JP2024062649A - 画像形成装置、及び画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】多数枚印刷した場合でも所望の画像濃度を有し且つカブリの少ない画像を形成でき、高湿環境下でも画像流れの発生が抑制される画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、磁性トナーと、像担持体と、現像装置とを備える。像担持体は、アモルファスシリコン感光体ドラムである。磁性トナーは、トナー粒子を含む。トナー粒子は、結着樹脂と磁性粉とを含有するトナー母粒子と、トナー母粒子の表面に付着したアルミナ粒子とを有する。アルミナ粒子は、アルミナを含有するコアと、コアを被覆する導電層とを有する。導電層は、アンチモンドープ酸化スズを含有する。アルミナ粒子の数平均一次粒子径は、0.15μm以上0.50μm以下である。アルミナ粒子の比抵抗は、250Ω・cm以下である。アルミナ粒子のX線強度比率は、0.25以上0.35以下である。【選択図】図2
Description
本発明は、画像形成装置、及び画像形成方法に関する。
一成分現像用トナーを用いた画像形成方法が知られている。画像形成装置の長寿命化に伴い、長期に渡り安定した画像特性を維持することが求められている。
長期に渡って良好な現像性を維持するために、例えば、特許文献1に記載の一成分現像用トナーは、トナー粒子の表面に、導電性の金属化合物微粒子と、無機微粉体とを有している。特許文献1に記載の一成分現像用トナーは、像担持体を帯電する帯電工程と、潜像形成工程と、現像工程とを少なくとも有し、これらの各工程を繰り返して画像形成を行う画像形成方法において用いられる。特許文献1には、像担持体として有機感光体(OPC感光体)を使用することが記載されている。
しかしながら、特許文献1に記載の一成分現像用トナーは、多数枚印刷した場合に所望の画像濃度を有し且つカブリの少ない画像を形成する点で、不十分である。また、特許文献1に記載の一成分現像用トナーは、有機感光体を使用した画像形成に用いられている。しかしながら、有機感光体ではなく、アモルファスシリコン感光体のような無機感光体を使用した画像形成においては、形成画像に画像流れが発生し易いという無機感光体に特有の課題がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、多数枚印刷した場合でも所望の画像濃度を有し且つカブリの少ない画像を形成でき、高湿環境下でも画像流れの発生が抑制される画像形成装置及び画像形成方法を提供することである。
本発明に係る画像形成装置は、磁性トナーと、像担持体と、現像装置とを備える。前記現像装置は、前記像担持体に形成された静電潜像を、前記磁性トナーによりトナー像に現像する。前記像担持体は、アモルファスシリコン感光体ドラムである。前記磁性トナーは、トナー粒子を含む。前記トナー粒子は、結着樹脂と磁性粉とを含有するトナー母粒子と、前記トナー母粒子の表面に付着したアルミナ粒子とを有する。前記アルミナ粒子は、アルミナを含有するコアと、前記コアを被覆する導電層とを有する。前記導電層は、アンチモンドープ酸化スズを含有する。前記アルミナ粒子の数平均一次粒子径は、0.15μm以上0.50μm以下である。前記アルミナ粒子の比抵抗は、250Ω・cm以下である。前記アルミナ粒子のX線強度比率は、0.25以上0.35以下である。前記アルミナ粒子の前記X線強度比率は、蛍光X線分析により測定される、前記アルミナ粒子に含まれるスズ元素に由来するピークのX線強度に対する、前記アルミナ粒子に含まれるアンチモン元素に由来するピークのX線強度の比率である。
本発明に係る画像形成方法は、像担持体に形成された静電潜像を、磁性トナーによりトナー像に現像する現像工程を含む。前記像担持体は、アモルファスシリコン感光体ドラムである。前記磁性トナーは、トナー粒子を含む。前記トナー粒子は、結着樹脂と磁性粉とを含有するトナー母粒子と、前記トナー母粒子の表面に付着したアルミナ粒子とを有する。前記アルミナ粒子は、アルミナを含有するコアと、前記コアを被覆する導電層とを有する。前記導電層は、アンチモンドープ酸化スズを含有する。前記アルミナ粒子の数平均一次粒子径は、0.15μm以上0.50μm以下である。前記アルミナ粒子の比抵抗は、250Ω・cm以下である。前記アルミナ粒子のX線強度比率は、0.25以上0.35以下である。前記アルミナ粒子の前記X線強度比率は、蛍光X線分析により測定される、前記アルミナ粒子に含まれるスズ元素に由来するピークのX線強度に対する、前記アルミナ粒子に含まれるアンチモン元素に由来するピークのX線強度の比率である。
本発明の画像形成装置及び画像形成方法は、多数枚印刷した場合でも所望の画像濃度を有し且つカブリの少ない画像を形成でき、高湿環境下でも画像流れの発生を抑制できる。
以下、本発明の実施形態について説明する。まず、本明細書で用いられる用語について説明する。磁性トナーは、トナー粒子の集合体(例えば粉体)である。磁性粉は、磁性粒子の集合体(例えば粉体)である。外添剤は、外添剤粒子の集合体(例えば粉体)である。粉体に関する評価結果(例えば、形状及び物性を示す値)は、何ら規定していなければ、粉体から粒子を相当数選び取って、それら粒子の各々について測定した値の数平均である。測定対象の吸油量は、何ら規定していなければ、JIS(日本産業規格)K5101-13-1:2004に従い測定した値である。測定対象の体積基準の粒度分布における累積50%の値(体積中位径D50)は、何ら規定していなければ、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(株式会社堀場製作所製「LA-950」)を用いて測定されたメディアン径である。測定対象の数平均一次粒子径は、何ら規定していなければ、走査型電子顕微鏡を用いて測定した一次粒子の円相当径(ヘイウッド径:一次粒子の投影面積と同じ面積を有する円の直径)の数平均値である。測定対象の数平均一次粒子径は、例えば100個の一次粒子の円相当径の数平均値である。測定対象の酸価は、何ら規定していなければ、「JIS(日本産業規格)K0070-1992」に従い測定した値である。測定対象の数平均分子量(Mn)及び質量平均分子量(Mw)は、何ら規定していなければ、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いて測定した値である。疎水性の強さ(又は親水性の強さ)は、例えば水滴の接触角(水の濡れ易さ)で表すことができる。水滴の接触角が大きいほど疎水性が強い。疎水化処理とは、疎水性を強める処理を指す。本明細書に記載の各成分は、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。以上、本明細書で用いられる用語について説明した。なお、図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の大きさ、個数、形状等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合がある。また、本発明は、以下の実施形態及び図示された例に何ら限定されず、本発明の目的の範囲内で適宜変更を加えて実施できる。
[第1実施形態:画像形成装置]
以下、本発明の第1実施形態の画像形成装置について説明する。第1実施形態の画像形成装置は、磁性トナーと、像担持体と、現像装置とを備える。現像装置は、像担持体に形成された静電潜像を、磁性トナーによりトナー像に現像する。像担持体は、アモルファスシリコン感光体ドラムである。磁性トナーは、トナー粒子を含む。トナー粒子は、トナー母粒子と、アルミナ粒子とを有する。トナー母粒子は、結着樹脂と磁性粉とを含有する。アルミナ粒子は、トナー母粒子の表面に付着している。アルミナ粒子は、コアと、導電層とを有する。コアは、アルミナを含有する。導電層は、コアを被覆する。導電層は、アンチモンドープ酸化スズを含有する。アルミナ粒子の数平均一次粒子径は、0.15μm以上0.50μm以下である。アルミナ粒子の比抵抗は、250Ω・cm以下である。アルミナ粒子のX線強度比率は、0.25以上0.35以下である。アルミナ粒子のX線強度比率は、蛍光X線分析により測定される、アルミナ粒子に含まれるスズ元素に由来するピークのX線強度に対する、アルミナ粒子に含まれるアンチモン元素に由来するピークのX線強度の比率である。以下、「磁性トナー」を、単に「トナー」と記載することがある。また、「アルミナ粒子のX線強度比率」、即ち「蛍光X線分析により測定される、アルミナ粒子に含まれるスズ元素に由来するピークのX線強度に対する、アルミナ粒子に含まれるアンチモン元素に由来するピークのX線強度の比率」を、「Sb/Sn比」と記載することがある。
以下、本発明の第1実施形態の画像形成装置について説明する。第1実施形態の画像形成装置は、磁性トナーと、像担持体と、現像装置とを備える。現像装置は、像担持体に形成された静電潜像を、磁性トナーによりトナー像に現像する。像担持体は、アモルファスシリコン感光体ドラムである。磁性トナーは、トナー粒子を含む。トナー粒子は、トナー母粒子と、アルミナ粒子とを有する。トナー母粒子は、結着樹脂と磁性粉とを含有する。アルミナ粒子は、トナー母粒子の表面に付着している。アルミナ粒子は、コアと、導電層とを有する。コアは、アルミナを含有する。導電層は、コアを被覆する。導電層は、アンチモンドープ酸化スズを含有する。アルミナ粒子の数平均一次粒子径は、0.15μm以上0.50μm以下である。アルミナ粒子の比抵抗は、250Ω・cm以下である。アルミナ粒子のX線強度比率は、0.25以上0.35以下である。アルミナ粒子のX線強度比率は、蛍光X線分析により測定される、アルミナ粒子に含まれるスズ元素に由来するピークのX線強度に対する、アルミナ粒子に含まれるアンチモン元素に由来するピークのX線強度の比率である。以下、「磁性トナー」を、単に「トナー」と記載することがある。また、「アルミナ粒子のX線強度比率」、即ち「蛍光X線分析により測定される、アルミナ粒子に含まれるスズ元素に由来するピークのX線強度に対する、アルミナ粒子に含まれるアンチモン元素に由来するピークのX線強度の比率」を、「Sb/Sn比」と記載することがある。
第1実施形態の画像形成装置は、上記構成を備えることにより、多数枚印刷した場合でも所望の画像濃度を有し且つカブリの少ない画像を形成でき、高湿環境下でも画像流れの発生を抑制できる。その理由は、以下のように推測される。
第1実施形態の画像形成装置は、像担持体として、アモルファスシリコン感光体ドラムを備える。アモルファスシリコン感光体ドラムは、有機感光体と比較して硬度が高く耐久性に優れるため、画像形成装置の長寿命化を図ることができる。その反面、アモルファスシリコン感光体ドラムは、表面に水分を吸着し易い。吸着された水分によって、アモルファスシリコン感光体ドラムの表面に放電生成物が付着し易くなり、形成画像に画像流れが発生することがある。画像流れは、像担持体の表面に付着した放電生成物の影響で、記録媒体の搬送方向に画像が流れ、画像が乱れる画像不良である。画像流れは、大気中に水分が多い高湿環境下で特に発生する傾向がある。
そこで、第1実施形態において、アルミナ粒子の数平均一次粒子径を、0.15μm以上とする。アルミナ粒子の数平均一次粒子径が0.15μm以上であれば、硬度が高いアルミナ粒子によってアモルファスシリコン感光体ドラムの表面が研磨され、表面に付着した放電生成物を容易に除去できる。その結果、高湿環境下でも形成画像における画像流れの発生を抑制できる。
また、第1実施形態において、アルミナ粒子の数平均一次粒子径は、0.50μm以下である。アルミナ粒子の数平均一次粒子径が0.50μm以下であれば、アルミナ粒子を有するトナー粒子が現像装置内で容易に流動し、多数枚印刷した場合でも所望の画像濃度を有する画像を形成できる。
第1実施形態において、アルミナ粒子の比抵抗は、250Ω・cm以下である。アルミナ粒子の比抵抗が250Ω・cm以下であれば、アルミナ粒子に適度な導電性が付与され、アルミナ粒子を有するトナー粒子間において、電荷がスムーズに授受される。その結果、トナーの帯電量分布がシャープになり、多数枚印刷した場合でも所望の画像濃度を有し且つカブリの少ない画像を形成できる。
アルミナ粒子は、アルミナを含有するコアと、コアを被覆し且つアンチモンドープ酸化スズを含有する導電層を有する。このような導電層が備えられることで、アルミナ粒子に適度な導電性が付与される。その反面、アルミナを含有するコアと、アンチモンドープ酸化スズを含有する導電層とは、密着力が弱い傾向にある。
そこで、第1実施形態において、アルミナ粒子のSb/Sn比を、0.25以上0.35以下とする。アルミナ粒子のSb/Sn比が小さい程、アルミナ粒子の比抵抗が高くなる傾向にある。アルミナ粒子のSb/Sn比が0.25未満である場合には、アルミナ粒子の比抵抗が高くなり易い。このため、アルミナ粒子の比抵抗が過度に高くならないように、コアに対して多量のアンチモンドープ酸化スズを添加する必要がある。その結果、アルミナ粒子の導電層が厚くなり、現像装置内でトナー粒子に摩擦力がかかると、アルミナ粒子のコアから導電層が容易に剥がれてしまう。一方、アルミナ粒子のSb/Sn比が0.35超である場合には、導電層におけるアンチモンの量が多くなり、アルミナを含有するコアと、アンチモンドープ酸化スズを含有する導電層との密着力が、弱まる傾向にある。その結果、現像装置内でトナー粒子に摩擦力がかかると、アルミナ粒子のコアから導電層が容易に剥がれてしまう。アルミナ粒子のSb/Sn比が0.25以上0.35以下であれば、アルミナ粒子のコアから導電層が剥がれることを抑制でき、多数枚印刷した場合でもアルミナ粒子の適度な導電性が維持される。その結果、多数枚印刷した場合でも所望の画像濃度を有し且つカブリの少ない画像を形成できる。
以上、第1実施形態の画像形成装置が、多数枚印刷した場合でも所望の画像濃度を有し且つカブリの少ない画像を形成でき、高湿環境下でも画像流れの発生を抑制できる理由を説明した。
以下、図1を参照して、第1実施形態の画像形成装置の一例である画像形成装置100について説明する。図1は、画像形成装置100を示す図である。
図1に示す画像形成装置100は、用紙カセット10と、給紙ローラー11と、レジストローラー対12と、画像形成部13と、定着部14と、用紙搬送路15と、排出ローラー対16と、排出トレイ17とを備える。用紙搬送路15は、用紙カセット10の上方から、排出トレイ17まで延びる。用紙搬送路15に沿って、用紙Pの搬送方向の上流側から順に、給紙ローラー11、レジストローラー対12、画像形成部13、定着部14、及び排出ローラー対16が配置されている。
用紙カセット10は、画像形成装置100の本体下部に設けられる。用紙カセット10は、少なくとも1枚の用紙Pを収容する。
給紙ローラー11は、用紙カセット10から用紙Pを給紙する。給紙ローラー11によって給紙された用紙Pは、レジストローラー対12に搬送される。
レジストローラー対12は、用紙Pを一時待機させた後、用紙Pを画像形成部13に送出する。
画像形成部13は、磁性トナーであるトナーT(図2参照)と、像担持体2と、帯電器3と、露光装置4と、現像装置1と、トナーコンテナ5と、転写ローラー6と、クリーニング部7とを備える。像担持体2の周囲には、帯電器3、露光装置4、現像装置1、転写ローラー6、及びクリーニング部7が配置される。トナーコンテナ5は、トナーTを収容する。トナーコンテナ5は、現像装置1の上方に配置され、現像装置1へトナーTを補給する。
像担持体2は、図1において時計回り方向に回転可能に軸支されている。像担持体2は、アモルファスシリコン感光体ドラムである。帯電器3に所定の電圧を印加することにより、像担持体2の表面が一様に帯電させられる。次いで、露光装置4から光が照射されることにより、像担持体2の表面(例えば、周面)に静電潜像が形成される。静電潜像は、入力された画像データに基づいて形成される。現像装置1により、像担持体2の表面上の静電潜像に、トナーTが供給されて、像担持体2の表面にトナー像が形成される。このようにして、現像装置1は、像担持体2(より具体的には、像担持体2の表面)に形成された静電潜像を、トナーTによりトナー像に現像する。そして、像担持体2が、トナー像を担持する。
次いで、レジストローラー対12から、像担持体2と転写ローラー6とのギャップ部(転写位置)に、用紙Pが供給される。転写ローラー6により、像担持体2の表面のトナー像が用紙Pに転写される。トナー像が転写された用紙Pは、定着部14に向けて搬送される。定着部14は、トナー像が転写された用紙Pを加熱及び/又は加圧する。加熱及び/又は加圧により、トナー像が用紙Pに定着され、用紙Pに画像が形成される。排出ローラー対16は、画像が形成された用紙Pを、排出トレイ17に排出する。一方、転写後に像担持体2の表面に残留しているトナーTは、クリーニング部7により回収される。そして、像担持体2は帯電器3によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われる。
以下、図2を参照して、画像形成装置100が備える現像装置1について、更に詳細に説明する。図2は、像担持体2と現像装置1とを示す図である。図2に示す現像装置1は、収容部20と、複数の攪拌スクリュー(第1攪拌スクリュー21と第2攪拌スクリュー22とに相当)と、トナー担持体23と、規制ブレード24と、トナーTとを有する。
収容部20は、トナーTを収容する。トナーTは、磁性一成分現像剤を構成する。収容部20は、開口Xを有する。収容部20内に、第1攪拌スクリュー21、第2攪拌スクリュー22、トナー担持体23、及び規制ブレード24が配設されている。収容部20は、例えば、現像容器である。
収容部20の内部は、収容部20の長手方向(図2の紙面に対して垂直方向)に延在する仕切壁20aによって、第1攪拌室20bと第2攪拌室20cとに区画されている。第1攪拌スクリュー21及び第2攪拌スクリュー22は、トナー担持体23と平行に設けられ、回転可能に収容部20に支持されている。第1攪拌室20bには、第1攪拌スクリュー21が配設されている。第2攪拌室20cには、第2攪拌スクリュー22が配設されている。また、収容部20の長手方向における両端部には、仕切壁20aは設けられていない。この両端部が、第1攪拌室20bと第2攪拌室20cの間をトナーTが移動する通路となっている。
第1攪拌スクリュー21は、第1攪拌室20b内のトナーTを攪拌しながら、トナー担持体23の軸方向の一端側から他端側に向かう第1搬送方向(図2の紙面に直交する方向、且つ紙面の後ろから前に向かう方向)に、トナーTを搬送する。第2攪拌スクリュー22は、第2攪拌室20c内のトナーTを攪拌しながら、第1搬送方向とは逆の第2搬送方向に、トナーTを搬送する。第2攪拌スクリュー22は、トナーTを第2搬送方向に搬送しながら、トナー担持体23にトナーTを供給する。
トナー担持体23は、図2における矢符方向(図2における反時計回り方向)に回転可能に、収容部20に支持されている。トナー担持体23は、磁性部材(不図示)と、磁性部材の周りに回転可能に設けられたスリーブ(不図示)とを有する。トナー担持体23が有する磁性部材の磁力により、収容部20内の磁性トナーであるトナーTが、トナー担持体23に引付けられる。そして、トナー担持体23の表面(例えばトナー担持体23の外周面)に、収容部20内のトナーTが担持される。
規制ブレード24は、トナー担持体23の表面に担持されたトナーTの層厚を規制する。これにより、像担持体2に供給されるトナーTの量も規制される。規制ブレード24は、磁性体から構成される。規制ブレード24は、トナー担持体23の上方に、規制ブレード24の先端とトナー担持体23との間に所定の間隔を隔てて、配置されている。所定の間隔は、例えば、0.2mm以上0.3mm以下である。この規制ブレード24とトナー担持体23との間に発生する磁界によって、トナー担持体23の表面に担持されたトナーTの層厚が規制される。
トナー担持体23の表面に対して、トナーTに含まれるトナー粒子60が接触し摩擦されることにより、トナーTが帯電する。また、収容部20(例えば、第1攪拌室20b、及び第2攪拌室20c)内において、トナー粒子60同士が接触し摩擦されることによっても、トナーTは帯電する。
トナー担持体23は、開口Xを介して、像担持体2と対向している。帯電したトナーTは、トナー担持体23の回転により、像担持体2に供給される。これにより、像担持体2の表面に形成された静電潜像に、トナーTが付着する。そして、像担持体2の表面上にトナー像が形成される。このようにして、像担持体2の表面に形成された静電潜像が、トナー像に現像される。
像担持体2の線速は、特に限定されないが、例えば、300mm/秒以上に設定し得る。像担持体2の線速が300mm/秒以上であれば、高速印刷が可能となる。一方、像担持体2の線速が300mm/秒以上と高速であると、現像装置1から像担持体2へのトナーTの供給も高速となり、現像装置1内でトナー粒子60(図3参照)にかかる摩擦力が強くなる傾向にある。既に述べたように、トナーTによれば、現像装置1内でトナー粒子60にかかる摩擦力が強い場合でも、アルミナ粒子のコアから導電層が剥がれることを抑制できる。従って、像担持体2の線速が300mm/秒以上と高速であっても、第1実施形態の画像形成装置100は、長期にわたり、所望の画像濃度を有し且つカブリの少ない画像を形成できる。像担持体2の線速は、例えば、500mm/以下である。
図2に示す例において、像担持体2は、トナー担持体23と所定の間隔を隔てて配置されている。換言すれば、現像装置1が備えるトナー担持体23と、像担持体2とは、離間している。更に、トナー担持体23の表面に担持されたトナーTと、像担持体2とは、接触していない。即ち、画像形成装置100には、ジャンピング現像方式が採用されている。
既に述べた収容部20と、複数の攪拌スクリュー(第1攪拌スクリュー21と第2攪拌スクリュー22とに相当)と、トナー担持体23と、規制ブレード24とを有する現像装置1によれば、現像装置1のコンパクト化を図ることができる。その反面、上記構成を有する現像装置1は、現像装置1内でトナーTにかかる摩擦力が大きくなる傾向にある。しかしながら、トナーTによれば、現像装置1内でトナー粒子60にかかる摩擦力が強い場合でも、アルミナ粒子のコアから導電層が剥がれることを抑制できる。従って、上記構成を有する現像装置1を備える場合でも、第1実施形態の画像形成装置100は、長期にわたり、所望の画像濃度を有し且つカブリの少ない画像を形成できる。
以上、図1及び図2を参照して、第1実施形態の画像形成装置の一例である画像形成装置100について説明した。但し、第1実施形態の画像形成装置は、画像形成装置100に限定されない。例えば、現像装置が有する攪拌スクリューの数は、1本であってもよく、3本以上であってもよい。また、第1実施形態の画像形成装置には、ジャンピング現像方式以外の現像方式(例えば、接触現像方式)が採用されていてもよい。即ち、第1実施形態の画像形成装置において、トナー担持体の表面、及びトナー担持体の表面に担持されたトナー粒子と、像担持体とは、当接していてもよい。
<トナー>
以下、第1実施形態の画像形成装置が備えるトナーについて、更に詳細に説明する。トナーは、磁性一成分現像剤を構成する。磁性一成分現像剤は、キャリアを含まず、トナーのみを含む。トナーは、トナー粒子を含む。トナー粒子は、例えば、正帯電性である。
以下、第1実施形態の画像形成装置が備えるトナーについて、更に詳細に説明する。トナーは、磁性一成分現像剤を構成する。磁性一成分現像剤は、キャリアを含まず、トナーのみを含む。トナーは、トナー粒子を含む。トナー粒子は、例えば、正帯電性である。
以下、図3を参照して、トナー粒子の構造の一例について説明する。図3は、トナー粒子の一例であるトナー粒子60を示す図である。トナー粒子60は、図2に示す現像装置1が備える収容部20に収容されるトナーTに含まれる。図3に示されるトナー粒子60は、トナー母粒子61と、外添剤粒子64とを有する。トナー母粒子61は、結着樹脂と、磁性粉とを含有する。外添剤粒子64は、トナー母粒子61の表面に付着している。外添剤粒子64は、アルミナ粒子62と、アルミナ粒子62以外のその他の外添剤粒子63とを含む。トナー母粒子61の体積中位径(D50)は、例えば、4.0μm以上9.0μm以下である。以上、図3を参照しながら、トナー粒子60の構造の一例について説明した。但し、トナー粒子は、図3に示すトナー粒子60に限定されない。例えば、トナー母粒子は、シェル層を備える粒子であってもよい。また、トナー粒子は、その他の外添剤粒子を有していなくてもよい。
以下、トナー粒子が有するトナー母粒子と外添剤粒子とについて説明する。
<外添剤粒子>
外添剤粒子は、アルミナ粒子を含む。外添剤粒子は、必要に応じて、アルミナ粒子以外のその他の外添剤粒子を含んでいてもよい。但し、外添剤粒子は、その他の外添剤粒子を含んでいなくてもよい。トナー母粒子からの外添剤の脱離を抑制しながら外添剤の機能を十分に発揮させる観点から、トナー粒子における外添剤の含有量としては、トナー母粒子100質量部に対して、0.1質量部以上10.0質量部以下が好ましい。以下、アルミナ粒子と、その他の外添剤粒子とについて説明する。
外添剤粒子は、アルミナ粒子を含む。外添剤粒子は、必要に応じて、アルミナ粒子以外のその他の外添剤粒子を含んでいてもよい。但し、外添剤粒子は、その他の外添剤粒子を含んでいなくてもよい。トナー母粒子からの外添剤の脱離を抑制しながら外添剤の機能を十分に発揮させる観点から、トナー粒子における外添剤の含有量としては、トナー母粒子100質量部に対して、0.1質量部以上10.0質量部以下が好ましい。以下、アルミナ粒子と、その他の外添剤粒子とについて説明する。
(アルミナ粒子)
以下、図4を参照して、アルミナ粒子の構造の一例について説明する。図4は、アルミナ粒子の一例であるアルミナ粒子62を示す図である。アルミナ粒子62は、トナー母粒子61(図3参照)の表面に付着している。アルミナ粒子62は、コア62aと、導電層62bとを有する。コア62aは、アルミナを含有する。導電層62bは、コア62aを被覆する。導電層62bは、好適には、コア62aの表面全域を被覆する。導電層62bは、アンチモンドープ酸化スズを含有する。以上、図4を参照しながら、アルミナ粒子62の構造の一例について説明した。但し、アルミナ粒子は、図4に示すアルミナ粒子に限定されない。例えば、導電層は、コアの表面全域ではなく、コアの表面の一部を被覆していてもよい。即ち、コアの表面の一部は、露出していてもよい。また、アルミナ粒子は、最表面層として、疎水化処理層を更に有していてもよい。
以下、図4を参照して、アルミナ粒子の構造の一例について説明する。図4は、アルミナ粒子の一例であるアルミナ粒子62を示す図である。アルミナ粒子62は、トナー母粒子61(図3参照)の表面に付着している。アルミナ粒子62は、コア62aと、導電層62bとを有する。コア62aは、アルミナを含有する。導電層62bは、コア62aを被覆する。導電層62bは、好適には、コア62aの表面全域を被覆する。導電層62bは、アンチモンドープ酸化スズを含有する。以上、図4を参照しながら、アルミナ粒子62の構造の一例について説明した。但し、アルミナ粒子は、図4に示すアルミナ粒子に限定されない。例えば、導電層は、コアの表面全域ではなく、コアの表面の一部を被覆していてもよい。即ち、コアの表面の一部は、露出していてもよい。また、アルミナ粒子は、最表面層として、疎水化処理層を更に有していてもよい。
以下、アルミナ粒子について、更に説明する。既に述べたように、アルミナ粒子の数平均一次粒子径は、0.15μm以上0.50μm以下である。多数枚印刷した場合でも所望の画像濃度を有し且つカブリの少ない画像を形成し、高温高湿環境下でも画像流れの発生を抑制するために、アルミナ粒子の数平均一次粒子径は、0.15μm以上0.30μm以下であることが好ましい。アルミナ粒子の数平均一次粒子径は、例えば、実施例で後述する方法により測定できる。アルミナ粒子の数平均一次粒子径は、例えば、後述するコア調製工程において、原料であるアルミナの振動ミルによる粉砕時間を変更することで、調整できる。振動ミルによる粉砕時間が長い程、アルミナ粒子の数平均一次粒子径は小さくなる。
既に述べたように、アルミナ粒子の比抵抗は、250Ω・cm以下である。多数枚印刷した場合でも所望の画像濃度を有し且つカブリの少ない画像を形成し、高温高湿環境下でも画像流れの発生を抑制するために、アルミナ粒子の比抵抗は、1Ω・cm以上250Ω・cm以下であることが好ましく、10Ω・cm以上45Ω・cm以下であることがより好ましく、10Ω・cm以上30Ω・cm以下であることが更に好ましい。アルミナ粒子の比抵抗は、例えば、実施例で後述する方法により測定できる。アルミナ粒子の比抵抗は、例えば、後述する導電層形成工程において、添加されるスズ化合物(例えば、塩化スズ五水和)の質量、及びアンチモン化合物(例えば、塩化アンチモン)の質量の一方又は両方を変更することで、調整できる。また、後述する導電層形成工程において、添加されるスズ化合物に対するアンチモン化合物の質量比率を変更することで、調整できる。
既に述べたように、アルミナ粒子のSb/Sn比は、0.25以上0.35以下である。多数枚印刷した場合でも所望の画像濃度を有し且つカブリの少ない画像を形成し、高温高湿環境下でも画像流れの発生を抑制するために、アルミナ粒子のSb/Sn比は、0.30以上0.35以下であることが好ましい。アルミナ粒子のSb/Sn比は、例えば、蛍光X線分析により測定される。アルミナ粒子のSb/Sn比の測定方法の詳細は、実施例で後述する。アルミナ粒子のSb/Sn比は、例えば、後述する導電層形成工程において、添加されるスズ化合物(例えば、塩化スズ五水和物)に対するアンチモン化合物(例えば、塩化アンチモン)の質量比率を変更することで、調整できる。アルミナ粒子のSb/Sn比は、導電層のSb/Sn比と概ね同一である。
アルミナ粒子のコアは、アルミナを含有する。アルミナの結晶型は、特に限定されないが、例えば、α型である。コアにおけるアルミナの含有割合としては、90質量%以上が好ましく、97質量%以上がより好ましく、100質量%が更に好ましい。コアは、球状であることが好ましい。但し、コアは、他の形状(例えば、略立方体状の角張った粒子)であってもよい。導電層は極めて薄いため、コアの数平均一次粒子径は、アルミナ粒子の数平均一次粒子径と概ね同一である。
アルミナ粒子の導電層は、アンチモンドープ酸化スズを含有する。導電層におけるアンチモンドープ酸化スズの含有割合としては、90質量%以上が好ましく、97質量%以上がより好ましく、100質量%が更に好ましい。
高湿環境下でも所望の帯電量にトナーを十分に帯電させるために、アルミナ粒子は、疎水化剤により表面処理されていることが好ましい。疎水化剤としては、例えば、チタネートカップリング剤、アルミネートカップリング剤、シランカップリング剤、及びシリコーンオイルが挙げられる。
疎水化剤としては、チタネートカップリング剤が好ましい。即ち、アルミナ粒子は、チタネートカップリング剤により表面処理されていることが好ましい。チタネートカップリング剤は、チタン元素を含む。このため、チタネートカップリング剤は、アルミナ粒子に疎水性を付与するとともに、更なる帯電性も付与し得る。アルミナ粒子がチタネートカップリング剤により表面処理される場合、アルミナ粒子は、チタネートカップリング剤由来の疎水性基を、アルミナ粒子の表面(例えば、アルミナ粒子の導電層の外表面)に有する。アルミナ粒子がチタネートカップリング剤により表面処理される場合、アルミナ粒子は、例えば、導電層の外表面(即ち、コアと接触する面とは反対側の面)の少なくとも一部を被覆する疎水化処理層を有し、疎水化処理層はチタネートカップリング剤処理層である。
チタネートカップリング剤は、例えば、親水性の加水分解性基と、疎水性基とを有するチタン化合物である。親水性の加水分解性基と疎水性基とを有するチタネートカップリング剤によりアルミナ粒子の表面を疎水化処理すると、アルミナ粒子の表面に疎水性基が付与される。より詳しくは、親水性の加水分解性基と疎水性基とを有するチタネートカップリング剤を用いてアルミナ粒子の表面を処理した場合、加水分解性基が加水分解されて生成する水酸基が、アルミナ粒子の表面に存在する水酸基と脱水縮合反応する。こうした反応により、疎水性基を有するチタネートカップリング剤と、アルミナ粒子とが化学結合して、アルミナ粒子の表面に疎水性基が付与される。
チタネートカップリング剤の疎水性基としては、炭素原子数8以上20以下のアルキル基が好ましく、炭素原子数13以上20以下のアルキル基がより好ましく、炭素原子数15以上20以下のアルキル基が更に好ましい。
外添剤粒子に占めるアルミナ粒子の含有率は、30質量%以上60質量%以下であることが好ましく、40質量%以上50質量%以下であることがより好ましく、43質量%以上47質量%以下であることが更に好ましい。アルミナ粒子の含有量としては、トナー母粒子100質量部に対して、0.1質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.5質量部以上2.0質量部以下がより好ましい。
(その他の外添剤粒子)
その他の外添剤粒子としては、例えば、アルミナ粒子以外の無機粒子が挙げられ、より具体的には、シリカ粒子及び酸化チタン粒子が挙げられる。その他の外添剤粒子としては、シリカ粒子が好ましい。シリカ粒子としては、例えば、ヒュームドシリカ、及び湿式シリカ(より具体的には、沈殿法により製造されたシリカ、及びゾル-ゲルシリカ等)が挙げられる。表面処理剤により、シリカ粒子の表面に疎水性及び/又は正帯電性が付与されていてもよい。表面処理剤としては、例えば、シランカップリング剤(より具体的には、3-アミノプロピルトリメトキシシラン等)、シラザン化合物(より具体的には、鎖状シラザン化合物、環状シラザン化合物等)、ポリシロキサン(より具体的には、ジメチルポリシロキサン等)、及びシリコーンオイル(より具体的には、ジメチルシリコーンオイル等)が挙げられる。
その他の外添剤粒子としては、例えば、アルミナ粒子以外の無機粒子が挙げられ、より具体的には、シリカ粒子及び酸化チタン粒子が挙げられる。その他の外添剤粒子としては、シリカ粒子が好ましい。シリカ粒子としては、例えば、ヒュームドシリカ、及び湿式シリカ(より具体的には、沈殿法により製造されたシリカ、及びゾル-ゲルシリカ等)が挙げられる。表面処理剤により、シリカ粒子の表面に疎水性及び/又は正帯電性が付与されていてもよい。表面処理剤としては、例えば、シランカップリング剤(より具体的には、3-アミノプロピルトリメトキシシラン等)、シラザン化合物(より具体的には、鎖状シラザン化合物、環状シラザン化合物等)、ポリシロキサン(より具体的には、ジメチルポリシロキサン等)、及びシリコーンオイル(より具体的には、ジメチルシリコーンオイル等)が挙げられる。
外添剤粒子に占めるその他の外添剤粒子の含有率は、40質量%以上70質量%以下であることが好ましく、50質量%以上60質量%以下であることがより好ましく、53質量%以上57質量%以下であることが更に好ましい。その他の外添剤粒子の含有量としては、トナー母粒子100質量部に対して、0.1質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.5質量部以上2.0質量部以下がより好ましい。
<トナー母粒子>
トナー粒子が有するトナー母粒子は、結着樹脂及び磁性粉を含有する。トナー母粒子は、結着樹脂及び磁性粉以外に、必要に応じて、内添剤(例えば、離型剤、及び電荷制御剤の少なくとも1つ)を更に含有してもよい。なお、トナー母粒子は、結着樹脂、磁性粉、離型剤、及び電荷制御剤以外に、公知の添加剤を更に含有していてもよい。
トナー粒子が有するトナー母粒子は、結着樹脂及び磁性粉を含有する。トナー母粒子は、結着樹脂及び磁性粉以外に、必要に応じて、内添剤(例えば、離型剤、及び電荷制御剤の少なくとも1つ)を更に含有してもよい。なお、トナー母粒子は、結着樹脂、磁性粉、離型剤、及び電荷制御剤以外に、公知の添加剤を更に含有していてもよい。
(結着樹脂)
低温定着性に優れるトナーを得るためには、トナー母粒子は、結着樹脂として熱可塑性樹脂を含有することが好ましく、結着樹脂全体の85質量%以上の割合で熱可塑性樹脂を含有することがより好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えば、スチレン樹脂、アクリル樹脂、オレフィン樹脂(例えば、ポリエチレン樹脂及びポリプロピレン樹脂)、ビニル樹脂(例えば、塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコール、ビニルエーテル樹脂及びN-ビニル樹脂)、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、及びウレタン樹脂が挙げられる。また、これら各樹脂の共重合体、すなわち上記樹脂中に任意の繰り返し単位が導入された共重合体(例えば、スチレンアクリル樹脂及びスチレンブタジエン樹脂)も、結着樹脂として使用できる。
低温定着性に優れるトナーを得るためには、トナー母粒子は、結着樹脂として熱可塑性樹脂を含有することが好ましく、結着樹脂全体の85質量%以上の割合で熱可塑性樹脂を含有することがより好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えば、スチレン樹脂、アクリル樹脂、オレフィン樹脂(例えば、ポリエチレン樹脂及びポリプロピレン樹脂)、ビニル樹脂(例えば、塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコール、ビニルエーテル樹脂及びN-ビニル樹脂)、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、及びウレタン樹脂が挙げられる。また、これら各樹脂の共重合体、すなわち上記樹脂中に任意の繰り返し単位が導入された共重合体(例えば、スチレンアクリル樹脂及びスチレンブタジエン樹脂)も、結着樹脂として使用できる。
低温定着性に優れるトナーを得るためには、結着樹脂は、ポリエステル樹脂を含むことが好ましい。結着樹脂に占めるポリエステル樹脂の含有割合としては、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、100質量%が特に好ましい。
ポリエステル樹脂は、1種以上の多価アルコールと1種以上の多価カルボン酸とを縮重合させることで得られる。ポリエステル樹脂を合成するための多価アルコールとしては、例えば、2価アルコール(例えば、ジオール化合物、及びビスフェノール化合物)、及び3価以上のアルコールが挙げられる。ポリエステル樹脂を合成するための多価カルボン酸としては、例えば、2価カルボン酸、及び3価以上のカルボン酸が挙げられる。なお、多価カルボン酸の代わりに、多価カルボン酸誘導体(例えば、多価カルボン酸の無水物、及び多価カルボン酸ハライド)を使用してもよい。
ジオール化合物としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、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、ネオペンチルグリコール、2-ブテン-1,4-ジオール、1,5-ペンタンジオール、2-ペンテン-1,5-ジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、1,4-ベンゼンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、及びポリテトラメチレングリコールが挙げられる。
ビスフェノール化合物としては、例えば、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物(例えば、ポリオキシエチレン(2,2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン)、及びビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物(例えば、ポリオキシプロピレン(2,2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン)が挙げられる。
3価以上のアルコールとしては、例えば、ソルビトール、1,2,3,6-ヘキサンテトロール、1,4-ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4-ブタントリオール、1,2,5-ペンタントリオール、グリセロール、ジグリセロール、2-メチルプロパントリオール、2-メチル-1,2,4-ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、及び1,3,5-トリヒドロキシメチルベンゼンが挙げられる。
2価カルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、マロン酸、コハク酸、アルキルコハク酸(より具体的には、n-ブチルコハク酸、イソブチルコハク酸、n-オクチルコハク酸、n-ドデシルコハク酸、イソドデシルコハク酸)、及びアルケニルコハク酸(より具体的には、n-ブテニルコハク酸、イソブテニルコハク酸、n-オクテニルコハク酸、n-ドデセニルコハク酸、イソドデセニルコハク酸)が挙げられる。
3価以上のカルボン酸としては、例えば、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、2,5,7-ナフタレントリカルボン酸、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸、1,2,4-ブタントリカルボン酸、1,2,5-ヘキサントリカルボン酸、1,3-ジカルボキシル-2-メチル-2-メチレンカルボキシルプロパン、1,2,4-シクロヘキサントリカルボン酸、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8-オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、及びエンポール三量体酸が挙げられる。
ポリエステル樹脂としては、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物と、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物と、2価カルボン酸と、3価カルボン酸との縮重合物が好ましい。
ポリエステル樹脂としては、ポリオキシプロピレン(2,2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンと、ポリオキシエチレン(2,2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンと、フマル酸と、トリメリット酸との縮重合物がより好ましい。ポリエステル樹脂の全繰り返し単位に占める、ポリオキシプロピレン(2,2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンに由来する繰り返し単位の含有割合は、30モル%以上45モル%以下であることが好ましく、35モル%以上40モル%以下であることがより好ましい。ポリエステル樹脂の全繰り返し単位に占める、ポリオキシエチレン(2,2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンに由来する繰り返し単位の含有割合は、5モル%以上20モル%以下であることが好ましく、10モル%以上15モル%以下であることがより好ましい。ポリエステル樹脂の全繰り返し単位に占める、フマル酸に由来する繰り返し単位の含有割合は、38モル%以上52モル%以下であることが好ましく、43モル%以上47モル%以下であることがより好ましい。ポリエステル樹脂の全繰り返し単位に占める、トリメリット酸に由来する繰り返し単位の含有割合は、1モル%以上12モル%以下であることが好ましく、3モル%以上7モル%以下であることがより好ましい。
ポリエステル樹脂の質量平均分子量(Mw)は、3,000以上150,000以下であることが好ましく、50,000以上100,000以下であることがより好ましく、80,000以上100,000以下であることが更に好ましい。ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)に対する質量平均分子量(Mw)の比率(Mw/Mn)は、1以上50以下であることが好ましく、20以上30以下であることがより好ましい。ポリエステル樹脂の酸価は、5mgKOH/g以上15mgKOH/g以下であることが好ましく、5mgKOH/g以上10mgKOH/g以下であることがより好ましい。
(磁性粉)
磁性粉の材料としては、例えば、強磁性金属(例えば、鉄、コバルト、及びニッケル)及びその合金、強磁性金属酸化物(例えば、フェライト、マグネタイト、及び二酸化クロム)、並びに強磁性化処理が施された材料(例えば、熱処理により強磁性が付与された炭素材料)が挙げられる。磁性粉は、強磁性金属酸化物から構成されることが好ましく、マグネタイトから構成されることがより好ましい。
磁性粉の材料としては、例えば、強磁性金属(例えば、鉄、コバルト、及びニッケル)及びその合金、強磁性金属酸化物(例えば、フェライト、マグネタイト、及び二酸化クロム)、並びに強磁性化処理が施された材料(例えば、熱処理により強磁性が付与された炭素材料)が挙げられる。磁性粉は、強磁性金属酸化物から構成されることが好ましく、マグネタイトから構成されることがより好ましい。
磁性粉の吸油量は、10g/100g以上50g/100g以下であることが好ましく、20g/100g以上40g/100g以下であることがより好ましく、25g/100g以上30g以下であることが更に好ましい。
磁性粉の含有量としては、結着樹脂100質量部に対して、30質量部以上150質量部以下が好ましく、50質量部以上100質量部以下がより好ましい。
トナー母粒子は、磁性粉が黒色着色剤として機能するため、他の着色剤を含有していなくてもよい。但し、トナー母粒子は、黒色着色剤を更に含有していてもよい。黒色着色剤の例としては、カーボンブラックが挙げられる。また、黒色着色剤は、イエロー着色剤、マゼンタ着色剤、及びシアン着色剤のうちの少なくとも1つを用いて黒色に調色された着色剤であってもよい。
(離型剤)
トナー母粒子は、離型剤を含有していてもよい。離型剤は、例えば、耐オフセット性に優れるトナーを得るために使用される。耐オフセット性に優れるトナーを得るためには、離型剤の含有量としては、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下が好ましい。
トナー母粒子は、離型剤を含有していてもよい。離型剤は、例えば、耐オフセット性に優れるトナーを得るために使用される。耐オフセット性に優れるトナーを得るためには、離型剤の含有量としては、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下が好ましい。
離型剤としては、例えば、エステルワックス、ポリオレフィンワックス(例えば、ポリエチレンワックス及びポリプロピレンワックス)、マイクロクリスタリンワックス、フッ素樹脂ワックス、フィッシャートロプシュワックス、パラフィンワックス、キャンデリラワックス、モンタンワックス、及びカスターワックスが挙げられる。エステルワックスとしては、天然エステルワックス(例えば、カルナウバワックス及びライスワックス)、及び合成エステルワックスが挙げられる。離型剤としては、カルナウバワックスが好ましい。
(電荷制御剤)
トナー母粒子は、電荷制御剤を含有していてもよい。電荷制御剤は、例えば、帯電安定性及び帯電立ち上がり特性に優れるトナーを得るために使用される。トナーの帯電立ち上がり特性は、短時間で所定の帯電レベルにトナーを帯電させることができるか否かの指標になる。
トナー母粒子は、電荷制御剤を含有していてもよい。電荷制御剤は、例えば、帯電安定性及び帯電立ち上がり特性に優れるトナーを得るために使用される。トナーの帯電立ち上がり特性は、短時間で所定の帯電レベルにトナーを帯電させることができるか否かの指標になる。
トナー母粒子に正帯電性の電荷制御剤を含有させることで、トナー母粒子のカチオン性(正帯電性)を強めることができる。また、トナー母粒子に負帯電性の電荷制御剤を含有させることで、トナー母粒子のアニオン性(負帯電性)を強めることができる。
正帯電性の電荷制御剤としては、例えば、アジン化合物、直接染料、酸性染料、アルコキシル化アミン、アルキルアミド、4級アンモニウム塩、及び4級アンモニウムカチオン基を含む樹脂が挙げられる。電荷制御剤としては、アジン化合物、及び4級アンモニウムカチオン基を含む樹脂が好ましい。
アジン化合物としては、例えば、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、1,2-オキサジン、1,3-オキサジン、1,4-オキサジン、1,2-チアジン、1,3-チアジン、1,4-チアジン、1,2,3-トリアジン、1,2,4-トリアジン、1,3,5-トリアジン、1,2,4-オキサジアジン、1,3,4-オキサジアジン、1,2,6-オキサジアジン、1,3,4-チアジアジン、1,3,5-チアジアジン、1,2,3,4-テトラジン、1,2,4,5-テトラジン、1,2,3,5-テトラジン、1,2,4,6-オキサトリアジン、1,3,4,5-オキサトリアジン、フタラジン、キナゾリン、及びキノキサリンが挙げられる。
帯電安定性に優れるトナーを得る観点から、電荷制御剤の含有量としては、結着樹脂100質量部に対して、0.1質量部以上20質量部以下が好ましい。
<トナーの製造方法>
以下、第1実施形態の画像形成装置が備えるトナーの製造方法の一例を説明する。トナーの製造方法は、例えば、アルミナ粒子の調製工程と、トナーの調製工程とを含む。アルミナ粒子の調製工程は、例えば、コア調製工程と、導電層形成工程とを含む。アルミナ粒子の調製工程は、必要に応じて、疎水化処理工程を更に含んでいてもよい。
以下、第1実施形態の画像形成装置が備えるトナーの製造方法の一例を説明する。トナーの製造方法は、例えば、アルミナ粒子の調製工程と、トナーの調製工程とを含む。アルミナ粒子の調製工程は、例えば、コア調製工程と、導電層形成工程とを含む。アルミナ粒子の調製工程は、必要に応じて、疎水化処理工程を更に含んでいてもよい。
(アルミナ粒子の調製工程におけるコア調製工程)
コア調製工程において、コアが調製される。コアの調製方法としては、特に限定されず、例えば、アルミナを粉砕した後、焼成する方法が挙げられる。アルミナを粉砕する方法としては、例えば、粉砕機(例えば、振動ミル)を用い、アルミナを粉砕する方法が挙げられる。アルミナの粉砕時間は、例えば、3時間以上10時間以下である。粉砕機によるアルミナの粉砕時間が長い程、アルミナ粒子の数平均一次粒子径は小さくなる傾向にある。アルミナの粉砕には、必要に応じて、粉砕助剤(例えば、プロピレングリコール)と、粉砕媒体(例えば、アルミナビーズ)とを用いてもよい。
コア調製工程において、コアが調製される。コアの調製方法としては、特に限定されず、例えば、アルミナを粉砕した後、焼成する方法が挙げられる。アルミナを粉砕する方法としては、例えば、粉砕機(例えば、振動ミル)を用い、アルミナを粉砕する方法が挙げられる。アルミナの粉砕時間は、例えば、3時間以上10時間以下である。粉砕機によるアルミナの粉砕時間が長い程、アルミナ粒子の数平均一次粒子径は小さくなる傾向にある。アルミナの粉砕には、必要に応じて、粉砕助剤(例えば、プロピレングリコール)と、粉砕媒体(例えば、アルミナビーズ)とを用いてもよい。
(アルミナ粒子の調製工程における導電層形成工程)
導電層形成工程において、コアを導電層で被覆する。コアを導電層で被覆する方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。まず、コアを水性媒体(例えば、水)に分散させる。次いで、コアの分散液に、スズ化合物(例えば、塩化スズ五水和物)の溶液と、アンチモン化合物(例えば、塩化アンチモン)の溶液とを添加する。これにより、コアの表面上に仮の導電層が形成される。なお、スズ化合物の溶液及びアンチモン化合物の溶液の添加時には、懸濁液のpH及び温度を一定範囲(例えば、pH7以上8以下且つ温度60℃以上80℃以下)に維持するとよい。スズ化合物の添加量は、コア100質量部に対して、15質量部以上25質量部以下であることが好ましい。アンチモン化合物の添加量は、コア100質量部に対して、25質量部以上36質量部以下であることが好ましい。その後、仮の導電層が形成されたコアを焼成することにより、アンチモンドープ酸化スズを含有する導電層で被覆されたコアが得られる。焼成温度は、例えば、300℃以上800℃以下である。焼成時間は、例えば、0.5時間以上4時間以下である。
導電層形成工程において、コアを導電層で被覆する。コアを導電層で被覆する方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。まず、コアを水性媒体(例えば、水)に分散させる。次いで、コアの分散液に、スズ化合物(例えば、塩化スズ五水和物)の溶液と、アンチモン化合物(例えば、塩化アンチモン)の溶液とを添加する。これにより、コアの表面上に仮の導電層が形成される。なお、スズ化合物の溶液及びアンチモン化合物の溶液の添加時には、懸濁液のpH及び温度を一定範囲(例えば、pH7以上8以下且つ温度60℃以上80℃以下)に維持するとよい。スズ化合物の添加量は、コア100質量部に対して、15質量部以上25質量部以下であることが好ましい。アンチモン化合物の添加量は、コア100質量部に対して、25質量部以上36質量部以下であることが好ましい。その後、仮の導電層が形成されたコアを焼成することにより、アンチモンドープ酸化スズを含有する導電層で被覆されたコアが得られる。焼成温度は、例えば、300℃以上800℃以下である。焼成時間は、例えば、0.5時間以上4時間以下である。
(アルミナ粒子の調製工程における疎水化処理工程)
疎水化処理工程において、導電層を疎水化処理する。導電層を疎水化処理する方法としては、例えば、疎水化処理前の粒子(コア及び導電層を備える粒子)と疎水化処理剤とを混合すした後、加熱する方法が挙げられる。疎水化処理剤の使用量(有効成分換算)としては、表面処理前の粒子100質量部に対して、0.5質量部以上20質量部以下が好ましく、3質量部以上10質量部以下がより好ましい。
疎水化処理工程において、導電層を疎水化処理する。導電層を疎水化処理する方法としては、例えば、疎水化処理前の粒子(コア及び導電層を備える粒子)と疎水化処理剤とを混合すした後、加熱する方法が挙げられる。疎水化処理剤の使用量(有効成分換算)としては、表面処理前の粒子100質量部に対して、0.5質量部以上20質量部以下が好ましく、3質量部以上10質量部以下がより好ましい。
(トナーの調製工程)
トナーの調製工程において、トナー母粒子の表面に、アルミナ粒子を付着させて、トナー粒子を得る。まず、結着樹脂、磁性粉、及び任意の内添剤を混合して、混合物を得る。混合物を溶融混練して、溶融混練物を得る。溶融混練物を粉砕して、粉砕物を得る。粉砕物を分級して、トナー母粒子を得る。混合機を用いて、トナー母粒子と、外添剤粒子(アルミナ粒子、及び任意のその他の外添剤粒子)とを混合する。混合により、トナー母粒子の表面に、外添剤粒子が付着して、トナー粒子を含むトナーが得られる。得られたトナーを、一成分現像剤として使用できる。なお、外添剤粒子との混合は、外添剤粒子がトナー母粒子に完全に埋没しない条件で実施されることが好ましい。外添剤粒子は、化学的結合ではなく物理的結合(物理的な力)で、トナー母粒子の表面に付着している。
トナーの調製工程において、トナー母粒子の表面に、アルミナ粒子を付着させて、トナー粒子を得る。まず、結着樹脂、磁性粉、及び任意の内添剤を混合して、混合物を得る。混合物を溶融混練して、溶融混練物を得る。溶融混練物を粉砕して、粉砕物を得る。粉砕物を分級して、トナー母粒子を得る。混合機を用いて、トナー母粒子と、外添剤粒子(アルミナ粒子、及び任意のその他の外添剤粒子)とを混合する。混合により、トナー母粒子の表面に、外添剤粒子が付着して、トナー粒子を含むトナーが得られる。得られたトナーを、一成分現像剤として使用できる。なお、外添剤粒子との混合は、外添剤粒子がトナー母粒子に完全に埋没しない条件で実施されることが好ましい。外添剤粒子は、化学的結合ではなく物理的結合(物理的な力)で、トナー母粒子の表面に付着している。
[第2実施形態:画像形成方法]
本発明の第2実施形態は、画像形成方法に関する。第2実施形態の画像形成方法は、像担持体に形成された静電潜像を、磁性トナーによりトナー像に現像する現像工程を含む。像担持体は、アモルファスシリコン感光体ドラムである。磁性トナーは、第1実施形態の画像形成装置が備える磁性トナーと同様である。このため、第2実施形態の画像形成方法は、第1実施形態で述べたのと同様の理由により、多数枚印刷した場合でも所望の画像濃度を有し且つカブリの少ない画像を形成でき、高湿環境下でも画像流れの発生が抑制される。第2実施形態の画像形成方法は、例えば、第1実施形態の画像形成装置により実施される。
本発明の第2実施形態は、画像形成方法に関する。第2実施形態の画像形成方法は、像担持体に形成された静電潜像を、磁性トナーによりトナー像に現像する現像工程を含む。像担持体は、アモルファスシリコン感光体ドラムである。磁性トナーは、第1実施形態の画像形成装置が備える磁性トナーと同様である。このため、第2実施形態の画像形成方法は、第1実施形態で述べたのと同様の理由により、多数枚印刷した場合でも所望の画像濃度を有し且つカブリの少ない画像を形成でき、高湿環境下でも画像流れの発生が抑制される。第2実施形態の画像形成方法は、例えば、第1実施形態の画像形成装置により実施される。
以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明する。但し、本発明は実施例の範囲に何ら限定されない。
[アルミナ粒子の作製]
外添剤として使用するアルミナ粒子(AL-1)~(AL-13)を、以下の方法により作製した。アルミナ粒子(AL-1)~(AL-13)の作製条件及び物性値を、表1に示す。
外添剤として使用するアルミナ粒子(AL-1)~(AL-13)を、以下の方法により作製した。アルミナ粒子(AL-1)~(AL-13)の作製条件及び物性値を、表1に示す。
表1における用語は、以下の通りである。「粉砕時間」は、下記コアの調製における振動ミルによる粉砕時間(単位:時間)を示す。「粒子径」は、アルミナ粒子の数平均一次粒子径(単位:μm)を示す。「比抵抗」は、アルミナ粒子の比抵抗(単位:Ω・cm)を示す。「Sb/Sn」は、アルミナ粒子のSb/Sn比を示す。
<アルミナ粒子(AL-1)の作製>
(コアの調製)
アルミニウムイソプロポキシドを加水分解し、水酸化アルミニウムを得た。水酸化アルミニウムを仮焼きし、中間アルミナを得た。中間アルミナを、ジェットミルを用いて粉砕し、温度1200℃で焼成し、α-アルミナから構成されるアルミナ粉体(a)を得た。アルミナ粉体(a)300gに、粉砕助剤であるプロピレングリコール3gと、粉砕媒体である直径2mmのアルミナビーズとを加え、振動ミルを用いて6時間粉砕した。粉砕により、アルミナ粉体(b)を得た。アルミナ粉体(b)の数平均一次粒子径は、0.30μmであった。0.01M塩化アルミニウム水溶液400gに、アルミナ粉体(b)100gを分散させ、アルミナ粉体(b)の分散液を得た。アルミナ粉体(b)の分散液に、粉砕媒体である直径2mmのアルミナビーズ4kgを加え、ボールミルを用いて24時間混合した。このようにして、アルミナスラリー(S1)500gを得た。
(コアの調製)
アルミニウムイソプロポキシドを加水分解し、水酸化アルミニウムを得た。水酸化アルミニウムを仮焼きし、中間アルミナを得た。中間アルミナを、ジェットミルを用いて粉砕し、温度1200℃で焼成し、α-アルミナから構成されるアルミナ粉体(a)を得た。アルミナ粉体(a)300gに、粉砕助剤であるプロピレングリコール3gと、粉砕媒体である直径2mmのアルミナビーズとを加え、振動ミルを用いて6時間粉砕した。粉砕により、アルミナ粉体(b)を得た。アルミナ粉体(b)の数平均一次粒子径は、0.30μmであった。0.01M塩化アルミニウム水溶液400gに、アルミナ粉体(b)100gを分散させ、アルミナ粉体(b)の分散液を得た。アルミナ粉体(b)の分散液に、粉砕媒体である直径2mmのアルミナビーズ4kgを加え、ボールミルを用いて24時間混合した。このようにして、アルミナスラリー(S1)500gを得た。
1M塩化アルミニウム水溶液2Lに、上記で得られたアルミナスラリー(S1)300gを添加し、アルミナスラリー(S1)含有液を得た。マイクロロータリーポンプを用い、25℃で攪拌しながら、アルミナスラリー(S1)含有液に、13.3Nアンモニア水350gを1時間かけて添加した。これにより、アルミナ加水分解物のスラリー(S2)を得た。スラリー(S2)のpHは、3.8であった。スラリー(S2)を、25℃で静置してゲル化させ、ゲル化物を得た。60℃に設定された恒温槽を用い、ゲル化物に含まれる水を揮発させて、乾燥粉末状の加水分解析出物を得た。乳鉢で加水分解析出物を解砕し、解砕物を得た。アルミナ製坩堝に解砕物を入れ、箱型電気炉を用いて大気雰囲気下、300℃/時間の昇温速度で室温から900℃に加熱した。引き続き、箱型電気炉を用いて、解砕物を900℃で3時間焼成して、コアを得た。コアは、微粒子状であり、α-アルミナで構成されていた。
(導電層の形成)
2N塩酸100mLに、塩化スズ五水和物18.0gを溶かし、塩化スズ五水和物の溶液(I)を得た。また、2N塩酸450mLに、塩化アンチモン30.0gを溶かし、塩化アンチモンの溶液(II)を得た。水1リットルに、上記コアの作製で得られたコア100gを分散させて、コアのスラリー(S3)を得た。スラリー(S3)を、70℃まで加温し、同温度で保持した。スラリー(S3)のpHが7以上8以下となるように調整しながら、スラリー(S3)に、塩化スズ五水和物の溶液(I)の全量と6.7Nアンモニア水とを40分かけて並行滴下し、続けて、塩化アンチモンの溶液(II)の全量と6.7Nのアンモニア水とを1時間かけて並行滴下した。滴下により、スラリー(S4)を得た。スラリー(S4)を濾過して残渣を得た。残渣を洗浄した後110℃で乾燥し、乾燥物を得た。流速1L/分の窒素ガス気流中、乾燥物を500℃で1時間熱処理し、導電処理されたアルミナ粒子(c)を得た。アルミナ粒子(c)は、アルミナで構成されるコアと、コアを被覆する導電層とを有していた。導電層は、アンチモンドープ酸化スズを含有していた。
2N塩酸100mLに、塩化スズ五水和物18.0gを溶かし、塩化スズ五水和物の溶液(I)を得た。また、2N塩酸450mLに、塩化アンチモン30.0gを溶かし、塩化アンチモンの溶液(II)を得た。水1リットルに、上記コアの作製で得られたコア100gを分散させて、コアのスラリー(S3)を得た。スラリー(S3)を、70℃まで加温し、同温度で保持した。スラリー(S3)のpHが7以上8以下となるように調整しながら、スラリー(S3)に、塩化スズ五水和物の溶液(I)の全量と6.7Nアンモニア水とを40分かけて並行滴下し、続けて、塩化アンチモンの溶液(II)の全量と6.7Nのアンモニア水とを1時間かけて並行滴下した。滴下により、スラリー(S4)を得た。スラリー(S4)を濾過して残渣を得た。残渣を洗浄した後110℃で乾燥し、乾燥物を得た。流速1L/分の窒素ガス気流中、乾燥物を500℃で1時間熱処理し、導電処理されたアルミナ粒子(c)を得た。アルミナ粒子(c)は、アルミナで構成されるコアと、コアを被覆する導電層とを有していた。導電層は、アンチモンドープ酸化スズを含有していた。
(疎水化処理)
上記導電層の形成で得られたアルミナ粒子(c)50gと、2.5gのイソプロピルトリイソステアロイルタイタネート(味の素株式会社製「プレンアクト(登録商標)TTS」)と、トルエン40mLとを、ボールミルを用いて2時間混合し、スラリー(S5)を得た。スラリー(S5)を乾燥し、アルミナ粒子(AL-1)を得た。アルミナ粒子(AL-1)は、アルミナで構成されるコアと、コアを被覆する導電層と、導電層の外表面を被覆する疎水化処理層とを有していた。
上記導電層の形成で得られたアルミナ粒子(c)50gと、2.5gのイソプロピルトリイソステアロイルタイタネート(味の素株式会社製「プレンアクト(登録商標)TTS」)と、トルエン40mLとを、ボールミルを用いて2時間混合し、スラリー(S5)を得た。スラリー(S5)を乾燥し、アルミナ粒子(AL-1)を得た。アルミナ粒子(AL-1)は、アルミナで構成されるコアと、コアを被覆する導電層と、導電層の外表面を被覆する疎水化処理層とを有していた。
<アルミナ粒子(AL-2)~(AL-12)の作製>
以下の点を変更した以外は、アルミナ粒子(AL-1)の作製と同様の方法により、アルミナ粒子(AL-2)~(AL-12)を作製した。上記コアの調製において、振動ミルによる粉砕時間を、表1に示す通りとした。上記導電層の形成において、塩化スズ五水和物の溶液(I)の調製で添加する塩化スズ五水和物の量を、表1に示す通りとした。上記導電層の形成において、塩化アンチモンの溶液(II)の調製で添加する塩化アンチモンの量を、表1に示す通りとした。
以下の点を変更した以外は、アルミナ粒子(AL-1)の作製と同様の方法により、アルミナ粒子(AL-2)~(AL-12)を作製した。上記コアの調製において、振動ミルによる粉砕時間を、表1に示す通りとした。上記導電層の形成において、塩化スズ五水和物の溶液(I)の調製で添加する塩化スズ五水和物の量を、表1に示す通りとした。上記導電層の形成において、塩化アンチモンの溶液(II)の調製で添加する塩化アンチモンの量を、表1に示す通りとした。
<アルミナ粒子(AL-13)の作製>
導電層の形成を行わず、疎水化処理においてアルミナ粒子(c)の代わりに上記コアの調製で得られたコアを使用した以外は、アルミナ粒子(AL-1)の作製と同様の方法により、アルミナ粒子(AL-13)を作製した。
導電層の形成を行わず、疎水化処理においてアルミナ粒子(c)の代わりに上記コアの調製で得られたコアを使用した以外は、アルミナ粒子(AL-1)の作製と同様の方法により、アルミナ粒子(AL-13)を作製した。
[トナーの作製]
トナー(T-1)~(T-13)を、以下の方法により作製した。トナー(T-1)~(T-13)の作製に使用したアルミナ粒子を、後述の表2に示す。
トナー(T-1)~(T-13)を、以下の方法により作製した。トナー(T-1)~(T-13)の作製に使用したアルミナ粒子を、後述の表2に示す。
<トナー(T-1)の作製>
(トナー母粒子の作製)
FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM-10」)を用いて、100質量部の結着樹脂と、70質量部の磁性粉と、1質量部の第1電荷制御剤と、5質量部の第2電荷制御剤と、5質量部の離型剤とを混合し、混合物を得た。結着樹脂として、ポリエステル樹脂[組成(モル比):ポリオキシプロピレン(2,2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン/ポリオキシエチレン(2,2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン/フマル酸/トリメリット酸=72/28/90/10、Mw=91,000、Mw/Mn=25、酸価=7mgKOH/g]を用いた。磁性粉として、Fe3O4(チタン工業株式会社製「BL-500」、形状:球状、吸油量:28g/100g)を用いた。第1電荷制御剤として、アジン化合物(オリヱント化学工業株式会社製「ボントロン(登録商標)N-71」)を用いた。第2電荷制御剤として、4級アンモニウムカチオン基を含む樹脂(藤倉化成株式会社製「アクリベース(登録商標)FCA-201-PS」)を用いた。離型剤として、カルナウバワックス(東亜化成株式会社製)を用いた。
(トナー母粒子の作製)
FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM-10」)を用いて、100質量部の結着樹脂と、70質量部の磁性粉と、1質量部の第1電荷制御剤と、5質量部の第2電荷制御剤と、5質量部の離型剤とを混合し、混合物を得た。結着樹脂として、ポリエステル樹脂[組成(モル比):ポリオキシプロピレン(2,2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン/ポリオキシエチレン(2,2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン/フマル酸/トリメリット酸=72/28/90/10、Mw=91,000、Mw/Mn=25、酸価=7mgKOH/g]を用いた。磁性粉として、Fe3O4(チタン工業株式会社製「BL-500」、形状:球状、吸油量:28g/100g)を用いた。第1電荷制御剤として、アジン化合物(オリヱント化学工業株式会社製「ボントロン(登録商標)N-71」)を用いた。第2電荷制御剤として、4級アンモニウムカチオン基を含む樹脂(藤倉化成株式会社製「アクリベース(登録商標)FCA-201-PS」)を用いた。離型剤として、カルナウバワックス(東亜化成株式会社製)を用いた。
得られた混合物を、2軸押出機(東芝機械株式会社製「TEM-26SS」)を用いて、溶融混練した。得られた混練物を冷却した。冷却した混練物を、粉砕機(ホソカワミクロン株式会社製「ロートプレックス(登録商標)16/8型」)を用いて、直径2mm程度の粒子径となるまで、粗粉砕した。得られた粗粉砕物を、粉砕機(フロイント・ターボ株式会社製「ターボミル」RS型)を用いて、微粉砕した。得られた微粉砕物を、コアンダ型分級機(日鉄鉱業株式会社製「エルボージェットEJ-L-3(LABO)型」)を用いて、分級した。得られた分級物を、遠心力型気流式分級機(ホソカワミクロン株式会社製「TTSPセパレータ(登録商標)100型」)を用いて、更に分級し、トナー母粒子を得た。トナー母粒子の体積中位径(D50)は、7.0μmであった。得た。
(外添処理)
FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM-10」)を用いて、トナー母粒子100.0質量部と、シリカ粒子(日本アエロジル株式会社製「NA130K」)1.2質量部と、アルミナ粒子(AL-1)1.0質量部とを、5分間混合した。得られた混合物を、200メッシュ(目開き75μm)の篩により篩別し、トナー(T-1)を得た。トナー(T-1)は、トナー母粒子と、トナー母粒子の表面に付着した外添剤(シリカ粒子及びアルミナ粒子(AL-1))とを有するトナー粒子を含んでいた。
FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM-10」)を用いて、トナー母粒子100.0質量部と、シリカ粒子(日本アエロジル株式会社製「NA130K」)1.2質量部と、アルミナ粒子(AL-1)1.0質量部とを、5分間混合した。得られた混合物を、200メッシュ(目開き75μm)の篩により篩別し、トナー(T-1)を得た。トナー(T-1)は、トナー母粒子と、トナー母粒子の表面に付着した外添剤(シリカ粒子及びアルミナ粒子(AL-1))とを有するトナー粒子を含んでいた。
<トナー(T-2)~(T-13)の作製>
上記外添処理においてアルミナ粒子(AL-1)を表2に示すアルミナ粒子に変更した以外は、トナー(T-1)の作製と同様の方法により、トナー(T-2)~(T-13)を作製した。
上記外添処理においてアルミナ粒子(AL-1)を表2に示すアルミナ粒子に変更した以外は、トナー(T-1)の作製と同様の方法により、トナー(T-2)~(T-13)を作製した。
[測定]
アルミナ粒子(より具体的には、アルミナ粒子(AL-1)~(AL-13)の各々)について、以下の方法により、数平均一次粒子径、比抵抗、及びSb/Sn比を測定した。測定結果は、上記表1に示した。
アルミナ粒子(より具体的には、アルミナ粒子(AL-1)~(AL-13)の各々)について、以下の方法により、数平均一次粒子径、比抵抗、及びSb/Sn比を測定した。測定結果は、上記表1に示した。
<数平均一次粒子径>
走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製「JSM-6700F」)を用い、3万倍の倍率で、トナー粒子の断面画像を撮影した。画像解析ソフトウェア(三谷商事株式会社製「WinROOF」)を用い、撮影した断面画像から、トナー粒子の表面に付着した100個のアルミナ粒子の円相当径を測定し、その平均値を数平均一次粒子径とした。
走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製「JSM-6700F」)を用い、3万倍の倍率で、トナー粒子の断面画像を撮影した。画像解析ソフトウェア(三谷商事株式会社製「WinROOF」)を用い、撮影した断面画像から、トナー粒子の表面に付着した100個のアルミナ粒子の円相当径を測定し、その平均値を数平均一次粒子径とした。
<比抵抗>
比抵抗の測定は、温度25℃且つ湿度50%RHの環境下で行った。電気抵抗計(株式会社アドバンテスト製「R6561」)の円筒状の測定セルにアルミナ粒子5gを投入した。測定セルとして、底面が金属製の電極であり、筒部がフッ素樹脂製であるセルを用いた。測定セルに充填したアルミナ粒子に電気抵抗計の電極を繋いだ。この電極に1kgの荷重をかけた。続けて、両電極間にDC電圧10Vを印加し、印加開始から1分後におけるアルミナ粒子の電気抵抗を測定した。なお、印加開始から測定終了までの間は1kgの荷重を電極にかけ続けた。測定された電気抵抗の値と、電気抵抗測定時におけるアルミナ粒子(詳しくは、測定セルに充填されたアルミナ粒子)の寸法とに基づき、下記式に基づいてアルミナ粒子の比抵抗(体積固有抵抗値)を求めた。
比抵抗[Ω・cm]=電気抵抗値×電流路の断面積/電流路の長さ
比抵抗の測定は、温度25℃且つ湿度50%RHの環境下で行った。電気抵抗計(株式会社アドバンテスト製「R6561」)の円筒状の測定セルにアルミナ粒子5gを投入した。測定セルとして、底面が金属製の電極であり、筒部がフッ素樹脂製であるセルを用いた。測定セルに充填したアルミナ粒子に電気抵抗計の電極を繋いだ。この電極に1kgの荷重をかけた。続けて、両電極間にDC電圧10Vを印加し、印加開始から1分後におけるアルミナ粒子の電気抵抗を測定した。なお、印加開始から測定終了までの間は1kgの荷重を電極にかけ続けた。測定された電気抵抗の値と、電気抵抗測定時におけるアルミナ粒子(詳しくは、測定セルに充填されたアルミナ粒子)の寸法とに基づき、下記式に基づいてアルミナ粒子の比抵抗(体積固有抵抗値)を求めた。
比抵抗[Ω・cm]=電気抵抗値×電流路の断面積/電流路の長さ
<蛍光X線分析によるSb/Sn比の測定>
錠剤成型圧縮機(株式会社前川試験機製作所製「BRE-33」)を用いて、アルミナ粒子0.5gを加圧成型して、直径20mmの円柱状ペレットを作製した。得られたペレットについて以下の条件で蛍光X線分析を行い、各金属元素(アンチモン及びスズ)に由来するピークを含む蛍光X線スペクトル(横軸:エネルギー、縦軸:X線強度(光子の数))を得た。得られた蛍光X線スペクトルから、アンチモン元素に由来するピークのX線強度と、スズ元素に由来するピークのX線強度とを求めた。そして、計算式「Sb/Sn比=アンチモン元素に由来するピークのX線強度/スズ元素に由来するピークのX線強度」から、Sb/Sn比を算出した。
錠剤成型圧縮機(株式会社前川試験機製作所製「BRE-33」)を用いて、アルミナ粒子0.5gを加圧成型して、直径20mmの円柱状ペレットを作製した。得られたペレットについて以下の条件で蛍光X線分析を行い、各金属元素(アンチモン及びスズ)に由来するピークを含む蛍光X線スペクトル(横軸:エネルギー、縦軸:X線強度(光子の数))を得た。得られた蛍光X線スペクトルから、アンチモン元素に由来するピークのX線強度と、スズ元素に由来するピークのX線強度とを求めた。そして、計算式「Sb/Sn比=アンチモン元素に由来するピークのX線強度/スズ元素に由来するピークのX線強度」から、Sb/Sn比を算出した。
(蛍光X線分析の条件)
・分析装置:走査型蛍光X線分析装置(株式会社リガク製「ZSX」)
・X線管球(X線源):Rh(ロジウム)
・励起条件:管電圧50kV、管電流50mA
・測定領域(X線照射範囲):直径30mm
・測定元素:アンチモン及びスズ
・分析装置:走査型蛍光X線分析装置(株式会社リガク製「ZSX」)
・X線管球(X線源):Rh(ロジウム)
・励起条件:管電圧50kV、管電流50mA
・測定領域(X線照射範囲):直径30mm
・測定元素:アンチモン及びスズ
[評価]
実施例1~7及び比較例1~6の画像形成装置について、画像濃度、カブリ、及び画像流れを、以下の方法により評価した。評価結果を、下記表2に示す。
実施例1~7及び比較例1~6の画像形成装置について、画像濃度、カブリ、及び画像流れを、以下の方法により評価した。評価結果を、下記表2に示す。
<画像形成装置の準備>
モノクロプリンター(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「ECOSYS(登録商標) P3160dn」)の現像装置の収容部と、トナーコンテナとに、表2に示すトナーを投入し、実施例1~7及び比較例1~6の画像形成装置として使用した。例えば、モノクロプリンターの現像装置の収容部と、トナーコンテナとに、トナー(T-1)を投入し、実施例1の画像形成装置として使用した。なお、上記モノクロプリンターは、アモルファスシリコン感光体ドラムを備えていた。上記モノクロプリンターが備えるアモルファスシリコン感光体ドラムの線速を、404mm/秒に設定した。
モノクロプリンター(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「ECOSYS(登録商標) P3160dn」)の現像装置の収容部と、トナーコンテナとに、表2に示すトナーを投入し、実施例1~7及び比較例1~6の画像形成装置として使用した。例えば、モノクロプリンターの現像装置の収容部と、トナーコンテナとに、トナー(T-1)を投入し、実施例1の画像形成装置として使用した。なお、上記モノクロプリンターは、アモルファスシリコン感光体ドラムを備えていた。上記モノクロプリンターが備えるアモルファスシリコン感光体ドラムの線速を、404mm/秒に設定した。
<画像濃度及びカブリ>
画像濃度及びカブリの評価は、温度23℃且つ湿度50%RHの環境下で行った。画像形成装置(実施例1~7及び比較例1~6の画像形成装置の各々)を用いて1枚の普通紙に画像A(ソリッド画像部と白紙部とを含む画像)を印刷し、初期の評価画像とした。次に、画像形成装置を用いて、200000枚の普通紙に画像B(印字率5%の文字パターン画像)を連続で印刷した。次に、画像形成装置を用いて1枚の普通紙に画像Aを再び印刷し、耐刷後の評価画像とした。
画像濃度及びカブリの評価は、温度23℃且つ湿度50%RHの環境下で行った。画像形成装置(実施例1~7及び比較例1~6の画像形成装置の各々)を用いて1枚の普通紙に画像A(ソリッド画像部と白紙部とを含む画像)を印刷し、初期の評価画像とした。次に、画像形成装置を用いて、200000枚の普通紙に画像B(印字率5%の文字パターン画像)を連続で印刷した。次に、画像形成装置を用いて1枚の普通紙に画像Aを再び印刷し、耐刷後の評価画像とした。
反射濃度計(X-Rite社製「RD914」)を用いて、初期の評価画像のソリッド画像部の反射濃度(初期のID)と、耐刷後の評価画像のソリッド画像部の反射濃度(耐刷後のID)とを、測定した。初期及び耐刷後のIDを、下記基準に沿って判定した。
(IDの基準)
A(特に良好):IDが、1.300以上である。
B(良好) :IDが、1.200以上1.300未満である。
C(不良) :IDが、1.200未満である。
A(特に良好):IDが、1.300以上である。
B(良好) :IDが、1.200以上1.300未満である。
C(不良) :IDが、1.200未満である。
反射濃度計(X-Rite社製「RD914」)を用いて、初期の評価画像の白紙部の反射濃度と、耐刷後の評価画像の白紙部の反射濃度とを、測定した。別途、未使用の普通紙の反射濃度を測定した。下記式に基づいて、初期の評価画像の白紙部の反射濃度から、初期の評価画像のカブリ濃度(初期のFD)を算出した。また、下記式に基づいて、耐刷後の評価画像の白紙部の反射濃度から、耐刷後の評価画像のカブリ濃度(耐刷後のFD)を算出した。初期及び耐刷後のFDを、下記基準に沿って判定した。
FD=(白紙部の反射濃度)-(未使用の普通紙の反射濃度)
FD=(白紙部の反射濃度)-(未使用の普通紙の反射濃度)
(FDの基準)
A(特に良好):FDが、0.003以下である。
B(良好) :FDが、0.003超0.008未満である。
C(不良) :FDが、0.008以上である。
A(特に良好):FDが、0.003以下である。
B(良好) :FDが、0.003超0.008未満である。
C(不良) :FDが、0.008以上である。
<画像流れ>
画像流れの評価は、温度32.5℃且つ湿度80%RHの高温高湿環境下で行った。画像形成装置(実施例1~7及び比較例1~6の画像形成装置の各々)を用いて、200000枚の普通紙に画像B(印字率5%の文字パターン画像)を連続で印刷した。最後(200000枚目)に印刷された画像Bにおける画像流れ(詳しくは、文字の尾引き)の有無を目視で確認した。画像流れを、下記基準に沿って判定した。
画像流れの評価は、温度32.5℃且つ湿度80%RHの高温高湿環境下で行った。画像形成装置(実施例1~7及び比較例1~6の画像形成装置の各々)を用いて、200000枚の普通紙に画像B(印字率5%の文字パターン画像)を連続で印刷した。最後(200000枚目)に印刷された画像Bにおける画像流れ(詳しくは、文字の尾引き)の有無を目視で確認した。画像流れを、下記基準に沿って判定した。
(画像流れの基準)
A(良好):画像流れが、発生していなかった。
B(不良):画像流れが、発生していた。
A(良好):画像流れが、発生していなかった。
B(不良):画像流れが、発生していた。
表2における用語は、以下の通りである。「実」は実施例を示し、「比」は比較例を示す。「トナー」は、実施例及び比較例の各画像形成装置の現像装置の収容部と、トナーコンテナとに、投入されたトナーを示す。「アルミナ粒子」は、投入されたトナーに含まれるトナー粒子が有するアルミナ粒子を示す。「-」は、耐刷後の画像濃度の評価及び耐刷後のカブリの評価の一方又は両方が不良であったため、画像流れの評価を行わなかったことを示す。
表1及び表2に示すように、比較例1の画像形成装置が備えるトナー(T-8)のトナー粒子は、アルミナ粒子(AL-8)を有し、アルミナ粒子(AL-8)の数平均一次粒子径は、0.15μm未満であった。比較例1の画像形成装置の画像流れの評価は、不良であった。
表1及び表2に示すように、比較例2の画像形成装置が備えるトナー(T-9)のトナー粒子は、アルミナ粒子(AL-9)を有し、アルミナ粒子(AL-9)の数平均一次粒子径は、0.50μm超であった。比較例2の画像形成装置の耐刷後の画像濃度の評価は、不良であった。
表1及び表2に示すように、比較例3の画像形成装置が備えるトナー(T-10)のトナー粒子は、アルミナ粒子(AL-10)を有し、アルミナ粒子(AL-10)の比抵抗は、250Ω・cm超であった。比較例3の画像形成装置の耐刷後の画像濃度及びカブリの評価は、何れも不良であった。
表1及び表2に示すように、比較例4の画像形成装置が備えるトナー(T-11)のトナー粒子は、アルミナ粒子(AL-11)を有し、アルミナ粒子(AL-11)のSb/Sn比は、0.25未満であった。比較例4の画像形成装置の耐刷後の画像濃度及びカブリの評価は、何れも不良であった。
表1及び表2に示すように、比較例5の画像形成装置が備えるトナー(T-12)のトナー粒子は、アルミナ粒子(AL-12)を有し、アルミナ粒子(AL-12)のSb/Sn比は、0.35超であった。比較例5の画像形成装置の耐刷後の画像濃度及びカブリの評価は、何れも不良であった。
表1及び表2に示すように、比較例6の画像形成装置が備えるトナー(T-13)のトナー粒子は、アルミナ粒子(AL-13)を有していた。アルミナ粒子(AL-13)は、アンチモンドープ酸化スズを含有する導電層を有しておらず、その比抵抗は、250Ω・cmをはるかに超えていた。比較例6の画像形成装置の耐刷後の画像濃度及びカブリの評価は、何れも不良であった。
一方、表1及び表2に示すように、実施例1~7の画像形成装置が備えるトナー(T-1)~(T-7)のトナー粒子は、各々、アルミナ粒子(AL-1)~(AL-7)を有していた。アルミナ粒子(AL-1)~(AL-7)は、アルミナを含有するコアと、コアを被覆する導電層とを有し、導電層は、アンチモンドープ酸化スズを含有していた。アルミナ粒子(AL-1)~(AL-7)の数平均一次粒子径は、0.15μm以上0.50μm以下であった。アルミナ粒子(AL-1)~(AL-7)の比抵抗は、250Ω・cm以下であった。アルミナ粒子(AL-1)~(AL-7)のSb/Sn比は、0.25以上0.35以下であった。実施例1~7の画像形成装置について、初期の画像濃度及びカブリの評価、耐刷後の画像濃度及びカブリの評価、並びに画像流れの評価は、何れも良好又は特に良好であった。
以上のことから、本発明の画像形成装置及び本発明の画像形成方法は、多数枚印刷した場合でも所望の画像濃度を有し且つカブリの少ない画像を形成でき、高湿環境下でも画像流れの発生が抑制されると判断される。
本発明の画像形成装置及び画像形成方法は、例えば複合機又はプリンターとして画像を形成するために利用できる。
1 :現像装置
2 :像担持体
23 :トナー担持体
60 :トナー粒子
61 :トナー母粒子
62 :アルミナ粒子
62a :コア
62b :導電層
100 :画像形成装置
T :磁性トナー
2 :像担持体
23 :トナー担持体
60 :トナー粒子
61 :トナー母粒子
62 :アルミナ粒子
62a :コア
62b :導電層
100 :画像形成装置
T :磁性トナー
Claims (8)
- 磁性トナーと、
像担持体と、
前記像担持体に形成された静電潜像を、前記磁性トナーによりトナー像に現像する現像装置とを備え、
前記像担持体は、アモルファスシリコン感光体ドラムであり、
前記磁性トナーは、トナー粒子を含み、
前記トナー粒子は、結着樹脂と磁性粉とを含有するトナー母粒子と、前記トナー母粒子の表面に付着したアルミナ粒子とを有し、
前記アルミナ粒子は、アルミナを含有するコアと、前記コアを被覆する導電層とを有し、前記導電層は、アンチモンドープ酸化スズを含有し、
前記アルミナ粒子の数平均一次粒子径は、0.15μm以上0.50μm以下であり、
前記アルミナ粒子の比抵抗は、250Ω・cm以下であり、
前記アルミナ粒子のX線強度比率は、0.25以上0.35以下であり、前記アルミナ粒子の前記X線強度比率は、蛍光X線分析により測定される、前記アルミナ粒子に含まれるスズ元素に由来するピークのX線強度に対する、前記アルミナ粒子に含まれるアンチモン元素に由来するピークのX線強度の比率である、画像形成装置。 - 前記アルミナ粒子の前記比抵抗は、1Ω・cm以上250Ω・cm以下である、請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記アルミナ粒子の前記数平均一次粒子径は、0.15μm以上0.30μm以下である、請求項1又は2に記載の画像形成装置。
- 前記アルミナ粒子の前記数平均一次粒子径は、0.15μm以上0.30μm以下であり、
前記アルミナ粒子の前記比抵抗は、10Ω・cm以上45Ω・cm以下であり、
前記アルミナ粒子の前記X線強度比率は、0.30以上0.35以下である、請求項1又は2に記載の画像形成装置。 - 前記アルミナ粒子は、チタネートカップリング剤により表面処理されている、請求項1又は2に記載の画像形成装置。
- 前記チタネートカップリング剤は、疎水性基として、炭素原子数8以上20以下のアルキル基を有する、請求項5に記載の画像形成装置。
- 前記像担持体の線速は、300mm/秒以上である、請求項1又は2に記載の画像形成装置。
- 像担持体に形成された静電潜像を、磁性トナーによりトナー像に現像する現像工程を含み、
前記像担持体は、アモルファスシリコン感光体ドラムであり、
前記磁性トナーは、トナー粒子を含み、
前記トナー粒子は、結着樹脂と磁性粉とを含有するトナー母粒子と、前記トナー母粒子の表面に付着したアルミナ粒子とを有し、
前記アルミナ粒子は、アルミナを含有するコアと、前記コアを被覆する導電層とを有し、前記導電層は、アンチモンドープ酸化スズを含有し、
前記アルミナ粒子の数平均一次粒子径は、0.15μm以上0.50μm以下であり、
前記アルミナ粒子の比抵抗は、250Ω・cm以下であり、
前記アルミナ粒子のX線強度比率は、0.25以上0.35以下であり、前記アルミナ粒子の前記X線強度比率は、蛍光X線分析により測定される、前記アルミナ粒子に含まれるスズ元素に由来するピークのX線強度に対する、前記アルミナ粒子に含まれるアンチモン元素に由来するピークのX線強度の比率である、画像形成方法。
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