JP4335055B2 - 画像形成方法 - Google Patents
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Description
このような画像形成方法に用いられる電子写真感光体としては、セレン、酸化亜鉛、硫化カドミウム等の無機感光体が主流であった時代から、現在では、地球環境への汚染が少ない材料を選択できること、製造コストが安いこと、露光光源の選択自由性が高いことなどの理由から、無機感光体よりも有利な有機感光体(OPC)が広く利用されるようになっている。
しかし、有機感光体は、機械的強度が弱いために繰り返し使用を重ねる毎に感光層が摩耗して、要求特性である帯電能や感度が充分に得られなくなってしまうことが従来より問題となっていた。
また、有機感光体は、コピープロセスの繰り返し、主には帯電工程におけるコロナ放電時に発生するオゾンやNOxなどが最表面に付着して画像ボケを起こしたり、微粉体であるトナーや記録媒体が紙である場合の紙粉などが、感光体表面に付着するフィルミング現象によって、感光体表面が低抵抗になって画像濃度が低くなるという問題もあった。
したがって、長期に繰り返し使用して、有機感光体の最表面が少しずつ何らかの手段により研磨されても、効率的に付着物を除去し初期の感光体特性を保ち続けることができる技術が望まれている。
また、表面保護層に高硬度の微粉末を分散させた有機感光体に、研磨材として機能する微粒子を添加してなる現像剤を用いる技術が提案されているが、表面保護層に微粉末を分散させると、クリーニング部材と感光体表面の接触効率が低下して、転写残トナーのクリーニング性が低下する現象が確認された(例えば、特許文献2参照)。
さらに、電荷移動物質とポリカーボネートの重量比が規定された有機感光体に、添加剤の添加量が規定されたトナーを用いて、耐摩耗性と耐フィルミング性の両立をねらった技術が提案されているが、近年の急速な高耐久化の要望に対しては満足できるものではなく、感光体の耐摩耗性という点から問題が残るものである(例えば、特許文献3参照)。
該無機微粒子の有効添加量が、前記式(1)に基づいて算出される値として0.8〜3.0%の範囲にすると、繰り返し使用において適度に感光体表面に付着した付着物を除去しつつ、感光体自体は削れにくいために長期に渡って高信頼の画像品質が得られることが明らかとなった。
すなわち、トナーが球形であればあるほど、無機微粒子の添加量を少なくし、不定形であればあるほど、添加量を多めに調整して、有効無機微粒子量を上記規定範囲にすることによって無機微粒子が研磨剤として適度に機能する。
無機微粒子量が0.8%未満の場合には、経時で増えていく付着物を除去しきれずに、これが蓄積されることによって画像濃度が低下したり画像ボケが発生し、また3.0%を越える場合には、現像手段内で無機微粒子の遊離が起こり、遊離した無機微粒子そのものが感光体にフィルミングし、好ましくない。
形状係数SF−2は、トナー形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式(2)で表わされ、トナーを2次元平面に投影してできる図形の周長PERIを測定し、この周長PERIで形成される円の面積と図形面積AREA比を意味するものである。
従って、SF−2の値が100の場合が真球でありトナー表面に凹凸が存在しなくなることを表わし、SF−2の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
SF−2が110未満の場合には、トナー表面が滑らかなために無機微粒子が転がりやすく、無機微粒子の遊離によるフィルミングが発生する。また、遊離によって凝集した添加剤により、キャリアとの適切な摩擦帯電がされなくなり、地汚れなどの異常画像が多くなる傾向がある。
一方、SF−2が140を越えると、トナーの凸部が多くなるため、これが感光体に移行しやすくなり、フィルミングが加速する傾向が出てくる。
図3は、形状係数SF−1を説明するためにトナーの形状を模式的に表わした図である。
この形状係数SF−1は、トナーを2次元平面に投影してできる形状の最大長MXLNGを円の直径とした場合の面積と図形面積AREAの比を表わしている。
形状係数SF−1が140未満では、真球に近いために無機微粒子がトナーから遊離しやすくなり、フィルミングが発生する。SF−1が175を越えると、トナーの流動性が悪いため、画像濃度が低下する。
磁気ブラシの硬さは、上記現像主磁極の磁力とキャリアの飽和磁化とによって決まり、現像主磁極の磁力が70(T)となる磁気ブラシの硬さが好ましい。
さらに、このような条件を、本発明に用いる前記感光体と組み合わせることによって感光体自身はそれほど削れることがなく、本来の電気特性を長期に渡って保ち続けることが可能となった。つまり、経時で堆積するフィルミング物のみを研磨することが可能となった。
ここで、磁束密度が50mTよりも小さい場合には、充分に強固な磁気ブラシが形成にくくなり、磁気ブラシの穂の高さにバラツキが生じて、均一な現像が行なえない場合が出てくる。
この現像主磁極中心に対応する現像剤担持体の表面の磁束密度の上限としては、実用上150mT程度であることが好ましい。
一方、磁性キャリアの飽和磁化が120emu/gよりも大きいと、磁気ブラシが硬くなりすぎ、締った状態となり、階調性や中間調の再現が悪くなる傾向がある。
測定試料を、約1.0g秤量し内径7mmφ、高さ10mmのセルにつめ、前記装置にセットする。
測定は、印加磁場を徐々に加え最大3,000エルステッドまで変化させ、次いで、印加磁場を減少せしめ、最終的に記録紙上に試料のヒステリシスカーブを得て、飽和磁化、残留磁化、保磁力を求める。
また、磁束密度を測定する装置としては、ADS社製ガウスメータ(HGM−8300)や、ADS社製A1型アキシャルプローブなどがある。
現像剤担持体(42)は、固定磁石(41)とその周囲に回転可能な現像スリーブ(43)とからなる。
現像磁石(P1)と、現像スリーブ(43)上に現像剤を汲み上げるための磁石(P4)と、汲み上げられた現像剤を現像領域まで搬送する磁石(P6)と、現像後の領域で現像剤を搬送する磁極(P2),(P3)がN極をなし、汲み上げられた現像剤を搬送する磁石(P5)がS極をなしている。本発明の主磁極とは(P1)のことを指す。
ここで添加量が1.0wt%未満場合には摩耗性を充分発揮せず、また5.0wt%より多いと、無機微粒子によって画質低下や、無機微粒子そのものの影響によるフィルミング等が発生する傾向があって好ましくない。
これらの無機微粒子の中でも、シリカ、酸化チタンあるいはアルミナを用いると、適度な摩耗性のある帯電安定性の優れたトナーとして機能させることができ、特に好ましい。
疎水化処理剤として、例えば、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、エポキシ・ポリエーテル変性シリコーンオイル、フェノール変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、アクリル、メタクリル変性シリコーンオイル、αメチルスチレン変性シリコーンオイル等のシリコーンオイルや、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤などが好ましい表面処理剤として挙げられるが、特に限定されない。
ここで、無機微粒子の粒径が10nm未満の場合には、添加剤の凝集が起こりやすくなり、遊離によるフィルミングが発生する傾向がある。また、経時の使用により添加剤がトナーに埋没しやすくなるため、トナーの帯電性が劣り、地汚れが発生する。
また、無機微粒子の粒径が100nmより大きい場合には、相対的に表面積が小さくなるので、トナーとの付着性が悪くなり、遊離しやすくなる傾向がある。
22μmより小さいキャリア粒子が15%を越えてしまうと、現像剤の流動度が適切な範囲を越えて大きくなってしまい、円滑な摩擦帯電性を損ねてしまい地汚れが発生する傾向があり、また、88μmより大きいキャリア粒子が5%より多いと、磁気ブラシが粗となり不揃いなものとなるため、細線再現性が低下し高画質が得られなくなる傾向がある。
さらに、必要に応じて、支持体と感光層との間に下引き層を設けることもできる。
下引き層形成用塗布液を構成する溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチルセルソルブ、酢酸エチル、酢酸メチル、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、リグロイン等の非ハロゲン系溶媒が望ましい。
またこれらの下引き層は添加剤等を加えることも可能であり、膜厚は0.5〜10μmが適当である。
中間層形成用塗布液の分散法としては、分散溶媒の存在下に前述の顔料粗粉末をボールミル、振動ミル、円盤振動ミル、アトライター、サンドミル、ビーズミル、ペイントシェーカー、ジェットミル、超音波分散法など、顔料に圧縮、せん断、摩砕、摩擦、延伸、衝撃、振動などの機械的エネルギーを与える粉砕手段による微粒化処理を行なう方法が挙げられる。
また、塗布液の塗工法としては、浸漬塗工法、スプレーコート、ビートコート、ノズルコート、スピナーコート、リングコート等の方法を用いることができる。また架橋したN−アルコキシメチル化ポリアミドまたはN−アルコキシメチル化ポリアミドとメラミン樹脂との架橋体で構成される第2中間層中間層を設ける場合も、前述に挙げた方法が良好に使用される。
感光層は、前述のように、電荷発生層と電荷輸送層とで構成される積層型が、感度、耐久性において優れた特性を示すために、好ましく使用される。
この電荷発生層は、添加剤等を加えたものとすることも可能であり、膜厚は0.01〜5μm程度が適当であり、好ましくは0.1〜2μmである。
電荷発生材料として、異なる粒径の2種類以上のものを電荷発生層に含有させることがさらに好ましい。
また、電荷発生層に含有される電荷発生材料の平均粒径は0.01μm以上、1.0μm以下が適当であり、さらに、下引き層を設ける場合には、電荷輸送材料の染み込みを防止するため、下引き層に含有される金属酸化物の平均粒径より小さいことが好ましい。
中でも、ポリビニルブチラールに代表わされるポリビニルアセタールが良好に使用される。
結着樹脂の量は、電荷発生物質100重量部に対し0〜500重量部、好ましくは10〜300重量部が適当である。
これらの結着樹脂は、単独または2種以上の混合物として用いることができる。
塗布液の塗工法としては、浸漬塗工法、スプレーコート、ビートコート、ノズルコート、スピナーコート、リングコート等の方法を用いることができる。
また、電荷発生層表面の表面エネルギーを下げて純水に対する接触角を大きくするためシリコーンオイル等を添加することが好ましい。
電荷輸送層は、電荷輸送物質と結着樹脂を少なくとも含有し、必要により可塑剤、レベリング剤、酸化防止剤等が添加されてなるものである。
これらの構成材料を、非ハロゲン系溶媒、好ましくはテトラヒドロフランやジオキソラン、ジオキサン等の環状エーテルやトルエン、キシレン等の芳香族系炭化水素、及びそれらの誘導体に溶解ないし分散し、これを電荷発生層上に塗布、乾燥することによって形成することができる。
電子輸送物質としては、例えばクロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロキサントン、2,4,8−トリニトロチオキサントン、2,6,8−トリニトロ−4H−インデノ〔1,2−b〕チオフェン−4−オン、1,3,7−トリニトロジベンゾチオフェン−5,5−ジオキサイド、ベンゾキノン誘導体等の電子受容性物質が挙げられる。
一方、正孔輸送物質としては、ポリ−N−ビニルカルバゾールおよびその誘導体、ポリ−γ−カルバゾリルエチルグルタメートおよびその誘導体、ピレン−ホルムアルデヒド縮合物およびその誘導体、ポリビニルピレン、ポリビニルフェナントレン、ポリシラン、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、モノアリールアミン誘導体、ジアリールアミン誘導体、トリアリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、α−フェニルスチルベン誘導体、ベンジジン誘導体、ジアリールメタン誘導体、トリアリールメタン誘導体、9−スチリルアントラセン誘導体、ピラゾリン誘導体、ジビニルベンゼン誘導体、ヒドラゾン誘導体、インデン誘導体、ブタジェン誘導体、ピレン誘導体等、ビススチルベン誘導体、エナミン誘導体等その他公知の材料が挙げられる。
これらの電荷輸送物質は、単独、または2種以上混合して用いることができる。
また、電荷輸送層の膜厚は5〜100μm程度とすることが好ましい。
この高分子電荷輸送物質を構成材料とする電荷輸送層は、耐摩耗性に優れたものとなる。耐摩耗性を向上させることは、繰り返し使用における感光体にかかる電界強度の上昇を低減し、本発明の効果をより一層顕著にするものである。
式中、R1,R2,R3はそれぞれ独立して置換もしくは無置換のアルキル基又はハロゲン原子、R4は水素原子又は置換もしくは無置換のアルキル基、R5,R6は置換もしくは無置換のアリール基、o,p,qはそれぞれ独立して0〜4の整数、k,jは組成を表わし、0.1≦k≦1、0≦j≦0.9、nは繰り返し単位数を表わし5〜5000の整数である。
Xは脂肪族の2価基、環状脂肪族の2価基、または下記構造式(1)−1で表わされる2価基を表わす。
式中、R101,R102は各々独立して置換もしくは無置換のアルキル基、アリール基またはハロゲン原子を表わす。l、mは0〜4の整数、Yは単結合、炭素原子数1〜12の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキレン基、−O−,−S−,−SO−,−SO2−,−CO−,−CO−O−Z−O−CO−(式中、Zは脂肪族の2価基を表わす)または、下記構造式(1)−2で表わされるものである。
(式中、aは1〜20の整数、bは1〜2000の整数、R103、R104は置換または無置換のアルキル基又はアリール基を表わす。)を表わす。ここで、R101とR102,R103とR104は、それぞれ同一でも異なってもよい。
式中、R13,R14は置換もしくは無置換のアリール基、Ar10,Ar11,Ar12は同一又は異なるアリレン基、X1,X2は置換もしくは無置換のエチレン基、又は置換もしくは無置換のビニレン基を表わす。X,k,jおよびnは、構造式(1)の場合と同じである。
式中、R15,R16,R17,R18は置換もしくは無置換のアリール基、Ar13,Ar14,Ar15,Ar16は同一又は異なるアリレン基、Y1,Y2,Y3は単結合、置換もしくは無置換のアルキレン基、置換もしくは無置換のシクロアルキレン基、置換もしくは無置換のアルキレンエーテル基、酸素原子、硫黄原子、ビニレン基を表わし同一であっても異なってもよい。X,k,jおよびnは、構造式(1)の場合と同じである。
式中、R19,R20は水素原子、置換もしくは無置換のアリール基を表わし、R19とR20は環を形成していてもよい。Ar17,Ar18,Ar19は同一又は異なるアリレン基を表わす。X,k,jおよびnは、構造式(1)の場合と同じである。
式中、R22,R23,R24,R25は置換もしくは無置換のアリール基、Ar24,Ar25,Ar26,Ar27,Ar28は同一又は異なるアリレン基を表わす。X,k,jおよびnは、構造式(1)の場合と同じである。
さらに、その他の電子供与性基を有する重合体としては、公知単量体の共重合体や、ブロック重合体、グラフト重合体、スターポリマーや、また、例えば特開平3−109406号公報、特開2000−206723号公報、特開2001−34001号公報等に記載されているような電子供与性基を有する架橋重合体などを用いることも可能である。
可塑剤としては、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレートなど一般の樹脂の可塑剤として使用されているものがそのまま使用でき、その使用量は、結着樹脂に対して0〜30重量%程度が適当である。
また、レベリング剤としては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイルなどのシリコーンオイル類や、側鎖にパーフルオロアルキル基を有するポリマーあるいは、オリゴマーが使用され、その使用量は結着樹脂に対して、0〜1重量%が適当である。
本発明における表面保護層とは、少なくとも電荷輸送成分、架橋樹脂成分およびフッ素系界面活性剤を含有してなるものであり、電荷輸送性と感光体表面の低表面エネルギー持続性を担う感光体の表面側に設けられた電荷輸送層の一部を意味する。
フッ素樹脂配合電荷輸送層は、従来型の電荷輸送層に匹敵する高い電荷移動度を示す特徴を有し、これは保護層と区別される。
また、感光体最表面保護層は、積層型感光体における電荷輸送層を2層以上に機能分離した表面層として用いられる。すなわち、この層は上述の電荷輸送層との積層で用いられ、単独で用いられることがないために、電荷輸送層の単一層と区別される。
耐久性に対して感光体表面の低表面エネルギーを確保するためには、少なくとも1μm以上、好ましくは2μm以上の感光体最表面層を積層することが好ましい。
他方、感光体の表面保護層の膜厚を厚くしていくと、残留電位が蓄積して表面保護層内に空間電荷が形成されることとなって、出力画像の画像濃度が薄くなるか、あるいはポジ残像などの異常画像を出力してしまうことになる。
そこで感光体の表面保護層内の空間電荷の形成が実質的に出力画像に影響しない程度に膜厚を設定する必要がある。
すなわち、感光体が用いられる電子写真プロセスの露光工程から現像工程迄の時間(簡単のため、露光−現像時間;Tedと記す。)について、この時間近傍の時間変化に対する電子写真感光体の露光部電位(VL)の変化量(dVL/dt)の絶対値が、0.7V/msecを越えるケースでプリントすると、異常画像が生じることが多い。
そこで、この変化量が0.7V/msec未満となるような感光体の表面保護層の膜厚に設定する必要がある。
これを満足する具体的な保護層膜厚としては、大抵2μm〜10μmとなる。
このうち、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノンは、クロロベンゼンやジクロロメタン、トルエンおよびキシレンと比較して環境負荷の程度が低いため好ましい。
電荷輸送層と感光体の最表面保護層に含有する電荷輸送物質が異なる場合、各層に含有する電荷輸送物質のイオン化ポテンシャル差は小さい方が好ましい。具体的には0.10eV以下であることが望ましい。
同様に、感光体の最表面保護層に2種以上の電荷輸送物質を用いる場合、これらのイオン化ポテンシャル差が0.10eV以下となる材料を選択することが好ましい。
また、高速応答性が要求される場合、感光体の最表面保護層の電荷移動度を高くすることが有利で更に、低電界領域における電荷移動度も充分に高くすることが好ましい。具体的な条件としては、先に記載した条件であることが望ましい。
例えば、特開平07−068398号公報の段落[0017]に記載される(1)フルオロアルキル基を有する(メタ)アクリレートを含む共重合体として、例えば特開昭60−221410号公報および特開昭60−228588号公報に記載のフッ素を含まないビニル型モノマーと含フッ素ビニル型モノマーとからなるブロック共重合体、(2)フッ素系グラフトポリマーとして、例えば特開昭60−187921号公報に記載のポリメチルメタクリレートを側鎖にもつメタクリレートマクロモノマーとフルオロアルキル基を有する(メタ)アクリレートを共重合した櫛型グラフトポリマーが挙げられる。
これらのフッ素系樹脂は、塗料添加剤として市販されており、例えば、含フッ素ランダム共重合体としては旭硝子株式会社から樹脂表面改質剤SC−101、SC−105として市販されている。
含フッ素ブロック共重合体として、フッ化アルキル基含有重合体セグメントとアクリル系重合体セグメントからなるブロック共重合体として日本油脂株式会社から市販されているモディパーFシリーズ(例えば、F100、F110、F200、F210、F2020)がある。
フッ素系グラフトポリマーとしては、東亜合成株式会社よりアロンGF−150、GF−300、RESEDA GF−2000の名前で市販されており、有用である。
これらの界面活性剤は、単独で用いても良く、架橋樹脂成分として用いても良い。特に、本発明ではメタクリル酸エステルとアクリル酸フッ化アルキルとの共重合体が有効である。
低分子化合物の使用量は、樹脂成分100重量部に対して0.1〜50重量部が好ましく、特に、0.1〜20重量部がより好ましく、また、レベリング剤の使用量は、樹脂成分100重量部に対して0.001〜5重量部程度が適当である。
また、感光体最表面層の形成方法として、浸漬法、スプレー塗工法、リングコート法、ロールコータ法、グラビア塗工法、ノズルコート法、スクリーン印刷法等が採用される。特にスプレー塗工法とリングコート法は生産上、品質の安定性を確保し易い方法であり好適である。
本発明におけるトナー粒子を製造するには、粉砕法、重合法等の公知の方法が適用でき、該トナーに添加される無機微粒子量が、本発明の条件の0.8〜3.0%の範囲に入りさえすれば、特に限定されない。
ただし、重合法で製造されたトナーは、表面形状の凹凸性が少なくてクリーニング不良をもたすことがあるが、本発明においては、この重合トナーが、ばらつきの少ない粒径分布を有し、本発明の狙いである帯電性の安定化等のために効果的である理由で、好ましく用いられる。
従って、本発明に使用される重合トナーについて、その詳細を記載する。
先ず、重合トナーを製造するのに用いられるポリエステル樹脂について説明する。
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。
例えば、ポリエステル末端をエステル結合以外のもので反応させたもの、具体的には末端に酸基、水酸基と反応するイソシアネート基などの官能基を導入し、活性水素化合物とさらに反応させ末端を変性したり伸長反応させたものが包含される。
さらに、活性水素基が複数存在する化合物であればポリエステル末端同士を結合させたものも包含される(ウレア変性ポリエステル、ウレタン変性ポリエステルなど)。
また、ポリエステル主鎖中に二重結合などの反応性基を導入し、そこからラジカル重合を起こして側鎖に炭素−炭素結合のグラフト成分を導入したり二重結合同士を橋かけしたものも含まれる(スチレン変性、アクリル変性ポリエステルなど)。
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包含される(シリコーン変性ポリエステルなど)。
以下に、それぞれについて具体的に説明する。
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時間反応を行ない、酢酸エチルを蒸留によって除去して、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)が得られる。
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)と反応させたものなどが挙げられる。
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。
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。
ポリオール(1)とポリカルボン酸(2)の比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、通常2/1〜1/1、好ましくは1.5/1〜1/1、さらに好ましくは1.3/1〜1.02/1である。
ポリイソシアネート(3)の比率は、イソシアネート基[NCO]と、水酸基を有するポリエステルの水酸基[OH]の当量比[NCO]/[OH]として、通常5/1〜1/1、好ましくは4/1〜1.2/1、さらに好ましくは2.5/1〜1.5/1である。[NCO]/[OH]が5を超えると低温定着性が悪化する。
[NCO]のモル比が1未満では、変性ポリエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
0.5重量%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。また、40重量%を超えると低温定着性が悪化する。
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。
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。
[NCO]/[NHx]が2を超えたり1/2未満では、ウレア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。
変性ポリエステル樹脂(i)の重量平均分子量は、通常1万以上、好ましくは2万〜1000万、さらに好ましくは3万〜100万である。1万未満では耐ホットオフセット性が悪化する。
変性ポリエステル樹脂(i)の数平均分子量は、後述の変性されていないポリエステル樹脂(LL)を用いる場合は特に限定されるものではなく、前記重量平均分子量とするのに得やすい数平均分子量でよい。
変性ポリエステル樹脂(i)単独の場合は、数平均分子量は、通常20000以下、好ましくは1000〜10000、さらに好ましくは2000〜8000である。20000を超えると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悪化する。
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)を併用することによって、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、好ましいものについては(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が好ましく、5/95〜30/70がより好ましく、5/95〜25/75が一層好ましく、7/93〜20/80が特に好ましい。
(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。
1000未満では耐熱保存性が悪化し、10000を超えると低温定着性が悪化する。
(LL)の水酸基価は5mgKOH/g以上であることが好ましく、10〜120mgKOH/gであることがより好ましく、さらに、20〜80mgKOH/gであることが特に好ましい。5mgKOH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。
また(LL)の酸価は、好ましくは10〜30mgKOH/gである。酸価を持たせることによって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。
また、トナーの結着樹脂の粘性としては、測定周波数20Hzにおいて1000ポイズとなる温度(Tη)が、通常180℃以下、好ましくは90〜160℃である。180℃を超えると低温定着性が悪化する傾向がある。
すなわち、低温定着性と耐ホットオフセット性の両立の観点から、TG’はTηより高いことが好ましい。言い換えるとTG’とTηの差(TG’−Tη)は0℃以上が好ましい。さらに好ましくは10℃以上であり、特に好ましくは20℃以上である。差の上限は特に限定されない。
また、耐熱保存性と低温定着性の両立の観点から、TηとTgの差は0〜100℃が好ましい。さらに好ましくは10〜90℃であり、特に好ましくは20〜80℃である。
次に、本発明に用いられるトナーの構成材料である着色剤について説明する。
本発明のトナーの着色剤としては公知の染料及び顔料を使用することができる。
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、アンスラセンイエロー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、リトポン及びそれらの混合物等を挙げることができる。
トナー中の着色剤の含有量は、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またはマスターバッチとともに混練される結着樹脂としては、先にあげた変性、ある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。
この際、着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いることができる。 また、いわゆるフラッシング法と呼ばれる着色剤の水を含んだ水性ペーストを、樹脂と有機溶剤とともに混合混練し、着色剤を樹脂側に移行させ、水分と有機溶剤成分を除去する方法も、着色剤のウエットケーキをそのまま用いることができるため乾燥する必要がなく、好ましく用いられる。
混合混練するには、3本ロールミル等の高せん断分散装置が好ましく用いられる。
また、本発明に用いられるトナーには、離型剤としてワックスを含有させることもできる。
本発明者等の検討結果によると、トナー中におけるワックスの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し、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と、良好な定着離型性が得られることが判明した。
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、現像装置内部で長期攪拌を受けると、ワックスがトナー表面から外れやすくなって、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、この離型剤の分散状態については、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。
これらカルボニル基含有ワックスのうち、特に好ましいものは、ポリアルカン酸エステルである。
また、ワックスの溶融粘度は、融点より20℃高い温度での測定値として、5〜1000cpsが好ましく、さらに好ましくは10〜100cpsである。1000cpsを超えるワックスは、耐ホットオフセット性、低温定着性への向上効果に乏しい。
また、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。
また、本発明に用いられるトナーには、必要に応じて帯電制御剤(帯電制御物質とも言う)を含有させることもできる。
特に帯電制御物質をトナーの表面に固着させることによって、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と、トナー表面における帯電制御物質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。
具体的には、ニグロシン系染料のボントロン03、第四級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、第四級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、第四級アンモニウム塩のコピーチャージNEG VP2036、コピーチャージNX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。
10重量部を越える場合には、トナーの帯電性が大きすぎ、主帯電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招くことがある。
これらの帯電制御剤、離型剤はマスターバッチ、樹脂とともに溶融混練することもできるし、もちろん有機溶剤に溶解、分散する際に加えても良い。
また、本発明に用いられるトナーには、感光体や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去するために、クリーニング性向上剤を含有させることができる。
該クリーニング性向上剤としては、例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸など脂肪酸金属塩、例えばポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子などのソープフリー乳化重合などによって製造された樹脂微粒子などを挙げることかできる。
樹脂微粒子は比較的粒度分布が狭く、体積平均粒径が0.01〜1μmのものが好ましい。
このようなものとしては、例えば、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。樹脂微粒子としては、上記の樹脂を2種以上併用したものであっても差し支えない。
これらのうち好ましいのは、微細球状樹脂粒子の水性分散体が得られやすい点から、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂及びそれらを併用した樹脂からなるものが好ましい。
樹脂微粒子の平均粒径は、5〜2000nm、好ましくは20〜300nmである。
次に、本発明に用いられる乾式トナーの製造方法を、以下に挙げるが、勿論これらに限定されるものではない。
変性ポリエステル樹脂(i)を含む結着樹脂、帯電制御剤および顔料などのトナーを構成する材料を機械的に混合する。この混合工程は、回転させる羽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。
この混合工程が終了したら、次に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、結着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なうことが重要である。具体的には、溶融混練温度は、結着樹脂の軟化点を参考に行なうことが一般的であり、軟化点より低く過ぎると切断が激しく、高温過ぎると分散が進まない。
以上の溶融混練工程が終了したら、得られた混練物を粉砕する。
この粉砕工程においては、まず粗粉砕し、次いで微粉砕することが好ましい。この際ジェット気流中で衝突板に衝突させて粉砕したり、機械的に回転するローターとステーターの狭いギャップで粉砕する方式が好ましく用いられる。
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て、所定の粒径例えば平均粒径が5〜20μmのトナーが製造される。
この無機微粒子の混合には、一般の粉体の混合機が用いられるが、ジャケット等が装備された内部の温度を調節できるものであることが好ましい。トナーに添加された無機微粒子(外添剤とも言う)に与える負荷の履歴を変えるには、途中または漸次外添剤を加えていけばよい。無論、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。初めに強い負荷を、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。
水系媒体中で、変性ポリエステル樹脂(i)やプレポリマー(A)からなる分散体を安定して形成させる方法としては、水系媒体中に変性ポリエステル樹脂(i)やプレポリマー(A)からなるトナー原料の組成物を加えて、せん断力により分散させる方法などが挙げられる。
プレポリマー(A)と他のトナー組成物(以下トナー原料と呼ぶ)である着色剤、着色剤マスターバッチ、離型剤、荷電制御剤、変性されていないポリエステル樹脂(LL)などは、水系媒体中で分散体を形成させる際に混合してもよいが、あらかじめトナー原料を混合した後、水系媒体中にその混合物を加えて分散させたほうがより好ましい。
また、本発明においては、着色剤、離型剤、帯電制御剤などの他のトナー原料は、必ずしも、水系媒体中で粒子を形成させるときに混合しておく必要はなく、粒子を形成せしめた後、添加してもよい。たとえば、着色剤を含まない粒子を形成させた後、公知の染着の方法で着色剤を添加することもできる。
これは、分散時に油滴の表面に固体微粒子分散剤が配置されるようになり、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。
該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。
さらに、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できる。
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。
分散体の粒径を2〜20μmにするために高速せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常1000〜30000rpm、好ましくは5000〜20000rpmである。
分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常0.1〜5分である。分散時の温度としては、通常、0〜150℃(加圧下)、好ましくは40〜98℃である。
高温の場合の方が、変性ポリエステル樹脂(i)やプレポリマー(A)からなる分散体の粘度が低く、分散が容易な点で好ましい。
50重量部未満ではトナー組成物の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られくなる傾向がある。また、20000重量部を超えると経済的でない。
トナー組成物が分散された油性相を水が含まれる液体に乳化、分散するための分散剤として、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどの陰イオン界面活性荊、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタインなどの両性界面活性剤を挙げることができる。
好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[オメガ−フルオロアルキル(C6〜C11)オキシ]−1−アルキル(C3〜C4)スルホン酸ナトリウム、3−[オメガ−フルオロアルカノイル(C6〜C8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(C11〜C20)カルボン酸及びその金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)及びその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(C6〜C10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(C6〜C16)エチルリン酸エステルなどが挙げられる。
例えば、アクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、例えばアクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロ−ルメタクリルアミドなど、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエーテル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ビニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの窒素原子、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフエニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。
分散剤を使用した場合には、該分散剤がトナー粒子表面に残存したままとすることもできるが、伸長および/または架橋反応後、洗浄除去するほうがトナーの帯電面から好ましい。
溶剤を用いた方が粒度分布がシャープになる点で好ましい。また、該溶剤は、沸点が100℃未満の揮発性であるものが除去が容易である点から好ましい。
該溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは2種以上組み合わせて用いることができる。
特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。
プレポリマー(A)100重量部に対する溶剤の使用量は、通常0〜300重量部、好ましくは0〜100重量部、さらに好ましくは25〜70重量部である。
溶剤を使用した場合は、伸長および/または架橋反応後、常圧または減圧下にて加温し除去する。
反応温度は、通常、0〜150℃、好ましくは40〜98℃である。
また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。
せん断力を調整する方法は、装置の処理時間や処理回数、分散液の温度、粘度、粒子中の有機溶媒の濃度等が挙げられる。
また、粒子自身も、粒子表面の樹脂微粒子の被覆率、活性水素基を有する化合物との反応度等の違いによって、せん断力による変形の度合いも異なり、得られる形状に差がでる。
乳化分散体が噴霧される乾燥雰囲気としては、空気、窒素、炭酸ガス、燃焼ガス等を加熱した気体、特に使用される最高沸点溶媒の沸点以上の温度に加熱された各種気流が一般に用いられる。スプレイドライアー、ベルトドライアー、ロータリーキルンなどの短時間の処理で充分目的とする品質が得られる。
ここで体積収縮率は、水系媒体中に乳化分散する前のトナー組成物が分散された油相(分散相)の容積をVo、乳化分散し揮発成分を除去した後の分散相の体積をVtとして、体積収縮率=(1−Vt/Vo)×100で表わされ、乳化前と乳化分散を経て粒子化された後の特性変化を測定する。
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
該体積収縮率としては、10〜90%の範囲が好ましく、特に30〜70%の範囲がより好ましい。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。
分級操作は、液中でサイクロン、デカンター、遠心分離等によって、微粒子部分を取り除くことができる。もちろん乾燥後に粉体として取得した後に分級操作を行なっても良いが、液体中で行なうことが効率の面で好ましい。
得られた不要の超微粒子、または粗粒子は、再び混練工程に戻して粒子の形成に用いることができる。その際の超微粒子または粗粒子はウェットの状態でも構わない。
用いた分散剤は、得られた分散液からできるだけ取り除くことが好ましいが、先に述べた分級操作と同時に行なうのが好ましい。
具体的手段としては、高速で回転する羽根によって混合物に衝撃力を加える方法、高速気流中に混合物を投入し、加速させ、粒子同士または複合化した粒子を適当な衝突板に衝突させる方法などがある。
用いる装置としては、オングミル(ホソカワミクロン社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して、粉砕エアー圧力を下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、自動乳鉢などが挙げられる。
本発明の現像剤に使用されるキャリアとしては、樹脂が被覆されたキャリアが好ましく用いられる。
キャリア表面の被覆樹脂として電気絶縁性樹脂を用いるのが一般的であるが、トナー材料、キャリア芯材材料によって適宜選択される。
本発明においては、キャリア芯材表面との接着性を向上させるために、シリコーンレジンもしくはシロキサン複合材料を含有することが望ましいが、特に限定されない。
本発明に使用されるキャリアの芯材の材質としては、例えば表面酸化または未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類等の金属及びそれらの合金または酸化物、磁性体分散樹脂粒子などが使用できるが、好ましくは金属酸化物より好ましくはフェライト粒子が使用できる。またその製造方法としては、特別な制約はない。
10μm未満では、キャリアが潜像保持体上に現像(トナーとともに現像)され易くなり、潜像保持体やクリーニングブレードを傷つけ易くなる。また、15μm未満でも現像条件の違いなどによって同様の傾向が起こり易くなる。
一方、キャリアの平均粒径が45μmより大きいと、特に本発明の小粒径トナーとの組み合わせにおいては、キャリアのトナー保持能が低下し、ベタ画像の不均一さ、トナー飛散、地肌汚れ等が発生し易くなる。
このようなキャリア芯材は、磁性材料のみから構成されていてもよく、また磁性材料と非磁性材料との結合体から構成されていてもよく、さらには二種以上の磁性粒子の混合物であっても良い。
上記被覆樹脂の処理量は、被覆材の成膜性や耐久性から、一般に総量でキャリア芯材に対し0.1〜30重量%(好ましくは0.5〜20重量%)が望ましい。
図4は、電子写真画像形成装置の一例を示す概略断面図である。
像担持体である感光体ドラム(1)の周囲に近接あるいは接触して、感光体ドラム(1)上に一様な電荷を帯電させる帯電手段(2)、感光体ドラム(1)上に静電潜像を形成するための露光手段(3)、静電潜像を顕像化してトナー像とする現像手段(4)、トナ−像を転写紙に転写するベルト状転写手段(6)、感光体ドラム(1)上の残留トナ−を除去するクリーニング手段(8)、感光体ドラム(1)上の残電荷を除電する除電手段(9)、帯電ローラ印加電圧及び現像のトナー濃度を制御するための光センサ(10)が配置されている。また、この現像手段(4)には、ここには図示していないトナ−補給手段からトナ−補給口を介してトナ−が補給される。
感光体(1)は反時計回転方向に回転する。感光体(1)は除電手段(9)の除電ランプの光によって除電され、表面電位が0〜−150Vの基準電位に平均化される。
次に、感光体(1)はローラ状の帯電手段(2)によって帯電され、表面電位が−1000V前後となる。
次に、露光手段(3)によって像露光され、光が照射された部分(画像部)は表面電位が0〜−200Vとなる。
現像手段(4)によってスリーブ上のトナ−が上記画像部分に付着し、トナー像が形成された感光体(1)は回転移動し、給紙部(5)より用紙先端部画像先端部とが転写手段(6)で一致するようなタイミングで転写紙が送られ、ベルト状転写手段(6)で感光体(1)表面のトナー像が転写紙に転写される。
その後、転写紙は定着部(7)へ送られ、熱と圧力によりトナーが転写紙に融着されてコピーとして排出される。
感光体(1)上に残った残留トナーは、クリーニングブレード(8)によって掻き落とされ、トナー補給口(図示していない)を介してトナーがリサイクルされる。
その後、感光体(1)は除電手段(9)の光によって残留電荷が除電されてトナーの無い初期状態となり、再び次の作像工程へ移る。
また、弾性体ゴムブレードは、支持部材上に自由端をもつように設けた構成であることが好ましいが、これに限定されるものではない。
弾性ゴムブレードの硬度は、JIS A60〜70°、反発弾性は30〜70%、ヤング率は30〜60kgf/cm2、厚さは1.5〜3.0mm、自由長は7〜12mm、感光体への押圧力は15g/cm以下、感光体(1)への弾性ゴムブレードの当接角を5°〜50°、好ましくは、10°〜30°のものが好ましい。
図5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、感光体ドラムの潜像に対応して付着する。
振動バイアス電圧の最大値と最小値の差(ピーク間電圧)は、0.5〜5KVが好ましく、周波数は1〜10KHzが好ましい。振動バイアス電圧の波形は、矩形波、サイン波、三角波等が使用できる。振動バイアスの直流電圧成分は、上記したように背景部電位と画像部電位の間の値であるが、画像部電位よりも背景部電位に近い値である方が、背景部電位領域へのかぶりトナーの付着を防止する上で好ましい。
振動バイアス電圧の波形が矩形波の場合、デューティ比を50%以下とすることが望ましい。ここでデューティ比とは、振動バイアスの1周期中でトナーが感光体に向かおうとする時間の割合である。このようにすることにより、トナーが感光体に向かおうとするピーク値とバイアスの時間平均値との差を大きくすることができるので、トナーの運動がさらに活発化し、トナーが潜像面の電位分布に忠実に付着してざらつき感や解像力を向上させることができる。またトナーとは逆極性の電荷を有するキャリアが感光体に向かおうとするピーク値とバイアスの時間平均値との差を小さくすることができるので、キャリアの運動を沈静化し、潜像の背景部にキャリアが付着する確率を大幅に低減することができる。
(ローラ帯電の場合)
図7(a)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。この感光ドラムに接触させた帯電部材である帯電ローラは芯金とこの芯金の外周に同心一体にローラ上に形成した導電ゴム層を基本構成とし、芯金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ドラム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は感光ドラムの回転駆動に従動して回転する。帯電ローラは、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。
帯電ローラの芯金と図示の電源とは電気的に接続されており、電源により帯電ローラに対して所定のバイアスが印加される。これにより感光体の周面が所定の極性、電位に一様に帯電処理される。
本発明で使われる帯電部材の形状としてはローラの他にも、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7(b)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が、ブラシ部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。
本例における接触帯電部材としてのファーブラシローラは、電極を兼ねる直径6mmの金属製の芯金に、ブラシ部としてユニチカ(株)製の導電性レーヨン繊維REC−Bをパイル地にしたテープをスパイラル状に巻き付けて、外径14mm、長手長さ250mmのロールブラシとしたものである。ブラシ部のブラシは300デニール/50フィラメント、1平方ミリメートル当たり155本の密度である。このロールブラシを内径が12mmのパイプ内に一方向に回転させながらさし込み、ブラシと、パイプが同心となるように設定し、高温多湿雰囲気中に放置してクセ付けで斜毛させた。
ファーブラシローラの抵抗値は印加電圧100Vにおいて1×105Ωである。この抵抗値は、金属製の直径φ30mmのドラムにファーブラシローラをニップ幅3mmで当接させ、100Vの電圧を印加したときに流れる電流から換算した。
ファーブラシ帯電器の抵抗値は、被帯電体である感光体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、感光体表面に充分に電荷を注入させるために107Ω以下である必要がある。
また、ブラシの材質としては、ユニチカ(株)製のREC−B以外にも、REC−C、REC−M1、REC−M10、さらに東レ(株)製のSA−7、日本蚕毛(株)製のサンダーロン、カネボウ製のベルトロン、クラレ(株)のクラカーボ、レーヨンにカーボンを分散したもの、三菱レーヨン(株)製のローバル等が考えられる。ブラシは一本が3〜10デニールで、10〜100フィラメント/束、80〜600本/mmの密度が好ましい。毛足は1〜10mmが好ましい。
このファーブラシローラは感光体の回転方向と逆方向(カウンター)に所定の周速度(表面の速度)をもって回転駆動され、感光体面に対して速度差を持って接触する。そしてこのファーブラシローラに電源から所定の帯電電圧が印加されることで、回転感光体面が所定の極性・電位に一様に接触帯電処理される。本例では該ファーブラシローラによる感光体の接触帯電は直接注入帯電が支配的となって行なわれ、回転感光体表面はファーブラシローラに対する印加帯電電圧とほぼ等しい電位に帯電される。
本発明で使われる帯電部材の形状としてはファーブラシローラの他にも、帯電ローラ、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。帯電ローラを用いる場合、芯金上に100000Ω・cm程度の中抵抗ゴム層を被膜して用いるのが一般的である。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。
図7(b)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。この感光体に対して、磁気ブラシによって構成されるブラシローラが、ブラシ部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。
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。接触帯電部材は、上述で作成された被覆磁性粒子、および、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、上記被覆磁性粒子をスリーブ上に、厚さ1mmでコートして、感光体との間に幅約5mmの帯電ニップを形成した。また、該磁性粒子保持スリーブと感光体との間隙は、約500μmとした。さらに、マグネットロールは、スリーブ表面が、感光体表面の周速に対して、その2倍の早さで逆方向に摺擦するように、回転され、感光体と磁気ブラシとが均一に接触するようにした。
本発明で使われる帯電部材の形状としては磁気ブラシの他にも、帯電ローラ、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。帯電ローラを用いる場合、芯金上に100000Ω・cm程度の中抵抗ゴム層を被膜して用いるのが一般的である。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。
1)感光体の製造
(1)感光体A
支持体としての肉厚0.8mm、φ100mmアルミニウムドラム上に、下記組成の下引き層用塗工液、電荷発生層用塗工液、電荷輸送層用塗工液を順次、塗布乾燥することによって、3.5μmの下引き層、0.3μmの電荷発生層、35μmの電荷輸送層を形成した。
次に、電荷輸送層上に下記組成の最表面保護層塗工液をスプレーで塗工し、10μmの感光体最表面層を設けて、本発明に用いる電子写真感光体Aを作製した。
アルキッド樹脂
(ベッコゾール1307−60−EL、大日本インキ化学工業製) 10重量部
メラミン樹脂
(スーパーベッカミンG−821−60、大日本インキ化学工業製) 7重量部
酸化チタン(CR−EL、石原産業社製) 40重量部
メチルエチルケトン 200重量部
チタニルフタロシアニン(リコー社製) 20重量部
ポリビニルアルコール(エスレックB BX−1、積水化学工業社製) 10重量部
メチルエチルケトン 100重量部
ポリカーボネート樹脂(パンライトTS−2050、帝人化成社製) 10重量部
下記構造の低分子電荷輸送物質 9.5重量部
下記構造の低分子電荷輸送物質 3重量部
シリコーン変性フッ素系樹脂(ZX−007C、富士化成工業社製)
10.0重量部(固形分:3.5重量部)
メラミン樹脂(スーパーベッカミンG−821−60、大日本インキ化学工業製)
5.8重量部(固形分:3.5重量部)
テトラヒドロフラン 150重量部
シクロヘキサノン 50重量部
感光体Aにおいて表面保護層を設けなかった以外は、同様にして感光体Bを作成した。
感光体Aにおいて、表面保護層塗工液を以下のものに変更した以外は、同様にして感光体Cを作成した。
[表面保護層塗工液]
ポリカーボネート樹脂 3.8部
(ユーピロンZ200:三菱ガス化学社製)
電荷輸送物質 2.8部
α−アルミナ微粒子 2.6部
(比抵抗:2.5x1012Ω・cm、平均一次粒径:0.5μm)
シクロヘキサノン 80部
テトラヒドロフラン 280部
(1)トナーAの製造
1−(有機微粒子エマルションの合成)
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業製)11部、スチレン83部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル110部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。
加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液1]を得た。
[微粒子分散液1]をLA−920で測定して得られた体積平均粒径は、0.10μmであった。
[微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のTgは57℃であった。
水990部、[微粒子分散液1]80部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノールMON−7:三洋化成工業製)40部、酢酸エチル90部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とする。
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物220部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物561部、テレフタル酸218部、アジピン酸48部およびジブチルチンオキサイド2部を入れて、常圧230℃で8時間反応させた。
さらに、10〜15mmHgの減圧で5時聞反応した後、反応容器に無水トリメリット酸45部を入れ、180℃、常圧で2時間反応し、[低分子ポリエステル1]を得た。
[低分子ポリエステル1]は、数平均分子量2500、重量平均分子量6700、Tg43℃、酸価25mgKOH/gであった。
冷却管、撹拌機および窒索導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81部、テレフタル酸283部、無水トリメリツト酸22部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧230℃で8時間反応させた。
さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応させて[中間体ポリエステル1]を得た。
[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2100、重量平均分子量9500、Tg55℃、酸価0.5、水酸基価49であった。
次に、冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、[中間体ポリエステル1]411部、イソホロンジイソシアネート89部、酢酸エチル500部を入れた後、100℃で5時間反応させて、[プレポリマー1]を得た。
[プレポリマー1]の遊離イソシアネート重量%は、1.53%であった。
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン170部とメチルエチルケトン75部を仕込み、50℃で5時間反応を行なって、[ケチミン化合物1]を得た。[ケチミン化合物1]のアミン価は、418であった。
カーボンブラック(キャボット社性、リーガル400R):40部、結着樹脂:ポリエステル樹脂(三洋化成RS−801酸価10、Mw20000、Tg64℃):60部、水:30部をヘンシェルミキサーにて混合して、顔料凝集体中に水が染み込んだ混合物を得た。
この混合物をロール表面温度130℃に設定した2本ロールによって45分間混練を行ない、パルベライザーで1mmφの大きさに粉砕し、[マスターバッチ1]を得た。
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[低分子ポリエステル1]378部、カルナバWAX110部、CCA(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)22部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間で30℃に冷却した。
次いで容器に前記[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合して[原料溶解液1]を得た。
該[原料溶解液1]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行なった。
次いで、前記[低分子ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1324部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液1]を得た。
該[顔料・WAX分散液1]の固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
前記[顔料・WAX分散液1]648部、[プレポリマー1]を154部、[ケチミン化合物1]6.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合して[乳化スラリー1]を得た。
イオン交換水1365部、カルボキシメチルセルロース(CMCダイセル−1280:ダイセル化学工業(株)製)35部容器に入れて攪拌した水溶液に、[乳化スラリー1]1000部を混合し、TKホモミキサー(特殊機化製)で2,000rpmで1時間混合して[異形化スラリー1]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、前記[異形化スラリー1]を投入して、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で4時間熟成を行なって、[分散スラリー1]を得た。
前記[分散スラリー1]100部を減圧濾過した後、
(1):濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(2):(1)の濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え、超音波振動を付与してTKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。この超音波アルカリ洗浄を再度行なった(超音波アルカリ洗浄2回)。
(3):(2)の濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(4):(3)の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行ない[濾過ケーキ1]を得た。[濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、[トナー母体A]を得た。
この[トナー母体A]100重量部に対して、疎水性シリカ(平均一次粒子径15nm微粒子3.0部をヘンシェルミキサーで1500rpm添加混合し、トナーAを得た。
形状を変形させる条件としては、油相内の親水性有機溶媒の濃度、温度、水相内の増粘剤、活性剤、温度を調整することにより、油相・水相間の粘度差を調整する方法によって調整することができる。
装置のせん断力を調整する方法、例えば、処理装置の形状、処理時間、処理回数あるいは処理温度によって制御することができる。
母体トナーA〜Dを用いて疎水性シリカの添加量を変えて、それぞれ作製しトナーA〜Fを得た。
また、母体トナーDに上記疎水性シリカを1.2部の他に、疎水性二酸化チタン(平均一次粒子径15nm)を0.3部を添加剤混合し、トナーG(無機微粒子添加量としては合計で1.5部)とした。物性値とともにまとめたものを表1に示す。
(1)キャリアA
芯材:Cu−Znフェライト(平均粒径50μm) 5000部
コート液:
シリコーンレジン 450部
(SR2410、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製、不揮発分23%)
γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン 9部
(SH6020、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)
導電性カーボンブラック 11部
(Black Perls 2000、CABOT社製)
トルエン 450部
流動床内の回転式底板ディスクを高速回転させて、旋回流を形成させながらコートを行なうコーティング装置を使用して、コート液を上述のキャリア芯材上に膜厚が0.8μmになるように塗布し、その後、電気炉で温度300℃で1時間加熱し、キャリアAを作製した。
キャリアAの1000エルステッドにおける磁化は、53emu/gであった。
キャリアAにおいて、キャリア芯材をマグネタイト(平均粒径50μm)にした以外は同様にして、キャリアBを作製した。
キャリアBの1000エルステッドにおける磁化は、82emu/gであった。
すなわち、表1のトナーA〜G5部とキャリアB95部をそれぞれ組み合わせてターブラーミキサーで混合し現像剤を作成する。さらに感光体A、B、Cと組み合わせて実施例1〜6、及び比較例1〜4とする。
(1)フィルミング性
20万枚ランニング出力後高温高湿環境(30℃、80%RH)でさらに5000枚ランニング出力した後の感光体の表面観察、および1×1ハーフトーン画像からフィルミングの状態を目視評価した。
◎:フィルミング未発生
○:若干のフィルミングが起きているが、画像には現れていないレベル
×:フィルミングがひどく、ハーフトーン画像が白く抜けておりNGレベル
(2)減耗量
50万枚ランニング出力後感光体ドラムの膜厚を測定し、初期との差から感光体摩耗量を算出した。
(3)地汚れ
20万枚ランニング後に白紙原稿を出力して地汚れを目視評価した。
◎:地汚れが全くない状態、
○:わずかに地汚れがあるが、許容レベル
×:地汚れがひどくNGレベル
2 帯電手段
3 露光手段
4 現像手段
5 給紙部
6 ベルト状転写手段
7 定着部
8 クリーニング手段
9 除電手段
10 光センサ
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
41 内部固定磁石
42 現像剤担持体
43 現像スリーブ
P1〜P6 磁石
Claims (4)
- 二成分現像剤を磁力により担持する現像剤担持体と、前記有機感光体とが対向する現像領域で磁力により穂立ちさせて、該現像剤担持体上に磁気ブラシを形成し、該磁気ブラシにより該潜像担持体の表面を摺擦して、該潜像担持体上の静電潜像を可視像化する構成の現像手段を具備した画像形成装置を用い、現像主磁極中心に対応する現像剤担持体の表面の磁束密度が50mT以上であって、重量平均粒径が30〜60μmである磁性キャリアの1000エルステッドの印加磁場に対する飽和磁化が50〜120emu/gであることを特徴とする請求項1に記載の画像形成方法。
- 前記感光体上の潜像を現像するときに、交互電界を印加することを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成方法。
- 前記感光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が用いられることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1に記載の画像形成方法。
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