JP2005300624A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2005300624A
JP2005300624A JP2004112667A JP2004112667A JP2005300624A JP 2005300624 A JP2005300624 A JP 2005300624A JP 2004112667 A JP2004112667 A JP 2004112667A JP 2004112667 A JP2004112667 A JP 2004112667A JP 2005300624 A JP2005300624 A JP 2005300624A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
toner
image
image forming
forming apparatus
photoreceptor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2004112667A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4494070B2 (ja
Inventor
Takuji Yoneda
拓司 米田
Masaru Amamiya
賢 雨宮
Masami Tomita
正実 冨田
Masanori Kawasumi
正則 川隅
Takaaki Tawada
高明 多和田
Takashi Shintani
剛史 新谷
Atsuya Oojiya
篤哉 大慈彌
Toshio Koike
寿男 小池
Yuji Arai
裕司 荒井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2004112667A priority Critical patent/JP4494070B2/ja
Publication of JP2005300624A publication Critical patent/JP2005300624A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4494070B2 publication Critical patent/JP4494070B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)
  • Developing Agents For Electrophotography (AREA)
  • Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
  • Cleaning In Electrography (AREA)

Abstract

【課題】クリーニングブレードでのトナーのすり抜けを防止することで、感光体上の転写残トナーが感光体、又は、感光体及び帯電ローラへ付着して、フィルミング現象が発生することを抑制し、高品質な画像を印刷する画像形装置を提供することを課題とする。
【解決手段】少なくとも感光体5と、感光体5表面に均一に、DCバイアス電圧にACバイアス電圧を重畳して帯電を施す帯電装置14と、感光体5表面に形成された潜像に平均円形度0.95〜1.0のトナーを供給し、可視像化する現像装置10と、感光体5上のトナーを除去するためのクリーニングブレード151を有するクリーニング装置15とを備える画像形成装置において、トナーが、トナーの母体粒子表面に平均粒径0.03〜1μmの微粒子を湿式外添して得られるトナーであり、感光体5の表面摩擦係数が0.1〜0.4であることを特徴とする。
【選択図】図2

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真プロセスを用いたブレードクリーニング方式の画像形成装置に関する。
電子写真、静電記録、静電印刷等に於いて一般的に使用される画像形成方法は、感光体等の静電潜像担持体に形成された静電潜像をトナーで現像し、次に転写工程において感光体から転写紙等の転写媒体にトナーが転写された後、定着工程において紙面に定着され画像が形成される。転写工程では感光体上に僅かではあるがトナーが残存するため、このトナーを除去するクリーニングが行われる。この感光体クリーニングはブレード方式、ファーブラシ方式、マグブラシ方式等があるが、小型で低コストであるブレードクリーニング方式が多用される。現像に供されるトナーとしては、スチレン系樹脂、ポリエステルなどのトナーバインダーを着色剤などと共に溶融混練し、微粉砕したものが用いられている。
近年、高精細・高画質の画像を得るためにトナーの粒子径をさらに小さくする傾向にあるが、通常の混練、粉砕法による製造方法で小粒径化すると、使用するエネルギーや歩留まりの点から非常にコスト高になるとともに粒子径の粉砕限界が存在し、さらなる小粒径化には対応できない。
この問題点を解決する方法として懸濁重合法、乳化重合凝集法、分散重合法等の重合トナー製造法が提案されている。また、特許文献1には、ポリマー溶解懸濁法と呼ばれる体積収縮を伴う工法が提案されている。この方法はトナー材料を低沸点有機溶媒などの揮発性溶剤に分散、溶解させ、これを分散剤の存在する水系媒体中で乳化、液滴化した後に揮発性溶剤を除去するものである。この方法は懸濁重合法、乳化重合凝集法と異なり、用いることのできる樹脂に汎用性が広く、特に透明性や定着後の画像部の平滑性が要求されるフルカラープロセスに有用なポリエステル樹脂を用いることができる点で優れている。しかしこれらの製造方法で得られるトナーは比較的球状の形のものが多く、転写性や流動性に優れるという利点はあるもののブレードによるクリーニング性能が著しく悪いという欠点を有していた。さらに、転写性の向上のため粉砕法トナーを球形化する提案もあるが、やはりブレードクリーニング性が低下するという問題点を生じた。また、トナーの小粒径化自体もブレードクリーニング性を低下させるという問題点を有している。
感光体の摩擦係数を低下させる提案としては、感光体の表面層にフッ素径樹脂を含有させて感光体の耐久性向上やクリーニングブレードの捲れを改善する提案があり、球形トナーのクリーニング性向上にもある程度の効果は見られたが、円形度0.93以上のトナーをブレードで確実にクリーニングすることはできなかった。
また、特許文献2、3に記載されているように、感光体表面に脂肪酸金属塩等の滑剤を塗布してブレードクリーニング性を改良する提案もあるが、やはり円形度0.93以上のトナーをブレードで確実にクリーニングすることはできなかった。
さらに、クリーニングブレードをすり抜けたトナーは、感光体表面を帯電する帯電装置に到達する。帯電方法は、近年では導電性の部材でローラ状に形成した帯電ローラを感光体の表面に近接又は接触させ、その状態で帯電ローラと感光体との間に電圧を印加することにより、感光体の表面を帯電させる帯電装置が、低オゾン化と低電力化が図れるという利点があることから、実用化されている。
印加バイアス方式には、DC電圧とAC重畳タイプがある。DC電圧を印加する方式は、微小ギャップ変動による帯電電位のばらつき、放電の安定性などの問題により、実用化の上で難しい。このため、非接触の場合には、AC重畳タイプが適した方式だと考えられる。
しかしながら、トナー像転写後の感光体表面に残留する転写残トナーがクリーニング工程において、完全に除去されず、帯電部に達して強い放電を受けるようになると溶融したり、接着力が高まったりするようになるため、それが感光体の表面に付着しやすくなる、いわゆるフィルミング現象が発生する。そして、その微粒子の付着量が増えていくと、感光体上に所望の潜像が形成されなくなるため異常画像となってしまうという問題があった。
特開平7−152202号公報 特開平11−305470号公報 特開2002−107968号公報
上記問題点に鑑み、本発明は、クリーニングブレードでのトナーのすり抜けを防止することで、感光体上の転写残トナーが感光体、又は、感光体及び帯電ローラへ付着して、フィルミング現象が発生することを抑制し、高品質な画像を印刷する画像形装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、潜像を担持する像担持体と、像担持体表面に均一に、DCバイアス電圧にACバイアス電圧を重畳して帯電を施す帯電手段と、帯電した像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光手段と、像担持体表面に形成された潜像に平均円形度0.95〜1.0のトナーを供給し、可視像化する現像手段と、像担持体表面の可視像を転写媒体に転写する転写手段と、転写後の像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段であって、少なくとも像担持体上のトナーを除去するためのクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、クリーニングブレードよりも像担持体回転方向上流側に配置され、像担持体表面に固形潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段とを備える画像形成装置において、前記トナーが、トナーの母体粒子表面に平均粒径0.03〜1μmの微粒子を湿式外添して得られるトナーであり、像担持体の表面摩擦係数が0.1〜0.4であることを特徴とする画像形成装置である。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の画像形成装置において、前記トナーが、湿式外添後に加熱処理をおこなって得られることを特徴とする画像形成装置である。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の画像形成装置において、前記トナーが、水系媒体中でトナーの母体粒子表面の極性基と異なる極性の界面活性剤及び無機微粒子を乳化分散工程後に添加することにより湿式外添して得られるトナーであることを特徴とする画像形成装置である。
請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の画像形成装置において、 前記トナー粒子の体積平均粒径が1〜8μmであることを特徴とする画像形成装置である。
請求項5に記載の発明は、請求項1ないし4のいずれかに記載の画像形成装置において、 前記トナーは、流動化剤が乾式外添されていることを特徴とする画像形成装置である。
請求項6に記載の発明は、請求項1ないし5のいずれかに記載の画像形成装置において、 前記像担持体が、表面層にフッ素系樹脂またはシリコン系樹脂を含有することを特徴とする画像形成装置である。
請求項7に記載の発明は、請求項1ないし6のいずれかに記載の画像形成装置において、 前記固形潤滑剤が、ステアリン酸亜鉛であることを特徴とする画像形成装置である。
本発明により、クリーニングブレードでのトナーのすり抜けを防止することが可能となり、感光体上の転写残トナーが感光体、又は、感光体及び帯電ローラへ付着して、フィルミング現象が発生することを抑制し、高品質な画像を印刷する画像形装置を提供することが可能となる。
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明はこの発明の最良の形態の例であって、いわゆる当業者は特許請求の範囲内で、変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、以下の説明が特許請求の範囲を限定するものではない。
図1は、本発明の一実施形態である画像形成装置の構成を示す概略図である。図1は、この発明をフルカラーの小型プリンタに適用した例を示す全体構成図である。画像形成装置本体(以下、単に「装置本体」と記す。)1内には、4個の像担持体である感光体を有する画像形成ユニット2A、2B、2C、2Dを、装置本体1に対してそれぞれ着脱可能に装着している。装置本体1の略中央に転写ベルト31を複数のローラ間に矢示A方向に回動可能に装着した転写装置3を配置している。
その転写ベルト31の上側の面に、画像形成ユニット2A、2B、2C、2Dにそれぞれ設けられている感光体5が接触するように配置している。そして、その画像形成ユニット2A、2B、2C、2Dに対応させて、それぞれ使用するトナーの色が異なる現像装置10A、10B、10C、10Dを配置している。
画像形成ユニット2A、2B、2C、2Dは、同一の構成をしたユニットであり、画像形成ユニット2Aはマゼンタ色に対応する画像を形成し、画像形成ユニット2Bはシアン色に対応する画像を形成し、画像形成ユニット2Cはイエロー色に対応する画像を形成し、画像形成ユニット2Dはブラック色に対応する画像を形成する。
また、その画像形成ユニット2A、2B、2C、2Dの上方には書込みユニット6を、転写ベルト31の下方には両面ユニット7をそれぞれ配置している。この小型プリンタは、装置本体1の左方に、画像形成後の転写紙を反転させて排出したり、両面ユニット7へ搬送したりする反転ユニット8を装着している。
書込みユニット6は、各色毎に用意されたレーザダイオード(LD)方式の4つの光源と、6面のポリゴンミラーとポリゴンモータから構成される1組のポリゴンスキャナと、各光源の航路に配置されたfθレンズ、長尺シリンドルカルレンズ等のレンズやミラーから構成されている。レーザダイオードから射出されたレーザー光はポリゴンスキャナにより偏向走査され感光体5上に照射される。
両面ユニット7は、対をなす搬送ガイド板45a、45bと、対をなす複数(この例では4組)の搬送ローラ46とからなり、転写紙の両面に画像を形成する両面画像形成モード時には、片面に画像が形成されて反転ユニット8の反転搬送路54に搬送されてスイッチバック搬送された転写紙を受入れて、それを給紙部に向けて搬送する。
反転ユニット8は、それぞれ対をなす複数の搬送ローラ46と、対をなす複数の搬送ガイド板45とからなり、上述したように両面画像形成する際の転写紙を表裏反転させて両面ユニット7へ搬出したり、画像形成後の転写紙をそのままの向きで機外に排出したり、表裏を反転させて機外に排出したりする働きをする。給紙カセット11、12が設けられている給紙部には、転写紙を1枚ずつ分離して給紙する分離給紙部55、56が、それぞれ設けられている。
転写ベルト31と反転ユニット8との間には、画像が転写された転写紙の画像を定着する定着装置9が設けられている。その定着装置9の転写紙搬送方向下流側には、反転排紙路20を分岐させて形成し、そこに搬送した転写紙を排紙ローラ対25により排紙トレイ26上に排出可能にしている。
また、装置本体1の下部には、上下2段にサイズの異なる転写紙を収納可能な給紙カセット11、12を、それぞれ配設している。さらに、装置本体1の右側面には、手差しトレイ13を矢示B方向に開閉可能に設け、その手差しトレイ13を開放することにより、そこから手差し給紙ができるようにしている。
次に、この画像形成装置の画像形成における動作について説明する。画像形成の動作を開始させると、各感光体が図1で時計回り方向にそれぞれ回転する。そして、その各感光体5の表面が帯電ローラ141により一様に帯電される。そして、画像形成ユニット2の感光体5には、書込みユニット6によりマゼンタの画像に対応するレーザ光が、画像形成ユニット2Bの感光体5にはシアンの画像に対応するレーザ光が、画像形成ユニット2Cの感光体5にはイエローの画像に対応するレーザ光が、さらに画像形成ユニット2Dの感光体5にはブラックの画像に対応するレーザ光がそれぞれ照射され、各色の画像データに対応した潜像がそれぞれ形成される。各潜像は、感光体5が回転することにより現像装置10A、10B、10C、10Dの位置に達すると、そこでマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各トナーにより現像されて、4色のトナー像となる。
一方、給紙カセット11、12から転写紙が分離給紙部により給紙され、それが転写ベルト31の直前に設けられているレジストローラ対59により、各感光体5上に形成されているトナー像と一致するタイミングで搬送される。転写紙は、転写ベルト31の入口付近に配設している紙吸着ローラ58によりプラスの極性に帯電され、それにより転写ベルト31の表面に静電的に吸着される。そして、転写紙は、転写ベルト31に吸着した状態で搬送されながら、マゼンタ、シアン、イエロー及びブラック色の各トナー像が順次転写されていき、4色重ね合わせのフルカラーのトナー画像が形成される。その転写紙は、定着装置9で熱と圧力が加えられることによりトナー像が溶融定着され、その後は指定されたモードに応じた排紙系を通って、装置本体1上部の排紙トレイ26に反転排紙されたり、定着装置9から直進して反転ユニット8内を通ってストレート排紙されたり、あるいは、両面画像形成モードが選択されているときには、前述した反転ユニット8内の反転搬送路に送り込まれた後にスイッチバックされて両面ユニット7に搬送され、そこから再給紙されて画像形成ユニット2A、2B、2C、2Dが設けられている画像形成部で、裏面に画像が形成された後に排出される。
一方、転写ベルト31から離れた感光体5はそのまま回転を続け、ブラシ状ローラ161が潤滑剤成型体162から掻き取った潤滑剤を感光体5に塗布する。
以後の画像形成では、上述した画像形成プロセスが繰り返されるが、感光体5上に形成される潤滑剤の膜は非常に薄いために帯電装置14による帯電を阻害することない。その後、感光体5上に再度現像されたトナー像は、転写ベルト31に吸着した状態の転写紙に転写される。
現像装置10A、10B、10C、10Dは感光体5に対向した現像ローラ、現像剤を搬送・撹拌するスクリュー、トナー濃度センサ等から構成される。現像ローラは外側の回転自在のスリーブと内側に固定された磁石から構成されている。トナー濃度センサの出力に応じて、トナー補給装置よりトナーが補給される。本実施例では現像剤としてトナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いる。
キャリアは芯材それ自体からなるか、芯材上に被覆層を設けたものが一般に使用される。本発明において用いることのできる樹脂被覆キャリアの芯材としては、フェライト、マグネタイトである。この芯物質の粒径は20〜65μm、好ましくは30〜60μm程度が適当である。キャリア被覆層形成に使用される樹脂は、スチレン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂又はこれらの混合物、共重合体を用いることができる。被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア芯材粒子の表面に噴霧法、浸漬法等の手段で樹脂を塗布すればよい。
図2は、画像形成ユニットの構成を示す概略図である。その画像形成ユニット2A、2B、2C、2Dは、図2に示すように、静電潜像が形成される感光体5と、その感光体5の表面を帯電させる帯電装置14と、感光体5の表面をクリーニングするクリーニングするクリーニング装置15とから構成されている。
感光体は、摩擦係数が0.1〜0.4であり、無機系・有機系どちらでもよい。摩擦係数を低下させる手段としては、表面層に摩擦係数低下物質を含有させる方法や表面に潤滑剤を塗布する方法のいずれか/あるいは両方が使用可能である。
表面層に含有させる摩擦係数低下物質としては、四フッ化エチレン樹脂、三フッ化塩化エチレン樹脂、六フッ化エチレンプロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、フッ化二塩化エチレン樹脂等のフッ素系樹脂やシリコン系樹脂、各種ワックス類等が挙げられる。
ここで、感光体5の摩擦係数は以下のように、オイラーベルト方式にて測定した。この場合、ベルトとして中厚の上質紙を紙すきが長手方向になるようにして感光体5のドラム円周1/4に張架し、ベルトの一方に例えば0.98N(100gr)の荷重を掛け、他方にフォースゲージを設置してフォースゲージを引っ張り、ベルトが移動した時点での荷重を読み取って、摩擦係数μs=2/π×1n(F/0.98)(但し、μ:静止摩擦係数、F:測定値)に代入して算出する。なお、この画像形成装置1における感光体5の摩擦係数は、画像形成によって定常状態になったときの値をいう。これは、感光体5の摩擦係数は、画像形成装置1に配設される他の装置の影響を受けるために、画像形成直後の摩擦係数の値から変化する。しかし、A4版記録紙で1,000枚程度の画像形成により摩擦係数の値はほぼ一定の値となる。したがって、ここにいう摩擦係数とは、この定常状態における一定になったときの摩擦係数をいう。
帯電装置14における帯電ローラ141は、導電性又は半導電性で、直流及び/又は交流の電圧を印加して感光体5上に電荷を付与して感光体5を帯電させる。帯電ローラ141にはローラ表面をクリーニングするための帯電ローラクリーニングブラシ142が当接している。また、本実施例では、非接触のため、微小ギャップ変動による帯電電位のばらつき、放電の安定性などを考慮して、印加バイアスは、DC電圧にAC電圧を重畳している。
クリーニング装置15は、感光体5表面の未転写トナーをクリーニングするクリーニングブレード151、クリーニングブレード151を支持する支持体154、クリーニングブレード151の当接圧を調整するブレード加圧スプリング152、クリーニングブレード151の当接圧により回動させる回動支点153を備えている。
潤滑剤の塗布装置16は、潤滑剤を塗布するブラシ状ローラ161、潤滑剤を箱形に成型した潤滑剤成型体162、ブラシ状ローラに付着したトナーを分離するブラシ状ローラスクレーパー158、潤滑剤成型体162のブラシ状ローラに押し当てる圧力を調整するバー加圧スプリング163を備える。
クリーニングブレード151の当接方式は、カウンター方式、トレーリング方式のいずれであってもよい。特に、カウンター方式が好ましい。感光体5に対する当接圧が小さくてもクリーニング性が高く、感光体5の摩耗が少ない。
また、クリーニングブレード151は、硬度(JIS―A)が、65〜85°の範囲が好ましい。硬度が65未満ではクリーニングブレード151の変形が大きくトナー等のクリーニングが困難になり、硬度が85を越えると感光体5の摩耗が大きくなり、画像形成装置の寿命を短くする。また、クリーニングブレード151は、10℃から40℃における反発弾性が40%以下であれば、ブレードの鳴き、ビビリなどを生じにくくなる。また、感光体5の磨耗も軽減される。反発弾性が小さいために、感光体5当接部分でのいわゆるスティックスリップが減少し、磨耗が軽減されると考えられる。また、クリーニングブレード151を5度曲げたときの支点から5mm離れたところの曲げ剛度が300mN以上であると、クリーニング性が向上する。曲げ剛度が低いと同じ条件で当接した場合に感光体5にクリーニングブレード151が当接する部分の当接圧が低くなり、トナーのすり抜けを阻止する力が低減する。また、本発明のクリーニング装置におけるクリーニングブレード151は、均一な当接角と当接圧を維持するために、支持板154に固定又は一体成形されている。
また、このクリーニング装置15は、潤滑剤成型体162に接触して潤滑剤を削り取り、感光体5の表面に供給するブラシ状ローラ161と、ブラシ状ローラ161に付着したトナーを除去するブラシ状ローラスクレーパ158と、潤滑剤成型体162をブラシ状ローラ161に所定の圧力で押圧する加圧スプリング163とを備えている。潤滑剤成型体162の潤滑剤としては、例えば、オレイン酸鉛、オレイン酸亜鉛、オレイン酸銅、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸鉄、ステアリン酸銅、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸銅、リノレン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩類や、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリトリフルオロクロルエチレン、ジクロロジフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−オキサフルオロプロピレン共重合体等のフッ素系樹脂が挙げられる。特に、感光体5の摩擦を低減する効果の大きいステアリン酸金属塩、さらにはステアリン酸亜鉛が一層好ましい。この潤滑剤成型体162は、ステアリン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩を融解固化させて棒状に加工したものを用いることができる。ブラシ状ローラ161は感光体5の軸方向に延びる形状を有している。加圧スプリング163は、潤滑剤成型体162をほぼ全てを使い切れるように、ブラシ状ローラ161に対して付勢されている。潤滑剤成型体162は消耗品であるため経時的にその厚みが減少するが、加圧スプリング163で加圧されているために常時ブラシ状ローラ161に当接させることで潤滑剤を掻き取り、その後感光体5に供給・塗布する。これらの潤滑剤を固定し、ブラシ状ローラ161に当接させる。潤滑剤塗布量を調整する場合にはバネ材である加圧スプリング163で感光体5への塗布量を調整することができる。
このときに、ブラシ状ローラ161がクリーニングブレード151を摺擦するように配置する。これによって、クリーニングブレード151がクリーニングして、クリーニングブレード151先端に集まっているトナーを、潤滑剤を塗布するブラシ状ローラ161で掻き取り、ブラシ状ローラ161でトナー搬送オーガ155側に移動させ、ブラシ状ローラスクレーパー158でブラシからはじき出させて分離し、トナー搬送オーガ155を回転させることにより回収した廃トナーを、図示しない廃トナー収納部に搬送するようにしている。クリーニング装置15には、クリーニングブレード151でクリーニングしたトナーをクリーニング装置15内に搬送するブラシ又はフィルムで搬送していたが、潤滑剤を塗布するブラシ状ローラ161と兼用することで、潤滑剤の塗布機構をクリーニング装置15内に配置することができ、構造を簡単にすることができる。
ブラシ状ローラ161は、スチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、ナイロン等のポリアミド樹脂から選択する繊維を用いることができる。特に、摩耗に強いポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂がよく、導電性粉末を含有させず、絶縁性のままが好ましい。具体的には電気抵抗は1012Ωcm以上にする。導電性では、帯電したトナーが鏡像力でブラシに吸着するために、ブラシ状ローラスクレーパー158でも分離することが困難である。ブラシを絶縁性にすることで、クリーニングブレード151からのトナーを掻き取りやすく、かつ、ブラシ状ローラスクレーパー158で分離しやすくすることで、クリーニングされたトナーの回収を早くして、クリーニングブレード151が安定したクリーニングができる。また、ブラシ状ローラ161に掻き取られたトナーが、潤滑剤成型体162から潤滑剤を細かくして掻き取って、クリーニングブレード151又は感光体5に潤滑剤を塗布することで、感光体5に潤滑剤を一様に塗布することで、クリーニング不良の発生を抑え、地肌汚れを防止することができる。
また、ブラシ状ローラ161は、感光体5と接触する部分では同方向に回転させる。この方向に回転させることでブラシ状ローラ161に付着している潤滑剤を、感光体5に衝撃を与えることなく供給することができる。このブラシ状ローラ161で感光体5に供給する際に潤滑剤の膜を形成する必要はなく、感光体5上に供給された潤滑剤はクリーニングブレード151の押圧力で潤滑剤の膜を形成する。したがって、ここでは、衝撃を与えることなく供給するために同方向で回転させることが好ましい。さらに、ブラシ状ローラ161と感光体5との周速比(感光体周速/ブラシ状ローラの周速)は、0.8〜1.2の範囲にあることが好ましい。周速比が0.8未満では潤滑剤の供給量が少なくなり、1.2を越えると衝撃で感光体5に傷をつけることがあり、感光体5の寿命を短くすることがある。さらに、小さな衝撃でブラシから感光体5に潤滑剤を供給するために、1.0〜1.1の範囲にあることが、さらに、好ましい。
円形度の高い球形に近いトナー粒子がブレードクリーニング性で劣るのは、トナーが回転してブレードをすり抜けることに起因していることを見出し、トナー自体を回転しずらくするとともに、トナーを回転させる力を弱めることにより課題を克服し本発明にいたった。
まず、トナー自体の回転抑制手段としては、トナー表面に湿式法で微粒子を外添することによりクリーニング性改良効果が得られた。乾式外添ではトナー表面で微粒子が動きやすいためと思われるが、効果は少なかった。また、乾式外添では微粒子の粒径が大きくなるとトナー表面に付着しずらくなることも影響していると考えられる。湿式外添でも特に、懸濁重合法、乳化重合法、ポリマー懸濁法のような水系媒体中において作られたトナー粒子表面に酸性基または塩基性基が存在するとき、微粒子の存在下で表面の官能基と逆極性の界面活性剤を添加すると微粒子がトナー粒子表面に均一かつ強固に付着しクリーニング性改良効果が高くなることを確認した。
またその際、逆極性の界面活性剤としてノニオン性、また両性活性剤を用いても同様な効果が得られることを確認した。
これらトナー表面に極性官能基が存在すると同極性に荷電してトナー粒子は水中に安定に分散存在する。そのとき逆極性の界面活性剤を投入するとトナー粒子表面に吸着するのみならず、水系媒体中に存在する無機微粒子にも吸着し、逆極性に帯電させ、トナー粒子表面に静電的に吸引され移動し、均一に付着することができると考えられる。
また、一度付着した無機微粒子は乾燥しても脱離しにくいが、付着後水系媒体中で加熱処理を施すことにより、さらに強固に付着が行われることを見出した。
微粒子の大きさはトナー母体の粒径にもよるが0.03〜1μmの粒子が良好であり、0.03μmより小さいとクリーニング性改良効果はあきらかに減少した。
本処理をした粒子を乾燥後、流動性、帯電性などをさらに強化するため、水系媒体中で用いた無機微粒子と同じもの、異なる無機微粒子または有機微粒子等の流動化剤とともに乾式混合することによって、さらにトナーの流動特性、帯電特性を補強することができることも判明した。
次に、トナーを回転させる作用が感光体5との摩擦により起こることを見出し、感光体5の摩擦係数を低下させることにより、回転を抑制して円形度の高いトナーのブレードクリーニング性を向上させることができた。
このようにトナー自体を回転を抑制する手段及びトナーの回転力を弱める手段の両方を併用することにより、確実なクリーニングが行えるが、どちらか一方の手段だけでは長期の使用により磨耗したクリーニングブレードや低温にてクリーニングブレードの硬度が高くなった場合にクリーニング不良を生じた。
次に、本発明に用いるトナーについて説明する。
(円形度0.93以上のトナー母体粒子の製造法)
円形度は、フロー式粒子像分析装置FPIA−2000(東亜医用電子株式会社製)により平均円形度として計測できる。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を0.1〜0.5ml加え、更に測定試料を0.1〜0.5g程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、分散液濃度を3000〜1万個/μlとして前記装置によりトナーの形状及び分布を測定することによって得られる。
(1)懸濁重合法
油溶性重合開始剤、重合性単量体中に着色剤、離型剤等を分散し、界面活性剤、その他固体分散剤等が含まれる水系媒体中で後に述べる乳化法によって乳化分散する。その後重合反応を行い粒子化した後に本発明における無機微粒子付着処理を行えば良い。その際余剰にある界面活性剤等を洗浄除去したトナー粒子に処理を施すことが好ましい。重合性単量体としてアクリル酸、メタクリル酸、αーシアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、ピニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミン、メタクリル酸ジメチルアミノエチルなどのアミノ基を有すアクリルレート、メタクリレートなどを一部用いることによってトナー粒子表面に官能基を導入できる。
また、使用する分散剤として酸基や塩基性基を有すものを選ぶことよって粒子表面に分散剤を吸着残存させ、官能基を導入することができる。
(2)乳化重合凝集法
水溶性重合開始剤、重合性単量体を水中で界面活性剤を用いて乳化し、通常の乳化重合の手法によりラテックスを合成する。別途着色剤、離型剤等を水系媒体中分散した分散体を用意し、混合の後にトナーサイズまで凝集させ、加熱融着させることによりトナーを得る。その後、懸濁重合粒子と同様な処理を行えば良い。ラテックスとして懸濁重合に使用されうる単量体と同様なものを用いればトナー粒子表面に官能基を導入できる。
(3)ポリマー懸濁法
本発明に用いる水系媒体としては、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用することもできる。混和可能な溶剤としては、アルコール(メタノール、イソプロパノール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などが挙げられる。
トナー組成物の油相には、樹脂、プレポリマー、顔料等の着色剤、離型剤、帯電制御剤等を揮発性溶剤に分散する。油相の粘度を低くし、乳化可能とするために、ポリエステル樹脂やプレポリマーが可溶の揮発性溶剤を使用する。該溶剤は沸点が100℃未満の揮発性であることが除去が容易である点から好ましい。該溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。その他アルコール、水等の水性媒体に溶解可能な溶剤を併用することによりトナー形状をさらに調節したりすることもできる。トナー組成物100部に対する溶剤の使用量は、通常10〜900部である。
トナー粒子に官能基を導入するには、懸濁重合に用いた官能基を有す単量体との共重合体やポリエステル樹脂の場合には、酸の単量体として酸基の官能基が3以上有すものを用いたり、得られたポリエステル樹脂の末端の水酸基を、さらに複数の酸基を有す化合物によりエステル化することによって得ることができる。
トナー粒子は、水系媒体中で、例えばイソシアネート基を有するプレポリマーとその他のトナー組成物からなる揮発性有機溶剤中の分散体を、アミン類と反応させて形成しても良い。水系媒体中でプレポリマーとトナー組成物からなる分散体を安定して形成させる方法としては、水系媒体中にプレポリマーからなるトナー原料の組成物を加えて、せん断力により分散させる方法などが挙げられる。プレポリマーと他のトナー組成物である(以下トナー原料と呼ぶ)着色剤、着色剤マスターバッチ、離型剤、帯電制御剤、ポリエステル樹脂などは、水系媒体中で分散体を形成させる際に混合してもよいが、あらかじめトナー原料を混合して油相を作成した後、水系媒体中にその混合物を加えて分散させたほうがより好ましい。分散には通常の攪拌による混合機、より好ましくは高速回転体とステータを有すホモジナイザー、高圧ホモジナイザーの他ボールミル、ビーズミル、サンドミルといったメディアを用いた分散機などが用いられる。また、本発明においては、着色剤、離型剤、荷電制御剤などの他のトナー原料は、必ずしも、水系媒体中で粒子を形成させる時に混合しておく必要はなく、粒子を形成せしめた後、添加してもよい。たとえば、着色剤を含まない粒子を形成させた後、公知の染着の方法で着色剤を添加することもできる。
分散の方法としては、特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波などの公知の設備が適用できる。分散体の粒径を2〜20μmにするために高速せん断式が好ましい。回転羽根を有する乳化機としては、特に限定されるものではなく、乳化機、分散機として一般に市販されているものであれば使用することができる。例えば、ウルトラタラックス(IKA社製)、ポリトロン(キネマティカ社製)、TKオートホモミクサー(特殊機化工業(株)製)、エバラマイルダー(荏原製作所(株)製)、TKパイプラインホモミクサー、TKホモミックラインフロー(特殊機化工業(株)製)、コロイドミル(神鋼パンテック社製)、スラッシャー、トリゴナル湿式微粉砕機(三井三池化工機(株)製)、キャビトロン(ユーロテック社製)、ファインフローミル(太平洋機工(株)製)等の連続式乳化機、クレアミックス(エムテクニック社製) 、フィルミックス(特殊機化工業(株)製)等のバッチまたは連続両用乳化機等が挙げられる。
高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常1000〜30000rpm、好ましくは5000〜20000rpmである。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常0.1〜5分である。分散時の温度としては、通常、0〜150℃(加圧下)、好ましくは10〜98℃である。高温なほうが、やプレポリマーからなる分散体の粘度が低く、分散が容易な点で好ましい。
プレポリマーを含むトナー組成物100部に対する水系媒体の使用量は、通常50〜2000重量部、好ましくは100〜1000重量部である。50重量部未満ではトナー組成物の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。20000重量部を超えると経済的でない。
水系媒体には乳化分散安定剤として界面活性剤のほかソープフリーラテックスのような樹脂固体微粒子を分散剤として分散しておいても良い。また高分子系保護コロイドにより分散液滴の安定化を調節しても良い。例えばアクリル酸、メタクリル酸、αーシアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、例えばアクリル酸β一ヒドロキシエチル、メタクリル酸β一ヒドロキシエチル、アクリル酸βーヒドロキシプロビル、メタクリル酸β一ヒドロキシプロピル、アクリル酸γーヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ一ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ2−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸3ークロロー2一ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、Nーメチロールメタクリルアミドなど、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエ一テル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ピニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの窒素原子、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフエニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。 分散剤を使用した場合には、該分散剤がトナー粒子表面に残存したままとすることもできるが、伸長および/または架橋反応後、残りの固体微粒子分散剤を溶解洗浄除去するほうがトナーの帯電面から好ましい。
伸長および/または架橋反応時間は、プレポリマー(A)の有するイソシアネート基構造とアミン類(B)の組み合わせによる反応性により選択されるが、通常10分〜40時間、好ましくは2〜24時間である。反応温度は、通常、0〜150℃、好ましくは40〜98℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。
得られた乳化分散体から有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に昇温し、液滴中の有機溶媒を完全に蒸発除去する方法を採用することができる。あるいはまた、乳化分散体を乾燥雰囲気中に噴霧して、液滴中の非水溶性有機溶媒を完全に除去してトナー微粒子を形成し、合せて水系分散剤を蒸発除去することも可能である。乳化分散体が噴霧される乾燥雰囲気としては、空気、窒素、炭酸ガス、燃焼ガス等を加熱した気体、特に使用される最高沸点溶媒の沸点以上の温度に加熱された各種気流が一般に用いられる。スプレイドライアー、ベルトドライアー、ロータリーキルンなどの短時間の処理で十分目的とする品質が得られる。
乳化分散時の粒度分布が広く、その粒度分布を保って洗浄、乾燥処理が行われた場合、所望の粒度分布に分級して粒度分布を整えることができる。
分級操作は液中でサイクロン、デカンター、遠心分離等により、微粒子部分を取り除くことができる。もちろん乾燥後に粉体として取得した後に分級操作を行っても良いが、液体中で行うことが効率の面で好ましい。得られた不要の微粒子、または粗粒子は再び混練工程に戻して粒子の形成に用いることができる。その際微粒子、または粗粒子はウェットの状態でも構わない。
用いた分散剤は得られた分散液からできるだけ取り除くことが好ましいが、先に述べた分級操作と同時に行うのが好ましい。
(4)その他の乾式トナー製造方法
通常の混練・粉砕方式のトナーでも得られたトナーの形状をさらに調節することにより平均円形度0.95以上とすることができる。例えば、ハイブリタイザー、メカノフュージョンなどを用いて機械的な衝撃力で形状を調節する方法や、サーヒュージョンシステム等熱を加えることにより円形度を高くすることができる。
その他、いわゆるスプレードライ法と呼ばれるトナー材料をトナーバインダーが可溶な溶剤に溶解分散後、スプレードライ装置を用いて脱溶剤して球形トナーを得る方法、また、水系媒体中で加熱することにより球形化する方法等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
(微粒子付着処理方法)
これらいずれのトナー製造法に共通して、液中で無機微粒子付着処理を施すことができる。トナー粒子が水中で形成され、用いた界面活性剤等を洗浄によって除去した後に、本工程を行うのが好ましい。水中に存在している余剰の界面活性剤をろ過、遠心分離などの固液分離操作をして除去し、得られたケーキ、スラリーを水系媒体中に再分散する。さらにそのスラリーに無機微粒子を添加分散する。あらかじめ無機微粒子を水系分散体に分散させておくこともできる。その際逆極性の界面活性剤を用いて分散しておくとトナー粒子表面への付着はさらに効率的に行われる。また無機微粒子が疎水化処理されており水系分散体に分散させにくい場合は少量のアルコールなどとの併用により界面張力を下げて濡れ易くしてから無機微粒子を分散させても良い。
その後、逆極性の界面活性剤水溶液を攪拌下徐々に添加する。逆極性の界面活性剤はトナー粒子固形分に対し0.01から1重量%使用することが好ましい。
逆極性の界面活性剤の添加によって無機微粒子分散体の水中での荷電が中和され、トナー粒子表面に無機微粒子を凝集付着させることができる。この無機微粒子はトナー粒子固形分に対し0.01から5重量%使用することが好ましい。
これらトナー表面に付着させた無機微粒子は、その後スラリーを加熱することによりトナー表面に固定化し、脱離を防止することができる。その際トナーを構成する樹脂のTgよりも高い温度にて加熱することが望ましい。さらに凝集を防止しながら乾燥後加熱処理を行っても良い。
また、帯電性を補強する目的で再分散したスラリー中に、帯電制御剤微粒子分散体を存在させておくこともできる。帯電制御剤は通常粉体の形態であるが、水系媒体中で粒子を製造した時に用いた界面活性剤や帯電付与の目的で添加する逆極性の界面活性剤を用いて、別途、水系媒体中で分散することによって微粒子分散体を得ることができる。逆極性の界面活性剤の添加によって帯電制御剤微粒子分散体の水中での荷電が中和され、トナー粒子表面に凝集付着させることができる。
帯電制御剤は、0.01〜1μmの粒子径の分散体であることが好ましく、トナー粒子固形分に対し、0.01〜5重量%使用することができる。
また、帯電性を補強する目的で再分散したスラリー中に、樹脂微粒子分散体を存在させておくこともできる。樹脂微粒子分散体は乳化重合によって得られたものが好ましい。
逆極性の界面活性剤の添加によって樹脂微粒子分散体の水中での荷電が中和され、トナー粒子表面に凝集付着させることができる。この樹脂微粒子は、トナー粒子固形分に対し、0.01〜5重量%使用することができる。
(界面活性剤)
アニオン性の界面活性剤としてはアルキルベンゼンスルホン酸塩、αーオレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどが挙げられる。
カチオン性界面活性剤としてはアルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの四級アンモニウム塩型などが挙げられる。
また脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタインなどの両性界面活性剤を使用しても良い。
これら界面活性剤の使用量は水相全体に対し0.1から10重量%が好ましい。
(フッ素系界面活性剤)
本発明においては逆極性の界面活性剤としてフッ素系界面活性剤を用いることによりさらに帯電性能、特に帯電立ち上り性を改良することができる。
好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[オメガーフルオロアルキル(C6〜C11)オキシ]−1−アルキル(C3〜C4)スルホン酸ナトリウム、3−[オメガーフルオロアルカノイル(C6〜C8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(C11〜C20)カルボン酸及び金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)及びその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、Nープロピル−N−(2ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(C6〜C10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(C6〜C16)エチルリン酸エステルなどが挙げられる,
商品名としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−l29(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−l02、(タイキン工莱社製)、メガファックF−ll0、F−l20、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、l03、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204、(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−100、F150(ネオス社製)などが挙げられる。
また、カチオン界面活性剤としては、フルオロアルキル基を右する脂肪族一級、二級もしくは二級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6−C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンS−l21(旭硝子社製)、フロラードFC−135(住友3M社製)、ユニダインDS−202(ダイキンエ業杜製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ社製)、エクトップEF−l32(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−300(ネオス社製)などが挙げられる。
また特に、一般式(1)にて示される含フッ素4級アンモニウム塩化合物を用いることにより、環境変動時における帯電量変化が少なく安定した現像剤を得ることができる。
Figure 2005300624
(式中、X、Y、R1〜R4、r及びsは、それぞれ以下のものを表す。
Xは−SO−又は−CO−を示し、R1、R2、R3、R4は水素原子、炭素数1〜10の低級アルキル基又はアリール基を示し、YはI又はBrを示し、r、sは1〜20の整数を示す。)
具体的には例えば、1)から54)の構造式で示される化合物に相当する。
(微粒子)
水系媒体中での付着処理や必要であればその後の乾式混合用の無機微粒子としては一次粒子径は、5nm〜2μmであることが好ましく、BET法による比表面積は、20〜500m/gであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナー粒子の0.01〜5重量%であることが好ましく、特に0.01〜2.0重量%であることが好ましい.無機微粒子の具体例としては、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、酸化スズ、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、ペンガラ、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、窒化ケイ素などを挙げることができる。有機微粒子としては、高分子系微粒子たとえばソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。クリーニング性向上のためには、0.03〜1μmの比較的大きな粒子が有効であるため、さらに好ましい。
このような無機微粒子は表面処理を行った物を用いて、疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止することができる。例えばシランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイルなどが好ましい表面処理剤として挙げられる。
その他のトナー構成成分
必要に応じて以下の機能性材料をトナー構成成分として用いることができる。
(帯電制御剤)
帯電制御剤としては公知のものが全て使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、第四級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、第四級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブル−PR、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カ−リット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。
(帯電制御性樹脂微粒子)
高分子系微粒子たとえばソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られる樹脂微粒子分散体が好ましい。特にメタクリル酸等のカルボキシル基を有すモノマーと共重合されたポリスチレン、フッ素系メタクリル酸エステルやフッ素系アクリル酸エステルを乳化重合、分散重合の際共重合体させたものやシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体微粒子が挙げられる。
(固体微粒子分散剤)
乳化安定剤としての固体微粒子分散剤は水系媒体中で水に難溶の固体状で存在するものであり、平均粒径が0.01から1μmの微粒子のものが好ましい。
無機微粒子の具体例としては、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、酸化スズ、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、ペンガラ、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、窒化ケイ素などを挙げることができる。
さらに好ましくはリン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、コロイド状酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイトなども用いる事が出来る。特に水中でリン酸ナトリウムと塩化カルシウムを塩基性下反応させて合成したヒドロキシアパタイトが好ましい。その他 有機物の固体微粒子分散剤としては低分子有機化合物の微結晶や高分子系微粒子たとえばソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるメタクリル酸等のカルボキシル基を有すモノマーと共重合されたポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。
(イソシアネート基を末端に有す化合物:プレポリマー)
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)としては、ポリオール(1)とポリカルボン酸(2)の重縮合物でかつ活性水素基を有するポリエステルをさらにポリイソシアネート(3)と反応させた物などが挙げられる。上記ポリエステルの有する活性水素基としては、水酸基(アルコール性水酸基およびフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられ、これらのうち好ましいものはアルコール性水酸基である。
ポリオール(1)としては、ジオール(1−1)および3価以上のポリオール(1−2)が挙げられ、(1−1)単独、または(1−1)と少量の(1−2)の混合物が好ましい。ジオール(1−1)としては、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールなど);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど);脂環式ジオール(1,4-シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールAなど);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど);上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物;上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。3価以上のポリオール(1−2)としては、3〜8価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール(グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど);3価以上のフェノール類(トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど);上記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
ポリカルボン酸(2)としては、ジカルボン酸(2−1)および3価以上のポリカルボン酸(2−2)が挙げられ、(2−1)単独、および(2−1)と少量の(2−2)の混合物が好ましい。ジカルボン酸(2−1)としては、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸など);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマール酸など);芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸など)などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸および炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸である。3価以上のポリカルボン酸(2−2)としては、炭素数9〜20の芳香族ポリカルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸など)などが挙げられる。なお、ポリカルボン酸(2)としては、上述のものの酸無水物または低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど)を用いてポリオール(1)と反応させてもよい。
ポリオール(1)とポリカルボン酸(2)の比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、通常2/1〜1/1、好ましくは1.5/1〜1/1、さらに好ましくは1.3/1〜1.02/1である。
ポリイソシアネート(3)としては、脂肪族ポリイソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエートなど);脂環式ポリイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど);芳香族ジイソシアネート(トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど);芳香脂肪族ジイソシアネート(α,α,α',α'−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど);イソシアヌレート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの;およびこれら2種以上の併用が挙げられる。
ポリイソシアネート(3)の比率は、イソシアネート基[NCO]と、水酸基を有するポリエステルの水酸基[OH]の当量比[NCO]/[OH]として、通常5/1〜1/1、好ましくは4/1〜1.2/1、さらに好ましくは2.5/1〜1.5/1である。[NCO]/[OH]が5を超えると低温定着性が悪化する。[NCO]のモル比が1未満では、変性ポリエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。末端にイソシアネート基を有するプレポリマー(A)中のポリイソシアネート(3)構成成分の含有量は、通常0.5〜40重量%、好ましくは1〜30重量%、さらに好ましくは2〜20重量%である。0.5重量%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、40重量%を超えると低温定着性が悪化する。
イソシアネート基を有するプレポリマー(A)中の1分子当たりに含有するイソシアネート基は、通常1個以上、好ましくは、平均1.5〜3個、さらに好ましくは、平均1.8〜2.5個である。1分子当たり1個未満では、生成するウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
アミン類(B)としては、ジアミン(B1)、3価以上のポリアミン(B2)、アミノアルコール(B3)、アミノメルカプタン(B4)、アミノ酸(B5)、およびB1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)などが挙げられる。ジアミン(B1)としては、芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’ジアミノジフェニルメタンなど);脂環式ジアミン(4,4’−ジアミノ−3,3’ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど);および脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)などが挙げられる。3価以上のポリアミン(B2)としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。アミノアルコール(B3)としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。アミノメルカプタン(B4)としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。アミノ酸(B5)としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、前記B1〜B5のアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)から得られるケチミン化合物、オキサゾリン化合物などが挙げられる。これらアミン類(B)のうち好ましいものは、B1およびB1と少量のB2の混合物である。
さらに、必要により伸長停止剤を用いてウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。伸長停止剤としては、モノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど)、およびそれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)などが挙げられる。
アミン類(B)の比率は、イソシアネート基を有するプレポリマー(A)中のイソシアネート基[NCO]と、アミン類(B)中のアミノ基[NHx]の当量比[NCO]/[NHx]として、通常1/2〜2/1、好ましくは1.5/1〜1/1.5、さらに好ましくは1.2/1〜1/1.2である。[NCO]/[NHx]が2を超えたり1/2未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。本発明においては、ウレア結合で変性されたポリエステル中に、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。ウレア結合含有量とウレタン結合含有量のモル比は、通常100/0〜10/90であり、好ましくは80/20〜20/80、さらに好ましくは、60/40〜30/70である。ウレア結合のモル比が10%未満では、耐ホットオフセット性が悪化する。
(ポリエステル樹脂)
本発明においては、プレポリマー(A)、アミン類(B)とともに変性されていないポリエステル(C)をトナーバインダー成分として含有させることもできる。(C)を併用することで、低温定着性およびフルカラー装置に用いた場合の光沢性が向上し、単独使用より好ましい。(C)としては、前記プレポリマー(A)のポリエステル成分と同様なポリオール(1)とポリカルボン酸(2)との重縮合物などが挙げられ、好ましいものもプレポリマー(A)のポリエステル成分と同様である。また、(C)は無変性のポリエステルだけでなく、ウレア結合以外の化学結合で変性されているものでもよく、例えばウレタン結合で変性されていてもよい。(A)、(B)の反応物と(C)は少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。従って、(A)のポリエステル成分と(C)は類似の組成が好ましい。(C)を含有させる場合の(A)と(C)の重量比は、通常5/95〜80/20、好ましくは5/95〜30/70、さらに好ましくは5/95〜25/75、特に好ましくは7/93〜20/80である。(A)の重量比が5%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。
(C)のピーク分子量は、通常1000〜30000、好ましくは1500〜10000、さらに好ましくは2000〜8000である。1000未満では耐熱保存性が悪化し、10000を超えると低温定着性が悪化する。(C)の水酸基価は5以上であることが好ましく、さらに好ましくは10〜120、特に好ましくは20〜80である。5未満では耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。(C)の酸価は通常1〜30、好ましくは5〜20である。酸価を持たせることで負帯電性となりやすい傾向がある。
本発明において、トナーバインダーのガラス転移点(Tg)は通常50〜70℃、好ましくは55〜65℃である。50℃未満ではトナーの耐熱保存性が悪化し、70℃を超えると低温定着性が不十分となる。(A)と(B)の反応物であるウレア変性ポリエステル樹脂の共存により、本発明の乾式トナーにおいては、公知のポリエステル系トナーと比較して、ガラス転移点が低くても耐熱保存性が良好な傾向を示す。トナーバインダーの貯蔵弾性率としては、測定周波数20Hzにおいて10000dyne/cm2となる温度(TG’)が、通常100℃以上、好ましくは110〜200℃である。100℃未満では耐ホットオフセット性が悪化する。トナーバインダーの粘性としては、測定周波数20Hzにおいて1000ポイズとなる温度(Tη)が、通常180℃以下、好ましくは90〜160℃である。180℃を超えると低温定着性が悪化する。すなわち、低温定着性と耐ホットオフセット性の両立の観点から、TG’はTηより高いことが好ましい。言い換えるとTG’とTηの差(TG’−Tη)は0℃以上が好ましい。さらに好ましくは10℃以上であり、特に好ましくは20℃以上である。差の上限は特に限定されない。また、耐熱保存性と低温定着性の両立の観点から、TηとTgの差は0〜100℃が好ましい。さらに好ましくは10〜90℃であり、特に好ましくは20〜80℃である。
(着色剤)
本発明の着色剤としては公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
本発明で用いる着色剤は、樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。 マスターバッチの製造またはマスターバッチとともに混練されるバインダー樹脂としては、先にあげた変性、未変性ポリエステル樹脂の他にポリスチレン、ポリp−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の重合体;スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族叉は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。
本マスターバッチは、マスターバッチ用の樹脂と着色剤とを高せん断力をかけて混合、混練してマスターバッチを得る事ができる。この際着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いる事ができる。またいわゆるフラッシング法と呼ばれる着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶剤とともに混合混練し、着色剤を樹脂側に移行させ、水分と有機溶剤成分を除去する方法も着色剤のウエットケーキをそのまま用いる事ができるため乾燥する必要がなく、好ましく用いられる。混合混練するには3本ロールミル等の高せん断分散装置が好ましく用いられる。
(離型剤)
また、トナーバインダー、着色剤とともにワックスを含有させることもできる。本発明のワックスとしては公知のものが使用でき、例えばポリオレフィンワッックス(ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなど);長鎖炭化水素(パラフィンワッックス、サゾールワックスなど);カルボニル基含有ワックスなどが挙げられる。これらのうち好ましいものは、カルボニル基含有ワックスである。カルボニル基含有ワックスとしては、ポリアルカン酸エステル(カルナバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18-オクタデカンジオールジステアレートなど);ポリアルカノールエステル(トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートなど);ポリアルカン酸アミド(エチレンジアミンジベヘニルアミドなど);ポリアルキルアミド(トリメリット酸トリステアリルアミドなど);およびジアルキルケトン(ジステアリルケトンなど)などが挙げられる。これらカルボニル基含有ワックスのうち好ましいものは、ポリアルカン酸エステルである。本発明のワックスの融点は、通常40〜160℃であり、好ましくは50〜120℃、さらに好ましくは60〜90℃である。融点が40℃未満のワックスは耐熱保存性に悪影響を与え、160℃を超えるワックスは低温での定着時にコールドオフセットを起こしやすい。また、ワックスの溶融粘度は、融点より20℃高い温度での測定値として、5〜1000cpsが好ましく、さらに好ましくは10〜100cpsである。1000cpsを超えるワックスは、耐ホットオフセット性、低温定着性への向上効果に乏しい。トナー中のワックスの含有量は通常0〜40重量%であり、好ましくは3〜30重量%である。
(流動化剤、乾式外添剤)
本発明で得られた着色粒子の流動性や現像性、帯電性は水系での外添剤の付着固定化のみでも十分効果を発揮しうるが、これを補助するために乾式で混合することができる。このための外添剤としては、先に湿式付着処理に挙げた微粒子等が使用できる。
流動性や現像性向上のためには0.01〜0.05μmの比較的小さな粒子が有効であるためさらに好ましい。 さらに、このような流動化剤は疎水化剤で表面処理を行うことが好ましい。
疎水化剤としては、例えば、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイルなどが挙げられる。
感光体5や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去するためのクリーニング性向上剤としては、例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸など脂肪酸金属塩、例えばポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子などのソープフリー乳化重合などによって製造された、ポリマー微粒子などを挙げることかできる。ポリマー微粒子は比較的粒度分布が狭く、体積平均粒径が0.01から1μmのものが好ましい。
(二成分用キャリア)
本発明のトナーを2成分系現像剤に用いる場合には、磁性キャリアと混合して用いれば良く、現像剤中のキャリアとトナーの含有比は、キャリア100重量部に対してトナー1〜10重量部が好ましい。磁性キャリアとしては、粒子径20〜200μm程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂キャリアなど従来から公知のものが使用できる。また、被覆材料としては、アミノ系樹脂、例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等があげられる。またポリビニルおよびポリビニリデン系樹脂、例えばアクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂およびスチレンアクリル共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂およびポリブチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ弗化ビニル樹脂、ポリ弗化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、弗化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、弗化ビニリデンと弗化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンと弗化ビニリデンと非弗化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、およびシリコーン樹脂等が使用できる。また必要に応じて、導電粉等を被覆樹脂中に含有させてもよい。導電粉としては、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等が使用できる。これらの導電粉は、平均粒子径1μm以下のものが好ましい。平均粒子径が1μmよりも大きくなると、電気抵抗の制御が困難になる。
また、本発明のトナーは、キャリアを使用しない1成分系の磁性トナー或いは、非磁性トナーとしても用いることができる。
以下、実施例によって本発明を詳述する。なお、部の表記はいずれも重量部である。
<実施例1>
(ポリエステル樹脂の合成)
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724部、テレフタル酸276部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で、230℃で8時間重縮合反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応して、ピーク分子量4800の変性されていないポリエステルを得た。その後、無水トリメリット酸を10部添加し、10〜15mmHgの減圧下で、200℃で2時間反応して樹脂末端の水酸基をカルボキシル基に変換した。得られた樹脂100部を酢酸エチル100部に溶解、混合し、トナーバインダーの酢酸エチル溶液を得た。一部減圧乾燥し、ポリエステル樹脂を単離した。Tgは62℃、酸価は32であった。
(末端イソシアネート化ポリエステルの合成)
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724部、イソフタル酸276部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で、230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応した後、160℃まで冷却して、これに32部の無水フタル酸を加えて2時間反応した。次いで、80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソフォロンジイソシアネート188部と2時間反応を行い、イソシアネート含有ポリマーを得た。
(ケチミン化合物の合成)
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン170部とメチルエチルケトン75部を仕込み、50℃で5時間反応を行い、ケチミン化合物を得た。このケチミン化合物のアミン価は418であった。
(トナー及び現像剤の作成)
密閉されたポット内に、上記ポリエステル樹脂の酢酸エチル溶液200部、カルナウバワックス5部、銅フタロシアニンブルー顔料4部を仕込み、5mmφのジルコニアビーズを用いて、24時間ボールミル分散を行った。その後、イソシアネート含有プレポリマーを固形分換算で20部加え攪拌混合し、トナー組成物を得た。ビーカー内にイオン交換水600部、リン酸三カルシウム60部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム3部を入れ均一に溶解分散した。次に、ビーカー内温を20℃に保ち、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)で14000rpmに攪拌しながら、上記トナー組成物に、ケチミン化合物1部を乳化直前に混合した油相で調製後投入し3分間攪拌しながら乳化した。次に、この混合液を攪拌棒および温度計付のフラスコに移し、30℃、50mmHgの減圧下で8時間おき、溶剤を除去した。ガスクロマトグラフィーにより、分散液中の酢酸エチルが100ppm以下になっていることを確認した。その後、分散液を室温まで冷却し、35%濃塩酸を120部加え、リン酸三カルシウムを溶解した。その後、1時間室温下で攪拌をした後に、濾別、得られたケーキを蒸留水に再分散して、ろ過する操作を3回繰り返し洗浄した。得られたケーキを、さらに蒸留水に固形分10重量%になる様に再分散した。一方、疎水化されたシリカX−24(信越化学社製)3部をフタージェント310(ネオス社製)の0.2重量部、イオン交換水70重量部、メタノール30重量部の溶液中に攪拌しながら、徐々に添加し、シリカ微粒子の分散液を得た。得られたシリカの微粒子分散液を先のトナー粒子分散液と混合し、その後、1時間室温下で攪拌をした後に、ろ過分離し、得られたケーキを40℃、24時間減圧乾燥し、体積平均粒径4.8μm、平均円形度0.98のトナー粒子を得た。SEM(走査型電子顕微鏡)によれば、得られたトナー粒子の表面には約0.12μmのシリカ微粒子が均一に付着していた。
このトナー粒子100重量部に対して、疎水性シリカ微粒子(ヘキストジャパン製 HDK H−2000)1.2重量部、疎水性酸化チタン(チタン工業製 STT−30A)0.5重量部、ステアリン酸亜鉛0.1重量部をヘンシェルミキサーにて乾式外添を行い、シアン色トナーを得た。
作成したシアン色トナー5重量部と、シリコン樹脂被服キャリア95重量部とをブレンダーで10分間混合し、現像剤を作成した。
(感光体の作成)
φ30mmアルミニウムドラム上に、下記組成の下引き層用塗工液、電荷発生層用塗工液、電荷輸送層用塗工液を順次、塗布乾燥することにより、3.5μmの下引き層、0.3μmの電荷発生層、22μmの電荷輸送層を形成した。次に保護層用塗工液をスプレーで塗工し、5μmの保護層を設け本発明の電子写真感光体を得た。保護層用塗工液はφ2mmジルコニアボールを用いて2時間の振動ミル分散を施した。
〔下引き層用塗工液〕
アルキッド樹脂(ベッコゾール 1307−60−EL,大日本インキ化学工業製)
10重量部
メラミン樹脂(スーパーベッカミン G−821−60,大日本インキ化学工業製)
7重量部
酸化チタン(CR−EL 石原産業社製) 40重量部
メチルエチルケトン 200重量部〔電荷発生層用塗工液〕
下記構造のビスアゾ顔料(リコー社製) 5重量部
Figure 2005300624
ポリビニルブチラール(XYHL、UCC社製) 1重量部
シクロヘキサノン 200重部
メチルエチルケトン 80重量部
〔電荷輸送層用塗工液〕
ポリカーボネート樹脂(Zポリカ、粘度平均分子量;5万、帝人化成社製)10重量部
下記構造の低分子電荷輸送物質 7重量部
Figure 2005300624

テトラヒドロフラン 100重量部
1%シリコーンオイル(KF50−100CS信越化学工業社製)テトラヒドロフラン溶液 1重量部
(保護層)
ルブロンL−2 1部
モディパーF210 0.1部
Zポリカ(粘度平均分子量5万) 9部
THF 90部
作成した感光体の表面摩擦係数は0.26であった。
なお、表面摩擦係数の測定は、オイラーベルト法にてリコー製タイプ6200Y目紙を用いて荷重100gにて測定した。
(ブレードクリーニング性の評価)
クリーニング性はこの現像剤及び感光体をカラー複写機(Ipsio Color8100:リコー製)に入れ、画像占有率7%の印字率でリコー社製6000ペーパーを用いて10万枚ランニングした後に、10℃、15%RHの環境で画像占有率50%の画像を10枚連続出力させ、10枚目に現像中に停止させ、感光体上のクリーニングブレード以降のトナーをテープ転写し、テープの汚れ度合いを4段階の段階見本と比較して評価した。なお、 ◎ > ○ > △ > ×の順にクリーニングブレード以降のトナーが少ない。特に×の評価はスジ状のクリーニング不良が前面に発生しており、製品として採用できないレベルである。
クリーニング性評価結果及び100万枚ランニング後の感光体表面の摩擦係数を表1に示したが、摩擦係数は0.31であり、良好なクリーニング性を示し、100万枚ランニング後の画像も初期同様に高精細・高画質なものであった。
<実施例2>
実施例1と同様に操作してトナーを得た。但しシリカ微粒子分散液を攪拌下徐々に添加した後、1時間トナー分散液温度を50℃に保ち攪拌をした後に、室温まで冷却し、ろ過分離し、得られたケーキを40℃、24時間減圧乾燥しトナー粒子を得た。SEMによれば得られたトナー粒子の表面には、約0.12μmのシリカ微粒子がやや埋没した形態で均一に付着していた。実施例1と同様の評価を行った結果を表1に示したが、非常に良好なクリーニング性を示した。
<比較例1>
実施例1のシリカ微粒子分散液の代わりにシリカを使用しない溶液、すなわちフタージェント310(ネオス社製)の0.2重量部、イオン交換水70重量部、メタノール30重量部の溶液を同量加えた他は同様に操作し、比較例1トナーを得た。
実施例1と同様の評価を行った結果を表1に示したが、クリーニング性は実施例1より明らかに劣っていた。
<比較例2>
比較例1のトナーの乾式外添時にステアリン酸亜鉛を外添処方から除いた他は同様に操作し、比較例2のトナーを得た。
実施例1と同様の評価を行った結果を表1に示したが、クリーニング性はかなり劣っていた。
<比較例3>
実施例1において、シリカX−24を湿式外添せずに乾式外添を行うときに、他の外添剤とともに乾式外添した他は同様に操作し、比較例3のトナーを得た。
実施例1と同様の評価を行った結果を表1に示したが、クリーニング性はかなり劣っていた。
<比較例4>
実施例1において、感光体に摩擦係数低下物質を含有した保護層を設けなかった以外、他と同様に操作し、比較感光体を得た。作成した感光体の表面摩擦係数は0.53であった。
実施例1と同様の評価を行った結果を表1に示したが、100万枚ランニング後の摩擦係数が高く、クリーニング性は実施例1より明らかに劣っていた。
<比較例5>
比較例1のトナーの乾式外添時にステアリン酸亜鉛を外添処方から除き、感光体に摩擦係数低下物質を含有した保護層を設けなかった以外は実施例1と同様に操作し、比較トナー及び比較感光体を得た。
実施例1と同様の評価を行った結果を表1に示したが、100万枚ランニング後の摩擦係数が非常に高く、クリーニング性はかなり劣っていた。
Figure 2005300624
以上の結果より、低コストで高精細・高画質の画像を得ることのできる小粒径で円形度の高いトナー表面に、比較的大きな微粒子を湿式外添にて強く付着させ、表面摩擦係数の低い感光体を用いることにより、クリーニング時のトナー粒子の回転を抑制し、ブレードクリーニング性を飛躍的に改善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。
さらに、加熱処理を施すことにより、トナー表面に付着した比較的大きな微粒子を強固に付着させることができ、その効果をより確実なものとすることができる。
本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。 本発明の画像形成装置における画像形成ユニットの構成を示す概略図である。
符号の説明
1 画像形成装置
2 画像形成ユニット
21 プロセスカートリッジ
3 転写装置
31 転写ベルト
5 感光体(像担持体)
6 露光装置
7 両面ユニット
8 反転ユニット
9 定着装置
10 現像装置
11、12 給紙カセット
13 手差しトレイ
14 帯電装置
141 帯電ローラ
142 帯電ローラクリーニングブラシ
15 クリーニング装置
151 クリーニングブレード
152 ブレード加圧スプリング
153 ブレード回動支点
154 クリーニングブレード支持体
155 廃トナー回収コイル
158 ブラシ状ローラスクレーパー
16 塗布装置
161 ブラシ状ローラ
162 潤滑剤成型体
163 バー加圧スプリング
20 反転排紙路
25 ローラ対
26 排紙トレイ
45a、45b 搬送ガイド板
46 搬送ローラ
55、56 分離給紙部
58 紙吸着ローラ
59 レジストローラ対

Claims (7)

  1. 潜像を担持する像担持体と、
    像担持体表面に均一に、DCバイアス電圧にACバイアス電圧を重畳して帯電を施す帯電手段と、
    帯電した像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光手段と、
    像担持体表面に形成された潜像に平均円形度0.95〜1.0のトナーを供給し、可視像化する現像手段と、
    像担持体表面の可視像を転写媒体に転写する転写手段と、
    転写後の像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段であって、少なくとも像担持体上のトナーを除去するためのクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、
    クリーニングブレードよりも像担持体回転方向上流側に配置され、像担持体表面に固形潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段とを備える画像形成装置において、
    前記トナーが、トナーの母体粒子表面に平均粒径0.03〜1μmの微粒子を湿式外添して得られるトナーであり、
    像担持体の表面摩擦係数が0.1〜0.4である
    ことを特徴とする画像形成装置。
  2. 請求項1に記載の画像形成装置において、
    前記トナーが、湿式外添後に加熱処理をおこなって得られる
    ことを特徴とする画像形成装置。
  3. 請求項1または2に記載の画像形成装置において、
    前記トナーが、水系媒体中でトナーの母体粒子表面の極性基と異なる極性の界面活性剤及び無機微粒子を乳化分散工程後に添加することにより湿式外添して得られるトナーであることを特徴とする画像形成装置。
  4. 請求項1ないし3のいずれかに記載の画像形成装置において、
    前記トナー粒子の体積平均粒径が1〜8μmであることを特徴とする画像形成装置。
  5. 請求項1ないし4のいずれかに記載の画像形成装置において、
    前記トナーは、流動化剤が乾式外添されていることを特徴とする画像形成装置。
  6. 請求項1ないし5のいずれかに記載の画像形成装置において、
    前記像担持体が、表面層にフッ素系樹脂またはシリコン系樹脂を含有する
    ことを特徴とする画像形成装置。
  7. 請求項1ないし6のいずれかに記載の画像形成装置において、
    前記固形潤滑剤が、ステアリン酸亜鉛である
    ことを特徴とする画像形成装置。
JP2004112667A 2004-04-07 2004-04-07 画像形成装置 Expired - Fee Related JP4494070B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004112667A JP4494070B2 (ja) 2004-04-07 2004-04-07 画像形成装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004112667A JP4494070B2 (ja) 2004-04-07 2004-04-07 画像形成装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005300624A true JP2005300624A (ja) 2005-10-27
JP4494070B2 JP4494070B2 (ja) 2010-06-30

Family

ID=35332266

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004112667A Expired - Fee Related JP4494070B2 (ja) 2004-04-07 2004-04-07 画像形成装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4494070B2 (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007147971A (ja) * 2005-11-28 2007-06-14 Ricoh Co Ltd 画像形成装置及びこれに用いるプロセスカートリッジ
JP2008292675A (ja) * 2007-05-23 2008-12-04 Fuji Xerox Co Ltd 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像用トナーの製造方法、静電荷像現像用現像剤及び画像形成装置
JP2010032608A (ja) * 2008-07-25 2010-02-12 Konica Minolta Business Technologies Inc 電子写真感光体、画像形成装置
JP2010139643A (ja) * 2008-12-10 2010-06-24 Fuji Xerox Co Ltd 非磁性一成分現像用現像剤及びその製造方法、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、並びに画像形成装置
JP2012203368A (ja) * 2011-03-28 2012-10-22 Fuji Xerox Co Ltd 静電荷像現像トナー及びその製造方法、カートリッジ、画像形成方法、並びに、画像形成装置
JP7443776B2 (ja) 2020-01-15 2024-03-06 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001159830A (ja) * 1999-12-03 2001-06-12 Canon Inc トナー及びトナーの製造方法
JP2003058009A (ja) * 2001-08-10 2003-02-28 Fuji Xerox Co Ltd 画像形成装置の像担持体クリーニング装置、及び画像形成装置
JP2003098711A (ja) * 2001-09-21 2003-04-04 Ricoh Co Ltd 電子写真装置
JP2003131416A (ja) * 2001-10-26 2003-05-09 Fuji Xerox Co Ltd 画像形成装置および画像形成方法
JP2003195563A (ja) * 2001-12-25 2003-07-09 Canon Inc 乾式トナーおよび画像形成方法
JP2003241570A (ja) * 2001-12-11 2003-08-29 Ricoh Co Ltd 画像形成装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001159830A (ja) * 1999-12-03 2001-06-12 Canon Inc トナー及びトナーの製造方法
JP2003058009A (ja) * 2001-08-10 2003-02-28 Fuji Xerox Co Ltd 画像形成装置の像担持体クリーニング装置、及び画像形成装置
JP2003098711A (ja) * 2001-09-21 2003-04-04 Ricoh Co Ltd 電子写真装置
JP2003131416A (ja) * 2001-10-26 2003-05-09 Fuji Xerox Co Ltd 画像形成装置および画像形成方法
JP2003241570A (ja) * 2001-12-11 2003-08-29 Ricoh Co Ltd 画像形成装置
JP2003195563A (ja) * 2001-12-25 2003-07-09 Canon Inc 乾式トナーおよび画像形成方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007147971A (ja) * 2005-11-28 2007-06-14 Ricoh Co Ltd 画像形成装置及びこれに用いるプロセスカートリッジ
JP2008292675A (ja) * 2007-05-23 2008-12-04 Fuji Xerox Co Ltd 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像用トナーの製造方法、静電荷像現像用現像剤及び画像形成装置
JP2010032608A (ja) * 2008-07-25 2010-02-12 Konica Minolta Business Technologies Inc 電子写真感光体、画像形成装置
JP2010139643A (ja) * 2008-12-10 2010-06-24 Fuji Xerox Co Ltd 非磁性一成分現像用現像剤及びその製造方法、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、並びに画像形成装置
JP2012203368A (ja) * 2011-03-28 2012-10-22 Fuji Xerox Co Ltd 静電荷像現像トナー及びその製造方法、カートリッジ、画像形成方法、並びに、画像形成装置
JP7443776B2 (ja) 2020-01-15 2024-03-06 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP4494070B2 (ja) 2010-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2005115029A (ja) トナー及びその製造方法、並びに、現像剤、トナー入り容器、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法
JP2004318043A (ja) 乾式トナー、画像形成方法、及び画像形成装置
JP2006047358A (ja) トナー、現像剤、画像形成装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成方法
JP4080409B2 (ja) 電子写真用トナーおよび画像形成装置
JP2007079223A (ja) トナー、並びに現像剤、トナー入り容器、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法
JP2005249896A (ja) 画像形成装置及びこれに用いるトナー
JP2004037516A (ja) 静電荷像現像用トナー
JP4494070B2 (ja) 画像形成装置
JP4175504B2 (ja) 非磁性一成分現像用トナー
JP4040010B2 (ja) 電子写真用トナー及び画像形成プロセス
JP5892749B2 (ja) トナーの製造方法
JP2004004414A (ja) 乾式トナー
JP4313300B2 (ja) トナーの製造方法
JP2009300733A (ja) 静電荷像現像用トナーの製造方法、トナー、画像形成装置、及びプロセスカートリッジ
JP4124713B2 (ja) 静電荷像現像用非磁性トナーおよび画像形成装置
JP2004109848A (ja) 画像形成装置
JP2009075380A (ja) 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像用トナーの製造方法、静電荷像現像用現像剤、画像形成装置及びプロセスカートリッジ
JP2006030654A (ja) トナー、及びこれを用いる画像形成装置
JP4297795B2 (ja) 静電荷像現像用トナー、現像剤、プロセスカートリッジ、画像形成装置
JP2006078726A (ja) 静電荷像現像用トナー、該トナーを用いた現像剤、トナー容器、画像形成方法、画像形成装置およびプロセスカートリッジ
JP4433450B2 (ja) 電子写真用トナーの製造方法
JP4141355B2 (ja) 電子写真用トナー及びそれを用いる画像形成装置
JP3673518B2 (ja) 画像形成方法
JP4039629B2 (ja) 二成分現像剤、二成分現像剤用トナー及び画像形成装置
JP2006184297A (ja) 電子写真用トナーおよび画像形成装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070314

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100205

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100209

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100317

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100406

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100407

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130416

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140416

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees