JP2022117569A - 画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
近接帯電方式による帯電プロセスは、感光体にかかる放電エネルギーが大きいので、感光体の膜強度劣化が大きくなる。その結果、膜減耗が大きくなり、感光体の寿命が短くなる。
従来、帯電ローラーを使用し、感光体の表面保護層にポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂を採用する技術は、よく使用されてきたが、感光体の膜削れが大きいために感光体寿命が短くなるという問題があった。この問題を解決するために、感光体の表面保護層に無機微粒子を入れて感光体ライフを長くするという製品開発に取り組んだが、クリーニング不良により感光体の表面保護層にトナー外添剤成分が付着する雨だれという問題が発生している。
雨だれの発生を抑制する因子のひとつとして、感光体の表面保護層に滑剤が塗布されると、トナーの外添剤が感光体の表面保護層に付着するのを抑制し、雨だれを抑制できることが知られているが、スコロトロン帯電に比較してローラー帯電は、放電エネルギーが大きく、感光体表面に付着している滑剤を分解してしまい、トナー外添剤の付着を促進するため雨だれが発生しやすくなる。
特に、帯電ローラーを使用し、現像機中の現像剤に含有する滑剤を感光体に現像するプロセスでは、感光体へ供給される滑剤量が少ないため、感光体表面に分解されていない滑剤量は非常に少なく、雨だれが発生しやすい。
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
接触式帯電手段、現像手段、転写手段及びクリーニングブレードを、電子写真感光体の周りに設置し、
前記電子写真感光体の表面保護層に、無機微粒子を含有し、
前記電子写真感光体の弾性変形率が、50%以下で、
前記クリーニングブレードの反発弾性率が、30%以下であり、
前記静電荷像現像用トナーを構成するトナー粒子が、滑剤、正帯電性の無機外添剤及び負帯電性の無機外添剤を含有し、
前記正帯電性の無機外添剤の質量と、前記負帯電性の無機外添剤の質量とが、下記式(1)の関係を満たすことを特徴とする画像形成方法。
式(1):0.28≦正帯電性の無機外添剤の質量/負帯電性の無機外添剤の質量
本発明の効果の発現機構又は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。
帯電ローラー方式では、感光体表面に機能する滑剤が少なく、トナー成分(トナー粒子及び外添剤)が感光体の表面に付着しやすく、雨だれが発生しやすい。
そこで、雨だれの発生を防止するために、クリーニングブレードのニップ部に十分な長さを持ちかつクリーニングブレードの長手方向に均一な無機外添剤からなる静止層を形成し、感光体表面に付着したトナー粒子を効率よく削り取る必要がある。
すなわち、十分な長さを持ちクリーニングブレードの長手方向に均一な静止層を形成するためには、使用するトナーの外添剤として、正帯電の無機外添剤を一定量以上添加することが必要であることが分かった。これは、静止層を構成する大部分の外添剤であるシリカ粒子が凝集すると、静止層の形成を悪くしてしまうが、負帯電のシリカ粒子と正帯電の無機外添剤が吸着することにより、シリカ粒子の凝集が抑制されて静止層の形成状態を良好にすることが発現するためであると推察される。
また、大径シリカ粒子302も、正帯電性の無機外添剤粒子303によって凝集が抑制され、クリーニングブレード119Yの長手方向に均一な静止層Lを形成することができる。
以上のようにして、ニップ部Nに十分な長さを持ち、クリーニングブレード119Yの長手方向に均一な外添剤粒子300(小径シリカ粒子301、大径シリカ粒子302及び正帯電性の無機外添剤粒子303)からなる静止層Lが形成されることにより、感光体111Yの表面に付着したトナー粒子Tを効率よく削り取ることができ、その結果、帯電ローラー方式においても雨だれを確実に防止することができると推察される。
また、感光体の弾性変形率を50%以下とした理由については、本来、感光体の弾性変形率は高い方が、ブレードをすり抜ける外添剤によって感光体の傷がつきにくいため、外添剤付着が起こりにくく、雨だれは発生しにくい。
しかしながら、本発明では、雨だれに不利な弾性変形率がある程度小さい感光体(弾性変形率が50%以下)を使用するときに、ブレード条件(反発弾性率の規定)と、前記したように現像剤の成分(正帯電性の外添剤の添加)を工夫することで、雨だれ発生を抑制することができたものである。
さらに、電子写真感光体の表面保護層に、無機微粒子を含有し、当該無機微粒子は一般に表面硬度が高いことから、感光体の耐摩耗性も向上させることができる。
式(1):0.28≦正帯電性の無機外添剤の質量/負帯電性の無機外添剤の質量
この特徴は、下記各実施形態に共通又は対応する技術的特徴である。
本発明の画像形成方法は、静電荷像現像用トナーを用いる電子写真プロセスによる画像形成方法であって、接触式帯電手段、現像手段、転写手段及びクリーニングブレードを、電子写真感光体の周りに設置し、前記電子写真感光体の表面保護層に、無機微粒子を含有し、前記電子写真感光体の弾性変形率が、50%以下で、前記クリーニングブレードの反発弾性率が、30%以下であり、前記静電荷像現像用トナーを構成するトナー粒子が、滑剤、正帯電性の無機外添剤及び負帯電性の無機外添剤を含有し、前記正帯電性の無機外添剤の質量と、前記負帯電性の無機外添剤の質量とが、下記式(1)の関係を満たすことを特徴とする。
式(1):0.28≦正帯電性の無機外添剤の質量/負帯電性の無機外添剤の質量
本発明における弾性変形率は、下記式(I)により算出される値である。
式(I):弾性変形率(%)=We/Wtot
上記式(I)中、「We」は弾性エネルギーを示し、「Wtot」は弾性エネルギーと塑性エネルギーの和を示す。
なお、「We」及び「Wtot」は、下記測定条件にしたがって微小硬度計「H100V」(Fscher社製)により測定されるものである。
(測定条件)
・使用圧子:対面角136°のビッカース四角錘ダイアモンド圧子
・負荷条件:速度6mN/secで有機感光体の表面からビッカース圧子を押しこむ・負荷時間:5sec(最大負荷 30mN)
・保持時間:5sec
・除荷条件:負荷と同じ速度で負荷を除く
弾性変形率は、電子写真感光体の表面保護層が硬化系(モノマーの硬化反応を使用)であるか、熱可塑性(モノマーの硬化反応を使用せず、樹脂を塗布して乾燥させて成形したもの)であるかに影響する。そのため、弾性変形率を50%以下とするための手段としては、例えば、感光体の表面保護層を構成するモノマー及び熱可塑性樹脂の種類及び含有量等を調整することが挙げられる。
前記熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂等を用いることが好ましい。また、モノマーや熱可塑性樹脂の表面保護層全体に対する含有量としては、40~80質量%の範囲内であることが好ましい。
本発明における反発弾性率は、JISK6255のリュプケ式反発弾性試験に準拠して温度23℃で測定した反発弾性率である。
反発弾性率を30%以下とするための手段としては、例えば、クリーニングブレードのブレード部材を構成する樹脂の組成比や架橋状態を調整すること等が挙げられる。
前記式(1)の関係は、下記式(1-1)の関係を満たすことがさらに好ましい。
式(1-1):0.42≦正帯電性の無機外添剤の質量/負帯電性の無機外添剤の質量≦0.7
ここで、正帯電性の無機外添剤の質量は、複数種類の正帯電性の無機外添剤を用いている場合には、複数種類の正帯電性の無機外添剤全体の質量をいう。負帯電性の無機外添剤の質量も同様である。
<摩擦帯電性の測定方法>
bizhub PRO 1050e(コニカミノルタ社製)に使用されている現像剤中のフェライトキャリアに総質量比で1質量%の外添剤を混合してブローオフ帯電測定器で帯電量を測定し、摩擦帯電性を測定した。
弱負帯電:帯電量の範囲が-10μC/g以下
中負帯電:帯電量の範囲が-10μC/gより大きく30μC/g以下
強負帯電:帯電量範囲が-30μC/gより大きい
弱正帯電:帯電量範囲が10μC/g以下
中正帯電:帯電量範囲が10μC/gより大きく30μC/g以下
強正帯電:帯電量範囲が30μC/gより大きい
本発明の画像形成方法に用いられる画像形成装置は、一般的な電子写真方式による画像形成装置であり、少なくとも接触式帯電手段、現像手段、転写手段及びクリーニングブレードが、電子写真感光体(以下、単に「感光体」ともいう。)の周りに設置されている。さらに、露光手段及び定着手段を具備すること好ましい。特に、本発明の画像形成方法は、タンデムプロセスによる画像形成方法であることが好ましいことから、用いられる画像形成装置はタンデム型の画像形成装置であることが好ましい。
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、4組の画像形成ユニット110Y、110M、110C、110Bkと、給紙搬送手段150と、定着手段170とを有する。画像形成装置100の本体の上部には、原稿画像読み取り装置SCが配置されている。
また、以下に、電子写真感光体、接触式帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、定着手段及びクリーニングブレードの順に説明する。
本発明に係る電子写真感光体は、前記したとおり弾性変形率が、50%以下である。
また、本発明に係る感光体は、導電性支持体上に少なくとも表面保護層(以下、「保護層」、「硬化表面層」ともいう。)と感光層を有することが好ましい。
具体的には、導電性支持体上に、電荷発生物質を含有する電荷発生層及び電荷輸送物質を含有する電荷輸送層がこの順に積層されてなる感光層が形成され、この感光層(電荷輸送層)上に最外層として保護層が形成された層構成を有している。また、導電性支持体と感光層との間に中間層を設けることが好ましい。なお、感光層は、電荷発生物質及び電荷輸送物質を含有する単層構造の層構成を有するものであってもよい。以下、このような構成を有する感光体について詳細に説明する。
導電性支持体は、感光層を支持し、かつ導電性を有する部材である。
導電性支持体の好ましい例としては、金属製のドラム又はシート、ラミネートされた金属箔を有するプラスチックフィルム、蒸着された導電性物質の膜を有するプラスチックフィルム、導電性物質、又は導電性物質とバインダー樹脂とからなる塗料を塗布してなる導電層を有する金属部材やプラスチックフィルム、紙等が挙げられる。
上記金属の好ましい例としては、アルミニウム、銅、クロム、ニッケル、亜鉛及びステンレス鋼等が挙げられ、上記導電性物質の好ましい例としては、上記金属、酸化インジウム及び酸化スズ等が挙げられる。
感光層は、後述する露光手段により、所期の画像の静電潜像を感光体の表面に形成するための層である。当該感光層は、単層でもよいし、積層された複数の層で構成されていてもよい。感光層の好ましい例としては、電荷輸送物質と、電荷発生物質とを含有する単層、及び電荷輸送物質を含有する電荷輸送層と、電荷発生物質を含有する電荷発生層との積層物等が挙げられる。
保護層は、感光体表面の機械的強度を向上させ、耐傷性や耐摩耗性を向上させるための層である。本発明の画像形成装置においては、保護層が最外層である。
本発明において、感光体の最外層とは、トナーと接触する側の最外部に配置される層を表し、保護層が最外層である。
本発明に係る保護層は、電荷輸送構造を有する化合物(以下、「電荷輸送物質」ともいう。)を含有することが電荷輸送性の点で好ましい。また、保護層は、無機微粒子を含有することが好ましい。
さらに、保護層は、バインダー樹脂と、表面修飾剤によって表面修飾した無機微粒子を含有することが好ましく、バインダー樹脂としては熱可塑性樹脂を含有することが好ましい。
電荷輸送物質としては、特に制限されず、公知のものを用いることができる。その例としては、カルバゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、イミダゾロン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ビスイミダゾリジン誘導体、スチリル化合物、ヒドラゾン化合物、ピラゾリン化合物、オキサゾロン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、キナゾリン誘導体、ベンゾフラン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、アミノスチルベン誘導体、トリアリールアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、スチルベン誘導体、ベンジジン誘導体等が挙げられる。これらの中でも、トリアリールアミン誘導体が好ましい。トリアリールアミン誘導体としては、下記化学式(1)で表されるものが好ましい。
本発明に係る保護層に含有される無機微粒子は、保護層の強度向上及び電気特性向上の目的のため保護層に含有され、表面修飾剤(表面処理剤)によって表面修飾(表面処理)されていることが好ましい。
表面修飾剤で表面修飾された無機微粒子は、表面修飾剤由来の化学種(被覆層)及び無機微粒子を含む被覆粒子となると考えられる。なお、表面修飾された無機微粒子は、その表面上の少なくとも一部に表面修飾剤由来の化学種(被覆層)を有していればよい。
これら無機微粒子は、単独でも又は2種以上を組み合わせても用いることができる。また、金属酸化物粒子は合成品であってもよいし、市販品であってもよい。
コア・シェル構造の複合粒子の好ましい例としては、硫酸バリウムからなる芯材と、酸化スズ、アルミナ、酸化チタンのうちのいずれかからなる外殻と、を有する複合粒子が挙げられる。なお、芯材の数平均一次粒径と、外殻の厚さとの比率は、使用する芯材及び外殻の種類、ならびにこれらの組み合わせに応じて、適宜設定すればよい。
本発明に係る無機微粒子は表面修飾剤によって表面修飾されている。
表面修飾剤は特に制限されないが、シリコーン構造(シリコーン鎖)を有するシリコーン表面修飾剤、重合性官能基を有する表面修飾剤などが挙げられ、シリコーン鎖を有する表面修飾剤(以下、シリコーン表面修飾剤ともいう。)が好ましい。
主鎖及び側鎖の両方にシリコーン鎖を有することによって、主鎖及び側鎖の両方にシリコーン鎖を有する表面修飾剤により表面修飾された無機微粒子が、シリコーン鎖をより多く有することから、保護層中での分散性がより高まり、保護層の耐摩耗性がより向上する。
反応性官能基としては、カルボン酸基、ヒドロキシ基、-Rd-COOH(Rdは、2価の炭化水素基)、アルキルシリル基、ハロゲン化シリル基、及びアルコキシシリル基等の金属酸化物粒子と結合しうる基が挙げられる。これらの中でもカルボン酸基、ヒドロキシ基又はアルコキシシリル基が好ましい。
ポリ(メタ)アクリレート主鎖の側鎖にシリコーン鎖を有する表面修飾剤の市販品の具体例としては、サイマック(登録商標)US-350(以上、東亞合成株式会社製)、KP-541、KP-574、及びKP-578(以上、信越化学工業株式会社製)等を挙げることができる。
また、シリコーン主鎖及び側鎖にシリコーン鎖を有する表面修飾剤(主鎖及び側鎖にシリコーン鎖を有する表面修飾剤)の市販品の具体例としては、KF-9908及びKF-9909(以上、信越化学工業株式会社製)等を挙げることができる。
また、主鎖のみにシリコーン鎖を有する表面修飾剤の市販品の具体例としては、KF-9901(信越化学工業株式会社製)等を挙げることができる。
表面修飾剤による表面修飾方法は、特に制限されず、無機微粒子の表面上に表面修飾剤を付着(又は結合)することができる方法であればよい。このような方法としては、一般的に、湿式処理方法と乾式処理方法との二通りに大別されるが、いずれを用いてもよい。
当該方法としては、無機微粒子と、表面修飾剤とを溶剤中で分散させ、得られた分散液を乾燥し溶剤を除去する方法が好ましく、その後さらに加熱処理を行い、表面修飾剤と無機微粒子とを反応させることによって、表面修飾剤を無機微粒子の表面上に付着(又は結
合)させる方法がより好ましい。また、表面修飾剤と無機微粒子とを溶剤中で分散した後、得られた分散液を湿式粉砕することにより、無機微粒子を微細化すると同時に表面修飾を進行させてもよい。
上述した表面修飾(シリコーン表面修飾)された無機微粒子は、反応性表面修飾剤でさらに表面修飾されることが好ましい。重合性基は、反応性表面修飾によって、無機微粒子の表面に担持され、その結果、表面修飾された無機微粒子は、さらに重合性基を有することとなる。
そして、保護層中で、当該表面修飾された無機微粒子が重合性基を介して重合性モノマーと重合することになり、膜強度がより高い保護層が形成され、保護層の耐摩耗性がさらに向上する。このとき、シリコーン表面修飾粒子は、保護層中で重合性基由来の基を有する構造として存在することとなる。
S-1: CH2=CHSi(CH3)(OCH3)2
S-2: CH2=CHSi(OCH3)3
S-3: CH2=CHSiCl3
S-4: CH2=CHCOO(CH2)2Si(CH3)(OCH3)2
S-5: CH2=CHCOO(CH2)2Si(OCH3)3
S-6: CH2=CHCOO(CH2)2Si(OC2H5)(OCH3)2
S-7: CH2=CHCOO(CH2)3Si(OCH3)3
S-8: CH2=CHCOO(CH2)2Si(CH3)Cl2
S-9: CH2=CHCOO(CH2)2SiCl3
S-10: CH2=CHCOO(CH2)3Si(CH3)Cl2
S-11: CH2=CHCOO(CH2)3SiCl3
S-12: CH2=C(CH3)COO(CH2)2Si(CH3)(OCH3
)2
S-13: CH2=C(CH3)COO(CH2)2Si(OCH3)3
S-14: CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si(CH3)(OCH3)2
S-15: CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si(OCH3)3
S-16: CH2=C(CH3)COO(CH2)2Si(CH3)Cl2
S-17: CH2=C(CH3)COO(CH2)2SiCl3
S-18: CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si(CH3)Cl2
S-19: CH2=C(CH3)COO(CH2)3SiCl3
S-20: CH2=CHSi(C2H5)(OCH3)2
S-21: CH2=C(CH3)Si(OCH3)3
S-22: CH2=C(CH3)Si(OC2H5)3
S-23: CH2=CHSi(OCH3)3
S-24: CH2=C(CH3)Si(CH3)(OCH3)2
S-25: CH2=CHSi(CH3)Cl2
S-26: CH2=CHCOOSi(OCH3)3
S-27: CH2=CHCOOSi(OC2H5)3
S-28: CH2=C(CH3)COOSi(OCH3)3
S-29: CH2=C(CH3)COOSi(OC2H5)3
S-30: CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si(OC2H5)3
S-31: CH2=CHCOO(CH2)2Si(CH3)2(OCH3)
S-32: CH2=C(CH3)COO(CH2)8Si(OCH3)3
保護層に含有される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。特に、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂が好ましい。中でも、電気特性及び膜強度の点でポリカーボネート樹脂が好ましい。
保護層形成用のバインダー樹脂の樹脂組成物は、上記成分以外の他の成分をさらに含んでいてもよい。他の成分の例としては、特に制限されないが、潤滑剤等が挙げられる。潤滑剤は、特に制限されず公知のものを用いることができ、その例としては、重合性シリコーン化合物及び重合性パーフルオロポリエーテル化合物等が挙げられる。
本発明に係る電子写真感光体は、特に制限されず公知の電子写真感光体の製造方法によって製造することができる。
中でも、導電性支持体上に形成された感光層の表面に、保護層形成用の樹脂組成物を含む塗布液を塗布する工程と、塗布された保護層形成用の樹脂組成物を乾燥する又は工程と、を含む方法によって製造することが好ましい。
具体的には、例えば、メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、n-ブタノール、2-ブタノール(sec-ブタノール)、tert-ブタノール、ベンジルアルコール、トルエン、キシレン、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、1,3-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。分散媒は、単独でも又は2種以上混合しても用いることができる。
の反応、表面修飾された無機微粒子同士の反応等が進行し、保護層形成用の樹脂組成物の硬化物を含む保護層が形成される。
接触式帯電手段113Yは、感光体111Y表面に対して帯電ローラーにより帯電を行う手段である。この例の帯電手段113Yは、感光体111Yの表面に接触して配設された帯電ローラーと、帯電ローラーに電圧を印加する電源とからなる。
弾性材料の具体例としては、例えば、天然ゴム、エチレンプロピレンジエンメチレンゴム(EPDM)、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、ニトリル-ブタジエンゴム(NBR)及びクロロプレンゴム(CR)などの合成ゴムや、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂及びフッ素樹脂などの樹脂、又は発泡スポンジなどの発泡体などを挙げることができる。弾性の大きさは、プロセス油、可塑剤などを弾性材料中に添加することにより調整することができる。
弾性層11bの体積抵抗率は、JIS K 6911に準拠して測定された値である。
抵抗制御層113cの体積抵抗率は、JIS K 6911に準拠して測定された値である。
塗工方法としては、浸漬塗工法、ロール塗工法及びスプレー塗工法などが挙げられる。
表面層113dの体積抵抗率は、JIS K 6911に準拠して測定された値である。
帯電バイアス電圧は、例えば-2.5~-1.5kV程度とすることができる。
露光手段115Yは、帯電手段113Yによって一様な電位を与えられた感光体111Y表面に、画像信号(イエローの画像信号)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る。露光手段115Yは、感光体111Yの軸方向にアレイ状に発光素子が配列されたLEDと結像素子とから構成されるもの、又はレーザー光学系などが用いられる。
現像手段(現像機)117Yは、感光体111Y表面にトナーを供給し、感光体111Y表面に形成された静電潜像を現像し、トナー画像を形成する手段である。この例の現像手段117Yは、具体的には、マグネットを内蔵し現像剤を保持して回転する現像ローラー118Y及び感光体111Yとこの現像ローラー118Y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(図示しない)により構成される。
現像手段117Yは、感光体の回転方向の最下流位置に配置することが、雨だれが最下流位置で発生しやすい点で好ましい。
そして、この電圧印加装置により、現像ローラー118Yには直流及び/又は交流バイアス電圧が印加される。現像ローラー1118Yに印加する電圧を制御することで、現像電位(現像バイアスともいう。)(Vdc)が所望の値に調整できるように構成されている。現像ローラー118Yと感光体111Yにより担持された静電潜像の電位との間の電位差(現像電位差)によって、現像ローラー118Yと感光体111Yが相互に対向している現像部に電界が形成される。
転写手段を構成する一次転写ローラー133Yは、感光体111Y上に形成されたトナー画像を無端ベルト状の中間転写体131に転写する手段である。一次転写ローラー133Yは、中間転写体131と当接して配置されている。
クリーニングブレード119Yは、感光体111Y表面に残存したトナーを除去する手段である。 本発明に係るクリーニングブレード119Yは、前記したとおり反発弾性率が30%以下である。
当該反発弾性率は、後述するようにクリーニングブレード119Yのブレード部材119bが多層構造の場合には、多層構造におけるクリーニングブレード119Yの反発弾性率をいい、単層構造の場合には、単層構造におけるクリーニングブレード119Yの反発弾性率をいう。
中間転写体131上には、当該中間転写体上に残存したトナーを除去するクリーニング手段135が配置されている。
本発明の画像形成方法に用いられる静電荷像現像用トナーは、トナー母体粒子と、トナー母体粒子表面に付着される外添剤とを備えるトナー粒子を含む。特に外添剤として、滑剤、正帯電性の無機外添剤及び負帯電性の無機外添剤を含有し、前記正帯電性の無機外添剤の質量と、前記負帯電性の無機外添剤の質量とが、下記式(1)の関係を満たす。
式(1):0.28≦正帯電性の無機外添剤の質量/負帯電性の無機外添剤の質量
本発明に係るトナー母体粒子としては、公知のトナー母体粒子を用いることができる。このようなトナー母体粒子は、具体的には少なくとも結着樹脂及び必要に応じて着色剤を含有するトナー母体粒子よりなるものである。また、このトナー母体粒子には、必要に応じて、さらに離型剤及び荷電制御剤などのほかの成分を含有することもできる。
結着樹脂としては、公知のものを使用でき、例えば、非晶性樹脂や結晶性樹脂を好適に使用できる。特に、後述するスチレン・アクリル樹脂及び結晶性ポリエステル樹脂を含有することが好ましい。
本発明に使用可能な非晶性樹脂は、特に限定されるものではないが、下記のようなビニル樹脂、ポリエステル樹脂のほか、ウレタン樹脂、ウレア樹脂など、公知の非晶性樹脂を好ましく使用できる。
非晶性樹脂としてビニル樹脂を用いる場合、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、アクリル酸エステル樹脂、スチレン-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。
上記のビニル樹脂の中でも、熱定着時の可塑性を考慮すると、スチレン-アクリル酸エステル樹脂(スチレン・アクリル樹脂)が好ましい。
よって、詳細な説明を省略するが、スチレン単量体としてはスチレン、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;(メタ)アクリル酸エステル単量体としてはメチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n-ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート等のアクリル酸エステル単量体;メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n-ブチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、イソブチルメタクリレート等のメタクリル酸エステルを用いると好ましい。これらスチレン単量体及び(メタ)アクリル酸エステル単量体は、単独でも又は2種以上組み合わせても用いることができる。
スチレン・アクリル樹脂の製造方法は、特に制限されず、乳化重合法等によって製造することができる。
非晶性樹脂としてポリエステル樹脂を用いる場合、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ポリエステル樹脂のうち、示差走査熱量測定(DSC)において、明確な吸熱ピークを示さない樹脂をいう。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、昇温速度10℃/minで測定した際に、吸熱ピークの半値幅が15℃以内であるピークのことを意味する。
本発明に係るトナー母体粒子は、結晶性樹脂を含有していてもよく、例えば、下記結晶性ポリエステルなどのほか、特開2015-011325号公報の段落0043~0102等に記載の結晶性樹脂を好適に使用できる。特に、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を含有することが製造面で好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂は、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ポリエステル樹脂に由来する部分であって、トナーの示差走査熱量測定(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ユニットをいう。明確な吸熱ピークとは、具体的には、実施例に記載の示差走査熱量測定(DSC)において、昇温速度10℃/minで測定した際に、吸熱ピークの半値幅が15℃以内であるピークのことを意味する。
ポリエステル樹脂以外の非晶性樹脂ユニットは、上記結晶性ポリエステル樹脂以外の非晶性樹脂に由来する部分である。ハイブリッド樹脂中(更には、トナー中)に非晶性樹脂ユニットを含有することは、その構造により、NMR測定、P-GC/MS測定、メチル化反応P-GC/MS測定等から適した分析法を選択し、化学構造を特性することができる。
ついて示差走査熱量測定(DSC)を行った時に、融点を有さず、比較的高い第1ガラス転移点(Tg)を有する樹脂ユニットである。
ビニル樹脂ユニットとしては、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、アクリル酸エステル樹脂ユニット、スチレン-アクリル酸エステル樹脂ユニット、エチレン・酢酸ビニル樹脂ユニットなどが挙げられる。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。
しては、具体的には、以下に示すアゾ系又はジアゾ系重合開始剤や過酸化物系重合開始剤がある。
本発明に係る結着樹脂に含まれるハイブリッド樹脂の製造方法は、上記結晶性ポリエステル樹脂ユニットと非晶性樹脂ユニットとを分子結合させた構造の重合体を形成することが可能な方法であれば、特に制限されるものではない。
ハイブリッド樹脂の具体的な製造方法としては、例えば、以下に示す方法が挙げられる。
この方法では、先ず、上述した非晶性樹脂ユニットを構成する単量体(好ましくは、スチレン単量体と(メタ)アクリル酸エステル単量体といったビニル単量体)を付加反応させて非晶性樹脂ユニットを形成する。
次に、非晶性樹脂ユニットの存在下で、多価カルボン酸と多価アルコールとを重合反応させて結晶性ポリエステル樹脂ユニットを形成する。このとき、多価カルボン酸と多価アルコールとを縮合反応させると共に、非晶性樹脂ユニットに対し、多価カルボン酸又は多価アルコールを付加反応させることにより、ハイブリッド樹脂が形成される。
すなわち、この化合物が結晶性ポリエステル樹脂ユニット中のカルボキシ基[-COOH]又はヒドロキシ基[-OH]と反応することにより、結晶性ポリエステル樹脂ユニッ
トは非晶性樹脂ユニットと化学的に結合することができる。
もしくは、結晶性ポリエステル樹脂ユニットの形成時、多価アルコール又は多価カルボン酸と反応可能であり、かつ、非晶性樹脂ユニットと反応可能な部位を有する化合物を使用してもよい。
上記の方法を用いることにより、非晶性樹脂ユニットに結晶性ポリエステル樹脂ユニットが分子結合した構造(グラフト構造)のハイブリッド樹脂を形成することができる。
この方法では、まず、多価カルボン酸と多価アルコールとを縮合反応させて結晶性ポリエステル樹脂ユニットを形成する。また、結晶性ポリエステル樹脂ユニットを形成する反応系とは別に、上述した非晶性樹脂ユニットを構成する単量体を付加重合させて非晶性樹脂ユニットを形成する。このとき、結晶性ポリエステル樹脂ユニットと非晶性樹脂ユニットとが互いに反応可能な部位を組み込んでおくと好ましい。なお、このような反応可能な部位を組み込む方法は、上述の通りであるため、その詳細な説明は省略する。
次に、上記で形成した結晶性ポリエステルユニットと、非晶性樹脂ユニットとを反応させることにより、結晶性ポリエステル樹脂ユニットと非晶性樹脂ユニットとが分子結合した構造のハイブリッド樹脂を形成することができる。
また、上記反応可能な部位が結晶性ポリエステル樹脂ユニットおよび非晶性樹脂ユニットに組み込まれていない場合は、結晶性ポリエステル樹脂ユニットと非晶性樹脂ユニットとが共存する系を形成しておき、そこへ結晶性ポリエステル樹脂ユニット及び非晶性樹脂ユニットと結合可能な部位を有する化合物を投入する方法を採用してもよい。そして、当該化合物を介して、結晶性ポリエステル樹脂ユニットと非晶性樹脂ユニットとが分子結合した構造のハイブリッド樹脂を形成することができる。
この方法では、まず、多価カルボン酸と多価アルコールとを縮合反応させて重合を行い、結晶性ポリエステル樹脂ユニットを形成しておく。次に、結晶性ポリエステル樹脂ユニットの存在下で、非晶性樹脂ユニットを構成する単量体を重合反応させて非晶性樹脂ユニットを形成する。
このとき、上記(1)と同様に、結晶性ポリエステル樹脂ユニットまたは非晶性樹脂ユニット中に、これらユニットが互いに反応可能な部位を組み込んでおくと好ましい。なお、このような反応可能な部位を組み込む方法は、上述の通りであるため、その詳細な説明は省略する。
上記(1)~(3)の形成方法の中でも、(1)の方法は非晶性樹脂鎖に結晶性ポリエステル樹脂鎖をグラフト化した構造のハイブリッド樹脂を形成し易いことや生産工程を簡素化できるため好ましい。(1)の方法は、非晶性樹脂ユニットを予め形成してから結晶性ポリエステル樹脂ユニットを結合させるため、結晶性ポリエステル樹脂ユニットの配向が均一になりやすい。したがって、本発明で規定するトナーに適したハイブリッド樹脂を確実に形成することができるので好ましい。
トナー母体粒子を構成しうる着色剤としては、カーボンブラック、磁性体、染料、顔料などを任意に使用することができ、カーボンブラックとしては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使用される。磁性体としては鉄、ニッケル、コバルトなどの強磁性金属、これらの金属を含む合金、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、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と呼ばれる種類の合金、二酸化クロムなどを用いることができる。
着色剤の添加量はトナー母体粒子全体に対して好ましくは1~30質量%、より好ましくは2~20質量%の範囲で、これらの混合物も用いることができる。このような範囲であると画像の色再現性を確保できる。
また、トナー中の着色剤分散径としては、体積平均粒径で、10~1000nm、50~500nmが好ましく、さらには80~300nmが特に好ましい。
トナー母体粒子を構成する離型剤としては、特に限定されるものではなく、公知のものを使用することができる。具体的には、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなどのポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックスなどの分枝鎖状炭化水素ワックス、パラフィンワックス、サゾールワックスなどの長鎖炭化水素系ワックス、ジステアリルケトンなどのジアルキルケトン系ワックス、カルナウバワックス、モンタンワックス、ベヘン酸ベヘネート、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18-オクタデカンジオールジステアレート、トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートなどのエステル系ワックス、エチレンジアミンベヘニルアミド、トリメリット酸トリステアリルアミドなどのアミド系ワックスなどが挙げられる。
また、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。
トナーとしての帯電性能や流動性又はクリーニング性を向上させる観点から、トナー母体粒子の表面に、外添剤として、滑剤、正帯電性の無機外添剤及び負帯電性の無機外添剤が添加されている。
そして、前記正帯電性の無機外添剤の質量と、前記負帯電性の無機外添剤の質量とが前記式(1)の関係を満たす。
前記サイクリックシラザン及びアルキルアルコキシシランで表面修飾されたシリカ粒子は、数平均一次粒径が50~150nmの範囲内であることが好ましい。
前記数平均一次粒径は、前記した感光体の保護層に含有される、無機微粒子の数平均一次粒径と同様の方法で測定される。
また、負帯電性の無機外添剤は、数平均粒径が80~500nmの範囲内の大径粒子と、10~50nmの範囲内の小径粒子を併用することが好ましい。
その他、有機微粒子をさらに添加してもよく、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を使用することができる。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、本発明で用いられる滑剤の平均粒径は1~5μmの範囲内であることが、雨だれの発生を確実に防止できる点で好ましい。
外添剤の添加量は、トナー母体粒子100質量%に対して0.1~10.0質量%であることが好ましい。
本発明に用いられるトナーを製造する方法としては、特に限定されず、混練粉砕法、懸濁重合法、乳化凝集法、溶解懸濁法、ポリエステル伸長法、分散重合法など公知の方法が挙げられる。トナーを製造する方法には、下記外添剤処理工程が含まれることが好ましい。
この工程は、トナー母体粒子表面へ必要に応じて外添剤を添加、混合してトナーを作製する工程である。外添剤の添加方法としては、タービュラーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、V型混合機などの公知の種々の混合装置を使用して添加する方法が挙げられる。外添剤の添加により、トナーの流動性や帯電性が改良され、また、クリーニング性の向上等が実現される。
以上のようなトナーは、例えばいわゆるキャリアと混合して二成分現像剤として使用する場合、非磁性トナーを単独で使用する場合などが考えられ、いずれも好適に使用することができる。
二成分現像剤を構成するキャリアは特に限定されるものではないが、以下のものが挙げられる。
磁性体としては、鉄、フェライト、マグネタイトなどの金属、それらの金属とアルミニウム、鉛などの金属との合金などの従来公知の材料からなる磁性粒子を用いることができ、特にフェライト粒子を用いることが好ましい。
キャリア表面被覆用の樹脂組成としては、特に限定はないが、例えば、オレフィン樹脂、シクロヘキシルメタクリレート-メチルメタクリレート共重合体、スチレン樹脂、スチレン・アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エステル樹脂又はフッ素樹脂などが用いられる。また、樹脂分散型キャリアを構成するための樹脂としては、特に限定されず公知のものを使用することができ、例えば、アクリル樹脂、スチレン・アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂など使用することができる。
また、樹脂中に上記磁性粒子を分散させたいわゆる樹脂分散型キャリアを用いることも可能で、この樹脂分散型キャリアに被覆層を設けることもできる。
キャリアの体積平均粒径としては15~100μmの範囲内が好ましく、20~60μmの範囲内がより好ましい。
<表面修飾金属酸化物粒子P1の作製>
メタノール 10mLに未修飾金属酸化物粒子(未修飾の無機微粒子)である二酸化ケイ素(SiO2、数平均一次粒径100nm)5gを加え、USホモジナイザーを用いて室温で30分間分散させた。
上記で得られた導電性金属酸化物粒子 5gを、2-ブタノール 40gに加え、USホモジナイザーを用いて室温で60分間分散させた。次いで、シリコーン主鎖の側鎖にシリコーン鎖を有する表面修飾剤(KF-9908:信越化学工業株式会社製)0.15gを加えて、さらに、室温で60分間、USホモジナイザーを用いて分散を行った。分散後、溶剤を室温下で揮発させ、120℃で60分間乾燥させることにより、反応性表面修飾剤と、主鎖及び側鎖にシリコーン鎖を有する表面修飾剤で表面修飾が施された表面修飾金属酸化物粒子P1を作製した。
メタノール 10mLに未修飾金属酸化物粒子であるα-アルミナ(数平均一次粒径300nm、比抵抗1010Ω・cm以上、pH8~9、スミコランダムAA-03:住友化学工業社製)を5g加え、USホモジナイザーを用いて室温で30分間分散させた。
上記で得られた導電性金属酸化物粒子 5gを、2-ブタノール 40gに加え、USホモジナイザーを用いて室温で60分間分散させた。次いで、シリコーン主鎖の側鎖にシリコーン鎖を有する表面修飾剤(KF-9908:信越化学工業株式会社製)0.15gを加えて、さらに、室温で60分間、USホモジナイザーを用いて分散を行った。分散後、溶剤を室温下で揮発させ、120℃で60分間乾燥させることにより、反応性表面修飾剤と、主鎖及び側鎖にシリコーン鎖を有する表面修飾剤で表面修飾が施された表面修飾金属酸化物粒子P2を作製した。
メタノール 10mLに未修飾金属酸化物粒子である酸化チタン(TiO2、数平均一次粒径100nm)5gを加え、USホモジナイザーを用いて室温で30分間分散させた。
上記で得られた導電性金属酸化物粒子 5gを、2-ブタノール 40gに加え、USホモジナイザーを用いて室温で60分間分散させた。次いで、シリコーン主鎖の側鎖にシリコーン鎖を有する表面修飾剤(KF-9908:信越化学工業株式会社製)0.15gを加えて、さらに、室温で60分間、USホモジナイザーを用いて分散を行った。分散後、溶剤を室温下で揮発させ、120℃で60分間乾燥させることにより、反応性表面修飾剤と、主鎖及び側鎖にシリコーン鎖を有する表面修飾剤で表面修飾が施された表面修飾金属酸化物粒子P3を作製した。
金属酸化物微粒子P4として、未修飾金属酸化物粒子である酸化スズ(数平均一次粒径=20nm)を用いた。
<感光体1の作製>
(導電性支持体の準備)
円筒形アルミニウム支持体の表面を切削加工し、導電性支持体を準備した。
下記成分を下記の分量で混合し、分散機としてサンドミルを用いて、バッチ式で10時間の分散を行い、中間層形成用塗布液を調製した。当該塗布液を浸漬塗布法によって導電性支持体の表面に塗布し、110℃で20分間乾燥し、膜厚2μmの中間層を導電性支持体上に形成した。なお、ポリアミド樹脂としてX1010(ダイセル・エボニック株式会社製)を使用し、酸化チタン粒子としてSMT-500SAS(テイカ株式会社製、数平均一次粒径:0.035μm)を使用した。
ポリアミド樹脂 10質量部
酸化チタン粒子 11質量部
エタノール 200質量部
下記成分を下記分量で混合し、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/時間で0.5時間にわたって分散することにより、電荷発生層形成用塗布液を調製した。得られた塗布液を浸漬塗布法によって中間層の表面に塗布し、風乾することにより、膜厚0.3μmの電荷発生層を中間層上に形成した。
なお、電荷発生物質は、Cu-Kα特性X線回折スペクトル測定で8.3°、24.7°、25.1°、及び26.5°に明確なピークを有するチタニルフタロシアニン、及び(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との混晶を使用した。また、ポリビニルブチラール樹脂としてエスレック(登録商標)BL-1(積水化学工業株式会社製)を使用した。また、混合溶媒として、3-メチル-2-ブタノン/シクロヘキサノン=4/1(体積比)を使用した。
電荷発生物質 24質量部
ポリビニルブチラール樹脂 12質量部
混合溶媒 400質量部
下記成分を下記分量で混合した電荷輸送層用の塗布液を、浸漬塗布法によって電荷発生層の表面に塗布し、120℃で70分間乾燥することにより、膜厚24μmの電荷輸送層を電荷発生層上に形成した。
電荷輸送物質(下記CTM-A:4,4′-ジメチル-4″-(α-フェニルスチリル)トリフェニルアミン) 60質量部
ポリカーボネート樹脂(ユーピロン(登録商標)Z300(三菱ガス化学株式会社製、ビスフェノールZ型ポリカーボネート) 100質量部
酸化防止剤(IRGANOX(登録商標)1010(BASFジャパン株式会社製)
4質量部
下記成分を下記分量で混合、分散した保護層用の塗布液を、浸漬塗布法によって電荷輸送層の表面に塗布し、120℃で70分間乾燥することにより、膜厚24μmの保護層を電荷輸送層上に形成し、感光体1を作製した。
表面修飾金属酸化物粒子P1(KF-9908で表面修飾されたシリカ粒子)
60質量部
電荷輸送物質(CTM-A) 150質量部
ポリカーボネート(Z300:三菱ガス化学社製) 300質量部
酸化防止剤(Irganox1010:日本チバガイギー社製)12質量部
THF(テトラヒドロフラン)(沸点66℃) 2800質量部
シリコーンオイル(KF-54:信越化学社製) 4質量部
酸性分散剤(BYK-P105:BYKケミー社製) 1質量部
前記感光体1の作製の保護層用の塗布液において、酸性分散剤(BYK-P105)を添加しないで、かつ、前記金属酸化物粒子P1の代わりに、前記金属酸化物粒子P2又はP3を用いた以外は同様にして感光体2及び3を作製した。
前記感光体1の作製の保護層の形成を下記のとおりに変更した以外は同様にして感光体4を作製した。
(保護層の形成)
前記金属酸化物微粒子P4を85質量部、多官能ラジカル重合性化合物として下記化合物M2を100質量部、溶媒として2-ブタノールを400質量部及びTHFを40質量部、遮光下で混合し、分散機としてサンドミルを用いて5時間分散した。その後、重合開始剤として、下記化学構造式(P)で表される化合物を10質量部加え、遮光下で撹拌して溶解させ、保護層用の塗布液を調製した。
この保護層用の塗布液を電荷輸送層上に円形スライドホッパー塗布装置を用いて塗布して塗膜を形成した。形成された塗膜に対し、メタルハライドランプを用いて紫外線を20秒間照射した。これにより、乾燥後の厚さが3.0μmの保護層を形成し、感光体4を作製した。
前記感光体1の作製の保護層用の塗布液において、表面修飾金属酸化物粒子P1及び酸性分散剤(BYK-P105)を添加しない以外は、同様にして感光体5を作製した。
前記感光体4の作製において、紫外線照射時間を40秒間に変更した以外は同様にして感光体6を作製した。
弾性変形率は、下記式(I)により算出した。
式(I):弾性変形率(%)=We/Wtot
上記式(I)中、「We」は弾性エネルギーを示し、「Wtot」は弾性エネルギーと塑性エネルギーの和を示す。
なお、「We」及び「Wtot」は、下記測定条件にしたがって微小硬度計「H100V」(Fscher社製)により測定されるものである。
(測定条件)
・使用圧子:対面角136°のビッカース四角錘ダイアモンド圧子
・負荷条件:速度6mN/secで有機感光体の表面からビッカース圧子を押しこむ・負荷時間:5sec(最大負荷 30mN)
・保持時間:5sec
・除荷条件:負荷と同じ速度で負荷を除く
<ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(c1)の合成>
両反応性モノマーを含む、下記の付加重合系樹脂(スチレン・アクリル樹脂:StAc)ユニットの原料モノマー及びラジカル重合開始剤を滴下ロートに入れた。
スチレン 34質量部
n-ブチルアクリレート 12質量部
アクリル酸 2質量部
重合開始剤(ジ-t-ブチルパーオキサイド) 7質量部
また、下記の重縮合系樹脂(結晶性ポリエステル樹脂:CPEs)ユニットの原料モノマーを、窒素導入管、脱水管、攪拌器および熱電対を装備した四つ口フラスコに入れ、170℃に加熱し溶解させた。
セバシン酸 369質量部
1,10-デカンジオール 318質量部
次いで、撹拌下で付加重合系樹脂(StAc)の原料モノマーを90分かけて滴下し、60分間熟成を行ったのち、減圧下(8kPa)にて未反応の付加重合モノマーを除去した。なお、このとき除去されたモノマー量は、上記の樹脂の原料モノマー比に対してごく微量であった。
その後、エステル化触媒としてTi(OBu)4を0.8質量部投入し、235℃まで昇温、常圧下(101.3kPa)にて5時間、さらに減圧下(8kPa)にて1時間反応を行った。
次に、200℃まで冷却したのち、減圧下(20kPa)にて1時間反応させることによりハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(c1)を得た。ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(c1)は、その全量に対してCPEs(結晶性ポリエステル樹脂)以外の樹脂(StAc)ユニットを8質量%含み、また、StAcにCPEsがグラフト化した形態の樹脂であった。また、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(c1)の数平均分子量(Mn)は9000、融点(Tc)は76℃であった。
上記結晶性ポリエステル樹脂(c1)30質量部を溶融させて溶融状態のまま、乳化分散機「キャビトロンCD1010」(株式会社ユーロテック製)に対して毎分100質量部の移送速度で移送した。また、この溶融状態の結晶性ポリエステル樹脂の移送と同時に、当該乳化分散機「キャビトロンCD1010」(株式会社ユーロテック製)に対して、水性溶媒タンクにおいて試薬アンモニア水70質量部をイオン交換水で希釈した、濃度0.37質量%の希アンモニア水を、熱交換機で100℃に加熱しながら毎分0.1リットルの移送速度で移送した。そして、この乳化分散機「キャビトロンCD1010」(株式会社ユーロテック製)を、回転子の回転速度60Hz、圧力5kg/cm2の条件で運転することにより、固形分量が30質量部である結晶性ポリエステル樹脂の微粒子分散液を調製した。このとき、上記結晶性ポリエステル樹脂の微粒子分散液に含まれる粒子は、体積基準のメジアン径が200nmであった。
(第1段重合)
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた5Lの反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム8質量部及びイオン交換水3000質量部を仕込み、窒素気流下230rpmの攪拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温させた。昇温後、過硫酸カリウム10質量部をイオン交換水200質量部に溶解させたものを添加し、再度液温80℃とし、
スチレン 480質量部
n-ブチルアクリレート 250質量部
メタクリル酸 68.0質量部
からなる単量体混合液を1時間かけて滴下後、80℃にて2時間加熱、撹拌することにより重合を行い、樹脂微粒子の分散液(x1)を調製した。
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた5Lの反応容器に、ポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム7質量部をイオン交換水3000質量部に溶解させた溶液を仕込み、98℃に加熱後、樹脂微粒子の分散液(x1)260質量部と、
スチレン(St) 284質量部
n-ブチルアクリレート(BA) 92質量部
メタクリル酸(MAA) 13質量部
n-オクチル-3-メルカプトプロピオネート 1.5質量部
離型剤:ベヘン酸ベヘネート(融点73℃) 190質量部
からなる単量体及び離型剤を90℃にて溶解させた溶液を添加し、循環経路を有する機械式分散機「CLEARMIX」(エム・テクニック社製)により、1時間混合分散させ、乳化粒子(油滴)を含む分散液を調製した。
次いで、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開始剤溶液を添加し、この系を84℃にて1時間にわたり加熱撹拌することにより重合を行い、樹脂微粒子の分散液(x2)を調製した。
さらに、樹脂微粒子の分散液(x2)にイオン交換水400質量部を添加し、よく混合したのち、過硫酸カリウム11質量部をイオン交換水400質量部に溶解させた溶液を添加し、82℃の温度条件下で、
スチレン(St) 350質量部
n-ブチルアクリレート(BA) 215質量部
アクリル酸(AA) 30質量部
n-オクチル-3-メルカプトプロピオネート 8質量部
からなる単量体混合液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、2時間にわたり加熱撹拌することにより重合を行った後、28℃まで冷却し、ビニル樹脂からなる非晶性樹脂微粒子の水系分散液(X1)を調製した。
得られた非晶性樹脂微粒子の水系分散液(X1)について、非晶性樹脂微粒子の体積基準のメジアン径が220nm、ガラス転移温度(Tg)が55℃、重量平均分子量(Mw)が32000であった。
ドデシル硫酸ナトリウム90質量部をイオン交換水1600質量部に添加した。この溶液を撹拌しながら、銅フタロシアニン(C.I.Pigment Blue 15:3)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)を用いて分散処理することにより、着色剤粒子の水系分散液(Cy1)を調製した。
得られた着色剤粒子の水系分散液(Cy1)について、着色剤粒子の体積基準のメジアン径は110nmであった。
撹拌装置、温度センサー、冷却管を取り付けた反応容器に、非晶性樹脂微粒子の水系分散液(X1)288質量部(固形分換算)、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂微粒子の水系分散液(C1)70質量部(固形分換算)、イオン交換水2000質量部を投入した後、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10に調整した。
その後、着色剤粒子の水系分散液(Cy1)30質量部(固形分換算)を投入し、次いで、塩化マグネシウム60質量部をイオン交換水60質量部に溶解した水溶液を、撹拌下、30℃において10分間かけて添加した。その後、3分間放置した後に昇温を開始し、この系を60分間かけて80℃まで昇温し、80℃を保持したまま粒子成長反応を継続した。この状態で「コールターマルチサイザー3」(コールター・ベックマン社製)にて会合粒子の粒径を測定し、体積基準のメジアン径が6.0μmになった時点で、塩化ナトリウム190質量部をイオン交換水760質量部に溶解した水溶液を添加して粒子成長を停止させた。さらに、昇温を行い、90℃の状態で加熱撹拌することにより、粒子の融着を進行させ、トナーの平均円形度の測定装置「FPIA-2100」(Sysmex社製)を用いて(HPF検出数を4000個)平均円形度が0.945になった時点で2.5℃/minの冷却速度で30℃に冷却した。
次いで、固液分離し、脱水したトナーケーキをイオン交換水に再分散し固液分離する操作を3回繰り返して洗浄したのち、40℃で24時間乾燥させることにより、トナー母体粒子1を得た。
撹拌装置、温度センサー、冷却管を取り付けた反応容器に、非晶性樹脂微粒子の水系分散液(X1)288質量部(固形分換算)、イオン交換水2000質量部を投入した後、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10に調整した。
その後、着色剤粒子の水系分散液(Cy1)30質量部(固形分換算)を投入し、次いで、塩化マグネシウム60質量部をイオン交換水60質量部に溶解した水溶液を、撹拌下、30℃において10分間かけて添加した。その後、3分間放置した後に昇温を開始し、この系を60分間かけて80℃まで昇温し、80℃を保持したまま粒子成長反応を継続した。この状態で「コールターマルチサイザー3」(コールター・ベックマン社製)にて会合粒子の粒径を測定し、体積基準のメジアン径が6.0μmになった時点で、塩化ナトリウム190質量部をイオン交換水760質量部に溶解した水溶液を添加して粒子成長を停止させた。さらに、昇温を行い、90℃の状態で加熱撹拌することにより、粒子の融着を進行させ、トナーの平均円形度の測定装置「FPIA-2100」(Sysmex社製)を用いて(HPF検出数を4000個)平均円形度が0.945になった時点で2.5℃/minの冷却速度で30℃に冷却した。
次いで、固液分離し、脱水したトナーケーキをイオン交換水に再分散し固液分離する操作を3回繰り返して洗浄したのち、40℃で24時間乾燥させることにより、トナー粒子2を得た。
(外添剤の添加)
前記で得られたトナー母体粒子1を100質量部に、負帯電性の無機外添剤として、疎水性シリカ(数平均一次粒径=12nm、疎水化度=68、表Iに記載の(R805)」)0.6質量部、疎水性シリカ(数平均一次粒径=30nm、疎水化度=64、表Iに記載の(NAX50))0.94質量部及び疎水性酸化チタン(チタニア)(数平均一次粒径=100nm、疎水化度=63、表Iに記載の(TAF520K))0.6質量部、正帯電性の無機外添剤として、チタン酸カルシウム(数平均一次粒径=100nm、表Iに記載の(TC-110))を0.3質量部、滑剤としてステアリン酸亜鉛0.3質量部を添加し、ヘンシェルミキサー(三井三池化工機社製)により回転翼周速35mm/sec、32℃で20分間混合した後、45μmの目開きの篩を用いて粗大粒子を除去する外添剤処理を施すことにより、体積平均粒径が6.1μmである、トナー1を得た。
前記トナー1の製造において、トナー母体粒子の種類と、正帯電性の無機外添剤の種類及び添加量を下記表IIに示すとおりに変更した以外は同様にしてトナー2~11を得た。なお、下記表IIにおいて、「疎水性シリカ2種」とは、前記した疎水性シリカ(数平均一次粒径=12nm、疎水化度=68、表Iに記載の(R805)」)、疎水性シリカ(数平均一次粒径=30nm、疎水化度=64、表Iに記載の(NAX50))を表す。
なお、下記表IIにおいて、「チタン酸ストロンチウム」は、数平均一次粒径が80m(表Iに記載の(SW200)である。
前記で製造した各トナーに対して、それぞれアクリル樹脂を被覆した体積平均粒径60μmのフェライトキャリアを、トナー濃度が現像剤中において6.5質量%となるように添加して混合することにより、現像剤1~11をそれぞれ製造した。
<ゴム材ゴムシートの作製>
4,4′-ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリエステルポリオール、短鎖ポリオールを原材料に用い、公知の遠心成型法にて、厚さ2mmのウレタンゴムシートを作製した。
配合比を変更しながら、反発弾性率が29.0%のゴム材ゴムシート(ブレード部材)を作製した。
前記で作製したゴムシートに対し、鉛直方向に対して10°傾けた角度で刃を入れて裁断し、エッジ角90°のエッジ部位を形成した。
さらに、鉛直方向に刃を入れて裁断し、340mm×14.0mmの寸法に裁断した。熱硬化性の接着剤により、接着しろ4mmで板金に加熱接着し、自由長10.0mmのクリーニングブレード1を作製した。
なお、前記反発弾性率については、前記したとおりの測定法により測定した。
クリーニングブレード1の作製において、ゴム材ゴムシートの原材料の配合比を変更しながら、反発弾性率が下記表に示すとおりとなるように作製した以外は同様にし、クリーニングブレード2、4及び5を作製した。
クリーニングブレード1の作製と同様に、4,4′-ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリエステルポリオール、短鎖ポリオールを原材料に用いて、配合比の異なる2種の処方液を公知の遠心成型法にて、連続投入して、ベース層(1.5mm)とエッジ層(0.5mm)からなる2層構成の厚さ2mmのゴム材ゴムシート(ブレード部材)を作製した。なお、ベース層とエッジ層の各原材料の配合比を適宜調整して、ゴム材ゴムシートの反発弾性率が26.5%となるように作製した。
クリーニングブレード1の作製において、エッジ角が100°となるようにエッジ部位を形成した以外は同様にして、クリーニングブレード6を作製した。
<雨だれ耐性>
前記で得られた感光体、現像剤及びクリーニングブレードを、下記表IIに示す組み合わせで用いて画像形成を行った。
具体的には、評価機としてbizhub C650i(コニカミノルタ社製)を用い、低温・低湿環境(10℃、20%RH;LL環境)でBk位置に前記で作製した各感光体を搭載した。また、前記で作製したクリーニングブレード及び現像剤をそれぞれ設置した。ここで、クリーニングブレードは、感光体に対して当接するエッジ角が、下記表IIに示すとおりとなるように設置した。
そして、A4用紙に5%文字チャートを連続で30kP(30000枚)印刷した後、前記評価機から感光体を取り外し、30mmφ、長さ360mmの感光体1周分(面積換算:33929mm2)に発生した雨だれ(付着物)の個数を目視により観察し、下記の基準で評価した。
(基準)
○:雨だれの個数が0~9個(実用上問題なし)
×:雨だれの個数が10個以上(実用上問題あり)
前記雨だれ耐性の評価方法において、30kP耐久後の感光体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。なお、下記表IIにおいて、カッコ内の数値はα値を示す。
(基準)
○:α値が1未満(実用上問題なし)
×:α値が1以上(実用上問題あり)
110Y、110M、110C、110Bk 画像形成ユニット
111Y、111M、111C、111Bk 感光体
113Y、113M、113C、113Bk 接触式帯電手段
113a 芯金
113b 弾性層
113c 抵抗制御層
113d 表面層
113e 押圧バネ
115Y、115M、115C、115Bk 露光手段
117Y、117M、117C、117Bk 現像手段
118Y、118M、118C、118Bk 現像ローラー
119Y、119M、119C、119Bk クリーニングブレード
119a 支持部材
119b ブレード部材
131 中間転写体
133Y、133M、133C、133Bk 一次転写ローラー(転写手段)
135 クリーニング手段
137A、137B、137C、137D ローラー
150 給紙搬送手段
170 定着手段
200 プロセスカートリッジ
201 筐体
203R、203L 支持レール
211 給紙カセット
213A、213B、213C、213D 中間ローラー
215 レジストローラー
217 二次転写ローラー(転写手段)
219 排紙ローラー
221 排紙トレイ
300 外添剤粒子
301 小径シリカ粒子
302 大径シリカ粒子
303 正帯電性の無機外添剤粒子
θ エッジ角
N ニップ部
L 静止層
T トナー粒子
Claims (9)
- 静電荷像現像用トナーを用いる電子写真プロセスによる画像形成方法であって、
接触式帯電手段、現像手段、転写手段及びクリーニングブレードを、電子写真感光体の周りに設置し、
前記電子写真感光体の表面保護層に、無機微粒子を含有し、
前記電子写真感光体の弾性変形率が、50%以下で、
前記クリーニングブレードの反発弾性率が、30%以下であり、
前記静電荷像現像用トナーを構成するトナー粒子が、滑剤、正帯電性の無機外添剤及び負帯電性の無機外添剤を含有し、
前記正帯電性の無機外添剤の質量と、前記負帯電性の無機外添剤の質量とが、下記式(1)の関係を満たすことを特徴とする画像形成方法。
式(1):0.28≦正帯電性の無機外添剤の質量/負帯電性の無機外添剤の質量 - 前記電子写真感光体の前記表面保護層に含有される前記無機微粒子が、シリカ(SiO2)粒子であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成方法。
- 前記電子写真感光体の前記表面保護層に熱可塑性樹脂を含有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成方法。
- 前記電子写真感光体に対して当接する前記クリーニングブレードのエッジ角が、鈍角に形成されてい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。
- 前記正帯電性の無機外添剤が、チタン酸カルシウム粒子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。
- 前記正帯電性の無機外添剤が、チタン酸ストロンチウム粒子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。
- 前記正帯電性の無機外添剤が、サイクリックシラザン及びアルキルアルコキシシランで表面修飾されたシリカ粒子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。
- 前記トナー粒子が、結晶性ポリエステル樹脂及びスチレン・アクリル樹脂を含有することを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 前記結晶性ポリエステル樹脂が、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項8に記載の画像形成方法。
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