JP2005338880A - 画像形成装置、画像形成方法、現像剤、及び現像剤収容器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 中間転写方式の画像形成装置において、中間転写ベルト10は基層11の上に弾性層12、コート層13を重ねた3層構造から構成して少なくとも表面に弾性を有するようにする。また、トナーTは、少なくとも結着樹脂Taと着色剤Tbとからなる母体粒子に添加剤Tcを外添してなり、かつ、該添加剤として、比表面積が50m2/g以上180m2/g以下、かつ、嵩密度が100g/l以上240g/l以下の疏水化処理されたシリカを使用する。
【選択図】 図1
Description
また、この中には、潜像担持体上に形成したトナー像を一旦、中間転写体上に一次転写し、中間転写体から転写紙上に二次転写する中間転写方式のものも知られている。中間転写方式の画像形成装置及び方法では、中間転写体上に複数のカラーのトナー像を重ね合わせたカラー画像を形成し、このカラー画像を中間転写体から転写材上に二次転写して転写材上にカラー画像を得るようにしたものが知られている。
比表面積が50m2/g未満では、流動性の低下による帯電不足が生じ、地汚れやトナー飛散等が発生しやすくなる。又、トナーの補給性不良等の不具合が生じ、特にベタ画像の出力において、十分なベタ追従性が得られず、さらに、透明性や定着性も悪化させるため好ましくない。また、比表面積が50m2/g未満のシリカは、潜像担持体や中間転写体等の表面を傷つけやすく、フィルミング等の原因になりやすい。
一方、比表面積が180m2/gを超えると、シリカが母体粒子に対して埋没しやすくなり、初期こそ十分な流動性が得られるものの、次第に流動性が悪化し、十分な耐久性が得られなくなる。この傾向は、シャープメルト性を有すカラートナーにおいては、特に顕著である。また、このような比表面積が180m2/gを超えるシリカは、潜像担持体や中間転写体上に残存した場合、十分なクリーニングが行われないため、白スジやフィルミング等の発生の原因となりやすく、画質を悪化させる要因になるため好ましくない。
嵩密度が100g/l未満では、転写中抜けやフィルミング等に対する十分な効果が見られず、又、トナーと混合させた時の分散性は向上するものの、遊離するシリカが多くなる傾向が認められる。この遊離したシリカは、感光体や中間転写体等に付着して、フィルミングやクリーニング不良といった現像障害の原因となりやすい。又、遊離したシリカは、二成分現像剤に用いられる場合には、キャリア表面を汚染しやすく、キャリア自身の帯電付与能力を低下させるため、現像剤の帯電不良による地汚れや現像性の低下を引き起こしやすくなる。
一方、嵩密度が240g/lを超えると、流動性が低下し、トナーと混合させた時の分散性も悪化し、さらに、シリカ同士の凝集等の存在も多く認められるようになる。
またこのときのシリカの比表面積が50m2/g以上180m2/g以下であることにより、トナーの流動性を損なわないようにして、上記不具合の発生を回避する。更にこの時のシリカの嵩密度が100g/l以上240g/l以下であることにより、トナーの流動性が十分に得られると共に、トナーと混合させた時の分散性にも優れ、この時遊離したシリカの発生も少ない。
また、中間転写体として表面に弾性を有するものを用い、一次転写ニップ部及び二次転写ニップ部における局所的な圧力増加を防止する。
ここで、25℃における動粘度が10mm2/sよりも低い場合には、分子量が低すぎるため、シリカへの加熱処理時において揮発分が発生しやすく、また、25℃における粘度が1000mm2/sよりも高い場合には、粘度が高くなりすぎるため、シリコーンオイル又はシリコーンワニスをシリカ表面に均一に分散させることが困難になり、凝集体が生じやすく、流動性も悪化しやすい。
また、中間転写体として表面に弾性を有するものを用い、一次転写ニップ部及び二次転写ニップ部における局所的な圧力増加を防止する。
図1は、実施形態にかかる画像形成装置としての複写機の概略構成図である。この複写機は、複写装置本体100(以下、プリンタ部という)、給紙テーブル200(以下、給紙部という)、複写装置本体100上に取り付けるスキャナ300(以下、スキャナ部という)、スキャナ部上に取り付ける原稿自動搬送装置(ADF)400(以下、原稿搬送部という)からなっている。また、複写機内の各装置の動作を制御する図示しない制御部も備えている。
そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿搬送部400に原稿をセットしたときは原稿をコンタクトガラス32上へと搬送して後、他方コンタクトガラス32上に原稿をセットしたときは直ちに、スキャナ部300を駆動し、第1走行体33及び第2走行体34を走行する。そして、第1走行体33で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第2走行体34に向け、第2走行体34のミラーで反射して結像レンズ35を通して読取りセンサ36に入れ、画像情報を読み取る。
また、これに伴なって、不図示の駆動モータで支持ローラ14・15・16の1つを回転駆動して他の2つの支持ローラを従動回転し、中間転写ベルト10を回転搬送する。同時に、個々の画像形成ユニット18でその感光体ドラム40を回転して各感光体ドラム40上にそれぞれ、ブラック・イエロー・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写ベルト10の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写ベルト10上に合成カラー画像を形成する。
一方、給紙部200の給紙ローラ42の1つを選択回転し、給紙カセット44の1つから転写紙Pを繰り出し、分離ローラ45で1枚ずつ分離して給紙路46に入れ、搬送ローラ47で複写機本体100内の給紙路48に導き、この転写紙Pをレジストローラ49に突き当てて止める。又は、給紙ローラ50を回転して手差しトレイ51上の転写紙Pを繰り出し、分離ローラ52で1枚ずつ分離して手差し給紙路53に入れ、同じくレジストローラ49に突き当てて止める。
そして、中間転写ベルト10上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ49を回転し、中間転写ベルトと二次転写ローラ23との当接部である二次転写ニップ部に転写紙Pを送り込み、ニップに形成されている転写用電界や当接圧力などの影響によってカラー画像を二次転写して転写紙P上にカラー画像を記録する。
そして、これらのファーブラシ90、91には、それぞれ金属ローラ92、93を接触させ、ファーブラシに対して順または逆方向に回転可能に設けている。本実施形態において、中間転写ベルト10の回転方向上流側の金属ローラ92に電源94から(−)電圧を印加し、下流側の金属ローラ93に電源95から(+)電圧を印加する。それらの金属ローラ92、93には、それぞれブレード96、97の先端を押し当てている。
図3は、タンデム画像形成装置20の部分拡大図である。4つ画像形成ユニット18Bk、18Y、18M、18Cにおいては、同一の構成からなっているので、4つのカラー記号Bk、Y、M、Cを省略し1つのユニットの構成の詳細を説明する。図3に示すように、この画像形成ユニットは、感光体ドラム40のまわりに、帯電装置60、現像装置61、一次転写手段としての一次転写装置62、感光体クリーニング装置63、除電装置64等を備えている。
攪拌部66には、平行な2本のスクリュ68を設けており、2本のスクリュ68の間は、両端部を除いて仕切り板69で仕切っている(図4参照)。また、現像ケース70にトナー濃度センサ71を設けている。
現像部67には、現像ケース70の開口を通して感光体ドラム40と対向して現像スリーブ65を設けるとともに、その現像スリーブ65内にマグネット72を固定して設ける。また、その現像スリーブ65に先端を接近してドクタブレード73を設けている。図示例では、ドクタブレード73と現像スリーブ65間の最接近部における間隔は500μmに設定している。
マグネット72は、例えば、ドクタブレード73の箇所から現像スリーブ65の回転方向にN1、S1、N2、S2、S3の5磁極を有する。
現像剤は、マグネット72により磁気ブラシを形成され、現像スリーブ65上に担持される。現像スリーブ65は、現像剤の磁気ブラシを形成したマグネット72のS1側の領域に、感光体ドラム40に対向して配設されている。
更に、感光体40の厚みを30μmとし、光学系のビームスポット径を50×60μm、光量を0.47mWとしている。また、感光体ドラム40の帯電(露光前)電位V0を−700V、露光後電位VLを−120Vとして現像バイアス電圧を−470Vすなわち現像ポテンシャル350Vとして現像工程が行われるようにしている。
図4は、感光体ドラムとその近接部材とのレイアウトを示した斜視図、図5は、感光体クリーニング装置63内の回収スクリュウを示す斜視図である。
図5に示すように、感光体クリーニング装置63の回収スクリュ79には、一端に、ピン81を有するローラ部82を設ける。そして、そのローラ部82に、トナーリサイクル装置80のベルト状回収トナー搬送部材83の一側を掛け、その回収トナー搬送部材83の長孔84にピン81を入れる。回収トナー搬送部材83の外周には一定間隔置きに羽根85を設けてなり、その他側は、回転軸86のローラ部87に掛ける。
回収トナー搬送部材83は、回転軸86とともに、図4に示す搬送路ケース88内に入れる。搬送路ケース88は、カートリッジケース89と一体につくり、その現像装置61側の端部に、現像装置61の前述した2本のスクリュ68の1本を入れてなる。
そして、外部から駆動力を伝達して回収スクリュ79を回転するとともに、回収トナー搬送部材83を回転搬送し、感光体クリーニング装置63で回収したトナーを搬送路ケース88内を通して現像装置61へと搬送し、スクリュ68の回転で現像装置61内に入れる。その後、上述したとおり、2本のスクリュ68で既に現像装置61内にある現像剤とともに攪拌しながら搬送循環し、現像に使用する。
中間転写ベルト10は、従来、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂等が使用されてきていたが、従来の中間転写ベルト10は硬度が高くトナー層に応じて変形しないため、トナー層を圧縮させやすく文字の転写中抜け現象が発生しやすかった。
また、最近はフルカラー画像を様々な用紙、例えば和紙や意図的に凹凸を付けた用紙に画像を形成したいという要求がある。しかし、平滑性の悪い用紙は転写時にトナーとの間に空隙が発生しやすく、転写中抜けが発生しやすくなる。ここで、密着性を高めるために転写圧を高めると、トナー層の凝集力を高めることになり、上述したような文字の転写中抜けを発生させることになる。
具体的に、基層に用いられる材料としては、ポリカーボネート、フッ素樹脂(ETFE、PVDF等)、ポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体(スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体及びスチレン−アクリル酸フェニル共重合体等)、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体(スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等)、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂(スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体)、メタクリル酸メチル樹脂、メタクリル酸ブチル樹脂、アクリル酸エチル樹脂、アクリル酸ブチル樹脂、変性アクリル樹脂(シリコーン変性アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂変性アクリル樹脂、アクリル・ウレタン樹脂等)、塩化ビニル樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリ塩化ビニリデン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂及びポリビニルブチラール樹脂、ポリアミド樹脂、変性ポリフェニレンオキサイド樹脂等からなる群より選ばれる1種類あるいは2種類以上を使用することができる。ただし、上記材料に限定されるものではない。
弾性層に用いられる材料としては、弾性材ゴム、エラストマー等の弾性部材が挙げられ、具体的には、ブチルゴム、フッ素系ゴム、アクリルゴム、EPDM、NBR、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンゴム天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレンターポリマー、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴム、シンジオタクチック1、2−ポリブタジエン、エピクロロヒドリン系ゴム、リコーンゴム、フッ素ゴム、多硫化ゴム、ポリノルボルネンゴム、水素化ニトリルゴム、熱可塑性エラストマー(例えばポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリアミド系、ポリウレア、ポリエステル系、フッ素樹脂系)等からなる群より選ばれる1種類あるいは2種類以上を使用することができる。ただし、上記材料に限定されるものではない。
上記の糸は1本または複数のフィラメントを撚ったもの、片撚糸、諸撚糸、双糸等、どのような撚り方であってもよい。また、例えば上記材料群から選択された材質の繊維を混紡してもよい。もちろん糸に適当な導電処理を施して使用することもできる。
一方織布は、メリヤス織り等どのような織り方の織布でも使用可能であり、もちろん交織した織布も使用可能であり当然導電処理を施すことも可能である。
コート層に用いられる材料としては、特に制限はないが、一般的に、中間転写ベルト表面へのトナーの付着力を小さくして2次転写性を高める材料が用いられる。例えば、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシ樹脂等の1種類あるいは2種類以上、又は、表面エネルギーを小さくし潤滑性を高める材料、たとえばフッ素樹脂、フッ素化合物、フッ化炭素、酸化チタン、シリコンカーバイド等の粉体、粒子を1種類あるいは2種類以上、又は必要に応じて粒径を変えたものを分散させて使用することができる。また、フッ素系ゴム材料のように熱処理を行うことで表面にフッ素層を形成させ、表面エネルギーを小さくさせたものを使用することもできる。
本実施形態に用いるトナーは、図7に示すように少なくとも結着樹脂Ta、着色剤Tbからなる母体粒子に、疎水化処理された添加剤Tcが外添されているものである。以下に、母体粒子を構成する結着樹脂Taと着色剤Tb、この母体粒子に外添する添加剤Tcについて説明する。
本実施形態のトナーに使用できる結着樹脂Taとしては、従来公知のものが使用でき、例えば、ポリスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリオール樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、ポリブチラール、シリコーン樹脂等が挙げられ、これらは、単独あるいは2種類以上組合わせて用いることができ、特に、ポリエステル樹脂、ポリオール樹脂が好ましい。
ここで、上記ポリエステル樹脂としては各種のタイプのものが使用できるが、特に、次の(1)〜(3)のものであることが好ましい。
(1)2価のカルボン酸ならびにそのアルキルエステル及び酸無水物のいずれかから選ばれる少なくとも一種。
(2)下記一般式(化3)で示されるジオール成分。
(3)3価以上の多価カルボン酸ならびにそのアルキルエステル及び酸無水物、及び、3価以上の多価アルコールのいずれかから選ばれる少なくとも一種とを反応させてなるポリエステル樹脂。
一方、ポリオール樹脂としては、各種のタイプのものが使用できるが、特に、(1)エポキシ樹脂と、(2)2価フェノールのアルキレンオキサイド付加物もしくはそのグリシジルエーテルと、(3)エポキシ基と反応する活性水素を分子中に1個有する化合物と、(4)エポキシ基と反応する活性水素を分子中に2個以上有する化合物を反応してなるポリオール樹脂を用いることが好ましい。
着色剤Tbとしては、従来公知の染料及び顔料を使用することができる。
黄色系着色剤Tbとしては、例えば、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、ベンズイミダゾロンイエロー、イソインドリノンイエロー等が挙げられる。
赤色系着色剤Tbとしては、例えば、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、ファイヤーレッド、パラクロロ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、FBB)、ブリリアントカーミン6B、ピ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−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、オイルオレンジ等が挙げられる。
青色系着色剤Tbとしては、例えば、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等が挙げられる。
黒色系着色剤Tbとしては、例えば、カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、アニリンブラック等のアジン系色素、金属塩アゾ色素、金属酸化物、複合金属酸化物等が挙げられる。
その他の着色剤Tbとしては、チタニア、亜鉛華、リトボン、ニグロシン染料、鉄黒等が挙げられる。
尚、これらの着色剤Tbは、単独あるいは2種類以上組み合わせて用いることができ、含有量は、結着樹脂100質量部に対して、通常1〜30質量部、好ましくは3〜20質量部である。
これらの離型剤は、単独あるいは2種類以上組合わせて用いることができるが、特にカルナウバワックスを使用することにより良好な離型性を得ることができる。
又、離型剤の含有量は、結着樹脂Ta100質量部に対して、通常1〜15質量部、好ましくは、2〜10質量部である。1質量部以下ではオフセット防止効果等が不十分であり、15質量部以上では転写性、耐久性等が低下する。
これらの磁性体は平均粒径が0.1〜2μm程度のものが好ましく、含有量は、結着樹脂Ta100質量部に対して、通常20〜200質量部、好ましくは40〜150質量部である。
添加剤Tcは、比表面積が50m2/g以上180m2/g以下、好ましくは、80m2/g以上140m2/g以下、かつ、嵩密度が100g/l以上240g/l以下、好ましくは、120g/l以上200g/l以下の疎水化処理されたシリカを用いている。
シリカの嵩密度は、JIS K−5101に基づいて測定した。
有機系シラン化合物の処理量が、シリカ100質量部に対して、1質量部より低い場合は、転写中抜けやフィルミングに対する効果が見られず、又、耐湿性が向上せず、特に高湿下ではシリカが吸湿してしまう。有機系シラン化合物の処理量が、シリカ100質量部に対して45質量部を超える場合は、シリカ同士の凝集が生じやすく、さらには、遊離した有機系シラン化合物が認められるようになる。
また、3.0質量部より多いと、流動性は向上するものの、クリーニング部材が中間転写ベルト10や感光体ドラム表面に対してスムーズに滑らずビビリが発生したり、ブレードを当接させている場合にはブレードめくれ等が発生し易く、中間転写ベルト10や感光体ドラム等のクリーニング不良の原因となる。さらに、30質量部より多いと、トナーから遊離したシリカによる中間転写ベルト10、感光体ドラム等へのフィルミングを生じやすくさせ、クリーニングブレード、中間転写ベルト10、感光体ドラム等の耐久性の低下や定着性の低下の原因となる。さらに、細線部におけるトナーのチリが発生しやすくなり、特に、フルカラー画像における細線の出力の場合には、少なくとも2色以上のトナーを重ねる必要があり、付着量が増えるため、特にその傾向が顕著である。
先ず、母体粒子の製造方法について手順を追って説明する。
(1)前述した母体粒子を構成する成分である結着樹脂Ta、着色剤Tb、又は必要に応じて帯電制御剤、離型剤、磁性体等をヘンシェルミキサーの如き混合機により十分に混合する。
(2)バッチ式の2本ロール、バンバリーミキサーや連続式の2軸押出し機、例えば神戸製鋼所社製KTK型2軸押出し機、東芝機械社製TEM型2軸押出し機、KCK社製2軸押出し機、池貝鉄工社製PCM型2軸押出し機、栗本鉄工所社製KEX型2軸押出し機や、連続式の1軸混練機、例えばブッス社製コ・ニーダ等の熱混練機を用いて構成材料を十分に混練する。
(3)混練物を型に入れて冷却して固めた後、ハンマーミル等を用いて粗粉砕し、更にジェット気流を用いた微粉砕機や機械式粉砕機により微粉砕し、旋回気流を用いた分級機やコアンダ効果を用いた分級機により所定の粒度に分級し、母体粒子を得る。
(重合法)
(1)重合性モノマー、必要に応じて重合開始剤、着色剤等を水性分散媒中で造粒する。
(2)造粒されたモノマー組成物粒子を適当な粒子径に分級する。
(3)上記分級により得た規定内粒径のモノマー組成物粒子を重合させる。
(4)適当な処理をして分散剤を取り除いた後、上記により得た重合生成物をろ過、水洗、乾燥して母体粒子を得る。
(1)樹脂、必要に応じて着色剤等を混練機等で混練し、溶融状態のトナー芯材を得る。
(2)トナー芯材を水中に入れて強く撹拌し、微粒子状の芯材を作成する。
(3)シェル材溶液中に上記芯材微粒子を入れ、撹拌しながら、貧溶媒を滴下し、芯材表面をシェル材で覆うことによりカプセル化する。
(4)上記により得たカプセルをろ過後、乾燥して母体粒子を得る。
逆に、攪拌羽根先端周速が35m/secより高い場合には、中間転写ベルト10が母体粒子に強く付着し、母体粒子表面に埋め込まれやすくなるため、十分な流動性が得られない。又、混合時の発熱により、トナーが溶融する可能性があり、特に、カラートナーの場合には、低分子量成分の多い低軟化の結着樹脂Taが使用されることが一般的であるため、その傾向がより顕著である。
トナーが4μmよりも小粒径の場合には、現像時に地汚れやトナー飛散等が生じたり、流動性を悪化させトナーの補給やクリーニング性等を阻害する場合がある。また、9μmよりも大粒径の場合には、画像中のチリや、解像性の悪化等が問題となる場合があり、特に、カラー画像の場合においては、その影響が大きい。
本実施形態においても、上記好ましいとされる範囲内のものを使用している。
なお、樹脂の使用量としては、通常キャリア100質量部に対して1〜10質量部が好ましい。
樹脂の膜厚としては、0.02〜2μmであることが好ましく、特に好ましくは0.05〜1μm、更に好ましくは、0.1〜0.6μmであり、膜厚が厚いとキャリア及び現像剤の流動性が低下する傾向にあり、膜厚が薄いと経時での膜削れ等の影響を受けやすい傾向にある。
これらのキャリアの平均粒径は通常10〜100μm、好ましくは30〜60μmである。
また、トナーとキャリアとの混合割合は、一般にキャリア100質量部に対しトナー0.5〜7.0質量部程度が適当である。
中堅転写ベルトは、以下のI1、I2の2種類を用いた。
(1)中間転写ベルトI1<実施例>
2フッ化ポリビニリデン(PVDF):100質量部に対してカーボンブラック:18質量部と、分散剤:3質量部と、トルエン:400質量部とを均一に分散させた分散液に円筒形の型を浸け10[mm/sec]で静かに引き上げ、室温にて乾燥させて75[μm]厚のPVDFの均一な膜を形成した。そして、この膜が形成されている型を再び上記分散液に浸け10[mm/sec]で静かに引き上げ、室温にて乾燥させ150[μm]厚のPVDF膜からなる下層を形成した。
これに、ポリウレタンプレポリマー:100質量部と、硬化剤(イソシアネート):3質量部と、カーボンブラック:20質量部と、分散剤:3質量部と、メチルエチルケトン(MEK):500質量部とを均一分散させた分散液に、150[μm]厚の下層が形成されている型を浸け、30[mm/sec]で静かに引き上げた後、自然乾燥した。この操作を繰り返し行って150[μm]厚のPVDFからなる下層に、150[μm]のウレタンポリマーからなる弾性層を被覆した。
更に、ポリウレタンプレポリマー:100質量部と、硬化剤(イソシアネート):3質量部と、PTFE微粉末粉体:50質量部と、分散剤:4質量部と、MEK:500質量部とを均一分散させた分散液に、下層、弾性層が形成されている型を浸け、30[mm/sec]で静かに引き上げた後、自然乾燥した。この操作を繰り返し行い、5[μm]厚のPTFE膜からなるウレタンポリマー製の表層を被覆した。
最後に、これら3層からなるベルト膜を室温で乾燥後、130[℃]で2時間の架橋を行って、基層11=150[μm]厚、弾性層12=150[μm]厚、コート層13=5[μm]厚からなる3層構造の中間転写ベルトI1を製造した。
エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体に、カーボンブラックを分散し、溶融混練、押し出し成型にて作製したシームレスベルトに、ポリフッ化ビリニデンをスプレー塗布して中間転写ベルトI2を得た。この中間転写ベルトI2は、表面に弾性を有しないため、本発明に適用しないものとして比較例に使用した。
トナーは、母体粒子に添加剤Tcを外添してなるものを用いた。各トナーは、母体粒子100質量部に対してそれぞれ異なる添加剤Tcを1.4質量部添加し、下の表1に示すT1〜T17のトナーを得た。以下に、これらのトナーの製造に用いた母体粒子、添加剤Tcについての詳細を説明する。
母体粒子は、下記結着樹脂Ta、着色剤Tb、及び帯電制御剤を含有してなるものを使用している。
a、結着樹脂Ta
ポリエステル樹脂:100質量部
(ポリオキシプロピレン−(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン−(2.1)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、テレフタル酸、フマル酸から合成されたポリエステル樹脂、Tg:62℃、軟化点:106℃)
b、着色剤Tb
イエロートナー用顔料:7.0質量部
(ジスアゾイエロー顔料:C.I.Pigment Yellow 17)
マゼンタトナー用顔料:7.0質量部
(キナクリドン系マゼンタ顔料:C.I.Pigment Red 122)
シアントナー用顔料:3.5質量部
(銅フタロシアニンブルー顔料:C.I.Pigment Blue 15:3)
ブラックトナー用顔料:6.0質量部
(カーボンブラック:C.I.Pigment Black 7)
c、帯電制御剤
サリチル酸誘導体亜鉛塩:2.5質量部
添加剤Tcは、T1〜T17のトナーによって異なるものを用いている。それぞれのトナーT1〜T17に用いた添加剤TcであるシリカA〜シリカQを表1に示す。
測定法としては、前記電解水溶液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ルフォン酸塩を0.1〜5ml加え、更に測定試料を2〜20mg加え、超音波分散器で約1〜3分の分散処理を行った。さらに、別のビーカーに電解水溶液100〜200mlを入れ、その中に前記サンプル分散液を所定の濃度になるように加え、前記コールターマルチサイザーIIe型によりアパーチャーとして100μmアパーチャーを用い、50,000個の粒子の平均を測定することにより行った。
〔磁性キャリアC〕
芯材:
・Cu−Znフェライト粒子(重量平均径:45μm)5000質量部
コート材:
・トルエン 450質量部
・シリコーン樹脂SR2400
(東レ・ダウコーニング・シリコーン製、不揮発分50%)450質量部
・アミノシランSH6020
(東レ・ダウコーニング・シリコーン製) 10質量部
・カーボンブラック 10質量部
上記コート材を10分間スターラーで分散してコート液を調整し、このコート液と芯材を流動床内に回転式底板ディスクと攪拌羽根を設けた、旋回流を形成させながらコートを行うコーティング装置に投入して、当該コート液を芯材上に塗布した。さらに、得られたキャリアを電気炉で250℃で2時間焼成を行い、膜厚が0.5μmの製造例のキャリアを得た。
上記トナー(T1〜T17)各5質量部と、上記製造例のキャリア95質量部とをターブラーミキサーで混合し、トナー濃度が5%の現像剤を得た。
これら実施例1〜10と比較例1〜8とを図1示す複写機にそれぞれセットし、常温/常湿の環境下において100,000枚の連続複写を行った。その結果によって以下に示す各種項目を以下の基準によって5段階でランク付けの評価を行った。
〔評価の基準〕
◎:非常に良好なレベル
○:良好なレベル
□:一般的なレベル
△:実用上は問題のないレベル
×:実用上問題があるレベル
この評価基準に沿って実施例及び比較例を評価した結果を後に表2で示す。
1、耐久性
耐久性の評価は、経時のベタ部の画像濃度をX−Rite938により測定し、50,000枚連続複写後における画像濃度の初期の画像濃度に対する低下の程度により評価した。ここで、耐久性は、初期の画像濃度に対して画像濃度が低下しているほど、耐久性が低下していると判断する。
具体的な評価法は、本実施形態の画像濃度の値を、画像濃度によってトナーの耐久性をランク付けした表に照らし合わせ、それぞれの耐久性をランク付けすることによって行った。
転写中抜けの評価は、初期と100,000枚連続複写後に、1ドットの細線を出力した時の画像を200倍レンズを搭載したマイクロスコープVH−5910(キーエンス社製)にて観察し、その視野中における1ドットの細線の転写中抜けの程度を目視にて評価基準と照らし合わせ、それぞれの転写中抜けをランク付けすることによって行った。
フィルミングの評価は、100,000枚連続複写後に、感光体及び中間転写体等のフィルミングの程度を目視にて評価基準と照らし合わせ、それぞれのフィルミングをランク付けすることによって行った。
表2の結果より、全ての実施例1〜10で、転写中抜け、フィルミング、耐久性いずれも「◎」「○」又は「□」であり、一般的なレベル以上となる良好な結果が得られた。一方、比較例1〜8では、いずれかが「△」以下のレベルとなってしまった。
中間転写ベルト10に弾性のないI2を用いた比較例1は、トナーがT1で、比表面積が100m2/g、嵩密度が150g/lと、いずれもより好適の範囲にある疎水化処理されたシリカを用いているのにもかかわらず、転写中抜け、フィルミング、耐久性いずれも「△」であり、弾性を有する中間転写ベルトI1で同じトナーを用いた実施例1に比較してかなり劣る結果となった。
また、比表面積が80m2/g以上140m2/g以下の範囲にある添加剤Tcや、嵩密度が120g/l以上200g/l以下の範囲にある添加剤Tcを用いると、より効果的であることがわかった。
また、シリコーンオイルの25°における動粘度が、10mm2/s以上1000mm2/s以下であるものでシリカの疎水化処理を行うと、この範囲外のシリコーンオイルで疎水化処理するのに比して転写中抜け、フィルミング、耐久性がそれぞれ向上することも分かった。
17 ベルトクリーニング装置
18Bk、18Y、18M、18C 画像形成ユニット
20 タンデム画像形成装置
22 2次転写装置
24 2次転写ベルト
25 定着装置
40Bk、40Y、40M、40C 感光体ドラム
42 給紙ローラ
61Bk、61Y、61M、61C 現像ユニット
62 一次転写装置
63Bk、63Y、63M、63C 感光体クリーニング装置
64 除電装置
65 現像スリーブ
66 攪拌部
67 現像部
68 スクリュ
70 現像ケース
71 トナー濃度センサ
76 ファーブラシ
77 金属製電界ローラ
100 プリンタ部
200 給紙部
300 スキャナ部
400 原稿搬送部原稿送付部
T トナー
Ta 結着樹脂
Tb 着色剤
Tc 添加剤
Claims (27)
- 潜像担持体と、
該潜像担持体上の潜像を少なくともトナーを含有する現像剤で現像することによりトナー像化する現像装置と、
該潜像担持体上のトナー像を中間転写体上に一次転写する一次転写手段と、
該中間転写体上の一次転写トナー像を像保持体上に二次転写する二次転写手段とを有する画像形成装置において、
上記中間転写体が表面に弾性を有する弾性中間転写体であり、
該トナーが、少なくとも結着樹脂と着色剤とからなる母体粒子に添加剤を外添してなり、かつ、該添加剤として、疎水化処理されたシリカを用い、その比表面積が50m2/g以上180m2/g以下、かつ、嵩密度が100g/l以上240g/l以下であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1の画像形成装置において、
上記シリカの比表面積が、80m2/g以上140m2/g以下であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1又は2の画像形成装置において、
上記シリカの嵩密度が120g/l以上200g/l以下であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1,2,又は3の画像形成装置において、
上記シリカが、ヘキサメチルジシラザンで疎水化処理されたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1,2,3,又は4の画像形成装置において、
上記シリカが、シリコーンオイル又はシリコーンワニスで疎水化処理されたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項5又は6の画像形成装置において、
上記シリカが、シリコーンオイルで疎水化処理されたものであって、
該シリコーンオイルが、ジメチルシリコーンオイルであることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項5,6,又は7の画像形成装置において、
上記シリコーンオイル又はシリコーンワニスの25°における動粘度が、10mm2/s以上1000mm2/s以下であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1,2,3,4,5,6,7,又は8の画像形成装置において、
上記潜像担持体を複数有し、該複数の潜像担持体上に形成されたトナー像を上記中間転写体上に一次転写して重ね合わせ画像を形成し、該中間転写体上の該重ね合わせ画像を上記像保持体上に二次転写することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1,2,3,4,5,6,7,8,又は9の画像形成装置において、
上記中間転写体が、エラストマーからなる弾性層を有することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項10の画像形成装置において、
上記エラストマーがウレタンゴムであることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,又は11の画像形成装置において、
上記中間転写体と上記潜像担持体とが対向する一次転写ニップ部において、一次転写バイアスを印加するバイアス印加部材により該中間転写体と該潜像担持体とが圧接されていることを特徴とする画像形成装置。 - 潜像担持体上の潜像を現像装置によって少なくともトナーを含有する現像剤で現像することによりトナー像化し、該潜像担持体上のトナー像を一次転写手段によって中間転写体上に一次転写し、該中間転写体上の一次転写トナー像を二次転写手段によって像保持体上に二次転写することによって該像保持体上にトナー像を形成する画像形成方法において、
該中間転写体として、表面に弾性を有するものを用い、
該トナーとして、少なくとも結着樹脂と着色剤とからなる母体粒子に添加剤を外添してなり、かつ、該添加剤として、比表面積が50m2/g以上180m2/g以下、かつ、嵩密度が100g/l以上240g/l以下の疎水化処理されたシリカを用いることを特徴とする画像形成方法。 - 請求項13の画像形成方法において、
上記シリカとして、比表面積が、80m2/g以上140m2/g以下のものを用いたことを特徴とする画像形成方法。 - 請求項13又は14の画像形成方法において、
上記シリカとして、嵩密度が120g/l以上200g/l以下のものを用いたことを特徴とする画像形成方法。 - 請求項13,14,又は15の画像形成方法において、
上記シリカとして、ヘキサメチルジシラザンで疎水化処理されたものを用いたことを特徴とする画像形成方法。 - 請求項13,14,15,又は16の画像形成方法において、
上記シリカとして、シリコーンオイル又はシリコーンワニスで疎水化処理されたものを用いたことを特徴とする画像形成方法。 - 請求項17又は18の画像形成方法において、
上記シリカとしてシリコーンオイルで疎水化処理されたものを用い、
該シリコーンオイルとして、ジメチルシリコーンオイルを用いたことを特徴とする画像形成方法。 - 請求項17,18,又は19の画像形成方法において、
上記シリコーンオイル又はシリコーンワニスとして、25°における動粘度が、10mm2/s以上1000mm2/s以下であるものを用いたことを特徴とする画像形成方法。 - 請求項13,14,15,16,17,18,19,又は20の画像形成方法において、
複数の潜像担持体上にトナー像を形成し、上記中間転写体上に一次転写して重ね合わせ画像を形成し、該中間転写体上の該重ね合わせ画像を上記像保持体上に二次転写することを特徴とする画像形成方法。 - 請求項13,14,15,16,17,18,19,20,又は21の画像形成方法において、
上記中間転写体として、エラストマーからなる弾性層を有するものを用いたことを特徴とする画像形成方法。 - 請求項22の画像形成方法において、
上記エラストマーとしてウレタンゴムを用いたことを特徴とする画像形成方法。 - 請求項13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,又は23の画像形成方法において、
上記中間転写体と上記潜像担持体とが対向する一次転写ニップ部において、該中間転写体と該潜像担持体とを圧接させるような位置に一次転写バイアスを印加するためのバイアス印加部材を設けたことを特徴とする画像形成方法。 - 潜像担持体上に形成された潜像を現像するための現像剤であって、
該現像剤が、請求項1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,又は12の画像形成装置、又は、請求項13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,又は24の画像形成方法に記載のトナーからなる一成分現像剤であることを特徴とする現像剤。 - 潜像担持体上に形成された潜像を現像するための現像剤であって、
該現像剤がトナーとキャリアとからなる二成分現像剤であり、
該トナーが、請求項1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,又は12の画像形成装置、又は、請求項13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,又は24の画像形成方法に記載のトナーであることを特徴とする現像剤。 - 潜像担持体上に形成された潜像を現像するための現像剤を内部に収容している現像剤収容器であって、
該現像剤が、請求項25又は26の現像剤であることを特徴とする現像剤収容器。
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