JP2020086450A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1(a)は、モノクロプリンターの画像形成装置の概略構成を示すものである。
装置に装着された現像装置3には、トナーボトル(現像剤供給ボトル)の取り付け口である開口部34が設けられている。この開口部34は、装置本体の外装よりも装置本体内部に位置しており、ここからトナー補給が可能となっている。トナーボトル12の供給口と、開口部34とは、トナーボトルが開口部34に着脱可能なように互いに構成されている。そして、現像剤収容室37を形成する枠体中において、開口部34の一番近傍に配置される移動部材として、撹拌羽根33が配置されている。これにより、補給されたトナーの現像ローラー長手方向の剤面が迅速に均され、トナー補給後に迅速にプリント動作に移行することができるようになる。なお、現像剤収容室37の枠体中における回転移動部材としては、他に現像ローラー31やトナー供給ローラー32を挙げることができる。
トナーボトル12に充填されている現像剤(トナー)の量について説明する。トナーボトル12に充填するトナー量は適宜選択可能であるが、本実施例ではトナーボトル12に充填されているトナーの量はA[g]以上B[g]以下を好適な例としている。ここで、A[g]は、画像形成時の現像装置3の姿勢において、現像ローラー31の最も高い位置(最上点)を含む水平面よりも下側(下部)の現像剤収容室37に含まれるトナー量(現像剤量)である。即ち、現像剤収容室37内のトナーが空になった状態でトナー補給が行われた場合でも、補給されたトナーにより現像ローラー31が覆われるレベルの量のトナー補給が出来る。図1(a)のトナーボトル12に封入されたトナー21を、図1(a)の現像剤収容室37に供給した場合、図1(b)に示すように、トナーボトル12中のトナー21は全て現像剤収容室37に供給される。
画像形成装置は、カバー38が開いた状態を検知する為の不図示の光学センサー又はメカニカルセンサを備える。制御部101は、このカバーが開いた状態を示す信号を入力した場合、画像形成動作を許可しない。たとえ、外部からプリント指示が入力された場合でも、感光ドラム1等のプロセス手段を駆動させた画像形成を許可しない。また、カバーが開いた状態の検知に代わり、トナーボトル12の装着状態を検知するようにしても良い。即ち、不図示のセンサーで、トナーボトル12が、開口部34に装着されていることを検知すると、制御部101は、同様に、光ドラム1等のプロセス手段を駆動させた画像形成を許可しない。トナーボトル12の装着状態の検知について、画像形成装置は、トナーボトル12によって装置本体に設けられたメカニカルセンサが押下されたことを検知しても良い。また、トナーボトル12にメモリユニット(記憶素子及び電気接点部を少なくとも含む)が設けられている場合には、装置本体にメモリ読み取り装置が設けられることになる。この場合、画像形成装置は、例えば、メモリ読み取り装置がトナーボトル12の記憶ユニットと所定の通信を行えているか否かを判断し、それに基づきトナーボトル12の装着を判断しても良い。
補給かぶりが発生するメカニズムについて説明する。トナーの表層が摩耗していない新しいトナーでは電荷が保持しやすいため、単位重量当たりのトナーの持つ電荷量(以下、トナートリボ)は大きくなる。逆に、現像部などで繰り返し圧力を受けたようなトナーは、表層が摩耗しシリカ等の外添剤がトナー母体(トナー粒子)に埋め込まれ或いは遊離してしまい、トナーの帯電性が低下してしまう。帯電性が低下したトナーは電荷を保持しにくく、トナートリボが小さくなる。
本実施例では、補給かぶりを防止するには、いかにトナー補給時の新しいトナーと古いトナーのトリボの差を無くすかが重要となる。即ち、古いトナーのトナートリボが低くなり過ぎない状態で新しいトナーを補給する必要がある。本実施例では、トナーのトリボを間接的に検知し、トナートリボが低くなり過ぎない状態で新しいトナーの補給を促し、補給かぶりの発生を抑える。より具体的に、本実施例では、所定の量のトナーを現像する際に発生する電流値(現像電流)を測定することでトナーの帯電量を測定し、新しいトナーの補給を促すか否かを判断する。
現像ローラー31に印加される現像電圧と感光ドラム1の露光部電位との電位差は、一般的に放電閾値以下であるため、現像時に流れている電流は電荷(トナー)の移動が大きく影響している。従って、単位時間あたりに現像されたトナーの重量を仮定すれば、単位重量当たりのトナーの電荷量(トナートリボ)を予測できる。単位時間あたりに現像されたトナーの重量は、現像ローラー表面の単位面積当たりのトナー重量(以下、M/S)と単位時間あたりに現像されたトナーの面積とから求められる。単位時間あたりに現像されたトナーの面積は、現像されたトナーの長手幅、即ち、感光ドラム1を露光した領域の長手幅と画像形成装置のプロセス速度から定まる。従って、専用の現像電流検知動作を行うことで、単位時間あたりに現像されたトナーの面積は一定の値にできる。言い換えると、本実施例で使用している画像形成装置ではトナーのM/S変化が小さく、ほぼ一定の値となる。従って、現像時に流れている電流はトナーの所定重量当たりの帯電量と等価と見做すことができる。また制御部101は、所定重量当たりの帯電量から単位重量当たりの帯電量を算出できる。また、この時の露光の強さは画像形成装置が出力できる最大の露光量とした。これは、現像ローラー31上のトナーをすべて現像することで、トナーのトリボを正確に測定するためである。なお、トナーのM/S変化が大きい場合は、従来公知のトナー付着量センサーを用いてトナーのM/Sを測定し、トナーの帯電量を求める構成としてもよい。
図5は、現像ローラー31に現像高圧電源103により高電圧を印加した際の現像ローラー31に流れる電流を検知する検知システムを示す。図中の電流検出回路102は、現像高圧電源103より現像ローラー31に現像電圧(例えば−350V)が印加された際に、現像ローラー31、感光ドラム1、アースを介して流れる電流を検出する。そして、電流検出回路102により検出された電流値を示す信号は制御部101に入力され、制御部101はどの程度の電流が流れているかを予測、検出する。
本発明者らの検討によれば、新しいトナーのトリボは約−40[μC/g]であった。また、トナーの劣化によりトナートリボが約−20[μC/g]よりも小さな絶対値となった状態で新しいトナーが補給されると、補給かぶりが発生してしまった。即ち、新しいトナーと古いトナーのトリボの差が約2倍となると補給かぶりが発生してしまった。
画像形成装置の設置時(現像剤が新品時)に、制御部101の指示のもと、露光装置4は、帯電ローラー2で帯電された感光ドラム1表面に、長手方向の216mm×1秒間露光(副走査副走査方向長さに対応)の静電潜像を形成する。
制御部101は、画像形成装置の設置時(現像剤が新品時)に、先の静電潜像が現像ニップを通過している1秒間の間に、電流検出回路102からの信号を検出し、現像電流の測定を行い、新しいトナーを使用したときの現像電流I0を取得する。制御部101は、1秒の間、現像電流I0を示す信号をサンプリングし、得られた複数のデータを平均化して現像電流I0を算出する。なお、現像電流I0の演算手法は平均に限定されず、例えば、複数サンプリングされたデータから中央値を求め、その中央値を現像電流I0としても良い。ここで取得された現像電流I0は制御部101の不図示の記憶装置に記憶される。なお、現像電流I0を取得するタイミグは、現像装置3が実質初期状態と見做せる範囲であれば、例えば、最初の数十枚の印刷を終えた後でも良い。
次に、制御部101は、100ページ印刷したと判断すると、再度現像電流の測定を行う。step4では、step1と同様の処理が行われ、step5で、制御部101は現像電流Iiを取得する。現像電流Iiの取得/演算方法は、現像電流I0のそれと同じで詳しい説明を省略する。
次に、制御部101は、検知結果に基づきIiとI0の比を計算し、以下の判断を行う。
トナーのトリボが十分高いため、トナー補給通知は出さず(step3)に戻る。Ii/I0が0.55以上の場合は、トナーの電荷量は、初期の現像剤収容室37に収納されたトナーの電荷量の55%以上であることに対応する。
トナーのトリボが新しいトナーのトリボの半分に近づいたため、(step7)に進み、トナー補給を促す通知を出す。Ii/I0が0.55未満の場合は、トナーの電荷量は、初期の現像剤収容室37に収納されたトナーの電荷量の55%未満であることに対応する。トナー補給通知については、実施例1で説明したように、制御部101は、不図示の入出力I/Fを介し外部機器にトナー補給を促す出力をする外部機器としては、例えば表示装置、スピーカー及びデータ送信装置などがあげられる。出力としてはテキストであったり、画像であったり、音声信号であったりする。
100枚印刷されるまでに、不図示の光学センサーによりトナーなしが検知された場合、現像電流の測定は行わずに(step7)に進み、トナー補給通知を出す。
本実施例ではトナーの改良により、印字によるトナートリボの変化を抑えられる現像剤を使用し、帯電特性の低下した劣化トナーの蓄積及びトナー補給時の補給かぶりを防止する。より具体的には、トナーとして結着樹脂及び着色剤を含有するトナー粒子を有し、最大荷重2.0×10−4[N]の条件で測定したときのマルテンス硬度(以下、当該マルテンス硬度と呼ぶ)が、200MPa以上1100MPa以下であるものを使用する。これにより、実施例2の図7で説明したトナー補給のフローチャート実行の頻度を下げる、或いは不要とすることができる。図7のフローチャートを実行しない場合には、図2(b)で説明した残量検出の残量結果に基づくトナー補給通知を制御部101が行えばよい。
トナー粒子が表層を有する場合、表層とはトナーコア粒子を被覆してトナー粒子の最表面に存在する層である。有機ケイ素重合体を含有する表層は従来のトナー粒子に比べてとても硬い。そのため、定着性の観点からトナー粒子表面の一部に表層が形成されていない部分を設けることも好ましい。
トナー粒子が有機ケイ素重合体を含有する表層を有する場合、式(1)で表される部分構造を有することが好ましい。
R−SiO3/2 式(1)
(Rは炭素数1以上6以下の炭化水素基を示す。)
トナー粒子は、結着樹脂を含有する。結着樹脂は特段限定されず、従来公知のものを用いることができる。ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂などが好ましい。ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂及びその他の結着樹脂として、以下の樹脂又は重合体が例示できる。
結着樹脂の分子量をコントロールする為に、重合性単量体の重合に際して、架橋剤を添加してもよい。
トナー粒子は、離型剤を含有することが好ましい。トナー粒子に使用可能な離型剤としては、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタムのような石油系ワックス及びその誘導体、モンタンワックス及びその誘導体、フィッシャートロプシュ法による炭化水素ワックス及びその誘導体、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィンワックス及びその誘導体、カルナバワックス、キャンデリラワックスのような天然ワックス及びその誘導体、高級脂肪族アルコール、ステアリン酸、パルミチン酸のような脂肪酸、あるいはその酸アミド、エステル、及びケトン、硬化ヒマシ油及びその誘導体、植物系ワックス、動物性ワックス、シリコ−ン樹脂が挙げられる。なお、誘導体には酸化物や、ビニル系モノマーとのブロック共重合物、グラフト変性物を含む。
トナー粒子は、着色剤を含有する。着色剤は特段限定されず、例えば以下に示す公知のものを使用することができる。
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、155、168、180。
パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ベンジジンオレンジG、インダスレンブリリアントオレンジRK、インダスレンブリリアントオレンジGK。
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、122、144、146、166、169、177、184、185、202、206、220、221、254。
C.I.ピグメントブルー1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62、66。
トナー粒子の製造方法は公知の手段を用いることができ、混練粉砕法や湿式製造法を用いることができる。粒子径の均一化や形状制御性の観点からは湿式製造法を好ましく用いることができる。さらに、湿式製造法には懸濁重合法、溶解懸濁法、乳化重合凝集法、乳化凝集法などを挙げることができる。
リン酸マグネシウム、リン酸三カルシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、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、ヒドロキシアパタイド。上記分散安定剤に有機系化合物、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、デンプンを併用しても構わない。これら分散安定剤は、重合性単量体100質量部に対して、0.01質量部以上2.00質量部以下使用することが好ましい。
2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル、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のようなアゾ化合物;アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ステアロイルパーオキサイド、プロピオニルパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、ベンゾイルパーオキサイド、tert−ブチルパーオキシイソブチレート、シクロヘキサノンパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、tert−ブチルヒドロパーオキサイド、ジ−tert−ブチルパーオキサイド、tert−ブチルパーオキシピバレート、クメンヒドロパーオキサイドのようなパーオキサイド系開始剤。
<NMR測定用のトナー粒子のTHF不溶分の分離法>
トナー粒子のテトラヒドロフラン(THF)不溶分は、以下のようにして得ることができる。
トナー粒子10.0gを秤量し、円筒濾紙(東洋濾紙製No.86R)に入れてソックスレー抽出器にかける。溶媒としてTHF200mLを用いて20時間抽出し、円筒濾紙中の濾物を40℃で数時間真空乾燥を行って得られたものをNMR測定用のトナー粒子のTHF不溶分とする。
トナー粒子に含有される有機ケイ素重合体における、式(1)で表される部分構造の確認には以下の方法を用いる。
式(1)のRで表される炭化水素基は、13C−NMRにより確認する。(13C−NMR(固体)の測定条件)
装置:JEOL RESONANCE製 JNM−ECX500II
試料管:3.2mmφ
試料:NMR測定用のトナー粒子のテトラヒドロフラン不溶分 150mg
測定温度:室温
パルスモード:CP/MAS
測定核周波数:123.25MHz(13C)
基準物質:アダマンタン(外部標準:29.5ppm)
試料回転数:20kHz
コンタクト時間:2ms
遅延時間:2s
積算回数:1024回
トナー粒子のTHF不溶分の29Si−NMR(固体)測定を、以下の測定条件で行う。
(29Si−NMR(固体)の測定条件)
装置:JEOL RESONANCE製 JNM−ECX500II
試料管:3.2mmφ
試料:NMR測定用のトナー粒子のテトラヒドロフラン不溶分 150mg
測定温度:室温
パルスモード:CP/MAS
測定核周波数:97.38MHz(29Si)
基準物質:DSS(外部標準:1.534ppm)
試料回転数:10kHz
コンタクト時間:10ms
遅延時間:2s
積算回数:2000〜8000回
X1構造:(Ri)(Rj)(Rk)SiO1/2 式(2)
X2構造:(Rg)(Rh)Si(O1/2)2 式(3)
X3構造:RmSi(O1/2)3 式(4)
X4構造:Si(O1/2)4 式(5)
本実施例において、トナー粒子の断面観察は以下の方法により行う。
TEM写真より得られたトナー粒子の断面から求めた円相当径(Dtem)は以下の方法で求める。まず、1つのトナー粒子に対して、TEM写真より得られるトナー粒子の断面から求めた円相当径Dtemを下記式に従って求める。
[TEM写真より得られたトナー粒子の断面から求めた円相当径(Dtem)]=(RA1+RA2+RA3+RA4+RA5+RA6+RA7+RA8+RA9+RA10+RA11+RA12+RA13+RA14+RA15+RA16+RA17+RA18+RA19+RA20+RA21+RA22+RA23+RA24+RA25+RA26+RA27+RA28+RA29+RA30+RA31+RA32)/16
[有機ケイ素重合体を含有する表層の厚み2.5nm以下の割合]
[有機ケイ素重合体を含有する表層の厚み(FRAn)が2.5nm以下である割合]=〔{有機ケイ素重合体を含有する表層の厚み(FRAn)が2.5nm以下である分割軸の数}/32〕×100
有機ケイ素重合体の含有量の測定は、波長分散型蛍光X線分析装置「Axios」(PANalytical社製)と、測定条件設定及び測定データ解析をするための付属の専用ソフト「SuperQ ver.4.0F」(PANalytical社製)を用いる。なお、X線管球のアノードとしてはRhを用い、測定雰囲気は真空、測定径(コリメーターマスク径)は27mm、測定時間10秒とする。また、軽元素を測定する場合にはプロポーショナルカウンタ(PC)、重元素を測定する場合にはシンチレーションカウンタ(SC)で検出する。
イオン交換水100mLにスクロース(キシダ化学製)160gを加え、湯せんをしながら溶解させ、ショ糖濃厚液を調製する。遠心分離用チューブ(容量50mL)に上記ショ糖濃厚液を31gと、コンタミノンN(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)を6mL入れ分散液を作製する。この分散液にトナー1.0gを添加し、スパチュラなどでトナーのかたまりをほぐす。
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。実施例中及び比較例中の各材料の「部」及び「%」は特に断りがない場合、全て質量基準である。
<水系媒体1の調製工程>
反応容器中のイオン交換水1000.0部に、リン酸ナトリウム(12水和物)(ラサ工業社製)14.0部を投入し、窒素パージしながら65℃で1.0時間保温した。
撹拌機、温度計を備えた反応容器に、イオン交換水60.0部を秤量し、10質量%の塩酸を用いてpHを3.0に調整した。これを撹拌しながら加熱し、温度を70℃にした。その後、表層用有機ケイ素化合物であるメチルトリエトキシシラン40.0部を添加して2時間以上撹拌して加水分解を行った。加水分解の終点は目視にて油水が分離せず1層になったことで確認を行い、冷却して表層用有機ケイ素化合物の加水分解液を得た。
・スチレン :50.0部
・カーボンブラック(Nipex35[Orion Engineered Carbon社製]):7.0部
・スチレン:20.0部
・n−ブチルアクリレート:30.0部
・架橋剤(ジビニルベンゼン):0.3部
・飽和ポリエステル樹脂:5.0部
(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA(2モル付加物)とテレフタル酸との重縮合物(モル比10:12)、ガラス転移温度Tg=68℃、重量平均分子量Mw=10000、分子量分布Mw/Mn=5.12)
・フィッシャートロプシュワックス(融点78℃):7.0部
水系媒体1の温度を70℃、T.K.ホモミクサーの回転数を12000rpmに保ちながら、水系媒体1中に重合性単量体組成物を投入し、重合開始剤であるt−ブチルパーオキシピバレート9.0部を添加した。そのまま該撹拌装置にて12000rpmを維持しつつ10分間造粒した。
造粒工程の後、撹拌機をプロペラ撹拌羽根に換え150rpmで撹拌しながら70℃を保持して5.0時間重合を行い、85℃に昇温して2.0時間加熱することで重合反応を行ってコア粒子を得た。コア粒子を含むスラリーの温度を55℃に冷却してpHを測定したところ、pH=5.0だった。55℃で撹拌を継続したまま、表層用有機ケイ素化合物の加水分解液を20.0部添加してトナーの表層形成を開始した。そのまま30分保持した後に、水酸化ナトリウム水溶液を用いてスラリーを縮合完結用にpH=9.0に調整して更に300分保持し、表層を形成させた。
重合工程終了後、トナー粒子のスラリーを冷却し、トナー粒子のスラリーに塩酸を加えpH=1.5以下に調整して1時間撹拌放置してから加圧ろ過器で固液分離し、トナーケーキを得た。これをイオン交換水でリスラリーして再び分散液とした後に、前述のろ過器で固液分離した。リスラリーと固液分離とを、ろ液の電気伝導度が5.0μS/cm以下となるまで繰り返した後に、最終的に固液分離してトナーケーキを得た。
硬度とは、物体の表面又は表面近傍の機械的性質の一つであり、異物によって変形や傷を与えられようとするときの、物体の変形しにくさ、物体の傷つきにくさであり、様々な測定方法や定義が存在する。例えば測定方法は測定領域の広さによって使い分けられ、測定領域が10μm以上の場合にはビッカース法、10μm以下の場合にはナノインデンテーション法、1μm以下の場合にはAFMなどと使い分けられることが多い。定義としては、例えば押し込み硬さとしてはブリネル硬度やビッカース硬度、引っ掻き硬さとしてはマルテンス硬度、反発硬さとしてはショア硬度などが使い分けられている。
試験モード:負荷−除荷試験
試験荷重:20.000mgf(=2.0×10−4N)
分割数:1000step
ステップインターバル:10msec
[トナーの物性の測定方法]にて述べた方法により測定を行った。
市販のキヤノン製レーザービームプリンタLBP7600Cの改造機を用いた。改造点は、評価機本体及びソフトウェアを変更することにより、現像ローラーの回転速度を1.8倍の周速で回転するように設定した。具体的には、改造前の現像ローラーの回転速度は周速200mm/secであるのを、改造後の回転速度は360mm/secとした。
LETTERサイズのXEROX4200用紙(XEROX社製、75g/m2)にハーフトーン(トナーの載り量:0.2mg/cm2)の画像をプリントアウトし、現像スジの評価をした。C以上を良好と判断した。
A:現像ローラー上にも、画像上にも排紙方向の縦スジは見られない。
B:現像ローラーの両端に周方向の細いスジが5本以下見られる。または画像上に排紙方向の縦スジがほんの少し見られる。
C:現像ローラーの両端に周方向の細いスジが6本以上20本以下見られる。または画像上に細かいスジが5本以下見られる。
D:現像ローラー上に21本以上のスジが見られる。または、画像上に1本以上の顕著なスジ、あるいは6本以上の細かいスジが見られる。
3cm幅のベタ画像縦ラインとベタ白縦ラインの繰り返しで構成される画像を連続10枚印字させてから、ハーフトーン画像を一枚印字させ、画像上に残る前画像の履歴を目視で判断した。なお、ハーフトーン画像の画像濃度はマクベス濃度計(マクベス社製)でSPIフィルタを使用して、反射濃度測定を行い反射濃度0.4になるように調整した。
A:ゴースト発生なし。
B:目視で一部に軽微な前画像の履歴が確認できる。
C:目視で一部に前画像の履歴が確認できる。
D:目視で全体的に前画像の履歴が確認できる。
トナーの載り量が0.2mg/cm2であるハーフトーン画像を5枚印刷し、評価した。
A:クリーニング不良画像なし、帯電ローラー汚れもなし。
B:クリーニング不良画像なし、帯電ローラー汚れあり。
C:ハーフトーン画像上にクリーニング不良が少し確認できる。
D:ハーフトーン画像上にクリーニング不良が目立つ。
ベタ画像を10枚出力する。10枚目の出力中に強制的にマシンを停止して、規制ブレードを通過した直後の現像ローラー上のトナー帯電量を測定する。現像ローラー上の帯電量の測定は、図6の透視図に示すファラデーケージを用いて行った。内部(図の右側)を減圧状態にして現像ローラー上のトナーが吸い込まれるようにし、トナーフィルター33を設けてトナーを捕集した。なお、31は吸引部であり、32はホルダーである。この捕集したトナーの質量Mとクーロンメーターにて直接測定した電荷Qより、単位質量当たりの電荷量Q/M(μC/g)を計算し、トナー帯電量(Q/M)として、以下の通りランク付けした。
A:−40μC/g未満
B:−40μC/g以上−30μC/g未満
C:−30μC/g以上−20μC/g未満
D:−20μC/g以上
“重合工程”における加水分解液を添加するときの条件、及び添加後の保持時間を表1のように変えた以外は、実施例1と同様の方法でトナーを作製した。なお、スラリーのpH調整は塩酸及び水酸化ナトリウム水溶液で行った。得られたトナーに対して、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表2に示す。
“表層用有機ケイ素化合物の加水分解工程”において用いる表層用有機ケイ素化合物を表1のように変えた以外は、実施例1と同様の方法でトナーを作製した。得られたトナーに対して、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表2に示す。
“重合工程”における加水分解液を添加する時の条件を表1のように変えた以外は、実施例1と同様の方法でトナーを作製した。得られたトナーに対して、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表2示す。
“重合工程”における加水分解液を添加する時の条件、及び添加後の保持時間を表1のように変えた以外は、実施例1と同様の方法でトナーを作製した。得られたトナーに対して、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表2に示す。
“表層用有機ケイ素化合物の加水分解工程”は行わなかった。代わりに、表層用有機ケイ素化合物のメチルトリエトキシシラン8部をモノマーのまま“重合性単量体組成物の調製工程”で添加した。
比較例3において、“重合性単量体組成物の調製工程”で添加するメチルトリエトキシシランを15部に変えた。
比較例3において、“重合性単量体組成物の調製工程”で添加するメチルトリエトキシシランを30部に変えた。
<結着樹脂1の製造例>
・テレフタル酸 25.0mol%
・アジピン酸 13.0mol%
・トリメリット酸 8.0mol%
・プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA(2.5mol付加物) 33.0mol%
・エチレンオキサイド変性ビスフェノールA(2.5mol付加物) 21.0mol%上記に示す酸成分及びアルコール成分の合計100部と、エステル化触媒として2−エチルヘキサン酸錫0.02部を4口フラスコに仕込み、減圧装置、水分離装置、窒素ガス導入装置、温度測定装置及び撹拌装置を装着し、窒素雰囲気下にて230℃に昇温して反応を行った。反応終了後、生成物を容器から取り出し、冷却、粉砕し、結着樹脂1を得た。
モノマー組成比及び反応温度を以下の通り変更した以外は、結着樹脂1と同様の方法で、結着樹脂2を作製した。
・テレフタル酸 50.0mol%
・トリメリット酸 3.0mol%
・プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA(2.5mol付加物) 47.0mol%
・反応温度 190℃
結着樹脂1:70.0部
結着樹脂2:30.0部
磁性酸化鉄粒子:90.0部
(個数平均粒径0.14μm、Hc=11.5kA/m、σs=84.0Am2/kg、σr=16.0Am2/kg)
フィッシャートロプシュワックス(融点105℃):2.0部
荷電制御剤1(下記構造式):2.0部
荷電制御剤1
特開2015−45860号公報の実施例に記載の磁性トナー粒子1を作製した。バインダー中に磁性体がフィラーとして存在し、表面が熱処理されている物である。得られたトナーに対して、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表2に示す。
以上、表で示される通り、マルテンス硬度を200[MPa]以上1100[Mpa]以下に調整することで、従来のトナーよりも現像部におけるトナーの耐摩耗性が大幅に向上し、印字によるトナートリボの変化を従来に比べ抑制できた。これにより、帯電性の低下した劣化トナーの蓄積量増加をなるべく抑止できるようになる。また、補給かぶりの発生を抑制でき、現像スジ、ゴーストにおいて画像改善が確認できる。
上記トナー粒子は、外添せずにトナーとすることもできるが、さらに、流動性、帯電性、クリーニング性などを改良するために、いわゆる外添剤である流動化剤、クリーニング助剤などを添加してトナーとしてもよい。
尚、上記各実施例で説明した場合と比較し、装置の大型化を招くというデメリットはあるものの、トナーボトル12を開口部34に装着した際に、トナーボトル12が装置の外装よりも上外側に突出することなく、装置内部に収納されるようにしても良い。この場合でも、同様に、トナーボトル12より自重によりトナーを現像剤収容室38へと移動させるという簡易化された構成で現像剤の補給を行える。また、実施例3で説明したトナーを用いることで、トナー切れの都度、順次新しいトナーボトル12を用いトナー補給を継続しても、補給かぶりや劣化トナーの蓄積量増加をより抑止できるという相乗効果が得られる。なお、順次新しいトナーボトルを用い補給を行う際に、感光ドラム1や現像装置3等のその他のプロセス手段は交換対象にはなっていないものとする。
2 帯電ローラー
3 現像装置
31 現像ローラー
32 供給ローラー
33 撹拌羽根
34 開口部
35 キャップ
36 シャッター
37 現像剤収容室
38 カバー
4 露光装置
5 転写ローラー
6 カセット
7 給紙ユニット
8 レジストローラー対
9 定着装置
91 定着フィルム
92 加圧ローラー
10 排紙ローラー対
11 前露光装置
12 トナーボトル
13 ファラデーゲージ
Claims (14)
- 像担持体と、
現像剤担持体と、
移動可能な撹拌部材と、
前記現像剤担持体を支持すると共に、前記現像剤担持体に供給される現像剤を収容する現像剤収容室を構成する枠体と、を有し、
前記現像剤担持体が、露光手段により前記像担持体に形成された静電潜像を前記現像剤で現像する画像形成装置であって、
前記現像剤収容室は、現像剤が封入された現像剤供給用容器を着脱可能に且つ位置決めして取り付ける取り付け口を有し、
画像形成装置の取り付け口を覆う第1位置と、前記画像形成装置の取り付け口に外部からのアクセスを可能にする第2位置と、の間を移動可能なカバーと、
前記カバーが前記第2位置にあり、前記現像剤供給用容器が前記取り付け口に装着され、前記現像剤供給用容器の内部と前記現像剤収容室が連通したときに、前記封入された現像剤は自重で前記現像剤収容室に移動し、
前記現像剤供給用容器が前記取り付け口に装着された状態で、前記現像剤供給用容器の上部は、重力上下方向において、前記第1位置よりも画像形成装置の上外側に位置し、前記カバーは前記現像剤供給用容器が前記取り付け口から取り外された状態で前記第2位置から前記第1位置に移動可能であることを特徴とする画像形成装置。 - トナー補給を促す出力を行う出力装置を更に備え、
前記撹拌部材は、回転可能であり、回転半径内にある現像剤を移動させると共に、前記現像剤担持体に向けて現像剤を送り込み、
前記枠体の内側の空間において、前記撹拌部材が前記取り付け口に一番近傍に配置される回転移動部材であって、
前記トナー補給が促された状態から、前記現像剤供給用容器から現像剤の供給がなされた際に、現像剤補給後の前記現像剤収容室の現像剤の剤面は、前記撹拌部材の回転中心よりも重力方向に関し上方に位置していることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記撹拌部材は、回動可能であり、回転方向と交わる方向に伸びる形状を有し、前記現像剤担持体に向けて現像剤を送り込み、
前記取り付け口に装着された前記現像剤供給用容器の現像剤の供給口よりも、前記現像剤の自重による移動方向に関し下流で、且つ前記像担持体よりも上流の空間において、一つのみの前記撹拌部材が配置されていることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記撹拌部材は、外部の駆動装置からの駆動力により回動することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の画像形成装置。
- 前記カバーが開いた状態、又は前記現像剤供給用容器が、前記取り付け口に取り付けられた状態を検知する制御部を有し、前記制御部は、前記検知に基づき前記画像形成装置の動作を停止させたままにすることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記現像剤供給用容器に含まれる初期の現像剤の量は、前記現像剤収容室に収容可能な最大の現像剤の量よりも少ないことを特徴とする、請求項1乃至5の何れか1項に記載の画像形成装置。
- 前記現像剤供給用容器に含まれる初期の現像剤の量は、
前記現像剤収容室に収容可能な最大の現像剤の量から、現像剤の補給を促す通知をする際の前記現像剤収容室に含まれる現像剤の量を減じた量よりも少ないことを特徴とする、請求項1乃至6の何れか1項に記載の画像形成装置。 - 前記現像剤供給用容器に含まれる初期の現像剤の量は、画像形成時の前記現像剤収容室の姿勢において、前記現像剤担持体の最上点を通る平面より下部にある前記現像剤収容室に収容可能な現像剤量から、現像剤の補給を促す通知をする際に前記現像剤収容室の中に含まれる現像剤の量を減じた量よりも多いことを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の画像形成装置。
- 前記現像剤の補給を促す通知の際の前記現像剤の電荷量は、初期の前記現像剤収容室に収納された前記現像剤の電荷量の55%未満であることを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載の画像形成装置。
- 前記現像剤の移動に伴い発生する電流を検知する電流検知手段を有し、
前記電流検知手段の検知結果により、前記初期の前記現像剤収容室に収納された前記現像剤の電荷量の55%未満であることを判断することを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。 - 前記現像剤は、結着樹脂及び着色剤を含有するトナー粒子を有するトナーであって、最大荷重2.0×10−4Nの条件で測定したときのマルテンス硬度が、200MPa以上1100MPa以下であることを特徴とするトナーであることを特徴とする請求項1乃至10の何れかに記載の画像形成装置。
- 前記トナー粒子は有機ケイ素重合体を含有する表層及び前記表層に被覆されているトナーコア粒子を有し、
該有機ケイ素重合体のケイ素原子に直接結合している炭素原子が、ケイ素原子1個あたり、平均1個以上3個以下であることを特徴とする請求項11に記載の画像形成装置。 - 前記有機ケイ素重合体の前記トナー粒子に対する固着率が90%以上であることを特徴とする請求項12に記載の画像形成装置。
- 像担持体と、
現像剤担持体と、
前記現像剤担持体を支持すると共に、前記現像剤担持体に供給される現像剤を収容する現像剤収容室を構成する枠体とを有し、
前記現像剤担持体が、露光手段により前記像担持体に形成された静電潜像を前記現像剤で現像する画像形成装置であって、
前記現像剤収容室は、現像剤が封入された現像剤供給用容器を着脱可能な取り付け口を有し、
画像形成装置の取り付け口を覆う第1位置と、前記画像形成装置の取り付け口を外部に開放する第2位置と、の間を移動可能なカバーと、
前記現像剤供給用容器が前記取り付け口に装着され、前記現像剤供給用容器の内部と前記現像剤収容室が連通したときに、前記封入された現像剤は自重で前記現像剤収容室に移動し、
前記現像剤は、結着樹脂及び着色剤を含有するトナー粒子を有する現像剤であって、最大荷重2.0×10−4Nの条件で測定したときのマルテンス硬度が、200MPa以上1100MPa以下であるトナーであることを特徴とする画像形成装置。
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