JP2004038197A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 像担持体に設けられるローラの表面を、純水を用いて測定した接触角が90゜以上の高撥水性部材から形成し、かつ像担持体に用いられるトナーをコア及び該コアを包囲するシェル樹脂から成るカプセル構造とし、帯電量を調整するためのCCAをコアのみに含ませる。
【効果】 電気抵抗の安定したカプセル構造トナーとトナーの殆ど固着することのないローラを組み合わせることができる。
【選択図】 図22
【効果】 電気抵抗の安定したカプセル構造トナーとトナーの殆ど固着することのないローラを組み合わせることができる。
【選択図】 図22
Description
本発明は、熱圧力定着用カプセルトナーを用いる電子写真式画像形成装置に関するものである。
従来の電子写真法では、光導電性絶縁層を一様に帯電させ、次いでその層を露光させ、その露光された部分上の電荷を消滅させることにより静電潜像を形成する。更に、該潜像に着色剤である電荷を持った微粉末(以下トナーと呼ぶ)を付着させることによって可視化させる現像工程と、得られた可視像を転写紙等の転写材に転写させる転写工程と、加熱、圧力あるいはその他適当な定着法により定着させる定着工程を必要とする。
一般にトナーは、現像器内で装置の動作中に現像ローラ、トナー供給ローラ等の回転等により様々な機械的ストレスを受け、長時間の使用のうちに機械的に劣化しやすい。このようなトナーの劣化を防ぐには一般に、分子量の大きな樹脂を用いることが有効であることが知られているが、これらの樹脂を充分に定着させるためにはヒートローラの温度を高くする必要性が生じ、定着装置の大型化や、用紙のカール現象、消費エネルギーの増大等の弊害を招き、更には定着器の劣化を早める等の問題点も生じる。
上述のような問題点を解決するための一手段として、コアとこのコアの表面を被覆するよう設けられたシェルとにより構成されたいわゆるカプセルトナーを用いることが提案されている。これはコアに定着の容易な熱的に柔らかい材料を配置し、その外側のシェルには耐ブロッキング性能に優れた比較的硬い材料を配置することで定着性と耐ブロッキング性の両立を狙ったものである。
コア材料としては低融点ワックスを用いる、液状のものを使用する、或いは室温状態でゴム様のものを使用する等様々な技術が提案されている。シェル材料には一般に硬い材料が選択される。シェル材が柔らかく強度が小さいと、定着性は良いが現像器内でのストレスでシェル材がコア材からはがれたり、トナー自身が変形したりして意図した性能を発揮することが困難になる。また、シェル材が硬く強度が大きいとシェルをつぶすのに大きな圧力や高い温度が必要になり定着性そのものが悪くなってしまう。
そこで、熱圧力定着用として、コア材料として単独使用では高温時にブロッキングを起こしてしまうが、定着強度の向上をもたらすガラス転移温度の低い樹脂を用い、シェル材料として耐ブロッキング性を付与する目的でガラス転移温度の高い樹脂層、即ちシェルを形成させた熱ローラ定着用カプセルトナー等が提案されている。このようなトナーを用いることは装置の高速化や小型化あるいは低消費電力化実現への有力な一手段となる。
ところで、上記のような従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
カプセルトナーの優れた定着性能と高温保存性を高度にバランスさせるためには、シェル樹脂とコア樹脂の非相溶性が必須である。そのためにはどうしてもコアに対して電気抵抗値の低い、即ち、コア樹脂よりも極性構造の樹脂を用いる必要がある。即ち、保存性および低温定着性に優位性を持たせたカプセルトナーは、コアに比較して相対的に極性構造の樹脂をシェル材料用いる必要が生じてくる。しかしながら、これは、帯電したトナー粒子の表面から電荷が逃げ易いことを意味する。このため、トナーの帯電特性の設計を難しくする要因となっていた。
カプセルトナーの優れた定着性能と高温保存性を高度にバランスさせるためには、シェル樹脂とコア樹脂の非相溶性が必須である。そのためにはどうしてもコアに対して電気抵抗値の低い、即ち、コア樹脂よりも極性構造の樹脂を用いる必要がある。即ち、保存性および低温定着性に優位性を持たせたカプセルトナーは、コアに比較して相対的に極性構造の樹脂をシェル材料用いる必要が生じてくる。しかしながら、これは、帯電したトナー粒子の表面から電荷が逃げ易いことを意味する。このため、トナーの帯電特性の設計を難しくする要因となっていた。
本発明は以上の点を解決するため次の構成を採用する。
〈構成1〉
像担持体と、該像担持体に設けられたローラを有する画像形成装置において、(a)前記ローラはその表面が純水を用いて測定した接触角が90゜以上の高撥水性部材であり、(b)かつ、該像担持体において用いられるトナーがコアとそのコアを包囲するシェル樹脂とから成るカプセル構造のトナーであって、シェルに帯電量を調整するためのCCA(Charge Control Device)を含まずコアのみに含むことを特徴とする画像形成装置。
〈構成1〉
像担持体と、該像担持体に設けられたローラを有する画像形成装置において、(a)前記ローラはその表面が純水を用いて測定した接触角が90゜以上の高撥水性部材であり、(b)かつ、該像担持体において用いられるトナーがコアとそのコアを包囲するシェル樹脂とから成るカプセル構造のトナーであって、シェルに帯電量を調整するためのCCA(Charge Control Device)を含まずコアのみに含むことを特徴とする画像形成装置。
〈構成2〉
像担持体と、該像担持体に設けられたローラを有する画像形成装置において、(a)前記ローラはその表面が純水を用いて測定した接触角が90゜以上の高撥水性部材であり、(b)かつ、該像担持体において用いられるトナーがコアとそのコアを包囲するシェル樹脂とから成るカプセル構造のトナーであって、コアに溶けやすい樹脂を、シェルに溶けにくい樹脂を配置することを特徴とするものであることを特徴とする画像形成装置。
像担持体と、該像担持体に設けられたローラを有する画像形成装置において、(a)前記ローラはその表面が純水を用いて測定した接触角が90゜以上の高撥水性部材であり、(b)かつ、該像担持体において用いられるトナーがコアとそのコアを包囲するシェル樹脂とから成るカプセル構造のトナーであって、コアに溶けやすい樹脂を、シェルに溶けにくい樹脂を配置することを特徴とするものであることを特徴とする画像形成装置。
〈構成3〉
像担持体と、該像担持体に設けられたローラを有する画像形成装置において、(a)前記ローラはその表面が純水を用いて測定した接触角が90゜以上の高撥水性部材であり、(b)かつ、該像担持体において用いられるトナーがコアとそのコアを包囲するシェル樹脂とから成るカプセル構造のトナーであって、最外層を構成するシェル樹脂の含有量がコアを構成する樹脂0.1以上4重量部以下であることを特徴とする画像形成装置。
像担持体と、該像担持体に設けられたローラを有する画像形成装置において、(a)前記ローラはその表面が純水を用いて測定した接触角が90゜以上の高撥水性部材であり、(b)かつ、該像担持体において用いられるトナーがコアとそのコアを包囲するシェル樹脂とから成るカプセル構造のトナーであって、最外層を構成するシェル樹脂の含有量がコアを構成する樹脂0.1以上4重量部以下であることを特徴とする画像形成装置。
〈構成4〉
像担持体と、該像担持体に設けられたローラを有する画像形成装置において、(a)前記ローラはその表面が純水を用いて測定した接触角が90゜以上の高撥水性部材であり、(b)かつ、該像担持体において用いられるトナーがコアとそのコアを包囲するシェル樹脂とから成るカプセル構造のトナーであって、少なくとも熱可塑性樹脂と着色剤を構成材料としガラス転移温度の異なる重合性単量体を2種類以上用いるカプセル構造のトナーであって、最外層を構成するシェル層の体積固有抵抗が、そのシェル層より内側にある材料の体積固有抵抗より大きいことを特徴とする画像形成装置。
像担持体と、該像担持体に設けられたローラを有する画像形成装置において、(a)前記ローラはその表面が純水を用いて測定した接触角が90゜以上の高撥水性部材であり、(b)かつ、該像担持体において用いられるトナーがコアとそのコアを包囲するシェル樹脂とから成るカプセル構造のトナーであって、少なくとも熱可塑性樹脂と着色剤を構成材料としガラス転移温度の異なる重合性単量体を2種類以上用いるカプセル構造のトナーであって、最外層を構成するシェル層の体積固有抵抗が、そのシェル層より内側にある材料の体積固有抵抗より大きいことを特徴とする画像形成装置。
〈具体例1〉
図1には、本発明の実施に適する画像形成装置の概略構成図を示す。
この装置の構成は後で説明をすることにし、まず、本発明の対象となるカプセルトナーの性質等について説明をする。
本発明者はこれまで提案されてきたこれらカプセルトナーの性質を多角的かつ詳細に検討した結果、以下に示す問題点が存在することを発見した。それは、低温定着性を充分に有し従来トナーに対し明確な優位性を持つカプセルトナーに固有の帯電特性が観察されることである。以下に詳細を述べる。
図1には、本発明の実施に適する画像形成装置の概略構成図を示す。
この装置の構成は後で説明をすることにし、まず、本発明の対象となるカプセルトナーの性質等について説明をする。
本発明者はこれまで提案されてきたこれらカプセルトナーの性質を多角的かつ詳細に検討した結果、以下に示す問題点が存在することを発見した。それは、低温定着性を充分に有し従来トナーに対し明確な優位性を持つカプセルトナーに固有の帯電特性が観察されることである。以下に詳細を述べる。
カプセルトナーを用いることの最大の利点は、高温保存性を犠牲にすることなく少ないエネルギーで定着できることにあるが、本発明者の研究では現実的にこの要求を満たすためには、コアに用いる樹脂とシェルに用いる樹脂との間にある程度の非相溶性が存在することが必要であることが判明した。
これはコアとシェルがそれぞれコアでありシェルであるためには、その境界面が明確でなくてはならないということにほかならない。
これはコアとシェルがそれぞれコアでありシェルであるためには、その境界面が明確でなくてはならないということにほかならない。
カプセルトナーはシェル樹脂がコアよりも硬くなくてはならないわけであるが、非相溶性を保ちつつこの要求を満足するために、シェル樹脂の極性はコアのそれよりも高い(即ち、電気抵抗値の小さくなりがちな)ものを使用することが必要になる。
具体例で述べるように、本発明でのカプセルトナーはコア樹脂に対してシェル樹脂に極性の高いものを用いている。即ち、カプセルトナーは表面が内部よりも電気抵抗が小さくなりやすいわけである。
具体例で述べるように、本発明でのカプセルトナーはコア樹脂に対してシェル樹脂に極性の高いものを用いている。即ち、カプセルトナーは表面が内部よりも電気抵抗が小さくなりやすいわけである。
従って、内部抵抗(体積固有電気抵抗率)を大きく保っておかなければ、トナー表面を伝わって感光体ドラム表面(同様にトナー粒子表面からも)から電荷が放電し、帯電量が減衰してしまう。
これが、カプセルトナーが単層トナーよりも体積固有電気抵抗率を高く保たなければならない理由であると考えられる。
これが、カプセルトナーが単層トナーよりも体積固有電気抵抗率を高く保たなければならない理由であると考えられる。
比較検討のため、シェル樹脂にコア樹脂にも用いているスチレンを用いてみたところ単層構造のトナーと同様により低い抵抗値まで感光体ドラム表面電位の低下は見られなかった。しかしながら、この系ではコアとシェルの境界面が明確にならないためか、同量のシェルでは高温保存性が満足されなかった。
高温保存性を満足させるにはほぼ倍量のシェル樹脂が必要であったが、この時の定着性は単層構造トナーに対して何らの優位性もなく、カプセルトナーとすることの意義が見出せなかった。
従って、優れた定着性能と高温保存性を高度にバランスさせるためには、シェル樹脂とコア樹脂の非相溶性が必須であり、そのためにはどうしてもコアに対して電気抵抗値の低い(コア樹脂よりも極性構造の樹脂)を用いる必要がある。
高温保存性を満足させるにはほぼ倍量のシェル樹脂が必要であったが、この時の定着性は単層構造トナーに対して何らの優位性もなく、カプセルトナーとすることの意義が見出せなかった。
従って、優れた定着性能と高温保存性を高度にバランスさせるためには、シェル樹脂とコア樹脂の非相溶性が必須であり、そのためにはどうしてもコアに対して電気抵抗値の低い(コア樹脂よりも極性構造の樹脂)を用いる必要がある。
以上のような構造的特徴はそのままカプセルトナーの帯電特性を表わす。
図2に、カプセル構造の重合トナーのブローオフ帯電量の時間依存性説明図を示す。また、図3に単層構造の重合トナーのブローオフ帯電量の時間依存性説明図を示す。
なお、トナーのブローオフ帯電量は東芝ケミカル製粉体帯電量測定装置MODELTB−2000(ブローオフ帯電量測定装置という)を用いて、N2ガス圧力1.0Kg/cm^2(平方センチメートル)、トナー濃度5%の条件で測定した。キャリアはパウダーテック社製TEFV−150/250を用いて測定した。
図2に、カプセル構造の重合トナーのブローオフ帯電量の時間依存性説明図を示す。また、図3に単層構造の重合トナーのブローオフ帯電量の時間依存性説明図を示す。
なお、トナーのブローオフ帯電量は東芝ケミカル製粉体帯電量測定装置MODELTB−2000(ブローオフ帯電量測定装置という)を用いて、N2ガス圧力1.0Kg/cm^2(平方センチメートル)、トナー濃度5%の条件で測定した。キャリアはパウダーテック社製TEFV−150/250を用いて測定した。
カプセル構造のトナーはCCA(charge control agent)量が少量のうちは撹拌時間の増加とともにブローオフ帯電量が増加していき、一定量以上のCCAが添加されると帯電量は撹拌時間に依存しなくなる。一方、単層構造の重合トナーは撹拌時間とともに帯電量が増大していく傾向はCCA添加量の増加に伴い減少していくものの依存性そのものはなくならない。
両者の違いは以下のように考えられる。
両者の違いは以下のように考えられる。
上述したように保存性および低温定着性に優位性を持たせたカプセルトナーはコアに比較して相対的に極性構造の樹脂を用いる必要が生じてくる。
これは、帯電したトナー粒子の表面から電荷が逃げ易いことを意味する。
充分なCCAが添加された系でカプセルトナー帯電量の時間依存性がなくなっていることはトナーが受け取る電荷と散逸していく電荷が見掛け上つりあっていることを示していると考えられる。
これに対し、単層構造トナーでは全ての系で徐々に帯電量は増加していく。
これは、表面抵抗が充分に大きいため一度獲得した電荷が逃げにくいためと考えられる。
これは、帯電したトナー粒子の表面から電荷が逃げ易いことを意味する。
充分なCCAが添加された系でカプセルトナー帯電量の時間依存性がなくなっていることはトナーが受け取る電荷と散逸していく電荷が見掛け上つりあっていることを示していると考えられる。
これに対し、単層構造トナーでは全ての系で徐々に帯電量は増加していく。
これは、表面抵抗が充分に大きいため一度獲得した電荷が逃げにくいためと考えられる。
図4及び図5には、図1に示す画像形成装置に図2及び図3に示す各トナーを入れて連続印刷を行った時のバックグラウンドかぶりの説明図を示す。
トナーA、B、F及びGは印刷の初期でのかぶりが連続中のかぶりよりも悪い。
これはブローオフ帯電量の立ち上がりの鈍さにその理由を求めることができる。即ち、充分な帯電がなされないトナー粒子が初期には相当量あってこれが逆帯電粒子としてバックグラウンドかぶりに寄与してしまうものと思われる。
これに対して、トナーC〜E及びH〜Jはブローオフ帯電量の時間依存性がなく初期より安定した値を示しており、実際の印字においてもバックグラウンドかぶりは初期より小さく連続印刷中も安定推移している。
トナーA、B、F及びGは印刷の初期でのかぶりが連続中のかぶりよりも悪い。
これはブローオフ帯電量の立ち上がりの鈍さにその理由を求めることができる。即ち、充分な帯電がなされないトナー粒子が初期には相当量あってこれが逆帯電粒子としてバックグラウンドかぶりに寄与してしまうものと思われる。
これに対して、トナーC〜E及びH〜Jはブローオフ帯電量の時間依存性がなく初期より安定した値を示しており、実際の印字においてもバックグラウンドかぶりは初期より小さく連続印刷中も安定推移している。
図6及び図7には現像ローラ上の帯電量説明図を示す。
これらの図によれば、印刷初期のバックグラウンドかぶりの悪いトナーはブローオフ帯電量の時間依存性と同様に現像ローラ上帯電量の立ち上がりが鈍いことがわかる。
なお、現像ローラ上のトナー帯電量q(μC/g)は次式によって求めた。
q=(2Vt×ε0εt)/δP(dt)^2
Vt:現像ローラ上トナー層表面電位(V)
ε0:真空の誘電率 8.855×10^(−12) C/(Vm)
εt:トナー層の比誘電率 1.44
δ:トナーの真密度 1.175×10^3(Kg/m^3)
P:トナー層充填率 0.4
dt:トナー層厚(m)
これらの図によれば、印刷初期のバックグラウンドかぶりの悪いトナーはブローオフ帯電量の時間依存性と同様に現像ローラ上帯電量の立ち上がりが鈍いことがわかる。
なお、現像ローラ上のトナー帯電量q(μC/g)は次式によって求めた。
q=(2Vt×ε0εt)/δP(dt)^2
Vt:現像ローラ上トナー層表面電位(V)
ε0:真空の誘電率 8.855×10^(−12) C/(Vm)
εt:トナー層の比誘電率 1.44
δ:トナーの真密度 1.175×10^3(Kg/m^3)
P:トナー層充填率 0.4
dt:トナー層厚(m)
ここで、ブローオフ帯電量と現像ローラ上帯電量の差異は二成分現像方式と一成分現像方式の帯電量の差を表していると言うことができる。
つまり、同一トナーであってもトナーに電荷を与える方式の違いによってトナー帯電量には数倍の違いが生じることになる。
二成分方式に比較して装置構成が簡素でありメンテナンスも容易である等多数優位な点を有する反面、トナーに電荷を与えにくいのが一成分方式の不利な面と言える。
つまり、同一トナーであってもトナーに電荷を与える方式の違いによってトナー帯電量には数倍の違いが生じることになる。
二成分方式に比較して装置構成が簡素でありメンテナンスも容易である等多数優位な点を有する反面、トナーに電荷を与えにくいのが一成分方式の不利な面と言える。
これは、二成分方式がキャリアという比表面積の極めて大きい摩擦帯電部材を有するのに対し、一成分方式はトナーの帯電が現像ローラ、トナー供給ローラ、感光体ドラム等の表面積の限られた部材との摩擦帯電に頼っていることに由来すると考えることができる。
従って、カプセル構造トナーを一成分現像方式で用いるためにはトナーの帯電量を大きくすることが極めて重要なポイントになってくる。
従って、カプセル構造トナーを一成分現像方式で用いるためにはトナーの帯電量を大きくすることが極めて重要なポイントになってくる。
図8には、様々なトナー構造の例を示す。また、図9にはこれらの構造のトナーを採用したときの、連像印刷におけるバックグラウンドへの現像(バックグラウンド汚れ)の有無をまとめた説明図を示す。
トナーJは10℃20%と25℃55%の両環境下で、トナーIは10℃20%の低温低湿下でバックグラウンドへの現像が見られた。この現象は現像ローラ上のトナー粒子のうち帯電過多のものが本来は現像してはならないバックグラウンド部(書き込み露光源の非露光部分)に現像してしまう現象であり、印刷品質の著しい低下をもたらす。
トナーJは10℃20%と25℃55%の両環境下で、トナーIは10℃20%の低温低湿下でバックグラウンドへの現像が見られた。この現象は現像ローラ上のトナー粒子のうち帯電過多のものが本来は現像してはならないバックグラウンド部(書き込み露光源の非露光部分)に現像してしまう現象であり、印刷品質の著しい低下をもたらす。
トナーJは25℃55%下で500枚印刷時、10℃20%下では100枚印刷後に発生した。現像器内撹拌により徐々に摩擦帯電量が増加するために生じると考えられる。
トナーIは10℃20%という低温低湿下では摩擦帯電が積極的に行われるために発生すると考えられる。
トナーIは10℃20%という低温低湿下では摩擦帯電が積極的に行われるために発生すると考えられる。
図7に示す現像ローラ上のトナー帯電量(実装状態でのトナーの帯電量)によって、単層構造トナーを用いた場合に発生するバックグラウンドへの現像を説明できる。25℃55%下で現像ローラ上のトナー帯電量が概ね20μ/gを越えるとバックグラウンドへの現像が発生している。一方、図7に示すようにカプセル構造トナーはブローオフ帯電量が60μC/g以上のものは実装状態での帯電量が約11μC/gで一定しており、連続印刷においても安定した帯電量を示す。
単層構造トナーのように帯電量が徐々に増加していくような挙動をせず、従ってバックグラウンドへの現像も発生しない。単層構造のトナーをみる限り、高すぎる帯電量は帯電過多を引き起こし印刷品質を低下させるという周知の事実を確認している。実際のトナー設計は帯電の低いトナーはかぶりやすいというこれもまた周知の事実とのトレードオフの間でバランスをとりながら行われる。しかしながら、カプセル構造のトナーに関しては、詳細に述べたように単層構造トナーに対して相対的に高いブローオフ帯電量を有することで単層構造トナーでは得にくい安定した帯電特性を得ることができるのである。これはカプセル構造トナーに極めて特徴的な帯電物性であり、また大きな優位性でもある。
以上の考察の結果、本発明者はブローオフ帯電量が60μC/g以上のカプセル構造トナーを用いることで、単層構造トナーではブローオフ帯電量を一定の範囲内に設けなければ用いることが難しかったという問題点を解決し、トナーの帯電特性の設計を容易にするとともに連続印刷において安定した高品質の印刷物を提供することができる画像形成装置を提供することができるに至った。
便宜的に負帯電型トナーを用いた反転現像を例に説明する。
再び図1に戻って、この装置の説明を行う。
図1は、画像形成装置の断面から見た構成を示している。
図において、接触式帯電部材1(以下、帯電ローラという)は導電性シャフト2を専用スプリング3により図中矢印A方向に回転する像担持体5(以下、感光体ドラムという)に圧接され従動、回転する。また、専用DC電源4により一定のDC電圧を印加することにより上記感光体ドラム5を一定電位に帯電させる。
本具体例では電源4から導電性シャフト2には−1350Vが印加されている。この条件下での帯電ローラ通過後の感光体ドラム表面電位Vp1は、−800Vであった。
再び図1に戻って、この装置の説明を行う。
図1は、画像形成装置の断面から見た構成を示している。
図において、接触式帯電部材1(以下、帯電ローラという)は導電性シャフト2を専用スプリング3により図中矢印A方向に回転する像担持体5(以下、感光体ドラムという)に圧接され従動、回転する。また、専用DC電源4により一定のDC電圧を印加することにより上記感光体ドラム5を一定電位に帯電させる。
本具体例では電源4から導電性シャフト2には−1350Vが印加されている。この条件下での帯電ローラ通過後の感光体ドラム表面電位Vp1は、−800Vであった。
次に、帯電した感光体ドラム5は潜像書き込み露光源6(以下、LEDヘッドという)により露光されて、外周面に静電潜像が形成され、その部分が現像領域に入る。
LEDヘッドにより潜像書き込みのなされた部分の感光体ドラム表面電位Vp2は、本具体例の場合−50Vである。現像剤担持体8(以下、現像ローラという)は図中矢印B方向に回転し、感光体ドラム5に適当な圧力で接している。現像ローラ8の金属シャフトには電源15から電圧が供給されている。本具体例では、電源15から現像ローラ8には現像電圧Vd−300Vが印加されている。
LEDヘッドにより潜像書き込みのなされた部分の感光体ドラム表面電位Vp2は、本具体例の場合−50Vである。現像剤担持体8(以下、現像ローラという)は図中矢印B方向に回転し、感光体ドラム5に適当な圧力で接している。現像ローラ8の金属シャフトには電源15から電圧が供給されている。本具体例では、電源15から現像ローラ8には現像電圧Vd−300Vが印加されている。
トナー供給ローラ14は図中C方向に回転し現像ローラに接触、回転している。トナーは現像ローラ8とトナー供給ローラ14の接触部で摩擦帯電する。一方、トナー供給ローラ14の金属シャフトには電源16から電圧が供給されている。本具体例では、電源16からトナー供給ローラ14には現像電圧Vs−450Vが印加されている。
従って、電荷を持ったトナーはトナー供給ローラ14に印加されている電圧と現像ローラ8に印加されている電圧との差で現像ローラ表面に運ばれ、現像剤層形成部材7(以下、現像ブレードという)によって、現像ローラ上に現像剤層を形成する。層厚は10〜50μm、好ましくは15〜30μm程度である。
従って、電荷を持ったトナーはトナー供給ローラ14に印加されている電圧と現像ローラ8に印加されている電圧との差で現像ローラ表面に運ばれ、現像剤層形成部材7(以下、現像ブレードという)によって、現像ローラ上に現像剤層を形成する。層厚は10〜50μm、好ましくは15〜30μm程度である。
図10には、トナーCとトナーHの現像ローラ上帯電量の供給ローラ14と現像ローラ8のニップ(両ローラのローラ半径の和と軸間距離の差)依存性を示す。
ニップ1mm以上で帯電量は飽和する。また一方、これ以上のニップ増加はEPカートリッジの回転負荷を増大させる。従って、本具体例ではニップ1mmの設定とした。
また、図1において供給ローラ14を取り去ってしまった時の帯電量は1μC/gと極端に小さかった。従って、実質的な帯電は供給ローラと現像ローラの接触部で行われていることが確認された。
ニップ1mm以上で帯電量は飽和する。また一方、これ以上のニップ増加はEPカートリッジの回転負荷を増大させる。従って、本具体例ではニップ1mmの設定とした。
また、図1において供給ローラ14を取り去ってしまった時の帯電量は1μC/gと極端に小さかった。従って、実質的な帯電は供給ローラと現像ローラの接触部で行われていることが確認された。
上述の構成からなる現像装置により上記静電潜像に現像剤(以下、トナーという)が現像される。そして、現像されたトナー像9は、転写部材11(以下、転写ローラという)により用紙上に転写される。また、上記画像形成装置は、転写残留トナーを回収する残留トナー回収部材12(以下、クリーニングローラという)は転写後感光体ドラム5上に残ったトナーを一旦回収し、用紙印刷間あるいはウオーミングアップ時等の現像がなされていない時に不図示の適当な手段により、回収時とは逆に感光体ドラム5上へと戻し、再び現像ローラ8により現像装置内へ回収するものである。
本具体例では負帯電型トナーを用い、Vp1<Vd<Vp2の関係にあるので現像領域では潜像に対しては現像が行われ、逆に感光体ドラム上の転写残留トナーは現像領域で回収されることになる。
次に、本発明で用いたカプセル構造トナーの製造方法の一例を説明する。
本発明におけるカプセルトナーのコア材及びシェル材に用いられる樹脂としては、ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられる。
本発明におけるカプセルトナーのコア材及びシェル材に用いられる樹脂としては、ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられる。
上記の熱可塑性樹脂のうち、ビニル樹脂を構成する単量体としては、例えば、スチレン、2,4−ジメチルスチレン、α−メチルスチレン、p−エチルスチレン、O−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−クロルスチレン、ビニルナフタレン等のスチレンもしくはスチレン誘導体、又はアクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸アミル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸イソオクチル、アクリル酸デシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸メトキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸グリシジル、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、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、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t−ブチル、メタクリル酸アミル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸イソオクチル、メタクリル酸デシル、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、メタクリル酸メトキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸グリシジル、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等のエチレン性モノカルボン酸及びそのエステル、又はエチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等の如きエチレン系不飽和モノオレフィン類、又は塩化ビニル、臭酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ギ酸ビニル、カプロン酸ビニル等のビニルエステル類、又はアクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等のエチレン性モノカルボン酸置換体、又はマレイン酸エステル等のエチレン性ジカルボン酸及びその置換体、例えばビニルメチルケトン等のビニルケトン類、又はビニルメチルエーテル等のビニルエーテル類が挙げられる。
これらの樹脂を単独或いは混合で用いて、コア材及びシェル材の樹脂とすることができる。
本発明に用いるコア材の樹脂を構成する単量体組成物中には必要に応じて架橋剤を添加することができる。一例として、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メタクリレート、2,2′−ビス(4−メタクリロキシジエトキジフェニル)プロパン、2,2′−ビス(4−アクリロキシジエトキジフェニル)プロパン、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メタクリレート、1、6−ヘキシレ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メタクリレート、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、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、等一般の架橋剤を用いることができる。また、必要に応じてこれらの架橋剤を2種以上組み合わせて用いることもできる。
本発明に用いるコア材の樹脂を構成する単量体組成物中には必要に応じて架橋剤を添加することができる。一例として、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メタクリレート、2,2′−ビス(4−メタクリロキシジエトキジフェニル)プロパン、2,2′−ビス(4−アクリロキシジエトキジフェニル)プロパン、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メタクリレート、1、6−ヘキシレ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メタクリレート、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、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、等一般の架橋剤を用いることができる。また、必要に応じてこれらの架橋剤を2種以上組み合わせて用いることもできる。
また、コア材用の熱可塑性樹脂を製造する際使用される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−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、その他のアゾ系又はジアゾ系重合開始剤、即ち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シカーボネイト、クメンヒドロパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイドのような過酸化物系重合開始剤が挙げられる。
本発明では、カプセルトナーの心材中に着色剤が含有されるが、従来のトナー用着色剤に用いられている染料、顔料等のすべてを使用することができる。本発明に用いられる着色剤としては、アセチレンブラック法、サーマルブラック法、チャンネルブラック法、ランプブラック法等により製造される各種のカーボンブラック、カーボンブラックの表面を樹脂で被覆しているグラフト化カーボンブラック、ブリリアントファーストスカーレット、フタロシアニンブルー、ニグロシン染料、ピグメントグリーンB、ローダミン−Bベース、パーマネントブラウンFG、ソルベントレッド49等及びそれらの混合物等を挙げることができる。
本発明において、更にコア材に帯電制御剤を添加することもでき、添加する負帯電性荷電制御剤としては、以下に述べる帯電制御剤に限定されるものでは勿論ないが、例として「アイゼンスピロンブラックTRH」(以上、保土ケ谷化学社製)合金属アゾ染料である「ボントロンS−31」、「ボントロンS−32」、「ボントロンS−34」「バリファーストブラック3804」(以上、オリエント化学社製)等、4級アンモニウム塩、例えば「C0PY CHARGE NX VP434」(ヘキスト社製)、ニトロイミダゾール誘導体銅フタロシアニン染料、サリチル酸のアルキル誘導体の金属錯体、例えば「ボントロンE−81」、「ボントロンE−82」、「ボントロンE−85」(以上、オリエント化学社製)等を挙げることができる。
正帯電性荷電制御剤としては、これも負帯電性荷電制御剤と同様に以下に述べる帯電制御剤に限定されるものではないが、一例としてニグロシン染料である「オイルブラックBS」、「ボントロンN−01」、「ボントロンN−07」、「ボントロンN−11」、「ニグロシンベースEX」、「オイルブラックSO」(以上、オリエント化学社製)等、3級アミンを側鎖として含有するトリフェニルメタン系染料、4級アンモニウム塩化合物、例えば「ボントロンP−51」(オリエント化学社製)、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド、「C0PY CHARGE PX VP435」(ヘキスト社製)等、ポリアミン樹脂、例えば「AFP−B」(オリエント化学社製)、イミダゾール誘導体等を挙げることができる。
コア材中には必要に応じて、耐オフセット性を改善する目的で、例えばポリオレフィン、脂肪酸金属塩、高級脂肪酸、脂肪酸エステル、部分ケン化脂肪酸エステル、高級アルコール、パラフィンワックス、シリコンオイル、アミド系ワックス、シリコンワニス、多価アルコールエステル、脂肪族フロロカーボン等のオフセット防止剤を任意の一種以上含有せしめても良い。
上記ポリオレフィンとしては、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ボリブテン等の樹脂が挙げられる。
上記ポリオレフィンとしては、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ボリブテン等の樹脂が挙げられる。
上記脂肪酸金属塩としては、例えばマレイン酸と亜鉛、マグネシウム、カルシウム等との金属塩;ステアリン酸と亜鉛、カドミウム、バリウム、鉛、鉄、ニッケル、コバルト、銅、アルミニウム、マグネシウム等との金属塩:二塩基性ステアリン酸鉛:オレイン酸と亜鉛、マグネシウム、鉄、コバルト、銅、鉛、カルシウム等との金属塩:パルミチン酸とアルミニウム、カルシウム等との金属塩:カプリル酸塩;カプロン酸鉛三・リノール酸と亜鉛、コバルト等との金属塩:リシノール酸カルシウム:リシノレイン酸と亜鉛、カドミウム等との金属塩及びこれらの混合物等が挙げられる。
上記脂肪酸エステルとしては、例えばマレイン酸エチルエステル、マレイン酸ブチルエステル、ステアリン酸メチルエステル、ステアリン酸ブチルエステル、パルミチン酸セチルエステル、モンタン酸エチレングリコールエステル等が挙げられる。上記部分ケン化脂肪酸エステルとしては、例えばモンタン酸エステルのカルシウム部分ケン化物等が挙げられる。
上記高級脂肪酸としては、例えばドデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リシノール酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セラコレイン酸等及びこれらの混合物を挙げることができる。上記高級アルコールとしては、例えばドデシルアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、パルミチルアルコール、ステアリルアルコール等を挙げることができる。
上記パラフィンワックスとしては、例えば天然パラフィン、マイクロワックス、合成パラフィン、塩素化炭化水素等が挙げられる。上記アミド系ワックスとしては、例えばステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、パルミチン酸アミド、ラウリル酸アミド、ベヘニン酸アミド、メチレンビスステアロアミド、エチレンビスステアロアミド、N,N′−m−キシリレンビスステアリン酸アミド、N,N′−m−キシリレンビス−12−ヒドロキジステアリン酸アミド、N,N′−イソフタル酸ビスステアリルアミド、N,N′−イソフタル酸ビス−12−ヒドロキシステアリルアミド等が挙げられる。
上記多価アルコールエステルとしては、例えばグリセリンステアレート、グリセリンリシノレート、グリセリンモノベヘネート、ソルビタンモノステアレート、プロピレングリコールモノステアレート、ソルビタントリオレート等が挙げられる。上記シリコンワニスとしては、例えばメチルシリコンワニス、フェニルシリコンワニス等が挙げられる。上記脂肪族フロロカーボンとしては、例えば四フッ化エチレン、六フッ化プロピレンの低重合化合物等が挙げられる。
上述した物質のうち少なくともコア樹脂となる重合性単量体と重合開始剤と着色剤を混合し必要に応じて架橋剤、ワックス、帯電制御剤等を添加混合する。
この混合物を分散媒に分散させて重合を行うことでコアとなる粒子を形成する。
分散媒としては、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコール、グリセリン、アセトニトリル、アセトン、イソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等が挙げられる。これらは単独あるいは混合して用いることができる。
この混合物を分散媒に分散させて重合を行うことでコアとなる粒子を形成する。
分散媒としては、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコール、グリセリン、アセトニトリル、アセトン、イソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等が挙げられる。これらは単独あるいは混合して用いることができる。
また、分散質の分散性を安定させる目的で分散安定剤を用いることもできる。分散安定剤としては公知のものを全て用いることができる。一例として、ポリビニルアルコール、ポリスチレンスルホン酸、ヒドロキシメチルセルロース、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、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンダデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、アリル−アルキル−ポリエーテルスルボン酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウム、カプリン酸ナトリウム、カプリル酸ナトリウム、カプロン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウム、3,3−ジスルホンジフェニル尿素−4,4−ジアゾ−ビス−アミノ−β−ナワトール−6−スルホン酸ナトリウム、オルト−カルボキシベンゼン−アゾ−ジメチルアニリン、2,2,5,5−テトラメチル−トリフェニルメタン−4,4−ジアゾ−ビス−β−ナフトール−ジスルホン酸ナトリウム、リン酸三カルシウム、水酸化第二鉄、水酸化チタン、水酸化アルミニウム、等が挙げられる。これらの分散安定剤は単独でまたは二種以上を併用して用いることができる。
以上のようにして調整された懸濁液を撹拌しながら50℃〜100℃に保つことで重合反応を進行或いは完了させる。
かかる重合反応の進行中或いは完了後に該懸濁液に第2番目の重合性単量体を添加しseed重合を行う。即ち、第1番目の重合によって得られた重合中或いは重合完了後の着色剤を含む熱可塑性樹脂粒子(以下中間粒子と表現する)の水系懸濁液に少なくともビニル重合性単量体とビニル重合開始剤を添加して中間粒子に吸収させた後、中間粒子中の単量体成分を重合させるものである。中間粒子中に吸収させるビニル重合性単量体等は、単独で添加してもよく、また予め水乳濁液として添加しても良い。添加する水乳濁液は、水にビニル重合性単量体とビニル重合開始剤を分散安定剤と共に乳化分散させたものであり、必要に応じて架橋剤、オフセット防止剤、荷電制御剤等を含有させることもできる。
かかる重合反応の進行中或いは完了後に該懸濁液に第2番目の重合性単量体を添加しseed重合を行う。即ち、第1番目の重合によって得られた重合中或いは重合完了後の着色剤を含む熱可塑性樹脂粒子(以下中間粒子と表現する)の水系懸濁液に少なくともビニル重合性単量体とビニル重合開始剤を添加して中間粒子に吸収させた後、中間粒子中の単量体成分を重合させるものである。中間粒子中に吸収させるビニル重合性単量体等は、単独で添加してもよく、また予め水乳濁液として添加しても良い。添加する水乳濁液は、水にビニル重合性単量体とビニル重合開始剤を分散安定剤と共に乳化分散させたものであり、必要に応じて架橋剤、オフセット防止剤、荷電制御剤等を含有させることもできる。
seed重合に用いるビニル重合開始剤、架橋剤、分散安定剤は、中間粒子の製造時に用いられるものと同様のものを用いても良いし、必要であれば例えば水溶性の重合開始剤を用いてシェルの重合条件を最適化することも可能である。
ここで用いる重合性単量体は重合後の樹脂のガラス転移温度が75℃以上となるように選択することが望ましい。即ち、シェル樹脂のガラス転移温度が75℃以上になるようにすることが望ましい。従来技術では、十分な耐ブロッキング性を確保するためにシェル樹脂のガラス転移温度を十分に高くしてカプセルトナーを作製することは報告されていない。
ここで用いる重合性単量体は重合後の樹脂のガラス転移温度が75℃以上となるように選択することが望ましい。即ち、シェル樹脂のガラス転移温度が75℃以上になるようにすることが望ましい。従来技術では、十分な耐ブロッキング性を確保するためにシェル樹脂のガラス転移温度を十分に高くしてカプセルトナーを作製することは報告されていない。
本発明の具体例で詳細に説明するように、最外層を構成する樹脂のガラス転移温度を75℃以上とすることは十分な耐ブロッキング特性を有する上で極めて有効である。
ビニル重合性単量体或いは水乳濁液の添加により、該ビニル重合性単量体は中間粒子表面を覆いコア粒子は若干膨潤する。そして、この状態でシェル樹脂となる重合性単量体成分の重合が進行、即ち中間粒子をコア粒子とするseed重合が行われカプセルトナーが完成する。
ビニル重合性単量体或いは水乳濁液の添加により、該ビニル重合性単量体は中間粒子表面を覆いコア粒子は若干膨潤する。そして、この状態でシェル樹脂となる重合性単量体成分の重合が進行、即ち中間粒子をコア粒子とするseed重合が行われカプセルトナーが完成する。
以上のような製造方法によれば低いエネルギーで十分に定着するコアと高温かつ高圧力下においてさえも優れた耐ブロッキング性を有することになるので、低温定着性と耐オフセット性が極めて高度にバランスしたカプセルトナーを得ることができる。
本発明におけるカプセルトナーの粒径は別段制約を受けるものではないが、平均粒径は通常3〜30μmが望ましい。
本発明におけるカプセルトナーには、必要に応じて、流動性向上剤、クリーニング性向上剤等を用いることができる。流動性向上剤としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等を挙げることができる。
本発明におけるカプセルトナーには、必要に応じて、流動性向上剤、クリーニング性向上剤等を用いることができる。流動性向上剤としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等を挙げることができる。
なお、シリカの微粉末は、Si−O−Si結合を有する微粉末であり、乾式法及び湿式法で製造されたもののいずれであってもよい。また、無水二酸化ケイ素のほか、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸亜鉛等いずれであってもよい。また、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、シリコンオイル、側鎖にアミンを有するシリコンオイル等により表面処理されたシリカの微粉末等を用いることができる。
クリーニング性向上剤としては、ステアリン酸亜鉛に代表される高級脂肪酸の金属塩、フッ素系高分子量体の微粒子粉末等がある。更に現像性を調整するための添加剤、例えばメタクリル酸メチルエステル、メタクリル酸ブチルエステル等の重合物の微粒子粉末等を用いてもよい。
本発明の熱圧力定着用カプセルトナーは、磁性体微粉末を含有するものであるときには単独で現像剤として用いられ、また磁性体微粉末を含有しないものであるときは、非磁性一成分系現像剤として単独で用いられる。
〈具体例2〉
次に、具体例2の発明について説明を行う。
従来、コロトロンあるいはスコロトロン方式とよばれる非接触型の帯電装置(転写装置)を用いて、像担持体(以下、感光体ドラムと呼ぶ)を帯電(転写)させる方式が一般的であった。
この方式は高電圧電源を必要とし、また原理的にオゾンの発生が避けられないものであり、オゾン除去フィルター等の付加装置を必要としていた。
次に、具体例2の発明について説明を行う。
従来、コロトロンあるいはスコロトロン方式とよばれる非接触型の帯電装置(転写装置)を用いて、像担持体(以下、感光体ドラムと呼ぶ)を帯電(転写)させる方式が一般的であった。
この方式は高電圧電源を必要とし、また原理的にオゾンの発生が避けられないものであり、オゾン除去フィルター等の付加装置を必要としていた。
オゾンレス方式は以上の問題点を解決し、接触型の帯電装置(転写装置)を用いて感光体ドラムを帯電(転写)させる方式であり、実質的にオゾンの発生をなくすことができるものであり、電源もより低い電圧値で使用することが可能である。
オゾンレス帯電(転写)装置には、円筒上のソリッドゴムを感光体ドラムに接触回転させて用いるローラ帯電装置、あるいは円筒ブラシを感光体ドラムに接触回転させて用いるブラシ帯電装置等がある。
上述したような利点を有するオゾンレスプロセスに低エネルギーで定着できるカプセルトナーを適用することができれば、低消費電力でかつオゾンレスの電子写真プロセスを完成させることができ、環境に及ぼす悪影響のない画像形成装置を提供することができるはずである。
本発明者は以上の目的を持って、カプセルトナーを用いたオゾンレスプロセスの開発に取り組んできた。
上述したような利点を有するオゾンレスプロセスに低エネルギーで定着できるカプセルトナーを適用することができれば、低消費電力でかつオゾンレスの電子写真プロセスを完成させることができ、環境に及ぼす悪影響のない画像形成装置を提供することができるはずである。
本発明者は以上の目的を持って、カプセルトナーを用いたオゾンレスプロセスの開発に取り組んできた。
しかしながら、オゾンレス方式は接触方式であるがゆえの技術的問題も有している。
即ち、EPカートリッジの使用時間が長くなると帯電(転写)装置にトナーが付着(あるいは固着)してくることが避け難くなるが、このような状態になった時、特に感光体ドラムの帯電に不具合が生じ易くなる。
これはトナーが帯電ローラ(ブラシ)表面に付着(固着)することで感光体ドラムの表面電位が低下し、印刷面にバックグラウンド現像等の異常印字が生じる現象である。
しかしながらこの現象は微量の付着(固着)では生じることはなく、実使用上はあまり問題にならない。
即ち、EPカートリッジの使用時間が長くなると帯電(転写)装置にトナーが付着(あるいは固着)してくることが避け難くなるが、このような状態になった時、特に感光体ドラムの帯電に不具合が生じ易くなる。
これはトナーが帯電ローラ(ブラシ)表面に付着(固着)することで感光体ドラムの表面電位が低下し、印刷面にバックグラウンド現像等の異常印字が生じる現象である。
しかしながらこの現象は微量の付着(固着)では生じることはなく、実使用上はあまり問題にならない。
本発明者の研究によれば、帯電装置表面へのトナー付着量が50μm(1mg/cm^2)以上にならなければ表面電位の低下は見られなかった。このような状態では帯電装置表面に層状に存在するトナーによって電源からの電圧が分圧され、帯電装置への実効電圧が減少してしまうことになり、表面電位の低下は当然生じるのであるが、このような状態は通常は発生しない。
しかしながら、カプセルトナーを用いた場合は極く微量が帯電装置表面に存在するだけで感光体ドラムの表面電位低下が見られたのである。
詳細な観察によると、それはカプセルトナーの体積固有電気抵抗率に強い依存性を示した。
しかしながら、カプセルトナーを用いた場合は極く微量が帯電装置表面に存在するだけで感光体ドラムの表面電位低下が見られたのである。
詳細な観察によると、それはカプセルトナーの体積固有電気抵抗率に強い依存性を示した。
図11は、カプセルトナーの体積固有電気抵抗率依存性の説明図である。
図に示すように、カプセルトナーにおいては、帯電装置(本発明ではゴムローラを例にしている、以下帯電ローラと呼ぶ)表面に付着したトナー量が僅かに0.05mg/cm^2(帯電ローラ表面にまばらにトナー粒子が存在する)程度の状態でも、logρが11.0以下では急速に感光体ドラム表面電位が低下した。この図からわかるように、logρが11.2以上あることがさらに好ましいといえる。
一方、同一条件下単層構造トナーの場合、logρが10以上であればこの現象は見られなかった。
このような挙動の差は以下の様に説明できる。
図に示すように、カプセルトナーにおいては、帯電装置(本発明ではゴムローラを例にしている、以下帯電ローラと呼ぶ)表面に付着したトナー量が僅かに0.05mg/cm^2(帯電ローラ表面にまばらにトナー粒子が存在する)程度の状態でも、logρが11.0以下では急速に感光体ドラム表面電位が低下した。この図からわかるように、logρが11.2以上あることがさらに好ましいといえる。
一方、同一条件下単層構造トナーの場合、logρが10以上であればこの現象は見られなかった。
このような挙動の差は以下の様に説明できる。
カプセルトナーを用いることの最大の利点は、高温保存性を犠牲にすることなく少ないエネルギーで定着できることにあるが、本発明者の研究では現実的にこの要求を満たすためには、コアに用いる樹脂とシェルに用いる樹脂との間にある程度の非相溶性が存在することが必要である。
これはコアとシェルがそれぞれコアでありシェルであるためには、その境界面が明確でなくてはならないということにほかならない。
これはコアとシェルがそれぞれコアでありシェルであるためには、その境界面が明確でなくてはならないということにほかならない。
カプセルトナーはシェル樹脂がコアよりも硬くなくてはならないわけであるが、非相溶性を保ちつつこの要求を満足するために、シェル樹脂の極性はコアのそれよりも高い(即ち、電気抵抗値の小さくなりがちな)ものを使用することが必要になる。
具体例で述べるように、本発明でのカプセルトナーはコア樹脂に対してシェル樹脂に極性の高いものを用いている。即ち、カプセルトナーは表面が内部よりも電気抵抗が小さくなりやすいわけである。
従って、内部抵抗(体積固有電気抵抗率)を大きく保っておかなければ、トナー表面を伝わって感光体ドラム表面(同様にトナー粒子表面からも)から電荷が減衰してしまう。
これが、カプセルトナーが単層トナーよりも体積固有電気抵抗率を高く保たなければならない理由であると考えられる。
従って、内部抵抗(体積固有電気抵抗率)を大きく保っておかなければ、トナー表面を伝わって感光体ドラム表面(同様にトナー粒子表面からも)から電荷が減衰してしまう。
これが、カプセルトナーが単層トナーよりも体積固有電気抵抗率を高く保たなければならない理由であると考えられる。
比較検討として、シェル樹脂にコア樹脂にも用いているスチレンを用いてみたところ単層構造のトナーと同様により低い抵抗値まで感光体ドラム表面電位の低下は見られなかった。しかしながら、この系ではコアとシェルの境界面が明確にならないためか、具体例と同量のシェルでは高温保存性が満足されなかった。
高温保存性を満足させるにはほぼ倍量のシェル樹脂が必要であったが、この時の定着性は単層構造トナーに対して何らの優位性もなく、カプセルトナーとすることの意義が見出せなかった。
従って、優れた定着性能と高温保存性を高度にバランスさせるためには、シェル樹脂とコア樹脂の非相溶性が必須であり、そのためにはどうしてもコアに対して電気抵抗値の低い(コア樹脂よりも極性構造の樹脂)を用いる必要がある。
従って、優れた定着性能と高温保存性を高度にバランスさせるためには、シェル樹脂とコア樹脂の非相溶性が必須であり、そのためにはどうしてもコアに対して電気抵抗値の低い(コア樹脂よりも極性構造の樹脂)を用いる必要がある。
即ち、カプセルトナーをオゾンレスプロセス(特にトナーリサイクルプロセスを同時に行う)において使用するためには、上述したような体積固有電気抵抗率を満足させる必要があると言える。
以上述べた実験的事実からして、転写残留トナーを最終的に現像ローラで回収するトナーリサイクルを伴うプロセスにおいてはカプセルトナーの体積固有電気抵抗率を高く保つことはより重要である。
以上述べた実験的事実からして、転写残留トナーを最終的に現像ローラで回収するトナーリサイクルを伴うプロセスにおいてはカプセルトナーの体積固有電気抵抗率を高く保つことはより重要である。
この方式では転写残留トナーは現像ローラに回収される前に、帯電ローラ表面に一時的にせよ接触することが避けられない。
従って、長時間のランニングにおいてはトナーが帯電ローラ表面に常時接触していることになる。
即ち、カプセルトナーの体積固有電気抵抗率が先に述べた条件を満足しなければ、満足な印刷品質は得られないということになる。
従って、長時間のランニングにおいてはトナーが帯電ローラ表面に常時接触していることになる。
即ち、カプセルトナーの体積固有電気抵抗率が先に述べた条件を満足しなければ、満足な印刷品質は得られないということになる。
なお、上述の体積固有電気抵抗率は以下の方法で測定した。
体積固有抵抗は被測定対象物を3g秤量錠剤形成器にてサンプル作製した後、安藤電気(株)製誘電体損測定器TR−10C型を用い発振器周波数1KHzの条件下で測定、以下の式により対数値として求めた。
logρ=log[(A/t)×(1/Gx)]
logρ:体積固有抵抗(対数値)
Gx=(CONDUCTANCE Ratio)×R
R:CONDUCTANCE 測定値
A:電極面積(11.34cm^2)
t:資料厚み(2mm)
体積固有抵抗は被測定対象物を3g秤量錠剤形成器にてサンプル作製した後、安藤電気(株)製誘電体損測定器TR−10C型を用い発振器周波数1KHzの条件下で測定、以下の式により対数値として求めた。
logρ=log[(A/t)×(1/Gx)]
logρ:体積固有抵抗(対数値)
Gx=(CONDUCTANCE Ratio)×R
R:CONDUCTANCE 測定値
A:電極面積(11.34cm^2)
t:資料厚み(2mm)
本発明者は以上の結果に基づいて、オゾンレスプロセス、特にトナーリサイクル方式を伴うオゾンレスプロセスにおいて、定着性能と高温保存性を高度に兼ね備えたカプセルトナーをその体積固有電気抵抗率が11.0以上になるような条件で使用することで低消費電力かつオゾンレスであり、優れた印刷品質を提供することのできる電子写真プロセスを完成するに至った。
便宜的に負帯電型トナーを用いた反転現像を例に説明する。
図12は、本発明の具体例が使用される一例を示す画像形成装置の概略構成図である。
図1において、接触式帯電部材1(以下、帯電ローラという)は図中矢印B方向に回転し、導電性シャフト2を専用スプリング3により図中矢印A方向に回転する像担持体5(以下、感光体ドラムという)に圧接される。接触式帯電部材1に対して、専用DC電源4により一定のDC電圧を印加することにより上記感光体ドラム5を一定電位に帯電させる。
本具体例では電源4から導電性シャフト2には−1350Vが印加されている。この条件下での帯電ローラ通過後の感光体ドラム表面電位Vp1は、−800Vであった。
図12は、本発明の具体例が使用される一例を示す画像形成装置の概略構成図である。
図1において、接触式帯電部材1(以下、帯電ローラという)は図中矢印B方向に回転し、導電性シャフト2を専用スプリング3により図中矢印A方向に回転する像担持体5(以下、感光体ドラムという)に圧接される。接触式帯電部材1に対して、専用DC電源4により一定のDC電圧を印加することにより上記感光体ドラム5を一定電位に帯電させる。
本具体例では電源4から導電性シャフト2には−1350Vが印加されている。この条件下での帯電ローラ通過後の感光体ドラム表面電位Vp1は、−800Vであった。
次に、帯電した感光体ドラム5は潜像書き込み露光源6(以下、LEDヘッドという)により露光され、感光体ドラム5上に静電潜像が形成され、現像領域に入る。LEDヘッドにより潜像書き込みのなされた部分の感光体ドラム表面電位Vp2は、本具体例の場合−50Vである。現像剤担持体8(以下、現像ローラという)は図中矢印C方向に回転し、感光体ドラムに適当な圧力で接している。現像ローラ8の金属シャフトには電源15から電圧が供給されている。本具体例では、電源15から現像ローラ8には現像電圧Vd−300Vが印加されている。
また、現像ローラ上に現像剤層を形成する現像剤層形成部材7(以下、現像ブレードという)は現像ローラに適当な圧力で接し、10〜50μm、好ましくは15〜30μm程度のトナー層を現像ローラ上に形成する。
上述の構成からなる現像装置により上記静電潜像に現像剤(以下、トナーという)が現像される。そして、現像されたトナー像9は、転写部材11(以下、転写ローラという)により用紙上に転写される。また、上記画像形成装置は、転写残留トナーを回収する残留トナー回収部材12(以下、クリーニングローラという)は転写後感光体ドラム5上に残ったトナーを一旦回収し、用紙印刷間あるいはウオーミングアップ時等の現像がなされていない時に不図示の適当な手段により、回収時とは逆に感光体ドラム5上へと戻し、再び現像ローラ8により現像装置内へ回収するものである。
上述の構成からなる現像装置により上記静電潜像に現像剤(以下、トナーという)が現像される。そして、現像されたトナー像9は、転写部材11(以下、転写ローラという)により用紙上に転写される。また、上記画像形成装置は、転写残留トナーを回収する残留トナー回収部材12(以下、クリーニングローラという)は転写後感光体ドラム5上に残ったトナーを一旦回収し、用紙印刷間あるいはウオーミングアップ時等の現像がなされていない時に不図示の適当な手段により、回収時とは逆に感光体ドラム5上へと戻し、再び現像ローラ8により現像装置内へ回収するものである。
本具体例では負帯電型トナーを用い、Vp1<Vd<Vp2の関係にあるので現像領域では潜像に対しては現像が行われ、逆に感光体ドラム上の転写残留トナーは現像領域で回収されることになる。
図13には、図12の装置のクリーニングローラ12の代わりにクリーニングブレード18を設けた画像形成装置を示す。
この例では転写残留トナーはクリーニングブレード18で機械的に回収され回収ボックス19にためられる。
図13には、図12の装置のクリーニングローラ12の代わりにクリーニングブレード18を設けた画像形成装置を示す。
この例では転写残留トナーはクリーニングブレード18で機械的に回収され回収ボックス19にためられる。
図11に、図1に示す画像形成装置に異なる体積固有抵抗率のトナーを用いて印刷を行った時のVp1を示す。
本発明のトナーの詳細な製造方法は後述に詳しいが、体積固有電気抵抗率は着色剤であるカーボンブラックの添加量を変量して調整した。
本発明のトナーの詳細な製造方法は後述に詳しいが、体積固有電気抵抗率は着色剤であるカーボンブラックの添加量を変量して調整した。
感光体ドラム表面電位Vp1は、印刷DYUTY10%で5枚印刷した後の測定値とした。また、この時の帯電ローラ上のトナー付着量は0.05mg/cm^2であった。
本発明では、以下に示すカプセル構造のトナーを用いることで接触現像方式の有する問題点を解決し、利点である簡素な構造を充分に活かすことができた。
本発明では、以下に示すカプセル構造のトナーを用いることで接触現像方式の有する問題点を解決し、利点である簡素な構造を充分に活かすことができた。
本発明の熱圧力定着用カプセルトナーは、磁性体微粉末を含有するものであるときには単独で現像剤として用いられ、また磁性体微粉末を含有しないものであるときは、非磁性一成分系現像剤、またはキャリアと混合して二成分系の現像剤を調製して用いることができる。キャリアとしては、特に限定されないが、鉄粉、フェライト、ガラスビーズ等、又はそれらの樹脂被覆したもの、更にはマグネタイト微粉、フェライト微粉を樹脂中に練り込んだ樹脂キャリア等が用いられ、トナーのキャリアに対する混合比は0.5〜20重量部である。またキャリアの粒径としては、15〜500μmのものが用いられる。
〈具体例3〉
次に具体例3について説明をする。
一般にトナーは樹脂を主成分に、内添加剤としてカーボン等の着色剤、帯電特性を支配する帯電制御剤、オフセットを防ぐワックス等が適量用いられ、トナーに要求される諸特性を満足するよう材料設計がなされる。
次に具体例3について説明をする。
一般にトナーは樹脂を主成分に、内添加剤としてカーボン等の着色剤、帯電特性を支配する帯電制御剤、オフセットを防ぐワックス等が適量用いられ、トナーに要求される諸特性を満足するよう材料設計がなされる。
トナーに要求される特性のうちでも印字品質を直接に左右する帯電特性は特に重要である。帯電量が低いとバックグラウンドかぶりを生じ易く、ドットやラインの再現性も低下する傾向にある。
また、高すぎると現像効率が悪くなったり、転写で過大なエネルギーを必要とし電子写真プロセスの設計を難しくする。
また、高すぎると現像効率が悪くなったり、転写で過大なエネルギーを必要とし電子写真プロセスの設計を難しくする。
従って、トナーの帯電量は所望する狭い範囲内で制御する必要があるが、帯電量は当然のことながら、異なる環境下でもまた長時間のランニング印字後も安定していることが要求される。
しかしながらこれらの要求を満足することは容易ではない。CCAやカーボンのような材料は分散質であるため理論的にもまた実際得られるトナーでも主成分である樹脂中に一定の分布をもって分散している。この分布が極端に狭ければ問題ないわけだが現実的には困難である。
しかしながらこれらの要求を満足することは容易ではない。CCAやカーボンのような材料は分散質であるため理論的にもまた実際得られるトナーでも主成分である樹脂中に一定の分布をもって分散している。この分布が極端に狭ければ問題ないわけだが現実的には困難である。
一般的にランニングにおいては特定の電荷を有する粒子が優先的に消費されやすいので、トナーが幅広い帯電量分布を有していると、現像器内にはより帯電量分布の広くなったトナーが残りランニングでのかぶりを増大させドットやラインの再現性を低下させ印字品質を低下させたりする。また、CCAやカーボンは極性物質であるため水分子を吸着したり解離したりしやすく環境による変化も生じやすい。
この結果、トナー粒子の電気抵抗が変化しやすくなり、電荷の授受に影響が生じ環境変化を生じやすくなる。
これらの極性物質はその特性上樹脂と混合しにくいためトナー粒子表面に局在したり、特定粒子に偏在したりしやすくなる。
このような性質はCCAやカーボンを用いる限り避けられないものである。
これらの極性物質はその特性上樹脂と混合しにくいためトナー粒子表面に局在したり、特定粒子に偏在したりしやすくなる。
このような性質はCCAやカーボンを用いる限り避けられないものである。
そこでこの具体例では、トナーの帯電特性を初期特性は勿論のこと環境変化やランニング印字の後であっても変化せず、かつシャープな電荷分布を有するトナーを提供し、印字品質の劣化しない画像を安定的に印刷できるようにする。
本発明者らは、鋭意研究の結果、少なくとも熱可塑性樹脂と着色剤を構成材料とする熱圧力定着用トナーにおいて、最外層を構成するシェル層の体積固有抵抗が該最外層シェルのより内側にあるシェル層またはコアを構成する最も体積電気抵抗率の低い構成要素よりも大きいことを特徴とするカプセル構造のトナーとすることが極めて有効であることを見出した。
より具体的には、帯電制御剤(以下CCAと略す)とカーボンという極性物質を分散質として含有するコア粒子の外側を樹脂のみで構成されるシェルで覆うことでこれら極性物質が直接に帯電付与部剤、例えば現像ローラ等と接触することを避け、粒子ごとの帯電量ばらつきを小さくし、また同様に環境に受ける影響も小さくし優れた特性のトナーとすることができることを見出した。
また、この場合シェルには電荷を授受すると考えられるCCA粒子が表面に存在しないため、本トナーの摩擦帯電は現像ローラ等の帯電付与部剤表面とシェル層を介してコア粒子中に存在するCCAとの間の電荷授受で行われると考えられる。
従って、シェルが厚すぎると電荷授受のための障壁が大きくなるため、帯電の立ち上がりの悪い、或いは帯電量の低いトナーになってしまう。
従って、シェルが厚すぎると電荷授受のための障壁が大きくなるため、帯電の立ち上がりの悪い、或いは帯電量の低いトナーになってしまう。
本発明者は、シェルの厚さについても考察と実験を行いコア樹脂に対して0.4〜4重量部が妥当であるという結論に達した。
本発明のトナーは、少なくとも熱可塑性樹脂と着色剤を含有するコア材と、そのコア材の表面を被覆するよう設けたシェル材とにより構成される。
本発明のトナーは、少なくとも熱可塑性樹脂と着色剤を含有するコア材と、そのコア材の表面を被覆するよう設けたシェル材とにより構成される。
この具体例3の主旨を改めてまとめると、
1.少なくとも熱可塑性樹脂と着色剤から構成され、重合により熱可塑性樹脂となる重合性単量体を2種類以上用いるカプセル構造のトナーとする。
2.最外層を構成するシェル層はCCAやカーボンといった極性物質を含有せず、重合性単量体とこれを樹脂たらしめる重合開始剤あるいは架橋剤といった一連の物質のみを用いて合成される。従って、該最外層シェル層は、より内側にあるシェル層またはコアを構成する最も体積電気抵抗率の低い構成要素よりも大きい。
3.最外層を構成する樹脂の含有量がコアを構成する樹脂の0.1以上4重量部以下である。なお、コアの粒径は、1〜30μmのものが適する。
1.少なくとも熱可塑性樹脂と着色剤から構成され、重合により熱可塑性樹脂となる重合性単量体を2種類以上用いるカプセル構造のトナーとする。
2.最外層を構成するシェル層はCCAやカーボンといった極性物質を含有せず、重合性単量体とこれを樹脂たらしめる重合開始剤あるいは架橋剤といった一連の物質のみを用いて合成される。従って、該最外層シェル層は、より内側にあるシェル層またはコアを構成する最も体積電気抵抗率の低い構成要素よりも大きい。
3.最外層を構成する樹脂の含有量がコアを構成する樹脂の0.1以上4重量部以下である。なお、コアの粒径は、1〜30μmのものが適する。
本発明の熱圧力定着用カプセルトナーは、磁性体微粉末を含有するものであるときには単独で現像剤として用いられ、また磁性体微粉末を含有しないものであるときは、非磁性一成分系現像剤、またはキャリアと混合して二成分系の現像剤を調製して用いることができる。キャリアとしては、特に限定されないが、鉄粉、フェライト、ガラスビーズ等、又はそれらの樹脂被覆したもの、更にはマグネタイト微粉、フェライト微粉を樹脂中に練り込んだ樹脂キャリア等が用いられ、トナーのキャリアに対する混合比は0.5〜20重量部である。またキャリアの粒径としては、15〜500μmのものが用いられる。
〈具体例4〉
次に具体例4についての説明を行う。
近年、環境問題の観点からいわゆるオゾンレス方式の電子写真方式が提案され、また実用化されている。これは像担持体(以下感光体ドラムと呼ぶ)の帯電を帯電部材の接触によって行う方式であり、転写行程も同様の方式によりオゾンレスを可能にする。
これにより、従来のコロナ方式による帯電及び転写方式に比較して実質的にオゾンの発生のない電子写真プロセスを行うことができる。
次に具体例4についての説明を行う。
近年、環境問題の観点からいわゆるオゾンレス方式の電子写真方式が提案され、また実用化されている。これは像担持体(以下感光体ドラムと呼ぶ)の帯電を帯電部材の接触によって行う方式であり、転写行程も同様の方式によりオゾンレスを可能にする。
これにより、従来のコロナ方式による帯電及び転写方式に比較して実質的にオゾンの発生のない電子写真プロセスを行うことができる。
しかしながら、この方式には問題点もある。帯電部材を感光体ドラムに接触して用いるためクリーニング不良等により感光体ドラム上に存在するトナーが付着しやすく、また一旦付着したトナーは帯電部材表面で感光体ドラムとの間でストレスを受け溶融、固着しやすく、このような現象が生じてしまうと感光体ドラムは正常な帯電電位を得ることができなくなり、印刷不良が生じることになる。
このような現象はいわゆる低温定着トナーを用いる画像形成装置においては、特に発生しやすい。
低温定着トナーとは定着行程でのエネルギー消費を最小限に抑え、高い定着性能を得ることを目的としたトナーのことである。このトナーはコアとその外周を包囲するシェル樹脂とから成るカプセル構造をしている。カプセル構造のトナーは、コア(核)に溶け易い樹脂をシェル(殻)に溶けにくい樹脂を配置するのが主な特徴となっている。
低温定着トナーとは定着行程でのエネルギー消費を最小限に抑え、高い定着性能を得ることを目的としたトナーのことである。このトナーはコアとその外周を包囲するシェル樹脂とから成るカプセル構造をしている。カプセル構造のトナーは、コア(核)に溶け易い樹脂をシェル(殻)に溶けにくい樹脂を配置するのが主な特徴となっている。
これによって、低温定着性と保存性を両立させることが原理的には可能となる。
しかしながら、本発明者の研究によればこのようなトナーは上述のような優れた特徴を有する一方で技術的な難題も有している。
定着しやすいトナーは一般的に機械的ストレスに弱く、長時間の使用によって一般に変形しやすい。このため帯電部材への固着が従来のトナーより発生しやすい。
しかしながら、本発明者の研究によればこのようなトナーは上述のような優れた特徴を有する一方で技術的な難題も有している。
定着しやすいトナーは一般的に機械的ストレスに弱く、長時間の使用によって一般に変形しやすい。このため帯電部材への固着が従来のトナーより発生しやすい。
これは、以下のように考えられる。
カプセルトナーは輸送時あるいはトナーカートリッジ単体での保管時等トナーに大きな圧力が加わらないような条件下では保存性は満足するが、実際の使用時のように比較的高い圧力が加わる条件下では変形しやすい。実使用時には感光体ドラムと帯電部材等の間で一定の圧力を受けるが、この時個々の粒子の中には受けた圧力によって高温になっているものもあると考えられる。そもそもカプセルトナーは低い温度で軟化するように材料設計してあるので、温度と圧力の両方が高い状態では変形しやすくなり、その結果帯電部材等の表面に固着しやすくなる。
カプセルトナーは輸送時あるいはトナーカートリッジ単体での保管時等トナーに大きな圧力が加わらないような条件下では保存性は満足するが、実際の使用時のように比較的高い圧力が加わる条件下では変形しやすい。実使用時には感光体ドラムと帯電部材等の間で一定の圧力を受けるが、この時個々の粒子の中には受けた圧力によって高温になっているものもあると考えられる。そもそもカプセルトナーは低い温度で軟化するように材料設計してあるので、温度と圧力の両方が高い状態では変形しやすくなり、その結果帯電部材等の表面に固着しやすくなる。
また、接触帯電方式にいわゆるトナーリサイクル方式を組み合わせた電子写真装置もある。これは、オゾンレスでありしかも廃トナーを出さない画期的な方式である。しかしながら高度な技術、信頼性もまた要求される。
本方式では、クリーニング部材から感光体ドラムに戻された転写残留トナーが現像器に回収される過程で帯電行程、即ち、帯電部材と感光体ドラムの接触点を通過するためトナーが帯電部材に付着する機会が多くなる。
従って、本方式ではトナーリサイクルを伴わない方式に比較し、帯電部材へのトナー付着に関してはより一層の注意を払う必要がある。
本方式では、クリーニング部材から感光体ドラムに戻された転写残留トナーが現像器に回収される過程で帯電行程、即ち、帯電部材と感光体ドラムの接触点を通過するためトナーが帯電部材に付着する機会が多くなる。
従って、本方式ではトナーリサイクルを伴わない方式に比較し、帯電部材へのトナー付着に関してはより一層の注意を払う必要がある。
この具体例では、低温定着トナー、より具体的には構成樹脂のうちガラス転移温度の最も低い樹脂の値が60℃以下であるトナーを用い、像担持体への帯電手段が帯電部材を該像担持体に接触させて行う接触帯電方式である電子写真方式の画像形成装置において、帯電部材へのトナー固着を防止し長期間の使用でも像担持体の表面電位を安定させ優れた印刷品質を行う画像形成装置を提供する。なお、これは、帯電部材のみならず像担持体に接触する転写ローラクリーニングローラ等の全ての部材に適用して効果があるものである。
本発明者らは、鋭意研究の結果、構成樹脂のうちガラス転移温度の最も低い樹脂の値が60℃以下であるトナーを用いる電子写真方式の画像形成装置においては、帯電部材の純水を用いて測定した接触角が90°以上であるように設計することによって上述の課題を解決できるという結論に達した。接触角が大きい表面特性を有する帯電部材を用いることは帯電部材表面へのトナー、紙粉等付着、固着を防ぐ効果があると考えられ、このような表面特性を有する接触帯電部材を用いることは、低温定着トナーを用いる電子写真プロセスには必要不可欠であり、更には低温定着トナーを用いトナーリサイクル方式を伴う接触帯電方式の電子写真プロセスにはより一層重要であることを見出し本発明を完成するに至った。
この具体例で使用する装置は、具体例2の説明に使用した図12の画像形成装置とすることができる。
図12の装置においては、帯電ローラ1の表面には、印刷動作を繰り返すうちにクリーニングローラ12により感光体ドラム5へ戻されたトナーが付着する機会が存在する。
図12の装置においては、帯電ローラ1の表面には、印刷動作を繰り返すうちにクリーニングローラ12により感光体ドラム5へ戻されたトナーが付着する機会が存在する。
図13に示した装置は、クリーニングローラのかわりにブレード方式の転写残留トナー回収部材18を設けていた。この図13に示す画像形成装置では、クリーニングブレード18によって回収された転写残留トナーは回収トナーBOX19にためられ、図12の装置のように感光体ドラムを通じて現像ローラで回収されることはない。
従って、構造的には帯電ローラにトナーが付着することはない。
しかしながら、実際にはランニングによってクリーニングブレードの能力が低下し(感光体ドラムに圧接する部分の磨耗等が原因)、クリーニング不良が発生する危険性は拭いきれない。
しかしながら、実際にはランニングによってクリーニングブレードの能力が低下し(感光体ドラムに圧接する部分の磨耗等が原因)、クリーニング不良が発生する危険性は拭いきれない。
図22は、本発明の具体例を表す帯電ローラ概略断面図である。
図の帯電ローラは、下記の構成をしている。
(ア)導電性のシャフト21の周りに導電性の接着剤22を塗布する。
(イ)導電性の接着剤22の周りにイオン伝導により半導電性に調整されたエピクロルヒドリンゴムからなる弾性層23を設ける。
(ウ)上記弾性層23の表面を溶剤により一定濃度に調整されたイソシアネート溶液を含浸させて、一定温度で加熱硬化処理(イソシアネート処理)部24を設けた。
図の帯電ローラは、下記の構成をしている。
(ア)導電性のシャフト21の周りに導電性の接着剤22を塗布する。
(イ)導電性の接着剤22の周りにイオン伝導により半導電性に調整されたエピクロルヒドリンゴムからなる弾性層23を設ける。
(ウ)上記弾性層23の表面を溶剤により一定濃度に調整されたイソシアネート溶液を含浸させて、一定温度で加熱硬化処理(イソシアネート処理)部24を設けた。
図23は、比較例に用いた帯電ローラを表す概略断面図である。図23において、帯電ローラは下記の構成とされている。
(ア)導電性のシャフト31の周りに導電性の接着剤32を塗布する。
(イ)導電性の接着剤32の周りにイオン伝導により半導電性に調整されたウレタンゴムからなる弾性層23を円筒状に設ける。
(ウ)上記弾性層23の周りを導電性カーボンにより半導電性に調整されたウレタン樹脂からなる表面層24を反ギア側で薄くなるように被覆する。
(ア)導電性のシャフト31の周りに導電性の接着剤32を塗布する。
(イ)導電性の接着剤32の周りにイオン伝導により半導電性に調整されたウレタンゴムからなる弾性層23を円筒状に設ける。
(ウ)上記弾性層23の周りを導電性カーボンにより半導電性に調整されたウレタン樹脂からなる表面層24を反ギア側で薄くなるように被覆する。
図24は、ディッピング方式を用いた上記イソシアネートやウレタン樹脂の塗布工程を表す概略説明図である。
この図において、ゴム弾性層42のみからなるゴムローラ41は、一端のシャフト43に引き上げ用チャック45を付けて塗布装置47と連結され上下移動できるようになっている。また、ゴムローラ41は、塗布液44中に入るシャフト43部分に、保護カバー46が設けられている。
この図において、ゴム弾性層42のみからなるゴムローラ41は、一端のシャフト43に引き上げ用チャック45を付けて塗布装置47と連結され上下移動できるようになっている。また、ゴムローラ41は、塗布液44中に入るシャフト43部分に、保護カバー46が設けられている。
塗布装置47は、チャック45側を上にして、ゴムローラ41をタンク48内の塗布液44中に投入する。そして、塗布装置47は、ゴムローラ41を一定の速度で引き上げ、塗布液44を塗布する。
このとき、本発明の比較例に用いた帯電ローラは、ゴムローラ41をウレタンゴムとし、塗布液44は溶剤で一定粘度に調整されたナイロン樹脂液やウレタン樹脂液として製造されたものである。
このとき、本発明の比較例に用いた帯電ローラは、ゴムローラ41をウレタンゴムとし、塗布液44は溶剤で一定粘度に調整されたナイロン樹脂液やウレタン樹脂液として製造されたものである。
一方、本発明の具体例は、ゴムローラ41はエピクロルヒドリンゴムとし、塗布液44は溶剤で一定濃度に調整されたイソシアネート溶液として製造されたものである。このとき、イソシアネート溶液は、ナイロン樹脂液やウレタン樹脂液よりも十分粘度を低く設定してある。これは、イソシアネート溶液がゴムローラ41の表面に積層されると、絶縁性であるイソシアネートの絶縁層により帯電不良を発生させてしまうからである。そのため、イソシアネート溶液は、液だれが発生せず、引き上げ方向によらずほぼ均一にゴムローラ表面に微少量付着する。
また、表面に付着したイソシアネート溶液は、本塗布工程の後加熱されることで、エピクロルヒドリンゴムのゴム分子中にほとんど取り込まれ、イソシアネートとなっている。
つまり、本発明の具体例は、従来のような表面層は有さず、エピクロルヒドリンゴム分子中でイソシアネートを硬化させて、適当な電気的絶縁性や撥水性を具備したことを特徴としている。
また、本発明ではイソシアネート溶液への含浸時間を変化させることで表面撥水性を種々変化させている。
つまり、本発明の具体例は、従来のような表面層は有さず、エピクロルヒドリンゴム分子中でイソシアネートを硬化させて、適当な電気的絶縁性や撥水性を具備したことを特徴としている。
また、本発明ではイソシアネート溶液への含浸時間を変化させることで表面撥水性を種々変化させている。
以上の方法により作製した帯電ローラの接触角測定を協和界面科学株式会社製接触角測定装置 FACE CA−Sロール型を用いて測定した。
測定液には純水を用いた。滴下前液滴の大きさは2mmとし、被測定物に滴下した後10秒後の数値を測定値とした。
測定液には純水を用いた。滴下前液滴の大きさは2mmとし、被測定物に滴下した後10秒後の数値を測定値とした。
図25には、イソシアネート溶液への含浸時間と帯電ローラ接触角の関係を示す。
含浸時間を長くすることで接触角が大きくなる(撥水性がよくなる)ことがわかる。
次に本発明で用いたトナーの製造方法を述べる。
スチレン67.5重量部、アクリル酸−n−ブチル32.5重量部にオフセット防止剤として低分子量ポリエチレン1.5重量部、帯電制御剤「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土ケ谷化学社製)1重量部、カーボンブラック(Printex Lデグサ社製)7重量部及び2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1重量部を加え、アトライター(「MA−01SC」、三井三池化工機社製)に投入し15℃にて10時間分散し、重合性組成物を得た。
含浸時間を長くすることで接触角が大きくなる(撥水性がよくなる)ことがわかる。
次に本発明で用いたトナーの製造方法を述べる。
スチレン67.5重量部、アクリル酸−n−ブチル32.5重量部にオフセット防止剤として低分子量ポリエチレン1.5重量部、帯電制御剤「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土ケ谷化学社製)1重量部、カーボンブラック(Printex Lデグサ社製)7重量部及び2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1重量部を加え、アトライター(「MA−01SC」、三井三池化工機社製)に投入し15℃にて10時間分散し、重合性組成物を得た。
また、ポリアクリル酸8重量部、ジビニルベンゼン0.35重量部を溶解したエタノール180重量部を用意しこれに蒸留水600重量部を加え重合のための分散媒を用意した。この分散媒に重合性組成物を添加し、TKホモミキサー(「M型」、特殊機化工業社製)にて15℃、8000回転の条件下10分間分散させた。次に、得られた分散溶液を1リットルのセパラブルフラスコ中に移し、窒素気流下100r.p.m.で撹拝しながら85℃にて12時間反応させた。ここまでの段階で該重合性組成物の重合反応によって得られた分散質を中間粒子と呼ぶことにする。
次いでメタクリル酸メチル9.5重量部、アクリル酸−n−ブチル0.5部、2,2′−アゾビスイソブチロニトリル0.5重量部、ラウリル硫酸ナトリウム0.1重量部、水80重量部からなる水乳濁液Aを調製した。この水乳濁液Aを4重量部を滴下し、該中間粒子を膨潤させた。滴下後、直ちに光学顕微鏡にて観察を行ったところ、乳濁液滴は全く見られず膨潤が極めて短時間のうちに完了していることが確かめられた。
そこで、窒素下にて撹拝を続けながら2段目の重合として85℃で10時間反応せしめた。冷却後、0.5N塩酸水溶液にて分散媒を溶かし、濾過、水洗を経て風乾後、40℃にて10時間、10mmHgで減圧乾燥し、風力分級機にて分級し、平均粒径7μmのカプセルトナーを得た。
このカプセルトナー50重量部に、疎水性シリカ微粉末「アエロジルR−972」(日本アエロジル社製)0.35重量部を加えて混合し、本発明のカプセルトナーを得た。
なお、本発明で得られるカプセルトナーのコア由来のガラス転移温度は35℃であった。
なお、本発明で得られるカプセルトナーのコア由来のガラス転移温度は35℃であった。
また、水乳濁液Aのみを単独で重合した時に得られる熱可塑性樹脂のガラス転移温度は95℃であった。即ち、シェル由来の樹脂のガラス転移温度は95℃であると考えることができる。
また、本発明においてはスチレンとアクリル酸−n−ブチルの組成比を変化させ、コア部のガラス転移温度の異なるトナーを作製することができる。
また、本発明においてはスチレンとアクリル酸−n−ブチルの組成比を変化させ、コア部のガラス転移温度の異なるトナーを作製することができる。
本発明ではコアガラス転移温度を35〜85℃まで変化させたサンプルを作製した。
更に、本発明ではシェルのない単層構造のトナーも作製した。
以下にシェルのない単層構造トナーの製造方法を述べる。
スチレン67.5重量部、アクリル酸−n−ブチル32.5重量部にオフセット防止剤として低分子量ポリエチレン1.5重量部、帯電制御剤「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土ケ谷化学社製)1重量部、カーボンブラック(Printex Lデグサ社製)7重量部及び2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1重量部を加え、アトライター(「MA−01SC」、三井三池化工機社製)に投入し15℃にて10時間分散し、重合性組成物を得た。
更に、本発明ではシェルのない単層構造のトナーも作製した。
以下にシェルのない単層構造トナーの製造方法を述べる。
スチレン67.5重量部、アクリル酸−n−ブチル32.5重量部にオフセット防止剤として低分子量ポリエチレン1.5重量部、帯電制御剤「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土ケ谷化学社製)1重量部、カーボンブラック(Printex Lデグサ社製)7重量部及び2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1重量部を加え、アトライター(「MA−01SC」、三井三池化工機社製)に投入し15℃にて10時間分散し、重合性組成物を得た。
また、ポリアクリル酸8重量部、ジビニルベンゼン0.35重量部を溶解したエタノール180重量部を用意しこれに蒸留水600重量部を加え重合のための分散媒を用意した。この分散媒に重合性組成物を添加し、TKホモミキサー(「M型」、特殊機化工業社製)にて15℃、8000回転の条件下10分間分散させた。
次に、得られた分散溶液を1リットルのセパラブルフラスコ中に移し、窒素気流下100r.p.m.で撹拌しながら85℃にて12時間反応させた。冷却後、0.5N塩酸水溶液にて分散媒を溶かし、濾過、水洗を経て風乾後、20℃にて20時間、10mmHgで減圧乾燥し、風力分級機にて分級し、平均粒径7μmのトナーを得た。
このトナー50重量部に、疎水性シリカ微粉末「アエロジルR−972」(日本アエロジル社製)0.35重量部を加えて混合し、本発明のトナーを得た。このトナーのガラス転移温度は35℃であった。
また、単層構造のトナーもカプセル構造トナーと同様にスチレンとアクリル酸−n−ブチルの組成比を変化させ、異なるコアガラス転移温度のトナーを作製することができる。
本発明では、単層構造のトナーもガラス転移温度を35〜85℃まで変化させたサンプルを作製した。
また、単層構造のトナーもカプセル構造トナーと同様にスチレンとアクリル酸−n−ブチルの組成比を変化させ、異なるコアガラス転移温度のトナーを作製することができる。
本発明では、単層構造のトナーもガラス転移温度を35〜85℃まで変化させたサンプルを作製した。
以下、実施例、比較例および試験例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例等により何ら限定されるものではない。本発明を次の例で説明する。
《具体例1の実施例と比較例》
〈実施例1〉
スチレン77.5重量部、アクリル酸−n−ブチル22.5重量部にオフセット防止剤として低分子量ポリエチレン1.5重量部、帯電制御剤「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土ケ谷化学社製)2重量部、カーボンブラック(Printex Lデグサ社製)7重量部及び2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1重量部を加え、アトライター(「MA−01SC」、三井三池化工機社製)に投入し15℃にて10時間分散し、重合性組成物を得た。
〈実施例1〉
スチレン77.5重量部、アクリル酸−n−ブチル22.5重量部にオフセット防止剤として低分子量ポリエチレン1.5重量部、帯電制御剤「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土ケ谷化学社製)2重量部、カーボンブラック(Printex Lデグサ社製)7重量部及び2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1重量部を加え、アトライター(「MA−01SC」、三井三池化工機社製)に投入し15℃にて10時間分散し、重合性組成物を得た。
また、ポリアクリル酸8重量部、ジビニルベンゼン0.35重量部を溶解したエタノール180重量部を用意しこれに蒸留水600重量部を加え重合のための分散媒を用意した。この分散媒に重合性組成物を添加し、TKホモミキサー(「M型」、特殊機化工業社製)にて15℃、8000回転の条件下10分間分散させた。次に、得られた分散溶液を1リットルのセパラブルフラスコ中に移し、窒素気流下100r.p.m.で撹拌しながら85℃にて12時間反応させた。ここまでの段階で該重合性組成物の重合反応によって得られた分散質を中間粒子と呼ぶことにする。
次いで、該中間粒子の水系懸濁液中に、超音波発振機(US−150、(株)日本精機製作所)にてメタクリル酸メチル9.25重量部、アクリル酸−n−ブチル0.75部、2,2′−アゾビスイソブチロニトリル0.5重量部、ラウリル硫酸ナトリウム0.1重量部、水80重量部からなる水乳濁液Aを調製した。この水乳濁液Aを9重量部を滴下し、該中間粒子を膨潤させた。滴下後、直ちに光学顕微鏡にて観察を行ったところ、乳濁液滴は全く見られず膨潤が極めて短時間のうちに完了していることが確かめられた。
そこで、窒素下にて撹拌を続けながら2段目の重合として85℃で10時間反応せしめた。冷却後、0.5N塩酸水溶液にて分散媒を溶かし、濾過、水洗を経て風乾後、40℃にて10時間、10mmHgで減圧乾燥し、風力分級機にて分級し、平均粒径7μmのカプセルトナーを得た。
なお、seed重合を行う前の段階で得られた樹脂粒子のガラス転移温度は55℃であった。即ち、本実施例で得られるカプセルトナーのコア由来のガラス転移温度は55℃であると考えることができる。
また、水乳濁液Aのみを単独で重合した時に得られる熱可塑性樹脂のガラス転移温度は85℃であった。即ち、シェル由来の樹脂のガラス転移温度は85℃であると考えることができる。
このカプセルトナー50重量部に、疎水性シリカ微粉末「アエロジルR−972」(日本アエロジル社製)0.35重量部を加えて混合し、本発明のカプセルトナーを得た(トナーE)。
また、水乳濁液Aのみを単独で重合した時に得られる熱可塑性樹脂のガラス転移温度は85℃であった。即ち、シェル由来の樹脂のガラス転移温度は85℃であると考えることができる。
このカプセルトナー50重量部に、疎水性シリカ微粉末「アエロジルR−972」(日本アエロジル社製)0.35重量部を加えて混合し、本発明のカプセルトナーを得た(トナーE)。
このトナーを図1に示す構成の画像形成装置(EPカートリッジ)に入れてA4用紙を用いて連続印刷を行った。印刷DYUTYは10%とした。図4に示すようにバックグラウンドかぶりは初期より極めて良好なレベルであり高品質の印刷が得られた。また、図6に示すように現像ローラ上帯電量は11μC/gで安定しておりバックグラウンドへの現像も発生しなかった。
〈実施例2〉
スチレン77.5重量部、アクリル酸−n−ブチル22.5重量部にオフセット防止剤として低分子量ポリエチレン1.5重量部、帯電制御剤「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土ケ谷化学社製)1重量部、カーボンブラック(Printex Lデグサ社製)7重量部及び2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1重量部を加え、アトライター(「MA−01SC」、三井三池化工機社製)に投入し15℃にて10時間分散し、重合性組成物を得た。
スチレン77.5重量部、アクリル酸−n−ブチル22.5重量部にオフセット防止剤として低分子量ポリエチレン1.5重量部、帯電制御剤「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土ケ谷化学社製)1重量部、カーボンブラック(Printex Lデグサ社製)7重量部及び2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1重量部を加え、アトライター(「MA−01SC」、三井三池化工機社製)に投入し15℃にて10時間分散し、重合性組成物を得た。
また、ポリアクリル酸8重量部、ジビニルベンゼン0.35重量部を溶解したエタノール180重量部を用意しこれに蒸留水600重量部を加え重合のための分散媒を用意した。この分散媒に重合性組成物を添加し、TKホモミキサー(「M型」、特殊機化工業社製)にて15℃、8000回転の条件下10分間分散させた。次に、得られた分散溶液を1リットルのセパラブルフラスコ中に移し、窒素気流下100r.p.m.で撹拌しながら85℃にて12時間反応させた。ここまでの段階で該重合性組成物の重合反応によって得られた分散質を中間粒子と呼ぶことにする。
次いで、該中間粒子の水系懸濁液中に、超音波発振機(US−150、(株)日本精機製作所)にてメタクリル酸メチル9.25重量部、アクリル酸−n−ブチル0.75部、2,2′−アゾビスイソブチロニトリル0.5重量部、ラウリル硫酸ナトリウム0.1重量部、水80重量部からなる水乳濁液Aを調製した。この水乳濁液Aを9重量部を滴下し、該中間粒子を膨潤させた。滴下後、直ちに光学顕微鏡にて観察を行ったところ、乳濁液滴は全く見られず膨潤が極めて短時間のうちに完了していることが確かめられた。
そこで、窒素下にて撹拌を続けながら2段目の重合として85℃で10時間反応せしめた。冷却後、0.5N塩酸水溶液にて分散媒を溶かし、濾過、水洗を経て風乾後、40℃にて10時間、10mmHgで減圧乾燥し、風力分級機にて分級し、平均粒径7μmのカプセルトナーを得た。
なお、seed重合を行う前の段階で得られた樹脂粒子のガラス転移温度は55℃であった。即ち、本実施例で得られるカプセルトナーのコア由来のガラス転移温度は55℃であると考えることができる。
また、水乳濁液Aのみを単独で重合した時に得られる熱可塑性樹脂のガラス転移温度は85℃であった。即ち、シェル由来の樹脂のガラス転移温度は85℃であると考えることができる。
このカプセルトナー50重量部に、疎水性シリカ微粉末「アエロジルR−972」(日本アエロジル社製)0.35重量部を加えて混合し、本発明のカプセルトナーを得た(トナーC)。
また、水乳濁液Aのみを単独で重合した時に得られる熱可塑性樹脂のガラス転移温度は85℃であった。即ち、シェル由来の樹脂のガラス転移温度は85℃であると考えることができる。
このカプセルトナー50重量部に、疎水性シリカ微粉末「アエロジルR−972」(日本アエロジル社製)0.35重量部を加えて混合し、本発明のカプセルトナーを得た(トナーC)。
このトナーを図1に示す構成の画像形成装置(EPカートリッジ)に入れてA4用紙を用いて連続印刷を行った。印刷DYUTYは10%とした。図4に示すようにバックグラウンドかぶりは初期より極めて良好なレベルであり高品質の印刷が得られた。また、図6に示すように現像ローラ上帯電量は11μC/gで安定しておりバックグラウンドへの現像も発生しなかった。
〈比較例1〉
スチレン77.5重量部、アクリル酸−n−ブチル22.5重量部にオフセット防止剤として低分子量ポリエチレン1.5重量部、帯電制御剤「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土ケ谷化学社製)0.2重量部、カーボンブラック(Printex Lデグサ社製)7重量部及び2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1重量部を加え、アトライター(「MA−01SC」、三井三池化工機社製)に投入し15℃にて10時間分散し、重合性組成物を得た。
スチレン77.5重量部、アクリル酸−n−ブチル22.5重量部にオフセット防止剤として低分子量ポリエチレン1.5重量部、帯電制御剤「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土ケ谷化学社製)0.2重量部、カーボンブラック(Printex Lデグサ社製)7重量部及び2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1重量部を加え、アトライター(「MA−01SC」、三井三池化工機社製)に投入し15℃にて10時間分散し、重合性組成物を得た。
また、ポリアクリル酸8重量部、ジビニルベンゼン0.35重量部を溶解したエタノール180重量部を用意しこれに蒸留水600重量部を加え重合のための分散媒を用意した。この分散媒に重合性組成物を添加し、TKホモミキサー(「M型」、特殊機化工業社製)にて15℃、8000回転の条件下10分間分散させた。次に、得られた分散溶液を1リットルのセパラブルフラスコ中に移し、窒素気流下100r.p.m.で撹拝しながら85℃にて12時間反応させた。ここまでの段階で該重合性組成物の重合反応によって得られた分散質を中間粒子と呼ぶことにする。
次いで、該中間粒子の水系懸濁液中に、超音波発振機(US−150、(株)日本精機製作所)にてメタクリル酸メチル9.25重量部、アクリル酸−n−ブチル0.75部、2,2′−アゾビスイソブチロニトリル0.5重量部、ラウリル硫酸ナトリウム0.1重量部、水80重量部からなる水乳濁液Aを調製した。この水乳濁液Aを9重量部を滴下し、該中間粒子を膨潤させた。滴下後、直ちに光学顕微鏡にて観察を行ったところ、乳濁液滴は全く見られず膨潤が極めて短時間のうちに完了していることが確かめられた。
そこで、窒素下にて撹拌を続けながら2段目の重合として85℃で10時間反応せしめた。冷却後、0.5N塩酸水溶液にて分散媒を溶かし、濾過、水洗を経て風乾後、40℃にて10時間、10mmHgで減圧乾燥し、風力分級機にて分級し、平均粒径7μmのカプセルトナーを得た。
なお、seed重合を行う前の段階で得られた樹脂粒子のガラス転移温度は55℃であった。即ち、本実施例で得られるカプセルトナーのコア由来のガラス転移温度は55℃であると考えることができる。
また、水乳濁液Aのみを単独で重合した時に得られる熱可塑性樹脂のガラス転移温度は85℃であった。即ち、シェル由来の樹脂のガラス転移温度は85℃であると考えることができる。
このカプセルトナー50重量部に、疎水性シリカ微粉末「アエロジルR−972」(日本アエロジル社製)0.35重量部を加えて混合し、本発明のカプセルトナーを得た(トナーA)。
また、水乳濁液Aのみを単独で重合した時に得られる熱可塑性樹脂のガラス転移温度は85℃であった。即ち、シェル由来の樹脂のガラス転移温度は85℃であると考えることができる。
このカプセルトナー50重量部に、疎水性シリカ微粉末「アエロジルR−972」(日本アエロジル社製)0.35重量部を加えて混合し、本発明のカプセルトナーを得た(トナーA)。
このトナーを図1に示す構成の画像形成装置(EPカートリッジ)に入れてA4用紙を用いて連続印刷を行った。印刷DYUTYは10%とした。図4に示すように初期のバックグラウンドかぶりが15%と悪く連続印刷を行うに従い改善するが500枚以上を要した。
また、これに対応するように現像ローラ上帯電量は初期4μC/gと低かった。
また、これに対応するように現像ローラ上帯電量は初期4μC/gと低かった。
〈比較例2〉
スチレン77.5重量部、アクリル酸−n−ブチル22.5重量部にオフセット防止剤として低分子量ポリエチレン1.5重量部、帯電制御剤「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土ケ谷化学社製)2重量部、カーボンブラック(Printex Lデグサ社製)7重量部及び2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1重量部を加え、アトライター(「MA−01SC」、三井三池化工機社製)に投入し15℃にて10時間分散し、重合性組成物を得た。
スチレン77.5重量部、アクリル酸−n−ブチル22.5重量部にオフセット防止剤として低分子量ポリエチレン1.5重量部、帯電制御剤「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土ケ谷化学社製)2重量部、カーボンブラック(Printex Lデグサ社製)7重量部及び2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1重量部を加え、アトライター(「MA−01SC」、三井三池化工機社製)に投入し15℃にて10時間分散し、重合性組成物を得た。
また、ポリアクリル酸8重量部、ジビニルベンゼン0.35重量部を溶解したエタノール180重量部を用意しこれに蒸留水600重量部を加え重合のための分散媒を用意した。この分散媒に重合性組成物を添加し、TKホモミキサー(「M型」、特殊機化工業社製)にて15℃、8000回転の条件下10分間分散させた。次に、得られた分散溶液を1リットルのセパラブルフラスコ中に移し、窒素気流下100r.p.m.で撹拝しながら85℃にて12時間反応させた。
冷却後、0.5N塩酸水溶液にて分散媒を溶かし、濾過、水洗を経て風乾後、40℃にて10時間、10mmHgで減圧乾燥し、風力分級機にて分級し、平均粒径7μmの単層構造の重合トナーを得た。
このカプセルトナー50重量部に、疎水性シリカ微粉末「アエロジルR−972」(日本アエロジル社製)0.35重量部を加えて混合し、本発明のカプセルトナーを得た(トナーJ)。
このカプセルトナー50重量部に、疎水性シリカ微粉末「アエロジルR−972」(日本アエロジル社製)0.35重量部を加えて混合し、本発明のカプセルトナーを得た(トナーJ)。
このトナーを図1に示す構成の画像形成装置(EPカートリッジ)に入れてA4用紙を用いて連続印刷を行った。印刷DYUTYは10%とした。図4に示すようにバックグラウンドかぶりは極めて良好であるものの、連続印刷を行うに従いバックグラウンド(非印刷部)にトナーが現像してしまう現象が見られた。25℃55%環境下で500枚印刷後にこの現象が確認され、この時の現像ローラ上帯電量は20μC/gと高かった。
また、連続印刷を1000枚まで行った時の現像ローラ上帯電量は21μC/gと更に上昇していた。
《具体例2の実施例と比較例》
〈実施例1〉
スチレン77.5重量部、アクリル酸−n−ブチル22.5重量部にオフセット防止剤として低分子量ポリエチレン1.5重量部、帯電制御剤「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土ケ谷化学社製)1重量部、カーボンブラック(Printex Lデグサ社製)7重量部及び2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1重量部を加え、アトライター(「MA−01SC」、三井三池化工機社製)に投入し15℃にて10時間分散し、重合性組成物を得た。
〈実施例1〉
スチレン77.5重量部、アクリル酸−n−ブチル22.5重量部にオフセット防止剤として低分子量ポリエチレン1.5重量部、帯電制御剤「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土ケ谷化学社製)1重量部、カーボンブラック(Printex Lデグサ社製)7重量部及び2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1重量部を加え、アトライター(「MA−01SC」、三井三池化工機社製)に投入し15℃にて10時間分散し、重合性組成物を得た。
また、ポリアクリル酸8重量部、ジビニルベンゼン0.35重量部を溶解したエタノール180重量部を用意しこれに蒸留水600重量部を加え重合のための分散媒を用意した。この分散媒に重合性組成物を添加し、TKホモミキサー(「M型」、特殊機化工業社製)にて15℃、8000回転の条件下10分間分散させた。次に、得られた分散溶液を1リットルのセパラブルフラスコ中に移し、窒素気流下100r.p.m.で撹拌しながら85℃にて12時間反応させた。ここまでの段階で該重合性組成物の重合反応によって得られた分散質を中間粒子と呼ぶことにする。
次いで、該中間粒子の水系懸濁液中に、超音波発振機(US−150、(株)日本精機製作所)にてメタクリル酸メチル9.25重量部、アクリル酸−n−ブチル0.75部、2,2′−アゾビスイソブチロニトリル0.5重量部、ラウリル硫酸ナトリウム0.1重量部、水80重量部からなる水乳濁液Aを調製した。この水乳濁液Aを9重量部を滴下し、該中間粒子を膨潤させた。滴下後、直ちに光学顕微鏡にて観察を行ったところ、乳濁液滴は全く見られず膨潤が極めて短時間のうちに完了していることが確かめられた。
そこで、窒素下にて撹拌を続けながら2段目の重合として85℃で10時間反応せしめた。冷却後、0.5N塩酸水溶液にて分散媒を溶かし、濾過、水洗を経て風乾後、40℃にて10時間、10mmHgで減圧乾燥し、風力分級機にて分級し、平均粒径7μmのカプセルトナーを得た。
なお、seed重合を行う前の段階で得られた樹脂粒子のガラス転移温度は55℃であった。即ち、本実施例で得られるカプセルトナーのコア由来のガラス転移温度は55℃であると考えることができる。
また、水乳濁液Aのみを単独で重合した時に得られる熱可塑性樹脂のガラス転移温度は85℃であった。即ち、シェル由来の樹脂のガラス転移温度は85℃であると考えることができる。
このカプセルトナー50重量部に、疎水性シリカ微粉末「アエロジルR−972」(日本アエロジル社製)0.35重量部を加えて混合し、本発明のカプセルトナーを得た。
また、水乳濁液Aのみを単独で重合した時に得られる熱可塑性樹脂のガラス転移温度は85℃であった。即ち、シェル由来の樹脂のガラス転移温度は85℃であると考えることができる。
このカプセルトナー50重量部に、疎水性シリカ微粉末「アエロジルR−972」(日本アエロジル社製)0.35重量部を加えて混合し、本発明のカプセルトナーを得た。
このトナーの体積固有電気抵抗率はlogρ=11.5であった。
このトナーを図12に示す構成の画像形成装置(EPカートリッジ)に入れて感光体ドラム表面電位Vp1を測定したところ−800Vであり、高品質の印刷物が得られた。
このトナーを図12に示す構成の画像形成装置(EPカートリッジ)に入れて感光体ドラム表面電位Vp1を測定したところ−800Vであり、高品質の印刷物が得られた。
また、表面電位Vp1はA4用紙3万枚のランニング後も全くかわること無く、初期と同様の高品質の印刷物が得られた。
次に、このトナーをLEDプリンタ沖MICROLINE16nに入れて印刷を行い、定着率を測定した。定着器ヒートローラの設定温度は130℃とした。
定着率は次式で定義した。
次に、このトナーをLEDプリンタ沖MICROLINE16nに入れて印刷を行い、定着率を測定した。定着器ヒートローラの設定温度は130℃とした。
定着率は次式で定義した。
定着率(%)=(剥離後濃度/剥離前濃度)×100
剥離前濃度とは印刷物のべた黒部をマクベス濃度測定器で測定した値である。また、剥離後濃度とは印刷物のべた黒部に3M製スコッチテープを貼りその上に50g/cm^2の荷重をかけ1往復させた後3cm/sec.の速度で該スコッチテープをはがした時に印刷物上に残っている画像の濃度のことである。
本実施例のカプセルトナーは99%以上の極めて良好な定着性を示した。
剥離前濃度とは印刷物のべた黒部をマクベス濃度測定器で測定した値である。また、剥離後濃度とは印刷物のべた黒部に3M製スコッチテープを貼りその上に50g/cm^2の荷重をかけ1往復させた後3cm/sec.の速度で該スコッチテープをはがした時に印刷物上に残っている画像の濃度のことである。
本実施例のカプセルトナーは99%以上の極めて良好な定着性を示した。
また、このトナーの耐ブロッキング特性を以下の方法で測定した。まずトナーサンプル20gを底面積20cm^2の円筒型の容器に入れふたをし500g/cm^2の加圧となるように重りをのせた。この状態で50℃の雰囲気下に1ヶ月放置した。次にサンプルトナーは20g全てを45μmメッシュのふるいに乗せ、1KHz、30秒間の振動を与えた後、ふるい上に残ったトナー残量を測定した。ブロッキング特性は次式で定義した。
ブロッキング率(%)=ふるい上に残ったトナー残量(g)/サンプルトナー重量(g)×100
本実施例のカプセルトナーはブロッキング率ゼロでありを生じず極めて良好な保存性を示した。以上の結果から、本実施例で得られた体積固有電気抵抗率のカプセルトナーを(トナーリサイクルシステムを伴う)接触帯電方式の画像形成装置に用いることで、オゾン発生のない(かつ廃トナーも出さない)電子写真プロセスにおいて、初期からランニング印刷を通じて極めて高品質の印刷物を得られるとともに、低い定着器温度でも良好な定着性能を示しかつ極めて良好な高温保存性を有する画期的な画像形成装置を提供することができるのである。
本実施例のカプセルトナーはブロッキング率ゼロでありを生じず極めて良好な保存性を示した。以上の結果から、本実施例で得られた体積固有電気抵抗率のカプセルトナーを(トナーリサイクルシステムを伴う)接触帯電方式の画像形成装置に用いることで、オゾン発生のない(かつ廃トナーも出さない)電子写真プロセスにおいて、初期からランニング印刷を通じて極めて高品質の印刷物を得られるとともに、低い定着器温度でも良好な定着性能を示しかつ極めて良好な高温保存性を有する画期的な画像形成装置を提供することができるのである。
〈実施例2〉
メタクリル酸メチル90重量部、アクリル酸−n−ブチル10重量部、2,2′−アゾビスイソブチロニトリル3重量部をガラス製2リットルの4口フラスコに入れ、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー、及び窒素導入管を取り付けマントルヒーター中で窒素気流下にて100℃にて反応せしめた。また、重合生成物を反応中に随時サンプリングし、そのガラス転移点を測定した。そして重合生成物のガラス転移点が60℃に達した時反応を停止した。ガラス転移点は示差走査熱量計(「DSC220型」、セイコー電子工業社製)で測定した。これを樹脂Bとする。なお、本重合の反応時間を充分に延長したときに得られる重合生成物のガラス転移温度は90℃であることを確認した。
メタクリル酸メチル90重量部、アクリル酸−n−ブチル10重量部、2,2′−アゾビスイソブチロニトリル3重量部をガラス製2リットルの4口フラスコに入れ、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー、及び窒素導入管を取り付けマントルヒーター中で窒素気流下にて100℃にて反応せしめた。また、重合生成物を反応中に随時サンプリングし、そのガラス転移点を測定した。そして重合生成物のガラス転移点が60℃に達した時反応を停止した。ガラス転移点は示差走査熱量計(「DSC220型」、セイコー電子工業社製)で測定した。これを樹脂Bとする。なお、本重合の反応時間を充分に延長したときに得られる重合生成物のガラス転移温度は90℃であることを確認した。
スチレン77.5重量部、アクリル酸−n−ブチル22.5重量部、上述の樹脂B0.25重量部にオフセット防止剤として低分子量ポリエチレン1.5重量部、帯電制御剤「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土ケ谷化学社製)1重量部、カーボンブラック(Printex Lデグサ社製)7重量部及び2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1重量部を加え、アトライター(「MA−01SC」、三井三池化工機社製)に投入し15℃にて10時間分散し、重合性組成物を得た。
また、ポリアクリル酸8重量部、ジビニルベンゼン0.35重量部を溶解したエタノール180重量部を用意しこれに蒸留水600重量部を加え重合のための分散媒を用意した。この分散媒に重合性組成物を添加し、TKホモミキサー(「M型」、特殊機化工業社製)にて15℃、8000回転の条件下10分間分散させた。次に、得られた分散溶液を1リットルのセパラブルフラスコ中に移し、窒素気流下100r.p.m.で撹拌しながら85℃にて12時間反応させた。ここまでの段階で該重合性組成物の重合反応によって得られた分散質を中間粒子と呼ぶことにする。
次いで該中間粒子の水系懸濁液中に、実施例1で用いた水乳濁液Aを同量添加し、以下の処理も実施例1と全く同一とした。
このトナーの体積固有電気抵抗率はlogρ=11.3であった。
このトナーを図12に示す構成の画像形成装置(EPカートリッジ)に入れて感光体ドラム表面電位Vp1を測定したところ−800Vであり、高品質の印刷物が得られた。
このトナーの体積固有電気抵抗率はlogρ=11.3であった。
このトナーを図12に示す構成の画像形成装置(EPカートリッジ)に入れて感光体ドラム表面電位Vp1を測定したところ−800Vであり、高品質の印刷物が得られた。
また、表面電位Vp1はA4用紙3万枚のランニング後も全くかわること無く、初期と同様の高品質の印刷物が得られた。
次に、このトナーをLEDプリンタ沖MICROLINE16nに入れて印刷を行い、実施例1と同様の条件で定着率を測定した。
次に、このトナーをLEDプリンタ沖MICROLINE16nに入れて印刷を行い、実施例1と同様の条件で定着率を測定した。
本実施例のカプセルトナーは99%以上の極めて良好な定着性を示した。
また、ブロッキング率は実施例1同様ゼロであった。以上の結果から、本実施例で得られた体積固有電気抵抗率のカプセルトナーを(トナーリサイクルシステムを伴う)接触帯電方式の画像形成装置に用いることで、オゾン発生のない(かつ廃トナーも出さない)電子写真プロセスにおいて、初期からランニング印刷を通じて極めて高品質の印刷物を得られるとともに、低い定着器温度でも良好な定着性能を示しかつ極めて良好な高温保存性を有する画期的な画像形成装置を提供することができるのである。
また、ブロッキング率は実施例1同様ゼロであった。以上の結果から、本実施例で得られた体積固有電気抵抗率のカプセルトナーを(トナーリサイクルシステムを伴う)接触帯電方式の画像形成装置に用いることで、オゾン発生のない(かつ廃トナーも出さない)電子写真プロセスにおいて、初期からランニング印刷を通じて極めて高品質の印刷物を得られるとともに、低い定着器温度でも良好な定着性能を示しかつ極めて良好な高温保存性を有する画期的な画像形成装置を提供することができるのである。
〈実施例3〉
スチレン77.5重量部、アクリル酸−n−ブチル22.5重量部、実施例2で用いた樹脂B0.25重量部にオフセット防止剤として低分子量ポリエチレン1.5重量部、帯電制御剤「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土ケ谷化学社製)1重量部、カーボンブラック(Printex Lデグサ社製)8重量部及び2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1重量部を加え、アトライター(「MA−01SC」、三井三池化工機社製)に投入し15℃にて10時間分散し、重合性組成物を得た。
スチレン77.5重量部、アクリル酸−n−ブチル22.5重量部、実施例2で用いた樹脂B0.25重量部にオフセット防止剤として低分子量ポリエチレン1.5重量部、帯電制御剤「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土ケ谷化学社製)1重量部、カーボンブラック(Printex Lデグサ社製)8重量部及び2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1重量部を加え、アトライター(「MA−01SC」、三井三池化工機社製)に投入し15℃にて10時間分散し、重合性組成物を得た。
また、ポリアクリル酸8重量部、ジビニルベンゼン0.35重量部を溶解したエタノール180重量部を用意しこれに蒸留水600重量部を加え重合のための分散媒を用意した。この分散媒に重合性組成物を添加し、TKホモミキサー(「M型」、特殊機化工業社製)にて15℃、8000回転の条件下10分間分散させた。次に、得られた分散溶液を1リットルのセパラブルフラスコ中に移し、窒素気流下100r.p.m.で撹拌しながら85℃にて12時間反応させた。ここまでの段階で該重合性組成物の重合反応によって得られた分散質を中間粒子と呼ぶことにする。
次いで該中間粒子の水系懸濁液中に、実施例1及び2で用いた水乳濁液Aを同量添加し、以下の処理も実施例1及び2と全く同一とした。
このトナーの体積固有電気抵抗率はlogρ=11.0であった。
このトナーを図12に示す構成の画像形成装置(EPカートリッジ)に入れて感光体ドラム表面電位Vp1を測定したところ−800Vであり、高品質の印刷物が得られた。
このトナーの体積固有電気抵抗率はlogρ=11.0であった。
このトナーを図12に示す構成の画像形成装置(EPカートリッジ)に入れて感光体ドラム表面電位Vp1を測定したところ−800Vであり、高品質の印刷物が得られた。
また、表面電位Vp1はA4用紙3万枚のランニング後も全くかわること無く、初期と同様の高品質の印刷物が得られた。
次に、このトナーをLEDプリンタ沖MICROLINE16nに入れて印刷を行い、実施例1と同様の条件で定着率を測定した。
次に、このトナーをLEDプリンタ沖MICROLINE16nに入れて印刷を行い、実施例1と同様の条件で定着率を測定した。
本実施例のカプセルトナーは99%以上の極めて良好な定着性を示した。
また、ブロッキング率は実施例1同様ゼロであった。以上の結果から、本実施例で得られた体積固有電気抵抗率のカプセルトナーを(トナーリサイクルシステムを伴う)接触帯電方式の画像形成装置に用いることで、オゾン発生のない(かつ廃トナーも出さない)電子写真プロセスにおいて、初期からランニング印刷を通じて極めて高品質の印刷物を得られるとともに、低い定着器温度でも良好な定着性能を示しかつ極めて良好な高温保存性を有する画期的な画像形成装置を提供することができるのである。
また、ブロッキング率は実施例1同様ゼロであった。以上の結果から、本実施例で得られた体積固有電気抵抗率のカプセルトナーを(トナーリサイクルシステムを伴う)接触帯電方式の画像形成装置に用いることで、オゾン発生のない(かつ廃トナーも出さない)電子写真プロセスにおいて、初期からランニング印刷を通じて極めて高品質の印刷物を得られるとともに、低い定着器温度でも良好な定着性能を示しかつ極めて良好な高温保存性を有する画期的な画像形成装置を提供することができるのである。
〈実施例4〉
実施例1〜3で用いたトナーを図13に示す画像形成装置に入れて、A4で印刷枚数5万枚までランニングを行った。
5万枚直前に帯電ローラに部分的に筋上のトナー付着が見られ、付着量は0.5mg/cm^2であった。この時、対応するクリーニングブレード(1102)のエッジ部(感光体ドラムに接している)は丸くなっておりクリーニング不良が生じていることが確認された。しかしながら、印刷品質には全く問題がなく感光体ドラム表面電位の低下もなかった。
実施例1〜3で用いたトナーを図13に示す画像形成装置に入れて、A4で印刷枚数5万枚までランニングを行った。
5万枚直前に帯電ローラに部分的に筋上のトナー付着が見られ、付着量は0.5mg/cm^2であった。この時、対応するクリーニングブレード(1102)のエッジ部(感光体ドラムに接している)は丸くなっておりクリーニング不良が生じていることが確認された。しかしながら、印刷品質には全く問題がなく感光体ドラム表面電位の低下もなかった。
〈比較例1〉
実施例3でのトナー合成において、カーボンブラック量を9重量部とした他は実施例3と同様の方法でカプセルトナーを作製した。
実施例3でのトナー合成において、カーボンブラック量を9重量部とした他は実施例3と同様の方法でカプセルトナーを作製した。
このトナーの体積固有電気抵抗率はlogρ=10.0であった。
このトナーを図12に示す構成の画像形成装置(EPカートリッジ)に入れて感光体ドラム表面電位Vp1を測定したところ−650Vであった。
この時印刷物のバックグラウンドの一部にはトナーが現像してしまい満足な印刷品質を得ることができなかった。
このトナーを図12に示す構成の画像形成装置(EPカートリッジ)に入れて感光体ドラム表面電位Vp1を測定したところ−650Vであった。
この時印刷物のバックグラウンドの一部にはトナーが現像してしまい満足な印刷品質を得ることができなかった。
また、印刷を続けるうちにVp1は徐々に低下し100枚程の後に−500Vに低下した。この時、バックグラウンドへの現像は著しくこれ以上のランニングを続行することは不可能であった。
またこの時、帯電ローラには2mg/cm^2のトナーが付着しておりこれが帯電電圧の低下を加速してしまったと考えられる。
またこの時、帯電ローラには2mg/cm^2のトナーが付着しておりこれが帯電電圧の低下を加速してしまったと考えられる。
〈比較例2〉
スチレン77.5重量部、アクリル酸−n−ブチル22.5重量部にオフセット防止剤として低分子量ポリエチレン1.5重量部、帯電制御剤「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土ケ谷化学社製)1重量部、カーボンブラック(Printex Lデグサ社製)9.5重量部及び2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1重量部を加え、アトライター(「MA−01SC」、三井三池化工機社製)に投入し15℃にて10時間分散し、重合性組成物を得た。
スチレン77.5重量部、アクリル酸−n−ブチル22.5重量部にオフセット防止剤として低分子量ポリエチレン1.5重量部、帯電制御剤「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土ケ谷化学社製)1重量部、カーボンブラック(Printex Lデグサ社製)9.5重量部及び2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1重量部を加え、アトライター(「MA−01SC」、三井三池化工機社製)に投入し15℃にて10時間分散し、重合性組成物を得た。
また、ポリアクリル酸8重量部、ジビニルベンゼン0.35重量部を溶解したエタノール180重量部を用意しこれに蒸留水600重量部を加え重合のための分散媒を用意した。この分散媒に重合性組成物を添加し、TKホモミキサー(「M型」、特殊機化工業社製)にて15℃、8000回転の条件下10分間分散させた。次に、得られた分散溶液を1リットルのセパラブルフラスコ中に移し、窒素気流下100r.p.m.で撹拌しながら85℃にて12時間反応させた。ここまでの段階で該重合性組成物の重合反応によって得られた分散質を中間粒子と呼ぶことにする。
次いで、該中間粒子の水系懸濁液中に、超音波発振機(US−150、(株)日本精機製作所)にてスチレン10重量部、2,2′−アゾビスイソブチロニトリル0.5重量部、ラウリル硫酸ナトリウム0.1重量部、水80重量部からなる水乳濁液Cを調製した。この水乳濁液Cを9重量部を滴下し、該中間粒子を膨潤させた。滴下後、直ちに光学顕微鏡にて観察を行ったところ、乳濁液滴は全く見られず膨潤が極めて短時間のうちに完了していることが確かめられた。
そこで、窒素下にて撹拌を続けながら2段目の重合として85℃で10時間反応せしめた。冷却後、0.5N塩酸水溶液にて分散媒を溶かし、濾過、水洗を経て風乾後、40℃にて10時間、10mmHgで減圧乾燥し、風力分級機にて分級し、平均粒径7μmのカプセルトナーを得た。
なお、seed重合を行う前の段階で得られた樹脂粒子のガラス転移温度は55℃であった。即ち、本実施例で得られるカプセルトナーのコア由来のガラス転移温度は55℃であると考えることができる。
また、水乳濁液Cのみを単独で重合した時に得られる熱可塑性樹脂のガラス転移温度は100℃であった。即ち、シェル由来の樹脂のガラス転移温度は100℃であると考えることができる。
このカプセルトナー50重量部に、疎水性シリカ微粉末「アエロジルR−972」(日本アエロジル社製)0.35重量部を加えて混合し、本発明のカプセルトナーを得た。
また、水乳濁液Cのみを単独で重合した時に得られる熱可塑性樹脂のガラス転移温度は100℃であった。即ち、シェル由来の樹脂のガラス転移温度は100℃であると考えることができる。
このカプセルトナー50重量部に、疎水性シリカ微粉末「アエロジルR−972」(日本アエロジル社製)0.35重量部を加えて混合し、本発明のカプセルトナーを得た。
このトナーの体積固有電気抵抗率はlogρ=10.1であった。
このトナーを図12に示す構成の画像形成装置(EPカートリッジ)に入れて感光体ドラム表面電位Vp1を測定したところ−800Vであり、高品質の印刷物が得られた。
このトナーを図12に示す構成の画像形成装置(EPカートリッジ)に入れて感光体ドラム表面電位Vp1を測定したところ−800Vであり、高品質の印刷物が得られた。
また、表面電位Vp1はA4用紙3万枚のランニング後も全くかわること無く、初期と同様の高品質の印刷物が得られ、また定着率も95%以上と充分なものであった。
しかしながら、ブロッキング率は55%と極めて悪かった。
なお、ブロッキング率をゼロにするためには水乳濁液Cの添加量を20重量部とすることが必要であることを確認した。
しかしながら、ブロッキング率は55%と極めて悪かった。
なお、ブロッキング率をゼロにするためには水乳濁液Cの添加量を20重量部とすることが必要であることを確認した。
しかしながら、この時の定着率は45%であり水乳濁液Cを用いた場合は定着性能と高温保存性能の両方を満足することはできないことがわかった。
更に、以下のトナーを合成した。
スチレン87.5重量部、アクリル酸−n−ブチル12.5重量部にオフセット防止剤として低分子量ポリエチレン1.5重量部、帯電制御剤「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土ケ谷化学社製)1重量部、カーボンブラック(Printex Lデグサ社製)7重量部及び2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1重量部を加え、アトライター(「MA−01SC」、三井三池化工機社製)に投入し15℃にて10時間分散し、重合性組成物を得た。
更に、以下のトナーを合成した。
スチレン87.5重量部、アクリル酸−n−ブチル12.5重量部にオフセット防止剤として低分子量ポリエチレン1.5重量部、帯電制御剤「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土ケ谷化学社製)1重量部、カーボンブラック(Printex Lデグサ社製)7重量部及び2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1重量部を加え、アトライター(「MA−01SC」、三井三池化工機社製)に投入し15℃にて10時間分散し、重合性組成物を得た。
また、ポリアクリル酸8重量部、ジビニルベンゼン0.35重量部を溶解したエタノール180重量部を用意しこれに蒸留水600重量部を加え重合のための分散媒を用意した。この分散媒に重合性組成物を添加し、TKホモミキサー(「M型」、特殊機化工業社製)にて15℃、8000回転の条件下10分間分散させた。次に、得られた分散溶液を1リットルのセパラブルフラスコ中に移し、窒素気流下100r.p.m.で撹拌しながら85℃にて12時間反応させた。冷却後、0.5N塩酸水溶液にて分散媒を溶かし、濾過、水洗を経て風乾後、40℃にて10時間、10mmHgで減圧乾燥し、風力分級機にて分級し、平均粒径7μmのカプセルトナーを得た。このトナーのガラス転移温度は75℃であった。
このトナー50重量部に、疎水性シリカ微粉末「アエロジルR−972」(日本アエロジル社製)0.35重量部を加えて混合し、本発明のカプセルトナーを得た。
カプセルを持たないこのトナーの定着率は45%であり、一方耐ブロッキング率はゼロであった。また、この方法で合成するトナーで耐ブロッキング率をゼロにするためにはガラス転移温度を75℃以上にすることが必要であることを確認した。
カプセルを持たないこのトナーの定着率は45%であり、一方耐ブロッキング率はゼロであった。また、この方法で合成するトナーで耐ブロッキング率をゼロにするためにはガラス転移温度を75℃以上にすることが必要であることを確認した。
以上の事実から、水乳濁液Cを20重量部添加し充分な高温保存性を確保したカプセルトナーとガラス転移温度75℃のカプセルを持たないトナーの定着性、高温保存性は同一であるということができる。
従って、水乳濁液Cを用いたカプセルトナーはカプセル構造を有することの優位性がないということができる。
《具体例3の実施例と比較例》
〈実施例1〉
スチレン77.5重量部、アクリル酸−n−ブチル22.5重量部にオフセット防止剤として低分子量ポリエチレン1.5重量部、帯電制御剤「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土ケ谷化学社製)1重量部、カーボンブラック(Printex Lデグサ社製)7重量部及び2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1重量部を加え、アトライター(「MA−01SC」、三井三池化工機社製)に投入し15℃にて10時間分散し、重合性組成物を得た。
〈実施例1〉
スチレン77.5重量部、アクリル酸−n−ブチル22.5重量部にオフセット防止剤として低分子量ポリエチレン1.5重量部、帯電制御剤「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土ケ谷化学社製)1重量部、カーボンブラック(Printex Lデグサ社製)7重量部及び2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1重量部を加え、アトライター(「MA−01SC」、三井三池化工機社製)に投入し15℃にて10時間分散し、重合性組成物を得た。
また、ポリアクリル酸8重量部、ジビニルベンゼン0.35重量部を溶解したエタノール180重量部を用意しこれに蒸留水600重量部を加え重合のための分散媒を用意した。この分散媒に重合性組成物を添加し、TKホモミキサー(「M型」、特殊機化工業社製)にて15℃、8000回転の条件下10分間分散させた。次に、得られた分散溶液を1リットルのセパラブルフラスコ中に移し、窒素気流下100r.p.m.で撹拌しながら85℃にて12時間反応させた。ここまでの段階で該重合性組成物の重合反応によって得られた分散質を中間粒子と呼ぶことにする。
次いで、該中間粒子の水系懸濁液中に、超音波発振機(US−150、(株)日本精機製作所)にてメタクリル酸メチル8.5重量部、アクリル酸−n−ブチル1.5部、重合開始剤として2,2′−アゾビスイソブチロニトリル0.5重量部、ラウリル硫酸ナトリウム0.1重量部、水80重量部からなる水乳濁液Aを調製した。この水乳濁液Aを4重量部滴下し、該中間粒子を膨潤させた。滴下後、直ちに光学顕微鏡にて観察を行ったところ、乳濁液滴は全く見られず膨潤が極めて短時間のうちに完了していることが確かめられた。
そこで、窒素下にて撹拌を続けながら2段目の重合として85℃で10時間反応せしめた。冷却後、0.5N塩酸水溶液にて分散媒を溶かし、濾過、水洗を経て風乾後、40℃にて10時間、10mmHgで減圧乾燥し、風力分級機にて分級し、平均粒径7μmのカプセルトナーを得た。
このカプセルトナー50重量部に、疎水性シリカ微粉末「アエロジルR−972」(日本アエロジル社製)0.35重量部を加えて混合し、本発明のカプセルトナーを得た。
次にトナー合成に用いた各物質の電気抵抗値(体積固有抵抗)を求めた。
体積固有抵抗は被測定対象物を3g秤量錠剤形成器にてサンプル作製した後、安藤電気(株)製誘電体損測定器TR−10C型を用い発振器周波数1KHzの条件下で測定、以下の式により対数値として求めた。
logρ=log[(A/t)×(1/Gx)]
logρ:体積固有抵抗(対数値)
Gx=(CONDUCTANCE Ratio)×R
R:CONDUCTANCE 測定値
A:電極面積(11.34cm^2)
t:資料厚み(2mm)
本実施例で用いたカーボンブラックはlogρ=6.2、帯電制御剤はlogρ=9.5であった。
また水乳濁液Aを単独で重合させた樹脂はlogρ=12.8であった。
体積固有抵抗は被測定対象物を3g秤量錠剤形成器にてサンプル作製した後、安藤電気(株)製誘電体損測定器TR−10C型を用い発振器周波数1KHzの条件下で測定、以下の式により対数値として求めた。
logρ=log[(A/t)×(1/Gx)]
logρ:体積固有抵抗(対数値)
Gx=(CONDUCTANCE Ratio)×R
R:CONDUCTANCE 測定値
A:電極面積(11.34cm^2)
t:資料厚み(2mm)
本実施例で用いたカーボンブラックはlogρ=6.2、帯電制御剤はlogρ=9.5であった。
また水乳濁液Aを単独で重合させた樹脂はlogρ=12.8であった。
即ち、本実施例で用いたトナー合成のための最も電気抵抗の低い構成要素はコアに配されていることになる。
このトナーをLEDプリンタ沖MICROLINE16nに入れてランニング印刷を行い、感光体ドラム上のバックグラウンドかぶりとブローオフ帯電量を高温多湿(28℃ 80RH%)と低温低湿(10℃ 20RH%)で測定した。
このトナーをLEDプリンタ沖MICROLINE16nに入れてランニング印刷を行い、感光体ドラム上のバックグラウンドかぶりとブローオフ帯電量を高温多湿(28℃ 80RH%)と低温低湿(10℃ 20RH%)で測定した。
感光体ドラム上バックグラウンドかぶり測定にはミノルタ(株)製分光測色計CM−1000を用いた。そしてレファレンスとしての3M製スコッチテープの光反射率とこのテープに感光体ドラム上のかぶりトナーを移し取ったサンプルの光反射率との差をかぶりとして定義、測定した。
また、帯電量は東芝ケミカル(株)製ブローオフ帯電量測定装置を用い、市販の鉄粉キャリア57gと各条件下でのトナー3gをサンプリング、ボールミルにて10分間混合撹拌の後、エア圧力1Kg/cm^2でトナーをブローし測定した。
図14から図17には、この実施例1による測定結果を示す。
また、帯電量は東芝ケミカル(株)製ブローオフ帯電量測定装置を用い、市販の鉄粉キャリア57gと各条件下でのトナー3gをサンプリング、ボールミルにて10分間混合撹拌の後、エア圧力1Kg/cm^2でトナーをブローし測定した。
図14から図17には、この実施例1による測定結果を示す。
本実施例で作製したトナーは、ランニングにおいても、また異なる環境下においても安定したブローオフ帯電量を示し、バックグラウンドかぶりも小さく安定していた。
図18〜図21には、本実施例における合成条件で水乳濁液Aの中間粒子への添加量のみを変化させたときの初期の感光体ドラム上バックグラウンドかぶりとブローオフ帯電量を示す。
図18〜図21には、本実施例における合成条件で水乳濁液Aの中間粒子への添加量のみを変化させたときの初期の感光体ドラム上バックグラウンドかぶりとブローオフ帯電量を示す。
水乳濁液Aの添加量が0.1重量部以下と5重量部以上では高温多湿下でのかぶりが大きく、帯電量が低い結果となっている。
これは既に述べたように、シェル層がなかったり薄かったりすると極性物質であるカーボンや帯電制御剤が粒子表面に露出し電荷リークの原因になり、厚すぎるとコア部にある帯電制御剤が有効に作用しなくなるためと考えられる。
これは既に述べたように、シェル層がなかったり薄かったりすると極性物質であるカーボンや帯電制御剤が粒子表面に露出し電荷リークの原因になり、厚すぎるとコア部にある帯電制御剤が有効に作用しなくなるためと考えられる。
〈実施例2〉
メタクリル酸メチル100重量部、2,2′−アゾビスイソブチロニトリル3重量部をガラス製2リットルの4口フラスコに入れ、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー、及び窒素導入管を取り付けマントルヒーター中で窒素気流下にて100℃にて反応せしめた。また、重合生成物を反応中に随時サンプリングし、そのガラス転移温度を測定した。そして重合生成物のガラス転移点が60℃に達した時反応を停止した。ガラス転移点は示差走査熱量計(「DSC220型」、セイコー電子工業社製)で測定した。これを樹脂Bとする。
メタクリル酸メチル100重量部、2,2′−アゾビスイソブチロニトリル3重量部をガラス製2リットルの4口フラスコに入れ、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー、及び窒素導入管を取り付けマントルヒーター中で窒素気流下にて100℃にて反応せしめた。また、重合生成物を反応中に随時サンプリングし、そのガラス転移温度を測定した。そして重合生成物のガラス転移点が60℃に達した時反応を停止した。ガラス転移点は示差走査熱量計(「DSC220型」、セイコー電子工業社製)で測定した。これを樹脂Bとする。
次に上述の樹脂B0.25重量部、スチレン77.5重量部、アクリル酸−n−ブチル22.5重量部にオフセット防止剤として低分子量ポリエチレン1.5重量部、帯電制御剤「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土ケ谷化学社製)1重量部、カーボンブラック(Printex Lデグサ社製)7重量部及び2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1重量部を加え、アトライター(「MA−01SC」、三井三池化工機社製)に投入し15℃にて10時間分散し、重合性組成物を得た。
また、ポリアクリル酸8重量部、ジビニルベンゼン0.35重量部を溶解したエタノール180重量部を用意しこれに蒸留水600重量部を加え重合のための分散媒を用意した。この分散媒に重合性組成物を添加し、TKホモミキサー(「M型」、特殊機化工業社製)にて15℃、8000回転の条件下10分間分散させた。次に、得られた分散溶液を1リットルのセパラブルフラスコ中に移し、窒素気流下100r.p.m.で撹拌しながら85℃にて12時間反応させた。ここまでの段階で該重合性組成物の重合反応によって得られた分散質を中間粒子と呼ぶことにする。
次いで、該中間粒子の水系懸濁液中に、超音波発振機(US−150、(株)日本精機製作所)にてメタクリル酸メチル8.5重量部、アクリル酸−n−ブチル1.5部、重合開始剤として2,2′−アゾビスイソブチロニトリル0.5重量部、ラウリル硫酸ナトリウム0.1重量部、水80重量部からなる水乳濁液Aを調製した。この水乳濁液Aを4重量部滴下し、該中間粒子を膨潤させた。滴下後、直ちに光学顕微鏡にて観察を行ったところ、乳濁液滴は全く見られず膨潤が極めて短時間のうちに完了していることが確かめられた。
そこで、窒素下にて撹拌を続けながら2段目の重合として85℃で10時間反応せしめた。冷却後、0.5N塩酸水溶液にて分散媒を溶かし、濾過、水洗を経て風乾後、40℃にて10時間、10mmHgで減圧乾燥し、風力分級機にて分級し、平均粒径7μmのカプセルトナーを得た。
このカプセルトナー50重量部に、疎水性シリカ微粉末「アエロジルR−972」(日本アエロジル社製)0.35重量部を加えて混合し、本発明のカプセルトナーを得た。
本実施例で用いたカーボンブラックの体積固有抵抗はlogρ=6.2、帯電制御剤はlogρ=9.5、また水乳濁液Aを単独で重合させた樹脂のlogρ=12.8であり、実施例1の場合と同様である。
本実施例で用いたカーボンブラックの体積固有抵抗はlogρ=6.2、帯電制御剤はlogρ=9.5、また水乳濁液Aを単独で重合させた樹脂のlogρ=12.8であり、実施例1の場合と同様である。
即ち、本実施例においてもトナー合成に用いた最も電気抵抗の低い構成要素はコアに配されていることになる。
本実施例で作製したトナーは、実施例1で作製したトナーと同様にランニングにおいても、また異なる環境下においても安定したブローオフ帯電量を示し、バックグラウンドかぶりも小さく安定していた。
本実施例で作製したトナーは、実施例1で作製したトナーと同様にランニングにおいても、また異なる環境下においても安定したブローオフ帯電量を示し、バックグラウンドかぶりも小さく安定していた。
〈比較例1〉
実施例1と同様の方法で中間粒子を合成した後、冷却、0.5N塩酸水溶液にて分散媒を溶かし、濾過、水洗を経て風乾後、40℃にて10時間、10mmHgで減圧乾燥し、風力分級機にて分級し、平均粒径7μmのカプセルトナーを得た。
このカプセルトナー50重量部に、疎水性シリカ微粉末「アエロジルR−972」(日本アエロジル社製)0.35重量部を加えて混合し、本発明のカプセルトナーを得た。
実施例1と同様の方法で中間粒子を合成した後、冷却、0.5N塩酸水溶液にて分散媒を溶かし、濾過、水洗を経て風乾後、40℃にて10時間、10mmHgで減圧乾燥し、風力分級機にて分級し、平均粒径7μmのカプセルトナーを得た。
このカプセルトナー50重量部に、疎水性シリカ微粉末「アエロジルR−972」(日本アエロジル社製)0.35重量部を加えて混合し、本発明のカプセルトナーを得た。
このトナーをLEDプリンタ沖MICROLINE16nに入れてランニング印刷を行い、感光体ドラム上のバックグラウンドかぶりとブローオフ帯電量を高温多湿(28℃ 80RH%)と低温低湿(10℃ 20RH%)で測定した。
結果は図14〜図17に示すように、高温多湿下と低温低湿下での帯電特性が著しく異なり、高温多湿下ではかぶりが大きく、逆に低温低湿下では帯電量が大きすぎるためかバックグラウンドにトナーが現像してしまう現象が見られた。
〈比較例2〉
スチレン77.5重量部、アクリル酸−n−ブチル22.5重量部にオフセット防止剤として低分子量ポリエチレン1.5重量部、帯電制御剤「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土ケ谷化学社製)1重量部、カーボンブラック(Printex Lデグサ社製)7重量部及び2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1重量部を加え、アトライター(「MA−01SC」、三井三池化工機社製)に投入し15℃にて10時間分散し、重合性組成物を得た。
スチレン77.5重量部、アクリル酸−n−ブチル22.5重量部にオフセット防止剤として低分子量ポリエチレン1.5重量部、帯電制御剤「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土ケ谷化学社製)1重量部、カーボンブラック(Printex Lデグサ社製)7重量部及び2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1重量部を加え、アトライター(「MA−01SC」、三井三池化工機社製)に投入し15℃にて10時間分散し、重合性組成物を得た。
また、ポリアクリル酸8重量部、ジビニルベンゼン0.35重量部を溶解したエタノール180重量部を用意しこれに蒸留水600重量部を加え重合のための分散媒を用意した。この分散媒に重合性組成物を添加し、TKホモミキサー(「M型」、特殊機化工業社製)にて15℃、8000回転の条件下10分間分散させた。次に、得られた分散溶液を1リットルのセパラブルフラスコ中に移し、窒素気流下100r.p.m.で撹拌しながら85℃にて12時間反応させた。ここまでの段階で該重合性組成物の重合反応によって得られた分散質を中間粒子と呼ぶことにする。
次いで、該中間粒子の水系懸濁液中に、超音波発振機(US−150、(株)日本精機製作所)にてメタクリル酸メチル8.5重量部、アクリル酸−n−ブチル1.5部、重合開始剤として2,2′−アゾビスイソブチロニトリル0.5重量部、ラウリル硫酸ナトリウム0.1重量部、水80重量部からなる水乳濁液Aを調製した。この水乳濁液Aを0.01重量部滴下し、該中間粒子を膨潤させた。滴下後、直ちに光学顕微鏡にて観察を行ったところ、乳濁液滴は全く見られず膨潤が極めて短時間のうちに完了していることが確かめられた。
そこで、窒素下にて撹拌を続けながら2段目の重合として85℃で10時間反応せしめた。冷却後、0.5N塩酸水溶液にて分散媒を溶かし、濾過、水洗を経て風乾後、40℃にて10時間、10mmHgで減圧乾燥し、風力分級機にて分級し、平均粒径7μmのカプセルトナーを得た。
このカプセルトナー50重量部に、疎水性シリカ微粉末「アエロジルR−972」(日本アエロジル社製)0.35重量部を加えて混合し、本発明のカプセルトナーを得た。
このトナーをLEDプリンタ沖MICROLINE16nに入れてランニング印刷を行った。本例で作製したトナーは、比較例1のトナーとほぼ同様の挙動を示した。即ち、高温多湿下ではかぶりが大きく、逆に低温低湿下では帯電量が大きすぎるため、バックグラウンドにトナーが現像してしまう現象が見られた。
このトナーをLEDプリンタ沖MICROLINE16nに入れてランニング印刷を行った。本例で作製したトナーは、比較例1のトナーとほぼ同様の挙動を示した。即ち、高温多湿下ではかぶりが大きく、逆に低温低湿下では帯電量が大きすぎるため、バックグラウンドにトナーが現像してしまう現象が見られた。
〈比較例3〉
比較例2で用いた水乳濁液Aの添加量を10重量部とした他は比較例2と同様の条件で合成を行いトナーを得た。
比較例2で用いた水乳濁液Aの添加量を10重量部とした他は比較例2と同様の条件で合成を行いトナーを得た。
このトナーをLEDプリンタ沖MICROLINE16nに入れてランニング印刷を行った。
本例で作製したトナーはブローオフ帯電量の時間依存性が大きく帯電の立ち上がりが極めて緩慢であった。実施例1、2及び比較例1、2のトナーのブローオフ値は10分間混合撹拌後の値と30後のそれがほぼ等しいのに対し、本例のトナーは10分値が30分値の65%であり帯電の立ち上がりの鈍さを示している。これに対応するように印刷初期のかぶりが特に大きくランニングとともに改良してはいくものの実用的には許容できるものではなかった。
本例で作製したトナーはブローオフ帯電量の時間依存性が大きく帯電の立ち上がりが極めて緩慢であった。実施例1、2及び比較例1、2のトナーのブローオフ値は10分間混合撹拌後の値と30後のそれがほぼ等しいのに対し、本例のトナーは10分値が30分値の65%であり帯電の立ち上がりの鈍さを示している。これに対応するように印刷初期のかぶりが特に大きくランニングとともに改良してはいくものの実用的には許容できるものではなかった。
〈比較例4〉
スチレン77.5重量部、アクリル酸−n−ブチル22.5重量部にオフセット防止剤として低分子量ポリエチレン1.5重量部、帯電制御剤「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土ケ谷化学社製)1重量部、カーボンブラック(Printex Lデグサ社製)7重量部及び2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1重量部を加え、アトライター(「MA−01SC」、三井三池化工機社製)に投入し15℃にて10時間分散し、重合性組成物を得た。
スチレン77.5重量部、アクリル酸−n−ブチル22.5重量部にオフセット防止剤として低分子量ポリエチレン1.5重量部、帯電制御剤「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土ケ谷化学社製)1重量部、カーボンブラック(Printex Lデグサ社製)7重量部及び2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1重量部を加え、アトライター(「MA−01SC」、三井三池化工機社製)に投入し15℃にて10時間分散し、重合性組成物を得た。
また、ポリアクリル酸8重量部、ジビニルベンゼン0.35重量部を溶解したエタノール180重量部を用意しこれに蒸留水600重量部を加え重合のための分散媒を用意した。この分散媒に重合性組成物を添加し、TKホモミキサー(「M型」、特殊機化工業社製)にて15℃、8000回転の条件下10分間分散させた。次に、得られた分散溶液を1リットルのセパラブルフラスコ中に移し、窒素気流下100r.p.m.で撹拌しながら85℃にて12時間反応させた。ここまでの段階で該重合性組成物の重合反応によって得られた分散質を中間粒子と呼ぶことにする。
次いで、該中間粒子の水系懸濁液中に、超音波発振機(US−150、(株)日本精機製作所)にてメタクリル酸メチル8.5重量部、アクリル酸−n−ブチル1.5部、帯電制御剤「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土ケ谷化学社製)0.05重量部、重合開始剤として2,2′−アゾビスイソブチロニトリル0.5重量部、ラウリル硫酸ナトリウム0.1重量部、水80重量部からなる水乳濁液Aを調製した。この水乳濁液Aを4重量部滴下し、該中間粒子を膨潤させた。滴下後、直ちに光学顕微鏡にて観察を行ったところ、乳濁液滴は全く見られず膨潤が極めて短時間のうちに完了していることが確かめられた。
そこで、窒素下にて撹拌を続けながら2段目の重合として85℃で10時間反応せしめた。冷却後、0.5N塩酸水溶液にて分散媒を溶かし、濾過、水洗を経て風乾後、40℃にて10時間、10mmHgで減圧乾燥し、風力分級機にて分級し、平均粒径7μmのカプセルトナーを得た。
このカプセルトナー50重量部に、疎水性シリカ微粉末「アエロジルR−972」(日本アエロジル社製)0.35重量部を加えて混合し、本発明のカプセルトナーを得た。
このトナーをLEDプリンタ沖MICROLINE16nに入れてランニング印刷を行ったところ高温多湿下でブローオフ帯電量が−30μC/gと小さくバックグラウンドかぶりが大きかった。
このトナーをLEDプリンタ沖MICROLINE16nに入れてランニング印刷を行ったところ高温多湿下でブローオフ帯電量が−30μC/gと小さくバックグラウンドかぶりが大きかった。
また、逆に低温低湿下ではブローオフ帯電量が−120μC/gと非常に大きくなり、バックグラウンド部への現像が生じてしまった。
トナー表面に帯電制御剤が存在すると環境変化を非常に受け易く実用性の乏しいトナーになってしまうことがわかった。
トナー表面に帯電制御剤が存在すると環境変化を非常に受け易く実用性の乏しいトナーになってしまうことがわかった。
《具体例4の実施例と比較例》
〈実施例1〉
コアガラス転移温度35℃のカプセルトナーと含浸時間10分間で作製したイソシアネート処理の帯電ローラを用意した。図6からわかるように本例で用いている帯電ローラの接触角は120°である。
このトナーと帯電ローラを装着した図1及び図2に示す構成のEPカートリッジをLEDプリンタ沖MICROLINE16nに入れてランニング印刷を行った。
印刷条件はA4判 印刷DYUTY 15%とした。
〈実施例1〉
コアガラス転移温度35℃のカプセルトナーと含浸時間10分間で作製したイソシアネート処理の帯電ローラを用意した。図6からわかるように本例で用いている帯電ローラの接触角は120°である。
このトナーと帯電ローラを装着した図1及び図2に示す構成のEPカートリッジをLEDプリンタ沖MICROLINE16nに入れてランニング印刷を行った。
印刷条件はA4判 印刷DYUTY 15%とした。
図26には、印刷枚数に対する感光体ドラム表面電位の推移を示す。
本実施例では感光体ドラム電位は初期より極めて安定しており、長時間のランニングでも全く変化は見られなかった。また、表1に示すように帯電ローラの表面にもトナーの固着等は全く認められず初期と全く変わらない清浄な表面であった。
本実施例では感光体ドラム電位は初期より極めて安定しており、長時間のランニングでも全く変化は見られなかった。また、表1に示すように帯電ローラの表面にもトナーの固着等は全く認められず初期と全く変わらない清浄な表面であった。
次に、コアガラス転移温度が85℃のカプセルトナーを用いて同様のランニング印刷を行った。2万枚印刷後の感光体ドラム表面電位を表2に示し、帯電ローラ表面のトナー固着の有無を表1に示す。この場合もコアガラス転移温度35℃のトナーの場合と同様にトナーの固着等は全く認められず帯電ローラの表面は初期と全く変わらない清浄な表面であった。
更に、本実施例ではシェルを持たない単層構造のトナーについてもガラス転移温度が35〜85℃までのものを用意し、同様の試験を行った。その結果を図27に示す。
更に、本実施例ではシェルを持たない単層構造のトナーについてもガラス転移温度が35〜85℃までのものを用意し、同様の試験を行った。その結果を図27に示す。
図27は、ガラス転移温度と接触角との関係を示す説明図である。
カプセルトナーの場合と同様に全てのガラス転移温度のトナーで帯電ローラへのトナー付着は無く、感光体ドラムの表面電位もランニング前後で変化せず、印刷品質も極めて良好であった。
カプセルトナーの場合と同様に全てのガラス転移温度のトナーで帯電ローラへのトナー付着は無く、感光体ドラムの表面電位もランニング前後で変化せず、印刷品質も極めて良好であった。
〈実施例2〉
イソシアネート含浸時間を2分間とし、実施例1と同様に帯電ローラを作製した。
接触角は90°であった。この帯電ローラと各ガラス転移温度のカプセルトナー及び単層構造のトナーを用いて、実施例1と同様の試験を行った。その結果を図27に示す。
全ての試験において帯電ローラへのトナー付着は認められず、ランニング後の感光体ドラムの表面電位も安定しており、印刷品質も極めて良好であった。
イソシアネート含浸時間を2分間とし、実施例1と同様に帯電ローラを作製した。
接触角は90°であった。この帯電ローラと各ガラス転移温度のカプセルトナー及び単層構造のトナーを用いて、実施例1と同様の試験を行った。その結果を図27に示す。
全ての試験において帯電ローラへのトナー付着は認められず、ランニング後の感光体ドラムの表面電位も安定しており、印刷品質も極めて良好であった。
また、イソシアネート含浸時間を3分間とし、接触角が100°の帯電ローラも作製し、同様の評価を行ったところ、接触角100°のものと同様に全てのトナーにおいて全ての試験において帯電ローラへのトナー付着は認められず、ランニング後の感光体ドラムの表面電位も安定しており、印刷品質も極めて良好であった。
〈比較例1〉
実施例1において示したイソシアネート溶液への含浸時間を1分間として、同様の帯電ローラを作製した。
本例で作製した帯電ローラの接触角は80°であった。
この帯電ローラを用い、実施例1で作製した各種のガラス転移温度を有するカプセルトナー及び単層構造トナーを用いて実施例1と同様の試験を行った。その結果を図27に示す。
実施例1において示したイソシアネート溶液への含浸時間を1分間として、同様の帯電ローラを作製した。
本例で作製した帯電ローラの接触角は80°であった。
この帯電ローラを用い、実施例1で作製した各種のガラス転移温度を有するカプセルトナー及び単層構造トナーを用いて実施例1と同様の試験を行った。その結果を図27に示す。
本例の場合、図12に示すトナーリサイクル方式のEPカートリッジを用いた試験において、カプセルトナーと単層構造のトナーによる差異は見られなかったが、帯電ローラへのトナー固着状態にトナーのガラス転移温度による依存性が見られた。
即ち、ガラス転移温度が60℃未満のトナーを用いた系はランニングの結果帯電ローラへのトナー固着とそれに伴う感光体ドラム表面電位の低下によるバックグラウンド現像が確認できた。感光体ドラム表面電位は初期設定値の−850Vから2万枚印刷後には−650Vに低下していた。
即ち、ガラス転移温度が60℃未満のトナーを用いた系はランニングの結果帯電ローラへのトナー固着とそれに伴う感光体ドラム表面電位の低下によるバックグラウンド現像が確認できた。感光体ドラム表面電位は初期設定値の−850Vから2万枚印刷後には−650Vに低下していた。
また、図13に示すEPカートリッジを用いた試験においては2万枚印刷後に幅0.5mm程度のクリーニング不良が生じたが、ガラス転移温度が60℃未満のトナーを用いた系において、印刷面に対して長手方向の対応する部分の帯電ローラ表面に同程度の幅のトナー固着が見られた。
〈比較例2〉
イソシアネート処理を行わないエピクロルヒドリンゴム単層の帯電ローラを作製した。
本例で作製した帯電ローラの接触角は70°であった。
この帯電ローラを用い、実施例1で作製した各種のガラス転移温度を有するカプセルトナー及び単層構造トナーを用いて実施例1と同様の試験を行った。
結果を表1に示す。
イソシアネート処理を行わないエピクロルヒドリンゴム単層の帯電ローラを作製した。
本例で作製した帯電ローラの接触角は70°であった。
この帯電ローラを用い、実施例1で作製した各種のガラス転移温度を有するカプセルトナー及び単層構造トナーを用いて実施例1と同様の試験を行った。
結果を表1に示す。
本例の場合、図12に示すトナーリサイクル方式のEPカートリッジを用いた試験において、カプセルトナーと単層構造のトナーによる差異は見られなかったが、帯電ローラへのトナー固着状態にトナーのガラス転移温度による依存性が見られた。
即ち、ガラス転移温度が65℃未満のトナーを用いた系はランニングの結果帯電ローラへのトナー固着とそれに伴う感光体ドラム表面電位の低下によるバックグラウンド現像が確認できた。感光体ドラム表面電位は初期設定値の−850Vから2万枚印刷後には−650Vに低下していた。
また、図13に示すEPカートリッジを用いた試験においては2万枚印刷後に幅0.5mm程度のクリーニング不良が生じたが、ガラス転移温度が65℃未満のトナーを用いた系において、印刷面に対して長手方向の対応する部分の帯電ローラ表面に同程度の幅のトナー固着が見られた。
〈比較例3〉
図24に示すディッピング装置を用いて、図23に示す構成のにイオン伝導により半導電性に調整されたウレタンゴムからなる弾性層を有する帯電ローラを作製した。
この帯電ローラの接触角は75°であった。
この帯電ローラを用い、実施例1で作製した各種のガラス転移温度を有するカプセルトナー及び単層構造トナーを用いて実施例1と同様の試験を行った。その結果を図27に示す。
図24に示すディッピング装置を用いて、図23に示す構成のにイオン伝導により半導電性に調整されたウレタンゴムからなる弾性層を有する帯電ローラを作製した。
この帯電ローラの接触角は75°であった。
この帯電ローラを用い、実施例1で作製した各種のガラス転移温度を有するカプセルトナー及び単層構造トナーを用いて実施例1と同様の試験を行った。その結果を図27に示す。
本例の場合、図12に示すトナーリサイクル方式のEPカートリッジを用いた試験において、カプセルトナーと単層構造のトナーによる差異は見られなかったが、帯電ローラへのトナー固着状態にトナーのガラス転移温度による依存性が見られた。
即ち、ガラス転移温度が65℃未満のトナーを用いた系はランニングの結果帯電ローラへのトナー固着とそれに伴う感光体ドラム表面電位の低下によるバックグラウンド現像が確認できた。感光体ドラム表面電位は初期設定値の−850Vから2万枚印刷後には−600Vに低下していた。
また、図13に示すEPカートリッジを用いた試験においては2万枚印刷後に幅0.5mm程度のクリーニング不良が生じたが、ガラス転移温度が65℃未満のトナーを用いた系において、印刷面に対して長手方向の対応する部分の帯電ローラ表面に同程度の幅のトナー固着が見られた。
4 DC電源
5 像担持体(感光体ドラム)
6 露光源(LEDヘッド)
7 現像剤層形成部材(現像ブレード)
8 現像剤担持体(現像ローラ)
9 トナー像
11 転写部材(転写ローラ)
12 残留トナー回収部材(クリーニングローラ)
13 用紙
14 トナー供給ローラ
15,16 電源
5 像担持体(感光体ドラム)
6 露光源(LEDヘッド)
7 現像剤層形成部材(現像ブレード)
8 現像剤担持体(現像ローラ)
9 トナー像
11 転写部材(転写ローラ)
12 残留トナー回収部材(クリーニングローラ)
13 用紙
14 トナー供給ローラ
15,16 電源
Claims (4)
- 像担持体と、該像担持体に設けられたローラを有する画像形成装置において、
(a)前記ローラはその表面が純水を用いて測定した接触角が90゜以上の高撥水性部材であり、
(b)かつ、該像担持体において用いられるトナーがコアとそのコアを包囲するシェル樹脂とから成るカプセル構造のトナーであって、シェルに帯電量を調整するためのCCA(Charge Control Device)を含まずコアのみに含むことを特徴とする画像形成装置。 - 像担持体と、該像担持体に設けられたローラを有する画像形成装置において、
(a)前記ローラはその表面が純水を用いて測定した接触角が90゜以上の高撥水性部材であり、
(b)かつ、該像担持体において用いられるトナーがコアとそのコアを包囲するシェル樹脂とから成るカプセル構造のトナーであって、コアに溶けやすい樹脂を、シェルに溶けにくい樹脂を配置することを特徴とするものであることを特徴とする画像形成装置。 - 像担持体と、該像担持体に設けられたローラを有する画像形成装置において、
(a)前記ローラはその表面が純水を用いて測定した接触角が90゜以上の高撥水性部材であり、
(b)かつ、該像担持体において用いられるトナーがコアとそのコアを包囲するシェル樹脂とから成るカプセル構造のトナーであって、最外層を構成するシェル樹脂の含有量がコアを構成する樹脂0.1以上4重量部以下であることを特徴とする画像形成装置。 - 像担持体と、該像担持体に設けられたローラを有する画像形成装置において、
(a)前記ローラはその表面が純水を用いて測定した接触角が90゜以上の高撥水性部材であり、
(b)かつ、該像担持体において用いられるトナーがコアとそのコアを包囲するシェル樹脂とから成るカプセル構造のトナーであって、少なくとも熱可塑性樹脂と着色剤を構成材料としガラス転移温度の異なる重合性単量体を2種類以上用いるカプセル構造のトナーであって、最外層を構成するシェル層の体積固有抵抗が、そのシェル層より内側にある材料の体積固有抵抗より大きいことを特徴とする画像形成装置。
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JP2003300219A JP2004038197A (ja) | 2003-08-25 | 2003-08-25 | 画像形成装置 |
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Cited By (2)
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WO2009044726A1 (ja) * | 2007-10-01 | 2009-04-09 | Canon Kabushiki Kaisha | トナー |
JP2009288378A (ja) * | 2008-05-28 | 2009-12-10 | Canon Inc | 画像形成方法、定着方法及びトナー |
-
2003
- 2003-08-25 JP JP2003300219A patent/JP2004038197A/ja active Pending
Cited By (4)
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WO2009044726A1 (ja) * | 2007-10-01 | 2009-04-09 | Canon Kabushiki Kaisha | トナー |
US7846631B2 (en) | 2007-10-01 | 2010-12-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Toner |
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