JP2007033947A - 画像形成装置用現像剤 - Google Patents
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Abstract
【課題】 帯電ローラで帯電させて露光することにより、アモルファスシリコン感光体上に形成された潜像を現像する現像剤において、感光体表面への放電生成物の生成を抑止し、画像不具合を防いで長期にわたって安定した画像を供給すると共に、帯電ローラの汚染をも防止することのできる画像形成装置用現像剤を提供することが課題である。
【解決手段】 現像剤に、外添剤として、酸化チタンを用いた外添剤Aと、該外添剤Aより大きい酸化ケイ素である外添剤Bと、該外添剤Bよりも大きい酸化チタン、酸化亜鉛もしくは酸化アルミニウムである外添剤Cとを組み合わせて使用し、前記外添剤Aの平均一次粒子径が7〜20nmとなるようにした。
【選択図】 なし
【解決手段】 現像剤に、外添剤として、酸化チタンを用いた外添剤Aと、該外添剤Aより大きい酸化ケイ素である外添剤Bと、該外添剤Bよりも大きい酸化チタン、酸化亜鉛もしくは酸化アルミニウムである外添剤Cとを組み合わせて使用し、前記外添剤Aの平均一次粒子径が7〜20nmとなるようにした。
【選択図】 なし
Description
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置に用いられる現像剤に係り、特に、アモルファスシリコン感光体と帯電ローラを有した画像形成装置におけるリークによる黒点の発生を防ぐと共に、ストレス性に対して長寿命な画像形成装置用現像剤に関するものである。
電子写真プロセスの帯電工程における感光体ドラムへの電荷付与の方式として、接触帯電ローラによる帯電方式がある。この方式は、チャージワイヤーを用いる方式と比較してオゾン発生量が少ないという特徴があり、オフィス環境保護の観点から近年着目されている方式である。しかし、帯電ローラシステムにおいても、感光体ドラム表面にN2酸化物を代表とする放電生成物が生成する。
また、感光体の繰り返し使用により、転写時に接触する複写用紙の成分であるタルクなどの添加剤やトナー成分の一部が、クリーニング時に充分除去できず感光体表面にこびり付くことがある。
この結果、こうして感光体表面に付着した放電生成物やクリーニング不良による付着した成分により、画像形成が阻害され、安定したトナー画像が得られなくなるという技術的課題がある。
また、感光体表面への放電生成物の付着やクリーニング不良成分の付着は、直接感光体に接して電荷を賦与する帯電ローラにとっては、帯電ローラの表面を汚染して帯電不良を誘発することにもなる。
こういったことを防止するため、一般的に酸化チタンをトナーに研磨剤として外添させることが行われている。すなわち酸化チタン粒子は研磨性が高く、適切に感光体表面に摺擦されると、感光体表面に付着した前記放電生成物やクリーニング不良成分を効果的に研磨し、画像形成に悪影響が出ることのないレベルまで感光体表面への付着量を低減することができる。しかしながら、トナー表面に外添させた酸化チタンは、現像装置内での攪拌などの際にトナーに加えられる多くの機械的ストレスにより酸化チタン粒子がトナー粒子表面に埋没したり、トナー粒子から遊離したりするため、繰り返し使用していくと、初期の研磨効果が得られず、感光体表面には放電生成物やクリーニング不良成分が付着してしまう。
こういったことを防止するため例えば特許文献1には、体積平均粒子径が3〜9μmのトナー粒子に、平均粒子径が8〜20nmの無機化合物A、30〜70nmの無機化合物B、及び300〜600nmの無機酸化物Cを添加し、無機化合物Aにより帯電と流動性を、無機酸化物Cにより研磨性とスペーサとしての役割を持たせて小粒径の無機化合物A、Bがトナーに埋没するのを防止し、長期にわたってトナーの帯電性を確保して流動性低下による画像中抜け等の画像欠陥の無い良質な画像が得られるようにした現像剤が開示されている。
また特許文献2には、対象としている感光体がOPCではあるが、トナーに2種類のシリカと1種類のチタニア(酸化チタン)粒子を併用して外添し、高速プロセススピード対応、高画質などを達成するようにしたトナーと画像形成方法が提案されている。
しかしながら、これら特許文献1、2に示された技術では、30万枚以上も繰り返し使用するアモルファスシリコン感光体ドラムへの使用を考えた場合には、未だ充分な性能は期待できず、アモルファスシリコン感光体の耐久性に適合できるような耐久性は備えていない。
そのため本発明においては、極めて耐久性の高いアモルファスシリコン感光体を使用する画像形成装置に使用した場合でも、感光体表面の研磨効果を維持し、感光体表面への放電生成物の付着を抑止し、クリーニング不良成分による帯電ローラの汚染をも防止することにより、長期にわたって安定した画像を供給することのできる画像形成装置用現像剤を提供することを目的としている。
上記課題を解決するため本発明における画像形成装置用現像剤は、
帯電ローラで帯電させて露光することによりアモルファスシリコン感光体上に形成された潜像を現像する、少なくとも結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有し、その表面に外添剤で処理されたトナーを有する画像形成装置用現像剤であって、
前記外添剤は、酸化チタンを用いた外添剤Aと、該外添剤Aより大きい酸化ケイ素である外添剤Bと、該外添剤Bよりも大きい酸化チタン、酸化亜鉛もしくは酸化アルミニウムである外添剤Cとを有し、前記外添剤Aの平均一次粒子径が7〜20nmであることを特徴とする画像形成装置用現像剤であり、好ましくは、前記トナーは、磁性材料を含有してなるものである。
帯電ローラで帯電させて露光することによりアモルファスシリコン感光体上に形成された潜像を現像する、少なくとも結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有し、その表面に外添剤で処理されたトナーを有する画像形成装置用現像剤であって、
前記外添剤は、酸化チタンを用いた外添剤Aと、該外添剤Aより大きい酸化ケイ素である外添剤Bと、該外添剤Bよりも大きい酸化チタン、酸化亜鉛もしくは酸化アルミニウムである外添剤Cとを有し、前記外添剤Aの平均一次粒子径が7〜20nmであることを特徴とする画像形成装置用現像剤であり、好ましくは、前記トナーは、磁性材料を含有してなるものである。
このように、平均一次粒子径の異なる3種類の外添剤を使用することで、例えば外添剤Aには研磨効果と帯電制御機能を、外添剤Bには流動性改良機能を、そして外添剤Cには主として外添剤A及びBがトナー粒子に埋没することを防止するスペーサ粒子として機能させると共に、外添剤C自体も感光体表面を研磨する機能を持たせることで、繰り返し使用において感光体表面に付着した成分を効果的に研磨除去し、感光体表面へのこびりつきや帯電ローラの汚染を効果的に防止することで、安定した画像形成を実現し、アモルファスシリコン感光体本来の有する高い耐久性を損なうことが無い現像剤を提供することができる。
以上記載のごとく本発明によれば、平均一次粒子径の異なる外添剤を組み合わせることで、以下のような原理で安定した画像形成を実現している。具体的には、最も大きな外添剤Cはトナー粒子表面に埋め込まれにくく、安定してスペーサ粒子として作用する。そして、この外添剤Cの存在により、外添剤Cよりも平均一次粒子径が小さい外添剤Aや外添剤Bは、外添剤Cが作る空間により保護され、外圧によりトナー粒子表面に埋め込まれることを効果的に抑制する。
また、このスペーサ粒子としての外添剤Cは、アモルファスシリコン感光体と同等もしくはそれ以上の硬度を有する酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミで構成されるため、これ自体も研磨剤として機能し、外添剤Aとともに放電生成部などの感光体表面への付着物を研磨除去し、こびりつきを効果的に防止する。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
<画像形成装置>
最初に本発明の現像剤を用いる画像形成装置の一例を図1に基づいて説明する。図1は、本発明の現像剤を用いた画像形成装置の一例の構造概略を示す図である。なお、以下の説明では、本発明の現像剤が磁性1成分現像剤の場合を例に説明するが、本発明の現像剤は非磁性の現像剤であっても良く、また、キャリアとトナーとからなる2成分現像剤であっても良い。磁性1成分現像剤以外の現像剤の場合、当然のことながら画像形成装置の構成は異なってくるが、それぞれの成分の現像剤を用いる従来公知の画像形成装置をもちいることが可能である。
最初に本発明の現像剤を用いる画像形成装置の一例を図1に基づいて説明する。図1は、本発明の現像剤を用いた画像形成装置の一例の構造概略を示す図である。なお、以下の説明では、本発明の現像剤が磁性1成分現像剤の場合を例に説明するが、本発明の現像剤は非磁性の現像剤であっても良く、また、キャリアとトナーとからなる2成分現像剤であっても良い。磁性1成分現像剤以外の現像剤の場合、当然のことながら画像形成装置の構成は異なってくるが、それぞれの成分の現像剤を用いる従来公知の画像形成装置をもちいることが可能である。
図1を参照して、本発明の現像剤を適用する画像形成装置は、静電荷潜像を形成するための感光体1としては後述する図2に示したように、アモルファスシリコンを使用し、このアモルファシシリコン感光体1の表面を一様に帯電するための接触帯電手段2として帯電ローラを用いたシステムである。
なお、アモルファスシリコン感光体1の周りに配置されたプロセス手段としては、帯電ローラ2の回転方向下流側にトナー像を形成する現像剤担持体3bを備えた現像装置3、この現像装置3の更に下流側には、トナー像を転写する転写手段としての転写ローラ4、転写ローラ4の更に下流側にはクリーニング手段5が順次配置されている。クリーニング手段5は、転写ローラ4で転写紙に転写し切れなかったトナー(残留トナー)を回収するためのクリーニングブレード7とこのクリーニングブレード7の図中下方位置にはアモルファスシリコン感光体1に当接し回転可能な研磨ローラ5とを備えている。そして、帯電ローラ2と現像装置3との間に、画像露光を行なうための例えばLEDや半導体レーザーを光源とする露光手段8からのレーザー光が照射され、帯電ローラ2にて一様に帯電されたアモルファスシリコン感光体表面に静電荷潜像が形成される。またクリーニング手段5と帯電ローラ2との間には、感光体表面の電荷を消去するための除電ランプ9が設けられている。
<アモルファスシリコン感光体>
本発明で好適に使用するアモルファスシリコン感光体1について、図2を参照して説明する。
本発明で好適に使用するアモルファスシリコン感光体1について、図2を参照して説明する。
全体として1で示すアモルファスシリコン感光体は、例えばグロー放電分解法、スパッタリング法、ECR法、蒸着法などの気相成長法によって形成したアモルファスシリコン系の感光層19を備えている。このアモルファスシリコン感光層19は、その形成にあたっては、Hやハロゲン元素を含有させることもできる。また感光体の特性を調整するためにC、N、O等の元素を含有させたり、周期表(長周期型)の13族元素や15族元素を含有させたりしてもよい。
具体的にはアモルファスシリコン感光層19は、例えばa−Siの他、a−SiC、a−SiO、a−SiONなどのアモルファスシリコン系の、光導電性を有する種々の材料にて形成することができる。特に、a−SiCを用いるのが好ましく、その場合はSi1−xCxの値を0<x≦0.5、好ましくは0.05≦x≦0.45に設定するのがよい。この範囲であればa−SiC層を、良好なキャリアの輸送を維持しつつa−Si層よりも高抵抗にし、感光体の光感度特性を向上することができる。13族元素や15族元素としては、それぞれBやPが共有結合性に優れ、半導体特性を敏感に変え得る点で、また優れた光感度が得られるという点で望ましい。
さらに、アモルファスシリコン系の感光層19を光キャリア発生の機能を高めた層領域(光励起層領域)と、キャリア輸送の機能を持たせた層領域(キャリア輸送層領域)とを積層したものとすると、感光体の光感度と耐電圧特性を共に高めることができる。この際、光励起層領域は光キャリアの生成効率を高めるため、成膜条件のうち、(1)成膜速度を低めに設定する、(2)成膜成分のH2やHeでの希釈率を高める、(3)ドープする元素の量をキャリア輸送層領域よりも多くする、等の対策を施しつつ成膜するのが好ましい。
また、キャリア輸送層領域は、主に感光層19の耐圧を高めると共に、光励起層領域から注入されたキャリアを導電性基体21にスムースに輸送する役割を持つが、この層領域においても、光励起層領域を透過してきた光によりキャリア生成が行われるため、感光体の光感度の向上に寄与する。
アモルファスシリコン系の感光層19の厚みは、前記のように5〜30μmが好ましいが、その中でも特に、露光波長の光に対するこの層の吸収係数から求まる光吸収の深さに対し、さらに0.1〜2.0μmを加えた厚みとするのが好ましい。また、感光層19を、上記のように光励起層領域とキャリア輸送層領域とを積層したものとする場合は、光励起層領域の厚みを上記光吸収の深さにほぼ等しく設定するのが好ましい。
感光層19と導電性基体21との間には、キャリア阻止層20を介在させるのが好ましい。キャリア阻止層20は、現像時に感光体の表面がバイアス電圧を印加されつつ磁性トナーと接触した際、導電性基体21から感光層19へのキャリアの注入を阻止することにより、露光部と非露光部との静電コントラストを高めて画像の濃度を向上させると共に、地肌カブリを低減する機能を有する。キャリア阻止層20としては、それぞれ絶縁性であるa−SiC、a−SiO、a−SiN、a−SiON、a−SiCONなどにて形成した無機絶縁層や、あるいはポリエチレンテレフタレート、パリレン(登録商標)、ポリ四フッ化エチレン、ポリイミド、ポリフッ化エチレンプロピレン、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、酢酸セルローズ樹脂その他によって形成した有機絶縁層等を用いるのが好ましい。
また、キャリア阻止層20は、絶縁性と共に導電性基体21やアモルファスシリコン系感光層19との密着性が良く、かつ感光層19を形成する際の加熱等にも大きな変質を起さないといった特性が求められる。かかる特性を考慮すると、キャリア阻止層20もa−SiCにて形成するのが好ましい。キャリア阻止層20を形成するa−SiCを絶縁性とするためには、キャリア阻止層20に含まれるCの量を感光層19の場合に比べて多くすればよい。キャリア阻止層20の厚みは0.01〜5μmであるのが好ましく、0.1〜3μmであるのがさらに好ましい。
またアモルファスシリコン感光層19の表面は、無機の絶縁材料からなる表面保護層18によって被覆して保護するのが好ましい。これにより、帯電手段などによる放電時に感光層19の表面が酸化され、放電生成物や水分子などを吸着しやすい酸化物被膜が形成されるのを防止することができる。また絶縁耐圧を向上したり、繰り返し使用した際の耐磨耗性を向上したりすることもできる。中でも、a−SiC、a−SiN、a−SiO、a−SiCO、a−SiNOなどのa−Si系の絶縁材料からなる層を用いるのがよく、これらは感光層19と同様の薄膜形成方法によって形成することができ、特にa−SiCにて形成するのが好ましい。
表面保護層18にa−SiCを用いる場合は、絶縁性を付与するため、キャリア阻止層20の場合と同様に、含まれるCの量を感光層19に比べて多くすればよい。具体的には、Si1−xCxのx値を0.3≦x<1.0、特に0.5≦x≦0.95とするのが好ましい。かかるa−SiCからなる表面保護層18は、1012〜1013Ω・cmという高い体積固有抵抗を有しているため、感光体は、表面保護層18の面方向における電位の流れが少なくなって潜像の維持能力が高まり、耐湿性にも優れて吸水による画像流れの発生を抑制する効果に優れたものとなる。
また、かかる高抵抗の表面保護層18は、磁性トナーを通してのバイアスによる電荷の注入を阻止し、露光部と非露光部との電位コントラストを高め、その表面に、より多くの磁性トナーを引き付けてトナー像の濃度を増し、画像濃度を十分に高める機能も有する。また、地肌カブリを抑制することもできる。さらに感光体の絶縁耐圧を高めることもできる。
また、a−SiC以外の他の絶縁材料にて形成した表面保護層18は、画像形成後も光キャリアがトラップされ続けてしまい、通常の除電工程では残留電位を確実に消去できないおそれがある。しかしa−SiCにて形成した表面保護層18は、表面からの正電荷は有効に阻止するが導電性基体21からの負電荷は比較的通し易いという性質を持つため、画像形成後の残留電位を通常の除電工程によって効果的に消去でき、連続して画像形成を行えるという利点もある。
しかも、a−SiCにて形成した表面保護層18は、a−SiC等のアモルファスシリコン系の感光層19との密着性が良好であると共に、耐磨耗性、耐環境性等にも優れるため、長期にわたって安定した画像形成を行えるという利点もある。a−SiCにて形成した表面保護層18は、その層内で、Cの量に厚み方向の勾配を形成してもよいし、Cと共にN、O、Geなどの元素を含有させて耐湿性をさらに高めることもできる。
表面保護層18の厚みは5000〜20000Å以下であるのが好ましく、5000〜15000Åであるのがさらに好ましい。厚みが5000Å未満では、特にトナー像の転写時に転写手段からの負電流の流れ込みに対する耐圧性能が低下し、早期に表面保護層18が劣化するおそれがある。また、20000Åを超える場合には、成膜時間が長くなって感光体の生産性が低下するおそれがある。
画像形成する際の、アモルファスシリコン感光体の帯電電位は特に限定されないが、表面電位が+200〜+500Vとなるように帯電させるのが好ましい。表面電位が+200V未満では現像電界が不十分となるため、十分に高い画像濃度を有して読取装置によって読み取る際の精度に優れた良好な識別マークを形成できないおそれがある。また、表面電位が+500Vを超える場合は、感光層19の膜厚によっては帯電能力が不足する上絶縁破壊による黒点が発生しやすくなるため、やはり、読取装置によって読み取る際の精度に優れた良好な識別マークを形成できないおそれがある。また、オゾンの発生量が増加するという問題も生じる。なお、現像性と帯電能力とのバランスを考慮すると、表面電位は、上記の範囲内でも特に+200〜+300Vであるのが好ましい。
アモルファスシリコン感光体で構成された感光体ドラム11の表面に形成されたトナー像が、紙などの被印刷物に転写された後の感光体表面にはトナーが残る。この残留トナーをクリーニング除去するためのクリーニング手段としては、アモルファスシリコン感光体の表面に圧接させた弾性ブレードを用いるのが好ましい。また、弾性ブレードとしては、ゴムや軟質の樹脂等からなる、従来公知の種々の弾性ブレードを採用することができる。具体的には、例えばシリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、ウレタン樹脂等からなる弾性ブレードが挙げられる。弾性ブレードは、磁性トナーを良好にクリーニング除去すると共に、アモルファスシリコン感光体の表面に圧接痕等を生じないことを考慮すると、10〜50g/cmの線圧で圧接させるのが好ましい。
<帯電ローラ>
帯電ローラ2はそれ自体公知の弾性体ローラを使用したものが使用でき、例えばφ6のステンレス製中実シャフトからなる芯金周囲に、弾性体ローラとして、導電成分を添加したポリウレタンゴムを成型し、表面を研磨してφ12のローラ状に整形し、そのローラ表面にナイロン樹脂コーティングを実施して形成されたものが使用できる。なお、必要に応じて前記ポリウレタンゴムローラの表面層を硬化処理してもよい。
帯電ローラ2はそれ自体公知の弾性体ローラを使用したものが使用でき、例えばφ6のステンレス製中実シャフトからなる芯金周囲に、弾性体ローラとして、導電成分を添加したポリウレタンゴムを成型し、表面を研磨してφ12のローラ状に整形し、そのローラ表面にナイロン樹脂コーティングを実施して形成されたものが使用できる。なお、必要に応じて前記ポリウレタンゴムローラの表面層を硬化処理してもよい。
そして前記芯金には帯電バイアスとして直流電圧が印加されており、前述したアモルファスシリコン感光体と同期して従動回転しながら該感光体層に所定の表面電位が帯電されるように構成する。
そして、このような帯電ローラ2の使用に際しては、ローラ表面の汚れ、例えば、トナーやトナーの外添剤あるいは、トナーを転写する転写紙に起因するタルクなどの紙の充填剤がクリーニング手段5を通過してもなお感光体表面に付着していた場合には、帯電ローラ2が感光体1に接触しているためにローラ表面に付着することで汚され、結果として帯電不良を生じてしまう。こうした帯電ローラ2の表面を汚れを除去する目的でクリーニングローラ(図示せず)が、感光体1とは反対側に配置されているのである。
<転写ローラ>
転写ロール4としては、例えば発泡EPDM等の軟質の発泡体からなるローラが好ましく、発泡体のローラを使用した場合には、紙詰まり等が発生した際に転写ロールに付着したトナーが発泡体の気泡中に入り込むことにより、運転再開時における記録媒体の裏汚れ等を防止することができる。したがって、転写ロールのクリーニングが不要になって、イニシャルコストおよびランニングコストを低減することができる。また、軟質の発泡体からなる転写ロールの硬さは、アスカーC硬さで表して30〜40°であるのが好ましく、この範囲より軟らかい場合は転写不良が発生するおそれがあり、逆にこの範囲より硬い場合は感光体との間のニップが小さくなって、被印刷物の搬送力が低下するおそれがある。
転写ロール4としては、例えば発泡EPDM等の軟質の発泡体からなるローラが好ましく、発泡体のローラを使用した場合には、紙詰まり等が発生した際に転写ロールに付着したトナーが発泡体の気泡中に入り込むことにより、運転再開時における記録媒体の裏汚れ等を防止することができる。したがって、転写ロールのクリーニングが不要になって、イニシャルコストおよびランニングコストを低減することができる。また、軟質の発泡体からなる転写ロールの硬さは、アスカーC硬さで表して30〜40°であるのが好ましく、この範囲より軟らかい場合は転写不良が発生するおそれがあり、逆にこの範囲より硬い場合は感光体との間のニップが小さくなって、被印刷物の搬送力が低下するおそれがある。
<トナー組成>
トナー用材料としては、従来公知の種々の構成を有するトナー粒子を含むものを用いることができ、具体的には、従来同様に定着用樹脂中に着色剤その他の添加剤を分散させた構造を有し、磁性トナーの場合には、着色剤としてマグネタイト、フェライト粉等の磁性粉を用いることもできる。
トナー用材料としては、従来公知の種々の構成を有するトナー粒子を含むものを用いることができ、具体的には、従来同様に定着用樹脂中に着色剤その他の添加剤を分散させた構造を有し、磁性トナーの場合には、着色剤としてマグネタイト、フェライト粉等の磁性粉を用いることもできる。
<定着用樹脂>
定着用樹脂としては、たとえばスチレン系重合体、アクリル系重合体、スチレン−アクリル系重合体、塩素化ポリスチレン、ホリプロピレン、アイオノマー等のオレフィン系重合体、ポリ塩化ビニル、ポリエステル系樹脂、ポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、フェノール樹脂、ロジン変性フェノール樹脂、キシレン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジンエステルなどを挙げることができ、とくにスチレン系重合体、スチレン−アクリル系重合体、ポリエステル系樹脂が好ましい。このうちスチレン系重合体、スチレン−アクリル系重合体としては、スチレンの単独重合体や、当該スチレンと他の単量体との共重合体を挙げることができる。
定着用樹脂としては、たとえばスチレン系重合体、アクリル系重合体、スチレン−アクリル系重合体、塩素化ポリスチレン、ホリプロピレン、アイオノマー等のオレフィン系重合体、ポリ塩化ビニル、ポリエステル系樹脂、ポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、フェノール樹脂、ロジン変性フェノール樹脂、キシレン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジンエステルなどを挙げることができ、とくにスチレン系重合体、スチレン−アクリル系重合体、ポリエステル系樹脂が好ましい。このうちスチレン系重合体、スチレン−アクリル系重合体としては、スチレンの単独重合体や、当該スチレンと他の単量体との共重合体を挙げることができる。
スチレンと共重合可能な他の単量体としては、例えばp−クロルスチレン;ビニルナフタレン;エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンなどのエチレン不飽和モノオレフィン類;塩化ビニル、臭化ビニル、弗化ビニルなどの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、酪酸ビニルなどのビニルエステル類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ドテシル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−クロルエチル、アクリル酸フェニル、α−クロルアクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチルなどの(メタ)アクリル酸エステル類;アクリロニトリル、メタアクリロニトリル、アクリルアミドなどの他のアクリル酸誘導体;ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルなどのビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、メチルイソプロぺニルケトンなどのビニルケトン類;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−ビニルピロリデンなどのN−ビニル化合物類等を挙げることができる。これら共重合モノマーは、1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせてスチレンと共重合させることができる。
またポリエステル系樹脂としては、例えば多価カルボン酸成分と多価アルコール成分とを重縮合させて得られるものなどを用いることができる。このうち多価カルボン酸成分としては、例えばマレイン酸、フマール酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロへキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、マロン酸等の2価カルボン酸;n−ブチルコハク酸、n−ブテニルコハク酸、イソブチルコハク酸、イソブテニルコハク酸、n−オクチルコハク酸、n−オクテニルコハク酸、n−ドデシルコハク酸、n−ドデセニルコハク酸、イソドデシルコハク酸、イソドデセニルコハク酸等の2価カルボン酸のアルキルもしくはアルケニルエステル;1,2,4−べンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、1,2,5−べンゼントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−へキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、1,2,4−シクロへキサントリカルボン酸、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、エンポール三量体酸等の3価以上のカルボン酸等を挙げることができる。また、これら多価カルボン酸の無水物も使用できる。
一方、多価アルコール成分としては、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオぺンチルグリコール、1,4−ブテンジオール、1,5−ぺンタンジオール、1,6−へキサンジオール、1,4−シクロへキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のジオール類の他、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ポリオキシエチレン化ビスフェノールA、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールA等のビスフェノール類;ソルビトール、1,2,3,6−へキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ぺンタエリスリトール、ジぺンタエリスリトール、トリぺンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ぺンタントリオール、グリセロール、ジグリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシメチルべンゼン等のトリオール以上の多価アルコール類を挙げることができる。
<着色剤>
着色剤としては、トナー粒子の色に合わせた各色の着色剤を用いることができる。その好適な例は下記の通りである。
着色剤としては、トナー粒子の色に合わせた各色の着色剤を用いることができる。その好適な例は下記の通りである。
<黒色顔料>
黒色顔料としては、マグネタイト、フェライト粉、カーボンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、アニリンブラックなどを使うことができる。
黒色顔料としては、マグネタイト、フェライト粉、カーボンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、アニリンブラックなどを使うことができる。
<黄色顔料>
黄色顔料としては、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネープルスイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキなどを使うことができる。
黄色顔料としては、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネープルスイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキなどを使うことができる。
<橙色顔料>
橙色顔料としては、赤口黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジGKなどを使うことができる。
橙色顔料としては、赤口黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジGKなどを使うことができる。
<赤色顔料>
赤色顔料としては、べンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀カドミウム、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウオッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3Bなどを使うことができる。
赤色顔料としては、べンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀カドミウム、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウオッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3Bなどを使うことができる。
<紫色顔料>
紫色顔料としては、マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキなどを使うことができる。
紫色顔料としては、マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキなどを使うことができる。
<青色顔料>
青色顔料としては、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーBCなどを使うことができる。
青色顔料としては、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーBCなどを使うことができる。
<緑色顔料>
緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンGなどを使うことができる。
緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンGなどを使うことができる。
なお、磁性トナー以外の場合、着色剤の添加量は定着用樹脂100重量部に対して1〜20重量部であるのが好ましく、2〜8重量部であるのがさらに好ましい。磁性トナーでは定着用樹脂100重量部に対して、50〜200重量部である。
<その他の添加剤>
着色剤以外の他の添加剤の代表例としては、電荷制御剤、オフセット防止剤を挙げることができる。
着色剤以外の他の添加剤の代表例としては、電荷制御剤、オフセット防止剤を挙げることができる。
電荷制御剤はトナーの摩擦帯電特性を制御するためのもので、トナーの帯電極性に応じて正電荷制御用および/または負電荷制御用の電荷制御剤を用いる。このうち正電荷制御用の電荷制御剤としては、塩基性窒素原子を有する有機化合物、例えば塩基性染料、アミノピリン、ピリミジン化合物、多核ポリアミノ化合物、アミノシラン類等や、上記各化合物で表面処理された充填剤等を挙げることができる。
また負電荷制御用の電荷制御剤としては、ニグロシンベース(CI5045)、オイルブラック(CI26150)、ボントロンS、スピロンブラック等の油溶性染料;スチレン−スチレンスルホン酸共重合体等の電荷制御性樹脂;カルボキシ基を含有する化合物(たとえばアルキルサリチル酸金属キレート等)、金属錯塩染料、脂肪酸金属石鹸、樹脂酸石鹸、ナフテン酸金属塩等を挙げることができる。電荷制御剤の添加量は、定着用樹脂100重量部に対して0.1〜10重量部であるのが好ましく、0.5〜8重量部であるのがさらに好ましい。
オフセット防止剤は、トナーにオフセット防止効果を付与するために配合する。オフセット防止剤としては、脂肪族系炭化水素、脂肪族金属塩類、高級脂肪酸類、脂肪酸エステル類もしくはその部分ケン化物、シリコーンオイル、各種ワックス等を挙げることができる。中でも、重量平均分子量が1000〜10000程度の脂肪族系炭化水素が好ましい。具体的には、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン、パラフィンワックス、炭素原子数4以上のオレフィン単位からなる低分子量のオレフィン重合体、シリコーンオイル等の1種または2種以上の組み合わせが適当である。オフセット防止剤の添加量は、定着用樹脂100重量部に対して0.1〜10重量部であるのが好ましく、0.5〜8重量部であるのがさらに好ましい。その他、安定剤等の種々の添加剤を、適宜の割合で配合してもよい。
<外添剤>
本発明の外添剤としては、前記したように平均粒径が異なる、研磨効果と帯電調整効果とを有する酸化チタンを用いた外添剤Aと、該外添剤Aより大きく、流動性を確保するためのシリカを用いた外添剤Bと、該外添剤Bより大きく、研磨効果と前記外添剤Aがトナーに埋没しないようスペーサ効果を持たせた酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナのいずれかである外添剤Cとを用いるが、この他の外添剤を併用することもできる。具体的には、マグネタイト、チタン酸ストロンチウム等が上げられる。
本発明の外添剤としては、前記したように平均粒径が異なる、研磨効果と帯電調整効果とを有する酸化チタンを用いた外添剤Aと、該外添剤Aより大きく、流動性を確保するためのシリカを用いた外添剤Bと、該外添剤Bより大きく、研磨効果と前記外添剤Aがトナーに埋没しないようスペーサ効果を持たせた酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナのいずれかである外添剤Cとを用いるが、この他の外添剤を併用することもできる。具体的には、マグネタイト、チタン酸ストロンチウム等が上げられる。
<トナー製法>
本発明になる現像剤では、一般的な粉砕法によってトナー粒子を得ることができるが、重合法などのケミカル製法を用いても良い。粉砕法では、混合工程、混連工程、粗粉砕工程、微粉砕工程、分級工程、外添工程を経て、トナー粒子を得ることができる。
本発明になる現像剤では、一般的な粉砕法によってトナー粒子を得ることができるが、重合法などのケミカル製法を用いても良い。粉砕法では、混合工程、混連工程、粗粉砕工程、微粉砕工程、分級工程、外添工程を経て、トナー粒子を得ることができる。
トナー粒子の、体積基準の中心粒径は4〜12μmであるのが好ましく、とくに6〜10μmであるのが好ましい。
まず、本発明に用いる結着樹脂を次のようにして製造した。温度計、撹拌機、窒素導入管のついた反応器中にキシレン300部を入れ、窒素気流下で、スチレン845部、アクリル酸n−ブチル155部の混合モノマーとジ−tert−ブチルペルオキサイド(重合開始剤)8.5部とキシレン125部の混合溶液を用い、170℃で3時間かけて滴下した。滴下後、170℃で1時間反応させ、重合を完了した。その後、脱溶剤して結着樹脂を得た。
このようにして製造した結着樹脂49質量部に、磁性粉(796kA/m印加時に保持力5.0kA/m、飽和磁化82Am2/kg、残留磁化11Am2/kgであり、個数平均粒径0.25μmであるもの)45質量部、離型剤としてのワックス(サゾールワックスH1、サゾール社製)3質量部、正電荷制御剤として4級アンモニウム塩(ボントロンP−51、オリエント化学社製)3質量部を、ヘンシェルミキサーにて混合した後、2軸押出機にて溶融混練したのち冷却し、ハンマーミルにて粗粉砕した。機械式粉砕機にてさらに微粉砕したものを気流式分級機により分級し、体積平均粒径8.0μmの磁性トナーを得た。
まず、外添剤Aとして平均一次粒径15nmの微粒子酸化チタン(A1)、及び平均一次粒径10nmのシリカ(A2)を用意し、実験の必要に応じて酸化チタン(A1)については平均一次粒子粒径を7nm、15nm、18nm、23nmに変化させた。このうち、A1の酸化チタンはシラン・シランカップリング表面処理剤でメタノール疎水化度70%以上、ブローオフ帯電量−80〜−40μC/g、比表面積55〜85m2/gとし、また、A2のシリカは、BETが130±20m2/g、PH7−9、かさ比重70g/lのものを用いた。
なお、この実験で使用する外添剤Aの記号A1は酸化チタンを意味し、記号A2はシリカを意味している。
本発明における外添剤の平均一次粒子径は以下の要領により測定した数平均一次粒子径を意味している。具体的には、着色粒子に例えば外添剤としての酸化チタン微粒子を混合処理し、電子顕微鏡により撮影したものを日本電子データム(株)製SemAforeによりデジタル化し、日本電子データム(株)製SemAforeReporterの画像処理により100個計測し、数平均一次粒子径を求めた。
また、A2のシリカのBET値は、例えば日機装株式会社製のベータソープ自動表面積計を用い、球形換算により求めることができる。
また、A2のシリカのBET値は、例えば日機装株式会社製のベータソープ自動表面積計を用い、球形換算により求めることができる。
次に、外添剤BとしてA2と同様シラン・シランカップリング表面処理剤でメタノール疎水化度70%以上、ブローオフ帯電量−80〜−40μC/g、比表面積55〜85m2/gとした平均一次粒系が20nm、25nmおよび80nmのシリカ(B1)と、A1と同様シラン・シランカップリング表面処理剤でメタノール疎水化度70%以上、ブローオフ帯電量−80〜−40μC/g、比表面積55〜85m2/gとした一次平均粒系25nmの酸化チタン(B2)を用いた。
なお、この実験で使用する外添剤Bの記号B1はシリカを、記号B2は酸化チタンを意味している。
また、外添剤Cとして平均一次粒子径210nm、250nm、300nmの高純度ルチル型酸化チタン(C1)をチタンカップリング剤で表面処理したものと、大粒径ではないが20nmの高純度ルチル型酸化チタン(C1)、及び250nmの酸化亜鉛(C2)、250nmのアルミナ(C3)を用意した。
なお、この実験で使用する外添剤Cの記号C1は酸化チタンを、記号C2は酸化亜鉛を、記号C3はアルミナをそれぞれ意味している。
そして、以下の実施例、比較例に示すように、前記で得られたトナー粉体(磁性トナー)に上記粒径の酸化チタン、シリカ、酸化亜鉛、アルミナなどをヘンシェルミキサーにより外添し、トナー粉末の表面に付着させて所望のトナーを得た。それを、a−Si感光体搭載の京セラ製ページプリンタ(帯電ローラ搭載FS−1920改造機)を用い、初期画像特性、多数枚の印刷を行った後の耐久性、高温高湿(33℃、85%RH)環境下における状態を評価した。
この各実施例、比較例に用いた材料と粒径を図3の表に示し、評価結果を図4の表に示した。図4の評価結果の表におけるデータの測定方法は次の通りである。なお図3の表では外添剤A、B、Cについて使用した組合わせにおいて粒径のより小さいものを左側に、より大きいものを右側に記載している。
(1)ソリッド画像濃度
マクベス濃度計(マクベス社製)を用い、一定のベタ部における9ポイントの濃度測定を行ない、その平均値(ID)を算出。
(2)帯電ローラ汚染(かぶり)
実際に目視でも確認できるが、帯電生成物などにより帯電不良が発生して規定のV0まで低下しない場合があり、そのときのかぶりで汚染を確認することができる。かぶりの評価は次の通りである。
○:かぶりがほとんどない
△:ややかぶりがある
×:かぶりがひどい
(3)ドラム付着
○:付着がほとんどない
△:やや付着がある
×:付着がひどい
(1)ソリッド画像濃度
マクベス濃度計(マクベス社製)を用い、一定のベタ部における9ポイントの濃度測定を行ない、その平均値(ID)を算出。
(2)帯電ローラ汚染(かぶり)
実際に目視でも確認できるが、帯電生成物などにより帯電不良が発生して規定のV0まで低下しない場合があり、そのときのかぶりで汚染を確認することができる。かぶりの評価は次の通りである。
○:かぶりがほとんどない
△:ややかぶりがある
×:かぶりがひどい
(3)ドラム付着
○:付着がほとんどない
△:やや付着がある
×:付着がひどい
なお、高温高湿環境下でのブロッキング性と流動性などは、現像器中のトナーセンサの動作確認、補給の様子で、また画像濃度の推移で判断した。低温低湿環境下での現像剤担持体上のトナー薄層は目視検査を行った。
<実施例1>
磁性トナー粒子100.0部に、外添剤Aとして粒径7nmの小粒径酸化チタン(A1)0.5部、外添剤Bとして粒径25nmのシリカ(B1)0.9部、外添剤Cとして粒径250nmの酸化チタン(C1)1.2部をヘンシェルミキサーにより外添し、トナー粉末の表面に付着させて実施例1のトナーを得た。このとき、各外添剤の平均一次粒子径の大小関係は、
Aの一次粒径<Bの一次粒径≦Cの一次粒径
となっている。なお、粒径7nmの酸化チタン(A1)は、製造できる下限値であり、また、以下の実施例2乃至3は、いずれも、
Aの一次粒径<Bの一次粒径≦Cの一次粒径
となっている。
磁性トナー粒子100.0部に、外添剤Aとして粒径7nmの小粒径酸化チタン(A1)0.5部、外添剤Bとして粒径25nmのシリカ(B1)0.9部、外添剤Cとして粒径250nmの酸化チタン(C1)1.2部をヘンシェルミキサーにより外添し、トナー粉末の表面に付着させて実施例1のトナーを得た。このとき、各外添剤の平均一次粒子径の大小関係は、
Aの一次粒径<Bの一次粒径≦Cの一次粒径
となっている。なお、粒径7nmの酸化チタン(A1)は、製造できる下限値であり、また、以下の実施例2乃至3は、いずれも、
Aの一次粒径<Bの一次粒径≦Cの一次粒径
となっている。
<実施例2>
磁性トナー粒子100.0部に、外添剤Aとして粒径15nmの小粒径酸化チタン(A1)0.5部、外添剤Bとして粒径25nmのシリカ(B1)0.9部、外添剤Cとして粒径250nmの酸化チタン(C1)1.2部をヘンシェルミキサーにより外添し、トナー粉末の表面に付着させて実施例2のトナーを得た。
磁性トナー粒子100.0部に、外添剤Aとして粒径15nmの小粒径酸化チタン(A1)0.5部、外添剤Bとして粒径25nmのシリカ(B1)0.9部、外添剤Cとして粒径250nmの酸化チタン(C1)1.2部をヘンシェルミキサーにより外添し、トナー粉末の表面に付着させて実施例2のトナーを得た。
<実施例3>
磁性トナー粒子100.0部に、外添剤Aとして粒径18nmの小粒径酸化チタン(A1)0.5部、外添剤Bとして粒径25nmのシリカ(B1)0.9部、外添剤Cとして粒径250nmの酸化チタン(C1)1.2部をヘンシェルミキサーにより外添し、トナー粉末の表面に付着させて実施例3のトナーを得た。
磁性トナー粒子100.0部に、外添剤Aとして粒径18nmの小粒径酸化チタン(A1)0.5部、外添剤Bとして粒径25nmのシリカ(B1)0.9部、外添剤Cとして粒径250nmの酸化チタン(C1)1.2部をヘンシェルミキサーにより外添し、トナー粉末の表面に付着させて実施例3のトナーを得た。
<実施例4>
磁性トナー粒子100.0部に、外添剤Aとして粒径18nmの小粒径酸化チタン(A1)0.5部、外添剤Bとして粒径25nmのシリカ(B1)0.9部、外添剤Cとして粒径250nmの酸化亜鉛(C2)1.2部をヘンシェルミキサーにより外添し、トナー粉末の表面に付着させて実施例4のトナーを得た。
磁性トナー粒子100.0部に、外添剤Aとして粒径18nmの小粒径酸化チタン(A1)0.5部、外添剤Bとして粒径25nmのシリカ(B1)0.9部、外添剤Cとして粒径250nmの酸化亜鉛(C2)1.2部をヘンシェルミキサーにより外添し、トナー粉末の表面に付着させて実施例4のトナーを得た。
<実施例5>
磁性トナー粒子100.0部に、外添剤Aとして粒径18nmの小粒径酸化チタン(A1)0.5部、外添剤Bとして粒径25nmのシリカ(B1)0.9部、外添剤Cとして粒径250nmのアルミナ(C3)1.2部をヘンシェルミキサーにより外添し、トナー粉末の表面に付着させて実施例5のトナーを得た。
磁性トナー粒子100.0部に、外添剤Aとして粒径18nmの小粒径酸化チタン(A1)0.5部、外添剤Bとして粒径25nmのシリカ(B1)0.9部、外添剤Cとして粒径250nmのアルミナ(C3)1.2部をヘンシェルミキサーにより外添し、トナー粉末の表面に付着させて実施例5のトナーを得た。
<実施例6)
磁性トナー粒子100.0部に、外添剤Aとして粒径18nmの小粒径酸化チタン(A1)0.5部、外添剤Bとして粒径25nmのシリカ(B1)0.9部、外添剤Cとして粒径300nmの酸化チタン(C1)1.2部をヘンシェルミキサーにより外添し、トナー粉末の表面に付着させて実施例6のトナーを得た。
磁性トナー粒子100.0部に、外添剤Aとして粒径18nmの小粒径酸化チタン(A1)0.5部、外添剤Bとして粒径25nmのシリカ(B1)0.9部、外添剤Cとして粒径300nmの酸化チタン(C1)1.2部をヘンシェルミキサーにより外添し、トナー粉末の表面に付着させて実施例6のトナーを得た。
<実施例7>
実施例3の外添剤Cとして粒径250nmの酸化チタンに代えて粒径210nmの酸化チタンを用いた以外は同様にして実施例7のトナーを得た。
実施例3の外添剤Cとして粒径250nmの酸化チタンに代えて粒径210nmの酸化チタンを用いた以外は同様にして実施例7のトナーを得た。
<実施例8>
実施例2の外添剤Bとして粒径25nmのシリカに代えて粒径20nmのシリカを用いた以外は同様にして実施例8のトナーを得た。
実施例2の外添剤Bとして粒径25nmのシリカに代えて粒径20nmのシリカを用いた以外は同様にして実施例8のトナーを得た。
<実施例9>
実施例2の外添剤Bとして粒径25nmのシリカに代えて粒径80nmのシリカを用いた以外は同様にして実施例9のトナーを得た。
実施例2の外添剤Bとして粒径25nmのシリカに代えて粒径80nmのシリカを用いた以外は同様にして実施例9のトナーを得た。
得られた磁性トナーを用いて、前記した京セラ製プリンタFS−1920にて画像を出したところ、鮮明な画像が得られた。更に30万枚の印刷後においても、初期と同様の鮮明な画像が維持された。また、高温高湿(33℃、85%RH)の環境条件のもとにおいても画像上での異常は認められなかった。この高温高湿環境では、結露を起すことも考えられるが、その中においても画像濃度は安定して出力されていた。また、ブロッキング性、各プロセスへの不具合なども生じなかった。また、低温低湿環境(10℃、15%RH)においても画像上での異常は認められなかった。もちろん、現像剤担持体上でのトナー薄層形成も良好であった。
<比較例1>
前記実施例1乃至6においては、外添剤A、B、Cは
Aの一次粒径<Bの一次粒径≦Cの一次粒径
となっていいたが、比較例1ではこれを、
Bの一次粒径<Aの一次粒径≦Cの一次粒径
とした。すなわち、磁性トナー粒子100.0部に、外添剤Bとして粒径10nmのシリカ(B1)0.5部、外添剤Aとして粒径15nmの酸化チタン(A1)0.9部、外添剤Cは実施例1乃至3と同じ粒径250nmで酸化チタン(C1)1.2部、をヘンシェルミキサーにより外添し、トナー粉末の表面に付着させた。そして実施例1乃至6と同一の評価を行なったところ、初期は鮮明な画像が得られたものの、シリカの埋没などにより画像濃度が著しく低下し使用に耐えなかった。
前記実施例1乃至6においては、外添剤A、B、Cは
Aの一次粒径<Bの一次粒径≦Cの一次粒径
となっていいたが、比較例1ではこれを、
Bの一次粒径<Aの一次粒径≦Cの一次粒径
とした。すなわち、磁性トナー粒子100.0部に、外添剤Bとして粒径10nmのシリカ(B1)0.5部、外添剤Aとして粒径15nmの酸化チタン(A1)0.9部、外添剤Cは実施例1乃至3と同じ粒径250nmで酸化チタン(C1)1.2部、をヘンシェルミキサーにより外添し、トナー粉末の表面に付着させた。そして実施例1乃至6と同一の評価を行なったところ、初期は鮮明な画像が得られたものの、シリカの埋没などにより画像濃度が著しく低下し使用に耐えなかった。
<比較例2>
比較例2では、外添剤A、B、Cの一次粒径を
Aの一次粒径<Cの一次粒径≦Bの一次粒径
となるよう外添剤Aとして平均一次粒径15nmの微粒子酸化チタン(A1)、外添剤Bとして25nmの酸化チタン(B1)を1.2部、外添Cとして粒径20nmの酸化チタン(C1)0.9部をヘンシェルミキサーにより外添し、トナー粉末の表面に付着させた。そして同一の評価を行なったところ、初期は鮮明な画像が得られたものの、すべての外添剤が20nm以下になってしまってスペーサ効果が低く、耐久時に安定した画像を提供できなかった。
比較例2では、外添剤A、B、Cの一次粒径を
Aの一次粒径<Cの一次粒径≦Bの一次粒径
となるよう外添剤Aとして平均一次粒径15nmの微粒子酸化チタン(A1)、外添剤Bとして25nmの酸化チタン(B1)を1.2部、外添Cとして粒径20nmの酸化チタン(C1)0.9部をヘンシェルミキサーにより外添し、トナー粉末の表面に付着させた。そして同一の評価を行なったところ、初期は鮮明な画像が得られたものの、すべての外添剤が20nm以下になってしまってスペーサ効果が低く、耐久時に安定した画像を提供できなかった。
<比較例3>
比較例3では、実施例2における外添剤A(A1)、B(B1)のみを添加して外添剤Cを除いたトナーを作製し、かつ、同一の評価を行なったところ、同様に大粒径チタンがないため初期時から耐電ローラのかぶりがひどく、ドラム付着もあって耐久時に安定した画像を供給できなかった。
比較例3では、実施例2における外添剤A(A1)、B(B1)のみを添加して外添剤Cを除いたトナーを作製し、かつ、同一の評価を行なったところ、同様に大粒径チタンがないため初期時から耐電ローラのかぶりがひどく、ドラム付着もあって耐久時に安定した画像を供給できなかった。
<比較例4>
比較例4では、実施例2における外添剤B(B1)、C(C1)のみを添加して外添剤Aを除いたトナーを作製し、かつ、同一の評価を行なったところ、初期時から帯電ローラのかぶりとドラム付着が見られ、耐久後、高温高湿時にそれがひどくなると共に、低温低湿環境においても、耐久評価に際して約5000枚印刷後に現像剤担持体上のトナー薄層が乱れ、安定した画像を提供できなかった。
比較例4では、実施例2における外添剤B(B1)、C(C1)のみを添加して外添剤Aを除いたトナーを作製し、かつ、同一の評価を行なったところ、初期時から帯電ローラのかぶりとドラム付着が見られ、耐久後、高温高湿時にそれがひどくなると共に、低温低湿環境においても、耐久評価に際して約5000枚印刷後に現像剤担持体上のトナー薄層が乱れ、安定した画像を提供できなかった。
<比較例5>
比較例5では、実験例2における外添剤A(A1)、C(C1)のみを添加して外添剤Bを除いたトナーを作製し、かつ、同一の評価を行なったところ、初期時から帯電ローラのかぶりとドラム付着が見られ、耐久後にそれがひどくなると共に、高温高湿環境下での画像濃度が著しく低下し、かつトナー流動性も悪くなった。また、耐久評価では約1万枚印刷後に濃度が低下した。
比較例5では、実験例2における外添剤A(A1)、C(C1)のみを添加して外添剤Bを除いたトナーを作製し、かつ、同一の評価を行なったところ、初期時から帯電ローラのかぶりとドラム付着が見られ、耐久後にそれがひどくなると共に、高温高湿環境下での画像濃度が著しく低下し、かつトナー流動性も悪くなった。また、耐久評価では約1万枚印刷後に濃度が低下した。
<比較例6>
比較例6では、前記実施例2と同様外添剤A、B、Cを
Aの一次粒径<Bの一次粒径≦Cの一次粒径
とするが、外添剤Aの一次粒径を23nm(A1)と前記実施例2よりも大きくし、かつ、同一の評価を行なったところ、初期時は良好な画像が得られたが、耐久後と高温高湿環境で画像濃度維持性がやや低下した。しかし、大幅な落ち込みは見られなかった。
比較例6では、前記実施例2と同様外添剤A、B、Cを
Aの一次粒径<Bの一次粒径≦Cの一次粒径
とするが、外添剤Aの一次粒径を23nm(A1)と前記実施例2よりも大きくし、かつ、同一の評価を行なったところ、初期時は良好な画像が得られたが、耐久後と高温高湿環境で画像濃度維持性がやや低下した。しかし、大幅な落ち込みは見られなかった。
<比較例7>
比較例7では、前記実施例2と同様外添剤A、B、Cを
Aの一次粒径<Bの一次粒径≦Cの一次粒径
とするが、外添剤Aを粒径10nm(A2)のシリカとし、かつ、同一の評価を行なったところ、ドラム付着が初期時は良かったが耐久後、高温高湿環境で発生し、かぶりは初期時から耐久後、高温高湿環境のいずれもひどく、良好な画像が得られなかった。
比較例7では、前記実施例2と同様外添剤A、B、Cを
Aの一次粒径<Bの一次粒径≦Cの一次粒径
とするが、外添剤Aを粒径10nm(A2)のシリカとし、かつ、同一の評価を行なったところ、ドラム付着が初期時は良かったが耐久後、高温高湿環境で発生し、かぶりは初期時から耐久後、高温高湿環境のいずれもひどく、良好な画像が得られなかった。
<比較例8>
比較例8では、前記実施例2と同様外添剤A、B、Cを
Aの一次粒径<Bの一次粒径≦Cの一次粒径
とするが、外添剤Bを粒径25nmの酸化チタン(B2)とし、かつ、同一の評価を行なったところ、ドラム付着が初期時から耐久後、高温高湿環境のいずれでも発生し、かぶりは初期時から耐久後のいずれでも発生すると共に高温高湿環境ではひどく、良好な画像が得られなかった。
比較例8では、前記実施例2と同様外添剤A、B、Cを
Aの一次粒径<Bの一次粒径≦Cの一次粒径
とするが、外添剤Bを粒径25nmの酸化チタン(B2)とし、かつ、同一の評価を行なったところ、ドラム付着が初期時から耐久後、高温高湿環境のいずれでも発生し、かぶりは初期時から耐久後のいずれでも発生すると共に高温高湿環境ではひどく、良好な画像が得られなかった。
以上の結果からわかるとおり、外添剤Aとして7nm〜18nmの酸化チタン、外添剤Bとして20nm、25nm及び80nmのシリカ、外添剤Cとして210nm、250nm、及び300nmの高純度ルチル型酸化チタンをチタンカップリング剤で表面処理したもの、250nmの酸化亜鉛、250nmのアルミナを用い、
Aの一次粒径<Bの一次粒径≦Cの一次粒径
とした実施例1乃至9では、いずれも鮮明な画像が得られると共に30万枚印刷後においても、初期と同様の鮮明な画像が維持された。また、高温高湿(33℃、85%RH)の環境条件のもとにおいても画像上での異常は認められず、ブロッキング性、各プロセスへの不具合なども生じなかった。また、低温低湿環境(10℃、15%RH)においても画像上での異常は認められなかった。もちろん、現像剤担持体上でのトナー薄層形成も良好であった。
Aの一次粒径<Bの一次粒径≦Cの一次粒径
とした実施例1乃至9では、いずれも鮮明な画像が得られると共に30万枚印刷後においても、初期と同様の鮮明な画像が維持された。また、高温高湿(33℃、85%RH)の環境条件のもとにおいても画像上での異常は認められず、ブロッキング性、各プロセスへの不具合なども生じなかった。また、低温低湿環境(10℃、15%RH)においても画像上での異常は認められなかった。もちろん、現像剤担持体上でのトナー薄層形成も良好であった。
それに反し、
Bの一次粒径<Aの一次粒径≦Cの一次粒径
とした比較例1、また、
Aの一次粒径<Cの一次粒径≦Bの一次粒径
とした比較例2は、初期に鮮明な画像が得られたものの、比較例1ではシリカ(B1)の埋没などにより画像濃度が著しく低下し、比較例2では、すべての外添剤が20nm以下になってしまってスペーサ効果が低く、耐久時に安定した画像を提供できなかった。
Bの一次粒径<Aの一次粒径≦Cの一次粒径
とした比較例1、また、
Aの一次粒径<Cの一次粒径≦Bの一次粒径
とした比較例2は、初期に鮮明な画像が得られたものの、比較例1ではシリカ(B1)の埋没などにより画像濃度が著しく低下し、比較例2では、すべての外添剤が20nm以下になってしまってスペーサ効果が低く、耐久時に安定した画像を提供できなかった。
また、実施例2における、外添剤A(A1)、B(B1)のみを添加して外添剤Cを除いた比較例3、外添剤B(B1)、C(C1)のみを添加して外添剤Aを除いた比較例4、外添剤A(A1)、C(C1)のみを添加して中粒径の外添剤を除いた比較例5は、耐電ローラのかぶりとドラム付着が初期時から見られ、耐久時に安定した画像を供給できなかったり、高温高湿時や低温低湿環境においてもさらにひどくなったり現像剤担持体上のトナー薄層の乱れ、濃度の低下などが見られた。
さらに、前記実施例2と同様外添剤A、B、Cを
Aの一次粒径<Bの一次粒径≦Cの一次粒径
とはしたものの、外添剤Aを20nm以上とした比較例6、外添剤Aをシリカ(A2)とした比較例7、外添剤Bも酸化チタン(B2)とした比較例8は、比較例6では初期時に良好な画像が得られたものの、耐久後と高温高湿環境で画像濃度維持性がやや低下し、比較例7ではドラム付着が初期時は良かったが耐久後、高温高湿環境で発生、かぶりは初期時から耐久後、高温高湿環境のいずれもひどく、比較例8ではドラム付着が初期時、耐久後、高温高湿環境のいずれでも発生し、かぶりは初期時、耐久後のいずれでも発生すると共に高温高湿環境ではひどく、良好な画像が得られなかった。
Aの一次粒径<Bの一次粒径≦Cの一次粒径
とはしたものの、外添剤Aを20nm以上とした比較例6、外添剤Aをシリカ(A2)とした比較例7、外添剤Bも酸化チタン(B2)とした比較例8は、比較例6では初期時に良好な画像が得られたものの、耐久後と高温高湿環境で画像濃度維持性がやや低下し、比較例7ではドラム付着が初期時は良かったが耐久後、高温高湿環境で発生、かぶりは初期時から耐久後、高温高湿環境のいずれもひどく、比較例8ではドラム付着が初期時、耐久後、高温高湿環境のいずれでも発生し、かぶりは初期時、耐久後のいずれでも発生すると共に高温高湿環境ではひどく、良好な画像が得られなかった。
これらの結果から、外添剤A、B、Cを
Aの一次粒径<Bの一次粒径≦Cの一次粒径
とし、外添剤Aを一次粒径を7〜20nmの酸化チタン、外添剤Bを20〜80nmのシリカ、外添剤Cを210nm〜300nmの酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナのいずれか、とすることが好ましいことがわかる。
Aの一次粒径<Bの一次粒径≦Cの一次粒径
とし、外添剤Aを一次粒径を7〜20nmの酸化チタン、外添剤Bを20〜80nmのシリカ、外添剤Cを210nm〜300nmの酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナのいずれか、とすることが好ましいことがわかる。
本発明によれば、感光体表面への放電生成物の生成を抑止し、画像不具合を防いで長期にわたって安定した画像を供給すると共に、帯電ローラの汚染をも防止することのできる画像形成装置用現像剤を提供することができる。
Claims (2)
- 帯電ローラで帯電させて露光することによりアモルファスシリコン感光体上に形成された潜像を現像する、少なくとも結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有し、その表面を外添剤で処理されたトナーを有する画像形成装置用現像剤であって、
前記外添剤は、酸化チタンを用いた外添剤Aと、該外添剤Aより大きい酸化ケイ素である外添剤Bと、該外添剤Bよりも大きい酸化チタン、酸化亜鉛もしくは酸化アルミニウムである外添剤Cとを有し、前記外添剤Aの平均一次粒子径が7〜20nmであることを特徴とする画像形成装置用現像剤。 - 前記トナーは、磁性材料を含有してなることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置用現像剤。
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