JP4212855B2 - トナー、現像剤及び画像形成方法並びに画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成に用いるトナー、該トナーを含有する現像剤、該トナーを用いる画像形成方法、及び該トナーを装填した画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に電子写真法としては、潜像担持体上に潜像を形成し、該潜像をトナーを用いて現像し、紙等の転写材上に転写した後、加熱、圧力等により定着し、複写物を得る。
近年はコンピューターの発達により、従来のレター原稿のプリント出力に加え、写真を中心としたグラフィック原稿のプリント出力が増加している。その為、電子写真方法はますます画質の向上を求められており、その手段として、従来からトナーの改良が進められている。
【０００３】
また、環境保護の観点から、上述の電子写真法では潜像担持体上に転写材上にトナーを転写した後も数重量％のトナーが残る為、クリーニング機構によりこれを回収し、再び現像部内に供給する方法がとられている。
特許第２８９６８２９号公報では、リサイクル方式において鮮鋭な画像が得られるトナーが記載されている。粒径の小さいトナーの含有率を規定することにより、現像スリーブへの固着がなく、地肌部へのカブリ、トナー飛散がないとされている。具体的には、２．００〜４．００μｍのトナーが３〜１５個数％、４．００〜５．０４μｍのトナーが８〜１９個数％である。また、トナーの粒径分布を適正にすることにより、解像力の低下が抑えられることが記載されている。
【０００４】
また特許第２８９９１９３号公報でも上記同様にリサイクル方式において鮮鋭な画像が得られるトナーが記載されている。トナーの粒径分布を適正にすることにより、現像スリーブへの固着、地肌部へのカブリ、画像濃度の低下を防止できることが記載されている。
また特許第２７６３３１８号公報では、画像濃度が高く、細線再現性、階調性に優れ、トナー消費量が少ないトナーが記載されている。具体的には、粒径が５μｍ以下のトナーが画質の向上に寄与しており、５μｍ以下のトナーが１７個数％未満では画質が低下し、６０個数％ではトナーが凝集し、解像力の低下、中抜け画像となる。
【０００５】
さらに特許第２８９６８２６号公報（特許文献２）でも、リサイクル方式において画像濃度が高く、細線再現性、階調性に優れた画像が得られるトナーが記載されている。トナーの微粉量と粗粉量を規定することで高画質が維持できるとされる。具体的には、２．００〜４．００μｍのトナーが３〜１５個数％、４．００〜５．０４μｍのトナーが８〜１９個数％である。さらに１２．７μｍ以下のトナーが１０体積％以下であることで細線再現性が良好になると記載される。
さらにまた、特許第２６９４５５８号公報にも、画像濃度が高く、細線再現性、ハイライト階調性に優れた画像が得られるトナーが記載されている。具体的には、５μｍ以下のトナーが８〜４０個数％において微小ドットの再現性が良く、画質が荒れない。１２．７〜１６．０μｍのトナーが０．１〜１５．０体積％であることでトナーの流動性が安定すると記載される。
【０００６】
また、画質を向上させる手段として、現像剤の帯電量分布は重要であり、特開平４−１１０８６１号公報（特許文献１）では、現像剤中のトナーの帯電量分布において適性な分布面積が全帯電量分布面積の７０％以上であるトナーの製造方法が記載されている。
上記に記載の粒径分布を持つトナーまたは帯電量分布を持つトナーは画質として画像濃度、細線再現性、階調性、地肌部へのカブリは改善されるが近年増加しているグラフィック原稿の画像においては検討改善の余地がある。上記公報において、特に５μｍ以下のトナーいわゆる小粒径トナーが画像上重要であると記載されているが、図３に示す通り、グラフィック原稿の画像を表現する粒状度は５μｍ以下のトナーと相関が弱いことがわかった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平４−１１０８６１号公報
【特許文献２】
特許第２８９６８２６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、レター原稿のプリント出力に加え、グラフィック原稿においても高画質が得られるトナーを提供することである。
具体的には、レター原稿の画質を表現する画像濃度、解像性、地肌部カブリを改善することに加え、グラフィック原稿の画質を表現する粒状度を改善したトナー及び現像剤を提供することである。
さらに、本発明の目的は、レター原稿の画質を表現する画像濃度、解像性、地肌部カブリを改善することに加え、グラフィック原稿の画質を表現する粒状度を改善することができる画像形成方法、画像形成装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、
（１）潜像担持体上に潜像を現像してトナー像を形成し、トナー像を潜像担持体上から転写材に転写し、転写後の潜像担持体上のトナーを現像部内に回収する画像形成装置に使用される、少なくともトナー及びキャリアを含む二成分現像剤であって、
前記トナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤及び荷電制御剤を含有し、少なくとも結着樹脂、着色剤及び荷電制御剤を含有する組成物を混練、粉砕、分級し、分級後の粒子に疎水性シリカと酸化チタンを加えミキサーで混合し、超音波篩を使用して凝集体を除去し得られたトナーであり、
前記トナーと前記キャリアを平均帯電量が−１０μＣ／ｇ以下になるよう混合した混合物中で、
１０万枚印刷後に下記条件ａ及びｂを満たし、且つ、初期及び１０万枚印刷後共に下記条件ｃ、ｄ及びｅを満たすことを特徴とする二成分現像剤。
ａ．下記式で計算される帯電量の変動度Ｈが４９以下である。
変動度Ｈ＝（帯電量分布の標準偏差／平均帯電量の絶対値）×１００
ｂ．帯電量分布における−５μＣ／ｇ以上の帯電量を持つトナーの重量％をＴ、混合物の平均帯電量の絶対値をＧとした場合に、Ｔ／Ｇが０．８以下である。
ｃ．トナーの重量平均粒径が４．０〜１２．０μｍである。
ｄ．全トナー粒子における、１２．７μｍ以上のトナー粒子の割合が１．０〜２５．０体積％である。
ｅ．全トナー粒子における、４μｍ以下のトナー粒子の割合が２０．１〜６２．５個数％である。
（２）潜像担持体上に潜像を現像してトナー像を形成し、トナー像を潜像担持体上から転写材に転写し、転写後の潜像担持体上のトナーを現像部内に回収する画像形成装置に使用される、少なくともトナー及びキャリアを含む二成分現像剤であって、
前記トナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤及び荷電制御剤を含有する組成物を混練、粉砕し、エルボージェット方式の分級機にて分級し、分級後の粒子に疎水性シリカと酸化チタンを加えミキサーで混合し、超音波篩を使用して凝集体を除去し得られたトナーであり、
該キャリアは、シリコーン樹脂でコーティングし、振動篩を使用して凝集体を除去して得られたキャリアであり、
前記トナーと前記キャリアを平均帯電量が−１０μＣ／ｇ以下になるよう混合した混合物中で、
１０万枚印刷後に下記条件ａ及びｂを満たし、且つ、初期及び１０万枚印刷後共に下記条件ｃ、ｄ及びｅを満たすことを特徴とする二成分現像剤。
ａ．下記式で計算される帯電量の変動度Ｈが４９以下である。
変動度Ｈ＝（帯電量分布の標準偏差／平均帯電量の絶対値）×１００
ｂ．帯電量分布における−５μＣ／ｇ以上の帯電量を持つトナーの重量％をＴ、混合物の平均帯電量の絶対値をＧとした場合に、Ｔ／Ｇが０．８以下である。
ｃ．トナーの重量平均粒径が４．０〜１２．０μｍである。
ｄ．全トナー粒子における、１２．７μｍ以上のトナー粒子の割合が１．０〜２５．０体積％である。
ｅ．全トナー粒子における、４μｍ以下のトナー粒子の割合が１．０〜６５．０個数％である。
（３）前記キャリアの表面がシリコーン樹脂で被覆され、被覆樹脂中にシランカップリング剤が含有されていることを特徴とする前記（１）から（２）のいずれかに記載の現像剤、
（４）潜像担持体上に潜像を現像してトナー像を形成し、トナー像を潜像担持体上から転写材に転写し、転写後の潜像担持体上をクリーニングする画像形成方法において、二成分現像剤として、前記（１）から（３）のいずれかに記載の二成分現像剤を用いることを特徴とする画像形成方法、
（５）潜像担持体上に潜像を現像してトナー像を形成し、トナー像を潜像担持体上から転写材に転写し、転写後の潜像担持体上をクリーニングしてトナーを回収し、回収したトナーを現像部内に供給する画像形成方法において、二成分現像剤として、前記（１）から（３）のいずれかに記載の二成分現像剤を用いることを特徴とする画像形成方法、
（６）前記転写材上に転写されたトナー像のトナーが、１ｃｍ２当たり０．６０〜０．７５ｍｇであることを特徴とする前記（４）又は（５）に記載の画像形成方法、
（７）前記転写材上に転写されたトナー像を、弾性を持つローラーにより加熱圧力定着されることを特徴とする前記（４）〜（６）のいずれかに記載の画像形成方法、
（８）少なくとも潜像担持体上に潜像を形成する手段、該潜像を現像してトナー像を形成する現像手段、該トナーを転写材上に転写する転写手段、及び転写後の潜像担持体をクリーニングするクリーニング手段を備えた画像形成装置において、前記（１）から（３）のいずれかに記載の二成分現像剤を装填したことを特徴とする画像形成装置、
（９）さらにクリーニングしたトナーを回収し、現像部内に供給するリサイクル手段を備えたことを特徴とする前記（８）に記載の画像形成装置、
（１０）さらに転写材上に転写されたトナー像を、弾性を持つローラにより加熱圧力定着する定着手段を備えたことを特徴とする前記（８）又は（９）に記載の画像形成装置、が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
第一に、本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤を含有し、トナーとキャリアを平均帯電量が−１０μＣ／ｇ以下に混合した混合物中で、下記式で計算される帯電量の変動度Ｈが４９以下であり、帯電量分布における−５μＣ／ｇ以上の帯電量を持つトナーの重量％をＴ、混合物の平均帯電量をＧとし、Ｔ／Ｇが０．８以下であることを特徴とする。
変動度Ｈ＝（帯電量分布の標準偏差／平均帯電量の絶対値）×１００
ここでトナーとキャリアの混合は任意の方法で行われる。例えば、ターブラーミキサー、Ｖブレンダー、ロッキングミキサー等攪拌羽根がなく混合物を入れた容器が運動するもの、またはレーディゲミキサー、ＴＳミキサー、ＵＭミキサー等攪拌羽根により混合されるもので良い。
【００１１】
トナーとキャリアの平均帯電量は特開平８−３１３４８７号公報に記載されているブローオフ装置で測定される。この平均帯電量の絶対値をＧとする。
該トナーとキャリアの混合物は上記混合手段で混合されたものでも良く、複写機またはプリンター等の現像部内の現像剤でも良い。
帯電量分布も特開平８−３１３４８７号公報に記載されているブローオフ装置で測定される。
この装置は、ブローオフセルに流入あるいは流出する帯電量を測定する手段を有し、段階的に下方からのエアーの吸引力、かつ上方からのエアーの吹き付け圧を変更することが可能である。ブロー圧が弱い時は帯電量の低いトナーのみが吹き飛ばされ、ブロー圧を大きくするに従い、より高い帯電量のトナーを吹き飛ばすことができる。よって、ブロー圧を変えることで帯電量分布を求めることができる。
【００１２】
上記式において、変動度Ｈとは、“（帯電量分布の標準偏差／平均帯電量の絶対値）×１００”であることから、帯電量分布の広がりを表している。つまり、帯電量分布が狭ければ変動度Ｈが小さくなり、帯電量分布が広ければ変動度Ｈは大きくなる。
該変動度Ｈが４９以下の場合、帯電量分布が狭くなり、これは弱帯電量、強帯電量を持つトナーが少ないことを意味する。弱帯電量を持つトナーが少ないことで潜像を忠実に再現できる。さらに強帯電量を持つトナーが少ないことで画像濃度の低下も抑制できる。その結果、画質を向上でき、粒状度１．０以下という効果が発揮される。
逆に該変動度Ｈが４９を超えると、帯電量分布が広くなるので、潜像が忠実に再現できず、画質濃度も低下し、画質が劣化する。
【００１３】
次に得られた測定結果から、−５μＣ／ｇ以上の帯電量を持つトナー量を求め、さらにトナーとキャリアの混合物もしくは現像剤中の全トナー量に対する重量％を求める。この重量％をＴとする。
本発明において、該Ｔと、混合物の平均帯電量の絶対値をＧとしたとき、Ｔ／Ｇが０．８以下であることが重要である。
【００１４】
画質の評価の１つとしての粒状度とは、「ファインイメージングとハードコピー（日本写真学会、日本画像学会編：１９９９年１月７日発行）」に記載されているとおり、画像の荒れを表現する物理量であり、均一な濃度を持つ画像について微小な開口をマイクロデンシトメータ−等で走査して、その画像濃度もしくは明度分布の標準偏差を求める。モノクロ画像の場合は、これをＤｏｏｌｅｙの定義した式で粒状度を求める。カラー画像の場合は、モノクロ画像の粒状度に青、赤、緑で測定した粒状度で重み付けを行い、粒状度を求める。
粒状度は画像の濃度もしくは明度分布の標準偏差であるから、数値が小さいことが望ましく、グラフィック原稿の画像としては１．０以下が必要である。
【００１５】
Ｔとは−５μＣ／ｇ以上の帯電量を持つトナー量であり、−５μＣ／ｇという弱帯電量を持つトナーは潜像を忠実に現像できない為、Ｔは小さいことが良い。
しかし、Ｔが大きくてもトナーとキャリアの混合物の平均帯電量の絶対値Ｇが大きい場合、粒状度は低くなる。検討の結果、Ｔ／Ｇが０．８以下であることが粒状度１．０以下を満足することがわかった。
該Ｔ／Ｇを０．８以下とするには、１２．７μｍ以上のトナー粒子を２５．０体積％以下にすることが有効である。
【００１６】
第二に、本発明のトナーは前記特定の粒径、粒径分布を有することを特徴とする。
トナーの重量平均粒径はコールター社製マルチサイザーIIｅで測定される。
トナーの重量平均粒径は４．０〜１２．０μｍである。４．０μｍ未満ではトナーの凝集が大きくなり、回収されたトナーを現像部内に供給できない。もしくは転写後に潜像担持体に残ったトナーをクリーニングできない。１２．０μｍを超えると解像性が悪くなる。
【００１７】
また１２．７μｍ以上のトナー粒子は１．０〜２５．０体積％である。２５．０体積％を超えると帯電量分布において変動度Ｈが４９を超え、粒状度が高くなり、画質が劣化する。
さらに４μｍ以下のトナーは２０．１〜６２．５個数％である。４μｍ以下のトナーの個数％は粒状度には影響しないが、６５．０％を超えるとトナーの凝集が多くなり、転写後に潜像担持体に残ったトナーをクリーニングできない。
【００１８】
次に、本発明のトナーを構成する成分について説明する。
本発明のトナーに使用される結着樹脂、着色剤は公知のもので良い。
本発明のトナーに使用される結着樹脂としては、例えば、ビニル樹脂あるいはポリエステル樹脂あるいはポリオール樹脂からなるものが使用でき、中でも、ポリエステル樹脂またはポリオール樹脂が好適に用いられる。
ビニル樹脂としては、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単重合体：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−クロロ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、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、ポリ酢酸ビニルなどがある。
【００１９】
ポリエステル樹脂としては、以下のＡ群に示したような２価のアルコールと、Ｂ群に示したような二塩基酸塩からなるものであり、さらにＣ群に示したような３価以上のアルコールあるいはカルボン酸を第三成分として加えてもよい。
Ａ群：エチレングリコール、トリ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、ネオペンチルグリコール、１，４−ブテンジオール、１，４−ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ、ポリオキシエチレン化ビスフェノールＡ、ポリオキシプロピレン（２，２）−２，２′−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシプロピレン（３，３）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシエチレン（２，０）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシプロピレン（２，０）−２，２′−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパンなど。
Ｂ群：マレイン酸、フマール酸、メサコニン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタール酸、イソフタール酸、テレフタール酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、マロン酸、リノレイン酸、またはこれらの酸無水物または低級アルコールのエステルなど。
Ｃ群：グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどの３価以上のアルコール、トリメリト酸、ピロメリト酸などの３価の以上のカルボン酸など。
【００２０】
ポリオール樹脂としては、エポキシ樹脂と２価フェノールのアルキレンオキサイド付加物、もしくはそのグリシジルエーテルとエポキシ基と反応する活性水素を分子中に１個有する化合物と、エポキシ樹脂と反応する活性水素を分子中に２個以上有する化合物を反応してなるものなどがある。
【００２１】
その他にも必要に応じて以下の樹脂を混合して使用することもできる。
エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、ブチラール樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂など。
エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡやビスフェノールＦなどのビスフェノールとエピクロロヒドリンとの重縮合物が代表的である。
【００２２】
また本発明のトナーに使用される着色剤としては、例えば、以下のものが用いられる。
黒色顔料としては、カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、アニリンブラック等のアジン系色素、金属塩アゾ色素、金属酸化物、複合金属酸化物が挙げられる。
黄色顔料としては、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキが挙げられる。
また、橙色顔料としては、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダンスレンブリリアントオレンジＧＫが挙げられる。
赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂが挙げられる。
紫色顔料としては、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキが挙げられる。
青色顔料としては、コバルトブルー、アルカリブルー、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーＢＣが挙げられる。
緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキ等がある。
これらは、１種または２種以上を使用することができる。
使用量は一般にバインダー樹脂１００重量部に対し０．１〜５０重量部である。
【００２３】
トナーに離型性を持たせるために、低分子量のポリエチレン、ポリプロピレン等の合成ワックス、カルナウワワックス、ライスワックス、ラノリン等の天然ワックス等、公知の離型剤を使用できる。
【００２４】
トナーに荷電制御剤を使用しても良い。公知のもので良く、具体的にはニグロシン及び脂肪酸金属塩等による変性物、アセチルアセトン金属錯体、モノアゾ金属錯体、ナフトエ酸等が挙げられる。
【００２５】
トナーは磁性トナーであっても良い。磁性材料は公知のもので良く、具体的にはマグネタイト、ヘマタイト等の酸化鉄が挙げられる。
さらに、トナーにシリカ微粉末、酸化チタン微粉末等の無機微粉末を外添させることで、流動性が付与される。
【００２６】
トナーの流動性が良くなることで、トナーキャリアとの摩擦帯電がすみやかに行われることになり、帯電量分布の変動度Ｈ、Ｔ／Ｇを小さくすることができ、画質を向上させることができる。
【００２７】
本発明において、キャリアは公知のもので良く、例えば、鉄粉、フェライト粉、ニッケル粉、マグネタイトの如き磁性粒子あるいはこれら磁性粒子の表面をフッ素系樹脂、ビニル系樹脂、シリコーン系樹脂等で処理したもの、あるいは磁性粒子が樹脂中に分散されている磁性粒子分散樹脂粒子等が挙げられる。これら磁性キャリアの平均粒径は３５〜７５μｍが良い。
【００２８】
また本発明において、キャリアの表面がシリコーン樹脂で被覆され、被覆樹脂中にシランカッツプリング剤が含有されていることが望ましい。シリコーン樹脂は表面エネルギーが低いため現像剤中のトナースペントが抑制できる。特に置換基がメチル基である縮合反応型シリコーン樹脂が良い。この樹脂の場合、構造が緻密になり、トナースペントがさらに抑制できる。トナースペントが抑制されることによりトナーとの摩擦帯電が速やかに行われることで、帯電量分布の変動度Ｈ、Ｔ／Ｇを小さくすることができ、画質を向上させることができる。
さらに、樹脂被覆中にシランカップリング剤を含有することで、キャリアコア材と樹脂との接着性が良くなり、長期間の現像において、樹脂被覆層の脱離がなく画像が長期間維持できる。
【００２９】
本発明において、トナーの製造方法は公知の方法で良い。
また本発明の画像形成方法は、本発明のトナーを使用する以外は画像形成方法は公知のもので良い。
さらに本発明の画像形成装置は、少なくとも潜像担持体上に潜像を形成する手段、該潜像を現像してトナー像を形成する現像手段、該トナー像を転写材上に転写する転写手段を備えた画像形成装置、またさらに転写後の潜像担持体をクリーニングするクリーニング手段を備えた画像形成装置、或いは例えば、特開平７−０５６４２９号公報の図１に記載されているような、さらにクリーニングしたトナーを回収し、現像部内に供給するリサイクル手段を備えた画像形成装置等に、本発明のトナーを装填したものである画像形成装置で良い。
【００３０】
転写材上に転写されたトナーは１ｃｍ２当たり０．６０〜０．７５ｍｇであることが良い。０．６０ｍｇ未満では転写されるトナー量が少ない為、画像濃度もしくは明度の偏差が大きくなる為粒状度が高くなる。また、０．７５ｍｇを超えると転写されるトナー量が過剰になり非画像部へのトナーの飛散が発生し、粒状度が高くなる。
【００３１】
さらに、転写材上に転写されたトナーが弾性を持つローラーにより加熱圧力定着されることで粒状度が低くなる。近年の複写機もしくはプリンターは潜像担持体上の潜像をドットで形成しており、ドット上にトナーを現像している。現像されたトナーは紙等の転写材に転写され、定着装置で定着される。定着手段として弾性を持つローラーを使用することで、ドット上のトナーを押し潰すことがない為、ドット形状の歪み、潰れがなくドット形状に応じた定着ができ、その結果、粒状度が小さくなる。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
【００３３】
実施例１
ポリエステル樹脂１００．０重量部、カルナウバワックス４．５重量部、カーボンブラック１０．０重量部、アゾクロム錯体１．０重量部をスーパーミキサーで混合し、二本ロールで溶融混錬し、気流式粉砕機で粉砕し、日鉄鉱業製エルボージェット分級機で微粉と粗粉を分級除去した。さらに分級したトナー母体粒子に疎水性シリカ０．８重量部、酸化チタン０．４重量部を加え、ヘンシェルミキサーで混合し、超音波篩を用いて凝集体を除去して、重量平均粒径９．８μｍのトナーを得た。
【００３４】
また、シリコーン樹脂溶液１０．０重量部、カーボンブラック０．７重量部をホモミキサーで分散し、コーティング溶液とし、回転円盤による遠心転動と空気流による浮遊流動により流動層を形成した流動床式塗布装置を用いて、マグネタイト芯材６０．０重量部の表面にコーティング溶液をスプレーコーティングした。コーティング後電気炉で樹脂硬化処理を行った後、振動篩で凝集体を除去してキャリアＡを得た。
【００３５】
さらに、トナーとキャリアをターブラーミキサーで混合して、トナー濃度２．５％の現像剤を得た。
この現像剤をリコー製ＭＦ５５７０改造機で１０万枚の画像試験を行った。この時、転写材は普通紙を用い、普通紙上のトナーは１ｃｍ２当たり０．６３〜０．６８ｍｇに制御し、弾性ローラーとしてＳｉ含浸ゴムローラーにより加熱圧力定着させた。ゴムローラーの厚みは０．３ｍｍとし、ゴムローラーの表面に３０μｍのテフロン（Ｒ）層を設けた。さらに、転写後の潜像担持体上をクリーニングしてトナーを回収し、回収したトナーを現像部内に供給させた。
【００３６】
実施例２
実施例１において、エルボージェット分級機の分級条件を変更し、重量平均粒径８．６μｍのトナーを得た。さらに実施例１と同様のキャリアＡを用い、トナー濃度２．５％の現像剤を得た。この現像剤を実施例１と同様に画像試験を行った。
【００３７】
実施例３
実施例１において、エルボージェット分級機の分級条件を変更し、重量平均粒径９．４μｍのトナーを得た。さらに実施例１と同様のキャリアＡを用い、トナー濃度２．５％の現像剤を得た。この現像剤を実施例１と同様に画像試験を行った。
【００３８】
実施例４
実施例１において、エルボージェット分級機の分級条件を変更し、重量平均粒径８．７μｍのトナーを得た。さらに実施例１と同様のキャリアＡを用い、トナー濃度２．５％の現像剤を得た。この現像剤を実施例１と同様に画像試験を行った。
【００３９】
実施例５
実施例１において、エルボージェット分級機の分級条件を変更し、重量平均粒径７．９μｍのトナーを得た。さらに実施例１と同様のキャリアＡを用い、トナー濃度２．５％の現像剤を得た。この現像剤を実施例１と同様に画像試験を行った。
【００４０】
実施例６
実施例１のキャリアにおいて、さらにアミノシランカップリング剤を０．１重量部を加えコーティング溶液とし、他は変えることなくキャリアＢを得た。実施例１と同様のトナーと該キャリアＢを混合し、トナー濃度２．５％の現像剤を得た。この現像剤を実施例１と同様に画像試験を行った。
【００４１】
実施例７
実施例１において、転写後の潜像担持体上をクリーニングして回収したトナーは現像部内に供給させず、他は変えることなく実施例１と同様に画像試験を行った。
【００４２】
比較例１
実施例１において、エルボージェット分級機の分級条件を変更し、重量平均粒径１１．１μｍのトナーを得た。さらに実施例１と同様のキャリアＡを用い、トナー濃度２．５％の現像剤を得た。この現像剤を実施例１と同様に画像試験を行った。
【００４３】
比較例２
比較例１において、普通紙上のトナーを１ｃｍ２当たり０．５７〜０．５９ｍｇに制御し、他は変えることなく、比較例１と同様に画像試験を行った。
【００４４】
比較例３
比較例１において、非弾性ローラーとしてテフロン（Ｒ）ローラーにより加熱圧力定着させた。テフロン（Ｒ）ローラーの厚みは１７μｍとし、他は変えることなく、比較例１と同様に画像試験を行った。
【００４５】
比較例４
比較例１において、普通紙上のトナーを１ｃｍ２当たり０．７５ｍｇを超えるように制御し、他は変えることなく、比較例１と同様に画像試験を行った。
【００４６】
実施例及び比較例のトナーの粒径分布を表１に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
以下に画像試験方法及び評価基準を示す。
（１）カブリは、非画像部のトナーによる汚れを観察する。汚れがない良好な場合を○、汚れはあるが使用上問題ない場合を△、使用上問題がある場合を×と判定した。
（２）解像性は、白紙紙上の１ｍｍ幅に等間隔の黒色細線を引いた原稿を複写し、１ｍｍ幅に何本引いたものまで各線が識別できるかを確認した。
（３）画像濃度は、マクベス濃度計で複写画像の黒ベタ部の反射濃度を測定した。
（４）粒状度は、スキャナＨＥＩＤＥＬＢＥＲＧ Ｎｅｘｓｃａｎ Ｆ４１００で画像濃度を測定し、Ｄｏｏｌｅｙの定義式に従い計算を行った。
実施例及び比較例のトナーについて、１００枚後、及び１０万枚後の、トナー粒径分布及び上記（１）〜（４）の画像試験結果を表２に示す。
【００４９】
【表２】
【００５０】
実施例１〜５において、請求項１記載のトナーを用いた場合では粒状度が１．０以下となり、比較例１において、変動度が４９を超えることで粒状度は１．０を超えた。さらに１００枚後と１０万枚後の変動度Ｈの変化量が、実施例に比べて小さく複写を続けても画質が向上されない。同様にＴ／Ｇも実施例に比べて変化量が小さく、複写を続けても画質が向上されない。
実施例６において、請求項４のキャリアを使用した現像剤で粒状度は低くなった。
比較例２において、転写材上に転写されたトナーが１ｃｍ２当たり０．６０ｍｇ未満の為、粒状度は高くなり、画像濃度も低くなった。
比較例３において、非弾性ローラーを使用すると粒状度が高くなった。
【００５１】
図１に変動度Ｈと粒状度の関係を示す。
図１から、変動度Ｈが４９以下で粒状度が１．０以下となることがわかる。
図２にＴ／Ｇと粒状度の関係を示す。
図２からＴ／Ｇが０．８以下で粒状度が１．０以下となることがわかる。
【００５２】
【発明の効果】
請求項１及び２のトナーは、変動度Ｈが４９以下、Ｔ／Ｇが０．８以下である為、弱帯電量を持つトナーが少ないことでグラフィック原稿の画像において濃度または明度の偏差が小さいことで画質を向上できる。さらに、トナーの重量平均粒経が４．０〜１２．０μｍ、１２．７μｍ以上のトナ−粒子が１．０〜２５．０％体積％、４μｍ以下のトナー粒子が２０．１〜６２．５個数％であることで、解像性、潜像担持体のクリーニングが良好となる。
請求項６の画像形成方法は、転写材上に転写されたトナーが１ｃｍ２当たり０．６０〜０．７５ｍｇであることでグラフィック原稿の画像において濃度または明度の偏差が小さく、非画像部へのトナーの飛散がなく、画質が向上できる。
請求項７の画像形成方法は、弾性を持つローラーにより加熱圧力定着されることで、潜像担持体上のドット上のトナー形状を維持しながら定着できることから画質が向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トナーの帯電量の変動度Ｈと粒状度の関係を示す図である。
【図２】Ｔ／Ｑと粒状度との関係を示す図である。
【図３】トナーの５μｍ以下の個数％と粒状度との関係を示す図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成に用いるトナー、該トナーを含有する現像剤、該トナーを用いる画像形成方法、及び該トナーを装填した画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に電子写真法としては、潜像担持体上に潜像を形成し、該潜像をトナーを用いて現像し、紙等の転写材上に転写した後、加熱、圧力等により定着し、複写物を得る。
近年はコンピューターの発達により、従来のレター原稿のプリント出力に加え、写真を中心としたグラフィック原稿のプリント出力が増加している。その為、電子写真方法はますます画質の向上を求められており、その手段として、従来からトナーの改良が進められている。
【０００３】
また、環境保護の観点から、上述の電子写真法では潜像担持体上に転写材上にトナーを転写した後も数重量％のトナーが残る為、クリーニング機構によりこれを回収し、再び現像部内に供給する方法がとられている。
特許第２８９６８２９号公報では、リサイクル方式において鮮鋭な画像が得られるトナーが記載されている。粒径の小さいトナーの含有率を規定することにより、現像スリーブへの固着がなく、地肌部へのカブリ、トナー飛散がないとされている。具体的には、２．００〜４．００μｍのトナーが３〜１５個数％、４．００〜５．０４μｍのトナーが８〜１９個数％である。また、トナーの粒径分布を適正にすることにより、解像力の低下が抑えられることが記載されている。
【０００４】
また特許第２８９９１９３号公報でも上記同様にリサイクル方式において鮮鋭な画像が得られるトナーが記載されている。トナーの粒径分布を適正にすることにより、現像スリーブへの固着、地肌部へのカブリ、画像濃度の低下を防止できることが記載されている。
また特許第２７６３３１８号公報では、画像濃度が高く、細線再現性、階調性に優れ、トナー消費量が少ないトナーが記載されている。具体的には、粒径が５μｍ以下のトナーが画質の向上に寄与しており、５μｍ以下のトナーが１７個数％未満では画質が低下し、６０個数％ではトナーが凝集し、解像力の低下、中抜け画像となる。
【０００５】
さらに特許第２８９６８２６号公報（特許文献２）でも、リサイクル方式において画像濃度が高く、細線再現性、階調性に優れた画像が得られるトナーが記載されている。トナーの微粉量と粗粉量を規定することで高画質が維持できるとされる。具体的には、２．００〜４．００μｍのトナーが３〜１５個数％、４．００〜５．０４μｍのトナーが８〜１９個数％である。さらに１２．７μｍ以下のトナーが１０体積％以下であることで細線再現性が良好になると記載される。
さらにまた、特許第２６９４５５８号公報にも、画像濃度が高く、細線再現性、ハイライト階調性に優れた画像が得られるトナーが記載されている。具体的には、５μｍ以下のトナーが８〜４０個数％において微小ドットの再現性が良く、画質が荒れない。１２．７〜１６．０μｍのトナーが０．１〜１５．０体積％であることでトナーの流動性が安定すると記載される。
【０００６】
また、画質を向上させる手段として、現像剤の帯電量分布は重要であり、特開平４−１１０８６１号公報（特許文献１）では、現像剤中のトナーの帯電量分布において適性な分布面積が全帯電量分布面積の７０％以上であるトナーの製造方法が記載されている。
上記に記載の粒径分布を持つトナーまたは帯電量分布を持つトナーは画質として画像濃度、細線再現性、階調性、地肌部へのカブリは改善されるが近年増加しているグラフィック原稿の画像においては検討改善の余地がある。上記公報において、特に５μｍ以下のトナーいわゆる小粒径トナーが画像上重要であると記載されているが、図３に示す通り、グラフィック原稿の画像を表現する粒状度は５μｍ以下のトナーと相関が弱いことがわかった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平４−１１０８６１号公報
【特許文献２】
特許第２８９６８２６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、レター原稿のプリント出力に加え、グラフィック原稿においても高画質が得られるトナーを提供することである。
具体的には、レター原稿の画質を表現する画像濃度、解像性、地肌部カブリを改善することに加え、グラフィック原稿の画質を表現する粒状度を改善したトナー及び現像剤を提供することである。
さらに、本発明の目的は、レター原稿の画質を表現する画像濃度、解像性、地肌部カブリを改善することに加え、グラフィック原稿の画質を表現する粒状度を改善することができる画像形成方法、画像形成装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、
（１）潜像担持体上に潜像を現像してトナー像を形成し、トナー像を潜像担持体上から転写材に転写し、転写後の潜像担持体上のトナーを現像部内に回収する画像形成装置に使用される、少なくともトナー及びキャリアを含む二成分現像剤であって、
前記トナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤及び荷電制御剤を含有し、少なくとも結着樹脂、着色剤及び荷電制御剤を含有する組成物を混練、粉砕、分級し、分級後の粒子に疎水性シリカと酸化チタンを加えミキサーで混合し、超音波篩を使用して凝集体を除去し得られたトナーであり、
前記トナーと前記キャリアを平均帯電量が−１０μＣ／ｇ以下になるよう混合した混合物中で、
１０万枚印刷後に下記条件ａ及びｂを満たし、且つ、初期及び１０万枚印刷後共に下記条件ｃ、ｄ及びｅを満たすことを特徴とする二成分現像剤。
ａ．下記式で計算される帯電量の変動度Ｈが４９以下である。
変動度Ｈ＝（帯電量分布の標準偏差／平均帯電量の絶対値）×１００
ｂ．帯電量分布における−５μＣ／ｇ以上の帯電量を持つトナーの重量％をＴ、混合物の平均帯電量の絶対値をＧとした場合に、Ｔ／Ｇが０．８以下である。
ｃ．トナーの重量平均粒径が４．０〜１２．０μｍである。
ｄ．全トナー粒子における、１２．７μｍ以上のトナー粒子の割合が１．０〜２５．０体積％である。
ｅ．全トナー粒子における、４μｍ以下のトナー粒子の割合が２０．１〜６２．５個数％である。
（２）潜像担持体上に潜像を現像してトナー像を形成し、トナー像を潜像担持体上から転写材に転写し、転写後の潜像担持体上のトナーを現像部内に回収する画像形成装置に使用される、少なくともトナー及びキャリアを含む二成分現像剤であって、
前記トナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤及び荷電制御剤を含有する組成物を混練、粉砕し、エルボージェット方式の分級機にて分級し、分級後の粒子に疎水性シリカと酸化チタンを加えミキサーで混合し、超音波篩を使用して凝集体を除去し得られたトナーであり、
該キャリアは、シリコーン樹脂でコーティングし、振動篩を使用して凝集体を除去して得られたキャリアであり、
前記トナーと前記キャリアを平均帯電量が−１０μＣ／ｇ以下になるよう混合した混合物中で、
１０万枚印刷後に下記条件ａ及びｂを満たし、且つ、初期及び１０万枚印刷後共に下記条件ｃ、ｄ及びｅを満たすことを特徴とする二成分現像剤。
ａ．下記式で計算される帯電量の変動度Ｈが４９以下である。
変動度Ｈ＝（帯電量分布の標準偏差／平均帯電量の絶対値）×１００
ｂ．帯電量分布における−５μＣ／ｇ以上の帯電量を持つトナーの重量％をＴ、混合物の平均帯電量の絶対値をＧとした場合に、Ｔ／Ｇが０．８以下である。
ｃ．トナーの重量平均粒径が４．０〜１２．０μｍである。
ｄ．全トナー粒子における、１２．７μｍ以上のトナー粒子の割合が１．０〜２５．０体積％である。
ｅ．全トナー粒子における、４μｍ以下のトナー粒子の割合が１．０〜６５．０個数％である。
（３）前記キャリアの表面がシリコーン樹脂で被覆され、被覆樹脂中にシランカップリング剤が含有されていることを特徴とする前記（１）から（２）のいずれかに記載の現像剤、
（４）潜像担持体上に潜像を現像してトナー像を形成し、トナー像を潜像担持体上から転写材に転写し、転写後の潜像担持体上をクリーニングする画像形成方法において、二成分現像剤として、前記（１）から（３）のいずれかに記載の二成分現像剤を用いることを特徴とする画像形成方法、
（５）潜像担持体上に潜像を現像してトナー像を形成し、トナー像を潜像担持体上から転写材に転写し、転写後の潜像担持体上をクリーニングしてトナーを回収し、回収したトナーを現像部内に供給する画像形成方法において、二成分現像剤として、前記（１）から（３）のいずれかに記載の二成分現像剤を用いることを特徴とする画像形成方法、
（６）前記転写材上に転写されたトナー像のトナーが、１ｃｍ２当たり０．６０〜０．７５ｍｇであることを特徴とする前記（４）又は（５）に記載の画像形成方法、
（７）前記転写材上に転写されたトナー像を、弾性を持つローラーにより加熱圧力定着されることを特徴とする前記（４）〜（６）のいずれかに記載の画像形成方法、
（８）少なくとも潜像担持体上に潜像を形成する手段、該潜像を現像してトナー像を形成する現像手段、該トナーを転写材上に転写する転写手段、及び転写後の潜像担持体をクリーニングするクリーニング手段を備えた画像形成装置において、前記（１）から（３）のいずれかに記載の二成分現像剤を装填したことを特徴とする画像形成装置、
（９）さらにクリーニングしたトナーを回収し、現像部内に供給するリサイクル手段を備えたことを特徴とする前記（８）に記載の画像形成装置、
（１０）さらに転写材上に転写されたトナー像を、弾性を持つローラにより加熱圧力定着する定着手段を備えたことを特徴とする前記（８）又は（９）に記載の画像形成装置、が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
第一に、本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤を含有し、トナーとキャリアを平均帯電量が−１０μＣ／ｇ以下に混合した混合物中で、下記式で計算される帯電量の変動度Ｈが４９以下であり、帯電量分布における−５μＣ／ｇ以上の帯電量を持つトナーの重量％をＴ、混合物の平均帯電量をＧとし、Ｔ／Ｇが０．８以下であることを特徴とする。
変動度Ｈ＝（帯電量分布の標準偏差／平均帯電量の絶対値）×１００
ここでトナーとキャリアの混合は任意の方法で行われる。例えば、ターブラーミキサー、Ｖブレンダー、ロッキングミキサー等攪拌羽根がなく混合物を入れた容器が運動するもの、またはレーディゲミキサー、ＴＳミキサー、ＵＭミキサー等攪拌羽根により混合されるもので良い。
【００１１】
トナーとキャリアの平均帯電量は特開平８−３１３４８７号公報に記載されているブローオフ装置で測定される。この平均帯電量の絶対値をＧとする。
該トナーとキャリアの混合物は上記混合手段で混合されたものでも良く、複写機またはプリンター等の現像部内の現像剤でも良い。
帯電量分布も特開平８−３１３４８７号公報に記載されているブローオフ装置で測定される。
この装置は、ブローオフセルに流入あるいは流出する帯電量を測定する手段を有し、段階的に下方からのエアーの吸引力、かつ上方からのエアーの吹き付け圧を変更することが可能である。ブロー圧が弱い時は帯電量の低いトナーのみが吹き飛ばされ、ブロー圧を大きくするに従い、より高い帯電量のトナーを吹き飛ばすことができる。よって、ブロー圧を変えることで帯電量分布を求めることができる。
【００１２】
上記式において、変動度Ｈとは、“（帯電量分布の標準偏差／平均帯電量の絶対値）×１００”であることから、帯電量分布の広がりを表している。つまり、帯電量分布が狭ければ変動度Ｈが小さくなり、帯電量分布が広ければ変動度Ｈは大きくなる。
該変動度Ｈが４９以下の場合、帯電量分布が狭くなり、これは弱帯電量、強帯電量を持つトナーが少ないことを意味する。弱帯電量を持つトナーが少ないことで潜像を忠実に再現できる。さらに強帯電量を持つトナーが少ないことで画像濃度の低下も抑制できる。その結果、画質を向上でき、粒状度１．０以下という効果が発揮される。
逆に該変動度Ｈが４９を超えると、帯電量分布が広くなるので、潜像が忠実に再現できず、画質濃度も低下し、画質が劣化する。
【００１３】
次に得られた測定結果から、−５μＣ／ｇ以上の帯電量を持つトナー量を求め、さらにトナーとキャリアの混合物もしくは現像剤中の全トナー量に対する重量％を求める。この重量％をＴとする。
本発明において、該Ｔと、混合物の平均帯電量の絶対値をＧとしたとき、Ｔ／Ｇが０．８以下であることが重要である。
【００１４】
画質の評価の１つとしての粒状度とは、「ファインイメージングとハードコピー（日本写真学会、日本画像学会編：１９９９年１月７日発行）」に記載されているとおり、画像の荒れを表現する物理量であり、均一な濃度を持つ画像について微小な開口をマイクロデンシトメータ−等で走査して、その画像濃度もしくは明度分布の標準偏差を求める。モノクロ画像の場合は、これをＤｏｏｌｅｙの定義した式で粒状度を求める。カラー画像の場合は、モノクロ画像の粒状度に青、赤、緑で測定した粒状度で重み付けを行い、粒状度を求める。
粒状度は画像の濃度もしくは明度分布の標準偏差であるから、数値が小さいことが望ましく、グラフィック原稿の画像としては１．０以下が必要である。
【００１５】
Ｔとは−５μＣ／ｇ以上の帯電量を持つトナー量であり、−５μＣ／ｇという弱帯電量を持つトナーは潜像を忠実に現像できない為、Ｔは小さいことが良い。
しかし、Ｔが大きくてもトナーとキャリアの混合物の平均帯電量の絶対値Ｇが大きい場合、粒状度は低くなる。検討の結果、Ｔ／Ｇが０．８以下であることが粒状度１．０以下を満足することがわかった。
該Ｔ／Ｇを０．８以下とするには、１２．７μｍ以上のトナー粒子を２５．０体積％以下にすることが有効である。
【００１６】
第二に、本発明のトナーは前記特定の粒径、粒径分布を有することを特徴とする。
トナーの重量平均粒径はコールター社製マルチサイザーIIｅで測定される。
トナーの重量平均粒径は４．０〜１２．０μｍである。４．０μｍ未満ではトナーの凝集が大きくなり、回収されたトナーを現像部内に供給できない。もしくは転写後に潜像担持体に残ったトナーをクリーニングできない。１２．０μｍを超えると解像性が悪くなる。
【００１７】
また１２．７μｍ以上のトナー粒子は１．０〜２５．０体積％である。２５．０体積％を超えると帯電量分布において変動度Ｈが４９を超え、粒状度が高くなり、画質が劣化する。
さらに４μｍ以下のトナーは２０．１〜６２．５個数％である。４μｍ以下のトナーの個数％は粒状度には影響しないが、６５．０％を超えるとトナーの凝集が多くなり、転写後に潜像担持体に残ったトナーをクリーニングできない。
【００１８】
次に、本発明のトナーを構成する成分について説明する。
本発明のトナーに使用される結着樹脂、着色剤は公知のもので良い。
本発明のトナーに使用される結着樹脂としては、例えば、ビニル樹脂あるいはポリエステル樹脂あるいはポリオール樹脂からなるものが使用でき、中でも、ポリエステル樹脂またはポリオール樹脂が好適に用いられる。
ビニル樹脂としては、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単重合体：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−クロロ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、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、ポリ酢酸ビニルなどがある。
【００１９】
ポリエステル樹脂としては、以下のＡ群に示したような２価のアルコールと、Ｂ群に示したような二塩基酸塩からなるものであり、さらにＣ群に示したような３価以上のアルコールあるいはカルボン酸を第三成分として加えてもよい。
Ａ群：エチレングリコール、トリ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、ネオペンチルグリコール、１，４−ブテンジオール、１，４−ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ、ポリオキシエチレン化ビスフェノールＡ、ポリオキシプロピレン（２，２）−２，２′−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシプロピレン（３，３）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシエチレン（２，０）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシプロピレン（２，０）−２，２′−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパンなど。
Ｂ群：マレイン酸、フマール酸、メサコニン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタール酸、イソフタール酸、テレフタール酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、マロン酸、リノレイン酸、またはこれらの酸無水物または低級アルコールのエステルなど。
Ｃ群：グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどの３価以上のアルコール、トリメリト酸、ピロメリト酸などの３価の以上のカルボン酸など。
【００２０】
ポリオール樹脂としては、エポキシ樹脂と２価フェノールのアルキレンオキサイド付加物、もしくはそのグリシジルエーテルとエポキシ基と反応する活性水素を分子中に１個有する化合物と、エポキシ樹脂と反応する活性水素を分子中に２個以上有する化合物を反応してなるものなどがある。
【００２１】
その他にも必要に応じて以下の樹脂を混合して使用することもできる。
エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、ブチラール樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂など。
エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡやビスフェノールＦなどのビスフェノールとエピクロロヒドリンとの重縮合物が代表的である。
【００２２】
また本発明のトナーに使用される着色剤としては、例えば、以下のものが用いられる。
黒色顔料としては、カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、アニリンブラック等のアジン系色素、金属塩アゾ色素、金属酸化物、複合金属酸化物が挙げられる。
黄色顔料としては、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキが挙げられる。
また、橙色顔料としては、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダンスレンブリリアントオレンジＧＫが挙げられる。
赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂが挙げられる。
紫色顔料としては、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキが挙げられる。
青色顔料としては、コバルトブルー、アルカリブルー、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーＢＣが挙げられる。
緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキ等がある。
これらは、１種または２種以上を使用することができる。
使用量は一般にバインダー樹脂１００重量部に対し０．１〜５０重量部である。
【００２３】
トナーに離型性を持たせるために、低分子量のポリエチレン、ポリプロピレン等の合成ワックス、カルナウワワックス、ライスワックス、ラノリン等の天然ワックス等、公知の離型剤を使用できる。
【００２４】
トナーに荷電制御剤を使用しても良い。公知のもので良く、具体的にはニグロシン及び脂肪酸金属塩等による変性物、アセチルアセトン金属錯体、モノアゾ金属錯体、ナフトエ酸等が挙げられる。
【００２５】
トナーは磁性トナーであっても良い。磁性材料は公知のもので良く、具体的にはマグネタイト、ヘマタイト等の酸化鉄が挙げられる。
さらに、トナーにシリカ微粉末、酸化チタン微粉末等の無機微粉末を外添させることで、流動性が付与される。
【００２６】
トナーの流動性が良くなることで、トナーキャリアとの摩擦帯電がすみやかに行われることになり、帯電量分布の変動度Ｈ、Ｔ／Ｇを小さくすることができ、画質を向上させることができる。
【００２７】
本発明において、キャリアは公知のもので良く、例えば、鉄粉、フェライト粉、ニッケル粉、マグネタイトの如き磁性粒子あるいはこれら磁性粒子の表面をフッ素系樹脂、ビニル系樹脂、シリコーン系樹脂等で処理したもの、あるいは磁性粒子が樹脂中に分散されている磁性粒子分散樹脂粒子等が挙げられる。これら磁性キャリアの平均粒径は３５〜７５μｍが良い。
【００２８】
また本発明において、キャリアの表面がシリコーン樹脂で被覆され、被覆樹脂中にシランカッツプリング剤が含有されていることが望ましい。シリコーン樹脂は表面エネルギーが低いため現像剤中のトナースペントが抑制できる。特に置換基がメチル基である縮合反応型シリコーン樹脂が良い。この樹脂の場合、構造が緻密になり、トナースペントがさらに抑制できる。トナースペントが抑制されることによりトナーとの摩擦帯電が速やかに行われることで、帯電量分布の変動度Ｈ、Ｔ／Ｇを小さくすることができ、画質を向上させることができる。
さらに、樹脂被覆中にシランカップリング剤を含有することで、キャリアコア材と樹脂との接着性が良くなり、長期間の現像において、樹脂被覆層の脱離がなく画像が長期間維持できる。
【００２９】
本発明において、トナーの製造方法は公知の方法で良い。
また本発明の画像形成方法は、本発明のトナーを使用する以外は画像形成方法は公知のもので良い。
さらに本発明の画像形成装置は、少なくとも潜像担持体上に潜像を形成する手段、該潜像を現像してトナー像を形成する現像手段、該トナー像を転写材上に転写する転写手段を備えた画像形成装置、またさらに転写後の潜像担持体をクリーニングするクリーニング手段を備えた画像形成装置、或いは例えば、特開平７−０５６４２９号公報の図１に記載されているような、さらにクリーニングしたトナーを回収し、現像部内に供給するリサイクル手段を備えた画像形成装置等に、本発明のトナーを装填したものである画像形成装置で良い。
【００３０】
転写材上に転写されたトナーは１ｃｍ２当たり０．６０〜０．７５ｍｇであることが良い。０．６０ｍｇ未満では転写されるトナー量が少ない為、画像濃度もしくは明度の偏差が大きくなる為粒状度が高くなる。また、０．７５ｍｇを超えると転写されるトナー量が過剰になり非画像部へのトナーの飛散が発生し、粒状度が高くなる。
【００３１】
さらに、転写材上に転写されたトナーが弾性を持つローラーにより加熱圧力定着されることで粒状度が低くなる。近年の複写機もしくはプリンターは潜像担持体上の潜像をドットで形成しており、ドット上にトナーを現像している。現像されたトナーは紙等の転写材に転写され、定着装置で定着される。定着手段として弾性を持つローラーを使用することで、ドット上のトナーを押し潰すことがない為、ドット形状の歪み、潰れがなくドット形状に応じた定着ができ、その結果、粒状度が小さくなる。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
【００３３】
実施例１
ポリエステル樹脂１００．０重量部、カルナウバワックス４．５重量部、カーボンブラック１０．０重量部、アゾクロム錯体１．０重量部をスーパーミキサーで混合し、二本ロールで溶融混錬し、気流式粉砕機で粉砕し、日鉄鉱業製エルボージェット分級機で微粉と粗粉を分級除去した。さらに分級したトナー母体粒子に疎水性シリカ０．８重量部、酸化チタン０．４重量部を加え、ヘンシェルミキサーで混合し、超音波篩を用いて凝集体を除去して、重量平均粒径９．８μｍのトナーを得た。
【００３４】
また、シリコーン樹脂溶液１０．０重量部、カーボンブラック０．７重量部をホモミキサーで分散し、コーティング溶液とし、回転円盤による遠心転動と空気流による浮遊流動により流動層を形成した流動床式塗布装置を用いて、マグネタイト芯材６０．０重量部の表面にコーティング溶液をスプレーコーティングした。コーティング後電気炉で樹脂硬化処理を行った後、振動篩で凝集体を除去してキャリアＡを得た。
【００３５】
さらに、トナーとキャリアをターブラーミキサーで混合して、トナー濃度２．５％の現像剤を得た。
この現像剤をリコー製ＭＦ５５７０改造機で１０万枚の画像試験を行った。この時、転写材は普通紙を用い、普通紙上のトナーは１ｃｍ２当たり０．６３〜０．６８ｍｇに制御し、弾性ローラーとしてＳｉ含浸ゴムローラーにより加熱圧力定着させた。ゴムローラーの厚みは０．３ｍｍとし、ゴムローラーの表面に３０μｍのテフロン（Ｒ）層を設けた。さらに、転写後の潜像担持体上をクリーニングしてトナーを回収し、回収したトナーを現像部内に供給させた。
【００３６】
実施例２
実施例１において、エルボージェット分級機の分級条件を変更し、重量平均粒径８．６μｍのトナーを得た。さらに実施例１と同様のキャリアＡを用い、トナー濃度２．５％の現像剤を得た。この現像剤を実施例１と同様に画像試験を行った。
【００３７】
実施例３
実施例１において、エルボージェット分級機の分級条件を変更し、重量平均粒径９．４μｍのトナーを得た。さらに実施例１と同様のキャリアＡを用い、トナー濃度２．５％の現像剤を得た。この現像剤を実施例１と同様に画像試験を行った。
【００３８】
実施例４
実施例１において、エルボージェット分級機の分級条件を変更し、重量平均粒径８．７μｍのトナーを得た。さらに実施例１と同様のキャリアＡを用い、トナー濃度２．５％の現像剤を得た。この現像剤を実施例１と同様に画像試験を行った。
【００３９】
実施例５
実施例１において、エルボージェット分級機の分級条件を変更し、重量平均粒径７．９μｍのトナーを得た。さらに実施例１と同様のキャリアＡを用い、トナー濃度２．５％の現像剤を得た。この現像剤を実施例１と同様に画像試験を行った。
【００４０】
実施例６
実施例１のキャリアにおいて、さらにアミノシランカップリング剤を０．１重量部を加えコーティング溶液とし、他は変えることなくキャリアＢを得た。実施例１と同様のトナーと該キャリアＢを混合し、トナー濃度２．５％の現像剤を得た。この現像剤を実施例１と同様に画像試験を行った。
【００４１】
実施例７
実施例１において、転写後の潜像担持体上をクリーニングして回収したトナーは現像部内に供給させず、他は変えることなく実施例１と同様に画像試験を行った。
【００４２】
比較例１
実施例１において、エルボージェット分級機の分級条件を変更し、重量平均粒径１１．１μｍのトナーを得た。さらに実施例１と同様のキャリアＡを用い、トナー濃度２．５％の現像剤を得た。この現像剤を実施例１と同様に画像試験を行った。
【００４３】
比較例２
比較例１において、普通紙上のトナーを１ｃｍ２当たり０．５７〜０．５９ｍｇに制御し、他は変えることなく、比較例１と同様に画像試験を行った。
【００４４】
比較例３
比較例１において、非弾性ローラーとしてテフロン（Ｒ）ローラーにより加熱圧力定着させた。テフロン（Ｒ）ローラーの厚みは１７μｍとし、他は変えることなく、比較例１と同様に画像試験を行った。
【００４５】
比較例４
比較例１において、普通紙上のトナーを１ｃｍ２当たり０．７５ｍｇを超えるように制御し、他は変えることなく、比較例１と同様に画像試験を行った。
【００４６】
実施例及び比較例のトナーの粒径分布を表１に示す。
【００４７】
【表１】
以下に画像試験方法及び評価基準を示す。
（１）カブリは、非画像部のトナーによる汚れを観察する。汚れがない良好な場合を○、汚れはあるが使用上問題ない場合を△、使用上問題がある場合を×と判定した。
（２）解像性は、白紙紙上の１ｍｍ幅に等間隔の黒色細線を引いた原稿を複写し、１ｍｍ幅に何本引いたものまで各線が識別できるかを確認した。
（３）画像濃度は、マクベス濃度計で複写画像の黒ベタ部の反射濃度を測定した。
（４）粒状度は、スキャナＨＥＩＤＥＬＢＥＲＧ Ｎｅｘｓｃａｎ Ｆ４１００で画像濃度を測定し、Ｄｏｏｌｅｙの定義式に従い計算を行った。
実施例及び比較例のトナーについて、１００枚後、及び１０万枚後の、トナー粒径分布及び上記（１）〜（４）の画像試験結果を表２に示す。
【００４９】
【表２】
実施例１〜５において、請求項１記載のトナーを用いた場合では粒状度が１．０以下となり、比較例１において、変動度が４９を超えることで粒状度は１．０を超えた。さらに１００枚後と１０万枚後の変動度Ｈの変化量が、実施例に比べて小さく複写を続けても画質が向上されない。同様にＴ／Ｇも実施例に比べて変化量が小さく、複写を続けても画質が向上されない。
実施例６において、請求項４のキャリアを使用した現像剤で粒状度は低くなった。
比較例２において、転写材上に転写されたトナーが１ｃｍ２当たり０．６０ｍｇ未満の為、粒状度は高くなり、画像濃度も低くなった。
比較例３において、非弾性ローラーを使用すると粒状度が高くなった。
【００５１】
図１に変動度Ｈと粒状度の関係を示す。
図１から、変動度Ｈが４９以下で粒状度が１．０以下となることがわかる。
図２にＴ／Ｇと粒状度の関係を示す。
図２からＴ／Ｇが０．８以下で粒状度が１．０以下となることがわかる。
【００５２】
【発明の効果】
請求項１及び２のトナーは、変動度Ｈが４９以下、Ｔ／Ｇが０．８以下である為、弱帯電量を持つトナーが少ないことでグラフィック原稿の画像において濃度または明度の偏差が小さいことで画質を向上できる。さらに、トナーの重量平均粒経が４．０〜１２．０μｍ、１２．７μｍ以上のトナ−粒子が１．０〜２５．０％体積％、４μｍ以下のトナー粒子が２０．１〜６２．５個数％であることで、解像性、潜像担持体のクリーニングが良好となる。
請求項６の画像形成方法は、転写材上に転写されたトナーが１ｃｍ２当たり０．６０〜０．７５ｍｇであることでグラフィック原稿の画像において濃度または明度の偏差が小さく、非画像部へのトナーの飛散がなく、画質が向上できる。
請求項７の画像形成方法は、弾性を持つローラーにより加熱圧力定着されることで、潜像担持体上のドット上のトナー形状を維持しながら定着できることから画質が向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トナーの帯電量の変動度Ｈと粒状度の関係を示す図である。
【図２】Ｔ／Ｑと粒状度との関係を示す図である。
【図３】トナーの５μｍ以下の個数％と粒状度との関係を示す図である。
Claims (10)
- 潜像担持体上に潜像を現像してトナー像を形成し、トナー像を潜像担持体上から転写材に転写し、転写後の潜像担持体上のトナーを現像部内に回収する画像形成装置に使用される、少なくともトナー及びキャリアを含む二成分現像剤であって、
前記トナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤及び荷電制御剤を含有し、少なくとも結着樹脂、着色剤及び荷電制御剤を含有する組成物を混練、粉砕、分級し、分級後の粒子に疎水性シリカと酸化チタンを加えミキサーで混合し、超音波篩を使用して凝集体を除去し得られたトナーであり、
前記トナーと前記キャリアを平均帯電量が−１０μＣ／ｇ以下になるよう混合した混合物中で、
１０万枚印刷後に下記条件ａ及びｂを満たし、且つ、初期及び１０万枚印刷後共に下記条件ｃ、ｄ及びｅを満たすことを特徴とする二成分現像剤。
ａ．下記式で計算される帯電量の変動度Ｈが４９以下である。
変動度Ｈ＝（帯電量分布の標準偏差／平均帯電量の絶対値）×１００
ｂ．帯電量分布における−５μＣ／ｇ以上の帯電量を持つトナーの重量％をＴ、混合物の平均帯電量の絶対値をＧとした場合に、Ｔ／Ｇが０．８以下である。
ｃ．トナーの重量平均粒径が４．０〜１２．０μｍである。
ｄ．全トナー粒子における、１２．７μｍ以上のトナー粒子の割合が１．０〜２５．０体積％である。
ｅ．全トナー粒子における、４μｍ以下のトナー粒子の割合が２０．１〜６２．５個数％である。 - 潜像担持体上に潜像を現像してトナー像を形成し、トナー像を潜像担持体上から転写材に転写し、転写後の潜像担持体上のトナーを現像部内に回収する画像形成装置に使用される、少なくともトナー及びキャリアを含む二成分現像剤であって、
前記トナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤及び荷電制御剤を含有する組成物を混練、粉砕し、エルボージェット方式の分級機にて分級し、分級後の粒子に疎水性シリカと酸化チタンを加えミキサーで混合し、超音波篩を使用して凝集体を除去し得られたトナーであり、
該キャリアは、シリコーン樹脂でコーティングし、振動篩を使用して凝集体を除去して得られたキャリアであり、
前記トナーと前記キャリアを平均帯電量が−１０μＣ／ｇ以下になるよう混合した混合物中で、
１０万枚印刷後に下記条件ａ及びｂを満たし、且つ、初期及び１０万枚印刷後共に下記条件ｃ、ｄ及びｅを満たすことを特徴とする二成分現像剤。
ａ．下記式で計算される帯電量の変動度Ｈが４９以下である。
変動度Ｈ＝（帯電量分布の標準偏差／平均帯電量の絶対値）×１００
ｂ．帯電量分布における−５μＣ／ｇ以上の帯電量を持つトナーの重量％をＴ、混合物の平均帯電量の絶対値をＧとした場合に、Ｔ／Ｇが０．８以下である。
ｃ．トナーの重量平均粒径が４．０〜１２．０μｍである。
ｄ．全トナー粒子における、１２．７μｍ以上のトナー粒子の割合が１．０〜２５．０体積％である。
ｅ．全トナー粒子における、４μｍ以下のトナー粒子の割合が１．０〜６５．０個数％である。 - 前記キャリアの表面がシリコーン樹脂で被覆され、被覆樹脂中にシランカップリング剤が含有されていることを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載の二成分現像剤。
- 潜像担持体上に潜像を現像してトナー像を形成し、トナー像を潜像担持体上から転写材 に転写し、転写後の潜像担持体上をクリーニングする画像形成方法において、二成分現像剤として、請求項１から３のいずれかに記載の二成分現像剤を用いることを特徴とする画像形成方法。
- 潜像担持体上に潜像を現像してトナー像を形成し、トナー像を潜像担持体上から転写材に転写し、転写後の潜像担持体上をクリーニングしてトナーを回収し、回収したトナーを現像部内に供給する画像形成方法において、二成分現像剤として、請求項１から３のいずれかに記載の二成分現像剤を用いることを特徴とする画像形成方法。
- 前記転写材上に転写されたトナー像のトナーが、１ｃｍ ２ 当たり０．６０〜０．７５ｍｇであることを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成方法。
- 前記転写材上に転写されたトナー像を、弾性を持つローラーにより加熱圧力定着されることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の画像形成方法。
- 少なくとも潜像担持体上に潜像を形成する手段、該潜像を現像してトナー像を形成する現像手段、該トナーを転写材上に転写する転写手段、及び転写後の潜像担持体をクリーニングするクリーニング手段を備えた画像形成装置において、請求項１から３のいずれかに記載の二成分現像剤を装填したことを特徴とする画像形成装置。
- さらにクリーニングしたトナーを回収し、現像部内に供給するリサイクル手段を備えたことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
- さらに転写材上に転写されたトナー像を、弾性を持つローラにより加熱圧力定着する定着手段を備えたことを特徴とする請求項８又は９に記載の画像形成装置。
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