのであるが、本発明の場合、現像ローラと規制ブレードとの当接部内に潤滑剤も存在している。この潤滑剤は、トナーよりはるかに大きいため、あたかも2成分現像システムのキャリアに相当する作用をし、電荷の受け渡しに関与すると考えられる。それゆえ、よりシャープな粒度分布や、トナー同様の円形度の高さが要求される。前記要求が満たされた材料を用いる事で、トナーを所望の帯電にするだけでなく、均一帯電を持たせられると考えられる。
さらに現像ローラと規制ブレードとの当接部内において、現像ローラの長手方向(現像ローラの周方向に対して直角の方向)に均一に潤滑剤がないと、長手方向の帯電ムラを生じるが、本発明で規定する特定の粒径分布を持つ潤滑剤を用いると、規制ブレード先端位置に潤滑剤が付着される時、ムラなく潤滑剤を付着させることができ、均一な厚さのコート層が形成できる他、帯電ムラのない均一な帯電状態のコート層を形成することができる。
さらに、トナーと潤滑剤とフェライトキャリアとの混合物の摩擦帯電量の絶対値の方が、トナーとフェライトキャリアとの混合物の摩擦帯電量の絶対値より小さいと規定したことにより、軽負荷な摩擦帯電状態が形成される現像装置内においてトナーと潤滑剤とが接触した時、トナーの帯電量を小さく押さえ込むことができ、軽負荷な摩擦帯電状態の形成により生じる局部的な帯電のバラツキを抑制することができると考えられる。
本発明に係る潤滑剤のコールターカウンターにおける重量平均粒径(D4)は25〜45μm、より好ましくは30〜40μmであるとよい。25μm未満の場合には、それにともなう12.7μm以下の粒径のものが増し、トナーと混合した際の摩擦帯電量の絶対
値を小さくする(トリボダウン)ことが難しくなり、ドット再現性を満足させることができないからである。一方、45μmを超える場合には、粒子が大き過ぎて、規制部材とトナー担持体間に詰まり易くなり、白抜けの縦スジの原因となってしまう。
本発明に係る潤滑剤のコールターカウンターにおける12.7μm以下の粒径のものが
占める割合は5体積%未満、より好ましくは3体積%未満であるとよい。5体積%を超える場合には、ドット再現性と耐久初期のスジが満足できない。
本発明に係る潤滑剤のフロー式粒子像測定装置で計測される個数基準の円相当径−円形度スキャッタグラムにおける平均円形度は0.965〜0.995であることが好ましい
。より好ましくは、0.970〜0.995である。円形度0.965未満の場合には、不定形になるため、画像均一性が悪化する。円形度0.995を超える場合には、生産収率が著しく悪化する。
本発明で用いられる潤滑剤は、シリコーン樹脂粒子、PMMA(ポリメチルメタクリレート)粒子、ウレタン系粒子、アクリル系樹脂粒子、ポリスチレン架橋体粒子及びPVDF(ポリフッ化ビニリデン)樹脂粒子などがよい。中でも、ウレタン結合を有するウレタン系粒子が最も好ましい。また、ウレタン粒子の表面には流動性を付与させるための無機微粒子(シリカ、チタン、アルミナなど)が付着しているとより好ましい。ウレタン系粒子が好ましい理由は、おそらくトナー規制部材にコートされている材料との親和性や静電気的引力などの条件を最適化することができ、潤滑剤の規制部材に対するトナー担持体上のコート性を良化することができ、さらには長手方向への潤滑剤の規制部材に対する担持体上のコート性を良化することができるからではないかと考えられる。トナー担持体上のトナーが均一にコートされた結果、ウレタン系粒子が本発明の潤滑剤の中で最も良い結果を得たのだと考えている。
潤滑剤は、トナー担持体又はトナー供給部材に塗布されることにより配される。例えば、潤滑剤をRSローラーへ塗布する際、その添加量としては、現像剤容器に充填するトナーを100質量部とした時に、0.005〜10質量部程度であることが好ましい。0.005質量部未満の場合には、本発明の効果が得られない。10質量部を超える場合には、潤滑剤の量が多く、トナー担持体上のトナーコートを乱し、
画像均一性を悪化させてしまう。
本発明に係るトナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤、及び離型剤からなるトナー粒子を有している。
本発明に係るトナー粒子のコールターカウンターにおける重量平均粒径(D4)は5〜9μm、より好ましくは5.5〜8.5μmであるとよい。5μm未満の場合には、それに伴う4μm以下の粒径のトナー微粒子が増し、部材汚染などを併発しやすくなり、耐久時の現像特性を悪化させてしまう。9μmを超える場合には、耐久でのトナー消費量が急激に増し、耐久後半にてカブリが悪化したり、トナー飛散による機内汚染が生じる。
本発明に係るトナー粒子のコールターカウンターでの4μm以下の粒径のものが占める割合が10個数%以下、より好ましくは6個数%以下であるとよい。10個数%を超える場合には、上記したように微粒子が増すことにより部材汚染などが発生しやすくなり、耐久時の現像特性を悪化させてしまうからである。
本発明に係るトナー粒子のフロー式粒子像測定装置で計測される2μm以下の粒径のものが10個数%以下、より好ましくは5個数%以下であるとよい。10個数%を超える場合には、上記したように微粒子が増すことにより部材汚染などが発生しやすくなり、耐久時の現像特性を悪化させてしまうからである。特に超微粒子が増すと規制部材にそれが融着し、縦スジ誘発の原因となってしまう。
本発明に係るトナーは、粉砕法、あるいは重合法等により製造することができる。トナーの構成材料及び製造方法については、以下で詳しく説明する。
本発明で使用するトナーには、下記構造式(1)又は(2)で表される化合物(R〜R11は、炭素数1〜6までのアルキル基であり、互いに同じであっても、異なっていても良い。)が含有されているとよい。
Figure 2006301309

該エーテル化合物は、結着樹脂との相溶性が優れており、トナーに含有させた場合には、均一に近い状態で分散され存在していると考えられる。また、酸素原子は電気陰性度が高い元素であるため、トナー中に発生した負電荷を非局在化させる。該エーテル化合物はこの2つの特徴を有するため、この化合物の存在は、トナーの負電荷を安定化させる。そのため、該エーテル化合物を含有させる効果は、本発明のトナーが負帯電性トナーである場合に特に顕著となる。
また、該エーテル化合物は三級炭素を有しておりバルキーな構造である。三級炭素を中心とする官能基は立体障害として機能するため、水の影響を受けにくく電荷のリークが抑制される。しかし、酸素原子に結合している炭素が回転運動することにより、立体障害となりうる官能基も動くことができ、帯電のリークに関与する水分子が小さな分子であるため、完全な立体障害は起こらない。三級炭素を中心とする官能基は、適度な立体障害として機能し、その結果、高温高湿環境から低温低湿環境に至るまで、電荷のリークとチャージのバランスが取れ、画像均一性や画像濃度安定性やカブリが良好なものとなる。
上記式(1)又は(2)において、R〜Rのいずれか1つ以上、もしくはR〜R11のいずれか1つ以上が水素原子である場合には、立体障害としての効果が大幅に低減し、逆に炭素数が7以上のアルキル基である場合には、疎水性と親水性のバランスが著しく変化し、結着樹脂との相溶性が低くなることから、本発明の効果が充分得られない。よって、R〜R11は、炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、特に1〜4の炭素数のアルキル基が好ましい。
該エーテル化合物は、上述のような効果を十分に発現するためには、5〜1000ppmの範囲でトナーに含有されているとよい。含有量が5ppmよりも少ないと本発明の効果が充分得られず、1000ppmを超えると帯電量分布が広がり、環境差に起因した現像特性の悪化がみられる。該エーテル化合物の含有量は、好ましくは10〜800ppm、より好ましくは10〜500ppmである。
該エーテル化合物は、1種以上含有されていればよく、別の構造のエーテル化合物が含まれていても良い。その際の含有量は、含有されているエーテル化合物量の総和とする。
構造式(1)又は(2)に該当するエーテル化合物として、以下の構造を有する化合物が挙げられる。尚、ここで記載するエーテル化合物1〜4は、後述する実施例に記載のエーテル化合物1〜4と同じものを示す。
Figure 2006301309

トナーを製造する際、重合開始剤を用いてもよく、該重合開始剤としては、油溶性開始剤及び/又は水溶性開始剤が用いられる。好ましくは、重合反応時の反応温度における半減期が0.5〜30時間の重合開始剤を用いるとよい。また重合性単量体100質量部に対し重合開始剤を0.5〜20質量部の添加量で重合反応を行うと、通常、分子量1万〜10万の間に極大を有する重合体が得られ、適当な強度と溶融特性を有するトナーを得ることができる。重合開始剤例としては、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系またはジアゾ系重合開始剤;ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシネオデカノエート、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、クメンヒドロパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド等の過酸化物系重合開始剤が挙げられる。特に好ましくは、重合反応中の分解時にエーテル化合物を生成するような重合開始剤である。
本発明においては、トナーを製造する際、重合性単量体の重合度を制御する為に、公知の連鎖移動剤、重合禁止剤等を更に添加してもよい。
本発明に係るトナーを得るため、用いられる疎水化シリカとしては、疎水率が90%以上であり、表面のシラノール量A(個/g×10−18)と炭素量B(質量%)との関係が、A/B=3〜30、B=4〜10を示すものである。表面のシラノール量Aは疎水化処理後のシリカ表面の残留シラノール量に起因するものであり、炭素量Bは疎水化処理剤の量に起因するものである。
トナー規制部材としてブレードを用いる現像装置において特に発生しやすいトナー表面へのシリカの埋没を物理的に避けることは困難であり、本発明者らは、トナー表面へのシリカの埋没があっても、良好な流動性と帯電性を維持できるシリカの表面処理条件を検討した結果、シリカの表面のシラノール量A(個/g×10−18)と炭素量B(質量%)を上記のように規定するとよいことを見出した。
従来の疎水化処理シリカが外添されたトナーを、弾性ブレードを備えた現像装置で多数枚プリントし、現像装置内の残留トナーの表面を電子顕微鏡で観察したところ、シリカが多数の一次粒子が集まった粒塊、あるいはさらに顕著なものとしては、鱗片状でトナー表面に埋没していた。しかし、シリカの表面のシラノール量A(個/g×10−18)と炭素量B(質量%)とを、上記の範囲にしたシリカを外添したトナーを用いて、同様の観察を行ったところ、一次粒径のままトナー表面に埋没しているが、流動性と帯電性は、初期状態とほぼ同等レベルを維持できることがわかった。これは、トナー規制部材とトナー担持体との当接部分でずり応力を受けても、シリカが本来もつトナー間でのコロとしての作用を維持できるため、鱗片状のシリカ凝集体の発生を抑え、シリカはほぼ一次粒径のままトナー表面に埋没されて、初期状態とほぼ同等の流動性と帯電性を維持できたものと考えられる。
シリカの疎水率が90%未満の場合、例えば高湿環境下においてシリカが水分を吸着し摩擦帯電量が低下するため、カブリが生じたりトナー飛散の悪化が生じる。
また表面シラノール量Aと炭素量Bの比(A/B)は3〜30が好ましく、より好ましくは10〜25である。A/Bが3未満の場合、電荷のリークサイトとなる表面のシラノ
ール量が少ないため、低温低湿環境下でトナーの摩擦帯電(トリボ)が不均一となりやすい。特に小径スリーブの如き接触面積の小さい領域での摩擦帯電により、トナー担持体上のトナーが帯電される態様においては、トナートリボの不均一性がより顕著になり、現像時における画像均一性が悪化する。またA/Bが30を超える場合、疎水化処理の際に凝集体ができやすく好ましくない。
また、炭素量Bは4〜10が好ましく、より好ましくは5〜8である。炭素量Bが4未満の場合、シリカの疎水性が不十分で高湿高温環境下での帯電量が不安定になる。また炭素量Bが10を超える場合、耐久過程で上述の鱗片状の凝集体ができやすく、トナーの流動性が悪化するため、トナー担持体上におけるトナーコート性が悪化し、ひいては画像均一性が劣化する。
シリカの疎水率を90%以上とするためには、シリカを、シリコーンオイル、シリコーンワニス、シランカップリング剤、シリル化剤等で疎水化処理するのが好ましい。
本発明において、表面のシラノール量A(個/g×10−18)と炭素量B(質量%)を上記範囲にするために用いられる疎水化処理剤としては、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルクロルシラン、ジメチルジクロルシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、ジフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル等が挙げられる。
疎水化処理シリカに対し、該疎水化処理剤が20〜50質量%含有されているとよい。
疎水化処理の方法としては、気相法や溶剤法が用いられるが、好ましくは気相法である。
また、本発明に用いられる疎水性シリカは、一次平均粒径が25nm以下であることが好ましい。一次平均粒径が25nmを超えると、そもそものトナーの流動性が不十分となり、好ましくない。
なお、疎水性シリカの添加量は、トナー中の含有量として0.2〜3.5質量%が好ましく、さらに好ましくは0.3〜2.5質量%である。
本発明において、トナーには、シリカ以外の無機微粉末及び有機微粉末が添加されていてもよい。
シリカ以外の無機微粉末としては、シリコーン樹脂、酸化チタン(アナターゼ型、ルチン型、ルチンアナターゼ型、非結晶性)、酸化アルミニウム、チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、窒化ケイ素などの窒化物、炭化ケイ素などの炭化物、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなどの金属塩、フッ化カーボン、ハイドロタルサイトなどが挙げられる。有機微粉末としては、PMMA樹脂や、帯電制御剤などが挙げられる。シリカ以外の無機微粉末は疎水化されていてもいなくても構わない。より好ましくは、疎水化処理が良く、疎水化処理する場合には、湿式法または乾式法のいずれを用いてもよい。
本発明においてシリカ以外の添加微粉末は、トナー粒子100質量部に対し好ましくは0.01〜5質量部、より好ましくは0.1〜2.5質量部、さらに好ましくは、0.2〜1.8質量部をトナー粒子と混合して使用するのがよい。
本発明に係るトナーについて、その製造方法を以下に示す。
本発明に係るトナーを粉砕法により製造する場合には、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を、加圧ニーダーやエクストルーダー、或いはメディア分散機等を用いて混練、均一に分散させた後、機械的又はジェット気流下でターゲットに衝突させて所望のトナー粒径に微粉砕化させ、更に分級工程を経た後、機械的手段を用いて所望の円形度を有するト
ナー粒子を得る。さらに、前記微粉砕化されたトナー粒子を湿式あるいは乾式の熱球形化処理しても構わない。このようにして得られたトナー粒子は、公知の方法を用いて疎水化シリカを混合・外添させ、本発明のトナーとする。
本発明に係るトナーを重合法により製造する場合には、特に制約を受けるものではないが、特開昭59−61842号公報等に述べられている懸濁重合法を用いて直接トナー粒子を生成する方法;単量体には可溶で水溶性重合開始剤の存在下で直接重合させてトナー粒子を生成するソープフリー重合法に代表される、乳化重合法によるトナー粒子の製造が挙げられる。また、マイクロカプセル製法のような界面重合法、in −site重合法、コアセルベーション法などによる製造も挙げられる。さらに、特開昭63−186253号公報、特開平9−114125号公報等に開示されている様な、少なくとも1種以上の微粒子を凝集させ所望の粒径のものを得る界面会合法なども挙げられる。
前記各重合法の中でも、小粒径のトナー粒子が容易に得られる懸濁重合方法が特に好ましい。さらに一旦得られた重合粒子に更に単量体を吸着させた後、重合開始剤を用い重合させるシード重合方法も本発明に好適に利用することができる。このとき、吸着せしめる単量体中に、極性を有する化合物を分散あるいは溶解させて使用することも可能である。
懸濁重合方法においては、水系媒体中で主要単量体よりも離型剤であるワックスの極性を小さく設定し、極性樹脂を添加せしめて重合性単量体を重合させることで、ワックスを極性樹脂及び結着樹脂で被覆したコアーシェル構造を有するトナーを得る方法が挙げられる。
ワックスをトナー内に良好に内包化することができれば、比較的多量のワックスをトナーが含有していてもトナー表面への露出は少なく、連続プリントにおけるトナー劣化を抑制することができる。
次に本発明に係るトナーの材料について以下説明する。
本発明に係るトナーを粉砕方法で製造する場合、トナーを製造するために用いる結着樹脂としては、ポリスチレン;ポリ−p−クロルスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン置換体の単重合体;スチレン−p−クロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、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−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体等のスチレン系共重合体;アクリル樹脂;メタクリル樹脂;ポリ酢酸ビニール;シリコーン樹脂;ポリエステル樹脂;ポリアミド樹脂;フラン樹脂;エポキシ樹脂;キシレン樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独で又は混合して使用される。
スチレン共重合体のスチレンモノマーに対するコモノマーとしては、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドジテル、アクリル酸オクチル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸オクチル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドのような二重結合を有するモノカルボン酸もしくはその置換体;マレイン酸、マレイン酸ブチル、マレイン酸メチル、マレイン酸ジメチルのような二重結合を有するジカルボン酸及びその置換体;塩化ビニル、酢酸ビニル、安息香酸ビニルのようなビニルエステル;エチレン、プロピレン、ブチレンのようなエチレン系オレフィン;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトンのようなビニ
ルケトン;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルのようなビニルエーテルが挙げられる。これらビニル単量体が単独もしくは2つ以上用いられる。
スチレン共重合体はジビニルベンゼン等の架橋剤で架橋されていることがトナーの定着温度領域を広げ、耐オフセット性を向上させる上で好ましい。
本発明に係るトナーを重合方法で製造する場合、トナーを製造するために用いる重合性単量体としては、ラジカル重合が可能なビニル系重合性単量体が用いられる。前記ビニル系重合性単量体としては、単官能性重合性単量体或いは多官能性重合性単量体を使用することが出来る。単官能性重合性単量体としては、スチレン;α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、ο−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン、p−メトキシスチレン、p−フェニルスチレンのようなスチレン誘導体;メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、iso−プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、iso−ブチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、n−アミルアクリレート、n−ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、n−オクチルアクリレート、n−ノニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ベンジルアクリレート、ジメチルフォスフェートエチルアクリレート、ジエチルフォスフェートエチルアクリレート、ジブチルフォスフェートエチルアクリレート、2−ベンゾイルオキシエチルアクリレートのようなアクリル系重合性単量体;メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、iso−プロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、iso−ブチルメタクリレート、tert−ブチルメタクリレート、n−アミルメタクリレート、n−ヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、n−オクチルメタクリレート、n−ノニルメタクリレート、ジエチルフォスフェートエチルメタクリレート、ジブチルフォスフェートエチルメタクリレートのようなメタクリル系重合性単量体;メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル、ギ酸ビニルのようなビニルエステル;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルのようなビニルエーテル;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロピルケトンのようなビニルケトンが挙げられる。
多官能性重合性単量体としては、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、2,2’−ビス(4−(アクリロキシ・ジエトキシ)フェニル)プロパン、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、2,2’−ビス(4−(メタクリロキシ・ジエトキシ)フェニル)プロパン、2,2’−ビス(4−(メタクリロキシ・ポリエトキシ)フェニル)プロパン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、テトラメチロールメタンテトラメタクリレート、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタリン、ジビニルエーテル等が挙げられる。
本発明においては、上記した単官能性重合性単量体を単独で或いは2種以上組み合わせ
て、又は上記した単官能性重合性単量体と多官能性重合性単量体を組み合わせて使用する。多官能性重合性単量体は架橋剤として使用することも可能である。
重合法でトナーを製造する場合に用いられる架橋剤としては、2個以上の重合可能な二重結合を有する化合物が用いられる。例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレンのような芳香族ジビニル化合物;エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレートのような二重結合を2個有するカルボン酸エステル;ジビニルアニリン、ジビニルエーテル、ジビニルスルフィド、ジビニルスルホンのようなジビニル化合物;及び3個以上のビニル基を有する化合物が挙げられる。これらは単独または混合物として用いられる。
本発明に係るトナーに含有される離型剤であるワックスとしては、エステルワックスが最も好ましい。また、エステルワックスと併用して以下のものを添加しても構わない。
キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、木ろう、ホホバ油のような植物系ワックス、蜜蝋、ラノリン及び鯨ろうのような動物系ワックス、モンタンワックス、オゾケライト及びセレシンのような鉱物系ワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトローラータムのような石油ワックス、ポリオレフィンワックス、フィッシャートロピッシュワックスのような合成炭化水素;アミドワックス;ケトンワックス;高級脂肪酸;高級脂肪酸金属塩;長鎖アルキルアルコールが挙げられる。必要に応じて、これらにグラフト化、ブロック化、蒸留などを施しても構わない。また、前記ワックスのエマルションタイプでも構わない。
本発明に係るトナーは、荷電制御剤を含有しても構わない。トナーを負荷電性に制御するものとして下記物質がある。一例を挙げるがこれら以外のものでも構わない。
例えば、有機金属化合物、キレート化合物が有効であり、モノアゾ金属化合物、アセチルアセトン金属化合物、芳香族オキシカルボン酸、芳香族ダイカルボン酸、オキシカルボン酸及びダイカルボン酸系の金属化合物がある。他には、芳香族オキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸並びにその金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノール等のフェノール誘導体類などがある。
さらに、尿素誘導体、含金属サリチル酸系化合物、含金属ナフトエ酸系化合物、ホウ素化合物、4級アンモニウム塩、カリックスアレーン、等が挙げられる。
トナーを正荷電性に制御するものとして下記物質がある。一例を挙げられるがこれら以外のものでも構わない。
ニグロシン及び脂肪酸金属塩等によるニグロシン変性物、グアニジン化合物、イミダゾール化合物、トリブチルベンジルアンモニウム−1−ヒドロキシ−4−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートのような4級アンモニウム塩;これらの類似体であるホスホニウム塩のようなオニウム塩及びこれらのレーキ顔料;トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料(レーキ化剤としては、燐タングステン酸、燐モリブデン酸、燐タングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物など);高級脂肪酸の金属塩;ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイドのようなジオルガノスズオキサイド;ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレートのようなジオルガノスズボレート類、等が挙げられる。これらを単独で或いは2種類以上組み合わせて用いることができる。特に好ましくは、オキシカルボン酸が本発明では適している。
荷電制御剤を含有させる場合には、結着樹脂100質量部当たり0.01〜20質量部、より好ましくは0.5〜10質量部含有させるとよい。
本発明に係るトナーに含有される着色剤としては、以下に挙げるものが使用できる。
黒色着色剤としては、カーボンブラック、以下に示すイエロー/マゼンタ/シアン着色剤を用い黒色に調色されたものが使用できる。
着色剤は、公知の染料及び顔料が利用でき、例えば、以下に示すものが挙げられる。
イエロー着色剤としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アントラキノン化合物、アゾ金属錯体メチン化合物、アリルアミド化合物に代表される化合物が用いられる。具体的には、C.I.Pigment Yellow3.7.10.12.13.14.15.17.23.24.60.62.74.75.83.93.94.95.99.100.101.104.108.109.110.111.117.123.128.129.138.139.147.148.150.166.168.169.177.179.180.181.183.185.191:1.191.192.193.199等が好適に用いられる。
マゼンタ着色剤としては、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物が用いられる。具体的には、C.I.ピグメントレッド2、3、5、6、7、23、48;2、48;3、48;4、57;1、81;1、122、146、150、166、169、177、184、185、202、206、220、221、254、C.I.ピグメントバイオレッド19が特に好ましい。
シアン着色剤としては、フタロシアニン化合物及びその誘導体,アントラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物等が利用できる。具体的には、C.I.ピグメントブルー1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62、66等が特に好適に利用される。
なお、色域を拡大させる為に一般に知られる染料を併用しても構わない。
イエロー染料としては、ソルベントイエロー33、56、79、82、93、112、162、163、ディスパースイエロー42、54、64、164、201、211等が挙げられる。
マゼンタ用染料としては、C.I.ソルベントレッド1、3、8、23、24、25、27、30、49、52、81、82、83、84、100、109、111、121、135、168、179、207;C.I.ディスパースレッド9、22、60;C.I.ソルベントバイオレット8、13、14、21、27、C.I.ディスパースバイオレット1、C.I.ベーシックレッド1、2、9、12、13、14、15、17、18、22、23、24、27、29、32、34、35、36、37、38、39、40;C.I.ベーシックバイオレット1、3、7、10、14、15、21、25、26、27、28、C.I.ダイレクトレッド1、4;C.I.アッシドレッド1、C.I.モーダントレッド30等が挙げられる。
シアン用染料としてはC.I.ソルベントブルー14、35、36、59、63、94、197、C.I.ダイレクトブルー1、2、C.I.アッシドブルー9、15、C.I.ベーシックブルー3、5、C.I.モーダントブルー7、C.I.ダイレクトグリーン6、C.I.ベーシックグリーン4、6、等が挙げられる。
これらの染料は、結着樹脂100質量部に対し0.1〜20質量部、好ましくは0.3〜10質量部の添加量が好ましい。
本発明に係るトナーが重合法で製造される場合、トナーには極性樹脂が添加されていたもよい。
該極性樹脂としては、例えば、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド、セルロースなどが挙げられる。より好ましくは材料の多様性からポリエステルが望まれる。該極性樹脂は、結着樹脂100質量部当たり0.01〜20質量部、より好ましくは0.5〜10質量部で使用するのがよい。
また、本発明に係るトナーを懸濁重合で製造する場合には、通常、単量体組成物100質量部に対し、水300〜3000質量部を分散媒体として使用するのが好ましい。分散剤としては、例えば、無機系酸化物としてリン酸三カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ベントナイト、シリカ、アルミナ、ドデシル硫酸ナトリウム等が挙げられる。有機系化合物としては例えばポリビニルアルコール、ゼラチン、メチセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、デンプン等が挙げられる。これら分散剤は、重合性単量体100質量部に対して0.1〜5.0質量部を使用することが好ましい。これら分散剤の微細化のために0.001〜0.1質量%の界面活性剤を併用しても良い。具体的には市販のノニオン、アニオン、カチオン型の界面活性剤が利用できる。例えばドデシル硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウム等が好ましく用いられる。
本発明に係るトナーを会合重合法で製造する場合、以下に記載する金属塩から選択される凝集剤を使用してもよい。具体的には、一価の金属として例えばナトリウム、カリウム、リチウム等のアルカリ金属の塩、二価の金属として例えばカルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類の金属塩、マンガン、銅等の二価金属の塩、鉄、アルミニウム等の三価金属の塩等が挙げられる。ここで、塩とは、具体的には、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、塩化カルシウム、塩化亜鉛、硫酸銅、硫酸マグネシウム、硫酸マンガン等である。上記した凝集剤は、組み合わせて使用してもよい。
これらの凝集剤は臨界凝集濃度以上で添加されるのがよい。この臨界凝集濃度とは、凝集剤を添加して凝集が発生する濃度を示すものである。例えば、岡村誠三他著「高分子化学 17、601(1960)」等に記述されており、詳細な臨界凝集濃度を求めることができる。
本発明では、凝集剤の添加量は、臨界凝集濃度以上であればよいが、好ましくは臨界凝集濃度の1.5倍以上で添加するのがよい。
本発明に係るトナーを会合重合法で製造する場合、水に対して無限溶解する溶媒を使用するとよい。具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、t−ブタノール、メトキシエタノール、ブトキシエタノール等のアルコール類、アセトニトリル等のニトリル類、ジオキサン等のエーテル類をあげることができる。特に、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコールが好ましい。
本発明では、トナーの摩擦帯電(トリボ)に関し、以下のように規定する。
トナーとフェライトキャリアとの混合物の摩擦帯電量の絶対値が、トナーと潤滑剤とフェライトキャリアとの混合物の摩擦帯電量の絶対値より大きい必要がある。トナーとフェライトキャリアとの混合物の摩擦帯電量の絶対値以上に、トナーと潤滑剤とフェライトキャリアとの混合物の摩擦帯電量の絶対値が大きい場合には、画像均一性(ドット再現性)を満足させることができない。
摩擦帯電量の具体的な測定方法は、後述する。
摩擦帯電量を求めるためにトナーや潤滑剤に混合させるフェライトキャリアは、平均粒径が10〜100μm、好ましくは20〜80μmであるとよい。
特に好ましい態様としては、Cu−Zn−Feの3元系のフェライトを用いるとよい。表面がフッ素系樹脂とスチレン系樹脂の如き樹脂の組み合せ、例えばポリフッ化ビニリデンとスチレン−メチルメタアクリレート樹脂;ポリテトラフルオロエチレンとスチレン−メチルメタアクリレート樹脂、フッ素系共重合体とスチレン系共重合体;などを90:10〜20:80、好ましくは70:30〜30:70の比率で混合したものを、0.01〜5重量%、好ましくは0.1〜1重量%でコーティングし、250メッシュパス、400メッシュオンのキャリア粒子が70重量%以上ある上記平均粒径を有するコートフェライトキャリアを用いるとよい。上記フッ素系共重合体としてはフッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体(10:90〜90:10)が例示され、スチレン系共重合体としてはスチレン−アクリル酸2−エチルヘキシル(20:80〜80:20)、スチレン−アクリル酸2−エチルヘキシル−メタクリル酸メチル(20〜60:5〜30:10〜50)が例示できる。
また、本発明では、トナーとフェライトキャリアとの混合物の摩擦帯電量と、トナーと潤滑剤とフェライトキャリアとの混合物の摩擦帯電量との関係が下記式で表されることが望ましい。
Figure 2006301309
本発明において、トナー担持体の表面粗さRaは0.2以上0.8未満であることが好ましい。0.2未満の場合には、表面が平滑過ぎて、トナー搬送性が著しく低下し画像濃度が出ない。0.8を超える場合には、トナー搬送性が著しく増加し、かぶりが急激に増加する。
トナー担持体の直径は6〜16mmであることが好ましい。より好ましくは8〜15mmである。6mm未満の場合には、トナー搬送性が著しく低下し画像濃度が出ない。16mmを超える場合には、小型マシンに搭載する現像器には適さないうえ、規制部材とトナー担持体との当接部分でのトナーにかかる負荷も大きくなり、耐久後半でトナーが劣化しやすくなり、画像濃度低下やカブリ増加を引き起こすからである。
以下、本発明で用いる各種測定方法について説明する。
潤滑剤のコールターカウンターにおける重量平均粒径(D4)、12.7μm以下の粒
径の占める割合、トナーのコールターカウンターにおける重量平均粒径(D4)、4μm以下の粒径の占める割合は、以下のように求められる。
コールター法による粒度分布解析にて測定する。測定装置としては、コールターカウンターTA−II或いはコールターマルチサイザーII(コールター社製)を用いる。電解液は、1級塩化ナトリウムを用いて、約1%NaCl水溶液を調製する。例えば、ISOTON−II(コールターサイエンティフィックジャパン社製)が使用できる。測定方法としては、前記電解水溶液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ホン酸塩)を、0.1〜5ml加え、さらに測定試料を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、測定試料の体積及び個数を各チヤンネルで測定して、測定試料の体積分布と個数分布を算出する。それから、測定試料の個数分布から求めた個数平均粒径(D1)と、測定試料の体積分布から求めた重量基準の測定試料の重量平均粒径(D4)(各チャンネルの中央値をチャンネル毎の代表値とする)を求める。
チャンネルとしては、2.00〜2.52μm;2.52〜3.17μm;3.17〜4.00μm;4.00〜5.04μm;5.04〜6.35μm;6.35〜8.00μm;8.00〜10.08μm;10.08〜12.70μm;12.70〜16.00μm;16.00〜20.20μm;20.20〜25.40μm;25.40〜32.00μm;32.00〜40.30μmの13チャンネルを用いる。
次に、潤滑剤とトナーの平均円形度は、トナーの形状を定量的に表現するため用いたものであり、本発明ではフロー式粒子像測定装置FPIA−1000型(東亜医用電子社製)を用いて測定を行い、下記式により算出する。
Figure 2006301309
ここで、「粒子投影面積」とは二値化された潤滑剤又はトナー像の面積であり、「粒子投影像の周囲長」とは該潤滑剤又はトナー像のエッジ点を結んで得られる輪郭線の長さをいう。
本発明における円形度は潤滑剤又はトナーの凹凸の度合いを示す指標であり、完全な球形の場合には1.000を示し、表面形状が複雑になる程、円形度は小さな値となる。円形度の頻度分布の平均値を意味する平均円形度Cは、粒度分布の分割点iでの円形度(中心値)をci、頻度をfciとすると、次式から算出される。
Figure 2006301309
具体的な測定方法としては、予め不純固形物などを除去したイオン交換水10mlを容器中に用意し、その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ホン酸塩を加えた後、更に測定試料0.02gを加え、均一に分散させる。分散手段としては、超音波分散機UH−50型(エスエムテー社製)に振動子としてφ5mmのチタン合金チップを装着したものを用い、5分間分散処理を行い、測定用の分散液とする。その際、該分散液の温度が40度以上にならないように適宜冷却する。
フロー式粒子像測定装置「FPIA−1000型」(東亜医用電子社製)を用い、測定
時の潤滑剤又はトナーの濃度が3000〜1万個/μlとなるように該分散液濃度を再調整し、潤滑剤又はトナーを1000個以上計測し、円相当径分布に基づく数及び規定された円相当径を有する粒子の割合(個数%)を測定できる。結果(頻度%及び累積%)は、下記表1に示す通り、粒径0.6〜400μmの範囲を226チャンネル(1オクターブに対し30チャンネルに分割)に分割して得ることができる。計測後、このデータを用いて潤滑剤又はトナーの円形度頻度分布等を求める。
Figure 2006301309
トナーの摩擦帯電(トリボ)量の測定は、ブローオフ法に基づき、以下の方法により行う。
図1はトナーの摩擦帯電量を測定する装置の説明図である。先ず、底に目開き20μm(635メッシュ)のスクリーンCのある金属製の測定容器Bに摩擦帯電量を測定しようとするトナーとフェライトキャリアとの振とうした混合物を20gを入れ金属製のフタDをする。このときの測定容器B全体の重量を秤りW1(g)とする。次に、吸引機A(測定容器Bと接する部分は少なくとも絶縁体)において、吸引口Gから吸引し風量調節弁Fを調整して真空計Eの圧力を250mmAqとする。この状態で充分、好ましくは2分間吸引を行いトナーを除去する。このときの電位計Iの電位をV(ボルト)とする。ここで
Hはコンデンサーであり容量C(μF)とする。吸引後の測定容器全体の重量を秤りW2(g)とする。この時、このトナーの摩擦帯電量(mC/kg)は下記式より求められる。
Figure 2006301309
上記測定では、試料としてトナーとフェライトキャリアとの混合物を用いてトナーの摩擦帯電量を求めたが、トナーと潤滑剤の摩擦帯電量を求める場合には、試料としてトナーと潤滑剤とフェライトキャリアとの振とうした混合物を用いればよい。測定試料の調製は以下のようにして行う。トナーとキャリアとを混合する場合には、重量比でトナー/キャリア=2/98仕込みとし、トナーと潤滑剤とキャリアとを混合する場合には、重量比でトナー/潤滑剤/キャリア=1/1/98仕込みとする。
摩擦帯電量の測定に使用されるフェライトキャリアとしては、Cu−Zn−Feの3元系のフェライトが挙げられる。その表面をフッ素系樹脂とスチレン系樹脂の如き樹脂の組み合せ、例えばポリフッ化ビニリデンとスチレン−メチルメタアクリレート樹脂;ポリテトラフルオロエチレンとスチレン−メチルメタアクリレート樹脂、フッ素系共重合体とスチレン系共重合体;などを90:10〜20:80、好ましくは70:30〜30:70の比率の混合物としたもので、0.01〜5重量%、好ましくは0.1〜1重量%コーティングし、250メッシュパス、400メッシュオンのキャリア粒子が70重量%以上ある上記平均粒径を有するコートフェライトキャリアであるものが挙げられる。該フッ素系共重合体としてはフッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体(10:90〜90:10)が例示され、スチレン系共重合体としてはスチレン−アクリル酸2−エチルヘキシル(20:80〜80:20)、スチレン−アクリル酸2−エチルヘキシル−メタクリル酸メチル(20〜60:5〜30:10〜50)が例示される。
上記化合物の処理量は、一般には総量でキャリア100重量部に対し0.1〜30重量部、好ましくは0.5〜20重量部である。
これらキャリアの平均粒径は10〜100μm、好ましくは20〜50μmを有することが好ましい。
具体的には、ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン共重合体(共重合体量8:2)とスチレン−アクリル酸2−エチルヘキシル−メタクリル酸メチル(共重合重量比45:20:35)を50:50の重量比率で約0.5wt%コーティングしたCu−Zn−Fe系磁性フェライトキャリア(平均粒径40μm)が挙げられる。
尚、後記実施例において、摩擦帯電量の測定は、実施例に記載の外添剤を外添したトナーを用いて行った。また、(20℃/60%RH)の環境にて放置した測定試料を150回振とうして、摩擦帯電量を測定した。
シリカの疎水率は以下の方法で測定する。200mlの分液ロートにシリカ1gを採り、イオン交換水100mlを加える。ターブラシェイカーT2Cに分液ロートをセットし、90rpmで10分間シリカを分散させる。その後10分間静置した後20〜30ml抜き出し10mmセルに分取する。イオン交換水をブランクとして分光光度計UV−210(島津製作所)で水層の濁りを測定する。波長500nmでの読み値を疎水率とする。
シリカの表面のシラノール量の測定は、リチウムアルミニウムハイドライド法を用いる。また、炭素量の測定は、元素分析装置EA−1108(Carlo Erba社製)を
用いて測定する。
トナー担持体の表面の平均粗さRaは、JIS B0601(2001)に基づき、小坂研究所製サーフコーダーSE−3500を用いて、カットオフ0.8mm、評価長さ4mm、送り速度0.5mm/sの条件で、軸方向3点×周方向3点=9点について各々測定し、その平均値をとることにより求める。
トナー中のエーテル化合物の含有量は以下の方法で測定する。
エーテル化合物の定量は、例えばFID検出器、マススペクトルなどを検出器として具備するガスクロマトグラフィー、あるいはUVスペクトル、示差屈折率計を具備する液体クロマトグラフィーにて行うことができる。
実施例では、トナー中に含まれるエーテル化合物の量を、以下に記載のマルチプルヘッドスペース抽出方法により測定した。
ヘッドスペースサンプラーは、株式会社パーキンエルマージャパン製、HS40XL、GC/MSはサーモクエスト株式会社製、TRACE GC, TRACE MSを用いた。
マルチプルヘッドスペース抽出方法によるピーク面積の計算は、下記近似式を用いて行う。
Figure 2006301309
サンプルバイアルは、ガスクロマトグラフィーに接続され、マルチプルヘッドスペース抽出方法を使用して分析する。
(1)ヘッドスペースサンプラー条件
・サンプル量:50mg
・バイアル:22ml
・サンプル温度:120℃
・ニードル温度:150℃
・トランスファーライン温度:180℃
・保持時間:60min
・加圧時間:0.25min
・注入時間:0.08min
(2)GC条件
・カラム:HP5−MS(0.25mm,60m)
・カラム温度:40℃(3min),70℃(2.0℃/min),150℃(5.0℃/min),300℃(10.0℃/min)
・スプリット比 50:1
(3)器具
密閉容器として、株式会社パーキンエルマージャパン製、ヘッドスペース分析用ガラス製バイアル(22ml)を使用する。
(4)方法
i)標準試料の作製
まず、エーテル化合物定量用の標準サンプルとして、エーテル化合物濃度が1000ppmのメタノール溶液を調製し、この液の5μlを、10μl容積のマイクロシリンジを用いて、22mlのガラス製バイアルに入れ、高温分析用セプタムによりすばやく密栓する。尚、エーテル化合物の構造式が不明の場合には、ガスクロマトグラフィ-質量分析(
GC-MS)あるいは液体クロマトグラフィ-質量分析(LC−MS)等の分析方法により構造を特定し、特定された物質にて前記方法にて定量することが可能である。
ii)トナー試料の作製
トナー50mgを22mlのガラス製バイアルに入れ、高温分析用セプタムにより密栓しサンプルとする。
(5)解析
エーテル化合物の標準サンプルを定量的マルチプルヘッドスペース抽出方法を使用して測定し、エーテル化合物0.005μl当りの総ピーク面積を求める(なお、GCの感度は日間変動があるため、エーテル化合物0.005μl当りのピーク面積は測定毎に調べておく必要がある)。
次に、トナーの定量的マルチプルヘッドスペース抽出方法より求めた総ピーク面積と、エーテル化合物標準サンプルの総ピーク面積から比例計算により測定サンプル中のエーテル化合物体積を求め、算出された値にエーテル化合物の比重を乗じて重量換算を行い、トナー中のエーテル化合物濃度を計算する。
次に、本発明に係るカラー画像形成装置及び画像形成方法について説明する。
図2に、本発明に係る現像装置を有するカラー画像形成装置例を示す。
図2の画像形成装置100は、電子写真方式を利用して画像を形成することのできるレーザビームプリンタである。レーザビームプリンタは、画像形成装置本体100Aに接続されたパーソナルコンピュータなどのホスト、或いは、画像形成装置本体100Aに接続された外部装置、例えば光学的に原稿情報を読み取り電気信号に変換する原稿読み取り装置などの外部装置からの画像情報信号に応じて画像形成を行う。
レーザビームプリンタとされる画像形成装置100は、像担持体としてのドラム状の電子写真感光体(以下、「感光ドラム」という。)1を回転可能に有している。
感光ドラム1の周囲には、帯電手段としての一次帯電器、本発明では帯電ローラ2が配置され、回転する感光ドラム1の表面を一様に帯電させる。帯電ローラ2には、電圧印加手段としての帯電バイアス印加電源21より、感光ドラム1が所望の基準電位(暗電位Vd)となるように所定の帯電バイアスが印加される。
次に、外部装置より入力された画像情報に対応して、レーザスキャナユニットとされる露光装置3より感光ドラム1上に光照射を行い、感光ドラム1上に静電像を形成する。
次いで、感光ドラム1上の静電潜像は、現像装置10に収容された、帯電ローラ2の印加電圧と同極性の摩擦帯電極性を有する現像剤(トナー)Tにより現像され、可視像、即ち、トナー像とされる。現像装置10については後で更に詳しく説明する。
一方、感光ドラム1上のトナー像形成と同期して、記録用紙、OHP、布などとされる記録材Qが、記録材供給部30から、感光ドラム1と転写手段としての転写帯電器4とが
対向配置された転写部Mに搬送されてくる。本発明では、転写帯電器4は、転写ローラとされるが、これに限定されるものではない。
つまり、記録材収容部としてのカセット31から供給ローラ32によって送り出された記録材Qは、レジストローラ33によってトナー像と記録材Q上の画像転写領域との同期をとって転写部Mへと送給される。
こうして、感光ドラム1上に形成されたトナー像は、転写ローラ4にて記録材Qに転写される。転写ローラ4には、電圧印加手段としての転写バイアス電源41より、トナーTの正規の帯電極性とは逆極性の転写バイアスが印加される。
その後、記録材Qは感光ドラム1より分離され、続いて記録材搬送手段8によって定着装置6に搬送される。ここで、記録材Q上の未定着のトナー像は、熱、圧力によって像として記録材Qに定着される。次いで、記録材Qは、装置本体100A外に排出される。
又、転写ローラ4で転写されずに残った感光ドラム1上のトナーTは、クリーニング手段として、クリーニングブレードなどを備えるクリーニング装置5にて除去され、感光ドラム1は次の画像形成プロセスに供される。
上記カラー画像形成装置に使用される本発明のカラー画像形成方法は、フルカラー画像形成においても好ましく使用でき、その際には、複数用意された現像剤容器からロータリやタンデムなどの手段によって、各色の着色トナーを逐次感光ドラム1に現像し画像形成をする。
次に、図3を用いて現像装置10について説明する。
図3に記載の現像装置10は、非磁性一成分非接触現像方式を採用している。該現像装置は、トナーを収容する現像剤容器と、トナーを担持し搬送するトナー担持体と、トナー担持体上のトナー量を規制するトナー規制部材と、トナー担持体にトナーを供給するトナー供給部材とを有している。以下、さらに詳しく説明する。
現像装置本体を構成する現像剤容器16には、現像剤としての絶縁性の非磁性一成分トナーTを収容している。
更に、現像剤容器16には、トナー担持体としての現像ローラ11と、トナー供給部材としての現像剤供給及び剥ぎ取りローラ(RSローラ)12と、現像ローラ11上の現像剤量を規制するトナー規制部材としての規制ブレード13と、板状の現像剤攪拌部材14と、が配置される。
感光ドラム1との対向部において現像剤容器16は一部開口しており、前記現像ローラ11は、この開口部の長手方向略全域にわたり、現像剤容器16の開口部より外方へと一部露出するようにして、回転可能に設けられている。本発明では、現像ローラ11は、図中矢印方向、即ち、感光ドラム1と現像ローラ11との対向部(現像領域)Nにおいて各表面移動方向が同方向となるように回転する。
トナーTは、例えば、上述のように、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれかの色の顔料を含有する、負帯電性非磁性一成分トナーである。
撹拌部材14が図中矢印の方向に回転することにより、現像剤容器16内のトナーTを、現像ローラ11へと搬送する。
RSローラ12は現像ローラ11に当接されており、現像ローラ11との当接部でカウンタ方向、即ち、現像ローラ11とRSローラ12の表面移動方向が当接部にて反対方向となるように回転することで、トナーTを現像ローラ11上に供給する。又、これと同時に、RSローラ12は、感光ドラム1の対向位置を通過しても現像されなかった現像ローラ11上のトナーを剥ぎ取る。
現像剤容器16内には、仕切り板15が設けられており、攪拌部材14によって常に一定量のトナーを現像ローラ11近傍のRSローラ12上に供給するべく、該仕切り板15の高さは適正化されている。攪拌部材14は、2個若しくはそれ以上であってもよく、現像装置10の構成に合わせて、現像剤容器16の端部から現像ローラ11若しくはRSローラ12の近傍までトナーTを搬送することができれば、その個数は何ら限定されるものではない。又、攪拌部材14は、各種形状に加工された板状若しくはスクリューであってよい。
現像ローラ11には、トナー規制部材として規制ブレード13が当接されており、現像ローラ11上のトナーTを規制してトナー薄層を形成し、現像領域Nに搬送されるトナー量を規定すると同時に、トナーTを帯電させる。現像領域Nに搬送されるトナー量は、現像ローラ11上に接触する規制ブレード13の当接圧や当接長さや材質などにより決定することができる。
規制ブレード13としては、厚さ数百μmのリン青銅、ステンレスなどの金属薄板上に樹脂製の規制部が接着若しくは溶着され、金属薄板の弾性によって規制ブレード13が均一に現像ローラ11に当接するようにしたチップブレードなどを用いることができる。この金属薄板の材質、厚さ、侵入量、設定角によって規制ブレード13の当接条件を決定することができる。
現像ローラ11は、現像領域Nで感光ドラム1の表面と所定の間隔(SDギャップ)をおいて対向配置されている。そして、少なくとも現像工程時には、現像ローラ11に交流電圧に直流成分を重畳した現像バイアスを印加して現像を行う。
斯かる構成の現像装置10において、所望の帯電量と所望の層厚で現像ローラ11の表面に付着して現像領域Nに搬送されてきたトナーTは、電圧印加手段としての現像バイアス電源18(図2参照)から印加される現像バイアスによって現像ローラ11と感光ドラム1との間で往復運動を行う。これにより、感光ドラム表面に形成された静電像に応じて、トナーTが現像ローラ11から感光ドラム1上へと転移し、該静電像をトナー像として可視化する(非接触現像方法)。
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの具体例にのみ限定されるものではない。
まず、トナー、潤滑剤、トナー担持体の製造方法について記載する。尚、実施例中及び比較例中、部および%は特に記載がない限り、全て質量基準とする。
(マゼンタトナーNo.1の製造)
本発明に用いるマゼンタトナーは次のように調製した。高速撹拌装置TK−ホモミキサー(特殊機化工業製)を備えた容器に、イオン交換水900質量部とリン酸三カルシウム5質量部を添加し回転数を10000回転/分に調整し、60℃に加温して分散媒系とした。
一方、分散質系は、下記混合物をメディア式分散機を用い3時間分散させた後、ペンタエリスルトールテトラミリステート(DSCピーク 63℃)15質量部を添加し、内温を65度にして30分間保温した。
・スチレン ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・60 質量部
・2−エチルヘキシルアクリレート ・・・・・・・・・・・40 質量部
・C.I.Pigment Red 122 ・・・・・・・10 質量部
・サリチル酸アルミニウム化合物 ・・・・・・・・・・・・ 1 質量部
(ボントロンE-88:オリエント化学社製)
・ジビニルベンゼン ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・0.2質量部
・飽和ポリエステル樹脂 ・・・・・・・・・・・・・・・・10 質量部
(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAとイソフタル酸との重縮合物、Tg=65℃、Mw=10000)
・エーテル化合物1(ジ−t−ブチルエーテル)・・・・・・・0.05質量部
その後、重合開始剤である2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)4質量部を添加した分散物を、前記分散媒中に投入し、前記高速撹拌装置にて15000回転/分を維持しつつ5分間造粒した。その後高速撹拌装置からプロペラ撹拌羽根に撹拌機を代え、75℃にまで昇温し、150回転/分で10時間重合を行った。重合終了後スラ
リーを冷却し、スラリーの10倍の水量で洗浄し、乾燥、分級をしてマゼンタ着色粒子を得た。
前記マゼンタ着色粒子100部に対して、流動性向上剤として、シリコーンオイルで処理され、トナー粒子と同極性(負極性)に帯電する疎水化シリカ(疎水化率98%、1次粒子径:8nm、A/B=20、B=6)1.7部をヘンシェルミキサー(三井三池社製)で5分間混合して本発明のマゼンタトナーNo.1を得た。前記トナー粒子は重量平均粒径が7.3μm、コールターカウンター測定での4μm以下の粒径のものが4.3個数%、FPIA測定での2μm以下の粒径のものが3.2個数%、平均円形度が0.981、ガスクロマトグラフィー測定でのエーテル化合物1(ジ−t−ブチルエーテル)は、180ppmであった。
(マゼンタトナーNo.2の製造)
エーテル化合物1(ジ−t−ブチルエーテル)を添加せずに、重合開始剤としてtert−ヘキシルパーオキシピバレート(日本油脂社製「パーヘキシルPV」)8部を用いる以外は、マゼンタトナーNo.1の製造方法と同様にしてマゼンタトナー2を製造した。重合中の反応によりエーテル化合物2(tert−ブチル−tert−ヘキシルエーテル)が生成していた。トナー物性値は下記表2に示す。
(マゼンタトナーNo.3の製造)
エーテル化合物1をエーテル化合物3に代える以外は、マゼンタトナーNo.1の製造方法と同様にし、マゼンタトナーNo.3を製造した。トナー物性値は表2に示す。
(マゼンタトナーNo.4の製造)
エーテル化合物1をエーテル化合物4に代える以外は、マゼンタトナーNo.1の製造方法と同様にし、マゼンタトナーNo.4を製造した。トナー物性値は表2に示す。
(マゼンタトナーNo.5の製造)
リン酸三カルシウムを4質量部に変更する以外は、マゼンタトナーNo.1の製造方法と同様にし、マゼンタトナーNo.5を製造した。トナー物性値は表2に示す。
(マゼンタトナーNo.6の製造)
着色粒子の分級時に微粉側の風力を小さくする以外は、マゼンタトナーNo.5の製造方法と同様にし、マゼンタトナーNo.6を製造した。トナー物性値は表2に示す。
(マゼンタトナーNo.7の製造)
エーテル化合物3を用い、重合時間を8時間とし、疎水化シリカのA/B=25、B=4.8とする以外は、マゼンタトナーNo.6の製造方法と同様にし、マゼンタトナーN
o.7を製造した。トナー物性値は表2に示す。
(マゼンタトナーNo.8の製造)
重合時間を7時間とし、疎水化シリカの疎水化率を93%、A/B=28、B=4.2とする以外は、マゼンタトナーNo.7の製造方法と同様にし、マゼンタトナーNo.8を製造した。トナー物性値は表2に示す。
(マゼンタトナーNo.9の製造)
エーテル化合物の添加しない以外は、マゼンタトナーNo.8の製造方法と同様にし、マゼンタトナーNo.9を製造した。トナー物性値は表2に示す。
(マゼンタトナーNo.10の製造)
疎水化シリカのA/B=40、B=3とする以外は、マゼンタトナーNo.8の製造方法と同様にし、マゼンタトナーNo.10を製造した。トナー物性値は表2に示す。
(マゼンタトナーNo.11の製造)
リン酸三カルシウムを8質量部とし、疎水化シリカの疎水化率を88%、A/B=43、B=2.7とする以外は、マゼンタトナーNo.1の製造方法と同様にし、マゼンタト
ナーNo.11を製造した。トナー物性値は表2に示す。
(マゼンタトナーNo.12の製造)
着色粒子の分級時に微粉側の風力を小さくする以外は、マゼンタトナーNo.11の製造方法と同様にし、マゼンタトナーNo.12を製造した。トナー物性値は表2に示す。
(マゼンタトナーNo.13の製造)
リン酸三カルシウムを12質量部とし、エーテル化合物No.3を0.15質量部とし
、重合時間を9時間とし、疎水化シリカの疎水化率を88%、A/B=43、B=2.7とする以外は、マゼンタトナーNo.1の製造方法と同様にし、マゼンタトナーNo.13を製造した。トナー物性値は表2に示す。
(シアントナーNo.1の製造)
着色剤をC.I.Pigment BLUE 15:3にする以外は、マゼンタトナーNo.1の製造方法と同様にし、シアントナーNo.1を製造した。トナー物性値は表2に示す。
(シアントナーNo.2の製造)
着色剤をC.I.Pigment BLUE 15:3にする以外は、マゼンタトナーNo.13の製造方法と同様にし、シアントナーNo.2を製造した。トナー物性値は表2に示す。
(イエロートナーNo.1の製造)
着色剤をC.I.Pigment YELLOW 180にする以外は、マゼンタトナーNo.1の製造方法と同様にし、イエロートナーNo.1を製造した。トナー物性値は
表2に示す。
(イエロートナーNo.2の製造)
着色剤をC.I.Pigment YELLOW 180にする以外は、マゼンタトナーNo.13の製造方法と同様にし、イエロートナーNo.2を製造した。トナー物性値は表2に示す。
(ブラックトナーNo.1の製造)
着色剤をカーブンブラックにする以外は、マゼンタトナーNo.1の製造方法と同様にし、ブラックトナーNo.1を製造した。トナー物性値は表2に示す。
(ブラックトナーNo.2の製造)
着色剤をカーブンブラックにする以外は、マゼンタトナーNo.13の製造方法と同様にし、ブラックトナーNo.2を製造した。トナー物性値は表2に示す。
(潤滑剤No.1の製造)
重量平均径(D4)が50μm、コールターカウンター測定の12.7μ以下の粒径のものが13.5、FIPA測定の平均円形度が0.985である球状ウレタン粒子を用い、風力分級機にて粒径制御をして潤滑剤No.1を得た。潤滑剤物性は下記表3に示す。
(潤滑剤No.2の製造)
潤滑剤No.1の製造において、風力分級機の粗粉側の風力を10%アップして潤滑剤No.2を得た。潤滑剤物性は表3に示す。
(潤滑剤No.3の製造)
ウレタン粒子をシリコーン樹脂に変更する以外は、潤滑剤No.2の製造方法と同様にして、潤滑剤No.3を得た。潤滑剤物性は表3に示す。
(潤滑剤No.4の製造)
潤滑剤No.1の製造において、風力分級機の粗粉側の風力を25%アップして潤滑剤No.4を得た。潤滑剤物性は表3に示す。
(潤滑剤No.5の製造)
潤滑剤No.1の分級しない状態を潤滑剤No.5とした。潤滑剤物性は表3に示す。
(トナー担持体No.1の製造)
・アンモニアを触媒として製造されたレゾール型フェノール樹脂溶液
(メタノール50%含有)・・・・・・・・・・・・300質量部
・カーボンブラックとグラファイト混合物
(カーボン15%含有)・・・・・・・・・・・・・100質量部
・メタノール・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・150質量部
上記材料に直径1mmのガラスビーズをメディア粒子として加え、サンドミルにて5時間分散し、更にメタノールで分散液の固形分を40%に希釈して塗工液を得た。この塗工液を用いてスプレー法により外径14mmφのアルミニウム製円筒管上に導電性樹脂被覆層を形成させ、続いて熱風乾燥炉により150℃/30分間加熱硬化してトナー担持体No.1を得た。トナー担持体物性は下記表4に示す。
(トナー担持体No.2の製造)
サンドミル分散時間を3時間にする以外は、トナー担持体No.1の製造方法と同様に
して、トナー担持体No.2を得た。トナー担持体物性は表4に示す。
(トナー担持体No.3の製造)
トナー担持体のアルミニウム製円筒管を20mmφにする以外は、トナー担持体No.1の製造方法と同様にして、トナー担持体No.3を得た。トナー担持体物性は表4に示す。
(トナー担持体No.4の製造)
トナー担持体のアルミニウム製円筒管を5mmφにする以外は、トナー担持体No.1の製造方法と同様にして、トナー担持体No.3を得た。トナー担持体物性は表4に示す。
Figure 2006301309
Figure 2006301309
Figure 2006301309
<実施例1〜17、比較例1〜6>
表2のトナー、表3の潤滑剤、表4のトナー担持体を用い、下記表5及び下記表6で記載するように組み合わせて実験を行った。尚、各実施例及び比較例における摩擦帯電量(表中ではトリボと記載する)の測定結果を表5及び表6に示す。
図3に示す非接触1成分現像システムの現像装置を有する図2に示す画像形成装置を用いて実験を行った。
図2及び図3の装置において、トナーは現像剤容器に100g充填し、潤滑剤1gをRSローラに塗布した。また、本発明の実施例では、感光ドラム1は直径30mmのアルミニウム素管表面に、感光材料を塗工した部材を用いた。現像ローラ11の長手(軸線)方向の両端部には、離間部材としてコロ(図示せず)を設置し、これを感光ドラム1の表面に突き当てることでSDギャップを保った。実施例では、SDギャップは300μmとした。RSローラ12として、直径5mmの金属芯金に厚さ4.5mmのウレタンフォームを外周に形成した部材を用いた。そして、規制ブレード13の金属薄板として厚さ0.1mmのリン青銅板を用いた。
低温低湿環境下(10℃/10%RH)、常温常湿環境下(20℃/60%RH)、高温高湿環境下(30℃/80%RH)にて印字比率2%で連続プリントを行い、画像均一性(ドット再現性、縦スジ)、画像濃度、カブリの評価を行った。各評価方法及び基準については、以下に記載する。
尚、評価が単色の時にはモノカラーモードで、フルカラー4色の時には、図2に示す装置の感光ドラムの周りに4つ現像装置を設けた後、フルカラーモードで画出しを行った。
(1)ドット再現性について
サンプリングのタイミングは、200枚目、4000枚目とし、サンプリング画像は画像濃度0.2〜0.5のものと、画像濃度1.2〜1.8のものを使用し、画像自身の目視と、光学顕微鏡で画像を100倍に拡大したものを目視しながら評価した。評価はA、B、C、Dとした。
A:2種類の画像濃度サンプルにて、目視及び拡大画像ともにドット再現性が良好と判断できるレベル。
B:2種類の画像濃度サンプルにて、目視及び拡大画像ともに若干のドットの乱れはあるが実使用上問題ないと判断できるレベル。
C:2種類の画像濃度サンプルにて、目視及び拡大画像ともにドットの乱れがあり、画像濃度1.2〜1.8では実使用上問題ないが、画像濃度0.2〜0.5では実使用上問題あると判断できるレベル。
D:2種類の画像濃度サンプルにて、目視及び拡大画像ともにドットの乱れが大きく、実使用上問題あると判断できるレベル。
(2)スジについて
サンプリングのタイミングは、200枚目、4000枚目とし、サンプリング画像は画像濃度0.2〜0.5のものと、1.2〜1.8のものを使用し、画像自身の目視にて縦スジの状態を確認した。評価はA、B、C、Dとした。
A:2種類の画像濃度サンプルにて、縦スジがなく良好と判断できるレベル。
B:2種類の画像濃度サンプルにて、画像濃度1.2〜1.8のサンプルでは縦スジないが、画像濃度0.2〜0.5のサンプルにて極軽微な縦スジ2本以内ある、しかしながら実使用上問題ないと判断できるレベル。
C:2種類の画像濃度サンプルにて、画像濃度1.2〜1.8のサンプルでは縦スジないが、画像濃度0.2〜0.5のサンプルにて認識可能な縦スジが存在し、実使用上問題あると判断できるレベル。
D:2種類の画像濃度サンプルにて、認識可能な縦スジが存在し、実使用上問題あると判断できるレベル。
(3)画像濃度について
サンプリングのタイミングは、200枚目、4000枚目とし、サンプリング画像は中央部と対角線上にある4点の合計5箇所の15mmの四角のベタ黒画像とした。
画像濃度は、前記環境下における低印字連続プリント後に得られたサンプリングのタイミングのベタ黒画像5点平均値より下記基準に従い評価した。評価はA、B、C、Dとした。
A:ベタ画像濃度が1.4以上1.8未満
B:ベタ画像濃度が1.3以上1.4未満
C:ベタ画像濃度が1.2以上1.3未満
D:ベタ画像濃度が1.2以下
(4)カブリについて
サンプリングのタイミングは、200枚目、4000枚目とし、サンプリング画像はベタ白画像とした。なお、10枚目の画像を初期画像とした。
カブリは、前記環境下における低印字連続プリント後に得られたベタ白画像より下記基準に従い評価をした。評価はA、B、C、Dとした。カブリの測定は、REFLECTO
METERMODEL TC−6DS(東京電色社製)を用い測定した。イエロートナー
画像はブルーフィルターで、マゼンタトナー画像はグリーンフィルターで、シアントナー画像はアンバーフィルターをそれぞれ使用し下記式により算出した。尚、カブリ値は少ない方が良好である。
Figure 2006301309
A;1.0%以下で実使用上全く問題ないレベル。
B:1.0%を超え2.0%以下で実使用上問題ないと判断できるレベル。
C:2.0%を超え3.0%以下で実使用上、モノカラーとしては問題ないが、フルカラーとしたときにカブリが懸念されると判断できるレベル。
D:3.0%を越え、実使用上問題あると判断できるレベル。
実施例1〜17、比較例1〜6をもとにして得られた画像に対し、上記基準で評価した結果を下記表7及び8に記載する。
Figure 2006301309
Figure 2006301309
Figure 2006301309
Figure 2006301309
トナーの摩擦帯電量を測定する装置の概略構成図を示す。 本発明に係る画像形成装置の概略構成図を示す。 本発明に係る現像装置の概略構成図を示す。
符号の説明
1 感光ドラム(像担持体)
10 現像装置
11 現像ローラ(トナー担持体)
12 RSローラ(トナー供給及び剥ぎ取り部材)
13 規制ブレード(トナー規制部材)
14 攪拌部材
15 仕切り板
16 トナー容器(現像剤容器)
J 潤滑剤
T トナー(現像剤)
N 現像領域
Q 記録材

Claims (10)

  1. トナーを収容する現像剤容器と、トナーを担持し搬送するトナー担持体と、トナー担持体上のトナー量を規制するトナー規制部材と、トナー担持体にトナーを供給するトナー供給部材とを有するカラー画像形成装置に使用されるカラー画像形成方法において、
    該トナー担持体又は該トナー供給部材には潤滑剤が配されており、該潤滑剤は、コールターカウンターにおける重量平均粒径(D4)が25〜45μmであり、12.7μm以
    下の粒径のものが5体積%未満であり、フロー式粒子像測定装置で計測される個数基準の円相当径−円形度スキャッタグラムにおける平均円形度が0.965〜0.995であり

    該トナーは少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を含有するトナー粒子に疎水率が90%以上の疎水化シリカが外添されており、該トナー粒子は、コールターカウンターにおける重量平均粒径(D4)が5〜9μmであり、4μm以下の粒径のものが10個数%以下であり、フロー式粒子像測定装置で計測される2μm以下の粒径のものが10個数%以下であり、
    該トナーとフェライトキャリアとの混合物の摩擦帯電量の絶対値が、該トナーと該潤滑剤とフェライトキャリアとの混合物の摩擦帯電量の絶対値より大きいことを特徴とするカラー画像形成方法。
  2. 前記トナーとフェライトキャリアとの混合物の摩擦帯電量と、前記トナーと前記潤滑剤とフェライトキャリアとの混合物の摩擦帯電量との関係が下記式で表されることを特徴とする、請求項1に記載のカラー画像形成方法。
    Figure 2006301309
  3. 前記潤滑剤は、ウレタン結合を有するウレタン系粒子を主成分として含有することを特徴とする請求項1又は2に記載のカラー画像形成方法。
  4. 前記トナー担持体は、表面粗さRaが0.2〜0.8であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のカラー画像形成方法。
  5. 前記トナー担持体は、直径が6〜16mmであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のカラー画像形成方法。
  6. 前記疎水化シリカは表面のシラノール量A(個/g×10−18)と炭素量B(質量%)との関係が下記式で表されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のカラー画像形成方法。
    Figure 2006301309
  7. 前記トナーは水系媒体中における重合反応により製造されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のカラー画像形成方法。
  8. 前記トナーは重合反応により製造され、該トナーには、下記構造式(1)又は(2)で表される化合物(R〜R11は、炭素数1〜6までのアルキル基であり、互いに同じであっても、異なっていても良い。)が含有されていることを特徴とする請求項1〜7のいず
    れか一項に記載のカラー画像形成方法。
    Figure 2006301309

  9. 前記トナー粒子のフロー式粒子像測定装置で計測される個数基準の円相当径−円形度スキャッタグラムにおける平均円形度が0.965〜0.995であることを特徴とする請求
    項1〜8のいずれか一項に記載のカラー画像形成方法。
  10. 非接触現像方法を用いることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載のカラー画像形成方法。
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