JP6354765B2 - トナー、画像形成装置、及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Description
電子写真法では、潜像担持体表面を帯電、露光して形成した静電潜像に着色トナーで現像してトナー像を形成し、該トナー像を転写紙等の被転写体に転写し、これを熱ロール等で定着して画像を形成している。
転写されずに潜像担持体上に残留したトナーはクリーニングブレード等により除去される。
粉砕法により製造されたトナーでは、これらの特性に限界があるため、球形化や小粒径化が可能な懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法等により製造されたいわゆる重合トナーが採用されつつある。
すなわち、球形トナーは、潜像担持体上に残留したトナーの除去が困難で帯電ローラの汚染が生じるという問題、及び潜像担持体上に残留したトナーによる画質欠損が生じるという問題がある。
しかし、これらの提案の技術では、その実施例を参照すると、外添剤へのシリコーンオイル処理のみでは、球形トナーのクリーニング性向上、及び潜像担持体膜削れ量抑制には限界があり、長時間クリーニング性を維持し、潜像担持体の長寿命化を実現し、良好な画質でかつ安価な電子写真方式を提供するには不十分である。また、中間転写体の長寿命化に関しても、同様のことがいえる。
本発明のトナーは、
結着樹脂、及び離型剤を含有するトナーであって、
前記トナーの体積基準粒度分布が、最頻径の1.21倍〜1.31倍の領域に第二のピーク粒子径を有し、
前記トナーの粒度分布(体積平均粒径/個数平均粒径)が、1.08〜1.15であることを特徴とする。
本発明のトナーは、結着樹脂と、離型剤とを少なくとも含有し、好ましくは外添剤を含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。
測定方法は以下の通りである。
まず、電解液100mL〜150mL中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩)を0.1mL〜5mL加える。
ここで、電解液とは1級塩化ナトリウムを用いて約1%NaCl水溶液を調製したもので、ISOTON−II(コールター社製)を使用する。
ここで、更に測定試料を固形分にして2mg〜20mg加える。
試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1分間〜3分間分散処理を行ない、前記測定装置(コールターカウンターTA−II又はコールターマルチサイザーII)により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布(体積基準粒度分布)と個数分布を算出する。
得られた分布から、トナーの体積平均粒径(Dv)、個数平均粒径(Dn)を求める。
前記結着樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、ポリオール樹脂、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、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、尿素樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂などが挙げられる。これらの中でも、定着性の観点から、ポリエステル樹脂が好ましく、変性ポリエステル樹脂、変性されてないポリエステル樹脂(未変性ポリエステル樹脂)が特に好ましい。
前記ポリエステル樹脂としては、ポリオールとポリカルボン酸との重縮合物、ラクトン類の開環重合物、ヒドロキシカルボン酸の縮重合物などが挙げられる。これらの中でも、設計の自由度の観点からポリオールとポリカルボン酸との重縮合物が好ましい。
前記ポリエステル樹脂として前記変性ポリエステル樹脂を用いることで、トナー中に適度な架橋構造を持たせることができる。前記変性ポリエステル樹脂としては、ウレタン結合及びウレア結合の少なくともいずれかを有する樹脂であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、活性水素基含有化合物と、前記活性水素基含有化合物の活性水素基と反応可能な官能基を有するポリエステル樹脂(以下、「プレポリマー」と称することがある)とを、伸長反応及び/又は架橋反応して得られる樹脂が好ましい。
前記トナーは、低温定着性を向上させるために、前記ポリエステル樹脂としての結晶性ポリエステル樹脂を含有してもよい。前記結晶性ポリエステル樹脂も前述のポリオールとポリカルボン酸の重縮合物として得られるが、前記ポリオールとしては、脂肪族ジオールが好ましく、具体的には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、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール等が挙げられ、その中でも1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオールが好ましく、1,6−ヘキサンジオールがより好ましい。
前記ポリカルボン酸としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸などの芳香族ジカルボン酸や、炭素数2〜8の脂肪族カルボン酸が好ましいが、結晶化度を高くするためには脂肪族カルボン酸がより好ましい。
一方、非結晶性樹脂はガラス転移に基づく緩やかなカーブが観測される。
前記離型剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリオレフィンワックス(ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等);長鎖炭化水素(パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックス、サゾールワックス等);カルボニル基含有ワックスなどが挙げられる。
前記外添剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、シリコーンオイルで処理されてなることが好ましい。
前記外添剤は、無機微粒子を含有することが好ましい。
前記シリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルシリコーンオイル(例えば、ポリジメチルシロキサン(PDMS))、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などが挙げられる。
前記無機微粒子の材質としては、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸パリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などが挙げられる。
前記無機微粒子としては、適切な現像性が得られる点から、シリカ微粒子、チタニア微粒子及びアルミナ微粒子の少なくともいずれかであることが好ましく、シリカ微粒子であることが、より好ましい。
前記外添剤の一次平均粒径は、例えば、動的光散乱を利用する粒径分布測定装置、大塚電子株式会社製のDLS−700やコールターエレクトロニクス社製のコールターN4により測定可能である。
しかし、シリコーンオイル処理後の粒子の二次凝集を解離することは困難であるため、走査型電子顕微鏡もしくは透過型電子顕微鏡により得られる写真から直接粒子径を求めることが好ましい。
前記外添剤のBET比表面積の測定は、例えば、QUANTACHROME社製比表面積計オートソープ1を使用し以下の通り行うことができる。
測定サンプル約0.1gをセル中に秤取し温度40℃、真空度1.0×10−3mmHg以下で12時間以上脱気処理を行う。
その後、液体窒素により冷却した状態で窒素ガスを吸着し多点法により値を求める。
遊離シリコーンオイルとは、必ずしも無機微粒子表面と化学結合せず、微粒子表面の細孔等に物理吸着しているものも含まれる。
より詳しくは、接触して簡単に無機微粒子から脱離する成分のことであり、その測定方法の定義は後述する(「シリコーンオイル遊離量の測定法」の項参照)。
あらかじめ、数百℃のオーブンで充分脱水乾燥した前記無機微粒子と前記シリコーンオイルを均一に接触させ、前記無機微粒子表面に前記シリコーンオイルを付着させる。
前記無機微粒子に前記シリコーンオイルを付着させるには、前記無機微粒子粉体と前記シリコーンオイルとを回転羽根等の混合機により充分粉体のまま混合させたり、前記シリコーンオイルが希釈できる比較的低沸点の溶剤により前記シリコーンオイルを溶解させ、前記無機微粒子粉体を液中に含浸させ、溶剤を除去乾燥させる方法により作製できる。
前記シリコーンオイルの粘度が高い場合には、液中で処理するのが好ましい。
その後、前記シリコーンオイルが付着した前記無機微粒子粉体を100℃から数百℃のオーブン中で熱処理を施すことにより、前記無機微粒子表面の水酸基を用いて金属とシリコーンオイルとのシロキサン結合を形成させたり、シリコーンオイル自身をさらに高分子化、架橋することができる。
前記含有量が、2mg未満であると、トナー中の好ましいシリコーンオイル遊離量が確保できず、所望のクリーニング特性が確保できなくなることがあり、10mgを超えると、トナー中のシリコーンオイル遊離量が多くなりすぎ、潜像担持体や現像部材へのフィルミングにより画像不良が発生することがある。
あらかじめ疎水化されている無機粉体の方がシリコーンオイルの吸着量は多くなる。
図1は、シリコーンオイルで処理してなるシリカを含有する前記トナーを用いて画像形成を行った際のクリーニングブレード付近の状態を撮影したものである。
クリーニングブレードの前面にはトナー502とクリーニングブレードとの間にシリコーンオイル処理シリカによって制止層503が形成され、この制止層503がトナーのすり抜けを防止する作用をする。
また、特定のシリコーンオイル遊離量があると、潜像担持体とクリーニングブレードとの摺擦力が低下するため潜像担持体表層の膜削れを防止することができる。
トナー粒子表面には外添剤としてのシリカ粒子(シリカA、シリカB、シリカC)が外添されており、この各シリカ粒子の表面には遊離していないシリコーンオイル(残存PDMS−ポリジメチルシロキサン)と遊離したシリコーンオイル(遊離PDMS−ポリジメチルシロキサン)とが存在している。
各シリカ粒子におけるPDMSの遊離量を[遊離PDMS(A)量]、[遊離PDMS(B)量]、[遊離PDMS(C)量]と表すと、添加シリコーンオイル処理シリカ中総PDMS遊離量及びトナー中総PDMS遊離量は以下の通りとなる。
添加シリコーンオイル処理シリカ中総PDMS遊離量=遊離PDMS(A)量+遊離PDMS(B)量+遊離PDMS(C)量
トナー中総PDMS遊離量=100×〔遊離PDMS(A)量+遊離PDMS(B)量+遊離PDMS(C)量〕/トナー量
残存シリコーンオイルとは、クロロホルムで除去できないシリコーンオイル部分を指し、外部との接触、外部からのストレスでは取れない。
取れたシリコーンオイルは、潜像担持体、及び中間転写体へ移行し、クリーニングブレードとの摩擦低減へ寄与する。
これによりクリーニングブレードの振動を抑制し、振動した際にできる潜像担持体或いは中間転写体とクリーニングブレードとの間にできる隙間を低減し、円形度の高いトナーをクリーニングすることを可能としている。
10倍に希釈した界面活性剤溶液30mLにトナー2gを入れ十分に馴染ませた後、超音波ホモジナイザーを用いて40Wで5分間エネルギーを与えて、トナーを分離、洗浄後、乾燥させる処理を行い、トナー中の外添剤を分離する。分離した外添剤を試料として以下測定方法により外添剤中のシリコーンオイル遊離量を測定する。
遊離シリコーンオイル量(シリコーンオイル遊離量)の測定は、以下の(1)〜(3)の手順からなる定量方法によって測定する。
(1)遊離シリコーンオイルの抽出試料をクロロホルムに浸漬、攪拌、放置する。
遠心分離により上澄み液を除去した後の固形分に、新たにクロロホルムを加え、攪拌、放置する。
この操作を繰り返し、試料から遊離シリコーンオイルを取り除く。
(2)炭素量の定量
遊離シリコーンオイルを取り除いた試料中の炭素量の定量をCHN 元素分析装置(CHN コーダーMT−5型(ヤナコ社製))により測定する。
(3)シリコーンオイル遊離量の定量シリコーンオイル遊離量を下記の式(1)により求める。
シリコーンオイル遊離量=(C0−C1)/C×100×40/12(質量%)・・・(1)
ここで、
C:処理剤シリコーンオイル中炭素含有率(質量%)
C0:抽出操作前の試料中炭素量(質量%)
C1:抽出操作後の試料中炭素量(質量%
係数40/12:ポリジメチルシロキサン(PDMS)の構造中のC量から全体量への換算係数
以下にポリジメチルシロキサンの構造式を示す。
前記無機微粒子の材質としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などが挙げられる。
この小さな無機微粒子によってトナー表面の被覆率が上がり、適切な流動性を現像剤に与えることができ、現像時における潜像に対する忠実再現性や現像量を確保することができる。また、現像剤保存時のトナーの凝集、固化を防止することができる。
前記その他の成分としては、例えば、着色剤、クリーニング助剤、樹脂微粒子などが挙げられる。
前記着色剤としては、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、リトボン及びそれらの混合物などが挙げられる。
前記トナーは、潜像担持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のクリーニング性向上剤を併用してもよい。
前記トナーの平均円形度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、良好な画質の画像が得られる点から、0.98〜1.00が好ましい。
形状の計測方法としては粒子を含む懸濁液を平板上の撮像部検知帯に通過させ、CCDカメラで光学的に粒子画像を検知し、解析する光学的検知帯の手法が適当である。
この手法で得られる投影面積の等しい相当円の周囲長を実在粒子の周囲長で除した値が平均円形度である。
この値はフロー式粒子像分析装置FPIA−3000により平均円形度として計測した値である。
具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水100mL〜150mL中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を0.1mL〜0.5mL加え、更に測定試料を0.1g〜0.5g程度加える。
試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約1分間〜3分間分散処理を行い、分散液濃度を3,000個/μL〜10,000個/μLとして前記装置によりトナーの形状及び分布を測定する。
前記トナーは、液滴形成工程と、液滴固化工程とを含むトナー製造方法により得られることが、良好な画質でかつ安価な電子写真方式のトナーを提供できる点から好ましい。
前記液滴固化工程としては、前記液滴を固化して微粒子を形成する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記トナー製造装置は、液滴吐出手段と、液滴固化捕集手段とを有する。
前記液滴吐出手段は、吐出する液滴の粒径分布を狭くできるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記液滴吐出手段としては、例えば、1流体ノズル、2流体ノズル、膜振動タイプ吐出手段、レイリー分裂タイプ吐出手段、液振動タイプ吐出手段、液柱共鳴タイプ吐出手段などが挙げられる。前記膜振動タイプ吐出手段としては、例えば、特開2008−292976号公報、前記レイリー分裂タイプ吐出手段としては、例えば、特許第4647506号公報、前記液振動タイプ吐出手段としては、例えば、特開2010−102195号公報に記載されているものが挙げられる。
液柱の共鳴を利用して吐出する液柱共鳴液滴吐出手段について解説する。
図11に液柱共鳴液滴吐出手段11を示す。液柱共鳴液滴吐出手段11は、液共通供給路17及び液柱共鳴液室18を含んで構成されている。液柱共鳴液室18は、長手方向の両端の壁面のうち一方の壁面に設けられた液共通供給路17と連通されている。また、液柱共鳴液室18は、両端の壁面と連結する壁面のうち一つの壁面に液滴21を吐出する吐出口19と、吐出口19と対向する壁面に設けられ、かつ液柱共鳴定在波を形成するために高周波振動を発生する振動発生手段20とを有している。なお、振動発生手段20には、図示していない高周波電源が接続されている。
先ず、図11の液柱共鳴液滴吐出手段11内の液柱共鳴液室18において生じる液柱共鳴現象の原理について説明すると、液柱共鳴液室内のトナー成分液の音速をcとし、振動発生手段20から媒質であるトナー成分液に与えられた駆動周波数をfとした場合、液体の共鳴が発生する波長λは、
λ=c/f ・・・(式1)
の関係にある。
L=(N/4)λ ・・・(式2)
(但し、Nは偶数)
同様にして、片方側が圧力の逃げ部がある開放端と等価で、他方側が閉じている(固定端)の場合、つまり片側固定端又は片側開放端の場合には、長さLが波長λの4分の1の奇数倍に一致する場合に共鳴が最も効率的に形成される。つまり、上記式2のNが奇数で表現される。
f=N×c/(4L) ・・・(式3)
と導かれる。しかし、実際には、液体は共鳴を減衰させる粘性を持つために無限に振動が増幅されるわけではなく、Q値を持ち、後述する式4、式5に示すように、式3に示す最も効率の高い駆動周波数fの近傍の周波数でも共鳴は発生する。
例えば、吐出口の数を多くすると、徐々に固定端であった液柱共鳴液室の先端の拘束が緩くなり、ほぼ開口端に近い共鳴定在波が発生し、駆動周波数は高くなる。更に、最も液供給路側に存在する吐出口の開口配置位置を起点に緩い拘束条件となり、また吐出口の断面形状がラウンド形状となったりフレームの厚さによる吐出口の体積が変動したり、実際上の定在波は短波長となり、駆動周波数よりも高くなる。このように決定された駆動周波数で振動発生手段に電圧を与えたとき、振動発生手段が変形し、駆動周波数にて最も効率よく共鳴定在波を発生する。また、共鳴定在波が最も効率よく発生する駆動周波数の近傍の周波数でも液柱共鳴定在波は発生する。つまり、液柱共鳴液室の長手方向の両端間の長さをL、液供給側の端部に最も近い吐出口までの距離をLeとしたとき、L及びLeの両方の長さを用いて下記式4及び式5で決定される範囲の駆動周波数fを主成分とした駆動波形を用いて振動発生手段を振動させ、液柱共鳴を誘起して液滴を吐出口から吐出することが可能である。
N×c/(4L)≦f≦(N+1)×c/(4Le) ・・・(式5)
先に説明した液滴吐出手段から気体中に吐出させたトナー成分液の液滴を固化させた後に、捕集することで本発明のトナーを得ることができる。
前記液滴を固化させるには、トナー成分液の性状しだいで、考え方は異なるが、基本的にトナー成分液を固体状態にできれば手段を問わない。
例えば、トナー成分液が固体原材料を揮発可能な溶媒に溶解または分散させたものであれば、液滴噴射後、搬送気流中液滴を乾燥させる、すなわち溶媒を揮発させることで達成することができる。溶媒の乾燥にあたっては、噴射する気体の温度や蒸気圧、気体種類等を適宜選定して乾燥状態を調整することができる。また、完全に乾燥していなくとも、捕集された粒子が固体状態を維持していれば、回収後に別工程で追加乾燥させても構わない。前記例に従わなくとも、温度変化や化学的反応等の適用で達成しても良い。
固化した粒子は、公知の粉体捕集手段、例えばサイクロン捕集、バックフィルター等によって気中から回収することができる。
なお、図16において、符号65は、搬送気流排出口であり、符号63は、固化粒子貯留部である。
得られた乾燥後のトナー粉体にシリコーンオイル処理外添剤、その他外添剤を外添する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。
使用する装置としては、例えば、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、粉砕エアー圧カを下げた装置、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。
<画像形成装置、プロセスカートリッジ>
本発明の画像形成装置は、本発明のトナーを用いて画像を形成する。
なお、本発明の前記トナーは、一成分現像剤及び二成分現像剤のいずれにも用いることができるが、一成分現像剤として用いることが好ましい。
また、本発明の前記画像形成装置は、無端型の中間転写手段を有することが好ましい。
更に、本発明の前記画像形成装置は、潜像担持体と、潜像担持体及び/又は中間転写手段に残存したトナーをクリーニングするクリーニング手段を有することが好ましい。
このとき、前記クリーニング手段は、クリーニングブレードを有してもよいし、有さなくてもよい。
前記潜像担持体クリーニングブレードは、20N/m〜50N/mの圧力で前記潜像担持体に当接することが好ましい。
前記潜像担持体クリーニングブレードの端部面と前記潜像担持体表面との接触点からの接線とで形成される当接角度θは、70°〜82°であることが好ましい。
前記中間転写体クリーニングブレードは、20N/m〜50N/mの圧力で前記中間転写体に当接することが好ましい。
前記中間転写体クリーニングブレードの端部面と前記中間転写体表面との接触点からの接線とで形成される当接角度θは、70〜82°であることが好ましい。
更に、本発明の画像形成装置は、定着部材にオイル塗布を必要としない定着手段を有することが好ましい。
更に、前記画像形成装置は、必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、除電手段、リサイクル手段、制御手段等を有してなることが好ましい。
また、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、分離手段及びクリーニング手段の少なくとも1つを潜像担持体と共に支持してプロセスカートリッジを形成し、画像形成装置本体に着脱自在の単一ユニットとし、画像形成装置本体のレール等の案内手段を用いて着脱自在の構成としてもよい。
この画像形成装置は、図示を省略している本体筐体内に、図3中、時計方向に回転駆動される潜像担持体101が収納されており、潜像担持体101の周囲に、帯電装置102、露光装置103、本発明のトナー(T)を有する現像装置104、クリーニング部105、中間転写体106、支持ローラ107、転写ローラ108、除電手段(不図示)等を備えている。
この画像形成装置は、記録媒体例としての複数枚の記録紙(P)を収納する給紙カセット(不図示)を備えており、給紙カセット内の記録紙(P)は、図示しない給紙ローラにより1枚ずつ図示しないレジストローラ対でタイミング調整された後、転写手段としての転写ローラ108と、中間転写体106の間に送り出される。
次に、現像装置104でトナー像を形成した潜像担持体101から中間転写体106に転写バイアスを付加してトナー像を中間転写体106上に転写し、さらに該中間転写体106と転写ローラ108の間に記録紙(P)を搬送することにより、記録紙(P)にトナー像を転写する。
さらに、トナー像が転写された記録紙(P)を定着手段(不図示)に搬送する。
画像形成装置は、除電装置で除電した潜像担持体101を帯電装置102で一様に帯電させた後、上記と同様に、次の画像形成を行う。
<<潜像担持体>>
潜像担持体101としては、その材質、形状、構造、大きさ等について、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができるが、その形状としては、ドラム状、ベルト状が好適に挙げられ、その材質としては、例えば、アモルファスシリコン、セレン等の無機潜像担持体、ポリシラン、フタロポリメチン等の有機潜像担持体等が挙げられる。
これらの中でも、長寿命性の点で、アモルファスシリコンや有機潜像担持体が好ましい。
静電潜像形成手段は、例えば、潜像担持体101の表面を帯電させる帯電装置102と、潜像担持体101の表面を像様に露光する露光装置103を少なくとも備える。
帯電装置102としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、導電性又は半導電性のローラ、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を備えた、それ自体公知の接触帯電器、コロトロン、スコロトロン等のコロナ放電を利用した非接触帯電器等が挙げられる。
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、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、金属又は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構成される。帯電装置102は、上記のような接触式の帯電器に限定されるものではないが、帯電器から発生するオゾンが低減された画像形成装置が得られるので、接触式の帯電器を用いることが好ましい。
露光装置103としては、帯電装置102により帯電された潜像担持体101の表面に、形成すべき像様に露光を行うことができる限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザー光学系、液晶シャッタ光学系等の各種露光器が挙げられる。
現像手段としての現像装置104は、例えば、本発明のトナーを用いて現像することができる限り、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、本発明の前記トナーを収容し、静電潜像に前記トナーを接触又は非接触的に付与可能な現像器を少なくとも有するものが好適に挙げられる。
前記金属ローラは、ブラスト処理を施すことで、比較的容易に任意の表面摩擦係数を有する現像ローラ140を作製することができる。
具体的には、アルミニウムローラにガラスビーズブラストで処理することにより、ローラ表面を粗面化でき、現像ローラ上に適正なトナー付着量が得られる。
前記弾性ゴム層は、薄層形成部材141との当接部での圧力集中によるトナー劣化を防止するために、JIS−Aで60度以下の硬度に設定される。
前記弾性ローラの表面粗さ(Ra)は、0.3μm〜2.0μmに設定され、必要量のトナーが表面に保持される。
また、現像ローラ140には、潜像担持体101との間に電界を形成させるための現像バイアスが印加されるので、弾性ゴム層は、103Ω〜1010Ωの抵抗値に設定される。
現像ローラ140は、時計回りの方向に回転し、表面に保持したトナーを薄層形成部材141及び潜像担持体101との対向位置へと搬送する。
薄層形成部材141は、ステンレス(SUS)、リン青銅等の金属板バネ材料を用い、自由端側を現像ローラ140の表面に10N/m〜40N/mの押圧力で当接させたもので、その押圧下を通過したトナーを薄層化するとともに摩擦帯電によって電荷を付与する。
さらに、薄層形成部材141には摩擦帯電を補助するために、現像バイアスに対してトナーの帯電極性と同方向にオフセットさせた値の規制バイアスが印加される。
これらの中でも、エピクロロヒドリンゴムとアクリロニトリル−ブタジエン系共重合体ゴムのブレンドゴムが特に好ましい。
現像ローラ140は、例えば、導電性シャフトの外周にゴム弾性体を被覆することにより製造される。
前記導電性シャフトは、例えば、ステンレス(SUS)等の金属で構成される。
前記転写ローラとしては、トナー像を中間転写体106上に転写して転写像を形成する第一次転写手段と、転写像を記録紙(P)上に転写する第二次転写手段(転写ローラ108)を有する態様が好ましい。
このとき、トナーとして、二色以上、好ましくは、フルカラートナーを用い、トナー像を中間転写体106上に転写して複合転写像を形成する第一次転写手段と、複合転写像を記録紙(P)上に転写する第二次転写手段を有する態様がさらに好ましい。
なお、中間転写体106は、特に制限はなく、目的に応じて、公知の転写体の中から適宜選択することができ、例えば、転写ベルト等が好適に挙げられる。
潜像担持体クリーニングブレード、中間転写体クリーニングブレードとも反発弾性が高く、当接圧力が高く、当接角度が小さい場合、H/H環境下で潜像担持体クリーニングブレード、及び中間転写体クリーニングブレードの反発弾性が高く、当接圧力が高く、当接角度が小さい為、ブレードの捲くれ上がりが一番悪くなる条件である。
前記転写手段としては、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラ、圧力転写ローラ、粘着転写器等が挙げられる。
前記定着手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、公知の加熱加圧手段が好適である。
前記加熱加圧手段としては、例えば、加熱ローラと加圧ローラの組み合わせ、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトの組み合わせなどが挙げられる。
なお、加熱加圧手段による加熱温度は、80℃〜200℃が好ましい。
加熱ローラ109は、アルミ芯金110上にシリコーンゴムからなる弾性体層111及びPFA(四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)表層112を有しており、アルミ芯金内部にヒータ113を備えている。
加圧ローラ114は、アルミ芯金115上にシリコーンゴムからなる弾性体層116及びPFA表層117を有している。
なお、未定着画像118が印字された記録紙Pは図示のように通紙される。
前記除電手段は、特に制限はなく、潜像担持体に対して、除電バイアスを印加することができればよく、公知の除電器の中から適宜選択することができ、例えば、除電ランプ等が好適に挙げられる。
前記クリーニング手段は、特に制限はなく、潜像担持体上に残留するトナーを除去することができればよく、公知のクリーナの中から適宜選択することができ、例えば、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、ウエブクリーナ等が好適に挙げられる。
本発明ではもっとも安価な手段としてブレードクリーニングが好ましい。
図8において、潜像担持体101表面に付着したトナーを清掃するために使用されるクリーニング部105は、トナー回収ケース105cと当該トナー回収ケース105c内に設けられた支点軸105dにより支持され、潜像担持体101方向に回転可動が可能であり、且つクリーニングブレード105bを装着可能とした可動部材105e及び支点軸105dを中心にクリーニングブレード105b装着位置と反対側の可動部材105e端部に装着され、可動部材105eに回転力を供給し、かつクリーニングブレード105bに潜像担持体101への押圧力を供給する引張バネ105f、クリーニングブレード105bの接触により潜像担持体101表面より掻き取られたトナーをトナー回収ケース内で移送するスクリュー105gを備えている。
また、特にクリーニングブレード摩擦係数についてはより低いものが望ましい。
支持部材105b−2の材質は、特に限定はされることはなく、例えば、金属、プラスチック、セラミック等を用いることができるが、ある程度の強度がかかるため、金属板が望ましく、特にSUS等の鋼板、アルミニウム板、リン青銅板等を用いることが望ましい。
またその際、クリーニングブレード105bと潜像担持体101表面との接触部が拡大し、外添剤、トナー通過阻止力が分散しないように、潜像担持体表面でのクリーニングブレード105bとの接触点での接線と、クリーニングブレード105bにおける潜像担持体101側の面とで形成される接触角度を70°〜82°としている。
前記リサイクル手段としては、特に制限はなく、公知の搬送手段等が挙げられる。
前記制御手段は、各手段を制御することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。
本発明の画像形成装置、画像形成方法及びプロセスカートリッジによれば、定着性に優れ、現像プロセスにおけるストレスに対して割れなどの劣化のない静電潜像現像用トナーを用いることで、良好な画像を提供することができる。
図5は、本発明を適用した多色画像形成装置の一例を示す概略図である。
この図5はタンデム型のフルカラー画像形成装置である。
画像形成装置は、図示しないが複数枚の記録紙を収納する給紙カセットを備えており、給紙カセット内の記録紙Pは、図示しない給紙ローラにより1枚ずつ図示しないレジストローラ対でタイミング調整された後、中間転写体106と転写ローラ108の間に送り出され、定着手段119によって定着される。
画像形成装置は、現像装置104で潜像担持体にトナーを付着して形成されたトナー画像を、潜像担持体101から中間転写体に転写させる。
これをシアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、及びブラック(K)の4色それぞれについて行い、フルカラーのトナー画像を形成する。符号120は中間転写体クリーニングブレードである。
そして、転写ローラ108で中間転写体106上のカラートナー画像を記録紙Pに転写し、トナー画像の転写された記録紙Pを定着部に搬送し、定着画像を得る。
画像形成装置は、除電部で除電した潜像担持体101を帯電装置102で一様に帯電させた後、上記同様に、次の画像形成を行う。
なお、クリーニング部105は、ブレードで潜像担持体101上の残留トナーを掻き落とすものに限るものではなく、例えばファーブラシで潜像担持体101上の残留トナーを掻き落とすものであってもよい。符号120は中間転写体クリーニングブレードである。
本発明の画像形成方法及び画像形成装置では、前記現像剤として本発明の前記トナーを用いているので良好な画像が得られる。
本発明のプロセスカートリッジは、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に担持された静電潜像を、本発明のトナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段とを、少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択した、帯電手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段、除電手段などのその他の手段を有してなり、画像形成装置本体に着脱自在なものである。
本発明のプロセスカートリッジは、各種電子写真装置、ファクシミリ、プリンターに着脱自在に備えさせることができ、後述する本発明の画像形成装置に着脱自在に備えさせるのが好ましい。
図7中、(L)は露光装置からの露光、(P)は記録紙をそれぞれ示す。
潜像担持体101としては、前記画像形成装置と同様なものを用いることができる。
帯電装置102には、任意の帯電部材が用いられる。
次いで、像転写後の潜像担持体表面は、クリーニング部105によりクリーニングされ、更に除電手段(図示せず)により除電されて、再び、以上の操作を繰り返すものである。
以下では、本発明のトナーを一成分現像剤として用いた場合についての評価を行ったが、本発明のトナーは、好適な外添処理と好適なキャリヤを使用することにより、二成分現像剤としても使用することができる。
<<トナー中の外添剤分離方法>>
10倍に希釈した界面活性剤溶液30mLにトナー2gを入れ十分に馴染ませた後、超音波ホモジナイザーを用いて40Wで5分間エネルギーを与えて、トナーを分離、洗浄後、乾燥させる処理を行い、トナー中の外添剤を分離した。分離した外添剤を試料として以下測定方法により外添剤中のシリコーンオイル遊離量を測定した。
遊離シリコーンオイル量(シリコーンオイル遊離量)の測定は、以下の(1)〜(3)の手順からなる定量方法によって測定した。
(1)遊離シリコーンオイルの抽出試料をクロロホルムに浸漬、攪拌、放置した。
遠心分離により上澄み液を除去した後の固形分に、新たにクロロホルムを加え、攪拌、放置した。
この操作を繰り返し、試料から遊離シリコーンオイルを取り除いた。
(2)炭素量の定量
遊離シリコーンオイルを取り除いた試料中の炭素量の定量をCHN 元素分析装置(CHN コーダーMT−5型(ヤナコ社製))により測定した。
(3)シリコーンオイル遊離量の定量シリコーンオイル遊離量を下記の式(1)により求めた。
シリコーンオイル遊離量=(C0−C1)/C×100×40/12(質量%)・・・(1)
ここで、
C:処理剤シリコーンオイル中炭素含有率(質量%)
C0:抽出操作前の試料中炭素量(質量%)
C1:抽出操作後の試料中炭素量(質量%
係数40/12:ポリジメチルシロキサン(PDMS)の構造中のC量から全体量への換算係数
以下にポリジメチルシロキサンの構造式を示す。
トナー粒子の粒度分布の測定方法について説明する。
コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターTA−IIやコールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)が挙げられる。
測定方法は以下の通りである。
まず、電解液100mL〜150mL中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩)を0.1mL〜5mL加えた。
ここで、電解液とは1級塩化ナトリウムを用いて約1%NaCl水溶液を調製したもので、ISOTON−II(コールター社製)を使用した。
ここで、更に測定試料を固形分にして2mg〜20mg加えた。
試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1分間〜3分間分散処理を行ない、前記測定装置(コールターマルチサイザーII)により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布(体積基準粒度分布)と個数分布を算出した。
得られた分布から、トナーの体積平均粒径(Dv)、個数平均粒径(Dn)を求めた。
形状の計測方法としては粒子を含む懸濁液を平板上の撮像部検知帯に通過させ、CCDカメラで光学的に粒子画像を検知し、解析する光学的検知帯の手法が適当である。
この手法で得られる投影面積の等しい相当円の周囲長を実在粒子の周囲長で除した値が平均円形度である。
この値はフロー式粒子像分析装置FPIA−3000により平均円形度として計測した値である。
具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水100mL〜150mL中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を0.1mL〜0.5mL加え、更に測定試料を0.1g〜0.5g程度加えた。
試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約1分間〜3分間分散処理を行い、分散液濃度を3,000個/μL〜10,000個/μLとして前記装置によりトナーの形状及び分布を測定した。
使用するポリエステル樹脂などの分子量は、通常のGPC(gel permeation chromatography)によって以下の条件で測定した。
・装置:HLC−8220GPC(東ソー株式会社製)
・カラム:TSKgel SuperHZM−M x 3
・温度:40℃
・溶媒:THF(テトラヒドロフラン)
・流速:0.35mL/分間
・試料:濃度0.05%〜0.6%の試料を0.01mL注入
以上の条件で測定したトナー樹脂の分子量分布から単分散ポリスチレン標準試料により作製した分子量校正曲線を使用して重量平均分子量Mwを算出した。
5.8×100、
1.085×10,000、
5.95×10,000、
3.2×100,000、
2.56×1,000,000、
2.93×1,000、
2.85×10,000、
1.48×100,000、
8.417×100,000、
7.5×1,000,000の物を10点使用した。
使用するポリエステル樹脂などのガラス転移点の測定としては、示差走査熱量計(例えばDSC−60:株式会社島津製作所製)を用いた。
まず、昇温速度10℃/minで室温から150℃まで加熱した後、室温まで試料を冷却し、再度150℃まで昇温速度10℃/minで加熱して、ガラス転移点以下のベースラインと、ガラス転移点以上のベースラインの高さが1/2に相当する曲線部分から、ガラス転移点を求めた。
吸熱量は、測定された吸熱ピークのピーク面積を計算することにより求めた。
一般的に、トナー内部に用いる離型剤はトナーの定着温度より低い温度で融解し、その際の融解熱が吸熱ピークとなって現れる。
また、離型剤によっては融解熱の他に固相での相転移による転移熱を伴うものがあるが、本発明ではその合計を融解熱の吸熱量とした。
外添剤のBET比表面積の測定は、QUANTACHROME社製比表面積計オートソープ1を使用し以下の通り行った。
測定サンプル約0.1gをセル中に秤取し温度40℃、真空度1.0×10−3mmHg以下で12時間以上脱気処理を行った。
その後、液体窒素により冷却した状態で窒素ガスを吸着し多点法により値を求めた。
本発明に使用される外添剤の粒子径(一次平均粒径)は、動的光散乱を利用する粒径分布測定装置、大塚電子株式会社製のDLS−700やコールターエレクトロニクス社製のコールターN4により測定可能である。
しかし、シリコーンオイル処理後の粒子の二次凝集を解離することは困難であるため、走査型電子顕微鏡もしくは透過型電子顕微鏡により得られる写真から直接粒子径を求めることが好ましい。
この場合、少なくとも100個以上の無機微粒子を観察しその長径の平均値を求める。
本実施例では、走査型電子顕微鏡S−4200(株式会社日立製作所製)で測定した。
反発弾性は23℃でJIS K6255に準拠したリュプケ式反発弾性試験装置(安田精機製作所製)により求めた。
潜像担持体と同径の金属管の長手方向幅5mmを可動とし、可動面裏側にロードセルを配置し、長さ当りの押し当て力を測定して当接力とした。
<外添剤の処理方法>
<<シリカ1>>
シリコーンオイルとして300csのポリジメチルシロキサン(信越化学工業株式会社製)の所定量をヘキサン30部に溶解し、処理用外添剤OX50(日本アエロジル株式会社製一次平均粒径が35nmの未処理シリカ)100部をその中に攪拌しながら超音波照射することによって分散した。
窒素パージ下の攪拌下に、表1に示すシリコーンオイル含有量となるように導入し、攪拌を継続した状態で、表1に示す反応温度及び反応時間で処理して[シリカ1]を得た。
<トナー母体粒子1の製造>
<<トナー製造装置>>
図16に示される構成のトナー製造装置1を用い、吐出手段としては幾つかの吐出手段でトナーの製造を行った。
各構成物のサイズ及び条件を記載する。
液柱共鳴液室18の長手方向の両端間の長さLが1.85[mm]、N=2の共鳴モードであって、第一から第四の吐出孔がN=2モード圧力定在波の腹の位置に吐出孔を配置したものを用いた。駆動信号発生源はNF社ファンクションジェネレーターWF1973を用い、ポリエチレン被覆のリード線で振動発生手段に接続した。この時の駆動周波数は液共鳴周波数に合わせて340[kHz]となる。
チャンバ61の内径は400mm、高さは2,000mmの円筒形で垂直に固定されており、上端部と下端部が絞られており、搬送気流導入口の径は50mm、搬送気流出口の径は50mmである。液滴吐出手段2はチャンバ61内上端より300mmの高さでチャンバ61の中央に配置されている。搬送気流は8.0m/s、40℃の窒素とした。
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)17部、及び顔料分散剤(アジスパーPB821、味の素ファインテクノ株式会社製)3部を、酢酸エチル80部に、攪拌羽を有するミキサーを使用し、一次分散させた。得られた一次分散液を、ビーズミル(アシザワファインテック社製LMZ型、ジルコニアビーズ径0.3mm)を用いて強力なせん断力により細かく分散し、5μm以上の凝集体を完全に除去した二次分散液(着色剤分散液)を調製した。
次にワックス分散液を調製した。
カルナバワックス(WA−05、セラリカ野田社製)18部、及びワックス分散剤2部を、酢酸エチル80部に、攪拌羽を有するミキサーを使用し、一次分散させた。得られた一次分散液を攪拌しながら80℃まで昇温しカルナバワックスを溶解した後、室温まで液温を下げ最大径が3μm以下となるようワックス粒子を析出させた。前記ワックス分散剤としては、ポリエチレンワックスにスチレン−アクリル酸ブチル共重合体をグラフト化したものを使用した。得られた分散液を、更にビーズミル(アシザワファインテック社製LMZ型、ジルコニアビーズ径0.3mm)を用いて強力なせん断力により細かく分散し、最大径が1μm以下になるよう調整し、ワックス分散液を得た。
次に、結着樹脂としての樹脂、前記着色剤分散液、及び前記ワックス分散液を添加した下記組成からなるトナー成分液を調製した。
非結晶性ポリエステル樹脂1(Mw:20,000、酸価:5mgKOH/g、Tg:55℃)10部を、酢酸エチル90部に、攪拌羽を有するミキサーを使用して溶解させた。次にカチオン性フッ素系界面活性剤F150(DIC社製)を純分で0.3部加えて50℃で30分間攪拌させて溶解液1を作製した。
さらに、結着樹脂としての非結晶性ポリエステル樹脂1を90部、前記着色剤分散液30部、及び前記ワックス分散液30部を、酢酸エチル750部に、攪拌羽を有するミキサーを使用して10分間攪拌を行い、均一に溶解乃至分散させた。ここに、前記溶解液1を投入して均一に混合させ、トナー成分液を得た。溶解乃至分散時のショックで顔料やワックス粒子が凝集することはなかった。
前述のトナー製造装置を用いて、作製したトナー成分液を吐出させ、チャンバ内で乾燥固化したトナー粒子をサイクロン捕集機で捕集しトナー分級前母体粒子1を得た。
作製したトナー分級前母体粒子1を、水槽(水100部に対し、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム水溶液(「エレミノールMON−7」;三洋化成工業株式会社製)を純分で0.5部添加したものを入れた水槽)に貯め、トナー粒子分散液を得た。得られたトナー粒子分散液を攪拌した後に、濾別し、得られたケーキを蒸留水に再分散してろ過する操作を10回繰り返し、分級した。分級後のスラリーをろ過分離して得られたケーキを40℃で24時間減圧乾燥しトナー母体粒子1を得た。
<トナー母体粒子2の製造>
前述のトナー製造装置を用いて、トナーの分級を行わなかった以外は、製造例1と同様にしてトナー母体粒子2を得た。
<トナー母体粒子3の製造>
前述のトナー製造装置を用いて、搬送気流を2.0m/sとした以外は、製造例2と同様にしてトナー母体粒子3を得た。
<トナー母体粒子4の製造>
前述のトナー製造装置を用いて、搬送気流を6.0m/sとした以外は、製造例2と同様にしてトナー母体粒子4を得た。
<トナー母体粒子5の製造>
前述のトナー製造装置を用いて、製造例1と同様にして作製したトナー分級前母体粒子1を、水槽(水100部に対し、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム水溶液(「エレミノールMON−7」;三洋化成工業株式会社製)を純分で0.5部添加したものを入れた水槽)に貯め、トナー粒子分散液を得た。得られたトナー粒子分散液を攪拌した後に、濾別し、得られたケーキを蒸留水に再分散してろ過する操作を20回繰り返し分級した。分級後のスラリーをろ過分離して得られたケーキを40℃で24時間減圧乾燥しトナー母体粒子5を得た。
<トナー母体粒子6の製造>
前述のトナー製造装置を用いて、製造例1と同様にして作製したトナー分級前母体粒子1を、水槽(水100部に対し、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム水溶液(「エレミノールMON−7」;三洋化成工業株式会社製)を純分で0.5部添加したものを入れた水槽)に貯め、トナー粒子分散液を得た。得られたトナー粒子分散液を攪拌した後に、濾別し、得られたケーキを蒸留水に再分散してろ過する操作を14回繰り返し分級した。分級後のスラリーをろ過分離して得られたケーキを40℃で24時間減圧乾燥しトナー母体粒子6を得た。
<トナー母体粒子7の製造>
前述のトナー製造装置を用いて、搬送気流を0.0m/sとした以外は、製造例2と同様にしてトナー母体粒子7を得た。
<トナー母体粒子8の製造>
前述のトナー製造装置を用いて、製造例1と同様にして作製したトナー分級前母体粒子1を、水槽(水100部に対し、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム水溶液(「エレミノールMON−7」;三洋化成工業株式会社製)を純分で0.5部添加したものを入れた水槽)に貯め、トナー粒子分散液を得た。得られたトナー粒子分散液を攪拌した後に、濾別し、得られたケーキを蒸留水に再分散してろ過する操作を12回繰り返し分級した。分級後のスラリーをろ過分離して得られたケーキを40℃で24時間減圧乾燥しトナー母体粒子8を得た。
<トナー母体粒子9の製造>
製造例2において、搬送気流を1.0m/sとした以外は、製造例2と同様にしてトナー母体粒子9を得た。
<トナー母体粒子10の製造>
製造例1において、搬送気流を6.0m/sとした以外は、製造例1と同様にしてトナー分級前母体粒子10を得た。
得られたトナー分級前母体粒子10を、水槽(水100部に対し、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム水溶液(「エレミノールMON−7」;三洋化成工業株式会社製)を純分で0.5部添加したものを入れた水槽)に貯め、トナー粒子分散液を得た。得られたトナー粒子分散液を攪拌した後に、濾別し、得られたケーキを蒸留水に再分散してろ過する操作を14回繰り返し分級した。分級後のスラリーをろ過分離して得られたケーキを40℃で24時間減圧乾燥しトナー母体粒子10を得た。
<トナー母体粒子11の製造>
製造例1において、搬送気流を0.0m/sとした以外は、製造例1と同様にしてトナー分級前母体粒子11を得た。
得られたトナー分級前母体粒子11を、水槽(水100部に対し、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム水溶液(「エレミノールMON−7」;三洋化成工業株式会社製)を純分で0.5部添加したものを入れた水槽)に貯め、トナー粒子分散液を得た。得られたトナー粒子分散液を攪拌した後に、濾別し、得られたケーキを蒸留水に再分散してろ過する操作を10回繰り返し分級した。分級後のスラリーをろ過分離して得られたケーキを40℃で24時間減圧乾燥しトナー母体粒子11を得た。
<トナーの外添>
トナー母体粒子1を100部と、表1に示すシリカ6を3部と、1次粒径約10nmの疎水性シリカ〔HMDS(ヘキサメチルジシラザン)処理外添剤〕1部とを、ヘンシェルミキサーにて混合して、実施例1の現像剤を得た。
<トナーの外添>
表1に示すシリカを、表2に示す種類、及び添加量で用いた以外は、実施例1と同様にして実施例2〜10、比較例1〜7の現像剤を得た。
<潜像担持体のクリーニング性・膜削れ量・規制ブレード汚染性>
<<潜像担持体クリーニング性(1)>>
株式会社リコー製IPSIO SP C220を用い、モノクロモードでB/W比6%の所定のプリントパターンをN/N環境下(23℃、45%)で2,000枚連続印字した。
クリーニングブレードの反発弾性は30%、当接圧力は30N/m、当接角度は75°で実施した。
2,000枚印字終了した時点の潜像担持体上に残留しているトナーをテープ(キハラ株式会社製、Tテープ)で剥離し、分光濃度計Xrite 939(Xrite社製)でL*を測定し、以下の評価基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:90以上
○:85以上90未満
△:80以上85未満
×:80未満
株式会社リコー製IPSIO SP C220を用い、モノクロモードでB/W比6%の所定のプリントパターンをL/L環境下(10℃、15%)で2,000枚連続印字した。
クリーニングブレードの反発弾性は10%、当接圧力は20N/m、当接角度は82°で実施した。
この条件は、L/L環境下でクリーニングブレードの反発弾性が低く、当接圧力が低く、当接角度が大きい為、外添剤、及びトナーの阻止力が一番悪くなる条件である。
前記条件で2,000枚印字終了した時点の潜像担持体上に残留しているトナーをテープ(キハラ株式会社製、Tテープ)で剥離し、分光濃度計Xrite 939(Xrite社製)でL*を測定し、以下の評価基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:90以上
○:85以上90未満
△:80以上85未満
×:80未満
株式会社リコー製IPSIO SP C220を用い、モノクロモードでB/W比6%の所定のプリントパターンをH/H環境下(27℃、80%)で2,000枚連続印字した。
クリーニングブレードの反発弾性は35%、当接圧力は50N/m、当接角度は70°で実施した。
この条件は、H/H環境下でクリーニングブレードの反発弾性が高く、当接圧力が高く、当接角度が小さい為、クリーニングブレードが破壊して、まくれ上がりが悪くなる条件である。
前記条件で2,000枚印字中にクリーニングブレードのまくれ上がりが発生した枚数をカウントし、以下の評価基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:2,000枚以上
○:1,800枚以上2,000枚未満
△:1,600枚以上1,800枚未満
×:1,600枚未満
前記潜像担持体クリーニング性(1)の評価前後で潜像担持体の膜厚を測定し、膜削れ量を測定した。
渦電流式膜厚測定器(フィッシャー社製)により任意の測定点80点における膜厚を測定し、その結果を平均することによって、潜像担持体膜削れ量を求め、以下の評価基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:0.3μm以下
○:0.3μm超、0.4μm以下
△:0.4μm超、0.6μm以下
×:0.6μm超
前記潜像担持体クリーニング性(1)の評価前後でトナー帯電量差を測定し、規制ブレード汚染度合いを評価した。
帯電量は、現像ローラ上のトナーをトレック・ジャパン社製吸引式小型帯電量測定装置を用いて10点平均で求めた。以下の評価基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:帯電量差が5μC/g以下
○:帯電量差が5μC/g超、10μC/g以下
△:帯電量差が10μC/g超、15μC/g以下
×:帯電量差が15μC/g超
<中間転写体のクリーニング性・膜削れ量・規制ブレード汚染性>
<<中間転写体クリーニング性(1)>>
株式会社リコー製IPSIO SP C220を用い、モノクロモードでB/W比6%の所定のプリントパターンをL/L環境下(10℃、15%)で2,000枚連続印字した。
中間転写体クリーニングブレードの反発弾性は35%、当接圧力は20N/m、当接角度は82°で実施した。
この条件は、L/L環境下でクリーニングブレードの反発弾性が低く、当接圧力が低く、当接角度が大きい為、外添剤、及びトナーの阻止力が一番悪くなる条件である。
前記条件で2,000枚印字終了した時点の中間転写体上に残留しているトナーをテープ(キハラ株式会社社製、Tテープ)で剥離し、分光濃度計Xrite 939(Xrite社製)でL*を測定し、以下の評価基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:90以上
○:85以上90未満
△:80以上85未満
×:80未満
株式会社リコー製IPSIO SP C220を用い、モノクロモードでB/W比6%の所定のプリントパターンをH/H環境下(27℃、80%)で2,000枚連続印字した。
中間転写体クリーニングブレードの反発弾性は55%、当接圧力は50N/m、当接角度は70°で実施した。
この条件は、H/H環境下でクリーニングブレードの反発弾性が高く、当接圧力が高く、当接角度が小さい為、中間転写体クリーニングブレードが破壊して、まくれ上がりが悪くなる条件である。
前記条件で2,000枚印字中にクリーニングブレードのまくれ上がりが発生した枚数をカウントし、以下の評価基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:2,000枚以上
○:1,800枚以上2,000枚未満
△:1,600枚以上1,800枚未満
×:1,600枚未満
前記中間転写体クリーニング性(1)の評価前後で中間転写体の縦スジ本数を測定し、削れ量を測定し、以下の評価基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:5本以下
○:5本超、10本以下
△:10本超、20本以下
×:20本超
株式会社リコー製IPSIO SP C220を用い、モノクロモードでB/W比6%の所定のプリントパターンをN/N環境下(23℃、45%)で2,000枚連続印字した。
クリーニングブレードの反発弾性は30%、当接圧力は30N/m、当接角度は75°で実施した。
2,000枚印字終了した時点の画像品質(画像濃度、細線再現性、地肌汚れ)を以下の評価基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:初期画像と同等の良好な画像であった場合
○:画像濃度、細線再現性、及び地肌汚れのいずれかの評価項目で初期画像より変化を生じたが許容範囲の変化である場合
△:画像濃度、細線再現性、及び地肌汚れのいずれの評価項目で初期画像より変化を生じたが許容範囲の変化である場合
×:画像濃度、細線再現性、及び地肌汚れのいずれかの評価項目で初期画像より明らかな変化を生じて許容できない水準
株式会社リコー製IPSIO SP C220を用い、モノクロモードでB/W比6%の所定のプリントパターンをN/N環境下(23℃、45%)で2,000枚連続印字した。
クリーニングブレードの反発弾性は30%、当接圧力は30N/m、当接角度は75°で実施した。
50,000枚印字終了した時点の画像品質(画像濃度、細線再現性、地肌汚れ)を以下の評価基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:初期画像と同等の良好な画像であった場合
○:画像濃度、細線再現性、及び地肌汚れのいずれかの評価項目で初期画像より変化を生じたが許容範囲の変化である場合
△:画像濃度、細線再現性、及び地肌汚れのいずれの評価項目で初期画像より変化を生じたが許容範囲の変化である場合
×:画像濃度、細線再現性、及び地肌汚れのいずれかの評価項目で初期画像より明らかな変化を生じて許容できない水準
各評価結果について、◎:3点、○:2点、△:1点、×:0点として総合評価点を算出した。総合評価点が大きいほうがより良好な結果である。
各評価結果と総合評価点の結果を元に以下のように評価を行った。
◎:総合評価点が26点以上であり、各評価結果に×評価の項目が一つもないこと。
○:総合評価点が19点以上26点未満であり、各評価結果に×評価の項目が一つもないこと。
△:総合評価点が19点未満であり、各評価結果に×評価の項目が一つもないこと。
×:各評価結果のいずれかに×評価の項目があること。
<1> 結着樹脂、及び離型剤を含有するトナーであって、
前記トナーの体積基準粒度分布が、最頻径の1.21倍〜1.31倍の領域に第二のピーク粒子径を有し、
前記トナーの粒度分布(体積平均粒径/個数平均粒径)が、1.08〜1.15であることを特徴とするトナーである。
<2> 体積基準粒度分布が、最頻径の1.25倍〜1.31倍の領域に第二のピーク粒子径を有する前記<1>に記載のトナーである。
<3> 平均円形度が、0.98〜1.00である前記<1>から<2>のいずれかに記載のトナーである。
<4> シリコーンオイルで処理されてなる外添剤を含有する前記<1>から<3>のいずれかに記載のトナーである。
<5> 総シリコーンオイル遊離量が、トナーに対して、0.20質量%〜0.50質量%である前記<4>に記載のトナーである。
<6> 外添剤のシリコーンオイル含有量が、前記外添剤の表面積1m2あたり2mg〜10mgである前記<4>から<5>のいずれかに記載のトナーである。
<7> 潜像担持体表面のトナーによって形成された可視像を中間転写体に転写する第一次転写手段と、転写後、潜像担持体表面の残トナーを潜像担持体クリーニングブレードで除去するトナー除去手段と、前記中間転写体から被転写体に前記可視像を転写する第二次転写手段と、転写後、前記中間転写体上の残トナーを中間転写体クリーニングブレードで除去する中間転写体トナー除去手段とを有し、
前記トナーが、前記<1>から<6>のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする画像形成装置である。
<8> 潜像担持体クリーニングブレードの反発弾性が10%〜35%であり、前記潜像担持体クリーニングブレードが20N/m〜50N/mの圧力で潜像担持体に当接し、前記潜像担持体クリーニングブレードの端部面と前記潜像担持体表面との接触点からの接線とで形成される当接角度θが70°〜82°である前記<7>に記載の画像形成装置である。
<9> 中間転写体クリーニングブレードの反発弾性が35%〜55%であり、前記中間転写体クリーニングブレードが20N/m〜50N/mの圧力で中間転写体に当接し、前記中間転写体クリーニングブレードの端部面と前記中間転写体表面との接触点からの接線とで形成される当接角度θが70〜82°である前記<7>に記載の画像形成装置である。
<10> 潜像担持体と、前記潜像担持体上の静電潜像をトナーを用いて現像する現像手段とを一体化して前記<7>から<9>のいずれかに記載の画像形成装置に対して着脱可能に構成したことを特徴とするプロセスカートリッジである。
2 液滴吐出手段
9 弾性板
10 液柱共鳴液滴吐出ユニット
11 液柱共鳴液滴吐出手段
12 気流通路
13 原料収容器
14 トナー成分液
15 液循環ポンプ
16 液供給管
17 液共通供給路
18 液柱共鳴液室
19 吐出口
20 振動発生手段
21 液滴
22 液戻り管
60 乾燥捕集ユニット
61 チャンバ
62 固化粒子捕集手段
63 固化粒子貯留部
64 搬送気流導入口
65 搬送気流排出口
101 潜像担持体
102 帯電装置
103 露光装置
104 現像装置
105 クリーニング部
105b クリーニングブレード
105b−1 板状のクリーニングブレード
105b−2 支持部材
105c トナー回収ケース
105d 支点軸
105e 可動部材
105f 引張バネ
105g スクリュー
106 中間転写体
107 支持ローラ
108 転写ローラ
109 加熱ローラ
100 アルミ芯金
111 弾性体層
112 PFA表層
113 ヒータ
114 加圧ローラ
115 アルミ芯金
116 弾性体層
117 PFA表層
118 未定着画像
119 定着手段
120 中間転写体クリーニングブレード
140 現像ローラ
141 薄層形成部材
142 供給ローラ
502 トナー
503 制止層
1001 搬送気流
L 露光
P 記録紙
T 静電荷像現像用トナー
θ接触角
P1:液圧力計
P2:チャンバ内圧力計
Claims (10)
- 結着樹脂、及び離型剤を含有するトナーであって、
前記トナーの体積基準粒度分布が、最頻径の1.21倍〜1.31倍の領域に第二のピーク粒子径を有し、
前記トナーの粒度分布(体積平均粒径/個数平均粒径)が、1.08〜1.15であることを特徴とするトナー。 - 体積基準粒度分布が、最頻径の1.25倍〜1.31倍の領域に第二のピーク粒子径を有する請求項1に記載のトナー。
- 平均円形度が、0.98〜1.00である請求項1から2のいずれかに記載のトナー。
- シリコーンオイルで処理されてなる外添剤を含有する請求項1から3のいずれかに記載のトナー。
- 総シリコーンオイル遊離量が、トナーに対して、0.20質量%〜0.50質量%である請求項4に記載のトナー。
- 外添剤のシリコーンオイル含有量が、前記外添剤の表面積1m2あたり2mg〜10mgである請求項4から5のいずれかに記載のトナー。
- 潜像担持体表面のトナーによって形成された可視像を中間転写体に転写する第一次転写手段と、転写後、潜像担持体表面の残トナーを潜像担持体クリーニングブレードで除去するトナー除去手段と、前記中間転写体から被転写体に前記可視像を転写する第二次転写手段と、転写後、前記中間転写体上の残トナーを中間転写体クリーニングブレードで除去する中間転写体トナー除去手段とを有し、
前記トナーが、請求項1から6のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする画像形成装置。 - 潜像担持体クリーニングブレードの反発弾性が10%〜35%であり、前記潜像担持体クリーニングブレードが20N/m〜50N/mの圧力で潜像担持体に当接し、前記潜像担持体クリーニングブレードの端部面と前記潜像担持体表面との接触点からの接線とで形成される当接角度θが70°〜82°である請求項7に記載の画像形成装置。
- 中間転写体クリーニングブレードの反発弾性が35%〜55%であり、前記中間転写体クリーニングブレードが20N/m〜50N/mの圧力で中間転写体に当接し、前記中間転写体クリーニングブレードの端部面と前記中間転写体表面との接触点からの接線とで形成される当接角度θが70〜82°である請求項7に記載の画像形成装置。
- 潜像担持体と、前記潜像担持体上の静電潜像をトナーを用いて現像する現像手段とを一体化して請求項7から9のいずれかに記載の画像形成装置に対して着脱可能に構成したことを特徴とするプロセスカートリッジ。
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