JP2014153456A - 画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 帯電ローラによって感光体の帯電を行う画像形成装置に適用した場合にも、長期間にわたって優れたクリーニング性が得られると共に高温高湿環境においても黒点状の画像不良の発生が抑制された良好な画像を形成することができる画像形成方法の提供。
【解決手段】 画像形成方法は、帯電工程における感光体の帯電が、帯電ローラによって行われ、静電荷像現像用トナーが、トナー母体粒子に外添剤が添加されてなり、外添剤が、少なくとも、ポリテトラフルオロエチレンからなる第1の外添剤粒子と、脂肪酸金属塩およびアミドワックスから選ばれる少なくとも1種からなる第2の外添剤粒子とを含有し、第1の外添剤粒子を構成するポリテトラフルオロエチレンの数平均分子量が500〜20,000であり、第2の外添剤粒子が、トナー母体粒子100質量部に対して0.01〜0.5質量部の割合で添加されていることを特徴とする。
【選択図】 図2
【解決手段】 画像形成方法は、帯電工程における感光体の帯電が、帯電ローラによって行われ、静電荷像現像用トナーが、トナー母体粒子に外添剤が添加されてなり、外添剤が、少なくとも、ポリテトラフルオロエチレンからなる第1の外添剤粒子と、脂肪酸金属塩およびアミドワックスから選ばれる少なくとも1種からなる第2の外添剤粒子とを含有し、第1の外添剤粒子を構成するポリテトラフルオロエチレンの数平均分子量が500〜20,000であり、第2の外添剤粒子が、トナー母体粒子100質量部に対して0.01〜0.5質量部の割合で添加されていることを特徴とする。
【選択図】 図2
Description
本発明は、電子写真方式の画像形成方法に関する。
従来、複写機、プリンターなどの電子写真方式の画像形成装置においては、潤滑剤を用いて感光体とクリーニングブレードとの間の摩擦力を小さくすることによってクリーニング性を維持することが知られている。
潤滑剤の感光体への供給方法としては、大きく分けて、(1)アプリケーターにより塗布する方法、(2)感光体の表面層に含有させる方法、(3)トナーを含む現像剤に外添剤として添加する方法(例えば、特許文献1〜3参照)の3種類が挙げられる。
しかしながら、上記の(1)の方法においては、装置の大型化および複雑化は避けられず、アプリケーターの劣化に伴って塗布ムラが生じたり、過剰に供給された潤滑剤がクリーニングブレードをすり抜けて帯電ローラを汚染したり、潤滑剤の補給が別途必要になったりするため、保守整備が煩雑化する、という問題がある。また、上記の(2)の方法においては、感光体の表面の帯電特性が不均一なものとなるために画質欠陥が生じやすくなったり、画像履歴に依存する感光体の表面の帯電特性のバラツキが生じて像流れが発生しやすい、という問題がある。
上記の(3)の方法においては、装置の小型化を図ることができる点、感光体上に簡便に潤滑剤を供給することができる点などの利点を有する。
潤滑剤の感光体への供給方法としては、大きく分けて、(1)アプリケーターにより塗布する方法、(2)感光体の表面層に含有させる方法、(3)トナーを含む現像剤に外添剤として添加する方法(例えば、特許文献1〜3参照)の3種類が挙げられる。
しかしながら、上記の(1)の方法においては、装置の大型化および複雑化は避けられず、アプリケーターの劣化に伴って塗布ムラが生じたり、過剰に供給された潤滑剤がクリーニングブレードをすり抜けて帯電ローラを汚染したり、潤滑剤の補給が別途必要になったりするため、保守整備が煩雑化する、という問題がある。また、上記の(2)の方法においては、感光体の表面の帯電特性が不均一なものとなるために画質欠陥が生じやすくなったり、画像履歴に依存する感光体の表面の帯電特性のバラツキが生じて像流れが発生しやすい、という問題がある。
上記の(3)の方法においては、装置の小型化を図ることができる点、感光体上に簡便に潤滑剤を供給することができる点などの利点を有する。
一方、従来、電子写真方式の画像形成装置に搭載される帯電装置としては、スコロトロン帯電器のようなコロナ放電現象を利用したものが多用されてきたが、コロナ放電現象を利用した帯電装置を用いる場合には、画像形成プロセスにおいてオゾンや窒素酸化物が発生する、という問題がある。これに対して、導電性の帯電ローラを感光体に近接または接触させて感光体の帯電を行う帯電ローラ方式の帯電装置を用いた場合には、オゾンや窒素酸化物の発生を大幅に少なくすることができ、電源効率もよいことから、最近では主流になってきている。
然るに、このような帯電ローラを用いた帯電装置においては、帯電ローラが感光体に近接または接触しているために感光体上の潤滑剤に多大な放電エネルギーが付与されてしまって当該潤滑剤が放電劣化し、その結果、安定して潤滑作用を発揮することが困難である、という問題がある。
本発明者らは、上記のような問題を、潤滑剤として例えばポリテトラフルオロエチレン粒子などの構成原子間の結合エネルギーが大きく、放電劣化の影響が小さいものを用いることによって解消することができることを見出した。
しかしながら、ポリテトラフルオロエチレン粒子を用いて所期のクリーニング性を得るためには、その添加量を多量にしなければならない。然るに、高温高湿環境において感光体上に潤滑剤が過剰に存在するとトナー粒子の凝集体が形成されてしまい、定着された画像上に黒点状の画像不良が生じる、という問題があり、ポリテトラフルオロエチレン粒子を所期のクリーニング性が得られる程度に多量に添加した場合には、この黒点状の画像不良が生じることを防止することができない、という新たな問題が生じた。
しかしながら、ポリテトラフルオロエチレン粒子を用いて所期のクリーニング性を得るためには、その添加量を多量にしなければならない。然るに、高温高湿環境において感光体上に潤滑剤が過剰に存在するとトナー粒子の凝集体が形成されてしまい、定着された画像上に黒点状の画像不良が生じる、という問題があり、ポリテトラフルオロエチレン粒子を所期のクリーニング性が得られる程度に多量に添加した場合には、この黒点状の画像不良が生じることを防止することができない、という新たな問題が生じた。
本発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであって、その目的は、帯電ローラによって感光体の帯電を行う画像形成装置に適用した場合にも、長期間にわたって優れたクリーニング性が得られると共に高温高湿環境においても黒点状の画像不良の発生が抑制された良好な画像を形成することができる画像形成方法を提供することにある。
本発明の画像形成方法は、感光体を帯電させる帯電工程と、帯電された感光体を露光することによって静電潜像を形成させる露光工程と、前記静電潜像を静電荷像現像用トナーによって現像する現像工程と、現像されたトナー像を転写材に転写する転写工程と、トナー像を転写した後に感光体上をクリーニングブレードにてクリーニングするクリーニング工程とを有する画像形成方法において、
前記帯電工程における感光体の帯電が、帯電ローラによって行われ、
前記現像工程にて使用される静電荷像現像用トナーが、トナー母体粒子に外添剤が添加されてなり、前記外添剤が、少なくとも、ポリテトラフルオロエチレンからなる第1の外添剤粒子と、脂肪酸金属塩およびアミドワックスから選ばれる少なくとも1種からなる第2の外添剤粒子とを含有し、
前記第1の外添剤粒子を構成するポリテトラフルオロエチレンの数平均分子量が500〜20,000であり、
前記第2の外添剤粒子が、トナー母体粒子100質量部に対して0.01〜0.5質量部の割合で添加されていることを特徴とする。
前記帯電工程における感光体の帯電が、帯電ローラによって行われ、
前記現像工程にて使用される静電荷像現像用トナーが、トナー母体粒子に外添剤が添加されてなり、前記外添剤が、少なくとも、ポリテトラフルオロエチレンからなる第1の外添剤粒子と、脂肪酸金属塩およびアミドワックスから選ばれる少なくとも1種からなる第2の外添剤粒子とを含有し、
前記第1の外添剤粒子を構成するポリテトラフルオロエチレンの数平均分子量が500〜20,000であり、
前記第2の外添剤粒子が、トナー母体粒子100質量部に対して0.01〜0.5質量部の割合で添加されていることを特徴とする。
本発明の画像形成方法においては、前記第1の外添剤粒子を構成するポリテトラフルオロエチレンの数平均分子量が1,000〜5,000であることが好ましい。
本発明の画像形成方法においては、前記第1の外添剤粒子を構成するポリテトラフルオロエチレンの添加量が、トナー母体粒子100質量部に対して0.01〜1.0質量部であることが好ましい。
本発明の画像形成方法においては、前記外添剤が、さらにチタン酸カルシウム粒子を含有することが好ましい。
本発明の画像形成方法においては、前記感光体は有機感光層上に保護層を有してなるものであり、
前記保護層が、少なくともアクリロイル基またはメタクリロイル基を有する重合性化合物を硬化して得られる樹脂成分と、重合性官能基を有する表面処理剤によって処理された無機微粒子とを含有することが好ましい。
前記保護層が、少なくともアクリロイル基またはメタクリロイル基を有する重合性化合物を硬化して得られる樹脂成分と、重合性官能基を有する表面処理剤によって処理された無機微粒子とを含有することが好ましい。
本発明の画像形成方法によれば、トナー母体粒子に対して少なくとも特定の低分子量のポリテトラフルオロエチレンからなる第1の外添剤粒子と脂肪酸金属塩およびアミドワックスから選ばれる少なくとも1種からなる第2の外添剤粒子とを含む外添剤が添加されていることによって、帯電ローラによって感光体の帯電を行う画像形成装置に適用した場合にも、長期間にわたって優れたクリーニング性が得られると共に、高温高湿環境においても黒点状の画像不良の発生が抑制された良好な画像を形成することができる。
以下、本発明について具体的に説明する。
〔画像形成方法〕
本発明の画像形成方法は、一般的な電子写真方式の画像形成方法において、帯電工程における感光体の帯電が、帯電ローラによって行われる帯電ローラ方式の画像形成方法である。
本発明の画像形成方法は、一般的な電子写真方式の画像形成方法において、帯電工程における感光体の帯電が、帯電ローラによって行われる帯電ローラ方式の画像形成方法である。
本発明の画像形成方法は、具体的には、感光体を帯電ローラを用いて一様に帯電させる帯電工程と、一様に帯電された感光体を露光することによって静電潜像を形成させる露光工程と、この静電潜像を、下記に詳述する静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」ともいう。)によって現像する現像工程と、現像して得られたトナー像を紙などの転写材上に転写する転写工程と、転写材上に転写されたトナー像を接触加熱方式の定着処理によって当該転写材上に定着する定着工程と、トナー像を転写した後に感光体上をクリーニングブレードにてクリーニングするクリーニング工程とを有する。
〔トナー〕
本発明の画像形成方法に用いられるトナーは、トナー母体粒子に、外添剤として、少なくとも特定の低分子量のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)からなる第1の外添剤粒子が添加されると共に、脂肪酸金属塩およびアミドワックスから選ばれる少なくとも1種からなる第2の外添剤粒子が特定の添加割合で添加されてなるものである。
本発明の画像形成方法に用いられるトナーは、トナー母体粒子に、外添剤として、少なくとも特定の低分子量のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)からなる第1の外添剤粒子が添加されると共に、脂肪酸金属塩およびアミドワックスから選ばれる少なくとも1種からなる第2の外添剤粒子が特定の添加割合で添加されてなるものである。
上記のような本発明に係るトナーによれば、トナー母体粒子に対して上記のポリテトラフルオロエチレンからなる第1の外添剤粒子と脂肪酸金属塩および/またはアミドワックスからなる第2の外添剤粒子とが外添剤として添加されていることによって、当該トナーを帯電ローラによって感光体の帯電を行う画像形成装置に適用した場合にも、長期間にわたって優れたクリーニング性が得られると共に高温高湿環境においても黒点状の画像不良の発生が抑制された良好な画像を形成することができる。
本発明において優れたクリーニング性が得られる理由は、ポリテトラフルオロエチレンの炭素原子−フッ素原子間の結合エネルギーが大きいために当該ポリテトラフルオロエチレンの放電劣化がほとんど生じず、従ってクリーニング性を失うことがないために感光体とクリーニングブレードとの間の摩擦力を小さくすることができるためであると考えられる。
しかも、本発明のように外添剤として脂肪酸金属塩および/またはアミドワックスからなる第2の外添剤粒子をポリテトラフルオロエチレンからなる第1の外添剤粒子と共に添加することによって、当該ポリテトラフルオロエチレンからなる第1の外添剤粒子の添加量を少量に抑制することができる。その結果、高温高湿環境において画像形成を行った場合にも感光体上に潤滑剤が過剰に存在しないためにトナー母体粒子の凝集体が形成されることがなく、定着された画像上に黒点状の画像不良が生じることを極めて抑制することができる。
この理由は定かではないが、ポリテトラフルオロエチレンは分子間凝集力が小さいために感光体に付着しづらいという特性を有するために、通常は外添剤として多量のポリテトラフルオロエチレン粒子を添加しなければ感光体とクリーニングブレードとの間の摩擦力を小さくすることができない。然るに、脂肪酸金属塩およびアミドワックスは、いずれも、感光体への付着力が強く、かつ、ポリテトラフルオロエチレンと逆極の帯電性を有するので、本発明のように脂肪酸金属塩および/またはアミドワックスからなる第2の外添剤粒子と組み合わせて用いることによって、当該脂肪酸金属塩および/またはアミドワックスが静電引力によりポリテトラフルオロエチレンを引き寄せて感光体と当該ポリテトラフルオロエチレンとの間の接着剤として働き、その結果、少量の第1の外添剤粒子によって感光体とクリーニングブレードとの間の摩擦力を小さくすることができるものと推測される。
本発明において優れたクリーニング性が得られる理由は、ポリテトラフルオロエチレンの炭素原子−フッ素原子間の結合エネルギーが大きいために当該ポリテトラフルオロエチレンの放電劣化がほとんど生じず、従ってクリーニング性を失うことがないために感光体とクリーニングブレードとの間の摩擦力を小さくすることができるためであると考えられる。
しかも、本発明のように外添剤として脂肪酸金属塩および/またはアミドワックスからなる第2の外添剤粒子をポリテトラフルオロエチレンからなる第1の外添剤粒子と共に添加することによって、当該ポリテトラフルオロエチレンからなる第1の外添剤粒子の添加量を少量に抑制することができる。その結果、高温高湿環境において画像形成を行った場合にも感光体上に潤滑剤が過剰に存在しないためにトナー母体粒子の凝集体が形成されることがなく、定着された画像上に黒点状の画像不良が生じることを極めて抑制することができる。
この理由は定かではないが、ポリテトラフルオロエチレンは分子間凝集力が小さいために感光体に付着しづらいという特性を有するために、通常は外添剤として多量のポリテトラフルオロエチレン粒子を添加しなければ感光体とクリーニングブレードとの間の摩擦力を小さくすることができない。然るに、脂肪酸金属塩およびアミドワックスは、いずれも、感光体への付着力が強く、かつ、ポリテトラフルオロエチレンと逆極の帯電性を有するので、本発明のように脂肪酸金属塩および/またはアミドワックスからなる第2の外添剤粒子と組み合わせて用いることによって、当該脂肪酸金属塩および/またはアミドワックスが静電引力によりポリテトラフルオロエチレンを引き寄せて感光体と当該ポリテトラフルオロエチレンとの間の接着剤として働き、その結果、少量の第1の外添剤粒子によって感光体とクリーニングブレードとの間の摩擦力を小さくすることができるものと推測される。
〔第1の外添剤粒子〕
第1の外添剤粒子を構成するポリテトラフルオロエチレンは、数平均分子量が500〜20,000のものであり、好ましくは1,000〜5,000である。
数平均分子量が上記の範囲のポリテトラフルオロエチレンを用いることによって、現像器内におけるトナー母体粒子との凝集が抑止され、しかも、感光体上での延展性が良好であるために優れたクリーニング性が得られる。数平均分子量が500未満のポリテトラフルオロエチレンを用いた場合には、現像器内においてトナー母体粒子と凝集してしまう。数平均分子量が20,000よりも大きいポリテトラフルオロエチレンを用いた場合には、感光体上での延展性が低く、所期のクリーニング性を得ることができない。
第1の外添剤粒子を構成するポリテトラフルオロエチレンは、数平均分子量が500〜20,000のものであり、好ましくは1,000〜5,000である。
数平均分子量が上記の範囲のポリテトラフルオロエチレンを用いることによって、現像器内におけるトナー母体粒子との凝集が抑止され、しかも、感光体上での延展性が良好であるために優れたクリーニング性が得られる。数平均分子量が500未満のポリテトラフルオロエチレンを用いた場合には、現像器内においてトナー母体粒子と凝集してしまう。数平均分子量が20,000よりも大きいポリテトラフルオロエチレンを用いた場合には、感光体上での延展性が低く、所期のクリーニング性を得ることができない。
第1の外添剤粒子を構成するポリテトラフルオロエチレンの数平均分子量は、S.Wuの方法(Polymer Engineering&Science,1988,Vol.28,538、同1989,Vol.29,273)に準処して求られるものである。この方法は、樹脂の溶融時の弾性率から数平均分子量、重量平均分子量および分子量分布を算出する方法であり、特にポリテトラフルオロエチレンに代表される溶媒に不溶な樹脂の分子量測定に有用な方法である。測定装置はAnton Paar社製の粘弾性測定機「MCR500」を使用し、380℃における動的粘弾性を測定する。但し、試料を保持する治具としてパラレルプレートを用い、試料の溶融時の厚みは1.4〜1.5mm、周波数範囲は0.001〜500rad/秒とする。また、溶融時の試料の変形量は、周波数が1rad/秒以上では試料の厚みに対して、円周上で0.8〜3%の範囲から選択し、周波数が1rad/秒以下では2〜10%の範囲から選択する。また、測定値のサンプリング頻度は対数等間隔で1桁当たり5点とする。また、2回の連続した測定において、各測定周波数(ω)における貯蔵弾性率(G’(ω))の偏差の平均が5%以下になるまで測定を繰り返す。測定により求めた周波数(ω)、貯蔵弾性率(G’(ω))を用いて、S.Wuの方法に従って数平均分子量(Mn)を求めた。但し、時間t=1/ω、G(t)=G'(ω)とした。
第1の外添剤粒子の数平均粒径は、0.5〜20μmであることが好ましく、より好ましくは0.8〜2μmである。
第1の外添剤粒子の数平均粒径が上記の範囲であることによって、トナーに含有される第1の外添剤粒子が感光体へ移行し易くなり、感光体のクリーニング性を安定的に向上させることができる。第1の外添剤粒子の数平均粒径が0.5μm未満である場合は、トナー粒子への付着力が大きくなるので、感光体上においてもトナー粒子と一緒に挙動してしまい、所期のクリーニング性を発揮することができないおそれがある。また、第1の外添剤粒子の数平均粒径が20μmよりも大きい場合は、感光体上においてトナー粒子同士の凝集体が形成され易く、得られる画像上に黒点状の画像不良が発生してしまうおそれがある。
第1の外添剤粒子の数平均粒径が上記の範囲であることによって、トナーに含有される第1の外添剤粒子が感光体へ移行し易くなり、感光体のクリーニング性を安定的に向上させることができる。第1の外添剤粒子の数平均粒径が0.5μm未満である場合は、トナー粒子への付着力が大きくなるので、感光体上においてもトナー粒子と一緒に挙動してしまい、所期のクリーニング性を発揮することができないおそれがある。また、第1の外添剤粒子の数平均粒径が20μmよりも大きい場合は、感光体上においてトナー粒子同士の凝集体が形成され易く、得られる画像上に黒点状の画像不良が発生してしまうおそれがある。
第1の外添剤粒子の数平均粒径は、画像解析法により測定されるものである。
具体的には、走査型電子顕微鏡を用いて倍率3万倍でトナーの写真を撮影し、この写真画像をスキャナーにより取り込み、画像処理解析装置「LUZEX AP(ニレコ製)」にて、写真画像上のトナー粒子表面に存在する外添剤について2値化処理し、第1の外添剤粒子の任意の100個についての水平方向フェレ径を算出し、その平均値を数平均粒径とする。
具体的には、走査型電子顕微鏡を用いて倍率3万倍でトナーの写真を撮影し、この写真画像をスキャナーにより取り込み、画像処理解析装置「LUZEX AP(ニレコ製)」にて、写真画像上のトナー粒子表面に存在する外添剤について2値化処理し、第1の外添剤粒子の任意の100個についての水平方向フェレ径を算出し、その平均値を数平均粒径とする。
第1の外添剤粒子の添加割合は、トナー母体粒子100質量部に対して0.01〜1.0質量部であることが好ましく、より好ましくは0.05〜0.50質量部である。
第1の外添剤粒子の添加割合が上記の範囲にあることにより、トナーに含有される第1の外添剤粒子が感光体上に安定的に供給され易くなる。第1の外添剤粒子の添加割合が0.01質量部未満である場合は十分なクリーニング性が得られないおそれがあり、第1の外添剤粒子の添加割合が1.0質量部よりも多い場合は、トナーに十分な流動性が得られないおそれがある。
第1の外添剤粒子の添加割合が上記の範囲にあることにより、トナーに含有される第1の外添剤粒子が感光体上に安定的に供給され易くなる。第1の外添剤粒子の添加割合が0.01質量部未満である場合は十分なクリーニング性が得られないおそれがあり、第1の外添剤粒子の添加割合が1.0質量部よりも多い場合は、トナーに十分な流動性が得られないおそれがある。
〔第2の外添剤粒子〕
脂肪酸金属塩および/またはアミドワックスからなる第2の外添剤粒子の添加割合は、トナー母体粒子100質量部に対して0.01〜0.5質量部であり、好ましくは0.02〜0.2質量部とされる。
第2の外添剤粒子の添加割合が上記の範囲にあることにより、少量の第1の外添剤粒子の添加で所期のクリーニング性を得ることができる。第2の外添剤粒子の添加割合が0.01質量部未満である場合は、感光体と第1の外添剤粒子との間の接着効果を十分に得ることができず、従って、所期のクリーニング性が得られない。第2の外添剤粒子の添加割合が0.5質量部よりも多い場合は、トナーの帯電性が低下してトナー飛散やカブリが発生しやすくなるおそれがある。
脂肪酸金属塩および/またはアミドワックスからなる第2の外添剤粒子の添加割合は、トナー母体粒子100質量部に対して0.01〜0.5質量部であり、好ましくは0.02〜0.2質量部とされる。
第2の外添剤粒子の添加割合が上記の範囲にあることにより、少量の第1の外添剤粒子の添加で所期のクリーニング性を得ることができる。第2の外添剤粒子の添加割合が0.01質量部未満である場合は、感光体と第1の外添剤粒子との間の接着効果を十分に得ることができず、従って、所期のクリーニング性が得られない。第2の外添剤粒子の添加割合が0.5質量部よりも多い場合は、トナーの帯電性が低下してトナー飛散やカブリが発生しやすくなるおそれがある。
第1の外添剤粒子の添加割合と第2の外添剤粒子の添加割合との比率は、当該第1の外添剤粒子および第2の外添剤粒子の粒径によっても異なるが、(第1の外添剤粒子の添加割合/第2の外添剤粒子の添加割合)が質量比で0.1〜10であることが好ましい。
第1の外添剤粒子の添加割合と第2の外添剤粒子の添加割合との比率が上記の範囲にあることにより、ポリテトラフルオロエチレンからなる第1の外添剤粒子を確実に感光体に付着させることができる。
第1の外添剤粒子の添加割合と第2の外添剤粒子の添加割合との比率が上記の範囲にあることにより、ポリテトラフルオロエチレンからなる第1の外添剤粒子を確実に感光体に付着させることができる。
脂肪酸金属塩としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ラウリン酸亜鉛、ミリスチン酸亜鉛などが挙げられる。
また、アミドワックスとしては、メチレンビスステアリン酸アミド、メチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスベヘン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミドなどが挙げられる。
これらは1種単独で、または、2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、アミドワックスとしては、メチレンビスステアリン酸アミド、メチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスベヘン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミドなどが挙げられる。
これらは1種単独で、または、2種以上を組み合わせて用いることができる。
第2の外添剤粒子の数平均粒径は、0.5〜20μmであることが好ましく、より好ましくは0.8〜2μmである。
第2の外添剤粒子の数平均粒径が上記の範囲であることによって、第1の外添剤粒子を確実に感光体に付着させることができて、少量の第1の外添剤粒子の添加で十分なクリーニング性を得ることができる。第2の外添剤粒子の数平均粒径が0.5μm未満である場合は、トナー粒子への付着力が大きくなるので、感光体上においてもトナー粒子と一緒に挙動してしまい、所期のクリーニング性を発揮することができないおそれがある。また、第2の外添剤粒子の数平均粒径が20μmよりも大きい場合は、画像欠陥が発生するおそれがある。
第2の外添剤粒子は、第1の外添剤粒子と略同等の数平均粒径であることが好ましい。第1の外添剤粒子と第2の外添剤粒子の粒径が略同等であることにより、ポリテトラフルオロエチレンからなる第1の外添剤粒子を確実に感光体に付着させることができる。
第2の外添剤粒子の数平均粒径が上記の範囲であることによって、第1の外添剤粒子を確実に感光体に付着させることができて、少量の第1の外添剤粒子の添加で十分なクリーニング性を得ることができる。第2の外添剤粒子の数平均粒径が0.5μm未満である場合は、トナー粒子への付着力が大きくなるので、感光体上においてもトナー粒子と一緒に挙動してしまい、所期のクリーニング性を発揮することができないおそれがある。また、第2の外添剤粒子の数平均粒径が20μmよりも大きい場合は、画像欠陥が発生するおそれがある。
第2の外添剤粒子は、第1の外添剤粒子と略同等の数平均粒径であることが好ましい。第1の外添剤粒子と第2の外添剤粒子の粒径が略同等であることにより、ポリテトラフルオロエチレンからなる第1の外添剤粒子を確実に感光体に付着させることができる。
第2の外添剤粒子の数平均粒径は、上記の第1の外添剤粒子の数平均粒径の測定方法において、脂肪酸金属塩および/またはアミドワックスからなる第2の外添剤粒子の100個について水平方向フェレ径を算出することの他は同様にして、得られるものである。
〔その他の外添剤〕
本発明に係るトナーには、上記のポリテトラフルオロエチレンからなる第1の外添剤粒子と脂肪酸金属塩および/またはアミドワックスからなる第2の外添剤粒子とが、潤滑剤として作用する外添剤として含有されているが、それ以外の外添剤が含有されていてもよい。その他の外添剤としては、チタン酸カルシウム粒子を用いることが好ましい。
その他の外添剤としてチタン酸カルシウム粒子を添加すると、感光体とクリーニングブレードとの間の摩擦力をさらに小さくすることができる。これは、チタン酸カルシウム粒子がポリテトラフルオロエチレンからなる第1の外添剤粒子と凝集体を形成し、この凝集体がトナー粒子の表面から感光体の表面へ効率よく移動するためと考えられる。
また、上記以外に、トナーとしての帯電性能や流動性を向上させるその他の外添剤が含有されていてもよい。具体的には、シリカ微粒子、アルミナ微粒子、酸化チタン微粒子などよりなる無機酸化物微粒子やこれらの複合酸化物微粒子、有機微粒子などを用いることもできる。
本発明に係るトナーには、上記のポリテトラフルオロエチレンからなる第1の外添剤粒子と脂肪酸金属塩および/またはアミドワックスからなる第2の外添剤粒子とが、潤滑剤として作用する外添剤として含有されているが、それ以外の外添剤が含有されていてもよい。その他の外添剤としては、チタン酸カルシウム粒子を用いることが好ましい。
その他の外添剤としてチタン酸カルシウム粒子を添加すると、感光体とクリーニングブレードとの間の摩擦力をさらに小さくすることができる。これは、チタン酸カルシウム粒子がポリテトラフルオロエチレンからなる第1の外添剤粒子と凝集体を形成し、この凝集体がトナー粒子の表面から感光体の表面へ効率よく移動するためと考えられる。
また、上記以外に、トナーとしての帯電性能や流動性を向上させるその他の外添剤が含有されていてもよい。具体的には、シリカ微粒子、アルミナ微粒子、酸化チタン微粒子などよりなる無機酸化物微粒子やこれらの複合酸化物微粒子、有機微粒子などを用いることもできる。
外添剤の添加量は、本発明に係る第1の外添剤粒子および第2の外添剤粒子と、その他の外添剤とを合計して、トナー母体粒子100質量部に対して0.1〜10.0質量部であることが好ましい。
トナー母体粒子(以下、「トナー粒子」ともいう。)は、結着樹脂が少なくとも含有されてなるものであり、必要に応じて、着色剤、離型剤、荷電制御剤などの内添剤が含有されてなるものであってよい。
〔結着樹脂〕
トナー粒子を構成する結着樹脂としては、特に限定されず、公知の種々のものを用いることができ、例えば、スチレン樹脂やアクリル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、オレフィン樹脂、アミド樹脂またはエポキシ樹脂などが挙げられる。
結着樹脂としては、トナー粒径および形状制御性と帯電性との観点から、スチレン−アクリル系樹脂を含有していることが好ましい。
トナー粒子を構成する結着樹脂としては、特に限定されず、公知の種々のものを用いることができ、例えば、スチレン樹脂やアクリル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、オレフィン樹脂、アミド樹脂またはエポキシ樹脂などが挙げられる。
結着樹脂としては、トナー粒径および形状制御性と帯電性との観点から、スチレン−アクリル系樹脂を含有していることが好ましい。
また、スチレン−アクリル系樹脂を得るための重合性単量体としては、例えば、スチレン、メチルスチレン、メトキシスチレン、ブチルスチレン、フェニルスチレン、クロルスチレンなどのスチレン系単量体;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、などの(メタ)アクリレートエステル系単量体;アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸などのカルボン酸系単量体などを使用することができる。
これらは1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらは1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
結着樹脂のガラス転移点(Tg)は、30〜50℃であることが好ましく、より好ましくは30〜45℃である。
結着樹脂のガラス転移点が上記範囲にあることにより、低温定着性および耐熱保管性が両立して得られる。
結着樹脂のガラス転移点が上記範囲にあることにより、低温定着性および耐熱保管性が両立して得られる。
結着樹脂のガラス転移点は、「ダイヤモンドDSC」(パーキンエルマー社製)を用いて測定されるものである。
測定手順としては、試料(結着樹脂)3.0mgをアルミニウム製パンに封入し、ホルダーにセットする。リファレンスは空のアルミニウム製パンを使用した。測定条件としては、測定温度0℃〜200℃、昇温速度10℃/分、降温速度10℃/分で、Heat−cool−Heatの温度制御で行い、その2nd.Heatにおけるデータをもとに解析を行い、第1の吸熱ピークの立ち上がり前のベースラインの延長線と、第1のピークの立ち上がり部分からピーク頂点までの間で最大傾斜を示す接線を引き、その交点をガラス転移点として示す。
測定手順としては、試料(結着樹脂)3.0mgをアルミニウム製パンに封入し、ホルダーにセットする。リファレンスは空のアルミニウム製パンを使用した。測定条件としては、測定温度0℃〜200℃、昇温速度10℃/分、降温速度10℃/分で、Heat−cool−Heatの温度制御で行い、その2nd.Heatにおけるデータをもとに解析を行い、第1の吸熱ピークの立ち上がり前のベースラインの延長線と、第1のピークの立ち上がり部分からピーク頂点までの間で最大傾斜を示す接線を引き、その交点をガラス転移点として示す。
〔着色剤〕
トナー粒子に着色剤が含有される場合において、着色剤としては、一般に知られている染料および顔料を用いることができる。
黒色のトナーを得るための着色剤としては、ファーネスブラック、チャンネルブラックなどのカーボンブラック、マグネタイト、フェライトなどの磁性体、染料、非磁性酸化鉄を含む無機顔料などの公知の種々のものを任意に使用することができる。
カラーのトナーを得るための着色剤としては、染料、有機顔料などの公知のものを任意に使用することができ、具体的には、有機顔料としては例えばC.I.ピグメントレッド5、同48:1、同53:1、同57:1、同81:4、同122、同139、同144、同149、同166、同177、同178、同222、同238、同269、C.I.ピグメントイエロー14、同17、同74、同93、同94、同138、同155、同180、同185、C.I.ピグメントオレンジ31、同43、C.I.ピグメントブルー15;3、同60、同76などを挙げることができ、染料としては例えばC.I.ソルベントレッド1、同49、同52、同58、同68、同11、同122、C.I.ソルベントイエロー19、同44、同77、同79、同81、同82、同93、同98、同103、同104、同112、同162、C.I.ソルベントブルー25、同36、同69、同70、同93、同95などを挙げることができる。
各色のトナーを得るための着色剤は、各色について、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
着色剤の含有割合は、結着樹脂100質量部に対して1〜10質量部であることが好ましく、より好ましくは2〜8質量部である。
トナー粒子に着色剤が含有される場合において、着色剤としては、一般に知られている染料および顔料を用いることができる。
黒色のトナーを得るための着色剤としては、ファーネスブラック、チャンネルブラックなどのカーボンブラック、マグネタイト、フェライトなどの磁性体、染料、非磁性酸化鉄を含む無機顔料などの公知の種々のものを任意に使用することができる。
カラーのトナーを得るための着色剤としては、染料、有機顔料などの公知のものを任意に使用することができ、具体的には、有機顔料としては例えばC.I.ピグメントレッド5、同48:1、同53:1、同57:1、同81:4、同122、同139、同144、同149、同166、同177、同178、同222、同238、同269、C.I.ピグメントイエロー14、同17、同74、同93、同94、同138、同155、同180、同185、C.I.ピグメントオレンジ31、同43、C.I.ピグメントブルー15;3、同60、同76などを挙げることができ、染料としては例えばC.I.ソルベントレッド1、同49、同52、同58、同68、同11、同122、C.I.ソルベントイエロー19、同44、同77、同79、同81、同82、同93、同98、同103、同104、同112、同162、C.I.ソルベントブルー25、同36、同69、同70、同93、同95などを挙げることができる。
各色のトナーを得るための着色剤は、各色について、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
着色剤の含有割合は、結着樹脂100質量部に対して1〜10質量部であることが好ましく、より好ましくは2〜8質量部である。
〔離型剤〕
トナー粒子に離型剤が含有される場合において、離型剤としては、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなどのポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックスなどの分枝鎖状炭化水素ワックス、パラフィンワックス、サゾールワックスなどの長鎖炭化水素系ワックス、ジステアリルケトンなどのジアルキルケトン系ワックス、カルナバワックス、モンタンワックス、ベヘン酸ベヘネート、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレート、トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートなどのエステル系ワックス、エチレンジアミンベヘニルアミド、トリメリット酸トリステアリルアミドなどのアミド系ワックスなどが挙げられる。
トナー粒子に離型剤が含有される場合において、離型剤としては、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなどのポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックスなどの分枝鎖状炭化水素ワックス、パラフィンワックス、サゾールワックスなどの長鎖炭化水素系ワックス、ジステアリルケトンなどのジアルキルケトン系ワックス、カルナバワックス、モンタンワックス、ベヘン酸ベヘネート、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレート、トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートなどのエステル系ワックス、エチレンジアミンベヘニルアミド、トリメリット酸トリステアリルアミドなどのアミド系ワックスなどが挙げられる。
離型剤の含有割合は、結着樹脂100質量部に対して通常1〜30質量部とされ、より好ましくは5〜20質量部の範囲とされる。離型剤の含有割合が上記範囲内であることにより、十分な定着分離性が得られる。
〔荷電制御剤〕
トナー粒子に荷電制御剤が含有される場合において、荷電制御剤としては、公知の種々の化合物を用いることができる。
荷電制御剤の含有割合は、結着樹脂100質量部に対して通常0.1〜5.0質量部とされる。
トナー粒子に荷電制御剤が含有される場合において、荷電制御剤としては、公知の種々の化合物を用いることができる。
荷電制御剤の含有割合は、結着樹脂100質量部に対して通常0.1〜5.0質量部とされる。
〔トナー粒子の平均粒径〕
本発明に係るトナー粒子は、平均粒径が、例えば体積基準のメジアン径で3〜9μmであることが好ましく、より好ましくは3〜8μmとされる。この粒径は、例えば後述する乳化凝集法を採用して製造する場合には、使用する凝集剤の濃度や有機溶媒の添加量、融着時間、重合体の組成によって制御することができる。
体積基準のメジアン径が上記の範囲にあることにより、転写効率が高くなってハーフトーンの画質が向上し、細線やドットなどの画質が向上する。
本発明に係るトナー粒子は、平均粒径が、例えば体積基準のメジアン径で3〜9μmであることが好ましく、より好ましくは3〜8μmとされる。この粒径は、例えば後述する乳化凝集法を採用して製造する場合には、使用する凝集剤の濃度や有機溶媒の添加量、融着時間、重合体の組成によって制御することができる。
体積基準のメジアン径が上記の範囲にあることにより、転写効率が高くなってハーフトーンの画質が向上し、細線やドットなどの画質が向上する。
トナー粒子の体積基準のメジアン径は「マルチサイザー3」(ベックマン・コールター社製)に、データ処理用ソフト「Software V3.51」を搭載したコンピューターシステムを接続した測定装置を用いて測定・算出されるものである。
具体的には、試料(トナー粒子)0.02gを、界面活性剤溶液20mL(トナー粒子の分散を目的として、例えば界面活性剤成分を含む中性洗剤を純水で10倍希釈した界面活性剤溶液)に添加して馴染ませた後、超音波分散を1分間行い、トナー粒子分散液を調製し、このトナー粒子分散液を、サンプルスタンド内の「ISOTONII」(ベックマン・コールター社製)の入ったビーカーに、測定装置の表示濃度が8%になるまでピペットにて注入する。ここで、この濃度範囲にすることにより、再現性のある測定値を得ることができる。そして、測定装置において、測定粒子カウント数を25000個、アパーチャ径を50μmにし、測定範囲である1〜30μmの範囲を256分割しての頻度値を算出し、体積積算分率の大きい方から50%の粒径が体積基準のメジアン径とされる。
具体的には、試料(トナー粒子)0.02gを、界面活性剤溶液20mL(トナー粒子の分散を目的として、例えば界面活性剤成分を含む中性洗剤を純水で10倍希釈した界面活性剤溶液)に添加して馴染ませた後、超音波分散を1分間行い、トナー粒子分散液を調製し、このトナー粒子分散液を、サンプルスタンド内の「ISOTONII」(ベックマン・コールター社製)の入ったビーカーに、測定装置の表示濃度が8%になるまでピペットにて注入する。ここで、この濃度範囲にすることにより、再現性のある測定値を得ることができる。そして、測定装置において、測定粒子カウント数を25000個、アパーチャ径を50μmにし、測定範囲である1〜30μmの範囲を256分割しての頻度値を算出し、体積積算分率の大きい方から50%の粒径が体積基準のメジアン径とされる。
〔トナー粒子の平均円形度〕
本発明に係るトナー粒子は、転写効率の向上の観点から、平均円形度が0.930〜1.000であることが好ましく、より好ましくは0.950〜0.995である。
本発明に係るトナー粒子は、転写効率の向上の観点から、平均円形度が0.930〜1.000であることが好ましく、より好ましくは0.950〜0.995である。
本発明において、トナー粒子の平均円形度は、「FPIA−2100」(Sysmex社製)を用いて測定されるものである。
具体的には、試料(トナー粒子)を界面活性剤入り水溶液にてなじませ、超音波分散処理を1分間行って分散させた後、「FPIA−2100」(Sysmex社製)により、測定条件HPF(高倍率撮像)モードにて、HPF検出数3,000〜10,000個の適正濃度で撮影を行い、個々のトナー粒子について下記式(T)に従って円形度を算出し、各トナー粒子の円形度を加算し、全トナー粒子数で除することにより算出される。
式(T):円形度=(粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)
具体的には、試料(トナー粒子)を界面活性剤入り水溶液にてなじませ、超音波分散処理を1分間行って分散させた後、「FPIA−2100」(Sysmex社製)により、測定条件HPF(高倍率撮像)モードにて、HPF検出数3,000〜10,000個の適正濃度で撮影を行い、個々のトナー粒子について下記式(T)に従って円形度を算出し、各トナー粒子の円形度を加算し、全トナー粒子数で除することにより算出される。
式(T):円形度=(粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)
〔トナーの軟化点〕
トナーの軟化点は、当該トナーに低温定着性を得る観点から、80〜120℃であることが好ましく、より好ましくは90〜110℃である。
トナーの軟化点は、当該トナーに低温定着性を得る観点から、80〜120℃であることが好ましく、より好ましくは90〜110℃である。
トナーの軟化点は、下記に示すフローテスターによって測定されるものである。
具体的には、まず、20℃、50%RHの環境下において、試料(トナー)1.1gをシャーレに入れ平らにならし、12時間以上放置した後、成型器「SSP−10A」(島津製作所社製)によって3820kg/cm2 の力で30秒間加圧し、直径1cmの円柱型の成型サンプルを作成し、次いで、この成型サンプルを、24℃、50%RHの環境下において、フローテスター「CFT−500D」(島津製作所社製)により、荷重196N(20kgf)、開始温度60℃、予熱時間300秒間、昇温速度6℃/分の条件で、円柱型ダイの穴(1mm径×1mm)より、直径1cmのピストンを用いて予熱終了時から押し出し、昇温法の溶融温度測定方法でオフセット値5mmの設定で測定したオフセット法温度Toffsetが、軟化点とされる。
具体的には、まず、20℃、50%RHの環境下において、試料(トナー)1.1gをシャーレに入れ平らにならし、12時間以上放置した後、成型器「SSP−10A」(島津製作所社製)によって3820kg/cm2 の力で30秒間加圧し、直径1cmの円柱型の成型サンプルを作成し、次いで、この成型サンプルを、24℃、50%RHの環境下において、フローテスター「CFT−500D」(島津製作所社製)により、荷重196N(20kgf)、開始温度60℃、予熱時間300秒間、昇温速度6℃/分の条件で、円柱型ダイの穴(1mm径×1mm)より、直径1cmのピストンを用いて予熱終了時から押し出し、昇温法の溶融温度測定方法でオフセット値5mmの設定で測定したオフセット法温度Toffsetが、軟化点とされる。
〔トナーの製造方法〕
本発明に係るトナーは、トナー粒子に外添剤として少なくとも上記のポリテトラフルオロエチレンからなる第1の外添剤粒子と脂肪酸金属塩および/またはアミドワックスからなる第2の外添剤粒子とが添加されてなるものであるが、当該トナー粒子を製造する方法としては、特に限定されず、混練粉砕法、懸濁重合法、乳化凝集法、溶解懸濁法、ポリエステル伸長法、分散重合法など公知の方法が挙げられる。
これらの中でも、高画質化、帯電の高安定化に有利となる粒径の均一性、形状の制御性、コア−シェル構造形成の容易性の観点から、乳化凝集法を採用することが好ましい。
乳化凝集法は、界面活性剤や分散安定剤によって分散された結着樹脂の微粒子(以下、「樹脂微粒子」ともいう。)の分散液を、必要に応じて着色剤の微粒子などのトナー粒子構成成分の分散液と混合し、凝集剤を添加することによって所望のトナーの粒径となるまで凝集させ、その後または凝集と同時に、樹脂微粒子間の融着を行い、形状制御を行うことにより、トナー粒子を形成する方法である。
ここで、樹脂微粒子は、組成の異なる樹脂よりなる2層以上の構成とする複数層で形成された複合粒子とすることもできる。
樹脂微粒子は、例えば、乳化重合法、ミニエマルション重合法、転相乳化法などにより製造、またはいくつかの製法を組み合わせて製造することができる。樹脂微粒子に内添剤を含有させる場合には、中でもミニエマルション重合法を用いることが好ましい。
トナー粒子中に内添剤を含有させる場合は、樹脂微粒子を内添剤を含有したものとしてもよく、また、別途内添剤のみよりなる内添剤微粒子の分散液を調製し、当該内添剤微粒子を樹脂微粒子を凝集させる際に共に凝集させてもよい。
また、トナー粒子をコア−シェル構造を有するものとして構成する場合は、凝集時に組成の異なる樹脂微粒子を時間差で添加して凝集させればよい。
本発明に係るトナーは、トナー粒子に外添剤として少なくとも上記のポリテトラフルオロエチレンからなる第1の外添剤粒子と脂肪酸金属塩および/またはアミドワックスからなる第2の外添剤粒子とが添加されてなるものであるが、当該トナー粒子を製造する方法としては、特に限定されず、混練粉砕法、懸濁重合法、乳化凝集法、溶解懸濁法、ポリエステル伸長法、分散重合法など公知の方法が挙げられる。
これらの中でも、高画質化、帯電の高安定化に有利となる粒径の均一性、形状の制御性、コア−シェル構造形成の容易性の観点から、乳化凝集法を採用することが好ましい。
乳化凝集法は、界面活性剤や分散安定剤によって分散された結着樹脂の微粒子(以下、「樹脂微粒子」ともいう。)の分散液を、必要に応じて着色剤の微粒子などのトナー粒子構成成分の分散液と混合し、凝集剤を添加することによって所望のトナーの粒径となるまで凝集させ、その後または凝集と同時に、樹脂微粒子間の融着を行い、形状制御を行うことにより、トナー粒子を形成する方法である。
ここで、樹脂微粒子は、組成の異なる樹脂よりなる2層以上の構成とする複数層で形成された複合粒子とすることもできる。
樹脂微粒子は、例えば、乳化重合法、ミニエマルション重合法、転相乳化法などにより製造、またはいくつかの製法を組み合わせて製造することができる。樹脂微粒子に内添剤を含有させる場合には、中でもミニエマルション重合法を用いることが好ましい。
トナー粒子中に内添剤を含有させる場合は、樹脂微粒子を内添剤を含有したものとしてもよく、また、別途内添剤のみよりなる内添剤微粒子の分散液を調製し、当該内添剤微粒子を樹脂微粒子を凝集させる際に共に凝集させてもよい。
また、トナー粒子をコア−シェル構造を有するものとして構成する場合は、凝集時に組成の異なる樹脂微粒子を時間差で添加して凝集させればよい。
得られた乾燥済みのトナー粒子に、少なくとも上記のポリテトラフルオロエチレンからなる第1の外添剤粒子の粉体、並びに、脂肪酸金属塩および/またはアミドワックスからなる第2の外添剤粒子の粉体をそれぞれ含む外添剤を添加して混合する乾式法により、外添剤が添加され、これにより本発明の画像形成方法に用いるトナーが製造される。
外添剤の混合装置としては、タービュラーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、V型混合機などの公知の種々の混合装置を使用することができる。
外添剤の混合装置としては、タービュラーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、V型混合機などの公知の種々の混合装置を使用することができる。
〔現像剤〕
本発明に係るトナーは、磁性または非磁性の一成分現像剤として使用することもできるが、キャリアと混合して二成分現像剤として使用してもよい。
トナーを二成分現像剤として使用する場合において、当該トナーのキャリアに対する混合量は、2〜10質量%であることが好ましい。
トナーとキャリアを混合する混合装置は、特に限定されるものではなく、ナウターミキサー、WコーンおよびV型混合機などが挙げられる。
本発明に係るトナーは、磁性または非磁性の一成分現像剤として使用することもできるが、キャリアと混合して二成分現像剤として使用してもよい。
トナーを二成分現像剤として使用する場合において、当該トナーのキャリアに対する混合量は、2〜10質量%であることが好ましい。
トナーとキャリアを混合する混合装置は、特に限定されるものではなく、ナウターミキサー、WコーンおよびV型混合機などが挙げられる。
キャリアは、平均粒径が体積基準のメジアン径で10〜60μmであることが好ましい。
本発明において、キャリアの体積基準のメジアン径は、代表的には湿式分散機を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置「ヘロス(HELOS)」(シンパティック(SYMPATEC)社製)により測定されるものである。
本発明において、キャリアの体積基準のメジアン径は、代表的には湿式分散機を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置「ヘロス(HELOS)」(シンパティック(SYMPATEC)社製)により測定されるものである。
また、キャリアとしては、磁性体粒子を芯材(コア)とし、その表面を樹脂で被覆したコートキャリアを用いることが好ましい。芯材の被覆に用いられる樹脂としては、特に制限はなく、各種の樹脂を用いることができ、例えば正帯電性のものとして構成されたトナーに対しては、フッ素系樹脂、フッ素−アクリル酸系樹脂、シリコーン系樹脂、変性シリコーン系樹脂などを用いることができ、特に縮合型のシリコーン系樹脂を用いることが好ましく、また例えば負帯電性のものとして構成されたトナーに対しては、スチレン−アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂とメラミン系樹脂の混合樹脂およびその硬化樹脂、シリコーン系樹脂、変性シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエチレン系樹脂などを用いることができ、その中でも、スチレン−アクリル系樹脂とメラミン系樹脂の混合樹脂およびその硬化樹脂、並びに縮合型のシリコーン系樹脂を用いることが好ましい。
本発明に係るトナーが二成分現像剤として使用される場合には、トナーおよびキャリアに、さらに、必要に応じて、荷電制御剤、密着性向上剤、プライマー処理剤、抵抗制御剤などを添加して二成分現像剤を形成することもできる。
〔画像形成装置〕
本発明の画像形成方法に用いられる画像形成装置としては、帯電方式が帯電ローラ方式のものが用いられる。このような帯電ローラ方式の画像形成装置は、帯電ローラが感光体に接触して設けられる構成であっても近接して設けられる構成であってもよい。
図1は、本発明の画像形成方法に用いられる帯電ローラ方式の画像形成装置の構成の一例を示す説明用断面図である。
この画像形成装置は、静電潜像担持体であるドラム状の有機感光体(以下、単に「感光体」ともいう。)10と、トナーと同極性のコロナ放電などによって当該感光体10の表面に一様な電位を与える帯電ローラ11よりなる帯電手段と、一様に帯電された感光体10の表面上にポリゴンミラーなどによって画像データに基づいて像露光を行うことにより静電潜像を形成させる露光手段12と、回転される現像スリーブ131を備え、これの上に保持されたトナーを感光体10の表面に搬送して前記静電潜像を顕像化してトナー像を形成する現像手段13と、当該トナー像を必要に応じて転写材Pに転写する転写手段14と、感光体10から転写材Pを分離する分離手段16と、転写材P上のトナー像を定着させる定着手段17と、感光体10上の残留トナーを除去するクリーニングブレード18を有するクリーニング手段とを有するものである。
本発明の画像形成方法に用いられる画像形成装置としては、帯電方式が帯電ローラ方式のものが用いられる。このような帯電ローラ方式の画像形成装置は、帯電ローラが感光体に接触して設けられる構成であっても近接して設けられる構成であってもよい。
図1は、本発明の画像形成方法に用いられる帯電ローラ方式の画像形成装置の構成の一例を示す説明用断面図である。
この画像形成装置は、静電潜像担持体であるドラム状の有機感光体(以下、単に「感光体」ともいう。)10と、トナーと同極性のコロナ放電などによって当該感光体10の表面に一様な電位を与える帯電ローラ11よりなる帯電手段と、一様に帯電された感光体10の表面上にポリゴンミラーなどによって画像データに基づいて像露光を行うことにより静電潜像を形成させる露光手段12と、回転される現像スリーブ131を備え、これの上に保持されたトナーを感光体10の表面に搬送して前記静電潜像を顕像化してトナー像を形成する現像手段13と、当該トナー像を必要に応じて転写材Pに転写する転写手段14と、感光体10から転写材Pを分離する分離手段16と、転写材P上のトナー像を定着させる定着手段17と、感光体10上の残留トナーを除去するクリーニングブレード18を有するクリーニング手段とを有するものである。
〔感光体〕
本発明の画像形成方法に用いられる感光体10は、有機感光層上に保護層を有してなる有機感光体であり、当該保護層が、少なくともアクリロイル基またはメタクリロイル基を有する重合性化合物を硬化して得られる架橋樹脂よりなる樹脂成分と重合性官能基を有する表面処理剤によって処理された無機微粒子とを含有することが好ましい。
本発明の画像形成方法に用いられる感光体10は、有機感光層上に保護層を有してなる有機感光体であり、当該保護層が、少なくともアクリロイル基またはメタクリロイル基を有する重合性化合物を硬化して得られる架橋樹脂よりなる樹脂成分と重合性官能基を有する表面処理剤によって処理された無機微粒子とを含有することが好ましい。
有機感光体の層構成としては、導電性支持体上に、有機感光層および保護層がこの順に積層されてなるものであれば特に限定されないが、具体的には下記(1)および(2)の層構成を有するものが挙げられる。
(1)導電性支持体上に、中間層、有機感光層として電荷発生層および電荷輸送層、並びに保護層がこの順に積層されてなる層構成。
(2)導電性支持体上に、中間層、有機感光層として電荷発生物質および電荷輸送物質を含む層、並びに保護層がこの順に積層されてなる層構成。
(2)導電性支持体上に、中間層、有機感光層として電荷発生物質および電荷輸送物質を含む層、並びに保護層がこの順に積層されてなる層構成。
本発明において、有機感光体とは、電子写真有機感光体の構成に必要不可欠な電荷発生機能および電荷輸送機能の少なくとも一方の機能が有機化合物により発揮されて構成されるものをいい、公知の有機電荷発生物質または有機電荷輸送物質から構成される有機感光層を有する有機感光体、電荷発生機能と電荷輸送機能とが高分子錯体により構成される有機感光層を有する有機感光体など公知の有機感光体全てを含むものをいう。
有機感光層は、従来公知の原材料を用いて従来公知の種々の製法により作製されたものとすることができる。
(保護層)
本発明の画像形成方法に用いられる有機感光体における保護層は、少なくともアクリロイル基またはメタクリロイル基を有する重合性化合物を硬化して得られる架橋樹脂よりなる樹脂成分と、重合性官能基を有する表面処理剤で処理された無機微粒子とを含有するものであることが好ましい。
このような保護層は、当該保護層を構成する架橋樹脂を形成すべき重合性化合物、重合開始剤、無機微粒子、および必要に応じて滑剤粒子や酸化防止剤あるいは架橋樹脂以外の樹脂を公知の溶媒に溶解または分散することにより保護層形成用塗布液を調製し、この保護層形成用塗布液を有機感光層の外周面に塗布して塗布膜を形成し、この塗布膜を乾燥し、紫外線や電子線などの活性線を照射することによって塗布膜中の重合性化合物を重合反応させて架橋樹脂を合成して硬化することにより、形成することができる。
本発明の画像形成方法に用いられる有機感光体における保護層は、少なくともアクリロイル基またはメタクリロイル基を有する重合性化合物を硬化して得られる架橋樹脂よりなる樹脂成分と、重合性官能基を有する表面処理剤で処理された無機微粒子とを含有するものであることが好ましい。
このような保護層は、当該保護層を構成する架橋樹脂を形成すべき重合性化合物、重合開始剤、無機微粒子、および必要に応じて滑剤粒子や酸化防止剤あるいは架橋樹脂以外の樹脂を公知の溶媒に溶解または分散することにより保護層形成用塗布液を調製し、この保護層形成用塗布液を有機感光層の外周面に塗布して塗布膜を形成し、この塗布膜を乾燥し、紫外線や電子線などの活性線を照射することによって塗布膜中の重合性化合物を重合反応させて架橋樹脂を合成して硬化することにより、形成することができる。
保護層の層厚は、0.2〜10μmであることが好ましく、より好ましくは0.5〜5μmである。
保護層は、架橋樹脂と共にその他の公知の樹脂を併用して構成することもできる。
その他の公知の樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、およびアルキド樹脂などが挙げられる。
その他の公知の樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、およびアルキド樹脂などが挙げられる。
(重合性化合物)
架橋樹脂を形成するための重合性化合物としては、特に限定されないが、例えば、スチレン系モノマー、アクリル系モノマー、メタアクリル系モノマー、ビニルトルエン系モノマー、酢酸ビニル系モノマー、およびN−ビニルピロリドン系モノマーなどが挙げられる。これらの重合性化合物は、単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
架橋樹脂を形成するための重合性化合物としては、特に限定されないが、例えば、スチレン系モノマー、アクリル系モノマー、メタアクリル系モノマー、ビニルトルエン系モノマー、酢酸ビニル系モノマー、およびN−ビニルピロリドン系モノマーなどが挙げられる。これらの重合性化合物は、単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
重合性化合物としては、少ない光量または短い時間での硬化が可能であることから、重合性官能基としてアクリロイル基(CH2 =CHCO−)またはメタクリロイル基(CH2 =CCH3 CO−)を有するものが好ましく用いられ、得られる架橋樹脂の架橋密度が高くなって耐摩耗特性を向上させることができる点から、特に、重合性官能基を2〜6基有する重合性化合物を用いることが好ましい。これら重合性化合物は、特開2011−175140号公報に記載されており、そのうち、代表的な化合物の一部を以下に例示する。
ここで、Rはアクリロイル基(CH2 =CHCO−)、R′はメタクリロイル基(CH2 =CCH3 CO−)を表す。
(無機微粒子)
保護層は、重合性官能基を有する表面処理剤で処理された無機微粒子を含有する。無機微粒子としては、酸化アルミニウム(アルミナ:Al2 O3 )、酸化チタン(チタニア:TiO2 )、酸化ケイ素(シリカ:SiO2 )、酸化ジルコニウム(ジルコニア:ZrO2 )、酸化スズ(SnO2 )、または酸化亜鉛(ZnO)などの金属酸化物の微粒子を用いることができる。これらの中でも、酸化アルミニウム微粒子、および酸化スズ微粒子を用いることが好ましい。
保護層は、重合性官能基を有する表面処理剤で処理された無機微粒子を含有する。無機微粒子としては、酸化アルミニウム(アルミナ:Al2 O3 )、酸化チタン(チタニア:TiO2 )、酸化ケイ素(シリカ:SiO2 )、酸化ジルコニウム(ジルコニア:ZrO2 )、酸化スズ(SnO2 )、または酸化亜鉛(ZnO)などの金属酸化物の微粒子を用いることができる。これらの中でも、酸化アルミニウム微粒子、および酸化スズ微粒子を用いることが好ましい。
保護層に含有される無機微粒子の数平均一次粒径は1〜300nm、特には3〜100nmであることが好ましい。粒径があまりに小さいと耐摩耗性改善性能が十分でなく、反対に粒径が大きすぎると画像書き込み時の光を散乱させたり、表面層形成時に光硬化反応を阻害したりしてやはり耐摩耗性に悪影響を与えるおそれがある。
上記無機微粒子の数平均一次粒径は、走査型電子顕微鏡(日本電子製など)により10万倍の拡大写真を撮影し、ランダムに300個の粒子をスキャナーにより取り込んだ写真画像(凝集粒子は除いた)を自動画像処理解析装置「LUZEX(登録商標) AP」((株)ニレコ製)ソフトウェアバージョン Ver.1.32を使用して数平均一次粒径を算出する。
保護層に含有される無機微粒子は、感光体の耐久性向上の観点から、重合性官能基を有する表面処理剤で処理されたものとされている。
重合性官能基とは、その代表例はラジカル重合性官能基であり、従って、表面処理剤としては、ラジカル重合性官能基を有する化合物であり、かつ無機微粒子表面を覆うことができる化合物であれば用いることができる。特に好ましいラジカル重合性官能基は反応性アクリロイル基またはメタクリロイル基であり、無機微粒子の表面を覆うために当該無機微粒子の表面に結合する部分はシランカップリング剤としての構造を有する。
本発明において好ましく用いることができる重合性官能基を有する表面処理剤は、反応性ビニル基、アクリロイル基またはメタクリロイル基を有するシランカップリング剤である。例えば、下記一般式(1)で表されるシラン化合物である。
本発明において好ましく用いることができる重合性官能基を有する表面処理剤は、反応性ビニル基、アクリロイル基またはメタクリロイル基を有するシランカップリング剤である。例えば、下記一般式(1)で表されるシラン化合物である。
式中、R3 は水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、または炭素数1〜10のアラルキル基、R4 はビニル基、アクリロイル基またはメタクリロイル基などの反応性二重結合を有する有機基を表し、Xはハロゲン原子、アルコキシ基、アシロキシ基、アミノキシ基、またはフェノキシ基を表す。nは1〜3の整数である。
以下に、上記一般式(1)で示される化合物例を挙げる。
S−1:CH2 =CHSi(CH3 )(OCH3 )2
S−2:CH2 =CHSi(OCH3 )3
S−3:CH2 =CHSiCl3
S−4:CH2 =CHCOO(CH2 )2 Si(CH3 )(OCH3 )2
S−5:CH2 =CHCOO(CH2 )2 Si(OCH3 )3
S−6:CH2 =CHCOO(CH2 )2 Si(OC2 H5 )(OCH3 )2
S−7:CH2 =CHCOO(CH2 )3 Si(OCH3 )3
S−8:CH2 =CHCOO(CH2 )2 Si(CH3 )Cl2
S−9:CH2 =CHCOO(CH2 )2 SiCl3
S−10:CH2 =CHCOO(CH2 )3 Si(CH3 )Cl2
S−11:CH2 =CHCOO(CH2 )3 SiCl3
S−12:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )2 Si(CH3 )(OCH3 )2
S−13:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )2 Si(OCH3 )3
S−14:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )3 Si(CH3 )(OCH3 )2
S−15:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )3 Si(OCH3 )3
S−16:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )2 Si(CH3 )Cl2
S−17:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )2 SiCl3
S−18:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )3 Si(CH3 )Cl2
S−19:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )3 SiCl3
S−20:CH2 =CHSi(C2 H5 )(OCH3 )2
S−21:CH2 =C(CH3 )Si(OCH3 )3
S−22:CH2 =C(CH3 )Si(OC2 H5 )3
S−23:CH2 =CHSi(OCH3 )3
S−24:CH2 =C(CH3 )Si(CH3 )(OCH3 )2
S−25:CH2 =CHSi(CH3 )Cl2
S−26:CH2 =CHCOOSi(OCH3 )3
S−27:CH2 =CHCOOSi(OC2 H5 )3
S−28:CH2 =C(CH3 )COOSi(OCH3 )3
S−29:CH2 =C(CH3 )COOSi(OC2 H5 )3
S−30:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )3 Si(OC2 H5 )3
これらのシラン化合物は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
S−1:CH2 =CHSi(CH3 )(OCH3 )2
S−2:CH2 =CHSi(OCH3 )3
S−3:CH2 =CHSiCl3
S−4:CH2 =CHCOO(CH2 )2 Si(CH3 )(OCH3 )2
S−5:CH2 =CHCOO(CH2 )2 Si(OCH3 )3
S−6:CH2 =CHCOO(CH2 )2 Si(OC2 H5 )(OCH3 )2
S−7:CH2 =CHCOO(CH2 )3 Si(OCH3 )3
S−8:CH2 =CHCOO(CH2 )2 Si(CH3 )Cl2
S−9:CH2 =CHCOO(CH2 )2 SiCl3
S−10:CH2 =CHCOO(CH2 )3 Si(CH3 )Cl2
S−11:CH2 =CHCOO(CH2 )3 SiCl3
S−12:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )2 Si(CH3 )(OCH3 )2
S−13:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )2 Si(OCH3 )3
S−14:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )3 Si(CH3 )(OCH3 )2
S−15:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )3 Si(OCH3 )3
S−16:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )2 Si(CH3 )Cl2
S−17:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )2 SiCl3
S−18:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )3 Si(CH3 )Cl2
S−19:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )3 SiCl3
S−20:CH2 =CHSi(C2 H5 )(OCH3 )2
S−21:CH2 =C(CH3 )Si(OCH3 )3
S−22:CH2 =C(CH3 )Si(OC2 H5 )3
S−23:CH2 =CHSi(OCH3 )3
S−24:CH2 =C(CH3 )Si(CH3 )(OCH3 )2
S−25:CH2 =CHSi(CH3 )Cl2
S−26:CH2 =CHCOOSi(OCH3 )3
S−27:CH2 =CHCOOSi(OC2 H5 )3
S−28:CH2 =C(CH3 )COOSi(OCH3 )3
S−29:CH2 =C(CH3 )COOSi(OC2 H5 )3
S−30:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )3 Si(OC2 H5 )3
これらのシラン化合物は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
重合性官能基を有する表面処理剤による無機微粒子の表面処理は、無機微粒子100質量部に対し、シラン化合物を表面処理剤として0.1〜200質量部、溶媒50〜5000質量部を用いて湿式メディア分散型装置を使用して処理することによって行うことが好ましい。
なお、本発明において無機微粒子表面が重合性官能基を有する表面処理剤により被覆されていることは、光電子分光法(ESCA)、オージェ電子分光法(Auger)、2次イオン質量分析法(SIMS)や拡散反射FT−IRなどの表面分析手法を複合することによって確認することができる。
(重合開始剤)
保護層に用いられる重合性化合物を重合反応させる際には、電子線開裂で反応する方法、ラジカル重合開始剤を添加して、光、熱で反応する方法などが用いられる。重合開始剤は光重合開始剤、熱重合開始剤のいずれも使用することができる。また、光、熱の両方の開始剤を併用することもできる。
保護層に用いられる重合性化合物を重合反応させる際には、電子線開裂で反応する方法、ラジカル重合開始剤を添加して、光、熱で反応する方法などが用いられる。重合開始剤は光重合開始剤、熱重合開始剤のいずれも使用することができる。また、光、熱の両方の開始剤を併用することもできる。
ラジカル重合開始剤としては、光重合開始剤が好ましく、中でも、アルキルフェノン系化合物、あるいはフォスフィンオキサイド系化合物が好ましい。特に、α−ヒドロキシアセトフェノン構造、あるいはアシルフォスフィンオキサイド構造を有する化合物が好ましい。また、カチオン重合を開始させる化合物としては、例えば、ジアゾニウム、アンモニウム、ヨードニウム、スルホニウム、およびホスホニウムなどの芳香族オニウム化合物のB(C6 F5 )4 −、PF6 -、AsF6 -、SbF6 -、およびCF3 SO3 -塩などのイオン系重合開始剤やスルホン酸を発生するスルホン化物、またはハロゲン化水素を発生するハロゲン化物あるいは、鉄アレン錯体などの非イオン系重合開始剤を挙げることができる。特に、非イオン系重合開始剤であるスルホン酸を発生するスルホン化物、またはハロゲン化水素を発生するハロゲン化物が好ましい。
一方、熱重合開始剤としては、ケトンパーオキサイド系化合物、パーオキシケタール系化合物、ハイドロパーオキサイド系化合物、ジアルキルパーオキサイド系化合物、ジアシルパーオキサイド系化合物、パーオキシジカーボネート系化合物、またはパーオキシエステル系化合物などが用いられ、これらの熱重合開始剤は企業の製品カタログなどで公開されている。
これらの重合開始剤は1種単独で、または2種以上を混合して用いることができる。
重合開始剤の添加量は、重合性化合物100質量部に対して0.1〜20質量部であることが好ましく、より好ましくは0.5〜10質量部である。重合開始剤の添加量がこの範囲であると、保護層内の樹脂の架橋が充分に進み、感光体表面のユニバーサル硬さHUを、200〜500N/mm2 の範囲内にすることができる。
感光体表面のユニバーサル硬さHUは、ISO/FDIS14577に準拠するフィッシャー・インストルメンツ社製のフィッシャースコープH100V(商品名)を用いる表面被膜物性試験から得られる硬さ値である。測定には、対面角度が136°に規定されている四角錘のダイヤモンド製の圧子を使用する。そして、上記硬さ値は、この圧子に測定荷重F(単位:N)を段階的にかけて被測定試料に押し込んでいき、荷重をかけた状態での押し込み深さh(単位:mm)を電気的に検出し、下記式(ア)によって計算される値である。なお、下記式(ア)において、K=1/26.43である。
式(ア):HU=K×F/h2 [N/mm2 ]
〔帯電ローラ〕
帯電ローラ11は、図2に示されるように、芯金11aの表面上に積層された、帯電音を低減させると共に弾性を付与して感光体10に対する均一な密着性を得るための弾性層11bの表面上に、必要に応じて帯電ローラ11が全体として高い均一性の電気抵抗を得るための抵抗制御層11cが積層され、当該抵抗制御層11c上に表面層11dが積層されたものが、押圧バネ11eによって感光体10の方向に付勢されて感光体10の表面に対して所定の押圧力で圧接されて帯電ニップ部が形成された状態とされる構成とされており、感光体10の回転に従動して回転される。
帯電ローラ11は、図2に示されるように、芯金11aの表面上に積層された、帯電音を低減させると共に弾性を付与して感光体10に対する均一な密着性を得るための弾性層11bの表面上に、必要に応じて帯電ローラ11が全体として高い均一性の電気抵抗を得るための抵抗制御層11cが積層され、当該抵抗制御層11c上に表面層11dが積層されたものが、押圧バネ11eによって感光体10の方向に付勢されて感光体10の表面に対して所定の押圧力で圧接されて帯電ニップ部が形成された状態とされる構成とされており、感光体10の回転に従動して回転される。
芯金11aは、例えば、鉄、銅、ステンレス、アルミニウムおよびニッケルなどの金属、あるいはこれらの金属の表面に、防錆性や耐付傷性を得るために導電性を損なわない範囲においてメッキ処理したものからなり、その外径は例えば3〜20mmとされる。
弾性層11bは、例えば、ゴムなどの弾性材料中にカーボンブラック、カーボングラファイトなどよりなる導電性微粒子やアルカリ金属塩、アンモニウム塩などよりなる導電性塩微粒子などが添加されたものからなる。弾性材料の具体例としては、例えば、天然ゴム、エチレンプロピレンジエンメチレンゴム(EPDM)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、ニトリル−ブタジエンゴム(NBR)およびクロロプレンゴム(CR)などの合成ゴムや、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂およびフッ素樹脂などの樹脂、あるいは発泡スポンジなどの発泡体などを挙げることができる。弾性の大きさは、プロセス油、可塑剤などを弾性材料中に添加することにより調整することができる。
弾性層11bは、その体積抵抗率が1×101 〜1×1010Ω・cmの範囲であることが好ましい。また、その層厚は500〜5000μmであることが好ましく、より好ましくは500〜3000μmである。
弾性層11bの体積抵抗率は、JIS K 6911に準拠して測定された値である。
弾性層11bの体積抵抗率は、JIS K 6911に準拠して測定された値である。
抵抗制御層11cは、帯電ローラ11を全体として均一な電気抵抗を有する目的などにより設けられるものであるが、なくてもよい。この抵抗制御層11cは、適度な導電性を有する材料を塗工すること、あるいは適度な導電性を有するチューブを被覆させることによって設けることができる。
この抵抗制御層11cを構成する具体的な材料としては、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂;エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴムおよびアクリロニトリル系ゴムなどのゴム類などの基礎材料中に、カーボンブラック、カーボングラファイトなどよりなる導電性微粒子;導電性酸化チタン、導電性酸化亜鉛、導電性酸化スズなどよりなる導電性金属酸化物微粒子;アルカリ金属塩、アンモニウム塩などよりなる導電性塩微粒子などの導電剤が添加されたものが挙げられる。
抵抗制御層11cは、その体積抵抗率が1×10−2〜1×1014Ω・cmの範囲であることが好ましく、より好ましくは1×101 〜1×1010Ω・cmである。また、その層厚は0.5〜100μmであることが好ましく、より好ましくは1〜50μm、さらに好ましくは1〜20μmである。
抵抗制御層11cの体積抵抗率は、JIS K 6911に準拠して測定された値である。
抵抗制御層11cの体積抵抗率は、JIS K 6911に準拠して測定された値である。
表面層11dは、弾性層11b中の可塑剤などの得られる帯電ローラの表面へのブリードアウトを防止する目的や帯電ローラの表面の滑り性や平滑性を得る目的、あるいは感光体10上にピンホールなどの欠陥があった場合にもリークの発生を防止する目的などにより設けられるものであって、適度な導電性を有する材料を塗工すること、あるいは適度な導電性を有するチューブを被覆させることによって設けられる。
表面層11dを材料の塗工により設ける場合は、具体的な材料としては、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂およびシリコーン樹脂などの樹脂、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴムおよびアクリロニトリル系ゴムなどの基礎材料中に、カーボンブラック、カーボングラファイトなどよりなる導電性微粒子;導電性酸化チタン、導電性酸化亜鉛、導電性酸化スズなどよりなる導電性金属酸化物微粒子などの導電剤が添加されたものが挙げられる。塗工方法としては、浸漬塗工法、ロール塗工法およびスプレー塗工法などが挙げられる。
また、表面層11dをチューブの被覆により設ける場合は、具体的なチューブとしては、ナイロン12、4フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂(PFA)、ポリフッ化ビニリデン、4フッ化エチレン−6フッ化プロピレン共重合樹脂(FEP);ポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系およびポリアミド系などの熱可塑性エラストマーなどに上記の導電剤が添加されたものがチューブ状に成形されたものが挙げられる。このチューブは熱収縮性のものでもよく、非熱収縮性のものでもよい。
表面層11dは、その体積抵抗率が1×101 〜1×108 Ω・cmの範囲であることが好ましく、より好ましくは1×101 〜1×105 Ω・cmである。また、その層厚は0.5〜100μmであることが好ましく、より好ましく1〜50μm、さらに好ましくは1〜20μmである。
表面層11dの体積抵抗率は、JIS K 6911に準拠して測定された値である。
表面層11dの体積抵抗率は、JIS K 6911に準拠して測定された値である。
また、表面層11dは、その表面粗さRzが1〜30μmのものが好ましく、より好ましくは2〜20μm、さらに好ましくは5〜10μmである。
以上のような帯電ローラ11においては、帯電ローラ11の芯金11aに電源S1より帯電バイアス電圧が印加されることにより、感光体10の表面が所定の極性の所定の電位に帯電される。ここに、帯電バイアス電圧は、例えば直流電圧(Vdc)に交流電圧(Vac)が重畳された振動電圧とすることができる。
図2に示した帯電ローラによる帯電条件の一例を示すと、帯電バイアス電圧を形成する直流電圧(Vdc)が−500V、交流電圧(Vac)が周波数1000Hz、ピーク間電圧1300Vの正弦波であり、この帯電バイアス電圧が印加されることにより、感光体10の表面が−500Vに一様に帯電される。
この帯電ローラ11は、感光体10の長手方向長さに基づいた長さとされ、長手方向の長さは例えば320mmとすることができる。
〔クリーニングブレード〕
本発明の画像形成方法において用いられるクリーニングブレード18としては、弾性体であるゴム材料よりなるものが好ましく用いられる。ゴム材料としては、ウレタンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、クロロピレンゴム、ブタジエンゴムなどが挙げられ、これらのうちでも、特に、ウレタンゴムは他のゴムに比して摩耗特性が優れている点から、ウレタンゴムを用いることが好ましい。
本発明の画像形成方法において用いられるクリーニングブレード18としては、弾性体であるゴム材料よりなるものが好ましく用いられる。ゴム材料としては、ウレタンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、クロロピレンゴム、ブタジエンゴムなどが挙げられ、これらのうちでも、特に、ウレタンゴムは他のゴムに比して摩耗特性が優れている点から、ウレタンゴムを用いることが好ましい。
クリーニングブレード18の形状および材質は、トナーの特性、感光体の特性、中間転写体、二次転写体、クリーニングブレード18の当接角や当接圧などの種々の条件によって適宜に決定することができる。
この画像形成装置においては、感光体10上に形成されたトナー像が、タイミングを合わせて搬送される転写材P上に転写手段14により転写され、分離手段16によって感光体10から分離されて定着手段17において定着されることにより、可視画像が形成される。
本発明の画像形成方法に用いられる画像形成装置は、上記のような構成のものに限定されず、複数の感光体に係る画像形成ユニットが中間転写体に沿って設けられた構成を有するカラー画像形成装置であってもよい。
以上のような画像形成方法によれば、トナー母体粒子に対して少なくとも特定の低分子量のポリテトラフルオロエチレンからなる第1の外添剤粒子と脂肪酸金属塩およびアミドワックスから選ばれる少なくとも1種からなる第2の外添剤粒子とを含む外添剤が添加されていることによって、帯電ローラによって感光体の帯電を行う画像形成装置に適用した場合にも、長期間にわたって優れたクリーニング性が得られると共に、高温高湿環境においても黒点状の画像不良の発生が抑制された良好な画像を形成することができる。
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明の実施形態は上記の例に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<トナーの作製例1>
(1)着色粒子(トナー母体粒子)の形成
(1−1)コア部用樹脂微粒子〔1〕の作製工程
下記に示す第1段重合、第2段重合および第3段重合を経て多層構造を有するコア部用樹脂微粒子〔1〕を作製した。
(1)着色粒子(トナー母体粒子)の形成
(1−1)コア部用樹脂微粒子〔1〕の作製工程
下記に示す第1段重合、第2段重合および第3段重合を経て多層構造を有するコア部用樹脂微粒子〔1〕を作製した。
(a)第1段重合(樹脂微粒子〔A1〕)
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた5Lの反応容器に、ポリオキシエチレン−2−ドデシルエーテル硫酸ナトリウム4質量部をイオン交換水3040質量部に溶解させた界面活性剤溶液を仕込み、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温させた。この界面活性剤溶液に、重合開始剤(過硫酸カリウム:KPS)10質量部をイオン交換水400質量部に溶解させた重合開始剤溶液を添加し、温度を75℃とした後、スチレン532質量部、n−ブチルアクリレート200質量部、メタクリル酸68質量部、n−オクチルメルカプタン16.4質量部からなる単量体混合液を1時間かけて滴下し、この系を75℃にて2時間にわたり加熱、撹拌することによって重合(第1段重合)を行い、樹脂微粒子〔A1〕を作製した。なお、第1段重合で作製した樹脂微粒子〔A1〕の重量平均分子量(Mw)は16,500であった。
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた5Lの反応容器に、ポリオキシエチレン−2−ドデシルエーテル硫酸ナトリウム4質量部をイオン交換水3040質量部に溶解させた界面活性剤溶液を仕込み、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温させた。この界面活性剤溶液に、重合開始剤(過硫酸カリウム:KPS)10質量部をイオン交換水400質量部に溶解させた重合開始剤溶液を添加し、温度を75℃とした後、スチレン532質量部、n−ブチルアクリレート200質量部、メタクリル酸68質量部、n−オクチルメルカプタン16.4質量部からなる単量体混合液を1時間かけて滴下し、この系を75℃にて2時間にわたり加熱、撹拌することによって重合(第1段重合)を行い、樹脂微粒子〔A1〕を作製した。なお、第1段重合で作製した樹脂微粒子〔A1〕の重量平均分子量(Mw)は16,500であった。
重量平均分子量(Mw)の測定は、「HLC−8220」(東ソー社製)およびカラム「TSKguardcolumn+TSKgelSuperHZM−M3連」(東ソー社製)を用い、カラム温度を40℃に保持しながら、キャリア溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を流速0.2ml/minで流し、測定試料を室温において超音波分散機を用いて5分間処理を行う溶解条件で濃度1mg/mlになるようにテトラヒドロフランに溶解させ、次いで、ポアサイズ0.2μmのメンブランフィルターで処理して試料溶液を得、この試料溶液10μlを上記のキャリア溶媒と共に装置内に注入し、屈折率検出器(RI検出器)を用いて検出し、測定試料の有する分子量分布を単分散のポリスチレン標準粒子を用いて測定した検量線を用いて算出する。検量線測定用の標準ポリスチレン試料としては、Pressure Chemical社製の分子量が6×102 、2.1×103 、4×103 、1.75×104 、5.1×104 、1.1×105 、3.9×106 、8.6×105 、2×106 、4.48×106 のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を測定し、検量線を作成した。また、検出器には屈折率検出器を用いた。
(b)第2段重合(樹脂微粒子〔A2〕:中間層の形成)
撹拌装置を取り付けたフラスコ内において、スチレン101.1質量部、n−ブチルアクリレート62.2質量部、メタクリル酸12.3質量部、n−オクチルメルカプタン1.75質量部からなる単量体混合液に、離型剤として、パラフィンワックス「HNP−57」(日本精鑞社製)93.8質量部を添加し、90℃に加温して溶解させた。
撹拌装置を取り付けたフラスコ内において、スチレン101.1質量部、n−ブチルアクリレート62.2質量部、メタクリル酸12.3質量部、n−オクチルメルカプタン1.75質量部からなる単量体混合液に、離型剤として、パラフィンワックス「HNP−57」(日本精鑞社製)93.8質量部を添加し、90℃に加温して溶解させた。
一方、ポリオキシエチレン−2−ドデシルエーテル硫酸ナトリウム3質量部をイオン交換水1560質量部に溶解させた界面活性剤溶液を98℃に加熱し、この界面活性剤溶液に、前述の樹脂微粒子〔A1〕32.8質量部(固形分換算)添加し、循環経路を有する機械式分散機「クレアミックス」(エム・テクニック社製)により、前記パラフィンワックスを含有する単量体溶液を8時間混合分散させ、分散粒子径340nmを有する乳化粒子を含む分散液を調製した。次いで、この乳化粒子分散液に、過硫酸カリウム6質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた重合開始剤溶液を添加し、この系を98℃にて12時間にわたり加熱撹拌することにより重合(第2段重合)を行い、樹脂微粒子〔A2〕を作製した。この第2段重合で調製した樹脂微粒子〔A2〕の重量平均分子量(Mw)は23,000であった。
(c)第3段重合(コア部用樹脂微粒子〔1〕:外層の形成)
上記樹脂微粒子〔A2〕に、過硫酸カリウム5.45質量部をイオン交換水220質量部に溶解させた重合開始剤溶液を添加し、80℃の温度条件下で、スチレン293.8質量部、n−ブチルアクリレート154.1質量部、n−オクチルメルカプタン7.08質量部からなる単量体混合液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、2時間にわたり加熱撹拌することにより重合(第3段重合)を行った後、28℃まで冷却しコア部用樹脂微粒子〔1〕を得た。なお、コア部用樹脂微粒子〔1〕の重量平均分子量(Mw)は26,800であった。また、コア部用樹脂微粒子〔1〕の体積平均粒径は125nmであった。さらに、このコア部用樹脂微粒子〔1〕のガラス転移点(Tg)は28.1℃であった。
上記樹脂微粒子〔A2〕に、過硫酸カリウム5.45質量部をイオン交換水220質量部に溶解させた重合開始剤溶液を添加し、80℃の温度条件下で、スチレン293.8質量部、n−ブチルアクリレート154.1質量部、n−オクチルメルカプタン7.08質量部からなる単量体混合液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、2時間にわたり加熱撹拌することにより重合(第3段重合)を行った後、28℃まで冷却しコア部用樹脂微粒子〔1〕を得た。なお、コア部用樹脂微粒子〔1〕の重量平均分子量(Mw)は26,800であった。また、コア部用樹脂微粒子〔1〕の体積平均粒径は125nmであった。さらに、このコア部用樹脂微粒子〔1〕のガラス転移点(Tg)は28.1℃であった。
(1−2)シェル層用樹脂微粒子〔1〕の作製工程
上記コア部用樹脂微粒子〔1〕の第1段重合において、スチレンを548質量部、2−エチヘキシルアクリレートを156質量部、メタクリル酸を96質量部、n−オクチルメルカプタンを16.5質量部に変更した単量体混合液を用いた以外は同様にして、重合反応および反応後の処理を行い、シェル層用樹脂微粒子〔1〕を作製した。なお、シェル層用樹脂微粒子〔1〕のガラス転移点(Tg)は53.0℃であった。
上記コア部用樹脂微粒子〔1〕の第1段重合において、スチレンを548質量部、2−エチヘキシルアクリレートを156質量部、メタクリル酸を96質量部、n−オクチルメルカプタンを16.5質量部に変更した単量体混合液を用いた以外は同様にして、重合反応および反応後の処理を行い、シェル層用樹脂微粒子〔1〕を作製した。なお、シェル層用樹脂微粒子〔1〕のガラス転移点(Tg)は53.0℃であった。
(1−3)着色剤微粒子分散液の調製
ドデシル硫酸ナトリウム90質量部をイオン交換水1600質量部に添加し、この溶液を撹拌しながら、カーボンブラック「リーガル330R」(キャボット社製)420質量部を徐々に添加し、次いで、撹拌装置「クレアミックス」(エム・テクニック社製)を用いて分散処理することにより、着色剤微粒子が分散されてなる着色剤微粒子分散液〔1〕を調製した。
この着色剤微粒子分散液〔1〕における着色剤微粒子の粒子径を電気泳動光散乱光度計「ELS−800」(大塚電子杜製)を用いて測定したところ、110nmであった。
ドデシル硫酸ナトリウム90質量部をイオン交換水1600質量部に添加し、この溶液を撹拌しながら、カーボンブラック「リーガル330R」(キャボット社製)420質量部を徐々に添加し、次いで、撹拌装置「クレアミックス」(エム・テクニック社製)を用いて分散処理することにより、着色剤微粒子が分散されてなる着色剤微粒子分散液〔1〕を調製した。
この着色剤微粒子分散液〔1〕における着色剤微粒子の粒子径を電気泳動光散乱光度計「ELS−800」(大塚電子杜製)を用いて測定したところ、110nmであった。
(1−4)トナー母体粒子〔1〕の作製
(a)コア部〔1〕の形成
コア部用樹脂微粒子〔1〕420質量部(固形分換算)と、イオン交換水900質量部と、着色剤微粒子分散液〔1〕100質量部とを、温度センサー、冷却管、窒素導入装置、撹拌装置を取り付けた反応容器に入れて撹拌した。反応容器内の温度を30℃に調整した後、この溶液に5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を加えてpHを8〜11に調整した。
次いで、塩化マグネシウム・6水和物60質量部をイオン交換水60質量部に溶解した水溶液を、撹拌下、30℃にて10分間かけて添加した。3分間放置した後に昇温を開始し、この系を80分間かけて80℃(コア部形成温度)まで昇温した。その状態で「コールターマルチサイザー3」(コールター社製)にて粒子の粒径を測定し、粒子の体積基準のメジアン径(D50)が5.8μmになった時点で、塩化ナトリウム40.2質量部をイオン交換水1000質量部に溶解した水溶液を添加して粒径成長を停止させ、さらに、熟成処理として液温度80℃(コア部熟成温度)にて1時間にわたり加熱撹拌することにより融着を継続させ、コア部〔1〕を形成した。なお、コア部〔1〕の円形度を「FPIA2100」(シスメックス社製)にて測定したところ0.930であった。また、電界放出形走査電子顕微鏡JSM−7401F(日本電子社製)を用いて走査透過電子顕微鏡法にてコア部〔1〕を10000倍にて観察し、着色剤が結着樹脂に溶解し、着色剤分散微粒子が残っていないことを確認した。
(a)コア部〔1〕の形成
コア部用樹脂微粒子〔1〕420質量部(固形分換算)と、イオン交換水900質量部と、着色剤微粒子分散液〔1〕100質量部とを、温度センサー、冷却管、窒素導入装置、撹拌装置を取り付けた反応容器に入れて撹拌した。反応容器内の温度を30℃に調整した後、この溶液に5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を加えてpHを8〜11に調整した。
次いで、塩化マグネシウム・6水和物60質量部をイオン交換水60質量部に溶解した水溶液を、撹拌下、30℃にて10分間かけて添加した。3分間放置した後に昇温を開始し、この系を80分間かけて80℃(コア部形成温度)まで昇温した。その状態で「コールターマルチサイザー3」(コールター社製)にて粒子の粒径を測定し、粒子の体積基準のメジアン径(D50)が5.8μmになった時点で、塩化ナトリウム40.2質量部をイオン交換水1000質量部に溶解した水溶液を添加して粒径成長を停止させ、さらに、熟成処理として液温度80℃(コア部熟成温度)にて1時間にわたり加熱撹拌することにより融着を継続させ、コア部〔1〕を形成した。なお、コア部〔1〕の円形度を「FPIA2100」(シスメックス社製)にて測定したところ0.930であった。また、電界放出形走査電子顕微鏡JSM−7401F(日本電子社製)を用いて走査透過電子顕微鏡法にてコア部〔1〕を10000倍にて観察し、着色剤が結着樹脂に溶解し、着色剤分散微粒子が残っていないことを確認した。
(b)シェル層の形成
次いで、65℃においてシェル層用樹脂微粒子〔1〕46.8質量部(固形分換算)を添加し、さらに塩化マグネシウム・6水和物2質量部をイオン交換水60質量部に溶解した水溶液を、10分間かけて添加した後、80℃(シェル化温度)まで昇温し、1時間にわたり撹拌を継続し、コア部〔1〕の表面に、シェル層用樹脂微粒子〔1〕の粒子を融着させた後、80℃(シェル熟成温度)で所定の円形度まで熟成処理を行い、シェル層を形成させた。ここで、塩化ナトリウム40.2質量部をイオン交換水1000質量部に溶解した水溶液を加え、8℃/分の条件で30℃まで冷却し、生成した融着粒子を濾過し、45℃のイオン交換水で繰り返し洗浄し、その後、40℃の温風で乾燥することにより、コア部表面にシェル層を有する、体積基準のメジアン径(D50)が5.9μm、ガラス転移点(Tg)が31℃のトナー母体粒子〔1〕を得た。
次いで、65℃においてシェル層用樹脂微粒子〔1〕46.8質量部(固形分換算)を添加し、さらに塩化マグネシウム・6水和物2質量部をイオン交換水60質量部に溶解した水溶液を、10分間かけて添加した後、80℃(シェル化温度)まで昇温し、1時間にわたり撹拌を継続し、コア部〔1〕の表面に、シェル層用樹脂微粒子〔1〕の粒子を融着させた後、80℃(シェル熟成温度)で所定の円形度まで熟成処理を行い、シェル層を形成させた。ここで、塩化ナトリウム40.2質量部をイオン交換水1000質量部に溶解した水溶液を加え、8℃/分の条件で30℃まで冷却し、生成した融着粒子を濾過し、45℃のイオン交換水で繰り返し洗浄し、その後、40℃の温風で乾燥することにより、コア部表面にシェル層を有する、体積基準のメジアン径(D50)が5.9μm、ガラス転移点(Tg)が31℃のトナー母体粒子〔1〕を得た。
(2)外添剤の添加
乾燥されたトナー母体粒子〔1〕100質量部に、ポリテトラフルオロエチレン(平均分子量1,000、粒径1μm)0.15質量部、ステアリン酸亜鉛(粒径1μm)0.15質量部、並びに、負帯電性シリカ「RX−200(日本アエロジル社製)」1質量部および負帯電シリカ「NX90(日本アエロジル社製)」1質量部を添加し、ヘンシェルミキサー(日本コークス社製)を用いて回転翼周速を35m/sec、処理温度を32℃として20分間混合処理し、その後、目開き45μmのふるいを用いて粗大粒子を除去することにより、トナー〔1〕を作製した。
乾燥されたトナー母体粒子〔1〕100質量部に、ポリテトラフルオロエチレン(平均分子量1,000、粒径1μm)0.15質量部、ステアリン酸亜鉛(粒径1μm)0.15質量部、並びに、負帯電性シリカ「RX−200(日本アエロジル社製)」1質量部および負帯電シリカ「NX90(日本アエロジル社製)」1質量部を添加し、ヘンシェルミキサー(日本コークス社製)を用いて回転翼周速を35m/sec、処理温度を32℃として20分間混合処理し、その後、目開き45μmのふるいを用いて粗大粒子を除去することにより、トナー〔1〕を作製した。
<感光体の作製例1>
(導電性支持体の作製)
直径60mmの円筒形アルミニウム支持体の表面を切削加工し、表面を細かく粗面にした導電性支持体を作製した。
(導電性支持体の作製)
直径60mmの円筒形アルミニウム支持体の表面を切削加工し、表面を細かく粗面にした導電性支持体を作製した。
(中間層の形成)
下記組成の分散液を同じ混合溶媒にて二倍に希釈し、一夜静置後に日本ポール社製のリジメッシュ5μmフィルターを用いて濾過することにより、中間層塗布液を調製した。
下記組成の分散液を同じ混合溶媒にて二倍に希釈し、一夜静置後に日本ポール社製のリジメッシュ5μmフィルターを用いて濾過することにより、中間層塗布液を調製した。
・ポリアミド樹脂(CM8000:東レ社製) 1質量部
・酸化チタン(SMT500SAS:テイカ社製) 3質量部
・メタノール 10質量部
分散機としてサンドミルを用いて、バッチ式で10時間の分散を行った。
・酸化チタン(SMT500SAS:テイカ社製) 3質量部
・メタノール 10質量部
分散機としてサンドミルを用いて、バッチ式で10時間の分散を行った。
上記の中間層塗布液を、上記の導電性支持体上に、乾燥膜厚2μmとなるよう浸漬塗布法で塗布し、乾燥することによって中間層を形成した。
(電荷発生層の形成)
・電荷発生物質:下記顔料〔CG−1〕: 20質量部
・ポリビニルブチラール樹脂(#6000−C:電気化学工業社製) 10質量部
・酢酸t−ブチル 700質量部
・4−メトキシ−4−メチル−2−ペンタノン 300質量部
を混合し、サンドミルを用いて10時間分散し、電荷発生層塗布液を調製した。この電荷発生層塗布液を上記の中間層の上に浸漬塗布法で塗布し、乾燥することによって、乾燥膜厚0.3μmの電荷発生層を形成した。
・電荷発生物質:下記顔料〔CG−1〕: 20質量部
・ポリビニルブチラール樹脂(#6000−C:電気化学工業社製) 10質量部
・酢酸t−ブチル 700質量部
・4−メトキシ−4−メチル−2−ペンタノン 300質量部
を混合し、サンドミルを用いて10時間分散し、電荷発生層塗布液を調製した。この電荷発生層塗布液を上記の中間層の上に浸漬塗布法で塗布し、乾燥することによって、乾燥膜厚0.3μmの電荷発生層を形成した。
〔顔料の合成(CG−1)〕
(1)無定形チタニルフタロシアニンの合成
1,3−ジイミノイソインドリン29.2質量部をオルトジクロロベンゼン200質量部に分散させ、チタニウムテトラ−n−ブトキシド20.4質量部を加えて窒素雰囲気下に150〜160℃で5時間加熱した。放冷後、析出した結晶を濾過し、クロロホルムによる洗浄、2%塩酸水溶液による洗浄、水洗、メタノールによる洗浄を行い、乾燥することにより、26.2質量部(収率91%)の粗チタニルフタロシアニンを得た。
次いで、この粗チタニルフタロシアニンを濃硫酸250質量部中に添加し、5℃以下で1時間撹拌して溶解させ、これを20℃の水5000質量部に注ぎ、析出した結晶を濾過し、充分に水洗することによりウェットペースト品225質量部を得、これを冷凍庫にて凍結させ、解凍した後、濾過、乾燥することにより、無定形チタニルフタロシアニン24.8質量部(収率86%)を得た。
(1)無定形チタニルフタロシアニンの合成
1,3−ジイミノイソインドリン29.2質量部をオルトジクロロベンゼン200質量部に分散させ、チタニウムテトラ−n−ブトキシド20.4質量部を加えて窒素雰囲気下に150〜160℃で5時間加熱した。放冷後、析出した結晶を濾過し、クロロホルムによる洗浄、2%塩酸水溶液による洗浄、水洗、メタノールによる洗浄を行い、乾燥することにより、26.2質量部(収率91%)の粗チタニルフタロシアニンを得た。
次いで、この粗チタニルフタロシアニンを濃硫酸250質量部中に添加し、5℃以下で1時間撹拌して溶解させ、これを20℃の水5000質量部に注ぎ、析出した結晶を濾過し、充分に水洗することによりウェットペースト品225質量部を得、これを冷凍庫にて凍結させ、解凍した後、濾過、乾燥することにより、無定形チタニルフタロシアニン24.8質量部(収率86%)を得た。
(2)(2R,3R)−2,3−ブタンジオール付加体チタニルフタロシアニン〔CG−1〕の合成
上記の無定形チタニルフタロシアニン10.0質量部と、(2R,3R)−2,3−ブタンジオール0.94質量部(無定形チタニルフタロシアニンに対する当量比=0.6)を、オルトジクロロベンゼン200質量部中に混合し、60〜70℃で6.0時間加熱撹拌した。一夜放置後、当該反応液にメタノールを加えて生じた結晶を濾過し、濾過後の結晶をメタノールにより洗浄することにより、顔料((2R,3R)−2,3−ブタンジオール付加体チタニルフタロシアニンを含有する顔料)〔CG−1〕10.3gを得た。
この〔CG−1〕のX線回折スペクトルを測定したところ、8.3°、24.7°、25.1°、26.5°に明確なピークが見られた。また、マススペクトルを測定したところ、576および648にピークが見られ、また、IRスペクトルを測定したところ、970cm-1付近にTi=Oの吸収が現れると共に630cm-1付近にO−Ti−Oの両吸収が現れた。また、熱分析(TG)を行ったところ、390〜410℃に約7%の質量減少があった。以上のことから、当該〔CG−1〕が、チタニルフタロシアニンおよび(2R,3R)−2,3−ブタンジオールの1:1付加体と、未付加(不可していない)のチタニルフタロシアニンの混晶と推定した。
この〔CG−1〕のBET比表面積を測定したところ、31.2m2 /gであった。
上記の無定形チタニルフタロシアニン10.0質量部と、(2R,3R)−2,3−ブタンジオール0.94質量部(無定形チタニルフタロシアニンに対する当量比=0.6)を、オルトジクロロベンゼン200質量部中に混合し、60〜70℃で6.0時間加熱撹拌した。一夜放置後、当該反応液にメタノールを加えて生じた結晶を濾過し、濾過後の結晶をメタノールにより洗浄することにより、顔料((2R,3R)−2,3−ブタンジオール付加体チタニルフタロシアニンを含有する顔料)〔CG−1〕10.3gを得た。
この〔CG−1〕のX線回折スペクトルを測定したところ、8.3°、24.7°、25.1°、26.5°に明確なピークが見られた。また、マススペクトルを測定したところ、576および648にピークが見られ、また、IRスペクトルを測定したところ、970cm-1付近にTi=Oの吸収が現れると共に630cm-1付近にO−Ti−Oの両吸収が現れた。また、熱分析(TG)を行ったところ、390〜410℃に約7%の質量減少があった。以上のことから、当該〔CG−1〕が、チタニルフタロシアニンおよび(2R,3R)−2,3−ブタンジオールの1:1付加体と、未付加(不可していない)のチタニルフタロシアニンの混晶と推定した。
この〔CG−1〕のBET比表面積を測定したところ、31.2m2 /gであった。
X線回折スペクトルは、〔CG−1〕を透明ガラスプレート上に塗布し、乾燥させた試料を用いて測定した。また、BET比表面積は、流動式比表面積自動測定装置「マイクロメトリックス・フローソープ型」(島津製作所社製)を用いて測定した。
(電荷輸送層の形成)
・電荷輸送物質(下記化合物A) 225質量部
・バインダー:ポリカーボネートZ(Z300:三菱ガス化学社製) 300質量部
・酸化防止剤(Irganox1010:日本チバガイギー社製) 6質量部
・THF(テトラヒドロフラン) 1600質量部
・トルエン 400質量部
・シリコーンオイル(KF−50:信越化学社製) 1質量部
を混合し、溶解して電荷輸送層塗布液を調製した。
この塗布液を前記電荷発生層の上に円形スライドホッパー塗布機を用いて塗布し、乾燥膜厚20μmの電荷輸送層を形成した。
・電荷輸送物質(下記化合物A) 225質量部
・バインダー:ポリカーボネートZ(Z300:三菱ガス化学社製) 300質量部
・酸化防止剤(Irganox1010:日本チバガイギー社製) 6質量部
・THF(テトラヒドロフラン) 1600質量部
・トルエン 400質量部
・シリコーンオイル(KF−50:信越化学社製) 1質量部
を混合し、溶解して電荷輸送層塗布液を調製した。
この塗布液を前記電荷発生層の上に円形スライドホッパー塗布機を用いて塗布し、乾燥膜厚20μmの電荷輸送層を形成した。
(保護層の形成)
まず、以下の通りに、重合性官能基を有する表面処理剤によって無機微粒子の表面処理を行った。
無機微粒子:酸化スズ(CIKナノテック社製、数平均一次粒子径20nm、体積抵抗率:1.05×105 (Ω・cm))100質量部、表面処理剤:上述の例示化合物(S−15:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )3 Si(OCH3 )3 )30質量部、溶媒:トルエン/イソプロピルアルコール=1/1(質量比)の混合溶媒300質量部の混合液を、ジルコニアビーズと共にサンドミルに入れ、約40℃において回転速度1500rpmで撹拌し、さらに、上記処理混合物を取り出し、ヘンシェルミキサーに投入して回転速度1500rpmで15分間撹拌した後、120℃で3時間乾燥することによって、酸化スズに対する重合性官能基を有する化合物による表面処理を行い、表面処理済み酸化スズを得た。
この表面処理により、酸化スズの粒子表面は例示化合物(S−15)により被覆されていた。
まず、以下の通りに、重合性官能基を有する表面処理剤によって無機微粒子の表面処理を行った。
無機微粒子:酸化スズ(CIKナノテック社製、数平均一次粒子径20nm、体積抵抗率:1.05×105 (Ω・cm))100質量部、表面処理剤:上述の例示化合物(S−15:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )3 Si(OCH3 )3 )30質量部、溶媒:トルエン/イソプロピルアルコール=1/1(質量比)の混合溶媒300質量部の混合液を、ジルコニアビーズと共にサンドミルに入れ、約40℃において回転速度1500rpmで撹拌し、さらに、上記処理混合物を取り出し、ヘンシェルミキサーに投入して回転速度1500rpmで15分間撹拌した後、120℃で3時間乾燥することによって、酸化スズに対する重合性官能基を有する化合物による表面処理を行い、表面処理済み酸化スズを得た。
この表面処理により、酸化スズの粒子表面は例示化合物(S−15)により被覆されていた。
・表面処理済み酸化スズ 80質量部
・重合性化合物(上記例示化合物M1) 100質量部
・電荷輸送物質(下記化合物B) 20質量部
・重合開始剤(イルガキュアー819:BASFジャパン社製) 10質量部
・2−ブタノール 320質量部
・テトラヒドロフラン 80質量部
からなる塗布液の組成物を混合撹拌して十分に溶解または分散させ、保護層形成用塗布液を調製した。この保護層形成用塗布液を、電荷輸送層上に円形スライドホッパー塗布機を用いて塗布し、塗布後、メタルハライドランプを用いて紫外線を1分間照射することにより、乾燥膜厚3.0μmの保護層を形成し、これにより感光体〔1〕を作製した。
得られた感光体〔1〕の表面のユニバーサル硬さHUを前述の方法により測定したところ、240N/mm2 であった。
・重合性化合物(上記例示化合物M1) 100質量部
・電荷輸送物質(下記化合物B) 20質量部
・重合開始剤(イルガキュアー819:BASFジャパン社製) 10質量部
・2−ブタノール 320質量部
・テトラヒドロフラン 80質量部
からなる塗布液の組成物を混合撹拌して十分に溶解または分散させ、保護層形成用塗布液を調製した。この保護層形成用塗布液を、電荷輸送層上に円形スライドホッパー塗布機を用いて塗布し、塗布後、メタルハライドランプを用いて紫外線を1分間照射することにより、乾燥膜厚3.0μmの保護層を形成し、これにより感光体〔1〕を作製した。
得られた感光体〔1〕の表面のユニバーサル硬さHUを前述の方法により測定したところ、240N/mm2 であった。
<トナーの作製例2〜21>
トナーの作製例1における(2)外添剤の添加工程において、下記表1の処方に従った外添剤を用いたことの他は同様にして、トナー〔2〕〜〔21〕を作製した。
トナーの作製例1における(2)外添剤の添加工程において、下記表1の処方に従った外添剤を用いたことの他は同様にして、トナー〔2〕〜〔21〕を作製した。
〔現像剤の製造〕
トナー〔1〕〜〔21〕の各々に対して、シリコーン樹脂を被覆した体積平均粒径35μmのフェライトキャリアをトナー濃度が7.5質量%となるよう混合することにより、現像剤〔1〕〜〔21〕を調製した。
トナー〔1〕〜〔21〕の各々に対して、シリコーン樹脂を被覆した体積平均粒径35μmのフェライトキャリアをトナー濃度が7.5質量%となるよう混合することにより、現像剤〔1〕〜〔21〕を調製した。
<実施例1〜14、比較例1〜7>
デジタルカラー複合機「bizhub C360」(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)の帯電手段を図1に示されるような帯電ローラ方式のものに改造し、感光体として上記の感光体〔1〕を搭載した改造機に、現像剤〔1〕〜〔21〕を装填して用いて画像形成を行い、画像不良およびクリーニング性について評価した。
帯電ローラとしては、ナイロン樹脂製の1.0cmφであるものを用いた。
クリーニングブレードは、感光体とのなす角度が7.5°、当接圧力が7.0gf/mm2 になるように設置した。
デジタルカラー複合機「bizhub C360」(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)の帯電手段を図1に示されるような帯電ローラ方式のものに改造し、感光体として上記の感光体〔1〕を搭載した改造機に、現像剤〔1〕〜〔21〕を装填して用いて画像形成を行い、画像不良およびクリーニング性について評価した。
帯電ローラとしては、ナイロン樹脂製の1.0cmφであるものを用いた。
クリーニングブレードは、感光体とのなす角度が7.5°、当接圧力が7.0gf/mm2 になるように設置した。
(1)画像不良
現像剤〔1〕〜〔21〕を順次装填した上記の画像形成装置を用いて、高温高湿環境(温度30℃、湿度85%RH)において画素率が10%の画像をA4版上質紙(64g/m2 )に1,000枚の連続してプリントし、各プリントにおける黒点状の画像不良の発生の有無を目視で確認し、黒点状の画像不良が生じたプリント数xの割合(x/1000)×100を画像不良発生率とし、これによって画像不良の発生についての評価を行った。結果を表2に示す。本発明においては、画像不良発生率が0.5%未満である場合に合格と判断される。
現像剤〔1〕〜〔21〕を順次装填した上記の画像形成装置を用いて、高温高湿環境(温度30℃、湿度85%RH)において画素率が10%の画像をA4版上質紙(64g/m2 )に1,000枚の連続してプリントし、各プリントにおける黒点状の画像不良の発生の有無を目視で確認し、黒点状の画像不良が生じたプリント数xの割合(x/1000)×100を画像不良発生率とし、これによって画像不良の発生についての評価を行った。結果を表2に示す。本発明においては、画像不良発生率が0.5%未満である場合に合格と判断される。
(2)クリーニング性
現像剤〔1〕〜〔21〕を順次装填した上記の画像形成装置を用いて、低温低湿環境(温度10℃、湿度10%RH)において画素率が5%の画像をA4版上質紙(64g/m2 )に10万枚プリントした後、ベタのテスト画像(グリット電圧450V,現像電位:350V)を出力し、このベタ画像および感光体を目視で視認して評価した。クリーニングブレードは、感光体とのなす角度が7.5°、当接圧力が4.0〜7.0gf/mm2 に可変できるように設置した。
結果を表2に示す。本発明においては、クリーニングブレードの当接圧力が7.0gf/mm2 以下でテスト画像上にトナーすり抜けがなければ(「◎」または「○」であれば)実用上問題ないと判断される。
−評価基準−
◎:当接圧力が4.0gf/mm2 でテスト画像上にトナーのすり抜けが視認されない。
○:当接圧力が7.0gf/mm2 でテスト画像上にトナーのすり抜けが視認されない。
×:当接圧力が7.0gf/mm2 でテスト画像上にトナーのすり抜けが視認される。
現像剤〔1〕〜〔21〕を順次装填した上記の画像形成装置を用いて、低温低湿環境(温度10℃、湿度10%RH)において画素率が5%の画像をA4版上質紙(64g/m2 )に10万枚プリントした後、ベタのテスト画像(グリット電圧450V,現像電位:350V)を出力し、このベタ画像および感光体を目視で視認して評価した。クリーニングブレードは、感光体とのなす角度が7.5°、当接圧力が4.0〜7.0gf/mm2 に可変できるように設置した。
結果を表2に示す。本発明においては、クリーニングブレードの当接圧力が7.0gf/mm2 以下でテスト画像上にトナーすり抜けがなければ(「◎」または「○」であれば)実用上問題ないと判断される。
−評価基準−
◎:当接圧力が4.0gf/mm2 でテスト画像上にトナーのすり抜けが視認されない。
○:当接圧力が7.0gf/mm2 でテスト画像上にトナーのすり抜けが視認されない。
×:当接圧力が7.0gf/mm2 でテスト画像上にトナーのすり抜けが視認される。
10 感光体
11 帯電ローラ
11a 芯金
11b 弾性層
11c 抵抗制御層
11d 表面層
11e 押圧バネ
12 露光手段
13 現像手段
131 現像スリーブ
14 転写手段
16 分離手段
17 定着手段
18 クリーニングブレード
P 転写材
11 帯電ローラ
11a 芯金
11b 弾性層
11c 抵抗制御層
11d 表面層
11e 押圧バネ
12 露光手段
13 現像手段
131 現像スリーブ
14 転写手段
16 分離手段
17 定着手段
18 クリーニングブレード
P 転写材
Claims (5)
- 感光体を帯電させる帯電工程と、帯電された感光体を露光することによって静電潜像を形成させる露光工程と、前記静電潜像を静電荷像現像用トナーによって現像する現像工程と、現像されたトナー像を転写材に転写する転写工程と、トナー像を転写した後に感光体上をクリーニングブレードにてクリーニングするクリーニング工程とを有する画像形成方法において、
前記帯電工程における感光体の帯電が、帯電ローラによって行われ、
前記現像工程にて使用される静電荷像現像用トナーが、トナー母体粒子に外添剤が添加されてなり、前記外添剤が、少なくとも、ポリテトラフルオロエチレンからなる第1の外添剤粒子と、脂肪酸金属塩およびアミドワックスから選ばれる少なくとも1種からなる第2の外添剤粒子とを含有し、
前記第1の外添剤粒子を構成するポリテトラフルオロエチレンの数平均分子量が500〜20,000であり、
前記第2の外添剤粒子が、トナー母体粒子100質量部に対して0.01〜0.5質量部の割合で添加されていることを特徴とする画像形成方法。 - 前記第1の外添剤粒子を構成するポリテトラフルオロエチレンの数平均分子量が1,000〜5,000であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成方法。
- 前記第1の外添剤粒子を構成するポリテトラフルオロエチレンの添加量が、トナー母体粒子100質量部に対して0.01〜1.0質量部であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像形成方法。
- 前記外添剤が、さらにチタン酸カルシウム粒子を含有することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の画像形成方法。
- 前記感光体は有機感光層上に保護層を有してなるものであり、
前記保護層が、少なくともアクリロイル基またはメタクリロイル基を有する重合性化合物を硬化して得られる樹脂成分と、重合性官能基を有する表面処理剤によって処理された無機微粒子とを含有することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の画像形成方法。
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