JP4457540B2 - Toner and electrophotographic apparatus - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はカラー複写機、カラープリンタやカラーファクシミリに用いられるトナーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子写真装置はオフィスユースの目的からパーソナルユースへと移行しつつあり、小型化、高速化、高画質化、メンテフリーなどを実現する技術が求められている。そのため転写残の廃トナーをクリーニングせずに現像において廃トナーを回収するクリーナープロセスやカラー画像の高速出力を可能とするタンデムカラープロセスなどが良メンテナス性、低オゾン排気などの条件とともに要求されている。
【0003】
カラープリンタでは、像担持体(以下感光体と称す)を、帯電チャージャーによるコロナ放電で帯電させ、その後各色の潜像を光信号として感光体に照射し、静電潜像を形成し、第1色、例えばイエロートナーで現像し、潜像を顕像化する。その後感光体に、イエロートナーの帯電と逆極性に帯電された転写材を当接し、感光体上に形成されたイエロートナー像を転写する。感光体は転写時に残留したトナーをクリーニングしたのち除電され、第1のカラートナーの現像、転写を終える。その後マゼンタ、シアンなどのトナーに対してもイエロートナーと同様な操作を繰り返し、各色のトナー像を転写材上で重ね合わせてカラー像を形成する方法が取られている。そしてこれらの重畳したトナー像はトナーと逆極性に帯電した転写紙に転写された後、定着され複写が終了する。
【0004】
このカラー像形成方法としては、単一の感光体上に順次各色のトナー像を形成し、転写ドラムに巻き付けた転写材を回転させて繰り返しこの感光体に対向させ、そこで順次形成される各色のトナー像を重ねて転写していく転写ドラム方式と、複数の像形成部を並べて配置し、ベルトで搬送される転写材にそれぞれの像形成部を通過させて順次各色のトナー像を転写し、カラー像を重ね合わす連続重ね方式が一般的である。
【0005】
周知のように電子写真方法に使用される静電荷現像用のトナ−は一般的に結着樹脂である樹脂成分、顔料もしくは染料からなる着色成分および可塑剤、電荷制御剤、更に必要に応じて離型剤などの添加成分によって構成されている。樹脂成分として天然または合成樹脂が単独あるいは適時混合して使用される。
【0006】
そして、上記添加剤を適当な割合で予備混合し、熱溶融によって加熱混練し、気流式衝突板方式により微粉砕し、微粉分級されてトナー母体が完成する。その後このトナー母体に例えば疎水性シリカなどの外添剤を外添処理してトナーが完成する。一成分現像では、トナーのみで構成されるが、トナーと磁性粒子からなるキャリアと混合することによって二成分現像剤が得られる。
【0007】
トナーの定着性向上の目的で添加される離型剤としては、特開平2−266372号公報では脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス及び/又はモンタン系エステルワックス、酸価10〜30の酸化ライスワックスの使用、また特開平9−281748号公報では、融点85〜100℃、天然ガス系フィッシャートロプッシュワックスの存在下で重合されたビニル系共重合体、特開平10−327196号公報では、多価アルコール成分とジカルボン酸及び3価以上の多価カルボン酸化合物とを縮重合し、離型剤の平均分散粒子径が0.1〜3μm、外添剤の粒子径が4〜200nmで1〜5重量部添加する旨が開示されている。特開平5−333584号公報では、パ−フルオロオクチルメタクリレ−トなどの有機フッ素化合物で変性されたポリプロピレンなどのフッ素変性ポリオレフイン系樹脂を含有する構成により定着性が向上する内容が開示されている。特開平5−188632号公報では、軟化点が80〜140℃、フツ素を含有する低分子量ポリオレフイン、低分子量オレフインとポリテトラフルオロエチレンとの溶融混合物を配合することにより定着時の非オフセット性が向上する内容が開示されており、定着性向上に効果がある内容が記載されている。
【0008】
また、特開昭59−148067号公報では、樹脂に低分子量と高分子量部分とを持ち、低分子量のピーク値とMw/Mnを規定した不飽和エチレン系重合体を使用し、軟化点を特定したポリオレフィンを含有するトナーが開示されている。これによって、定着性と耐オフセット性が確保されるとしている。また特開昭56−158340号公報では特定の低分子量重合体成分と高分子量重合体成分よりなる樹脂を主成分とするトナーが開示されている。低分子量成分により定着性を確保し、高分子量成分により耐オフセット性を確保する目的である。また特開昭58−223155号公報では1000〜1万と20万〜100万の分子量領域に極大値を持ち、Mw/Mnが10〜40の不飽和エチレン系重合体からなる樹脂と特定の軟化点を有するポリオレフィンを含有するトナーが開示されている。低分子量成分により定着性を確保し、高分子量成分とポリオレフィンにより耐オフセット性を確保する目的として使用されている。
【0009】
また、特開昭63−56659号公報、特開平2000−98661号公報にはポリエステル樹脂に関するトナーが開示され、良好な定着性が得られる旨開示されている。
【0010】
またトナーに帯電性を付与する電荷制御剤としては、特開平2−221967号公報、特開平7−84409号公報、特開平5−72812号公報、特開平5−165257号公報にベンジル酸誘導体の金属塩を用いたトナーが開示されている。また特開昭53−127726号公報、特開昭55−42752号公報、特開平7−2171097号公報等にはサリチル酸誘導体の金属塩を用いたトナーが開示されている。
【0011】
また特開平5−72802号公報には、高湿高温環境下でも安定した正帯電性磁性トナーの画質を得らために、脂肪酸、脂肪酸金属塩又は脂肪酸エステルにより表面処理された磁性体をポリエステル樹脂に添加する構成が開示されている。また特開平5−34984号公報には、水系中で脂肪酸化合物を加水分解しながら疎水化処理した無機微粉末と、水系中でシリコーンオイルで疎水化処理した無機微粉末を含有するトナーが開示され、温湿度環境に左右されにくく、安定した摩擦帯電性を有し、カブリの無い鮮明な画像特性と耐久性に優れたカラートナーを提供している。特開平10−161340号公報では、脂肪酸アルミニウムで表面処理して疎水化した超微粉末酸化チタンと、疎水性シリカを含有する磁性トナーが開示されており、感光体表面にフィルミングが発生することが無く長期にわたり安定した画質を得る磁性トナーを提供している。特開平5−541367号公報では、トナー粒子の表面に、芯体粒子に長鎖脂肪酸金属塩を被覆した微粒子をさせる構成が開示されている。これにより画像濃度を維持しながら転写性が良好で文字の中抜け現象の発生しない画像を提供している。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
定着プロセスにおいては、カラー画像ではカラートナーを溶融混色させ透光性を上げる必要がある。トナーの溶融不良が起こるとトナー画像表面又は内部に於いて光の散乱が生じて、トナー色素本来の色調が損なわれると共に重なった部分では下層まで光が入射せず、色再現性が低下する。従って、トナーには完全溶融特性を有し、色調を妨げないような透光性を有することが必要条件である。特にOHP用紙での光透過性がカラーでのプレゼンテーション機会の増加で、その必要はより大きくなっている。
【0013】
しかし光透過性発現のためシャープメルトの溶融特性を有する樹脂構成では、耐オフセット性が低下し、定着ローラ表面に付着してオフセットが生じるため定着ローラに多量のオイル等を塗布しなければならず、取扱や、機器の構成が複雑になる。そのためオイルを必要としないオイルレスのカラー定着構成が要求される。
【0014】
また、定着ローラやベルトの離型性、耐久性向上のためにフッ素系材料が使用される。しかし定着部に突入前に未定着のトナー像が静電気的に定着ローラと反発する像乱れが生じやすい。逆に定着ニップ部に突入する前に定着ローラにトナーが飛翔してハーフトーンのオフセットを生じる場合もある。特に離型オイルを塗布しない構成において帯電性の影響が出やすい。またオフセット性を向上させる目的で離型剤を添加したトナーでは、内添加剤の分散不良の状態により定着ローラに傷を生じさせやすくなり、画像の縦筋発生の要因となってしまう。
高速機での定着強度を高めるために、結着樹脂の溶融粘度を下げたり、低分子量化した樹脂を使用すると、長期使用中に2成分現像であればトナーがキャリアに固着するいわゆるスペントが発生し易くなる。現像剤の耐ストレス性が低下する。また低速機に使用すると、定着時にヒートローラにトナーが付着するオフセットが発生しやすくなる。また長期保存中にトナー同士が融着するブロッキングが発生する。
【0015】
高分子量成分と低分子量成分をブレンドした、あるいは共重合させた樹脂構成に対して、低融点の離型剤、例えばポリエチレン、ポリプロピレンワックス等は、定着時ヒートローラからの離型性を良くして耐オフセット性を高める目的で添加される。しかしこれらの離型剤は結着樹脂中での分散性を向上させるのが困難で、分散不良による逆極性トナーが発生し易く、非画像部へのカブリが発生する。またベタ黒画像部後端部に刷毛でかきとられたような画像欠けが生じ、画質を悪化させる。またキャリア、感光体、現像スリーブをフィルミング汚染する課題がある。
【0016】
また従来のポリプロピレンやポリエチレン等の低融点離型剤と低軟化性の樹脂を使用してカラー画像の光沢性や透光性を高める構成のトナーを使用した場合、現像での現像ローラ上での縦筋の発生や、転写体のクリーニング不良やフィルミングの発生、転写体のクリーニングローラのスクレープ不良のために、分散性を向上させると、離型性の効果が低下し、非オフセット領域が狭くなってしまい、両立が難しい。
【0017】
また、シリコンやウレタン等の現像ローラにトナー層を規制する弾性体ブレードを接触使用し、現像ローラにトナーを供給するウレタン等の供給ローラを具備する接触式の一成分現像方式では、低融点の離型剤の添加したトナーでは帯電の立ち上り性が悪化したり、長期連続使用時に帯電維持性の悪化が生じる。また、前記した低融点の離型剤を添加したトナーの使用により、数千枚の使用で徐々に現像ローラ上に縦筋が発生し、白抜け、黒筋等の画像不良の原因となる。これは離型剤の分散不良による現像ローラへの傷、ブレードへの融着、供給ローラと現像ローラとの摩擦による凝集の発生が要因と考えられる。
【0018】
また、複数の感光体や現像部を有する像形成ステーションを並べて配置し、感光体に無端状の転写体を当接させて転写体に順次各色のトナーを連続して転写させる一次転写プロセスを実行して、転写体に多層の転写カラートナー画像を形成し、その後転写体に形成した多層のトナー像を、一括して紙やOHP等の転写媒体に一括転写させる二次転写プロセスが実行されるよう構成されたタンデム方式の転写システムにおいて、転写体上で4色のトナー画像を重ねるためトナー層が厚くなり、トナー層がない、あるいは、薄いところとの圧力差が生じやすい。このため、トナーの凝集効果によって画像の一部が転写されずに穴となる“中抜け”現象が発生し易い。さらに、残トナーのクリーニングを確実に行うために、中間転写体にトナーの離型効果の高い材料を用いると、中抜けは顕著に現れ、画像の品位を著しく低下させてしまう。さらに、文字やラインなどではエッジ現像となっており、トナーがより多くのり、加圧によるトナー同士の凝集を起こし、中抜けがより顕著になる。特に高湿高温の環境下でより顕著に現れる。さらには、オイルレス定着のためにシャープメルト樹脂にワックス等の離型剤を添加したトナーではその粒子凝集がより強くなり、中抜けが出やすくなる。ワックスでもポリエステル樹脂中での分散性を高めるために極性基を持たせたワックスを添加したトナーでは、一層発生しやすくなり、オイルレス定着と転写性の両立が極めて困難でなる。
【0019】
また、転写時に転写材に転写されずに残留するトナーをクリーニング除去することが必要であり、ゴムブレードや、バイアスを印可したローラ、ファーブラシ等が使用される。このとき低融点の離型剤の添加したトナーでは、中間転写体にフィルミングを生じてしまう。またクリーニングローラにより除去されたトナーをこのローラから金属プレートによりスクレープする際にその金属プレートに融着し、スクレープ不良が生じてしまう。特にカラー画像の光沢性、高透光性を発現させるため低溶融性のシャープメルト樹脂の使用により、よりフィルミング、スクレープ不良が生じ易くなる。
【0020】
さらには、機械の小型化高速化のため、像形成ステーション間の距離がより短く、かつ高速度で印写させることが要求される。その結果、例えばイエロートナーが第一の一次転写された後、次のマゼンタトナーが第2の一次転写されるまでの時間が極めて短く、転写体の帯電緩和及び転写されたトナーの電荷緩和が殆ど生じず、イエロートナーの上にマゼンタトナーを転写する際に、マゼンタトナーがイエロートナーの電荷作用により反発され、画像の乱れ、転写効率の低下がより厳しくなるという問題が生じる。
【0021】
さらに最後のトナーが一次転写された後、複写用紙に一括して二次転写される際、トナー相互の電荷による反発により画像乱れが生じる。
【0022】
さらに定着時にオイルを使用しないオイルレス定着を可能とするため、カラートナー中に離型剤を添加するトナー組成ではトナーの凝集性が強く、トナー像乱れ、転写不良の傾向がより顕著に生じる。
【0023】
また機器の小型化省資源からクリーニング工程のないクリーナレスプロセス実現は重要である。感光体上に形成した静電潜像を顕像化されたトナーを転写手段により転写材に転写した後、通常は感光体上に残留したトナーをクリーニングにより回収して廃トナーとなる。このときクリーニングプロセス工程を有さずに、次の帯電、露光、現像プロセスを行うのがクリーナーレスプロセスである。まず転写において高転写性実現が不可欠で、トナーの球形化処理や重合トナーによる転写性改良が行われている。しかし100%転写残トナーが零とは困難で、ある程度は感光体上に残り、次の現像プロセスでは、非画像部の残トナーが現像に戻されれば画像的に問題は生じない。よってこの非画像部に残留したトナーの現像での回収が重要なポイントである。特に定着時の非オフセット性を満たすために低融点離型剤を添加したトナーにおいては流動性が低下する傾向にあり、転写性が良くないのと、トナーの凝集性が強いためクリーナーレスプロセスでは現像での回収に難があり、非画像部に前の画像パターンのメモリが残ってしまう。
【0024】
このようにトナーは、上記した課題に対し、総合的に満足するものでなければならならず、特に定着ローラにオイルを使用しないオイルレス定着トナーにおいては定着部材に使用したオイル機能をトナー自身に持たせるため、トナー中にワックス等の離型剤を使用すると、帯電性の問題が生じ、連続使用時に帯電量の変動を招きトナー自体の寿命がもたない、また現像ブレードにトナーの融着、感光体へのフィルミング等の問題が生じ、オイルレストナーの定着性と現像性、耐久性との両立が非常に困難である。
【0025】
本発明は上記問題点に鑑み、均一な帯電分布を有し、画像の長期安定化を図れるトナー及び電子写真装置を提供することを目的とする。
【0026】
一成分現像法に使用しても現像ローラに縦筋が生じず、連続使用しても層規制ブレードや現像ローラにトナーの熱融着や凝集を生じず、帯電量の低下を抑え、また樹脂特性を劣化させることなく添加剤の分散性を向上させ安定した現像性を維持出来るトナー及び電子写真装置を提供することを目的とする。
【0027】
また、複数の感光体や現像部を有する像形成ステーションを並べて配置し、感光体に無端状の転写体を当接させて転写体に順次各色のトナーを連続して転写させる一次転写プロセスを実行して、転写体に多層の転写カラートナー画像を形成し、その後転写体に形成した多層のトナー像を、一括して紙やOHP等の転写媒体に一括転写させる二次転写プロセスが実行されるよう構成された転写システムを具備するタンデム方式の電子写真装置において、転写時の中抜けや飛び散りを防止し、高転写効率が得られ、転写体等へのフィルミングを回避し、転写体クリーニング手段への融着を防止できるトナー及び電子写真装置を提供することを目的とする。
【0028】
クリーナレスプロセスにおいても高転写効率が得られ、帯電量、流動性の低下がなく、現像での回収を容易にしメモリーが生じず、クリーナレスプロセスを可能とし、地球環境汚染防止と資源の再活用を可能にするトナー及び電子写真装置を提供することを目的とする。
【0029】
また、定着ローラにオイル塗布しないオイルレス定着で高透光性、光沢性を発現するフルカラー電子写真用トナー及び電子写真装置を提供することを目的とする。そして低溶融性のシャープメルト樹脂を使用したカラートナーにおいても現像ローラやドクターブレード、転写体等へのフィルミングを回避でき、また、高湿下での長期使用においても、感光体、転写体等フィルミングを防止できるトナー及び電子写真装置を提供することを目的とする。
【0030】
また、ベルトを使用した定着プロセスにおいても、低定着圧力、長定着ニップ構成の曲率の大きいローラを使用したベルト定着においても、紙のベルトへの非巻付き性を良好なものとし、さらにベルトと紙が分離する時に生じる画像先端部の欠けを防止することができ、さらに現像、転写性とも両立を図れるトナー及び電子写真装置を提供することを目的とする。
【0033】
【課題を解決するための手段】
また、本発明に係る構成は、酸価1〜70mgKOH/gである結着樹脂と、ヨウ素価が25以下かつ、けん化価が30〜300であるワックスとを含むトナー母体と、少なくともアミノシランにより、かつ脂肪酸金属塩により処理された無機微粉末を含むトナーである。
【0034】
また、本発明に係る構成は、酸価1〜70mgKOH/gである結着樹脂と、ヨウ素価が25以下かつ、けん化価が30〜300であるワックスとを含むトナー母体と、正帯電性を有する無機微粉末と脂肪酸金属塩により処理された無機微粉末を含むトナーである。
【0035】
また、本発明に係る構成は、酸価1〜70mgKOH/gである結着樹脂と、ヨウ素価が25以下かつ、けん化価が30〜300であるワックスとを含むトナー母体と、正帯電性を有する無機微粉末Aと、脂肪酸金属塩により処理された無機微粉末Bを含み、無機微粉末Aの平均粒径が8〜40nm、無機微粉末Bの平均粒径が16〜100nmであり、かつ無機微粉末Aの平均粒径が無機微粉末Bの平均粒径よりも小さいトナーである。
【0036】
【発明の実施の形態】
デジタル高画質化、高彩色再現性カラー化、定着ローラにオフセット防止用のオイルを使用しないで高透光性と耐オフセット性の両立を図ることができ、さらには現像一成分におけるローラ傷やブレード融着による縦筋の発生や、転写体のクリーニング不良、クリーニングローラのスクレープ不良の防止との両立実現を本形態のトナーにより可能とするものである。
【0037】
本形態のトナーとしては、シリカ、酸化チタン、アルミナ、またはチタン酸金属塩又はジルコン酸金属塩微粉末の表面に脂肪酸及び/又は脂肪酸金属塩を表面処理したものが好適に用いられる。チタン酸金属塩としては、SrTiO3、BaTiO3、MgTiO3、Al2(TiO3)3、CaTiO3、PbTiO3、FeTiO3、ジルコン酸金属塩としては、SrZrO3、BaZrO3、MgZrO3、Al2(ZrO3)、CaZrO3、PbZrO3、またシリコン酸塩としてはSrSiO3、BaSiO3、MnSiO3、CaSiO3、MgSiO3が好適に使用される。
【0038】
これらの無機微粉末を表面処理する脂肪酸、脂肪酸金属塩としては、カプリル酸、カプリン酸、ウンデシル酸、ラウリル酸、ミスチリン酸、パリミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、モンタン酸、ラクセル酸、オレイン酸、エルカ酸、ソルビン酸、リノール酸等が挙げられる。中でも炭素数15〜20の脂肪酸が好ましい。
【0039】
また脂肪酸金属塩を構成する金属としては、アルミニウム、亜鉛、カルシウム、マグネシウム、リチウム、ナトリウム、鉛、バリウムが挙げられ、中でもアルミニウム、亜鉛、ナトリウムが好ましい。特に好ましくはジステアリン酸アルミニウム(Al(OH)(C1735COO)2)、またはモノステアリン酸アルミニウム(Al(OH)2(C1735COO))、等のジ脂肪酸アルミニウム、モノ脂肪酸アルミニウムが好ましい。OH基を有することが過帯電を防止し、転写不良を抑えることができる。また処理時にシリカ等の無機微粉末との処理性が向上するものと考えられる。
【0040】
表面処理は前記した脂肪酸を芳香族系の溶剤に溶解し、それとシリカ、酸化チタン、アルミナ等の微粉末と湿式混合または噴霧して攪拌処理し、微粉末の表面に脂肪酸を付着又は反応させて、表面処理を施し、その後に乾燥、脱溶剤処理を行うことにより生成される。このときの処理量は無機微粉末母体100重量部に対して0.1〜10重量部が好ましい。0.1より少ないと、処理剤の機能が十分に発揮されない。10よりも多いと浮遊脂肪酸が多くなり、現像性や耐久性に悪影響を与える。
【0041】
またより好ましい形態としては、処理される無機微粉末の表面をカツプリング剤及び/又はシリコ−ンオイルにて処理を施した後に、脂肪酸及び/又は脂肪酸金属塩により処理を施すことが好ましい。単に親水性シリカの脂肪酸を処理する場合よりも均一な処理が可能となり、トナーの高帯電化を図れることと、トナーに添加したときの流動性が向上する効果があるためである。またカツプリング剤及び/又はシリコ−ンオイルとともに、脂肪酸及び/又は脂肪酸金属塩を処理する構成でもかまわず、上記効果を奏する。
【0042】
さらには脂肪酸及び/又は脂肪酸金属塩により処理された無機微粉末とともに正帯電性を有する無機微粉末とをトナーに添加することにより、トナーの長期連続使用時の帯電の安定化、特に一成分現像用トナーとして使用されるときに大きい効果を生ずる。またタンデム方式の電子写真方式において、転写での帯電反発による画像乱れ、転写不良を抑えることができる。さらには、正帯電性を有する無機微粉末Aと、脂肪酸及び/又は脂肪酸金属塩により処理された無機微粉末Bを含み、無機微粉末Aの平均粒径が8〜40nm、無機微粉末Bの平均粒径が16〜100nmであり、かつ無機微粉末Aの平均粒径が無機微粉末Bの平均粒径よりも小さい構成とすることがより好ましい。粒径の大きい無機微粉末に脂肪酸及び/又は脂肪酸金属塩を処理することで、転写体と感光体間でのトナーにかかるストレスからの開放効果が得られる、転写性に対して効果が得られる。粒径の小さい正帯電性無機微粉末Aを使用することにより、無機微粉末Bよりもトナー表面に付着しやすく、一成分現像での過帯電を抑制でき、現像での帯電の安定化、転写不良対策により効果が大きくなる。
【0043】
無機微粉末Aの平均粒径が8nmよりも小さいと、無機微粉末の凝集が大きくなり生産性が低下する。無機微粉末Aの平均粒径が40nmよりも大きくなると、比表面積が大きくなり、耐久時での帯電安定化の効果が低下する。
【0044】
無機微粉末Bの平均粒径が16nmよりも小さくなると、無機微粉末の凝集が強くなり、転写不良、画像乱れが生じやすくなる。トナーの帯電性を低下させ無機微粉末Bの平均粒径が100nmより大きくなるとトナー母体からの遊離が多くなり、カブリ、感光体へのフィルミングが起こりやすくなる。
【0045】
正帯電性のシリカとしては、アミノシラン、アミノ変性シリコーンオイル、アミノアンモニウム処理されたシリカ、酸化チタン、アルミナ等が好ましい。このときトナー母体は負帯電性を示しており、この構成はトナー母体と逆帯電性を有する無機微粉末を添加する構成となることが好ましい。トナー母体が正帯電性を示すときは負帯電性の無機微粉末を添加する構成となることが好ましい。脂肪酸処理された無機微粉末は帯電が高くはなく、弱負帯電性を有する。
【0046】
無機微粉末のメタノール滴定による疎水化度が50%以上であることが好ましい。50%より小さいと帯電性の低下、耐久時の感光体へのフィルミングを生じる。
【0047】
疎水化度の測定は、250mlのビーカー中に装入した蒸留水50mlに試験すべき生成物0.2gを秤取する。先端に、液体中に浸威しているビュレットからメタノールをシリカの総量がぬれるまで滴下する。その際不断に電磁攪拌機でゆっくりと攪拌する。完全に濡らすために必須なメタノール量a(ml)から次式により疎水化度が算出される。
【0048】
疎水化度=(a/(50+a))×100(%)
また処理された無機微粉末の水分吸着量が1wt%以下であることが好ましい。好ましくは0.5wt%以下、より好ましくは0.1wt%以下、さらに好ましくは0.05wt%以下である。1wt%より多いと、帯電性の低下、耐久時の感光体へのフィルミングを生じる。水分吸着量の測定は、水吸着装置については、連続蒸気吸着装置(BELSORP18:日本ベル株式会社)にて測定した。
【0049】
また、脂肪酸及び/又は脂肪酸金属塩により処理された無機微粉末の500℃での強熱減量が1.5〜11.5%であることが好ましいであることが好ましい。1.5%より小さいと、転写性改良の効果が得にくい。11.5%より大きいと、定着性を阻害する。処理に手間がかかり生産コストが増大する。この強熱減量は、500℃の電気炉中に2時間放置し、シリカの減量分を処理前のシリカの重量比に対する割合を取っている。
【0050】
また無機微粉末の平均粒径は35〜100nmであるシリカ又は酸化チタン微粉末であることが好ましい。35nmよりも小さいと、シリカの凝集が強く、転写性が改良されない。現像でのかぶりが増大する。100nmよりも大きいとトナーからの遊離シリカが多くなり、感光体へのダメージの原因となる。
【0051】
チタン酸金属塩又はジルコン酸金属塩微粉末は、平均粒径が0.05μm〜5μmであることが好ましい。0.05μmよりも小さいと、凝集が強く、均一な外添混合処理ができない。5μmよりも大きいとトナーからの浮遊粒子が多くなり、現像劣化の要因となる。
【0052】
また定着においては、これまでカラー定着性向上のため、高分子量成分の少ない分子量分布の狭いシャープメルトな低軟化性の結着樹脂を使用していた。この構成では透光性を確保できるが、オフセットが生じるため定着ローラにオイルを塗布する必要があった。またオイルレス定着を実現するため、シャープメルトな低軟化性の結着樹脂に離型剤を添加する構成では、離型剤や、顔料、電荷制御剤などの分散が困難で、カブリや帯電不良による転写性の低下、クリーニング性の悪化、感光体や現像ローラへのフィルミング、帯電立上り性の劣化、繰返し使用時における帯電変動による画像濃度の変動等の不都合が発生した。従来の離型性ではポリエステル樹脂中での分散が困難なこと、またカブリ等の画質を低下させること、またカラートナーでは色濁りが生じ、鮮明な透光性が得られない。またオフセット防止のために極性基を有するワックスを添加すると、樹脂中での分散性は良好となるが、極性を有するため、トナー粒子相互の凝集が強く、これがカラー画像として多層のトナーを重ねあわせる転写の際に中抜け等の転写不良を生じてしまう。従ってカラートナーでのオイルレス定着と転写性の両立が困難である。
【0053】
本形態のトナーにより、これらの種々の電子写真特性を両立させることが可能となる。
【0054】
定着助剤であるエステル系ワックスの添加により定着特性、特にオイルレス定着における非オフセット性と高光沢性、高透光性を発現でき、高温保存性を低下させることがない。また定着ローラまたはベルトの表層ににフッ素系部材を使用しても、ハーフトーン画像のオフセットを防止できる。そして前記した脂肪酸を表面に処理された無機微粉末を外添剤としてトナー表面に添加することにより、連続使用時の帯電安定性が得られ、定着性と現像帯電安定性との両立が可能となる。またカラー画像として多層のトナーを重ねあわせる転写の際にもトナー粒子相互の凝集を防止でき転写時の中抜け等の転写不良を抑制できる。
【0055】
さらには定着助剤を結着樹脂中に添加する際の分散の状態向上により、離型性、透光性等の定着性、帯電安定化等の現像性をより向上することができる。離型剤の添加により他の内添加剤の分散性を低下させる場合が考えられるが、本形態の添加剤の構成により分散性を低下させること無く、定着性と現像性の両立を図ることができる。
【0056】
またカラー画像形成が、感光体と帯電手段とトナー担持体を含むトナー像形成ステーションを複数個有し、像担持体上に形成した静電潜像を顕像化したトナー像を、像担持体に無端状の転写体を当接させて転写体に転写させる一次転写プロセスが順次連続して実行して、転写体に多層の転写トナー画像を形成し、その後転写体に形成した多層のトナー像を、一括して紙やOHP等の転写媒体に一括転写させる二次転写プロセスが実行されるよう構成された転写プロセスにおいて、本形態のトナーが好適に使用できる。
【0057】
また、感光体と帯電手段とトナー担持体を含むトナー像形成ステーションを複数個有し、像担持体上に形成した静電潜像を顕像化したトナー像を、順次連続して紙やOHP等の転写媒体に転写させる転写プロセスが実行されるよう構成された転写システムにおいても、本形態のトナーが好適に使用できる。
【0058】
このタンデム構成において、第1の一次転写位置から第2の一次転写位置までの距離をd1(mm)、感光体の周速度をv(mm/s)とした場合、d1/v≦0.65(sec)となる転写位置構成においては、例えば1色目のイエロートナーが一次転写された後、次の2色目のマゼンタトナーが一次転写されるまでの時間が極めて短く、転写体の帯電減衰及び転写されたトナーの電荷緩和が殆ど生じず、イエロートナーの上にマゼンタトナーを転写する際に、マゼンタトナーがイエロートナーの電荷作用により反発され、転写効率の低下、転写時の文字の中抜けという問題が生じる。さらに第3色目のシアントナーの一次転写の時、前のイエロー、マゼンタトナーの上に転写される際にシアントナーの飛び散り、転写不良、転写中抜けがより顕著に発生する。
【0059】
さらに最後のブラックトナーの第4色目の一次転写位置から二次転写位置までの距離をd2(mm)、感光体の周速度をv(mm/s)とした場合、d2/v≧0.75(sec)となる転写位置構成では、複写用紙に一括して二次転写される際、トナー相互の電荷による反発により画像乱れが生じる。
【0060】
さらにこの転写の構成にオイルレス定着実現のためエステル系ワックスを添加したトナーを使用した場合においては、画像乱れや転写性が悪化しやすくなる傾向にある。
【0061】
そこで、前記した脂肪酸を表面処理した無機微粉末をトナーに添加することにより、一次転写でのトナー多層転写時にトナーの電荷作用による反発が緩和され、転写効率の低下、転写時の文字の中抜け、画像乱れを抑えることができる。
【0062】
さらにはカツプリング剤及び/又はシリコ−ンオイルにより処理されかつ脂肪酸及び/または脂肪酸金属塩により処理された無機微粉末を添加することにより環境変動の転写性への影響が抑えられ、画像の安定化が図られる。またアミノシラン及び/またはシランカツプリング剤により、かつ脂肪酸及び/または脂肪酸金属塩により処理された無機微粉末を添加する構成により、後述する一成分現像における長期使用時の帯電安定化に効果が現れる。
【0063】
負帯電の非磁性トナーの母体に、外添剤にアミノシラン系のプラス帯電性を付与する構成とすることにより現像時の帯電の安定化が図られる。トナーの帯電立ち上り性が良化して、トナーが多く消費された後の地カブリを低減できる。
【0064】
さらには外添剤にトナー母体と逆帯電極性を有する無機微粉末を添加することにより、一次転写でのトナー多層転写時にトナーの電荷作用による反発が緩和され、転写効率の低下、転写時の文字の中抜け、画像乱れを抑えることができる。またエステル系ワックスを添加したトナーにこの外添処理構成を採用することにより、一成分現像における長期使用時の帯電安定化、転写効率の低下、転写時の文字の中抜け、画像乱れを抑えることが可能となる。薄紙に3層のトナーが形成された画像において、定着ローラやベルトとの紙の分離性向上に特に効果がある。
【0065】
プラス帯電性であればアミノ変性、エポキシ変性シリコーンオイルも好適に使用できる。
【0066】
シリコーンオイルとしては、ジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサンタイプのものが好適に使用できる。更に好ましくはこのときのシリコーンオイルで処理されるシリカにおいては、処理後に残留するジメチルシロキサンの骨格を有する成分の溶剤で抽出される残留量が無機微粉末100重量部あたり、1重量部以下である無機微粉末が好ましい。1重量部よりも多いと、トナーの帯電性の低下を招き、耐久時に感光体へのフィルミングを生じる。また脂肪酸を処理する際に表面処理が不均一となり、帯電量分布のブロード化を招く。
【0067】
残留ポリジメチルシロキサン量は下記の条件で測定できる。
【0068】
残留成分量の測定方法について示す。無機微粉末を精秤する(1g〜2g)。そして、ポリジメチルシロキサンを溶かしやすい溶剤、例えば、クロロホルムを添加し、遠心分離する。このとき沈澱しにくいため、高回転で行う(例えば20000回転)。そして上済みを採取し、これを数回繰り返す。クロロホルムを蒸発乾燥する(室温にて送風乾燥)。重クロロホルム(CDCL3を1ml)を添加し、1H−NMRにて測定し、ポリジメチルシロキサンの同定を行う。ポリジメチルシロキサンのSi−CH3のHは0.5ppm付近にケミカルシフトを持っている。これはSiに直結したメチル基のHに非常に特徴的なピークであり、特徴的なピーク位置であり、他の化学構造を持つ有機物とは間違いなく区別できる。定量する場合、前記定性の手順中の、重クロロホルム添加の際に内部標準1μlを添加(内部標準とは、NMRピークが単純で、試料のピークとできるだけ重ならないもので、蒸気圧が高く、添加後の濃度が変化しにくいもので、例えば、DMFがある)する。
【0069】
1H−NMR測定後、積分値によって定量する。このとき内部標準との相対比により、重クロロホルム1ml中のポリジメチルシロキサンのモル比を算出し、重量換算する。はじめに採取したシリカ粉末の量から、ポリジメチルシロキサンの含有量を計算する。
【0070】
上記の方法により、10ppm程度までのポリジメチルシロキサンを定量することが可能である。他に同定法としては、13C−NMR、29Si−NMRなどがある。
【0071】
また、シランカップリング剤としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトシキシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、n−ヘキサデシルトリメトキシシラン等を挙げることができる。
【0072】
本形態のトナーに添加するワックスとしては、ヨウ素価が25以下かつ、けん化価が30〜300からなる構成のワックスを、酸価1〜70mgKOH/gである結着樹脂100重量部に対して1〜12重量部添加することにより、一次転写でのトナー多層転写時にトナーの電荷作用による反発が緩和され、転写効率の低下、転写時の文字の中抜け、画像乱れを抑えることができる。
【0073】
ヨウ素価が25より大きいと、一次転写でのトナー多層転写時にトナーの電荷作用による反発が緩和されにくくなる。けん化価が30より小さくなると、不けん化物、炭化水素の存在が増加し、感光体フィルミング、帯電性の悪化を生じる。また電荷制御剤との分散性が不良となり、フィルミング、融着、連続使用時の帯電性の低下を招く。300より大きくなると樹脂中でのワックスの分散性が悪化し、トナーの電荷作用による反発が緩和されにくくなる。またカブリやトナー飛散の増大を招く。樹脂酸価が1mgKOH/gより小さくなると、一次転写でのトナー多層転写時にトナーの電荷作用による反発が緩和されにくくなる。樹脂酸価が70mgKOH/gより大きくなると、耐環境性が悪化し、かぶり増大を招く。
【0074】
また、ワックスとしては、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)における分子量分布において、数平均分子量が100〜5000、重量平均分子量が200〜10000、重量平均分子量と数平均分子量の比(重量平均分子量/数平均分子量)が1.1〜8、Z平均分子量と数平均分子量の比(Z平均分子量/数平均分子量)が1.02〜10、分子量5×102〜1×104の領域に少なくとも一つの分子量極大ピークを有し、ヨウ素価が25以下、けん化価が30〜300からなる構成のワックスであり、これを酸価1〜70mgKOH/gである結着樹脂100重量部に対して1〜12重量部添加する構成である。
【0075】
ワックスは高級脂肪酸と高級アルコールとエステル結合からなるエステル系のワックスが好適に使用され、ヨウ素価が25以下、けん化価が30〜300、DSC法による融点が50〜100℃のものが好ましい。より好ましくはヨウ素価が15以下、けん化価が50〜250、DSC法による融点が55〜90℃、さらに好ましくは、ヨウ素価が5以下、けん化価が70〜200、DSC法による融点が60〜85℃のものである。
【0076】
ヨウ素価が25より大きくなると、環境依存性が大きく、また長期連続使用時に材料の帯電性の変化が大きくなり画像の安定性を阻害する。けん化価が30より小さくなると、感光体フィルミング、帯電性の悪化を生じやすくなる。300より大きくなると樹脂中での分散性が悪化し、カブリやトナー飛散の増大を招く。
【0077】
さらに融点以上の温度での10℃変化時の容積増加率が2〜30%の材料が好ましい。固体から液体に変わるとき急激に膨張することで定着時の熱で溶融したとき、トナー相互の接着性がより強化され、より定着性が向上し、また定着ローラとの離型性も良くなり耐オフセット性も向上する。2より小さくと効果が少なく、30より大きくなると混練時の分散性が低下する。添加量としては結着樹脂100重量部に対して1〜12重量部添加することが好ましい。0.1重量部より小さいと、定着性向上の効果が得られず、12重量部より大きい場合では貯蔵安定性に難点がある。
【0078】
またワックスの220℃における加熱減量は8重量%以下であることが好ましい。加熱減量が8重量%より大きくなると、加熱混練時に結着樹脂中に結着樹脂中に残留し、結着樹脂のガラス転移点を大きく低下させトナーの貯蔵安定性を損なう。現像特性に悪影響を与え、カブリや感光体中間転写体のフィルミングを生じさせる。
【0079】
またGPCにおける分子量において、数平均分子量が100〜5000、重量平均分子量が200〜10000、重量平均分子量と数平均分子量の比(重量平均分子量/数平均分子量)が1.01〜8、Z平均分子量と数平均分子量の比(Z平均分子量/数平均分子量)が1.02〜10のものが好ましい。より好ましくは数平均分子量が500〜4500、重量平均分子量が600〜9000、重量平均分子量と数平均分子量の比(重量平均分子量/数平均分子量)が1.01〜7、Z平均分子量と数平均分子量の比(Z平均分子量/数平均分子量)が1.02〜9、さらに好ましくは数平均分子量が700〜4000、重量平均分子量が800〜8000、重量平均分子量と数平均分子量の比(重量平均分子量/数平均分子量)が1.01〜6、Z平均分子量と数平均分子量の比(Z平均分子量/数平均分子量)が1.02〜8である。
【0080】
数平均分子量が100より小さく、重量平均分子量が200より小さくなると保存安定性が悪化する。分子量極大ピークが5×102よりも小さい範囲に位置していると、定着助剤とともに電荷制御剤の分散性が悪化する。トナーの保存性が低下、感光体、転写体にフィルミング、現像ローラ上での縦筋、クリーニングローラでのスクレープ不良等の発生を生じてしまう。
【0081】
数平均分子量が5000より大きく、重量平均分子量が10000より大きく、重量平均分子量と数平均分子量の比(重量平均分子量/数平均分子量)が8より大きく、Z平均分子量と数平均分子量の比(Z平均分子量/数平均分子量)が10より大きく、分子量極大ピークが1×104の領域よりも大きい範囲に位置していると、離型作用が弱くなり定着性、耐オフセット性等の定着性機能が低下する。
【0082】
定着助剤としては、メドウフォーム油誘導体、カルナウバワックス、ホホバ油誘導体、木ロウ、ミツロウ、オゾケライト、カルナウバワックス、キャンデリアワックス、モンタンワックス、セレシンワックス、ライスワックス等の天然ワックス、フィッシャートロプッシュワックス等の合成系ワックス、ヒドロキシステアリン酸の誘導体、グリセリン脂肪酸エステル、グリコール脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル等の多価アルコール脂肪酸エステル等の材料が好ましく、一種類又は二種類以上組み合わせての使用も可能である。
【0083】
ヒドロキシステアリン酸の誘導体としては、12−ヒドロキシステアリン酸メチル、12−ヒドロキシステアリン酸ブチル、プロピレングリコール=モノ12−ヒドロキシステアラート、グリセリン=モノ12−ヒドロキシステアラート、エチレングリコール=モノ12−ヒドロキシステアラート等が好適な材料である。
【0084】
グリセリン脂肪酸エステルとしてはグリセリン=モノトリステアラート、グリセリン=ドコサノアート等が好適な材料である。
【0085】
グリコール脂肪酸エステルとしては、プロピレングリコール=モノパルミタート、プロピレングリコール=モノステアラート等のプロピレングリコール脂肪酸エステル、エチレングリコール=モノステアラート等のエチレングリコール脂肪酸エステルが好適な材料である。
【0086】
ソルビタン脂肪酸エステルとしては、ソルビタン=モノパルミタート、ソルビタン=モノステアラート、ソルビタン=モノトリステアラートが好適な材料である。さらには、ペンタエリスリトールのステアリン酸エステル、アジピン酸とステアリン酸又はオレイン酸の混合エステル類等の材料が好ましく、一種類又は二種類以上組み合わせての使用も可能である。
【0087】
メドウフォーム油誘導体としては、メドウフォーム油脂肪酸、メドウフォーム油脂肪酸の金属塩、メドウフォーム油脂肪酸エステル、水素添加メドウフォーム油、メドウフォーム油アミド、ホモメドウフォーム油アミド、メドウフォーム油トリエステル、エポキシ化メドウフォーム油のマレイン酸誘導体、メドウフォーム油脂肪酸多価アルコールエステルのイソシアネート重合物、ハロゲン化変性メドウフォーム油が好ましい材料である。これらは1種又は2種以上組み合せての使用が可能である。
【0088】
メドウフォーム油をけん化分解して得られるメドウフォーム油脂肪酸は18〜22個の炭素原子を有する脂肪酸からなる。その金属塩はナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、バリウム、亜鉛、鉛、マンガン、鉄、ニッケル、コバルト、アルミニウムなどの金属塩が使用することが出来る。
【0089】
メドウフォーム油脂肪酸エステルとしては例えば、メチル、エチル、ブチルやグリセリン、ペンタエリスリトール、ポリプロピレングリコール、トリメチロールプロパンなどのエステルであり、特に、メドウフォーム油脂肪酸ペンタエリスリトールモノエステル、メドウフォーム油脂肪酸ペンタエリスリトールトリエステル、メドウフォーム油脂肪酸トリメチロールプロパンエステルなどが好ましい。
【0090】
さらには、メドウフォーム油脂肪酸とグリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン等の多価アルコールとのエステル化反応物を、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート(MDI)、等のイソシアネートで架橋して得られるメドウフォーム油脂肪酸多価アルコールエステルのイソシアネート重合物も好ましく使用できる。
【0091】
水素添加メドウフォーム油はメドウフォーム油に水素添加して不飽和結合を飽和結合としたものである。
【0092】
メドウフォーム油アミドはメドウフォーム油を加水分解した後、エステル化することにより脂肪酸メチルエステルとし、その後、濃アンモニア水と塩化アンモニウムとの混合物と反応して得られる。さらにこれに水素添加することにより融点を調節することが可能となる。また加水分解する前に水素添加することも可能である。融点が75〜120℃の物が得られる。ホモメドウフォーム油アミドは、メドウフォーム油を加水分解後還元してアルコールとした後、二トリルを経て得られる。
【0093】
ホホバ油誘導体としては、ホホバ油脂肪酸、ホホバ油脂肪酸の金属塩、ホホバ油脂肪酸エステル、水素添加ホホバ油、ホホバ油アミド、ホモホホバ油アミド、ホホバ油トリエステル、エポキシ化ホホバ油のマレイン酸誘導体、ホホバ油脂肪酸多価アルコールエステルのイソシアネート重合物、ハロゲン化変性ホホバ油が好ましい材料である。これらは1種又は2種以上組み合せての使用が可能である。
【0094】
ホホバ油をけん化分解して得られるホホバ油脂肪酸は18〜22個の炭素原子を有する脂肪酸からなる。その金属塩はナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、バリウム、亜鉛、鉛、マンガン、鉄、ニッケル、コバルト、アルミニウムなどの金属塩が使用することが出来る。
【0095】
ホホバ油脂肪酸エステルとしては例えば、メチル、エチル、ブチルやグリセリン、ペンタエリスリトール、ポリプロピレングリコール、トリメチロールプロパンなどのエステルであり、特に、ホホバ油脂肪酸ペンタエリスリトールモノエステル、ホホバ油脂肪酸ペンタエリスリトールトリエステル、ホホバ油脂肪酸トリメチロールプロパンエステルなどが好ましい。
【0096】
さらには、ホホバ油脂肪酸とグリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン等の多価アルコールとのエステル化反応物を、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタン−4,4'−ジシソシアネート(MDI) 、等のイソシアネートで架橋して得られるホホバ油脂肪酸多価アルコールエステルのイソシアネート重合物も好ましく使用できる。水素添加ホホバ油はホホバ油に水素添加して不飽和結合を飽和結合としたものである。
【0097】
ホホバ油アミドはホホバ油を加水分解した後、エステル化することにより脂肪酸メチルエステルとし、その後、濃アンモニア水と塩化アンモニウムとの混合物と反応して得られる。さらにこれに水素添加することにより融点を調節することが可能となる。また加水分解する前に水素添加することも可能である。融点が75〜120℃の物が得られる。ホモホホバ油アミドは、ホホバ油を加水分解後還元してアルコールとした後、二トリルを経て得られる。
【0098】
添加量は結着樹脂100重量部に対し、0.5〜10重量部が好ましい。0.5より少ないと透光性向上の効果が得られない。10より大きいとトナーの流動性が低下するばかりでなくそれ以上添加しても飽和して効果が向上しない。特にワックスは、DSC法による融点が76〜90℃であるカルナウバワックス、66〜80℃であるキャンデリラワックス、64〜78℃である水添ホホバ油、64〜78℃である水添メドウフォーム油又は74〜90℃であるライスワックスからなる群より選ばれた少なくとも1種又は2種以上のワックスが好ましい。
【0099】
ケン化価は、試料の1gをけん化するのに要する水酸化カリウムKOHのミリグラム数をいう。酸価とエステル価の和にあたる。ケン化価値を測定するには約0.5Nの水酸化カリウムのアルコール溶液中で試料をケン化した後、0.5Nの塩酸で過剰の水酸化カリウムを滴定する。
【0100】
ヨウ素価は試料にハロゲンを作用させたときに、吸収されるハロゲンの量をヨウ素に換算し、試料100gに対するg数で表したものをいう。脂肪100gに吸収されるヨウ素のグラム数であり、この値が大きいほど試料中の脂肪酸の不飽和度が高いことを示す。試料のクロロホルムまたは四塩化炭素溶液にヨウ素と塩化水銀(II)のアルコール溶液又は塩化ヨウ素の氷酢酸溶液を加えて、放置後反応しないで残ったヨウ素をチオ硫酸ナトリウム標準液で滴定して吸収ヨウ素量を算出する。
【0101】
加熱減量の測定は試料セルの重量を0.1mgまで精秤(W1mg)し、これに試料10〜15mgを入れ、0.1mgまで精秤する(W2mg)。試料セルを示差熱天秤にセットし、秤量感度を5mgにして測定開始する。温度制御は下記プログラムにて行う。測定後、チャートにより試料温度が220℃になった時点での重量減を0.1mgまで読み取る(W3mg)。装置、真空理工製TGD−3000、昇温速度10℃/min、最高温度220℃、保持時間1min、加熱減量(%)=W3/(W2−W1)×100。
【0102】
また、ワックスの結着樹脂中の分散平均粒子径が0.1〜1.5μmで、分散粒子径分布が0.1μm未満の粒子が30個数%以下、0.1〜2.0μmの粒子が65個数%以上、2.0μmを越える粒子が5個数%以下であることが好ましい。TEMによるトナーの断面写真から粒径とその個数を求めた。
【0103】
分散平均粒子径が0.1μmより小さく、0.1μm未満の粒子が30個数%より多いとき、離型剤としての離型効果が小さく、定着能力が発揮できない。分散平均粒子径が1.5μmより大きく、2.0μmを越える粒子が5個数%よりも多いとき、樹脂中でのワックスの分散性が悪化し、トナーの電荷作用による反発が緩和されにくくなる。またカブリやトナー飛散の増大を招く。
【0104】
本形態ではトナーの電荷制御の目的、及びオイルレス定着をより強固なものとするために、結着樹脂に前記した定着助剤と電荷制御剤を併用配合する。好ましい材料としては(化1)に示すサリチル酸誘導体の金属塩が用いられる。
【0105】
【化1】

Figure 0004457540
【0106】
また、本形態ではトナーの電荷制御の目的、及びオイルレス定着をより強固なものとするために、結着樹脂に上記した定着助剤と電荷制御剤を併用配合する。好ましい材料としては(化2)に示すベンジル酸誘導体の金属塩が用いられる。
【0107】
【化2】
Figure 0004457540
【0108】
この構成により、オイルレス定着において広範囲の非オフセット温度域を確保できると共に、定着時での帯電作用による画像乱れを防止できる。これは定着助剤のもつ酸価を有する官能基と金属塩の帯電極性の効果と思われる。また連続使用時での帯電量の低下を防止できる。現像でのブレード融着を抑えられる。
【0109】
添加量は結着樹脂100重量部に対し、0.5〜5重量部が好ましい。より好ましくは1〜4重量部、さらに好ましくは3〜4重量部である。0.5重量部よりも少ないと、帯電作用効果が無くなる。5重量部より大きいと、カラー画像での色濁りが目立ってくる。
【0110】
また、本形態のトナーでは結着樹脂として酸価、分子量を規定したポリエステル樹脂を使用し、前記したワックス、表面処理が施された無機微粉末との併用により、混練時でのワックス、電荷制御剤の分散をより良好なものとすることができ、帯電性の安定化が図られる。また転写間の距離や時間が短いタンデム転写プロセスにおいても、転写中抜け、転写不良を抑制できる効果がある。
【0111】
またトナー凝集も防止することが可能となり、長期間連続して使用しても感光体、転写体、現像ローラへのフィルミングを防止することが可能となる。定着での高透光性、高色再現性を確保でき、かつ定着オイルを必要とせずとも、より高温度域にまでオフセット幅を広げられる構成を創出した。現像においては帯電性を上げるためにより強いストレスがかけられ、また転写体のクリーニングにおいてもクリーニング性を上げるため強い負荷がかけられる。
【0112】
本形態の結着樹脂としてGPCにおける分子量分布で、2×103〜3×104の領域に少なくとも一つの分子量極大ピークを有し、かつ、高分子量領域に存在する成分として3×104以上の分子量成分を結着樹脂全体に対し5%以上有し、重量平均分子量が1万〜30万、Z平均分子量が2万〜50万、重量重量平均分子量と数平均分子量の比(重量平均分子量/数平均分子量)が3〜100、Z平均分子量と数平均分子量の比(Z平均分子量/数平均分子量)が10〜2000、高化式フローテスタによる1/2法による溶融温度(以下軟化点)が80〜150℃、流出開始温度は80〜120℃、樹脂のガラス転移点が45〜68℃の範囲であるポリエステル樹脂を成分とすることが好ましい。
【0113】
好ましくは重量平均分子量が1万〜12万、Z平均分子量が2万〜30万、重量平均分子量/数平均分子量が3〜50、Z平均分子量/数平均分子量が10〜1000、軟化点が90〜140℃、流出開始温度は85〜115℃、ガラス転移点が52〜65℃の範囲であるポリエステル樹脂を成分とすることが好ましい。より好ましくは重量平均分子量が1万〜4万、Z平均分子量が2万〜10万、重量平均分子量/数平均分子量が3〜20、Z平均分子量/数平均分子量が10〜100、軟化点が105〜135℃、流出開始温度は90〜120℃、ガラス転移点が58〜65℃の範囲であるポリエステル樹脂を成分とすることが好ましい。
【0114】
また高分子量領域に存在する成分として、好ましくは1×105以上の分子量成分を結着樹脂全体に対し3%以上有することが好ましい。さらには高分子量領域に存在する成分として、3×105以上の分子量成分を結着樹脂全体に対し0.5%以上有することが好ましい。
【0115】
好ましくは高分子量領域に存在する成分として、8×104〜1×107の分子量成分を結着樹脂全体に対し3%以上有し、かつ1×107以上の成分は含有しない構成が好ましい。
【0116】
更に好ましくは、高分子量領域に存在する成分として、3×105〜9×106の高分子量成分を結着樹脂全体に対し1%以上有し、かつ9×106以上の成分は含有しない構成である。
【0117】
更に好ましくは、高分子量領域に存在する成分として、7×105〜6×106の高分子量成分を結着樹脂全体に対し1%以上有し、かつ6×106以上の成分は含有しない構成である。
【0118】
高分子量成分が多すぎると、あるいは巨大すぎると混練時に巨大分子量成分が残留し、透光性を阻害する。また樹脂自体の製造効率が低下する。現像ローラ供給ローラに不要な傷を付け画像に縦筋を生じさせる。また定着助剤の分散性が低下する。
【0119】
結着樹脂の重量平均分子量が1万より小さく、Z平均分子量が2万より小さく、重量平均分子量/数平均分子量が3より小さく、Z平均分子量/数平均分子量が10より小さく、軟化点が80℃より小さく、流出開始温度が80℃より小さく、ガラス転移点が45℃より小さくとなると、混練時の分散性が低下し、カブリの増加や耐久性の悪化を招く。また混練時の混練ストレスが充分にかからず、分子量を適正値に維持できなくなる。樹脂中でのワックスや電荷制御剤の分散性が悪化し、トナーの電荷作用による反発が緩和されにくくなる。またカブリやトナー飛散の増大を招く。また耐オフセット性、高温保存性の悪化、さらには転写体でのクリーニング不良、感光体へのフィルミングが発生する。
【0120】
結着樹脂の重量平均分子量が30万より大きく、Z平均分子量が50万より大きく、重量平均分子量/数平均分子量が100より大きく、Z平均分子量/数平均分子量が2000より大きく、軟化点が150℃より大きく、流出開始温度が120℃より大きく、ガラス転移点が68℃より大きくとなると、機械の処理中の負荷が過大となり生産性の極端な低下や、カラー画像での透光性の低下や定着強度の低下につながる。
【0121】
また、溶融混練、粉砕分級処理された後のトナーのGPCにおける分子量分布が、2×103〜3×104の領域に少なくとも一つの分子量極大ピークを有し、5×104〜1×106の領域に少なくとも一つの分子量極大ピーク又はショルダーを有する構成とすることである。
【0122】
トナーの低分子量側に存在する分子量極大ピークが、好ましくは3×103〜2×104の領域に少なくとも一つ有し、さらに好ましくは4×103〜2×104の領域に少なくとも一つ有する構成である。
【0123】
トナーの高分子量側に存在する分子量極大ピーク又はショルダーの位置が、好ましくは、6×104〜7×105の領域に少なくとも一つ有し、さらに好ましくは8×104〜5×105の領域に分子量極大ピーク又はショルダーを少なくとも一つ有する構成である。
【0124】
低分子量側に存在するトナーの分子量分布の分子量極大ピーク位置が、2×103より小さくなると耐久性が悪化し、3×104より大きくなると定着性が悪化し、透光性が低下する。
【0125】
また、高分子量側に存在するトナーの分子量分布の分子量極大ピーク又はショルダーの位置が、5×104より小さくなると、耐オフセット性が低下し、保存安定性が悪化する。現像性の悪化と廃トナーリサイクル性も低下する。1×106より大きくなると粉砕性が低下し、生産効率の低下を招く。
【0126】
さらに、トナーの高分子量領域に存在する成分として、5×105以上の高分子量成分の含有量が結着樹脂全体に対し10wt%以下であることが好ましい。5×105以上の高分子量領域に存在する成分が多くなり、あるいは巨大の状態は、混練時にトナー構成材料に均一な混練ストレスが加わらず、混練状態が不具合となった結果である。これにより透光性が著しく阻害される。また分散不良によるカブリの増大、現像ローラ、供給ローラの傷の発生、トナーの粉砕性が悪化し製造効率が低下する。
【0127】
より好ましくは、5×105以上の高分子量成分の含有量が結着樹脂全体に対し5%以下であり、さらに好ましくは、1×106以上の高分子量成分の含有量が結着樹脂全体に対し1%以下、若しくは含有しない構成である。
【0128】
また、トナーのGPCクロマトグラムにおける分子量分布で、2×103〜3×104の領域に存在する分子量極大ピークの分子量分布の高さをHa、5×104〜1×106の領域に存在する分子量極大ピーク又はショルダーの高さをHbとすると、Hb/Haを0.15〜0.9とすることである。
【0129】
Hb/Haが、0.15より小さくなると耐オフセット性が悪化し、保存安定性も低下し、現像スリーブや感光体へのフィルミングを助長する結果となる。0.9より大きくなると現像ローラ供給ローラに傷を生じさせ、また粉砕性が悪化し、生産性が低下しコストアップにつながる。より好ましくは、Hb/Haが0.15〜0.7、さらに好ましくは、Hb/Haが0.2〜0.6である。
【0130】
また、高透光性を確保できかつ定着オイルを必要とせずとも、オフセット防止のため、トナーのGPCにおける分子量分布で、2×103〜3×104の領域に少なくとも一つの分子量極大ピーク、5×104〜1×106の領域に少なくとも一つの分子量極大ピーク又はショルダーを有する構成で、分子量5×104〜1×106の領域に存在する分子量分布の極大ピーク又はショルダーに相当する分子量値よりも大きい領域にある分子量曲線に着目し、その分子量分布の極大ピーク又はショルダーの高さを基準100%として、その分子量極大ピーク又はショルダーの高さに対して90%の高さに相当する分子量をM90、分子量極大ピーク又はショルダーの高さの10%の高さに相当する分子量をM10とした場合、M10/M90が0.5〜8とすることで実現できる。さらには、(M10−M90)/M90が0.1〜7とすることで実現できる。
【0131】
上記M10/M90、さらには、(M10−M90)/M90の値(分子量分布曲線の傾き)を規定することは超高分子量成分の分子切断の状態を定量化できるものであり、この値が上記記載した範囲内(分子量分布曲線の傾きが急峻であることを示唆する)である場合には、透光性を阻害している超高分子量成分が混練時の切断により無くなり、高透光性を有するようになる。さらには、この高分子側に現れるピ−ク又はショルダーを形成する高分子量成分が耐オフセット性に寄与し、オイルを使用せずともカラートナーのオフセットの発生を防ぐことが可能となる。
【0132】
さらにはこの超高分子量成分を分子切断する際に、結着樹脂中でワックス、電荷制御剤の均一分散化処理を可能とすることができ、帯電量が均一化し、鮮明な解像度を有し、長期連続使用しても耐久性を悪化させることがない。また転写体のクリーニング性が向上し、現像ローラでの縦筋の発生もなく、外添剤として脂肪酸処理微粉末を併用することにより転写時の画像乱れ、中抜けを防止でき高効率な転写性を得ることが可能となる。
【0133】
M10/M90の値が8より大きく、または(M10−M90)/M90が7より大きい場合には、依然超高分子量成分が残存し、透光性を阻害する。M10/M90の値が0.5より小さく、または(M10−M90)/M90が0.1より小さい場合には、混練時の機械的負荷が過大となり生産性が低下する。トナーの耐久性が低下する。より好ましくはM10/M90の値が0.5〜6であり、(M10−M90)/M90が0.1〜4.5である。さらに好ましくは、M10/M90の値が0.5〜4.5であり、(M10−M90)/M90が0.1〜3.5である。
【0134】
これにより、デジタル高画質化、高彩色再現性カラー化、接触式一成分現像における現像ローラ、供給ローラでの長期安定して使用可能ならしめ、定着ローラにオフセット防止用のオイルを使用しないで高透光性と耐オフセット性の両立を図れ、さらにはクリーナプロセスの実現、転写間短距離、短時間のタンデム転写プロセスにおける転写工程での中抜け防止、高転写性を実現することができる。
【0135】
上記した結着樹脂を溶融混練処理において高せん断力にて混練することで従来にない特性を発現することが可能となる。オイルを用いない定着でカラートナーの高い透光性と耐オフセット性を両立させることが出来る。つまり超高分子量成分を付与した結着樹脂を高せん断力により、超高分子量成分を低分子量化しそれにより高透光性が発現し、さらにはこの低分子量化した超高分子量成分の存在により耐オフセット性も満足できる。また超高分子量成分を有するため、混練時に高いせん断力がかかるため、ワックスがより均一に分散させることが可能となり、より透光性が良化し、非オフセット性、高画質、高彩色再現性、良好な転写性が得られる。
【0136】
溶融混練処理後のトナーの重量平均分子量が8000〜18万、Z平均分子量が18000〜45万、重量平均分子量と数平均分子量の比(重量平均分子量/数平均分子量)が3〜80、Z平均分子量と数平均分子量の比(Z平均分子量/数平均分子量)が10〜1000となることである。
【0137】
この適性範囲にトナーを高せん断力による混練処理することにより、オイルを用いない定着でカラートナーの高透光性と耐オフセット性を両立させることが可能となる。
【0138】
好ましくは重量平均分子量が8000〜10万、Z平均分子量が18000〜30万、重量平均分子量/数平均分子量が3〜60、Z平均分子量/数平均分子量が10〜500であることが好ましい。
【0139】
さらに好ましくは重量平均分子量が1万〜4万、Z平均分子量が2万〜8万、重量平均分子量/数平均分子量が3〜30、Z平均分子量/数平均分子量が10〜50であることが好ましい。
【0140】
重量平均分子量が8000より小さく、Z平均分子量が18000より小さく、重量平均分子量/数平均分子量が3より小さく、Z平均分子量/数平均分子量が10より小さくなると、混練ストレスが充分にかからず、分子量を適正値に維持できなくなる。定着助剤の分散性が低下し耐オフセット性、高温保存性の悪化、さらには中間転写体でのクリーニング不良、感光体へのフィルミングが発生する。
【0141】
重量平均分子量が18万より大きく、Z平均分子量が45万より大きく、重量平均分子量/数平均分子量が80より大きく、Z平均分子量/数平均分子量が1000より大きくなると、せん断力の圧力が働きすぎ、逆に電荷制御剤等の内添剤が相互に凝集を生じ、分散性の低下につながり、クリーナプロセス時のかぶりの増加、画像濃度の低下、転写不良の発生を招く。また定着強度の低下や、透光性、光沢度が低下する。
【0142】
また結着樹脂はTHF不溶成分が5重量%以下、好ましくはTHF不溶成分を有しないことである。THF不溶成分が5重量%より多いとカラー画像の透光性を悪化させる要因となり、画質を劣化させてしまう。
【0143】
本形態に好適に使用される結着樹脂は、アルコール成分とカルボン酸、カルボン酸エステル及びカルボン酸無水物等のカルボン酸成分との重縮合によって得られるポリエステル樹脂が好適に使用される。
【0144】
2価カルボン酸又は低級アルキルエステルとしては、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸などの脂肪族二塩基酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸などの脂肪族不飽和二塩基酸、及び無水フタル酸、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸などの芳香族二塩基酸、及びこれらのメチルエステル、エチルエステル等を例示することが出来る。この中でコハク酸、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸等の芳香族二塩基酸及びそれらの低級アルキルエステルが好ましい。コハク酸とテレフタル酸、若しくはフタル酸とテレフタル酸とを組合わせた使用が好ましい。
【0145】
3価以上のカルボン酸成分としては1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサトリカルボン酸、1,3−ジカルボキシルー2−メチルー2−メチレンカルボキプロパン、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、エンポール三量体酸及びこれらの酸無水物、アルキル(炭素数1〜12)エステル等が挙げられる。
【0146】
2価アルコールとしては、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、1,3−ブチレングリコール、1,4−ブチレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物、などのジオール、グレセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタンなどのトリオール、及びそれらの混合物を例示することが出来る。この中でネオペンチルグリコール、トチメチロールプロパン、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物が好ましい。
【0147】
3価以上のアルコール成分としては、ソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼン等が挙げられる。
【0148】
重合は公知の重縮合、溶液重縮合等を用いることが出来る。これによって耐塩ビマット性やカラートナーの色材の色を損なうことなしに、良好なトナーを得ることができる。
【0149】
多価カルボン酸と多価アルコールの使用割合は通常、カルボキシル基数に対する水酸基数の割合(OH/COOH)で0.8〜1.4が一般的である。
【0150】
樹脂、ワックス及びトナーの分子量は、数種の単分散ポリスチレンを標準サンプルとするゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって測定された値である。
【0151】
装置は、東ソー社製HPLC8120シリーズ、カラムはTSKgel superHM−H H4000/H3000/H2000(7.8mm径、150mm×3)、溶離液THF(テトラヒドロフラン)、流量0.6ml/min、試料濃度0.1%、注入量20μL、検出器RI、測定温度40℃、測定前処理は試料をTHFに溶解後0.45μmのフィルターでろ過しシリカ等の添加剤を除去した樹脂成分を測定する。測定条件は、対象試料の分子量分布が、数種の単分散ポリスチレン標準試料により得られる検量線における分子量の対数とカウント数が直線となる範囲内に包含される条件である。
【0152】
また、結着樹脂の軟化点は、島津製作所のフローテスタ(CFT500)により、1cm3の試料を昇温速度6℃/分で加熱しながらプランジャーにより約9.8×105N/m2 の荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのダイから押し出して、このプランジャーのピストンストロークと温度との関係における昇温温度特性との関係から、ピストンストロークが立上がり始める温度が流出開始温度(Tfb)、曲線の最低値と流出終了点の差の1/2を求め、それと曲線の最低値を加えた点の位置における温度を1/2法における溶融温度(軟化点Tm)となる。
【0153】
また樹脂のガラス転移点は示差走査熱量計を用い、100℃まで昇温し、その温度にて3分間放置した後、降温速度10K/minで室温まで冷却したサンプルを、昇温速度10K/minで昇温して熱履歴を測定した際に、ガラス転移点以下のベースラインの延長線とピークの立上がり部分からピークの頂点までの間での最大傾斜を示す接線との交点の温度を言う。
【0154】
DSCによる吸熱ピークの融点は、島津製作所の示差熱量分析計DSC−50を使用した。5K/minで200℃まで昇温し、5分間保温10℃まで急冷後、15分間放置後5K/minで昇温させ、吸熱(融解)ピークから求めた。セルに投入するサンプル量は10mg±2mgとした。
【0155】
高せん断力による混練により、より定着性現像性耐久性等の特性が向上する。
【0156】
具体的は、異方向に回転し、加熱または冷却が可能な対向する2本のロールを有し、一方のロール(RL1)のロール温度ともう一方のロール(RL2)のロール温度に温度差を設け、かつ前記ロール(RL1)と前記ロール(RL2)とを異なる周速で回転させて2本のロール間で混練処理することにより実現できる。さらには一方のロール(RL1)が前半部と後半部で温度差を有する構成とすることである。
【0157】
そしてそのロールの温度設定及び温度勾配、回転数及び負荷電流の混練条件と結着樹脂の軟化点、定着助剤の融点、添加量を最適な条件で処理することにより向上する。
【0158】
2本ロールの回転数比を1.1倍から2.5倍の範囲内で行うことにより混練時に適切なせん断力が生じ、結着樹脂の分子切断、着色剤等の内部添加剤の分散性が向上し、定着性、現像性が向上する。加熱してトナーを溶融し巻き付ける側のロールの回転比を高くする構成である。1.1倍以下であると適切なせん断力が生じず、分散性が向上せず、透光性が悪化する。逆に2.5倍以上であると、生産性が急激に低下し、また分散性が向上せず、現像性の悪化を招く。
【0159】
またこのときの2本のロールにかかる負荷電流値の比を1.25〜10の範囲となるような条件で混練することで、適切なせん断力が加わりより内添剤の分散性が向上する。この範囲よりも小さいと分散性が向上せず、透光性が悪化する。また生産性も低下する。逆にこの範囲よりも大きいと、ローラにかかる負荷が大きくなりすぎ、超高分子量成分がより低分子量化しすぎるため、非オフセット性が低下し、オフセットが発生するようになる。
【0160】
またトナーを溶融し巻き付ける一方のロールにおいて、原料を供給する前半部(IN側)と混練された材料を取出す後半部(OUT側)とに温度差を設ける構成とする。IN側では供給された材料をローラに溶融巻付きさせるため温度を高めに設定し、OUT側は温度を下げて材料にせん断力を与えて、樹脂の分子切断と定着助剤の分散性を向上させる。IN側からOUT側に搬送された材料が温度差を設けることは、IN側で結着樹脂がある程度溶融され、定着助剤が樹脂中でばらされた状態にあり、それがOUT側の低温度により強いせん断力を受け、分散性が均一なものと出来る。また樹脂の分子切断も適切に行える。
【0161】
以上の状態で処理することにより、混練時の高分子量の分子切断を適当な状態で行え、又内添剤特に顔料と電荷制御剤を均一に混練分散することができ、特にカラートナーでの透光性とオイルを使用しない定着において耐オフセット性の両立を実現させることが出来る。
【0162】
さらにより分散の均一性を高められ、高転写性、現像性を向上させることが可能となる。また高温高湿下、低温低湿下での特性を安定化させることが出来る。
【0163】
また本形態の現像プロセスにおいては、弾性又は剛性の現像ローラ上にゴムやメタル等の弾性ブレード等を一定の圧力により接触させ、トナーの薄層を形成して感光体と接触又は非接触により現像する構成である。一成分現像法としては、ウレタン樹脂からなるスポンジ系の供給ローラとシリコン樹脂又はウレタン樹脂からなる現像ローラを一定の食い込み量により接触させ、供給ローラから現像ローラにトナーを供給し、現像ローラ上に弾性体のゴムや金属ステンレスのドクターブレードを接触して、または金属性のローラを現像ローラとアゲインスト(同方向)に回転接触して、トナーの薄層を形成し、それを感光体と接触または非接触にて直流または交流印可してトナー像を形成する現像法が好適に使用される。
【0164】
このとき、交流バイアスの周波数が0.5〜10kHz、交流バイアスが0.3〜1.2kV(p−p)であり、感光体と現像ローラ間の周速度比が1:1.2〜1:1.8とすることにより、ドットを忠実に再現でき、良好な現像γ特性とでき、高画質画像を実現できる。そして低地カブリ、高画像濃度が得られる。周波数が0.5〜5kHz、交流バイアスが0.3〜1.0kV(p−p)であり、かつ感光体と現像ローラ間の周速度比が1:1.2〜1:1.5がより好ましく、更に好ましくは周波数が0.5〜2kHz、交流バイアスが0.5〜0.9kV(p−p)であり、かつ感光体と現像ローラ間の周速度比が1:1.2〜1:1.4である。
【0165】
このとき、周波数が0.5kHzより小さいと、ドット再現性が悪化し、中間調再現性が悪化する。周波数が10kHzより大きくなると、現像領域での追随ができず、効果が現れない。交流バイアスが0.3kV(p−p)より小さくなると、ベタ追随性維持効果が得られず、交流バイアスが1.2kV(p−p)より大きくなるとカブリが増大する。感光体と現像ローラ間の周速度比が1:1.2より小さいと(現像ローラが遅くなる)画像濃度が得にくい。感光体と現像ローラ間の周速度比が1:1.8より大きくなると(現像ローラ速度が上がる)とトナー飛散が多くなる。
【0166】
供給ローラと現像ローラは同方向に回転させ、現像ローラと供給ローラの周速を1:1〜0.8:0.2の割合で現像ローラを早くする構成とする。また現像ローラは感光体表面に9.8〜9.8×102(N)の圧力で圧接して感光体上の静電潜像が現像される。また弾性ブレードは5〜5×102(N)の圧力で現像ローラ上に圧接してトナー層が形成される。
【0167】
さらに、トナー溜めから供給されるトナーの供給量を現像ローラ上へ搬送する際の現像ローラ上のトナー搬送量を一定量に制御するため、ウレタン樹脂等からなるスポンジ状の供給ローラを、現像ローラに対し一定の食い込み量0.1〜1mmで、現像ローラと接触させる構成が取られる。
【0168】
トナー溜めから供給されるトナーの供給量を現像ローラ上へ搬送する際の現像ローラ上のトナー搬送量を一定量に制御するため、ウレタン樹脂等からなるスポンジ状の供給ローラを現像ローラと接触させて具備する構成が取られる。これはトナーの搬送量を一定量に規制するために有効な手段である。
【0169】
しかし従来のトナーでは、この現像構成においては、長期使用していると現像ローラ上での傷や、ブレードに異物の付着により画像上に縦筋が生じる画像不良が発生しやすい。特にカラー定着性を向上させるために、低軟化性の結着樹脂の使用や、低融点離型剤を添加したトナーではより顕著に発生する。
【0170】
また、長期連続使用中に現像ローラ上のトナーの搬送量が低下したり、べた黒画像を取った場合に画像後半部の濃度が部分的に低下するベタ追随性不良が発生しやすい。現像ローラ上のトナーの帯電量を吸引式により測定すると帯電量が大きく低下していることが分かった。さらに追求すると供給ローラ部のトナーの帯電量が大きく増加しており、つまり画像濃度の低下はトナーの帯電量が低下しているのではなくて、現像ローラに供給される前の供給ローラ部においてチャージアップしており供給ローラから現像ローラへの供給能力が低下したためである。よってトナーの飛散を防ぎながら画像濃度を確保できる構成が必要になる。ドクターブレードの圧接力を高めてトナーの帯電能力を上げる構成も有効であるが、トナーの融着を招きやすく現像ローラに傷を生じさせる。
【0171】
そこで、本形態のトナー構成とすることにより、定着特性を犠牲にすることなく、現像ローラ上の縦筋の発生、ベタ追随性不良、トナーの融着を防止することができることを見い出した。
【0172】
これは樹脂中での均一分散が可能となり、帯電分布が安定化し供給ローラでのトナーの過帯電を抑えると共に、連続使用時の画像濃度を安定化でき、またべた追随性も良好なものとなる。均一分散によりトナーの流動性が維持でき現像ローラ上でのトナーの搬送状態をスムーズなものとし、搬送状態を常に安定化できる効果がある。特に高湿下での搬送状態の安定化に効果が大きい。このとき現像ローラ上のトナーの吸引式ファラデーケージ法によるトナーの帯電量が−5〜−45μC/gであることが好ましい。−5μC/g以下であるとトナー飛散が増大する。−45μC/g以上となると画像濃度が出にくい。
【0173】
また、本形態のトナーは、感光体に形成された静電潜像をトナーにより現像するトナー像形成ステーションを複数個有し、感光体に無端状の転写体を当接させて転写体に顕像化したトナーを転写させる一次転写プロセスを順次連続して実行して、転写体に多層のトナー像を形成し、その後転写体に形成した多層のトナー像を、一括して紙やOHP等の転写媒体に一括転写させる二次転写プロセスが実行されるよう構成された転写システムを具備する電子写真装置に好適に使用される。
【0174】
このとき、2次転写時に転写材に転写されずに残留するトナーをクリーニング除去することが必要であり、バイアスを印可したローラや、ファーブラシ等が使用される。このときトナーがクリーニングされにくいと、中間転写体との接触によりトナーがフィルミングを生じてしまう。またローラにより除去されたトナーをこのローラから金属プレートによりスクレープする際にその金属プレートに融着し、スクレープ不良が生じてしまう。特にカラー画像の光沢性、高透光性のカラー定着性を向上させるために、低軟化性の結着樹脂の使用や、低融点離型剤を添加したトナーではより顕著に発生し易くなる。
【0175】
そこで、本形態のトナーの使用により、トナーの帯電性の安定化が得られ、均一な帯電性を有し、地カブリが少なく転写時の中抜けを防止できるとともに高転写効率を得ることが可能となる。クリーニング性においては、樹脂中の均一分散性の向上、良好な帯電性、材料の有する離型性のため、クリーニング性を良好なものとし、フィルミング、スクレープ不良を回避できる。
【0176】
また、本形態では、転写プロセス後に感光体上に残留したトナーをクリーニングにより回収するクリーニングプロセス工程を有さずに、次の帯電、露光、現像プロセスを行うクリーナーレスプロセスを基本構成とする電子写真装置に好適に使用される。
【0177】
本形態のトナーの使用により、トナーの凝集を抑え、過帯電を防止し、帯電性の安定化が得られ、高転写効率を得ることが可能となる。また樹脂中での均一分散性の向上、良好な帯電性、材料の有する離型性により、非画像部に残留したトナーの現像での回収が良好に行える。そのため、非画像部の前の画像パターンが残る現像メモリーも発生もない。
【0178】
また、本形態では、トナーを定着する手段にベルト式の定着媒体を使用する構成の定着プロセスを具備する電子写真装置に好適に使用される。そのベルトとしては耐熱性と変形自在性とを有するニッケル電鋳ベルトやポリイミドベルトの耐熱ベルトが用いられる。離形性を向上するために表面層としてシリコーンゴム、フッ素ゴム、フッ素樹脂を用いる構成である。これらの定着ベルトにおいてはこれまでは離型オイルを塗布してオフセットを防止してきた。オイルを使用せずに離型性を有するトナーにより、離型オイルを塗布する必要はなくなった。しかし離型オイルを塗布しないと帯電しやすく、未定着のトナー像がベルトと近接すると帯電の影響により、トナー飛びが生じる場合がある。特に低温低湿下において発生しやすい。またトナーが高温オフセット防止のため一定以上の高分子量成分を付加し、ある程度の弾性要素を持たせたとき、トナーの細い縦線のパターンを描いた紙が曲率の大きいベルトからの隔離時に先端部がベルトに持っていかれる先端オフセットが生じる場合がある。また従来の剛性の定着ローラと比べて弾性体のベルト式では、オイルレスにより傷による寿命低下が問題となる。
【0179】
そこで、本形態のトナーの使用により、オイルを使用せずともオフセットの発生を防止でき、カラー高透光性を得ることができる。またトナーの過帯電性を抑制できベルトとの帯電作用によるトナーの飛びを抑えられる。またベルトからの隔離時に先端部がベルトに持っていかれるオフセットトナーの分子量分布と滑性の効果により防止することが可能となる。
【0180】
また、本形態に使用される顔料としては、カーボンブラック、鉄黒、グラファイト、ニグロシン、アゾ染料の金属錯体、、C.I.ピグメント・イエロー180のベンズイミダゾロン系の黄色顔料、C.I.ピグメント・イエロー1,3,74,97,98等のアセト酢酸アリールアミド系モノアゾ黄色顔料、C.I.ピグメント・イエロー12,13,14,17等のアセト酢酸アリールアミド系ジスアゾ黄色顔料、C.I.ソルベントイエロー19,77,79、C.I.ディスパース・イエロー164、C.I.ピグメント・レッド48,49:1,53:1,57,57:1,81,122,5等の赤色顔料、C.I.ソルベント・レッド49,52,58,8等の赤色染料、C.I.ピグネント・ブルー15:3等のフタロシアニン及びその誘導体の青色染顔料が1種又は2種類以上で配合される。添加量は結着樹脂100重量部に対し、3〜8重量部が好ましい。
【0181】
またトナーの粒度分布において、粒径5μm以下のトナー粒子が個数分布で40個数以下であることが好ましい。40個数よりも多いと、転写率が低下し、転写体でのクリーニング性が低下する。また感光体や転写体へのフィルミングを生じ易くなる。
【0182】
さらに、トナーの体積平均粒径は3〜11μmで、好ましくは3〜9μm、より好ましくは3〜6μmである。11μmより大きいと、解像度が低下し高画質が得らず、3μmより小さいと、トナーの凝集が強くなり地カブリが増大する。
【0183】
またトナーの体積粒径分布の変動係数が15〜35%、個数粒径分布の変動係数が20〜40%であることが好ましい。より好ましくは、体積粒径分布の変動係数が15〜30%、個数粒径分布の変動係数が20〜35%、さらに好ましくは、体積粒径分布の変動係数が15〜25%、個数粒径分布の変動係数が20〜30%である。
【0184】
変動係数とはトナーの粒径における標準偏差を平均粒径で割ったものである。コールターカウンタ(コールター社)を使用して測定した粒子径をもとにしたものである。標準偏差は、n個の粒子系の測定を行なった時の、各測定値の平均値からの差の2乗を(n−1)で割った値の平方根であらわされる。
【0185】
つまり変動係数とは粒度分布の広がり具合をあわらしたもので、体積粒径分布の変動係数が15%未満、又は個数粒径分布の変動係数が20%未満となると、生産的に困難であり、コストアップの要因となる。体積粒径分布の変動係数が35%より大、または個数粒径分布の変動係数が40%より大きくなると、粒度分布がブロードとなるとトナーの凝集性が強くなり、感光体へのフィルミングが発生しやすくなる。
【0186】
粒度分布測定は、コールターカウンタTA−II型(コールターカウンタ社)を用い、個数分布、体積分布を出力するインターフェイス(日科機製)及びパーソナルコンピュータを接続して測定する。電解液は1級塩化ナトリウムを用いて1%NaCl水溶液を調製する。電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(ラウリル硫酸ナトリウム)を0.1〜5mg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分間分散処理を行い、コールターカウンタTA−II型にてアパーチャー70μのアパーチャーを用いて個数を基準として2〜40μの粒子の粒度分布を測定する。
【0187】
トナーは予備混合処理、溶融混錬処理、粉砕分級処理、外添処理の工程を経て作成される。
【0188】
予備混合処理は、結着樹脂とこれに分散させるべき添加剤を撹拌羽根を具備したミキサなどにより均一分散する処理である。ミキサとしては、スーパーミキサ(川田製作所製)、ヘンシェルミキサ(三井三池工業製)、PSミキサ(神鋼パンテック製)、レーディゲミキサ等の公知のミキサを使用する。
【0189】
図1にトナー溶融混練処理の概略斜視図を、図2に平面図、図3に正面図、図4に側面図を示す。601はトナー原料の定量供給機、602はロール(RL1)、603はロール(RL2)、604はロール(RL1)上に巻きついたトナーの溶融膜、602−1はロール(RL1)の前半部(原料の搬送方向の上流部)、602−2はロール(RL2)の後半部(原料の搬送方向の下流部)、605はロール(RL1)の前半部602−1を加熱するための熱媒体の流入口、606はロール(RL1)の前半部602−1を加熱した熱媒体の流出口、607はロール(RL1)の後半部602−2を加熱又は冷却するための媒体の流入口、608はロール(RL1)の後半部602−2を加熱又は冷却した媒体の流出口、609はロール(RL2)603を加熱又は冷却するための媒体の流入口、610はロール(RL2)603を加熱又は冷却した媒体の流出口、611はロール表面のスパイラル状の溝で深さは2〜10mm程度、612はロール間で形成されるトナー溜りである。611の螺旋状の溝はトナーの混練時に材料が原料投入部の右端から排出部の左端にスムーズに搬送されるに好ましいものである。
【0190】
定量供給機から原料供給フィーダ613を伝わりながら開口部614からトナー原料が矢印615のようにロール(RL1)602−1側の端部付近に落下させる。供給フィーダの開口部の長さは616で表させる。この長さはロール半径の1/2〜4倍の長さが好ましい。短いと落下させる材料が溶融する前に2本のローラの隙間から下に落下する量が急増する。長すぎると原料フィーダでの搬送途中で原料が分離して均一な分散が得られない。
【0191】
また落下位置は図4の矢印にて図示するようにロール(RL1)602の2本のロールが最近接する点から20°〜80°の範囲の地点に落下させる。20°よりも小さい角度であると、2本のロールの隙間から落下する量が急増する。80°より大きいと、落下させる際、トナー粉末の舞上りが多くなり周辺を汚染する。またカバー617は開口部長さ616よりも広い領域をカバーできるように設置する。図3ではカバーの図示は省略している。
【0192】
定量供給機601からトナー原料は供給フィーダ613を伝わりながら開口部614から落下する。落下したトナー原料はロール(RL1)602−1側の端部付近に投下される。そして602−1の熱とロール(RL2)603との圧縮せん断力により樹脂が溶融し、ロール(RL1)の前半部602−1に巻付くようになる。その状態がロール(RL1)の後半部602−2の端部にまで広がり、ロール(RL1)の前半部602−1よりも低い温度で加熱又は冷却されたロール(RL2)の後半部602−2からトナー魂として剥離される。なお、上記処理の間、ロール603は室温以下に冷却されている。ロール(RL1)602とロール(RL2)603のクリアランスは0.1〜0.9mmである。本実施例では原料投入量は10kg/h、ロール(RL1)(RL2)の直径は140mm、長さは800mmで行った。
【0193】
得られたトナー塊を、カッターミルなどで粗粉砕し、その後ジェットミル粉砕(例えばIDS粉砕機、日本ニューマティック工業)などで細かく粉砕し、さらに必要に応じて気流式分級機で微粉粒子をカットして、所望の粒度分布のトナー粒子(トナー母体粒子)を得るものである。そして分級処理により3〜6μmの範囲の体積平均粒子径を有するトナー粒子(トナー母体粒子)を所得する。
【0194】
外添処理は、前記分級により得られたトナー粒子(トナー母体粒子)にシリカなどの外添剤を混合する処理である。これにはヘンシェルミキサ、スーパーミキサなどの公知のミキサが使用される。
【0195】
次に、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
【0196】
(表1)に実施例で使用する結着樹脂の特性を示す。樹脂はビスフェノールAプロピルオキサイド付加物、テレフタル酸、トリメリット酸、コハク酸、フマル酸を主成分としたポリエステル樹脂を使用し、配合比、重合条件により熱特性を変えた樹脂を使用した。
【0197】
【表1】
Figure 0004457540
【0198】
Mnfは結着樹脂の数平均分子量、Mwfは結着樹脂の重量平均分子量、Mzfは結着樹脂のZ平均分子量、Wmfは重量平均分子量Mwfと数平均分子量Mnfとの比Mwf/Mnf、Wzfは結着樹脂のZ平均分子量Mzfと数平均分子量Mnfの比Mzf/Mnf、AVは樹脂酸価を示す。
【0199】
(表2)(表3)に本実施例で使用するワックス及びその物性値を示す。Mnrはワックスの数平均分子量、Mwrはワックスの重量平均分子量、MzrはワックスのZ平均分子量を示す。Tw(℃)はDSC法による融点、Ct(%)は融点+10℃での容積増加率(%)、Ck(wt%)は220℃の加熱減量を示す。
【0200】
【表2】
Figure 0004457540
【0201】
【表3】
Figure 0004457540
【0202】
(表4)に本実施例で使用する顔料を示す。
【0203】
【表4】
Figure 0004457540
【0204】
(表5)に本実施例で使用する電荷制御剤を示す。
【0205】
サリチル酸誘導体の金属塩として、炭素数1〜10のアルキル基としては例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基等が挙げられる。金属Yとしては亜鉛、ニッケル、コバルト、銅、クロムが挙げられ、亜鉛、クロムが好ましい。ベンジル酸誘導体の金属塩としては、R1〜R4がベンゼン環、アルカリ金属Xとしてはリチウム、ナトリウム、カリウム等が挙げられ、カリウムが好ましい。
【0206】
【表5】
Figure 0004457540
【0207】
(表6)に本実施例で使用する無機微粉末を示す。シリカの帯電量はノンコートのフェライトキャリアとの摩擦帯電のブローオフ法により測定したものである。25℃45%RHの環境下で、100mlのポリエチレン容器にキャリア100gとシリカ等1gを混合し、縦回転にて100min-1の速度で5分、30分間攪拌した後、0.3g採取し、窒素ガス1.96×104(Pa)で60secブローした。
【0208】
正帯電性では5分間攪拌後の5分値が+100〜+900μC/gで、30分間攪拌後の30分の値が+50〜+500μC/gであることが好ましい。30分値での帯電量が5分値での帯電量の40%以上を維持しているシリカが好ましい。低下率が大きいと長期連続使用中での帯電量の変化が大きく、一定の画像を維持できなくなる。
【0209】
負帯電性では5分値が−100〜−900μC/gで、30分の値が−50〜−700μC/gであることが好ましい。高い帯電量のシリカでは少量の添加量で機能を発揮できる。粒径(nm)、BET(m2/g)、5分値(μC/g)、30分値、メタノール滴定値(%)、強熱減量(%)、水分吸着量(%)である。
【0210】
【表6】
Figure 0004457540
【0211】
(表7)に本実施例での混練条件を示す。
【0212】
Tmは結着樹脂の軟化点、Twは定着助剤の融点、Trj1(℃)はロール(RL1)の前半部の加熱温度、Trk1(℃)はロール(RL1)の後半部の加熱温度、Tr2(℃)ロール(RL2)の加熱温度、Rw1はロール(RL1)の回転数、Rw2はロール(RL2)の回転数、ロール(RL1)の回転時の負荷電流値をDr1、ロール(RL2)の負荷電流値をDr2と示している。
【0213】
【表7】
Figure 0004457540
【0214】
(表8)(表9)に本実施例に本実施例で使用したトナー材料組成を示す。
【0215】
【表8】
Figure 0004457540
【0216】
【表9】
Figure 0004457540
【0217】
それぞれのトナーの重量平均粒径は6〜7μm、体積粒径分布の変動係数が20〜25%、個数粒径分布の変動係数が25〜30%となるように試作した。
【0218】
顔料、電荷制御剤、ワックスの配合量比は結着樹脂100重量部に対する配合量(重量部)比を括弧内に示す。外添剤はトナー母体100重量部に対する配合量(重量部)を示している。外添処理はFM20Bにおいて、攪拌羽根Z0S0型、回転数2000rpm、処理時間5min、投入量1kgで行った。
【0219】
(表10)(表11)に本実施例で混練処理を施した後のトナーの分子量特性を示す。トナーはマゼンタトナーのTM1から4と、tm11トナーで比較評価した。イエロー、シアン、ブラックトナーでも同様な結果になる。Mnvはトナーの数平均分子量、Mwvはトナーの重量平均分子量、Wmvはトナーの重量平均分子量Mwvと数平均分子量Mnvの比Mwv/Mnv、WzvはトナーのZ平均分子量Mzvと数平均分子量Mnvの比Mzv/Mnvを示す。
【0220】
MLは分子量分布において低分子量側の分子量極大ピークを示す分子量値、MHは高分子量側の分子量極大ピークを示す分子量値、SmはHb/Ha、SK1はM10/M90、SK2は(M10−M90)/M90を示す。
【0221】
【表10】
Figure 0004457540
【0222】
【表11】
Figure 0004457540
【0223】
また図5〜11に分子量分布特性を示す。
【0224】
図5a、図5bはそれぞれ結着樹脂PES−1、トナーTM−1の分子量分布特性、 図6a、図6bはそれぞれ結着樹脂PES−2、トナーTM−2の分子量分布特性、図7a、図7bはそれぞれ結着樹脂PES−3、トナーTM−3の分子量分布特性、図8a、図8bはそれぞれ結着樹脂PES−4、トナーTM−4の分子量分布特性、図9a、図9bはそれぞれ結着樹脂pes−5、トナーtm−5の分子量分布特性を示す。
【0225】
結着樹脂PES−1では3×104以上の高分子量成分を結着樹脂分子量分布全体に対し面積比で5%以上存在している。また3×105〜9×106の高分子量成分を結着樹脂分子量分布全体に対し面積比で1%以上有している。同様にPES−2、3、4も3×104以上の高分子量成分を結着樹脂分子量分布全体に対し面積比で5%以上存在している。また3×105〜9×106の高分子量成分を結着樹脂分子量分布全体に対し面積比で1%以上有している。しかしpes−5では3×104以上の高分子量成分の存在は結着樹脂分子量分布全体に対し面積比で5%以下であり、また3×105〜9×106の高分子量成分は存在しない。
【0226】
混練によりトナーではそれが分子切断され、高分子成分側にピーク又はショルダーとなって現れていることが分かる。つまり透光性を阻害している成分が切断によりなくなり、高分子側に急峻な傾きとなってあらわれ、これが透光性を阻害せずに耐オフセット性を維持させている要因である。トナーTM−1では3×105以上の高分子量成分量はトナー分子量分布全体に対し面積比で5%以下であり、1×106以上の高分子量成分はほとんど含有していない。同様にTM−2、3、4も3×105以上の高分子量成分量はトナー分子量分布全体に対し面積比で5%以下であり、1×106以上の高分子量成分はほとんど含有していない。
【0227】
また図10、図11に分子量分布特性の一例を示す。図11には高分子成分側に急峻な分子量ピークとなる特性のM10、M90を概略的に示している。分子量分布の極大ピークの高さを100%としている。図10はトナーTM−3の分子量分布特性のM10、M90を概略的に示している。高分子成分側にはショルダー形状として現れており、このショルダー部の肩の頂点の高さを100%の基準としている。これは結着樹脂PES3の高分子量成分が、混練により分子切断され、高分子成分側にショルダーとなって現れたためである。
【0228】
その高分子側の分布のピーク高さを100%としたとき、極大ピーク又はショルダーに相当する分子量値よりも大きい領域にある分子量曲線、すなわちこの領域における分子量分布曲線の傾きが負となる部位、つまり分布曲線の右側の部位において、分子量分布の極大ピーク又はショルダーの高さを100%とした場合に、分子量極大ピーク又はショルダーの高さの90%に相当する分子量をM90、分子量極大ピーク又はショルダーの高さの10%に相当する分子量をM10としている。ここで、M10/M90の値(分子量分布曲線の傾き)は、超高分子量成分の分子切断の状態を定量化できるものである。M10/M90の値が小さいということは分子量分布曲線の傾きが急峻であり、透光性を阻害している成分が切断によりなくなり、高透光性を有するわけである。さらには、この高分子側に現れるピ−クが耐オフセット性に寄与しているわけである。
【0229】
また図12に定着助剤WB−1の分子量分布特性を示す。横軸は分子量の対数を取っている。
【0230】
(実施例1)
図13は本実施例で使用したフルカラー画像形成用の電子写真装置の構成を示す断面図である。図13において、カラー電子写真プリンタの外装筐は省略している。プリンタ内の転写ベルトユニット2の着脱操作や紙詰まり時などのプリンタ内部点検保守等は前面板を倒し開いてプリンタ内部を大きく解放することにより行われる。この転写ベルトユニット17の着脱動作は、感光体の回転軸母線方向に対し平行方向になるように設計されている。
【0231】
転写ベルトユニット17は、転写ベルト12、弾性体よりなる第1色(イエロー)転写ローラ10Y、第2色(マゼンタ)転写ローラ10M、第3色(シアン)転写ローラ10C、第4色(ブラック)転写ローラ10K、アルミローラよりなる駆動ローラ11、弾性体よりなる第2転写ローラ14、第2転写従動ローラ13、転写ベルト12上に残ったトナー像をクリーニングするベルトクリーナブレード16、クリーナブレードに対向する位置にローラ15を設けている。
【0232】
このとき、第1色(Y)転写位置から第2色(M)転写位置までの距離は42mm(第2色(M)転写位置から第3色(C)転写位置、第3色(C)転写位置から第4色(K)転写位置も同様距離)、感光体の周速度は100mm/sである。
【0233】
転写ベルト12は、絶縁性ポリカーボネート樹脂中に導電性のフィラーを混練して押出機にてフィルム化して用いる。本実施例では、絶縁性樹脂としてポリカーボネート樹脂(たとえば三菱ガス化学製,ユーピロンZ300)95重量部に、導電性カーボン(たとえばケッチェンブラック)5重量部を加えてフィルム化したものを用いた。また、表面にフッ素樹脂をコートし、厚みは約120μm、体積抵抗は107〜1012Ω・cm、表面抵抗は107〜1012Ω/□である。ドット再現性を向上させためもある。転写ベルト12の長期使用による弛みや,電荷の蓄積を有効に防止できるようにするためであり、また、表面をフッ素樹脂でコートしているのは、長期使用による転写ベルト表面へのトナーフィルミングを有効に防止できるようにするためである。体積抵抗が107Ω・cmよりも小さいと、再転写が生じ易く、1012Ω・cmよりも大きいと転写効率が悪化する。
【0234】
第1転写ローラは径14mmのカーボン導電性の発泡ウレタンローラで、抵抗値は102〜106Ωである。第1転写動作時には、第1転写ローラ10は、転写ベルト12を介して感光体1に1.0〜9.8(N)の押圧力で圧接され、感光体上のトナーがベルト上に転写される。抵抗値が102Ωよりも小さいと、再転写が生じ易い。106Ωよりもおおきと転写不良が生じ易くなる。1.0(N)よりも小さいと転写不良を生じ、9.8(N)よりも大きいと転写文字抜けが生じる。
【0235】
第2転写ローラ14は径20mmのカーボン導電性の発泡ウレタンローラで、抵抗値は102〜106Ωである。第2転写ローラ14は、転写ベルト12及び紙、OHP等の転写媒体とを介して転写ローラ13に圧接される。この転写ローラ13は転写ベルト12に従動回転可能に構成している。第2次転写での第2転写ローラ14と対向転写ローラ13とは5.0〜21.8(N)の押圧力で圧接され、紙等の記録材上に転写ベルトからトナーが転写される。抵抗値が102Ωよりも小さいと、再転写が生じ易い。106Ωよりもおおきと転写不良が生じ易くなる。5.0(N)よりも小さいと転写不良となり、21.8(N)よりも大きいと負荷が大きくなり、ジッタが出やすくなる。
【0236】
図13において、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(B)の各色用の4組の像形成ユニット18Y、18M、18C、18Kが、図のように直列状に配置されている。
【0237】
各像形成ユニット18Y、18M、18C、18K、中に入れた現像剤を除きそれぞれ同じ構成部材よりなるので、説明を簡略化するためY用の像形成ユニット18Yについて説明し、他色用のユニットの説明については省略する。
【0238】
像形成ユニットは以下のように構成されている。1は感光体、3は画素レーザ信号光、4はJIS−A硬度60°のシリコーンゴムよりなるφ18mmの現像ロ−ラで、感光体に21Nの力で圧接され、矢印の方向に回転する。6はφ14mmの導電性ウレタンスポンジよりなる供給ローラで、トナーホッパ内のトナーを現像ローラに供給する。5は金属製のブレードで現像ローラ上にトナーの層を形成する。電源は、省略しているが、現像ローラ4には−230Vの直流と、500V(p−p)、周波数1kHzの交流電圧が印可される。供給ローラ6には−330Vの直流バイアスが印可される。
【0239】
2はエピクロルヒドリンゴムよりなるφ12mmの帯電ローラで直流バイアス−1kVが印加される。感光体1表面を−450Vに帯電する。8はクリーナ、9は廃トナーボックス、7はトナーである。
【0240】
紙搬送は転写ユニット17の下方から搬送され、転写ベルト12と第2転写ローラ14との圧接されたニップ部に紙給送ローラ(図示せず)により用紙が送られてくるように、紙搬送路が形成されている。
【0241】
転写ベルト12上のトナーは第2転写ローラ14に印加された+1300Vにより紙に転写され、定着ローラ201、加圧ローラ202、定着ベルト203、加熱媒体ローラ204、インダクションヒータ部205から構成される定着部に搬送され、ここで定着される。
【0242】
図14にその定着プロセス図を示す。定着ローラ201とヒートローラ204との間にベルト203がかけられている。定着ローラ201と加圧ローラ202との間に所定の加重がかけられており、ベルト203と加圧ローラ202との間でニップが形成される。ヒートローラ204の外部周面にはフェライトコア206、とコイル207よりなるインダクションヒータ部205が設けられ、外面には温度センサー208が配置されている。
【0243】
ベルトは30μmのNiを基体としてその上にシリコーンゴムを150μm、さらにその上にPFAチューブ30μmの重ねあわせた構成である。
【0244】
加圧ローラ202は加圧バネ209により定着ローラ201に押しつけられている。トナー210を有する記録材211は、案内板212に沿って動く。
【0245】
定着部材としての定着ローラ201は、長さが250mm、外径が14mm、厚さ1mmのアルミニウム製中空ローラ芯金213の表面に、JIS規格によるゴム硬度(JIS−A)が20度のシリコーンゴムからなる厚さ3mmの弾性層214を設けている。この上にシリコーンゴム層215が3mmの厚みで形成され外径が約20mmとなっている。図示しない駆動モータから駆動力を受けて100mm/sで回転する。
【0246】
ヒートローラ204は肉厚1mm、外径20mmの中空パイプからなっている。定着ローラ表面温度はサーミスタを用いて表面温度170度に制御した。
【0247】
加圧部材としての加圧ローラ202は、長さが250mm、外径20mmである。これは外径16mm、厚さ1mmのアルミニウムからなる中空ローラ芯金216の表面にJIS規格によるゴム硬度(JIS−A)が55度のシリコーンゴムからなる厚さ2mmの弾性層217を設けている。この加圧ローラ202は、回転可能に設置されており、片側147Nのバネ加重のバネ209によって定着ローラ201との間で幅5.0mmのニップ幅を形成している。
【0248】
以下、動作について説明する。フルカラーモードではY,M,C,Kのすべての第一転写ローラ10が押し上げられ、転写ベルト12を介して像形成ユニットの感光体1を押圧している。この時第一転写ローラには+800Vの直流バイアスが印可される。画像信号がレーザ光3から送られ、帯電ローラ2により表面が帯電された感光体1に入射し、静電潜像が形成される。感光体1と接触し反対方向に回転する現像ローラ4上のトナー7が感光体1に形成された静電潜像を顕像化する。
【0249】
このとき像形成ユニット18Yの像形成の速度(感光体の周速に等しい100mm/s)と転写ベルト12の移動速度は感光体速度が転写ベルト速度よりも0.5〜1.5%遅くなるように設定されている。
【0250】
像形成工程により、Yの信号光3Yが像形成ユニット18Yに入力され、Yトナーによる像形成が行われる。像形成と同時に第1転写ローラ10Yの作用で、Yトナー像が感光体1Yから転写ベルト12に転写される。このとき第1転写ローラ10Yには+800Vの直流電圧を印加した。
【0251】
第1色(Y)第一転写と第2色(M)第一転写間のタイムラグを持たせて、Mの信号光3Mが像形成ユニット18Mに入力され、Mトナーによる像形成が行われ、像形成と同時に第1転写ローラ10Mの作用で、Mトナー像が感光体1Mから転写ベルト12に転写される。このとき第一色(Y)トナーが形成されている上にMトナーが転写される。同様にC(シアン)、K(ブラック)トナーによる像形成が行われ、像形成と同時に第1転写ローラ10C、10Bの作用で、YMCKトナー像が転写ベルト12上に形成される。いわゆるタンデム方式と呼ばれる方式である。
【0252】
転写ベルト12上には4色のトナー像が位置的に合致して重ね合わされカラー像が形成された。最後のBトナー像の転写後、4色のトナー像はタイミングを合わせて給紙カセット(図示せず)から送られる紙に、第2転写ローラ14の作用で一括転写される。このとき転写ローラ13は接地し、第2転写ローラ14には+1.3kVの直流電圧を印加した。紙に転写されたトナー像は定着ローラ対201・202により定着された。紙はその後排出ローラ対(図示せず)を経て装置外に排出された。中間転写ベルト12上に残った転写残りのトナーは、クリーニングブレード16の作用で清掃され次の像形成に備えた。
【0253】
(表12)(表13)(表14)に図12の電子写真装置により、画像出しを行った結果を示す。(表14)ではトナーが3色重なったフルカラー画像における文字部での転写不良の状態、及び定着での定着ベルトへの紙の巻付き性を評価した。
【0254】
【表12】
Figure 0004457540
【0255】
【表13】
Figure 0004457540
【0256】
【表14】
Figure 0004457540
【0257】
かかる電子写真装置により、前記のように製造したトナーを用いて画像出しを行ったところ、横線の乱れやトナーの飛び散り、文字の中抜けなどがなくベタ黒画像が均一で、16本/mmの画線をも再現した極めて高解像度高画質の画像が得られ、画像濃度1.3以上の高濃度の画像が得られた。また、非画像部の地かぶりも発生していなかった。更に、A4用紙1万枚の長期耐久テストにおいても、流動性、画像濃度とも変化が少なく安定した特性を示した。また現像時の全面ベタ画像を取ったときの均一性も良好であった。現像メモリーも発生していない。また転写においても中抜けは実用上問題ないレベルであり、転写効率は90%であった。また、感光体、転写ベルトへのトナーのフィルミングも実用上問題ないレベルであった。転写ベルトのクリーニング不良も未発生であった。また定着時のトナーの乱れやトナー飛びもほとんど生じていない。またクリーニングブレード8を使用せずに転写時の残トナーをこのまま現像での回収を行うクリーナプロセスにおいても、回収がスムーズに行え、前画像の履歴が残ることがなかった。また3色の重なったフルカラー画像においても、転写不良は発生せず、定着時において、定着ベルトへの紙の巻付きは発生しなかった。
【0258】
しかしtm11、ty11、tc11、tb11のトナーは感光体のフィルミングや転写不良や、転写時の文字の飛び散りが発生し、カブリも多く発生した。転写ベルトのフィルミングや、クリーニング不良も発生した。現像時の全面ベタ画像を取ったときに後半部にかすれが生じた。3色重ねの画像出力時には定着ベルトへの紙の巻付きが発生した。定着時にトナー飛びが発生した。
【0259】
次に(表15)にOHP用紙に付着量1.2g/cm2以上のベタ画像をプロセス速度100mm/s、オイルを塗布しないベルトを用いた定着装置にて非オフセット性試験を行った。定着ニップ部でOHPのジャムは発生しなかった。普通紙の全面ベタグリーン画像では、オフセットは122000枚目までは全く発生しなかった。シリコン又はフッ素系の定着ベルトでオイルを塗布せずともベルトの表面劣化現象はみられない。
【0260】
透過率と、高温でのオフセット性を評価した。プロセス速度は100mm/s、定着温度180℃で透過率は分光光度計U−3200(日立製作所)で、700nmの光の透過率を測定した。定着性、耐オフセット性、保存安定性の結果を示す。
【0261】
【表15】
Figure 0004457540
【0262】
OHP透光性が80%以上を示しており、また非オフセット温度幅も40〜60Kとオイルを使用しない定着ローラにおいて良好な定着性を示した。また60℃、5時間の保存安定性においても凝集はほとんど見られなかった。
【0263】
しかしtm11のトナーは貯蔵安定性テストで固まりが生じ、また非オフセット温度域も狭い結果となった。
【0264】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば酸価1〜70mgKOH/gである結着樹脂と、ヨウ素価が25以下かつ、けん化価が30〜300であるワックスとを含むトナー母体と、脂肪酸及び/又は脂肪酸金属塩により処理された無機微粉末を含む構成、さらにはカツプリング剤および/あるいはシリコ−ンオイルにより処理され、かつ脂肪酸及び/または脂肪酸金属塩により処理された無機微粉末を含む構成、さらには少なくともアミノシラン及び/またはシランカツプリング剤により、かつ脂肪酸及び/または脂肪酸金属塩により処理された無機微粉末を含むトナーの構成により構成により、接触式の一成分現像法に使用してもトナーの熱融着や凝集を生じず、長期連続使用での過帯電による画像濃度低下、低温低湿下でのカブリを防止することができ、均一な帯電分布を有し、長期使用しても安定した画像特性を出力し続けることが可能となる。
【0265】
また特に、タンデム方式のカラー電子写真方法においては、以下の効果が得られる。
【0266】
転写時の中抜けや飛び散りを防止し、高転写効率を得ることが可能となる。さらにはコンパクト構成のため、第1色転写から第2色転写までの距離が短く設定されているタンデム方式の構成においても転写時の電荷反発による画像乱れ、転写不良が抑えられる。
【0267】
さらに、高湿下での長期使用においても、感光体、転写ベルトのフィルミングを防止することができる。転写ベルトのクリーニング性を向上することができる。クリーニングブレードを使用しないクリーニングプロセスにおいても転写残トナーの回収がスムーズに行え、前画像の履歴が残らないようにすることができる。
【0268】
シリコン又はフッ素系の定着手段(ローラやベルト)でオイルを塗布せずとも、高いカラーOHP画像透光性を維持しながらオフセット性を防止できる。また長期使用しても定着ベルトの表面劣化現象を生じることなく、良好な非オフセット性を維持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例で使用したトナー溶融混練処理の概略斜視図
【図2】本発明の実施例で使用したトナー溶融混練処理の平面図
【図3】本発明の実施例で使用したトナー溶融混練処理の正面図
【図4】本発明の実施例で使用したトナー溶融混練処理の断面図
【図5】本発明の実施例の結着樹脂及びトナーの分子量分布特性を示す図
【図6】本発明の実施例の結着樹脂及びトナーの分子量分布特性を示す図
【図7】本発明の実施例の結着樹脂及びトナーの分子量分布特性を示す図
【図8】本発明の実施例の結着樹脂及びトナーの分子量分布特性を示す図
【図9】本発明の実施例の結着樹脂及びトナーの分子量分布特性を示す図
【図10】本発明の実施例のトナーの分子量分布特性を示す図
【図11】本発明の実施例のトナーの分子量分布特性を示す図
【図12】本発明の実施例の定着助剤の分子量分布特性を示す図
【図13】本発明の実施例で使用した電子写真装置の構成を示す断面図
【図14】本発明の実施例で使用した定着ユニットの構成を示す断面図
【符号の説明】
1 感光体
3 レーザ信号光
4 現像ローラ
5 ブレード
10 第1転写ローラ
12 転写ベルト
14 第2転写ローラ
13 駆動テンションローラ
17 転写ベルトユニット
18B,18C,18M,18Y 像形成ユニット
18 像形成ユニット群
201 定着ローラ
202 加圧ローラ
203 定着ベルト
205 インダクションヒータ部
206 フェライトコア
207 コイル
602 ロール(RL1)
603 ロール(RL2)
604 ロール(RL1)上に巻きついたトナーの溶融膜
605 熱媒体の流入口
606 熱媒体の流出口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a toner used in a color copying machine, a color printer, and a color facsimile.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the electrophotographic apparatus is shifting from the purpose of office use to personal use, and there is a demand for technology that realizes miniaturization, high speed, high image quality, maintenance-free, and the like. For this reason, a cleaner process that collects waste toner during development without cleaning waste toner remaining after transfer and a tandem color process that enables high-speed output of color images are required along with conditions such as good maintainability and low ozone exhaust. .
[0003]
In a color printer, an image carrier (hereinafter referred to as a photoconductor) is charged by corona discharge using a charging charger, and then a latent image of each color is irradiated onto the photoconductor as an optical signal to form an electrostatic latent image. The latent image is developed by developing with color, for example, yellow toner. Thereafter, a transfer material charged with a polarity opposite to that of the yellow toner is brought into contact with the photoconductor to transfer the yellow toner image formed on the photoconductor. The photosensitive member is neutralized after cleaning the toner remaining at the time of transfer, and the development and transfer of the first color toner are completed. Thereafter, the same operation as yellow toner is repeated for toners such as magenta and cyan, and a color image is formed by superimposing toner images of respective colors on a transfer material. These superimposed toner images are transferred to a transfer sheet charged with a polarity opposite to that of the toner, then fixed, and copying is completed.
[0004]
In this color image forming method, a toner image of each color is sequentially formed on a single photoconductor, and a transfer material wound around a transfer drum is rotated and repeatedly opposed to the photoconductor, and each color formed sequentially there A transfer drum system in which toner images are transferred in an overlapping manner, and a plurality of image forming portions are arranged side by side, and each color forming toner image is sequentially transferred to a transfer material conveyed by a belt through each image forming portion, A continuous superposition method in which color images are superposed is common.
[0005]
As is well known, the toner for electrostatic charge development used in the electrophotographic method is generally a resin component which is a binder resin, a coloring component consisting of a pigment or a dye, a plasticizer, a charge control agent, and further if necessary. It is comprised by additional components, such as a mold release agent. As the resin component, natural or synthetic resins may be used alone or mixed in a timely manner.
[0006]
Then, the above additives are premixed at an appropriate ratio, heated and kneaded by heat melting, finely pulverized by an airflow type impact plate method, and finely classified to complete a toner base. Thereafter, an external additive such as hydrophobic silica is added to the toner base to complete the toner. In one-component development, the toner is composed only of toner, but a two-component developer can be obtained by mixing with toner and a carrier composed of magnetic particles.
[0007]
As a release agent added for the purpose of improving the fixing property of the toner, JP-A-2-266372 discloses a desorbed fatty acid type carnauba wax and / or a montan ester wax, and an oxidized rice wax having an acid value of 10 to 30. Used, in JP-A-9-281748, a vinyl copolymer polymerized in the presence of a natural gas Fischer-Tropsch wax, in a melting point of 85-100 ° C., and in JP-A-10-327196, a polyhydric alcohol. The components, dicarboxylic acid and trivalent or higher polyvalent carboxylic acid compound are subjected to polycondensation, the average dispersed particle size of the release agent is 0.1 to 3 μm, and the particle size of the external additive is 1 to 5 wt. It is disclosed that part is added. Japanese Patent Laid-Open No. 5-333584 discloses a content in which the fixing property is improved by a constitution containing a fluorine-modified polyolefin resin such as polypropylene modified with an organic fluorine compound such as perfluorooctyl methacrylate. . In JP-A-5-188632, the softening point is 80 to 140 ° C., low molecular weight polyolefin containing fluorine, and a non-offset property at the time of fixing can be obtained by blending a molten mixture of low molecular weight olefin and polytetrafluoroethylene. The content to be improved is disclosed, and the content that is effective in improving the fixing property is described.
[0008]
In JP-A-59-148067, a softening point is specified by using an unsaturated ethylene polymer having a low molecular weight and a high molecular weight portion in the resin and defining a low molecular weight peak value and Mw / Mn. Toners containing such polyolefins are disclosed. As a result, fixing property and offset resistance are ensured. JP-A-56-158340 discloses a toner mainly composed of a resin comprising a specific low molecular weight polymer component and a high molecular weight polymer component. The purpose is to secure the fixing property by the low molecular weight component and to secure the offset resistance by the high molecular weight component. JP-A-58-223155 discloses a resin composed of an unsaturated ethylene polymer having a maximum value in a molecular weight region of 1000 to 10,000 and 200,000 to 1,000,000 and Mw / Mn of 10 to 40 and a specific softening. Toners containing polyolefins with dots are disclosed. It is used for the purpose of securing fixability with a low molecular weight component and ensuring offset resistance with a high molecular weight component and polyolefin.
[0009]
JP-A-63-56659 and JP-A-2000-98661 disclose toners relating to polyester resins, and disclose that good fixability can be obtained.
[0010]
Examples of the charge control agent for imparting chargeability to the toner include benzylic acid derivatives described in JP-A-2-221967, JP-A-7-84409, JP-A-5-72812, and JP-A-5-165257. Toners using metal salts are disclosed. JP-A-53-127726, JP-A-55-42752, JP-A-7-221797 and the like disclose toners using metal salts of salicylic acid derivatives.
[0011]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-72802 discloses a polyester resin in which a magnetic material surface-treated with a fatty acid, a fatty acid metal salt or a fatty acid ester is used in order to obtain a stable image quality of a positively chargeable magnetic toner even in a high humidity and high temperature environment. The structure added to is disclosed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-34984 discloses a toner containing an inorganic fine powder hydrophobized while hydrolyzing a fatty acid compound in an aqueous system, and an inorganic fine powder hydrophobized with silicone oil in an aqueous system. The present invention provides color toners that are less affected by temperature and humidity environments, have stable triboelectric charging properties, and have clear image characteristics and excellent durability without fog. Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-161340 discloses a magnetic toner containing ultrafine powdered titanium oxide surface-treated with fatty acid aluminum and hydrophobic silica, and filming occurs on the surface of the photoreceptor. There are no magnetic toners that provide stable image quality over a long period of time. Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-541367 discloses a configuration in which fine particles in which core particles are coated with a long-chain fatty acid metal salt are formed on the surface of toner particles. This provides an image with good transferability while maintaining image density and no occurrence of character dropout.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
In the fixing process, in color images, it is necessary to melt and mix color toners to improve translucency. When toner melting failure occurs, light scattering occurs on the surface or inside of the toner image, and the original color tone of the toner dye is impaired. In addition, in the overlapping portion, light does not enter the lower layer and color reproducibility is deteriorated. Therefore, it is a necessary condition that the toner has a complete melting characteristic and a translucency that does not disturb the color tone. In particular, the need for light transmission on OHP paper is increasing due to an increase in the number of color presentation opportunities.
[0013]
However, the resin composition having sharp melt melting characteristics due to the light transmissibility decreases the offset resistance and causes offset by adhering to the surface of the fixing roller, so a large amount of oil or the like must be applied to the fixing roller. , Handling and equipment configuration become complicated. Therefore, an oil-less color fixing configuration that does not require oil is required.
[0014]
Further, a fluorine-based material is used to improve the releasability and durability of the fixing roller and belt. However, it is easy to cause image disturbance in which an unfixed toner image electrostatically repels the fixing roller before entering the fixing portion. On the contrary, there is a case where the toner flies to the fixing roller before entering the fixing nip portion, thereby causing a halftone offset. In particular, the charging effect is likely to occur in a configuration in which the release oil is not applied. In addition, in a toner to which a release agent is added for the purpose of improving the offset property, the fixing roller is liable to be damaged due to a poorly dispersed state of the internal additive, which causes generation of vertical stripes in the image.
In order to increase the fixing strength on a high-speed machine, if the melt viscosity of the binder resin is lowered or a resin with a low molecular weight is used, a so-called spent will occur where the toner adheres to the carrier during long-term use if it is a two-component development It becomes easy to do. The stress resistance of the developer decreases. Further, when used in a low speed machine, an offset in which toner adheres to the heat roller during fixing tends to occur. Further, blocking occurs in which the toners are fused during long-term storage.
[0015]
For resin structures in which a high molecular weight component and a low molecular weight component are blended or copolymerized, a release agent having a low melting point, such as polyethylene or polypropylene wax, improves the releasability from the heat roller during fixing. It is added for the purpose of enhancing the offset resistance. However, it is difficult for these release agents to improve the dispersibility in the binder resin, reverse polarity toner due to poor dispersion is likely to occur, and fogging to non-image areas occurs. In addition, an image defect such as a brush scraped off at the rear end portion of the solid black image portion occurs, and the image quality is deteriorated. There is also a problem of filming contamination of the carrier, the photoconductor, and the developing sleeve.
[0016]
In addition, when using a conventional toner having a low melting point releasing agent such as polypropylene or polyethylene and a low softening resin to improve the glossiness and translucency of a color image, the toner on the developing roller during development is used. If the dispersibility is improved due to the occurrence of vertical streaks, transfer body cleaning failure or filming, or transfer body cleaning roller scraping failure, the effect of releasability is reduced and the non-offset area is narrow. It becomes difficult to balance.
[0017]
Further, in the contact type one-component development method in which an elastic blade that regulates the toner layer is used in contact with a developing roller such as silicon or urethane and a supply roller such as urethane that supplies toner to the developing roller is provided, the low melting point is low. In the toner added with a release agent, the start-up property of the charge is deteriorated, and the charge maintenance property is deteriorated during long-term continuous use. Further, the use of the toner added with the low melting point releasing agent described above gradually causes vertical stripes on the developing roller when thousands of sheets are used, which causes image defects such as white spots and black stripes. This is thought to be due to the occurrence of scratches on the developing roller due to poor dispersion of the release agent, fusion to the blade, and aggregation due to friction between the supply roller and the developing roller.
[0018]
In addition, an image forming station having a plurality of photoconductors and developing units is arranged side by side, and a primary transfer process is performed in which an endless transfer body is brought into contact with the photoconductor and toner of each color is sequentially transferred onto the transfer body. Then, a secondary transfer process is performed in which a multilayer transfer color toner image is formed on the transfer body, and then the multilayer toner image formed on the transfer body is collectively transferred to a transfer medium such as paper or OHP. In the tandem transfer system configured as described above, since the toner images of four colors are superimposed on the transfer body, the toner layer becomes thick, and the pressure difference between the toner layer is absent or thin is likely to occur. For this reason, due to the toner aggregating effect, a “collapse” phenomenon that a part of the image is not transferred but becomes a hole is likely to occur. Further, if a material having a high toner release effect is used for the intermediate transfer member in order to surely clean the remaining toner, the voids will appear remarkably and the quality of the image will be significantly reduced. Furthermore, edge development is performed on characters, lines, and the like, so that more toner is added, toners are agglomerated by pressurization, and voids become more prominent. In particular, it appears more conspicuously in high humidity and high temperature environments. Furthermore, in the toner in which a release agent such as wax is added to a sharp melt resin for oil-less fixing, the particle aggregation becomes stronger, and voids are likely to occur. Even with a wax, a toner added with a wax having a polar group to enhance dispersibility in a polyester resin is more likely to be generated, and it is extremely difficult to achieve both oilless fixing and transferability.
[0019]
Further, it is necessary to clean and remove toner remaining without being transferred to the transfer material at the time of transfer, and a rubber blade, a roller to which a bias is applied, a fur brush, or the like is used. At this time, the toner added with the low melting point release agent causes filming on the intermediate transfer member. Further, when the toner removed by the cleaning roller is scraped from the roller by the metal plate, the toner is fused to the metal plate, resulting in a scraping defect. In particular, filming and scraping defects are more likely to occur by using a low-melting sharp melt resin in order to express the glossiness and high translucency of a color image.
[0020]
Furthermore, in order to reduce the size and speed of the machine, it is required that the distance between the image forming stations be shorter and that printing be performed at a high speed. As a result, for example, the time from the first primary transfer of yellow toner to the second primary transfer of the next magenta toner is extremely short, and the charge relaxation of the transfer body and the charge relaxation of the transferred toner are almost all. When the magenta toner is transferred onto the yellow toner without being generated, the magenta toner is repelled by the charge action of the yellow toner, resulting in problems that the image is disturbed and the transfer efficiency is more severely reduced.
[0021]
Further, when the last toner is primarily transferred and then secondarily transferred to a copy sheet at once, image disturbance occurs due to repulsion due to the mutual charge of the toner.
[0022]
Further, in order to enable oil-less fixing without using oil at the time of fixing, the toner composition in which a release agent is added to the color toner has a strong toner cohesive property, and the tendency of toner image disturbance and transfer failure more remarkably occurs.
[0023]
In addition, it is important to realize a cleanerless process without a cleaning process because of the miniaturization of equipment and resource saving. After toner that has been visualized from the electrostatic latent image formed on the photosensitive member is transferred to a transfer material by a transfer unit, the toner remaining on the photosensitive member is usually recovered by cleaning and becomes waste toner. At this time, the cleaner-less process performs the following charging, exposure, and development processes without having a cleaning process step. First, it is indispensable to achieve high transferability in transfer, and toner spheroidization and transferability improvement using polymerized toner are being carried out. However, it is difficult for the remaining toner of 100% transfer to be zero, and it remains on the photoconductor to some extent. In the next development process, if the residual toner in the non-image area is returned to development, no image problems will occur. Therefore, the recovery of the toner remaining in the non-image area by development is an important point. In particular, in a toner added with a low melting point release agent in order to satisfy the non-offset property at the time of fixing, the fluidity tends to be lowered. There is difficulty in recovery by development, and the memory of the previous image pattern remains in the non-image portion.
[0024]
As described above, the toner must satisfy the above-mentioned problems comprehensively. In particular, in an oil-less fixing toner that does not use oil in the fixing roller, the oil function used in the fixing member is added to the toner itself. Therefore, if a release agent such as wax is used in the toner, charging problems will occur, the charge amount will fluctuate during continuous use, and the toner itself will not have a lifetime, and the toner will be fused to the developing blade. However, problems such as filming on the photoconductor occur, and it is very difficult to achieve both the fixability, developability and durability of the oilless toner.
[0025]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a toner and an electrophotographic apparatus having a uniform charge distribution and capable of stabilizing an image for a long period of time.
[0026]
Even when used in the one-component development method, vertical streaks do not occur on the developing roller, and even when used continuously, the layer regulation blade and the developing roller do not cause thermal fusing or aggregation of toner, suppressing a decrease in charge amount, and resin. An object of the present invention is to provide a toner and an electrophotographic apparatus capable of improving the dispersibility of the additive without deteriorating the characteristics and maintaining stable developability.
[0027]
In addition, an image forming station having a plurality of photoconductors and developing units is arranged side by side, and a primary transfer process is performed in which an endless transfer body is brought into contact with the photoconductor and toner of each color is sequentially transferred onto the transfer body. Then, a secondary transfer process is performed in which a multilayer transfer color toner image is formed on the transfer body, and then the multilayer toner image formed on the transfer body is collectively transferred to a transfer medium such as paper or OHP. In the tandem type electrophotographic apparatus having the transfer system configured as described above, it is possible to prevent hollowing out and scattering during transfer, to obtain high transfer efficiency, to avoid filming on the transfer body, and to transfer body cleaning means It is an object of the present invention to provide a toner and an electrophotographic apparatus that can prevent fusion to the toner.
[0028]
High transfer efficiency is obtained even in the cleanerless process, there is no decrease in the charge amount and fluidity, recovery is easy during development, no memory is generated, and the cleanerless process is possible, preventing global environmental pollution and reusing resources. It is an object of the present invention to provide a toner and an electrophotographic apparatus that enable the above.
[0029]
It is another object of the present invention to provide a full-color electrophotographic toner and an electrophotographic apparatus that exhibit high translucency and glossiness by oilless fixing in which no oil is applied to a fixing roller. In color toners using low-melting sharp melt resins, filming on developing rollers, doctor blades, transfer bodies, etc. can be avoided, and even for long-term use under high humidity, photoconductors, transfer bodies, etc. An object is to provide a toner and an electrophotographic apparatus capable of preventing filming.
[0030]
In addition, in the fixing process using a belt, and in the belt fixing using a roller having a large curvature with a low fixing pressure and a long fixing nip, the non-wrapping property of the paper to the belt is improved. It is an object of the present invention to provide a toner and an electrophotographic apparatus that can prevent chipping at the leading edge of an image that occurs when paper is separated and that can achieve both development and transferability.
[0033]
[Means for Solving the Problems]
In addition, the configuration according to the present invention includes a toner base material including a binder resin having an acid value of 1 to 70 mgKOH / g, and a wax having an iodine value of 25 or less and a saponification value of 30 to 300, and at least By aminosilane ,And Fatty acid metal salt Is a toner containing inorganic fine powder treated by the above.
[0034]
In addition, the constitution according to the present invention is a toner base containing a binder resin having an acid value of 1 to 70 mgKOH / g, a wax having an iodine value of 25 or less and a saponification value of 30 to 300, and positive chargeability. Have With inorganic fine powder , Fatty acid metal salt Is a toner containing inorganic fine powder treated by the above.
[0035]
In addition, the constitution according to the present invention is a toner base containing a binder resin having an acid value of 1 to 70 mgKOH / g, a wax having an iodine value of 25 or less and a saponification value of 30 to 300, and positive chargeability. Inorganic fine powder A having, Fatty acid metal salt Inorganic fine powder B treated by the above process, inorganic fine powder A has an average particle size of 8 to 40 nm, inorganic fine powder B has an average particle size of 16 to 100 nm, and inorganic fine powder A has an average particle size of inorganic The toner is smaller than the average particle size of the fine powder B.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Digital image quality improvement, high color reproducibility colorization, high translucency and offset resistance can be achieved without using offset prevention oil in the fixing roller, and roller scratches and blades in one development component The toner of this embodiment can achieve both the occurrence of vertical streaks due to fusion, the prevention of cleaning of the transfer body, and the scraping of the cleaning roller.
[0037]
As the toner of this embodiment, silica, titanium oxide, alumina, or a metal titanate or metal zirconate fine powder whose surface is treated with a fatty acid and / or a fatty acid metal salt is preferably used. As the titanate metal salt, SrTiO Three , BaTiO Three , MgTiO Three , Al 2 (TiO Three ) Three , CaTiO Three , PbTiO Three , FeTiO Three As a metal salt of zirconate, SrZrO Three , BaZrO Three MgZrO Three , Al 2 (ZrO Three ), CaZrO Three , PbZrO Three In addition, as a silicon salt, SrSiO Three , BaSiO Three , MnSiO Three , CaSiO Three MgSiO Three Are preferably used.
[0038]
As fatty acids and fatty acid metal salts for surface treatment of these inorganic fine powders, caprylic acid, capric acid, undecylic acid, lauric acid, myristylic acid, parimitic acid, stearic acid, behenic acid, montanic acid, lacteric acid, oleic acid, Examples include erucic acid, sorbic acid, and linoleic acid. Of these, fatty acids having 15 to 20 carbon atoms are preferred.
[0039]
Examples of the metal constituting the fatty acid metal salt include aluminum, zinc, calcium, magnesium, lithium, sodium, lead, and barium. Of these, aluminum, zinc, and sodium are preferable. Particularly preferred is aluminum distearate (Al (OH) (C 17 H 35 COO) 2 ) Or aluminum monostearate (Al (OH) 2 (C 17 H 35 COO)), and the like are preferably difatty acid aluminum and monofatty acid aluminum. Having an OH group can prevent overcharging and suppress poor transfer. Moreover, it is thought that the processability with inorganic fine powders, such as a silica, improves at the time of a process.
[0040]
In the surface treatment, the fatty acid described above is dissolved in an aromatic solvent, and it is wet-mixed or sprayed with fine powders such as silica, titanium oxide, alumina, etc. and stirred to adhere or react the fatty acids on the surface of the fine powder. It is produced by applying a surface treatment, followed by drying and solvent removal treatment. The processing amount at this time is preferably 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the inorganic fine powder matrix. When it is less than 0.1, the function of the treating agent is not sufficiently exhibited. When it is more than 10, the amount of floating fatty acid increases, which adversely affects developability and durability.
[0041]
As a more preferable form, it is preferable to treat the surface of the inorganic fine powder to be treated with a coupling agent and / or silicone oil and then treat with a fatty acid and / or a fatty acid metal salt. This is because a uniform treatment is possible as compared with the case where the fatty acid of the hydrophilic silica is simply treated, and the toner can be highly charged and the fluidity when added to the toner is improved. Moreover, the structure which processes a fatty acid and / or a fatty-acid metal salt with a coupling agent and / or silicone oil may be sufficient, and there exists the said effect.
[0042]
Furthermore, by adding to the toner inorganic fine powder treated with a fatty acid and / or fatty acid metal salt and inorganic fine powder having a positive chargeability, the toner is stabilized during long-term continuous use, particularly in one-component development. This produces a great effect when used as a toner. Further, in the tandem electrophotographic system, it is possible to suppress image disturbance and transfer failure due to charging repulsion during transfer. Further, the inorganic fine powder A having positive chargeability and the inorganic fine powder B treated with a fatty acid and / or a fatty acid metal salt, the average particle size of the inorganic fine powder A is 8 to 40 nm, More preferably, the average particle size is 16 to 100 nm, and the average particle size of the inorganic fine powder A is smaller than the average particle size of the inorganic fine powder B. By treating fatty acid and / or fatty acid metal salt with an inorganic fine powder having a large particle size, the effect of releasing the stress on the toner between the transfer member and the photosensitive member can be obtained, and the effect on transferability can be obtained. . By using the positively chargeable inorganic fine powder A having a small particle size, it is easier to adhere to the toner surface than the inorganic fine powder B, and it is possible to suppress overcharge in one-component development, stabilization of charge in development, transfer Effectiveness is increased by countermeasures against defects.
[0043]
When the average particle size of the inorganic fine powder A is smaller than 8 nm, the aggregation of the inorganic fine powder becomes large and the productivity is lowered. When the average particle size of the inorganic fine powder A is larger than 40 nm, the specific surface area is increased, and the effect of stabilizing the charge during durability is reduced.
[0044]
When the average particle size of the inorganic fine powder B is smaller than 16 nm, the inorganic fine powder is strongly aggregated, and transfer defects and image disturbance are likely to occur. When the chargeability of the toner is lowered and the average particle size of the inorganic fine powder B is larger than 100 nm, the toner is liberated from the toner base, and fogging and filming on the photoconductor are likely to occur.
[0045]
As the positively chargeable silica, aminosilane, amino-modified silicone oil, aminoammonium-treated silica, titanium oxide, alumina and the like are preferable. At this time, the toner base exhibits a negative chargeability, and this structure is preferably a structure in which inorganic fine powder having a reverse chargeability to the toner base is added. When the toner base is positively charged, it is preferable to add a negatively charged inorganic fine powder. Fatty acid-treated inorganic fine powder is not highly charged and has a weak negative chargeability.
[0046]
The hydrophobicity of the inorganic fine powder by methanol titration is preferably 50% or more. If it is less than 50%, the chargeability is lowered, and filming on the photoreceptor during durability is caused.
[0047]
For the determination of the degree of hydrophobicity, 0.2 g of the product to be tested is weighed into 50 ml of distilled water charged in a 250 ml beaker. At the tip, methanol is dropped from a burette infiltrated in the liquid until the total amount of silica is wet. At that time, slowly stir slowly with an electromagnetic stirrer. The degree of hydrophobicity is calculated by the following equation from the amount of methanol a (ml) essential for complete wetting.
[0048]
Hydrophobic degree = (a / (50 + a)) × 100 (%)
Moreover, it is preferable that the moisture adsorption amount of the processed inorganic fine powder is 1 wt% or less. Preferably it is 0.5 wt% or less, More preferably, it is 0.1 wt% or less, More preferably, it is 0.05 wt% or less. When the content is more than 1 wt%, chargeability is deteriorated and filming on the photoconductor during durability is caused. The water adsorption amount was measured with a continuous vapor adsorption device (BELSORP18: Nippon Bell Co., Ltd.) for the water adsorption device.
[0049]
Moreover, it is preferable that the ignition loss at 500 degreeC of the inorganic fine powder processed with the fatty acid and / or fatty acid metal salt is 1.5 to 11.5%. If it is less than 1.5%, it is difficult to obtain the effect of improving transferability. If it is more than 11.5%, the fixability is inhibited. Processing takes time and production costs increase. This loss on ignition is left in an electric furnace at 500 ° C. for 2 hours, and the weight loss of silica is in proportion to the weight ratio of silica before treatment.
[0050]
Moreover, it is preferable that the average particle diameter of an inorganic fine powder is a silica or titanium oxide fine powder which is 35-100 nm. When it is smaller than 35 nm, the aggregation of silica is strong and the transferability is not improved. The fog in development increases. If it is larger than 100 nm, the amount of free silica from the toner increases, causing damage to the photoreceptor.
[0051]
The fine metal titanate or metal zirconate powder preferably has an average particle size of 0.05 μm to 5 μm. If it is smaller than 0.05 μm, the agglomeration is strong and uniform external addition mixing treatment cannot be performed. If it is larger than 5 μm, the amount of suspended particles from the toner increases, which causes development deterioration.
[0052]
In fixing, for the purpose of improving color fixing properties, a sharp melt low softening binder resin having a small molecular weight distribution and a low molecular weight component has been used. With this configuration, the translucency can be ensured, but since an offset occurs, it is necessary to apply oil to the fixing roller. In addition, in order to achieve oil-less fixing, the composition in which a release agent is added to a sharp-melt, low-softening binder resin makes it difficult to disperse the release agent, pigment, charge control agent, etc., and fog and poor charging. This causes inconveniences such as deterioration in transferability, deterioration in cleaning performance, filming on the photoconductor and developing roller, deterioration in charge rise, and fluctuation in image density due to charge fluctuation during repeated use. With conventional releasability, dispersion in a polyester resin is difficult, image quality such as fogging is lowered, and color toner is turbid, and clear translucency cannot be obtained. In addition, when a wax having a polar group is added to prevent offset, the dispersibility in the resin is improved. However, because of the polarity, the toner particles are strongly agglomerated with each other, and this superimposes multilayer toner as a color image. Transfer defects such as voids occur during transfer. Therefore, it is difficult to achieve both oilless fixing with color toner and transferability.
[0053]
The toner of this embodiment makes it possible to achieve both of these various electrophotographic characteristics.
[0054]
By adding an ester wax as a fixing aid, fixing characteristics, particularly non-offset property, high glossiness, and high translucency in oilless fixing can be expressed, and high temperature storage stability is not deteriorated. Further, even if a fluorine-based member is used for the surface layer of the fixing roller or belt, the offset of the halftone image can be prevented. And, by adding inorganic fine powder whose surface is treated with the above-mentioned fatty acid as an external additive to the toner surface, charging stability during continuous use can be obtained, and both fixing property and developing charging stability can be achieved. Become. Also, when transferring a multi-layer toner as a color image, toner particles can be prevented from aggregating and transfer defects such as omission during transfer can be suppressed.
[0055]
Furthermore, by improving the dispersion state when the fixing aid is added to the binder resin, the fixing property such as releasability and translucency and the developing property such as charge stabilization can be further improved. Although it may be possible to reduce the dispersibility of other internal additives by adding a mold release agent, the constitution of the additive of this embodiment can achieve both the fixability and the developability without reducing the dispersibility. it can.
[0056]
Further, color image formation has a plurality of toner image forming stations including a photoconductor, a charging means, and a toner carrier, and a toner image obtained by developing an electrostatic latent image formed on the image carrier is represented by an image carrier. A primary transfer process in which an endless transfer body is brought into contact with and transferred to a transfer body is sequentially executed to form a multilayer transfer toner image on the transfer body, and then a multilayer toner image formed on the transfer body The toner of this embodiment can be suitably used in a transfer process configured to execute a secondary transfer process in which a batch transfer is performed collectively on a transfer medium such as paper or OHP.
[0057]
In addition, a plurality of toner image forming stations including a photosensitive member, a charging unit, and a toner carrier are provided, and a toner image obtained by visualizing an electrostatic latent image formed on the image carrier is sequentially and continuously formed on paper or OHP. The toner of this embodiment can also be suitably used in a transfer system configured to execute a transfer process for transferring to a transfer medium such as the above.
[0058]
In this tandem configuration, when the distance from the first primary transfer position to the second primary transfer position is d1 (mm) and the peripheral speed of the photoreceptor is v (mm / s), d1 / v ≦ 0.65. In the transfer position configuration of (sec), for example, the time from the primary transfer of the yellow toner of the first color to the primary transfer of the next magenta toner of the second color is extremely short. When the magenta toner is transferred onto the yellow toner, the magenta toner is repelled by the charge action of the yellow toner, resulting in a decrease in transfer efficiency and a loss of characters during transfer. Occurs. Further, during the primary transfer of the third color cyan toner, the cyan toner scatters, transfer failure, and transfer loss occur more remarkably when transferred onto the previous yellow and magenta toners.
[0059]
Furthermore, when the distance from the primary transfer position to the secondary transfer position of the fourth color of the last black toner is d2 (mm) and the peripheral speed of the photosensitive member is v (mm / s), d2 / v ≧ 0.75. With the transfer position configuration of (sec), image disturbance occurs due to repulsion due to the mutual charge of the toner when secondary transfer is collectively performed on a copy sheet.
[0060]
Further, in the case of using toner added with ester wax for the oilless fixing in this transfer configuration, image disturbance and transferability tend to be deteriorated.
[0061]
Therefore, by adding the inorganic fine powder surface-treated with the above-mentioned fatty acid to the toner, the repulsion due to the charge action of the toner during the multi-layer transfer of the toner in the primary transfer is alleviated, the transfer efficiency is lowered, and the characters are lost during the transfer. , Image disturbance can be suppressed.
[0062]
Furthermore, the addition of inorganic fine powder processed with a coupling agent and / or silicone oil and processed with a fatty acid and / or a fatty acid metal salt suppresses the influence of environmental fluctuations on the transferability, thereby stabilizing the image. Figured. In addition, the addition of inorganic fine powder treated with an aminosilane and / or silane coupling agent and with a fatty acid and / or a fatty acid metal salt has the effect of stabilizing the charge during long-term use in one-component development described below.
[0063]
By making the base of the negatively charged non-magnetic toner have an aminosilane-based positive charging property as an external additive, charging during development can be stabilized. The charge rise of the toner is improved, and the fogging after the toner is consumed can be reduced.
[0064]
Furthermore, by adding an inorganic fine powder having a polarity opposite to that of the toner base to the external additive, the repulsion due to the charge action of the toner during the toner multi-layer transfer in the primary transfer is alleviated, the transfer efficiency is lowered, and the characters at the time of transfer are reduced. It is possible to suppress voids and image distortion. In addition, by adopting this external processing configuration for toners with ester wax added, charging stability during long-term use in one-component development, transfer efficiency degradation, character dropout during transfer, and image distortion are suppressed. Is possible. In an image in which three layers of toner are formed on thin paper, it is particularly effective for improving the paper separation from the fixing roller and belt.
[0065]
An amino-modified or epoxy-modified silicone oil can be suitably used as long as it is positively charged.
[0066]
As the silicone oil, those of the dimethylpolysiloxane and methylphenylpolysiloxane types can be suitably used. More preferably, in the silica treated with silicone oil at this time, the residual amount extracted with the solvent of the component having a dimethylsiloxane skeleton remaining after the treatment is 1 part by weight or less per 100 parts by weight of the inorganic fine powder. Inorganic fine powder is preferred. If the amount is more than 1 part by weight, the chargeability of the toner is lowered, and filming on the photoreceptor occurs during the durability. Further, when the fatty acid is treated, the surface treatment becomes non-uniform, and the charge amount distribution is broadened.
[0067]
The amount of residual polydimethylsiloxane can be measured under the following conditions.
[0068]
It shows about the measuring method of the amount of residual components. The inorganic fine powder is precisely weighed (1 g to 2 g). Then, a solvent that easily dissolves polydimethylsiloxane, such as chloroform, is added and centrifuged. Since precipitation is difficult at this time, it is performed at a high rotation speed (for example, 20000 rotation). Then, collect the top and repeat this several times. Chloroform is evaporated to dryness (fan drying at room temperature). Deuterated chloroform (CDCL Three 1 ml), and 1 The polydimethylsiloxane is identified by measuring with H-NMR. Si-CH of polydimethylsiloxane Three H has a chemical shift around 0.5 ppm. This is a very characteristic peak of H of the methyl group directly connected to Si, and is a characteristic peak position, which can be definitely distinguished from organic substances having other chemical structures. When quantifying, add 1 μl of internal standard when adding deuterated chloroform in the above qualitative procedure (Internal standard means that NMR peak is simple and does not overlap with sample peak as much as possible, vapor pressure is high, added The later concentration is difficult to change, for example, DMF).
[0069]
1 After the H-NMR measurement, it is quantified by the integrated value. At this time, the molar ratio of polydimethylsiloxane in 1 ml of deuterated chloroform is calculated based on the relative ratio to the internal standard, and converted to weight. The content of polydimethylsiloxane is calculated from the amount of silica powder collected at the beginning.
[0070]
By the above method, polydimethylsiloxane up to about 10 ppm can be quantified. Other identification methods include 13 C-NMR, 29 There are Si-NMR and the like.
[0071]
As silane coupling agents, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxy Examples include silane, dimethyldiethoxysilane, trimethylmethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, and n-hexadecyltrimethoxysilane.
[0072]
As the wax added to the toner of this embodiment, a wax having an iodine value of 25 or less and a saponification value of 30 to 300 is 1 to 100 parts by weight of a binder resin having an acid value of 1 to 70 mgKOH / g. By adding ˜12 parts by weight, repulsion due to the charge action of the toner during toner multi-layer transfer in primary transfer can be alleviated, and transfer efficiency can be reduced, character dropout during transfer, and image disturbance can be suppressed.
[0073]
When the iodine value is larger than 25, the repulsion due to the charge effect of the toner is difficult to be mitigated during the toner multi-layer transfer in the primary transfer. When the saponification value is less than 30, the presence of unsaponifiable matter and hydrocarbons increases, and photoconductor filming and chargeability are deteriorated. In addition, the dispersibility with the charge control agent becomes poor, leading to filming, fusion, and a decrease in chargeability during continuous use. If it exceeds 300, the dispersibility of the wax in the resin deteriorates, and the repulsion due to the charge action of the toner is difficult to be alleviated. In addition, fog and toner scattering increase. When the resin acid value is less than 1 mgKOH / g, the repulsion due to the charge effect of the toner is difficult to be mitigated during the toner multi-layer transfer in the primary transfer. When the resin acid value is larger than 70 mgKOH / g, the environmental resistance is deteriorated and the fog is increased.
[0074]
As the wax, in the molecular weight distribution in gel permeation chromatography (GPC), the number average molecular weight is 100 to 5000, the weight average molecular weight is 200 to 10,000, and the ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight (weight average molecular weight / number average). (Molecular weight) is 1.1 to 8, the ratio of Z average molecular weight to number average molecular weight (Z average molecular weight / number average molecular weight) is 1.02 to 10, molecular weight 5 × 10 2 ~ 1x10 Four 100 parts by weight of a binder resin having at least one molecular weight maximum peak in the region, having an iodine value of 25 or less and a saponification value of 30 to 300, and having an acid value of 1 to 70 mgKOH / g 1 to 12 parts by weight is added.
[0075]
As the wax, an ester wax composed of a higher fatty acid, a higher alcohol, and an ester bond is preferably used, and an iodine value of 25 or less, a saponification value of 30 to 300, and a melting point of 50 to 100 ° C. by DSC method are preferable. More preferably, the iodine value is 15 or less, the saponification value is 50 to 250, the melting point by DSC method is 55 to 90 ° C., more preferably, the iodine value is 5 or less, the saponification value is 70 to 200, and the melting point by DSC method is 60 to 85 ° C.
[0076]
When the iodine value is greater than 25, the environmental dependency is large, and the change in the charging property of the material becomes large during long-term continuous use, thereby inhibiting the stability of the image. When the saponification value is less than 30, the photoreceptor filming and the chargeability are liable to occur. If it exceeds 300, the dispersibility in the resin deteriorates, resulting in an increase in fog and toner scattering.
[0077]
Furthermore, the material whose volume increase rate at the time of 10 degreeC change at the temperature more than melting | fusing point is 2 to 30% is preferable. When it changes from solid to liquid when it melts with heat during fixing, the adhesion between the toners is further strengthened, the fixing property is further improved, and the releasability from the fixing roller is also improved. Offset property is also improved. If it is smaller than 2, the effect is small, and if it is larger than 30, the dispersibility during kneading is lowered. The addition amount is preferably 1 to 12 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin. If the amount is less than 0.1 parts by weight, the effect of improving the fixing property cannot be obtained. If the amount is more than 12 parts by weight, storage stability is difficult.
[0078]
Further, the heat loss at 220 ° C. of the wax is preferably 8% by weight or less. When the weight loss by heating is greater than 8% by weight, it remains in the binder resin during the heat-kneading, greatly reducing the glass transition point of the binder resin and impairing the storage stability of the toner. It adversely affects the development characteristics and causes fogging and filming of the photoreceptor intermediate transfer member.
[0079]
Further, in the molecular weight in GPC, the number average molecular weight is 100 to 5000, the weight average molecular weight is 200 to 10,000, the ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight (weight average molecular weight / number average molecular weight) is 1.01 to 8, Z average molecular weight The ratio of the number average molecular weight (Z average molecular weight / number average molecular weight) is preferably 1.02 to 10. More preferably, the number average molecular weight is 500-4500, the weight average molecular weight is 600-9000, the ratio of weight average molecular weight to number average molecular weight (weight average molecular weight / number average molecular weight) is 1.01-7, Z average molecular weight and number average. The molecular weight ratio (Z average molecular weight / number average molecular weight) is 1.02 to 9, more preferably the number average molecular weight is 700 to 4000, the weight average molecular weight is 800 to 8000, and the ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight (weight average). (Molecular weight / number average molecular weight) is 1.01 to 6, and the ratio of Z average molecular weight to number average molecular weight (Z average molecular weight / number average molecular weight) is 1.02 to 8.
[0080]
When the number average molecular weight is less than 100 and the weight average molecular weight is less than 200, the storage stability is deteriorated. Molecular weight maximum peak is 5 × 10 2 If it is located in a smaller range, the dispersibility of the charge control agent is deteriorated together with the fixing aid. The storage stability of the toner is deteriorated, filming of the photosensitive member and the transfer member, vertical stripes on the developing roller, and scraping failure on the cleaning roller may occur.
[0081]
The number average molecular weight is greater than 5000, the weight average molecular weight is greater than 10,000, the ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight (weight average molecular weight / number average molecular weight) is greater than 8, and the ratio of the Z average molecular weight to the number average molecular weight (Z (Average molecular weight / number average molecular weight) is greater than 10, and the molecular weight maximum peak is 1 × 10 Four If it is located in a range larger than this area, the mold release action is weakened, and fixing functions such as fixing performance and offset resistance are deteriorated.
[0082]
Fixing aids include Meadowfoam oil derivatives, carnauba wax, jojoba oil derivatives, wood wax, beeswax, ozokerite, carnauba wax, canderia wax, montan wax, ceresin wax, rice wax and other natural waxes, Fischer Tropu Materials such as synthetic waxes such as waxes, derivatives of hydroxystearic acid, glycerin fatty acid esters, glycol fatty acid esters, sorbitan fatty acid esters, and other polyhydric alcohol fatty acid esters are preferred and can be used alone or in combination of two or more. is there.
[0083]
Derivatives of hydroxystearic acid include methyl 12-hydroxystearate, butyl 12-hydroxystearate, propylene glycol = mono 12-hydroxystearate, glycerin = mono 12-hydroxystearate, ethylene glycol = mono 12-hydroxystearate Etc. are suitable materials.
[0084]
As the glycerin fatty acid ester, glycerin = monotristearate, glycerin = docosanoate and the like are suitable materials.
[0085]
As glycol fatty acid esters, propylene glycol fatty acid esters such as propylene glycol = monopalmitate, propylene glycol = monostearate, and ethylene glycol fatty acid esters such as ethylene glycol = monostearate are suitable materials.
[0086]
As sorbitan fatty acid ester, sorbitan = monopalmitate, sorbitan = monostearate, sorbitan = monotristearate are suitable materials. Furthermore, materials such as stearic acid ester of pentaerythritol and mixed esters of adipic acid and stearic acid or oleic acid are preferable, and one kind or a combination of two or more kinds can be used.
[0087]
Meadowfoam oil derivatives include Meadowfoam oil fatty acid, metal salt of Meadowfoam oil fatty acid, Meadowfoam oil fatty acid ester, hydrogenated Meadowfoam oil, Meadowfoam oil amide, Homo Meadowfoam oil amide, Meadowfoam oil triester, Epoxy Preferred materials are a maleic acid derivative of a halogenated meadowfoam oil, an isocyanate polymer of a meadowfoam oil fatty acid polyhydric alcohol ester, and a halogenated modified meadowfoam oil. These can be used alone or in combination of two or more.
[0088]
Meadowfoam oil fatty acids obtained by saponification and decomposition of meadowfoam oil are composed of fatty acids having 18 to 22 carbon atoms. As the metal salt, metal salts such as sodium, potassium, calcium, magnesium, barium, zinc, lead, manganese, iron, nickel, cobalt, and aluminum can be used.
[0089]
Meadowfoam oil fatty acid esters include, for example, esters such as methyl, ethyl, butyl, glycerin, pentaerythritol, polypropylene glycol, and trimethylolpropane, and in particular, meadow foam oil fatty acid pentaerythritol monoester and meadowfoam oil fatty acid pentaerythritol triester. Ester, meadow foam oil fatty acid trimethylolpropane ester and the like are preferable.
[0090]
Furthermore, an esterification reaction product of a meadow foam fatty acid and a polyhydric alcohol such as glycerin, pentaerythritol, trimethylolpropane, etc. An isocyanate polymer of a meadow foam oil fatty acid polyhydric alcohol ester obtained by crosslinking with isocyanate can also be preferably used.
[0091]
Hydrogenated Meadowfoam oil is obtained by hydrogenating Meadowfoam oil to make unsaturated bonds saturated bonds.
[0092]
Meadowfoam oil amide is obtained by hydrolyzing meadowfoam oil and esterifying it into fatty acid methyl ester, and then reacting with a mixture of concentrated aqueous ammonia and ammonium chloride. Furthermore, it becomes possible to adjust melting | fusing point by hydrogenating this. It is also possible to hydrogenate before hydrolysis. A product having a melting point of 75 to 120 ° C. is obtained. Homomeadofoam oil amide is obtained through nitrile after hydrolyzing and reducing it to an alcohol.
[0093]
Jojoba oil derivatives include jojoba oil fatty acid, metal salt of jojoba oil fatty acid, jojoba oil fatty acid ester, hydrogenated jojoba oil, jojoba oil amide, homo jojoba oil amide, jojoba oil triester, maleic acid derivative of epoxidized jojoba oil, jojoba An isocyanate polymer of oil fatty acid polyhydric alcohol ester and halogenated modified jojoba oil are preferable materials. These can be used alone or in combination of two or more.
[0094]
Jojoba oil fatty acid obtained by saponifying and decomposing jojoba oil consists of fatty acids having 18 to 22 carbon atoms. As the metal salt, metal salts such as sodium, potassium, calcium, magnesium, barium, zinc, lead, manganese, iron, nickel, cobalt, and aluminum can be used.
[0095]
Examples of jojoba oil fatty acid esters include esters such as methyl, ethyl, butyl, glycerin, pentaerythritol, polypropylene glycol, and trimethylol propane. Particularly, jojoba oil fatty acid pentaerythritol monoester, jojoba oil fatty acid pentaerythritol triester, jojoba Oil fatty acid trimethylolpropane ester and the like are preferable.
[0096]
Furthermore, an esterification reaction product of jojoba oil fatty acid and a polyhydric alcohol such as glycerin, pentaerythritol, trimethylolpropane, tolylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane-4,4′-disicocyanate (MDI), etc. An isocyanate polymer of jojoba oil fatty acid polyhydric alcohol ester obtained by crosslinking with the above isocyanate can also be preferably used. Hydrogenated jojoba oil is obtained by hydrogenating jojoba oil to make unsaturated bonds saturated bonds.
[0097]
Jojoba oil amide is obtained by hydrolyzing jojoba oil and then esterifying it into fatty acid methyl ester, and then reacting with a mixture of concentrated aqueous ammonia and ammonium chloride. Furthermore, it becomes possible to adjust melting | fusing point by hydrogenating this. It is also possible to hydrogenate before hydrolysis. A product having a melting point of 75 to 120 ° C. is obtained. Homo jojoba oil amide is obtained through hydrolysis of jojoba oil and then reducing it to alcohol, followed by nitrile.
[0098]
The addition amount is preferably 0.5 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin. If it is less than 0.5, the effect of improving translucency cannot be obtained. If it exceeds 10, not only the fluidity of the toner will be lowered, but even if it is added more than that, it will be saturated and the effect will not be improved. In particular, the wax is a carnauba wax having a melting point of 76 to 90 ° C., a candelilla wax having a temperature of 66 to 80 ° C., a hydrogenated jojoba oil having a temperature of 64 to 78 ° C., and a hydrogenated meadow foam having a temperature of 64 to 78 ° C. Preference is given to at least one or two or more waxes selected from the group consisting of oil or rice waxes at 74-90 ° C.
[0099]
Saponification value refers to the number of milligrams of potassium hydroxide KOH required to saponify 1 g of a sample. This is the sum of acid value and ester value. To determine the saponification value, a sample is saponified in an alcohol solution of about 0.5 N potassium hydroxide, and then excess potassium hydroxide is titrated with 0.5 N hydrochloric acid.
[0100]
The iodine value refers to the amount of halogen absorbed when halogen is allowed to act on a sample, and expressed in terms of g relative to 100 g of the sample. This is the number of grams of iodine absorbed by 100 g of fat, and the higher this value, the higher the degree of unsaturation of the fatty acid in the sample. Add iodine and mercury (II) chloride alcohol solution or iodine chloride glacial acetic acid solution to chloroform or carbon tetrachloride solution of sample and titrate the remaining iodine without reaction with sodium thiosulfate standard solution to absorb iodine Calculate the amount.
[0101]
For the measurement of the loss on heating, the weight of the sample cell is precisely weighed to 0.1 mg (W1 mg), 10 to 15 mg of the sample is put in this, and it is precisely weighed to 0.1 mg (W2 mg). The sample cell is set on a differential thermobalance, the measurement is started with a weighing sensitivity of 5 mg. Temperature control is performed by the following program. After the measurement, the weight loss when the sample temperature reaches 220 ° C. is read to 0.1 mg by the chart (W3 mg). Apparatus, TGD-3000 manufactured by Vacuum Riko Co., Ltd., heating rate 10 ° C./min, maximum temperature 220 ° C., holding time 1 min, loss on heating (%) = W 3 / (W 2 −W 1) × 100.
[0102]
In addition, the dispersion average particle size in the wax binder resin is 0.1 to 1.5 μm, the number of particles having a dispersed particle size distribution of less than 0.1 μm is 30% by number or less, and the particle size is 0.1 to 2.0 μm. It is preferable that the number of particles of 65% by number or more and more than 2.0 μm is 5% by number or less. The particle size and the number thereof were determined from a cross-sectional photograph of the toner by TEM.
[0103]
When the dispersion average particle diameter is smaller than 0.1 μm and the number of particles smaller than 0.1 μm is larger than 30% by number, the releasing effect as a releasing agent is small and the fixing ability cannot be exhibited. When the dispersion average particle diameter is larger than 1.5 μm and the number of particles exceeding 2.0 μm is more than 5% by number, the dispersibility of the wax in the resin is deteriorated, and the repulsion due to the charge action of the toner is difficult to be alleviated. In addition, fog and toner scattering increase.
[0104]
In this embodiment, in order to make the toner charge control purpose and oilless fixing more robust, the above-mentioned fixing aid and charge control agent are combined in the binder resin. As a preferred material, a metal salt of a salicylic acid derivative shown in (Chemical Formula 1) is used.
[0105]
[Chemical 1]
Figure 0004457540
[0106]
In this embodiment, in order to further strengthen the purpose of charge control of the toner and oilless fixing, the above-described fixing aid and charge control agent are combined in the binder resin. As a preferred material, a metal salt of a benzylic acid derivative represented by (Chemical Formula 2) is used.
[0107]
[Chemical formula 2]
Figure 0004457540
[0108]
With this configuration, a wide non-offset temperature range can be secured in oil-less fixing, and image disturbance due to charging during fixing can be prevented. This seems to be the effect of the charging polarity of the functional group having the acid value of the fixing assistant and the metal salt. In addition, it is possible to prevent a decrease in charge amount during continuous use. Blade fusion during development can be suppressed.
[0109]
The addition amount is preferably 0.5 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin. More preferably, it is 1-4 weight part, More preferably, it is 3-4 weight part. When the amount is less than 0.5 parts by weight, the charging effect is lost. If it is larger than 5 parts by weight, the color turbidity in the color image becomes conspicuous.
[0110]
In the toner of this embodiment, a polyester resin having a specified acid value and molecular weight is used as a binder resin, and the wax and kneading at the time of kneading are controlled in combination with the above-described wax and surface-treated inorganic fine powder. The dispersion of the agent can be made better, and the charging property can be stabilized. In addition, even in a tandem transfer process in which the distance and time between transfers are short, there is an effect that it is possible to suppress transfer skipping and transfer failure.
[0111]
Further, toner aggregation can be prevented, and filming on the photosensitive member, the transfer member and the developing roller can be prevented even when used continuously for a long period of time. We have created a configuration that can ensure high translucency and high color reproducibility in fixing, and can expand the offset width to a higher temperature range without requiring fixing oil. In development, a higher stress is applied to increase the chargeability, and in the cleaning of the transfer body, a higher load is applied to improve the cleaning performance.
[0112]
As a binder resin of this embodiment, the molecular weight distribution in GPC is 2 × 10. Three ~ 3x10 Four 3 × 10 as a component having at least one molecular weight maximum peak in the region and existing in the high molecular weight region Four It has 5% or more of the above molecular weight components with respect to the whole binder resin, the weight average molecular weight is 10,000 to 300,000, the Z average molecular weight is 20,000 to 500,000, and the ratio of the weight weight average molecular weight to the number average molecular weight (weight average The molecular weight / number average molecular weight) is 3 to 100, the ratio of the Z average molecular weight to the number average molecular weight (Z average molecular weight / number average molecular weight) is 10 to 2000, and the melting temperature by the 1/2 method using the Koka type flow tester (hereinafter softening) It is preferable to use as a component a polyester resin having a point) of 80 to 150 ° C., an outflow start temperature of 80 to 120 ° C., and a glass transition point of the resin of 45 to 68 ° C.
[0113]
Preferably, the weight average molecular weight is 10,000 to 120,000, the Z average molecular weight is 20,000 to 300,000, the weight average molecular weight / number average molecular weight is 3 to 50, the Z average molecular weight / number average molecular weight is 10 to 1,000, and the softening point is 90. It is preferable to use as a component a polyester resin having a temperature of ~ 140 ° C, an outflow start temperature of 85 to 115 ° C, and a glass transition point of 52 to 65 ° C. More preferably, the weight average molecular weight is 10,000 to 40,000, the Z average molecular weight is 20,000 to 100,000, the weight average molecular weight / number average molecular weight is 3 to 20, the Z average molecular weight / number average molecular weight is 10 to 100, and the softening point is It is preferable to use as a component a polyester resin having a temperature of 105 to 135 ° C, an outflow start temperature of 90 to 120 ° C, and a glass transition point of 58 to 65 ° C.
[0114]
Moreover, as a component which exists in a high molecular weight area | region, Preferably it is 1x10. Five It is preferable to have the above molecular weight components at 3% or more with respect to the entire binder resin. Furthermore, as a component existing in the high molecular weight region, 3 × 10 Five It is preferable to have 0.5% or more of the above molecular weight components with respect to the whole binder resin.
[0115]
Preferably 8 × 10 8 as a component present in the high molecular weight region Four ~ 1x10 7 Having a molecular weight component of 3% or more with respect to the entire binder resin, and 1 × 10 7 The structure which does not contain the above components is preferable.
[0116]
More preferably, as a component present in the high molecular weight region, 3 × 10 Five ~ 9x10 6 Having a high molecular weight component of 1% or more with respect to the whole binder resin, and 9 × 10 6 The above components are not included.
[0117]
More preferably, as the component existing in the high molecular weight region, 7 × 10 Five ~ 6 × 10 6 Having a high molecular weight component of 1% or more with respect to the whole binder resin, and 6 × 10 6 The above components are not included.
[0118]
If the amount of the high molecular weight component is too large or too large, the large molecular weight component remains at the time of kneading and hinders the translucency. In addition, the production efficiency of the resin itself decreases. Unnecessary scratches are made on the developing roller supply roller to cause vertical stripes in the image. Further, the dispersibility of the fixing aid is lowered.
[0119]
The binder resin has a weight average molecular weight of less than 10,000, a Z average molecular weight of less than 20,000, a weight average molecular weight / number average molecular weight of less than 3, a Z average molecular weight / number average molecular weight of less than 10, and a softening point of 80. When the temperature is lower than 0 ° C., the outflow start temperature is lower than 80 ° C., and the glass transition point is lower than 45 ° C., the dispersibility at the time of kneading decreases, resulting in an increase in fog and a deterioration in durability. Further, the kneading stress during kneading is not sufficiently applied, and the molecular weight cannot be maintained at an appropriate value. The dispersibility of the wax and the charge control agent in the resin is deteriorated, and the repulsion due to the charge action of the toner is hardly reduced. In addition, fog and toner scattering increase. In addition, offset resistance and storage stability at high temperatures are deteriorated, and further, poor cleaning on the transfer member and filming on the photosensitive member occur.
[0120]
The weight average molecular weight of the binder resin is greater than 300,000, the Z average molecular weight is greater than 500,000, the weight average molecular weight / number average molecular weight is greater than 100, the Z average molecular weight / number average molecular weight is greater than 2000, and the softening point is 150. If it is greater than ℃, the outflow start temperature is greater than 120 ℃, and the glass transition point is greater than 68 ℃, the load during processing of the machine becomes excessive, resulting in an extreme decrease in productivity and a decrease in translucency in color images. And lead to a decrease in fixing strength.
[0121]
The molecular weight distribution in GPC of the toner after melt-kneading and pulverization classification is 2 × 10 Three ~ 3x10 Four Having at least one molecular weight maximum peak in the region of 5 × 10 Four ~ 1x10 6 It is set as the structure which has at least 1 molecular weight maximum peak or shoulder in this area | region.
[0122]
The maximum molecular weight peak present on the low molecular weight side of the toner is preferably 3 × 10 Three ~ 2x10 Four At least one in the region, more preferably 4 × 10 Three ~ 2x10 Four It is the structure which has at least one in the area | region.
[0123]
The position of the maximum molecular weight peak or shoulder existing on the high molecular weight side of the toner is preferably 6 × 10. Four ~ 7 × 10 Five At least one in the region, more preferably 8 × 10 Four ~ 5x10 Five This region has at least one molecular weight maximum peak or shoulder.
[0124]
The molecular weight maximum peak position of the molecular weight distribution of the toner present on the low molecular weight side is 2 × 10 Three When it becomes smaller, the durability deteriorates and 3 × 10 Four When it is larger, the fixing property is deteriorated, and the translucency is lowered.
[0125]
Further, the position of the molecular weight maximum peak or shoulder of the molecular weight distribution of the toner existing on the high molecular weight side is 5 × 10 5. Four When it becomes smaller, the offset resistance is lowered, and the storage stability is deteriorated. Deterioration of developability and waste toner recyclability are also reduced. 1 × 10 6 When it is larger, the grindability is lowered and the production efficiency is lowered.
[0126]
Further, as a component present in the high molecular weight region of the toner, 5 × 10 Five The content of the high molecular weight component is preferably 10 wt% or less with respect to the entire binder resin. 5 × 10 Five The components present in the above high molecular weight region increase or the enormous state is a result of the kneading state becoming defective because the uniform kneading stress is not applied to the toner constituting material during kneading. Thereby, translucency is remarkably inhibited. Further, an increase in fog due to poor dispersion, generation of scratches on the developing roller and the supply roller, deterioration of toner pulverization, and manufacturing efficiency are lowered.
[0127]
More preferably, 5 × 10 Five The content of the high molecular weight component is 5% or less with respect to the whole binder resin, more preferably 1 × 10. 6 The content of the above high molecular weight components is 1% or less with respect to the whole binder resin, or it does not contain.
[0128]
The molecular weight distribution in the GPC chromatogram of the toner is 2 × 10. Three ~ 3x10 Four The height of the molecular weight distribution of the molecular weight maximum peak existing in the region of Ha is 5 × 10 Four ~ 1x10 6 Hb / Ha is 0.15 to 0.9, where Hb is the maximum molecular weight peak or shoulder height existing in the region.
[0129]
When Hb / Ha is smaller than 0.15, the offset resistance is deteriorated, the storage stability is also lowered, and the filming on the developing sleeve and the photosensitive member is promoted. If it exceeds 0.9, the developing roller supply roller will be damaged, the grindability will deteriorate, the productivity will decrease, and the cost will increase. More preferably, Hb / Ha is 0.15 to 0.7, and still more preferably Hb / Ha is 0.2 to 0.6.
[0130]
Further, in order to prevent offset even if high translucency can be ensured and no fixing oil is required, the molecular weight distribution in the GPC of the toner is 2 × 10. Three ~ 3x10 Four At least one molecular weight maximum peak in the region of 5 × 10 Four ~ 1x10 6 And having a molecular weight maximum of 5 × 10 Four ~ 1x10 6 Pay attention to the molecular weight curve in the region larger than the molecular weight distribution corresponding to the maximum peak or shoulder of the molecular weight distribution existing in the region, and the molecular weight maximum peak with the maximum peak or shoulder height of the molecular weight distribution as the reference 100% Alternatively, when the molecular weight corresponding to 90% of the height of the shoulder is M90 and the molecular weight corresponding to the molecular weight maximum peak or the height of 10% of the shoulder is M10, M10 / M90 is 0.00. It is realizable by setting it as 5-8. Furthermore, it can be realized by setting (M10-M90) / M90 to 0.1-7.
[0131]
Defining the value of M10 / M90, and further (M10-M90) / M90 (the slope of the molecular weight distribution curve) can quantify the state of molecular cleavage of the ultrahigh molecular weight component, and this value is If it is within the stated range (implying that the slope of the molecular weight distribution curve is steep), the ultra-high molecular weight component that impedes the light transmission is lost by cutting during kneading, resulting in high light transmission. To have. Furthermore, the high molecular weight component forming the peak or shoulder appearing on the polymer side contributes to offset resistance, and it is possible to prevent the occurrence of color toner offset without using oil.
[0132]
Furthermore, when this ultra-high molecular weight component is molecularly cut, the wax and charge control agent can be uniformly dispersed in the binder resin, the charge amount becomes uniform, and the resolution is clear. Even if it is used continuously for a long time, the durability is not deteriorated. In addition, the transferability is improved, vertical stripes are not generated on the developing roller, and by using a fatty acid-treated fine powder together as an external additive, image disturbance during transfer can be prevented, and voids can be prevented. Can be obtained.
[0133]
When the value of M10 / M90 is larger than 8 or (M10−M90) / M90 is larger than 7, the ultra-high molecular weight component still remains and inhibits translucency. When the value of M10 / M90 is smaller than 0.5 or (M10−M90) / M90 is smaller than 0.1, the mechanical load during kneading becomes excessive and productivity is lowered. The durability of the toner is reduced. More preferably, the value of M10 / M90 is 0.5 to 6, and (M10−M90) / M90 is 0.1 to 4.5. More preferably, the value of M10 / M90 is 0.5 to 4.5, and (M10-M90) / M90 is 0.1 to 3.5.
[0134]
As a result, digital high image quality, high color reproducibility colorization, contact type one-component development, the development roller and supply roller can be used stably for a long time, and the fixing roller does not use oil for preventing offset. It is possible to achieve both of translucency and offset resistance, and furthermore, it is possible to realize a cleaner process, prevention of voids in a transfer process in a short distance between transfer and a short time tandem transfer process, and high transferability.
[0135]
By kneading the above-described binder resin with a high shearing force in the melt-kneading process, it is possible to develop characteristics that are not conventionally obtained. Fixing without using oil makes it possible to achieve both high translucency and offset resistance of color toners. In other words, the binder resin to which the ultra-high molecular weight component has been added has a high shearing force, the ultra-high molecular weight component is lowered to a high molecular weight, thereby exhibiting high translucency. The offset property is also satisfactory. In addition, since it has an ultra-high molecular weight component, a high shearing force is applied during kneading, so that the wax can be more uniformly dispersed, the translucency is improved, non-offset property, high image quality, high color reproducibility, Good transferability can be obtained.
[0136]
The weight average molecular weight of the toner after the melt-kneading treatment is 8000 to 180,000, the Z average molecular weight is 18,000 to 450,000, the ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight (weight average molecular weight / number average molecular weight) is 3 to 80, Z average The ratio between the molecular weight and the number average molecular weight (Z average molecular weight / number average molecular weight) is 10 to 1000.
[0137]
By kneading the toner with a high shearing force within this suitable range, it is possible to achieve both high translucency and offset resistance of the color toner by fixing without using oil.
[0138]
Preferably, the weight average molecular weight is 8000 to 100,000, the Z average molecular weight is 18000 to 300,000, the weight average molecular weight / number average molecular weight is 3 to 60, and the Z average molecular weight / number average molecular weight is 10 to 500.
[0139]
More preferably, the weight average molecular weight is 10,000 to 40,000, the Z average molecular weight is 20,000 to 80,000, the weight average molecular weight / number average molecular weight is 3 to 30, and the Z average molecular weight / number average molecular weight is 10 to 50. preferable.
[0140]
When the weight average molecular weight is less than 8000, the Z average molecular weight is less than 18000, the weight average molecular weight / number average molecular weight is less than 3, and the Z average molecular weight / number average molecular weight is less than 10, kneading stress is not sufficiently applied, The molecular weight cannot be maintained at an appropriate value. The dispersibility of the fixing aid is reduced, offset resistance and high-temperature storage stability are deteriorated, and further, cleaning failure on the intermediate transfer member and filming on the photosensitive member occur.
[0141]
If the weight average molecular weight is greater than 180,000, the Z average molecular weight is greater than 450,000, the weight average molecular weight / number average molecular weight is greater than 80, and the Z average molecular weight / number average molecular weight is greater than 1000, the pressure of the shearing force is too high. On the contrary, internal additives such as charge control agents cause aggregation to each other, leading to a decrease in dispersibility, leading to an increase in fog during the cleaner process, a decrease in image density, and a transfer failure. In addition, the fixing strength is reduced, and the translucency and glossiness are reduced.
[0142]
The binder resin has a THF insoluble component of 5% by weight or less, and preferably has no THF insoluble component. If the THF-insoluble component is more than 5% by weight, the translucency of the color image is deteriorated and the image quality is deteriorated.
[0143]
As the binder resin suitably used in this embodiment, a polyester resin obtained by polycondensation of an alcohol component and a carboxylic acid component such as a carboxylic acid, a carboxylic acid ester, or a carboxylic anhydride is preferably used.
[0144]
Examples of divalent carboxylic acids or lower alkyl esters include malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, hexahydrophthalic anhydride and other aliphatic dibasic acids, maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, itaconic acid, citraconic acid And aliphatic unsaturated dibasic acids such as phthalic anhydride, phthalic anhydride, terephthalic acid and isophthalic acid, and methyl and ethyl esters thereof. Of these, aromatic dibasic acids such as succinic acid, phthalic acid, terephthalic acid, and isophthalic acid, and lower alkyl esters thereof are preferred. The use of succinic acid and terephthalic acid or a combination of phthalic acid and terephthalic acid is preferred.
[0145]
Examples of the trivalent or higher carboxylic acid component include 1,2,4-benzenetricarboxylic acid, 1,2,5-benzenetricarboxylic acid, 1,2,4-cyclohexanetricarboxylic acid, 2,5,7-naphthalenetricarboxylic acid, , 2,4-Naphthalenetricarboxylic acid, 1,2,4-butanetricarboxylic acid, 1,2,5-hexatricarboxylic acid, 1,3-dicarboxyl-2-methyl-2-methylenecarbopropane, tetra (methylenecarboxyl) Examples include methane, 1,2,7,8-octanetetracarboxylic acid, pyromellitic acid, emporic trimer acid, acid anhydrides thereof, and alkyl (carbon number 1 to 12) esters.
[0146]
Examples of the dihydric alcohol include ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,3-butylene glycol, 1,4-butylene glycol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, diethylene glycol, Examples include diols such as dipropylene glycol, bisphenol A ethylene oxide adduct, and bisphenol A propylene oxide adduct, triols such as glycerin, trimethylolpropane, and trimethylolethane, and mixtures thereof. Among these, neopentyl glycol, totimethylolpropane, bisphenol A ethylene oxide adduct, and bisphenol A propylene oxide adduct are preferable.
[0147]
Examples of the trivalent or higher alcohol component include sorbitol, 1,2,3,6-hexanetetrol, 1,4-sorbitan, pentaerythritol, dipentaerythritol, tripentaerythritol, 1,2,4-butanetriol, 1 , 2,5-pentanetriol, glycerol, 2-methylpropanetriol, 2-methyl-1,2,4-butanetriol, trimethylolethane, trimethylolpropane, 1,3,5-trihydroxymethylbenzene, etc. It is done.
[0148]
For the polymerization, known polycondensation, solution polycondensation or the like can be used. As a result, a good toner can be obtained without impairing the PVC mat resistance and the color of the color toner.
[0149]
The ratio of the polyvalent carboxylic acid and the polyhydric alcohol is generally 0.8 to 1.4 in terms of the ratio of the number of hydroxyl groups to the number of carboxyl groups (OH / COOH).
[0150]
The molecular weights of the resin, wax, and toner are values measured by gel permeation chromatography (GPC) using several types of monodisperse polystyrene as standard samples.
[0151]
The apparatus is HPLC 8120 series manufactured by Tosoh Corporation, the column is TSKgel superHM-H H4000 / H3000 / H2000 (7.8 mm diameter, 150 mm × 3), eluent THF (tetrahydrofuran), flow rate 0.6 ml / min, sample concentration 0.1 %, Injection amount 20 μL, detector RI, measurement temperature 40 ° C., pretreatment for measurement is to measure a resin component obtained by dissolving a sample in THF and filtering through a 0.45 μm filter to remove additives such as silica. The measurement conditions are conditions in which the molecular weight distribution of the target sample is included in a range in which the logarithm of the molecular weight and the count number are linear in a calibration curve obtained with several types of monodisperse polystyrene standard samples.
[0152]
The softening point of the binder resin is 1 cm by a flow tester (CFT500) manufactured by Shimadzu Corporation. Three The sample was heated at a rate of temperature increase of 6 ° C./min. Five N / m 2 The temperature at which the piston stroke starts to rise is the outflow start temperature (Tfb) from the relationship between the temperature rise characteristic in the relationship between the piston stroke and the temperature of the plunger. ), 1/2 of the difference between the lowest value of the curve and the end point of the outflow is obtained, and the temperature at the point of adding the lowest value of the curve is the melting temperature (softening point Tm) in the 1/2 method.
[0153]
The glass transition point of the resin was raised to 100 ° C. using a differential scanning calorimeter, left at that temperature for 3 minutes, and then cooled to room temperature at a cooling rate of 10 K / min. When the thermal history is measured by raising the temperature, the temperature at the intersection of the base line extension below the glass transition point and the tangent that indicates the maximum slope from the peak rising portion to the peak apex is said.
[0154]
For the melting point of the endothermic peak by DSC, a differential calorimeter DSC-50 manufactured by Shimadzu Corporation was used. The temperature was raised to 200 ° C. at 5 K / min, rapidly cooled to 10 ° C. for 5 minutes, allowed to stand for 15 minutes, then heated at 5 K / min, and obtained from the endothermic (melting) peak. The amount of sample put into the cell was 10 mg ± 2 mg.
[0155]
By kneading with a high shear force, characteristics such as fixability and development durability are improved.
[0156]
Specifically, it has two opposing rolls that rotate in different directions and can be heated or cooled, and the temperature difference between the roll temperature of one roll (RL1) and the roll temperature of the other roll (RL2). The roll (RL1) and the roll (RL2) are rotated at different peripheral speeds and kneaded between the two rolls. Furthermore, one of the rolls (RL1) has a temperature difference between the first half and the second half.
[0157]
Then, the temperature setting and temperature gradient of the roll, the kneading conditions of the rotation speed and the load current, the softening point of the binder resin, the melting point of the fixing aid, and the addition amount are improved by processing under optimum conditions.
[0158]
By carrying out the rotation speed ratio of the two rolls within the range of 1.1 to 2.5 times, an appropriate shearing force is generated during kneading, and the dispersibility of the internal additives such as the molecular cutting of the binder resin and the colorant. And the fixability and developability are improved. In this configuration, the rotation ratio of the roll on the side of heating and melting and winding the toner is increased. When it is 1.1 times or less, an appropriate shearing force is not generated, dispersibility is not improved, and translucency is deteriorated. On the other hand, if it is 2.5 times or more, productivity is drastically reduced, dispersibility is not improved, and developability is deteriorated.
[0159]
Further, by kneading under such conditions that the ratio of the load current values applied to the two rolls is in the range of 1.25 to 10, an appropriate shearing force is applied and the dispersibility of the internal additive is improved. . If it is smaller than this range, the dispersibility is not improved, and the translucency is deteriorated. Productivity also decreases. On the other hand, if it is larger than this range, the load applied to the roller becomes too large, and the ultra-high molecular weight component becomes too low in molecular weight, so that the non-offset property is lowered and offset occurs.
[0160]
Further, in one roll in which the toner is melted and wound, a temperature difference is provided between the first half (IN side) for supplying the raw material and the second half (OUT side) for taking out the kneaded material. On the IN side, the temperature is set high to melt and wrap the supplied material around the roller, and on the OUT side, the temperature is lowered to give shearing force to the material, improving the resin molecular cutting and fixing aid dispersibility. Let The difference in temperature of the material conveyed from the IN side to the OUT side means that the binder resin is melted to some extent on the IN side and the fixing aid is separated in the resin, which is a low temperature on the OUT side. Due to the stronger shearing force, the dispersibility can be made uniform. In addition, molecular cutting of the resin can be performed appropriately.
[0161]
By processing in the above state, high molecular weight molecular cutting at the time of kneading can be performed in an appropriate state, and internal additives, particularly pigments and charge control agents can be uniformly kneaded and dispersed. It is possible to realize both offset property and light resistance and fixing without using oil.
[0162]
Further, the uniformity of dispersion can be further improved, and high transferability and developability can be improved. Moreover, the characteristics under high temperature and high humidity and low temperature and low humidity can be stabilized.
[0163]
In the developing process of this embodiment, an elastic blade such as rubber or metal is brought into contact with an elastic or rigid developing roller with a constant pressure, and a thin layer of toner is formed and developed by contact or non-contact with the photoreceptor. It is the structure to do. As a one-component development method, a sponge-based supply roller made of urethane resin and a development roller made of silicon resin or urethane resin are brought into contact with each other with a certain amount of biting, and toner is supplied from the supply roller to the development roller, and then on the development roller. A thin layer of toner is formed by contacting an elastic rubber or metallic stainless doctor blade, or rotating a metallic roller against the developing roller against the developing roller (in the same direction), and contacting it with the photoreceptor. Alternatively, a developing method in which a toner image is formed by applying direct current or alternating current without contact is preferably used.
[0164]
At this time, the frequency of the AC bias is 0.5 to 10 kHz, the AC bias is 0.3 to 1.2 kV (pp), and the peripheral speed ratio between the photoconductor and the developing roller is 1: 1.2 to 1. : 1.8 makes it possible to reproduce the dots faithfully, achieve good development γ characteristics, and realize a high-quality image. As a result, low fog and high image density can be obtained. The frequency is 0.5 to 5 kHz, the AC bias is 0.3 to 1.0 kV (pp), and the peripheral speed ratio between the photosensitive member and the developing roller is 1: 1.2 to 1: 1.5. More preferably, the frequency is 0.5 to 2 kHz, the AC bias is 0.5 to 0.9 kV (pp), and the peripheral speed ratio between the photoreceptor and the developing roller is 1: 1.2 to 1: 1.4.
[0165]
At this time, if the frequency is smaller than 0.5 kHz, dot reproducibility deteriorates and halftone reproducibility deteriorates. When the frequency is higher than 10 kHz, the development region cannot be followed and the effect does not appear. When the AC bias is smaller than 0.3 kV (pp), the solid followability maintaining effect cannot be obtained, and when the AC bias is larger than 1.2 kV (pp), the fog increases. If the peripheral speed ratio between the photoconductor and the developing roller is smaller than 1: 1.2 (the developing roller becomes slow), it is difficult to obtain image density. When the peripheral speed ratio between the photosensitive member and the developing roller is larger than 1: 1.8 (the developing roller speed is increased), toner scattering increases.
[0166]
The supply roller and the development roller are rotated in the same direction, and the peripheral speed of the development roller and the supply roller is increased by 1: 1 to 0.8: 0.2. The developing roller is 9.8 to 9.8 × 10 × 10 on the surface of the photoreceptor. 2 The electrostatic latent image on the photosensitive member is developed by pressing with the pressure of (N). The elastic blade is 5-5x10 2 A toner layer is formed by pressing on the developing roller with the pressure of (N).
[0167]
Further, a sponge-like supply roller made of urethane resin or the like is used as a developing roller in order to control the toner conveying amount on the developing roller when the amount of toner supplied from the toner reservoir is conveyed onto the developing roller. In contrast, a constant bite amount of 0.1 to 1 mm is used so as to contact the developing roller.
[0168]
A sponge-like supply roller made of urethane resin or the like is brought into contact with the developing roller in order to control the toner conveying amount on the developing roller when the amount of toner supplied from the toner reservoir is conveyed onto the developing roller to a constant amount. The structure which comprises is taken. This is an effective means for restricting the toner transport amount to a constant amount.
[0169]
However, with the conventional toner, in this developing configuration, when used for a long time, scratches on the developing roller and image defects in which vertical stripes are generated on the image due to adhesion of foreign matter to the blade are likely to occur. In particular, in order to improve the color fixing property, this phenomenon occurs more remarkably in the use of a low softening binder resin or a toner to which a low melting point release agent is added.
[0170]
In addition, the amount of toner transported on the developing roller decreases during long-term continuous use, and solid follow-up defects in which the density in the latter half of the image is partially reduced when a solid black image is taken are likely to occur. When the charge amount of the toner on the developing roller was measured by a suction method, it was found that the charge amount was greatly reduced. Further pursuing, the charge amount of the toner in the supply roller portion is greatly increased, that is, the decrease in the image density is not the decrease in the charge amount of the toner, but in the supply roller portion before being supplied to the developing roller. This is because the charging capacity has been increased and the supply capability from the supply roller to the developing roller has been reduced. Therefore, it is necessary to have a configuration capable of ensuring image density while preventing toner scattering. Although it is effective to increase the charging force of the toner by increasing the pressure contact force of the doctor blade, the toner tends to be fused, and the developing roller is damaged.
[0171]
Accordingly, it has been found that the toner configuration of the present embodiment can prevent the occurrence of vertical stripes on the developing roller, poor solid followability, and toner fusion without sacrificing the fixing characteristics.
[0172]
This enables uniform dispersion in the resin, stabilizes the charge distribution, suppresses overcharging of the toner on the supply roller, stabilizes the image density during continuous use, and improves the solid followability. . Uniform dispersion can maintain the fluidity of the toner, and the toner can be smoothly transported on the developing roller, and the transport state can be constantly stabilized. In particular, the effect is great for stabilizing the conveyance state under high humidity. At this time, it is preferable that the charge amount of the toner on the developing roller by the suction type Faraday cage method is −5 to −45 μC / g. When it is −5 μC / g or less, toner scattering increases. When it is −45 μC / g or more, it is difficult to obtain an image density.
[0173]
Further, the toner of this embodiment has a plurality of toner image forming stations for developing the electrostatic latent image formed on the photosensitive member with the toner, and an endless transfer member is brought into contact with the photosensitive member to be exposed to the transferring member. A primary transfer process for transferring the imaged toner is successively performed in order to form a multi-layer toner image on the transfer body, and then the multi-layer toner image formed on the transfer body is collectively collected on paper, OHP, etc. The electrophotographic apparatus is suitably used for an electrophotographic apparatus including a transfer system configured to execute a secondary transfer process for batch transfer to a transfer medium.
[0174]
At this time, it is necessary to clean and remove toner remaining without being transferred to the transfer material during the secondary transfer, and a biased roller, a fur brush, or the like is used. At this time, if the toner is difficult to be cleaned, the toner is filmed due to contact with the intermediate transfer member. Further, when the toner removed by the roller is scraped from the roller by the metal plate, the toner is fused to the metal plate, resulting in a scraping defect. In particular, in order to improve the glossiness of color images and the highly translucent color fixability, it is more likely to occur with the use of a low softening binder resin or a toner to which a low melting point release agent is added.
[0175]
Therefore, by using the toner of this embodiment, the charging property of the toner can be stabilized, the charging property can be uniform, there is little background fogging, and the transfer can be prevented from being lost and high transfer efficiency can be obtained. It becomes. With regard to the cleaning property, the improvement of uniform dispersibility in the resin, good charging property, and the mold release property of the material make the cleaning property good and avoid filming and scraping defects.
[0176]
Further, in this embodiment, an electrophotography having a basic structure of a cleanerless process in which the following charging, exposure, and development processes are performed without having a cleaning process step of recovering toner remaining on the photoreceptor after the transfer process by cleaning. It is preferably used for an apparatus.
[0177]
By using the toner of this embodiment, toner aggregation can be suppressed, overcharging can be prevented, charging stability can be stabilized, and high transfer efficiency can be obtained. Further, the improvement in uniform dispersibility in the resin, good chargeability, and the releasability of the material make it possible to recover the toner remaining in the non-image area during development. For this reason, there is no development memory in which the image pattern in front of the non-image portion remains.
[0178]
Further, the present embodiment is suitably used for an electrophotographic apparatus including a fixing process in which a belt-type fixing medium is used as a means for fixing toner. As the belt, a heat resistant belt such as a nickel electroformed belt or a polyimide belt having heat resistance and deformability is used. In order to improve releasability, silicone rubber, fluororubber, or fluororesin is used as the surface layer. Up to now, a release oil has been applied to these fixing belts to prevent offset. It is no longer necessary to apply release oil with toner having releasability without using oil. However, if the release oil is not applied, it is easy to be charged, and when an unfixed toner image comes close to the belt, toner jump may occur due to the influence of charging. It tends to occur especially at low temperatures and low humidity. Also, when the toner is added with a certain high molecular weight component to prevent high temperature offset and has a certain amount of elastic element, the paper with a thin vertical line pattern of the toner is separated from the belt with a large curvature at the leading edge. There may be a tip offset that is carried by the belt. Compared to the conventional rigid fixing roller, the elastic belt type has a problem in that the life is reduced due to scratches due to oillessness.
[0179]
Therefore, by using the toner of this embodiment, it is possible to prevent the occurrence of offset without using oil and to obtain high color translucency. Further, the toner can be prevented from being overcharged, and the toner can be prevented from flying due to the charging action with the belt. Further, it can be prevented by the molecular weight distribution and slipperiness effect of the offset toner that the tip part is brought to the belt when being separated from the belt.
[0180]
Examples of the pigment used in this embodiment include carbon black, iron black, graphite, nigrosine, azo dye metal complexes, C.I. I. Pigment Yellow 180 benzimidazolone yellow pigment, C.I. I. Acetoacetic acid arylamide monoazo yellow pigments such as CI Pigment Yellow 1,3,74,97,98; I. Acetoacetic acid arylamide disazo yellow pigments such as C.I. Pigment Yellow 12, 13, 14, and 17; I. Solvent Yellow 19, 77, 79, C.I. I. Disperse Yellow 164, C.I. I. Red pigments such as CI Pigment Red 48, 49: 1, 53: 1, 57, 57: 1, 81, 122, 5; I. Red dyes such as Solvent Red 49, 52, 58, 8; I. One or two or more kinds of blue dyed pigments of phthalocyanine and derivatives thereof such as Pigment Blue 15: 3 are blended. The addition amount is preferably 3 to 8 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin.
[0181]
In the toner particle size distribution, the number of toner particles having a particle size of 5 μm or less is preferably 40 or less. When the number is more than 40, the transfer rate is lowered, and the cleaning property on the transfer body is lowered. In addition, filming on the photosensitive member or transfer member is likely to occur.
[0182]
Further, the volume average particle diameter of the toner is 3 to 11 μm, preferably 3 to 9 μm, more preferably 3 to 6 μm. If it is larger than 11 μm, the resolution is lowered and high image quality cannot be obtained, and if it is smaller than 3 μm, toner aggregation becomes strong and background fogging increases.
[0183]
Further, it is preferable that the variation coefficient of the volume particle size distribution of the toner is 15 to 35% and the variation coefficient of the number particle size distribution is 20 to 40%. More preferably, the variation coefficient of the volume particle size distribution is 15 to 30%, the variation coefficient of the number particle size distribution is 20 to 35%, and more preferably, the variation coefficient of the volume particle size distribution is 15 to 25%, the number particle size. The coefficient of variation of the distribution is 20-30%.
[0184]
The coefficient of variation is the standard deviation of the toner particle size divided by the average particle size. This is based on the particle diameter measured using a Coulter counter (Coulter). The standard deviation is expressed as the square root of the value obtained by dividing the square of the difference from the average value of each measured value when (n-1) is measured when n particle systems are measured.
[0185]
In other words, the coefficient of variation refers to the degree of spread of the particle size distribution, and if the coefficient of variation of the volume particle size distribution is less than 15% or the coefficient of variation of the number particle size distribution is less than 20%, it is difficult to produce, This will increase costs. If the coefficient of variation of volume particle size distribution is greater than 35% or the coefficient of variation of number particle size distribution is greater than 40%, the toner cohesion becomes stronger and the filming on the photoconductor occurs when the particle size distribution is broad. It becomes easy to do.
[0186]
The particle size distribution is measured by using a Coulter Counter TA-II type (Coulter Counter Co., Ltd.) and connecting an interface (manufactured by Nikkaki Co., Ltd.) for outputting the number distribution and volume distribution and a personal computer. As the electrolytic solution, a 1% NaCl aqueous solution is prepared using primary sodium chloride. 0.1 to 5 mg of a surfactant (sodium lauryl sulfate) is added as a dispersant to 100 to 150 ml of an electrolytic aqueous solution, and 2 to 20 mg of a measurement sample is further added. The electrolyte solution in which the sample is suspended is subjected to a dispersion process for about 1 to 3 minutes with an ultrasonic disperser, and a particle size distribution of 2 to 40 μ particles based on the number of apertures using a 70 μ aperture with a Coulter counter TA-II type. Measure.
[0187]
The toner is prepared through steps of premixing, melt-kneading, pulverization and classification, and external addition.
[0188]
The premixing process is a process in which the binder resin and the additive to be dispersed in the binder resin are uniformly dispersed by a mixer equipped with stirring blades. As the mixer, a known mixer such as a super mixer (manufactured by Kawada Seisakusho), a Henschel mixer (manufactured by Mitsui Miike Kogyo Co., Ltd.), a PS mixer (manufactured by Shinko Pantech Co., Ltd.) or a Ladige mixer is used.
[0189]
FIG. 1 is a schematic perspective view of the toner melt-kneading process, FIG. 2 is a plan view, FIG. 3 is a front view, and FIG. 4 is a side view. Reference numeral 601 denotes a toner raw material supply unit, 602 denotes a roll (RL1), 603 denotes a roll (RL2), 604 denotes a molten film of toner wound on the roll (RL1), and 602-1 denotes a front half of the roll (RL1). (Upstream part in the raw material conveyance direction), 602-2 is the latter half part of the roll (RL2) (downstream part in the raw material conveyance direction), and 605 is a heat medium for heating the first half part 602-1 of the roll (RL1). 606, a heat medium outlet for heating the first half 602-1 of the roll (RL1), 607, a medium inlet for heating or cooling the latter half 602-2 of the roll (RL1), 608 Is a medium outlet for heating or cooling the latter half portion 602-2 of the roll (RL1), 609 is a medium inlet for heating or cooling the roll (RL2) 603, and 610 is for heating the roll (RL2) 603 The outlet of the cooled medium, 611 depth spiral grooves of the roll surface is about 2 to 10 mm, is 612 a toner reservoir is formed between rolls. The spiral groove 611 is preferable for smoothly conveying the material from the right end of the raw material input portion to the left end of the discharge portion when the toner is kneaded.
[0190]
The toner raw material is dropped from the opening 614 to the vicinity of the end on the roll (RL1) 602-1 side as indicated by an arrow 615 while being transferred from the fixed amount feeder to the raw material supply feeder 613. The length of the opening of the supply feeder is represented by 616. This length is preferably 1/2 to 4 times the roll radius. If it is short, the amount of the material to be dropped will drop rapidly from the gap between the two rollers before the material to be melted. If the length is too long, the raw material is separated during conveyance with the raw material feeder, and uniform dispersion cannot be obtained.
[0191]
Further, the drop position is dropped to a point in the range of 20 ° to 80 ° from the point at which the two rolls (RL1) 602 are closest to each other as shown by the arrows in FIG. When the angle is smaller than 20 °, the amount of falling from the gap between the two rolls increases rapidly. If the angle is more than 80 °, the toner powder will fly up more frequently when being dropped, and the surrounding area will be contaminated. The cover 617 is installed so as to cover an area wider than the opening length 616. In FIG. 3, the illustration of the cover is omitted.
[0192]
The toner raw material falls from the opening 614 while being transmitted through the supply feeder 613 from the fixed amount feeder 601. The dropped toner material is dropped near the end of the roll (RL1) 602-1 side. Then, the resin melts due to the heat of 602-1 and the compressive shear force between the roll (RL2) 603 and winds around the front half 602-1 of the roll (RL1). The state extends to the end of the second half 602-2 of the roll (RL1) and is heated or cooled at a lower temperature than the first half 602-1 of the roll (RL1). Is peeled off as a toner soul. During the above process, the roll 603 is cooled to room temperature or lower. The clearance between the roll (RL1) 602 and the roll (RL2) 603 is 0.1 to 0.9 mm. In this example, the raw material input was 10 kg / h, the rolls (RL1) and (RL2) had a diameter of 140 mm and a length of 800 mm.
[0193]
The resulting toner mass is roughly pulverized with a cutter mill, etc., and then finely pulverized with a jet mill (for example, IDS pulverizer, Nippon Pneumatic Industry), and if necessary, fine powder particles are cut with an airflow classifier. Thus, toner particles (toner base particles) having a desired particle size distribution are obtained. Then, toner particles (toner base particles) having a volume average particle diameter in the range of 3 to 6 μm are obtained by classification.
[0194]
The external addition treatment is a treatment in which an external additive such as silica is mixed with the toner particles (toner base particles) obtained by the classification. For this, a known mixer such as a Henschel mixer or a super mixer is used.
[0195]
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
[0196]
Table 1 shows the characteristics of the binder resin used in the examples. As the resin, a polyester resin mainly composed of bisphenol A propyl oxide adduct, terephthalic acid, trimellitic acid, succinic acid and fumaric acid was used, and a resin whose thermal characteristics were changed depending on the blending ratio and polymerization conditions was used.
[0197]
[Table 1]
Figure 0004457540
[0198]
Mnf is the number average molecular weight of the binder resin, Mwf is the weight average molecular weight of the binder resin, Mzf is the Z average molecular weight of the binder resin, Wmf is the ratio of the weight average molecular weight Mwf to the number average molecular weight Mnf, Mwf / Mnf, and Wzf is The ratio Mzf / Mnf, AV of the Z average molecular weight Mzf and the number average molecular weight Mnf of the binder resin indicates the resin acid value.
[0199]
Table 2 and Table 3 show the waxes used in this example and their physical properties. Mnr is the number average molecular weight of the wax, Mwr is the weight average molecular weight of the wax, and Mzr is the Z average molecular weight of the wax. Tw (° C.) is a melting point by DSC method, Ct (%) is a melting point + 10 ° C. volume increase rate (%), and Ck (wt%) is 220 ° C. heat loss.
[0200]
[Table 2]
Figure 0004457540
[0201]
[Table 3]
Figure 0004457540
[0202]
Table 4 shows the pigments used in this example.
[0203]
[Table 4]
Figure 0004457540
[0204]
Table 5 shows charge control agents used in this example.
[0205]
As a metal salt of a salicylic acid derivative, examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, and a tert-butyl group. Etc. Examples of the metal Y include zinc, nickel, cobalt, copper, and chromium, and zinc and chromium are preferable. Examples of metal salts of benzylic acid derivatives include R 1 ~ R Four As the benzene ring and alkali metal X, lithium, sodium, potassium and the like can be mentioned, and potassium is preferred.
[0206]
[Table 5]
Figure 0004457540
[0207]
Table 6 shows the inorganic fine powder used in this example. The charge amount of silica is measured by the blow-off method of frictional charge with an uncoated ferrite carrier. Under an environment of 25 ° C. and 45% RH, a carrier of 100 g and 1 g of silica, etc. are mixed in a 100 ml polyethylene container, and 100 min is obtained by longitudinal rotation -1 After stirring at a speed of 5 minutes for 30 minutes, 0.3 g was collected and nitrogen gas 1.96 × 10 6 was collected. Four (Pa) was blown for 60 seconds.
[0208]
For positive chargeability, the 5-minute value after stirring for 5 minutes is preferably +100 to +900 μC / g, and the 30-minute value after stirring for 30 minutes is preferably +50 to +500 μC / g. Silica having a charge amount at 30 minutes of 40% or more of the charge amount at 5 minutes is preferable. If the rate of decrease is large, the change in charge amount during long-term continuous use is large, and a constant image cannot be maintained.
[0209]
For negative chargeability, the 5-minute value is preferably −100 to −900 μC / g, and the 30-minute value is preferably −50 to −700 μC / g. Highly charged silica can function with a small amount of addition. Particle size (nm), BET (m 2 / G), 5-minute value (μC / g), 30-minute value, methanol titration value (%), ignition loss (%), and moisture adsorption amount (%).
[0210]
[Table 6]
Figure 0004457540
[0211]
Table 7 shows the kneading conditions in this example.
[0212]
Tm is the softening point of the binder resin, Tw is the melting point of the fixing aid, Trl (C) is the heating temperature of the first half of the roll (RL1), Trk1 (C) is the heating temperature of the second half of the roll (RL1), Tr2 (° C.) The heating temperature of the roll (RL2), Rw1 is the rotational speed of the roll (RL1), Rw2 is the rotational speed of the roll (RL2), and the load current value during the rotation of the roll (RL1) is Dr1. The load current value is indicated as Dr2.
[0213]
[Table 7]
Figure 0004457540
[0214]
Table 8 and Table 9 show the toner material compositions used in this example.
[0215]
[Table 8]
Figure 0004457540
[0216]
[Table 9]
Figure 0004457540
[0217]
Each toner was prototyped such that the weight average particle size was 6 to 7 μm, the volume particle size distribution variation coefficient was 20 to 25%, and the number particle size distribution variation coefficient was 25 to 30%.
[0218]
The ratio of the pigment, charge control agent, and wax is shown in parentheses in the ratio (part by weight) to 100 parts by weight of the binder resin. The external additive indicates the blending amount (part by weight) with respect to 100 parts by weight of the toner base. The external addition process was performed in FM20B with a stirring blade Z0S0 type, a rotational speed of 2000 rpm, a processing time of 5 min, and an input amount of 1 kg.
[0219]
Table 10 and Table 11 show the molecular weight characteristics of the toner after the kneading treatment in this example. As for the toner, TM1 to TM4 of magenta toner and tm11 toner were comparatively evaluated. Similar results are obtained with yellow, cyan, and black toners. Mnv is the number average molecular weight of the toner, Mwv is the weight average molecular weight of the toner, Wmv is the ratio of the weight average molecular weight Mwv of the toner to the number average molecular weight Mnv, Mwv / Mnv, and Wzv is the ratio of the Z average molecular weight Mzv of the toner to the number average molecular weight Mnv. Mzv / Mnv is shown.
[0220]
ML is a molecular weight value showing a molecular weight maximum peak on the low molecular weight side in the molecular weight distribution, MH is a molecular weight value showing a molecular weight maximum peak on the high molecular weight side, Sm is Hb / Ha, SK1 is M10 / M90, and SK2 is (M10-M90). / M90 is shown.
[0221]
[Table 10]
Figure 0004457540
[0222]
[Table 11]
Figure 0004457540
[0223]
5 to 11 show molecular weight distribution characteristics.
[0224]
5a and 5b are the molecular weight distribution characteristics of the binder resin PES-1 and the toner TM-1, respectively. FIGS. 6a and 6b are the molecular weight distribution characteristics of the binder resin PES-2 and the toner TM-2, respectively. 7b shows the molecular weight distribution characteristics of the binder resin PES-3 and toner TM-3, FIGS. 8a and 8b show the molecular weight distribution characteristics of the binder resin PES-4 and toner TM-4, respectively, and FIGS. 9a and 9b show the binding characteristics. The molecular weight distribution characteristics of the resin pes-5 and the toner tm-5 are shown.
[0225]
In the binder resin PES-1, 3 × 10 Four The above high molecular weight components are present in an area ratio of 5% or more with respect to the entire binder resin molecular weight distribution. 3 × 10 Five ~ 9x10 6 The high molecular weight component is 1% or more by area ratio with respect to the entire binder resin molecular weight distribution. Similarly, PES-2, 3, 4 are also 3 × 10 Four The above high molecular weight components are present in an area ratio of 5% or more with respect to the entire binder resin molecular weight distribution. 3 × 10 Five ~ 9x10 6 The high molecular weight component is 1% or more by area ratio with respect to the entire binder resin molecular weight distribution. But in pes-5, 3x10 Four The presence of the above high molecular weight components is 5% or less in area ratio with respect to the entire binder resin molecular weight distribution, and 3 × 10 Five ~ 9x10 6 There is no high molecular weight component.
[0226]
It can be seen that the toner is molecularly cut by kneading and appears as a peak or shoulder on the polymer component side. That is, the component that inhibits the translucency disappears due to the cutting, and a steep inclination appears on the polymer side, which is a factor that maintains the offset resistance without inhibiting the translucency. For toner TM-1, 3 × 10 Five The amount of the above high molecular weight component is 5% or less in terms of area with respect to the entire toner molecular weight distribution, and is 1 × 10 6 The above high molecular weight components are hardly contained. Similarly, TM-2, 3 and 4 are 3 × 10 Five The amount of the above high molecular weight component is 5% or less in terms of area with respect to the entire toner molecular weight distribution, and is 1 × 10 6 The above high molecular weight components are hardly contained.
[0227]
10 and 11 show examples of molecular weight distribution characteristics. FIG. 11 schematically shows M10 and M90 having a characteristic that a steep molecular weight peak is formed on the polymer component side. The height of the maximum peak of the molecular weight distribution is 100%. FIG. 10 schematically shows M10 and M90 of the molecular weight distribution characteristic of the toner TM-3. A shoulder shape appears on the polymer component side, and the height of the apex of the shoulder of the shoulder portion is taken as a reference of 100%. This is because the high molecular weight component of the binder resin PES3 is molecularly cut by kneading and appears as a shoulder on the high molecular component side.
[0228]
When the peak height of the distribution on the polymer side is 100%, a molecular weight curve in a region larger than the molecular weight value corresponding to the maximum peak or shoulder, that is, a region where the slope of the molecular weight distribution curve in this region is negative, In other words, in the region on the right side of the distribution curve, when the molecular weight distribution maximum peak or shoulder height is 100%, the molecular weight corresponding to 90% of the molecular weight maximum peak or shoulder height is M90, the molecular weight maximum peak or shoulder. The molecular weight corresponding to 10% of the height is M10. Here, the value of M10 / M90 (the slope of the molecular weight distribution curve) can quantify the state of molecular cleavage of the ultrahigh molecular weight component. When the value of M10 / M90 is small, the slope of the molecular weight distribution curve is steep, and the components that impede the translucency are eliminated by cutting and have high translucency. Furthermore, the peak appearing on the polymer side contributes to the offset resistance.
[0229]
FIG. 12 shows the molecular weight distribution characteristics of fixing aid WB-1. The horizontal axis is the logarithm of molecular weight.
[0230]
(Example 1)
FIG. 13 is a cross-sectional view showing the configuration of an electrophotographic apparatus for forming a full-color image used in this embodiment. In FIG. 13, the outer casing of the color electrophotographic printer is omitted. Printer internal inspection and maintenance such as when the transfer belt unit 2 in the printer is attached / detached or when a paper jam occurs, etc. is performed by tilting and opening the front plate to largely release the inside of the printer. The attaching / detaching operation of the transfer belt unit 17 is designed to be parallel to the rotation axis generating line direction of the photosensitive member.
[0231]
The transfer belt unit 17 includes a transfer belt 12, a first color (yellow) transfer roller 10Y made of an elastic body, a second color (magenta) transfer roller 10M, a third color (cyan) transfer roller 10C, and a fourth color (black). Transfer roller 10K, drive roller 11 made of aluminum roller, second transfer roller 14 made of elastic body, second transfer driven roller 13, belt cleaner blade 16 for cleaning the toner image remaining on the transfer belt 12, and opposed to the cleaner blade A roller 15 is provided at a position to be used.
[0232]
At this time, the distance from the first color (Y) transfer position to the second color (M) transfer position is 42 mm (the second color (M) transfer position to the third color (C) transfer position, the third color (C) The fourth color (K) transfer position is the same distance from the transfer position), and the peripheral speed of the photoconductor is 100 mm / s.
[0233]
The transfer belt 12 is used by kneading a conductive filler in an insulating polycarbonate resin and forming a film with an extruder. In the present example, a film obtained by adding 5 parts by weight of conductive carbon (for example, ketjen black) to 95 parts by weight of polycarbonate resin (for example, Iupilon Z300, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical) as the insulating resin was used. Also, the surface is coated with a fluororesin, the thickness is about 120 μm, and the volume resistance is 10 7 -10 12 Ω · cm, surface resistance is 10 7 -10 12 Ω / □. This is also for improving dot reproducibility. This is for the purpose of effectively preventing loosening and charge accumulation due to long-term use of the transfer belt 12, and the reason that the surface is coated with fluororesin is that the toner filming on the surface of the transfer belt after long-term use. This is to prevent effectively. Volume resistance is 10 7 If it is smaller than Ω · cm, retransfer is likely to occur. 12 If it is larger than Ω · cm, the transfer efficiency deteriorates.
[0234]
The first transfer roller is a carbon conductive foamed urethane roller having a diameter of 14 mm, and the resistance value is 10 2 -10 6 Ω. During the first transfer operation, the first transfer roller 10 is pressed against the photoreceptor 1 with a pressing force of 1.0 to 9.8 (N) via the transfer belt 12, and the toner on the photoreceptor is transferred onto the belt. Is done. Resistance value is 10 2 If it is smaller than Ω, retransfer is likely to occur. 10 6 Larger transfer defects are more likely to occur than Ω. If it is less than 1.0 (N), transfer defects occur, and if it is greater than 9.8 (N), transfer character omission occurs.
[0235]
The second transfer roller 14 is a carbon conductive urethane foam roller having a diameter of 20 mm, and the resistance value is 10 2 -10 6 Ω. The second transfer roller 14 is pressed against the transfer roller 13 via the transfer belt 12 and a transfer medium such as paper or OHP. The transfer roller 13 is configured to be driven to rotate by the transfer belt 12. The second transfer roller 14 and the counter transfer roller 13 in the second transfer are pressed against each other with a pressing force of 5.0 to 21.8 (N), and the toner is transferred from the transfer belt onto a recording material such as paper. . Resistance value is 10 2 If it is smaller than Ω, retransfer is likely to occur. 10 6 Larger transfer defects are more likely to occur than Ω. If it is smaller than 5.0 (N), transfer failure occurs. If it is larger than 21.8 (N), the load increases and jitter tends to occur.
[0236]
In FIG. 13, four sets of image forming units 18Y, 18M, 18C, and 18K for each color of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (B) are arranged in series as shown in the figure. Has been.
[0237]
Each of the image forming units 18Y, 18M, 18C, and 18K is composed of the same constituent members except for the developer contained therein, so that the Y image forming unit 18Y will be described to simplify the description, and the units for other colors The description of is omitted.
[0238]
The image forming unit is configured as follows. Reference numeral 1 is a photosensitive member, 3 is a pixel laser signal light, and 4 is a φ18 mm developing roller made of silicone rubber having a JIS-A hardness of 60 °. The developing roller is pressed against the photosensitive member with a force of 21 N and rotates in the direction of the arrow. Reference numeral 6 denotes a supply roller made of a conductive urethane sponge having a diameter of 14 mm, which supplies toner in the toner hopper to the developing roller. A metal blade 5 forms a toner layer on the developing roller. Although the power supply is omitted, a direct current of −230 V and an alternating voltage of 500 V (pp) and a frequency of 1 kHz are applied to the developing roller 4. A DC bias of −330 V is applied to the supply roller 6.
[0239]
A charging roller 2 having a diameter of 12 mm made of epichlorohydrin rubber is applied with a DC bias of −1 kV. The surface of the photoreceptor 1 is charged to -450V. 8 is a cleaner, 9 is a waste toner box, and 7 is toner.
[0240]
The paper is transported from below the transfer unit 17 so that the paper is fed by a paper feed roller (not shown) to the nip portion where the transfer belt 12 and the second transfer roller 14 are pressed. A road is formed.
[0241]
The toner on the transfer belt 12 is transferred to the paper by +1300 V applied to the second transfer roller 14 and is composed of a fixing roller 201, a pressure roller 202, a fixing belt 203, a heating medium roller 204, and an induction heater unit 205. It is conveyed to the unit and fixed here.
[0242]
FIG. 14 shows the fixing process. A belt 203 is placed between the fixing roller 201 and the heat roller 204. A predetermined load is applied between the fixing roller 201 and the pressure roller 202, and a nip is formed between the belt 203 and the pressure roller 202. An induction heater unit 205 including a ferrite core 206 and a coil 207 is provided on the outer peripheral surface of the heat roller 204, and a temperature sensor 208 is provided on the outer surface.
[0243]
The belt has a structure in which 30 μm of Ni is used as a base, silicone rubber is 150 μm thereon, and further, PFA tube is 30 μm.
[0244]
The pressure roller 202 is pressed against the fixing roller 201 by a pressure spring 209. The recording material 211 having the toner 210 moves along the guide plate 212.
[0245]
A fixing roller 201 as a fixing member is a silicone rubber having a rubber hardness (JIS-A) of 20 degrees according to JIS standard on the surface of an aluminum hollow roller metal core 213 having a length of 250 mm, an outer diameter of 14 mm, and a thickness of 1 mm. An elastic layer 214 having a thickness of 3 mm is provided. A silicone rubber layer 215 is formed thereon with a thickness of 3 mm and has an outer diameter of about 20 mm. It receives a driving force from a driving motor (not shown) and rotates at 100 mm / s.
[0246]
The heat roller 204 is a hollow pipe having a thickness of 1 mm and an outer diameter of 20 mm. The surface temperature of the fixing roller was controlled to 170 ° using a thermistor.
[0247]
The pressure roller 202 as a pressure member has a length of 250 mm and an outer diameter of 20 mm. This is provided with a 2 mm thick elastic layer 217 made of silicone rubber having a rubber hardness (JIS-A) of 55 degrees according to JIS standards on the surface of a hollow roller metal core 216 made of aluminum having an outer diameter of 16 mm and a thickness of 1 mm. . The pressure roller 202 is rotatably installed, and a nip width of 5.0 mm is formed between the pressure roller 202 and the fixing roller 201 by a spring-loaded spring 209 on one side 147N.
[0248]
The operation will be described below. In the full color mode, all of the first transfer rollers 10 of Y, M, C, and K are pushed up and press the photoreceptor 1 of the image forming unit via the transfer belt 12. At this time, a DC bias of +800 V is applied to the first transfer roller. An image signal is sent from the laser beam 3 and is incident on the photoreceptor 1 whose surface is charged by the charging roller 2 to form an electrostatic latent image. The toner 7 on the developing roller 4 in contact with the photoreceptor 1 and rotating in the opposite direction visualizes the electrostatic latent image formed on the photoreceptor 1.
[0249]
At this time, the image forming speed of the image forming unit 18Y (100 mm / s equal to the peripheral speed of the photoconductor) and the moving speed of the transfer belt 12 are 0.5 to 1.5% slower than the transfer belt speed. Is set to
[0250]
In the image forming process, the Y signal light 3Y is input to the image forming unit 18Y, and image formation with Y toner is performed. Simultaneously with the image formation, the first transfer roller 10Y causes the Y toner image to be transferred from the photoreceptor 1Y to the transfer belt 12. At this time, a DC voltage of +800 V was applied to the first transfer roller 10Y.
[0251]
With a time lag between the first color (Y) first transfer and the second color (M) first transfer, M signal light 3M is input to the image forming unit 18M, and image formation with M toner is performed. Simultaneously with the image formation, the M toner image is transferred from the photosensitive member 1M to the transfer belt 12 by the action of the first transfer roller 10M. At this time, the first color (Y) toner is formed and the M toner is transferred. Similarly, image formation with C (cyan) and K (black) toners is performed, and a YMCK toner image is formed on the transfer belt 12 by the action of the first transfer rollers 10C and 10B simultaneously with the image formation. This is a so-called tandem method.
[0252]
On the transfer belt 12, toner images of four colors are positioned and overlapped to form a color image. After the transfer of the final B toner image, the four color toner images are collectively transferred by the action of the second transfer roller 14 onto paper fed from a paper feed cassette (not shown) at the same timing. At this time, the transfer roller 13 was grounded, and a DC voltage of +1.3 kV was applied to the second transfer roller 14. The toner image transferred to the paper was fixed by a pair of fixing rollers 201 and 202. The paper was then discharged out of the apparatus through a pair of discharge rollers (not shown). The residual transfer toner remaining on the intermediate transfer belt 12 was cleaned by the action of the cleaning blade 16 to prepare for the next image formation.
[0253]
(Table 12) (Table 13) (Table 14) show the results of image output by the electrophotographic apparatus of FIG. In Table 14, the state of transfer failure at the character portion in a full-color image in which three colors of toner are superimposed, and the paper wrapping property around the fixing belt during fixing were evaluated.
[0254]
[Table 12]
Figure 0004457540
[0255]
[Table 13]
Figure 0004457540
[0256]
[Table 14]
Figure 0004457540
[0257]
With this electrophotographic apparatus, when the image was produced using the toner manufactured as described above, the solid black image was uniform with no disturbance of the horizontal line, toner scattering, character omission, etc., and 16 lines / mm. An image with extremely high resolution and high image quality that reproduced the image line was obtained, and an image with a high density of 1.3 or higher was obtained. In addition, the ground cover of the non-image area did not occur. Furthermore, even in the long-term durability test of 10,000 A4 sheets, the fluidity and image density showed little change and stable characteristics. In addition, the uniformity when the entire solid image was taken at the time of development was also good. There is no development memory. Also, in the transfer, the void is at a level that causes no practical problem, and the transfer efficiency is 90%. Further, the filming of the toner on the photosensitive member and the transfer belt was at a level where there was no practical problem. There was no defective cleaning of the transfer belt. Also, there is almost no toner disturbance or toner skipping during fixing. Further, even in the cleaner process in which the remaining toner at the time of transfer is recovered by development without using the cleaning blade 8, the recovery can be performed smoothly, and the history of the previous image does not remain. In addition, in the full-color image in which the three colors overlap, no transfer failure occurred, and no paper wrapping around the fixing belt occurred during fixing.
[0258]
However, toners of tm11, ty11, tc11, and tb11 caused filming and transfer failure of the photosensitive member, scattering of characters during transfer, and a lot of fogging. Filming of the transfer belt and poor cleaning occurred. When the entire solid image was taken at the time of development, the second half was blurred. When the three-color image was output, the paper was wound around the fixing belt. Toner skip occurred during fixing.
[0259]
Next, (Table 15) shows an adhesion amount of 1.2 g / cm on OHP paper. 2 The above solid image was subjected to a non-offset property test with a fixing device using a process speed of 100 mm / s and a belt not coated with oil. No OHP jam occurred at the fixing nip. In the full-solid image of plain paper, the offset did not occur at all up to the 122,000th sheet. Even if the oil is not applied with a silicon or fluorine-based fixing belt, the surface deterioration of the belt is not observed.
[0260]
The transmittance and the offset property at high temperature were evaluated. The process speed was 100 mm / s, the fixing temperature was 180 ° C., and the transmittance was measured with a spectrophotometer U-3200 (Hitachi) to measure the transmittance of 700 nm light. The results of fixing property, offset resistance and storage stability are shown.
[0261]
[Table 15]
Figure 0004457540
[0262]
The OHP translucency was 80% or more, and the non-offset temperature range was 40 to 60 K. The fixing roller using no oil showed good fixing properties. Also, almost no aggregation was observed in the storage stability at 60 ° C. for 5 hours.
[0263]
However, the toner of tm11 was hardened in the storage stability test, and the non-offset temperature range was narrow.
[0264]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a toner base containing a binder resin having an acid value of 1 to 70 mgKOH / g, a wax having an iodine value of 25 or less and a saponification value of 30 to 300, a fatty acid and / or Or an inorganic fine powder treated with a fatty acid metal salt, an inorganic fine powder treated with a coupling agent and / or silicone oil, and treated with a fatty acid and / or a fatty acid metal salt; Depending on the constitution of the toner including inorganic fine powder treated with at least aminosilane and / or silane coupling agent and with fatty acid and / or fatty acid metal salt, the heat of the toner may be used in the contact type one-component development method. Prevents image degradation due to overcharging during long-term continuous use and fogging under low temperature and low humidity without causing fusion or aggregation. Can have a uniform charge distribution, it is possible to continuously output a stable image characteristics with long-term use.
[0265]
Particularly, in the tandem color electrophotographic method, the following effects can be obtained.
[0266]
It is possible to prevent voids and scattering during transfer and to obtain high transfer efficiency. Furthermore, because of the compact configuration, even in a tandem configuration in which the distance from the first color transfer to the second color transfer is set short, image disturbance due to charge repulsion during transfer and transfer defects can be suppressed.
[0267]
Furthermore, filming of the photoreceptor and the transfer belt can be prevented even during long-term use under high humidity. The cleaning property of the transfer belt can be improved. Even in the cleaning process that does not use the cleaning blade, the transfer residual toner can be collected smoothly, and the history of the previous image can be prevented from remaining.
[0268]
Even if no oil is applied by a silicon or fluorine-based fixing means (roller or belt), the offset property can be prevented while maintaining high color OHP image translucency. In addition, even when used for a long period of time, good non-offset property can be maintained without causing the surface deterioration phenomenon of the fixing belt.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view of a toner melt-kneading process used in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a toner melt-kneading process used in an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a front view of a toner melt kneading process used in an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a toner melt kneading process used in an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing molecular weight distribution characteristics of a binder resin and a toner according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing molecular weight distribution characteristics of a binder resin and a toner according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing molecular weight distribution characteristics of a binder resin and a toner according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a graph showing molecular weight distribution characteristics of a binder resin and a toner according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a graph showing molecular weight distribution characteristics of a binder resin and a toner according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a graph showing molecular weight distribution characteristics of toner according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a graph showing molecular weight distribution characteristics of toner according to an embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a graph showing the molecular weight distribution characteristics of the fixing aid of the embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a configuration of an electrophotographic apparatus used in an example of the present invention.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a configuration of a fixing unit used in an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Photoconductor
3 Laser signal light
4 Development roller
5 blade
10 First transfer roller
12 Transfer belt
14 Second transfer roller
13 Drive tension roller
17 Transfer belt unit
18B, 18C, 18M, 18Y Image forming unit
18 Image forming units
201 Fixing roller
202 Pressure roller
203 fixing belt
205 induction heater
206 Ferrite core
207 coil
602 roll (RL1)
603 roll (RL2)
604 Molten film of toner wound on roll (RL1)
605 Heat medium inlet
606 Heat medium outlet

Claims (13)

酸価1〜70mgKOH/gである結着樹脂と、ヨウ素価が25以下かつ、けん化価が30〜300であるワックスとを含むトナー母体と、少なくともアミノシランにより、かつ脂肪酸金属塩により処理された無機微粉末と、を含むことを特徴とするトナー。Inorganic treated with a binder resin having an acid value of 1 to 70 mgKOH / g, a wax base having a iodine value of 25 or less and a saponification value of 30 to 300, at least with aminosilane , and with a fatty acid metal salt And a fine powder. 酸価1〜70mgKOH/gである結着樹脂と、ヨウ素価が25以下かつ、けん化価が30〜300であるワックスとを含むトナー母体と、正帯電性を有する無機微粉末と、脂肪酸金属塩により処理された無機微粉末と、を含むことを特徴とするトナー。A toner base comprising a binder resin having an acid value of 1 to 70 mgKOH / g, a wax having an iodine value of 25 or less and a saponification value of 30 to 300, an inorganic fine powder having positive chargeability, and a fatty acid metal salt And an inorganic fine powder treated with the toner. 酸価1〜70mgKOH/gである結着樹脂と、ヨウ素価が25以下かつ、けん化価が30〜300であるワックスとを含むトナー母体と、正帯電性を有する無機微粉末Aと、脂肪酸金属塩により処理された無機微粉末Bと、を含み、無機微粉末Aの平均粒径が8〜40nm、無機微粉末Bの平均粒径が16〜100nmであり、かつ無機微粉末Aの平均粒径が無機微粉末Bの平均粒径よりも小さい、ことを特徴とするトナー。A toner base containing a binder resin having an acid value of 1 to 70 mg KOH / g, a wax having an iodine value of 25 or less and a saponification value of 30 to 300, an inorganic fine powder A having positive chargeability, and a fatty acid metal An inorganic fine powder B treated with a salt , the inorganic fine powder A has an average particle size of 8 to 40 nm, the inorganic fine powder B has an average particle size of 16 to 100 nm, and the inorganic fine powder A has an average particle size A toner having a diameter smaller than the average particle diameter of the inorganic fine powder B. 結着樹脂が多価アルコールと、芳香族系ジカルボン酸及び3価以上の多価カルボン酸又はその低級アルキルエステルを含有するカルボン酸成分とを縮重合によって得られるポリエステル樹脂を含む請求項1〜3いずれか記載のトナー。 Claim including a binder resin is a polyhydric alcohol, an aromatic dicarboxylic acid and trivalent or higher polycarboxylic acid or a polyester resin obtained by condensation polymerization of a carboxylic acid component containing a lower alkyl ester thereof 1-3 The toner according to any one of the above. 結着樹脂が多価アルコールと、脂肪族系ジカルボン酸及び3価以上の多価カルボン酸又はその低級アルキルエステルを含有するカルボン酸成分とを縮重合によって得られるポリエステル樹脂を含む請求項1〜3いずれか記載のトナー。 Claim including a binder resin is a polyhydric alcohol, an aliphatic dicarboxylic acid and trivalent or higher polycarboxylic acid or a polyester resin obtained by condensation polymerization of a carboxylic acid component containing a lower alkyl ester thereof 1-3 Any one of the toners. 脂肪酸金属塩により処理された無機微粉末のメタノール滴定による疎水化度が50%以上である請求項1〜3いずれか記載のトナー。The toner according to any one of claims 1 to 3, wherein the inorganic fine powder treated with the fatty acid metal salt has a degree of hydrophobicity by methanol titration of 50% or more. 脂肪酸金属塩により処理された無機微粉末の500℃での強熱減量が1.5〜11.5%である請求項1〜3いずれか記載のトナー。The toner according to claim 1 , wherein the ignition loss at 500 ° C. of the inorganic fine powder treated with the fatty acid metal salt is 1.5 to 11.5%. 少なくとも像担持体と前記像担持体に静電潜像を形成する帯電手段とトナー担持体を含むトナー像形成ステーションを複数個有し、前記像担持体上に形成した静電潜像を、酸価1〜70mgKOH/gである結着樹脂と、ヨウ素価が25以下かつ、けん化価が30〜300であるワックスとを含むトナー母体と、正帯電性を有する無機微粉末Aと、脂肪酸金属塩により処理された無機微粉末Bを含み、無機微粉末Aの平均粒径が8〜40nm、無機微粉末Bの平均粒径が16〜100nmであり、かつ無機微粉末Bよりも平均粒径が小さい無機微粉末Aを添加したトナーにより顕像化し、前記顕像化したトナー像を、順次連続して転写媒体に転写させる転写プロセスが実行されるよう構成された、ことを特徴とする電子写真装置。A plurality of toner image forming stations including at least an image carrier, a charging unit for forming an electrostatic latent image on the image carrier and a toner carrier, and the electrostatic latent image formed on the image carrier is converted into an acid A toner base containing a binder resin having a value of 1 to 70 mgKOH / g, a wax having an iodine value of 25 or less and a saponification value of 30 to 300, an inorganic fine powder A having positive chargeability, and a fatty acid metal salt Inorganic fine powder B treated by the above process, the inorganic fine powder A has an average particle size of 8 to 40 nm, the inorganic fine powder B has an average particle size of 16 to 100 nm, and has an average particle size larger than that of the inorganic fine powder B. An electrophotography characterized in that a transfer process is carried out in which a toner is added with a small inorganic fine powder A and the transferred toner image is successively transferred onto a transfer medium. apparatus. 少なくとも像担持体と前記像担持体に静電潜像を形成する帯電手段とトナー担持体を含むトナー像形成ステーションを複数個有し、像担持体上に形成した静電潜像を、酸価1〜70mgKOH/gである結着樹脂と、ヨウ素価が25以下かつ、けん化価が30〜300であるワックスとを含むトナー母体と、正帯電性を有する無機微粉末と、脂肪酸金属塩により処理された無機微粉末を含むトナーにより顕像化し、前記像担持体に無端状の転写体を当接させて前記転写体に前記顕像化したトナーを転写させる一次転写プロセスを順次連続して実行して、前記転写体に多層のトナー像を形成し、その後前記転写体に形成した前記多層のトナー像を転写媒体に一括転写させる二次転写プロセスが実行されるよう構成された、ことを特徴とする電子写真装置。At least a plurality of toner image forming stations including an image carrier, a charging unit for forming an electrostatic latent image on the image carrier and a toner carrier, and the electrostatic latent image formed on the image carrier is Treated with a toner base containing a binder resin of 1 to 70 mg KOH / g, a wax having an iodine value of 25 or less and a saponification value of 30 to 300, an inorganic fine powder having positive chargeability, and a fatty acid metal salt A primary transfer process in which the image is visualized with the toner containing the inorganic fine powder and the endless transfer member is brought into contact with the image carrier and the visualized toner is transferred to the transfer member is successively executed. Then, a secondary transfer process is performed in which a multilayer toner image is formed on the transfer body, and then the multilayer toner image formed on the transfer body is collectively transferred to a transfer medium. E True apparatus. 少なくとも像担持体と前記像担持体に静電潜像を形成する帯電手段とトナー担持体を含むトナー像形成ステーションを複数個有し、像担持体上に形成した静電潜像を、酸価1〜70mgKOH/gである結着樹脂と、ヨウ素価が25以下かつ、けん化価が30〜300であるワックスとを含むトナー母体と、正帯電性を有する無機微粉末Aと、脂肪酸金属塩により処理された無機微粉末Bを含み、無機微粉末Aの平均粒径が8〜40nm、無機微粉末Bの平均粒径が16〜100nmであり、かつ無機微粉末Bよりも平均粒径が小さい無機微粉末Aを添加したトナーにより顕像化し、前記像担持体に無端状の転写体を当接させて前記転写体に前記顕像化したトナーを転写させる一次転写プロセスを順次連続して実行して、前記転写体に多層のトナー像を形成し、その後前記転写体に形成した前記多層のトナー像を転写媒体に一括転写させる二次転写プロセスが実行されるよう構成された、ことを特徴とする電子写真装置。At least a plurality of toner image forming stations including an image carrier, a charging unit for forming an electrostatic latent image on the image carrier and a toner carrier, and the electrostatic latent image formed on the image carrier is 1 to 70 mg KOH / g binder resin, a toner base containing a wax having an iodine value of 25 or less and a saponification value of 30 to 300, an inorganic fine powder A having positive chargeability, and a fatty acid metal salt Including the treated inorganic fine powder B, the inorganic fine powder A has an average particle size of 8 to 40 nm, the inorganic fine powder B has an average particle size of 16 to 100 nm, and the average particle size is smaller than that of the inorganic fine powder B A primary transfer process in which the image is visualized with toner added with inorganic fine powder A , an endless transfer body is brought into contact with the image carrier, and the visualized toner is transferred to the transfer body is successively executed. And the transfer body has multiple layers To form a toner image, configured to the secondary transfer process of the toner image of the formed thereafter the transfer member multilayer collectively transferred onto the transfer medium is performed, an electrophotographic apparatus characterized by. 転写プロセスが、第1の転写位置から第2の転写位置までの距離をd1(mm)、感光体の周速度をv(mm/s)とした場合、d1/v≦0.65(sec)の条件を満足する構成である請求項8〜10いずれか記載の電子写真装置。In the transfer process, when the distance from the first transfer position to the second transfer position is d1 (mm) and the peripheral speed of the photosensitive member is v (mm / s), d1 / v ≦ 0.65 (sec) The electrophotographic apparatus according to claim 8 , wherein the electrophotographic apparatus is configured to satisfy the above condition. 転写体が転写ベルトであり、前記転写ベルトの表面抵抗が107〜1012Ω/□で、体積抵抗が107〜1012Ω・cmである請求項9又は10記載の電子写真装置。The electrophotographic apparatus according to claim 9 or 10 , wherein the transfer body is a transfer belt, and the surface resistance of the transfer belt is 10 7 to 10 12 Ω / □ and the volume resistance is 10 7 to 10 12 Ω · cm. 第1転写の転写ローラの抵抗値が102〜106Ω・cmで、第2転写に使用する転写ローラの抵抗値が102〜106Ω・cmである請求項9又は10記載の電子写真装置。11. The electron according to claim 9, wherein the resistance value of the transfer roller for the first transfer is 10 2 to 10 6 Ω · cm, and the resistance value of the transfer roller used for the second transfer is 10 2 to 10 6 Ω · cm. Photo equipment.
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