JP3684103B2 - トナー及び画像形成方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法,静電記録法,磁気記録法,トナージェット方式記録法などを利用した記録方法に用いられるトナーに関するものである。詳しくは、本発明は、予め静電潜像担持体上にトナー像を形成後、転写材上に転写させて画像形成する、複写機,プリンター,ファックスに用いられるトナーに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子写真法としては多数の方法が知られているが、一般には光導電性物質を利用し、種々の手段により像担持体(感光体)上に電気的潜像を形成し、次いで該潜像をトナーで現像を行なって可視像とし、必要に応じて紙などの転写材にトナー像を転写した後、熱・圧力等により転写材上にトナー画像を定着して複写物を得るものである。
【0003】
電気的潜像を可視化する方法としては、カスケード現像法,磁気ブラシ現像法,加圧現像方法等が知られている。さらには、磁性トナーを用い、中心に磁極を配した回転スリーブを用い感光体上とスリーブ上の間を電界にて飛翔させる方法も用いられている。
【0004】
一成分現像方式は二成分方式のよにガラスビーズや鉄粉等のキャリア粒子が不要な為、現像装置自体を小型化・軽量化できる。さらには、二成分現像方式はキャリア中のトナー濃度を一定に保つ必要がある為、トナー濃度を検知し必要量のトナーを補給する装置が必要である。よって、ここでも現像装置が大きく重くなる。一成分現像方式ではこのような装置は必要とならない為、やはり小さく軽く出来るため好ましい。
【0005】
また、プリンター装置はLED、LBPプリンターが最近の市場の主流になっており、技術の方向としてより高解像度即ち、従来240、300dpiであったものが400、600、800dpiとなって来ている。従って現像方式もこれにともなってより高精細が要求されてきている。また、複写機においても高機能化が進んでおり、そのためデジタル化の方向に進みつつある。この方向は、静電荷像をレーザーで形成する方法が主である為、やはり高解像度の方向に進んでおり、ここでもプリンターと同様に高解像・高精細の現像方式が要求されてきている。このためトナーの小粒径化が進んでおり、特開平1−112253号公報、特開平1−191156号公報、特開平2−214156号公報、特開平2−284158号公報、特開平3−181952号公報、特開平4−162048号公報などでは特定の粒度分布の粒径の小さいトナーが提案されている。
【0006】
特に近年、電子写真式カラー画像形成装置が広く普及するに従い、その用途も多種多様に広がり、その画像品質への要求も厳しくなってきている。一般の写真、カタログ、地図の如き画像の複写では、微細な部分に至るまで、つぶれたり、とぎれたりすることなく、極めて微細且つ忠実に再現することが求められている。
【0007】
最近の、デジタルな画像信号を使用している電子写真方式の画像形成装置では、潜像は一定電位のドットが潜像担持体、所謂感光体の表面に集まって形成されており、ベタ部、ハーフトーン部及びライン部はドット密度を変えることによって表現されている。しかしながらこの方法では、ドットに忠実にトナー粒子がのりにくく、ドットからトナー粒子がはみ出した状態となり、デジタル潜像の黒部と白部のドット密度の比に対応するトナー画像の階調性が得られないという問題が起こり易い。更に、画質を向上させるために、ドットサイズを小さくして解像度を向上させる場合には、微小なドットから形成される潜像の再現性が更に困難になり、解像度及び特にハイライト部の階調性の悪い、シャープネスさに欠けた画像となる傾向がある。
【0008】
また、近年では環境保護の観点から、従来から使用されているコロナ放電を利用した一次帯電及び転写プロセスから感光体当接部材を用いた一次帯電、転写プロセスが主流となりつつある。
【0009】
従来より、帯電手段として用いてきた所謂コロトロン、スコロトロンと呼ばれるコロナ放電を利用した手段では、コロナ放電特に負コロナを生成する際に多量のオゾンを発生することから、電子写真装置にオゾン捕獲のためのフィルタを具備する必要性があり、装置の大型化又は、ランニングコストがアップするなどの問題点があった。また、こういったコロナ帯電方法によって引き起こされる画像上の問題点としては、たとえば、窒素酸化物等の付着により感光体表面抵抗が低くなることで生じる所謂画像流れ、あるいは、電子写真装置が停止中帯電器内に残存するイオンが原因となる感光体のメモリ現象等が挙げられる。
【0010】
このような問題点を解決するための技術として、ローラ又はブレードなどの帯電部材を感光体表面に接触させることにより(本願では以後、直接帯電と呼ぶ)、その接触部分近傍に狭い空間を形成し所謂パッションの法則で解釈できるような放電を形成させて、オゾン発生を極力抑えた帯電方法が開発され、例えば、特開昭57−178257号公報、特開昭56−104351号公報、特開昭58−40566号公報、特開昭58−139156号公報、特開昭58−150975号公報、特開昭63−149669号公報で公知技術となっている。これらの中でも特に、帯電の安定性という点から、帯電部材として帯電ローラを用いた帯電方式が好ましく用いられている。
【0011】
コロナ放電よりも直接帯電の方がオゾン発生量が少ない理由としては、その放電領域の違いによる感光体表面の帯電機構が異なるためと考えられる。コロナ放電では、放電領域で空気分子が電離してイオンとして感光体表面の帯電をつかさどると考えられるのに対して、直接帯電では、その放電領域においても電子の増倍作用により多数の電子が感光体表面に到達することにより帯電される。
【0012】
しかしながら、直接帯電においても、すでに述べたコロナ帯電方法での問題点とは別の解決すべき問題点があることがわかった。
【0013】
具体的には、直接帯電は帯電部材から感光体等の被帯電体への放電によって行なわれるため、帯電が開始されるには、ある閾値電圧以上の電圧を印加する必要のあることが挙げられる。例えば感光層の厚さが25μmのOPC感光体に対して帯電ローラを当接させた場合には、約640V以上の電圧を印加すれば感光体の表面電位が上昇し始め、それ以降は印加電圧に対して傾き1で線形に感光体表面電位が増加する。以後この閾値電圧を帯電開始電圧Vthと定義する。つまり、感光体表面電位Vdを得るためには、帯電ローラにはVd+Vthという必要とされる以上のDC電圧が必要となる。また環境変動等によって接触帯電部材の抵抗値が変動するため、感光体の電位を所望の値にすることが難しかった。
【0014】
そこで、更なる帯電の均一化を図るために、所望のVdに相当するDC電圧に2×Vth以上のピーク間電圧を持つAC成分を重畳した電圧を接触帯電部材に印加するAC帯電方式が特開昭63−149669号公報に開示されている。これは、ACによる電位のならし効果を目的としたものであり、被帯電体の電位はAC電圧のピークの中央であるVdに収束し、環境等の外乱からの影響をかなり抑えることが可能となる。
【0015】
しかしながら、このような接触帯電装置においても、その本質的な帯電機構は、帯電部材から感光体への放電現象を用いているため、先に述べたように帯電に必要とされる電圧は感光体表面電位以上の値が必要とされる。また、帯電均一化のためにAC帯電を行なった場合には、AC電圧の電界による帯電部材と感光体の振動・騒音(以下AC帯電音と称す)の発生、また、AC電圧重畳の分だけ放電による感光体表面の劣化等が顕著になり、新たな問題点となっていた。
【0016】
加えて、オゾンの発生を低下させるためには、本来、DC電圧のみの印加で帯電を行なうことが好ましいが、DCのみの帯電では、前述の如く環境変動等の影響を受けやすいことに加え、帯電部材の汚染が生じた際に帯電ムラが生じやすいという欠点があった。
【0017】
また、特開平2−123385号公報においては、現像工程によってトナー像を得た後、静電潜像担持体に電圧を印加した導電性ローラーを押圧しながらその間に転写材を通過させ、該静電潜像担持体上のトナー画像を転写材に転写する接触転写方法に関する提案もなされている。
【0018】
しかしながら、このようなコロナ放電を用いないローラー転写方式においては、転写部材が転写時に転写部材を介して感光体に当接されるため、感光体上に形成されたトナー像を転写材へ転写する際にトナー像が圧接され、所謂転写中抜けと称される部分的な転写不良の問題が生じる。
【0019】
一方、現像工程で感光体上に形成されたトナー像が転写工程で転写材に転写される際、上述したように感光体上に転写残トナーが残る場合は、クリーニング工程でクリーニングされ、廃トナー容器に蓄えられる必要が出てくる。このクリーニング工程については、従来ブレードクリーニング、ファーブラシクリーニング、ローラクリーニング等が用いられていた。いずれの方法も力学的に転写残余のトナーを掻き落すか、またはせき止めて廃トナー容器へと捕集されるものであった。よって、このような部材が感光体表面に押し当てられることに起因する避けがたい問題が生じていた。例えば、部材を強く当てることにより感光体を摩耗させ感光体が短命化することが挙げられる。装置面からみると、かかるクリーニング装置を具備するために装置が必然的に大きくなり装置のコンパクト化を目指すときのネックになっていた。さらには、エコロジーの観点より、廃トナーの出ないシステム及び転写効率の高いトナーが望まれている。
【0020】
ここで、クリーナレスに関連する技術の開示を行なっているものに特開昭59−133573号公報、特開昭62−203182号公報、特開昭63−133179号公報、特開昭64−20587号公報、特開平2−302772号公報、特開平5−2289号公報、特開平5−53482号公報、特開平5−61383号公報等があるが、望ましいトナー構成については言及されていなかった。
【0021】
更に、本質的にクリーニング装置を有さない現像兼クリーニング方式を採用した画像形成方法では、転写残トナーはそのまま帯電部材と感光体間を通過するため、帯電部材を汚染しやすく、帯電部材の抵抗が不均一となり、ハーフトーン画像部において極端な濃度ムラの原因となる帯電ムラが起こりやすい。加えて、この構成においては感光体表面をトナー及びトナー担持体により擦る構成が必須であり、このために長期間使用によるトナー劣化、トナー担持体表面劣化、感光体表面劣化又は摩耗等を引き起こし、耐久特性の劣化が問題点として残り、従来技術では充分な解決がなされず、現像性と耐久特性の両立に加えて帯電ムラの防止技術の向上が望まれていた。
【0022】
また特開昭61−279864号公報においては形状係数SF−1及びSF−2を規定したトナーが提案されている。しかしながら、該公報には転写に関してなんの記載もなく、また、実施例を行なった結果、転写効率が低く、さらなる改良が必要である。
【0023】
さらに、特開昭63−235953号公報においては機械的衝撃力により球形化した磁性トナーが提案されている。しかしながら、転写効率はいまだ不十分であり、さらなる改良が必要である。
【0024】
更にまた、近年では電子写真法を用いた複写機、プリンター、ファックス等においてはカラー化の需要が高まってきている。
【0025】
一般にカラートナーは、その色味の関係から磁性体を含有した磁性トナーを用いることが困難なため非磁性トナーが用いられる。黒トナーに磁性トナーを用い、カラートナーに非磁性トナーを用いたカラー電子写真装置においては、非磁性トナーの最適転写電流値が磁性トナーの最適転写電流値よりも高い値になる。このため機器本体の転写条件を非磁性トナーに合わせた場合、磁性トナーは転写材に転写されたトナーが潜像担持体に戻ってしまういわゆる再転写の問題が生じる。また逆に黒トナーに最適転写条件を合わせた場合では、非磁性トナーの転写不良が生じる。
【0026】
このような磁性トナーと非磁性トナーを同時に用いる場合の転写は、小型・軽量かつ低コストで高解像・高精細画像が得られるカラー電子写真装置を得るために是非とも改善されねばならない問題であった。
【0027】
一方、ハイドロタルサイト類を含有したトナーとしては、特許第2584306号公報においてMg−Al系が提案されているが、感光体表面からのNOX 等の除去を目的としており、帯電安定性等不十分である。また、特許第2682331号公報、特開平6−138697号公報等に帯電安定性を目的として、例えばMg−Al系に2価金属(Zn等)の1種又は2種を追加した3又は4元系のハイドロタルサイト類を含有したトナーの提案がされている。しかしながら、より厳しい環境における帯電安定性、転写性が未だ不十分である。
【0028】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記の従来技術の問題点を解決したトナー及び該トナーを用いた画像形成方法を提供することにある。
【0029】
即ち本発明の目的は、転写性に優れ、転写残トナーが少なく、ローラー転写方式においても転写中抜けが発生しないか、又はこれらの現像が抑制されたトナー及び該トナーを用いた画像形成方法を提供することにある。
【0030】
さらに本発明の目的は、厳しい環境下でも帯電安定性に優れ、耐久時のチャージアップ・放置時のチャージダウンによる濃度の低下並びにカブリ等の画像欠陥が少ないトナー及び該トナーを用いた画像形成方法を提供することにある。
【0031】
さらに本発明の目的は、幅広い転写電流条件で再転写を防止し、高い転写効率の得られるトナー及び該トナーを用いた画像形成方法を提供することにある。
【0032】
さらに本発明の目的は、静電潜像担持体に圧接する部材の汚染による帯電異常や画像欠陥が発生しないか、又はこれらの現象が抑制されたトナー及び該トナーを用いた画像形成方法を提供することにある。
【0033】
更に本発明の目的は、現像性に優れ、複写画像あるいはプリンター画像を多数枚出力しても高解像度の画像を維持しうる耐久性に優れたトナー及び該トナーを用いた画像形成方法を提供することにある。
【0034】
さらに本発明の目的は、転写性に優れ、転写残トナーが少なく、接触帯電を行なう画像形成方法においてクリーニング装置を有さずとも、帯電不良を生じることなく、長期にわたって安定した画像が得られるトナー及び該トナーを用いた画像形成方法を提供することにある。
【0035】
【課題を解決するための手段】
本発明は、結着樹脂と着色剤とを少なくとも含有するトナー粒子、無機微粉体及び掻き一般式(1)で示されるハイドロタルサイト類化合物を少なくとも有することを特徴とするトナーに関する。
【0036】
M12+ y1M22+ y2…Mj2+ yjL13+ x1L23+ x2…Lk3+ xk(OH)2 ・(X/n)An-・mH2 O (1)
(式中、0<〔X=(x1+x2+…+xk)〕≦0.5、Y=(y1+y2+…+yj)=1−Xであり、j及びkは2以上の整数、M12 ,M22+,…及びMj2+はそれぞれ異なる2価の金属イオンL13+,L23+,…及びLk3+はそれぞれ異なる3価の金属イオン、An-はn価のアニオンを示し、m≧0である。)
【0037】
更に本発明は、上記トナーを用いた画像形成方法に関する。
【0038】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、少なくとも結着樹脂と着色剤を含有するトナー粒子と無機微粉体及びハイドロタルサイト類化合物を有するトナーにおいて、ハイドロタルサイト化合物として、下記一般式(1)
M12+ y1M22+ y2…Mj2+ yjL13+ x1L23+ x2…Lk3+ xk(OH)2 ・(X/n)An-・mH2 O (1)
(但し、0<〔X=(x1+x2+…+xk)〕≦0.5、Y=(y1+y2+…+yj)=1−X,j及びkは2以上の整数、M12+,M22+,…及びMj2+はそれぞれ異なる2価の金属イオン、L13+,L23+,…及びLk3+はそれぞれ異なる3価の金属イオン、An-はn価のアニオン、m≧0)
で示されるものを用いる、すなわち、2価の金属が2種以上かつ3価の金属が2種以上の固溶体であることによって、本発明の目的が高度に達成できることを見出した。
【0039】
詳細は不明であるが、2価の金属が1種かつ3価の金属が1種の場合、又は2価の金属が2種以上かつ3価の金属が1種の場合に比べ、帯電安定性に優れ、かつ転写性に優れることが明らかとなった。
【0040】
また、上記構造のハイドロタルサイト類に関しては、1価のアルカリ金属を含んでも構わない。また、アニオンが複数種存在しても構わない。
【0041】
ハイドロタルサイト類化合物としては下記一般式(2)で示される化合物であることがより好ましい。
【0042】
Mg2+ y1M22+ y2…Mj2+ yjAl3+ x1L23+ x2…Lk3+ xk(OH)2 ・(X/n)An-・mH2 O (2)
(但し、0<〔X=(x1+x2+…+xk)〕≦0.5、Y=(y1+y2+…+yj)=1−X、j及びkは2以上の整数、M2,M3,…及びMjはZn、Ca、Ba、Ni、Sr,Cu及びFeからなる群より選ばれるそれぞれ異なる金属、L2,L3…及びLkはB、Ga、Fe、Co及びInからなる群より選ばれるそれぞれ異なる金属、An-はn価のアニオン、m≧0)
【0043】
一般式(2)において2価金属及び3価金属が、以下の関係を満足するものがより好ましい。
y1>y2+…+yj、より好ましくは、y1>10×(y2+…+yj)
x1>x2+…+xk、より好ましくは、x1>10×(x2+…+xk)、特にはx1>20×(x2+…+xk)
【0044】
更に、0.9≦x1+y1<0.1を満足することが好ましく、
0.930≦x1+y1≦0.998を満足することが更に好ましい。
【0045】
又、Mg以外の2価金属の含有量(原子比率)が、0.001≦y2+…+yj≦0.05であることが好ましく、
Al以外の3価金属の含有量(原子比率)が、0.0003≦x2+…xk≦0.02を満足することが好ましい。
【0046】
Mg以外の2価金属及びAl以外の3価金属を上記の様な範囲で含有している場合には、帯電安定性を改善するという本発明の効果が顕著なものとなる。Mg以外の2価金属及びAl以外の3価金属の含有量が、上記範囲を超えるような場合には、帯電安定性に係る効果が減少し、上記範囲未満である場合には環境安定性及び放置安定性に関して、劣るものになり易い。
【0047】
又、ハイドロタルサイト類化合物は、Mg以外の2価金属としてCaを含有していることがより好ましく、3価金属としては、含有されているB、Ge、Fe、Gaの合計量が原子比率で0.0003〜0.02であることがより好ましい。
【0048】
本発明に使用されるハイドロタルサイト類のAn-(n価のアニオン)としては、
CO3 2-、OH- 、C1- 、I- 、F- 、Br- 、SO4 - 、HCO3 - 、CH3 COO- 、NO3 - が例示され、単独或いは複数種存在していても構わない。
【0049】
また、ハイドロタルサイト類化合物は、その分子内に水を有していることが好ましく、一般式(1)及び(2)において、0.1<m<0.6であることがより好ましい。
【0050】
本発明に使用されるハイドロタルサイト類の比表面積は、1.0m2 /g以上であることが好ましく、より好ましくは5.0〜200m2 /gである。
【0051】
比表面積はBET法に従って、比表面積測定装置オートソープ1(湯浅アイオニクス社製)を用いて試料表面に窒素ガスを吸着させ、BET多点法を用いて比表面積を算出した。
【0052】
本発明に使用されるハイドロタルサイトは、表面処理剤によって疎水化処理を行なうことが環境安定化を図る上でも好ましい。表面処理剤としては、高級脂肪酸類、カップリング剤類、エステル類、シリコーンオイルの如きオイル類が使用可能である。
【0053】
中でも高級脂肪酸類が好ましく用いられ、具体的には、ステアリン酸、オレイン酸、ラウリル酸が例示される。
【0054】
ハイドロタルサイト類化合物のトナー粒子に対する添加量としては、トナー粒子100重量部に対して0.03〜3重量部(より好ましくは0.1〜1.0重量部)である。添加量が0.03重量部未満となると本発明の効果が不十分となり、3重量部を超えると環境安定性が不十分となる。
【0055】
本発明において更に高画質化のためより微小な潜像ドットを忠実に現像するために、トナーは重量平均粒径が3〜10μmであることがより好ましい。重量平均径が3μm未満のトナーにおいては、転写効率の低下から感光体上に転写残のトナーが多く、さらに、カブリ・転写不良に基づく画像の不均一ムラの原因となりやすく、本発明で使用するトナーには好ましくない。また、トナーの重量平均粒径が10μmを超える場合には、文字やライン画像の飛び散りが生じやすい。
【0056】
更に、トナーの重量平均粒径をX(μm)、個数分布から求めた個数基準の粒径2.00〜4.00μmのトナーの割合(個数%)をYとした時、下記の条件を満足することが好ましい(図9)。
【0057】
exp5.9 ×X-2.3≦Y≦exp9.1×X-2.9
但しX:4.0〜10.0(μm)、Y<100
【0058】
トナーが上記条件を満足し、且つハイドロタルサイト類を含有する場合に、本願発明のトナーは更に良好な環境安定性及び帯電安定性を有するようになる。また、ハーフトーン画像のドット再現性、均一性が向上し、スリーブゴースト、カブリが良好に抑制される。
【0059】
Yの値が、上記の範囲未満となる場合には、特にスリーブゴーストが低下し、上記の範囲を超える場合には、環境安定性、カブリに関して低下する。
【0060】
又、トナーの重量平均粒径は4〜8μmであることが、高画質化の面からより好ましい。
【0061】
トナーの平均粒径及び粒度分布はコールターカウンターTA−II型あるいはコールターマルチサイザー(コールター社製)等を用い、個数分布、体積分布を出力するインターフェース(日科機製)及びPC9801パーソナルコンピューター(NEC製)を接続し、電解液は1級塩化ナトリウムを用いて1%NaCl水溶液を調製する。たとえば、ISOTON R−II(コールターサイエンティフィックジャパン社製)が使用できる。測定法としては、前記電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤に(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、更に測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない前記コールターカウンターTA−II型によりアパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、2μm以上のトナーの体積,個数を測定して体積分布と個数分布とを算出した。それから、本発明に係わる体積分布から求めた体積基準の重量平均粒径(D4 )、個数分布から求めた個数基準の長さ平均粒径(D1 )を求めた。
【0062】
本発明のトナーは、ハイドロタルサイト類微粒子を含有すると同時に、トナーの画像解析装置で測定した形状係数SF−1の値が下記式を満足する場合に、帯電安定性、転写性・耐久性がいっそう向上する。
100<SF−1−1≦160
好ましくは
100<SF−1≦140
であり、
100<SF−1<120
とすることがより一層、好ましい。
【0063】
さらに本発明のトナーは、トナーの画像解析装置で測定した形状係数SF−2の値が下記式を満足する場合に、転写性、帯電安定性がより向上する。
100<SF−2≦140
好ましくは
100<SF−2≦130
であり、
100<SF−2<115
とすることがより一層、好ましい。
【0064】
ここで、本発明において、形状係数を示すSF−1,SF−2とは、例えば日立製作所製FE−SEM(S−800)を用い1000倍に拡大した2μm以上のトナー像を100個無作為にサンプリングし、その画像情報はインターフェースを介して、例えばニレコ社製画像解析装置(Luzex III)に導入し解析を行ない、下式より算出し、得られた値を形状係数SF−1,SF−2と定義する。
【0065】
【外1】
【0066】
また、本発明のトナーは、同様にして測定された下記に定義する形状係数SF−5の数値が
100<SF−5≦110
である時により一層、転写性が向上する。
【0067】
【外2】
〔式中、MXLNGは粒子の絶対最大長(図5参照)、PERIは粒子の周囲長(図5参照)、AREAは粒子の投影面積(図5及び図6参照)、C PERIは粒子の包絡周囲長(図7参照)を示す。〕
【0068】
形状係数SF−1は粒子の丸さの度合いを示し、形状係数SF−2は粒子の丸さと凹凸とのトータルの度合い、SF−5は、SF−1に影響されずに粒子の凹凸の度合いを示している。
【0069】
これらの形状係数を制御することにより、多数枚の画出しにおける帯電部材表面の汚染のみならずトナー担持体上のトナー融着も改善でき、耐久性をさらに向上させることができる。
【0070】
一般に、トナーの粒径が細かくなると、現像時の解像度が向上することが知られているものの、トナー全体の表面積が増えることに加え、トナー粉体としての流動性及び撹拌性が低下し、個々の粒子を均一に帯電させることが困難となることが知られている。
【0071】
しかしながら、トナーのSF−1及びSF−2を上記した如く規制することにより、粒径の小さいトナーであっても個々の粒子を均一に帯電させることが可能となることに加え、帯電速度が向上する。ハイドロタルサイト類を有しているトナーにおいては、ハイドロタルサイト類の層間吸着水を介して電荷移動が生じるため、帯電速度が向上する、中でも、トナーのSF−1、SF−2が上記の範囲を満たす場合にはその効果がより顕著に現れる。またSF−1、SF−2が上記の範囲を満たす場合には、高精細な画像を長期に渡って得ることができる。
【0072】
本発明のトナーに使用できる結着樹脂は、公知のものが全て使用可能である。
【0073】
例えば、熱可塑性樹脂中に染・顔料からなる着色剤あるいは荷電制御剤等を溶融混合し、均一に分散した後、微粉砕装置、分級機により所望の粒径を有するトナーを製造する方法、所謂粉砕法においては、ポリスチレン、ポリ−p−クロルスチレン、ポリビニルトルエンの如きスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン−p−クロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体の如きスチレン系共重合体;ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、天然変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニール、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、石油系樹脂が使用できる。また、架橋されたスチレン系樹脂も好ましい結着樹脂である。
【0074】
スチレン系共重合体のスチレンモノマーに対するコモノマーとしては、例えば、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸オクチル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドのような二重結合を有するモノカルボン酸もしくはその置換体;例えば、マレイン酸、マレイン酸ブチル、マレイン酸メチル、マレイン酸ジメチルのような二重結合を有するジカルボン酸及びその置換体;例えば、塩化ビニル、酢酸ビニル、安息香酸ビニルのようなビニルエステル類、例えば、エチレン、プロピレン、ブチレンのようなエチレン系オレフィン類;例えば、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトンのようなビニルケトン類;例えば、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルのようなビニルエーテル類;のビニル単量体が単独もしくは組み合わせて用いられる。ここで架橋剤としては、主として2個以上の重合可能な二重結合を有する化合物が用いられ、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレンのような芳香族ジビニル化合物;例えば、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレートのような二重結合を2個有するカルボン酸エステル;ジビニルアニリン、ジビニルエーテル、ジビニルスルフィド、ジビニルスルホンのようなジビニル化合物;及び3個以上のビニル基を有する化合物;が単独もしくは混合物として使用できる。
【0075】
一方、重合法によるトナー製造方法においては、例えば重合性単量体として、スチレン,o(m−,p−)−メチルスチレン,m(p−)−エチルスチレンの如きスチレン系単量体;(メタ)アクリル酸メチル,(メタ)アクリル酸エチル,(メタ)アクリル酸プロピル,(メタ)アクリル酸ブチル,(メタ)アクリル酸オクチル,(メタ)アクリル酸ドデシル,(メタ)アクリル酸ステアリル,(メタ)アクリル酸ベヘニル,(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル,(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の如き(メタ)アクリル酸エステル系単量体;ブタジエン,イソプレン,シクロヘキセン,(メタ)アクリロニトリル,アクリル酸アミドの如き単量体が好ましく用いられる。これらは、単独または一般的には出版物ポリマーハンドブック第2版−P139〜192(JohnWiley&Sons社製)に記載の理論ガラス転移温度(Tg)が、40〜75℃を示すように単量体を適宜混合し用いられる。理論ガラス転移温度が40℃未満の場合には、トナーの保存安定性や現像剤の耐久安定性の面から問題が生じ、一方75℃を超える場合は定着点の上昇をもたらし、特にフルカラートナーの場合においては各色のトナーの混色が不十分となり色再現性に乏しく、更にOHP画像の透明性を著しく低下させ高画質の面から好ましくない。なお、その際、ジビニルベンゼン等のように1分子内に重合性官能基を2個以上有するモノマーを含有せしめれば、トナー中に適度なネットワークを形成し、定着性と耐久性をより向上させることが可能となる。
【0076】
また、重合法トナーの単量体系には、カルボキシル基を有する極性重合体、共重合体を添加しても良い。
【0077】
使用できる極性重合体、共重合体を以下に例示する。
【0078】
アクリル酸、メタクリル酸の如き不飽和カルボン酸、その他不飽和二塩基酸、不飽和二塩基酸無水物を用いた極性重合体、又は共重合体、不飽和及び飽和ポリエステルが挙げられる。
【0079】
これらの極性重合体或いは共重合体は重合性単量体100重量部に対し1〜35重量部用いることが好ましく、5〜20重量部はさらに好ましい。
【0080】
35重量部を超えるとでは、高粘度すぎて造粒が不安定となる。
【0081】
本発明に用いられる結着樹脂は、1.0〜40.0mgKOH/gの酸価を有することが好ましく、より好ましくは1.0〜35.0mgKOH/g、更には2.0〜30.0mgKOH/gであることが好ましい。特に粉砕法によりトナーを製造する場合において酸価を有する樹脂とハイドロタルサイト類化合物とを組み合わせることにより、トナーの環境安定性及び帯電安定性がより向上し、さらには帯電の立ち上がり特性が向上する。結着樹脂の酸価が、40.0mgKOH/gを超える場合には、環境安定性が低下し、1.0mgKOH/g未満の場合には、帯電の立ち上がり特性が若干劣るものとなる。
【0082】
本発明における酸価の測定は、JIS K0070に準じて行なう。
1)試料は予め結着樹脂以外の添加物を除去して使用するか、結着樹脂以外の成分の酸価、含有量を予め求めておく。試料の粉砕品0.5〜2.0(g)を精秤し、その重量をW(g)とする。
2)300mlのビーカーに試料を入れ、トルエン/エタノール(4/1)の混合液150mlを加え溶解する。溶解性が悪い場合には、少量のアセトンを加えても良い。
3)0.1mol/lのKOHのエタノール溶液を用いて、滴定し、この時のKOHのエタノール溶液の使用量をS(ml)とする。同時にブランクを測定し、この時のKOHのエタノール溶液の使用量をB(ml)とする。
4)次式より酸価を計算する。
【0083】
酸価(mgKOH/g)={(S−B)×f×5.61}/W
(但し、fは、0.1mol/lのKOHのエタノール溶液のファクター)
【0084】
本発明に使用可能な離型剤としては、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラクタムの如き石油系ワックス及びその誘導体、モンタンワックス及びその誘導体、フィッシャートロプシュ法による炭化水素ワックス及びその誘導体、ポリエチレンに代表されるポリオレフィンワックス及びその誘導体、カルナバワックス、キャンデリラワックスの如き天然ワックス及びその誘導体、エステルワックス及びその誘導体で、誘導体には酸化物や、ビニル系モノマーとのブロック共重合体、グラフト変性物を含む。他には、高級脂肪族アルコール;ステアリン酸、パルミチン酸の如き脂肪酸、あるいはその化合物、酸アミド、エステル、ケトン、硬化ヒマシ油及びその誘導体、植物系ワックス、動物性ワックスが例示され、中でも示差熱分析における吸熱ピークを60℃以上120℃以下に有するものが好ましい。
【0085】
これらの中でも、示差熱分析における吸熱ピークを60℃以上120℃以下に有する化合物が、ポリオレフィンもしくは、フィッシャートロプシュ法による炭化水素ワックスもしくはエステルワックスもしくは石油系ワックスもしくは高級脂肪族アルコールである場合が本発明においては特に好ましい。
【0086】
上記のある化合物を用いた場合、「再転写」防止効果がさらに高くなる。
【0087】
これらの化合物は、比較的それ自身の極性が低くトナー母体の帯電を安定させるものと考えられる。
【0088】
離型剤の含有量としては、トナー全体に対して0.1〜50重量%の範囲が好ましく、より好ましくは1〜20重量%、更には1〜10重量%であることが好ましい。含有量が0.1重量%未満では低温オフセット抑制効果に乏しく、50重量%を超えてしまうと長期間の保存性が悪化すると共に、他のトナー材料の分散性が悪くなり、トナー流動性の悪化や画像特性の低下につながる。
【0089】
本発明のトナーには荷電制御剤をトナー粒子に配合(内添)、又はトナー粒子と混合(外添)して用いることが好ましい。荷電制御剤によって、現像システムに応じた最適な荷電量をコントロールが可能となり、特に本発明では粒度分布と荷電量とのバランスを更に安定したものとすることが可能である。
【0090】
トナーを負荷電性に抑制するものとして下記物質がある。
【0091】
例えば有機金属錯体、キレート化合物が有効であり、アゾ染料あるいはアゾ顔料の金属錯体、アセチルアセトン金属錯体、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族ダイカルボン酸系の金属錯体がある。他には、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノール如きのフェノール誘導体類更には、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、アゾ染料あるいはアゾ顔料の金属塩が挙げられる。
【0092】
又正荷電性に制御するものとして下記物質がある。
【0093】
ニグロシン及び脂肪酸金属塩等による変性物;トリブチルベンジンアンモニウム−1−ヒドロキシ−4−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート等の四級アンモニウム塩、及びこれらの類似体であるホスホニウム塩の如きオニウム塩及びこれらのレーキ顔料、トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料(レーキ化剤としては、燐タングステン酸、燐モリブデン酸、燐タングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物)、高級脂肪酸の金属塩;ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイドの如きジオルガノスズオキサイド;ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレートの如きジオルガノスズボレート類;イミダゾール誘導体;グアニジン誘導体;これらを単独あるいは2種類以上組み合わせて用いることができる。
【0094】
本発明のトナーが負帯電トナーである場合に、本発明の効果が効果的に発揮できる。すなわち、帯電安定性・転写性向上がより効率よく図れる。
【0095】
負帯電トナーの場合、本発明のハイドロタルサイト類はトナーに対して逆極性であり、これがトナー表面に存在することにより、帯電が減衰した場合マイクロキャリア的に帯電を上昇させ、逆にトナーがチャージアップした場合中和し、トナー帯電を均一化する。
【0096】
正帯電性トナーに対してもチャージを補う効果があるものの、負帯電性トナーとの組み合わせた場合の方が顕著な効果が得られ、安定性に関して優れたものとなる。
【0097】
上述した荷電制御剤は微粒子状として用いることが好ましく、この場合これらの荷電制御剤の個数平均粒径は4μm以下更には3μm以下が特に好ましい。これらの荷電制御剤をトナーに内添する場合は結着樹脂100重量部に対して0.1〜20重量部、特に0.2〜10重量部使用することが好ましい。
【0098】
本発明のトナーに用いられる着色剤は、黒色着色剤としてカーボンブラック、磁性体、以下に示すイエロー/マゼンタ/シアン着色剤を用い黒色に調色されたものが利用される。
【0099】
イエロー着色剤としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アンスラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、アリルアミド化合物に代表される化合物が用いられる。具体的には、C.I.ピグメントイエロー12、13、14、15、17、62、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、127、128、129、147、168、174、176、180、181、191が好適に用いられる。
【0100】
マゼンタ着色剤としては、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アンスラキノン、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物が用いられる。具体的には、C.I.ピグメントレッド2、3、5、6、7、23、48;2、48;3、48;4、57;1、81;1、144、146、166、169、177、184、185、202、206、220、221、254が特に好ましい。
【0101】
シアン着色剤としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アンスラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物が利用できる。具体的には、C.I.ピグメントブルー1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62、66が特に好適に利用できる。
【0102】
これらの着色剤は、単独又は混合し更には固溶体の状態で用いることができる。本発明の着色剤は、色相角、彩度、明度、耐候性、OHP透明性、トナー中への分散性の点から選択される。該着色剤の添加量は、結着樹脂100重量部に対し1〜20重量部添加して用いられる。
【0103】
黒色着色剤として磁性体を用いた場合には、他の着色剤と異なり、結着樹脂100重量部に対し30〜200重量部、好ましくは40〜200重量部、より好ましくは50〜150重量部添加して用いられる。
【0104】
30重量部未満では、トナー搬送に磁気力を用いる現像器においては、搬送性が不十分で現像剤担持体上の現像剤層にムラが生じ画像ムラとなる傾向であり、更に現像剤トリボの上昇に起因する画像濃度の低下が生じ易い傾向であった。一方、200重量部を超えると定着性に問題が生じやすくなる傾向にあった。
【0105】
磁性体としては、鉄、コバルト、ニッケル、銅、マグネシアム、マンガン、アルミニウム、珪素の如き元素を含む金属酸化物がある。中でも四三酸化鉄、γ−酸化鉄等、酸化鉄を主成分とするものが好ましい。又、トナー帯電コントロールの観点から硅素又はアルミニウムの如き金属元素を含有していてもよい。これら磁性粒子は、窒素吸着法によるBET比表面積が2〜3m2 /g、特に3〜28m2 /gであることが好ましく、更にモース硬度が5〜7の磁性粉が好ましい。
【0106】
磁性体の形状としては、8面体、6面体、球体、針状、鱗片状があるが、8面体、6面体、球体、不定型の様に異方性の少ないものが画像濃度を高める上で好ましい。磁性体の平均粒径としては0.05〜1.0μmが好ましく、更に好ましくは0.1〜0.6μm、更には、0.1〜0.4μmが好ましい。
【0107】
又本発明のトナーに含有される無機微粉体としては公知のものが用いられるが、帯電安定性、現像性、流動性、保存性向上のため、シリカ、アルミナ、チタニアあるいはその複酸化物の中から選ばれることが好ましい。更には、シリカであることがより好ましい、例えば、かかるシリカは硅素ハロゲン化物やアルコキシドの蒸気相酸化により生成されたいわゆる乾式法又はヒュームドシリカと称される乾式シリカ及びアルコキシド、水ガラスから製造されるいわゆる湿式シリカの両者が使用可能であるが、表面及びシリカ微粉体の内部にあるシラノール基が少なく、又Na2 O,SO3 2- の如き製造残滓の少ない乾式シリカの方が好ましい。又乾式シリカにおいては、製造工程において例えば、塩化アルミニウム、塩化チタンの如き他の金属ハロゲン化合物を硅素ハロゲン化合物と共に用いることによって、シリカと他の金属酸化物の複合微粉体を得ることも可能でありそれらも包含する。
【0108】
本発明に用いられる無機微粉体は、BET法で測定した窒素吸着による比表面積が30m2 /g以上、特に50〜400m2 /gの範囲のものが良好な結果を与え、トナー100重量部に対して無機微粉体0.1〜8重量部、好ましくは0.5〜5重量部、更に好ましくは1.0を超えて3.0重量部まで使用するのが特に良い。
【0109】
又、本発明に用いられる無機微粉体は、必要に応じ、疎水化、帯電性制御等の目的でシリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シランカップリング剤、官能基を有するシランカップリング剤、その他有機硅素化合物、有機チタン化合物の如き処理剤で、あるいは、種々の処理剤を併用して処理されていることも可能であり好ましい。
【0110】
中でもシリコーンオイル又はそれを変性したものによって疎水化処理されていることが特に好ましい。
【0111】
又、本発明においては、クリーニング性向上等のために、前記無機微粉体及びハイドロタルサイト類化合物に加えて、更に一次粒径が30nmを超える(好ましくは比表面積が50m2 /g未満)、より好ましくは50nm以上(好ましくは比表面積が30m2 /g未満)の無機又は有機の球状に近い微粒子を更に添加することも好ましい形態の一つである。例えば球状シリカ粒子、球状ポリメチルシルセスキオキサン粒子、球状樹脂粒子が好ましく用いられる。
【0112】
本発明のトナーにおいては、実質的な悪影響を与えない範囲内で更に他の添加剤、例えばテフロン粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末の如き滑剤粉末;酸化セリウム粉末、炭化硅素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末、チタン酸カルシウム粉末の如き研磨剤;例えば酸化チタン粉末、酸化アルミニウム粉末の如き流動性付与剤;ケーキング防止剤、あるいは例えばカーボンブラック粉末、酸化亜鉛粉末、酸化スズ粉末の如き導電性付与剤、又、逆極性の有機微粒子及び無機微粒子を現像性向上剤として少量用いることもできる。
【0113】
中でもチタン酸ストロンチウム又はチタン酸カルシウム又は酸化セリウムをトナーに添加することは、本発明における好適な一形態である。
【0114】
本発明に係わるトナーを作製するには、公知の方法が用いられるが、例えば、結着樹脂、ワックス、金属塩ないしは金属錯体、着色剤としての顔料、染料、又は磁性体、必要に応じて荷電制御剤、その他の添加剤をヘンシェルミキサー、ボールミル等の混合器により十分混合してから加熱ロール、ニーダー、エクストルーダーの如き熱混練機を用いて溶融混練して樹脂類をお互いに相溶せしめた中に金属化合物、顔料、染料、磁性体を分散又は溶解せしめ、冷却固化、粉砕後、分級及び表面処理を行なってトナー粒子を得、無機微粉体及びハイドロタルサイト類化合物を添加混合することによって、本発明に係るトナーを得ることが出来る。分級及び表面処理の順序は、どちらが先でも良い。分級工程においては生産効率上、多分割分級機を用いることが好ましい。
【0115】
粉砕法によるトナーの製造においてトナーは特定の形状及び粒度分布に調整するためには、例えば、機械衝撃式、ジェット式の如き公知の粉砕装置を用いた方法により粉砕した後、分級が行なわれる。よりシャープな円形度分布を得る場合には、熱をかけて粉砕したり、更に補助的に機械的衝撃を加える処理をすることが好ましい。
【0116】
又、微粉砕(必要に応じて分級)されたトナー粒子を熱水中に分散させる湯浴法、熱気流中を通過させる方法等を用いても良いが、トナーの帯電特性、転写特性及びその他画像特性、更に生産性の面から考えて機械的衝撃力による処理を加える方法が最も好ましい。
【0117】
機会的衝撃力を加える手段としては、例えば川崎重工社製のクリプトロンシステムやターボ工業社製のターボミル等の機械的衝撃式粉砕機を用いる方法、又、ホソカワミクロン社製のメカノフージョンシステムや奈良機械製作所製のハイブリダイゼーションシステムの如き装置のように、高速回転する羽根によりトナーをケーシングの内側に遠心力により押しつけ、圧縮力、摩擦力等の力によりトナーに機械的衝撃力を加える方法が挙げられる。
【0118】
又、本発明のトナーの特定の形状及び粒度分布を達成するためには、特公昭56−13945号公報等に記載のディスク又は多流体ノズルを用い溶融混合物を空気中に霧化し球状トナーを得る方法や、特公昭36−10231号公報、特開昭59−53856号公報、特開昭59−61842号公報に述べられている懸濁重合方法を用いて直接トナーを生成する方法や、単量体には可溶で得られる重合体が不溶な水系有機溶剤を用い直接トナーを生成する方法や、単量体には可溶で得られる重合体が不溶な水系有機溶剤を用い直接トナーを生成する分散重合方法又は水溶性極性重合開始剤存在下で直接重合しトナーを生成するソープフリー重合方法に代表される乳化重合方法を用いトナーを製造することが可能である。
【0119】
本発明におけるトナーを重合法により製造する場合、以下の如き方法によって具体的にトナーを製造することが可能である。単量体中に、着色剤、荷電制御剤、重合開始剤その他の添加剤を加え、ホモジナイザー・超音波分散機等によって均一に溶解又は分散せしめた単量体組成物を、分散安定剤を含有する水相中に通常の撹拌機又はホモミキサー、ホモジナイザー等により分散せしめる。好ましくは単量体組成物からなる液滴が所望のトナー粒子のサイズを有するように撹拌速度・時間を調整し、造粒する。その後は分散安定剤の作用により、粒子状態が維持され、且つ粒子の沈降が防止される程度の撹拌を行なえば良い。重合温度は40℃以上、一般的には50〜90℃の温度に設定して重合を行なう。又、重合反応後半に昇温しても良く、更に、本発明の画像形成方法における耐久特性向上の目的で、未反応の重合性単量体、副生成物等を除去するために反応後半、又は、反応終了後に一部水系媒体を留去しても良い。反応終了後、生成したトナー粒子を洗浄・ろ過により回収し、乾燥する。この方法においては、通常単量体系100重量部に対して水300〜3000重量部を分散媒として使用するのが好ましい。
【0120】
本発明において、重合法によりトナーを製造する場合、着色剤の持つ重合阻害性や水相移行性に注意を払う必要があり、好ましくは、表面改質、例えば、重合阻害のない物質による疎水化処理を施しておいたほうが良い。染料系を表面処理する好ましい方法としては、あらかじめこれらの染料の存在下に重合性単量体を重合せしめる方法が挙げられ、得られた着色重合体を単量体系に添加する。
【0121】
本発明で水系媒体中で重合する際に使用する重合開始剤としては、例えば、2,2′−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2′−アゾビスイソブチロニトリル、1,1′−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2′−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリルの如きアゾ系重合開始剤;ベンゾイルペルオキシド、メチルエチルケトンペルオキシド、ジイソプロピルペルオキシカーボネート、クメンヒドロペルオキシド、2,4−ジクロロベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシドの如き過酸化物系重合開始剤が用いられる。
【0122】
該重合開始剤の添加量は、目的とする重合度により変化するが一般的には単量体に対し0.5〜20重量%添加され用いられる。開始剤の種類は、重合方法により若干異なるが、十時間半減期温度を参考に、単独又は混合し利用される。
【0123】
重合度を制御するため公知の架橋剤・連鎖移動剤・重合禁止剤等を更に添加し用いることも可能である。
【0124】
本発明の水系媒体中での重合工程に用いる分散安定剤として例えば無機系酸化物として、リン酸三カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ベントナイト、シリカ、アルミナ、磁性体、フェライトが挙げられる。有機系化合物としては、例えばポリビニルアルコール、ゼラチン、メチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、デンプンが水相に分散させて使用される。これら分散安定剤は、重合性単量体100重量部に対して0.2〜10重量部を使用することが好ましい。
【0125】
これら分散安定剤は、市販のものをそのまま用いても良いが、細かい均一な粒度を有す分散粒子を得るために、分散媒体中にて高速撹拌下にて該無機化合物を生成させることも出来る。例えば、リン酸三カルシウムの場合、高速撹拌下において、リン酸ナトリウム水溶液と塩化カルシウム水溶液を混合することで懸濁重合方法に好ましい分散安定剤を得ることが出来る。又、これら分散安定剤の微細化のため0.001〜0.1重量%の界面活性剤を併用しても良い。具体的には市販のノニオン、アニオン、カチオン型の界面活性剤が利用でき、例えばドデシル硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウムが好ましく用いられる。
【0126】
本発明のトナーは、一成分系現像剤として使用しても良く、キャリアと併用して二成分系現像剤として使用しても良い。キャリアとしては鉄分、マグネタイト粉、フェライト粉、ガラスビース、磁性粉を樹脂中に分散させたものが挙げられる。これらのキャリアは、必要に応じて表面を樹脂で被覆しても良く、この場合に使用される樹脂としては、フッ素含有樹脂、フェール樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル共重合体、シリコーン樹脂が挙げられる。これらの被覆樹脂は単独又は、2種類以上併用して使用しても良い。トナーとキャリアとの混合比率は、現像剤中のトナー濃度として1〜15%、好ましくは2〜13重量%とすると通常良好な結果が得られる。
【0127】
本発明は、像担持体の表面が高分子結着剤を主体として構成される場合に有効である。例えば、セレン、アモルファスシリコン等の無機像担持体の上に樹脂を主体とした、保護膜を設ける場合、又は機能分離型有機像担持体の電荷輸送層として、電荷輸送材と樹脂からなる表面層をもつ場合、更にその上に上記のような保護層を設ける場合等がある。このような表面層に離型性を付与する手段としては、▲1▼膜を構成する樹脂自体に表面エネルギーの低いものを用いる、▲2▼撥水、親油性を付与するような添加剤を加える、▲3▼高い離型性を有する材料を粉体状にして分散する、等が挙げられる。▲1▼の例としては、樹脂の構造中のフッ素含有基、シリコン含有基等を導入することにより達成する。▲2▼としては、界面活性剤等を添加剤とすればよい。▲3▼としては、フッ素原子を含む化合物、すなわちポリ4フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン、フッ化カーボンの粉体が挙げられる。この中でも特にポリ4フッ化エチレンが好適である。本発明においては、▲3▼の含フッ素樹脂等の離型性粉体の最表面層への分散が特に好適である。
【0128】
これらの手段によって像担持体表面の水に対する接触角を85度以上(好ましくは90度以上)とすることができる。85度未満では耐久によるトナー及びトナー担持体の劣化が生じやすい。
【0129】
これらの粉体を表面に含有させるためには、バインダー樹脂中に該粉体を分散させた層を像担持体最表面に設けるか、あるいは、元々樹脂を主体として構成されている有機像担持体であれば、新たに表面層を設けなくても、最上層に該粉体を分散させれば良い。
【0130】
該粉体の表面層への添加量は、表面層総重量に対して、1〜60重量%、更には、2〜50重量%が好ましい。1重量%より少ないとトナー及びトナー担持体の耐久性改善の効果が不十分であり、60重量%を超えると膜の強度が低下したり、像担持体への入射光量が著しく低下したりするため、好ましくない。
【0131】
本発明は、帯電手段が帯電部材を像担持体に当接させる直接帯電法の場合に特に効果的である。帯電手段が像担持体に接することのないコロナ放電等に比べて、像担持体表面に対する負荷が大きいので像担持体寿命という点で改善効果が顕著であり、好ましい適用形態の一つである。
【0132】
本発明に用いられる像担持体の好ましい態様の一つを以下に説明する。
【0133】
導電性基体としては、アルミニウム、ステンレスの如き金属;アルミニウム合金、酸化インジウム−酸化錫合金による被膜層を有するプラスチック;導電性粒子を含浸させた紙;プラスチック;導電性ポリマーを有するプラスチックの円筒状シリンダー及びフィルムが用いられる。
【0134】
これら導電性基体上には、感光層の接着性向上、塗工性改良、基体の保護、基体上の欠陥の被覆、基体からの電荷注入性改良、感光層の電気的破壊に対する保護等を目的として下引き層を設けても良い。下引き層は、ポリビニルアルコール、ポリ−N−ビニルイミダゾール、ポリエチレンオキシド、エチルセルロース、メチルセルロース、ニトロセルロース、エチレン−アクリル酸コポリマー、ポリビニルブチラール、フェノール樹脂、カゼイン、ポリアミド、共重合ナイロン、ニカワ、ゼラチン、ポリウレタン、酸化アルミニウムの如き材料によって形成される。その膜厚は通常0.1〜10μm、好ましくは0.1〜3μm程度である。
【0135】
電荷発生層は、アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、インジゴ系顔料、ペリレン系顔料、多環キノン系顔料、スクワリリウム色素、ピリリウム塩類、チオピリリウム塩類、トリフェニルメタン系色素、セレン、非晶質シリコンの如き無機の電荷発生物質を適当な結着剤に分散し塗工あるいは蒸着により形成される。結着剤としては、広範囲な結着性樹脂から選択でき、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、酢酸ビニル樹脂が挙げられる。電荷発生層中に含有される結着剤の量は80重量%以下、好ましくは0〜40重量%に選ぶ。又、電荷発生層の膜厚は5μm以下、特には0.05〜2μmが好ましい。
【0136】
電荷輸送層は、電界の存在下で電荷発生層から電荷キャリアを受け取り、これを輸送する機能を有している。電荷輸送層は電荷輸送物質を必要に応じて結着樹脂と共に溶剤中に溶解し、塗工することによって形成され、その膜厚は一般的には5〜40μmである。電荷輸送物質としては、主鎖又は側鎖にビフェニレン、アントラセン、ピレン、フェナントレンの如き構造を有する多環芳香族化合物、インドール、カルバゾール、オキサジアゾール、ピラゾリンの如き含窒素環式化合物、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、セレン、セレン−テルル、非晶質シリコン、硫化カドニウムが挙げられる。
【0137】
又、これら電荷輸送物質を分散させる結着樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリメタクリル酸エステル、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂等の樹脂、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリビニルアントラセンの如き有機光導電性ポリマーが挙げられる。
【0138】
又、表面層として、保護層を設けてもよい。保護層の樹脂としては、ポリエステル、ポリカーボネート、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、あるいはこれらの樹脂を硬化剤で硬化させたものが単独あるいは2種以上組み合わされて用いられる。
【0139】
又、保護層の樹脂中に導電性微粒子を分散してもよい。導電性微粒子の例としては、金属、金属酸化物が挙げられ、好ましくは、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化ビスマス、酸化スズ被膜酸化チタン、スズ被膜酸化インジウム、アンチモン被膜酸化スズ、酸化ジルコニウムの超微粒子がある。これらは単独で用いても2種以上を混合して用いても良い。一般的に保護層に粒子を分散させる場合、分散粒子による入射光の散乱を防ぐために入射光の波長よりも粒子の粒径の方が小さいことが必要であり、本発明における保護層に分散される導電性、絶縁性粒子の粒径としては0.5μm以下であることが好ましい。又、保護層中での含有量は、保護層総重量に対して2〜90重量%が好ましく、5〜80重量%がより好ましい。保護層の膜厚は、0.1〜10μmが好ましく、1〜7μmがより好ましい。
【0140】
表面層の塗工は、樹脂分散液をスプレーコーティング、ビームコーティングあるいは浸透(ディッピング)コーティングすることによって行なうことができる。
【0141】
次に、本発明における画像形成方法について具体的に説明する。
【0142】
本発明のトナーは、帯電手段が帯電部材を像担持体(感光体)に当接させる接触帯電法の場合に特に効果的である。すなわち、一般のトナーでは、クリーニングの後の残トナーが後工程である直接帯電部材に付着すると、帯電不良を引き起こし、画像上に帯電ムラが発生する。従って、帯電手段が感光体に接することのないコロナ放電等に比べて、残トナーの量は、より少なく、付着し難くすると共に、付着しても帯電部材の抵抗増加を抑制する必要がある。従って、接触帯電法においては、低抵抗の微粒子を含有せしめた本発明のトナーは好適なものと言える。
【0143】
帯電部材として帯電ローラーを用いたときの好ましいプロセス条件としては、ローラーの当接圧が5〜500g/cmで、直流電圧に交流電圧を重畳したものを用いたときには、交流電圧=0.5〜5kVpp、交流周波数=50〜5kHz、直流電圧=±0.2〜±5kVである。
【0144】
この他の帯電手段としては、帯電ブレードを用いる方法や、導電性ブラシを用いる方法がある。これらの接触帯電手段は、高電圧が不要になったり、オゾンの発生が低減するといった効果がある。
【0145】
接触帯電手段としての帯電ローラー及び帯電ブレードの材質としては、導電性ゴムが好ましく、その表面に離型性被膜を設けてもよい。離型性被膜としては、ナイロン系樹脂、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)、PVDC(ポリ塩化ビニリデン)及びフッ素アクリル樹脂が適用可能である。
【0146】
本発明のトナーは、一成分ジャンピング現像法、一成分接触現像法、二成分現像法のいずれの方法にも好適に用いられる。
【0147】
本発明における好ましい現像方法の1例としては、現像剤と感光体表面とを接触させて、反転現像方法を行なう方法があげられる。このとき、現像時あるいは現像前後の空白時には、直流あるいは交流成分のバイアスを印加し、現像と感光体上の残余のトナーを回収出来るような電位に制御される。このとき直流成分は、明部電位と暗部電位の間に位置する。一成分系現像剤の場合、トナー担持体として弾性ローラを用い、弾性ローラ表面にトナーをコーティングしこれを感光体表面と接触させる方法も用いられる。このとき、トナーと感光体表面が接触していることが重要となる。トナーを介して、感光体と感光体表面に対向する弾性ローラ間に働く電界によって現像と同時に感光体表面のクリーニングを行なうためには、弾性ローラ表面あるいは、表面近傍が電位をもち、感光体表面と弾性ローラ表面の狭い間隙で電界を有する必要性がある。このため、弾性ローラの弾性ゴムが中抵抗領域に抵抗制御されて感光体表面との導通を防ぎつつ電界を保つか、または導電性ローラの表面層に薄層の絶縁層を設ける方法が利用できる。更には、導電性ローラ上に感光体表面に対向する側を絶縁性物質により被覆した導電性樹脂スリーブあるいは、絶縁性スリーブで感光体に対向しない側に導電層を設けた構成も可能である。又、トナー担持体として剛体ローラを用い、感光体をベルトのごときフレキシブルな物とした構成も可能である。トナー担持体としての現像ローラの抵抗としては102 〜109 Ω・cmの範囲が好ましい。
【0148】
一成分接触現像法を用いた場合、トナーを担持するローラ表面と感光体の表面とが、周速同方向に回転していてもよいし、逆方向に回転していてもよい。その回転が同方向である場合感光体の周速に対して、周速比で100%以上が望ましい。100%未満であると、画像品質が低下しやすい。周速比が高まれば高まるほど、現像部位に供給されるトナーの量は多く、潜像に対しトナーの脱着頻度が多くなり、不要な部分は掻き落とされ必要な部分には付与されるという繰り返しにより、潜像に忠実な画像が得られる。現像兼クリーニングという観点では、感光体上に密着した転写残余のトナーを、感光体表面とトナーの付着部分を周速差により物理的に引き剥がし電界により回収すると言う効果も期待できることから、周速比は高いほど転写残余のトナーの回収には都合がよい。
【0149】
一成分ジャンピング現像法を用いて現像を行なう場合には、トナー担持体上に、トナー担持体−像担持体の最近接距離(S−D間)よりも小さい層厚で、トナーを塗布し、交番電界を印加して現像を行なうことが好ましい。
【0150】
一成分ジャンピング現像法においては、トナー担持体上のトナーを規制する部材によってトナー担持体上のトナー層厚よりも像担持体とトナー担持体の最近接間隙が広くなるように設定して用いるが、トナー担持体上のトナーを規制する部材が弾性部材であり、トナーを介してトナー担持体に当接されていることが、トナーを均一帯電させる観点から特に好ましい。
【0151】
又、一成分ジャンピング現像法に使用されるトナー担持体の表面粗さはJIS中心線平均粗さ(Ra)で0.2〜3.5μmの範囲にあることが好ましい。
【0152】
Raが0.2μm未満ではトナー担持体上の帯電量が高くなり、現像性が不充分となる。Raが3.5μmを超えると、トナー担持体上のトナーコート層にムラが生じ、画像上で濃度ムラとなる。更に好ましくは、0.5〜3.0μmの範囲にあることが好ましい。
【0153】
更に本発明のトナーは高い帯電能力を有するために現像に際しては、トナーの総帯電量をコントロールすることが望ましく、本発明に係わるトナー担持体の表面は導電性微粒子及び/又は滑剤を分散した樹脂層で被覆されていることが好ましい。
【0154】
トナー担持体表面を被覆する樹脂層に含有される導電性微粒子としては、カーボンブラック、グラファイト、導電性酸化亜鉛の如き導電性金属酸化物及び金属複酸化物が単独もしくは2つ以上好ましく用いられる。又、該導電性微粒子が分散される樹脂としては、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂の如き樹脂が用いられる。
【0155】
特に熱硬化性もしくは、光硬化性の樹脂が好ましい。
【0156】
本発明においては、接触転写工程が好ましい。
【0157】
接触転写工程とは、像担持体又は中間転写体と、転写材を介して転写手段をと当接しながら現像画像を転写材に静電転写する工程であるが、転写手段の当接圧力としては線圧2.9N/m(3g/cm)以上であることが好ましく、より好ましくは19.6N/m(20g/cm)以上である。当接圧力としての線圧が2.9N/m(3g/cm)未満であると、転写材の搬送ずれや転写不良の発生が起こりやすくなるため好ましくない。
【0158】
接触転写工程における転写手段としては、転写ローラーあるいは転写ベルトを有する装置が使用される。図4に示した転写ローラー34は少なくとも芯金34aと導電性弾性層34bから構成され、導電性弾性層はカーボンの如き導電材を分散させたウレタンやEPDMの如き、体積抵抗106 〜1010Ωcm程度の弾性体で作られており、転写バイアス電源35により転写バイアスが印加されている。
【0159】
本発明に係わる画像形成方法の好ましい構成の一つを、図1を用いて具体的に説明する。
【0160】
図1において、100は現像装置、109は感光体、105は紙等の被転写体、106は転写部材、107は定着用加圧ローラ、108は定着用加熱ローラ、110は感光体109に接触して直接帯電を行なう一次帯電部材を示す。
【0161】
一次帯電部材110には、感光体109表面を一様に帯電するようにバイアス電源115が接続されている。
【0162】
現像装置100歯トナー104を収容しており、感光体109と接触して矢印方向に回転するトナー担持体102を具備する。更に、トナー量規制及び帯電付与のための現像ブレード101と、トナー104をトナー担持体102に付着させかつトナー担持体102との摩擦でトナーへの帯電付与を行なうため矢印方向に回転する塗布ローラ103も備えている。トナー担持体102には現像バイアス電源117が接続されている。塗布ローラ103にもバイアス電源118が接続されており、負帯電性トナーを使用する場合は現像バイアスよりも負側に、正帯電性トナーを使用する場合は現像バイアスよりも正側に電圧が設定される。
【0163】
転写部材106には感光体109と反対極性の転写バイアス電源116が接続されている。
【0164】
ここで、感光体109とトナー担持体102の接触部分における回転方向の長さ、いわゆる現像ニップ幅は0.2mm以上8.0mm以下が好ましい。0.2mm未満では現像量が不足して満足な画像濃度が得られず、転写残トナーの回収も不十分となる。8.0mmを超えてしまうと、トナーの供給量が過剰となり、カブリ抑制が悪化しやすく、又、感光体の摩耗にも悪影響を及ぼす。
【0165】
図1においてはトナー担持体として、表面に弾性層を有する、いわゆる弾性ローラを用いている。使用される弾性層の材料の硬度としては、20〜65度(JISA)のものが好適に使用される。
【0166】
又、トナー担持体の抵抗としては、体積抵抗値で103 〜109 Ωcm程度の範囲が好ましい。103 Ωcmよりも低い場合、例えば感光体の表面にピンホール等がある場合、過電流が流れる恐れがある。反対に109 Ωcmよりも高い場合は、摩擦帯電によるトナーのチャージアップが起こりやすく、画像濃度の低下を招きやすい。
【0167】
トナー担持体上のトナーコート量は、0.1mg/cm2 以上1.5mg/cm2 以下が好ましい。
【0168】
0.1mg/cm2 よりも少ないと十分な画像濃度が得にくく、1.5mg/cm2 よりも多くなると個々のトナー粒子全てを均一に摩擦帯電することが難しくなり、カブリ抑制の悪化の原因となる。更に、0.2mg/cm2 以上0.9mg/cm2 以下がより好ましい。
【0169】
トナーコート量は現像ブレード101により制御されるが、この現像ブレード101はトナー層を介してトナー担持体102に接触している。この時の接触圧は、5g/cm以上50g/cm以下が好ましい範囲である。5g/cmよりも小さいとトナーコート量の制御に加え均一な摩擦帯電も難しくなり、カブリ抑制の悪化等の原因となる。一方、50g/cmよりも大きくなるとトナー粒子が過剰な負荷を受けるため、粒子の変形や現像ブレードあるいはトナー担持体へのトナーの融着等が発生しやすくなり、好ましくない。
【0170】
図1において、一次帯電部材110は、矢印方向に回転する感光体109を一様に帯電する。
【0171】
そして、発光素子からの露光111によって感光体109上に情報信号に応じた静電潜像を形成し、トナー担持体102と当接する位置においてトナーにより静電潜像を現像し可視像化する。次に、該可視像を転写部材106により被転写体105上に転写し、更に転写トナー112は被転写体105と共に加熱ローラ108と加圧ローラ107の間を通過して定着され、永久画像を得る。
【0172】
この際、転写されずに感光体109上に残った転写残トナー113は、感光体109と一次帯電部材110の間を通過して、再び現像ニップ部に到達し、トナー担持体102によって現像器100内に回収される。
【0173】
本発明の画像形成方法の他の好ましい形態を図に沿って具体的に説明する。
【0174】
図2において、1は像担持体(感光体)で、その周囲に一次帯電部材17、現像器40、転写手段14、クリーナ16、レジストローラー24が設けられている。像担持体1に当接する一次帯電部材17にバイアスを印加して、静電潜像担持体1は一様に一次帯電される。そして、レーザー発生装置21によりレーザー光23を像担持体1に照射、露光することによって静電潜像が形成される。現像器40は図3に示すように像担持体1に近接して、アルミニウム、ステンレス等非磁性金属で作られた円筒状の基体上に被覆層を設けたトナー担持体(現像スリーブ)2が配設され、像担持体1とトナー担持体2との間隙は、図示されないトナー担持体/像担持体間隙保持部材等により一定に維持されている。また現像器内には攪拌棒41が配設され、現像スリーブ内には複数の磁極を有するマグネットローラー4がトナー担持体2と同心的に固定、配設されており、トナー担持体2は回転可能である。マグネットローラー4には図示の如く複数の磁極が具備されており、S1 は現像、N1 はトナー量規制、S2 はトナーの取り込み/搬送、N2 はトナーの吹き出し防止に影響している。トナー担持体2に付着して搬送される磁性トナー量を規制する部材として当接ブレード3が配設され、トナー担持体2に搬送されるトナー量を制御する。現像領域では、像担持体1とトナー担持体2との間に現像バイアスが印加され、トナー担持体上トナーは静電潜像に応じて像担持体1上に飛翔し可視像となる。
【0175】
【実施例】
以下、本発明を製造例及び実施例により具体的に説明するが、これは本発明をなんら限定するものではない。尚、以下の配合における部数は重量部である。
【0176】
(実施例1)
【0177】
上記材料をブレンダーにて混合し、110℃に加熱した二軸エクストルーダーで溶融混練し、冷却した混練物をハンマーミルで粗粉砕し、粗粉砕物を機械式粉砕器で微粉砕し、得られた微粉砕物をコアンダ効果を用いた多分割分級機にて厳密に分級してトナー粒子(1)を得た。得られたトナー粒子(1)は、重量平均粒径6.9μmであり、4.00μm以下の粒子を21.8個数%含有していた。
【0178】
ついで、得られたトナー粒子(1)100部に対し、ヘキサメチルジシラザンとシリコーンオイルで疎水化処理された一次粒径12nmの乾式シリカ1.2部とハイドロタルサイトA(表1参照:BET比表面積10m2 /g、二次粒径4.5μm)0.3部を添加し、混合機にて混合しトナー1を得た。得られたトナー1は重量平均粒径6.9μmであり、4μm以下の粒子を22.0個数%含有していた。得られたトナー1のその他の物性を表2に示す。
【0179】
〈評価方法〉
(感光体製造例1)
感光体としては直径30mmのAlシリンダーを基体とした。これに、図8に示すような構成の層を順次浸漬塗布により積層して、感光体を作製した。
【0180】
(1)導電性被覆層:酸化錫及び酸化チタンの粉末をフェノール樹脂に分散したものを主体とする。膜厚15μm。
【0181】
(2)下引き層:変性ナイロン及び共重合ナイロンを主体とする。膜厚0.6μm。
【0182】
(3)電荷発生層:長波長域に吸収を持つアゾ顔料をブチラール樹脂に分散したものを主体とする。膜厚0.6μm。
【0183】
(4)電荷輸送層:ホール搬送性トリフェニルアミン化合物をポリカーボネート樹脂(オスワルド粘度法による分子量2万)に8:10の質量比で溶解したものを主体とし、さらにポリ4フッ化エチレン粉体(粒径0.2μm)を総固形分に対して10質量%添加し、均一に分散した。膜厚25μm。水に対する接触角は95度であった。
【0184】
なお、接触角の測定は純水を用い、装置は協和界面科学(株)、接触角計CA−X型を用いた。
【0185】
画像形成装置として、概ね図2に示されるものを用いた。
【0186】
像担持体として(感光体製造例1)の有機感光体(OPC)ドラムを用い暗部電位Vd=−600V,明部電位VL=−200Vとした。感光ドラムと現像スリーブとの間隙を300μmとし、トナー担持体として下記の構成の層厚約7μm,JIS中心線平坦粗さ(Ra)1.3μmの樹脂層を、表面が鏡面である直径20φのアルミニウム円筒上に形成した現像スリーブを使用し、現像磁極が95mT(950ガウス)で、トナー規制部材として厚み1.0mm、自由長10mmのウレタンゴム製ブレードを7.35N/m(7.5g/cm)の線圧で当接させた。
【0187】
フェノール樹脂 100部
グラファイト(粒径約7μm) 90部
カーボンブラック 10部
【0188】
次いで、現像バイアスとして直流バイアス成分Vdc=−400V,重畳する交流バイアス成分Vp-p =1600V,f=2000Hzを用いた。また、現像スリーブの周速は感光体周速(80mm/sec)に対して順方向に110%のスピード(88mm/sec)とした。
【0189】
また、図4のような転写ローラー(導電性カーボンを分散したエチレン−プロピレンゴム製、導電性弾性層の体積抵抗値108 Ωcm、表面ゴム硬度24°、直径20mm、当接圧49N/m(50g/cm))を、感光体周速(80mm/sec)に対して等速とし、転写バイアスを2〜20μAの間で2μAずつ振って転写性のラチチュードを評価した。転写紙としては90g/m2 の紙を使用した。
【0190】
トナー1を用いた場合には、感光体から転写材への転写効率90%以上が得られる範囲は4〜16μAであり、広い条件において高い転写効率を示し、文字やラインの転写中抜けもなく、画像上に飛び散りのない良好な画像が得られた。転写性はベタ黒の感光体上の転写残トナーをマイラーテープにより、テーピングしてはぎ取り、紙上に貼ったもののマクベス濃度から、テープのみを貼ったもののマクベス濃度を差し引いた数値で評価した。
【0191】
また、23.5℃、60%RH(常温常湿)環境下で2000枚の耐久画出し試験を行い、以下の方法でカブリ及びドット再現性の評価を行った。
【0192】
1)カブリの評価
リフレクトメーター(東京電色(株)製)により測定したプリント前の転写紙の白色度と、ベタ白をプリント後の転写紙の白色度との比較からカブリを算出した。尚、表3には2000枚の画出し試験におけるカブリの最大値を示した。
カブリ=(プリント前の白色度)−(プリント後の白色度)
2)ドット再現性
2000枚の耐久画出し終了後、図10に示す模様をプリントアウトし、そのドットの再現性を評価した。
A:欠損2個以下/100個
B:欠損3〜5個/100個
C:欠損6〜10個/100個
D:欠損11個以上/100個
【0193】
更に、28.0℃、75%RH(高温高湿)環境下において、中央から左半分にベタ白画像、右半分にベタ黒画像を配置したオリジナル画像を用いて、1000枚の耐久画出し試験を行い、現像スリーブ上のトナーの帯電量を測定した。
【0194】
現像スリーブ上のトナーの帯電量の測定は、以下のようにして行った。
【0195】
〔トナーの摩擦帯電量の測定〕
トナーの摩擦帯電量は、吸引式ファラデーケージ法を用いて求める。
【0196】
吸引式ファラデーケージ法とは、トナー回収装置を用いて複写機又はプリンターの現像スリーブ上の一定面積における全てのトナーを吸引回収し、回収したトナーの重量及び電荷量を測定し、測定されたトナーの重量と電荷量から、トナーの単位重量当たりの電荷量、すなわち、摩擦帯電量(μC/g)を求める方法である。
【0197】
この吸引式ファラデーケージ法で用いるトナー回収装置は、エアーと共にトナーを吸引するための吸引装置及びこの吸引装置に連結されたトナーを回収するための回収装置とを有している。回収装置は、現像スリーブ上のトナーを吸引するための現像スリーブの外周曲率に対応した曲率の先端部を持った吸引口を有する外周と、吸引したトナーを回収するための円筒ろ紙を有する内筒とを有している。
【0198】
このトナー回収装置を用いて現像スリーブ上のトナーの吸引回収を具体的に行うには、現像スリーブの回転を停止し、上記の吸引装置を用いて、現像スリーブ上のトナーを、現像スリーブの一端側から他端側にかけて長手方向に沿って吸引装置の吸引口を現像スリーブ表面に押し付けながら吸引し、吸引したトナーを回収装置の円筒ろ紙で回収する。
【0199】
トナーを回収した円筒ろ紙の重量W2 (g)を測り、この回収後の円筒ろ紙の重量から回収前の円筒ろ紙の重量W1 (g)を引いた値を回収したトナーの重量W2 −W1 (g)とする。このとき、回収装置にエレクトロメータ(KEITHKEY社製 モデル617型)を接続して、外部から静電的にシールドされた内筒の円筒ろ紙に回収されたトナーの帯電量E(μC)を測定し、下記式に基づいてトナーの摩擦帯電量Qm(μC/g)を求める。
【0200】
Qm=E/(W2 −W1 )
【0201】
評価結果を表3に示す。耐久前期・後期でのともベタ白部とベタ黒部のトナー帯電量差が少なく、また耐久前期・後期でのベタ白部の帯電量差が少なく、濃度変動、カブリ、画像飛び散りのないドット再現性に優れた画像が得られた。
【0202】
(実施例2)
実施例1において使用する共重合体の共重合比及び製造条件を変更して、トナー粒子(2)を得た。得られたトナー粒子(2)は重量平均粒径7.1μmであり、4.00μm以下の粒子を20.0個数%含有していた。
【0203】
得られたトナー粒子(2)100部に対し、ヘキサメチルジシラザンとシリコーンオイルで疎水化処理された一次粒径11nmの乾式シリカ1.4部とハイドロタルサイトB(表1参照:BET比表面積7.5m2 /g、二次粒径6.5μm)0.08部を添加し、混合機にて混合しトナー2を得た。得られたトナー2の物性を表2に示す。
【0204】
トナーとして上記のトナー2を使用した以外は実施例1と同様の装置・条件で画出しを行ったところ、表3に示した様に良好な結果が得られた。
【0205】
(実施例3)
実施例1において使用する共重合体の共重合比及び製造条件を変更して、トナー粒子(3)を得た。得られたトナー粒子(3)は重量平均粒径7.5μmであり、4.00μm以下の粒子を15.1個数%含有していた。
【0206】
得られたトナー粒子(3)100部に対し、ヘキサメチルジシラザンとシリコーンオイルで疎水化処理された一次粒径11nmの乾式シリカ1.4部とハイドロタルサイトC(表1参照:BET比表面積13m2 /g、二次粒径3μm)0.7部を添加し、混合機にて混合しトナー3を得た。得られたトナー3の物性を表2に示す。
【0207】
トナーとして上記のトナー3を使用した以外は実施例1と同様の装置・条件で画出しを行った。その結果、表3に示した様に良好な結果が得られた。
【0208】
(実施例4)
実施例1において使用する共重合体の共重合比及び製造条件を変更して、トナー粒子(4)を得た。得られたトナー粒子(4)は重量平均粒径8.5μmであり、4.00μm以下の粒子を11.0個数%含有していた。
【0209】
得られたトナー粒子(4)100部に対し、ヘキサメチルジシラザンとシリコーンオイルで疎水化処理された一次粒径11nmの乾式シリカ1.4部とハイドロタルサイトD(表1参照:BET比表面積6m2 /g、二次粒径6.5μm)1.2部を添加し、混合機にて混合しトナー4を得た。得られたトナー4の物性を表2に示す。
【0210】
トナーとして上記のトナー4を使用した以外は実施例1と同様の装置・条件で画出しを行った。その結果、表3に示した様に良好な結果が得られた。
【0211】
(比較例1)
【0212】
上記材料をブレンダーにて混合し、130℃に加熱した二軸エクストルーダーで溶融混練し、冷却した混練物をハンマーミルで粗粉砕し、粗粉砕物をジェットミル微粉砕し、得られた微粉砕物をコアンダ効果を用いた多分割分級機にて厳密に分級してトナー粒子(5)を得た。得られたトナー粒子(5)は重量平均粒径8.5μmであり、4.00μm以下の粒子を21.2個数%含有していた。
【0213】
得られたトナー粒子(5)100部に対し、1.0部のヘキサメチルジシラザンで疎水化処理した一次粒径約16nmの乾式シリカ(BET比表面積10m2 /g)を1.2部添加し、混合機にて混合しトナー5を得た。得られたトナー5の物性を表2に示す。
【0214】
トナーとして上記のトナー5を使用する以外は、実施例2と同様の装置・条件で画出しを行った。その結果、感光体から転写材への転写効率90%以上が得られる範囲は8μAのみであり、十分な転写ラチチュードは得られなかった。また、やや文字やラインの転写中抜けが多く、飛び散りが非常に多い画像であった。
【0215】
(比較例2)
比較例1の製造条件を変更する以外は同様にして、トナー粒子(6)を得た。得られたトナー粒子(6)は重量平均粒径11.5μmであり、4.00μm以下の粒子を8.5個数%含有していた。
【0216】
得られたトナー粒子(6)100部に対し、ヘキサメチルジシラザンで疎水化処理された一次粒径11nmの乾式シリカ1.4部とハイドロタルサイトE(表1参照:BET比表面積4.5m2 /g、二次粒径7μm)0.7部を添加し、混合機にて混合しトナー6を得た。得られたトナー6の物性を表2に示す。
【0217】
トナーとして上記のトナー6を使用した以外は比較例1と同様の装置・条件で画出しを行った。その結果、感光体から転写材への転写効率90%以上が得られる範囲は6〜8μAのみであり、十分な転写ラチチュードは得られず、しかも画像濃度が薄く貧弱な、飛び散りが非常に多い画像であった。
【0218】
(比較例3)
比較例1の製造条件を変更する以外は同様にして、トナー粒子(7)を得た。得られたトナー粒子(7)は重量平均粒径10.7μmであり、4.00μm以下の粒子を10.1個数%含有していた。
【0219】
得られたトナー粒子(7)100部に対し、ヘキサメチルジシラザンとシリコーンオイルで疎水化処理された一次粒径11nmの乾式シリカ1.4部とハイドロタルサイトF(表1参照:BET比表面積2.5m2 /g、二次粒径13μm)0.7部を添加し、混合機にて混合し磁性トナー7を得た。得られたトナー7の物性を表2に示す。
【0220】
トナーとして上記のトナー7を使用した以外は比較例1と同様の装置・条件で画出しを行った。その結果、感光体から転写材への転写効率90%以上が得られる範囲は8μAのみであり、十分な転写ラチチュードは得られず、しかも画像濃度が薄く貧弱な、飛び散りが非常に多い画像であった。
【0221】
(実施例5)
ハイドロキシタルサイトAのかわりにハイドロキシタルサイトGを用いる以外は実施例1と同様にしてトナー8を得た。得られたトナー8の物性を表2に示す。
【0222】
トナーとして上記のトナー8を使用した以外は実施例1と同様の装置・条件で画出しを行ったところ、表3に示した様に良好な結果が得られた。
【0223】
(比較例4)
ハイドロキシタルサイトAのかわりにハイドロキシタルサイトHを用いる以外は実施例1と同様にしてトナー9を得た。得られたトナー9の物性を表2に示す。
【0224】
トナーとして上記のトナー9を使用した以外は実施例1と同様の装置・条件で画出しを行ったところ、耐久前期・後期での帯電量の差が大きく、帯電の安定性にかけるものであった。
【0225】
(実施例6)
実施例1において、スチレン−アクリル酸ブチル−マレイン酸ブチルハーフエステル共重合体をポリエステル樹脂(ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物/ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物/フマル酸/トリメリット酸=2.6/1.7/3.9/1.8、Tg=57.5℃)に変更し、更に製造条件をかえた以外は同様にして、トナー粒子(10)を得た。得られたトナー粒子(10)は重量平均粒径9.2μmであり、4.00μm以下の粒子を11.1個数%含有していた。
【0226】
ついで、得られたトナー粒子(10)を用いて、実施例1と同様にしてトナー10を得た。得られたトナー10の物性を表2に示す。
【0227】
トナーとして上記のトナー10を使用した以外は実施例1と同様の装置・条件で画出しを行ったところ、表3に示した様に良好な結果が得られた。
【0228】
(実施例7)
【0229】
上記材料をブレンダーにて混合し、110℃に加熱した二軸エクストルーダーで溶融混練し、冷却した混練物をハンマーミルで粗粉砕し、粗粉砕物を機械式粉砕機で微粉砕し、得られた微粉砕物をコアンダ効果を用いた多分割分級機にて分級してトナー粒子(11)を得た。得られたトナー粒子(11)は、重量平均粒径9.2μmであり、4.00μm以下の粒子を20.0個数%含有していた。
【0230】
ついで、得られたトナー粒子(11)100部に対し、ヘキサメチルジシラザンとシリコーンオイルで疎水化処理された一次粒径12nmの乾式シリカ1.2部とハイドロタルサイトA(表1参照:BET比表面積10m2 /g、二次粒径4.5μm)0.3部を添加し、混合機にて混合しトナー11を得た。得られたトナー11は重量平均粒径9.2μmであり、4μm以下の粒子を19.0個数%含有していた。得られたトナー11のその他の物性を表2に示す。
【0231】
トナーとして上記のトナー10を使用した以外は実施例1と同様の装置・条件で画出しを行ったところ、表3に示した様にドット再現性に関して若干劣るものの概ね良好な結果が得られた。
【0232】
(実施例8)
外添剤として更にチタン酸ストロンチウムを4.0重量部添加する以外は実施例1と同様にして、トナー12を得た。得られたトナー12の物性を表2に示す。
【0233】
トナーとして上記のトナー12を使用した以外は実施例1と同様の装置・条件で画出しを行ったところ表3に示したような良好な結果が得られた。
【0234】
【表1】
【0235】
【表2】
【0236】
【表3】
【0237】
(実施例9)
2リットル用四つ口フラスコ中のイオン交換水710gに、0.1M−Na3 PO4 水溶液450gを投入し、60℃に加温した後、高速攪拌装置TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて、12000rpmにて攪拌した。これに1.0M−CaCl2 水溶液68gを徐々に添加し、微小な難水溶性分散安定剤を含む水系分散媒体を得た。
【0238】
一方、分散質として
【0239】
上記処方のうち、着色剤とモノアゾ染料のFe化合物とスチレンだけをアトライター(三井金属社製)を用いてカーボンブラックのマスターバッチ製造を行った。次にこのマスターバッチと上記処方の残りの材料を60℃に加温し、溶解、分散して単量体混合物とした。さらに、60℃に保持しながら、開始剤2,2′−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)8部を加えて溶解し、単量体組成物を調製した。
【0240】
前記ホモミキサーの2リットルフラスコ中で調製した水系分散媒体に、上記単量体組成物を投入した。60℃で、窒素雰囲気としたTKホモミキサーを用いて、10000rpmで20分間攪拌し、単量体組成物を造粒した。その後、パドル攪拌翼で攪拌しつつ60℃で6時間反応させた後、80℃で10時間重合させた。
【0241】
重合反応終了後反応生成物を冷却し、塩酸を加えて難水溶性分散安定剤を溶解し、濾過、水洗、乾燥することにより、重量平均粒径7.1μmであり、4.00μm以下の粒子を20個数%含有している黒色重合粒子1を得た。諸物性を表4に示した。
【0242】
得られた黒色重合粒子1 100重量部に対して、BET比表面積が200m2 /gであるシリカ母体の表面をシランカップリング剤及びシリコーンオイルで疎水化処理してBET比表面積120m2 /gとなっている疎水性シリカを1.0重量部、及び、ハイドロタルサイトAを0.3重量部外添し、トナー13を得た。得られたトナー13の物性を表5に示す。
【0243】
電子写真装置として600dpiレーザービームプリンタ(キヤノン製:LBP−860)を用意した。プロセススピードは、47mm/sである。
【0244】
このプロセスカートリッジにおけるクリーニングゴムブレードを取りはずし、装置の帯電方式をゴムローラを当接して行う直接帯電とし、印加電圧を直流成分(−1200V)とした。
【0245】
次に、プロセスカートリッジにおける現像部分を改造した。トナー供給体であるステンレススリーブの代わりにカーボンブラックを分散したシリコーンゴムからなる中抵抗ゴムローラ(16φ、硬度ASKER C45度、抵抗105 Ω・cm)をトナー担持体とし、感光体に当接した。この時の現像ニップ幅は約2mmとなるようにした。該トナー担持体の回転周速は、感光体との接触部分において同方向であり、該感光体回転周速に対し130%となるように駆動する。
【0246】
ここで用いる感光体としては、30φ、254mmのAlシリンダーを基体としたもので、これに、以下に示すような構成の層を順次浸漬塗布により積層して、感光体を作製した。
【0247】
(1)導電性被覆層:酸化錫及び酸化チタンの粉末をフェノール樹脂に分散したものを主体とする。膜厚15μm。
【0248】
(2)下引き層:変性ナイロン及び共重合ナイロンを主体とする。膜厚0.6μm。
【0249】
(3)電荷発生層:長波長域に吸収を持つチタニルフタロシアニン顔料をブチラール樹脂に分散したものを主体とする。膜厚0.6μm。
【0250】
(4)電荷輸送層:ホール搬送性トリフェニルアミン化合物をポリカーボネート樹脂(オストワルド粘度法による分子量2万)に8:10の重量比で溶解したものを主体とする。膜厚20μm。
【0251】
トナー担持体にトナーを塗布する手段として、現像器内に発泡ウレタンゴムからなる塗布ローラを設け、該トナー担持体に当接させた。塗布ローラには、約−550Vの電圧を印加する。さらに、該トナー担持体上トナーのコート層制御のために樹脂をコートしたステンレス製ブレードを、トナー担持体との接触圧が線圧約20g/cmとなるように取付けた。また、現像時の印加電圧をDC成分(−450V)のみとした。
【0252】
これらのプロセスカートリッジの改造に適合するよう電子写真装置に以下のように改造及びプロセス条件設定を行った。
【0253】
改造された装置はローラ帯電器(直流のみを印加)を用い像担持体を一様に帯電する。帯電に次いで、レーザー光で画像部分を露光することにより静電潜像を形成し、トナーにより可視画像とした後に、電圧を印加したローラによりトナー像を転写材に転写するプロセスを持つ。
【0254】
また、感光体帯電電位は、暗部電位を−600Vとし、明部電位を−150Vとした。転写材としては、75g/m2 の紙を用いた。
【0255】
該画像形成装置により、トナー13を用いて、30℃、80%RH(高温高湿)の条件下で耐久試験を行った。
【0256】
なお、耐久性評価は、印字面積比率5%の原稿を用いて、1500枚の画出し試験を行い、ハーフトーン画像上に帯電部材汚染による帯電ムラが発生した枚数及びその時点でのマクベス反射濃度計(マクベス社製)によるベタ黒画像濃度で判断した。汚れが発生しない場合1500枚まで画像印刷を続けた。帯電ムラが発生した時点での画出し枚数が多い程、また、その時点での画像濃度が高い程耐久性が良好なことを意味する。
【0257】
1500枚の画出し試験終了後、更に合計3000枚になるまで画出しを続け、帯電ムラの観察を行った。
【0258】
さらに1500枚の耐久試験終了時での帯電ローラに付着したトナー量を測定した。帯電ローラの汚れは、帯電ローラ上の単位面積当たりのトナー重量(mg/cm2 )を測定した。
【0259】
また、転写性は、印字面積比率5%の原稿を50枚プリントアウトした後、ベタ黒画像をプリントアウトした時の感光体上の転写残トナーをマイラーテープによりテーピングしてはぎ取り、紙上に貼ったもののマクベス濃度から、テープのみを貼ったもののマクベス濃度を差し引いた数値で評価した。従って、値の小さいほど転写性は良好である。
【0260】
また、感光体カブリについても、印字面積比率5%の原稿を50枚プリントアウトした後、ベタ白画像をプリントアウトした時の感光体上の転写前トナーをマイラーテープによりテーピングしてはぎ取り、紙上に貼ったもののマクベス濃度から、テープのみを貼ったもののマクベス濃度を差し引いた数値で評価した。従って、値の小さいほどカブリ抑制は良好である。
【0261】
また、解像力は潜像電界によって電界が閉じやすく、再現しにくい600dpiにおける小径孤立1ドットの再現性によって評価した。サンプルとしては印字面積比率5%の原稿を50枚プリントアウトした後に、孤立ドット画像をプリントアウトしたものを用いた。
A:100個中の欠損が5個以下
B:100個中の欠損が6〜10個
C:100個中の欠損が11〜20個
D:100個中の欠損が20個超
【0262】
更に、23.5℃、60%RH(常温常湿)環境下における画出し試験を行い、画像濃度及び転写性を評価した。
【0263】
画像濃度は、印字面積比率5%の原稿を50枚プリントアウトした後、ベタ黒画像をプリントアウトし、マクベス反射濃度計(マクベス社製)でベタ黒画像の画像能を測定することにより求めた。
【0264】
転写性の評価は、高温高湿環境下における評価と同様にして行った。
【0265】
以上の条件及び評価方法により実験を行ったところ、トナー13は初期画像特性ならびに耐久性共に非常に優れた性能を示した。結果を表6に示す。
【0266】
(実施例10)
分散質として
を用いる以外は実施例9と同じ手段により、重量平均粒径7.0μmであり、4.00μm以下の粒子を28個数%含有している黒色重合粒子2を得た。諸物性を表4に示した。
【0267】
得られた黒色重合粒子2を用いて、実施例9と同様にしてトナー14を得た。得られたトナー14の物性を表5に示した。
【0268】
トナーとして上記のトナー14を使用した以外は実施例9と同様の装置・条件で画出しを行った。結果を表6に示した。
【0269】
(実施例11)
離型剤として軟化点75℃のエステルワックスを100g用いる以外は実施例9と同様にして、重量平均粒子7.2μmであり、4.00μm以下の粒子を22個数%含有している黒色重合粒子3を得、更にトナー15を調製し、実施例9と同様の装置・条件で画出しを行った。
【0270】
(実施例12)
離型剤として軟化点143℃の低分子量エチレン−プロピレンワックスを用いた以外は、実施例9と同様にして、重量平均粒子7.5μmであり、4.00μm以下の粒子を22個数%含有している黒色重合粒子4を得、更にトナー16を調製し、実施例9と同様の装置・条件で画出しを行った。
【0271】
(実施例13)
難水溶性分散安定剤の量を調整する以外は実施例9と同様の手段により、重量平均粒子9.2μmであり、4.00μm以下の粒子を10個数%含有している黒色重合粒子5を得、更にトナー17を調製し、実施例9と同様の装置・条件で画出しを行った。
【0272】
(実施例14)
2リットル用四つ口フラスコ中のイオン交換水710gに、0.1M−Na3 PO4 水溶液450gを投入し、60℃に加温した後、高速攪拌装置TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて、12000rpmにて攪拌した。これに1.0M−CaCl2 水溶液68gを徐々に添加し、微小な難水溶性分散安定剤を含む水系分散媒体を得た。
【0273】
一方、分散質として
【0274】
上記処方のうち、着色剤とモノアゾ染料のFe化合物とスチレンだけをアトライター(三井金属社製)を用いてカーボンブラックのマスターバッチ製造を行った。次にこのマスターバッチと上記処方の残りの材料を60℃に加温し、溶解、分散して単量体混合物とした。さらに、60℃に保持しながら、開始剤2,2′−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)8部を加えて溶解し、単量体組成物を調製した。
【0275】
前記ホモミキサーの2リットルフラスコ中で調製した水系分散媒体に、上記単量体組成物を投入した。60℃で、窒素雰囲気としたTKホモミキサーを用いて、10000rpmで20分間攪拌し、単量体組成物を造粒した。その後、パドル攪拌翼で攪拌しつつ60℃で6時間反応させた後、80℃で10時間重合させた。
【0276】
重合反応終了後反応生成物を冷却し、塩酸を加えて難水溶性分散安定剤を溶解し、濾過、水洗、乾燥することにより、重量平均粒径6.7μmであり、4.00μm以下の粒子を25個数%含有している黒色重合粒子6を得、実施例9と同様にしてトナー18を得た。それぞれの諸物性を表4及び5に示した。
【0277】
トナーとして上記のトナー18を使用した以外は、実施例9と同様の装置・条件で画出しを行った。結果を表6に示した。
【0278】
(実施例15)
実施例14において用いた極性樹脂をスチレン−アクリル酸n−ブチル−アクリル酸(共重合体(Mw=10000、Mn=7000、酸価=27mgKOH/g)に変更する以外は実施例14と同様にして、重量平均粒径が5.5μmであり、4.00μm以下の粒子を45個数%含有している黒色重量粒子7を得、更にトナー19を調製し、実施例14と同様の装置・条件で画出しを行った。
【0279】
(実施例16〜19)
外添するハイドロタルサイトAをハイドロタルサイトB、C、D及びGに変更する以外は、実施例9と同様にして、トナー20〜23を得、実施例9と同様の装置・条件で画出しを行った。トナー20〜23の物性を表5に、画出し試験の評価結果を表6に示した。
【0280】
(比較例5)
実施例9において、ハイドロタルサイトAを使用しない以外は、実施例9と同様にして、トナー24を得、実施例9と同様の装置・条件で画出しを行った。トナー24の物性を表5に、画出し試験の評価結果を表6に示した。
【0281】
(比較例6及び7)
外添するハイドロタルサイトAをハイドロタルサイトE及びHに変更する以外は、実施例9と同様にして、トナー25及び26を得、実施例9と同様の装置・条件で画出しを行った。トナー25及び26の物性を表5に、画出し試験の評価結果を表6に示した。
【0282】
(実施例20)
疎水性シリカの添加量を1.5重量部、ハイドロタルサイトAの添加量を0.5重量部に変更する以外は、実施例9と同様にして、トナー27を得た。得られたトナー27を用いて、実施例9と同様の装置・条件で画出しを行い、その結果を表6に示した。
【0283】
【表4】
【0284】
【表5】
【0285】
【表6】
【0286】
(実施例21)
画出し試験に用いた画像形成装置のプロセスカートリッジにおけるクリーニングブレードを取り外さずに、クリーニングを行うようにすることを除いては、実施例9と同様にして、画出しを行った。その結果、実施例9と同様の良好な結果が得られ、帯電ローラ上の付着トナー量は、0.01mg/cm2 であり、実施例9よりもさらに少なかった。
【0287】
(実施例22)
【0288】
上記材料をあらかじめ混合し、二軸押し出し機にて120℃で溶融混練を行った。この溶融混練物をハンマーミルにて粗砕し、1mmメッシュパスのトナー粗砕物を得た。さらにこの粗砕物をジェット気流を利用した衝突式粉砕機で微粉砕した後、風力分級し、重量平均粒径9.8μmであり、4.00μm以下の粒子を21個数%含有している黒色粉砕粒子1を得た。諸物性を表4に示す。
【0289】
得られた黒色粉砕粒子1を用いる以外は実施例9と同様にして、トナー28を得、実施例21と同様の装置・条件で画出しを行った。トナー28の物性を表7に、画出し試験の結果を表8に示した。
【0290】
(実施例23)
実施例22で製造された黒色粉砕粒子1を、界面活性剤を含有する水溶液中に添加し、高速で攪拌しながら75℃で2時間球形化処理した後、濾過、水洗、乾燥をして、重量平均粒径9.9μmであり、4.00μm以下の粒子を17個数%含有している黒色粉砕粒子2を得た。
【0291】
得られた黒色粉砕粒子2を用いる以外は実施例9と同様にして、トナー29を得、実施例21と同様の装置・条件で画出しを行った。トナー29の物性を表7に、画出し試験の結果を表8に示した。
【0292】
(比較例8)
ハイドロタルサイトAのかわりにハイドロタルサイトFを使用する以外は、実施例22と同様にして、トナー30を得、実施例21と同様の装置・条件で画出しを行った。トナー30の物性を表7に、画出し試験の結果を表8に示した。
【0293】
【表7】
【0294】
【表8】
【0295】
(実施例24)
トナー13とシリコーン樹脂をキャリア芯材100重量部に対し、0.5重量部コートしたフェライトキャリア(平均粒径46μm)とを、現像剤中のトナー濃度が5%となるように混合して二成分現像剤を調製し、コロナ帯電器を有する電子写真用複写機CLC−700(キヤノン製)を改造してクリーニングユニットを取り外して使用し、温度23℃/湿度60%の環境下において、画像面積比率20%のオリジナル原稿を用い、白黒画像のみで10000枚の耐刷試験を行った。
【0296】
その結果、初期から耐久後にわたる帯電量の変化幅の小さい良好な結果が得られた。又、複写画像の画像濃度の変化幅も小さく、帯電ムラやカブリなどの画像欠陥の見られない高解像度の画像が安定して得られた。
【0297】
【発明の効果】
本発明のトナーを用いることにより、帯電安定性に優れ、高画像濃度・潜像再現性を保持しつつ、高品位で鮮鋭な画像を得ることが出来る。又、現像兼クリーニング方式を採用した画像形成方法においても、帯電ムラ等の画像不良や、現像特性の劣化を生ずることなく高解像度の画像が得られ、優れた耐久性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明において、好適に用いられる画像形成装置の模式図である。
【図2】本発明において、使用することのできる他の画像形成装置の模式図である。
【図3】現像装置の要部の拡大横断面図である。
【図4】転写部の拡大模式図である。
【図5】形状係数SF−1に係る「MXLNG」の説明図である。
【図6】形状係数SF−2に係る「PERI」の説明図である。
【図7】形状係数SF−5に係る「C PERI」の説明図である。
【図8】像担持体の構成の一例を示す模式図である。
【図9】本発明のトナーにおける好適な粒度分布の範囲を示す図である。
【図10】ドット再現性の評価に用いた画像の拡大図である。
Claims (45)
- 結着樹脂と着色剤とを少なくとも含有するトナー粒子、無機微粉体及び下記一般式(1)で示されるハイドロタルサイト類化合物を少なくとも有することを特徴とするトナー。
M12+ y1M22+ y2…Mj2+ yjL13+ x1L23+ x2…Lk3+ xk(OH)2・(X/n)An−・mH2 O (1)
(式中、0<〔X=(x1+x2+…+xk)〕≦0.5、Y=(y1+y2+…+yj)=1−Xであり、j及びkは2以上の整数、M12+,M22+,…及びMj2+はそれぞれ異なる2価の金属イオン、L13+,L23+,…及びLk3+はそれぞれ異なる3価の金属イオン、An−はn価のアニオンを示し、m≧0である。) - 該ハイドロタルサイト類化合物が下記一般式(2)で示されることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
Mg2+ y1M22+ y2…Mj2+ yjA13+ x1L23+ x2…Lk3+ xk(OH)2・(X/n)An−・mH2 O (2)
(式中、0<〔X=(x1+x2+…+xk)〕≦0.5、Y=(y1+y2+…+yj)=1−Xであり、j及びkは2以上の整数、M2,M3,…及びMjはZn、Ca、Ba、Ni、Sr、Cu及びFeからなる群より選ばれるそれぞれ異なる金属、L2,L3…及びLkはB、Ga、Fe、Co及びInからなる群より選ばれるそれぞれ異なる金属、An−はn価のアニオンを示し、m≧0である。) - 前記一般式(2)において、y1>y2+…+yjの関係を満足することを特徴とする請求項2に記載のトナー。
- 前記一般式(2)おいて、x1>x2+…+xkの関係を満足することを特徴とする請求項2に記載のトナー。
- 前記一般式(2)おいて、y1>y2+…+yj及びx1>x2+…+xkの関係を満足することを特徴とする請求項2に記載のトナー。
- 前記一般式(2)おいて、y1>10×(y2+…+yj)の関係を満足することを特徴とする請求項2記載のトナー。
- 前記一般式(2)において、x1>10×(x2+…+xk)の関係を満足することを特徴とする請求項2記載のトナー。
- 前記一般式(2)において、y1>10×(y2+…+yj)及びx1>10×(x2+…+xk)の関係を満足することを特徴とする請求項2に記載のトナー。
- 前記一般式(2)おいて、0.9≦x1+y1<1.0の関係を満足することを特徴とする請求項2乃至8のいずれかに記載のトナー。
- 前記一般式(2)において、0.930≦x1+y1≦0.998の関係を満足することを特徴とする請求項2乃至8のいずれかに記載のトナー。
- 前記一般式(2)において、0.001≦y2+…+yj≦0.05の関係を満足することを特徴とする請求項2乃至10のいずれかに記載のトナー。
- 前記一般式(2)において、0.0003≦x2+…+xk≦0.02の関係を満足することを特徴とする請求項2乃至11のいずれかに記載のトナー。
- 該ハイドロタルサイト類化合物が、表面処理剤によって疎水化処理がなされていることを特徴とする請求項1乃至12のいずれかに記載のトナー。
- 重量平均粒径が、4〜10μmであることを特徴とする請求項1乃至13のいずれかに記載のトナー。
- トナーの重量平均粒径X(μm)と、個数分布から求めた個数基準の粒径2.00〜4.00μmのトナーの割合Y(個数%)とが、以下の関係を満足することを特徴とする請求項1乃至13のいずれかに記載のトナー。
exp5.9×X−2.3≦Y≦exp9.1×X −2.9
但し、X:4.0〜10.0(μm)、Y<100 - 形状係数SF−1が、100<SF−1≦160であることを特徴とする請求項1乃至15のいずれかに記載のトナー。
- 形状係数SF−1が、100<SF−1≦140であることを特徴とする請求項1乃至15のいずれかに記載のトナー。
- 形状係数SF−1が、100<SF−1<120であることを特徴とする請求項1乃至15のいずれかに記載のトナー。
- 形状係数SF−2が、100<SF−2≦140であることを特徴とする請求項1乃至18のいずれかに記載のトナー。
- 形状係数SF−2が、100<SF−2≦130であることを特徴とする請求項1乃至18のいずれかに記載のトナー。
- 形状係数SF−2が、100<SF−2<115であることを特徴とする請求項1乃至18のいずれかに記載のトナー。
- 形状係数SF−5が、100<SF−5≦110であることを特徴とする請求項1乃至21のいずれかに記載のトナー。
- 該結着樹脂が、1.0〜40.0mgKOH/gの酸価を有していることを特徴とする請求項1乃至22のいずれかに記載のトナー。
- 該結着樹脂は、1.0〜35.0mKOH/gの酸価を有していることを特徴とする請求項1乃至22のいずれかに記載のトナー。
- 該結着樹脂は、2.0〜30.0mgKOH/gの酸価を有していることを特徴とする請求項1乃至22のいずれかに記載のトナー。
- 該無機微粉体が、シリカ、アルミナ、チタニアあるいはその複酸化物の中から選ばれる化合物であることを特徴とする請求項1乃至25のいずれかに記載のトナー。
- 該無機微粉体が、疎水化処理されていることを特徴とする請求項1乃至26のいずれかに記載のトナー。
- 該無機微粉体が、シリコーンオイルで疎水化処理されていることを特徴とする請求項1乃至26のいずれかに記載のトナー。
- 該無機微粉体が、シランカップリング剤で処理した後に、シリコーンオイルで処理されたものであることを特徴とする請求項28に記載のトナー。
- 負帯電性であることを特徴とする請求項1乃至29のいずれかに記載のトナー。
- チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム及び酸化セリウムよりなるグループから選ばれる化合物を有していることを特徴とする請求項1乃至30のいずれかに記載のトナー。
- 該ハイドロタルサイト類化合物が、
Mg0.664Zn0.021Ca0.005Sr0.005 Al 0.290Fe0.010Ga0.005(OH)2(CO3)0.150Cl0.005・0.45H2O
であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。 - 該ハイドロタルサイト類化合物が、
Mg0.668Zn0.016Ca0.001 Al 0.300B0.015(OH)2(CO3)0.150Cl0.015・0.34H2O
であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。 - 該ハイドロタルサイト類化合物が、
Mg0.660Zn0.020Ca0.010 Al 0.290Ga0.020(OH)2(CO3)0.150Cl0.010・0.48H2O
であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。 - 該ハイドロタルサイト類化合物が、
Mg0.540Ca0.090Ni0.020Cu0.020 Al 0.310Fe0.018Ga0.002(OH)2(CO 3)0.165・0.45H2O
であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。 - 該ハイドロタルサイト類化合物が、
Mg0.665Ca0.004 Al 0.330Fe0.001(OH) 2(CO 3)0.165・0.45H2O
であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。 - 少なくとも、像担持体に帯電を行なう帯電工程と;帯電された像担持体に静電潜像を形成する潜像形成工程と;静電潜像をトナー担持体に担持されたトナーにより現像し、トナー像を像担持体上に形成する現像工程と;像担持体上のトナー像を中間転写体を介して、又は、介さずに転写材に転写する転写工程と;転写材上のトナー像を定着する定着工程を有する画像形成方法において、該トナーが、結着樹脂と着色剤とを少なくとも含有するトナー粒子、無機微粉体及び下記一般式(1)で示されるハイドロタルサイト類化合物を少なくとも含有していることを特徴とする画像形成方法。
M12+ y1M22+ y2…Mj2+ yjL13+ x1L23+ x2…Lk3+ xk(OH)2・(X/n)An−・mH2 O (1)
(式中、0<〔X=(x1+x2+…+xk)〕≦0.5、Y=(y1+y2+…+yj)=1−Xであり、j及びkは2以上の整数、M12+,M22+,…及びMj2+はそれぞれ異なる2価の金属イオン、L13+,L23+,…及びLk3+はそれぞれ異なる3価の金属イオン、An−はn価のアニオンを示し、m≧0である。) - 該現像工程が、像担持体上の静電潜像とトナー担持体にコートされたトナー層とを接触させながら行なわれることを特徴とする請求項37に記載の画像形成方法。
- 該トナー担持体が、弾性ローラであることを特徴とする請求項38に記載の画像形成方法。
- 該現像工程において、トナー担持体に印加されるバイアスが直流電圧であることを特徴とする請求項38又は39に記載の画像形成方法。
- 該現像工程において、転写工程後に像担持体上に残存している転写残トナーを、静電潜像の現像時に回収することを特徴とする請求項38乃至40のいずれかに記載の画像形成方法。
- 該帯電工程において、帯電部材が像担持体に接触又は近接していることを特徴とする請求項37乃至41のいずれかに記載の画像形成方法。
- 該帯電部材が、弾性を有するローラであることを特徴とする請求項42に記載の画像形成方法。
- 該帯電工程において、帯電部材に印加されるバイアスが直流電圧であることを特徴とする請求項42又は43に記載の画像形成方法。
- 該トナーが、請求項2乃至36のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする請求項37乃至44のいずれかに記載の画像形成方法。
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