JP2017219805A - 静電荷像現像剤、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トナー粒子と、前記トナー粒子に外添されたシリコーンオイル表面改質シリカ粒子と、キャリアとを含み、前記キャリアの体積平均粒径が20μm以上30μm未満であり、前記キャリアの表面に存在するシリコーンオイル由来のケイ素元素とシリカ由来のケイ素元素の量比(シリコーンオイル由来/シリカ由来)が0.05以上0.2以下である、静電荷像現像剤。
【選択図】なし
Description
トナー粒子と、前記トナー粒子に外添されたシリコーンオイル表面改質シリカ粒子と、キャリアと、を含み、
前記キャリアの体積平均粒径が20μm以上30μm未満であり、
前記キャリアの表面に存在するシリコーンオイル由来のケイ素元素とシリカ由来のケイ素元素の量比(シリコーンオイル由来/シリカ由来)が0.05以上0.2以下である、
静電荷像現像剤。
前記キャリアの体積平均粒径が20μm以上27μm以下である、請求項1に記載の静電荷像現像剤。
さらに、個数平均粒径が50nm以上200nm以下であるシリカ粒子を含む、請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像剤。
前記トナー粒子の体積平均粒径が3.8μm以上5.0μm以下である、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤。
前記キャリアの表面に存在するシリコーンオイル由来のケイ素元素とシリカ由来のケイ素元素の量比(シリコーンオイル由来/シリカ由来)が0.05以上0.18以下である、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤。
請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
前記像保持体の表面に接触するブレードを備え、前記ブレードにより、トナー画像を転写した後の前記像保持体の表面をクリーニングするクリーニング手段と、
を備える、画像形成装置。
像保持体の表面を帯電させる帯電工程と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
トナー画像を転写した後の前記像保持体の表面にブレードを接触させて、前記像保持体の表面を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。
本実施形態に係る現像剤は、トナー粒子と、トナー粒子に外添されたシリコーンオイル表面改質シリカ粒子と、キャリアとを含み、キャリアの体積平均粒径が20μm以上30μm未満であり、キャリア表面に存在するシリコーンオイル由来のケイ素元素とシリカ由来のケイ素元素の量比(シリコーンオイル由来/シリカ由来)が0.05以上0.2以下である。当該量比は、X線光電子分光法によってキャリア表面に存在するケイ素元素を定量して求める。
シリコーンオイルを構成するケイ素原子とシリカを構成するケイ素原子とでは化学結合状態が異なるので、ケイ素元素の2p軌道のXPSスペクトルにはピークが複数個現れる。各ピークの化学シフトの位置によって、各ピークの帰属(即ち、シリコーンオイルを構成するケイ素原子のピークであるか、シリカを構成するケイ素原子のピークであるか)を特定する。そして、各ピークの面積強度を求め、{シリコーンオイル由来ピークの面積強度÷シリカ由来ピークの面積強度}を求め、これを「キャリアの表面に存在するシリコーンオイル由来のケイ素元素とシリカ由来のケイ素元素の量比」とする。
トナーの外添剤としてシリカ粒子が広く用いられており、シリカ粒子は、疎水化を目的としてシリコーンオイルで表面改質されて用いられることがある。シリコーンオイル表面改質シリカ粒子は、表面にシリコーンオイルが付着しているが故に互いに凝集しやすく、凝集性の高い外添剤ダムを形成する。これにより、前述の機序で発生する筋状の画像欠陥を抑制すると推測される。
キャリアとトナーとが攪拌混合される現像器内では、トナーの外添剤はキャリアから外力を受けてトナー粒子に埋没することがあり、キャリアの粒径が大きいほど外添剤はトナー粒子に埋没する傾向が強い。キャリアの体積平均粒径が30μm未満であると、キャリアの体積平均粒径が30μm以上である場合に比べ、シリカ粒子が現像器内での攪拌によってトナー粒子に埋没することが抑制され、像保持体上においてシリカ粒子がトナー粒子から遊離しやすい。そして、トナー粒子から遊離したシリコーンオイル表面改質シリカ粒子が凝集性の高い外添剤ダムを形成し、これにより、前述の機序で発生する筋状の画像欠陥を抑制すると推測される。
なお、キャリアの体積平均粒径は、現像器内での攪拌性、帯電性能の安定性、トナー搬送性などの観点から、20μm以上である。
シリカ粒子が外添されたトナーと、キャリアとを混合攪拌して現像剤を製造する過程において、シリカ粒子の一部はトナー粒子から遊離してキャリア表面に付着する。キャリア表面に付着したシリカ粒子が主として、キャリア表面に存在するケイ素元素の由来である。キャリア表面に存在するシリコーンオイル由来ケイ素元素とシリカ由来ケイ素元素の量比には、トナー粒子から遊離してキャリア表面に付着したシリコーンオイル表面改質シリカ粒子の量が反映されており、該量には、トナー粒子に外添されていたシリコーンオイル表面改質シリカ粒子の量とトナー粒子からのシリコーンオイル表面改質シリカ粒子の遊離しやすさの程度とが反映されている。よって、現像剤中のキャリア表面に存在するシリコーンオイル由来ケイ素元素とシリカ由来ケイ素元素の量比は、像保持体上においてトナー粒子から遊離して存在するシリコーンオイル表面改質シリカ粒子の量の指標となる。上記ケイ素元素の量比が0.05以上0.2以下の範囲であると、像保持体上においてトナー粒子から遊離して存在するシリコーンオイル表面改質シリカ粒子の均衡がとれ、この場合、シリコーンオイル表面改質シリカ粒子が凝集性の高い外添剤ダムを形成し、前述の機序で発生する筋状の画像欠陥を抑制すると推測される。
キャリア表面に存在するシリコーンオイル由来ケイ素元素とシリカ由来ケイ素元素の量比(シリコーンオイル由来/シリカ由来)は、より好ましくは0.05以上0.18以下である。
トナー粒子は、例えば、結着樹脂と、必要に応じて、着色剤と、離型剤と、その他の添加剤とを含む。
結着樹脂としては、例えば、スチレン類(例えばスチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等)、(メタ)アクリル酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等)、エチレン性不飽和ニトリル類(例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等)、ビニルケトン類(ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等)、オレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブタジエン等)等の単量体の単独重合体、又はこれら単量体を2種以上組み合せた共重合体からなるビニル系樹脂が挙げられる。
結着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物、又は、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等も挙げられる。
これらの結着樹脂は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価カルボン酸としては、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが挙げられる。
多価アルコールは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出する。
原料の単量体が、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。この場合、重縮合反応は溶解補助剤を留去しながら行う。相溶性の悪い単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い単量体とその単量体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重縮合させるとよい。
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、ピグメントイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアントカーミン3B、ブリリアントカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ピグメントレッド、ローズベンガル、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、ピグメントブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレート等の顔料;アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系等の染料;が挙げられる。
着色剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;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等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられる。離型剤は、これに限定されるものではない。
融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等の公知の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部(コア粒子)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂と必要に応じて着色剤及び離型剤等のその他添加剤とを含む芯部と、結着樹脂を含む被覆層と、で構成されている。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5質量%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散機で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。サンプリングする粒子数は50000個である。
測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャネル)に対して体積、数をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積16%となる粒径を体積粒径D16v、数粒径D16p、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50v、累積数平均粒径D50p、累積84%となる粒径を体積粒径D84v、数粒径D84pと定義する。
これらを用いて、体積粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2、数粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として算出される。
式:SF1=(ML2/A)×(π/4)×100
上記式中、MLはトナーの絶対最大長、Aはトナーの投影面積を各々示す。
具体的には、形状係数SF1は、主に顕微鏡画像又は走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)の画像を、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、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により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。
トナー粒子は、乾式製法(例えば、混練粉砕法等)、湿式製法(例えば、凝集合一法、懸濁重合法、溶解懸濁法等)のいずれにより製造してもよい。これらの製法に特に制限はなく、公知の製法が採用される。これらの中でも、凝集合一法により、トナー粒子を得ることがよい。
結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液を準備する工程(樹脂粒子分散液準備工程)と、樹脂粒子分散液中で(必要に応じて他の粒子分散液を混合した後の分散液中で)、樹脂粒子(必要に応じて他の粒子)を凝集させ、凝集粒子を形成する工程(凝集粒子形成工程)と、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を加熱し、凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程(融合・合一工程)と、を経て、トナー粒子を製造する。
以下の説明では、着色剤、及び離型剤を含むトナー粒子を得る方法について説明するが、着色剤、離型剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、着色剤、離型剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と共に、例えば、着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液、離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液を準備する。
水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
界面活性剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置(例えば、堀場製作所製LA−700)の測定によって得られた粒度分布を用い、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小粒径側から累積分布を引き、全粒子に対して累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとして測定される。他の分散液中の粒子の体積平均粒径も同様に測定される。
次に、樹脂粒子分散液と、着色剤粒子分散液と、離型剤粒子分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とをヘテロ凝集させ目的とするトナー粒子の径に近い径を持つ、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とを含む凝集粒子を形成する。
凝集粒子形成工程においては、例えば、混合分散液を回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、室温(例えば25℃)で凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpH2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後に、加熱を行ってもよい。
凝集剤と共に、該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。
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。キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸等のオキシカルボン酸;イミノ二酢酸(IDA)、ニトリロ三酢酸(NTA)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)等のアミノカルボン酸;などが挙げられる。
キレート剤の添加量は、樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満がより好ましい。
次に、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えば樹脂粒子のガラス転移温度より10℃から30℃高い温度以上)に加熱して、凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を得た後、当該凝集粒子分散液と、樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と、をさらに混合し、凝集粒子の表面にさらに樹脂粒子を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する工程と、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、第2凝集粒子を融合・合一して、コア・シェル構造のトナー粒子を形成する工程と、を経て、トナー粒子を製造してもよい。
シリコーンオイル表面改質シリカ粒子は、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ等のシリカ粒子をシリコーンオイルで表面改質した粒子である。シリコーンオイル表面改質シリカ粒子の表面にはシリコーンオイルが付着している。
併用可能なシリカ粒子は、シリコーンオイル以外のその他のオイル(例えが、パラフィンオイル、フッ素系オイル等)で表面改質されたシリカ粒子でもよいが、いずれのオイルによっても表面改質されていないシリカ粒子が好ましい。換言すれば、併用可能なシリカ粒子は、表面にオイルが付着していないシリカ粒子であることが好ましい。
上記観点から、併用可能なシリカ粒子の個数平均粒径は、80nm以上200nm以下がより好ましく、90nm以上150nm以下が更に好ましい。
式:SF2={PM2/(4πA)}×100
式中、PMは、シリカ粒子の周囲長であり、Aは、シリカ粒子の投影面積である。
本実施形態において、トナー粒子には、シリコーンオイル表面改質シリカ粒子及び併用可能なシリカ粒子以外の外添剤が外添されていてもよい。ただし、本実施形態において、トナー粒子には、実質的にシリコーンオイル表面改質シリカ粒子及び併用可能なシリカ粒子のみが外添されていることが好ましい。
キャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアが挙げられる。キャリアとしては、例えば、磁性粉からなる芯材の表面に樹脂を被覆した樹脂被覆キャリア;マトリックス樹脂中に磁性粉が分散して配合された磁性粉分散型キャリア;多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸型キャリア;磁性粉分散型キャリア又は樹脂含浸型キャリアを芯材とし、この芯材の表面を樹脂で被覆したキャリア;などが挙げられる。
キャリアの体積平均粒径は、レーザ回折散乱式粒度分布測定装置(例えば、ベックマン・コールター社製LS 13 320)を使用して測定される。現像剤に含まれるキャリアの体積平均粒径は、現像剤からトナーをブローオフしてキャリアを単離して測定する。
本実施形態に係る画像形成装置及び画像形成方法について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、像保持体の表面に接触するブレードを有し、該ブレードにより、トナー画像を転写した後の像保持体の表面をクリーニングするクリーニング手段と、を備える。そして、静電荷像現像剤として、本実施形態に係る静電荷像現像剤が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置が中間転写方式の装置の場合、転写手段は、例えば、表面にトナー画像が転写される中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、を有する構成が適用される。
図1に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づく、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」と称する場合がある)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置に対して着脱するプロセスカートリッジであってもよい。
まず、動作に先立って、帯電ロール2Yによって感光体1Yの表面が−600V乃至−800Vの電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性(例えば20℃における体積抵抗率1×10−6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂の抵抗)であるが、レーザ光線が照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3からレーザ光線3Yを照射する。それにより、イエローの画像パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って予め定められた現像位置まで回転する。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによってトナー画像として現像され可視化される。
こうして、第1のユニット10Yにてイエローのトナー画像が転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー画像が重ねられて多重転写される。
定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、記録紙Pの表面も平滑であることが好ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等が好適に使用される。
本実施形態に係るプロセスカートリッジについて説明する。
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジである。
図2に示すプロセスカートリッジ200は、例えば、取り付けレール116及び露光のための開口部118が備えられた筐体117により、感光体107(像保持体の一例)と、感光体107の周囲に備えられた帯電ロール108(帯電手段の一例)、現像装置111(現像手段の一例)、及び感光体クリーニング装置113(クリーニング手段の一例)を一体的に組み合わせて保持して構成し、カートリッジ化されている。帯電ロール108は、例えば、感光体107の外周面に接触して感光体107の外周面を帯電させる。感光体クリーニング装置113は、感光体107と接触するブレードを備えている。
[非晶性樹脂粒子分散液の調製]
・テレフタル酸 :30モル部
・フマル酸 :70モル部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物 :20モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物:80モル部
攪拌装置、窒素導入管、温度センサ及び精留塔を備えた反応容器に上記の材料を仕込み、1時間かけて温度を190℃まで上げ、上記材料100部に対してジブチル錫オキサイド1.2部を投入した。生成する水を留去しながら6時間かけて温度を240℃まで上げ、240℃を維持して3時間脱水縮合反応を継続した後、反応物を冷却した。
・ドデカン二酸 :100モル部
・1,12−ドデカンジオール:100モル部
攪拌装置、窒素導入管、温度センサ及び精留塔を備えた反応容器に上記の材料を仕込み、1時間かけて温度を160℃まで上げ、上記材料100部に対してジブチル錫オキサイド0.02部を投入した。生成する水を留去しながら6時間かけて温度を200℃まで上げ、200℃を維持して4時間脱水縮合反応を継続した後、反応物を冷却した。冷却後、固液分離を行い、固形物を乾燥させ、結晶性ポリエステル樹脂を得た。
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬製ネオゲンSC): 2部
・イオン交換水 :200部
上記の材料を混合し120℃に加熱してホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)で分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理した。体積平均粒径が160nmになったところで回収し、固形分量20質量%の結晶性樹脂粒子分散液を得た。
・C.I.Pigment Blue 15:3(大日精化工業): 70部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製ネオゲンRK) : 5部
・イオン交換水 :200部
上記の材料を混合し、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて10分間分散した。分散液中の固形分量が20質量%となるようイオン交換水を加え、体積平均粒径170nmの着色剤粒子が分散された着色剤分散液を得た。
・パラフィンワックス(日本精蝋社製HNP−9) : 50部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製ネオゲンRK): 1部
・イオン交換水 :200部
上記の材料を混合して95℃に加熱し、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザー(ゴーリン社製)で分散処理し、離型剤粒子が分散された離型剤分散液(固形分量20質量%)を得た。離型剤粒子の体積平均粒径は180nmであった。
・非晶性樹脂粒子分散液(固形分量20質量%) :150部
・結晶性樹脂粒子分散液(固形分量20質量%) : 50部
・着色剤分散液(固形分量20質量%) : 25部
・離型剤分散液(固形分量20質量%) : 40部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製ネオゲンRK): 1部
・イオン交換水 :100部
上記の材料を、温度計、pH計及び攪拌機を備えた反応容器に入れ、マントルヒーターで外部から温度30℃に加温し、回転数150rpmで攪拌しながら30分間保持した。次いで、0.3N硝酸水溶液を添加しpHを3.0に調整した後、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)で分散しながら3質量%ポリ塩化アルミニウム水溶液を添加した。次いで、攪拌しながら50℃まで昇温し30分間保持した。次いで、非晶性樹脂粒子分散液70部を追加し1時間保持し、0.1N水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを8.5に調整した後、攪拌を継続しながら85℃まで加熱し、5時間保持した。次いで、冷却、固液分離、固形物の洗浄及び乾燥を順次行い、体積平均粒径4.8μmのトナー粒子を得た。
SiCl4と水素ガスと酸素ガスを燃焼バーナーの混合室内で混合した後、1000℃以上3000℃以下の温度で燃焼させ、燃焼後のガスからシリカ粉末を取り出すことでシリカ粒子を得た。この際、水素ガスと酸素ガスのモル比を2:1にした。得られたシリカ粒子10部にトルエン300部とジメチルシリコーンオイル(信越化学工業社製KF96、50mm2/s)1部を加え、超音波を印加し30分間室温で攪拌した後に濃縮乾固し、200℃で3時間加熱乾燥し、シリコーンオイル表面改質シリカ粒子を得た。トナー粒子に外添した状態において個数平均粒径を測定したところ、シリコーンオイル表面改質シリカ粒子の個数平均粒径は40nmであった。
[疎水性シリカ粒子(1)の作製]
金属製攪拌棒、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)、及び温度計を備えた容積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49.4部を入れ、攪拌混合して、アルカリ触媒溶液を得た。次いで、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。次いで、アルカリ触媒溶液を攪拌しながら、テトラメトキシシラン(TMOS)450部と、触媒(NH3)濃度が4.44%のアンモニア水270部とを、下記の供給速度で同時に滴下を行い、シリカ粒子懸濁液を得た。ここで、TMOSの供給速度は、3.3部/min、4.44%アンモニア水の供給速度は、1.98部/minとした。
疎水性シリカ粒子(1)の作製において、10%アンモニア水の量を48.2部に変更し、TMOSの供給速度を4.25部/minに変更し、4.44%アンモニア水の供給速度を2.55部/minに変更した以外は同様にして、疎水性シリカ粒子(2)を得た。トナー粒子に外添した状態において個数平均粒径と形状係数SF2を測定したところ、疎水性シリカ粒子(2)の個数平均粒径は90nm、形状係数SF2は115であった。
疎水性シリカ粒子(1)の作製において、10%アンモニア水の量を50.5部に変更し、TMOSの供給速度を4.25部/minに変更し、4.44%アンモニア水の供給速度を2.55部/minに変更した以外は同様にして、疎水性シリカ粒子(3)を得た。トナー粒子に外添した状態において個数平均粒径と形状係数SF2を測定したところ、疎水性シリカ粒子(3)の個数平均粒径は190nm、形状係数SF2は115であった。
・フェライト粒子(Mn−Mg−Srフェライト、体積平均粒径20μm):100部
・トルエン : 14部
・パーフルオロオクチルメチルアクリレート−メチルメタクリレート共重合体(共重合比(質量比)20:80) : 2部
・カーボンブラック(キャボット社製R330) :0.2部
フェライト粒子以外の上記材料をサンドミルにて分散処理して分散液を調製した。この分散液をフェライト粒子とともに真空脱気型ニーダに入れ、攪拌しながら減圧しトルエンを留去して樹脂被覆キャリアを作製した。この樹脂被覆キャリアを風力式分級機で分級して、体積平均粒径20μmの樹脂被覆キャリアを得た。
[実施例1〜14、比較例1〜22]
トナー粒子100部に対して、シリコーンオイル表面改質シリカ粒子と、疎水性シリカ粒子(1)〜(3)のいずれかとを、表1に記載の量で添加し、サンプルミルを用いて回転数1万rpmで30秒間混合した。次いで、目開き45μmの振動篩いで篩分して外添トナーを得た。次いで、外添トナーと、表1に記載のキャリアとを質量比8:92でVブレンダーに入れ、20分間攪拌し混合した。次いで、目開き212μmの篩で篩分して現像剤を得た。
現像剤からトナーをブローオフしてキャリアを単離した。単離したキャリアを試料として、X線光電子分光装置(ULVAC−PHI社製PHI5000VersaProbeII、X線種:ALモノクロメータ線、X線出力:25W,15kV)を用いてケイ素の電子状態を測定し、Si2pスペクトルを得た。Si2pスペクトルに現れた各ピークの面積強度を求め、{シリコーンオイル由来ピークの面積強度÷シリカ由来ピークの面積強度}を求めた。
画像形成装置に各実施例又は各比較例の現像剤を装填し、画像形成を行って、記録媒体の搬送方向に伸びる筋(色筋及び白筋)の発生の有無を評価した。結果を表1に示す。
画像形成装置として富士ゼロックス社製AP−V C7775を用意した。該画像形成装置は、接触式帯電装置である帯電ロールと、熱硬化型ポリウレタンゴム製の感光体クリーニングブレードを備えている。この画像形成装置を用いて、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を帯電ロールに印加しつつ、温度23℃、相対湿度50%の環境下で、A3サイズの紙に画像密度1.5%の画像を連続出力した。出力画像を目視で観察して、筋の発生を下記のとおり分類した。
B:12501〜15000枚の間に筋が発生した。
C:10001〜12500枚の間に筋が発生した。
D:5001〜10000枚の間に筋が発生した。
E:5000枚までに筋が発生した。
[筋状の画像欠陥(1)]における画像形成と同様にして、但し帯電ロールに直流電圧のみを印加して画像形成を行った。出力画像を目視で観察して、筋の発生を下記のとおり分類した。
B:12501〜15000枚の間に筋が発生した。
C:10001〜12500枚の間に筋が発生した。
D:5001〜10000枚の間に筋が発生した。
E:5000枚までに筋が発生した。
画像形成装置として富士ゼロックス社製DocuPrint CP400dを用意した。該画像形成装置は、直流電圧のみが印加される接触式帯電装置である帯電ロールと、熱硬化型ポリウレタンゴム製の感光体クリーニングブレードを備えている。この画像形成装置を用いて、温度23℃、相対湿度50%の環境下で、A3サイズの紙に画像密度1.5%の画像を連続出力した。出力画像を目視で観察して、筋の発生を下記のとおり分類した。
B:1251〜1500枚の間に筋が発生した。
C:1001〜1250枚の間に筋が発生した。
D:501〜1000枚の間に筋が発生した。
E:500枚までに筋が発生した。
2Y、2M、2C、2K 帯電ロール(帯電手段の一例)
3 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
22 駆動ロール
24 支持ロール
26 二次転写ロール(二次転写手段の一例)
28 定着装置(定着手段の一例)
30 中間転写体クリーニング装置
P 記録紙(記録媒体の一例)
108 帯電ロール(帯電手段の一例)
109 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
111 現像装置(現像手段の一例)
112 転写装置(転写手段の一例)
113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
115 定着装置(定着手段の一例)
116 取り付けレール
117 筐体
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ
300 記録紙(記録媒体の一例)
Claims (8)
- トナー粒子と、前記トナー粒子に外添されたシリコーンオイル表面改質シリカ粒子と、キャリアと、を含み、
前記キャリアの体積平均粒径が20μm以上30μm未満であり、
前記キャリアの表面に存在するシリコーンオイル由来のケイ素元素とシリカ由来のケイ素元素の量比(シリコーンオイル由来/シリカ由来)が0.05以上0.2以下である、
静電荷像現像剤。 - 前記キャリアの体積平均粒径が20μm以上27μm以下である、請求項1に記載の静電荷像現像剤。
- さらに、個数平均粒径が50nm以上200nm以下であるシリカ粒子を含む、請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像剤。
- 前記トナー粒子の体積平均粒径が3.8μm以上5.0μm以下である、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤。
- 前記キャリアの表面に存在するシリコーンオイル由来のケイ素元素とシリカ由来のケイ素元素の量比(シリコーンオイル由来/シリカ由来)が0.05以上0.18以下である、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤。
- 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。 - 像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
前記像保持体の表面に接触するブレードを備え、前記ブレードにより、トナー画像を転写した後の前記像保持体の表面をクリーニングするクリーニング手段と、
を備える、画像形成装置。 - 像保持体の表面を帯電させる帯電工程と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
トナー画像を転写した後の前記像保持体の表面にブレードを接触させて、前記像保持体の表面を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。
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