JP4346075B2 - 画像形成装置、及びこれに用いられるトナー - Google Patents
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Description
さらに、高精細な画像のために、粉砕系トナー及び重合系とナーに係わらず、粒径を小さくしたトナーが用いられている。小粒径化されたトナーでは、トナーの流動性が低下するために、キャリアとの混合性が低下して、トナーの偏在、トナー帯電量分布が広くなるなどの不具合がある。トナーには、粒径が小さくなることで、単位重量当たりの表面積が大きくなることに対応して流動性を補うために流動性付与剤として無機微粒子等の外添剤が添加されているが、粒径が小さくなることで相対的にトナーの付着量も大きくなるために、表面積に対応した以上の外添剤を添加する必要がある。このために、トナー表面の外添剤が多くなることで、クリーニングブレードを研磨して寿命を短くしたり、熱容量の大きい無機微粒であるために定着装置における定着ローラ、加熱ローラとの接触が妨げられるために定着性が低下するという不具合がある。
また、特許文献2では、少なくとも結着樹脂及び着色剤とを含むトナー母粒子と、表面が疎水化処理された平均一次粒子径80〜300nm、含水率が3〜15%、体積抵抗率が1×1013Ωcm以上であるゾルゲル法シリカとを含有してなる静電荷像現像用トナーが開示されている。
また、特許文献3では、繰り返し画像形成に使用される電子写真感光体と、何れも平均円形度が0.95〜0.99のカラートナーを装填した複数の現像器を用いて、多色カラー画像を形成し、該感光体のクリーニングには弾性ゴムブレードを用いている画像形成装置において、少なくとも1色以上のトナーには、外添剤としてシリカ系粒子と、重量平均粒径(D50)が100〜1000nmの無機微粒子が添加されている画像形成装置が開示されている。
また、特許文献4では、結合剤、着色剤および処理剤で表面処理されたゾルゲル金属酸化物粒子を含むトナー組成物が開示されている。
例えば、特許文献5では、一成分非磁性トナーにより現像して得られた潜像担持体上のトナー像を中間転写媒体に中間転写するようになっている画像形成装置において、前記外添剤が、前記トナー母粒子の仕事関数より大きいかまたは前記トナー母粒子の仕事関数と略同一の仕事関数を有するとともに、紡錘形状である疎水性ルチルアナターゼ型酸化チタンを少なくとも含んでいる一成分非磁性トナーを用いている画像形成装置が開示されている。
また、特許文献5では、中間転写媒体を用いる画像形成装置であっても、粒径の大きい外添剤を用いるものではなく、長期にわたって安定したトナーを得ることが困難であるという問題点がある。
本発明の画像形成装置は、静電荷による静電潜像を形成する像担持体と、像担持体に露光して潜像を形成する潜像形成手段と、像担持体表面の潜像にトナーを供給し可視像化する現像手段と、像担持体と接触しつつ表面移動する中間転写体を介して記録材上に転写させる転写手段と、転写後に像担持体表面に残留した転写残トナーを像担持体から回収するクリーニングブレードを有するクリーニング手段とを備える画像形成装置において、少なくとも、平均粒径90〜150nmの無機酸化物を1.0wt%以上トナーに含有させ、前記無機酸化物は、球形形状を有するシリカであり、トナーの初期の無機酸化物含有量に対して、像担持体から中間転写体に転写された後のトナーの無機酸化物含有量が75〜95%の範囲で転写させる間転写体に転写された後のトナーの無機酸化物含有量が75〜95%の範囲で転写させることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記シリカは、ゾルゲル法によるシリカであることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記シリカは、水系及び/又はアルコール系の溶媒中でトナーに外添処理されることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、中間転写体の移動方向に、複数の像担持体を並列させたことを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、クリーニングブレードを像担持体に対してカンター方式に配設するクリーニング手段を備えることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、像担持体及び/又は中間転写体に潤滑剤を塗布する塗布装置を備えることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記トナーは、平均円形度が0.93ないし1.00の範囲にあることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記トナーは、外観形状がほぼ球形状であって、長軸と短軸との比(r2/r1)が0.5〜1.0の範囲で、厚さと短軸との比(r3/r2)が0.7〜1.0の範囲であって、長軸r1≧短軸r2≧厚さr3の関係を満足することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記トナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤を含むトナー組成物を水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で架橋及び/又は伸長反応させることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、像担持体と少なくとも、帯電手段、現像手段、クリーニング手段のいずれかを備え、一体に支持されていて画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジを備えることを特徴とする。
また、本発明のトナーは、さらに、上述のいずれかに記載の画像形成装置に用いられることを特徴とする。
また、本発明のトナーは、さらに、重量平均粒径D4が3〜8μmの範囲にあり、重量平均粒径D4と個数平均粒径Dnとの比D4/Dnが、1.00ないし1.40の範囲にあるトナーを用いることを特徴とする。
また、本発明のトナーは、さらに、平均円形度が0.93ないし1.00の範囲にあることを特徴とする。
また、本発明のトナーは、さらに、外観形状がほぼ球形状であって、長軸と短軸との比(r2/r1)が0.5〜1.0の範囲で、厚さと短軸との比(r3/r2)が0.7〜1.0の範囲であって、長軸r1≧短軸r2≧厚さr3の関係を満足することを特徴とする。
また、本発明のトナーは、さらに、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤を含むトナー組成物を水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で架橋及び/又は伸長反応させることを特徴とする。
図1は、本発明の実施形態に係る画像形成装置100の構成を示す概略図である。ここでは、電子写真方式の画像形成装置100に適用した一実施形態について説明する。画像形成装置100は、イエロー(以下、「Y」と記す。)、シアン(以下、「C」と記す。)、マゼンタ(以下、「M」と記す。)、ブラック(以下、「K」と記す。)の4色のトナーから、カラー画像を形成する画像形成装置(以下、「タンデム型」と記す。)100である。この画像形成装置100は、潜像担持体として4つの感光体1Y、1C、1M、1Kを備えている。なお、ここではドラム状の感光体1を例に挙げているが、ベルト状の感光体を採用することもできる。各感光体1Y、1C、1M、1Kは、それぞれ表面移動部材である中間転写体である中間転写ベルト6aに接触しながら、図中矢印の方向に回転駆動する。各感光体1Y、1C、1M、1Kは、それぞれ中間転写ベルト6aに接触しながら、図中矢印の方向に回転駆動する。
帯電装置3は、感光体1の表面を負極性に帯電する。本実施形態における帯電装置3は、いわゆる接触・近接帯電方式で帯電処理を行う帯電部材としての帯電ローラ3aを備えている。すなわち、この帯電装置3は、帯電ローラ3aを感光体1の表面に接触又は近接させ、その帯電ローラ3aにバイアスを印加することで、感光体1の表面を帯電する。感光体1の表面電位の絶対値が200〜700Vとなるような直流の帯電バイアスを帯電ローラ3aに印加している。なお、帯電バイアスとして、直流バイアスに交流バイアスを重畳させたものを利用することもできる。また、帯電装置3には、帯電ローラ3aの表面をクリーニングするクリーニングローラ3bが設けられている。また、トナーが僅かに付着した場合でも、帯電ローラ3aによる帯電ムラ等の帯電不良を引き起こすのを防止するために、帯電ローラ3aの表面をクリーニングローラ3bによってクリーニングする構成にしてもよい。なお、帯電装置3として、帯電ローラ3aの周面上の軸方向両端部分に薄いフィルムを巻き付け、これを感光体1の表面に当接するように設置してもよい。これにより、帯電ローラ3aの表面と感光体1の表面との間は、フィルムの厚さ分だけ離間した極めて近接した状態となる。これによって、感光体1上に残留トナーとの接触を減らすことができる。
このようにして帯電した感光体1の表面には、露光装置4によって露光されて各色に対応した静電潜像が形成される。この露光装置4は、各色に対応した画像情報に基づき、感光体1に対して各色に対応した静電潜像を書き込む。なお、本実施形態の露光装置4は、レーザ方式の露光装置であるが、LEDアレイと結像手段からなる露光装置などの他の方式の露光装置を採用することもできる。
転写装置6における中間転写ベルト6aは、3つの支持ローラ6b、6c、6dに張架されており、図中矢印の方向に無端移動する構成となっている。この中間転写ベルト6a上には、各感光体1Y、1C、1M、1K上のトナー像が静電転写方式により互いに重なり合うように転写される。静電転写方式には、転写チャージャを用いた構成もあるが、ここでは転写チリの発生が少ない転写ローラ6eを用いた構成を採用している。具体的には、各感光体1Y、1C、1M、1Kと接触する中間転写ベルト6aの部分の裏面に、それぞれ転写装置6としての各一次転写ローラ6eY、6eC、6eM、6eKを配置している。ここでは、一次転写ローラ6eにより押圧された中間転写ベルト6aの部分と感光体1とによって、一次転写領域が形成される。そして、各感光体1Y、1C、1M、1K上のトナー像を中間転写ベルト6a上に転写する際には、一次転写ローラ6eに正極性のバイアスが印加される。これにより、各一次転写する領域(以下、転写領域)と記す。)には転写電界が形成され、各感光体1Y、1C、1M、1K上のトナー像は、中間転写ベルト6a上に静電的に付着し、転写される。
また、図1の右方向には、転写装置9が配置されている。この転写装置9は、転写搬送ベルト9aと転写ローラ9bを備えている。中間転写体である中間転写ベルト6aに重ね合わされたトナー画像は、ここで、給紙ユニット10から搬送される記録紙に転写される。したがって、本発明装置100では、トナーは2回転写され記録紙上に画像を形成する。この転写装置9の転写は、転写ローラ9bにトナーとは逆極性の電圧を印加することによって行われる。この中間転写ベルト6aと二次転写ローラ9bとの間には二次転写領域が形成され、この部分に、所定のタイミングで記録部材としての記録紙が送り込まれるようになっている。この記録紙は、露光装置4の図中下側にある給紙カセット10内に収容されており、ピックアップローラ、レジストローラ対11等によって、二次転写領域まで搬送される。そして、中間転写ベルト6a上に重ね合わされたトナー像は、二次転写領域において、転写搬送ベルト9a上の記録紙上に一括して転写される。この二次転写時には、二次転写ローラ9bに正極性のバイアスが印加され、これにより形成される転写電界によって中間転写ベルト6a上のトナー像が記録紙上に転写される。
また、この潤滑剤の塗布装置21は、クリーニング装置7内にクリーニング手段であるクリーニングブレード7aと共に設けても良い。これによって、ブラシ状ローラ21aで感光体1を摺擦することでブラシに付着するトナーを潤滑剤成型体21b又はフリッカーで振り落としたトナーを容易に回収することができる。
潤滑剤としては、脂肪酸金属塩、シリコーンオイル、フッ素系樹脂等が挙げられ、これらは単独または2種類以上を混合して用いることができる。特に、脂肪酸金属塩が好ましい。脂肪酸金属塩としては、脂肪酸としては、直鎖状の炭化水素が好ましく、例えば、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等が好ましく、ステアリン酸が一層好ましい。金属としては、リチウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、セリウム、チタン、鉄などが挙げられる。これらの中で、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸鉄などが好ましく、特に、ステアリン酸亜鉛がもっとも好ましい。
クリーニングブレード7aは、摩擦係数の低い弾性体として、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等のうちウレタンエラストマー、シリコーンエラストマー、フッ素エラストマーを挙げることができる。クリーニングブレード7aとしては、熱硬化性のウレタン樹脂が好ましく、特に、ウレタンエラストマーが、耐摩耗性、耐オゾン性、耐汚染性の観点から好ましい。エラストマーには、ゴムも含まれる。クリーニングブレード7aは、硬度(JIS A)が、65〜85度の範囲が好ましい。また、クリーニングブレード7aは、厚さが0.8〜3.0mmで、突き出し量が3〜15mmの範囲にあることが好ましい。さらに、その他の条件として当接圧、当接角度、食い込み量等は適宜決定することができる。
また、トナーに対して、0.4wt%以上含有させる。無機酸化物の粒径が大きいために、単位重量当たりの個数が少なく、0.4wt%未満では、トナー表面の無機酸化物の個数が少なく転写率を向上させる効果が小さい。ただし、5wt%を越えない。5wt%を越えると、トナー表面に存在する量が多く、トナー表面を覆ってしまい添加剤が浮遊し、異常画像の原因となる。
更に、このような酸化物の中でも酸化ケイ素が好ましい。酸化ケイ素の場合、色が白色でありカラートナーに使用でき、安全性が高い。製法としては、2種類の製造方法が確立されており、不定形および球形を容易に作ることができる。不定形の場合には、四塩化ケイ素を気相中で燃焼する燃焼型シリカ、球形の場合では水相中で酸化ケイ素を析出させるゾルゲル法による酸化ケイ素の製造方法がある。ゾルゲル法とは、アルコキシシランを水溶液中で、加水分解、縮合させて酸化ケイ素を析出させる。アルコキシシランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロキシシラン、テトラブトキシシランなどが挙げられる。加水分解の触媒としては、アンモニア、尿素、モノアミン等が挙げられる。
無機酸化物は、トナー母体と感光体1や中間転写ベルト6aとの間に入り、スペーサーとして働く。無機酸化物を球形にすることで、接触面積を減少させることができ、トナーの転写を良好にすることが出来る。
これらの90〜300nmの無機酸化物および微粒子を含有させる方法としては、通常、微粒子とトナー母体粒子をミキサーに入れ、攪拌する。
また、別の方法として、水系及び/又はアルコール系の溶媒中でトナーに外添処理することができる。水系溶媒中に分散させたトナーに、無機酸化物を投入し、トナー表面に付着させる。また、この無機酸化物が疎水化処理されている場合は、少量のアルコールなどを併用して界面張力を下げて濡れやすくしてから分散させても良い。その後、加熱して溶媒を除去して固定して、脱離を防止することができる。これによって、無機酸化物をトナー表面上に均一に分散させることができる。
また、水系溶媒中にトナー、添加剤を分散させたときに、界面活性剤を添加することにより、トナー表面に更に均一に添加剤が分散させることが出来る。更に、無機酸化物及びトナーとは、逆極性の界面活性剤を使用することが好ましい。
さらに、不均一な分散では転写後の無機酸化物の量が変動するため、感光体1から中間転写ベルト6aに転写された後のトナーの無機酸化物含有量を75〜95%の範囲で安定して画像形成動作を行うには水系及び/又はアルコール系の溶媒中でトナーに外添処理されることが好ましい。
図3は、トナー表面上の外添剤が受ける力を模式的に示した図である。
これは、感光体1上にあるトナーと感光体1とに挟まれた無機酸化物は、転写ローラ6eによる電界による力と、外添剤が有している電荷が感光体1上の静電潜像によって電気的吸引力を受け、かつ、感光体1との間で物理的な付着力を受けている。この2者の力とのバランスで無機酸化物の残留する量が決定される。トナーと無機酸化物とは、静電的な力、ファンデルワールス力、無機酸化物がトナー表面に突き刺さり量、トナー表面の粘着性などにより、離脱力が異なる。これらの力を制御することにより、1次転写時の無機酸化物のトナーに残る量を制御し、75〜95%になるように制御する。具体的には、無機酸化物がトナー表面に突き刺さる量を、無機酸化物添加時の混合強度によって制御したり、水系及び/又はアルコール系の溶媒中でトナーに外添処理する工程の攪拌強度や界面活性剤の種類により制御を行なう。
また、転写でトナーから脱離した無機酸化物が、クリーニングブレード7aに達すると、このクリーニングブレード先端に堰き止められて滞留することで、以降にクリーニングブレード7aに達するトナーのクリーニングに寄与する。
トナー初期の無機酸化物含有量に対して、感光体1から中間転写ベルト6aに転写された後のトナーの無機酸化物含有量については、蛍光X線測定を用いて測定する。初期トナーおよび中間転写ベルト6aに転写されたトナーをそれぞれ集め、蛍光X線により、無機酸化物に含有されている元素の量を求める。この際に、同量のトナーを圧縮整形すると均一にX線が照射され、測定精度が向上する。また、直接的な方法として、ICPにより直接トナー中の無機酸化物の量の測定をおこなってもよい。
形状係数SF−1は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式(1)で表される。トナーを2次元平面に投影してできる形状の最大長MXLNGの二乗を図形面積AREAで除して、100π/4を乗じた値である。
SF−1={(MXLNG)2/AREA}×(100π/4) ・・・式(1)
SF−1の値が100の場合トナーの形状は真球となり、SF−1の値が大きくなるほど不定形になる。
また、形状係数SF−2は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式(2)で表される。トナーを2次元平面に投影してできる図形の周長PERIの二乗を図形面積AREAで除して、100π/4を乗じた値である。
SF−2={(PERI)2/AREA}×(100/4π) ・・・式(2)
SF−2の値が100の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、SF−2の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡(S−800:日立製作所製)でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置(LUSEX3:ニレコ社製)に導入して解析して計算した。
本発明に係るトナーはバインダ樹脂として変性ポリエステル(i)を含む。変性ポリエステル(i)としては、ポリエステル樹脂中にエステル結合以外の結合基が存在したり、またポリエステル樹脂中に構成の異なる樹脂成分が共有結合、イオン結合などで結合した状態をさす。具体的には、ポリエステル末端に、カルボン酸基、水酸基と反応するイソシアネート基などの官能基を導入し、さらに活性水素含有化合物と反応させ、ポリエステル末端を変性したものを指す。
多価アルコール化合物(PO)としては、2価アルコール(DIO)および3価以上の多価アルコール(TO)が挙げられ、(DIO)単独、または(DIO)と少量の(TO)との混合物が好ましい。2価アルコール(DIO)としては、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールなど);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど);脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールAなど);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど);上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物;上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。3価以上の多価アルコール(TO)としては、3〜8価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール(グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど);3価以上のフェノール類(トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど);上記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の1分子当たりに含有されるイソシアネート基は、通常1個以上、好ましくは、平均1.5〜3個、さらに好ましくは、平均1.8〜2.5個である。1分子当たり1個未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
2価アミン化合物(B1)としては、芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタンなど);脂環式ジアミン(4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど);および脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)などが挙げられる。3価以上の多価アミン化合物(B2)としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。アミノアルコール(B3)としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。アミノメルカプタン(B4)としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。アミノ酸(B5)としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、前記B1〜B5のアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)から得られるケチミン化合物、オキサゾリジン化合物などが挙げられる。これらアミン類(B)のうち好ましいものは、B1およびB1と少量のB2の混合物である。
また、ウレア変性ポリエステル中には、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。ウレア結合含有量とウレタン結合含有量のモル比は、通常100/0〜10/90であり、好ましくは80/20〜20/80、さらに好ましくは、60/40〜30/70である。ウレア結合のモル比が10%未満では、耐ホットオフセット性が悪化する。
変性ポリエステル(i)を得るためのポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)との架橋及び/又は伸長反応には、必要により反応停止剤を用い、得られるウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。反応停止剤としては、モノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど)、およびそれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)などが挙げられる。
本発明においては、前記変性されたポリエステル(i)単独使用だけでなく、この(i)と共に、未変性ポリエステル(ii)をバインダ樹脂成分として含有させることもできる。(ii)を併用することで、低温定着性及びフルカラー装置に用いた場合の光沢性が向上し、単独使用より好ましい。(ii)としては、前記(i)のポリエステル成分と同様な多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)との重縮合物などが挙げられ、好ましいものも(i)と同様である。また、(ii)は無変性のポリエステルだけでなく、ウレア結合以外の化学結合で変性されているものでもよく、例えばウレタン結合で変性されていてもよい。(i)と(ii)は少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。従って、(i)のポリエステル成分と(ii)は類似の組成が好ましい。(ii)を含有させる場合の(i)と(ii)の重量比は、通常5/95〜80/20、好ましくは5/95〜30/70、さらに好ましくは5/95〜25/75、特に好ましくは7/93〜20/80である。(i)の重量比が5%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。
着色剤としては、公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ピグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
荷電制御剤としては公知のものが使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、4級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、4級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、4級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、4級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、4級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。このうち、特にトナーを負極性に制御する物質が好ましく使用される。
荷電制御剤の使用量は、バインダ樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくはバインダ樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の範囲で用いられる。好ましくは、0.2〜5重量部の範囲がよい。10重量部を超える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、荷電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電気的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。
離型剤としては、融点が50〜120℃の低融点のワックスが、バインダ樹脂との分散の中でより離型剤として効果的に定着ローラとトナー界面との間で働き、これにより定着ローラにオイルの如き離型剤を塗布することなく高温オフセットに対し効果を示す。このようなワックス成分としては、以下のものが挙げられる。ロウ類及びワックス類としては、カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス、ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス、オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス、及びおよびパラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス等が挙げられる。また、これら天然ワックスの外に、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス、エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス等が挙げられる。さらに、12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド及び、低分子量の結晶性高分子樹脂である、ポリ−n−ステアリルメタクリレート、ポリ−n−ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体(例えば、n−ステアリルアクリレート−エチルメタクリレートの共重合体等)等、側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子等も用いることができる。
荷電制御剤、離型剤はマスターバッチ、バインダ樹脂とともに溶融混練することもできるし、もちろん有機溶剤に溶解、分散する際に加えても良い。
トナー粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤として、無機微粒子が好ましく用いられる。この無機微粒子の一次粒子径は、5×10−3〜2μmであることが好ましく、特に5×10−3〜0.5μmであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m2/gであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5wt%であることが好ましく、特に0.01〜2.0wt%であることが好ましい。
無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。中でも、流動性付与剤としては、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。特に両微粒子の平均粒径が5×10−2μm以下のものを使用して攪拌混合を行った場合、トナーとの静電力、ファンデルワールス力は格段に向上することより、所望の帯電レベルを得るために行われる現像装置内部の攪拌混合によっても、トナーから流動性付与剤が脱離することなく、ホタルなどが発生しない良好な画像品質が得られて、さらに転写残トナーの低減が図られる。
酸化チタン微粒子は、環境安定性、画像濃度安定性に優れている反面、帯電立ち上がり特性の悪化傾向にあることより、酸化チタン微粒子添加量がシリカ微粒子添加量よりも多くなると、この副作用の影響が大きくなることが考えられる。しかし、疎水性シリカ微粒子及び疎水性酸化チタン微粒子の添加量が0.3〜1.5wt%の範囲では、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、所望の帯電立ち上がり特性が得られ、すなわち、コピーの繰り返しを行っても、安定した画像品質が得られる。
(トナーの製造方法)
1)着色剤、未変性ポリエステル、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、離型剤を有機溶媒中に分散させトナー材料液を作る。
有機溶媒は、沸点が100℃未満の揮発性であることが、トナー母体粒子形成後の除去が容易である点から好ましい。具体的には、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。有機溶媒の使用量は、ポリエステルプレポリマー100重量部に対し、通常0〜300重量部、好ましくは0〜100重量部、さらに好ましくは25〜70重量部である。
水系媒体は、水単独でも良いし、アルコール(メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などの有機溶媒を含むものであってもよい。
トナー材料液100重量部に対する水系媒体の使用量は、通常50〜2000重量部、好ましくは100〜1000重量部である。50重量部未満ではトナー材料液の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。20000重量部を超えると経済的でない。
界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどのアニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの4級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
商品名としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−102(ダイキン工業社製)、メガファックF−110、F−120、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204、(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−100、F150(ネオス社製)などが挙げられる。
また、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等の無機化合物分散剤も用いることができる。
この反応は、分子鎖の架橋及び/又は伸長を伴う。反応時間は、ポリエステルプレポリマー(A)の有するイソシアネート基構造とアミン類(B)との反応性により選択されるが、通常10分〜40時間、好ましくは2〜24時間である。反応温度は、通常、0〜150℃、好ましくは40〜98℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。
有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に層流の攪拌状態で昇温し、一定の温度域で強い攪拌を与えた後、脱溶媒を行うことで紡錘形のトナー母体粒子が作製できる。また、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗するなどの方法によって、トナー母体粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。
荷電制御剤の打ち込み、及び無機微粒子の外添は、ミキサー等を用いた公知の方法によって行われる。
これにより、小粒径であって、粒径分布のシャープなトナーを容易に得ることができる。さらに、有機溶媒を除去する工程で強い攪拌を与えることで、真球状からラクビーボール状の間の形状を制御することができ、さらに、表面のモフォロジーも滑らかなものから梅干形状の間で制御することができる。
図5は、本発明に係るトナーの形状を模式的に示す図である。図5において、略球形状のトナーを長軸r1、短軸r2、厚さr3(但し、r1≧r2≧r3とする。)で規定するとき、本発明のトナーは、長軸と短軸との比(r2/r1)(図5(b)参照)が0.5〜1.0で、厚さと短軸との比(r3/r2)(図5(c)参照)が0.7〜1.0の範囲にあることが好ましい。長軸と短軸との比(r2/r1)が0.5未満では、真球形状から離れるためにドット再現性及び転写効率が劣り、高品位な画質が得られなくなる。また、厚さと短軸との比(r3/r2)が0.7未満では、扁平形状に近くなり、球形トナーのような高転写率は得られなくなる。特に、厚さと短軸との比(r3/r2)が1.0では、長軸を回転軸とする回転体となり、トナーの流動性を向上させることができる。
なお、r1、r2、r3は、走査型電子顕微鏡(SEM)で、視野の角度を変えて写真を撮り、観察しながら測定した。
また、2成分系現像剤に用いる場合には、磁性キャリアと混合して用いれば良く、磁性キャリアとしては、鉄、マグネタイト、Mn、Zn、Cu等の2価の金属を含むフェライトであって、重量平均粒径D420〜100μmが好ましい。平均粒径が20μm未満では、現像時に感光体1にキャリア付着が生じやすく、100μmを越えると、トナーとの混合性が低く、トナーの帯電量が不十分で連続使用時の帯電不良等を生じやすい。また、Znを含むCuフェライトが飽和磁化が高いことから好ましいが、画像形成装置のプロセスにあわせて適宜選択することができる。磁性キャリアを被覆する樹脂としては、特に限定されないが、例えばシリコーン樹脂、スチレン−アクリル樹脂、含フッ素樹脂、オレフィン樹脂等がある。その製造方法は、コーティング樹脂を溶媒中に溶解し、流動層中にスプレーしコア上にコーティングしても良く、また、樹脂粒子を静電気的に核粒子に付着させた後に熱溶融させて被覆するものであってもよい。被覆される樹脂の厚さは、0.05〜10μm、好ましくは0.3〜4μmがよい。
(実施例1)
〜有機微粒子エマルションの合成〜
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業製)11部、スチレン83部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル110部、および過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。これを加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。更に、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液を得た。これを[微粒子分散液1]とする。
[微粒子分散液1]を試料として用いて、LA−920(HORIBA製)を測定した重量平均粒径D4は、105nmであった。また、[微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のTgは59℃であり、重量平均分子量は15万であった。
水990部、[微粒子分散液1]80部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノール
MON−7、三洋化成工業製)37部、および酢酸エチル90部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とする。
〜ケチミンの合成〜
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン170部とメチルエチルケトン75部を仕込み、50℃で5時間反応を行い、アミンのブロック化体を得た。これを[ケチミン化合物1]とする。この[ケチミン化合物1]のアミン価は418であった。
〜マスターバッチの調製〜
水1200部、カーボンブラック(キャボット社製、リーガル400R)40部、ポリエステル樹脂(三洋化成製、RS801)60部を、更には水30部を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で混合し、混合物を2本ロールを用いて150℃で30分混練後、圧延冷却しパルペライザーで粉砕して、カーボンブラックマスターバッチを得た。これを[マスターバッチ1]とする。
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[低分子ポリエステル1]400部、カルナバワックス110部、および酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問かけて30℃にまで冷却した。次いで、容器に[マスターバッチ1]500部、および酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合して溶解物を得た。これを[原料溶解液1]とする。
[原料溶解液1]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度:1Kg/hr、ディスク周速度:6m/秒、0.5mmジルコニアビーズ充填量:80体積%、パス数:3回の条件で、ワックスの分散を行った。次いで、[低分子ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1324部を加え、上記と同条件のビーズミルを用いてパス数:1回で、分散液を得た。これを[顔料・ワックス分散液1]とする。
[顔料・ワックス分散液1]1772部、[プレポリマー1]の50%酢酸エチル溶液(数平均分子量3800、重量平均分子量15000、Tg60℃、酸価0.5、水酸基価51、および遊離イソシアネート含有量は、1.53重量%)100部、および[ケチミン化合物1]8.5部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)を用いて5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数10,000rpmで20分間混合して、水系媒体分散液を得た。これを、[乳化スラリー1]とする。
〜脱有機溶媒〜
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で4時間熟成を行い、有機溶媒が留去された分散液を得た。これを[分散スラリー1]とする。
〜洗浄・乾燥〜
[分散スラリー1]100部を減圧濾過した後、
(1)濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpmで10分間)した後濾過した。
(2)(1)の濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。
(3)(2)の濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpmで10分間)した後濾過した。
(4)(3)の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行い、濾過ケーキを得た。
この濾過ケーキを循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、トナー母体粒子を得た。これを[トナー母体1]とする。[トナー母体1]は、重量平均粒径D4が6.05μm、個数平均粒径Dnが5.68μm、D4/Dn=1.07、R2/R1=0.92、R3/R2=0.96であった。
テトラメトキシシランとアンモニア水を50℃で反応させ、ゾルゲル法による球形シリカを得た。水洗浄を行なったのち、乾燥操作せずに、メタノールかしてトルエン中にシリカを分散し、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理を行なって、[無機酸化物粒子1]を得た。無機酸化物粒子をメタノールに超音波分散機で攪拌し、レーザー回折散乱式粒度分布装置にて平均粒径D50を測定したところ120nmであった。
〜外添剤の混合〜
上記で得られた[トナー母体1]100重量部と、[無機酸化物粒子1]1.0部、疎水性シリカ(HDK H1303、クラリアントジャパン製、平均粒径D50:13nm)0.5重量部を三井鉱山製ヘンシェルミキサー20Bにより、混合羽の回転数2500rpmで3分間混合し、目開き38μmの篩を通過させて凝集物を取り除くことによって、トナーを得た。
本実施例および比較例において複写画像の画質等を評価する場合、二成分系現像剤として本発明のトナーの性能を評価した。
二成分系現像剤に用いられるキャリアとしては、シリコーン樹脂により0.5μmの平均厚さでコーティングされた平均粒径35μmのフェライトキャリアを用い、かつ該キャリア100重量部に対しトナー8重量部を容器が転動して攪拌される型式のターブラーミキサーを用いて均一混合し帯電させて、現像剤を作製した。
前記キャリアは、次のとおりにして調製した。芯材として、Mnフェライト粒子(重量平均径:35μm)5000部、並びに、被覆材として、トルエン450部、シリコーン樹脂SR2400(東レ・ダウコーニング・シリコーン製、不揮発分50%)450部、アミノシランSH6020(東レ・ダウコーニング・シリコーン製)10部、およびカーボンブラック10部をスターラーで10分間分散して調製されたコート液を用いて、前記芯材とこのコート液と流動床内において回転式底板ディスクと攪拌羽根を設けた旋回流を形成させながらコートを行うコーティング装置に投入して、当該コート液を芯材上に塗布した。得られた塗布物を電気炉で250℃、2時間の条件で焼成し、上記キャリアを得た。
下記実施例1で得られた黒トナーは、図1の試作機を用いて、黒トナー1色だけで画質等の評価を行った。
実施例2、3および参考例1では、表1に示すように、無機酸化物、外添剤の種類と量をかえて実施例1と同様に、画質等の評価を行った。実施例3では、その他に疎水性酸化チタン(MT−150AI、テイカ製、平均粒径D50:15nm)0.5重量部を添加している。参考例1では、無機酸化物として、チタン酸ストロンチウム(SW−320、チタン工業、平均粒径D50:270nm)を使用した。
(参考例2)
無機酸化物として、四塩化ケイ素を気相中で燃焼する燃焼型シリカ[無機酸化微粒子2]を使用した。平均粒径D50は150nmで、ジメチルジクロルシラン(DDS)、で表面処理を行なったものを使用した。表1に示すような処方で実施例1と同様にトナーを作製し、評価した。
(実施例4)
蒸留水に固形分10重量%になる様に[トナー母体1]100重量部を分散した。一方、[無機酸化微粒子1]1.0部重量部と疎水性シリカ(HDK H1303、クラリアントジャパン製)0.5重量部をステアリルアミン酢酸塩の0.2重量部、イオン交換水70重量部、メタノール30重量部の溶液中に攪拌下徐々に添加し、シリカ微粒子の分散液を得た。得られたシリカの微粒子分散液を先のトナー粒子分散液と混合しその後1時間室温下攪拌をした後に、ろ過分離し、得られたケーキを40℃24時間減圧乾燥しトナー粒子を得た。
(実施例5)
〜粉砕トナーの作製〜
トナー用ポリエステル樹脂A(酸価:2.7、Tm:106℃、Tg:64、Mn:2600、Mw:13000)65重量部、トナー用ポリエステル樹脂B(酸価:19、Tm:121℃、Tg:65、Mn:2500、Mw:299000)35重量部、カルナバワックス5重量部、カーボンブラック:6重量部を、混合し、2軸型混練機にて混練し、ホソカワミクロン製カウンタージェットミルにて粉砕し、ホソカワミクロン製TTSP分級機で、微粉カットを行い[トナー母体粒子2]を得た。[トナー母体2]は、重量平均粒径D4が6.65μm、個数平均粒径Dnが5.08μm、D4/Dn=1.31、R2/R1=0.84、R3/R2=0.82であった。表1に示すような処方で実施例1と同様にトナーを作製し、評価した。
(比較例1ないし5)
比較例1ないし5では、表1に示すように、無機酸化物、外添剤の種類と量をかえて実施例1と同様に、画質等の評価を行った。比較例1、4では、母体トナーと添加剤を緩く付着させるため、三井鉱山製ヘンシェルミキサー20Bを用い、攪拌回転数を1000rpmで3分間の混合を行いトナーを得た。また、比較例2、5では、母体トナーと添加剤を強固に付着させるため、三井鉱山製Qミキサー20Bを用い、攪拌回転数6000rpmで3分間の混合を行いトナーを得た。比較例3では、90〜300nmの無機酸化物を入れないトナーを得た。
下記項目について、実施例および比較例で得たトナーの性能を評価した。
(1) クリーニング性
単色モードで画像比率5%の画像を20,000枚出力し、クリーニング不良の発生の有無を評価した。クリーニング不良の発生がなかったものは「○」で、発生したものは「×」とした。
(2)1次及び2次のトナー転写率
1次転写のトナー転写率は、感光体1から中間転写ベルト6aに転写する際のトナーの転写率で、2次転写のトナー転写率は、中間転写ベルト6aから紙へ転写する際のトナーの転写率で、それぞれ、単色モードで画像比率5%の画像を10,000枚出力した後の転写率を測定した。
(3) 文字部転写白抜け
単色モードで50%画像面積の画像チャートを15,000枚ランニング出力した後、文字部画像をリコー社製タイプDXのOHPシートに出力させ、文字部の線画像内部が抜けるトナー未転写があるかを目視で評価した。転写白抜けの発生がなかったものは「○」で、発生したものは「×」とした。
(4) 耐ホットオフセット性・低温定着性
普通紙および厚紙の転写紙(リコー製 タイプ6200およびNBSリコー製複写印刷用紙)にベタ画像で、0.85±0.1mg/cm2のトナー付着量で定着性能を評価した。定着装置の温度を変化させて定着試験を行い、普通紙でホットオフセットの発生しない上限温度を定着上限温度とした。また厚紙で定着下限温度を測定した。定着下限温度は、得られた定着画像を、描画試験器を用いて、荷重50gで描画して、画像の削れが殆ど無くなる定着ローラー温度をもって定着下限温度とした。さらに、定着上限温度(耐ホットオフセット性)、定着下限温度(低温定着性)の温度幅を示した。
実施例1〜5および参考例1、2では、1次および2次のトナーの転写率が90%以上で良好な転写性を示している。比較例1、3、4では、転写時に添加剤の脱離が発生し、2次のトナー転写率が90%以下になっており、転写性が悪化している。
実施例1〜5および参考例1、2では、転写による文字の白抜けの発生はなかった。転写の際に添加剤が脱離し、凝集性が大きくなったため、比較例1、4では、文字部分に白抜けが発生し、比較例3では、90〜300nmの無機酸化物がなく、文字部分に白抜けが発生した。
また、実施例1ないし4および参考例1、2は、定着温度幅がほぼ60℃と、母体トナーが同じである比較例2の50℃と比べて、広くすることが出来た。また、実施例5では、定着温度幅が55℃で、母体トナーが同じである比較例5に比較して、広くすることが出来た。
実施例3のトナーの新しい状態と紙上の状態のSEM写真(15,000倍)を、図6及び図7に示す。図6は初期状態のトナーのSEM型電子顕微鏡観察による写真であり、図7は転写後の紙上のトナーのSEM型電子顕微鏡観察による写真である。
図6及び図7から明らかなように、紙上のトナーは、新しいトナーに比較して、ほぼ、無機酸化物が視認出来ず、無機酸化物の個数が初期のトナーに比較して10%以下であった。
2 プロセスカートリッジ
3 帯電装置
3a 帯電ローラ
3b クリーニングローラ
4 露光装置
5 現像装置
5a 現像ローラ
5b 攪拌搬送スクリュー
5c ドクターブレード
6 転写装置
6a 中間転写体
6b、6c、6d 支持ローラ
6e 一次転写ローラ
6f ベルトクリーニング装置
7 クリーニング装置
7a クリーニングブレード
7b 支持部材
7c 回収スクリュー
7d 加圧スプリング
8 定着装置
8a 加熱ローラ
8b 加圧ローラ
9 転写搬送装置
9a 転写搬送ベルト
9b 二次転写ローラ
10 給紙ユニット
11 レジストローラ
12 排紙ローラ
20 発光手段(PCL)
21 塗布装置
21a ブラシ状ローラ
21b 潤滑剤成型体
21c 加圧スプリング
100 画像形成装置
Claims (17)
- 静電荷による静電潜像を形成する像担持体と、像担持体に露光して潜像を形成する潜像形成手段と、像担持体表面の潜像にトナーを供給し可視像化する現像手段と、像担持体と接触しつつ表面移動する中間転写体を介して記録材上に転写させる転写手段と、転写後に像担持体表面に残留した転写残トナーを像担持体から回収するクリーニングブレードを有するクリーニング手段とを備える画像形成装置において、
前記画像形成装置は、少なくとも、平均粒径90〜150nmの無機酸化物を1.0wt%以上トナーに含有させ、
前記無機酸化物は、球形形状を有するシリカであり、
トナーの初期の無機酸化物含有量に対して、像担持体から中間転写体に転写された後のトナーの無機酸化物含有量が75〜95%の範囲で転写させる
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1に記載の画像形成装置において、
前記シリカは、ゾルゲル法によるシリカである
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1又は2に記載の画像形成装置において、
前記シリカは、水系及び/又はアルコール系の溶媒中でトナーに外添処理される
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、中間転写体の移動方向に、複数の像担持体を並列させた
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1ないし4のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、クリーニングブレードを像担持体に対してカンター方式に配設するクリーニング手段を備える
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1ないし5のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、像担持体及び/又は中間転写体に潤滑剤を塗布する塗布装置を備える
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1ないし6のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、重量平均粒径D 4 が3〜8μmの範囲にあり、重量平均粒径D 4 と個数平均粒径D n との比D 4 /D n が、1.00ないし1.40の範囲にあるトナーを用いる
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項7に記載の画像形成装置において、
前記トナーは、平均円形度が0.93ないし1.00の範囲にある
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項7又は8に記載の画像形成装置において、
前記トナーは、外観形状がほぼ球形状であって、
長軸と短軸との比(r2/r1)が0.5〜1.0の範囲で、厚さと短軸との比(r3/r2)が0.7〜1.0の範囲であって、長軸r1≧短軸r2≧厚さr3の関係を満足する
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項7ないし9のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記トナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤を含むトナー組成物を水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で架橋及び/又は伸長反応させる
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1ないし10のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、像担持体と少なくとも、帯電手段、現像手段、クリーニング手段のいずれかを備え、一体に支持されていて画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジを備える
ことを特徴とする画像形成装置。 - 静電荷による静電潜像を形成する像担持体と、像担持体表面に接触または近接させている帯電手段と、像担持体に露光して潜像を形成する潜像形成手段と、像担持体表面の潜像にトナーを供給し可視像化する現像手段と、像担持体と接触しつつ表面移動する記録部材上又は中間転写体を介して記録材上に転写させる転写手段と、転写後に像担持体表面に残留した転写残トナーを像担持体から回収するクリーニングブレードを有するクリーニング手段とを備える画像形成装置に用いられるトナーにおいて、
前記トナーは、少なくとも、平均粒径90〜150nmの無機酸化物を1.0wt%以上含有し、
前記無機酸化物は、球形形状を有するシリカであり、
トナーの初期の無機酸化物含有量に対して、像担持体から中間転写体に転写された後のトナーの無機酸化物含有量が75〜95%の範囲で転写させられる
ことを特徴とするトナー。 - 請求項12に記載のトナーにおいて、
前記トナーは、請求項1ないし7のいずれかに記載の画像形成装置に用いられる
ことを特徴とするトナー。 - 請求項12又は13に記載のトナーにおいて、
前記トナーは、重量平均粒径D 4 が3〜8μmの範囲にあり、重量平均粒径D 4 と個数平均粒径D n との比D 4 /D n が、1.00ないし1.40の範囲にある
ことを特徴とするトナー。 - 請求項12ないし14のいずれかに記載のトナーにおいて、
前記トナーは、平均円形度が0.93ないし1.00の範囲にある
ことを特徴とするトナー。 - 請求項12ないし15のいずれかに記載のトナーにおいて、
前記トナーは、外観形状がほぼ球形状であって、
長軸と短軸との比(r2/r1)が0.5〜1.0の範囲で、厚さと短軸との比(r3/r2)が0.7〜1.0の範囲であって、長軸r1≧短軸r2≧厚さr3の関係を満足する
ことを特徴とするトナー。 - 請求項12ないし16のいずれかに記載のトナーにおいて、
前記トナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤を含むトナー組成物を水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で架橋及び/又は伸長反応させる
ことを特徴とするトナー。
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