JP3673518B2 - 画像形成方法 - Google Patents
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Description
この技術は高濃度部と低濃度部との双方同時に改善するため、非磁性体のスリーブと当該スリーブ内に固定配置され複数の磁極を備えた磁石ローラとを備えて構成され、前記スリーブを回転させ、その外周面に磁性を有した現像剤を磁気吸着させて磁気ブラシを形成し、対向する潜像担持体に当該磁気ブラシを摺擦させ、その摺擦領域で潜像担持体上の潜像を可視化する現像装置において、上記摺擦領域の法線方向磁束密度の減衰率、また、摺擦領域に係る主磁極と隣り合う磁極の法線方向磁束密度の減衰率、あるいは摺擦領域に係る主磁極と隣り合う磁極との角度を規定したものである。
トナーを小粒径化した場合、それに伴ってトナーの微紛成分の増加はまぬがれない事象である。小粒径トナーの検討経緯で分かったことであるが、著しい現像スリーブ汚染が発生することが確認された。この現象のメカニズムとしては、まず非画像部位のトナーが現像スリーブに引き付ける電界によって、現像スリーブに押し付けられる。そして、通常であれば次の瞬間にキャリア表面に接触した瞬間に静電引力によって回収されるが、本発明で言っているところのトナーの微粒子側は、極めて流動性(粉体特性上の)が悪い為に、一旦現像スリーブに付着すると再度キャリア表面に静電引力的に回収されにくい。つまり現像スリーブに対する付着強度が極めて強いと考えられる。更に、それが現像スリーブ上で何度もキャリアによって摺擦される過程で融着まで進行すると考えられる。この現象を本発明者等はスリーブ固着と呼んでいるが、このスリーブ固着が発生した場合、画像濃度がランニング経時で薄くなってしまう現象が生じる。特に、10万枚も通紙が終わった時点で、ベタ画像を連続して4枚もとっていくと、一枚目から4枚目にかけてだんだんと画像濃度が薄くなっていくのがよく分かる。つまり、このスリーブ固着によって導電性スリーブ表面にトナー成分による絶縁層ができたため、現像バイアスの実効バイアスが低くなり、現像能力が低下したものと考えられる。
そもそもワックスはバインダー樹脂にくらべて分子量が小さく軟らかいために、キャリアや感光体に移行するいわゆるフィルミング現象が発生しやすい。キャリアへのフィルミング(これをスペントという)現象が起きると、トナーとの適度な摩擦帯電ができず、結果帯電不良が生じ、地汚れが悪化することがわかっている。また、感光体フィルミング現象が起きるとハーフトーン画像上に白帯状の異常画像が発生する。また上述のスリーブ固着に対しても同様に不利となり、これら不具合はコピープロセスの繰り返しにより次第に悪化していき、初期画像の状態を保つことが困難になっていく。
本発明の詳細を、図に示す例に基づいて説明する。実施例はリコーImagioMF7070の現像部を改良した装置を用いた。先ず本発明に係る現像装置を含む感光体ユニット全体について説明する。図1において、静電潜像担持体である感光体ドラムAの周囲には、当該ドラム表面を帯電するための帯電装置2、一様帯電処理面に潜像を形成するためのレーザー光線でなる露光3、ドラム表面の潜像に帯電トナーを付着することでトナー像を形成する現像装置4、形成されたドラム上のトナー像を記録紙へ転写するための転写装置5、ドラム上の残留トナーを除去するためのクリーニング装置6が順に配設されている。このような構成において、帯電装置2の帯電チャージャーによって表面を一様に帯電された感光体Aは、露光3によって静電潜像を形成され、現像装置4によってトナー像を形成される。当該トナー像は、転写ベルトなどでなる転写装置5によって、感光体ドラムA表面から、不図示の給紙トレイから搬送された記録紙へ転写される。この転写の際に感光体ドラムに静電的に付着した記録紙は、分離爪によって感光体ドラムAから分離される。そして未定着の記録紙上のトナー像は不図示の定着器によって記録紙に定着される。一方、転写されずに感光体ドラム上に残留したトナーは、クリーニング装置6によって除去され回収される。残留トナーを除去されて初期化され、次回の画像形成プロセスに供される。
現像スリーブ内の磁石配置を図2で詳細に説明する。上記現像スリーブ46内には、当該現像スリーブ46の周表面に現像剤を穂立ちさせるように磁界を形成する磁石ローラ体が固定状態で備えられている。この磁石ローラ体から発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤のキャリアが現像スリーブ46上にチェーン状に穂立ちされ、このチェーン状に穂立ちされたキャリアに帯電トナーが付着されて、磁気ブラシが構成される。当該磁気ブラシは現像スリーブ46の回転によって現像スリーブ46と同方向(図で見て反時計回り方向)に移送されることとなる。
従来の現像主極1極の例を図4に示した。現像主極P1はN極であり、磁気ブラシを形成し、現像する。
本発明の上記磁石ローラ体は、潜像担持体と磁気ブラシとの摺擦領域に対応する位置に設ける現像主極として複数の磁極(磁石P1a、P1b、P1c)を備えている。
図2に示されるように、上記現像主極群P1は、P1a、P1b、P1cの順で上流側から並ぶ横断面の小さな磁石から構成されている。そして、P1bを主磁石とし、P1a、P1cを補助磁石とする。横断面の小さいこれら磁石は希土類金属合金により作製されている。
磁束密度は現像スリーブ表面上の法線方向の磁束密度を測定した円チャートグラフ(図2、図3の実線)である。使用した計測装置はADS社製ガウスメーター(HGM−8300)並びにADS社製A1型アキシャルプローブであり、これらで測定し円チャートレコーダにて記録した。
その他、磁極角度を規定している。
本発明の画像形成方法においては、主磁極と隣り合う補助磁極の放線方向への磁束密度の減衰率が40%以上である。該法線方向への磁束密度の減衰率が40%以上であるということは、磁気ブラシが短く密になることを意味している。この理由は、減衰率が高い場合には現像ローラから離れるに従い磁力が急速に小さくなるために、磁気ブラシの先端位置における磁力が磁気ブラシを維持する事ができないほど弱まり、その結果磁気ブラシ先端のキャリアが磁力の強い現像ローラ表面に引き付けられるためと考えられる。該減衰率が40%未満であると、磁気ブラシは長くなり、本実施形態では現像ギャップが狭いので、現像ニップ領域に達する前の感光体ドラム表面部分に磁気ブラシが接触してしまい、適正な現像処理を行うことができない。減衰率を高めるためには、現像磁極を形成する磁石の材料を選択する手段や、現像磁極から出る磁力力線の回り込みを強める手段が考えられる。このうち現像磁極から出る磁力力線の回り込みを強める手段としては、例えば現像磁極を、磁気ブラシを穂立ちさせる主磁極および現像剤担持体の移動方向に沿って主磁極の上流、下流に存在する主磁極と逆の極性を有する補助磁極とから構成する事が考えられる。また現像磁極から出る磁力力線の回り込みを強める別の手段としては、例えば現像剤担持体に搬送磁極等、現像磁極以外の磁極が存在する場合に、現像磁極の半値幅を狭めることで現像磁極から出る磁力線の大部分を搬送磁極へ回り込ませる事が考えられる。当該半値幅を22°以下、望ましくは18°以下で構成するのが良い。実験的には磁極の半値幅を狭くすることで、その減衰率が大きくなることが判明しており、25°を超えると放線方向磁束密度を大きくとることが難しくなり、結果として密度の高い磁気ブラシとすることが困難となる。
また、補助磁極(P1a、P1c)の存在により主磁極(P1b)の磁力線の回り込みを一層強めることが可能となる。さらに、現像領域において磁気ブラシが長手方向にばらつかず充分均一になり、長手方向にわたる全領域で後端白抜けが低減される。
また、現像領域における現像スリーブ表面の曲率中心軸から見たときの現像スリーブ表面移動方向における角度幅を35°以下とすることで、上記減衰率が40%以上又は上記半値角度幅を25°以下という磁力分布の形成をより実用的に実現することができる。
本発明者らは、検討の結果、上記現像装置に使用するトナーとして体積平均粒径が4.0〜7.0μmの小粒径トナーを用いた場合、スリーブ固着の進行にはトナー中の微粉成分、特には2μm以下の超微粉の寄与が大きいことを発見した。スリーブとの付着力は、トナーの粒径分布においてより微紛側の方が大きいと考えられるため、トナーの微紛含有量が多くなると、スリーブ固着が進行しやすいと考えられる。つまり、フロー式粒子像分析装置で測定したときの粒径(円相当径)2μm以下微粉量が20個数%以下であるとき、後端寄りがない、高画質の画像を長期にわたり安定して得ることが可能になった。
円相当径における個数%の測定は(株)SYSMEX製フロー式粒子像分析装置FPIA−2100を用いて測定することができる。測定は、1級塩化ナトリウムを用いて1%NaCl水溶液に調整した後0.45μmのフィルターを通した液50〜100mlに分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩を0.1〜5ml加え、試料を1〜10mg加える。これを、超音波分散機で1分間の分散処理を行ない、粒子濃度を5000〜15000個/μlに調整した分散液を用いて測定を行なった。粒子個数の測定は、CCDカメラで撮像した2次元の画像面積と、同一の面積を有する円の直径を円相当径として算出を行なう。CCDの画素の精度から、円相当径で0.6μm以上を有効とし粒子の測定データを得た。
本発明においては、ワックスの最大方向の粒径をもってワックス分散径とした。具体的には、トナーをエポキシ樹脂に包埋して約100μmに超薄切片化し、四酸化ルテニウムにより染色した後、透過型電子顕微鏡(TEM)により倍率10000倍でトナーの断面観察を行い、写真撮影し、この写真20点(20個のトナー)を画像評価することにより、ワックスの分散状態を観察し分散径を測定した。
(変性ポリエステル系樹脂)
本発明において、変性ポリエステル系樹脂としてイソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーを用いることが出来る。イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)としては、ポリオール(1)とポリカルボン酸(2)の重縮合物でかつ活性水素基を有するポリエステルをさらにポリイソシアネート(3)と反応させた物などが挙げられる。上記ポリエステルの有する活性水素基としては、水酸基(アルコール性水酸基およびフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられ、これらのうち好ましいものはアルコール性水酸基である。
本発明において、架橋剤及び/又は伸長剤として、アミン類を用いることができる。アミン類(B)としては、ジアミン(B1)、3価以上のポリアミン(B2)、アミノアルコール(B3)、アミノメルカプタン(B4)、アミノ酸(B5)、およびB1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)などが挙げられる。ジアミン(B1)としては、芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’ジアミノジフェニルメタンなど);脂環式ジアミン(4,4’−ジアミノ−3,3’ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど);および脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)などが挙げられる。3価以上のポリアミン(B2)としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。アミノアルコール(B3)としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。アミノメルカプタン(B4)としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。アミノ酸(B5)としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、前記B1〜B5のアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)から得られるケチミン化合物、オキサゾリン化合物などが挙げられる。これらアミン類(B)のうち好ましいものは、B1およびB1と少量のB2の混合物である。
本発明においては、前記変性されたポリエステル(A)単独使用だけでなく、この(A)と共に、変性されていないポリエステル(C)をトナーバインダー成分として含有させることが重要である。(C)を併用することで、低温定着性およびフルカラー装置に用いた場合の光沢性が向上する。(C)としては、前記(A)のポリエステル成分と同様なポリオール(1)とポリカルボン酸(2)との重縮合物などが挙げられ、好ましいものも(C)と同様である。また、(C)は無変性のポリエステルだけでなく、ウレア結合以外の化学結合で変性されているものでもよく、例えばウレタン結合で変性されていてもよい。(A)と(C)は少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。従って、(A)のポリエステル成分と(C)は類似の組成が好ましい。(A)を含有させる場合の(A)と(C)の重量比は、通常5/95〜75/25、好ましくは10/90〜25/75、さらに好ましくは12/88〜25/75、特に好ましくは12/88〜22/78である。(A)の重量比が5%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。
本発明の着色剤としては公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
本発明のトナーは、必要に応じて帯電制御剤を含有してもよい。帯電制御剤としては公知のものが全て使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、四級アンモニウム塩(フッ素変性四級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、第四級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、第四級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。
本発明で得られた着色粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤としては、無機微粒子を好ましく用いることができる。この無機微粒子の一次粒子径は、5mμ〜2μmであることが好ましく、特に5mμ〜500mμであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m2/gであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5重量%であることが好ましく、特に0.01〜2.0重量%であることが好ましい.無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。
被覆層を形成する樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリスチレン、アクリル(例えばポリメチルメタクリレート)、ポリアクリロニトリル、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、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビリケトン等のポリビニル及びポリビニリデン系樹脂;塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体;オルガノシロキサン結合からなるシリコーン樹脂又はその変成品(例えばアルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変成品);ポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等の弗素樹脂;ポリアミド;ポリエステル;ポリウレタン;ポリカーボネート;尿素−ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂;エポキシ樹脂等が挙げられるが、中でも本発明で使用する被覆樹脂としてはトナースペントに対する余裕度が高いシリコーン樹脂又はその変成品である。
YRSiX (3)
式(3)中、Xはけい素原子に結合している加水分解基で、例えばクロル基、アルコキシ基、アセトキシ基、アルキルアミノ基、プロペノキシ基、Yは有機マトリックスと反応する有機官能基で、例えばビニル基、メタクリル基、エポキシ基、グリシドキシ基、アミノ基、メルカプト基などが挙げられる。Rは炭素数1〜20のアルキル基又はアルキレン基である。
本発明に使用するトナーの製造方法については、従来の公知の方法で製造されたものを使用できる。具体的には、結着樹脂、極性制御剤、必要に応じて任意の添加剤より成る混合物を熱ロールミルで溶融混練した後、冷却固化せしめ、これを粉砕分級し、必要に応じて外添剤を混合してトナー粒子を得る粉砕法を用いることも可能であり、また有機溶媒中に活性水素と反応可能な変性ポリエステル系樹脂からなるトナーバインダーを含むトナー組成分(を溶解又は分散させ、該溶解又は分散物を樹脂微粒子を含む水系媒体中で、分散させ、かつ架橋剤及び/又は伸長剤と反応させ、得られた分散液から溶媒を除去した後必要に応じ外添剤を混合してトナー粒子を得る重合法を用いることも可能であるがここでは具体的に重合トナーについて説明する。
本発明に用いる水系媒体としては、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用することもできる。混和可能な溶剤としては、アルコール(メタノール、イソプロパノール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などが挙げられる。
分級操作は液中でサイクロン、デカンター、遠心分離等により、微粒子部分を取り除くことができる。もちろん乾燥後に粉体として取得した後に分級操作を行っても良いが、液体中で行うことが効率の面で好ましい。得られた不要の微粒子、または粗粒子は再び混練工程に戻して粒子の形成に用いることができる。その際微粒子、または粗粒子はウェットの状態でも構わない。
実施例1
トナーA
製造例1
(有機微粒子エマルションの合成)
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業製)11部、スチレン83部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル110部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液1]を得た。[微粒子分散液1]をLA−920で測定した体積平均粒径は、0.10μmであった。[微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のTgは57℃であった。
(水相の調製)
水990部、[微粒子分散液1]80部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノールMON−7:三洋化成工業製)40部、酢酸エチル90部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とする。
(低分子ポリエステルの合成)
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物220部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物561部、テレフタル酸218部、アジピン酸48部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時聞反応した後、反応容器に無水トリメリット酸45部を入れ、180℃、常圧で2時間反応し、[低分子ポリエステル1]を得た。[低分子ポリエステル1〕は、数平均分子量2500、重量平均分子量6700、Tg43℃、酸価25であった。
(プレポリマーの合成)
冷却管、撹拌機および窒索導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81部、テレフタル酸283部、無水トリメリツト酸22部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応した[中間体ポリエステル1]を得た。[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2100、重量平均分子量9500、Tg55℃、酸価0.5、水酸基価49であった。
次に、冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、[中間体ポリエステル1]411部、イソホロンジイソシアネート89部、酢酸エチル500部を入れ100℃で5時間反応し、[プレポリマー1]を得た。[プレポリマー1]の遊離イソシアネート重量%は、1.53%であった。
(ケチミンの合成)
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン170部とメチルエチルケトン75部を仕込み、50℃で5時間反応を行い、[ケチミン化合物1]を得た。[ケチミン化合物1]のアミン価は418であった。
(マスターバッチの合成)
カーボンブラック(キャボット社製 リーガル400R):40部、結着樹脂:ポリエステル樹脂(三洋化成RS−801 酸価10、Mw20000、Tg64℃):60部、水:30部をヘンシェルミキサーにて混合し、顔料凝集体中に水が染み込んだ混合物を得た。これをロ−ル表面温度130℃に設定した2本ロールにより45分間混練を行ない、パルベライザーで1mmφの大きさに粉砕し、[マスターバッチ1]を得た。
(油相の作成)
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[低分子ポリエステル1]378部、カルナバワックス110部、CCA(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)22部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液1]を得た。
[原料溶解液1]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[低分子ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1324部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液1]を得た。[顔料・WAX分散液1]の固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
(乳化)
[顔料・WAX分散液1]648部、[プレポリマー1]を154部、[ケチミン化合物1]6.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー1]を得た。
(脱溶剤)
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で4時間熟成を行い、[分散スラリー1]を得た。
[分散スラリー1]100部を減圧濾過した後、
(1):濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(2):(1)の濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液1OO部を加え、超音波振動を付与してTKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。この超音波アルカリ洗浄を再度行った(超音波アルカリ洗浄2回)。
(3):(2)の濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(4):(3)の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行い[濾過ケーキ1]を得た。
[濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、[トナー母体1]を得た。この母体トナー100部に疎水性シリカ0.5部と、疎水化酸化チタン0.5部をヘンシェルミキサーにて混合して、本発明のトナーAを得た。
湿式法により作成したマグネタイト100重量部に対してポリビニルアルコール2重量部、水60重量部をボールミルに入れ12時間混合してマグネタイトのスラリーを調整した。このスラリーをスプレードライヤーにて噴霧造粒し、平均粒径54μmの球形粒子とした。
この粒子を窒素雰囲気中で1000℃の温度で3時間焼成後冷却し核体粒子1を得た。
トルエン 100重量部
γ−アミノプロピルトリメトキシシラン 6重量部
カーボンブラック 10重量部
上記混合物をホモミキサーで20分間分散し、被覆層形成液1を調整した。
この被覆層形成液を流動床型コーティング装置を用いて核体粒子1を1000重量部の表面にコーティングして、シリコーン樹脂被覆キャリアを得た。
また、これを前記トナーAとトナー濃度4.0重量%で混合し、二成分現像剤として使用した。
表面の凹部の周期を0.65mmに加工した現像スリーブを用い、実施例1の二成分現像剤を用いて評価を行った。
実施例1における母体トナーの体積平均粒径、及び円相当径2μm以下微粉含有率を任意に変える方法としては、水相調製時における微粒子分散液の投入量を変えたり、母体トナーを風力分級機を使って分級することによりトナーの体積平均粒径、及び円相当径2μm以下微粉含有率を任意に変えたトナーをトナーB、G、H、I、Jとした以外は実施例1と同様な方法で二成分現像剤として使用した。
トナー中におけるワックスの分散状態は、まず分散径については、油相作成における原料の攪拌条件を変更することにより制御可能であり、トナー表面近傍への分散については、乳化工程における熟成温度や時間を変更することにより制御可能である。
これら条件を変更しトナ−表面から内部に1μmまでの領域におけるワックスの占める面積の割合を任意に変え作成して得たトナーをトナーC、D、Eとした以外は実施例1と同様な方法で二成分現像剤として使用した。
実施例1のワックス種類をエステルワックスから脱遊離脂肪酸カルナウバワックスに変更しトナーFとした以外は同様な方法で二成分現像剤として使用した。
本発明の実施例及び比較例においては、上記のように作製した現像剤を(株)リコー製複写機imagioMF7070の現像装置を改造した機械を用いて通紙試験を行い以下の項目について評価を行った。この現像装置は上述した実施形態で説明したものであり、主磁極P1bの法線方向磁束密度の最高値は120mTで、その法線方向磁束密度の減衰率は53.5%であり、主磁極P1bの半値角度幅は16°隣り合う磁極との角度間隔は25°である。また、現像スリーブ表面は深さ0.2mmの凹部を0.5mm周期で設けた表面形状を有するスリーブを用いた。
初期(1枚目)、2万枚、10万枚コピー後、内部パターンを用いて黒ベタ(A3面積)を4枚連続通紙し、4枚目後半の画像濃度をマクベス濃度計を用いて測定した。
50%の網点ハーフトーン画像において回転方向15mmの画像部で、中央部の画像濃度と端部の画像濃度差から、濃度差0.10以下を○、0.11〜0.20を△、0.20以上を×とした。測定はマクベス濃度計で5φの範囲での測定結果である。
連続10万枚(印字率6%)コピー後、1dotX1dotハーフトーン画像を出力し、白帯の発生の有無について評価する。未発生を○、発生しているが許容レベルのものを△、NGレベルで発生しているものを×として評価した。
10万枚コピー後、内部パターンを用いて黒ベタ(A3面積)を4枚連続通紙し、4枚目後半の画像濃度をマクベス濃度計を用いて測定した。
縦線、横線がそれぞれ1mmあたり2.0、2.2、2.5、2.8、3.2、3.6、4.0、4.5、5.0、5.6、6.3、7.1本の線が等間隔に並んでいる線画像を出力し、複写画像が線間をどこまで忠実に再現できているかを以下の判断基準により5段階で評価した。
◎:6.3〜7.1
○:5.0〜5.6
□:4.0〜4.5
△:2.8〜3.6
X:2.0〜2.5
図6に2成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像方式の一例であるネガポジ現像の現像部を示す。図右側には現像剤担持体である現像ローラが、図左側には潜像担持体である感光体が示されている。現像ローラは方向Dへと移動する現像スリーブと、内部に固定された現像磁極とからなり、その表面を非磁性トナーと磁性キャリアとを含む2成分現像剤が現像スリーブの移動により感光体との対向部付近へと運ばれている。2成分現像剤は感光体との対向部付近では現像磁極の磁力によりキャリアが穂立ちし、磁気ブラシを形成する。図6において小さな丸がトナー、大きな丸がキャリアを意味しているが、図面の理解容易のために感光体との対向部内の1本の磁気ブラシだけを実線で示し、他の磁気ブラシは破線で示すと共にトナーも省略してある。一方、感光体はその表面に静電潜像を保持しつつ方向Cに回転している。図6では静電潜像はAに示すように非画像部が負に帯電しているものとする。感光体と現像ローラとの対向部において磁気ブラシは感光体上の潜像に摺擦され、画像部には現像電界によってトナーが付着する。その結果、Bに示すように現像部の下流側では感光体上の潜像の画像部にトナー像が形成される。以下、感光体表面に沿って磁気ブラシが感光体に摺擦する感光体の移動方向の長さをニップと呼ぶ。なお、感光体上の一点に対し現像剤担持体の一点のみが摺擦すると画像濃度が出ないので、感光体上の一点に対し現像剤担持体の複数点が摺擦するように感光体と現像スリーブの速度に差を設けるのが一般的であるので、現像スリーブは感光体よりも早く移動するものとする。
このような2成分現像方式を例にとり図7に後端白抜けのメカニズムを示す。図7において(a)〜(c)はいずれも図6の感光体と現像スリーブの対向部付近を拡大した図であり、左側の感光体に対し、右側の磁気ブラシ先端が近づいてくる。(a)、(b)、(c)は時系列な磁気ブラシの動きを表し、(a)、(b)、(c)の順番で時間が経過していく。図7において感光体と現像ローラの対向部はちょうど非画像部と黒ベタ画像との境界を現像している状態、すなわち「後端白抜け」が発生する状態にあり、感光体の回転下流側には現像されたばかりのトナー像が形成されている。この状態の感光体に向かい、現像スリーブ上の1つの磁気ブラシが近づいてくる。ここで感光体は実際には時計回りに回転しているが、上述のように現像スリーブが感光体よりも早く移動しているため、磁気ブラシは感光体を追い越していく。そのため図(a)〜(c)においては感光体は静止しているものとしてモデルを簡略化する。(a)において感光体に近づいてくる磁気ブラシは、現像すべき画像部位置Aに至るまでの間に非画像部を通ることになり、このときマイナス電荷同士の反発力Bによりトナーは次第に感光体から離れスリーブ側に移動していく。この現象を以下「トナードリフト」と呼ぶ。トナードリフト現象の結果、(b)のように磁気ブラシが位置Aに到達する頃には感光体近くの磁気ブラシは正に帯電したキャリアが剥き出しの状態になっている。このため、位置Aの潜像に付着するトナーは存在せず、位置Aは現像されない。さらに(c)において磁気ブラシが位置Cに到達すると、トナーと感光体との付着力が弱い場合には一度感光体に付着したトナーが静電気力によりキャリアにより再付着することもある。この結果、画像部と非画像との境界では現像が行なわれない事があり、これが「後端白抜け」の原因となっていた。
Claims (7)
- 非磁性体のスリーブと当該スリーブ内に固定配置され複数の磁極を備えた磁石ローラ体とを備えて構成された現像スリーブ上に、該現像スリーブを回転させてその外周面に磁性を有した現像剤を磁気吸着させて磁気ブラシを形成し、対向する潜像担持体に当該磁気ブラシを摺擦させ、その摺擦領域で潜像担持体上の潜像を可視化する現像装置と、トナー及びキャリアからなる二成分現像剤を用いる画像形成方法であって、前記現像スリーブとして前記摺擦領域で潜像担持体に対向する位置に主磁石とそれに隣り合う補助磁石からなる現像主磁極を設け、前記摺擦領域法線方向磁束密度を100〜200mT、半値幅を25°以下、主磁極と隣り合う補助磁極の法線方向磁束密度の減衰率(スリーブ表面上の法線方向磁束密度のピーク値とスリーブ表面から1mm離れたところでの法線方向磁束密度のピーク値の差をスリーブ表面上の法線方向磁束密度のピーク値で割った比率)を40%以上、該隣り合う磁極との角度間隔を35度以内とし、該スリーブ表面の長軸方向に長い筋状で、回転方向に対して周期が0.4〜0.6mm、深さが0.1〜0.2mmの凹部を設けた現像スリーブを用い、かつ該トナーとして体積平均粒径が4.0〜7.0μmであり、フロー式粒子像分析装置で測定したときの円相当径2μm以下の微粉量が20個数%以下であるトナーを用いることを特徴とする画像形成方法。
- トナーがワックス、バインダー樹脂を少なくとも含有し、該トナーを透過型電子顕微鏡で観察したときのトナ−表面から内部に1μmまでの領域におけるワックスの占める面積の割合が、5〜30%であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成方法。
- トナーがその内部に分散して存在するワックスのうち、トナーの表面近傍(トナー粒子の表面と中心の部分との距離の中間部分(2等分した中間点)を結んだ曲線よりもトナー表面側)に存在するワックスが全ワックスの65個数%以上であることを特徴とする請求項2に記載の画像形成方法。
- トナーがその内部に分散して存在するワックスが、トナーの表面には露出していなことを特徴とする請求項2又は3に記載の画像形成方法。
- トナーがその内部に分散して存在するワックスの分散径が0.5〜3μmである分散ワックス粒子が70個数%以上を占めることを特徴とする請求項2〜4のいずれか一つに記載の画像形成方法。
- ワックスとして、脱遊離脂肪酸カルナウバワックス、ライスワックス、モンタン系ワックスのいずれか、もしくはいずれかを組みあわせて用いることを特徴とする請求項2〜5のいずれか一つに記載の画像形成方法。
- 感光体と、帯電手段、現像手段、クリーニング手段より選ばれる少なくとも一つの手段を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、前記現像手段が請求項1〜6に記載の現像装置と現像剤からなることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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