JP5391722B2 - トナー、画像形成方法および画像形成装置 - Google Patents
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水を多く含むので、電荷リーク作用を発現しやすくなる特徴がある。しかし、それら過剰なリーク作用により摩擦帯電電荷の減衰が制御し難くなったり、大気中の水分量に依存する環境安定性が損なわれる課題も存在する。さらに、γ−アルミナは粒子径を小さくできる反面、粒子表面の活性Al−OH基の影響で二次凝集体を形成し易い特徴があり、トナー母粒子の表面に付着するように処理を施した場合に、分散不良の状態で存在するアルミナ遊離外添剤は、下記のような様々な弊害を引き起こしている。
径を求める。また、X線構造回折は、リガク社製「RINT−1400(ゴニオ半径185mm)」を使用して測定するもので、半値幅等の測定等のスペクトル分析を可能とするものであり、その測定条件は
発散スリット: 1/2deg
散乱スリット: 1/2deg
受光スリット: 0.3mm
スキャンステップ:0.02°
である。
帯電の立ち上がりにトナー差が発生しなくなり、新トナー補給後の画像形成時に感光体上の非画像形成部にカブリが発生しなくなるものと考えられる。
ー母粒子に埋没してしまう虞があり、逆に、個数平均一次粒子径が16nmを超えると、流動性が悪くなる虞がある。疎水性小シリカ粒子は、トナー母粒子100質量部に対して0.5〜3.0質量部、好ましくは1.0〜2.0質量部添加されることにより、疎水性小シリカ粒子の低帯電性・高流動化により、ゴム薄層規制部における圧縮凝集塊の形成を抑制することができる。
嵩比重(g/cm3 )={(サンプル注入後の重量)−(サンプル注入前の重量)}/{メスシリンダーの容量(100ml)}。
る。正帯電性シリカ微粒子は、疎水化処理されていることが好ましく、外部環境の変化に対する帯電性の変化を小さく、安定な帯電性を維持し、かつトナーの流動性を良好にするために添加される。正帯電性シリカ微粒子の疎水化は、アミノシランカップリン剤やアミノ変性シリコンオイル等を使用して行われる。疎水性正帯電性シリカ微粒子としては、市販の日本アエロジル(株)製のNA50H(結晶形はアモルファス、球状、個数平均一次粒子径は30nm、ヘキサメチルジシラザンとアミノシランにより疎水化(表面)処理され、真比重が2.2、嵩比重が0.0671、BET比表面積44.17m2 /g、炭素量2%以下、2成分帯電量(5min値)40μC/g)や、キャボット(株)製のTG820Fなどが例示される。
単独あるいは混合して使用できる。
り、600dpi以上の高解像度で潜像を形成しても、解像度の再現性に優れるものとできる。なお、2.0μm以下になると、現像効率が低下することでトナーによる隠蔽性が低下するとともに、流動性を高めるために外添剤の使用量が増大し、その結果、定着性能が低下する傾向がある。
R=L0 /L1
{但し、式中、L1(μm)は、測定対象のトナー粒子の投影像の周囲長、L0(μm)は、測定対象のトナー粒子の投影像の面積に等しい面積の真円(完全な幾何学的円)の周囲長を表す。}
で表される平均円形度(R)が0.95〜0.99、好ましくは0.96〜0.98とするとよい。トナーの平均円形度は、フロー式粒子像分析装置(シスメックス製 FPIA2100)で測定した値である。これにより、転写効率が高く、連続印字しても転写効率の変動が少なく、帯電量の安定すると共に、クリーニング性にも優れるトナーとできる。
図4は、本発明の画像形成装置の概要を説明するための図で、図中、プリンタ10は、感光体20の回転方向に沿って、帯電ユニット30、露光ユニット40、現像器保持ユニット50、一次転写ユニット60、中間転写体70、クリーニングユニット75を有し、さらに、二次転写ユニット80、定着ユニット90等を有している。
混合されて第一トナー収容部530a及び第二トナー収容部530bに戻されることになる。すなわち、現像器保持ユニット50が回転することにより現像器内のトナーTは撹拌されることになる。このため、トナー収容部530に攪拌部材を設けていないが、トナー収容部530に収容されたトナーTを攪拌するための攪拌部材を設けてもよい。図5に示すように、ハウジング540は下部に開口572を有しており、後述する現像ローラ510が、この開口572に臨ませて設けられている。
63アルミ合金等のアルミ合金、STKM等の鉄合金等により製造されており、必要に応じて、ニッケルメッキ、クロムメッキ等が施されていてもよい。現像ローラ510の表面は、サンドブラストによる粗面化処理により、その表面粗さ(Rz)は5〜8μmとされる。
押込み荷重:10g
押込み速度:30mm/min
引剥がし速度:600mm/min
測定温度24℃(室内温度)。
60bの延出された部位には、ゴム部560aより厚い厚みを有する例えば不織布製の端部シール527が、ゴム部と560aと同一面に貼着されている。このとき、ゴム部560aの軸方向の端面は端部シール527の側面に当接されている。
トナー母粒子の製造方法について説明する。以下、「部」は質量部である。
・ スチレン ・・・ 370g
・ n−ブチルアクリレート ・・・ 30g
・ アクリル酸 ・・・ 8g
・ ドデカンチオール ・・・ 24g
・ 四臭化炭素 ・・・ 4g。
換を行った後、前記フラスコ内を攪拌しながら内容物が70℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続した。その結果、平均粒子径が150nmであり、Tg=58℃、重量平均分子量Mw=11500の樹脂粒子が分散した樹脂微粒子分散液を得た。この分散液の固形分濃度は40質量%であった。
・ シアン顔料B15:3 ・・・ 60g
・ 非イオン性界面活性剤(ノニポール400:三洋化成(株)製)・・ 5g
・ イオン交換水 ・・・ 240g。
・ ポリエチレンワックス(PW725:東洋ペトロライト(株)製)・ 100g
・ イオン性界面活性剤(ネオゲンRK:第一工業製薬(株)製)・・ 5g
・ イオン交換水 ・・・ 200g。
・ 上記で調製した樹脂微粒子分散液 ・・・ 234部
・ 上記で調製した着色剤分散液 ・・・ 30部
・ 上記で調製した離型剤分散液 ・・・ 40部
・ ポリ塩化アルミニウム(浅田化学社製「PAC100W」)・・ 1.8部
・ イオン交換水 ・・ 600部。
上記で得たトナー母粒子2kgをヘンシェルミキサー(20L)に投入した後、トナー母粒子100gあたりの添加量で、アルミナ微粒子(シーアイ化成社製「Nano・Tek、Al2 O3 、一次粒径30nm、BET比表面積49.3m2 /g」)2.0g(以下、同様)を投入して、周速40m/sで2分間処理した。
イズ100nm、シリコンオイル処理品)0.5gと、疎水性小シリカ粒子(日本アエロジル社製「RX200」一次粒子サイズ12nm、HMDS(ヘキサメチルジシラザン)処理品)2.0gを投入して、周速40m/sで2分間処理した。処理後、63μm目開きの金属メッシュを用いて音波フルイで粗大粒子を除去し、本発明におけるトナーとした。
実施例1のトナーの調製において、アルミナ微粒子、およびその添加量を日本アエロジル製「AEROXIDE C805、結晶系(割合):γ相2/3、δ相1/3、一次粒径13nm、BET比表面積100m2 /g」1.0gに代えた以外は実施例1と同様にして、比較例1のトナーとした。
実施例1のトナーの調製において、アルミナ微粒子、およびその添加量を大明化学社製「ダイミクロン TM−300、結晶系:γ相約90%、純度99.99%、一次粒径7nm、BET比表面積225m2 /g」0.5gに代えた以外は実施例1と同様にして、比較例2のトナーとした。
得られた各トナーを図4に示す画像形成装置(LP9000C、セイコーエプソン社製)に搭載した。現像ローラは外径φ18の鉄製中空素管の表面をサンドブラスト処理後にNi−Pメッキを施したRz=7μmの表面粗さに形成した。規制部材の突出量は0.76mmとした。また、供給ローラは外径φ19でアスカーF硬度70°のウレタンスポンジからなり、現像ローラに接触深さ1.0mmで圧接した。また、プロセス速度210mm/sとし、現像ローラの周速度は336mm/s、供給ローラの周速度は504mm/sであり、供給ローラ周速度/現像ローラ周速度で示される周速差(周速度比)は1.5とした。また、感光体との現像ギャップ100μm、直流バイアス−150v、周波数3.0kHzの交流バイアス1000v(p−p)、Duty60%の条件下で、ACジャンピング現像法によりカラー画像を形成した。なお、各プロセスユニットのバイアス電位設定値はデフォルト設定した固定バイアス電位を採用し、トナー量調整用パッチセンサの動作無しとした。また、試験環境は22〜24℃/45〜55%RHであった。
(1) 規制通過モレ
現像ローラ上のトナー層が規制ブレードを通過する際、トナーの一部が現像ローラに保持されずに漏洩する現象をいい、次の4段階で目視評価した。下記の判定基準で3以上を可とする。
Lv3(△):トナー漏れが現像ローラ回転時に間欠的に発生し、ゴマ粒大より少ないトナー量が下地が見える程度に付着した状態。
Lv2(×):トナー漏れが現像ローラ回転時に間欠的に発生し、トナー量が下地が見えない程度に付着して堆積した状態。
Lv1(×):トナー漏れが現像ローラ回転時に間欠的に発生し、トナーが制限なく漏れ続ける状態。
現像ローラ上のトナー層が上シールを通過する際、トナーの一部が現像ローラに保持されずに飛散する状態をいい、次の4段階で目視判定。判定基準は下記の通りである。
Lv3(△):飛散したトナーがホルダー/ハウジング上の一部に下地が見える程度に薄く付着した状態
Lv2(×):飛散したトナーがホルダー/ハウジング上の一部に下地が見えなくなるまで堆積した状態
Lv1(×):飛散したトナーがホルダー/ハウジング上の半分以上の面積に下地が見えなくなるまで堆積した状態。
全面ベタ(ソリッド)画像を形成する際の現像能力の高さを示し、画像濃度の大きさとその均一性で表す。画像の先端/中央/後端の3箇所、画像の左側/中央/右側の3箇所を組み合わせた合計9点の平均OD値と最低OD値を用いる。
Lv3(△):平均OD値が1.20以上、最低OD値が1.10以上の状態
Lv2(×):平均OD値が1.10以上、1.20未満の状態
Lv1(×):平均OD値が1.10未満の状態。
感光体(OPC)上でのカブリ量は、白ベタパターン印字時に画像形成プロセスを強制的に途中停止して、感光体上に残留する白ベタ(背景部)のカブリトナーをメンディングテープ(住友スリーエム社製)で転写・回収する。転写回収後のテープをJ紙(富士ゼロックス社製)に貼り付けた後、そのテープ濃度の変化をマクベス濃度計でOD値(光学反射濃度)を測定する。テープ単体でのOD値は0.1程度を示し、そのOD値差引分をカブリトナー濃度とした。
Lv3(△):カブリトナー分のOD値が0.15以下、0.10超えである状態
Lv2(×):カブリトナー分のOD値が0.20以下、0.15超えである状態
Lv1(×):カブリトナー分のOD値が0.20超えである状態。
ベタ(ソリッド)画像先端である現像ローラ周期1周目に対して、現像ローラ2周目以降から後端まで用紙送り方向(露光副走査方向)の画像濃度の均一性が低下し、濃度低下(カスレ)が発生する現象をいい、目視判定した。
Lv3(○):画像先端である現像ローラ周期1周目から画像後端までの領域で濃度低下がない状態(透かすと判別可能)
Lv2(△):供給遅れ起因の濃度低下が現像ローラ周期2周目以降の一部に発生した状態
Lv1(△):供給遅れ起因の濃度低下が現像ローラ周期2周目以降の半域以上に発生した状態。
Lv4(○):全ての項目が○判定である状態
Lv3(○):△判定が2項目以下であり、それ以外の項目が○判定である状態
Lv2(×):×判定の項目がなく、総合判定Lv3、Lv4に該当しない状態
Lv1(×):×判定の項目が1項目以上該当する状態。
実施例、比較例1、2の各トナーについての実機評価結果を表1に示す。
(1) トナー帯電安定性
上述した(1) 規制通過モレ、(2) 上シール飛散、(3) 飛翔性、(4) カブリの4項目について、不具合なく成立している状態
Lv4(○):(1) 〜(4) において、すべての項目が○判定である状態
Lv3(○):(1) 〜(4) において、△判定が1項目以下であり、上記Lv4に該当しない状態
Lv2(△):(1) 〜(4) において、×判定を含まず、上記Lv3、Lv4に該当しない状態
Lv1(×):(1) 〜(4) において、×判定が1項目以上該当する状態。
感光体(OPC)表面に放電生成物やトナー組成物の一部が固着して一様帯電が阻害される感光体のフィルミング現象をみるもので、感光体フィルミングのレベルの定量化は予め作製する顕微鏡拡大像の固着限度見本と照らし合わせてスコアを決める。
Lv3(○):感光体表面の顕微鏡拡大像の一視野内に100μm以下の固着が20箇所以下である状態
Lv2(△):感光体表面の顕微鏡拡大像の一視野内に500μm以下の固着が50箇所以下である状態
Lv1(×):感光体表面の顕微鏡拡大像の一視野内の固着が上記に該当しない状態。
白ベタ画像をA4サイズ6千枚相当形成してカブリトナー量を消費後に、新トナーを残トナー重量の10相当分だけ現像装置に補給する。新トナーを現像装置に補給した直後に
現像ローラ上のトナー層の規制通過モレか一時的に増加する現象をみるもので、トナー補給規制通過モレの判定は通常カブリの規制通過モレの判定方法と同一手順で実施する。
Lv3(△):トナー漏れが現像ローラ回転時に間欠的に発生し、ゴマ粒大より少ないトナー量が下地が見える程度に付着した状態。
Lv2(×):トナー漏れが現像ローラ回転時に間欠的に発生し、トナー量が下地が見えない程度に付着して堆積した状態。
Lv1(×):トナー漏れが現像ローラ回転時に連続的に発生し、トナーが制限なく漏れ続ける状態。
白ベタ画像をA4サイズ6千枚相当形成してカブリトナー量を消費後に、新トナーを残トナー重量の10相当分だけ現像装置に補給する。新トナーを現像装置に補給した直後に現像ローラ上のトナー層の上シール飛散が一時的に増加する現象をみるもので、トナー補給上シール飛散の判定は通常カブリの規制通過モレの判定方法と同一手順で実施する。
Lv3(△):飛散したトナーがホルダー/ハウジング上の一部に下地が見える程度に薄く付着した状態
Lv2(×):飛散したトナーがホルダー/ハウジング上の一部に下地が見えなくなるまで堆積した状態
Lv1(×):飛散したトナーがホルダー/ハウジング上の半分以上の面積に下地が見えなくなるまで堆積した状態。
白ベタ画像をA4サイズ6千枚相当形成してカブリトナー量を消費後に新トナーを残トナー重量の10%相当分だけ現像装置に補給する。新トナーを現像装置に補給した直後に形成する白ベタ画像に発生するカブリが一時的に増加する現象をみるもので、トナー補給カブリ量の判定は、通常カブリの判定方法と同一手順で実施する。
Lv3(△):カブリトナー分のOD値が0.15以下、0.10超えである状態
Lv2(×):カブリトナー分のOD値が0.20以下、0.15超えである状態
Lv1(×):カブリトナー分のOD値が0.20超えである状態。
白ベタ画像内に孤立するベタ画像を形成した直後の感光体1周期内に低いハーフの濃度画像を形成する際、ハーフ濃度画像にベタ画像の履歴が残像として出現する現象を見る。トナー表面の外添剤の一部が感光体上のベタ画像輪郭に集中して残留しやすく、クリーニングにより除去できない残留外添剤が露光を遮ることでハーフ画像の潜像電位にムラが発生することで出現する。残像レベルの定量化は予め作成する画像限度見本と照らし合わせてスコアを決める。
Lv3(△):ハーフ画像内に不鮮明な輪郭の残像が薄っすらと認められる状態
Lv2(×):ハーフ画像内に鮮明な輪郭の残像が薄っすらと認められる状態
Lv1(×):ハーフ画像内に鮮明な輪郭の残像が明らかに周囲の濃度以上(OD値0.
1以上)で認められる状態。
実施例、比較例1、2の各トナーについて、課題との対応の評価結果を表2に示す。
Claims (6)
- 少なくとも結着樹脂、着色剤及び離型剤を含むトナー母粒子と、γ−アルミナ相を主相とすると共に少なくとも少量のα−アルミナ相を含む結晶性で、かつ球形状であるアルミナ微粒子を外添剤として含み、
前記アルミナ微粒子は、X線回折分析におけるγ−アルミナ由来スペクトルの半値幅が1.0°以下であり、
トナー母粒子が、体積平均粒径(D 50 )が2.0〜12.0μmで、乳化凝集法により得られることを特徴とするトナー。 - 前記アルミナ微粒子が、金属アルミニウムを直流アークプラズマで蒸発させ、その蒸気を酸化して得られるものである請求項1記載のトナー。
- 静電潜像を担持した感光体と、該感光体と非接触の状態で対向配置される現像装置とを有し、該現像装置が前記感光体に担持された静電潜像をトナーを担持して現像する現像ローラと、該現像ローラに圧接対向配置され、該現像ローラに前記トナーを供給する供給ローラとを有し、該現像装置に前記トナーとして少なくとも結着樹脂、着色剤及び離型剤を含むトナー母粒子とγ−アルミナ相を主相とすると共に少なくとも少量のα−アルミナ相を含む結晶性で、かつ球形状であるアルミナ微粒子を外添剤として含むトナーを供給して前記感光体に担持された静電潜像を現像し、
前記アルミナ微粒子は、X線回折分析におけるγ−アルミナ由来スペクトルの半値幅が1.0°以下であり、
トナー母粒子が、体積平均粒径(D 50 )が2.0〜12.0μmで、乳化凝集法により得られることを特徴とする画像形成方法。 - 現像装置がトナーを補給可能とするトナー補給形式である場合には、残留トナーに加えて
新たに補給されるトナーにより現像するものであり、現像装置がトナーを補給可能としないトナー使い切り形式である場合には、残留トナーに加えて新たに充填されるトナーにより現像するものである請求項3記載の画像形成方法。 - 静電潜像を担持した感光体と、該感光体と非接触の状態で対向配置され、前記感光体に担持された静電潜像を、少なくとも結着樹脂、着色剤及び離型剤を含むトナー母粒子とγ−アルミナ相を主相とすると共に少なくとも少量のα−アルミナ相を含む結晶性で、かつ球形状であるアルミナ微粒子を外添剤として含むトナーにより現像する現像ローラと、該現像ローラに圧接対向配置され、前記トナーを供給する供給ローラとを有する現像装置とを含み、
前記アルミナ微粒子は、X線回折分析におけるγ−アルミナ由来スペクトルの半値幅が1.0°以下であり、
トナー母粒子が、体積平均粒径(D 50 )が2.0〜12.0μmで、乳化凝集法により得られることを特徴とする画像形成装置。 - 現像装置がトナーを補給可能とするトナー補給形式である場合には、残留トナーに加えて新たに補給されるトナーにより現像するものであり、現像装置がトナーを補給可能としないトナー使い切り形式である場合には、残留トナーに加えて新たに充填されるトナーにより現像するものである請求項5記載の画像形成装置。
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