JP2001147548A - 電子写真トナー及び画像形成方法 - Google Patents
電子写真トナー及び画像形成方法Info
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- Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)
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- Fixing For Electrophotography (AREA)
Abstract
が高く、高解像度、地肌汚れがなく、定着性、半光沢性
に優れたカラーコピー画像を提供する。また、感光体、
転写ベルトへのトナーフィルミング防止効果もある。 【解決手段】 トナーの平均粒径が0.01〜10μm
の範囲と、10〜100μmの範囲とに平均粒子径分布
を有するものであり、ローラー又はベルト状現像部材上
に形成したトナー層で静電潜像を現像するか、またはト
ナー層にコロナ放電を行った後に静電潜像を現像する現
像方法である。
Description
画像再現性の良い電子写真トナー及び画像形成方法に関
する。
刷などのプロセスにおいて静電潜像担持体上に形成され
た静電荷像を現像する方法には、液体現像剤を使う液体
現像法と粉体現像剤を使う乾式現像法が知られている。
程度とかなり粗大なために、高精細な画像を得るという
点で限界がある。一方、液体現像法では現像粒子が2μ
m以下、通常は1μm程度以下と粉体トナー粒子に比べ
て極めて微細であるために、近年の市場動向である高画
質化が可能であり、その長所が見直されてきている。
は、電気絶縁性の有機溶剤中に着色微粉体を懸濁させた
ものであり、このトナー粒子の粒子径が非常に小さいた
めに、乾式現像法に比較して細線再現性が良く、なお且
つハイコントラストの画像を得ることができ、又、イエ
ロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーを用
いたフルカラー現像においてもその特徴を発揮し高解像
度、高階調の画質が得られる。
質を損なうことなく、さらに複写の高速化を実現するた
めに、中間転写体を用いた技術がUSP4,945,3
87号明細書、USP4,9874,025号明細書等
に提案されている。中間転写体を用いることには、紙等
のシート状の転写媒体以外の転写媒体にもトナーを転写
できるという長所もある。しかし、この方法において
も、依然静電転写方式を利用しているために、やはり高
画質・高速対応には限界がある。そこで例えばUSP
4,708,406号明細書に開示されているような、
転写時の画質劣化を防止する目的で、密着状態で一定圧
力をもって静電荷像担持体上からベルトないしローラー
状の中間転写体表面に一旦転写し、さらにこのトナー像
を同様な方法で紙などの転写媒体に転写する方法があ
る。実際の装置においては与えられる圧力に限界があ
り、まだ転写効率が十分ではなく転写時の画質劣化も完
全には防止できないことが多い。
ように、トナー像を転写する方法として転写したトナー
像を熱により粘着性を与え、転写性と転写媒体への定着
性を向上させる技術がある。この場合も中間転写ローラ
ーを加熱するため熱による劣化が大きく、信頼性のない
プロセスであった。
分濃度が5%以下好ましくは1wt%以下で現像するた
め、溶剤ガスの排出や定着性、画像濃度が不足する等の
問題もあった。
点に鑑み成された発明であり、ドット再現性、階調性が
よく、画像濃度が高く、高解像度、地肌汚れがなく、定
着性、半光沢性に優れたカラーコピー画像を提供しよう
とするものである。又、高固形分化(5〜100%)ト
ナーを用いることにより排出溶剤を減らすことを目的と
するものである。
成る。 (1)光導電体又は絶縁体上に形成された静電潜像を現
像部材上のトナーによって現像するプロセスにおいて、
トナーの平均粒径が0.01〜10μmの範囲と10〜
100μmの範囲とに平均粒子径分布を有するトナーと
からなることを特徴とするトナー及び画像形成方法。
形成したトナー層で静電潜像を現像するか、または前記
トナー層にコロナ放電を行った後に静電潜像を現像する
ことを特徴とする前記(1)記載の画像形成方法。
水素、シリコーンオイル、天然油、脂肪酸エステル、流
動パラフィンを少なくとも含有することを特徴とする前
記(1)又は(2)記載の画像形成法。
ル樹脂、ポリエステル樹脂であることを特徴とする前記
(1)又は(2)記載の画像形成方法。
させたあと現像することを特徴とする前記(3)記載の
画像形成方法。
写体にトナー像を転写後転写部材に転写して画像を形成
させることを特徴とする前記(1),(2),(3),
(4)又は(5)のいずれかに記載の画像形成方法。
が撥水、撥油性(接触角がθ=30゜以上)であること
を特徴とする前記(1),(2),(3),(4),
(5),(6)のいずれかに記載の画像形成方法。
(接触角θ=30゜以上)であることを特徴とする前記
(6)記載の画像形成方法。
ナーの定着を行う前記(1)記載の画像形成法。
以上、大粒径トナーの軟化点が80℃以上であるトナー
及び画像形成方法である。
は硫化カドミウム、アモルファスシリコン、セレンなど
の他、有機感光体が用いられる。またフッ素樹脂や水性
樹脂で感光体表面をオーバーコートし、撥水・撥油する
方法もとられる。
静電荷像担持体(感光体)は、液体現像剤に接触ないし
浸漬することによって、静電潜像と反対極性のトナー粒
子が本発明の現像プロセスでは液体トナーがベルト又は
ローラーで均一に塗布できること、感光体上の潜像に効
率よく現像できること、そして転写部材への転写効率が
望まれる。更に液体トナーがベルト又はローラー上でコ
ロナ放電により耐えられることが重要である。
ナーの凝集を生じないこと、電荷がコロナ放電により変
化できること、すなわち(+)電荷のコロナに対しては
(+)トナーに、(−)電荷のコロナに対しては(−)
トナーに変化できることも必要であるが、コロナ放電に
対し、トナーの極性が変化しないことも重要である。
に粉体トナーを均一に塗布し感光体の潜像を現像する。
その後中間転写体にトナー像を転写又は中間転写体を用
いずに直接転写部材にトナー像を転写し定着する。
像を現像部材上のトナーによって現像するプロセスにお
いて平均粒径が0.01〜10μmの範囲と10〜10
0μmの範囲に平均粒子径分布を有する画像形成方法に
関する従来技術はない。本発明者らは、平均粒径0.0
1〜10μmの比較的小さな粒径のトナーで現像、中間
転写、転写部材への転写をすると、地肌汚れがしやすく
画像濃度、解像度、ドット再現性、シャープネス、ベタ
均一性が悪く、感光体や中間転写部材へのフィルミング
が発生し、地肌汚れが悪いものであった。また平均粒径
10〜100μmと比較的大きなトナーで現像、中間転
写、転写部材への転写をすると画像濃度が低く、ベタ均
一性、色特性も不良で定着性も悪いものであった。
ナーでは現像、中間転写、転写部材への転写時にトナー
層のつぶれが生じるためと考えられ、解像度、シャープ
ネス、ドット再現性が劣化するものと思われる。一方、
平均粒径が10〜100μmと比較的大きなトナー又は
粗大粒子ではトナーの転写率が悪く、中間転写体や転写
部材への転写率が低いため、画像濃度が低く、ベタ均一
性、色特性、定着性も悪くなるものと考えられた。
mと10〜100μmの粒径分布を有するトナーで光導
電体又は絶縁体上に形成された静電潜像を現像部材上の
トナーで現像し、又は中間転写体に転写後転写部材に画
像を形成させるものである。本発明の粒径分布を持つ乾
式トナー、液体トナーいずれの場合もドット再現性、階
調性が良く、画像濃度、解像度も高く、定着性、半光沢
性に優れた画像を作成することが出来た。また本発明の
トナーではフラッシュ定着、熱ローラー定着にも有利で
特にフラッシュ定着では画像ベタ部のボイド画像を発生
させにくいことが判明した。これは乾式トナー、湿式ト
ナーにおいても定着前のトナー層が不均一になっている
ためと考えられ加熱によりトナー中の空気の逃げ場にな
るものと考えられる。本発明のトナーの平均粒子径0.
01〜10μm(小粒径トナー)と10〜100μm
(大粒径トナー)又は粗大粒子の割合は50〜95/5
〜50重量%、好ましくは70〜90/30〜10重量
%である。小粒径トナーが50重量%未満では画像濃
度、ベタ均一性、階調、解像度が劣り、95重量%を超
えるとドット再現性、フィルミングにより地肌汚れ、半
光沢性、フラッシュ定着におけるボイドが発生し易い。
Fe2 O3 、SiO2 、TiO、ZnOなどの金属、金
属酸化物、染料、顔料、カーボン等を塩化ビニール樹
脂、スチレン、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ロジン
変性樹脂、カルバナワックス、ミツロウ、パラフィンワ
ックス、ライスワックス等のワックス類、ポリエステル
樹脂、石油樹脂、ブタジエン樹脂、フッ素樹脂、ポリオ
レフィン樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、シリコ
ーンゴム等で分散又はその樹脂で被覆したものや樹脂粒
子を用いることも出来る。また極性制御剤や分散剤等添
加剤を加えて混練したもの等が望ましい。従来の乾式ト
ナー、湿式トナーの材料、処方、製造方法も参考につく
ることが出来る。
性、シャープ性の向上や感光体、中間転写ベルトへのト
ナーフィルミングを防止する役目がある。特に大粒径ト
ナーは小粒径トナーより軟化点の高い樹脂又は物質を用
いた方が本発明の効果を更に上げることが出来る。具体
的には大粒径トナーの軟化点が80℃以上、好ましくは
100℃〜150℃、小粒径のトナーの軟化点は(−)
30℃以上、好ましくは(−)20〜120℃である。
大粒径トナーの粒子径は東日アプリケーション(株)社
製のLDSA 2300Aで計測し、小粒径トナーは島
津製作所製Particule Size Analy
zer ZA−CP−3を用いるものとする。又、この
プロセスに最適な着色剤を見出すため、感光体上のトナ
ー層上に5〜200μAの電流を流して着色剤による劣
化の差を評価した。その結果、特に画像、濃度の低下の
少ないもの、解像度が劣化しないもの、地肌汚れが生じ
ないものが見出された。
顔料、カーミン系顔料、キナクリドン系顔料、シアンは
フタロシアニン系顔料であった。これら顔料の安定性が
良好な理由はよく解析されていないが、分子中に適当に
極性基が含まれるために極性制御剤や樹脂の吸着が良好
なため、トナー粒子が放電電流によって極性の片寄りを
生じないためと考えられる。
12、Pigment Yellow 13、Pig
ment Yellow 14、Pigment Ye
llow 17、Pigment Yellow 5
5、Pigment Yellow 81、Pigme
nt Yellow 83、 カーミン系マゼンタの例:Pigment Red
5、Pigment Red 57、Pigment
Red 60、Pigment Red 114、Pi
gment Red146、Pigment Red
185、 キナクリドン系顔料の例:Pigment Red 1
12、Pigment Red 209、 フタロシアニン系顔料の例:Pigment Blue
15:1(α−フタロシアニン)、Pigment
Blue 15:3、Pigment Blue 1
5:4、Pigment Blue 15:6、Pig
ment Blue 16、などが挙げられる。
ものは更に有用である。 (ジスアゾイエロー系顔料)
3が
3が
及びR16が−H No.3−2 R1 ,R14が−Br、R2 〜R13、R15
及びR16が−H No.3−3 R1 ,R6 ,R12,R14が−Cl、R2
〜R5 、R7 〜R11、R13、R15及びR16が−H No.3−4 No.3−1の化合物で金属CuがZn No.3−5 No.3−2の化合物で金属CuがCa No.3−6 No.3−3の化合物で金属CuがBa No.3−7 R1 ,R6 ,R10,R14が−OCH3 、
R2 〜R6 、R7 〜R 9 、 R11〜R13、R15及びR16が−H No.3−8 R1 ,R6 ,R10,R14が−OC
2 H5 、R2 〜R5 、R6 〜R9 、 R11〜R13、R15及びR16が−H
媒、着色剤、樹脂、必要に応じて極性制御剤などを添加
し、ケディミル、ビーズミル、アトライター、ボールミ
ル、ロールミル、三本ロールなどの分散機を用いてトナ
ーの粒子径を20μm以下、好ましくは0.2〜10μ
mの平均粒径に分散したものである。
(商品名:アイソパーH、G、L、M、V、エクソン化
学社製)、シリコーンオイル(商品名:KF995、K
F994、KF85、KF96−300cst、KF9
6−1000cst、KF96−30000cst、K
F96−5000cstなど、信越化学社製)、イソド
デカン、n−ヘキサン、イソブチルミリステート、又、
エッソ石油化学(株)のクリストール(CRYSTO
L)52,72,102,172,352などの流動パ
ラフィン等が挙げられる。
豆油、棉実油、サフラワー油、ひまわり油、つばき油、
なたね油、カノーラ油、ひまし油、あまに油、オリーブ
油などがあり、また、植物油をアルカリ精製したり、変
性した植物油、熱処理した植物油等は顔料の分散性が上
がり、画像濃度、解像度、定着性を高めることができ
る。分散媒は無極性液体で高絶縁性、無臭であることが
望ましい。
(メタ)樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、エ
ポキシ樹脂などが挙げられる。樹脂は分散剤、極性制御
剤及び定着剤としての機能を有することが望ましい。
これには金属石けん、レシチンなどが用いられる。トナ
ーは着色剤1重量部に対し樹脂0.1〜20重量部で、
好ましくは0.5〜10重量部である。0.1重量部未
満では分散性や定着性が不十分であり、20重量部を超
えると画像濃度が低下する。極性制御剤を添加しなくて
もよい。
分散媒、着色剤、樹脂、必要に応じて極性制御剤を加
え、ケディミル、ビーズミル、アトライター、ボールミ
ル、ロールミル、三本ロールで室温近くで分散する方法
が挙げられるが、これにはフラッシング法や混練法によ
り着色剤と樹脂、必要に応じて分散媒、極性制御剤を加
えて着色剤を樹脂と一体化したものなどをつくり、更に
メデアミルで分散し、トナーをつくる方法などが取り入
れられる。このようにした方が着色剤が樹脂によく被覆
されて、均一な分散ができ、高解像度、高画像濃度のト
ナーが得られる。
ある。そのまま現像液として現像することも可能であ
る。現像時の好ましい固形分は20〜100wt%であ
る。このほうが現像ベルトやローラーに対しトナーの付
着量を高めることができ、潜像への現像能力も高まる。
なお固形分濃度の測定はトナー約2.0grをビーカー
に採り、110℃で3時間乾燥後の式(I)で表され
る。
について説明する。図1は矢印方向に回転する光導電体
L、例えば有機半導体、セレン、アモルファスシリコー
ン、その他無機感光体を回転させながらコロナ帯電Eに
て光導電体に帯電させる。Fはキャリア液をプリウェッ
トする場合はFのローラーで絶縁性液体を塗布する。プ
リウェットが必要でない場合は塗布しない。
現像ローラーでトナー容器IよりトナーローラーJによ
り現像ローラーKに均一に塗布する。現像ローラー上の
トナー層はコロナ放電部Hにより電圧が印加され、また
は印加せずに、次に光導電体L上の潜像は現像ローラー
Kにより現像されて可視化される。各ローラーは金属、
ゴム、プラスチックス等で弾力性を有するもの、又はス
ポンジ状のもの、さらにはワイヤーバー、グラビアロー
ラーのように溝を有するものも使用可能である。
導電体L上のトナー像を転写材B上に転写する。転写の
方法は圧力、またはコロナ放電、加熱、又は加熱と圧
力、コロナと圧力、コロナと加熱との組合せ等により良
好な画像を転写材上に形成できる。更に光導電体上をク
リーニングするためクリーニングローラーCとクリーニ
ングブレードDにより残存トナーを除去し、次のコピー
を行うプロセスである。
をローラーからフェルトFでコーティングする工程Fを
含む。プリウェット液は必要に応じてフェルトで塗布す
るが、必ずしも塗布しなくてもかまわない。トナーはト
ナー容器IよりローラーJ1,J2 を通して現像ローラ
ーKに塗布され、塗布されたトナー層にコロナ放電部H
より直流電圧が印加される。図2の現像ローラーKは図
1より光導電体Lとの接触幅を長くしてあり、潜像を十
分トナーで現像できるように工夫されている。光導電体
上に現像されたトナー像は転写部材Bにコロナ放電部A
により転写され画像が形成される。必要に応じて更に乾
燥部でトナー像を転写部材に定着させる。
プロセスの一例を示したものである。光導電体上にイエ
ロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー容器I,J
があり、一色ごとに感光体Lの潜像を現像し、中間転写
体Mに転写後、更に転写部材Bに転写ローラーAにより
圧力、コロナ、熱、圧力と熱などの組合せにより転写し
カラーコピーを作成する。
る。図3と同様イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック
トナーを収納するトナー容器J,Iにトナー層を塗布す
るベルトNにより光導電体L上の潜像を現像し転写部材
Bにトナー像を転写するものである。トナー層を塗布す
るベルトNにはクリーニングローラーOとクリーニング
ブレードPによりクリーニングC、ベルトを再利用する
ものである。ベルトNはPET、EVA、VCL、ゴ
ム、金属ベルトである。弾力性、表面が凹凸状、表面エ
ネルギーの低い表面を有することも有効である。
油脂社製モディッパー200,210,100,110
などのブロックポリマーを表面コートすることにより撥
水、撥油性が向上し転写率、地汚れ、クリーニング性が
向上する。
0重量部とポリスチレン30重量部、ポリラウリルメタ
クリレート50重量部、アイソパーV(分散媒)500
重量部をケディミルで5時間分散し平均粒径0.35μ
mと平均粒径10.5μmの液体トナーを作成した。こ
のトナーを用いて、図1の複写機でコピーしたところ画
像濃度1.28、解像度6.3本/mm、階調性7段の
画像を得た。
上のトナーに1kVのコロナ放電をHで行ったところ解
像度7.3本/mm、画像濃度1.35、階調性8段、
シャープネスの良好な画像が得られた。
り光導電体上の潜像をアイソパーV(エクソン化学社
製)でプリウェットした以外は同様にコピーを作成した
ところ画像濃度は1.44、解像度7.6本/mm、階
調性9段、地肌汚れの少ないコピーが得られた。
た複写機で作像したところ画像濃度1.40、解像度
7.0本/mm、階調性9段で地肌汚れの少ないコピー
が得られた。
・アクリルブロック共重合体で撥油処理したものを用い
て実施例1と同様にコピーを作成した。アイソパーVの
接触角はθ=59゜であった。画像濃度1.41、解像
度7.6本/mm、地肌汚れも少ないコピーが得られ、
定着性が81%であった。
ンブルー20wt部を120℃で混練し、粉末したもの
100wt部とシリコーンアクリル樹脂150wt部、
銅フタロシアニンブルー50wt部を加え更にシリコー
ンオイルKF96−50cst(信越化学製)1000
wt部、ナフテン酸マンガン10wt部を加えバスケッ
トミルで分散し液体トナーを作成した。
が約65wt%、18μm(軟化点が140℃であっ
た)が35wt%であった。このトナーを用いて図1の
複写機でコピーしたところ画像濃度は1.32、解像度
6.8本/mm、階調性7段、ベタ均一性の良い画像を
得た。軟化点の計測はリングアンドボール方式で行っ
た。
ーに1.5kVのコロナ放電をHで行ったところ解像度
7.6本/mm、画像濃度1.38、階調性8段、ドッ
ト再現性の良い画像が得られた。
潜像をシリコーンオイルKF96−50cstでプリウ
ェットした以外は同様にコピーを作成したところ画像濃
度1.48、解像度7.0本/mm、ベタ均一性、ドッ
ト再現性とも良好であった。
ところ定着性が良く、半光沢性のコピーが得られた。
レート、ビニルピロリドン=80/10/10共重合体
70wt部、サリチル酸亜鉛1wt部とカーボンMA−
11 10wt部を混練し、平均粒径4.5μmと平均
粒径18.5μmのトナーを80/20wt部(18.
5μm)混合し、図1の乾式複写機(改造機)でコピー
したところ画像濃度1.48、解像度5.6本/mm、
階調性7段、フラッシュ定着でもボイドの発生がなく半
光沢の画像が得られた。フィルミングの発生による地汚
れもなく、高画質が得られた。
3,4,5,6,7,8,9に示される如く、本発明の
トナーと作像プロセスにおいて画像濃度、解像度が高
く、ドット再現性、定着性、階調性、半光沢性の画像を
得ることが出来る。請求項2では現像ベルト、ローラー
上のトナー層にコロナ放電を行うことによって実施例
2,7に示す如く画像濃度、階調性、シャープネス、解
像度の向上の効果が得られた。
れ、中間転写体を用いた請求項8、撥水、撥油性を用い
た光導電体、請求項7でも高画像品質を得ることが出来
た。請求項4においては実施例10に示す如く乾式トナ
ーでも画像濃度、解像度、階調性が良好でフラッシュ定
着においてもボイドの発生がなく、半光沢性の良好な画
像が得られた。実施例9,10においては本画像形成方
法にフラッシュ定着方法を用い、半光沢性でボイド画像
の少ない画像が得られ、請求項9を実証出来た。
の説明図である。
明図である。
説明図である。
る。
Claims (10)
- 【請求項1】 光導電体又は絶縁体上に形成された静電
潜像を現像部材上のトナーによって現像するプロセスに
おいて、トナーの平均粒径が0.01〜10μmの範囲
と10〜100μmの範囲とに平均粒子径分布を有する
トナー又は粗大粒子からなることを特徴とするトナー及
び画像形成方法。 - 【請求項2】 ローラー又はベルト状現像部材上に形成
したトナー層で静電潜像を現像するか、または前記トナ
ー層にコロナ放電を行った後に静電潜像を現像すること
を特徴とする請求項1記載の画像形成方法。 - 【請求項3】 液体トナー用の分散媒が脂肪族炭化水
素、シリコーンオイル、天然油、脂肪酸エステル、流動
パラフィンを少なくとも含有することを特徴とする請求
項1または2記載の画像形成法。 - 【請求項4】 乾式トナーの樹脂がスチレンアクリル樹
脂、ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項1
または2記載の画像形成方法。 - 【請求項5】 静電潜像部にプリウェット液を付着させ
たあと現像することを特徴とする請求項3記載の画像形
成方法。 - 【請求項6】 静電潜像をトナーで現像後、中間転写体
にトナー像を転写後転写部材に転写して画像を形成させ
ることを特徴とする請求項1,2,3,4,5のいずれ
かに記載の画像形成方法。 - 【請求項7】 静電潜像を形成する光導電体の表面が撥
水、撥油性(θ=30゜以上)であることを特徴とする
請求項1,2,3,4,5,6のいずれかに記載の画像
形成方法。 - 【請求項8】 中間転写体の表面が撥水、撥油性(θ=
30゜以上)であることを特徴とする請求項6記載の画
像形成方法。 - 【請求項9】 請求項1において、定着方式がフラッシ
ュ定着であることを特許とする画像形成方法。 - 【請求項10】 請求項1において0.01〜10μm
の小粒径トナーの軟化点が−30℃以上であり、10〜
100μmの大粒径トナー又は粗大粒子の軟化点が80
℃以上である事を特徴とする電子写真トナー及び画像形
成方法。
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Cited By (2)
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