JP7263738B2 - 電子写真画像形成装置および電子写真画像形成方法 - Google Patents
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Description
前記電子写真感光体の表面を帯電させる帯電手段と、
帯電された前記電子写真感光体を露光し静電潜像を形成する露光手段と、
前記静電潜像が形成された前記電子写真感光体にトナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、
前記電子写真感光体上に形成されたトナー像を転写する転写手段と、
前記電子写真感光体の表面に残存した残留トナーを除去するクリーニング手段と、
を有する電子写真画像形成装置であって、
前記電子写真感光体は、重合性モノマーと、無機フィラーと、を含む組成物の重合硬化物から構成される最外層を有し、
前記最外層の表面は、前記無機フィラーの隆起による凸部構造を有しており、
前記トナーは、トナー母体粒子と、前記トナー母体粒子に外添された外添剤である金属酸化物粒子とを含み、
前記トナー母体粒子は、前記外添剤である金属酸化物粒子により70%以上被覆されており、
前記最外層の凸部平均高さ(nm)をR1とし、前記最外層の前記無機フィラーの隆起による凸部構造の凸部間平均距離(nm)をR2とし、前記トナーの近似真球半径(nm)をR3としたとき、下記式(1)~(3)を満たす、電子写真画像形成装置。
帯電された前記電子写真感光体を露光し静電潜像を形成する露光工程と、
露光された前記電子写真感光体にトナーを供給してトナー像を形成する現像工程と、
前記電子写真感光体上に形成されたトナー像を転写する転写工程と、
前記電子写真感光体の表面に残存した残留トナーを除去するクリーニング工程と、を有する、電子写真画像形成方法であって、
前記電子写真感光体は、重合性モノマーと、無機フィラーと、を含む組成物の重合硬化物から構成される最外層を有し、
前記最外層の表面は、前記無機フィラーの隆起による凸部構造を有しており、
前記トナーは、トナー母体粒子と、前記トナー母体粒子に外添された外添剤である金属酸化物粒子とを含み、
前記トナー母体粒子は、前記外添剤である金属酸化物粒子により70%以上被覆されており、
前記最外層の凸部平均高さ(nm)をR1とし、前記最外層の前記無機フィラーの隆起による凸部構造の凸部間平均距離(nm)をR2とし、前記トナーの近似真球半径(nm)をR3としたとき、下記式(1)~(3)を満たす、電子写真画像形成方法。
本発明の一形態は、電子写真感光体と、帯電手段と、露光手段と、現像手段と、転写手段と、クリーニング手段と、を有する電子写真画像形成装置であって、電子写真感光体は、重合性モノマーと、無機フィラーと、を含む組成物の重合硬化物から構成される最外層を有し、最外層の表面は、無機フィラーの隆起による凸部構造を有しており、トナーは、トナー母体粒子と、トナー母体粒子に外添された外添剤である金属酸化物粒子(本明細書では、「外添剤金属酸化物粒子」とも称する)とを含み、トナー母体粒子は、外添剤金属酸化物粒子により70%以上被覆されており、最外層の凸部平均高さR1(nm)、最外層の無機フィラーの隆起による凸部構造の凸部間平均距離R2(nm)、トナーの近似真球半径R3(nm)が所定の関係を満たす、電子写真画像形成装置に関する。
本発明の一形態に係る電子写真画像形成装置は、電子写真感光体と、電子写真感光体の表面を帯電させる帯電手段と、帯電された電子写真感光体を露光し静電潜像を形成する露光手段と、静電潜像が形成された電子写真感光体にトナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、電子写真感光体上に形成されたトナー像を転写する転写手段と、電子写真感光体の表面に残存した残留トナーを除去するクリーニング手段と、を有する。本発明の一形態に係る画像形成装置は、これらの手段に加え、電子写真感光体の表面に滑剤を供給する滑剤供給手段をさらに有するものが好ましい。
本発明の一形態に係る電子写真画像形成方法は、電子写真感光体の表面を帯電させる帯電工程と、帯電された電子写真感光体を露光し静電潜像を形成する露光工程と、露光された電子写真感光体にトナーを供給してトナー像を形成する現像工程と、電子写真感光体上に形成されたトナー像を転写する転写工程と、電子写真感光体の表面に残存した残留トナーを除去するクリーニング工程と、を有する。本発明の一形態に係る画像形成方法は、これらの工程に加え、電子写真感光体の表面に滑剤を供給する滑剤供給工程をさらに有するものが好ましい。
本発明の一形態に係る電子写真画像形成装置および電子写真画像形成方法では、電子写真感光体が用いられる。
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。導電性支持体の形状は、通常、円筒状である。導電性支持体の好ましい例としては、金属製のドラムまたはシート、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、導電性物質または導電性物質と、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、亜鉛およ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、酸化インジウムおよび酸化スズ等が挙げられる。
感光層は、後述する露光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、およ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。当該保護層の好ましい例としては、重合性モノマーを含む組成物の重合硬化物から構成される層等が挙げられる。
感光体は、上記の導電性支持体、感光層および保護層以外の他の構成をさらに含んでいてもよい。当該他の構成の好ましい例としては、中間層等が挙げられる。当該中間層は、例えば、上記導電性支持体と上記感光層との間に配置される、バリア機能と接着機能とを有する層である。これより、本発明で用いられる感光体の好ましい一形態の例として、導電性支持体と、当該導電性支持体上に配置される中間層と、当該中間層上に配置される感光層と、当該感光層上に配置される保護層を最外層として含むものが挙げられる。
本明細書において、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す。最外層は、特に制限されないが、上記の保護層であることが好ましい。例えば、感光体が導電性支持体、感光層および保護層を有し、保護層が最外層である場合は、感光体は、導電性支持体、感光層および保護層がこの順に積層され、保護層がトナーと接触する側の最外部に配置された積層構造を有することとなる。
最外層形成用組成物は、無機フィラーを含む。本明細書において、無機フィラーとは、少なくともその表面が無機物から構成される粒子をいう。無機フィラーは、最外層の耐摩耗性を向上させる機能を有する。また、残留トナーの除去性を向上させてクリーニング性を向上させ、感光体やクリーニングブレードの摩耗を低減させる機能を有する。
無機フィラーは、シリコーン鎖を有する表面処理剤(シリコーン表面処理剤)により表面処理(シリコーン表面処理)されていることが好ましい。
前述のように、最外層形成用組成物中の無機フィラーは、重合性基を有することが好ましい。そして、重合性基の導入方法としては、特に制限されないが、反応性表面処理を行う方法が好ましい。
最外層形成用組成物は、重合性モノマーを含む。本明細書において、重合性モノマーとは、重合性基を有し、紫外線、可視光線、電子線等の活性エネルギー線の照射により、または加熱等のエネルギーの付加により、重合(硬化)して、最外層のバインダー樹脂となる化合物を表す。なお、本明細書でいう重合性モノマーには、上記の反応性表面処理剤を含めないものとし、後述する潤滑剤としての重合性シリコーン化合物や重合性パーフルオロポリエーテル化合物を用いる場合にはこれらも含めないものとする。
最外層形成用組成物は、さらに重合開始剤を含むことが好ましい。重合開始剤は、上記重合性モノマーを重合反応することによって得られる硬化樹脂(バインダ樹脂)を製造する過程で使用されるものである。重合開始剤は、熱重合開始剤であっても、光重合開始剤であってもよいが、光重合開始剤であることが好ましい。また、重合性モノマーがラジカル重合性モノマーである場合、ラジカル重合開始剤であることが好ましい。ラジカル重合開始剤としては、特に制限されず公知のものを用いることができ、その例としては、アルキルフェノン系化合物、ホスフィンオキサイド系化合物等が挙げられる。これらの中でも、α-アミノアルキルフェノン構造またはアシルホスフィンオキサイド構造を有する化合物が好ましく、アシルホスフィンオキサイド構造を有する化合物がより好ましい。アシルホスフィンオキサイド構造を有する化合物の一例としては、IRGACURE(登録商標)819(ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド)(BASFジャパン株式会社製)が挙げられる。
最外層形成用組成物は、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、最外層が保護層である場合、潤滑剤等が挙げられる。電荷輸送物質は、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、トリアリールアミン誘導体等が挙げられる。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およ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。
本発明の一形態において、最外層の表面は、無機フィラーの隆起による凸部構造を有する。本明細書において、「無機フィラーの隆起による凸部構造」とは、露出した無機フィラーが構成する凸部構造を意味する。
最外層の厚さは、感光体の種類に応じて適宜好ましい値を設定することができ、特に制限されないが、一般的な感光体では、0.2μm以上15μm以下であることが好ましく、0.5μm以上10μm以下であることがより好ましい。
本発明の一形態に用いられる電子写真感光体は、後述する最外層形成用塗布液を用いる以外は、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。これらの中でも、導電性支持体上に形成された感光層の表面に、最外層形成用塗布液を塗布する工程と、塗布された最外層形成用塗布液に活性エネルギー線を照射して、または塗布された最外層形成用塗布液を加熱して、最外層形成用塗布液中の重合性モノマーを重合させる工程と、を含む方法によって製造することが好ましく、最外層形成用塗布液を塗布する工程と、塗布された最外層形成用塗布液に活性エネルギー線を照射して、最外層形成用塗布液中の重合性モノマーを重合させる工程と、を含む方法がより好ましい。
本発明の一形態に係る電子写真画像形成装置および電子写真画像形成方法において、トナーは、トナー母体粒子と、トナー母体粒子に外添された外添剤である金属酸化物粒子とを含む。すなわち、トナー粒子は、トナー母体粒子と、外添剤金属酸化物粒子を含む。
トナー母体粒子の組成、構造は、特に制限されず、公知のトナー母体粒子を適宜採用することができる。例えば、特開2018-72694号公報、特開2018-84645号公報等に記載のトナー母体粒子が挙げられる。
本発明の一形態において、外添剤は、金属酸化物粒子(外添剤金属酸化物粒子)を含む。外添剤金属酸化物粒子は、転写部材とトナーとの間の静電的・物理的な付着力を低減させ、転写性を向上させる機能を有する。また、残留トナーの除去性を向上させてクリーニング性を向上させ、感光体やクリーニングブレードの摩耗を低減させる機能を有する。
また、下記式のようにトナー近似真球半径を定義する場合、トナー近似真球半径は、0nm以上であり、特に制限されないが、2000nm以上5000nm以下であることが好ましく、2500nm以上3500nm以下であることがより好ましい。この範囲であると、最外層の凸部平均高さR1およびトナーの近似真球半径R3との関係から算出される最外層の無機フィラーの隆起による凸部構造の凸部間平均距離の最大値R2’を、生産効率の観点から、最外層の前記無機フィラーの隆起による凸部構造の凸部間平均距離R2にとって好ましい範囲とすることができる。
トナー母体粒子の製造方法としては、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、分散重合法等の公知の方法が挙げられる。これらの中でも、粒径の均一性、形状の制御性の観点から、乳化凝集法が好ましい。乳化凝集法とは、界面活性剤や分散安定剤によって分散された結着樹脂の粒子の分散液を、必要に応じて、着色剤の粒子の分散液と混合し、所望のトナー粒子径となるまで凝集させ、さらに結着樹脂の粒子間の融着を行うことにより形状制御を行うことで、トナー母体粒子を製造する方法である。ここで、結着樹脂の粒子は、任意に離型剤、荷電制御剤などを含有していてもよい。
トナーは、磁性または非磁性の一成分現像剤として使用することもできるが、キャリアと混合して二成分現像剤として使用してもよい。
図5に示す製造装置を用い、硫酸バリウム(BaSO4)芯材(コア)の表面に酸化スズ(SnO2)の被覆層(シェル)が形成されてなる複合粒子を作製した。なお、下記表1では当該複合粒子を「SnO2/BaSO4」と表記する。
(表面処理粒子1の作製)
[反応性表面処理剤による表面処理(反応性表面処理)]
メタノール 10mLに未処理金属酸化物粒子(未処理母体粒子)である酸化スズ(個数平均一次粒子径:20nm)5gを加え、USホモジナイサーを用いて室温で30分間分散させた。次いで、反応性表面処理剤である3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(「KBM-503」、信越化学工業株式会社製)0.25gおよびトルエン 10mLを加え、室温で60分撹拌した。エバポレーターによって溶剤を除去した後、120℃で60分加熱することにより、反応性表面処理剤で表面処理された金属酸化物粒子である、表面処理粒子1を作製した。当該表面処理粒子1は、重合性基を有する粒子である。
[反応性表面処理剤による表面処理(反応性表面処理)]
メタノール 10mLに未処理金属酸化物粒子(未処理母体粒子)である酸化スズ(個数平均一次粒子径:20nm)5gを加え、USホモジナイサーを用いて室温で30分間分散させた。次いで、反応性表面処理剤である3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(「KBM-503」、信越化学工業株式会社製)0.25gおよびトルエン 10mLを加え、室温で60分撹拌した。エバポレーターによって溶剤を除去した後、120℃で60分加熱することにより、反応性表面処理剤で表面処理された金属酸化物粒子を得た。
続いて、上記で得られた反応性表面処理剤で表面処理された金属酸化物粒子 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、直鎖型シリコーン表面処理剤(「KF-9901」、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、反応性表面処理剤およびシリコーン表面処理剤で表面処理が施された金属酸化物粒子である、表面処理粒子2を作製した。当該表面処理粒子2は、重合性基を有する粒子である。
表面処理粒子2の製造において、未処理母体粒子である未処理金属酸化物粒子の種類、反応性表面処理剤による表面処理に用いる反応性表面処理剤の種類、およびシリコーン表面処理剤による表面処理に用いるシリコーン表面処理剤の種類を下記表1のように変更した以外は同様にして、表面処理粒子3~7、9~11、13を作製した。これらの表面処理粒子は、重合性基を有する粒子である。
[シリコーン表面処理剤による表面処理(シリコーン表面処理)]
2-ブタノール 10mLに未処理金属酸化物粒子(未処理母体粒子)である酸化スズ(個数平均一次粒子径:20nm)5gを加え、USホモジナイサーを用いて室温で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処理剤(「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、80℃で60分間乾燥させることにより、シリコーン表面処理剤で表面処理が施された金属酸化物粒子である、表面処理粒子8を作製した。
下記表1に記載したシリコーン表面処理剤、反応性表面処理剤の詳細を以下に示す;
・KF-99:信越化学工業株式会社製、直鎖型シリコーン表面処理剤(メチルハイドロジェンシリコーンオイル)、
・KF-9901:信越化学工業株式会社製、直鎖型シリコーン表面処理剤(メチルハイドロジェンシリコーンオイル)、
・KF-9908:信越化学工業株式会社製、シリコーン主鎖の側鎖にシリコーン鎖を有する側鎖型シリコーン表面処理剤、
・KF-9909:信越化学工業株式会社製、シリコーン主鎖の側鎖にシリコーン鎖を有する側鎖型シリコーン表面処理剤、
・KF-574:信越化学工業株式会社製、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側鎖型シリコーン表面処理剤、
・KBM-503:信越化学工業株式会社製、ラジカル重合性基を有するシランカップリング剤(3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン)。
(感光体1の作製)
(1)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時間の分散を行うことで中間層形成用塗布液を形成した。続いて、得られた中間層形成用塗布液を、浸漬塗布法によって前記導電性支持体上に塗布して、110℃で20分乾燥することにより、乾燥膜厚2μmの中間層を形成した;
・ポリアミド樹脂(ダイセル・エボニック株式会社製、X1010) 10質量部、
・酸化チタン(テイカ株式会社製、SMT-500SAS) 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(株式会社日本精機製作所製、RUS-600TCVP)を19.5kHz、600Wにて循環流量40L/H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。続いて、得られたこの電荷発生層形成用塗布液を、浸漬塗布法によって前記中間層上に塗布して、乾燥することにより、乾燥膜厚0.3μmの電荷発生層を形成した;
・電荷発生物質(Cu-Kα特性X線回折スペクトル測定で8.3°、24.7°、25.1°、26.5°に明確なピークを有するチタニルフタロシアニンおよび(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の混晶) 24質量部、
・ポリビニルブチラール樹脂(積水化学工業株式会社製、エスレック(登録商標)BL-1) 12質量部、
・3-メチル-2-ブタノン/シクロヘキサノン混合溶媒(3-メチル-2-ブタノン:シクロヘキサノン=4:1(体積比)) 400質量部。
下記成分を下記分量で混合し、電荷輸送層用の塗布液を調製した。当該塗布液を浸漬塗布法によって上記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輸送層上に形成した;
・下記構造式(4)で表される電荷輸送物質 60質量部
・ポリカーボネート樹脂(Z300、三菱ガス化学株式会社製) 100質量部
・酸化防止剤(IRGANOX(登録商標)1010、BASF社製) 4質量部
・トルエン/テトラヒドロフラン混合溶媒(トルエン:テトラヒドロフラン=1:9(体積比)) 800質量部、
・シリコーンオイル(KF-54、信越化学工業株式会社製) 1質量部。
下記成分を下記分量で混合し、保護層形成用塗布液(最外層形成用塗布液)を調製した。続いて、得られた保護層形成用塗布液を、円形スライドホッパー塗布機を用いて電荷輸送層上に塗布した後、メタルハライドランプを用いて紫外線を16mW/cm2で1分間照射(積算光量960mJ/cm2)して、乾燥膜厚3.0μmの保護層を形成して、感光体1を作製した;
・ラジカル重合性モノマー(上記化合物M2:トリメチロールプロパントリメタクリレート) 120質量部、
・表面処理粒子1 100質量部、
・重合開始剤(BASFジャパン株式会社製、IRGACURE(登録商標)819) 10質量部、
・2-ブタノール 400質量部。
感光体の作製例1において、保護層の作製に用いた表面処理粒子の種類を下記表2のように変更した以外は同様にして、感光体2および3を作製した。
感光体の作製例1において、保護層の作製に用いた表面処理粒子の種類を下記表2のように変更し、かつ、保護層の作製に用いた表面処理粒子の添加量を100質量部から125質量部へと変更した以外は同様にして、感光体4~12を作製した。
感光体の作製例10において、保護層の作製に用いた表面処理粒子の添加量を100質量部から75質量部へと変更した以外は同様にして、感光体13を作製した。
特開2015-84078号公報の段落「0108」~「0115」に従い、感光体14を作製した。ここで、感光体14の保護層に含まれる無機フィラーは、個数平均一次粒子径100nmの未処理TiO2粒子であり、この無機フィラーを未処理粒子12とした。
感光体の作製例1において、保護層の作製に用いた表面処理粒子の種類を下記表2のように変更し、かつ、保護層の作製に用いた表面処理粒子の添加量を100質量部から75質量部へと変更した以外は同様にして、感光体15を作製した。
(最外層の凸部構造の分析)
得られた感光体について、走査型電子顕微鏡(SEM)(「JSM-7401F」、日本電子株式会社製)を用いて撮影した感光体表面の写真画像を目視にて観察することにより、最外層の凸部構造が、隆起した金属酸化物粒子によって構成されていることを確認した。
得られた感光体について、三次元粗さ解析走査電子顕微鏡(「ERA-600FE」、株式会社エリオニクス製)を用いて保護層の表面を三次元測定し、三次元解析において輪郭曲線要素の平均高さを算出し、その値を最外層の凸部平均高さR1とした。各感光体のR1を凸部平均高さとして下記表2に示す。
得られた感光体について、走査型電子顕微鏡(SEM)(「JSM-7401F」、日本電子株式会社製)を用いて撮影した保護層の表面の写真画像をスキャナーにより取り込み、画像処理解析装置(「LUZEX AP」、株式会社ニレコ製)を用いて該写真画像の表面処理粒子または未処理粒子(金属酸化物粒子)の部分を二値化処理し、表面処理粒子または未処理粒子(金属酸化物粒子)間の二点間距離を50点算出した。これらの平均値を算出し、この平均値を最外層の凸部間平均距離とした。各感光体のR2を凸部間平均距離として下記表2に示す。
(トナー1の作製)
(1)トナー母体粒子1の作製
(1.1)コア部用樹脂粒子A分散液の調製
(1.1.1)第1段重合
撹拌装置、温度センサー、温度制御装置、冷却管および窒素導入装置を取り付けた反応容器に、あらかじめアニオン性界面活性剤としてラウリル硫酸ナトリウム2.0質量部をイオン交換水2900質量部に溶解させたアニオン性界面活性剤溶液を仕込み、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温させた。
・n-ブチルアクリレート 154質量部、
・メタクリル酸 77質量部、
・n-オクチルメルカプタン 17質量部。
下記成分を下記分量で混合し、オフセット防止剤としてパラフィンワックス(融点:73℃)51質量部を添加し、85℃に加温して溶解させて単量体溶液2を調製した。
・n-ブチルアクリレート 27質量部、
・メタクリル酸 6質量部、
・n-オクチルメルカプタン 1.7質量部。
樹脂粒子a11の分散液に、重合開始剤としてKPS2.5質量部をイオン交換水110質量部に溶解させた開始剤水溶液を添加し、80℃の温度条件下において、下記成分が下記分量で配合された単量体溶液3を1時間かけて滴下した。滴下終了後、3時間にわたって加熱・撹拌することによって重合(第3段重合)を行った。その後、28℃まで冷却し、アニオン性界面活性剤溶液中にコア部用樹脂粒子Aが分散されたコア部用樹脂粒子Aの分散液を調製した。コア部用樹脂粒子Aのガラス転移点は45℃であり、軟化点は100℃であった。
・n-ブチルアクリレート 78質量部、
・メタクリル酸 16質量部、
・n-オクチルメルカプタン 4.2質量部。
(1.2.1)シェル層用樹脂(スチレン・アクリル変性ポリエステル樹脂B)の合成
窒素導入管、脱水管、撹拌器および熱電対を装備した容量10リットルの四つ口フラスコに、下記成分1を下記分量で入れ、230℃で8時間縮重合反応させ、さらに、8kPaで1時間反応させ、160℃まで冷却した。
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物 500質量部、
・テレフタル酸 117質量部、
・フマル酸 82質量部、
・エステル化触媒(オクチル酸スズ) 2質量部。
・アクリル酸 10質量部、
・スチレン 30質量部、
・ブチルアクリレート 7質量部、
・重合開始剤(ジ-t-ブチルパーオキサイド) 10質量部。
得られたスチレン・アクリル変性ポリエステル樹脂B 100質量部を、粉砕器(ランデルミル、RM型;株式会社徳寿工作所社)で粉砕し、あらかじめ調製した0.26質量%濃度のラウリル硫酸ナトリウム溶液638質量部と混合し、撹拌しながら超音波ホモジナイザー(「US-150T」、株式会社日本精機製作所製)を用いてV-LEVEL、300μAで30分間超音波分散し、個数基準のメディアン径(D50)が250nmであるシェル層用樹脂粒子Bが分散されたシェル層用樹脂粒子Bの分散液を調製した。
ドデシル硫酸ナトリウム90質量部をイオン交換水1600質量部に撹拌溶解し、この溶液を撹拌しながら、カーボンブラック(「モーガルL」、キャボット社製)420質量部を徐々に添加し、次いで、撹拌装置(「クレアミックス(登録商標)」、エム・テクニック社製)を用いて分散処理することにより、着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液1を調製した。この分散液における着色剤粒子の粒子径を、マイクロトラック粒度分布測定装置(「UPA-150」、日機装株式会社製)を用いて測定したところ、117nmであった。
撹拌装置、温度センサーおよび冷却管を取り付けた反応容器に、コア部用樹脂粒子Aの分散液を固形分換算で288質量部、イオン交換水2000質量部を投入し、5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10(25℃)に調整した。
100質量部のトナー母体粒子1に、外添剤として、大径粒子であるSiO2粒子(個数平均1次粒径:80nm)1.0質量部、疎水性チタニア粒子(個数平均1次粒子径20nm)0.3質量部をそれぞれ添加し、ヘンシェルミキサーにより混合することにより、トナー1を作製した。
トナー1の作製において、大径粒子であるSiO2粒子の個数平均1次粒径を下記表2に記載のとおりに変更した以外は同様にして、トナー2~4を作製した。
トナー1の作製において、大径粒子として、SiO2粒子に代えて、下記表2に記載のTiO2粒子、Al2O3粒子をそれぞれ用いた以外は同様にして、トナー5、6を作製した。
100質量部のトナー母体粒子1に、外添剤として、大径粒子であるSiO2粒子(個数平均1次粒径:80nm)0.9質量部、疎水性チタニア粒子(個数平均1次粒子径20nm)0.3質量部をそれぞれ添加し、ヘンシェルミキサーにより混合することにより、トナー7を作製した。
上記トナー1の作製において、トナー母体粒子1の作製中における粒子成長反応の継続時間を変更した以外は同様にして、個数基準のメディアン径(D50)が3.5μmであるトナー母体粒子2を作製した。
(トナー近似真球半径R3の算出)
得られたトナーについて、三次元粗さ解析走査電子顕微鏡(「ERA-600FE」、株式会社エリオニクス製)を用いてトナーを三次元測定し、三次元解析において粗さ解析を行うことで、トナー母体粒子の表面からの凸部の平均高さ(外添剤凸部平均高さ(nm))を算出した。続いて、下記式により、トナー近似真球半径を算出した。ここで、トナー母体粒子1の直径は、上記トナーの作製において測定した個数基準のメディアン径(D50)である6.0μm(6,000nm)を採用した。また、トナー母体粒子2の直径は、上記トナーの作製において測定した個数基準のメディアン径(D50)である3.5μm(3,500nm)を採用した。各トナーの外添剤凸部平均高さおよびトナー近似真球半径R3を下記表2に示す。
得られたトナーについて、走査型電子顕微鏡(SEM)(「JSM-7401F」、日本電子株式会社製)を用いて撮影したトナーの写真画像をスキャナーにより取り込み、画像処理解析装置(「LUZEX AP」、株式会社ニレコ製)を用いて該写真画像の外添剤金属酸化物粒子について2値化処理し、トナー粒子1個の面積に対するトナー粒子上を占める外添剤金属酸化物粒子の面積の占有率(%)を算出した。合計トナー粒子10個に対して上記の占有率の算出を行い、得られた占有率の平均値をトナー母体の被覆率(%)とした。各トナーのトナー母体粒子の被覆率を下記表2に示す。
(電子写真画像形成装置の準備)
上記作製した電子写真感光体1~15および上記作製したトナー1~8を、それぞれ下記表2に記載の組み合わせとして、フルカラー印刷機(「bizhub PRESS(登録商標)C1070」、コニカミノルタ株式会社製)に実装して、電子写真画像形成装置1~20を準備した。
上記得られた電子写真画像形成装置1~21からブラシローラー(滑材塗布ブラシ)および滑剤(滑材棒)を取り外すことで、滑剤供給手段を除去した。
A:減耗量が0.05μm以下、
B:減耗量が0.05μmより大きく、0.10μm以下、
C:減耗量が0.10μmより大きく、0.15μm以下、
D:減耗量が0.15μmより大きく、0.20μm以下、
E:減耗量が0.20μmより大きい。
上記得られた電子写真画像形成装置1~21からブラシローラー(滑材塗布ブラシ)および滑剤(滑材棒)を取り外すことで、滑剤供給手段を除去した。
A:摩耗幅が5μm以下、
B:摩耗幅が5μmより大きく、10μm以下、
C:摩耗幅が10μmより大きく、15μm以下、
D:摩耗幅が15μmより大きく、20μm以下、
E:摩耗幅が20μmより大きい。
上記得られた電子写真画像形成装置1~21の滑材供給手段において、滑剤(ステアリン酸亜鉛、滑材棒)の加圧バネを、ブラシローラー(滑剤塗布ブラシ)の感光体に対する押圧力が0.67Nとなるよう調整することで、滑材消費量を0.05g/km相当へと調整した。
A:滑剤塗布ブラシに外添剤すり抜け汚染が全くなく、問題ないレベル、
B:滑剤塗布ブラシに一部外添剤すり抜け汚染は認められるが、画像上スジ状の汚れは視認できず、実用上問題なし、
C:滑剤塗布ブラシに外添剤すり抜け汚染が認められ、画像上でもスジ状の汚れが視認でき、実用上問題あり。
上記得られた電子写真画像形成装置1~21からブラシローラー(滑材塗布ブラシ)および滑剤(滑材棒)を取り外すことで、滑剤供給手段を除去した。
A:転写率95%以上、
B:転写率90%以上95%未満、
C:転写率90%未満。
(電子写真画像形成装置の準備)
上記作製した電子写真感光体および上記作製したトナーを、それぞれ上記の電子写真画像形成装置15、18~20と同様の組み合わせとなるようフルカラー印刷機(「bizhub PRESS(登録商標) C638」、コニカミノルタ株式会社製)に実装して、電子写真画像形成装置22~25を準備した。
電子写真画像形成装置22~25を用いて、上記の帯電手段として非接触式の帯電装置を用いた電子写真画像形成装置および電子写真画像形成方法の評価と同様の方法により、同様の評価基準を用いて、電子写真感光体の摩耗を評価した。
電子写真画像形成装置22~25を用いて、上記の帯電手段として非接触式の帯電装置を用いた電子写真画像形成装置および電子写真画像形成方法の評価と同様の方法により、同様の評価基準を用いて、クリーニングブレードの摩耗を評価した。
電子写真画像形成装置22~25を用いて、10℃、15%RHの低温低湿環境(LL環境)、滑剤レス条件下で、2本の縦帯状ベタ画像(幅5cm)からなるテスト画像をA4横送りにおいて10万枚連続印刷する耐久試験を実施した。
[評価基準]
A:帯電ローラーに外添剤すり抜け汚染が全くなく、問題ないレベル、
B:帯電ローラーに一部外添剤すり抜け汚染は認められるが、画像上スジ状の汚れは視認できず、実用上問題なし、
C:帯電ローラーに外添剤すり抜け汚染が認められ、画像上でもスジ状の汚れが視認でき、実用上問題あり。
2Y、2Y’、2M、2C、2Bk 帯電手段、
3Y、3M、3C、3Bk 露光手段、
4Y、4M、4C、4Bk 現像手段、
5Y、5M、5C、5Bk 一次転写ローラー(一次転写手段)、
5b 二次転写部(二次転写手段)、
6Y、6M、6C、6Bk、6b クリーニング手段、
7 中間転写体ユニット、
8、120 筐体、
10Y、10M、10C、10Bk 画像形成ユニット、
20 給紙カセット、
21 給紙手段、
22A、22B、22C、22D 中間ローラー、
23 レジストローラー、
24 定着手段、
25 排紙ローラー、
26 排紙トレイ、
41 母液槽、
41a 攪拌翼、
41b、43b シャフト、
41c、43c モーター、
42、44 循環配管、
43 強分散装置、
43a 攪拌部、
45、46 ポンプ、
70 中間転写体、
71~74 ローラー、
82R、82L 支持レール、
100 画像形成装置、
116Y 滑剤供給手段、
121 ブラシローラー、
122 滑剤、
122a 表面、
123 加圧バネ、
A 本体、
P 用紙、
SC 原稿画像読み取り装置。
Claims (9)
- 電子写真感光体と、
前記電子写真感光体の表面を帯電させる帯電手段と、
帯電された前記電子写真感光体を露光し静電潜像を形成する露光手段と、
前記静電潜像が形成された前記電子写真感光体にトナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、
前記電子写真感光体上に形成されたトナー像を転写する転写手段と、
前記電子写真感光体の表面に残存した残留トナーを除去するクリーニング手段と、
を有する電子写真画像形成装置であって、
前記電子写真感光体は、重合性モノマーと、無機フィラーと、を含む組成物の重合硬化物から構成される最外層を有し、
前記最外層の表面は、前記無機フィラーの隆起による凸部構造を有しており、
前記トナーは、トナー母体粒子と、前記トナー母体粒子に外添された外添剤である金属酸化物粒子とを含み、
前記トナー母体粒子は、前記外添剤である金属酸化物粒子により70%以上被覆されており、
前記最外層の凸部平均高さ(nm)をR1とし、前記最外層の前記無機フィラーの隆起による凸部構造の凸部間平均距離(nm)をR2とし、前記トナーの近似真球半径(nm)をR3としたとき、下記式(1)~(3)を満たし、
前記無機フィラーは、
側鎖としてシリコーン鎖を有する側鎖型シリコーン表面処理剤で表面処理されていること、
芯材と、金属酸化物からなる外殻と、を有する、コア-シェル構造の複合粒子であること、
および、
個数平均一次粒子径が80nm以上200nm以下であること、
からなる群より選択される少なくとも1つを満たす、電子写真画像形成装置。
- 前記無機フィラーは、側鎖としてシリコーン鎖を有する側鎖型シリコーン表面処理剤で表面処理されている、請求項1に記載の電子写真画像形成装置。
- 前記側鎖型シリコーン表面処理剤は、高分子主鎖としてポリ(メタ)アクリレート主鎖またはシリコーン主鎖を有する、請求項2に記載の電子写真画像形成装置。
- 前記無機フィラーは、重合性基由来の基を有する、請求項1~3のいずれか1項に記載の電子写真画像形成装置。
- 前記無機フィラーは、芯材と、金属酸化物からなる外殻と、を有する、コア-シェル構造の複合粒子である、請求項1~4のいずれか1項に記載の電子写真画像形成装置。
- 前記無機フィラーは、個数平均一次粒子径が80nm以上200nm以下である、請求項1~5のいずれか1項に記載の電子写真画像形成装置。
- 前記外添剤である金属酸化物粒子は、シリカ粒子である、請求項1~6のいずれか1項に記載の電子写真画像形成装置。
- 前記外添剤である金属酸化物粒子の少なくとも一種は、個数平均一次粒子径が70nm以上150nm以下である、請求項1~7のいずれか1項に記載の電子写真画像形成装置。
- 電子写真感光体の表面を帯電させる帯電工程と、
帯電された前記電子写真感光体を露光し静電潜像を形成する露光工程と、
露光された前記電子写真感光体にトナーを供給してトナー像を形成する現像工程と、
前記電子写真感光体上に形成されたトナー像を転写する転写工程と、
前記電子写真感光体の表面に残存した残留トナーを除去するクリーニング工程と、を有する、電子写真画像形成方法であって、
前記電子写真感光体は、重合性モノマーと、無機フィラーと、を含む組成物の重合硬化物から構成される最外層を有し、
前記最外層の表面は、前記無機フィラーの隆起による凸部構造を有しており、
前記トナーは、トナー母体粒子と、前記トナー母体粒子に外添された外添剤である金属酸化物粒子とを含み、
前記トナー母体粒子は、前記外添剤である金属酸化物粒子により70%以上被覆されており、
前記最外層の凸部平均高さ(nm)をR1とし、前記最外層の前記無機フィラーの隆起による凸部構造の凸部間平均距離(nm)をR2とし、前記トナーの近似真球半径(nm)をR3としたとき、下記式(1)~(3)を満たし、
前記無機フィラーは、
側鎖としてシリコーン鎖を有する側鎖型シリコーン表面処理剤で表面処理されていること、
芯材と、金属酸化物からなる外殻と、を有する、コア-シェル構造の複合粒子であること、
および、
個数平均一次粒子径が80nm以上200nm以下であること、
からなる群より選択される少なくとも1つを満たす、電子写真画像形成方法。
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