JP2003270970A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP2003270970A
JP2003270970A JP2002076375A JP2002076375A JP2003270970A JP 2003270970 A JP2003270970 A JP 2003270970A JP 2002076375 A JP2002076375 A JP 2002076375A JP 2002076375 A JP2002076375 A JP 2002076375A JP 2003270970 A JP2003270970 A JP 2003270970A
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toner
intermediate transfer
image
forming apparatus
image forming
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JP2002076375A
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Haruo Iimura
治雄 飯村
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】転写効率が高く、画像不良が生じない高画質の
画像形成装置を実現する。 【解決手段】本発明は、少なくとも、像担持体21に静
電潜像を形成する手段23と、該像担持体上の静電潜像
をトナーで現像してトナー像を形成する現像手段24B
〜24Yと、該像担持体上に形成されたトナー像を中間
転写体27に転写する一次転写手段と、該中間転写体上
のトナー像を記録材29上に転写する2次転写手段26
fを有する画像形成装置において、前記2次転写手段2
6fを、中間転写体27が記録材29に当接し、中間転
写体と記録材間に電界が形成されるように構成し、前記
中間転写体とトナー間の付着力の平均値F(nN)をト
ナー1粒子当たりの帯電量の平均値Q(fC)で割った
値F/Qの絶対値が15(nN/fC)以下となるよう
な中間転写体とトナーを用いたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、乾式二成分あるい
は一成分現像剤を用いた複写機、プリンター、ファクシ
ミリ等の電子写真方式の画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電子写真方式には多様な方法が知
られており、一般的には像担持体表面を帯電させ、帯電
させた像担持体を露光して静電潜像を形成する。次い
で、静電潜像をトナーで現像し、像担持体上にトナー像
を形成する。さらに、像担持体上のトナー像を記録材上
に転写し、この転写されたトナー像を加熱、圧力もしく
はこれらの併用によって定着することにより、記録材上
に画像が形成された記録物が得られる。尚、トナー像転
写後の像担持体上に残ったトナーは、ブレード、ブラ
シ、ローラ等の既知のクリーニング部材を用いた方法に
よりクリーニングされる。
【0003】近年の電子写真技術の動向としてデジタル
化及び高画質化が要求されており、例えば解像度は12
00dpi(ドット/インチ)以上の高解像のものが検
討されており、これを実現するために従来以上に高精細
の画像形成方式が望まれている。潜像を可視化するトナ
ー及び現像剤に対しても、高精細画像を形成するために
さらなる小粒径化が検討され実現化されつつある。ま
た、画像のデジタル化に対応するために、画像を形成す
るドットの再現性が要求されており、ドットを形成する
トナーに均一性が求められている。このため、従来、主
に用いられてきた機械的な粉砕方式によって作製された
形状が不均一な粉砕トナーよりも、熱気流,流動造粒法
により粉砕トナーに球形処理を施したトナーや、懸濁重
合法、乳化重合法、分散重合法などによる重合トナー等
の球形トナーの方が有利である。
【0004】しかし、球形トナーを用いた場合、弾性部
材からなるブレードを像担持体に押し当ててトナーを除
去するクリーニングブレードを用いたクリーニング方式
や、弾性部材からなるローラを像担持体に押し当てて回
転することによりトナーを除去するクリーニングローラ
方式において、クリーニング不良による画像不良が発生
しやすいという問題点がある。しかし、クリーニングブ
レードやクリーニングローラを用いたクリーニング装置
は、構成が簡単で、装置の小型化が容易で、コスト面も
有利なので、広く実用化されている。
【0005】また、近年、複写機やプリンターの出力画
像におけるカラー画像の占める割合が拡大している。電
子写真方式の画像形成装置においてカラー画像を形成す
るには、像担持体上に形成した各色のトナー像を記録材
上に積層するための転写技術が必要であり、転写ドラム
方式、中間転写方式、タンデム方式、多重現像方式等の
様々な転写方法が検討されている。この内、像担持体上
のトナー像を中間転写体上に複数回転写し、中間転写体
上に積層されたトナー層を記録材上に一度に転写する中
間転写方式は、記録材の搬送が簡単であり、多様な記録
材を使用できる利点が有るため様々な複写機やプリンタ
ーに採用されている。しかし、この中間転写方式を用い
た画像形成装置に球形トナーを用いた場合、像担持体上
の転写残トナーに加えて中間転写体上の転写残トナーも
クリーニングする必要があり、中間転写体上でのクリー
ニング不良による画像不良が発生しやすいという問題点
がある。
【0006】中間転写体上でのクリーニング不良を低減
する対策としてはクリーニング方法の改良が考えられる
が、クリーニングするトナー量が少ないほどクリーニン
グ不良の発生が抑制されるため、中間転写体から記録材
への転写効率を向上させる対策が有効である。また、転
写効率が向上すると、クリーニングによって回収された
トナーの廃棄量が低減するため、転写効率の向上は環境
面に対しても有効である。さらに、リサイクル機構を設
けてクリーニングによって回収されたトナーを再利用す
る場合、様々なストレスによって回収されたトナーの特
性が通常のトナーに対して変化している場合が多いの
で、回収されたトナーによる画像不良が発生しやすく、
回収するトナー量が少ないほど画像不良の発生を抑制す
ることができるため、さらなる転写効率の向上が求めら
れている。
【0007】中間転写体から記録材への転写効率を上げ
る対策として、中間転写体とトナー間の付着力を低減す
る手段を設ける技術が開示されている。例えば特開平7
−234592号公報、特開平9−281813号公
報、特開平10−319730号公報、特開2000−
89587号公報、特開2000−206801号公
報、特開2000−221799号公報では、中間転写
体上にトナーより小粒径の微粒子を塗布する方法が提案
されている。中間転写体上に付着した微粒子は、中間転
写体とトナー間の接触面積を低減し、中間転写体とトナ
ー間の付着力が小さくなり、中間転写体表面に付着した
トナーが容易に転写するため転写効率が向上する。
【0008】しかしながら、上記のような方法では、中
間転写体上への微粒子の均一塗布が困難であり、微粒子
の濃度ムラに起因する画像の濃度ムラが生じやすい、中
間転写体に塗布された微粒子がクリーニング等のストレ
スによって中間転写体を傷つけて画像不良を生じやす
い、中間転写体から剥離した微粒子がトナーやキャリア
に付着して帯電性や流動性を変化して現像及び転写不良
を生じやすい等の問題点がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の問題点
に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、転写効率が高く、画像不良が生じない高画質の画像
形成装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る発明は、少なくとも、像担持体に静
電潜像を形成する手段と、該像担持体上の静電潜像をト
ナーで現像してトナー像を形成する現像手段と、該像担
持体上に形成されたトナー像を中間転写体に転写する一
次転写手段と、該中間転写体上のトナー像を記録材上に
転写する2次転写手段を有する画像形成装置において、
前記2次転写手段を、中間転写体が記録材に当接し、中
間転写体と記録材間に電界が形成されるように構成し、
前記中間転写体とトナー間の付着力の平均値F(nN)
をトナー1粒子当たりの帯電量の平均値Q(fC)で割
った値F/Qの絶対値が15(nN/fC)以下となる
ような中間転写体とトナーを用いたことを特徴とするも
のである。
【0011】請求項2に係る発明は、請求項1記載の画
像形成装置において、トナー1粒子当たりの帯電量の平
均値Q(fC)をトナーの体積平均粒径D(μm)の二
乗で割った値Q/Dの絶対値が0.02〜0.3(f
C/μm)となるトナーを用いたことを特徴とするも
のである。また、請求項3に係る発明は、請求項1また
は2記載の画像形成装置において、前記中間転写体とト
ナー間の非静電的付着力の平均値Fne(nN)をトナー
の体積平均粒径D(μm)で割った値Fne/Dが2(n
N/μm)以下となるような中間転写体とトナーを用い
たことを特徴とするものである。さらに請求項4に係る
発明は、請求項1〜3の何れか一つに記載の画像形成装
置において、前記トナーとして、製造工程あるいは製造
後の工程において球形化したトナーを用いたことを特徴
とするものである。
【0012】請求項5に係る発明は、請求項1〜4の何
れか一つに記載の画像形成装置において、前記トナーと
して、以下の〜の条件、 :前記球形化したトナーを重合法により作製したこ
と、 :前記球形化したトナーの平均円形度が0.95〜
1.0となるように作製したこと、 :前記球形化したトナーの体積平均粒径Dが3〜9μ
mとなるように調整したこと、 :前記球形化したトナーの体積平均粒径Dと個数平均
粒径Dnの比D/Dnが1.3以下となるように調整し
たこと、 :前記球形化したトナーの表面が、一次粒子径の平均
値が5nm〜100nmである微粒子から成る外添剤に
よって被覆されていること、 :前記球形化したトナー1粒子の表面積に対する前記
外添剤の被覆面積比率の平均値が10〜100%となる
ように調整したこと、 :前記外添剤が、シリカ、チタン、アルミナのいずれ
かを少なくとも1種類以上含有すること、 :前記外添剤が疎水化処理されていること、のうちの
何れか一つあるいは複数を満たすトナーを用いたことを
特徴とするものである。
【0013】請求項6に係る発明は、請求項1〜5の何
れか一つに記載の画像形成装置において、前記中間転写
体として中間転写ベルトを用い、該中間転写ベルトの体
積抵抗率が10〜1013Ωcmとなるように調整し
たことを特徴とするものである。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の画像形成装置につ
いて、図面を参照して詳細に説明する。本発明の画像形
成装置は、像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手
段、像担持体上の潜像上にトナー像を形成する現像手
段、像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体に転
写し、中間転写体上のトナー像を記録材上に転写する転
写手段、記録材上のトナー像を定着する定着手段、転写
されずに像担持体及び中間転写体上に残ったトナーを除
去・回収するためのクリーニング手段を有する。
【0015】図1は本発明に係る画像形成装置の一例を
示す概略構成図である。図1において、静電潜像担持体
である感光体ドラム21の周囲には、該感光体ドラム表
面を帯電するための帯電装置22、一様に帯電処理され
た感光体ドラム表面に静電潜像を形成するための露光装
置23、感光体ドラム表面の静電潜像に帯電トナーを付
着することでトナー像を形成する4つの現像装置24、
形成された感光体ドラム上のトナー像を中間転写体であ
る中間転写ベルト27上へ転写し、中間転写ベルト27
上のトナー像を記録紙等の記録材上に転写する転写装置
25、記録材上のトナー像を定着する定着装置30、感
光体ドラム上の残留トナーを除去・回収するためのクリ
ーニング装置33、感光体ドラム上の残留電位を除去す
るための除電装置34が順に配設されている。
【0016】まず、感光ドラム21は帯電ローラ22に
よって表面を一様に帯電される。図1の例では、帯電ロ
ーラを用いて感光ドラム21を帯電しているが、コロト
ロンやスコロトロン等のコロナ帯電を用いても良い。帯
電ローラを用いた帯電は、コロナ帯電を用いた場合より
もオゾン発生量が少ない利点がある。帯電した感光体ド
ラム21の表面には、露光装置23により画像情報に応
じてレーザー光線Lが照射され、静電潜像が形成され
る。尚、感光ドラム21上の帯電電位や露光部位を電位
センサ(図示せず)で検出し、帯電条件や露光条件を制
御することもできる。
【0017】次に、現像装置24によって、静電潜像が
形成された感光体ドラム21上にトナー像が形成され
る。現像装置24は、黒(B)、シアン(C)、マゼン
タ(M)、イエロー(Y)の各トナーに対応した4つの
現像装置24B,24C,24M,24Yからなり、各
現像装置によって感光体ドラム21上に形成されたトナ
ー像は、中間転写ベルト27上に順次重ね合わせて転写
される。
【0018】4つの現像装置24B,24C,24M,
24Yは同様の構成であり、この各色の現像装置24
B,24C,24M,24Yが、トナーとキャリアから
成る二成分現像剤を用いた二成分現像装置24である場
合の構成例を図2に示す。この例では、現像剤がスクリ
ュー41によって攪拌・搬送され、現像スリーブ42に
供給される。現像スリーブ42に供給される現像剤はド
クターブレード43によって規制され、供給される現像
剤量はドクターブレード43と現像スリーブ42との間
隔であるドクターギャップによって制御される。ドクタ
ーギャップが小さすぎると、現像剤量が少なすぎて画像
濃度不足になり、逆にドクターギャップが大きすぎる
と、現像剤量が過剰に供給されて感光体ドラム21上に
キャリア付着が発生するという問題が生じる。現像スリ
ーブ42内には、現像スリーブ42の周表面に現像剤を
穂立ちさせるように磁界を形成する複数の磁石44(ま
たは複数の磁極が着磁されたマグネットロール)が備え
られており、この磁石44から発せられる法線方向の磁
力線に沿うように、現像剤が現像スリーブ42上にチェ
ーン状に穂立ちされて磁気ブラシが形成される。現像ス
リーブ42と感光体ドラム21は、一定の間隙(現像ギ
ャップ)を挟んで近接するように配置されていて、双方
の対向部分に現像領域が形成されている。
【0019】現像スリーブ42は、アルミニウム、真
鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体を円筒形に
形成しており、不図示の回転駆動機構によって回転され
るようになっている。磁気ブラシは、現像スリーブ42
の回転によって現像領域に移送される。現像スリーブ4
2には不図示の現像用電源から現像電圧が印加され、磁
気ブラシ上のトナーが現像スリーブ42と感光体ドラム
21間に形成された現像電界によってキャリアから分離
し、感光体ドラム21上の静電潜像上に現像される。
尚、現像電圧には交流を重畳させても良い。
【0020】上記現像ギャップは、現像剤粒径の5〜3
0倍程度、現像剤粒径が50μmであれば0.5mm〜
1.5mmに設定することが可能である。これより広く
すると、望ましいとされる画像濃度がでにくくなる。ま
た、ドクターギャップは、現像ギャップと同程度かやや
大きくする必要がある。感光体ドラム21のドラム径や
ドラム線速、現像スリーブ42のスリーブ径やスリーブ
線速は、複写速度や装置の大きさ等の制約によって決ま
る。ドラム線速に対するスリーブ線速の比は、必要な画
像濃度を得るために1.1以上にする必要がある。尚、
現像後の感光体ドラム表面に対向する位置に光学的セン
サ(Pセンサ)を設置し、光学的反射率からトナー付着
量を検出してプロセス条件を制御することもできる。
【0021】磁気ブラシを構成するキャリアには、鉄
紛、フェライト紛、磁性粒子を分散した樹脂粒子等の磁
性を有する粉体、及び電気特性を制御するために樹脂な
どで表面を被覆した磁性粉体が好ましく使用される。磁
気ブラシを構成するキャリアとしては、感光体ドラム2
1表面へのダメージを軽減するために球形の粒子を用い
るのが好ましく、平均粒径は150μm以下のものが好
ましい。キャリアの平均粒径が大きすぎると最密状態に
配置してあっても曲率半径が大きく、感光体ドラム21
と接触していない面積が増え、トナー像のかけや抜けが
発生する。逆に平均粒径があまり小さすぎると、交流電
圧を印加する場合には、粒子が動きやすくなって粒子間
の磁力を上回り、粒子が飛散してキャリア付着の原因と
なってしまう。キャリアの平均粒径は、特に30μm以
上、100μm以下であることが好ましい。さらに、キ
ャリアの体積抵抗率が低すぎると、現像電圧の印加時に
キャリアに電荷が注入され、感光体ドラム21へのキャ
リア付着を起こしたり、感光体の絶縁破壊を起こしたり
するため、体積抵抗率が10Ωcm以上のキャリアを
使用する必要がある。
【0022】図1の例では4つの現像装置24B,24
C,24M,24Yが感光体ドラム21を囲むように設
置されているが、本発明はこの構成には限定されず、4
つの現像装置が回転等の動きによって交互に感光体ドラ
ムに接するように構成しても良い。また、図2の例では
現像装置として二成分現像装置を用いているが、本発明
は二成分現像装置に限定されるものではなく、現像スリ
ーブ上に形成したトナー薄層を電界で感光体ドラム上に
現像する一成分現像装置を用いてもよい。
【0023】図1において、感光ドラム21上に形成さ
れたトナー像は、感光ドラム21と中間転写ベルト27
が接触する転写ニップに搬送される。中間転写ベルト2
7に接触するローラ26bに不図示の転写用電源によっ
てトナーと逆極性の転写電圧が印加され、中間転写ベル
ト27と感光ドラム21間に作用する転写電界によって
感光ドラム21上に形成されたトナー像が中間転写ベル
ト27上へ転写される。フルカラー画像を形成する場
合、1色目のトナー像が中間転写ベルト27上へ転写さ
れると、感光ドラム21上に残留したトナーはクリーニ
ング装置33によって除去され、除電装置34によって
感光体ドラム21上の残留電位が除去された後、続いて
帯電ローラ22による帯電、露光装置23による露光に
より感光ドラム21上に2色目のトナー像が作像され、
1色目のトナー像が形成されている中間転写ベルト27
上へ2色目のトナー像が転写される。同様にして、3色
目、4色目のトナー像の形成、転写が順次行われ、4色
のトナー像が中間転写ベルト27上へ転写される。尚、
中間転写ベルト27は、感光ドラム21と接離可能で、
トナー像の転写が実施されていない時は感光体ドラム2
1から隔離している。
【0024】4色目のトナー像が中間転写ベルト27上
へ転写されるタイミングに合わせて、不図示の給紙トレ
イから搬送された記録材29が転写ニップに進入し、中
間転写ベルト27上に形成されたトナー像が、2次転写
ローラ26fに印加される転写電圧によって記録材29
上に一括して転写される。感光ドラム21から中間転写
ベルト27への転写を1次転写、中間転写ベルト27か
ら記録材29への転写を2次転写とする。2次転写後に
中間転写ベルト27上に残留したトナーは、中間転写ベ
ルト用のクリーニング装置28によって中間転写ベルト
27上から除去される。尚、クリーニング装置28は中
間転写ベルト27と接離可能で、トナー像の転写が実施
されている時は中間転写ベルト27から隔離している。
【0025】未定着のトナー像が載った記録材29は、
定着装置30の定着ローラ31と加圧ローラ32によっ
て記録材29に一定の熱と圧力が加わり、トナーが記録
材上に定着される。尚、定着温度を一定に保つために、
定着ローラ31には不図示のサーミスタが接触してお
り、定着ローラ31の温度制御を行なっている。この定
着ローラ31を用いた定着方式は、熱効率が高く、安全
性に優れ、小型化が可能で、低速から高速まで適用範囲
が広い。また、定着ローラの代わりに定着ベルトを用い
た方式等も好適に用いることができる。
【0026】感光体ドラム21上及び中間転写ベルト2
7上に残留したトナーは、クリーニング装置33及び2
8によって除去されるが、クリーニング装置としてはク
リーニングブレード、クリーニングローラ及びクリーニ
ングブラシ等を用いることができ、またそれらを併用し
ても良い。また、これらのクリーニング部材にトナーと
逆極性の電圧を印加して、クリーニングの効率を高める
こともできる。
【0027】尚、図1の例は一つの感光体ドラムと複数
の現像装置を用いたカラー画像形成装置だが、本発明は
この構成には限定されず、複数の感光体ドラムと現像装
置を用いたカラー画像形成装置、一つの感光体ドラムと
一つの現像装置を用いた白黒画像形成装置にも適用でき
る。
【0028】本発明は、上記のような画像形成装置の例
において、トナーの転写効率が高く、良好な画像品質が
得られることを特徴としている。図1のような画像形成
装置において、中間転写体(中間転写ベルト)27上に
形成されたトナー層が記録材29に転写する2次転写の
転写効率を100%近くまで高くするには、中間転写体
に接触しているトナーを十分転写することが必要であ
る。中間転写体に接触しているトナーには、図3に示す
ように、トナーと中間転写体27の付着力F、転写電界
Eによるクーロン力QE(Qはトナー1粒子の帯電量)
が作用している。また、中間転写体27に接触している
トナーには、周辺のトナーとの付着力及び静電反発力が
作用しているが、付着力Fやクーロン力QEに比べると
これらの力は小さい。このため、中間転写体27に接触
しているトナーが記録材29に転写するには、下記の
(1)式のように、クーロン力QEを付着力Fよりも大
きくする必要がある。 F<QE (1) この(1)式を変形すると下記の(2)式のようにな
る。 F/Q<E (2)
【0029】したがって、トナーと中間転写体の付着力
Fとトナー1粒子の帯電量Qの比F/Qの小さい方が、
中間転写体に接触しているトナーを低い転写電界Eで転
写させることができる。また、F/Qの大きい場合でも
転写電界Eを大きくすれば転写できるが、転写電界を大
きくすると中間転写体と記録材間で放電が生じやすくな
る。放電が生じると、中間転写体と記録材間の実質的な
電界が低下してしまうために転写効率は良くならない。
トナーは粒径や形状等に分布を有しており、また中間転
写体も凹凸等により表面が不均一なため、付着力Fや帯
電量Qには分布があり、F/Qにも分布がある。F/Q
の平均値が小さいと、放電が生じる転写電界以下で転写
可能なトナー粒子数の割合が高くなるため、高転写率を
実現することができる。
【0030】本発明者らは、様々な粒径のトナーについ
て、様々な帯電量のトナー及び未帯電のトナーと中間転
写体間の付着力を測定した。ここで本発明者らが実施し
た遠心分離法によるトナーと中間転写体間の付着力測定
方法について説明する。トナーの付着力を測定する方法
は、トナーの付着している物体からトナーを分離するの
に必要な力を見積もる方法が一般的である。トナーを分
離させる方法としては、遠心力、振動、衝撃、空気圧、
電界、磁界等を用いた方法が知られている。この内、遠
心力を利用した方法は定量化が容易で、かつ測定精度が
高い。このため、本発明ではトナーと中間転写体間の付
着力を測定する方法として、遠心分離法を用いた。以
下、遠心分離によるトナー付着力測定方法について説明
するが、具体例としては、IS&T NIP7th
p.200(1991)などに記載されている方法が知
られている。
【0031】図4、図5は、本発明に係るトナー付着力
測定装置の測定セル、遠心分離装置の一例を示す図であ
る。図4は、トナー付着力測定装置の測定セルの説明図
であって、図4において符号1は測定セルであり、この
測定セル1は、トナーを付着させた試料面2aを有する
試料基板2と、試料基板2から分離したトナーを付着さ
せる付着面3aを有する受け基板3と、試料基板2の試
料面2aと受け基板3の付着面3aの間に設けられたス
ペーサ4から構成される。図5は、遠心分離装置の一部
を示す要部断面図であって、図5において、符号5は遠
心分離装置であり、この遠心分離装置5は、測定セル1
を回転させるロータ6と、保持部材7を備えている。ロ
ータ6は、自身の回転中心軸9に対して垂直な断面で穴
形状であり保持部材7を設置する試料設置部8を有して
いる。保持部材7は、棒状部7aと、棒状部7aに設け
られ測定セル1を保持するセル保持部7b、測定セル1
をセル保持部7bから押し出すための穴部7c、棒状部
7aを試料設置部8に固定する設置固定部7dを備えて
いる。セル保持部7bは、測定セル1を設置したとき
に、測定セル1の垂直方向がロータの回転中心軸9に垂
直となるように構成される。
【0032】以下、上記の装置を用いてトナーと中間転
写体間の付着力を測定する方法を説明する。まず、中間
転写体の一部を切り出して試料基板2上に接着剤で貼り
付ける。次に、帯電したトナーまたは未帯電のトナー
を、試料基板2上の中間転写体(試料面2a)上に付着
させる。次に、図4に示すように、試料基板2、受け基
板3及びスペーサ4を用いて測定セル1を構成する。そ
して、図5に示すように、保持部材7をロータ6の試料
設置部8に設置したときに、試料基板2が受け基板3と
ロータ6の回転中心軸9の間になるように、測定セル1
を、保持部材7のセル保持部7bに設置する。次に保持
部材7を、測定セル1の垂直方向がロータの回転中心軸
9に垂直となるように、ロータ6の試料設置部8に設置
する。保持部材7の設置後、遠心分離装置5を稼働して
ロータ6を一定の回転数で回転させる。試料基板2に付
着したトナーは回転数に応じた遠心力を受け、トナーの
受ける遠心力がトナーと試料面2a間の付着力よりも大
きい場合は、トナーが試料面2aから分離し、付着面3
aに付着する。
【0033】トナーの受ける遠心力Fcは、トナーの重
量m、ロータの回転数f(rpm)、ロータの中心軸か
ら試料基板のトナー付着面までの距離rを用いて、下記
の式(3)より求められる。 Fc= m×r×(2πf/60) (3) トナーの重量mは、トナーの真比重ρ、円相当径dを用
いて、下記の式(4)より求められる。 m=(π/6)×ρ×d (4) 式(3)と式(4)より、トナーの受ける遠心力Fc
は、下記の式(5)から求められる。 Fc=(π/5400)×ρ×d×r×f (5)
【0034】遠心分離終了後、保持部材7をロータ6の
試料設置部8から取り出し、保持部材7のセル保持部7
bから測定セル1を取り出す。次に測定セル1の受け基
板3を交換し、測定セル1を保持部材7に設置し、保持
部材7をロータ6に設置し、ロータ6を前回よりも高回
転数で回転させる。トナーの受ける遠心力が前回よりも
大きくなり、付着力の大きなトナーが、トナーが試料面
2aから分離して付着面3aに付着する。遠心分離装置
の設定回転数を低回転数から高回転数へ変えて同様の操
作を実施することにより、各回転数で受ける遠心力と付
着力の大小関係に応じて、試料面2a上のトナーが付着
面3aに移動する。
【0035】全ての設定回転数について遠心分離を実施
後、各回転数での受け基板3の付着面3aに付着したト
ナーの粒径を計測する。トナー粒径の測定は、光学顕微
鏡で付着面3a上のトナーを観察し、CCDカメラを通
して付着面の画像を画像処理装置に入力することによ
り、画像処理装置を用いて各トナーの粒径測定を行うこ
とができる。ある回転数で分離したトナーの付着力は、
トナーが分離した回転数における遠心力よりも小さく、
分離する前の回転数における遠心力よりも大きいので、
(4)式により両者の遠心力を計算し、その平均値をト
ナーの付着力Fとした。尚、平均値Fは各トナーの付着
力の常用対数について算術平均値Aを算出し、F=10
から求めた。
【0036】上記の方法を用いて測定したトナーと中間
転写体間付着力の平均値F(nN)と、トナー1粒子の帯
電量の平均値Q(fC)との関係の一例を図6に示す。
尚、トナー1粒子の帯電量の平均値Qは、細川ミクロン
製のE−スパートアナライザーによって測定した。図6
のように、トナーと中間転写体間付着力Fは、ファンデ
ルワールス力や液架橋力等のトナー帯電量に依存しない
非静電的付着力Fneとトナーの帯電量Qに依存する静電
的付着力Feの和となり、FeはQに比例して増加する
ことがわかった。したがって、FはFneとQを用いて下
記の(6)式のように表せ、F/Qは(4)式のように
なる。尚、βはQの比例係数である。 F=Fne+βQ (6) F/Q=Fne/Q+βQ (7)
【0037】(7)式より、F/Qを小さくするには、
Fne/Q及びβQを小さくする必要がある。Qが小さい
と、βQは小さくなるがFne/Qは大きくなる。逆にQ
が大きいと、Fne/Qは小さくなるがβQは大きくな
る。このため、トナー帯電量Qを適切な大きさになるよ
うに調整する必要がある。したがって、F/Qを小さく
するには、トナー帯電量Qを適切な大きさに調整し、F
ne及びβが小さくなるようにトナー及び中間転写体を選
択する必要がある。特に、トナー中に含まれている低帯
電量のトナー粒子を転写するには、Fneを小さくする必
要がある。
【0038】ところで、Fneはトナー粒径Dに依存して
おり、適切なFneの範囲は、トナー粒径に応じて設定す
る必要がある。Fne(nN)とトナーの体積平均粒径D
(μm)との関係の一例を図7に示す。図7に示すよう
に、FneはDに比例して増加し、直線の傾きFne/Dが
トナーによって異なることがわかった。したがって、F
ne/Dの範囲を指定することによって、トナー粒径に応
じたFneの範囲を設定することができる。
【0039】また、Qもトナー粒径に依存しており、適
切なQの範囲はトナー粒径に応じて設定する必要があ
る。体積平均粒径Dの異なるトナーについて、E−スパ
ートアナライザーを用いてトナー1粒子の帯電量の平均
値Qを測定した結果、QはほぼDに比例、つまりトナ
ーの表面積に比例して増加することがわかった。したが
って、Q/D2の範囲を指定することによって、トナー
粒径に応じたQの範囲を設定することができる。
【0040】本発明者らは、様々なトナーと中間転写体
におけるトナーと中間転写体間の付着力測定結果と2次
転写の転写率測定及び画像評価の結果について比較検討
した結果、Fをトナーと中間転写体間の付着力の平均
値、Fneをトナーと中間転写体間の非静電的付着力の平
均値、Qをトナー1粒子当たりの帯電量の平均値、Dを
トナーの体積平均粒径として、F/Q、Q/D2、Fne
/Dが以下に示す範囲となるようなトナーと中間転写体
を用いることにより、高転写率で良好な画像が得られる
ことを見出した。 (1)F/Qの絶対値:15(nN/fC)以下。 (2)Q/Dの絶対値:0.02〜0.3(fC/μm
)。 (3)Fne/D:2(nN/μm)以下。
【0041】次に、本発明の画像形成装置に用いられる
トナーについて説明する。本発明の画像形成装置に用い
られるトナーとしては、製造工程あるいは製造後の工程
において球形化したトナーが好適に用いられる。製造後
の工程において球形化したトナーとは、例えばトナーの
構成材料である樹脂や着色剤などを混合攪拌後に溶融混
練し、粉砕・分級して作製した粉砕トナーを熱や機械的
な力で球形化したトナーであり、製造工程において球形
化したトナーとは、例えば分散重合法、懸濁重合法、乳
化重合法等の重合法により作製されたトナーである。特
に、重合法はトナーの形状及び粒径制御の容易性、生産
性等の点で優れており、本発明に用いられるトナーの作
製方法としては好適である。
【0042】まず、本発明の分散重合トナーから説明す
る。本発明における樹脂粒子Aは親水性有機液体に、そ
の親水性有機液体に溶解する高分子分散剤を加え、これ
に前記親水性液体には溶解するが、生成する重合体は前
記親水性液体にて膨潤されるか、あるいは殆ど溶解しな
い一種または二種以上のビニル単量体を加えて重合する
ことにより製造される。
【0043】前記の種粒子の形成時及び種粒子の成長反
応時に用いる単量体の希釈剤としての親水性有機液体と
しては、メチルアルコール、エチルアルコール、変性エ
チルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチル
アルコール、イソブチルアルコール、t−ブチルアルコ
ール、s−ブチルアルコール、t−アミルアルコール、
3−ペンタノール、オクチルアルコール、ベンジルアル
コール、シクロヘキサノール、フルフリルアルコール、
テトラヒドロフルフリルアルコール、エチレングリコー
ル、グリセリン、ジエチレングリコールなどのアルコー
ル類、メチルセロソルブ、セロソルブ、イソプロピルセ
ロソルブ、ブチルセロソルブ、エチレングリコールモノ
メチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテ
ル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチ
レングリコールモノエチルエーテルなどのエーテルアル
コール類などが代表的なものとして挙げられる。
【0044】これらの有機液体は単独で、もしくは二種
以上の混合物して用いることができる。尚、アルコール
類及びエーテルアルコール類以外の有機液体と、上述の
アルコール類及びエーテルアルコール類とを併用するこ
とで、有機液体が生成重合体粒子に対して溶解性をもた
せない条件下で、有機液体のSP値を種々変化させて重
合を行なうことにより、生成される粒子の大きさ、種粒
子同士の合一及び新粒子の発生を抑制することが可能で
ある。
【0045】この場合の併用する有機液体としては、ヘ
キサン、オクタン、石油エーテル、シクロヘキサン、ベ
ンゼン、トルエン、キシレンなどの炭化水素類、四塩化
炭素、トリクロルエチレン、テトラブロムエタンなどの
ハロゲン化炭化水素類、エチルエーテル、ジメチルグリ
コール、シリオキサン、テトラヒドロフランなどのエー
テル類、メチラール、ジエチルアセタールなどのアセタ
ール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブ
チルケトン、シクロヘキサンなどのケトン類、ギ酸ブチ
ル、酢酸ブチル、プロピオン酸エチル、セロソルブアセ
テートなどのエステル類、ギ酸、酢酸、プロピオン酸な
どの酸類、ニトロプロペン、ニトロベンゼン、ジメチル
アミン、モノエタノールアミン、ピリジン、ジメチルス
ルホキシド、ジメチルホルムアミドなどの硫黄、窒素含
有有機化合物類、その他水も含まれる。
【0046】また、重合開始時、重合途中、重合末期と
それぞれ混合溶媒の種類及び組成を変化させ、生成する
重合体粒子の平均粒径、粒径分布、乾燥条件などを調整
することができる。
【0047】種粒子製造時、または成長粒子の製造時に
使用される高分子分散剤の適当な例としては、例えばア
クリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−
シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマー
ル酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あ
るいは水酸基を含有するアクリル系単量体、例えばアク
リル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロ
キシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロピル、メタ
クリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒド
ロキシプロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピ
ル、アクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、
メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジ
エチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレ
ングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモ
ノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エ
ステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロー
ルメタクリルアミドなど、ビニルアルコールまたはビニ
ルアルコールとのエーテル類、例えばビニルメチルエー
テル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテル
など、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有
する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオ
ン酸ビニル、酪酸ビニル、アクリルアミド、メタクリル
アミド、ジアセトンアクリルアミド、あるいはこれらの
メチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル
酸クロライドなどの酸クロライド類、ビニルピリジン、
ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミ
ンなどの窒素原子またはその複素環を有するものなどの
ホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポ
リオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミ
ン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシ
エチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキ
ルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテ
ル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポ
リオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオ
キシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシ
エチレン系、並びにメチルセルロース、ヒドロキシエチ
ルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセ
ルロース類、または前記親水性モノマーとスチレン、α
−メチルスチレン、ビニルトルエンなどのベンゼン核を
有するものまたはその誘導体、またはアクリロニトリ
ル、メタクリロニトリル、アクリルアミドなどのアクリ
ル酸もしくはメタクリル酸誘導体との共重合体、さら
に、架橋性モノマー、例えばエチレングリコールジメタ
クリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、
メタクリル酸アリル、ジビニルベンゼンなどとの共重合
体も使用可能である。
【0048】これらの高分子分散剤は、使用する親水性
有機液体、目的とする重合体粒子の種、及び種粒子の製
造か成長粒子の製造かにより適宜選択されるが、特に重
合体粒子同士の合一を主に立体的に防ぐ意味で、重合体
粒子表面への親和性、吸着性が高く、しかも親水性有機
液体への親和性、溶解性の高いものが選ばれる。また、
立体的に粒子同士の反撥を高めるために、分子鎖がある
程度の長さのもの、好ましくは分子量が1万以上のもの
が選ばれる。しかし、あまり分子量が高いと、液粘度の
上昇が著しく、操作性、撹拌性が悪くなり、生成重合体
の粒子表面への析出確率のばらつきを与えるため注意を
要する。また、先に挙げた高分子分散剤の単量体を一
部、目的とする重合体粒子を構成する単量体に共存させ
ておくことも安定化には効果がある。
【0049】さらに、これら高分子分散剤とともにコバ
ルト、鉄、ニッケル、アルミニウム、銅、錫、鉛、マグ
ネシウムなどの金属またはその合金(特に粒径1μm以
下のものが好ましい)、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケ
ル、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化珪素などの酸化物の無
機化合物微粉体、高級アルコール硫酸エステル塩、アル
キルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸
塩、燐酸エステルなどの陰イオン界面活性剤、アルキル
アミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン
脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アル
キルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルア
ンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム
塩、ピリジウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化
ベンゼトニウムなどの四級アンモニウム塩型の陽イオン
界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導
体などの非イオン界面活性剤、例えば、アラニン型「例
えばドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチ
ルアミノエチル)グリシン」などのアミノ酸型やベタイ
ン型の両性界面活性剤を併用しても、生成重合体粒子の
安定性及び粒径分布の改良をさらに高めることができ
る。
【0050】一般に、種粒子製造時の高分子分散剤の使
用量は目的とする重合体粒子形成用の重合性単量体の種
類によって異なるが、親水性有機液体に対し0.1重量
%〜10重量%、好ましくは1〜5重量%である。高分
子分散安定剤の濃度が低い場合には、生成する重合体粒
子は比較的大粒径のものが得られ、濃度の高い場合には
小粒径のものが得られるが、10重量%を越えて用いて
も小径化への効果は少ない。
【0051】また、前記のビニル単量体とは、親水性有
機液体に溶解可能なものであり、例えば、スチレン、o
−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルス
チレン、α−メチルスチレン、p−エチルエチレン、
2,4−ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、
p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチ
レン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチ
レン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチ
レン、p−メトキシスチレン、p−フェニルスチレン、
p−クロルスチレン、3,4−ジクロルスチレンなどの
スチレン類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、ア
クリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル
酸プロピル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸ドデ
シル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキ
シル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸2−クロルエ
チル、アクリル酸フェニル、α−クロルアクリル酸メチ
ル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタク
リル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル
酸イソブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル
酸ドデシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−
エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル
酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタ
クリル酸ジエチルアミノエチルなどのα−メチル脂肪酸
モノカルボン酸エステル類、アクリロニトリル、メタク
リロニトリル、アクリルアミドなどのアクリル酸、もし
くはメタクリル酸誘導体、塩化ビニル、塩化ビニリデ
ン、臭化ビニル、フッ化ビニルなどのハロゲン化ビニル
類などからなる単独または相互の混合物及びこれらを5
0重量%以上含有し、これらと共重合し得る単量体との
相互の混合物を意味する。
【0052】また、本発明における前記の重合体は、耐
オフセット性を高めるために、重合性の二重結合を二個
以上有する、いわゆる架橋剤の存在下に重合させたもの
であっても良い。好ましく用いられる架橋剤としては、
ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン及びそれらの誘
導体である芳香族ジビニル化合物、その他エチレングリ
コールジメタクリレート、ジエチレングリコールメタク
リレート、トリエチレングリコールメタクリレート、ト
リメチロールプロパントリアクリレート、アリルメタク
リレート、tert−ブチルアミノエチルメタクリレー
ト、テトラエチレングリコールジメタクリレート、1,
3−ブタンジオールジメタクリレートなどのジエチレン
性カルボン酸エステル、N,N−ジビニルアニリン、ジ
ビニルエーテル、ジビニルスルフィド、ジビニルスルホ
ンなど全てのジビニル化合物、及び三個以上のビニル基
を持つ化合物が挙げられ、これらは単独または混合物な
どで用いられる。
【0053】このように架橋された種粒子を用いて成長
重合反応を引き続いて行った場合には、成長する重合体
粒子の内部が架橋されたものとなる。また一方で、成長
反応に用いるビニル単量体溶液に上記の架橋剤を含有さ
せた場合には、粒子表面が硬化された重合体が得られ
る。また、平均分子量を調節する目的として、連鎖移動
定数の大きな化合物を共存させて重合を行わせるもの
に、例えば、メルカプト基をもつ低分子化合物や四塩化
炭素、四臭化炭素が挙げられる。
【0054】また、前記単量体の重合開始剤としては、
例えば2,2′−アゾビスイソブチロニトリル、2,
2′−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)な
どのアゾ系重合開始剤、ラウリルパーオキシド、ベンゾ
イルパーオキシド、t−ブチルパーオクトエートなどの
過酸化物系重合開始剤、過硫酸カリウムなどの過硫酸化
物系重合開始剤、これにチオ硫酸ナトリウム、アミンな
どを併用した系などが用いられる。重合開始剤濃度は、
ビニル単量体100重量部に対して0.1〜10重量部
が望ましい。
【0055】種粒子を得るための重合条件は、重合体粒
子の目標平均粒径、目標粒径分布に合わせて、親水性有
機液体中の高分子分散剤、ビニル単量体の濃度、及び配
合比が決定される。一般に、粒子の平均粒径を小さくし
ようとするならば、高分子分散剤の濃度を高く、また、
平均粒径を大きくしようとするならば、高分子分散剤の
濃度が低く設定される。一方、粒子径分布を非常に鋭く
しようとするならば、ビニル単量体濃度を低く、また、
比較的広い分布でもよい場合は、ビニル単量体濃度は高
く設定される。
【0056】粒子の製造は親水性有機液体に、高分子分
散安定剤を完全に溶解した後、一種または二種以上のビ
ニル単量体、重合開始剤、その他、必要ならば無機微粉
末、界面活性剤、染料、顔料などを添加し、30〜30
0rpmの通常の撹拌にて、好ましくはなるべく低速
で、しかもパドル型よりもタービン型の撹拌翼を用い
て、槽内の流れが均一になるような速度で撹拌しなが
ら、用いた重合開始剤の重合速度に対応した温度にて加
熱し重合が行なわれる。尚、重合初期の温度が生成する
粒子種に大きな影響を与えるため、単量体を添加した後
に温度を重合温度まで上げ、重合開始剤を小量の溶媒に
溶解して投入した方が望ましい。重合の際には窒素ガ
ス、アルゴンガスなどの不活性気体にて反応容器内の空
気中の酸素を充分に追い出す必要がある。この酸素パー
ジが不充分であると微粒子が発生し易い。重合を高重合
率域で行なうには5〜40時間の重合時間が必要である
が、所望の粒子径、粒子径分布の状態で重合を停止させ
たり、また、重合開始剤を順次添加したり、高圧下で反
応を行なうことにより重合速度を速めることができる。
【0057】重合終了後は、そのまま染着工程に用いて
もよいし、沈降分離、遠心分離、デカンテーションなど
の操作により不必要な微粒子、残存モノマー、高分子分
散安定剤などを除いた後に、重合体スラリーとして回収
して染着を行なってもよいが、分散安定剤を除去しない
方が染着の安定性は高く、不要な凝集が抑制される。
【0058】本発明における染着は次のようなものであ
る。即ち、樹脂粒子Aを溶解せしめない有機溶媒中に樹
脂粒子Aを分散し、この前または後に前記溶媒中に染料
を溶解させ、前記染料を樹脂粒子A中に浸透させ着色せ
しめた後、前記有機溶媒を除去して染着トナーを製造す
る方法において、前記染料の前記有機溶媒に対する液解
度(D1)及び前記樹脂粒子Aの樹脂に対する前記染料
の溶解度(D2)の関係が、 (D1)/(D2)≦0.5 となる染料を選択使用する。これにより、樹脂粒子Aの
深部まで染料が浸透(拡散)したトナーを効率よく製造
することができる。
【0059】この明細書においては溶解度は25℃の温
度で測定されたものと定義される。尚、染料の樹脂中へ
の溶解度とは、染料の溶媒中への溶解度と全く同じ定義
であり、樹脂中に染料が相溶状態で含有させることがで
きる最大量を意味する。この溶解状態あるいは染料の析
出状態の観察は顕微鏡を用いることにより容易に行なう
ことができる。樹脂に対する染料の溶解性を知るには、
上記した直接観察による方法の代わりに間接的な観察方
法によってもよい。この方法は樹脂と溶解度係数が近似
する液体、即ち樹脂をよく溶解する溶媒を用い、この溶
媒に対する染料の溶解度を樹脂に対する溶解度として定
めてもよい。
【0060】着色に使用する染料としては、前述のよう
に使用する有機溶媒への該染料の溶解度(D1)より樹
脂粒子を構成する樹脂への該染料の比(D1)/(D2)
が0.5以下である必要がある。さらに(D1)/(D
2)が0.2以下とすることが好ましい。染料として
は、上記の溶解特性を満たせば特に制限はないが、カチ
オン染料、アニオン染料などの水溶性染料は環境変動が
大きい虞があり、またトナーの電気抵抗が低くなり、転
写率が低下する虞があるので、バット染料、分散染料、
油溶性染料の使用が好ましく、特に油溶性染料が好まし
い。また、所望の色調に応じて数種の染料を併用するこ
ともできる。
【0061】染着される染料と樹脂粒子との比率(重
量)は、着色度に応じて任意に選択されるが、通常は樹
脂粒子1重量部に対して、染料1〜50重量部の割合で
用いるのが好ましい。例えば、染着溶媒にSP値の高い
メタノール、エタノールなどのアルコール類を使用し、
樹脂粒子としてSP値が9程度のスチレン−アクリル系
樹脂を使用した場合、使用し得る染料としては、例え
ば、以下のような染料が挙げられる。C.I.SOLVENT YELL
OW(6,9,17,31,35,1,102,103,105)、C.I.SOLVENT ORANGE
(2,7,13,14,66)、C.I.SOLVENT RED(5,16,17,18,19,22,2
3,143,145,146,149,150,151,157,158)、C.I.SOLVENT VI
OLET(31,32,33,37)、C.I.SOLVENT BLUE(22,63,78,83〜8
6,91,94,95,104)、C.I.SOLVENT GREEN(24,25)、C.I.SOL
VENT BROWN(3,9)、など。
【0062】市販染料では、例えば保土谷化学工業社製
の愛染SOT染料Yellow−1,3,4、Oran
ge−1,2,3、Scarlet−1、Red−1,
2,3、Brown−2、Blue−1,2、Viol
et−1、Green−1,2,3、Black−1,
4,6,8や、BASF社製のsudan染料、Yel
low−140,150、Orange−220、Re
d−290,380,460、Blue−670や、三
菱化成社製のダイアレジン、Yellow−3G,F,
H2G,HG,HC,HL、Orange−HS,G、
Red−GG,S,HS,A,K,H5B、Viole
t−D、Blue−J,G,N,K,P,H3G,4
G、Green−C、Brown−Aや、オリエント化
学社製のオイルカラー、Yellow−3G,GG−
S,#105、Orange−PS,PR,#201、
Scarlet−#308、Red−5B、Brown
−GR,#416、Green−BG,#502、Bl
ue−BOS,HN、Black−HBB,#803,
EE,EX、住友化学工業社製のスミプラスト、ブルー
GP,OR、レッドFB,3B、イエローFL7G,G
C、日本化薬社製のカヤロン、ポリエステルブラックE
X−SH3、カヤセットRed−BのブルーA−2Rな
どを使用することができる。もちろん染料は樹脂粒子と
染着時に使用する溶媒の組み合わせで適宜選択されるた
め、上記の例に限られるものではない。
【0063】染料を樹脂粒子に染着させるために用いる
有機溶媒としては、使用する樹脂粒子が溶解しないも
の、あるいは若干の膨潤をきたすもの、具体的には溶解
性パラメーター(SP値)の差が1.0以上、好ましく
は2.0以上のものが使用される。例えば、スチレン−
アクリル系樹脂粒子に対しては、SP値が高いメタノー
ル、エタノール、n−プロパノールなどのアルコール
系、あるいはSP値が低いn−ヘキサン、n−ヘプタン
などを使用する。SP値の差があまりに大きすぎると、
樹脂粒子に対する濡れが悪くなり、樹脂粒子の良好な分
散が得られないため、最適なSP値の差は2〜5が好ま
しい。
【0064】染料を溶解した有機溶媒中に樹脂粒子を分
散させた後、液温度を樹脂粒子のガラス転移温度以下に
保ち、撹拌することが好ましい。これにより、樹脂粒子
の凝集を防ぎながら染着することが可能となる。撹拌の
方法は市販されている撹拌機、例えばホモミキサー、マ
グネチックスタラーなどを用いて撹拌すればよい。ま
た、分散重合などで重合終了時得られるスラリー、つま
り有機溶媒中に重合樹脂粒子が分散している状態の分散
液に、染料を直接添加して前記の条件にて加熱撹拌して
もよい。加熱温度がガラス転移温度超過の場合は樹脂粒
子同士の融着が生じてしまう。染着後のスラリーを乾燥
する方法としては、特に限定はされないが、濾過した後
に減圧乾燥あるいは濾別しないで直接減圧乾燥すればよ
い。本発明において濾別した後に風乾または減圧乾燥し
て得られた着色粒子は、凝集は殆どなく、投入した樹脂
粒子の粒度分布を殆ど損なわないで再現する。
【0065】次に、本発明の懸濁重合トナーについて説
明する。懸濁重合に使用される重合性単量体はビニル基
を有するモノマーであり、具体的には以下のようなモノ
マーが挙げられる。即ち、スチレン、o−メチルスチレ
ン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、2,4
−ジメチルスチレン、ブチルスチレン、オクチルスチレ
ンなどのスチレン及びその誘導体が挙げられ、なかでも
スチレン単量体が最も好ましい。他のビニル系単量体と
して、プロピレン、ブチレン、イソブチレンなどのエチ
レン系不飽和モノオレフィン類、塩化ビニル、塩化ビニ
リデン、臭化ビニル、フッ化ビニルなどのハロゲン化ビ
ニル類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸
ビニル、酪酸ビニルなどのビニルエステル類、アクリル
酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、
アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、アクリル
酸−n−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸−
2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル
酸−2−クロルエチル、アクリル酸フェニル、α−クロ
ルアクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、メタクリル
酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブ
チル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−オ
クチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸2−エチ
ルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フ
ェニル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルなどのα−
メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類、アクリロニ
トリル、メタアクリロニトリル、アクリルアミドなどの
アクリル酸もしくはメタクリル酸誘導体、ビニルメチル
エーテル、ビニルイソブチルエーテルなどのビニルエー
テル類、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、
メチルイソプロペニルケトンなどのビニルケトン類、N
−ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N−ビニ
ルインドール、N−ビニルピロリドンなどのN−ビニル
化合物類、ビニルナフタレンなどを挙げることができ、
これらの単量体を単独あるいは混合して用いることがで
きる。
【0066】単量体組成物中には、架橋重合体を生成さ
せるために、次のような架橋剤を存在させて懸濁重合さ
せてもよい。架橋剤としては、ジビニルベンゼン、ジビ
ニルナフタレン、ポリエチレングリコールジアクリレー
ト、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレ
ングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコ
ールジアクリレート、1,6−ヘキサングリコールジメ
タクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレー
ト、ジプロピレングリコールジメタクリレート、ポリプ
ロピレングリコールジメタクリレート、2,2′−ビス
(4−メタクリルロキシジエトキシフェニル)プロパ
ン、2,2′−ビス(4−アクリルオキシジエトキシフ
ェニル)プロパン、トリメチロールプロパントリメタク
リレート、トリメチロールメタンテトラアクリレート、
ジブロムネオペンチルグリコールジメタクリレート、フ
タル酸ジアリルなどが挙げられる。
【0067】架橋剤の使用量が多過ぎると、トナーが熱
で溶融しにくくなり、熱定着性、熱圧定着性が劣ること
になる。また、架橋剤の使用量が少くな過ぎると、トナ
ーとして必要な耐ブロッキング性、耐久性などの性質が
低下し、熱ロール定着において、トナーの一部が紙に完
全に固着しないでロール表面に付着し、次の紙に転写す
るという、コールドオフセットが発生してしまう。従っ
て、用いる架橋剤量は、重合性単量体100重量部に対
して0.001〜15重量部、好ましくは0.1〜10
重量部である。
【0068】また、得られるトナーのオフセット防止の
ために、重合組成物に離型剤を含有させることができ
る。離型剤としては低分子量のポリエチレン、ポリプロ
ピレンなどのポリオレフィンが好ましい。この低分子量
オレフィン重合体は、着色剤と共に重合性単量体中に分
散させておくのが好ましい。尚、離型剤は重合性単量体
100重量部に対して1〜15重量部使用することが好
ましい。離型剤の使用量が1重量部未満では、得られた
トナーが充分な離型効果をもたず、ローラ上にオフセッ
トしやすくなる。逆に使用量が15重量部を超過する
と、トナーから離型剤が摩擦帯電付与部材にスペントす
るようになるし、また、トナーの流動性が極めて悪くな
る。
【0069】単量体に含有される着色剤としては、従来
知られている染料及びカーボンブラック、カーボンブラ
ックの表面を樹脂で被覆してなるグラフト化カーボンブ
ラックのような顔料が使用可能である。その他の着色剤
としては、ランプブラック、鉄黒、群青、ニグロシン染
料、アニリンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザ
イエローG、ローダミン6G、レーキ、カルコオイルブ
ルー、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジジンイエ
ロー、ローズベンガル、トリアリルメタン系染料、モノ
アゾ系染料、ジスアゾ系染料などの染顔料がある。尚、
これらの着色剤は、重合性単量体100重量部に対して
0.1〜30重量部使用できる。
【0070】また、必要に応じて帯電制御剤を含有して
もよい。帯電制御剤としては公知のものが使用でき、例
えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、ク
ロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ロ
ーダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウ
ム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキ
ルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体
または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及
び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニ
グロシン系染料のボントロン03、第四級アンモニウム
塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロン
S−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サ
リチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物の
E−89(以上、オリエント化学工業社製)、第四級ア
ンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−4
15(以上、保土谷化学工業社製)、第四級アンモニウ
ム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェ
ニルメタン誘導体のコピーブルーPR、第四級アンモニ
ウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピ
ーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社
製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147
(日本カ一リット社製)、銅フタロシアニン、ペリレ
ン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、
カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有す
る高分子系の化合物が挙げられる。
【0071】分散安定剤としては次のものが使用可能で
ある。即ち、ポリビニルアルコール、でん粉、メチルセ
ルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメ
チルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタ
クリル酸ナトリウム等の水溶性高分子、硫酸バリウム、
硫酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム、リ
ン酸カルシウム、タルク、粘土、珪藻土、金属酸化物粉
末などが用いられる。これらは水に対して0.1〜10
重量%の範囲で用いるのが好ましい。
【0072】本発明において、重合開始剤は造粒後の単
量体組成物を含む分散液中に添加してもよいが、個々の
単量体組成物粒子に均一に重合開始剤を付与する点から
は、造粒前の単量体組成物に含有させておくことが望ま
しい。このような重合開始剤としては、2,2′−アゾ
ビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2′
−アゾビスイソブチロニトリル、1,1′−アゾビス−
(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2′−
アゾビス−4−メチキシ−2,4−ジメチルバレロニト
リル、アゾビスブチロニトリルなどのアゾ系またはジア
ゾ系重合開始剤、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエ
チルケトンパーオキサイド、イソプロピルパーオキサイ
ド、2,4−ジクロリルベンゾイルパーオキサイド、ラ
ウリルパーオキサイドなどの過酸化物系重合開始剤など
が挙げられる。
【0073】次に、本発明の乳化重合トナーについて説
明する。本乳化重合法では、無機分散剤または微粒子ポ
リマーの存在下で、水系媒体中にイソシアネート基を有
するポリエステルプレポリマーを始めとするトナー組成
物を分散せしめ、アミン類により伸長反応あるいは架橋
反応によりトナー粒子を形成させる。
【0074】イソシアネート基を有するポリエステルプ
レポリマー(A)としては、ポリオール(1)とポリカ
ルボン酸(2)の重縮合物でかつ活性水素基を有するポ
リエステルをさらにポリイソシアネート(3)と反応さ
せた物などが挙げられる。上記ポリエステルの有する活
性水素基としては、水酸基(アルコール性水酸基および
フェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メ
ルカプト基などが挙げられ、これらのうち好ましいもの
はアルコール性水酸基である。
【0075】ポリオール(1)としては、ジオール(1
−1)および3価以上のポリオール(1−2)が挙げら
れ、ジオール(1−1)単独、またはジオール(1−
1)と少量のポリオール(1−2)の混合物が好まし
い。ジオール(1−1)としては、アルキレングリコー
ル(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコー
ル、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジ
オール、1,6−ヘキサンジオールなど);アルキレン
エーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチ
レングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレ
ングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラ
メチレンエーテルグリコールなど);脂環式ジオール
(1,4-シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェ
ノールAなど);ビスフェノール類(ビスフェノール
A、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど);上記
脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキ
サイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドな
ど)付加物;上記ビスフェノール類のアルキレンオキサ
イド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブ
チレンオキサイドなど)付加物などが挙げられる。これ
らのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレン
グリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサ
イド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール
類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数
2〜12のアルキレングリコールとの併用である。ま
た、3価以上のポリオール(1−2)としては、3〜8
価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール(グリセリ
ン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、
ペンタエリスリトール、ソルビトールなど);3価以上
のフェノール類(トリスフェノールPA、フェノールノ
ボラック、クレゾールノボラックなど);上記3価以上
のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物など
が挙げられる。
【0076】ポリカルボン酸(2)としては、ジカルボ
ン酸(2−1)および3価以上のポリカルボン酸(2−
2)が挙げられ、ジカルボン酸(2−1)単独、および
ジカルボン酸(2−1)と少量のポリカルボン酸(2−
2)の混合物が好ましい。ジカルボン酸(2−1)とし
ては、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン
酸、セバシン酸など);アルケニレンジカルボン酸(マ
レイン酸、フマール酸など);芳香族ジカルボン酸(フ
タル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカ
ルボン酸など)などが挙げられる。これらのうち好まし
いものは、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸
および炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸である。ま
た、3価以上のポリカルボン酸(2−2)としては、炭
素数9〜20の芳香族ポリカルボン酸(トリメリット
酸、ピロメリット酸など)などが挙げられる。尚、ポリ
カルボン酸(2)としては、上述のものの酸無水物また
は低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエス
テル、イソプロピルエステルなど)を用いてポリオール
(1)と反応させてもよい。ポリオール(1)とポリカ
ルボン酸(2)の比率は、水酸基[OH]とカルボキシ
ル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]とし
て、通常2/1〜1/1、好ましくは1.5/1〜1/
1、さらに好ましくは1.3/1〜1.02/1であ
る。
【0077】ポリイソシアネート(3)としては、脂肪
族ポリイソシアネート(テトラメチレンジイソシアネー
ト、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソ
シアナトメチルカプロエートなど);脂環式ポリイソシ
アネート(イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシ
ルメタンジイソシアネートなど);芳香族ジイソシアネ
ート(トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジ
イソシアネートなど);芳香脂肪族ジイソシアネート
(α,α,α',α'−テトラメチルキシリレンジイソシ
アネートなど);イソシアヌレート類;前記ポリイソシ
アネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタ
ムなどでブロックしたもの;およびこれら2種以上の併
用が挙げられる。
【0078】ポリイソシアネート(3)の比率は、イソ
シアネート基[NCO]と、水酸基を有するポリエステ
ルの水酸基[OH]の当量比[NCO]/[OH]とし
て、通常5/1〜1/1、好ましくは4/1〜1.2/
1、さらに好ましくは2.5/1〜1.5/1である。
[NCO]/[OH]が5を超えると低温定着性が悪化
する。[NCO]のモル比が1未満では、変性ポリエス
テル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性
が悪化する。末端にイソシアネート基を有するプレポリ
マー(A)中のポリイソシアネート(3)構成成分の含
有量は、通常0.5〜40重量%、好ましくは1〜30
重量%、さらに好ましくは2〜20重量%である。0.
5重量%未満では、耐ホットオフセット性が悪化すると
ともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利にな
る。また、40重量%を超えると低温定着性が悪化す
る。イソシアネート基を有するプレポリマー(A)中の
1分子当たりに含有するイソシアネート基は、通常1個
以上、好ましくは、平均1.5〜3個、さらに好ましく
は、平均1.8〜2.5個である。1分子当たり1個未
満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、
耐ホットオフセット性が悪化する。
【0079】アミン類(B)としては、ジアミン(B
1)、3価以上のポリアミン(B2)、アミノアルコー
ル(B3)、アミノメルカプタン(B4)、アミノ酸
(B5)、およびB1〜B5のアミノ基をブロックした
もの(B6)などが挙げられる。ジアミン(B1)とし
ては、芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチル
トルエンジアミン、4,4’ジアミノジフェニルメタン
など);脂環式ジアミン(4,4’−ジアミノ−3,
3’ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロ
ヘキサン、イソホロンジアミンなど);および脂肪族ジ
アミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、
ヘキサメチレンジアミンなど)などが挙げられる。3価
以上のポリアミン(B2)としては、ジエチレントリア
ミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。
【0080】アミノアルコール(B3)としては、エタ
ノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げら
れる。アミノメルカプタン(B4)としては、アミノエ
チルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが
挙げられる。アミノ酸(B5)としては、アミノプロピ
オン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。B1〜B
5のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、前
記B1〜B5のアミン類とケトン類(アセトン、メチル
エチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)から得ら
れるケチミン化合物、オキサゾリン化合物などが挙げら
れる。これらアミン類(B)のうち好ましいものは、B
1およびB1と少量のB2の混合物である。さらに、必
要により伸長停止剤を用いてウレア変性ポリエステルの
分子量を調整することができる。伸長停止剤としては、
モノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチル
アミン、ラウリルアミンなど)、およびそれらをブロッ
クしたもの(ケチミン化合物)などが挙げられる。
【0081】アミン類(B)の比率は、イソシアネート
基を有するプレポリマー(A)中のイソシアネート基
[NCO]と、アミン類(B)中のアミノ基[NHx]
の当量比[NCO]/[NHx]として、通常1/2〜
2/1、好ましくは1.5/1〜1/1.5、さらに好
ましくは1.2/1〜1/1.2である。[NCO]/
[NHx]が2を超え、1/2未満では、ウレア変性ポ
リエステル(i)の分子量が低くなり、耐ホットオフセ
ット性が悪化する。本発明においては、ウレア結合で変
性されたポリエステル(i)中に、ウレア結合と共にウ
レタン結合を含有していてもよい。ウレア結合含有量と
ウレタン結合含有量のモル比は、通常100/0〜10
/90であり、好ましくは80/20〜20/80、さ
らに好ましくは、60/40〜30/70である。ウレ
ア結合のモル比が10%未満では、耐ホットオフセット
性が悪化する。
【0082】本発明のウレア変性ポリエステル(i)
は、ワンショット法、などにより製造される。ウレア変
性ポリエステル(i)の重量平均分子量は、通常1万以
上、好ましくは2万〜1000万、さらに好ましくは3
万〜100万である。1万未満では耐ホットオフセット
性が悪化する。ウレア変性ポリエステルの数平均分子量
は、後述の変性されていないポリエステル(ii)を用い
る場合は特に限定されるものではなく、前記重量平均分
子量とするのに得やすい数平均分子量でよい。ウレア変
性ポリエステル(i)単独の場合は、数平均分子量は、
通常2000〜15000、好ましくは2000〜10
000、さらに好ましくは2000〜8000である。
20000を超えると低温定着性およびフルカラー画像
形成装置に用いた場合の光沢性が悪化する。
【0083】本発明においては、前記ウレア結合で変性
されたポリエステル(i)単独使用だけでなく、このウ
レア変性ポリエステル(i)と共に、変性されていない
ポリエステル(ii)をトナーバインダー成分として含有
させることもできる。この変性されていないポリエステ
ル(ii)を併用することで、低温定着性およびフルカラ
ー装置に用いた場合の光沢性が向上し、単独使用より好
ましい。変性されていないポリエステル(ii)として
は、前記(i)のポリエステル成分と同様なポリオール
(1)とポリカルボン酸(2)との重縮合物などが挙げ
られ、好ましいものも(i)と同様である。また、(i
i)は無変性のポリエステルだけでなく、ウレア結合以
外の化学結合で変性されているものでもよく、例えばウ
レタン結合で変性されていてもよい。(i)と(ii)は
少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホ
ットオフセット性の面で好ましい。従って、(i)のポ
リエステル成分と(ii)は類似の組成が好ましい。(i
i)を含有させる場合の(i)と(ii)の重量比は、通
常5/95〜80/20、好ましくは5/95〜30/
70、さらに好ましくは5/95〜25/75、特に好
ましくは7/93〜20/80である。(i)の重量比
が5%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとと
もに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利にな
る。(ii)の水酸基価は5以上であることが好ましく、
(ii)の酸価は通常1〜30、好ましくは5〜20であ
る。酸価を持たせることで負帯電性となりやすい傾向が
ある。
【0084】トナー粒子は、水系媒体中でイソシアネー
ト基を有するプレポリマー(A)からなる分散体を、ア
ミン類(B)と反応させて形成しても良いし、あらかじ
め製造したウレア変性ポリエステル(i)を用いても良
い。水系媒体中でウレア変性ポリエステル(i)やプレ
ポリマー(A)からなる分散体を安定して形成させる方
法としては、水系媒体中にウレア変性ポリエステル
(i)やプレポリマー(A)からなるトナー原料の組成
物を加えて、せん断力により分散させる方法などが挙げ
られる。プレポリマー(A)と他のトナー組成物である
(以下トナー原料と呼ぶ)着色剤、着色剤マスターバッ
チ、離型剤、荷電制御剤、未変性ポリエステル樹脂など
は、水系媒体中で分散体を形成させる際に混合してもよ
いが、あらかじめトナー原料を混合した後、水系媒体中
にその混合物を加えて分散させたほうがより好ましい。
また、本発明においては、着色剤、離型剤、荷電制御剤
などの他のトナー原料は、必ずしも、水系媒体中で粒子
を形成させる時に混合しておく必要はなく、粒子を形成
せしめた後、添加してもよい。例えば、着色剤を含まな
い粒子を形成させた後、公知の染着の方法で着色剤を添
加することもできる。
【0085】分散の方法としては特に限定されるもので
はないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧
ジェット式、超音波などの公知の設備が適用できる。こ
のうち、分散体の粒径を2〜20μmにするために高速
せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場
合、回転数は特に限定はないが、通常1000〜300
00rpm、好ましくは5000〜20000rpmで
ある。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合
は、通常0.1〜5分である。分散時の温度としては、
通常、0〜150℃(加圧下)、好ましくは40〜98
℃である。高温なほうが、ウレア変性ポリエステル
(i)やプレポリマー(A)からなる分散体の粘度が低
く、分散が容易な点で好ましい。
【0086】ウレア変性ポリエステル(i)やプレポリ
マー(A)を含むトナー組成物100部に対する水系媒
体の使用量は、通常50〜2000重量部、好ましくは
100〜1000重量部である。50重量部未満ではト
ナー組成物の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子
が得られない。20000重量部を超えると経済的でな
い。また、必要に応じて、分散剤を用いることもでき
る。分散剤を用いたほうが、粒度分布がシャープになる
とともに分散が安定である点で好ましい。
【0087】トナー組成物が分散された油性相を水が含
まれる液体に乳化、分散するための分散剤として、アル
キルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸
塩、リン酸エステルなどの陰イオン界面活性荊、アルキ
ルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミ
ン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、ア
ルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルア
ンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム
塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩
化ベンゼトニウムなどの四級アンモニウム塩型の陽イオ
ン界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘
導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデ
シルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノ
エチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルア
ンモニウムべタインなどの両性界面活性剤が挙げられ
る。
【0088】また、微粒子ポリマーも無機分散剤と同様
な効果が確認された。微粒子ポリマーとしては、例えば
MMAポリマー微粒子1及び3μm、スチレン微粒子
0.5及び2μm、スチレン−アクリロニトリル微粒子
ポリマー1μm、PB−200H(花王製)、SGP
(総研)、テクノポリマーSB(積水化成品工業)、S
GP−3G(総研)ミクロパール(積水ファインケミカ
ル)などが挙げられる。
【0089】また、上記の無機分散剤や微粒子ポリマー
と併用して使用可能な分散剤としては、高分子系保護コ
ロイドにより分散液滴を安定化させても良い。分散剤と
しては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノ
アクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、ク
ロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン
酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する(メタ)アク
リル系単量体、例えばアクリル酸β−ヒドロキシエチ
ル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β
−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸β−ヒドロキシプ
ロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリ
ル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ2
−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸3−クロロ−2−
ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリ
ル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸
エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセ
リンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリ
ルアミド、N−メチロールメタクリルアミドなど、ビニ
ルアルコールまたはビニルアルコールとのエ一テル類、
例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、
ビニルプロピルエーテルなど、またはビニルアルコール
とカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例え
ば酢酸ピニル、プロピオン酸ピニル、酪酸ビニルなど、
アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリ
ルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル
酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロラ
イド類、ピニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイ
ミダゾール、エチレンイミンなどの窒素原子、またはそ
の複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合
体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリ
オキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレン
アルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、
ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチ
レンノニルフエニルエーテル、ポリオキシエチレンラウ
リルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリル
フェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニル
エステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロー
ス、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピル
セルロースなどのセルロース類などが使用できる。
【0090】得られた乳化分散体から有機溶媒を除去す
るためには、系全体を徐々に昇温して、液滴中の有機溶
媒を完全に短時間で蒸発除去する方法を採用することが
できる。尚、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩など
の酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等
の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗す
るなどの方法によって、微粒子からリン酸カルシウム塩
を除去する。その他、酵素による分解などの操作によっ
ても除去できる。また、分散剤を使用した場合には、該
分散剤がトナー粒子表面に残存したままとすることもで
きるが、伸長および/または架橋反応後、洗浄除去する
ほうがトナーの帯電面から好ましい。
【0091】さらに、トナー組成物の粘度を低くするた
めに、ウレア変性ポリエステル(i)やプレポリマー
(A)が可溶の溶剤を使用することもできる。また、溶
剤を用いたほうが粒度分布がシャープになる点で好まし
い。この溶剤は沸点が100℃未満の揮発性であること
が除去が容易である点から好ましい。この溶剤として
は、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭
素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,
2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホ
ルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸
メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソ
ブチルケトンなどを単独あるいは2種以上組合せて用い
ることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族
系溶媒および塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、
クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好
ましい。プレポリマー(A)100部に対する溶剤の使
用量は、通常0〜300部、好ましくは0〜100部、
さらに好ましくは25〜70部である。溶剤を使用した
場合は、伸長および/または架橋反応後、常圧または減
圧下にて加温し除去する。
【0092】伸長および/または架橋反応時間は、プレ
ポリマー(A)の有するイソシアネート基構造とアミン
類(B)の組み合わせによる反応性により選択される
が、通常10分〜40時間、好ましくは2〜24時間で
ある。反応温度は、通常、0〜150℃、好ましくは4
0〜98℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使
用することができる。具体的にはジブチルチンラウレー
ト、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。
【0093】本発明のトナーは、磁性体を含有する型の
磁性トナーであってもよい。磁性トナーとするには、単
量体組成物に磁性粒子を添加すればよい。本発明に用い
ることができる磁性体には例えば、鉄、コバルト、ニッ
ケルなどの強磁性金属の粉末、もしくはマグネタイト、
ヘマタイト、フェライトなどの合金や化合物の粉末が挙
げられる。磁性粒子としては、粒径が0.05〜5μ
m、好ましくは0.1〜1μmのものが用いられるが、
小粒径トナーを生成する場合には、粒径0.8μm以下
の磁性粒子を使用することが望ましい。この磁性粒子
は、単量体組成物100重量部中に10〜60重量部含
有されていることが望ましい。また、これら磁性粒子は
シランカップリング剤、チタンカップリング剤などの表
面処理剤、あるいは適当な反応性の樹脂などで処理され
ていてもよい。この場合、磁性粒子の表面積あるいは表
面に存在する水酸基の密度にもよるが、通常、磁性粒子
100重量部に対して表面処理剤が5重量部以下、好ま
しくは0.1〜3重量部の処理で、充分な重合性単量体
への分散性が得られ、トナー物性に対しても悪影響を及
ぼさない。
【0094】本発明に用いられるトナーは、平均円形度
が0.95〜1.0であるものが好ましい。平均円形度
は、下記の(8)式により求められる各トナーの円形度
を平均した値である。 円形度=トナー粒子と同面積の円の周囲長/トナー粒子の周囲長 (8) この平均円形度が0.95以下では、トナー形状の均一
性が低いため、ドットの再現性が低下する。トナーの平
均円形度は、市販の画像解析装置を用いて光学顕微鏡ま
たは電子顕微鏡で観察したトナー画像を解析する方法
や、フロー式粒子像分析装置FPIA−1000(東亜
医用電子社製)によって測定することができる。
【0095】また、本発明に用いられるトナーの粒径
は、体積平均粒径が3μm〜9μm、より好ましくは4
μm〜8μmであるものが望ましい。トナーの体積平均
粒径が3μm以下では、画像不良を発生しやすい粒径1
μm以下の微粉トナーの割合が大きくなってしまい、体
積平均粒径が9μm以上では電子写真画像の高画質化の
要求に対応するのが困難である。
【0096】また、本発明では粒径分布の狭いトナーが
好ましく用いられる。粒径分布の広さを示す指標として
体積平均粒径Dと個数平均粒径Dnの比D/Dnが用い
られる。D/Dnが小さいと粒径分布が狭く、本発明に
用いられるトナーとしてはD/Dnが1.3以下のトナ
ーが望ましい。また、D/Dnが大きいと粒径分布が広
く、トナーの粒径分布が広いと、トナーの帯電量分布や
トナーと中間転写体間の付着力分布が広くなり、転写で
きずに中間転写体上に残留するトナーが多くなり高転写
率を実現することができない。本発明者らは、D/Dn
の異なるトナーを用いて転写特性を検討した結果、D/
Dnが1.3以上では十分な転写効率が得られないこと
が明らかになった。
【0097】本発明では、表面が外添剤によって被覆さ
れているトナーが好ましく用いられる。本発明者らは、
外添剤で表面を被覆した様々なトナーについて付着力及
び帯電量を測定した結果から、トナーと中間転写体間の
付着力及びトナーの帯電量が外添剤の材料、粒径及び外
添剤被覆率に依存して変化することを見出した。このた
め、トナーと中間転写体間の付着力及びトナー帯電量が
前記の高転写率で良好な画像が得られる条件を満たすた
めには、外添剤の材料、粒径及び外添剤被覆率を適切に
選択及び調整する必要がある。尚、外添剤被覆率はトナ
ー1粒子の表面積に対する外添剤の被覆面積比率で、ト
ナー表面の電子顕微鏡画像を画像解析することによって
計測することができる。
【0098】本発明に用いられる外添剤としては、公知
の有機微粒子及び無機微粒子を使用することができる
が、無機微粒子、特にシリカ、チタン、アルミナのいず
れかを少なくとも1種類以上使用することが好適であ
る。これらの吸湿性を有する無機微粒子の場合は、環境
安定性を考慮すると、疎水化処理を施したものが好適に
用いられる。前記疎水化処理は、疎水化処理剤と前記微
粉末とを高温度下で反応させて行なうことができる。疎
水化処理剤としては特に制限はなく、例えばシラン系カ
ップリング剤、シリコーンオイル等を用いることができ
る。
【0099】外添剤の粒径としては、一次粒子径の平均
値が5nm〜100nm、好ましくは10nm〜80n
mが好ましく用いられる。外添剤の一次粒子径の平均値
が5nm未満では、画像形成装置内の様々なストレスに
よって、外添剤がトナー中に埋没してしまうために外添
剤の効果が無くなってしまう。また、外添剤の一次粒子
径の平均値が100nmを超えると、外添剤がトナーか
ら分離しやすくなり、分離した外添剤によって感光体等
の画像形成装置の構成部材が損傷しやすい。
【0100】トナーと中間転写体間の付着力は外添剤被
覆率の増加と共に小さくなり飽和する傾向にあり、外添
剤被覆率依存性や飽和値は、外添剤の材料や粒径等に依
存する。このため、外添剤被覆率の適切な範囲も外添剤
の材料や粒径等によって異なるが、外添剤被覆率を少な
くとも10%以上で100%未満に調整する必要があ
る。外添剤被覆率が10%未満では、トナーと中間転写
体間の付着力を適切な大きさにするのが困難である。ま
た、外添剤被覆率が100%を超えると、外添剤がトナ
ーから分離しやすくなり、画像形成装置の構成部材が損
傷しやすい。
【0101】また、本発明に用いられる外添剤の外添方
法は、V型ブレンダー、ヘンシェルミキサー、メカノフ
ージョン等の各種混合装置を用いた公知の外添方法を用
いることができる。
【0102】次に、本発明の画像形成装置に用いられる
中間転写体について説明する。本発明に用いられる中間
転写体としては、図1の例で示した中間転写ベルト27
の他、中間転写ローラ(または中間転写ドラム)を用い
ることができるが、中間転写ベルトは中間転写ローラ
(または中間転写ドラム)に比べて転写ニップを広くと
れる、また、設計上の自由度が高いために装置の小型化
が可能になる等の利点があり、本発明に好適に用いられ
る。
【0103】本発明に用いられる中間転写ベルトは、単
層構成でもよいが、2層以上の多層構成であることが好
ましく、特に、弾性を有する素材から成る弾性層を設け
ることが好ましい。即ち、転写ニップにおいてトナー画
像の一部に応力が集中すると、画像の一部が転写しない
中抜け画像が発生するが、中間転写ベルトに弾性層があ
ると、ベルトが変形することにより応力が分散するため
中抜け画像が改善される。しかし、中間転写ベルトが弾
性層だけで構成されると、中間転写ベルトを駆動すると
きにベルトが伸縮してしまうので、転写画像が色毎にず
れてしまう色ずれ現象が発生しやすくなる。このため、
中間転写ベルトの伸縮を抑制する層が必要になり、伸縮
の少ない樹脂層や繊維を用いた芯体層等を設けることが
好ましい。また、2次転写後に中間転写ベルト上に残留
したトナーはクリーニングされるが、ベルト表面の離型
性が高く、摩擦係数が低いほどクリーニング性能が良好
で、トナーフィルミング等の問題が発生しにくい。この
ため、中間転写ベルトの表面に高離型性の表面層を設け
ることが好ましい。
【0104】中間転写ベルトの弾性層に使用される材料
としては、ブチルゴム、フッ素系ゴム、アクリルゴム、
EPDM、NBR、アクリロニトリル−ブタジエン−ス
チレンゴム天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタ
ジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴ
ム、エチレン−プロピレンターポリマー、クロロプレン
ゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチ
レン、ウレタンゴム、シンジオタクチック1、2−ポリ
ブタジエン、エピクロロヒドリン系ゴム、リコーンゴ
ム、フッ素ゴム、多硫化ゴム、ポリノルボルネンゴム、
水素化ニトリルゴム、熱可塑性エラストマー(例えばポ
リスチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、
ポリウレタン系、ポリアミド系、ポリウレア、ポリエス
テル系、フッ素樹脂系)等があるが、上記材料に限定さ
れるものではない。
【0105】樹脂層に使用される材料は、ポリカーボネ
ート、フッ素系樹脂(ETFE、PVDF)、ポリスチ
レン、クロロポリスチレン、ポリ−ジメチルスチレン、
スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル
共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−
マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共
重合体(スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレ
ン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸
ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合
体及びスチレン−アクリル酸フェニル共重合体等)、ス
チレン−メタクリル酸エステル共重合体(スチレン−メ
タクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エ
チル共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニル共重合
体等)、スチレン−瘁|クロルアクリル酸メチル共重合
体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル
共重合体等のスチレン系樹脂(スチレンまたはスチレン
置換体を含む単重合体または共重合体)、メタクリル酸
メチル樹脂、メタクリル酸ブチル樹脂、アクリル酸エチ
ル樹脂、アクリル酸ブチル樹脂、変性アクリル樹脂(シ
リコーン変性アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂変性アクリ
ル樹脂、アクリル・ウレタン樹脂等)、塩化ビニル樹
脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸
ビニル共重合体、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノー
ル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステ
ルポリウレタン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリブタジエン、ポリ塩化ビニリデン、アイオノマー樹
脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、
エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂
及びポリビニルブチラール樹脂、ポリアミド樹脂、変性
ポリフェニレンオキサイド樹脂等があるが、上記材料に
限定されるものではない。
【0106】芯体層に使用される繊維としては、綿、
絹、麻などの天然繊維、キチン繊維、アルギン酸繊維等
の再生繊維、アセテート繊維等の半合成繊維、ポリエス
テル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ポリオレフィ
ン繊維、ポリウレタン繊維、ポリアセタール繊維、アラ
ミド繊維等の合成繊維、炭素繊維、ガラス繊維などの無
機繊維等を用いることができるが、上記材料に限定され
るものではない。
【0107】表面層に使用される材料としては、ポリウ
レタン、ポリエステル、エポキシ樹脂等の1種類以上を
使用し、フッ素樹脂、フッ素化合物、フッ化炭素、2酸
化チタン、シリコンカーバイト等の粉体粒子を1種類以
上分散させたものや、フッ素系ゴム材料のように熱処理
を行うことで表面にフッ素リッチな層を形成させたもの
を使用することもできるが、上記材料に限定されるもの
ではない。
【0108】中間転写ベルトの抵抗値は導電性フィラー
の添加条件によって調整しているが、本発明に用いられ
る中間転写ベルトの体積抵抗率は10〜1013Ωc
mの範囲に調整されることが好ましい。中間転写ベルト
の体積抵抗率が10以下になると、電荷のリークが発
生し十分な転写効率が得られなくなり、体積抵抗率が1
13Ωcm以上になると、転写後に残留電荷が発生す
るため除電装置が必要になる。導電性フィラーとして
は、カーボンブラック、グラファイト、アルミニウムや
ニッケル等の金属粉末、酸化錫、酸化チタン、酸化アン
チモン、酸化インジウム、チタン酸カリウム、酸化アン
チモン−酸化錫複合酸化物(ATO)、酸化インジウム
−酸化錫複合酸化物(ITO)等の導電性金属酸化物、
導電性金属酸化物に硫酸バリウム、ケイ酸マグネシウ
ム、炭酸カルシウム等の絶縁性微粒子を被覆したもの、
4級アンモニウム塩含有ポリメタクリル酸メチル、ポリ
ビニルアニリン、ポリビニルピロール、ポリジアセチレ
ン、ポリエチレンイミン、含硼素高分子化合物及びポリ
ピロール等が使用できるが、上記材料に限定されるもの
ではない。
【0109】中間転写ベルトの製造方法としては、回転
する円筒形の型に材料を流し込んでベルトを形成する遠
心成型法、表層の薄い膜を形成させるスプレイ塗工法、
円筒形の型を材料の溶液の中に浸けて引き上げるディッ
ピング法、内型と外型との中に注入する注型法、円筒形
の型にコンパウンドを巻き付けて加硫研磨を行う方法な
どがあるが、これらに限定されるものではなく、複数の
製法を組み合わせてベルトを製造することができる。
【0110】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例と比較例につ
いて説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限
定されるものではない。
【0111】[実施例1]まず、本実施例に使用した球
形トナーについて説明する。スチレンモノマー40重量
部にカーボンブラックMA100(三菱化成社製)20
重量部と重合開始剤として2,2′−アゾビスイソブチ
ロニトリルを0.5重量部加え、スリーワンモータ駆動
撹拌翼、冷却器、ガス導入管、温度計を取り付けた50
0ml四つ口セパラブルフラスコに入れ、窒素気流下、
室温で30分間撹拌し、フラスコ内の酸素を窒素で置換
した。その後、70℃の湯浴中で6時間60rpmにて
撹拌し、グラフトカーボンブラックを得た。
【0112】次いで、以下の材料の混合物を作成する。 スチレンモノマー 50重量部 n−ブチルメタクリレート 14.5重量部 1,3−ブタンジオールジメタアクリレート 0.5重量部 t−ブチルアクリルアミドスルフォン酸 3重量部 低分子量ポリエチレン 2重量部 (三井石油化学社製、三井ハイワックス210P) 上記グラフトカーボンブラック 30重量部
【0113】上記の混合物をボールミルで10時間分散
した。この分散液に2,2′−アゾビスイソブチロニト
リルおよび亜硝酸ナトリウムをそれぞれ1重量部ずつ溶
解させた後、ポリビニルアルコールの2%水溶液250
重量部に加え、特殊機化社製TKホモミキサーで400
0rpm、10分間にて撹拌して懸濁液を得た。上記懸
濁液をスリーワンモータ駆動撹拌翼、冷却器、ガス導入
管、温度計を取り付けた500mlの四つ口セパラブル
フラスコに入れ、窒素気流下、室温で撹拌し、フラスコ
内の酸素を窒素で置換した。その後、70℃の湯浴中で
5〜8時間、約100rpmにて撹拌して重合を完了さ
せ懸濁重合粒子を作成した。この粒子100重量部を水
/メタノール=1/1(重量比)の混合液に固形分30
%になるよう再分散し、荷電制御剤としてHN(CH
)CH=C(C)を3重量部添加し、撹拌後
濾過乾燥して、平均円形度が0.98、体積平均粒径D
が7.2μm、D/Dnが1.19の重合粒子Aを得
た。尚、平均円形度の測定はフロー式粒子像分析装置F
PIA−1000(東亜医用電子社製)、体積平均粒径
D及び個数平均粒径Dnの測定はコールター社製粒径測
定装置TA−II型を用いて実施した。
【0114】上記重合粒子Aに、疎水化処理したシリカ
A(キャボット製TS−720、一次粒子径平均値14
nm)をトナー量の0.6重量%、疎水化処理した酸化
チタンA(テイカ製MT150A、一次粒子径平均値1
5nm)をトナー量の0.7重量%となるように配合
し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナ
ーAを作製した。
【0115】作製したトナーについて、以下に述べる方
法で外添剤被覆率を測定した。電子顕微鏡用観察基板に
トナーを付着させ、トナーの付着した観察基板を金でコ
ーティングし、トナーの表面を電子顕微鏡(日立製作所
製走査電子顕微鏡S−4500)で観察した。トナー表
面を3万倍に拡大した画像をパーソナルコンピュータに
取り込み、画像処理ソフト(Media Cybern
etics製Image−Pro Plus)を用いて
外添剤の面積を計測し、トナー表面画像の面積に対する
外添剤面積の比を計算して外添剤被覆率を求めた。5個
以上のトナーについて外添剤被覆率を測定し、その平均
値を求めた結果、トナーAの外添剤被覆率の平均値は4
3.2%となった。
【0116】次に、本実施例に使用した中間転写ベルト
について説明する。円筒形の型をフッ素系樹脂(PVD
F)にカーボンブラックを均一に分散させた分散液に浸
け、静かに引き上げて室温にて乾燥させた。この工程を
繰り返して、円筒形型の表面に厚みが150μmの樹脂
層を形成した。次に、上記の樹脂層が形成されている円
筒形型を、ウレタンゴムにカーボンブラックを均一に分
散させた分散液に浸け、静かに引き上げて自然乾燥させ
た。この工程を繰り返して、樹脂層の表面に厚みが30
0μmの弾性層を形成した。さらに、上記の樹脂層及び
弾性層が形成されている円筒形型を、ポリウレタンにP
TFE樹脂粒子を均一に分散させた分散液に浸け、静か
に引き上げて自然乾燥させた。この工程を繰り返して、
弾性層の表面に厚みが5μmの表面層を形成後、加熱硬
化処理を行なった。最後に、樹脂層(150μm)、弾
性層(300μm)、表面層(10μm)の3層構成か
らなる無端状ベルトを円筒形型から脱型させ、本実施例
の中間転写ベルトを得た。樹脂層及び弾性層に分散させ
たカーボンブラックの添加量は、中間転写ベルトの体積
抵抗率が1011〜1012Ωcmとなるようにを調整
した。
【0117】次に、画像形成装置として、リコー製カラ
ー複写機(Imagio Color 4000)を用
いて、2次転写における転写率及び画像評価を実施し
た。このリコー製カラー複写機(Imagio Col
or 4000)では、現像は二成分現像方式、転写は
中間転写ベルト方式を用いている。
【0118】現像に使用するキャリアとして、帯電能力
の異なる3種類のキャリアA、B、Cを用意した。帯電
能力は、キャリアAが高く、キャリアBは中程度、キャ
リアCは低い。トナーAとキャリアBを、トナー濃度が
5重量%となるように混合して実施例1の二成分現像剤
を作製した。この二成分現像剤を充分混ぜ合わせた後、
トナー帯電量を細川ミクロン製のE−スパートアナライ
ザーによって測定した。本実施例のトナー帯電量の平均
値QをDで割った値の絶対値Q/Dを下記の表1に
示す。
【0119】次にリコー製カラー複写機(Imagio
Color 4000)を改造し、外部信号によって
任意のタイミングで作像プロセスを止められるようにし
た。転写率は、感光体ドラム上に一定面積のベタ画像の
潜像を書き込み、2次転写の途中で作像プロセスを止
め、中間転写ベルトユニットを複写機から取り出し、中
間転写ベルト上に転写された単位面積当たりのトナー重
量(M/A)T1と2次転写後に中間転写ベルト上に残
ったトナー重量(M/A)T2を測定し、下記の(9)
式から求めた。 転写率=100×[1−(M/A)T2]/(M/A)T1 (9) 尚、感光体及び中間転写ベルト上のトナー重量は、感光
体及び中間転写ベルト上のトナーを粘着テープに付着さ
せ、トナー付着前後の粘着テープの重量変化から求め
た。
【0120】また、画像評価は、文字や写真の混在した
単色の画像を用いて、画像の一部が欠ける中抜け画像、
画像周辺にトナーが付着するチリ画像、非画像部にトナ
ーが付着する地肌汚れ等の画像不良の発生状況と、ドッ
トの再現性を評価した。尚、ドット再現性の評価は、6
00dpiの孤立1ドットについて実施した。各評価項
目に対する4段階の評価見本を用意し、画像を目視及び
CCD顕微鏡カメラ(キーエンス社ハイパーマイクロス
コープ)によって観察し、評価見本と比較することによ
って以下に示す4段階に評価した。
【0121】(画像不良) 4:問題が無い、3:ほぼ問題が無い、2:やや問題が
ある、1:問題がある。 (ドット再現性) 4:良好、3:ほぼ良好、2:やや悪い、1:悪い。
【0122】本実施例の現像剤及び中間転写ベルトを用
いた場合の転写率測定及び画像評価の結果を下記の表1
に示す。尚、様々な転写電圧について転写率測定及び画
像評価を実施し、適切な転写電圧を設定した。
【0123】次に遠心分離法を用いて、本実施例のトナ
ーと中間転写ベルト間の付着力を測定した。本実施例の
中間転写ベルトを直径7.8mmの円板状に切り出し、
遠心分離に使用する試料基板上にプラスチック用接着剤
を用いて貼り付けた。圧縮空気によって本実施例の二成
分現像剤からトナーを分離して中間転写ベルト上に付着
させ、遠心分離法を用いて帯電したトナーと中間転写ベ
ルト間の付着力を測定した。同様に、未帯電トナーを中
間転写ベルト上に付着させて、トナーと中間転写ベルト
間の非静電的付着力を測定した。本実施例のトナーと中
間転写ベルト間の付着力の平均値FをQで割った値の絶
対値F/Qと、トナーと中間転写ベルト間の非静電的付
着力の平均値FneをDで割った値Fne/Dの値を、下記
の表1に示す。
【0124】尚、トナー付着力測定に使用した装置及び
測定条件は以下のとおりである。 遠心分離装置:日立工機製CP100α(最高回転数:
100、000rpm、最大加速度:800、000
g)。 ロータ:日立工機製アングルロータP100AT。 画像処理装置:インタークエスト製Hyper700。 試料基板と受け基板:直径8mm、厚み1.5mmの円
板で、材料はアルミニウム。 スペーサ:外径8mm、内径5.2mm、厚み1mmで
のリングで、材料はアルミニウム。 保持部材:直径13mm、長さ59mmの円筒で、材料
はアルミニウム。 ロータの中心軸から試料基板のトナー付着面までの距
離:64.5mm。 設定回転数f:1000、1600、2200、270
0、3200、5000、7100、8700、100
00、15800、22400、31600、5000
0、70700、86600、100000(rp
m)。
【0125】[実施例2]実施例1と同様に作製した重
合粒子Aに、シリカAを0.2重量%、酸化チタンAを
0.25重量%配合し、ヘンシェルミキサーによって攪
拌混合処理してトナーBを作製した。そして実施例1と
同様にして外添剤被覆率を測定した結果、トナーBの外
添剤被覆率の平均値は19.4%となった。このトナー
BとキャリアBをトナー濃度が5重量%となるように混
合して実施例2の二成分現像剤を作製した。
【0126】[実施例3]実施例1と同様に作製した重
合粒子Aに、シリカAを1.0重量%、酸化チタンAを
1.1重量%配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌
混合処理してトナーCを作製した。そして実施例1と同
様にして外添剤被覆率を測定した結果、トナーCの外添
剤被覆率の平均値は63.2%となった。このトナーC
とキャリアBをトナー濃度が5重量%となるように混合
して実施例3の二成分現像剤を作製した。
【0127】[比較例1]実施例1と同様に作製した重
合粒子Aに、シリカAを0.1重量%、酸化チタンAを
0.1重量%配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌
混合処理してトナーDを作製した。そして実施例1と同
様にして外添剤被覆率を測定した結果、トナーDの外添
剤被覆率の平均値は9.1%となった。このトナーDと
キャリアBをトナー濃度が5重量%となるように混合し
て比較例1の二成分現像剤を作製した。
【0128】[実施例4]上記のトナーAとキャリアA
をトナー濃度が5重量%となるように混合して実施例4
の二成分現像剤を作製した。
【0129】[実施例5]上記のトナーAとキャリアC
をトナー濃度が5重量%となるように混合して実施例5
の二成分現像剤を作製した。
【0130】[実施例6]上記のトナーCとキャリアA
をトナー濃度が5重量%となるように混合して実施例6
の二成分現像剤を作製した。
【0131】[実施例7]上記のトナーCとキャリアC
をトナー濃度が5重量%となるように混合して実施例7
の二成分現像剤を作製した。
【0132】[実施例8]上記のトナーBとキャリアC
をトナー濃度が5重量%となるように混合して実施例8
の二成分現像剤を作製した。
【0133】[比較例2]上記のトナーBとキャリアA
をトナー濃度が5重量%となるように混合して比較例2
の二成分現像剤を作製した。
【0134】[比較例3]上記のトナーDとキャリアA
をトナー濃度が5重量%となるように混合して比較例3
の二成分現像剤を作製した。
【0135】[比較例4]上記のトナーDとキャリアC
をトナー濃度が5重量%となるように混合して比較例4
の二成分現像剤を作製した。
【0136】[実施例9]実施例1における重合工程に
おいて、特殊機化社製TKホモミキサーの回転数を80
00rpmとし、平均円形度が0.98、体積平均粒径
が5.2μm、D/Dnが1.16の重合粒子Bを得
た。この重合粒子Bに、シリカAを0.9重量%、酸化
チタンAを1.0重量%配合し、ヘンシェルミキサーに
よって攪拌混合処理してトナーEを作製した。そして実
施例1と同様にして外添剤被覆率を測定した結果、トナ
ーEの外添剤被覆率の平均値は42.1%となった。こ
のトナーEとキャリアBをトナー濃度が5重量%となる
ように混合して実施例9の二成分現像剤を作製した。
【0137】[実施例10]実施例1における重合工程
において、特殊機化社製TKホモミキサーの回転数を2
000rpmとし、平均円形度が0.98、体積平均粒
径が8.7μm、D/Dnが1.21の重合粒子Cを得
た。この重合粒子Cに、シリカAを0.5重量%、酸化
チタンAを0.6重量%配合し、ヘンシェルミキサーに
よって攪拌混合処理してトナーFを作製した。そして実
施例1と同様にして外添剤被覆率を測定した結果、トナ
ーFの外添剤被覆率の平均値は45.8%となった。こ
のトナーFとキャリアBをトナー濃度が5重量%となる
ように混合して実施例10の二成分現像剤を作製した。
【0138】[比較例5]比較例5として、以下の材料
の混合物を作成する。 ポリエステル樹脂(重量平均分子量25万) 80重量部 スチレン−メチルメタアクリレート共重合体 20重量部 酸価ライスワックス(酸価15) 5重量部 カーボンブラック(三菱化成工業社製、#44) 8重量部 含金属モノアゾ染料 3重量部
【0139】次に上記組成の混合物をヘンシェルミキサ
ー中で十分撹拌混合した後、ロールミルで130〜14
0℃の温度で約30分間加熱溶融し、室温まで冷却後、
ハンマーミルを用いて得られた混練物を約1mm〜2m
mに粗粉砕し、ジェットミルで微粉砕して不定形の粒子
Dを得た。この不定形粒子Dを、奈良機械製作所製のハ
イブリダイゼーションシステムにより回転数12000
rpmで5分間処理して球形化し、平均円形度が0.9
6、体積平均粒径が6.9μm、D/Dnが1.45の
球形粒子Eを得た。球形粒子Eに、シリカAを0.65
重量%、酸化チタンAを0.75重量%配合し、ヘンシ
ェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーGを作製
した。そして実施例1と同様にして外添剤被覆率を測定
した結果、トナーGの外添剤被覆率の平均値は39.5
%となった。このトナーGとキャリアBをトナー濃度が
5重量%となるように混合して比較例5の二成分現像剤
を作製した。
【0140】[実施例11]風力式分級機を用いて球形
粒子Eを分級し、平均円形度が0.96、体積平均粒径
が7.4μm、D/Dnが1.23の球形粒子Fを得
た。この球形粒子Fに、シリカAを0.6重量%、酸化
チタンAを0.7重量%配合し、ヘンシェルミキサーに
よって攪拌混合処理してトナーHを作製した。そして実
施例1と同様にして外添剤被覆率を測定した結果、トナ
ーHの外添剤被覆率の平均値は44.8%となった。こ
のトナーHとキャリアBをトナー濃度が5重量%となる
ように混合して実施例11の二成分現像剤を作製した。
【0141】[比較例6]不定形粒子Dを、奈良機械製
作所製のハイブリダイゼーションシステムにより回転数
12000rpmで1分間処理して球形化し、風力式分
級機を用いて分級し、平均円形度が0.93、体積平均
粒径が7.3μm、D/Dnが1.24の球形粒子Gを
得た。この球形粒子Gに、シリカAを0.6重量%、酸
化チタンAを0.7重量%配合し、ヘンシェルミキサー
によって攪拌混合処理してトナーIを作製した。そして
実施例1と同様にして外添剤被覆率を測定した結果、ト
ナーIの外添剤被覆率の平均値は35.8%となった。
このトナーIとキャリアBをトナー濃度が5重量%とな
るように混合して、比較例6の二成分現像剤を作製し
た。
【0142】以上の実施例2〜11及び比較例1〜6の
現像剤について、実施例1と同様にしてトナー帯電量及
び実施例1の感光体間との付着力を測定し、その結果得
られたF/Q、Q/D、Fne/Dの値を下記の表1に
示す。また、実施例1と同様にして、実施例2〜11及
び比較例1〜6の現像剤及び実施例1の感光体を使用し
て転写率及び画像評価を実施した結果を下記の表1に示
す。
【0143】
【表1】
【0144】表1に示すように、実施例1〜11は、い
ずれもF/Q、Q/D、Fne/Dの値が本発明の請求
項1〜3に記載した範囲内にあり、転写効率が高く、画
像不良が生じず、ドット再現性も良好である。これに対
して、比較例1,3,4はF/Q及びFne/Dの値が、
比較例2はF/Qの値が本発明の請求項1〜3に記載し
た範囲外にあり、転写効率が不十分で、画像不良が発生
しやすく、ドット再現性も悪い。また、比較例5及び6
は、F/Q、Q/D、Fne/Dの値は本発明の請求項
1〜3に記載した範囲内にあるが、比較例5はD/Dn
が本発明の請求項5に記載した範囲より大きく、比較例
6は円形度が本発明の請求項5に記載した範囲より低い
ため、転写効率が不十分で、画像不良が発生しやすく、
ドット再現性も悪い。
【0145】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
トナーと中間転写体間の付着力とトナー帯電量の比、ト
ナー帯電量、トナーと中間転写体間の非静電的付着力な
どを適切に制御することにより、転写効率が高く、画像
不良が生じない高画質の画像形成装置を実現することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構
成図である。
【図2】図1の画像形成装置に用いられる現像装置の一
例を示す概略構成図である。
【図3】転写過程においてトナーに作用する力を説明す
るモデル図である。
【図4】本発明に係る粉体付着力測定装置における測定
セルの説明図である。
【図5】本発明に係る粉体付着力測定装置の遠心分離装
置の一部の断面構造を示す部分断面図である。
【図6】トナーと中間転写体間の付着力の平均値Fとト
ナー帯電量の平均値Qの関係を示す図である。
【図7】トナーと中間転写体間の非静電的付着力の平均
値Fneとトナー体積平均粒径Dの関係を示す図である。
【符号の説明】
1:測定セル 2:試料基板 2a:試料面 3:受け基板 3a:付着面 4:スペーサ 5:遠心分離装置 6:ロータ 7:保持部材 7a:棒状部 7b:セル保持部 7c:穴部 7d:設置固定部 8:試料設置部 9:回転中心軸 21:感光体ドラム(像担持体) 22:帯電ローラ 23:露光装置 24(24B,24C,24M,24Y):現像装置 26a〜26e:中間転写ベルト用ローラ 26f:2次転写ローラ 25:転写装置 27:中間転写ベルト(中間転写体) 28:中間転写ベルト用クリーナ 29:記録材 30:定着装置 31:定着ローラ 32:加圧ローラ 33:クリーニング装置 34:除電装置 41:スクリュー 42:現像スリーブ 43:ドクターブレード 44:磁石
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H005 AA08 AA15 AB06 CB07 CB13 EA01 EA05 EA10 2H200 FA16 FA18 GA23 GA47 GA50 GB25 GB50 HB12 HB22 JA02 JB10 JC03 JC12 JC13 JC15 JC16 JC17 LA24 LB02 LB09 LB13 LC03 LC04 MA03 MA04 MA11 MA12 MA13 MA14 MA20 MB04 MC01 MC05 MC08 MC20

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも、像担持体に静電潜像を形成す
    る手段と、該像担持体上の静電潜像をトナーで現像して
    トナー像を形成する現像手段と、該像担持体上に形成さ
    れたトナー像を中間転写体に転写する一次転写手段と、
    該中間転写体上のトナー像を記録材上に転写する2次転
    写手段を有する画像形成装置において、 前記2次転写手段を、中間転写体が記録材に当接し、中
    間転写体と記録材間に電界が形成されるように構成し、 前記中間転写体とトナー間の付着力の平均値F(nN)
    をトナー1粒子当たりの帯電量の平均値Q(fC)で割
    った値F/Qの絶対値が15(nN/fC)以下となる
    ような中間転写体とトナーを用いたことを特徴とする画
    像形成装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の画像形成装置において、 トナー1粒子当たりの帯電量の平均値Q(fC)をトナ
    ーの体積平均粒径D(μm)の二乗で割った値Q/D
    の絶対値が0.02〜0.3(fC/μm)となるト
    ナーを用いたことを特徴とする画像形成装置。
  3. 【請求項3】請求項1または2記載の画像形成装置にお
    いて、 前記中間転写体とトナー間の非静電的付着力の平均値F
    ne(nN)をトナーの体積平均粒径D(μm)で割った
    値Fne/Dが2(nN/μm)以下となるような中間転
    写体とトナーを用いたことを特徴とする画像形成装置。
  4. 【請求項4】請求項1〜3の何れか一つに記載の画像形
    成装置において、 前記トナーとして、製造工程あるいは製造後の工程にお
    いて球形化したトナーを用いたことを特徴とする画像形
    成装置。
  5. 【請求項5】請求項1〜4の何れか一つに記載の画像形
    成装置において、 前記トナーとして、以下の〜の条件、 :前記球形化したトナーを重合法により作製したこ
    と、 :前記球形化したトナーの平均円形度が0.95〜
    1.0となるように作製したこと、 :前記球形化したトナーの体積平均粒径Dが3〜9μ
    mとなるように調整したこと、 :前記球形化したトナーの体積平均粒径Dと個数平均
    粒径Dnの比D/Dnが1.3以下となるように調整し
    たこと、 :前記球形化したトナーの表面が、一次粒子径の平均
    値が5nm〜100nmである微粒子から成る外添剤に
    よって被覆されていること、 :前記球形化したトナー1粒子の表面積に対する前記
    外添剤の被覆面積比率の平均値が10〜100%となる
    ように調整したこと、 :前記外添剤が、シリカ、チタン、アルミナのいずれ
    かを少なくとも1種類以上含有すること、 :前記外添剤が疎水化処理されていること、のうちの
    何れか一つあるいは複数を満たすトナーを用いたことを
    特徴とする画像形成装置。
  6. 【請求項6】請求項1〜5の何れか一つに記載の画像形
    成装置において、 前記中間転写体として中間転写ベルトを用い、該中間転
    写ベルトの体積抵抗率が10〜1013Ωcmとなる
    ように調整したことを特徴とする画像形成装置。
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