説明

トナーおよびトナーの製造方法、二成分現像剤、現像装置ならびに画像形成装置

【課題】 流動性に優れ、高精細で高解像度の高画質画像を形成することができるトナーおよびその製造方法、二成分現像剤、現像装置ならびに画像形成装置を提供する。
【解決手段】
少なくとも結着樹脂および着色剤を含み、大粒径粒子群と大粒径粒子群よりも体積平均粒径の小さい小粒径粒子群とを含むトナーにおいて、累積体積分布における大粒径側からの累積体積が50%になる体積平均粒径D50Vが4μm以上8μm以下であり、体積平均粒径が7μm以上のトナー粒子の含有率が24体積%以上47体積%以下であり、個数平均粒径が5μm以下のトナー粒子の含有率が10個数%以上50個数%以下であるようにする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はトナーおよびトナーの製造方法、二成分現像剤、現像装置ならびに画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
電子写真方式の画像形成装置は従来から複写機として普及し、最近ではコンピュータによって作成されるコンピュータ画像の出力装置としても優れた適性を有することから、コンピュータの普及に伴って、プリンタ、ファクシミリ装置などにも広く利用されている。電子写真方式の画像形成装置とは、一般に、潜像担持体である感光体の表面の感光層を均一に帯電させる帯電工程、帯電状態にある感光体表面に原稿像の信号光を投射して静電潜像を形成する露光工程、感光体表面の静電潜像に電子写真用トナー(以下単に「トナー」と記す)を供給して可視像化する現像工程、感光体表面の可視像を紙、OHPシートなどの記録媒体に転写する転写工程、可視像を加熱、加圧などにより記録媒体上に定着させる定着工程および可視像転写後の感光体表面に残留するトナーなどをクリーニングブレードにより除去して清浄化するクリーニング工程を実行して記録媒体上に所望の画像を形成する装置である。記録媒体への可視像の転写は、中間転写媒体を介して行われることもある。
【0003】
ところで、コンピュータに関する各種技術のさらなる向上によって、たとえば、コンピュータ画像の高精細化が進むに伴って、電子写真方式の画像形成装置にも、コンピュータ画像における微細な形状、微妙な色相の変化などを正確にかつ鮮明に再現し、コンピュータ画像に匹敵する高精細画像を形成することが要求される。この要求に応えるために、静電潜像の高精細化が一段と進行し、これにともなって高精細な潜像を忠実に再現するために、記録媒体上に付着させる現像剤の特性、たとえば、画像の解像度および鮮鋭性などを向上させるための様々な技術が提案されている。中でも特に、トナーを小粒径化することにより画質の改善を図る技術が数多く提案されており、小粒径トナーを製造するために種々の検討がなされている。しかし、これらの小粒径トナーは高精細画像の形成には有用である一方で、たとえば体積平均粒径4μm以下のトナー粒子を多く含むため、流動性が低いという欠点を有する。
【0004】
また、トナーの流動性、画像の解像度および鮮鋭性に大きな影響を及ぼすのは、トナー粒子の中でも体積平均粒径が7μm以上のトナー粒子および5μm以下のトナー粒子であるため、流動性に優れ、充分に高精細化および高解像度化された高画質画像を得るためには体積平均粒径が7μm以上のトナー粒子および5μm以下のトナー粒子の含有量を制御する必要がある。
【0005】
たとえば特許文献1では、重量平均粒径3μm〜7μmを有し、粒径4.00μm以下のカラートナー粒子を10個数%〜70個数%以上含有し、粒径5.04μm以下のカラートナー粒子を40個数%以上含有し、粒径8.00μm以上のカラートナー粒子を2体積%〜20体積%含有し、粒径10.08μm以上のカラートナー粒子を6体積%未満含有しており、転写材上の未定着カラートナー量(M/S)が0.50mg/cmであるときの、定着後の画像濃度(D0.5)が、1.0〜1.8である着色力を有するカラートナーについて開示されている。
【0006】
【特許文献1】特開平7−146589号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献1のカラートナーでは、粒径5.04μm以下のカラートナー粒子を40個数%以上含有し、粒径8.00μm以上のカラートナー粒子を2体積%〜20体積%含有することが規定されているが、この含有量では良好な流動性を得るには不充分であり、充分に高精細化および高解像度化された高画質画像を得ることはできない。
【0008】
本発明は上述のような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、流動性に優れ、高精細で高解像度の高画質画像を形成することができるトナーおよびその製造方法、二成分現像剤、現像装置ならびに画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、少なくとも結着樹脂および着色剤を含み、大粒径粒子群と大粒径粒子群よりも体積平均粒径の小さい小粒径粒子群とを含むトナーであって、
累積体積分布における大粒径側からの累積体積が50%になる体積平均粒径D50Vが4μm以上8μm以下であり、
体積平均粒径が7μm以上のトナー粒子の含有率が24体積%以上47体積%以下であり、
個数平均粒径が5μm以下のトナー粒子の含有率が10個数%以上50個数%以下であることを特徴とするトナーである。
【0010】
また本発明のトナーは、平均円形度は、0.955以上0.975以下であることを特徴とする。
【0011】
また本発明のトナーは、少なくとも大粒径粒子群または小粒径粒子群のうちいずれか一方が球形化処理されていることを特徴とする。
【0012】
また本発明は、前記トナーの製造方法であって、
少なくとも結着樹脂および着色剤を混合して混合物を作製する前混合工程と、
混合物を溶融混練して溶融混練物を作製する溶融混練工程と、
溶融混練物を粉砕して粉砕物を作製する粉砕工程と、
粉砕物を大粒径粒子群と、大粒径粒子群よりも体積平均粒径の小さい小粒径粒子群とに分級する分級工程と、
大粒径粒子群と小粒径粒子群とを混合する混合工程とを含むことを特徴とするトナーの製造方法である。
【0013】
また本発明のトナーの製造方法は、混合工程において、大粒径粒子群と小粒径粒子群との混合割合は、3.4:10〜30:10であることを特徴とする。
【0014】
また本発明のトナーの製造方法は、分級工程と混合工程との間に、少なくとも大粒径粒子群または小粒径粒子群のいずれか一方を球形化処理する球形化工程を含むことを特徴とする。
【0015】
また本発明のトナーの製造方法は、球形化工程において、球形化処理は、機械的衝撃力または熱風によって行われることを特徴とする。
【0016】
また本発明のトナーの製造方法は、大粒径粒子群の体積平均粒径は、6μm以上9μm以下であることを特徴とする。
【0017】
また本発明のトナーの製造方法は、小粒径粒子群の体積平均粒径は、3.5μm以上6μm未満であることを特徴とする。
また本発明は、前記トナーとキャリアとを含むことを特徴とする二成分現像剤である。
【0018】
また本発明は、前記二成分現像剤を用いて現像を行うことを特徴とする現像装置である。
また本発明は、前記現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂および着色剤を含み、大粒径粒子群と大粒径粒子群よりも体積平均粒径の小さい小粒径粒子群とを含むトナーであって、累積体積分布における大粒径側からの累積体積が50%になる体積平均粒径D50Vが4μm以上8μm以下であり、体積平均粒径が7μm以上のトナー粒子の含有率が24体積%以上47体積%以下であり、個数平均粒径が5μm以下のトナー粒子の含有率が10個数%以上50個数%以下である。
【0020】
このように、大粒径粒子群と小粒径粒子群とを含有させて、体積平均粒径D50Vが4μm以上8μm以下のトナーにおける体積平均粒径7μm以上のトナー粒子および個数平均粒径5μm以下のトナー粒子の含有率を制御することにより、流動性に優れ、高精細で高解像度の高画質画像を形成することができる。
【0021】
また本発明によれば、トナーの平均円形度は、0.955以上0.975以下であることが好ましい。これにより、トナーの形状を好適にすることができるため、クリーニング性を良好に保つことができ、また転写効率を高い水準に保つことができるため、安定して高画質画像を形成することができる。
【0022】
また本発明によれば、少なくとも大粒径粒子群または小粒径粒子群のうちいずれか一方が球形化処理されていることが好ましい。これにより、転写効率を高い水準に保つことができ、安定して高画質画像を形成することができる。
【0023】
また本発明によれば、前記トナーの製造方法において、前混合工程にて少なくとも結着樹脂および着色剤を混合して混合物を作製し、溶融混練工程にて混合物を溶融混練して溶融混練物を作製し、粉砕工程にて溶融混練物を粉砕して粉砕物を作製し、分級工程にて粉砕物を大粒径粒子群と、大粒径粒子群よりも体積平均粒径の小さい小粒径粒子群とに分級し、混合工程にて大粒径粒子群と小粒径粒子群とを混合する。
【0024】
これにより、流動性に優れ、高精細で高解像度の高画質画像を形成することができる本発明のトナーを製造することができる。
【0025】
また本発明によれば、混合工程において、大粒径粒子群と小粒径粒子群との混合割合は、3.4:10〜30:10であることが好ましい。これにより、トナーにおける、体積平均粒径が7μm以上のトナー粒子および体積平均粒径が5μm以下のトナー粒子の含有率をより確実に好適な範囲にすることができるため、流動性に優れ、高精細で高解像度の高画質画像を形成することができる本発明のトナーをより確実に製造することができる。
【0026】
また本発明によれば、分級工程と混合工程との間に、少なくとも大粒径粒子群または小粒径粒子群のいずれか一方を球形化処理する球形化工程が含まれることが好ましい。これにより、トナーの平均円形度および円形度分布を制御することができるため、トナーの形状を好適にすることができる。したがって、製造されたトナーは、転写効率を高い水準に保つことができ、安定して高画質画像を形成することができる。
【0027】
また本発明によれば、球形化工程において、球形化処理は、機械的衝撃力または熱風によって行われることが好ましい。これにより、トナーの平均円形度および円形度分布を容易に制御することができるため、トナーの形状をより容易に好適にすることができる。したがって、製造されたトナーは、より容易に、転写効率を高い水準に保つことができ、安定して高画質画像を形成することができる。
【0028】
また本発明によれば、大粒径粒子群の体積平均粒径は、6μm以上9μm以下であることが好ましい。これにより、体積平均粒径が7μm以上のトナー粒子および体積平均粒径が5μm以下のトナー粒子の含有率を容易に好適な範囲に調整することができるため、流動性に優れ、高精細で高解像度の高画質画像を形成することができる本発明のトナーを容易に製造することができる。
【0029】
また本発明によれば、小粒径粒子群の体積平均粒径は、3.5μm以上6μm未満であることが好ましい。これにより、体積平均粒径が7μm以上のトナー粒子および体積平均粒径が5μm以下のトナー粒子の含有率を容易に好適な範囲に調整することができるため、流動性に優れ、高精細で高解像度の高画質画像を形成することができる本発明のトナーを容易に製造することができる。
【0030】
また本発明によれば、本発明の二成分現像剤は、流動性に優れ、高精細で高解像度の高画質画像を形成することができる本発明のトナーとキャリアとを含むことにより、帯電量分布のばらつきを抑え、良好な現像性を維持することができる。
【0031】
また本発明によれば、本発明の現像装置は、前記二成分現像剤を用いて現像を行うことにより、感光体上に高精細で高解像度のトナー像を形成することができる。
【0032】
また本発明によれば、本発明の画像形成装置は、前記現像装置を備えることにより、高精細で高解像度の高画質画像を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0033】
本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂および着色剤を含み、大粒径粒子群と大粒径粒子群よりも体積平均粒径の小さい小粒径粒子群とを含むトナーであって、累積体積分布における大粒径側からの累積体積が50%になる体積平均粒径D50Vが4μm以上8μm以下であり、体積平均粒径7μm以上のトナー粒子の含有率が24体積%〜47体積%であり、個数平均粒径5μm以下のトナー粒子の含有率が10個数%以上〜50個数%以下である。
【0034】
このように、本発明のトナーは、大粒径粒子群と小粒径粒子群とを含有させて、体積平均粒径D50Vが4μm以上8μm以下のトナーにおける体積平均粒径7μm以上のトナー粒子(以下、「粗粉トナー」と記す)および個数平均粒径5μm以下のトナー粒子(以下、「微粉トナー」と記す)の含有率を制御することにより、流動性に優れ、高精細で高解像度の高画質画像を形成することができる。
【0035】
トナーの体積平均粒径D50Vが4μm未満であると、流動性や転写効率が悪化し、トナー飛散やかぶりが生じ、またクリーニング性も低下する。またトナーの製造も困難になる。8μmを超えると、トナーの体積平均粒径が大きくなりすぎるため高精細な画像を得ることができない。
【0036】
粗粉トナーの含有率が24体積%未満であると、流動性低下によるトナー飛散や、転写効率の悪化によるかぶりが生じる。また、感光体のクリーニング不良などの問題が発生し、形成される画像に悪影響を及ぼす。粗粉トナーの含有率が47体積%を超えると、解像度が低下し、充分に高精細化および高解像度化された高画質画像を得ることができない。
【0037】
微粉トナーの含有率が10個数%未満であると、解像度が低下し、充分に高精細化および高解像度化された高画質画像を得ることができない。微粉トナーの含有率が50個数%を超えると、流動性低下によるトナー飛散や、転写効率の悪化によるかぶりが生じる。また、感光体のクリーニング不良などの問題が発生し、形成される画像に悪影響を及ぼす。
【0038】
また本発明のトナーの平均円形度は、0.955以上0.975以下であることが好ましい。トナーの平均円形度が上記範囲であることにより、トナーの形状を好適にすることができるため、クリーニング性を良好に保つことができ、また転写効率を高い水準に保つことができるため、安定して高画質画像を形成することができる。
【0039】
トナーの平均円形度が0.955未満であると、形状が不定形なトナー粒子(以下、「不定形トナー」と記す)の含有量が多くなるため、転写効率が低下し、高画質画像を安定して形成できないおそれがある。トナーの平均円形度が0.975を超えると、真球に近い形状のトナー粒子の含有量が多くなるため、トナー粒子がクリーニングブレードに引っ掛かりにくくなり、これによりクリーニング性が低下し、記録媒体へのトナー像の転写後に感光体表面に残留するトナー粒子の除去が困難になるおそれがある。
【0040】
本明細書において、体積平均粒径(D50V)および含有率(体積%、個数%)は、ベックマン・コールター株式会社製粒度分布測定装置「Multisizer3」によって測定する。測定条件を以下に示す。
アパーチャ径:20μm
測定粒子数:50000カウント
解析ソフト:コールターマルチサイザーアキュコンプ バージョン1.19(ベックマン・コールター株式会社製)
電解液:ISOTON−II(ベックマン・コールター株式会社製)
分散剤:アルキルエーテル硫酸エステルナトリウム
測定方法:ビーカーに電解液50ml、試料20mgおよび分散剤1mlを加え、超音波分散器にて3分間分散処理して測定用試料を調整し、前記装置「Multisizer3」により粒径の測定を行う。得られた測定結果から試料粒子の体積粒度分布および個数粒度分布を求め、体積粒度分布から体積平均粒径(D50V)および粗粉トナーの含有率(体積%)を求める。また個数粒度分布から、微粉トナーの含有率(個数%)を求める。
【0041】
また、トナー粒子の円形度(ai)は、下記式(1)によって定義される。式(1)に定義されるような円形度(ai)は、たとえばシスメックス株式会社製フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000」を用いることによって測定される。またm個のトナー粒子について測定した各円形度(ai)の総和を求め、総和をトナー粒子数mで除算する式(2)によって得られる算術平均値を平均円形度(a)と定義する。
円形度(ai)=(粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長)
/(粒子の投影像の周囲の長さ) …(1)
【0042】
【数1】

【0043】
前記測定装置「FPIA−3000」では、各トナー粒子の円形度(ai)を算出後、得られた各トナー粒子の円形度(ai)を、円形度を0.40〜1.00まで0.01毎に61分割した各分割範囲に分けて頻度を求め、各分割範囲の中心値と頻度とを用いて平均円形度の算出を行うという簡易算出法を用いている。この簡易算出法で算出される平均円形度の値と、前記式(2)で与えられる平均円形度(a)の値との誤差は、非常に小さく実質的に無視出来る程度のものなので、本実施の形態では、簡易算出法による平均円形度を、前記式(2)で定義される平均円形度(a)として取扱う。
【0044】
平均円形度(ai)の具体的な測定方法は、以下のとおりである。界面活性剤を約0.1mg溶解している水10mLに、トナー5mgを分散させて分散液を調製し、周波数20kHz、出力50Wの超音波を分散液に5分間照射し、分散液中のトナー粒子濃度を5000個/μL〜20000個/μLとして、前記装置「FPIA−3000」により円形度(ai)の測定を行い、平均円形度(a)を求める。
【0045】
以下に、本発明のトナーの製造方法について説明する。図1および図2は、本発明のトナーの製造方法における手順の一例を示すフロー図である。なお、図2において、図1と同一のものには同一の符号を付し、説明を省略する。本発明のトナーの製造方法は、図1に示すように、少なくとも結着樹脂および着色剤を混合して混合物を作製する前混合工程(ステップS1)と、混合物を溶融混練して溶融混練物を作製する溶融混練工程(ステップS2)と、溶融混練物を粉砕して粉砕物を作製する粉砕工程(ステップS3)と、粉砕物を大粒径粒子群と、大粒径粒子群よりも体積平均粒径の小さい小粒径粒子群とに分級する分級工程(ステップS4)と、大粒径粒子群と小粒径粒子群とを混合する混合工程(ステップS5)とを含む。
【0046】
以下に、ステップS1〜ステップS5の各製造工程について詳細に説明する。ステップS0からステップS1に移行することで本発明のトナーの製造が開始される。
【0047】
[前混合工程]
ステップS1の前混合工程では、少なくとも結着樹脂および着色剤を混合機により乾式混合して混合物を作製する。トナーには、結着樹脂および着色剤の他に、その他のトナー添加成分が含有されていてもよい。その他のトナー添加成分としては、たとえば、離型剤、帯電制御剤などが挙げられる。これらの各原料およびその使用量においては、特に制限されるものではなく、公知のものを一般的な使用量で用いることができる。
【0048】
乾式混合に用いられる混合機としては、公知のものを使用でき、たとえば、ヘンシェルミキサ(商品名:FMミキサ、三井鉱山株式会社製)、スーパーミキサ(商品名、株式会社カワタ製)、メカノミル(商品名、岡田精工株式会社製)などのヘンシェルタイプの混合装置、オングミル(商品名、ホソカワミクロン株式会社製)、ハイブリダイゼーションシステム(商品名、株式会社奈良機械製作所製)、コスモシステム(商品名、川崎重工業株式会社製)などが挙げられる。
【0049】
以下に各トナー原料について説明する。
(a)結着樹脂
結着樹脂としては、特に限定されるものではなく、ブラックトナーまたはカラートナー用の結着樹脂を使用することができる。結着樹脂としては、たとえば、ポリエステル系樹脂、ポリスチレンおよびスチレン−アクリル酸エステル共重合樹脂などのスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂などが挙げられる。また原料モノマー混合物に離型剤を混合し、重合反応させて得られる樹脂を用いてもよい。結着樹脂は1種を単独で使用でき、または2種以上を併用できる。結着樹脂は、上述の中でも特にポリエステル樹脂を含有することが好ましい。ポリエステル樹脂はアクリル樹脂などの他の樹脂と比較して耐久性および透明性に優れ、また軟化点(Tm)が低い。したがって、結着樹脂としてポリエステル樹脂を含有することにより、耐久性および発色性に優れるトナーを得ることができる。さらに、より低い温度で定着することのできる低温定着性に優れるトナーを得ることができる。
【0050】
結着樹脂のガラス転移温度(Tg)は、特に制限されず広い範囲から適宜選択できるが、得られるトナーの定着性および保存安定性などを考慮すると、30℃以上80℃以下であることが好ましい。30℃未満であると、保存安定性が不充分になるため画像形成装置内部でのトナーの熱凝集が起こりやすくなり、現像不良が発生するおそれがある。また高温オフセット現象が発生し始める温度(以後、「高温オフセット開始温度」と称する)が低下してしまう。「高温オフセット現象」とは、加熱ローラなどの定着部材で加熱および加圧してトナーを記録媒体に定着させる際に、トナーが過熱されることによってトナー粒子の凝集力がトナーと定着部材との接着力を下回ってトナー層が分断され、トナーの一部が定着部材に付着して取去られる現象のことである。また80℃を超えると、定着性が低下するため定着不良が発生するおそれがある。
【0051】
結着樹脂の軟化温度(Tm)は、特に制限されず広い範囲から適宜選択できるが、150℃以下であることが好ましく、さらには60℃以上150℃以下であることが好ましい。60℃未満であると、トナーの保存安定性が低下し、画像形成装置内部でトナーの熱凝集が起こりやすくなり、トナーを安定して像担持体に供給することができず、現像不良が発生するおそれがある。また画像形成装置の故障が誘発されるおそれもある。150℃を超えると、溶融混練工程において結着樹脂が溶融しにくくなるため、トナー原料の混練が困難になり、溶融混練物中における着色剤、離型剤および帯電制御剤などの分散性が低下するおそれがある。またトナーを記録媒体に定着させる際に、トナーが溶融または軟化しにくくなるので、トナーの記録媒体への定着性が低下し、定着不良が発生するおそれがある。
【0052】
(b)着色剤
着色剤としては、たとえば、イエロートナー用着色剤、マゼンタトナー用着色剤、シアントナー用着色剤、およびブラックトナー用着色剤などが挙げられる。
【0053】
イエロートナー用着色剤としては、たとえば、カラーインデックスによって分類されるC.I.ピグメントイエロー1、C.I.ピグメントイエロー5、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー15、およびC.I.ピグメントイエロー17などのアゾ系顔料、黄色酸化鉄および黄土などの無機系顔料、C.I.アシッドイエロー1などのニトロ系染料、C.I.ソルベントイエロー2、C.I.ソルベントイエロー6、C.I.ソルベントイエロー14、C.I.ソルベントイエロー15、C.I.ソルベントイエロー19、およびC.I.ソルベントイエロー21などの油溶性染料などが挙げられる。
【0054】
マゼンタトナー用着色剤としては、たとえば、カラーインデックスによって分類されるC.I.ピグメントレッド49、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド57、C.I.ピグメントレッド81、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ソルベントレッド19、C.I.ソルベントレッド49、C.I.ソルベントレッド52、C.I.ベーシックレッド10、およびC.I.ディスパーズレッド15などが挙げられる。
【0055】
シアントナー用着色剤としては、たとえば、カラーインデックスによって分類されるC.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー16、C.I.ソルベントブルー55、C.I.ソルベントブルー70、C.I.ダイレクトブルー25、およびC.I.ダイレクトブルー86などが挙げられる。
【0056】
ブラックトナー用着色剤としては、たとえば、チャンネルブラック、ローラーブラック、ディスクブラック、ガスファーネスブラック、オイルファーネスブラック、サーマルブラック、およびアセチレンブラックなどのカーボンブラックが挙げられる。これら各種カーボンブラックの中から、得ようとするトナーの設計特性に応じて、適切なカーボンブラックを適宜選択すればよい。
【0057】
これらの顔料以外にも、紅色顔料、緑色顔料などを使用できる。着色剤は1種を単独で使用できまたは2種以上を併用できる。また、同色系のものを2種以上用いることができ、異色系のものをそれぞれ1種または2種以上用いることもできる。
【0058】
着色剤は、マスターバッチとして使用されることが好ましい。着色剤のマスターバッチは、たとえば、合成樹脂の溶融物と着色剤とを混練することによって製造することができる。合成樹脂としては、トナーの結着樹脂と同種の樹脂またはトナーの結着樹脂に対して良好な相溶性を有する樹脂が使用される。マスターバッチ中における着色剤の使用割合は特に制限されないけれども、好ましくは合成樹脂100重量部に対して30重量部以上100重量部以下、またはマスターバッチ100重量%に対して23重量%以上50重量%以下である。マスターバッチは、たとえば粒径2mm以上3mm以下程度に造粒されて用いられる。
【0059】
本発明のトナーにおける着色剤の含有量は特に制限されないけれども、好ましくは結着樹脂100重量部に対して4重量部以上20重量部以下である。マスターバッチを用いる場合、本発明のトナーにおける着色剤の含有量が前記範囲になるように、マスターバッチの使用量を調整することが好ましい。着色剤を前記範囲で用いることによって、充分な画像濃度を有し、発色性が高く画像品位に優れる良好な画像を形成することができる。
【0060】
(c)離型剤
本発明のトナーには、結着樹脂および着色剤の他に、その他のトナー添加成分として離型剤を含有させることによって、オフセット防止効果を高めることができる。離型剤としては、たとえば、パラフィンワックスおよびその誘導体、ならびにマイクロクリスタリンワックスおよびその誘導体などの石油系ワックス、フィッシャートロプシュワックスおよびその誘導体、ポリオレフィンワックスおよびその誘導体、低分子ポリプロピレンワックスおよびその誘導体、ならびにポリオレフィン系重合体ワックスおよびその誘導体などの炭化水素系合成ワックス、カルナバワックスおよびその誘導体、ライスワックスおよびその誘導体、キャンデリラワックスおよびその誘導体、木蝋などの植物系ワックス、蜜蝋、鯨蝋などの動物系ワックス、脂肪酸アミド、フェノール脂肪酸エステルなどの油脂系合成ワックス、長鎖カルボン酸およびその誘導体、長鎖アルコールおよびその誘導体、シリコーン系重合体、高級脂肪酸などが挙げられる。誘導体には、酸化物、ビニル系モノマーとワックスとのブロック共重合物、およびビニル系モノマーとワックスとの共重合物などが含まれる。離型剤の使用量は特に限定されず広い範囲から適宜選択できるけれども、好ましくは結着樹脂100重量部に対して0.2重量部以上20重量部以下である。
【0061】
離型剤の融点は、50℃以上150℃以下であることが好ましく、さらには、120℃以下であることが好ましい。融点が50℃未満であると、現像手段内において離型剤が溶融してトナー粒子同士が凝集したり、潜像担持体表面へのフィルミングなどの不良を引き起こすおそれがあり、融点が150℃を超えると、トナーを記録媒体に定着するときに離型剤が充分に溶出することができず、耐高温オフセット性の向上効果が充分に発揮されないおそれがある。ここで、離型剤の融点とは、示差走査熱量測定(Differential
Scanning Calorimetry:略称DSC)によって得られるDSC曲線の融解に相当する吸熱ピークの温度のことである。
【0062】
(d)帯電制御剤
本発明のトナーには、結着樹脂および着色剤の他に、その他のトナー添加成分として帯電制御剤を含有させることによって、トナーの摩擦帯電量を好適な範囲にすることができる。帯電制御剤としては、正電荷制御用または負電荷制御用の帯電制御剤を使用できる。正電荷制御用の帯電制御剤としては、たとえば、ニグロシン染料、塩基性染料、四級アンモニウム塩、四級ホスホニウム塩、アミノピリン、ピリミジン化合物、多核ポリアミノ化合物、アミノシラン、ニグロシン染料およびその誘導体、トリフェニルメタン誘導体、グアニジン塩、およびアミジン塩などが挙げられる。負電荷制御用の帯電制御剤としては、たとえば、オイルブラックおよびスピロンブラックなどの油溶性染料、含金属アゾ化合物、アゾ錯体染料、ナフテン酸金属塩、サリチル酸およびその誘導体の金属錯体および金属塩(金属はクロム、亜鉛、ジルコニウムなど)、ホウ素化合物、脂肪酸石鹸、長鎖アルキルカルボン酸塩、ならびに樹脂酸石鹸などが挙げられる。帯電制御剤は1種を単独で使用でき、または2種以上を併用できる。帯電制御剤の使用量は特に制限されず広い範囲から適宜選択できるけれども、好ましくは結着樹脂100重量部に対して0.5重量部以上3重量部以下である。
【0063】
[溶融混練工程]
ステップS2の溶融混練工程では、前混合工程で作製された混合物を溶融混練して溶融混練物を作製する。混合物の溶融混練は、結着樹脂の軟化点以上、熱分解温度未満の温度に加熱して行われ、結着樹脂を溶融または軟化させて結着樹脂中に結着樹脂以外のトナー原料を分散させる。
【0064】
溶融混練には、ニーダ、二軸押出機、二本ロールミル、三本ロールミル、およびラボブラストミルなどの公知の混練機を用いることができる。このような混練機としては、たとえば、TEM−100B(商品名、東芝機械株式会社製)、PCM−65、PCM−65/87、PCM−30(以上いずれも商品名、株式会社池貝製)などの1軸または2軸のエクストルーダ、ニーデックス(商品名、三井鉱山株式会社製)などのオープンロール方式の混練機などが挙げられるが、これらの中でもオープンロール方式の混練機を用いることが好ましい。トナー原料混合物は、複数の混練機を用いて溶融混練されても構わない。
【0065】
[粉砕工程]
ステップS3の粉砕工程では、溶融混練工程にて得られた溶融混練物を冷却して固化させた後、粉砕して粉砕物を作製する。冷却固化された溶融混練物は、まずハンマーミルまたはカッティングミルなどによって、たとえば体積平均粒径100μm以上5mm以下程度の粗粉砕物に粗粉砕される。その後、得られた粗粉砕物は、たとえば体積平均粒径の15μm以下の粉砕物にまでさらに微粉砕される。粗粉砕物の微粉砕には、たとえば、超音速ジェット気流を利用して粉砕するジェット式粉砕機、高速で回転する回転子(ロータ)と固定子(ライナ)との間に形成される空間に粗粉砕物を導入して粉砕する衝撃式粉砕機などを用いることができる。
【0066】
なお、冷却固化された溶融混練物は、ハンマーミルまたはカッティングミルなどによる粗粉砕を経ることなく、直接ジェット式粉砕機または衝撃式粉砕機などにより粉砕されてもよい。
【0067】
[分級工程]
ステップS4の分級工程では、粉砕工程で作製された粉砕物を分級機によって、たとえば体積平均粒径3.0μm以下の過粉砕トナー粒子と、大粒径粒子群と、大粒径粒子群よりも体積平均粒径の小さい小粒径粒子群とに分級する。過粉砕トナー粒子は、他のトナーの製造に再利用するために回収して使用できる。
【0068】
分級には、遠心力による分級や風力による分級によって過粉砕トナー粒子を除去できる公知の分級機を使用することができ、たとえば、旋回式風力分級機(ロータリー式風力分級機)などを使用することができる。
【0069】
分級は分級条件を適宜調整して、分級後に得られる大粒径粒子群の体積平均粒径が6μm以上9μm以下となるように行われることが好ましい。このように、大粒径粒子群の体積平均粒径が6μm以上9μm以下であることにより、粗粉トナーおよび微粉トナーの含有率を容易に好適な範囲に調整することができるため、流動性に優れ、高精細で高解像度の高画質画像を形成することができる本発明のトナーを容易に製造することができる。大粒径粒子群の体積平均粒径が6μm未満であると、流動性や転写効率が悪化し、トナー飛散やかぶりが生じ、またクリーニング性も低下するおそれがある。またトナーの製造も困難になるおそれがある。9μmを超えると、トナーの体積平均粒径が大きくなりすぎるため高精細な画像を得ることができないおそれがある。
【0070】
また、分級は分級条件を適宜調整して、分級後に得られる小粒径粒子群の体積平均粒径が3.5μm以上6μm未満となるように行われることが好ましい。これにより、粗粉砕トナーおよび微粉トナーの含有率を容易に好適な範囲に調整することができるため、流動性に優れ、高精細で高解像度の高画質画像を形成することができる本発明のトナーを容易に製造することができる。小粒径粒子群の体積平均粒径が3.5μm未満であると、分級が困難になるためトナーの製造が困難になるおそれがある。6μm以上であると、解像度が悪化し、充分に高精細化および高解像度化された高画質画像を得られなくなるおそれがある。
【0071】
上述の調整すべき分級条件とは、たとえば、旋回式風力分級機(ロータリー式風力分級機)における分級ロータの回転速度などである。
【0072】
[混合工程]
ステップS5の混合工程では、大粒径粒子群と小粒径粒子群とを混合機によって混合することによりトナーを製造する。混合工程において、大粒径粒子群と小粒径粒子群との混合割合は、3.4:10〜30:10であることが好ましく、さらには、6:10〜26:10であることが好ましい。
【0073】
大粒径粒子群と小粒径粒子群とを上記の混合割合で混合することにより、トナーを、体積平均粒径が4μm以上8μm以下であり、粗粉トナーの含有率が24体積%以上47体積%以下であり、微粉トナーの含有率が10個数%以上50個数%以下であるように調整することができる。
【0074】
したがって、トナーにおける粗粉トナーおよび微粉トナーの含有率をより確実に好適な範囲にすることができるため、流動性に優れ、高精細で高解像度の高画質画像を形成することができる本発明のトナーをより確実に製造することができる。小粒径粒子群の混合割合を10としたときの大粒径粒子群の混合割合が3.4未満であると、解像度が悪化し、充分に高精細化および高解像度化された高画質画像を得られなくなるおそれがある。また30を超えると、流動性および転写効率が悪化し、トナー飛散やかぶりが生じ、クリーニング性も低下するおそれがある。
【0075】
混合に用いられる混合機としては、公知のものを使用でき、たとえば、ヘンシェルミキサ(商品名:FMミキサ、三井鉱山株式会社製)、スーパーミキサ(商品名、株式会社カワタ製)、メカノミル(商品名、岡田精工株式会社製)などのヘンシェルタイプの混合装置、オングミル(商品名、ホソカワミクロン株式会社製)、ハイブリダイゼーションシステム(商品名、株式会社奈良機械製作所製)、コスモシステム(商品名、川崎重工業株式会社製)などが挙げられる。
【0076】
上記のようにして製造されたトナーには、粉体流動性向上、摩擦帯電性向上、耐熱性向上、長期保存性改善、クリーニング特性改善および感光体表面磨耗特性制御などの機能を担う外添剤を混合してもよい。外添剤としては、たとえば、シリカ微粉末、酸化チタン微粉末およびアルミナ微粉末などが挙げられる。外添剤は、1種を単独で使用でき、または2種以上を併用できる。外添剤の添加量としては、トナーに必要な帯電量、外添剤を添加することによる感光体の摩耗に対する影響、トナーの環境特性などを考慮して、トナー100重量部に対して0.1重量部以上10重量部以下が好適であり、0.1重量部以上2重量部以下がより好適である。なお、外添剤は、混合工程において大粒径粒子群と小粒径粒子群とを混合する前に、それぞれの粒子群に添加してもよい。
【0077】
[球形化工程]
なお、本発明のトナーの製造方法は、図2に示すように、ステップS4の分級工程とステップS5の混合工程との間には、ステップS7の球形化工程が設けられることが好ましい。球形化工程では、少なくとも大粒径粒子群または小粒径粒子群のいずれか一方を球形化処理するが、特には、小粒径粒子群を球形化処理することが好ましい。
【0078】
このように、球形化工程が設けられ、少なくとも大粒径粒子群または小粒径粒子群のうちいずれか一方が球形化処理されることにより、トナーの平均円形度および円形度分布を制御することができるため、トナーの形状を好適にすることができる。したがって、製造されたトナーは、転写効率を高い水準に保つことができ、安定して高画質画像を形成することができる。球形化工程が設けられない場合には、不定形トナーの含有量が多くなるため、転写効率が低下し、高画質画像を安定して形成できないおそれがある。
【0079】
球形化処理の方法としては、たとえば、機械的衝撃力によって球形化する方法や熱風によって球形化する方法などが挙げられる。
【0080】
機械的衝撃力による球形化処理に用いられる衝撃式球形化装置としては、市販されているものを使用することができ、たとえば、ファカルティ(商品名、ホソカワミクロン株式会社製)などを用いることができる。
【0081】
熱風による球形化処理に用いられる熱風式球形化装置としては、市販されているものを使用することができ、たとえば、表面改質機メテオレインボー(商品名、日本ニューマチック工業株式会社製)などを用いることができる。
【0082】
このように、球形化工程において、球形化処理は機械的衝撃力または熱風によって行われることにより、トナーの平均円形度および円形度分布を容易に制御することができるため、トナーの形状をより容易に好適にすることができる。したがって、製造されたトナーは、より容易に、転写効率を高い水準に保つことができ、安定して高画質画像を形成することができる。
【0083】
混合工程が終了すると、ステップS5からステップS6に移行し、本発明のトナーの製造が終了する。
【0084】
上述のようなトナーの製造方法を用いて本発明のトナーを製造することにより、流動性に優れ、高精細で高解像度の高画質画像を形成することができる本発明のトナーを製造することができる。
【0085】
このようにして製造される本発明のトナーは、そのまま一成分現像剤として使用することができ、またキャリアと混合して二成分現像剤として使用することができる。
【0086】
キャリアとしては、磁性を有する粒子を使用することができる。磁性を有する粒子の具体例としては、たとえば、鉄、フェライトおよびマグネタイトなどの金属、これらの金属とアルミニウムまたは鉛などの金属との合金などが挙げられる。これらの中でも、フェライトが好ましい。
【0087】
また磁性を有する粒子に樹脂を被覆した樹脂被覆キャリア、または樹脂に磁性を有する粒子を分散させた樹脂分散型キャリアなどをキャリアとして用いてもよい。磁性を有する粒子を被覆する樹脂としては特に制限はないけれども、たとえば、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、スチレンアクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エステル系樹脂、およびフッ素含有重合体系樹脂などが挙げられる。また樹脂分散型キャリアに用いられる樹脂としても特に制限されないけれども、たとえば、スチレンアクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂、およびフェノール系樹脂などが挙げられる。
【0088】
キャリアの形状は、球形または扁平形状が好ましい。またキャリアの体積平均粒径は特に制限されないけれども、高画質化を考慮すると、好ましくは10μm以上100μm以下、さらに好ましくは20μm以上50μm以下である。さらにキャリアの抵抗率は、好ましくは10Ω・cm以上、さらに好ましくは1012Ω・cm以上である。キャリアの抵抗率は、キャリアを0.50cmの断面積を有する容器に入れてタッピングした後、容器内に詰められた粒子に1kg/cmの荷重を掛け、荷重と底面電極との間に1000V/cmの電界が生ずる電圧を印加したときの電流値を読取ることから得られる値である。キャリアの抵抗率が低いと、現像ローラに現像バイアス電圧を印加した場合にキャリアに電荷が注入され、感光体にキャリア粒子が付着し易くなる。また現像バイアス電圧のブレークダウンが起こり易くなる。
【0089】
またキャリアの磁化強さ(最大磁化)は、好ましくは10emu/g〜60emu/g、さらに好ましくは15emu/g〜40emu/gである。磁化強さは現像ローラの磁束密度にもよるけれども、現像ローラの一般的な磁束密度の条件下においては、10emu/g未満であると磁気的な束縛力が働かず、キャリア飛散の原因となるおそれがある。また磁化強さが60emu/gを超えると、キャリアの穂立ちが高くなり過ぎる非接触現像では、潜像担持体である感光体と非接触状態を保つことが困難になる。また接触現像ではトナー像に掃き目が現れ易くなるおそれがある。
【0090】
二成分現像剤におけるトナーとキャリアとの使用割合は特に制限されず、トナーおよびキャリアの種類に応じて適宜選択できるけれども、樹脂被覆キャリア(密度5g/cm〜8g/cm)に例をとれば、二成分現像剤中に、トナーが二成分現像剤全量の2重量%以上30重量%以下、好ましくは2重量%以上20重量%以下含まれるように、トナーを用いることが好ましい。またフェライトキャリアに例をとれば、二成分現像剤において、トナーによるキャリアの被覆率が40%以上80%以下となるように、トナーを用いることが好ましい。
【0091】
本発明の二成分現像剤は、流動性に優れ、高精細で高解像度の高画質画像を形成することができる本発明のトナーとキャリアとを含むことにより、帯電量分布のばらつきを抑え、良好な現像性を維持することができる。
【0092】
[画像形成装置]
図3は、本発明の画像形成装置100の構成の一例を模式的に示す図である。画像形成装置100は、複写機能、プリンタ機能およびファクシミリ機能を併せ持つ複合機であり、伝達される画像情報に応じて、記録媒体上にフルカラーまたはモノクロの画像を形成する。すなわち、画像形成装置においては、コピアモード(複写モード)、プリンタモードおよびFAXモードという3種の印刷モードを有しており、図示しない操作部からの操作入力、パーソナルコンピュータ、携帯端末装置、情報記録記憶媒体、メモリ装置を用いた外部機器からの印刷ジョブの受信などに応じて、図示しない制御部により、印刷モードが選択される。画像形成装置100は、トナー像形成手段20と、転写手段30と、定着手段40と、記録媒体供給手段50と、排出手段60とを含む。トナー像形成手段20を構成する各部材および転写手段30に含まれる一部の部材は、カラー画像情報に含まれるブラック(b)、シアン(c)、マゼンタ(m)およびイエロー(y)の各色の画像情報に対応するために、それぞれ4つずつ設けられる。ここでは、各色に応じて4つずつ設けられる各部材は、各色を表すアルファベットを参照符号の末尾に付して区別し、総称する場合は参照符号のみで表す。
【0093】
トナー像形成手段20は、感光体ドラム21と、帯電手段22と、露光ユニット23と、現像装置24と、クリーニングユニット25とを含む。帯電手段22、現像装置24およびクリーニングユニット25は、感光体ドラム21まわりに、この順序で配置される。帯電手段22は、現像装置24およびクリーニングユニット25よりも鉛直方向下方に配置される。
【0094】
感光体ドラム21は、図示しない駆動手段により、軸線回りに回転駆動可能に支持され、図示しない、導電性基体と、導電性基体の表面に形成される感光層とを含む潜像担持体である。導電性基体は種々の形状を採ることができ、たとえば、円筒状、円柱状、薄膜シート状などが挙げられる。これらの中でも円筒状が好ましい。導電性基体は導電性材料によって形成される。導電性材料としては、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、アルミニウム、銅、真鍮、亜鉛、ニッケル、ステンレス鋼、クロム、モリブデン、バナジウム、インジウム、チタン、金、白金などの金属、これらの2種以上の合金、合成樹脂フィルム、金属フィルム、紙などのフィルム状基体にアルミニウム、アルミニウム合金、酸化錫、金、酸化インジウムなどの1種または2種以上からなる導電性層を形成してなる導電性フィルム、少なくとも導電性粒子または導電性ポリマーのいずれかを含有する樹脂組成物などが挙げられる。なお、導電性フィルムに用いられるフィルム状基体としては、合成樹脂フィルムが好ましく、ポリエステルフィルムが特に好ましい。また、導電性フィルムにおける導電性層の形成方法としては、蒸着、塗布などが好ましい。
【0095】
感光層は、たとえば、電荷発生物質を含む電荷発生層と、電荷輸送物質を含む電荷輸送層とを積層することにより形成される。その際、導電性基体と電荷発生層または電荷輸送層との間には、下引き層を設けることが好ましい。下引き層を設けることによって、導電性基体の表面に存在する傷および凹凸を被覆して、感光層表面を平滑化する、繰り返し使用時における感光層の帯電性の劣化を防止する、少なくとも低温環境下または低湿環境下のいずれかにおける感光層の帯電特性を向上させるといった利点が得られる。また最上層に感光層表面を保護する保護層を設けた耐久性に優れる三層構造の積層感光層であっても良い。
【0096】
電荷発生層は、光照射により電荷を発生する電荷発生物質を主成分とし、必要に応じて公知の結着樹脂、可塑剤、増感剤などを含有する。電荷発生物質としては、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、ペリレンイミド、ペリレン酸無水物などのペリレン系顔料、キナクリドン、アントラキノンなどの多環キノン系顔料、金属および無金属フタロシアニン、ハロゲン化無金属フタロシアニンなどのフタロシアニン系顔料、スクエアリウム色素、アズレニウム色素、チアピリリウム色素、カルバゾール骨格、スチリルスチルベン骨格、トリフェニルアミン骨格、ジベンゾチオフェン骨格、オキサジアゾール骨格、フルオレノン骨格、ビススチルベン骨格、ジスチリルオキサジアゾール骨格またはジスチリルカルバゾール骨格を有するアゾ顔料などが挙げられる。これらの中でも、無金属フタロシアニン顔料、オキソチタニルフタロシアニン顔料、少なくともフローレン環またはフルオレノン環のいずれかを含有するビスアゾ顔料、芳香族アミンからなるビスアゾ顔料、トリスアゾ顔料などは高い電荷発生能を有し、高感度の感光層を得るのに適する。電荷発生物質は1種を単独で使用できまたは2種以上を併用できる。電荷発生物質の含有量は特に制限はないけれども、電荷発生層中の結着樹脂100重量部に対して好ましくは5重量部〜500重量部、さらに好ましくは10重量部〜200重量部である。電荷発生層用の結着樹脂としてもこの分野で常用されるものを使用でき、たとえば、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン、アクリル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合樹脂、ポリカーボネート、フェノキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアリレート、ポリアミド、ポリエステルなどが挙げられる。結着樹脂は1種を単独で使用できまたは必要に応じて2種以上を併用できる。
【0097】
電荷発生層は、電荷発生物質および結着樹脂ならびに必要に応じて可塑剤、増感剤などのそれぞれ適量を、これらの成分を溶解または分散し得る適切な有機溶媒に溶解または分散して電荷発生層塗液を調製し、この電荷発生層塗液を導電性基体表面に塗布し、乾燥することにより形成できる。このようにして得られる電荷発生層の膜厚は特に制限されないが、好ましくは0.05μm〜5μm、さらに好ましくは0.1μm〜2.5μmである。
【0098】
電荷発生層の上に積層される電荷輸送層は、電荷発生物質から発生する電荷を受け入れて輸送する能力を有する電荷輸送物質および電荷輸送層用の結着樹脂を必須成分とし、必要に応じて公知の酸化防止剤、可塑剤、増感剤、潤滑剤などを含有する。電荷輸送物質としてはこの分野で常用されるものを使用でき、たとえば、ポリ−N−ビニルカルバゾールおよびその誘導体、ポリ−γ−カルバゾリルエチルグルタメートおよびその誘導体、ピレン−ホルムアルデヒド縮合物およびその誘導体、ポリビニルピレン、ポリビニルフェナントレン、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、9−(p−ジエチルアミノスチリル)アントラセン、1,1−ビス(4−ジベンジルアミノフェニル)プロパン、スチリルアントラセン、スチリルピラゾリン、ピラゾリン誘導体、フェニルヒドラゾン類、ヒドラゾン誘導体、トリフェニルアミン系化合物、テトラフェニルジアミン系化合物、トリフェニルメタン系化合物、スチルベン系化合物、3−メチル−2−ベンゾチアゾリン環を有するアジン化合物などの電子供与性物質、フルオレノン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、インデノチオフェン誘導体、フェナンスレンキノン誘導体、インデノピリジン誘導体、チオキサントン誘導体、ベンゾ[c]シンノリン誘導体、フェナジンオキサイド誘導体、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、プロマニル、クロラニル、ベンゾキノンなどの電子受容性物質などが挙げられる。電荷輸送物質は1種を単独で使用できまたは2種以上を併用できる。電荷輸送物質の含有量は特に制限されないけれども、好ましくは電荷輸送層中の結着樹脂100重量部に対して10重量部〜300重量部、さらに好ましくは30重量部〜150重量部である。電荷輸送層用の結着樹脂としては、この分野で常用されかつ電荷輸送物質を均一に分散できるものを使用でき、たとえば、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリビニルブチラール、ポリアミド、ポリエステル、ポリケトン、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリアクリルアミド、フェノール樹脂、フェノキシ樹脂、ポリスルホン樹脂、これらの共重合樹脂などが挙げられる。これらの中でも、成膜性、得られる電荷輸送層の耐摩耗性、電気特性などを考慮すると、ビスフェノールZをモノマー成分として含有するポリカーボネート(以後「ビスフェノールZ型ポリカーボネート」と記す)、ビスフェノールZ型ポリカーボネートと他のポリカーボネートとの混合物などが好ましい。結着樹脂は1種を単独で使用できまたは2種以上を併用できる。
【0099】
電荷輸送層には、電荷輸送物質および電荷輸送層用の結着樹脂と共に、酸化防止剤が含まれることが好ましい。酸化防止剤としてもこの分野で常用されるものを使用でき、たとえば、ビタミンE、ハイドロキノン、ヒンダードアミン、ヒンダードフェノール、パラフェニレンジアミン、アリールアルカンおよびそれらの誘導体、有機硫黄化合物、有機燐化合物などが挙げられる。酸化防止剤は1種を単独で使用できまたは2種以上を併用できる。酸化防止剤の含有量は特に制限されないけれども、電荷輸送層を構成する成分の合計量の0.01重量%〜10重量%、好ましくは0.05重量%〜5重量%である。電荷輸送層は、電荷輸送物質および結着樹脂ならびに必要に応じて酸化防止剤、可塑剤、増感剤などのそれぞれ適量を、これらの成分を溶解または分散し得る適切な有機溶媒に溶解または分散して電荷輸送層用塗液を調製し、この電荷輸送層用塗液を電荷発生層表面に塗布し、乾燥することにより形成できる。このようにして得られる電荷発生層の膜厚は特に制限されないが、好ましくは10μm〜50μm、さらに好ましくは15μm〜40μmである。なお、1つの層に、電荷発生物質と電荷輸送物質とが存在する感光層を形成することもできる。その場合、電荷発生物質および電荷輸送物質の種類、含有量、結着樹脂の種類、その他の添加剤などは、電荷発生層および電荷輸送層を別々に形成する場合と同様でよい。
【0100】
本実施の形態では、前述のような、電荷発生物質および電荷輸送物質を用いる有機感光層を形成してなる感光体ドラムを用いるけれども、それに代えて、シリコンなどを用いる無機感光層を形成してなる感光体ドラムを使用できる。
【0101】
帯電手段22は、感光体ドラム21を臨み、感光体ドラム21の長手方向に沿って感光体ドラム21表面から間隙を有して離隔するように配置され、感光体ドラム21表面を所定の極性および電位に帯電させる。帯電手段22には、帯電ブラシ型帯電器、チャージャー型帯電器、鋸歯型帯電器、イオン発生装置などを使用できる。本実施の形態では、帯電手段22は感光体ドラム21表面から離隔するように設けられるけれども、それに限定されない。たとえば、帯電手段22として帯電ローラを用い、帯電ローラと感光体ドラム21とが圧接するように帯電ローラを配置しても良く、また帯電ブラシ、磁気ブラシなどの接触帯電方式の帯電器を用いても良い。
【0102】
露光ユニット23は、露光ユニット23から出射される各色情報の光が、帯電手段22と現像装置24との間を通過して感光体ドラム21の表面に照射されるように配置される。露光ユニット23は、画像情報を該ユニット内でブラック(b)、シアン(c)、マゼンタ(m)、イエロー(y)の各色情報の光に分岐し、帯電手段22によって一様な電位に帯電された感光体ドラム21表面を各色情報の光で露光し、その表面に静電潜像を形成する。露光ユニット23には、たとえば、レーザ照射部および複数の反射ミラーを備えるレーザスキャニングユニットを使用できる。他にもLEDアレイ、液晶シャッタと光源とを適宜組み合わせたユニットを用いてもよい。
【0103】
図4は、本発明の現像装置24の構成の一例を模式的に示す図である。現像装置24は、現像槽26とトナーホッパ27とを含む。現像槽26は感光体ドラム21表面を臨むように配置され、感光体ドラム21の表面に形成された静電潜像にトナーを供給して現像し、可視像であるトナー像を形成する容器状部材である。現像槽26は、その内部空間にトナーを収容しかつ現像ローラ26a、供給ローラ26b、撹拌ローラ26cなどのローラ部材またはスクリュー部材を収容して回転自在に支持する。現像槽26の感光体ドラム21を臨む側面には開口部が形成され、この開口部を介して感光体ドラム21に対向する位置に現像ローラ26aが回転駆動可能に設けられる。現像ローラ26aは、感光体ドラム21との圧接部または最近接部において感光体ドラム21表面の静電潜像にトナーを供給するローラ状部材である。トナーの供給に際しては、現像ローラ26a表面にトナーの帯電電位とは逆極性の電位が現像バイアス電圧(以下単に「現像バイアス」とする)として印加される。これによって、現像ローラ26a表面のトナーが静電潜像に円滑に供給される。さらに、現像バイアス値を変更することによって、静電潜像に供給されるトナー量(トナー付着量)を制御できる。供給ローラ26bは現像ローラ26aを臨んで回転駆動可能に設けられるローラ状部材であり、現像ローラ26a周辺にトナーを供給する。攪拌ローラ26cは供給ローラ26bを臨んで回転駆動可能に設けられるローラ状部材であり、トナーホッパ27から現像槽26内に新たに供給されるトナーを供給ローラ26b周辺に送給する。トナーホッパ27は、その鉛直方向下部に設けられるトナー補給口(図示せず)と、現像槽26の鉛直方向上部に設けられるトナー受入口(図示せず)とが連通するように設けられ、現像槽26のトナー消費状況に応じてトナーを補給する。またトナーホッパ27を用いず、各色トナーカートリッジから直接トナーを補給するよう構成しても構わない。
【0104】
クリーニングユニット25は、記録媒体にトナー像を転写した後に、感光体ドラム21の表面に残留するトナーを除去し、感光体ドラム21の表面を清浄化する。クリーニングユニット25には、たとえば、クリーニングブレードなどの板状部材が用いられる。なお、本発明の画像形成装置においては、感光体ドラム21として、主に有機感光体ドラムが用いられ、有機感光体ドラムの表面は樹脂成分を主体とするものであるため、帯電手段22によるコロナ放電によって発生するオゾンの化学的作用によって表面の劣化が進行しやすい。ところが、劣化した表面部分はクリーニングユニット25よる擦過作用を受けて摩耗し、徐々にではあるが確実に除去される。したがって、オゾンなどによる表面の劣化の問題が実際上解消され、長期間にわたって、帯電動作による帯電電位を安定に維持することができる。本実施の形態ではクリーニングユニット25を設けるけれども、それに限定されず、クリーニングユニット25を設けなくてもよい。
【0105】
トナー像形成手段20によれば、帯電手段22によって均一な帯電状態にある感光体ドラム21の表面に、露光ユニット23から画像情報に応じた信号光を照射して静電潜像を形成し、これに現像装置24からトナーを供給してトナー像を形成し、このトナー像を中間転写ベルト28に転写した後に、感光体ドラム21表面に残留するトナーをクリーニングユニット25で除去する。この一連のトナー像形成動作が繰り返し実行される。
【0106】
転写手段30は、感光体ドラム21の上方に配置され、中間転写ベルト28と、駆動ローラ29と、従動ローラ31と、中間転写ローラ32b,32c,32m,32yと、転写ベルトクリーニングユニット33、転写ローラ34とを含む。中間転写ベルト28は、駆動ローラ29と従動ローラ31とによって張架されてループ状の移動経路を形成する無端ベルト状部材であり、矢符Bの方向、すなわち感光体ドラム21と接する面が感光体ドラム21yから21bに向う方向に移動するように回転駆動する。
【0107】
中間転写ベルト28が、感光体ドラム21に接しながら感光体ドラム21を通過する際、中間転写ベルト28を介して感光体ドラム21に対向配置される中間転写ローラ32から、感光体ドラム21表面のトナーの帯電極性とは逆極性の転写バイアスが印加され、感光体ドラム21の表面に形成されたトナー像が中間転写ベルト28上へ転写される。フルカラー画像の場合、各感光体ドラム21y,21m,21c,21bで形成される各色のトナー画像が、中間転写ベルト28上に順次重ねて転写されることによって、フルカラートナー像が形成される。駆動ローラ29は図示しない駆動手段によってその軸線回りに回転駆動可能に設けられ、その回転駆動によって、中間転写ベルト28を矢符B方向へ回転駆動させる。従動ローラ31は駆動ローラ29の回転駆動に従動回転可能に設けられ、中間転写ベルト28が弛まないように一定の張力を中間転写ベルト28に付与する。中間転写ローラ32は、中間転写ベルト28を介して感光体ドラム21に圧接し、かつ図示しない駆動手段によってその軸線回りに回転駆動可能に設けられる。中間転写ローラ32は、前述のように転写バイアスを印加する図示しない電源が接続され、感光体ドラム21表面のトナー像を中間転写ベルト28に転写する機能を有する。転写ベルトクリーニングユニット33は、中間転写ベルト28を介して従動ローラ31に対向し、中間転写ベルト28の外周面に接触するように設けられる。感光体ドラム21との接触によって中間転写ベルト28に付着し、記録媒体に転写されずに残留するトナーは、記録媒体の裏面を汚染する原因となるので、転写ベルトクリーニングユニット33が中間転写ベルト28表面の残留トナーを除去し回収する。転写ローラ34は、中間転写ベルト28を介して駆動ローラ29に圧接し、図示しない駆動手段によって軸線回りに回転駆動可能に設けられる。転写ローラ34と駆動ローラ29との圧接部(転写ニップ部)において、中間転写ベルト28に担持されて搬送されて来るトナー像が、後述する記録媒体供給手段50から送給される記録媒体に転写される。トナー像を担持する記録媒体は、定着手段40に送給される。転写手段30によれば、感光体ドラム21と中間転写ローラ28との圧接部において感光体ドラム21から中間転写ベルト28に転写されるトナー像が、中間転写ベルト28の矢符B方向への回転駆動によって転写ニップ部に搬送され、そこで記録媒体に転写される。
【0108】
定着手段40は、転写手段30よりも記録媒体の搬送方向下流側に設けられ、定着ローラ35と加圧ローラ36とを含む。定着ローラ35は図示しない駆動手段によって回転駆動可能に設けられ、記録媒体に担持される未定着トナー像を構成するトナーを加熱して溶融させ、記録媒体に定着させる。定着ローラ35の内部には図示しない加熱手段が設けられる。加熱手段は、定着ローラ35表面が所定の温度(加熱温度)になるように定着ローラ35を加熱する。加熱手段には、たとえば、ヒータ、ハロゲンランプなどを使用できる。加熱手段は、後記する定着条件制御手段によって制御される。定着ローラ35表面近傍には温度検知センサが設けられ、定着ローラ35の表面温度を検知する。温度検知センサによる検知結果は、後記する制御手段の記憶部に書き込まれる。定着条件制御手段は、記憶部に書き込まれた検知結果に基づいて、加熱手段の動作を制御する。加圧ローラ36は定着ローラ35に圧接するように設けられ、定着ローラ35の回転駆動に従動回転可能に支持される。加圧ローラ36は、定着ローラ35によってトナーが溶融して記録媒体に定着する際に、トナーと記録媒体とを押圧することによって、トナー像の記録媒体への定着を補助する。定着ローラ35と加圧ローラ36との圧接部が定着ニップ部である。定着手段40によれば、転写手段30においてトナー像が転写された記録媒体が、定着ローラ35と加圧ローラ36とによって挟持され、定着ニップ部を通過する際に、トナー像が加熱下に記録媒体に押圧されることによって、トナー像が記録媒体に定着され、画像が形成される。
【0109】
記録媒体供給手段50は、自動給紙トレイ37と、ピックアップローラ38と、搬送ローラ39a,39bと、レジストローラ41と、手差給紙トレイ42とを含む。自動給紙トレイ37は画像形成装置100の鉛直方向下部に設けられ、記録媒体を貯留する容器状部材である。記録媒体には、普通紙、カラーコピー用紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート、葉書などがある。ピックアップローラ38は、自動給紙トレイ37に貯留される記録媒体を1枚ずつ取り出し、用紙搬送路S1に送給する。搬送ローラ39aは互いに圧接するように設けられる一対のローラ部材であり、記録媒体をレジストローラ41に向けて搬送する。レジストローラ41は互いに圧接するように設けられる一対のローラ部材であり、搬送ローラ39aから送給される記録媒体を、中間転写ベルト28に担持されるトナー像が転写ニップ部に搬送されるのに同期して、転写ニップ部に送給する。手差給紙トレイ42は、手動動作によって記録媒体を画像形成装置内に取り込む装置であり、手差給紙トレイ42から取り込まれる記録媒体は、搬送ローラ39bによって用紙搬送路S2内を通過し、レジストローラ41に送給される。記録媒体供給手段50によれば、自動給紙トレイ37または手差給紙トレイ42から1枚ずつ供給される記録媒体を、中間転写ベルト28に担持されるトナー像が転写ニップ部に搬送されるのに同期して、転写ニップ部に送給する。
【0110】
排出手段60は、搬送ローラ39cと、排出ローラ43と、排出トレイ44とを含む。搬送ローラ39cは、用紙搬送方向において定着ニップ部よりも下流側に設けられ、定着手段40によって画像が定着された記録媒体を排出ローラ43に向けて搬送する。排出ローラ43は、画像が定着された記録媒体を、画像形成装置100の鉛直方向上面に設けられる排出トレイ44に排出する。排出トレイ44は、画像が定着された記録媒体を貯留する。
【0111】
画像形成装置100は、図示しない制御手段を含む。制御手段は、たとえば、画像形成装置100の内部空間における上部に設けられ、記憶部と演算部と制御部とを含む。制御手段の記憶部には、画像形成装置100の上面に配置される図示しない操作パネルを介する各種設定値、画像形成装置100内部の各所に配置される図示しないセンサなどからの検知結果、外部機器からの画像情報などが入力される。また、各種手段を実行するプログラムが書き込まれる。各種手段とは、たとえば、記録媒体判定手段、付着量制御手段、定着条件制御手段などである。記憶部には、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、リードオンリィメモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、ハードディスクドライブ(HDD)などが挙げられる。外部機器には、画像情報の形成または取得が可能であり、かつ画像形成装置に電気的に接続可能な電気・電子機器を使用でき、たとえば、コンピュータ、デジタルカメラ、テレビジョン受像機、ビデオレコーダ、DVD(
Digital Versatile Disc)レコーダ、HDDVD(High-Definition Digital Versatile
Disc)、ブルーレイディスクレコーダ、ファクシミリ装置、携帯端末装置などが挙げられる。演算部は、記憶部に書き込まれる各種データ(画像形成命令、検知結果、画像情報など)および各種手段のプログラムを取り出し、各種判定を行う。制御部は、演算部の判定結果に応じて該当装置に制御信号を送付し、動作制御を行う。制御部および演算部は中央処理装置(CPU、Central Processing Unit)を備えるマイクロコンピュータ、マイクロプロセッサなどによって実現される処理回路を含む。制御手段は、前述の処理回路とともに主電源を含み、電源は制御手段だけでなく、画像形成装置100内部における各装置にも電力を供給する。
【0112】
このように、本発明の現像装置24は、本発明の二成分現像剤を用いて現像を行うことにより、感光体ドラム21上に高精細で高解像度のトナー像を形成することができる。また、本発明の画像形成装置100は、本発明の現像装置24を備えることにより、高精細で高解像度の高画質画像を形成することができる。
【実施例】
【0113】
以下に本発明を実施例および比較例を用いて具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り特に本実施例に限定されるものではない。
【0114】
〔物性値測定方法〕
実施例および比較例における各物性値は、以下に示すようにして測定した。
【0115】
[結着樹脂のガラス転移点(Tg)]
示差走査熱量計(商品名:DSC220、セイコー電子工業株式会社製)を用い、日本工業規格(JIS)K7121−1987に準じ、試料1gを昇温速度毎分10℃(10℃/min)で加熱してDSC曲線を測定した。得られたDSC曲線のガラス転移に相当する吸熱ピークの高温側のベースラインを低温側に延長した直線と、ピークの立ち上がり部分から頂点までの曲線に対して勾配が最大になるような点で引いた接線との交点の温度をガラス転移点(Tg)として求めた。
【0116】
[結着樹脂の軟化点(Tm)]
流動特性評価装置(商品名:フローテスターCFT−100C、株式会社島津製作所製)において、荷重10kgf/cm(9.8×10Pa)を与えて試料1gがダイから押出されるように設定し、昇温速度毎分6℃(6℃/min)で加熱し、ダイから試料の半分量が流出したときの温度を軟化点として求めた。ダイには、ノズル口径1mm、長さ1mmのものを使用した。
【0117】
[離型剤の融点]
示差走査熱量計(商品名:DSC220、セイコー電子工業株式会社製)を用い、試料1gを昇温速度毎分10℃(10℃/min)で温度20℃から200℃まで昇温させ、次いで200℃から20℃に急冷させる操作を2回繰返し、DSC曲線を得た。そして、2回目の操作で得られるDSC曲線の融解に相当する吸熱ピークの頂点の温度を離型剤の融点として求めた。
【0118】
[体積平均粒径(D50V)および含有率(体積%、個数%)]
電解液(商品名:ISOTON−II、ベックマン・コールター株式会社製)50mlに、試料20mgおよびアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム(分散剤)1mlを加え、超音波分散器(商品名:UH−50、STM社製)によって超音波周波数20kHzで3分間分散処理して測定用試料を調整した。この測定用試料について粒度分布測定装置(Multisizer3、ベックマン・コールター株式会社製)を用いて、アパーチャ径20μm、測定粒子数50000カウントの条件下で粒径の測定を行い、得られた測定結果から試料粒子の体積粒度分布および個数粒度分布を求めた。得られた体積粒度分布から体積平均粒径(D50V)および粗粉トナーの含有率(体積%)を求めた。また得られた個数粒度分布から微粉トナーの含有率(個数%)を求めた。
【0119】
[平均円形度]
界面活性剤を約0.1mg溶解している水10mLに、トナー5mgを分散させて分散液を調製し、周波数20kHz、出力50Wの超音波を分散液に5分間照射し、分散液中のトナー粒子濃度を5000個/μL〜20000個/μLとして、前述のフロー式粒子像分析装置FPIA−3000(商品名、シスメックス株式会社製)によって前述の式(1)に基づいて円形度を測定した。そして、得られた円形度の測定結果から、簡易算出法により平均円形度を算出した。
【0120】
(実施例1)
〔トナーの製造〕
[前混合工程および溶融混練工程]
ポリエステル(結着樹脂、商品名:タフトンTTR−5、花王株式会社製、ガラス転移点(Tg):60℃、軟化点(Tm):100℃)83重量%(100重量部)、マスターバッチ(C.I.ピグメントレッド57:1(着色剤)を40重量%含有)12重量%(14.5重量部)、カルナバワックス(離型剤、商品名:REFINED CARNAUBA WAX、株式会社加藤洋行製、融点:83℃)3重量%(3.6重量部)、アルキルサリチル酸金属塩(帯電制御剤、商品名:BONTRON E-84、オリエント化学株式会社製)2重量%(2.4重量部)をこの配合割合で含むトナーの原料を、ヘンシェルミキサ(商品名:FMミキサ、三井鉱山株式会社製)によって10分間混合して混合物を作製した。そして、得られた混合物を二軸押出混練機(商品名:PCM−65、株式会社池貝製)にて溶融混練して溶融混練物を作製した。
【0121】
[粉砕工程]
前混合工程および溶融混練工程にて得られた溶融混練物を室温まで冷却して固化させた後、カッティングミル(商品名:VM−16、オリエント株式会社製)で粗粉砕した。次いで、粗粉砕によって得られた粗粉砕物を、流動層型ジェット式粉砕機(商品名:カウンタジェットミル、ホソカワミクロン株式会社製)によって微粉砕し、粉砕物を作製した。
【0122】
[分級工程]
粉砕工程にて得られた粉砕物を、ロータリー式風力分級機(ホソカワミクロン株式会社製)によって、体積平均粒径3.0μm以下の過粉砕トナー粒子と、体積平均粒径7.60μmの大粒径粒子群と体積平均粒径5.54μmの小粒径粒子群とに分級した。過粉砕トナー粒子は、他のトナーの製造に再利用するために回収した。
【0123】
[混合工程]
分級工程にて得られた大粒径粒子群と小粒径粒子群との混合割合が、6:10となるようにヘンシェルミキサ(商品名:FMミキサ、三井鉱山株式会社製)によって混合することによって実施例1のトナーを製造した。
【0124】
実施例1のトナーにおける体積平均粒径は5.90μmであり、粗粉トナーの含有率は26体積%であり、微粉トナーの含有率は29個数%であり、平均円形度は0.956であった。
【0125】
(実施例2)
分級工程にて、体積平均粒径7.62μmの大粒径粒子群と体積平均粒径5.56μmの小粒径粒子群とに分級し、混合工程前に、小粒径粒子群を熱風式球形化装置(商品名:メテオレインボー、日本ニューマチック工業株式会社製)を用いて球形化処理し、混合工程にて、大粒径粒子群と小粒径粒子群との混合割合が26:10となるように混合した以外は、実施例1と同様にして実施例2のトナーを製造した。
【0126】
球形化処理の条件としては、過粉砕トナー粒子の投入量を毎時3.0kgとし、熱風の供給量を毎分900Lとし、熱風温度を190℃とし、冷却空気の供給圧力を0.15MPaとし、二次エア噴射ノズルからの空気の供給量を毎分230Lとした。また冷却エア取入口と、衝突部材との距離を2.0cmとした。
【0127】
実施例2のトナーにおける体積平均粒径は6.80μmであり、粗粉トナーの含有率は40体積%であり、微粉トナーの含有率は28個数%であり、平均円形度は0.957であった。
【0128】
(実施例3)
分級工程にて、体積平均粒径7.61μmの大粒径粒子群と体積平均粒径5.53μmの小粒径粒子群とに分級し、混合工程前に、小粒径粒子群を衝撃式球形化装置(商品名:ファカルティF−600型、ホソカワミクロン株式会社製)を用いて球形化処理し、混合工程にて、大粒径粒子群と小粒径粒子群との混合割合が7:10となるように混合した以外は、実施例1と同様にして実施例3のトナーを製造した。
【0129】
球形化処理の条件としては、1回の過粉砕トナー粒子の投入量を1.5kgとし、分級ロータの回転速度を5000rpmとして微粉を除去しつつ、分散ロータの回転速度を5800rpmとして、120秒間球形化処理を行った。球形化処理の時間は、過粉砕トナー粒子の投入終了時から第2のトナー粒子排出弁を開放するまでの時間である。また分散ロータとライナとの間隔を2.0mmとし、仕切り部材の端部と処理槽の内壁面との間隔を40mmとした。
【0130】
実施例3のトナーにおける体積平均粒径は6.00μmであり、粗粉トナーの含有率は30体積%であり、微粉トナーの含有率は16個数%であり、平均円形度は0.968であった。
【0131】
(実施例4)
分級工程にて、体積平均粒径8.50μmの大粒径粒子群と体積平均粒径5.50μmの小粒径粒子群とに分級し、混合工程にて、大粒径粒子群と小粒径粒子群との混合割合が25:10となるように混合した以外は、実施例1と同様にして実施例4のトナーを製造した。
【0132】
実施例4のトナーにおける体積平均粒径は7.60μmであり、粗粉トナーの含有率は42体積%であり、微粉トナーの含有率は11個数%であり、平均円形度は0.961であった。
【0133】
(実施例5)
分級工程にて、体積平均粒径6.80μmの大粒径粒子群と体積平均粒径4.70μmの小粒径粒子群とに分級し、混合工程にて、大粒径粒子群と小粒径粒子群との混合割合が5:10となるように混合した以外は、実施例1と同様にして実施例5のトナーを製造した。
【0134】
実施例5のトナーにおける体積平均粒径は5.30μmであり、粗粉トナーの含有率は24体積%であり、微粉トナーの含有率は48個数%であり、平均円形度は0.961であった。
【0135】
(実施例6)
分級工程にて、体積平均粒径7.40μmの大粒径粒子群と体積平均粒径5.37μmの小粒径粒子群とに分級し、混合工程にて、大粒径粒子群と小粒径粒子群との混合割合が4:10となるように混合した以外は、実施例1と同様にして実施例6のトナーを製造した。
【0136】
実施例6のトナーにおける体積平均粒径は5.89μmであり、粗粉トナーの含有率は27体積%であり、微粉トナーの含有率は28個数%であり、平均円形度は0.954であった。
【0137】
(実施例7)
分級工程にて、体積平均粒径7.50μmの大粒径粒子群と体積平均粒径5.68μmの小粒径粒子群とに分級し、混合工程前に、小粒径粒子群を熱風式球形化装置(商品名:メテオレインボー、日本ニューマチック工業株式会社製)を用いて球形化処理し、混合工程にて、大粒径粒子群と小粒径粒子群との混合割合が7:10となるように混合した以外は、実施例1と同様にして実施例7のトナーを製造した。球形化処理の条件は、実施例2と同様の条件を用いた。
【0138】
実施例7のトナーにおける体積平均粒径は6.03μmであり、粗粉トナーの含有率は28体積%であり、微粉トナーの含有率は28個数%であり、平均円形度は0.976であった。
【0139】
(比較例1)
分級工程にて、体積平均粒径9.20μmの大粒径粒子群と体積平均粒径6.10μmの小粒径粒子群とに分級し、混合工程にて、大粒径粒子群と小粒径粒子群との混合割合が8:10となるように混合した以外は、実施例1と同様にして比較例1のトナーを製造した。
【0140】
比較例1のトナーにおける体積平均粒径は8.03μmであり、粗粉トナーの含有率は46体積%であり、微粉トナーの含有率は28個数%であり、平均円形度は0.957であった。
【0141】
(比較例2)
分級工程にて、体積平均粒径4.80μmの大粒径粒子群と体積平均粒径3.40μmの小粒径粒子群とに分級し、混合工程にて、大粒径粒子群と小粒径粒子群との混合割合が8:10となるように混合した以外は、実施例1と同様にして比較例2のトナーを製造した。
【0142】
比較例2のトナーにおける体積平均粒径は3.98μmであり、粗粉トナーの含有率は10体積%であり、微粉トナーの含有率は63個数%であり、平均円形度は0.956であった。
【0143】
(比較例3)
分級工程にて、体積平均粒径7.58μmの大粒径粒子群と体積平均粒径5.39μmの小粒径粒子群とに分級し、混合工程にて、大粒径粒子群と小粒径粒子群との混合割合が6:10となるように混合した以外は、実施例1と同様にして比較例3のトナーを製造した。
【0144】
比較例3のトナーにおける体積平均粒径は6.10μmであり、粗粉トナーの含有率は19体積%であり、微粉トナーの含有率は36個数%であり、平均円形度は0.955であった。
【0145】
(比較例4)
分級工程にて、体積平均粒径8.90μmの大粒径粒子群と体積平均粒径4.80μmの小粒径粒子群とに分級し、混合工程前に、小粒径粒子群を衝撃式球形化装置(商品名:ファカルティF−600型、ホソカワミクロン株式会社製)を用いて球形化処理し、混合工程にて、大粒径粒子群と小粒径粒子群との混合割合が20:10となるように混合した以外は、実施例1と同様にして比較例4のトナーを製造した。球形化処理の条件は、実施例3と同様の条件を用いた。
【0146】
比較例4のトナーにおける体積平均粒径は7.98μmであり、粗粉トナーの含有率は48体積%であり、微粉トナーの含有率は20個数%であり、平均円形度は0.969であった。
【0147】
(比較例5)
分級工程にて、体積平均粒径7.61μmの大粒径粒子群と体積平均粒径5.80μmの小粒径粒子群とに分級し、混合工程にて、大粒径粒子群と小粒径粒子群との混合割合が2:10となるように混合した以外は、実施例1と同様にして比較例5のトナーを製造した。
【0148】
比較例5のトナーにおける体積平均粒径は5.82μmであり、粗粉トナーの含有率は24体積%であり、微粉トナーの含有率は51個数%であり、平均円形度は0.957であった。
【0149】
(比較例6)
分級工程にて、体積平均粒径8.80μmの大粒径粒子群と体積平均粒径5.67μmの小粒径粒子群とに分級し、混合工程にて、大粒径粒子群と小粒径粒子群との混合割合が22:10となるように混合した以外は、実施例1と同様にして比較例6のトナーを製造した。
【0150】
比較例6のトナーにおける体積平均粒径は7.60μmであり、粗粉トナーの含有率は40体積%であり、微粉トナーの含有率は9個数%であり、平均円形度は0.955であった。
【0151】
(比較例7)
分級工程にて、体積平均粒径7.35μmの大粒径粒子群と体積平均粒径5.64μmの小粒径粒子群とに分級し、混合工程にて、大粒径粒子群と小粒径粒子群との混合割合が5:10となるように混合した以外は、実施例1と同様にして比較例7のトナーを製造した。
【0152】
比較例7のトナーにおける体積平均粒径は5.90μmであり、粗粉トナーの含有率は22体積%であり、微粉トナーの含有率は29個数%であり、平均円形度は0.955であった。
【0153】
(比較例8)
分級工程にて、体積平均粒径9.06μmの大粒径粒子群と体積平均粒径6.10μmの小粒径粒子群とに分級し、混合工程にて、大粒径粒子群と小粒径粒子群との混合割合が18:10となるように混合した以外は、実施例1と同様にして比較例8のトナーを製造した。
【0154】
比較例8のトナーにおける体積平均粒径は8.02μmであり、粗粉トナーの含有率は46体積%であり、微粉トナーの含有率は9個数%であり、平均円形度は0.958であった。
【0155】
(比較例9)
分級工程にて、体積平均粒径9.01μmの大粒径粒子群と体積平均粒径6.10μmの小粒径粒子群とに分級し、混合工程にて、大粒径粒子群と小粒径粒子群との混合割合が16:10となるように混合した以外は、実施例1と同様にして比較例9のトナーを製造した。
【0156】
比較例9のトナーにおける体積平均粒径は8.06μmであり、粗粉トナーの含有率は49体積%であり、微粉トナーの含有率は12個数%であり、平均円形度は0.958であった。
【0157】
(比較例10)
分級工程にて、体積平均粒径9.20μmの大粒径粒子群と体積平均粒径6.10μmの小粒径粒子群とに分級し、混合工程にて、大粒径粒子群と小粒径粒子群との混合割合が17:10となるように混合した以外は、実施例1と同様にして比較例10のトナーを製造した。
【0158】
比較例10のトナーにおける体積平均粒径は8.10μmであり、粗粉トナーの含有率は40体積%であり、微粉トナーの含有率は20個数%であり、平均円形度は0.954であった。
【0159】
(比較例11)
分級工程にて、体積平均粒径9.01μmの大粒径粒子群と体積平均粒径6.02μmの小粒径粒子群とに分級し、混合工程にて、大粒径粒子群と小粒径粒子群との混合割合が16:10となるように混合した以外は、実施例1と同様にして比較例11のトナーを製造した。
【0160】
比較例11のトナーにおける体積平均粒径は8.10μmであり、粗粉トナーの含有率は48体積%であり、微粉トナーの含有率は9個数%であり、平均円形度は0.954であった。
【0161】
下記表1に、実施例1〜7および比較例1〜11のトナーにおいて、大粒径粒子群、小粒径粒子群およびトナーの体積平均粒径(D50V)、大粒径粒子群(表1中では「大」と記す場合がある)と小粒径粒子群(表1中では「小」と記す場合がある)との混合割合、粗粉トナーの含有率、微粉トナーの含有率ならびにトナーの平均円形度をまとめた。
【0162】
【表1】

【0163】
〔二成分現像剤の製造〕
キャリアとして体積平均粒径45μmのフェライトコアキャリアを用いて、このキャリアに対する実施例1〜7および比較例1〜11のトナーの被覆率がそれぞれ60%となるようにV型混合機(商品名:V−5、株式会社特寿工作所製)にて、トナーとキャリアとを20分間混合して二成分現像剤を製造した。
【0164】
〔評価〕
実施例1〜7および比較例1〜11のトナーをそれぞれ含む二成分現像剤を用いて、形成した画像の白抜けおよび解像度、転写効率、クリーニング性ならびに帯電安定性を、下記の方法によって評価した。各評価の結果および総合評価の結果を表2に示す。
【0165】
[白抜け]
実施例1〜7および比較例1〜11のトナーをそれぞれ含む二成分現像剤を市販複写機(商品名:MX−2300G、シャープ株式会社製)に充填し、付着量が0.4mg/cmとなるように調整し、3×5孤立ドットの画像を形成した。3×5孤立ドットの画像とは、600dpi(dot per inch)において、縦3ドット、横3ドットの大きさである複数のドット部が、隣合うドット部同士の間隔が5ドットとなるように、形成される画像である。形成した画像を顕微鏡(株式会社キーエンス製)で100倍に拡大してモニタに表示し、70個の3×5孤立ドットのうち、白抜けの発生した数を確認した。評価基準は次のとおりである。
◎:白抜けの発生した数が0個〜3個である。
○:白抜けの発生した数が4個〜6個である。
△:白抜けの発生した数が7個〜10個である。
×:白抜けの発生した数が11個以上である。
【0166】
[解像度]
上記複写機によって画像濃度が0.3であり、直径5mmのハーフトーン画像を、画像濃度0.3以上0.5以下で複写できる条件において、線幅が正確に100μmである細線のオリジナル画像が形成される原稿を複写し、得られたコピー画像を測定用サンプルとした。この測定用サンプルを、粒子アナライザ(商品名:ルーゼックス450、株式会社ニレコ製)を用いて100倍に拡大したモニタ画像から、インジケータによって測定用サンプルに形成される細線の線幅を測定した。画像濃度は、反射濃度計(商品名:RD−918、マクベス社製)によって測定された光学反射濃度である。細線には凹凸があり、線幅は測定位置によって異なるので、複数の測定位置において線幅を測定して平均値をとり、この線幅を測定用サンプルの線幅とした。測定用サンプルの線幅を、原稿の線幅である100μmで除し、得られた値を100倍したものを細線再現性の値として得た。この細線再現性の値が100に近いほど、細線の再現性がよく、解像度が優れていることを示す。解像性の評価基準は次のとおりである。
◎:細線再現性の値が100以上105未満である。
○:細線再現性の値が105以上115未満である。
△:細線再現性の値が115以上125未満である。
×:細線再現性の値が125以上である。
【0167】
[転写効率]
転写効率は、1次転写において感光体ドラム表面から中間転写ベルトに転写されたトナーの割合であり、転写前の感光体ドラム表面に存在するトナー量を100%として算出した。転写前の感光体ドラム表面に存在するトナーを、帯電量測定装置(商品名:210HS−2A、トレック・ジャパン株式会社製)を用いて吸引し、この吸引したトナーの量を測定することによって転写前の感光体ドラム表面に存在するトナー量を得た。また中間転写ベルトに転写されたトナー量も、同様にして得た。評価基準は次のとおりである。
◎:転写効率が95%以上である。
○:転写効率が90%以上95%未満である。
△:転写効率が85%以上90%未満である。
×:転写効率が85%未満である。
【0168】
[クリーニング性]
市販複写機(商品名:MX−2300G、シャープ株式会社製)に備わるクリーニングユニットのクリーニングブレードが感光体ドラムに当接する圧力であるクリーニングブレード圧を、初期線圧で25gf/cm(2.45×10−1N/cm)となるように調整した。この複写機に実施例1〜7および比較例1〜11のトナーをそれぞれ含む二成分現像剤を充填し、温度25℃、相対湿度50%の常温常湿環境中でシャープ株式会社製文字テストチャートを記録紙10万枚に画像形成し、クリーニング性の確認を行った。
【0169】
クリーニング性は、画像形成前(初期)、5,000枚(5K枚)印字後、10,000枚(10K枚)印字後の各段階において、形成された画像を目視で確認することによって、画像部と非画像部との境界部の鮮明度および感光体ドラムの回転方向へのトナー漏れによって形成される黒すじの有無を試験し、さらに後述の測定器によってかぶり量Wkを求めて、クリーニング性を評価した。形成画像のかぶり量Wkは、日本電色工業株式会社製Z−Σ90 COLORMEASURINGSYSTEMを用いて反射濃度を測定し、次のようにして求めた。まず画像形成前の記録紙の反射平均濃度Wrを測定した。次に上記複写機によって画像を形成し、画像形成後、記録紙の白地部分各所の反射濃度を測定した。最もかぶりの多いと判断された部分、すなわち白地部でありながら反射濃度の最も濃い部分の反射濃度Wsと、前記Wrとから、下記式(3)で求められる値をかぶり量Wk(%)と定義した。評価基準は次のとおりである。
Wk(%)=100×{(Ws−Wr)/Wr} …(3)
◎:非常に良好。鮮明度が良く黒すじなし。またかぶり量Wkが3%未満である。
○:良好。鮮明度が良く黒すじなし。またかぶり量Wkが3%以上5%未満である。
△:実使用上問題なし。鮮明度が実使用上問題のないレベルであり、黒すじの長さが2.0mm以下かつ5個以下である。またかぶり量Wkが5%以上10%未満である。
×:実使用不可。鮮明度が実使用上問題あり。黒すじの長さが2.0mmを超えるか、または黒すじが6個以上の少なくともいずれかである。またかぶり量Wkが10%以上である。
【0170】
[帯電安定性]
実施例1〜7および比較例1〜11のトナーそれぞれ5重量%と体積平均粒径45μmのフェライトコアキャリア95重量%とをそれぞれ混合し、温度25℃、相対湿度50%の常温常湿環境中において、卓上ボールミル(東京硝子器械株式会社製)で30分間攪拌を行った後、初期のトナーの帯電量測定を行った。また実施例1〜7および比較例1〜11のトナーをそれぞれ含む二成分現像剤によって市販複写機(商品名:AR−C150、シャープ株式会社製)で印字率6%のテキストチャートを10,000枚印字後のトナーの帯電量測定を行った。
【0171】
トナーの帯電量測定は、帯電量測定装置(210HS−2A:トレック・ジャパン株式会社製)を用いて次のようにして行った。ボールミル内から採集したフェライト粒子とトナーとの混合物を、底部に500メッシュの導電性スクリーンを具備した金属製の容器に入れ、吸引機によってトナーのみを吸引圧250mmHgで吸引し、吸引前の混合物の重量と吸引後の混合物の重量との重量差と、容器に接続されたコンデンサー極板間の電位差とからトナーの帯電量を求めた。得られた初期のトナーの帯電量をQini(μC/g)、10,000枚(10K枚)印字後のトナーの帯電量をQ(μC/g)としてトナーの帯電量減衰率を下記式(4)のようにして求めた。
帯電量減衰率(%)=100×|(Q−Qini)/Qini| …(4)
【0172】
帯電量減衰率が低いほど帯電安定性に優れることを示す。帯電安定性の評価基準は次のとおりである。
◎:帯電量減衰率が5%未満である。
○:帯電量減衰率が5%以上10%未満である。
△:帯電量減衰率が10%以上15%未満である。
×:帯電量減衰率が15%以上である。
【0173】
[総合評価]
総合評価の評価基準は次のとおりである。
◎:非常に良好。白抜け、解像度、転写効率、クリーニング性および帯電安定性の評価結果に×がなく、△が1個以下である。
○:良好。白抜け、解像度、転写効率、クリーニング性および帯電安定性の評価結果に×がなく、△が2個以上3個以下である。
△:実使用上問題なし。白抜け、解像度、転写効率、クリーニング性および帯電安定性の評価結果に×がなく、△が4個以上である。
×:不良。白抜け、解像度、転写効率、クリーニング性および帯電安定性の評価結果に×がある。
【0174】
【表2】

【0175】
表2に示した結果から、本発明における実施例1〜7のトナーを用いた二成分現像剤は、比較例1〜11の二成分現像剤と比較して以下のように優れていることが明らかである。
【0176】
実施例1〜7のトナーを用いた二成分現像剤は、トナーの体積平均粒径D50Vが4μm以上8μm以下であり、トナー中の粗粉トナーの含有率が24体積%以上47体積%以下であり、微粉トナーの含有率が10個数%以上50個数%以下であるため、比較例1〜11の二成分現像剤と比較して、白抜け、解像度、転写効率、クリーニング性、帯電安定性の評価において良好な結果を示した。
【0177】
また、トナーの平均円形度が0.955以上0.975以下である実施例1〜5のトナーを用いた二成分現像剤は、実施例6,7のトナーを用いた二成分現像剤と比較して、白抜け、解像性、転写効率、クリーニング性、帯電量の評価においてさらに優れた結果を示した。
【0178】
一方、比較例1のトナーを用いた二成分現像剤は、トナーの体積平均粒径D50Vが8μmを超えるため、解像度が悪化した。
【0179】
また比較例2のトナーを用いた二成分現像剤は、トナーの体積平均粒径D50Vが4μm未満であり、トナー中の粗粉トナーの含有率が24体積%未満であり、微粉トナーの含有率が50個数%を超えるため、転写効率、クリーニング性および帯電安定性が悪化した。
【0180】
また比較例3,7のトナーを用いた二成分現像剤は、トナー中の粗粉トナーの含有率が24体積%未満であるため、転写効率が悪化した。
【0181】
また比較例4のトナーを用いた二成分現像剤は、トナー中の粗粉トナーの含有率が47体積%を超えるため、解像度および帯電安定性が悪化した。
【0182】
また比較例5のトナーを用いた二成分現像剤は、トナー中の微粉トナーの含有率が50個数%を超えるため、転写効率が悪化した。
【0183】
また比較例6のトナーを用いた二成分現像剤は、トナー中の微粉トナーの含有率が10個数%未満であるため、解像度が悪化した。
【0184】
また比較例8〜11のトナーを用いた二成分現像剤は、トナーの体積平均粒径D50Vが8μmを超え、トナー中の粗粉トナーの含有率が大きく、微粉トナーの含有率が小さいため、解像度が低下した。
【0185】
なお、本実施例においては、電子写真用トナーとして、着色剤としてC.I.ピグメントレッド57:1を含有したマゼンタトナーを例示したが、これに限定されるものではなく、上記着色剤に代えて、先に例示した各種着色剤を含有させた他のトナーによっても同様にして本実施例を実施できる。
【図面の簡単な説明】
【0186】
【図1】本発明のトナーの製造方法における手順の一例を示すフロー図である。
【図2】本発明のトナーの製造方法における手順の一例を示すフロー図である
【図3】本発明の画像形成装置の構成の一例を模式的に示す図である。
【図4】本発明の現像装置の構成の一例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【0187】
100 画像形成装置
20 トナー像形成手段
30 転写手段
40 定着手段
50 記録媒体供給手段
60 排出手段
21 感光体ドラム
22 帯電手段
23 露光ユニット
24 現像装置
25 クリーニングユニット
26 現像槽
27 トナーホッパ
28 中間転写ベルト
29 駆動ローラ
31 従動ローラ
32 中間転写ローラ
33 転写ベルトクリーニングユニット
34 転写ローラ
35 定着ローラ
36 加圧ローラ
37 自動給紙トレイ
38 ピックアップローラ
39 搬送ローラ
41 レジストローラ
42 手差給紙トレイ
43 排出ローラ
44 排出トレイ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも結着樹脂および着色剤を含み、大粒径粒子群と大粒径粒子群よりも体積平均粒径の小さい小粒径粒子群とを含むトナーであって、
累積体積分布における大粒径側からの累積体積が50%になる体積平均粒径D50Vが4μm以上8μm以下であり、
体積平均粒径が7μm以上のトナー粒子の含有率が24体積%以上47体積%以下であり、
個数平均粒径が5μm以下のトナー粒子の含有率が10個数%以上50個数%以下であることを特徴とするトナー。
【請求項2】
平均円形度は、0.955以上0.975以下であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
【請求項3】
少なくとも大粒径粒子群または小粒径粒子群のうちいずれか一方が球形化処理されていることを特徴とする請求項1または2に記載のトナー。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか1つに記載のトナーの製造方法であって、
少なくとも結着樹脂および着色剤を混合して混合物を作製する前混合工程と、
混合物を溶融混練して溶融混練物を作製する溶融混練工程と、
溶融混練物を粉砕して粉砕物を作製する粉砕工程と、
粉砕物を大粒径粒子群と、大粒径粒子群よりも体積平均粒径の小さい小粒径粒子群とに分級する分級工程と、
大粒径粒子群と小粒径粒子群とを混合する混合工程とを含むことを特徴とするトナーの製造方法。
【請求項5】
混合工程において、大粒径粒子群と小粒径粒子群との混合割合は、3.4:10〜30:10であることを特徴とする請求項4に記載のトナーの製造方法。
【請求項6】
分級工程と混合工程との間に、少なくとも大粒径粒子群または小粒径粒子群のいずれか一方を球形化処理する球形化工程を含むことを特徴とする請求項4または5に記載のトナーの製造方法。
【請求項7】
球形化工程において、球形化処理は、機械的衝撃力または熱風によって行われることを特徴とする請求項6に記載のトナーの製造方法。
【請求項8】
大粒径粒子群の体積平均粒径は、6μm以上9μm以下であることを特徴とする請求項4〜7のいずれか1つに記載のトナーの製造方法。
【請求項9】
小粒径粒子群の体積平均粒径は、3.5μm以上6μm未満であることを特徴とする請求項4〜8のいずれか1つに記載のトナーの製造方法。
【請求項10】
請求項1〜3のいずれか1つに記載のトナーとキャリアとを含むことを特徴とする二成分現像剤。
【請求項11】
請求項10に記載の二成分現像剤を用いて現像を行うことを特徴とする現像装置。
【請求項12】
請求項11に記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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