JP2013117582A - 画像形成装置、及び、画像形成方法 - Google Patents

画像形成装置、及び、画像形成方法 Download PDF

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直己 太田
Toyofumi Inoue
豊文 井上
Masahiro Takagi
正博 高木
Yoshinari Ueno
能成 上野
Eiji Nakai
栄治 中井
Makoto Kamizaki
信 紙崎
Yoshifumi Eri
祥史 恵利
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Abstract

【課題】現像性、及び、転写性に優れ、ゴーストの発生が抑制される画像形成装置の提供。
【解決手段】潜像保持体と、前記潜像保持体表面を帯電する帯電手段と、前記潜像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、周波数が6kHz以上25kHz以下の交流成分が印加された状態で、前記潜像保持体表面に形成された静電潜像を、体積平均粒子径が2μm以上10μm以下のトナー粒子と体積平均粒径が70nm以上400nm以下で円形度が0.5以上0.9以下の外添剤とを含むトナーを含有する現像剤を用いて現像する現像手段と、を備える画像形成装置。
【選択図】なし

Description

本発明は、画像形成装置、及び、画像形成方法に関する。
特許文献1には、トナーとキャリアを含む現像剤を現像剤搬送部材によって像担持体と対向する現像領域に搬送し、現像領域にて振動電界を作用させて現像剤搬送部材から現像剤中のトナーを像担持体に供給して現像を行う画像形成方法において、現像剤搬送部材によって現像領域に搬送される現像剤の搬送量を0.3〜10.0mg/cm2に調整し、現像領域における現像剤搬送部材と像担持体との間隔をDs(mm)、印加する交流電圧のピークトゥピーク値をVp−p(V)で表したとき、下記式(1)に示される範囲の振動電界(Vp−p/Ds)を作用させて現像し、用いるトナーは、トナー粒子形状係数の変動係数が16%以下で、個数粒度分布における個数変動係数が27%以下であることを特徴とする画像形成方法が開示されている。
式(1) 5(kV/mm)≧Vp−p/Ds≧3.5(kV/mm)
また、特許文献2には、帯電部材に電圧を印加し、像担持体を帯電させる帯電工程と、帯電された像担持体に静電潜像として画像情報を書き込む静電潜像形成工程と、磁性トナーを担持するトナー担持体に層厚規制部材を当接させ、該トナー担持体上にトナー層を形成せしめ、前記像担持体と、トナー担持体とを一定の間隔を設けて配置することにより現像部を形成し、交番電界が印加されている前記現像部において、前記磁性トナーを前記静電潜像に転移させてトナー像を形成すると共に、像担持体上に残余するトナーを回収する工程と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写工程とを有し、像担持体上に繰り返して作像が行われる画像形成方法に用いられる磁性トナーであって、転写工程より下流であり、且つ、前記帯電工程よりも上流に位置し、像担持体上のトナーを正規極性に帯電処理すると共に、トナーの帯電量を調整する帯電量調整部材を有し、該帯電量調整部材は像担持体に接触しており、前記トナー担持体と像担持体の間隔が100〜340μmであり、トナー担持体に印加される交番電界の現像時の最大電界強度(V/μm)、交番電界の交流成分の周波数(Hz)、及びトナー担持体の周速(mm/sec)の関係が式(1)を満たし、前記トナーは少なくとも磁性体及び結着樹脂を有し、該トナーのCarrの噴流性指数とCarrの流動性指数の関係が式(2)を満たすことを特徴とする磁性トナーが開示されている。
(1) 22≦(交番電界の周波数/トナー担持体の周速)×現像時の最大電界強度≦120
(2) 8≦(交番電界の周波数/トナー担持体の周速)×(Carrの噴流性指数/Carrの流動性指数)≦50
特開2002−139898号公報 特開2004−021128号公報
本発明は、現像性、及び、転写性に優れ、ゴーストの発生が抑制される画像形成装置、及び、画像形成方法を提供することを目的とする。
即ち、請求項1に係る発明は、
潜像保持体と、
前記潜像保持体表面を帯電する帯電手段と、
前記潜像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
周波数が6kHz以上25kHz以下の交流成分が印加された状態で、前記潜像保持体表面に形成された静電潜像を、体積平均粒子径が2μm以上10μm以下のトナー粒子と体積平均粒径が70nm以上400nm以下で円形度が0.5以上0.9以下の外添剤とを含むトナーを含有する現像剤を用いて現像する現像手段と、
を備える画像形成装置である。
請求項2に係る発明は、
潜像保持体表面を帯電する帯電工程と、
前記潜像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、
周波数が6kHz以上25kHz以下の交流成分が印加された状態で、前記潜像保持体表面に形成された静電潜像を、体積平均粒子径が2μm以上10μm以下のトナー粒子と体積平均粒径が70nm以上400nm以下で円形度が0.5以上0.9以下の外添剤とを含むトナーを含有する現像剤を用いて現像する現像工程と、
を有する画像形成方法である。
請求項1に係る発明によれば、周波数が6kHz以上25kHz以下の交流成分が印加された現像バイアス電圧を用いないか、又は、上記特定のトナーを含有する現像剤を用いない場合に比較して、現像性、及び、転写性に優れ、ゴーストの発生が抑制される画像形成装置が提供される。
請求項2に係る発明によれば、周波数が6kHz以上25kHz以下の交流成分が印加された現像バイアス電圧を用いないか、又は、上記特定のトナーを含有する現像剤を用いない場合に比較して、現像性、及び、転写性に優れ、ゴーストの発生が抑制される画像形成方法が提供される。
本実施形態の画像形成装置の基本構成を概略的に示す断面図である。 現像装置の構成を示した図である。
以下、本発明の画像形成装置、及び、画像形成方法の実施形態について説明する。
本実施形態の画像形成装置は、潜像保持体と、前記潜像保持体表面を帯電する帯電手段と、前記潜像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、周波数が6kHz以上25kHz以下の交流成分が印加された状態で、前記潜像保持体表面に形成された静電潜像を、体積平均粒子径が2μm以上10μm以下のトナー粒子と体積平均粒径が70nm以上400nm以下で円形度が0.5以上0.9以下の外添剤とを含むトナーを含有する現像剤を用いて現像する現像手段と、を備える。
本実施形態の画像形成装置は、前記現像手段により前記潜像保持体表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着手段とをさらに備えてもよい。
本実施形態の画像形成装置により、潜像保持体表面を帯電する帯電工程と、前記潜像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、周波数が6kHz以上25kHz以下の交流成分が印加された状態で、前記潜像保持体表面に形成された静電潜像を、体積平均粒子径が2μm以上10μm以下のトナー粒子と体積平均粒径が70nm以上400nm以下で円形度が0.5以上0.9以下の外添剤とを含むトナーを含有する現像剤を用いて現像する現像工程と、を有する本実施形態の画像形成方法が実施される。
本実施形態の画像形成方法は、前記現像工程により前記潜像保持体表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着工程とをさらに有していてもよい。
電子写真法式により形成される画像の高画質化に向け、体積平均粒子径が2μm以上10μm以下程度の小径トナーを用いた画像形成装置の開発が進められている。小径トナーを用いることで、画像の解像度が向上し、高画質化が達成される。
小径トナーは、潜像保持体(電子写真感光体)との付着力が強く、トナー画像を記録媒体に転写する段階で電子写真感光体表面に残留しやすい。そのため、転写性の向上を目的として大径外添剤がトナーに外添される。
大径外添剤は、現像工程でトナー粒子から遊離しやすく、大径外添剤を外添されたトナーの経時での転写性が確保できないことがある。
また、トナーの粒子径を小さくするとトナー一個当たりの電荷量が小さくなり、トナーが現像されにくくなる。そのため、現像バイアス電圧の交流成分の周波数を高くする必要がある。しかし、交流成分の周波数を高くすると、大径外添剤のトナー粒子からの遊離が促進されてしまうことがある。
本発明者等は鋭意検討の結果、体積平均粒子径が2μm以上6.5μm以下程度の小径トナーを用い、現像バイアス電圧の交流成分の周波数を6kHz以上25kHz以下とした場合において、体積平均粒径が70nm以上400nm以下で円形度が0.5以上0.9以下の外添剤をトナー粒子に外添することで現像性、転写性、及び、ゴースト抑制の両立が実現することを見出した。その理由は明確ではないが、以下のように推察される。
外添剤の体積平均粒子径を70nm以上400nm以下とすることで、外添剤のトナー粒子への埋没が抑制される。また、外添剤の円形度を0.5以上0.9以下とすることで、トナー粒子に対する外添剤の付着力が向上し、現像領域での外添剤のトナー粒子からの脱離が抑制される。その結果として、現像性、転写性、及び、ゴースト抑制の両立が実現するものと推察される。
本実施形態で用いられるトナーは、体積平均粒径が70nm以上400nm以下で円形度が0.5以上0.9以下の外添剤を外添されたトナーであり、少なくとも結着樹脂、離型剤、及び着色剤を含むトナー粒子と、上述の特定の外添剤とを有する。
以下、本実施形態で用いられるトナーを構成する成分について説明する。
(外添剤)
まず、外添剤について説明する。
外添剤としては、前述の通り、体積平均粒径が70nm以上400nm以下であり、円形度が0.5以上0.9以下である外添剤が用いられる。
−体積平均粒径−
外添剤の体積平均粒径は、70nm以上400nm以下の必要がある。外添剤の体積平均粒径が70nm未満であると、外添剤がトナーへ埋没しやすくなり、外添剤本来のスペーサー効果が得られなくなってしまうことがある。一方、体積平均粒径が400nmを超えると、経時での外添剤のトナーからの脱離が多くなってしまうことがある。
外添剤の体積平均粒径は、90nm以上300nm以下が望ましく、120nm以上180nm以下がさらに望ましい。
ここで、外添剤の体積平均粒径は、トナー粒子表面を観察し、100個の外添剤(粒子)について観察する。観察したトナー粒子表面の画像を画像処理解析ソフトWinRoof(三谷商事株式会社)を用いて解析することで、外添剤の体積平均粒径を算出した。
または、外添剤をトナー粒子に添加する前の段階では、外添剤の分散液を用いて粒度測定装置を用いて外添剤の体積平均粒径が測定される。
−円形度−
外添剤の円形度は、0.5以上0.9以下の必要がある。円形度が0.5未満であると、外添剤が縦横比の大きな形状の粒子となり、機械的負荷が加わった際に外添剤が欠損しやすくなってしまうことがある。また、円形度が0.5未満の外添剤を安定して製造することは困難な場合がある。一方、外添剤の円形度が0.9を超えると、外添剤の形状が球状に近いため、トナー粒子からの脱離量が増えてしまうことがある。
外添剤の円形度は、0.60以上0.85以下が望ましく、0.65以上0.80以下がさらに望ましい。
上記範囲内の円形度を持つ外添剤は、一般に用いられる外添剤よりも低い円形度を有することになる。このような異形の外添剤は、トナー表面との接点数が増えるため、外添剤のトナー粒子からの脱離が抑制される。
円形度は、100個の外添剤(粒子)についての画像解析を行い、撮影された各々の外添剤粒子に対して下式により円形度を求め、それらを平均した値である(体積平均粒径の算出と同様)。
円形度=円相当径周囲長/周囲長=[2×(Aπ)1/2]/PM
上式において、Aは外添剤粒子の投影面積、PMは外添剤粒子の周囲長を表す。
前記円形度は、1.0の場合は真球であり、数値が低いほど外周に凹凸のある異形度が高くなる。
−材質−
本実施形態のトナーによりもたらされる効果は、外添剤の体積平均粒径及び円形度によって機械的に奏されるものであることから、上記の体積平均粒径及び円形度の範囲を満たす外添剤であれば、材質は特に限定されず、公知の材料が適用される。以下では、適用され得る外添剤の材料について説明する。
外添剤としては、無機粒子、有機粒子等、周知のものが挙げられる。無機粒子としては、具体的には、例えば、シリカ(例えば、フュームドシリカ、ゾルゲルシリカ等)、アルミナ、チタニア、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化鉄、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸三カルシウム、酸化セリウム、酸化スズ、酸化鉄等の通常トナー表面の外添剤として使用される総ての粒子があげられ、有機粒子としては、例えば、ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂等の通常トナー表面の外添剤として使用される総ての粒子が挙げられる。
−作製方法−
上述の通り、外添剤は円形度などが上記範囲内にあるものであれば、いずれの材質であってもよく、外添剤の一例として、上記円形度などの数値範囲を満たすゾルゲルシリカの製造方法を以下に示す。
ゾルゲルシリカの製造方法は、アルコールを含む溶媒中に、0.6mol/L以上0.87mol/L以下の濃度でアルカリ触媒が含まれるアルカリ触媒溶液を準備する工程(以下、「アルカリ触媒溶液準備工程」と称することがある)と、前記アルカリ触媒溶液中に、テトラアルコキシシランを供給すると共に、テトラアルコキシシランの1分間当たりに供給される総供給量の1mol当たりに対して0.1mol以上0.4mol以下でアルカリ触媒を供給する工程(以下、「粒子生成工程」と称することがある)と、を有する。
つまり、この製造方法では、上記濃度のアルカリ触媒が含まれるアルコールの存在下に、原料であるテトラアルコキシシランと、別途、触媒であるアルカリ触媒と、をそれぞれ上記関係で供給しつつ、テトラアルコキシシランを反応させて、シラン粒子を生成する方法である。
本シリカ粒子の製造方法では、上記手法により、粗大凝集物の発生が少なく、円形度の低いシリカ粒子が得られる。この理由は、定かではないが以下の理由によるものと考えられる。
まず、アルコールを含む溶媒中に、アルカリ触媒が含まれるアルカリ触媒溶液を準備し、この溶液中にテトラアルコキシシランとアルカリ触媒とをそれぞれ供給すると、アルカリ触媒溶液中に供給されたテトラアルコキシシランが反応して、核粒子が生成される。このとき、アルカリ触媒溶液中のアルカリ触媒濃度が上記範囲にあると、2次凝集物等の粗大凝集物の生成を抑制しつつ、円形度の低い核粒子が生成すると考えられる。これは、アルカリ触媒は、触媒作用の他に、生成される核粒子の表面に配位し、核粒子の形状、分散安定性に寄与するが、その量が上記範囲内であると、アルカリ触媒が核粒子の表面を均一に覆わないため(つまりアルカリ触媒が核粒子の表面に偏在して付着するため)、核粒子の分散安定性は保持するものの、核粒子の表面張力及び化学的親和性に部分的な偏りが生じ、円形度の低い核粒子が生成されると考えられるためである。
そして、テトラアルコキシシランとアルカリ触媒との供給をそれぞれ続けていくと、テトラアルコキシシランの反応により、生成した核粒子が成長し、シラン粒子が得られる。ここで、このテトラアルコキシシランとアルカリ触媒との供給を、その供給量を上記関係で維持しつつ行うことで、2次凝集物等の粗大凝集物の生成を抑制しつつ、円形度の低い核粒子がその異形性を保ったまま粒子成長し、結果、円形度の低いシリカ粒子が生成されると考えられる。これは、このテトラアルコキシシランとアルカリ触媒との供給量を上記関係とすることで、核粒子の分散を保持しつつも、核粒子表面における張力と化学的親和性の部分的な偏りが保持されることから、異形性を保ちながらの核粒子の粒子成長が生じると考えられるためである。
以上から、本シリカ粒子の製造方法では、粗大凝集物の発生が少なく、円形度の低いシリカ粒子が得られると考えられる。
ここで、テトラアルコキシシランの供給量は、シリカ粒子の粒度分布や円形度に関係すると考えられる。テトラアルコキシシランの供給量を、0.002mol/(mol・m in)以上0.0055mol/(mol・min)未満とすることで、滴下されたテトラアルコキシシランと核粒子との接触確率を下げ、テトラアルコキシシラン同士の反応が起こる前に、テトラアルコキシシランが核粒子に偏りなく供給されると考えられる。従って、テトラアルコキシシランと核粒子との反応を偏り無く生じさせ得ると考えられる。その結果、粒子成長のバラツキを抑制し、分布幅の狭いシリカ粒子を製造し得ると考えられる。
なお、シリカ粒子の体積平均粒径は、テトラアルコキシシランの総供給量に依存すると考えられる。
また、本シリカ粒子の製造方法では、異型状の核粒子を生成させ、この異型状を保ったまま核粒子を成長させてシリカ粒子が生成されると考えられることから、機械的負荷に対する形状安定性が高い異型状のシリカ粒子が得られると考えられる。
また、本シリカ粒子の製造方法では、生成した異型状の核粒子が異型状を保ったまま粒子成長され、シリカ粒子が得られると考えられることから、機械的負荷に強く、壊れ難いシリカ粒子が得られると考えられる。
また、本シリカ粒子の製造方法では、アルカリ触媒溶液中に、テトラアルコキシシランとアルカリ触媒とをそれぞれ供給することで、テトラアルコキシシランの反応を生じさて、粒子生成を行っていることから、従来のゾルゲル法による異形シリカ粒子を製造する場合に比べ、総使用アルカリ触媒量が少なくなり、その結果、アルカリ触媒の除去工程の省略も実現される。これは、特に、高純度が求められる製品にシリカ粒子を適用する場合に有利である。
次に、アルカリ触媒溶液準備工程について説明する。
アルカリ触媒溶液準備工程は、アルコールを含む溶媒を準備し、これにアルカリ触媒を添加して、アルカリ触媒溶液を準備する。
アルコールを含む溶媒は、アルコール単独の溶媒であってもよいし、必要に応じて水、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、酢酸セロソルブ等のセロソルブ類、ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類等の他の溶媒との混合溶媒であってもよい。
混合溶媒の場合、アルコールの他の溶媒に対する量は80質量%以上(望ましくは90質量%以上)であることがよい。
なお、アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール等の低級アルコールが挙げられる。
一方、アルカリ触媒としては、テトラアルコキシシランの反応(加水分解反応、縮合反応)を促進させるための触媒であり、例えば、アンモニア、尿素、モノアミン、四級アンモニウム塩等の塩基性触媒が挙げられ、特にアンモニアが望ましい。
アルカリ触媒の濃度(含有量)は、0.6mol/L以上0.87mol/Lであり、望ましくは0.63mol/L以上0.78mol/Lであり、より望ましくは0.66mol/L以上0.75mol/Lである。
アルカリ触媒の濃度が、0.6mol/Lより少ないと、生成した核粒子の成長過程の核粒子の分散性が不安定となり、2次凝集物等の粗大凝集物が生成されたり、ゲル化状となったりして、粒度分布が悪化することがある。
一方、アルカリ触媒の濃度が、0.87mol/Lより多いと、生成した核粒子の安定性が過大となり、真球状の核粒子が生成され、円形度が0.90以下の異型状の核粒子が得ることが困難となる。
なお、アルカリ触媒の濃度は、アルコール触媒溶液(アルカリ触媒+アルコールを含む溶媒)に対する濃度である。
粒子生成工程について説明する。
粒子生成工程は、アルカリ触媒溶液中に、テトラアルコキシシランと、アルカリ触媒と、をそれぞれ供給し、当該アルカリ触媒溶液中で、テトラアルコキシシランを反応(加水分解反応、縮合反応)させて、シリカ粒子を生成する工程である。
この粒子生成工程では、テトラアルコキシシランの供給初期に、テトラアルコキシシランの反応により核粒子が生成した後(核粒子生成段階)、この核粒子の成長を経て(核粒子成長段階)、シリカ粒子が生成する。
アルカリ触媒溶液中に供給するテトラアルコキシシランとしては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン等が挙げられるが、反応速度の制御性や得られるシリカ粒子の形状、粒径、粒度分布等の点から、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランがよい。
テトラアルコキシシランの供給量は、アルカリ触媒溶液中のアルコールに対して、0.002mol/(mol・min)以上0.0055mol/(mol・min)以下とする。
これは、アルカリ触媒溶液を準備する工程で用いたアルコール1molに対して、1分間当たり0.002mol以上0.0055mol以下の供給量でテトラアルコキシシランを供給することを意味する。
なお、シリカ粒子の粒径については、テトラアルコキシシランの種類や、反応条件にもよるが、粒子生成の反応に用いるテトラアルコキシシランの総供給量を、例えばシリカ粒子分散液1Lに対し0.756mol以上とすることで、粒径が70nm以上の一次粒子が得られ、シリカ粒子分散液1Lに対し4.4mol以下とすることで、粒径が400nm以下の一次粒子が得られる。
テトラアルコキシシランの供給量が、0.002mol/(mol・min)より少ないと、滴下されたテトラアルコキシシランと核粒子との接触確率をより下げることにはなるが、テトラアルコキシシランの総供給量を滴下し終わるまでに長時間を要し、生産効率が悪い。
テトラアルコキシシランの供給量が0.0055mol/(mol・min)を超えると、滴下されたテトラアルコキシシランと核粒子とが反応する前に、テトラアルコキシシラン同士の反応を生じさせることになると考えられる。そのため、核粒子へのテトラアルコキシシラン供給の偏在化を助長し、核粒子形成のバラツキをもたらすことから、形状分布の分布幅が拡大することがある。
テトラアルコキシシランの供給量は、0.002mol/(mol・min)以上0.0045mol/(mol・min)以下が望ましく、より望ましくは、0.002mol/(mol・min)以上0.0035mol/(mol・min)以下である。
一方、アルカリ触媒溶液中に供給するアルカリ触媒は、上記例示したものが挙げられる。この供給するアルカリ触媒は、アルカリ触媒溶液中に予め含まれるアルカリ触媒と同じ種類のものであってもよいし、異なる種類のものであってもよいが、同じ種類のものであることがよい。
アルカリ触媒の供給量は、テトラアルコキシシランの1分間当たりに供給される総供給量の1mol当たりに対して0.1mol以上0.4mol以下とし、望ましくは0.14mol以上0.35mol以下、より望ましくは0.18mol以上0.30mol以下である。
アルカリ触媒の供給量が、0.1molより少ないと、生成した核粒子の成長過程の核粒子の分散性が不安定となり、2次凝集物等の粗大凝集物が生成したり、ゲル化状となったりして、粒度分布が悪化することがある。
一方、アルカリ触媒の供給量が、0.4molより多いと、生成した核粒子の安定性が過大となり、核粒子生成段階で円形度の低い核粒子が生成されても、その核粒子成長段階で核粒子が球状に成長し、円形度の低いシリカ粒子が得られない場合がある。
ここで、粒子生成工程において、アルカリ触媒溶液中に、テトラアルコキシシランと、アルカリ触媒と、をそれぞれ供給するが、この供給方法は、連続的して供給する方式であってもよいし、間欠的に供給する方式であってもよい。
また、粒子生成工程において、アルカリ触媒溶液中の温度(供給時の温度)は、例えば、5℃以上50℃以下であることがよく、望ましくは15℃以上40℃以下の範囲である。
以上の工程を経て、シリカ粒子が得られる。この状態で、得られるシリカ粒子は、分散液の状態で得られるが、そのままシリカ粒子分散液として用いてもよいし、溶媒を除去してシリカ粒子の粉体として取り出して用いてもよい。
シリカ粒子分散液として用いる場合は、必要に応じて水やアルコールで希釈したり濃縮することによりシリカ粒子固形分濃度の調整を行ってもよい。また、シリカ粒子分散液は、その他のアルコール類、エステル類、ケトン類などの水溶性有機溶媒などに溶媒置換して用いてもよい。
シリカ粒子分散液の溶媒除去方法としては、1)濾過、遠心分離、蒸留などにより溶媒を除去した後、真空乾燥機、棚段乾燥機などにより乾燥する方法、2)流動層乾燥機、スプレードライヤーなどによりスラリーを直接乾燥する方法など、公知の方法が挙げられる。乾燥温度は、特に限定されないが、望ましくは200℃以下である。200℃より高いとシリカ粒子表面に残存するシラノール基の縮合による一次粒子同士の結合や粗大粒子の発生が起こり易くなる。
乾燥されたシリカ粒子は、必要に応じて解砕、篩分により、粗大粒子や凝集物の除去を行うことがよい。解砕方法は、特に限定されないが、例えば、ジェットミル、振動ミル、ボールミル、ピンミルなどの乾式粉砕装置により行う。篩分方法は、例えば、振動篩、風力篩分機など公知のものにより行う。
本シリカ粒子の製造方法により得られるシリカ粒子は、疎水化処理剤によりシリカ粒子の表面を疎水化処理して用いていてもよい。
疎水化処理剤としては、例えば、アルキル基(例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等)を有する公知の有機珪素化合物が挙げられ、具体例には、例えば、シラザン化合物(例えばメチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルクロロシラン、トリメチルメトキシシランなどのシラン化合物、ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン等)等が挙げられる。疎水化処理剤は、1種で用いてもよいし、複数種用いてもよい。
これら疎水化処理剤の中も、トリメチルメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザンなどのトリメチル基を有する有機珪素化合物が好適である。
疎水化処理剤の使用量は、特に限定はされないが、疎水化の効果を得るためには、例えば、シリカ粒子に対し、1質量%以上100質量%以下、望ましくは5質量%以上80質量%以下である。
疎水化処理剤による疎水化処理が施された疎水性シリカ粒子分散液を得る方法としては、例えば、シリカ粒子分散液に疎水化処理剤を必要量添加し、攪拌下において30℃以上80℃以下の温度範囲で反応させることで、シリカ粒子に疎水化処理を施し、疎水性シリカ粒子分散液を得る方法が挙げられる。この反応温度が30℃より低温では疎水化反応が進行し難く、80℃を越えた温度では疎水化処理剤の自己縮合による分散液のゲル化やシリカ粒子同士の凝集などが起り易くなることがある。
一方、粉体の疎水性シリカ粒子を得る方法としては、上記方法で疎水性シリカ粒子分散液を得た後、上記方法で乾燥して疎水性シリカ粒子の粉体を得る方法、シリカ粒子分散液を乾燥して親水性シリカ粒子の粉体を得た後、疎水化処理剤を添加して疎水化処理を施し、疎水性シリカ粒子の粉体を得る方法、疎水性シリカ粒子分散液を得た後に乾燥して疎水性シリカ粒子の粉体を得た後、更に疎水化処理剤を添加して疎水化処理を施し、疎水性シリカ粒子の粉体を得る方法等が挙げられる。
ここで、粉体のシリカ粒子を疎水化処理する方法としては、ヘンシェルミキサーや流動床などの処理槽内で粉体の親水性シリカ粒子を攪拌し、そこに疎水化処理剤を加え、処理槽内を加熱することで疎水化処理剤をガス化して粉体のシリカ粒子の表面のシラノール基と反応させる方法が挙げられる。
処理温度は、特に限定されないが、例えば、80℃以上300℃以下がよく、望ましくは120℃以上200℃以下である。
上記本シリカ粒子の製造方法によれば、一般的なシリカよりも円形度が低いものが得られる。
外添剤は、後述のトナー粒子100質量部に対して0.5質量部以上5.0質量部以下で添加することが望ましく、より望ましくは0.7質量部以上4.0質量部以下であり、さらに望ましくは0.9質量部以上3.5質量部以下である。
(トナー粒子)
次に、トナー粒子について説明する。
トナー粒子は、少なくとも結着樹脂、離型剤、及び着色剤を含んで構成され、必要に応じて、他の添加剤等を含んで構成されていてもよい。
−結着樹脂−
結着樹脂について説明する。
結着樹脂としては、非晶性樹脂が挙げられ、非晶性樹脂と結晶性樹脂とを併用してもよい。
前記結着樹脂としては、ポリエステル樹脂、ビニル系樹脂が挙げられる。
ポリエステル樹脂は、例えば、多価カルボン酸成分と多価アルコール成分とから合成される。
なお、ポリエステル樹脂として市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
ポリエステル樹脂の製造方法としては、特に制限はなく、酸成分とアルコール成分とを反応させる一般的なポリエステル重合法で製造され、例えば、直接重縮合、エステル交換法等が挙げられ、モノマーの種類によって使い分けて製造する。
ポリエステル樹脂の製造は、重合温度180℃以上230℃以下の範囲で行え、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる。モノマーが反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。
重縮合反応においては、溶解補助溶剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪いモノマーが存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪いモノマーと、そのモノマーと重縮合予定の酸又はアルコールとを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させるとよい。
前記結着樹脂が融解温度を有する場合、前記融解温度としては、望ましくは50℃以上100℃以下であり、より望ましくは60℃以上80℃以下である。また前記結着樹脂がガラス転移温度を有する場合、前記ガラス転移温度は、35℃以上100℃以下であることが望ましく、50℃以上80℃以下であることがより望ましい。
前記結着樹脂の融解温度とは、示差走査熱量測定(DSC)により得られた吸熱ピークのピーク温度として求められた値をいう。また前記結着樹脂は複数の吸熱ピークを示す場合があるが、本実施形態においては、最大のピークをもって融解温度とみなす。
また、結着樹脂のガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られた吸熱ピークのピーク温度として求めた。
ポリエステル樹脂は上記多価アルコールと多価カルボン酸を常法に従って縮合反応させることによって製造することがよい。例えば、上記多価アルコールと多価カルボン酸、必要に応じて触媒を入れ、温度計、撹拌器、流下式コンデンサを備えた反応容器に配合し、不活性ガス(窒素ガス等)の存在下、150℃以上250℃以下で加熱し、副生する低分子化合物を連続的に反応系外に除去し、特定の酸価に達した時点で反応を停止させ、冷却し、目的とする反応物を取得することによって製造ことがよい。
ここで、結着樹脂は、テトラヒドロフラン(THF)可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフイー(GPC)法による分子量測定で、重量平均分子量(Mw)が5000以上1000000以下であることが望ましく、更に望ましくは7000以上500000以下であり、数均分子量(Mn)は2000以上10000以下であることが望ましく、分子量分布Mw/Mnが1.5以上100以下であることが望ましく、更に望ましくは2以上60以下である。
この重量平均分子量は、THF可溶物を、東ソー製GPC・HLC−8120、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で測定し、単分散ポリスチレン標準試料により作製した分子量校正曲線を使用して分子量を算出したものである。
また前記結着樹脂の軟化温度は80℃以上130℃以下の範囲に存在することが望ましい。より望ましくは90℃以上120℃以下の範囲である。
前記結着樹脂の軟化温度はフローテスター(島津社製:CFT−500C)、予熱:80℃/300sec,プランジャー圧力:0.980665MPa,ダイサイズ:1mmφ×1mm,昇温速度:3.0℃/minの条件下における溶融開始温度と溶融終了温度との中間温度を指す。
−着色剤−
着色剤について説明する。
着色剤としては、トナー粒子を構成する成分のうち、2質量%以上15質量%以下の範囲で用いてもよく、望ましくは3質量%以上10質量%以下の範囲である。
着色剤としては、公知の有機又は無機の顔料や染料、又は油溶性染料が挙げられる。
例えば黒顔料としてはカーボンブラック、磁性粉等が挙げられる。
黄色顔料としては、例えば、ハンザイエロー、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、スレンイエロー、キノリンイエロー、パーマネントイエローNCG等が挙げられる。
赤色顔料としては、ベンガラ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ブリリアンカーミン3B、ブリリアンカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ローズベンガル、エオキシンレッド、アリザリンレーキ等が挙げられる。
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、ファストスカイブルー、インダスレンブルーBC、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオクサレレートなどが挙げられる。
また、これら着色剤は、混合し、更には固溶体の状態で使用してもよい。
−離型剤−
次に、離型剤について説明する。
離型剤は、トナー粒子を構成する成分のうち、1質量%以上10質量%以下の範囲で用いてもよく、より望ましくは2質量%以上8質量%以下の範囲である。
離型剤としては、ASTMD3418−8に準拠して測定された主体極大ピークが50℃以上140℃以下の範囲内にある物質がよい。
主体極大ピークの測定には、例えばパーキンエルマー社製のDSC−7を用いる。この装置の検出部の温度補正はインジウムと亜鉛との融解温度を用い、熱量の補正にはインジウムの融解熱を用いる。サンプルは、アルミニウム製パンを用い、対照用に空パンをセットし、昇温速度10℃/minで測定を行う。
離型剤の160℃における粘度η1は20cps以上600cps以下の範囲内であることがよい。
離型剤の具体的な例としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等の低分子量ポリオレフィン類;加熱により軟化点を有するシリコーン類;オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミド等のような脂肪酸アミド類;カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、木ロウ、ホホバ油等のような植物系ワックス;ミツロウのごとき動物系ワックス;モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス等のような鉱物;石油系ワックス、及びそれらの変性物が挙げられる。
−その他添加剤−
その他添加剤について説明する。
その他添加剤としては、内添剤、帯電制御剤、無機粉体(無機粒子)、有機粒子等の種々の成分が挙げられる。
内添剤としては、例えば、フェライト、マグネタイト、還元鉄、コバルト、ニッケル、マンガン等の金属、合金、又はこれら金属を含む化合物などの磁性体等が挙げられる。
無機粒子としては、シリカ粒子、酸化チタン粒子、アルミナ粒子、酸化セリウム粒子、あるいはこれらの表面を疎水化処理した粒子等、公知の無機粒子が挙げられる。これら無機粒子は、種々の表面処理を施されてもよく、例えばシラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、シリコーンオイル等で表面処理したものがよい。
−特性−
次に、トナー粒子の特性について説明する。
トナー粒子の体積平均粒子径D50は2μm以上10μm以下の範囲とされるが、2μm以上7μm以下の範囲であることが望ましい。
なお、上記体積平均粒子径の測定は、マルチサイザーII(コールター社製)を用いて、50μmのアパーチャー径で行う。この際、測定はトナーを電解質水溶液(アイソトン水溶液)に分散させ、超音波により30秒以上分散させた後に行う。
本実施形態で用いられるトナーの製造方法は特に限定されず、公知である混練・粉砕製法等の乾式法や、乳化凝集法や懸濁重合法等の湿式法等によって作製される。これらの方法の中でも、コアシェル構造のトナーを作成容易な乳化凝集法が好ましい。以下、乳化凝集法による本実施形態のトナーの製造方法について詳しく説明する。
乳化凝集法においては、トナーを構成する各材料を水系分散液に分散させた分散液(樹脂粒子分散液等)を準備する(乳化工程)。続いて、樹脂粒子分散液や、その他必要に応じて用いられる各種の分散液(着色剤分散液や離型剤分散液等)を混合して原料分散液を準備する。
次に、原料分散液中で、凝集粒子を形成する凝集粒子形成工程と、凝集粒子を融合する融合工程とを経て、トナー粒子を得る。なお、コア粒子と、このコア粒子を被覆するシェル層とを有するいわゆるコアシェル構造型のトナーを作製する場合には、凝集粒子形成工程を終えた後の原料分散液に、樹脂粒子分散液を添加して(トナー化した際にコア粒子となる)凝集粒子表面に樹脂粒子を付着させて(トナー化した際にシェル層となる)被覆層を形成する被覆層形成工程を実施し、その後に融合工程を実施する。なお、被覆層形成工程に用いる樹脂成分は、コア粒子を構成する樹脂成分と同一であっても異なっていてもよい。
以下、各工程について詳細に説明する。
−乳化工程−
凝集粒子形成工程に用いる原料分散液を準備するために、乳化工程では、トナーを構成する主要な材料を、水系媒体中に分散させた乳化分散液を調整する。以下、樹脂粒子分散液や、着色剤分散液、離型剤分散液等について説明する。
−樹脂粒子分散液−
樹脂粒子分散液中に分散する結着樹脂の樹脂粒子の体積平均粒径は、0.01μm以上1μm以下であってもよく、0.03μm以上0.8μm以下であってもよく、0.03μm以上0.6μmであってもよい。
樹脂粒子の体積平均粒径が1μmを越えると、最終的に得られるトナーの粒径分布が広くなったり、遊離粒子の発生が生じ、性能や信頼性の低下を招き易くなる場合がある。一方、体積平均粒径が上記範囲内であれば前記欠点がない上、トナー間の組成偏在が減少し、トナー中の分散が良好となり、性能や信頼性のバラツキが小さくなる点で有利である。
なお、樹脂粒子等、原料分散液中に含まれる粒子の体積平均粒径は、レーザー回析式粒度分布測定装置(堀場製作所製、LA−700)で測定される。
樹脂粒子分散液やその他の分散液に用いられる分散媒としては、水系媒体であってもよい。
前記水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。本実施形態においては、前記水系媒体に界面活性剤を添加混合しておいてもよい。
界面活性剤としては特に限定されるものでは無いが、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン系界面活性剤などが挙げられる。これらの中でもアニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤が挙げられる。前記非イオン系界面活性剤は、前記アニオン界面活性剤又はカチオン界面活性剤と併用されてもよい。前記界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、前記アニオン界面活性剤の具体例としては、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、アルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウムなどが挙げられる。また、前記カチオン界面活性剤の具体例としては、アルキルベンゼンジメチルアンモニウムクロライド、アルキルトリメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルアンモニウムクロライドなどが挙げられる。
これらの中でもアニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤等のイオン性界面活性剤が挙げられる。
ポリエステル樹脂は、中和によりアニオン型となり得る官能基を含有しているため自己水分散性をもっており、親水性となり得る官能基の一部又は全部が塩基で中和された、水性媒体の作用下で安定した水分散体を形成する。
ポリエステル樹脂において中和により親水性基と成り得る官能基はカルボキシル基やスルホン酸基等の酸性基である為、中和剤としては、例えば水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等の無機アルカリ、アンモニア、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリエチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノ−nプロピルアミン、ジメチルn−プロピルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−メチルエタノールアミン、N−アミノエチルエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、N,N−ジメチルプロパノールアミン等のアミン類等が挙げられ、これらから選ばれるところの1種または2種以上を使用してもよい。これらの中和剤を添加することによって、乳化の際のpHを中性に調節し、得られるポリエステル樹脂分散液の加水分解が防止される。
ポリエステル樹脂を用いて樹脂粒子分散液を調整する場合は、転相乳化法を利用してもよい。なお、ポリエステル樹脂以外の結着樹脂を用いて樹脂粒子分散液を調整する場合にも転相乳化法を利用してもよい。転相乳化法とは、分散すべき樹脂を、その樹脂が可溶な疎水性有機溶剤中に溶解せしめ、有機連続相(O相)に塩基を加えて、中和したのち、水媒体(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの、樹脂の変換(いわゆる転相)が行われて不連続相化し、樹脂を、水媒体中に粒子状に分散安定化する方法である。
この転相乳化に用いられる有機溶剤としては例えば、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、n−アミルアルコール、イソアミルアルコール、sec−アミルアルコール、tert−アミルアルコール、1−エチル−1−プロパノール、2−メチル−1−ブタノール、n−ヘキサノール、シクロヘキサノール等のアルコール類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エチルブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロン等のケトン類、テトラヒドロフラン、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸−n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸−n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸−sec−ブチル、酢酸−3−メトキシブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ブチル、シュウ酸ジメチル、シュウ酸ジエチル、コハク酸ジメチル、コハク酸ジエチル、炭酸ジエチル、炭酸ジメチル等のエステル類、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル等のグリコール誘導体、さらには、3−メトキシ−3−メチルブタノール、3−メトキシブタノール、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジアセトンアルコール、アセト酢酸エチル等が例示される。
これらの溶剤は単一でも、また2種以上を併用して使用してもよい。
転相乳化に用いる有機溶媒の溶媒量に関しては、樹脂の物性により所望の分散粒径を得るための溶媒量が異なるため、一概に決定することは困難である。しかし、本実施形態において、錫化合物触媒の樹脂中の含有量が通常のポリエステル樹脂に対して多量である場合には、樹脂重量に対する溶媒量は比較的多くてもよい。溶媒量が少ない場合には乳化性が不十分となり、樹脂粒子の粒径の大径化や粒度分布のブロード化等が発生する場合がある。
また、この転相乳化の際に分散粒子の安定化や水系媒体の増粘防止を目的として、分散剤を添加してもよい。該分散剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸ナトリウムの等の水溶性高分子、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、オクタデシル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム等のアニオン界面活性剤、ラウリルアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等のカチオン界面活性剤、ラウリルジメチルアミンオキサイド等の両性イオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン等のノニオン性界面活性剤等の界面活性剤、リン酸三カルシウム、水酸化アルミニウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム等の無機化合物等が挙げられる。
これらの分散剤は、単独でまたは2種以上を組み合わせて使用してもよい。分散剤は、結着樹脂100質量部に対して、0.01質量部以上20質量部以下添加してもよい。
転相乳化の際の乳化温度は、有機溶剤の沸点以下でかつ、結着樹脂の融解温度あるいはガラス転移温度以上であればよい。乳化温度が結着樹脂の融解温度あるいはガラス転移温度未満の場合、樹脂粒子分散液を調整することが困難となる。なお、有機溶剤の沸点以上で乳化する場合は、加圧密閉された装置で乳化を行えば良い。
樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子の含有量は通常、5質量%以上50質量%以下であってもよく、10質量%以上40質量%以下であってもよい。含有量が前記範囲外にあると、樹脂粒子の粒度分布が広がり、特性が悪化する場合がある。
−着色剤分散液−
着色剤分散液を調整する際の分散方法としては、例えば回転せん断型ホモジナイザーや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミルなどの一般的な分散方法を使用してもよく、なんら制限されるものではない。必要に応じて、界面活性剤を使用して着色剤の水分散液を調製したり、分散剤を使用して着色剤の有機溶剤分散液を調製したりしてもよい。分散に用いる界面活性剤や分散剤としては、結着樹脂を分散させる際に用い得る分散剤と同様のものを用いてもよい。
また、原料分散液を調整する際に、着色剤分散液は、その他の粒子を分散させた分散液と共に一度に混合してもよいし、分割して多段回で添加混合してもよい。
着色剤分散液に含まれる着色剤の含有量は通常、5質量%以上50質量%以下であってもよく10質量%以上40質量%以下であってもよい。含有量が前記範囲外にあると、着色剤粒子の粒度分布が広がり、特性が悪化する場合がある。
−離型剤分散液−
離型剤分散液は、離型剤を水中にイオン性界面活性剤等と共に分散し、離型剤の融解温度以上に加熱し、ホモジナイザーや圧力吐出型分散機を用いて強い剪断力を印加することにより調製される。これにより、体積平均粒径が1μm以下の離型剤粒子を分散させる。また、離型剤分散液における分散媒としては、結着樹脂に用いる分散媒と同様のものを用いてもよい。
なお、結着樹脂や着色剤等を分散媒と混合して、乳化・分散させる装置としては、公知のものが利用でき、例えばホモミキサー(特殊機化工業株式会社)、あるいはスラッシャー(三井鉱山株式会社)、キャビトロン(株式会社ユーロテック)、マイクロフルイダイザー(みずほ工業株式会社)、マントン・ゴーリンホミジナイザー(ゴーリン社)、ナノマイザー(ナノマイザー株式会社)、スタティックミキサー(ノリタケカンパニー)などの連続式乳化分散機等が利用される。
なお、目的に応じて、結着樹脂分散液に、既述した離型剤、内添剤、帯電制御剤、無機粉体等の成分を分散させておいても良い。
また、結着樹脂、着色剤、離型剤以外のその他の成分の分散液を調整する場合、この分散液中に分散する粒子の体積平均粒径としては、通常1μm以下であればよく、0.01μm以上0.5μm以下であってもよい。体積平均粒径が1μmを超えると、最終的に得られるトナーの粒径分布が広くなったり、遊離粒子の発生が生じ、性能や信頼性の低下を招きやすくなる場合がある。一方、体積平均粒径が前記範囲内にあると前記欠点がない上、トナー間の偏在が減少し、トナー中の分散が良好となり性能や信頼性のばらつきが小さくなる点で有利である。
−凝集粒子形成工程−
凝集粒子形成工程においては、樹脂粒子分散液の他に、通常は着色剤分散液及び離型剤分散液を加え、必要に応じて添加されるその他の分散液を少なくとも混合して得られた原料分散液に対して、凝集剤を更に添加して加熱し、これらの粒子を凝集させた凝集粒子を形成する。なお、樹脂粒子が結晶性ポリエステル等の結晶性樹脂である場合には、結晶性樹脂の融解温度付近(±20℃)の温度で、且つ、融解温度以下の温度にて加熱し、これらの粒子を凝集させた凝集粒子を形成する。
凝集粒子の形成は、回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、室温で凝集剤を添加し、原料分散液のpHを酸性にすることによってなされる。また、加熱による急凝集を抑える為に、室温で攪拌混合している段階でpH調整を行ない、必要に応じて分散安定剤を添加してもよい。
なお、本実施形態において「室温」とは25℃をいう。
凝集粒子形成工程に用いられる凝集剤は、原料分散液に添加される分散剤として用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、すなわち無機金属塩の他、2価以上の金属錯体が好適に用いられる。特に、金属錯体を用いた場合には界面活性剤の使用量を低減でき、帯電特性が向上する。
また、凝集剤の金属イオンと錯体もしくは類似の結合を形成する添加剤を必要に応じて用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。
ここで、無機金属塩としては、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウムなどの金属塩、および、ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体などが挙げられる。その中でも特に、アルミニウム塩およびその重合体が好適である。よりシャープな粒度分布を得るためには、無機金属塩の価数が1価より2価、2価より3価、3価より4価の方が、また、同じ価数であっても重合タイプの無機金属塩重合体の方が、より適している。
また、キレート剤としては、水溶性のキレート剤を用いてもよい。非水溶性のキレート剤では、原料分散液中への分散性に乏しく、トナー中において凝集剤に起因する金属イオンの捕捉が充分になされなくなる場合がある。
キレート剤としては、公知の水溶性キレート剤であれば特に限定されないが、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸などのオキシカルボン酸、イミノジ酸(IDA)、ニトリロトリ酢酸(NTA)、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)などを好適に用いてもよい。
キレート剤の添加量としては、結着樹脂100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下の範囲内であってもよく、0.1質量部以上3.0質量部未満であってもよい。キレート剤の添加量が0.01質量部未満であるとキレート剤添加の効果が発現しなくなる場合がある。一方、5.0質量部を超えると、帯電性に悪影響を及ぼす他、トナーの粘弾性も劇的に変化するため、低温定着性や画像光沢性に悪影響を与える場合がある。
なお、キレート剤は、凝集粒子形成工程や被覆層形成工程の実施中や実施前後において添加されるものであるが、添加に際して原料分散液の温度調整は必要なく、室温のまま加えてもよいし、凝集粒子形成工程や被覆層形成工程での槽内温度に調節した上で加えてもよい。
−被覆層形成工程−
凝集粒子形成工程を経た後には、必要であれば被覆層形成工程を実施してもよい。被覆層形成工程では、上記した凝集粒子形成工程を経て形成された凝集粒子の表面に、被覆層形成用の樹脂粒子を付着させることにより被覆層を形成する。これにより、いわゆるコアシェル構造を有するトナーが得られる。
被覆層の形成は、凝集粒子形成工程において凝集粒子(コア粒子)を形成した原料分散液中に、通常、樹脂粒子分散液を追添加することにより行われる。
なお、被覆層形成工程を終えた後は、融合工程が実施されるが、被覆層形成工程と融合工程とを交互に繰り返し実施することにより、被覆層を多段階に分けて形成してもよい。
−融合工程−
凝集粒子形成工程、あるいは、凝集粒子形成工程および被覆層形成工程を経た後に実施される融合工程では、これらの工程を経て形成された凝集粒子を含む懸濁液のpHを6.5以上8.5以下程度の範囲にすることにより、凝集の進行を停止させる。
そして、凝集の進行を停止させた後、加熱を行うことにより凝集粒子を融合させる。結着樹脂の融解温度以上の温度で加熱を行うことにより凝集粒子を融合させてもよい。
−洗浄、乾燥工程等−
凝集粒子の融合工程を終了した後、洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程を経て所望のトナー粒子を得るが、洗浄工程は塩酸、硫酸、硝酸等の強酸の水溶液でトナー粒子に付着した分散剤を除去後、ろ液が中性になるまでイオン交換水などで洗浄することが望ましい。また、固液分離工程には特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧濾過等が好適である。さらに、乾燥工程も特に制限はないが、生産性の点からスプレードライ乾燥、凍結乾燥、フラッシュジェット乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等が用いられる。
乾燥工程では、トナー粒子の乾燥後の含水分率を1.0質量%以下に調整してもよく、0.5質量%以下に調整してもよい。
そして、本実施形態で用いられるトナーは、得られたトナー粒子に、前記外添剤を添加し、混合することにより製造される。混合は、例えばVブレンダーやヘンシュルミキサー、レディーゲミキサーなどによっておこなうことがよい。更に、必要に応じて、振動師分機、風力師分機などを使ってトナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
本実施形態において、トナーの形状係数SF1は100以上150以下であることが好ましく、100以上120以下であることがさらに好ましい。トナーの形状係数SF1であると、上記特定の外添剤と組み合わせた場合に、静電潜像に忠実な現像を行いながら、かつ、長期にわたって画像形成性能が維持される。
ここで上記形状係数SF1は、下記式(A)により求められる。
SF1=(ML/A)×(π/4)×100 ・・・ 式(A)
上記式(A)中、MLはトナー粒子の絶対最大長、Aはトナー粒子の投影面積を各々示す。
前記SF1は、主に顕微鏡画像または走査型電子顕微鏡(SEM)画像を画像解析装置を用いて解析することによって数値化され、例えば、以下のようにして算出される。すなわち、スライドガラス表面に散布した粒子の光学顕微鏡像をビデオカメラを通じてルーゼックス画像解析装置に取り込み、100個の粒子の最大長と投影面積を求め、上記式(A)によって計算し、その平均値を求めることにより得られる。
本実施形態で用いられる現像剤は、本実施形態のトナーを含むものであれば特に限定されず一成分現像剤あるいは二成分現像剤のいずれであってもよい。二成分現像剤として用いる場合にはトナーと、キャリアとを混合して使用される。
二成分現像剤に使用し得るキャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアが用いられる。例えば酸化鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物や、これら芯材表面に樹脂被覆層を有する樹脂コートキャリア、磁性分散型キャリア等が挙げられる。またマトリックス樹脂に導電材料などが分散された樹脂分散型キャリアであってもよい。
キャリアに使用される被覆樹脂・マトリックス樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂またはその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が例示されるが、これらに限定されるものではない。
導電材料としては、金、銀、銅といった金属やカーボンブラック、更に酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム、酸化スズ、カーボンブラック等が例示されるが、これらに限定されるものではない。
またキャリアの芯材としては、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物、ガラスビーズ等が挙げられるが、キャリアを磁気ブラシ法に用いるためには、磁性材料であってもよい。
キャリアの芯材の体積平均粒径としては、一般的には10μm以上500μm以下であり、30μm以上100μm以下であってもよい。
またキャリアの芯材の表面を樹脂被覆するには、前記被覆樹脂、および必要に応じて各種添加剤を適当な溶媒に溶解した被覆層形成用溶液により被覆する方法が挙げられる。溶媒としては、特に限定されるものではなく、使用する被覆樹脂、塗布適性等を勘案して選択すればよい。
具体的な樹脂被覆方法としては、キャリアの芯材を被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液をキャリアの芯材表面に噴霧するスプレー法、キャリアの芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリアの芯材と被覆層形成用溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法が挙げられる。
前記二成分現像剤におけるトナーとキャリアとの混合比(重量比)としては、トナー:キャリア=1:100乃至30:100程度の範囲であってもよく、3:100乃至20:100程度の範囲であってもよい。
以下、本実施形態の画像形成装置の一例を図面に基づき説明するが、本実施形態の画像形成装置これに限定されるわけではない。なお、図に示す主用部を説明し、その他はその説明を省略する。
図1は本実施形態の画像形成装置の基本構成を概略的に示す断面図である。図1に示す画像形成装置200は、タンデム型中間転写方式のカラー画像を形成する画像形成装置である。画像形成装置にタンデム型中間転写方式を採用することで、1つの電子写真感光体のみを用いる4サイクルの現像方式による画像形成装置に比べて画像形成の高速化が図られる。
画像形成装置200は、ハウジング400内において4つの電子写真感光体401a乃至401dが中間転写ベルト409に沿って相互に並列に配置されている。
電子写真感光体401a乃至401dは、例えば、電子写真感光体401aがイエロー、電子写真感光体401bがマゼンタ、電子写真感光体401cがシアン、電子写真感光体401dがブラックの色からなる画像をそれぞれ形成することが可能である。
電子写真感光体401a乃至401dのそれぞれは予め定められた方向(紙面上は反時計回り)に回転可能であり、その回転方向に沿って帯電ロール(帯電手段)402a乃至402d、現像装置(現像手段)404a乃至404d、1次転写ロール410a乃至410d、クリーニングブレード415a乃至415dが配置されている。現像装置404a乃至404dのそれぞれにはトナーカートリッジ405a乃至405dに収容されたブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの4色のトナーが供給可能であり、また、1次転写ロール410a乃至410dはそれぞれ中間転写ベルト409を介して電子写真感光体401a乃至401dに接触している。
さらに、ハウジング400内の予め定められた位置には露光装置(静電潜像形成手段)403が配置されており、露光装置403から出射された光ビームが帯電後の電子写真感光体401a乃至401dの表面に照射されるようになっている。これにより、電子写真感光体401a乃至401dの回転工程において帯電、露光、現像、1次転写、クリーニングの各工程が順次行われ、各色のトナー像が中間転写ベルト409上に重ねて転写される。
ここで、帯電ロール402a乃至402dは、電子写真感光体401a乃至401dの表面に導電性部材(帯電ロール)を接触させて電子写真感光体に電圧を均一に印加し、電子写真感光体表面を予め定められた電位に帯電させるものである(帯電工程)。なお本実施形態において示した帯電ロールの他、帯電ブラシ、帯電フィルム若しくは帯電チューブなどを用いて接触帯電方式による帯電を行ってもよい。また、コロトロン若しくはスコロトロンを用いた非接触方式による帯電を行ってもよい。
露光装置403としては、電子写真感光体401a乃至401dの表面に、半導体レーザー、LED(light emitting diode)、液晶シャッター等の光源を所望の像様に露光する光学系装置等が用いられる。これらの中でも、非干渉光を露光可能な露光装置を用いると、電子写真感光体401a乃至401dの導電性基体と感光層との間での干渉縞が防止される。
現像装置404a乃至404dには、現像剤を接触させて現像する一般的な現像装置を用いて行ってもよい(現像工程)。そのような現像装置としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものが選択される。一次転写工程では、1次転写ロール410a乃至410dに、電子写真感光体に保持されたトナーと逆極性の1次転写バイアスが印加されることで、電子写真感光体から中間転写ベルト409へ各色のトナーが順次1次転写される。
クリーニングブレード415a乃至415dは、転写工程後の電子写真感光体の表面に付着した残存トナーを除去するためのもので、これにより清浄面化された電子写真感光体は上記の画像形成プロセスに繰り返し供される。クリーニングブレードの材質としてはウレタンゴム、ネオプレンゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。
中間転写ベルト409は駆動ロール406、バックアップロール408及びテンションロール407により予め定められた張力をもって支持されており、これらのロールの回転によりたわみを生じることなく回転可能となっている。また、2次転写ロール413は、中間転写ベルト409を介してバックアップロール408と接触するように配置されている。
2次転写ロール413に、中間転写体上のトナーと逆極性の2次転写バイアスが印加されることで、中間転写ベルトから記録媒体へトナーが2次転写される。バックアップロール408と2次転写ロール413との間を通った中間転写ベルト409は、例えば駆動ロール406に対向する位置に配置されたクリーニングブレード416或いは、除電器(不図示)により清浄面化された後、次の画像形成プロセスに繰り返し供される。また、ハウジング400内の予め定められた位置には給紙手段(記録媒体トレイ)411が設けられており、給紙手段411内の紙などの記録媒体500が移送ロール412により中間転写ベルト409と2次転写ロール413との間、さらには相互に接触する2個の定着ロール414の間に順次移送された後、ハウジング400の外部に排紙される。
図2は、現像装置404a(現像手段)の構成を示す図である。図2では、現像装置404aについて説明するが、現像装置404b、現像装置404c及び現像装置404dについても同様の構成を有する。
現像器404aは、トナーを含む現像剤44を収容する現像漕41と、現像ロール42と、2本のスパイラル状のオーガー43a、43bとを備えている。現像ロール42の表面には、現像剤層46が形成されている。現像剤層46の高さは、現像剤層規制部材45により予め定められた値に設定される。現像ロール42は、電子写真感光体401aに隣接するように配設され、電子写真感光体401aと現像ロール42との現像ギャップは、現像剤層の高さを考慮して、通常、200μm以上400μm以下程度に設定される。
現像ロール42は、軸線周りに回転して現像漕41内の現像剤に含まれるトナーを電子写真感光体401aに供給する。これにより、電子写真感光体401a上に形成された静電潜像を顕像化し、トナー像が形成される。2本のオーガー43a、43bは、現像漕41内の現像剤を攪拌しながら現像ロール42方向へ現像剤を搬送する。
現像ロール42には電圧印加手段である電源47が接続される。現像効率、画像粒状性、階調再現性等の観点から、直流成分に交流成分を重畳させた現像バイアス電圧が電源47により現像ロール42に印加される。具体的には、現像ロール直流印加電圧Vdcを−300V乃至−700Vとしたとき、現像剤保持体交流電圧ピーク幅Vp−pを0.5kV乃至2.0kVの範囲としてもよい。
好ましくは、現像ロール直流印加電圧Vdcを350V乃至650Vとしたとき、現像剤保持体交流電圧ピーク幅Vp−pを0.5kV乃至1.5kVの範囲としてもよい。
交流成分の周波数は6kHz以上25kHz以下に設定されるが、9kHz以上25kHz以下が好ましい。交流成分の周波数が6kHz未満であると、外添剤のトナー粒子からの離脱は抑制できるが、現像量を確保できないことがあり、また、ドット再現性が低下することがある。交流成分の周波数が25kHzを超えると、トナー粒子からの外添剤の離脱が加速され、転写性が低下することがある。
以下、実施例及び比較例を挙げ、本実施形態をより具体的に詳細に説明するが、本実施形態はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。尚、特に断りのない限り、「部」及び「%」は質量基準である。
<トナー粒子の作成>
−樹脂粒子分散液1の調製−
スチレン(和光純薬製):320部
nブチルアクリレート(和光純薬製):80部
βカルボキシエチルアクリレート(ローディア日華製):9部
1’10デカンジオールジアクリレート(新中村化学製):1.5部
ドデカンチオール(和光純薬製):2.7部
上記成分を混合溶解したものに、アニオン性界面活性剤ダウファックス(ダウケミカル社製)4部をイオン交換水550部に溶解した溶液を加えてフラスコ中で分散、乳化し10分間ゆっくりと攪拌・混合しながら、さらに、過硫酸アンモニウム6部を溶解したイオン交換水50部を投入した。次いでフラスコ内の窒素置換を行った後、フラスコ内の溶液を攪拌しながらオイルバスで70℃になるまで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続し、固形分量41%のアニオン性の樹脂粒子分散液1を得た。
樹脂粒子分散液1中の樹脂粒子は、中心粒径が196nm、ガラス転移温度が51.5℃、重量平均分子量Mwが32400であった。
−樹脂粒子分散液2の調製−
スチレン(和光純薬製):280部
nブチルアクリレート(和光純薬製):120部
βカルボキシエチルアクリレート(ローディア日華製):9部
上記成分を混合溶解したものに、アニオン性界面活性剤ダウファックス(ダウケミカル社製)1.5部をイオン交換水550部に溶解した溶液をフラスコ中で分散、乳化し10分間ゆっくりと攪拌・混合しながら、さらに、過硫酸アンモニウム0.4部を溶解したイオン交換水50部を投入した。次いでフラスコ内の窒素置換を行った後、フラスコ内の溶液を攪拌しながらオイルバスで70℃になるまで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続し、固形分量42%のアニオン性の樹脂粒子分散液2を得た。
樹脂粒子分散液2中の樹脂粒子は中心粒径が150nm、ガラス転移温度が53.2℃、重量平均分子量Mwが41000、数平均分子量Mnが25000であった。
−着色剤粒子分散液1の調製−
C.I.Pigment Yellow74顔料:30部
アニオン性界面活性剤(日本油脂(株)製:ニュ−レックスR):2部
イオン交換水:220部
上記成分を混合し、ホモジナイザー(IKAウルトラタラックス)により10分予備分散した後に、アルティマイザー(対抗衝突型湿式粉砕機:杉野マシン製)を用い圧力245Mpaで15分間分散処理を行い、着色剤粒子中心粒径が169nmで固形分が22.0%の着色剤粒子分散液1を得た。
−離型剤粒子分散液1の調製−
パラフィンワックス HNP9(融解温度75℃:日本精鑞製):45部
カチオン性界面活性剤Neogen RK(第一工業製薬):5部
イオン交換水:200部
上記成分を混合し100℃に加熱して、ウルトラタラックスT50(IKA製)にて分散後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、離型剤粒子の中心粒径が196nm、固形分量が22.0%の離型剤粒子分散液1を得た。
樹脂粒子分散液1:106部
樹脂粒子分散液2:36部
着色剤粒子分散液1:30部
離型剤粒子分散液1:91部
上記成分を丸型ステンレス製フラスコ中においてウルトラタラックスT50(IKA製)で混合・分散した溶液を得た。
次いで、この溶液にポリ塩化アルミニウム0.4部を加えてコア凝集粒子を作製し、ウルトラタラックスを用いて分散操作を継続した。さらに加熱用オイルバスでフラスコ内の溶液を攪拌しながら49℃まで加熱し、49℃で60分保持した後、ここに樹脂粒子分散液1を36部追加し、コア/シェル凝集粒子を作製した。その後、0.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を加えて溶液のpHを5.6にした後、ステンレス製フラスコを密閉し、磁力シールを用いて攪拌を継続しながら96℃まで加熱し、5時間保持した後、冷却し、イエローのトナー粒子を得た。
次に溶液中に分散した状態のトナー粒子を、濾過し、イオン交換水で洗浄した後、ヌッチェ式吸引濾過により固液分離を施した。これを更に40℃のイオン交換水3Lに再分散し、15分300rpmで攪拌・洗浄した。これを更に5回繰り返し、濾液のpHが7.01、電気伝導度9.8μS/cm、表面張力が71.1Nmとなったところで、ヌッチェ式吸引濾過によりNo5Aろ紙を用いて固液分離を行い、得られた固形物を、12時間かけて真空乾燥させた体積平均粒径6.4μmのトナー粒子1を得た。
<外添剤の作成>
下記工程を経て外添剤であるシリカ粒子(ゾルゲルシリカ)1乃至9を得た。なお、シリカ粒子1乃至9の作成は、10%アンモニア水の供給量A、テトラメトキシシランの供給量B及び4.44%アンモニア水の供給量Cを表1に記載の供給量とした以外は同様である。
シリカ粒子1乃至9の体積平均粒径D及び円形度Eを合わせて表1に記載する。
−アルカリ触媒溶液準備工程〔アルカリ触媒溶液の調製〕−
金属製撹拌棒、滴下ノズル(テフロン(登録商標)製マイクロチューブポンプ)、及び、温度計を有した容積3Lのガラス製反応容器にメタノール300部、10%アンモニア水A部を入れ、攪拌混合して、アルカリ触媒溶液を得た。
−粒子生成工程〔シリカ粒子懸濁液の調製〕−
次に、アルカリ触媒溶液の温度を25℃に調整し、アルカリ触媒溶液を窒素置換した。その後、アルカリ触媒溶液を撹拌しながら、テトラメトキシシラン(TMOS)450部と、触媒(NH)濃度が4.44%のアンモニア水270部とを、下記供給量で、同時に滴下を行いシリカ粒子の懸濁液(シリカ粒子懸濁液)を得た。
ここで、テトラメトキシシランの供給量は、B部/min、4.44%アンモニア水の供給量は、C部/minとした。得られたシリカ粒子懸濁液の粒子を、既述の粒度測定装置で測定したところ体積平均粒子径(D50v)はDnmであった。
−乾燥工程−
次に、得られた親水性シリカ粒子の懸濁液(親水性シリカ粒子分散液)を、スプレードライにより乾燥して、溶媒を除去し、親水性シリカ粒子の粉末を得た。
−疎水化処理工程−
得られた親水性シリカ粒子の粉末100部をミキサーに入れ、窒素雰囲気下で200℃に加熱しながら200rpmで撹拌し、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)を親水性シリカ粒子の粉末に対し、30部滴下し2時間反応させた。その後、冷却させ疎水処理された疎水性シリカ粒子の粉末(S1)を得た。
得られた疎水性シリカ粒子(S1)を、トナー粒子に添加し、疎水性シリカ粒子の一次粒子100個についてSEM写真撮影を行った。
次に、得られたSEM写真に対して、画像解析を行った結果、疎水性シリカ粒子(S1)の一次粒子は、円形度がEであった。
<キャリアの作成>
フェライト粒子(平均粒径:50μm): 100部
トルエン: 14部
スチレン−メチルメタクリレート共重合体(成分比:90/10): 2部
カーボンブラック(R330:キャボット社製): 0.2部
まず、フェライト粒子を除く上記成分を10分間スターラーで撹拌させ、分散した被覆液を調製し、次に、この被覆液とフェライト粒子を真空脱気型ニーダーに入れ、60℃で30分撹拌した後、更に加温しながら減圧して脱気し、乾燥させることによりキャリアを作成した。
[実施例1]
ヘンシェルミキサーを用いて、シリカ粒子1の2.0部をトナー粒子1の100部に添加し、トナー1を作製した。
上記トナー1の4部とキャリアの96部とをV−ブレンダーを用いて40rpmで20分間攪拌し、目開き250μmのシーブで篩って現像剤を作製した。
画像形成装置として700DCP(富士ゼロックス社製)改造機を用い、直流成分電圧:535V、実験環境:温度10度/湿度15%RHにおいて、記録用紙として富士ゼロックス製J紙 A4サイズを用いて下記評価を実施した。
−転写性−
画像密度1%で10000枚走行後、外部装置により、画像形成装置の感光体駆動/現像器駆動/転写駆動を同時に停止した。画像形成装置から感光体および中間転写ベルトを取り出し、単位面積当たりの感光体上のトナー重量/ベルト上のトナー重量を測定した。転写後のベルト上のトナー重量を転写前の感光体上のトナー重量で割り、転写効率(1次転写効率)を決定した。得られた結果を表2に示す。
−現像性−
外部装置により、画像形成装置の感光体駆動/現像器駆動/転写駆動を同時に停止した。画像形成装置から感光体を取り出し、コントラスト電位300V時の現像量(単位面積当たりの感光体上のトナー重量)を測定した。得られた結果を表2に示す。
−ゴースト評価−
40%ハーフフトーン画像を印刷し、X-Rite社938スペクトロンデンシティメータにて濃度を測定することにより、感光体付着による画像・非画像部の濃度差を求めた。得られた結果を表2に示す。
−クリーニング性−
40%ハーフフトーン画像を印刷し。目視でスジの有りなしを観察することでクリーニング不良の有無の評価を実施した。得られた結果を表2に示す。
−ドット再現性−
30%ハーフトーンを印刷し、印刷画像をキーエンス社製デジタルマイクロスコープVHX600にて185倍レンズで撮影した。撮影画像内の各ドットの面積バラツキをImageJ Plusを用いて確認した。
ドット再現性のある場合○、画像のずれが生じた場合×として評価した。得られた結果を表2に示す。
[実施例2]
外添剤であるシリカ粒子2を用いた以外は実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表2に示す。
[実施例3]
外添剤であるシリカ粒子3を用いた以外は実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表2に示す。
[実施例4]
外添剤であるシリカ粒子4を用いた以外は実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表2に示す。
[実施例5]
外添剤であるシリカ粒子5を用いた以外は実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表2に示す。
[実施例6]
交流成分の周波数を6kHzに調整した以外は実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表2に示す。
[実施例7]
交流成分の周波数を25kHzに調整した以外は実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表2に示す。
[比較例1]
外添剤であるシリカ粒子6を用いた以外は実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表2に示す。
[比較例2]
外添剤であるシリカ粒子7を用いた以外は実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表2に示す。
[比較例3]
外添剤であるシリカ粒子8を用いた以外は実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表2に示す。
[比較例4]
外添剤であるシリカ粒子9を用いた以外は実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表2に示す。
[比較例5]
交流成分の周波数を4kHzに調整した以外は実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表2に示す。
[比較例6]
交流成分の周波数を30kHzに調整した以外は実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表2に示す。
200 画像形成装置
401a、401b、401c、401d 電子写真感光体
402a、402b、402c、402d 帯電装置(帯電ロール)
403 露光装置
404a、404b、404c、404d 現像装置
112 転写装置
414 定着装置(定着ロール)

Claims (2)

  1. 潜像保持体と、
    前記潜像保持体表面を帯電する帯電手段と、
    前記潜像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
    周波数が6kHz以上25kHz以下の交流成分が印加された状態で、前記潜像保持体表面に形成された静電潜像を、体積平均粒子径が2μm以上10μm以下のトナー粒子と体積平均粒径が70nm以上400nm以下で円形度が0.5以上0.9以下の外添剤とを含むトナーを含有する現像剤を用いて現像する現像手段と、
    を備える画像形成装置。
  2. 潜像保持体表面を帯電する帯電工程と、
    前記潜像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、
    周波数が6kHz以上25kHz以下の交流成分が印加された状態で、前記潜像保持体表面に形成された静電潜像を、体積平均粒子径が2μm以上10μm以下のトナー粒子と体積平均粒径が70nm以上400nm以下で円形度が0.5以上0.9以下の外添剤とを含むトナーを含有する現像剤を用いて現像する現像工程と、
    を有する画像形成方法。
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