JP2012053408A - 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像用現像剤、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂微粒子のトナー表面への固定時に樹脂微粒子の変形を伴う固定をし、その変形の度合いを制御することで帯電不良の抑制とトナー担持体汚染の抑制を両立するためのトナーを提供することを課題とする。
【解決手段】トナー母粒子に樹脂微粒子および無機微粒子が外添された静電荷像現像用トナーであって、前記トナー母粒子が少なくとも結着樹脂および着色剤を含み、前記樹脂微粒子は、前記トナー母粒子表面に単分散されて固定されており、固定された前記樹脂微粒子の前記トナー母粒子表面との接触面の円の直径の平均をａ（ｎｍ）、接触面からの高さの平均をｂ（ｎｍ）、ｂ／２の高さにおける樹脂微粒子の直径をｃ（ｎｍ）とするとき、ａ＝７０〜１６０ｎｍ、ｂ／ａ＝０．２〜０．５かつｃ／ａ＝０．６〜０．８である、静電荷像現像用トナー。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式で用いられる静電荷像現像用トナー、静電荷像現像用現像剤、及び画像形成装置に関する。

電子写真方式により用紙に画像を形成する複写機やプリンタあるいはディジタル複合機等の画像形成装置においては、像担持体である感光体ドラムの周面上に形成された静電荷像（静電潜像）が、現像装置によってトナーを用いて現像され、トナー像として顕像化される。そして、感光体ドラム上のトナー像は、転写装置によって用紙上に転写された後、定着装置によって加熱及び加圧され、用紙に定着される。トナー像が定着された用紙は、最終的に画像形成装置の機外に排出される。

近年、このような電子写真システムにおいて用いられるトナーにおいて、トナー表面に樹脂微粒子を変形させて固定することで樹脂微粒子の現像スリーブや感光体ドラムへの付着を抑制しつつ、画像品質の長期に渡る安定化を図ることが行われている。

電子写真プロセスに用いられるトナーは、ディジタル複合機・プリンタの高速化・省エネ化に対応した低温定着化、高画質化に対応した小粒径化が進み、熱的なストレスや物理的なストレスにより、よりトナーの状態変化(形状変化・外添剤の埋没変化)が起こり易くなってきている。この状態変化により各プロセスの性能が変化し、それにより設計マージンを狭めたり、不具合を招いたりしてしまう。そのためこの状態変化をいかに抑制するかが画像品質を維持するために重要である。

この状態変化が及ぼす最も大きな影響は、現像剤の混合時に無機微粒子外添剤の埋没により生じた低帯電能のトナーと、補給された高帯電能のトナーが混合された時に生じる帯電不良によるかぶりや飛散である。

そのため、帯電不良を抑えるために樹脂微粒子を添加することが行われている。樹脂微粒子は無機微粒子と異なり、トナーの結着樹脂と帯電系列が近いために帯電不良を抑制する効果があるためである。特に正帯電性が低い樹脂微粒子はキャリアとの混合時に始めは正帯電性が低いが徐々に正帯電性が高まって、無機微粒子が起こす帯電変化を抑制してかぶりや飛散の抑制に大きな効果を示す。

これまでに、樹脂微粒子を表面に固定させたトナーとして、個数平均粒径が５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下で、かつ、強制撹拌試験前後での形状係数ＳＦ−１の変化率が１０％以下となる有機微粒子を外添し、ガラス転移温度が２０℃以上４５℃以下である静電荷像現像用トナーが報告されている（特許文献１）。

特開２００８−２２５３１１号公報

上記特許文献１記載の技術は、変形しない特殊な硬い樹脂微粒子をトナー表面に固定してスペーサー効果を発揮させて、安定した定着性能や転写性能の確保を図ったものであり、樹脂微粒子を添加する目的も帯電不良を抑制するためではない。

さらに、通常の樹脂微粒子は比重が１〜１．２ｇ／ｃｍ^３程度と低く、トナー表面への固定が十分にできず脱離してしまう上に、硬度が低いために容易に変形してキャリアや現像スリーブ、感光体ドラム等のトナー担持体への付着を起こし易く、画像欠陥を起こしてしまうという問題があった。

本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、樹脂微粒子のトナー表面への添加時に樹脂微粒子の変形を伴う固定をし、その変形の度合いを制御することで帯電不良の抑制とトナー担持体汚染の抑制を両立するためのトナーを提供することを課題とする。

本発明者らは、鋭意検討した結果、下記構成を有する静電荷像現像用トナーを用いることにより前記課題が解決することを見出し、かかる知見に基づいて更に検討を重ねることによって本発明を完成した。

すなわち、本発明の一局面は、トナー母粒子に樹脂微粒子および無機微粒子が外添された静電荷像現像用トナーであって、前記トナー母粒子が少なくとも結着樹脂および着色剤を含み、前記樹脂微粒子は、前記トナー母粒子表面に単分散されて固定されており、固定された前記樹脂微粒子の前記トナー母粒子表面との接触面の円の直径の平均をａ（ｎｍ）、接触面からの高さの平均をｂ（ｎｍ）、ｂ／２の高さにおける樹脂微粒子の直径をｃ（ｎｍ）とするとき、ａ＝７０〜１６０ｎｍ、ｂ／ａ＝０．２〜０．５かつｃ／ａ＝０．６〜０．８である、静電荷像現像用トナーである。

このような構成により、まず、トナーに樹脂微粒子および無機微粒子を外添することにより、トナーの流動性を高める一方で無機微粒子による帯電不良を良好に抑制できる。また、トナー表面の樹脂微粒子を変形させて適切に固定することで、現像スリーブや感光体ドラムへの樹脂微粒子の付着を抑制できる。よって、帯電不良の抑制とトナー担持体汚染の抑制を両立することが可能となり、長期間にわたって画像品質の安定化を図ることができる。

前記構成においては、前記樹脂微粒子の添加量が前記トナー母粒子１００重量部に対して、０．０５〜５重量部であり、かつ前記無機微粒子の添加量が前記トナー母粒子１００重量部に対して、０．３〜５重量部であれば、上述したような効果が確実に得られるために好ましい。

さらに、前記樹脂微粒子がスチレン−アクリル系樹脂微粒子、ポリアクリルアミド樹脂微粒子、ポリ塩化ビニル樹脂微粒子、ウレタン樹脂微粒子から選択される少なくとも１つであればより好ましい。

また、前記構成において、樹脂微粒子の平均一次粒子径が４０〜１４０ｎｍであれば、より確実に画像品質の長期安定化が図られ、またトナー母粒子への固定操作性等の点でも好ましい。

さらに、トナー母粒子に外添されている前記無機微粒子がシリカ微粒子であれば、トナーの流動性をより確実に調節できるため好ましい。

本発明の他の局面は、前記静電荷像現像用トナーとキャリアとを含む静電荷像現像用現像剤である。この構成によれば、前記の種々の作用が奏される静電荷像現像用現像剤が得られる。

本発明のさらに他の局面は、前記静電荷像現像用トナー又は前記静電荷像現像用現像剤を用いる画像形成装置である。この構成によれば、前記の種々の作用が奏される画像形成装置が得られる。

本発明によれば、現像剤の流動性を向上させつつ、無機微粒子による帯電不良の抑制と、樹脂微粒子による現像スリーブやトナー担持体汚染の抑制を両立することができる。したがって、画像品質の安定化を長期にわたって図ることが可能である。

図１は、樹脂微粒子のトナー表面への固定を示す一例の概略図である。

［静電荷像現像用トナー］
本発明に係る静電荷像現像用トナーは、トナー母粒子に樹脂微粒子と無機微粒子とが外添された構成である。そして、トナー母粒子は少なくとも結着樹脂および着色剤を含んでいる。また、前記樹脂微粒子は、前記トナー母粒子表面に単分散されて固定されており、固定された前記樹脂微粒子の前記トナー母粒子表面との接触面の円の直径の平均をａ（ｎｍ）、接触面からの高さの平均をｂ（ｎｍ）、ｂ／２の高さにおける樹脂微粒子の直径をｃ（ｎｍ）とするとき、ａ＝７０〜１６０ｎｍ、ｂ／ａ＝０．２〜０．５かつｃ／ａ＝０．６〜０．８であることを特徴とする。

以下に、本発明のトナーを構成するトナー母粒子及びその外添剤（樹脂微粒子および無機微粒子）について詳述する。

＜トナー母粒子＞
トナー母粒子は、結着樹脂に着色剤や離型剤あるいは電荷制御剤等が配合されたものである。トナー母粒子は、例えば、これらの原料をミキサー等で混合し、押出機等で溶融混練し、冷却し、得られた固形物を粉砕し、分級すること等により製造される。トナー母粒子の体積平均粒子径は、２〜１２μｍ、より好ましくは４〜１０μｍ、さらに好ましくは６〜８μｍである。

（結着樹脂）
本発明において、結着樹脂としては、従来からトナー母粒子の結着樹脂として用いられるものを特に制限なく用いることができる。その具体例としては、例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、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−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられる。これらは、１種単独で用いても又は２種以上組み合わせて用いてもよい。

本発明において、結着樹脂としては、定着性を良好にするという観点から前記のような熱可塑性樹脂を用いることが好ましいが、熱可塑性樹脂のみを用いる必要はなく、架橋剤を添加したり、熱硬化性樹脂を一部用いてもよい。このように結着樹脂内に一部架橋構造を導入することにより、定着性を低下させることなく、トナーの保存安定性、形態保持性を向上させることができる。

本発明において用いることができる熱硬化性樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、水素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ポリアルキレンエーテル型エポキシ樹脂、環状脂肪族型エポキシ樹脂、シアネート樹脂等が挙げられる。これらは、１種単独で用いても又は２種以上組み合わせて用いてもよい。

結着樹脂のガラス転移温度は、例えば、５０〜７０℃が好ましく、５５〜６５℃がより好ましい。結着樹脂のガラス転移温度が５０℃未満の場合は、画像形成装置の運転時に現像装置内でトナー同士が融着したり、トナーの保管時や輸送時にトナー容器内でトナー同士が融着して、トナーの保存安定性が低下する傾向がある。一方、結着樹脂のガラス転移温度が７０℃を超える場合は、トナーの低温定着性が低下する傾向がある。

（着色剤）
本発明において、着色剤としては、従来からモノクロトナー用又はカラートナー用の着色剤として用いられるものを特に制限なく用いることができる。その具体例としては、例えば、カーボンブラック等の黒色顔料や、ピグメントイエロー１８０等の黄色顔料や、モリブデンオレンジ等の橙色顔料や、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２３８等の赤色顔料や、メチルバイオレットレーキ等の紫色顔料や、フタロシアニンブルー等の青色顔料や、ピグメントグリーンＢ等の緑色顔料や、種々の染料等が挙げられる。

本発明において、着色剤の配合量は、例えば、結着樹脂１００重量部に対して１〜１５重量部である。

なお、本実施形態において、トナーを含有する現像剤としては、トナーを含み、キャリアを含まない１成分現像剤であってもよいし、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤であってもよい。前記１成分現像剤として用いられるトナーは、磁性１成分現像方式の画像形成装置に用いられるトナー、すなわち、磁性トナーであることが多い。このような磁性トナーの場合、トナーに含まれる着色剤としては、磁性粉が用いられる。また、磁性トナーに含まれる着色剤としては、磁性粉が含まれていればよく、上記の顔料や染料等の着色剤を含有してもよい。前記磁性粉としては、従来から磁性トナーの磁性粉として用いられるものであれば、特に制限なく用いることができる。具体的には、例えば、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性を示す金属、前記金属を含む合金、前記金属及び前記合金を構成する元素を含む化合物、前記金属及び前記合金を構成する元素を含まないが適当な熱処理を施すことによって強磁性を示すようになる合金、及び二酸化クロム等が挙げられる。この中でも、前記金属及び前記合金を構成する元素を含む化合物が好ましく、フェライト及びマグタイトがより好ましい。また、着色剤として磁性粉を用いる場合、例えば前記磁性粉の含有量は、結着樹脂１００重量部に対して、４０〜１００重量部程度であることが好ましい。

（離型剤）
本発明において、離型剤は、トナーの定着性の向上やオフセット性の低下防止等のために配合される。本発明において、離型剤としては、従来からトナー母粒子の離型剤として用いられるものを特に制限なく用いることができる。その具体例としては、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、テフロン（登録商標）系ワックス、フィッシャートロプシュワックス、パラフィンワックス、エステルワックス、カルバナワックス、モンタンワックス、ライスワックス等が挙げられる。これらは、１種単独で用いても又は２種以上組み合わせて用いてもよい。

本発明において、離型剤の配合量は、例えば、結着樹脂１００重量部に対して１〜１０重量部である。離型剤の配合量が１重量部未満の場合は、トナーの定着性の向上やオフセット性の低下防止が満足に達成されない傾向がある。一方、離型剤の配合量が１０重量部を超える場合は、トナー同士が融着して、トナーの保存安定性が低下する傾向がある。

（電荷制御剤）
本発明において、電荷制御剤は、トナーの帯電量の維持や帯電立ち上がり特性（短時間で所定の電荷量まで帯電する特性）の向上等のために配合される。そして、トナーを正帯電させて現像に供する場合は、正帯電性の電荷制御剤が用いられ、トナーを負帯電させて現像に供する場合は、負帯電性の電荷制御剤が用いられる。

本発明において、正帯電性の電荷制御剤としては、従来からトナー母粒子の正帯電性の電荷制御剤として用いられるものを特に制限なく用いることができる。その具体例としては、例えば、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、オルトオキサジン、メタオキサジン、パラオキサジン、オルトチアジン、メタチアジン、パラチアジン、１，２，３−トリアジン等のアジン化合物が挙げられる。これらは、１種単独で用いても又は２種以上組み合わせて用いてもよい。

本発明において、負帯電性の電荷制御剤としては、従来からトナー母粒子の負帯電性の電荷制御剤として用いられるものを特に制限なく用いることができる。その具体例としては、例えば、アセチルアセトン金属錯体、サリチル酸系金属錯体等の有機金属錯体、アルミニウムアセチルアセトナート、鉄（ＩＩ）アセチルアセトナート等のキレート化合物が挙げられる。これらは、１種単独で用いても又は２種以上組み合わせて用いてもよい。

本発明において、電荷制御剤の配合量は、例えば、結着樹脂１００重量部に対して０．５〜１５重量部である。電荷制御剤の配合量が０．５重量部未満の場合は、画像濃度が低下したり、かぶりが増えたりする傾向がある。一方、電荷制御剤の配合量が１５重量部を超える場合は、高温高湿下での帯電不良・画像不良が増えたりする傾向があるため好ましくない。

＜外添剤＞
（樹脂微粒子）
外添剤は本発明の特徴の中心であり、まず、本実施形態に係るトナーには樹脂微粒子が外添されている。

本実施形態における樹脂微粒子は、上述したようなトナー母粒子表面に単分散された状態で固定されて用いられるものである。すなわち、樹脂微粒子同志が凝集して合一とならずに、分散してトナー母粒子表面に固定されており、樹脂微粒子が凝集してしまうと本発明の効果を得ることができない。

また、本実施形態においては、固定された樹脂微粒子のトナー母粒子表面との接触面の円の直径の平均をａ（ｎｍ）、接触面からの高さの平均をｂ（ｎｍ）、ｂ／２の高さにおける樹脂微粒子の直径をｃ（ｎｍ）とするとき（図１参照）、ａ＝７０〜１６０ｎｍ、ｂ／ａ＝０．２〜０．５かつｃ／ａ＝０．６〜０．８となる範囲で樹脂微粒子が変形する。このような変形を伴って固定されれば、樹脂微粒子とトナー表面との接触面積が増えるため、樹脂微粒子が脱離して現像スリーブや感光体ドラムに付着することが抑制され、画像品質の長期にわたる安定化を図ることができる。

前記ｃ／ａが０．８を超える場合はトナーからの樹脂微粒子の脱離が起こり易い。またｃ／ａが０．６未満であっても、ｂ／ａが０．５を超える場合も、同様にトナーからの樹脂微粒子の脱離が非常に起こり易くなり、ｂ／ａが０．２を下回る場合はトナーの帯電性の安定化に寄与できず、帯電不良の抑制効果が小さくなってしまうため好ましくない。また、ａ＞１６０ｎｍの場合は帯電不良の抑制効果が小さく、ａ＜７０ｎｍの場合は粒子径を調整するために多くの乳化剤が必要となり、その結果変形が起こりやすくなり、前記ｂ／ａを０．２以上に制御することができない。

なお、本発明における「固定」の態様としては、機械的衝撃による固定、熱融着、接着などが含まれる。

樹脂微粒子のトナー母粒子表面との接触面の円の直径の平均ａ（ｎｍ）、接触面からの高さの平均ｂ（ｎｍ）、ｂ／２の高さにおける樹脂微粒子の直径ｃ（ｎｍ）は、例えば、日本電子株式会社製のフィールドエミッション走査電子顕微鏡ＪＳＭ−７４０１Ｆなどを用いて、側面から樹脂微粒子固定後のトナー１０粒子の表面写真を０．５Ｋｖの加速電圧にて１０００００倍の倍率にて撮影して、ａ、ｂ及びｃを測定し、その平均値を算出することによって求めることができる。

次に、本実施形態において用いられる樹脂微粒子を構成する樹脂材料について説明する。

まず、樹脂微粒子における樹脂としては、上述したトナー母粒子の結着樹脂に使用されるものと同様の樹脂を特に制限なく用いることができる。

具体的には、例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、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−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂等の熱可塑性樹脂を使用することができる。特に、スチレン−アクリル系樹脂が、帯電の安定性の観点から好ましい樹脂として挙げられる。

また、樹脂微粒子の平均一次粒子径は４０〜１４０ｎｍの範囲内であることが好ましい。より好ましくは、５０〜１２５ｎｍの範囲内である。この範囲であれば、樹脂微粒子が前記トナー母粒子に本発明における適切な強度で固定される。前記粒子径が４０ｎｍ未満であると耐熱性が低い乳化剤が過多となって粒子が極度に変形し易く、また、１４０ｎｍを超えると固定化が難しく脱離して現像スリーブや感光体ドラムなどトナー担持体を汚染するため好ましくない。なお、樹脂微粒子の平均一次粒子径は、例えば、上述したようなフィールドエミッション走査電子顕微鏡（日本電子（株）製、ＪＳＭ−７７００Ｆ）によって測定することができる。

また、樹脂微粒子の添加量を、トナー母粒子１００重量部に対して、０．０５〜２重量部の範囲内の値とすることが好ましい。樹脂微粒子の添加量が０．０５重量部未満となると帯電安定性への寄与が小さ過ぎ、また、２重量部を超えると定着性を阻害したり、トナー担持体の汚染が顕著となって画像品質を低下させてしまうため好ましくない。

本実施形態で用いられる樹脂微粒子の製造方法としては、特に限定はされないが、例えば、乳化重合法やラジカル重合法等の製造方法が挙げられる。特に好適な製造方法としては、乳化重合法が挙げられる。

乳化重合法について具体的に説明すると、例えば、ラウリル硫酸ナトリウム等の乳化剤及び過硫酸アンモニウム等の重合開始剤等を添加した溶液を用意する。次いで、かかる溶液に対して、上述したような樹脂材料を、滴下して、エマルジョンを得る。最後に、かかるエマルジョンを乾燥させることで、樹脂微粒子を得ることができる。

（樹脂微粒子の固定法）
トナー母粒子に樹脂微粒子を固定する方法については、樹脂微粒子がトナー母粒子表面に単分散されて固定されており、その固定された樹脂微粒子のトナー母粒子表面との接触面の円の直径の平均をａ（ｎｍ）、接触面からの高さの平均をｂ（ｎｍ）、ｂ／２の高さにおける樹脂微粒子の直径をｃ（ｎｍ）とするとき、ａ＝７０〜１６０ｎｍ、ｂ／ａ＝０．２〜０．５かつｃ／ａ＝０．６〜０．８となるように固定できる方法であれば、特に限定されることはない。

そのような固定方法としては、例えば、機械的衝撃による固定、熱融着、接着などが挙げられる。より具体的な実施態様の例示としては、例えば、後述する実施例に記載の方法などが挙げられる。

（無機微粒子）
本実施形態に係るトナーは、外添剤としてさらに無機微粒子を含んでいる。無機微粒子を外添剤として含むことにより、現像剤の流動性を適切に調節することができる。

使用可能な無機微粒子としては、従来からトナー母粒子に添加される外添剤として用いられるものを特に制限なく用いることができる。その具体例としては、例えば、流動化剤として用いられている、シリカ、酸化アルミニウム、マグネタイト等や研磨剤として用いられている酸化チタン等に代表される無機微粒子が使用できる。中でも帯電性付与という観点からシリカ微粒子を用いることが好ましい。

シリカ微粒子の具体例としては、例えば、乾式高温加水分解法（四塩化珪素等のケイ素塩化物を気化し、高温の水素炎中での気相反応によってシリカ微粒子を合成する乾式の方法）で製造されるフュームドシリカ、爆燃法（シリコンを酸素の気流中で酸化し、その反応熱で蒸気にして冷却することによってシリカ微粒子を合成する乾式の方法）で製造されるシリカ、ゾルゲル法（アルコキシシランの加水分解によってシリカ微粒子を合成する湿式の方法）で製造されるシリカ、コロイダル法（水ガラスの加水分解によってシリカ微粒子を合成する湿式の方法）で製造されるシリカが挙げられる。

また、これらの無機微粒子に対しては、状況に応じて、シリコーンオイルや、アミノシラン、ヘキサメチルジシラザン等をはじめとするシラン系カップリング剤や、あるいはチタネート系カップリング剤等を用いて、表面を疎水化処理しても構わない。より具体的には、例えば、シリカ微粒子に対しては、ジメチルポリシロキサン等のシリコーンオイルによって疎水化処理を施すことができる。

本発明で用いられる無機微粒子の平均一次粒子径は、通常、７〜５００ｎｍ、好ましくは、１２〜１２０ｎｍである。無機微粒子の粒子径が１２ｎｍ未満であると埋没が起こり易く流動性の低下やトナー担持体からの飛翔性が低下して画像濃度が不足し、１２０ｎｍを超えると、脱離が起こり易くトナー担持体汚染が進行して、画像欠陥が起こり易くなるためである。

また、無機微粒子の添加量を、トナー母粒子１００重量部に対して、０．４〜１０重量部の範囲内の値とすることが好ましい。無機微粒子の添加量が０．４重量部未満となると、流動性やトナー担持体からの飛翔性が低くて画像濃度が不足し、また、１０重量部を超えるとトナー担持体からの飛翔性が高まりすぎトナーの飛散やかぶりが起こり易くなるため好ましくない。

無機微粒子をトナー母粒子に外添する処理は、例えば、トナー母粒子と無機微粒子とを乾式で攪拌混合することにより行われる。その場合、無機微粒子がトナー母粒子の表面に埋没しないように、上記攪拌混合は、ヘンシェルミキサーやタービュラーミキサー、スーパーミキサー等を用いて行うことが好ましい。

このように、上述したような樹脂微粒子および無機微粒子をトナーの外添剤として用い、前記樹脂微粒子の変形を伴うトナー母粒子表面への固定を行い、その変形の度合いを制御することによって、画像形成における帯電不良の抑制とトナー担持体などの汚染の抑制を両立させることが可能となる。ひいては、画像品質を長期にわたって維持することが可能となる。

［静電荷像現像用現像剤］
本発明に係る静電荷像現像用トナーは、上述したように、１成分現像剤として単独で用いることも、２成分現像剤としてキャリアと混合して用いることもできる。すなわち、１成分現像剤は、前記構成の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像用現像剤であり、２成分現像剤は、前記構成の静電荷像現像用トナーとキャリアとを含む静電荷像現像用現像剤である。以下、２成分現像剤を中心に説明するが、１成分現像剤も以下の説明に準じる。

＜キャリア＞
本発明において、キャリアとしては、従来から２成分現像剤のキャリアとして用いられるものを特に制限なく用いることができる。その具体例としては、例えば、キャリアコア材の表面を樹脂で被覆したものを用いることができる。

前記キャリアコア材としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性体金属、これらの合金、希土類を含有する合金類、ヘマタイト、マグネタイト、マンガン−亜鉛系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、マンガン−マグネシウム系フェライト、リチウム系フェライト等のソフトフェライト、銅−亜鉛系フェライト等の鉄系酸化物、これらの混合物等の磁性体材料を、焼結及びアトマイズ等を行うことによって製造した磁性体粒子が挙げられる。

また、前記キャリアコア材の表面を被覆する樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）等のフッ素系樹脂の他、ポリアミドイミド樹脂、アクリル系樹脂、ストレートシリコン等が使用可能である。

キャリアの粒子径は、電子顕微鏡法による粒子径が１５〜１００μｍ、より好ましくは２０〜７０μｍ、さらに好ましくは２５〜５０μｍである。キャリアの見掛け比重は、磁性体の組成や表面構造等によって相違するが、一般に、３０００〜８０００ｋｇ／ｍ^３の範囲内であることが好ましい。

２成分現像剤は、トナーとキャリアとを例えばボールミルを用いて乾式で攪拌混合することにより作製することができる。２成分現像剤中のトナー濃度は、３〜２０重量％、より好ましくは５〜１５重量％、さらに好ましくは６〜１０重量％である。トナー濃度が３重量％未満の場合は、画像濃度が過度に薄くなる傾向がある。一方、トナー濃度が２０重量％を超える場合は、画像形成装置の運転時に現像装置からのトナーの飛散が発生し、かぶりや画像形成装置内の汚染が増える傾向がある。

［画像形成装置］
本発明に係る画像形成装置は、前記構成の静電荷像現像用トナーを単独で１成分現像剤として用いる構成、又は前記構成の静電荷像現像用トナーをキャリアと混合して２成分現像剤として用いる構成である。画像形成装置は、一般に、周面上に静電荷像（静電潜像）が形成される感光体ドラム（像担持体）と、この感光体ドラムの前記静電荷像をトナーを用いて現像する現像装置とを備える。そして、本発明において、前記トナーは、前記構成の静電荷像現像用トナーである。

感光体ドラムの周囲には、帯電装置、露光装置、現像装置、転写装置、及びクリーニング装置が配置される。

感光体ドラムとしては、有機感光体（ＯＰＣ）やアモルファスシリコン感光体等が用いられ得るが、特に長寿命のアモルファスシリコン感光体を用いることが好ましい。帯電装置は、コロナ放電を発生させることによって感光体ドラムの周面に所定電位を与える。露光装置は、画像データに基づいて光を照射することによって感光体ドラムの周面の電位を選択的に減衰させて静電荷像を形成する。現像装置は、感光体ドラムの周面上に形成された静電荷像をトナーを用いて現像することによってトナー像を形成する。転写装置は、感光体ドラム上に形成されたトナー像を用紙上に転写する。クリーニング装置は、トナー像を用紙上に転写した後に感光体ドラムの周面上に残留したトナー等を除去する。

画像形成装置は、加熱ローラと加圧ローラとを有する定着装置をさらに備える。定着装置は、トナー像が転写された用紙を加熱及び加圧することによってトナー像を用紙に定着させる。

現像装置は、２成分現像剤の場合、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を収容するハウジングと、このハウジング内に回転自在に設けられた攪拌ローラ、磁気ローラ及び現像ローラ（トナー担持体）とを有する。

撹拌ローラは、新たに補給されたトナーを攪拌することによって帯電させると共に、２成分現像剤中に均一に分散させるためのものである。磁気ローラは、攪拌ローラから供給された２成分現像剤を周面上に磁気ブラシとして担持する。なお、この磁気ローラ上の磁気ブラシの厚みを制御するための制御ブレードが磁気ローラの周囲に配置される。現像ローラは、磁気ローラに近接して配置され、磁気ローラ上の磁気ブラシからトナーのみが周面上に移動することによって周面上にトナー薄層が形成される。また、現像ローラは、感光体ドラムに所定距離だけ離間して対向配置され、周面上のトナー薄層からトナーが感光体ドラム上に移動（この「移動」は、現像ローラの周面と感光体ドラムの周面とが離間していてトナーが現像ローラの周面から感光体ドラムの周面へ飛翔すること（タッチダウン方式）を含む）することによって感光体ドラム上の静電荷像を顕像化する。

なお、画像形成装置は、１成分現像剤用のものでもよい。また、カラー画像が用紙に転写される前に各色のトナー像が１つに重ね合わせられる中間転写ベルトを有するタンデム方式のカラー画像形成装置でもよい。

以下、実施例を通して本発明をさらに詳しく説明する。なお、本発明はこの実施例により何ら限定されるものではない。

［現像剤の製造］
（シリカＡの作製）
ジメチルポリシロキサン１００ｇ及び３−アミノプロピルトリメトキシシラン１００ｇ（以上信越化学工業株式会社製）をトルエン２００ｇに溶解させ、１０倍に希釈した。ついでヒュームドシリカ（品名：アエロジル＃９０（日本アエロジル株式会社社製））２００ｇを攪拌しながら、得られた希釈溶液を徐々に滴下して３０分間超音波照射・攪拌して混合物とした。この混合物を１５０℃の高温槽で加熱した後、トルエンをロータリーエヴァポレーターを用いて溜去し、得られた固形物を減圧乾燥機にて設定温度５０℃で減量しなくなるまで乾燥した。さらに電気炉にて窒素気流下、２００℃で３時間の加熱処理を行った。得られた粉体はジェットミルにより解砕してバグフィルターで捕集し、１次粒子径０．０２μｍのシリカＡを得た。

（樹脂微粒子Ａの作製）
温度計、還流冷却器、窒素ガス導入管、攪拌器を装着したガラス製反応器に脱イオン水２００重量部およびラウリル硫酸ナトリウム４重量部を仕込み、窒素ガス雰囲気下で８０℃に加温し、攪拌下に過硫酸アンモニウム１部を添加し、さらにメチルメタクリレート４５部、スチレン５０部、ジビニルベンゼン５部からなるモノマー混合物を１時間を要して滴下し、ついで１時間攪拌を続けた。このようにして得られたエマルジョンを乾燥し、平均粒径６５ｎｍの樹脂微粒子Ａを得た。

（樹脂微粒子Ｂの作製）
ラウリル硫酸ナトリウム４重量部を２重量部に変更する以外は樹脂微粒子Ａと同様にして、平均粒径９３ｎｍの樹脂微粒子Ｂを得た。

（樹脂微粒子Ｃの作製）
ラウリル硫酸ナトリウム４重量部を６重量部に変更する以外は樹脂微粒子Ａと同様にして、平均粒径５２ｎｍの樹脂微粒子Ｃを得た。

（樹脂微粒子Ｄの作製）
ラウリル硫酸ナトリウム４重量部を１重量部に変更する以外は樹脂微粒子Ａと同様にして、平均粒径１２３ｎｍの樹脂微粒子Ｄを得た。

（樹脂微粒子Ｅの作製）
メチルメタクリレートを５０部に変更し、ジビニルベンゼンを添加しない以外は、樹脂微粒子Ａと同様にして、平均粒径８０ｎｍの樹脂微粒子Ｅを得た。

（樹脂微粒子Ｆの作製）
メチルメタクリレートを４０部に変更し、ジビニルベンゼンを１０部に変更した以外は、樹脂微粒子Ａと同様にして、平均粒径８８ｎｍの樹脂微粒子Ｆを得た。

（トナー母粒子Ａの作製）
結着樹脂として、スチレン−アクリル系樹脂を１００重量部、パラフィンワックス（離型剤）４重量部、着色剤としてＮｉｐｅｘ６０（デグサ社製）を１２重量部、電荷制御剤としてＦＣＡ-１００１−ＮＳ（藤倉化成（株）社製）を１重量部をそれぞれヘンシェルミキサーに投入・混合した後、二軸押し出し機で溶融混練してドラムフレーカーで冷却した。次にハンマーミルで粗粉砕した後、ターボミルで微粉砕し、風力分級機を用いて分級して、体積平均粒径が６．８１μｍ、平均円形度０．９５１のトナー粒子Ａを作製した。

（キャリアＡの作製）
ポリアミドイミド樹脂３０ｇを水２Ｌで希釈した後、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）１２０ｇを分散させ、さらに酸化ケイ素３ｇを分散させた被覆層形成液を得た。この被覆層形成液とノンコートフェライトＥＦ−３５Ｂ（パウダーテック(株)社製 ３５μｍ）１０ｋｇを流動床被覆装置に投入して被覆を行った。その後、２５０℃で１時間、焼付けを行い、キャリアＡを得た。

（現像剤Ａの作製）
トナー母粒子Ａ２ｋｇに対して、シリカＡを４０ｇと樹脂微粒子Ａを２０ｇ添加し、ヘンシェルミキサーで４０ｍ／ｓ（回転羽根先端の速度）で１５分間混合してトナーＡを得た。続いてトナーＡ ３０ｇとキャリアＡ ３００ｇをボールミルで３０分間混合して現像剤Ａを作製した。

（現像剤Ｂの作製）
樹脂微粒子Ａを２０ｇを添加する代わりに樹脂微粒子Ｂを２０ｇ添加し、ヘンシェルミキサーで４０ｍ／ｓで５分間混合してトナーＢを得た。続いてトナーＢ ３０ｇとキャリアＡ ３００ｇをボールミルで３０分間混合して現像剤Ｂを作製した。

（現像剤Ｃの作製）
樹脂微粒子Ａを２０ｇを添加する代わりに樹脂微粒子Ｃを２０ｇ添加した以外はトナーＡと同様にしてトナーＣを得た。続いてトナーＣ ３０ｇとキャリアＡ ３００ｇをボールミルで３０分間混合して現像剤Ｃを作製した。

（現像剤Ｄの作製）
ヘンシェルミキサーで５分間混合する以外はトナーＡと同様にしてトナーＤを得た。続いてトナーＤ ３０ｇとキャリアＡ ３００ｇをボールミルで３０分間混合して現像剤Ｄを作製した。

（現像剤Ｅの作製）
樹脂微粒子Ａを２０ｇを添加する代わりに樹脂微粒子Ｂを２０ｇ添加した以外はトナーＡと同様にしてトナーＥを得た。続いてトナーＥ ３０ｇとキャリアＡ ３００ｇをボールミルで３０分間混合して現像剤Ｅを作製した。

（現像剤Ｆの作製）
樹脂微粒子Ａを２０ｇを添加する代わりに樹脂微粒子Ｄを２０ｇ添加し、ヘンシェルミキサーで４０ｍ／ｓで５分間混合してトナーＦを得た。続いてトナーＦ ３０ｇとキャリアＡ ３００ｇをボールミルで３０分間混合して現像剤Ｆを作製した。

（現像剤Ｇの作製）
樹脂微粒子Ａを２０ｇを添加する代わりに樹脂微粒子Ｄを２０ｇ添加し、ヘンシェルミキサーで３０ｍ／ｓで１０分間混合してトナーＧを得た。続いてトナーＧ ３０ｇとキャリアＡ ３００ｇをボールミルで３０分間混合して現像剤Ｇを作製した。

（現像剤Ｈの作製）
樹脂微粒子Ａを２０ｇを添加する代わりに樹脂微粒子Ｃを２０ｇ添加し、ヘンシェルミキサーで３０ｍ／ｓで１０分間混合してトナーＨを得た。続いてトナーＨ ３０ｇとキャリアＡ ３００ｇをボールミルで３０分間混合して現像剤Ｈを作製した。

（現像剤Ｉの作製）
樹脂微粒子Ａを２０ｇを添加する代わりに樹脂微粒子Ｂを２０ｇ添加し、ヘンシェルミキサーで３０ｍ／ｓで５分間混合してトナーＩを得た。続いてトナーＩ ３０ｇとキャリアＡ ３００ｇをボールミルで３０分間混合して現像剤Ｉを作製した。

（現像剤Ｊの作製）
ヘンシェルミキサーで４０ｍ／ｓで２０分間混合する以外は樹脂微粒子Ａと同様にしてトナーＪを得た。続いてトナーＪ ３０ｇとキャリアＡ ３００ｇをボールミルで３０分間混合して現像剤Ｊを作製した。

（現像剤Ｋの作製）
樹脂微粒子Ａを２０ｇを添加する代わりに樹脂微粒子Ｅを２０ｇ添加し、ヘンシェルミキサーで４０ｍ／ｓで５分間混合してトナーＪを得た。続いてトナーＫ ３０ｇとキャリアＡ ３００ｇをボールミルで３０分間混合して現像剤Ｋを作製した。

（現像剤Ｌの作製）
樹脂微粒子Ａを２０ｇを添加する代わりに樹脂微粒子Ｆを２０ｇ添加し、ヘンシェルミキサーで４０ｍ／ｓで５分間混合してトナーＬを得た。続いてトナーＬ ３０ｇとキャリアＡ ３００ｇをボールミルで３０分間混合して現像剤Ｌを作製した。

［評価］
（樹脂微粒子の粒子径など）
日本電子（株）製フィールドエミション走査電子顕微鏡ＪＳＭ−７４０１Ｆを用いて側面からトナー１０粒子の表面写真を電子線の加速電圧を０．５Ｋｖに設定して１０００００倍の倍率で撮影した。そして、ａ、ｂ及びｃを測定して平均値を算出した。

以下のかぶり・キャリアスペント量・スリーブ抵抗の測定は、京セラミタ（株）製のディジタルカラー複合機（商品名「ＴＡＳＫａｌｆａ ５００ｃｉ」）に、前記作製した現像剤Ａ〜Ｌ（現像剤Ａ〜Ｆを実施例１〜６、現像剤Ｇ〜Ｈを比較例１〜６とする）を搭載して下記の各条件下で評価した。

（画像かぶり濃度）
グレタグマクベス社製スペクトロアイ反射濃度計を用いて、印字率０．２％原稿３０００枚連続印字後の印字率２０％原稿印字時の最大のかぶり値を測定した。なお、０．００８以下であることを合格とする。

（キャリアスペント量）
印字率５％原稿３０００００枚連続印字後の現像剤からトナーを６３５メッシュ篩いを介して掃除機で吸引除去し、分離されたキャリアの炭素量を堀場製作所株式会社製カーボンアナライザＥＭＩＡ−１１０にて測定した。なお、１％未満を合格とする。

（現像スリーブ抵抗）
印字率５％原稿３０００００枚連続印字後の現像スリーブ中央部の表面抵抗を、高抵抗率測定器ハイレスタＭＣＰ−ＨＴ４５０（三菱化学株式会社製）で１０Ｖ印加して測定した。表面抵抗が、１×１０５Ω／□〜５×１０７Ω／□の範囲にあれば合格とする。

以上のようにして行われた評価試験の結果を表１にまとめて示す。

表１から明らかなように、トナー表面へ固定された時の樹脂微粒子の変形の度合いが本発明の範囲内であるトナーＡ〜Ｆ（実施例１〜６）は、かぶりもなく、キャリアスペント量も合格の範囲内であった。さらに、現像スリーブの表面抵抗も良好であった。

これに対して、固定時の変形の度合いが本発明の範囲外であるトナーＧ〜ＪおよびＬ（比較例１〜４および６）及び樹脂微粒子が凝集して合一してしまったトナーＫ（比較例５）では、画像かぶりかキャリアスペント量のいずれかが不合格という評価になった。キャリアスペント量が著しく高くなった比較例１、３および６では、現像スリーブの表面抵抗も高くなってしまった。

以上により、トナー表面へ固定された時の樹脂微粒子の変形の度合いを本発明の範囲内となるようにすれば、安定した画像品質を長期間維持できることが明らかとなった。

Claims (7)

1. トナー母粒子に樹脂微粒子および無機微粒子が外添された静電荷像現像用トナーであって、
   前記トナー母粒子が少なくとも結着樹脂および着色剤を含み、
   前記樹脂微粒子は、前記トナー母粒子表面に単分散されて固定されており、
   固定された前記樹脂微粒子の前記トナー母粒子表面との接触面の円の直径の平均をａ（ｎｍ）、接触面からの高さの平均をｂ（ｎｍ）、ｂ／２の高さにおける樹脂微粒子の直径をｃ（ｎｍ）とするとき、
   ａ＝７０〜１６０ｎｍ、
   ｂ／ａ＝０．２〜０．５、かつ
   ｃ／ａ＝０．６〜０．８である、
   静電荷像現像用トナー。
2. 前記樹脂微粒子の添加量が前記トナー母粒子１００重量部に対して、０．０５〜２重量部であり、かつ前記無機微粒子の添加量が前記トナー母粒子１００重量部に対して、０．４〜１０重量部である、請求項１に記載の静電荷像現像用トナー。
3. 前記樹脂微粒子がスチレン−アクリル系樹脂微粒子、ポリアクリルアミド樹脂微粒子、ポリ塩化ビニル樹脂微粒子及びウレタン樹脂微粒子からなる群より選択される少なくとも１つである、請求項１又は２に記載の静電荷像現像用トナー。
4. 前記樹脂微粒子の平均一次粒子径が４０〜１４０ｎｍである、請求項１〜３のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
5. 前記無機微粒子がシリカ微粒子である、請求項１〜４記載の静電荷像現像用トナー。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーとキャリアとを含む、静電荷像現像用現像剤。
7. 請求項１〜５のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー又は請求項６に記載の静電荷像現像用現像剤を用いる、画像形成装置。

Images