JP2006215532A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 感光体40がフィラーを含有し、感光体40の表面から5μmの領域のフィラーの体積存在比率が4〜20%であり、トナーは外添剤を含み、トナーの表面から遊離した外添剤の遊離量が7〜50%であることにより、対フィルミング性を向上させた。
フィラーは無機微粒子であって、JISP8148の白色度が60〜100の範囲にあり、外添剤は、個数平均粒径が80〜500nmの無機微粒子を含み、ほぼ真球形状を有し、単分散状態にあり、少なくともシリカ、アルミナ、チタニアから選択される1以上の無機微粒子を含む。
【選択図】 図6
Description
この樹脂で構成されたトナーは、体積平均粒径が10μm前後であり、搬送性・混合性を補うために流動性を付与する無機/有機微粒子が外添されていた。無機微粒子等のトナー粒子への添加方法としては、シリカ、アルミナ、酸化チタン等の無機微粒子をトナー粒子と共に乾式でミキサー等により混合・攪拌して付着させる方法が一般的である。
さらに、近年は、特に高精細なカラー画像形成を実現させるため、トナーの小粒径化、球形化のために、懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法等により製造される重合法のトナーを始め、液中でトナーを造粒して製造する方法が多数検討されている。特に、球形化されたトナーでは、像担持体上で転がりやすくエラストマ製のクリーニングブレードをすり抜けやすくなり、クリーニング不良が発生するという問題点がある。
また、特許文献3、4では、超音波ホモジナイザーを利用して添加剤を評価して得られたトナーが開示されている。トナーの帯電安定性または感光体へのフィルミングの低減には一定の効果を上げているが、フィルミングの低減とクリーニング性の向上の両立を考慮すると必ずしも十分ではなかった。
また、特許文献5において、トナー粒子表面から遊離した外添剤の遊離量が規定されているが、以下に説明する感光体表面硬度との関係で、フィルミング防止効果が十分とはいえなかった。
金属酸化物は、硬度が高く機械的耐久性向上に有効であり、また、親水性があるために溶媒中への分散性がよいので光散乱性が抑制されて高画質化に有利であり、また、種々の表面処理が可能であるので分散性の改良や静電特性の改良に対応することができる。
従来のOPC(有機感光体)は、感光体表面の削れが発生し、摩耗寿命が短期であった。しかしながら、上記のようなクリーニング性能の必要性からブレードの接触圧力が高まってきたことより、感光体の耐摩耗性が必須の要件となってきた。そこで、感光体の最表面に前述のフィラー効果のある無機充填剤をする感光体(FR−OPC)を用いることで、加工対の表面硬度が上昇し、項寿命化が可能となってきた。しかしながら、従来は表面が削れることにより感光体表面のフィルミングが問題となることはなかったが、高硬度化、高寿命化に伴い、フィルミングの問題が発生してきた。
特許文献6には、トナーの外添剤として大粒径シリカを用いる方式についての記載がある。また、前述のように、特許文献5にはトナーの添加剤遊離量を規定する方式についての記載がある。
しかし、いずれも感光体のクリーニング性と耐摩耗性を確保しつつフィルミングの発生を防止するという本願発明とは異なるものである。
本発明の画像形成装置では、潜像を担持する像担持体と、像担持体表面を帯電する帯電手段と、帯電した像担持体表面に静電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をトナーで可視化する現像手段と、像担持体表面のトナー像を被転写体に転写する転写手段と、像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段と を備える画像形成装置において、前記像担持体は、フィラーを含有し、前記像担持体の表面から5μmの領域の前記フィラーの体積存在比率が4〜20%であり、前記トナーは、外添剤を含み、前記トナーの表面から遊離した外添剤の遊離量が7〜50%であることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、前記クリーニング手段がエラストマ性のクリーニングブレードであることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、前記像担持体は、フィラーを含有する領域が最表面層であって、ビッカース硬度が20.6〜50.0の範囲にあることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、前記像担持体に含有されるフィラーが無機微粒子であって、JISP8148の白色度が60〜100の範囲にあることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、前記フィラーはアルミナであって、個数平均粒径が100〜500nmの範囲にあることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、前記外添剤は、個数平均粒径が80〜500nmの無機微粒子を含むことを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、前記外添剤は、ほぼ真球形状を有し、単分散状態にあることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、前記外添剤は、少なくともシリカ、アルミナ、チタニアから選択される1以上の無機微粒子を含むことを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、前記外添剤は、個数平均粒径が10〜20nmの無機微粒子を含むことを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、前記トナーは、平均円形度が0.93以上であることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、前記トナーは、体積平均粒径が3〜8μmで、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲にあることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、前記トナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲にあることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、前記トナーは、乾式粉砕法で製造されたことを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、前記トナーは、水系で造粒され製造されたことを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、前記クリーニング手段は、ウレタン製のクリーニングブレードであることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、前記クリーニング装置は、クリーニングブレードの像担持体に対する当接角が15〜40°のカウンター方式であることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、前記クリーニング装置は、クリーニングブレードの像担持体に対する当接圧が5〜50g/cm2であることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、少なくとも像担持体を含み、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジを備えることを特徴とする。
本発明で、フィラーとして用いる金属酸化物としては、シリカ、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、アルミナ、ジルコニア、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、酸化カルシウム、アンチモンをドープした酸化錫、錫をドープした酸化インジウム等が好ましい。金属酸化物は、硬度が高く機械的耐久性向上に有効であり、また、親水性があるために溶媒中への分散性がよいので光散乱性が抑制されて高画質化に有利であり、また、種々の表面処理が可能であるので分散性の改良や静電特性の改良に対応することができる。
フィラーは、前述のように、材料の耐久性、硬さを向上させるために添加されるが、本発明の画像形成装置において、像担持体の表面から5μmの領域でフィラーの体積存在比率が4%未満の場合は、その効果が十分ではない。像担持体表面に露出しているフィラーの粒子とトナー粒子との接触面積が十分でないためと考えられる。逆に、同領域のフィラーの体積存在比率が20%を超えると、必然的にバインダ樹脂の含有量が小さくなるので、最表層の機械的強度が弱くなり、耐摩耗性が低下してしまう。
なお、フィラーの体積存在比率は、以下のように測定した。感光体断面をFIB(収束イオンビーム、FEI社製Quanta2003D)あるいはウルトラミクロトーム(ライカ製RM2265)を用いて厚さ200nmの超薄膜切片を作成し、TEMにより観察し、画像処理ソフト(ニレコ社製画像処理解析装置 Luzex AP、Adobe製Photoshop6.0等)で解析し、感光体表面からの領域におけるフィラーの体積存在比率を算出した。
外添剤がフィルミングの発生に大きく寄与していることがわかっていたため、特に外添剤に関わる特性に着目した。そこで、本発明では、フィルミング性とクリーニング性を両立させるために、トナー中の添加剤遊離量を制御することにした。具体的には、トナーに水中で超音波ホモジナイザーによりストレスを与え、添加剤を遊離させ、その残存率から付着強度、遊離量を算出する。測定者、環境による処理のバラツキを少なくする条件を検討し、以下のように測定方法を決定した。
2)手振り30回で攪拌後、超音波ホモジナイザーを用いて20Wで1分間分散させる。
超音波条件
振動時間:60秒連続、振幅:20W(39%)、振動開始温度:23±1.5℃
3)分散液を1μmφのフィルターで吸引ろ過し、遊離した添加剤を除去後、トナー粒子を乾燥させる。
4)添加剤除去前後のトナーの添加剤量を蛍光X線法で定量し、添加剤残存率を付着強度として評価する。
遊離外添剤量が7%以下では、外添剤が遊離しにくく、外添剤が感光体のクリーニング時にダム効果の発生が阻害され、クリーニング性が悪化する。50%以上では、外添剤が遊離しすぎて遊離外添剤が感光体フィルミングの原因として作用して、フィルミングの低減が十分ではない。
したがって、感光体表面に付着して生ずるフィルミング性とクリーニングブレードの先端にとどまってトナーのすり抜けを防止するクリーニング性との双方に対応するために、遊離外添剤量は7〜50%の範囲とする。
像担持体表面のクリーンニング方式としては、回転ブラシ方式、ブレード方式、吸引方式等があるが、ブレード方式が簡単な構造で、効率よいため、広く実用されている。このようなブレード方式のクリーニング装置では、クリーニングブレードはエラストマ等のゴム材を含む弾性部材から構成されており、本発明ではこのエラストマ性のクリーニングブレードを像担持体に摺擦して像担持体表面上のトナーを除去する。
また、本発明のクリーニング手段はウレタン性のクリーニングブレードであることを特徴とする。ウレタンゴムは、効果的なトナークリーニング性と環境による形状変化の少なさ、および感光体への傷等ダメージの少なさ、並びに、ブレード条件(圧、角度等)の調整幅の広さ、さらにブレードの削れ等の耐摩耗性の高さ、経時クリーニング案定性、等の理由から、最も好ましく用いられる。
ポリウレタンは、よく知られているようにイソシアネート化合物とポリオール化合物との反応によって得られるが、本発明においては公知の原料がすべて使用できる。
従用されるイソシアネート化合物の具体例としては、トリレンジイソシアネート、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリジンジイソシアネート、キシ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、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等が挙げられる。
また、ポリオール化合物としては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、アクリルポリオール、エポキシポリオール等が挙げられ、例えばアクリルポリオールを構成する原料モノマーとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸n−ヘキシル、メタクリル酸ラウリル、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、グリシジルメタクリレート、スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、アクリロニトリル等が挙げられる。
ビッカース硬度が20.6未満の場合は、像担持体表面が摩耗により耐久性不十分となり、画像ボケ、濃度不安定等の画像不良が発生する。ビッカース硬度が50.0を超える場合は、前述したように、表面が削れにくくなることによりフィルミングが問題となり、画像ボケ、濃度不良、カブリ等の問題が発生する。
フィラーのJISP8148の白色度が60未満の場合は、像担持体表面が硬度不足となり、上記と同様に画像ボケ、濃度不安定等の画像不良が発生する。逆にJISP8148の白色度が100を超える場合は、フィルミングが問題となり、画像ボケ、濃度不良、カブリ等の問題が発生する。
個数平均粒径が100nm未満の場合は、像担持体の最表面層の硬度が十分に上がらず、上記と同様に画像ボケ、濃度不安定等の画像不良が発生する。個数平均粒径が500nmを超える場合は、逆にフィルミングが問題となり、画像ボケ、濃度不良、カブリ等の問題が発生する。
平均粒径を80nm未満では、熱的又は機械的衝撃に弱く、また、500nmを越えると、トナー表面を他の部材と接触するのを阻害するために、定着性が低下する。また、トナーの流動性の低下が著しい。したがって、クリーニング性の向上効果を維持しつつ、フィルミング防止を図るためには、外添剤としてこの微粒子の一次粒子径は、80〜500nmの範囲であることが好ましい。
一方、前述の無機微粒子に加え、トナーの流動性を効果的に付与する目的で個数平均粒径10〜20nmの無機微粒子を少なくとも1種類以上含むことがなお好ましい。個数平均粒径10〜20nmの無機微粒子は、フィルミング防止とトナーの流動性付与の両立の点から好ましく、個数平均粒径10nm未満であると流動性は良好となるが、現像プロセスにおけるストレスでのトナー母体への埋め込みが発生して、トナー粒子の非静電的付着力が増加し、感光体へのフィルミングが悪化するために好ましくない。また、個数平均粒径20nm以上では、トナー表面に付着し接触面積を低下させることで流動性を付与するには、十分その機能を発揮せずに好ましくない。
本発明におけるフィラー、無機微粒子の粒径測定は以下のように行った。無機微粒子を、TEM(透過型電子顕微鏡、日立製H−9000NAR)により観察し、無作為に100粒子を選択し、画像処理ソフト(ニコレ社画像解析装置 Luzex AP)により粒径を算出し、個数平均粒径を求めた。
このために、本発明の画像形成装置では、トナーの外添剤は、ほぼ真球形状を有し、単分散状態にあることを特徴とする。
小粒径のトナーを用いることで、潜像に対して緻密にトナーを付着させることができる。しかしながら、本発明の範囲よりも体積平均粒径が小さい場合、二成分現像剤では現像装置における長期の攪拌において磁性キャリアの表面にトナーが融着し、磁性キャリアの帯電能力を低下させ、一成分現像剤として用いた場合には、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化する為のブレード等の部材へのトナーの融着を発生させやすくなる。逆に、トナーの体積平均粒径が本発明の範囲よりも大きい場合には、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなると共に、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒径の変動が大きくなる場合が多い。
また、粒径分布を狭くすることで、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、転写率を高くすることができる。しかしながら、Dv/Dnが1.40を超えると、帯電量分布が広くなり、解像力も低下するため好ましくない。
なお、トナーの平均粒径及び粒度分布は、コールターカウンターTA−II、コールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)を用いて測定することができる。本発明においてはコールターカウンターTA−II型を用い個数分布、体積分布を出力するインターフェイス(日科技研社製)及びパーソナルコンピュータ(PC9801:NEC社製)に接続し、測定した。測定方法は以下の通りである。先ず、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ホン酸塩)を、0.1〜5mL加える。ここで、電解液とは、1級塩化ナトリウムを用いて、約1%NaCl水溶液を調製したもので、ISOTON R−II(コールターサイエンティフィックジャパン社製)を使用した。これに更に測定試料を2〜20mg加え、電解液中に懸濁させて、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行った。前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、前記試料中のトナー粒子の体積及び個数をチャンネルごとに測定して、トナーの体積分布と個数分布とを算出する。得られた粒径分布から、トナーの体積平均粒径(Dv)、個数平均粒径(Dn)、及びその比(Dv/Dn)を求めることができる。
測定するチャンネルとしては、2.00〜2.52μm;2.52〜3.17μm;3.17〜4.00μm;4.00〜5.04μm;5.04〜6.35μm;6.35〜8.00μm;8.00〜10.08μm;10.08〜12.70μm;12.70〜16.00μm;16.00〜20.20μm;20.20〜25.40μm;25.40〜32.00μm;32.00〜40.30μmの13チャンネルを用いて、粒径2.00〜40.30μmの粒子を対象とした。
図1は、形状係数SF−1、形状係数SF−2を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数SF−1は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式(1)で表される。トナーを2次元平面に投影してできる形状の最大長MXLNGの二乗を図形面積AREAで除して、100π/4を乗じた値である。
SF−1={(MXLNG)2/AREA}×(100π/4) ・・・式(1)
SF−1の値が100の場合トナーの形状は真球となり、SF−1の値が大きくなるほど不定形になる。
また、形状係数SF−2は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式(2)で表される。トナーを2次元平面に投影してできる図形の周長PERIの二乗を図形面積AREAで除して、100π/4を乗じた値である。
SF−2={(PERI)2/AREA}×(100π/4) ・・・式(2)
SF−2の値が100の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、SF−2の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
なお、形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡(S−800:日立製作所製)でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置(LUSEX3:ニレコ社製)に導入して解析して計算した。
粉砕系の一例としては、少なくとも結着剤樹脂、帯電制御剤および着色剤を含む原材料を機械的に混合する工程と、溶融混練する工程と、粉砕する工程と、分級する工程とを有するトナーの製造方法が適用できる。また、着色剤の分散性を向上させるために着色剤をマスターバッチ処理後、他の原材料と混合し、次工程へ処理しても良い。
機械的に混合する混合工程は、回転させる羽による通常の混合機などを用いて通常の条件で行えばよく、特に制限はない。以上の混合工程が終了したら、次いで混合物を混練機に仕込んで溶融混練する。溶融混練機としては、一軸、二軸の連続混練機や、ロールミルによるバッチ式混練機を用いることができる。トナーを混練する具体的な装置としては、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・ニーダ等が好適に用いられる。以上により得られた溶融混練物は冷却した後粉砕されるが、粉砕は、例えば、ハンマーミルやロートプレックス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の微粉砕機などを使用することができる。粉砕は、平均粒径が3〜15μmになるように行うのが望ましい。
さらに、粉砕物は風力式分級機等により、2.5〜20μmに粒度調整される。次いで、外添剤のトナー粒子へ外添が行われるが、トナー粒子と外添剤をミキサー類を用い混合・攪拌することにより外添剤が解砕されながらトナー粒子表面に被覆される。
(ポリエステル樹脂)
多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の重縮合物で、多価アルコール化合物(PO)としては、2価アルコール(DIO)および3価以上の多価アルコール(TO)が挙げられ、(DIO)単独、または(DIO)と少量の(TO)との混合物が好ましい。2価アルコール(DIO)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価以上の多価アルコール(TO)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。
多価カルボン酸(PC)としては、2価カルボン酸(DIC)および3価以上の多価カルボン酸(TC)が挙げられ、(DIC)単独、および(DIC)と少量の(TC)との混合物が好ましい。2価カルボン酸(DIC)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価以上の多価カルボン酸(TC)としては、炭素数9〜20の芳香族多価カルボン酸(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、多価カルボン酸(PC)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)を用いて多価アルコール(PO)と反応させてもよい。
多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)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。
本発明に係るトナーはバインダ樹脂として変性ポリエステル(i)を含有しても良い。変性ポリエステル(i)としては、ポリエステル樹脂中にエステル結合以外の結合基が存在したり、またポリエステル樹脂中に構成の異なる樹脂成分が共有結合、イオン結合などで結合した状態をさす。具体的には、ポリエステル末端に、カルボン酸基、水酸基と反応するイソシアネート基などの官能基を導入し、さらに活性水素含有化合物と反応させ、ポリエステル末端を変性したものを指す。
変性ポリエステル(i)としては、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)とアミン類(B)との反応により得られるウレア変性ポリエステルなどが挙げられる。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、多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の重縮合物で、かつ活性水素基を有するポリエステルを、さらに多価イソシアネート化合物(PIC)と反応させたものなどが挙げられる。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及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。
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)中の1分子当たりに含有され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、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。
2価アミン化合物(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価以上の多価アミン化合物(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、オキサゾリジ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。
また、ウレア変性ポリエステル中には、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。
変性ポリエステル(i)を得るためのポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)との架橋及び/又は伸長反応には、必要により反応停止剤を用い、得られる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。反応停止剤としては、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。
本発明のトナーに使用できる有彩色の着色剤としては公知の染料及び顔料が全て使用できるが、特に本発明のトナーに使用できる分子量の低い、または結晶性の低い有機顔料や染料として、例えば、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、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、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、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及びそれらの混合物が使用できる。使用量は一般にバインダー樹脂100重量部に対し0.1〜15重量部である。本発明では、これらの着色剤を単独、もしくは2つ以上混ぜて、本発明のトナーの色となるように調色する。これらの中でもシアントナーの着色剤としては、C.I.Pigment Blue 15、C.I.Pigment Blue 15−1、C.I.Pigment Blue 15−2、C.I.Pigment Blue 15−3、C.I.Pigment Blue 15−4等を本発明のトナーに好適に用いることができ、特にC.I.Pigment Blue 15−3が好ましい。
マゼンタトナーの着色剤は、C.I.Pigment Red 57−1、C.I.Pigment Violet 19、C.I.Pigment Red 122、C.I.Pigment Red 146、C.I.Pigment Red 147、C.I.Pigment Red 176、C.I.Pigment Red 184、C.I.Pigment Red 185、C.I.Pigment Red 269等を本発明のトナーに好適に用いることができ、中でもC.I.Pigment Red 57−1、C.I.Pigment Red 122C.I.Pigment Red 269が好ましい。イエロートナーの着色剤として、C.I.Pigment Yellow 185、C.I.Pigment Yellow 74、C.I.Pigment Yellow 93、C.I.Pigment Yellow 128、C.I.Pigment Yellow 155、C.I.Pigment Yellow 180等を本発明のトナーに好適に用いることができ、中でもYellow 155、C.I.Pigment Yellow 180、C.I.Pigment Yellow 185が好ましい。
離型剤としては、融点が50〜120℃の低融点のワックスが、バインダ樹脂との分散の中でより離型剤として効果的に定着ローラとトナー界面との間で働き、これにより定着ローラにオイルの如き離型剤を塗布することなく高温オフセットに対し効果を示す。このようなワックス成分としては、以下のものが挙げられる。ロウ類及びワックス類としては、カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス、ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス、オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス、及びおよびパラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス等が挙げられる。また、これら天然ワックスの外に、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス、エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス等が挙げられる。さらに、12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド及び、低分子量の結晶性高分子樹脂である、ポリ−n−ステアリルメタクリレート、ポリ−n−ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体(例えば、n−ステアリルアクリレート−エチルメタクリレートの共重合体等)等、側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子等も用いることができる。これらの中でも、離型剤の分散性を良好にする観点から、特に脱遊離脂肪酸型カルナバワックス、モンタンワックス、及び酸化ライスワックスを単独又は組み合わせて使用するのが好ましく、中でも、微結晶のもので酸価が5以下のカルナウバワックス、微結晶のもので酸価が5〜14のモンタンワックスが好ましい。
荷電制御剤としては公知のものが使用でき、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、4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)、4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)、4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ーPR、4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(日本カーリット社製)、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、4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。このうち、特にトナーを負極性に制御する物質が好ましく使用される。
荷電制御剤の使用量は、バインダ樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくはバインダ樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の範囲で用いられる。好ましくは、0.2〜5重量部の範囲がよい。10重量部を超える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、荷電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電気的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。
1)着色剤、未変性ポリエステル、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、離型剤を有機溶媒中に分散させトナー材料液を作る。
とくに、離型剤としてのワックスを有機溶媒中で溶解させて、ここで、撹拌して離型剤粒子を形成する。このときの撹拌で、離型剤粒子径を制御することができる。これを結着樹脂等と有機溶媒に投入する。
水系媒体は、水単独でも良いし、アルコール(メタノール、イソプロピルアルコール、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)などの有機溶媒を含むものであってもよい。
トナー材料液100重量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材料液の分散状態が悪く、所定の粒径のトナーが得られない。20000重量部を超えると経済的でない。
界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどのアニオン性界面活性剤、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4級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤、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−129(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−102(ダイキン工業社製)、メガファックF−110、F−120、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、103、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、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等の無機化合物分散剤も用いることができる。
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。この中でも、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。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40〜98℃である。
この反応は、分子鎖の架橋及び/又は伸長を伴う。反応時間は、ポリエステルプレポリマー(A)の有するイソシアネート基構造とアミン類(B)との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。
有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に層流の攪拌状態で昇温し、一定の温度域で強い攪拌を与えた後、脱溶媒を行うことで紡錘形のトナー母体粒子が作製できる。また、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗するなどの方法によって、トナー母体粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。
荷電制御剤の打ち込み、及び無機微粒子の外添は、ミキサー等を用いた公知の方法によって行われる。
これにより、小粒径であって、粒径分布のシャープなトナーを容易に得ることができる。さらに、有機溶媒を除去する工程で強い攪拌を与えることで、真球状からラクビーボール状の間の形状を制御することができ、さらに、表面のモフォロジーも滑らかなものから梅干形状の間で制御することができる。
以下、上記説明した像担持体およびトナーを用いる画像形成装置の構成について説明する。
本発明における転写システムの中間転写体の1実施形態について説明する。像担持体としての感光体ドラム(以下、感光体という)10の回りには、帯電装置としての帯電ローラ20、露光装置30、クリーニングブレードを有するクリーニング装置60、除電装置としての除電ランプ70、現像装置40、中間転写体としての中間転写体50とが配設されている。該中間転写体50は、複数の懸架ローラ51によって懸架され、図示しないモータ等の駆動手段により矢印方向に無端状に走行するように構成されている。この該懸架ローラ51の一部は、中間転写体へ転写バイアスを供給する転写バイアスローラとしての役目を兼ねており、図示しない電源から所定の転写バイアス電圧が印加される。また、該中間転写体50のクリーニングブレードを有するクリーニング装置90も配設されている。また、該中間転写体50に対向し、最終転写材としての転写紙100に現像像を転写するための転写手段として転写ローラ80が配設され、該転写ローラ80は図示しない電源装置により転写バイアスを供給される。そして、上記中間転写体50の周りには、電荷付与手段としてのコロナ帯電器52が設けられている。
なお、本実施形態に係る画像形成装置の装置構成としては、図2に示すような装置構成以外にも、図3に示すように、各色の現像ユニットを1つの感光体40の回りに併設した装置構成であってもよい。
中間転写体の材質は特に制限されず、公知の材料が全て使用できる。その一例を以下に示す。(1)ヤング率(引張弾性率)の高い材料を単層ベルトとして用いたものであり、PC(ポリカーボネート)、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)、PAT(ポリアルキレンテレフタレート)、PC(ポリカーボネート)/PAT(ポリアルキレンテレフタレート)のブレンド材料、ETFE(エチレンテトラフロロエチレン共重合体)/PC、ETFE/PAT、PC/PATのブレンド材料、カーボンブラック分散の熱硬化性ポリイミド等。これらヤング率の高い単層ベルトは画像形成時の応力に対する変形量が少なく、特にカラー画像形成時にレジズレを生じにくいとの利点を有している。(2)上記のヤング率の高いベルトを基層とし、その外周上に表面層または中間層を付与した2〜3層構成のベルトであり、これら2〜3層構成のベルトは単層ベルトの硬さに起因し発生するライン画像の中抜けを防止しうる性能を有している。(3)ゴムおよびエラストマーを用いたヤング率の比較的低いベルトであり、これらのベルトは、その柔らかさによりライン画像の中抜けが殆ど生じない利点を有している。また、ベルトの幅を駆動ロールおよび張架ロールより大きくし、ロールより突出したベルト耳部の弾力性を利用して蛇行を防止するので、リブや蛇行防止装置を必要とせず低コストを実現できる。
中間転写ベルトは、従来からフッ素系樹脂、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、近年ベルトの全層や、ベルトの一部を弾性部材にした弾性ベルトが使用されてきている。
本発明で使われる帯電部材の形状としてはローラーの他にも、磁気ブラシ、ファーブラシ等、どのような形態をとってもよく、画像形成装置の仕様や形態にあわせて選択可能である。磁気ブラシを用いる場合、磁気ブラシは例えばZn−Cuフェライト等、各種フェライト粒子を帯電部材として用い、これを支持させるための非磁性の導電スリーブ、これに内包されるマグネットロールによって構成される。また、ファーブラシを用いる場合、例えば、ファーブラシの材質としては、カーボン、硫化銅、金属または金属酸化物により導電処理されたファーを用い、これを金属や他の導電処理された芯金に巻き付けたり張り付けたりすることで帯電装置とする。
図4は、本発明のタンデム型カラー画像形成装置の構成を示す概略図である。
タンデム型の画像形成装置には、図4に示すように、各感光体1上の画像を転写装置2により、シート搬送ベルト3で搬送するシートsに順次転写する直接転写方式のものと、図7に示すように、各感光体1上の画像を1次転写装置2によりいったん中間転写体4に順次転写して後、その中間転写体4上の画像を2次転写装置5によりシートsに一括転写する間接転写方式のものとがある。転写装置5は転写搬送ベルトであるが,ローラ形状も方式もある。
直接転写方式のものと、間接転写方式のものとを比較すると、前者は、感光体1を並べたタンデム型画像形成装置Tの上流側に給紙装置6を、下流側に定着装置7を配置しなければならず、シート搬送方向に大型化する欠点がある。これに対し後者は、2次転写位置を比較的自由に設置することができる。給紙装置6、および定着装置7をタンデム型画像形成装置Tと重ねて配置することができ、小型化が可能となる利点がある。
以上のようなことから、最近は、タンデム型画像形成装置の中の、特に間接転写方式のものが注目されてきている。図7は、本発明のタンデム型カラー画像形成装置であって、中間転写体を有する画像形成装置の構成を示す概略図である。
そして、この種のカラー画像形成装置では、図5に示すように、1次転写後に感光体1上に残留する転写残トナーを、感光体クリーニング装置8で除去して感光体1表面をクリーニングし、再度の画像形成に備えていた。また、2次転写後に中間転写体4上に残留する転写残トナーを、中間転写体クリーニング装置9で除去して中間転写体4表面をクリーニングし、再度の画像形成に備えていた。
そして、図6に示すとおり、図示例では3つの支持ローラ14,15,16に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能とする。
この図示例では、3つのなかで第2の支持ローラ15の左に、画像転写後に中間転写体10上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置17を設ける。
また、3つのなかで第1の支持ローラ14と第2の支持ローラ15間に張り渡した中間転写体10上には、その搬送方向に沿って、イエロー,シアン,マゼンタ,ブラックの4つの画像形成手段18を横に並べて配置してタンデム画像形成装置20を構成する。
そのタンデム画像形成装置20の上には、図6に示すように、更に露光装置21を設ける。一方、中間転写体10を挟んでタンデム画像形成装置20と反対の側には、2次転写装置22を備える。2次転写装置22は、図示例では、2つのローラ23間に、無端ベルトである2次転写ベルト24を掛け渡して構成し、中間転写体10を介して第3の支持ローラ16に押し当てて配置し、中間転写体10上の画像をシートに転写する。
上述した2次転写装置22には、画像転写後のシートをこの定着装置25へと搬送するシート搬送機能も備えてなる。もちろん、2次転写装置22として、転写ローラや非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、このシート搬送機能を併せて備えることは難しくなる。
なお、図示例では、このような2次転写装置22および定着装置25の下に、上述したタンデム画像形成装置20と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置28を備える。
そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置400に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス32上へと移動して後、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300を駆動し、第1走行体33および第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更に反射して第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、原稿内容を読み取る。
また、不図示のスタートスイッチを押すと、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、中間転写体10を回転搬送する。同時に、個々の画像形成手段18でその感光体40を回転して各感光体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、中間転写体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体10上に合成カラー画像を形成する。
そして、中間転写体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、中間転写体10と2次転写装置22との間にシートを送り込み、2次転写装置22で転写してシート上にカラー画像を記録する。
画像転写後のシートは、2次転写装置22で搬送して定着装置25へと送り込み、定着装置25で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切換爪55で切り換えて排出ローラ56で排出し、排紙トレイ57上にスタックする。または、切換爪55で切り換えてシート反転装置28に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ56で排紙トレイ57上に排出する。
ここで、レジストローラ49は一般的には接地されて使用されることが多いが、シートの紙粉除去のためにバイアスを印加することも可能である。
本発明のクリーニング装置は、クリーニングブレードの像担持体に対する当接角が15〜40°のカウンター方式であることを特徴とする。
図7は、クリーニングブレードの当接条件を示す概略図である。クリーニングブレード8a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。像担持体1に対する当接圧が小さくてもクリーニング性が高く、像担持体1の摩耗が少ない。
クリーニングブレード8aの当接角は、当接位置の接線から15〜40°の範囲であることが好ましい。当接角度が15°未満ではトナーのすり抜けによるクリーニング不良が発生しやすく、40°を越えるとクリーニング時にブレードまくれが生じることがある。
当接圧が5g/cm2未満では2μm未満のトナーのクリーニングが困難であり、50g/cm2を越えるとクリーニングブレード8a先端がめくれたりやバウンディングが生じやすくなり、ビビリ等のクリーニング不良が生じやすくなって、クリーニング性が低下する。
図8は、本発明のプロセスカートリッジを備えるタンデム型間接転写方式の画像形成装置の全体構成を示す概略図である。
上述したタンデム画像形成装置20において、個々の画像形成手段18は、詳しくは、例えば図8に示すように、ドラム状の感光体40のまわりに、帯電装置60、現像装置61、1次転写装置62、感光体クリーニング装置63、除電装置64等を備えてある。図8に記載された符号について説明すると65は現像スリーブ上現像剤、68は撹拌パドル、69は仕切り板、71はトナー濃度センサー、72は現像スリーブ、73はドクター、75はクリーニングブレード、76はクリーニングブラシ、77はクリーニングローラー、78はクリーニングブレード、79はトナー排出オーガー、80は駆動装置である。
(添加剤遊離量の測定)
トナーを水中で超音波ホモジナイザーによりストレスを与え、添加剤を遊離させ、その残存率から付着強度、遊離量を算出する。測定者、環境による処理のバラツキを少なくする条件を検討し、以下のように測定方法を決定した。
1)界面活性剤としてドライウェル0.5mL、電解液としてアイソトン100mLの混合液にトナー4gを加えて手振り50回でよく混ぜ、1時間以上静地する。
2)手振り30回で攪拌後、超音波ホモジナイザーを用いて20Wで1分間分散させる。
超音波条件 振動時間:60秒連続、振幅:20W(39%)、振動開始温度:23±1.5℃
3)分散液を1μmφのフィルターで吸引ろ過し、遊離した添加剤を除去後、トナーを乾燥させる。
4)添加剤除去前後のトナーの添加剤量を蛍光X線法で定量し、添加剤遊離率(添加剤遊離量)として評価する。
像担持体のビッカース硬度は微小表面硬度計を用いて以下の条件で測定した。
測定機 : 島津製作所社製微小表面硬度計DUH201
試験方法 : 負荷除荷繰り返し(1回)試験
試験回数 : 7回(弾性変化率の最大及び最小のデータはカットする。)
圧子 : ベルコビッチ圧子(三角錐115圧子)
最大荷重 : 1g
負荷除荷スピード : 0.0143g/sec(設定値10)
保持時間 : 5sec
(特性値の説明)
最大変位(D1) … 最大負荷時(1.00g)の押し込み深さ
塑性変位(D2) … 除荷時(0g)の押し込み深さ
弾性変位 … 最大変位と塑性変位の差
DHT115−1 … D1と最大荷重より求められたダイナミック硬度
DHT115−2 … D2と最大荷重より求められたダイナミック硬度
弾性変化率 … (D1−D2)/D1×100
今回ビッカース硬度として、DHT115−1ダイナミック硬度値を用いた。
フィラー白色度は、拡散照明方式(JISP 8148)を用いて評価した。
(外添剤、フィラーの粒径、形状、付着状態評価)
TEM(透過型電子顕微鏡、日立製 H−9000NAR)、FE−SEM(走査型電子顕微鏡、日立製 S−4800)等を用いて評価した。
アルミニウムシリンダー上に下記組成の下引き層塗工液、電荷発生層塗工液、および電荷輸送層塗工液を、浸漬塗工により順次塗布、乾燥して、3.5μmの下引き層、0.2μmの電荷発生層、23μmの電荷輸送層を形成した。
(下引き層塗工液)
二酸化チタン粉末 400部
メラミン樹脂 65部
アルキッド樹脂 120部
2−ブタノン 400部
(電荷発生層塗工液)
ポリビニルブチラール 5部
下記構造式のビスアゾ顔料 12部
シクロヘキサノン 400部
(電荷輸送層塗工液)
ポリカーボネート(Zポリカ、帝人化成社製) 10部
下記構造式の電荷輸送物質(Ip:5.4eV) 10部
続いて、電荷輸送層上に下記組成の保護層塗工液をスプレー塗工によって5μmの保護層を形成し、電子写真感光体1を作製した。
α−アルミナ(平均一次粒径:0.3μm、比抵抗1010Ω・cm以上、pH8〜9、「スミコランダムAA-03」住友化学工業製) 4部
ポリエステル樹脂(酸価約35mgKOH/g) 0.8部
[化2]の構造式の電荷輸送物質 4部
ポリカーボネート(Zポリカ、帝人化成社製) 6部
テトラヒドロフラン 220部
シクロヘキサノン 80部
上記を、アルミナボールを用いたボールミルによって16時間分散した後、保護層塗工液1として用いた。
電子写真感光体1において、以下の保護層塗工液2を用いた以外は、電子写真感光体1と同様に作成した。
(保護層塗工液2)
α−アルミナ(平均一次粒径:0.3μm、比抵抗1010Ω・cm以上、pH8〜9、「スミコランダムAA−03」住友化学工業製) 3部
アクリル樹脂(酸価約65mgKOH/g、「ダイヤナールBR−605」 三菱レイヨン製) 0.2部
[化2]の構造式の電荷輸送物質 4部
ポリカーボネート(Zポリカ、帝人化成社製) 6部
テトラヒドロフラン 220部
シクロヘキサノン 80部
上記を、アルミナボールを用いたボールミルによって13時間分散した後、保護層塗工液2として用いた。
電子写真感光体1において、以下の保護層塗工液3を用いた以外は、電子写真感光体1と同様に作成した。
(保護層塗工液3)
α−アルミナ(平均一次粒径約0.2μm、「AKP−50」住友化学工業製) 5部
ポリエステル樹脂(酸価約35mgKOH/g) 0.8部
[化2]の構造式の電荷輸送物質 4部
ポリカーボネート(Zポリカ、帝人化成社製) 6部
テトラヒドロフラン 220部
シクロヘキサノン 80部
上記を、アルミナボールを用いたボールミルによって12時間分散した後、保護層塗工液3として用いた。
電子写真感光体1において、以下の保護層塗工液4を用いた以外は、電子写真感光体1と同様に作成した。
(保護層塗工液4)
酸化チタン(平均一次粒径約0.3μm、比抵抗1010Ω・cm以上、pH6〜7、3部
ポリエステル樹脂(酸価約35mgKOH/g) 0.8部
[化2]の構造式の電荷輸送物質 4部
ポリカーボネート(Zポリカ、帝人化成社製) 6部
テトラヒドロフラン 220部
シクロヘキサノン 80部
上記を、アルミナボールを用いたボールミルによって12時間分散した後、保護層塗工液3として用いた。
電子写真感光体1において、以下の保護層塗工液5を用いた以外は、電子写真感光体1と同様に作成した。
(保護層塗工液5)
酸化チタン(平均一次粒径約0.3μm、比抵抗1010Ω・cm以上、pH6〜7、2部
ポリエステル樹脂(酸価約35mgKOH/g) 0.8部
[化2]の構造式の電荷輸送物質 4部
ポリカーボネート(Zポリカ、帝人化成社製) 6部
テトラヒドロフラン 220部
シクロヘキサノン 80部
上記を、アルミナボールを用いたボールミルによって8時間分散した後、保護層塗工液3として用いた。
電子写真感光体1において、以下の保護層塗工液6を用いた以外は、電子写真感光体1と同様に作成した。
(保護層塗工液6)
α−アルミナ(平均一次粒径:0.3μm、比抵抗1010Ω・cm以上、pH8〜9、「スミコランダムAA-03」住友化学工業製) 8部
ポリエステル樹脂(酸価約35mgKOH/g) 0.8部
[化2]の構造式の電荷輸送物質 4部
ポリカーボネート(Zポリカ、帝人化成社製) 6部
テトラヒドロフラン 220部
シクロヘキサノン 80部
上記を、アルミナボールを用いたボールミルによって16時間分散した後、保護層塗工液1として用いた。
2成分系現像剤で画像評価する場合は、以下のように、シリコーン樹脂により0.5μmの平均厚さでコーティングされた平均粒径35μmのフェライトキャリアを用い、キャリア100重量部に対し各色トナー7重量部を容器が転動して攪拌される型式のターブラーミキサーを用いて均一混合し帯電させて、現像剤を作成した。
(キャリアの製造)
・芯材 Mnフェライト粒子(重量平均径:35μm) 5000部
・コート材
トルエン 450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部
アミノシランSH6020(東レ・ダウコーニング・シリコーン製) 8部
カーボンブラック 10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。得られた塗布物を電気炉で180℃、2時間焼成し上記キャリアを得た。
本発明に用いる外添剤は以下のように製造した。
(外添剤1)
バーナーの中心部に設けたスラリー噴霧用ニ流体ノズルの中心部から、金属シリコン粉末(平均粒径6.7μm)50質量部と水50質量部からなるスラリーを火炎中(温度約1800℃)に18.0kg/時間の速度で噴射すると共に、その周囲から酸素を供給した。生成した球状シリカ粉末をブロワーによって捕集ラインへ空気輸送し、バグフィルターで捕集した。球状シリカ粉末250gを振動流動層に仕込み、吸引ブロワーにより循環させた空気で流動化させながら水3.2gを噴霧して5分間流動混合させた後、シランカップリング剤であるHMDS(ヘキサメチルジシラザン)4.9gを噴霧し、30分間流動混合し外添剤1を得た。
(外添剤2)
メタノール600質量部、水46質量部、28%アンモニア水55質量部を添加して混合した。この溶液を35℃に調整し攪拌しながらテトラメトキシシラン1300質量部および7.2%アンモニア水470質量部を同時に添加開始し、前者は7時間、そして後者は3時間かけて滴下した。テトラメトキシシラン滴下後も0.5時間攪拌を続け加水分解を行いシリカ微粒子の懸濁液を得た。得られた懸濁液に室温でヘキサメチルジシラザン550質量部を添加し55℃に加熱し3時間反応させシリカ微粒子をトリメチルシリル化した。これにより、外添剤2が得られた。
〜有機微粒子エマルションの合成〜
製造例1
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業製)11部、メタクリル酸166部、アクリル酸ブチル110部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、3800回転/分で30分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し3時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、70℃で5時間熟成してビニル系樹脂(メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液1]を得た。[微粒子分散液1]をLA−920で測定した体積平均粒径は、75nmであった。[微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のTgは60℃であり、重量平均分子量は11万であった。
〜水相の調整〜
製造例2
水990部、[微粒子分散液1]83部、ドデシルジフェニルェーテルジスルホン酸ナトリウムの48.3%水溶液(エレミノールMON−7):三洋化成工業製)37部、酢酸エチル90部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とする。
〜低分子ポリエステルの合成〜
製造例3
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物229部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物529部、テレフタル酸208部、アジピン酸46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7時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時聞反応した後、反応容器に無水トリメリット酸44部を入れ、180℃、常圧で3時間反応し、[低分子ポリエステル1]を得た。[低分子ポリエステル1]は、数平均分子量2300、重量平均分子量6700、Tg43℃、酸価25であった。
製造例4
冷却管、撹拌機および窒索導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22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7時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応した[中間体ポリエステル1]を得た。[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2200、重量平均分子量9700、Tg54℃、酸価0.5、水酸基価52であった。
次に、冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、[中間体ポリエステル1]410部、イソホロンジイソシアネート89部、酢酸エチル500部を入れ100℃で5時間反応し、[プレポリマー1]を得た。[プレポリマー1]の遊離イソシアネート重量%は、1.53%であった。
〜ケチミンの合成〜
製造例5
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4時間半反応を行い、[ケチミン化合物1]を得た。[ケチミン化合物1]のアミン価は417であった。
〜マスターバッチ(MB)の合成〜
製造例6
水600部、Pigment Blue 15:3 含水ケーキ(固形分50%)、ポリエステル樹脂1200部を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で混合し、混合物を2本ロールを用いて120℃で45分間混練後、圧延冷却しパルペライザーで粉砕、[マスターバッチ1]を得た。
製造例7
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[低分子ポリエステル1]378部、カルナバWAX100部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液1]を得た。
[原料溶解液1]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、顔料、WAXの分散を行った。次いで、[低分子ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1324部加え、上記条件のビーズミルで2パスし、[顔料・WAX分散液1]を得た。[顔料・WAX分散液1]の固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
〜乳化⇒脱溶剤〜
製造例8
[顔料・WAX分散液1]749部、[プレポリマー1]を115部、[ケチミン化合物1]2.9部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで2分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで25分間混合し[乳化スラリー1]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で7時間熟成を行い、[分散スラリー1]を得た。
製造例9
[分散スラリー1]100部を減圧濾過した後、
(1):濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(2):(1)の濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。
(3):(2)の濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(4):(3)の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行い[濾過ケーキ1]を得た。
[濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥した。
その後フッ素化合物(2)を1wt%濃度で分散させた水溶媒曹中で、トナー母体に対してフッ素化合物(2)が0.1wtになるように混合し、フッ素化合物を付着(結合)させた後、循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥させた後、さらに30℃で10時間棚段にて乾燥させた。その後目開き75μmメッシュで篩い[トナー母体粒子1]を得た。
フッ素化合物(2)
評価に用いた感光体は、電子写真感光体1を用いた。
得られた各種物性は表1、該トナーと該感光体を用いて各種評価した結果は表2に示した。また評価において、クリーニングブレードはウレタンゴムを用いて、当接角25°、当接圧20g/cm2のカウンター方式を用いた。
実施例1において、電子写真感光体1の代わりに電子写真感光体2を用いた以外は実施例1と同様に評価した。得られた各種物性は表1、該トナーと該感光体を用いて各種評価した結果は表2に示した。
実施例1において、電子写真感光体1の代わりに電子写真感光体3を用いた以外は実施例1と同様に評価した。得られた各種物性は表1、該トナーと該感光体を用いて各種評価した結果は表2に示した。
実施例1において、電子写真感光体1の代わりに電子写真感光体4を用いた以外は実施例1と同様に評価した。得られた各種物性は表1、該トナーと該感光体を用いて各種評価した結果は表2に示した。
実施例1において、外添剤混合の際のヘンシェルミキサーにおける混合条件を以下のように変更した以外は、実施例1と同様にトナーを製造、評価した。
混合条件は、周速35m/secで、12分間混合、60秒回転停止、その後さらに15分間混合した。得られた各種物性は表1、該トナーを用いて各種評価した結果は表2に示した。
実施例1において、外添剤混合の際のヘンシェルミキサーの混合条件を以下のように変更した以外は、実施例1と同様にトナーを製造、評価した。
混合条件は、周速25m/secで、30秒回転、60秒回転停止、のセットを7回繰り返して混合した。得られた各種物性は表1、該トナーを用いて各種評価した結果は表2に示した。
実施例1において、用いたトナー添加剤を、添加剤2から添加剤1に変更した以外は、実施例1と同様に評価した。
実施例1において〜乳化⇒脱溶剤〜の工程を以下に変更した以外は全く同様にトナーを製造して評価した。得られたトナーの物性は表2、評価結果は表3に示した。
〜乳化⇒脱溶剤〜
[顔料・WAX分散液1]749部、[プレポリマー1]を115部、[ケチミン化合物1]2.9部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で6,000rpmで2分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで10分間混合し[乳化スラリー1]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で5時間脱溶剤した後、45℃で3時間熟成を行い、[分散スラリー1]を得た。
実施例1において、〜乳化⇒脱溶剤〜の工程を以下に変更した以外は全く同様にトナーを製造して評価した。得られたトナーの物性は表2、評価結果は表3に示した。
〜乳化⇒脱溶剤〜
[顔料・WAX分散液1]630部、[プレポリマー1]を120部、[ケチミン化合物1]3.1部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで2分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数11,000rpmで50分間混合し[乳化スラリー1]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で10時間脱溶剤した後、45℃で22時間熟成を行い、[分散スラリー1]を得た。
実施例1における外添剤処方を変更した以外は、実施例1と同様に評価した。得られたトナーの物性は表2、評価結果は表3に示した。
実施例1の[トナー母体粒子]100部、外添剤2を1部、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製 FM20C)にて、混合してトナーを得た。混合条件は、周速30m/sec、30秒回転、60秒回転停止のセットを10回繰り返して混合した。
実施例1において、電子写真感光体1の代わりに電子写真感光体5を用いた以外は実施例1と同様に評価した。得られた各種物性は表1、該トナーと該感光体を用いて各種評価した結果は表2に示した。
[比較例2]
実施例1において、電子写真感光体1の代わりに電子写真感光体6を用いた以外は実施例1と同様に評価した。得られた各種物性は表1、該トナーと該感光体を用いて各種評価した結果は表2に示した。
[比較例3]
実施例1において、外添剤混合の際のヘンシェルミキサーの混合条件を以下のように変更した以外は、実施例1と同様にトナーを製造、評価した。
混合条件は、周速35m/secで、25分間混合、60秒回転停止、その後さらに40分間混合した。得られた各種物性は表1、評価結果は表2に示した。
[比較例4]
実施例1において、外添剤混合の際のヘンシェルミキサーの混合条件を以下のように変更した以外は、実施例1と同様にトナーを製造、評価した。
混合条件は、周速22m/secで、30秒回転、60秒回転停止、のセットを2回繰り返して混合した。得られた各種物性は表1、評価結果は表2に示した。
1)粒径
トナーの粒径は、コールターエレクトロニクス社製の粒度測定器「コールターカウンターTAII」を用い、アパーチャー径100μmで測定した。体積平均粒径および個数平均粒径は上記粒度測定器により求めた。
2)平均円形度E
フロー式粒子像分析装置FPIA−1000(東亜医用電子株式会社製)により平均円形度Eが計測できる。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120mL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0.3mL加え、更に測定試料を0.2g程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約2分間分散処理を行ない、分散液濃度を約5000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。
Ricoh製IPSiO Color8100をオイルレス定着方式に改造してチューニングした評価機を用いて、LL環境(温度10℃、湿度15%)において、5%画像濃度チャートを100枚出力後のクリーニングブレードを通過した感光体上の転写残トナーをスコッチテープ(住友スリーエム(株)製)で白紙に移し、それをX−Rite 938(X−Rite社製)で測定し、ブランクとの差が0.005未満のものを◎、0.005〜0.010のものを○、0.011〜0.02のものを△、0.02を超えるものを×として評価した。
Ricoh製IPSiO Color8100をオイルレス定着方式に改造してチューニングした評価機を用いて、5%画像濃度チャートを40000枚出力後のクリーニング工程を通過した感光体上の転写残トナーをスコッチテープ(住友スリーエム(株)製)で白紙に移し、それをX−Rite 938(X−Rite社製)で測定し、ブランクとの差が0.005未満のものを◎、0.005〜0.010のものを○、0.011〜0.02のものを△、0.02を超えるものを×として評価した。
Ricoh製IPSiO Color8100をオイルレス定着方式に改造してチューニングした評価機を用いて、5%画像濃度チャートを2000枚出力後の感光体に付着した付着成分量を目視により評価した。全く付着がなく良好なものを◎、わずかに曇りの痕跡が観察されるものを○、曇りのスジが確認できるものを△、曇り面積が多いものを×として評価した。
Ricoh製IPSiO Color8100をオイルレス定着方式に改造してチューニングした評価機を用いて、5%画像濃度チャートを2000枚出力後にHH環境(温度90℃、湿度80%)にマシンを設置し、画像を出力して、画像ボケが発生するかを確認した。ボケが全くなく良好なものを◎、少しボケるがほとんど観察できないものを○、わずかにボケるものを△、明確にボケるものを×とした。
Ricoh製IPSiO Color8100をオイルレス定着方式に改造してチューニングした評価機を用いて、各トナーを用いて画像面積率5%チャート連続100000枚出力耐久試験を実施し、そのときの帯電量の変化を評価した。現像剤1gを計量し、ブローオフ法により帯電量変化を求めた。帯電量の変化が5μC/g以下の場合は○、10μC/g以下の場合は△、10μC/gを超える場合は×とした。
リコー製imagio Neo 450を改造してベルト定着方式として、普通紙の転写紙(リコー製 タイプ6200)に0.4±0.1 mg/cm2の付着量におけるベタ画像出力後、画像濃度をX−Rite 938(X−Rite社製)により測定した。画像濃度1.4以上を○、それ未満を×とした。
Ricoh製IPSiO Color8100をオイルレス定着方式に改造してチューニングした評価機を用い、単色で写真画像の出力を行い、粒状性、鮮鋭性の度合を目視にて評価した。良好なものから◎、○、△、×で評価した。◎はオフセット印刷並、○はオフセット印刷よりわずかに悪い程度、△はオフセット印刷よりかなり悪い程度、×は従来の電子写真画像程度で非常に悪い。
温度10℃、湿度15%の環境において、Ricoh製IPSiO Color8100をオイルレス定着方式に改造してチューニングした評価機を用いて、各トナーを用いて画像面積率5%チャート連続100000枚出力耐久試験を実施後の転写紙上地肌部のトナー汚れ度合を目視(ルーペ)にて評価した。良好なものから◎、○、△、×で評価した。◎は、トナー汚れがまったく観察されず良好状態、○は、わずかに汚れが観察される程度で問題とはならい、△は少し汚れが観察される程度、×は許容範囲外で非常に汚れがあり問題となる。
温度40℃、湿度90%の環境において、Ricoh製IPSiO Color8100をオイルレス定着方式に改造してチューニングした評価機を用いて、各トナーを用いて画像面積率5%チャート連続100000枚出力耐久試験を実施後の複写機内のトナー汚染状態を目視にて評価した。◎は、トナー汚れがまったく観察されず良好状態、○は、わずかに汚れが観察される程度で問題とはならない、△は少し汚れが観察される程度、×は許容範囲外で非常に汚れがあり問題となる。
トナーを10gずつ計量し、20mLのガラス容器に入れ、100回ガラス瓶をタッピングした後、温度55℃、湿度80%にセットした恒温槽に24時間放置した後、針入度計で針入度を測定した。また低温低湿(10℃、15%)環境に保存したトナーも同様に針入度を評価し、高温高湿、低温低湿環境で、より針入度が小さい方の値を採用して評価した。良好なものから、◎:20mm以上、○:15mm以上20mm未満、△:10mm以上〜15mm未満、×:10mm未満、とした。
オイルレス定着方式に改造してチューニングした評価機を用いて、60分間紙を出力せずに現像機を攪拌させ現像ストレスを与えた。その後、感光体上に0.4mg/cm2の付着量で現像させた静電像を転写電流15μAにて紙(Type6200、(株)リコー製)に転写後、感光体上の転写残トナーをスコッチテープ(住友スリーエム(株)製)で白紙に移し、それをX−Rite 938(X−Rite社製)で測定し、ブランクとの差が0.005未満のものを◎、0.005〜0.015のものを○、0.016〜0.02のものを△、0.02を超えるものを×として評価した。
オイルレス定着方式に改造してチューニングした評価機を用いて、60分間紙を出力せずに現像機を攪拌させ現像ストレスを与えた。その後、感光体上に0.4mg/cm2の付着量で現像させた静電像を転写電流15μAにて紙(Type6200、(株)リコー製)に転写後、感光体上の転写残トナーをスコッチテープ(住友スリーエム(株)製)で白紙に移した。その転写残画像を目視で観察し、ボソツキ程度が良好で、まったくボソツキ感がないものを◎、少しボソツキがあるがほとんど目立たないものを○、少しボソツキがあるものを△、ボソツキが非常にあり、許容できないレベルを×として評価した。
日立製作所製FE−SEM(S−4200)により測定して得られたトナーのSEM像を300個無作為にサンプリングし、その画像情報をインターフェイスを介してニレコ社製画像解析装置(Luzex AP)に導入し解析を行い求めた。
温度40℃、湿度90%の環境において、Ricoh製IPSiO Color8100をオイルレス定着方式に改造してチューニングした評価機を用いて、各トナー、感光体を用いて画像面積率5%チャート連続100000枚出力耐久試験通紙試験後の膜厚減少量について渦電流式膜厚計(フィシャー社製、フィシャーコープMMS)で測定した。
温度40℃、湿度90%の環境において、Ricoh製IPSiO Color8100をオイルレス定着方式に改造してチューニングした評価機を用いて、各トナー、感光体を用いて画像面積率5%チャート連続100000枚出力耐久試験通紙試験後の感光体表面の傷発生についてレーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製、VK−8500)にて観察して、“目立った傷が無い場合を○”、“顕微鏡観察では傷がみられるものの画像に現れない場合を△”、“画像に現れるような大きく深い傷がある場合を×”とした。
14、15、16 支持ローラ
17 中間転写体クリーニング装置
18 画像形成手段
20 タンデム画像形成部
21 露光装置
22 2次転写装置(転写ローラ)
23 ローラ
24 2次転写ベルト
25 定着装置
25a 定着ヒータ
25b 従動ローラ
25c 駆動ローラ
25d 定着温度センサ
25e 平面基盤
26 定着ベルト(定着フィルム)
27 加圧ローラ
28 シート反転装置
32 コンタクトガラス
33 第1走行体
34 第2走行体
35 結像レンズ
36 読み取りセンサ
40 感光体
41 現像ベルト
42 給紙ローラ
43 ペーパーバンク
44 給紙カセット
45 分離ローラ
46、48 給紙路
47 搬送ローラ
49 レジストローラ
50 給紙ローラ
51 手差しトレイ
52 分離ローラ
53 手差し給紙路
55 切換爪
56 排出ローラ
57 排紙トレイ
60 帯電装置
60a 帯電ローラ
60b ブラシローラ
60c 芯金
60d 導電ゴム層
60e ブラシ部
60f 電源
61 現像装置
62 1次転写装置
63 クリーニング装置
64 除電装置(除電ランプ)
100 複写機本体
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置
Claims (18)
- 潜像を担持する像担持体と、像担持体表面を帯電する帯電手段と、帯電した像担持体表面に静電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をトナーで可視化する現像手段と、像担持体表面のトナー像を被転写体に転写する転写手段と、像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段と を備える画像形成装置において、
前記像担持体は、フィラーを含有し、前記像担持体の表面から5μmの領域の前記フィラーの体積存在比率が4〜20%であり、
前記トナーは、外添剤を含み、前記トナーの表面から遊離した外添剤の遊離量が7〜50%である
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1に記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、前記クリーニング手段がエラストマ性のクリーニングブレードである
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1又は2に記載の画像形成装置において、
前記像担持体は、フィラーを含有する領域が最表面層であって、ビッカース硬度が20.6〜50.0の範囲にある
ことを特徴とする画像形成装置。 - 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、
前記像担持体に含有されるフィラーが無機微粒子であって、JISP8148の白色度が60〜100の範囲にある
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項4に記載の画像形成装置において、
前記フィラーはアルミナであって、個数平均粒径が100〜500nmの範囲にある
ことを特徴とする画像形成装置。 - 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、
前記外添剤は、個数平均粒径が80〜500nmの無機微粒子を含む
ことを特徴とする画像形成装置。 - 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、
前記外添剤は、ほぼ真球形状を有し、単分散状態にある
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1ないし7のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記外添剤は、少なくともシリカ、アルミナ、チタニアから選択される1以上の無機微粒子を含む
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項6ないし8のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記外添剤は、さらに、個数平均粒径が10〜20nmの無機微粒子を含む
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1ないし9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、平均円形度が0.93以上である
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1ないし10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、体積平均粒径が3〜8μmで、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲にある
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項10又は11に記載の画像形成装置において、
前記トナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲にある
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項10ないし12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、乾式粉砕法で製造された
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項10ないし12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、水系で造粒され製造された
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1ないし14のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記クリーニング手段は、ウレタン製のクリーニングブレードである
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項15に記載の画像形成装置において、
前記クリーニング装置は、クリーニングブレードの像担持体に対する当接角が15〜40°のカウンター方式である
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項15又は16に記載の画像形成装置において、
前記クリーニング装置は、クリーニングブレードの像担持体に対する当接圧が5〜50g/cm2である
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1ないし17のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、少なくとも像担持体を含み、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジを備える
ことを特徴とする画像形成装置。
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