JP7052458B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態に係る画像形成装置100を示す概略構成図である。本実施形態に係る画像形成装置100は、図1に示すように、例えば、矢印aで示す時計回り方向に回転する潜像保持体10と、潜像保持体10の上方に潜像保持体10に相対して設けられ、潜像保持体10の表面を帯電させる帯電装置20と、帯電装置20により帯電した潜像保持体10の表面を露光して静電潜像を形成する露光装置30と、露光装置30により形成された静電潜像に、接触現像方式により現像剤に含まれるトナーを付着させて潜像保持体10の表面にトナー像を形成する現像装置40と、潜像保持体10に接触しつつ矢印bで示す方向に走行するとともに、潜像保持体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、潜像保持体10の表面をクリーニングするクリーニング装置70と、を備える。
以下、本実施形態に係る画像形成装置100において静電潜像の現像に使用するトナーについて、説明する。
本実施形態で用いるトナーを製造する方法は、特に制限はなく、例えば、粉砕トナー、液中乳化乾燥トナー、もしくは重合トナー等の公知の製造方法で製造したトナーを使用することができる。
本実施形態に係るトナーは、上述の通り、トナーをテトラヒドロフラン(THF)に対して溶解させて得られる可溶分(以下「THF可溶分」とも記載する)のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)測定によって得られる重量平均分子量をMwとし、数平均分子量をMnとしたとき、Mwが10,000以上60,000以下であって、且つ、MwのMnに対する比Mw/Mnが5以上10以下である。
本実施形態に係る現像剤は、上記のトナーを少なくとも含む。現像剤は、トナーのみを含む一成分現像剤であってもよいし、トナーとキャリアとを混合した二成分現像剤であってもよい。
各樹脂及びトナーのTHF可溶分の重量平均分子量Mw及び数平均分子量Mnを、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定した。トナーのTHF可溶分は、得られたトナー0.5mgをTHF1gに溶解させ、超音波分散をかけた後に、濃度が0.5%となるように調整し、得られた溶解成分をGPCにより測定した。測定装置として東ソー株式会社製GPC・HLC-8120GPCを用い、東ソー株式会社製カラム・TSKgel SuperHM-M(6.0mmID×15cm)を使用し、溶離液としてTHFを用いた。重量平均分子量Mw及び数平均分子量Mnは、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出した。
内部を乾燥させた三口フラスコに、テレフタル酸ジメチル60部、フマル酸ジメチル74部、ドデセニルコハク酸無水物30部、トリメリット酸22部、プロピレングリコール138部、ジブチルスズオキサイド0.3部を加えた。窒素雰囲気下で撹拌しながら昇温し、反応により生成された水を系外へ除去しながら、185℃で3時間反応させた後、徐々に減圧しながら240℃まで温度を上げて、さらに4時間反応させた後、冷却した。こうして、重量平均分子量Mwが39,000の非晶性ポリエステル樹脂(A1)を作製した。
190℃で3時間反応させた後、徐々に減圧しながら220℃まで温度を上げて、さらに2.5時間反応させた以外は非晶性ポリエステル樹脂(A1)と同様の方法で非晶性ポリエステル樹脂(A2)を作製した。非晶性ポリエステル樹脂(A2)の重量平均分子量Mwは26,000であった。
プロピレングリコール138部の代わりに、プロピレングリコール128部、ブチレングリコール19部とし、195℃で4時間反応させた後、徐々に減圧しながら240℃まで温度を上げて、さらに6時間反応させた以外は非晶性ポリエステル樹脂(A1)と同様の方法で非晶性ポリエステル樹脂(A3)を作製した。非晶性ポリエステル樹脂(A3)の重量平均分子量Mwは56,000であった。
内部を乾燥させた三口フラスコに、セバシン酸ジメチル100部と、ヘキサンジオール67.8部と、ジブチルスズオキサイド0.10部とを加えた。窒素雰囲気下で撹拌しながら昇温し、反応中に生成された水を系外へ除去しながら、185℃で5時間反応させた後、徐々に減圧しながら220℃まで温度を上げて、6時間反応させた後、冷却した。こうして、重量平均分子量が33,700の結晶性ポリエステル樹脂(B1)を作製した。
テレフタル酸ジメチル60部、フマル酸ジメチル74部、ドデセニルコハク酸無水物30部、トリメリット酸22部、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物137部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物191部、ジブチルスズオキサイド0.3部にした以外は非晶性ポリエステル樹脂(A1)と同様にして非晶性ポリエステル樹脂(A4)を作製した。非晶性ポリエステル樹脂(A4)の重量平均分子量Mwは27,000であった。
非晶性ポリエステル樹脂(A1)73部と、結晶性ポリエステル樹脂(B1)6部と、着色剤(C.I.Pigment Red 122)7部と、離型剤として、パラフィンワックス(融解温度73℃、日本精鑞株式会社製)5部と、エステルワックス(ベヘン酸ベヘニル、ユニスターM-2222SL、日油社製)2部とを、ヘンシェルミキサ(日本コークス工業株式会社製)に投入し、周速15m/秒で5分間撹拌混合した後、得られた撹拌混合物をエクストルーダー型連続混練機で溶融混練した。ここで、エクストルーダー型連続混練機の設定条件は、供給側温度が160℃、排出側温度が130℃、冷却ロールの供給側温度が40℃、排出側温度が25℃であった。なお、冷却ベルトの温度を10℃に設定した。
非晶性ポリエステル樹脂(A1)を非晶性ポリエステル樹脂(A2)に変更した以外はトナー(1)の作製と同様にしてトナー(2)を作製した。トナー(2)の体積平均粒径は6.8μmであった。トナー(2)の重量平均分子量Mwは25,000、数平均分子量Mnは3,000、Mw/Mnは8.3であった。トナー(2)の比(P3/P1)は0.6、比(P2/P1)は0.2、比(P2/P3)は0.3であった。また、トナー(2)のトルエン不溶分は28質量%であった。
非晶性ポリエステル樹脂(A1)を非晶性ポリエステル樹脂(A3)に変更した以外はトナー(1)の作製と同様にしてトナー(3)を作製した。トナー(3)の体積平均粒径は7.5μmであった。トナー(3)の重量平均分子量Mwは60,000、数平均分子量Mnは8,500、ピーク分子量は11,000、Mw/Mnは7.1であった。トナー(3)の比(P3/P1)は0.5、比(P2/P1)は0.2、比(P2/P3)は0.4であった。また、トナー(3)のトルエン不溶分は38質量%であった。
トナー(4)の作製において結晶性樹脂を用いず、非晶性ポリエステル樹脂(A1)を79部に変更した以外はトナー(1)の作製と同様にしてトナー(4)を作製した。トナー(4)の体積平均粒径は7.1μmであった。トナー(4)の重量平均分子量Mwは39,000、数平均分子量Mnは4,500、ピーク分子量は9,800、Mw/Mnは8.7であった。トナー(4)の比(P3/P1)は0.6、比(P2/P1)は0.1、比(P2/P3)は0.3であった。また、トナー(4)のトルエン不溶分は33質量%であった。
非晶性ポリエステル樹脂(A1)を非晶性ポリエステル樹脂(A4)に変更した以外はトナー(4)の作製と同様にしてトナー(5)を作製した。トナー(5)の体積平均粒径は7.7μmであった。トナー(5)の重量平均分子量Mwは27,000、数平均分子量Mnは5,000、ピーク分子量は7,500、Mw/Mnは5.4であった。トナー(5)の比(P3/P1)は3.0、比(P2/P1)は1.7、比(P2/P3)は0.6であった。また、トナー(5)のトルエン不溶分は31質量%であった。
キャリアは、フェライト粒子(体積平均粒径:50μm)100部と、トルエン14部と、スチレン-メチルメタクリレート共重合体(成分比:スチレン/メチルメタクリレート=90/10、重量平均分子量Mw=80000)2部とを、まず、フェライト粒子を除く上記成分を10分間スターラーで撹拌させて分散した被覆液を調製し、次に、この被覆液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダー(井上製作所製)に入れて、60℃において30分撹拌した後、さらに加温しながら減圧して脱気し、乾燥させ、その後105μmで篩分して得たものである。
上記で得られたトナー(1)~(5)につき、各トナー8部とキャリア100部とを、2リットルのVブレンダーに入れて20分間撹拌した後、212μmの篩で篩分して、現像剤(1)~(5)をそれぞれ作製した。
<トナー補給試験>
本実施形態に係る補給装置60として、図2に示した、トナーカートリッジ61及び吸引ポンプ62を有する補給装置60を用いて、トナー補給試験を行った。トナーカートリッジ61は、ポリオレフィン樹脂製の袋体61Aを有しており、その膜厚は200μmであり、容積は1500mLであった。このような袋体61Aに500gのトナー(1)を仕込み、トナー排出口61Bを介してトナー搬送路63に接続した。吸引ポンプ62を使用し、吸引口を補給装置60の通気管65と接続した。トナー搬送路63と通気管65とを隔てるフィルタ64としては、グラスマイクロファイバーフィルター(Whatman社製「1821-025」)を用いた。
本実施形態に係る画像形成装置として、トナー補給試験に用いた補給装置60を搭載した富士ゼロックス株式会社製のDocuPrint700の改造機を用いて、試験画像を形成し、その定着性を評価した。画像形成装置の現像器には現像剤(1)を入れ、補給装置60のトナーカートリッジ61にはトナー(1)を入れた。温度28℃、湿度85RH%の高温高湿環境下、定着温度を180℃に、プロセススピードを220mm/秒に設定し、10枚の記録紙に対して、100%ベタのパッチの画像を形成した。10枚目の出力画像を目視により観察し、下記の評価基準に基づいて、トナー(1)の用紙への定着性を評価した。
[定着性評価基準]
○ : パッチ部のトナー剥がれなし、及び白紙部への再定着なし
△ : パッチ部のトナー剥がれなし、白紙部への軽微な再定着あり
× : パッチ部のトナー剥がれあり、白紙部への再定着あり
トナー(1)に換えてトナー(2)~(4)のそれぞれを使用したこと以外は実施例1の方法に従い、トナー補給試験を行った。また、トナー(1)に換えてトナー(2)~(4)のそれぞれを使用し、現像剤(1)に換えて現像剤(2)~(4)のそれぞれを使用したこと以外は実施例1の方法に従い、定着性試験を行った。実施例2~4のトナー補給試験及び定着性試験の結果を、表1に示す。
トナー補給量を毎秒320mgに設定したこと以外は、実施例1の方法に従い、トナー補給試験及び定着性試験を行った。その結果、トナー補給量は320mg/秒であり、標準偏差σは21mg/秒であった。また、トナー排出口61B及びトナー搬送路63の気圧は0.21mPaと測定された。実施例5のトナー補給試験及び定着性試験の結果を、表1に示す。
トナー(1)に換えてトナー(5)を使用したこと以外は実施例1の方法に従い、トナー補給試験を行った。また、トナー(1)に換えてトナー(5)を使用し、現像剤(1)に換えて現像剤(5)を使用したこと以外は実施例1の方法に従い、定着性試験を行った。トナー補給試験の結果、トナー補給量は658mg/秒であり、標準偏差σは51mg/秒であり、トナー排出口61B及びトナー搬送路63の気圧は0.29mPaと測定された。また、定着性試験の結果、評価は×であった。
本実施形態に係る補給装置60に換えて、図4に示す補給装置90を使用すること以外は実施例1の方法に従い、トナー補給試験及び定着性評価試験を行った。比較例1で使用した補給装置90では、アジテータ91の回転によりトナーが排出口92まで移送され、排出口92から重力により現像装置40に搬送される。アジテータ91は、直径25mmの円筒部の外周面に1条の羽根部材を設けてなり、羽根部材の幅は5mmであり、羽根部材の回転軸方向のピッチ幅は20mmであった。比較例1のトナー補給試験では、補給装置90の内部に500gのトナー(1)を仕込み、温度28℃、湿度85RH%の高温高湿環境下、トナー補給量を毎秒640mgに設定して、トナー(1)の排出量を測定した。その結果、トナー補給量は648mg/秒であり、標準偏差σは122mg/秒であった。また、画像形成装置として、補給装置90を搭載した富士ゼロックス株式会社製のDocuPrint700の改造機を用いて、試験画像を形成し、実施例1の方法に従って定着性試験を行った。その結果、トナー(1)の用紙への定着性評価は○であった。
Claims (10)
- 潜像保持体に供給する現像剤を収容する現像装置と、
トナーを収容する収容手段、前記トナーが通る搬送路、及び、吸引圧力を用いて前記収容手段から前記搬送路を通して前記トナーを移送して前記現像装置に補給する移送手段を有する補給装置と、を備え、
前記収容手段は、少なくとも一部が柔軟な材料で構成され、内部の気圧によって変形する袋体を有し、
前記搬送路は、前記収容手段と前記現像装置との間を接続し、前記搬送路から分岐して前記移送手段に接続する通気管を有し、前記通気管に、前記トナーを通過させない一方で、気体を通過させるフィルタが設置され、
前記トナーは、結着樹脂としてポリエステル樹脂を含有し、
前記トナーのテトラヒドロフラン可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィ測定によって得られる重量平均分子量をMw、数平均分子量をMnとしたとき、Mwが25,000以上60,000以下であって、Mw/Mnが5以上10以下であり、
赤外吸収分光法により得られた前記トナーの吸収スペクトルにおいて、波数720cm-1にある吸収ピークのピーク高さ(P1)に対する波数820cm-1にある吸収ピークのピーク高さ(P2)の比(P2/P1)が0.4以下であり、且つ、波数720cm-1にある吸収ピークのピーク高さ(P1)に対する波数1500cm-1にある吸収ピークのピーク高さ(P3)の比(P3/P1)が0.6以下である、
画像形成装置。 - 前記比(P2/P1)が0.3以下であり、且つ、前記比(P3/P1)が0.5以下である、請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記比(P2/P1)が0.05以上であり、且つ、前記比(P3/P1)が0.2以上である、請求項1または2に記載の画像形成装置。
- 赤外吸収分光法により得られた前記トナーの吸収スペクトルにおいて、波数1500cm-1にある吸収ピークのピーク高さ(P3)に対する波数820cm-1にある吸収ピークのピーク高さ(P2)の比(P2/P3)が0.5以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記比(P2/P3)が0.4以下である、請求項1~4のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記袋体が高分子材料からなる、請求項1~5のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記袋体がポリオレフィンからなる、請求項6に記載の画像形成装置。
- 前記袋体の膜厚が0.03mm以上1.0mm以下である、請求項1~7のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記袋体から前記トナーが排出される排出口における気圧が0.1mPa以上0.5mPa以下である、請求項1~8のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記トナーが結着樹脂としてポリエステル樹脂を40質量%以上95質量%以下含有する、請求項1~9のいずれか一項に記載の画像形成装置。
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