JP4123118B2 - 画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents

画像形成方法及び画像形成装置 Download PDF

Info

Publication number
JP4123118B2
JP4123118B2 JP2003325881A JP2003325881A JP4123118B2 JP 4123118 B2 JP4123118 B2 JP 4123118B2 JP 2003325881 A JP2003325881 A JP 2003325881A JP 2003325881 A JP2003325881 A JP 2003325881A JP 4123118 B2 JP4123118 B2 JP 4123118B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
toner
image
particles
image forming
resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003325881A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2005091837A (ja
Inventor
英男 吉沢
弘 山崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Business Technologies Inc
Original Assignee
Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Business Technologies Inc filed Critical Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority to JP2003325881A priority Critical patent/JP4123118B2/ja
Priority to US10/938,318 priority patent/US7332256B2/en
Publication of JP2005091837A publication Critical patent/JP2005091837A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4123118B2 publication Critical patent/JP4123118B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/75Details relating to xerographic drum, band or plate, e.g. replacing, testing
    • G03G15/751Details relating to xerographic drum, band or plate, e.g. replacing, testing relating to drum
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G2215/00Apparatus for electrophotographic processes
    • G03G2215/00953Electrographic recording members
    • G03G2215/00957Compositions
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G2215/00Apparatus for electrophotographic processes
    • G03G2215/06Developing structures, details
    • G03G2215/0602Developer
    • G03G2215/0604Developer solid type
    • G03G2215/0614Developer solid type one-component

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Developing Agents For Electrophotography (AREA)
  • Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
  • Dry Development In Electrophotography (AREA)

Description

本発明は、電子写真方式の複写機やプリンターの分野において用いられる画像形成方法及び画像形成装置に関するものである。
近年、電子写真感光体には有機感光体が広く用いられている。有機感光体は可視光から赤外光まで各種露光光源に対応した材料が開発しやすいこと、環境汚染のない材料を選択できること、製造コストが安い事など他の感光体に対して有利な点があるが、欠点としては機械的強度、化学的な耐久性が弱く、多数枚のプリント時に感光体の静電特性の劣化や、表面の傷の発生等がある。
即ち、有機感光体(以下単に感光体とも云う)の表面には帯電手段、現像手段、転写手段およびクリーニング手段などにより電気的、機械的な外力が直接加えられるため、それらに対する耐久性が要求される。
具体的には摩擦による感光体表面の摩耗や傷の発生、コロナ帯電時に発生するオゾン等の活性酸素、チッソ酸化物などによる表面の劣化などに対する耐久性が要求される。
上記のような機械的、化学的耐久性の問題を解決するために、有機感光体はその層構成を電荷発生層と、電荷輸送層の積層構成にし、保護層の電荷輸送層を高強度且つ活性ガスが透過しにくい均一層にし、電荷輸送層の膜厚を20μmより厚くする構成が多く採用されている。
又、他のアプローチとして、感光体の表面に高強度の保護層を設置するなどの技術が検討されてきた。例えば、感光体の保護層として、硬化性シリコーン樹脂を用いることが報告されている(特許文献1)。しかしながら上記のような電荷輸送層を厚膜化する方法や高強度の保護層を設ける方法は電荷発生層で発生したキャリアが表面に達するまでに、横方向に拡散する問題があり、鮮鋭性等に問題が生じる。デジタル複写機の分野ではより高画質への要求が高まり高解像度の画像形成が検討されているが、このようにキャリアの拡散を招きやすい層構成や保護層では良好な静電潜像を得ることができない。
高画質の電子写真画像を得るためには、画像情報を静電潜像として忠実に再現し、有機感光体上の露光/未露光部の電位コントラストがシャープに形成されることが必要があるが、この為には、発生キャリアが表面電荷に到達するまでのキャリアの拡散を押さえることが重要である。高密度画像の潜像劣化は、電荷輸送層の拡散定数(D)とドリフト移動度(μ)との比D/μが大きくなると静電潜像への拡散の効果が無視できず、電荷輸送層の膜厚が大きくなると潜像劣化は大きくなると報告されている(非特許文献1)。
又、膜厚が薄い感光体はトナー像のチリ防止に効果があるとの報告(特許文献2)や薄層で静電容量が大きい感光体が高品質の電子写真画像を形成できるとの報告(特許文献3)がなされている。同様に、電荷輸送層を薄膜化し、静電潜像の拡散を防止する有機感光体も既に提案されている(特許文献4)。
しかしながら、これらの提案された薄層の有機感光体を実際に電子写真画像形成装置を用いて、画像形成すると、従来の20μm以上の厚膜の有機感光体に比し、機械的減耗ムラによる画像むらが目立ちやすくなり、長期に亘って画像品質を維持することが難しい。この原因は図1(電位保持能低下の膜厚依存性を示した図)に示したように、同一減耗量の場合は、感光層膜厚が小さいほど、電位保持能の低下(ΔV1>ΔV2)が大きいことによると思われる。
その結果、薄膜の有機感光体を用いた場合は、有機感光体の減耗むらによる画像むらが発生しやすい。
又、薄膜の有機感光体を用いて、高画質を得るために小粒径トナーを用いた現像剤を用いた場合、有機感光体に減耗むらが発生している部分で、文字チリを発生させやすい。これは有機感光体の表面の減耗むらの凹凸領域で飛散しやすいトナー成分が存在するためと思われる。
特開平6−118681号公報 特開2001−209206号公報 特開2001−312082号公報 特開平5−119503号公報 日本画像学会誌第38巻第4号296頁
本発明の目的は、上記の問題点を解決することにあり、薄層の有機感光体を用いて、長期に亘って高画質の電子写真画像を提供することであり、更には、画像むらや、文字チリの少ない高画質の有機感光体を用いた画像形成方法、画像形成装置を提供することである。
我々は上記問題点について検討を重ねた結果、薄膜化された有機感光体を用いて鮮鋭性を改良し、且つ有機感光体の減耗むらを原因とする画像むらや文字チリの発生を防止するには、有機感光体の表面に、減耗むらが発生しにくい現像剤を用いると同時に、減耗むらが発生しても、画像濃度に濃淡状の画像むらを発生させない現像法を用いることが効果的であることを見いだし、本発明を完成した。即ち、薄層化した有機感光体上に形成された静電潜像を特定の範囲の粒径キャリアを用いた2成分現像剤を用いて、現像することにより、画像むらや文字チリの発生を防止できることを見いだし、本発明を達成した。
又、上記のような、2成分現像剤に用いるトナーには、微細トナーの割合を少なくしたトナーを用いることがより顕著に本発明の目的を達成できることを見いだし、本発明を完成した。即ち、本発明の目的は、以下の構成を持つことにより達成される。
(請求項1)
有機感光体を帯電した後、静電潜像を形成し、該静電潜像をトナーとキャリアを含有する2成分現像剤を有機感光体に接触させてトナー像に現像する画像形成方法において、該有機感光体の感光層及びフッ素系樹脂粒子を含有する保護層の合計膜厚が5〜15μmであり、前記キャリア重量平均粒径20〜50μmのバインダー中に磁性粒子を分散した分散型キャリアであり、且つ下記で定義される(S)が1.5×10− 9 〜3.0×10− 8 gm 2 /sec 2 の範囲で、前記静電潜像を現像することを特徴とする画像形成方法。
S(gm 2 /sec 2 )=キャリア1個の平均質量×(現像スリーブの線速−有機感光体の線速) 2
(請求項2
記トナーが、形状係数1.2〜1.6の範囲にあるトナー粒子を65個数%以上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。
(請求項3
記トナーが、トナー粒子の粒径をD(μm)とするとき、自然対数lnDを横軸にとり、この横軸を0.23間隔で複数の階級に分けた個数基準の粒度分布を示すヒストグラムにおける最頻階級に含まれるトナー粒子の相対度数(m1)と、前記最頻階級の次に頻度の高い階級に含まれるトナー粒子の相対度数(m2)との和(M)が70%以上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。
(請求項
前記トナーが粒径0.01〜1.0μmの無機の外添剤を含有することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の画像形成方法。
(請求項
請求項1〜のいずれか1項に記載の画像形成方法を用いて電子写真画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
本発明の画像形成方法を用いることにより、薄層の感光層を有する有機感光体で発生しやすい減耗むらによる画像むらや文字チリの発生を防止し、高い解像性を有する電子写真画像が得られる。又、該画像形成方法を用いた画像性能の良好な画像形成装置を提供することが出来る。
以下、本発明について、詳細に記述する。
〈感光層と保護層の合計膜厚〉
本発明の画像形成方法に用いる有機感光体は感光層及びフッ素系樹脂粒子を含有する保護層の合計膜厚が5〜15μmであることを特徴とする。
本発明において、有機感光体とは電子写真感光体の構成に必要不可欠な電荷発生機能及び電荷輸送機能の少なくとも一方の機能を有機化合物に持たせて構成された電子写真感光体を意味し、公知の有機電荷発生物質又は有機電荷輸送物質から構成された感光体、電荷発生機能と電荷輸送機能を高分子錯体で構成した感光体等公知の有機感光体を全て含有する。
本発明の感光層とは、光露光により電荷キャリアを発生する機能及び該キャリアを輸送する機能の少なくともいずれか一方の機能を有する層を云う。該機能が単一の層構成で形成されていてもよく、2層以上の層構成で構成されていても良い。本発明の有機感光体の層構成は、基本的には導電性支持体上に電荷発生層及び電荷輸送層の感光層から構成されるのが好ましい。最も好ましい構成としては、感光層を電荷発生層と1層以上の電荷輸送層で構成する。
又、本発明の有機感光体の保護層は、電荷輸送層の機能を有していてもよく、電荷輸送の機能を持たなくても良い。例えば、単なる保護層であってもよく、電荷注入層の機能を有していてもよい。又、本発明の有機感光体は特別の機能を付与した保護層を持たなくてもよい。その場合は、電荷輸送層等が表面層となる。
本発明の感光層及びフッ素系樹脂粒子を含有する保護層の合計膜厚には、感光層と導電性基体の間に設けられる中間層や導電層、或いは半導体層は含まれない。即ち、感光層と保護層の合計膜厚が、高画質の電子写真画像(高画質の静電潜像を)を形成する上で、重要な因子であり、中間層や導電層、或いは半導体層の膜厚は、感光層と保護層の合計膜厚に比し、露光時の高画質への影響は小さい。
本発明の有機感光体の感光層及びフッ素系樹脂粒子を含有する保護層の合計膜厚が5〜15μmの層構造は、電荷発生層及び電荷輸送層を複数の層構成にした層構造で、その膜厚の合計が5〜15μmとした層構成が好ましい。合計膜厚が5μm未満だと帯電電位が不十分になりやすく、15μmを超えると、鮮鋭性が十分に改善されない。特に、複数の電荷輸送層の合計膜厚を8〜14μmの範囲で構成した場合が、鮮鋭性の改善効果がより顕著である。
以下、上記以外の本発明に適用される有機感光体の構成について記載する。
本発明の有機感光体の層構成は、基本的には導電性支持体上に電荷発生層及び電荷輸送層の感光層から構成される。最も好ましい構成としては、感光層を電荷発生層と複数の電荷輸送層で構成する。
以下に本発明に用いられる具体的な感光体の構成について記載する。
導電性支持体
本発明の感光体に用いられる導電性支持体としてはシート状或いは円筒状の導電性支持体が用いられる。
本発明の円筒状の導電性支持体とは回転することによりエンドレスに画像を形成できるに必要な円筒状の支持体を意味し、真直度で0.1mm以下、振れ0.1mm以下の範囲にある導電性の支持体が好ましい。この真直度及び振れの範囲を超えると、良好な画像形成が困難になる。
導電性支持体の材料としてはアルミニウム、ニッケルなどの金属ドラム、又はアルミニウム、酸化錫、酸化インジュウムなどを蒸着したプラスチックドラム、又は導電性物質を塗布した紙・プラスチックドラムを使用することができる。導電性支持体としては常温で比抵抗103Ωcm以下が好ましい。
本発明で用いられる導電性支持体は、その表面に封孔処理されたアルマイト膜が形成されたものを用いても良い。アルマイト処理は、通常例えばクロム酸、硫酸、シュウ酸、リン酸、硼酸、スルファミン酸等の酸性浴中で行われるが、硫酸中での陽極酸化処理が最も好ましい結果を与える。硫酸中での陽極酸化処理の場合、硫酸濃度は100〜200g/l、アルミニウムイオン濃度は1〜10g/l、液温は20℃前後、印加電圧は約20Vで行うのが好ましいが、これに限定されるものではない。又、陽極酸化被膜の平均膜厚は、通常20μm以下、特に10μm以下が好ましい。
中間層
本発明においては導電性支持体と感光層の間に、バリヤー機能を備えた前記した中間層を設けることが好ましい。
本発明の中間層には前記した吸水率が小さいバインダー樹脂中に酸化チタンを含有させることが好ましい。該酸化チタン粒子の平均粒径は、数平均一次粒径で10nm以上400nm以下の範囲が良く、15nm〜200nmが好ましい。10nm未満では中間層によるモアレ発生の防止効果が小さい。一方、400nmより大きいと、中間層塗布液の酸化チタン粒子の沈降が発生しやすく、その結果中間層中の酸化チタン粒子の均一分散性が悪く、又黒ポチも増加しやすい。数平均一次粒径が前記範囲の酸化チタン粒子を用いた中間層塗布液は分散安定性が良好で、且つこのような塗布液から形成された中間層は黒ポチ発生防止機能の他、環境特性が良好で、且つ耐クラッキング性を有する。
本発明に用いられる酸化チタン粒子の形状は、樹枝状、針状および粒状等の形状があり、このような形状の酸化チタン粒子は、例えば酸化チタン粒子では、結晶型としては、アナターゼ型、ルチル型及びアモルファス型等があるが、いずれの結晶型のものを用いてもよく、また2種以上の結晶型を混合して用いてもよい。その中でもルチル型で且つ粒状のものが最も良い。
本発明の酸化チタン粒子は表面処理されていることが好ましく、表面処理の1つは、複数回の表面処理を行い、かつ該複数回の表面処理の中で、最後の表面処理が反応性有機ケイ素化合物を用いた表面処理を行うものである。また、該複数回の表面処理の中で、少なくとも1回の表面処理がアルミナ、シリカ、及びジルコニアから選ばれる少なくとも1種類以上の表面処理を行い、最後に反応性有機ケイ素化合物を用いた表面処理を行うことが好ましい。
尚、アルミナ処理、シリカ処理、ジルコニア処理とは酸化チタン粒子表面にアルミナ、シリカ、或いはジルコニアを析出させる処理を云い、これらの表面に析出したアルミナ、シリカ、ジルコニアにはアルミナ、シリカ、ジルコニアの水和物も含まれる。又、反応性有機ケイ素化合物の表面処理とは、処理液に反応性有機ケイ素化合物を用いることを意味する。
この様に、酸化チタン粒子の様な酸化チタン粒子の表面処理を少なくとも2回以上行うことにより、酸化チタン粒子表面が均一に表面被覆(処理)され、該表面処理された酸化チタン粒子を中間層に用いると、中間層内における酸化チタン粒子等の酸化チタン粒子の分散性が良好で、かつ黒ポチ等の画像欠陥を発生させない良好な感光体を得ることができるのである。
上記反応性有機ケイ素化合物としては下記一般式(1)で表される化合物が挙げられるが、酸化チタン表面の水酸基等の反応性基と縮合反応をする化合物であれば、下記化合物に限定されない。
一般式(1)
(R)n−Si−(X)4-n
(式中、Siはケイ素原子、Rは該ケイ素原子に炭素が直接結合した形の有機基を表し、Xは加水分解性基を表し、nは0〜3の整数を表す。)
一般式(1)で表される有機ケイ素化合物において、Rで示されるケイ素に炭素が直接結合した形の有機基としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、ドデシル等のアルキル基、フェニル、トリル、ナフチル、ビフェニル等のアリール基、γ−グリシドキシプロピル、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル等の含エポキシ基、γ−アクリロキシプロピル、γ−メタアクリロキシプロピルの含(メタ)アクリロイル基、γ−ヒドロキシプロピル、2,3−ジヒドロキシプロピルオキシプロピル等の含水酸基、ビニル、プロペニル等の含ビニル基、γ−メルカプトプロピル等の含メルカプト基、γ−アミノプロピル、N−β(アミノエチル)−γ−アミノプロピル等の含アミノ基、γ−クロロプロピル、1,1,1−トリフロオロプロピル、ノナフルオロヘキシル、パーフルオロオクチルエチル等の含ハロゲン基、その他ニトロ、シアノ置換アルキル基を挙げられる。また、Xの加水分解性基としてはメトキシ、エトキシ等のアルコキシ基、ハロゲン基、アシルオキシ基が挙げられる。
また、一般式(1)で表される有機ケイ素化合物は、単独でも良いし、2種以上組み合わせて使用しても良い。
また、一般式(1)で表される有機ケイ素化合物の具体的化合物で、nが2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていても良い。同様に、nが2以下の場合、複数のXは同一でも異なっていても良い。又、一般式(1)で表される有機ケイ素化合物を2種以上を用いるとき、R及びXはそれぞれの化合物間で同一でも良く、異なっていても良い。
又、表面処理に用いる好ましい反応性有機ケイ素化合物としてはポリシロキサン化合物が挙げられる。該ポリシロキサン化合物の分子量は1000〜20000のものが一般に入手しやすく、又、黒ポチ発生防止機能も良好である。
特にメチルハイドロジェンポリシロキサンを最後の表面処理に用いると良好な効果が得られる。
感光層
電荷発生層
電荷発生層には電荷発生物質(CGM)を含有する。その他の物質としては必要によりバインダー樹脂、その他添加剤を含有しても良い。
電荷発生物質(CGM)としては公知の電荷発生物質(CGM)を用いることができる。例えばフタロシアニン顔料、アゾ顔料、ペリレン顔料、アズレニウム顔料などを用いることができる。これらの中で繰り返し使用に伴う残留電位増加を最も小さくできるCGMは複数の分子間で安定な凝集構造をとりうる立体、電位構造を有するものであり、具体的には特定の結晶構造を有するフタロシアニン顔料、ペリレン顔料のCGMが挙げられる。例えばCu−Kα線に対するブラッグ角2θが27.2°に最大ピークを有するチタニルフタロシアニン、同2θが12.4に最大ピークを有するベンズイミダゾールペリレン等のCGMは繰り返し使用に伴う劣化がほとんどなく、残留電位増加小さくすることができる。
電荷発生層にCGMの分散媒としてバインダーを用いる場合、バインダーとしては公知の樹脂を用いることができるが、最も好ましい樹脂としてはホルマール樹脂、ブチラール樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン変性ブチラール樹脂、フェノキシ樹脂等が挙げられる。バインダー樹脂と電荷発生物質との割合は、バインダー樹脂100質量部に対し20〜600質量部が好ましい。これらの樹脂を用いることにより、繰り返し使用に伴う残留電位増加を最も小さくできる。電荷発生層の膜厚は0.01μm〜2μmが好ましい。
電荷輸送層
電荷輸送層には電荷輸送物質(CTM)及びCTMを分散し製膜するバインダー樹脂を含有する。その他の物質としては必要により酸化防止剤等の添加剤を含有しても良い。
電荷輸送物質(CTM)としては公知の正孔輸送性(P型)の電荷輸送物質(CTM)を用いることが好ましい。例えば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、ブタジエン化合物などを用いることができる。これら電荷輸送物質は通常、適当なバインダー樹脂中に溶解して層形成が行われる。これらの中で繰り返し使用に伴う残留電位増加を最も小さくできるCTMは高移動度で、且つ組み合わされるCGMとのイオン化ポテンシャル差が0.5(eV)以下の特性を有するものであり、好ましくは0.30(eV)以下である。
CGM、CTMのイオン化ポテンシャルは表面分析装置1.5×10-9C−1(理研計器社製)で測定される。
電荷輸送層(CTL)に用いられるバインダー樹脂としては熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂いずれの樹脂かを問わない。例えばポリスチレン、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、これらの樹脂の繰り返し単位構造のうちの2つ以上を含む共重合体樹脂。又これらの絶縁性樹脂の他、ポリ−N−ビニルカルバゾール等の高分子有機半導体が挙げられる。これらの中で吸水率が小さく、CTMの分散性、電子写真特性が良好なポリカーボネート樹脂が最も好ましい。
バインダー樹脂と電荷輸送物質との割合は、バインダー樹脂100質量部に対し50〜200質量部が好ましい。
本発明の有機感光体としては、電荷輸送の機能を有し、表面エネルギーを小さくするフッ素系樹脂粒子を含有する保護層を設ける。保護層に含有されるフッ素系樹脂粒子とはフッ素原子を含有した樹脂粒子を意味し、例えば、四フッ化エチレン樹脂、三フッ化塩化エチレン樹脂、六フッ化エチレンプロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、二フッ化二塩化エチレン樹脂及びこれらの共重合体のなかから1種あるいは2種以上を適宜選択するのが好ましいが、特に、四フッ化エチレン樹脂及びフッ化ビニリデン樹脂が好ましい。フッ素系樹脂粒子の分子量や粒子の粒径は、適宜選択することができ、特に制限されるものではない。
保護層はバインダー樹脂中にフッ素系樹脂粒子を含有する構成が好ましく、フッ素系樹脂粒子の割合は、粒子の粒径にも影響を受けるが、保護層全質量に対し、1〜50質量%であることが好ましく、より好ましくは5〜40質量%である。更に、保護層には電荷輸送物質が含有されていることが好ましい。
保護層には、分散性、結着性や耐候性を向上させる目的でカップリング剤や酸化防止剤等の添加剤を加えてもよい。
保護層のフッ素系樹脂粒子の分散方法としては、ホモジナイザー、ボールミル、サンドミル、ロールミル及び超音波といった方法が挙げられる。一次粒径の粒径まで分散可能であれば特に限定されるものではない。
また、フッ素系樹脂粒子の分散助剤として、各種の界面活性剤、例えばクシ型グラフトポリマー等を適宜混合してもさしつかえない。
保護層の膜厚は0.1〜4μmであることが好ましい。0.1μm未満では表面硬度や強度が十分でなく耐久性が低下し易く、4μmを超えると現像時に潜像によって形成されるコントラストポテンシャルが劣化し易い。より好ましくは0.2〜3.0μmである。
保護層はクリーニング性及び耐汚染性を満足するために低表面エネルギーであることが好ましく、水の接触角で測定される低表面エネルギー性としては90度以上が好ましい。90度未満では電子写真プロセスによる繰り返し使用によって表面に帯電生成物やトナー、紙からもたらされる脱落物が付着し易く、クリーニング不良や表面抵抗の低下による潜像の劣化(画像流れ)を生じ易い。より好ましくは95度以上である。
以上のような構成を採用することにより、鮮鋭性を著しく改善でき、且つ電荷輸送層を薄膜化した場合に発生しやすい、画像むらや文字チリ等の画像欠陥を防止し、電位性能が安定した有機感光体を提供することができる。
中間層、電荷発生層、電荷輸送層等の層形成に用いられる溶媒又は分散媒としては、n−ブチルアミン、ジエチルアミン、エチレンジアミン、イソプロパノールアミン、トリエタノールアミン、トリエチレンジアミン、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、シクロヘキサノン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、1,2−ジクロロプロパン、1,1,2−トリクロロエタン、1,1,1−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、ジオキサン、メタノール、エタノール、ブタノール、イソプロパノール、酢酸エチル、酢酸ブチル、ジメチルスルホキシド、メチルセロソルブ等が挙げられる。本発明はこれらに限定されるものではないが、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、メチルエチルケトン等が好ましく用いられる。また、これらの溶媒は単独或いは2種以上の混合溶媒として用いることもできる。
次に有機感光体を製造するための塗布加工方法としては、浸漬塗布、スプレー塗布、円形量規制型塗布等の塗布加工法が用いられるが、感光層の上層側の塗布加工は下層の膜を極力溶解させないため、又、均一塗布加工を達成するためスプレー塗布又は円形量規制型(円形スライドホッパ型がその代表例)塗布等の塗布加工方法を用いるのが好ましい。なお保護層は前記円形量規制型塗布加工方法を用いるのが最も好ましい。前記円形量規制型塗布については例えば特開昭58−189061号公報に詳細に記載されている。
次に本発明に用いられる現像剤について説明する。本発明に用いられる現像剤はトナーとキャリアを含有する2成分現像剤である。
(キャリアの構成)
本発明のキャリアの重量平均粒径が20〜50μmである。この範囲のキャリアを用いることにより、静電潜像の現像に際し、現像剤の感光体に対する前記(S)が過大に成らず、その結果感光体の減耗むらが防止され、且つ画像むらや文字チリの発生を防止できる。一方、キャリアの重量平均粒径が50μmより大きいと前記(S)が過大に成りやすく、その結果画像むらや文字チリが発生しやすく、キャリアの重量平均粒径が20μmより小さいと感光体へのキャリア付着が発生しやすく、その結果、斑点状の画像欠陥を発生しやすい。
本発明では、下記(S)が1.5×10-9〜3.0×10-8 2/sec2であることが好ましい。Sが1.5×10-9〜3.0×10-8 2/sec2の範囲で、有機感光体上の静電潜像を現像することにより、有機感光体に発生する減耗むらを小さくでき、且つ該静電潜像を画像むらや文字チリが発生しない良好なトナー画像に顕像化できる。又、下記(S)の関数で、現像スリーブの線速が有機感光体の線速以上のほうが良好な電子写真画像を得ることができる。
(g2/sec2)=キャリア1個の平均質量×(現像スリーブの線速−有機感光体の線速)2
上式において、キャリア1個の平均重量は下記式で定義される。
キャリア1個の平均質量=4/3π(キャリアの重量平均粒径/2)3×キャリアの比重
本発明のキャリアとしては、上記(S)を小さくできるキャリアが好ましく、特に、0.1〜1.0μmの磁性粒子をバインダー樹脂中に分散した分散形キャリアが好ましい。該磁性粒子としては、鉄、フェライト、マグネタイト、へまタイト等の金属及び合金等の従来から公知の材料を用いることが出来る。
又、磁性粒子を分散するバインダー樹脂としては熱硬化性樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂としては、フェノール系樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、キシレン樹脂、アセトグアナミン樹脂、フラン樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂があり、これらの樹脂は単独でも2種以上を混合しても構わないが、少なくともフェノール樹脂を含有していることが好ましい。
これらの分散形キャリアの製造は従来からの公知の製造方法を用いることができる。
本発明のキャリアは、その重量平均粒径としては20〜50μmであるが、キャリアの重量平均粒径の測定は、代表的には湿式分散機を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置「ヘロス(HELOS)」(シンパティック(SYMPATEC)社製)により測定することができる。
本発明のキャリアは体積抵抗が108〜1012Ωcmであることが好ましい。
キャリアの体積抵抗が上記範囲にあることにより、文字等の細線再現が良好で、且つ画像濃度が高いトナー画像を得ることができる。
なお、キャリアの抵抗の測定方法としては、25℃/50%RH環境下にて12時間放置したキャリアを使用し、平行電極の間にキャリアを充填し、その高さ(Hcm)を測定する。ついで、一定の荷重(39.2kPa)を付与した状態でその間に1000Vの直流電圧を印加し、30秒後の電流値(IA)を測定することで下記算出式より抵抗を算出する。なお、測定環境は25℃、50%RHである。
抵抗(Ω・cm)=1000/(I×H)
(トナーの構成)
次に、本発明のトナー像の形成の為に用いられるトナーについて説明する。
本発明のトナー像の形成の為に用いられるトナーは、
1)トナー粒子の形状係数が1.2〜1.6の範囲にあるトナー粒子の割合が65個数%以上、
2)トナー粒子の粒径をD(μm)とするとき、自然対数lnDを横軸にとり、この横軸を0.23間隔で複数の階級に分けた個数基準の粒度分布を示すヒストグラムにおける最頻階級に含まれるトナー粒子の相対度数(m1)と、前記最頻階級の次に頻度の高い階級に含まれるトナー粒子の相対度数(m2)との和(M)が70%以上である。
即ち、本発明では、前記有機感光体に上記1)、2)の少なくとも1つ以上の条件を満たしたトナーを含有した現像剤を用いることにより、画像むらや文字チリを防止し、良好な電子写真画像を得ることができる。上記1)、2)の両方の条件を満足することがより好ましい。
更に、上記1)、2)の条件に加えて、下記3)の条件を満足したトナーを用いることが最も好ましい。
3)角がないトナー粒子の割合が50個数%以上、
即ち、上記1)〜3)の全ての条件を満たしたトナーと本発明の体積抵抗を有するキャリアを用いた現像剤と、前記薄層の有機感光体、即ち、感光層と必要により設けられる保護層の合計膜厚が5〜15μmの有機感光体(以後、薄層の有機感光体ともいう)と併用することにより、画像むらや文字チリを顕著に改善することができる。
以下、上記1)〜3)のトナーについて説明する。
トナーの形状係数(=トナー粒子の形状係数)
トナー粒子の形状係数は、下記式により示されるものであり、トナー粒子の丸さの度合いを示す。
形状係数=((最大径/2)2×π)/投影面積
ここに、最大径とは、トナー粒子の平面上への投影像を2本の平行線ではさんだとき、その平行線の間隔が最大となる粒子の幅をいう。また、投影面積とは、トナー粒子の平面上への投影像の面積をいう。
本発明では、この形状係数は、走査型電子顕微鏡により2000倍にトナー粒子を拡大した写真を撮影し、ついでこの写真に基づいて「SCANNING IMAGE ANALYZER」(日本電子社製)を使用して写真画像の解析を行うことにより測定した。この際、100個のトナー粒子を使用して本発明の形状係数を上記算出式にて測定したものである。
本発明のトナーは、この形状係数が1.2〜1.6の範囲にあるトナー粒子の割合を65個数%以上であり、好ましくは、70個数%以上である。
本発明では前記薄層の有機感光体上に形成された潜像をこの形状係数が1.2〜1.6の範囲にあるトナー粒子の割合を65個数%以上含有する現像剤により現像することにより、画像むらや文字チリを防止し鮮鋭性の良好な電子写真画像が得られる。
この形状係数を制御する方法は特に限定されるものではない。例えば、トナー粒子を熱気流中に噴霧する方法、トナー粒子を気相中において衝撃力による機械的エネルギーを繰り返して付与する方法、トナーを溶解しない溶媒中に添加し旋回流を付与する方法等により、形状係数を1.2〜1.6にしたトナー粒子を調製し、これを通常のトナー中へ本発明の範囲内になるように添加して調整する方法がある。また、いわゆる重合法トナーを調製する段階で全体の形状を制御し、形状係数を1.2〜1.6に調整したトナー粒子を同様に通常のトナーへ添加して調整する方法がある。
上記方法の中では重合法トナーが製造方法として簡便である点と、粉砕トナーに比較して表面の均一性に優れる点等で好ましい。該重合法トナー(重合トナーとも云う)とはトナー用バインダーの樹脂の生成とトナー形状がバインダー樹脂の原料モノマーの重合と、必要により、その後の化学的処理により形成されるトナーを意味する。より具体的には懸濁重合、乳化重合等の重合反応と、必要により、その後に行われる粒子同士の融着工程を経て得られるトナーを意味する。
重合トナーは原料モノマーを水系で均一に分散した後に重合させトナーを製造することから、トナーの粒度分布、及び形状が均一なトナーが得られる。
このトナーの形状係数を、極めてロットのバラツキなく均一に制御するために、本発明のトナーを構成する樹脂粒子(重合体粒子)を調製(重合)、当該樹脂粒子を融着、形状制御させる工程において、形成されつつあるトナー粒子(着色粒子)の特性をモニタリングしながら適正な工程終了時期を決めてもよい。
モニタリングするとは、インラインに測定装置を組み込みその測定結果に基づいて、工程条件の制御をするという意味である。すなわち、形状などの測定をインラインに組み込んで、例えば樹脂粒子を水系媒体中で会合あるいは融着させることで形成する重合法トナーでは、融着などの工程で逐次サンプリングを実施しながら形状や粒径を測定し、所望の形状になった時点で反応を停止する。
モニタリング方法としては、特に限定されるものではないが、フロー式粒子像分析装置FPIA−2000(東亜医用電子社製)を使用することができる。本装置は試料液を通過させつつリアルタイムで画像処理を行うことで形状をモニタリングできるため好適である。すなわち、反応場よりポンプなどを使用し、常時モニターし、形状などを測定することを行い、所望の形状などになった時点で反応を停止するものである。
角がないトナー粒子の割合
本発明のトナーを構成するトナー粒子中、角がないトナー粒子の割合は50個数%以上であることが好ましく、この割合が70個数%以上であることが好ましい。
本発明のトナーを構成するトナー粒子中、角がないトナー粒子の割合は50個数%以上であることが好ましく、更に好ましくは70個数%以上とされる。
本発明では前記薄層の有機感光体上に形成された潜像を角がないトナー粒子の割合は50個数%以上であるトナーを用いた現像剤により現像することにより、画像むらや文字チリを防止し鮮鋭性の良好な電子写真画像が得られる。
ここに、「角がないトナー粒子」とは、電荷の集中するような突部またはストレスにより摩耗しやすいような突部を実質的に有しないトナー粒子を言い、具体的には以下のトナー粒子を角がないトナー粒子という。すなわち、図2(a)に示すように、トナー粒子Tの長径をLとするときに、半径(L/10)の円Cで、トナー粒子Tの周囲線に対し1点で内側に接しつつ内側をころがした場合に、当該円CがトナーTの外側に実質的にはみださない場合を「角がないトナー粒子」という。「実質的にはみ出さない場合」とは、はみ出す円が存在する突起が1箇所以下である場合をいう。また、「トナー粒子の長径」とは、当該トナー粒子の平面上への投影像を2本の平行線ではさんだとき、その平行線の間隔が最大となる粒子の幅をいう。なお、図2(b)および(c)は、それぞれ角のあるトナー粒子の投影像を示している。
角がないトナー粒子の割合の測定は次のようにして行った。先ず、走査型電子顕微鏡によりトナー粒子を拡大した写真を撮影し、さらに拡大して15,000倍の写真像を得る。次いでこの写真像について前記の角の有無を測定する。この測定を100個のトナー粒子について行った。
角がないトナーを得る方法は特に限定されるものではない。例えば、形状係数を制御する方法として前述したように、トナー粒子を熱気流中に噴霧する方法、またはトナー粒子を気相中において衝撃力による機械的エネルギーを繰り返して付与する方法、あるいはトナーを溶解しない溶媒中に添加し、旋回流を付与することによって得ることができる。
また、樹脂粒子を会合あるいは融着させることで形成する重合法トナーにおいては、融着停止段階では融着粒子表面には多くの凹凸があり、表面は平滑でないが、形状制御工程での温度、攪拌翼の回転数および攪拌時間等の条件を適当なものとすることによって、角がないトナーが得られる。これらの条件は、樹脂粒子の物性により変わるものであるが、例えば、樹脂粒子のガラス転移点温度以上で、より高回転数とすることにより、表面は滑らかとなり、角がないトナーが形成できる。
トナー粒子の粒径
トナー粒子の個数粒度分布はコールターカウンターTA−あるいはコールターマルチサイザー(コールター社製)で測定されるものである。本発明においてはコールターマルチサイザーを用い、粒度分布を出力するインターフェース(日科機製)、パーソナルコンピューターを接続して使用した。前記コールターマルチサイザーにおいて使用するアパーチャーとしては100μmのものを用いて、2μm以上のトナーの体積、個数を測定して粒度分布および平均粒径を算出した。個数粒度分布とは、粒子径に対するトナー粒子の相対度数を表すものであり、個数平均粒径とは、個数粒度分布におけるメジアン径を表すものである。
本発明のトナーの粒径は、個数平均粒径で3.0〜8.5μmのものが好ましい。この粒径は、重合法によりトナー粒子を形成させる場合には、後に詳述するトナーの製造方法において、凝集剤の濃度や有機溶媒の添加量、または融着時間、さらには重合体自体の組成によって制御することができる。
個数平均粒径が3.0〜8.5μmであることにより、転写効率が高くなってハーフトーンの画質が向上し、細線やドット等の画質が向上する。
本発明のトナーは、トナー粒子の粒径をD(μm)とするとき、自然対数lnDを横軸にとり、この横軸を0.23間隔で複数の階級に分けた個数基準の粒度分布を示すヒストグラムにおいて、最頻階級に含まれるトナー粒子の相対度数(m1)と、前記最頻階級の次に頻度の高い階級に含まれるトナー粒子の相対度数(m2)との和(M)が70%以上であるトナーである。
本発明では前記薄層の有機感光体上に形成された潜像を相対度数(m1)と相対度数(m2)との和(M)が70%以上であるトナーを用いた現像剤により現像することにより、画像むらや文字チリを防止し鮮鋭性の良好な電子写真画像が得られる。
本発明において、前記の個数基準の粒度分布を示すヒストグラムは、自然対数lnD(D:個々のトナー粒子の粒径)を0.23間隔で複数の階級(0〜0.23:0.23〜0.46:0.46〜0.69:0.69〜0.92:0.92〜1.15:1.15〜1.38:1.38〜1.61:1.61〜1.84:1.84〜2.07:2.07〜2.30:2.30〜2.53:2.53〜2.76・・・)に分けた個数基準の粒度分布を示すヒストグラムであり、このヒストグラムは、下記の条件に従って、コールターマルチサイザーにより測定されたサンプルの粒径データを、I/Oユニットを介してコンピュータに転送し、当該コンピュータにおいて、粒度分布分析プログラムにより作製されたものである。
〔測定条件〕
(1)アパーチャー:100μm
(2)サンプル調製法:電解液〔ISOTON R−11(コールターサイエンティフィックジャパン社製)〕50〜100mlに界面活性剤(中性洗剤)を適量加えて攪拌し、これに測定試料10〜20mgを加える。この系を超音波分散機にて1分間分散処理することにより調製する。
トナーの製造方法
本発明のトナーは、少なくとも重合性単量体を水系媒体中で重合せしめて得られる重合トナーであることが好ましく、また、少なくとも樹脂粒子を水系媒体中で会合させて得られる重合トナーであることが好ましい。以下、本発明の重合トナー(以後、単にトナーとも云う)を製造する方法について詳細に説明する。
本発明の重合トナーは、懸濁重合法や、必要な添加剤の乳化液を加えた液中(水系媒体中)にて単量体を乳化重合して微粒の重合体粒子(樹脂粒子)を調製し、その後に、有機溶媒、凝集剤等を添加して当該樹脂粒子を会合する方法で製造することができる。ここで「会合」とは、前記樹脂粒子が複数個融着することをいい、当該樹脂粒子と他の粒子(例えば着色剤粒子)とが融着する場合も含むものとする。
尚、本発明で重合トナーとは、トナー用バインダーの樹脂の生成とトナー形状がバインダー樹脂の原料モノマーの重合と、必要によりその後の化学的処理により形成されるトナーを意味する。より具体的には懸濁重合、乳化重合等の重合反応と、必要によりその後に行われる粒子同士の融着工程を経て形成されるトナーを意味する。
本発明の重合トナーを製造する方法の一例を示せば、重合性単量体中に着色剤や必要に応じて離型剤、荷電制御剤、さらに重合開始剤等の各種構成材料を添加し、ホモジナイザー、サンドミル、サンドグラインダー、超音波分散機などで重合性単量体に各種構成材料を溶解あるいは分散させる。この各種構成材料が溶解あるいは分散された重合性単量体を分散安定剤を含有した水系媒体中にホモミキサーやホモジナイザーなどを使用しトナーとしての所望の大きさの油滴に分散させる。その後、攪拌機構が後述の攪拌翼である反応装置(攪拌装置)へ移し、加熱することで重合反応を進行させる。反応終了後、分散安定剤を除去し、濾過、洗浄し、さらに乾燥することで本発明のトナーを調製する。
なお、本発明でいうところの「水系媒体」とは、少なくとも水が50質量%以上含有されたものを示す。
また、本発明の重合トナーを製造する方法として樹脂粒子を水系媒体中で会合あるいは融着させて調製する方法も挙げることができる。この方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、特開平5−265252号公報や特開平6−329947号公報、特開平9−15904号公報に示す方法を挙げることができる。すなわち、樹脂粒子と着色剤などの構成材料の分散粒子、あるいは樹脂および着色剤等より構成される微粒子を複数以上会合させる方法、特に水中にてこれらを乳化剤を用いて分散した後に、臨界凝集濃度以上の凝集剤を加え塩析させると同時に、形成された重合体自体のガラス転移点温度以上で加熱融着させて融着粒子を形成しつつ徐々に粒径を成長させ、目的の粒径となったところで水を多量に加えて粒径成長を停止し、さらに加熱、攪拌しながら粒子表面を平滑にして形状を制御し、その粒子を含水状態のまま流動状態で加熱乾燥することにより、本発明のトナーを形成することができる。なお、ここにおいて凝集剤と同時に水に対して無限溶解する溶媒を加えてもよい。
樹脂を構成する重合性単量体として使用されるものは、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−クロロスチレン、3,4−ジクロロスチレン、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−ドデシルスチレンの様なスチレンあるいはスチレン誘導体、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル等のメタクリル酸エステル誘導体、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸フェニル等の、アクリル酸エステル誘導体、エチレン、プロピレン、イソブチレン等のオレフィン類、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン等のハロゲン系ビニル類、プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル等のビニルエステル類、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル等のビニルエーテル類、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルヘキシルケトン等のビニルケトン類、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドン等のN−ビニル化合物、ビニルナフタレン、ビニルピリジン等のビニル化合物類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等のアクリル酸あるいはメタクリル酸誘導体がある。これらビニル系単量体は単独あるいは組み合わせて使用することができる。
また、樹脂を構成する重合性単量体としてイオン性解離基を有するものを組み合わせて用いることがさらに好ましい。例えば、カルボキシル基、スルフォン酸基、リン酸基等の置換基を単量体の構成基として有するもので、具体的には、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、フマール酸、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、スチレンスルフォン酸、アリルスルフォコハク酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルフォン酸、アシッドホスホオキシエチルメタクリレート、3−クロロ−2−アシッドホスホオキシプロピルメタクリレート等が挙げられる。
さらに、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート等の多官能性ビニル類を使用して架橋構造の樹脂とすることもできる。
これら重合性単量体はラジカル重合開始剤を用いて重合することができる。この場合、懸濁重合法では油溶性重合開始剤を用いることができる。この油溶性重合開始剤としては、2,2′−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2′−アゾビスイソブチロニトリル、1,1′−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2′−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系またはジアゾ系重合開始剤、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンペルオキサイド、ジイソプロピルペルオキシカーボネート、クメンヒドロペルオキサイド、t−ブチルヒドロペルオキサイド、ジ−t−ブチルペルオキサイド、ジクミルペルオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルペルオキサイド、ラウロイルペルオキサイド、2,2−ビス−(4,4−t−ブチルペルオキシシクロヘキシル)プロパン、トリス−(t−ブチルペルオキシ)トリアジンなどの過酸化物系重合開始剤や過酸化物を側鎖に有する高分子開始剤などを挙げることができる。
また、乳化重合法を用いる場合には水溶性ラジカル重合開始剤を使用することができる。水溶性重合開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、アゾビスアミノジプロパン酢酸塩、アゾビスシアノ吉草酸およびその塩、過酸化水素等を挙げることができる。
分散安定剤としては、リン酸三カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸亜鉛、リン酸アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ベントナイト、シリカ、アルミナ等を挙げることができる。さらに、ポリビニルアルコール、ゼラチン、メチルセルロース、ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム、エチレンオキサイド付加物、高級アルコール硫酸ナトリウム等の界面活性剤として一般的に使用されているものを分散安定剤として使用することができる。
本発明において優れた樹脂としては、ガラス転移点が20〜90℃のものが好ましく、軟化点が80〜220℃のものが好ましい。ガラス転移点は示差熱量分析方法で測定されるものであり、軟化点は高化式フローテスターで測定することができる。さらに、これら樹脂としてはゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定される分子量が数平均分子量(Mn)で1000〜100000、重量平均分子量(Mw)で2000〜1000000のものが好ましい。さらに、分子量分布として、Mw/Mnが1.5〜100、特に1.8〜70のものが好ましい。
前記樹脂粒子を水系媒体中で会合させる際に使用される凝集剤としては特に限定されるものではないが、金属塩から選択されるものが好適に使用される。具体的には、一価の金属として例えばナトリウム、カリウム、リチウム等のアルカリ金属の塩、二価の金属として例えばカルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類の金属塩、マンガン、銅等の二価の金属の塩、鉄、アルミニウム等の三価の金属の塩等が挙げられ、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、塩化亜鉛、硫酸銅、硫酸マグネシウム、硫酸マンガン等を挙げることができる。これらは組み合わせて使用してもよい。
これらの凝集剤は臨界凝集濃度以上添加することが好ましい。この臨界凝集濃度とは、水性分散物の安定性に関する指標であり、凝集剤を添加して凝集が発生する濃度を示すものである。この臨界凝集濃度は、乳化された成分および分散剤自体によって大きく変化するものである。例えば、岡村誠三他著「高分子化学 17、601(1960)日本高分子学会編」等に記述されており、詳細な臨界凝集濃度を求めることができる。また、別な手法として、目的とする粒子分散液に所望の塩を濃度を変えて添加し、その分散液のζ(ゼータ)電位を測定し、この値が変化する塩濃度を臨界凝集濃度として求めることもできる。
本発明の凝集剤の添加量は、臨界凝集濃度以上であればよいが、好ましくは臨界凝集濃度の1.2倍以上、さらに好ましくは、1.5倍以上添加することがよい。
凝集剤と共に使用される「水に対して無限溶解する溶媒」としては、形成される樹脂を溶解させないものが選択される。具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、t−ブタノール、メトキシエタノール、ブトキシエタノール等のアルコール類、アセトニトリル等のニトリル類、ジオキサン等のエーテル類を挙げることができる。特に、エタノール、プロパノール、イソプロパノールが好ましい。
この水に対して無限溶解する溶媒の添加量は、凝集剤を添加した重合体含有分散液に対して1〜100体積%が好ましい。
なお、粒子形状を均一化させるためには、着色粒子を調製し、濾過した後に粒子に対して10質量%以上の水が存在したスラリーを流動乾燥させることが好ましいが、この際、特に重合体中に極性基を有するものが好ましい。この理由としては、極性基が存在している重合体に対して、存在している水が多少膨潤する効果を発揮するために、形状の均一化が特に図られやすいからであると考えられる。
本発明のトナーは少なくとも樹脂と着色剤を含有するものであるが、必要に応じて定着性改良剤である離型剤や荷電制御剤等を含有することもできる。さらに、上記樹脂と着色剤を主成分とするトナー粒子に対して無機微粒子や有機微粒子等で構成される外添剤を添加したものであってもよい。
本発明のトナーに使用する着色剤としてはカーボンブラック、磁性体、染料、顔料等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、ランプブラック等が使用される。磁性体としては鉄、ニッケル、コバルト等の強磁性金属、これらの金属を含む合金、フェライト、マグネタイト等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事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−錫等のホイスラー合金と呼ばれる種類の合金、二酸化クロム等を用いる事ができる。
染料としては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.ソルベントイエロー19、同44、同77、同79、同81、同82、同93、同98、同103、同104、同112、同162、C.I.ソルベントブルー25、同36、同60、同70、同93、同95等を用いる事ができ、またこれらの混合物も用いる事ができる。顔料としては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、C.I.ピグメントオレンジ31、同43、C.I.ピグメントイエロー14、同17、同93、同94、同138、C.I.ピグメントグリーン7、C.I.ピグメントブルー15:3、同60等を用いる事ができ、これらの混合物も用いる事ができる。数平均一次粒子径は種類により多様であるが、概ね10〜200nm程度が好ましい。
着色剤の添加方法としては、乳化重合法で調製した重合体粒子を、凝集剤を添加することで凝集させる段階で添加し重合体を着色する方法や、単量体を重合させる段階で着色剤を添加し、重合し、着色粒子とする方法等を使用することができる。なお、着色剤は重合体を調製する段階で添加する場合はラジカル重合性を阻害しない様に表面をカップリング剤等で処理して使用することが好ましい。
さらに、定着性改良剤としての低分子量ポリプロピレン(数平均分子量=1500〜9000)や低分子量ポリエチレン等を添加してもよい。
荷電制御剤も同様に種々の公知のもので、且つ水中に分散することができるものを使用することができる。具体的には、ニグロシン系染料、ナフテン酸また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等が挙げられる。
なお、これら荷電制御剤や定着性改良剤の粒子は、分散した状態で数平均一次粒子径が10〜500nm程度とすることが好ましい。
本発明のトナーでは、外添剤として無機微粒子や有機微粒子などの微粒子を添加して使用することでより効果を発揮することができる。この理由としては、外添剤の埋没や脱離を効果的に抑制することができるため、その効果が顕著にでるものと推定される。
この無機微粒子としては、シリカ、チタニア、アルミナ等の無機酸化物粒子の使用が好ましく、さらに、これら無機微粒子はシランカップリング剤やチタンカップリング剤等によって疎水化処理されていることが好ましい。疎水化処理の程度としては特に限定されるものでは無いが、メタノールウェッタビリティーとして40〜95のものが好ましい。メタノールウェッタビリティーとは、メタノールに対する濡れ性を評価するものである。この方法は、内容量200mlのビーカー中に入れた蒸留水50mlに、測定対象の無機微粒子を0.2g秤量し添加する。メタノールを先端が液体中に浸せきされているビュレットから、ゆっくり攪拌した状態で無機微粒子の全体が濡れるまでゆっくり滴下する。この無機微粒子を完全に濡らすために必要なメタノールの量をa(ml)とした場合に、下記式により疎水化度が算出される。
疎水化度=(a/(a+50))×100
この外添剤の添加量としては、トナー中に0.1〜5.0質量%、好ましくは0.5〜4.0質量%である。また、外添剤としては種々のものを組み合わせて使用してもよい。
いわゆる重合性単量体中に着色剤などのトナー構成成分を分散あるいは溶解したものを水系媒体中に懸濁し、ついで重合せしめてトナーを得る懸濁重合法トナーでは、重合反応を行う反応容器中での媒体の流れを制御することによりトナー粒子の形状を制御することができる。すなわち、形状係数が1.2以上の形状を有するトナー粒子を多く形成させる場合には、反応容器中での媒体の流れを乱流とし、重合が進行して懸濁状態で水系媒体中に存在している油滴が次第に高分子化することで油滴が柔らかい粒子となった時点で、粒子の衝突を行うことで粒子の合一を促進させ、形状が不定形となった粒子が得られる。また、形状係数が1.2より小さいほぼ球形のトナー粒子を形成させる場合には、反応容器中での媒体の流れを層流として、粒子の衝突を避けることによりほぼ球形の粒子が得られる。この方法により、トナー形状の分布を本発明の範囲内に制御できるものである。
次に、重合トナーの製造に好ましく用いられる反応装置について説明する。図3および図4は、それぞれ、重合トナー反応装置の一例を示す斜視図および断面図である。図3および図4に示す反応装置において、熱交換用のジャケット1jを外周部に装着した縦型円筒状の攪拌槽2j内の中心部に回転軸3jを垂設し、該回転軸3jに攪拌槽2jの底面に近接させて配設された下段の攪拌翼40jと、より上段に配設された攪拌翼50jとが設けられている。上段の攪拌翼50jは、下段に位置する攪拌翼40jに対して回転方向に先行した交差角αをもって配設されている。本発明のトナーを製造する場合において、交差角αは90度(°)未満であることが好ましい。この交差角αの下限は特に限定されるものでは無いが、5°程度以上であることが好ましく、更に、好ましくは10°以上である。なお、三段構成の攪拌翼を設ける場合には、それぞれ隣接している攪拌翼間で交差角αが90度未満であることが好ましい。
このような構成とすることで、上段に配設されている攪拌翼50jによりまず媒体が攪拌され、下側への流れが形成される。ついで、下段に配設された攪拌翼40jにより、上段の攪拌翼50jで形成された流れがさらに下方へ加速されるとともにこの攪拌翼50j自体でも下方への流れが別途形成され、全体として流れが加速されて進行するものと推定される。この結果、乱流として形成された大きなズリ応力を有する流域が形成されるために、得られるトナー粒子の形状を制御できるものと推定される。
なお、図3および図4中、矢印は回転方向を示し、7jは上部材料投入口、8jは下部材料投入口、9jは攪拌を有効にするための乱流形成部材である。
ここにおいて攪拌翼の形状については、特に限定はないが、方形板状のもの、翼の一部に切り欠きのあるもの、中央部に一つ以上の中孔部分、いわゆるスリットがあるものなどを使用することができる。これらの具体例を図5に記載する。図5(a)に示す攪拌翼5aは中孔部のないもの、同図(b)に示す攪拌翼5bは中央に大きな中孔部6bがあるもの、同図(c)に示す攪拌翼5cは横長の中孔部6c(スリット)があるもの、同図(d)に示す攪拌翼5dは縦長の中孔部6d(スリット)があるものである。また、三段構成の攪拌翼を設ける場合において、上段の攪拌翼に形成される中孔部と、下段の攪拌翼に形成される中孔部とは異なるものであっても、同一のものであってもよい。
なお、上記の構成を有する上段と下段の攪拌翼の間隙は特に限定されるものでは無いが、少なくとも攪拌翼の間に間隙を有していることが好ましい。この理由としては明確では無いが、その間隙を通じて媒体の流れが形成されるため、攪拌効率が向上するものと考えられる。但し、間隙としては、静置状態での液面高さに対して0.5〜50%の幅、好ましくは1〜30%の幅である。
さらに、攪拌翼の大きさは特に限定されるものでは無いが、全攪拌翼の高さの総和が静置状態での液面高さの50%〜100%、好ましくは60%〜95%である。
一方、樹脂粒子を水系媒体中で会合あるいは融着させる重合法トナーでは、融着段階での反応容器内の媒体の流れおよび温度分布を制御することで、さらには融着後の形状制御工程において加熱温度、攪拌回転数、時間を制御することで、トナー全体の形状分布および形状を任意に変化させることができる。
すなわち、樹脂粒子を会合あるいは融着させる重合法トナーでは、反応装置内の流れを層流とし、内部の温度分布を均一化することができる攪拌翼および攪拌槽を使用して、融着工程および形状制御工程での温度、回転数、時間を制御することにより、所期の形状係数および均一な形状分布を有するトナーを形成することができる。この理由は、層流を形成させた場で融着させると、凝集および融着が進行している粒子(会合あるいは凝集粒子)に強いストレスが加わらず、かつ流れが加速された層流においては攪拌槽内の温度分布が均一である結果、融着粒子の形状分布が均一になるからであると推定される。さらに、その後の形状制御工程での加熱、攪拌により融着粒子は徐々に球形化し、トナー粒子の形状を任意に制御できる。
樹脂粒子を会合あるいは融着させる重合法トナーを製造する際に使用される攪拌槽としては、前述の懸濁重合法と同様のものが使用できる。この場合、攪拌槽内には乱流を形成させるような邪魔板等の障害物を設けないことが必要である。
この攪拌翼の形状についても、層流を形成させ、乱流を形成させないものであれば特に限定されないが、図5(c)に示した方形板状のもの等、連続した面により形成されるものが好ましく、曲面を有していてもよい。
〈画像形成方法及び画像形成装置〉
次に、本発明の画像形成方法又は装置について説明する。
図6において、本発明の一実施態様例を示した画像形成装置の概略構成図を示す。4は有機感光体(OPC)であり、アルミニウム製のドラム基体の外周面に感光体層である有機光導電層を形成してなるもので、矢印方向に所定の速度で回転する。本実施態様例において、感光体4は外径60mmである。
図6において、図示しない原稿読み取り装置にて読み取った情報に基づき、半導体レーザ光源1から露光光が発せられる。これをポリゴンミラー2により、図6の紙面と垂直方向に振り分け、画像の歪みを補正するfθレンズ3を介して、感光体面上に照射され静電潜像を作る。感光体は、あらかじめ帯電器5により一様帯電され、像露光のタイミングにあわせて時計方向に回転を開始している。
感光体面上の静電潜像は、現像器(現像工程でもある)6により現像され、形成された現像像はタイミングを合わせて搬送されてきた画像支持体8に転写器7の作用により転写される。さらに感光体4と画像支持体8は分離器(分離極)9により分離されるが、トナー現像像は画像支持体8に転写担持されて、定着器10へと導かれ定着される。
感光体面に残留した未転写のトナー等は、クリーニングブレード方式のクリーニング器11にて清掃され、帯電前露光(PCL)12にて残留電荷を除き、次の画像形成のため再び帯電器5により、一様帯電される。
尚、画像支持体は代表的には普通紙であるが、現像後の未定着像を転写可能なものなら、特に限定されず、OHP用のPETベース等も無論含まれる。
又、クリーニングブレード13は、厚さ1〜30mm程度のゴム状弾性体を用い、材質としてはウレタンゴムが最もよく用いられる。
前述の走査光学系から照射されるビームは、裾が左右に広がった正規分布状に近似した丸状や楕円状の輝度分布となり、例えばレーザビームの場合、通常、感光体上で主走査方向あるいは副走査方向の一方あるいは両者が20〜100μmという極めて小さい円状あるいは楕円状である。
本発明に用いられる現像方式としては、現像スリーブと静電潜像形成体(感光体)の間隔が現像層の厚さより狭い接触現像で特に好ましく用いることが出来る。また、現像領域に振動電界をかけても良い。
図7は、この発明の現像方法を実施するのに用いた現像器6の一例を示した断面図である。
この図7に示す現像器6においては、その内部にトナーTとキャリアとを含む現像剤を収容させており、この現像剤を搬送させる現像スリーブ(現像剤搬送部材)21として、複数の磁極N1、S1、N2、S2、N3を有するマグネットローラ21aが内周側に設けられた円筒状の現像スリーブ21を用い、この現像スリーブ21を現像領域において感光体4と適当な間隔Dsdを介して対向するようにして、回転可能に配置させている。そして、この現像スリーブ21を感光体4とは逆方向、すなわち現像スリーブ21と感光体4とが対向する現像領域では現像スリーブ21と感光体4とが同方向に移動するように回転させ、この現像スリーブ21の回転に伴って現像器6内に収容された現像剤20を、上記のマグネットローラ21aによる磁力作用により磁気ブラシの状態で感光体側に搬送させるようにしている。
又、上記の現像スリーブ21には現像バイアス電源22を接続させており、この現像バイアス電源22から交流電圧或いは交流電圧に直流電圧を重畳させた現像バイアス電圧を印加させて、現像領域に振動電界を作用させるようにしている。振動電界としては、現像スリーブと感光体との間隙Dsdと交流電圧のピーク−ピーク値(Vp−p)との関係が、
3kV/mm≦(Vp−p/Dsd)≦5kV/mm
であることが好ましい。
また、上記の現像スリーブ21と感光体4とが対向する現像領域よりも現像剤の搬送方向上流側で、前記のマグネットローラ21aの磁極N1と対向する位置には、現像スリーブ21と所要間隔を介して磁性ブレード23を設け、この磁性ブレード23によって現像スリーブ21上における現像剤の量を規制するようにしている。
この現像器6においては、その上部にトナーTを収容させたトナー収容部24を設けており、現像スリーブ21から現像剤中におけるトナーTを感光体4に供給して現像を行った結果、現像器6内における現像剤中のトナー濃度が低下した場合には、このトナー収容部24の下に設けられたトナー補給ローラ25を回転させて、トナー収容部24内に収容されたトナーTを現像器6内に補給させるようにしている。
そして、このように現像スリーブ21による現像剤の搬送量を調整した後、この現像剤を現像スリーブ21によって感光体4と対向する現像領域に導き、上記の現像バイアス電源22からバイアス電圧を印加させて、この現像領域に振動電界を作用させ、現像スリーブ21によって搬送されてきた現像剤中におけるトナーTを現像スリーブ21から感光体4の潜像部分に供給して現像を行うようにした。
又、上記画像形成装置は、感光体4と、帯電器5、現像器6、クリーニング器11あるいは転写器7等の少なくとも一つを含むプロセスカートリッジを搭載する形態にすることもできる。
本発明の画像形成装置に搭載するためのプロセスカートリッジの例を、図8に断面図(a)、斜視図(b)として示した。このプロセスカートリッジ15は、画像形成装置の側面、即ち画像支持体の搬送される方向と直角方向からガイドレール等により装置内に装填される。
図8から明らかなごとく、本例ではプロセスカートリッジ15内に、感光体4を中心に帯電器5、現像器6、クリーニング器11、PCL12が収納され一つのユニットとしてプロセスカートリッジを形成している。このようなプロセスカートリッジの形態をとることは、本発明の一つの好ましい実施態様といえる。
本発明において使用する定着器10は、熱ローラー方式をはじめ各種のものを用いることが出来る。また、必要に応じてクリーニング機構を付与してもよい。この場合には、シリコーンオイルを定着器のローラーに供給する方式として、シリコーンオイルを含浸したパッド、ローラー、ウェッブ等で供給し、クリーニングする方法が使用できる。
シリコーンオイルとしては耐熱性の高いものが使用され、ポリジメチルシリコーン、ポリフェニルメチルシリコーン、ポリジフェニルシリコーン等が使用される。粘度の低いものは使用時に流出量が大きくなることから、20℃における粘度が1〜100Pa・sのものが好適に使用される。シリコーンオイルの塗布量は、0.1〜10μg/cm2が好ましい。
以下、実施例をあげて本発明を詳細に説明するが、本発明の様態はこれに限定されない。尚、下記文中「部」とは「質量部」を表す。
感光体1の作製
下記の様に感光体1を作製した。
直径100mmφ、長さ346mmの円筒形アルミニウム支持体の表面を切削加工し、表面粗さRz=1.5(μm)の導電性支持体を用意した。
〈中間層〉
下記中間層分散液を同じ混合溶媒にて二倍に希釈し、一夜静置後に濾過(フィルター;日本ポール社製リジメッシュ5μmフィルター)し、中間層塗布液を作製した。
ポリアミド樹脂CM8000(東レ社製) 1部
酸化チタン(数平均粒径35nm:シリカ・アルミナ処理及びメチルハイドロジェンポリシロキサン処理の酸化チタン) 3部
メタノール 10部
を混合し、分散機としてサンドミルを用い、バッチ式で10時間の分散を行い、中間層分散液を作製した。
上記塗布液を用いて前記支持体上に、乾燥膜厚1.5μmとなるよう塗布した。
〈電荷発生層:CGL〉
電荷発生物質(CGM)
チタニルフタロシアニン顔料(F:Cu−Kα特性X線の回折角度:ブラッグ角2θで、7.5°及び28.6°に顕著なピークを有するチタニルフタロシアニン顔料)60部
ポリビニルブチラール樹脂(BL−S:積水化学社製) 700部
2−ブタノン 2000部
を混合し、サンドミルを用いて30時間分散し、電荷発生層塗布液を調製した。この塗布液を前記中間層の上に浸漬塗布法で塗布し、乾燥膜厚0.5μmの電荷発生層を形成した。
〈電荷輸送層(CTL)〉
電荷輸送物質(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) 225部
ポリカーボネート(Z300:三菱ガス化学社製) 300部
酸化防止剤(Irganox1010:日本チバガイギー社製) 6部
ジクロロメタン 2000部
シリコンオイル(KF−54:信越化学社製) 1部
を混合し、溶解して電荷輸送層塗布液1を調製した。この塗布液を前記電荷発生層の上に浸漬塗布法で塗布し、110℃70分の乾燥を行い、乾燥膜厚10μmの電荷輸送層を形成した。
〈4−フッ化エチレン樹脂粒子分散液の調製〉
4−フッ化エチレン樹脂粒子(ルブロンL−2、ダイキン工業(株)製)
200部
ポリカーボネート樹脂(Z300:三菱ガス化学社製) 200部
モノクロルベンゼン 600部
フッ素系クシ型グラフトポリマー(商品名GF300、東亜合成化学(株)製)8部
を混合した後ガラスビーズを用いたサンドグラインダー((株)アメックス製)にて分散し、4−フッ化エチレン樹脂粒子分散液を調製した。
〈保護層〉
4−フッ化エチレン樹脂粒子分散液 1500部
電荷輸送物質(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) 1225部
ポリカーボネート(Z300:三菱ガス化学社製) 800部
酸化防止剤(Irganox1010:日本チバガイギー社製) 12部
ジクロロメタン 3000部
モノクロルベンゼン 5000部
シリコンオイル(KF−54:信越化学社製) 4部
を混合し、溶解して電荷輸送層塗布液2を調製した。この塗布液を前記電荷輸送層の上に円形スライドホッパ型塗布機で塗布し、110℃70分の乾燥を行い、乾燥膜厚2μmの保護層を形成し、感光体1を作製した。
感光体2〜9の作製
感光体1の作製において、中間層の酸化チタン、電荷発生層(CGL)の膜厚、電荷輸送層及び保護層の膜厚及びフッ素系樹脂粒子を表1のように変化させた以外は感光体1と同様にして感光体2〜9を作製した。
Figure 0004123118
表1中、微粒子の表面処理のA、B、Cは下記処理を示す。
A:シリカ・アルミナ処理及びメチルハイドロジェンポリシロキサン処理
B:シリカ・アルミナ処理及びオクチルトリメトキシシラン処理
C:シリカ・ジルコニア処理及びメチルトリメトキシシラン処理
G、Hは下記のフッ素系樹脂微粒子を示す。
G:四フッ化エチレン樹脂粒子(ルブロンL−2、ダイキン工業(株)製)
H:三フッ化エチレン樹脂粒子(ダイフロン、ダイキン工業(株)製)
トナー及び現像剤の作製
(トナー製造例1:乳化重合会合法の例)
n−ドデシル硫酸ナトリウム0.90kgと純水10.0リットルを入れ攪拌溶解した。この溶液に、リーガル330R(キャボット社製カーボンブラック)1.20kgを徐々に加え、1時間よく攪拌した後に、サンドグラインダー(媒体型分散機)を用いて、20時間連続分散した。このものを「着色剤分散液1」とする。
また、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.055kgとイオン交換水4.0リットルとからなる溶液を「アニオン界面活性剤溶液A」とする。
ノニルフェノールポリエチレンオキサイド10モル付加物0.014kgとイオン交換水4.0リットルとからなる溶液を「ノニオン界面活性剤溶液B」とする。
過硫酸カリウム223.8gをイオン交換水12.0リットルに溶解した溶液を「開始剤溶液C」とする。
温度センサー、冷却管、窒素導入装置を付けた容積100リットルのGL(グラスライニング)反応釜に、WAXエマルジョン(数平均分子量3000のポリプロピレンエマルジョン:数平均一次粒子径=120nm/固形分濃度=29.9%)3.41kgと「アニオン界面活性剤溶液A」全量と「ノニオン界面活性剤溶液B」全量とを入れ、攪拌を開始した。次いで、イオン交換水44.0リットルを加えた。
加熱を開始し、液温度が75℃になったところで、「開始剤溶液C」全量を滴下して加えた。その後、液温度を75℃±1℃に制御しながら、スチレン12.1kgとアクリル酸n−ブチル2.88kgとメタクリル酸1.04kgとt−ドデシルメルカプタン548gとを滴下しながら投入した。滴下終了後、液温度を80℃±1℃に上げて、6時間加熱攪拌を行った。ついで、液温度を40℃以下に冷却し攪拌を停止し、ポールフィルターで濾過してラテックスを得た。これを「ラテックス−A」とする。
なお、ラテックス−A中の樹脂粒子のガラス転移温度は57℃、軟化点は121℃、分子量分布は、重量平均分子量=1.27万、重量平均粒径は120nmであった。
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.055kgをイオン交換純水4.0リットルに溶解した溶液を「アニオン界面活性剤溶液D」とする。
また、ノニルフェノールポリエチレンオキサイド10モル付加物0.014kgをイオン交換水4.0リットルに溶解した溶液を「ノニオン界面活性剤溶液E」とする。
過硫酸カリウム(関東化学社製)200.7gをイオン交換水12.0リットルに溶解した溶液を「開始剤溶液F」とする。
温度センサー、冷却管、窒素導入装置、櫛形バッフルを付けた100リットルのGL反応釜に、WAXエマルジョン(数平均分子量3000のポリプロピレンエマルジョン:数平均一次粒子径=120nm/固形分濃度 29.9%)3.41kgと「アニオン界面活性剤溶液D」全量と「ノニオン界面活性剤溶液E」全量とを入れ、攪拌を開始した。
次いで、イオン交換水44.0リットルを投入した。加熱を開始し、液温度が70℃になったところで、「開始剤溶液F」を添加した。ついで、スチレン11.0kgとアクリル酸n−ブチル4.00kgとメタクリル酸1.04kgとt−ドデシルメルカプタン9.02gとをあらかじめ混合した溶液を滴下した。滴下終了後、液温度を72℃±2℃に制御して、6時間加熱攪拌を行った。さらに、液温度を80℃±2℃に上げて、12時間加熱攪拌を行った。液温度を40℃以下に冷却し攪拌を停止した。ポールフィルターで濾過し、この濾液を「ラテックス−B」とする。
なお、ラテックス−B中の樹脂粒子のガラス転移温度は58℃、軟化点は132℃、分子量分布は、重量平均分子量=24.5万、重量平均粒径は110nmであった。
塩析剤としての塩化ナトリウム5.36kgをイオン交換水20.0リットルに溶解した溶液を「塩化ナトリウム溶液G」とする。
フッ素系ノニオン界面活性剤1.00gをイオン交換水1.00リットルに溶解した溶液を「ノニオン界面活性剤溶液H」とする。
温度センサー、冷却管、窒素導入装置、粒径および形状のモニタリング装置を付けた100リットルのSUS反応釜(図3に示した構成の反応装置,交差角αは25°)に、上記で作製したラテックス−A=20.0kgとラテックス−B=5.2kgと着色剤分散液1=0.4kgとイオン交換水20.0kgとを入れ攪拌した。ついで、40℃に加温し、塩化ナトリウム溶液G、イソプロパノール(関東化学社製)6.00kg、ノニオン界面活性剤溶液Hをこの順に添加した。その後、10分間放置した後に、昇温を開始し、液温度85℃まで60分で昇温し、85±2℃にて0.5〜3時間加熱攪拌して塩析/融着させながら粒径成長させた(塩析/融着工程)。次に純水2.1リットルを添加して粒径成長を停止させ、融着粒子分散液を作製した。
温度センサー、冷却管、粒径および形状のモニタリング装置を付けた5リットルの反応容器(図3に示した構成の反応装置,交差角αは20°)に、上記で作製した融着粒子分散液5.0kgを入れ、液温度85℃±2℃にて、0.5〜15時間加熱攪拌して形状制御した(形状制御工程)。その後、40℃以下に冷却し攪拌を停止した。次に遠心分離機を用いて、遠心沈降法により液中にて分級を行い、目開き45μmの篩いで濾過し、この濾液を会合液とする。ついで、ヌッチェを用いて、会合液よりウェットケーキ状の非球形状粒子を濾取した。その後、イオン交換水により洗浄した。この非球形状粒子をフラッシュジェットドライヤーを用いて吸気温度60℃にて乾燥させ、ついで流動層乾燥機を用いて60℃の温度で乾燥させた。得られた着色粒子の100質量部に、疎水性シリカ(数平均一次粒子径=20nm、疎水化度=68)を1.0質量%及び疎水性酸化チタン(数平均一次粒子径=200nm、疎水化度=63)を0.3質量%添加混合して乳化重合会合法によるトナーを得た。
前記塩析/融着工程および形状制御工程のモニタリングにおいて、攪拌回転数、および加熱時間を制御することにより、形状および形状係数の変動係数を制御し、さらに液中分級により、粒径および粒度分布の変動係数を任意に調整して、表2に示す形状特性および粒度分布特性を有するトナー粒子からなるトナー1〜6を得た。
Figure 0004123118
キャリアの作製
磁性キャリア1の製造例
1リットルのフラスコに、フェノール125g、37%ホルマリン187.5g、粒子表面がエポキシ基を有するシラン系カップリング剤で処理されている平均粒径が0.24μmの球状マグネタイト粒子粉末1kg、25%アンモニア水37.5g及び水125gを仕込み、撹拌しながら60分間で85℃に上昇させた後、同温度で120分間反応・硬化させることにより、フェノール樹脂中にマグネタイト粒子を分散させた磁性粒子の生成を行った。
次に、フラスコ内の内容物を30℃に冷却した後、内容物を3リットルのフラスコに移し、この中に1.5リットルの水を添加した後、上澄み液を除去し、さらに下層の沈殿物を水洗し、風乾した。
次いで、これを減圧下(5mmHg以下)に、150〜180℃で乾燥して磁性粒子1を得た。
次に、万能撹拌機(5XDML:株式会社ダルトン製)内に、磁性粒子1を入れ品温が50℃になるまで撹拌する。次に、アミノ基を有するシランカップリング剤KBM−602(信越化学工業株式会社製)0.3質量%をメタノールに溶解した液を添加して、品温を70℃になるまで昇温し、その温度で2時間撹拌を行ない、磁性粒子1の粒子表面をアミノ基を有するシランカップリング剤で被覆して、磁性キャリア1を製造した。該磁性キャリア1の重量平均粒径は35μm、比重3.53、カサ密度1.88g/ml、電気抵抗値6×1011Ωcm、磁化値(σ79.58)が29Am2/kg、残留磁化値(σr)が3.0Am2/kgであった。
磁性キャリア2〜5の製造
上記磁性キャリア1の製造中で、磁性粒子1の製造過程中の25%アンモニア水及び水の量、反応・硬化条件を変更することにより、させることにより、重量平均粒径が20μm、48μm、55μm、10μmの磁性キャリア2〜5を作製した。
現像剤の作製
上記トナー1〜6及び磁性キャリア1〜5を組み合わせて、混合し、トナー濃度が6%の現像剤1〜10を調製した。
下記に調製した現像剤を一覧表「表3」で示す。
Figure 0004123118
評価1
前記感光体1〜10と現像剤1〜10を表4のように組み合わせ、コニカ社製デジタル複写機Konica7060改造機を用い実写評価を実施した。尚、表
中には各組み合わせのクレーム構成条件(感光体の膜厚、キャリアの重量平均粒径、前記(S))等を同時に記載した。
Figure 0004123118
Konica7060改造機の評価条件を下記に示す。
感光体の線速:370(mm/sec)
帯電条件
帯電器;スコロトロン帯電器、初期帯電目標:−500V〜−600V
露光条件
露光部電位目標:−50Vにする露光量に設定。
露光ビーム:ドット密度400dpi(dpiとは2.54cm当たりのドット数)の像露光を行った。レーザビームスポット面積:0.8×10-92、レーザは680nmの半導体レーザを使用
現像条件(反転現像条件)
現像バイアス ;DCバイアス=−400V〜−500V
Dsd(感光体と現像スリーブ間距離);600μm
現像剤層厚 ;700μm
現像スリーブ径;40mm
現像スリーブの線速;740(mm/sec)
転写条件
転写極;コロナ帯電方式
分離条件:分離爪ユニットの分離手段を用いた
クリーニング条件
クリーニングブレード
ゴム硬度JISA70°、反発弾性55、厚さ2mm、自由長9mmのポリウレタン製弾性ゴムブレードを当接角20°で感光体の回転に対してカウンター方向に、重り荷重方式で押圧力20g/cmで当接した。
評価項目
画像むら
画像むら:上記Konica7060改造機を高温高湿下(HH:30℃80RH%)10万枚の連続コピーを行い、コピー終了後に、オリジナル画像で0.4の濃度のハーフトーン画像を0.4の濃度にコピー、コピー画像の濃度差(ΔHD=最大濃度−最小濃度)で判定
◎:ΔHDが0.05以下(良好)
○:ΔHDが0.05より大で0.1未満(実用上問題なし)
×:ΔHDが0.1以上(実用上問題あり)
文字チリの評価
前記と同様の10万枚の連続コピー終了後に、0.1mmの線で作製された5cmの幅の格子画像を先端部に有するオリジナル画像をコピーして評価した。評価はコピー画像を20倍に拡大し、線の連続性及びチリの発生状況を観察した。
◎:チリが無く、細線が連続している
○:チリが目視では判定できないレベルで軽微に発生し、細線が連続している
△:チリが目視でも観察できるレベルで発生しているが細線は連続している
×:チリが目視でも観察できるレベルで発生し、細線も断続する箇所が発生し
ている。
(鮮鋭性)
前記と同様の10万枚の連続コピー終了後に、文字潰れで評価した。3ポイント、5ポイントの文字画像を形成し、下記の判断基準で評価した。
◎:3ポイント、5ポイントとも明瞭であり、容易に判読可能
○:3ポイントは一部判読不能、5ポイントは明瞭であり、容易に判読可能
×:3ポイントは殆ど判読不能、5ポイントも一部あるいは全部が判読不能
(キャリア付着)
前記と同様の10万枚の連続コピー終了後に、画像及び感光体表面の観察で、下記の判断基準で評価した。
◎:感光体表面にキャリア付着がほとんど観察されず、キャリア付着による画像欠陥が観察されない。
○:感光体表面にキャリア付着が観察されるが、キャリア付着による画像欠陥が観察されない。
×:感光体表面にキャリア付着が観察され、キャリア付着による画像欠陥(斑点状の画像欠陥)が発生している。
評価結果を表5に示す。
Figure 0004123118
表5から明らかなように、本発明の感光体の条件、即ち感光層(電荷発生層と電荷輸送層)及び保護層の合計膜厚が5〜15μmである有機感光体とキャリアのキャリアの重量平均粒径が20〜50μmである2成分現像剤の条件を満足した組み合わせNo.1〜3、6〜12、15〜1は上記条件の少なくとも1つを満足していない組み合わせNo.4、5、13、14に対し、画像むら、文字チリ、鮮鋭性の各評価項目で改善された評価結果を得ている。特に、本発明内の組み合わせでも、感光層と保護層の合計膜厚が8〜14μmの有機感光体と現像剤に形状係数1.2〜1.6の範囲にあるトナー粒子を65個数%以上且つ最頻階級に含まれるトナー粒子の相対度数(m1)と、前記最頻階級の次に頻度の高い階級に含まれるトナー粒子の相対度数(m2)との和(M)が70%以上の条件を満たしたトナーを用いたNo.1〜3、7、15〜1は各評価項目で、改善効果が著しい。一方、感光層と保護層の合計膜厚が16μmの感光体4を用いた組み合わせ13は鮮鋭性が低下しており、感光層と保護層の合計膜厚が4μmの感光体5を用いた組み合わせ14は、帯電電位が十分でなく、画像むら、文字チリも発生し、鮮鋭性が劣化している。
又、キャリアの重量平均粒径が55μmの現像剤4を用いた組み合わせ4は、画像むら、文字チリが発生し、鮮鋭性が劣化しており、キャリアの重量平均粒径が10μmの現像剤5を用いた組み合わせ5は、キャリア付着が発生している。
評価2
前記評価1の組み合わせ1の条件中で、現像スリーブの線速を下記表6のように変化させ、(S)を変化させ、評価1と同様の評価を行なった。結果を表7に示す。
Figure 0004123118
Figure 0004123118
表7から、Sの値が本発明内にあっても、現像スリーブの線速が感光体の線速以上の組み合わせ21〜23の方が良好な評価結果を得ている。
電位保持能低下の膜厚依存性を示した図である。 (a)は、角のないトナー粒子の投影像を示す説明図であり、(b)および(c)は、それぞれ角のあるトナー粒子の投影像を示す説明図である。 重合トナー反応装置の一例を示す斜視図である。 重合トナー反応装置の一例を示す断面図である。 攪拌翼の形状の具体例を示す概略図である。 本発明の画像形成装置の概略構成図。 現像器の一例を示した断面図。 プロセスカートリッジの断面図と斜視図。
符号の説明
1 半導体レーザ光源
2 ポリゴンミラー
3 fθレンズ
4 感光体
5 帯電器
6 現像器
7 転写器
8 画像支持体
9 分離極
10 定着器
11 クリーニング器
12 帯電前露光(PCL)
13 クリーニングブレード
15 プロセスカートリッジ

Claims (5)

  1. 有機感光体を帯電した後、静電潜像を形成し、該静電潜像をトナーとキャリアを含有する2成分現像剤を有機感光体に接触させてトナー像に現像する画像形成方法において、該有機感光体の感光層及びフッ素系樹脂粒子を含有する保護層の合計膜厚が5〜15μmであり、前記キャリアが重量平均粒径で20〜50μmのバインダー中に磁性粒子を分散した分散型キャリアであり、且つ下記で定義される(S)が1.5×10 -9 〜3.0×10 -8 gm 2 /sec 2 の範囲で、前記静電潜像を現像することを特徴とする画像形成方法。
    S(gm 2 /sec 2 )=キャリア1個の平均質量×(現像スリーブの線速−有機感光体の線速) 2
  2. 前記トナーが、形状係数1.2〜1.6の範囲にあるトナー粒子を65個数%以上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。
  3. 前記トナーが、トナー粒子の粒径をD(μm)とするとき、自然対数lnDを横軸にとり、この横軸を0.23間隔で複数の階級に分けた個数基準の粒度分布を示すヒストグラムにおける最頻階級に含まれるトナー粒子の相対度数(m1)と、前記最頻階級の次に頻度の高い階級に含まれるトナー粒子の相対度数(m2)との和(M)が70%以上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。
  4. 前記トナーが粒径0.01〜1.0μmの無機の外添剤を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像形成方法。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成方法を用いて電子写真画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
JP2003325881A 2003-09-18 2003-09-18 画像形成方法及び画像形成装置 Expired - Fee Related JP4123118B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003325881A JP4123118B2 (ja) 2003-09-18 2003-09-18 画像形成方法及び画像形成装置
US10/938,318 US7332256B2 (en) 2003-09-18 2004-09-10 Image forming method and image forming apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003325881A JP4123118B2 (ja) 2003-09-18 2003-09-18 画像形成方法及び画像形成装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005091837A JP2005091837A (ja) 2005-04-07
JP4123118B2 true JP4123118B2 (ja) 2008-07-23

Family

ID=34308719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003325881A Expired - Fee Related JP4123118B2 (ja) 2003-09-18 2003-09-18 画像形成方法及び画像形成装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7332256B2 (ja)
JP (1) JP4123118B2 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006243417A (ja) * 2005-03-04 2006-09-14 Ricoh Co Ltd 画像形成装置及び画像形成方法
JP2007003675A (ja) * 2005-06-22 2007-01-11 Konica Minolta Business Technologies Inc 画像形成方法及び画像形成装置、有機感光体及びプロセスカートリッジ
JP4722680B2 (ja) * 2005-11-28 2011-07-13 シャープ株式会社 クリーニング装置及びそれを備えた画像形成装置
JP2007316332A (ja) * 2006-05-25 2007-12-06 Canon Inc 画像形成方法
JP2008122936A (ja) * 2006-10-17 2008-05-29 Bridgestone Corp 現像剤量規制ブレード及びそれを備えた画像形成装置
JP5115615B2 (ja) * 2010-10-15 2013-01-09 富士ゼロックス株式会社 画像形成方法、及び画像形成装置
JP5115617B2 (ja) * 2010-10-29 2013-01-09 富士ゼロックス株式会社 画像形成装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3050673B2 (ja) 1991-10-29 2000-06-12 キヤノン株式会社 電子写真感光体およびそれを有する電子写真装置
JP3258397B2 (ja) 1992-10-05 2002-02-18 コニカ株式会社 感光体の製造方法および電子写真感光体
JP2000131890A (ja) 1998-10-27 2000-05-12 Canon Inc 画像形成方法
US20010019674A1 (en) * 2000-01-21 2001-09-06 Masao Asano Apparatus and method for forming image forming
JP2001209206A (ja) 2000-01-28 2001-08-03 Ricoh Co Ltd 画像形成装置
JP3900785B2 (ja) * 2000-03-30 2007-04-04 コニカミノルタホールディングス株式会社 画像形成方法及び画像形成装置とそれに用いられる現像用トナー
JP2001312082A (ja) 2000-05-01 2001-11-09 Canon Inc 電子写真感光体および該電子写真感光体を備えた画像形成装置
JP2002372831A (ja) 2001-06-14 2002-12-26 Canon Inc 画像形成方法及び画像形成装置
DE10225182A1 (de) * 2001-06-13 2003-01-23 Kyocera Corp Bildgebungsvorrichtung
JP2003241411A (ja) 2002-02-22 2003-08-27 Konica Corp 画像形成方法及び画像形成装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005091837A (ja) 2005-04-07
US20050063722A1 (en) 2005-03-24
US7332256B2 (en) 2008-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6692882B2 (en) Image forming method
JP4123118B2 (ja) 画像形成方法及び画像形成装置
JP2004021194A (ja) 画像形成方法及び画像形成装置
US6878496B2 (en) Electrophotoreceptor, image forming method, image forming apparatus and processing cartridge
JP4345874B2 (ja) 画像形成方法、画像形成装置及びプロセスカートリッジ
JP3820932B2 (ja) 電子写真感光体、画像形成方法、画像形成装置及びプロセスカートリッジ
JP4178922B2 (ja) 画像形成方法及び画像形成装置
JP4228529B2 (ja) 静電潜像現像用トナー、画像形成方法及び画像形成装置
JP4075291B2 (ja) 画像形成装置及び画像形成方法
JP4570848B2 (ja) 有機感光体、画像形成方法、画像形成装置及びプロセスカートリッジ
JP4172162B2 (ja) 画像形成方法及び画像形成装置
JP3820920B2 (ja) 電子写真感光体、画像形成方法、画像形成装置及びプロセスカートリッジ
JP4427882B2 (ja) 画像形成装置
JP4172161B2 (ja) 画像形成方法及び画像形成装置
JP4427881B2 (ja) 画像形成装置
JP4239389B2 (ja) クリーニング装置を用いた画像形成方法、画像形成装置
JP2003029439A (ja) 画像形成方法及び画像形成装置
JP3743325B2 (ja) クリーニング装置および画像形成装置
JP3815187B2 (ja) クリーニング装置、及び該クリーニング装置を用いた画像形成方法、画像形成装置
JP4172163B2 (ja) 画像形成方法及び画像形成装置
JP2004177460A (ja) 画像形成方法及び画像形成装置
JP2003005604A (ja) クリーニング装置、及び該クリーニング装置を用いた画像形成方法、画像形成装置
JP2002062777A (ja) 画像形成方法、及び画像形成装置
JP3948213B2 (ja) 画像形成方法、画像形成装置及びプロセスカートリッジ
JP2004226800A (ja) 有機感光体、画像形成方法及び画像形成装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060203

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20071115

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071127

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080123

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080408

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080421

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4123118

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110516

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120516

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130516

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130516

Year of fee payment: 5

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R360 Written notification for declining of transfer of rights

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees