JP2008090055A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】トナーリクレーム方式の場合でもリサイクルトナーの帯電性を向上させ、高画質な画像形成を維持することができる画像形成装置を提供することである。
【解決手段】潜像保持体と、形成された潜像を含む現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、形成されたトナー像を被記録体に転写する転写手段と、転写後の潜像保持体上の残留トナーをクリーニングするクリーニング手段と、前記残留トナーを現像手段に戻してリサイクルするリサイクル手段と、を有し、前記現像剤が、外添剤付着強度指標SAが50〜95%の範囲であるトナーと、磁性体粒子及び該磁性体粒子の表面を被覆する被覆層を有し、かつ、通気量が10ml/min、回転翼の先端スピードが100mm/s、回転翼の進入角度が−10°の条件でパウダーレオメーターにより測定した総エネルギー量が1420〜2920mJの範囲であるキャリアと、を含む画像形成装置である。
【選択図】なし
Description
すなわち請求項1に係る発明は、潜像保持体と、該潜像保持体上に形成された潜像を含む現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、潜像保持体上に形成されたトナー像を被記録体に転写する転写手段と、転写後の潜像保持体上の残留トナーをクリーニングするクリーニング手段と、クリーニングされた前記残留トナーを現像手段に戻して再利用する再利用手段と、を有し、
前記現像剤が、外添剤付着強度指標SAが50〜95%の範囲であるトナーと、下記(A)、(B)いずれかの条件を満たすキャリアとを含む画像形成装置である。
(A)磁性体粒子及び該磁性体粒子の表面を被覆する被覆層を有し、かつ、通気量が10ml/min、回転翼の先端スピードが100mm/s、回転翼の進入角度が−10°の条件でパウダーレオメーターにより測定した総エネルギー量が1420〜2920mJの範囲である。
(B)磁性粉分散粒子及び該磁性粉分散粒子の表面を被覆する被覆層を有し、かつ、通気量が10ml/min、回転翼の先端スピードが100mm/s、回転翼の進入角度が−10°の条件でパウダーレオメーターにより測定した総エネルギー量が890〜1390mJの範囲である。
(C)磁性体粒子及び該磁性体粒子の表面を被覆する被覆層を有し、かつ、通気量が10ml/min、回転翼の先端スピードが100mm/s、回転翼の進入角度が−10°の条件でパウダーレオメーターにより測定した総エネルギー量が1500〜2700mJの範囲である。
(D)磁性粉分散粒子及び該磁性粉分散粒子の表面を被覆する被覆層を有し、かつ、通気量が10ml/min、回転翼の先端スピードが100mm/s、回転翼の進入角度が−10°の条件でパウダーレオメーターにより測定した総エネルギー量が1000〜1300mJの範囲である。
(E)外添剤付着強度指標SAが50〜95%の範囲であるトナーと、磁性体粒子及び該磁性体粒子の表面を被覆する被覆層を有するキャリアとを含有する前記現像剤の、通気量が10ml/min、回転翼の先端スピードが100mm/s、回転翼の進入角度が−10°の条件でパウダーレオメーターにより測定した総エネルギー量が480〜1000mJの範囲である。
(F)外添剤付着強度指標SAが50〜95%の範囲であるトナーと、磁性粉分散粒子及び該磁性粉分散粒子の表面を被覆する被覆層を有するキャリアとを含有する前記現像剤の、通気量が10ml/min、回転翼の先端スピードが100mm/s、回転翼の進入角度が−10°の条件でパウダーレオメーターにより測定した総エネルギー量が300〜500mJの範囲である。
請求項2に係る発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、トナーリクレーム方式の場合でもリサイクルトナーの帯電性を向上させ、高画質な画像形成をさらに維持することができる。
請求項3に係る発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、リサイクルトナーの混入の有無を問わず現像剤中のトナーの帯電性を高く維持することができる。
請求項4に係る発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、トナーの形状が球状となり転写効率が良好な厳しいリサイクル条件でも、高画質な画像形成を維持することができる。
請求項5に係る発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、高速条件でもトナーリクレーム方式での現像剤劣化を防止し、高画質な画像形成を維持することができる。
本発明の第1の画像形成装置(以下、「第1の本発明」という場合がある)は、潜像保持体と、該潜像保持体上に形成された潜像を含む現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、潜像保持体上に形成されたトナー像を被記録体に転写する転写手段と、転写後の潜像保持体上の残留トナーをクリーニングするクリーニング手段と、クリーニングされた前記残留トナーを現像手段に戻すリサイクル手段と、を有し、前記現像剤が、外添剤付着強度指標SAが50〜95%の範囲であるトナーと、磁性体粒子及び該磁性体粒子の表面を被覆する被覆層を有し、かつ、通気量が10ml/min、回転翼の先端スピードが100mm/s、回転翼の進入角度が−10°の条件でパウダーレオメーターにより測定した総エネルギー量が1420〜2920mJの範囲であるキャリアと、を含むことを特徴とする。
第1の本発明と第2の本発明は、キャリア及びその現像剤の部分を除いて共通するため、下記においてはこれら共通する部分については単に「本発明」として併せて説明する。
そして、上記要求を満たすためには、まずキャリアそのものの流動性を向上させること、さらには、クリーニング、リサイクル工程でのトナーにおける外添剤の脱離を低減することが必要とされる。
一方、トナーについては、後述する外添剤付着強度指標SAがリサイクルの際のトナーの流動性の変動と強い相関があることが判明した。
すなわち、リサイクルトナーが混入した現像器内でのキャリア及びトナーの状態から、トナーリクレーム方式においても現像剤の帯電能の低下及び外添剤のトナーからの脱離が抑えられ、低帯電による転写効率の低下が発生しない。また、帯電量にばらつきが少ないことからプリントサンプル汚れや機内汚れを抑制することができる。さらに、現像剤の流動性が良好なことから、リサイクルトナーが良好に帯電し、特に高温高湿下で画像を連続で出力した場合であっても、濃度再現性の良い画像を得ることができることがわかった。
(キャリア)
まず、本発明においてキャリアを選択する上での指標となる、パウダーレオメーターによる流動性測定について説明する。
粒子の流動性を測定する場合、液体や固体、或いは気体の流動性を測定する場合よりも、多くの要因から影響を受けるため、粒径や表面粗さ等の従来用いられているパラメータでは、正確な粒子の流動性を特定することが困難である。また、流動性を特定するための測定すべき因子(例えば、粒径等)を決定しても、実際にはその因子は流動性に与える影響が少ない場合や、他の因子との組み合わせによってその因子を測定する意義が発生する場合もあり、測定因子を決定することでさえ困難である。
また、例えばトナー粒子を現像タンクに充填したときの流動性については、安息角や嵩密度などを指標としてきたが、これらの物性値は流動性に対して間接的なものであり、流動性を定量化して管理することが困難であった。
つまり、パウダーレオメーターによって得られる値で流動性を特定する方法は、従来の方法に比べて、簡便かつ正確で、信頼性も高い。
パウダーレオメーターは、充填した粒子中を回転翼が螺旋状に回転することによって得られる回転トルクと荷重とを同時に測定して、流動性を直接的に求める流動性測定装置である。回転トルクと荷重との両方を測定することで、粉体自身の特性や外部環境の影響を含めた流動性について、高感度に検出することができる。また、粒子の充填の状態を一定とした上で測定を行うため、再現性の良好なデータを得ることができる。
また、本発明では、誤差による影響を少なくするため、このコンディショニングとエネルギー測定操作のサイクルを5回行って得られた平均値を、本発明で定義する総エネルギー量(mJ)とした。
なお、キャリアは、下記パウダーレオメーターによる総エネルギー量の数値範囲を実現するに該当するものであれば、特に限定されない。またキャリアとしては、キャリア粒子の粒径分布が充分小さいもの、或いは、キャリア核体表面の被覆層が低摩擦化可能な素材で形成されているもの、キャリアの形状がより真球状のもの等を挙げることができ、これらを単独で、或いは組み合わせて適用することができる。
第1の本発明に用いられるキャリアは、磁性体粒子及び該磁性体粒子の表面を被覆する被覆層を有し、パウダーレオメーターにより前記特性の条件下で測定した総エネルギー量が1420〜2920mJの範囲である。パウダーレオメーターの上記測定値が1420mJより低い場合は、摩擦効果が低く、トナーを充分に帯電させることができない。一方、2920mJを超える値となる場合は、現像剤としての流動性が悪くなり、結果としてリサイクルトナーの流動性も悪化し、リサイクルトナーを良好な画像形成に必要な帯電量まで帯電させることができない。
総エネルギー量は1500〜2700mJの範囲であることが望ましく、1600〜2500mJの範囲であることがより望ましい。
得られた粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、小粒径側から体積累積分布を引いて、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとする。以下においてもこれに準ずる。
特に、上記粒径分布を有する磁性体粒子とするには、風力分級機の方法を用いることが望ましく、この方法において微粉/粗粉を1回の分級で取り除くことが特に望ましい。
前記マトリックス樹脂としては、一般的なマトリックス樹脂を使用することができる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン等のポリビニルおよびポリビニリデン系樹脂;塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体;スチレン−アクリル酸共重合体;オルガノシロキサン結合を含んで構成されるストレートシリコーン樹脂またはその変性品;ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素樹脂;ポリエステル;ポリウレタン;ポリカーボネート;フェノール樹脂;尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂等のアミノ樹脂;シリコーン樹脂;エポキシ樹脂等が挙げられる。
これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
フッ素樹脂としては、フッ化ポリオレフィン、フルオロアルキル(メタ)アクリレート重合体及び/または共重合体、フッ化ビニリデン重合体及び/または共重合体、並びにこれらの混合物等を挙げることができ、フッ素樹脂を形成するためのフッ素を含有する単量体としては、テトラフルオロプロピルメタクリレート、ペンタフルオロメタクリレート、オクタフルオロペンチルメタクリレート、パーフルオロオクチルエチルメタクリレート、トリフルオロエチルメタクリレートなど、フッ素を含有するフルオロアルキルメタクリレート系単量体が好適である。但し、これらに限定されるものではない。
前記樹脂粒子としては、例えば、熱可塑性樹脂粒子、熱硬化性樹脂粒子等が挙げられる。その中でも、硬度を上げることが比較的容易な熱硬化性樹脂が好適であり、また、トナーに負帯電性を付与するためには、窒素原子を含有する樹脂粒子を用いることが望ましい。なお、これらの樹脂粒子は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、樹脂粒子の樹脂とマトリックス樹脂とは、同種の材料であっても、異種の材料であってもよい。特に望ましくは、樹脂粒子の樹脂とマトリックス樹脂とが異種の材料から構成される場合である。
樹脂粒子は、乳化重合、懸濁重合等の重合を利用して粒状化された樹脂粒子を製造する方法や、モノマーもしくは、オリゴマーを溶媒中に分散して架橋反応を進行させながら粒状化して、樹脂粒子を製造する方法、低分子成分と、架橋剤とを溶融混錬等により混合反応させた後、風力、機械力等により、所定の粒度に粉砕して、樹脂粒子を製造する方法等によって製造することができる。
前記導電性の微粉末としては、例えば、金、銀、銅などの金属;カーボンブラック;更に酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム、チタン酸カルシウム粉末等の金属酸化物;酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム粉末等の表面を、酸化錫、カーボンブラック、または金属で覆った微粉末;等を挙げることができる。これらは、単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
さらに、得られたカップリング剤で処理された導電性の微粉末から、凝集体を除去するために、必要に応じて、解砕機で解砕してもよい。解砕機としては、ピンミル、ディスクミル、ハンマーミル、遠心分級型ミル、ローラミル、ジェットミル等の公知の解砕機を使用でき、特に、ジェットミルが好ましい。用いられるカップリング剤としてはシランカップリング剤、チタンカップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、ジルコニウム系カップリング剤など公知のものを使用することができる。
導電性の微粉末の体積平均粒径が0.5μmを超えると、被覆層からの脱落が生じ易く、帯電性が変動しやすくなる場合がある。
式(1): SF1=(ML2/A)×(π/4)×100
式(1)中、MLはキャリア粒子の絶対最大長を表し、Aはキャリア粒子の投影面積を表す。
磁気特性の測定には、振動試料型磁気測定装置VSMP10−15(東英工業社製)を用いる。測定試料は内径7mm、高さ5mmのセルに詰めて前記装置にセットする。測定は印加磁場を加え、最大1000エルステッドまで掃引する。次いで、印加磁場を減少させ、記録紙上にヒステリシスカーブを作成し、カーブのデータより、飽和磁化、残留磁化、保持力を求める。本発明においては、飽和磁化は1000エルステッドの磁場において測定された磁化を示す。
キャリア抵抗が1×1014Ωcmを超えると、現像の際に現像電極として働きにくくなるため、特にベタ画像部でエッジ効果が出るなど、ソリッド再現性が低下する場合がある。一方、1×108Ωcm未満であると、現像剤中のトナー濃度が低下したときに現像ロールからキャリアへ電荷が注入し、キャリア自体が現像されてしまう不具合が発生する場合がある。
まず面積20cm2の電極板を配した円形の治具の表面に、測定対象となるキャリアを1〜3mm程度の厚さになるように平坦に載せ、キャリア層を形成した。この上に、前記と同形状の面積20cm2の電極板を載せキャリア層を挟み込んだ。次いで、キャリア間の空隙をなくすため、キャリア層上に載せた電極板の上に4kgの荷重をかけてからキャリア層の厚み(cm)を測定した。具体的には、キャリア層の上下の両電極をエレクトロメーターおよび高圧電源発生装置に接続し、両電極に電界が103.8V/cmとなるように高電圧を印加し、このとき流れた電流値(A)を読み取ることにより、キャリア抵抗(Ω・cm)を計算した。キャリア抵抗の(Ω・cm)の計算式は、下式(2)に示すとおりである。
式(2): R=E×20/(I−I0)/L
上記式中、Rはキャリア抵抗(Ω・cm)、Eは印加電圧(V)、Iは電流値(A)、I0は印加電圧0Vにおける電流値(A)、Lはキャリア層の厚み(cm)をそれぞれ表す。また、20の係数は、電極板の面積(cm2)を表す。
第2の本発明に用いられるキャリアは、磁性粉分散粒子及び該磁性粉分散粒子の表面を被覆する被覆層を有し、パウダーレオメーターにより前記特性の条件下で測定した総エネルギー量が890〜1390mJの範囲である。パウダーレオメーターの測定値が890〜1390mJの範囲内にあるキャリアでは、静電荷像現像に用いたときに流動性が確保され、リサイクリトナーとキャリアとの混合性を良化させることができる。その結果、リサイクルトナーの帯電性が低下しないため、トナーが現像器から吹き出し用紙上へと付着するといった画像欠陥を防ぐことができる。
総エネルギー量は、1000〜1300mJの範囲であることが望ましく、1100〜1200mJの範囲であることがより望ましい。
前記磁性粉としては、前記磁性体粒子に関して説明した磁性体を適用することができ、これらの中でも、酸化鉄が好ましい。磁性粉が酸化鉄粒子であると、好ましい特性を得ることができる。
これら磁性粉は、単種で使用しても良く、2種以上併用してもよい。
懸濁重合法によって磁性粉分散粒子を製造する場合、前記粒径分布とするためには、分散粒子径を整えることが極めて重要であり、分散時の温度、界面活性剤の量・種類、攪拌速度・時間、等を調整することが肝要である。
また、磁性粉分散粒子の真比重は、2.0〜5.0の範囲であることが望ましく、2.5〜4.5の範囲であることがより望ましく、3.0〜4.0の範囲であることが更に望ましい。真比重が2.0よりも軽いと、トナーの流動性の状態に近づくため、帯電付与能力が減少する場合があり、真比重が5.0よりも重いと、キャリアの流動性の低下が発生し、総エネルギー量が上限値を超えて大きくなる傾向となる場合があるため望ましくない。
また、第2の本発明の用いるキャリアの飽和磁化は、40emu/g以上であることが望ましく、50emu/g以上であることがより望ましい。磁気特性の測定方法も、前記第1の本発明に用いられるキャリアの場合に準ずる。
上記キャリア抵抗(Ω・cm)の測定方法も、前記第1の本発明に用いるキャリアの場合に準ずる。
次に、本発明に用いるトナーについて説明する。
トナーは、結着樹脂及び着色剤を主成分として含有するトナー粒子と、その表面に処理される外添剤と、を有する。
これらのうち、特にシリカ粒子、チタニア粒子が望ましい。シリカ粒子としては、無水シリカ、珪酸アルミニウム、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム等を含有するものであってもよいが、屈折率が1.5以下となるように組成を調整することが望ましい。
疎水化処理剤の使用量は、無機粒子の種類等により異なり一概に規定することはできないが、通常無機粒子100質量部に対して、5〜50質量部の範囲が適当である。
また、トナーの形状係数SF1は、100〜125の範囲とすることが望ましく、より望ましくは100〜120の範囲である。形状係数SF1を100〜125の範囲内とすることにより、良好な転写効率が得られリサイクルトナー量が全体的に減ることとなり、結果としてトナーに対するリサイクル条件としては厳しくなるが、その状態においてもトナーの低帯電化を発生させることがなく高画質な画像形成を維持することができる。
SF1=(ML2/4A)×(π/4)×100 ・・・ 式(3)
但し、式(3)中、MLは前記トナーの絶対最大長、Aは前記トナーの投影面積を表す。
無機粒子としてはSiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO・SiO2、K2O・(TiO2)n、Al2O3・2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4等を使用することができる。これらのうち、特にシリカ粒子、チタニア粒子の場合には、流動性が良好となるため好ましい。
これらの中では、リサイクルトナーにおいて高流動性を維持する観点から、SiO2、TiO2を用いることが望ましい。
なお、トナー粒子に対する外添剤の処理量(添加量)は、トナー粒子100質量部に対し0.1〜5.0質量部の範囲とすることが好ましい。
図4は、本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。図4の画像形成装置20は、電子写真感光体(潜像保持体)1と、電子写真感光体1を帯電させる接触型帯電装置2と、接触型帯電装置2に電圧を印加するための電源9と、帯電された電子写真感光体1を露光して潜像を形成する露光装置6と、形成された潜像をトナーを含む現像剤によりトナー像を形成する現像装置(現像手段)3と、現像装置3により形成されたトナー像を被記録体Aに転写する転写装置(転写手段)4と、転写後の電子写真感光体1表面の残留トナーを除去するクリーニング装置(クリーニング手段)5と、電子写真感光体1表面の残存電位を除去する除電装置7と、被記録体Aに転写されたトナー像を熱及び/または圧力等により定着する定着装置8と、クリーニング装置5により除去された残留トナーをリサイクルトナーとして現像装置3に戻すトナー戻り管(リサイクル手段)10とを備える。
そして、前記現像剤としては、上述した第1及び第2の本発明における現像剤が各々用いられる。
帯電工程では、帯電手段として接触型帯電装置2を用いることにより電子写真感光体1が帯電されるが、帯電手段としてはコロトロン、スコロトロンなどの非接触方式の帯電器、及び、電子写真感光体の表面に接触させた導電性部材(体積抵抗率:1011Ωcm以下、以下の部材も同様)に電圧を印加することにより、電子写真感光体を帯電させる接触方式の帯電器が挙げられ、いかなる方式の帯電器でもよい。しかし、オゾンの発生量が少なく、環境に優しく、かつ耐刷性に優れるという効果を発揮するという観点から、接触帯電方式の帯電装置が好ましい。
前記接触帯電方式の帯電装置においては、導電性部材の形状はブラシ状、ブレード状、ピン電極状、ローラー状等の何れでもよく制限を受けるものではない。
現像方式は、既知の方式を用いて行うことができるが、二成分現像剤による現像方式としては、カスケード方式、磁気ブラシ方式などがあるが、特に制限を受けるものではない。
特に、現像剤保持体の周速が200〜800mm/secの範囲で回転させることが好適であり、300〜700mm/secの範囲の場合がより好適である。マグロールの周速が200mm/sec未満であると、近年における高速化の対応に適さず、あまり望ましくなく、また、高濃度再現性の点で劣る場合がある。一方、800mm/secを超えると、特に小型現像機に適用した場合には、現像器の機械的強度不足からトリマー(層形成部材)の歪みが発生し、現像剤保持体上の現像剤のむらにより濃度再現性が劣ることがある。
リサイクル手段のその他の例としては、クリーニング装置により除去された残留トナーを搬送コンベアによって補給用トナー供給口又は現像器に供給する方法や、中間室において補給用トナーとリサイクルトナーとを混合して現像器へ供給する方法等を挙げることができる。望ましくは現像器へ直接戻す方式あるいは中間室にて補給用トナーとリサイクルトナーとを混合して供給する方式を挙げることができる。
総エネルギー量が480mJに満たないと、摩擦効果が低くトナーを良好な画像形成に必要な帯電量まで帯電させることができない場合がある。1000mJを超えると、現像剤全体の流動性が悪くなり、リサイクルトナーを良好な画像形成に必要な帯電量まで帯電させることができない場合がある。
総エネルギー量が300mJに満たないと、摩擦効果が低くトナーを良好な画像形成に必要な帯電量まで帯電させることができない場合がある。500mJを超えると、現像剤全体の流動性が悪くなり、リサイクルトナーを良好な画像形成に必要な帯電量まで帯電させることができない場合がある。
まず、実施例、比較例で用いたトナー等の物性測定方法(既述の方法は除く)について説明する。
(樹脂の分子量、分子量分布測定方法)
重合した樹脂の分子量、分子量分布は以下の条件で行った。GPCは「HLC−8120GPC、SC−8020(東ソー(株)社製)装置」を用い、カラムは「TSKgel、SuperHM−H(東ソー(株)社製6.0mmID×15cm)」を2本用い、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いた。実験条件としては、試料濃度0.5%、流速0.6ml/min、サンプル注入量10μl、測定温度40℃、IR検出器を用いて実験を行った。また、検量線は東ソー社製「polystylene標準試料TSK standard」:「A−500」、「F−1」、「F−10」、「F−80」、「F−380」、「A−2500」、「F−4」、「F−40」、「F−128」、「F−700」の10サンプルから作製した。
樹脂粒子、着色剤粒子等の体積平均粒子径は、レーザー回析式粒度分布測定装置(堀場製作所製、LA−700)で測定した。
樹脂のガラス転移点(Tg)は、ASTMD3418−8に準拠して、示差走査熱量計(マックサイエンス社製:DSC3110、熱分析システム001)を用い、25℃から150℃まで昇温速度10℃/分の条件下で測定し、ガラス転移点は階段状の吸熱量変化における中間点の温度として求めた。
トナー粒度分布の測定は、測定装置としてはマルチサイザーII型(ベックマン−コールター社製)を用い、アパーチャー径として100μmアパーチャーを用いて行った。なお、電解液はISOTON−II(ベックマン−コールター社製)を使用した。
(各分散液の調製)
−樹脂粒子分散液−
スチレン370部、n−ブチルアクリレート30部、アクリル酸8部、ドデカンチオール24部及び四臭化炭素4部を混合して溶解したものを、非イオン性界面活性剤(ノニポール400、三洋化成(株)製)6部及びアニオン性界面活性剤(ネオゲンSC:第一工業製薬(株)製)10部をイオン交換水550部に溶解したフラスコ中に投入し、10分間ゆっくり混合しながら、これに過硫酸アンモニウム4部を溶解したイオン交換水50部をさらに投入した。窒素置換を行った後、前記フラスコ内を攪拌しながら内容物が70℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続した。その結果、粒子径が150nmであり、Tgが58℃、重量平均分子量Mwが11500の樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液が得られた。この分散液の固形分濃度は40%であった。
・カーボンブラック(R330、キャボット社製):60部
・ノニオン性界面活性剤(ノニポール400、三洋化成(株)製):5部
・イオン交換水:240部
以上の各成分を混合して、溶解、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50、IKA社製)を用いて10分間攪拌し、その後、アルティマイザーにて10分間分散処理して体積平均粒径が250nmである着色剤(カーボンブラック)粒子が分散された着色剤分散剤を調製した。
・パラフィンワックス(HNP0190、日本精蝋(株)製、融点:85℃):100部
・カチオン性界面活性剤(サニゾールB50、花王(株)製):5部
・イオン交換水:240部
以上の成分を、丸型ステンレス鋼製フラスコ中でホモジナイザー(ウルトラタラックスT50、IKA社製)を用いて10分間分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、体積平均粒径が350nmである離型剤粒子が分散された離型剤分散液を調製した。
・樹脂粒子分散液:234部
・着色剤分散液:30部
・離型剤分散液:40部
・ポリ塩化アルミニウム(浅田化学社製、PAC100W):1.8部
・イオン交換水:600部
以上の成分を、丸型ステンレス鋼鉄フラスコ中でホモジナイザー(ウルトラタラックスT50、IKA社製)を用いて混合し、分散した後、加熱用オイルバス中でフラスコ内を攪拌しながら52℃まで加熱した。52℃で120分保持した後、体積平均粒径D50が4.8μmの凝集粒子が生成していることを確認した。
黒トナー(1)の作製において、外添剤処理をノビルタNOB130(ホソカワミクロン製)の代わりに、ヘンシェルミルにより2500rpmで10分間ブレンドに変更した以外は、黒トナー(1)の作製に準じて黒トナー(2)を得た。このトナーの体積平均粒径D50は5.5μmであり、外添剤付着強度指数SAは40%であった。
黒トナー(1)の作製において、95℃での保持時間を3時間とした以外は、黒トナー(1)の作製に準じて黒トナー(3)を得た。このトナーの体積平均粒径D50は5.5μm、形状係数SF1は125であり、外添剤付着強度指数SAは85%であった。
黒トナー(1)の作製において、95℃での保持時間を1時間とした以外は、黒トナー(1)の作製に準じて黒トナー(4)を得た。このトナーの体積平均粒径D50は5.5μm、形状係数SF1は130であり、外添剤付着強度指数SAは90%であった。
(現像剤の調製)
フェライト粒子(真比重:4.5、体積平均粒径:35μm、形状係数SF1:125)をエルボジェット(日鉄鉱業社製、品番EJ−LABO)にて微粉や粗粉を除き、被覆用の磁性体粒子を形成した。得られた磁性体粒子の粒径分布は、粗粉側粒度分布指標が1.18、微粉側粒度分布指標が1.20であり、体積平均粒径が37μm、形状係数SF1が124であった。
キャリア(1)100部と、トナー(1)8部とをVブレンダーにて40rpmで20min混合して現像剤を調製した。
得られた現像剤を用いて、図4に示すようなリサイクル機構を備えたDocu Centre f235G(富士ゼロックス(株)製)の改造機により、マグロールのスリーブ周速を450mm/secとして下記プリントテストを行った。
かかるプリントテストは、高温高湿(28℃、85%RH)下、エリアカバレッジ(画像1枚当たりの画像存在率)50.0%で、100000枚をプリントすることにより行い、10枚プリント後(初期)および100000枚プリント後に、下記評価方法により、転写性、濃度むら、トナー汚れの項目について評価を行った。また、100000枚プリント後に現像器より現像剤をサンプリングし、パウダーレオメーターにより前述の方法で測定した総エネルギー量を測定した。
5cm×2cmのソリッドパッチを現像させ、感光体表面の現像トナー像を、テープ表面の粘着性を利用して転写し、その質量(W1)を測定した。次に、再度現像を行い現像トナー像を、紙(J紙:富士ゼロックスオフィスサプライ社製)表面に転写させ、その転写画像の質量(W2)を測定した。これらより、以下の式(4)により転写効率を求め、転写性を評価した。
転写効率(%)=(W2/W1)×100 ・・・ 式(4)
◎:転写効率が95%以上である。
○:転写効率が90%以上95%未満である。
△:転写効率が85%以上90%未満である。
×:転写効率が85%未満である。
10cm×5cmのハーフトーン画像を出力し、X−rite404により画像濃度を測定した。画像濃度はランダムに10点測定し、最大値と最小値の差を求めた。濃度むらの評価基準は以下の通りであり、◎、○を実用可能なレベルとした。
◎:最大値と最小値との差が0.03以下である。
○:最大値と最小値との差が0.03を超え0.05以下である。
△:最大値と最小値との差が0.05を超え0.10以下である。
×:最大値と最小値との差が0.10を超える。
帯電器、機内及びプリントサンプルの汚れを目視で観察した。トナー汚れ評価の評価基準は以下の通りであり、○を実用可能なレベルとした。
○:プリントサンプル、帯電器、機内に汚れなし。
△:帯電器、機内に汚れあり。
×:プリントサンプル、帯電器、機内に汚れあり。
上記各評価について、以下の評価基準により判断した。
◎:すべての評価が◎か○で、◎が3つ以上である。
○:すべての初期評価が◎か○で、10万枚後評価において△が1つ以上である。
△:△が2つ以上である。
×:×が1つ以上である。
以上の評価結果をまとめて表1に示す。
実施例1のキャリアの作製において、樹脂被覆後のエルボジェットでの微粉/粗粉除去の操作を3回繰り返したところを、それぞれ2回、4回、5回と変更した以外は実施例1に準じて、キャリア(2)、同(3)、同(4)を作製した。キャリア(2)〜(4)を用いて、実施例1に準じて現像剤を作製し、各々の評価を行った。
結果をまとめて表1に示す。
フェライト粒子(真比重:4.5、体積平均粒径:35μm、形状係数SF1:120)をエルボジェットにて微粉や粗粉を除き、樹脂被覆用の磁性体粒子を形成した。得られた磁性体粒子の粒径分布は、粗粉側粒度分布指標が1.18、微粉側粒度分布指標が1.20であり、体積平均粒径は37μm、形状係数SF1が118であった。
キャリア(5)を用いて、実施例1に準じて現像剤を作製し、各々の評価を行った。結果をまとめて表1に示す。
・スチレン−アクリル酸ブチル共重合体(組成比:80/20、Mw:1.9×105):30部
・マグネタイト(EPT−1000、戸田工業社製):100部
上記成分を加圧ニーダーで溶融混合し、さらにターボミル、熱処理装置を用いて粉砕、球形化を行い、エルボジェット(日鉄鉱業社製、品番EJ−LABO)にて微粉、粗粉を除き磁性粉分散粒子を形成した。
キャリア(6)を用いて、実施例1に準じて現像剤を作製し、各々の評価を行った。結果をまとめて表1に示す。
実施例6において、エルボジェットによる分級処理を3回に変更した以外は、実施例6に準じてキャリア(7)を作製した。
キャリア(7)を用いて、実施例1に準じて現像剤を作製し、各々の評価を行った。結果をまとめて表1に示す。
実施例6の磁性粉分散粒子の形成において、分級処理を5回に変更した以外は、実施例6に準じてキャリア(8)を作製した。
キャリア(8)を用いて、実施例1に準じて現像剤を作製し、各々の評価を行った。結果をまとめて表1に示す。
実施例1の現像剤の調製において、黒トナー(1)の代わりに黒トナー(3)を用いた以外は、実施例1に準じて現像剤の調製を行い、各々の評価を行った。
結果をまとめて表1に示す。
実施例1の現像剤の調製において、黒トナー(1)の代わりに黒トナー(4)を用いた以外は、実施例1に準じて現像剤の調製を行い、各々の評価を行った。
結果をまとめて表1に示す。
実施例1の評価において、Docu Centre f235G(富士ゼロックス(株)製)の改造機におけるマグロールのスリーブ周速を900mm/secとした以外は、実施例1に準じて評価を行った。
結果を表1にまとめて示す。
フェライト粒子(真比重:4.5、体積平均粒径:35μm、形状係数SF1:125)を分級せずそのまま使用した。前記フェライト粒子100部に対し、スチレン−メタクリレート共重合体のトルエン溶液(固形分:15%)を20部加え、ジャケットを備えた容量50Lの回分式ニーダー内で10分間混合し、攪拌しながら混合物の温度を上昇させ、120℃以上の温度で20分間攪拌した後、混合物の温度が60℃になるまで冷却攪拌を行い、樹脂被覆キャリアを取り出した。その後、75μm篩で粗粉を取り除き、キャリア(9)を得た。得られたキャリア(9)の総エネルギー量は3690mJであった。
この現像剤を用いて、実施例1に準じて各々の評価を行った。結果をまとめて表1に示す。
比較例1において、75μm篩での粗粉除去の代わりに、エルボジェットでの微粉/粗粉除去の操作をそれぞれ1回、2回に変更した以外は、比較例1に準じてキャリア(10)、同(11)を作製した。
キャリア(10)、同(11)各々100部とトナー(2)8部とをVブレンダーにて40rpmで20min混合して各現像剤を調製した。この現像剤を用いて、実施例1に準じて各々の評価を行った。結果をまとめて表1に示す。
フェライト粒子(真比重:4.5、体積平均粒径:35μm、形状係数SF1:110)をエルボジェットにて微粉や粗粉を除き、樹脂被覆用の磁性体粒子を形成した。得られた磁性体粒子の粒径分布は、粗粉側粒度分布指標が1.18、微粉側粒度分布指標が1.20であり、体積平均粒径が37μm、形状係数SF1が109であった。
この現像剤を用いて、実施例1に準じて各々の評価を行った。結果をまとめて表1に示す。
実施例6のキャリアの作製において、エルボジェットによる分級処理を2回に変更した以外は、実施例6に準じてキャリア(13)を作製した。
キャリア(13)100部と黒トナー(2)8部とをVブレンダーにて40rpmで20min混合して現像剤を調製した。この現像剤を用いて、実施例1に準じて各々の評価を行った。結果をまとめて表1に示す。
実施例6の磁性粉分散粒子の形成において、スチレン−メタクリレート共重合体をパーフルオロアクリレート共重合体に変更した以外は、実施例6に準じてキャリア(14)を作製した。
キャリア(14)100部とトナー(2)8部とをVブレンダーにて40rpmで20min混合して各現像剤を調製した。この現像剤を用いて、実施例1に準じて各々の評価を行った。結果をまとめて表1に示す。
比較例3で作製したキャリア(11)100部とトナー(1)8部とをVブレンダーにて40rpmで20min混合して現像剤を調製した。
この現像剤を用いて、実施例1に準じて各々の評価を行った。結果をまとめて表1に示す。
比較例4で作製したキャリア(12)100部とトナー(1)8部とをVブレンダーにて40rpmで20min混合して現像剤を調製した。
この現像剤を用いて、実施例1に準じて各々の評価を行った。結果をまとめて表1に示す。
実施例1で作製したキャリア(1)100部とトナー(2)8部とをVブレンダーにて40rpmで20min混合して現像剤を調製した。
この現像剤を用いて、実施例1に準じて各々の評価を行った。結果をまとめて表1に示す。
2 接触型帯電装置
3 現像装置(現像手段)
4 転写装置(転写手段)
5 クリーニング装置(クリーニング手段)
6 露光装置
7 除電装置
8 定着装置
9 電源
10 トナー戻り管(リサイクル手段)
20 画像形成装置
Claims (5)
- 潜像保持体と、該潜像保持体上に形成された潜像を含む現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、潜像保持体上に形成されたトナー像を被記録体に転写する転写手段と、転写後の潜像保持体上の残留トナーをクリーニングするクリーニング手段と、クリーニングされた前記残留トナーを現像手段に戻して再利用する再利用手段と、を有し、
前記現像剤が、外添剤付着強度指標SAが50〜95%の範囲であるトナーと、下記(A)、(B)いずれかの条件を満たすキャリアとを含むことを特徴とする画像形成装置。
(A)磁性体粒子及び該磁性体粒子の表面を被覆する被覆層を有し、かつ、通気量が10ml/min、回転翼の先端スピードが100mm/s、回転翼の進入角度が−10°の条件でパウダーレオメーターにより測定した総エネルギー量が1420〜2920mJの範囲。
(B)磁性粉分散粒子及び該磁性粉分散粒子の表面を被覆する被覆層を有し、かつ、通気量が10ml/min、回転翼の先端スピードが100mm/s、回転翼の進入角度が−10°の条件でパウダーレオメーターにより測定した総エネルギー量が890〜1390mJの範囲。 - 前記キャリアが下記(C)、(D)いずれかの条件を満たすことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
(C)磁性体粒子及び該磁性体粒子の表面を被覆する被覆層を有し、かつ、通気量が10ml/min、回転翼の先端スピードが100mm/s、回転翼の進入角度が−10°の条件でパウダーレオメーターにより測定した総エネルギー量が1500〜2700mJの範囲。
(D)磁性粉分散粒子及び該磁性粉分散粒子の表面を被覆する被覆層を有し、かつ、通気量が10ml/min、回転翼の先端スピードが100mm/s、回転翼の進入角度が−10°の条件でパウダーレオメーターにより測定した総エネルギー量が1000〜1300mJの範囲。 - 前記現像剤が下記(E)、(F)いずれかの条件を満たすことを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
(E)外添剤付着強度指標SAが50〜95%の範囲であるトナーと、磁性体粒子及び該磁性体粒子の表面を被覆する被覆層を有するキャリアとを含有する前記現像剤の、通気量が10ml/min、回転翼の先端スピードが100mm/s、回転翼の進入角度が−10°の条件でパウダーレオメーターにより測定した総エネルギー量が480〜1000mJの範囲。
(F)外添剤付着強度指標SAが50〜95%の範囲であるトナーと、磁性粉分散粒子及び該磁性粉分散粒子の表面を被覆する被覆層を有するキャリアとを含有する前記現像剤の、通気量が10ml/min、回転翼の先端スピードが100mm/s、回転翼の進入角度が−10°の条件でパウダーレオメーターにより測定した総エネルギー量が300〜500mJの範囲。 - 前記トナーの形状係数SF1が100〜125の範囲であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記現像手段が前記像保持体に対向して回転する現像剤保持体を有し、該現像剤保持体の周速が200〜800mm/secの範囲であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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