JP4040010B2 - 電子写真用トナー及び画像形成プロセス - Google Patents
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Description
従来、電子写真、静電記録、静電印刷などに用いられる乾式トナーとしては、スチレン系樹脂、ポリエステルなどのトナーバインダーを着色剤などと共に溶融混練し微粉砕したものが用いられている。
この方法はトナー材料を低沸点有機溶媒などの揮発性溶剤に分散、溶解させ、これを分散剤の存在する水系媒体中で乳化、液滴化した後に揮発性溶剤を除去するものである。その際、液滴の体積収縮が起こるが、分散剤として水系媒体に溶解しない固体微粒子分散剤を選択した場合、不定形の粒子しか得られなかった。また生産性を高めるために溶剤中の固形分量を多くした場合、分散相の粘度が上昇し、結果的に得られる粒子は粒径が大きくその分布もブロードとなってしまった。逆に、用いる樹脂の分子量を小さくして分散相の粘度を下げた場合には、定着性(特に耐ホットオフセット性)を犠牲にしなければならなかった。
また水中への懸濁分散時に不規則にせん断を受けるため超微粉が発生し易く、キャリアや機械部品への固着の問題は依然として解決されていない。
また、これらの乾式トナーは紙などに現像転写された後、熱ロールを用いて加熱溶融することにより定着が行われている。その際、熱ロール温度が高過ぎるとトナーが過剰に溶融し熱ロールに融着する問題(ホットオフセット)が発生するし、熱ロール温度が低過ぎるとトナーが充分に溶融せず定着が不十分になる問題が発生する。
しかしながら、熱ロールにシリコーンオイルを塗布する方法は、オイルタンク、オイル塗布装置を必要とし、装置が複雑かつ大型となる。また、熱ロールの劣化をも引き起こし、一定期間毎のメンテナンスを必要とする。更に、コピー用紙、OHP(オーバーヘッドプロジェクター)用フィルム等へのオイルの付着が避けられず、とりわけOHPにおいては付着オイルによる色調の悪化の問題がある。
また、本発明は、該トナーを充填したトナー容器、該トナーを含有する現像剤、及び現像剤を用いる画像形成方法、該現像剤を装填した画像形成装置、プロセスカートリッジを提供することを目的とする。
(1)トナーバインダー樹脂として変性されたポリエステル樹脂(i)を含むトナーであって、該トナーの溶融混練物の160℃での溶融粘度が70Pa・s以上、140Pa・s以下であり、体積平均粒径(Dv)が3〜7μm 、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)の比(Dv/Dn)が1.01〜1.25であり、4μm以下の粒径を有するトナー粒子が10個数%未満、及び/又は8μm以上の粒径を有するトナー粒子が2体積%未満であり、平均円形度が0.93〜0.99の母体トナーに、外添加剤が母体トナー100重量部に対して0.3〜5.0重量部の比率で添加混合されていることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
(2)前記トナーの形状係数SF−1が、105〜170であることを特徴とする上記(1)に記載の静電荷像現像用トナー。
(3)前記変性されたポリエステル樹脂(i)が、ウレア基を有する変性されたポリエステル樹脂であることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の静電荷像現像用トナー。
(4)前記外添加剤が、疎水化処理されたシリカであることを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
(5)プレポリマーを含むトナー組成物を有機溶剤に溶解/又は分散し、水系媒体中で分散する工程中に、前記変性されたポリエステル樹脂(i)を生成させて得られる上記(1)〜(4)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
(6)前記トナーバインダー樹脂が、前記変性されたポリエステル樹脂(i)と共に、変性されていないポリエステル樹脂(LL)を含有し、(i)と(LL)の重量比[(i)/(LL)]が5/95〜80/20であることを特徴とする上記(1)〜(5)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
(7)前記変性されていないポリエステル樹脂(LL)のピーク分子量が1000〜20000である上記(6)に記載の静電荷像現像用トナー。
(8)前記変性されていないポリエステル樹脂(LL)の酸価が10〜30mgKOH/gであることを特徴とする上記(6)又は(7)に記載の静電荷像現像用トナー。
(9)前記変性されていないポリエステル樹脂(LL)のガラス転移点(Tg)が35〜55℃であることを特徴とする上記(6)〜(8)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
(10)前記母体トナーの表面に帯電制御物質を固着させたことを特徴とする上記(1)〜(9)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
(11)上記(1)〜(10)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーを充填したことを特徴とするトナー容器。
(12)上記(1)〜(10)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーを含有することを特徴とする現像剤。
(13)上記(12)に記載の現像剤を用いることを特徴とする画像形成方法。
(14)上記(12)に記載の現像剤を装填したことを特徴とする画像形成装置。
(15)上記(14)記載の画像形成装置に用いられる感光体が、アモルファスシリコン感光体が用いられることを特徴とする特許上記(14)の画像形成装置。
(16)前記感光体上の潜像を現像する時に、交互電界を印加することを特徴とする上記(14)又は(15)記載の画像形成装置。
(17)感光体と、帯電手段、現像手段、クリ−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−トリッジにおいて、前記現像手段は、現像剤を保持し、該現像剤は、上記(12)記載の現像剤であることを特徴とするプロセスカ−トリッジ。
(18)定着装置として、発熱体を具備する加熱体と、前記加熱体と接触するフィルムと、前記フィルムを介して前記加熱体と圧接する加圧部材とを有し、前記フィルムと前記加圧部材の間に未定着画像を形成させた被記録材を通過させて加熱定着する定着装置を用いることを特徴とする上記(14)の画像形成装置。
(19)帯電装置として、潜像担持体に帯電部材を接触させ、当該帯電部材に電圧を印加することによって帯電を行なう帯電装置を用いることを特徴とする上記(14)の画像形成装置。
また、本発明(14)〜(17)により、上記トナーを充填したトナー容器、該トナーを含有する現像剤、該現像剤を用いる画像形成方法、画像形成装置が提供される。
本発明(19)によれば、前記現像装置によって像担持体上の潜像を現像する時に、直流電圧に交流電圧を重畳した振動バイアス電圧が印加するので、ざらつきのない高精細な画像が得られる。
本発明(20)のプロセスカートリッジは本発明の静電荷像現像用トナーを収容しているので、画質が優れ、作像手段の保守、交換性を良好にする画像形成装置を提供することができる。
本発明(21)によれば、効率が良く立ち上がり時間を短縮可能な定着装置を用いた画像形成装置が提供される。
本発明(22)によれば、オゾンが低減された帯電装置を採用した画像形成装置が提供される。
本発明は、(1)変性されたポリエステル樹脂(i)を含有するトナーにおいて、(2)該トナーの溶融混練物の160℃での溶融粘度が70Pa・s以上、140Pa・s以下であり、(3)該トナーの、体積平均粒径(Dv)が3〜7μmであり、(4) 体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.01〜1.25、(5)4μm以下の粒径を有するトナー粒子が10個数%未満及び/又は8μm以上の粒径を有するトナー粒子が2体積%未満含有され、(6)平均円形度が0.93〜0.99の母体トナーに、(7)外添加剤を母体トナー100重量部に対して0.3〜5.0重量部の比率で添加混合されたトナー(すなわち、前記67つの構成要件を合わせもつトナー)とすることにより、定着ユニット内でのトナー融着物の溶けだしによる機内汚染を防ぐことができ、二成分現像剤においては、長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナーの粒子径の変動が少なくなり、現像装置における長期の攪拌においても、良好で安定した現像性が得られる。また、一成分現像剤として用いた場合においても、トナーの収支が行われても、トナーの粒子径の変動が少なくなると共に、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化する為のブレード等の部材へのトナーの融着がなく、現像装置の長期の使用(攪拌)においても、良好で安定した現像性及び画像が得られる。
また、これらの問題は、単にトナーの粒径分布をシャープにすることだけで解決することでは困難で、具体的な微粉の含有率及び又は、粗粉の含有率が一定の範囲にあり、更に以下に示すトナーの形状も一定の範囲にあって初めて解決することが可能になる。
SF−1={(MXLNG/AREA}×(π/4)×100
(式中、MXLNGは粒子の絶対最大長、AREAは粒子の投影面積を表す。)
具体的には、次に例示するような方法によって求めることができる。
(1)乳化前の油相と得られたトナーの重量と真比重を測定する方法
(2)水系媒体中に乳化分散した後の液滴と揮発成分を除去した粒子の平均粒径を測定し、体積換算する方法
体積収縮率が10〜90%の範囲を外れると、粒子形状が不定形となるため好ましくない。また、より好ましい範囲は30〜70%である。
また、外添加剤を母体トナー100重量部に対して0.3〜5.0 重量部の比率で添加混合されていることが現像性、転写性の面から重要であり、0.3重量部よりも少ない場合には、トナーの流動性が不十分で感光体から転写紙などへのトナーの転写効率が低下する場合があり、一方5.0 重量部よりも多く添加した場合には外添加剤がトナー表面に十分に付着されずに遊離した状態で存在することにより、外添加剤が単独で感光体表面に付着して汚染したり、感光体表面を削ってしまうなどにより、画像白ヌケや、地汚れなどの副作用が発生する場合がある。
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。無機微粒子の具体例としては、例えば、シリカ、酸化チタン、アルミナ、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、ベンガラ、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。
この他、高分子系微粒子たとえばソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。
[変性ポリエステル樹脂(i)]
本発明における変性ポリエステル樹脂(i)とは、ポリエステル樹脂中に酸、アルコールのモノマーユニットに含まれる官能基とエステル結合以外の結合基が存在したり、またポリエステル樹脂中に構成の異なる樹脂成分が共有結合、イオン結合などで結合した構造を有するものである。
また、ポリエステルの主鎖中に構成の異なる樹脂成分を共重合させたり末端のカルボキシル基や水酸基と反応させたもの、例えば末端がカルボキシル基、水酸基、エポキシ基、メルカプト基によって変性されたシリコーン樹脂と共重合させたものも含まれる(シリコーン変性ポリエステルなど)。
以下具体的に説明する。
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724重量部、イソフタル酸200重量部およびフマール酸70重量部、ジブチルチンオキサイド2重量部を入れ、常圧で230 ℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応した後、160℃まで冷却して、これに32重量部の無水フタル酸を加えて2時間反応した。次いで、80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてスチレン200重量部、過酸化ベンゾイル1重量部、ジメチルアニリン0.5重量部を加えて2時間反応を行い、酢酸エチルを蒸留除去し、重量平均分子量92000のポリスチレングラフト変性ポリエステル樹脂(i)を得た。
ウレア変性されたポリエステル(i)としては、例えば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)とアミン類(B)との反応物などが挙げられる。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。
ジオール(1−1)としては、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1 ,3 −プロピレングリコール、1 ,4 −ブタンジオール、1 ,6−ヘキサンジオールなど);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど);脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールAなど);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど);上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物;上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数2 〜12のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。
ジ カルボン酸(2−1)としては、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸など);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマール酸など);芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸など)などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸および炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸である。
なお、ポリカルボン酸(2)としては、上述のものの酸無水物または低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど)を用いてポリオール(1)と反応させてもよい。
イソシアネート基を有するプレポリマー(A)中の1分子当たりに含有するイソシアネート基は、通常1 個以上、好ましくは、平均1.5〜3個、さらに好ましくは、平均1 .8〜2.5個である。1分子当たり1個未満では、変性ポリエステル樹脂(i)の分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
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。
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。
本発明においては、前記変性されたポリエステル樹脂(i)単独使用だけでなく、この(i)と共に、変性されていないポリエステル樹脂(LL)をトナーバインダー樹脂成分として含有させることもできる。(LL)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し、単独使用より好ましい。(LL)としては、前記(i)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(i)と同様である。また、(i)と(LL)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、(i)のポリエステル成分と(LL )のポリエステル成分とは類似の組成が好ましい。(LL)を含有させる場合の(i)と(LL)の重量比は、通常5/95〜80/20、好ましくは5/95〜30/70、さらに好ましくは5/95〜25/75、特に好ましくは7/93〜20/80である。(i)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。
ポリエステル樹脂(LL)の水酸基価は5以上であることが好ましく、さらに好ましくは10〜120、特に好ましくは20〜80である。5未満では耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。(LL)の酸価は好ましくは10〜30である。酸価を持たせることで負帯電性となりやすく、さらに定着性が良好になる傾向がある。但し、酸価が30を超えると特に高温高湿環境下で使用の場合には、トナーの帯電量が低下し、画像上での地汚れなどの問題が発生する場合がある。
本発明のトナー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。
マスターバッチの製造に用いられるかまたはマスターバッチとともに混練されるバインダー樹脂としては、先にあげた変性、或いは変性されていないポリエステル樹脂の他に、ポリスチレン、ポリp−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の重合体;スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、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−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、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、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族叉は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。
また、本発明のトナーは、トナーバインダー樹脂、着色剤とともにワックスを含有させることもできる。本発明者らが検討の結果、トナー中でのワックス存在状態が定着時におけるトナーの離型性に大きく影響することが明らかになり、ワックスがトナー中で微分散し、かつトナーの内部にあって表面近傍に多く存在することで、良好な定着離型性が得られることが明らかになった。特に、ワックスは長径で1μm 以下に分散されている状態が好ましい。ただし、離型剤がトナー表面に多く露出した状態では、現像装置内部での長期攪拌により、ワックスがトナー表面から外れやすくなることによるキャリア表面への付着や、現像装置内の部材表面に付着し、現像剤の帯電量を低下させる場合があるため好ましくない。
なお、これら離型剤の分散は、透過型電子顕微鏡を用いて得られた拡大写真から判断する。
トナー中のワックスの含有量は通常0〜40重量%であり、好ましくは3〜30重量%である。
本発明のトナーは、必要に応じて帯電制御物質を含有してもよい。特に帯電制御物質を、トナーの表面に固着させることで、高い帯電量を付与することが可能となる。すなわち、トナーの表面に固着させることで、トナー表面での存在量や存在状態が安定し、帯電量を安定化することができる。特に本発明の構成からなるトナーにおいては帯電量の安定性が高まる。
本発明の乾式トナーの製法を例示する。トナーバインダー樹脂は以下の方法などで製造することができる。ポ リオール(1)とポリカルボン酸(2)を、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、150〜280℃に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を溜去して、水酸基を有するポリエステルを得る。次いで40〜140℃にて、これにポリイソシアネート(3)を反応させ、イソシアネート基を有するプレポリマー(A)を得る。さらに該プレポリマー(A)にアミン類(B)を0〜140℃にて反応させ、変性されたポリエステル樹脂(i)を得る。(3)を反応させる際および(A)と(B)を反応させる際には、必要により溶剤を用いることもできる。使用可能な溶剤としては、芳香族溶剤(トルエン、キシレンなど);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);エステル類(酢酸エチルなど);アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど)およびエーテル類(テトラヒドロフランなど)などのイソシアネート(3)に対して不活性なものが挙げられる。ウレア結合で変性されていないポリエステル樹脂(LL)を併用する場合は、水酸基を有するポリエステルと同様な方法で(LL)を製造し、これを前記(i)の反応完了後の溶液に溶解し、混合する。
[融混練粉砕法]
変性ポリエステル樹脂(i)を含むトナーバインダー樹脂、帯電制御剤および顔料などのトナー成分を機械的に混合する。この混合工程は、回転させる羽根による通常の混合機などを用いて通常の条件で行えばよく、特に制限はない。以上の混合工程が終了したら、次いで混合物を混練機に仕込んで溶融混練する。溶融混練機としては、一軸、二軸の連続混練機や、ロールミルによるバッチ式混練機を用いることができる。この溶融混練は、トナーバインダー樹脂の分子鎖の切断を招来しないような適正な条件で行うことが重要である。具体的には、溶融混練温度は、トナーバインダー樹脂の軟化点を参考に行うべきであり、軟化点より低温過ぎると切断が激しく、高温過ぎると分散が進まない。
この粉砕工程が終了した後に、粉砕物を遠心力などで気流中で分級し、もって所定の粒径例えば平均粒径が5〜20μm のトナーを製造する。また、トナーを調製する際には、トナーの流動性や保存性、現像性、転写性を高めるために、以上のようにして製造されたトナーにさらに先に挙げた疎水性シリカ微粉末等の無機微粒子を添加混合する。外添加剤の混合は一般の粉体の混合機が用いられるがジャケット等を装備して、内部の温度を調節できることが好ましい。外添加剤に与える負荷の履歴を変えるには、途中または漸次外添加剤を加えていけばよい。もちろん混合機の回転数、転動速度、時間、温度などを変化させてもよい。、はじめに強い負荷を、次に比較的弱い負荷を与えても良いし、その逆でも良い。
使用できる混合設備の例としては、V 型混合機、ロッキングミキサー、レーディゲミキサー、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサーなどが挙げられる。
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。
また、水相中に予め固体の微粒子分散剤を添加しておくことで、水相中での油滴の分散が均一化する。これにより、分散時に油滴の表面に固体微粒子分散剤が配置するようになり、油滴の分散が均一化するとともに、油滴同士の合一が防止され、粒度分布のシャープなトナーが得られるようになる。固体微粒子分散剤は、水系媒体中で水に難溶の固体状で存在するものであり、平均粒径が0.01〜1μmの無機微粒子が好ましい。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、ベンガラ、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。更に好ましくはリン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、コロイド状酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイトなども用いることが出来る。特に水中でリン酸ナトリウムと塩化カルシウムを塩基性条件下で反応させて合成したヒドロキシアパタイトが好ましい。
本発明のトナーを二成分系現像剤に用いる場合には、磁性キャリアと混合して用いれば良く、現像剤中のキャリアとトナーの含有比は、キャリア100重量部に対してトナー1〜10重量部が好ましい。磁性キャリアとしては、粒子径20〜200μm程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂キャリアなど従来から公知のものが使用できる。
また、本発明のトナーはキャリアを使用しない一成分系の磁性トナー、或いは非磁性トナーとしても用いることができる。
本発明の画像形成装置における電子写真用感光体としては、導電性支持体を50℃〜400℃に加熱し、該支持体上に真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、熱CVD法、光CVD法、プラズマCVD法等の成膜法によりa−Siからなる光導電層を有するアモルファスシリコン感光体(以下、「a−Si系感光体」と称する。)を用いることが出来る。なかでもプラズマCVD法、すなわち、原料ガスを直流または高周波あるいはマイクロ波グロー放電によって分解し、支持体上にa−Si堆積膜を形成する方法が好適なものとして用いられている。
アモルファスシリコン感光体の層構成は例えば以下のようなものである。図1は、層構成を説明するための模式的構成図である。図1(a)に示す電子写真用感光体500は、支持体501の上にa−Si:H,Xからなり光導電性を有する光導電層502が設けられている。図1(b)に示す電子写真用感光体500は、支持体501の上に、a−Si:H,Xからなり光導電性を有する光導電層502と、アモルファスシリコン系表面層503とから構成されている。図1(c)に示す電子写真用感光体500は、支持体501の上に、a−Si:H,Xからなり光導電性を有する光導電層502と、アモルファスシリコン系表面層503と、アモルファスシリコン系電荷注入阻止層504とから構成されている。図1(d)に示す電子写真用感光体500は、支持体501の上に、光導電層502が設けられている。該光導電層502はa−Si:H,Xからなる電荷発生層505ならびに電荷輸送層506とからなり、その上にアモルファスシリコン系表面層503が設けられている。
感光体の支持体としては、導電性でも電気絶縁性であってもよい。導電性支持体としては、Al、Cr、Mo、Au、In、Nb、Te、V、Ti、Pt、Pd、Fe等の金属、およびこれらの合金、例えばステンレス等が挙げられる。また、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド等の合成樹脂のフィルムまたはシート、ガラス、セラミック等の電気絶縁性支持体の少なくとも感光層を形成する側の表面を導電処理した支持体も用いることができる。
本発明に用いることが出来るアモルファスシリコン感光体には必要に応じて導電性支持体と光導電層との間に、導電性支持体側からの電荷の注入を阻止する働きのある電荷注入阻止層を設けるのがいっそう効果的である(図1(c))。すなわち、電荷注入阻止層は感光層が一定極性の帯電処理をその自由表面に受けた際、支持体側より光導電層側に電荷が注入されるのを阻止する機能を有し、逆の極性の帯電処理を受けた際にはそのような機能が発揮されない、いわゆる極性依存性を有している。そのような機能を付与するために、電荷注入阻止層には伝導性を制御する原子を光導電層に比べ比較的多く含有させる。
電荷注入阻止層の層厚は所望の電子写真特性が得られること、及び経済的効果等の点から好ましくは0.1〜5μm、より好ましくは0.3〜4μm、最適には0.5〜3μmとされるのが望ましい。
光導電層は必要に応じて下引き層上に形成され、光導電層502の層厚は所望の電子写真特性が得られること及び経済的効果等の点から適宜所望にしたがって決定され、好ましくは1〜100μm、より好ましくは20〜50μm、最適には23〜45μmとされるのが望ましい。
電荷輸送層は、光導電層を機能分離した場合の電荷を輸送する機能を主として奏する層である。この電荷輸送層は、その構成要素として少なくともシリコン原子と炭素原子と弗素原子とを含み、必要であれば水素原子、酸素原子を含むa−SiC(H、F、O)からなり、所望の光導電特性、特に電荷保持特性,電荷発生特性および電荷輸送特性を有する。本発明においては酸素原子を含有することが特に好ましい。
電荷輸送層の層厚は所望の電子写真特性が得られることおよび経済的効果などの点から適宜所望にしたがって決定され、電荷輸送層については、好ましくは5〜50μm、より好ましくは10〜40μm、最適には20〜30μmとされるのが望ましい。
電荷発生層は、光導電層を機能分離した場合の電荷を発生する機能を主として奏する層である。この電荷発生層は、構成要素として少なくともシリコン原子を含み、実質的に炭素原子を含まず、必要であれば水素原子を含むa−Si:Hから成り、所望の光導電特性、特に電荷発生特性,電荷輸送特性を有する。
電荷発生層の層厚は所望の電子写真特性が得られることおよび経済的効果等の点から適宜所望にしたがって決定され、好ましくは0.5〜15μm、より好ましくは1〜10μm、最適には1〜5μmとされる。
本発明に用いることが出来るアモルファスシリコン感光体には必要に応じて、上述のようにして支持体上に形成された光導電層の上に、更に表面層を設けることが出来、アモルファスシリコン系の表面層を形成することが好ましい。この表面層は自由表面を有し、主に耐湿性、連続繰り返し使用特性、電気的耐圧性、使用環境特性、耐久性において本発明の目的を達成するために設けられる。
本発明における表面層の層厚としては、通常0.01〜3μm、好適には0.05〜2μm、最適には0.1〜1μmとされるのが望ましいものである。層厚が0.01μmよりも薄いと感光体を使用中に摩耗等の理由により表面層が失われてしまい、3μmを超えると残留電位の増加等の電子写真特性低下がみられる。
本発明の画像形成装置においては、前記感光体上の潜像を現像する時に、交互電界を印加することが好ましい。これを図2に基づいて説明する。
図2に示した本実施例の現像器20において、現像時、現像スリーブ21には、電源22により現像バイアスとして、直流電圧に交流電圧を重畳した振動バイアス電圧が印加される。背景部電位と画像部電位は、上記振動バイアス電位の最大値と最小値の間に位置している。これによって現像部23に向きが交互に変化する交互電界が形成される。この交互電界中で現像剤のトナーとキャリアが激しく振動し、トナーが現像スリーブ21およびキャリアへの静電的拘束力を振り切って感光体ドラム24に飛翔し、感光体ドラム24の潜像に対応して付着する。
本発明の画像形成装置においてはプロセスカートリッジを用いることが好ましい。
図3に本発明の静電荷現像用トナーを収容したプロセスカ−トリッジを有する画像形成装置の概略構成を示す。
図4はプロセスカ−トリッジ29の全体を示し、感光体25、帯電手段26、現像手段28、クリーニング手段27から構成される。
本発明においては、上述の感光体25、帯電手段26、現像手段28及びクリ−ニング手段27等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカ−トリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカ−トリッジを複写機やプリンタ−等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成する。
本発明の静電荷現像用トナーを収容したプロセスカ−トリッジを有する画像形成装置(図3)は、感光体1が所定の周速度で回転駆動される。感光体は回転過程において、帯電ローラ50によりその周面に正または負の所定電位の均一帯電を受け、次いで、スリット露光やレ−ザ−ビ−ム走査露光等の像露光手段からの画像露光光を受け、こうして感光体1の周面に静電潜像が順次形成され、形成された静電潜像は、次いで現像スリーブ4によりトナ−現像され、現像されたトナ−像は、給紙部から感光体1と転写手段との間に感光体の回転と同期されて給送された転写材に、転写手段により順次転写されていく。像転写を受けた転写材は感光体面から分離されて像定着手段へ導入されて像定着され、複写物(コピ−)として装置外へプリントアウトされる。像転写後の感光体の表面は、クリ−ニング装置58によって転写残りトナ−の除去を受けて清浄面化され、更に除電された後、繰り返し画像形成に使用される。
本発明の画像形成装置において用いる定着装置について以下説明する。
定着装置は、図5に示すように、定着フィルム31を回転させて定着する、いわゆるサーフ定着装置である。以下詳説すると、定着フィルム31はエンドレスベルト状耐熱フィルムであり、該フィルムの支持回転体である駆動ローラ32と、従動ローラ33と、この両ローラ間の下方に設けたヒータ支持体に保持させて固定支持させて配設した加熱体34とに懸回張設してある。
ここで、加圧ローラ35はシリコンゴム等の離型性のよいゴム弾性層を有するローラであり、反時計周りに回転しつつ、前記定着ニップ領域Lに対して総圧4〜10kgの当接圧をもって圧接させてある。
本発明の画像形成装置において用いる帯電装置は、潜像担持体に帯電部材を接触させ、該帯電部材に電圧を印加することによって帯電を行う帯電装置であることが好ましい。
この帯電装置について以下説明する。
図6は、接触帯電における帯電特性を示す図である。
図7に接触式の帯電装置として帯電ローラを用いた画像形成装置の一例の概略構成を示した。被帯電体,像担持体としての感光体41は矢印の方向に所定の速度(プロセススピード)で回転駆動される。この感光体41に接触させた帯電部材である帯電ローラ42は芯金43とこの芯金43の外周に同心一体にローラー上に形成した導電ゴム層44を基本構成とし、芯金43の両端を不図示の軸受け部材などで回転自由に保持させると供に、不図示の加圧手段によって感光体41に所定の加圧力で押圧させており、本図の場合はこの帯電ローラ42は感光体41の回転駆動に従動して回転する。ローラ帯電器42は直径9mmの芯金上に100000Ω・cm程度の中抵抗ゴム層を被膜して直径16mmに形成されている。
本発明で使われる帯電部材の形状としてはローラーの他にも、磁気ブラシ、ファーブラシなど、どのような形態をとってもよく、電子写真装置の仕様や形態にあわせて選択可能である。磁気ブラシを用いる場合、磁気ブラシは例えばZn−Cuフェライト等、各種フェライト粒子を帯電部材として用い、これを支持させるための非磁性の導電スリーブ、これに内包されるマグネットロールによって構成される。また、ファーブラシを用いる場合、例えばファーブラシの材質としては、カーボン、硫化銅、金属、および金属酸化物により導電処理されたファーを用い、これを金属や他の導電処理された芯金に巻き付けたり張り付けたりすることで帯電器とする。
図8に接触式の帯電装置を用いた画像形成装置の一例の概略構成を示した。被帯電体,像担持体としての感光体は矢印の方向に所定の速度(プロセススピード)で回転駆動される。この感光体41に対して、ファーブラシによって構成されるブラシローラ46が、ブラシ部47の弾性に抗して所定の押圧力をもって所定のニップ幅で接触させてある。
ファーブラシ帯電器の抵抗値は、被帯電体である感光体41上にピンホール等の低耐圧欠陥部が生じた場合にもこの部分に過大なリーク電流が流れ込んで帯電ニップ部が帯電不良になる画像不良を防止するために104Ω以上必要であり、感光体表面に十分に電荷を注入させるために107Ω以下である必要がある。
磁気ブラシ帯電は、図8におけるファーブラシローラに代えて磁気ブラシを用いる。
本例における接触帯電部材としての磁気ブラシとしては、平均粒径:25μmのZn−Cuフェライト粒子と、平均粒径10μmのZn−Cuフェライト粒子を、重量比1:0.05で混合して、それぞれの平均粒径の位置にピークを有する、平均粒径25μmのフェライト粒子を、中抵抗樹脂層でコートした、磁性粒子を用いた。
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724部、イソフタル酸276部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で8 時間反応させ、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応させた後、160℃まで冷却して、これに32部の無水フタル酸を加えて2時間反応させた。次いで、80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート188部と2時間反応を行いイソシアネート含有プレポリマー(1)を得た。次いでプレポリマー(1)267部とイソホロンジアミン14部を50℃で2時間反応させ、重量平均分子量64000のウレア変性ポリエステル樹脂(1)を得た。上記と同様にビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724部、テレフタル酸276部を常圧下、230℃で8時間重縮合し、次いで10〜15mmHgの減圧で5時間反応させて、ピーク分子量5000の変性されていないポリエステル樹脂(a)を得た。ウレア変性ポリエステル樹脂(1)200部と変性されていないポリエステル樹脂(a)800部を酢酸エチル/MEK(1/1)混合溶剤2000部に溶解、混合し、トナーバインダー樹脂(1)の酢酸エチル/MEK溶液を得た。一部減圧乾燥し、トナーバインダー樹脂(1)を単離した。Tgは62℃、酸価は10であった。
ビーカー内に前記のトナーバインダー樹脂(1)の酢酸エチル/MEK溶液240部、ペンタエリスリトールテトラベヘネート(融点81℃、溶融粘度25cps)20部、カーボンブラック10部を入れ、60℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させた。ビーカー内にイオン交換水706部、ハイドロキシアパタイト10%懸濁液(日本化学工業(株)製スーパタイト10)294部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を入れ均一に溶解した。次いで60℃に昇温し、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、上記トナー材料溶液を投入し10分間攪拌した。ついでこの混合液を攪拌棒および温度計付のコルベンに移し、98℃まで昇温して一部溶剤を除去し、室温に戻してから同ホモミキサーで12000rpmで攪拌を行いトナーの形状を球形から変形させ、更に溶剤を完全に除去した。その後、濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級し、母体トナー粒子を得た。体積平均粒径(Dv)は6.35μm、個数平均粒径(Dn)は5.57μmで、Dv/Dnは1.14であった。次いで、トナー粒子100部に疎水性シリカ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(1)を得た。その他詳細な条件と評価結果を表1及び2に示す。
実施例1と同様にして、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物334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334部イソフタル酸274部および無水トリメリット酸20部を重縮合した後、イソホロンジイソシアネート154部を反応させプレポリマー(2)を得た。次いでプレポリマー(2)213部とイソホロンジアミン9.5部およびジブチルアミン0.5部を実施例1と同様に反応させ、重量平均分子量79000のウレア変性ポリエステル樹脂(2)を得た。該ウレア変性ポリエステル樹脂(2)200部と変性されていないポリエステル樹脂(a)800部を酢酸エチル/MEK(1/1)混合溶剤2000部に溶解、混合し、トナーバインダー樹脂(2)の酢酸エチル溶液を得た。一部減圧乾燥し、トナーバインダー樹脂(2)を単離した。ピーク分子量は5000、Tgは62℃、酸価は10であった。
トナーバインダー樹脂(1)をトナーバインダー樹脂(2)に変え、また溶解温度および分散温度を50℃に変える以外は実施例1と同様にし、本発明の母体トナー(2)を得た。更に該母体トナー(2)100部に、帯電制御剤としてサリチル酸誘導体の亜鉛塩を1.0部を混合し、加温雰囲気中で攪拌し、トナーの表面に帯電制御剤を固着させた。母体トナーの体積平均粒径(Dv)は5.64μm、個数平均粒径(Dn)は4.98μm で、Dv/Dnは1.13であった。次いで、トナー粒子100部に疎水性シリカ1.0部と疎水性酸化チタン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(2)を得た。その他詳細な条件と評価結果を表1及び2に示す。
ウレア変性ポリエステル樹脂(1)を30部と変性されていないポリエステル樹脂(a)970部を酢酸エチル/MEK(1/1)混合溶剤2000部に溶解、混合し、トナーバインダー樹脂(3)の酢酸エチル/MEK溶液を得た。一部減圧乾燥し、トナーバインダー樹脂(3)を単離した。ピーク分子量は5000、Tgは62℃、酸価は10であった。
トナーバインダー樹脂(2)をトナーバインダー樹脂(3)に変え、また着色剤をカーボンブラック8部に変える以外は実施例2と同様に本発明のトナー(3)を得た。母体トナーの体積平均粒径(Dv)は6.72μm、個数平均粒径(Dn)は6.11μmで、Dv/Dnは1.10であった。その他の詳細条件と評価結果を表1及び2に示す。
ウレア変性ポリエステル樹脂(1)を500部と変性されていないポリエステル樹脂(a)500部を酢酸エチル/MEK(1/1)混合溶剤2000部に溶解、混合し、トナーバインダー樹脂(4)の酢酸エチル/MEK溶液を得た。一部減圧乾燥し、トナーバインダー樹脂(4)を単離した。ピーク分子量は5000、Tgは62℃、酸価は10であった。
トナーバインダー樹脂(1)をトナーバインダー樹脂(4)に変え、カーボンブラック8部をトナー材料として用いる以外は実施例1と同様にし、本発明のトナー(4)を得た。母体トナーの体積平均粒径(Dv)は4.98μm 、個数平均粒径(Dn)は4.35μmで、Dv/Dnは1.14であった。その他の詳細条件と評価結果を表1及び2に示す。
ウレア変性ポリエステル樹脂(1)を750部と変性されていないポリエステル樹脂(a)250部を酢酸エチル/MEK(1/1)混合溶剤2000部に溶解、混合し、トナーバインダー樹脂(5)の酢酸エチル/MEK溶液を得た。一部減圧乾燥し、トナーバインダー樹脂(5)を単離した。ピーク分子量は5000、Tgは62℃、酸価は10であった。
トナーバインダー樹脂(1)をトナーバインダー樹脂(5)に変える以外は実施例1と同様にし本発明のトナー(5)を得た。母体トナーの体積平均粒径(Dv)は5.93μm、個数平均粒径(Dn)は5.25μmで、Dv/Dnは1.13であった。その他の詳細条件と評価結果を表1及び2に示す。
ウレア変性ポリエステル樹脂(1)を850部と変性されていないポリエステル樹脂(a)150部を酢酸エチル/MEK(1/1)混合溶剤2000部に溶解、混合し、トナーバインダー樹脂(6)の酢酸エチル/MEK溶液を得た。一部減圧乾燥し、トナーバインダー樹脂(6)を単離した。ピーク分子量は5000、Tgは62℃、酸価は10であった。
トナーバインダー樹脂(1)をトナーバインダー樹脂(6)に変える以外は実施例1と同様にし、本発明のトナー(6)を得た。母体トナーの体積平均粒径(Dv)は3.90μm、個数平均粒径(Dn)は3.38μmで、Dv/Dnは1.15であった。その他の詳細条件と評価結果を表1及び2に示す。
ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724部、テレフタル酸276部を常圧下、230℃で2時間重縮合し、次いで10〜15mmHgの減圧で5時間反応して、ピーク分子量800の変性されていないポリエステル樹脂(b)を得た。ウレア変性ポリエステル樹脂(1)200部と変性されていないポリエステル樹脂(b)800部を酢酸エチル/MEK(1/1)混合溶剤2000部に溶解、混合し、トナーバインダー樹脂(7)の酢酸エチル/MEK溶液を得た。一部減圧乾燥し、トナーバインダー樹脂(7)を単離した。Tgは45℃であった。
トナーバインダー樹脂(1)をトナーバインダー樹脂(7)に変える以外は実施例1と同様にし、トナー樹脂(7)を得た。母体トナーの体積平均粒径(Dv)は5.22μm 、個数平均粒径(Dn)は4.50μmで、Dv/Dnは1.16であった。その他の詳細条件と評価結果を表1及び2に示す。
(トナーバインダー樹脂の合成)
ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物354部およびイソフタル酸166 部をジブチルチンオキサイド2部を触媒として重縮合し、ピーク分子量4,000の比較トナーバインダー樹脂(1)を得た。比較トナーバインダー樹脂(1)のTgは57℃であった。
ビーカー内に前記の比較トナーバインダー樹脂(1)100部、酢酸エチル溶液200部、カーボンブラック10部を入れ、50℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させた。次いで実施例1と同様にトナー化し、体積平均粒径6μmの比較トナー(1)を得た。母体トナーの体積平均粒径(Dv)は7.51μm、個数平均粒径(Dn)は6.05μm で、Dv/Dnは1.24であった。その他の詳細条件と評価結果を表1及び2に示す。
(トナーバインダー樹脂の合成)
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物343部、イソフタル酸166部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応した後、80℃まで冷却し、トルエン中にてトルエンジイソシアネート14部を入れ110℃で5時間反応を行い、次いで脱溶剤し、重量平均分子量98000のウレタン変性ポリエステル樹脂を得た。ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物363部、イソフタル酸166部を実施例1と同様に重縮合し、ピーク分子量3800、酸価7の変性されていないポリエステル樹脂を得た。上記ウレタン変性ポリエステル樹脂350部と変性されていないポリエステル樹脂650部をトルエンに溶解、混合後、脱溶剤し、比較トナーバインダー樹脂(2)を得た。比較トナーバインダー樹脂(2)のTgは58℃であった。
比較トナーバインダー樹脂(2)100部、カーボンブラック8部を下記の方法でトナー化した。まず、ヘンシェルミキサーを用いて予備混合した後、連続式混練機で混練した。ついでジェット粉砕機微粉砕した後、気流分級機で分級し、トナー粒子を得た。ついで、トナー粒子100部に疎水性シリカ1.0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比較トナー(2)を得た。母体トナーの体積平均粒径(Dv)は6.50μm、個数平均粒径(Dn)は5.50μmで、Dv/Dnは1.18であった。その他の詳細条件と評価結果を表1及び2に示す。
(トナーバインダー樹脂の合成)
ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物354部およびテレフタル酸166 部をジブチルチンオキサイド2部を触媒として重縮合し、ピーク分子量12,000の比較トナーバインダー樹脂(3)を得た。Tgは62℃、酸価は10であった。
ビーカー内に前記の比較トナーバインダー樹脂(3)100 部、酢酸エチル200部、銅フタロシアニンブルー顔料4部を入れ、50℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させ、比較トナー材料溶液を得た。次いで実施例5と同様にトナー化し、比較トナー(3)を得た。母体トナーの体積平均粒径(Dv)は6.12μm 、個数平均粒径(Dn)は4.64μmで、Dv/Dnは1.32であった。その他の詳細条件と評価結果を表1及び2に示す。
(トナーの作製)
実施例1で作製した母体トナーと異型化を行う工程で、一部脱溶剤後、室温に戻してから同ホモミキサーで18000rpmで攪拌を行いトナーの形状を球形から変形させた以外は実施例1と同じ条件で比較トナー(4)を作製した。その他の詳細条件と評価結果を表1及び2に示す。
(トナーの作製)
実施例1で作製した母体トナー100部に対して、疎水性シリカ0 .2部をヘンシェルミキサーにて混合して、それ以外はすべて実施例1と同様にトナーを作製し、比較トナー(5)を得た。その他詳細な条件と評価結果を表1及び2に示す。
<トナーの粒径(体積平均粒径(Dv)、個数平均粒径(Dn))>
トナーの粒径(体積平均粒径、個数平均粒径)は、コールターエレクトロニクス社製のコールターカウンターモデルTA−IIにて測定した。上記測定装置を用い、個数分布、体積分布を出力するインターフェイス(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。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、好ましくはアルキルベンゼンスルフオン酸塩を0.1〜5ml加え、さらに測定試料を2〜20mg加え、超音波分散器で約1〜3分分散処理を行なう。別のビーカーに電解水溶液100〜200mlを入れ、その中に前記サンプル分散液を所定の濃度になるように加え、懸濁液を作製する。この懸濁液を用いて、前記コールターカウンターTAII型によりアパーチャーとして100μmアパーチヤーを用いて個数を基準として2〜40μmの粒子の粒度分布を測定し、2〜40μmの粒子の体積分布と個数分布を算出し、体積分布から求めた重量基準の重量平均粒径(D4:各チャンネルの中央値をチャンネルの代表値とする)を求めた。
粒子を含む懸濁液(上記トナーの粒径の測定において作製したものと同じものを使用)を平板上の撮像部検知帯に通過させ、CCDカメラで光学的に粒子画像を検知し解析する光学的検知帯の手法を用いた。この値はフロー式粒子像分析装置FPIA−1000(東亜医用電子株式会社製)により平均円形度として計測できる。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150ml中に分散剤として界面活性剤のアルキルベンゼンスフォン酸塩を0.1〜0.5ml加え、更に測定試料を0.1〜0.5g程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、分散液濃度を3000〜1万個/μlとして前記装置によりトナーの形状を測定することにより行なった。
日立製作所製FE−SEM(S−800)を用い1000倍に拡大した2μm以上のトナー粒子像を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イスを介して、例えばニコレ社製画像解析装置(LuzexIII)に導入し解析を行なった。
ラボプラストミルを用いて、トナーを溶融混練した。溶融混練条件は、130℃にて15分間行い、そのときの回転速度は50rpmとした。溶融混練物を卓上ミキサーで粉砕したものを成型機でペレット化した。
次に、本発明における粘弾性測定方法を以下に示す。HAAKE製RheoStress RS50を用いてパラレルプレートにサンプル1gを固定し周波数1Hz、温度80〜210℃、歪み0.1、昇温速度2.5℃/minで測定する。
<画像濃度>
X−RiTe938を用いて、画像部の濃度を計測した。
X−RiTe938を用いて、地肌部の濃度を計測した。
現像ローラーの表面でのトナーのフィルミングの発生有無を目視観察した。
○:発生なし、×:発生あり
定着ユニット内でのトナーの溶けだしの発生有無を目視観察した。
○:発生なし、×:発生あり
転写紙上のトナーのコールドオフセットの発生有無を目視観察した。
○:発生なし、×:発生あり
500 電子写真用感光体
501 支持体
502 光導電層
503 アモルファスシリコン系表面層
504 アモルファスシリコン系電荷注入阻止層
505 a−Si:H,Xからなる電荷発生層
506 電荷輸送層
(図3について)
1 感光体ドラム
2 現像装置
3−3 滞留現像剤
3a 磁性トナー
3b 磁性キャリア
4 現像スリーブ
5 マグネットローラ
6 ドクターブレード
7 現像剤収容ケース
7a プレドクター
8 トナーホッパー
8a トナー補給口
9 アジテータ
50 帯電ローラ
58 クリーニング装置
80 磁界形成手段
D 現像領域
S 現像剤収容部
(図2、4〜8について)
20 現像器
21 現像スリーブ
22 電源
23 現像部
24 感光体ドラム
25 感光体
26 帯電手段
27 クリーニング手段
28 現像手段
29 プロセスカートリッジ
31 定着フィルム
32 駆動ローラ
33 従動ローラ
34 加熱体
35 加圧ローラ
36 転写材
37 平面基板
38 定着ヒータ
39 定着温度センサ
41 感光体
42 帯電ローラ
43 芯金
44 導電ゴム層
45 電源
46 ブラシローラ
47 ブラシ部
Claims (19)
- トナーバインダー樹脂として変性されたポリエステル樹脂(i)を含むトナーであって、該トナーの溶融混練物の160℃での溶融粘度が70Pa・s以上、140Pa・s以下であり、体積平均粒径(Dv)が3〜7μm 、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)の比(Dv/Dn)が1.01〜1.25であり、4μm以下の粒径を有するトナー粒子が10個数%未満、及び/又は8μm以上の粒径を有するトナー粒子が2体積%未満であり、平均円形度が0.93〜0.99の母体トナーに、外添加剤が母体トナー100重量部に対して0.3〜5.0重量部の比率で添加混合されていることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
- 前記トナーの形状係数SF−1が、105〜170であることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記変性されたポリエステル樹脂(i)が、ウレア基を有する変性されたポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記外添加剤が、疎水化処理されたシリカであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
- プレポリマーを含むトナー組成物を有機溶剤に溶解/又は分散し、水系媒体中で分散する工程中に、前記変性されたポリエステル樹脂(i)を生成させて得られる請求項1〜4のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記トナーバインダー樹脂が、前記変性されたポリエステル樹脂(i)と共に、変性されていないポリエステル樹脂(LL)を含有し、(i)と(LL)の重量比[(i)/(LL)]が5/95〜80/20であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記変性されていないポリエステル樹脂(LL)のピーク分子量が1000〜20000である請求項6に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記変性されていないポリエステル樹脂(LL)の酸価が10〜30mgKOH/gであることを特徴とする請求項6又は7に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記変性されていないポリエステル樹脂(LL)のガラス転移点(Tg)が35〜55℃であることを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記母体トナーの表面に帯電制御物質を固着させたことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
- 請求項1〜10のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーを充填したことを特徴とするトナー容器。
- 請求項1〜10のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーを含有することを特徴とする現像剤。
- 請求項12に記載の現像剤を用いることを特徴とする画像形成方法。
- 請求項12に記載の現像剤を装填したことを特徴とする画像形成装置。
- 請求項14記載の画像形成装置に用いられる感光体が、アモルファスシリコン感光体が用いられることを特徴とする請求項14記載の画像形成装置。
- 前記感光体上の潜像を現像する時に、交互電界を印加することを特徴とする請求項14又は15記載の画像形成装置。
- 感光体と、帯電手段、現像手段、クリ−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−トリッジにおいて、前記現像手段は、現像剤を保持し、該現像剤は、請求項12記載の現像剤であることを特徴とするプロセスカ−トリッジ。
- 定着装置として、発熱体を具備する加熱体と、前記加熱体と接触するフィルムと、前記フィルムを介して前記加熱体と圧接する加圧部材とを有し、前記フィルムと前記加圧部材の間に未定着画像を形成させた被記録材を通過させて加熱定着する定着装置を用いることを特徴とする請求項14記載の画像形成装置。
- 帯電装置として、潜像担持体に帯電部材を接触させ、当該帯電部材に電圧を印加することによって帯電を行なう帯電装置を用いることを特徴とする請求項14記載の画像形成装置。
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