JP2006337598A - 静電潜像現像用トナー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 定着ローラと、定着ローラを加熱するための外部加熱装置と、当該外部加熱装置から定着ローラの外周表面に熱を伝えるための熱伝導フィルムと、を含む画像形成装置に使用される静電潜像現像用トナーであって、静電潜像現像用トナーは、少なくともトナー粒子と、外添剤としての無機微粒子と、を含んでおり、以下の構成(a)〜(b)を有する静電潜像現像用トナーである。
(a)トナー粒子の平均円形度が0.94以上である。
(b)感光体上でのトナー粒子に対する無機微粒子の個数遊離率が20〜60%の範囲内の値である。
【選択図】 図1
Description
ここで、摩擦帯電によるトナーの帯電量は、静電潜像をより正確に可視像化するのに十分な量とする必要があるため、電荷制御剤や導電性物質をバインダー樹脂中に添加するばかりでなく、トナー(またはトナー粒子)に対して、シリカ、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛等の無機微粒子を外添処理して、電荷の極性及び帯電量を制御するとともに、耐久性や研磨性についても制御している。
しかしながら、このような無機微粒子を用いた帯電量等の特性は、使用環境や現像方式といった外的要因に影響を受けやすく、無機微粒子のトナー粒子への付着や脱離といった挙動を精度良く制御することが難しい場合が見られた。
より具体的には、図6に示すように、主に、感光体100と、帯電ローラ117と、クリーナ116と、定着ローラ126と、現像器140と、からなる画像形成装置200に対して、トナー粒子の平均円形度が0.970以上、無機微粒子のトナー粒子表面に対する個数遊離率が0.1〜60.0の範囲内の値である磁性トナーが提案され、感光体への転写効率とトナー流動性の最適化がなされている。(例えば特許文献1参照)。
すなわち、例えば、かかるトナーを、定着ローラを外側表面から加熱する外部加熱装置を備えた画像形成装置に用いたような場合には、感光体表面で脱離しきれなかった無機微粒子が定着ローラまで搬送され、定着ローラ表面や、定着ローラ表面と直接接している熱伝導フィルム表面が摩耗してしまっていた。その結果、定着ローラと熱伝導フィルムとの密着性が低下することにより、熱伝導フィルムから定着ローラへの熱伝達効率が低下して、画像特性に悪影響を与えるといった問題が生じていた。
すなわち、本発明は、定着ローラを加熱するための外部加熱装置及び熱伝導フィルムを備えた画像形成装置に適した静電潜像現像用トナーおよびそのようなトナーを用いた画像形成方法を提供することを目的とする。
静電潜像現像用トナーは、少なくともトナー粒子と、外添剤としての無機微粒子と、を含んでおり、以下の構成(a)〜(b)を有する静電潜像現像用トナーが提供され、上述した問題を解決することができる。
(a)トナー粒子の平均円形度が0.94以上である。
(b)感光体上でのトナー粒子に対する無機微粒子の個数遊離率が20〜60%の範囲内の値である。
すなわち、本発明の静電潜像現像用トナーによれば、トナー粒子の円形度を所定範囲とするとともに、トナー粒子と無機微粒子との遊離率を所定範囲とすることで、定着ローラ及び熱伝導フィルム表面への無機微粒子の付着を抑制して、熱伝導フィルムの摩耗を防止することができるようになった。
このように構成することにより、トナーの態様に合わせて適宜材料を選択することができる。
このように構成することにより、無機微粒子が層むらの発生原因とならない一方、流動化剤としての機能をさらに発揮することができる。
このように構成することにより、熱伝導フィルムの耐熱性をあげることができ、定着ローラの表面温度を広範囲に設定することができる。
このように構成することにより、簡易な構成を維持したまま、熱源から定着ローラへの熱伝達を効率的に実施することができる。
このように構成することにより、熱伝導フィルムと定着ローラとの接触面積を広く設けることができるようになり、熱源から定着ローラへの熱伝達を効率的に実施することができる。
このように構成することにより、支柱ローラの位置を適宜変更することにより、熱伝導フィルムと定着ローラとの接触面積を調節することができるようになり、熱源から定着ローラへの熱伝達を効率的に実施することができる。
このように構成することにより、熱源と定着ローラとの位置を最短距離に設定することができるようになり、熱源から定着ローラへの熱伝達を効率的に実施することができる。
すなわち、定着ローラを加熱するための外部加熱装置及び熱伝導フィルムを備えた画像形成装置に対して、所定条件を満たしたトナー粒子及び無機微粒子を用いることにより、定着ローラ及び熱伝導フィルム表面への無機微粒子の付着を抑制して、熱伝導フィルムの摩耗を防止することができる。
第1の実施形態は、定着ローラと、定着ローラを加熱するための外部加熱装置と、当該外部加熱装置から定着ローラの外周表面に熱を伝えるための熱伝導フィルムと、を含む画像形成装置に使用される静電潜像現像用トナーであって、
静電潜像現像用トナーは、少なくともトナー粒子と、外添剤としての無機微粒子と、を含んでおり、以下の構成(a)〜(b)を有する静電潜像現像用トナーである。
(a)トナー粒子の平均円形度が0.94以上である。
(b)感光体上でのトナー粒子に対する無機微粒子の個数遊離率が20〜60%の範囲内の値である。
以下、第1の実施形態の現像剤について、構成要件に分けて説明する。
(1)基本的構成
第1の実施形態に使用するトナー粒子の基本的構成としては、バインダー樹脂と、ワックス類と、着色剤と、電荷制御剤と、からなるトナー粒子であることが好ましい。
第1の実施形態に用いられる現像剤に使用するバインダー樹脂の種類は、特に制限されるものではないが、例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレンーアクリル系共重合体、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、Nービニル系樹脂、スチレンーブタジエン樹脂等の熱可塑性樹脂を使用することが好ましい。
また、第1の実施形態に用いられるトナーに使用するワックス類は、特に制限されるものではないが、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、フッ素樹脂系ワックス、フィッシャートロプッシュワックス、パラフィンワックス、エステルワックス、モンタンワックス、ライスワックス等の一種単独または二種以上の組み合わせが挙げられる。
また、第1の実施形態に用いられるトナーに使用する着色剤は、特に制限されるものではないが、例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、アニリンブラック、アゾ系顔料、黄色酸化鉄、黄土、ニトロ系染料、油溶性染料、ベンジジン系顔料、キナクリドン系顔料、銅フタロシアニン系顔料等を使用することが好ましい。
また、第1の実施形態に用いられるトナーに、電荷制御剤を添加することも好ましい。この理由は、帯電レベルや帯電立ち上がり特性(短時間で、一定の電荷レベルに帯電するかの指標)が著しく向上し、耐久性や安定性に優れた特性等が得られるためである。
このような電荷制御剤の種類としては、特に制限されるものではないが、例えば、ニグロシン、第四級アンモニウム塩化合物、樹脂にアミン系化合物を結合させた樹脂タイプの電荷制御剤等の正帯電性を示す電荷制御剤を使用することが好ましい。
また、第1の実施形態に用いられるトナー粒子は、その平均円形度を0.94以上とすることを特徴とする。
この理由は、トナー粒子の平均円形度を0.94以上としておくことにより、トナー粒子に対する無機微粒子の個数遊離率を容易に調整できるようになるためである。
すなわち、このようなトナー粒子を本発明における画像形成装置に適用することで、定着ローラ及び熱伝導フィルム表面への外添剤の付着を抑制して、熱伝導フィルムの摩耗を防止することができるようになる。
なお、ここで平均円形度とは、トナー粒子の周囲長をL1とし、粒子像と同じ投影面積(S)を持つ円の円周長をL2とした場合に、L2/L1で表される値であって、その円形度を全粒子に渡って平均化することにより算出することができる。
なお、本発明においては、平均値として信頼性が得られる円相当径2μm以上の粒子範囲に限定して円形度を測定している。また、これらの値の信頼性を得るために測定粒子数は3000個程度以上、好ましくは5000個以上を測定する。このように多数の固体粒子の円形度の解析を効率的に行うことが可能な具体的な測定装置としては、マルチイメージアナライザー(ベックマン・コールター社製)がある。マルチイメージアナライザーは、電気抵抗法による粒度分布測定装置に、CCDカメラにより粒子像を撮影する機能と撮影された粒子像を画像解析する機能を組み合わせたものである。詳細には、電解質溶液中に超音波等により均一に分散した測定粒子を、電気抵抗法による粒度分布測定装置であるマルチサイザーのアパーチャーを粒子が通過する際の電気抵抗変化で検知し、これに同期してストロボを発光してCCDカメラで粒子像を撮影する。
(1)材料
また、上述したトナー粒子に対して、外添剤として無機微粒子を添加することができる。
このとき、無機微粒子の材料としては、酸化チタン、アルミナ、シリカ及び酸化鉄からなる群から選択される少なくとも一つであることが好ましい。
また、シリカを用いる場合には、帯電特性をより改善できることから、シリコーンオイル処理による疎水化シリカを使用することが好ましく、更に、酸化チタンを用いる場合には、チタネートカップリング剤による疎水化チタニアが好ましい。酸化チタンはアナターゼ型酸化チタンまたはルチル型酸化チタンの、いずれも好適に使用することができる。
また、これらの無機微粒子を複数併用することも好ましい。
例えば、酸化チタン、アルミナ、酸化鉄のうち一種以上を外添した後に、外添剤として流動性を持たせるためシリカを添加しても良い。
第1の実施形態に用いられる無機微粒子は、その平均円形度を0.94以上とすることが好ましい。
この理由は、無機微粒子の平均円形度を0.94以上としておくことにより、トナー粒子に対する無機微粒子の個数遊離率を、容易に調整することができるようになるためである。
すなわち、このような無機微粒子を用いたトナーを、本発明における画像形成装置に適用することで、定着ローラ及び熱伝導フィルム表面への外添剤の付着を抑制して、熱伝導フィルムの摩耗を防止することができる。
一方、個数遊離率を調整する方法として、外添処理の際のヘンシェルミキサーの回転数を落とすといった方法もあるが、かかる方法を用いた場合、現像前の段階で外添剤がトナー粒子表面から遊離してしまうため、感光体上での研磨効果が十分現れないといった問題が生じる場合がある。
また、無機微粒子の添加量を、トナー粒子100重量部に対して、0.1〜5.0重量部の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる添加量が所定範囲内の値であれば、感光体への研磨能力を安定的に維持することができる一方、チャージアップを有効に防止したり、画像濃度が低下したりする不具合を有効に防止することができるためである。
また、第1の実施形態に用いられる無機微粒子は、感光体上でのトナー粒子に対する無機微粒子の個数遊離率を20〜60%の範囲内の値とすることを特徴とする。
この理由は、個数遊離率が60%より大きい場合、トナー自体の帯電性が変化してしまい中間転写体あるいは印刷紙上への転写が不十分になるという不具合が生じるためである。
また、個数遊離率が20%より小さい場合、多くの外添剤が定着器部に運ばれるため、熱伝導フィルム表面を摩耗してしまい本発明の効果が現れないという不具合が生じる。
すなわち、個数遊離率を20〜60%の範囲内の値とすることで、定着ローラ及び熱伝導フィルム表面への外添剤の付着を抑制して、熱伝導フィルムの摩耗を防止することができる。
一方、トナー粒子表面から遊離しなかった無機微粒子は、定着部までに遊離がおこり最終的に熱伝導フィルムまで達する可能性はあるものの、本発明において規定した個数遊離率の範囲であれば、無機微粒子は定着画像部にそのまま埋め込まれるため、熱伝導フィルムの摩耗には影響を及ぼすことはない。
本発明に採用される現像方式として二成分現像方式を用いた場合、トナー粒子と無機微粒子との他に、トナー粒子を現像スリーブ上まで搬送するためのキャリアを用いることができる。
ここで、キャリアの一部を構成するキャリアコアとしては、磁性粉を用いることが好ましい。好ましい磁性粉の種類としては、フェライト、マグネタイト、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性を示す金属もしくは合金、またはこれらの強磁性元素を含む化合物、あるいは、強磁性元素を含まないが適当な熱処理を施すことによって強磁性を示すようになる合金等を挙げることができる。
また、このようなキャリアコアとして、ポリビニルアルコール樹脂やポリビニルアセタール樹脂等のバインダー樹脂中に、上述した磁性粉を分散させて、造粒したものを用いることも好ましい。すなわち、磁性粉と、バインダー樹脂と、必要に応じて添加剤等とを混合分散した後、造粒し、乾燥してコア素粒子を得ることができる。その後、得られたキャリアコア素粒子を公知の方法を用いて焼成、粉砕を行ってキャリアコアを得ることができる。
なお、造粒処理は、例えば、スプレードライヤー等を用いて行うことが好ましい。また、焼成処理は、例えば、電気炉や赤外ランプ等を用いて行うことができる。また、粉砕処理は、例えば、ハンマーミル等を用いて行うことが好ましい。さらに、粉砕処理後、風力分級機等を用いて分級処理を行うことが好ましい。
(1)構成
本実施形態に使用される定着装置としては、定着ローラと、定着ローラを加熱するための外部加熱装置と、外部加熱装置から定着ローラの外周表面に熱を伝えるための熱伝導フィルムと、を含む定着装置とすることができる。
より具体的には、図1に示すように、外部加熱装置が、内部に熱源を備えた加熱ローラ6であり、当該加熱ローラ6の外表面が熱伝導フィルム7aで被覆してあるとともに、熱伝導フィルム7aが定着ローラ3表面に対して圧接されている定着装置10aとすることが好ましい。
かかる定着装置10aは、加熱ローラ6と、定着ローラ3と、がそれぞれ図中矢印方向に回転するとともに、熱源4が熱伝導フィルム7aを介して定着ローラ3表面を所定温度に維持する機構を備えている。
ここで、トナー粒子2が転写してある印刷紙1を、一対の定着ローラ3の間隙(L1)に向かって矢印Xの方向に挿入することにより、トナー粒子2が印刷紙1表面上に定着して画像を形成することができる。
かかる定着装置10bは、加熱ローラ6と、定着ローラ3と、加圧ローラ8と、がそれぞれ図中矢印方向に回転するとともに、熱源4が熱伝導フィルム7bを介して定着ローラ3表面を所定温度に維持する機構を備えている。
ここで、図1の場合と同様、印刷紙1を、一対の定着ローラ3の間隙(L1)に向かって矢印Xの方向に挿入することにより、トナー粒子2が印刷紙1表面上に定着して画像を形成することができる。
また、熱伝導フィルム7bと定着ローラ3表面との接触幅(R1)を適宜調節することにより、熱源4から定着ローラ3表面への熱伝達を効率的に実施することができる。
かかる定着装置10cは、加熱ローラ6と、定着ローラ3と、加圧ローラ8と、支柱ローラ9と、がそれぞれ図中矢印方向に回転するとともに、熱源4が熱伝導フィルム7cを介して定着ローラ3表面を所定温度に維持する機構を備えている。
ここで、図1の場合と同様、印刷紙1を、一対の定着ローラ3の間隙(L1)に向かって矢印Xの方向に挿入することにより、トナー粒子2が印刷紙1表面上に定着して画像を形成することができる。
また、熱伝導フィルム7cと定着ローラ3表面との接触幅(R3)を、支柱ローラ9の位置を適宜調節することで変更することができ、熱源4から定着ローラ3表面への熱伝達を効率的に実施することができる。
かかる定着装置10dは、定着ローラ3と、加圧ローラ8と、支柱ローラ9と、がそれぞれ図中矢印方向に回転するとともに、加熱部4´が熱伝導フィルム7cを介して定着ローラ3表面を所定温度に維持する機構を備えている。
ここで、印刷紙1を、定着ローラ3と熱伝導フィルム7dとの接触面(L2)に向かって矢印X´の方向に挿入することにより、トナー粒子2が印刷紙1表面上に定着して画像を形成することができる。
また、加熱部4´と定着ローラ3との位置を最短距離に設定することができるようになり、熱源から定着ローラへの熱伝達を効率的に実施することができる。
このように構成することにより、段階的に定着時の押圧力を変化させることができるようになり、高い定着性を得ることができる。
また、本発明に用いられる熱伝導フィルムは、その主原料をポリイミド樹脂とすることが好ましい。
また、ポリイミド樹脂に熱容量をさらに持たせるためにフィラーを添加したり、このポリイミド樹脂表面にエポキシ樹脂、ポリケトン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、及びポリパラバン酸樹脂等の高温プラスチックからなる表面層を設けることも好ましい。
この理由は、熱伝導フィルムに所望の耐熱性と熱伝導性を持たせると共に、比較的硬度の高い樹脂を表面層に用いることで、その形状を安定化させることができるようになるためである。
第2の実施形態は、少なくともトナー粒子と、外添剤としての無機微粒子と、を含んでおり、以下の構成(a)〜(b)を有する静電潜像現像用トナーを、定着ローラと、定着ローラを加熱するための外部加熱装置と、当該外部加熱装置から定着ローラの外周表面に熱を伝えるための熱伝導フィルムと、を含む画像形成装置に用いることを特徴とする画像形成方法である。
(a)トナー粒子の平均円形度が0.94以上である。
(b)感光体でのトナー粒子に対する無機微粒子の個数遊離率が20〜60%の範囲内の値である。
図5において、本発明の第1実施形態における現像剤が用いられる画像形成装置の一例として、カラー画像形成装置20を示す。このカラー画像形成装置20は、無端状ベルト(搬送ベルト)21を備えており、この無端状ベルト21は給紙カセット22から給紙された記録紙を定着装置23に向かって搬送するように構成されている。また、無端状ベルト21の上側には、ブラック用現像装置24a、イエロー用現像装置24b、シアン用現像装置24c、及びマゼンタ用現像装置24dが、それぞれ記録紙の搬送方向に沿って配置されている。また、これら現像装置24a〜24dには、それぞれ供給ローラ(磁気ローラ)25a〜25d及び現像ローラ26a〜26dが備えられており、現像ローラ26a〜26dに対して、トナー薄層を形成することができる。
また、無端状ベルト21で搬送されてくる記録紙上に、順次、転写装置30a〜30dによって各色トナー像が転写されて、カラートナー像が形成される。その後、記録紙は、上述した第1実施形態に示した定着装置に送られて、ここでカラートナー像が定着されて、排紙経路を介して記録紙が排紙される。
(1)現像剤Aの作成方法
(ブラックトナーの製造方法)
スチレン50重量部と、n-ブチルアクリレート50重量部と、着色剤としてカーボンブラック8.8重量部と、電荷制御剤FCA−201PS(藤倉化成製)3重量部と、架橋剤としてジビニルベンゼン1重量部と、をそれぞれ加え混合して混合液を作成した。
次いで、この混合液に、重合開始剤2,2−アゾビスー2,4−ジメチルバレロニトリル2重量部と、精製水400重量部と、懸濁安定剤として第3リン酸カルシウム5重量部と、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.1重量部と、を更に加えた。
このようにして得られた混合液を、TKホモミキサー(特殊機化工業社製)を用いて、回転数7000rpmで20分間攪拌し、さらに窒素雰囲気下、温度70℃、回転数100rpmで10時間攪拌し、重合反応を行い球形トナー1次粒子を得た。
最後に、得られたトナーを洗浄、乾燥し、円形度0.98、体積平均粒径6.5μmのトナーを得た。
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15−1を用いた以外は、ブラックトナーの製造方法と同様に行った。
着色剤として、C.I.ピグメントレッド122を用いた以外は、ブラックトナーの製造方法と同様に行った。
着色剤として、C.I.ピグメントイエロー180を用いた以外は、ブラックトナーの製造方法と同様に行った。
その後、球状の酸化チタン0.5重量部(CI化成社製)を添加し、ヘンシェルミキサーにて、回転数1000rpm、攪拌時間90秒で外添処理を実施し、4色のトナーAを作成した。
最後に、得られた各色のトナーAにフェライトキャリアを5重量%混入し、ボールミルにて60分撹拌させることで、4色の現像剤Aを作成した。
酸化チタンの外添処理条件として、ヘンシェルミキサーの条件を、回転数1000rpm、攪拌時間50秒とした以外は、トナーAと同様にして作成することにより、円形度0.98のトナーBを得た。
最後に、得られた各色のトナーBにフェライトキャリアを5重量%混入し、ボールミルにて60分撹拌させることで、4色の現像剤Bを作成した。
酸化チタンの外添処理条件として、ヘンシェルミキサーの条件を、回転数1000rpm、攪拌時間30秒とした以外は、トナーAと同様にして作成することにより、円形度0.98のトナーCを得た。
最後に、得られた各色のトナーCにフェライトキャリアを5重量%混入し、ボールミルにて60分撹拌させることで、4色の現像剤Cを作成した。
酸化チタンの外添処理条件として、ヘンシェルミキサーの条件を、回転数500rpm、攪拌時間120秒とした以外は、トナーAと同様にして作成することにより、円形度0.98のトナーDを得た。
最後に、得られた各色のトナーDにフェライトキャリアを5重量%混入し、ボールミルにて60分撹拌させることで、4色の現像剤Dを作成した。
酸化チタンの外添処理条件として、ヘンシェルミキサーの条件を、回転数1000rpm、攪拌時間120秒とした以外は、トナーAと同様にして作成することにより、円形度0.98のトナーEを得た。
最後に、得られた各色のトナーEにフェライトキャリアを5重量%混入し、ボールミルにて60分撹拌させることで、4色の現像剤Eを作成した。
(ブラックトナーの製造方法)
バインダー樹脂としてポリエステル樹脂を使用し、ポリエステル樹脂100重量部に対して、ワックスとしてのポリプロピレン樹脂を3重量部と、カーボンブラックを3重量部と、荷電制御剤としての正帯電の樹脂型荷電制御剤(藤倉化成(株)製)を1重量部と、を添加してヘンシェルミキサー(三井鉱山(株))にて混合した。
次いで、2軸押出混練機((株)池貝製)により混練した後、租粉砕工程と、微粉砕工程と、分級工程と、を順次実施することでトナー(重量平均粒子径8.5μm)を作成した。
得られたトナーを加熱処理装置(日本ニューマチック(株)製 SFS−03)にて300℃で処理して球形化を行った。得られたトナーの円形度は0.94であった。
着色剤として、C.I.ピグメントブルー15−1を用いた以外は、ブラックトナーの製造方法と同様に行った。
着色剤として、C.I.ピグメントレッド122を用いた以外は、ブラックトナーの製造方法と同様に行った。
着色剤として、C.I.ピグメントイエロー180を用いた以外は、ブラックトナーの製造方法と同様に行った。
その後、球状の酸化チタン0.5重量部(CI化成社製)を添加し、ヘンシェルミキサーにて、回転数1000rpm、攪拌時間90秒で外添処理を実施し、4色のトナーFを作成した。
最後に、得られた各色のトナーFにフェライトキャリアを5重量%混入し、ボールミルにて60分撹拌させることで、4色の現像剤Fを作成した。
加熱処理装置を400℃で処理したこと以外は現像剤Fと同様に作成した。得られたトナーの円形度は0.96であった。
バインダー樹脂としてポリエステル樹脂を使用し、ポリエステル樹脂100重量部に対して、マゼンタ顔料を3重量部と、ワックスとしてのポリプロピレン樹脂を3重量部と、荷電制御剤としての正帯電の樹脂型荷電制御剤(藤倉化成(株)製)を1重量部と、を添加してヘンシェルミキサー(三井鉱山(株))にて混合した。
次いで、2軸押出混練機((株)池貝製)により混練した後、租粉砕工程と、微粉砕工程と、分級工程と、を順次実施することでマゼンタトナー(重量平均粒子径9.5μm)を作成した。
次いで、上述した方法において顔料を替えることにより、イエロートナー、シアントナー及びブラックトナーを作成し、円形度0.92のトナーHを得た。
これらのトナー100重量部に対し、シリカREA200を1重量部添加しヘンシェルミキサーにて、回転数1000rpm、攪拌時間120秒で外添処理を行った。
次いで、球状の酸化チタン0.5重量部(CI化成社製)を添加しヘンシェルミキサーにて、回転数500rpm、攪拌時間30秒で外添処理を行い、4色のトナーを作成した。
最後に、得られたそれぞれのトナーHにフェライトキャリアを5重量%混入し、ボールミルにて60分撹拌させることで、4色の現像剤Hを作成した。
酸化チタンの外添処理条件として、ヘンシェルミキサーの条件を、回転数500rpm、攪拌時間60秒とした以外は、トナーAと同様にして作成することにより、円形度0.98のトナーIを得た。
最後に、得られた各色のトナーIにフェライトキャリアを5重量%混入し、ボールミルにて60分撹拌させることで、4色の現像剤Iを作成した。
酸化チタンの外添処理条件として、ヘンシェルミキサーの条件を、回転数1000rpm、攪拌時間60秒とした以外は、トナーAと同様にして作成することにより、円形度0.98のトナーJを得た。
最後に、得られた各色のトナーJにフェライトキャリアを5重量%混入し、ボールミルにて60分撹拌させることで、4色の現像剤Jを作成した。
個数遊離率を測定するためのトナー粒子は、転写器を離間し、現像途中でプリンタを一時停止させた後、現像位置からクリーニングに至るまでの感光体上に付着しているトナー粒子を、トレックジャパン(株)製q/mメーターMODEL210HSにて、635メッシュ(目開き20μm)を用いて吸引回収して測定サンプルとした。
このトナー粒子に対して、パーティクルアナライザーを用いて個数遊離率の測定を、下記方法に従って実施した。
まず、測定対象物であるトナー粒子を一個ずつ、電子密度5×1013cm-3、励起温度3,300K、電子温度20,000K以上の高温非熱平衡型プラズマ内に導入した。これにより、測定対象物は基底状態から励起状態へと変化し、それに伴って発生する発光スペクトルから、測定対象物の元素、粒子数及び粒子径を得た。
ここで、個数遊離率とは、上述した方法により得られたデータにおいて、バインダー樹脂の構成元素である炭素原子からの発光と、無機微粒子を構成する主要原子の発光と、のタイミングの違いを利用して、下記に示す式により定義することができる。
すなわち、同時発光強度(A)とは、トナー粒子表面付着した無機微粒子からの発光を意味しており、一方、非同時発光強度(B)とは、トナー粒子表面から脱離した無機微粒子からの発光を意味している。
また、具体的な測定方法としては、0.1%酸素含有のヘリウムガスを用い、23℃で湿度60%の環境にて測定を行ない、チャンネル1で炭素原子(測定波長247.860nm、Kファクターは測定機推奨値)を測定し、チャンネル2〜4を用いて無機微粒子を構成する主要原子を測定した。(使用したチャンネルや波長、Kファクターは測定機推奨値)
次いで、一回のスキャンで炭素原子の発光強度が1000±200個となる量をサンプリングし、炭素原子の発光強度が総数で10000個以上となるまでスキャンを繰り返し、発光強度を積算した。
このデータを元に、上式を用いて無機微粒子の個数遊離率を算出した。得られた結果を表1に示す。
得られた現像剤を用いて画像評価を実施した。すなわち、これらのトナーを、カラープリンタ、FS−C8008N(京セラミタ(株)製)に適用して画像形成を行い、印字率5%のモノクロ文書と混色で現像されたフルカラー画像を計10万枚印刷した。
また、定着装置としては、図1に示した外部加熱方式の定着装置と、図4に示した熱伝導フィルムが直接印刷紙に接触するベルト定着方式の定着装置と、のそれぞれを用いた。
まず、画像濃度について、下記基準に準じて評価した。
○:濃度不良が全く観察されない。
△:やや濃度不良が観察されるが実用上問題ない。
×:顕著な濃度不良が観察される。
次いで、熱伝導フィルムの摩耗状態について、下記基準に準じて評価した。
○:摩耗が全く観察されない。
△:やや摩耗が観察されるが実用上問題ない。
×:顕著な摩耗が観察される。
現像剤Aを、カラープリンタ、FS−C8008N(京セラミタ(株)製)に適用して画像形成を行い、上述した画像濃度及び熱伝導フィルム摩耗評価を実施した。
得られた結果を表1に示す。
実施例2〜7においては、現像剤、定着装置及び外添処理条件のいずれかを変更して、実施例1と同様に上述した評価を行った。得られた結果を表1に示す。
一方、比較例1及び比較例4においては、個数遊離率が高いトナーを用いていることから、トナー粒子がチャージアップしてしまい、画像濃度評価において濃度低下不良が見られた。
また、比較例2、比較例3、比較例5及び比較例6においては、定着ローラの表面温度が低下することにより発生する低温オフセット不良が見られた。
Claims (9)
- 定着ローラと、定着ローラを加熱するための外部加熱装置と、当該外部加熱装置から前記定着ローラの外周表面に熱を伝えるための熱伝導フィルムと、を含む画像形成装置に使用される静電潜像現像用トナーであって、
前記静電潜像現像用トナーは、少なくともトナー粒子と、外添剤としての無機微粒子と、を含んでおり、以下の構成(a)〜(b)を有することを特徴とする静電潜像現像用トナー。
(a)トナー粒子の平均円形度が0.94以上である。
(b)感光体上でのトナー粒子に対する無機微粒子の個数遊離率が20〜60%の範囲内の値である。 - 前記無機微粒子が、酸化チタン、アルミナ、シリカ及び酸化鉄からなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項1に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記無機微粒子の添加量を、前記トナー粒子100重量部に対して、0.1〜5.0重量部の範囲内の値とすることを特徴とする請求項1又は2に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記熱伝導フィルムの主原料が、ポリイミド樹脂であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記外部加熱装置が、内部に熱源を備えた加熱ローラであり、当該加熱ローラの外表面が前記熱伝導フィルムで被覆してあるとともに、前記熱伝導フィルムが、前記定着ローラ表面に対して圧接されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記外部加熱装置が、内部に熱源を備えた加熱ローラと、前記定着ローラに近接して配置された加圧ローラと、から構成されており、前記加熱ローラと、加圧ローラと、の間には前記熱伝導フィルムが掛け回してあるとともに、前記熱伝導フィルムの一部が、前記定着ローラ表面に対して圧接されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記外部加熱装置が、前記加圧ローラと平行に配置された支柱ローラをさらに含み、前記加熱ローラと、加圧ローラと、支柱ローラと、の間には前記熱伝導フィルムが掛け回してあることを特徴とする請求項6に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記外部加熱装置が、内部に熱源を備えた加熱部と、前記定着ローラに近接して配置された加圧ローラと、当該加圧ローラと平行に配置された少なくとも一つの支柱ローラと、から構成されており、前記加熱部と、加圧ローラと、支柱ローラと、の間には前記熱伝導フィルムが掛け回してあるとともに、前記熱伝導フィルムの一部が、前記加熱部及び加圧ローラにより前記定着ローラ表面に対して圧接されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記請求項1〜8のいずれか一項に記載の静電潜像現像用トナーを用いることを特徴とする画像形成方法。
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