JP2021167923A - 画像形成方法及び画像形成システム - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の課題は、静電荷像現像用トナーと電子写真感光体を使用する画像形成方法において、電子写真感光体がクリーニング性能とメモリ性能を両立しつつ、高い耐久性を維持できることで、長期使用においても高画質の画像を安定して供給できる画像形成方法及び画像形成システムを提供することである。
【解決手段】本発明の画像形成方法は、静電荷像現像用トナーと電子写真感光体を使用し、少なくとも帯電工程、露光工程、現像工程及び転写工程を有する画像形成方法であって、前記電子写真感光体が感光層を有し、前記感光層が、電荷輸送物質として、特定の構造を有するトリフェニルアミン誘導体を含有し、かつ、前記静電荷像現像用トナーが、外添剤として、少なくともチタン酸化合物粒子を含有することを特徴とする。
【選択図】なし
【解決手段】本発明の画像形成方法は、静電荷像現像用トナーと電子写真感光体を使用し、少なくとも帯電工程、露光工程、現像工程及び転写工程を有する画像形成方法であって、前記電子写真感光体が感光層を有し、前記感光層が、電荷輸送物質として、特定の構造を有するトリフェニルアミン誘導体を含有し、かつ、前記静電荷像現像用トナーが、外添剤として、少なくともチタン酸化合物粒子を含有することを特徴とする。
【選択図】なし
Description
本発明は、画像形成方法及び画像形成システムに関する。より詳しくは、本発明は、感光体がクリーニング性能とメモリ性能を両立しつつ、高い耐久性を維持できることで、長期使用においても高画質の画像を安定して供給できる画像形成方法及び画像形成システムに関する。
近年、商業印刷分野における電子写真方式において高画質な印刷物をより高速で提供することが可能な電子写真画像形成システムが求められるようになった。
電子写真方式の画像形成システムでは、電子写真感光体(以下、単に「感光体」ともいう。)及び静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」ともいう。)を用いて、帯電工程、露光工程、現像工程及び転写工程を経て画像形成が行われる。さらに、転写工程後の感光体は、クリーニング工程を経て、次の画像形成に供される。
上記感光体には、画像の形成における帯電、露光、現像、転写及びクリーニング等の各工程において、電気エネルギーや光エネルギー、機械的な力などが供給される。したがって、上記感光体には、画像の形成の繰り返しによっても帯電安定性や電位保持性などが損なわれない耐久性が求められている。
特に、上記プロセス速度の上昇により、トナーのクリーニング時における感光体への負荷が増大し、感光体上の傷、摩耗量の増加を招いている。感光体の摩耗は、画像の品質低下を招くことから、感光体にはより高い耐久性が求められるようになった。
また、感光体からトナーをクリーニングする工程において、感光体表面の非静電的付着力の大きさがクリーニング性能に影響することが知られている。そこで、クリーニング性を向上させるために、感光体の表面に低摩擦性の材料で表面層を形成することが知られている。
さらに、プロセス速度の上昇に伴い、感光体にはより高い応答速度が求められている。これに対応して、例えば、特許文献1では、電荷輸送材料として特定構造のトリフェニルアミン系化合物を用いることで感光体の表面強度を維持しつつ、電荷輸送速度を向上させる発明が開示されている。
しかしながら、こうした電荷輸送材料の添加は、メモリ特性に対しては一定の効果が認められるものの、耐久性は低下する傾向にあった。具体的には、感光体が摩耗し易く、トナーのクリーニング不良が発生し、形成画像にスジ状の欠陥が生じる等の問題があった。
一方、高い耐久性を求めて、感光体表面に、光硬化による三次元架橋構造の樹脂保護層を形成する試みがなされている。光硬化型樹脂の保護層は、強度は出るがメモリ特性に劣り、メモリ特性維持のために上記のような電荷輸送材料の添加が必要とされる。そして、上記のとおり、電荷輸送物質の添加は感光体の強度を低下させるため、耐久性の保持とメモリ特性の両立が実現できないことが問題であった。
本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、静電荷像現像用トナーと電子写真感光体を使用する画像形成方法において、電子写真感光体がクリーニング性能とメモリ性能を両立しつつ、高い耐久性を維持できることで、長期使用においても高画質の画像を安定して供給できる画像形成方法及び画像形成システムを提供することである。
本発明者らは、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、静電荷像現像用トナーと電子写真感光体を使用する画像形成方法において、電子写真感光体が感光層を有し、当該感光層が電荷輸送物質として特定の構造を有するトリフェニルアミン誘導体を含有し、かつ、上記静電荷像現像用トナーが外添剤として少なくともチタン酸化合物粒子を含有することにより、感光体がクリーニング性能とメモリ性能を両立しつつ、高い耐久性を維持できることで、長期使用においても高画質の画像を安定して供給できる画像形成方法及び画像形成システムを提供できることを見いだし、本発明に至った。すなわち、本発明に係る課題は、以下の手段によって解決される。
1.静電荷像現像用トナーと電子写真感光体を使用し、少なくとも帯電工程、露光工程、現像工程及び転写工程を有する画像形成方法であって、
前記電子写真感光体が感光層を有し、
前記感光層が、電荷輸送物質として、下記一般式(1)で示される構造を有する化合物を含有し、かつ、
前記静電荷像現像用トナーが、外添剤として、少なくともチタン酸化合物粒子を含有することを特徴とする画像形成方法。
(一般式(1)中、R1及びR2は、各々独立に、炭素数1〜7のアルキル基、又は炭素数1〜7のアルコキシ基である置換基を表す。k及びlは、各々独立に、0〜5の整数を表す。Xは単結合又はアルキレン鎖を表す。Yは水素原子、炭素数1〜7のアルキル基、炭素数1〜7のアルコキシ基又は反応性基を有する置換基を表す。kが2以上の場合のR1及びlが2以上の場合のR2は、各々同一でも異なっていてもよい。)
前記電子写真感光体が感光層を有し、
前記感光層が、電荷輸送物質として、下記一般式(1)で示される構造を有する化合物を含有し、かつ、
前記静電荷像現像用トナーが、外添剤として、少なくともチタン酸化合物粒子を含有することを特徴とする画像形成方法。
2.前記チタン酸化合物粒子が、ランタンを含有することを特徴とする第1項に記載の画像形成方法。
3.前記一般式(1)のXが下記一般式(2)で示される構造を有する基であり、かつ、Yが水素原子、炭素数1〜7のアルキル基、炭素数1〜7のアルコキシ基又は下記式(3)若しくは式(4)で示される構造を有する基であることを特徴とする第1項又は第2項に記載の画像形成方法。
(一般式(2)中、mは0〜5の整数を示す。)
4.前記チタン酸化合物粒子が、チタン酸ストロンチウム粒子、チタン酸カルシウム粒子、チタン酸マグネシウム粒子、又はチタン酸バリウム粒子のいずれかであることを特徴とする第1項から第3項までのいずれか一項に記載の画像形成方法。
5.前記チタン酸化合物粒子の数平均一次粒径が、10〜100nmの範囲内であることを特徴とする第1項から第4項までのいずれか一項に記載の画像形成方法。
6.前記チタン酸化合物粒子の含有率が、前記静電荷像現像用トナー全量に対して、0.1〜1.0質量%の範囲内であることを特徴とする第1項から第5項までのいずれか一項に記載の画像形成方法。
7.前記感光層が、複数の層からなり、前記一般式(1)で示される構造を有する化合物を前記感光層の最表層に含有することを特徴とする第1項から第6項までのいずれか一項に記載の画像形成方法。
8.前記最表層が、重合性化合物と前記一般式(1)で示される構造を有する化合物を含有する組成物を硬化して得られる層であることを特徴とする第7項に記載の画像形成方法。
9.前記最表層が、シリカ微粒子、酸化スズ微粒子、チタニア微粒子及びアルミナ微粒子から選ばれる少なくとも1種を含有することを特徴とする第7項又は第8項に記載の画像形成方法。
10.静電荷像現像用トナーと電子写真感光体を使用し、少なくとも帯電工程、露光工程、現像工程及び転写工程を有する画像形成システムであって、第1項から第9項までのいずれか一項に記載の画像形成方法を実施することを特徴とする画像形成システム。
本発明の上記手段により、静電荷像現像用トナーと電子写真感光体を使用する画像形成方法において、電子写真感光体がクリーニング性能とメモリ性能を両立しつつ、高い耐久性を維持できることで、長期使用においても高画質の画像を安定して供給できる画像形成方法及び画像形成システムを提供することができる。
本発明の効果の発現機構ないし作用機構については、明確になっていないが、以下のように推察している。
本発明の効果の発現機構ないし作用機構については、明確になっていないが、以下のように推察している。
本発明の画像形成方法においては、用いる感光体は、当該感光体が有する感光層中に上記一般式(1)で示される構造を有する電荷輸送物質(以下、電荷輸送物質(1)ともいう。)を含有することでメモリ性能が担保されている。また、用いるトナーは、外添剤としてチタン酸化合物粒子を含有することで、トナーの帯電量が制御されクリーニング性能に優れた画像形成方法が提供される。
トナーに外添剤を保持させることでトナーの帯電量の制御が可能である。本発明においては、外添剤として、チタン酸化合物粒子を用いて、トナーの帯電量を小さめに制御することで、感光体へのトナーの付着力を弱めてクリーニング時のふき取り性を確保したものである。これにより、感光体への直接のダメージが軽減されるとともに、感光体上への付着力低下によるフィルミング発生が抑制され、画像品質としてはハーフトーン画像による白抜け防止の効果が得られる。
なお、電荷輸送物質(1)が有する上記骨格(トリフェニルアミンのフェニル基の1個にベンゼン環が結合した骨格)は、メモリ特性を十分に発揮しながら、光線に対して透過性を有する構造である。感光層を形成する際に、バインダー樹脂として光重合性樹脂を用いる場合、電荷輸送物質(1)の骨格では、光重合開始剤が吸収すべき光線を吸収することが殆どないため、バインダー樹脂の硬化を阻害することが殆どない。したがって、特に感光層を光重合性樹脂で構成する場合において、電荷輸送物質(1)を用いることの効果がより顕著となる。
本発明の画像形成方法は、静電荷像現像用トナーと電子写真感光体を使用し、少なくとも帯電工程、露光工程、現像工程及び転写工程を有する画像形成方法であって、前記電子写真感光体が感光層を有し、前記感光層が、電荷輸送物質として、上記一般式(1)で示される構造を有する化合物を含有し、かつ、前記静電荷像現像用トナーが、外添剤として、少なくともチタン酸化合物粒子を含有することを特徴とする。この特徴は、下記各実施形態に共通する技術的特徴である。
本発明の実施態様としては、本発明の効果をより高く発現できる観点から、上記チタン酸化合物粒子が、ランタンを含有することが好ましい。チタン酸化合物粒子はランタンを含有することで抵抗が低下する。これにより、トナーの帯電量をより低く調整でき、感光体へのトナーの付着が低減できる。また、チタン酸化合物粒子はペロブスカイト型結晶構造により直方体形状であるが、ランタンを含有することで結晶構造を変化させて粒子形状を球形に近似させることができる。これにより、感光体表面へ傷が入り難く、感光体の耐摩耗性を確保できる。
本発明の実施態様としては、本発明の効果をより高く発現できる観点から、上記一般式(1)のXが上記一般式(2)で示される構造を有する基であり、かつ、Yが水素原子、炭素数1〜7のアルキル基、炭素数1〜7のアルコキシ基又は上記式(3)若しくは式(4)で示される構造を有する基であることが好ましい。式(3)示される構造を有する基は、アクリロイルオキシ基、式(4)で示される構造を有する基はメタクリロイルオキシ基であり、ラジカル重合性基である。本発明に係る感光層において、これを形成するバインダー樹脂の原料がラジカル重合性基を有する化合物である場合、これらが反応可能である。このように、電荷輸送物質(1)は、バインダー樹脂の種類に応じて末端基を適宜調整することが可能である。
本発明の実施態様としては、本発明の効果をより高く発現できる観点から、上記チタン酸化合物粒子は、チタン酸ストロンチウム粒子、チタン酸カルシウム粒子、チタン酸マグネシウム粒子、又はチタン酸バリウム粒子のいずれかであることが好ましい。これらのチタン酸化合物粒子は、粒径の制御がし易く、製造容易性の点で好ましい。また、上記チタン酸化合物粒子の数平均一次粒径は、10〜100nmの範囲内であることが好ましい。
本発明の実施態様としては、本発明の効果をより高く発現できる観点から、上記チタン酸化合物粒子の含有率が、上記静電荷像現像用トナー全量に対して、0.1〜1.0質量%の範囲内であることが好ましい。
本発明の実施態様としては、本発明の効果をより高く発現できる観点から、上記感光層が、複数の層からなり、上記感光層の最表層に電荷輸送物質(1)を含有することが好ましい。また、その場合、当該最表層が、重合性化合物と電荷輸送物質(1)を含有する組成物を硬化して得られる層であることが好ましい。さらに、当該最表層は、本発明の効果をより高く発現できる観点から、シリカ微粒子、酸化スズ微粒子、チタニア微粒子及びアルミナ微粒子から選ばれる少なくとも1種を含有することが好ましい。
本発明の画像形成システムは、静電荷像現像用トナーと電子写真感光体を使用し、少なくとも帯電工程、露光工程、現像工程及び転写工程を有する画像形成システムであって、本発明の画像形成方法を実施することを特徴とする。
以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。
[画像形成方法]
本発明の画像形成方法は、静電荷像現像用トナーと電子写真感光体を使用し、少なくとも帯電工程、露光工程、現像工程及び転写工程を有する画像形成方法であって、前記電子写真感光体が感光層を有し、前記感光層が、電荷輸送物質として、上記一般式(1)で示される構造を有する化合物を含有し、かつ、前記静電荷像現像用トナーが、外添剤として、少なくともチタン酸化合物粒子を含有することを特徴とする。
本発明の画像形成方法は、静電荷像現像用トナーと電子写真感光体を使用し、少なくとも帯電工程、露光工程、現像工程及び転写工程を有する画像形成方法であって、前記電子写真感光体が感光層を有し、前記感光層が、電荷輸送物質として、上記一般式(1)で示される構造を有する化合物を含有し、かつ、前記静電荷像現像用トナーが、外添剤として、少なくともチタン酸化合物粒子を含有することを特徴とする。
本発明の画像形成方法は、少なくとも、感光体を帯電させる帯電工程、当該感光体を露光して静電荷像を形成させる露光工程、静電荷像をトナーにより現像する現像工程及び現像されたトナー像を転写する転写工程を有する。画像形成方法は、通常、さらに、転写材に転写されたトナー像を定着させる定着工程及び転写工程後の感光体をクリーニングするクリーニング工程等を有する。以下、各工程について説明する。
<帯電工程>
帯電工程は、感光体に対して一様な電位を与えて感光体を帯電させる工程である。感光体を帯電させる方法は、特に限定されず、例えば、接触又は非接触の帯電ローラによって感光体の帯電が行われる帯電ローラ方式など、公知の方法でよい。
帯電工程は、感光体に対して一様な電位を与えて感光体を帯電させる工程である。感光体を帯電させる方法は、特に限定されず、例えば、接触又は非接触の帯電ローラによって感光体の帯電が行われる帯電ローラ方式など、公知の方法でよい。
<露光工程>
露光工程は、帯電工程によって一様な電位を与えられた感光体上に、画像信号に基づいて露光を行い、画像に対応する静電荷像を形成する工程である。露光手段としては、感光体の軸方向にアレイ状に発光素子を配列したLEDと結像素子とから構成されるもの、あるいは、レーザー光学系等が用いられる。
露光工程は、帯電工程によって一様な電位を与えられた感光体上に、画像信号に基づいて露光を行い、画像に対応する静電荷像を形成する工程である。露光手段としては、感光体の軸方向にアレイ状に発光素子を配列したLEDと結像素子とから構成されるもの、あるいは、レーザー光学系等が用いられる。
<現像工程>
現像工程は、静電荷像を、本発明に係るトナーを含む乾式現像剤により現像してトナー像を形成する工程である。トナー像の形成は、トナーを含む乾式現像剤を用いて、例えば、トナーを摩擦撹拌させて帯電させる撹拌器と、回転可能なマグネットローラとからなる現像手段を用いて行われる。具体的には、現像手段においては、例えば、トナーとキャリアとが混合撹拌され、その際の摩擦によりトナーが帯電し、回転するマグネットローラの表面に保持され、磁気ブラシが形成される。マグネットローラは、感光体近傍に配置されているため、マグネットローラの表面に形成された磁気ブラシを構成するトナーの一部は、電気的な吸引力によって感光体の表面に移動する。その結果、静電荷像がトナーにより現像されて感光体の表面にトナー像が形成される。
現像工程は、静電荷像を、本発明に係るトナーを含む乾式現像剤により現像してトナー像を形成する工程である。トナー像の形成は、トナーを含む乾式現像剤を用いて、例えば、トナーを摩擦撹拌させて帯電させる撹拌器と、回転可能なマグネットローラとからなる現像手段を用いて行われる。具体的には、現像手段においては、例えば、トナーとキャリアとが混合撹拌され、その際の摩擦によりトナーが帯電し、回転するマグネットローラの表面に保持され、磁気ブラシが形成される。マグネットローラは、感光体近傍に配置されているため、マグネットローラの表面に形成された磁気ブラシを構成するトナーの一部は、電気的な吸引力によって感光体の表面に移動する。その結果、静電荷像がトナーにより現像されて感光体の表面にトナー像が形成される。
<転写工程>
転写工程では、トナー像を転写材に転写する。トナー像の転写材への転写は、トナー像を転写材に剥離帯電することにより行われる。転写手段としては、例えば、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラなどを用いることができる。また、転写工程は、例えば、中間転写体を用い、中間転写体上にトナー像を一次転写した後、このトナー像を転写材上に2次転写する態様の他、感光体上に形成されたトナー像を直接転写材に転写する態様などによって行うこともできる。転写材としては、特に限定されず、薄紙から厚紙までの普通紙、上質紙、アート紙又はコート紙などの塗工された印刷用紙、市販されている和紙やはがき用紙、OHP用のプラスチックフィルム、布などの各種を挙げることができる。
転写工程では、トナー像を転写材に転写する。トナー像の転写材への転写は、トナー像を転写材に剥離帯電することにより行われる。転写手段としては、例えば、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラなどを用いることができる。また、転写工程は、例えば、中間転写体を用い、中間転写体上にトナー像を一次転写した後、このトナー像を転写材上に2次転写する態様の他、感光体上に形成されたトナー像を直接転写材に転写する態様などによって行うこともできる。転写材としては、特に限定されず、薄紙から厚紙までの普通紙、上質紙、アート紙又はコート紙などの塗工された印刷用紙、市販されている和紙やはがき用紙、OHP用のプラスチックフィルム、布などの各種を挙げることができる。
<定着工程>
定着工程は、トナー像が転写された転写材を、例えば、加熱された定着回転体と加圧部材間に設けた定着ニップ部にニップ搬送して熱定着させる等により定着させる工程である。
定着工程は、トナー像が転写された転写材を、例えば、加熱された定着回転体と加圧部材間に設けた定着ニップ部にニップ搬送して熱定着させる等により定着させる工程である。
<クリーニング工程>
転写工程後の、感光体上には、画像形成に使用されなかった又は転写されずに残ったトナーが存在する。クリーニング工程では、例えば、先端が感光体に当接して設けられた、感光体表面を擦過するブレード等で上記トナーが除去される。
転写工程後の、感光体上には、画像形成に使用されなかった又は転写されずに残ったトナーが存在する。クリーニング工程では、例えば、先端が感光体に当接して設けられた、感光体表面を擦過するブレード等で上記トナーが除去される。
本発明においては、このような画像形成方法に用いられる感光体及びトナーとして、上記技術的特徴を有する感光体及びトナーを組み合せて用いるものである。以下に、当該感光体及びトナーについて詳細に説明する。
[感光体]
本発明に用いる感光体は感光層を有し、当該感光層が電荷輸送物質(1)を含有する。当該感光体において上記感光層は、例えば、導電性支持体上に形成されてなる。本発明に係る感光体は、さらに、必要に応じて、導電性支持体と感光層の間に中間層を有してもよい。
本発明に用いる感光体は感光層を有し、当該感光層が電荷輸送物質(1)を含有する。当該感光体において上記感光層は、例えば、導電性支持体上に形成されてなる。本発明に係る感光体は、さらに、必要に応じて、導電性支持体と感光層の間に中間層を有してもよい。
感光層は、例えば、導電性支持体側から順に積層された構成として、以下の(A)〜(D)の層構成を有する。
(A)電荷発生物質及び電荷輸送物質を含む単層
(B)電荷発生物質及び電荷輸送物質を含む層及びその層の上に形成された表面保護層の2層
(C)電荷発生物質を含む電荷発生層及び電荷輸送物質を含む電荷輸送層の2層
(D)電荷発生物質を含む電荷発生層、電荷輸送物質を含む電荷輸送層及び表面保護層の3層
(A)電荷発生物質及び電荷輸送物質を含む単層
(B)電荷発生物質及び電荷輸送物質を含む層及びその層の上に形成された表面保護層の2層
(C)電荷発生物質を含む電荷発生層及び電荷輸送物質を含む電荷輸送層の2層
(D)電荷発生物質を含む電荷発生層、電荷輸送物質を含む電荷輸送層及び表面保護層の3層
上記(A)〜(D)の層構成において、電荷輸送物質(1)は、電荷輸送物質を含む層及び表面保護層に含有させることができる。電荷輸送物質(1)は、感光層の最表層に含有されることが好ましい。上記(B)及び(D)の場合、最表層は表面保護層であり、(C)の場合、最表層は電荷輸送層である。感光層の構成としては、これらの中でも、上記(C)又は(D)の構成が好ましく、(D)の構成が特に好ましい。
本発明に用いる感光体としては、例えば、図1及び図2に断面図が示される層構成の感光体が好ましい。図1に示す感光体1Aは導電性支持体101上に中間層102を有し、その上に電荷発生層103a及び電荷輸送層103bからなる感光層103を有する構成である。図2に示す感光体1Bは導電性支持体101上に中間層102を有し、その上に電荷発生層103a、電荷輸送層103b及び表面保護層103cからなる感光層103を有する構成である。
以下、本発明に係る感光体について、感光層の構成が上記(C)の構成である図1に示す感光体1A及び感光層の構成が上記(D)の構成である図2に示す感光体1Bを例に説明する。なお、感光体1Aと感光体1Bは、導電性支持体101、中間層102及び電荷発生層103aは同様の構成とすることができる。
感光体1Aにおいて、電荷輸送物質(1)は電荷輸送層103bが含有する。感光体1Bにおいて、電荷輸送物質(1)は電荷輸送層103b又は表面保護層103cが含有する。電荷輸送層103b及び表面保護層103cの両方が電荷輸送物質(1)を含有してもよい。
(電荷輸送物質(1))
本発明において、感光層が含有する電荷輸送物質(1)は、下記一般式(1)で示される構造を有する化合物である。
本発明において、感光層が含有する電荷輸送物質(1)は、下記一般式(1)で示される構造を有する化合物である。
一般式(1)中、R1及びR2は、各々独立に、炭素数1〜7のアルキル基、又は炭素数1〜7のアルコキシ基である置換基を表す。k及びlは、各々独立に、0〜5の整数を表す。kが2以上の場合のR1及びlが2以上の場合のR2は、各々同一でも異なっていてもよい。Xは単結合又はアルキレン鎖を表す。Yは水素原子、炭素数1〜7のアルキル基、炭素数1〜7のアルコキシ基又は反応性基を有する置換基を表す。
電荷輸送物質(1)は、トリフェニルアミンのフェニル基の1個にベンゼン環が結合した骨格を有する化合物であり、当該構造により共役系の広がりが適度に調整された、メモリ特性を十分に発揮しながら、光線に対して透過性を有する化合物である。
電荷輸送物質(1)は、具体的には、窒素原子に、Ph−(R1)k、Ph−(R2)l及び、Ph−Ph−X−Y(ただし、Phはフェニル基又はフェニレン基を示す。)が結合した化合物である。
一般式(1)において、窒素原子に結合するPh−(R1)kは、k個のR1で置換されていてもよいフェニル基を示す。kは0〜5の整数を示し、0〜2が好ましい。kが2以上の場合、R1は同一でも異なっていてもよい。kが2以上の場合、製造容易性の観点からR1は同一であることが好ましい。
R1は、炭素数1〜7のアルキル基、又は炭素数1〜7のアルコキシ基である。アルキル基及びアルコキシ基が有するアルキル基は、直鎖状、分岐状、環状又はこれらの組み合わせであってもよい。アルキル基及びアルコキシ基の炭素数は、1〜3が好ましく、1又は2がより好ましく、1が特に好ましい。Ph−(R1)kにおけるR1の結合位置は、フェニル基(Ph)が窒素と結合する位置の両側である2位及び6位以外、すなわち3〜5位であることが好ましい。
一般式(1)において、窒素原子に結合するPh−(R2)lは、l個のR2で置換されていてもよいフェニル基を示す。Ph−(R2)lにおける、R2はR1と、lはkと、それぞれ好ましい態様を含めて同様にすることができる。一般式(1)において、Ph−(R1)kとPh−(R2)lは同一でも異なっていてもよい。
一般式(1)において、窒素原子に結合する、Ph−Ph−X−Yの、Phは1,4−フェニレン基である。Xは単結合又はアルキレン鎖を表す。アルキレン鎖は、直鎖でも分岐鎖でもよく、炭素数は1〜10が好ましい。Xは、好ましくは、−(CH2)m−(ただし、mは0〜5の整数を示す。)である。
Yは水素原子、炭素数1〜7のアルキル基、炭素数1〜7のアルコキシ基又は反応性基を有する置換基を表す。アルキル基及びアルコキシ基が有するアルキル基は、直鎖状、分岐状、環状又はこれらの組み合わせであってもよい。Yが水素原子、炭素数1〜7のアルキル基又は炭素数1〜7のアルコキシ基の場合、−X−Yとして、水素原子、炭素数1〜5の直鎖アルキル基又は炭素数1〜5の直鎖アルコキシ基が好ましい。
Yが反応性基を有する置換基である場合の反応性基としては、アミノ基、エポキシ基、カルボキシ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、イソシアネート基、ビニル基等が挙げられる。反応性基としてはビニル基が好ましく、反応性基としてビニル基を有する置換基としては、下記式(3)で構造が示されるアクリロイルオキシ基、及び下記式(4)で構造が示されるメタクリロイルオキシ基が好ましい。
電荷輸送物質(1)において、一般式(1)のYがアクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基である化合物として、下記式CTM−1〜CTM−21でそれぞれ構造が示される化合物が挙げられる。電荷輸送物質(1)において、一般式(1)の−X−Yが、水素原子、炭素数1〜5の直鎖アルキル基又は炭素数1〜5の直鎖アルコキシ基である化合物として、下記式CTM−30〜CTM−46でそれぞれ構造が示される化合物が挙げられる。以下、式CTM−1で構造が示される化合物を化合物CTM−1ともいう。その他の化合物においても同様である。
電荷輸送物質(1)は、公知の方法で製造できる。例えば、化合物CTM−1は以下の反応式(1)に示さる反応経路により製造可能である。また、例えば、化合物CTM−30は以下の反応式(2)に反応経路により製造可能である。
電荷輸送物質(1)を含有する層は、層形成成分であるバインダー樹脂をさらに含有する。バインダー樹脂は重合性化合物を硬化して得られる樹脂であることが好ましい。さらに、電荷輸送物質(1)が反応性基を有する場合、当該反応性基と反応可能な重合性化合物を用いることで、電荷輸送物質(1)がバインダー樹脂に結合して、ブリードアウトの抑制された層を形成することができる。
感光体1Aにおいては、電荷輸送物質(1)は電荷輸送層103bに含有される。感光体1Bにおいては、電荷輸送物質(1)は、表面保護層103cに含有されることが好ましく、表面保護層103cと電荷輸送層103bの両方に含有されることがより好ましい。まず、以下に、感光体1Bが有する表面保護層103cについて説明する。
〔表面保護層〕
表面保護層103cは電荷輸送層103bが電荷輸送物質(1)を含有する場合、電荷輸送物質(1)を含有しなくてもよいが、電荷輸送層103bが電荷輸送物質(1)を含有するか、しないかに関わらず、電荷輸送物質(1)を含有することが好ましい。
表面保護層103cは電荷輸送層103bが電荷輸送物質(1)を含有する場合、電荷輸送物質(1)を含有しなくてもよいが、電荷輸送層103bが電荷輸送物質(1)を含有するか、しないかに関わらず、電荷輸送物質(1)を含有することが好ましい。
表面保護層103cが電荷輸送物質(1)を含有する場合、表面保護層103cは電荷輸送物質(1)とバインダー樹脂を含有する。電荷輸送物質(1)については上記のとおりである。表面保護層103cは、本発明の効果を損なわない範囲で、電荷輸送物質として、電荷輸送物質(1)以外のその他の電荷輸送物質を含有してもよい。表面保護層103cは、さらに、金属酸化物微粒子を含有することができる。
その他の電荷輸送物質としては、電荷輸送物質(1)以外のトリフェニルアミン誘導体、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、ベンジジン化合物、ブタジエン化合物等が挙げられる。電荷輸送物質におけるその他の電荷輸送物質の含有量は、5質量%以下が好ましく、3質量%以下がより好ましく、含有しないことが特に好ましい。
表面保護層103cにおける、電荷輸送物質の含有量は、メモリ性能とクリーニング性能の両立の観点から、バインダー樹脂100質量部に対して、20〜80質量部が好ましく、30〜70質量部がより好ましく、40〜60質量部がさらに好ましい。
表面保護層103cにおいて、バインダー樹脂としては、一般的な熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及び光硬化性樹脂を使用することができる。バインダー樹脂として具体的には、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。
表面保護層103cが含有するバインダー樹脂は、重合性化合物の硬化物であることが好ましい。重合性化合物の硬化物としては、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。表面保護層103cは、重合性化合物と電荷輸送物質(1)を含む組成物を硬化して得られる層であることが好ましい。
上記重合性化合物としては、紫外線や電子線等の活性線照射により重合(硬化)して、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂等の、一般に感光体のバインダー樹脂として用いられる樹脂となるモノマーが好適である。特には、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、N−ビニルピロリドン系モノマーが好ましい。
中でも、少ない光量あるいは短い時間での硬化が可能であることから、アクリロイル基(CH2=CHCO−)又はメタクリロイル基(CH2=CCH3CO−)を有するラジカル重合性モノマー又はこれらのオリゴマーが特に好ましい。
ラジカル重合性モノマーとしては、架橋密度の高い高硬度の保護層を形成する観点から、ラジカル重合性基を3個以上有する多官能ラジカル重合性モノマーであることが好ましい。アクリロイル基又はメタクリロイル基を3個以上有する多官能ラジカル重合性モノマーとして、具体的には、下記式M1〜M11で構造が示される化合物が挙げられる。なお、下記化合物において、Rはアクリロイル基を表し、R′はメタクリロイル基を表す。
これらのラジカル重合性モノマーは、公知であり、また市販品としても入手することができる。ラジカル重合性モノマーとして、これらの1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、バインダー樹脂を得るためのラジカル重合性モノマーとして、上記官能基を3個以上有する多官能ラジカル重合性モノマーに加えて、2官能ラジカル重合性モノマー及び単官能ラジカル重合性モノマーを併用してもよい。
上記ラジカル重合性モノマーの重合(硬化)は光重合開始剤を用いて行われる。光重合開始剤としては、アルキルフェノン系化合物、又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、又は、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。
アシルフォスフィンオキサイド構造を有する化合物としては、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド等が挙げられる。これらは、市販品を用いてもよく、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニルフォスフィンオキサイドとしてはイルガキュアTPO(商品名、BASF社製)、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイドとしてはイルガキュア819(商品名、BASF社製)を使用できる。
光重合開始剤は、ラジカル重合性モノマー100質量部に対して3〜15質量部の割合で用いられることが好ましく、より好ましくは、5〜10質量部である。なお、バインダー樹脂として、重合性化合物の硬化物を用いる場合、その量は、重合性化合物と重合開始剤の合計量とする。
表面保護層103cは、さらに、金属酸化物微粒子を含有することができる。本発明に係る金属酸化物微粒子は遷移金属も含めた金属酸化物微粒子が好ましい。金属酸化物微粒子を構成する金属酸化物としては、例えば、シリカ(二酸化ケイ素)、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化鉛、アルミナ(酸化アルミニウム)、酸化タンタル、酸化インジウム、酸化ビスマス、酸化イットリウム、酸化コバルト、酸化銅、酸化マンガン、酸化セレン、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化ゲルマニウム、酸化スズ、チタニア(酸化チタン)、酸化ニオブ、酸化モリブデン及び酸化バナジウム等が挙げられる。
金属酸化物微粒子としては、中でも、シリカ微粒子、酸化スズ微粒子、チタニア微粒子及びアルミナ微粒子から選ばれる少なくとも1種であることが、表面保護層の耐摩耗性を向上できるため好ましい。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記金属酸化物微粒子は、公知の方法、例えば気相法、塩素法、硫酸法、プラズマ法及び電解法等の一般的な製造法で作製されたものが好ましい。
上記金属酸化物微粒子の数平均一次粒径は、1〜300nmの範囲が好ましい。特に好ましくは3〜100nmの範囲である。
(金属酸化物微粒子の粒径の測定法)
上記金属酸化物微粒子の粒径(数平均一次粒径)は、走査型電子顕微鏡(日本電子社製)により10000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「ルーゼックス AP(LUZEX(登録商標)AP)」((株)ニレコ製)ソフトウエアVer.1.32を使用して、2値化処理し、それぞれ水平方向フェレ径を算出、その平均値を数平均一次粒径として算出する。ここで水平方向フェレ径とは、金属酸化物微粒子の画像を2値化処理したときの外接長方形の、x軸に平行な辺の長さをいう。
上記金属酸化物微粒子の粒径(数平均一次粒径)は、走査型電子顕微鏡(日本電子社製)により10000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「ルーゼックス AP(LUZEX(登録商標)AP)」((株)ニレコ製)ソフトウエアVer.1.32を使用して、2値化処理し、それぞれ水平方向フェレ径を算出、その平均値を数平均一次粒径として算出する。ここで水平方向フェレ径とは、金属酸化物微粒子の画像を2値化処理したときの外接長方形の、x軸に平行な辺の長さをいう。
上記金属酸化物微粒子は、必要に応じて、公知の表面修飾剤により表面の疎水化等の処理が施されていてもよい。用いる表面修飾剤は、1種でも2種以上でもよい。表面修飾剤としては、シランカップリング剤、シリコーンオイル、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤、脂肪酸、脂肪酸金属塩、そのエステル化物及びロジン酸が含まれる。
上記シランカップリング剤の例には、ジメチルジメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、メチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン及びデシルトリメトキシシランが含まれる。上記シリコーンオイルの例には、環状化合物や、直鎖状あるいは分岐状のオルガノシロキサンなどが含まれ、より具体的には、オルガノシロキサンオリゴマー、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、テトラメチルシクロテトラシロキサン及びテトラビニルテトラメチルシクロテトラシロキサンが含まれる。
表面の疎水化処理に用いる表面修飾剤の量は、疎水化処理後の金属酸化物微粒子における炭素含有率が0.1〜10質量%の範囲内となる量が好ましい。
表面保護層103cにおける金属酸化物微粒子の含有量は、本発明の効果を損なうことなく、表面保護層103cに耐摩耗性等の耐久性を付与する観点から、バインダー樹脂100質量部に対して5〜40質量部の範囲が好ましく、10〜30質量部の範囲がより好ましい。
本発明に係る表面保護層103cは、上記電荷輸送物質(1)を含む電荷輸送物質、バインダー樹脂、及び任意の成分である金属酸化物微粒子の他に、その他の成分を含有していてもよい。その他の成分としては、例えば、酸化防止剤、安定剤、シリコーンオイル等が挙げられる。酸化防止剤については特開2000−305291号公報等に開示されているものが好ましい。
表面保護層103cの厚さは、0.2〜10μmであることが好ましく、より好ましくは0.5〜6μmである。
〔電荷輸送層〕
電荷輸送層103bは、電荷輸送物質及びバインダー樹脂(以下、「電荷輸送層用バインダー樹脂」ともいう。)が含有されてなるものである。
電荷輸送層103bは、電荷輸送物質及びバインダー樹脂(以下、「電荷輸送層用バインダー樹脂」ともいう。)が含有されてなるものである。
感光体1Aにおける電荷輸送層103bは、電荷輸送物質として電荷輸送物質(1)を含有する。一方、感光体1Bにおいて、表面保護層103cが電荷輸送物質(1)を含有する場合、電荷輸送層103bが含有する電荷輸送物質は特に制限されない。すなわち、当該電荷輸送物質は、電荷輸送物質(1)を含有するものであっても含有しないものであってもよい。感光体1Bにおいて、表面保護層103cが電荷輸送物質(1)を含有しない場合、電荷輸送層103bが含有する電荷輸送物質は、電荷輸送物質(1)を含有する。いずれの場合であっても、感光体1Bにおいて電荷輸送層103bは電荷輸送物質として電荷輸送物質(1)を含有することが好ましい。
感光体1Aにおける電荷輸送層103bと感光体1Bにおける電荷輸送層103bは、同様の構成とすることができる。以下の説明は、特に断りのない限り、感光体1Aにおける電荷輸送層103bと感光体1Bにおける電荷輸送層103bに共通する構成である。
電荷輸送物質(1)及び電荷輸送物質(1)以外のその他の電荷輸送物質としては、上に説明したとおりである。電荷輸送層が含有する電荷輸送物質における、電荷輸送物質(1)及び電荷輸送物質(1)以外のその他の電荷輸送物質の割合については、上記表面保護層の場合と同様にすることができる。
電荷輸送層用バインダー樹脂は、公知の樹脂を用いることができ、ポリカーボネート樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリルニトリル共重合体樹脂、ポリメタクリル酸エステル樹脂、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体樹脂等が挙げられるが、ポリカーボネート樹脂が好ましい。さらにはBPA(ビスフェノールA)型、BPZ(ビスフェノールZ)型、ジメチルBPA型、BPA−ジメチルBPA共重合体型のポリカーボネート樹脂等が耐クラック、耐磨耗性、帯電特性の点で好ましい。
なお、感光体1Aにおける電荷輸送層103bは、感光層103の最表層となることから、バインダー樹脂は、表面保護層と同様の重合性化合物の硬化物であることが好ましい。
電荷輸送層中の電荷輸送物質の含有割合は、電荷輸送層用バインダー樹脂100質量部に対して10〜500質量部であることが好ましく、より好ましくは20〜250質量部である。
電荷輸送層の厚さは、電荷輸送物質の特性、電荷輸送層用バインダー樹脂の特性及び含有割合等によって異なるが、5〜40μmであることが好ましく、よりに好ましくは10〜30μmである。
電荷輸送層中には、酸化防止剤、電子導電剤、安定剤、シリコーンオイル等を添加してもよい。酸化防止剤については特開2000−305291号公報、電子導電剤は特開昭50−137543号公報、同58−76483号公報等に開示されているものが好ましい。
〔導電性支持体〕
感光体1A及び感光体1Bが有する導電性支持体101は、導電性を有する支持体であればよい。導電性支持体101としては、例えば、アルミニウム、銅、クロム、ニッケル、亜鉛及びステンレス等の金属をドラム又はシート状に成形したものが挙げられる。また、アルミニウム又は銅等の金属からなる金属箔をプラスチックフィルムにラミネートしたもの、アルミニウム、酸化インジウム又は酸化スズ等をプラスチックフィルムに蒸着したもの、導電性物質を単独又はバインダー樹脂と共に塗布して導電層を設けた金属、プラスチックフィルム及び紙等が挙げられる。
感光体1A及び感光体1Bが有する導電性支持体101は、導電性を有する支持体であればよい。導電性支持体101としては、例えば、アルミニウム、銅、クロム、ニッケル、亜鉛及びステンレス等の金属をドラム又はシート状に成形したものが挙げられる。また、アルミニウム又は銅等の金属からなる金属箔をプラスチックフィルムにラミネートしたもの、アルミニウム、酸化インジウム又は酸化スズ等をプラスチックフィルムに蒸着したもの、導電性物質を単独又はバインダー樹脂と共に塗布して導電層を設けた金属、プラスチックフィルム及び紙等が挙げられる。
〔中間層〕
感光体1A及び感光体1Bが導電性支持体101と感光層103の間に有する中間層102は、導電性支持体101と感光層103の間のバリアー性又は接着性を高める機能を有する。本発明に係る感光体において中間層は必須の構成ではないが種々の故障防止等を考慮すると、中間層を設けることが好ましい。
感光体1A及び感光体1Bが導電性支持体101と感光層103の間に有する中間層102は、導電性支持体101と感光層103の間のバリアー性又は接着性を高める機能を有する。本発明に係る感光体において中間層は必須の構成ではないが種々の故障防止等を考慮すると、中間層を設けることが好ましい。
このような中間層は、例えば、バインダー樹脂(以下、「中間層用バインダー樹脂」ともいう。)及び必要に応じて導電性粒子や金属酸化物微粒子が含有されてなるものである。
中間層用バインダー樹脂としては、例えば、カゼイン、ポリビニルアルコール、ニトロセルロース、エチレン−アクリル酸コポリマー、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ゼラチン等が挙げられる。これらのなかでもアルコール可溶性のポリアミド樹脂が好ましい。
中間層には、抵抗調整の目的で各種の導電性微粒子又は金属酸化物微粒子を含有させることができる。金属酸化物微粒子としては、例えば、アルミナ、酸化亜鉛、チタニア、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化ビスマス、酸化ジルコニウム等の各種金属酸化物微粒子を用いることができる。スズをドープした酸化インジウム、アンチモンをドープした酸化スズのように複合金属酸化物の微粒子を用いてもよい。
このような金属酸化物微粒子の数平均一次粒径は、10〜300nmであることが好ましく、より好ましくは20〜100nmである。
導電性微粒子又は金属酸化物微粒子は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。2種以上を混合した場合には、固溶体又は融着の形をとってもよい。
導電性微粒子又は金属酸化物微粒子の含有割合は、バインダー樹脂100質量部に対して20〜400質量部であることが好ましく、より好ましくは50〜350質量部である。
中間層の厚さは、0.1〜15μmであることが好ましく、より好ましくは0.3〜10μmである。
〔電荷発生層〕
感光体1A及び感光体1Bが有する感光層103における電荷発生層103aは、電荷発生物質及びバインダー樹脂(以下、「電荷発生層用バインダー樹脂」ともいう。)が含有されてなるものである。
感光体1A及び感光体1Bが有する感光層103における電荷発生層103aは、電荷発生物質及びバインダー樹脂(以下、「電荷発生層用バインダー樹脂」ともいう。)が含有されてなるものである。
電荷発生物質としては、例えば、スーダンレッド、ダイアンブルー等のアゾ顔料、ピレンキノン、アントアントロン等のキノン顔料、キノシアニン顔料、ペリレン顔料、インジゴ及びチオインジゴ等のインジゴ顔料、ピランスロン、ジフタロイルピレン等の多環キノン顔料、フタロシアニン顔料等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのなかでも、多環キノン顔料、チタニルフタロシアニン顔料が好ましい。これらの電荷発生物質は1種単独で又は2種以上を混合して用いてもよい。
電荷発生層用バインダー樹脂としては、公知の樹脂を用いることができ、例えば、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂、並びにこれらの樹脂の内2つ以上を含む共重合体樹脂(例えば、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体樹脂)、ポリ−ビニルカルバゾール樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのなかでも、ポリビニルブチラール樹脂が好ましい。
電荷発生層中の電荷発生物質の含有割合は、電荷発生層用バインダー樹脂100質量部に対して1〜600質量部であることが好ましく、より好ましくは50〜500質量部である。
電荷発生層の厚さは、電荷発生物質の特性、電荷発生層用バインダー樹脂の特性、含有割合等により異なるが、0.01〜5μmであることが好ましく、より好ましくは0.05〜3μmである。
〔感光体の製造〕
本発明に係る感光体は、例えば、導電性支持体上に、感光体を構成する各層を順次形成することで製造できる。各層の形成は、各層を構成する固形分(又はその原料成分)と溶媒を含む塗布液からなる塗膜を形成する工程と、当該塗膜を硬化させる工程により行われる。本発明に係る感光体の具体的な製造方法について、図2に示す感光体1Bの製造方法を例にして、以下に説明する。
本発明に係る感光体は、例えば、導電性支持体上に、感光体を構成する各層を順次形成することで製造できる。各層の形成は、各層を構成する固形分(又はその原料成分)と溶媒を含む塗布液からなる塗膜を形成する工程と、当該塗膜を硬化させる工程により行われる。本発明に係る感光体の具体的な製造方法について、図2に示す感光体1Bの製造方法を例にして、以下に説明する。
感光体1Bは、例えば、下記工程を経ることにより製造することができる。
工程(1):導電性支持体101の表面に中間層形成用の塗布液を塗布し、乾燥することにより、中間層102を形成する工程。
工程(2):導電性支持体101上に形成された中間層102の表面に電荷発生層形成用の塗布液を塗布し、乾燥することにより電荷発生層103aを形成する工程。
工程(3):中間層102上に形成された電荷発生層103aの表面に電荷輸送層形成用の塗布液を塗布し、乾燥することにより電荷輸送層103bを形成する工程。
工程(4):電荷発生層103a上に形成された電荷輸送層103bの表面に、表面保護層形成用の塗布液を塗布して塗膜を形成し、この塗膜を硬化させることにより、表面保護層103cを形成する工程。
工程(1):導電性支持体101の表面に中間層形成用の塗布液を塗布し、乾燥することにより、中間層102を形成する工程。
工程(2):導電性支持体101上に形成された中間層102の表面に電荷発生層形成用の塗布液を塗布し、乾燥することにより電荷発生層103aを形成する工程。
工程(3):中間層102上に形成された電荷発生層103aの表面に電荷輸送層形成用の塗布液を塗布し、乾燥することにより電荷輸送層103bを形成する工程。
工程(4):電荷発生層103a上に形成された電荷輸送層103bの表面に、表面保護層形成用の塗布液を塗布して塗膜を形成し、この塗膜を硬化させることにより、表面保護層103cを形成する工程。
〔工程(1):中間層の形成〕
中間層102は、溶媒中に中間層用バインダー樹脂を溶解させて塗布液(以下、「中間層形成用塗布液」ともいう。)を調製し、必要に応じて導電性微粒子又は金属酸化物微粒子を分散させた後、当該塗布液を導電性支持体101上に一定の厚さに塗布して塗膜を形成し、当該塗膜を乾燥することにより形成することができる。
中間層102は、溶媒中に中間層用バインダー樹脂を溶解させて塗布液(以下、「中間層形成用塗布液」ともいう。)を調製し、必要に応じて導電性微粒子又は金属酸化物微粒子を分散させた後、当該塗布液を導電性支持体101上に一定の厚さに塗布して塗膜を形成し、当該塗膜を乾燥することにより形成することができる。
中間層形成用塗布液中に導電性微粒子又は金属酸化物微粒子を分散する手段としては、超音波分散機、ボールミル、サンドミル、ホモミキサー等を使用することができるが、これらに限定されるものではない。
中間層形成用塗布液の塗布方法としては、例えば、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、スピンナーコーティング法、ビードコーティング法、ブレードコーティング法、ビームコーティング法、スライドホッパー法、円形スライドホッパー法等の公知の方法が挙げられる。なお、円形スライドホッパー法は、円筒状又は円柱状の物品の外周面を被塗布面とする塗布に用いられる方法である。円形スライドホッパー法は、ドラム状の導電性支持体の外周面に中間層形成用塗布液を塗布する方法として用いることができる。
塗膜の乾燥方法は、溶媒の種類、塗膜の厚さに応じて適宜選択することができるが、熱乾燥が好ましい。
中間層102の形成工程において使用する溶媒としては、導電性微粒子又は金属酸化物微粒子を良好に分散し、中間層用バインダー樹脂を溶解するものであればよい。具体的には、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、t−ブタノール、sec−ブタノール等の炭素原子数1〜4のアルコール類が、バインダー樹脂の溶解性と塗布性能に優れ好ましい。また、保存性、粒子の分散性を向上するために、前記溶媒と併用でき、好ましい効果を得られる助溶媒としては、ベンジルアルコール、トルエン、メチレンクロライド、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。
中間層形成用塗布液中の中間層用バインダー樹脂の濃度は、中間層102の厚さや生産速度に合わせて適宜選択される。
〔工程(2):電荷発生層の形成〕
電荷発生層103aは、溶媒中に電荷発生層用バインダー樹脂を溶解させた溶液中に、電荷発生物質を分散して塗布液(以下、「電荷発生層形成用塗布液」ともいう。)を調製し、当該塗布液を中間層102上に一定の厚さに塗布して塗膜を形成し、当該塗膜を乾燥することにより形成することができる。
電荷発生層103aは、溶媒中に電荷発生層用バインダー樹脂を溶解させた溶液中に、電荷発生物質を分散して塗布液(以下、「電荷発生層形成用塗布液」ともいう。)を調製し、当該塗布液を中間層102上に一定の厚さに塗布して塗膜を形成し、当該塗膜を乾燥することにより形成することができる。
電荷発生層形成用塗布液中に電荷発生物質を分散する手段としては、例えば、超音波分散機、ボールミル、サンドミル、ホモミキサー等が使用できるが、これらに限定されるものではない。
電荷発生層形成用塗布液の塗布方法としては、例えば、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、スピンナーコーティング法、ビードコーティング法、ブレードコーティング法、ビームコーティング法、スライドホッパー法、円形スライドホッパー法等の公知の方法が挙げられる。
塗膜の乾燥方法は、溶媒の種類、塗膜の厚さに応じて適宜選択することができるが、熱乾燥が好ましい。
電荷発生層103aの形成に用いられる溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、メチレンクロライド、1,2−ジクロロエタン、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、酢酸エチル、酢酸t−ブチル、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、メチルセロソルブ、4−メトキシ−4−メチル−2−ペンタノン、エチルセロソルブ、テトラヒドロフラン、1−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、ピリジン、ジエチルアミン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
〔工程(3):電荷輸送層の形成〕
電荷輸送層103bは、溶媒中に電荷輸送層用バインダー樹脂又はその原料成分(重合性化合物等)及び電荷輸送物質を溶解させた塗布液(以下、「電荷輸送層形成用塗布液」ともいう。)を調製し、当該塗布液を電荷発生層103a上に一定の厚さに塗布して塗膜を形成し、当該塗膜を乾燥することにより形成することができる。バインダー樹脂が重合性化合物の硬化物である場合は、加熱又は活性線照射により電荷輸送層形成用塗布中の重合性化合物を硬化させることで、電荷輸送層103bが形成される。
電荷輸送層103bは、溶媒中に電荷輸送層用バインダー樹脂又はその原料成分(重合性化合物等)及び電荷輸送物質を溶解させた塗布液(以下、「電荷輸送層形成用塗布液」ともいう。)を調製し、当該塗布液を電荷発生層103a上に一定の厚さに塗布して塗膜を形成し、当該塗膜を乾燥することにより形成することができる。バインダー樹脂が重合性化合物の硬化物である場合は、加熱又は活性線照射により電荷輸送層形成用塗布中の重合性化合物を硬化させることで、電荷輸送層103bが形成される。
なお、電荷輸送層形成用塗布液が含有する電荷輸送物質としては、以下の表面保護層103cが電荷輸送物質(1)を含有しない場合、電荷輸送物質(1)を用いることが必須であり、表面保護層103cが電荷輸送物質(1)を含有する場合、電荷輸送物質(1)は必須でないが用いることが好ましい。
電荷輸送層形成用塗布液の塗布方法としては、例えば、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、スピンナーコーティング法、ビードコーティング法、ブレードコーティング法、ビームコーティング法、スライドホッパー法、円形スライドホッパー法等の公知の方法が挙げられる。
塗膜の乾燥方法は、溶媒の種類、塗膜の厚さに応じて適宜選択することができるが、熱乾燥が好ましい。
電荷輸送層103bの形成に用いられる溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、メチレンクロライド、1,2−ジクロロエタン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、ピリジン、ジエチルアミン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
電荷輸送層用バインダー樹脂が重合性化合物の硬化物である場合は、以下の表面保護層のバインダー樹脂が重合性化合物の硬化物である場合と同様の方法により硬化を行う。
〔工程(4):表面保護層の形成〕
表面保護層103cの形成では、まず、バインダー樹脂又はその原料成分と、任意又は必須に電荷輸送物質(1)を含有する電荷輸送物質、並びに必要に応じて添加されるこれら以外のその他の成分を公知の溶媒に添加して塗布液(以下、「表面保護層形成用塗布液」ともいう。)を調製する。電荷輸送物質(1)の添加は、電荷輸送層103bが電荷輸送物質(1)を含有しない場合、必須である。電荷輸送層103bが電荷輸送物質(1)を含有する場合、電荷輸送物質(1)の添加は必須ではないが、添加されることが好ましい。
表面保護層103cの形成では、まず、バインダー樹脂又はその原料成分と、任意又は必須に電荷輸送物質(1)を含有する電荷輸送物質、並びに必要に応じて添加されるこれら以外のその他の成分を公知の溶媒に添加して塗布液(以下、「表面保護層形成用塗布液」ともいう。)を調製する。電荷輸送物質(1)の添加は、電荷輸送層103bが電荷輸送物質(1)を含有しない場合、必須である。電荷輸送層103bが電荷輸送物質(1)を含有する場合、電荷輸送物質(1)の添加は必須ではないが、添加されることが好ましい。
表面保護層形成用塗布液の調製は、上記各成分を溶媒に溶解又は分散させることで行う。表面保護層形成用塗布液が金属酸化物微粒子を含有する場合、金属酸化物微粒子は溶媒に分散して用いられる。金属酸化物微粒子を溶媒に分散する手段としては、超音波分散機、ボールミル、サンドミル、ホモミキサー等を使用することができるが、これらに限定されるものではない。
表面保護層の形成に用いられる溶媒としては、上記各成分を溶解又は分散させることができればいずれのものも使用できる。溶媒としては、溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、t−ブタノール、sec−ブタノール、ベンジルアルコール、トルエン、キシレン、メチレンクロライド、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、テトラヒドロフラン、1−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、ピリジン及びジエチルアミン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
次いで、得られた表面保護層形成用塗布液を工程(3)により形成された電荷輸送層103bの表面に塗布して塗膜を形成する。
表面保護層形成用塗布液の塗布方法としては、例えば、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、スピンナーコーティング法、ビードコーティング法、ブレードコーティング法、ビームコーティング法、スライドホッパー法、円形スライドホッパー法等の公知の方法が挙げられる。ドラム状の感光体を製造する場合において、被塗布面に表面保護層形成用塗布液を塗布する方法としては、円形スライドホッパー法が好ましい。
円形スライドホッパー法による塗布は、円形スライドホッパー塗布装置を用いて行うことができる。円形スライドホッパー塗布装置では、装置のスライド面に塗布液が共有され、スライド面終端から塗布液が被塗布面に向かって帯状に流下することで塗布が行われる。
円形スライドホッパー塗布装置を用いる塗布方法では、スライド面終端と被塗布面は、ある間隙を持って配置されているため被塗布面を傷つけることなく塗布できる。感光体1の製造において、中間層102、電荷発生層103a、電荷輸送層103b及び表面保護層104を積層形成するように、性質が異なり同一溶媒に溶解する層を多層形成させる際の2層目以降の塗布方法として、円形スライドホッパー法は、浸漬コーティング方法と比べて溶媒中に存在する時間がはるかに短いので、下層成分が上層側へ殆ど溶出せず、塗布槽にも溶出することなく塗布できるので、好ましい。
表面保護層形成用塗布液がバインダー樹脂を含有する場合、塗膜から乾燥により溶媒を除去して表面保護層103cを形成することができる。
一方、表面保護層形成用塗布液がバインダー樹脂の原料成分、例えば、重合性化合物を含有する場合、塗膜中の反応成分を反応させて塗膜を硬化することにより、表面保護層103cを形成することができる。その場合、塗膜の硬化の前に塗膜を乾燥させてもよい。塗膜の乾燥は自然乾燥であれば硬化の前に行ってもよいが、表面保護層のバインダー樹脂となる硬化物を得るための反応が加熱反応である場合、加熱により塗膜の硬化と乾燥を並行して行ってもよい。
この場合の加熱条件は、塗膜に含まれる樹脂の原料成分の種類、溶媒の種類、塗膜の厚さ等によって適宜選択できる。バインダー樹脂の原料成分が、活性線照射により硬化する成分である場合、活性線を照射することで表面保護層103cを形成することができる。活性線としては紫外線や電子線がより好ましく、紫外線が使用しやすく特に好ましい。
紫外線光源としては、紫外線を発生する光源であれば制限なく使用できる。例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、フラッシュ(パルス)キセノン等を用いることができる。照射条件はそれぞれのランプによって異なるが、活性線の照射量は、通常5〜500mJ/cm2、好ましくは5〜100mJ/cm2である。ランプの電力は、好ましくは0.1kW〜5kWであり、特に好ましくは、0.5kW〜3kWである。
電子線源としては、電子線照射装置に格別の制限はなく、一般にはこのような電子線照射用の電子線加速機として、比較的安価で大出力が得られるカーテンビーム方式のものが有効に用いられる。電子線照射の際の加速電圧は、100〜300kVであることが好ましい。吸収線量は、0.5〜10Mradであることが好ましい。
必要な活性線の照射量を得るための照射時間としては、0.1秒間〜10分間が好ましく、作業効率の観点から0.1秒間〜5分間がより好ましい。
[トナー]
本発明に用いるトナーは、外添剤として、少なくともチタン酸化合物粒子を含有する。本発明に用いるトナーは、例えば、トナー母体粒子とトナー母体粒子の表面に付着される外添剤からなり、外添剤がチタン酸化合物粒子を含有するものである。
本発明に用いるトナーは、外添剤として、少なくともチタン酸化合物粒子を含有する。本発明に用いるトナーは、例えば、トナー母体粒子とトナー母体粒子の表面に付着される外添剤からなり、外添剤がチタン酸化合物粒子を含有するものである。
本発明に係るトナー母体粒子は、結着樹脂を主体として含有する粒子であり、結着樹脂の他に、例えば、着色剤、離型剤、荷電制御剤等の内添剤を含有してなる。
<トナー母体粒子>
本発明に用いるトナーに係るトナー母体粒子は、結着樹脂を主体として含有する粒子であり、結着樹脂の他に、例えば、着色剤、離型剤、荷電制御剤等の内添剤を含有してなる。トナー母体粒子に使用する結着樹脂に特に制限はないが、結晶性樹脂が含まれていることが望ましい。
本発明に用いるトナーに係るトナー母体粒子は、結着樹脂を主体として含有する粒子であり、結着樹脂の他に、例えば、着色剤、離型剤、荷電制御剤等の内添剤を含有してなる。トナー母体粒子に使用する結着樹脂に特に制限はないが、結晶性樹脂が含まれていることが望ましい。
(結着樹脂)
本発明に係るトナー母体粒子には、結着樹脂として、非晶性樹脂と結晶性樹脂を含有することが好ましい。
本発明に係るトナー母体粒子には、結着樹脂として、非晶性樹脂と結晶性樹脂を含有することが好ましい。
〔非晶性樹脂〕
本発明に係る非晶性樹脂としては、公知の非晶性樹脂を用いることができる。その具体例としては、ビニル樹脂、ウレタン樹脂、ウレア樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられる。なかでも、環境差による変動が小さいという理由から、ビニル樹脂が好ましい。
本発明に係る非晶性樹脂としては、公知の非晶性樹脂を用いることができる。その具体例としては、ビニル樹脂、ウレタン樹脂、ウレア樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられる。なかでも、環境差による変動が小さいという理由から、ビニル樹脂が好ましい。
本発明に係る非晶性樹脂とは、当該樹脂について示差走査熱量測定(DSC)を行った時に、融点を有さず、比較的高いガラス転移温度(Tg)を有する樹脂である。
結着樹脂における非晶性樹脂の含有量は、結着樹脂の全量に対して、80〜95質量%の範囲内であることが好ましい。
ビニル樹脂としては、ビニル化合物を重合したものであれば特に制限されないが、例えば、(メタ)アクリル酸エステル樹脂、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル樹脂、エチレン−酢酸ビニル樹脂などが挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、本明細書中、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸及びメタクリル酸の少なくとも一方を意味する。「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びメタクリレートの少なくとも一方を意味する。
上記のビニル樹脂のなかでも、熱定着時の可塑性を考慮すると、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル樹脂が好ましい。したがって、以下では、非晶性樹脂としてのスチレン−(メタ)アクリル酸エステル樹脂(以下、「スチレン−(メタ)アクリル樹脂」とも称する)について説明する。
スチレン−(メタ)アクリル樹脂は、少なくとも、スチレン系単量体と(メタ)アクリル酸エステル単量体とを付加重合させて形成されるものである。ここでいうスチレン系単量体は、CH2=CH−C6H5の構造式で表されるスチレンの他に、スチレン構造中に公知の側鎖や官能基を有する構造のものを含むものである。また、ここでいう(メタ)アクリル酸エステル単量体は、CH2=CHCOOR(Rはアルキル基)で表されるアクリル酸エステル化合物やメタクリル酸エステル化合物の他に、アクリル酸エステル誘導体やメタクリル酸エステル誘導体等の構造中に公知の側鎖や官能基を有するエステル化合物を含むものである。
スチレン−(メタ)アクリル樹脂の形成が可能なスチレン系単量体及び(メタ)アクリル酸エステル単量体の一例を以下に示す。
スチレン系単量体の具体例としては、例えば、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、p−フェニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン等が挙げられる。これらスチレン系単量体は、単独でも又は2種以上組み合わせても用いることができる。
また、(メタ)アクリル酸エステル単量体の具体例としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート等が挙げられる。これら(メタ)アクリル酸エステル単量体は、単独でも又は2種以上を組み合わせても使用することができる。
スチレン−(メタ)アクリル樹脂中のスチレン系単量体に由来する構成単位の含有率は、当該樹脂の全量に対し、40〜90質量%であると好ましい。また、当該樹脂中の(メタ)アクリル酸エステル単量体に由来する構成単位の含有率は、当該樹脂の全量に対し、10〜60質量%であると好ましい。さらに、スチレン−(メタ)アクリル樹脂は、上記スチレン系単量体及び(メタ)アクリル酸エステル単量体に加え、以下の単量体化合物を含んでいてもよい。
このような単量体化合物としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、フマル酸、マレイン酸モノアルキルエステル、イタコン酸モノアルキルエステル等のカルボキシ基を有する化合物;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等のヒドロキシ基を有する化合物が挙げられる。これら単量体化合物は、単独でも又は2種以上を組み合わせても使用することができる。
スチレン−(メタ)アクリル樹脂中の上記単量体化合物に由来する構成単位の含有率は、当該樹脂の全量に対し、0.5〜20質量%であると好ましい。
スチレン−(メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、10000〜100000であることが好ましい。スチレン−(メタ)アクリル樹脂の製造方法は、特に制限されず、上記単量体の重合に通常用いられる過酸化物、過硫化物、過硫酸塩、アゾ化合物などの任意の重合開始剤を用い、塊状重合、溶液重合、乳化重合法、ミニエマルション法、分散重合法など公知の重合手法により重合を行う方法が挙げられる。また、分子量を調整することを目的として、一般的に用いられる連鎖移動剤を用いることができる。連鎖移動剤としては特に限定されるものではなく、例えばn−オクチルメルカプタン等のアルキルメルカプタン、メルカプト脂肪酸エステルなどを挙げることができる。
スチレン−(メタ)アクリル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、特に制限されないが、低温定着性などの定着性、並びに、耐熱保管性及び耐ブロッキング性などの耐熱性を確実に得る観点から、25〜60℃であることが好ましい。
さらには、トナーの機械的強度を和らげ外添剤の埋没を抑制するために、非晶性のポリエステル樹脂(以下、単に「ポリエステル樹脂」という場合は、)を併用することが好ましい。
本発明に係るポリエステル樹脂は、多価カルボン酸(誘導体)及び多価アルコール(誘導体)を原料として適宜の触媒の存在下で重縮合反応によって製造されたものである。
多価カルボン酸とは、1分子中にカルボキシ基を2個以上含有する化合物である。多価カルボン酸誘導体としては、多価カルボン酸のアルキルエステル、酸無水物及び酸塩化物を用いることができ、多価アルコール誘導体としては、多価アルコールのエステル化合物及びヒドロキシカルボン酸を用いることができる。
多価カルボン酸としては、例えばシュウ酸、コハク酸、マレイン酸、アジピン酸、β−メチルアジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ノナンジカルボン酸、デカンジカルボン酸、ウンデカンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸、フマル酸、シトラコン酸、ジグリコール酸、シクロヘキサン−3,5−ジエン−1,2−ジカルボン酸、リンゴ酸、クエン酸、ヘキサヒドロテレフタール酸、マロン酸、ピメリン酸、酒石酸、粘液酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラクロロフタル酸、クロロフタル酸、ニトロフタル酸、p−カルボキシフェニル酢酸、p−フェニレン二酢酸、m−フェニレンジグリコール酸、p−フェニレンジグリコール酸、o−フェニレンジグリコール酸、ジフェニル酢酸、ジフェニル−p,p′−ジカルボン酸、ナフタレン−1,4−ジカルボン酸、ナフタレン−1,5−ジカルボン酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸、ドデセニルコハク酸などの2価のカルボン酸;トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレントリカルボン酸、ナフタレンテトラカルボン酸、ピレントリカルボン酸、及びピレンテトラカルボン酸などの3価以上のカルボン酸などを挙げることができる。
多価カルボン酸としては、フマル酸、マレイン酸、メサコン酸などの不飽和脂肪族ジカルボン酸を用いることが好ましい。また、本発明においては無水マレイン酸などのジカルボン酸の無水物を用いることもできる。
多価アルコールとは、1分子中に水酸基を2個以上含有する化合物である。多価アルコールとしては、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、ヘキサンジオール、シクロヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール、ドデカンジオール、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物などの2価のアルコール;グリセリン、ペンタエリスリトール、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサエチロールメラミン、テトラメチロールベンゾグアナミン、及びテトラエチロールベンゾグアナミンなどの3価以上のポリオールなどを挙げることができる。
また上記非晶性樹脂に関わらず、低温定着性の観点から結晶性樹脂を併用していてもよい。結着樹脂が非晶性樹脂と結晶性樹脂を含有する場合、得られるトナー母体粒子において、非晶性樹脂が連続相であるマトリクスを形成し、結晶性樹脂がマトリクス中に孤立・分散したドメインを形成した構成となる。
〔結晶性樹脂〕
本発明に係る結晶性樹脂としては、本技術分野における従来公知の結晶性樹脂が用いられうる。結晶性樹脂としては、結晶性ポリエステル樹脂が好ましい。
本発明に係る結晶性樹脂としては、本技術分野における従来公知の結晶性樹脂が用いられうる。結晶性樹脂としては、結晶性ポリエステル樹脂が好ましい。
本発明に係る結晶性樹脂とは示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱変化ではなく、明確な吸熱ピークを有する樹脂を指し示す。明確な吸熱ピークとは、具体的には示差走査熱量測定(DSC)において、例えば、昇温速度10℃/分で測定した際、吸熱ピークの半値幅が15℃以内となるピークを示すものを意味する。
当該結晶性樹脂の例には、結晶性ポリエステル樹脂及び結晶性ビニル系樹脂が含まれる。特に限定されないが、低温定着性実現のためには結晶性ポリエステル樹脂が好ましく、2価以上のカルボン酸(多価カルボン酸)と、2価以上のアルコール(多価アルコール)との重縮合反応によって得られる公知の結晶性ポリエステル樹脂を用いることができる。
結着樹脂における結晶性樹脂、例えば、結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、結着樹脂の全量に対して、5〜20質量%の範囲内であることが好ましい。結晶性樹脂の含有量が、5質量%未満であると、低温定着性が得られづらくなる。また、結晶性樹脂の含有量が、20質量%を超えるとトナー母体粒子が作製しづらい。
(結晶性ポリエステル樹脂)
結着樹脂に用いる結晶性ポリエステル樹脂については特に制限はなく、本技術分野における従来公知の結晶性ポリエステル樹脂が用いられうる。
結着樹脂に用いる結晶性ポリエステル樹脂については特に制限はなく、本技術分野における従来公知の結晶性ポリエステル樹脂が用いられうる。
結晶性ポリエステル樹脂の製造に用いる多価カルボン酸として、具体的には、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、n−ドデシルコハク酸、ノナンジカルボン酸、デカンジカルボン酸、ウンデカンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸、テトラダカンジオールなどの飽和脂肪族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式ジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸などの芳香族ジカルボン酸;トリメリット酸、ピロメリット酸などの3価以上の多価カルボン酸;及びこれらカルボン酸化合物の無水物、あるいは炭素数1〜3のアルキルエステルなどが挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
結晶性ポリエステル樹脂の製造に用いる多価アルコールとして、具体的には、例えば、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−へキサンジオール、1,7−へプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、ドデカンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオールなどの脂肪族ジオール;グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトールなどの3価以上の多価アルコールなどが挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明では、結晶性ポリエステル樹脂のドメインの観点から、結晶性ポリエステル樹脂を形成するための多価アルコールに由来する構造単位の主鎖の炭素数をCalcohol、結晶性ポリエステル樹脂を形成するための多価カルボン酸に由来する構造単位の主鎖の炭素数をCacidとしたとき、下記関係式(1)を満たすことが好ましい。
関係式(1):5≦|Cacid−Calcohol|≦12
関係式(2):Cacid>Calcohol
関係式(1):5≦|Cacid−Calcohol|≦12
関係式(2):Cacid>Calcohol
多価アルコールと多価カルボン酸のアルキル鎖の長さの差が大きくなるほど、結晶性ポリエステル樹脂が凝集しづらくなり、結晶の微分散化が可能となる。このため、|Cacid−Calcohol|が5より小さい場合には、マトリクス中に大きめのドメインが形成される。|Cacid−Calcohol|が12より大きい場合には、マトリクス中に小さめのドメインが形成される。
なお、結晶性ポリエステル樹脂の融点Tmは、65〜90℃の範囲内であることが好ましい。結晶性ポリエステル樹脂の融点Tmが、65〜90℃の範囲内であれば、低温定着性を阻害することなく、また、耐熱保管性が向上する。
本発明において、結晶性ポリエステル樹脂の融点は、以下のようにして測定される値である。すなわち、示差走査熱量計「ダイヤモンドDSC」(パーキンエルマー社製)を用い、昇降速度10℃/分で0℃から200℃まで昇温する第1昇温過程、冷却速度10℃/分で200℃から0℃まで冷却する冷却過程、及び昇降速度10℃/分で0℃から200℃まで昇温する第2昇温過程をこの順に経る測定条件(昇温・冷却条件)によって測定されるものである。この測定によって得られるDSC曲線に基づいて、第1昇温過程における結晶性ポリエステル樹脂に由来の吸熱ピークトップ温度を、融点(Tm)とするものである。測定手順としては、測定試料(結晶性ポリエステル樹脂)3.0mgをアルミニウム製パンに封入し、ダイヤモンドDSCサンプル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する。
(ハイブリッド樹脂)
トナー母体粒子において、マトリクス中のドメインを形成する結晶性樹脂は、ビニル系重合セグメント、例えば、スチレン−(メタ)アクリル系重合セグメントとポリエステル重合セグメントとが化学結合して形成された結晶性樹脂(単に「ハイブリッド樹脂」とも称する。)を含むことが好ましい。この際、ビニル系重合セグメント、好ましくは、スチレン−(メタ)アクリル系重合セグメントとポリエステル重合セグメントとは、両反応性単量体を介して結合された結晶性樹脂であることが好ましい。結晶性ポリエステル樹脂をビニル系重合セグメント、好ましくは、スチレン−(メタ)アクリル系重合セグメントでハイブリッド化することで、ドメインとマトリクスの界面が滑らかになり、結晶性樹脂の分散性が良好となる。
トナー母体粒子において、マトリクス中のドメインを形成する結晶性樹脂は、ビニル系重合セグメント、例えば、スチレン−(メタ)アクリル系重合セグメントとポリエステル重合セグメントとが化学結合して形成された結晶性樹脂(単に「ハイブリッド樹脂」とも称する。)を含むことが好ましい。この際、ビニル系重合セグメント、好ましくは、スチレン−(メタ)アクリル系重合セグメントとポリエステル重合セグメントとは、両反応性単量体を介して結合された結晶性樹脂であることが好ましい。結晶性ポリエステル樹脂をビニル系重合セグメント、好ましくは、スチレン−(メタ)アクリル系重合セグメントでハイブリッド化することで、ドメインとマトリクスの界面が滑らかになり、結晶性樹脂の分散性が良好となる。
ハイブリッド樹脂を構成するビニル系重合セグメントは、ビニル系単量体を重合して得られた樹脂、例えば、スチレン−(メタ)アクリル樹脂から構成される。ここで、ビニル系単量体としては、ビニル系樹脂を構成する単量体として上述したものが同様に用いられうるため、ここでは詳細な説明を省略する。なお、ハイブリッド樹脂中におけるビニル系重合セグメントの含有量は、0.5〜20質量%の範囲内であることが好ましい。
ハイブリッド樹脂を構成するポリエステル重合セグメントは、多価カルボン酸と多価アルコールとを触媒の存在下で、重縮合反応を行うことにより製造された結晶性ポリエステル樹脂から構成される。ここで、多価カルボン酸及び多価アルコールの具体的な種類については、上述した通りであるため、ここでは詳細な説明を省略する。
「両反応性単量体」とは、ポリエステル重合セグメントとビニル系重合セグメントとを結合する単量体で、分子内に、ポリエステル重合セグメントを形成するヒドロキシ基、カルボキシ基、エポキシ基、第1級アミノ基及び第2級アミノ基から選択される基と、ビニル系重合セグメントを形成するエチレン性不飽和基との双方を有する単量体である。両反応性単量体は、好ましくはヒドロキシ基又はカルボキシ基とエチレン性不飽和基とを有する単量体であることが好ましい。さらに好ましくは、カルボキシ基とエチレン性不飽和基とを有する単量体であることが好ましい。すなわち、ビニル系カルボン酸であることが好ましい。
両反応性単量体の具体例としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸、等が挙げられ、さらにこれらのヒドロキシアルキル(炭素原子数1〜3個)のエステルであってもよいが、反応性の観点からアクリル酸、メタクリル酸又はフマル酸が好ましい。この両反応性単量体を介してポリエステル重合セグメントとビニル系重合セグメントとが結合される。
両反応性単量体の使用量は、トナーの低温定着性、耐高温オフセット性及び耐久性を向上させる観点から、ビニル系重合セグメントを構成するビニル系単量体の総量100質量部に対して1〜10質量部が好ましく、4〜8質量部がより好ましい。
ハイブリッド樹脂を製造する方法としては、既存の一般的なスキームを使用することができる。代表的な方法としては、次の三つが挙げられる。
(1)ポリエステル重合セグメントを予め重合しておき、当該ポリエステル重合セグメントに両反応性単量体を反応させ、さらに、ビニル系重合セグメント、例えば、スチレン−(メタ)アクリル樹脂を形成するためのスチレン系ビニル単量体及び(メタ)アクリル酸エステル系単量体を反応させることにより、ハイブリッド樹脂を形成する方法。
(2)ビニル系重合セグメントを予め重合しておき、当該ビニル系重合セグメントに両反応性単量体を反応させ、さらに、ポリエステル重合セグメントを形成するための多価カルボン酸及び多価アルコールを反応させることにより、ポリエステル重合セグメントを形成する方法。
(3)ポリエステル重合セグメント及びビニル系重合セグメントをそれぞれ予め重合しておき、これらに両反応性単量体を反応させることにより、両者を結合させる方法。
本発明においては、上記製造方法のうち、いずれも用いることができるが、好ましくは、上記(2)項の方法が好ましい。具体的には、ポリエステル重合セグメントを形成する多価カルボン酸及び多価アルコール、並びにビニル系重合セグメントを形成するビニル系単量体及び両反応性単量体を混合し、重合開始剤を加えてビニル系単量体と両反応性単量体を付加重合させてビニル系重合セグメントを形成した後、エステル化触媒を加えて、重縮合反応を行うことが好ましい。
ここで、ポリエステル重合セグメントを合成するための触媒としては、従来公知の種々の触媒を使用することができる。また、エステル化触媒としては、酸化ジブチルスズ、2−エチルヘキサン酸スズ(II)等のスズ化合物、チタンジイソプロピレートビストリエタノールアミネート等のチタン化合物等が挙げられ、エステル化助触媒としては、没食子酸等が挙げられる。
(着色剤)
本発明に係るトナー母体粒子は着色剤を含有することができる。着色剤としては、トナーの色に応じて、以下に示すような公知の着色剤を使用できる。トナー母体粒子に含有される着色剤の含有量は、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。
本発明に係るトナー母体粒子は着色剤を含有することができる。着色剤としては、トナーの色に応じて、以下に示すような公知の着色剤を使用できる。トナー母体粒子に含有される着色剤の含有量は、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。
イエロートナーに用いられる着色剤としては、例えば、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.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などが挙げられる。これらは、1種単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、特にC.I.ピグメントイエロー74が好ましい。
マゼンタトナーに用いられる着色剤としては、例えば、C.I.ソルベントレッド1、同49、同52、同58、同63、同111、同122、C.I.ピグメントレッド5、同48:1、同53:1、同57:1、同122、同139、同144、同149、同166、同177、同178、同222などが挙げられる。これらは1種単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも特にC.I.ピグメントレッド122が好ましい。
シアントナーに用いられる着色剤としては、例えばC.I.ピグメントブルー15:3などが挙げられる。
ブラックトナーに用いられる着色剤としては、例えばカーボンブラック、磁性体、チタンブラックなどが挙げられる。カーボンブラックとしては、例えばチャンネルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラックなどが挙げられる。磁性体としては、例えば鉄、ニッケル、コバルトなどの強磁性金属、これら強磁性金属を含む合金、フェライト、マグネタイトなどの強磁性金属の化合物、強磁性金属を含まないが熱処理することにより強磁性を示す合金などが挙げられる。熱処理することにより強磁性を示す合金としては、例えばマンガン−銅−アルミニウム、マンガン−銅−スズなどのホイスラー合金、二酸化クロムなどが挙げられる。
(離型剤)
本発明に係るトナー母体粒子は、必要に応じて離型剤を含有することができる。
離型剤としては、例えば、ポリエチレンワックス、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、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、ベヘニルベヘネート、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ミリステート、ペンタエリスルトールテトラステアレート、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、エチレンジアミンジベヘニルアミド、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。
本発明に係るトナー母体粒子は、必要に応じて離型剤を含有することができる。
離型剤としては、例えば、ポリエチレンワックス、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、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、ベヘニルベヘネート、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ミリステート、ペンタエリスルトールテトラステアレート、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、エチレンジアミンジベヘニルアミド、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。
トナー母体粒子中における離型剤の含有割合としては、結着樹脂100質量部に対して2〜30質量部の範囲内が好ましく、5〜20質量部の範囲内がより好ましい。
(荷電制御剤)
本発明に係るトナー母体粒子には、必要に応じて荷電制御剤を添加することができる。荷電制御剤としては、種々の公知のものを使用することができる。荷電制御剤としては、水系媒体中に分散することができる公知の種々の化合物を用いることができ、具体的には、ニグロシン系染料、ナフテン酸又は高級脂肪酸の金属塩、アルコキシル化アミン、第4級アンモニウム塩化合物、アゾ系金属錯体、サリチル酸金属塩あるいはその金属錯体などが挙げられる。荷電制御剤の含有割合は、結着樹脂100質量部に対して0.1〜10質量部であることが好ましく、より好ましくは0.5〜5質量部とされる。
本発明に係るトナー母体粒子には、必要に応じて荷電制御剤を添加することができる。荷電制御剤としては、種々の公知のものを使用することができる。荷電制御剤としては、水系媒体中に分散することができる公知の種々の化合物を用いることができ、具体的には、ニグロシン系染料、ナフテン酸又は高級脂肪酸の金属塩、アルコキシル化アミン、第4級アンモニウム塩化合物、アゾ系金属錯体、サリチル酸金属塩あるいはその金属錯体などが挙げられる。荷電制御剤の含有割合は、結着樹脂100質量部に対して0.1〜10質量部であることが好ましく、より好ましくは0.5〜5質量部とされる。
<外添剤>
本発明に用いるトナーは、外添剤として、チタン酸化合物粒子を含有する。本発明に係るトナーは、外添剤としてチタン酸化合物粒子のみを含んでもよく、チタン酸化合物粒子以外の成分を含んでもよい。
本発明に用いるトナーは、外添剤として、チタン酸化合物粒子を含有する。本発明に係るトナーは、外添剤としてチタン酸化合物粒子のみを含んでもよく、チタン酸化合物粒子以外の成分を含んでもよい。
(チタン酸化合物粒子)
チタン酸化合物粒子を構成するチタン酸化合物としては、チタン酸カリウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸鉛、チタン酸アルミニウム、チタン酸リチウム等が好ましく用いられ、粒径の大きさを制御しやすい観点からは、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸マグネシウム粒子、及びチタン酸バリウムが特に好ましく用いられる。
チタン酸化合物粒子を構成するチタン酸化合物としては、チタン酸カリウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸鉛、チタン酸アルミニウム、チタン酸リチウム等が好ましく用いられ、粒径の大きさを制御しやすい観点からは、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸マグネシウム粒子、及びチタン酸バリウムが特に好ましく用いられる。
チタン酸化合物は、さらにランタンを含有することが好ましい。ランタンを含有することでチタン酸化合物粒子は抵抗が低下し、トナーの帯電量をより低く調整でき、感光体へのトナーの付着が低減できる。また、チタン酸化合物粒子はペロブスカイト型結晶構造により直方体形状であるが、ランタンを含有することで結晶構造を変化させて粒子形状を球形に近似させることができる。これにより、感光体表面へ傷が入り難く、感光体の耐摩耗性を確保できる。
ランタンを含有するチタン酸化合物におけるランタン含有率は、3.4〜14.9質量%の範囲内であることが好ましい。当該ランタン含有率が3.4質量%以上の場合、球形状に近くなり研磨性をより小さくでき、一方、当該ランタン含14.9質量%以下とすることで、粒度コントロールをしやすくなるため、粗大粒子の発生等を防ぎ、研磨性を小さくしやすくできる。
なお、ランタンを含有するチタン酸化合物におけるランタンの含有比率は、例えば、以下の方法で測定できる。なお、以下の説明は、ランタンを含有するチタン酸ストロンチウムを例とした説明である。
まず、組成の異なるチタン酸ランタンとチタン酸ストロンチウムの混合物を複数作製し標品として、走査型蛍光X線分析装置「ZSX Primus IV」(リガク社製)を用いて、ピーク強度を測定し、検量線を作成する。具体的な測定方法としては、標品2gを直径20mmの錠剤成形リングに充填し、加圧してペレット化したのち、下記条件で測定を行う。
(X線発生部条件)
ターゲット;Rh
管電圧;50kV
(分光系条件)
スリット;S2
分光結晶;LiF
検出器;SC
ターゲット;Rh
管電圧;50kV
(分光系条件)
スリット;S2
分光結晶;LiF
検出器;SC
ランタンの含有比率が未知の検体(ランタン含有チタン酸ストロンチウム粒子)におけるランタン比率は、上記標品と同様にして蛍光X線分析を行い、得られたピーク強度から、上記検量線を用いて、該検体のランタン及びストロンチウムの含有量(質量%)を求め、さらにこれらを用いて下記式により算出できる。
ランタンの含有比率[質量%]=ランタン[質量%]/(ランタン[質量%]+ストロンチウム[質量%])
ランタンの含有比率[質量%]=ランタン[質量%]/(ランタン[質量%]+ストロンチウム[質量%])
また、本発明に用いるチタン酸化合物粒子、好ましくは、ランタンを含有するチタン酸化合物粒子は、例えば、後述のようにして表面修飾されたものであってもよい。なお、以下、チタン酸化合物粒子という場合には、ランタンを含有するチタン酸化合物粒子をその範疇に含むものである。
本発明に係るトナーにおけるチタン酸化合物粒子の含有量は、求められるトナーの性能を勘案して適宜選択される。チタン酸化合物粒子の含有量は、トナー母体粒子と外添剤の総量であるトナー全量に対して0.1〜1.5質量%の範囲内であることが好ましく、0.1〜1.0質量%の範囲内であることがより好ましい。チタン酸化合物粒子の含有量が上記範囲内であれば、異なる温度・湿度環境下における帯電量の変動を抑制するという効果を得ることができる。
チタン酸化合物粒子の数平均一次粒径は、10〜200nmの範囲内であることが好ましく、10〜100nmの範囲内であることがより好ましい。当該チタン酸化合物粒子の数平均一次粒径を、10nm以上とすることで、帯電制御剤としての機能を効果的に発現させ、200nm以下とすることで、研磨性を強くしすぎないようにすることができる。なお、チタン酸化合物粒子の数平均一次粒径は、以下の方法で測定される数平均一次粒径である。
走査型電子顕微鏡(SEM)「JEM−7401F」(日本電子社製)を用いて、4万倍に拡大したトナーのSEM写真を撮影し、当該SEM写真を観察してチタン酸化合物粒子の一次粒子の粒径(フェレ径)を測定する。粒径の測定は、SEM画像において粒子の総数が100〜200個程度となるような領域を選択して行い、その中から100個の粒子を測定し、平均値を数平均一次粒径とする。
チタン酸化合物粒子の平均円形度は、0.82〜1.0の範囲内であることが好ましい。この範囲内とすることにより、流動性を向上させるとともに、研磨性を強くしすぎないようにすることができる。なお、チタン酸化合物粒子の平均円形度は、以下の方法で測定できる。
チタン酸化合物粒子における平均円形度の測定は、100個のチタン酸化合物粒子について走査型電子顕微鏡「JSM−7401F」(日本電子(株)製)にて40000倍の写真を撮影し、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(登録商標) AP」((株)ニレコ製)を用いて画像解析することにより行う。
解析された画像から円相当径周囲長及び周囲長を求めた上で、下記式(1)に従って各々の外添剤(チタン酸化合物粒子)の円形度を求め、それらを平均する。
式(1):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(チタン酸化合物粒子)の投影面積、PMは外添剤(チタン酸化合物粒子)の周囲長を表す。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があり、異形の度合いが高くなる。
式(1):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(チタン酸化合物粒子)の投影面積、PMは外添剤(チタン酸化合物粒子)の周囲長を表す。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があり、異形の度合いが高くなる。
チタン酸化合物粒子は、チタン酸ストロンチウム粒子を例にすれば、以下の方法で製造できる。ただし、当該製造方法は一例であって、チタン酸化合物粒子の製造方法はこれに限定されない。
外添剤として用いることができるチタン酸ストロンチウム粒子は、硫酸チタニル水溶液を加水分解して得た含水酸化チタンスラリーのpHを調整して得たチタニアゾル分散液に、ストロンチウムの水酸化物を添加して、反応温度まで加温することで合成することができる。該含水酸化チタンスラリーは、pHを0.5〜1.0の範囲内に調整することで、良好な結晶化度及び粒径のチタニアゾルが得られる。
また、チタニアゾル粒子に吸着しているイオンを除去する目的で、該チタニアゾルの分散液に、例えば、水酸化ナトリウム如きのアルカリ性物質を添加することが好ましい。このとき、ナトリウムイオンを含水酸化チタン表面に吸着させないために、該スラリーはpH7以上にしないことが好ましい。また、反応温度は60〜100℃が好ましく、所望の粒度分布を得るためには、昇温速度を30℃/時間以下にすることが好ましく、反応時間は3時間以上7時間以下であることが好ましい。
製造方法の一例を示すと硫酸チタニルから加水分解して得られた含水酸化チタンスラリーをアルカリ水溶液で洗浄する。次に、該含水酸化チタンのスラリーに塩酸を添加して、チタニアゾル分散液を得る。該チタニアゾル分散液にNaOHを添加し、含水酸化チタンを得る。含水酸化チタンにSr(OH)2・8H2Oを加えて窒素ガス置換を行い、蒸留水を加える。窒素雰囲気中で該スラリーを80℃まで昇温し、80℃で6時間反応を行う。反応後室温まで冷却し、洗浄をくり返し、その後、濾過、乾燥し、焼結工程を経由していないチタン酸ストロンチウム粒子を得る。このように焼成工程を経由しない製造方法(湿式法)にすることで、立方体状及び直方体状のチタン酸ストロンチウム粒子を得ることができる。
また、焼成工程を経由(焼成法)することで、不定形のチタン酸ストロンチウム粒子を得ることができる。例えば、炭酸ストロンチウムと酸化チタンをほぼ等モルとり、ボールミル等で混合した後、圧力成形し、1000℃以上1500℃以下で焼成し、次いで、機械粉砕後、分級することで製造できる。なお、形状、粒径等は、原料、原料組成、成形圧、焼成温度、粉砕及び分級を適宜変更することにより調整できる。
また。ランタンを含有するチタン酸化合物粒子は、ランタン含有チタン酸ストロンチウム粒子を例にすれば、以下の方法で製造できる。ただし、当該製造方法は一例であって、ランタン含有チタン酸化合物粒子の製造方法はこれに限定されない。
外添剤として用いることができるランタンを含有するチタン酸ストロンチウム粒子は、代表的には、常圧加熱反応法により、ペロブスカイト型チタン酸化合物を製造する方法において、二酸化チタン源としてチタン化合物の加水分解物の鉱酸解膠品を用い、またストロンチウム源及びランタン源として水溶性酸性化合物を用い、それらの混合液に、50℃以上でアルカリ水溶液を添加しながら反応させる方法で製造される。
上記二酸化チタン源としてはチタン化合物の加水分解物の鉱酸解膠品を用いる。具体的には硫酸法で得られた、SO3含有量が1.0質量%以下、好ましくは0.5質量%以下のメタチタン酸を塩酸でpHを0.8〜1.5に調整して解膠したものを用いることで、粒度分布が良好なチタン酸ストロンチウム粒子が得られるので好ましい。
上記ストロンチウム源としては、硝酸ストロンチウム、塩化ストロンチウム等を使用することができる。上記ランタン源としては、硝酸ランタン六水和物、塩化ランタン七水和物等を使用することができる。上記アルカリ水溶液としては、苛性アルカリが使用できるが水酸化ナトリウム水溶液が好ましい。
上記製造方法において、得られるランタンを含有するチタン酸ストロンチウム粒子の粒径に影響を及ぼす因子としては、反応時における二酸化チタン源、ストロンチウム源及びランタン源の混合割合、反応初期の二酸化チタン源濃度、アルカリ水溶液を添加するときの温度及び添加速度などが挙げられ、目的の粒径及び粒度分布のものを得るために適宜調整すればよい。
なお、反応過程における炭酸ストロンチウムの生成を防ぐため、窒素ガス雰囲気下で反応する等によって、炭酸ガスの混入を防ぐことが好ましい。
反応時における二酸化チタン源に対するストロンチウム源及びランタン源のモル比は(Sr2++La3+)/T4+として、0.9〜1.4となる範囲内が好ましく、0.95〜1.15の範囲内が特に好ましい。ランタンを含有するチタン酸ストロンチウムにおけるランタンの含有比率は、反応時における配合比率により調整することが可能である。
反応初期の二酸化チタン源(TiO2)のモル濃度としては、0.05〜1.0モル/Lの範囲内であることが好ましく、0.1〜0.8モル/Lの範囲内であることが特に好ましい。
アルカリ水溶液を添加するときの温度は、高いほど結晶性の良好なものが得られるが、実用的には50〜100℃の範囲内が適切である。アルカリ水溶液の添加速度は得られる粒子の粒径に最も影響し、添加速度が遅いほど大きな粒径のランタンを含有するチタン酸ストロンチウム粒子が得られ、添加速度が速いほど小さな粒径のランタンを含有するチタン酸ストロンチウム粒子が得られる。アルカリ水溶液の添加速度は、仕込原料に対し好ましくは0.001〜2.0当量/h、より好ましくは0.005〜1.0当量/hであり、得ようとする粒径に応じて適宜調整する。アルカリ水溶液の添加速度は目的に応じて途中で変更することもできる。
また、チタン酸化合物粒子が表面修飾されている場合の表面修飾の方法としては、例えば、表面修飾剤を用いてチタン酸化合物粒子の表面を修飾する方法が挙げられる。
表面修飾に用いる表面修飾剤としては、ヘキサメチルジシラザンのようなアルキルシラザン系化合物、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシランのようなアルキルアルコキシシラン系化合物、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシランのようなクロロシラン系化合物、シリコーンオイル、シリコーンワニスなどを用いることができる。これらの表面修飾剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
また、具体的な処理方法としては、例えば、本発明に係るチタン酸化合物粒子に表面修飾剤を噴霧し、又は気化した表面修飾剤を混合し、加熱処理する方法が挙げられる。このとき、水、アミン、その他の触媒を使用してもよい。ここで、この乾式表面修飾は窒素などの不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。
また、溶媒に表面修飾剤を溶解し、これに本発明に係るチタン酸化合物粒子を混合分散した後、必要に応じて加熱処理を行い、さらに乾燥処理を行って、表面を改質したチタン酸化合物粒子を得ることができる。ここで、表面修飾剤はチタン酸化合物粒子を溶媒に混合分散した後又は同時に加えてもよい。
(その他の外添剤)
本発明に係るトナーには、その効果を阻害しない限り、本発明に係るチタン酸化合物粒子以外に、流動性や帯電性を改善する目的でその他の外添剤を添加することもできる。その他の外添剤としては、公知の無機微粒子や有機微粒子が挙げられる。チタン酸化合物粒子以外に無機微粒子や有機微粒子を外添する場合、その量は、トナー全量に対して、0.1〜10質量%程度が好ましい。
本発明に係るトナーには、その効果を阻害しない限り、本発明に係るチタン酸化合物粒子以外に、流動性や帯電性を改善する目的でその他の外添剤を添加することもできる。その他の外添剤としては、公知の無機微粒子や有機微粒子が挙げられる。チタン酸化合物粒子以外に無機微粒子や有機微粒子を外添する場合、その量は、トナー全量に対して、0.1〜10質量%程度が好ましい。
使用する外添剤は、1種でも2種以上でもよい。粒径の異なる外添剤の2種以上を用いてもよい。粒径が異なると外添剤としての役割は異なり、一般に、大径であるほどスペーサー効果を発揮してトナー同士の付着力を低下させ、小径であるほどトナー母体粒子の表面を被覆しやすいため流動性を底上げすることができる。また、形状に関しては、球状の外添剤だけではなく、ルチル型結晶構造を有する酸化チタン(チタニア)に代表される針状のもの他、不定形状、紡錘形状、金平糖状、板状、鱗片状のものなど、制限なく用いることができる。
上記無機微粒子の例には、シリカ微粒子、チタニア微粒子、ジルコニア微粒子、酸化亜鉛微粒子、酸化クロム微粒子、酸化セリウム微粒子、酸化アンチモン微粒子、酸化タングステン微粒子、酸化スズ微粒子、酸化テルル微粒子、酸化マンガン微粒子及び酸化ホウ素微粒子が含まれる。
これらの中でもシリカ微粒子が好ましく用いられる。シリカ微粒子は、ゾルゲル法によって製造されたシリカ微粒子であることが好ましい。ゾルゲル法で製造されたシリカ微粒子は、一般的な製造方法であるヒュームドシリカに比べて、粒度が揃う(粒度分布が狭い、即ち単分散である)ため、粒径を調整しやすく好ましい。
無機微粒子の数平均一次粒径は、3〜200nmの範囲内にあるのが好ましく、5〜100nmの範囲内にあるのがより好ましい。無機微粒子の数平均一次粒径は、チタン酸化合物粒子の数平均一次粒径と同様の方法で測定できる。
上記無機微粒子は、必要に応じて、公知の表面修飾剤により表面の疎水化処理が施されていてもよい。疎水化処理により、例えば、無機微粒子の表面に存在するヒドロキシ基に起因して発生する、水分吸着によるトナー母体粒子同士の付着を抑制することができる。
用いる表面修飾剤は、1種でも2種以上でもよい。表面修飾剤としては、シランカップリング剤、シリコーンオイル、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤、脂肪酸、脂肪酸金属塩、そのエステル化物及びロジン酸が含まれる。
上記シランカップリング剤の例には、ジメチルジメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、メチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン及びデシルトリメトキシシランが含まれる。
上記シリコーンオイルの例には、環状化合物や、直鎖状あるいは分岐状のオルガノシロキサンなどが含まれ、より具体的には、オルガノシロキサンオリゴマー、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、テトラメチルシクロテトラシロキサン及びテトラビニルテトラメチルシクロテトラシロキサンが含まれる。
表面の疎水化処理に用いる表面修飾剤の量は、疎水化処理後の無機微粒子における炭素含有率が0.1〜10質量%の範囲内となる量が好ましい。
上記有機微粒子としては、数平均一次粒径が10〜2000nm程度の球形の有機微粒子が含まれる。具体的には、スチレンやメチルメタクリレートなどの単独重合体やこれらの共重合体による有機微粒子を使用することができる。
また、感光体とクリーニングブレードの間の摩擦力を低減させる目的で、滑剤をトナー母体粒子に外添してもよい。滑剤を外添する場合、その量は、トナー全量に対して、0.1〜2.0質量%程度が好ましい。
滑剤としては、公知の脂肪酸金属塩を用いることができる。延展性の観点からモース硬度が2以下である脂肪酸金属塩が好ましく、このような脂肪酸金属塩としては、亜鉛、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、リチウムから選ばれる金属の塩が好ましい。
これらの中でも脂肪酸亜鉛、脂肪酸カルシウム、脂肪酸リチウム又は脂肪酸マグネシウムが特に好ましい。また、脂肪酸金属塩の脂肪酸としては、炭素数12以上22以下の高級脂肪酸が好ましい。炭素数12以上の脂肪酸を用いると遊離脂肪酸の発生を抑えることができ、また、脂肪酸の炭素数が22以下であれば、脂肪酸金属塩の融点が高くなりすぎず、良好な定着性を得ることができる。脂肪酸としては、ステアリン酸が特に好ましく、本発明に用いられる脂肪酸金属塩としては、延展性の観点から、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸リチウムが好ましく、ステアリン酸亜鉛であることがより好ましい。これらの脂肪酸金属塩は2種以上併用してもよい。
脂肪酸金属塩の数平均粒径としては、20μm以下の範囲が好ましく、2.0μm以下が特に好ましい。
<トナーの製造>
本発明に係るトナーは、上記トナー母体粒子の表面に上記外添剤を付着させることで得られる。
本発明に係るトナーは、上記トナー母体粒子の表面に上記外添剤を付着させることで得られる。
本発明に係るトナー母体粒子は、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、分散重合法等の公知の方法で製造できる。これらの中でも、乳化凝集法を採用することが好ましい。乳化凝集法によれば、粒度分布がシャープであり、粒径やトナー円形度が高度に制御されたトナー母体粒子を得ることができる。
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、「結着樹脂微粒子」ともいう。)の分散液を、トナー母体粒子に含有させる各種微粒子の分散液、例えば、着色剤の微粒子の分散液及び任意成分としての各種成分の微粒子の分散液と混合し、凝集剤を添加することによって所望のトナー母体粒子の粒径となるまで凝集させ、その後又は凝集と同時に、結着樹脂微粒子間の融着を行い、形状制御を行うことにより、トナー母体粒子を形成する方法である。
本発明に係るトナーの製造において、着色剤を含有するトナー母体粒子を乳化凝集法により製造する製造方法の一例を以下に示す。トナー母体粒子を乳化凝集法により製造する方法では、以下の(1)〜(5)の工程を有し、(6)によりトナー母体粒子に外添剤を外添する。
(1)水系媒体中に着色剤微粒子が分散されてなる分散液を調製する工程
(2)水系媒体中に、必要に応じて内添剤を含有した結着樹脂微粒子が分散されてなる分散液を調製する工程
(3)着色剤微粒子の分散液と結着樹脂微粒子の分散液とを混合して、着色剤微粒子及び結着樹脂微粒子を凝集、会合、融着させてトナー母体粒子を形成する工程
(4)トナー母体粒子の分散系(水系媒体)からトナー母体粒子を濾別し、界面活性剤などを除去する工程
(5)トナー母体粒子を乾燥する工程
(6)トナー母体粒子に外添剤を添加する工程
(2)水系媒体中に、必要に応じて内添剤を含有した結着樹脂微粒子が分散されてなる分散液を調製する工程
(3)着色剤微粒子の分散液と結着樹脂微粒子の分散液とを混合して、着色剤微粒子及び結着樹脂微粒子を凝集、会合、融着させてトナー母体粒子を形成する工程
(4)トナー母体粒子の分散系(水系媒体)からトナー母体粒子を濾別し、界面活性剤などを除去する工程
(5)トナー母体粒子を乾燥する工程
(6)トナー母体粒子に外添剤を添加する工程
上記製造方法の(1)及び(2)で調製される分散液は、必要に応じて界面活性剤や分散安定剤を含んでもよい。分散液の調製は機械的エネルギーを利用して行うことができる。分散を行うための分散機としては、特に限定されるものではなく、低速せん断式分散機、高速せん断式分散機、摩擦式分散機、高圧ジェット式分散機、超音波ホモジナイザーなどの超音波分散機、高圧衝撃式分散機アルティマイザーなどが挙げられる。
また、本発明に係るトナー母体粒子において、結着樹脂が非晶性樹脂と結晶性樹脂を含有する場合、上記結着樹脂粒子の分散液として、非晶性樹脂の粒子(以下、「非晶性樹脂粒子」ともいう。)の分散液及び結晶性樹脂の粒子(以下、「結晶性樹脂粒子」ともいう。)の分散液を、非晶性樹脂粒子と結晶性樹脂粒子の割合が上に説明した割合となるように混合した分散液が用いられる。
トナー母体粒子に用いる結着樹脂粒子の粒径は、非晶性樹脂粒子及び結晶性樹脂粒子のいずれにおいても、体積基準のメジアン径で概ね50〜300nmの範囲内にあることが好ましい。なお、結着樹脂粒子の体積基準のメジアン径は、電気泳動光散乱光度計、例えば、「ELS−800(大塚電子社製)」により測定できる。
上記製造方法の(3)工程では、pH調整による微粒子表面の反発力と電解質体よりなる凝集剤の添加による凝集力とのバランスを取りながら緩慢に凝集させ、平均粒径及び粒度分布を制御しながら会合を行うと同時に、加熱撹拌することで微粒子間の融着を行って形状制御を行うことにより、トナー母体粒子を形成する。
本発明に用いられる凝集剤としては、特に限定されるものではないが、金属の塩から選択されるものが好適に使用される。例えば、ナトリウム、カリウム、リチウムなどのアルカリ金属の塩などの一価の金属の塩、例えばカルシウム、マグネシウム、マンガン、銅などの二価の金属の塩、鉄、アルミニウムなどの三価の金属の塩などが挙げられ、具体的な塩としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、硫酸銅、硫酸マグネシウム、硫酸マンガンなどを挙げることができる。これらの中で特に好ましくは二価の金属の塩である。二価の金属の塩を使用すると、より少量で凝集を進めることができる。これらは1種又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
(4)においては、トナー母体粒子の分散液から、水等の溶媒を用いて、トナー母体粒子を固液分離する。濾別されたトナー母体粒子を含むケーキ状の集合物から界面活性剤などの付着物を除去するための洗浄を行う。具体的な固液分離及び洗浄の方法としては、遠心分離法、アスピレータ、ヌッチェなどを使用する減圧濾過法、フィルタープレスなどを使用する濾過法などが挙げられ、これらは特に限定されるものではない。この際、適宜、pH調整や粉砕などを行ってもよい。このような操作は繰り返し行ってもよい。
(5)の乾燥工程で使用される乾燥機としては、オーブン、スプレードライヤー、真空凍結乾燥機、減圧乾燥機、静置棚乾燥機、移動式棚乾燥機、流動層乾燥機、回転式乾燥機、撹拌式乾燥機などが挙げられ、これらは特に限定されるものではない。なお、乾燥処理されたトナー母体粒子中のカールフィッシャー電量滴定法にて測定される水分量は、5質量%以下であることが好ましく、2質量%以下であることがより好ましい。
本発明に係るトナー母体粒子は、当該トナー母体粒子をコア粒子として当該コア粒子とその表面を被覆するシェル層とを備えるコア・シェル構造のような多層構造のトナー母体粒子としてもよい。シェル層は、コア母体粒子の全表面を被覆していなくてもよく、部分的にコア粒子が露出していてもよい。コア・シェル構造の断面は、例えば、透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)、走査型プローブ顕微鏡(SPM:Scanning Probe Microscope)等の公知の観察手段によって、確認することができる。
コア・シェル構造の場合は、コア粒子とシェル層でガラス転移点、融点、硬度等の特性を異ならせることができ、目的に応じたトナー母体粒子の設計が可能である。例えば、結着樹脂と金属微粒子を含有し、ガラス転移点(Tg)が比較的低いコア粒子の表面に、ガラス転移点(Tg)が比較的高い樹脂を凝集、融着させて、シェル層を形成することができる。シェル層は、非晶性樹脂を含有することが好ましい。
コア・シェル構造を有するトナー母体粒子は、例えば、上記乳化凝集法によって得ることができる。具体的にコア・シェル構造を有するトナー母体粒子は、まず、コア粒子用の結着樹脂粒子と金属微粒子の粒子を凝集、会合、融着させてコア粒子を作製し、次いで、コア粒子の分散液中にシェル層用の結着樹脂粒子を添加してコア粒子表面にシェル層用の結着樹脂粒子を凝集、融着させてコア粒子表面を被覆するシェル層を形成することにより得ることができる。任意に用いる内添剤はコア粒子に含有させることが好ましい。
また、コア粒子は、組成の異なる結着樹脂よりなる2層以上の多層構造を有するように作製してもよい。例えば3層構造を有する結着樹脂粒子を作製する場合、第1段重合(内層の形成)、第2段重合(中間層の形成)及び第3段重合(外層の形成)の3段階に分けて結着樹脂を合成する重合反応を行うことで、作製することができる。また、ここで、第1段重合〜第3段重合のそれぞれの重合反応において、重合性単量体の組成を変更することで、組成の異なる3層構成の結着樹脂粒子を作製できる。また、例えば、第1段重合〜第3段重合のいずれかにおいて、離型剤等の適宜の内添剤を含有した状態で結着樹脂の合成反応を行うことで、適宜の内添剤を含有する3層構成の結着樹脂粒子を形成することができる。
(トナー母体粒子の粒径)
本発明に係るトナー母体粒子の体積平均粒径は、4.5〜8μmの範囲であることが好ましい。画質を向上の観点ではより小径であることが好ましいが、粒径が小さいとトナー母体粒子の付着力が高まり、流動化度は低くなり易い。トナー母体粒子の体積平均粒径が上記範囲内であれば、出力画像の画質と帯電、現像、転写、クリーニングなどの機能も両立させることができる。なお、トナー母体粒子の粒径は、5〜6.2μmの範囲であれば、上記観点においてより好ましく、ドット再現性も高まるためより高画質な画像が得られる。
本発明に係るトナー母体粒子の体積平均粒径は、4.5〜8μmの範囲であることが好ましい。画質を向上の観点ではより小径であることが好ましいが、粒径が小さいとトナー母体粒子の付着力が高まり、流動化度は低くなり易い。トナー母体粒子の体積平均粒径が上記範囲内であれば、出力画像の画質と帯電、現像、転写、クリーニングなどの機能も両立させることができる。なお、トナー母体粒子の粒径は、5〜6.2μmの範囲であれば、上記観点においてより好ましく、ドット再現性も高まるためより高画質な画像が得られる。
トナー母体粒子の体積平均粒径は、体積基準メジアン径(D50%径)として、例えば、「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(ベックマン・コールター製)を接続した装置を用いて、前述と同様に測定、算出することができる。
測定手順としては、トナー母体粒子0.02gを、界面活性剤溶液20mLに分散させ、馴染ませた後超音波分散を1分間行い、トナー母体粒子分散液を作製する。上記界面活性剤溶液としては、例えば、界面活性剤成分を含む中性洗剤を純水で10倍希釈したものを用いるとよい。このトナー母体粒子分散液を、ISOTONII(ベックマン・コールター社製)のビーカーに測定濃度5〜10%になるまで滴下していき、測定機カウントを25000個に設定して測定する。ここで、マルチサイザー3のアパチャー径は100μmのものを使用する。測定は、2〜60μmの範囲を256分割しての頻度数を算出し、体積積算分率が大きい方から50%の粒径を体積基準メジアン径(D50%径)として得て、トナー母体粒子の体積平均粒径とする。
(トナー母体粒子の平均円形度)
本発明に用いるトナー母体粒子の円形度は、帯電性の安定性及び低温定着性を高める観点から、下記式(2)で示される平均円形度が0.920〜1.000であることが好ましい。トナー母体粒子の円形度が上記範囲内であれば、トナー母体粒子同士の接触点が小さくなる。これにより、外力応答性が向上し流動化度が高まり好ましい。なお、この範囲にあれば転写効率も十分確保可能である。
本発明に用いるトナー母体粒子の円形度は、帯電性の安定性及び低温定着性を高める観点から、下記式(2)で示される平均円形度が0.920〜1.000であることが好ましい。トナー母体粒子の円形度が上記範囲内であれば、トナー母体粒子同士の接触点が小さくなる。これにより、外力応答性が向上し流動化度が高まり好ましい。なお、この範囲にあれば転写効率も十分確保可能である。
式(2) 平均円形度=(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)
上記平均円形度を求める測定例としては、平均円形度の測定装置「FPIA−2100」(Sysmex社製)を用いた測定が挙げられる。具体的な操作としては、トナー母体粒子を界面活性剤水溶液に湿潤させ、超音波分散を1分間行って分散した後、「FPIA−2100」を用い測定条件HPF(高倍率撮像)モードにて、HPF検出数3000〜10000個の適正濃度で測定を行う。
(1)〜(5)の工程で得られた上記トナー母体粒子の表面に(6)の工程で上記の量で上記外添剤を付着させることで本発明に係るトナーが得られる。(6)工程としては、具体的には、以下の方法が用いられる。
トナー母体粒子に対する外添剤の外添混合処理は、機械式混合装置を用いることができる。機械式混合装置としては、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、タービュラーミキサー等が使用できる。これらの中で、ヘンシェルミキサーのように処理される粒子に剪断力を付与できる混合装置を用いて、混合時間を長くする又は撹拌羽根の回転周速を上げる等の混合処理を行うことが好ましい。また、複数種類の外添剤を使用する場合、トナー母体粒子に対して全ての外添剤を一括で混合処理するか、又は外添剤に応じて複数回に分けて分割して混合処理してもよい。
また、外添剤の混合方法は、例えば上記機械式混合装置を用いて、混合強度、すなわち撹拌羽根の周速、混合時間、又は、混合温度等を制御することによって外添剤の解砕度合いや付着強度を制御することができる。
上記のトナーの製造方法では、上記機械式混合装置及び混合方法により、外添剤としてのチタン酸化合物粒子の解砕度合いやトナー母体粒子への付着強度を制御することができる。
(静電荷像現像用二成分現像剤)
本発明の画像形成方法において、本発明に係るトナーは、例えば、当該トナーとキャリアとを含有する、静電潜像現像用の二成分現像剤として使用することができる。二成分現像剤は、例えば、本発明に係るトナーとキャリアとを混合することにより、得ることができる。混合の際に用いられる混合装置としては特に制限されないが、例えば、ナウターミキサー、Wコーン及びV型混合機等が挙げられる。二成分現像剤中のトナーの含有量(トナー濃度)は、特に制限されないが、4.0〜8.0質量%であると好ましい。
本発明の画像形成方法において、本発明に係るトナーは、例えば、当該トナーとキャリアとを含有する、静電潜像現像用の二成分現像剤として使用することができる。二成分現像剤は、例えば、本発明に係るトナーとキャリアとを混合することにより、得ることができる。混合の際に用いられる混合装置としては特に制限されないが、例えば、ナウターミキサー、Wコーン及びV型混合機等が挙げられる。二成分現像剤中のトナーの含有量(トナー濃度)は、特に制限されないが、4.0〜8.0質量%であると好ましい。
<キャリア>
キャリアは、磁性体により構成される粒子であり、公知のものを用いることができる。例えば、キャリアとしては、磁性体からなる芯材粒子の表面に樹脂被覆が施されてなる被覆型キャリア、又は、樹脂中に磁性体微粉末が分散されてなる分散型キャリアなどにより構成することができる。キャリアは、感光体に対するキャリアの付着を抑制する観点から、被覆型キャリアであることが好ましい。以下、被覆型キャリアについて説明する。
キャリアは、磁性体により構成される粒子であり、公知のものを用いることができる。例えば、キャリアとしては、磁性体からなる芯材粒子の表面に樹脂被覆が施されてなる被覆型キャリア、又は、樹脂中に磁性体微粉末が分散されてなる分散型キャリアなどにより構成することができる。キャリアは、感光体に対するキャリアの付着を抑制する観点から、被覆型キャリアであることが好ましい。以下、被覆型キャリアについて説明する。
(芯材組成)
本発明で用いられるキャリア芯材(磁性体粒子)としては、鉄粉、マグネタイト、各種フェライト系粒子又はそれらを樹脂中に分散したものを挙げることができる。好ましくはマグネタイトや各種フェライト系粒子である。フェライトとしては、銅、亜鉛、ニッケル、マンガン等の重金属を含有するフェライトやアルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属を含有する軽金属フェライトが好ましい。
本発明で用いられるキャリア芯材(磁性体粒子)としては、鉄粉、マグネタイト、各種フェライト系粒子又はそれらを樹脂中に分散したものを挙げることができる。好ましくはマグネタイトや各種フェライト系粒子である。フェライトとしては、銅、亜鉛、ニッケル、マンガン等の重金属を含有するフェライトやアルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属を含有する軽金属フェライトが好ましい。
また、芯材として、Srを含有することが好ましい。Srを含有することで、芯材の表面の凹凸を大きくすることができ、樹脂を被覆しても、表面が露出しやすくなり、キャリアの抵抗を調整しやすくなる。
(芯材形状)
芯材の形状係数(SF−1)としては、110〜150が好ましい。上記Srの量でも変えることは可能であるが、後述の製造過程の焼結温度を変えることでも調整は可能である。ここで、芯材粒子の形状係数(SF−1)とは、下記式(3)により算出される数値である。
芯材の形状係数(SF−1)としては、110〜150が好ましい。上記Srの量でも変えることは可能であるが、後述の製造過程の焼結温度を変えることでも調整は可能である。ここで、芯材粒子の形状係数(SF−1)とは、下記式(3)により算出される数値である。
式(3) SF−1=(芯材粒子の最大長)2/(芯材粒子の投影面積)×(π/4)×100
芯材粒子のSF−1の測定にあたっては、キャリアを準備するが、キャリア単体でなく二成分現像剤である場合には、前準備を行う。ビーカーに、二成分現像剤、少量の中性洗剤、純水を添加してよくなじませ、ビーカー底に磁石を当てながら上澄み液を捨てる。さらに、純水を添加し上澄み液を捨てることで、トナー及び中性洗剤を除くことで、キャリアのみを分離する。40℃にて乾燥し、キャリア単体を得る。
続いて、樹脂被覆層を除去するために被覆樹脂層を溶媒にとかして除去する。キャリア2gを20mLのガラス瓶に投入し、次に、ガラス瓶にメチルエチルケトン15mL投入し、ウェーブロータで10分間撹拌し、溶媒にて樹脂被覆層を溶解させる。磁石を用いて溶媒を除去し、さらにメチルエチケトン10mLにて芯材を3回洗浄する。洗浄した芯材を乾燥し、芯材を得る。本発明における芯材とは、この前処理を行った後の粒子を指すものとする。
芯材を、走査型電子顕微鏡により、150倍にてランダムに100個以上の粒子の写真を撮影し、スキャナーにより取り込んだ写真画像を、画像処理解析装置LUZEX AP((株)ニレコ製)を用いて測定した。数平均粒径は水平方向フェレ径の平均値として算出し、形状係数は、式(3)によって算出される形状係数SF−1の平均値によって算出される値とする。
(芯材粒径と磁化)
粒径としては、体積平均粒径で10〜100μm、好ましくは20〜80μmである。更に磁性体自体が有する磁化特性としては、飽和磁化で2.5×10−5〜15.0×10−5Wb・m/kgGが好ましい。磁性体粒子の体積平均粒径は、湿式分散器を備えてなるレーザー回折式粒度分布測定装置「HELOS」(シンパテック社製)により測定される体積基準の平均粒径である。飽和磁化は、「直流磁化特性自動記録装置3257−35」(横河電気株式会社製)により測定される。
粒径としては、体積平均粒径で10〜100μm、好ましくは20〜80μmである。更に磁性体自体が有する磁化特性としては、飽和磁化で2.5×10−5〜15.0×10−5Wb・m/kgGが好ましい。磁性体粒子の体積平均粒径は、湿式分散器を備えてなるレーザー回折式粒度分布測定装置「HELOS」(シンパテック社製)により測定される体積基準の平均粒径である。飽和磁化は、「直流磁化特性自動記録装置3257−35」(横河電気株式会社製)により測定される。
(芯材作製法)
原材料を適量秤量した後、湿式メディアミル、ボールミル又は振動ミル等で好ましくは0.5時間以上、より好ましくは1〜20時間粉砕混合する。このようにして得られた粉砕物を、加圧成型機等を用いてペレット化した後、好ましくは700〜1200℃の温度で、好ましくは0.5〜5時間仮焼成する。
原材料を適量秤量した後、湿式メディアミル、ボールミル又は振動ミル等で好ましくは0.5時間以上、より好ましくは1〜20時間粉砕混合する。このようにして得られた粉砕物を、加圧成型機等を用いてペレット化した後、好ましくは700〜1200℃の温度で、好ましくは0.5〜5時間仮焼成する。
加圧成型機を使用せずに、粉砕した後、水を加えてスラリー化し、スプレードライヤーを用いて粒状化してもよい。仮焼成後、さらにボールミル又は振動ミル等で粉砕した後、水、及び必要に応じ分散剤、ポリビニルアルコール(PVA)等のバインダー等を添加して粘度調整をして造粒して、本焼成が行われる。本焼成の温度は、好ましくは1000〜1500℃の温度であり、本焼成の時間は、好ましくは1〜24時間である。仮焼成後に粉砕する際は、水を加えて湿式ボールミルや湿式振動ミル等で粉砕してもよい。
上記のボールミルや振動ミル等の粉砕機は特に限定されないが、原料を効果的かつ均一に分散させるために、使用するメディアに1cm以下の粒径を有する微細なビーズを使用することが好ましい。また、使用するビーズの径、組成、粉砕時間を調整することによって、粉砕度合いをコントロールすることができる。
このようにして得られた焼成物を、粉砕し、分級する。分級方法としては、既存の風力分級法、メッシュ濾過法、沈降法等を用いて所望の粒径に粒度調整する。
その後、必要に応じて、表面を低温加熱することで酸化皮膜処理を施し、抵抗調整を行うことができる。酸化被膜処理は、一般的なロータリー式電気炉、バッチ式電気炉等を用い、例えば300〜700℃で熱処理を行うことができる。この処理によって形成された酸化被膜の厚さは、0.1nm〜5μmであることが好ましい。酸化被膜の厚さを上記範囲とすることで、酸化被膜層の効果が得られ、高抵抗になりすぎず所望の特性を得やすく好ましい。必要に応じて、酸化被膜処理の前に還元を行ってもよい。また、分級の後、さらに磁力選鉱により低磁力品を分別してもよい。
(被覆樹脂)
キャリアの被覆層形成に好適な樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロルスルホン化ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート等のポリアクリレート、ポリアクリロニトリル、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、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビリケトン等のポリビニル及びポリビニリデン系樹脂;塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体やスチレン−アクリル酸共重合体等の共重合体;オルガノシロキサン結合からなるシリコーン樹脂又はその変成樹脂(例えばアルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変成樹脂);ポリテトラクロルエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロルトリフルロルエチレン等のフッ素樹脂;ポリアミド;ポリエステル;ポリウレタン;ポリカーボネート;尿素−ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂;エポキシ樹脂等である。
キャリアの被覆層形成に好適な樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロルスルホン化ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート等のポリアクリレート、ポリアクリロニトリル、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、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビリケトン等のポリビニル及びポリビニリデン系樹脂;塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体やスチレン−アクリル酸共重合体等の共重合体;オルガノシロキサン結合からなるシリコーン樹脂又はその変成樹脂(例えばアルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変成樹脂);ポリテトラクロルエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロルトリフルロルエチレン等のフッ素樹脂;ポリアミド;ポリエステル;ポリウレタン;ポリカーボネート;尿素−ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂;エポキシ樹脂等である。
なお、好ましいのは、ポリアクリレート樹脂で、中でも脂環式(メタ)アクリル酸エステル化合物を含む単量体を重合させて得られるものである。かような構成単位を含むことで、被覆材の疎水性が高くなり、特に高温高湿下においてキャリア粒子の水分吸着量が減少する。ゆえに、高温高湿下でのキャリアの帯電量の低下が抑制される。また、当該構成単位は剛直な環状骨格を有するため、被覆材の膜強度が向上し、キャリアの耐久性が良好となる。また、脂環式(メタ)アクリル酸エステル化合物とメタクリル酸メチルの共重合体がさらに好ましい。メタクリル酸メチルを用いることで、膜強度がより一層高くなるためである。
脂環式(メタ)アクリル酸エステル化合物は、機械的強度、帯電量の環境安定性(帯電量の環境差が小さい)、重合容易性及び入手容易性の観点から、炭素数5〜8のシクロアルキル基を有することが好ましい。脂環式(メタ)アクリル酸エステル化合物は、(メタ)アクリル酸シクロペンチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘプチル及び(メタ)アクリル酸シクロオクチルからなる群より選択される少なくとも1つであることが好ましい。中でも、機械的強度及び帯電量の環境安定性の観点から、(メタ)アクリル酸シクロヘキシルを含むことが好ましい。
樹脂中、脂環式(メタ)アクリル酸エステル化合物由来の構成単位の含有量は、10〜100質量%であることが好ましく、20〜100質量%であることがより好ましい。かような範囲であれば、キャリアの帯電量の環境安定性及び耐久性が一層向上する。
コア粒子に対する樹脂の添加部数としては、1部以上5部以下が好ましい。1.5部以上4部以下がさらに好ましい。少なすぎると、帯電量を保持しづらくなる。また、多い場合には抵抗が高くなりすぎる。
コア粒子に対する樹脂の添加部数としては、1部以上5部以下が好ましい。1.5部以上4部以下がさらに好ましい。少なすぎると、帯電量を保持しづらくなる。また、多い場合には抵抗が高くなりすぎる。
(被覆(コート)方法)
被覆層の具体的作製法としては、湿式コート法、乾式コート法が挙げられる。以下に各方法について述べるが、乾式コート法は本発明に適用するのに特に望ましい方法である。
被覆層の具体的作製法としては、湿式コート法、乾式コート法が挙げられる。以下に各方法について述べるが、乾式コート法は本発明に適用するのに特に望ましい方法である。
湿式コート法としては、下記のものがある。
(1)流動層式スプレーコート法
被覆用樹脂を溶剤に溶解した塗布液を、流動層を用いて磁性体粒子の表面にスプレー塗布し、次いで乾燥して被覆層を作製する方法。
(2)浸漬式コート法
被覆用樹脂を溶剤に溶解した塗布液中に、磁性体粒子を浸漬して塗布処理し、次いで乾燥して被覆層を作製する方法。
(3)重合法
反応性化合物を溶剤に溶解した塗布液中に、磁性体粒子を浸漬して塗布処理し、次いで熱等を加えて重合反応を行い、被覆層を作製する方法等を挙げることができる。
(1)流動層式スプレーコート法
被覆用樹脂を溶剤に溶解した塗布液を、流動層を用いて磁性体粒子の表面にスプレー塗布し、次いで乾燥して被覆層を作製する方法。
(2)浸漬式コート法
被覆用樹脂を溶剤に溶解した塗布液中に、磁性体粒子を浸漬して塗布処理し、次いで乾燥して被覆層を作製する方法。
(3)重合法
反応性化合物を溶剤に溶解した塗布液中に、磁性体粒子を浸漬して塗布処理し、次いで熱等を加えて重合反応を行い、被覆層を作製する方法等を挙げることができる。
乾式コート法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。被覆しようとする粒子の表面に樹脂粒子を被着させ、その後機械的衝撃力を加えて、被覆しようとする粒子表面に被着した樹脂粒子を溶融或いは軟化させて固着し被覆層を作製する方法である。キャリア芯材、樹脂及び低抵抗微粒子等を非加熱下、もしくは加熱下で機械的衝撃力が付与できる高速撹拌混合機を用い、高速撹拌して当該混合物に衝撃力を繰り返して付与し、磁性体粒子の表面に溶解あるいは軟化させて固着したキャリアを作製するのである。
被覆(コート)条件として、加熱する場合には、80〜130℃が好ましく、衝撃力を起こす風速としては、加熱中は10m/s以上が好ましく、冷却時にはキャリア粒子同士の凝集を抑制するため5m/s以下が好ましい。衝撃力を付与する時間としては、20〜60分が好ましい。
前述した、樹脂の被覆工程もしくは被覆後の工程において、キャリアにストレスを加えることで芯材の凸部の樹脂を剥がし、芯材を露出させる手法について説明する。乾式コート法での樹脂被覆工程においては、加熱温度を60℃以下に低温化しつつ、冷却時の風速を高速せん断にすることで樹脂はがれを生じさせることが出来る。また、被覆後の工程としては、強制撹拌できる装置であれば可能であり、例えば、タービュラー、ボールミル、振動ミルなどで撹拌混合することが挙げられる。
次に、前述した、被覆樹脂に熱及び衝撃を加えることで凸部表面にある樹脂を凹部側に移動させることで芯材を露出させる手法としては、衝撃力を付与する時間を長くとることが有効となる。具体的には、1時間半以上にすることが好ましい。
(抵抗)
キャリアの抵抗は1.0×109〜1.0×1011Ω・cmであることが好ましく、より好ましくは1.0×109〜5.0×1010Ω・cmである。抵抗が低すぎる場合、二成分現像剤としての帯電した電荷がリークしやすくなる。また、抵抗が高いすぎる場合は、現像器内での撹拌時に帯電の立ち上がりが悪くなり易い。
キャリアの抵抗は1.0×109〜1.0×1011Ω・cmであることが好ましく、より好ましくは1.0×109〜5.0×1010Ω・cmである。抵抗が低すぎる場合、二成分現像剤としての帯電した電荷がリークしやすくなる。また、抵抗が高いすぎる場合は、現像器内での撹拌時に帯電の立ち上がりが悪くなり易い。
本発明においてキャリアの抵抗とは初期のキャリアの抵抗を示し、そのキャリアの使用開始時の二成分現像剤からトナーを分離したキャリアの抵抗のことである。抵抗測定は、後述する抵抗測定方法により行う。本発明におけるキャリア抵抗とは、磁気ブラシによる現像条件下に動的に測定される抵抗である。感光体ドラムと同寸法のアルミ製電極ドラムを感光体ドラムに置き換え、現像スリーブ上にキャリア粒子を供給して磁気ブラシを形成させ、この磁気ブラシを電極ドラムと摺擦させ、このスリーブとドラムとの間に電圧(500V)を印加して両者間に流れる電流を測定することにより、キャリアの抵抗を下記式により求めた。
DVR(ΩCM)=(V/I)×(N×L/Dsd)
DVR:キャリア抵抗(Ωcm)
V:現像スリーブとドラム間の電圧(V)
I:測定電流値(A)
N:現像ニップ幅(cm)
L:現像スリーブ長(cm)
DSD:現像スリーブとドラム間距離(cm)
本発明においては、V=500V、N=1cm、L=6cm、Dsd=0.6mmにて測定を行うものとする。
DVR:キャリア抵抗(Ωcm)
V:現像スリーブとドラム間の電圧(V)
I:測定電流値(A)
N:現像ニップ幅(cm)
L:現像スリーブ長(cm)
DSD:現像スリーブとドラム間距離(cm)
本発明においては、V=500V、N=1cm、L=6cm、Dsd=0.6mmにて測定を行うものとする。
(キャリアの粒径)
キャリアの体積平均粒径としては10〜100μmであることが好ましく、更に好ましくは20〜80μmである。キャリアの体積平均粒径は、代表的には湿式分散機を備えたレーザー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)により測定することができる。
キャリアの体積平均粒径としては10〜100μmであることが好ましく、更に好ましくは20〜80μmである。キャリアの体積平均粒径は、代表的には湿式分散機を備えたレーザー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)により測定することができる。
[画像形成システム]
本発明の画像形成システムは、上に説明した本発明に係るトナーと本発明に係る感光体を使用し、少なくとも帯電工程、露光工程、現像工程及び転写工程を有する画像形成システムである。すなわち、本発明に係る感光体を備え上記各工程を実施できる電子写真画像形成装置(以下、単に「画像形成装置」ともいう。)において本発明に係るトナーを用いて画像を形成するシステムである。本発明の画像形成システムにおける帯電工程、露光工程、現像工程及び転写工程については、上記本発明の画像形成方法において説明したのと同様である。本発明の画像形成システムを実施可能な画像形成装置の例を、図面を参照しながら以下に説明する。
本発明の画像形成システムは、上に説明した本発明に係るトナーと本発明に係る感光体を使用し、少なくとも帯電工程、露光工程、現像工程及び転写工程を有する画像形成システムである。すなわち、本発明に係る感光体を備え上記各工程を実施できる電子写真画像形成装置(以下、単に「画像形成装置」ともいう。)において本発明に係るトナーを用いて画像を形成するシステムである。本発明の画像形成システムにおける帯電工程、露光工程、現像工程及び転写工程については、上記本発明の画像形成方法において説明したのと同様である。本発明の画像形成システムを実施可能な画像形成装置の例を、図面を参照しながら以下に説明する。
図3は、本発明に係る画像形成装置の一例における構成を示す断面概要図である。この画像形成装置100は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、垂直方向に縦列配置された4組の画像形成部(画像形成ユニット)10Y、10M、10C及び10Bkと、中間転写体ユニット7と、給紙手段21及び定着手段24とを有する。画像形成装置100の本体Aの上部には、原稿画像読み取り装置SCが配置されている。
中間転写体ユニット7は、ローラ71、72、73及び74を巻回して回動可能な無端ベルト状中間転写体70、一次転写ローラ5Y、5M、5C、5Bk、及びクリーニング手段6bとからなる。
前記4組の画像形成ユニット10Y、10M、10C及び10Bkは、それぞれ、ドラム状の感光体1Y、1M、1C及び1Bkを中心に有し、その周囲に配置された帯電手段2Y、2M、2C及び2Bkと、露光手段3Y、3M、3C及び3Bkと、回転する現像手段4Y、4M、4C及び4Bkと、感光体1Y、1M、1C及び1Bkをクリーニングするクリーニング手段6Y、6M、6C及び6Bkを有する。画像形成装置100は、感光体1Y、1M、1C及び1Bkとして、上記の本発明に係る感光体を備える。
画像形成ユニット10Y、10M、10C及び10Bkは、それぞれ、イエロー色、マゼンタ色、シアン色及び黒色のトナー像を形成する。本発明の画像形成システムにおける、帯電工程、露光工程及び現像工程は、感光体上にトナー像を形成する工程であって、画像形成装置100においては、画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Bkで、本発明に係る感光体1Y、1M、1C及び1Bk及び本発明に係るトナーを用いて、以下のとおり行われる。なお、トナーは上記のようにキャリアと共に混合されて二成分現像剤として用いることができる。
画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Bkは、感光体1Y、1M、1C、1Bkにそれぞれ形成するトナー像の色が異なるだけで、同じ構成であり、画像形成ユニット10Yを例にして詳細に説明する。
画像形成ユニット10Yは、像形成体である感光体1Yの周囲に、帯電手段2Y、露光手段3Y、現像手段4Y、クリーニング手段6Yを配置し、感光体1Y上にイエロー(Y)のトナー像を形成するものである。また、本実施の形態においては、この画像形成ユニット10Yのうち、少なくとも感光体1Y、帯電手段2Y、現像手段4Y、クリーニング手段6Yを一体化するように設けている。
帯電手段2Yは、感光体1Yに対して一様な電位を与える手段である。本発明においては、帯電手段としては、接触又は非接触のローラ帯電方式のもの等が挙げられる。
露光手段3Yは、帯電手段2Yによって一様な電位を与えられた感光体1Y上に、画像信号(イエロー)に基づいて露光を行い、イエローの画像に対応する静電潜像を形成する手段であって、この露光手段3Yとしては、感光体1Yの軸方向にアレイ状に発光素子を配列したLEDと結像素子とから構成されるもの、あるいは、レーザー光学系等が用いられる。
現像手段4Yは、例えばマグネットを内蔵し二成分現像剤を保持して回転する現像スリーブ及び感光体1Yとこの現像スリーブとの間に直流及び/又は交流バイアス電圧を印加する電圧印加装置よりなるものである。
クリーニング手段6Yは、先端が感光体1Yの表面に当接するよう設けられたクリーニングブレードと、このクリーニングブレードより上流側に設けられた、感光体1Yの表面に接触するブラシローラとにより構成される。クリーニングブレードは、感光体1Yに付着した残留トナーを除去する機能と共に、感光体1Yの表面を擦過する機能を有する。
ブラシローラは、感光体1Yに付着した残留トナーの除去、クリーニングブレードで除去された残留トナーの回収機能と共に、感光体1Y表面を擦過する機能を有する。すなわち、ブラシローラは、感光体1Y表面と接触し、その接触部においては、感光体1Yと進行方向が同方向に回転し、感光体1Y上の残留トナーや紙粉を除去すると共に、クリーニングブレードで除去された残留トナーを搬送し回収する。
ここで、本発明に係る感光体は、当該感光体が有する感光層中に電荷輸送物質(1)を含有することでメモリ性能が担保されている。また、本発明に係るトナーは、外添剤としてチタン酸化合物粒子を含有することで、トナーの帯電量が制御され、感光体へのトナーの付着力を弱めてクリーニング時のふき取り性を確保しており、クリーニング性能に優れた画像形成システムが提供される。これにより、感光体への直接のダメージが軽減されるとともに、感光体上への付着力低下によるフィルミング発生が抑制される。このようにして、本発明の画像形成システムにおいては、感光体がクリーニング性能とメモリ性能を両立しつつ、高い耐久性を維持できることで、長期使用においても高画質の画像を安定して供給できる。
画像形成装置100を用いた画像形成システムにおいて、上記感光体上に形成されたトナー像を転写材に転写する転写工程は、以下に説明するとおり、中間転写体を用い、中間転写体上にトナー像を一次転写した後、このトナー像を転写材上に2次転写する態様である。
画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Bkより形成された各色のトナー像は、一次転写手段としての一次転写ローラ5Y、5M、5C、5Bkにより、中間転写体ユニット7が有する回動する無端ベルト状中間転写体70上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。無端ベルト状中間転写体70は、複数のローラ71、72、73及び74により巻回され、回動可能に支持された半導電性エンドレスベルト状の第2の像担持体である。
無端ベルト状中間転写体70上で合成されたカラー画像は、次いで、転写材(定着された最終画像を担持する画像支持体:例えば普通紙、透明シート等)Pに転写される。具体的には、給紙カセット20内に収容された転写材Pは、給紙手段21により給紙され、複数の中間ローラ22A、22B、22C、22D、レジストローラ23を経て、二次転写手段としての二次転写ローラ5bに搬送される。そして、二次転写ローラ5bにて、無端ベルト状中間転写体70から転写材P上にカラー画像が一括転写(二次転写)される。カラー画像が転写された転写材Pは、定着手段24により定着処理され、排紙ローラ25に挟持されて機外の排紙トレイ26上に載置される。
定着手段24は、例えば、内部に加熱源を備えた加熱ローラと、この加熱ローラに定着ニップ部が形成されるよう圧接された状態で設けられた加圧ローラとにより構成されてなる熱ローラ定着方式のものが挙げられる。
一方、二次転写手段としての二次転写ローラ5bにより転写材Pにカラー画像を転写した後、転写材Pを曲率分離した無端ベルト状中間転写体70は、クリーニング手段6bにより残留トナーが除去される。
画像形成処理中、一次転写ローラ5Bkは常時、感光体1Bkに当接している。他の一次転写ローラ5Y、5M、5Cはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体1Y、1M、1Cに当接する。二次転写ローラ5bは、ここを転写材Pが通過して二次転写が行われる時にのみ、無端ベルト状中間転写体70に当接する。
また、画像形成装置100においては、装置本体Aから、画像形成部10Y、10M、10C、10Bkと、中間転写体ユニット7とからなる筐体8を、支持レール82L、82Rを介して引き出し可能にしてある。
なお、図3に示す画像形成装置100を用いて、カラーのレーザプリンタにおける画像形成システムを説明したが、本発明の画像形成システムは、モノクローのレーザプリンタやコピー機にも同様に適用可能である。また、露光光源もレーザー以外の光源、例えばLED光源を用いてもよい。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の態様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、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」あるいは「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量%」を表す。
[トナーの製造]
(1)結着樹脂微粒子の分散液の調製
トナーの製造に用いる結着樹脂微粒子の分散液として、以下の方法により、スチレン−アクリル樹脂微粒子分散液、結晶性ポリエステル微粒子分散液、及び非結晶性ポリエステル微粒子分散液を調製した。
(1)結着樹脂微粒子の分散液の調製
トナーの製造に用いる結着樹脂微粒子の分散液として、以下の方法により、スチレン−アクリル樹脂微粒子分散液、結晶性ポリエステル微粒子分散液、及び非結晶性ポリエステル微粒子分散液を調製した。
〔スチレン−アクリル樹脂微粒子分散液〕
(第1段重合)
撹拌装置、温度センサ、冷却管及び窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム(C10H21(OCH2CH2)2SO3Na)よりなるアニオン系界面活性剤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水溶液を仕込んだ。さらに、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、液温を75℃に昇温させた。
(第1段重合)
撹拌装置、温度センサ、冷却管及び窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム(C10H21(OCH2CH2)2SO3Na)よりなるアニオン系界面活性剤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水溶液を仕込んだ。さらに、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、液温を75℃に昇温させた。
次に、スチレン532質量部、n−ブチルアクリル酸200質量部、メタクリル酸68質量部及びn−オクチルメルカプタン16.4質量部よりなる重合性単量体溶液を1時間かけて滴下した。滴下後、75℃にて2時間加熱、撹拌することにより重合(第1段重合)を行い、スチレン−アクリル樹脂微粒子(1)の分散液を調製した。分散液中のスチレン−アクリル樹脂微粒子(1)の重量平均分子量(Mw)は、16500であった。
なお、樹脂の重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC:GelPermeationChromatography)によって測定した分子量分布から求めた。以下、樹脂の重量平均分子量(Mw)は、同様の方法で測定されたMwである。
具体的には、測定試料を濃度1mg/mLとなるようにテトラヒドロフラン(THF)中に添加し、室温において超音波分散機を用いて5分間分散処理した後、ポアサイズ0.2μmのメンブランフィルターで処理して、試料液を調製した。GPC装置HLC−8120GPC(東ソー社製)及びカラムTSKguardcolumn+TSKgelSuperHZ−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を流速0.2mL/分で流した。
キャリア溶媒とともに、調製した試料液10μLをGPC装置内に注入し、屈折率検出器(RI検出器)を用いて試料を検出し、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、試料の分子量分布を算出した。検量線は、分子量がそれぞれ6×102、2.1×103、4×103、1.75×104、5.1×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、4.48×106である10点のポリスチレン標準粒子(PressureChemical社製)を測定することにより、作成した。
(第2段重合)
撹拌装置を取り付けたフラスコ内に、スチレン101.1質量部、n−ブチルアクリル酸62.2質量部、メタクリル酸12.3質量部及びn−オクチルメルカプタン1.75質量部からなる重合性単量体溶液を仕込んだ。さらに、離型剤としてパラフィンワックスHNP−57(日本製蝋社製)93.8質量部を添加し、内温を90℃に加温して溶解させることによって、単量体溶液(m)を調製した。
撹拌装置を取り付けたフラスコ内に、スチレン101.1質量部、n−ブチルアクリル酸62.2質量部、メタクリル酸12.3質量部及びn−オクチルメルカプタン1.75質量部からなる重合性単量体溶液を仕込んだ。さらに、離型剤としてパラフィンワックスHNP−57(日本製蝋社製)93.8質量部を添加し、内温を90℃に加温して溶解させることによって、単量体溶液(m)を調製した。
別の容器に、第1段重合において用いたアニオン系界面活性剤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水溶液を仕込み、内温が98℃となるよう加熱した。この界面活性剤水溶液に、第1段重合により得られたスチレン−アクリル樹脂微粒子(1)の分散液32.8質量部(固形分換算)を添加し、さらに上記で調製したパラフィンワックスを含有する単量体溶液(m)を添加した。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)を用い、8時間かけて混合分散することにより、粒径340nmの乳化粒子(油滴)の分散液を調製した。
この分散液に、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た。この系を98℃にて12時間にわたって加熱撹拌することにより重合(第2段重合)を行い、スチレン−アクリル樹脂微粒子(2)の分散液を調製した。分散液中のスチレン−アクリル樹脂微粒子(2)の重量平均分子量(Mw)は、23000であった。
(第3段重合)
第2段重合において得られたスチレン−アクリル樹脂微粒子(2)の分散液に、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た。この分散液に、80℃の温度条件下で、スチレン293.8質量部、n−ブチルアクリル酸154.1質量部及びn−オクチルメルカプタン7.08質量部からなる重合性単量体溶液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、2時間にわたって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、スチレン−アクリル樹脂微粒子(3)の分散液[1]を得た。分散液中のスチレン−アクリル樹脂微粒子(3)の重量平均分子量(Mw)は、26800であった。
第2段重合において得られたスチレン−アクリル樹脂微粒子(2)の分散液に、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た。この分散液に、80℃の温度条件下で、スチレン293.8質量部、n−ブチルアクリル酸154.1質量部及びn−オクチルメルカプタン7.08質量部からなる重合性単量体溶液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、2時間にわたって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、スチレン−アクリル樹脂微粒子(3)の分散液[1]を得た。分散液中のスチレン−アクリル樹脂微粒子(3)の重量平均分子量(Mw)は、26800であった。
分散液中のスチレン−アクリル樹脂微粒子(3)の体積基準のメジアン径を粒度分布測定器「Nanotrack Wave(マイクロトラックベル社製)を用いて測定したところ、230nmであった。
〔結晶性ポリエステル微粒子分散液〕
加熱乾燥した3口フラスコに、多価カルボン酸単量体としてドデカン二酸(1,10−1,10−デカンジカルボン酸)355.8質量部、多価アルコール単量体として1,9−ノナンジオール254.3質量部及び触媒としてオクチル酸スズ3.21質量部を添加した。減圧操作により容器内の空気を抜いた後、窒素ガスにより置換して不活性雰囲気とし、機械撹拌にて180℃で5時間還流処理を行った。不活性雰囲気のまま徐々に昇温し、200℃で3時間撹拌を行って粘稠な液体状の生成物を得た。さらに空冷しながら、この生成物の分子量をGPCで測定し、重量平均分子量(Mw)が15000に至ったところで減圧を解除して重縮合反応を停止させ、結晶性ポリエステル樹脂を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂は、融点が69℃であった。
加熱乾燥した3口フラスコに、多価カルボン酸単量体としてドデカン二酸(1,10−1,10−デカンジカルボン酸)355.8質量部、多価アルコール単量体として1,9−ノナンジオール254.3質量部及び触媒としてオクチル酸スズ3.21質量部を添加した。減圧操作により容器内の空気を抜いた後、窒素ガスにより置換して不活性雰囲気とし、機械撹拌にて180℃で5時間還流処理を行った。不活性雰囲気のまま徐々に昇温し、200℃で3時間撹拌を行って粘稠な液体状の生成物を得た。さらに空冷しながら、この生成物の分子量をGPCで測定し、重量平均分子量(Mw)が15000に至ったところで減圧を解除して重縮合反応を停止させ、結晶性ポリエステル樹脂を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂は、融点が69℃であった。
撹拌動力を与えるアンカー翼を備えた反応容器に、メチルエチルケトンとイソプロピルアルコールを添加した。さらに、ハンマーミルで粗粉砕した上記結晶性ポリエステル樹脂を徐々に添加して撹拌し、完全に溶解させて油相となるポリエステル樹脂溶液を得た。撹拌した油相に希アンモニア水溶液を数量滴下し、次いでこの油相をイオン交換水に滴下して転相乳化させた後、エバポレータで減圧しながら溶剤の除去を行った。反応系には結晶性ポリエステル樹脂微粒子が分散しており、その分散液にイオン交換水を追加して固形分を20質量%に調整して、結晶性ポリエステル樹脂微粒子の分散液[1]を調製した。
分散液中の結晶性ポリエステル樹脂微粒子の体積基準のメジアン径を粒度分布測定器「Nanotrack Wave(マイクロトラックベル社製)を用いて測定したところ、173nmであった。
〔非晶性ポリエステル微粒子分散液〕
撹拌装置、窒素導入管、温度センサ及び精留塔を備えた反応容器に、多価カルボン酸単量体として、テレフタル酸139.5質量部、イソフタル酸15.5質量部を、多価アルコール単量体として、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンプロピレンオキサイド2モル付加物(分子量=460)290.4質量部、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンエチレンオキサイド2モル付加物(分子量404)60.2質量部を仕込んだ。
撹拌装置、窒素導入管、温度センサ及び精留塔を備えた反応容器に、多価カルボン酸単量体として、テレフタル酸139.5質量部、イソフタル酸15.5質量部を、多価アルコール単量体として、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンプロピレンオキサイド2モル付加物(分子量=460)290.4質量部、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンエチレンオキサイド2モル付加物(分子量404)60.2質量部を仕込んだ。
反応系の温度を1時間かけて190℃に上昇させ、反応系内が均一に撹拌されていることを確認した後、触媒としてオクチル酸スズの3.21質量部を投入した。生成される水を留去しながら、反応系の温度を同温度から6時間かけて240℃に上昇させ、240℃に維持した状態で脱水縮合反応を6時間継続して行い、非晶性ポリエステル樹脂を得た。得られた非晶性ポリエステル樹脂は、重量平均分子量(Mw)が15000であった。
得られた非晶性ポリエステル樹脂に対し、結晶性ポリエステル樹脂微粒子の分散液の調製と同様の操作を行うことによって、固形分が20質量%である非晶性ポリエステル樹脂微粒子の分散液[1]を調製した。分散液中の非晶性ポリエステル樹脂微粒子の体積基準のメジアン径を粒度分布測定器「Nanotrack Wave(マイクロトラックベル社製)を用いて測定したところ、216nmであった。
(2)着色剤粒子分散液の調製
ドデシル硫酸ナトリウム90質量部をイオン交換水1600質量部に溶解させた溶液を撹拌しながら、着色剤(セイカファーストイエローPY−74(大日精化社製))420質量部を徐々に添加した。次いで、撹拌装置「クレアミックス(エム・テクニック社製)」を用いて分散処理を行うことにより、「着色剤粒子分散液[Y]」を調製した。
ドデシル硫酸ナトリウム90質量部をイオン交換水1600質量部に溶解させた溶液を撹拌しながら、着色剤(セイカファーストイエローPY−74(大日精化社製))420質量部を徐々に添加した。次いで、撹拌装置「クレアミックス(エム・テクニック社製)」を用いて分散処理を行うことにより、「着色剤粒子分散液[Y]」を調製した。
上記において、着色剤をそれぞれSYMULER FAST RED R−269(DIC社製)、クロモファインブルーPB−15:3(大日精化社製)及びモーガルL(キャボット社製)に変更した以外は同様にして、「着色剤粒子分散液[M]」、「着色剤粒子分散液[C]」及び「着色剤粒子分散液[Bk]」を調製した。
(3)トナー母体粒子の製造
上記で得られた結着樹脂微粒子の分散液及び着色剤粒子分散液を用いて各色トナー母体粒子を以下のとおり製造した。
上記で得られた結着樹脂微粒子の分散液及び着色剤粒子分散液を用いて各色トナー母体粒子を以下のとおり製造した。
撹拌装置、冷却管及び温度センサを備えた5リットルのステンレス製反応器に、上記で得られたスチレン−アクリル樹脂微粒子(3)の分散液[1]を270質量部(固形分換算)、非晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液[1]を270質量部(固形分換算)、結晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液[1]を60質量部(固形分換算)、着色剤粒子分散液[Y]を48質量部(固形分換算)投入した。さらに、イオン交換水380質量部を投入して、撹拌しながら5(モル/リットル)の水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを10に調整した。
撹拌下、10質量%ポリ塩化アルミニウム水溶液5.0質量部を10分間かけて滴下し、内温を75℃まで昇温させた。マルチサイザー3(ベックマン・コールター社製、アパチャー径;50μm)を用いて粒径を測定し、体積平均粒径(体積基準のメジアン径)が5.8μmに到達した時点で、塩化ナトリウム160質量部をイオン交換水640質量部に溶解させた塩化ナトリウム水溶液を加えた。加熱撹拌を続けて、FPIA−2100(Sysmex社製)を用い、平均円形度が0.960になった時点で内温を20℃/分の速度で25℃まで冷却した。
冷却後、バスケット型遠心分離機を用いて固液分離した。得られたウェットケーキを、同じバスケット型遠心分離機で、濾液の電気伝導度が5μS/cmになるまで35℃のイオン交換水で洗浄した。その後、フラッシュジェットドライヤー(セイシン企業社製)に移し、水分量が0.5質量%となるまで乾燥することにより、トナー母体粒子〔1Y〕を得た。
上記において、着色剤粒子分散液[Y]を、それぞれ着色剤粒子分散液[M]、着色剤粒子分散液[C]及び着色剤粒子分散液[Bk]に変更した以外は同様にして、トナー母体粒子〔1M〕、トナー母体粒子〔1C〕及びトナー母体粒子〔1Bk〕を作製した。トナー母体粒子〔1M〕、トナー母体粒子〔1C〕及びトナー母体粒子〔1Bk〕を総称してトナー母体粒子〔1〕という。
(外添剤の製造)
外添剤として、ランタンを含有する又は含有しないチタン酸化合物粒子(s1)〜(s7)を以下のとおり作製した。また、表面修飾シリカ粒子(RX200(アエロジル社製)数平均一次粒径:12nm、表面修飾はHMDS(ヘキサメチルジシラザン)による処理である。)を準備した。
外添剤として、ランタンを含有する又は含有しないチタン酸化合物粒子(s1)〜(s7)を以下のとおり作製した。また、表面修飾シリカ粒子(RX200(アエロジル社製)数平均一次粒径:12nm、表面修飾はHMDS(ヘキサメチルジシラザン)による処理である。)を準備した。
(1)チタン酸化合物粒子(s1)(表面修飾ランタン含有チタン酸ストロンチウム粒子)の製造
硫酸法で得られたメタチタン酸を脱鉄漂白処理した後、水酸化ナトリウム水溶液を加えpH9.0とし、脱硫処理を行い、その後、塩酸によりpH5.8まで中和し、ろ過水洗を行った。洗浄済みケーキに水を加えTiO2として1.85モル/Lのスラリーとした後、塩酸を加えpH1.0とし解膠処理を行った。このメタチタン酸をTiO2として0.625モル採取し、3Lの反応容器に投入した。当該反応容器内に、塩化ストロンチウム水溶液及び塩化ランタン水溶液をSr2+:La3+:Ti4+のモル比が1.00:0.18:1.00となるように合計0.719モル添加した後、TiO2濃度0.313モル/Lに調整した。次に、撹拌混合しながら90℃に加温した後、5N水酸化ナトリウム水溶液296mLを10時間かけて添加し、その後、95℃で1時間撹拌を続け反応を終了した。
硫酸法で得られたメタチタン酸を脱鉄漂白処理した後、水酸化ナトリウム水溶液を加えpH9.0とし、脱硫処理を行い、その後、塩酸によりpH5.8まで中和し、ろ過水洗を行った。洗浄済みケーキに水を加えTiO2として1.85モル/Lのスラリーとした後、塩酸を加えpH1.0とし解膠処理を行った。このメタチタン酸をTiO2として0.625モル採取し、3Lの反応容器に投入した。当該反応容器内に、塩化ストロンチウム水溶液及び塩化ランタン水溶液をSr2+:La3+:Ti4+のモル比が1.00:0.18:1.00となるように合計0.719モル添加した後、TiO2濃度0.313モル/Lに調整した。次に、撹拌混合しながら90℃に加温した後、5N水酸化ナトリウム水溶液296mLを10時間かけて添加し、その後、95℃で1時間撹拌を続け反応を終了した。
当該反応スラリーを50℃まで冷却し、pH5.0となるまで塩酸を加え1時間撹拌を続けた。得られた沈殿をデカンテーション洗浄し、当該沈殿を含むスラリーに塩酸を加えpH6.5に調整し、固形分に対して9質量%のイソブチルトリメトキシシランを添加して1時間撹拌保持を続けた。次いで、ろ過・洗浄を行い、得られたケーキを120℃の大気中で8時間乾燥し、チタン酸化合物粒子(s1)として、表面修飾されたランタン含有チタン酸ストロンチウム粒子を得た。チタン酸化合物粒子(s1)について、電子顕微鏡写真を用いて上記の方法で求めた数平均一次粒子径は30nmであった。また、平均円形度は0.85であった。
(2)チタン酸化合物粒子(s2)(表面修飾ランタン含有チタン酸カルシウム粒子)の製造
上記(1)のチタン酸化合物粒子(s1)の製造方法において、塩化ストロンチウム水溶液の代わりに塩化カルシウム水溶液を用いて、Ca2+:La3+:Ti4+のモル比が1.00:0.18:1.00となるように添加した以外はチタン酸化合物粒子(s1)の製造方法と同様に製造し、チタン酸化合物粒子(s2)として、表面修飾されたランタン含有チタン酸カルシウム粒子を得た。チタン酸化合物粒子(s2)について、電子顕微鏡写真を用いて上記の方法で求めた数平均一次粒子径は30nmであった。また、平均円形度は0.85であった。
上記(1)のチタン酸化合物粒子(s1)の製造方法において、塩化ストロンチウム水溶液の代わりに塩化カルシウム水溶液を用いて、Ca2+:La3+:Ti4+のモル比が1.00:0.18:1.00となるように添加した以外はチタン酸化合物粒子(s1)の製造方法と同様に製造し、チタン酸化合物粒子(s2)として、表面修飾されたランタン含有チタン酸カルシウム粒子を得た。チタン酸化合物粒子(s2)について、電子顕微鏡写真を用いて上記の方法で求めた数平均一次粒子径は30nmであった。また、平均円形度は0.85であった。
(3)チタン酸化合物粒子(s3)(表面修飾ランタン含有チタン酸マグネシウム粒子)の製造
上記(1)のチタン酸化合物粒子(s1)の製造方法において、塩化ストロンチウム水溶液の代わりに塩化マグネシウム水溶液を用いて、Mg2+:La3+:Ti4+のモル比が1.00:0.18:1.00となるように添加した以外はチタン酸化合物粒子(s1)の製造方法と同様に製造し、チタン酸化合物粒子(s3)として、表面修飾されたランタン含有チタン酸マグネシウム粒子を得た。チタン酸化合物粒子(s3)について、電子顕微鏡写真を用いて上記の方法で求めた数平均一次粒子径は30nmであった。また、平均円形度は0.85であった。
上記(1)のチタン酸化合物粒子(s1)の製造方法において、塩化ストロンチウム水溶液の代わりに塩化マグネシウム水溶液を用いて、Mg2+:La3+:Ti4+のモル比が1.00:0.18:1.00となるように添加した以外はチタン酸化合物粒子(s1)の製造方法と同様に製造し、チタン酸化合物粒子(s3)として、表面修飾されたランタン含有チタン酸マグネシウム粒子を得た。チタン酸化合物粒子(s3)について、電子顕微鏡写真を用いて上記の方法で求めた数平均一次粒子径は30nmであった。また、平均円形度は0.85であった。
(4)チタン酸化合物粒子(s4)(表面修飾ランタン含有チタン酸ストロンチウム粒子)の製造
上記(1)のチタン酸化合物粒子(s1)の製造において、5N水酸化ナトリウム水溶液の添加時間を5時間に変更した以外は、チタン酸化合物粒子(s1)と同様に作製し、チタン酸化合物粒子(s4)として、表面修飾されたランタン含有チタン酸ストロンチウム粒子を得た。
上記(1)のチタン酸化合物粒子(s1)の製造において、5N水酸化ナトリウム水溶液の添加時間を5時間に変更した以外は、チタン酸化合物粒子(s1)と同様に作製し、チタン酸化合物粒子(s4)として、表面修飾されたランタン含有チタン酸ストロンチウム粒子を得た。
(5)チタン酸化合物粒子(s5)(表面修飾ランタン含有チタン酸ストロンチウム粒子)の製造
上記(1)のチタン酸化合物粒子(s1)の製造において、5N水酸化ナトリウム水溶液の添加時間を19時間に変更した以外は、チタン酸化合物粒子(s1)と同様に作製し、チタン酸化合物粒子(s5)として、表面修飾されたランタン含有チタン酸ストロンチウム粒子を得た。
上記(1)のチタン酸化合物粒子(s1)の製造において、5N水酸化ナトリウム水溶液の添加時間を19時間に変更した以外は、チタン酸化合物粒子(s1)と同様に作製し、チタン酸化合物粒子(s5)として、表面修飾されたランタン含有チタン酸ストロンチウム粒子を得た。
(6)チタン酸化合物粒子(s6)(表面修飾チタン酸ストロンチウム粒子)の製造
硫酸法で得られたメタチタン酸を脱鉄漂白処理した後、水酸化ナトリウム水溶液を加えpH9.0とし、脱硫処理を行い、その後、塩酸によりpH5.8まで中和し、ろ過水洗を行った。洗浄済みケーキに水を加えTiO2として1.85モル/Lのスラリーとした後、塩酸を加えpH1.0とし解膠処理を行った。このメタチタン酸をTiO2として0.625モル採取し、3Lの反応容器に投入した。当該反応容器内に、塩化ストロンチウム水溶液及をSr2+:Ti4+のモル比が1.00:1.00となるように合計0.527モル添加した後、TiO2濃度0.313モル/Lに調整した。次に、撹拌混合しながら90℃に加温した後、5N水酸化ナトリウム水溶液296mLを10時間かけて添加し、その後、95℃で1時間撹拌を続け反応を終了した。
硫酸法で得られたメタチタン酸を脱鉄漂白処理した後、水酸化ナトリウム水溶液を加えpH9.0とし、脱硫処理を行い、その後、塩酸によりpH5.8まで中和し、ろ過水洗を行った。洗浄済みケーキに水を加えTiO2として1.85モル/Lのスラリーとした後、塩酸を加えpH1.0とし解膠処理を行った。このメタチタン酸をTiO2として0.625モル採取し、3Lの反応容器に投入した。当該反応容器内に、塩化ストロンチウム水溶液及をSr2+:Ti4+のモル比が1.00:1.00となるように合計0.527モル添加した後、TiO2濃度0.313モル/Lに調整した。次に、撹拌混合しながら90℃に加温した後、5N水酸化ナトリウム水溶液296mLを10時間かけて添加し、その後、95℃で1時間撹拌を続け反応を終了した。
当該反応スラリーを50℃まで冷却し、pH5.0となるまで塩酸を加え1時間撹拌を続けた。得られた沈殿をデカンテーション洗浄し、当該沈殿を含むスラリーに塩酸を加えpH6.5に調整し、固形分に対して9質量%のイソブチルトリメトキシシランを添加して1時間撹拌保持を続けた。次いで、ろ過・洗浄を行い、得られたケーキを120℃の大気中で8時間乾燥し、チタン酸化合物粒子(s6)として表面修飾チタン酸ストロンチウム粒子を得た。チタン酸化合物粒子(s6)について、電子顕微鏡写真を用いて上記の方法で求めた数平均一次粒子径は30nmであった。また、平均円形度は0.75であった。
(7)チタン酸化合物粒子(s7)(表面修飾ランタン含有チタン酸ストロンチウム粒子)の製造
上記(1)のチタン酸化合物粒子(s1)の製造において、5N水酸化ナトリウム水溶液の添加時間を28時間に変更した以外は、チタン酸化合物粒子(s1)と同様に作製し、チタン酸化合物粒子(s7)として、表面修飾されたランタン含有チタン酸ストロンチウム粒子を得た。
上記(1)のチタン酸化合物粒子(s1)の製造において、5N水酸化ナトリウム水溶液の添加時間を28時間に変更した以外は、チタン酸化合物粒子(s1)と同様に作製し、チタン酸化合物粒子(s7)として、表面修飾されたランタン含有チタン酸ストロンチウム粒子を得た。
上記で得られたチタン酸化合物粒子(s1)〜(s7)の数平均一次粒径、平均円形度及びランタン含有比率を、製造条件と共に下表Iに示す。
<トナー(1)の作製>
上記で得られたトナー母体粒子〔1〕のそれぞれ(トナー母体粒子〔1Y〕、〔1M〕、〔1C〕及び〔1Bk〕)と、チタン酸化合物粒子(s1)及び表面修飾シリカ粒子を、トナー全量に対するチタン酸化合物粒子(s1)の含有量(外添量)が0.5質量%、表面修飾シリカ粒子の含有量が0.5質量%となるように、ヘンシェルミキサー型式「FM20C/I」(日本コークス工業(株)製)に添加した。次いで、羽根先端周速が40m/sとなるように回転数を設定して、15分間撹拌することで、外添処理を行い、各色のトナー(1Y)(1M)、(1C)及び(1Bk)を作製した。トナー(1Y)(1M)、(1C)及び(1Bk)を総称してトナー(1)という。
上記で得られたトナー母体粒子〔1〕のそれぞれ(トナー母体粒子〔1Y〕、〔1M〕、〔1C〕及び〔1Bk〕)と、チタン酸化合物粒子(s1)及び表面修飾シリカ粒子を、トナー全量に対するチタン酸化合物粒子(s1)の含有量(外添量)が0.5質量%、表面修飾シリカ粒子の含有量が0.5質量%となるように、ヘンシェルミキサー型式「FM20C/I」(日本コークス工業(株)製)に添加した。次いで、羽根先端周速が40m/sとなるように回転数を設定して、15分間撹拌することで、外添処理を行い、各色のトナー(1Y)(1M)、(1C)及び(1Bk)を作製した。トナー(1Y)(1M)、(1C)及び(1Bk)を総称してトナー(1)という。
<トナー(2)〜(10)の作製>
トナー(1)の作製において、チタン酸化合物粒子の種類及び外添量を表IIに示すとおり変更した以外は上記と同様にして、Y、M、C及びBkの各色のトナー(2)〜(10)を作製した。
トナー(1)の作製において、チタン酸化合物粒子の種類及び外添量を表IIに示すとおり変更した以外は上記と同様にして、Y、M、C及びBkの各色のトナー(2)〜(10)を作製した。
<二成分現像剤の作製>
上記のようにして作製したトナー(1)〜(10)の各色について、それぞれシクロヘキシルメタクリレートとメチルメタクリレートの共重合樹脂(モノマー質量比=1:1)を被覆した体積平均粒径30μmのフェライトキャリアを用い、配合比をキャリア100質量部に対してトナー6質量部とし、常温常湿(温度10℃、相対湿度20%RH、温度30℃、相対湿度80%RH)環境下で、Vブレンダに添加した。Vブレンダの回転数を20rpm、撹拌時間を20分としてトナーとキャリアを混合した。さらに混合物を目開き125μmのメッシュで篩い分けて各色の二成分現像剤(1)〜(10)を作製した。
上記のようにして作製したトナー(1)〜(10)の各色について、それぞれシクロヘキシルメタクリレートとメチルメタクリレートの共重合樹脂(モノマー質量比=1:1)を被覆した体積平均粒径30μmのフェライトキャリアを用い、配合比をキャリア100質量部に対してトナー6質量部とし、常温常湿(温度10℃、相対湿度20%RH、温度30℃、相対湿度80%RH)環境下で、Vブレンダに添加した。Vブレンダの回転数を20rpm、撹拌時間を20分としてトナーとキャリアを混合した。さらに混合物を目開き125μmのメッシュで篩い分けて各色の二成分現像剤(1)〜(10)を作製した。
[感光体の製造]
<感光体(1)の製造>
以下の方法で図2に示す感光体1Bの層構成と同様の層構成の感光体(1)を製造した。
<感光体(1)の製造>
以下の方法で図2に示す感光体1Bの層構成と同様の層構成の感光体(1)を製造した。
アルミニウム製の円筒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〔1〕を用意した。
(中間層の形成)
中間層用バインダー樹脂:ポリアミド樹脂「CM8000」(東レ株式会社製)50質量部を、エタノール/n−プロピルアルコール/テトラヒドロフラン(体積比:45/20/35)の混合溶媒1000質量部に加えて、20℃で撹拌混合した。この溶液に、導電性粒子1(酸化チタン粒子500SAS(テイカ社製))を180質量部添加しビーズミルにより、ミル滞留時間:5時間(1000rpm)として分散させた。そして、この溶液を一昼夜静置した後、ろ過することにより、中間層形成用塗布液〔1〕を得た。ろ過は、ろ過フィルターとして、公称濾過精度が5μmのリジメッシュフィルター(日本ポール株式会社製)を用いて、50kPaの圧力下で行った。
中間層用バインダー樹脂:ポリアミド樹脂「CM8000」(東レ株式会社製)50質量部を、エタノール/n−プロピルアルコール/テトラヒドロフラン(体積比:45/20/35)の混合溶媒1000質量部に加えて、20℃で撹拌混合した。この溶液に、導電性粒子1(酸化チタン粒子500SAS(テイカ社製))を180質量部添加しビーズミルにより、ミル滞留時間:5時間(1000rpm)として分散させた。そして、この溶液を一昼夜静置した後、ろ過することにより、中間層形成用塗布液〔1〕を得た。ろ過は、ろ過フィルターとして、公称濾過精度が5μmのリジメッシュフィルター(日本ポール株式会社製)を用いて、50kPaの圧力下で行った。
このようにして得られた中間層形成用塗布液〔1〕を、洗浄した導電性支持体〔1〕の外周面に浸漬塗布法で塗布し、120℃で30分間乾燥することにより、乾燥膜さ2μmの中間層〔1〕を形成した。
(電荷発生層の形成)
電荷発生物質(Cu−Kα特性X線回折スペクトル測定で8.3°、24.7°、25.1°、26.5°に明確なピークを有する、チタニルフタロシアニンと(2R,3R)−2,3−ブタンジオールの1:1付加体と、未付加のチタニルフタロシアニンの混晶)の24質量部、ポリビニルブチラール樹脂(エスレックBL−1、積水化学工業株式会社製、「エスレック」は同社の登録商標)の12質量部及び混合溶媒(3−メチル−2−ブタノン/シクロヘキサノン=4/1(V/V))の400質量部を混合した。
電荷発生物質(Cu−Kα特性X線回折スペクトル測定で8.3°、24.7°、25.1°、26.5°に明確なピークを有する、チタニルフタロシアニンと(2R,3R)−2,3−ブタンジオールの1:1付加体と、未付加のチタニルフタロシアニンの混晶)の24質量部、ポリビニルブチラール樹脂(エスレックBL−1、積水化学工業株式会社製、「エスレック」は同社の登録商標)の12質量部及び混合溶媒(3−メチル−2−ブタノン/シクロヘキサノン=4/1(V/V))の400質量部を混合した。
得られた混合液を、循環式超音波ホモジナイザー「RUS−600TCVP(株式会社日本精機製作所製)」を用いて、19.5kHz、600Wにて循環流量40L/Hで0.5時間に亘って分散処理することにより、電荷発生層形成用塗布液〔1〕を調製した。電荷発生層形成用塗布液〔1〕を浸漬塗布法によって中間層〔1〕の表面に塗布し、乾燥させて、厚さ0.3μmの電荷発生層〔1〕を中間層〔1〕上に形成した。
(電荷輸送層の形成)
電荷輸送剤としての下記方法で得られた電荷輸送物質(1)である化合物(CTM−1)の60質量部、ポリカーボネート樹脂(PC樹脂)(Z300、三菱ガス化学株式会社製)の100質量部、酸化防止剤(IRGANOX1010、BASF社製、「IRGANOX」は同社の登録商標)の4質量部を混合、溶解させることにより電荷輸送層形成用塗布液〔1〕を調製した。
電荷輸送剤としての下記方法で得られた電荷輸送物質(1)である化合物(CTM−1)の60質量部、ポリカーボネート樹脂(PC樹脂)(Z300、三菱ガス化学株式会社製)の100質量部、酸化防止剤(IRGANOX1010、BASF社製、「IRGANOX」は同社の登録商標)の4質量部を混合、溶解させることにより電荷輸送層形成用塗布液〔1〕を調製した。
電荷輸送層形成用塗布液〔1〕を浸漬塗布法によって電荷発生層〔1〕の表面に塗布し、120℃で70分間乾燥することにより、厚さ24μmの電荷輸送層〔1〕を電荷輸送層〔1〕上に形成した。
(化合物(CTM−1)の製造)
上記反応式(1)に示さる反応経路にしたがい、以下のステップ1〜4により化合物(CTM−1)を製造した。
上記反応式(1)に示さる反応経路にしたがい、以下のステップ1〜4により化合物(CTM−1)を製造した。
(ステップ1)
300mlの三ツ口フラスコに酢酸パラジウム(1.12g、5mmol)を入れて窒素フロー下、オイルバスで70℃、1時間加熱した。オイルバスの温度を50℃に下げて、t−ブチルホスフィン(1.01g、5mmol、トルエン20mlに溶解)を添加し、30分撹拌した。トルエンを50ml追加後、ジトリルアミン(9.87g、50mmol)、ブロモヨードベンゼン(15.6g、55mmol)、t−ブトキシナトリウム(9.61g、100mmol)を添加し、トルエン100mlを追加し、90℃〜100℃にて24時間撹拌した。室温まで冷却した後に、水、酢酸エチル100mlを追加し、セライト濾過を実施した。酢酸エチルにて分液操作を3回実施し、酢酸エチル層を無水硫酸マグネシウムにて乾燥した。酢酸エチルを濃縮後、真空乾燥にて化合物(a)を得た。
300mlの三ツ口フラスコに酢酸パラジウム(1.12g、5mmol)を入れて窒素フロー下、オイルバスで70℃、1時間加熱した。オイルバスの温度を50℃に下げて、t−ブチルホスフィン(1.01g、5mmol、トルエン20mlに溶解)を添加し、30分撹拌した。トルエンを50ml追加後、ジトリルアミン(9.87g、50mmol)、ブロモヨードベンゼン(15.6g、55mmol)、t−ブトキシナトリウム(9.61g、100mmol)を添加し、トルエン100mlを追加し、90℃〜100℃にて24時間撹拌した。室温まで冷却した後に、水、酢酸エチル100mlを追加し、セライト濾過を実施した。酢酸エチルにて分液操作を3回実施し、酢酸エチル層を無水硫酸マグネシウムにて乾燥した。酢酸エチルを濃縮後、真空乾燥にて化合物(a)を得た。
(ステップ2)
300mlの三ツ口フラスコに化合物(a)(10.15g、30mmol)、パラジウム触媒(1.17g、1.44mmol)、ジオキサボラン(7.62g、30mmol)を入れて窒素置換を実施後、窒素置換下にて、ジメチルスルホキシド(50ml)、酢酸カリウム(8.83g、90mmol)を添加した。70℃〜80℃にて6時間撹拌を実施し、室温まで冷却した後に、水、酢酸エチル100mlを追加し、セライト濾過を実施した。酢酸エチルにて分液操作を3回実施し、酢酸エチル層を無水硫酸マグネシウムにて乾燥した。酢酸エチルを濃縮後、カラム精製を経て、真空乾燥にて化合物(b)を得た。
300mlの三ツ口フラスコに化合物(a)(10.15g、30mmol)、パラジウム触媒(1.17g、1.44mmol)、ジオキサボラン(7.62g、30mmol)を入れて窒素置換を実施後、窒素置換下にて、ジメチルスルホキシド(50ml)、酢酸カリウム(8.83g、90mmol)を添加した。70℃〜80℃にて6時間撹拌を実施し、室温まで冷却した後に、水、酢酸エチル100mlを追加し、セライト濾過を実施した。酢酸エチルにて分液操作を3回実施し、酢酸エチル層を無水硫酸マグネシウムにて乾燥した。酢酸エチルを濃縮後、カラム精製を経て、真空乾燥にて化合物(b)を得た。
(ステップ3)
300mlの三ツ口フラスコに、酢酸パラジウム(0.225g、1mmol)、トリフェニルホスフィン(1.05g、4mmol)を入れて窒素フロー下、オイルバスで50℃に加熱し、窒素置換下にて、トルエン100mlを添加した。化合物(b)(7.99g、20mmol)、4‐ブロモフェニルエタン−1−オール(4.02g、20mmol)を添加し、炭酸カリウム水溶液(8.29g、60mmol)を添加し、6時間還流操作を実施した。室温まで冷却した後に、水、酢酸エチル100mlを追加し、セライト濾過を実施した。酢酸エチルにて分液操作を3回実施し、酢酸エチル層を無水硫酸マグネシウムにて乾燥した。酢酸エチルを濃縮後、カラム精製を経て、真空乾燥にて化合物(c)を得た。
300mlの三ツ口フラスコに、酢酸パラジウム(0.225g、1mmol)、トリフェニルホスフィン(1.05g、4mmol)を入れて窒素フロー下、オイルバスで50℃に加熱し、窒素置換下にて、トルエン100mlを添加した。化合物(b)(7.99g、20mmol)、4‐ブロモフェニルエタン−1−オール(4.02g、20mmol)を添加し、炭酸カリウム水溶液(8.29g、60mmol)を添加し、6時間還流操作を実施した。室温まで冷却した後に、水、酢酸エチル100mlを追加し、セライト濾過を実施した。酢酸エチルにて分液操作を3回実施し、酢酸エチル層を無水硫酸マグネシウムにて乾燥した。酢酸エチルを濃縮後、カラム精製を経て、真空乾燥にて化合物(c)を得た。
(ステップ4)
300mlの三ツ口フラスコに、化合物(c)(5.9g、15mmol)を入れて、窒素置換を実施し、次いで、乾燥THFを40ml添加し、トリエチルアミン(2.02g、20mmol)を添加した。氷冷下、塩化アクリロイル(1.81g、20mmol、10mlTHF溶液)を滴下し、10℃にて1時間撹拌を実施した。室温まで戻した後、さらに1時間撹拌した後、水、酢酸エチル100mlを追加し、セライト濾過を行った。酢酸エチルにて分液操作を3回実施し、酢酸エチル層を無水硫酸マグネシウムにて乾燥した。酢酸エチルを濃縮後、カラム精製を経て、真空乾燥にて化合物(CTM−1)を得た。
300mlの三ツ口フラスコに、化合物(c)(5.9g、15mmol)を入れて、窒素置換を実施し、次いで、乾燥THFを40ml添加し、トリエチルアミン(2.02g、20mmol)を添加した。氷冷下、塩化アクリロイル(1.81g、20mmol、10mlTHF溶液)を滴下し、10℃にて1時間撹拌を実施した。室温まで戻した後、さらに1時間撹拌した後、水、酢酸エチル100mlを追加し、セライト濾過を行った。酢酸エチルにて分液操作を3回実施し、酢酸エチル層を無水硫酸マグネシウムにて乾燥した。酢酸エチルを濃縮後、カラム精製を経て、真空乾燥にて化合物(CTM−1)を得た。
(表面保護層の形成)
アルミナ粒子の15質量部、重合性化合物として化合物(M2)の100質量部、電荷輸送物質(1)として化合物(CTM−1)の50質量部、重合開始剤の10質量部及び溶媒として2−ブタノールの320質量部とテトラヒドロフランの80質量部を混合撹拌し、十分に溶解・分散し、表面保護層形成用塗布液〔1〕を作製した。
アルミナ粒子の15質量部、重合性化合物として化合物(M2)の100質量部、電荷輸送物質(1)として化合物(CTM−1)の50質量部、重合開始剤の10質量部及び溶媒として2−ブタノールの320質量部とテトラヒドロフランの80質量部を混合撹拌し、十分に溶解・分散し、表面保護層形成用塗布液〔1〕を作製した。
アルミナ粒子は、NanoTek(商品名、CIKナノテック社製、数平均一次粒径:30nm)、重合開始剤はBASF社製のイルガキュア819(ビス(2,4,6トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド)を使用した。
表面保護層形成用塗布液〔1〕を、電荷発生層〔1〕の上に円形スライドホッパー塗布装置を用いて塗布し塗膜を形成した。塗膜に、メタルハライドランプを用いて紫外線を1分間照射して、乾燥厚さ3.0μmの表面保護層〔1〕を形成し感光体(1)を作製した。
<感光体(2)の製造>
表面保護層の形成において、電荷輸送物質(1)として化合物(CTM−1)に変えて以下の方法で得られた化合物(CTM−30)を用いた以外は、感光体(1)と同様にして感光体(2)を製造した。
表面保護層の形成において、電荷輸送物質(1)として化合物(CTM−1)に変えて以下の方法で得られた化合物(CTM−30)を用いた以外は、感光体(1)と同様にして感光体(2)を製造した。
(化合物(CTM−30)の製造)
上記反応式(2)に示さる反応経路にしたがい、以下のステップ1〜3により化合物(CTM−30)を製造した。
上記反応式(2)に示さる反応経路にしたがい、以下のステップ1〜3により化合物(CTM−30)を製造した。
(ステップ1)
300mlの三ツ口フラスコに酢酸パラジウム(1.12g、5mmol)を入れて窒素フロー下、オイルバスで70℃にて1時間加熱した。オイルバスの温度を50℃に下げて、t−ブチルホスフィン(1.01g、5mmol、トルエン20mlに溶解)を添加し、30分撹拌した。トルエンを50ml追加後、4−メチル−N−フェニルアミン(9.17g、50mmol)、ブロモヨードベンゼン(15.6g、55mmol)、t−ブトキシナトリウム(9.61g、100mmol)を添加し、トルエン100mlを追加し、90℃〜100℃にて24時間撹拌した。室温まで冷却した後に、水、酢酸エチル100mlを追加し、セライト濾過を実施した。酢酸エチルにて分液操作を3回実施し、酢酸エチル層を無水硫酸マグネシウムにて乾燥した。酢酸エチルを濃縮後、真空乾燥にて化合物(d)を得た。
300mlの三ツ口フラスコに酢酸パラジウム(1.12g、5mmol)を入れて窒素フロー下、オイルバスで70℃にて1時間加熱した。オイルバスの温度を50℃に下げて、t−ブチルホスフィン(1.01g、5mmol、トルエン20mlに溶解)を添加し、30分撹拌した。トルエンを50ml追加後、4−メチル−N−フェニルアミン(9.17g、50mmol)、ブロモヨードベンゼン(15.6g、55mmol)、t−ブトキシナトリウム(9.61g、100mmol)を添加し、トルエン100mlを追加し、90℃〜100℃にて24時間撹拌した。室温まで冷却した後に、水、酢酸エチル100mlを追加し、セライト濾過を実施した。酢酸エチルにて分液操作を3回実施し、酢酸エチル層を無水硫酸マグネシウムにて乾燥した。酢酸エチルを濃縮後、真空乾燥にて化合物(d)を得た。
(ステップ2)
300mlの三ツ口フラスコに化合物(d)(10.15g、30mmol)、パラジウム触媒(1.17g、1.44mmol)、ジオキサボラン(7.62g、30mmol)を入れて窒素置換した後、窒素置換下にて、ジメチルスルホキシド100ml、酢酸カリウム(8.83g、90mmol)を添加した。70℃〜80℃にて6時間撹拌した後、室温まで冷却した後に、水、酢酸エチル100mlを追加し、セライト濾過を行った。酢酸エチルにて分液操作を3回実施し、酢酸エチル層を無水硫酸マグネシウムにて乾燥した。酢酸エチルを濃縮後、カラム精製を経て、真空乾燥にて化合物(e)を得た。
300mlの三ツ口フラスコに化合物(d)(10.15g、30mmol)、パラジウム触媒(1.17g、1.44mmol)、ジオキサボラン(7.62g、30mmol)を入れて窒素置換した後、窒素置換下にて、ジメチルスルホキシド100ml、酢酸カリウム(8.83g、90mmol)を添加した。70℃〜80℃にて6時間撹拌した後、室温まで冷却した後に、水、酢酸エチル100mlを追加し、セライト濾過を行った。酢酸エチルにて分液操作を3回実施し、酢酸エチル層を無水硫酸マグネシウムにて乾燥した。酢酸エチルを濃縮後、カラム精製を経て、真空乾燥にて化合物(e)を得た。
(ステップ3)
300mlの三ツ口フラスコに、酢酸パラジウム(0.224g、1mmol)、トリフェニルホスフィン(1.05g、4mmol)を入れて窒素フロー下、オイルバスで50℃に加熱。窒素置換下にて、トルエン30mlを添加した。化合物(e)(7.71g、20mmol)、1−ブロモ−4−プロピルベンゼン(3.98g、20mmol)を添加後、炭酸カリウム水溶液(8.29g、60mmol)を添加し、6時間還流操作を行った。室温まで冷却した後に、水、酢酸エチル100mlを追加し、セライト濾過を実施した。酢酸エチルにて分液操作を3回実施し、酢酸エチル層を無水硫酸マグネシウムにて乾燥した。酢酸エチルを濃縮後、カラム精製を経て、真空乾燥にて化合物(CTM−30)を得た。
300mlの三ツ口フラスコに、酢酸パラジウム(0.224g、1mmol)、トリフェニルホスフィン(1.05g、4mmol)を入れて窒素フロー下、オイルバスで50℃に加熱。窒素置換下にて、トルエン30mlを添加した。化合物(e)(7.71g、20mmol)、1−ブロモ−4−プロピルベンゼン(3.98g、20mmol)を添加後、炭酸カリウム水溶液(8.29g、60mmol)を添加し、6時間還流操作を行った。室温まで冷却した後に、水、酢酸エチル100mlを追加し、セライト濾過を実施した。酢酸エチルにて分液操作を3回実施し、酢酸エチル層を無水硫酸マグネシウムにて乾燥した。酢酸エチルを濃縮後、カラム精製を経て、真空乾燥にて化合物(CTM−30)を得た。
<感光体(3)、(4)の製造>
表面保護層の形成において、アルミナ粒子に変えて、それぞれシリカ粒子(RX50(商品名、日本アエロジル社製、数平均一次粒径:40nm)及びチタニア粒子(NanoTek(商品名、CIKナノテック社製、数平均一次粒径:20nm)を用いた以外は、感光体(1)と同様にして感光体(3)及び(4)を製造した。
表面保護層の形成において、アルミナ粒子に変えて、それぞれシリカ粒子(RX50(商品名、日本アエロジル社製、数平均一次粒径:40nm)及びチタニア粒子(NanoTek(商品名、CIKナノテック社製、数平均一次粒径:20nm)を用いた以外は、感光体(1)と同様にして感光体(3)及び(4)を製造した。
<感光体(5)の製造>
感光体(1)において、表面保護層を形成せずに、図1に示す感光体1Aの層構成と同様の層構成の感光体(5)を製造した。
感光体(1)において、表面保護層を形成せずに、図1に示す感光体1Aの層構成と同様の層構成の感光体(5)を製造した。
<感光体(6)の製造>
表面保護層の形成において、アルミナ粒子を添加しなかった以外は、感光体(1)と同様にして感光体(6)を製造した。
表面保護層の形成において、アルミナ粒子を添加しなかった以外は、感光体(1)と同様にして感光体(6)を製造した。
<感光体(7)の製造>
表面保護層の形成において、電荷輸送物質(1)を添加しなかった以外は、感光体(1)と同様にして感光体(7)を製造した。
表面保護層の形成において、電荷輸送物質(1)を添加しなかった以外は、感光体(1)と同様にして感光体(7)を製造した。
表IIIに感光体(1)〜(7)の電荷輸送層及び表面保護層の主な構成材料を示す。なお、表III中、感光体の層構成の「1B」は、図2に示す感光体1Bと同様の層構成であることを示し、「1A」は、図1に示す感光体1Aと同様の層構成であることを示す。
[例1]
上記で作製した感光体(1)及び二成分現像剤(1)を用いて、画像形成を行った。画像形成装置として、図3に示す画像形成装置と同様に、Y、M、C、Bkの4色のトナーに対応した4組の画像形成部を有する、タンデム型カラー画像形成装置「bizhub C554」(コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社製、)を用い、当該画像形成装置の4個の感光体を全て感光体(1)と取り換えた画像形成装置(1)とした。また、二成分現像剤(1)を、画像形成装置(1)の4色に対応する画像形成部の現像手段に導入した。
上記で作製した感光体(1)及び二成分現像剤(1)を用いて、画像形成を行った。画像形成装置として、図3に示す画像形成装置と同様に、Y、M、C、Bkの4色のトナーに対応した4組の画像形成部を有する、タンデム型カラー画像形成装置「bizhub C554」(コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社製、)を用い、当該画像形成装置の4個の感光体を全て感光体(1)と取り換えた画像形成装置(1)とした。また、二成分現像剤(1)を、画像形成装置(1)の4色に対応する画像形成部の現像手段に導入した。
<評価>
上記二成分現像剤(1)が導入された画像形成装置(1)を用いて、以下の(1)〜(3)の評価における画像形成を行い、クリーニング性、メモリ性能、及び耐摩耗性の評価を行った。結果を表IVに示す。
上記二成分現像剤(1)が導入された画像形成装置(1)を用いて、以下の(1)〜(3)の評価における画像形成を行い、クリーニング性、メモリ性能、及び耐摩耗性の評価を行った。結果を表IVに示す。
(1)クリーニング性評価
上記二成分現像剤(1)が導入された画像形成装置(1)を用いて、室温23℃、湿度50%条件下において、Bk位置にて印字率5%チャートを2000枚印字する画像形成試験を行った。画像形成試験後のBk位置の感光体(1)の表面上の付着物の個数を、顕微鏡にて20mm×40mmの視野において観察し、以下の基準で評価した。
上記二成分現像剤(1)が導入された画像形成装置(1)を用いて、室温23℃、湿度50%条件下において、Bk位置にて印字率5%チャートを2000枚印字する画像形成試験を行った。画像形成試験後のBk位置の感光体(1)の表面上の付着物の個数を、顕微鏡にて20mm×40mmの視野において観察し、以下の基準で評価した。
(評価基準)
◎:付着物が全く見られない(非常に優れている)。
○:付着物が1〜5個(優れている)。
△:付着物が5〜10個(実用上問題はない)。
×:付着物が10個以上(実用上問題あり)。
◎:付着物が全く見られない(非常に優れている)。
○:付着物が1〜5個(優れている)。
△:付着物が5〜10個(実用上問題はない)。
×:付着物が10個以上(実用上問題あり)。
(2)メモリ性能評価
上記二成分現像剤(1)が導入された画像形成装置(1)を用いて、LL環境(温度10℃/湿度20%)にて、メモリ検出チャート(1枚内にベタ画像部を2箇所有するチャート)を連続5枚出力した。得られた5枚目の出力画像の1枚内の2箇所のベタ画像部を目視にて比較し以下の基準で評価を実施した。評価が「〇」以上であれば、実用上問題はない。
上記二成分現像剤(1)が導入された画像形成装置(1)を用いて、LL環境(温度10℃/湿度20%)にて、メモリ検出チャート(1枚内にベタ画像部を2箇所有するチャート)を連続5枚出力した。得られた5枚目の出力画像の1枚内の2箇所のベタ画像部を目視にて比較し以下の基準で評価を実施した。評価が「〇」以上であれば、実用上問題はない。
(評価基準)
◎:濃度差が全く見られない。
○:濃度差が薄く視認できる。
△:濃度差が視認できる。
×:濃度差がはっきりと視認できる。
◎:濃度差が全く見られない。
○:濃度差が薄く視認できる。
△:濃度差が視認できる。
×:濃度差がはっきりと視認できる。
(3)耐摩耗性評価
上記二成分現像剤(1)が導入された画像形成装置(1)を用いて、NN環境(温度23℃/湿度50%)にて、Y、M、C、Bkの各色5%の文字チャートを連続で100000枚印刷する画像形成試験を行った。画像形成試験後のBk位置の感光体(1)の減耗量を以下の方法で確認した。
上記二成分現像剤(1)が導入された画像形成装置(1)を用いて、NN環境(温度23℃/湿度50%)にて、Y、M、C、Bkの各色5%の文字チャートを連続で100000枚印刷する画像形成試験を行った。画像形成試験後のBk位置の感光体(1)の減耗量を以下の方法で確認した。
画像形成試験を開始する前の感光体の積層膜(中間層、電荷発生層、電荷輸送層及び表面保護層からなる積層膜)の初期膜厚(μm)を測定し、また画像形成試験終了後における膜厚(μm)を測定して、画像形成試験前後の感光体の積層膜の膜厚の差ΔT(μm)を算出した。感光体の積層膜の膜厚は、均一膜厚部分(感光体の両端は膜厚が不均一になりやすいので、少なくとも両端3cmは除く)をランダムに10か所測定し、その平均値を感光体の積層膜の膜厚とした。膜厚測定器には、渦電流方式の膜厚測定器「EDDY560C」(ヘルムート・フィッシャー社製)を用いた。画像形成試験前後の感光体の積層膜の膜厚の差ΔT(μm)を、感光体の100krot(10万回転)あたりに換算して、α値(μm/10万回転)を求め、これを感光体の減耗量とした。得られたα値を用いて、耐摩耗性を以下の基準で評価した。
(評価基準)
◎:α値≦0.1(非常に優れている)
○:0.1<α値≦0.2(優れている)
△:0.2<α値≦0.3(実用上問題ない)
×:0.3<α値(実用上問題あり)
◎:α値≦0.1(非常に優れている)
○:0.1<α値≦0.2(優れている)
△:0.2<α値≦0.3(実用上問題ない)
×:0.3<α値(実用上問題あり)
[例2〜13]
例1において、感光体及び二成分現像剤を表IVに示すとおりに変更した以外は例1と同様にして、画像形成を行い、クリーニング性、メモリ性能、及び耐摩耗性の評価を行った。結果を表IVに示す。表IVにおいては、二成分現像剤の番号を記載していないが、二成分現像剤の番号は、トナーの番号と同じである。
例1において、感光体及び二成分現像剤を表IVに示すとおりに変更した以外は例1と同様にして、画像形成を行い、クリーニング性、メモリ性能、及び耐摩耗性の評価を行った。結果を表IVに示す。表IVにおいては、二成分現像剤の番号を記載していないが、二成分現像剤の番号は、トナーの番号と同じである。
表IVから、本発明の画像形成方法においては、感光体がクリーニング性能とメモリ性能を両立しつつ、高い耐久性を維持できることで、長期使用においても高画質の画像を安定して供給できることがわかる。
101:導電性支持体
102:中間層
103:感光層
103a:電荷発生層
103b:電荷輸送層
103c:表面保護層
100:画像形成装置
1A、1B、1Y、1M、1C、1Bk:感光体
2Y、2M、2C、2Bk:帯電手段
3Y、3M、3C、3Bk:露光手段
4Y、4M、4C、4Bk:現像手段
5Y、5M、5C、5Bk:一次転写ローラ
5b:二次転写ローラ
6Y、6M、6C、6Bk、6b:クリーニング手段
7:中間転写体ユニット
8:筐体
10Y、10M、10C、10Bk:画像形成ユニット
21:給紙手段
20:給紙カセット
22A、22B、22C、22D:中間ローラ
23:レジストローラ
24:定着手段
25:排紙ローラ
26:排紙トレイ
70:無端ベルト状中間転写体
71、72、73、74:ローラ
82L、82R:支持レール
P:転写材
102:中間層
103:感光層
103a:電荷発生層
103b:電荷輸送層
103c:表面保護層
100:画像形成装置
1A、1B、1Y、1M、1C、1Bk:感光体
2Y、2M、2C、2Bk:帯電手段
3Y、3M、3C、3Bk:露光手段
4Y、4M、4C、4Bk:現像手段
5Y、5M、5C、5Bk:一次転写ローラ
5b:二次転写ローラ
6Y、6M、6C、6Bk、6b:クリーニング手段
7:中間転写体ユニット
8:筐体
10Y、10M、10C、10Bk:画像形成ユニット
21:給紙手段
20:給紙カセット
22A、22B、22C、22D:中間ローラ
23:レジストローラ
24:定着手段
25:排紙ローラ
26:排紙トレイ
70:無端ベルト状中間転写体
71、72、73、74:ローラ
82L、82R:支持レール
P:転写材
Claims (10)
- 静電荷像現像用トナーと電子写真感光体を使用し、少なくとも帯電工程、露光工程、現像工程及び転写工程を有する画像形成方法であって、
前記電子写真感光体が感光層を有し、
前記感光層が、電荷輸送物質として、下記一般式(1)で示される構造を有する化合物を含有し、かつ、
前記静電荷像現像用トナーが、外添剤として、少なくともチタン酸化合物粒子を含有することを特徴とする画像形成方法。
- 前記チタン酸化合物粒子が、ランタンを含有することを特徴とする請求項1に記載の画像形成方法。
- 前記チタン酸化合物粒子が、チタン酸ストロンチウム粒子、チタン酸カルシウム粒子、チタン酸マグネシウム粒子、又はチタン酸バリウム粒子のいずれかであることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 前記チタン酸化合物粒子の数平均一次粒径が、10〜100nmの範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 前記チタン酸化合物粒子の含有率が、前記静電荷像現像用トナー全量に対して、0.1〜1.0質量%の範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 前記感光層が、複数の層からなり、前記一般式(1)で示される構造を有する化合物を前記感光層の最表層に含有することを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 前記最表層が、重合性化合物と前記一般式(1)で示される構造を有する化合物を含有する組成物を硬化して得られる層であることを特徴とする請求項7に記載の画像形成方法。
- 前記最表層が、シリカ微粒子、酸化スズ微粒子、チタニア微粒子及びアルミナ微粒子から選ばれる少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の画像形成方法。
- 静電荷像現像用トナーと電子写真感光体を使用し、少なくとも帯電工程、露光工程、現像工程及び転写工程を有する画像形成システムであって、
請求項1から請求項9までのいずれか一項に記載の画像形成方法を実施することを特徴とする画像形成システム。
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