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発明の名称 現像装置、画像形成装置、及び現像方法
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2007−3865(P2007−3865A)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
出願番号 特願2005−184529(P2005−184529)
出願日 平成17年6月24日(2005.6.24)
代理人 【識別番号】100079049
【弁理士】
【氏名又は名称】中島 淳
発明者 青島 琢 / 倉本 新一 / 佐藤 正昭 / 山室 隆 / 廣田 真
要約 課題
収容部に収容された2成分現像剤の凝集を抑制すると共に、撹拌性能の低下を抑制することが可能な現像装置、画像形成装置、及び画像形成方法を提供する。

解決手段
現像剤収容部に収容された2成分現像剤を現像剤担持体に担持させる方向の磁界を発生させる第2の磁極部と、層厚規制部材に対向して設けられ2成分現像剤を現像剤担持体方向に向かわせる方向の磁界を発生させる第3の磁極部との磁極間に、現像剤担持体上に担持されている2成分現像剤の少なくとも一部を滞留させるための滞留部材を設けた。
特許請求の範囲
【請求項1】
磁性キャリア及びトナーを含む2成分現像剤を収容する現像剤収容部材と、
前記現像剤収容部材内に回転可能に設けられ、回転することにより前記現像剤収容部材内に収容された2成分現像剤を撹拌搬送する撹拌搬送部材と、
静電潜像が形成された像担持体の回転に連動して回転し、前記撹拌搬送部材によって撹拌搬送された2成分現像剤を層状に担持して該像担持体へ移行させることによって前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、
前記現像剤収容部材に収容されている前記2成分現像剤に振動を与える振動付与手段と、
を備えた現像装置。
【請求項2】
前記振動付与手段は、前記現像剤収容部材内に設けられた振動部材を振動させる請求項1に記載の現像装置。
【請求項3】
前記振動部材は、前記現像剤収容部の底部及び該底部の外周端から延出された側壁部の何れか一方または双方に設けられる請求項2に記載の現像装置。
【請求項4】
前記振動部材は、前記振動付与手段によって付与された振動に応じて振動する弾性部材または可撓性部材により構成される請求項2または請求項3に記載の現像装置。
【請求項5】
前記振動部材は、前記現像剤収容部材と一体的に設けられる請求項2乃至請求項4の何れか1項に記載の現像装置。
【請求項6】
前記振動付与手段は、前記現像剤収容部材の外周面に当接して設けられ、該現像剤収容部材の外周面に圧縮空気を噴射する圧縮空気噴射手段を含む請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の現像装置。
【請求項7】
前記トナーは結晶性樹脂を含有する請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の現像装置。
【請求項8】
請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載の現像装置を備えた画像形成装置。
【請求項9】
前記振動付与手段は、非画像形成時に、前記2成分現像剤へ振動を与える請求項8に記載の画像形成装置。
【請求項10】
磁性キャリア及びトナーを含む2成分現像剤を収容する現像剤収容部材内に収容された2成分現像剤を撹拌搬送する撹拌搬送工程と、
静電潜像が形成された像担持体の回転に連動して回転し、撹拌搬送された2成分現像剤を層状に担持して該像担持体へ移行させることによって前記静電潜像を現像する現像工程と、
前記現像剤収容部材に収容されている前記2成分現像剤に振動を与える振動付与工程と、
を含む現像方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、現像装置、画像形成装置、及び現像方法に係り、収容部に収容されたトナーとキャリアとから成る2成分現像剤を層状に担持する現像剤担持体を備えた現像装置、画像形成装置、及び現像方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電子写真方式を適用した複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはこれらの複合機等の画像形成装置に備えられた現像装置の中で、トナーとキャリアとからなる2成分現像剤を使用する2成分現像方式を採用した現像装置では、現像装置のハウジング内で撹拌部材によって現像剤を撹拌しながら循環(搬送)して、現像剤を層状に担持する現像剤担持体へ供給している。
【0003】
ところで、近年の画像形成装置の小型化の要求に伴い、現像装置のハウジング(以下、現像剤収容部材という)内における現像剤の搬送距離の短縮が必要となっている。しかし、高画質化するためのトナーやキャリアの小粒径化に伴う現像剤の流動性の悪化等により、現像剤の撹拌性が低下し、短い搬送距離で現像剤を十分に撹拌することは困難となっている。
【0004】
また、2成分現像剤は、環境温度や環境湿度の影響や、撹拌されずに放置されること等によって、2成分現像剤間に含まれる空気が抜け、2成分現像剤同士が軽微に凝集することにより、現像剤の撹拌性が低下するという問題がある。また、2成分現像剤が撹拌搬送部材や現像剤収容部材の内壁に付着することにより凝集体が形成されると、撹拌搬送部材による撹拌搬送能力が低下するという問題がある。
【0005】
このような問題に対応するために、現像剤を収容するための現像剤収容部材内に撹拌搬送部材として、回転軸の外周にスパイラル羽根を形成し、現像剤担持体の回転軸方向に現像剤を搬送しつつ撹拌する方法や、この方法に、更に撹拌能力を向上させるように回転軸の放射方向及び放射方向に延びる板状のリブ部材を設けて撹拌搬送する方法が知られている。
【0006】
しかし、上記方法により、硬強磁性キャリアと非磁性トナーからなる2成分現像剤の各何搬送を行い最終画像を得たところ、画像履歴差のある現像後の現像剤を現像剤担持体全幅に渡って均一に撹拌できないために、画像に濃度ムラが生じる場合があった。この原因は、硬強磁性キャリアが磁性特性である保持力の値が高いために、現像剤の凝集力が高く、通常の撹拌方法では塊状の現像剤をほぐすことが困難であるためである。
【0007】
そこで、上記技術より更に現像剤の撹拌能力を向上させるための機構が考案されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。
【0008】
特許文献1の技術によれば、硬強キャリアを有する2成分現像剤を十分に撹拌・搬送するために、特許文献1には、スパイラル羽根のピッチ間に放射状に突設されたリブ部材を設けると共にスパイラル羽根を1ピッチの内にその面積に対して半分以上の扇状の切欠部を設けている。このように、リブ部材を設けると共に切欠部を設けることによって、2成分現像剤の撹拌能力を上昇させることができる。
【0009】
特許文献2の技術によれば、撹拌搬送部材としてのスクリューの近傍に磁界を発生する磁石を配設する。このように、配設した磁石による磁界によって、この磁界と接する部分の2成分現像剤の凝集状態を崩壊させることが出来る。
【特許文献1】特開平7―13420号公報
【特許文献2】特開2000―89550号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
しかしながら、上記特許文献1に技術では、スパイラル羽根のみで撹拌部材を構成した場合に比べて撹拌性能は向上するものの、切欠部やリブ部材への2成分現像剤の付着により撹拌部材の形状が変化して、撹拌性能が低下するという問題があった。また、切欠部を設けることにより2成分現像剤の搬送性能が減少するという問題が生じる。上記特許文献2の技術では、新たに配設した磁石による磁界により形成された磁気ブラシにより、撹拌搬送される2成分現像剤の凝集状態を崩壊させることはできるものの、磁気ブラシと非接触のまま撹拌搬送された2成分現像剤については、凝集状態を崩壊させることができないという問題があった。
【0011】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、現像剤収容部材内に収容された2成分現像剤の凝集を抑制すると共に、撹拌性能の低下を抑制することが可能な現像装置、画像形成装置、及び現像方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記目的を達成するために請求項1に記載の現像装置は、磁性キャリア及びトナーを含む2成分現像剤を収容する現像剤収容部材と、前記現像剤収容部材内に回転可能に設けられ、回転することにより前記現像剤収容部材内に収容された2成分現像剤を撹拌搬送する撹拌搬送部材と、静電潜像が形成された像担持体の回転に連動して回転し、前記撹拌搬送部材によって撹拌搬送された2成分現像剤を層状に担持して該像担持体へ移行させることによって前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤収容部材に収容されている前記2成分現像剤に振動を与える振動付与手段と、を備えている。
【0013】
請求項1に記載の現像装置の現像剤収容部材は、磁性キャリア及びトナーを含む2成分現像剤を収容する。この現像剤収容部材内には、回転することにより収容された2成分現像剤を撹拌搬送する撹拌搬送部材が設けられ、撹拌搬送部材の回転により撹拌搬送された2成分現像剤は、現像剤担持体へ層状に担持された後に、像担持体へ移行されることにより、像担持体上に形成された静電潜像を現像する。
振動付与手段は、現像剤収容部材に収容されている2成分現像剤に振動を与える。
【0014】
このように、現像剤収容部材内に収容されている2成分現像剤に、振動付与手段によって振動を与えることができるので、2成分現像剤に空気を含ませて流動性を向上させることができる。
【0015】
従って、現像剤収容部材内の各種部材や内壁等に2成分現像剤が付着することを抑制し、現像剤収容部材内に収容された2成分現像剤の凝集を抑制すると共に、撹拌搬送部材による2成分現像剤の撹拌性能の低下を抑制することができる。
【0016】
なお、請求項2に記載の現像装置は、請求項1に記載の現像装置において、前記振動付与手段は、前記現像剤収容部材内に設けられた振動部材を振動させることによって、現像剤収容部材内に収容された2成分現像剤へ振動を与えることができる。
【0017】
また、請求項3に記載の現像装置は、請求項2に記載の現像装置において、前記振動部材は、前記現像剤収容部の底部及び該底部の外周端から延出された側壁部の何れか一方または双方に設けられるようにすれば、底部に滞留または側壁部に付着される2成分現像剤に効果的に振動を与えることができる。
【0018】
なお、請求項4に記載の現像装置は、請求項2または請求項3に記載の現像装置において、前記振動部材は、前記振動付与手段によって付与された振動に応じて振動する弾性部材または可撓性部材により構成されるので、効果的に現像剤収容部材内に収容された2成分現像剤へ振動を与えることができる。
【0019】
請求項5に記載の現像装置は、請求項2乃至請求項4の何れか1項に記載の現像装置において、前記振動部材は、前記現像剤収容部材と一体的に設けられるようにしてもよい。
【0020】
請求項6に記載の現像装置は、請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の現像装置において、前記振動付与手段は、前記現像剤収容部材の外周面に当接して設けられ、該現像剤収容部材の外周面に圧縮空気を噴射する圧縮空気噴射手段を含むようにしてもよい。
【0021】
このように、現像剤収容部の外周面または振動部材に圧縮空気を噴射することによって、現像剤収容部内の2成分現像剤へ振動を与えるようにしてもよい。
【0022】
なお、請求項7に記載の現像装置は、請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の現像装置において、前記トナーは結晶性樹脂を含有することができる。
【0023】
請求項8に記載の画像形成装置は、請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載の現像装置を備えることができるので、現像剤収容部材内に収容された2成分現像剤の凝集を抑制すると共に、撹拌性能の低下を抑制することが可能な画像形成装置を提供することができる。
【0024】
請求項9に記載の画像形成装置は、請求項8に記載の画像形成装置において、前記振動付与手段は、非画像形成時に、前記2成分現像剤へ振動を与えることができる。
【0025】
このため、画像形成時に2成分現像剤へ与える振動によって、画質劣化が引きおこされることを抑制することができる。
【0026】
なお、請求項10の現像方法によって、現像剤収容部材内に収容された2成分現像剤の凝集を抑制すると共に、撹拌性能の低下を抑制することができる。具体的には、磁性キャリア及びトナーを含む2成分現像剤を収容する現像剤収容部材内に収容された2成分現像剤を撹拌搬送する撹拌搬送工程と、静電潜像が形成された像担持体の回転に連動して回転し、撹拌搬送された2成分現像剤を層状に担持して該像担持体へ移行させることによって前記静電潜像を現像する現像工程と、前記現像剤収容部材に収容されている前記2成分現像剤に振動を与える振動付与工程と、を含むようにすればよい。
【発明の効果】
【0027】
本発明の現像装置及びこの現像装置を備えた画像形成装置、及び画像形成方法によれば、
現像剤収容部材内に収容された2成分現像剤に振動を与える振動付与手段を設けたので、現像剤収容部材内の2成分現像剤の凝集を抑制することができるとともに、2成分現像剤の流動性を向上させ、撹拌性能の低下を抑制することができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0028】
以下、本発明を、図面を参照して詳細に説明する。
【0029】
図1に示すように、本発明の画像形成装置10は、矢印A方向へ回転されるとともに、周知の電子写真プロセスによって画像情報に応じた静電潜像が形成される像担持体12を備えている。像担持体12の周辺には、像担持体12の回転方向(矢印A方向)に沿って、像担持体12を均一に帯電するための帯電装置14、帯電された像担持体12に画像情報に応じた光ビームを射出することによって像担持体12上にこの画像情報に応じた静電潜像を形成するための露光装置16、像担持体12上に形成された静電潜像を現像するための現像装置18、現像装置18によって現像されたトナー像を所定方向(矢印B方向)に搬送される記録媒体等の被転写体20上に転写するための転写ロール22、及び像担持体12上の残留トナーを除去するためのクリーニング部材24が配設されている。
また、画像形成装置10は、画像形成装置10に設けられた装置各部を制御するための制御部26を含んで構成されている。制御部26は、露光装置16、現像装置18に設けられた振動付与部材50(詳細後述)、及び画像形成装置10の装置各部と、データや信号を授受可能に接続されている。
【0030】
制御部26の制御によって、像担持体12が所定方向(図1矢印A方向)に回転され、帯電装置14によって均一に帯電された像担持体12上に露光装置16によって画像情報に応じた光ビームが照射されて像担持体12上に静電潜像が形成され、像担持体12の回転により像担持体12上の静電潜像の形成領域が現像装置18による現像領域19A(現像装置18によって像担持体12上の静電潜像が現像される領域)に達すると、静電潜像は、現像装置18によって現像される。現像によって像担持体12上に形成されたトナー像の形成領域が、像担持体12の回転によって転写ロール22による転写領域21(転写ロール22によって転写される領域)に達すると、転写ロール22によって、像担持体12上のトナー像が被転写体20へ転写される。
【0031】
被転写体20へ転写されたトナー像は、図示を省略する定着装置によって被転写体20上に定着される。
なお、本実施の形態では、被転写体20として記録媒体等の被転写体にトナー像を転写する例を示したが、被転写体20として中間転写体を用い、この中間転写体に転写したトナー像を記録媒体に転写するようにしてもよい。
【0032】
像担持体12上のトナー像が被転写体20に転写され、像担持体12上のトナー像の形成領域に存在する残留トナーの付着領域が、像担持体12の回転に伴いクリーニング部材24の設置位置に達すると、クリーニング部材24によって像担持体12上の残留トナーが除去される。
【0033】
次に現像装置18について説明する。図1に示すように、現像装置18は、負(−)極性に帯電するトナー及び正(+)極性に帯電するキャリアからなる2成分現像剤を収容するための現像剤収容部材32を備えている。現像剤収容部材32は、現像装置本体32Aと、その現像装置本体32Aの上端を塞ぐ現像装置カバー32Bと、現像剤収容部材32内に収容されている2成分現像剤を層状に担持すると共に担持した2成分現像剤を像担持体12との対向位置において像担持体12上に形成されている静電潜像へ移行させることによってこの静電潜像を現像する現像剤担持体26と、を含んで構成されている。
【0034】
現像装置本体32Aの像担持体12に相対する部分には開口部34が設けられている。現像装置本体32A内には、現像剤担持体26を収容する現像ロール室40、現像ロール室40の下方に隣接される第1撹拌搬送室42、及び第1撹拌搬送室42に隣接される第2撹拌搬送室44が設けられている。
【0035】
現像ロール室40内には、現像剤担持体26表面に担持されている2成分現像剤の層厚を規制するための層厚規制部材46が設けられている。
像担持体12及び現像剤担持体26は、像担持体12の回転軸方向に沿って長い円柱状となっており、第1撹拌搬送室42及び第2撹拌搬送室44も、また、像担持体12の回転軸方向に沿った長尺状の箱状となっている。
【0036】
現像装置本体32Aの内側で第1撹拌搬送室42と第2撹拌搬送室44との幅方向中央部には、仕切壁48が形成されている。仕切壁48は、第1撹拌搬送室42及び第2撹拌搬送室44の幅方向両端部以外の部分に形成されており、第1撹拌搬送室42と第2撹拌搬送室44との一部領域を仕切っている。そして、第1撹拌搬送室42及び第2撹拌搬送室44は、像担持体12の回転軸方向(現像剤担持体26の回転軸方向と同一)両端部に、図示を省略する連通部が設けられており、この連通部によって、互いに連通するように構成されている。
【0037】
第1撹拌搬送室42及び第2撹拌搬送室44内には、収容されている2成分現像剤を撹拌しながら搬送する第1オーガ28(攪拌・搬送部材)及び第2オーガ30(攪拌・搬送部材)が互いに平行に配置されている。第1オーガ28は、現像剤担持体26の回転軸に平行な回転軸(図示省略)を備えており、現像剤収容部材32の周壁に回転可能に軸支されている。この回転軸の端部には、図示を省略するギアが固定されている。
【0038】
同様に、図2に示すように、第2オーガ30は、現像剤担持体26の回転軸に平行な回転軸52を備えており、現像剤収容部材32の周壁に回転可能に軸支されている。この回転軸52の端部には、ギア56が固定されている。
【0039】
また、第1オーガ28の回転軸(図示省略)及び第2オーガ30の回転軸52の周りには、各々スパイラル状(螺旋状)に形成されたスパイラル羽根54が設けられており、図示を省略するモータからの回転力が第1オーガ28の回転軸に固定されたギア(図示省略)及びギア56を介して第1オーガ28及び第2オーガ30各々が回転すると、スパイラル羽根54によって、現像剤収容部材32内の第1撹拌搬送室42、及び第2撹拌搬送室44各々に収容されている2成分現像剤が撹拌されながら幅方向へ搬送される。
【0040】
第1オーガ28及び第2オーガ30各々の搬送方向下流側の端部には、その他のスパイラル羽根54とは逆方向へ向かうスパイラル上の逆スパイラル羽根55が1〜2巻き設けられており、逆スパイラル羽根55によってスパイラル羽根54より搬送された2成分現像剤を逆方向へ押し戻すようにしている。
【0041】
第1オーガ28及び第2オーガ30の端部は、現像装置18の周壁を貫通し、回転軸52と現像装置18の周壁との間は、パッキンによって筐体内の2成分現像剤が現像装置18の外部へ漏れないようにシールされているが、2成分現像剤の搬送力が大きいと、現像装置18内の2成分現像剤が現像装置18外部へ漏れてしまうおそれがある。
【0042】
このため、第1オーガ28及び第2オーガ30各々の2成分現像剤の搬送方向端部において、逆方向に搬送させるための逆スパイラル羽根55を設け、搬送されてきた2成分現像剤を押し戻すようにすることで、第1オーガ28及び第2オーガ30の端部における2成分現像剤の搬送力を低下させ、2成分現像剤が現像装置18の外部へ漏れないようにしている。
第2撹拌搬送室44内に収容されている2成分現像剤は、第2オーガ30によって撹拌搬送され、第1撹拌搬送室42と第2撹拌搬送室44との連通部を介して第1撹拌搬送室42へと搬送され、第1撹拌搬送室42において第1オーガ28により撹拌搬送される。
【0043】
第1オーガ28の上方には、現像剤収容部材32の長手方向に沿って現像剤担持体26が配設されている(図1参照)。現像剤担持体26は、現像剤収容部材32の周壁に回転可能に軸支されている。現像剤担持体26の回転軸方向端部には、図示を省略するギアが固定されており、図示を省略するモータからの回転力がギアへ伝達されてギアを介して現像剤担持体26が回転する。
【0044】
このとき、第2撹拌搬送室44から第1撹拌搬送室42へ搬送された2成分現像剤は、第1撹拌搬送室42において撹拌されると共に、第1撹拌搬送室42の長手(幅)方向に搬送されると共に、現像剤担持体26に均等に供給される。現像剤担持体26は、2成分現像剤中に含まれるキャリアを磁力で表面に吸着させることによって、2成分現像剤を層状に担持する。現像剤担持体26に担持された2成分現像剤は、層厚規制部材46によって層厚が規制された後に、像担持体12と対向する現像領域19Aへと搬送され、像担持体12上に形成されている静電潜像を現像する。
【0045】
なお、現像剤収容部材32の外面には、図示を省略する受板が設けられており、この受板には、トナーを現像剤収容部材32内に供給するための補給口が設けられており、現像剤収容部材32内にトナーを供給可能に構成されている。
【0046】
現像装置18の現像剤収容部材32の底部には、可撓性部材や弾性部材により構成された振動部材60が配設されている。振動部材60は、PETフィルムやシート状のウレタンフォーム等により構成することが好ましい。本実施の形態では、厚さ50μmのPETフィルムを振動部材60として用いる場合を説明する。ただし、必ずしもこのような材質に限られるものではなく、現像剤の付着や固着の原因とならず、振動付与部材50によって適切な振動が与えられるものであればよい。
【0047】
現像剤収容部材32の底部には、現像剤収容部材32の底部を構成する周壁(以下、底壁という)32Cとの間に間隙を介して振動部材60が配設されている。振動部材60は、現像剤収容部材32内部の上面及び側面を構成する周壁に連続するように設けられている。なお、振動部材60と現像剤収容部材32内の周壁との間は、2成分現像剤が現像装置18の外部へと漏れないようにシールされている。このように、振動部材60は、現像剤収容部材32内に収容されている2成分現像剤が現像装置18の外部へ流出することのないように、現像剤収容部材32の底壁32Cとの間に間隙を介して設けられている。また、底壁32Cの一端には、孔部32Dと、空気排出口72が設けられている。
【0048】
なお、振動部材60は、現像剤収容部材32内部の第1撹拌搬送室42及び第2撹拌搬送室44各々の底部に設けられていてもよく、第1撹拌搬送室42及び第2撹拌搬送室44の何れか一方の底部に設けられていてもよい。
また、本実施の形態では、振動部材60は、現像剤収容部材32内部の底部に設けられる場合を説明するが、現像剤収容部材32内に収容されている2成分現像剤を振動可能な位置に設けられれば良く、例えば、現像剤収容部材32の側面を構成する周壁との間に間隙を介して配設置されていてもよく、第1撹拌搬送室42と第2撹拌搬送室との間の仕切壁48に設けられていても良い。
また、振動部材60は、現像剤収容部材32の周壁として、現像剤収容部材32と一体的に設けられていてもよい。
【0049】
現像装置18には、この振動部材60を振動させることによって、現像剤収容部材32内に収容されている2成分現像剤を振動させるための振動付与部材50が設けられている。
振動付与部材50は、現像装置18の外部から孔部32Dを介して振動部材60へ圧縮空気を断続的に噴射することによって振動部材60を振動させるためのノズル62と、このノズル62に連通され、圧縮空気を貯留する空気タンク64と、空気タンク64に連通されこの空気タンク64へ空気を送り込むための空気ポンプ66と、を含んで構成されている。空気タンク64は、空気タンク64内の圧縮空気をノズル62から噴射または非噴射とするように、空気タンク64とノズル62との間を連通状態及び非連通状態の何れかに切り替えるための電磁弁68が設けられている。電磁弁68及び空気ポンプ66各々は、制御部26と信号授受可能に接続され、制御部26の制御によって空気ポンプ66から空気タンク64へ空気が送り込まれると共に、空気タンク64とノズル62との間を連通状態及び非連通状態の何れかに電磁弁68が切り替えられる。
【0050】
すなわち、制御部26による電磁弁68及び空気ポンプ66の制御によって、ノズル62から圧縮空気が噴射される。
【0051】
ノズル62から噴射された圧縮空気は、現像剤収容部材32の底壁32Cの長尺方向一端に設けられた孔部32Dを介して、底壁32Cと振動部材60との間隙70内に案内され、この間隙70内を2成分現像剤の搬送方向と同一方向(第2オーガ30の回転軸方向)に向かって流れた後に、現像剤収容部材32の底壁32Cの長尺方向他端部に設けられた空気排出口72を介して、排出される。すなわち、ノズル62から噴射された圧縮空気は、ノズル62、底壁32C、振動部材60、及び空気排出口72により形成された空気流路内を経由して、現像剤収容部材32の外部へ排出される。
【0052】
このため、ノズル62から振動部材60へ圧縮空気が噴射されることにより振動部材60の一端(ノズル62からの圧縮空気の噴射位置)に発生した振動は、振動部材60の他端に向かって伝播される。このため、振動部材60の振動が、現像剤収容部材32内の2成分現像剤、すなわち振動部材60上の2成分現像剤に一様に伝播され、現像剤収容部材32内に収容されている2成分現像剤が振動する。
【0053】
また、ノズル62から振動部材60へ噴出された圧縮空気が、現像剤収容部材32内へ流入することなく空気流路を形成可能となるように、ノズル62と、底壁32Cと、振動部材60と、空気排出口72とが設けられているので、ノズル62から噴出された圧縮空気により現像剤収容部材32内に収容されている2成分現像剤が、現像剤収容部材32外部へ吹き出すことを抑制することができる。
【0054】
以上説明した上記実施の形態で使用する2成分現像剤としては、トナーとキャリアとを含む公知の2成分現像剤を適用することができるが、特に、壊れやすくトナー固着が生じやすい、結晶性ポリエステルを含むトナーを適用することができる。以下、このトナー(以下、本発明のトナーと称する)と共に、このトナー含む2成分現像剤について説明する。
【0055】
本発明のトナーは、例えば、着色剤と、結晶性ポリエステル樹脂を主成分とする結着樹脂とを含有する。
【0056】
(結晶性ポリエステル)
結着樹脂の主成分が結晶性ポリエステル樹脂であるが、ここで主成分とは、全結着樹脂中の含有量が50質量%以上であることを言う。
【0057】
「結晶性ポリエステル樹脂」とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有するものを指す。また、前記結晶性ポリエステル主鎖に対して他成分を共重合したポリマーの場合、他成分が50質量%以下の場合、この共重合体も結晶性ポリエステルと呼ぶ。
【0058】
ポリエステル樹脂が結晶性でない場合、即ち非晶性である場合には、良好な低温定着性を確保しつつ、耐トナーブロッキング性、画像保存性を保つことができない。
【0059】
結着樹脂の主成分である結晶性ポリエステル樹脂の融点は、50〜100℃の範囲であることが必要であり、55〜95℃の範囲であることが好ましく、60〜90℃の範囲であることがより好ましい。融点が50℃より低いとトナーの保存性や、定着後のトナー画像の保存性が問題となる。また、100℃より高いと、従来のトナーに比べて十分な低温定着が得られない。
【0060】
結晶性ポリエステル樹脂の融点は、示差走査熱量計(DSC)を用い、室温から150℃まで毎分10℃の昇温速度で測定を行った時のJIS K−7121に示す入力補償示差走査熱量測定の融解ピーク温度として求めたものをいう。なお、結晶性の樹脂においては、複数の融解ピークを示す場合があるが、本発明においては、最大のピーク温度をもって融点とみなす。
【0061】
結晶性ポリエステル樹脂は、下記式で示されるエステル濃度Mが、0.05以上0.11以下であるものが好ましい。
式:M=K/A
上記「エステル濃度M」とは、結晶性ポリエステル樹脂のポリマーにおけるエステル基の含有割合を示す一つの指標である。式中、Kは「ポリマー中のエステル基数」を示し、これは言い換えればポリマー全体に含まれるエステル結合の数を指す。
【0062】
式中のAは「ポリマーの高分子鎖を構成する原子数」を示し、これはポリマーの高分子鎖を構成する原子の合計であり、エステル結合に関与する原子数は全て含むが、その他の構成部位における枝分かれした部分の原子数は含まない。すなわち、エステル結合に関与するカルボキシル基やアルコール基に由来する炭素原子及び酸素原子(1つのエステル結合中酸素原子は2個)や、高分子鎖を構成する、例えば芳香環における6つの炭素は、前記原子数の計算に含まれるが、高分子鎖を構成する、例えば芳香環やアルキル基における水素原子、その置換体の原子ないし原子群は、前記原子数の計算に含まれない。
【0063】
具体例を挙げて説明すれば、高分子鎖を構成するアリーレン基における、炭素原子6つと水素原子4つとの計10個の原子のうち、上記「ポリマーの高分子鎖を構成する原子数A」に含まれるものは、炭素原子の6つのみであり、また、前記水素が如何なる置換基に置換されたとしても、当該置換基を構成する原子は、上記「ポリマーの高分子鎖を構成する原子数A」に含まれない。
【0064】
結晶性ポリエステル樹脂が、1の繰り返し単位(例えば、高分子がH−[OCOR1COOR2O−]n−H(ここで、R1、R2は所望の有機基)で表される場合、1の繰り返し単位は、[ ]内で表される。)のみからなる単重合体の場合には、1の繰り返し単位内には、エステル結合は2個存在する(すなわち、当該繰り返し単位内におけるエステル基数K'=2)ので、エステル濃度Mは、下記式により、求めることができる。
式:M=2/A'
(上記式中、Mはエステル濃度を、A'は1の繰り返し単位における高分子鎖を構成する原子数を示す。)
【0065】
また、結晶性ポリエステル樹脂が、複数の共重合単位からなる共重合体の場合には、共重合単位ごとに、エステル基数KX及び高分子鎖を構成する原子数AXを求め、これらに共重合割合を乗じた上で、それぞれ合計し、前記式に代入することで、求めることができる。例えば、共重合単位がXa、Xb及びXcの3つであり、これらの共重合割合がa:b:c(ただし、a+b+c=1)である化合物[(Xa)a(Xb)b(Xc)c]についてのエステル濃度Mは、下記式により、求めることができる。
式:M={KXa×a+KXb×b+KXc×c}/{AXa×a+AXb×b+AXc×c}
(上記式中、Mはエステル濃度を表し、KXaは共重合単位Xa、KXbは共重合単位Xb、KXcは共重合単位Xcにおけるそれぞれのエステル基数を表し、AXaは共重合単位Xa、AXbは共重合単位Xb、AXcは共重合単位Xcにおけるそれぞれの高分子鎖を構成する原子数を表す。)
【0066】
結晶性ポリエステル樹脂のエステル濃度Mは、これを用いて作製したトナーの帯電性に大きな影響を与える。これはエステル濃度Mにより樹脂抵抗が変化するのが主要因であり、エステル濃度Mが大きくなると樹脂抵抗が低下し、帯電性が低下してしまう。このエステル濃度を0.05以上0.11以下にすることで、十分な帯電性や帯電安定性が得られるとともに、安定してトナーを作製することが可能となる。
【0067】
前記エステル濃度Mが0.05未満では、樹脂の融点が高くなり、紙への接着性も低下する。またスルホン酸成分を含有しても、疎水性が強く、かつ溶剤への溶解性も低下することから安定してトナーを作製することが困難となる。さらに、モノマー自身も高価になるためコスト的にも好ましくない。エステル濃度の下限としては0.055が好ましく、0.06がより好ましい。
【0068】
一方エステル濃度が0.11を超えると、樹脂抵抗が低下し、トナーの帯電性が低下してしまう。また融点も低くなりすぎるため、粉体や定着画像の安定性も低下してしまう。エステル濃度の上限としては0.105が好ましく、0.102がより好ましい。
【0069】
結晶性ポリエステル樹脂は、酸(ジカルボン酸)成分とアルコール(ジオール)成分とから合成されるものであり、「酸由来構成成分」とは、ポリエステル樹脂において、ポリエステル樹脂の合成前には酸成分であった構成部位を指し、「アルコール由来構成成分」とは、ポリエステル樹脂の合成前にはアルコール成分であった構成部位を指す。
【0070】
−酸由来構成成分−
前記酸由来構成成分は、直鎖型の脂肪族ジカルボン酸が望ましい。
例えば、蓚酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼリン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,11−ウンデカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,13−トリデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,16−ヘキサデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸など、或いはその低級アルキルエステルや酸無水物が挙げられるが、この限りではない。これらの中では、入手容易性を考慮すると、セバシン酸、1,10−デカンジカルボン酸が好ましい。
【0071】
また必要に応じて芳香族ジカルボン酸を少量共重合してもよい。芳香族ジカルボン酸としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、4,4'−ビフェニルジカルボン酸等が挙げられる。
【0072】
ここで、結着樹脂には、酸由来構成成分としては前述の脂肪族ジカルボン酸由来構成成分や芳香族ジカルボン酸由来成分のほかに、スルホン酸基を持つジカルボン酸由来成分を含んでもよい。結晶性樹脂を結着樹脂の主成分にした場合、従来の粉砕法によるトナー作製は困難となる。その為スルホン酸基を持つジカルボン酸由来成分を含有することで、溶剤及び水への溶解性が向上し、湿式造粒性が格段に向上することができる。また使用する界面活性剤の量を低減又は使用しないで造粒することが可能となるため、後の洗浄工程が簡易化できる。このようなスルホン基を持つジカルボン酸としては、例えば、2−スルホテレフタル酸ナトリウム塩、5−スルホイソフタル酸ナトリウム塩、スルホコハク酸ナトリウム塩等が挙げられるが、これらに限定されない。また、これらの低級アルキルエステル、酸無水物等も挙げられる。これらの中でも、コストの点で、5−スルホイソフタル酸ナトリウム塩等が好ましい。
【0073】
スルホン酸基を持つジカルボン酸由来成分の全酸由来構成成分における含有量としては、0.1〜6.0構成モル%が好ましく、0.5〜5.0構成モル%がより好ましい。
この含有量が6.0構成モル%を超えると、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融点が降下して、画像の保存性が悪くなったり、トナーの機械的強度が低下したりしてしまう。また樹脂抵抗が著しく低下し、かつ水分が吸着しやすくなるため、帯電量、特に高湿下での帯電量が低下してしまう。0.1構成モル%より下回ると特にエステル濃度が低い場合に溶剤や水への溶解性が悪くなることがある。
【0074】
なお、「構成モル%」とは、ポリエステル樹脂における酸由来構成成分全体中の当該酸由来構成成分、又は、アルコール由来構成成分全体中の当該アルコール構成成分を、各1単位(モル)としたときの百分率を指す。
【0075】
−アルコール由来構成成分−
アルコール構成成分である脂肪族ジオールとしては、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、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、1,9―ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ドデカンジオール、1,12−ウンデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,20−エイコサンジオール、などが挙げられるが、この限りではない。これらの中では、入手容易性やコストを考慮すると1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオールが好ましい。
【0076】
結晶性ポリエステル樹脂の製造方法としては、特に制限はなく、酸成分とアルコール成分とを反応させる一般的なポリエステル重合法で製造することができ、例えば、直接重縮合、エステル交換法等を、モノマーの種類によって使い分けて製造する。前記酸成分とアルコール成分とを反応させる際のモル比(酸成分/アルコール成分)としては、反応条件等によっても異なるため、一概には言えないが、高分子量化するためには通常1/1程度が好ましい。
【0077】
結晶性ポリエステル樹脂の製造は、重合温度180〜230℃の間で行うことができ、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合時に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる。
【0078】
モノマーが、反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。重縮合反応においては、溶解補助溶剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪いモノマーが存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪いモノマーとそのモノマーと重縮合予定の酸又はアルコールとを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させるとよい。
【0079】
ポリエステル樹脂の製造時に使用可能な触媒としては、ナトリウム、リチウム等のアルカリ金属化合物;マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属化合物;亜鉛、マンガン、アンチモン、チタン、スズ、ジルコニウム、ゲルマニウム等の金属化合物;亜リン酸化合物;リン酸化合物;及びアミン化合物等が挙げられる。
【0080】
具体的には、酢酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、酢酸リチウム、炭酸リチウム、酢酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、酢酸マグネシウム、酢酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、ナフテン酸亜鉛、塩化亜鉛、酢酸マンガン、ナフテン酸マンガン、チタンテトラエトキシド、チタンテトラプロポキシド、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラブトキシド、三酸化アンチモン、トリフェニルアンチモン、トリブチルアンチモン、ギ酸スズ、シュウ酸スズ、テトラフェニルスズ、ジブチルスズジクロライド、ジブチルスズオキシド、ジフェニルスズオキシド、ジルコニウムテトラブトキシド、ナフテン酸ジルコニウム、炭酸ジルコニール、酢酸ジルコニール、ステアリン酸ジルコニール、オクチル酸ジルコニール、酸化ゲルマニウム、トリフェニルホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、トリエチルアミン、トリフェニルアミン等の化合物が挙げられる。
【0081】
結晶性ポリエステル樹脂は、三官能以上のカルボン酸成分を含有し、前記結着樹脂のTHF不溶分が0.5質量%以下である。なお、三官能以上のカルボン酸成分を「含有し」をしたのは、脂肪族結晶性ポリエステル樹脂の主鎖に三官能以上のカルボン酸成分を有する場合を除外するためである。
【0082】
ここで用いる三官能以上のカルボン酸成分としては、トリメリット酸、無水トリメリット酸、トリメシン酸、トリカルバリル酸、クエン酸、ピロメリット酸等が挙げられ、この内 トリメリット酸、無水トリメリット酸が好ましい。また、三官能以上のカルボン酸成分は、樹脂の分子量にもよるが、脂肪族結晶性ポリエステル樹脂中に、0.1〜5.0質量%含有することが好ましく、特に0.2〜3.0質量%含有することが好ましい。
【0083】
また、結着樹脂のTHF不溶分が0.5質量%以下ということは、樹脂中のゲル分が0.5質量%未満いうことである。つまり結晶性ポリエステル樹脂に含有される三官能以上のカルボン酸成分のほとんどは樹脂の末端に結合していることを示している。樹脂中にゲル分を含有した場合、トナーの粘弾性が著しく高くなり、定着画像の画像光沢が低下するため、特にフルカラー画像に必要な高光沢画像を得る事ができない。
【0084】
また樹脂作製時に架橋を施し、ゲル分を含有する場合は、乳化性が低下してしまう。またトナー作製時に架橋を施し、ゲル分を含有させる場合には、安定した架橋成分導入が困難であり、トナー品質にバラツキが生じ易くなる。
【0085】
結晶性ポリエステル樹脂の分子量(質量平均分子量Mw)は、定着時の耐オフセット性やトナーの機械的強度、及び得られた定着画像の画像強度の観点から、15000〜35000が好ましく、20000〜35000がさらに好ましい。15000より小さい場合は定着時の耐オフセット性や得られた定着画像の画像強度が十分でなく、35000を越える場合は安定した樹脂製造が困難となる。
【0086】
樹脂の分子量は、THF可溶物を、東ソー製GPC・HLC−8120、東ソー製カラム・TSKgel SuperHMーM(15cm)を使用し、THF溶媒で測定し、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ものである。
【0087】
一方、通常の結晶性ポリエステル樹脂の酸価(樹脂1gを中和するに必要なKOHのmg数)は、樹脂分子量の増加に伴い減少してしまう。そこで樹脂の末端に三官能以上のカルボン酸成分を結合することで樹脂の酸価を増加ことができる。そのため通常分子量の増加に伴い必然的に減少してしまう酸価を後述する適性な範囲に調節することができる。
【0088】
結晶性ポリエステル樹脂の酸価は10〜30mgKOH/gの範囲が必要で、12〜25mgKOH/gの範囲がより好ましい。脂肪族結晶性ポリエステル樹脂は芳香族結晶性樹脂に比べ親水性に乏しく、後述する乳化工程における水系媒体への微分散が難しい。さらに樹脂抵抗を満たすために樹脂のエステル濃度を上記範囲に設定することでさらに乳化が困難となる。そのため酸価が10mgKOH/gよりも低いと後述する乳化工程における樹脂乳化粒子の粒径が大きくなり、粒度分布も悪化する。分子量が増加して樹脂粘度が増加した場合はこの傾向がより顕著となる。さらに凝集工程における樹脂微粒子としての安定性に乏しくなるため、結果として小粒径のトナーを作製するのが困難となり、またトナーの粒度分布が悪化する。さらに顔料の分散が悪化するため、発色性や透明性が悪化する。さらに帯電性が低下し十分な帯電量が得られなくなる。30mgKOH/gを超えるとトナーの吸湿性が増してしまい、トナーとしての環境影響を受けやすくなり好ましくない。
【0089】
(無定形高分子)
本発明のトナーは、その表面が無定形高分子を含む表面層(以下、「表面層」と略す場合がある)で被覆されたものでもよい。表面層で被覆することで、帯電性を向上させることができる。また離型剤のトナー表面への露出を抑制することができるため、流動性や保存性も向上する。この場合、この表面層の平均厚みは、0.01μm以上0.5μm以下であることが好ましく、0.04μm以上0.3μm以下であることがより好ましい。
【0090】
上記表面層の平均厚みは、TEM写真を画像解析装置LUZEX FT(ニレコ株式会社製)で二値化し、トナー外周及び結晶性樹脂層の外周から其々の円相当径を算出し、その半径の差分を、トナーにおける表面層の平均厚みとした。
【0091】
表面層の平均厚みが0.5μmを超える場合には、定着時にトナーが加熱された際に、表面層の内側に多く存在する結晶性樹脂がトナーの表面に染み出しにくくなるために、結晶性樹脂に起因するシャープメルト性が発揮できず低温定着できなくなる。また、このようなトナーを用いて形成された画像ではドキュメントオフセット性が悪化する場合がある。
【0092】
低温定着の観点から、表面層の平均厚みは薄ければ薄い方が好ましいが、0.01μm以下の場合には、均一に被覆することが難しくなり、またトナー製造に際して、トナーの内部から最表面へ結晶性樹脂の染み出しが容易に起こりやすくなるなど、帯電性向上の寄与が小さい場合がある。従って、表面層の平均厚みは0.04μm以上であることが好ましく、0.08μm以上であることがより好ましい。
【0093】
本発明のトナーの表面層に使用される無定形高分子樹脂としては、例えば、従来公知の熱可塑性結着樹脂などが挙げられ、具体的には、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類の単独重合体又は共重合体(スチレン系樹脂);アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等のビニル基を有するエステル類の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン等のオレフィン類の単独重合体又は共重合体(オレフィン系樹脂);エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂等の非ビニル縮合系樹脂、及びこれらの非ビニル縮合系樹脂とビニル系モノマーとのグラフト重合体などが挙げられる。これらの樹脂は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの樹脂の中でもビニル系樹脂やポリエステル樹脂が特に好ましい。
【0094】
ビニル系樹脂の場合、イオン性界面活性剤などを用いて乳化重合やシード重合により樹脂粒子分散液を容易に調製することができる点で有利である。前記ビニル系モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、ケイ皮酸、フマル酸、ビニルスルフォン酸、エチレンイミン、ビニルピリジン、ビニルアミンなどのビニル系高分子酸やビニル系高分子塩基の原料となるモノマー挙げられる。
【0095】
本発明においては、前記樹脂粒子が、前記ビニル系モノマーをモノマー成分として含有していることが好ましい。本発明においては、これらのビニル系モノマーの中でも、ビニル系樹脂の形成反応の容易性等の点でビニル系高分子酸がより好ましく、具体的にはアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、ケイ皮酸、フマル酸などのカルボキシル基を解離基として有する解離性ビニル系モノマーが、重合度やガラス転移点の制御の点で特に好ましい。
【0096】
なお、前記解離性ビニル系モノマーにおける解離基の濃度は、例えば、高分子ラテックスの化学(高分子刊行会)に記載されているような、トナー粒子等の粒子を表面から溶解して定量する方法などにより決定することができる。なお、前記方法等により、粒子の表面から内部にかけての樹脂の分子量やガラス転移点を決定することもできる。
【0097】
一方、無定形高分子としてポリエステル樹脂を用いる場合には、前記結晶性ポリエステル樹脂と同様に乳化分散することにより、樹脂粒子分散液を調製することができる。乳化分散に用いる無定形のポリエステル樹脂は多価カルボン酸と多価アルコールとを脱水縮合して合成される。
【0098】
多価カルボン酸の例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレンジカルボン酸、などの芳香族カルボン酸類、無水マレイン酸、フマール酸、コハク酸、アルケニル無水コハク酸、アジピン酸などの脂肪族カルボン酸類、シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式カルボン酸類が挙げられる。これらの多価カルボン酸を1種又は2種以上用いることができる。これら多価カルボン酸の中、芳香族カルボン酸を使用することが好ましく、また良好なる定着性を確保するために架橋構造あるいは分岐構造をとるためにジカルボン酸とともに3価以上のカルボン酸(トリメリット酸やその酸無水物等)を併用することが好ましい。
【0099】
多価アルコールの例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、などの脂肪族ジオール類、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールAなどの脂環式ジオール類、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物などの芳香族ジオール類が挙げられる。これら多価アルコールの1種又は2種以上用いることができる。これら多価アルコールの中、芳香族ジオール類、脂環式ジオール類が好ましく、このうち芳香族ジオールがより好ましい。また良好なる定着性を確保するため、架橋構造あるいは分岐構造をとるためにジオールとともに3価以上の多価アルコール(グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール)を併用してもよい。
【0100】
なお、多価カルボン酸と多価アルコールとの重縮合によって得られたポリエステル樹脂に、さらにモノカルボン酸、及び/又はモノアルコールを加えて、重合末端のヒドロキシル基、及び/又はカルボキシル基をエステル化し、ポリエステル樹脂の酸価を調整しても良い。モノカルボン酸としては酢酸、無水酢酸、安息香酸、トリクロル酢酸、トリフルオロ酢酸、無水プロピオン酸等を挙げることができ、モノアルコールとしてはメタノール、エタノール、プロパノール、オクタノール、2−エチルヘキサノール、トリフルオロエタノール、トリクロロエタノール、ヘキサフルオロイソプロパノール、フェノールなどを挙げることができる。
【0101】
ポリエステル樹脂は上記多価アルコールと多価カルボン酸を常法に従って縮合反応させることによって製造することができる。例えば、上記多価アルコールと多価カルボン酸、必要に応じて触媒を入れ、温度計、撹拌器、流下式コンデンサを備えた反応容器に配合し、不活性ガス(窒素ガス等)の存在下、150〜250℃で加熱し、副生する低分子化合物を連続的に反応系外に除去し、所定の酸価に達した時点で反応を停止させ、冷却し、目的とする反応物を取得することによって製造することができる。
【0102】
このポリエステル樹脂の合成に使用する触媒としては、例えば、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫オキサイド等の有機金属やテトラブチルチタネート等の金属アルコキシドなどのエステル化触媒が挙げられる。このような触媒の添加量は、原材料の総量に対して0.01〜1質量%とすることが好ましい。
【0103】
本発明のトナーに使用される無定形高分子は、テトラヒドロフラン(THF)可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフイー(GPC)法による分子量測定で、質量平均分子量(Mw)が5000〜1000000であることが好ましく、更に好ましくは7000〜500000であり、数平均分子量(Mn)は2000〜100000であることが好ましく、分子量分布Mw/Mnが1.5〜100であることが好ましく、更に好ましくは2〜60である。
【0104】
質量平均分子量及び数平均分子量が上記範囲より小さい場合には、低温定着性には効果的ではある一方で、耐ホットオフセット性が著しく悪くなるばかりでなく、トナーのガラス転移点を低下させる為、トナーのブロッキング等保存性にも悪影響を及ぼす。一方、上記範囲より分子量が大きい場合には、耐ホットオフセット性は充分付与できるものの、低温定着性は低下する他、トナー中に存在する結晶性ポリエステル相の染み出しを阻害する為、ドキュメント保存性に悪影響を及ぼす可能性がある。したがって、上述の条件を満たすことによって低温定着性と耐ホットオフセット性、ドキュメント保存性を両立し得ることが容易となる。
【0105】
本発明に使用される無定形高分子のガラス転移温度は、45〜100℃であることが好ましく、貯蔵安定性とトナーの定着性のバランスの点から、50〜80℃であることがより好ましい。ガラス転移温度が45℃未満であると、トナーが貯蔵中又は現像機中でブロッキング(トナーの粒子が凝集して塊になる現象)を起こしやすい傾向にある。一方、ガラス転移温度が100℃を超えると、トナーの定着温度が高くなってしまい好ましくない。
【0106】
(着色剤)
本発明のトナーに用いられる着色剤としては、染料であっても顔料であってもかまわないが、耐光性や耐水性の観点から顔料が好ましい。
好ましい着色剤としては、カーボンブラック、アニリンブラック、アニリンブルー、カルコイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロライド、フタロシアンブルー、マラカイトグリーンオキサート、ランプブラック、ローズベンガル、キナクリドン、ベンジシンイエロー、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド185、C.I.ピグメント・レッド238、C.I.ピグメント・イエロー12、C.I.ピグメント・イエロー17、C.I.ピグメント・イエロー180、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー74、C.I.ピグメント・ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3等の公知の顔料が使用できる。
【0107】
本発明のトナーにおける、前記着色剤の含有量としては、結着樹脂100質量部に対して、1〜30質量部が好ましいが、また、必要に応じて表面処理された着色剤を使用したり、顔料分散剤を使用することも有効である。前記着色剤の種類を適宜選択することにより、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナー等を得ることができる。
【0108】
本発明のトナーは、必要に応じて、離型剤等の他の成分を含んでいてもよい。また、本発明トナーの製造方法は特に限定されるものではないが湿式法を用いることが好ましい。
【0109】
(離型剤)
離型剤の具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等の低分子量ポリオレフィン類;加熱により軟化点を有するシリコーン類;オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド類;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、木ロウ、ホホバ油等の植物系ワックス;ミツロウ等の動物系ワックス;モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス等の鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル、カルボン酸エステル、ペンタエリスリトール、高級アルコールエステル等のエステル系ワックス;などが挙げられる。
【0110】
離型剤の融点としては、少なくとも1つの離型剤の融点と結晶性ポリエステル樹脂の融点との差が10℃以下であることが好ましい。融点の差が10℃より大きい場合は十分な離型効果が発現する温度領域が小さくなる場合がある。
離型剤の種類としてはパラフィンワックス等の鉱物・石油系ワックスやペンタエリスリトールワックス、ポリオレフィンワックスが結晶性樹脂と相溶しにくいため、ワックスの定着画像表面への染み出しが十分にしやすく、また融点的にも好ましい。また2種以上の離型剤を併用してもよい。
【0111】
離型剤の融点は、保存性の観点から、50℃以上であることが好ましく、55℃以上であることがより好ましい。また、耐オフセット性の観点から、110℃以下であることが好ましく、100℃以下であることがより好ましい。
【0112】
離型剤の総含有量としては、トナー原料100質量部に対し4〜25質量部の範囲が好ましく、6〜20質量部の範囲がより好ましい。4質量部未満であると、離型剤添加の効果がない場合がある。25質量部以上であると、帯電性への悪影響が現れやすくなり、また現像器内部においてトナーが破壊されやすくなるため離型剤やトナー樹脂のキャリアへのスペント化が生じ、帯電が低下しやすくなる等の影響が現れるばかりでなく、著しく造粒制御性が悪化し所望の粒度/分布のトナーを作製することが困難となってしまう。
【0113】
(その他の添加剤)
本発明のトナーには、上記したような成分以外にも、更に必要に応じて内添剤、帯電制御剤、無機粉体(無機微粒子)、有機微粒子等の種々の成分を添加することができる。
【0114】
内添剤としては、例えば、フェライト、マグネタイト、還元鉄、コバルト、ニッケル、マンガン等の金属、合金、又はこれら金属を含む化合物などの磁性体等が挙げられる。
【0115】
帯電制御剤としては、例えば4級アンモニウム塩化合物、ニグロシン系化合物、アルミ、鉄、クロムなどの錯体からなる染料、トリフェニルメタン系顔料などが挙げられる。
【0116】
無機微粒子としては、種々の目的のために添加されるが、トナーにおける粘弾性調整のために添加されてもよい。この粘弾性調整により、画像光沢度や紙への染み込みを調整することができる。無機微粒子としては、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子、アルミナ微粒子、酸化セリウム微粒子、あるいはこれらの表面を疎水化処理した物等、公知の無機微粒子を単独又は2種以上を組み合わせて使用することができるが、発色性やOHP透過性等透明性を損なわないという観点から、屈折率が結着樹脂よりも小さいシリカ微粒子が好ましく用いられる。また、シリカ微粒子は種々の表面処理を施されてもよく、例えばシラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、シリコーンオイル等で表面処理したものが好ましく用いられる。
【0117】
(トナーの製造方法)
本発明の静電荷像現像用トナーの製造方法は特に限定されるものではないが、結着樹脂の主成分が結晶性樹脂であるため粉砕法によるトナー作製は困難であり、湿式造粒法により作製されることが好ましい。湿式造粒法としては、公知の溶融懸濁法、乳化凝集法、溶解懸濁法等の方法が挙げられるが、本発明のトナーにおいては、これらの中でも乳化凝集法が粒度分布やトナー形状制御、さらには環境の観点から好適に用いられる。
【0118】
乳化凝集法
乳化凝集法を用いる場合、本発明のトナーの製造方法は、少なくとも結晶性ポリエステルを水系媒体中に分散して結晶性ポリエステル粒子を得る乳化工程と、結晶性ポリエステル粒子や着色剤粒子等を含む原料分散液中で、前記結晶性ポリエステルを含む凝集粒子を形成する凝集工程と、凝集粒子を加熱することにより融合させる融合工程を、少なくとも含むことがより好ましい。さらに無定形高分子で被覆する場合、前記凝集工程の後に無定形高分子粒子を付着させる付着工程を設けても良く、また前記融合工程の後に無定形高分子微粒子を付着させる付着工程と被覆させる被覆工程を設けても良い。以下、各工程について詳細に説明する。
【0119】
−乳化工程−
前記乳化粒子は塩基性物質が存在する水系媒体中で結晶性ポリエステルを乳化する乳化工程により得られる。乳化工程において結晶性ポリエステル樹脂の乳化粒子は、水系媒体と、結晶性ポリエステル樹脂を含む液(ポリマー液)とを混合した溶液に、剪断力を与えることにより形成される。また、水系媒体中に塩基性物質が存在せしめる事でpHが上昇し、樹脂末端のカルボキシル基が解離することで、水への分散性が格段に向上し、かつ安定した水分散体を形成することができる。また樹脂にスルホン酸成分を共重合した場合も同様に自己水分散性の官能基として効果があるが、樹脂の抵抗低下や帯電の環境依存性悪化のためにできる限り共重合量は少ない事が好ましい。そこで樹脂酸価を調節することで乳化性を向上させ、結果としてスルホン酸成分量を減少することができ、抵抗低下等を抑制することができる。
本発明の乳化液の調製する際のpHは、4.5〜10.5が好ましく、5〜9.5がより好ましいが、結晶性ポリエステルの加水分解が発生しない範囲が好ましい。
【0120】
ここで、塩基性物質としては、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等の無機塩基類、ジエチルアミン、トリエチルアミン等の有機塩基類が挙げられ、この中でも無機塩基類が好ましく、特にアンモニアが加水分解抑制という観点からも好ましい。その際、樹脂融点以上の温度に加熱するか、或いは、有機溶剤にポリエステル樹脂を溶解させることにより、ポリマー液の粘性を下げて乳化粒子を形成することができるが、有機溶剤は環境汚染の観点から有機溶剤を用いないで乳化粒子を形成することが好ましい。また、乳化粒子の安定化や水系媒体の増粘のため、分散剤を使用することもできる。
【0121】
前記樹脂粒子の体積平均粒径としては、0.01μm〜1μmの範囲にあることが好ましく、0.02〜0.8μmの範囲がより好ましい。体積平均粒径が1μmを越えると、最終的に得られる静電荷像現像用トナーの粒径分布が広くなったり、小粒径トナーの作製が困難であり、また遊離粒子の発生が生じ、性能や信頼性の低下を招き易い。一方、体積平均粒径が前記範囲内にあると前記欠点がない上、トナー間の偏在が減少し、トナー中の分散が良好となり、性能や信頼性のバラツキが小さくなる点で有利である。なお、体積平均粒径は、例えばマイクロトラックなどのレーザー回折式粒度測定機を用いて測定することができる。
【0122】
水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類などが挙げられるが環境への観点から蒸留水、イオン交換水等の水のみであることが好ましい。
また、水系媒体に界面活性剤を添加混合しておいてもよい。界面活性剤としては特に限定されるものでは無いが、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン系界面活性剤などが挙げられる。これらの中でもアニオン界面活性剤が好ましい。非イオン系界面活性剤は、アニオン界面活性剤と併用されるのが好ましい。界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。界面活性剤の水性媒体中における濃度は、0.5〜5質量%程度になるようにするのが好ましい。
【0123】
なお、アニオン界面活性剤の具体例としては、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、アルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウムなどが挙げられる。
【0124】
無定形高分子でトナーを被覆する場合、被覆する樹脂がビニル基を有するエステル類、前記ビニルニトリル類、前記ビニルエーテル類、前記ビニルケトン類等のビニル系単量体の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂)である場合には、ビニル系単量体をイオン性界面活性剤中で乳化重合やシード重合等することにより、ビニル系単量体の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂)製の樹脂粒子をイオン性界面活性剤に分散させてなる分散液が調製することができる。
【0125】
被覆する樹脂がポリエステル樹脂である場合には、前記脂肪族結晶性ポリエステル樹脂と同様に、塩基性物質の存在下で乳化して、分散液を調整することができる。
【0126】
前記樹脂粒子が、上記以外の樹脂である場合、その樹脂が、水への溶解度が比較的低い油性溶剤に溶解するのであれば、その樹脂を油性溶剤に溶解させ、この溶液を、ホモジナイザー等の分散機を用いてイオン性界面活性剤や高分子電解質と共に水中に微粒子分散し、その後、加熱又は減圧して油性溶剤を蒸散させることにより、樹脂粒子をイオン性界面活性剤に分散させてなる分散液を調製することができる。
【0127】
前記乳化工程で、樹脂分散液と混合される着色剤としては、既述した着色剤を用いることができる。着色剤の分散方法としては、任意の方法、例えば回転せん断型ホモジナイザや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミルなどの一般的な分散方法を使用することができ、なんら制限されるものではない。必要に応じて、界面活性剤を使用してこれら着色剤の水分散液を調製したり、分散剤を使用してこれら着色剤の有機溶剤分散液を調製したりすることもできる。以下、かかる着色剤の分散液のことを、「着色粒子分散液」という場合がある。分散に用いる界面活性剤や分散剤としては、前記結着樹脂を分散させる際に用い得る分散剤と同様のものを用いることができる。
【0128】
着色剤の添加量としては、ポリマーの総量に対して1〜30質量%の範囲とすることが好ましく、1〜20質量%の範囲とすることがより好ましく、2〜1.0質量%の範囲とすることがさらに好ましく、2〜10質量%の範囲とすることが特に好ましく、定着後における画像表面の平滑性を損なわない範囲でできるだけ多い方が好ましい。着色剤の含有量を多くすると、同じ濃度の画像を得る際、画像の厚みを薄くすることができ、オフセットの防止の点で有利である。
【0129】
また、これらの着色剤は、その他の微粒子成分と共に混合溶媒中に一度に添加してもよいし、分割して多段回で添加してもよい。
【0130】
前記乳化工程で、樹脂分散液と混合される離型剤としては、既述した離型剤を用いることができる。離型剤は、水中にイオン性界面活性剤等と共に分散し、融点以上に加熱し、強い剪断力を印加可能なホモジナイザや圧力吐出型分散機を用いて、1μm以下の分散微粒子径に調整される。離型剤分散液における分散媒としては、結着樹脂の分散媒と同様のものを用いることができる。
【0131】
本発明のトナーにおいて、前記結着樹脂や離型剤を水性媒体と混合して、乳化分散させる装置としては、例えばホモミキサ(特殊機化工業株式会社)、あるいはスラッシャ(三井鉱山株式会社)、キャビトロン(株式会社ユーロテック)、マイクロフルイダイザ(みずほ工業株式会社)、マントン・ゴーリンホミジナイザ(ゴーリン社)、ナノマイザ(ナノマイザー株式会社)、スタティックミキサ(ノリタケカンパニー)などの連続式乳化分散機等が挙げられる。
【0132】
前記乳化工程における結着樹脂分散液に含まれる樹脂粒子の含有量及び、着色剤及び離型剤の分散液における、着色剤、離型剤それぞれの含有量は通常、5〜50質量%の範囲であり、好ましくは8〜40質量%の範囲である。前記含有量が前記範囲外にあると、5質量%より少ないと粒度分布が広がり、特性が悪化場合がある。また50質量%を超えると均一な撹拌が困難となり、均一な粒度分布、及び均一なトナー特性を得る事が困難となる。
【0133】
なお、本発明のトナーにおいて、目的に応じて、前記結着樹脂分散液に、既述したような内添剤、帯電制御剤、無機粉体等のその他の成分が分散させておいても良い。
【0134】
なお、本発明のトナーにおいて、帯電制御剤としては、凝集工程や融合工程の安定性に影響するイオン強度の制御と廃水汚染減少の点で、水に溶解しにくい素材のものが好ましい。
【0135】
上記その他の成分の体積平均粒径としては、通常1μm以下であり、0.01μm〜1μmの範囲にあることが好ましく、0.02μm〜0.8μmの範囲がより好ましい。体積平均粒径が1μmを超えると、最終的に得られる静電荷像現像用トナーの粒径分布が広くなったり、遊離粒子の発生が生じ、性能や信頼性の低下を招きやすい。一方、前記体積平均粒径が前記範囲内にあると前記欠点がない上、トナー間の偏在が減少し、トナー中の分散が良好となり性能や信頼性のばらつきが小さくなる点で有利である。
【0136】
−凝集工程−
凝集工程においては、乳化工程で得られた樹脂粒子、及び着色剤、離型剤の分散液を混合し(以下この混合液を「原料分散液」という)、前記結着樹脂の融点付近の温度で、かつ融点以下の温度にて加熱してそれぞれの分散粒子を凝集させた凝集粒子を形成する。
【0137】
凝集粒子の形成は、回転せん断型ホモジナイザで攪拌下、室温で凝集剤を添加し、原料分散液のpHを酸性にすることによってなされる。当該pHとしては凝集剤の種類にもよるが、2〜6の範囲にあることが好ましく、3〜5の範囲にあることがより好ましく、3.5〜5の範囲が加水分解の影響を受けにくい為もっとも好ましい。
【0138】
前記凝集工程に用いる凝集剤は、2価以上の価数を取りうる金属塩である。本発明における2価以上の価数を取りうる金属塩としては、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硫酸マンガン、塩化亜鉛、硫酸銅、塩化鉄等の2価の金属塩、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩化鉄、等の3価の金属塩、塩化スズ、等の4価の金属塩等の金属塩;及び、ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体などが挙げられ、これらのうち2種以上を併用してもよい。
【0139】
前記凝集剤のうち、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、が凝集性や安全性、コストの観点から好ましい。さらに、加水分解の影響を受けにくい上記pH範囲での凝集安定性を考慮した場合、塩化カルシウム、塩化マグネシウムがもっとも好ましい。
【0140】
凝集力をもたらす2価以上の価数を取りうる金属塩においては、金属塩の価数にもよるが、用いる量が0.02質量%未満では凝集粒子が成長しない場合があり、1.2質量%を超えると凝集粒子が著しく不安定化してしまいトナーとして不適な粒径となる急凝集を起こしやすくなる場合がある。
【0141】
また、凝集工程においては、加熱による急凝集を抑える為に、室温で攪拌混合している段階でpH調整を行い、必要に応じて分散安定剤を添加しても良い。(以下、この段階を「プレ凝集工程」という)。分散安定剤はプレ凝集工程と加熱凝集工程との両方に分けて添加しても効果的である。
【0142】
−付着工程−
無定形高分子で表面を被覆する場合は以下の付着工程を経る事で被覆することができる。付着工程では、上記した凝集工程を経て形成された結晶性ポリエステルを含む凝集粒子(以下、「コア凝集粒子」と略す)の表面に無定形高分子粒子を付着させることにより被覆層を形成する(以下、コア凝集粒子表面に被覆層を設けたものを「付着凝集粒子」と略す)。なお、この被覆層は、後述する融合工程を経て形成される本発明のトナーの表面層に相当するものである。
【0143】
被覆層の形成は、凝集工程においてコア凝集粒子を形成した分散液中に、無定形高分子粒子を含む分散液を追添加することにより行うことができ、必要に応じて凝集剤等他の成分も同時に追添加してもよい。付着工程においても、用いる無定形高分子に応じて凝集工程と同様にpH等を選択し、凝集粒子中に含まれる、最も融点の低い結着樹脂の融点以下の温度にて加熱し付着凝集粒子を得ることができる。また、この付着工程は、プレ凝集の段階で凝集粒子に取り込まれなかった原料微粒子を凝集に導くことにおいても有効である。
なお付着工程は下記融合工程の後の設けてもよい。つまりコア粒子が融合した後、コアの表面に無定型高分子粒子を付着させ、再度加熱することで被覆層を形成してもよい。
【0144】
−融合工程−
融合工程においては、凝集工程と同様の攪拌下で、凝集粒子の懸濁液のpHを6.0〜10.0の範囲に、好ましくは6.5〜9.5の範囲にすることにより、凝集の進行を止めた後、結着樹脂の融点以上の温度で加熱を行うことにより凝集粒子、及び付着凝集粒子を融合させる。なお、凝集粒子を含む分散液の液性にもよるが、凝集を停止するpHが適性なpHでないと、融合させる為の昇温過程で、凝集粒子や付着凝集粒子が分解してしまったり、急凝集したりして収率が悪くなる。同様に樹脂の酸価が十分でない場合も粒子の安定性が低下するため急凝集しやすくなり、収率が悪化する。
【0145】
融合時の加熱の温度としては、凝集粒子中に含まれる結着樹脂の融点以上であれば問題無い。トナーの形状は樹脂酸価と活性剤と融合時のpHと温度により制御することができる。樹脂酸価が前記範囲内にあれば粒子表面の水中での安定性が向上するため、形状の変化速度が緩和されるため形状の制御性が向上し、また形状の分布も良化する。前記加熱の時間としては、融合が十分に為される程度行えばよく、目標の形状によって0.5〜6.5時間程度行えばよい。それ以上時間を掛けるとコア凝集粒子に含まれる結晶性樹脂がトナー表面ヘ露出し易くなってしまう。したがって、定着性、ドキュメント保存性には効果的であるが、帯電性に悪影響を及ぼすため、長時間加熱するのは好ましくない。
【0146】
融合時に金属塩中の金属元素が樹脂末端のカルボン酸成分とイオン架橋を形成し、適性な粘弾性を得る事ができる。これにより、樹脂酸価と金属塩による凝集力のバランスから凝集・造粒安定性に優れ、また金属元素によるイオン架橋により所望のトナーの粘弾性調整を行うことが可能となり、溶融特性を生かした均一でムラのない高画質を提供することができる。
【0147】
融合して得た融合粒子は、ろ過などの固液分離工程や、必要に応じて洗浄工程、乾燥工程を経てトナーの粒子とすることができる。この場合、トナーとして十分な帯電特性、信頼性を確保するために、洗浄工程において、十分に洗浄することが好ましい。
【0148】
乾燥工程では、通常の振動型流動乾燥法、スプレードライ法、凍結乾燥法、フラッシュジェット法など、任意の方法を採用することができる。トナーの粒子は、乾燥後の含水分率を1.0%以下、好ましくは0.5%以下に調整することが望ましい。
【0149】
(外添剤)
本発明においては、トナー粒子表面に流動化剤や助剤等の外添剤を添加処理してもよい。外添剤としては、表面を疎水化処理したシリカ微粒子、酸化チタン微粒子、アルミナ微粒子、酸化セリウム微粒子、カーボンブラック等の無機微粒子やポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、シリコーン樹脂等のポリマー微粒子等、公知の微粒子が使用できるが、これらのうち少なくとも2種以上の外添剤を使用し、該外添剤の少なくとも1種は、30nm〜200nmの範囲、さらには30nm〜180nmの範囲の体積平均粒子径を有することが好ましい。
【0150】
トナーが小粒径化することによって、像担持体との非静電的付着力が増大するため、転写不良やホローキャラクターと呼ばれる画像抜けが引き起こされ、重ね合わせ画像等の転写ムラを生じさせる原因となるため、体積平均粒子径が30nm〜200nmの大径の外添剤を添加することにより、転写性を改善させることができる。
【0151】
体積平均粒子径が30nmより小さいと、初期的なトナーの流動性は良好であるが、トナーと像担持体との非静電的付着力を十分に低減できず、転写効率が低下し画像のぬけが発生したり、画像の均一性を悪化させてしまったりする。また、経時による現像機内でのストレスによって微粒子がトナー表面に埋め込まれ、帯電性が変化し、コピー濃度の低下や背景部へのカブリ等の問題を引き起こす。体積平均粒子径が200nmより大きいと、トナー表面から脱離しやすく、また流動性悪化の原因ともなり、本願発明の効果が得られない場合がある。
【0152】
(トナーの特性)
本発明のトナーの体積平均粒子径は、3.0〜9.0μmの範囲が好ましく、4.0〜8.0μmの範囲がより好ましい。体積平均粒子径が3.0μmより小さいと、流動性が低下し各粒子の帯電性が不十分になりやすく、また帯電分布が広がるため、背景へのかぶりや現像器からのトナーこぼれ等が生じやすくなる。体積平均粒子径が9.0μmより大きいと、解像度が低下するため、十分な画質が得られなくなる。
【0153】
前記体積平均粒子径の測定は、例えば、コールターカウンター[TA−II]型(ベックマン−コールター社製)を用いて、50μmのアパーチャー径で行うことができる。この時、測定はトナーを電解質水溶液(アイソトン水溶液)に分散させ、超音波により30秒以上分散させた後に行う。
【0154】
本発明のトナーで使用される結晶性樹脂の粘弾性特性は以下の条件を満たすことが好ましい。すなわち、角周波数1rad/sec、30℃における貯蔵弾性率GL(30)が1×106Pa以上であることが好ましく、1×107Pa以上がさらに好ましい。
【0155】
この貯蔵弾性率GL(30)が1×106Pa未満の場合には、例えば二成分現像方式を例に取れば、現像機内でキャリアと混合された時に、キャリアから受ける圧力や剪断力によりトナー粒子が変形し、安定な帯電現像特性を維持することができず、また、静電潜像担持体上のトナーがクリーニングされる際に、クリーニングブレードから受ける剪断力によって変形し、クリーニング不良が発生する。
【0156】
本発明のトナーは、貯蔵弾性率GL及び損失弾性率GNが、それぞれ10℃の温度範囲における変化量が2桁以上であることが好ましく、2.5桁以上の変化であることがより好ましい。この変化量が2桁未満であると、低温で定着できない場合がある。このような場合、エネルギー消費を低減効果が十分に得られなかったり、定着ラチチュードが十分に得られないことがある。
【0157】
トナーの溶融特性として、角周波数1rad/sec、100℃における動的複素粘度(η)が1.0×102〜4.0×104(Pa・s)であり、Tm+20℃における動的複素粘度をη1、Tm+50℃における動的複素粘度をη2としたときに、次式を満たすことが好ましい。
式:1.0<(η1/η2)<7.0
【0158】
本発明のトナーが、上記式を満たすことにより、オフセットの発生を防ぐことができ、粘弾性の温度依存がゆるやかであり、結晶の融解に伴い温度とともに低下する粘弾性が変極点を持ち、粘弾性の温度依存性がより低くなる。また、上記式の粘度を満たしつつ、貯蔵弾性率GLと損失弾性率GNの比である損失正接(tanδ=GN/GL)は融点Tm+20℃以上において、下記式を満たすことが好ましい。これにより、溶融ムラなどがなくなり均一で高品位な画像を得ることが可能である。
式:0.5<tanδ<3.5
【0159】
この融点Tm+20℃以上における損失正接tanδが、0.5を超え3.5未満の範囲内である場合には、紙などの記録媒体に対する過度の染み込みを防止することができ、また離型剤などを含有した際には離型剤の滲み出し及び離型効果を発揮させやすい。これにより定着ラチチュードが広く、安定した画像を得ることができる。
【0160】
本発明のトナーは2価以上の価数を取りうる金属元素を0.01〜1.0質量%の範囲で含有している事が必要であり、0.02〜0.8質量%がより好ましい。前述のように凝集工程で添加される金属塩の金属元素は融合時にイオン架橋を形成するためトナーの粘弾性を適正な範囲に調整することができる。凝集剤として1価の凝集剤(Na等)を用いた場合はイオン架橋が形成されず、直鎖の結晶性樹脂を用いた場合は著しく分子量を上げても適性な粘弾性にすることが難しい。また化学架橋を有する樹脂を用いた場合は前述したように精密な粘弾性の制御が困難となる。
【0161】
含有する2価以上の価数を取りうる金属元素が0.01質量%より少ない場合は、適正な粘弾性が得られず、また凝集工程において十分な凝集力が得られないため、粒度/分布を制御したトナーを作製することが困難になる。2価以上の価数を取りうる金属元素が1.0質量%より多い場合はトナー粘度が高すぎ、高画像光沢な画像を得る事が困難となる。また凝集工程において凝集力が過剰となり、粒度/分布を制御したトナーを作製することが困難になる。
【0162】
また、本発明のトナーの体積電気抵抗値としては、1.0×1011〜1.0×1016Ω・cmの範囲内であることが好ましく、1.0×1012〜1.0×1015Ω・cmの範囲であることがより好ましい。体積電気抵抗が1.0×1011Ω・cm未満の場合には、本発明のトナーとキャリアとが摩擦帯電した場合において、十分な帯電量を確保することが困難となる場合がある。前述したように、脂肪族結晶性ポリエステル樹脂を乳化する際、スルホン酸成分を共重合することで乳化性を向上させることができるが、樹脂抵抗が著しく低下してしまう。そこで樹脂末端に三官能以上のカルボン酸成分を結合することで樹脂抵抗を低下させることなく乳化性を向上させることができる。
【0163】
一方、体積電気抵抗が1.0×1016Ω・cmより大きい場合には、本発明のトナーをキャリアと混合させた時に、2成分現像剤としての抵抗が高くなりやすくなり、コピー画質の粒状性やハーフトーン階調性が制御しにくくなってしまう場合がある。そのため、十分な帯電性と良好なコピー画質とを永続的に確保する為には、本発明のトナーの体積電気抵抗を上述の範囲にすることが好ましい。
【0164】
(2成分現像剤)
本発明のトナーは、そのまま一成分2成分現像剤として、あるいは2成分現像剤として用いられる。2成分現像剤として用いる場合にはキャリアと混合して使用される。
【0165】
2成分現像剤に使用し得るキャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアを用いることができる。例えば酸化鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物や、これら芯材表面に樹脂被覆層を有する樹脂コートキャリア、磁性分散型キャリア等を挙げることができる。またマトリックス樹脂に導電材料などが分散された樹脂分散型キャリアであってもよい。
【0166】
キャリアに使用される被覆樹脂・マトリックス樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂又はその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
【0167】
導電材料としては、金、銀、銅といった金属やカーボンブラック、更に酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム、酸化スズ、カーボンブラック等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
【0168】
またキャリアの芯材としては、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物、ガラスビーズ等が挙げられるが、キャリアを磁気ブラシ法に用いるためには、磁性材料であることが好ましい。キャリアの芯材の体積平均粒径としては、一般的には10〜500μmの範囲にあり、好ましくは30〜100μmの範囲にある。
【0169】
またキャリアの芯材の表面に樹脂被覆するには、前記被覆樹脂、及び必要に応じて各種添加剤を適当な溶媒に溶解した被覆層形成用溶液により被覆する方法等が挙げられる。溶媒としては、特に限定されるものではなく、使用する被覆樹脂、塗布適性等を勘案して適宜選択すればよい。
【0170】
具体的な樹脂被覆方法としては、キャリアの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キャリアの芯材表面に噴霧するスプレー法、キャリアの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。
【0171】
2成分現像剤における本発明のトナートナーと上記キャリアとの混合比(質量比)としては、トナー:キャリア=1:100〜30:100程度の範囲であり、3:100〜20:100程度の範囲がより好ましい。
【0172】
次に、このような振動部材60が設けられた現像装置18の作用を説明する。
【0173】
画像形成装置10の図示を省略した電源スイッチがユーザによって操作されることによって、画像形成装置10の装置各部へ電力が供給されると、所定時間毎に図3に示す処理が実行されて、ステップ100へ進み、画像形成処理を開始するか否かを判別する。
なお、ステップ100の判断は、画像形成装置10が省電力モードから復帰した時に、更に実行されるようにしてもよい。
【0174】
ステップ100の判断は、図示を省略した外部装置から、外部装置との間でデータやコマンドを授受するための画像形成装置10に設けられた通信部(図示省略)を介して画像データが入力されたか否かを判別することによって判断することができる。なお、ステップ100の判断は、画像形成装置10に設けられた画像形成処理実行を指示するための実行ボタン(図示省略)がユーザによって操作されたか否かを判別することによって、判断するようにしてもよい。
【0175】
ステップ100で肯定され、画像形成処理の開始を判断した場合には、ステップ102へ進み、画像形成処理を実行した後に、本ルーチンを終了する。
【0176】
ステップ102の画像形成処理では、像担持体12の回転(図1矢印A方向)、現像装置18の第1オーガ28、第2オーガ30、及び現像剤担持体26の回転を開始するように制御すると共に、画像データに応じて変調した光ビームを像担持体12へ走査露光するように露光装置16を制御することによって、像担持体12上に画像データに応じた静電潜像を形成する。像担持体12上に形成された静電潜像は、現像装置18の現像剤担持体26によって現像され、トナー像が転写ロール22によって被転写体20に転写され、図示を省略した定着装置によって被転写体20上に定着される。
【0177】
一方、上記ステップ100で否定されると、ステップ104へ進み、現像装置18の第1オーガ28及び第2オーガ30のモータを駆動することによって、第1オーガ28及び第2オーガ30による、現像剤収容部材32内に収容されている2成分現像剤の撹拌搬送を開始する。
【0178】
次のステップ106では、空気ポンプ66から空気タンク64へ空気を供給すると共に、空気タンク64内の圧縮空気をノズル62から断続的に振動部材60へ噴出するように、電磁弁68を制御した後に、本ルーチンを終了する。
【0179】
上記ステップ106の電磁弁68の制御によって、断続的に圧縮空気がノズル62から振動部材60へ噴出されることにより、振動部材60が振動すると、振動部材60の振動によって、現像剤収容部材32内の2成分現像剤が振動する。
【0180】
ステップ106の処理によって、現像剤収容部材32内の2成分現像剤が振動すると、2成分現像剤の各粒子間に空気を含ませることができ、2成分現像剤の各粒子が凝集することを抑制することができる。このため、現像剤収容部材32内に収容されている2成分現像剤の流動性を向上させることができる。
【0181】
また、現像剤収容部材32内に収容されている2成分現像剤が振動することによって、現像剤収容部材32内の各部材、即ち第1オーガ28、第2オーガ30、及び現像剤収容部材32の内壁に2成分現像剤が付着することを抑制することができるので、第1オーガ28及び第2オーガ30による2成分現像剤の撹拌性能の低下を抑制することができる。
【0182】
なお、上記実施の形態では、圧縮空気を振動部材60へ噴出することによって振動部材60を振動させる場合を説明したが、振動部材60を振動する方法は、このような形態に限られるものではない。例えば、振動付与部材50を現像剤収容部材32の外周面に当接させ、振動部材60を振動させるための振動電界を振動部材へ印加する電気的な方法や、振動部材60に圧力を加えるような物理的な方法によって振動させるようにしてもよい。
【0183】
例えば、図4に示すように、振動付与部材50として振動付与部材51を備えた現像装置19としてもよい。なお、現像装置19は、現像装置18と略同一の構成であり、同一部分には同一番号を付与し、詳細な説明を省略する。
【0184】
振動付与部材51は、振動部材60を叩くためのゴム状弾性部材80が設けられた板バネ部材81とを備えるようにすればよい。振動付与部材51は、制御部26に信号授受可能に接続され、制御部26の制御によって駆動する偏芯カム駆動モータ84と、偏芯カム駆動モータ84に駆動軸85及びギア86を介して回転軸が接続されると共に、外周面の一部が板バネ部材81に接着された偏芯カム82を設けるようにすればよい。なお、偏芯カム82は、偏芯カム駆動モータ84の駆動によって、回転することにより板バネ部材81のゴム状弾性部材80が振動部材60を押圧する位置及び振動部材60から離間された位置の何れかに、ゴム状弾性部材80の位置を切り替え可能に設けるようにすればよい。
【0185】
図4に示すように構成された振動付与部材51は、振動付与部材50と同様に、制御部26の制御によって駆動されることにより、画像形成装置10における非画像形成時に、振動部材60を変位または振動させるするようにすればよい。
【0186】
上記実施形態に係る画像形成装置10を用い、以下の試験条件でプリントを行って評価した。なお、用いた2成分現像剤は以下の通りである。結果を表1に示す。
【0187】
−試験条件−
・像担持体ドラム帯電電位=−650V
・画像部電位=−200V
・AC(+DC)現像:DCバイアス成分=−500V、ACバイアスVpp=1.5kV、ACバイアス周波数=9kHz
・現像ロール;径=φ18mm、表面粗さRz=24μm
・像担持体/現像ロール間隙=0.4mm
・現像ロール/像担持体周速比:1.7(現像ロールと像担持体の回転方向は逆方向、即ち近接位置において同一方向に回転)
【0188】
―評価方法―
以下の現像装置各々を現像装置として搭載した画像形成装置を用いて評価を行った。具体的には、現像装置18(図2参照)を搭載した画像形成装置、及び現像装置18とは振動部材60の振動方法の異なる現像装置19(図4参照)を搭載した画像形成装置、各々について評価を行った。
また、比較のために、従来技術の画像形成装置として、現像装置18に、振動部材60及び振動付与部材50を備えない構成の、(すなわち、図2に示す現像装置18において、振動部材60、及び振動付与部材50が設けられず、且つ現像剤収容部材32の底部に孔部32Dが設けられていない構成の現像装置)現像装置を搭載した画像形成装置について評価を行った。
【0189】
上記画像形成装置について、28℃、85%の高温高湿環境下で、画像面積率5%の画像を50,000枚プリントした後に、以下の評価を行った。
画像面積率とは、記録対象となる記録用紙の全領域に対する画像領域の占める面積率を表している。例えば、A4サイズの記録用紙の全領域に、画像密度50%ハーフトーンをプリントする場合、画像面積率は50%となる。また、A4サイズの記録用紙中に、画像密度30%ハーフトーンの100mm×100mmサイズの画像をプリントした場合には、画像面積率は4.8%となる。
本評価に用いた上記画像面積率5%の画像とは、図5(B)に示すように、A4サイズの記録用紙90中に、画像密度100%で10mm×100mmサイズの一対の画像(画像92及び画像94)と、画像密度56%で10mm×200mmサイズの画像96と、を同一の記録用紙90にプリントすることにより得られる画像である。
【0190】
〔背景部かぶりの評価〕
温度28℃、相対湿度85%の環境下で、像担持体12を−650Vに帯電し、現像バイアスのDC成分を−500V、AC成分をVpp=1.5kV、周波数9.0kHz、デューティー比60%(矩形波)とし、現像剤のトナーとキャリアの混合比を6:100から15:100まで1重量部ずつ増加させながら画像密度0%でプリントをおこなった。ここで官能評価を行い、下に示す評価基準に合致するサンプルを選び、40×40mmのサイズに切り取って白紙に貼り付けたものを限度見本として予め作製し、この限度見本と、50,000枚プリント後、画像密度0%でプリントしたサンプルとを比較することによって、視覚的な官能評価を行った。
<背景部かぶりの評価基準>
・○:白紙と並べても背景部(白色領域)が着色されていると感じられない場合。
・△:サンプル単独では着色されているとは感じられないが、白紙と並べたときに白色領 域に若干色味を感じる場合。
・×:白色領域が明らかに着色されていると感じられる場合。
【0191】
〔トナー凝集体有無の評価〕
A3の記録用紙の全領域に画像面積率50%となるような画像を、A3記録用紙2枚プリントし、プリントされたA3記録用紙2枚上に存在するトナー凝集体の1枚あたりの平均数をカウントすることにより、トナー凝集体有無の評価を行った。ここで、凝集体は直径(長径)0.1〜0.5mm程度の色点として画像中に現れるもので、その周囲に白抜けを伴う場合があるものである。例えば、凝集体による色点が現れる場合には、図5(A)に示すように、記録用紙上に凝集体による色点98が現れ、この色点の個数をカウントするようにすればよい。
<トナー凝集体有無の評価基準>
・○:A3の記録媒体1枚あたり、0〜3個のトナー凝集体がある場合。
・△:A3の記録媒体1枚あたり、3〜10個のトナー凝集体がある場合。
・×:A3の記録媒体1枚あたり、11個以上のトナー凝集体がある場合。
【0192】
〔機内汚れの評価〕
現像装置内の上部内壁に付着したトナーを、スコッチ社製の粘着テープにより除去し、除去状態により、機内汚れの評価を行った。
<機内汚れの評価基準>
・○:現像装置内の上部内壁の同一領域について、除去動作1回で付着トナーを取りきれ る場合。
・△:現像装置内の上部内壁の同一領域について、除去動作2回で付着トナーを取りきれ る場合。
・×:現像装置内の上部内壁の同一領域について、除去動作2回で付着トナーを取りきれ ない場合。
【0193】
−2成分現像剤−
・結晶性ポリエステル樹脂の合成
加熱乾燥した5Lのフラスコに、セバシン酸1939g(9.6mol)、1,6−ヘキサンジオール1180g(10mol)、イソフタル酸ジメチル−5−スルホン酸ナトリウム118.4g(0.4mol)、及びジブチルスズオキシド0.7gを入れ、減圧操作により容器内の空気を減圧し、さらに窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、180℃で6時間還流を行った。続いて、減圧下220℃まで徐々に昇温を行い4時間攪拌し、粘稠な状態となったところでGPCにて分子量を確認し、質量平均分子量30000になったところで、減圧蒸留を停止し、空冷して樹脂を得た。得られた樹脂の酸価は7.8mgKOH/gであり、THF不溶分はなかった。また、得られた樹脂の融点(DSCのピークトップ)は70℃、NMRによるイソフタル酸ジメチル5−スルホン酸ナトリウムの含有量の測定結果は2モル%(対全構成モノマー)、エステル濃度は0.11であった。
【0194】
そして、得られた樹脂に1,2,4−トリメリット酸を50g添加し、減圧操作により容器内の空気を減圧し、さらに窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、200℃で2時間撹拌を行った。続いて減圧下220℃まで昇温を行い10分間攪拌して減圧蒸留を停止し、空冷して結晶性ポリエステル樹脂を得た。得られた樹脂の酸価は20.4mgKOH/gであり、質量平均分子量は28000であり、THF不溶分はなかった。また、得られた樹脂の融点(DSCのピークトップ)は69℃、NMRによるイソフタル酸ジメチル5−スルホン酸ナトリウムの含有量の測定結果は2モル%(対全構成モノマー)、エステル濃度は0.11であった。
【0195】
・結晶性ポリエステル樹脂分散液の調製
得られた結晶性ポリエステル樹脂を溶融状態のまま、キャビトロンCD1010(株式会社ユーロテック製)に毎分100gの速度で移送した。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5質量%濃度の希アンモニア水を入れ、pHを8.2に調節した後熱交換器で120℃に加熱しながら毎分0.1リットルの速度で、上記ポリエステル樹脂溶融体と同時に上記キャビトロンに移送した。この状態で、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、体積平均粒径が0.18μmの結晶性ポリエステル樹脂分散液(樹脂粒子濃度:20質量%)を得た。
【0196】
・離型剤分散液の調製
パラフィンワックス(日本精蝋(株)性:HNP9,融点77℃):50質量部
アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンRK):5質量部
イオン交換水:200質量部
【0197】
・着色剤分散液の調製
シアン顔料(大日精化(株)製、Pigment Blue 15:3(銅フタロシアニン)):1000質量部
アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンR):150質量部
イオン交換水:9000質量部
【0198】
以上を混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン製、HJP30006)を用いて約1時間分散して着色剤(シアン顔料)を分散させてなる着色剤分散液を調製した。着色剤分散液における着色剤(シアン顔料)の体積平均粒径は、0.15μm、着色剤粒子濃度は23質量%であった。
【0199】
・着色粒子の作製
結晶性ポリエステル樹脂分散液:500質量部
イオン交換水;333.3質量部
着色剤分散液:25.58質量部(着色剤;5%)
離型剤分散液:58.82質量部(離型剤;10%)
ノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897/S.C;70%):1.68質量部(活性剤;1%)
【0200】
上記原料を5Lの円筒ステンレス容器に入れ、Ultraturraxにより3500rpmで撹拌しながら、0.3Nの硝酸水溶液を滴下し、pHを4.0に調整した。ついで凝集剤として塩化カルシウム1.67質量部を徐々に滴下し、その後Ultraturraxにより6000rpmでせん断力を加えながら5分間分散混合した。原料混合液の粘度が均一になったところで、重合釜にセットした。
【0201】
マントルヒーターで30℃に昇温させ、攪拌速度を400rpmに調整して30分間撹拌した。次に+1℃/分の昇温速度で60℃まで昇温した。この際、昇温とともに攪拌速度を400rpmから250rpmまで調整した。この際コールターカウンター[TA−II]型(アパーチャー径:50μm;コールター社製)を用いて測定した凝集粒子の体積平均粒子径は約6.3μmであった。
【0202】
次いで、この凝集粒子を融合させるとともに、凝集粒子がばらけるのを防ぐ為に、1Nの水酸化ナトリウム水溶液を滴下し、pHを7.6とした。攪拌速度を250rpmから200rpmに落としてから、+1℃/分の昇温速度で80℃に昇温させた。顕微鏡で粒子の形状を確認しながら、80℃で60分間保持した後、−3℃/分の降温速度で20℃まで冷却した。
【0203】
その後20μmメッシュで篩分し、水洗を繰り返した後、真空乾燥機で乾燥した。以上のように造粒した着色粒子の体積平均粒子径は6.6μmであった。また粒度分布を表すGSDの値は体積分布GSD(以下GSD(v)と表す)が1.25、個数分布GSD(以下GSD(p)と表す)が1.26であった。
【0204】
・2成分現像剤の作製
得られた着色粒子に外添剤として、表面疎水化処理した、体積平均粒子径40nmのシリカ微粒子(日本アエロジル社製疎水性シリカ:RX50)1.0wt%と、メタチタン酸100質量部にイソブチルトリメトキシシラン40質量部、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン10質量部で処理した反応生成物である体積平均粒子径20nmのメタチタン酸化合物微粒子1.0wt%とを添加し、ヘンシェルミキサーで30m/sの周速で5分間混合してトナーを得た。
【0205】
得られたトナー:36質量部と下記キャリア:414質量部を2LのVブレンダーに入れ、20分間撹拌し、その後212μmで篩分して2成分現像剤を作製した。
【0206】
・キャリアの作製
フェライト粒子(体積平均粒径;35μm) 100質量部
トルエン 14質量部
パーフルオロアクリレート共重合体(臨界表面張力24dyn/cm) 1.6質量部
カーボンブラック(商品名;VXC−72、キャボット社製)抵抗100Ωcm以下0.12質量部
架橋メラミン樹脂粒子(体積平均粒径;0.3μm、トルエン不溶) 0.3質量部
【0207】
フェライト粒子を除く上記成分を10分間スターラーで分散し、被膜層形成液を調合した。さらにこの被膜層形成液とフェライト粒子を真空脱気型ニーダーにいれ、温度60℃において30分間攪拌した後、減圧してトルエンを留去して、樹脂被膜層を形成してキャリアを得た。(ただし、キャリア樹脂であるパーフルオロアクリレート共重合体にカーボンブラックをトルエンに希釈してサンドミルで分散しておいた。)
【0208】
【表1】


【0209】
表1に示されるように、本発明の現像装置18は、従来技術の振動部材により現像装置内に収容されている2成分現像剤を振動させない場合に比べて、背景部カブリやトナー凝集体が無く、且つ画像形成装置内の機内汚れの無い、良好な結果を得ることができた。
なお、表1の現像装置19の評価結果に示されるように、2成分現像剤に振動を与えない場合には、背景部カブリ、プリント中のトナー凝集体有無、及び機内汚れの何れについても、良好な結果は得られなかった。
【図面の簡単な説明】
【0210】
【図1】本発明の画像形成装置を示す概略構成図である。
【図2】本発明の現像装置の一例を示す概略構成図である。
【図3】本発明の画像形成装置で実行される処理を表すフローチャートである。
【図4】本発明の現像装置の上記図2とは異なる形態の一例を示す概略構成図である。
【図5】本発明の評価において用いた画像を示す模式図であり、(A)は、凝集体の有無を評価するときの評価対象となる画像(凝集体による色点を含む)を表す模式図であり、(B)は、4サイズの記録用紙中に、画像密度100%で10mm×100mmサイズの一対の画像(画像92及び画像94)と、画像密度56%で10mm×200mmサイズの画像96と、を同一の記録用紙90にプリントすることにより、画像面積率5%の画像を得た場合の模式図である。
【符号の説明】
【0211】
10 画像形成装置
18、19 現像装置
22 転写ロール
32 現像剤収容部
50、51 振動付与部材
60 振動部材




 

 


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