JP2020154073A - 画像形成装置、及びプロセスカートリッジ - Google Patents

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Abstract

【課題】供給部材におけるトナー搬送量が安定化し、かつ画像における色点の発生が抑制される画像形成装置又はプロセスカートリッジの提供。【解決手段】T1=60℃におけるトナーの粘度ηをη(T1)、T2=90℃におけるトナーの粘度ηをη(T2)、T3=130℃におけるトナーの粘度ηをη(T3)としたとき、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)が−0.14以下であり(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が−0.15以上であり(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)よりも(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が大きい値である静電荷像現像用トナーとキャリアとからなる現像剤を収容し現像剤を周面上に保持し回転することにより静電荷像現像用トナーを静電荷像に供給する、回転する方向と交わる方向に伸びた複数の溝を周面に有する供給部材を備える現像手段を有する画像形成装置。【選択図】なし

Description

本発明は、画像形成装置、及びプロセスカートリッジに関する。
電子写真法など、静電荷像を経て画像情報を可視化する方法は、現在さまざまな分野で利用されている。
従来、電子写真法においては、感光体や静電記録体上に種々の手段を用いて静電荷像を形成し、この静電潜像にトナーと呼ばれる検電性粒子を付着させて静電潜像(トナー画像)を現像し、被転写体表面に転写し、加熱等により定着する、という複数の工程を経て、可視化する方法が一般的に使用されている。
特許文献1には、現像剤を担持搬送する現像剤担持体を備え、該現像剤担持体に担持された該現像剤を、像担持体と該現像剤担持体とが間隙Gをもって対向する現像領域に搬送し、該像担持体上に形成された静電潜像を該現像剤により現像してトナー像化するための現像装置において、該現像剤担持体表面に、長手方向に延びる複数の溝を有しており、各溝の深さ平均Hと間隙Gとの乗算が0.05mm以上0.1mm以下であることを特徴とする現像装置が開示されている。
特許文献2には、結着樹脂及び着色剤を含む電子写真用トナーであって、前記結着樹脂として、ガラス転移温度(Tg)から損失弾性率(G”)がG”=1×10Paになる温度の間に、該結着樹脂のtanδの極小が存在し、そのtanδの極小値が1.2未満であり、そのtanδの極小における温度での貯蔵弾性率(G’)がG’=5×10Pa以上であり、且つ、G”=1×10Paになる温度でのtanδの値が3.0以上である樹脂を用いることを特徴とする電子写真用トナーが開示されている。
特開2005−24611号公報 特開平11−194542号公報
従来、画像形成装置又はプロセスカートリッジにおいて、静電荷像現像用トナーを静電荷像に供給する供給部材として、静電荷像現像用トナーを含む現像剤の保持性を高めるために、供給部材の周面上に複数の溝部が設けられているものがあった。このような溝部を有する供給部材を用いると、供給部材の周面の表面粗さが摩耗等により変化しても、溝部で現像剤を保持することが可能であるため、静電荷像現像用トナーを含む現像剤の搬送量を安定化することができた。
しかしながら、静電荷像現像用トナーの粘弾性が低いと、トナーが供給部材の溝部に固着し、溝部が詰まり、トナー搬送量が低下することがあった。一方、静電荷像現像用トナーの粘弾性が高いと、トナーの割れや欠けが発生しやすくなり、その結果、画像に色点が発生することがあった。特に、現像手段が、供給部材上の現像剤量を規制する規制部材を有している場合、上述のトナーの割れや欠けが顕著に発生する傾向にあった。
本発明が解決しようとする課題は、静電荷像現像用トナーにおける(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)が−0.14超である場合、又は(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が−0.15未満である場合に比べ、供給部材におけるトナー搬送量が安定化し、かつ画像における色点の発生が抑制される画像形成装置、又はプロセスカートリッジを提供することである。
前記課題を解決するための具体的手段には、下記の態様が含まれる。
<1>
像保持体と、前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、T1=60℃におけるトナーの粘度ηをη(T1)、T2=90℃におけるトナーの粘度ηをη(T2)、T3=130℃におけるトナーの粘度ηをη(T3)としたとき、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)が−0.14以下であり、(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が−0.15以上であり、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)よりも(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が大きい値である静電荷像現像用トナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤を収容する現像手段であって、前記静電荷像現像剤を周面上に保持し回転することにより前記静電荷像現像用トナーを前記静電荷像に供給する、前記回転する方向と交わる方向に伸びた複数の溝を前記周面に有する供給部材を備え、前記静電荷像現像剤により前記像保持体の表面に形成された前記静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、前記像保持体の表面に形成された前記トナー画像を被転写体へ転写する転写手段と、前記被転写体に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、を有する画像形成装置。
<2>
前記静電荷像現像用トナーは、T0=40℃におけるトナーの粘度ηをη(T0)としたとき、(lnη(T0)−lnη(T1))/(T0−T1)が−0.12以上であり、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)よりも(lnη(T0)−lnη(T1))/(T0−T1)が大きい値である<1>に記載の画像形成装置。
<3>
前記静電荷像現像用トナーは、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)が−0.16以下である<1>又は<2>に記載の画像形成装置。
<4>
前記静電荷像現像用トナーは、(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が−0.13以上である<1>〜<3>のいずれか1つに記載の画像形成装置。
<5>
前記静電荷像現像用トナーが離型剤を含有し、前記静電荷像現像用トナー中の前記離型剤のアスペクト比が5以上の個数をa、5より下の個数をbとしたとき、1.0<a/b<8.0である<1>〜<4>のいずれか1つに記載の画像形成装置。
<6>
前記静電荷像現像用トナーが離型剤を含有し、前記静電荷像現像用トナー中の前記離型剤のアスペクト比が5以上の面積をc、5より下の面積をdとしたとき、1.0<c/d<4.0である<1>〜<5>のいずれか1つに記載の画像形成装置。
<7>
前記静電荷像現像用トナーは、最大吸熱ピーク温度が70℃以上100℃以下である<1>〜<6>のいずれか1つに記載の画像形成装置。
<8>
前記静電荷像現像用トナーは、最大吸熱ピーク温度が75℃以上95℃以下である<7>に記載の画像形成装置。
<9>
前記静電荷像現像用トナーは、結着樹脂として、スチレンアクリル樹脂を含む<1>〜<8>のいずれか1つに記載の画像形成装置。
<10>
前記複数の溝は、前記供給部材の軸方向から見た断面形状がV字状である<1>〜<9>のいずれか1つに記載の画像形成装置。
<11>
前記現像手段は、前記供給部材上の現像剤量を規制する規制部材を有する<1>〜<10>のいずれか1つに記載の画像形成装置。
<12>
前記複数の溝は、前記供給部材の周方向における平均ピッチが0.6mm以下である<1>〜<11>のいずれか1つに記載の画像形成装置。
<13>
前記キャリアの平均粒径(L1)に対する前記溝の平均ピッチ(L2)の比(L2/L1)が5.7以上17.1以下である<1>〜<12>のいずれか1つに記載の画像形成装置。
<14>
前記キャリアの平均粒径(L1)に対する前記溝の平均幅(L3)の比(L3/L1)が2.8以上8.6以下である<1>〜<13>のいずれか1つに画像形成装置。
<15>
前記溝の深さ(L4)に対する、前記規制部材と前記供給部材の表面との最短距離(L5)の比(L5/L4)が1.4以上である<11>に画像形成装置。
<16>
T1=60℃におけるトナーの粘度ηをη(T1)、T2=90℃におけるトナーの粘度ηをη(T2)、T3=130℃におけるトナーの粘度ηをη(T3)としたとき、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)が−0.14以下であり、(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が−0.15以上であり、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)よりも(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が大きい値である静電荷像現像用トナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤を収容する現像手段であって、前記静電荷像現像剤を周面上に保持し回転することにより前記静電荷像現像用トナーを像保持体に形成された静電荷像に供給する、前記回転する方向と交わる方向に伸びた複数の溝を前記周面に有する供給部材を備え、前記静電荷像現像剤により前記像保持体の表面に形成された前記静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を有し、画像形成装置に着脱するプロセスカートリッジ。
<1>、<9>、<10>又は<11>に係る発明によれば、
静電荷像現像用トナーにおける(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)が−0.14超である場合、又は(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が−0.15未満である場合に比べ、供給部材におけるトナー搬送量が安定化し、かつ画像における色点の発生が抑制される画像形成装置が提供される。
<2>に係る発明によれば、
静電荷像現像用トナーにおける(lnη(T0)−lnη(T1))/(T0−T1)が−0.12未満である場合に比べ、供給部材におけるトナー搬送量が安定化し、かつ画像における色点の発生が抑制される画像形成装置が提供される。
<3>に係る発明によれば、
前記静電荷像現像用トナーにおける(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)が−0.16超である場合に比べ、供給部材におけるトナー搬送量が安定化し、かつ画像における色点の発生が抑制される画像形成装置が提供される。
<4>に係る発明によれば、
静電荷像現像用トナーにおける(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が−0.13未満である場合に比べ、供給部材におけるトナー搬送量が安定化し、かつ画像における色点の発生が抑制される画像形成装置が提供される。
<5>に係る発明によれば、
上記a/bが1.0以下であるか、又は、8.0以上である場合に比べ、供給部材におけるトナー搬送量が安定化し、かつ画像における色点の発生が抑制される画像形成装置が提供される。
<6>に係る発明によれば、
上記c/dが1.0以下であるか、又は、4.0以上である場合に比べ、供給部材におけるトナー搬送量が安定化し、かつ画像における色点の発生が抑制される画像形成装置が提供される。
<7>に係る発明によれば、
トナーの最大吸熱ピーク温度が、70℃未満、又は、100℃を超える場合に比べ、供給部材におけるトナー搬送量が安定化し、かつ画像における色点の発生が抑制される画像形成装置が提供される。
<8>に係る発明によれば、
トナーの最大吸熱ピーク温度が、75℃未満、又は、95℃を超える場合に比べ、供給部材におけるトナー搬送量が安定化し、かつ画像における色点の発生が抑制される画像形成装置が提供される。
<12>に係る発明によれば、
上記複数の溝の前記供給部材の周方向における平均ピッチが0.6mm超である場合に比べ、供給部材におけるトナー搬送量が安定化し、かつ画像における色点の発生が抑制される画像形成装置が提供される。
<13>に係る発明によれば、
キャリアの平均粒径(L1)に対する前記溝の平均ピッチ(L2)の比(L2/L1)が5.7未満又は17.1超である場合に比べ、供給部材におけるトナー搬送量が安定化し、かつ画像における色点の発生が抑制される画像形成装置が提供される。
<14>に係る発明によれば、
キャリアの平均粒径(L1)に対する前記溝の平均幅(L3)の比(L3/L1)が2.8未満又は8.6超である場合に比べ、供給部材におけるトナー搬送量が安定化し、かつ画像における色点の発生が抑制される画像形成装置が提供される。
<15>に係る発明によれば、
溝の深さ(L4)に対する、前記規制部材と前記供給部材の表面との最短距離(L5)の比(L5/L4)が1.4未満である場合に比べ、画像における色点の発生が抑制される画像形成装置が提供される。
<16>に係る発明によれば、
静電荷像現像用トナーにおける(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)が−0.14超である場合、又は(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が−0.15未満である場合に比べ、供給部材におけるトナー搬送量が安定化し、かつ画像における色点の発生が抑制されるプロセスカートリッジが提供される。
本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。 本実施形態に係るプロセスカートリッジを示す概略構成図である。 本実施形態に用いられる現像手段の断面図である。 本実施形態に用いられる供給部材の表面に形成された溝の周辺の断面図である。
本明細書において組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。
本明細書において、「静電荷像現像用トナー」を単に「トナー」ともいい、「静電荷像現像剤」を単に「現像剤」ともいう。
以下、本発明の一例である実施形態について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、T1=60℃におけるトナーの粘度ηをη(T1)、T2=90℃におけるトナーの粘度ηをη(T2)、T3=130℃におけるトナーの粘度ηをη(T3)としたとき、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)が−0.14以下であり、(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が−0.15以上であり、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)よりも(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が大きい値である静電荷像現像用トナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤を周面上に保持し回転することにより前記静電荷像現像用トナーを前記静電荷像に供給する、前記回転する方向と交わる方向に伸びた複数の溝を前記周面に有する供給部材を備え、前記静電荷像現像剤により前記像保持体の表面に形成された前記静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と前記像保持体の表面に形成された前記トナー画像を被転写体へ転写する転写手段と、前記被転写体に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、を有する。
なお、以下においては、上記の特性を有する静電荷像現像用トナーを単に「特定のトナー」とも称す。また、静電荷像現像用トナーは、トナー粒子を含む。
また、本実施形態に係るプロセスカートリッジは、T1=60℃におけるトナーの粘度ηをη(T1)、T2=90℃におけるトナーの粘度ηをη(T2)、T3=130℃におけるトナーの粘度ηをη(T3)としたとき、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)が−0.14以下であり、(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が−0.15以上であり、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)よりも(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が大きい値である静電荷像現像用トナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤を周面上に保持し回転することにより前記静電荷像現像用トナーを前記像保持体に形成された静電荷像に供給する、前記回転する方向と交わる方向に伸びた複数の溝を前記周面に有する供給部材を備え、前記静電荷像現像剤により前記像保持体の表面に形成された前記静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を有し、画像形成装置に着脱する。
本実施形態に係る画像形成装置及びプロセスカートリッジは、上記構成とすることで、供給部材におけるトナー搬送量が安定化し、かつ画像における色点の発生が抑制される。
その理由は定かではないが、以下のように推測される。
まず、本実施形態に用いられる特定のトナーが有する特性について説明する。前述の式(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)は、温度60℃から90℃の範囲でのトナーの粘度の変化の程度を示す指標であり、この値が−0.14以下であることは、60℃から90℃の範囲において粘度の変化が大きいトナーであることを意味する。一方、前述の式(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)は、温度90℃から120℃の範囲でのトナーの粘度の変化の程度を示す指標であり、この値が−0.15以上であり、且つ(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)よりも(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が大きい値であることは、90℃から120℃の範囲において粘度の変化が小さいトナーであることを意味する。つまり、特定のトナーは、60℃から90℃の範囲での粘度変化が急峻であり、一方90℃から120℃の範囲での粘度変化が小さい。
なお、このような粘度変化の特性を示すトナーは、トナー粒子中に含まれる結着樹脂において低分子量成分と高分子量成分とが共に適度な割合で含まれているものと考えられる。すなわち、結着樹脂に低分子量成分が含まれることで60℃から90℃の範囲における粘度が変化し易くなり、一方結着樹脂に高分子量成分が含まれることで90℃から120℃の高温の範囲での粘度が変化し難くなると考えられる。
そして、上記のような粘度変化の特性を示す特定のトナーは、室温(例えば20℃)から60℃の範囲においては粘度の変化が小さく且つ適度な粘弾性を有するものと考えられる。つまり、特定のトナーが結着樹脂に低分子量成分と高分子量成分とが適度な割合で含まれることで、60℃以下の範囲では粘度が変化し難くなると共に、その粘弾性も適度な範囲に保たれる。したがって、前記特性を有する特定のトナーは、室温から60℃の範囲においては粘度が変化し難く且つ適度な粘弾性を有するものと考えられる。
上述したとおり、従来、画像形成装置又はプロセスカートリッジにおいて、静電荷像現像用トナーを静電荷像に供給する供給部材の周面上に複数の溝部が設けられることで静電荷像現像用トナーを含む現像剤の搬送量を安定化することができた。しかしながら、静電荷像現像用トナーの粘弾性が低いと、トナーが供給部材の溝部に固着し、溝部が詰まり、トナー搬送量が低下することがあった。一方、静電荷像現像用トナーの粘弾性が高いと、トナーの割れや欠けが発生しやすくなり、その結果、画像に色点が発生することがあった。
本実施形態においては、上記の性質を持つ特定のトナーが使用される。つまり適度な粘弾性を有するトナーを用いる。そのため、トナーの粘弾性が低すぎることに起因する供給部材の溝部へのトナーの固着が抑制され、供給部材におけるトナー搬送量が安定化すると考えられる。さらに、トナーの粘弾性が高すぎることに起因するトナーの割れや欠けを抑制することができ、得られる画像の色点の発生が抑制され、画質が安定化すると考えられる。
次いで、本実施形態に係る画像形成装置を構成する各部材等について詳しく説明する。
〔静電荷像現像剤〕
まず、本実施形態に係る画像形成装置において、現像手段に収容される静電荷像現像剤について説明する。
本実施形態における静電荷像現像剤は、特定のトナーを少なくとも含む。この静電荷像現像剤は、特定のトナーとキャリアとを含む二成分現像剤である。
<静電荷像現像用トナー>
以下、本実施形態に用いられる特定のトナーの詳細について説明する。
(トナーにおける温度及び粘度の特性値)
特定のトナーは、T1=60℃におけるトナーの粘度ηをη(T1)、T2=90℃におけるトナーの粘度ηをη(T2)、T3=130℃におけるトナーの粘度ηをη(T3)としたとき、
(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)が−0.14以下であり、
(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が−0.15以上であり、
(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)よりも(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が大きい値である。
なお、本開示における「lnη(T1)」は、T1=60℃におけるトナーの粘度ηの自然対数の値である。また、ln(η(T1))と標記してもよい。
また、本開示におけるトナーの粘度の単位は、特に断りのない限り、Pa・sであるものとする。
本実施形態におけるトナーの各温度における粘度は、下記方法により測定された値をいう。
本実施形態におけるトナーの損失弾性率は、回転平板型レオメータ(レオメトリックス社製:RDA2、RHIOSシステムver.4.3)を用いて直径8mmのパラレルプレートを用いて、周波数1Hz、20%以下の歪みをかけ、約30℃乃至150℃の間を昇温速度1℃/min.、試料重量約0.3gで昇温測定を行い、測定された値である。
特定のトナーにおける特性値の1つである(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)は、−0.14以下であり、供給部材におけるトナー搬送量の安定化、及び画像における色点の発生の抑制の観点から、−0.16以下であることが好ましく、−0.30以上−0.18以下であることがより好ましく、−0.25以上−0.20以下であることが特に好ましい。
また、特定のトナーにおける特性値の1つである(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)は、−0.15以上であり、供給部材におけるトナー搬送量の安定化、及び画像における色点の発生の抑制の観点から、−0.14を超えることが好ましく、−0.13以上であることがより好ましく、−0.12以上−0.03以下であることが更に好ましく、−0.11以上−0.05以下であることが特に好ましい。
更に、特定のトナーにおいて、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)よりも(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が大きい値であり、供給部材におけるトナー搬送量の安定化、及び画像における色点の発生の抑制の観点から、{(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)}−{(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)}の値は、0.01以上であることが好ましく、0.05以上0.5以下であることがより好ましく、0.08以上0.2以下であることが特に好ましい。
特定のトナーは、さらにT0=40℃におけるトナーの粘度ηをη(T0)としたとき、
(lnη(T0)−lnη(T1))/(T0−T1)が−0.12以上であり、
(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)よりも(lnη(T0)−lnη(T1))/(T0−T1)が大きい値であることが好ましい。
特定のトナーにおける(lnη(T0)−lnη(T1))/(T0−T1)が−0.12以上であることで、供給部材におけるトナー搬送量が安定化すると共に、色点の発生が抑制され画質が安定化し易くなる。(lnη(T0)−lnη(T1))/(T0−T1)は、−0.05以下であることがより好ましく、−0.06以上−0.11以下であることが特に好ましい。
更に、特定のトナーにおいて、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)よりも(lnη(T0)−lnη(T1))/(T0−T1)が大きい値であることで、供給部材におけるトナー搬送量が安定化すると共に、色点の発生が抑制され画質が安定化し易くなる。なお、{(lnη(T0)−lnη(T1))/(T0−T1)}−{(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)}の値は、0.01以上であることが好ましく、0.05以上0.5以下であることがより好ましく、0.08以上0.2以下であることが特に好ましい。
なお、これらのトナーにおける温度及び粘度の特性値、つまり前記(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)、(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)、及び(lnη(T0)−lnη(T1))/(T0−T1)に関する特性値を上記範囲に制御する方法は、特に制限されるものではない。該方法としては、例えば、トナー粒子中に含まれる結着樹脂における分子量の調整、より具体的には低分子量成分及び高分子量成分における分子量の値及び含有率を調整する方法が挙げられる。また、後述する凝集合一法によりトナー粒子を製造する場合であれば、凝集剤の添加量等により凝集の程度を調製する方法も挙げられる。
特定のトナーは、供給部材におけるトナー搬送量の安定化、及び画像における色点の発生の抑制の観点から、T0=40℃におけるトナーの粘度η(T0)、T1=60℃におけるトナーの粘度η(T1)、T2=90℃におけるトナーの粘度η(T2)、及びT3=130℃におけるトナーの粘度η(T3)が、それぞれ以下の範囲であることが好ましい。
η(T0):1.0×10以上1.0×10以下(より好ましくは2.0×10以上5.0×10以下)
η(T1):1.0×10以上1.0×10以下(より好ましくは1.0×10以上5.0×10以下)
η(T2):1.0×10以上1.0×10以下(より好ましくは5.0×10以上5.0×10℃以下)
η(T3):1.0×10以上1.0×10以下(より好ましくは1.0×10以上5.0×10以下)
(トナーの最大吸熱ピーク温度)
特定のトナーの最大吸熱ピーク温度は、から、70℃以上100℃以下であることが好ましく、75℃以上95℃以下であることがより好ましく、83℃以上93℃以下であることが特に好ましい。
なお、特定のトナーの最大吸熱ピーク温度は、示差走査熱分析における−30℃から150℃までの範囲を少なくとも含む吸熱曲線において、最大吸熱ピークを与える温度である。
特定のトナーの最大吸熱ピーク温度の測定方法を以下に示す。
パーキンエルマー社製の示差熱走査熱量計DSC−7を用い、装置の検出部の温度補正にインジウム及び亜鉛の融点を利用し、熱量の補正にはインジウムの融解熱を用いる。サンプル用としてはアルミニウム製パンを用い、対照用に空パンをセットし、室温から150℃まで昇温速度10℃/minで昇温し、150℃から−30℃まで10℃/minの速度で降温し、更に−30℃から150℃まで10℃/minの速度で昇温し、2回目の昇温時における最も大きい吸熱ピークの温度を、最大吸熱ピーク温度とする。
(トナー粒子の赤外吸収スペクトル)
特定のトナーが、結着樹脂として、後述する非晶性ポリエステル樹脂を含む場合、供給部材におけるトナー搬送量の安定化、及び画像における色点の発生の抑制の観点から、トナー粒子の赤外吸収スペクトル分析における波数720cm−1の吸光度に対する波数1,500cm−1の吸光度の比(波数1,500cm−1の吸光度/波数720cm−1の吸光度)が、0.6以下であり、かつ波数720cm−1の吸光度に対する波数820cm−1の吸光度の比(波数820cm−1の吸光度/波数720cm−1の吸光度)が、0.4以下であることが好ましい。また、トナー粒子の赤外吸収スペクトル分析における波数720cm−1の吸光度に対する波数1,500cm−1の吸光度の比が、0.4以下であり、かつ波数720cm−1の吸光度に対する波数820cm−1の吸光度の比が、0.2以下であることがより好ましく、トナー粒子の赤外吸収スペクトル分析における波数720cm−1の吸光度に対する波数1,500cm−1の吸光度の比が、0.2以上0.4以下であり、かつ波数720cm−1の吸光度に対する波数820cm−1の吸光度の比が、0.05以上0.2以下であることが特に好ましい。
本実施形態における赤外吸収スペクトル分析による各波数の吸光度の測定は、次に示す方法により測定される。まず、測定対象となるトナー粒子(トナーから、必要に応じ、外添剤を除いたもの)を、KBr錠剤法により測定試料を作製する。そして、測定試料に対して、赤外分光光度計(日本分光(株)製:FT−IR−410)により、積算回数300回、分解能4cm−1の条件で、波数500cm−1以上4,000cm−1以下の範囲を測定する。そして、吸収光の無いオフセット部分等でベースライン補正を実施して、各波数の吸光度を求める。
また、特定のトナーにおいて、供給部材におけるトナー搬送量の安定化、及び画像における色点の発生の抑制の観点から、トナー粒子の赤外吸収スペクトル分析における波数720cm−1の吸光度に対する波数1,500cm−1の吸光度の比が、0.6以下であることが好ましく、0.4以下であることがより好ましく、0.2以上0.4以下であることが更に好ましく、0.3以上0.4以下であることが特に好ましい。
更に、特定のトナーにおいて、供給部材におけるトナー搬送量の安定化、及び画像における色点の発生の抑制の観点から、トナー粒子の赤外吸収スペクトル分析における波数720cm−1の吸光度に対する波数820cm−1の吸光度の比が、0.4以下であることが好ましく、0.2以下であることがより好ましく、0.05以上0.2以下であることが更に好ましく、0.08以上0.2以下であることが特に好ましい。
(トナー粒子)
トナー粒子は、例えば、結着樹脂と、必要に応じて、着色剤と、離型剤と、その他添加剤とを含有し、結着樹脂、及び、離型剤を含有することが好ましい。
本実施形態において、トナー粒子としては、例えば、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナー等のトナー粒子の他、白色トナー粒子、透明トナー粒子、光輝性トナー粒子等であってもよく、特に制限はない。
−結着樹脂−
結着樹脂としては、例えば、スチレン類(例えばスチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等)、(メタ)アクリル酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等)、エチレン性不飽和ニトリル類(例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等)、ビニルケトン類(例えばビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等)、オレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブタジエン等)等の単量体の単独重合体、又はこれら単量体を2種以上組み合せた共重合体からなるビニル系樹脂が挙げられる。
結着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物、又は、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等も挙げられる。
これらの結着樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
中でも、結着樹脂は、供給部材におけるトナー搬送量の安定化、及び画像における色点の発生の抑制の観点から、スチレンアクリル樹脂、及び、非晶性ポリエステル樹脂よりなる群から選ばれた少なくとも1種を含むことが好ましく、スチレンアクリル樹脂、又は、非晶性ポリエステル樹脂を含むことがより好ましい。なお、スチレンアクリル樹脂、又は、非晶性ポリエステル樹脂を、トナーに含まれる結着樹脂の全質量に対し、50質量%以上含むことが更に好ましく、スチレンアクリル樹脂、又は、非晶性ポリエステル樹脂を、トナーに含まれる結着樹脂の全質量に対し、80質量%以上含むことが特に好ましい。
特定のトナーは、トナーの強度及び保管安定性の観点から、結着樹脂として、スチレンアクリル樹脂を含むことが好ましい。
また、特定のトナーは、低温定着性の観点から、結着樹脂として、非晶性ポリエステル樹脂を含むことが好ましい。
更に、非晶性ポリエステル樹脂としては、供給部材におけるトナー搬送量の安定化、及び画像における色点の発生の抑制の観点、並びに、定着性の観点から、ビスフェノール構造を有しない非晶性ポリエステル樹脂であることが好ましい。
(1)スチレンアクリル樹脂
結着樹脂としては、スチレンアクリル樹脂が好適である。
スチレンアクリル樹脂は、スチレン系単量体(スチレン骨格を有する単量体)と(メタ)アクリル系単量体((メタ)アクリル基を有する単量体、好ましくは(メタ)アクリロキシ基を有する単量体)とを少なくとも共重合した共重合体である。スチレンアクリル樹脂は、例えば、スチレン類の単量体と前述の(メタ)アクリル酸エステル類の単量体との共重合体を含む。
なお、スチレンアクリル樹脂におけるアクリル樹脂部分は、アクリル系単量体及びメタクリル系単量体のいずれか、又は、その両方を重合してなる部分構造である。また、「(メタ)アクリル」とは、「アクリル」及び「メタクリル」のいずれをも含む表現である。
スチレン系単量体としては、例えば、具体的には、スチレン、アルキル置換スチレン(例えば、α−メチルスチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、2−エチルスチレン、3−エチルスチレン、4−エチルスチレン等)、ハロゲン置換スチレン(例えば、2−クロロスチレン、3−クロロスチレン、4−クロロスチレン等)、ビニルナフタレン等が挙げられる。スチレン系単量体は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中で、スチレン系単量体としては、反応し易さ、反応の制御の容易さ、さらに入手性の点で、スチレンが好ましい。
(メタ)アクリル系単量体としては、例えば、具体的には、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルエステル(例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸n−ペンチル、アクリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸n−ヘプチル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸n−デシル、(メタ)アクリル酸n−ドデシル、(メタ)アクリル酸n−ラウリル、(メタ)アクリル酸n−テトラデシル、(メタ)アクリル酸n−ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸n−オクタデシル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸アミル、(メタ)アクリル酸ネオペンチル、(メタ)アクリル酸イソヘキシル、(メタ)アクリル酸イソヘプチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸t−ブチルシクロヘキシル等)、(メタ)アクリル酸アリールエステル(例えば、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ビフェニル、(メタ)アクリル酸ジフェニルエチル、(メタ)アクリル酸t−ブチルフェニル、(メタ)アクリル酸ターフェニル等)、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸β−カルボキシエチル、(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。(メタ)アクリル酸系単量体は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、(メタ)アクリル系単量体のうち、これらの(メタ)アクリルエステルの中でも、定着性の点から、炭素数2以上14以下(好ましくは炭素数2以上10以下、より好ましくは3以上8以下)のアルキル基を持つ(メタ)アクリル酸エステルが好ましい。
中でも、(メタ)アクリル酸n−ブチルが好ましく、アクリル酸n−ブチルが特に好ましい。
スチレン系単量体と(メタ)アクリル系単量体との共重合比(質量基準、スチレン系単量体/(メタ)アクリル系単量体)は、特に制限はないが、85/15乃至70/30であることが好ましい。
スチレンアクリル樹脂は、供給部材におけるトナー搬送量の安定化、及び画像における色点の発生の抑制の観点から、架橋構造を有していることが好ましい。架橋構造を有するスチレンアクリル樹脂は、例えば、スチレン系単量体と(メタ)アクリル酸系単量体と架橋性単量体とを少なくとも共重合したものが好ましく挙げられる。
架橋性単量体としては、例えば、2官能以上の架橋剤が挙げられる。
2官能の架橋剤としては、例えば,ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジ(メタ)アクリレート化合物(例えば、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、デカンジオールジアクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等)、ポリエステル型ジ(メタ)アクリレート、メタクリル酸2−([1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル等が挙げられる。
多官能の架橋剤としては、トリ(メタ)アクリレート化合物(例えば、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等)、テトラ(メタ)アクリレート化合物(例えば、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、オリゴエステル(メタ)アクリレート等)、2,2−ビス(4−メタクリロキシ、ポリエトキシフェニル)プロパン、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルトリメリテート、ジアリールクロレンデート等が挙げられる。
中でも、架橋性単量体としては、供給部材におけるトナー搬送量の安定化、及び画像における色点の発生の抑制の観点から、2官能以上の(メタ)アクリレート化合物が好ましく、2官能(メタ)アクリレート化合物がより好ましく、炭素数6〜20のアルキレン基を有する2官能(メタ)アクリレート化合物が更に好ましく、炭素数6〜20の直鎖アルキレン基を有する2官能(メタ)アクリレート化合物が特に好ましい。
全単量体に対する架橋性単量体の共重合比(質量基準、架橋性単量体/全単量体)は、特に制限はないが、2/1,000乃至20/1,000であることが好ましい。
スチレンアクリル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、定着性の観点から、40℃以上75℃以下が好ましく、50℃以上65℃以下がより好ましい。
なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K 7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
スチレンアクリル樹脂の重量平均分子量は、保管安定性の観点から、5,000以上200,000以下が好ましく、10,000以上100,000以下がより好ましく、20,000以上80,000以下が特に好ましい。
スチレンアクリル樹脂の作製方法は、特に制限はなく、種々の重合方法(例えば、溶液重合、沈殿重合、懸濁重合、塊状重合、乳化重合等)が適用される。また、重合反応は、公知の操作(例えば、回分式、半連続式、連続式等)が適用される。
(2)ポリエステル樹脂
結着樹脂としては、ポリエステル樹脂が好適である。
ポリエステル樹脂としては、例えば、公知の非晶性ポリエステル樹脂が挙げられる。ポリエステル樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂と共に、結晶性ポリエステル樹脂を併用してもよい。但し、結晶性ポリエステル樹脂は、全結着樹脂に対して、含有量が2質量%以上40質量%以下(好ましくは2質量%以上20質量%以下)の範囲で用いることがよい。
なお、樹脂の「結晶性」とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有することを指し、具体的には、昇温速度10(℃/min)で測定した際の吸熱ピークの半値幅が10℃以内であることを指す。
一方、樹脂の「非晶性」とは、半値幅が10℃を超えること、階段状の吸熱量変化を示すこと、又は明確な吸熱ピークが認められないことを指す。
・非晶性ポリエステル樹脂
非晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。なお、非晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アルケニルコハク酸、アジピン酸、セバシン酸等)、脂環式ジカルボン酸(例えばシクロヘキサンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。これらの中でも、多価カルボン酸としては、例えば、芳香族ジカルボン酸が好ましい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等)、脂環式ジオール(例えばシクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA等)、芳香族ジオール(例えばビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物等)が挙げられる。これらの中でも、多価アルコールとしては、例えば、芳香族ジオール、脂環式ジオールが好ましく、より好ましくは芳香族ジオールである。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが挙げられる。
多価アルコールは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上80℃以下が好ましく、50℃以上65℃以下がより好ましい。
なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K 7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、5000以上1000000以下が好ましく、7000以上500000以下がより好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000以下が好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
なお、重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出する。
非晶性ポリエステル樹脂は、周知の製造方法により得られる。具体的には、例えば、重合温度を180℃以上230℃以下とし、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる方法により得られる。
なお、原料の単量体が、反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。この場合、重縮合反応は溶解補助剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪い単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い単量体とその単量体と重縮合予定の酸又はアルコールとを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させるとよい。
・結晶性ポリエステル樹脂
結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの重縮合体が挙げられる。なお、結晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
ここで、結晶性ポリエステル樹脂は、結晶構造を容易に形成するため、芳香族を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族を有する重合性単量体を用いた重縮合体が好ましい。
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸等の二塩基酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価のカルボン酸としては、例えば、芳香族カルボン酸(例えば1,2,3−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸としては、これらジカルボン酸と共に、スルホン酸基を持つジカルボン酸、エチレン性二重結合を持つジカルボン酸を併用してもよい。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(例えば主鎖部分の炭素数が7以上20以下である直鎖型脂肪族ジオール)が挙げられる。脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,14−エイコサンデカンジオールなどが挙げられる。これらの中でも、脂肪族ジオールとしては、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオールが好ましい。
多価アルコールは、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のアルコールを併用してもよい。3価以上のアルコールとしては、例えば、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等が挙げられる。
多価アルコールは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ここで、多価アルコールは、脂肪族ジオールの含有量を80モル%以上とすることがよく、好ましくは90モル%以上である。
結晶性ポリエステル樹脂の融解温度は、50℃以上100℃以下が好ましく、55℃以上90℃以下がより好ましく、60℃以上85℃以下がさらに好ましい。
なお、融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、6,000以上35,000以下が好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、非晶性ポリエステル樹脂と同様に、周知の製造方法により得られる。
結着樹脂の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、40質量%以上95質量%以下が好ましく、50質量%以上90質量%以下がより好ましく、60質量%以上85質量%以下がさらに好ましい。
また、トナー粒子を白色トナー粒子とする場合の結着樹脂の含有量は、白色トナー粒子全体に対して、30質量%以上85質量%以下が好ましく、40質量%以上60質量%以下がより好ましい。
−着色剤−
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、ピグメントイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアントカーミン3B、ブリリアントカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ピグメントレッド、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレート、酸化チタン、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、塩基性炭酸鉛、硫化亜鉛−硫酸バリウム混合物、硫化亜鉛、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム等などの種々の顔料、又は、アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系などの各種染料等が挙げられる。
また、トナー粒子を白色トナー粒子とする場合には、着色剤として白色顔料を用いればよい。
白色顔料としては、酸化チタン及び酸化亜鉛が好ましく、酸化チタンがより好ましい。
着色剤は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
着色剤は、必要に応じて表面処理された着色剤を用いてもよく、分散剤と併用してもよい。また、着色剤は、複数種を併用してもよい。
着色剤の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、1質量%以上30質量%以下が好ましく、3質量%以上15質量%以下がより好ましい。
また、トナー粒子を白色トナー粒子とする場合の白色顔料の含有量は、白色トナー粒子全体に対して、15質量%以上70質量%以下が好ましく、20質量%以上60質量%以下がより好ましい。
−離型剤−
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられる。離型剤は、これに限定されるものではない。
離型剤の融解温度は、供給部材におけるトナー搬送量の安定化、及び画像における色点の発生の抑制の観点から、50℃以上110℃以下であることが好ましく、70℃以上100℃以下であることがより好ましく、75℃以上95℃以下であることが更に好ましく、83℃以上93℃以下であることが特に好ましい。
なお、融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K 7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
特定のトナーのトナー粒子は、供給部材におけるトナー搬送量の安定化、及び画像における色点の発生の抑制の観点から、トナー中の離型剤のアスペクト比が5以上の個数をa、5より下の個数をbとしたとき、1.0<a/b<8.0であることが好ましく、2.0<a/b<7.0であることがより好ましく、3.0<a/b<6.0であることが特に好ましい。
また、特定のトナーのトナー粒子は、供給部材におけるトナー搬送量の安定化、及び画像における色点の発生の抑制の観点から、トナー中の離型剤のアスペクト比が5以上の面積をc、5より下の面積をdとしたとき、1.0<c/d<4.0であることが好ましく、1.5<c/d<3.5であることがより好ましく、2.0<c/d<3.0であることが特に好ましい。
トナー中の離型剤のアスペクト比の測定方法は、以下の方法により測定するものとする。
トナーをエポキシ樹脂に混合して、エポキシ樹脂を固化する。得られた固化物を、ウルトラミクロトーム装置(Leica社製UltracutUCT)により切断し、厚さ80nm以上130nm以下の薄片試料を作製する。次に、薄片試料を30℃のデシケータ内で四酸化ルテニウムにより3時間染色する。そして、超高分解能電界放出型走査電子顕微鏡(FE−SEM)(例えば、(株)日立ハイテクノロジーズ製S−4800)にて、染色された薄片試料のSEM画像を得る。一般的に離型剤は結着樹脂よりも四酸化ルテニウムに染色されやすいので、染色度合いに起因する濃淡で離型剤が識別される。試料の状態などにより濃淡が判別しにくい場合は、染色時間を調整する。なお、トナー粒子断面において、着色剤ドメインは一般的に、離型剤ドメインよりも小さいので、大きさによって区別可能である。
前記SEM画像には様々な大きさのトナー粒子断面が含まれるところ、径がトナー粒子の体積平均粒径の85%以上であるトナー粒子断面を選択し、その中から無作為に100個のトナー粒子断面を選択し、これを観察する。ここで、トナー粒子断面の径とは、トナー粒子断面の輪郭線上の任意の2点に引いた最大の長さ(いわゆる長径)をいう。
前記SEM画像において、前記のように選択したトナー粒子断面100個それぞれにおいて、画像解析ソフト(三谷商事(株)製WinROOF)を用いて、0.010000μm/pixel条件で画像解析を行う。この画像解析により、包埋に用いたエポキシ樹脂とトナー粒子の結着樹脂との輝度差(コントラスト)により、トナー粒子の断面の画像を観察することができる。観察された画像をもとに、トナー粒子中の離型剤ドメインの長軸方向の長さ、及び前記比(長軸方向の長さ/短軸方向の長さ)、面積を求めることができる。
トナー中の離型剤のアスペクト比を調整する方法としては、冷却時に離型剤の凝固点周辺温度で一定時間保持することで結晶成長させる方法、融解温度の異なる離型剤を2種類以上使用することにより冷却中の結晶成長を促す方法等が挙げられる。
離型剤の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、1質量%以上20質量%以下が好ましく、5質量%以上15質量%以下がより好ましい。
−その他の添加剤−
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等の周知の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
−トナー粒子の特性等−
トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部(コア粒子)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。
ここで、コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂と必要に応じて着色剤及び離型剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂を含んで構成された被覆層と、で構成されていることがよい。
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)としては、2μm以上10μm以下が好ましく、4μm以上8μm以下がより好ましい。
なお、トナー粒子の体積平均粒径は、コールターマルチサイザーII(ベックマン・コールター社製)を用い、電解液はISOTON−II(ベックマン・コールター社製)を使用して測定される。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5質量%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径として100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャンネル)に対して体積について小径側から累積分布を描いて、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vと定義する。
トナー粒子の平均円形度は、特に制限はないが、像保持体からのトナーのクリーニング性を良化する観点からは、0.91以上0.98以下が好ましく、0.94以上0.98以下がより好ましく、0.95以上0.97以下が更に好ましい。
トナー粒子の平均円形度は、(円相当周囲長)/(周囲長)[(粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)]により求められる。具体的には、次の方法で測定される値である。
まず、測定対象となるトナー粒子を吸引採取し、扁平な流れを形成させ、瞬時にストロボ発光させることにより静止画像として粒子像を取り込み、その粒子像を画像解析するフロー式粒子像解析装置(シスメックス社製のFPIA−3000)によって求める。そして、平均円形度を求める際のサンプリング数は3500個とする。
なお、トナーが外添剤を有する場合、界面活性剤を含む水中に、測定対象となるトナー(現像剤)を分散させた後、超音波処理をおこなって外添剤を除去したトナー粒子を得る。
トナー粒子の平均円形度は、例えば、トナー粒子を凝集合一法で製造する場合、融合・合一工程における、分散液の撹拌速度、分散液の温度又は保持時間を調整することによって制御しうる。
(外添剤)
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。該無機粒子として、SiO、TiO、Al、CuO、ZnO、SnO、CeO、Fe、MgO、BaO、CaO、KO、NaO、ZrO、CaO・SiO、KO・(TiO)n、Al・2SiO、CaCO、MgCO、BaSO、MgSO等が挙げられる。
外添剤としての無機粒子の表面は、疎水化処理が施されていることがよい。疎水化処理は、例えば疎水化処理剤に無機粒子を浸漬する等して行う。疎水化処理剤は特に制限されないが、例えば、シラン系カップリング剤、シリコーンオイル、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
疎水化処理剤の量としては、通常、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下である。
外添剤としては、樹脂粒子(ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、メラミン樹脂等の樹脂粒子)、クリーニング活剤(例えば、ステアリン酸亜鉛に代表される高級脂肪酸の金属塩、フッ素系高分子量体の粒子)等も挙げられる。
外添剤の外添量としては、例えば、トナー粒子に対して、0.01質量%以上10質量%以下が好ましく、0.01質量%以上6質量%以下がより好ましい。
(トナーの製造方法)
次に、特定のトナーの製造方法について説明する。
特定のトナーは、トナー粒子を製造後、トナー粒子に対して、外添剤を外添することで得られる。
トナー粒子は、乾式製法(例えば、混練粉砕法等)、湿式製法(例えば凝集合一法、懸濁重合法、溶解懸濁法等)のいずれにより製造してもよい。トナー粒子の製法は、これらの製法に特に制限はなく、周知の製法が採用される。
これらの中でも、凝集合一法により、トナー粒子を得ることがよい。
具体的には、例えば、トナー粒子を凝集合一法により製造する場合、
結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液を準備する工程(樹脂粒子分散液準備工程)と、樹脂粒子分散液中で(必要に応じて他の粒子分散液を混合した後の分散液中で)、樹脂粒子(必要に応じて他の粒子)を凝集させ、凝集粒子を形成する工程(凝集粒子形成工程)と、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して加熱し、凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程(融合・合一工程)と、を経て、トナー粒子を製造する。
以下、各工程の詳細について説明する。
なお、以下の説明では、着色剤、及び離型剤を含むトナー粒子を得る方法について説明するが、着色剤、離型剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、着色剤、離型剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
−樹脂粒子分散液準備工程−
まず、結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と共に、例えば、着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液、離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液を準備する。
ここで、樹脂粒子分散液は、例えば、樹脂粒子を界面活性剤により分散媒中に分散させることにより調製する。
樹脂粒子分散液に用いる分散媒としては、例えば水系媒体が挙げられる。
水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン系界面活性剤等が挙げられる。これらの中でも特に、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤が挙げられる。非イオン系界面活性剤は、アニオン界面活性剤又はカチオン界面活性剤と併用してもよい。
界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
樹脂粒子分散液において、樹脂粒子を分散媒に分散する方法としては、例えば回転せん断型ホモジナイザーや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミル等の一般的な分散方法が挙げられる。また、樹脂粒子の種類によっては、例えば転相乳化法を用いて樹脂粒子分散液中に樹脂粒子を分散させてもよい。
なお、転相乳化法とは、分散すべき樹脂を、その樹脂が可溶な疎水性有機溶剤中に溶解せしめ、有機連続相(O相)に塩基を加えて、中和したのち、水媒体(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの、樹脂の変換(いわゆる転相)が行われて不連続相化し、樹脂を、水媒体中に粒子状に分散する方法である。
樹脂粒子分散液中に分散する樹脂粒子の体積平均粒径としては、例えば0.01μm以上1μm以下が好ましく、0.08μm以上0.8μm以下がより好ましく、0.1μm以上0.6μm以下がさらに好ましい。
なお、樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(例えば、堀場製作所製、LA−700)の測定によって得られた粒度分布を用い、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小粒径側から累積分布を引き、全粒子に対して累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとして測定される。なお、他の分散液中の粒子の体積平均粒径も同様に測定される。
樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子の含有量としては、例えば、5質量%以上50質量%以下が好ましく、10質量%以上40質量%以下がより好ましい。
なお、樹脂粒子分散液と同様にして、例えば、着色剤粒子分散液、離型剤粒子分散液も調製される。つまり、樹脂粒子分散液における粒子の体積平均粒径、分散媒、分散方法、及び粒子の含有量に関しては、着色剤粒子分散液中に分散する着色剤粒子、及び離型剤粒子分散液中に分散する離型剤粒子についても同様である。
−凝集粒子形成工程−
次に、樹脂粒子分散液と共に、着色剤粒子分散液と、離型剤粒子分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とをヘテロ凝集させ目的とするトナー粒子の径に近い径を持つ、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とを含む凝集粒子を形成する。
具体的には、例えば、混合分散液に凝集剤を添加すると共に、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後、樹脂粒子のガラス転移温度に近い温度(具体的には、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度−30℃以上ガラス転移温度−10℃以下)に加熱し、混合分散液に分散された粒子を凝集させて、凝集粒子を形成する。
凝集粒子形成工程においては、例えば、混合分散液を回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、室温(例えば25℃)で上記凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後に、上記加熱を行ってもよい。
凝集剤としては、例えば、混合分散液に添加される分散剤として用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、無機金属塩、2価以上の金属錯体が挙げられる。特に、凝集剤として金属錯体を用いた場合には、界面活性剤の使用量が低減され、帯電特性が向上する。
凝集剤の金属イオンと錯体もしくは類似の結合を形成する添加剤を必要に応じて用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。
無機金属塩としては、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等の金属塩、及び、ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体等が挙げられる。
キレート剤としては、水溶性のキレート剤を用いてもよい。キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸等のオキシカルボン酸、イミノジ酸(IDA)、ニトリロトリ酢酸(NTA)、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)等が挙げられる。
キレート剤の添加量としては、例えば、樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満がより好ましい。
−融合・合一工程−
次に、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えば樹脂粒子のガラス転移温度より10℃から30℃高い温度以上)に加熱して、凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
また、離型剤の融解温度以上に加熱して、凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成してもよい。融合・合一工程では、樹脂粒子のガラス転移温度以上、且つ離型剤の融解温度以上で、樹脂および離型剤が融和した状態にある。その後、冷却してトナーを得る。
トナー中の離型剤のアスペクト比を調整する方法としては、冷却時に離型剤の凝固点周辺温度で一定時間保持することで結晶成長さる方法、融解温度の異なる離型剤を2種類以上使用することにより冷却中の結晶成長を促す方法、等が挙げられる。
以上の工程を経て、トナー粒子が得られる。
なお、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を得た後、当該凝集粒子分散液と、樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と、をさらに混合し、凝集粒子の表面にさらに樹脂粒子を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する工程と、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、第2凝集粒子を融合・合一して、コア/シェル構造のトナー粒子を形成する工程と、を経て、トナー粒子を製造してもよい。
ここで、融合・合一工程終了後は、溶液中に形成されたトナー粒子を、公知の洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程を経て乾燥した状態のトナー粒子を得る。
洗浄工程は、帯電性の点から充分にイオン交換水による置換洗浄を施すことがよい。また、固液分離工程は、特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧濾過等を施すことがよい。また、乾燥工程も特に方法に制限はないが、生産性の点から凍結乾燥、気流乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
そして、特定のトナーは、例えば、得られた乾燥状態のトナー粒子に、外添剤を添加し、混合することにより製造される。混合は、例えばVブレンダー、ヘンシェルミキサー、レーディゲミキサー等によって行うことがよい。更に、必要に応じて、振動篩分機、風力篩分機等を使ってトナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
<キャリア>
キャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアが挙げられる。キャリアとしては、例えば、磁性粉からなる芯材の表面に被覆樹脂を被覆した被覆キャリア;マトリックス樹脂中に磁性粉が分散・配合された磁性粉分散型キャリア;多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸型キャリア;等が挙げられる。
なお、磁性粉分散型キャリアおよび樹脂含浸型キャリアは、当該キャリアの構成粒子を芯材とし、これに被覆樹脂により被覆したキャリアであってもよい。
磁性粉としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物等が挙げられる。
被覆樹脂、及びマトリックス樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、オルガノシロキサン結合を含んで構成されるストレートシリコーン樹脂又はその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
なお、被覆樹脂、及びマトリックス樹脂には、導電性粒子等、その他添加剤を含ませてもよい。
導電性粒子としては、金、銀、銅等の金属、カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム等の粒子が挙げられる。
ここで、芯材の表面に被覆樹脂を被覆するには、被覆樹脂、及び必要に応じて各種添加剤を適当な溶媒に溶解した被覆層形成用溶液により被覆する方法等が挙げられる。溶媒としては、特に限定されるものではなく、使用する被覆樹脂、塗布適性等を勘案して選択すればよい。
具体的な樹脂被覆方法としては、芯材を被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液を芯材表面に噴霧するスプレー法、芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリアの芯材と被覆層形成用溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
二成分現像剤における、トナーとキャリアとの混合比(質量比)は、トナー:キャリア=1:100乃至30:100が好ましく、3:100乃至20:100がより好ましい。
<画像形成装置>
本実施形態に係る画像形成装置について詳細に説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、静電荷像現像用トナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤を収容する現像手段であって、前記静電荷像現像剤を周面上に保持し回転することにより前記静電荷像現像用トナーを前記静電荷像に供給する、前記回転する方向と交わる方向に伸びた複数の溝を前記周面に有する供給部材を備え、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、を備える。
そして、静電荷像現像用トナーとして、上記の特定のトナーが適用される。
本実施形態に係る画像形成装置では、像保持体の表面を帯電する帯電工程と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、特定のトナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を被転写体(以下、「記録媒体」ともいう。)の表面に転写する転写工程と、被転写体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、を有する画像形成方法が実施される。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体の表面に形成されたトナー画像を直接記録媒体に転写する直接転写方式の装置;像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写し、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する中間転写方式の装置;トナー画像の転写後、帯電前の像保持体の表面をクリーニングするクリーニング手段を備えた装置;トナー画像の転写後、帯電前に像保持体の表面に除電光を照射して除電する除電手段を備える装置;等の公知の画像形成装置が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置が中間転写方式の装置の場合、転写手段は、例えば、表面にトナー画像が転写される中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、を有する構成が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置において、例えば、現像手段を含む部分が、画像形成装置に対して着脱するカートリッジ構造(プロセスカートリッジ)であってもよい。プロセスカートリッジとしては、例えば、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容した現像手段を備えるプロセスカートリッジが好適に用いられる。
以下、本実施形態に係る画像形成装置の一例を説明するが、これに限定されるわけではない。以下の説明においては、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
図1に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づく、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」ともいう)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置に対して着脱するプロセスカートリッジであってもよい。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの上方には、各ユニットを通して中間転写ベルト(中間転写体の一例)20が延設されている。中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20の内面に接する、駆動ロール22及び支持ロール24に巻きつけて設けられ、第1のユニット10Yから第4のユニット10Kに向う方向に走行するようになっている。支持ロール24は、図示しないバネ等により駆動ロール22から離れる方向に力が加えられており、両者に巻きつけられた中間転写ベルト20に張力が与えられている。中間転写ベルト20の像保持面側には、駆動ロール22と対向して中間転写ベルトクリーニング装置30が備えられている。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段の一例)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナーの供給がなされる。
第1乃至第4のユニット10Y、10M、10C、10Kは、同等の構成及び動作を有しているため、ここでは中間転写ベルト走行方向の上流側に配設されたイエローの画像を形成する第1のユニット10Yについて代表して説明する。
第1のユニット10Yは、像保持体として作用する感光体1Yを有している。感光体1Yの周囲には、感光体1Yの表面を予め定められた電位に帯電させる帯電ロール(帯電手段の一例)2Y、帯電された表面を色分解された画像信号に基づくレーザ光線3Yによって露光して静電荷像を形成する露光装置(静電荷像形成手段の一例)3、静電荷像に帯電したトナーを供給して静電荷像を現像する現像装置(現像手段の一例)4Y、現像したトナー画像を中間転写ベルト20上に転写する一次転写ロール(一次転写手段の一例)5Y、及び一次転写後に感光体1Yの表面に残存するトナーを除去する感光体クリーニング装置(像保持体クリーニング手段の一例)6Yが順に配置されている。
一次転写ロール5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。各ユニットの一次転写ロール5Y、5M、5C、5Kには、一次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各一次転写ロールに印加する転写バイアスの値を変える。
以下、第1のユニット10Yにおいてイエロー画像を形成する動作について説明する。
まず、動作に先立って、帯電ロール2Yによって感光体1Yの表面が−600V乃至−800Vの電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性(例えば20℃における体積抵抗率1×10−6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂の抵抗)であるが、レーザ光線が照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3からレーザ光線3Yを照射する。それにより、イエローの画像パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
静電荷像とは、帯電によって感光体1Yの表面に形成される像であり、レーザ光線3Yによって、感光層の被照射部分の比抵抗が低下し、感光体1Yの表面の帯電した電荷が流れ、一方、レーザ光線3Yが照射されなかった部分の電荷が残留することによって形成される、いわゆるネガ潜像である。
感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って予め定められた現像位置まで回転する。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによってトナー画像として現像され可視化される。
現像装置4Y内には、例えば、少なくともイエロートナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤が収容されている。イエロートナーは、現像装置4Yの内部で撹拌されることで摩擦帯電し、感光体1Y上に帯電した帯電荷と同極性(負極性)の電荷を有して現像剤ロール(現像剤保持体の一例)上に保持されている。そして、感光体1Yの表面が現像装置4Yを通過していくことにより、感光体1Y表面上の除電された潜像部にイエロートナーが静電的に付着し、潜像がイエロートナーによって現像される。イエローのトナー画像が形成された感光体1Yは、引続き予め定められた速度で走行され、感光体1Y上に現像されたトナー画像が予め定められた一次転写位置へ搬送される。
感光体1Y上のイエローのトナー画像が一次転写位置へ搬送されると、一次転写ロール5Yに一次転写バイアスが印加され、感光体1Yから一次転写ロール5Yに向う静電気力がトナー画像に作用し、感光体1Y上のトナー画像が中間転写ベルト20上に転写される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と逆極性の(+)極性であり、第1のユニット10Yでは制御部(図示せず)によって例えば+10μAに制御されている。感光体1Y上に残留したトナーは、感光体クリーニング装置6Yで除去されて回収される。
第2ユニット10M以降の一次転写ロール5M、5C、5Kに印加される一次転写バイアスも、第1のユニットに準じて制御されている。
こうして、第1のユニット10Yにてイエローのトナー画像が転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー画像が重ねられて多重転写される。
第1乃至第4のユニットを通して4色のトナー画像が多重転写された中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20と、中間転写ベルトの内面に接する支持ロール24と、中間転写ベルト20の像保持面側に配置された二次転写ロール(二次転写手段の一例)26とから構成された二次転写部へと至る。一方、記録紙(記録媒体の一例)Pが供給機構を介して二次転写ロール26と中間転写ベルト20とが接触した隙間に予め定められたタイミングで給紙され、二次転写バイアスが支持ロール24に印加される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と同極性の(−)極性であり、中間転写ベルト20から記録紙Pに向う静電気力がトナー画像に作用し、中間転写ベルト20上のトナー画像が記録紙P上に転写される。この際の二次転写バイアスは二次転写部の抵抗を検出する抵抗検出手段(図示せず)により検出された抵抗に応じて決定されるものであり、電圧制御されている。
トナー画像が転写された記録紙Pは定着装置(定着手段の一例)28における一対の定着ロールの圧接部(ニップ部)へと送り込まれ、トナー画像が記録紙P上へ定着され、定着画像が形成される。カラー画像の定着が完了した記録紙Pは、排出部へ向けて搬出され、一連のカラー画像形成動作が終了される。
トナー画像を転写する記録紙Pとしては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンター等に使用される普通紙が挙げられる。記録媒体としては、記録紙P以外にも、OHPシート等も挙げられる。定着後における画像表面の平滑性を更に向上させるには、記録紙Pの表面も平滑であることが好ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等が好適に使用される。
<プロセスカートリッジ>
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、T1=60℃におけるトナーの粘度ηをη(T1)、T2=90℃におけるトナーの粘度ηをη(T2)、T3=130℃におけるトナーの粘度ηをη(T3)としたとき、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)が−0.14以下であり、(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が−0.15以上であり、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)よりも(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が大きい値である静電荷像現像用トナーとキャリアを含む静電荷像現像剤を収容する現像手段であって、前静電荷像現像剤を周面上に保持し回転することにより前記静電荷像現像用トナーを像保持体に形成された静電荷像に供給する、前記回転する方向と交わる方向に伸びた複数の溝を前記周面に有する供給部材を備え、前記静電荷像現像剤により前記像保持体の表面に形成された前記静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、を有し、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジである。
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、現像手段と、必要に応じて、例えば、像保持体、帯電手段、静電荷像形成手段、及び転写手段等のその他手段から選択される少なくとも一つと、を備える構成であってもよい。
以下、本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示すが、これに限定されるわけではない。以下の説明においては、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図2は、本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
図2に示すプロセスカートリッジ200は、例えば、取り付けレール116及び露光のための開口部118が備えられた筐体117により、感光体107(像保持体の一例)と、感光体107の周囲に備えられた帯電ロール108(帯電手段の一例)、現像装置111(現像手段の一例)、及び感光体クリーニング装置113(クリーニング手段の一例)を一体的に組み合わせて保持して構成し、カートリッジ化されている。
図2中、109は露光装置(静電荷像形成手段の一例)、112は転写装置(転写手段の一例)、115は定着装置(定着手段の一例)、300は記録紙(記録媒体の一例)を示している。
<トナーカートリッジ>
次に、本実施形態に用いられるトナーカートリッジについて説明する。
本実施形態に用いられるトナーカートリッジは、本実施形態に用いられる特定のトナーを収容し、画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジである。トナーカートリッジは、画像形成装置内に設けられた現像手段に供給するための補給用のトナーを収容するものである。
図1に示す画像形成装置は、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kが着脱される構成を有する画像形成装置であり、現像装置4Y、4M、4C、4Kは、各々の色に対応したトナーカートリッジと、図示しないトナー供給管で接続されている。トナーカートリッジ内に収容されているトナーが少なくなった場合には、このトナーカートリッジが交換される。
(要部構成)
次に、本実施形態に用いられる現像手段について詳細に説明する。
本実施形態に用いられる現像手段は、特定のトナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤を周面上に保持し回転することにより前記静電荷像現像用トナーを前記静電荷像に供給する、前記回転する方向と交わる方向に伸びた複数の溝を前記周面に有する供給部材を備えている。
また、現像手段は、供給部材上の現像剤量を規制する規制部材を備えていてもよい。
ここで、「回転する方向と交わる方向に伸びた溝」とは、回転する方向に対して直角(90°)に交わる方向に加えて、該直角に交わる方向に対して±30°ずれた方向に伸びる溝も含まれる。言い換えると、供給部材が周面に有する溝としては、供給部材の軸方向と平行な方向に伸びる溝だけでなく、軸方向に対して±30°傾いた方向に伸びる溝も含まれる。
以下、図面を参照して好ましい実施形態について詳細に説明する。
図3は、本実施形態に係る現像手段の断面図である。
図3に示すように、現像装置4(「現像手段」の一例)は、現像剤G(「静電荷像現像剤」の一例)が収容されたハウジング202と、現像ロール106(「供給部材」の一例)と、現像ロール106の外周面に保持された現像剤Gの層の厚みを規制する規制部材208と、現像剤Gを現像ロール106に供給する第1オーガ209と、第1オーガ209とともに現像剤Gを循環搬送する第2オーガ111と、を有している。
現像剤Gは、一例として、負極性に帯電する帯電粒子としてのトナーT(「特定のトナー」の一例)と、正極性に帯電する磁性粒子の一例としての磁性キャリアCA(「キャリア」の一例)と、を含む2成分現像剤で構成されている。磁性キャリアCAは、粒径が30μm以下(一例として25μm)の小径キャリアであり、トナーTは、粒径が4μm以下(一例として3.8μm)の小径トナーである。
ハウジング202は、容器本体203と、容器本体203の上部を塞ぐカバー部材204とを含んで構成されている。また、ハウジング202は、現像ロール106が収容される現像ロール室222と、現像ロール室222の下方側に設けられた第1攪拌室223と、第1攪拌室223に隣接する第2攪拌室224と、を有している。
容器本体203は、Z方向に見て、−Y方向に凸となるように2箇所で湾曲した底壁203Aと、底壁203Aの−X方向の端部に形成された取付部203Bと、底壁203AのX方向の端部に立設された側壁203Cと、底壁203Aの中央部に立設され第1攪拌室223と第2攪拌室224とを仕切る仕切壁203Dと、を含んで構成されている。
カバー部材204は、第2攪拌室224上に配置される上壁204Aと、上壁204Aの−X方向の端部から左斜め上方へ延びて現像ロール室222を覆う傾斜壁204Bと、傾斜壁204Bの上端に連続して湾曲した湾曲壁204Cと、を有している。
現像ロール106は、円柱状に形成され容器本体203にシャフト106Cを介して固定支持された磁力発生部の一例としてのマグネットロール106Aと、円筒状に形成されマグネットロール106Aの外側で回転可能に支持された現像剤保持部材の一例としての現像スリーブ106Bと、を有している。即ち、マグネットロール106Aは、現像スリーブ106Bの内側に配置されている。
マグネットロール106Aは、外周面(周方向)に沿って複数の磁極が設けられており、現像剤Gを引き付ける磁力を発生する。詳細には、シャフト106Cの軸方向に見て第1オーガ209に近い右下側から回転方向(R方向)に、現像剤Gを引き付けるピックアップ極S2、規制部材208と対向配置された層形成極N1、感光体72と対向配置された現像極S1、現像後の現像剤Gを現像スリーブ106Bの外周面に保持させる搬送極N2、及び現像剤Gを現像スリーブ106Bの外周面から剥離させるピックオフ極S3が設けられている。
ここで、以後の説明では、マグネットロール106Aを軸方向(Z方向)に見たとき、上側の位置を12時、下側の位置を6時として、各磁極の位置を説明する。一例として、ピックアップ極S2は、4時方向に配置されており、現像剤Gを引き付けて現像スリーブ106Bの外周面に保持させる。層形成極N1は、規制部材208の先端部と対向して7時方向に配置されており、複数の磁性キャリアCAを穂立ちさせた状態で現像スリーブ106Bの外周面に保持させる。
現像極S1は、感光体72の外周面と対向して9時方向に配置されている。搬送極N2は、11時方向に配置されており、感光体72への現像が終了して残った現像剤Gを引き付けて現像スリーブ106Bの外周面に保持させる。ピックオフ極S3は、2時方向に配置されており、ピックアップ極S2とピックオフ極S3との間で現像剤Gを現像スリーブ106B上から剥離させる。
現像スリーブ106Bは、一例として、アルミニウム製の筒状部材であり、Z方向の両端部に該両端部を塞ぐキャップ状の支持部材(図示省略)が取り付けられ、この支持部材の内側にベアリング(図示省略)が固定されている。そして、このベアリングにシャフト106Cが挿入されることで、マグネットロール106Aに対して現像スリーブ106Bが周方向に回転可能となっている。なお、現像スリーブ106Bは、図示しないモータ及びギヤを含む駆動部により+R方向に回転駆動されるようになっている。
次いで、現像ロール106の周面に形成された、現像ロールの回転する方向と交わる方向に伸びた複数の溝について、図面を参照して好ましい実施形態について詳細に説明する。
図4は、本実施形態に用いられる供給部材の表面に形成された溝の周辺の断面図である。
図4に示すように、現像スリーブ106Bの外周面には、詳細を後述する複数の凹溝110(「溝」の一例)が形成されている。現像スリーブ106Bの外周面に形成された溝の形状は特に限定されるものではないが、現像剤の保持性向上の観点から、現像スリーブ106Bの軸方向から見た断面形状が、V字状またはU字状であることが好ましく、V字状であることがより好ましい。さらに、現像スリーブ106Bは、感光体72と軸方向及び回転方向(R方向)を揃えるとともに感光体72の外周面と対向配置されている。そして、現像スリーブ106Bは、感光体72と対向する位置(現像領域)で、感光体72の回転方向とは逆方向(カウンター方向)に回転するとともに現像剤Gを外周面に保持し、感光体72の静電荷像(潜像)をトナーTで現像する。
一方、第1攪拌室223には、現像剤Gを攪拌しながら搬送する第1オーガ209が配置されている。第1オーガ209は、Z方向に沿って配置された回転軸209Aと、回転軸209Aの外周に支持されたらせん状の翼部209Bとを有している。また、第1オーガ209は、現像スリーブ106Bの回転方向における規制部材208よりも上流側で現像スリーブ106Bと対向配置され、現像スリーブ106Bと回転軸方向(Z方向)が揃えられ、翼部209Bを回転して現像剤Gを回転軸方向に搬送すると共に現像スリーブ106Bに現像剤Gを供給するようになっている。
第2攪拌室224には、現像剤Gを攪拌しながら搬送する第2オーガ111が配置されている。第2オーガ111は、Z方向に沿って配置された回転軸111Aと、回転軸111Aの外周に支持された翼部111Bとを有している。また、第2オーガ111は、第1オーガ209とは逆方向に回転するようになっており、第1オーガ209とともに現像剤Gを循環搬送する。
ここで、第1攪拌室223内の現像剤Gは、ピックアップ極S2によって現像スリーブ106B上に保持された状態で、現像スリーブ106BのR方向の回転により搬送される。そして、現像スリーブ106B上に保持された現像剤Gは、現像スリーブ106Bの外周面と規制部材208の先端部との間へ進入することで層の厚みが規制され、感光体72と対向する現像領域に搬送される。
規制部材208は、Z方向を長手方向とする板状の部材であり、短手方向がY方向からX方向へ僅かに傾いた方向に沿って配置されるとともに、先端部(上端面208A)をシャフト106C側へ向けて、現像スリーブ106Bの外周面と対向配置されている。即ち、規制部材208は、Y方向において現像スリーブ106Bよりも下側に配置されており、現像スリーブ106Bを介して層形成極N1と対向配置され、現像スリーブ106Bの外周面上に保持される現像剤層の厚みを規制するようになっている。
次に、凹溝110の詳細について説明する。
図4に展開して示すように、現像スリーブ106Bには、外周面の周方向に定められた許容範囲内の間隔(後述するB)をあけて複数の凹溝110が形成されている。なお、図4では、現像スリーブ106Bの周方向を回転方向である矢印R方向で示し、現像スリーブ106Bの径方向を矢印D方向で示している。また、各凹溝110は現像スリーブ106Bの周方向(R方向)で同様の形態であるため、図4では2つの隣り合う凹溝110A、110Bのみを示し、他の凹溝110については図示及び説明を省略する。さらに、1つの凹溝110について説明するときは、凹溝110と記載し、添字A、Bを省略する。
凹溝110は、現像スリーブ106Bの軸方向(Z方向)から見た断面形状がV字状であり、Z方向に長く、且つZ方向で同様の断面形状となっている。また、凹溝110は、R方向の中央位置となる最深部110Cを境にしてR方向に対称形状となっている。なお、V字状とは、最深部110Cが鋭角の斜面となっているものに限らず、最深部110Cが湾曲面で構成されているものを含んでいる。
ここで、図4には、凹溝110の溝ピッチがP、R方向(周方向)の開口幅がA、周方向における隣り合う凹溝110A、110Bの間隔がB、凹溝110の深さがdで示されている。また、凹溝110の内部の容量を表す断面積(単位[mm])がSで示されている。溝ピッチPは、凹溝110AのR方向中心位置P1から凹溝110BのR方向中心位置P2までのR方向の距離である。さらに、間隔Bは、現像スリーブ106における凹溝110を除く他の部位(非凹溝部213)のR方向の幅に相当する。加えて、内部の容量を表す断面積Sは、最深部110Cの湾曲部分が他の部分に比べて僅かであり、鋭角とみなせるため、S=A×d/2で近似して算出される。
本実施形態において、供給部材の周方向における平均ピッチとは、現像スリーブ106Bを軸方向から見たとき、現像スリーブ106Bの周方向に設けられた全ての溝(凹溝110)における各ピッチ(図4でいうP)の平均値のことを示す。
同様に、供給部材の溝の平均幅とは、現像スリーブ106Bを軸方向から見たとき、現像スリーブ106Bの周方向に設けられた全ての溝(凹溝110)における開口幅(図4でいうA)の平均値のことを示す。
同様に、供給部材の溝の深さ(L4)とは、現像スリーブ106Bを軸方向から見たとき、現像スリーブ106Bの周方向に設けられた全ての溝の深さの平均値のことを示す。
現像スリーブ106Bの周方向における溝の平均ピッチは、供給部材におけるトナー搬送量の安定化、及び画像における色点の発生の抑制の観点から、0.6mm以下であることが好ましく、0.4mm以下であることがより好ましい。また、上記の溝ピッチの下限値は特に限定されるものではないが、0.2mm以上であればよい。
磁性キャリアCAの平均粒径(L1)に対する凹溝110の平均ピッチ(L2)の比(L2/L1)は、供給部材におけるトナー搬送量の安定化、及び画像における色点の発生の抑制の観点から、5.7以上17.1以下であることが好ましく、5.7以上11.4以下であることがより好ましい。
なお、磁性キャリアCAの平均粒径の測定方法は、後述する実施例で示される方法により測定される。
溝の平均幅(L3)は、供給部材におけるトナー搬送量の安定化、及び画像における色点の発生の抑制の観点から、0.1mm以上0.3mm以下であることが好ましく、0.15mm以上0.25mm以下であることがより好ましい。
磁性キャリアCAの平均粒径(L1)に対する凹溝110の平均幅(L3)の比(L3/L1)は、供給部材におけるトナー搬送量の安定化、及び画像における色点の発生の抑制の観点から、2.8以上8.6以下であることが好ましく、4.3以上7.1以下であることがより好ましい。
溝の平均深さ(L4)は、供給部材におけるトナー搬送量の安定化、及び画像における色点の発生の抑制の観点から、0.05mm以上0.3mm以下であることが好ましく、0.05mm以上0.2mm以下であることがより好ましい。
凹溝110の深さ(L4)に対する規制部材208と供給部材の表面(すなわち、現像スリーブ106Bの表面)との最短距離(L5)の比(L5/L4)は、1.4以上であることが好ましい。
上記の比(L5/L4)が1.4以上であることにより、トナーの割れや欠けが抑制され、その結果、得られた画像の画質が安定化すると考えられる。また上記の比(L5/L4)の上限値は特に限定されるものではないが、8.5以下であればよい。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下の説明において、特に断りのない限り、「部」及び「%」はすべて質量基準である。
また、トナーの粘度、最大吸熱ピーク温度、及び、各波数における吸光度については、前述した方法により測定した。
(現像剤A1〜A14、及び、B1〜B3)
−スチレンアクリル樹脂粒子分散液の調製−
<樹脂粒子分散液(1)の作製>
スチレン:200部
n−ブチルアクリレート:50部
アクリル酸:1部
β−カルボキシエチルアクリレート:3部
プロパンジオールジアクリレート:1部
2−ヒドロキシエチルアクリレート:0.5部
ドデカンチオール:1部
フラスコに、アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製ダウファックス)4部をイオン交換水550部に溶解した溶液を入れ、そこに上記の原料を混合した混合液を入れて乳化した。乳化液を10分間ゆっくりと撹拌しながら、過硫酸アンモニウム6部を溶解したイオン交換水50部を投入した。次いで、系内の窒素置換を充分に行い、オイルバスで系内が75℃になるまで加熱し、30分間重合した。
次に、
スチレン:110部
n−ブチルアクリレート:50部
β−カルボキシエチルアクリレート:5部
1,10−デカンジオールジアクリレート:2.5部
ドデカンチオール:2部
上記の原料を混合した混合液を入れて乳化し、乳化液を上記フラスコに120分間添加し、そのまま4時間乳化重合を継続した。これにより、重量平均分子量32,000、ガラス転移温度53℃、体積平均粒径240nmの樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液を得た。前記樹脂粒子分散液にイオン交換水を加え、固形分量を20質量%に調整して、樹脂粒子分散液(1)とした。
<樹脂粒子分散液(2)の作製>
スチレン:200部
n−ブチルアクリレート:50部
アクリル酸:1部
β−カルボキシエチルアクリレート:3部
プロパンジオールジアクリレート:1部
2−ヒドロキシエチルアクリレート:0.5部
ドデカンチオール:1.5部
フラスコに、アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製ダウファックス)4部をイオン交換水550部に溶解した溶液を入れ、そこに上記の原料を混合した混合液を入れて乳化した。乳化液を10分間ゆっくりと撹拌しながら、過硫酸アンモニウム6部を溶解したイオン交換水50部を投入した。次いで、系内の窒素置換を充分に行い、オイルバスで系内が75℃になるまで加熱し、30分間重合した。
次に、
スチレン:110部
n−ブチルアクリレート:50部
β−カルボキシエチルアクリレート:5部
1,10−デカンジオールジアクリレート:2.5部
ドデカンチオール:2.5部
上記の原料を混合した混合液を入れて乳化し、乳化液を上記フラスコに120分間添加し、そのまま4時間乳化重合を継続した。これにより、重量平均分子量30,000、ガラス転移温度53℃、体積平均粒径220nmの樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液を得た。前記樹脂粒子分散液にイオン交換水を加え、固形分量を20質量%に調整して、樹脂粒子分散液(2)とした。
<樹脂粒子分散液(3)の作製>
スチレン:200部
n−ブチルアクリレート:50部
アクリル酸:1部
β−カルボキシエチルアクリレート:3部
プロパンジオールジアクリレート:1部
2−ヒドロキシエチルアクリレート:0.5部
ドデカンチオール:1.5部
フラスコに、アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製ダウファックス)4部をイオン交換水550部に溶解した溶液を入れ、そこに上記の原料を混合した混合液を入れて乳化した。乳化液を10分間ゆっくりと撹拌しながら、過硫酸アンモニウム7部を溶解したイオン交換水50部を投入した。次いで、系内の窒素置換を充分に行い、オイルバスで系内が80℃になるまで加熱し、30分間重合した。
次に、
スチレン:110部
n−ブチルアクリレート:50部
β−カルボキシエチルアクリレート:5部
1,10−デカンジオールジアクリレート:2.5部
ドデカンチオール:3.0部
上記の原料を混合した混合液を入れて乳化し、乳化液を上記フラスコに120分間添加し、そのまま4時間乳化重合を継続した。これにより、重量平均分子量28,000、ガラス転移温度53℃、体積平均粒径230nmの樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液を得た。前記樹脂粒子分散液にイオン交換水を加え、固形分量を20質量%に調整して、樹脂粒子分散液(3)とした。
<樹脂粒子分散液(4)の作製>
スチレン:200部
n−ブチルアクリレート:50部
アクリル酸:1部
β−カルボキシエチルアクリレート:3部
プロパンジオールジアクリレート:1部
2−ヒドロキシエチルアクリレート:0.5部
ドデカンチオール:2.0部
フラスコに、アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製ダウファックス)4部をイオン交換水550部に溶解した溶液を入れ、そこに上記の原料を混合した混合液を入れて乳化した。乳化液を10分間ゆっくりと撹拌しながら、過硫酸アンモニウム7.5部を溶解したイオン交換水50部を投入した。次いで、系内の窒素置換を充分に行い、オイルバスで系内が85℃になるまで加熱し、30分間重合した。
次に、
スチレン:110部
n−ブチルアクリレート:50部
β−カルボキシエチルアクリレート:5部
1,10−デカンジオールジアクリレート:2.5部
ドデカンチオール:3.5部
上記の原料を混合した混合液を入れて乳化し、乳化液を上記フラスコに120分間添加し、そのまま4時間乳化重合を継続した。これにより、重量平均分子量26,500、ガラス転移温度53℃、体積平均粒径210nmの樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液を得た。前記樹脂粒子分散液にイオン交換水を加え、固形分量を20質量%に調整して、樹脂粒子分散液(4)とした。
<樹脂粒子分散液(5)の作製>
スチレン:200部
n−ブチルアクリレート:50部
アクリル酸:1部
β−カルボキシエチルアクリレート:3部
プロパンジオールジアクリレート:1部
2−ヒドロキシエチルアクリレート:0.5部
ドデカンチオール:0.8部
フラスコに、アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製ダウファックス)4部をイオン交換水550部に溶解した溶液を入れ、そこに上記の原料を混合した混合液を入れて乳化した。乳化液を10分間ゆっくりと撹拌しながら、過硫酸アンモニウム5.5部を溶解したイオン交換水50部を投入した。次いで、系内の窒素置換を充分に行い、オイルバスで系内が85℃になるまで加熱し、30分間重合した。
次に、
スチレン:110部
n−ブチルアクリレート:50部
β−カルボキシエチルアクリレート:5部
1,10−デカンジオールジアクリレート:2.5部
ドデカンチオール:1.7部
上記の原料を混合した混合液を入れて乳化し、乳化液を上記フラスコに120分間添加し、そのまま4時間乳化重合を継続した。これにより、重量平均分子量36,000、ガラス転移温度53℃、体積平均粒径260nmの樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液を得た。前記樹脂粒子分散液にイオン交換水を加え、固形分量を20質量%に調整して、樹脂粒子分散液(5)とした。
<マゼンタ着色粒子分散液の調製>
・C.I.Pigment Red 122:50部
・イオン系界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬(株)製):5部
・イオン交換水:220部
上記成分を混合し、アルティマイザ((株)スギノマシン製)により240MPaで10分処理し、マゼンタ着色粒子分散液(固形分濃度:20%)を調製した。
<離型剤粒子分散液(1)の調製>
・エステルワックス(日油(株)製WEP−2):100部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):2.5部
・イオン交換水:250部
上記材料を混合して120℃に加熱し、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザー(ゴーリン社製)で分散処理し、体積平均粒径330nmの離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液(1)(固形分量29.1%)を得た。
<離型剤粒子分散液(2)の調製>
・フィッシャートロプシュワックス(日本精鑞(株)製HNP−9):100部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):2.5部
・イオン交換水:250部
上記材料を混合して120℃に加熱し、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザー(ゴーリン社製)で分散処理し、体積平均粒径340nmの離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液(2)(固形分量29.2%)を得た。
<離型剤粒子分散液(3)の調製>
・パラフィンワックス(日本精鑞(株)製FNP0090):100部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):2.5部
・イオン交換水:250部
上記材料を混合して120℃に加熱し、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザー(ゴーリン社製)で分散処理し、体積平均粒径360nmの離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液(3)(固形分量29.0%)を得た。
<離型剤粒子分散液(4)の調製>
・ポリエチレンワックス(東洋アドレ(株)製ポリワックス725):100部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):2.5部
・イオン交換水:250部
上記材料を混合して100℃に加熱し、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザー(ゴーリン社製)で分散処理し、体積平均粒径370nmの離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液(4)(固形分量29.3%)を得た。
<トナーA1の製法>
イオン交換水:400部
樹脂粒子分散液(1):200部
マゼンタ着色粒子分散液:40部
離型剤粒子分散液(2):12部
離型剤粒子分散液(3):24部
上記成分を、温度計、pH計、撹拌機を具備した反応容器に入れ、外部からマントルヒーターで温度制御しながら、温度30℃、撹拌回転数150rpmにて、30分間保持した。
ホモジナイザー(IKAジャパン(株)製:ウルトラタラクスT50)で分散しながら、ポリ塩化アルミニウム(PAC、王子製紙(株)製:30%粉末品)2.1部をイオン交換水100部に溶解させたPAC水溶液を添加した。その後、50℃まで昇温し、コールターマルチサイザーII(アパーチャー径:50μm、コールター社製)にて粒径を測定し、体積平均粒径を5.0μmとした。その後樹脂粒子分散液(1)115部を追添加し、凝集粒子の表面に樹脂粒子を付着(シェル構造)させた。
続いて、10質量%のNTA(ニトリロ三酢酸)金属塩水溶液(キレスト70:キレスト(株)製)を20部加えた後、1Nの水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを9.0にした。その後、昇温速度を0.05℃/分にして91℃まで昇温し、91℃で3時間保持した後、得られたトナースラリーを85℃まで冷却し、1時間保持した。その後25℃まで冷却してマゼンタトナーを得た。これを更にイオン交換水にて再分散し、ろ過することを繰り返して、ろ液の電気伝導度が20μS/cm以下となるまで洗浄を行った後、40℃のオーブン中で5時間真空乾燥して、トナー粒子を得た。
得られたトナー粒子100部に対して疎水性シリカ(日本アエロジル(株)製、RY50)を1.5部と、疎水性酸化チタン(日本アエロジル(株)製、T805)を1.0部とを、サンプルミルを用いて10,000rpmで30秒間混合した。その後、目開き45μmの振動篩いで篩分して、トナーA1(静電荷像現像用トナーA1)を調製した。得られたトナーA1の体積平均粒子径は5.7μmであった。
<現像剤A1の作製>
トナーA1:8部とキャリア:92部とをVブレンダーにて混合し、現像剤A1(静電荷像現像剤A1)を作製した。
ここで、使用したキャリアは、平均粒径が35μmで、Mn−Srコア100部と、シリコーン樹脂(東レ−ダウコーニング社製SR2411)7.5部と、トルエン100部とを混合し、その後溶媒を留去し、150℃で1時間攪拌して樹脂を硬化することにより作製した。
なお、キャリアの平均粒径とは、体積平均粒径のことを示し、その測定方法は、以下の通りである。
キャリアについて、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(LS Particle Size Analyzer(ベックマン−コールター社製)測定装置を用いて、粒度分布を測定する。電解液としては、ISOTON−II(ベックマン−コールター社製)を使用する。測定する粒子数は50,000である。
そして、測定された粒度分布を、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小径側から累積分布を描き、累積50%となる粒径(「D50v」ともいう)を「体積平均粒径」と定義する。
<現像剤A2〜A13、並びに、B1及びB2の作製>
使用する樹脂粒子分散液、離型剤粒子分散液、凝集剤量、合一温度、保持温度、保持時間を表1のように変更したこと以外、トナーA1と同様にして、トナーA2〜A13、並びに、トナーB1及びB2のマゼンタトナーをそれぞれ得た。
また、得られたトナーをそれぞれ用いたこと以外、現像剤A1と同様の方法で、現像剤A2〜A13、並びに、現像剤B1及びB2の静電荷像現像剤をそれぞれ作製した。
<現像剤A14の作製>
使用するキャリアの平均粒径について、表2に示す値(30μm)に変更した以外は、現像剤A1と同様の方法で、現像剤A14を作製した。
<現像剤B3の作製>
使用する樹脂粒子分散液、離型剤粒子分散液、凝集剤量、合一温度、保持温度、保持時間を表1のように変更したこと以外、トナーA1と同様にして、トナーB3のマゼンタトナーを得た。
また、得られたトナーを用いたこと以外、現像剤A1と同様の方法で、現像剤B3の静電荷像現像剤を作製した。
(現像ロールS1〜S2、S0)
<現像ロールS1の準備>
溝の本数が200本、溝の幅が175μm、溝の深さが40μm、非溝部の幅が139μmであり、溝ピッチが0.314mm、となっている、溝の断面形状がV字状である現像ロールS1を準備した。
なお、現像ロールS1は、図3に示す現像ロール106の構成を備える。つまり、磁力発生部であるマグネットロール106Aと、マグネットロール106Aの外側で回転可能に支持された現像スリーブ106Bと、を有する。現像スリーブ106Bは、アルミニウム製の筒状部材である。
<現像ロールS2の準備>
溝の断面形状がU字状であること以外は、現像ロールS1と同一である現像ロールS2を準備した。
<現像ロールS0の準備>
溝を有していない現像ロールS0を準備した。
〔実施例101〜114、実施例201〜214、比較例101〜103、及び参考例1〕
市販の電子写真複写機(Docu Centre Color450、富士ゼロックス(株)製)に対し、表2に示す現像剤を現像装置に充填し、且つ表2に示す現像ロールを装着し、評価機とした。
(評価)
−トナー保持性−
トナーの保持性は以下の方法で評価した。高温高湿環境下(30℃90%RH)で、画像密度が5%である画像を、100,000枚出力した前後の、現像ロール上に保持される単位面積当たりの現像剤重量を測定し、出力前の現像剤重量に対する出力後の現像剤重量の減少割合を下記評価基準に従って評価した。結果を表2に示す。
A(◎):15%以内
B(○):15%超〜30%未満
C(×):30%以上
−トナー搬送量安定性−
高温高湿環境下(30℃90%RH)で、画像密度が5%である画像を、100,000枚出力した後、現像ロールの表面の現像剤を取り除き、目視観察し、下記評価基準に従って評価した。
A(◎):トナー固着なし
B(○):軽微な固着
C(×):固着あり
−画質安定性−
評価機により、低温低湿(10℃、15%RH)環境下で、画像濃度30%のハーフトーン画像をA4用紙に10枚出力した。そして、1から10枚目の画像について、トナーの割れや欠けによる色点の有無を目視により観察し、下記基準で評価した。結果を表2に示す。
A(◎):色点が見られない
B(○):目視でわずかに色点が見られる
C(×):許容できない色点が見られる。
前記表より、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)が−0.14以下、(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が−0.15以上、且つ(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)よりも(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が大きいとの要件を満たすトナーを用いた各実施例の画像形成装置では、これらの少なくとも一つの要件を満たさないトナーを用いた各比較例の画像形成装置に比べ、供給部材におけるトナー搬送量が安定化し、かつ画像における色点の発生が抑制される。
なお、参考例では、溝を有していない供給部材を使用しており、トナー保持性が許容できる範囲を超えていたため、トナー搬送量の安定性の評価を行わなかった。
1Y、1M、1C、1K 感光体(像保持体の一例)
2Y、2M、2C、2K 帯電ロール(帯電手段の一例)
3 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
22 駆動ロール
24 支持ロール
26 二次転写ロール(二次転写手段の一例)
30 中間転写体クリーニング装置
10 画像形成装置
106 現像ロール(供給部材の一例)
107 感光体(像保持体の一例)
108 帯電ロール(帯電手段の一例)
109 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
111 現像装置(現像手段の一例)
112 転写装置(転写手段の一例)
113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
115 定着装置(定着手段の一例)
116 取り付けレール
117 筐体
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ
300 記録紙(記録媒体の一例)
P 記録紙(記録媒体の一例)

Claims (16)

  1. 像保持体と、
    前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
    帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
    T1=60℃におけるトナーの粘度ηをη(T1)、T2=90℃におけるトナーの粘度ηをη(T2)、T3=130℃におけるトナーの粘度ηをη(T3)としたとき、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)が−0.14以下であり、(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が−0.15以上であり、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)よりも(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が大きい値である静電荷像現像用トナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤を収容する現像手段であって、前記静電荷像現像剤を周面上に保持し回転することにより前記静電荷像現像用トナーを前記静電荷像に供給する、前記回転する方向と交わる方向に伸びた複数の溝を前記周面に有する供給部材を備え、前記静電荷像現像剤により前記像保持体の表面に形成された前記静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
    前記像保持体の表面に形成された前記トナー画像を被転写体へ転写する転写手段と、
    前記被転写体に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
    を有する画像形成装置。
  2. 前記静電荷像現像用トナーは、T0=40℃におけるトナーの粘度ηをη(T0)としたとき、(lnη(T0)−lnη(T1))/(T0−T1)が−0.12以上であり、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)よりも(lnη(T0)−lnη(T1))/(T0−T1)が大きい値である請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記静電荷像現像用トナーは、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)が−0.16以下である請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 前記静電荷像現像用トナーは、(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が−0.13以上である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  5. 前記静電荷像現像用トナーが離型剤を含有し、
    前記静電荷像現像用トナー中の前記離型剤のアスペクト比が5以上の個数をa、5より下の個数をbとしたとき、1.0<a/b<8.0である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  6. 前記静電荷像現像用トナーが離型剤を含有し、
    前記静電荷像現像用トナー中の前記離型剤のアスペクト比が5以上の面積をc、5より下の面積をdとしたとき、1.0<c/d<4.0である請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  7. 前記静電荷像現像用トナーは、最大吸熱ピーク温度が70℃以上100℃以下である請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  8. 前記静電荷像現像用トナーは、最大吸熱ピーク温度が75℃以上95℃以下である請求項7に記載の画像形成装置。
  9. 前記静電荷像現像用トナーは、結着樹脂として、スチレンアクリル樹脂を含む請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  10. 前記複数の溝は、前記供給部材の軸方向から見た断面形状がV字状である請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  11. 前記現像手段は、前記供給部材上の現像剤量を規制する規制部材を有する請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  12. 前記複数の溝は、前記供給部材の周方向における平均ピッチが0.6mm以下である請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  13. 前記キャリアの平均粒径(L1)に対する前記溝の平均ピッチ(L2)の比(L2/L1)が5.7以上17.1以下である請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  14. 前記キャリアの平均粒径(L1)に対する前記溝の平均幅(L3)の比(L3/L1)が2.8以上8.6以下である請求項1〜請求項13のいずれか1項に画像形成装置。
  15. 前記溝の深さ(L4)に対する、前記規制部材と前記供給部材の表面との最短距離(L5)の比(L5/L4)が1.4以上である請求項11に画像形成装置。
  16. T1=60℃におけるトナーの粘度ηをη(T1)、T2=90℃におけるトナーの粘度ηをη(T2)、T3=130℃におけるトナーの粘度ηをη(T3)としたとき、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)が−0.14以下であり、(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が−0.15以上であり、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)よりも(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が大きい値である静電荷像現像用トナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤を収容する現像手段であって、前記静電荷像現像剤を周面上に保持し回転することにより前記静電荷像現像用トナーを像保持体に形成された静電荷像に供給する、前記回転する方向と交わる方向に伸びた複数の溝を前記周面に有する供給部材を備え、前記静電荷像現像剤により前記像保持体の表面に形成された前記静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を有し、画像形成装置に着脱するプロセスカートリッジ。
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