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画像形成方法 - キヤノン株式会社
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発明の名称 画像形成方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−15189
公開日 平成11年(1999)1月22日
出願番号 特願平10−118474
出願日 平成10年(1998)4月28日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】丸島 儀一
発明者 吉田 聡 / 大野 学 / 橋本 昭 / 半田 智史 / 綾木 保和
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 少なくとも静電潜像担持体を帯電する工程;露光によって帯電された該静電潜像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成工程;該静電潜像をトナー担持体の表面に担持されているトナーで現像し、トナー画像を形成する現像工程;該トナー画像を中間転写体を介して、又は、介さずに転写材に転写する転写工程を有する画像形成方法において、現像工程で、トナー担持体上に担持されたトナーにより形成されるトナー層を静電潜像担持体表面に接触させ、静電潜像を現像し、該トナーが、少なくとも結着樹脂と着色剤とワックスとを含有するトナー粒子を有するトナーであり、該ワックスが(a)示差走査熱量計により測定されるDSC曲線において、昇温時に50〜130℃の領域に最大吸熱ピークを示し、(b)13C−NMR(核磁気共鳴)測定装置により測定されるスペクトルにおいて、0〜50ppmの範囲に検出されるピークの総面積(S)、36〜42ppmの範囲に検出されるピークの総面積(S1)、及び10〜17ppmの範囲に検出されるピークの総面積(S2)が1.0≦〔(S1/S)×100〕≦10.01.5≦〔(S2/S)×100〕≦15.0S1<S2を満足するワックスであることを特徴とする画像形成方法。
【請求項2】 該トナーが、無機微粉体を有していることを特徴とする請求項1に記載の画像形成方法。
【請求項3】 該無機微粉体が、シリカ、アルミナ、チタニア及びそれらの複酸化物からなるグループより選ばれる無機化合物を有していることを特徴とする請求項2に記載の画像形成方法。
【請求項4】 該ワックスの13C−NMR(核磁気共鳴)測定装置により測定されるスペクトルにおいて、10〜17ppmの範囲に複数のピークが検出され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画像形成方法。
【請求項5】 該ワックスの重量平均分子量(Mw)が、600〜50,000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画像形成方法。
【請求項6】 該ワックスの重量平均分子量(Mw)が、800〜40,000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画像形成方法。
【請求項7】 該ワックスの重量平均分子量(Mw)が、1,000〜30,000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画像形成方法。
【請求項8】 該ワックスの個数平均分子量(Mn)が、400〜4,000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画像形成方法。
【請求項9】 該ワックスの個数平均分子量(Mn)が、450〜3,500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画像形成方法。
【請求項10】 該ワックスの重量平均分子量(Mw)と個数平均分子量(Mn)との比Mw/Mnが、3.5〜30であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項11】 該ワックスの重量平均分子量(Mw)と個数平均分子量(Mn)との比Mw/Mnが4.0〜25であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項12】 該ワックスの13C−NMR(核磁気共鳴)測定装置により測定されるスペクトルにおいて、0〜50ppmの範囲に検出されるピークの総面積(S)、36〜42ppmの範囲に検出されるピークの総面積(S1)、及び10〜17ppmの範囲に検出されるピークの総面積(S2)が1.5≦〔(S1/S)×100〕≦8.02.0≦〔(S2/S)×100〕≦13.0を満足するワックスであることを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項13】 該ワックスの13C−NMR(核磁気共鳴)測定装置により測定されるスペクトルにおいて、0〜50ppmの範囲に検出されるピークの総面積(S)、36〜42ppmの範囲に検出されるピークの総面積(S1)、及び、10〜17ppmの範囲に検出されるピークの総面積(S2)が2.0≦〔(S1/S)×100〕≦6.03.0≦〔(S2/S)×100〕≦10.0を満足するワックスであることを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項14】 該ワックスは、DSC曲線において、昇温時に60〜120℃に最大吸熱ピークを有することを特徴とする請求項1乃至13のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項15】 該ワックスは、DSC曲線において、昇温時に65〜100℃に最大吸熱ピークを有することを特徴とする請求項1乃至13のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項16】 該ワックスが、下記式【外1】

(式中、A、C及びEは1以上の整数を示し、B及びDは整数を示す。)で示される分岐構造を有するワックスであることを特徴とする請求項1乃至15のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項17】 ワックスが、式【外2】

(式中、xは1以上の整数を示す。)で示されるα−モノオレフィニックハイドロカーボンとエチレンとの共重合体であることを特徴とする請求項1乃至16のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項18】 該ワックスは、xの平均値が、5〜30のα−モノオレフィニックハイドロカーボンとエチレンとの共重合体であることを特徴とする請求項17に記載の画像形成方法。
【請求項19】 透過型電子顕微鏡(TEM)を用いたトナー粒子の断層面の観察において、該ワックスが、結着樹脂と相溶しない状態で実質的に球状及び/又は紡錘形の島状に分散されていることを特徴とする請求項1乃至18のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項20】 該トナー粒子の重量平均粒径が、3〜9μmであることを特徴とする請求項1乃至19のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項21】 該トナー粒子の重量平均粒径が、4〜8μmであることを特徴とする請求項1乃至19のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項22】 該トナー粒子は、形状係数SF−1の値が100<SF−1≦160であり、かつ形状係数SF−2の値が100<SF−2≦140であることを特徴とする請求項1乃至21のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項23】 該トナー粒子は、形状係数SF−1の値が100<SF−1≦140であり、かつ形状係数SF−2の値が100<SF−2≦120であることを特徴とする請求項1乃至21のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項24】 該トナー粒子が、重合法により製造されたトナー粒子であることを特徴とする請求項1乃至23のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項25】 該トナー粒子が、コア/シェル構造を有することを特徴とする請求項1乃至24のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項26】 コア/シェル構造を有するトナー粒子において、コア部の主たる成分がワックスであり、ワックスの融点が40〜90℃であることを特徴とする請求項25に記載の画像形成方法。
【請求項27】 転写工程後に、静電潜像担持体の表面に残存しているトナーを回収するためのクリーニング工程を有していることを特徴とする請求項1乃至26のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項28】 クリーニング工程が、転写工程後であり、且つ帯電工程前に、静電潜像担持体表面に当接するクリーニング部材によって静電潜像担持体表面のクリーニングを行なう現像前クリーニング方式であることを特徴とする請求項27に記載の画像形成方法。
【請求項29】 該静電潜像担持体は、電子写真用感光体からなり、該感光体表面は、85度以上の水に対する接触角を有することを特徴とする請求項1乃至28のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項30】 該静電潜像担持体は、電子写真用感光体からなり、該感光体表面は、90度以上の水に対する接触角を有することを特徴する請求項1乃至28のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項31】 該静電潜像担持体が、フッ素原子を含有する化合物粉体を樹脂中に分散させた表面層を有していることを特徴とする請求項1乃至30のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項32】 現像工程において、現像領域におけるトナー担持体の表面の移動方向は、静電潜像担持体の表面の移動方向と同方向に設定されていることを特徴とする請求項1乃至31のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項33】 現像工程において、現像領域におけるトナー担持体の表面の移動速度が、静電潜像担持体の表面の移動速度に対し、1.05〜3.0倍の速度に設定されていることを特徴とする請求項32に記載の画像形成方法。
【請求項34】 現像工程において、該トナー担持体に担持されているトナーにトナー層厚規制部材を当接させることにより、該トナー担持体の表面にトナー層厚が規制されたトナー層が形成されることを特徴とする請求項1乃至33のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項35】 該トナーは、現像器中に保有されており、該現像器中に保有されているトナーは、該トナー担持体にトナーを供給するためのトナー供給部材によって該トナー担持体に供給されることを特徴とする請求項1乃至34のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項36】 該トナー供給部材は、トナー担持体の表面に当接する塗付ローラーからなり、該トナー塗付ローラーの表面の移動方向は、該トナー担持体の表面の移動方向と逆方向に設定されていることを特徴とする請求項35に記載の画像形成方法。
【請求項37】 該トナー担持体には、該静電潜像の現像時に現像バイアス電圧が印加されており、該トナー塗付ローラーには、該トナー担持体へのトナー供給時に塗付バイアス電圧が印加されていることを特徴とする請求項36に記載の画像形成方法。
【請求項38】 該トナー塗付ローラーに印加する塗付バイアス電圧は、該トナー担持体に印加する現像バイアス電圧よりも絶対値で大きく設定されており、該トナー塗付ローラーは、該トナー担持体の表面にトナーを供給し、且つ現像後に該トナー担持体の表面に残存するトナーを剥ぎ取ることを特徴とする請求項37に記載の画像形成方法。
【請求項39】 該静電潜像担持体上の静電潜像の明部電位が絶対値で0〜250Vを有し、暗部電位が絶対値で300〜1000Vを有し、該トナー塗付ローラーに印加する塗付バイアス電圧が絶対値で100〜900Vを有し、該トナー担持体に印加する現像バイアス電圧が絶対値で100〜900Vを有し、該塗付バイアス電圧は、該現像バイアス電圧よりも絶対値で10〜400V大きく設定されており、該トナー塗付ローラーは、該トナー担持体の表面にトナーを供給し、且つ現像後に該トナー担持体の表面に残存するトナーを剥ぎ取ることを特徴とする請求項37に記載の画像形成方法。
【請求項40】 転写工程において、外部から電圧が印加された転写部材を該転写材を介して該静電潜像担持体に当接させることにより、該静電潜像担持体に形成されているトナー像は、該転写材に転写することを特徴とする請求項1乃至39のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項41】 転写工程において、該転写材として記録材を用い、該記録材に転写されたトナー像は、該記録材に定着されることを特徴とする請求項1乃至40のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項42】 帯電工程において、外部から電圧が印加された帯電部材を該静電潜像担持体に当接させることにより、該静電潜像担持体の帯電が行われることを特徴とする請求項1乃至41のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項43】 帯電工程において、直流電圧が該帯電部材に外部から印加されることを特徴とする請求項1乃至42のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項44】 帯電工程において、直流電圧及び該直流電圧印加における放電開始電圧の2倍未満の交流電圧が該帯電部材に外部から印加されることを特徴とする請求項1乃至43のいずれかに記載の画像形成方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真法、静電記録法、磁気記録法などを利用した記録方法に用いられる画像形成方法に関するものである。詳しくは、本発明は、予め感光体上にトナー像を形成後、転写材上に転写させて画像形成する、複写機、プリンター、ファックスに用いられる画像形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電子写真法としては多数の方法が知られているが、一般には光導電性物質を利用し、種々の手段により感光体上に電気的潜像を形成し、次いで該潜像をトナーで現像を行なって可視像とし、必要に応じて紙などの転写材にトナー像を転写した後、熱・圧力等により転写材上にトナー画像を定着して複写物を得るものである。この際、転写後に転写材に転写せず感光体上に残余したトナーは種々の方法でクリーニングされ、上述の工程が繰り返される。
【0003】電気的潜像を可視化する方法としては、カスケード現像法、磁気ブラシ現像法、非磁性一成分現像方法、加圧現像方法等が知られている。さらには、磁性トナーを用い、中心に磁極を配した回転スリーブを用い感光体上とスリーブ上の間を電界にて飛翔させる磁性一成分現像方法も用いられている。
【0004】また、プリンター装置はLED、LBPプリンターが最近の市場の主流になっており、技術の方向としてより高解像度即ち、従来240、300dpiであったものが400、600、1200dpiとなって来ている。従って現像方式もこれにともなってより高精細が要求されてきていてる。また、複写機においても高機能化が進んでおり、そのためデジタル化の方向に進みつつある。この方向は、静電荷像をレーザーで形成する方法が主である為、やはり高解像度の方向に進んでおり、ここでもプリンターと同様に高解像・高精細の現像方式が要求されてきている。
【0005】このためトナーの小粒径化が進んでおり、特開平1−112253号公報、特開平1−191156号公報、特開平2−214156号公報、特開平2−284158号公報、特開平3−181952号公報、特開平4−162048号公報などでは特定の粒度分布の粒径の小さいトナーが提案されている。
【0006】近年、半導電性の現像ローラーまたは、表面に誘電層を形成した現像ローラーを用いて感光体表面層に押し当てる構成にて現像を行う所謂接触一成分現像方法が提案されている。
【0007】例えば、Japan Hardcopy’89論文集25〜28頁に接触型一成分非磁性現像方式の検討がなされている。
【0008】FUJITSU Sci.Tech.J.,28,4,pp.473−480(December 1992)には、一成分接触現像方式を用いたプリンターの概要が報告されている。
【0009】また、特開平5−188765号公報、特開平5−188752号公報に一成分接触現像方法に関する技術が開示されている。
【0010】接触一成分現像方法においては、感光体表面と現像電極が非常に近接しているため、現像のエッジ効果を低減できるなどの利点が指摘されていた。
【0011】しかしながら、感光体表面とトナー担持体が接触することによるデメリット、適用範囲の限界があった。
【0012】一成分現像方法において、感光体とトナー担持体が距離をもつと、感光体上の静電潜像のエッジ部に電気力線が集中し、電気力線に沿ってトナーが現像されるために画像のエッジ部にトナーが偏って現像されるエッジ効果によって画像の品位が低下し易い。
【0013】感光体とトナー担持体を非常に近づけることにより、このエッジ効果を防止するが、感光体、トナー担持体間の隙間を機械的に設定する、つまり、トナー担持体上トナー層の厚みよりも隙間を小さく設定することは困難である。
【0014】したがって、トナー担持体を感光体に押し当て、エッジ効果を防止することになるが、感光体表面移動速度に対し、トナー担持体表面移動速度が同じであると、感光体上潜像を可視化した場合、満足できる画像は得られない。つまり、感光体表面移動速度に対する、トナー担持体表面移動速度に差があり、感光体上潜像に対し、トナー担持体上の一部のトナーが現像され、別の一部のトナーが剥ぎ取られ、その結果潜像に非常に忠実なエッジ効果のない現像画像が得られる。
【0015】Japan Hardcopy’89論文集25〜28頁に接触型一成分非磁性現像方式の検討がなされている。しかしながら、その耐久特性については触れられていない。
【0016】FUJITSU Sci.Tech.J.,28,4,pp.473−480(December 1992)には、一成分接触現像方法を用いたプリンターの概要が報告されている。しかしながら、その耐久特性については充分ではなくさらなる改善の余地がある。
【0017】また、特開平5−188765号公報、特開平5−188752号公報に一成分接触現像方法に関する技術が開示されているが、耐久性改善のための技術は開示されていない。
【0018】つまり、このような現像方法を用いると、感光体表面をトナー及びトナー担持体により擦る構成が必須であり、このため長期間使用によるトナー劣化、トナー担持体表面劣化、感光体表面劣化又は磨耗等を引き起こし、耐久特性の劣化が問題点として残り、この改善方法が望まれていた。また、このような理由により、装置の高速化が難しいという本質的課題を残していた。
【0019】また、近年では環境保護の観点から、従来から使用されているコロナ放電を利用した一次帯電及び転写プロセスから、感光体当接部材を用いた一次帯電、転写プロセスが主流となりつつある。
【0020】例えば、特開昭63−149669号公報や特開平2−123385号公報が提案されている。これらは、接触帯電方法や接触転写方法に関するものであるが、感光体に導電性弾性ローラーを当接し、該導電性ローラーに電圧を印加しながら該感光体を一様に帯電し、次いで露光、現像工程によってトナー像を得た後、該感光体に電圧を印加した別の導電性ローラーを押圧しながらその間に転写材を通過させ、該感光体上のトナー画像を転写材に転写した後、定着工程を経て複写画像を得ている。
【0021】しかしながら、このような接触転写方式においては、転写部材が転写時に転写部材を介して感光体に当接されるため、感光体上に形成されたトナー像を転写材へ転写する際にトナー像が圧接され、所謂転写中抜けと称される部分的な転写不良の問題が生じる。
【0022】また、トナーが小径化するのに従い、転写でトナー粒子にかかるクローン力に比して、トナー粒子の感光体への付着力(鏡像力やファンデルワールス力など)が大きくなってきて結果として転写残トナーが増加する傾向があった。
【0023】従って、このような画像形成方法に用いられるトナーと感光体は、離型性に優れたものであることが要求されていた。
【0024】トナー中にオフセット防止剤としてワックスを含有させることは知られている。例えば特公昭52−3304号公報、特公昭52−3305号公報、特開昭57−52574号公報等に技術が開示されている。
【0025】また、特開平3−50559号公報、特開平2−79860号公報、特開平1−109359号公報、特開昭62−14166号公報、特開昭61−273554号公報、特開昭61−94062号公報、特開昭61−138259号公報、特開昭60−252361号公報、特開昭60−252360号公報、特開昭60−217366号公報等にワックス類を含有させる技術が開示されている。
【0026】ワックス類は、トナーの低温時や高温時の耐オフセット性の向上や、低温時の定着性の向上のために用いられている反面、耐ブロッキング性を悪化させたり、ワックスがトナー表面にマイグレーションして現像性が悪化したりするので、現像同時クリーニングにおいては転写残余のトナーによる帯電部材の汚染が生じ易いという問題があり、ワックス類の添加量には制限があった。
【0027】また、懸濁重合法によるトナーも古くから提案されている(例えば特公昭36−10231号公報)。この懸濁重合法においては重合性単量体および着色剤(更に必要に応じて重合開始剤、架橋剤、荷電制御剤、その他の添加剤)を均一に溶解または分解せしめて単量体組成物とした後、この単量体組成物を分散安定剤を含有する連続層(例えば水相)中に適当な撹拌器を用いて分散し同時に重合反応を行なわせ、所望の粒径を有するトナー粒子を得るものである。
【0028】この懸濁重合法では、水のごとき極性の大なる分散媒中で単量体組成物の液滴を生成せしめるため、単量体組成物に含まれる極性基を有する成分は水相との界面である表層部に存在しやすく、非極性の成分は表層部に存在しないという所謂コア/シェル構造や海島構造を形成することが出来る。
【0029】重合法によるトナーは離型剤であるワックス成分の内包化により、低温定着性、耐ブロックキング性と耐高温オフセット性という相反する性能を両立することが可能となってきている。
【0030】このようなトナーを使用すると表面への着色剤の露出等が生じにくく、均一な摩擦帯電性を有するという利点がある。また、分級工程の省略をも可能にするため、エネルギーの節約,時間の短縮,工程収率の向上等、コスト削減効果が大きい。
【0031】しかし、この方法によって得られるトナーの形状が実質的に真球状であることから、上述の電子写真プロセスのうちのクリーニング、とりわけブレードクリーニングを行う際にトナー粒子のすりぬけ等によるクリーニング不良が発生し、複写画の品質を著しく損うことがある。
【0032】また、特に非磁性一成分接触現像においては、ドラム上に現像されたトナーの帯電量が高く、トナー粒子の感光体への付着力(鏡像力)が大きくなってきて結果として転写残トナーが増加する傾向がある。転写残トナーの帯電量も高くなる傾向にあり、やはりトナー粒子の感光体への付着力が大きくなってクリーニングの際にクリーニング不良が発生し易いという問題があった。
【0033】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的は、感光体上に静電潜像を形成し、この静電潜像の現像工程に際し、感光体とトナー担持体上トナーが該感光体と接触しかつ該トナー担持体がトナーを介して該感光体と実質的に接触しているような接触一成分現像方式を用いた画像形成方法において、トナー劣化を改善する技術を開示することにある。
【0034】本発明のもうひとつの目的は、トナー担持体表面劣化を改善する技術を開示することにある。
【0035】また、本発明の目的は、ブレードクリーニングにおいてもクリーニング不良を生じない画像形成方法を提供することにある。
【0036】本発明のさらなる目的は、装置の高速化が可能な画像形成方法を提供することにある。
【0037】さらに本発明の目的は、定着性と耐オフセット性を向上し、尚且つ高品質な画像を長期にわたって安定して実現する耐久性を両立した画像形成方法を提供することにある。
【0038】さらに本発明の目的は、接触帯電部材を用いた帯電方法においても、帯電不良を生じることなく、長期にわたって安定した画像が得られる画像形成方法を提供することにある。
【0039】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも静電潜像担持体を帯電する工程;露光によって帯電された該静電潜像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成工程;該静電潜像をトナー担持体の表面に担持されているトナーにて現像し、トナー画像を形成する現像工程;該トナー画像を中間転写体を介して、又は、介さずに転写材に転写する転写工程を有する画像形成方法において、現像工程で、トナー担持体上に担持されたトナーにより形成されるトナー層を静電潜像担持体表面に接触させ、静電潜像を現像し、該トナーが、少なくとも結着樹脂と着色剤とワックスとを含有するトナー粒子を有するトナーであり、該ワックスが(a)示差走査熱量計により測定されるDSC曲線において、昇温時に50〜130℃の領域に最大吸熱ピークを示し、(b)13C−NMR(核磁気共鳴)測定装置により測定されるスペクトルにおいて、0〜50ppmの範囲に検出されるピークの総面積(S)、36〜42ppmの範囲に検出されるピークの総面積(S1)、及び、10〜17ppmの範囲に検出されるピークの総面積(S2)が1.0≦〔(S1/S)×100〕≦10.01.5≦〔(S2/S)×100〕≦15.0S1<S2を満足するワックスであることを特徴とする画像形成方法に関する。
【0040】本発明によれば、トナー組成物として特定の物性を有するワックスを用いたトナーを、転写残余のトナーを回収するクリーニング工程と接触現像プロセスを含む画像形成方法に適用することによって、クリーニング性を向上させ、良好な定着性と耐オフセット性を両立することができる。更には感光体、帯電部材、トナー担持体等へのトナーの汚染、融着の防止、高品位な画質を安定して得ることができる。
【0041】
【発明の実施の形態】本発明のかかる現像ユニットの例としては、一成分現像剤として弾性ローラー表面にトナーをコーティングし、これを感光体表面と接触させる方法を採用した現像ユニットが挙げられる。このとき、トナーの磁性、非磁性は問わず、ただ、トナーと感光体表面が接触していることが重要となる。また、トナー担持体は実質的に感光体表面と接触しているが、これは、トナー担持体からトナーを除いたときに該トナー担持体が感光体と接触しているということを意味する。このとき、トナーを介して、感光体と感光体表面に対向する弾性ローラー間に働く電界によってエッジ効果のない画像が得られるためには、弾性ローラー表面あるいは表面近傍が電位をもち、感光体表面とトナー担持体表面間で電界を有する必要性がある。このため、弾性ローラーの弾性ゴムが中抵抗領域に抵抗制御されて感光体表面との導通を防ぎつつ電界を保つか、または導電性ローラーの表面層に薄層の誘電層を設ける方法も利用できる。さらには、導電性ローラー上に感光体表面に対向する側を絶縁性物質により被覆した導電性樹脂スリーブあるいは、絶縁性スリーブで感光体に対向しない側に導電層を設けた構成も可能である。
【0042】一成分接触現像法を用いた場合、そのトナーを担持するローラ表面と感光体の周速同方向に回転していてもよいし、逆方向に回転していてもよい。その回転が同方向である場合感光体の周速に対して、周速比で100%以上が望ましい。100%未満であると、ラインの切れが悪いなどの画像品質に問題を残す。周速比が高まれば高まるほど、現像部位に供給されるトナーの量は多く、潜像に対してトナーの脱着頻度が多くなり、不要な部分は掻き落とされ必要な部分には付与されるという繰り返しにより、潜像に忠実な画像が得られる。
【0043】また、本発明は、いわゆる磁気ブラシを用いた二成分現像方法についてはこれを含まない。
【0044】本発明に用いられるクリーニング部材としては、ブレード、ローラー、ファーブラシ、磁気ブラシ等を用いることができる。また、これらのクリーニング部材の2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
【0045】本発明に係わるワックスは、低軟化点物質が好ましく、示差走査熱量計により測定されるDSC曲線において、昇温時に50〜130℃、好ましくは60〜120℃、更に好ましくは65〜100℃の領域に最大吸熱ピークを有することを特徴とする。上記温度領域に最大吸熱ピークを有することにより低温定着に大きく貢献しつつ、離型性をも効果的に発現する。該最大吸熱ピークが50℃未満であると、低軟化点物質の自己凝集力が弱くなり、結果として耐高温オフセット性が悪化すると共に、グロスが高くなり過ぎる。一方、該最大吸熱ピークが130℃を超えると、定着温度が高くなると共に、定着画像表面を適度に平滑化せしめることが困難となる。更に、水系媒体中で造粒・重合を行ない重合方法により直接トナーを得る場合、該最大吸熱ピーク温度が高いと造粒中にワックスが析出する等の問題を生じ好ましくない。
【0046】本発明に係わるワックスの最大吸熱温度ピークの測定には例えば、パーキンエルマー社製のDSC−7のような、高精度の内熱式入力補償型の示差走査熱量計で測定を行う。
【0047】測定方法は、ASTM D3418−82に準じて行う。本発明においては、試料を1回昇温させ前履歴をとった後、急冷し、再度温度速度10℃/min、温度0〜200℃の範囲で昇温させたときに測定されるDSC曲線を用いる。
【0048】また、トナーのガラス転移点Tgの測定も同様に行なう。
【0049】一方、該ワックス成分の13C−NMR(核磁気共鳴)測定装置により測定されるスペクトルにおいて、0〜50ppmの範囲に検出されるシグナルの総面積(S)、36〜42ppmの範囲に検出されるシグナルの総面積(S1)、及び、10〜17ppmの範囲に検出されるシグナルの総面積(S2)の関係を特定することにより、トナーに好ましい物理的特性を付与することが可能である。
【0050】本発明に使用するワックスは、図1に示す様に13C−NMR(核磁気共鳴)測定装置により測定されるスペクトルにおいて、0〜50ppmの範囲に検出されるピークの総面積(S)、36〜42ppmの範囲に検出されるピークの総面積(S1 )及び10〜17ppmの範囲に検出されるピークの総面積(S2 )が、式(1),式(2)及び式(3)の関係を満足するものである。S1 はワックスの分子中に存在する3級炭素及び4級炭素に由来するものであり、これはワックスが直鎖のポリメチレンからなるものではなく、分岐構造を有することを示す。S2 はワックス分子の主鎖及び分岐鎖の末端に存在するメチル基の1級炭素に由来するものである。
【0051】本発明で使用するワックスは、比〔(S1 /S)×100〕は1.0〜10.0であり、比〔(S2 /S)×100〕は1.5〜15.0である。好ましくは比〔(S1 /S)×100〕が1.5〜8.0であり、比〔(S2 /S)×100〕が2.0〜13.0であり、更に好ましくは比〔(S1 /S)×100〕が2.0〜6.0であり、比〔(S2 /S)×100〕が3.0〜10.0であるのが良い。
【0052】分岐構造を構築する分岐炭素の存在率に相当する〔(S1 /S)×100〕の値を1.0〜10とすることで、ワックスのトナー表面へのマイグレードを適度に抑制し、トナーの長期保存性の向上と同時に現像工程におけるトナー担持体と感光体の接触に起因するストレスによる感光体、トナー担持体及びトナー劣化防止、感光体及びトナー担持体のトナーによる汚染防止による耐久性の向上が達成される。すなわちワックスが適度にトナー表面に影響を与えることで、現像時の接触部でのストレスを緩和するものと考えられる。
【0053】更に、長鎖分岐末端炭素の存在率に相当する〔(S2 /S)×100〕の値を1.5〜15とすることで高温下でのトナーの粘性と弾性のバランスが最適化されるので、耐高温オフセット性が改善されると共に適切なグロスを維持したまま、低温定着性が達成される。
【0054】〔(S1 /S)×100〕が1.0未満であり、〔(S2 /S)×100〕が1.5未満である場合には、ワックスを構成する分子中に存在する長鎖の分岐が少ないことを意味し、ワックスが溶融状態にある場合、ワックスを構成する分子同士のからみ合いが少ないことになり、溶融粘度の低下を招き耐高温オフセット性の改良を達成することが困難となる。また、長鎖の分岐が少ないためワックスを構成する分子が軟らかくなり、接触する部材に対する汚染性が高まる。
【0055】また、〔(S1 /S)×100〕が10.0を超え、〔(S2 /S)×100〕が15.0を超える場合にはワックスを構成する分子中に存在する長鎖の分岐が多いことを意味し、ワックスの溶融粘度の上昇を招き、低温定着性の改良を達成することが困難となる。また、長鎖の分岐が多いとワックスを構成する分子が硬くなるため、感光体やトナー担持体の表面を傷つけたり、摩耗を促進したりして耐久性を低下させる。更にワックスを構成する分子が硬くなると、均一な分散が困難となるため帯電も不均一になりカブリを生じやすくなる。
【0056】上記のごとき電子写真特性の改善効果は、長鎖分岐鎖が更に枝分れした短鎖分岐鎖を有するような分岐構造が発達したワックスを用いることで更に良化する。従来、ワックスの分岐構造が発達すると、分散性等に起因する種々の弊害がみられたが、分岐密度や分岐鎖の状態を上記のごとくコントロールすることにより回避される。尚、上記範囲であれば直鎖状ワックスを混合して用いることも本発明の好ましい実施形態の一つである。
【0057】本発明においてワックス成分の13C−NMRスペクトルは下記の条件で測定される。
【0058】〈13C−NMRの測定条件〉装置:FT NMR装置 JNM−EX400(日本電子社製)
13C測定周波数:100、40MHzパルス条件:5.0μs(45℃)DEPT法による。
データポイント:32768遅延時間:25sec周波数範囲:10500Hz積算回数:1000回測定温度:110℃【0059】また、測定サンプルは以下のようにして調製する。即ち、試料200mgを10mmφのサンプルチューブにいれ、溶媒としてベンゼン−d6/o−ジクロルベンゼン−d4(1/4)を加え、これを110℃の恒温槽内で溶解させて測定溶液とする。
【0060】ワックスが、長鎖分岐構造を有すると、該ワックスを含有するトナーは、低温定着性及び耐高温オフセット性が向上し、静電潜像担持体、トナー担持体の如き部材に対する汚染性が低下するとともに、トナー製造の溶融混練時に、トナーを生成するための組成物全体に良好に剪断力を掛けることが可能となるので各トナー構成材料の分散性が改善され、現像性が向上する。この傾向は剪断力をかけづらい重合法トナーを製造する場合に一層効果的であり、得られる重合トナーはドット再現性が良好なものとなる。
【0061】本発明に係わるワックスはアルキレンを高温・高圧下でラジカル重合、あるいはチーグラー触媒を用いて重合した低分子量のポリアルキレン、及び、このときの副生成物;高分子量のポリアルキレンを熱分解して得られる低分子量のポリアルキレン;高分子量のポリアルキレンを酸化して得られる低分子量のポリアルキレン;から得られるワックスが用いられる。
【0062】これらのワックスから、プレス発汗法、溶剤法、真空蒸留、超臨界ガス抽出法、分別結晶化(例えば、融液晶析及び結晶ろ別)を利用して、ワックスを分子量により分別したワックスも本発明に好ましく用いられる。また分別後に酸化やブロック共重合、グラフト変性を行なってもよい。
【0063】本発明で使用する長鎖分岐構造を有するワックスは、例えば、下記式で示される長鎖分岐構造を有する炭化水素化合物からなるワックスが挙げられる。
【0064】
【外3】

(式中、A、C及びEは1以上の正数を示し、B及びDは正数を示す。)
【0065】該ワックスは、【0066】
【外4】

(式中、xは1以上の整数を示す)とエチレンとを共重合させることによって生成することができる。α−モノオレフィニックハイドロカーボンはxの値の異なる混合物であることが好ましく、xの平均値は5〜30であることがトナーの低温定着性及び耐高温オフセット性をより向上させる上で好ましい。
【0067】本発明に使用する長鎖分岐構造を有するワックスは、重量平均分子量(Mw)が600〜50,000、より好ましくは800〜40,000、さらに好ましくは1,000〜30,000であることが良い。さらに、長鎖分岐構造を有するワックスは数平均分子量(Mn)が400〜4000、より好ましくは450〜3500が良い。また、長鎖分岐構造を有するワックスは、Mw/Mnの値が3.5〜30、より好ましくは4〜25が良い。
【0068】本発明のトナーが溶融混練−粉砕法で生成されるトナーの場合は、ワックスは結着樹脂100重量部に対して1〜20重量部含有させることが好ましく、より好ましくは2〜17重量部であり、更に好ましくは3〜15重量部である。上記含有量でワックスをトナーが含有することにより、トナーの低温定着性,耐ブロッキング性及び耐オフセット性を向上させ、さらに、トナー粒子からの遊離ワックス粒子の量が低下するので好ましい。
【0069】重合法によるトナーの場合には、トナー粒子の樹脂成分100重量部当り5〜20重量部のワックスがトナー粒子に内包されていることが好ましい。
【0070】該ワックスには、トナーの帯電性に影響を与えない範囲で酸化防止剤が添加されていても良い。
【0071】長鎖分岐構造を有するワックスは、相対的に低融点なワックスまたは相対的に高融点なワックスと組み合わせて使用することができる。
【0072】好ましくは、長鎖分岐構造を有するワックスの最大吸熱ピーク温度(W1 ℃)と、組み合わせて使用するワックスの最大吸熱ピーク温度(W2 ℃)とが、【0073】
【外5】

の関係式を満足するものが良い。
【0074】長鎖分岐構造を有するワックスと組み合わせて用いるワックスの使用比率は重量比で1/4〜9/1であることが好ましく、より好ましくは1/3〜8/1であり、更に好ましくは1/2〜7/1である。上記配合割合を満足することにより、長鎖分岐構造を有するワックスの優れた特性を損なうことなくトナーの低温定着性,耐ホットオフセット性をより向上させることができる。
【0075】本発明のトナーにおいては上記ワックス以外に本発明の効果を阻害しない範囲で他の第3ワックス成分を、低温定着性,耐ブロッキング性又は耐オフセット性の微妙な調整のために1種以上含有させることができる。他のワックスの含有量は全ワックス量に対して20重量%以下であり、ワックスの最大吸熱ピーク温度は60〜140℃であることが好ましい。
【0076】本発明において用いられるワックスの組み合わせとしては、例えば以下に挙げる組み合わせがある。
【0077】(1)低融点長鎖分岐ワックスと高融点長鎖分岐ワックスの組み合わせ:低融点長鎖分岐ワックスは最大吸熱ピーク温度が60〜80℃であり、重量平均分子量が700〜20,000であり、Mw/Mn=4〜15となるものが良い。
【0078】高融点長鎖分岐ワックスは最大吸熱ピーク温度が90〜120℃であり、重量平均分子量が1,500〜40,000であり、Mw/Mn=5〜20となるものが良い。
【0079】(2)低融点長鎖分岐ワックスと高融点ワックスの組み合わせ:低融点長鎖分岐ワックスは上記(1)で示したものを使用する。
【0080】高融点ワックスはポリプロピレンワックス、エチレン―プロピレン共重合体ワックス、または長鎖の分岐の少ないアルキル基からなるワックスで末端もしくは分子内の一部に水素原子以外の置換基を有し(置換基としては水酸基及び/またはカルボキシル基であり)、置換基を有するアルキル成分が高融点ワックスに50重量%以上含有されるのが好ましい。高融点ワックスの最大吸熱ピーク温度が85〜150℃であり、重量平均分子量が800〜15,000であり、Mw/Mnが1.5〜3であるものが好ましい。
【0081】(3)低融点ワックスと高融点長鎖分岐ワックスの組み合わせ:低融点ワックスは分岐の少ない長鎖アルキル基を有するワックスである。末端もしくは分子内の一部に水素原子以外の置換基を有してもよい。置換基を有する場合は置換基は水素基及び/またはカルボキシル基であり、置換基を有するアルキル基を有するワックスが低融点ワックスに40重量%以上含有されるのが好ましい。低融点ワックスは最大吸熱ピーク温度が70〜90℃であり、重量平均分子量が400〜700であり、Mw/Mnが1.5〜2.5であるものが好ましい。
【0082】低融点ワックスとしては、分岐の少ない長鎖アルキル基を有する炭化水素ワックスが挙げられる。具体的にはアルキレンを高圧下でラジカル重合あるいは低圧下でチーグラー触媒で重合した低分子量のアルキレンポリマーワックス;高分子量のアルキレンポリマーを熱分解して得られるアルキレンポリマーワックス;一酸化炭素及び水素からなる合成ガスからアーゲ法により得られるポリメチレンの炭化水素の蒸留残分から、あるいはこれらを水素添加して得られる合成炭化水素のワックスがよい。更に、プレス発汗法、溶剤法、真空蒸留の利用や分別結晶方式により炭化水素ワックスの分別を行ったものがより好ましく用いられる。母体としての炭化水素は、金属酸化物系触媒(多くは2種以上の多元系)を使用した、一酸化炭素と水素の反応によって合成されるポリメチレンワックスが挙げられる。さらに、例えばジントール法、ヒドロコール法(流動触媒床を使用)、あるいはワックス状炭化水素が多く得られるアーゲ法(固定触媒床を使用)により得られるワックスが挙げられる。
【0083】上記長鎖アルキル基は末端の一部が水酸基及び水酸基から誘導される官能基(例えばカルボキシル基、エステル基、エトキシ基、スルホニル基等)で置換されていてもよい。長鎖アルキルアルコールは例えば、次の製法により得られる。エチレンをチーグラー触媒を用いて重合し重合終了後、酸化して、触媒金属とポリエチレンとのアルコキシドを生成する。この後、加水分解することにより、長鎖アルキルアルコールを得る。
【0084】高融点ワックスとしては、分岐の少ないより長鎖のアルキル基を有する炭化水素ワックス及びエチレン―プロピレン共重合体が挙げられる。具体的には、例えばアルキレンを高圧下でラジカル重合あるいは低圧下でチーグラー触媒で重合した低分子量のアルキレンポリマーワックス:高分子量のアルキレンポリマーを熱分解して得られるアルキレンポリマーワックス:一酸化炭素及び水素からなる合成ガスからアーゲ法により得られるポリメチレンの炭化水素の蒸留残分から、あるいはこれらを水素添加して得られる合成炭化水素のワックスがよい。
【0085】上記長鎖アルキル基は末端の一部が水酸基及び水酸基から誘導される官能基(例えばカルボキシル基、エステル基、エトキシ基、スルホニル基等)で置換されていてもよく、スチレン、(メタ)アクリル酸(エステル)、無水マレイン酸と共重合体を形成していてもよい。
【0086】該ワックスは、トナーの帯電に影響を与えない範囲で酸化防止剤が添加されていてもよい。
【0087】本発明に用いられるトナーの結着樹脂としては、一般的に用いられているスチレン−(メタ)アクリル共重合体,ポリエステル樹脂,エポキシ樹脂,スチレン−ブタジエン共重合体を利用することが出来る。重合法による直接トナーを得る方法においては、それらの単量体が好ましく用いられる。具体的には、スチレン,o(m−、p−)−メチルスチレン,m(p−)−エチルスチレンの如きスチレン系単量体;(メタ)アクリル酸メチル,(メタ)アクリル酸エチル,(メタ)アクリル酸プロピル,(メタ)アクリル酸ブチル,(メタ)アクリル酸オクチル,(メタ)アクリル酸ドデシル,(メタ)アクリル酸ステアリル,(メタ)アクリル酸ベヘニル,(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル,(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル,(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチルの如き(メタ)アクリル酸エステル系単量体;ブタジエン,イソプレン,シクロヘキセン,(メタ)アクリロニトリル,アクリル酸アミドの如きエン系単量体が好ましく用いられる。これらは、単独または一般的にはポリマーハンドブック第2版−P139〜192(JohnWiley&Sons社製)に記載の理論ガラス転移温度(Tg)が、40〜75℃を示すように単量体を適宜混合し用いられる。理論ガラス転移温度が40℃未満の場合には、トナーの保存安定性や現像剤の耐久安定性の面から問題が生じ、一方75℃を超える場合は定着点の上昇をもたらす。
【0088】結着樹脂の分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により測定される。具体的なGPCの測定方法としては、予めトナーをソックスレー抽出器を用いトルエン溶剤で20時間抽出を行った後、ロータリーエバポレーターでトルエンを留去せしめ、更に低軟化点物質は溶解する結着樹脂は溶解し得ない有機溶剤例えばクロロホルム等を加え十分洗浄を行った後、THF(テトラヒドロフラン)に可溶した溶液をポア径が0.3μmの耐溶剤性メンブランフィルターでろ過したサンプルをウォーターズ社製150Cを用い、カラム構成は昭和電工製A−801、802、803、804、805、806、807を連結し標準ポリスチレン樹脂の検量線を用い分子量分布を測定し得る。得られた樹脂成分の数平均分子量(Mn)は、5000〜1000000で有り、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)は、2〜100を示す結着樹脂が本発明には好ましい。
【0089】本発明においては、コア/シェル構造を有するトナーが好ましい。コア/シェル構造とは、ワックス成分よりなるコア部を、重合性単量体の重合により合成された樹脂で形成されるシェル部によって被覆している構造である。コア/シェル構造を有するトナーは、ワックス成分を内包しているためトナー劣化や画像形成装置への汚染などを防止することができるので良好な帯電性が維持され、ドット再現に優れたトナー画像を長期にわたって形成することが可能となる。また、加熱時にはワックスが効率良く作用するため、低温定着性と耐オフセット性を満足なものとする。
【0090】本発明において、コア/シェル構造はトナー粒子の断層面を観察することにより確認することができる。
【0091】トナーの断層面を測定する具体的方法としては、常温硬化性のエポキシ樹脂中にトナー粒子を十分分散させた後、温度40℃の雰囲気中で二日間硬化させ得られた硬化物を四三酸化ルテニウム、必要により四三酸化オスミウムを併用し染色を施した後、ダイヤモンド歯を備えたミクロトームを用い薄片状のサンプルを切り出し透過電子顕微鏡(TEM)を用い、トナーの断層形態を測定する。本発明においては、用いる低軟化点物質と外殻を構成する樹脂との若干の結晶性の違いを利用して材料間のコントラストを付けるために四三酸化ルテニウム染色法を用いることが好ましい。代表的な一例を図2に示す。後記の実施例で得られたトナー粒子は、低軟化点物質が外殻樹脂で内包化されていることが観測された。
【0092】コア/シェル構造を有するトナーを製造するには、後述する懸濁重合法を好ましく用いることができる。懸濁重合法によりトナー粒子を製造するに際し、ワックスを内包する外殻樹脂の他に更に極性樹脂を添加せしめることが特に好ましい。本発明に用いられる極性樹脂としては、スチレンと(メタ)アクリル酸との共重合体,マレイン酸共重合体,飽和ポリエステル樹脂,ポリカーボネート,エポキシ樹脂が好ましく用いられる。
【0093】トナー粒子中、極性樹脂の含有量は、トナー粒子の重量を基準として好ましくは1〜20重量%、より好ましくは2〜16重量%である。極性樹脂の含有量が1重量%未満の場合には、添加効果が十分に発現されず、又、20重量%を超える場合には、トナーの帯電特性に影響を及ぼすことが多く、特に高温高湿環境下でのトナーの帯電性の低下を招きやすく好ましくない。
【0094】また、本発明においては、トナーの表面にさらに最外殻樹脂層を設けても良い。
【0095】該最外殻樹脂層のガラス転移温度は、耐ブロッキング性のさらなる向上のため外殻樹脂層のガラス転移温度以上に設計されること、さらに定着性を損なわない程度に架橋されていることが好ましい。また、該最外殻樹脂層には帯電性向上のため極性樹脂や荷電制御剤が含有されていることが好ましい。
【0096】該最外殻層を設ける方法としては、特に限定されるものではないが例えば以下のような方法が挙げられる。
【0097】1.重合反応後半、または終了後、反応系中に必要に応じて、極性樹脂、荷電制御剤、架橋剤を溶解、分散したモノマーを添加し重合粒子に吸着させ、重合開始剤を添加し重合を行う方法。
【0098】2.必要に応じて、極性樹脂、荷電制御剤、架橋剤を含有したモノマーからなる乳化重合粒子またはソープフリー重合粒子を反応系中に添加し、重合粒子表面に凝集、必要に応じて熱等により固着させる方法。
【0099】3.必要に応じて、極性樹脂、荷電制御剤、架橋剤を含有したモノマーからなる乳化重合粒子またはソープフリー重合粒子を乾式で機械的にトナー粒子表面に固着させる方法。
【0100】更に高画質化のため微小な潜像ドットを忠実に現像するために、トナー粒子は、重量平均径が3μm〜9μm、好ましくは、4μm〜8μmであり、個数分布における変動係数が35%以下、好ましくは25%以下であることが良い。重量平均径が3μm未満のトナー粒子のトナー粒子においては、転写効率の低下から感光体や中間転写体上に転写残のトナー粒子が多く、さらに、カブリ、転写不良に基づく画像の不均一ムラの原因となりやすい。トナー粒子の重量平均径が9μmを超える場合には、感光体表面、中間転写材の部材への融着が起きやすい。トナー粒子の個数分布における変動係数が35%を超えると更にその傾向が強まる。
【0101】トナーの平均粒径及び粒度分布はコールターカウンターTA−II型あるいはコールターマルチサイザー(コールター社製)等を用い、個数分布、体積分布を出力するインターフェイス(日科機製)及びPC9801パーソナルコンピューター(NEC製)を接続し、電解液は1級塩化ナトリウムを用いて1%NaCl水溶液を調製する。たとえば、ISOTON R−II(コールターサイエンティフィックジャパン社製)が使用できる。測定法としては、前記電解水溶液100〜150ml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0.1〜5ml加え、更に測定資料を2〜20mgを加える。資料を懸濁した電解液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない前記コールターカウンターTA−II型によりアパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、2μm以上のトナーの体積、個数を測定して体積分布と個数分布とを算出した。それから、本発明に係わる体積分布から求めた体積基準の重量平均粒径(D4)、個数分布から求めた個数基準の個数平均粒径(D1)を求めた。
【0102】また、トナー粒子の個数分布における変動係数Aは下記式から算出される。
【0103】変動係数=〔S/D1 〕×100〔式中、Sは、トナー粒子の個数分布における標準偏差値を示し、D1 は、トナー粒子の個数平均粒径(μm)を示す〕。
【0104】また、本発明において用いられるトナーは、多数枚の画出しにおけるトナー担持体上のトナー融着や帯電部材表面の汚染を改善する観点から、好ましくはトナー粒子の丸さの度合いを示す形状係数SF−1の値が100<SF−1≦160であり、かつトナー粒子の凹凸の度合いを示す形状係数SF−2の値が100<SF−2≦140が良く、さらに好ましくはSF−1の値が100<SF−1≦140であり、かつSF−2の値が100<SF−2≦120であるトナーが用いられることが、現像性を維持しながら転写性を向上させるために好ましい。
【0105】SF−1が160を超えると、球形から離れて不定形に近づき、現像器内でトナーが破砕され易く、粒度分布が変動したり、帯電量分布がブロードになりやすく地カブリや反転カブリが生じやすい。また、SF−2が140を超えると、感光体から転写材への転写時におけるトナー像の転写効率の低下、及び文字やライン画像の転写中抜けを招き好ましくない。
【0106】また、上記のように球形度の高いトナーは、クリーニング工程でのスクレイプ性の低下、クリーニング部材からのすり抜け易さ等の点でクリーニングに不利であったが、本発明の画像形成方法は、従来困難であった上記のように球形度の高いトナーのクリーニングをも可能とする。
【0107】本発明において、形状係数SF−1、SF−2とは、例えば日立製作所製FE−SEM(S−800)を用い1000倍に拡大した2μm以上のトナー像を100個無作為にサンプリングし、その画像情報はインターフェースを介して、例えばニコレ社製画像解析装置(Luzex III)に導入し解析を行い下式より算出し得られた値を形状係数SF−1、SF−2と定義する。
【0108】
【外6】

(式中、MXLNGは粒子の絶対最大長、PERIは粒子の周囲長、AREAは粒子の投影面積を示す。)
【0109】本発明に用いられる着色剤は、黒色着色剤としてカーボンブラック,磁性体,以下に示すイエロー/マゼンタ/シアン着色剤を用い黒色に調色されたものが利用される。
【0110】イエロー着色剤としては、縮合アゾ化合物,イソインドリノン化合物,アンスラキノン化合物,アゾ金属錯体,メチル化合物,アリルアミド化合物に代表される化合物が用いられる。具体的には、C.I.ピグメントイエロー12、13、14、15、17、62、74、83、93、94、95、109、110、111、128、129、147、168等が好適に用いられる。
【0111】マゼンタ着色剤としては、縮合アゾ化合物,ジケトピロロピロール化合物,アンスラキノン,キナクリドン化合物,塩基染料レーキ化合物,ナフトール化合物,ベンズイミダゾロン化合物,チオインジゴ化合物,ペリレン化合物が用いられる。具体的にはC.I.ピグメントレッド2、3、5、6、7、23、48:2、48:3、48:4、57:1、81:1、144、146、166、169、177、184、185、202、206、220、221、254等が好適に用いられる。
【0112】シアン着色剤としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体,アンスラキノン化合物,塩基染料レーキ化合物等が利用できる。具体的には、C.I.ピグメントブルー1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62、66等が特に好適に利用できる。
【0113】これらの着色剤は、単独又は混合し更には固溶体の状態で用いることができる。着色剤は、カラートナーの場合、色相角,彩度,明度,耐候性,OHP透明性,トナー中への分散性の点から選択される。該着色剤の添加量は、樹脂100重量部に対し1〜20重量部添加して用いられる。
【0114】黒色着色剤として磁性体を用いた場合には、他の着色剤と異なり樹脂100重量部に対し10〜150重量部添加して用いられる。黒色着色剤として磁性体を用いる場合、磁性体の形状としては、8面体、6面体、球形、針状,鱗片状などがあるが、8面体、6面体、球形、不定形等の異方性の少ないものが画像濃度を高める上で好ましい。磁性体の平均粒径としては0.01〜1.0μmが好ましく、さらに好ましくは0.02〜0.6μm、さらには0.03〜0.4μmが好ましい。
【0115】本発明に用いられる荷電制御剤としては、公知のものが利用できるが、帯電スピードが速く且つ一定の帯電量を安定して維持できる荷電制御剤が好ましい。更に本発明において直接重合方法を用いる場合には、重合阻害性が無く水系への可溶化物の無い荷電制御剤が特に好ましい。具体的化合物としては、ネガ系としてサリチル酸、ナフトエ酸、ダイカルボン酸またはその誘導体の金属化合物、アゾ顔料またはその誘導体の金属化合物、スルホン酸、カルボン酸を側鎖に持つ高分子型化合物、ホウ素化合物、尿素化合物、ケイ素化合物、カリークスアレーン等が利用できる。ポジ系としてニグロシン、トリフェニルメタン系化合物、四級アンモニウム塩、該四級アンモニウム塩を側鎖に有する高分子型化合物、グアニジン化合物、イミダゾール化合物等が好ましく用いられる。該荷電制御剤は樹脂100重量部に対し0.5〜10重量部が好ましい。しかしながら本発明において荷電制御剤の添加は必須ではなく、非磁性一成分ブレードコーティング現像方法を用いた場合においてもブレード部材やスリーブ部材との摩擦帯電を積極的に利用することでトナー中に必ずしも荷電制御剤を含む必要はない。
【0116】本発明に係るトナーの製造方法として重合法を利用する場合には、重合開始剤として、例えば、2,2′−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2′−アゾビスイソブチロニトリル、1,1′−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2′−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系重合開始剤;ベンゾイルペルオキシド、メチルエチルケトンペルオキシド、ジイソプロピルペルオキシカーボネート、クメンヒドロペルオキシド、2,4−ジクロロベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド等の過酸化物系重合開始剤が用いられる。
【0117】該重合開始剤の添加量は、目的とする重合度により変化するが一般的には単量体に対し0.5〜20重量%添加され用いられる。開始剤の種類は、重合方法により若干異なるが、十時間半減期温度を参考に、単独又は混合し利用される。
【0118】重合度を制御するため公知の架橋剤・連鎖移動剤・重合禁止剤等を更に添加し用いることも可能である。
【0119】本発明に係るトナー製造方法として懸濁重合を利用する場合には、用いる分散剤として例えば無機系酸化物として、リン酸三カルシウム,リン酸マグネシウム,リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛,炭酸カルシウム,炭酸マグネシウム,水酸化カルシウム,水酸化マグネシウム,水酸化アルミニウム,メタケイ酸カルシウム,硫酸カルシウム,硫酸バリウム,ベントナイト,シリカ,アルミナ,磁性体,フェライト等が挙げられる。有機系化合物としては例えばポリビニルアルコール,ゼラチン,メチルセルロース,メチルヒドロキシプロピルセルロース,エチルセルロース,カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩,デンプン等が水相に分散させて使用される。これら分散剤は、重合性単量体100重量部に対して0.2〜10.0重量部使用することが好ましい。
【0120】これら分散剤は、市販のものをそのまま用いても良いが、細かい均一な粒度を有す分散粒子を得るために、分散媒中にて高速撹拌下にて該無機化合物を生成させて用いることも出来る。例えば、リン酸三カルシウムの場合、高速撹拌下において、リン酸ナトリウム水溶液と塩化カルシウム水溶液を混合することで懸濁重合方法に好ましい分散剤を得ることが出来る。またこれら分散剤の微細化のため0.001〜0.1重量部の界面活性剤を併用しても良い。具体的には市販のノニオン,アニオン,カチオン型の界面活性剤が利用でき、例えばドデジル硫酸ナトリウム,テトラデシル硫酸ナトリウム,ペンタデシル硫酸ナトリウム,オクチル硫酸ナトリウム,オレイン酸ナトリウム,ラウリル酸ナトリウム,ステアリン酸カリウム,オレイン酸カルシウム等が好ましく用いられる。
【0121】本発明に係るトナー製造方法に懸濁重合方法を用いる場合においては、以下の如き製造方法によって具体的にトナーを製造することが可能である。単量体中にワックス,着色剤,荷電制御剤,重合開始剤その他の添加剤を加え、ホモジナイザー又は超音波分散機等によって均一に溶解又は分散せしめた単量体組成物を、分散安定剤を含有する水相中に通常の撹拌機またはホモミキサー,ホモジナイザー等により分散せしめる。好ましくは単量体組成物からなる液滴が所望のトナー粒子のサイズを有するように撹拌速度又は時間を調整し、造粒する。その後は分散安定剤の作用により、粒子状態が維持され、且つ粒子の沈降が防止される程度の撹拌を行えば良い。重合温度は40℃以上、一般的には50〜90℃の温度に設定して重合を行う。また、重合反応後半に昇温しても良く、更に、本発明の画像形成方法における耐久特性向上の目的で、未反応の重合性単量体、副生成物等を除去するために反応後半、又は、反応終了後に一部水系媒体を留去しても良い。反応終了後、生成したトナー粒子を洗浄・ろ過により回収し、乾燥する。懸濁重合法においては、通常単量体系100重量部にたいして水300〜3000重量部を分散媒として使用するのが好ましい。
【0122】上述の懸濁重合方法によってトナーを製造する際に、ワックスよりも高い極性を有する単量体を用いることにより、コア/シェル構造を有するトナーを得ることができる。
【0123】また、本発明においては、トナー表面を無機微粉体により被覆することにより、トナー粒子に適度な流動性と帯電性を付与すると共に、クリーニング性の向上や感光体帯電部材等の接触部材からのストレスを緩和できる構成をとることが望ましく、トナー表面の被覆率が、5〜99%、さらに好ましくは10〜99%であることが良い。また、さらにトナー粒子表面に無機微粉体を有することで、転写効率の向上及び文字やライン画像の転写中抜けが改善される。
【0124】トナー表面の被覆率は、日立製作所製FE−SEM(S−800)を用いトナー像を100個無作為にサンプリングし、その画像情報はインターフェースを介してニコレ社製画像解析装置(Luzex3)に導入し解析を行い算出した。
【0125】本発明に使用される無機微粉体としては、トナーに添加した時の耐久性の点から、トナー粒子の重量平均径1/10以下の平均粒径であることが好ましい。この添加剤の粒径とは、電子顕微鏡におけるトナー粒子の表面観察により求めたその平均粒径を意味する。無機微粉体としては、たとえば、以下のようなものが用いられる。酸化アルミニウム,酸化チタン,チタン酸ストロンチウム,酸化セリウム,酸化マグネシウム,酸化クロム,酸化錫,酸化亜鉛の如き金属酸化物;窒化ケイ素の如き窒化物;炭化ケイ素の如き炭化物;硫酸カルシウム,硫酸バリウム,炭酸カルシウムの如き金属塩;ステアリン酸亜鉛,ステアリン酸カルシウムの如き脂肪酸金属塩;カーボンブラック;シリカ等である。
【0126】これら無機微粉体は、トナー粒子100重量部に対し、好ましくは0.01〜10重量部用いられ、より好ましくは0.05〜5重量部用いられる。これら無機微粉体は、単独で用いても、また、複数併用しても良い。疎水化処理を行ったものが、より好ましい。
【0127】特に帯電安定性、現像性、流動性、保存性向上の為、少なくとも1種はシリカ、アルミナ、チタニア、あるいはその複酸化物の中から選ばれることが好ましい。さらには、シリカであることがより好ましい。例えば、かかるシリカは硅素ハロゲン化物やアルコキシドの蒸気相酸化により生成されたいわゆる乾式法又はヒュームドシリカと称される乾式シリカ、及びアルコキシド水ガラスから製造されるいわゆる湿式シリカの両者が使用可能であるが、表面及びシリカ微粉体の内部にあるシラノール基が少なく、またNa2 O、SO3 2- の如き製造残滓の少ない乾式シリカの方がより好ましい。また乾式シリカにおいては、製造工程において例えば、塩化アルミニウム,塩化チタンの如き他の金属ハロゲン化合物を硅素ハロゲン化合物と共に用いることによって、シリカと他の金属酸化物の複合微粉体を得ることも可能でありそれらも包含する。
【0128】本発明に用いられる無機微粉体は、BET法で測定した窒素吸着による比表面積が30m2 /g以上、特に50〜400m2 /gの範囲のものが良好な結果を与える。トナー100重量部に対して好ましくは0.1〜8重量部、より好ましくは0.5〜5重量部、さらに好ましくは1.0重量部を超えて3.0重量部まで使用することが特に良い。また、本発明に用いられる無機微粉体は、必要に応じ、疎水化、帯電性制御の目的でシリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シランカップリング剤、官能基を有するシランカップリング剤、その他有機硅素化合物、有機チタン化合物の如き処理剤で、あるいは、併用して処理されていることも可能である。 高い帯電量を維持し、低消費量及び高転写率を達成するためには、無機微粉体は少なくともシリコーンオイルで処理されていることがさらに好ましい。
【0129】また、転写性および/またはクリーニング性向上のために一次粒径50nm以上(好ましくは比表面積が30m2 /g未満)の無機又は有機の球状に近い微粒子をさらに添加することも好ましい形態のひとつである。例えば球状シリカ粒子、球状ポリメチルシルセスキオキサン粒子、球状樹脂粒子が好ましく用いられる。
【0130】本発明において用いられるトナーには、実質的な悪影響を与えない範囲内で更に他の添加剤、例えばテフロン粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末の如き滑剤粉末;酸化セリウム粉末、炭化硅素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末の如き研磨剤;酸化チタン粉末、酸化アルミニウム粉末の如き流動性付与剤;ケーキング防止剤;カーボンブラック粉末、酸化亜鉛粉末、酸化スズ粉末の如き導電性付与剤;また、逆極性の有機微粒子及び無機微粒子を現像性向上剤として少量用いることもできる。
【0131】本発明に係るトナーを作製するには、上述した懸濁重合法の他には、樹脂、ワックス、着色剤、荷電制御剤等を加圧ニーダやエクストルーダー又はメディア分散機を用い均一に分散せしめた後、機械的又はジェット気流下でターゲットに衝突させ、所望のトナー粒径に微粉砕化せしめた後、更に分級工程を経て粒度分布をシャープ化せしめトナー化する所謂粉砕方法によるトナーの製造方法の他に、特公昭56−13945号公報等に記載のディスク又は多流体ノズルを用い溶融混合物を空気中に霧化し球状トナーを得る方法や、単量体には可溶で得られる重合体が不溶な水系有機溶剤を用い直接トナーを生成する分散重合方法又は水溶性極性重合開始剤存在下で直接重合トナーを生成するソープフリー重合方法に代表される乳化重合方法を用いることが可能である。
【0132】また、本発明は、感光体表面に離型性を付与することが好ましく、感光体表面の水に対する接触角は85度以下であることが好ましい。より好ましくは感光体表面の水に対する接触角は90度以上である。感光体表面が高い接触角を有することは、感光体表面が高い離型性有することを示し、この効果により、転写残余のトナー量を著しく減少させることができ、クリーニング工程への負荷を大幅に低減し、クリーニング不良の発生をより確実に防止することができる。
【0133】また、本発明の画像形成方法においては感光体表面が高分子結着剤を主体として構成される感光体を使用した場合に特に有効である。例えば、セレン、アモルファスシリコンの如き無機感光体の上に、樹脂を主体とした保護膜を設ける場合、又は機能分離型有機感光体の電荷輸送層として、電荷輸送材と樹脂からなる表面層をもつ場合、さらにその上に上記のような保護層を設ける場合等がある。このような表面層に離型性を付与する手段としては、■膜を構成する樹脂自体に表面エネルギーの低いものを用いる、■撥水、親油性を付与するような添加剤を加える、■高い離型性を有する材料を粉体状にして分散する、などが挙げられる。■の例としては、樹脂の構造中にフッ素含有基、シリコーン含有基等を導入することにより達成する。■としては、界面活性剤等を添加剤として添加すればよい。■としては、フッ素原子を含む化合物、すなわちポリ4フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン、フッ化カーボンの如きフッ素原子を含む化合物を分散させることにより達成できる。
【0134】これらの手段によって感光体表面の水に対する接触角を85度以上とすることができる。感光体表面の水に対する接触角が85度未満では耐久によるトナーおよびトナー担持体の劣化が生じやすい。
【0135】この中でも特に■が好適であり、ポリ4フッ化エチレンの如き含フッ素樹脂を離型性紛体として用い、感光体の最表面層へ分散させることが好適である。
【0136】これらの粉体を表面に含有させるためには、バインダー樹脂中に該粉体を分散させた層を感光体最表面に設けるか、あるいは、元々樹脂を主体として構成されている有機感光体であれば、新たに表面層を設けなくても、最表面層に該粉体を分散させれば良い。
【0137】該粉体の表面層への添加量は、表面層総重量に対して、1〜60重量%、さらには2〜50重量%が好ましい。1重量%より少ないと転写残余のトナーが充分に減少せず、転写残トナーのクリーニング効率も充分でなく、ゴースト防止効果が不十分であり、60重量%を超えると膜の強度が低下したり、感光体への入射光量が著しく低下したりするため、好ましくない。また、該粉体の粒径については、画質の面から、1μm以下、好ましくは0.5μm以下が望ましい。1μmより大きいと入射光の散乱によりラインの切れが悪くなり実用に耐えない。
【0138】本発明に用いられる感光体の好ましい様態のひとつを以下に説明する。
【0139】導電性基体としては、アルミニウム、ステンレスの如き金属;アルミニウム合金、酸化インジウム−酸化錫合金等による被膜層を有するプラスチック;導電性粒子を含侵させた紙、プラスチック、導電性ポリマーを有するプラスチックの円筒状シリンダー及びフィルムが用いられる。
【0140】これら導電性基体上には、感光層の接着性向上、塗工性改良、基体の保護、基体上に欠陥の被覆、基体からの電荷注入性改良、感光層の電気的破壊に対する保護等を目的として下引き層を設けても良い。下引き層は、ポリビニルアルコール、ポリ−N−ビニルイミダゾール、ポリエチレンオキシド、エチルセルロース、メチルセルロース、ニトロセルロース、エチレン−アクリル酸コポリマー、ポリビニルブチラール、フェノール樹脂、カゼイン、ポリアミド、共重合ナイロン、ニカワ、ゼラチン、ポリウレタン、酸化アルミニウムの如き材料によって形成される。その膜厚は通常0.1〜10μm、好ましくは0.1〜3μmが良い。
【0141】下引き層の上には、電荷発生層があることが好ましい。電荷発生層は、アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、インジゴ系顔料、ペリレン系顔料、多環キノン系顔料、スクワリリウム色素、ピリリウム塩類、チオピリウム塩類、トリフェニルメタン系色素、セレン、非晶質シリコンの如き電荷発生物質を適当な結着剤に分散し塗工するあるいは蒸着により形成される。なかでもフタロシアニン系顔料が感光体感度を本発明に適合する感度に調整するうえで好ましい。結着剤としては、広範囲な結着性樹脂から選択でき、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、酢酸ビニル樹脂の如き樹脂が挙げられる。電荷発生層中に含有される結着剤の量は80重量%以下、好ましくは0〜40重量%であることが良い。また、電荷発生層の膜厚は5μm以下、特には0.05〜2μmが好ましい。
【0142】電荷発生層の上には、電荷輸送層が積層されていることが好ましい。電荷輸送層は、電界の存在下で電荷発生層から電荷キャリアを受け取り、これを輸送する機能を有している。電荷輸送層は電荷輸送物質を必要に応じて結着樹脂と共に溶剤中に溶解し、塗工することによって形成され、その膜厚は一般的には5〜40μmである。電荷輸送物質としては、主鎖または側鎖にビフェニレン、アントラセン、ピレン、フェナントレンの如き構造を有する多環芳香族化合物;インドール、カルバゾール、オキサジアゾール、ピラゾリンの如き含窒素環式化合物;ヒドラゾン化合物;スチリル化合物;セレン;セレン−テルル;非晶質シリコン;硫化カドニウムが挙げられる。これら電荷輸送物質を分散させる結着樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリメタクリル酸エステル、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂の如き樹脂、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリビニルアントラセンの如き有機光導電性ポリマーが挙げられる。
【0143】また、表面層として、保護層を設けてもよい。保護層の樹脂としては、ポリエステル、ポリカーボネート、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、あるいはこれらの樹脂の硬化剤が単独あるいは2種以上組み合わされて用いられる。
【0144】また、保護層の樹脂中に導電性微粒子を分散してもよい。導電性微粒子の例としては、金属又は金属酸化物が挙げられる。好ましくは、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化ビスマス、酸化スズ被膜酸化チタン、スズ被膜酸化インジウム、アンチモン被膜酸化スズ、酸化ジルコニウム等の超微粒子がある。これらは単独で用いても2種以上を混合して用いても良い。一般的に保護層に粒子を分散させる場合、分散粒子による入射光の散乱を防ぐために入射光の波長よりも粒子の粒径の方が小さいことが必要であり、本発明における保護層に分散される導電性、絶縁性粒子の粒径としては0.5μm以下であることが好ましい。また、保護層中での含有量は、保護層総重量に対して2〜90重量%が好ましく、5〜80重量%がより好ましい。保護層の膜厚は、0.1〜10μmが好ましく、1〜7μmがより好ましい。
【0145】表面層の塗工は、樹脂分散液をスプレーコーティング、ビームコーティングあるいは浸透(ディッピング)コーティングすることによって行うことができる。
【0146】本発明に用いられる現像工程の条件としては、トナー担持体上のトナー層と感光体表面とが接触しているということである。
【0147】本発明においては、トナー担持体として弾性ローラーを用い、弾性ローラー表面にトナーをコーティングして形成したトナー層を感光体表面と接触させる方法も用いられる。このとき、トナーは磁性又は非磁性のいずれであっても良く、トナー層と感光体表面が接触していることが重要となる。トナー担持体は実質的に感光体表面と接触しているが、これは、トナー担持体からトナー層を除いたときに該トナー担持体が感光体表面と接触しているということを意味する。このとき、トナー層を介して、感光体表面と感光体表面に対向する弾性ローラーとの間に働く電界によってエッジ効果のない画像を得るためには、弾性ローラー表面あるいは、表面近傍が電位をもち、感光体表面とトナー担持表面との間で電界を有する必要性がある。このため、弾性ローラーの弾性ゴムが中抵抗領域に抵抗制御されて感光体表面との導通を防ぎつつ電界を保つか、または導電性ローラーの表面層に薄層の絶縁層を設ける方法も利用できる。さらには、導電性ローラーの感光体表面に対向する外面側を絶縁性物質により被覆した導電性樹脂スリーブ、あるいは、絶縁性スリーブの感光体表面に対向しない内面側に導電層を設けた構成も可能である。トナー担持体として剛体ローラーを用い、感光体をベルトのごときフレキシブルなものとした構成も可能である。
【0148】本発明に係るトナー担持体は具体的にはアルミニウムやステンレスの如き金属の芯金や円筒状のスリーブ表面にシリコーンゴムやウレタンゴム等のゴム、エラストマー又は発泡樹脂の如き弾性を有する材料により形成した弾性層を有するものである。
【0149】トナー担持体の弾性層にはトナーへの帯電付与やトナーの固着防止や内部保護等を目的としてカーボンブラックの如き抵抗調整剤を添加したり、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等のコーティング剤やチューブにより被覆層を設けても良く、この場合、トナー担持体の電気抵抗としては102 〜109 Ωの範囲となる様に調整されることが望ましい。
【0150】トナー担持体の電気抵抗は、以下の方法で測定する。
【0151】すなわち、図3に示すように直径16mmのアルミローラー102と現像ローラー101を当接荷重4.9N(500g)で当接させ、該アルミローラー102と2rpsで回転させる。次に現像ローラー101にV1 =400Vの直流電圧を印加する。
【0152】アース側に可変抵抗Rを配置し、現像ローラー101に応じて該可変抵抗Rの抵抗値を調整しながらその両端の電圧V2 を測定し、電流値を算出することにより、現像ローラー101の電気抵抗を算出し、これをトナー担持体の電気抵抗とした。
【0153】一成分接触現像法を用いた場合そのトナーを担持する現像ローラー表面は、感光体表面の移動方向と同方向に回転していてもよいし、逆方向に回転していてもよい。その回転が同方向である場合感光体の周速に対して、周速比で100%よりも速いことが望ましい。100%以下であると、画像品質が悪い。周速比が高まれば高まるほど。現像部位に供給されるトナーの量は多く、潜像に対しトナーの脱着頻度が多くなり、不要な部分は掻き落とされ必要な部分には付与されるという繰り返しにより、潜像に忠実な画像が得られる。具体的には、トナー担持体表面の移動速度が感光体表面の移動速度に対し、1.05〜3.0倍の速度であることが好ましい。
【0154】以下、本発明の画像形成方法に適用可能な転写工程について具体的に説明する。
【0155】転写工程においては、感光体表面に転写材を介して転写手段を当接させながらトナー画像を転写材に静電転写する接触転写方式を用いることが好ましい。転写手段の感光体表面に対する当接圧力としては、好ましくは線圧2.9N/m(3g/cm)以上であることが良く、より好ましくは9.8〜490N/m(10〜500g/cm)であることが良い。当接圧力としての線圧が2.9N/m(3g/cm)未満であると、転写材の搬送ずれや転写不良の発生が起こりやすくなるため好ましくない。当接圧力が高すぎる場合には、感光体表面の劣化やトナーの付着を招き、結果として感光体表面へのトナー融着を生じるようになる。
【0156】接触転写工程における転写手段としては、転写ローラーあるいは転写ベルトを有する装置が使用される。転写ローラーは少なくとも芯金と芯金を被覆する導電性弾性層を有し、導電性弾性層はカーボンの如き導電性微粒子を分散させたウレタンやEPDMの如き体積抵抗106 〜1010Ωcm程度の弾性体で作られている。
【0157】本発明は、感光体の表面が有機化合物である様な画像形成装置において特に有効に用いられる。すなわち、有機化合物が感光体の表面層を形成している場合には、無機材料を用いた他の感光体よりもトナー粒子に含まれる結着樹脂との接着性が高いことから転写性がより低下する傾向にあるという技術課題を有している。したがって、本発明で用いるトナーによる高い転写性による効果は、より顕著となる。
【0158】本発明においては、直径が50mm以下の小径のドラム状感光体を有する画像形成装置に対し特に有効に用いられる。すなわち、小径の感光体ドラムの場合には、同一の線圧での接触部材の当接部における圧力の集中が起こりやすいためである。ベルト感光体でも同一の現象があると考えられるが、本発明は、当接部での曲率半径が25mm以下の感光体ベルトを用いた画像形成装置に対しても有効である。
【0159】さらに本発明においては、トナーの現像に際して、トナーの総帯電量をコントロールすることが望ましい。そのため、本発明に係わるトナー担持体の表面は導電性微粒子及び/又は滑剤を分散した樹脂層で被覆されていることが好ましい。
【0160】帯電方法としては、コロトロンあるいはスコロトロンと呼ばれる公知のコロナ帯電方法が用いられるほか、ピン電極を用いた方法も使用できる。さらに感光体表面に帯電部材を当接地で帯電を行なう接触帯電法も同様に使用できる。
【0161】本発明において、帯電手段が帯電部材を感光体表面に当接させる接触帯電法の場合に特に効果的である。すなわち、帯電手段が感光体表面に接することのない非接触コロナ放電に比べて、接触帯電法は感光体表面の劣化を生じ易く、耐久性の観点から転写性の低下による転写残トナーの増加がクリーニング性に厳しい方向にあるという技術課題を有している。したがって、本発明で用いる高い転写性による効果は、より顕著となる。
【0162】接触帯電部材として帯電ローラーを用いたときの好ましいプロセス条件としては、帯電ローラーの当接圧が4.9〜490N/m5〜500g/cm、より好ましくは、9.8〜392N/m(10〜400g/cm)であり、さらに、転写残トナーの極性を感光体帯電極性と同じ極性に揃え、現像時での回収を容易にするため、直流電圧の印加がよいが、直流電圧に交流電圧を重畳したものを用いたときには、2×Vth(V)〔Vth;直流印加における放電開始電圧(V)〕未満のピーク間電圧を有する交流電圧を直流電圧に重畳することが好ましい。
【0163】この他の接触帯電部材としては、帯電ブレードを用いる方法や、導電性ブラシを用いる方法がある。これらの接触帯電手段は、高電圧が不要になったり、オゾンの発生が低減するといった効果がある。
【0164】接触帯電部材としては、ローラーまたはブレードの場合は、導電性基体として、鉄、銅、ステンレスの如き導電性金属;カーボン分散樹脂;金属あるいは金属酸化物分散樹脂が用いられる。ブレードの場合には、その形状としては棒状、板状が使用できる。弾性ローラーの構成としては、導電性基体上に弾性層、導電層及び抵抗層を設けたものが用いられる。
【0165】弾性層としては、クロロプレンゴム、イソプレンゴム、EPDMゴム、ポリウレタンゴム、エポキシゴム及びブチルゴムの如きゴム又はゴムの発泡体であるスポンジ;スチレン−ブタジェンサーモプラスチックエラストマー、ポリウレタン系サーモプラスチックエラストマー、ポリエステル系サーモプラスチックエラストマー、エチレン−酢ビサーモプラスチックエラストマーの如きサーモプラスチックエラストマーで形成することができる。
【0166】導電層は、体積抵抗率が好ましくは、107 Ω・cm以下、より好ましくは101 〜106 Ω・cmであることが良い。導電層としては、例えば、金属蒸着膜、導電性粒子分散樹脂、導電性樹脂等が用いられる。具体例としては、アルミニウム、インジウム、ニッケル、銅及び鉄の如き導電性金属の蒸着膜;カーボン、アルミニウム、ニッケル及び酸化チタンの如き導電性粒子をウレタン、ポリエステル、酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体及びポリメタクリル酸メチルの如き樹脂中に分散した導電性粒子分散樹脂;4級アンモニウム塩含有ポリメタクリル酸メチル、ポリビニルアニリン、ポリビニルピロール、ポリジアセチレン及びポリエチレンイミンの如き導電性樹脂が挙げられる。
【0167】抵抗層は、体積低効率が106 〜1012Ω・cmの層であることが良い。抵抗層としては、半導性樹脂又は導電性粒子分散絶縁樹脂を用いることができる。半導性樹脂としては、例えば、エチルセルロース、ニトロセルロース、メトキシメチル化ナイロン、エトキシメチル化ナイロン、共重合ナイロン、ポリビニルヒドリン又はカゼインが用いられる。導電性粒子分散樹脂としては、例えば、カーボン、アルミニウム、酸化インジウム、酸化チタンの如き導電性粒子をウレタン、ポリエステル、酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体、ポリメタクリル酸メチルの如き絶縁性樹脂中に少量分散したものが挙げられる。
【0168】接触帯電部材としての導電性ブラシは、一般に用いられている繊維に導電材を分散させて抵抗調整されたものが用いられる。繊維としては、一般に知られている繊維が使用可能であり、例えばナイロン、アクリル、レーヨン、ポリカーボネート又はポリエステルが挙げられる。導電材としては、一般に知られている導電材が使用可能であり、例えば、ニッケル、鉄、アルミニウム、金及び銀の如き導電性金属;酸化鉄、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化チタンの如き導電性金属の酸化物;又はカーボンブラックの如き導電粉が挙げられる。なおこれら導電材は必要に応じ疎水化、抵抗調整の目的で表面処理が施されていてもよい。使用に際しては、繊維との分散性や生産性を考慮して選択して用いる。
【0169】導電性ブラシの形状としては、繊維の太さが1〜20デニール(繊維径10〜500μm程度)、ブラシの繊維の長さは1〜15mm、ブラシ密度は1平方インチ当たり1万〜30万本(1平方メートル当たり1.5×107 〜4.5×108 本程度)のものが好ましく用いられる。
【0170】本発明においては、転写工程で転写されずに、感光体の表面に残存している転写残トナーを除去するためのクリーニング工程を有することが好ましい。クリーニングの方式としては、現像前クリーニング方式が挙げられる。
【0171】現像前クリーニング方式では、感光体表面において転写部の下流側であり、帯電部の上流側に該当する位置にクリーニング部材を当接することにより、感光体上の転写残トナーを除去する。帯電部の上流側にクリーニング部を設けることにより、帯電部材に対する転写残トナーの影響を少なくすることができる。
【0172】現像前クリーニング方式に用いられるクリーニング部材としては、ブレード、ローラー、ファーブラシ、磁気ブラシを用いることができる。また、これらのクリーニング部材を2種類以上組み合わせて使用することもできる。
【0173】しかしながら、現像前クリーニング方式においては、クリーニング部材を感光体表面に押し当ててクリーニングを行っているため、感光体が摩耗され、感光体の寿命が短くなるという問題、感光体表面にトナーによるフィルミングが生じるという問題、及びクリーニング部材の汚染の問題等が生じ易いものであった。また現像前クリーニング方式の中でも、特にクリーニングブレードを用いるクリーニング方式に、真球状のトナーを適用した場合には、トナーがクリーニングブレードをすり抜けてしまい、クリーニング不良が生じるという問題を有していた。本願発明においては、上述したような特性を有するワックスを含有するトナーを用いることにより優れたクリーニング性を得ている。
【0174】次に本願発明の画像形成方法を図4に沿って具体的に説明する。
【0175】感光体36は、帯電ローラー31で帯電され、帯電後にレーザー光40の露光により静電潜像が形成される。感光体36上の静電潜像は、トナー担持体34上のトナーにより現像される。現像工程後の感光体36上のトナー画像は、搬送されてくる転写材38上に転写ローラー37により転写される。転写工程後の感光体36は、クリーニング部材により転写残トナーの除去が行われた後、帯電ローラー31により再度帯電され、以後同様な工程が繰り返し実施される。
【0176】図5は、トナー担持体としての現像スリーブに対するトナーの供給に加えて現像スリーブからの現像に寄与したトナーのはぎ取りをより円滑に行うことのできる画像形成装置の他の例を示す。
【0177】図5において、1は感光ドラムで、その周囲に接触帯電手段である一次帯電ローラー2、現像手段である現像器8、接触転写手段である転写帯電ローラー21、レジスタローラー19が設けられている。そして感光ドラム1は一次帯電ローラー2によって例えば−700Vに帯電される。バイアス印加手段5による印加電圧は直流電圧が例えば−1350Vである。そして、レーザー発生装置6によりレーザー光7を感光ドラム1に照射することによって露光され、デジタルな静電潜像が形成される。感光ドラム1上の静電潜像は現像器8によって非磁性一成分トナー115で現像され、転写剤20を介して感光ドラム1に当接されたバイアス印加手段24でバイアス電圧が印加されている転写ローラー21により転写材20上へ転写される。トナー画像26をのせた転写材20は搬送ベルト25により加熱ローラー28及び加圧ローラー29を有する加熱加圧定着器へ27へ運ばれ転写材20上に定着される。
【0178】帯電ローラー2は、中心の芯金4とその外周を形成した導電性弾性層3とを基本構成とするものである。
【0179】現像器8は図4及び図7に示すように感光ドラム1にトナー担持体としての現像又リーブ9上のトナー層が接触し、バイアス印加手段18でバイアスが印加されている芯金10及び弾性層11を有する弾性ローラー9からなるトナー担持体としての現像スリーブが配設される。現像器8内にはバイアス印加手段17でバイアスが印加されている芯金13と弾性層14を有するトナー塗布ローラー12が配設されている。現像スリーブ9に付着して搬送されるトナー量を規制する部材として、トナー規制ブレード16が配設されトナー規制ブレード16の現像スリーブ9に対する当接圧により現像領域に搬送されるトナー量(トナー層厚)が制御される。現像領域では、現像スリーブ9に少なくとも直流の現像バイアスが印加され、現像スリーブ上トナー層は、感光ドラム1表面に接触し、静電潜像に応じて感光ドラム1上に転移してトナー画像を形成する。
【0180】現像同時クリーニングを実施するためには、感光ドラム1の明部電位が0〜250Vであり、暗部電位が300〜1000Vである場合に、バイアス印加手段17により印加される供給バイアス電圧が100〜900Vであり、バイアス印加手段18により印加される現像バイアス電圧100〜900Vであることが好ましい。さらに、バイアス印加手段17により印加される供給バイアス電圧は、バイアス印加手段18により印加される現像バイアス電圧よりも絶対値で10〜400V大きい方が、非磁性トナー15の現像スリーブ9への供給及び非磁性トナーの現像スリーブ9からのはぎ取りが円滑に行われるので好ましい。
【0181】現像スリーブ9の回転方向に対して、トナー塗布ローラー12は、矢印で示す通りお互いの表面がカウンター方向に移動する(回転方向は同方向)ことが、非磁性トナーの供給及びはぎ取りの点で好ましい。
【0182】図4及び5に示す。画像形成装置においては、中間転写体を用いず像担持体上に形成されたトナー画像を直接記録材に転写するタイプの画像形成方法を採用するものである。
【0183】次に、像担持体上に形成されたトナー画像を中間転写体に第1の転写を行い、中間転写体上に転写されたトナー画像を記録材に第2の転写を行う画像形成方法について、図6に示す画像形成装置を用いて説明する。
【0184】図6において像担持体としての感光体ドラム51に対向し接触回転する帯電ローラー52により感光体ドラム51上に表面電気を持たせ露光手段53により静電潜像を形成する。静電潜像は一成分接触現像方式の現像器54,55,56,57によりマゼンタトナー、シアントナー、イエロートナー及びブラックトナーの4色のトナーによって、現像されフルカラーのトナー画像が形成される。現像時には、各現像器54、55、56及び57のいずれか1つが移動することにより感光体ドラム51の表面に現像器のトナー担持体が当接して現像が行われ、現像後に再度元の位置に現像器が移動することにより、感光体ドラム51の表面からトナー担持体が離間する。この動作が各現像器ごとに4回繰り返される。
【0185】該トナー画像は一色ごとに中間転写体58上に転写され、複数回繰り返されることにより、多重トナー像が形成される。
【0186】中間転写体58はドラム状のものが用いられ、外周面に保持部材を張設したもの、基材上に導電付与部材、例えばカーボンブラック,酸化亜鉛,酸化錫,炭化珪素又は酸化チタン等を十分分散させた弾性層(例えばニトリルブタジエンラバー)を有するものが用いられる。ベルト状の中間転写体を用いても良い。
【0187】中間転写体58は、支持部材59の表面に形成した硬度が10〜50度(JIS K−6301)の弾性層60を有するドラム状のものや、転写ベルトの場合では転写材(記録材)への転写部でこの硬度を有する弾性層を持つ支持部材で構成されていることが好ましい。
【0188】感光体ドラム51から中間転写体58への転写は、電源66より中間転写体58の支持部材としての芯金59上にバイアスを付与することで転写電流が得られトナー画像の転写が行われる。保持部材又はベルトの背面からのコロナ放電やローラー帯電を利用しても良い。
【0189】中間転写体58上の多重トナー画像は、転写手段61により記録材S上に一括転写される。転写手段はコロナ帯電器や転写ローラー、転写ベルトを用いた接触静電転写手段が用いられる。
【0190】トナー画像を有する記録材Sは、加熱体67を内部に有する定着部材としての定着ローラー68とこの定着ローラー68と圧接する加圧ローラー69とを有する加熱定着装置70の定着ローラー68と加圧ローラー69との当接ニップ部を、記録材Sが通過することにより、記録材Sにトナー画像の定着が行われる。
【0191】図6において、63は、第1の転写後に感光体ドラム51の表面上の残存するトナーを除去するためのクリーニング部材62を有するクリーナー(第1のクリーニング手段)であり、クリーニング部材62は、感光体ドラム51の表面に当接している。65は、第2の転写後に中間転写体58の表面上に残存するトナーを除去するためのクリーニング部材64を有するクリーナー(第2のクリーニング手段)である。
【0192】
【実施例】以下、具体的実施例によって本発明を説明するが本発明はなんらこれに限定されるものではない。
【0193】本発明に用いられるワックスの内容をDSCの測定結果、及び、13c−NMRの測定結果と共に表1にまとめる。
【0194】
【表1】

【0195】表1において、ワックス1ないし6及び比較ワックス7乃至10は、α−モノオレフィニックハイドロカーボンとエチレンとを共重合することにより生成されたワックスであり、比較ワックス1はポリエチレンワックスであり、比較ワックス2はポリプロピレンワックスであり、比較ワックス3はエチレン−プロピレン共重合体(共重合重量比90:10)で形成されているワックスであり、比較ワックス4はプロピレン−エチレン共重合体(共重合重量比90:10)で形成されているワックスであり、比較ワックス5はパラフィンワックスであり、比較ワックス6はエステルワックスである。
【0196】〔重合トナーの製造例1〕2リットル用四つ口フラスコ中のイオン交換水710gに、0.1M−Na3PO4 水溶液450gを投入し、60℃に加温した後、高速攪拌装置TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて、12000rpmにて攪拌した。これに1.0M−CaC12 水溶液68gを徐々に添加し、微小な難水溶性分散安定剤を含む水系媒体を得た。
【0197】一方、分散質として(モノマー)スチレン 165重量部2−エチルヘキシルアクリレート 35重量部(着色剤)カーボンブラック 15重量部(BET比表面積60m2 /g、吸油量115ml/100g)
(荷電制御剤)サリチル酸系金属化合物 2重量部(極性レジン)飽和ポリエステル 10重量部(酸価14,ピーク分子量7000)
(離型剤)ワックス1 30重量部上記混合物を60℃に加温、均一に溶解し、アトライター(三井金属製)を用いて3時間分散させた後、これに、重合開始剤2,2′−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)10重量部を溶解し、重合性単量体組成物を調整した。
【0198】前記水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、60℃,N2 雰囲気下において、TK式ホモミキサーにて12000rpmで10分間攪拌し、重合性単量体組成物を造粒した。その後、パドル攪拌翼で攪拌しつつ(50rpm)、同温度で5時間反応させた後、80℃に昇温し、さらに5時間反応させた。重合反応終了後、減圧下で残存モノマーを留去し、冷却後、塩酸を加え分散安定剤を除去した後、ろ過、水洗、乾燥をして、重量平均径約6.8μmのシャープな黒色懸濁粒子を得た。
【0199】得られた粒子100重量部に対して、BET法による比表面積が140m2 /gである疎水性シリカを2.0重量部外添し、重合トナー1を得た。得られたトナーの物性を表2に示した。尚、重合トナー1中のワックスは図2(a)の如く、結着樹脂と相溶しない状態で実質的に球状を呈して分散していた。
【0200】〔重合トナーの製造例2,3〕ワックス1のかわりにワックス2,3を用いることを除いて重合トナーの製造例1と同様にして重合トナー2,3を作製した。得られたトナーの物性を表2に示す。
【0201】〔重合トナーの製造例4〕ワックス1のかわりにワックス4を用い、荷電制御剤としてサリチル酸の金属化合物のかわりにアゾ顔料の金属化合物を用いることを除いて重合トナーの製造例1と同様にして重合トナー4を作製した。得られたトナーの物性を表2に示す。
【0202】〔重合トナーの製造例5,6〕0.1M−Na3 PO4 水溶液と1.0M−CaCl2 水溶液の量を調整することで粒度の異なるトナーを重合トナーの製造例4と同様にして重合トナー5,6を作製した。得られたトナーの物性を表2に示す。
【0203】〔比較用重合トナーの製造例1〜10〕ワックス4のかわりに比較ワックス1,2を用いることを除いて重合トナーの製造例4と同様にして比較用重合トナー1〜10を作製した。得られたトナーの物性を表2に示す。
【0204】〔粉砕トナーの製造例1〕
(樹脂)スチレン−ブチルアクリレート共重合体(重量平均分子量約30万、Ta60℃) 100重量部(着色剤)カーボンブラック(BET比表面積60m2 /g、吸油量115ml/100g) 7.5重量部(荷電制御剤)サリチル酸系金属化合物 2重量部(離型剤)ワックス2 3重量部【0205】上記材料をあらかじめ混合し、二軸押し出し機にて130℃で溶融混練を行った。この溶融混練物をハンマーミルにて粗砕し、1mmメッシュパスのトナー粗砕物を得た。さらにこの粗砕物をジェット気流を利用した衝突式粉砕機で微粉砕した後、風力分級し、重量平均粒径7.2μmのトナー粒子を得た。得られた粒子100重量部に対して、BET法による比表面積が140m2 /gである疎水性シリカを2.0重量部外添し、粉砕トナー1を得た。得られたトナーの物性を表2に示した。なお、粉砕トナー1中のワックスは、図2(b)の如く、微分散状態であった。
【0206】〔粉砕トナーの製造例2〕ワックス2のかわりにワックス5を用いることを除いて、粉砕トナーの製造例1と同様にして粉砕トナー2を作製した。得られたトナーの物性を表2に示す。
【0207】〔比較用粉砕トナーの製造例1〕ワックス2のかわりに比較ワックス2を用いることを除いて、粉砕トナーの製造例1と同様にして比較用粉砕トナー1を作製した。得られたトナーの物性を表2に示す。
【0208】〔比較用粉砕トナーの製造例2〜4〕ワックス2のかわりに比較ワックス7〜9をそれぞれ用いることを除いて、粉砕トナーの製造例1と同様にして比較用粉砕トナー2〜4を作製した。得られたトナーの物性を表2に示す。
【0209】
【表2】

【0210】〔感光体ドラムの製造例1〕感光体としては直径30mm、長さ254mmアルミニウムシリンダーを基体とし、次に示すような構成の層を順次浸漬塗布により積層して、感光体ドラム1を作製した。
【0211】(1)導電性被覆層:酸化錫及び酸化チタンの粉末をフェノール樹脂に分散したものを主体とする。膜厚15μm。
【0212】(2)下引き層:変性ナイロン及び共重合ナイロンを主体とする。膜厚0.6μm。
【0213】(3)電荷発生層:長波長域に吸収を持つアゾ顔料をブチラール樹脂に分散したものを主体とする。膜厚0.6μm。
【0214】(4)電荷輸送層:ホール搬送性トリフェニルアミン化合物をポリカーボネート樹脂(オストワルド粘度法による分子量2万)に8:10の重量比で溶解したものを主体とし、さらにポリ4フッ化エチレン粉体(粒径0.2μm)を総固形分に対して10重量%添加し、均一に分散した。膜厚25μm。
【0215】得られた感光体ドラム1の表面の水に対する接触角は95度であった。
【0216】なお、接触角の測定は、純水を用い、装置は、協和界面科学(株)、接触角計CA−DS型を用いた。
【0217】〔感光体ドラムの製造例2〕ポリ4フッ化エチレン粉体(粒径0.2μm)を添加しなかったことを除いては感光体ドラムの製造例1と同様にして、膜厚25μmの電荷輸送層を形成し、感光体ドラム2を作製した。
【0218】得られた感光体ドラム2の表面の水に対する接触角は79°であった。
【0219】〈実施例1〉本実施例に用いられた画像形成装置について説明する。本実施例に適用される画像形成装置は、図5の如き構成を有しており、市販のレーザープリンターLBP−8 MarkIV(キャノン社製)を改造し、再設定したものを用いた。
【0220】即ち、静電潜像担持体36の表面は24mm/secの回転周速(4枚(LTRサイズ)/分のプリントアウト速度に相当)で矢印の方向に移動する。この時、帯電ローラー31に直流及び交流成分を印加し、静電潜像担持体の表面を均一に帯電させる。次いで静電潜像担持体にレーザー光40で露光(600dpi)することにより静電潜像を形成し、トナー30により可視画像として画像を形成した後、電圧42を印加した転写ローラー37により、トナー画像を転写材38に転写する。
【0221】また、プロセスカートリッジの現像装置も改造した。即ち、トナー供給体であるマグネットを内包したアルミニウムスリーブの代わりにカーボンブラックを分散して抵抗を調整したシリコーンゴムからなる中抵抗ゴムローラ(直径16mm)をトナー担持体34とし、静電潜像担持体36に当接した。トナー担持体の表面の移動方向、及び回転周速は静電潜像担持体36の表面との接触部分において同方向であり、静電潜像担持体回転周速に対し200%となるように駆動する、即ち、該トナー担持体の周速は48mm/secであり、静電潜像担持体36の表面に対する相対速度は24mm/secである。
【0222】トナー担持体34にトナーを塗布する手段として、現像部分に塗布ローラー35を設け、トナー担持体34に当接させた。接触部において、塗布ローラー35の表面の移動方向がトナー担持体34の表面の移動方向と反対方向に移動するように回転させることによりトナー30をトナー担持体34の上に塗布した。さらに、トナー担持体上のトナーのコート層制御のために、樹脂をコートしたステンレス製ブレード33を取付けた。静電潜像担持体のクリーニング部材としてウレタンゴムからなるブレード39を用いた。
【0223】静電潜像担持体としては、感光体ドラムの製造例1で作製した感光体ドラムを用い、トナーとしては重合トナー1を用い、以下の現像条件を満足するようプロセス条件を設定した。
【0224】感光体暗部電位 −700V感光体明部電位 −150V現像バイアス −450V(直流成分のみ)
【0225】上記の画像形成条件によって転写材上に転写されたトナー画像をオイル塗付機能のない熱ロール方式の定着装置を用いて定着した。
【0226】定着装置の設定温度は130℃とした。
【0227】トナーを補給しつつ1000枚のプリントアウト試験を行い、画像評価を行ったが画像濃度、カブリ抑制及びドット再現性は共に良好であり、画像カブリ、飛び散り、クリーニング不良も発生せず、初期と同等の画像品質を得た。また、感光体ドラム及びトナー担持体の表面を観察したが、融着もなく交換することを必要としなかった。
【0228】評価結果を表3に示す。
【0229】〈実施例2〉下記の条件を除いて実施例1と同様にして行った。
【0230】トナー担持体34の表面の移動方向、及び回転周速を、静電潜像担持体36との接触部分において同方向であり、静電潜像担持体36の回転周速に対し250%となるように駆動する。即ち、該トナー担持体の周速は60mm/secであり、静電潜像担持体36の表面に対する相対速度は36mm/secである。
【0231】トナーは重合トナー2を用い、以下の現像条件を満足するようプロセス条件を設定した。
【0232】現像バイアス −350V(直流成分のみ)
トナーを補給しつつ1000枚のプリントアウト試験を行ったが、画像濃度やドット再現性は共に良好であり、画像カブリ、飛び散り、クリーニング不良も発生せず、初期と同等の画像品質を得た。また、感光体ドラム及びトナー担持体の表面を観察したが、融着もなく交換することを必要としなかった。評価結果を表3に示す。
【0233】〈実施例3〉下記の条件を除いて実施例1と同様にして行った。
【0234】トナー担持体34の表面の移動方向、及び回転周速は、静電潜像担持体36との接触部分において同方向であり、静電潜像担持体36の回転周速に対し150%となるように駆動する。
【0235】静電潜像担持体としては、感光体ドラムの製造例2で作製した感光体を用い、トナーは重合トナー3を用い、以下の現像条件を満足するようプロセス条件を設定した。
【0236】現像バイアス −450V(直流成分のみ)
【0237】トナーを補給しつつ1000枚のプリントアウト試験を行ったが、画像濃度やドット再現性は共に良好であり、画像カブリ、飛び散り、クリーニング不良も発生せず、初期と同等の画像品質を得た。また、感光体ドラム及びトナー担持体の表面観察したところ、トナー担持体上にわずかな融着がみられたものの、画像には影響が認められず実用上問題のない画像であった。評価結果を表3に示す。
【0238】〈実施例4〜6〉重合トナー4,5,6を用いる以外は実施例1と同様に行った。トナー5を用いた場合に50μm程度の潜像再現において若干劣っていたものの、実施例1と同様に耐久を通じて良好な画像が得られた。結果を表3に示す。
【0239】〈実施例7,8〉トナーとして、粉砕トナー1,2をそれぞれ用いることを除いては実施例1と同様に行った。やや、トナー担持体汚染による画像濃度低下がみられたが、実用上問題無かった。結果を表3に示す。
【0240】〈比較例1〉重合トナー1のかわりに比較重合トナー1を用いる以外は実施例1と同様にして行った。以下の現像条件を満足するようプロセス条件を最設定した。
【0241】現像バイアス −450V(直流成分のみ)
【0242】プリントアウト試験を開始したところ100枚時に、クリーニング不良が発生した。その後クリーニング不良が発生する度に、クリーニングブレードを掃除しながらプリントアウト試験を続けたところ、400枚時にベタ黒画像の一部に感光体ドラム表面のトナー融着に起因する白点状の画像不良が発生した。そこで感光体ドラムを交換したところ、画像不良は消えたが画像濃度は初期のレベルまでは回復しなかった。
【0243】1000枚のプリントアウト試験終了後、新しいトナー担持体を組み込み画像濃度を調べたところ、初期のレベルにまで回復した。1000枚分使用したトナー担持体とフレッシュなトナーのくみ合わせで画像濃度をチェックしたところ、1.30であり初期のレベルまでは回復しなかった。結果を表3に示す。
【0244】〈比較例2〜10〉比較用重合トナー1のかわりに比較用重合トナー2〜10をそれぞれ用いることを除いては比較例1と同様にしてプリントアウト試験を行なった。評価結果を表3に示す。
【0245】〈比較例11〉実施例1において、比較用重合トナー2と感光体ドラムの製造例2で作製された感光体ドラム2を用いたことを除いては同様の試験を行った。また、以下の現像条件を満足するようプロセス条件を再設定した。
【0246】現像バイアス −350V(直流成分のみ)
【0247】プリントアウト試験を行ったところ200枚時に、クリーニング不良が発生した。その後、クリーニング不良が発生する度に、クリーニングブレードを清掃しながらプリントアウト試験を続けたところ、700枚時に、ベタ黒画像の一部に感光体ドラム表面のトナー融着に起因する白点状の画像不良が発生した。
【0248】そこで感光体ドラムを交換したところ、画像不良は消えたが画像濃度は初期レベルまでは回復しなかった。
【0249】1000枚のプリントアウト試験終了後、未使用の感光体ドラム及びトナー担持体を組み込み画像濃度を調べたところ、初期レベルまで回復した。一方、1000枚分使用したトナー担持体と新しいトナーの組み合わせで画像濃度をチェックしたところ、1.28であり初期のレベルまでは回復しなかった。また、孤立ドットの再現が不十分でライン画像も飛び散りが目立つものであった。結果を表3に示す。
【0250】〈比較例12〉実施例1において、感光体ドラムの製造例2で製造された感光体ドラム2を用い、トナーとして比較用粉砕トナー1を用いたほかは同様のプリントアウト試験を行った。初期から画像濃度が1.0と低く、100枚時に、クリーニング不良が発生した。クリーニング不良が発生する度に、クリーニングブレードを清掃しながらプリントアウト試験を続けたところ、200枚時に、ベタ黒画像の一部に感光体ドラム表面のトナー融着に起因する白点状の画像不良が発生した。
【0251】そこで感光体ドラムを交換したところ、画像不良は消えたが画像濃度は初期のレベルまでは回復しなかった。
【0252】1000枚のプリントアウト試験終了後、未使用の感光体ドラム、トナー担持体を組み込み画像濃度を調べたところ、初期のレベルまで回復した。一方1000枚分使用したトナー担持体と新しいトナーの組み合わせで画像濃度をチェックしたところ、1.28であり初期のレベルまでは回復しなかった。
【0253】〈比較例13〜15〉実施例1において、トナーとして比較用粉砕トナー2〜4をそれぞれ用いた他は同様の試験を行った。結果を表3に示す。
【0254】
【表3】

【0255】〔重合トナーの製造例7〜9〕カーボンブラックの代わりに着色剤の種類を変更することを除いては、重合トナーの製造例1と同様にして重合トナー7〜9を作製した。得られたトナーの物性を表4に示す。
【0256】〔比較用粉砕トナーの製造例5〜7〕カーボンブラックの代わりに着色剤の種類を変更することを除いては粉砕トナーの製造例1と同様にして比較用粉砕トナー5〜7を作製した。得られたトナーの物性を表4に示す。
【0257】
【表4】

【0258】〈実施例9〉図6に示す中間転写体として転写ベルトを有する画像形成装置のトナー塗布ローラーに、バイアス印加手段を取り付けた画像形成装置を用いて画像形成を行った。
【0259】画像形成装置には、静電潜像担持体表面に残存するトナーを除去する為の第1のクリーニング手段として、静電潜像担持体表面に当接するクリーニング部材を有するクリーナーが第2の転写部と静電潜像担持体を帯電する帯電部との間に設けられており、更に、第2の転写工程後、中間転写体表面に残存するトナーを除去するためのクリーニング手段として、中間転写体表面に当接するクリーニング部材を有するクリーナーが、第2の転写部より下流側であり、第1の転写部よりも上流側に設けられている。
【0260】現像器57としては、図7に示す現像器8の構成のものを用いた。第1の転写後、感光体ドラム表面に残存するトナーは、帯電部で帯電バイアスの印加により、トナーの帯電極性を負極性にそろえた後、現像時に現像部で非画像領域に存在するトナーのみ現像器中で回収させる構成にした。
【0261】現像器8において、カーボンブラックを分散して抵抗を調整したシリコーンゴムからなる中抵抗ゴムローラ(直径16mm)をトナー担持体9とし、感光体ドラムに当接した。トナー担持体9の表面の移動方向まで回転周速は、感光体表面との接触部分において同方向であり、該感光体ドラムの回転周速に対し150%となるように駆動する。つまり、トナー担持体の周速は120mm/sであり、感光体ドラムの表面に対する相対速度は40mm/sである。
【0262】トナー担持体にトナーを塗布する手段として、単層構成のスポンジローラは塗布ローラー12として設け、該トナー担持体に当接させた。接触部において、塗布ローラー12の表面の移動方向が、トナー担持体の移動方向と反対方向に移動するように回転させることによりトナーをトナー担持体上に塗布した。さらに、該トナー担持体上トナーのコート層制御のために、樹脂をコートしたステンレス製ブレード16を取付けた。
【0263】感光体ドラムとしては、感光体ドラムの製造例1で製造した感光体ドラム1を用い、トナーは重合トナー1を用い、以下の現像条件及び転写条件を満足するよう画像形成条件を設定した。
【0264】
感光体暗部電位:−700V感光体明部電位:−150Vトナー担持体に印加する現像バイアス:−450V(直流成分のみ)
トナー塗布ローラに印加するバイアス:−300V(直流成分のみ)
第1の転写工程で中間転写体に印加する転写バイアス:300V(直流成分のみ)
第2の転写工程で転写ローラーに印加する転写バイアス:1000V(直流成分のみ)
【0265】上記の画像形成条件によって、記録材上に転写されたトナー画像は、以下の加熱定着装置によって、転写材に加熱定着した。
【0266】加熱定着装置70にはオイル塗布機能のない熱ロール方式の定着装置を用いた。この時上部ローラー68、下部ローラー69共にフッ素系樹脂の表面層を有するものを使用し、ローラーの直系は60mmであった。また、定着温度は150℃、ニップ幅を7mmに設定した。
【0267】上記の構成の画像形成装置を用いて、1000枚のプリントアウト試験を行なったところ、高濃度で画像汚れのない高品質の画像が得られた。
【0268】画像濃度、ドット再現性、転写性は常に良好であり、画像カブリ、飛び散り、画像汚れ、クリーニング不良もほとんど発生しなかった。また、感光体、トナー担持体、中間転写体を観察したが、トナーの融着はいずれにも発生していなかった。
【0269】〈実施例10〜12〉トナーとして重合トナー7〜9をそれぞれ使用することを除いては実施例9と同様にしてプリントアウト試験を行った。結果は表5に示すように良好であった。
【0270】〈比較例16〜19〉トナーとして比較用重合トナー1と比較用粉砕トナー5〜7をそれぞれ使用することを除いては実施例9と同様にしてプリントアウト試験を行った。結果は表5に示す。
【0271】
【表5】

【0272】〈実施例13〉トナーとして重合トナー1及び重合トナー7〜9を使用することを除いては実施例9と同様にしてフルカラーの画像形成を試みたところ、良好なフルカラー画像が得られた。
【0273】〈比較例20〉トナーとして比較用粉砕トナー1、及び比較用粉砕トナー5〜7を使用することを除いては実施例13と同様にフルカラーの画像の形成を試みたが画像形成装置とのマッチングが悪く画像不良が生じた。
【0274】〈実施例14〉図5の如き構成を有する画像形成装置を用いて、トナー塗布ローラーにバイアス電圧(−300V)を印加することを除いて、実施例1と同様にして、画像形成を行ない、2000枚のプリントアウト試験を行なった。プリントアウト終了後、トナー担持体表面を観察したところ、トナーの固着はなく、良好にトナーの剥ぎ取りが行なわれていた。また得られた画像は高品位なものであった。
【0275】〈実施例14〉実施例9で用いた画像形成装置から第1のクリーニング手段である第1のクリーニング部材を有するクリーナーを取り外し、そして帯電部で帯電バイアスの印加により、第1の転写工程後に感光体表面に残っている転写残トナーの帯電特性を負極性にそろえた後、現像時に現像部で非画像領域に存在するトナーのみ現像器中に回収させる構成にし、更にトナー担持体に印加する現像バイアスを−400Vにかえた。上記の様に条件を変更したことを除いては、実施例9と同様にして画像形成を試みたところ、画像濃度、ドット再現性、転写性は共に良好であり画像カブリ、ライン飛び散り、画像汚れ、クリーニング不良もほとんど発生しなかった。また、感光体、トナー担持体、中間転写体を観察したが、トナーの融着はいずれにも発生していなかった。
【0276】〈比較例21〉トナーとして比較用粉砕トナー1を使用することを除いては、実施例15と同様にして画像形成を試みたが、トナーによる帯電部材の汚染が著しく、それに起因する帯電不良が発生し、途中で試験を中止せざるを得なかった。
【0277】本発明の実施例及び比較例中に記載の評価項目の説明とその評価基準について述べる。
【0278】〔プリントアウト画像評価〕
(1)画像濃度通常の複写機用普通紙(75g/m2 )に所定の枚数のプリントアウトを終了した時の画像濃度により評価した。尚、画像濃度は「マクベス反射濃度計Macbeth RD918」(マクベス社製)を用いて、原稿濃度が0.00の白地部分のプリントアウト画像に対する相対濃度を測定した。
【0279】(2)定着性定着性は、50g/cm2 の荷重をかけ、柔和な薄紙により定着画像を摺擦し、摺擦前後での画像濃度の低下率(%)で評価した。
【0280】
A:非常に良好(5%未満)
B:良好(5%以上、10%未満)
C:普通(10%以上、20%未満)
D:悪い(20%以上)
【0281】(3)耐オフセット性耐オフセット性は、定着器の設定温度を180℃に変更し、画像面積率約5%のサンプル画像をプリントアウトした時の画像上の汚れの程度により評価した。
【0282】
A:未発生B:ほとんど発生せずC:ルーペで観察するとわずかに発生していることがわかるD:目視でオフセットの発生がわかる【0283】(4)飛び散り図6に示す様な100μm幅の微細なライン画像と150μm幅の非画像部分を交互に有するラインパターン画像をプリントアウトし、そのライン画像間の非画像部分での飛び散りの様子を評価した。
【0284】
A:ほとんど発生せずB:軽微な飛び散りが見られるC:若干な飛び散りが見られるD:顕著な飛び散りが見られる【0285】(5)ドット再現性潜像電界によって電界が閉じ易く、再現しにくい図7に示す様な50μm径の孤立ドットパターンと100μm径の孤立ドットパターンの画像をプリントアウトし、そのドット再現性を評価した。
【0286】
A:非常に良好(欠損2個以下/100個)
B:良好(欠損3〜5個/100個)
C:普通(欠損6〜10個/100個)
D:悪い(欠損11個以上/100個)
【0287】(6)画像カブリベタ白画像のプリントアウトにおいて、現像工程後、転写工程前の感光体ドラム上のトナーを透明粘着テープにより剥ぎ取り、それを白色の紙上に均一に貼付けた後、「マクベス反射濃度計」(前出)を用いて反射濃度を測定し、テープのみの場合の反射濃度との差を用いて感光体ドラム上のトナーの量を評価した。この時、この値が、小さい程、感光体ドラム上のトナー量が少なく、画像カブリの発生する程度が軽微であることを意味する。
【0288】(7)転写性ベタ黒画像をプリントアウトにおいて、転写工程後、クリーニング工程前の感光体ドラム上のトナーを透明粘着テープにより剥ぎ取り、それを白色の紙上に均一に貼付した後、前出の画像カブリの評価と同様にして感光体ドラム上のトナー量を評価した。この時、この値が小さい程、感光体ドラム上のトナー量が少なく、転写性に優れていることを意味する。
【0289】(8)画像汚れ帯電ローラーの周囲長の周期で画像上に現われる帯電不良に寄因する画像汚れを目視により評価した。
【0290】
A:ほとんど発生せずB:軽微な画像汚れが見られるC:若干の画像汚れが見られるD:顕著な画像汚れが見られる【0291】〔画像形成装置マッチング評価〕
(1)トナー担持体とのマッチングプリントアウト試験終了後、トナー担持体表面への残留トナーの固着の様子とプリントアウト画像への影響を目視で評価した。
【0292】
A:固着は未発生B:固着はほとんど発生せずC:固着があるが、画像への影響が少ないD:固着が多く、画像ムラを生じる【0293】(2)感光ドラムとのマッチングプリントアウト試験終了後、感光体ドラム表面の傷や残留トナーの固着の発生状況とプリントアウト画像への影響を目視で評価した。
【0294】
A:傷及び固着は未発生B:わずかに傷の発生が見られるが、画像への影響はないC:固着や傷があるが、画像への影響が少ないD:固着が多く、縦スジ状の画像欠損を生じる【0295】(3)中間転写体とのマッチングプリントアウト試験終了後、中間転写体表面の傷や残留トナーの固着状況を目視で評価した。
【0296】
A:傷及び固着は未発生B:表面に残留トナーの存在が認められるが、傷は認められず画像への影響はないC:固着や傷があるが、画像への影響が少ないD:固着が多く、画像欠損を生じる【0297】
【発明の効果】本発明によれば、トナー組成物としての特定のワックスを用いたトナーを、転写残トナーを回収するクリーニング工程と接触現像プロセスを含む画像形成方法に適用することによって、クリーニング性を向上させ、良好な定着性と耐オフセット性とを両立することができる。更には、感光体、帯電部材、トナー担持体等へのトナーの汚染や融着を防止し、高品位な画像を安定して得ることができる。




 

 


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