JP2021021786A - Image formation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式を用いて記録材上に画像を形成する電子写真画像形成装置に関し、特に、電子写真画像形成装置に適用される現像装置及びプロセスカートリッジに関するものである。 The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus for forming an image on a recording material using an electrophotographic method, and more particularly to a developing apparatus and a process cartridge applied to the electrophotographic image forming apparatus.
従来における電子写真方式の画像形成装置では、現像剤としての絶縁性トナーを摩擦帯電して電荷を与え、現像に供する方法が広く一般的に用いられている。ここで、トナーを帯電させる方法としては、トナーのバインダ樹脂や添加剤との組み合わせによりトナーの摩擦帯電性を予め制御しておく。そして、二成分現像剤の場合、現像装置内でキャリアとの摩擦帯電によりトナーを帯電させ、一成分現像では、主に現像ブレードや現像ローラとトナーの摩擦によりトナーを帯電させる。このようなトナーの帯電方法において、摩擦によって帯電したトナーの帯電量には、ある程度の帯電分布が存在するため、トナーには、帯電量が少ない低帯電トナーや、トナー全体の帯電極性とは逆の帯電極性を有する逆極性トナーが含まれることが多い。このとき、低帯電トナーや逆極性トナーは、像担持体上の静電潜像のうち、本来トナーが付着しない背景部に引き付けられ、背景部の一様な汚れである所謂かぶりを発生させる。更に、この種の摩擦帯電方法にあっては、トナー表面が受ける物理的ストレスの影響で、トナーの表面性が変化し、帯電量が変化する傾向がみられる。また、環境変化や経時変化の影響を受けやすく、トナーや撹拌部材等の摩擦帯電機構の表面状態が変化し、結果的にトナーの帯電状態が不安定になり易い。
そこで、このような不具合を解消するために、導電性トナーを使用する方法、具体的には、導電性トナーへ電荷を注入して帯電し、現像に供する方法が知られている。この方法は、摩擦帯電を利用しないため、種々の利点がある。特に、導電性トナーは電荷が移動し易く、均一な電荷をトナーに与えることができるためかぶりを防止でき、トナーの表面性の変化、環境変化、及び経時劣化の影響を受けにくいことが最大の特徴である。また、摩擦帯電機構が不要なため、構造が簡単で、小型化、低価格化が可能であることも、大きな魅力である。
このように多くメリットを有する導電性トナーであるが、大きな課題として、転写性の問題が挙げられる。導電性トナーは抵抗が低いため、帯電量を維持することが難しく、転写工程の段階で帯電量が低下し、転写性が悪化する。そのため一般的な静電転写方式では、トナー像(現像剤像)の転写が困難である。このような技術的課題を解決するために、例えば特許文献1などに種々の方法が開示されている。すなわち、トナーに電荷注入しやすいが、リークしにくいトナー材料の提案、転写材表面に絶縁性物質を塗布する、像担持体上の導電性トナーを加熱することにより、粘着力を利用して転写材への転写を試みる方法などである。
In a conventional electrophotographic image forming apparatus, a method of triboelectricly charging an insulating toner as a developing agent to give an electric charge and using it for development is widely and generally used. Here, as a method of charging the toner, the triboelectric property of the toner is controlled in advance by combining the toner with a binder resin or an additive. Then, in the case of a two-component developer, the toner is charged by frictional charging with a carrier in the developing apparatus, and in one-component developing, the toner is mainly charged by friction between the developing blade or the developing roller and the toner. In such a toner charging method, since there is a certain amount of charge distribution in the charge amount of the toner charged by friction, the toner has a low charge amount and is opposite to the charge polarity of the entire toner. Often contains reverse polarity toner having the charge polarity of. At this time, the low-charged toner and the reverse-polarity toner are attracted to the background portion of the electrostatic latent image on the image carrier to which the toner does not originally adhere, and cause so-called fog, which is a uniform stain on the background portion. Further, in this type of triboelectric charging method, the surface property of the toner changes due to the influence of the physical stress applied to the toner surface, and the charging amount tends to change. Further, it is easily affected by changes in the environment and changes over time, and the surface state of the triboelectric charging mechanism such as the toner and the stirring member changes, and as a result, the charged state of the toner tends to become unstable.
Therefore, in order to solve such a problem, a method of using a conductive toner, specifically, a method of injecting an electric charge into the conductive toner to be charged and subject to development is known. This method has various advantages because it does not utilize triboelectric charging. In particular, conductive toner has the greatest effect of being easily affected by changes in the surface properties of the toner, changes in the environment, and deterioration over time because the electric charge can be easily transferred and a uniform electric charge can be given to the toner to prevent fogging. It is a feature. In addition, since a triboelectric charging mechanism is not required, the structure is simple, and it is possible to reduce the size and price, which is also a great attraction.
Although the conductive toner has many merits as described above, a major problem is transferability. Since the conductive toner has a low resistance, it is difficult to maintain the charge amount, the charge amount decreases at the stage of the transfer process, and the transferability deteriorates. Therefore, it is difficult to transfer the toner image (developer image) by the general electrostatic transfer method. In order to solve such a technical problem, various methods are disclosed, for example, in
カラー画像を形成する場合、色材の異なるカラートナーを重ねて種々の色を再現するが、導電性トナーでは、トナーを重ねることができず、カラー化に対応できないといった課題がある。この原因は、トナーが導電性であるが故に、異なるトナーを重ねる際に、上層のトナーの電荷が下層のトナーへ移動する。その結果、上層のトナーが保持していた電荷がリークして帯電量が低下し、像担持体(感光ドラム)と中間転写体の間にバイアスを印
加しても転写ができなくなる。
When forming a color image, various colors are reproduced by superimposing color toners of different coloring materials, but there is a problem that the conductive toner cannot superimpose the toner and cannot cope with colorization. The reason for this is that because the toner is conductive, the charge of the upper layer toner is transferred to the lower layer toner when different toners are overlapped. As a result, the charge held by the toner in the upper layer leaks and the amount of charge decreases, and even if a bias is applied between the image carrier (photosensitive drum) and the intermediate transfer body, transfer cannot be performed.
本発明は、異なる複数の導電性現像剤を用いて画像を形成する場合において、2次色(2番目以降に被転写材に転写される現像剤像)の転写性を良好にして高品位な画像を出力できる技術を提供することを目的とする。 According to the present invention, when an image is formed by using a plurality of different conductive developeres, the transferability of the secondary color (the image of the developer transferred to the transfer material after the second) is improved and the quality is high. The purpose is to provide a technology that can output images.
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
第1の像担持体とで、第1の転写ニップ部を形成すると共に、第1の現像剤によって前記第1の像担持体に現像された第1の現像剤像を、前記第1の転写ニップ部において、被転写体に転写する、第1の転写部と、
第2の像担持体とで、第2の転写ニップ部を形成すると共に、第2の現像剤によって前記第2の像担持体に現像された第2の現像剤像を、前記第2の転写ニップ部において、前記第1の現像剤像が転写された前記被転写体に転写する、第2の転写部と、
を備え、
前記第1の現像剤及び前記第2の現像剤の体積抵抗率は共に、1.0×105Ω・cm以上1.0×1011Ω・cm以下であり、かつ、
前記第1の現像剤の体積抵抗率が、前記第2の現像剤の体積抵抗率よりも大きい
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the image forming apparatus of the present invention
A first transfer nip portion is formed with the first image carrier, and a first developer image developed on the first image carrier by the first developer is transferred to the first transfer. In the nip part, the first transfer part to be transferred to the transferred body and
A second transfer nip portion is formed with the second image carrier, and the second developer image developed on the second image carrier by the second developer is transferred to the second transfer. In the nip portion, the second transfer portion, which transfers the first developer image to the transferred object to which the image is transferred, and the second transfer portion.
With
Both the volume resistivity of the first developer and the second developer are 1.0 × 10 5 Ω · cm or more and 1.0 × 10 11 Ω · cm or less, and
The volume resistivity of the first developer is larger than the volume resistivity of the second developer.
本発明によれば、異なる複数の導電性現像剤を用いて形成される複数の現像剤像を被転写体上に順次転写して重ね合せることで画像を形成する画像形成装置において、各現像剤の体積抵抗率を特定の値にする。さらに、被転写体に対して先に転写される現像剤像の現像剤の体積抵抗率を、後から(先の現像剤像に重ねて)転写される現像剤像の現像剤の体積抵抗率より大きくする。これにより、電荷注入を使った導電性現像剤への帯電付与を実現することが可能になるとともに、2次色の転写性を向上させることができる。 According to the present invention, in an image forming apparatus that forms an image by sequentially transferring and superimposing a plurality of developer images formed by using a plurality of different conductive developeres on a transfer target, each developer. Set the volume resistivity of. Further, the volume resistivity of the developer of the developer image transferred first to the transferred object is changed to the volume resistivity of the developer of the developer image transferred later (overlaid on the previous developer image). Make it bigger. This makes it possible to apply electric charge to the conductive developer by using electric charge injection, and to improve the transferability of the secondary color.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail exemplarily based on examples with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described in this embodiment should be appropriately changed depending on the configuration of the apparatus to which the invention is applied and various conditions. That is, it is not intended to limit the scope of the present invention to the following embodiments.
[実施例1]
本発明の実施例1に係る画像形成装置は、現像装置を複数配置して、現像装置の各々の像担持体上に作像されたトナー像(現像剤像)を被転写体としての中間転写体上に転写して重ね合せる画像形成装置であり、以下の特徴を有している。すなわち、現像装置に使用されるトナー(現像剤)の体積抵抗率が1.0×105Ω・cm以上1.0×1011Ω
・cm以下である。さらに、中間転写体の回転方向(循環移動方向)に対して下流側に配置される現像装置のトナーの体積抵抗率を、上流側に配置される現像装置のトナーの体積抵抗率より高く設定している。
[Example 1]
In the image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention, a plurality of developing devices are arranged, and a toner image (developer agent image) imaged on each image carrier of the developing device is intermediately transferred as a transfer target. It is an image forming apparatus that is transferred onto the body and superposed, and has the following features. That is, the volume resistivity of the toner (developer) used in the developing device is 1.0 × 10 5 Ω · cm or more 1.0 × 10 11 Ω.
・ It is cm or less. Further, the volume resistivity of the toner of the developing device arranged on the downstream side with respect to the rotation direction (circulating movement direction) of the intermediate transfer body is set higher than the volume resistivity of the toner of the developing device arranged on the upstream side. ing.
<画像形成装置>
図1及び図2を参照して、画像形成装置全体の構成について説明する。図1は、本発明の実施例1に係る画像形成装置の概略構成の断面構成を模式的に示した図である。なお、図1では、各構成を簡略的に示している。図2は、本実施例に係るプロセスカートリッジの模式的断面図である。
本実施例に係る画像形成装置100は、各カラー画像形成装置の全体構成を示す断面図である。この装置は図示のように電子写真方式のカラー画像形成装置の一例である中間転写体を採用したタンデム方式のカラー画像形成装置である。
また、本実施例に係る画像形成装置100は、いわゆるプロセスカートリッジ方式を採用した装置構成となっている。ここで、プロセスカートリッジとは、像担持体と、像担持体に作用する現像装置とを一体化(カートリッジ化)して、装置本体(画像形成装置100において像担持体、現像装置などを除いた装置構成を指す)に対して着脱可能に構成したものである。
<Image forming device>
The configuration of the entire image forming apparatus will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross-sectional configuration of a schematic configuration of an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention. Note that FIG. 1 briefly shows each configuration. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the process cartridge according to this embodiment.
The
Further, the
本実施例に係る画像形成装置100は、装置本体に対して着脱自在に構成される4つのプロセスカートリッジ10a,10b,10c,10d(以下、適宜、カートリッジ10と称する)を備えている。各カートリッジ10は、それぞれ像担持体としての感光ドラム11を備えている。この感光ドラム11の周囲には、感光ドラム11の表面を帯電するための帯電ローラ12、及び感光ドラム11の表面をクリーニングするためのクリーニングブレード14が設けられている。また、感光ドラム11の表面に形成された静電潜像を現像剤により現像する現像装置20も設けられている。なお、感光ドラム11の表面に照射されるレーザ光の通り道を確保するために開口部13も設けられている。またプロセスカートリッジ10(10a,10b,10c,10d)にはそれぞれトナー22(22a,22b,22c,22d)が収容されている。
The
<画像形成プロセス>
画像形成が始まると、感光ドラム11は、図2中矢印A方向に回転し、帯電ローラ12は感光ドラム11の回転に従動して、矢印B方向に回転する。そして、感光ドラム11の表面は帯電ローラ12により一様に帯電される。その後、感光ドラム11の表面には、露光装置1からレーザ光が照射されて、静電潜像が形成される。一方、現像装置20においては、感光ドラム11の回転開始後に、感光ドラム11から離間していた現像剤担持体としての現像ローラ23が感光ドラム11と当接する方向に移動する。続いて、現像ローラ23は図2中矢印C方向に、現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ24は矢印D方向にそれぞれ回転を始める。そして、感光ドラム11上に形成された静電潜像は現像装置20によって現像される。現像されたトナー像(現像剤像)は、1次転写ローラ3との電位差により、トナー像と当接している中間転写体(中間転写ベルト)4に転写(1次転写工程)される。本実施例の構成において、トナー像を感光ドラム11から被転写材としての中間転写体4へ転写させるべく、中間転写体4を感光ドラム11に対して対向させる転写ニップ部を形成する1次転写ローラ3が、本発明の転写部に相当する。
<Image formation process>
When the image formation starts, the
その後、トナー像は、2次転写ローラ5との電位差により、紙などの記録材(記録媒体)に転写(2次転写工程)される。トナー像が転写された記録材は、定着装置6に搬送されて、加熱かつ加圧される。これにより、記録材上にトナー像が定着される。その後、記録材は画像形成装置100の外部に排出される。なお、中間転写体4を通過した後、転写されずに感光ドラム11上に残ったトナー剤は、クリーニングブレード14によって、掻き取られる。その後、再び、上記のプロセスが繰り返される。
After that, the toner image is transferred (secondary transfer step) to a recording material (recording medium) such as paper due to the potential difference with the
<現像装置>
図2を参照して、現像装置20について、より詳細に説明する。4つの画像形成部にそれぞれ配置されている現像装置20は、収容しているトナー22の色が異なる以外は、同じ装置構成を有しており、ここで説明する事項は4つの現像装置20において共通する内容となる。現像装置20は、感光ドラム11との対向位置に開口部を有する現像容器21を備えている。この現像容器21には、トナー22が収容されている。また、現像装置20は、現像ローラ23とトナー供給ローラ24とを備えている。現像ローラ23は、感光ドラム11上の静電潜像までトナーを担持しながら搬送する役割を担っている。トナー供給ローラ24は、現像ローラ23の表面に摺動する発泡材からなる表層を有している。そして、このトナー供給ローラ24は、現像ローラ23に現像容器21内のトナー22を供給する役割を担っている。
<Developer>
The developing apparatus 20 will be described in more detail with reference to FIG. The developing devices 20 arranged in each of the four image forming units have the same device configuration except that the colors of the
現像ローラ23は、導電性支持体である直径6mmの芯金と、この芯金の外周に設けられる弾性体層とから構成される。本実施例における弾性体層は、芯金の外周に設けられる厚さ2.75mmのシリコンゴム層と、このシリコンゴム層の外周に設けられる厚さ10μmのウレタン樹脂層とから構成される。また、ローラ全体の直径は11.5mmである。
The developing
トナー供給ローラ24は、導電性支持体である直径5mmの芯金と、この芯金の外周に設けられる発泡材からなる表層とから構成される。本実施例における表層はウレタンフォームにより構成される。このウレタンフォームの発泡セルは、ウレタン内部へトナーが出入りできるよう連泡となっており、ウレタンフォームを含むローラ全体の直径は13mmである。トナー供給ローラ24の軸中心は、現像ローラ23から11.05mm離れた位置にある。そのため、トナー供給ローラ24は、現像ローラ23との当接部において現像ローラ23に沿って最大1.2mm圧縮変形をしながら、現像ローラ23の回転方向(矢印C)と同一方向(矢印D)に回転する。つまり、両ローラの当接部では互いに逆方向の速度をもち、摩擦が起きている。そのため、トナー供給ローラ24は、現像ローラ23との当接部で現像ローラ23表面からトナー22を掻き取り、かつ現像ローラ23との当接時にウレタンフォームが圧縮されることで現像ローラ23に向かってトナー22を吐き出して供給する。
The
本実施例におけるトナー22への帯電付与は主に電荷注入を利用した方法を用いている。本実施例の電荷注入は、トナー規制兼電荷注入部材25で行われている。このトナー規制兼電荷注入部材25は、現像ローラに付着したトナーを規制して付着量を安定させる規制部材としての役割と共に、トナーへ電荷注入を行う役割を担っている。本発明の一態様に係るトナー規制兼電荷注入部材25は、トナーへの電荷注入ができるように導電部材である必要があり、材質としては、金属や樹脂を用いることができる。具体的にはステンレス鋼、リン青銅、アルミニウムの如き金属やポリエチレンテレフタレート、アクリル樹脂、ポリエステルの如き樹脂が挙げられる。このような樹脂には所望の導電性を付与するために、導電性材料を加えてもよい。
For charging the
本実施例におけるトナー規制兼電荷注入部材25は、厚さ80μmのSUS板を用いている。また、現像ローラ23とトナー規制兼電荷注入部材25の間に所定の電位差を設けるべく、電圧印加手段として、高圧電源26から現像ローラ23へ、高圧電源27からトナー規制兼電荷注入部材25へ、それぞれ所定のバイアスを印加している。
現像ローラ23から搬送されたトナー22は、トナー規制兼電荷注入部材25でトナー付着量が規制されてニップ部を通過し、ニップ部ではトナー帯電極性に対応する電界をかける。ニップ部内を通過しているトナー22は、トナー規制兼電荷注入部材25と接触することで、トナー22とトナー規制兼電荷注入部材25の間で電荷の授受が行われ、トナ
ー22に帯電を付与することができる。
実施例1では、現像時に現像ローラ23に現像バイアスとして−350Vの電圧を印加し、トナー規制兼電荷注入部材25に−550Vの電圧を印加することで、−200Vの電位差を設けて電荷注入を行っている。
The toner regulation and
The
In Example 1, a voltage of −350 V is applied to the developing
<トナー>
本実施例において用いている導電性トナー22について詳細を説明する。本実施例に用いるトナー22は、トナー粒子(トナー母粒子)220の表面に金属化合物を含むシェルを形成することでトナーに導電性を付与している。
本実施例においてトナー表層に導電層221を設けることで、前述したトナー規制兼電荷注入部材25を使って効率的にトナーへ電荷注入を行うことができる。
<Toner>
The
By providing the
金属化合物について詳細に述べる。
本実施例のトナー22の体積抵抗率は、1.0×105Ω・cm以上1.0×1011Ω・cm以下であることが好ましい。トナー22の体積抵抗率が1.0×105Ω・cm未満の場合、本実施例の転写工程においても十分な転写性を確保することができず、1.0×1011Ω・cmを超えると電荷注入によるトナー22への帯電付与ができなくなる。トナー22の体積抵抗率は、トナー22を電極で挟み、トルクレンチを用いて一定の荷重をかけた状態として、電極間の距離と抵抗値を計測することで算出できる。詳細な測定方法は後述する。
The metal compound will be described in detail.
The volume resistivity of the
本実施例のトナーにおける上記金属化合物は、第3族から第13族に含まれる金属元素より選択される少なくとも1種の金属元素Mを含むことが好ましい。第3族から第13族に含まれる金属元素から選択される少なくとも1種の金属元素を含有する金属化合物をトナー粒子表面に配置することで、トナー表面の抵抗値が下がり、トナー22の帯電立ち上がり性が良化する。具体的には、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、銅、鉄、銀、亜鉛、インジウム、アルミニウムなどが挙げられる。
The metal compound in the toner of this example preferably contains at least one metal element M selected from the metal elements contained in
また、上記金属化合物は、上記金属元素を含む化合物と多価酸との反応物であることが好ましい。上記多価酸は、電子対を受け取り、負に帯電しやすい。そのため、上記多価酸と上記金属元素Mを含む化合物も、負に帯電しやすく、帯電性に優れる。したがって、上記金属元素Mを含む化合物と多価酸との反応物をトナー粒子表面に有することで、上記金属元素を含む化合物を通して帯電部材からトナー粒子へと電荷の移動がスムーズに起こる。これにより、電荷注入性を効果的に行うことができると共にトナーの帯電分布も良好になる。 Further, the metal compound is preferably a reaction product of the compound containing the metal element and a polyhydric acid. The polyvalent acid receives an electron pair and tends to be negatively charged. Therefore, the compound containing the polyhydric acid and the metal element M is also easily negatively charged and has excellent chargeability. Therefore, by having the reaction product of the compound containing the metal element M and the polyhydric acid on the surface of the toner particles, the electric charge is smoothly transferred from the charged member to the toner particles through the compound containing the metal element. As a result, the charge injection property can be effectively performed and the charge distribution of the toner is also improved.
本実施例のトナー粒子において上記金属元素Mのポーリングの電気陰性度は、1.25以上1.85以下であることが好ましく、1.30以上1.70以下であることがより好ましい。電気陰性度が上記範囲の金属元素Mを含有する金属化合物は、疎水性を有しており、吸湿性が抑えられることに加え、金属化合物内での分極が大きくなるため、電荷注入性に対する効果をより向上させることができる。
なお、ポーリングの電気陰性度は、「日本化学会編(2004)『化学便覧 基礎編』改訂5版、丸善出版」に記載の値を用いた。
In the toner particles of this example, the electronegativity of the polling of the metal element M is preferably 1.25 or more and 1.85 or less, and more preferably 1.30 or more and 1.70 or less. A metal compound containing a metal element M having an electronegativity in the above range has hydrophobicity, suppresses hygroscopicity, and increases polarization within the metal compound, and thus has an effect on charge injection. Can be further improved.
For the electronegativity of polling, the value described in "The Chemical Society of Japan (2004)" Chemical Handbook Basics "Revised 5th Edition, Maruzen Publishing" was used.
上記多価酸は、2価以上の酸であればどのようなものでも構わない。2価以上の酸と、上記金属元素Mを含む化合物との反応物は、化合物と多価酸との間で架橋構造を作り、その架橋構造により電子の移動を促進し、電荷注入性を向上させる。
上記多価酸としては、具体的には次のものがあげられる。リン酸、炭酸、硫酸などの無機酸;ジカルボン酸、トリカルボン酸などの有機酸。
有機酸の具体例としては、次のものがあげられる。シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グ
ルタル酸、アジピン酸、フマル酸、マレイン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸などのジカルボン酸。クエン酸、アコニット酸、無水トリメリット酸などのトリカルボン酸。
そのなかでも、多価酸が、炭酸、硫酸、及びリン酸からなる群より選ばれる少なくとも一つを含有することが、上記金属元素Mを含む化合物と強固に反応し、吸湿しにくいため好ましい。より好ましくは、上記多価酸が、リン酸を含有することである。
上記多価酸は、多価酸をそのまま用いてもよいし、多価酸とナトリウム、カリウム、リチウムなどとのアルカリ金属塩;マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムなどとのアルカリ土類金属塩;又は、多価酸のアンモニウム塩として用いてもよい。
The polyvalent acid may be any acid having a divalent value or higher. The reaction product of the divalent or higher acid and the compound containing the metal element M forms a crosslinked structure between the compound and the polyvalent acid, and the crosslinked structure promotes the movement of electrons to improve the charge injection property. Let me.
Specific examples of the polyhydric acid include the following. Inorganic acids such as phosphoric acid, carbonic acid and sulfuric acid; organic acids such as dicarboxylic acids and tricarboxylic acids.
Specific examples of organic acids include the following. Dicarboxylic acids such as oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, fumaric acid, maleic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, phthalic acid, isophthalic acid, and terephthalic acid. Tricarboxylic acids such as citric acid, aconitic acid, and trimellitic anhydride.
Among them, it is preferable that the polyhydric acid contains at least one selected from the group consisting of carbonic acid, sulfuric acid, and phosphoric acid because it reacts strongly with the compound containing the metal element M and is difficult to absorb moisture. More preferably, the polyhydric acid contains phosphoric acid.
As the polyhydric acid, the polyhydric acid may be used as it is, or an alkali metal salt of the polyhydric acid and sodium, potassium, lithium or the like; an alkaline earth metal salt of magnesium, calcium, strontium, barium or the like; or , May be used as an ammonium salt of a polyhydric acid.
本実施例のトナー粒子において、金属化合物はリン酸金属塩、硫酸金属塩、炭酸金属塩であることが好ましい。上記金属元素を含む化合物としては、テトライソプロピルチタネートなどの金属アルコキシド、チタンラクテートなどの金属キレートなどが挙げられる。また、多価酸と上記金属元素Mを含む化合物との反応物の具体例としては、以下のものが挙げられる。
リン酸とチタンを含む化合物との反応物、リン酸とジルコニウムを含む化合物との反応物、リン酸とアルミニウムを含む化合物との反応物、リン酸と銅を含む化合物との反応物、リン酸と鉄を含む化合物との反応物などに代表されるリン酸金属塩;硫酸とチタンを含む化合物との反応物、硫酸とジルコニウムを含む化合物との反応物、硫酸と銀を含む化合物との反応物などに代表される硫酸金属塩;炭酸とチタンを含む化合物との反応物、炭酸とジルコニウムを含む化合物との反応物、炭酸と鉄を含む化合物との反応物などに代表される炭酸金属塩。
これらのうち、リン酸金属塩、炭酸金属塩が好ましく、そのなかでも、リン酸金属塩は、リン酸イオンが金属間を架橋することで強度が高く、分子内にイオン結合を有することで帯電立ち上がり性にも優れており、より好ましい。上記金属元素は、Zr、Ti、Alがリン酸金属塩の化合物として入手の観点で好ましく、具体的には、リン酸ジルコニウム化合物、リン酸チタン化合物、リン酸アルミニウム化合物が好ましい。
In the toner particles of this example, the metal compound is preferably a metal phosphate, a metal sulfate, or a metal carbonate. Examples of the compound containing the metal element include a metal alkoxide such as tetraisopropyl titanate and a metal chelate such as titanium lactate. Specific examples of the reaction product of the polyhydric acid and the compound containing the metal element M include the following.
A reaction product of a compound containing phosphoric acid and titanium, a reaction product of a compound containing phosphoric acid and zirconium, a reaction product of a compound containing phosphoric acid and aluminum, a reaction product of a compound containing phosphoric acid and copper, a phosphoric acid Metal phosphate metal phosphate typified by a reaction product of a compound containing iron and a compound product containing sulfuric acid and titanium; a reaction product of a compound containing sulfuric acid and zirconium, a reaction product of a compound containing sulfuric acid and silver. Metal sulfates typified by substances; reactants of compounds containing carbon dioxide and titanium, reactants of compounds containing carbon dioxide and zirconium, reactants of compounds containing carbon dioxide and iron, etc. ..
Of these, metal phosphates and metal carbonates are preferable, and among them, metal phosphates have high strength due to the cross-linking between metals by phosphate ions, and are charged by having an ionic bond in the molecule. It is also excellent in start-up property, which is more preferable. As the metal element, Zr, Ti, and Al are preferable from the viewpoint of obtaining as a compound of a metal phosphate, and specifically, a zirconium phosphate compound, a titanium phosphate compound, and an aluminum phosphate compound are preferable.
<実施例1のトナー22aの製造例>
懸濁重合法でトナー粒子を得る方法を以下に述べる。
まず、結着樹脂を生成しうる重合性単量体、着色剤、ワックス、荷電制御剤、重合開始剤を混合し、分散機として、ホモジナイザーを用いて各材料の分散を行った。次いで、重合性単量体組成物を、難水溶性の無機微粒子を含有する水系媒体中に投入し、高速分散機を用いて、重合性単量体組成物の液滴を調製する(造粒工程)。前記液滴中の重合性単量体を重合してトナー粒子の水分散液を得る(重合工程)。その後、トナー粒子の水分散液を濾過して固液分離し、固形分を乾燥することでトナー粒子を得た。
<Manufacturing Example of
The method for obtaining toner particles by the suspension polymerization method will be described below.
First, a polymerizable monomer, a colorant, a wax, a charge control agent, and a polymerization initiator capable of producing a binder resin were mixed, and each material was dispersed using a homogenizer as a disperser. Next, the polymerizable monomer composition is put into an aqueous medium containing poorly water-soluble inorganic fine particles, and droplets of the polymerizable monomer composition are prepared using a high-speed disperser (granulation). Process). The polymerizable monomer in the droplet is polymerized to obtain an aqueous dispersion of toner particles (polymerization step). Then, the aqueous dispersion of the toner particles was filtered, separated into solid and liquid, and the solid content was dried to obtain toner particles.
上記手法で作成したトナー粒子(トナー母粒子)220の表面を導電性微粒子(平均粒径10nm程度の酸化チタン粒子)221で覆うことでトナー粒子に導電性を付与し導電性トナー22を作成した。具体的には、トナー粒子100部に対して酸化チタン粒子0.2部を撹拌混合器(日本コークス工業株式会社 FMミキサ)に混入し、12000rpm×30秒撹拌混合することでトナー粒子の表面を覆うように酸化チタン粒子を付着させ導電層を形成した。
図8(a)に、本実施例におけるトナー22の概略断面構成を模式的に示す。
トナー表面に存在する酸化チタンの存在量に応じてトナーの体積抵抗率を制御することが可能であり、本実施例では酸化チタンの添加量を変更することで実施例及び比較例の各トナーの体積抵抗率を制御している。
By covering the surface of the toner particles (toner mother particles) 220 created by the above method with conductive fine particles (titanium oxide particles having an average particle diameter of about 10 nm) 221 to impart conductivity to the toner particles, the
FIG. 8A schematically shows a schematic cross-sectional configuration of the
It is possible to control the volume resistivity of the toner according to the amount of titanium oxide present on the toner surface. In this embodiment, the amount of titanium oxide added is changed to change the amount of titanium oxide added to each of the toners of Examples and Comparative Examples. The volume resistivity is controlled.
<トナーの体積抵抗率の測定>
トナーの体積抵抗率は、以下のようにして測定する。
装置としては6430型サブフェムトアンペア・リモートソースメーター(ケースレーインスツルメンツ社製)を用いる。前記装置のFORCE端子にSH2−Z 4端子測定可能サンプルホルダ(Bio−Logic社製)を接続し、電極部に金属化合物を0.20g乗せてトルクレンチを用いて123.7kgfの荷重をかけた状態で、電極間の距離を測定する。
サンプルに20Vの電圧を1分間印加した時の抵抗値を測定し、下記式を用いて体積抵抗率を算出する。
体積抵抗率(Ω・cm)=R×S/L
(R:抵抗値(Ω)、L:電極間距離(cm)、S:電極面積(cm2))
<Measurement of toner volume resistivity>
The volume resistivity of the toner is measured as follows.
As the device, a 6430 type sub femtoampere remote source meter (manufactured by Keithley Instruments) is used. A SH2-Z4 terminal measurable sample holder (manufactured by Bio-Logic) was connected to the FORCE terminal of the device, 0.20 g of a metal compound was placed on the electrode portion, and a load of 123.7 kgf was applied using a torque wrench. In the state, measure the distance between the electrodes.
The resistance value when a voltage of 20 V is applied to the sample for 1 minute is measured, and the volume resistivity is calculated using the following formula.
Volume resistivity (Ω · cm) = R × S / L
(R: resistance value (Ω), L: distance between electrodes (cm), S: electrode area (cm 2 ))
<1次転写工程>
本実施例において、感光ドラム上に形成されたトナー像は、1次転写工程において、回転している中間転写体4に静電的に転写される。1次転写工程時に、1次転写ローラ3には、1次転写電源から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の(本実施例では正極性)の直流電源である1次転写電圧が印加される。本実施例において1次転写工程は、感光ドラムに対して中間転写体4に+600Vの電位差を設けて転写を行った。
<Primary transfer process>
In this embodiment, the toner image formed on the photosensitive drum is electrostatically transferred to the rotating
1次転写ローラ3は、ローラ径が8mm、スラスト方向にストレート形状の金属製のローラ部材であって、本実施例では材質としてSUSを用いている。また1次転写ローラ3は中間転写体4に0.2mm侵入するように中間転写体4に対して圧接されている。
The
本実施例においては、中間転写体4として小型化が容易なベルト状の中間転写ベルトを用いている。中間転写ベルトは、樹脂材料に導電材を添加して導電性を付与した無端状ベルトである。中間転写ベルトは、総厚100Nの張力が付与されている。
In this embodiment, a belt-shaped intermediate transfer belt that can be easily miniaturized is used as the
本実施例の中間転写ベルトは、導電材としてカーボンを混合することにより体積抵抗率を1.0×109Ω・cmに調整したポリイミド樹脂(PI)で形成された厚さ70μm
の無端状ベルトを用いた。この中間転写ベルトの電気特性としては、電子導電性の特性を示し、雰囲気中の湿度に対する電気抵抗率の変動が小さいことが特徴である。
本実施例では、中間転写ベルトの材料としてPIを用いたが、材料はこれに限定されるものではない。例えば、熱可塑性樹脂であれば、次のような他の材料を使用してもよい。例えば、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアリレート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリエチレンナフタレート(PEN)などの材料およびこれらの混合樹脂なども好適に用いることができる。
The intermediate transfer belt of the present embodiment, the thickness 70μm formed of polyimide resin to adjust the volume resistivity 1.0 × 10 9 Ω · cm ( PI) by mixing carbon as a conductive material
The endless belt of was used. The electrical characteristics of this intermediate transfer belt are electronically conductive, and the variation in electrical resistivity with respect to humidity in the atmosphere is small.
In this embodiment, PI is used as the material of the intermediate transfer belt, but the material is not limited to this. For example, if it is a thermoplastic resin, the following other materials may be used. For example, materials such as polyester, polycarbonate, polyarylate, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS), polyvinylidene fluoride (PVdF), polyethylene naphthalate (PEN), and mixed resins thereof can also be preferably used. ..
中間転写ベルトの体積抵抗率の範囲としては、転写性の観点から1.0×108Ω・c
m以上1.0×1012Ω・cm以下の範囲が好ましい。1.0×108Ω・cmより低い体積抵抗率だと、高温高湿環境下で転写電流が逃げることによる転写不良が発生することが懸念される。一方、1.0×1012Ω・cmより高い体積抵抗率だと、低温低湿環境
下で異常放電による転写不良が発生することが懸念される。
The range of the volume resistivity of the intermediate transfer belt, the transfer of the viewpoint from 1.0 × 10 8 Ω · c
A range of m or more and 1.0 × 10 12 Ω · cm or less is preferable. That's a low volume resistivity than 1.0 × 10 8 Ω · cm, a transfer failure is a concern that occur due to the escape of the transfer current in the environment of high temperature and high humidity. On the other hand, if the volume resistivity is higher than 1.0 × 10 12 Ω · cm, there is a concern that transfer failure due to abnormal discharge may occur in a low temperature and low humidity environment.
なお、中間転写ベルトの体積抵抗率の測定は、測定器として三菱化学株式会社製のハイレスタUP(MCP−HT450)を使用し、測定プローブはURを使用した。そして、測定時の室内温度は23℃、室内湿度は50%に設定し、印加電圧250Vでチャージを10秒間の条件で行う。 For the measurement of the volume resistivity of the intermediate transfer belt, a high resta UP (MCP-HT450) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation was used as a measuring instrument, and a UR was used as a measuring probe. Then, the room temperature at the time of measurement is set to 23 ° C., the room humidity is set to 50%, and charging is performed at an applied voltage of 250 V for 10 seconds.
本実施例の1次転写工程において中間転写体4上のトナー上に異なるトナーが転写する場合について詳細に説明する。
本実施例のプロセスでは、カートリッジ10a、カートリッジ10b、カートリッジ1
0c、カートリッジ10dの順番で上流側から転写が行われ、中間転写体4上に全てのトナー像が重ね合わされる。
A case where different toners are transferred onto the toner on the
In the process of this embodiment,
Transferring is performed from the upstream side in the order of 0c and the
前述したように、導電性トナーは電荷がリークしやすいため、帯電量を保持した状態で転写させることが難しく、導電性トナーは転写性が悪化する傾向にある。特に異なる複数のトナーを使った画像形成時における2次色の1次転写工程では、異なるトナーを重ね合わせる際に、上層のトナーから下層のトナーを通じて電荷が中間転写体4の方へリークしやすい。その結果、2次色における転写性の悪化は顕著に表れる。
As described above, since the electric charge easily leaks from the conductive toner, it is difficult to transfer the toner while maintaining the electric charge amount, and the conductive toner tends to have poor transferability. In particular, in the primary transfer step of the secondary color at the time of image formation using a plurality of different toners, when different toners are superposed, the electric charge tends to leak from the upper layer toner to the lower layer toner toward the
図4は、感光ドラム11から中間転写体4上のトナー層(上流側トナー)22pへ異なる下流側トナー22qが転写される際に、下流側トナー22qの電荷がリークする様子を示した図である。上流側トナー22pの体積抵抗率よりも下流側トナー22qの体積抵抗率が低い場合、図4(a)の状態から図4(b)の状態に移行して感光ドラム11上の下流側トナー22qが上流側トナー22pと接触した瞬間に下流側トナー22qが保持している電荷が上流側トナー22pを介して電荷がリークする。そのため下流側トナー22qが転写できなくなる場合がある。
FIG. 4 is a diagram showing how the charge of the
本実施例では、上流側トナー22pの体積抵抗率を、下流側トナー22qの体積抵抗率より大きくなるように設定しているので、2次色の転写性を向上することができる。例えば、図1に示す画像形成装置において、中間転写体4へ転写されたトナー22aの上にトナー22bを転写する場合を考える。本実施例では、中間転写体4上のトナー22aの体積抵抗率の方を大きく設定してあるので、トナー22bを転写させる際にトナー22bが持つ電荷がトナー22aへ移動することがない。従って、トナー22bは電荷を保持したまま転写を行えるので、2次色の転写性を良好にできる。
In this embodiment, since the volume resistivity of the
なお、ここでは、トナー22aとトナー22bとの関係についてのみ説明するが、トナー22bとトナー22c、トナー22cとトナー22dについても同様な関係となれば、同様な効果を得ることができる。
Although only the relationship between the
<2次色の転写性の評価方法>
表1の組み合わせのトナーを使って、以下の方法で2次色の転写性の評価を行った。本実施例の評価では、トナー22aとトナー22bを用いて、2次色の転写性について評価を行った。なお、評価は温度23℃、湿度60%の環境下で行った。
各実施例、比較例に用いたトナー22a、トナー22b、及び中間転写ベルトの体積抵抗率を表1に示す。
中間転写ベルト上に各トナーの載り量が0.45mg/cm2のベタ画像を印字できるように設定をして、2次色のベタ画像を出力し目視で転写性のレベルを確認した。
<Evaluation method of secondary color transferability>
Using the toner combinations shown in Table 1, the transferability of the secondary color was evaluated by the following method. In the evaluation of this example, the transferability of the secondary color was evaluated using the
Table 1 shows the volume resistivity of the
A solid image with a loading amount of 0.45 mg / cm 2 of each toner was set to be printed on the intermediate transfer belt, a solid image of a secondary color was output, and the transferability level was visually confirmed.
<実施例1−1>
前述した条件で作成したトナーで評価を行った結果を実施例1−1として表1に示す。2次色においても、良好な転写性を示した。
<実施例1−2>
実施例1−2では表1に示すように各トナーの体積抵抗率が実施例1−1とは異なるものを使って評価を行った。2次色は実施例1−1には劣るが、概ね良好なレベルであった。
<実施例1−3>
実施例1−3では表1に示すように各トナーの体積抵抗率が実施例1−1とは異なるものを使って評価を行った。2次色は実施例1−1には劣るが、概ね良好なレベルであった。
<Example 1-1>
The results of evaluation using the toner prepared under the above-mentioned conditions are shown in Table 1 as Example 1-1. Good transferability was also shown in the secondary color.
<Example 1-2>
In Example 1-2, as shown in Table 1, the evaluation was performed using a toner having a volume resistivity of each toner different from that of Example 1-1. The secondary color was inferior to that of Example 1-1, but was generally at a good level.
<Example 1-3>
In Example 1-3, as shown in Table 1, the evaluation was performed using a toner having a volume resistivity of each toner different from that of Example 1-1. The secondary color was inferior to that of Example 1-1, but was generally at a good level.
<比較例1−1>
比較例1−1では表1に示すように各トナーの体積抵抗率が実施例1−1とは異なるものを使って評価した。各トナーの体積抵抗率は1.0×105Ω・cm以下であるため、転写工程においてトナーの帯電量がリークし、2次色の転写性が著しく悪化した。
<比較例1−2>
比較例1−2では表1に示すように各トナーの体積抵抗率が実施例1−1とは異なるものを使って評価した。上流側トナーの体積抵抗率が下流側トナーの体積抵抗率よりも低いため、転写工程においてトナーの帯電量がリークし、2次色の転写性が著しく悪化した。
<Comparative Example 1-1>
In Comparative Example 1-1, as shown in Table 1, the volume resistivity of each toner was different from that of Example 1-1 for evaluation. Since the volume resistivity of the toner is 1.0 × 10 5 Ω · cm or less, the charge amount of the toner in the transfer process leaks, transferability of the secondary color is significantly deteriorated.
<Comparative Example 1-2>
In Comparative Example 1-2, as shown in Table 1, the volume resistivity of each toner was different from that of Example 1-1 for evaluation. Since the volume resistivity of the upstream toner is lower than the volume resistivity of the downstream toner, the charge amount of the toner leaks in the transfer process, and the transferability of the secondary color is remarkably deteriorated.
(表1)
(Table 1)
[実施例2]
本発明の実施例2について説明する。実施例2において実施例1と共通する事項については、同じ符号を用いて再度の説明を省略する。実施例2においてここで特に説明しない事項は、実施例1と同様である。
[Example 2]
Example 2 of the present invention will be described. Regarding the matters common to the first embodiment in the second embodiment, the same reference numerals are used and the description thereof will be omitted again. Matters not particularly described here in the second embodiment are the same as those in the first embodiment.
実施例2では、中間転写体の体積抵抗率をトナーの体積抵抗率よりも大きく設定することで、トナーから中間転写体への電荷のリークを抑えることを特徴としている。
1次転写工程において中間転写体4に最上流トナー22aが転写する場合を例に挙げて詳細に説明する。
The second embodiment is characterized in that the leakage of electric charge from the toner to the intermediate transfer body is suppressed by setting the volume resistivity of the intermediate transfer body to be larger than the volume resistivity of the toner.
A case where the
中間転写体4の体積抵抗率をトナーの体積抵抗率よりも高くすることで、最上流トナー22aの転写性を良好にすることができる。本実施例のトナーは、電荷注入で帯電量を与えることができるように、体積抵抗率を従来の絶縁性トナーに比べて低めに設定されている。そのため転写工程においてトナーから中間転写体4を通じて電荷リークしやすい。その結果、トナーは電荷を保持できず転写性が悪化する。この電荷リークを抑制するためには、中間転写体4の体積抵抗率をトナーの抵抗値より高くすることが必要である。
By making the volume resistivity of the
図3は、感光ドラム11から中間転写体4へトナー22が転写される際に電荷がリークする様子を示した模式図である。中間転写体4の体積抵抗率がトナー22の体積抵抗率よりも低い場合、図3(a)の状態から図3(b)の状態へ移行して、トナー22が中間転写体4と接触する瞬間に、中間転写体4を通じてトナー22が保持している電荷がリークする。そのためトナー22の帯電量は大きく減少し、感光ドラム11と中間転写体4との間にバイアスをかけて転写を行なっても、トナー22は中間転写体4へ移行できない。従って、中間転写体4の体積抵抗率をトナー22の体積抵抗率よりも大きくすることが好ましい形態の一例である。
FIG. 3 is a schematic view showing how electric charges leak when the
本実施例では、実施例1において中間転写体4として体積抵抗率が1.0×109Ω・cmの中間転写ベルトを使用した。すなわち実施例1のトナーの体積抵抗率よりも高い体
積抵抗率を有する中間転写体4を使用している。その結果、トナーの体積抵抗率が中間転写ベルトの体積抵抗率よりも低いため、トナーからの電荷リークが発生せず2次色の転写性は良好であった。
In this example, an intermediate transfer belt having a volume resistivity of 1.0 × 10 9 Ω · cm was used as the
[実施例3]
本発明の実施例3について説明する。実施例3において実施例1、2と共通する事項については、同じ符号を用いて再度の説明を省略する。実施例3においてここで特に説明しない事項は、実施例1、2と同様である。
[Example 3]
Example 3 of the present invention will be described. Regarding the matters common to the first and second embodiments in the third embodiment, the same reference numerals are used and the description thereof will be omitted again. Matters not particularly described here in Example 3 are the same as those in Examples 1 and 2.
実施例3では、トナーの表面に絶縁性突起部を有していることを特徴としている。
図5は、トナー表面に絶縁性突起部15がある場合におけるトナーと中間転写体4とが接している状態を図に表わしたものである。図5に示すようにトナー表面に絶縁性突起部15を設けることで、トナーからの電荷の移動を完全に押させることができ、中間転写体の体積抵抗率によらず、中間転写体への電荷リークによる転写不良を防止できる。
図8(b)に、本実施例におけるトナー22の概略断面構成を模式的に示す。トナー粒子(トナー母粒子)220の表面に、導電性微粒子221からなる導電層が被覆されるとともに、絶縁性を有する突起部15が形成されている。
The third embodiment is characterized by having an insulating protrusion on the surface of the toner.
FIG. 5 is a diagram showing a state in which the toner and the
FIG. 8B schematically shows a schematic cross-sectional configuration of the
<実施例3−1>
実施例3−1ではトナー表面の絶縁性突起部15としてポリスチレン樹脂粒子を用いている。実施例3−1に用いるトナーは以下の手順に従って作成し、評価を行った。
<Example 3-1>
In Example 3-1, polystyrene resin particles are used as the insulating
<実施例3−1のトナー22aの製造例>
実施例1の22aのトナー100部に対して、体積平均径が100nm、体積抵抗率が1.0×1016Ω・cmのポリスチレン樹脂2.0部を添加し、FMミキサ(日本コークス社製)で周速32m/sで10分間混合して実施例3−1のトナー22aを得た。
このトナーをTEM観察したところ、ポリスチレン粒子に由来した突起部がトナー表面に形成されていることを確認した。このトナーの体積抵抗率を測定したところ8.0×108Ω・cmであった。
<Production Example of
To 100 parts of the toner of 22a of Example 1, 2.0 parts of polystyrene resin having a volume mean diameter of 100 nm and a volume resistivity of 1.0 × 10 16 Ω · cm was added, and an FM mixer (manufactured by Nippon Coke Co., Ltd.) was added. ) For 10 minutes at a peripheral speed of 32 m / s to obtain the
When this toner was observed by TEM, it was confirmed that protrusions derived from polystyrene particles were formed on the toner surface. The volume resistivity of the toner was 8.0 × 10 8 Ω · cm was measured.
<トナー表面のTEM観察方法>
透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、トナーの断面を以下の方法により観察する。まず、常温硬化性のエポキシ樹脂中にトナーを十分分散させた後、40℃の雰囲気下で2日間硬化させる。得られた硬化物からダイヤモンド刃を備えたミクロトームを用い、厚さ100nmの薄片状のサンプルを切り出す。このサンプルをTEM(商品名:電子顕微鏡Tecnai TF20XT、FEI社製)で10万倍の倍率に拡大し、トナーの断面を観察する。
実施例3−1のトナー22aとしてこのトナーを使い、更に1.0×107Ω・cmの中間転写体4に変更して、実施例1−1と同じ条件で、1000枚の連続画像形成を行い2次色の転写性を確認した。結果は、連続画像形成においても良好な2次色の転写性であった。
<TEM observation method of toner surface>
Using a transmission electron microscope (TEM), the cross section of the toner is observed by the following method. First, the toner is sufficiently dispersed in a room temperature curable epoxy resin, and then cured in an atmosphere of 40 ° C. for 2 days. A flaky sample having a thickness of 100 nm is cut out from the obtained cured product using a microtome equipped with a diamond blade. This sample is magnified by TEM (trade name: electron microscope Tecnai TF20XT, manufactured by FEI Co., Ltd.) at a magnification of 100,000 times, and the cross section of the toner is observed.
Using this toner as a
<実施例3−2>
実施例3−2では、トナーの表面の絶縁性突起部15として有機ケイ素重合体を用いている。有機ケイ素重合体は、疎水性が高く低湿環境下や高湿環境下でも電荷リークを安定して抑制することができる。すなわち環境に左右されることなく良好な転写性を発揮することができる。
<Example 3-2>
In Example 3-2, an organosilicon polymer is used as the insulating
有機ケイ素重合体について詳細に述べる。本実施例のトナーは、その表面に有機ケイ素重合体を含んでいる。上記ケイ素重合体が下記式(I)で表される有機ケイ素化合物から
なる群より選択される少なくとも1つの有機ケイ素化合物の縮合体の生成物であることが好ましい。
Ra(n)−Si−Rb(4−n) (I)
The organosilicon polymer will be described in detail. The toner of this example contains an organosilicon polymer on its surface. It is preferable that the silicon polymer is a product of a condensate of at least one organosilicon compound selected from the group consisting of the organosilicon compounds represented by the following formula (I).
Ra (n) -Si-Rb (4-n) (I)
式(I)中、Raは、それぞれ独立して、ハロゲン原子、又は(好ましくは炭素数1〜4、より好ましくは1〜3の)アルコキシ基を示し、Rbは、それぞれ独立して、(好ましくは炭素数1〜8、より好ましくは1〜6の)アルキル基、(好ましくは炭素数1〜6、より好ましくは1〜4の)アルケニル基、(好ましくは炭素数6〜14、より好ましくは6〜10の)アリール基、(好ましくは炭素数1〜6、より好ましくは1〜4の)アシル基又はメタクリロキシアルキル基(好ましくはメタクリロキシプロピル基)を示す。
nは2又は3の整数を示す。
In formula (I), Ra independently represents a halogen atom or an alkoxy group (preferably 1 to 4 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms), and Rb independently (preferably) each. Is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group (preferably 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms), preferably 6 to 14 carbon atoms, more preferably It represents an aryl group (6 to 10), an acyl group (preferably 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms) or a methacryloxyalkyl group (preferably a methacryloxypropyl group).
n represents an integer of 2 or 3.
上記式(I)で表わされる有機ケイ素化合物として、二官能、三官能の各種シラン化合物が挙げられる。
具体的には、二官能のシラン化合物として、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシランなどが挙げられる。
Examples of the organosilicon compound represented by the above formula (I) include various bifunctional and trifunctional silane compounds.
Specific examples of the bifunctional silane compound include dimethyldimethoxysilane and dimethyldiethoxysilane.
三官能のシラン化合物として、下記化合物が挙げられる。
メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルジエトキシメトキシシラン、メチルエトキシジメトキシシランの三官能のメチルシラン化合物;エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシランなどの三官能のシラン化合物;フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシランなどの三官能のフェニルシラン化合物;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランなどの三官能のビニルシラン化合物;アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、アリルジエトキシメトキシシラン、アリルエトキシジメトキシシランなどの三官能のアリルシラン化合物;γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルジエトキシメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルエトキシジメトキシシランなどの三官能のγ−メタクリロキシプロピルシラン化合物;など。
Examples of the trifunctional silane compound include the following compounds.
Trifunctional methylsilane compounds of methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyldiethoxymethoxysilane, methylethoxydimethoxysilane; ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, propyltrimethoxysilane, propyltriethoxysilane, butyltrimethoxy Trifunctional silane compounds such as silane, butyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, hexyltriethoxysilane; trifunctional phenylsilane compounds such as phenyltrimethoxysilane and phenyltriethoxysilane; vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxy Trifunctional vinylsilane compounds such as silane; trifunctional allylsilane compounds such as allyltrimethoxysilane, allyltriethoxysilane, allyldiethoxymethoxysilane, allylethoxydimethoxysilane; γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxy Trifunctional γ-methacryloxypropylsilane compounds such as propyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyldiethoxymethoxysilane, γ-methacryloxypropylethoxydimethoxysilane; etc.
中でも、下記式(II)で表されるnが3となるシラン化合物は、架橋性が高く、金属化合物微粒子の帯電部材への移行をさらに抑制できることから本発明の効果をより好ましく発揮できる。
Ra3−Si−Rb1 (II)
Among them, the silane compound in which n is 3 represented by the following formula (II) has high crosslinkability and can further suppress the migration of the metal compound fine particles to the charged member, so that the effect of the present invention can be more preferably exhibited.
Ra3-Si-Rb1 (II)
式(II)中、Raは、それぞれ独立して、ハロゲン原子、又はアルコキシ基を示し、Rbは、それぞれ独立して、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アシル基又はメタクリロキシアルキル基を示す。 In formula (II), Ra independently represents a halogen atom or an alkoxy group, and Rb independently represents an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, an acyl group or a methacryloxyalkyl group.
式(II)で表されるシラン化合物としては、具体的には、上記した三官能のシラン化合物などが挙げられる。 Specific examples of the silane compound represented by the formula (II) include the above-mentioned trifunctional silane compound.
トナー中の該有機ケイ素重合体の含有量は、0.01質量%以上20.0質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以上10.0質量%以下であることがより好ましい。
有機ケイ素重合体の含有量が上記範囲である場合、電荷注入性がさらに良好となる。該含有量は、原材料として用いる有機ケイ素化合物の量によって制御することが可能である。
The content of the organosilicon polymer in the toner is preferably 0.01% by mass or more and 20.0% by mass or less, and more preferably 0.1% by mass or more and 10.0% by mass or less.
When the content of the organosilicon polymer is in the above range, the charge injection property is further improved. The content can be controlled by the amount of the organosilicon compound used as a raw material.
実施例3−2に用いるトナーは以下の手順に従って作成し、評価を行った。
<実施例3−2のトナー22aの製造例>
有機ケイ素化合物液の製造例
・イオン交換水 80.0部
・メチルトリエトキシシラン 20.0部
上記材料を200mLのビーカーに秤量し、10%塩酸でpHを3.5に調整した。その後、ウォーターバスで60℃に加熱しながら1.0時間撹拌し、有機ケイ素化合物液を作製した。
The toner used in Example 3-2 was prepared according to the following procedure and evaluated.
<Production Example of
Production Example of Organosilicon Compound Solution ・ 80.0 parts of ion-exchanged water ・ 20.0 parts of methyltriethoxysilane Weighed the above materials in a 200 mL beaker and adjusted the pH to 3.5 with 10% hydrochloric acid. Then, the mixture was stirred for 1.0 hour while heating at 60 ° C. in a water bath to prepare an organosilicon compound solution.
反応容器内に下記サンプルを秤量し、プロペラ撹拌翼を用いて混合した。
・懸濁重合法で作成したトナー粒子分散液(固液比30%) 500.0部
・上記有機ケイ素化合物液 40.0部
1mol/LのNaOH水溶液を用いてトナー粒子分散液のpHを9.5に調整し、温度は50℃で、撹拌しながら2.0時間保持した。温度を25℃に下げたのち、濾過、乾燥工程を経てトナー粒子を得た。
更にこのトナー粒子100部に対して酸化チタン粒子0.2部を撹拌混合器(日本コークス工業株式会社 FMミキサ)に混入し、12000rpm×30秒撹拌混合することでトナー粒子の表面を覆うように酸化チタン粒子を付着させ導電層を形成した。
このトナー粒子を前述した方法に従ってTEM観察したところ有機ケイ素化合物に由来した突起部がトナー表面に形成されていることを確認した。このトナーの体積抵抗率を測定したところ5.0×108Ω・cmであった。
The following samples were weighed in the reaction vessel and mixed using a propeller stirring blade.
-Toner particle dispersion prepared by the suspension polymerization method (solid-liquid ratio 30%) 500.0 parts-The above organosilicon compound solution 40.0 parts The pH of the toner particle dispersion was set to 9 using a 1 mol / L NaOH aqueous solution. The temperature was adjusted to 5.5, and the temperature was maintained at 50 ° C. for 2.0 hours with stirring. After lowering the temperature to 25 ° C., toner particles were obtained through filtration and drying steps.
Further, 0.2 part of titanium oxide particles is mixed with 100 parts of the toner particles in a stirring mixer (FM mixer of Nippon Coke Industries Co., Ltd.), and the surface of the toner particles is covered by stirring and mixing at 12000 rpm × 30 seconds. Titanium oxide particles were attached to form a conductive layer.
When the toner particles were observed by TEM according to the method described above, it was confirmed that protrusions derived from the organosilicon compound were formed on the toner surface. The volume resistivity of the toner was 5.0 × 10 8 Ω · cm was measured.
実施例3−2のトナー22aとしてこのトナーを使い、更に1.0×107Ω・cmの中間転写体4に変更して、実施例1−1と同じ条件で、高温高湿環境(30℃/80%)と低温低湿環境(10℃/10%)の両環境で画像形成を行い2次色の転写性を確認した。結果は、どちらの環境においても良好な2次色の転写性であった。
Using this toner as a
[実施例4]
本発明の実施例4について説明する。実施例4において実施例1〜3と共通する事項については、同じ符号を用いて再度の説明を省略する。実施例4においてここで特に説明しない事項は、実施例1〜3と同様である。
[Example 4]
Example 4 of the present invention will be described. Regarding the matters common to the first to third embodiments in the fourth embodiment, the same reference numerals are used and the description thereof will be omitted again. Matters not particularly described here in Example 4 are the same as in Examples 1 to 3.
実施例4では、被転写体として直接紙などの記録材へ転写する方式について示したものである。記録材を、第1の像担持体との対向部(第1転写部)、第2の像担持体との対向部(第2転写部)へ、順に搬送する搬送ベルトを用いた画像形成装置である。 In the fourth embodiment, a method of directly transferring the transferred body to a recording material such as paper is shown. An image forming apparatus using a transport belt that sequentially conveys a recording material to a portion facing the first image carrier (first transfer section) and to a portion facing the second image carrier (second transfer section). Is.
図6は、搬送ベルトを用いた画像形成装置の一例を示した模式的断面図であり、図7は、図6に用いられるプロセスカートリッジの模式的断面図である。
実施例4に係る画像形成装置及びプロセスカートリッジは、実施例1における中間転写ベルト4の代わりに搬送ベルト7を用いているが、このようにベルトの種類が異なること及び各部材の配置が異なること以外は、実施例1と共通している。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of an image forming apparatus using a transport belt, and FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the process cartridge used in FIG.
The image forming apparatus and the process cartridge according to the fourth embodiment use the
図6に示すように、全ての感光ドラム11に対向し、接するように循環移動する搬送ベルト7が配設される。搬送ベルト7は、1.0×1011Ω・cm以上1.0×1014Ω・cm以下の体積固有抵抗を持たせた厚さ約110μmのフィルム状部材で構成される。この搬送ベルト7は、図中左側の外周面に記録材を静電吸着して全ての感光ドラム11に記録材を接触させるべく循環移動する。
As shown in FIG. 6, a
上記構成により、記録材は、搬送ベルト7により転写位置まで搬送され、感光ドラム11上のトナー像を転写される。この搬送ベルト7の内側に当接し、4個の感光ドラム11
に対向した位置に転写手段としての転写ローラ3が並設される。転写ローラ3は、各感光ドラム11との間でそれぞれ搬送ベルト7を挟持し、搬送ベルト7によって搬送される記録材を搬送ベルト7と各感光ドラム11との間でそれぞれ挟持搬送するための転写ニップ部を各感光ドラム11に対応して4箇所形成する。これら転写ローラ3から正極性の電荷が搬送ベルト7を介して記録材に印加され、この電荷による電界により、感光ドラム11に接触中の記録材に、感光ドラム11上の負極性のトナー像が転写される。
With the above configuration, the recording material is conveyed to the transfer position by the
A
本実施例に用いられる記録材として一般的な紙を用いる場合、紙の体積低効率が1.0×1010Ω・cm以上1.0×1012Ω・cm以下であるため、第2の現像剤の体積抵抗率よりも大きくなる。従って、実施例4においても、トナー像を重ね合わせても良好な転写性を発現することができる。 When general paper is used as the recording material used in this embodiment, the volume low efficiency of the paper is 1.0 × 10 10 Ω · cm or more and 1.0 × 10 12 Ω · cm or less. It becomes larger than the volume resistivity of the developer. Therefore, also in Example 4, good transferability can be exhibited even if the toner images are superimposed.
図6に示す画像形成装置において、実施例1−1と同じ現像剤の組み合わせで被転写体として坪量が75g/cm2の紙を用いて、紙上に転写した2次色を目視で確認したところ、良好な転写性を示した。 In the image forming apparatus shown in FIG. 6, using the same developer combination as in Example 1-1 and a paper having a basis weight of 75 g / cm 2 as a transfer target, the secondary color transferred onto the paper was visually confirmed. However, it showed good transferability.
上記各実施例は、可能な限りそれぞれの構成を互いに組み合わせることができる。 Each of the above embodiments can be combined with each other as much as possible.
4…中間転写ベルト(中間転写体)、7…搬送ベルト、11…感光ドラム(像担持体)、15…トナーの凸部(突起部)、20…現像装置、21…現像容器、22…トナー(現像剤)、220…トナー粒子(トナー母粒子)、221…導電層(導電性微粒子)、23…現像ローラ(現像剤担持体)、100…画像形成装置 4 ... Intermediate transfer belt (intermediate transfer body), 7 ... Conveyance belt, 11 ... Photosensitive drum (image carrier), 15 ... Toner protrusion (projection), 20 ... Developing device, 21 ... Developing container, 22 ... Toner (Developer), 220 ... Toner particles (toner mother particles), 221 ... Conductive layer (conductive fine particles), 23 ... Developing rollers (developer carrier), 100 ... Image forming apparatus
Claims (13)
第1の像担持体とで、第1の転写ニップ部を形成すると共に、第1の現像剤によって前記第1の像担持体に現像された第1の現像剤像を、前記第1の転写ニップ部において、被転写体に転写する、第1の転写部と、
第2の像担持体とで、第2の転写ニップ部を形成すると共に、第2の現像剤によって前記第2の像担持体に現像された第2の現像剤像を、前記第2の転写ニップ部において、前記第1の現像剤像が転写された前記被転写体に転写する、第2の転写部と、
を備え、
前記第1の現像剤及び前記第2の現像剤の体積抵抗率は共に、1.0×105Ω・cm以上1.0×1011Ω・cm以下であり、かつ、
前記第1の現像剤の体積抵抗率が、前記第2の現像剤の体積抵抗率よりも大きいことを特徴とする画像形成装置。 It is an image forming device
A first transfer nip portion is formed with the first image carrier, and a first developer image developed on the first image carrier by the first developer is transferred to the first transfer. In the nip part, the first transfer part to be transferred to the transferred body and
A second transfer nip portion is formed with the second image carrier, and the second developer image developed on the second image carrier by the second developer is transferred to the second transfer. In the nip portion, the second transfer portion, which transfers the first developer image to the transferred object to which the image is transferred, and the second transfer portion.
With
Both the volume resistivity of the first developer and the second developer are 1.0 × 10 5 Ω · cm or more and 1.0 × 10 11 Ω · cm or less, and
An image forming apparatus characterized in that the volume resistivity of the first developer is larger than the volume resistivity of the second developer.
前記第2の転写部は、前記第2の像担持体との間で前記中間転写ベルトを挟持し、前記中間転写ベルトと前記第2の像担持体との間に前記第2の転写ニップ部を形成する第2の転写ローラを含むことを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。 The first transfer portion sandwiches the intermediate transfer belt between the first image carrier and the first transfer nip portion between the intermediate transfer belt and the first image carrier. Includes a first transfer roller that forms
The second transfer portion sandwiches the intermediate transfer belt between the second image carrier and the second transfer nip portion between the intermediate transfer belt and the second image carrier. The image forming apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein a second transfer roller is included.
前記第2の転写部は、前記第2の像担持体との間で前記搬送ベルトを挟持し、前記搬送ベルトによって搬送される記録材を前記搬送ベルトと前記第2の像担持体との間で挟持搬送するための前記第2の転写ニップ部を形成する第2の転写ローラを含むことを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。 The first transfer unit sandwiches the transport belt between the first image carrier and the recording material transported by the transport belt between the transport belt and the first image carrier. Includes a first transfer roller that forms the first transfer nip portion for sandwiching and transporting
The second transfer unit sandwiches the transfer belt between the second image carrier and the recording material conveyed by the transfer belt between the transfer belt and the second image carrier. The image forming apparatus according to claim 6, further comprising a second transfer roller forming the second transfer nip portion for sandwiching and transporting the image.
画像形成装置。 The first developer and the second developer include toner particles and conductive fine particles that coat the surface of the toner particles, according to any one of claims 1 to 8. The image forming apparatus described.
前記第1の現像剤担持体に担持される前記第1の現像剤像の量を規制する第1の規制部材と、
前記第1の現像剤担持体と前記第1の規制部材との間に所定の電位差を形成する第1の電圧印加手段と、
第2の現像剤担持体と、
前記第2の現像剤担持体に担持される前記第2の現像剤像の量を規制する第2の規制部材と、
前記第2の現像剤担持体と前記第2の規制部材との間に所定の電位差を形成する第2の電圧印加手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の画像形成装置。 With the first developer carrier,
A first regulating member that regulates the amount of the first developing agent image supported on the first developing agent carrier, and a first regulating member.
A first voltage applying means for forming a predetermined potential difference between the first developer carrier and the first regulating member,
With the second developer carrier,
A second regulating member that regulates the amount of the second developer image supported on the second developer carrier, and
A second voltage applying means that forms a predetermined potential difference between the second developer carrier and the second regulating member, and
The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 12, further comprising.
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