JP3605310B2 - Toner recycling developing method - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真技術を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置に適用され、記録シートへの転写の過程を経た後に感光体の表面に残存したトナーを現像剤として再使用するトナーリサイクル式現像方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記画像形成装置の現像方式に適用される乾式現像剤は、トナーとフェライト粉、鉄粉、ガラスビーズ等からなるキャリアが混合された二成分系現像剤と、トナー自身に磁性粉末を担持させた一成分系現像剤とに概ね分けられる。これらの現像剤に用いられるトナーは、結着樹脂および着色剤を主成分としており、他に、記録シートへの低温定着性を良好にするためのワックスや、極性（正帯電か負帯電）を付与するための帯電制御剤等が添加される。トナーは、これら材料が所定の配合で混合された後、溶融混練、粉砕、分級といった工程を経て粉体に製造され、最後に、流動性、帯電性、クリーニング性および保存性等の制御のために、シリカ、酸化チタン、アルミナおよび各種の樹脂微粒子等の外添剤が付着されて表面処理が施され、最終的に現像剤として供される。
ところで、近年の画像形成装置においては、省資源、経費の低減等を目的として、あるいは廃棄物の規制が厳しくなったことへの対策として、現像装置にトナーを再使用（リサイクル）する機構が付加されたものが提供されている。トナーを再使用するにあたっては、感光体の表面に現像されたトナー画像が記録シートに転写された後に感光体の表面に残存したトナー（回収トナー）を、クリーニングブレードあるいはファーブラシ等で掻き落とし、そのトナーを現像剤が収容されている現像剤収容器に搬送して現像剤中に混合するといった方式が一般に採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなリサイクルシステムを用いた画像形成装置では、多数枚のコピーの過程で画像濃度が必要以上に濃くなりその結果トナー消費量が多くなったり、地カブリやトナー飛散という問題を生じていた。
この問題は現像器中でのトナー破壊による微粉の増加、現像器またはクリーニング部内、回収トナー搬送部でのシリカ微粒子等の外添剤の脱離または埋没が原因と考えられており、リサイクルシステム用トナーとしては補給トナーと回収トナーで摩擦帯電性等のかわらないトナーが求められていた。
上記問題を解決するために従来は、回収トナー搬送部において微粉化が生じにくいポリエステル樹脂が用いられていた。しかし、ポリエステル樹脂を用いたトナーは耐環境特性に劣るという問題を有していた。
したがって本発明は、上記問題を解決し、長期間十分な画像濃度を維持することができ、地カブリやトナー飛散の問題が生じないトナーリサイクル式現像方法を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明のトナーリサイクル式現像方法は、感光体の表面に形成された静電潜像を、補給トナーにより現像してトナー画像に可視像化し、該トナー画像が記録シートに転写された後に、前記感光体に残存する補給トナーを回収するとともに、その回収トナーを可視像化に再使用するトナーリサイクル式現像方法において、
ａ）補給トナーの結着樹脂がスチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体樹脂であって、該共重合体樹脂の（メタ）アクリル酸エステル量が１５重量％以下であり、
ｂ）補給トナーが、円相当粒子径１．６μｍ以上の範囲における円形度が０．９０未満であるトナーの個数割合が１０％以下、かつ円形度が０．９０以上０．９４未満であるトナーの個数割合が１８％以下であり、
ｃ）補給トナーと１００００枚複写後の回収トナーとのマグネットブローオフ法における帯電量差が絶対値で３μｃ／ｇ以内であり、
ｄ）補給トナーは、シリカ微粒子が付着したトナー粒子であって、該トナー粒子に対するシリカ微粒子の付着量が０．１〜０．５重量％であること、
を特徴とするトナーリサイクル式現像方法である。
本発明では、このような補給トナーを用いることにより、回収工程等においてトナーが熱的あるいは機械的負荷を受けても回収トナーに十分な摩擦帯電性を有するため、トナー寿命が長く、地カブリの悪化等による画像欠陥が防止される。
なお、本発明でいう補給トナーとは、１度も感光体に現像されていない新たに現像剤に加えるトナーをいうものであって、回収トナーとは１度以上感光体に現像され再利用されるトナーをいうものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、複写機の画像形成手段を概念的に示している。図中符号１は矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム（感光体）であり、この感光体ドラム１の周囲には、その回転方向にしたがって、コロナ帯電器２、光学系３、現像剤（一成分系もしくは二成分系）６を収容する現像剤収容器４ａおよび現像スリーブ（現像体）４ｂ、コロナ転写器５、クリーニングブレード９ａ、除電手段１０がこの順に配置されている。符号７で示す記録シート（紙や樹脂フィルム等）は、図中右側から搬送されて感光体ドラム１とコロナ転写器５との間を通過するようになされ、搬送先には加熱・加圧方式の定着ローラ対８が配置されている。クリーニングブレード９ａは、転写後に感光体ドラム１の表面に残存するトナー（トナー画像の一部：回収トナー）６ｂを掻き落とすものであり、その掻き落とされた回収トナー６ｂは、回収搬送路９ｂを経て現像剤収容器４ａに戻されるようになされている。この場合、クリーニングブレード９ａと回収搬送路９ｂとによりトナー回収手段９が構成され、この回収手段９と、現像剤収容器４ａおよび現像スリーブ４ｂとの組み合わせにより、現像装置４が構成されている。
【０００６】
この画像形成手段による画像形成工程は、次の通りである。まず、コロナ帯電器２のコロナ放電により、回転する感光体ドラム１の表面が一様に帯電され、次に、光学系３の露光により感光体ドラム１の表面に静電潜像が形成される。現像スリーブ４ｂは現像剤収容器４ａに収容されている現像剤６を吸着しながら回転し、その現像剤６中のトナー（一成分系の場合は現像剤６全てがトナーである）が、感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像に逆極性作用等で吸着される。これにより、静電潜像はトナー画像６ａとして可視像化される。次に、記録シート７が感光体ドラム１とコロナ転写器５との間に搬送されてトナー画像６ａに重ねられ、その裏面からコロナ転写器５により転写電荷が与えられることにより、記録シート７上にトナー画像６ａが転写される。この後、記録シート７は定着ローラ対８の間を通過し、その際に、トナー画像６ａが記録シート７上に定着される。一方、記録シート７に転写されずに感光体ドラム１の表面に残存した回収トナー６ｂはクリーニングブレード９ａにより掻き落とされ、これにより感光体ドラム１の表面は清浄化され、この後、除電手段１０で除電される。クリーニングブレード９ａにより掻き落とされた回収トナー６ｂは、回収搬送路９ｂを経て現像剤収容器４ａに戻され、再び使用される。
そして、記録シート７が多数枚コピーされていくと現像剤６のトナー濃度が少なくなり、現像剤６中に適切なトナー濃度を維持するため補給トナー１１が補給される。
【０００７】
上記現像剤は、磁性又は非磁性の一成分系現像剤もしくは二成分系現像剤であり、一成分系の場合であればトナーそのものが現像剤とされ、二成分系の場合は、トナーにキャリアが混合されたものが現像剤とされる。
なお、この場合、コピー開始時の現像剤を構成するトナーには、多数枚コピー時に補給される補給トナーを使用することが帯電性を安定化させるために好ましい。
以下に、本実施形態における補給トナーを構成する材料を説明する。
本発明の補給トナーの主成分は、以下に述べる結着樹脂、着色剤、帯電制御剤およびその他必要に応じて含有させる添加剤を含有するトナー粒子にシリカ微粒子が付着しているものである。
【０００８】
結着樹脂は、スチレン、α−メチルスチレン、クロルスチレン等のスチレン類と、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸オクチル等のアクリル酸エステル類または／およびメタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸ステアリル等のメタクリル酸エステル類とを共重合させたスチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体樹脂である。
該スチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体樹脂中の（メタ）アクリル酸エステルの含有量は、１５重量％以下でなければなならい。１５重量％より多い場合では、樹脂そのものの帯電性が低いためにその帯電性を補うため必要以上のシリカ微粒子の使用が必要となって、その結果回収トナーにおいてシリカ微粒子の脱離、埋没等による帯電性、流動性の大きな変化が生じて地カブリ、トナー飛散等の問題が発生する。
また、結着樹脂には、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等の他の樹脂を含有させてもよい。
【０００９】
着色剤は、カーボンブラック、アニリンブルー、カルコオイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオキサレート、ランプブラック、ローズベンガル等が、単独もしくは混合されて用いられる。着色剤は、十分な濃度の可視像が形成されるに十分な割合の含有量が必要であり、例えば、結着樹脂１００重量部に対して１〜２０重量部程度の割合で含有される。
帯電制御剤は、極性を付与するために添加され、正帯電トナー用と負帯電トナー用とに分けられる。正帯電トナー用としては、ニグロシン染料、第４級アンモニウム塩、ビリジニウム塩およびアジン等が用いられる。また、負帯電トナー用としては、アゾ系含金属錯体やサリチル酸系金属錯体が用いられる。
【００１０】
その他必要に応じて含有させる添加剤としては、磁性粉、低融点ワックス、離型剤等が挙げられる。
磁性粉としては、フェライト粉、マグネタイト粉、鉄粉等の微粒子が挙げられる。フェライト粉としてはＭｅＯ−Ｆｅ２Ｏ３の混合焼結体が本発明に使用される。この場合のＭｅとはＭｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｂａ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｃａ、Ｖ等であり、そのいずれか１種又は２種以上用いれらる。また、マグネタイト粉としてはＭｅＯ−Ｆｅ３Ｏ４の混合焼結体が使用される。この場合のＭｅは上記フェライト粉の場合と同様である。
【００１１】
低融点ワックスは、トナーの溶融開始温度を低下させることにより低温定着性を良好にするため等の目的で添加され、合成ワックス、石油系ワックス等が用いられる。合成ワックスとしては、ポリプロピレンワックス、フィッシャートロプシュワックス等が挙げられ、石油系のワックスとしては、パラフィンワックス、マイクロワックス、ペトロタム等が挙げられる。また、その他のワックスとしては、カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス、油脂系合成ワックス等が用いられる。
離型剤は、定着用熱ロールとトナーとの離型性を確保するために添加され、低分子量ポリプロピレンや低分子量ポリエチレン等が用いられる。
【００１２】
本発明を構成するトナー粒子は、上記材料が所定の配合で混合され、その混合物が、溶融混練、粉砕、分級といった工程を経て製造される。また、上記材料を用いて重合方法によりトナー粒子を得てもよい。そして、該トナー粒子にシリカ微粒子を付着させて補給トナーを得ることができる。
上記補給トナーは、円相当粒子径１．６μｍ以上の範囲における円形度が０．９０未満であるトナーの個数割合が１０％以下、好ましくは８％以下であって、かつ円形度が０．９０以上０．９４未満であるトナーの個数割合が１８％以下、好ましくは１５％以下である。
円相当粒子径１．６μｍ以上の範囲における円形度が０．９０未満であるトナーの個数割合が１０％を越えた場合、または円形度が０．９０以上０．９４未満であるトナーの個数割合が１８％を越えた場合では、補給トナーの流動性が低下するため、その流動性を補うため必要以上のシリカ微粒子の使用が必要となって、その結果回収トナーにおいてシリカ微粒子の脱離、埋没等による帯電性、流動性の大きな変化が生じて地カブリ、トナー飛散等の問題が発生する。
【００１３】
本発明で特定する円相当粒子径、円形度及び各円形度に対するトナーの個数割合は、東亜医用電子株式会社製フロー式粒子画像分析装置：ＦＰＩＡ−１０００にて約３０００個のトナー粒子を測定することにより算出される。なお、円形度とは下記式によって定義される。
【数１】
【００１４】
補給トナーは、トナー粒子に対してシリカ微粒子が０．１〜０．５重量％付着していることが必要である。シリカ微粒子の付着量が０．１重量％未満の場合では補給トナーの流動性及び摩擦帯電性が悪いために地カブリが多い画像となりやすく、０．５重量％より多い場合では耐環境性が悪くなるため好ましくない。
補給トナーにはシリカ微粒子の他に、トナーの流動性、帯電性、クリーニング性および保存性等の制御のため、磁性粉、アルミナ、タルク、クレー、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化チタンまたは各種の樹脂微粒子等のシリカ微粒子以外の外添剤が付着されていてもよい。トナー粒子にシリカ微粒子を付着させるためには、タービン型攪拌機、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー等の一般的な攪拌機により混合して攪拌する等の方法が挙げられる。
【００１５】
本発明においては、補給トナーと１００００枚複写後の回収トナーとの帯電量差が絶対値で３μｃ／ｇ以内であることが必要である。この場合、補給トナー及び回収トナーの帯電量は、特公平５−３９５５４号に記載のマグネットブローオフ法により測定することができる。
補給トナーと１００００枚複写後の回収トナーとの帯電量差が絶対値で３μｃ／ｇより大きい場合では、回収トナーが補給された際に、補給トナーと回収トナーとの混合トナーが帯電量分布に乱れを生じるため地カブリ等を発生させやすい。
【００１６】
【実施例】
以下、実施例および比較例に基づき本発明を説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。
まず、下記のような補給トナーＡ〜Ｇを作製した。
＜補給トナーＡの作製＞（実施例）
スチレン−アクリル酸エステル共重合体樹脂 １００重量部
（スチレン含有量：８５重量％、アクリル酸エチル含有量：１５重量％）
含金属染料 １重量部
（オリエント化学工業社製 商品名：ボントロンＳ−３４）
カーボンブラック ７重量部
（三菱化学社製 商品名：ＭＡ−１００）
上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合し、加圧ニーダーで１２０℃で熱溶融混練後、ジェットミルで粉砕し、その後乾式気流分級機で分級して体積平均径が１０μｍのトナー粒子を得た。
そして、該トナー粒子に対して疎水性シリカ（日本アエロジル社製 商品名：Ｒ−９７２）の付着量が０．５重量％になるように調整し、ヘンシェルミキサーで周速４０ｍ／ｓｅｃで１０分間混合し補給トナーＡを得た。
該補給トナーＡの円相当粒子径１．６μｍ以上の範囲における円形度が０．９０未満であるトナーの個数割合は１０％、円形度が０．９０以上０．９４未満であるトナーの個数割合は１８％であった。
【００１７】
＜補給トナーＢの作製＞（実施例）
スチレン−アクリル酸エステル共重合体樹脂 １００重量部
（スチレン含有量：９２重量％、アクリル酸エチル含有量：８重量％）
含金属染料 １重量部
（オリエント化学工業社製 商品名：ボントロンＳ−３４）
カーボンブラック ７重量部
（三菱化学社製 商品名：ＭＡ−１００）
上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合し、加圧ニーダーで１２０℃で熱溶融混練後、ジェットミルで粉砕し、その後乾式気流分級機で分級して体積平均径が１０μｍのトナー粒子を得た。
そして、該トナー粒子に対して疎水性シリカ（日本アエロジル社製 商品名：Ｒ−９７２）の付着量が０．３重量％になるように調整し、ヘンシェルミキサーで周速４０ｍ／ｓｅｃで１０分間混合し補給トナーＢを得た。
該補給トナーＢの円相当粒子径１．６μｍ以上の範囲における円形度が０．９０未満であるトナーの個数割合は８％、円形度が０．９０以上０．９４未満であるトナーの個数割合は１５％であった。
【００１８】
＜補給トナーＣの作製＞（実施例）
スチレン−アクリル酸エステル共重合体樹脂 １００重量部
（スチレン含有量：９２重量％、アクリル酸エチル含有量：８重量％）
含金属染料 １重量部
（オリエント化学工業社製 商品名：ボントロンＳ−３４）
カーボンブラック ７重量部
（三菱化学社製 商品名：ＭＡ−１００）
上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合し、加圧ニーダーで１２０℃で熱溶融混練後、ジェットミルで粉砕し、その後乾式気流分級機で分級して体積平均径が１０μｍのトナー粒子を得た。
そして、該トナー粒子に対して疎水性シリカ（日本アエロジル社製 商品名：Ｒ−９７２）の付着量が０．５重量％になるように調整し、ヘンシェルミキサーで周速４０ｍ／ｓｅｃで１０分間混合し補給トナーＣを得た。
該補給トナーＣの円相当粒子径１．６μｍ以上の範囲における円形度が０．９０未満であるトナーの個数割合は８％、円形度が０．９０以上０．９４未満であるトナーの個数割合は１４％であった。
【００１９】
＜補給トナーＤの作製＞（実施例）
スチレン−アクリル酸エステル共重合体樹脂 １００重量部
（スチレン含有量：９２重量％、アクリル酸エチル含有量：８重量％）
含金属染料 １重量部
（オリエント化学工業社製 商品名：ボントロンＳ−３４）
カーボンブラック ７重量部
（三菱化学社製 商品名：ＭＡ−１００）
上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合し、加圧ニーダーで１２０℃で熱溶融混練後、ジェットミルで粉砕し、その後乾式気流分級機で分級して体積平均径が１０μｍのトナー粒子を得た。
そして、該トナー粒子に対して疎水性シリカ（日本アエロジル社製 商品名：Ｒ−９７２）の付着量が０．５重量％になるように調整し、ヘンシェルミキサーで周速４０ｍ／ｓｅｃで１０分間混合し補給トナーＤを得た。
該補給トナーＤの円相当粒子径１．６μｍ以上の範囲における円形度が０．９０未満であるトナーの個数割合は８％、円形度が０．９０以上０．９４未満であるトナーの個数割合は１５％であった。
【００２０】
＜補給トナーＥの作製＞（比較例）
スチレン−アクリル酸エステル共重合体樹脂 １００重量部
（スチレン含有量：８２重量％、アクリル酸エチル含有量：１８重量％）
含金属染料 １重量部
（オリエント化学工業社製 商品名：ボントロンＳ−３４）
カーボンブラック ７重量部
（三菱化学社製 商品名：ＭＡ−１００）
上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合し、加圧ニーダーで１２０℃で熱溶融混練後、ジェットミルで粉砕し、その後乾式気流分級機で分級して体積平均径が１０μｍのトナー粒子を得た。
そして、該トナー粒子に対して疎水性シリカ（日本アエロジル社製 商品名：Ｒ−９７２）の付着量が０．５重量％になるように調整し、ヘンシェルミキサーで周速４０ｍ／ｓｅｃで１０分間混合し補給トナーＥを得た。
該補給トナーＥの円相当粒子径１．６μｍ以上の範囲における円形度が０．９０未満であるトナーの個数割合は１０％、円形度が０．９０以上０．９４未満であるトナーの個数割合は１５％であった。
【００２１】
＜補給トナーＦの作製＞（比較例）
スチレン−アクリル酸エステル共重合体樹脂 １００重量部
（スチレン含有量：９２重量％、アクリル酸エチル含有量：８重量％）
含金属染料 １重量部
（オリエント化学工業社製 商品名：ボントロンＳ−３４）
カーボンブラック ７重量部
（三菱化学社製 商品名：ＭＡ−１００）
上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合し、加圧ニーダーで１２０℃で熱溶融混練後、ジェットミルで粉砕し、その後乾式気流分級機で分級して体積平均径が１０μｍのトナー粒子を得た。
そして、該トナー粒子に対して疎水性シリカ（日本アエロジル社製 商品名：Ｒ−９７２）の付着量が０．７重量％になるように調整し、ヘンシェルミキサーで周速４０ｍ／ｓｅｃで１０分間混合し補給トナーＦを得た。
該補給トナーＦの円相当粒子径１．６μｍ以上の範囲における円形度が０．９０未満であるトナーの個数割合は１４％、円形度が０．９０以上０．９４未満であるトナーの個数割合は１８％であった。
【００２２】
＜補給トナーＧの作製＞（比較例）
スチレン−アクリル酸エステル共重合体樹脂 １００重量部
（スチレン含有量：９２重量％、アクリル酸エチル含有量：８重量％）
含金属染料 １重量部
（オリエント化学工業社製 商品名：ボントロンＳ−３４）
カーボンブラック ７重量部
（三菱化学社製 商品名：ＭＡ−１００）
上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合し、加圧ニーダーで１２０℃で熱溶融混練後、ジェットミルで粉砕し、その後乾式気流分級機で分級して体積平均径が１０μｍのトナー粒子を得た。
そして、該トナー粒子に対して疎水性シリカ（日本アエロジル社製 商品名：Ｒ−９７２）の付着量が０．７重量％になるように調整し、ヘンシェルミキサーで周速４０ｍ／ｓｅｃで１０分間混合し補給トナーＧを得た。
該補給トナーＧの円相当粒子径１．６μｍ以上の範囲における円形度が０．９０未満であるトナーの個数割合は１０％、円形度が０．９０以上０．９４未満であるトナーの個数割合は２５％であった。
【００２３】
次に前記Ａ〜Ｇの各々の補給トナー４重量部とシリコーン樹脂コートフェライトキャリア１００重量部とを混合して現像剤を作製した。次に該現像剤を図１に記載のトナーリサイクル方式を有する複写機の現像装置に入れ、補給トナーを補給しながら黒色比率が６％のＡ４原稿をＡ４転写紙に１００００枚まで複写し、実施例１〜４及び比較例１〜３の現像方法により評価した。その評価結果を表１に示した。
ここで、摩擦帯電量（Ｑ／Ｍ）は東芝ケミカル社製のブローオフ帯電量測定装置を使用し、画像濃度（ＩＤ）はベタ画像部をマクベス反射濃度計ＲＤ−９１４で測定し、地カブリ（ＢＧ）は日本電色工業社製のカラーメーターＺＥ２０００で測定した値である。
また、帯電量差は前記で述べたマグネットブローオフ法によって補給トナーと回収トナーの帯電量を測定し、その差を絶対値として示した。トナー飛散は目視により現像器周りのトナー汚れを確認したものであって、○印はトナー汚れが発生していないもの、×印はトナー汚れが著しく発生していたものである。
【００２４】
【表１】
表１の結果から明かなように実施例１〜４の現像方法では、初期と１００００枚後の摩擦帯電量がほとんど変化なく安定しており、その結果画像濃度は１．４０以上であって、地カブリも０．７５以下という実用上問題ない範囲で複写できることが確認された。
これに対し、比較例１〜３では回収トナーが現像剤に追加された直後の画像に地カブリが極めて多く、トナー飛散も発生し回収トナーの帯電性に問題があることが確認された。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、回収トナーが補給トナーと同様な摩擦帯電性を有する粒子であるため、トナー寿命が延び、地カブリやトナー飛散等の問題を生じなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成手段の概念図である。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム（感光体）
４ａ 現像剤収容器
４ｂ 現像スリーブ（現像体）
６ 現像剤
６ａ トナー画像
６ｂ 回収トナー
７ 記録シート
９ トナー回収手段
１１ 補給トナー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applied to an image forming apparatus such as a copying machine and a printer using an electrophotographic technique, and recycles a toner remaining on a surface of a photoreceptor after a process of transferring to a recording sheet as a developer. The present invention relates to a developing method.
[0002]
[Prior art]
The dry developer applied to the developing method of the image forming apparatus is a two-component developer in which a carrier composed of toner and ferrite powder, iron powder, glass beads, and the like are mixed, and the toner itself carries magnetic powder. It is roughly divided into a one-component developer. The toner used in these developers contains a binder resin and a colorant as main components. In addition, a wax for improving low-temperature fixability to a recording sheet and a polarity (positive or negative charge) are used. A charge control agent or the like for application is added. The toner is manufactured into powder through a process such as melt-kneading, pulverization, and classification after these materials are mixed in a predetermined formulation, and finally, for control of fluidity, chargeability, cleaning property, storage property, and the like. Then, external additives such as silica, titanium oxide, alumina and various resin fine particles are adhered thereto and subjected to surface treatment, and finally used as a developer.
By the way, in recent image forming apparatuses, a mechanism for reusing (recycling) toner has been added to the developing apparatus for the purpose of resource saving and cost reduction, or as a measure against stricter waste regulations. What has been provided. When the toner is reused, the toner (recovered toner) remaining on the surface of the photoconductor after the toner image developed on the surface of the photoconductor is transferred to a recording sheet is scraped off with a cleaning blade or a fur brush, and the like. A system in which the toner is conveyed to a developer container containing the developer and mixed with the developer is generally adopted.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in an image forming apparatus using such a recycling system, the image density becomes unnecessarily high during the process of copying a large number of sheets, and as a result, the amount of toner consumption increases, and there are problems such as background fog and toner scattering. Was.
This problem is thought to be caused by the increase of fine powder due to the destruction of toner in the developing device, the detachment or burying of external additives such as silica fine particles in the developing device or the cleaning section, and in the collected toner transport section. As the toner, there has been a demand for a toner which does not vary in triboelectric charging property between a replenished toner and a collected toner.
Conventionally, in order to solve the above problem, a polyester resin which is hardly pulverized in the collected toner conveying section has been used. However, the toner using the polyester resin has a problem that the environmental resistance is inferior.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a toner recycling type developing method which solves the above-mentioned problems, can maintain a sufficient image density for a long period of time, and does not cause problems such as background fogging and toner scattering.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In the toner recycling developing method of the present invention, the electrostatic latent image formed on the surface of the photoreceptor is developed with a supply toner to be visualized as a toner image, and after the toner image is transferred to a recording sheet, A toner recycling type developing method for collecting the replenishment toner remaining on the photoconductor and reusing the collected toner for visualization,
a) the binder resin of the replenishment toner is a styrene- (meth) acrylate copolymer resin, and the amount of the (meth) acrylate ester of the copolymer resin is 15% by weight or less;
b) Toner whose replenishment toner has a circularity of less than 0.90 in a range of circle-equivalent particle diameter of 1.6 μm or more and a number ratio of toner of 10% or less and a circularity of 0.90 or more and less than 0.94. Is 18% or less,
c) Ri der within 3μc / g charge amount difference in absolute value in the magnet blow-off method of the collected toner after replenishing toner and 10000-sheet copying,
d) the replenishment toner is toner particles to which silica fine particles have adhered, and the amount of silica fine particles adhered to the toner particles is 0.1 to 0.5% by weight;
And a toner recycling type developing method.
In the present invention, by using such a replenishment toner, even if the toner is subjected to a thermal or mechanical load in a recovery step or the like, the recovered toner has a sufficient triboelectric charging property. Image defects due to deterioration or the like are prevented.
The replenishment toner referred to in the present invention refers to a toner that has not yet been developed on the photoconductor and is newly added to the developer, and the recovered toner is developed on the photoconductor at least once and reused. Toner.
[0005]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 conceptually shows an image forming means of a copying machine. In the figure, reference numeral 1 denotes a photoconductor drum (photoconductor) that rotates in the direction of arrow A. Around the photoconductor drum 1, a
[0006]
The image forming process by this image forming means is as follows. First, the surface of the rotating photosensitive drum 1 is uniformly charged by corona discharge of the
Then, when a large number of copies of the
[0007]
The developer is a magnetic or non-magnetic one-component developer or a two-component developer. In the case of a one-component system, the toner itself is used as the developer. Are mixed to form a developer.
In this case, it is preferable to use a replenishing toner that is replenished at the time of copying a large number of sheets as the toner constituting the developer at the start of copying in order to stabilize the charging property.
Hereinafter, the materials constituting the replenishment toner in the present embodiment will be described.
The main component of the replenishment toner of the present invention is a toner in which silica fine particles are attached to toner particles containing a binder resin, a colorant, a charge control agent, and other additives to be contained as necessary.
[0008]
The binder resin includes styrenes such as styrene, α-methylstyrene, chlorostyrene, and acrylates such as methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, butyl acrylate, octyl acrylate, and / or methacrylic acid. It is a styrene- (meth) acrylate copolymer resin obtained by copolymerizing methacrylates such as ethyl, propyl methacrylate, butyl methacrylate, octyl methacrylate, and stearyl methacrylate.
The content of the (meth) acrylate in the styrene- (meth) acrylate copolymer resin must be 15% by weight or less. When the amount is more than 15% by weight, the chargeability of the resin itself is low, so that it is necessary to use silica particles more than necessary to compensate for the chargeability. Large changes in chargeability and fluidity occur, causing problems such as ground fog and toner scattering.
Further, the binder resin may contain another resin such as an epoxy resin, a polyester resin, and a polyurethane resin.
[0009]
Coloring agents include carbon black, aniline blue, calco oil blue, chrome yellow, ultramarine blue, Dupont oil red, quinoline yellow, methylene blue chloride, phthalocyanine blue, malachite green oxalate, lamp black, rose bengal, etc., alone or in combination. It is used. The coloring agent needs to have a sufficient content of a sufficient concentration to form a visible image, and for example, is contained in an amount of about 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder resin. .
The charge control agent is added to impart polarity, and is divided into those for positively charged toner and those for negatively charged toner. For positively charged toner, nigrosine dye, quaternary ammonium salt, viridinium salt, azine and the like are used. For negatively charged toners, azo-based metal-containing complexes and salicylic acid-based metal complexes are used.
[0010]
Other optional additives include magnetic powders, low melting point waxes, release agents and the like.
Examples of the magnetic powder include fine particles such as ferrite powder, magnetite powder, and iron powder. As the ferrite powder, a mixed sintered body of MeO—Fe 2 O 3 is used in the present invention. Me in this case is Mn, Zn, Ni, Ba, Co, Cu, Li, Mg, Cr, Ca, V, and the like, and one or more of them are used. In addition, a mixed sintered body of MeO—Fe 3 O 4 is used as the magnetite powder. Me in this case is the same as in the case of the ferrite powder.
[0011]
The low-melting wax is added for the purpose of lowering the melting start temperature of the toner to improve the low-temperature fixability, and synthetic wax, petroleum wax and the like are used. Examples of the synthetic wax include polypropylene wax and Fischer-Tropsch wax, and examples of the petroleum-based wax include paraffin wax, microwax, and petrotam. Other waxes include natural waxes such as carnauba wax, rice wax, and candelilla wax, and synthetic fats and oils.
The release agent is added to ensure releasability between the fixing heat roll and the toner, and low molecular weight polypropylene, low molecular weight polyethylene, or the like is used.
[0012]
The toner particles constituting the present invention are produced by mixing the above-described materials in a predetermined mixture, and then subjecting the mixture to processes such as melt-kneading, pulverization, and classification. Further, toner particles may be obtained by a polymerization method using the above materials. Then, replenishment toner can be obtained by attaching silica fine particles to the toner particles.
In the replenishment toner, the number ratio of toner having a circularity of less than 0.90 in the range of a circle equivalent particle diameter of 1.6 μm or more is 10% or less, preferably 8% or less, and the circularity is 0.90 or less. The number ratio of the toner having a value of 0.94 or more and less than 0.94 is 18% or less, preferably 15% or less.
When the number ratio of the toner having a circularity of less than 0.90 in the range of the circle equivalent particle diameter of 1.6 μm or more exceeds 10%, or the number ratio of the toner having the circularity of 0.90 or more and less than 0.94 Exceeds 18%, the fluidity of the replenishment toner is reduced, and it is necessary to use more silica particles than necessary to compensate for the fluidity. As a result, the silica particles are detached and buried in the recovered toner. Large changes in chargeability and fluidity due to the above-mentioned factors cause problems such as ground fog and toner scattering.
[0013]
The circle-equivalent particle diameter, circularity, and the number ratio of the toner to each circularity specified in the present invention are measured by using a flow-type particle image analyzer manufactured by Toa Medical Electronics Co., Ltd .: about 3,000 toner particles with an FPIA-1000. It is calculated by: The circularity is defined by the following equation.
(Equation 1)
[0014]
In the replenishment toner, it is necessary that 0.1 to 0.5% by weight of silica fine particles adhere to the toner particles . When the attached amount of the silica fine particles is less than 0.1% by weight, the replenishment toner has poor fluidity and triboelectricity, so that an image with a lot of background fog tends to be formed. When it is more than 0.5% by weight, environmental resistance is poor. Is not preferred.
In addition to the silica fine particles, the replenishment toner includes magnetic powder, alumina, talc, clay, calcium carbonate, magnesium carbonate, titanium oxide, or various resins for controlling the fluidity, chargeability, cleaning property, and storage stability of the toner. External additives other than silica fine particles such as fine particles may be attached. In order to attach the silica fine particles to the toner particles, a method of mixing and stirring with a general stirrer such as a turbine type stirrer, a Henschel mixer, a super mixer, or the like may be used.
[0015]
In the present invention, it is necessary that the difference in charge amount between the replenishment toner and the collected toner after copying 10,000 sheets is within 3 μc / g in absolute value. In this case, the charge amounts of the replenishment toner and the collected toner can be measured by a magnet blow-off method described in Japanese Patent Publication No. 5-39554.
If the difference in charge amount between the replenishment toner and the recovered toner after copying 10,000 sheets is greater than 3 μc / g in absolute value, the mixed toner of the replenishment toner and the recovered toner has a charge amount distribution when the recovered toner is replenished. Disturbances tend to cause ground fog and the like.
[0016]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described based on examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to these.
First, the following supply toners A to G were prepared.
<Preparation of Supply Toner A> (Example)
100 parts by weight of styrene-acrylate copolymer resin (styrene content: 85% by weight, ethyl acrylate content: 15% by weight)
1 part by weight of metal-containing dye (trade name: Bontron S-34, manufactured by Orient Chemical Industries)
7 parts by weight of carbon black (Mitsubishi Chemical Corp. product name: MA-100)
The raw materials having the above mixing ratios are mixed by a super mixer, hot-melt kneaded at 120 ° C. by a pressure kneader, pulverized by a jet mill, and then classified by a dry air classifier to obtain toner particles having a volume average diameter of 10 μm. Obtained.
Then, the amount of hydrophobic silica (trade name: R-972, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) was adjusted to 0.5% by weight with respect to the toner particles, and a Henschel mixer was used for 10 minutes at a peripheral speed of 40 m / sec. After mixing, a replenishment toner A was obtained.
The number ratio of toner having a circularity of less than 0.90 in the range of the circle equivalent particle diameter of 1.6 μm or more of the replenishment toner A is 10%, and the number ratio of toner having the circularity of 0.90 or more and less than 0.94. Was 18%.
[0017]
<Preparation of Supply Toner B> (Example)
100 parts by weight of styrene-acrylate copolymer resin (styrene content: 92% by weight, ethyl acrylate content: 8% by weight)
1 part by weight of metal-containing dye (trade name: Bontron S-34, manufactured by Orient Chemical Industries)
7 parts by weight of carbon black (Mitsubishi Chemical Corp. product name: MA-100)
The raw materials having the above mixing ratios are mixed in a super mixer, hot-melt kneaded at 120 ° C. in a pressure kneader, pulverized by a jet mill, and then classified by a dry air classifier to obtain toner particles having a volume average diameter of 10 μm. Obtained.
Then, the amount of hydrophobic silica (trade name: R-972, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) was adjusted to 0.3% by weight with respect to the toner particles, and a peripheral speed of 40 m / sec for 10 minutes using a Henschel mixer. After mixing, a replenishment toner B was obtained.
The number ratio of the toner having a circularity of less than 0.90 in the range of the circle equivalent particle diameter of 1.6 μm or more of the replenishment toner B is 8%, and the number ratio of the toner having the circularity of 0.90 or more and less than 0.94. Was 15%.
[0018]
<Production of Supply Toner C> (Example)
100 parts by weight of styrene-acrylate copolymer resin (styrene content: 92% by weight, ethyl acrylate content: 8% by weight)
1 part by weight of metal-containing dye (trade name: Bontron S-34, manufactured by Orient Chemical Industries)
7 parts by weight of carbon black (Mitsubishi Chemical Corp. product name: MA-100)
The raw materials having the above mixing ratios are mixed by a super mixer, hot-melt kneaded at 120 ° C. by a pressure kneader, pulverized by a jet mill, and then classified by a dry air classifier to obtain toner particles having a volume average diameter of 10 μm. Obtained.
Then, the amount of hydrophobic silica (trade name: R-972, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) was adjusted to 0.5% by weight with respect to the toner particles, and a Henschel mixer was used for 10 minutes at a peripheral speed of 40 m / sec. After mixing, a replenishment toner C was obtained.
The number ratio of the toner having a circularity of less than 0.90 in the range of the circle equivalent particle diameter of 1.6 μm or more of the replenishment toner C is 8%, and the number ratio of the toner having the circularity of 0.90 or more and less than 0.94. Was 14%.
[0019]
<Preparation of Supply Toner D> (Example)
100 parts by weight of styrene-acrylate copolymer resin (styrene content: 92% by weight, ethyl acrylate content: 8% by weight)
1 part by weight of metal-containing dye (trade name: Bontron S-34, manufactured by Orient Chemical Industries)
7 parts by weight of carbon black (Mitsubishi Chemical Corp. product name: MA-100)
The raw materials having the above mixing ratios are mixed by a super mixer, hot-melt kneaded at 120 ° C. by a pressure kneader, pulverized by a jet mill, and then classified by a dry air classifier to obtain toner particles having a volume average diameter of 10 μm. Obtained.
Then, the amount of hydrophobic silica (trade name: R-972, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) was adjusted to 0.5% by weight with respect to the toner particles, and a Henschel mixer was used for 10 minutes at a peripheral speed of 40 m / sec. After mixing, a replenishment toner D was obtained.
The number ratio of the toner having a circularity of less than 0.90 in the range of the circle equivalent particle diameter of 1.6 μm or more of the replenishment toner D is 8%, and the number ratio of the toner having the circularity of 0.90 or more and less than 0.94. Was 15%.
[0020]
<Preparation of Supply Toner E> (Comparative Example)
100 parts by weight of styrene-acrylate copolymer resin (styrene content: 82% by weight, ethyl acrylate content: 18% by weight)
1 part by weight of metal-containing dye (trade name: Bontron S-34, manufactured by Orient Chemical Industries)
7 parts by weight of carbon black (Mitsubishi Chemical Corp. product name: MA-100)
The raw materials having the above mixing ratios are mixed in a super mixer, hot-melt kneaded at 120 ° C. in a pressure kneader, pulverized by a jet mill, and then classified by a dry air classifier to obtain toner particles having a volume average diameter of 10 μm. Obtained.
Then, the amount of hydrophobic silica (trade name: R-972, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) was adjusted to 0.5% by weight with respect to the toner particles, and a Henschel mixer was used for 10 minutes at a peripheral speed of 40 m / sec. After mixing, a replenishment toner E was obtained.
The number ratio of the toner having a circularity of less than 0.90 in the range of the circle equivalent particle diameter of 1.6 μm or more of the replenishment toner E is 10%, and the number ratio of the toner having the circularity of 0.90 or more and less than 0.94. Was 15%.
[0021]
<Preparation of Supply Toner F> (Comparative Example)
100 parts by weight of styrene-acrylate copolymer resin (styrene content: 92% by weight, ethyl acrylate content: 8% by weight)
1 part by weight of metal-containing dye (trade name: Bontron S-34, manufactured by Orient Chemical Industries)
7 parts by weight of carbon black (Mitsubishi Chemical Corp. product name: MA-100)
The raw materials having the above mixing ratios are mixed by a super mixer, hot-melt kneaded at 120 ° C. by a pressure kneader, pulverized by a jet mill, and then classified by a dry air classifier to obtain toner particles having a volume average diameter of 10 μm. Obtained.
Then, the adhesion amount of hydrophobic silica (trade name: R-972, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) to the toner particles was adjusted to be 0.7% by weight, and a peripheral speed of 40 m / sec for 10 minutes using a Henschel mixer. After mixing, a replenishment toner F was obtained.
The ratio of the number of toners having a circularity of less than 0.90 in the range of the circle equivalent particle diameter of 1.6 μm or more of the replenishment toner F is 14%, and the number ratio of the toner having the circularity of 0.90 or more and less than 0.94. Was 18%.
[0022]
<Preparation of Supply Toner G> (Comparative Example)
100 parts by weight of styrene-acrylate copolymer resin (styrene content: 92% by weight, ethyl acrylate content: 8% by weight)
1 part by weight of metal-containing dye (trade name: Bontron S-34, manufactured by Orient Chemical Industries)
7 parts by weight of carbon black (Mitsubishi Chemical Corp. product name: MA-100)
The raw materials having the above mixing ratios are mixed by a super mixer, hot-melt kneaded at 120 ° C. by a pressure kneader, pulverized by a jet mill, and then classified by a dry air classifier to obtain toner particles having a volume average diameter of 10 μm. Obtained.
Then, the adhesion amount of hydrophobic silica (trade name: R-972, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) to the toner particles was adjusted to be 0.7% by weight, and a peripheral speed of 40 m / sec for 10 minutes using a Henschel mixer. After mixing, a replenishment toner G was obtained.
The number ratio of the toner having a circularity of less than 0.90 in the range of the circle equivalent particle diameter of 1.6 μm or more of the replenishment toner G is 10%, and the number ratio of the toner having the circularity of 0.90 or more and less than 0.94. Was 25%.
[0023]
Next, 4 parts by weight of each of the toners A to G and 100 parts by weight of a silicone resin-coated ferrite carrier were mixed to prepare a developer. Next, the developer is put into a developing device of a copying machine having a toner recycling system shown in FIG. 1, and an A4 original having a black ratio of 6% is copied to A4 transfer paper up to 10,000 sheets while supplying replenishing toner. Evaluation was performed by the developing methods of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3. Table 1 shows the evaluation results.
Here, the triboelectric charge (Q / M) was measured using a blow-off charge amount measuring device manufactured by Toshiba Chemical Co., and the image density (ID) was measured on a solid image portion with a Macbeth reflection densitometer RD-914. BG) is a value measured by a color meter ZE2000 manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.
The difference in charge amount was obtained by measuring the charge amounts of the replenished toner and the collected toner by the magnet blow-off method described above, and the difference was shown as an absolute value. The toner scattering is a result of visually observing toner contamination around the developing device. The mark ○ indicates that no toner contamination has occurred, and the mark X indicates that toner contamination has significantly occurred.
[0024]
[Table 1]
As is clear from the results in Table 1, in the developing methods of Examples 1 to 4, the triboelectric charge amount at the initial stage and after 10,000 sheets is stable with almost no change, and as a result, the image density is 1.40 or more. It was confirmed that copying was possible within a practically acceptable range of ground fog of 0.75 or less.
On the other hand, in Comparative Examples 1 to 3, it was confirmed that the image immediately after the collected toner was added to the developer was extremely fogged, the toner was scattered, and there was a problem in the chargeability of the collected toner.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the recovered toner is a particle having the same triboelectricity as the replenishment toner, so that the life of the toner is extended and problems such as ground fog and toner scattering do not occur.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram of an image forming unit according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Photoconductor drum (photoconductor)
Reference Signs List 6 developer
Claims (1)
ａ）補給トナーの結着樹脂がスチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体樹脂であって、該共重合体樹脂の（メタ）アクリル酸エステル量が１５重量％以下であり、
ｂ）補給トナーが、円相当粒子径１．６μｍ以上の範囲における円形度が０．９０未満であるトナーの個数割合が１０％以下、かつ円形度が０．９０以上０．９４未満であるトナーの個数割合が１８％以下であり、
ｃ）補給トナーと１００００枚複写後の回収トナーとのマグネットブローオフ法における帯電量差が絶対値で３μｃ／ｇ以内であり、
ｄ）補給トナーは、シリカ微粒子が付着したトナー粒子であって、該トナー粒子に対するシリカ微粒子の付着量が０．１〜０．５重量％であること、
を特徴とするトナーリサイクル式現像方法。The electrostatic latent image formed on the surface of the photoreceptor is developed with a supply toner to visualize a toner image, and after the toner image is transferred to a recording sheet, the replenishment toner remaining on the photoreceptor is collected. And a toner recycling type developing method for reusing the collected toner for visualization,
a) the binder resin of the replenishment toner is a styrene- (meth) acrylate copolymer resin, and the amount of the (meth) acrylate ester of the copolymer resin is 15% by weight or less;
b) Toner whose replenishment toner has a circularity of less than 0.90 in a range of circle-equivalent particle diameter of 1.6 μm or more and a number ratio of toner of 10% or less and a circularity of 0.90 or more and less than 0.94. Is 18% or less,
c) Ri der within 3μc / g charge amount difference in absolute value in the magnet blow-off method of the collected toner after replenishing toner and 10000-sheet copying,
d) the replenishment toner is toner particles to which silica fine particles have adhered, and the amount of silica fine particles adhered to the toner particles is 0.1 to 0.5% by weight;
A toner recycling type developing method.
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