【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像坦持体上に静電潜像を形成し、この潜像を現像装置により可視像化し、像坦持体上の可視像を転写材上に転写処理する転写装置を有し、該転写装置が像担持体に接触して転写処理を行う、接触転写装置を有する画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真感光体や静電記録誘電体等の被帯電体(像担持体)に該被帯電体(以下、感光体と記す)を帯電処理する工程を含む作像プロセスを適用して、目的の画像情報に対応した静電潜像を形成させ、その静電潜像を現像剤(以後トナーと称する)を含有する現像装置により顕画化(トナー画像化)し、そのトナー画像を転写材に転写させ、更に画像定着させて画像形成物(コピー、プリント)として出力させ、感光体は繰り返して画像形成に使用する、電子写真装置(複写機、光プリンタなど)・静電記録装置等の画像形成装置は公知である。
【0003】
▲1▼現像装置
このような画像形成装置において、適用される現像方法は、乾式現像方法と湿式現像方法に大別され、更に前者は、一成分系トナーを用いる方法と二成分系トナーを用いる方法とに分割できる。
【0004】
一方、複写装置は、小型、軽量及び低消費電力といったスペックが追求されており、種々な点でよりシンプルな要素で構成されるような工夫がされてきている。この点で、二成分系現像法はキヤリアを用いること、及びトナーとキヤリアの混合比率を制御するATR機構等が必要な点から考慮すれば、マシンの小型化や軽量化といった要求に矛盾する。このようなことから、一成分系現像方法が好ましいと言える。
【0005】
一成分系現像剤の中でも、磁性を有するトナーよりなる現像剤を用いる方法に優れたものが多い。この中でも特に特開昭55−18656号公報等においてジャンピング現像方法が小型化、メンテナンスの簡易性に優れ、好ましく用いられている。これは、トナー担持体上に磁性トナーを極めて薄く塗布し、これを摩擦帯電し、ついでこれを静電荷像に、極めて近接して現像するものである。この方法は、磁性トナ―をスリーブ上に極めて薄く塗布することにより、トナー担持体とトナーの接触する機会を増やし、十分な摩擦帯電を可能にしたこと、磁力によって磁性トナーを支持し、かつ磁石とトナーを相対的に移動させることにより、トナー粒子相互の凝集を解くとともに、トナー担持体と十分に摩擦させること、等により優れた画像が得られるものである。このジャンピング現像方法を用いた画像形成装置における現像方式として、もっとも一般的な方法の一つとして、トナー担持体であるスリーブ上に、トナー層厚規制部材を配し、該トナー層厚規制部材を通過時に現像剤であるトナーを摩擦帯電させると同時に薄層に形成し、トナー担持体を静電潜像担持体に極めて近接させた状態で、トナー担持体にAC成分とDC成分からなる現像ハ゛イアス電圧を印加し、静電潜像担持体上の静電潜像とトナー担持体の電位差によって、現像を行う方法が挙げられる。
【0006】
ところで、この種の現像方法では、トナー担持体上のトナーの帯電状態が非常に重要であり、例えばトナーの帯電が不十分だと、トナーが感光体へ飛翔できずに画像の濃度薄が発生する。また、トナーの帯電が均一でないと、画像上で局部的に濃度薄となる画像ムラなどが発生する。そこで、通常現像装置に印加する現像バイアスは、帯電状態が比較的低いトナーでもトナー担持体から感光体へ飛翔できる値に設定されている。
【0007】
▲2▼現像剤(トナー)
従来、トナー用の結着樹脂としては、ポリエステル樹脂、及び、スチレン系樹脂などのビニル系共重合体が主に使用されている。これらを用いたトナーはコストや、黒色再現性、及び定着性に優れており、好まれて用いられている。しかし一方で環境変動により帯電性能が変化しやすい、特に高湿環境下での帯電不足や、長時間放置後の立ち上がりが遅い等の特徴を有するため、上記のように帯電状態が低いトナーでもトナー坦持体から感光体に飛翔できる値に設定している。
【0008】
▲3▼転写装置
従来、画像形成装置において、被帯電体上のトナー画像を転写材に転写させる手段として、コロナ転写装置が広く利用されて来た。これはコロナ転写装置を感光体に非接触に対向配設し、高電圧を印加したコロナ転写装置と、被帯電体間にトナーと逆極性の電界を形成し、被帯電体上のトナー像を転写材上に転写させるものである。しかし、近年は接触式転写装置が、コロナ放電装置よりも、電源の低電圧化が図れ、オゾンの発生量が少ない、省スペース化を図れる等の長所を有していることから、注目され、実用化されている。
【0009】
接触式転写装置は、感光体等の被帯電体に、ローラ型(転写ローラ)、ブレード型、ファーブラシ型、無端ベルト等の導電性の帯電部材(接触転写部材)を接触させ、この転写部材に所定のトナーと逆極性のバイアス電圧を印加して接触転写部材と、被帯電体間にトナーと逆極性の電界を形成し、被帯電体上のトナー像を転写材上に転写させるものである。さらに像坦持体に接触しているため、転写材の搬送安定性に優れ、転写材搬送の自由度を格段に向上させることも可能であり、鉛直方向への転写材の搬送等が実用化され、画像形成装置全体の小型化等に寄与している。これらのなかでも、転写ローラや無端ベルトタイプが転写材の搬送安定性に特に優れ好ましく用いられている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように接触転写手段を転写材の搬送手段の一部として機能させるためには、所定の当接圧以上で像坦持体に接触させる必要がある。しかし当接圧を上げるに従い、像坦持体上のトナー像を転写材に転写する際に画像の一部が転写されない確率が上昇する。これは所定以上の当接圧でトナー像を圧接すると像坦持体上のトナー像が機械的に像坦持体上に固着し、結果静電的には転写されないためである。(以後中抜けと称する)
図2に中抜けの概念図を示す。
【0011】
特に、トナーの結着樹脂としてポリエステル樹脂、及び、スチレン系樹脂などのビニル系共重合体を用いたものは、帯電が不安定(帯電不足)のトナーをも現像させるよう、現像バイアスを設定しているが、通常使用状況下でトナーの帯電性が安定している状態では、トナーが像坦持体に飛翔しすぎてしまうことがある。特にジャンピング現像方式においては、潜像形成部と非潜像形成部の境目(エッジ部)、すなわちライン、文字画像のエッジ部にトナーが集中しやすい。これはエッジ部において曲率の関係、及び静電潜像の形状から電界が集中しやすいためである。(以後エッジ効果と称する)
故に、この状況で接触転写を行うと現像剤が集中したエッジ部で中抜けを生じることがしばしばあった。この中抜けは転写材の厚み(こし)、及び接触転写部材の当接圧と関連が大きい。即ち、ハガキやOHP、厚紙といった厚みが厚く、こしが強い転写材においては、像坦持体への当接圧が強くなることと等価であり、中抜けを助長する結果となる。筆者らの検討によれば、従来例では接触転写部材の当接圧が1cmあたり5gを超えると、ハガキ等の厚紙で中抜けが生じはじめ、15gを超えると文字品位を低下させるレベルまで中抜けが生じてしまう。
【0012】
しかし一方で、転写材の搬送手段として機能させるためには所定以上の当接圧が必須である。特に図1に示すように転写材を鉛直方向に搬送するような画像形成装置においては、1cmあたり5g以上の当接圧が厚紙等を安定して搬送するには必要であることが筆者らの検討により分った。このため従来図1のような構成で厚紙等を搬送する際には、画像形成時に現像コントラスト、即ちトナーを飛翔させるための電界を小さくすることで、エッジ効果を小さくし、中抜けの低減を図ろうとしている。しかし、同時に帯電不足のトナーの像坦持体上への飛翔が抑制され、高湿環境下や長期放置後に濃度薄等の画質の低下を招くことがあった。また逆にこれらの濃度薄を低減しようとすると、結果接触転写部材の当接圧を低く設定する必要があり、結果、厚紙の搬送性を低下させる、あるいは転写材の搬送自由度を低下させることになる。
【0013】
即ち、従来の系においては濃度薄の防止と、中抜けの防止を両立しながら、転写材の搬送自由度を向上させることが困難であった。
【0014】
(本発明の目的)
よって、本発明は上記等に代表される事態に対処すべくなされたものであって、前述のような画像形成装置において、さまざまな条件においても、中抜けのない、かつ濃度薄のない良好な画像を提供し、かつ転写材の搬送自由度、安定性を向上させることである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
(1)回転する像担持体上の帯電処理を行う帯電手段と、前記帯電手段に電圧を印加する電源と、前記像担持体に画像情報を記録する露光手段と、前記露光手段によって記録された画像情報のトナー像化を行う現像手段と、前記像担持体上のトナー像を転写材に接触して転写処理する接触転写部材とを有する画像形成装置に於いて、前記現像剤が、少なくとも結着樹脂、着色剤、及び電荷制御剤を含有し、該結着樹脂が、ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、及び、ビニル系重合体ユニットとポリエステル重合体ユニットを有しているハイブリット樹脂成分を含み、該電荷制御剤がスチレン/アクリル系単量体とスルホン酸含有アクリルアミド系単量体との共重合体からなり、かつ、前記接触転写部材が5g/cm以上、80g/cm以下の押圧をもって前記像坦持体に接触していることを特徴とする画像形成装置。
【0016】
(2)前記接触転写部材の当接圧が望ましくは8g/cm以上、30g/cm以下であることを特徴とする(1)に記載の画像形成装置。
【0017】
(3)前記接触転写部材が導電性の弾性ゴムよりなる転写ローラであることを特徴とする(1)〜(2)に記載の画像形成装置。
【0018】
(4)前記接触転写部材が導電性のシートよりなる転写ベルトであることを特徴とする(1)〜(3)に記載の画像形成装置。
【0019】
(5)前記現像剤が、絶縁性一成分現像剤であることを特徴とする(1)〜(4)に記載の画像形成装置。
【0020】
(6)前記現像剤の重量平均粒径が4〜10μmであることを特徴とする(1)〜(5)に記載の画像形成装置。
【0021】
(7)前記現像剤坦持体表面と静電潜像坦持体表面との距離が100〜500μmであることを特徴とする(1)〜(6)に記載の画像形成装置。
【0022】
【発明の実施の形態】
〈実施例1〉
(1)画像形成装置例の概略構成
図1は本実施例の画像形成装置の概略構成模型図である。本例の画像形成装置は、転写式電子写真プロセス利用、接触帯電方式、反転現像方式のレーザービームプリンタである。
【0023】
[感光体]
1は被帯電体(像担持体)としての回転ドラム型の電子写真感光体(以下、感光体と略記する)である。
【0024】
本例の感光体1は、アルミニウム等の導電性ドラム基体1bと、その外周面に形成した感光層(光導電層)1aで構成した、直径30mm、長さ350mmの、負帯電極性のOPC感光体(ネガ感光体)であり、矢印の時計方法aに150mm/secのプロセススピード(周速度)をもって回転駆動されている。又、感光層1aの初期の厚みが30μmのものを使用した。
【0025】
[帯電]
2は接触帯電部材(一次帯電装置)としての帯電ローラである。この帯電ローラ2は中心の芯金2aと、その外周に同心一体にローラ状に形成した弾性導電層2bと、更にその外周面に形成した抵抗層2cの複合層構造のローラである。
【0026】
弾性導電層2bは、例えば、104 Ωcm以下の導電性ゴム(EPDM等)などの単層あるいは複合層である。
【0027】
抵抗層2cは107 〜1011Ωcm、厚さ100μm程度以下のヒドリンゴムやトレジン(商品名、ナイロン樹脂、カーボン分散)等の単層あるいは複合層である。抵抗層2cは感光体へのリーク防止や弾性導電層2b中の可塑剤のブリード防止等の役目をする。
【0028】
帯電ローラ2はその芯金2aの両端部を不図示の軸受け部材に回転自由に軸受けさせて、ドラム型の感光体1に並行に配置して不図示の押圧手段で感光体1に対して所定の押圧力をもって圧接させてあり、本例の場合は感光体1の回転駆動に伴い矢印の反時計方向に従動回転する。感光体1と帯電ローラ2の圧接ニップ部nが帯電部位(帯電領域)である。
【0029】
3は帯電バイアス印加電源(帯電部材用電源)であり、この電源3から帯電ローラ2の芯金2aに所定のバイアス電圧が印加されることにより回転感光体1の外周面が接触帯電方式で所定の極性・電位に一様に帯電処理される。
【0030】
本実施例は交流電圧に直流電圧を重畳したバイアス電圧(AC+DC)を帯電ローラ2に印加するAC印加方式である。
【0031】
AC電流成分は、感光体1、及び帯電ローラ2が初期の状態で帯電均一性を確保出来る様に設定されている。本実施例においては、感光体1の表面を均一帯電処理するに当たり、
直流電圧成分:−750Vの定電圧
交流電流成分:周波数1800Hz、1500μA、の定電流制御
を帯電ローラ2に印加することで、感光体1の表面電位(帯電電位、暗電位)として−730Vを得ることができた。
【0032】
[露光]
この回転感光体1の帯電処理面に対して、露光手段5により目的画像情報の露光4がなされることで、その画像情報の静電潜像が形成される。露光手段5は、レーザービーム走査露光手段、原稿画像のスリット露光手段等である。本実施例ではレーザービーム走査露光手段であり、露光後の電位(明電位)として、−200Vを得るように露光量を設定している。
【0033】
[現像]
次いでその回転感光体1の静電潜像形成面に現像装置6によりトナーが適用されて静電潜像がトナー画像として現像される。本実施例の場合は静電潜像の露光明部にマイナストナー(ネガトナー)が付着することで静電潜像が反転現像される。
【0034】
本実施例の現像装置、及び転写剤の詳細は後述する。
【0035】
[転写]
7は転写手段としての転写ローラである。詳細に関しては後述する。
【0036】
[定着]
転写部位7cを通過し、回転感光体1面から分離された転写材Pは不図示の定着装置へ搬送されてトナー画像が定着され、その後装置本体外部に排出されるか、または例えば、裏面にも像形成するものであれば、転写部位への再搬送手段へ搬送される。
【0037】
[クリーニング]
転写材分離後の回転感光体1面は転写材Pに転写されずに感光体1面に残ったトナー(転写残りトナー)や紙粉等の残留付着汚染物の除去をクリーニング装置9のクリーニングブレード9aで受けて清浄面化され、更に除電器(除電ランプ)11によって全面露光(前露光)されて電気的メモリの消去を受けて初期化され、繰り返して画像形成に使用される。
【0038】
本実施例において、帯電ローラ2および転写ローラ7は感光体1に従動回転させたが、それぞれギア等をとりつけ、モータ等の駆動手段により強制駆動してもよい。
【0039】
(1)現像装置
本実施例における現像装置について詳述する。
【0040】
本実施例における現像装置6はジャンピング現像方式の装置である。6aは非磁性現像スリーブであり、感光体1に300μmのギャップを介して対向配設させてあり、矢印の反時計方向に回転駆動される。6bはこの現像スリーブ6aないに挿入配置した非回転のマグネットローラである。
【0041】
現像スリーブ6aの回転に伴いその外周面に現像装置内に収容させたトナー(不図示)が薄層として塗布され、マグネットローラ6bの磁力で保持されて、感光体1と現像スリーブ6aとの対向部である現像部位6cに搬送される。また現像スリーブ6aには現像バイアス印加電源8(現像部材用電源)から、本実施例においては
DC成分:−420V(後述)
AC成分:周波数1800Hz、VPP1400V
の重畳電圧が現像バイアス電圧として印加される。
【0042】
これにより、現像部位6cにおいてトナーが飛翔して回転感光体1面の静電潜像がジャンピング現像される。
【0043】
(2)現像剤
次に本実施例で用いた現像剤について詳細を説明する。本実施例で使用した現像剤は、少なくとも結着樹脂、着色剤、及び電荷制御剤を含有し、該結着樹脂が、ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、及び、ビニル系重合体ユニットとポリエステル重合体ユニットを有しているハイブリット樹脂成分を含み、該電荷制御剤がスチレン/アクリル系単量体とスルホン酸含有アクリルアミド系単量体との共重合体であり、その重量平均粒径は、7.5μmである。ここで、使用する現像剤の重量平均粒径は、4〜10μmが好ましく、粒径が4μmより小さいと現像剤の比表面積が増大し、それに伴って現像剤の比電荷が増加するため、現像剤の現像剤担持体に対する静電付着力が増加し、現像性が低下する。また、粒径が10μmより大きいと、十分な現像性は得られるものの、現像剤粒径が大きいため、ドット再現性が低下し、画質低下をもたらす。
【0044】
ここで、現像剤の重量平均粒径については、種々の方法によって測定できるが、本発明においてはコールターカウンターを用いて行った。
【0045】
測定装置としては、コールターカウンターTA−II型或いはコールターマルチサイザーII(コールター社製)を用いる。電解液は、1級塩化ナトリウムを用いて、約1%NaCl水溶液を調製する。例えば、ISOTON−II(コールター社製)が使用できる。測定方法としては、前記電解水溶液100〜150ml中に分散剤として、界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を、0.1〜5ml加え、さらに測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとしてトナーの場合は100μmアパーチャーを用いて、現像剤の体積、個数を測定して体積分布と個数分布とを算出する。それから、本発明に係るところの体積分布から求めた重量基準の重量平均粒径(D4)(各チャンネルの中央値をチャンネル毎の代表値とする)を求める。
【0046】
以下に、本実施例で使用した現像剤(以下トナーと呼ぶ)の製法の詳細を述べる。
【0047】
本発明では、結着樹脂としてビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、及び、ビニル系重合体ユニットとポリエステルユニットを有しているハイブリッド樹脂成分を含み、このハイブリッド樹脂成分中でビニル系重合体成分の量を規定し、更には、このビニル系重合体成分の含有量に応じてスチレン/アクリル系単量体とスルホン酸含有アクリルアミド系単量体との共重合体を適正添加することにより、長期にわたり良好な帯電特性を有するトナーを得ている。
【0048】
本発明においては、結着樹脂100質量部あたり10〜40質量部のビニル系重合体を含んでいる。ここで、ビニル系重合体成分とは、ビニル系重合体及びハイブリッド樹脂成分中に含まれるビニル系重合体成分の和をあらわしている。
【0049】
また、荷電制御剤としてスチレン/アクリル系単量体とスルホン酸含有アクリルアミド系単量体との共重合体を用いることにより、帯電特性の立ち上がりの速さを保持しつつ、高湿環境においても高い帯電量が得られ、低湿環境においても過剰帯電することのないトナーを得ている。本発明で用いたトナーでは、結着樹脂100質量部あたり0.5〜10質量部の割合で荷電制御剤を含有している。
【0050】
また、結着樹脂100質量部あたりに含まれるビニル系重合体成分の量(A)と結着樹脂100質量部あたりに含まれる荷電制御剤の量(B)との間で下記式
B/A≦0.25
を満足することが好ましい。これは以下に記す理由による。
【0051】
本発明で用いられるスチレン/アクリル系単量体とスルホン酸含有アクリルアミド系単量体との共重合体からなる荷電制御剤は、結着樹脂製造時、又はトナー製造時の溶融混練時において、結着樹脂中のビニル系共重合体成分と相溶することにより、結着樹脂中、またはトナー中に分散される。このため、荷電制御剤を比較的多く含有させる場合には、結着樹脂中のビニル系共重合体を多く含有させておくことにより、トナーを微粒子化した場合でも、均一に分散させることが可能となる。この為、B/Aが0.25より大きくなると、荷電制御剤の結着樹脂中若しくはトナー中における分散状態が悪化し、荷電制御剤の偏在が起こりやすくなり、その結果、環境変動、経時によって帯電特性が不安定なトナーになる場合が多い。
【0052】
また、本発明のトナーに含有される結着樹脂において、「ハイブリッド樹脂成分」とは、ビニル系重合体ユニットとポリエステルユニットが化学的に結合された樹脂を意味する。
【0053】
また、本発明において、結着樹脂を合成する際に用いるポリエステル樹脂を合成するためのモノマーとビニル系モノマーとの仕込み比は、60/40質量%から90/10質量%とした。
【0054】
トナーに用いられる結着樹脂を調整できる製造方法としては、例えば、ポリエステルユニット調整後に、この存在下にビニル系重合体ユニット及びハイブリッド樹脂成分を製造する方法があり、ハイブリッド樹脂成分はポリエステルユニット(必要に応じてポリエステルモノマーも添加できる)とビニル系モノマー及び/又はビニル系重合体ユニットとの反応により製造される。好ましくはこの工程でワックスを添加する。
【0055】
この製造方法は、ビニル系重合体ユニットの分子量制御が容易であり、ハイブリッド樹脂成分の生成を制御することが出来、かつワックスを添加する場合にはその分散状態を制御できる点で好ましいが、製造方法は、特にこれに限定するものではない。
【0056】
本発明に用いられるポリエステル樹脂のモノマーとしては以下のものが挙げられる。
【0057】
アルコール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル1,3−ヘキサンジオール、水素化ビスフェノ−ルA、また(イ)式で表されるビスフェノール誘導体及び下記(ウ)式で示されるジオール類が挙げられる。
【0058】
【外1】
【0059】
【外2】
【0060】
また、全酸成分中50mol%以上を含む2価のカルボン酸としてはフタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸等のベンゼンジカルボン酸類又はその無水物;こはく酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸等のアルキルジカルボン酸類又はその無水物、またさらに炭素数6〜18のアルキル基で置換されたこはく酸もしくはその無水物:フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸等の不飽和ジカルボン酸またはその無水物などが挙げられる。
【0061】
また、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビット、ソルビタン、さらには、例えばノボラック型フェノール樹脂のオキシアルキレンエーテル等の多価アルコール類;トリメリット酸、ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸やその無水物などの多価カルボン酸類等が挙げられる。
【0062】
本発明のトナーにおいて、結着樹脂のポリエステルユニットは3価以上の多価カルボン酸もしくは多価アルコールによって架橋されていることが好ましく、架橋成分としては無水トリメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ペンタエリスリトール、ノボラック型フェノール樹脂のオキシアルキレンエーテルが好ましいものとして挙げられる。
【0063】
ビニル系樹脂を生成するためのビニル系モノマーとしては次のようなものが挙げられる。
【0064】
スチレン:o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、pーフェニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、P−n−ノニルスチレン、P−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン、p−メトキシスチレン、p−クロルスチレン、3,4−ジクロルスチレン、m−ニトロスチレン、o−ニトロスチレン、p−ニトロスチレンの如きスチレン及びその誘導体;エチレン、プロビレン、ブチレン、イソブチレンの如きエチレン不飽和モノオレフィン類;ブタジエン、イソプレンの如き不飽和ポリエン類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニルの如きハロゲン化ビニル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニルの如きビニルエステル類;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルの如きα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類:アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸2−クロルエチル、アクリル酸フェニルの如きアクリル酸エステル類;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルの如きビニルエーテル類:ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロヘニルケトンの如きビニルケトン類;N−ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドンの如きN−ビニル化合物;ビニルナフタリン類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドの如きアクリル酸もしくはメタクリル酸誘導体等が挙げられる。
【0065】
さらに、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、アルケニルコハク酸、フマル酸、メサコン酸の如き不飽和二塩基酸;マレイン酸無水物、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、アルケニルコハク酸無水物の如き不飽和二塩基酸無水物;マレイン酸メチルハーフエステル、マレイン酸エチルハーフエステル、マレイン酸ブチルハーフエステル、シトラコン酸メチルハーフエステル、シトフコン酸エチルハーフエステル、シトラコン酸ブチルハーフエステル、イタコン酸メチルハーフエステル、アルケニルコハク酸メチルハーフエステル、フマル酸メチルハーフエステル、メサコン酸メチルハーフエステルの如き不飽和塩基酸のハーフエステル;ジメチルマレイン酸、ジメチルフマル酸の如き不飽和塩基酸エステル;アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ケイヒ酸の如きα、β−不飽和酸無水物;該α、β−不飽和酸と低級脂肪酸との無水物;アルケニルマロン酸、アルケニルグルタル酸、アルケニルアジピン酸、これらの酸無水物及びこれらのモノエステルの如きカルボキシル基を有するモノマーが挙げられる。
【0066】
さらに、2−ヒドロキシルエチルアクリレート、2−ヒドロキシルエチルメタクリレート、2−ヒドロキシルプロピルメタクリレートなどのアクリル酸またはメタクリル酸エステル類、4−(1−ヒドロキシー1−メチルブチル)スチレン、4−(1−ヒドロキシー1−メチルヘキシル)スチレンの如きヒドロキシル基を有するモノマーが挙げられる。
【0067】
また必要に応じて以下に例示するような架橋性モノマーで架橋された重合体であってもよい。
【0068】
芳香族ジビニル化合物として例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレンが挙げられ;アルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類として例えば、エチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,4‐ブタンジオールジアクリレート、1,5‐ペンタンジオールジアクリレート、1,6ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、及び以上の化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたものが挙げられ:エーテル結合を含むアルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類としては、例えばジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール#400ジアクリレート、ポリエチレングリコール#600ジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、及び以上の化合物のアクリレートをメタアクリレートに代えたものが挙げられ;芳香族基及びエーテル結合を含む鎖で結ばれたジアクリレート化合物類として例えば、ポリオキシエチレン(2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジアクリレート、ポリオキシエチレン(4)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジアクリレート、及び以上の化合物のアクリレートをメタアクリレートに代えたものが挙げられ;ポリエステル型ジアクリレー卜類として例えば、商品名MANDA(日本化薬)が挙げられる。
【0069】
多官能の架橋剤としては、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、オリゴエステルアクリレート、及び以上の化合物のアクリレートをメタアクリレートに代えたもの;トリアリルシアヌレート、トリアリルトリメリテート;が挙げられる。
【0070】
これらの架橋剤は、他のモノマー成分100質量%に対して、0.01〜10質量%(さらに好ましくは0.03〜5質量%)用いることができる。
【0071】
本発明ではビニル系共重合体成分及び、又はポリエステル樹脂成分中に、両成分と反応し得るモノマー成分を含むことが好ましい。ポリエステル樹脂成分を構成するモノマーのうちビニル系共重合体と反応し得るものとしては、例えばフマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸などの不飽和ジカルボン酸又はその無水物などが挙げられる。ビニル系共重合体成分を構成するモノマーとしては、カルボキシル基又はヒドロキシル基を有するものや、アクリル酸もしくはメタクリル酸エステル類が挙げられる。
【0072】
ビニル系樹脂とポリエステル樹脂の反応生成物を得る方法としては、先に挙げたビニル系樹脂及びポリエステル樹脂のそれぞれと反応しうるモノマー成分を含むポリマーが存在しているところで、どちらか一方もしくは両方の樹脂の重合反応をさせることにより得る方法が好ましい。
【0073】
本発明のビニル系共重合体を製造する場合に用いられる重合開始剤としては、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(−2メチルブチロニトリル)、ジメチル−2,2’−アゾビスイソプチレート、1.1’−アゾビス(1−シクロヘキサンカルボニトリル)、2−(カーバモイルアゾ)−イソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、−2フェニルアゾ−2,4−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチル−プロパン)、メチルエチルケトンパーオキサイド、アセチルアセトンパ−オキサイド、シクロヘキサノンパ−オキサイドの如きケトンパ−オキサイド類、2,2−ビス(t−ブチルパ−オキシ)ブタン、t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパ−オキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−クミルパーオキサイド、α,α’−ビス(t−ブチルパ−オキシイソプロピル)ベンゼン、イソブチルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、デカノイルパ−オキサイド、ラウロイルパーオキサイド、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、ベンゾイルパ−オキサイド、m−トリオイルパーオキサイド、ジ−イソプロピルパ−オキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジ−n−プロビルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシエチルパーオキシカーボネート、ジ−メトキシイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ(3−メチル−3−メトキシブチル)パ−オキシカ−ボネ−ト、アセチルシクロヘキシルスルホニルパ−オキサイド、t−ブチルパ−オキシアセテート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパ−オキシネオデカノエイト、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエイト、t−ブチルパーオキシラウレート、t−ブチルパーオキシベンゾエイト、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネ−ト、ジ−t−ブチルパーオキシイソフタレート、t−ブチルパーオキシアリルカーボネート、t−アミルパーオキシ2−エチルヘキサノエト、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレート,ジ−t−ブチルパーオキシアゼレートがあげられる。
【0074】
本発明において使用される電荷制御樹脂に使用されるスチレン/アクリル系単量体としては、上述のビニル系共重合体を生成するためのビニル系モノマーの中から適宜選択される。好ましくはスチレンとアクリル酸エステルまたはメタアクリル酸エステルとの組み合わせが挙げられる。
【0075】
またスルホン酸含有アクリルアミド系単量体としては、2−アクリルアミドプロパンスルホン酸、2−アクリルアミド−n−ブタンスルホン酸、2−アクリルアミド−n−ヘキサンスルホン酸、2−アクリルアミドーn−オクタンスルホン酸、2−アクリルアミドーn−ドデカンスルホン酸、2−アクリルアミド−n−テトラデカンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−フェニルプロパンスルホン酸、2−アクリルアミドー2,2,4−トリメチルペンタンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルフェニルエタンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−(4−クロロフェニル)プロパンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−カルボキシメチルプロパンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−(2−ピリジル)プロパンスルホン酸、2−アクリルアミド−1−メチルプロパンスルホン酸、3−アクリルアミド−3−メチルブタンスルホン酸、2−メタクリルアミド−n−デカンスルホン酸、2−メタクリルアミド−n−テトラデカンスルホン酸などを挙げることができる。好ましくは2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸が挙げられる。
【0076】
電荷制御樹脂を合成する際に使用される重合開始剤としては、上述のビニル系共重合体を生成する際に使用される開始剤の中から適宜選択される。好ましくは過酸化物開始剤が使用される。
【0077】
また電荷制御樹脂の合成方法としては、特に制限はなく、溶液重合、懸濁重合、塊状重合などいずれの方法も使用可能であるが、低級アルコールを含む有機溶剤中で共重合せしめる溶液重合が好ましい。
【0078】
また本発明の化合物は、従来の技術で述べたような公知の電荷制御剤と組み合わせて使用することもできる。例えば、他の有機金属錯体、金属塩、キレート化合物で、モノアゾ金属錯体、アセチルアセトン金属錯体、ヒドロキシカルボン酸、金属錯体、ポリカルボン酸金属錯体、ポリオール金属錯体などがあげられる。そのほかには、カルボン酸の金属塩、カルボン酸無水物、エステル類などのカルボン酸誘導体や芳香族系化合物の縮合体などもあげられる。またビスフェノール類・カリックスアレーンなどのフェノール誘導体なども用いられる。
【0079】
本発明のトナーを磁性トナーとして用いる場合、磁性トナーに含まれる磁性材料としては、マグネタイト、マグヘマイト、フェライト等の酸化鉄、及び他の金属酸化物を含む酸化鉄:Fe、Co、Niのような金属、あるいはこれらの金属とAl、Co、Cu、Pb、Mg、Ni、Sn、Zn、Sb、Be、Bi、Cd、Ca、Mn、Se、Ti、W、Vのような金属との合金、及びこれらの混合物等が挙げられる。
【0080】
また、一成分,二成分を問わず着色剤としては、カーボンブラック,チタンホワイトやその他あらゆる顔料及び/又は染料を用いることができる。
【0081】
次に、本実施例で使用したトナーの結着樹脂の製造方法としては、
【0082】
【表1】
* 上記の表における記号の説明
TPA:テレフタル酸、TMA:無水トリメット酸、DSA:イソドデセニルコハク酸、
FA:フマル酸、PO−BPA:ブロポキシ化ビスフェノール酸、
EO−BPA:エトキシ化ビスフェノールA、EHA:2−エチルヘキシルアクリレート
BA:ブチルアクリレート、AA:アクリル酸
【0083】
上記の表に示すポリエステルモノマーをエステル化触媒とともに4口フラスコに仕込み、減圧装置、水分離装置、窒素ガス導入装置、温度測定装置及び攪拌装置を装着して窒素雰囲気下にて130℃の温度で攪拌しつつ、ビニル系共重合体モノマーを混合したものを滴下ロートから4時間かけて滴下した。130℃に保持したまま3時間熟成し、230℃に昇温して反応を行った。反応終了後容器から取り出し、冷却、粉砕し、ポリエステル樹脂、ビニル系重合体及びポリエステルユニットとビニル系重合体ユニットを有しているハイブリッド樹脂成分からなり、軟化点130℃の結着樹脂(A)を得た。軟化点の測定はASTM E28−67に準拠して行った。
【0084】
また、本実施例で使用したトナーの荷電制御樹脂の製造方法としては、
・メタノール : 300g
・トルエン : 100g
・スチレン : 468g
・2−エチルヘキシルアクリレート : 90g
・2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸 : 42g
ラウロイルパーオキサイド : 6g
上記原料をフラスコに仕込み、攪拌装置、温度測定装置、窒素導入装置を装着して、窒素雰囲気下65℃で溶液重合させ、10時間保持して重合反応を終了させた。得られた重合物を減圧乾燥、粉砕して、重量平均分子量10000の電荷制御樹脂(a)を得た。
【0085】
・結着樹脂(A) :100質量部
・電荷制御樹脂(a) : 2質量部
・磁性酸化鉄 : 90質量部
(平均粒径:0.2μm,Hc:9.5kA/m、σs:82Am2/kg、σr:10Am2/kg)
・ポリエチレンワックス(融点:108℃) : 5質量部
上記混合物を、130℃に加熱された二軸エクストルーダーで溶融混練し、冷却した混合物をハンマーミルで粗粉砕した。この粗粉砕物をジェットミルで微粉砕し、得られた微粉砕物を風力分級機で分級し、重量平均径7.5μmの磁性トナーを得た。
【0086】
この磁性トナー100質量部に、疎水性乾式シリカ(BET180m2/g)
1.2質量部をヘンシェルミキサーにて外部添加した。
【0087】
(3)転写
以下に本実施例における転写装置の詳細を説明する。
【0088】
本実施例はローラ型の転写部材を転写手段としたものである。転写ローラ7は、中心の芯金7aと、その外周に同心一体にローラ状に形成した中抵抗の弾性層7bとからなる。本実施例における該転写ローラ7は、抵抗が5×108 Ω、直径16mmの導電性ゴムローラである。
【0089】
そして該転写ローラ7はその芯金2aの両端部を不図示の軸受け部材に回転自由に軸受けさせて、ドラム型の感光体1に並行に配置して不図示の押圧手段で感光体1に対し1cmあたり、15gの押圧力をもって圧接させてあり、本例の場合は転写ローラゴム材の長さが320mmであるため、当接圧480gで像坦持体に接触している。また、本例の場合は感光体1の回転駆動に伴い矢印の反時計方向に従動回転する。感光体1と転写ローラ7の圧接ニップ部7cが転写部位である。
【0090】
転写材Pは不図示の給紙部から給紙され、同期どり手段50によって所定のタイミング合わせされて、感光体1と転写ローラ7の圧接ニップ部である転写部位7cに給送される。即ち、回転感光体1の面に形成されたトナー画像の先端部が転写部位7cに到達したとき、転写材Pの先端部も丁度転写部位7cに到達するタイミングにて転写材Pが転写部位7cに給送される。
【0091】
転写部位7cに給送された転写材Pはその表面が回転感光体1に密着して転写部位を挟持搬送されていく。また、転写部位7cに転写材Pの先端部が到達してから後端部が転写部位7cを抜け出るまでの間、転写ローラ7の芯金7aには転写バイアス印加電源(転写部材用電源)からトナーと逆極性の所定の直流バイアスが転写バイアスとして印加される。本実施例では+3500VのDC電圧を印加した。
【0092】
そして、転写材Pが転写部位7cを挟持搬送されていく過程において、回転感光体1側のトナー画像が転写材P側に、転写ローラ7によって形成される転写電界の作用と転写部位7cにおける押圧力にて順次に転写されていく。
【0093】
次に、実施例の像坦持体、及びトナー、現像装置を用いた場合の現像コントラスト(Vcon)−現像透過濃度の関係を図3に示す。ここで現像コントラストVconとは、感光体ト゛ラムに帯電、露光後に形成された電位VL(明電位)と現像装置に印加される現像バイアスのDC成分Vdcとの差分で、VL−Vdcで与えられる。即ち明電位VL=−200Vであるので、例えば現像バイアスVdc=−450Vであれば、現像コントラストVconはVcon=−200−(−450)=250Vとなる。 環境は32.5℃/80%の高温高湿環境である。ところで、筆者らの検討により透過濃度で2.0以上を有すれば、十分な画像品位、即ち濃度薄のない良好な画像を得ることができることが分っている。そこで現像コントラストVconが220Vとなるように、現像バイアスのDC成分Vdcを−420Vに設定し画像形成を行ったところ、各環境、及び放置状態においても画像薄のない良好な画像を得ることができた。また、各環境においてハガキやOHP等を転写剤として画像形成を行っても、常に中抜けのない良好な画像を供することができ、接触転写部材の当接圧も15g/cmで転写材の搬送を行っているため、図1のような鉛直方向に転写材を搬送しても、ぶれやずれを生じることなく、安定して画像形成を行うことができた。また本実施例のように転写材の搬送を行うことで、省スペース化を図ることができた。
【0094】
ところで、図4に従来例のトナー(ポリエステル樹脂を結着剤として使用、重量平均径は実施例と同じく7.5μmの磁性トナー)を使用したときの現像コントラスト−現像透過濃度の関係を示す。これより透過濃度で2.0を得るためには現像コントラストとして290Vが必要となった。そこで現像バイアスのDC成分Vdcを−490Vに設定して同様に画像形成を行ったところ各環境で画像濃度薄を生じることはなかったが、23℃60%より低湿の環境において、ハガキやOHPを転写材として画像形成を行ったところ中抜け画像を生じてしまった。図5に中抜け画像を示す。そこで接触転写部材の当接圧を4g/cm(当接圧約130g)としたところ各環境で中抜けを生じることはなかったが、転写材を搬送する際に画像上にぶれやムラを生じ、また2000枚に一枚程度の確率で画像形成装置内に転写材が滞留する、即ちジャムを生じてしまった。これは転写材を搬送するに必要な十分な搬送力がなかったためである。そこで、実施例と同様に現像バイアスDC、Vdc=−420Vとして画像形成を行い、接触転写部材の当接圧を15g/cmとしたところ、各環境で中抜けや転写材の搬送不良を生じることはなかったが、26℃/70%より高湿の環境下において濃度薄を生じてしまい、全環境で中抜けがなく、搬送不良がなく、濃度薄を起こさない設定は存在せず、常に良好な画像を得ることができなかった。
【0095】
これは、表1に示すように本実施例と従来例の現像剤では高湿環境下におけるトナーの電荷量、すなわちトナーの帯電量に差があるため、図3と図4に示すように同一現像コントラストによる透過濃度に差が生じたためである。つまり帯電不足のトナーを濃度薄が生じないレベルに現像させるためには、より余剰の現像電界が必要なためである。また、本実施例と従来例のトナーにおいて、23℃/60%以上の環境下においては、エッジ効果によりエッジ部に蓄積されるトナー層圧は同一である。図5に32.5℃/80%における実施例(現像コントラスト220V)、及び従来例(現像コントラスト290V)のエッジ部のトナー層の概略図を示す。また同様に、図6に23℃/30%における実施例(現像コントラスト220V)、及び従来例(現像コントラスト290V)のエッジ部のトナー層の概略図を示す。これは表1に示すように23℃/60%以下の低湿環境下においてはトナーの電荷量はほぼ同一であるが、この潜像のエッジ部へのトナーの集中度合いはトナーの電荷量、重量平均径、現像電界の強さ(現像コントラスト)のみに依存することが筆者らの検討により判明している。つまり、高湿環境下での濃度薄を防止しようとしてコントラストを高めに設定すると常湿、あるいは低湿環境下においてエッジ部へのトナーの集中が顕著になり中抜けを生じるものである。以下に本実施例と従来例(比較例)での、中抜け、濃度薄、転写材搬送性の有意差を示す。
【0096】
【表2】
【0097】
(実施例2)
次に図7に示すような画像形成装置において画像形成を行った。本実施例では転写ニップ部から定着装置30までの距離Lが150mmにすることで,画像形成装置の小型化、省スペースを実現している。本例において実施例1と同様なトナー、現像装置構成、接触転写部材/当接圧で画像形成を行ったところ実施例1と同様に各環境においてハガキやOHP等を転写材として画像形成を行っても、常に中抜けのない良好な画像を供することができ、また定着装置突入時の画像上のショック、ぶれ等も生じることは無かった。これは実施例1と同様に接触転写圧が15g/cmあるため、定着装置突入時でも、転写部でのぶれを起さなかったためである。
【0098】
一方、従来例のトナーで高湿環境下での濃度薄を防ぎ、中抜けを防止するためには接触転写圧を5g/cm未満にする必要があったが、この際転写剤の詰まり(ジャム)等は生じなかったが、定着装置突入時のぶれ(転写ずれ)が生じてしまい、良好な画像を得ることができなかった。この転写ずれをなくすには、従来例においては、転写ニップから定着装置までの距離Lを200mm以上にするか、定着装置と転写材の速度比を適宜調整する手段を有するしかなく、いずれにしても画像形成装置の大型化、あるいはコストの上昇という弊害を招く結果となった。
【0099】
ところで、実施例1、2においては接触部材の転写圧を15g/cmとしたが、接触転写圧の下限は、本発明の構成において、5g/cm以上の接触転写圧であれば、画像形成装置の構成によらず良好な転写材の搬送性を満たすことができた。またより多様な転写材、及び耐久性を考慮すると8g/cm以上がより望ましい転写圧の下限であることが分った。一方転写圧の上限としては、80g/cmを超えると本実施例の構成を用いても中抜けを生じてしまうことが分った。また感光ドラムへの負荷、すなわち感光ドラムの耐久性を鑑みると、30g/cm以下がより望ましい転写圧の上限であることが分った。以下に本実施例の形態で接触転写圧を変化させたときの中抜け、転写材搬送性、感光ドラム寿命について示す。
【0100】
【表3】
【0101】
また、実施例1,2において接触転写部材の形態として転写ローラを用いたが、無端ベルト状の導電体からなる、転写ベルトを接触転写部材として用いても同様の効果を得ることができた。
【0102】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、静電潜像が形成された静電潜像坦持体に、表面にトナー層が形成されたトナー像坦持体を近接させて対向させ、前記トナー坦持体に現像バイアス電圧を印加して現像を行う画像形成装置において、前記トナー剤が、少なくとも結着樹脂、着色剤、及び電荷制御剤を含有し、該結着樹脂が、ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、及び、ビニル系重合体ユニットとポリエステル重合体ユニットを有しているハイブリット樹脂成分を含み、該電荷制御剤がスチレン/アクリル系単量体とスルホン酸含有アクリルアミド系単量体との共重合体からなるトナーを使用し、かつ、前記接触転写部材が5g/cm以上、80g/cm以下の押圧をもって前記像坦持体に接触する構成とすることで、いかなる環境下においても濃度薄、中抜けといった画像欠陥を生じることなく、転写材の搬送安定性に優れた画像形成装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1における画像形成装置の概略構成図。
【図2】中抜けの概略説明図。
【図3】本実施例のトナーを用いた際の現像コントラストと透過濃度の関係を示す図。
【図4】従来例のトナーを用いた際の現像コントラストと透過濃度の関係を示す図。
【図5】23℃/60%における、本実施例と従来例のトナーを用いた際のエッジ部のトナー層を示す図。
【図6】23℃/30%における、本実施例と従来例のトナーを用いた際のエッジ部のトナー層を示す図。
【図7】実施例2における画像形成装置の概略構成図。
【図8】本実施例と従来例のトナーの電荷量の関係(各環境)。
【符号の説明】
1 像坦持体(感光ドラム)
6 現像装置
6c 現像剤(トナー)
7 接触転写装置(転写ローラ)
30 定着装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides a transfer device that forms an electrostatic latent image on an image carrier, visualizes the latent image with a developing device, and transfers the visible image on the image carrier onto a transfer material. The present invention relates to an image forming apparatus having a contact transfer device, wherein the transfer device contacts the image carrier to perform a transfer process.
[0002]
[Prior art]
Applying an image forming process including a process of charging a charged body (hereinafter, referred to as a photosensitive body) to a charged body (image carrier) such as an electrophotographic photosensitive member or an electrostatic recording dielectric, An electrostatic latent image corresponding to the image information is formed, the electrostatic latent image is visualized (toner image) by a developing device containing a developer (hereinafter, referred to as toner), and the toner image is formed on a transfer material. Transfer, further fix the image, output it as an image formed product (copy, print), and use the photoreceptor repeatedly for image formation. Images from electrophotographic devices (copiers, optical printers, etc.), electrostatic recording devices, etc. Forming devices are known.
[0003]
(1) Developing device
In such an image forming apparatus, the developing method applied is roughly classified into a dry developing method and a wet developing method, and the former can be divided into a method using a one-component toner and a method using a two-component toner. .
[0004]
On the other hand, the specifications of the copying apparatus, such as small size, light weight, and low power consumption, are being pursued, and various measures have been taken to make the copying apparatus simpler. In this regard, the two-component developing method contradicts the requirements for downsizing and weight reduction of the machine, considering that a carrier is used and that an ATR mechanism for controlling the mixing ratio of the toner and the carrier is required. From this, it can be said that the one-component developing method is preferable.
[0005]
Among the one-component developers, there are many excellent ones using a developer made of a magnetic toner. Of these, the jumping development method is particularly preferably used in JP-A-55-18656, which is excellent in miniaturization and easy maintenance. In this method, a magnetic toner is applied very thinly on a toner carrier, frictionally charged, and then developed in close proximity to an electrostatic image. This method increases the chance of contact between the toner carrier and the toner by applying a magnetic toner on the sleeve in a very thin manner, enables sufficient frictional charging, supports the magnetic toner by magnetic force, and By moving the toner and the toner relatively, the aggregation of the toner particles is released, and the toner is sufficiently rubbed with the toner carrier, whereby an excellent image can be obtained. As one of the most common developing methods in an image forming apparatus using this jumping developing method, a toner layer thickness regulating member is arranged on a sleeve which is a toner carrier, and the toner layer thickness regulating member is attached to the sleeve. At the time of passing, the toner as a developer is triboelectrically charged and formed in a thin layer at the same time, and in a state where the toner carrier is very close to the electrostatic latent image carrier, a developing bias composed of an AC component and a DC component is applied to the toner carrier. There is a method in which a voltage is applied and development is performed based on the potential difference between the electrostatic latent image on the electrostatic latent image carrier and the toner carrier.
[0006]
By the way, in this type of developing method, the charged state of the toner on the toner carrier is very important. For example, if the toner is not sufficiently charged, the toner cannot fly to the photoreceptor and the image density becomes low. I do. If the charge of the toner is not uniform, image unevenness or the like in which the density is locally reduced on the image occurs. Therefore, the developing bias applied to the normal developing device is set to a value that allows the toner having a relatively low charge state to fly from the toner carrier to the photosensitive member.
[0007]
(2) Developer (toner)
Conventionally, polyester resins and vinyl-based copolymers such as styrene-based resins have been mainly used as binder resins for toner. Toners using these are excellent in cost, black reproducibility, and fixability, and are preferably used. However, on the other hand, the charging performance is apt to change due to environmental fluctuations, especially since it has characteristics such as insufficient charging in a high-humidity environment and slow start-up after being left for a long time. The value is set so that it can fly from the carrier to the photoconductor.
[0008]
(3) Transfer device
Conventionally, in an image forming apparatus, a corona transfer device has been widely used as a means for transferring a toner image on a member to be charged to a transfer material. In this method, a corona transfer device is disposed opposite to the photoconductor in a non-contact manner, and an electric field having a polarity opposite to that of the toner is formed between the corona transfer device to which a high voltage is applied and the member to be charged. This is to be transferred onto a transfer material. However, in recent years, attention has been paid to the fact that the contact transfer device has advantages such as a lower power supply voltage, a smaller amount of ozone generated, and a smaller space than the corona discharge device. Has been put to practical use.
[0009]
The contact-type transfer device contacts a charged object such as a photoreceptor with a conductive charging member (contact transfer member) such as a roller type (transfer roller), a blade type, a fur brush type, or an endless belt. A bias voltage having a polarity opposite to that of a predetermined toner is applied to the contact transfer member to form an electric field having a polarity opposite to that of the toner between the contact transfer member and the member to be charged, thereby transferring the toner image on the member to be charged onto the transfer material. is there. Furthermore, since it is in contact with the image carrier, transfer material transfer stability is excellent, and the degree of freedom in transfer material transfer can be significantly improved. This contributes to downsizing of the entire image forming apparatus. Among these, the transfer roller and the endless belt type are particularly excellent in the transport stability of the transfer material and are preferably used.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in order for the contact transfer unit to function as a part of the transfer material conveying unit as described above, it is necessary to bring the contact transfer unit into contact with the image carrier at a predetermined contact pressure or higher. However, as the contact pressure is increased, the probability that a part of the image is not transferred when the toner image on the image carrier is transferred to the transfer material increases. This is because the toner image on the image carrier is mechanically fixed on the image carrier when the toner image is pressed against the contact pressure at a predetermined contact pressure or higher, and is not transferred electrostatically. (Hereafter referred to as a hollow)
FIG. 2 shows a conceptual diagram of the void.
[0011]
In particular, in the case of using a vinyl resin such as a polyester resin and a styrene resin as a binder resin of the toner, the developing bias is set so as to develop even a toner having an unstable charge (insufficient charge). However, in a state where the chargeability of the toner is stable under normal use conditions, the toner may fly to the image carrier too much. In particular, in the jumping development method, the toner tends to concentrate on the boundary (edge portion) between the latent image forming portion and the non-latent image forming portion, that is, the edge portion of the line or the character image. This is because the electric field tends to concentrate at the edge due to the curvature relationship and the shape of the electrostatic latent image. (Hereinafter referred to as edge effect)
Therefore, when contact transfer is performed in this situation, hollowing out often occurs at the edge where the developer is concentrated. This hollowing-out is largely related to the thickness (strain) of the transfer material and the contact pressure of the contact transfer member. That is, in the case of a transfer material having a large thickness such as a postcard, an OHP, or a thick paper, and having a strong stiffness, this is equivalent to an increase in the contact pressure to the image carrier, which results in the promotion of the hollowing out. According to the study by the authors, in the conventional example, when the contact pressure of the contact transfer member exceeds 5 g per 1 cm, hollow paper starts to occur in thick paper such as a postcard, and when the contact pressure exceeds 15 g, the hollow paper falls to a level that degrades character quality. Will occur.
[0012]
However, on the other hand, a contact pressure equal to or higher than a predetermined value is indispensable in order to function as a transfer material conveying means. In particular, in an image forming apparatus in which a transfer material is transported in a vertical direction as shown in FIG. 1, it is necessary for a contact pressure of 5 g or more per cm to be necessary for stable transport of thick paper or the like. It was understood by examination. Therefore, when thick paper or the like is conveyed in the conventional configuration as shown in FIG. 1, the edge effect is reduced by reducing the development contrast, that is, the electric field for causing the toner to fly during image formation, thereby reducing the hollowing. I'm trying to figure it out. However, at the same time, flying of the insufficiently charged toner onto the image carrier is suppressed, which may result in deterioration of image quality such as low density in a high humidity environment or after long-term storage. On the other hand, in order to reduce the density, it is necessary to set the contact pressure of the contact transfer member low. As a result, the transportability of the thick paper is reduced, or the transfer freedom of the transfer material is reduced. become.
[0013]
That is, in the conventional system, it has been difficult to improve the degree of freedom in transporting the transfer material while preventing the density from being low and preventing the hollowing out.
[0014]
(Object of the present invention)
Therefore, the present invention has been made in order to cope with the situation represented by the above and the like. In the above-described image forming apparatus, even under various conditions, there is no defect and good density without low density. An object of the present invention is to provide an image and improve the degree of freedom and stability of transfer of a transfer material.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
(1) A charging unit for performing a charging process on a rotating image carrier, a power supply for applying a voltage to the charging unit, an exposure unit for recording image information on the image carrier, In an image forming apparatus having a developing unit for forming a toner image of image information and a contact transfer member for transferring a toner image on the image carrier by bringing the toner image into contact with a transfer material, at least the developer is used. A binder resin, a colorant, and a charge control agent are contained, and the binder resin includes a vinyl resin, a polyester resin, and a hybrid resin component having a vinyl polymer unit and a polyester polymer unit, The charge control agent comprises a copolymer of a styrene / acrylic monomer and a sulfonic acid-containing acrylamide monomer, and the contact transfer member has a pressing force of 5 g / cm or more and 80 g / cm or less. Image forming apparatus characterized by being in contact with the image carrying body with a.
[0016]
(2) The image forming apparatus according to (1), wherein the contact pressure of the contact transfer member is desirably 8 g / cm or more and 30 g / cm or less.
[0017]
(3) The image forming apparatus according to (1) or (2), wherein the contact transfer member is a transfer roller made of conductive elastic rubber.
[0018]
(4) The image forming apparatus according to any one of (1) to (3), wherein the contact transfer member is a transfer belt made of a conductive sheet.
[0019]
(5) The image forming apparatus according to any one of (1) to (4), wherein the developer is an insulating one-component developer.
[0020]
(6) The image forming apparatus according to any one of (1) to (5), wherein the developer has a weight average particle diameter of 4 to 10 μm.
[0021]
(7) The image forming apparatus according to (1) to (6), wherein a distance between the surface of the developer carrier and the surface of the electrostatic latent image carrier is 100 to 500 μm.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
<Example 1>
(1) Schematic configuration of an example of an image forming apparatus
FIG. 1 is a schematic structural model diagram of the image forming apparatus of the present embodiment. The image forming apparatus of this embodiment is a laser beam printer using a transfer type electrophotographic process, a contact charging type, and a reversal developing type.
[0023]
[Photoconductor]
Reference numeral 1 denotes a rotating drum type electrophotographic photosensitive member (hereinafter abbreviated as a photosensitive member) as a member to be charged (image carrier).
[0024]
The photoreceptor 1 of the present example is composed of a conductive drum substrate 1b made of aluminum or the like and a photosensitive layer (photoconductive layer) 1a formed on the outer peripheral surface thereof. A body (negative photoconductor), which is rotationally driven at a process speed (peripheral speed) of 150 mm / sec in a clockwise direction a shown by an arrow. The photosensitive layer 1a used had an initial thickness of 30 μm.
[0025]
[Charging]
Reference numeral 2 denotes a charging roller as a contact charging member (primary charging device). This charging roller 2 is a roller having a composite layer structure of a central core 2a, an elastic conductive layer 2b concentrically formed in a roller shape on the outer periphery thereof, and a resistance layer 2c further formed on the outer peripheral surface thereof.
[0026]
The elastic conductive layer 2b is, for example, 10 4 It is a single layer or a composite layer of a conductive rubber (such as EPDM) of Ωcm or less.
[0027]
The resistance layer 2c is 10 7 -10 11 It is a single layer or a composite layer of hydrin rubber or resin (trade name, nylon resin, carbon dispersion) having a thickness of about Ωcm and about 100 μm or less. The resistance layer 2c serves to prevent leakage to the photoconductor and prevent bleeding of the plasticizer in the elastic conductive layer 2b.
[0028]
The charging roller 2 has both ends of the metal core 2a rotatably supported by a bearing member (not shown), and is disposed in parallel with the drum-type photoconductor 1, and is fixed to the photoconductor 1 by pressing means (not shown). In this case, the photosensitive member 1 is driven to rotate in a counterclockwise direction as indicated by an arrow in FIG. The pressure nip n between the photosensitive member 1 and the charging roller 2 is a charging portion (charging area).
[0029]
Reference numeral 3 denotes a charging bias application power supply (power supply for a charging member). When a predetermined bias voltage is applied from the power supply 3 to the metal core 2 a of the charging roller 2, the outer peripheral surface of the rotary photoconductor 1 is subjected to a predetermined charging contact method. Is uniformly charged to the polarity and potential of.
[0030]
This embodiment is an AC application method in which a bias voltage (AC + DC) obtained by superimposing a DC voltage on an AC voltage is applied to the charging roller 2.
[0031]
The AC current component is set so that the photoreceptor 1 and the charging roller 2 can secure uniform charging in an initial state. In this embodiment, when the surface of the photoconductor 1 is uniformly charged,
DC voltage component: -750V constant voltage
AC current component: Constant current control at a frequency of 1800 Hz and 1500 μA
Was applied to the charging roller 2 to obtain −730 V as the surface potential (charging potential, dark potential) of the photoconductor 1.
[0032]
[exposure]
Exposure 4 of the target image information is performed on the charging processing surface of the rotating photoreceptor 1 by the exposure unit 5 to form an electrostatic latent image of the image information. The exposing unit 5 is a laser beam scanning exposing unit, a slit exposing unit for document images, and the like. In this embodiment, the exposure means is a laser beam scanning exposure means, and the exposure amount is set so as to obtain -200 V as a potential (bright potential) after exposure.
[0033]
[developing]
Next, the developing device 6 applies toner to the electrostatic latent image forming surface of the rotating photoconductor 1, and the electrostatic latent image is developed as a toner image. In the case of this embodiment, the negative latent toner (negative toner) adheres to the exposed light portion of the electrostatic latent image, so that the electrostatic latent image is reversely developed.
[0034]
Details of the developing device and the transfer agent of this embodiment will be described later.
[0035]
[Transfer]
Reference numeral 7 denotes a transfer roller as a transfer unit. Details will be described later.
[0036]
[Fixation]
The transfer material P that has passed through the transfer portion 7c and has been separated from the surface of the rotating photoconductor 1 is transported to a fixing device (not shown) to fix the toner image, and then discharged outside the apparatus main body or, for example, Is also conveyed to the re-conveying means to the transfer site.
[0037]
[cleaning]
The cleaning blade of the cleaning device 9 removes residual contaminants such as toner (transfer residual toner) and paper dust remaining on the photoreceptor 1 surface without being transferred to the transfer material P after the transfer material separation. 9a, the surface is cleaned, and the entire surface is exposed (pre-exposure) by a static eliminator (static lamp) 11 to be erased and initialized in an electric memory, and is repeatedly used for image formation.
[0038]
In this embodiment, the charging roller 2 and the transfer roller 7 are driven and rotated by the photoconductor 1. However, a gear or the like may be attached to each of them, and the driving may be forcibly driven by a motor or the like.
[0039]
(1) Developing device
The developing device in this embodiment will be described in detail.
[0040]
The developing device 6 in this embodiment is a device of a jumping developing type. Reference numeral 6a denotes a non-magnetic developing sleeve, which is disposed opposite to the photosensitive member 1 with a gap of 300 μm therebetween, and is driven to rotate counterclockwise as indicated by an arrow. Reference numeral 6b denotes a non-rotating magnet roller inserted and arranged without the developing sleeve 6a.
[0041]
As the developing sleeve 6a rotates, a toner (not shown) contained in the developing device is applied as a thin layer on the outer peripheral surface thereof, and is held by the magnetic force of the magnet roller 6b, so that the photosensitive member 1 faces the developing sleeve 6a. It is conveyed to the developing part 6c which is a part. In the present embodiment, the developing sleeve 6a is supplied with a developing bias application power supply 8 (power supply for a developing member).
DC component: -420V (described later)
AC component: frequency 1800 Hz, VPP 1400 V
Is applied as a developing bias voltage.
[0042]
As a result, the toner flies at the developing site 6c, and the electrostatic latent image on the surface of the rotating photoconductor 1 is subjected to jumping development.
[0043]
(2) Developer
Next, the developer used in this embodiment will be described in detail. The developer used in this example contains at least a binder resin, a colorant, and a charge control agent, and the binder resin is a vinyl resin, a polyester resin, and a vinyl polymer unit and a polyester polymer. And a charge control agent comprising a copolymer of a styrene / acrylic monomer and a sulfonic acid-containing acrylamide monomer, and having a weight average particle diameter of 7. 5 μm. Here, the weight average particle diameter of the developer used is preferably 4 to 10 μm. If the particle diameter is smaller than 4 μm, the specific surface area of the developer increases, and the specific charge of the developer increases with the increase. The electrostatic adhesion of the developer to the developer carrier increases, and the developability decreases. On the other hand, if the particle diameter is larger than 10 μm, sufficient developability can be obtained, but the dot diameter of the developer is large, so that the dot reproducibility is reduced and the image quality is reduced.
[0044]
Here, the weight average particle size of the developer can be measured by various methods, but in the present invention, the measurement was performed using a Coulter counter.
[0045]
As a measuring device, a Coulter counter TA-II type or Coulter Multisizer II (manufactured by Coulter Inc.) is used. As the electrolyte, about 1% NaCl aqueous solution is prepared using primary sodium chloride. For example, ISOTON-II (manufactured by Coulter Inc.) can be used. As a measurement method, 0.1 to 5 ml of a surfactant, preferably an alkylbenzene sulfonate, is added as a dispersant to 100 to 150 ml of the electrolytic aqueous solution, and 2 to 20 mg of a measurement sample is further added. The electrolytic solution in which the sample was suspended was subjected to a dispersion treatment for about 1 to 3 minutes by an ultrasonic disperser, and the volume and the number of the developer were measured by the measurement device using a 100 μm aperture in the case of toner as the aperture. To calculate a volume distribution and a number distribution. Then, a weight-based weight average particle diameter (D4) (the median value of each channel is set as a representative value for each channel) obtained from the volume distribution according to the present invention is obtained.
[0046]
Hereinafter, details of the method of manufacturing the developer (hereinafter, referred to as toner) used in the present embodiment will be described.
[0047]
In the present invention, the binder resin includes a vinyl resin, a polyester resin, and a hybrid resin component having a vinyl polymer unit and a polyester unit, and the amount of the vinyl polymer component in the hybrid resin component is reduced. Satisfactorily over a long period of time by appropriately adding a copolymer of a styrene / acrylic monomer and a sulfonic acid-containing acrylamide monomer according to the content of the vinyl polymer component. A toner having charging characteristics is obtained.
[0048]
In the present invention, 10 to 40 parts by mass of the vinyl polymer is contained per 100 parts by mass of the binder resin. Here, the vinyl polymer component represents the sum of the vinyl polymer component and the vinyl polymer component contained in the hybrid resin component.
[0049]
In addition, by using a copolymer of a styrene / acrylic monomer and a sulfonic acid-containing acrylamide monomer as a charge control agent, the charge characteristics can be maintained at a high speed and high even in a high-humidity environment. A toner having a sufficient charge amount and not being excessively charged even in a low humidity environment is obtained. The toner used in the present invention contains a charge control agent in a ratio of 0.5 to 10 parts by mass per 100 parts by mass of the binder resin.
[0050]
Further, the following formula is used between the amount (A) of the vinyl polymer component contained per 100 parts by mass of the binder resin and the amount (B) of the charge control agent contained per 100 parts by mass of the binder resin.
B / A ≦ 0.25
Is preferably satisfied. This is for the following reasons.
[0051]
The charge control agent comprising a copolymer of a styrene / acrylic monomer and a sulfonic acid-containing acrylamide monomer used in the present invention is used in the production of a binder resin or in the melt-kneading process of producing a toner. By being compatible with the vinyl copolymer component in the binder resin, it is dispersed in the binder resin or in the toner. For this reason, when a relatively large amount of a charge control agent is contained, a large amount of the vinyl copolymer in the binder resin can be uniformly dispersed even when the toner is finely divided. It becomes. For this reason, when B / A is larger than 0.25, the dispersion state of the charge control agent in the binder resin or the toner deteriorates, and the charge control agent tends to be unevenly distributed. In many cases, the toner has unstable charging characteristics.
[0052]
In the binder resin contained in the toner of the present invention, the “hybrid resin component” means a resin in which a vinyl polymer unit and a polyester unit are chemically bonded.
[0053]
In the present invention, the charging ratio of the monomer for synthesizing the polyester resin used for synthesizing the binder resin to the vinyl-based monomer is from 60/40% by mass to 90/10% by mass.
[0054]
As a production method capable of adjusting the binder resin used in the toner, for example, there is a method of producing a vinyl-based polymer unit and a hybrid resin component in the presence of a polyester unit after adjusting the polyester unit. And a vinyl monomer and / or a vinyl polymer unit. Preferably, a wax is added in this step.
[0055]
This production method is preferable in that the molecular weight of the vinyl polymer unit can be easily controlled, the production of the hybrid resin component can be controlled, and the dispersion state can be controlled when a wax is added. The method is not particularly limited to this.
[0056]
The monomers of the polyester resin used in the present invention include the following.
[0057]
Examples of the alcohol component include ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexane. Examples thereof include diol, neopentyl glycol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, hydrogenated bisphenol A, bisphenol derivatives represented by the formula (a), and diols represented by the following formula (c).
[0058]
[Outside 1]
[0059]
[Outside 2]
[0060]
Examples of the divalent carboxylic acid containing 50 mol% or more of the total acid component include benzenedicarboxylic acids such as phthalic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, and phthalic anhydride or anhydrides thereof; succinic acid, adipic acid, sebacic acid, and azelaic acid. Alkyl dicarboxylic acids such as acids or anhydrides thereof, and succinic acids or anhydrides further substituted with an alkyl group having 6 to 18 carbon atoms: unsaturated dicarboxylic acids such as fumaric acid, maleic acid, citraconic acid, itaconic acid or And anhydrides thereof.
[0061]
Also, polyhydric alcohols such as glycerin, pentaerythritol, sorbit, and sorbitan, and oxyalkylene ethers of novolak phenolic resins; and polyhydric alcohols such as trimellitic acid, pyromellitic acid, benzophenonetetracarboxylic acid, and anhydrides thereof. And carboxylic acids.
[0062]
In the toner of the present invention, the polyester unit of the binder resin is preferably cross-linked by a trivalent or higher polyvalent carboxylic acid or polyhydric alcohol, and the cross-linking components include trimellitic anhydride, benzophenonetetracarboxylic acid, and pentaerythritol. And oxyalkylene ether of a novolak type phenol resin.
[0063]
The following are examples of the vinyl monomer for producing the vinyl resin.
[0064]
Styrene: o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, p-phenylstyrene, p-ethylstyrene, 2,4-dimethylstyrene, pn-butylstyrene, p-tert-butylstyrene, p- n-hexyl styrene, pn-octyl styrene, pn-nonyl styrene, pn-decyl styrene, pn-dodecyl styrene, p-methoxy styrene, p-chloro styrene, 3,4-dichloro styrene Styrene and its derivatives such as m-nitrostyrene, o-nitrostyrene and p-nitrostyrene; ethylenically unsaturated monoolefins such as ethylene, propylene, butylene and isobutylene; unsaturated polyenes such as butadiene and isoprene; vinyl chloride Halogens such as vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl bromide and vinyl fluoride Vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl propionate and vinyl benzoate; methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, n-octyl methacrylate, methacrylic acid Α-methylene aliphatic monocarboxylic esters such as dodecyl, 2-ethylhexyl methacrylate, stearyl methacrylate, phenyl methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate: methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate N-butyl acrylate, isobutyl acrylate, n-octyl acrylate, dodecyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, stearyl acrylate, 2-chloroethyl acrylate, acrylic Acrylic esters such as phenyl luate; vinyl ethers such as vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether and vinyl isobutyl ether: vinyl ketones such as vinyl methyl ketone, vinyl hexyl ketone and methyl isopropenyl ketone; N-vinyl pyrrole; N-vinyl compounds such as vinyl carbazole, N-vinyl indole and N-vinyl pyrrolidone; vinyl naphthalenes; acrylic acid or methacrylic acid derivatives such as acrylonitrile, methacrylonitrile and acrylamide.
[0065]
Further, unsaturated dibasic acids such as maleic acid, citraconic acid, itaconic acid, alkenyl succinic acid, fumaric acid and mesaconic acid; maleic anhydride, citraconic anhydride, itaconic anhydride and alkenyl succinic anhydride Unsaturated dibasic acid anhydrides; maleic acid methyl half ester, maleic acid ethyl half ester, maleic acid butyl half ester, citraconic acid methyl half ester, cytofuconic acid ethyl half ester, citraconic acid butyl half ester, itaconic acid methyl half ester, Half-esters of unsaturated base acids such as methyl alkenylsuccinate half-ester, methyl half-fumarate, methyl half-mesaconate; unsaturated bases such as dimethylmaleic acid and dimethylfumaric acid; acrylic acid, methacrylic acid Α, β-unsaturated acid anhydrides such as acids, crotonic acid and cinnamic acid; anhydrides of the α, β-unsaturated acids with lower fatty acids; alkenyl malonic acid, alkenyl glutaric acid, alkenyl adipic acid, and these acids Examples thereof include monomers having a carboxyl group such as anhydrides and monoesters thereof.
[0066]
Further, acrylic acid or methacrylic acid esters such as 2-hydroxylethyl acrylate, 2-hydroxylethyl methacrylate, 2-hydroxylpropyl methacrylate, 4- (1-hydroxy-1-methylbutyl) styrene, 4- (1-hydroxy-1-methyl) Examples include monomers having a hydroxyl group such as hexyl) styrene.
[0067]
Further, a polymer crosslinked with a crosslinkable monomer as exemplified below may be used as necessary.
[0068]
Examples of aromatic divinyl compounds include divinylbenzene and divinylnaphthalene; examples of diacrylate compounds linked by an alkyl chain include ethylene glycol diacrylate, 1,3-butylene glycol diacrylate, and 1,4-butanediol diacrylate. Acrylates, 1,5-pentanediol diacrylate, 1,6 hexanediol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, and those obtained by replacing the acrylate of the above compounds with methacrylate: linked by an alkyl chain containing an ether bond Examples of the diacrylate compounds include diethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, and polyethylene glycol # 400 diacrylate. Acrylates, polyethylene glycol # 600 diacrylate, dipropylene glycol diacrylate, and acrylates of the above compounds replaced with methacrylates; diacrylate compounds linked by a chain containing an aromatic group and an ether bond For example, polyoxyethylene (2) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane diacrylate, polyoxyethylene (4) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane diacrylate, and the above Compounds in which the acrylate of the compound is replaced with methacrylate; polyester-type diol acrylates include, for example, the trade name MANDA (Nippon Kayaku).
[0069]
Examples of the multifunctional crosslinking agent include pentaerythritol triacrylate, trimethylolethane triacrylate, trimethylolpropane triacrylate, tetramethylolmethanetetraacrylate, oligoester acrylate, and those obtained by replacing the acrylate of the above compound with methacrylate; Allyl cyanurate, triallyl trimellitate;
[0070]
These crosslinking agents can be used in an amount of 0.01 to 10% by mass (more preferably 0.03 to 5% by mass) based on 100% by mass of the other monomer components.
[0071]
In the present invention, the vinyl copolymer component and / or the polyester resin component preferably contain a monomer component capable of reacting with both components. Examples of the monomer constituting the polyester resin component that can react with the vinyl copolymer include unsaturated dicarboxylic acids such as fumaric acid, maleic acid, citraconic acid, and itaconic acid, and anhydrides thereof. Examples of the monomer constituting the vinyl copolymer component include those having a carboxyl group or a hydroxyl group, and acrylic acid or methacrylic acid esters.
[0072]
As a method for obtaining a reaction product of a vinyl resin and a polyester resin, where a polymer containing a monomer component capable of reacting with each of the above-mentioned vinyl resin and polyester resin is present, one or both of the two may be used. A method obtained by polymerizing a resin is preferable.
[0073]
Examples of the polymerization initiator used for producing the vinyl copolymer of the present invention include 2,2′-azobisisobutyronitrile and 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4dimethyl Valeronitrile), 2,2'-azobis (-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis (-2methylbutyronitrile), dimethyl-2,2'-azobisisobutyrate, 1 .1'-azobis (1-cyclohexanecarbonitrile), 2- (carbamoylazo) -isobutyronitrile, 2,2'-azobis (2,4,4-trimethylpentane), -2phenylazo-2,4-dimethyl -4-methoxyvaleronitrile, 2,2'-azobis (2-methyl-propane), methyl ethyl ketone peroxide, acetylacetone peroxide, cyclohexanone Ketone peroxides such as -oxide, 2,2-bis (t-butylperoxy) butane, t-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, 1,1,3,3-tetramethylbutyl hydroperoxide , Di-t-butyl peroxide, t-butylcumyl peroxide, di-cumyl peroxide, α, α'-bis (t-butylperoxyisopropyl) benzene, isobutyl peroxide, octanoyl peroxide, decanoyl peroxide , Lauroyl peroxide, 3,5,5-trimethylhexanoyl peroxide, benzoyl peroxide, m-trioyl peroxide, di-isopropylperoxydicarbonate, di-2-ethylhexylperoxydicarbonate, di-n − Vilperoxydicarbonate, di-2-ethoxyethylperoxycarbonate, di-methoxyisopropylperoxydicarbonate, di (3-methyl-3-methoxybutyl) peroxycarbonate, acetylcyclohexylsulfonyl peroxide , T-butylperoxyacetate, t-butylperoxyisobutyrate, t-butylperoxyneodenoate, t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, t-butylperoxylaurate, t-butyl Peroxybenzoate, t-butylperoxyisopropyl carbonate, di-t-butylperoxyisophthalate, t-butylperoxyallyl carbonate, t-amylperoxy 2-ethylhexanoate, di-t- Butyl peroxyhexahydrotere Tallate, di -t- butyl peroxy azelate and the like.
[0074]
The styrene / acrylic monomer used in the charge control resin used in the present invention is appropriately selected from the above-mentioned vinyl monomers for producing the vinyl copolymer. Preferably, a combination of styrene and an acrylate or methacrylate is used.
[0075]
Examples of the sulfonic acid-containing acrylamide monomers include 2-acrylamidopropanesulfonic acid, 2-acrylamido-n-butanesulfonic acid, 2-acrylamido-n-hexanesulfonic acid, 2-acrylamido-n-octanesulfonic acid, -Acrylamide-n-dodecanesulfonic acid, 2-acrylamide-n-tetradecanesulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, 2-acrylamido-2-phenylpropanesulfonic acid, 2-acrylamido-2,2,4 -Trimethylpentanesulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylphenylethanesulfonic acid, 2-acrylamido-2- (4-chlorophenyl) propanesulfonic acid, 2-acrylamido-2-carboxymethylpropanesulfonic acid, 2-acrylic acid Amido-2- (2-pyridyl) propanesulfonic acid, 2-acrylamide-1-methylpropanesulfonic acid, 3-acrylamide-3-methylbutanesulfonic acid, 2-methacrylamide-n-decanesulfonic acid, 2-methacrylamide -N-tetradecanesulfonic acid and the like. Preferably, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid is used.
[0076]
The polymerization initiator used when synthesizing the charge control resin is appropriately selected from the initiators used when producing the above-mentioned vinyl copolymer. Preferably, a peroxide initiator is used.
[0077]
The method for synthesizing the charge control resin is not particularly limited, and any method such as solution polymerization, suspension polymerization, or bulk polymerization can be used, but solution polymerization in which an organic solvent containing a lower alcohol is copolymerized is preferable. .
[0078]
The compounds of the present invention can also be used in combination with known charge control agents as described in the prior art. For example, other organometallic complexes, metal salts, and chelate compounds include monoazo metal complexes, acetylacetone metal complexes, hydroxycarboxylic acids, metal complexes, polycarboxylic acid metal complexes, and polyol metal complexes. Other examples include metal salts of carboxylic acids, carboxylic acid derivatives such as carboxylic anhydrides and esters, and condensates of aromatic compounds. In addition, phenol derivatives such as bisphenols and calixarenes are also used.
[0079]
When the toner of the present invention is used as a magnetic toner, the magnetic material contained in the magnetic toner includes iron oxides such as magnetite, maghemite, and ferrite, and iron oxides containing other metal oxides such as Fe, Co, and Ni. Metals or alloys of these metals with metals such as Al, Co, Cu, Pb, Mg, Ni, Sn, Zn, Sb, Be, Bi, Cd, Ca, Mn, Se, Ti, W, V; And mixtures thereof.
[0080]
Regarding the colorant irrespective of one component or two components, carbon black, titanium white or any other pigment and / or dye can be used.
[0081]
Next, as a method for producing the binder resin of the toner used in the present embodiment,
[0082]
[Table 1]
* Explanation of symbols in the above table
TPA: terephthalic acid, TMA: trimetic anhydride, DSA: isododecenyl succinic acid,
FA: fumaric acid, PO-BPA: propoxylated bisphenolic acid,
EO-BPA: ethoxylated bisphenol A, EHA: 2-ethylhexyl acrylate
BA: butyl acrylate, AA: acrylic acid
[0083]
The polyester monomer shown in the above table was charged into a four-necked flask together with the esterification catalyst, and equipped with a decompression device, a water separation device, a nitrogen gas introduction device, a temperature measurement device, and a stirring device at a temperature of 130 ° C. under a nitrogen atmosphere. While stirring, a mixture of the vinyl copolymer monomers was dropped from the dropping funnel over 4 hours. The mixture was aged for 3 hours while maintaining the temperature at 130 ° C., and the temperature was raised to 230 ° C. to carry out the reaction. After the completion of the reaction, the resin is taken out of the vessel, cooled and pulverized, and made of a polyester resin, a vinyl-based polymer and a hybrid resin component having a polyester unit and a vinyl-based polymer unit, and a binder resin (A) having a softening point of 130 ° C. Got. The measurement of the softening point was performed in accordance with ASTM E28-67.
[0084]
Further, as a method of manufacturing the charge control resin of the toner used in this embodiment,
・ Methanol: 300g
・ Toluene: 100g
・ Styrene: 468 g
・ 2-ethylhexyl acrylate: 90 g
・ 2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid: 42 g
Lauroyl peroxide: 6g
The above-mentioned raw materials were charged into a flask, and a stirring device, a temperature measuring device, and a nitrogen introducing device were attached. The solution was polymerized at 65 ° C. in a nitrogen atmosphere, and the solution was held for 10 hours to terminate the polymerization reaction. The obtained polymer was dried under reduced pressure and pulverized to obtain a charge control resin (a) having a weight average molecular weight of 10,000.
[0085]
-Binder resin (A): 100 parts by mass
・ Charge control resin (a): 2 parts by mass
・ Magnetic iron oxide: 90 parts by mass
(Average particle size: 0.2 μm, Hc: 9.5 kA / m, σs: 82 Am) 2 / Kg, σr: 10 Am 2 / Kg)
・ Polyethylene wax (melting point: 108 ° C): 5 parts by mass
The mixture was melt-kneaded with a biaxial extruder heated to 130 ° C., and the cooled mixture was roughly pulverized with a hammer mill. The coarsely pulverized product was finely pulverized by a jet mill, and the obtained finely pulverized product was classified by an air classifier to obtain a magnetic toner having a weight average diameter of 7.5 μm.
[0086]
100 parts by mass of the magnetic toner is added to hydrophobic dry silica (BET180m 2 / G)
1.2 parts by mass were externally added using a Henschel mixer.
[0087]
(3) Transfer
Hereinafter, details of the transfer device according to the present embodiment will be described.
[0088]
In this embodiment, a roller-type transfer member is used as a transfer unit. The transfer roller 7 includes a central metal core 7a and a medium-resistance elastic layer 7b formed concentrically and integrally with the outer periphery of the metal core 7a. The transfer roller 7 in this embodiment has a resistance of 5 × 10 8 Ω, a conductive rubber roller having a diameter of 16 mm.
[0089]
The transfer roller 7 has both ends of the cored bar 2a rotatably supported by a bearing member (not shown), and is arranged in parallel with the drum type photoreceptor 1, and is pressed against the photoreceptor 1 by pressing means (not shown). The transfer roller is in contact with the image carrier with a contact pressure of 480 g because the transfer roller rubber material has a length of 320 mm in this example because the transfer roller rubber material has a length of 320 mm. In the case of this example, the photosensitive member 1 is driven to rotate in a counterclockwise direction by the rotation of the photosensitive member 1. The pressure nip 7c between the photoconductor 1 and the transfer roller 7 is a transfer portion.
[0090]
The transfer material P is fed from a paper feed unit (not shown), and is fed to a transfer portion 7c, which is a press-contact nip portion between the photoreceptor 1 and the transfer roller 7, at a predetermined timing adjusted by the synchronizing means 50. That is, when the leading end of the toner image formed on the surface of the rotating photosensitive member 1 reaches the transfer portion 7c, the transfer material P is transferred to the transfer portion 7c at the timing when the leading end of the transfer material P also reaches the transfer portion 7c. Is sent to
[0091]
The surface of the transfer material P fed to the transfer portion 7c is brought into close contact with the rotating photoreceptor 1, and the transfer material P is nipped and conveyed. Further, from the time when the leading end portion of the transfer material P reaches the transfer portion 7c to the time when the rear end portion exits the transfer portion 7c, the core 7a of the transfer roller 7 is supplied with a transfer bias applying power source (power source for the transfer member). A predetermined DC bias having a polarity opposite to that of the toner is applied as a transfer bias. In this embodiment, a DC voltage of +3500 V was applied.
[0092]
In the process of transferring the transfer material P while nipping and transferring the transfer portion 7c, the toner image on the rotating photosensitive member 1 is transferred to the transfer material P by the action of the transfer electric field formed by the transfer roller 7 and the pressing at the transfer portion 7c. It is sequentially transferred by pressure.
[0093]
Next, FIG. 3 shows the relationship between the development contrast (Vcon) and the development transmission density when the image carrier, the toner, and the developing device of the example are used. Here, the development contrast Vcon is a difference between a potential VL (bright potential) formed after charging and exposure of the photosensitive drum and a DC component Vdc of a developing bias applied to the developing device, and is given by VL-Vdc. That is, since the light potential VL is -200 V, for example, if the developing bias Vdc is -450 V, the developing contrast Vcon is Vcon = -200-(-450) = 250 V. The environment is a high temperature and high humidity environment of 32.5 ° C./80%. By the way, the present inventors have found that if the transmission density is 2.0 or more, a sufficient image quality, that is, a good image without low density can be obtained. Therefore, when the DC component Vdc of the developing bias was set to −420 V to form an image so that the developing contrast Vcon became 220 V, a good image with no faint image could be obtained in each environment and in the unattended state. Was. Further, even when an image is formed using a postcard or OHP as a transfer agent in each environment, it is possible to always provide a good image with no hollow spots, and the transfer pressure of the contact transfer member is 15 g / cm. Therefore, even if the transfer material is conveyed in the vertical direction as shown in FIG. 1, the image formation can be stably performed without causing blurring or displacement. Further, by transferring the transfer material as in the present embodiment, the space can be saved.
[0094]
FIG. 4 shows the relationship between the development contrast and the development transmission density when a conventional toner (a polyester resin is used as a binder, and the magnetic toner has the same weight average diameter of 7.5 μm as in the embodiment). Accordingly, in order to obtain a transmission density of 2.0, a development contrast of 290 V was required. Therefore, when the DC component Vdc of the developing bias was set to -490 V and the image was formed in the same manner, the image density did not become low in each environment. When an image was formed as a transfer material, a hollow image occurred. FIG. 5 shows a hollow image. Therefore, when the contact pressure of the contact transfer member was set to 4 g / cm (approximate contact pressure of about 130 g), no hollowing occurred in each environment. In addition, the transfer material stays in the image forming apparatus at a probability of about one in 2,000 sheets, that is, a jam occurs. This is because there was not a sufficient conveying force necessary to convey the transfer material. Therefore, in the same manner as in the embodiment, image formation was performed with the developing bias DC, Vdc = −420 V, and the contact pressure of the contact transfer member was set to 15 g / cm. However, the density was low in an environment with a humidity higher than 26 ° C./70%, there was no dropout in all environments, there was no conveyance failure, and there was no setting that did not cause the density to be low. Couldn't get a good image.
[0095]
This is because, as shown in Table 1, there is a difference in the charge amount of the toner in a high humidity environment between the developers of the present embodiment and the conventional example, that is, the charge amount of the toner. This is because there was a difference in transmission density due to the development contrast. That is, in order to develop the insufficiently charged toner to a level at which the density does not decrease, a more excessive developing electric field is required. Further, in the toner of the present embodiment and the conventional toner, the toner layer pressure accumulated at the edge portion due to the edge effect is the same under an environment of 23 ° C./60% or more. FIG. 5 is a schematic view of the toner layer at the edge portion of the embodiment (development contrast 220 V) at 32.5 ° C./80% and the conventional example (development contrast 290 V). Similarly, FIG. 6 is a schematic diagram of the toner layer at the edge portion of the embodiment (development contrast 220 V) and the conventional example (development contrast 290 V) at 23 ° C./30%. As shown in Table 1, the charge amount of the toner is almost the same in a low humidity environment of 23 ° C./60% or less, but the degree of concentration of the toner on the edge portion of the latent image depends on the charge amount and weight of the toner. It has been found from the study of the present inventors that it depends only on the average diameter and the intensity of the developing electric field (developing contrast). In other words, if the contrast is set to be high in order to prevent a low density in a high humidity environment, the concentration of the toner on the edge portion becomes remarkable in a normal humidity or low humidity environment, and a hollow portion occurs. The significant differences between the present embodiment and the conventional example (comparative example) are shown below.
[0096]
[Table 2]
[0097]
(Example 2)
Next, an image was formed in an image forming apparatus as shown in FIG. In this embodiment, the distance L from the transfer nip to the fixing device 30 is set to 150 mm, so that the image forming apparatus can be reduced in size and space can be saved. In this example, image formation was performed using the same toner, developing device configuration, and contact transfer member / contact pressure as in Example 1. As in Example 1, image formation was performed using postcards, OHPs, and the like as transfer materials in each environment. However, it was possible to always provide a good image without any voids, and there was no occurrence of shock, blur, etc. on the image when the fixing device entered. This is because the contact transfer pressure was 15 g / cm as in Example 1, and no blurring occurred in the transfer portion even when the fixing device entered.
[0098]
On the other hand, in order to prevent the density of the conventional toner from being low in a high-humidity environment and to prevent the hollowing out, the contact transfer pressure had to be less than 5 g / cm. ) Did not occur, but blurring (transfer deviation) occurred when the fixing device entered, and a good image could not be obtained. In order to eliminate this transfer deviation, in the conventional example, the distance L from the transfer nip to the fixing device must be 200 mm or more, or a means for appropriately adjusting the speed ratio between the fixing device and the transfer material must be provided. This also has the disadvantage of increasing the size of the image forming apparatus or increasing the cost.
[0099]
By the way, in Examples 1 and 2, the transfer pressure of the contact member was set to 15 g / cm, but the lower limit of the contact transfer pressure is not more than 5 g / cm in the configuration of the present invention. Irrespective of the configuration, good transfer material transportability could be satisfied. Further, it was found that the lower limit of the transfer pressure was more preferably 8 g / cm or more in consideration of more various transfer materials and durability. On the other hand, when the upper limit of the transfer pressure was more than 80 g / cm, it was found that hollowing occurred even when the configuration of this example was used. Also, in view of the load on the photosensitive drum, that is, the durability of the photosensitive drum, it was found that 30 g / cm or less is a more desirable upper limit of the transfer pressure. The following describes dropout, transfer material transportability, and photosensitive drum life when the contact transfer pressure is changed in the embodiment.
[0100]
[Table 3]
[0101]
Further, in Embodiments 1 and 2, a transfer roller was used as a form of the contact transfer member, but the same effect could be obtained by using a transfer belt made of an endless belt-shaped conductor as the contact transfer member.
[0102]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, as described above, a toner image carrier having a toner layer formed on the surface thereof is brought close to and opposed to the electrostatic latent image carrier on which the electrostatic latent image is formed, In an image forming apparatus that performs development by applying a developing bias voltage to a toner carrier, the toner agent contains at least a binder resin, a colorant, and a charge control agent, and the binder resin is a vinyl resin. , A polyester resin, and a hybrid resin component having a vinyl polymer unit and a polyester polymer unit, wherein the charge control agent comprises a styrene / acrylic monomer and a sulfonic acid-containing acrylamide monomer. By using a toner made of a copolymer and making the contact transfer member come into contact with the image carrier with a pressure of 5 g / cm or more and 80 g / cm or less, under any environment. Also low density, without causing image defects such as poor transfer, it is possible to provide an excellent image forming apparatus in the conveyance stability of the transfer material.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of a hollow part.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a development contrast and a transmission density when the toner of the present embodiment is used.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a development contrast and a transmission density when a conventional toner is used.
FIG. 5 is a view showing a toner layer at an edge portion when toners of the present embodiment and a conventional example are used at 23 ° C./60%.
FIG. 6 is a diagram illustrating a toner layer at an edge portion when toners of the present embodiment and a conventional example are used at 23 ° C./30%.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to a second embodiment.
FIG. 8 shows the relationship between the charge amounts of the toner of this embodiment and the conventional example (each environment).
[Explanation of symbols]
1 Image carrier (photosensitive drum)
6 Developing device
6c Developer (toner)
7 Contact transfer device (transfer roller)
30 Fixing device