JP4494261B2 - Image forming apparatus, process cartridge, toner - Google Patents
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Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置に関し、より詳細には、感光体等の像担持体表面の摩擦係数の低減を目的としてそれらの表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置を備えた画像形成装置に関する。また、この潤滑剤塗布装置を搭載したプロセスカートリッジ、並びにこれらに使用されるトナーに関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image forming apparatus using an electrophotographic process such as a copying machine, a printer, and a facsimile, and more specifically, a lubricant on the surface of an image carrier such as a photoconductor for the purpose of reducing the friction coefficient. The present invention relates to an image forming apparatus provided with a lubricant application device for applying a toner. The present invention also relates to a process cartridge equipped with this lubricant application device, and a toner used in these.
電子写真プロセスを用いる画像形成装置は、像担持体として感光体を備え、感光体の表面に放電によって電荷を与えて帯電させ、帯電した感光体表面を露光して静電潜像を形成し、その静電潜像にトナーを供給して可視像化し、形成された感光体表面の可視像を転写紙表面に転写した後、定着して排出する。可視像を転写後の感光体表面には未転写のトナー等が残留するため、これらが次の画像形成に悪影響を与えないように、感光体表面はクリーニング装置によりクリーニングされて次の画像形成プロセスに備えられる。クリーニング装置としては、ゴム等の弾性体からなるクリーニングブレードを感光体表面に当接させて、未転写トナー等の付着物を除去するものが一般的に知られている。 An image forming apparatus using an electrophotographic process includes a photoconductor as an image carrier, charges the surface of the photoconductor by discharging, charges the surface of the photoconductor to form an electrostatic latent image, The electrostatic latent image is supplied with toner to be visualized, and the formed visible image on the surface of the photoreceptor is transferred onto the transfer paper surface, and then fixed and discharged. Since the untransferred toner remains on the surface of the photoconductor after the transfer of the visible image, the photoconductor surface is cleaned by a cleaning device so that they do not adversely affect the next image formation. Be prepared for the process. As a cleaning device, a device that removes deposits such as untransferred toner by bringing a cleaning blade made of an elastic material such as rubber into contact with the surface of the photoreceptor is generally known.
近年高画質化への要求が高まっており、とくに高精細なカラー画像形成を実現させるため、トナーの小粒径化、球形化が進められている。小粒径化によりドットの再現性が良好になり、球形化により現像性、転写性の向上を図ることができる。従来の混練粉砕法により、このような小粒径化、球形化したトナーを製造するのは非常に困難であることから、懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法等により製造された重合トナーが採用されつつある。 In recent years, there has been an increasing demand for higher image quality, and in particular, in order to realize high-definition color image formation, toner particles are being made smaller and spherical. The dot reproducibility is improved by reducing the particle size, and the developability and transferability can be improved by making the particles spherical. Since it is very difficult to produce such a small particle size and spherical toner by the conventional kneading and pulverization method, the polymerization produced by suspension polymerization method, emulsion polymerization method, dispersion polymerization method, etc. Toner is being adopted.
しかしながら、球形化、小粒径化されたトナーを用いた場合、画像形成後に行われる感光体上のクリーニングにいくつかの問題を生じている。その一つは、球形化、小粒径化されたトナーのクリーニングが一般的に用いられているブレードクリーニング方式では、難しいということである。クリーニングブレードは感光体表面を摺擦しながらトナーを除去するが、感光体との摩擦抵抗によりクリーニングブレードのエッジ部分が変形するため、感光体とクリーニングブレードの間には微小な空間が生じる。この空間には小粒径のトナーであるほど侵入しやすい。そして、侵入したトナーが球形に近い形状であるほど転がり摩擦力が小さいため、感光体とクリーニングブレードとの空間で転がり始め、クリーニングブレードをすり抜けるというものである。クリーニングブレードをすり抜けるトナーが大量であればクリーニング不良となって、地かぶり等の異常画像を発生させる。
また、問題の二つ目として、クリーニングブレードをすり抜けたトナーは、その後感光体表面に残留し続けるうちに、トナー中に含まれる離型剤や流動化剤等がその原因物質となって感光体表面に膜状に固着してできると考えられる、いわゆるフィルミングの発生が挙げられる。フィルミングができると、画像のベタ部に白点ができるなどの異常画像を発生させる。
However, when a toner having a spherical shape and a reduced particle size is used, there are some problems in cleaning on the photoreceptor after image formation. One of them is that it is difficult to use a blade cleaning method in which cleaning of a toner having a spherical shape and a small particle size is generally used. The cleaning blade removes the toner while rubbing the surface of the photoreceptor, but the edge portion of the cleaning blade is deformed by the frictional resistance with the photoreceptor, so that a minute space is generated between the photoreceptor and the cleaning blade. The smaller the toner particle size, the easier it is to enter this space. Then, the closer to the spherical the shape of the toner that has entered, the smaller the rolling frictional force, so that the toner begins to roll in the space between the photosensitive member and the cleaning blade and passes through the cleaning blade. If a large amount of toner passes through the cleaning blade, the cleaning is poor, and an abnormal image such as a ground cover is generated.
Also, as a second problem, the toner that has passed through the cleaning blade continues to remain on the surface of the photoconductor, and then the release agent or fluidizing agent contained in the toner causes the photoconductor to become the causative substance. The so-called filming, which is considered to be formed in a film form on the surface, can be mentioned. When filming is possible, an abnormal image such as a white spot on the solid portion of the image is generated.
上記のような球形化、小粒径化されたトナーを用いる場合の感光体上のクリーニング性を向上させるために、感光体表面に脂肪酸金属塩等からなる潤滑剤を塗布し、薄い皮膜を形成させて、感光体表面の摩擦係数を低下させる方法が考案されている(例えば、特許文献1参照。)。感光体表面の摩擦係数が低下すると、感光体とトナーとの間に働く付着力が小さくなるので、ブレードクリーニングが良好になり、またフィルミングの抑制にもなることが分かっている。
一方、感光体表面の摩擦係数が低くなり過ぎることにより発生する不具合もある。それは、感光体とトナーとの付着力が小さくなるが故に、現像工程において、現像ローラから感光体上に形成された静電潜像へのトナー移行が十分でなく、画像抜けを生じたり、低濃度の画像となる等である(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)。
In order to improve the cleaning performance on the photoreceptor when using the above-described spherical or small-sized toner, a lubricant made of a fatty acid metal salt or the like is applied to the photoreceptor surface to form a thin film. Thus, a method of reducing the friction coefficient on the surface of the photoreceptor has been devised (for example, see Patent Document 1). It has been found that when the coefficient of friction on the surface of the photoconductor is lowered, the adhesion force acting between the photoconductor and the toner is reduced, so that blade cleaning is improved and filming is also suppressed.
On the other hand, there is also a problem that occurs when the coefficient of friction on the surface of the photoreceptor becomes too low. This is because the adhesion between the photoconductor and the toner is reduced, so that in the development process, toner transfer from the developing roller to the electrostatic latent image formed on the photoconductor is not sufficient, resulting in image loss or low For example, it becomes a density image (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
従来の技術では、オイラーベルト方式の摩擦係数測定方法等を用いて感光体表面の摩擦係数を測定することでその調整を行っていた。しかし、球形化、小粒径化されたトナーを用いる場合において感光体表面に発生しやすいフィルミングを、白抜け等の画像上の不具合が生じる前にこれを発見し、対処するためには、感光体表面の分析をより詳細に行うことが必要である。 In the prior art, the adjustment is performed by measuring the friction coefficient on the surface of the photosensitive member using the Euler belt type friction coefficient measuring method or the like. However, in order to find out and deal with filming that tends to occur on the surface of the photoreceptor when using a sphere-shaped or small-diameter toner before the occurrence of defects on the image such as white spots, More detailed analysis of the photoreceptor surface is required.
本発明は、上記事情に鑑み、感光体等の像担持体表面の分析をより詳細に行い、像担持体表面のクリーニング性向上、フィルミング防止効果の向上を一層図り、高画質で高精細の画像を形成する画像形成装置を提供することを課題とする。 In view of the above circumstances, the present invention analyzes the surface of an image carrier such as a photoconductor in more detail, further improves the cleaning properties of the surface of the image carrier and the effect of preventing filming, and achieves high image quality and high definition. It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus that forms an image.
上記課題を解決するために、本発明は以下のことを特徴とする。
1.本発明は、潜像を担持する像担持体と、該像担持体表面を帯電する帯電手段と、帯電した該像担持体表面に画像データに基づいて露光し、静電潜像を書き込む露光手段と、該像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像手段と、該像担持体表面の可視像を被転写体に転写する転写手段と、像担持体表面をクリーニングブレードによってクリーニングするクリーニング手段と、像担持体表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段とを備える画像形成装置において、前記潤滑剤塗布手段は、ステアリン酸亜鉛からなる潤滑剤成型体とブラシ状ローラとからなり、該ブラシ状ローラが回転しながら潤滑剤成型体を摺擦して掻き取り、像担持体表面に塗布する構成を有し、該ブラシ状ローラに対し潤滑剤成型体を200mN以上3000mN以下の圧力で押圧させるものであり、前記像担持体と前記ブラシ状ローラとの周速比((像担持体周速)/(ブラシ状ローラ周速))は、0.8〜1.2の範囲であり、前記現像手段で用いられるトナーは、平均円形度が0.93以上で、亜鉛元素を含有する成分を含まず、前記クリーニング手段によるクリーニング動作、及び前記潤滑剤塗布手段による潤滑剤塗布動作を終えた後の前記像担持体表面に存在する、亜鉛の元素量が0.4〜2.5atm%である画像形成装置である。
In order to solve the above problems, the present invention is characterized by the following.
1. The present invention relates to an image carrier that carries a latent image, a charging unit that charges the surface of the image carrier, and an exposure unit that exposes the charged surface of the image carrier based on image data and writes an electrostatic latent image. And a developing means for supplying toner to the latent image formed on the surface of the image carrier to make it visible, a transfer means for transferring the visible image on the surface of the image carrier to the transfer body, and an image carrier An image forming apparatus comprising: a cleaning unit that cleans the body surface with a cleaning blade; and a lubricant application unit that applies a lubricant to the surface of the image carrier, wherein the lubricant application unit is a lubricant molded body made of zinc stearate. And a brush-shaped roller, and the lubricant-shaped body is rubbed and scraped off while the brush-shaped roller rotates and applied to the surface of the image carrier. Over 200mN The peripheral speed ratio between the image carrier and the brush roller ((image carrier peripheral speed) / (brush roller peripheral speed)) is 0.8 to 1.m. The toner used in the developing unit has an average circularity of 0.93 or more, does not contain a component containing zinc element, and is cleaned by the cleaning unit and lubricated by the lubricant applying unit. In the image forming apparatus, the element amount of zinc existing on the surface of the image carrier after finishing the agent coating operation is 0.4 to 2.5 atm% .
2.また、本発明は、潜像を担持する像担持体と、該像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像手段と、像担持体表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段とを少なくとも含んで一体に支持され、画像形成装置本体に対して着脱自在に形成されたプロセスカートリッジにおいて、前記潤滑剤塗布手段は、ステアリン酸亜鉛からなる潤滑剤成型体とブラシ状ローラとからなり、該ブラシ状ローラが回転しながら潤滑剤成型体を摺擦して掻き取り、像担持体表面に塗布する構成を有し、該ブラシ状ローラに対し潤滑剤成型体を200mN以上3000mN以下の圧力で押圧させるものであり、前記像担持体と前記ブラシ状ローラとの周速比((像担持体周速)/(ブラシ状ローラ周速))は、0.8〜1.2の範囲であり、前記現像手段で用いられるトナーは、平均円形度が0.93以上で、亜鉛元素を含有する成分を含まず、前記クリーニング手段によるクリーニング動作、及び前記潤滑剤塗布手段による潤滑剤塗布動作を終えた後の前記像担持体表面に存在する、亜鉛の元素量が0.4〜2.5atm%であるプロセスカートリッジである。2. The present invention also provides an image carrier that carries a latent image, a developing unit that supplies toner to the latent image formed on the surface of the image carrier and visualizes the image, and a lubricant on the surface of the image carrier. A process cartridge which is integrally supported and includes at least a lubricant application unit to be applied and is detachable from the main body of the image forming apparatus, wherein the lubricant application unit includes a lubricant molded body made of zinc stearate; The brush-shaped roller is configured to slide and scrape and scrape off the lubricant molded body while the brush-shaped roller rotates, and apply the lubricant molded body to the surface of the image carrier. The pressure is 200 mN or more and 3000 mN or less, and the peripheral speed ratio between the image carrier and the brush roller ((image carrier peripheral speed) / (brush roller peripheral speed)) is 0.8 to 1.2 range, previous The toner used in the developing unit has an average circularity of 0.93 or more, does not include a component containing zinc element, and has finished the cleaning operation by the cleaning unit and the lubricant applying operation by the lubricant applying unit. The process cartridge in which the elemental amount of zinc existing on the surface of the image carrier is 0.4 to 2.5 atm%.
3.また、本発明は、潜像を担持する像担持体と、該像担持体表面を帯電する帯電手段と、帯電した該像担持体表面に画像データに基づいて露光し、静電潜像を書き込む露光手段と、該像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像手段と、該像担持体表面の可視像を被転写体に転写する転写手段と、像担持体表面をクリーニングブレードによってクリーニングするクリーニング手段と、像担持体表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段とを備える画像形成装置であって、前記潤滑剤塗布手段は、ステアリン酸亜鉛からなる潤滑剤成型体とブラシ状ローラとからなり、該ブラシ状ローラが回転しながら潤滑剤成型体を摺擦して掻き取り、像担持体表面に塗布する構成を有し、該ブラシ状ローラに対し潤滑剤成型体を200mN以上3000mN以下の圧力で押圧させるものであり、前記像担持体と前記ブラシ状ローラとの周速比((像担持体周速)/(ブラシ状ローラ周速))は、0.8〜1.2の範囲であり、前記クリーニング手段によるクリーニング動作、及び前記潤滑剤塗布手段による潤滑剤塗布動作を終えた後の前記像担持体表面に存在する、亜鉛の元素量が0.4〜2.5atm%である画像形成装置の現像手段に用いられるトナーであって、該トナーは、少なくともバインダー樹脂と着色剤とからなり、亜鉛元素を含有する成分を含まず、平均円形度が0.93以上であるトナーである。3. The present invention also provides an image carrier for carrying a latent image, a charging means for charging the surface of the image carrier, and exposing the charged surface of the image carrier based on image data to write an electrostatic latent image. An exposure unit; a developing unit that supplies toner to the latent image formed on the surface of the image carrier to make it visible; and a transfer unit that transfers the visible image on the surface of the image carrier to a transfer target; An image forming apparatus comprising: a cleaning unit that cleans the surface of an image carrier with a cleaning blade; and a lubricant application unit that applies a lubricant to the surface of the image carrier. The lubricant application unit is made of zinc stearate. It consists of a lubricant molded body and a brush-like roller, and the brush-like roller rotates and rubs and scrapes the lubricant molded body and applies it to the surface of the image carrier. 200m of molded lubricant The pressure is 3000 mN or less, and the peripheral speed ratio between the image carrier and the brush roller ((image carrier peripheral speed) / (brush roller peripheral speed)) is 0.8 to 1. .2 in which the element amount of zinc present on the surface of the image carrier after finishing the cleaning operation by the cleaning means and the lubricant applying operation by the lubricant applying means is 0.4-2. A toner used for developing means of an image forming apparatus of 5 atm%, wherein the toner comprises at least a binder resin and a colorant, does not contain a component containing zinc element, and has an average circularity of 0.93 or more Is a toner.
4.前記トナーは、含フッ素化合物を含有してなる負帯電性トナーであることを特徴とする。4). The toner is a negatively chargeable toner containing a fluorine-containing compound.
5.前記トナーは、前記含フッ素化合物を含んだ液中でトナー母体粒子表面を処理して得られることを特徴とする。5. The toner is obtained by treating the surface of toner base particles in a liquid containing the fluorine-containing compound.
6.前記トナー母体粒子表面の処理に用いられる含フッ素化合物は、処理前のトナー母体粒子表面の極性と異なる極性の界面活性剤であることを特徴とする。6). The fluorine-containing compound used for the treatment of the toner base particle surface is a surfactant having a polarity different from that of the toner base particle surface before the treatment.
7.前記含フッ素化合物は、先に示した一般式(1)で表される化合物であることを特徴とする。7). The fluorine-containing compound is a compound represented by the general formula (1) shown above.
8.前記トナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に溶解又は分散させたトナー材料液を、樹脂微粒子を含む水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて得られることを特徴とする。8). In the toner, a toner material solution in which at least a polyester prepolymer having a functional group containing a nitrogen atom, polyester, a colorant, and a release agent is dissolved or dispersed in an organic solvent is contained in an aqueous medium containing resin fine particles. It is obtained by crosslinking and / or elongation reaction.
9.前記トナーは、体積平均粒径が3〜8μmで、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲にあることを特徴とする。9. The toner has a volume average particle diameter of 3 to 8 μm and a ratio (Dv / Dn) of the volume average particle diameter (Dv) to the number average particle diameter (Dn) is in the range of 1.00 to 1.40. It is characterized by.
10.前記トナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲にあることを特徴とする。10. The toner has a shape factor SF-1 in the range of 100 to 180 and a shape factor SF-2 in the range of 100 to 180.
11.前記トナーは、略球形状であり、その形状が長軸r1、短軸r2、厚さr3で規定され(但し、r1≧r2≧r3とする。)、長軸r1と短軸r2との比(r2/r1)が0.5〜1.0の範囲にあり、厚さr3と短軸r2との比(r3/r2)が0.7〜1.0の範囲にあることを特徴とする。11. The toner has a substantially spherical shape, and the shape is defined by a major axis r1, a minor axis r2, and a thickness r3 (where r1 ≧ r2 ≧ r3), and a ratio between the major axis r1 and the minor axis r2. (R2 / r1) is in the range of 0.5 to 1.0, and the ratio (r3 / r2) of the thickness r3 to the minor axis r2 is in the range of 0.7 to 1.0. .
本発明によれば、像担持体表面の詳細な分析により、像担持体表面に適量のステアリン酸亜鉛を塗布し、小粒径化、球形化されたトナーを用いる場合においても、良好にブレードクリーニングを行うことができ、フィルミングの発生を防止できる画像形成装置を提供することができる。 According to the present invention, by performing detailed analysis of the surface of the image carrier, blade cleaning can be performed well even when an appropriate amount of zinc stearate is applied to the surface of the image carrier and a toner having a reduced particle size and a spherical shape is used. Therefore, it is possible to provide an image forming apparatus capable of preventing filming.
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す図、図2は、感光体ユニットの概略構成を示す図である。
本画像形成装置は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を形成するための4つの画像形成ユニット1Y、1M、1C、1Kを備える。尚、Y、M、C、Kの色順は、図1に限るものでなく、他の並び順であっても構わない。
画像形成ユニット1Y、1M、1C、1Kは、それぞれ、像担持体としての感光体ドラム11Y、11M、11C、11Kと、帯電手段、現像手段、クリーニング手段とを備えている。また、各画像形成ユニット1Y、1M、1C、1Kの配置は、各感光体ドラムの回転軸が平行になるように且つ転写紙移動方向に所定のピッチで配列するように、設定されている。
画像形成ユニット1Y、1M、1C、1Kの上方には、光源、ポリゴンミラー、f−θレンズ、反射ミラー等を備え、画像データに基づいて各感光体ドラム11Y、11M、11C、11Kの表面にレーザー光を走査しながら照射する光書込ユニット3が、下方には転写紙を担持して各画像形成ユニットの転写部を通過するように搬送する転写搬送ベルト60を有するベルト駆動装置としての転写ユニット6が配置されている。転写搬送ベルト60の外周面には、ブラシローラとクリーニングブレードから構成されたクリーニング装置85が接触するように配置されている。このクリーニング装置85により転写搬送ベルト60上に付着したトナー等の異物が除去される。
転写ユニット6の側方にはベルト定着方式の定着ユニット7、排紙トレイ8等が備えられている。画像形成装置下部には、転写紙100が載置された給紙カセット4a、4bを備えている。また、画像形成装置側面から手差しで給紙を行う手差しトレイMFが備えられている。
この他、トナー補給容器TCが備えられ、図示していない廃トナーボトル、両面・反転ユニット、電源ユニットなども二点鎖線で示したスペースSの中に備えられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an image forming apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a photoreceptor unit.
This image forming apparatus includes four
Each of the
Above the
On the side of the
In addition, a toner replenishing container TC is provided, and a waste toner bottle, a duplex / reversing unit, a power supply unit, and the like (not shown) are also provided in a space S indicated by a two-dot chain line.
現像手段としての現像装置10Y、10M、10C、10Kは、いずれも同様の構成からなり、それらは使用するトナーの色のみが異なる二成分現像方式の現像装置10Y、10M、10C、10Kであり、トナーと磁性キャリアからなる現像剤が収容されている。
現像装置10Y、10M、10C、10Kは感光体ドラム11に対向した現像ローラ、現像剤を搬送・撹拌するスクリュー、トナー濃度センサ等から構成される。現像ローラは外側の回転自在のスリーブと内側に固定された磁石から構成されている。トナー濃度センサの出力に応じて、トナー補給装置よりトナーが補給される。
The developing
The developing
感光体ユニット2は、2Y、2M、2C、2Kは、いずれも同様の構成からなり、図2に示すように、静電潜像が形成される感光体ドラム11と、帯電装置14、クリーニング装置15、潤滑剤塗布手段17とから構成されている。
帯電装置14は、帯電部材として、導電性芯金の外側に中抵抗の弾性層を被覆して構成される帯電ローラ14aを備える。帯電ローラ14aは、図示しない電源に接続されており、所定の電圧が印加される。そして、その両端部をそれぞれ感光体ドラム11側に付勢する付勢部材である加圧スプリングとを備えている。帯電ローラ14aは、感光体ドラム11に接触させて設けてもよいが、感光体ドラム11に対して微小な間隙をもって配設してもよい。この微小な間隙は、図示しないが、帯電ローラ14aの両端部の非画像形成領域に一定の厚みを有するスペーサ部材を巻き付けるなどして、スペーサ部材の表面を感光体ドラム11表面に当接させることで、設定することができる。
また、帯電ローラ14aが感光体ドラム11と対向する面と反対側の面に当接するように、帯電クリーニングローラ14bが設けられる。帯電クリーニングローラ14bは、例えば、芯金に樹脂発泡体を円筒状に巻き付けるなどして形成される。
The
The charging
In addition, a charging
クリーニング装置15は、感光体ドラム11表面に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニングブレード15a、クリーニングブラシ15bを備える。クリーニングブラシ15bには、ブラシ繊維に付着したトナーを除去するためのスクレーパ15cが当接している。クリーニングブレード15aにより掻き落としたトナーは、クリーニングブラシ15bでトナー搬送オーガ15d側に移動させ、そのトナー搬送オーガ15dを回転させることにより回収した廃トナーを、図示しない廃トナー収納部に搬送するようにしている。
The
潤滑剤塗布手段17は、潤滑剤成型体17bと、潤滑剤成型体17bに接触して潤滑剤を削り取り、感光体ドラム11の表面に供給するブラシ状ローラ17aと、ブラシ状ローラ17aに付着したトナーを除去するブラシ状ローラスクレーパ17cと、潤滑剤成型体17bをブラシ状ローラ17aに所定の圧力で押圧する加圧スプリング17dとにより主に構成されている。
潤滑剤成型体17bは、ステアリン酸亜鉛をブロック状に成形加工したものである。ブラシ状ローラ17aは感光体ドラム11の軸方向に延びる形状を有している。加圧スプリング17dは、潤滑剤成型体17bほぼ全てを使い切れるように、ブラシ状ローラ17aに対して付勢されている。潤滑剤成型体17bは消耗品であるため経時的にその厚みが減少するが、加圧スプリング17dで加圧されているために常時ブラシ状ローラ17aに当接させることで潤滑剤成型体17bを掻き取り、その後感光体ドラム11に供給・塗布する。ここで、ブラシ状ローラ17aはクリーニングブラシを兼ねており、クリーニングブレード15aにより掻き落としたトナーをトナー搬送オーガ15d側に移動させる役目も担っている。
尚、潤滑剤塗布手段17は、上記構成に限らず、潤滑剤成型体17bを直接感光体ドラム11表面に当接させて塗布する構成や、粉体状潤滑剤を感光体ドラム11表面に供給する構成等であってもよいが、感光体ドラム11表面への潤滑剤の塗布量をより効率的に調整できる手段として、上記に示す潤滑剤成型体17bとブラシ状ローラ17aとからなる構成であることがよい。
The
The lubricant molded
The lubricant application means 17 is not limited to the above-described configuration, and a configuration in which the lubricant molded
以上の構成からなる画像形成装置の画像形成動作は以下の通りである。
先ず、帯電ローラ14aに図示しない電源より所定の電圧が印加されて、対向する感光体ドラム11表面を帯電する。所定の電位に帯電した感光体ドラム11表面には、引き続いて光書込ユニット3により画像データに基づくレーザー光が走査され、静電潜像が書き込まれる。静電潜像を担持した感光体ドラム11表面が現像装置10に到達すると、感光体ドラム11と対向配置される現像ローラにより、感光体ドラム11表面の静電潜像にトナーが供給されて、トナー像が形成される。
上記の動作が感光体ユニット2Y、2M、2C、2K全てに同様にして所定のタイミングで行われ、感光体ドラム11Y、11M、11C、11K表面にはそれぞれ所定の色のトナー像が形成される。
The image forming operation of the image forming apparatus having the above configuration is as follows.
First, a predetermined voltage is applied to the charging
The above operation is performed at a predetermined timing in the same manner for all the
転写紙100は、給紙カセット4a、4b、もしくは手差しトレイMFのいずれかから搬送され、レジストローラ5に到達したところで一端停止する。そして、感光体ユニット2Y、2M、2C、2Kの上記の画像形成動作にタイミングを合わせて、転写紙100がレジストローラにより送り出され、転写搬送ベルト60によって搬送されながら、各感光体ドラム11上のトナー像を順次転写されていく。この転写紙へのトナー像の転写は、転写搬送ベルト60を挟んで各感光体ドラム11Y、11M、11C、11Kと対向配置されている一次転写ローラ67Y、67M、67C、67Kから、図示しない電源より感光体ドラム11上のトナーの極性と逆の極性の電圧が印加されることで行われる。
そして、感光体ドラム11Kとの対向位置を通過し、4色のトナー像が重ね合わされた転写紙100は、引き続いて定着ユニット7に搬送され、熱と圧力を受けて画像を定着される。
The
Then, the
一方、トナー像の転写を終えた感光体ドラム11表面は、潤滑剤塗布手段17及びクリーニング装置15との対向面に達すると、ブラシ状ローラ17aにより潤滑剤であるステアリン酸亜鉛が塗布され、また、感光体ドラム11表面に残存するトナーはクリーニングブレード15aによりクリーニングされて、次の画像形成動作に備える。
このとき、ブラシ状ローラ17aによって塗布されたステアリン酸亜鉛は、感光体ドラム11表面がクリーニングブレード15aの摺擦を受けるために、一様に引き延ばされ、薄膜となって感光体ドラム11表面を覆う。このように感光体ドラム11表面にステアリン酸亜鉛の薄膜を形成することで、感光体ドラム11表面の摩擦係数を低下させることができ、現像されたトナーの転写性の向上や、転写されずに残存するトナーのクリーニング性の向上等に寄与する。
On the other hand, when the surface of the
At this time, the zinc stearate applied by the brush-
本発明の画像形成装置においては、高画質、高精細画像の形成のため、現像装置10で使用されるトナーが平均円形度0.93以上のトナーである。
トナーの平均円形度は、光学的に粒子を検知して、投影面積の等しい相当円の周囲長で除した値である。具体的には、フロー式粒子像分析装置(FPIA−2000;シスメックス社製)を用いて測定を行う。所定の容器に、予め不純固形物を除去した水100〜150mLを入れ、分散剤として界面活性剤0.1〜0.5mLを加え、さらに、測定試料0.1〜9.5g程度を加える。試料を分散した懸濁液を超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、分散液濃度を3,000〜10,000個/μLにしてトナーの形状及び分布を測定する。
このように平均円形度の値が高いトナーを用いることから、本画像形成装置はクリーニングの余裕度が小さい条件となっている。したがって、感光体ドラム11表面にステアリン酸亜鉛の薄膜をいかに好適に形成するかが重要である。
In the image forming apparatus of the present invention, the toner used in the developing
The average circularity of the toner is a value obtained by optically detecting particles and dividing by the perimeter of an equivalent circle having the same projected area. Specifically, the measurement is performed using a flow type particle image analyzer (FPIA-2000; manufactured by Sysmex Corporation). In a predetermined container, 100 to 150 mL of water from which impure solids are removed in advance is added, 0.1 to 0.5 mL of a surfactant is added as a dispersant, and about 0.1 to 9.5 g of a measurement sample is further added. The suspension in which the sample is dispersed is subjected to dispersion treatment with an ultrasonic disperser for about 1 to 3 minutes, and the concentration and dispersion of the dispersion are set to 3,000 to 10,000 / μL, and the shape and distribution of the toner are measured.
Since the toner having a high average circularity value is used as described above, the image forming apparatus is under a condition that the margin for cleaning is small. Therefore, it is important how to form a thin film of zinc stearate on the surface of the
本発明の画像形成装置は、クリーニング装置15によるクリーニング動作、及び潤滑剤塗布手段17によるステアリン酸亜鉛の塗布動作を終えた後の感光体ドラム11表面に存在する亜鉛の元素量が0.4〜2.5atm%の範囲に調整されているものである。亜鉛の元素量は、画像形成動作を終えた感光体ドラム11表面をXPS(X−ray Photoelectron Spectroscopy:光電子分光法)により分析することで得られる。XPSで検出できる深さは最表面から数nmであることから、感光体ドラム11の最表面に存在する元素の量を測定することができる。
本発明の画像形成装置において、現像装置10で使用されるトナーには亜鉛元素を含有する成分が含まれていないので、感光体ドラム11表面に存在する亜鉛の元素量は、すなわち潤滑剤として感光体ドラム表面に塗布されたステアリン酸亜鉛に含まれる亜鉛元素の量である。この亜鉛の元素量が0.4atm%未満では、ステアリン酸亜鉛の量が少ないことから、感光体ドラム11表面に形成されるステアリン酸亜鉛の薄膜が一様とならず、十分な摩擦低減効果が得られない。このため、円形度の高いトナーを用いた場合、トナーがクリーニングブレードをすり抜けてクリーニング不良が発生したり、感光体ドラム11表面にフィルミングが発生したりする。
一方、亜鉛の元素量が多くなるほど、感光体ドラム11表面のステアリン酸亜鉛の薄膜がより均一になり、感光体ドラム11表面のクリーニング性を向上し、フィルミングを防止する効果が大きくなるが、亜鉛の元素量が2.5atm%を超えると、それ以上亜鉛の元素量が増えてもクリーニング性やフィルミングに対しての効果を向上させることがないばかりか、現像工程において現像ローラから感光体ドラム11の静電潜像面へのトナー移行が十分でなくなる等の不具合を生じるため好ましくない。
In the image forming apparatus of the present invention, the elemental amount of zinc present on the surface of the
In the image forming apparatus of the present invention, since the toner used in the developing
On the other hand, as the elemental amount of zinc increases, the zinc stearate thin film on the surface of the
感光体ドラム11表面に存在する亜鉛の元素量を上記範囲になるようにするために、潤滑剤塗布手段17の潤滑剤塗布動作は以下のようにすることが好ましい。
ブラシ状ローラ17aに対し、潤滑剤成型体17bを押圧させることが好ましく、その押圧力は自重を含め加圧スプリングで200mN以上の圧力が好ましい。圧力が大きくなるにしたがって、ブラシ状ローラ17aが潤滑剤成型体17bから掻き取る潤滑剤の量が多くなり、感光体ドラム11表面への塗布量も多くなる。また、上記押圧力が大きすぎると感光体ドラム11表面に必要以上の潤滑剤が供給され、必要以上に摩擦係数を低下させる他、帯電ローラ14a表面の汚染や潤滑剤成型体17bの崩壊の原因ともなる。したがって、上記押圧力は3000mN以下であることが好ましい。
In order to make the element amount of zinc existing on the surface of the
It is preferable to press the
また、ブラシ状ローラ17aの回転方向は、感光体ドラム11と接触する部分で同方向とする。この方向に回転させることでブラシ状ローラ17aに付着している潤滑剤を、感光体ドラム11表面に衝撃を与えることなく供給することができる。感光体ドラム11とブラシ状ローラ17aとの周速比(感光体周速)/(ブラシ状ローラの周速)は、0.8〜1.2の範囲にあることが好ましい。周速比が0.8未満では潤滑剤の供給量が少なくなり、1.2を越えると衝撃で感光体ドラム11表面を傷つけ、感光体ドラム11の寿命を短くするからである。この周速比は、一層好ましくは1.0〜1.1の範囲である。
Further, the rotation direction of the brush-
次に、本発明の画像形成装置に使用されるトナーについて詳細に説明する。
本発明に係るトナーは、先にも述べたように、平均円形度0.93以上の円形度の高いトナーである。このような円形度の高いトナーは、水系媒体中で重合性単量体や有機溶媒を用いて油相を乳化、懸濁または凝集させて作製することができる。
また、トナーは含フッ素化合物を含有してなる、負帯電性を示すトナーであり、亜鉛元素を含有する成分を含まないことから、上記感光体ドラム11表面に塗布されたステアリン酸亜鉛の量の指標となる、亜鉛の元素量の定量にも影響を及ぼすことがない。
以下に、トナーの構成材料、製造方法について具体的に示す。
Next, the toner used in the image forming apparatus of the present invention will be described in detail.
As described above, the toner according to the present invention is a toner having a high circularity with an average circularity of 0.93 or more. Such a toner with a high degree of circularity can be produced by emulsifying, suspending or agglomerating the oil phase using a polymerizable monomer or an organic solvent in an aqueous medium.
Further, the toner contains a fluorine-containing compound and exhibits a negative chargeability, and does not contain a component containing zinc element. Therefore, the amount of zinc stearate applied to the surface of the
Hereinafter, the constituent material of the toner and the manufacturing method will be specifically described.
(懸濁重合法)
油溶性重合開始剤、重合性単量体中に着色剤、離型剤等を分散し、界面活性剤、その他固体分散剤等が含まれる水系媒体中で後に述べる乳化法によって乳化分散する。その後重合反応を行い粒子化した後に、後述するトナー粒子の表面処理を行えば良い。
(Suspension polymerization method)
A colorant, a release agent and the like are dispersed in an oil-soluble polymerization initiator and a polymerizable monomer, and then emulsified and dispersed by an emulsification method described later in an aqueous medium containing a surfactant and other solid dispersants. Thereafter, after the polymerization reaction to form particles, the toner particles may be subjected to a surface treatment described later.
(乳化重合凝集法)
水溶性重合開始剤、重合性単量体を水中で界面活性剤を用いて乳化し、通常の乳化重合の手法によりラテックスを合成する。別途着色剤、離型剤等を水系媒体中に分散した分散体を用意し、混合した後にトナーサイズまで凝集させ、加熱融着させることによりトナーを得る。その後に後述するトナー粒子の表面処理を行えば良い。
(Emulsion polymerization aggregation method)
A water-soluble polymerization initiator and a polymerizable monomer are emulsified in water using a surfactant, and a latex is synthesized by an ordinary emulsion polymerization technique. Separately, a dispersion in which a colorant, a release agent and the like are dispersed in an aqueous medium is prepared, mixed, aggregated to a toner size, and heat-fused to obtain a toner. Thereafter, a surface treatment of toner particles described later may be performed.
(ポリマー懸濁法)
水系媒体としては、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用することもできる。混和可能な溶剤としては、アルコール(メタノール、イソプロパノール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などが挙げられる。
トナー組成物の油相には、樹脂、プレポリマー、顔料等の着色剤、離型剤、帯電制御剤等を揮発性溶剤に溶解又は分散する。
水系媒体中に、トナー組成物からなる油相を界面活性剤、固体分散剤等の存在下で分散させ、プレポリマーの反応を行わせて粒子化する。その後に後述するトナー粒子の表面処理を行えば良い。
(Polymer suspension method)
As an aqueous medium, water alone may be used, but a solvent miscible with water may be used in combination. Examples of the miscible solvent include alcohol (methanol, isopropanol, ethylene glycol, etc.), dimethylformamide, tetrahydrofuran, cellosolves (methylcellosolve, etc.), lower ketones (acetone, methyl ethyl ketone, etc.) and the like.
In the oil phase of the toner composition, a colorant such as resin, prepolymer and pigment, a release agent, a charge control agent and the like are dissolved or dispersed in a volatile solvent.
An oil phase composed of a toner composition is dispersed in an aqueous medium in the presence of a surfactant, a solid dispersant and the like, and a prepolymer is reacted to form particles. Thereafter, a surface treatment of toner particles described later may be performed.
(表面処理方法)
これらいずれのトナー製造法にも共通して、液中で帯電制御付与の表面処理を施すことができる。トナー粒子が水系媒体中で形成され、用いた界面活性剤等を洗浄によって除去した後に、本工程を行うのが好ましい。水系媒体中に存在している余剰の界面活性剤をろ過、遠心分離などの固液分離操作をして除去し、得られたケーキ、スラリーを水系媒体中に再分散する。
その後、トナー粒子表面が有する極性とは逆極性の界面活性剤水溶液を攪拌下で徐々に添加する。逆極性の界面活性剤はトナー粒子固形分に対し0.01〜1重量%使用することができる。
(Surface treatment method)
In common with any of these toner manufacturing methods, surface treatment with charge control can be applied in the liquid. It is preferable to perform this step after toner particles are formed in an aqueous medium and the used surfactant and the like are removed by washing. Excess surfactant present in the aqueous medium is removed by solid-liquid separation operations such as filtration and centrifugation, and the resulting cake and slurry are redispersed in the aqueous medium.
Thereafter, a surfactant aqueous solution having a polarity opposite to the polarity of the toner particle surface is gradually added with stirring. The reverse polarity surfactant can be used in an amount of 0.01 to 1% by weight based on the solid content of the toner particles.
トナー粒子表面が有する極性としては、1つに用いる界面活性剤が関与する。すなわち上記に示したようなトナー粒子形成過程で水系媒体中に存在させた界面活性剤が、重合性単量体や有機溶媒と親和性が高いために、トナー粒子表面に残存し易く、この界面活性剤の有する極性がトナー粒子表面が有する極性となる。
また、ポリマー懸濁法の場合は、用いる樹脂を低分子量のものとして分散相の粘度を下げ、乳化を容易にし、しかも乳化後粒子内で架橋及び/又は伸長反応させることにより、高分子量体の樹脂の含まれる粒子を作製できる。このとき、架橋及び/又は伸長反応によって得られたポリマーが有する極性がトナー粒子表面の極性となる。
このようなトナー粒子表面に存在する極性物質によって、トナーの安定した帯電性が得られないことがあるが、上記のようにトナー粒子表面の極性とは逆の極性の界面活性剤で表面処理することにより、トナー帯電性に与える影響を遮蔽できるというものである。
As the polarity of the toner particle surface, one surfactant is involved. That is, the surfactant present in the aqueous medium during the toner particle formation process as described above has a high affinity with the polymerizable monomer and the organic solvent, and therefore tends to remain on the toner particle surface. The polarity of the active agent is the polarity of the toner particle surface.
In the case of the polymer suspension method, the resin used is of low molecular weight, the viscosity of the dispersed phase is lowered, emulsification is facilitated, and further, crosslinking and / or elongation reaction is carried out in the particles after emulsification. Particles containing a resin can be produced. At this time, the polarity of the polymer obtained by the crosslinking and / or elongation reaction is the polarity of the toner particle surface.
Such a polar substance present on the surface of the toner particles may not provide a stable chargeability of the toner. However, as described above, the surface treatment is performed with a surfactant having a polarity opposite to the polarity of the toner particle surface. Thus, the influence on the toner charging property can be shielded.
上記トナー粒子表面の極性とは逆の極性の界面活性剤であって、フッ素を含有する化合物として、以下のものを好適に使用することができる。フッ素を含有する化合物をトナー粒子表面に含有させることで、安定した負帯電性能を有し、また、帯電立ち上がり性の良好なトナーとすることができる。
(フッ素系界面活性剤)
好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン界面活性剤としては、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[オメガーフルオロアルキル(C6〜C11)オキシ]−1−アルキル(C3〜C4)スルホン酸ナトリウム、3−[オメガーフルオロアルカノイル(C6〜C8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(C11〜C20)カルボン酸及び金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)及びその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(C6〜C10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(C6〜C16)エチルリン酸エステルなどが挙げられる。
A surfactant having the opposite polarity to the polarity of the toner particle surface, and the following compounds can be preferably used as the fluorine-containing compound. By containing a fluorine-containing compound on the surface of the toner particles, a toner having stable negative charging performance and good charge rising property can be obtained.
(Fluorosurfactant)
Preferred anionic surfactants having a fluoroalkyl group include fluoroalkylcarboxylic acids having 2 to 10 carbon atoms and metal salts thereof, disodium perfluorooctanesulfonylglutamate, 3- [omega-fluoroalkyl (C6-C11) oxy. ] Sodium 1-alkyl (C3-C4) sulfonate, sodium 3- [omega-fluoroalkanoyl (C6-C8) -N-ethylamino] -1-propanesulfonate, fluoroalkyl (C11-C20) carboxylic acid and metal Salt, perfluoroalkylcarboxylic acid (C7 to C13) and its metal salt, perfluoroalkyl (C4 to C12) sulfonic acid and its metal salt, perfluorooctanesulfonic acid diethanolamide, N-propyl-N- (2-hydroxy ethyl) -Fluorooctanesulfonamide, perfluoroalkyl (C6-C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salt, perfluoroalkyl (C6-C10) -N-ethylsulfonylglycine salt, monoperfluoroalkyl (C6-C16) ethyl phosphate, etc. Is mentioned.
商品名としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−l29(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−l02、(タイキン工業社製)、メガファックF−ll0、F−l20、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、l03、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204、(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−100、F150(ネオス社製)などが挙げられる。 Product names include Surflon S-111, S-112, S-113 (Asahi Glass Co., Ltd.), Florard FC-93, FC-95, FC-98, FC-129 (Sumitomo 3M Co., Ltd.), Unidyne DS-101. DS-102 (manufactured by Taikin Kogyo Co., Ltd.), Mega-Fac F-l10, F-120, F-113, F-191, F-812, F-833 (Dainippon Ink Co., Ltd.), Xtop EF-102 , 103, 104, 105, 112, 123A, 123B, 306A, 501, 201, 204 (manufactured by Tochem Products), and Fagento F-100, F150 (manufactured by Neos).
また、カチオン界面活性剤としては、フルオロアルキル基を有する脂肪族一級、二級もしくは三級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族四級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンS−l21(旭硝子社製)、フロラードFC−135(住友3M社製)、ユニダインDS−202(ダイキン工業杜製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ社製)、エクトップEF−l32(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−300(ネオス社製)などが挙げられる。
また特に、下記一般式(1)にて示される含フッ素四級アンモニウム塩化合物を用いることにより、環境変動時における帯電量変化が少なく、安定した現像剤を得ることができる。
Examples of cationic surfactants include aliphatic primary, secondary or tertiary amine acids having a fluoroalkyl group, aliphatic quaternary ammonium salts such as perfluoroalkyl (C6-C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salts, and benzaza. Luconium salt, benzethonium chloride, pyridinium salt, imidazolinium salt, trade names include Surflon S-121 (manufactured by Asahi Glass), Florard FC-135 (manufactured by Sumitomo 3M), Unidyne DS-202 (manufactured by Daikin Industries) , Megafac F-150, F-824 (Dainippon Ink Co., Ltd.), Xtop EF-132 (Tochem Products Co., Ltd.), Footgent F-300 (Neos Co., Ltd.), and the like.
In particular, by using a fluorine-containing quaternary ammonium salt compound represented by the following general formula (1), a stable developer can be obtained with little change in charge amount when the environment changes.
さらに、帯電性を補強する目的で再分散したスラリー中に樹脂微粒子分散体を存在させておくこともできる。逆極性の界面活性剤の添加によって樹脂微粒子分散体の水中での荷電が中和され、トナー粒子表面に凝集付着させることができる。この樹脂微粒子はトナー粒子固形分に対し0.01〜5重量%使用することができる。
(帯電制御性樹脂微粒子)
帯電制御性樹脂微粒子としては、公知のものが使用できるが、高分子系微粒子、例えばソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られる樹脂微粒子分散体が好ましい。特に好ましいものとしては、メタクリル酸等のカルボキシル基を有するモノマーと共重合されたポリスチレン、フッ素系メタクリル酸エステルやフッ素系アクリル酸エステルを乳化重合、分散重合の際共重合させたものやシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体微粒子が挙げられる。
Furthermore, the resin fine particle dispersion may be present in the slurry redispersed for the purpose of reinforcing the chargeability. By adding a surfactant having a reverse polarity, the charge in the resin fine particle dispersion in water is neutralized, and can be agglomerated and adhered to the toner particle surface. The resin fine particles can be used in an amount of 0.01 to 5% by weight based on the solid content of the toner particles.
(Charge control resin fine particles)
As the charge controllable resin fine particles, known ones can be used, but polymer fine particles, for example, resin fine particle dispersions obtained by soap-free emulsion polymerization, suspension polymerization or dispersion polymerization are preferable. Particularly preferable are polystyrene copolymerized with a monomer having a carboxyl group such as methacrylic acid, a copolymer obtained by emulsion polymerization and dispersion polymerization of a fluorine-based methacrylate ester or a fluorine-based acrylic ester, silicone, benzoguanamine. , Polymer condensation particles such as nylon and polymer fine particles by thermosetting resin.
これらトナー表面に付着させた帯電制御剤微粒子や樹脂微粒子は、その後スラリーを加熱することによりトナー表面に固定化し、脱離を防止することができる。その際トナーを構成する樹脂のTgよりも高い温度にて加熱することが望ましい。乾燥後加熱処理を行っても良い。 These charge control agent fine particles and resin fine particles adhered to the toner surface can be fixed to the toner surface by heating the slurry thereafter to prevent detachment. At that time, it is desirable to heat at a temperature higher than the Tg of the resin constituting the toner. You may heat-process after drying.
本発明に係るトナーは、その母体粒子が、例えば以下のような原料、並びに製造方法によって製造される。 In the toner according to the present invention, the base particles are produced by the following raw materials and production methods, for example.
(変性ポリエステル)
本発明に係るトナーはバインダ樹脂として変性ポリエステル(i)を含む。変性ポリエステル(i)としては、ポリエステル樹脂中にエステル結合以外の結合基が存在したり、またポリエステル樹脂中に構成の異なる樹脂成分が共有結合、イオン結合などで結合した状態をさす。具体的には、ポリエステル末端に、カルボン酸基、水酸基と反応するイソシアネート基などの官能基を導入し、さらに活性水素含有化合物と反応させ、ポリエステル末端を変性したものを指す。
(Modified polyester)
The toner according to the present invention contains a modified polyester (i) as a binder resin. The modified polyester (i) refers to a state in which a bonding group other than an ester bond is present in the polyester resin, or resin components having different configurations are bonded to the polyester resin by a covalent bond, an ionic bond, or the like. Specifically, the polyester terminal is modified by introducing a functional group such as a carboxylic acid group or an isocyanate group that reacts with a hydroxyl group into the polyester terminal and further reacting with an active hydrogen-containing compound.
変性ポリエステル(i)としては、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)との反応により得られるウレア変性ポリエステルなどが挙げられる。イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)としては、多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の重縮合物で、かつ、活性水素基を有するポリエステルを、さらに多価イソシアネート化合物(PIC)と反応させたものなどが挙げられる。上記ポリエステルの有する活性水素基としては、水酸基(アルコール性水酸基及びフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられ、これらのうち好ましいものはアルコール性水酸基である。 Examples of the modified polyester (i) include urea-modified polyester obtained by a reaction between a polyester prepolymer (A) having an isocyanate group and amines (B). The polyester prepolymer (A) having an isocyanate group is a polycondensate of a polyhydric alcohol (PO) and a polyvalent carboxylic acid (PC) and a polyester having an active hydrogen group, and a polyisocyanate compound (PIC). ) And the like. Examples of the active hydrogen group possessed by the polyester include a hydroxyl group (alcoholic hydroxyl group and phenolic hydroxyl group), an amino group, a carboxyl group, a mercapto group, and the like. Among these, an alcoholic hydroxyl group is preferable.
ウレア変性ポリエステルは、以下のようにして生成される。
多価アルコール化合物(PO)としては、2価アルコール(DIO)及び3価以上の多価アルコール(TO)が挙げられ、(DIO)単独、又は(DIO)と少量の(TO)との混合物が好ましい。2価アルコール(DIO)としては、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールなど);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど);脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールAなど);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど);上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物;上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。3価以上の多価アルコール(TO)としては、3〜8価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール(グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど);3価以上のフェノール類(トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど);上記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
The urea-modified polyester is produced as follows.
Examples of the polyhydric alcohol compound (PO) include dihydric alcohol (DIO) and trihydric or higher polyhydric alcohol (TO). (DIO) alone or a mixture of (DIO) and a small amount of (TO) preferable. Examples of the dihydric alcohol (DIO) include alkylene glycol (ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, etc.); alkylene ether glycol (diethylene glycol) , Triethylene glycol, dipropylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene ether glycol, etc.); alicyclic diols (1,4-cyclohexanedimethanol, hydrogenated bisphenol A, etc.); bisphenols (bisphenol A, bisphenol) F, bisphenol S, etc.); alkylene oxide (ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, etc.) adduct of the above alicyclic diol; Alkylene oxide bisphenol (ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, etc.), etc. adducts. Among them, preferred are alkylene glycols having 2 to 12 carbon atoms and alkylene oxide adducts of bisphenols, and particularly preferred are alkylene oxide adducts of bisphenols and alkylene glycols having 2 to 12 carbon atoms. It is a combined use. As trihydric or higher polyhydric alcohol (TO), 3 to 8 or higher polyhydric aliphatic alcohol (glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, etc.); trihydric or higher phenols (Trisphenol PA, phenol novolak, cresol novolak, etc.); and alkylene oxide adducts of the above trivalent or higher polyphenols.
多価カルボン酸(PC)としては、2価カルボン酸(DIC)および3価以上の多価カルボン酸(TC)が挙げられ、(DIC)単独、および(DIC)と少量の(TC)との混合物が好ましい。2価カルボン酸(DIC)としては、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸など);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマール酸など);芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸など)などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸および炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸である。3価以上の多価カルボン酸(TC)としては、炭素数9〜20の芳香族多価カルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸など)などが挙げられる。なお、多価カルボン酸(PC)としては、上述のものの酸無水物または低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど)を用いて多価アルコール(PO)と反応させてもよい。 Examples of the polyvalent carboxylic acid (PC) include divalent carboxylic acid (DIC) and trivalent or higher polyvalent carboxylic acid (TC). (DIC) alone and (DIC) with a small amount of (TC) Mixtures are preferred. Divalent carboxylic acids (DIC) include alkylene dicarboxylic acids (succinic acid, adipic acid, sebacic acid, etc.); alkenylene dicarboxylic acids (maleic acid, fumaric acid, etc.); aromatic dicarboxylic acids (phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid) And naphthalenedicarboxylic acid). Of these, preferred are alkenylene dicarboxylic acids having 4 to 20 carbon atoms and aromatic dicarboxylic acids having 8 to 20 carbon atoms. Examples of the trivalent or higher polyvalent carboxylic acid (TC) include aromatic polycarboxylic acids having 9 to 20 carbon atoms (such as trimellitic acid and pyromellitic acid). In addition, as polyhydric carboxylic acid (PC), you may make it react with polyhydric alcohol (PO) using the above-mentioned acid anhydride or lower alkyl ester (Methyl ester, ethyl ester, isopropyl ester, etc.).
多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、通常2/1〜1/1、好ましくは1.5/1〜1/1、さらに好ましくは1.3/1〜1.02/1である。 The ratio of the polyhydric alcohol (PO) to the polycarboxylic acid (PC) is usually 2/1 to 1/1, preferably as the equivalent ratio [OH] / [COOH] of the hydroxyl group [OH] and the carboxyl group [COOH]. Is 1.5 / 1 to 1/1, more preferably 1.3 / 1 to 1.02 / 1.
多価イソシアネート化合物(PIC)としては、脂肪族多価イソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエートなど);脂環式ポリイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど);芳香族ジイソシアネート(トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど) ;芳香脂肪族ジイソシアネート(α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど);イソシアネート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの;およびこれら2種以上の併用が挙げられる。 Examples of the polyvalent isocyanate compound (PIC) include aliphatic polyisocyanates (tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 2,6-diisocyanatomethylcaproate, etc.); alicyclic polyisocyanates (isophorone diisocyanate, cyclohexylmethane diisocyanate, etc.) ); Aromatic diisocyanate (tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, etc.); araliphatic diisocyanate (α, α, α ′, α′-tetramethylxylylene diisocyanate, etc.); isocyanates; Those blocked with caprolactam or the like; and combinations of two or more of these.
多価イソシアネート化合物(PIC)の比率は、イソシアネート基[NCO]と、水酸基を有するポリエステルの水酸基[OH]の当量比[NCO]/[OH]として、通常5/1〜1/1、好ましくは4/1〜1.2/1、さらに好ましくは2.5/1〜1.5/1である。[NCO]/[OH]が5を超えると低温定着性が悪化する。[NCO]のモル比が1未満では、ウレア変性ポリエステルを用いる場合、そのエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。 The ratio of the polyvalent isocyanate compound (PIC) is usually 5/1 to 1/1, preferably as an equivalent ratio [NCO] / [OH] of the isocyanate group [NCO] and the hydroxyl group [OH] of the polyester having a hydroxyl group. 4/1 to 1.2 / 1, more preferably 2.5 / 1 to 1.5 / 1. When [NCO] / [OH] exceeds 5, low-temperature fixability deteriorates. When the molar ratio of [NCO] is less than 1, when a urea-modified polyester is used, the urea content in the ester is lowered and hot offset resistance is deteriorated.
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の多価イソシアネート化合物(PIC)構成成分の含有量は、通常0.5〜40wt%、好ましくは1〜30wt%、さらに好ましくは2〜20wt%である。0.5wt%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、40wt%を超えると低温定着性が悪化する。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の1分子当たりに含有されるイソシアネート基は、通常1個以上、好ましくは、平均1.5〜3個、さらに好ましくは、平均1.8〜2.5個である。1分子当たり1個未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
The content of the polyvalent isocyanate compound (PIC) component in the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group is usually 0.5 to 40 wt%, preferably 1 to 30 wt%, more preferably 2 to 20 wt%. . If it is less than 0.5 wt%, the hot offset resistance deteriorates, and it is disadvantageous in terms of both heat-resistant storage stability and low-temperature fixability. On the other hand, if it exceeds 40 wt%, the low-temperature fixability deteriorates.
The number of isocyanate groups contained per molecule in the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group is usually 1 or more, preferably 1.5 to 3 on average, more preferably 1.8 to 2 on average. Five. If it is less than 1 per molecule, the molecular weight of the urea-modified polyester will be low, and the hot offset resistance will deteriorate.
次に、ポリエステルプレポリマー(A)と反応させるアミン類(B)としては、2価アミン化合物(B1)、3価以上の多価アミン化合物(B2)、アミノアルコール(B3)、アミノメルカプタン(B4)、アミノ酸(B5)、およびB1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)などが挙げられる。
2価アミン化合物(B1)としては、芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタンなど);脂環式ジアミン(4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど);および脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)などが挙げられる。3価以上の多価アミン化合物(B2)としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。アミノアルコール(B3)としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。アミノメルカプタン(B4)としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。アミノ酸(B5)としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、前記B1〜B5のアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)から得られるケチミン化合物、オキサゾリジン化合物などが挙げられる。これらアミン類(B)のうち好ましいものは、B1およびB1と少量のB2の混合物である。
Next, as amines (B) to be reacted with the polyester prepolymer (A), a divalent amine compound (B1), a trivalent or higher polyvalent amine compound (B2), an amino alcohol (B3), an amino mercaptan (B4) ), Amino acid (B5), and amino acid block of B1 to B5 (B6).
Examples of the divalent amine compound (B1) include aromatic diamines (phenylenediamine, diethyltoluenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, etc.); alicyclic diamines (4,4′-diamino-3,3′-dimethyldicyclohexyl). Methane, diamine cyclohexane, isophorone diamine, etc.); and aliphatic diamines (ethylene diamine, tetramethylene diamine, hexamethylene diamine, etc.) and the like. Examples of the trivalent or higher polyvalent amine compound (B2) include diethylenetriamine and triethylenetetramine. Examples of amino alcohol (B3) include ethanolamine and hydroxyethylaniline. Examples of amino mercaptan (B4) include aminoethyl mercaptan and aminopropyl mercaptan. Examples of the amino acid (B5) include aminopropionic acid and aminocaproic acid. Examples of the compound (B6) obtained by blocking the amino group of B1 to B5 include ketimine compounds and oxazolidine compounds obtained from the amines of B1 to B5 and ketones (acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.). Among these amines (B), preferred are B1 and a mixture of B1 and a small amount of B2.
アミン類(B)の比率は、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中のイソシアネート基[NCO]と、アミン類(B)中のアミノ基[NHx]の当量比[NCO]/[NHx]として、通常1/2〜2/1、好ましくは1.5/1〜1/1.5、さらに好ましくは1.2/1〜1/1.2である。[NCO]/[NHx]が2を超えたり1/2未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
また、ウレア変性ポリエステル中には、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。ウレア結合含有量とウレタン結合含有量のモル比は、通常100/0〜10/90であり、好ましくは80/20〜20/80、さらに好ましくは、60/40〜30/70である。ウレア結合のモル比が10%未満では、耐ホットオフセット性が悪化する。
The ratio of amines (B) is equivalent to the equivalent ratio [NCO] / [NHx] of isocyanate groups [NCO] in the polyester prepolymer (A) having isocyanate groups and amino groups [NHx] in amines (B). Is usually 1/2 to 2/1, preferably 1.5 / 1 to 1 / 1.5, more preferably 1.2 / 1 to 1 / 1.2. When [NCO] / [NHx] is more than 2 or less than 1/2, the molecular weight of the urea-modified polyester is lowered, and the hot offset resistance is deteriorated.
The urea-modified polyester may contain a urethane bond together with a urea bond. The molar ratio of the urea bond content to the urethane bond content is usually 100/0 to 10/90, preferably 80/20 to 20/80, and more preferably 60/40 to 30/70. When the molar ratio of the urea bond is less than 10%, the hot offset resistance is deteriorated.
本発明で用いられる変性ポリエステル(i)は、ワンショット法、プレポリマー法により製造される。変性ポリエステル(i)の重量平均分子量は、通常1万以上、好ましくは2万〜1000万、さらに好ましくは3万〜100万である。この時のピーク分子量は1000〜10000が好ましく、1000未満では伸長反応しにくくトナーの弾性が少なくその結果耐ホットオフセット性が悪化する。また10000を超えると定着性の低下や粒子化や粉砕において製造上の課題が高くなる。変性ポリエステル(i)の数平均分子量は、後述の変性されていないポリエステル(ii)を用いる場合は特に限定されるものではなく、前記重量平均分子量とするのに得やすい数平均分子量でよい。(i)単独の場合は、数平均分子量は、通常20000以下、好ましくは1000〜10000、さらに好ましくは2000〜8000である。20000を超えると低温定着性及びフルカラー装置に用いた場合の光沢性が悪化する。
変性ポリエステル(i)を得る為のポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)との架橋及び/又は伸長反応には、必要により反応停止剤を用い、得られるウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。反応停止剤としては、モノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど)、およびそれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)などが挙げられる。
The modified polyester (i) used in the present invention is produced by a one-shot method or a prepolymer method. The weight average molecular weight of the modified polyester (i) is usually 10,000 or more, preferably 20,000 to 10,000,000, more preferably 30,000 to 1,000,000. The peak molecular weight at this time is preferably 1000 to 10,000, and if it is less than 1,000, the elongation reaction hardly occurs and the elasticity of the toner is small, and as a result, the resistance to hot offset deteriorates. On the other hand, if it exceeds 10,000, the problem in production becomes high in the case of a decrease in fixability, particle formation or pulverization. The number average molecular weight of the modified polyester (i) is not particularly limited when the unmodified polyester (ii) described later is used, and may be a number average molecular weight that can be easily obtained to obtain the weight average molecular weight. (I) When used alone, the number average molecular weight is usually 20000 or less, preferably 1000 to 10000, and more preferably 2000 to 8000. When it exceeds 20000, the low-temperature fixability and the glossiness when used in a full-color device are deteriorated.
In the crosslinking and / or extension reaction between the polyester prepolymer (A) and the amines (B) for obtaining the modified polyester (i), a reaction terminator is used as necessary to adjust the molecular weight of the resulting urea-modified polyester. be able to. Examples of the reaction terminator include monoamines (diethylamine, dibutylamine, butylamine, laurylamine, etc.), and those obtained by blocking them (ketimine compounds).
(未変性ポリエステル)
本発明においては、前記変性されたポリエステル(i)単独使用だけでなくこの(i)とともに、未変性ポリエステル(ii)をバインダ樹脂成分として含有させることもできる。(ii)を併用することで、低温定着性及びフルカラー装置に用いた場合の光沢性が向上し、単独使用より好ましい。(ii)としては、前記(i)のポリエステル成分と同様な多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)との重縮合物などが挙げられ、好ましいものも(i)と同様である。また、(ii)は無変性のポリエステルだけでなく、ウレア結合以外の化学結合で変性されているものでもよく、例えばウレタン結合で変性されていてもよい。(i)と(ii)は少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。従って、(i)のポリエステル成分と(ii)は類似の組成が好ましい。(ii)を含有させる場合の(i)と(ii)の重量比は、通常5/95〜80/20、好ましくは5/95〜30/70、さらに好ましくは5/95〜25/75、特に好ましくは7/93〜20/80である。(i)の重量比が5%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。
(Unmodified polyester)
In the present invention, not only the modified polyester (i) can be used alone but also the unmodified polyester (ii) can be contained as a binder resin component together with the (i). By using (ii) in combination, the low-temperature fixability and the gloss when used in a full-color device are improved, which is preferable to the single use. Examples of (ii) include polycondensates of a polyhydric alcohol (PO) and a polyvalent carboxylic acid (PC), which are the same as the polyester component (i), and preferred ones are also the same as (i). . Further, (ii) is not limited to unmodified polyester, but may be modified with a chemical bond other than a urea bond, for example, may be modified with a urethane bond. It is preferable that (i) and (ii) are at least partially compatible with each other in terms of low-temperature fixability and hot offset resistance. Therefore, the polyester component (i) and (ii) preferably have similar compositions. When (ii) is contained, the weight ratio of (i) to (ii) is usually 5/95 to 80/20, preferably 5/95 to 30/70, more preferably 5/95 to 25/75, Particularly preferred is 7/93 to 20/80. When the weight ratio of (i) is less than 5%, the hot offset resistance is deteriorated, and it is disadvantageous in terms of both heat-resistant storage stability and low-temperature fixability.
(ii)のピーク分子量は、通常1000〜10000、好ましくは2000〜8000、さらに好ましくは2000〜5000である。1000未満では耐熱保存性が悪化し10000を超えると低温定着性が悪化する。(ii)の水酸基価は5以上であることが好ましく、さらに好ましくは10〜120、特に好ましくは20〜80である。5未満では耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。(ii)の酸価は1〜5が好ましく、より好ましくは2〜4である。ワックスに高酸価ワックスを使用するため、バインダは低酸価バインダが帯電や高体積抵抗につながるので二成分系現像剤に用いるトナーにはマッチしやすい。 The peak molecular weight of (ii) is 1000-10000 normally, Preferably it is 2000-8000, More preferably, it is 2000-5000. If it is less than 1000, heat-resistant storage stability will deteriorate, and if it exceeds 10,000, low-temperature fixability will deteriorate. The hydroxyl value of (ii) is preferably 5 or more, more preferably 10 to 120, and particularly preferably 20 to 80. If it is less than 5, it is disadvantageous in terms of both heat-resistant storage stability and low-temperature fixability. As for the acid value of (ii), 1-5 are preferable, More preferably, it is 2-4. Since a high acid value wax is used as the wax, the low acid value binder leads to electrification and high volume resistance, so that it is easy to match the toner used for the two-component developer.
バインダ樹脂のガラス転移点(Tg)は通常35〜70℃、好ましくは55〜65℃である。35℃未満ではトナーの耐熱保存性が悪化し、70℃を超えると低温定着性が不十分となる。ウレア変性ポリエステルは、得られるトナー母体粒子の表面に存在しやすいため、本発明のトナーにおいては、公知のポリエステル系トナーと比較して、ガラス転移点が低くても耐熱保存性が良好な傾向を示す。 The glass transition point (Tg) of the binder resin is usually 35 to 70 ° C, preferably 55 to 65 ° C. If the temperature is lower than 35 ° C., the heat-resistant storage stability of the toner deteriorates, and if it exceeds 70 ° C., the low-temperature fixability becomes insufficient. Since the urea-modified polyester is likely to be present on the surface of the obtained toner base particles, the toner of the present invention tends to have good heat storage stability even when the glass transition point is low, as compared with known polyester-based toners. Show.
(着色剤)
着色剤としては、公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ピグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
(Coloring agent)
As the colorant, all known dyes and pigments can be used. For example, carbon black, nigrosine dye, iron black, naphthol yellow S, Hansa yellow (10G, 5G, G), cadmium yellow, yellow iron oxide, ocher , Yellow lead, titanium yellow, polyazo yellow, oil yellow, Hansa yellow (GR, A, RN, R), pigment yellow L, benzidine yellow (G, GR), permanent yellow (NCG), Vulcan fast yellow (5G, R), Tartrazine Lake, Quinoline Yellow Lake, Anthrazan Yellow BGL, Isoindolinone Yellow, Bengala, Red Dan, Lead Zhu, Cadmium Red, Cadmium Mercury Red, Antimon Zhu, Permanent Red 4R, Para Red, Phi Sayred, Parachlor Ortonito Aniline Red, Resol Fast Scarlet G, Brilliant Fast Scarlet, Brilliant Carmine B, Permanent Red (F2R, F4R, FRL, FRLL, F4RH), Fast Scarlet VD, Belkan Fast Rubin B, Brilliant Scarlet G, Resol Rubin GX, Permanent Red F5R , Brilliant Carmine 6B, Pigment Scarlet 3B, Bordeaux 5B, Tolujing Maroon, Permanent Bordeaux F2K, Helio Bordeaux BL, Bordeaux 10B, Bon Maroon Light, Bon Maroon Medium, Eosin Lake, Rhodamine Lake B, Rhodamine Lake Y, Alizarin Lake, Thio Indigo Red B, Thioindigo Maroon, Oil Red, Quinacridone Red, Pyrazolone Red Polyazo Red, Chrome Vermillion, Benzidine Orange, Perinone Orange, Oil Orange, Cobalt Blue, Cerulean Blue, Alkaline Blue Lake, Peacock Blue Lake, Victoria Blue Lake, Metal Free Phthalocyanine Blue, Phthalocyanine Blue, Fast Sky Blue, Indanthrene Blue (RS, BC), indigo, ultramarine blue, bitumen, anthraquinone blue, fast violet B, methyl violet lake, cobalt purple, manganese purple, dioxane violet, anthraquinone violet, chrome green, zinc green, chromium oxide, pyridian, emerald green, pigment Green B, Naphthol Green B, Green Gold, Acid Green Lake, Malachite Green Lake, Lid Russian nin green, anthraquinone green, titanium oxide, zinc white, litbon and mixtures thereof can be used. The content of the colorant is usually 1 to 15% by weight, preferably 3 to 10% by weight, based on the toner.
着色剤は樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッチの製造、またはマスターバッチとともに混練されるバインダ樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−p−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレンおよびその置換体の重合体、あるいはこれらとビニル化合物との共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。 The colorant can also be used as a master batch combined with a resin. As a binder resin to be kneaded together with the production of a master batch or a master batch, a polymer of styrene such as polystyrene, poly-p-chlorostyrene, polyvinyl toluene or the like, or a copolymer of these and a vinyl compound, Polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene, polyester, epoxy resin, epoxy polyol resin, polyurethane, polyamide, polyvinyl butyral, polyacrylic acid resin, rosin, modified rosin, terpene resin, fat Aromatic or alicyclic hydrocarbon resins, aromatic petroleum resins, chlorinated paraffins, paraffin waxes and the like can be mentioned, and these can be used alone or in combination.
(離型剤)
離型剤としては、融点が50〜120℃の低融点のワックスが、バインダ樹脂との分散の中でより離型剤として効果的に定着ローラとトナー界面との間で働き、これにより定着ローラにオイルの如き離型剤を塗布することなく高温オフセットに対し効果を示す。このようなワックス成分としては、以下に示すのものが挙げられる。ロウ類及びワックス類としては、カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス、ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス、オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス、及びおよびパラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス等が挙げられる。また、これら天然ワックスの外に、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス、エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス等が挙げられる。さらに、12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド及び、低分子量の結晶性高分子樹脂である、ポリ−n−ステアリルメタクリレート、ポリ−n−ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体(例えば、n−ステアリルアクリレート−エチルメタクリレートの共重合体等)等、側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子等も用いることができる。
離型剤はマスターバッチ、バインダ樹脂とともに溶融混練することもできるし、もちろん有機溶剤に溶解、分散する際に加えても良い。
(Release agent)
As a release agent, a low melting point wax having a melting point of 50 to 120 ° C. works more effectively as a release agent in the dispersion with the binder resin between the fixing roller and the toner interface. The effect on high temperature offset is exhibited without applying a release agent such as oil. Examples of such a wax component include those shown below. Examples of waxes and waxes include plant waxes such as carnauba wax, cotton wax, wood wax, rice wax, animal waxes such as beeswax and lanolin, mineral waxes such as ozokerite and cercin, and paraffin, microcrystalline, And petroleum waxes such as petrolatum. In addition to these natural waxes, synthetic hydrocarbon waxes such as Fischer-Tropsch wax and polyethylene wax, and synthetic waxes such as esters, ketones, and ethers can be used. Furthermore, fatty acid amides such as 12-hydroxystearic acid amide, stearic acid amide, phthalic anhydride imide, chlorinated hydrocarbon, and low molecular weight crystalline polymer resin, poly-n-stearyl methacrylate, poly-n- A crystalline polymer having a long alkyl group in the side chain such as a homopolymer or copolymer of polyacrylate such as lauryl methacrylate (for example, a copolymer of n-stearyl acrylate-ethyl methacrylate, etc.) can also be used. .
The release agent can be melt-kneaded together with the master batch and the binder resin, and of course, it may be added when dissolved and dispersed in the organic solvent.
(外添剤)
トナー粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤として、無機微粒子が好ましく用いられる。この無機微粒子の一次粒子径は、5×10−3〜2μmであることが好ましく、特に5×10−3〜0.5μmであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m2/gであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5wt%であることが好ましく、特に0.01〜2.0wt%であることが好ましい。
無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。中でも、流動性付与剤としては、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。特に両微粒子の平均粒径が5×10−2μm以下のものを使用して攪拌混合を行った場合、トナーとの静電力、ファンデルワールス力は格段に向上することより、所望の帯電レベルを得るために行われる現像装置内部の攪拌混合によっても、トナーから流動性付与剤が脱離することなく、ホタルなどが発生しない良好な画像品質が得られて、さらに転写残トナーの低減が図られる。
酸化チタン微粒子は、環境安定性、画像濃度安定性に優れている反面、帯電立ち上がり特性の悪化傾向にあることより、酸化チタン微粒子添加量がシリカ微粒子添加量よりも多くなると、この副作用の影響が大きくなることが考えられる。しかし、疎水性シリカ微粒子及び疎水性酸化チタン微粒子の添加量が0.3〜1.5wt%の範囲では、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、所望の帯電立ち上がり特性が得られ、すなわち、コピーの繰り返しを行っても、安定した画像品質が得られる。
(External additive)
Inorganic fine particles are preferably used as an external additive for assisting the fluidity, developability and chargeability of the toner particles. The primary particle diameter of the inorganic fine particles is preferably 5 × 10 -3 ~2μm, it is particularly preferably 5 × 10 -3 ~0.5μm. Moreover, it is preferable that the specific surface area by BET method is 20-500 m < 2 > / g. The use ratio of the inorganic fine particles is preferably 0.01 to 5 wt% of the toner, and particularly preferably 0.01 to 2.0 wt%.
Specific examples of the inorganic fine particles include, for example, silica, alumina, titanium oxide, barium titanate, magnesium titanate, calcium titanate, strontium titanate, zinc oxide, tin oxide, quartz sand, clay, mica, wollastonite, diatomaceous earth. Examples include soil, chromium oxide, cerium oxide, bengara, antimony trioxide, magnesium oxide, zirconium oxide, barium sulfate, barium carbonate, calcium carbonate, silicon carbide, and silicon nitride. Among these, as the fluidity-imparting agent, it is preferable to use hydrophobic silica fine particles and hydrophobic titanium oxide fine particles in combination. In particular, when stirring and mixing are performed using particles having an average particle diameter of 5 × 10 −2 μm or less, the electrostatic force and van der Waals force with the toner are remarkably improved. Even when stirring and mixing inside the developing device is performed to obtain a good image quality that does not cause the release of the fluidity imparting agent from the toner and does not generate firefly, etc., and further reduces the residual toner. It is done.
Titanium oxide fine particles are excellent in environmental stability and image density stability, but have a tendency to deteriorate the charge rising characteristics. It can be considered large. However, when the added amount of the hydrophobic silica fine particles and the hydrophobic titanium oxide fine particles is in the range of 0.3 to 1.5 wt%, the charge rising characteristics are not greatly impaired, and the desired charge rising characteristics can be obtained, that is, repeated copying. Stable image quality can be obtained even if
次に、トナーの製造方法について説明する。ここでは、好ましい製造方法について示すが、これに限られるものではない。
(トナーの製造方法)
1)着色剤、未変性ポリエステル、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、離型剤を有機溶媒中に分散させトナー材料液を作る。
有機溶媒は、沸点が100℃未満の揮発性であることが、トナー母体粒子形成後の除去が容易である点から好ましい。具体的には、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。有機溶媒の使用量は、ポリエステルプレポリマー100重量部に対し、通常0〜300重量部、好ましくは0〜100重量部、さらに好ましくは25〜70重量部である。
Next, a toner manufacturing method will be described. Here, although a preferable manufacturing method is shown, it is not limited to this.
(Toner production method)
1) A toner material solution is prepared by dispersing a colorant, unmodified polyester, a polyester prepolymer having an isocyanate group, and a release agent in an organic solvent.
The organic solvent is preferably volatile with a boiling point of less than 100 ° C. from the viewpoint of easy removal after toner base particle formation. Specifically, toluene, xylene, benzene, carbon tetrachloride, methylene chloride, 1,2-dichloroethane, 1,1,2-trichloroethane, trichloroethylene, chloroform, monochlorobenzene, dichloroethylidene, methyl acetate, ethyl acetate, methyl ethyl ketone, Methyl isobutyl ketone and the like can be used alone or in combination of two or more. In particular, aromatic solvents such as toluene and xylene and halogenated hydrocarbons such as methylene chloride, 1,2-dichloroethane, chloroform, and carbon tetrachloride are preferable. The usage-amount of an organic solvent is 0-300 weight part normally with respect to 100 weight part of polyester prepolymers, Preferably it is 0-100 weight part, More preferably, it is 25-70 weight part.
2)トナー材料液を界面活性剤、樹脂微粒子の存在下、水系媒体中で乳化させる。
水系媒体は、水単独でも良いし、アルコール(メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などの有機溶媒を含むものであってもよい。
トナー材料液100重量部に対する水系媒体の使用量は、通常50〜2000重量部、好ましくは100〜1000重量部である。50重量部未満ではトナー材料液の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。20000重量部を超えると経済的でない。
2) The toner material liquid is emulsified in an aqueous medium in the presence of a surfactant and resin fine particles.
The aqueous medium may be water alone or an organic solvent such as alcohol (methanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, etc.), dimethylformamide, tetrahydrofuran, cellosolves (methyl cellosolve, etc.), lower ketones (acetone, methyl ethyl ketone, etc.). It may be included.
The amount of the aqueous medium used relative to 100 parts by weight of the toner material liquid is usually 50 to 2000 parts by weight, preferably 100 to 1000 parts by weight. If the amount is less than 50 parts by weight, the dispersion state of the toner material liquid is poor, and toner particles having a predetermined particle diameter cannot be obtained. If it exceeds 20000 parts by weight, it is not economical.
また、水系媒体中の分散を良好にするために、界面活性剤、樹脂微粒子等の分散剤を適宜加える。
界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどのアニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの4級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、たとえばアラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
Further, in order to improve the dispersion in the aqueous medium, a dispersant such as a surfactant and resin fine particles is appropriately added.
As surfactants, anionic surfactants such as alkylbenzene sulfonates, α-olefin sulfonates, phosphate esters, alkylamine salts, amino alcohol fatty acid derivatives, polyamine fatty acid derivatives, amine salt types such as imidazoline, Quaternary ammonium salt type cationic surfactants such as alkyltrimethylammonium salt, dialkyldimethylammonium salt, alkyldimethylbenzylammonium salt, pyridinium salt, alkylisoquinolinium salt, benzethonium chloride, fatty acid amide derivative, polyhydric alcohol Nonionic surfactants such as derivatives, for example, amphoteric surfactants such as alanine, dodecyldi (aminoethyl) glycine, di (octylaminoethyl) glycine and N-alkyl-N, N-dimethylammonium betaine And the like.
また、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果をあげることができる。好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[ω−フルオロアルキル(C6〜C11)オキシ]−1−アルキル(C3〜C4)スルホン酸ナトリウム、3−[ω−フルオロアルカノイル(C6〜C8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(C11〜C20)カルボン酸及び金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)及びその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸およびその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(C6〜C10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(C6〜C16)エチルリン酸エステルなどが挙げられる。
商品名としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−102(ダイキン工業社製)、メガファックF−110、F−120、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204、(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−100、F150(ネオス社製)などが挙げられる。
Further, by using a surfactant having a fluoroalkyl group, the effect can be obtained in a very small amount. Preferred anionic surfactants having a fluoroalkyl group include fluoroalkyl carboxylic acids having 2 to 10 carbon atoms and metal salts thereof, disodium perfluorooctanesulfonyl glutamate, 3- [ω-fluoroalkyl (C6-C11 ) Oxy] -1-alkyl (C3-C4) sodium sulfonate, 3- [ω-fluoroalkanoyl (C6-C8) -N-ethylamino] -1-propanesulfonic acid sodium, fluoroalkyl (C11-C20) carvone Acids and metal salts, perfluoroalkyl carboxylic acids (C7 to C13) and metal salts thereof, perfluoroalkyl (C4 to C12) sulfonic acids and metal salts thereof, perfluorooctane sulfonic acid diethanolamide, N-propyl-N- ( 2-hydroxyethyl) perf Luooctanesulfonamide, perfluoroalkyl (C6-C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salt, perfluoroalkyl (C6-C10) -N-ethylsulfonylglycine salt, monoperfluoroalkyl (C6-C16) ethyl phosphate, etc. Is mentioned.
Product names include Surflon S-111, S-112, S-113 (Asahi Glass Co., Ltd.), Florard FC-93, FC-95, FC-98, FC-129 (Sumitomo 3M Co., Ltd.), Unidyne DS-101. DS-102 (manufactured by Daikin Industries, Ltd.), Megafac F-110, F-120, F-113, F-191, F-812, F-833 (manufactured by Dainippon Ink, Inc.), Xtop EF-102, 103, 104, 105, 112, 123A, 123B, 306A, 501, 201, 204 (manufactured by Tochem Products), and Fgentent F-100, F150 (manufactured by Neos).
また、カチオン性界面活性剤としては、フルオロアルキル基を有する脂肪族1級、2級もしくは3級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンS−121(旭硝子社製)、フロラードFC−135(住友3M社製)、ユニダインDS−202(ダイキンエ業杜製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ社製)、エクトップEF−132(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−300(ネオス社製)などが挙げられる。 In addition, as the cationic surfactant, aliphatic quaternary ammonium salts such as aliphatic primary, secondary or tertiary amine acids having a fluoroalkyl group, and perfluoroalkyl (C6-C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salts. , Benzalkonium salt, benzethonium chloride, pyridinium salt, imidazolinium salt, trade names include Surflon S-121 (manufactured by Asahi Glass), Florard FC-135 (manufactured by Sumitomo 3M), Unidyne DS-202 (Daikin Industries) Manufactured), MegaFuck F-150, F-824 (Dainippon Ink Co., Ltd.), Xtop EF-132 (Tochem Products), Footgent F-300 (Neos), and the like.
樹脂微粒子は、水性分散体を形成しうる樹脂であればいかなる樹脂も使用でき、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよい。例えばビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。樹脂としては、上記の樹脂を2種以上併用しても差し支えない。
このうち好ましいのは、微細球状樹脂粒子の水性分散体が得られやすい点から、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂及びそれらの併用が好ましい。例えばビニル系樹脂としては、ビニル系モノマーを単独重合また共重合したポリマーで、例えば、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、(メタ)アクリル酸−アクリル酸エステル重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体等の樹脂が挙げられる。樹脂微粒子の平均粒径は5〜200nm、好ましくは20〜300nmである。
また、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等の無機化合物分散剤も用いることができる。
As the resin fine particles, any resin can be used as long as it can form an aqueous dispersion, and it may be a thermoplastic resin or a thermosetting resin. Examples thereof include vinyl resins, polyurethane resins, epoxy resins, polyester resins, polyamide resins, polyimide resins, silicon resins, phenol resins, melamine resins, urea resins, aniline resins, ionomer resins, and polycarbonate resins. As the resin, two or more of the above resins may be used in combination.
Of these, vinyl resins, polyurethane resins, epoxy resins, polyester resins, and combinations thereof are preferred because an aqueous dispersion of fine spherical resin particles is easily obtained. For example, vinyl resins are polymers obtained by homopolymerization or copolymerization of vinyl monomers, such as styrene- (meth) acrylic acid ester copolymers, styrene-butadiene copolymers, (meth) acrylic acid-acrylic acid esters. Examples thereof include resins such as a polymer, a styrene-acrylonitrile copolymer, a styrene-maleic anhydride copolymer, and a styrene- (meth) acrylic acid copolymer. The average particle size of the resin fine particles is 5 to 200 nm, preferably 20 to 300 nm.
In addition, inorganic compound dispersants such as tricalcium phosphate, calcium carbonate, titanium oxide, colloidal silica, and hydroxyapatite can also be used.
上記の樹脂微粒子、無機化合物分散剤と併用して使用可能な分散剤として、高分子系保護コロイドにより分散液滴を安定化させても良い。例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸又は無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、例えばアクリル酸−β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−β−ヒドロキシエチル、アクリル酸−β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−3−クロロ2−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミドなど、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエーテル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの含窒素化合物、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。 As a dispersant that can be used in combination with the above resin fine particles and inorganic compound dispersant, the dispersed droplets may be stabilized by a polymer protective colloid. For example, acrylic acid, methacrylic acid, α-cyanoacrylic acid, α-cyanomethacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, fumaric acid, maleic acid or maleic anhydride and other (meth) acrylic monomers containing hydroxyl groups Bodies such as acrylic acid-β-hydroxyethyl, methacrylic acid-β-hydroxyethyl, acrylic acid-β-hydroxypropyl, methacrylic acid-β-hydroxypropyl, acrylic acid-γ-hydroxypropyl, methacrylic acid-γ-hydroxy Propyl, acrylic acid-3-chloro-2-hydroxypropyl, methacrylic acid-3-chloro-2-hydroxypropyl, diethylene glycol monoacrylate, diethylene glycol monomethacrylate, glycerol monoacrylate, glycerol monomethacrylate Of acid ester, N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide, etc., vinyl alcohol or ethers with vinyl alcohol, such as vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, vinyl propyl ether, or compounds containing vinyl alcohol and carboxyl group Esters such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, acrylamide, methacrylamide, diacetone acrylamide or their methylol compounds, acid chlorides such as acrylic acid chloride, methacrylic acid chloride, vinyl pyridine, vinyl pyrrolidone, vinyl imidazole , Nitrogen-containing compounds such as ethyleneimine, or homopolymers or copolymers such as those having a heterocyclic ring thereof, polyoxyethylene, Cypropylene, polyoxyethylene alkylamine, polyoxypropylene alkylamine, polyoxyethylene alkylamide, polyoxypropylene alkylamide, polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene lauryl phenyl ether, polyoxyethylene stearyl phenyl ester, polyoxy Polyoxyethylenes such as ethylene nonylphenyl ester, celluloses such as methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and hydroxypropyl cellulose can be used.
分散の方法としては特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波などの公知の設備が適用できる。この中でも、分散体の粒径を2〜20μmにするために高速せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常1000〜30000rpm、好ましくは5000〜20000rpmである。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常0.1〜5分である。分散時の温度としては、通常、0〜150℃(加圧下)、好ましくは40〜98℃である。
The dispersion method is not particularly limited, and known equipment such as a low-speed shear method, a high-speed shear method, a friction method, a high-pressure jet method, and an ultrasonic wave can be applied. Among these, the high-speed shearing method is preferable in order to make the particle size of the
3)乳化液の作製と同時に、アミン類(B)を添加し、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)との反応を行わせる。
この反応は、分子鎖の架橋及び/又は伸長を伴う。反応時間は、ポリエステルプレポリマー(A)の有するイソシアネート基構造とアミン類(B)との反応性により選択されるが、通常10分〜40時間、好ましくは2〜24時間である。反応温度は、通常、0〜150℃、好ましくは40〜98℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。
3) At the same time as the preparation of the emulsion, the amines (B) are added to cause a reaction with the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group.
This reaction involves molecular chain crosslinking and / or elongation. The reaction time is selected depending on the reactivity between the isocyanate group structure of the polyester prepolymer (A) and the amines (B), but is usually 10 minutes to 40 hours, preferably 2 to 24 hours. The reaction temperature is generally 0 to 150 ° C, preferably 40 to 98 ° C. Moreover, a well-known catalyst can be used as needed. Specific examples include dibutyltin laurate and dioctyltin laurate.
4)反応終了後、乳化分散体(反応物)から有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥してトナー母体粒子を得る。
有機溶媒を除去する為には、系全体を徐々に層流の攪拌状態で昇温し、一定の温度域で強い攪拌を与えた後、脱溶媒を行うことで紡錘形のトナー母体粒子が作製できる。また、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能なものを用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗するなどの方法によってトナー母体粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。
4) After completion of the reaction, the organic solvent is removed from the emulsified dispersion (reactant), washed and dried to obtain toner base particles.
In order to remove the organic solvent, the temperature of the entire system is gradually raised in a laminar stirring state, and after giving strong stirring in a certain temperature range, the solvent-based toner base particles can be produced by removing the solvent. . In addition, when an acid such as calcium phosphate salt or an alkali-soluble one is used as the dispersion stabilizer, the calcium phosphate salt is dissolved from the toner base particles by, for example, washing with water after dissolving the calcium phosphate salt with an acid such as hydrochloric acid. Remove. It can also be removed by operations such as enzymatic degradation.
5)上記で得られたトナー母体粒子に、必要に応じて荷電制御剤を打ち込み、ついで、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子等の無機微粒子を外添させ、トナーを得る。
荷電制御剤の打ち込み、及び無機微粒子の外添は、ミキサー等を用いた公知の方法によって行われる。
これにより、小粒径であって粒径分布のシャープなトナーを容易に得ることができる。さらに、有機溶媒を除去する工程で強い攪拌を与えることで、真球状からラクビーボール状の間の形状を制御することができ、さらに、表面のモルフォロジーも滑らかなものから梅干形状の間で制御することができる。
5) A charge control agent is injected into the toner base particles obtained above as necessary, and then inorganic fine particles such as silica fine particles and titanium oxide fine particles are externally added to obtain a toner.
The injection of the charge control agent and the external addition of the inorganic fine particles are performed by a known method using a mixer or the like.
Thereby, a toner having a small particle size and a sharp particle size distribution can be easily obtained. Furthermore, by giving strong agitation in the process of removing the organic solvent, the shape between the spherical shape and the rugby ball shape can be controlled, and the surface morphology is also controlled between the smooth shape and the umeboshi shape. be able to.
上記のように得られるトナーは、体積平均粒径3〜8μmで、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲にある小粒径で粒径分布も狭いトナーが好ましい。小粒径のトナーを用いることで、潜像に対して緻密にトナーを付着させることができる。また、粒径分布を狭くすることで、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、転写率を高くすることができる。
また、小粒径のトナーを用いる場合、ブレードクリーニング性が問題となっていたが、本発明の画像形成装置は、感光体ドラム11表面をステアリン酸亜鉛が適量塗布された状態とすることで、ブレードクリーニング性の向上、トナーフィルミングの抑制を図ることができる。
The toner obtained as described above has a volume average particle diameter of 3 to 8 μm and a ratio (Dv / Dn) of the volume average particle diameter (Dv) to the number average particle diameter (Dn) of 1.00 to 1.40. A toner having a small particle size and a narrow particle size distribution in the range is preferable. By using a toner having a small particle diameter, the toner can be densely attached to the latent image. Further, by narrowing the particle size distribution, the toner charge amount distribution becomes uniform, a high-quality image with little background fogging can be obtained, and the transfer rate can be increased.
Further, when a toner having a small particle diameter is used, the blade cleaning property has been a problem. However, the image forming apparatus of the present invention allows the surface of the
また、上記トナーは、以下の形状係数SF−1、SF−2の値で規定することができる球形トナーであることが好ましい。図3は、形状係数SF−1、形状係数SF−2を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。
形状係数SF−1は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式(2)で表される、トナーを2次元平面に投影してできる形状の最大長MXLNGの二乗を図形面積AREAで除して、100π/4を乗じた値である。
SF−1={(MXLNG)2/AREA}×(100π/4) ・・・式(2)
SF−1の値が100の場合トナーの形状は真球となり、SF−1の値が大きくなるほど不定形になる。
また、形状係数SF−2は、トナー形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式(3)で表される、トナーを2次元平面に投影してできる図形の周長PERIの二乗を図形面積AREAで除して、100/4πを乗じた値である。
SF−2={(PERI)2/AREA}×(100/4π) ・・・式(3)
SF−2の値が100の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、SF−2の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡(S−800:日立製作所製)でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置(LUSEX3:ニレコ社製)に導入して解析して計算した。
本発明に係るトナーはSF−1が100〜180の範囲にあり、SF−2が100〜180の範囲にあるトナーである。トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体ドラム11との接触が点接触に近くなるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーの感光体ドラム11表面への付着力も低下し、転写率は高くなる。一方、球形トナーはクリーニングブレード15aと感光体ドラム11との間隙に入り込みやすいため、トナーの形状係数SF−1とSF−2は100以上がよい。また、SF−1とSF−2が大きくなると、画像上にトナーが散ってしまい画像品位が低下する。このために、SF−1とSF−2は180を越えないほうが好ましい。
The toner is preferably a spherical toner that can be defined by the values of the following shape factors SF-1 and SF-2. FIG. 3 is a diagram schematically illustrating the shape of the toner in order to explain the shape factor SF-1 and the shape factor SF-2.
The shape factor SF-1 indicates the ratio of the roundness of the toner shape, and the square of the maximum length MXLNG of the shape formed by projecting the toner onto the two-dimensional plane represented by the following formula (2) Divide by AREA and multiply by 100π / 4.
SF-1 = {(MXLNG) 2 / AREA} × (100π / 4) (2)
When the value of SF-1 is 100, the shape of the toner becomes a true sphere, and becomes larger as the value of SF-1 increases.
The shape factor SF-2 indicates the ratio of the unevenness of the toner shape, and the square of the perimeter PERI of the figure formed by projecting the toner onto the two-dimensional plane represented by the following formula (3) is a figure. It is a value obtained by dividing by the area AREA and multiplying by 100 / 4π.
SF-2 = {(PERI) 2 / AREA} × (100 / 4π) (3)
When the value of SF-2 is 100, unevenness does not exist on the toner surface, and as the value of SF-2 increases, the unevenness of the toner surface becomes more prominent.
Specifically, the shape factor is measured by taking a photograph of the toner with a scanning electron microscope (S-800: manufactured by Hitachi, Ltd.), introducing it into an image analyzer (LUSEX 3: manufactured by Nireco) and analyzing it. Calculated.
The toner according to the present invention is a toner having SF-1 in the range of 100 to 180 and SF-2 in the range of 100 to 180. When the shape of the toner is close to a spherical shape, the contact between the toner and the toner or the toner and the
また、上記トナーの形状は略球形状であり、以下の形状規定により表すことができる。
図4は、本発明に係るトナーの形状を模式的に示す図である。図4において、略球形状のトナーを長軸r1、短軸r2、厚さr3(但し、r1≧r2≧r3とする。)で規定するとき、本発明のトナーは、長軸と短軸との比(r2/r1)(図4(b)参照)が0.5〜1.0で、厚さと短軸との比(r3/r2)(図4(c)参照)が0.7〜1.0の範囲にあることが好ましい。長軸と短軸との比(r2/r1)が0.5未満では、真球形状から離れるためにドット再現性及び転写効率が劣り、高品位な画質が得られなくなる。また、厚さと短軸との比(r3/r2)が0.7未満では、扁平形状に近くなり、球形トナーのような高転写率は得られなくなる。特に、厚さと短軸との比(r3/r2)が1.0では、長軸を回転軸とする回転体となり、トナーの流動性を向上させることができる。
なお、r1、r2、r3は、走査型電子顕微鏡(SEM)で、視野の角度を変えて写真を撮り、観察しながら測定した。
The toner has a substantially spherical shape and can be represented by the following shape rule.
FIG. 4 is a diagram schematically showing the shape of the toner according to the present invention. In FIG. 4, when a substantially spherical toner is defined by a major axis r1, a minor axis r2, and a thickness r3 (where r1 ≧ r2 ≧ r3), the toner of the present invention has a major axis and a minor axis. Ratio (r2 / r1) (see FIG. 4B) is 0.5 to 1.0, and the ratio of thickness to short axis (r3 / r2) (see FIG. 4C) is 0.7 to 1.0. It is preferable to be in the range of 1.0. When the ratio of the major axis to the minor axis (r2 / r1) is less than 0.5, the dot reproducibility and transfer efficiency are inferior because of being away from the true spherical shape, and high-quality image quality cannot be obtained. On the other hand, if the ratio of thickness to minor axis (r3 / r2) is less than 0.7, the shape is close to a flat shape, and a high transfer rate like a spherical toner cannot be obtained. In particular, when the ratio of the thickness to the minor axis (r3 / r2) is 1.0, the rotating body has a major axis as a rotation axis, and the fluidity of the toner can be improved.
Note that r1, r2, and r3 were measured with a scanning electron microscope (SEM) while changing the angle of field of view and taking pictures.
以下、本発明を実施例に基づいて詳述する。尚、部の表記はいずれも重量部である。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. In addition, all the description of a part is a weight part.
以下のようにしてトナーを作製した。
(ポリエステル樹脂の合成)
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724部、テレフタル酸276部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で8時間重縮合反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応して、ピーク分子量4800の変性されていないポリエステルを得た。その後無水トリメリット酸を10部添加し10〜15mmHgの減圧下200℃で2時間反応して樹脂末端の水酸基をカルボキシル基に変換した。得られた樹脂100部を酢酸エチル100部に溶解、混合し、トナーバインダーの酢酸エチル溶液を得た。一部減圧乾燥し、ポリエステル樹脂を単離した。Tgは62℃、酸価は32であった。
A toner was prepared as follows.
(Synthesis of polyester resin)
724 parts of bisphenol A ethylene oxide 2-mole adduct, 276 parts of terephthalic acid and 2 parts of dibutyltin oxide are placed in a reaction vessel equipped with a cooling tube, a stirrer and a nitrogen introduction tube, and polycondensed at 230 ° C. for 8 hours at normal pressure. The reaction was further performed at a reduced pressure of 10 to 15 mmHg for 5 hours to obtain an unmodified polyester having a peak molecular weight of 4800. Thereafter, 10 parts of trimellitic anhydride was added and reacted at 200 ° C. for 2 hours under reduced pressure of 10 to 15 mmHg to convert the hydroxyl group at the end of the resin into a carboxyl group. 100 parts of the obtained resin was dissolved and mixed in 100 parts of ethyl acetate to obtain an ethyl acetate solution of a toner binder. A portion of the mixture was dried under reduced pressure to isolate the polyester resin. The Tg was 62 ° C. and the acid value was 32.
(ポリエステルプレポリマーの合成)
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724部、イソフタル酸276部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応した後、160℃まで冷却して、これに32部の無水フタル酸を加えて2時間反応した。次いで、80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート188部と2時間反応を行いイソシアネート含有ポリエステルプレポリマーを得た。
(Synthesis of polyester prepolymer)
724 parts of bisphenol A ethylene oxide 2-mole adduct, 276 parts of isophthalic acid and 2 parts of dibutyltin oxide were placed in a reaction vessel equipped with a cooling tube, a stirrer and a nitrogen introduction tube and reacted at 230 ° C. for 8 hours at normal pressure. The reaction was further carried out at a reduced pressure of 10 to 15 mmHg for 5 hours, followed by cooling to 160 ° C., and 32 parts of phthalic anhydride was added thereto and reacted for 2 hours. Next, the mixture was cooled to 80 ° C. and reacted with 188 parts of isophorone diisocyanate in ethyl acetate for 2 hours to obtain an isocyanate-containing polyester prepolymer.
(ケチミン化合物の合成)
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン170部とメチルエチルケトン75部を仕込み、50℃で5時間反応を行い、ケチミン化合物を得た。このケチミン化合物のアミン価は418であった。
(Synthesis of ketimine compounds)
A reaction vessel equipped with a stir bar and a thermometer was charged with 170 parts of isophoronediamine and 75 parts of methyl ethyl ketone, and reacted at 50 ° C. for 5 hours to obtain a ketimine compound. The amine value of this ketimine compound was 418.
(樹脂微粒子の合成)
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30:三洋化成工業製)11部、スチレン138部、メタクリル酸138部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液を30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液を得た。得られた微粒子分散液をLA−920(堀場製作所社製)により測定した体積平均粒径は、0.15μmであった。
(Synthesis of resin fine particles)
In a reaction vessel equipped with a stir bar and a thermometer, 683 parts of water, 11 parts of sodium salt of ethylene oxide methacrylate adduct sulfate (Eleminol RS-30: manufactured by Sanyo Chemical Industries), 138 parts of styrene, 138 parts of methacrylic acid, When 1 part of ammonium persulfate was charged and stirred at 400 rpm for 15 minutes, a white emulsion was obtained. The system was heated to raise the temperature in the system to 75 ° C. and reacted for 5 hours. Further, 30 parts of a 1% ammonium persulfate aqueous solution was added and aged at 75 ° C. for 5 hours to give an aqueous dispersion of vinyl resin (styrene salt copolymer of styrene-methacrylic acid-methacrylic acid ethylene oxide adduct sulfate). Obtained. The volume average particle size of the obtained fine particle dispersion measured by LA-920 (manufactured by Horiba Ltd.) was 0.15 μm.
密閉されたポット内に前記のポリエステル樹脂の酢酸エチル溶液200部、カルナウバワックス5部、銅フタロシアニンブルー顔料4部を仕込み5mmφのジルコニアビーズを用いて24時間ボールミル分散を行った。その後イソシアネート含有ポリエステルプレポリマーを固形分換算で20部加え攪拌混合し、トナー組成物を得た。 In a sealed pot, 200 parts of an ethyl acetate solution of the polyester resin, 5 parts of carnauba wax, and 4 parts of copper phthalocyanine blue pigment were charged, and ball mill dispersion was performed for 24 hours using 5 mmφ zirconia beads. Thereafter, 20 parts of an isocyanate-containing polyester prepolymer in terms of solid content was added and mixed by stirring to obtain a toner composition.
ビーカー内にイオン交換水600部、得られた樹脂微粒子分散液20部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム3部を入れ均一に溶解分散した。ついで20℃にビーカー内温を保ち、ロボミックス(特殊機化工業製)で15000rpmに攪拌しながら、上記トナー組成物にケチミン化合物1部を乳化直前に混合した油相を調製後投入し3分間攪拌乳化した。
ついでこの混合液を攪拌棒および温度計付のフラスコに移し、30℃、50mmHgの減圧下で8時間溶剤を除去した。ガスクロマトグラフィーにより分散液中の酢酸エチルは100ppm以下になっていることを確認した。その後濾別、得られたケーキを蒸留水に再分散してろ過する操作を3回繰り返し洗浄した。SEMによれば得られたトナー粒子の表面には約0.15μmの樹脂微粒子が表面を覆うように付着していた。得られたケーキをさらに蒸留水に固形分10重量%になる様に再分散した。
In a beaker, 600 parts of ion-exchanged water, 20 parts of the obtained resin fine particle dispersion and 3 parts of sodium dodecylbenzenesulfonate were uniformly dissolved and dispersed. Next, while maintaining the internal temperature of the beaker at 20 ° C. and stirring at 15000 rpm with Robomix (made by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.), an oil phase in which 1 part of a ketimine compound was mixed just before emulsification was prepared and charged for 3 minutes. Stirred and emulsified.
Subsequently, this mixed liquid was transferred to a flask equipped with a stirring bar and a thermometer, and the solvent was removed at 30 ° C. under reduced pressure of 50 mmHg for 8 hours. It was confirmed by gas chromatography that ethyl acetate in the dispersion was 100 ppm or less. Then, the operation of separating by filtration and redispersing the obtained cake in distilled water and filtering was repeated 3 times for washing. According to SEM, about 0.15 μm resin fine particles adhered to the surface of the obtained toner particles so as to cover the surface. The obtained cake was further redispersed in distilled water to a solid content of 10% by weight.
そこへ(1)式の化合物であるN,N,N,−トリメチル−[3−(4−ペルフルオロノネニルオキシベンズアミド)プロピル]アンモニウム、ヨージド(製品名フタージェント310(ネオス社製))の1重量%水溶液をトナー固形分に対し0.2重量%となるように攪拌下徐々に添加した。その後1時間室温下攪拌をした後に、ろ過分離し、得られたケーキを40℃24時間減圧乾燥し表面処理が施されたトナー粒子を得た。ついで、トナー粒子100部に疎水性シリカ0.5部と、疎水化酸化チタン0.5部をヘンシェルミキサーにて混合して、本発明のトナーを得た。本トナーの体積平均粒径は4.9μmで、平均円形度は0.96であった。 There, 1 of N, N, N, -trimethyl- [3- (4-perfluorononenyloxybenzamido) propyl] ammonium, iodide (product name: Footage 310 (manufactured by Neos)), which is a compound of formula (1) A weight% aqueous solution was gradually added with stirring so as to be 0.2% by weight based on the solid content of the toner. Thereafter, the mixture was stirred at room temperature for 1 hour, and then separated by filtration. The obtained cake was dried under reduced pressure at 40 ° C. for 24 hours to obtain toner particles subjected to surface treatment. Subsequently, 100 parts of toner particles were mixed with 0.5 part of hydrophobic silica and 0.5 part of hydrophobic titanium oxide using a Henschel mixer to obtain the toner of the present invention. The toner has a volume average particle diameter of 4.9 μm and an average circularity of 0.96.
作製したトナー5重量部と、以下に記載のキャリア95重量部を、ブレンダーで10分間混合し、現像剤を作製した。
(キャリア粒子の製造)
芯材:平均粒径50μmの球形フェライト粒子
コート材構成材料:アミノシラン系カップリング剤を分散したシリコーン樹脂
アミノシラン系カップリング剤とシリコーン樹脂をトルエンに分散させて、分散液を調整後、加温状態にて上記芯材にスプレーコートし、焼成、冷却後、平均コート樹脂膜厚み0.2μmのキャリア粒子を作製した。
5 parts by weight of the prepared toner and 95 parts by weight of the carrier described below were mixed for 10 minutes with a blender to prepare a developer.
(Manufacture of carrier particles)
Core material: Spherical ferrite particles with an average particle size of 50 μm Coating material constituent material: Silicone resin in which aminosilane coupling agent is dispersed Aminosilane coupling agent and silicone resin are dispersed in toluene, the dispersion is adjusted, and then heated The core material was spray-coated, and after firing and cooling, carrier particles having an average coated resin film thickness of 0.2 μm were prepared.
(実施例1)
図1に示す画像形成装置を用い、作製した現像剤を現像装置にセットし、潤滑剤塗布手段のブラシ状ローラに対するステアリン酸亜鉛成型体の押圧力を500mNとし、ブラシ状ローラと感光体ドラムとの周速比を1.0として、画像形成を行った。
Example 1
Using the image forming apparatus shown in FIG. 1, the produced developer is set in the developing apparatus, the pressing force of the zinc stearate molded body against the brush-like roller of the lubricant application means is 500 mN, the brush-like roller, the photosensitive drum, An image was formed with a peripheral speed ratio of 1.0.
(比較例1)
潤滑剤塗布手段のブラシ状ローラに対するステアリン酸亜鉛成型体の押圧力を0mNとした以外は、実施例1と同様にして画像形成を行った。
(Comparative Example 1)
Image formation was performed in the same manner as in Example 1 except that the pressing force of the zinc stearate molded body against the brush roller of the lubricant applying means was 0 mN.
実施例1及び比較例1において、以下に示す所定枚数出力後の感光体ドラム表面の評価を行った。
1)感光体ドラム表面に存在する亜鉛元素量の定量
画像面積率0%と100%とを含む帯チャートを100枚出力後の感光体ドラム表面をXPS(AXIS ULTLA:島津製作所製)により分析し、表面に存在する亜鉛元素量の定量を行った。
2)クリーニング性評価
画像面積率5%チャートを1,000枚出力後、クリーニング工程を通過した感光体ドラム上の転写残トナーをスコッチテープ(住友スリーエム製)で白紙に移し、それをマクベス反射濃度計RD514型により測定して、ブランクとの差が0.005未満のものを「◎」、0.005〜0.010のものを「○」、0.011〜0.02のものを「△」0.02を超えるものを「×」として評価した。
3)フィルミングの発生
上記画像面積率5%チャートを1,000枚出力後に画像面積率100%のチャートを出力し、画像白抜けの発生有無により感光体ドラム上のフィルミングの発生を調べた。
In Example 1 and Comparative Example 1, the surface of the photosensitive drum after the output of a predetermined number of sheets as described below was evaluated.
1) Quantification of the amount of zinc element present on the surface of the photoconductive drum The surface of the photoconductive drum after outputting 100 band charts containing 0% and 100% image area ratio is analyzed by XPS (AXIS ULLA: manufactured by Shimadzu Corporation). The amount of zinc element present on the surface was quantified.
2) Evaluation of cleaning performance After outputting 1,000 sheets of a 5% image area ratio chart, the transfer residual toner on the photosensitive drum that has passed the cleaning process is transferred to white paper with Scotch tape (manufactured by Sumitomo 3M), and it is reflected in Macbeth reflection density. When measured by a total RD514 type, the difference from the blank is less than 0.005, “◎”, 0.005-0.010 “◯”, 0.011-0.02 “Δ” The value exceeding “0.02” was evaluated as “x”.
3) Occurrence of filming After the 1,000%
結果を表1に示す。
表1に示すように、画像面積率0%と100%とを含む帯チャートを100枚出力後の感光体ドラム表面の亜鉛元素量がいずれも0.4atm%以上である実施例1では、感光体ドラム表面のクリーニング性が優れ、フィルミングの発生もなかった。一方、画像面積率100%のときに感光体ドラム表面の亜鉛元素量が0.4atm%未満であった比較例1では、感光体ドラム表面クリーニング不良が発生し、フィルミングの発生も見られた。 As shown in Table 1, in Example 1 in which the amount of zinc element on the surface of the photosensitive drum after outputting 100 belt charts including image area ratios of 0% and 100% is 0.4 atm% or more, photosensitive The body drum surface was excellent in cleanability and no filming occurred. On the other hand, in Comparative Example 1 where the amount of zinc element on the surface of the photosensitive drum was less than 0.4 atm% when the image area ratio was 100%, the photosensitive drum surface was poorly cleaned and filming was also observed. .
1 画像形成ユニット
2 感光体ユニット
3 光書込ユニット
10 現像装置
11 感光体ドラム(像担持体)
14 帯電装置
14a 帯電ローラ
14b 帯電クリーニングローラ
15 クリーニング装置
15a クリーニングブレード
17 潤滑剤塗布手段
17a ブラシ状ローラ
17b 潤滑剤成型体
17d 加圧スプリング
60 転写搬送ベルト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
DESCRIPTION OF
Claims (19)
前記潤滑剤塗布手段は、ステアリン酸亜鉛からなる潤滑剤成型体とブラシ状ローラとからなり、該ブラシ状ローラが回転しながら潤滑剤成型体を摺擦して掻き取り、像担持体表面に塗布する構成を有し、該ブラシ状ローラに対し潤滑剤成型体を200mN以上3000mN以下の圧力で押圧させるものであり、
前記像担持体と前記ブラシ状ローラとの周速比((像担持体周速)/(ブラシ状ローラ周速))は、0.8〜1.2の範囲であり、
前記現像手段で用いられるトナーは、平均円形度が0.93以上で、亜鉛元素を含有する成分を含まず、
前記クリーニング手段によるクリーニング動作、及び前記潤滑剤塗布手段による潤滑剤塗布動作を終えた後の前記像担持体表面に存在する、亜鉛の元素量が0.4〜2.5atm%である
ことを特徴とする画像形成装置。 An image carrier that carries a latent image; a charging unit that charges the surface of the image carrier; an exposure unit that exposes the charged surface of the image carrier based on image data and writes an electrostatic latent image; and Developing means for supplying toner to the latent image formed on the surface of the carrier to make it visible, transfer means for transferring the visible image on the surface of the image carrier to the transfer body, and cleaning the surface of the image carrier In an image forming apparatus comprising: a cleaning unit that cleans with a blade; and a lubricant application unit that applies a lubricant to the surface of the image carrier.
The lubricant application means comprises a lubricant molded body made of zinc stearate and a brush-like roller, and the lubricant molded body is rubbed and scraped off while the brush-like roller rotates and applied to the surface of the image carrier. The lubricant molded body is pressed with a pressure of 200 mN or more and 3000 mN or less against the brush roller.
The peripheral speed ratio between the image carrier and the brush roller ((image carrier peripheral speed) / (brush roller peripheral speed)) is in the range of 0.8 to 1.2.
The toner used in the developing unit has an average circularity of 0.93 or more and does not contain a component containing zinc element.
The elemental amount of zinc present on the surface of the image carrier after the cleaning operation by the cleaning unit and the lubricant application operation by the lubricant application unit is 0.4 to 2.5 atm%.
An image forming apparatus.
前記現像手段で用いられるトナーは、含フッ素化合物を含有してなる負帯電性トナーであるThe toner used in the developing unit is a negatively chargeable toner containing a fluorine-containing compound.
ことを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus.
前記現像手段で用いられるトナーは、前記含フッ素化合物を含んだ液中でトナー母体粒子表面を処理して得られるThe toner used in the developing means is obtained by treating the surface of toner base particles in a liquid containing the fluorine-containing compound.
ことを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus.
前記トナー母体粒子表面の処理に用いられる含フッ素化合物は、処理前のトナー母体粒子表面の極性と異なる極性の界面活性剤であるThe fluorine-containing compound used for the treatment of the toner base particle surface is a surfactant having a polarity different from the polarity of the toner base particle surface before the treatment.
ことを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus.
前記含フッ素化合物は、以下の一般式(1)で表される
ことを特徴とする画像形成装置。
(式中、X、Y、R1〜R4、r及びsは、それぞれ以下のものを表す。X:−SO 2 −又は−CO−、R1,R2,R3,R4:水素原子、炭素数1〜10の低級アルキル基又はアリール基、Y:I又はBr、r,s:1〜20の整数。) The image forming apparatus according to claim 1,
The fluorine-containing compound is represented by the following general formula (1).
An image forming apparatus.
(In the formula, X, Y , R 1 to R 4 , r and s each represent the following: X: —SO 2 — or —CO—, R 1, R 2, R 3, R 4: hydrogen atom, carbon number 1 to 10 lower alkyl group or aryl group, Y: I or Br, r, s: integer of 1-20.)
前記現像手段で使用されるトナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に溶解又は分散させたトナー材料液を、樹脂微粒子を含む水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて得られるThe toner used in the developing unit is a resin fine particle obtained by dissolving or dispersing at least a polyester prepolymer having a functional group containing a nitrogen atom, a polyester, a colorant, and a release agent in an organic solvent. Obtained by crosslinking and / or elongation reaction in an aqueous medium containing
ことを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus.
前記現像手段で使用されるトナーは、体積平均粒径が3〜8μmで、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲にあるThe toner used in the developing unit has a volume average particle diameter of 3 to 8 μm and a ratio (Dv / Dn) of the volume average particle diameter (Dv) to the number average particle diameter (Dn) of 1.00 to 1.n. In the range of 40
ことを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus.
前記現像手段で使用されるトナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲にあるThe toner used in the developing unit has a shape factor SF-1 in the range of 100 to 180 and a shape factor SF-2 in the range of 100 to 180.
ことを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus.
前記現像手段で使用されるトナーは、略球形状であり、その形状が長軸r1、短軸r2、厚さr3で規定され(但し、r1≧r2≧r3とする。)、長軸r1と短軸r2との比(r2/r1)が0.5〜1.0の範囲にあり、厚さr3と短軸r2との比(r3/r2)が0.7〜1.0の範囲にあるThe toner used in the developing unit has a substantially spherical shape, and the shape is defined by a major axis r1, a minor axis r2, and a thickness r3 (provided that r1 ≧ r2 ≧ r3), and the major axis r1. The ratio (r2 / r1) to the minor axis r2 is in the range of 0.5 to 1.0, and the ratio (r3 / r2) of the thickness r3 to the minor axis r2 is in the range of 0.7 to 1.0. is there
ことを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus.
前記潤滑剤塗布手段は、ステアリン酸亜鉛からなる潤滑剤成型体とブラシ状ローラとからなり、該ブラシ状ローラが回転しながら潤滑剤成型体を摺擦して掻き取り、像担持体表面に塗布する構成を有し、該ブラシ状ローラに対し潤滑剤成型体を200mN以上3000mN以下の圧力で押圧させるものであり、The lubricant application means comprises a lubricant molded body made of zinc stearate and a brush-like roller, and the lubricant molded body is rubbed and scraped off while the brush-like roller rotates and applied to the surface of the image carrier. The lubricant molded body is pressed with a pressure of 200 mN or more and 3000 mN or less against the brush roller.
前記像担持体と前記ブラシ状ローラとの周速比((像担持体周速)/(ブラシ状ローラ周速))は、0.8〜1.2の範囲であり、The peripheral speed ratio between the image carrier and the brush roller ((image carrier peripheral speed) / (brush roller peripheral speed)) is in the range of 0.8 to 1.2.
前記現像手段で用いられるトナーは、平均円形度が0.93以上で、亜鉛元素を含有する成分を含まず、The toner used in the developing unit has an average circularity of 0.93 or more and does not contain a component containing zinc element.
前記クリーニング手段によるクリーニング動作、及び前記潤滑剤塗布手段による潤滑剤塗布動作を終えた後の前記像担持体表面に存在する、亜鉛の元素量が0.4〜2.5atm%であるThe elemental amount of zinc present on the surface of the image carrier after the cleaning operation by the cleaning unit and the lubricant application operation by the lubricant application unit is 0.4 to 2.5 atm%.
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。A process cartridge characterized by that.
前記潤滑剤塗布手段は、ステアリン酸亜鉛からなる潤滑剤成型体とブラシ状ローラとからなり、該ブラシ状ローラが回転しながら潤滑剤成型体を摺擦して掻き取り、像担持体表面に塗布する構成を有し、該ブラシ状ローラに対し潤滑剤成型体を200mN以上3000mN以下の圧力で押圧させるものであり、The lubricant application means comprises a lubricant molded body made of zinc stearate and a brush-like roller, and the lubricant molded body is rubbed and scraped off while the brush-like roller rotates and applied to the surface of the image carrier. The lubricant molded body is pressed with a pressure of 200 mN or more and 3000 mN or less against the brush roller.
前記像担持体と前記ブラシ状ローラとの周速比((像担持体周速)/(ブラシ状ローラ周速))は、0.8〜1.2の範囲であり、The peripheral speed ratio between the image carrier and the brush roller ((image carrier peripheral speed) / (brush roller peripheral speed)) is in the range of 0.8 to 1.2.
前記クリーニング手段によるクリーニング動作、及び前記潤滑剤塗布手段による潤滑剤塗布動作を終えた後の前記像担持体表面に存在する、亜鉛の元素量が0.4〜2.5atm%である画像形成装置の現像手段に用いられるトナーであって、 An image forming apparatus having an element amount of zinc of 0.4 to 2.5 atm% present on the surface of the image carrier after finishing the cleaning operation by the cleaning unit and the lubricant application operation by the lubricant application unit. Toner used in the developing means of
該トナーは、少なくともバインダー樹脂と着色剤とからなり、亜鉛元素を含有する成分を含まず、平均円形度が0.93以上であるThe toner comprises at least a binder resin and a colorant, does not contain a component containing zinc element, and has an average circularity of 0.93 or more.
ことを特徴とするトナー。Toner characterized by the above.
前記トナーは、含フッ素化合物を含有してなる負帯電性トナーであるThe toner is a negatively chargeable toner containing a fluorine-containing compound.
ことを特徴とするトナー。Toner characterized by the above.
前記トナーは、前記含フッ素化合物を含んだ液中でトナー母体粒子表面を処理して得られるThe toner is obtained by treating the surface of toner base particles in a liquid containing the fluorine-containing compound.
ことを特徴とするトナー。Toner characterized by the above.
前記トナー母体粒子表面の処理に用いられる含フッ素化合物は、処理前のトナー母体粒子表面の極性と異なる極性の界面活性剤であるThe fluorine-containing compound used for the treatment of the toner base particle surface is a surfactant having a polarity different from the polarity of the toner base particle surface before the treatment.
ことを特徴とするトナー。Toner characterized by the above.
前記含フッ素化合物は、以下の一般式(1)で表される
ことを特徴とするトナー。
(式中、X、Y、R1〜R4、r及びsは、それぞれ以下のものを表す。X:−SO 2 −又は−CO−、R1,R2,R3,R4:水素原子、炭素数1〜10の低級アルキル基又はアリール基、Y:I又はBr、r,s:1〜20の整数。) The toner according to any one of claims 11 to 14,
The fluorine-containing compound is represented by the following general formula (1).
Toner characterized by the above.
(In the formula, X, Y , R 1 to R 4 , r and s each represent the following: X: —SO 2 — or —CO—, R 1, R 2, R 3, R 4: hydrogen atom, carbon number 1 to 10 lower alkyl group or aryl group, Y: I or Br, r, s: integer of 1-20.)
前記トナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に溶解又は分散させたトナー材料液を、樹脂微粒子を含む水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて得られるIn the toner, a toner material solution in which at least a polyester prepolymer having a functional group containing a nitrogen atom, polyester, a colorant, and a release agent is dissolved or dispersed in an organic solvent is contained in an aqueous medium containing resin fine particles. Obtained by crosslinking and / or elongation reaction
ことを特徴とするトナー。Toner characterized by the above.
前記トナーは、体積平均粒径が3〜8μmで、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲にあるThe toner has a volume average particle diameter of 3 to 8 μm and a ratio (Dv / Dn) of the volume average particle diameter (Dv) to the number average particle diameter (Dn) is in the range of 1.00 to 1.40.
ことを特徴とするトナー。Toner characterized by the above.
前記トナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲にあるThe toner has a shape factor SF-1 in the range of 100 to 180 and a shape factor SF-2 in the range of 100 to 180.
ことを特徴とするトナー。Toner characterized by the above.
前記トナーは、略球形状であり、その形状が長軸r1、短軸r2、厚さr3で規定され(但し、r1≧r2≧r3とする。)、長軸r1と短軸r2との比(r2/r1)が0.5〜1.0の範囲にあり、厚さr3と短軸r2との比(r3/r2)が0.7〜1.0の範囲にあるThe toner has a substantially spherical shape, and the shape is defined by a major axis r1, a minor axis r2, and a thickness r3 (where r1 ≧ r2 ≧ r3), and a ratio between the major axis r1 and the minor axis r2. (R2 / r1) is in the range of 0.5 to 1.0, and the ratio (r3 / r2) of the thickness r3 to the minor axis r2 is in the range of 0.7 to 1.0.
ことを特徴とするトナー。Toner characterized by the above.
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