JP6089416B2 - 画像形成装置、画像形成方法、及び静電潜像現像用の回収トナー - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、「トナーの塊状化を防止する目的で、超音波を発生する振動子を設けたことを特徴とする画像形成装置」が提案されている。
また、引用文献2には、「回収トナーの搬送手段として空気流を利用する画像形成方法であって、凝集度が30%以下のトナーを用いることを特徴とする画像形成方法」が提案されている。
また、特許文献3には、「回収トナーをリサイクルして用いるトナーにおいて、2段外添を実施する」ことが提案されている。
また、特許文献4には、「回収トナーと混合させる補給用バージントナーにスペーサ粒子を用いる」ことが提案されている。
請求項1に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電された前記像保持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
体積平均粒径2.0μm以上6.5μm以下のトナー粒子及び外添剤である体積平均粒径40nm以上のシリカ粒子を含み、かつ前記シリカ粒子の含有量が2.0質量%以上であるトナーと体積平均粒径が35μm以下のキャリアとを有する現像剤を収容し、且つ現像剤保持体を有する現像手段であって、前記現像剤保持体の表面に形成した前記現像剤による磁気ブラシによって、前記像保持体に形成された前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記像保持体に形成された前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記像保持体の表面に残留した前記トナーをクリーニングするクリーニング手段と、
前記現像手段に、体積平均粒径2.0μm以上6.5μm以下のトナー粒子及び外添剤である体積平均粒径40nm以上のシリカ粒子を含み、かつ前記シリカ粒子の含有量がトナー粒子に対して2.0質量%以上である補給用トナーを補給するトナー補給手段と、
を備え、
前記クリーニング手段によりクリーニングされて回収した回収トナーであって、回収した回収トナー自体におけるシリカ粒子の含有率が、前記補給用トナーにおけるシリカ粒子の含有率の1.6倍以上である画像形成装置。
前記キャリアが、印加磁場1kエルステッドにおける一個のキャリア粒子当たりの平均磁化が3.5×10 −9 AM2/個以下のキャリアである請求項1に記載の画像形成装置。
前記現像剤保持体の単位面積当たりの現像量をX(g/m2)、前記像保持体と前記現像剤保持体との最短距離をY(μm)としたとき、式(1)の関係を満たす請求項1又は2に記載の画像形成装置。
・式(1):(X/Y)>0.8
像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
帯電された前記像保持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、
体積平均粒径2.0μm以上6.5μm以下のトナー粒子及び外添剤である体積平均粒径40nm以上のシリカ粒子を含み、かつ前記シリカ粒子の含有量が2.0質量%以上であるトナーと体積平均粒径が35μm以下のキャリアとを有する現像剤を収容し、且つ現像剤保持体を有する現像手段において、前記現像剤保持体の表面に前記現像剤による磁気ブラシを形成し、前記現像剤による磁気ブラシによって、前記像保持体に形成された前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像工程と、
前記像保持体に形成された前記トナー像を記録媒体に転写する転写工程と、
前記像保持体の表面に残留した前記トナーをクリーニングするクリーニング工程と、
前記現像手段に、体積平均粒径2.0μm以上6.5μm以下のトナー粒子及び外添剤である体積平均粒径40nm以上のシリカ粒子を含み、かつ前記シリカ粒子の含有量がトナー粒子に対して2.0質量%以上である補給用トナーを補給するトナー補給工程と、
を備え、
前記クリーニング工程によりクリーニングされて回収した回収トナーであって、回収した回収トナー自体におけるシリカ粒子の含有率が、前記補給用トナーにおけるシリカ粒子の含有率の1.6倍以上である画像形成方法。
前記キャリアが、印加磁場1kエルステッドにおける一個のキャリア粒子当たりの平均磁化が3.5×10−9AM2/個以下のキャリアである請求項4に記載の画像形成方法。
前記現像剤保持体の単位面積当たりの現像量をX(g/m2)、前記像保持体と前記現像剤保持体との最短距離をY(μm)としたとき、式(1):(X/Y)>0.8の関係を満たす請求項4又は5に記載の画像形成方法。
・式(1):(X/Y)>0.8
請求項2に係る発明によれば、印加磁場1kエルステッドにおける一個のキャリア粒子当たりの平均磁化が上記範囲外のキャリアを適用した場合に比べ、回収トナーの流動性を確保した画像形成装置が提供できる。
請求項1に係る発明によれば、補給用トナーが体積平均粒径40nm以上のシリカ粒子を2.0質量%以上含まない場合に比べ、回収トナーの流動性を確保した画像形成装置が提供できる。
請求項3に係る発明によれば、上記式(1)を満たさない場合に比べ、回収トナーの流動性を確保した画像形成装置が提供できる。
請求項5に係る発明によれば、印加磁場1kエルステッドにおける一個のキャリア粒子当たりの平均磁化が上記範囲外のキャリアを適用した場合に比べ、回収トナーの流動性を確保した画像形成方法が提供できる。
請求項4に係る発明によれば、記補給用トナーが体積平均粒径40nm以上のシリカ粒子を2.0質量%以上含まない場合に比べ、回収トナーの流動性を確保した画像形成方法が提供できる。
請求項6に係る発明によれば、上記式(1)を満たさない場合に比べ、回収トナーの流動性を確保した画像形成方法が提供できる。
現像剤は、体積平均粒径2.0μm以上6.5μm以下のトナー粒子及び外添剤であるシリカ粒子を含むトナーとキャリアとを有する構成である。
一方、補給用トナーは、体積平均粒径2.0μm以上6.5μm以下のトナー粒子及び外添剤であるシリカ粒子を含むトナーである。
そして、クリーニング手段によりクリーニングされて回収した回収トナー自体におけるシリカ粒子の含有率を補給用トナーにおけるシリカ粒子の含有率の1.4倍以上とする。ただし、本実施形態では1.6倍以上とする。
また、磁気ブラシとは、現像剤保持体内に内包されている磁石の磁力により、トナーを付着した複数のキャリアが現像剤保持体の表面上に直線状に連なり穂立ちを形成した状態を指す。
また、トナー及び回収トナーにおけるシリカ粒子の含有率は、トナー粒子に対する含有率を意味する。
しかし、像保持体の表面に残留したトナーは、クリーニング手段によりクリーニングされることとなるが、このクリーニングされて回収した回収トナーは、例えば、現像、転写、及びクリーニングの負荷によって、外添剤としてのシリカ粒子がトナー粒子に埋まり込むことから、流動性が悪化する傾向となり、例えば、配管詰まりの原因となっているのが現状である。
これにより、補給用トナー(つまり現像に利用するトナー)のシリカ粒子の含有率を現像に適した量とする一方で、トナー(トナー粒子)を小径化しても、回収トナーにおけるシリカ粒子の含有率を増加させ、回収トナーの流動性が確保される。
なお、従来の画像形成装置では、回収トナーにおけるシリカ粒子の含有率を補給用トナーにおけるシリカ粒子の含有率の1.2倍から1.3倍程度であり、回収トナーの流動性を確保するには不十分である。
このような方法として具体的には、例えば、下記1)〜3)の手法が挙げられる。これら手法は、単独で実施しても、組み合わせて実施してもよい。
ここで、外添剤としてのシリカ粒子をトナー粒子に埋没させる負荷のうち、最も大きいのが現像手段内での負荷であることが確認された。シリカ粒子をトナー粒子に埋没させなければ、A)トナー流動性が上がる、B)埋没していないシリカ粒子がトナー粒子と連れまわらず、像保持体に移行し、転写後、像保持体にシリカ粒子が残留し易くなる、ことがわかってきた。そして、この現像手段内の負荷を与える最も大きな要因はキャリアの磁化であることもわかった。
このため、キャリアの磁化を上記範囲に低減することで、現像手段内でのシリカ粒子のトナー粒子への埋没が抑制される結果、転写後、像保持体にシリカ粒子が残留し易くなる。
但し、キャリアの磁化を低減し過ぎると、キャリア自体の飛びが発生し易くなることから、上記キャリアの平均磁化は3.0×10 −10 AM2/個以上とすることがよい。
大型のシリカ粒子をトナーに外添すると、トナー粒子に対する付着力が弱まり、遊離状態(低付着でトナーから移動する状態)で存在し易くなり、シリカ粒子のトナー粒子への埋没が抑制される結果、転写後、像保持体にシリカ粒子が残留し易くなる。
但し、シリカ粒子が大きすぎると、逆に、トナー及び回収トナー共に流動性が低下する傾向となることから、シリカ粒子の体積平均粒径は400nm以下とすることがよい。
また、シリカ粒子の含有率も多すぎると、像保持体へ移行する量が過剰となり、クリーニング不良が発生し、像保持体の帯電障害が発生する傾向となることから、シリカ粒子の含有率は7質量%以下とすることがよい。
・式(1): (X/Y)>0.8
・式(1−2):(X/Y)>1.0
・式(1−3):(X/Y)>1.2
シリカ粒子自体は、マイナスに帯電することから、現像電界を強くすることで、シリカ粒子の現像促進(つまり、像保持体への移行促進)が実現されると考えられる。
シリカ粒子の現像促進を実現するためには、像保持体と現像剤保持体の最短距離を狭くすることがよい。これにより、現像電界が強くなり、シリカ粒子が現像され易くなると考えられる。
一方で、像保持体と現像剤保持体の最短距離を狭くしても、現像剤保持体上の現像量が低いとシリカ粒子の現像性が落ち、逆に、現像剤保持体上の現像量が多くても、像保持体と現像剤保持体が広いとシリカ粒子の現像性が落ちると考えられる。
このため、現像量(つまり現像剤の付着量)に対する像保持体と現像剤保持体との最短距離の比率である「X/Y」が上記範囲とすることで、シリカ粒子の現像促進(つまり、像保持体への移行促進)が実現される結果、転写後、像保持体にシリカ粒子が残留し易くなる。
但し、「X/Y」が大きすぎると、キャリア自体の飛びや画像乱れの発生、現像剤層形成に不具合が生じることがあるため、「X/Y」<1.5とすることがよい。
また、現像手段における現像剤保持体の単位面積当たりの現像量Xは、150g/m2以上600g/m2以下(望ましくは200g/m2以上500g/m2以下)の範囲とすることがよい。
一方、像保持体と現像剤保持体との最短距離Yは、200μm以上700μm以下(望ましくは250μm以上600μm以下)の範囲とすることがよい。
現像剤保持体に対し、0.001m2の範囲が残るようにマスキングを行う。フィルターの付いた吸引器具を用いて、残された部分の現像剤を吸引し、フィルターに回収された現像剤の重量を測定した。重量を0.001m2で割ることにより、単位面積あたりの重量を算出し、これを現像剤保持体の単位面積当たりの現像量とする。
また、外添剤としてのシリカ粒子の含有率(外添量)を増やすことにより、トナー粒子に埋まり込みきれずに存在するシリカ粒子を多くすると、回収トナーの流動性が確保されると考えられるが、単に、回収トナーのシリカ粒子の含有率を増す目的で、補給用トナー(つまり現像に利用するトナー)のシリカ粒子の外添量を増すと、例えば、帯電が高くなったり、トナー粒子から遊離したシリカ粒子が凝集体を作り、白点や現像剤の噴き出し等の現象が生じ、トナーの現像性が悪化することがあり、この点でも、本実施形態に係る画像形成装置は有利である。
但し、回収トナーに過剰のシリカ粒子を含ませるように、転写後、像保持体に残留するシリカ粒子の量を多くすると、これに起因するクリーニング不良と共に、画像欠陥が発生することがあるため、回収トナーにおけるシリカ粒子の含有率は、補給用トナーにおけるシリカ粒子の含有率の4倍以下とすることがよい。
回収トナーにおけるシリカ粒子の含有率を上記範囲(特に5質量%以上)とすることにより、回収トナーの流動性が確保される。
但し、回収トナーに過剰のシリカ粒子を含むと、逆に流動性が悪化することがあるため、回収トナーにおけるシリカ粒子の含有率は10質量%以下であることがよい。
つまり、本実施形態に係る静電潜像現像用の回収トナーは、体積平均粒径2.0μm以上6.5μm以下のトナー粒子と、トナー粒子に対する含有量が5.0質量%以上のシリカ粒子である外添剤と、を含むものである。
本実施形態に係る画像形成装置101は、図1に示すように、例えば、矢印aで示すように、時計回り方向に回転する電子写真感光体10(像保持体の一例)と、電子写真感光体10の上方に、電子写真感光体10に相対して設けられ、電子写真感光体10の表面を帯電させる帯電装置20(帯電手段の一例)と、帯電装置20により帯電した電子写真感光体10の表面に露光して、静電潜像を形成する露光装置30(潜像形成手段の一例)と、露光装置30により形成された静電潜像に、現像剤に含まれるトナーを付着させて電子写真感光体10の表面にトナー像を形成する現像装置40(現像手段の一例)と、電子写真感光体10に接触しつつ矢印bで示す方向に走行するとともに、電子写真感光体10の表面に形成されたトナー像を転写するベルト状の中間転写体50と、電子写真感光体10の表面をクリーニングするクリーニング装置70(クリーニング手段の一例)とを備える。
ここで、現像装置40へ補給用トナーを補給するための補給用トナー収容容器47(トナー補給手段の一例)が、補給搬送路46を介して、現像装置40に連結されている。
なお、これら、電子写真感光体10に形成されたトナー像を記録紙Pへ転写するための部材が転写手段の一例に相当する。
現像剤は、トナーとキャリアを含む二成分系現像剤である。
現像剤において、トナーとキャリアとの混合比(質量比)は、例えば、トナー:キャリア=1:100から30:100程度の範囲が挙げられる。
トナーは、例えば、結着樹脂、着色剤、及び必要に応じて離型剤等の他の添加剤を含むトナー粒子と、シリカ粒子である外添剤と、を含んで構成される。
なお、補給用トナーは、現像剤におけるトナーの構成と同様である。
結着樹脂としては、特に制限はないが、スチレン類(例えばスチレン、クロロスチレン等)、モノオレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブチレン、イソプレン等)、ビニルエステル類(例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニル等)、α−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチルエーテル等)、ビニルケトン類(例えばビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等)等の単独重合体および共重合体、ジカルボン酸類とジオール類との共重合によるポリエステル樹脂等が挙げられる。
また、代表的な結着樹脂としては、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド、変性ロジン、パラフィンワックス等も挙げられる。
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成或いは鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
トナー粒子は、平均形状係数(形状係数=(ML2/A)×(π/4)×100で表される形状係数の個数平均、ここでMLは粒子の最大長を表し、Aは粒子の投影面積を表す)が100以上150以下であることが望ましく、105以上145以下であることがより望ましく、110以上140以下であることがさらに望ましい。
まず、分散剤として界面活性剤(望ましくはアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム)の5質量%水溶液2ml中に、測定試料を0.5mg以上50mg以下加え、これを電解液100ml以上150ml以下中に添加した。この測定試料を懸濁させた電解液を超音波分散器で約1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーII型(ベックマン−コールター社製)により、アパーチャー径が100μmのアパーチャーを用いて、粒径が2.0μm以上60μm以下の範囲の粒子の粒度分布を測定する。測定する粒子数は50,000とする。
得られた粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、小粒径側から体積累積分布を引いて、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとする。
外添剤としては、シリカ粒子が採用される。
シリカ粒子の体積平均粒径は、例えば、40nm以上がよく、望ましくは80nm以上、より望ましくは120nm以上がよい。
シリカ粒子の体積平均粒径を上記範囲とすることで、回収トナーの流動性が確保され易くなる。
但し、シリカ粒子が大きすぎると、逆に、トナー及び回収トナー共に流動性が低下する傾向となることから、シリカ粒子の体積平均粒径は400nm以下とすることがよい。
シリカ粒子の含有率(外添量)を上記範囲とすることで、回収トナーの流動性が確保され易くなる。
但し、シリカ粒子の含有率も多すぎると、像保持体へ移行する量が過剰となり、クリーニング不良が発生し、像保持体の帯電障害が発生する傾向となることから、シリカ粒子の含有率は7質量%以下とすることがよい。
なお、他の外添剤の表面は、疎水化処理されていることがよい。
まず、トナー粒子は、特に製造方法により限定されるものではないが、例えば、結着樹脂、着色剤及び離型剤、必要に応じて帯電制御剤等を加えて混練、粉砕、分級する混練粉砕法;混練粉砕法にて得られた粒子を機械的衝撃力又は熱エネルギーにて形状を変化させる方法;結着樹脂の重合性単量体を乳化重合させ、形成された分散液と、着色剤及び離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の分散液とを混合し、凝集、加熱融着させ、トナー粒子を得る乳化重合凝集法;結着樹脂を得るための重合性単量体と、着色剤及び離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の溶液を水系溶媒に懸濁させて重合する懸濁重合法;結着樹脂と、着色剤及び離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の溶液とを水系溶媒に懸濁させて造粒する溶解懸濁法等により製造されるトナー粒子が使用される。
キャリアとしては、例えば、磁性粉からなる芯材の表面に被覆樹脂を被覆した被覆キャリア、マトリックス樹脂中に磁性粉が分散・配合された磁性粉分散型キャリア、多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸型キャリア等が挙げられる。
なお、磁性粉分散型キャリア、樹脂含浸型キャリアは、マトリックス樹脂中に磁性粉が分散・配合された粒子や、多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた粒子を芯材とし、これに被覆樹脂により被覆したキャリアであってもよい。
なお、芯材に被覆する被覆樹脂や、磁性粉を分散・配合する樹脂には、導電材料等、その他添加剤を含ませてもよい。
具体的な樹脂被覆方法としては、芯材を被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液を芯材表面に噴霧するスプレー法、芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリアの芯材と被覆層形成溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
芯材が露出し過ぎてしまうと、現像の際、磁気ブラシが感光体(像保持体)と接触したとき、それを構成するキャリアの硬い芯材が感光体(像保持体)の表面に接触し、強い
掻き取り力が発生してしまい、感光体(像保持体)の表面に塗布されたフッ素樹脂が逆に取り除かれ易くなってしまうことがあり、カブリが発生することがある。
また、露出した芯材が感光体(像保持体)と接触すると、電荷リークが生じ易くなることがある。
このため、被覆樹脂の芯材に対する被覆量は、上記範囲であることがよい。
溶剤可溶の被覆樹脂の場合は、精量したキャリアを可溶溶剤(例えば、トルエン)に溶解させ、磁性粉を磁石で保持し、被覆樹脂が溶解した溶液を洗い流す。これを数度繰り返す事により、被服樹脂が取り除かれた磁性粉が残る。乾燥させ、磁性粉の質量を測定し、差分をキャリア量で割る事により被覆量が算出される。
具体的には、キャリア20.0gを計り取り、ビーカーに入れ、トルエン100gを加え攪拌翼で10分攪拌する。ビーカーの底に磁石をあて、芯材(磁性粉)が流れ出さないようにトルエンを流す。これを4回繰り返し、洗い流した後のビーカーを乾燥させる。乾燥後磁性粉量を測定し、式[(キャリア量−洗浄後の磁性粉量)/キャリア量]で被覆量を算出する。
一方、溶剤不溶の被覆樹脂の場合は、Rigaku社製Thermo plus EVOII 差動型示差熱天秤 TG8120を用い、窒素雰囲気下で、室温(25℃)以上1000℃以下の範囲で加熱し、その質量減少から被覆量を算出する。
キャリアの平均磁化を上記範囲とすることで、回収トナーの流動性が確保され易くなる。
但し、キャリアの磁化を低減し過ぎると、キャリア飛びが発生し易くなることから、上記キャリアの平均磁化は3.0×10 −10 AM2/個以上とすることがよい。
式:σs=σ×4π(r/2) 3ρ/(3×10 15 )
σ:キャリアの磁化(AM2/kg)
r:キャリアの体積平均粒径D50v(μm)
ρ:キャリア(被覆キャリアの場合、芯材)の真比重(g/cm3)
キャリアの磁化は、例えば、被覆キャリアの場合、用いる磁性粉の種類、大きさ等により調整され、磁性粉分散型キャリアの場合、用いる磁性粉の種類、量等により調整される。
レーザー散乱粒度測定装置(日機装(株)製、マイクロトラック)で測定されたキャリアの粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャネル)に対して体積をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積50%となる粒径が体積平均粒径D50vとし、体積平均粒度分布指標GSDvにおいて、チャネルから粒径45μmの粒子の比率を求めた。
キャリアの真比重は、次のようにして求められる値である。
キャリアの真比重ρは、例えば、被覆キャリアの場合、用いる磁性粉の種類により調整され、磁性粉分散型キャリアの場合、用いる磁性粉の種類、磁性粉充填量等により調整される。
電子写真感光体10としては、有機感光体、無機感光体が挙げられる。
電子写真感光体10として具体的には、例えば、1)導電性基体上に下引層が設けられ、その上に電荷発生層、電荷輸送層、及び保護層が順次形成された構造を有するもの、2)導電性基体上に下引層が設けられ、その上に、電荷輸送層、電荷発生層、及び保護層が順次形成された構造を有するもの、3)導電性基体上に下引層が設けられ、その上に単層型感光層、保護層が順次形成された構造を有するもの、等、周知のものが挙げられる。
なお、電荷発生層及び電荷輸送層は機能分離型の感光層である。また、電子写真感光体10において、下引層は設けてもよいし、設けなくてもよい。
帯電装置20としては、例えば、導電性の帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電フィルム、帯電ゴムブレード、帯電チューブ等を用いた接触型帯電器が挙げられる。また、帯電装置20としては、例えば、非接触方式のローラ帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン帯電器やコロトロン帯電器等のそれ自体公知の帯電器等も挙げられる。帯電装置20としては、接触型帯電器がよい。
なお、本実施形態では、直流に交流を重畳した電圧を印加する方式の帯電器を採用しても、放電生成物が生じ易い方式であるが、このような方式を採用しても、電子写真感光体10に放電生成物の付着・堆積が抑制され、画像の白抜けが抑制される。
露光装置30としては、例えば、電子写真感光体10表面に、半導体レーザ光、LED光、液晶シャッタ光等の光を、像様に露光する光学系機器等が挙げられる。光源の波長は電子写真感光体10の分光感度領域にあるものがよい。半導体レーザーの波長としては、例えば、780nm前後に発振波長を有する近赤外がよい。しかし、この波長に限定されず、600nm台の発振波長レーザーや青色レーザーとして400nm以上450nm以下に発振波長を有するレーザーも利用してもよい。また、露光装置30としては、例えばカラー画像形成のためにはマルチビーム出力するタイプの面発光型のレーザー光源も有効である。
現像装置40は、例えば、現像領域で電子写真感光体10に対向して配置されており、例えば、トナー及びキャリアを含む現像剤(2成分現像剤)を収容する現像容器41を有している。現像容器41は、現像容器本体41Aとその上端を塞ぐ現像容器カバー41Bとを有している。
一次転写装置51、及び二次転写装置52としては、例えば、ベルト、ローラ、フィルム、ゴムブレード等を用いた接触型転写帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン転写帯電器やコロトロン転写帯電器等のそれ自体公知の転写帯電器が挙げられる。
クリーニング装置70は、筐体71と、筐体71から突出するように配設されるクリーニングブレード72と、を含んで構成されている。
なお、クリーニングブレード72は、筐体71の端部で支持された形態であってもよし、別途、支持部材(ホルダー)により支持される形態であってもよいが、本実施形態では、筐体71の端部で支持された形態を示している。
クリーニングブレード72は、電子写真感光体10の回転軸に沿った方向に延びた板状のものであって、電子写真感光体10の回転方向(矢印a)の上流側に、先端部が圧力を掛けつつ接触されるように設けられている。
クリーニングブレード72を構成する材料としては、ウレタンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、プロロピレンゴム、ブタジエンゴム等が挙げられる。これらの中で、ウレタンゴムがよい。
ウレタンゴム(ポリウレタン)は、例えば、通常ポリウレタンの形成に用いられるものであれば特に限定されないが、例えばポリエチレンアジペート、ポリカプロラクトンなどのポリエステルポリオールなどのポリオールとジフェニルメタンジイソシアネートなどのイソシアネートとからなるウレタンプレポリマー及びたとえば1,4−ブタンジオール、トリメチロールプロパン、エチレングリコールやこれらの混合物などの架橋剤を原料とするものよい。
また、随時、補給用トナー収容容器47から補給搬送路46を経て補給用トナーを現像装置40(第2攪拌室44A)へ供給する。
プロセスカートリッジ101Aの構成は、これに限られず、例えば、少なくとも、電子写真感光体10を備えてえればよく、その他、例えば、帯電装置20、露光装置30、現像装置40、一次転写装置51、及びクリーング装置70から選択される少なくとも一つを備えていてもよい。
(トナー1の作製)
−ポリエステル樹脂分散液の調製−
・テレフタル酸 30mol%
・フマル酸 70mol%
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物 20mol%
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物 80mol%
攪拌装置、窒素導入管、温度センサー、精留塔を備えた内容量5リットルのフラスコに上記モノマーを仕込み、1時間を要して190℃まで上げ、反応系内が攪拌されていることを確認した後、ジブチル錫オキサイド1.2質量部を投入した。
さらに生成する水を留去しながら同温度から6時間を要して240℃まで温度を上げ、240℃でさらに3時間脱水縮合反応を継続し、酸価が12.0mg/KOH、重量平均分子量9700である非晶質ポリエステル樹脂を得た。
別途準備した水性媒体タンクには試薬アンモニア水をイオン交換水で希釈した0.37質量%濃度の希アンモニア水を入れ、熱交換器で120℃に加熱しながら毎分0.1リットルの速度で、上記非晶質ポリエステル樹脂1溶融体と同時にキャビトロンCD1010(株式会社ユーロテック製)に移送した。
回転子の回転速度が60Hz、圧力が5kg/cm2の条件でキャビトロンを運転し、平均粒径0.16μm、固形分量30質量部のポリエステル樹脂からなる樹脂分散液を得た。
・シアン顔料(銅フタロシアニンB15:3:大日精化社製) 45質量部
・イオン性界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬社製) 5質量部
・イオン交換水 200質量部
上記成分を混合溶解し、ホモジナイザー(IKAウルトラタラックス)により10分間分散し、中心粒径168nm、固形分量22.0質量部の着色剤分散液を得た。
・パラフィンワックス HNP9(融点75℃:日本精鑞社製) 45質量部
・カチオン性界面活性剤 ネオゲンRK(第一工業製薬社製) 5質量部
・イオン交換水 200質量部
上記成分を95℃に加熱して、IKA製ウルトラタラックスT50にて分散後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、中心径200nm、固形分量20.0質量部の離型剤分散液を得た。
・ポリエステル樹脂分散液 278.9質量部
・着色剤分散液 27.3質量部
・離型剤分散液 35質量部
その後、0.5mol/lの水酸化ナトリウム水溶液で系内のpHを9.0にした後、ステンレス製フラスコを密閉し、磁力シールを用いて攪拌を継続しながら96℃まで加熱し、5時間保持した。
反応終了後、冷却し、濾過、イオン交換水で洗浄した後、ヌッチェ式吸引濾過により固液分離を施した。これを更に40℃のイオン交換水1Lに再分散し、15分300rpmで攪拌・洗浄した。
これを更に5回繰り返し、濾液のpHが7.5、電気伝導度7.0μS/cmtとなったところで、ヌッチェ式吸引濾過によりNo5Aろ紙を用いて固液分離を行った。次いで真空乾燥を12時間継続した。
トナー粒子1の製造条件を変更した以外は、トナー粒子1と同様にして、表1に示す体積平均粒径を持つトナー粒子2〜3を得た。
外添剤として、表1に示すシリカ粒子1〜4を準備した。
(キャリア1の作製)
・綜研化学社製「ポリメタクリル酸メチル(PMMA)樹脂(Mw72,000、Mn36,000): 3質量部
・和光純薬工業株式会社 トルエン(特級): 30質量部
・芯材[パウダーテック社製磁性粉「Mn−Mgフェライトコア(平均粒径25μm、飽和磁化55A/m2/kg(1kOe時)、真比重4.6g/cm3)]: 100質量部
まず、上記組成のうち、PMMA樹脂をトルエンに溶解させPMMA樹脂のトルエン溶液を作製する。
次に、芯材であるフェライトコア(磁性粉)を80℃に加熱したニーダーに投入し、攪拌させる。
フェライトコアが50℃になった時点で、PMMAのトルエン溶液を投入し、密閉し10分攪拌させる。
次に、攪拌したまま、真空にし、トルエンを蒸発させる。30分後真空を解除し、取り出す。
そして、放置冷却させ30℃になった後、45μm篩分を実施し、キャリア1を得る。
得られるキャリアが表1に示す磁化/粒径となるように、磁化/粒径を調整した芯材(フェライトコア[真比重4.6]:磁性粉)を用いた以外は、キャリア1の作製と同様にキャリア2を作製した。
得られるキャリアが表1に示す磁化/粒径となるように、磁化/粒径を調整した芯材(フェライトコア[真比重4.6]:磁性粉)を用いた以外は、キャリア1の作製と同様にキャリア3を作製した。
得られるキャリアが表1に示す磁化/粒径となるように、磁化/粒径を調整した芯材(フェライトコア[真比重4.6]:磁性粉)を用いた以外は、キャリア1の作製と同様にキャリア比較キャリア1を作製した。
表3に従った組み合わせで、トナー粒子100質量部に、表3に従った添加量でシリカ粒子を加える共に、酸化チタン(「TM150AW」テイカ社製、体積平均粒径が20nmで、デシルトリメトキシシランで表面処理)、5リットルヘンシェルミキサーを用い、攪拌速度2500rpmで30分間ブレンドを行った後、45μmの目開きの篩を用いて粗大粒子を除去し、各トナーを作製した。
本改造機は、クリーニング装置から、クリーニング装置によりクリーニングした回収トナーを、搬送部材(オーガ)が挿入された排出管を通じて回収容器へ搬送するようになっている。そして、排出管の透明アクリル樹脂製のものに置き換え、回収トナーの搬送状態を観察できるよう加工した。
ここで、表2に示す各現像条件において、現像ロールの単位面積当たりの現像量X(g/m2)は、現像ロールに対向して配置された現像層(磁気ブラシ)規制板の幅で調整した。
また、感光体と現像ロールとの最短距離Y(μm)は、現像ロールの軸に感光体と接触し距離を調整するトラッキングロールにより調整した。なお、現像剤を入れる前に、トラッキングロールにより感光体と現像ロールとの最短距離Yを調整し、目的とする最短距離Yとなった所で固定した後、現像装置を外し、現像剤を投入した。
−画像出力−
以下に示す環境、形成画像、出力枚数に従った下記画像出力条件(1)、(2)、(3)、(4)、(5)の順で画像の出力を行った。
(1)H/H、5%、2万枚
(2)H/H、20%、2万枚
(3)L/L、5%、2万枚
(4)L/L、20%、2万枚
(5)H/H、20%、2万枚
なお、上記画像出力条件において、各略語は、以下を意味する。
・「L/L」:画像出力環境が低温低湿下(15℃/10%)の環境であること
・「H/H」:画像出力環境が高温高湿下(30℃/88%)の環境であること
・「5%」:画像密度5%のハーフトーン画像を出力すること。
・「20%」:画像密度20%のハーフトーン画像を出力すること。
・「2万枚」:A4用紙で2万枚の画像を出力すること
まず、画像出力前に、トナーカートリッジから補給用トナーを採取して、シリカ粒子量を分析した。
そして、画像出力後に、クリーニング装置によりクリーニングした回収トナーが搬送される排出管から、当該回収トナーを採取して、シリカ粒子量を分析した。
まず、採取した各トナー150mgを精秤し、加圧成型器で5t/cm2、1分間の加圧成型を実施し10mm径、円板状の測定試料を作製した。
次に、作製した測定試料を、波長分散型蛍光X線分析装置XRF−1500((株)島津製作所製)にて、Rhターゲット、管電圧40KV、管電流70mA、測定時間30分の測定条件にて各元素由来の発生X線量であるNet強度(kcps)値を測定した。
クリーニング装置によりクリーニングした回収トナーが搬送される排出管を観察して評価した。クリーニング装置によりクリーニングした回収トナーが搬送される排出管に挿入されている搬送部材(オーガ)のモーターが回転負荷により停止(所謂トルクオーバー)した時点を、回収トナー配管詰まりとし評価した。
評価基準は、以下の通りである。
○:回収配管 壁付着無し。
○−:回収配管 壁付着有り。排出性問題無し。
△:回収配管 溜まり/トルク負荷有り。排出性問題無し。
×:モーターが負荷により停止。
画質は、4ptの”響”文字を出力し、文字下部の日における横線の再現性を指標とし、下記評価基準で評価した。
○:線に白抜けが無く、滲みもみられない。
○−:線に白抜けが無いが、滲みがみられる。
△:線に途切れが数か所ある。
×:線の途切れが5箇所以上ある。
一方で、実施例の結果から、回収トナーのシリカ粒子量が過剰になると、画像欠陥が生じることもわかる。
Claims (6)
- 像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電された前記像保持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
体積平均粒径2.0μm以上6.5μm以下のトナー粒子及び外添剤である体積平均粒径40nm以上のシリカ粒子を含み、かつ前記シリカ粒子の含有量が2.0質量%以上であるトナーと体積平均粒径が35μm以下のキャリアとを有する現像剤を収容し、且つ現像剤保持体を有する現像手段であって、前記現像剤保持体の表面に形成した前記現像剤による磁気ブラシによって、前記像保持体に形成された前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記像保持体に形成された前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記像保持体の表面に残留した前記トナーをクリーニングするクリーニング手段と、
前記現像手段に、体積平均粒径2.0μm以上6.5μm以下のトナー粒子及び外添剤である体積平均粒径40nm以上のシリカ粒子を含み、かつ前記シリカ粒子の含有量がトナー粒子に対して2.0質量%以上である補給用トナーを補給するトナー補給手段と、
を備え、
前記クリーニング手段によりクリーニングされて回収した回収トナーであって、回収した回収トナー自体におけるシリカ粒子の含有率が、前記補給用トナーにおけるシリカ粒子の含有率の1.6倍以上である画像形成装置。 - 前記キャリアが、印加磁場1kエルステッドにおける一個のキャリア粒子当たりの平均磁化が3.5×10−9AM2/個以下のキャリアである請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記現像剤保持体の単位面積当たりの現像量をX(g/m2)、前記像保持体と前記現像剤保持体との最短距離をY(μm)としたとき、式(1)の関係を満たす請求項1又は2のいずれか1項に記載の画像形成装置。
・式(1):(X/Y)>0.8 - 像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
帯電された前記像保持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、
体積平均粒径2.0μm以上6.5μm以下のトナー粒子及び外添剤である体積平均粒径40nm以上のシリカ粒子を含み、かつ前記シリカ粒子の含有量が2.0質量%以上であるトナーと体積平均粒径が35μm以下のキャリアとを有する現像剤を収容し、且つ現像剤保持体を有する現像手段において、前記現像剤保持体の表面に前記現像剤による磁気ブラシを形成し、前記現像剤による磁気ブラシによって、前記像保持体に形成された前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像工程と、
前記像保持体に形成された前記トナー像を記録媒体に転写する転写工程と、
前記像保持体の表面に残留した前記トナーをクリーニングするクリーニング工程と、
前記現像手段に、体積平均粒径2.0μm以上6.5μm以下のトナー粒子及び外添剤である体積平均粒径40nm以上のシリカ粒子を含み、かつ前記シリカ粒子の含有量がトナー粒子に対して2.0質量%以上である補給用トナーを補給するトナー補給工程と、
を備え、
前記クリーニング工程によりクリーニングされて回収した回収トナーであって、回収した回収トナー自体におけるシリカ粒子の含有率が、前記補給用トナーにおけるシリカ粒子の含有率の1.6倍以上である画像形成方法。 - 前記キャリアが、印加磁場1kエルステッドにおける一個のキャリア粒子当たりの平均磁化が3.5×10−9AM2/個以下のキャリアである請求項4に記載の画像形成方法。
- 前記現像剤保持体の単位面積当たりの現像量をX(g/m2)、前記像保持体と前記現像剤保持体との最短距離をY(μm)としたとき、式(1):(X/Y)>0.8の関係を満たす請求項4又は5に記載の画像形成方法。
・式(1):(X/Y)>0.8
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