【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数色の粉砕トナーを用いたフルカラー画像形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、静電潜像担持体に形成した静電潜像を現像器で帯電させたトナーで顕在化することにより得られるトナー像を、中間転写媒体上で色重ねし、紙に一括転写した後、加熱定着する画像形成装置が知られている。このような画像形成装置において用いられるトナーとしては、現像ローラ等にフィルミングすることなく帯電を付与することができ、かつ装置として適当な温度範囲で定着が可能となるように、結着樹脂の軟化点を１１０〜１６０℃、酸価を１０〜４０とするものが提案されている（特許文献１）。
【０００３】
また、高転写効率、クリーニング性、トナー飛散が改善されるように、粒径４μｍ以下のトナー粒子の個数分布が３０個数％以下、帯電量が│５│〜│５０│μＣ／ｇとするものも提案されている（特許文献２）
【０００４】
【特許文献１】特公平６−４２０８１号
【０００５】
【特許文献２】特許第２９２５４３１号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年のフルカラー画像形成装置に用いられるＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色のトナーは、樹脂、顔料、ワックス、ＣＣＡ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｇｅｎｔ）等を混練後、粉砕分級する粉砕法や、溶液中から粒子を生成する重合法により製造される。しかし、同様の製造条件で作成した場合、熱特性、帯電特性、流動性等に色間差が発生し、そのためトナー帯電量や現像量といった現像器特性を極力同様にするため現像器の構成を色毎に変更する等の対応が必要となり、部品を共通化できない、高精度の調整が必要になるなどの問題があった。また、中間転写媒体から紙への二次転写、及びその後の定着については色重ねした状態のトナーに対して一括しての処理が行われるので、色間差があると特性が重なった領域で条件を設定する必要があるため、設定する条件の良好域が非常に狭くなるという問題があった。そして、樹脂を共通化したトナーでは顔料等の影響により、帯電性に差が生じてしまい、現像器の組み立て条件が異なってしまうという問題があり、これらの点について上記特許文献１、特許文献２には触れられていない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決しようとするもので、樹脂を共通化したトナーを用い、帯電性の差に起因する弊害を緩和することを目的とする。
そのために本発明は、
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本実施形態で使用する画像形成装置の例を説明する図である。
感光体１は図示しない帯電器で一様帯電され、露光器２からの画像露光で静電潜像が形成される。静電潜像をトナー現像するロータリ式現像器３は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色の現像ユニットを有し、各ユニットの現像ローラ４がロータリ式現像器の間欠回転により感光体位置にもたらされ、その位置で感光体１と対向してトナー現像が行われる。感光体１には、駆動ローラ６、従動ローラ７、１次転写ローラ８、テンションローラ９等で張架された中間転写媒体５が１次転写ローラ８の位置で離当接し、感光体上に形成されたトナー像は中間転写媒体５に転写され（１次転写）、中間転写媒体上で４色の色重ねが行われる。
【０００９】
駆動ローラ６（２次転写バックアップローラを兼ねる）と対向する位置には中間転写媒体５に離当接する２次転写ローラ１３が設けられており、この位置で中間転写媒体上の４色のトナー像は一括転写される（２次転写）。すなわち、用紙トレー１０から用紙繰り出しローラ１１により繰り出された用紙は、紙搬送路１２を通って２次転写ローラ１３の位置に搬送される。中間転写媒体上で色重ねが行われている間（１次転写中）は、２次転写ローラ１３は中間転写媒体と離間しているが、転写時には中間転写媒体５に当接し、転写バイアスを印加することにより中間転写媒体から用紙に４色トナー像が一括転写される（２次転写）。２次転写後の用紙は紙ガイド１４を通って加熱ローラ１５ａ、加圧ローラ１５ｂからなる定着器１５に導入され、装置上面の排紙トレー１６に排出される。
【００１０】
本実施形態では非磁性一成分トナーを用いた非接触現像による画像形成装置を用いる。Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各トナーは、共通の負帯電熱可塑性ポリエステル樹脂に、顔料、ワックス、ＣＣＡ、外添剤等を添加して混練後、粉砕分級する粉砕法により製造し、体積平均粒径６〜１０μｍ（コールター社製、コールタマルチサイザーＩＩ（アパーチャー径１００μｍ）で測定）の負帯電トナーを使用する。各色トナーの軟化点は分子量と比例関係にあり、混練条件によって変化する。
【００１１】
ところで、樹脂を共通化することにより、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ４色の特性を概ね揃えることは可能となるが、顔料等の影響により帯電性に差が生じてしまう。帯電性の低いトナーは現像ローラ上へのトナーの層形成能力が弱くなるので、現像器側で摩擦帯電性を向上する構成をとることで、現像器としての特性差をなくすことができる。
【００１２】
現像器として摩擦帯電を向上するためには、トナーと帯電付与部材との接触機会を増したり強く擦り付けることである。
【００１３】
図２は本実施形態の現像器の構成を説明する概念図である。
現像ローラ４とカウンター接触する供給ローラ１７から現像ローラ上にトナーが擦り付けられて搬送される。搬送されるトナーは、現像ローラとカウンター当接する規制ブレード１８で規制荷重が加えられて層厚が規制されるとともに摩擦帯電する。このとき規制ブレード１８の規制荷重を高くすることでトナーを擦り付ける力が増してトナーの帯電性は向上し、トナー層の形成が可能となる。
【００１４】
また、カウンター当接する規制ブレードの突き出し量Ｌ（現像ローラとの接点からブレード先端までの長さ）を小さくすると現像ローラ上のトナー量は減少する。そのため、トナーと帯電付与部材である現像ローラ、規制ブレードと接触するトナーの割合が増えることとなり、トナーの摩擦帯電性は向上し、トナー層の形成は可能となり、現像ローラで搬送されるトナーにより、感光体１上の静電潜像はジャンピング現像で顕像化される。
【００１５】
なお、規制ブレードの突出し量Ｌを小さくすると、トナーの帯電性は向上するが、現像ローラ上のトナー量が減少するという弊害が生じる。現像ローラの表面粗さ（１０点平均粗さ）を、トナーの体積平均粒径で半分から２倍の範囲で大きくすることで規制ブレードの突出しを小さくすることで減少したトナー量を補って増やすことができる。現像ローラの表面粗さを増やすことでトナー量を増やしても、トナーの体積平均粒径で半分から２倍の範囲であれば、かぶりや飛散が増加するといった弊害は生じない。
【００１６】
このように、摩擦帯電を向上するためには、トナーと帯電付与部材との接触機会を増したり強く擦り付けることになり、トナーへのストレスが増加する。そこで、帯電性の低いトナーの軟化点を上げることで、機械的ストレスに強いトナーとし、摩擦帯電を向上させる現像器構成としても現像ローラ、規制ブレード等へのトナー融着（フィルミング）が発生しないようにすることができる。
【００１７】
図３はフィルミング発生枚数と軟化点の関係を説明する図であり、横軸は軟化点、縦軸はフィルミングが発生した枚数（単位千枚）であり、枚数が多いほどフィルミングが発生しにくいことを示している。
トナーの軟化点は高分子成分を増やして分子量を大きくすることにより上げることができる。トナーの軟化点を高くすると、荷重、摩擦等の機械的ストレスに対し強くなる。現像ローラ上のトナーが、現像による消費がなく、長期に渡って滞留し、規制ブレード等の擦過を繰り返されると、現像ローラや規制ブレード等の当接部材に融着するというフィルミングが発生する。フィルミングにより画像上にスジが生じて画像が劣化し、それにより装置の寿命が決まる場合がある。図示するように、トナーの軟化点を上げることで、フィルミングの発生を抑制することができた。
【００１８】
図４はフィルミング発生枚数及びトナー飛散とトナー搬送量の関係を説明する図であり、横軸はトナー搬送量（ｍｇ／ｃｍ２ ）、縦軸はフィルミング発生枚数（単位千枚）である。
摩擦帯電性を向上させる現像器とは、トナーに対して機械的ストレスをかける構成となる。そのため、トナー層を薄層（略１層未満）にすると、トナーに過剰なストレスがかかることになり、フィルミングが発生しやすくなる。トナー搬送量（現像器ローラ上のトナー量）を０．５ｍｇ／ｃｍ２ 以上とすることでトナー層を略１層以上にすることができ所望の寿命を満足することができた。一方、トナー搬送量が０．８ｍｇ／ｃｍ２ を超えると、高速回転する現像ローラではトナーの現像ローラへの保持が困難となり、トナー飛散が発生する。そこで、トナー搬送量を０．５乃至０．８ｍｇ／ｃｍ２ とすることでフィルミング、トナー飛散のないトナー層を形成できる。
【００１９】
以上本実施形態の現像器の構成として現像ローラに対しカウンター当接する供給ローラを例にとり説明したが、本実施形態の現像器の構成としてはカウンター当接する供給ローラに限定されるものではなく、接触部で現像ローラ及び供給ローラが同一方向に移動するウイズ接触等、他の供給条件においても何ら問題は生ぜず適用可能である。
【００２０】
以下に実施例を説明する。
本発明に用いられるトナーとしては、少なくとも着色剤、ワックス及び結着樹脂を含有し、必要に応じてその他を含有させることができる。
【００２１】
（結着樹脂）
トナーに含有される結着樹脂としては、例えば、スチレン、クロロスチレン等のスチレン類；エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン等のモノオレフィン類；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル等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、アクリル酸ブチル等のアクリル系単量体；メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類；ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチルエーテル等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、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類；等の単量体等の単独重合体、それらの単量体等を２種以上組合わせた共重合体、又はそれらの混合物等の樹脂が挙げられる。これらの樹脂の中でも、特に、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリル酸アルキル酸アルキル共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキル共重合体、スチレン−アクリルニトリル共重合体、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等が代表的な結着樹脂として好適に挙げられる。更には、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリアミド樹脂等も好適に挙げられる。
【００２２】
中でも特にポリエステル樹脂が好ましい。前記ポリエステル樹脂は、アルコール成分とカルボン酸、カルボン酸エステルおよびカルボン酸無水物等のカルボン酸成分を原料モノマーとする。ポリエステル樹脂は通常、アルコール成分とカルボン酸成分を不活性ガス雰囲気中に１８０ ℃〜２５０ ℃の温度で縮重合することにより製造することができる。
前記ポリエステル樹脂の酸価は、着色剤の分散性を向上させるため１０（ＫＯＨｍｇ／ｇ） 以上、好ましくは１５（ＫＯＨｍｇ／ｇ） 以上であることが望ましく、トナーの耐環境性を悪化させないために３０（ＫＯＨｍｇ／ｇ） 以下、好ましくは２５（ＫＯＨｍｇ／ｇ） 以下であることが望ましい。
【００２３】
酸価についてはＪＩＳＫ００７０に準じた方法で測定することができる。
ポリエステル樹脂のガラス転移点は、トナーの耐久性の観点から５５℃以上、好ましくは６０℃以上であることが望ましい。ガラス転移点とは、示差走査熱量計（セイコー電子工業（株） 製ＤＳＣ１０ ）を用い、１００ ℃まで昇温し、その温度にて３分間放置した後、降温速度１０℃／ 分で室温まで冷却したサンプルを、昇温速度１０℃／ 分で昇温して熱履歴を測定した際に、ガラス転移点以下のベースラインの延長線とピークの立ち上り部分からピークの頂点までの間で最大傾斜を示す接線との交点の温度をいう。
【００２４】
（着色剤）
本発明に使用される着色剤としては、例えば、カーボンブラック：Ｃ．Ｉ， ピグメント・イエロー１、同３、同７４、同９７、同９８等のアセト酢酸アリールアミド系モノアゾ黄色顔料：Ｃ．Ｉ， ピグメント・イエロー１２、同１３、同１４、同１７等のアセト酢酸アリールアミド系ジスアゾ黄色顔料：Ｃ．Ｉ， ソルベント・イエロー１９、同７７、同７９、 Ｃ．Ｉ， ディスパース・イエロー１６４ 等の黄色染料：Ｃ．Ｉ， ピグメント・レッド４８、同４９：１、同５３：１、同５７、同５７：１、同８１、同１２２ 、同５等の赤色もしくは紅色顔料：Ｃ．Ｉ， ソルベント・レッド４９、同５２、同５８、同８等の赤色染料：Ｃ．Ｉ， ピグメント・ブルー１５：３等の銅フタロシアニンおよびその誘導体の青色染顔料：Ｃ．Ｉ， ピグメント・グリーン、同３６（フタロシアニン・グリーン）等の緑色顔料等が使用可能である。これらの染顔料は、単独で用いても２種以上混合しても良い。前記着色剤の使用量は、特に限定されないが、通常、結着樹脂１００ に対して、２〜７程度であることが好ましい。
【００２５】
（荷電制御剤；ＣＣＡ）
本発明に使用される荷電制御剤は、ベンジル酸誘導体の金属塩およびサリチル酸誘導体の金属塩が挙げられる。
本発明に使用される前記ベンジル酸誘導体の金属塩およびサリチル酸誘導体の金属塩は、ともに無色であり、トナーに高い負帯電を与えることができる。また、ベンジル酸誘導体の金属塩は帯電の立ち上り性の向上に、サリチル酸の金属塩は帯電量のレベルアップにそれぞれ非常に効果がある。したがって両者を併用することにより、非磁性一成分現像法式の画像履歴、供給性を良好にすることができる。
荷電制御剤の添加量としては、荷電制御剤の導電性による帯電量の低下を防止するために、結着樹脂１００ に対し３以下、好ましくは２以下が望ましい。
【００２６】
（ワックス）
ワックスとしては、融点６０〜１２０ ℃、より好ましくは７０〜１１Ｏ ℃が望ましい。融点が６０℃以下ではトナーの凝集が発生することがある、１２０ ℃を超えると定着時でのワックスの染み出しが十分でなくオフセットが発生することがある。なお、前記融点は、示差走査熱量計により測定されたＤＳＣ 曲線で、吸熱ピーク温度を測定して得られた値である。
前記ワックスとしては、例えば、パラフィンワックスおよびその誘導体、モンタンワックスおよびその誘導体、マイクロクリスタリンワックスおよびその誘導体、ポリオレフィンワックスおよびその誘導体が挙げられる。更には、アルコール系や脂肪酸系のワックス、動物系ワックス、鉱物系ワックス、エステルワックス、酸アミド系ワックス等も挙げられる。これらのワックスは１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２７】
（外添剤）
外添剤としては、二酸化ケイ素（シリカ）、二酸化チタン（チタニア）、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化セリウム、酸化鉄、酸化銅、酸化錫等が挙げられるが、これらのなかでは、流動性および帯電性の付与の点からシリカ微粒子が好ましい。
【００２８】
トナー物性の確認方法は以下の通りである。
（ワックス分散径の確認）
ワックス分散径は、トナーを無作為に１０個抽出し透過型電子顕微鏡観察によりトナー中に分散しているワックスの大きさを測定し数値化した。
（トナーの軟化点）
トナーの軟化点温度は、フローテスター（ＣＦＴ−５００、島津製作所製〉を用いて約１ｇの試料を昇温速度６℃／ 分で加熱しながら、２０ｋｇ／ｃｍ２の荷重を与え、孔径１ｍｍ、高さ１ｍｍのダイから押し出し、プランジャーの降下開始温度と降下終了温度の中間点に対応する温度を軟化点温度とした。
（トナー帯電量）
帯電量は２成分系トナーと同様にキャリア粒子とトナーを混合し、ブローオフ帯電量測定法で測定した。
【００２９】
〔実施例１〕
（トナーの作製）
ボリエステル…９０部
顔料…４部
ワックス…４部
ＣＣＡ …２部
上記の組成の混合物を混練し、ジェット方式の粉砕機で粉砕した後、風力式分級機により、細粒・粗粒を分級し、ＹＣＭＫ各着色粒子を得た。
得られたＹＣＭＫ各着色粒子１００ 部に対し、外添剤として、負帯電性シリカ２．５ 部、負帯電性チタニア１．Ｏ 部を添加し表面処理することでトナーを得た。
得られたトナーの帯電量を測定したところ、表１に示すように、黒トナーの帯電量が最が最も高く、ＹＣＭ トナーの帯電量が黒に比べて低かった。ＹＣＭＫ各トナーで現像器を組立てたところ、黒は問題なくトナー層を現像ローラ上に形成できたが、トナー飛散がＹＣは若干、Ｍ はひどく発生した。そこで、変更前規制荷重３０ｋｇ／ｃｍ に対し７０ｋｇ／ｃｍ としたところ、ＹＣＭ ともにトナー飛散はなくなった。
得られた現像器で、印字耐久試験を行ったところ、トナー飛散、現像ローラヘのトナーフィルミングが発生することなく１２ｋ枚の印字を終了することができた。また、そのトナーで定着試験を行ったところ、何れのトナーも１４５ ℃以上では十分な定着強度が得られ、ＹＣＫ については１９５ ℃まで高温オフセットが発生することなく定着することができた。また、Ｍ については２１０ ℃までの確認の中では高温オフセットは発生しなかった。
【００３０】
【表１】
〔比較例１〕
Ｍ トナーの軟化点が１２２ ℃であることを除いては、実施例１のＭ トナーと同様に作製したところ、帯電量は−１８μＣ／ｇ であった。現像器を組立てたところ、トナー飛散がひどく発生した。そこで、現像器の規制荷重を７０ｋｇ／ｃｍ としたところ、トナー飛散はなくなった。
得られた現像器で、印字耐久試験を行ったところ、耐久６ｋ枚時には印字の欠落が発生し、現像ローラを確認したところフィルミングが認められた。
【００３１】
〔実施例２〕
実施例１のＭ トナーで規制荷重を７０ｋｇ／ｃｍ にした条件に対し、規制ブレードの突出し量Ｌを変えることで搬送量を調整したこと以外は実施例１と同様に現像器を組立て耐久試験を行った。表２に示すように、搬送量０ ．９ｍｇ／ｃｍ２ では組立て時のトナー飛散が納まらなかった。搬送量Ｏ．４ｍｇ／ｃｍ２ では耐久３ｋ枚時には印字の欠落が発生し、現像ローラを確認したところフィルミングが認められた。
【００３２】
【表２】
〔実施例３〕
実施例２のＭ トナーで規制荷重を７０ｋｇ／ｃｍ 、規制ブレードの突出し量Ｌを０ ．９ｍｍ という条件について現像ローラ表面粗さを変えることで搬送量を調整した。組立てた現像器について耐久試験を行った。搬送量０．４ｍｇ／ｃｍ２ では耐久６ｋ枚時には印字の欠落が発生し、現像ローラを確認したところフィルミングが認められた。搬送量Ｏ．５ｍｇ／ｃｍ２ 以上では、６ｋ枚では印字の欠落は発生しなかった。
【００３３】
【表３】
〔実施例４〕
実施例２のＭ トナーで規制荷重を７０ｋｇ／ｃｍ 、規制ブレードの突出し量Ｌを１．１ｍｍ という条件について現像ローラ表面粗さを変えることで搬送量を調整した。組立てた現像器について耐久試験を行った。表４に示すように、搬送量０．９ｍｇ／ｃｍ２ ではトナー飛散が発生した。
【００３４】
【表４】
【００３５】
【発明の効果】
樹脂を共通化すると顔料等の影響により帯電性に差が生じ、帯電性の低いトナーは現像ローラ上へのトナーの層形成能力が弱くなるが、現像器側で摩擦帯電性を向上する構成をとることで、現像器としての特性差をなくすことができる。摩擦帯電性を向上させると、トナーへのストレスが増加してトナーへのダメージが増加するが、トナーの軟化点を上げることで、機械的ストレスに対する耐久性を向上させることができる。
また、トナー搬送量を０．５乃至０．８ｍｇ／ｃｍ２ とすることでフィルミングやトナー飛散のないトナー層を形成できる。
また、規制部材による規制荷重を高くすることで、トナーを擦り付ける力が増し、そのためトナー帯電は向上し、トナー層の形成が可能となる。
また、カウンター当接の規制の突出し量を小さくすることにより現像器ローラ上のトナー量は減少するが、現像ローラ、規制ブレードと接触するトナーの割合が増えてトナーの摩擦帯電性は向上し、トナー層の形成が可能となる。
また、規制ブレードの突出し量を小さくすると、トナーの帯電性は向上するものの、現像ローラ上のトナー量が減少するという弊害が生じるが、現像ローラの表面粗さを増やすことでカバーすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態で使用する画像形成装置の例を説明する図である。
【図２】現像ローラの構成を説明する図である。
【図３】フィルミング発生枚数と軟化点の関係を説明する図である。
【図４】フィルミング発生枚数及びトナー飛散とトナー搬送量の関係を説明する図である。
【符号の説明】
１…感光体、２…露光器、３…ロータリ式現像器、４…現像ローラ、５…中間転写媒体、６…駆動ローラ、７…従動ローラ、８…１次転写ローラ、９…テンションローラ、１０…用紙トレー、１１…用紙繰り出しローラ、１２…紙搬送路、１３…２次転写ローラ、１４…紙ガイド、１５…定着器、１６…排紙トレー。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a full-color image forming method using a plurality of pulverized toners.
[0002]
[Prior art]
In general, after a toner image obtained by exposing an electrostatic latent image formed on an electrostatic latent image carrier with a toner charged by a developing device is overlaid on an intermediate transfer medium and transferred onto paper in a batch An image forming apparatus that heats and fixes is known. As a toner used in such an image forming apparatus, a binder resin is used so that charging can be applied to the developing roller without filming and fixing can be performed in an appropriate temperature range as the apparatus. The thing which makes a softening point 110-160 degreeC and an acid value 10-40 is proposed (patent document 1).
[0003]
In addition, the number distribution of toner particles having a particle size of 4 μm or less is 30% by number or less and the charge amount is from | 5 | to | 50 | μC / g so that high transfer efficiency, cleaning properties, and toner scattering are improved. Has also been proposed (Patent Document 2).
[0004]
[Patent Document 1] Japanese Patent Publication No. 6-42081
[Patent Document 2] Japanese Patent No. 2925431
[Problems to be solved by the invention]
By the way, Y, M, C, and K toners used in recent full-color image forming apparatuses are prepared from a kneading method in which resin, pigment, wax, CCA (Charge Control Agent), etc. are kneaded and then classified, or from a solution. Manufactured by a polymerization process that produces particles. However, when created under the same manufacturing conditions, color differences occur in the thermal characteristics, charging characteristics, fluidity, etc., so the developer configuration such as toner charge amount and development amount is made as similar as possible. There is a problem in that it is necessary to cope with each color, etc., and the parts cannot be shared, and high-precision adjustment is necessary. Also, the secondary transfer from the intermediate transfer medium to the paper and the subsequent fixing are performed in a batch on the toner with the colors overlaid. Therefore, if there is a difference between colors, the characteristics overlap. Since it is necessary to set the conditions, there is a problem that the favorable range of the conditions to be set becomes very narrow. The toner having a common resin causes a difference in chargeability due to the influence of pigments and the like, and there is a problem in that the assembling conditions of the developing device are different. Is not touched.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to alleviate the harmful effects caused by the difference in chargeability by using a toner having a common resin.
Therefore, the present invention
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an image forming apparatus used in the present embodiment.
The photoreceptor 1 is uniformly charged by a charger (not shown), and an electrostatic latent image is formed by image exposure from the exposure device 2. A rotary developing unit 3 for developing toner on an electrostatic latent image has developing units of four colors Y, M, C, and K, and the developing roller 4 of each unit is positioned on the photosensitive member by intermittent rotation of the rotary developing unit. In this position, toner development is performed facing the photoreceptor 1 at that position. An intermediate transfer medium 5 stretched by a driving roller 6, a driven roller 7, a primary transfer roller 8, a tension roller 9 and the like is separated from and abutted on the photosensitive member 1 at the position of the primary transfer roller 8, and is placed on the photosensitive member. The formed toner image is transferred to the intermediate transfer medium 5 (primary transfer), and four colors are superimposed on the intermediate transfer medium.
[0009]
A secondary transfer roller 13 that is in contact with the intermediate transfer medium 5 is provided at a position facing the drive roller 6 (also serving as a secondary transfer backup roller), and four color toner images on the intermediate transfer medium are provided at this position. Are collectively transferred (secondary transfer). That is, the paper fed from the paper tray 10 by the paper feed roller 11 is conveyed to the position of the secondary transfer roller 13 through the paper conveyance path 12. While the color transfer is being performed on the intermediate transfer medium (during the primary transfer), the secondary transfer roller 13 is separated from the intermediate transfer medium. When applied, a four-color toner image is collectively transferred from the intermediate transfer medium to the paper (secondary transfer). The sheet after the secondary transfer passes through a paper guide 14 and is introduced into a fixing device 15 including a heating roller 15a and a pressure roller 15b, and is discharged to a discharge tray 16 on the upper surface of the apparatus.
[0010]
In this embodiment, an image forming apparatus using non-contact development using a non-magnetic one-component toner is used. Y, M, C, and K toners are manufactured by a pulverization method in which pigments, waxes, CCA, external additives, and the like are added to a common negatively charged thermoplastic polyester resin, kneaded, and then pulverized and classified. A negatively charged toner having a particle diameter of 6 to 10 μm (measured by Coulter Multisizer II (aperture diameter: 100 μm) manufactured by Coulter, Inc.) is used. The softening point of each color toner is proportional to the molecular weight and varies depending on the kneading conditions.
[0011]
By using a common resin, the Y, M, C, and K4 color characteristics can be made substantially uniform, but a difference in chargeability occurs due to the influence of pigments and the like. Since the toner having a low chargeability has a weak toner layer forming ability on the developing roller, the difference in characteristics as a developer can be eliminated by adopting a configuration in which the triboelectric chargeability is improved on the developer side.
[0012]
In order to improve triboelectric charging as a developing device, it is necessary to increase the chance of contact between the toner and the charging member or to rub it strongly.
[0013]
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating the configuration of the developing device of this embodiment.
The toner is rubbed onto the developing roller from the supply roller 17 in counter contact with the developing roller 4 and conveyed. The toner to be conveyed is charged with friction by a regulating load applied by a regulating blade 18 that abuts against the developing roller and the layer thickness is regulated. At this time, by increasing the regulation load of the regulation blade 18, the toner rubbing force is increased, the toner chargeability is improved, and the toner layer can be formed.
[0014]
Further, when the protruding amount L (the length from the contact point with the developing roller to the blade tip) of the regulating blade that contacts the counter is reduced, the toner amount on the developing roller decreases. As a result, the ratio of the toner to the developing roller that is a charge imparting member and the toner that comes into contact with the regulating blade is increased, the triboelectric chargeability of the toner is improved, and the toner layer can be formed. The electrostatic latent image on the photoreceptor 1 is visualized by jumping development.
[0015]
Note that, when the protruding amount L of the regulating blade is reduced, the chargeability of the toner is improved, but there is a problem that the amount of toner on the developing roller is reduced. By increasing the surface roughness (10-point average roughness) of the developing roller in the range of half to twice the volume average particle diameter of the toner, the protrusion of the regulating blade is reduced to compensate for the reduced toner amount. be able to. Even if the toner amount is increased by increasing the surface roughness of the developing roller, there is no adverse effect such as fogging and scattering if the toner volume average particle diameter is in the range of half to double.
[0016]
Thus, in order to improve frictional charging, the contact opportunity between the toner and the charge imparting member is increased or rubbed strongly, and the stress on the toner increases. Therefore, by increasing the softening point of toner with low chargeability, the toner is resistant to mechanical stress, and toner fusion (filming) to the developing roller, regulating blade, etc. occurs even in the developer configuration that improves frictional charging. You can avoid it.
[0017]
FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the number of filming occurrences and the softening point. The horizontal axis is the softening point, the vertical axis is the number of filming (in thousands), and the filming occurs as the number increases. It is difficult to do.
The softening point of the toner can be increased by increasing the molecular weight by increasing the polymer component. When the softening point of the toner is increased, it becomes stronger against mechanical stress such as load and friction. When the toner on the developing roller is not consumed by development and stays for a long time and is repeatedly rubbed by the regulating blade, filming occurs in which the toner is fused to the contact member such as the developing roller and the regulating blade. . The filming may cause streaks on the image to deteriorate the image, thereby determining the lifetime of the apparatus. As shown in the figure, the occurrence of filming could be suppressed by increasing the softening point of the toner.
[0018]
FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the number of filming occurrences and the amount of toner scattering and the toner conveyance amount. The horizontal axis represents the toner conveyance amount (mg / cm 2 ), and the vertical axis represents the number of filming occurrences (in thousands). .
The developing device that improves the triboelectric charging property is configured to apply mechanical stress to the toner. For this reason, if the toner layer is made thin (substantially less than one layer), excessive stress is applied to the toner, and filming is likely to occur. By setting the toner transport amount (the amount of toner on the developing unit roller) to 0.5 mg / cm 2 or more, the toner layer can be made approximately one layer or more, and a desired life can be satisfied. On the other hand, when the toner transport amount exceeds 0.8 mg / cm 2 , it becomes difficult for the developing roller rotating at high speed to hold the toner on the developing roller, and toner scattering occurs. Therefore, by setting the toner conveyance amount to 0.5 to 0.8 mg / cm 2 , it is possible to form a toner layer free from filming and toner scattering.
[0019]
As described above, the configuration of the developing device of the present embodiment has been described by taking the supply roller that contacts the developing roller as an example, but the configuration of the developing device of the present embodiment is not limited to the supply roller that contacts the counter, This is applicable to other supply conditions such as with the contact with the developing roller and the supply roller moving in the same direction.
[0020]
Examples will be described below.
The toner used in the present invention contains at least a colorant, a wax, and a binder resin, and may contain others as necessary.
[0021]
(Binder resin)
Examples of the binder resin contained in the toner include styrenes such as styrene and chlorostyrene; monoolefins such as ethylene, propylene, butadiene, and isoprene; vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl propionate, and vinyl benzoate. , Acrylic monomers such as methyl acrylate, ethyl acrylate and butyl acrylate; α-methylene aliphatic monocarboxylic esters such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate and butyl methacrylate; vinyl methyl ether and vinyl ethyl Homopolymers of monomers such as vinyl ethers such as ether and vinyl butyl ether, vinyl ketones such as vinyl methyl ketone, vinyl hexyl ketone and vinyl isopropenyl ketone, and combinations of two or more of these monomers Such as copolymers or mixtures thereof. Butter, and the like. Among these resins, typical examples include polystyrene resins, styrene-alkyl acrylate alkyl copolymers, styrene-alkyl methacrylate copolymers, styrene-acrylonitrile copolymers, polyethylene resins, and polypropylene resins. A preferred example of the resin is a resin. Furthermore, a polyester resin, a polyurethane resin, an epoxy resin, a silicon resin, a polyamide resin and the like are also preferable.
[0022]
Of these, polyester resins are particularly preferred. The polyester resin uses an alcohol component and a carboxylic acid component such as a carboxylic acid, a carboxylic acid ester, and a carboxylic acid anhydride as raw material monomers. The polyester resin can be usually produced by polycondensation of an alcohol component and a carboxylic acid component in an inert gas atmosphere at a temperature of 180 ° C to 250 ° C.
The acid value of the polyester resin is desirably 10 (KOHmg / g) or more, preferably 15 (KOHmg / g) or more in order to improve the dispersibility of the colorant, so as not to deteriorate the environmental resistance of the toner. It is 30 (KOHmg / g) or less, preferably 25 (KOHmg / g) or less.
[0023]
The acid value can be measured by a method according to JISK0070.
The glass transition point of the polyester resin is 55 ° C. or higher, preferably 60 ° C. or higher, from the viewpoint of toner durability. The glass transition point is raised to 100 ° C. using a differential scanning calorimeter (DSC10 manufactured by Seiko Denshi Kogyo Co., Ltd.), left at that temperature for 3 minutes, and then cooled to room temperature at a cooling rate of 10 ° C./min. When the sample was heated at a heating rate of 10 ° C / min and the thermal history was measured, the maximum slope between the extension of the baseline below the glass transition point and the peak rising portion to the peak apex was obtained. The temperature at the intersection with the indicated tangent.
[0024]
(Coloring agent)
Examples of the colorant used in the present invention include carbon black: C.I. I, Pigment Yellow 1, 3, 3, 74, 97, 98, etc. Acetoacetic acid arylamide monoazo yellow pigments: C.I. I, Pigment Yellow 12, 13, 13, 17, etc. Acetoacetic Arylamide Disazo Yellow Pigment: C.I. I, Solvent Yellow 19, 77, 79, C.I. Yellow dyes such as I, Disperse Yellow 164, etc .: C.I. Pigment Red 48, 49: 1, 53: 1, 57, 57: 1, 81, 122, 5 etc. Red or red pigment: C.I. Red dyes such as I, Solvent Red 49, 52, 58, 8; I. Pigment Blue 15: 3 and other copper phthalocyanines and their blue dyes: C.I. Green pigments such as I, Pigment Green, and 36 (phthalocyanine green) can be used. These dyes and pigments may be used alone or in combination of two or more. The amount of the colorant used is not particularly limited, but it is usually preferably about 2 to 7 with respect to the binder resin 100 1.
[0025]
(Charge control agent; CCA)
Examples of the charge control agent used in the present invention include metal salts of benzylic acid derivatives and metal salts of salicylic acid derivatives.
Both the metal salt of the benzylic acid derivative and the metal salt of the salicylic acid derivative used in the present invention are colorless and can give a high negative charge to the toner. In addition, the metal salt of benzylic acid derivative is very effective in improving the rise of charge, and the metal salt of salicylic acid is very effective in increasing the level of charge. Therefore, by using both in combination, it is possible to improve the image history and supply ability of the non-magnetic one-component development method.
The addition amount of the charge control agent is 3 or less, preferably 2 or less with respect to the binder resin 100 in order to prevent a decrease in the charge amount due to the conductivity of the charge control agent.
[0026]
(wax)
The wax preferably has a melting point of 60 to 120 ° C, more preferably 70 to 110 ° C. When the melting point is 60 ° C. or lower, toner aggregation may occur. When the melting point is higher than 120 ° C., the wax may not ooze out during fixing and offset may occur. The melting point is a value obtained by measuring the endothermic peak temperature with a DSC curve measured by a differential scanning calorimeter.
Examples of the wax include paraffin wax and derivatives thereof, montan wax and derivatives thereof, microcrystalline wax and derivatives thereof, and polyolefin wax and derivatives thereof. Furthermore, alcohol-based and fatty acid-based waxes, animal-based waxes, mineral-based waxes, ester waxes, acid amide-based waxes and the like can also be mentioned. These waxes may be used alone or in combination of two or more.
[0027]
(External additive)
Examples of the external additive include silicon dioxide (silica), titanium dioxide (titania), aluminum oxide, zinc oxide, magnesium oxide, cerium oxide, iron oxide, copper oxide, and tin oxide. Silica fine particles are preferable from the viewpoint of imparting properties and charging properties.
[0028]
The confirmation method of toner physical properties is as follows.
(Confirmation of wax dispersion diameter)
The wax dispersion diameter was quantified by randomly extracting ten toners and measuring the size of the wax dispersed in the toner by observation with a transmission electron microscope.
(Toner softening point)
The softening point temperature of the toner is such that a load of 20 kg / cm 2 is applied while heating a sample of about 1 g at a temperature rising rate of 6 ° C./min using a flow tester (CFT-500, manufactured by Shimadzu Corporation), Extrusion was performed from a die having a height of 1 mm, and the temperature corresponding to the midpoint between the descending start temperature and the descending end temperature of the plunger was defined as the softening point temperature.
(Toner charge amount)
The charge amount was measured by mixing the carrier particles and the toner in the same manner as the two-component toner and measuring the blow-off charge amount.
[0029]
[Example 1]
(Production of toner)
Polyester ... 90 parts Pigment ... 4 parts Wax ... 4 parts CCA ... 2 parts After kneading the mixture of the above composition and pulverizing with a jet type pulverizer, fine particles and coarse particles are classified with a wind classifier, YCMK colored particles were obtained.
As an external additive, 2.5 parts of negatively chargeable silica, negatively chargeable titania, 1.100 parts of each of the obtained YCMK colored particles. A toner was obtained by adding O 2 and subjecting it to a surface treatment.
When the charge amount of the obtained toner was measured, as shown in Table 1, the charge amount of the black toner was the highest and the charge amount of the YCM toner was lower than that of black. When the developing unit was assembled with each toner of YCMK, the toner layer could be formed on the developing roller without any problem with black, but the toner scattering was slightly generated in YC and M was severely generated. Therefore, when the pre-change regulation load of 30 kg / cm 2 was set to 70 kg / cm 2, toner scattering was lost in both YCMs.
When the printing durability test was performed with the obtained developing device, printing of 12k sheets could be completed without causing toner scattering and toner filming on the developing roller. Further, when a fixing test was conducted with the toner, all the toners had a sufficient fixing strength at 145 ° C. or higher, and YCK could be fixed up to 195 ° C. without causing a high temperature offset. For M 1, high temperature offset did not occur in the confirmation up to 210 ° C.
[0030]
[Table 1]
[Comparative Example 1]
Except that the softening point of the M toner was 122 ° C., it was produced in the same manner as the M toner of Example 1, and the charge amount was −18 μC / g. When the developer was assembled, toner scattering was severely generated. Thus, when the regulating load of the developing device was set to 70 kg / cm 2, toner scattering was eliminated.
When the printing endurance test was performed with the obtained developing device, the lack of printing occurred when the durability was 6k sheets, and when the developing roller was checked, filming was recognized.
[0031]
[Example 2]
The developer was assembled and tested in the same manner as in Example 1 except that the conveying amount was adjusted by changing the protruding amount L of the regulating blade, under the condition that the regulating load was set to 70 kg / cm 2 with the M toner of Example 1. went. As shown in Table 2, the transport amount is 0. At 9 mg / cm 2 , toner scattering at the time of assembly could not be accommodated. Transport amount O.D. At 4 mg / cm 2 , printing loss occurred when the durability was 3k sheets, and filming was observed when the developing roller was checked.
[0032]
[Table 2]
Example 3
With the M toner of Example 2, the regulating load is 70 kg / cm 2 and the protruding amount L of the regulating blade is 0. The transport amount was adjusted by changing the developing roller surface roughness under the condition of 9 mm. The assembled developer was subjected to a durability test. When the transport amount was 0.4 mg / cm 2 , printing loss occurred when the durability was 6k sheets, and filming was observed when the developing roller was checked. Transport amount O.D. At 5 mg / cm 2 or more, lack of printing did not occur on 6k sheets.
[0033]
[Table 3]
Example 4
The transport amount was adjusted by changing the surface roughness of the developing roller under the condition that the regulation load was 70 kg / cm 2 and the regulation blade protrusion amount L was 1.1 mm with the M toner of Example 2. The assembled developer was subjected to a durability test. As shown in Table 4, toner scattering occurred at a conveyance amount of 0.9 mg / cm 2 .
[0034]
[Table 4]
[0035]
【The invention's effect】
If the resin is used in common, there will be a difference in chargeability due to the effects of pigments, etc. By taking this, it is possible to eliminate the characteristic difference as a developing device. When the triboelectric chargeability is improved, the stress on the toner increases and the damage to the toner increases. However, the durability against mechanical stress can be improved by increasing the softening point of the toner.
Further, by setting the toner conveyance amount to 0.5 to 0.8 mg / cm 2 , it is possible to form a toner layer without filming or toner scattering.
Further, by increasing the regulation load by the regulation member, the force for rubbing the toner increases, so that the toner charging is improved and the toner layer can be formed.
In addition, the amount of toner on the developer roller decreases by reducing the amount of protrusion of the counter contact restriction, but the proportion of toner in contact with the developing roller and the restriction blade increases, and the triboelectric chargeability of the toner improves. A toner layer can be formed.
In addition, if the protruding amount of the regulating blade is reduced, the chargeability of the toner is improved, but there is an adverse effect that the toner amount on the developing roller is reduced, but it can be covered by increasing the surface roughness of the developing roller. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an image forming apparatus used in the present embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a developing roller.
FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between the number of filming occurrences and the softening point.
FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the number of filming occurrences, toner scattering, and the amount of toner transport.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photoconductor, 2 ... Exposure device, 3 ... Rotary developing device, 4 ... Developing roller, 5 ... Intermediate transfer medium, 6 ... Driving roller, 7 ... Driven roller, 8 ... Primary transfer roller, 9 ... Tension roller, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Paper tray, 11 ... Paper feeding roller, 12 ... Paper conveyance path, 13 ... Secondary transfer roller, 14 ... Paper guide, 15 ... Fixing device, 16 ... Paper discharge tray
