JP2006154093A - 磁性トナー、現像方法、画像形成方法、現像装置、電子写真カートリッジ、及び電子写真画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 固定の磁場発生手段を内部に有するとともに表面に弾性体層を有する現像剤担持体を用い、当該固定の磁場発生手段により磁性を有するトナーを該現像担持体表面に引き寄せ、現像剤量規制手段により該現像剤担持体表面上の現像剤量Mを5.0g/m2以上16.0g/m2以下に規制し、該現像剤担持体を被現像体に押圧し回動させながら現像する磁性一成分現像方法に使用される磁性トナーであって、 前記磁性トナーの平均円形度が0.945以上であり、 前記磁性トナーの残留磁化をσr(Am2/kg)としたとき 1.0≦σr≦6.0であり、 1.4≦M/σr≦15であることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
現像剤担持体である現像ローラ上に、非磁性現像剤を担持し被現像体である感光体表面に接触させて現像を行う方式が提案されている。現像器内の現像剤は機械的撹拌機構や重力、あるいは静電気力により現像ローラに供給する。例えば、現像ローラに接触する弾性ローラを設け現像剤の搬送供給を行う。この弾性ローラは、現像ローラ上の現像剤を均一にする目的に加え、被現像体に移行せずに現像ローラに残った現像剤を一旦除去する機能も担っている。感光体の基材と現像ローラの間にはDCバイアスが印加される。
この方式は、磁性一成分現像剤を用い、マグネットを内包した現像スリーブに現像剤を担持し、現像剤担持体の表面から所定の微小間隙をおいて感光体に対向させ、この間隙を飛翔する現像剤により現像する。現像器内の現像剤は、機械的撹拌機構や重力により現像スリーブに搬送されるとともに、現像剤はマグネットによる一定の磁力を受けて現像スリーブに供給される。そして、規制手段により現像スリーブ上に一定の現像剤層を形成し、現像に用いられる。マグネットにより現像剤に働く力は現像剤の搬送のみでなく、現像部においても積極的に使用される。現像部においては現像剤が非画像部に移行しカブリなどの画像不良が発生するのを防止する。つまり、現像時に現像剤は現像スリーブに内包したマグネットに向かい磁力を受けているからである。現像剤の飛翔にはDCバイアスにACバイアスを重畳したバイアスが使用される。DCバイアス電圧は、感光体の画像部電位と非画像部電位の間の値に調整される。更に、AC電圧を重畳し、ある時は画像部電位を超える電圧を印加するとともに、ある時には非画像部電位より低い電圧を印加することにより、画像部及び非画像部に対し現像剤が往復運動することにより現像剤で画像部を現像する。
上記(1)非磁性接触現像方式と(2)磁性非接触現像方式の両者の性格の一部を併せ持つ、磁性接触現像方式の提案もなされている(例えば、特許文献1、2参照)。これらの文献によれば、用いる磁性トナーの飽和磁化量あるいはトナー形状等を制御することにより、両方式それぞれの特徴であるカブリ低減及び高画質の両立が達成可能とされている。
装置構成の簡略化や廃棄物を無くすという観点から、ドラムクリーナを廃しトナーを装置内でリサイクルする電子写真プロセス、いわゆるクリーナレスシステムの提案がされている。例えば、前述の非磁性接触現像を用いて、現像時に同時に転写残となった現像剤を回収する画像形成装置が提案されている(例えば、特許文献3参照)。また、前述の磁性非接触現像方式を用いて、現像時に同時に転写残となった現像剤を回収する画像形成装置も開示されている(例えば、特許文献4参照)。いずれの技術においても、転写残となった現像剤の回収が最大の技術ポイントと言える。
前記磁性トナーの平均円形度が0.945以上であり、
前記磁性トナーの残留磁化をσr(Am2/kg)としたとき
1.0≦σr≦6.0
であり、
1.4≦M/σr≦15
であることを特徴とする磁性トナーに関する。
前記磁性トナーの平均円形度が0.945以上であり、
前記磁性トナーの残留磁化をσr(Am2/kg)としたとき
1.0≦σr≦6.0
であり、
1.4≦M/σr≦15
であることを特徴とする磁性トナーに関する。
0.14≦M/(σr×D4)≦4.0
であることを特徴とする磁性トナーに関する。
該磁性トナーの平均円形度が0.945以上であり、
該磁性トナーの残留磁化をσr(Am2/kg)としたとき
1.0≦σr≦6.0
であり、
1.4≦M/σr≦15
であることを特徴とする現像方法に関する。
0.14≦M/(σr×D4)≦4.0
であることを特徴とする現像方法に関する。
1は被現像体である感光ドラムであり、この感光ドラム1は矢印の時計方向に一定速度をもって回転駆動される。
1.0≦σr≦6.0
とし、トナーコート量Mとの関係を、
1.4≦M/σr≦15
と制御する点にある。
0.14≦M/(σr×D4)≦4.0
と制御して用いることも非常に有効な使用形態の1つである。
試料:0.5〜2mg、好ましくは1mg
温度曲線:昇温I(20℃〜180℃、昇温速度10℃/min)
降温I(180℃〜10℃、降温速度10℃/min)
昇温II(10℃〜180℃、昇温速度10℃/min)
測定法:試料をアルミパン中にいれ、リファレンスとして空のアルミパンを用いる。吸熱ピークが出る前と出た後のべースラインの中間点の線と示差熱曲線との交点をガラス転移点Tgとした。
で表わされるテトラカルボン酸等、及びこれらの無水物、低級アルキルエステル等の多価カルボン酸類及びその誘導体が挙げられる。
で表されるモノマーの単重合体;前述したスチレン、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルの如き重合性モノマーとの共重合体を正荷電性制御剤として用いることができる。この場合、この単重合体及び共重合体は荷電制御剤としての機能と、結着樹脂(の全部または一部)としての機能を有する。
0.5≦Aa/Bb≦10
という関係であることが好ましい。Aa/Bb<0.5では無機微粉体Aの流動化剤としての効果が不足し、ガサツキが見られる場合がある。10<Aa/Bbでは添加剤Bの添加効果が不十分な場合があり、クリーナレスシステムにおいては耐久と共に帯電部材の汚染によるカブリの悪化が発生する可能性がある。
材料構成
・結着樹脂 100部
(スチレン−アクリル樹脂(DSC測定によるガラス転移温度Tgが58℃、酸価23.0mgKOH/g、GPCによるMn(数平均分子量)7000、Mw(重量平均分子量)450000、モノマー比:スチレン72.5部、n−ブチルアクリレート20部、モノ−n−ブチルマレート7部、ジビニルベンゼン0.6部))
・磁性酸化鉄 95部
(平均粒径:0.20μm、BET比表面積:8.0m2/g、抗磁力:5.2kA/m、飽和磁化:83.6Am2/kg、残留磁化:6.0Am2/kg)
・ポリプロピレンワックス 4部
(融点143℃、25℃における針入度0.5mm)
・荷電制御剤 2部
(アゾ化合物(I)の鉄錯体;但しX=X’=Y=Y’=O、Arはアニリド基を置換基とするナフチル基、C+は水素イオン及びアンモニウムイオンの混合物、をそれぞれ表す)
上記化合物を、130℃に加熱された二軸エクストルーダーで溶融混練し、冷却した混練物をハンマーミルで粗粉砕した。その後の微粉砕にはターボミル(ターボ工業社製)を用い、機械式粉砕を行った。得られた微粉砕物をコアンダ効果を利用した多分割分級装置(日鉄鉱業社製エルボジェット分級機)で、超微粉および粗粉を厳密に分級除去して黒色粉を得た。
・上記黒色粉 100部
・一次粒径8nmのシリカ
(ジメチルシリコーンオイルとヘキサメチルジシラザンで疎水化処理された、BET120m2/gのもの) 0.8部
・一次粒径50nmのシリカ
(ヘキサメチルジシラザンで表面処理された、BET40m2/gのもの) 0.5部
上記の材料をヘンシェルミキサーFM10C/l(三井鉱山株式会社製)にて90秒間混合処理を行い、トナー1を得た。得られたトナー1の諸物性を表1に示す。
本実施例の画像形成装置の概略構成として、図1に示したものを用いた。
以下の各種画像評価a)乃至e)は、1000枚印字後に行った。測定f)のみ初期から100枚印字後に行った。
紙上カブリの測定は、東京電色社製のREFLECTMETER MODEL TC−6DSを使用して測定した。フィルターは、グリーンフィルターを用いた。カブリの数値は、べた白画像で下記の式より算出した。紙上カブリは、2.0%以下であれば良好な画像である。
カブリ(反射率)(%)=標準紙上の反射率(%)−サンプル非画像部の反射率(%)
全面に黒を印字するベタ黒画像を出力し、マクベス社製濃度計RD−1255により光学反射濃度を測定した。画像濃度は1.3以上であれば問題無い。
ガサツキの評価は、600dpiレーザスキャナを使用し、中間調画像を出力して画像の欠陥数から評価を行った。本評価において中間調画像とは主走査方向の1ラインを記録し、その後2ラインを非記録とする縞模様を意味し、全体として中間調の濃度を表現している。
×:中間調画像1ライン中に直径0.2mm以上の欠陥が5点以上存在する。
△:中間調画像1ライン中に直径0.2mm以上の欠陥が1〜4点存在する。
○:中間調画像1ライン中に直径0.2mm以上の欠陥が存在しない。
画像評価はベタ白中に、現像スリーブあるいは現像ローラ周期で生じる画像欠陥で行った。プロセススピード及び感光ドラムと現像スリーブの周速比などを加味して現像周期を正確に計算し、同周期の画像不良を抽出して評価した。画像欠陥の大きさは、短軸長さ2〜3mm、長軸長さ3〜10mm程度で、部分的な光学濃度は0.3から1ほどであり、他の画像欠陥とは区別して評価した。評価は欠陥の有り無しで明確に判別可能であり、以下の基準で評価した。
×:画像欠陥有り
○:画像欠陥無し
回収不良ゴーストは先端に20mm四方のパッチ画像を印字した中間調画像で評価した。感光ドラムの周速度とプロセススピードを考慮し、画像中間調部において、感光ドラム周期で現れるゴースト画像対応部の画像濃度と、それ以外の中間調部の画像濃度を測定し、両者の差を求めた。回収性が良好なほど、両者の差が小さい。また、両者の濃度差が0.20を超えるとゴースト画像が顕著となり、実用上問題がある。
現像スリーブあるいは現像ローラ上のトナーコート量の測定には、概ね図2に示すように構成された吸引装置を用いた。吸引口m1を現像ローラに押し当てながらトナーを吸引し、内筒のフィルタm2にトナーを採集する。このとき内筒は絶縁性であり、静電気によるトナー飛散などを防ぐためアースに接続されている。吸引された現像剤の質量mをフィルタの質量増加分より算出し、吸引した面積:s(m2)も計測する。このときスリーブ上の現像剤のコート量M(g/m2)はm/sより求まる。測定は、ベタ白印字中に記録装置本体を停止し、現像前の現像ローラ上のトナーについて行った。
トナー1を用い、規制ブレード420の引抜き圧及びブレード自由長を調整することによりトナーコート量Mを適宜変更して、実施例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
トナー製造例1において、用いる磁性酸化鉄として残留磁化3.0Am2/kgのものを50部と変更し、外添剤として一次粒径8nmの表面処理シリカを0.95部、一次粒径50nmの表面処理シリカを0.6部用いてトナー2を得た。
トナー製造例1において、残留磁化12.7Am2/kgの磁性酸化鉄を用いて、トナー3を得た。
トナー製造例1において、用いる磁性酸化鉄として残留磁化3.0Am2/kgのものを40部と変更し、外添剤として一次粒径8nmの表面処理シリカを1.0部、一次粒径50nmの表面処理シリカを0.6部用いてトナー4を得た。
トナー製造例1において、残留磁化15.1Am2/kgの磁性酸化鉄を用いて、トナー5を得た。
トナー製造例1において、残留磁化7.0Am2/kgの磁性酸化鉄を用いて、トナー6を得た。
トナー製造例6と同様に、残留磁化7.0Am2/kgの磁性酸化鉄を用いて溶融混練し、混練物をハンマーミルで粗粉砕した。この粗粉砕物をジェットミルで微粉砕し、トナー製造例1と同様に多分割分級装置で超微粉および粗粉を厳密に分級除去して黒色粉を得た。その後トナーの製造例1と同様に外添処理してトナー7を得た。
トナーの製造例7で得られた微粉砕粉に対し機械的衝撃力により表面改質を行った後、トナーの製造例7と同様に多分割分級装置で超微粉および粗粉を厳密に分級除去して黒色粉を得た。その後トナーの製造例7と同様に外添処理してトナー8を得た。
トナーの製造例6と同様にして得られた微粉砕物に対し機械的衝撃力により表面改質を行った後、超微粉および粗粉を厳密に分級除去して黒色粉を得た。その後トナーの製造例6と同様に外添してトナー9を得た。
トナーの製造例2において、微粉砕条件及び分級条件を変更して黒色粉を得た。その後、外添剤として一次粒径8nmの表面処理シリカを2.0部、一次粒径50nmの表面処理シリカを1.0部用いてトナー10を得た。
トナーの製造例3において、微粉砕条件及び分級条件を変更して黒色粉を得た。その後、外添剤として一次粒径8nmの表面処理シリカを0.5部、一次粒径50nmの表面処理シリカを0.3部用いてトナー11を得た。
トナーの製造例1で得られた黒色粉に対し、外添条件を変更してトナー12乃至16を得た。
トナー2、3、6、8乃至16を用いて実施例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
トナー2、3を用い、規制ブレード420の引抜き圧及びブレード自由長を調整することによりM/σrを適宜変更して、実施例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
トナー4、5、7を用いて実施例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
トナーの製造例1において、一次粒径8nmのシリカの添加量を0.8部に、一次粒径50nmのシリカの添加量を1.6部に変更し、参考トナー1を得た。得られた参考トナー1の諸物性を表3に示す。
シリカの添加量あるいは一次粒径を変更して参考トナー2乃至7を得た。得られた参考トナー2乃至7の諸物性を表3に示す。
トナーの製造例1において、2種類のシリカに加えて、導電性微粒子AとしてD10、D50、D90がそれぞれ0.3μm、0.4μm、0.9μmであり、さらに表面をアミノ変性シリコーンオイルで処理した酸素欠損型酸化錫(抵抗1×103Ωcm)を1.0部添加し、参考トナー8を得た。得られた参考トナー8の諸物性を表3に示す。
参考トナーの製造例8において、粒径及び/又は表面処理剤を変更した導電性微粒子を添加して参考トナー9、10を得た。得られた参考トナー9、10の諸物性を表3に示す。
実施例1と同様の装置を準備した。本現像装置にトナー1を80g充填し、23℃/5%の温湿度下において、印字面積比率約0.5%の横ラインのみからなる画像パターンを一枚間欠で1000枚プリントし、耐久試験を行った。
トナー12、14、参考トナー1乃至10を用い、参考例1と同様の条件で画像評価を行った。結果を表4に示す。
弾性層の厚みを20μm、50μm、2000μm、4000μm、に変更した現像スリーブを作製し、その他は実施例1と同様の条件で同様の評価を行った。但し耐久試験は行わず、初期から100枚印字後にのみ画像特性を評価した。
弾性層のマイクロ硬度を10、40、95、200に変更した現像スリーブを作製し、その他は実施例1と同様の設定で現像装置を準備した。この現像装置を40℃の条件下で1週間放置した後、実施例1と同様の条件で100枚の印字を行い、同様の評価を行った。
実施例18において、スリーブ60aに印加する現像バイアスとして−350VのDC電圧のみを用い、実施例18と同様の評価を行った。結果を表7に示す。
2 帯電部材
21 帯電ローラ
22 当接部材
3 露光装置
400 現像装置
410 トナー、t
420 規制ブレード
430 撹拌部材
440 現像ロール
442a 弾性層
442b アルミシリンダー
442c マグネットロール
450 現像容器
5 転写部材
5a 中抵抗層
5b 芯金
6 定着装置
a 現像ニップ部
b 転写ニップ部
n 帯電部
P 転写材
m1 吸引口
m2 フィルタ
Claims (26)
- 固定の磁場発生手段を内部に有するとともに表面に弾性層を有する現像剤担持体を用い、当該固定の磁場発生手段により磁性を有するトナーを該現像剤担持体表面に引き寄せ、現像剤量規制手段により該現像剤担持体表面上の現像剤量Mを5.0g/m2以上16.0g/m2以下に規制し、該現像剤担持体を被現像体に押圧し回動させながら現像する磁性一成分現像方法に使用される磁性トナーにおいて、
前記磁性トナーの平均円形度が0.945以上であり、
前記磁性トナーの残留磁化をσr(Am2/kg)としたとき
1.0≦σr≦6.0
であり、
1.4≦M/σr≦15
であることを特徴とする磁性トナー。 - 少なくとも帯電部材を被現像体に接触させて外部より電圧を印加し帯電を行う帯電工程と、光エネルギーの照射等により該被現像体上に静電潜像を形成する露光工程と、該静電潜像を表面に保持する被現像体を現像剤により現像して可視化する現像工程と、被現像体上に現像された現像剤を転写材に転写する転写工程と、からなる画像形成方法に使用される磁性トナーであり、
該現像工程において、転写工程後に被現像体上に残留した現像剤を回収するクリーニング工程を兼ねており、
固定の磁場発生手段を内部に有するとともに表面に弾性体層を有する現像剤担持体を用い、該固定の磁場発生手段によりトナーを該現像担持体表面に引き寄せ、現像剤量規制手段により該現像剤担持体表面上の現像剤量Mを5.0g/m2以上16.0g/m2以下に規制し、該現像剤担持体を被現像体に押圧し回動させながら現像する画像形成方法に使用される磁性トナーであって、
該磁性トナーの平均円形度が0.945以上であり、
該磁性トナーの残留磁化をσr(Am2/kg)としたとき
1.0≦σr≦6.0
であり、
1.4≦M/σr≦15
であることを特徴とする磁性トナー。 - 前記磁性トナーの重量平均粒径をD4(μm)としたとき
0.14≦M/(σr×D4)≦4.0
であることを特徴とする請求項1又は2に記載の磁性トナー。 - 平均円形度が0.950以上であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の磁性トナー。
- 少なくとも表面に、平均粒径が5nm以上25nm以下の無機微粉体Aと平均粒径が30nm以上3μm以下の無機微粉体Bを担持していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の磁性トナー。
- 無機微粉体Aが、少なくともシリカ、酸化チタン、アルミナのいずれかから選ばれる1種であることを特徴とする請求項5に記載の磁性トナー。
- 無機微粉体Aが、シリコーンワニス、シリコーンオイル、シラン化合物のうちのいずれかまたは2種以上で疎水化処理されていることを特徴とする請求項5又は6に記載の磁性トナー。
- 該現像剤担持体表面の弾性層の厚みが50μm以上2000μm以下であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の磁性トナー。
- 該現像剤担持体表面の弾性層のマイクロ硬度が40以上95以下であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の磁性トナー。
- 前記現像工程において、押圧領域における現像剤担持体表面の移動速度が、被現像体表面の移動速度に対し、1.01〜2.00倍の速度であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の磁性トナー。
- 固定の磁場発生手段を内部に有するとともに表面に弾性体層を有する現像剤担持体を用い、当該固定の磁場発生手段により磁性を有するトナーを該現像担持体表面に引き寄せ、現像剤量規制手段により該現像剤担持体表面上の現像剤量Mを5.0g/m2以上16.0g/m2以下に規制し、該現像剤担持体を、帯電手段と像露光手段により静電潜像を形成した被現像体に押圧し回動させながら現像する工程を少なくとも含む現像方法であり、
該磁性トナーの平均円形度が0.945以上であり、
該磁性トナーの残留磁化をσr(Am2/kg)としたとき
1.0≦σr≦6.0
であり、
1.4≦M/σr≦15
であることを特徴とする現像方法。 - 該現像剤担持体表面の弾性層の厚みが50μm以上2000μm以下であることを特徴とする請求項11に記載の現像方法。
- 該現像剤担持体表面の弾性層のマイクロ硬度が40以上95以下であることを特徴とする請求項11又は12に記載の現像方法。
- 前記現像工程において、押圧領域における現像剤担持体表面の移動速度が、被現像体表面の移動速度に対し、1.01〜2.00倍の速度であることを特徴とする請求項11乃至13のいずれかに記載の現像方法。
- 前記磁性トナーの重量平均粒径をD4(μm)としたとき
0.14≦M/(σr×D4)≦4.0
であることを特徴とする請求項11乃至14のいずれかに記載の現像方法。 - 前記磁性トナーの平均円形度が0.950以上であることを特徴とする請求項11乃至15のいずれかに記載の現像方法。
- 磁性トナーの表面に、少なくとも平均粒径が5nm以上25nm以下の無機微粉体Aと平均粒径が30nm以上3μm以下の無機微粉体Bを担持していることを特徴とする請求項11乃至16のいずれかに記載の現像方法。
- 無機微粉体Aが、少なくともシリカ、酸化チタン、アルミナのいずれかから選ばれる1種であることを特徴とする請求項17に記載の現像方法。
- 無機微粉体Aが、疎水化処理されていることを特徴とする請求項17又は18に記載の現像方法。
- 前記現像剤担持体と被現像体との間に現像バイアスを印加し、前記磁性トナーを該被現像体上に転移させて、被現像体上に形成された静電潜像を現像する現像工程において、該現像バイアスが交番電圧に直流電圧を重畳したものであることを特徴とする請求項11乃至19のいずれかに記載の現像方法。
- 少なくとも帯電部材を被現像体に接触させて外部より電圧を印加し帯電を行う帯電工程と、光エネルギーの照射等により該被現像体上に静電潜像を形成する露光工程と、該静電潜像を表面に保持する被現像体を現像剤により現像して可視化する現像工程と、被現像体上に現像された現像剤を転写材に転写する転写工程と、を有する画像形成方法において、該現像工程が請求項7乃至16のいずれかの現像方法で行われることを特徴とする画像形成方法。
- 現像工程が、転写工程後に被現像体上に残留した現像剤を回収するクリーニング工程を兼ねていることを特徴とする請求項21に記載の画像形成方法。
- 請求項11乃至20のいずれかの現像方法で現像する現像装置。
- 静電潜像を形成される被現像体、該被現像体を帯電する帯電装置、該静電潜像を現像する現像装置からなり一体に形成した電子写真カートリッジにおいて、該現像装置が請求項23に記載の現像装置であることを特徴とする電子写真カートリッジ。
- 静電潜像を形成される被現像体、該被現像体を帯電する帯電装置、該静電潜像を現像する現像装置からなる一体に形成した電子写真カートリッジにおいて、該現像装置が請求項23に記載の現像装置であるとともに、被現像体上に残留した転写残現像剤を該現像装置にて回収することを特徴とする電子写真カートリッジ。
- 請求項24又は25に記載の電子写真カートリッジを取り外し可能に装備するとともに、該被現像体上に形成された現像剤像を転写材に転写する転写装置と、該転写材上の現像剤像を転写材上に定着する定着装置とからなる電子写真画像形成装置。
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