JP2007010715A - 静電潜像現像用トナー及び画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電子写真感光体と、当該電子写真感光体と近接して配置された現像スリーブと、を含む画像形成装置に用いられるとともに、磁性粉を含むトナー粒子に対して、少なくとも無機微粒子としてのシリカ粒子及び酸化チタンを外添処理したトナーであって、蛍光X線分析装置を用いて測定したときのトナーにおけるSi強度をISiとし、Ti強度をITiとし、Fe強度をIFeとしたときに、下記関係式(1)〜(2)を満足することを特徴とする静電潜像現像用トナー。
9.0×10-3≦ISi/IFe≦1.0×10-2 (1)
6.0×10-3≦ITi/IFe≦8.0×10-3 (2)
【選択図】 図1
Description
しかしながら、二成分現像方式においては、キャリアを用いること、及びトナーとキャリアの混合比率を制御する機構が必要であること等の理由から、小型化や軽量化が困難である。よって、近年の画像形成装置のパーソナル化に伴う小型化、軽量化、及び低消費電力への要求に対しては、一成分現像方式の方が適していると考えられている。
そして、この一成分現像方式の中でも、特に磁性ジャンピング方式は、現像スリーブとトナーとが接触する機会を増やすことにより十分な摩擦帯電が可能であり、よってトナー粒子相互の凝集が起こらず、優れた画像が得られる方式である。
そこで、上述の問題を解決するために、トナー粒子中の磁性粉の磁気物性を調節することによって、耐高湿等の環境安定性を向上させたトナーが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
そこで、上述の問題を解決するために、研磨剤を有するクリーニングローラを使用することによって、アモルファスシリコン感光体をクリーニングする方法が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
また、第2の問題に対して特許文献2のような方法を用いると、長期間にわたって印字を繰り返した場合に、クリーニングローラの研磨力が低下して、高品質の画像を提供することには困難であった。
すなわち、本発明の目的は、経時変化や環境変化にかかわらず現像スリーブ上のトナー薄層を均一に形成することができるとともに、感光体の表面をクリーンに保つことによって、長期間に渡って、高品質の画像が印字できる静電潜像現像用トナー及び画像形成方法を提供することにある。
9.0×10-3≦ISi/IFe≦1.0×10-2 (1)
6.0×10-3≦ITi/IFe≦8.0×10-3 (2)
また、所定範囲の平均円形度を有するトナー粒子を使用することにより、経時変化や環境変化にかかわらず現像スリーブ上のトナー薄層をさらに均一に保持形成することができる。
さらに、現像スリーブの表面平均傾斜(Δa)を所定範囲内の値とすることにより、所定範囲の平均円形度を有するトナー粒子との関係で、経時変化や環境変化にかかわらず現像スリーブ上のトナー薄層をさらに均一に保持形成することができる。
なお、表面平均傾斜(Δa)は、測定曲線を一定方向(ΔX)で横方向に区切った場合の、各区間内における測定曲線の終始点を結ぶ線分(角度)の絶対値であって、その平均値と定義される。
このように構成することにより、蛍光X線測定装置を用いて測定したときのFe強度(IFe)の調整が特に容易になって、それに関して、Si強度(ISi)やTi強度(ITi)の調整もそれぞれ容易になって、関係式をより容易に満足することができる。
このように構成することにより、関係式(1)〜(2)の範囲調整や、トナー粒子の平均円形度の調整がさらに容易になって、現像スリーブ上のトナー薄層をさらに均一に保持形成することができる。
このように構成することにより、経時変化や環境変化にかかわらず現像スリーブ上のトナー薄層をさらに均一に保持形成することができる。
このように構成することにより、経時変化や環境変化にかかわらず現像スリーブ上のトナー薄層をさらに均一に保持形成することができる。
このように構成することにより、カラートナーであっても、ブラックトナーであっても、経時変化や環境変化にかかわらず現像スリーブ上のトナー薄層をさらに均一に保持形成することができる。
このように構成することにより、感光体の表面をさらにクリーンに保つことができ、長期間に渡って、高品質の画像形成をすることができる。
すなわち、電子写真感光体と、当該電子写真感光体と近接して配置された現像スリーブと、を含む磁性ジャンピング方式に、磁性粉を含むトナー粒子に対して、少なくとも無機微粒子としてのシリカ粒子及び酸化チタンを外添処理した静電潜像現像用トナーを適用した画像形成方法であって、静電潜像現像用トナーとして、蛍光X線分析装置を用いて測定したときのSi強度をISiとし、Ti強度をITiとし、Fe強度をIFeとしたときに、下記関係式(1)〜(2)を満足するとともに、トナー粒子の平均円形度を0.940〜0.960の範囲内の値とし、かつ、現像スリーブの表面平均傾斜(Δa)を0.1〜0.25radの範囲内の値とした静電潜像現像用トナーを用いることを特徴とする画像形成方法である。
9.0×10-3≦ISi/IFe≦1.0×10-2 (1)
6.0×10-3≦ITi/IFe≦8.0×10-3 (2)
すなわち、蛍光X線測定装置を用いて測定したときのSi強度(ISi)と、Ti強度(ITi)と、Fe強度(IFe)と、が所定の関係を満足する静電潜像現像用トナーを用いることにより、経時変化や環境変化にかかわらず現像スリーブ上のトナー薄層を均一に保持形成することができるとともに、感光体の表面をクリーンに保つことができる。したがって、長期間に渡って、高品質の画像形成をすることができる。
また、所定範囲の平均円形度を有するトナー粒子を使用することにより、経時変化や環境変化にかかわらず現像スリーブ上のトナー薄層をさらに均一に保持形成することができる。
さらに、現像スリーブの表面平均傾斜(Δa)を所定範囲内の値とすることにより、所定範囲の平均円形度を有するトナー粒子との関係で、経時変化や環境変化にかかわらず現像スリーブ上のトナー薄層をさらに均一に保持形成することができる。
なお、本発明の画像形成方法においては、磁性ジャンピング方式を用いた場合であっても、現像スリーブ上のトナー薄層を均一に保ち、かつ、長期間にわたって印字を繰り返した場合であっても高品質の画像を提供することができる。
第1の実施形態は、電子写真感光体と、当該電子写真感光体と近接して配置された現像スリーブと、を含む画像形成装置に用いられるとともに、磁性粉を含むトナー粒子に対して、少なくとも無機微粒子としてのシリカ粒子及び酸化チタンを外添処理したトナーであって、蛍光X線分析装置を用いて測定したときのSi強度をISiとし、Ti強度をITiとし、Fe強度をIFeとしたときに、下記関係式(1)〜(2)を満足するとともに、トナー粒子の平均円形度を0.940〜0.960の範囲内の値とし、かつ、現像スリーブの表面平均傾斜(Δa)を0.1〜0.25radの範囲内の値とした静電潜像現像用トナーである。
9.0×10-3≦ISi/IFe≦1.0×10-2 (1)
6.0×10-3≦ITi/IFe≦8.0×10-3 (2)
(1) 基本的構成
第1の実施形態に用いられるトナー粒子は、バインダー樹脂、磁性粉、ワックス類、着色剤、及び電荷制御剤と、から基本的に構成してあることが好ましい。
トナー粒子に使用するバインダー樹脂の種類は、特に制限されるものではないが、例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレンーアクリル系共重合体、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、Nービニル系樹脂、スチレンーブタジエン樹脂等の熱可塑性樹脂を使用することが好ましい。
また、バインダー樹脂において、複数種のバインダー樹脂を含み、例えば、重量平均分子量ピークが1.0×104〜5.0×104の第1のバインダー樹脂と、重量平均分子量ピークが1.0×106〜5.0×106の第2のバインダー樹脂と、を含むことが好ましい。すなわち、バインダー樹脂の分子量分布において、二つの分子量ピーク(低分子量ピーク及び高分子量ピークと称する場合がある。)を有することが好ましい。
この理由は、このような二つの分子量ピークがそれぞれ所定範囲内の値であれば、優れた定着性が得られる一方、耐熱性も良好となって、磁性ジャンピング方式を用いた画像形成装置において、高温高湿下で連続印字を行った場合でも、機械及び現像機の温度上昇によるトナー凝集等の不具合を有効に防止することができるためである。
したがって、低分子量ピークが2.0×104〜4.0×104の範囲内であり、もう一つの高分子量ピークが2.0×106〜4.0×106の範囲内であることがより好ましい。
なお、バインダー樹脂の添加量を、トナー粒子の全体量に対して、45〜65重量%の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかるバインダー樹脂の添加量が45重量%未満では、得られたトナー同士が融着し、保存安定性が低下する場合があるためである。一方、バインダー樹脂の添加量が65重量%を超えると、トナーの定着性が乏しくなる場合があるためである。
したがって、バインダー樹脂の添加量を、トナー粒子の全体量に対して、45〜65重量%の範囲内の値とすることが好ましい。
また、トナーにおいて、公知の磁性粉をトナー中に分散させて、磁性トナーとして構成することを特徴とする。
このような磁性粉としては、フェライト、マグネタイト、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性を示す金属もしくは合金、またはこれらの強磁性元素を含む化合物等を挙げることができる。
また、磁性粉の平均粒径を0.1〜1μmの範囲内の値とするのが好ましく、0.1〜0.5μmの範囲内の値とするのがより好ましい。
この理由は、かかる平均粒径を有する磁性粉であれば、取扱いが容易である一方、凝集させずに、微粉末の形でバインダー樹脂中に、均一に分散することができるためである。
さらに、このような磁性粉の表面を、チタン系カップリング剤、シラン系カップリング剤などの表面処理剤で表面処理することが好ましい。
この理由は、このように表面処理することにより、磁性粉の吸湿性や、バインダー樹脂に対する分散性を改善することができるためである。
この理由は、このように構成することにより、蛍光X線測定装置を用いて測定したときのFe強度(IFe)の調整が特に容易になって、それに関して、Si強度(ISi)やTi強度(ITi)の調整もそれぞれ容易になって、関係式をより容易に満足することができるためである。逆に言うと、かかる磁性粉の含有量が30重量%未満の値となったり、50重量%を超える値となったりすると、蛍光X線測定装置を用いて測定したときのSi強度(ISi)、Ti強度(ITi)、およびFe強度(IFe)の調整がそれぞれ困難になって、関係式をより満足することが困難となる場合があるためである。
したがって、トナー粒子の全体量に対する、磁性粉の含有量を33〜48重量%の範囲内の値とすることがより好ましく、35〜45重量%の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
この理由は、このように構成することにより、現像スリーブ上のトナー薄層をさらに均一に保持形成することができるためである。
すなわち、表面に露出している磁性粉は、現像スリーブ表面と直接接触するため、現像スリーブとトナー粒子との間の磁気特性を向上させることができる。
また、その一方で、磁性粉の表面への露出量を都度、調整することにより、現像スリーブから感光体への転写効率を調整することができる。よって、トナー中に分散させた磁性粉の全体量を100重量%としたとき、トナー表面に露出している磁性粉の割合を20〜80(重量%)の範囲内の値とすることが好ましく、40〜60(重量%)の範囲内の値とすることがより好ましい。
また、トナー粒子に使用するワックス類は、特に制限されるものではないが、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、フッ素樹脂系ワックス、フィッシャートロプッシュワックス、パラフィンワックス、エステルワックス、モンタンワックス、ライスワックス等の一種単独または二種以上の組み合わせが挙げられる。
また、ワックス類の添加量についても特に制限されるものではないが、例えば、トナー全体量を100重量%としたときに、ワックス類の添加量を0.1〜20重量%の範囲内の値とすることが好ましい。ワックス類の添加量が1重量%未満となると、読取ヘッドへのオフセットや像スミアリング等を効率的に防止することができない傾向があり、一方、ワックス類の添加量が5重量%を超えると、トナー粒子同士が融着してしまい、保存安定性が低下する傾向がある。したがって、ワックス類の添加量を1〜10重量%の範囲内の値とするのがより好ましい。
また、トナー粒子に、電荷制御剤を添加することも好ましい。この理由は、帯電レベルや帯電立ち上がり特性(短時間で、一定の電荷レベルに帯電するかの指標)が著しく向上し、耐久性や安定性に優れた特性等が得られるためである。
このような電荷制御剤の種類としては、特に制限されるものではないが、例えば、ニグロシン、第四級アンモニウム塩化合物、樹脂にアミン系化合物を結合させた樹脂タイプの電荷制御剤等の正帯電性を示す電荷制御剤等を使用することが好ましい。
また、トナー粒子の全体量を100重量%としたときに、電荷制御剤の添加量は、1.0〜10重量%の範囲内の値とすることが好ましい。この理由は、電荷制御剤の添加量が1.0重量%未満となると、トナー粒子に対して、安定した帯電を付与することが困難となり、画像濃度が低くなったり、いわゆるカブリの原因となったり、耐久性が低下したりする場合があるためである。一方、電荷制御剤の添加量が10重量%を超えると、耐環境性、特に高温高湿下での帯電不良、画像不良となり、感光体汚染等の欠点が生じやすくなる場合があるためである。
また、トナー粒子の平均円形度を0.940〜0.960の範囲内の値とすることを特徴とする。
この理由は、このように構成することにより、経時変化や環境変化にかかわらず現像スリーブ上のトナー薄層をさらに均一に保持形成することができるためである。
すなわち、かかるトナー粒子の平均円形度が0.940より小さくなると、トナー粒子の流動性が低下するため、現像容器から現像スリーブ表面まで搬送される途中でトナー凝集が生じ、トナー搬送部材表面等に付着したりする場合があるためである。
また、このようなトナー粒子を長時間連続使用した場合、感光体上へのトナー粒子の供給が不足し、画像濃度が維持することが困難となるためである。
また、このようなトナー粒子は、トナー粒子間におけるストレスも大きいため、現像器内にトナー凝集を発生させやすく、現像スリーブ上に筋が発生するという問題が生じる場合があるためである。
したがって、トナー粒子の平均円形度を0.945〜0.955の範囲内の値とすることがより好ましく、0.948〜0.952の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、かかるトナー粒子の平均円形度は、後述する実施例1に示す方法から算出することができる。
この理由は、かかる平均円形度が0.850未満のトナーが4.0個数%より多く含有している場合、トナー粒子と感光体との接触面積が大きくなり、トナー粒子の感光体への付着力が増大するため、十分に転写効率が得られず、画像濃度も維持できなくなる場合があるためである。
一方、平均円形度が0.850未満のトナーが2.0個数%より少なくなると、トナー粒子と感光体との接触面積が小さく、トナー粒子の感光体への付着力が軽減するため、十分な転写効率が得られ、画像濃度を所定範囲に維持することができる。また、トナー粒子の平均円形度が均一な状態であり、上記現像装置において、トナー粒子とスパイラル部材との摩擦によるストレスも少なく、流動性も低下しにくくなる。
よって、本発明においては、トナー粒子の平均円形度が0.850未満のトナー粒子の含有量を、トナー粒子の全体量に対して2.0〜4.0個数%の範囲内の値とすることが好ましいと言える。
(1)シリカ粒子
また、トナー粒子に対する外添剤として、シリカ粒子(以下、凝集シリカ粒子と称する場合がある。)を外添処理することを特徴とする。
また、このようなシリカ粒子において、粒径5μm以下の割合が、全体量に対して、15%以下の値であるとともに、粒径50μm以上の割合が、3%以下の値である粒度分布を有することが好ましい。
この理由は、粒径5μm以下のシリカ粒子の割合が15%を超えると、当該シリカ粒子が、感光体粒子に付着しやすくなって、再凝集するとともに、比較的粒径が大きいシリカ粒子の周囲に集まって、層むらの発生原因になりやすいためである。一方、粒径50μm以上のシリカ粒子の割合が3%を超えると、比較的粒径が小さいシリカ粒子を周囲に集めて、大凝集シリカ粒子を形成して、やはり層むらの発生原因になりやすいためである。
したがって、このようなシリカ粒子のより好ましい粒度分布としては、粒径5μm以下の割合を、全体量に対して、10%以下の値とするとともに、粒径50μm以上の割合を2%以下の値とすることである。
なお、かかるシリカ粒子の粒度分布は、堀場製作所(株)製のレーザ回折式粒度測定器LAー500を用いて測定することができる。
また、トナー粒子に対する外添剤として、酸化チタンを外添処理することを特徴とする。
また、このような酸化チタンの平均粒径を0.01〜0.50μmの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる酸化チタンの平均粒径が0.01μm未満になると、均一に研磨効果を発揮することが困難となって、チャージアップが生じたり、高温高湿時において像流れが発生したりして、画像欠陥となる場合があるためである。一方、かかる酸化チタンの平均粒径が0.50μmを超えると、トナーにおける帯電量のばらつきが大きくなり、画像濃度低下、耐久性の低下を引き起こす場合があるためである。
したがって、酸化チタンの平均粒径を0.02〜0.4μmの範囲内の値とすることがより好ましく、0.05〜0.3μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、酸化チタンの平均粒径は、電子顕微鏡及び画像解析装置を組合せて測定することができる。すなわち、30,000倍〜100,000倍の倍率を適宜用い、電子顕微鏡JSMー880(日本電子データム社製)を用いて、50個の粒子の長径および短径をそれぞれ測定して、画像解析装置により、それらの平均を求めて算出した。
この理由は、このような表面処理を施すことにより、酸化チタンの表面に疎水性基を容易に導入することができるためである。したがって、このように表面処理された酸化チタンを使用することにより、特に高温高湿条件下におけるトナーの帯電特性が低下することを防止することができる。
ここで、好ましいチタネート系化合物としては、イソプロピルトリイソステアロイルチタン、ビニルトリメトキシチタン、ナフチルトリメトキシチタン、フェニルトリメトキシチタン、メチルトリメトキシチタン、エチルトリメトキシチタン、プロピルトリメトキシチタン、イソブチルトリメトキシチタン、オクタデシルトリメトキシチタン等の一種単独または二種以上の組み合わせが挙げられる。
この理由は、かかる添加量が0.5重量部未満の値となると、研磨効果を有効に発揮することが困難になって、高温高湿条件下での帯電特性が著しく低下する場合があるためである。一方、かかる添加量が7重量部を超えると、チャージアップが生じ易くなったり、低温低湿条件下での帯電特性が局部的に著しく上昇したりする場合があるためである。
したがって、酸化チタンの添加量を、トナー粒子100重量部に対して、1〜2重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、1.2〜1.6重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
(1)蛍光X線分析測定
蛍光X線分析測定したときのトナーにおけるSi強度をISiとし、Ti強度をITiとし、Fe強度をIFeとしたときに、これらの強度が、下記関係式(1)〜(2)を満足することを特徴とする。
9.0×10-3≦ISi/IFe≦1.0×10-2 (1)
6.0×10-3≦ITi/IFe≦8.0×10-3 (2)
また、蛍光X線分析におけるTi強度(ITi)は、感光体の研磨性を確保するために外添している酸化チタンの含有量に対応する値であり、一般に、Ti強度(ITi)が多いと感光体へのトナー付着が起こりにくくなり、Ti強度(ITi)が少ないと感光体へのトナー付着が起きやすい傾向を示すことになる。
さらに、蛍光X線分析におけるFe強度(IFe)は、トナーの磁性を確保するために内添している磁性粉の含有量に対応する値であり、一般に、Fe強度(IFe)が多いと
現像スリーブの薄層形成状態が良くなり、Fe強度(IFe)が少ないと現像スリーブの薄層形成状態が悪くなる傾向を示すことになる。
但し、蛍光X線分析におけるSi強度、Ti強度、およびFe強度はそれぞれ相関関係があり、関係式(1)〜(2)を満足することにより、経時変化や環境変化にかかわらず現像スリーブ上のトナー薄層を均一に保持形成することができるとともに、感光体の表面をクリーンに保つことができる。よって、長期間に渡って、高品質の画像形成をすることができる。
9.2×10-3≦ISi/IFe≦9.8×10-3 (1´)
6.2×10-3≦ITi/IFe≦7.8×10-3 (2´)
まず、図1は、トナーおける蛍光X線強度比(ISi/IFe)と、カブリ濃度(相対値)との関係を示す図である。横軸に、蛍光X線強度比(ISi/IFe)が採って示してあり、縦軸に、カブリ濃度(相対値)が採って示してある。
かかる図1から理解されるように、蛍光X線強度比(ISi/IFe)が高くなるほど、カブリ濃度が改善される傾向にある。すなわち、Si強度に対応するシリカ含有量が増加するほど、トナー粒子の流動性が向上して、カブリ濃度を改善させていると理解できる。したがって、カブリ濃度の関係からは、蛍光X線強度比(ISi/IFe)を9.0×10-3以上の値にすることが好ましく、9.2×10-3以上の値にすることがより好ましいと言える。
かかる図2から理解されるように、蛍光X線強度比(ISi/IFe)が低くなるほど、薄層ムラが改善される傾向にある。すなわち、Fe強度に対応する磁性粉含有量が増加するほど、トナー粒子の帯電性が向上して、薄層ムラを改善させていると理解できる。したがって、薄層ムラ評価の関係からは、蛍光X線強度比(ISi/IFe)を1.0×10-2以下の値にすることが好ましく、9.8×10-3以下の値にすることがより好ましいと言える。
かかる図3から理解されるように、蛍光X線強度比(ITi/IFe)が高くなるほど、ドラム付着が改善される傾向にある。すなわち、Ti強度に対応する酸化チタン含有量が増加するほど、感光体表面への研磨性が向上して、ドラム付着を改善させていると理解できる。したがって、ドラム付着評価の関係からは、蛍光X線強度比(ITi/IFe)を6.0×10-3以上の値にすることが好ましく、6.2×10-3以上の値にすることがより好ましいと言える。
かかる図4から理解されるように、蛍光X線強度比(ITi/IFe)が所定範囲内にある場合において、画像濃度が改善されている。これは、Ti強度に対応する酸化チタン含有量が増加するほど、感光体表面での研磨性が向上して、画像濃度が改善される一方、Fe強度に対応する磁性粉含有量が増加するほど、トナー粒子の帯電特性が異常変化して、画像濃度が悪化すると理解できる。よって、蛍光X線強度比(ITi/IFe)に対する画像濃度を評価した場合には、所定範囲内においてのみ、画像濃度が改善されることとなる。
したがって、画像濃度評価との関係から、蛍光X線強度比(ITi/IFe)を6.0×10-3以上かつ8.0×10-3以下とすることが好ましく、6.2×10-3以上かつ7.8×10-3以下とすることがより好ましいと言える。
また、トナーの比抵抗(体積固有抵抗)を1×1013〜1×1016Ω・cmの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかるトナーの比抵抗が1×1013未満の値になると、現像スリーブ及び像担持体間での電流のリークが生じる場合があるためである。一方、トナーの比抵抗が1×1016より大きくなると、磁気スリーブ上のキャリアとトナーと静電付着力が強くなり、トナーが十分に飛翔しないため、ゴースト現象が生じる場合があるためである。
なお、トナーの比抵抗は、後述する実施例1に記載した方法で測定することができる。
また、トナー粒子の体積平均粒径は、特に制限されるものではないが、通常、当該体積平均粒径を3〜20μmの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、トナーの体積平均粒径が3μm未満となると、安定して製造することが困難になる場合があるためであり、一方、トナーの体積平均粒径が20μmより大きくなると、高画質の画像を得るのが困難となる場合があるためである。
したがって、トナー粒子の体積平均粒径を4〜15μmの範囲内の値とすることがより好ましい。
なお、かかるトナーの体積平均粒径は外添剤が被覆されていない状態の値であり、例えば、堀場製作所(株)製のレーザ回折式粒度測定器LAー500を用いて測定することができる。
また、トナーの製造方法に関して、まず、上述したバインダー樹脂と、ワックス類と、着色剤と、必要に応じてその他添加剤とを、公知の方法を用いて、予備混合をした後、溶融混練を行って、トナー用樹脂組成物を調製する。次いで、得られたトナー用樹脂組成物を公知の方法を用いて微粉砕し、その後、粉級処理をしてトナー粒子を得ることが好ましい。
ここで、予備混合処理としては、例えば、ヘンシェルミキサー、ボールミル、スーパーミキサー、乾式ブレンダー等を用いて行うことが好ましい。
また、溶融混練処理としては、例えば、二軸押出機や一軸押出機等を用いて行うことが好ましい。また、微粉砕処理としては、例えば、気流式粉砕機等を用いて行うことが好ましい。さらに、分級処理としては、例えば、風力分級機等を用いて行うことが好ましい。
そして、このようにして得られたトナーを、上記外添剤等とともに公知の方法を用いて混合することによって、外添剤を含有したトナーを得る事ができる。
なお、このようなトナーと、外添剤との混合方法は、例えば、ヘンシェルミキサー等を用いて行うことができる。
(1)基本的構成
また、本発明に使用する現像装置としては、一例ではあるが、図5に示すように、現像剤を収容するための現像容器122と、現像剤を担持して現像領域に搬送するための現像剤担持体127と、現像剤の層厚を規制するための現像剤層厚規制部材128と、所定の回転軸を中心に回転して現像剤を回転軸方向に搬送するラセンバネ150と、を含む現像装置114を用いることができる。
ここで、ラセンバネ150とは、トナー粒子を所定方向に搬送する搬送手段である第1スパイラル部材123及び第2スパイラル部材124と、これらに付着したトナー粒子を取り除くためのトナー除去部材136と、から構成されている。
より具体的には、トナー粒子の攪拌を行う攪拌室140内に設けられた回転可能な第1軸である軸132と、軸132の周面に設けられたスパイラル状の羽根130(図示せず)とからなり、図5中の矢印Aの方向に回転することにより、トナーを軸132の長手方向に搬送する第1スパイラル部材123を備えている。
なお、第1スパイラル部材123と第2スパイラル部材124は、略平行に配置されている。また、第1スパイラル部材123と第2スパイラル部材124の間には、攪拌室140と現像室141が連通可能となるように、攪拌室140と現像室141を仕切る仕切部材134が設けられている。したがって、トナーを循環的に攪拌しながら搬送することが可能となっている。
また、図5に示すように、現像容器122のドラム開口側に配設され、複数の磁極を有する固定マグネットローラ125と、当該固定マグネットローラ125を内包するとともに、収納されたトナーを感光体111の表面上に導くために回転自在に軸支された非磁性の現像スリーブ126からなる現像剤担持体127を備えている。
更に、板状の磁性体により構成され、現像スリーブ126の近傍に配設されるとともに、当該現像スリーブ126上面に向け垂下する、現像剤層厚規制部材128と、現像スリーブ126の長手方向端部に配設された磁性体シール部材129を備えている。
次いで、現像スリーブ126上に担持されたトナーは、現像剤担持体127により、現像位置、すなわち、感光体111の表面上に導かれ、かかる感光体111と印刷紙とが接触することにより、印刷紙上に画像を転写形成される。
また、現像スリーブの表面平均傾斜(Δa)を0.1〜0.25radの範囲内の値とすることを特徴とする。
この理由は、このように構成することにより、経時変化や環境変化にかかわらず現像スリーブ上のトナー薄層をさらに均一に保持形成することができるためである。
すなわち、かかる表面平均傾斜(Δa)が0.1radより小さくなっても、0.25radより大きくなっても、それぞれ所定範囲の平均円形度を有するトナー粒子との関係で、経時変化や環境変化が生じた場合に、現像スリーブ上のトナー薄層をさらに均一に保持形成することが困難となるためである。
したがって、現像スリーブの表面平均傾斜(Δa)を0.12〜0.23radの範囲内の値とすることがより好ましく、0.15〜0.20radの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
この理由は、このように構成することにより、経時変化や環境変化にかかわらず現像スリーブ上のトナー薄層をさらに均一に保持形成することができるためである。
すなわち、かかる十点平均粗さ(Rz)が3.5μmより小さくなっても、5.0μmより大きくなっても、それぞれ所定範囲の平均円形度を有するトナー粒子との関係で、経時変化や環境変化が生じた場合に、現像スリーブ上のトナー薄層をさらに均一に保持形成することが困難となる場合があるためである。
したがって、現像スリーブのJIS B0601に準拠して測定される十点平均粗さ(Rz)を3.8〜4.8μmの範囲内の値とすることがより好ましい。
この理由は、このように構成することにより、経時変化や環境変化にかかわらず現像スリーブ上のトナー薄層をさらに均一に保持形成することができるためである。
すなわち、かかる平均間隔(Sm)が50μmより小さくなっても、70μmより大きくなっても、それぞれ所定範囲の平均円形度を有するトナー粒子との関係で、経時変化や環境変化が生じた場合に、現像スリーブ上のトナー薄層をさらに均一に保持形成することが困難となる場合があるためである。
したがって、現像スリーブのJIS B0601に準拠して測定される平均間隔(Sm)を55〜65μmの範囲内の値とすることがより好ましい。
アモルファスシリコン感光体の構成は特に制限されるものでないが、例えば、アルミ等の導電性素管上に、アモルファスシリコン感光層を形成し、その上に、更にアモルファスシリコンカーバイド等から成る表面層を積層して表面硬度を高めるようにした構成であることが好ましい。
また、アモルファスシリコン感光体は、250〜480Vの範囲に一様に主帯電されるが、この帯電電位は、有機感光体等の他の感光体に比して低電位であるという特徴がある。
第2の実施形態は、電子写真感光体と、当該電子写真感光体と近接して配置された現像スリーブと、を含む磁性ジャンピング方式に、磁性粉を含むトナー粒子に対して、少なくとも無機微粒子としてのシリカ粒子及び酸化チタンを外添処理した静電潜像現像用トナーを適用した画像形成方法であって、静電潜像現像用トナーとして、蛍光X線分析装置を用いて測定したときのSi強度をISiとし、Ti強度をITiとし、Fe強度をIFeとしたときに、下記関係式(1)〜(2)を満足するとともに、トナー粒子の平均円形度を0.940〜0.960の範囲内の値とし、かつ、現像スリーブの表面平均傾斜(Δa)を0.1〜0.25radの範囲内の値とした静電潜像現像用トナーを用いることを特徴とする画像形成方法である。
9.0×10-3≦ISi/IFe≦1.0×10-2 (1)
6.0×10-3≦ITi/IFe≦8.0×10-3 (2)
第2の実施形態の画像形成方法を実施するにあたり、図6に示すような画像形成装置1に好適に使用することができる。
ここで、図6は、画像形成装置の全体構成を示す概略図である。この画像形成装置1は、画像形成装置本体1aの下部に配設された給紙部2と、この給紙部2の側方および上方に配設された用紙搬送部3と、この用紙搬送部3の上方に配設された画像形成部4と、この画像形成部4よりも排出側に配設された定着部5と、これらの画像形成部4、および定着部5の上方に配設された画像読取部6を備えている。
そして、給紙部2は、用紙9が収容された複数(本実施形態においては4つ)の給紙カセット7を備えており、給紙ローラ8の回転動作により、当該複数の給紙カセット7のうち選択された給紙カセット7から用紙9が用紙搬送部3側に送り出され、用紙9が1枚ずつ確実に用紙搬送部3に給紙されるように構成されている。なお、これら4つの給紙カセット7は、画像形成装置本体1aに対し、着脱自在となるように構成されている。
なお、感光体11の表面の残留電荷は、除電装置17により除去され、感光体11は帯電装置12によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われることになる。
第2の実施形態で使用する静電潜像現像用トナーは、Si強度と、Ti強度と、Fe強度と、が所定の関係を満足するとともに、所定平均円形度を有する静電潜像現像用トナーであれば好適に使用することができる。なお、詳細については、第1の実施形態で説明したのと同様の内容とすることができる。
1.現像スリーブの準備
SUS316を用いて作られた長さ300mmのスリーブに、所定のブラスト処理条件(ビーズ径、ビーズ衝突速度)によりビーズブラスト処理を行い、表1に示す現像スリーブ(S1)を準備した。
なお、かかる現像スリーブの表面平均傾斜(Δa)をJIS B0601に準拠して測定した。すなわち、3次元干渉顕微鏡WYKO NT1100型(ビーコ社製)を用いて、以下の条件で測定した。
測定レンズ倍率:10倍
測定モード :VSL
測定サイズ: 2438×482μm
サンプリング: 820.96nm
現像スリーブの十点平均粗さ(Rz)、及び平均間隔(Sm)の測定はJIS B0601に準拠して表面粗さ測定器(サーフコム 1400D:東京精密社製)により測定した。
(1)トナー粒子の作成
まず、バインダー樹脂として、複数のポリエステル樹脂を用いるとともに、それに磁性粉等を混合した後、溶融混練した。
すなわち、ポリエステル樹脂(アルコール成分:ビスフェノールAプロピオンオキサイド付加物、酸成分:テレフタル酸、Tg:60℃、軟化点:150℃、酸価:7.0、ゲル分率:30%)を100重量部、磁性粉体(商品名MTSB−905、戸田工業社製)を76重量部、電荷制御成分としてCCA(商品名:ボントロンNo.1、オリエント化学製)3重量部、電荷制御樹脂(4級アンモニウム塩添加スチレン−アクリル共重合体;藤倉化成製FCA196)8重量部、ワックス成分としてエステルワックス(商品名:WEP・5、日本油脂製)3重量部をヘンシェルミキサーにて混合した。
次いで、2軸押し出し機(シリンダ設定温度:100℃)でさらに混練した後、フェザーミルにより粗粉砕した。その後、ターボミルで微粉砕を行い、気流式分級機で分級して平均粒子径が8.0μmのトナー粒子を得た。
得られたトナー粒子100重量部に対して、シリカ粒子(商品名:RA200HS、日本アエロジル社製)0.8重量部と、酸化チタン(商品名:EC100T1、チタン工業社製)1.0重量部をヘンシェルミキサーにて混合し、磁性トナー1を得た。
得られた磁性トナー1について、a−Si感光体搭載京セラ製ページプリンタ(LS−9500改造機)を用いて、画像濃度、初期画像特性、耐久性、およびカブリ性をそれぞれ評価した。得られた評価結果を表1及び表2に示す。
無機粒子を添加する前の状態で、トナー粒子におけるSi強度(ISi)と、Ti強度(ITi)と、Fe強度(IFe)について、蛍光X線測定装置による測定を行った。すなわち、かかるトナー粒子5gを試料プレス成型機(BRE−32:MAEKAWA TESTING MACHINE社製))にて、20MPaの加圧力を3秒間付与し、円形形状のペレット(直径40mm、厚さ5mm)とした後、リガク社製の蛍光X線測定装置RIXを用いて、Si等に帰属する蛍光X線ピーク強度(kcps)を測定した(電圧:50kV、電流:30mA、X線管球:Rh)。
無機粒子を添加する前の状態で、トナー粒子の平均円形度測定を行った。すなわち、かかるトナー粒子の平均円形度測定は、シスメックス社製のFPIA−2100を用いて測定した。ここで平均円形度とは、トナー粒子の周囲長をL1とし、粒子像と同じ投影面積(S)を持つ円の円周長をL2とした場合に、L2/L1で表される値であって、その平均円形度を全粒子に渡って平均化した値を、トナー粒子の平均円形度として算出することができる。具体的な測定方法としては、容器中に予め不純固形物などを除去したイオン交換水10mlを用意し、その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加えた後、更に測定試料を0.02g加え、均一に分散させた。
(3)−1 画像濃度
アモルファスシリコン感光体を搭載した京セラ製ページプリンタ(エコシスLS−9500)の改造機を用いて、通常環境(20℃、65%RH)にて画像評価パターンを印字して初期画像とした。
次いで、この初期画像に印字された画像評価パターンであるソリッド画像濃度を、マクベス反射濃度計(マクベス社製)を用いて測定した。より具体的には、ソリッド画像パターンのベタ部における、任意の9箇所での濃度測定を行い、その平均値を算出して画像濃度とした。
次いで、通常環境(20℃、65%RH)1万枚印刷後および低温低湿環境(10℃、20%RH)10万枚印刷後に、上述した方法と同様に画像濃度評価を行い、以下の基準に沿って評価した。
○:画像濃度が1.300以上の値である。
△:画像濃度が1.200以上の値である。
×:画像濃度が1.200未満の値である。
作成した磁性トナー1を磁性一成分現像剤として用い、アモルファスシリコン感光体を搭載した京セラ製ページプリンタ(エコシスLS−9500)の改造機を用いて画像形成をした後、マクベス反射濃度計(マクベス社製)を用いて、印字箇所以外のカブリ濃度を以下の基準に沿って評価した。
○:カブリ濃度が0.007以下の値である。
△:カブリ濃度が0.010以下の値である。
×:カブリ濃度が0.010を越えた値である。
○:現像スリーブ上の薄層状態が均一であって、層むらの発生が無い。
×:現像スリーブ上の薄層状態が不均一であって、層むらの発生が観察される。
○:表面付着物が観察されない。
×:表面付着物が観察される。
[現像条件]
現像方式:乾式1成分ジャンピング現像
感光体ドラム周速:440mm/sec(A4用紙換算80枚/min)
感光体と現像スリーブ間ギャップ:0.30mm
現像スリーブ/感光体 周速比:1.4
ブレードギャップ:0.25mm
感光体電位:400V
現像DCバイアス:300V
現像AC PEAK to PEAK:1.5KV
現像AC 周波数 :2.5KHz
現像スリーブのマグロール磁極数:4極
S1極(現像極)磁束密度:800×10-4T
実施例1と同様に、所定の現像スリーブの準備した上で、静電潜像現像用トナーの作成及び評価を行った。
また、実施例2等で使用する現像スリーブ(S1〜S9)については、表1に示すように、ブラスト処理条件(ビーズ径、ビーズ衝突速度)を変えて、JIS B0601に準拠して測定される現像スリーブの表面平均傾斜(Δa)、現像スリーブの十点平均粗さ(Rz)、および平均間隔(Sm)を変えて準備した。
また、トナー粒子の平均円形度については、ターボミルの粉砕条件(処理速度、羽回転数、PASS回数、静圧)を変えて調整し、磁性トナー2、3、10、および11を作成した。
また、磁性粉の添加量を変えて、磁性トナー4、5、12、および13を作成した。
また、シリカ粒子および酸化チタンの添加量を変えて、磁性トナー6〜9、14〜19を作成した。
また、表4に示す結果から理解されるように、比較例6においては、初期段階での画像濃度評価において不良が見られた。これは、トナー粒子の蛍光X線強度が所定値範囲以下であることから、磁性粉含有量が多く、感光体上へのトナー転写効率が低下したためと考えられる。
また、比較例1、2、4〜5、8〜12においては、通常環境(20℃、65%RH)下で1万枚印刷を実施した後の画像評価で不良が見られた。
より具体的には、比較例1、2については、現像スリーブの表面平均傾斜が所定範囲外であることから、現像スリーブから感光体へのトナー粒子の転写効率が低下したため、薄層ムラ不良が発生したと考えられる。
また、比較例4については、トナー粒子の平均円形度が所定範囲以上であることから、現像スリーブへの供給量が増えすぎて、薄層ムラが発生したと考えられる。
また、比較例5及び8〜12については、蛍光X線強度比が所定範囲外であることから、トナー流動性、トナー現像性のいずれかが低下して、画像不良が発生したと考えられる。
比較例8については、(ISi/IFe)の値が所定範囲より大きいことから、トナーが搬送されすぎて、現像スリーブによる磁気規制力が弱くなり、低温低湿環境(10℃、20%RH)下で、薄層ムラが発生したと考えられる。
比較例9については、(ITi/IFe)の値が所定範囲より小さいことから、ドラムの研磨力が小さく、ドラム付着が発生したと考えられる。
比較例10については、(ITi/IFe)の値が所定範囲より大きいことから、浮遊添加剤が多くなり、浮遊添加剤が薄層ムラの起点となって、低温低湿環境(10℃、20%RH)下で薄層ムラが発生したと考えられる。
比較例11については、(ISi/IFe)と(ITi/IFe)の値が所定範囲より小さいことから、トナーの過帯電が起こり、現像スリーブから剥がれにくく薄層ムラの起点が生じたために、低温低湿環境(10℃、20%RH)下で薄層ムラやドラム付着が発生したと考えられる。
また、比較例3、7においては、低温低湿環境(10℃、20%RH)下で10万枚印刷を実施した後の画像評価で不良が見られた。
より具体的には、比較例3については、トナー粒子の平均円形度が所定範囲以下であることから、トナー粒子の流動性が低下して、画像濃度不良が発生したと考えられる。
また、比較例7については、蛍光X線強度比のうち、(ISi/IFe)の値が所定範囲以下であることから、トナー流動性及びトナー現像性が低下して、画像不良が発生したと考えられる。
Claims (8)
- 電子写真感光体と、当該電子写真感光体と近接して配置された現像スリーブと、を含む画像形成装置に用いられるとともに、磁性粉を含むトナー粒子に対して、少なくとも無機微粒子としてのシリカ粒子及び酸化チタンを外添処理したトナーであって、
蛍光X線分析装置を用いて測定したときのSi強度をISiとし、Ti強度をITiとし、Fe強度をIFeとしたときに、下記関係式(1)〜(2)を満足するとともに、前記トナー粒子の平均円形度を0.940〜0.960の範囲内の値とし、かつ、前記現像スリーブの表面平均傾斜(Δa)を0.1〜0.25radの範囲内の値とすることを特徴とする静電潜像現像用トナー。
9.0×10-3≦ISi/IFe≦1.0×10-2 (1)
6.0×10-3≦ITi/IFe≦8.0×10-3 (2) - 前記トナー粒子の全体量に対する、前記磁性粉の含有量を30〜50重量%の範囲内の値とすることを特徴とする請求項1に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記磁性粉の一部が、前記トナー粒子の表面に露出していることを特徴とする請求項1又は2に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記現像スリーブのJIS B0601に準拠して測定される十点平均粗さ(Rz)を3.5〜5.0μmの範囲内の値とすることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記現像スリーブのJIS B0601に準拠して測定される平均間隔(Sm)を50〜70μmの範囲内の値とすることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記トナー粒子の体積平均粒径を3〜20μmの範囲内の値とすることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記感光体がアモルファスシリコン感光体であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の静電潜像現像用トナー。
- 電子写真感光体と、当該電子写真感光体と近接して配置された現像スリーブと、を含む磁性ジャンピング方式に、磁性粉を含むトナー粒子に対して、少なくとも無機微粒子としてのシリカ粒子及び酸化チタンを外添処理した静電潜像現像用トナーを適用した画像形成方法であって、
前記静電潜像現像用トナーとして、蛍光X線分析装置を用いて測定したときのSi強度をISiとし、Ti強度をITiとし、Fe強度をIFeとしたときに、下記関係式(1)〜(2)を満足するとともに、前記トナー粒子の平均円形度を0.940〜0.960の範囲内の値とし、かつ、前記現像スリーブの表面平均傾斜(Δa)を0.1〜0.25radの範囲内の値とした静電潜像現像用トナーを用いることを特徴とする画像形成方法。
9.0×10-3≦ISi/IFe≦1.0×10-2 (1)
6.0×10-3≦ITi/IFe≦8.0×10-3 (2)
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