JP5282958B2 - トナー担持体、現像装置、画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、絶縁性支持体上に所定の間隔を空けて複数配列された電極に、交番電圧を印加することによってローラ状トナー担持体の表面にトナーの電界カーテンを形成し、この電界カーテンからトナーを感光体表面に供給するホッピング現像技術が開示されている。我々は、このようなホッピング現像技術について、長年研究に従事し、多くの提案(例えば、特許文献2の特開2004−198675号公報、特許文献3の特開2007−133388号公報、特許文献4の特開2008−070674号公報当参照)をしてきた。
本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、長期間、トナーのクラウドを安定的に形成し、感光体表面の静電潜像にトナーを供給して静電潜像を現像化可能であるトナー担持体、これを備えた現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
而して、上記課題は本発明の(1)「トナー担持体に担持されたトナーを、該トナー担持体が有する複数の電極が形成する電界によってホッピングさせ、該トナー担持体と対面する感光体表面の静電潜像を現像するホッピング現像装置において、前記トナーは、少なくとも樹脂、着色剤、離型剤を含有するトナー組成物を溶媒に溶解乃至は分散させたトナー組成液を、気相中で液滴化し、次いで該液滴を固化して製造された気相中での液滴固化トナーであり、前記トナー担持体は、絶縁性支持体と、前記絶縁性支持体上にトナーの搬送方向に配列され、前記電界を発生させる電極と、該電極を被覆する表面層とを有し、該表面層は、下記一般式(1)で示される構造単位を含む重合化合物を含有しているものであることを特徴とするホッピング現像装置;
(2)「前記トナー担持体の他に、前記トナーを帯電させるトナー帯電手段を有することを特徴とする前記第(1)項に記載の現像装置」、
(3)「前記トナーは、その粒度分布(重量平均粒径/数平均粒径)が1.00〜1.15であることを特徴とする前記第(1)項又は第(2)項に記載の現像装置」、
(4)「前記トナーは、離型剤を含むものであり、その含有量が樹脂100質量部に対して0.2〜20質量部であることを特徴とする前記第(1)項乃至第(3)項のいずれかに記載の現像装置」、
(5)「前記トナーの重量平均粒径が3μm〜10μmであることを特徴とする前記第(1)項乃至第(4)項のいずれかに記載の現像装置」、
(6)「前記トナー担持体の前記電極は、絶縁性支持体と、前記絶縁性支持体上にトナーの搬送方向に配列され、電界を発生させるものであることを特徴とする前記第(1)項乃至第(5)項のいずれかに記載の現像装置」、
(7)「前記トナー担持体は、前記感光体と空間を有して対面する非接触状態に配置されるものであることを特徴とする前記第(1)項乃至第(6)項のいずれかに記載の現像装置」、
(8)「前記トナー担持体が有する複数の相対する電極が櫛歯に配置されたものであることを特徴とする前記第(1)項乃至第(7)項のいずれかに記載の現像装置」、
(9)「前記トナー担持体が有する複数の相対する電極のうち、一方が下部支持体であり、他方がその上部に絶縁層を介して設けられた複数の電極であることを特徴とする前記第(1)項乃至第(7)項のいずれかに記載の現像装置」;
(10)「像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程、及び、トナー担持体に担持されたトナーを、該トナー担持体が有する複数の電極が形成する電界によってホッピングさせ、該トナー担持体と対面する感光体表面の静電潜像を現像するホッピング現像工程を含む画像形成方法において、前記トナーは、少なくとも樹脂、着色剤、離型剤を含有するトナー組成物を溶媒に溶解乃至は分散させたトナー組成液を、気相中で液滴化し、次いで該液滴を固化して製造された気相中での液滴固化トナーであり、前記トナー担持体は、絶縁性支持体と、前記絶縁性支持体上にトナーの搬送方向に配列され、前記電界を発生させる電極と、該電極を被覆する表面層とを有し、該表面層は、上記一般式(1)で示される構造単位を含む重合化合物を含有しているものであることを特徴とする画像形成方法;
(11)「像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段、及び、トナー担持体に担持されたトナーを、該トナー担持体が有する複数の電極が形成する電界によってホッピングさせ、該トナー担持体と対面する感光体表面の静電潜像を現像するホッピング現像手段を含む画像形成装置において、該ホッピング現像手段が前記第(1)項乃至第(9)項のいずれかに記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置」により解決される。
図1は、本発明による一実施形態の現像装置(及びこれを用いた画像形成装置)の概略構成例を示す図である。
図1において、(1)は矢印(A)方向に回転するドラム状の感光体、(2)は感光体(1)の表面を一様に帯電する帯電ローラ、(3)は画像情報に対応するレーザー光等を感光体(1)の表面に照射する露光装置、(4)は感光体(1)の表面に形成された静電潜像にトナーを供給する現像装置である。(5)は感光体(1)の表面に現像装置(3)で形成されたトナー像を転写用紙等の転写材(P)上に転写する転写ローラ、(6)は転写材(P)にトナー像を転写した後に感光体(1)の表面に残存するトナーを感光体(1)の表面から除去するクリーニング装置である。(7)は、転写材(P)上に転写された未定着トナー像を加熱、加圧して転写材(P)上に定着させる定着装置である。
矢印(A)方向に回転する感光体(1)の表面を、帯電ローラ(2)によって所定の電圧を印加して一様に帯電させる。このように一様に帯電された感光体(1)の表面に所望の画像情報に対応するレーザー光を露光装置(3)から照射して感光体(1)の表面に静電潜像を形成する。続いてこのようにして形成された静電潜像に対して、現像装置(4)からトナーを供給して静電的に付着させて静電潜像をトナー像化させる。このようにして形成されたトナー像は、転写ローラ(5)によって感光体(1)の表面と転写材(P)を圧接させて矢印(B)方向に転写材(P)を搬送させながらバイアス電圧を印加して感光体(1)の表面から転写材(P)の表面に転写される。その後転写材(P)上に転写されたトナー像は、定着装置(7)の加熱ローラ(7a)及び加圧ローラ(7b)によって加熱加圧されて転写材(P)上に定着される。このようにして転写材(P)上にトナー像を転写した感光体(1)は、感光体(1)の表面に残存するトナーをクリーニング装置(6)で除去して感光体(1)の表面をクリーニングし、再び、帯電ローラ(2)によって一様に帯電される。以後、前述のように、露光装置(3)によって静電潜像が形成され、現像装置(4)で静電潜像がトナー像化され、転写ローラ(5)で転写材(P)上にトナー像が転写され、クリーニング装置(6)で感光体(1)の表面がクリーニングされる動作が繰り返される。
本発明の一実施形態である現像装置(4)は、図1に示すように、トナー(T)を収納する容器(8)内に、トナーを感光体(1)に容器(8)の開口部(8a)から供給するトナー担持体である現像ローラ(9)が回転可能に取り付けられ、図示しない駆動手段によって矢印(C)方向に回転されるようになっている。そして、循環パドル(10)によってトナー(T)を攪拌しながら循環させてトナー(T)を帯電させると共にトナー(T)を現像ローラ(9)の表面に供給する。
図5は本発明の別の実施形態を示す。トナー担持体である現像ローラ(9)に対しては、通常の二成分現像器(56)により二成分現像剤の穂が当接されている。具体的には、粒径50[μm]の磁性キャリア粉と粒径約6[μm]のポリエステルトナーを重量比で7〜8[wt%]混合させた二成分現像剤を、二成分現像器(56)の永久磁石を内包するマグネットスリーブ(57)によって現像ローラ(9)まで搬送し、そこでトナーの一部をマグネットスリーブ(57)と現像ローラ(9)との間に印加される直流バイアス電位によって現像ローラ(9)の表面に供給する。
現像ローラ(9)は、図2(a)、(b)(なお、図2(a)は図2(b)の上面図におけるA−A’における断面図である。)に示すように、線状の複数の電極(9bAa)を有する第1の電極パターン(9bA)と線状の複数電極(9bBb)を有する第2の電極パターン(9bB)とが、電極(9bAa)と電極(9bBb)とが交互に現像ローラの軸方向に平行に形成されている。なお、電極パターン(9bA)、(9bB)の形成は、図3の回転軸(9d)を有する円筒状に成形された支持体(93)の周面に蒸着での銅薄膜が形成されたものからフォトレジスト法によって所望の形状に加工することにより可能である、
電極の形成方法について特に限定はなく、フォトレジスト法を用いたパターニング以外に、例えばインクジェット装置等を用いた描画により形成しても構わない。また、樹脂支持体(93)の大きさについて特に限定はなく、発明の実施者が適宜選択したものを用いればよい。また、電極(9bAa)と電極(9bBa)と電極(9bBb)各々の幅(d)、及び電極(9bAa)と電極(9bBb)との間の間隔(D)についても特に限定はなく、発明の実施者が適宜定めればよい。
支持体(93)としては、ポリイミド、ポリカーボネート、ナイロン、フッ素系樹脂、ポリアセタール、フェノール、ポリスチレン等の合成樹脂から形成された円筒状の絶縁性支持体、あるいは、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、チタン、ステンレスなどを切削、研摩などの金属加工をした円筒状の金属の導電性支持体(9a)前記合成樹脂を被覆したものを使用することができる。
さらに、この電極パターン(9bA)、(9bB)上にこれらの電極(9bA)、(9bB)を被覆して保護するための表面層(9c)が形成されている。
また、表面層にはポリカーボネート樹脂に添加剤としてレベリング剤が含有されていてもよい。
レベリング剤としては、公知の材料を用いることができるが、微量で高い平滑性を付与することができるシリコーンオイル系のレベリング剤が特に好ましい。シリコーンオイルの例としては、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、メチルハイドロジェンポリシロキサン、環状ジメチルポリシロキサン、アルキル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、フッ素変性シリコーンオイル、アミノ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、エポキシ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、高級脂肪酸変性シリコーンオイル、高級脂肪酸含有シリコーンオイル等が挙げられる。
表面層にはそのほか、可塑剤、酸化防止剤、などの添加剤を適量添加することもできる。
表面層の形成にはテトラヒドロフラン等のポリカーボネート樹脂を可溶な1種類以上の溶媒を用いて、浸漬塗工法、スプレー塗工法等の慣用される塗工法によって形成することができる。
なお、本実施形態における現像ローラ(9)においては、交番電圧電源として単相の交番電圧を使用するようにしているが、周期の異なる複数相の交番電圧電源も使用することが可能である。この場合、電極パターン(9b)として前記周期に対応させて端部の長さが異なる複数の電極(9b)を隣接して形成し、同一長さの端部同士で接続する複数の端子を取り付け、各端子から周期の異なる相の交番電圧を印加するようにしても良い。このような周期の異なる複数相の交番電圧電源を使用する場合には、進行波状のクラウドを形成することが可能となる。
図6には、他方の例としての上下電極印加方式が示される。図2と同じ符号は、同様な意味を表わす。但し、この例の場合、支持体(導電性)が接地されていて、電極(9bAa)の代わりに支持体(91A)を導電性にし、この電極と上電極(9bB)との間に電極対が形成される。電極の図6に示すように、導電性支持体をA相、フォトレジスト法により形成した電極をB相としてもよい。櫛歯電極印加方式と決定的に異なる点は、支持体は絶縁性支持体ではなく、導電性支持体に絶縁膜を被覆したものである。
すなわち、図6(a)、(b)(なお、図6(a)は図6(b)の上面図におけるA−A’における断面図である。)に示すように、導電性支持体(9bA)上に絶縁層(95)を設けた支持体を用い、上記櫛歯電極方式の2つの電極(9bA)、(9bB)の一方の電極の機能を導電性支持体(91A)に担わせ、導電性支持体(91A)をA相、絶縁層(95)上に形成され表面層(9c)で保護された複数の線状の電極(9bB)を有する電極パターン(9b)をB相とし、導電性支持体(91A)と電極(9bB)との間の電位差によりトナー粒子をホッピングさせトナークラウドを形成するものである。電極(91bB)は表面層(9c)で覆われている。なお、導電性支持体(91A)としては、アルミニウム、アルミニウム合金等の導電性の優れた材料からなる支持体を用いることができる。この他、ポリイミド、ポリカーボネート、ナイロン、フッ素系樹脂、ポリアセタール、フェノール、ポリスチレン等の合成樹脂から形成された支持体上にアルミニウム、アルミニウム合金等の導電性の優れた材料からなる導電性膜を被覆したものを用いてもよい。また、導電性支持体(91A)の大きさについて特に限定はなく、発明の実施者が適宜選択したものを用いればよい。また、電極(9bB)の幅(d)、及び電極(9bB)(9bB)間の間隔(D)についても特に限定はなく、発明の実施者が適宜定めればよい。
これらの電子受容性物質は、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。なお、表面層における電子受容性物質の含有量について特に限定はないが、トナークラウド形成直後の現像ローラの表面電位が初期値(0V)となるように約40wt%の濃度で含有させることが好ましい。
前記トナーの粒度分布(重量平均粒径/数平均粒径)が1.00〜1.15であることが特徴であるが、それらに使用されるトナー材料としては従来の電子写真用トナーと同様のものが使用できる。すなわち、スチレンアクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオール系樹脂、エポキシ系樹脂、等のトナーバインダーを各種有機溶媒に溶解し、着色剤を分散、かつ、離型剤及び分散安定剤であるグラフト重合体を分散又は溶解し、これを前記トナー製造方法により微小液滴とし乾燥固化させることで、目的とするトナー粒子を作製することが可能である。また、上記材料を熱溶融混練し得られた混練物を各種溶媒に一度溶解乃至分散した液を、前記トナー製造方法により微小液滴とし乾燥固化させることで、目的のトナーを得ることも可能である。離型剤及びグラフト重合体をトナー中に添加することにより、耐オフセット性が向上するとともに、離型剤の分散粒径を微小化できるとともに再凝集することを防止できるためノズルの詰まりを防止することができる。
前記トナー組成物としては、少なくとも樹脂及び着色剤、離型剤、必要に応じて前記グ
ラフト重合体とを含有し、さらに必要に応じて、帯電制御剤、磁性体、流動性向上剤、滑
剤、クリーニング助剤、抵抗調整剤等のその他の成分を含有する。
前記トナー組成物を溶媒に溶解乃至分散させたトナー組成液を、ノズルから放出して液
滴化してトナー粒子を製造する。
溶媒は、有機溶媒が好ましく、有機溶媒としては、特に限定されないが、除去が容易であることから、沸点が150℃未満であることが好ましく、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等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、ポリエステル樹脂の溶解性に優れることから、有機溶媒は、溶解度パラメーターが8〜9.8(cal/cm3)1/2であることが好ましく、8.5〜9.5(cal/cm3)1/2がさらに好ましい。さらには、離型剤の変性基との相互作用性が大きく、離型剤の結晶成長を効果的に抑制することができるため、エステル系溶媒及びケトン系溶媒が好ましく、除去が容易であることから、酢酸エチル、メチルエチルケトンが特に好ましい。
前記樹脂としては、少なくとも結着樹脂が挙げられる。前記結着樹脂としては、特に制限はなく、通常使用される樹脂を適宜選択して使用することができるが、例えば、スチレン系単量体、アクリル系単量体、メタクリル系単量体等からなるビニル重合体、これらの単量体又は2種類以上からなる共重合体、ポリエステル系重合体、ポリオール樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、ポリカーボネート樹脂、石油系樹脂、などが挙げられる。
(1)エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のモノオレフイン類;
(2)ブタジエン、イソプレン等のポリエン類;
(3)塩化ビニル、塩化ビニルデン、臭化ビニル、フッ化ビニル等のハロゲン化ビニル類;
(4)酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル類;
(5)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等のビニルエーテル類;
(6)ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類;
(7)N−ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドン等のN−ビニル化合物;
(8)、ビニルナフタリン類;
(9)アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等のアクリル酸若しくはメタクリル酸誘導体等;
(10)マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、アルケニルコハク酸、フマル酸、メサコン酸の如き不飽和二塩基酸;
(11)マレイン酸無水物、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、アルケニルコハク酸無水物の如き不飽和二塩基酸無水物;
(12)マレイン酸モノメチルエステル、マレイン酸モノエチルエステル、マレイン酸モノブチルエステル、シトラコン酸モノメチルエステル、シトラコン酸モノエチルエステル、シトラコン酸モノブチルエステル、イタコン酸モノメチルエステル、アルケニルコハク酸モノメチルエステル、フマル酸モノメチルエステル、メサコン酸モノメチルエステルの如き不飽和二塩基酸のモノエステル;
(13)ジメチルマレイン酸、ジメチルフマル酸の如き不飽和二塩基酸エステル;
(14)クロトン酸、ケイヒ酸の如きα,β−不飽和酸;
(15)クロトン酸無水物、ケイヒ酸無水物の如きα,β−不飽和酸無水物;
(16)該α,β−不飽和酸と低級脂肪酸との無水物、アルケニルマロン酸、アルケニルグルタル酸、アルケニルアジピン酸、これらの酸無水物及びこれらのモノエステルの如きカルボキシル基を有するモノマー;
(17)2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート等のアクリル酸又はメタクリル酸ヒドロキシアルキルエステル類;
(18)4−(1−ヒドロキシ−1−メチルブチル)スチレン、4−(1−ヒドロキシ−1−メチルへキシル)スチレンの如きヒドロキシ基を有するモノマー。
これらの架橋剤は、前記ビニル重合体、又は共重合体を形成する他のモノマー100質量部に対して、0.01〜10質量部用いることが好ましく、0.03〜5質量部用いることがより好ましい。これらの架橋性モノマーのうち、トナー用樹脂に定着性、耐オフセット性の点から、芳香族ジビニル化合物(特にジビニルベンゼン)、芳香族基及びエーテル結合を1つ含む結合鎖で結ばれたジアクリレート化合物類が好適に挙げられる。これらの中でも、スチレン系共重合体、スチレン−アクリル系共重合体となるようなモノマーの組み合わせが好ましい。
結着樹脂がポリエステル樹脂の場合、その酸価としては、0.1mgKOH/g〜100mgKOH/gであることが好ましく、0.1mgKOH/g〜70mgKOH/gであることがより好ましく、0.1mgKOH/g〜50mgKOH/gであることが最も好ましい。
本発明において、結着樹脂の分子量分布は、THFを溶媒としたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される。
(1)試料は予め結着樹脂(重合体成分)以外の添加物を除去して使用するか、結着樹脂及び架橋された結着樹脂以外の成分の酸価及び含有量を予め求めておく。試料の粉砕品0.5〜2.0gを精秤し、重合体成分の重さをWgとする。例えば、トナーから結着樹脂の酸価を測定する場合は、着色剤又は磁性体等の酸価及び含有量を別途測定しておき、計算により結着樹脂の酸価を求める。
(2)300(ml)のビーカーに試料を入れ、トルエン/エタノール(体積比4/1)の混合液150(ml)を加え溶解する。
(3)0.1mol/lのKOHのエタノール溶液を用いて、電位差滴定装置を用いて滴定する。
(4)このときのKOH溶液の使用量をS(ml)とし、同時にブランクを測定し、このときのKOH溶液の使用量をB(ml)とし、以下の計算式(a)で算出する。ただしfはKOHのファクターである。
酸価(mgKOH/g)=[(S−B)×f×5.61]/W (a)
前記着色剤としては、特に制限はなく、通常使用される樹脂を適宜選択して使用することができるが、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、カドミウムレッド、カドミ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、リトボン及びこれらの混合物、などが挙げられる。
前記着色剤の含有量としては、トナーに対して1〜15質量%が好ましく、3〜10質量%がより好ましい。
高せん断分散装置が好適に使用される。
前記分散剤の添加量は、着色剤100質量部に対して1〜50質量部であることが好ましく、5〜30質量部であることがより好ましい。1質量部未満であると分散能が低くなることがあり、50質量部を超えると帯電性が低下することがある。
本発明では、定着時のオフセット防止を目的として離型剤としてワックス類を含有させている。
ワックス類としては、特に制限はなく、通常トナー用離型剤として使用されるものを適宜選択して使用することができるが、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、ポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、サゾールワックス等の脂肪族炭化水素系ワックス、酸化ポリエチレンワックス等の脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物又はそれらのブロック共重合体、キャンデリラワックス、カルナバワックス、木ろう、ホホバろう等の植物系ワックス、みつろう、ラノリン、鯨ろう等の動物系ワックス、オゾケライト、セレシン、ペテロラタム等の鉱物系ワックス、モンタン酸エステルワックス、カスターワックスの等の脂肪酸エステルを主成分とするワックス類。脱酸カルナバワックスの等の脂肪酸エステルを一部又は全部を脱酸化したもの、などが挙げられる。
また、これらのワックスを、プレス発汗法、溶剤法、再結晶法、真空蒸留法、超臨界ガス抽出法又は溶液晶析法を用いて分子量分布をシャープにしたものや、低分子量固形脂肪酸、低分子量固形アルコール、低分子量固形化合物、その他の不純物を除去したものも好ましく用いられる。
前記ワックスの融点としては、耐ブロッキング性と耐オフセット性のバランスを取るために、60〜140℃であることが好ましく、60〜120℃であることがより好ましい。60℃未満では耐ブロッキング性が低下することがあり、140℃を超えると耐オフセット効果が発現しにくくなることがある。
可塑化作用を有するワックスの種類としては、例えば、融点の低いワックス、分子の構造上に分岐のあるものや極性基を有する構造のもの、などが挙げられる。
離型作用を有するワックスとしては、融点の高いワックスが挙げられ、その分子の構造としては、直鎖構造のものや、官能基を有さない無極性のものが挙げられる。使用例としては、2種以上の異なるワックスの融点の差が10℃〜100℃のものの組み合わせや、ポリオレフィンとグラフト変性ポリオレフィンの組み合わせ、などが挙げられる。
2種のワックスを選択する際には、同様構造のワックスの場合は、相対的に、融点の低いワックスが可塑化作用を発揮し、融点の高いワックスが離型作用を発揮する。このとき、融点の差が10〜100℃の場合に、機能分離が効果的に発現する。10℃未満では機能分離効果が表れにくいことがあり、100℃を超える場合には相互作用による機能の強調が行われにくいことがある。このとき、機能分離効果を発揮しやすくなる傾向があることから、少なくとも一方のワックスの融点が60〜120℃であることが好ましく、60〜100℃であることがより好ましい。
本発明では、DSCにおいて測定されるワックスの吸熱ピークの最大ピークのピークトップの温度をもってワックスの融点とする。
前記ワックス又はトナーのDSC測定機器としては、高精度の内熱式入力補償型の示差走査熱量計で測定することが好ましい。測定方法としては、ASTM D3418−82に準じて行なう。本発明に用いられるDSC曲線は、1回昇温、降温させ前履歴を取った後、温度速度10℃/minで、昇温させたときに測定されるものを用いる。
下記材料を混合し、絶縁性支持体形成用塗布液とした。
アルキッド樹脂 30重量部
メラミン樹脂 20重量部
2−ブタノン 60重量部
下記材料を混合し、表面層形成用塗布液とした。
テトラヒドロフラン70重量部とシクロヘキサノン20重量部の混合溶媒に、構造単位M−15からなる分子量50000の重合化合物(実施例1)を10重量部、シリコーンオイル(KF−50(信越化学工業社製))0.002重量部を溶解し、表面層用塗工液を作製した。
この場合、奇数番目電極群(9bA)と偶数番目電極群(9bB)の交流バイアスは逆位相である。
撹拌羽と温度計をセットした容器に、ワックス分散樹脂としてのポリエステル樹脂(重量平均分子量2万)120質量部、カルナバワックス40質量部、グラフト重合体40質量部、酢酸エチル800質量部を仕込み、85℃に加温し20分間撹拌しポリエステル樹脂、カルナバワックス及びグラフト重合体を溶解させた後、急冷しカルナバワックスの微粒子を析出させた。この分散液をビーズ分散機(スターミルラボスター LMZ06;アシザワ・ファインテック社製)を用いて強力なずり応力によりさらに細かく分散した。分散条件を以下に示す。これにより重量平均粒径0.8μm、開口径10μmのノズルに対して8%の分散粒径であるワックス分散液1(W−1)を得た。
・ ビーズ; PSZ 0.3mmΦ
・ ビーズ充填量; 80%
・ 粉砕室回転数(周速); 2500rpm(10m/sec)
・ 送液速度; 300ml/min
・ 分散時間; 1hr
先ず、着色剤としての、カーボンブラックの分散液を調製した。
カーボンブラック(Regal400;Cabot社製)20質量部、顔料分散剤2質量部を、酢酸エチル78質量部に、攪拌羽を有するミキサーを使用し、一次分散させた。該顔料分散剤としては、アジスパーPB821(味の素ファインテクノ社製)を使用した。得られた一次分散液を、ダイノーミルを用いて強力なせん断力により細かく分散し、凝集体を完全に除去した二次分散液を調製した。更に、0.45μmの細孔を有するフィルター(PTFE製)を通過させ、サブミクロン領域まで分散させた液を調製した。
前記カーボンブラック分散液15質量部、前記ワックス分散樹脂と同様のポリエステル樹脂酢酸エチル溶解液(重量平均分子量2万、固形分20%)100質量部、及びワックス分散液(W−1)30質量部、酢酸エチル150質量部を攪拌羽を有するミキサーを使用し混合してトナー組成液を調整した。
得られたトナー組成液を、図示してない特開2008−276146号公報記載のトナー製造装置のリング型振動子のヘッドに供給した。なお、使用した薄膜は、外径8.0mmで厚み20μmのニッケル板に、真円形状の直径10μmの吐出孔(ノズル)を、電鋳法による加工で作製した。吐出孔は各吐出孔間の距離が100μmとなるように千鳥格子状に、薄膜の中心の約5mmφの範囲にのみ設けた。圧電体としては、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を積層して使用し、振動周波数は100KHzとした。
分散液調製後、以下のようなトナー作製条件で、液滴を吐出させた後、該液滴を乾燥固化することにより、トナー母体粒子を作製した。
〔トナー作製条件〕
乾燥空気流量 :分散用窒素ガス 2.0L/分、
装置内乾燥窒素ガス 30.0L/分
装置内温度 :27〜28℃
露点温度 :−20℃
ノズル振動数 :98kHz
乾燥固化した粒子は、1μmの細孔を有するフィルターで吸引捕集した。さらに、この粒子に対して、疎水性シリカ(H2000、クラリアントジャパン社製)2.0質量%をヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて外添処理を行い、ブラックトナーを得た。
また、比較のため、比較例として、前述の実施例1〜4と同様の現像ローラをそれぞれ使用し、imagio MP C5000用ブラックトナーを用いて、実施例と同様の評価を行なった。imagio MP C5000用トナーは重合法により製造されたトナーである。
[絶縁性支持体用塗布液]
下記材料を混合し、絶縁性支持体形成用塗布液とした。
アルキッド樹脂 30重量部
メラミン樹脂 20重量部
2−ブタノン 60重量部
[表面層塗布液]
絶縁性支持体用塗布液を表面層形成用塗布液とした。
トナーは気相中液滴化法のトナーを用いた。
[絶縁性支持体用塗布液]
下記材料を混合し、絶縁性支持体形成用塗布液とした。
アルキッド樹脂 30重量部
メラミン樹脂 20重量部
2−ブタノン 60重量部
[表面層塗布液]
シリコーン樹脂(RSR213(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)をスプレー塗工した。
トナーは気相中液滴化法のトナーを用いた。
[絶縁性支持体用塗布液]
下記材料を混合し、絶縁性支持体形成用塗布液とした。
アルキッド樹脂 30重量部
メラミン樹脂 20重量部
2−ブタノン 60重量部
[表面層塗布液]
下記材料を混合し、表面層形成用塗布液とした。
ポリエステル樹脂(バイロン20SS(東洋紡社製))89重量部、メラミン樹脂(サイメル325(三井サイテック社製))143重量部をメチルエチルケトン238重量部に溶解し、表面層用塗工液を作製した。
トナーは気相中液滴化法のトナーを用いた。
比較例5と同様の現像ローラをそれぞれ使用し、imagio MP C5000用ブラックトナーを用いて、実施例と同様の評価を行なった。imagio MP C5000用トナーは重合法により製造されたトナーである。
比較例6と同様の現像ローラをそれぞれ使用し、imagio MP C5000用ブラックトナーを用いて、実施例と同様の評価を行なった。imagio MP C5000用トナーは重合法により製造されたトナーである。
比較例7と同様の現像ローラをそれぞれ使用し、imagio MP C5000用ブラックトナーを用いて、実施例と同様の評価を行なった。imagio MP C5000用トナーは重合法により製造されたトナーである。
実施例ではトナーの飛翔に異常がおきることは少なく、出力画像に問題が生じることはなかった。一方、比較例ではトナー飛翔に異常が生じ、出力画像にも異常が生じた。
2 帯電ローラ
3 露光装置
4 現像装置
5 転写ローラ
6 クリーニング装置
7 定着装置
7a 加熱ローラ
7b 加圧ローラ
8 容器
8a 開口部
9 現像ローラ
9a 支持体
9b 電極パターン
9bA 電極
9bB 電極
9c 表面層
9d 回転軸
9bA1 端部
9bB1 端部
10 循環パドル
11 トナー規制部材
12 トナー供給口
13A 端子
13B 端子
14 交番電圧
9bA 電極パターン
9bAa 電極
9bB 電極パターン
9bBb 電極
91A 導電性支持体
93 支持体
95 絶縁層
A 回転方向
B 搬送方向
C 回転方向
D 間隔
T トナー
d 幅
56 二成分現像器
57 マグネットスリーブ
59 交番電圧
60 容器
61 現像剤攪拌装置
62 現像剤攪拌装置
63 現像剤
Claims (11)
- トナー担持体に担持されたトナーを、該トナー担持体が有する複数の電極が形成する電界によってホッピングさせ、該トナー担持体と対面する感光体表面の静電潜像を現像するホッピング現像装置において、前記トナーは、少なくとも樹脂、着色剤、離型剤を含有するトナー組成物を溶媒に溶解乃至は分散させたトナー組成液を、気相中で液滴化し、次いで該液滴を固化して製造された気相中での液滴固化トナーであり、前記トナー担持体は、絶縁性支持体と、前記絶縁性支持体上にトナーの搬送方向に配列され、前記電界を発生させる電極と、該電極を被覆する表面層とを有し、該表面層は、下記一般式(1)で示される構造単位を含む重合化合物を含有しているものであることを特徴とするホッピング現像装置。
- 前記トナー担持体の他に、前記トナーを帯電させるトナー帯電手段を有することを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
- 前記トナーは、その粒度分布(重量平均粒径/数平均粒径)が1.00〜1.15であることを特徴とする請求項1又は2に記載の現像装置。
- 前記トナーは、離型剤を含むものであり、その含有量が樹脂100質量部に対して0.2〜20質量部であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の現像装置。
- 前記トナーの重量平均粒径が3μm〜10μmであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の現像装置。
- 前記トナー担持体の前記電極は、絶縁性支持体と、前記絶縁性支持体上にトナーの搬送方向に配列され、電界を発生させるものであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の現像装置。
- 前記トナー担持体は、前記感光体と空間を有して対面する非接触状態に配置されるものであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の現像装置。
- 前記トナー担持体が有する複数の相対する電極が櫛歯に配置されたものであることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の現像装置。
- 前記トナー担持体が有する複数の相対する電極のうち、一方が下部支持体であり、他方がその上部に絶縁層を介して設けられた複数の電極であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の現像装置。
- 像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程、及び、トナー担持体に担持されたトナーを、該トナー担持体が有する複数の電極が形成する電界によってホッピングさせ、該トナー担持体と対面する感光体表面の静電潜像を現像するホッピング現像工程を含む画像形成方法において、前記トナーは、少なくとも樹脂、着色剤、離型剤を含有するトナー組成物を溶媒に溶解乃至は分散させたトナー組成液を、気相中で液滴化し、次いで該液滴を固化して製造された気相中での液滴固化トナーであり、前記トナー担持体は、絶縁性支持体と、前記絶縁性支持体上にトナーの搬送方向に配列され、前記電界を発生させる電極と、該電極を被覆する表面層とを有し、該表面層は、上記一般式(1)で示される構造単位を含む重合化合物を含有しているものであることを特徴とする画像形成方法。
- 像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段、及び、トナー担持体に担持されたトナーを、該トナー担持体が有する複数の電極が形成する電界によってホッピングさせ、該トナー担持体と対面する感光体表面の静電潜像を現像するホッピング現像手段を含む画像形成装置において、該ホッピング現像手段が請求項1乃至9のいずれかに記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
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