JP7275670B2 - トナー、トナー収容ユニット、現像剤、現像剤収容ユニット、及び画像形成装置 - Google Patents
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一方、長寿命化を担保するにあたって、感光体のクリーニング工程については、従来からブレードクリーニング、ファーブラシクリーニング、ローラクリーニング等の手段が用いられており、トナーとしては無機粒子の粒径や硬度、形状など種々の組み合わせで感光体の表面研磨やフィルミングに対して提案されている。
一般的には研磨力の高い大粒径の200nm~3μm程度の外添剤粒子、かつ硬度の高いジルコニア、アルミナ、チタン酸ストロンチウム等の無機粒子を用いることが多い。また、10nm程度の小粒径のアルミナ粒子を用いる場合には研磨性よりも耐環境性や帯電特性の改良を目的にして用いられることが一般的である。
そこで、例えば、第1のシリカ粒子と、第2のシリカ粒子と、アルミナ粒子とを有し、アルミナ粒子の水濡れ性が30%より大きく、これらの粒子のトナーへの添加量を規定したトナーが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
本発明のトナーは、無機粒子を含有するトナーであって、前記無機粒子がシリカとアルミナを含み、前記アルミナの個数平均一次粒子径が10nm以上20nm以下であり、走査型電子顕微鏡(SEM)とエネルギー分散型X線分析器(EDX)で求めたトナー表面のアルミナの二次凝集体の粒度分布において、半値幅が35nm以上80nm以下であり、かつ円相当径平均値が45nm以上90nm以下であり、粒径100nm以上の割合が25%以下であり、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
更に、人体への影響がなく安全性の高いアルミナの個数平均一次粒子径とトナー表面に二次凝集体で存在するアルミナの粒度分布が所定の条件を満たすことが重要であることを見出した。
長寿命化を達成するために適度で均一な感光体摩耗特性を有するために、硬度の高いアルミナの個数平均一次粒子径が小さくシャープな分布であり、かつトナー表面で観察されるアルミナの二次凝集体の粒度分布が一定の範囲内のシャープな分布であることで研磨力を抑制しつつ、感光体に適度な研磨と均一な摩耗を担保することが可能になる。
ここで、電子写真プロセスにおいて一般的には感光体表面が有機物であり、かつトナーをクリーニングする機構があるために、無機粒子による研磨力は粒径、量、形状によるところが大きく、主に二次アブレッシブ摩耗に分類される形態が多いと考えられる。この摩耗を調整し、かつ長期間安定して維持、担保するためには、特に粒径に関して粒度分布がシャープでかつ一定の二次凝集体の粒径として形成されることが重要である。
また、材料の硬度が同じで単に同じ大きさである一次粒子との比較においては、応力がかかった場合のほぐれや変形度合いが摩耗のされ方に大きく寄与するためか、鋭利深いキズなどの発生による局所的又は極微小領域での摩耗偏りが発生しにくく均される。そのため、安定した摩耗状態を得ることができやすくなるので、二次凝集体が主体であることが重要になる。
アルミナの個数平均一次粒子径が10nm以上であると、トナー表面でのアルミナの二次凝集体の粒度分布が小径側に裾引きのブロードな分布になりにくく、かつ凝集性も適切であるため、トナー表面の凹凸などにも影響されにくく、均一なアルミナの二次凝集体の粒度分布が得られ、適度な研磨性を担保することができる。
また、アルミナの個数平均一次粒子径が20nm以下であると、研磨力は向上するが、感光体にキズやスジをつけることがなく、均一な研磨性を担保し得、アルミナの二次凝集体の粒度分布がシャープになる。
ここで、アルミナの個数平均一次粒子径は、例えば、走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope;SEM)を用いて、観察される画像から任意に300個の一次粒子を抽出し、粒子径を測定した後、300個の一次粒子の粒子径を平均することにより、アルミナの個数平均一次粒子径を求めることができる。
半値幅は35nm以上75nm以下が好ましく、40nm以上70nm以下がより好ましい。
円相当径平均値は50μm以上85μm以下が好ましく、55μm以上85μm以下がより好ましい。
粒径100nm以上の割合は20%以下が好ましい。
半値幅が80nmを超えると、アルミナの二次凝集体の粒度分布がブロードになることによる均一な研磨力が阻害されてしまう。
粒径100nm以上の割合が25%以下であると、トナーへの付着状態が良好であり、適度な研磨力が得られる。
走査型電子顕微鏡(SEM)とエネルギー分散型X線分析器(EDX)で求めたトナー表面のアルミナの二次凝集体の粒度分布は、以下のようにして測定することができる。
カーボンテープ上にトナーを固定し、チャージアップ防止用にカーボンコートした試料に対して、走査型電子顕微鏡(SEM)とエネルギー分散型X線分析器(EDX)にて観察する。
観察条件は、株式会社日立製作所製SU8230のSEMとBruker社製のEDX XFlash FlatQUAD 5060Fを使用し、加速電圧:5kv、エミッション:20mV、プローブ電流:High、コンデンサレンズ:5.0、W.D.:11.0、画像倍率5万倍、SE(U)+SE(L)でトナー表面をSEM撮影、及びEDXも同様な条件設定で、検出部のフィルターは1μm Mylarを選択し、ハイパーマップで少なくとも180s間に設定した条件でC、Si、Al元素をマッピングし、SEMとCとAlを合成したEDX画像等を見比べながらアルミナの粒子の位置と大きさを特定し、アルミナの一次粒子径をカウントする。
SEMとEDXにおいて、上記のようにほぼ同じような観察条件に設定した理由は、解像度を維持しつつ無機粒子レべルでの微小な位置ずれやトナー表面凹凸差などを考慮し、視覚的な画像差がでにくいようなバランスを探って得られた設定である。また、SiやAl元素であれば加速電圧が低め領域でも十分に感度が得られるためでもある。
アルミナの二次凝集体については採取したEDX画像からAlでマッピングした画像を選択し、エクセルシートに張り付け、エクセル上でコントラストを調整する。なお、各画像の明るさ、コントラストにより2値化しやすいように調整は可能とする。例えば、明るさ:-15~+30、コントラスト:+10~+40を目安に調整するとよい。
その画像をsniping toolでコピーし、JPEGファイルで480ピクセル×360ピクセルぐらいになるように縮尺調整した画像を保存する。これをトナー表面の陰影がきつく2値化に向いていない画像や全体をトナー表面で埋められていない画像などを省くなどして少なくとも15枚程度は選定する。
なお、元素表示などにより粒子以外の一部分で2値化される領域がある場合は、画像を変更するか若しくは領域が小さくエリアを計算しやすい場合においてはこの領域を計算上で除外することで数値を修正してもよい。
2値化の設定と手順としては、以下のとおりである。
(1)Process > Enhance Contrastとし、Saturated pixelsを指定する:0.3%
(2)Process→Binary→Make Binary で2値化
(3)Image→Adjust→Size: 480*360pixel ±5%程度、8bit、に入るようにリサイズする(リサイズは必要な場合のみ行う)。
(4)File→Save As→Jpegで名前を付けて2値化画像を保存する。
(1)上記で得られた画像:JPEGファイル入力→popアップ後に「ファイルを開く」→目的の画像(前記で2値化された画像)が表示される。
(2)縮尺新規設定:前記の2値化された5万倍の画像と同様なものの中で600nmのBAR表示があるものを選定し、このBARを目安にして基準線を引き、縮尺新規設定を設定する(ここでは0.0060に設定)。
(1)画像転送:画像転生を選択すると、毎回選択されている縮尺のスケール値がポップアップ表示されるので間違いないか確認しながら進め画像転送する。
(2)図4Aに示す転送された画像が表示されるので、タブから、画像解析タブ-粒子解析を選ぶと粒子解析パラメータが表示される。
各パラメータは以下の通りに設定する(図4A参照)。
なお、右側の計測項目は少なくとも面積と円相当径が表示されていることを確認する。他は任意である。
次に、図4Aの右上の実行を押すと自動でしきい値設定が表示される。
画像を見ながらしきい値の微調整をしてもよいが、修正なしの自動で決定を押す。好ましくは修正なしの自動でよい。
次に、図4Bに示す2値画像補正が表示される。
直線分離+表示方法の重ね合わせとエッジ画像を見比べながら塗りつぶし領域をチェックし、画像選定を行う。ここでは、重ね合わせの表示方法で終了を押す。
すると、計算結果が表示されるため、粒子数、面積率、及び円相当径の平均をチェックする。
次に、図4Dの画面で、設定→個数分布の円相当径で横軸表示間隔を10刻みに変更する。すると、図4Eに示すような図に変更できる。
次に、データ印刷をクリックすると、刻み毎に個数と比率が表示される。この数値を読み取ってエクセルにデータを転記する。
これらを各画像で同様にして繰り返し、選定した画像から得られた情報として集約する。
前記の各画像での計算結果(粒子数、面積率、円相当径の平均)及び解析画像を見比べて明らかに画像処理がおかしい、不適な画像を削除し優先順位をつけて粒子の解析個数が画像総数:Total個数で1,000個以上になる画像数を選択して、エクセルで各刻み毎の個数を集計して1つの粒度分布を作成し、アルミナ粒子の2値化と円相当径で10nmきざみのアルミナの二次凝集体の粒度分布を割り出す。
これらによりグラフ化されたデータから、アルミナの二次凝集体の粒度分布における半値幅、円相当径平均値、粒径100nm以上の割合、並びにトナー表面の単位面積当たりのアルミナ及びシリカの投影面積比率を算出することができる。
アルミナの投影面積比率が5%以上であると、研磨性が十分であり、35%以下であると、適切な研磨力の範囲となる。
トナー表面の単位面積当たりのアルミナの投影面積比率は、上記方法により求めることができる。
上記アルミナの投影面積比率の算出方法と同様にしてシリカの投影面積を算出することができる。ただし、シリカは全体的に分布しており、明確な粒径分布を割り出すのは困難であるが、投影面積であれば可能であるため投影面積だけならばアルミナとシリカそれぞれの投影面積比率を算出し、その相対比率として規定すると、シリカの投影面積比率>アルミナの投影面積比率となる。
上記数値範囲において、十分かつ均一な研磨性が得られる。
トナー中のアルミナの遊離率の測定は以下のようにして行うことができる。
<アルミナの遊離率>
0.5質量%界面活性剤(ノイゲンET-165、第一工業製薬株式会社製)水溶液に、トナーを3.75g投入し、卓上ロールミルを用いて泡立たない程度の回転数で30分間攪拌し、トナー分散液Aを調製する。
このトナー分散液Aに対して超音波ホモジナイザー(VCX750、Sonic and Material社製)を用いて、底面からの超音波振動部高さ:1.0cm、強度70W、1分間の超音波付与を1セットとし、液の上限温度が45℃以下であり、かつ液温度が20℃~30℃の範囲に入っていることを確認してから、次の超音波付与を行うこととして7セット繰り返し、トナー分散液Bを調製する。
トナー分散液Bを遠沈管に移し、2,000rpmで2分間遠心分離を行う。
遠心分離後の上澄みを廃棄し、沈殿したトナーに純水60mLを加えて分散スラリーとし、吸引ろ過を行った(桐山ロート用ろ紙No.5C 60φm/m、桐山製作所製)。 ろ紙上に残ったトナーを純水60mLで分散スラリーとし、吸引ろ過を行い洗浄する。 ろ紙上に残留したトナーを回収し、40℃恒温槽で8時間以上乾燥させる。
得られたトナー3gを自動加圧成型機(BRE-32、前川試験機製作所製)により、荷重6.0t、加圧時間60秒の条件で直径30mm、厚さ2mmのペレットに成型し、遊離処理後トナーサンプルとする。
次に、上記処理を施していないトナーを同様にして直径30mm、厚さ2mmのペレットに成型し、遊離処理前のトナーサンプルとする。
次に、蛍光X線装置(ZSX-100e、理学電気株式会社製)により定量分析を行い、前記ペレット状トナーサンプルの金属元素含有量を測定する。
検量線はあらかじめ作成しておき、下記式によって遊離率を算出する。
遊離率(%)=(1-(遊離処理後トナーサンプルの金属元素含有量/遊離処理前のトナーサンプルの金属元素含有量))×100
アルミナの場合はAl金属元素含有量として算出する。
無機粒子は、シリカとアルミナを含有し、更に必要に応じて、その他の粒子を含む。
アルミナはシランカップリング剤を含有することが好ましい。
シランカップリング剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フッ素含有シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤などが挙げられる。
その他の粒子としては、上記シリカ及びアルミナ以外の無機粒子であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記無機粒子は、表面の疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の低下を防止するために表面処理を施してもよい。
表面処理剤としては、例えば、フッ素含有シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイルなどが挙げられる。
前記含有量が0.4質量部以上であると、トナーの流動性及び凝集性を十分に向上させることができ、ハーフ画像の画質が向上し、トナーの凝集による画像の白抜けの問題が生じない。また、前記含有量が4.0質量部以下であると、定着下限温度が上昇し、低温定着性が良好となる。
トナー母体粒子は、樹脂及び離型剤を含有することが好ましく、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
前記離型剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、ワックス類、ロウ類などが挙げられる。
ロウ類及びワックス類としては、例えば、カルナウバワックス、綿ロウ、木ロウライスワックス等の植物系ワックス;ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス;オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス;パラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックスなどが挙げられる。
これら天然ワックスの他、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレン、ポリプロピレン等の合成炭化水素ワックス;エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックスなどが挙げられる。
更に、12-ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド系化合物;低分子量の結晶性高分子樹脂である、ポリ-n-ステアリルメタクリレート、ポリ-n-ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体(例えば、n-ステアリルアクリレート-エチルメタクリレートの共重合体等);側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子などが挙げられる。
これらの離型剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、カルナウバワックス、ライスワックス、エステルワックス、ポリプロピレンが好ましい。
カルナウバワックスは、カルナウバヤシの葉から得られる天然のワックスであるが、特に遊離脂肪酸脱離した低酸価タイプのものが樹脂中に均一分散が可能であるので好ましい。
ライスワックスは、米糠から抽出される米糠油を精製する際に、脱ろう又はウィンタリング工程で作製される粗ろうを精製して得られる天然ワックスである。
エステルワックスは、単官能直鎖脂肪酸と単官能直鎖アルコールからエステル反応で合成されるワックスである。
前記含有量が0.5質量部以上であると、定着時の耐高温オフセット性、及び低温定着性が良好である。また、前記含有量が20質量部以下であると、耐熱保存性が良好となり、高画質の画像が得られる。前記含有量が、前記より好ましい範囲内であると、高画質化、及び定着安定性を向上させる点で有利である。
樹脂としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリエステル・ポリアミド樹脂等の縮重合反応により得られる樹脂、もしくはスチレン-アクリル、スチレン-ブタジエン等の付加重合反応により得られる樹脂が使用可能である。また、縮重合反応又は付加重合反応によって得られる樹脂であれば特に限定されない。
多価ヒドロキシ化合物としては、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、プロピレングリコール等のグリコール類;1,4-ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン等の2つのヒドロキシル基を含有する脂環式化合物;ビスフェノールA等の2価フェノール化合物などが挙げられる。なお、多価ヒドロキシ化合物には、ヒドロキシル基を3個以上含む化合物も含まれる。
縮重合反応により得られる樹脂のガラス転移温度(Tg)は、熱保存性の点から、55℃以上が好ましく、57℃以上がより好ましい。
付加重合系樹脂の原料モノマーとしては、例えば、スチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、α-メチルスチレン、p-エチルスチレン、ビニルナフタレン;エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のエチレン系不飽和モノオレフィン類;塩化ビニル、臭化ビニル、酢酸ビニル、ぎ酸ビニル等のビニルエステル類;アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸tert-ブチル、アクリル酸アミル、メタクリル酸、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-プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸tert-ブチル、メタクリル酸アミル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸メトキシエチル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル等のエチレン性モノカルボン酸又はそのエステル;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エチレン性モノカルボン酸置換体;マレイン酸ジメチル等のエチレン性ジカルボン酸又はその置換体;ビニルメチルケトン等のビニルケトン類などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記架橋剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ポリ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、ジプロピレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、フタル酸ジアリルなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記重合開始剤の含有量は、付加重合系樹脂の原料モノマー100質量部に対して、0.05質量部以上15質量部以下が好ましく、0.5質量部以上10質量部以下がより好ましい。
本発明においては、非線状ポリマー樹脂(A)と線状ポリマー樹脂(B)の両方を使用することができる。
非線状ポリマー樹脂とは、実質的な架橋構造を有するポリマー樹脂を意味し、線状ポリマー樹脂とは、架橋構造を実質的に有しないポリマー樹脂を意味する。
このような両反応性化合物としては、例えば、フマル酸、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸ジメチルなどが挙げられる。
前記両反応性化合物の使用量は、付加重合系樹脂の原料モノマー100質量部に対して、1質量部以上25質量部以下が好ましく、2質量部以上10質量部以下がより好ましい。両反応性化合物の使用量が1質量部以上であると、着色剤や帯電制御剤の分散が良好となり、高い画像品質が得られる。また、両反応性化合物の使用量が25質量部以下であると、樹脂がゲル化しないという利点がある。
上記方法によれば、反応容器中で独立した2つの反応を並行して進行させることができ、2種類の樹脂を効果的に分散させることが可能となる。
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、着色剤、帯電制御剤、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料などが挙げられる。
前記着色剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミウムレッド、カドミウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ピグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボンなどが挙げられる。
前記着色剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記トナー100質量部に対して、1質量部以上15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。
前記マスターバッチは、マスターバッチ用の樹脂と着色剤とを高せん断力をかけて混合し、混練して得ることができる。この際、着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いることができる。また、いわゆるフラッシング法と呼ばれる着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶剤とともに混合混練を行い、着色剤を樹脂側に移行させ、水分と有機溶剤成分を除去する方法も着色剤のウエットケーキをそのまま用いることができるため乾燥する必要がなく、好ましく用いられる。混合混練するには3本ロールミル等の高せん断分散装置が好ましく用いられる。
前記帯電制御剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩などが挙げられる。
具体的には、ニグロシン系染料のボントロン03、第四級アンモニウム塩のボントロンP-51、含金属アゾ染料のボントロンS-34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE-82、サリチル酸系金属錯体のE-84、フェノール系縮合物のE-89(以上、オリエント化学工業株式会社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP-302、TP-415(以上、保土谷化学工業株式会社製)、LRA-901、ホウ素錯体であるLR-147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他のスルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物などが挙げられる。
前記帯電制御剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記トナー100質量部に対して、0.1質量部以上10質量部以下が好ましく、0.2質量部以上5質量部以下がより好ましい。前記含有量が、10質量部以下であると、トナーの帯電性が適正であり、主帯電制御剤の効果が良好であり、現像ローラとの静電的吸引力が適切であり、現像剤の流動性が良好となり、高画像濃度が得られる。これらの帯電制御剤はマスターバッチ、樹脂とともに溶融混練した後溶解分散させることもできるし、有機溶剤に直接溶解、分散する際に加えてもよいし、トナー表面にトナー粒子作製後、固定化させてもよい。
前記流動性向上剤は、表面処理を行って、疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止可能なものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイルなどが挙げられる。前記シリカ、前記酸化チタンは、このような流動性向上剤により表面処理を行い、疎水性シリカ、疎水性酸化チタンとして使用するのが特に好ましい。
前記クリーニング性向上剤は、感光体や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去するために前記トナーに添加されるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸等の脂肪酸金属塩、ポリメチルメタクリレート粒子、ポリスチレン粒子等のソープフリー乳化重合により製造されたポリマー粒子などが挙げられる。前記ポリマー粒子は、比較的粒度分布が狭いものが好ましく、体積平均粒径が0.01μm以上1μm以下のものが好適である。
前記磁性材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、鉄粉、マグネタイト、フェライトなどが挙げられる。これらの中でも、色調の点で白色のものが好ましい。
なお、トナーの製造方法としては、特に制限はなく、例えば、塊状重合、溶液重合、乳化重合、及び懸濁重合のいずれも使用することができる。
本発明のトナー収容ユニットとは、トナーを収容する機能を有するユニットに、トナーを収容したものをいう。ここで、トナー収容ユニットの態様としては、例えば、トナー収容容器、現像器、プロセスカートリッジが挙げられる。
トナー収容容器とは、トナーを収容した容器をいう。
現像器は、トナーを収容し現像する手段を有するものをいう。
プロセスカートリッジとは、少なくとも静電潜像担持体(像担持体ともいう)と現像手段とを一体とし、トナーを収容し、画像形成装置に対して着脱可能であるものをいう。前記プロセスカートリッジは、更に帯電手段、露光手段、クリーニング手段から選ばれる少なくとも一つを備えてもよい。
本発明のトナー収容ユニットを、画像形成装置に装着して画像形成することで、優れた耐熱保存性を維持しながら、長期に亘って安定した帯電能力を有し、帯電の環境変動が抑制され、トナー飛散による機内汚染、及び感光体フィルミングを生じないトナーの特徴を活かした画像形成を行うことができる。
本発明の現像剤は、本発明のトナーと、キャリアとを含む。
前記キャリアとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、芯材と、該芯材を被覆する樹脂層とを有するものが好ましい。
前記溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、セルソルブチルアセテートなどが挙げられる。
前記焼付としては、特に制限はなく、外部加熱方式であってもよいし、内部加熱方式であってもよく、例えば、固定式電気炉、流動式電気炉、ロータリー式電気炉、バーナー炉等を用いる方法、マイクロウエーブを用いる方法などが挙げられる。
前記量が0.01質量%以上であると、前記芯材の表面に均一な前記樹脂層を形成することができる。また、前記量が5.0質量%以下であると、前記樹脂層の厚さが適正であり、均一なキャリア粒子が得られる。
二成分現像剤のトナーとキャリアの混合割合は、キャリア100質量部に対しトナー1質量部以上10.0質量部以下が好ましい。
本発明の現像剤は、各種電子写真法による画像形成に好適に用いることができ、以下の本発明の現像剤収容ユニット、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法に特に好適に用いることができる。
本発明の現像剤収容ユニットは、本発明の前記現像剤を容器中に収容してなる。
本発明の現像剤収容ユニットを、画像形成装置に装着して画像形成することで、優れた耐熱保存性を維持しながら、長期に亘って安定した帯電能力を有し、帯電の環境変動が抑制され、トナー飛散による機内汚染、及び感光体フィルミングを生じないトナーの特徴を活かした画像形成を行うことができる。
本発明のプロセスカートリッジは、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に担持された静電潜像を、現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段とを、少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段を有してなる。
前記現像手段としては、本発明の前記トナー乃至前記現像剤を収容する現像剤収容器と、該現像剤収容器内に収容されたトナー乃至現像剤を担持しかつ搬送する現像剤担持体とを、少なくとも有してなり、更に、担持させるトナー層厚を規制するための層厚規制部材等を有していてもよい。
本発明のプロセスカートリッジは、各種画像形成装置に着脱可能に備えさせることができ、後述する本発明の画像形成装置に着脱可能に備えさせるのが好ましい。
感光体2は回転過程において、帯電手段3によりその周面に正又は負の所定電位の均一帯電を受け、次いで、スリット露光やレーザービーム走査露光等の像露光手段からの画像露光光を受け、こうして感光体2の周面に静電潜像が順次形成され、形成された静電潜像は、次いで、現像手段4によりトナーで現像され、現像されたトナー像は、給紙部から感光体と転写手段との間に感光体の回転と同期されて給送された記録媒体に、転写手段により順次転写されていく。
像転写を受けた記録媒体は感光体表面から分離されて定着手段へ導入されて像定着され、複写物(コピー)として装置外へプリントアウトされる。
転写後の感光体の表面は、クリーニング手段5によって転写残りトナーの除去を受けて清浄面化され、更に除電された後、繰り返し画像形成に使用される。
被帯電体及び像担持体としてのドラム状の感光体10は図2中矢印方向に所定の速度(プロセススピード)で回転駆動される。
感光体10に接触させた帯電部材である帯電ローラ11は芯金12とこの芯金12の外周に同心一体にローラ上に形成した導電ゴム層13を基本構成とし、芯金12の両端を不図示の軸受け部材等で回転自由に保持させると供に、不図示の加圧手段によって感光ドラムに所定の加圧力で押圧させており、図2の場合は、帯電ローラ11は感光体10の回転駆動に従動して回転する。
帯電ローラ11は、直径9mmの芯金上に100,000Ω・cm程度の中抵抗ゴム層を被膜して直径16mmに形成されている。
図2に示すように、帯電ローラ11の芯金12と電源14とは電気的に接続されており、電源14により帯電ローラ11に対して所定のバイアスが印加される。これにより、感光体10の周面が所定の極性、電位に一様に帯電処理される。
被帯電体、及び像担持体としてのドラム状の感光体20は、図3中矢印の方向に所定の速度(プロセススピード)で回転駆動される。
感光体20に対して、ファーブラシローラ21が、ブラシ部23の弾性に抗して所定の押圧力をもって所定のニップ幅で接触させてある。
ブラシ部23のブラシは300デニール/50フィラメント、1平方ミリメートル当たり155本の密度である。
このロールブラシを内径が12mmのパイプ内に一方向に回転させながらさし込み、ブラシと、パイプが同心となるように設定し、高温多湿雰囲気中に放置してクセ付けで斜毛させた。
ファーブラシローラ21の抵抗値は印加電圧100Vにおいて1×105Ωである。
この抵抗値は、金属製の直径(φ)30mmのドラムにファーブラシローラ21をニップ幅3mmで当接させ、100Vの電圧を印加したときに流れる電流から換算した。
また、ブラシの材質としては、ユニチカ株式会社製のREC-B以外にも、REC-C、REC-M1、REC-M10、東レ株式会社製のSA-7、日本蚕毛株式会社製のサンダーロン、カネボウ株式会社製のベルトロン、株式会社クラレ製のクラカーボ、レーヨンにカーボンを分散したもの、三菱レーヨン株式会社製のローバルなどが挙げられる。
ブラシは1本が3デニール~10デニールで、10フィラメント/束~100フィラメント/束、80本/mm~600本/mmの密度が好ましい。毛足は1mm~10mmが好ましい。
ファーブラシローラ21による感光体20の接触帯電は直接注入帯電が支配的となって行われ、感光体表面はファーブラシローラ21に対する印加帯電電圧とほぼ等しい電位に帯電される。
接触帯電部材としての磁気ブラシとしては、平均粒径25μmのZn-Cuフェライト粒子と、平均粒径10μmのZn-Cuフェライト粒子を、質量比1:0.05で混合して、それぞれの平均粒径の位置にピークを有する平均粒径25μmのフェライト粒子を、中抵抗樹脂層でコートした磁性粒子を用いた。
接触帯電部材は、上述で作製された被覆磁性粒子、及びこれを支持させるための非磁性の導電スリーブ、これに内包されるマグネットロールによって構成され、上記被覆磁性粒子を導電スリーブ上に、厚さ1mmでコートして、感光体20との間に幅約5mmの帯電ニップを形成した。
また、被覆磁性粒子を保持した導電スリーブと感光体との間隙は、約500μmとした。
更に、マグネットロールはスリーブ表面が、感光体表面の周速に対して、その2倍の早さで逆方向に摺擦するように、回転され、感光体と磁気ブラシとが均一に接触するようにした。
以下の実施例において、樹脂の軟化温度、ガラス転移点、重量平均分子量、及び数平均分子量は、以下のようにして測定した。
軟化温度(Tm)は、高化式フローテスター(株式会社島津製作所製)を用いてJIS K72101に記載された方法に準拠して行った。1cm3の試料を昇温速度6℃/minで加熱しながら、プランジャーにより20kg/cm2の荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルを押し出すようにした。これにより、プランジャー降下量-温度曲線を描き、そのS字曲線の高さをhとするとき、h/2に対応する温度(樹脂の半分が流出した温度)を軟化点(Tm)とした。
ガラス転移点(Tg)は、示差走査熱量計(DSC-60、株式会社島津製作所製)を用いて、10℃/分で室温(25℃)から200℃まで昇温した後、降温速度10℃/分で室温まで冷却した後、昇温速度10℃/分で測定した際に、ガラス転移点以下のベースラインとガラス転移点以上のベースラインの高さhが1/2に相当する曲線をガラス転移点(Tg)とした。
GPC測定装置(HLC-8220GPC、東ソー株式会社製)、及びカラム(TSKgel SuperHZM-H 15cm 3連、東ソー株式会社製)を用いて、重量平均分子量を測定した。具体的には、40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定させた。次に、1mL/minの流速でテトラヒドロフラン(THF)をカラムに流し、0.05質量%~0.6質量%の試料のTHF溶液を50μL~200μL注入して、試料の重量平均分子量を測定した。このとき、数種の単分散ポリスチレン標準試料を用いて作成された検量線の対数値とカウント数との関係から、試料の数平均分子量を算出した。
なお、標準ポリスチレン試料としては、重量平均分子量が6×102、2.1×103、4×103、1.75×104、5.1×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、4.48×106の試料(Pressure Chemical社製又は東ソー株式会社製)を用いた。
また、検出器としては、RI(屈折率)検出器を用いた。
-非線状ポリエステル樹脂の製造(A)-
フマル酸:9.0mol、無水トリメリット酸:3.5mol、ビスフェノールA(2,2)プロピレンオキサイド:5mol、ビスフェノールA(2,2)エチレンオキサイド:4molをステンレス撹拌棒、流下式コンデンサー、窒素ガス導入管及び温度計を装備したフラスコに入れ、窒素雰囲気下で250℃の温度で撹拌しつつ縮重合反応を行い、非線状ポリエステル樹脂Aを得た。
得られた非線状ポリエステル樹脂Aの軟化点(Tm)は139.5℃、ガラス転移点(Tg)は60.9℃、数平均分子量(Mn)は2,400であった。
-非線状ポリエステル樹脂の製造(B)-
テレフタル酸:8mol、イソフタル酸:1.5mol、ビスフェノールA(2,2)プロピレンオキサイド:4.5mol、ビスフェノールA(2,2)エチレンオキサイド:4.5molをステンレス撹拌棒、流下式コンデンサー、窒素ガス導入管及び温度計を装備したフラスコに入れ、窒素雰囲気下で250℃の温度で撹拌しつつ縮重合反応を行い、線状ポリエステル樹脂Bを得た。
得られた非線状ポリエステル樹脂Bの軟化点(Tm)は106.2℃、ガラス転移点(Tg)は64.7℃、数平均分子量(Mn)は3,900であった。
-ハイブリッド樹脂の製造(C)-
付加重合反応モノマーとしてスチレン18mol、ブチルメタクリレート4.5mol、重合開始剤としてt-ブチルハイドロパーオキサイド0.35molを滴下ロートに入れ、付加重合、縮重合両反応性モノマーとしてフマル酸:9.0mol、縮重合反応モノマーとして無水トリメリット酸:3.5mol、ビスフェノールA(2,2)プロピレンオキサイド:5.0mol、ビスフェノールA(2,2)エチレンオキサイド:4.3mol、エステル化触媒としてジブチルスズオキシド58molをステンレス撹拌棒、流下式コンデンサー、窒素ガス導入管、及び温度計を装備したフラスコに入れ、窒素雰囲気下にて138℃で撹拌しつつ、滴下ロートより付加重合系原料をあらかじめ混合したものを4時間かけて滴下した。
終了後138℃に保ったまま6.5時間熟成した後、250℃に昇温して反応して、ハイブリッド樹脂Cを得た。
得られたハイブリッド樹脂Cの軟化点(Tm)は148.3℃、ガラス転移点(Tg)は62.6であった。
-モノエステルワックス1の製造-
温度計、窒素導入管、撹拌機、及び冷却管を取り付けた1リットルの四つ口フラスコに、脂肪酸成分として50質量部のセロチン酸、50質量部のパルミチン酸、アルコール成分として100質量部のセリルアルコールを、全量が500gとなるように仕込み、窒素気流下、220℃で反応物を留去しつつ、常圧下、15時間以上で反応を行い、融点が71℃の「モノエステルワックス1」を得た。
-アルミナ1の製造-
個数平均一次粒子径が18nmのアルミナを反応槽に入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、アルミナ100gに対してヘキサメチルジシラザン12gをスプレーし、220℃で150分間加熱撹拌し、冷却した後解砕して、アルミナ1を得た。
-アルミナ2の製造-
個数平均一次粒子径が18nmのアルミナを反応槽に入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、アルミナ100gに対してヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン6g及びヘキサメチルジシラザン6gの混合溶液をスプレーし、220℃で150分間加熱撹拌し、冷却して、フッ素含有アルミナ2を得た。
-アルミナ3の製造-
個数平均一次粒子径が9nmのアルミナを反応槽に入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、アルミナ100gに対してヘキサメチルジシラザン18gをスプレーし、220℃で150分間加熱撹拌し、冷却した後解砕して、アルミナ3を得た。
-アルミナ4の製造-
個数平均一次粒子径が13nmのアルミナを反応槽に入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、アルミナ100gに対してヘキサメチルジシラザン15gをスプレーし、220℃で150分間加熱撹拌し、冷却した後解砕して、アルミナ4を得た。
-アルミナ5の製造-
個数平均一次粒子径が23nmのアルミナを反応槽に入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、アルミナ100gに対してヘキサメチルジシラザン10gをスプレーし、220℃で150分間加熱撹拌し、冷却した後解砕して、アルミナ5を得た。
-トナーの製造-
[トナー処方]
・上記非線状ポリエステル樹脂(A):30質量部
・上記線状ポリエステル樹脂(B):60質量部
・上記ハイブリッド樹脂(C):10質量部
・着色剤(カーボンブラック):10質量部
・荷電制御剤(スピロンブラックTR-H、保土谷化学工業株式会社製):1.5質量部
・上記モノエステルワックス1:4.0質量部
次に、ジェットミル粉砕機(日本ニューマチック工業株式会社製)を用いて微粉砕した後、気流分級機(日本ニューマチック工業株式会社製、MDS-I)で重量平均粒径が6.8μmとなるようにルーバー開度を適宜調整しながら分級し、トナー母体粒子Aを得た。
次に、トナー母体粒子Aを100質量部に対して、シリカ(H3000、クラリアントジャパン株式会社製)0.6質量部、及び上記アルミナ1 0.6質量部を、10Lヘンシェルミキサーを用い、3,600rpm、12分間にて、撹拌混合後、250メッシュを通して、トナーAを得た。
ここで、図5Aは、実施例1で用いたアルミナ1のSEM写真(50,000倍)である。図5Bは、図5Aをアルミニウム(Al)のみでコントラストを調整した図である。図5Cは、図5Bを2値化処理後の図である。
実施例1において、混合工程を表1-1に記載の内容に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナーB~Eを得た。
実施例1において、混合工程を表1-1に記載の内容に変更し、ヘンシェルミキサーの混合時間を4分間に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナーFを得た。
実施例1において、混合工程を表1-1に記載の内容に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナーG~Iを得た。
実施例1において、混合工程を表1-1に記載の内容に変更し、ヘンシェルミキサーの混合時間を4分間に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナーJを得た。
アルミナの個数平均一次粒子径は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、観察される画像から任意に300個の一次粒子を抽出し、粒子径を測定した後、300個の一次粒子の粒子径を平均して求めた。
走査型電子顕微鏡(SEM)とエネルギー分散型X線分析器(EDX)で求めたトナー表面のアルミナの二次凝集体の粒度分布は、以下のようにして測定した。
カーボンテープ上にトナーを固定し、チャージアップ防止用にカーボンコートした試料に対して、走査型電子顕微鏡(SEM)とエネルギー分散型X線分析器(EDX)にて観察した。
観察条件は、株式会社日立製作所製SU8230のSEMとBruker社製のEDX XFlash FlatQUAD 5060Fを使用し、加速電圧:5kv、エミッション:20mV、プローブ電流:High、コンデンサレンズ:5.0、W.D.:11.0、画像倍率5万倍、SE(U)+SE(L)でトナー表面をSEM撮影、及びEDXも同様な条件設定で、検出部のフィルターは1μm Mylarを選択し、ハイパーマップで少なくとも180s間に設定した条件でC、Si、Al元素をマッピングし、SEMとCとAlを合成したEDX画像等を見比べながらアルミナの粒子の位置と大きさを特定し、アルミナの一次粒子径をカウントした。
SEMとEDXにおいて、上記のようにほぼ同じような観察条件に設定した理由は、解像度を維持しつつ無機粒子レべルでの微小な位置ずれやトナー表面凹凸差などを考慮し、視覚的な画像差がでにくいようなバランスを探って得られた設定である。また、SiやAl元素であれば加速電圧が低め領域でも十分に感度が得られるためでもある。
アルミナの二次凝集体については採取したEDX画像からAlでマッピングした画像を選択し、エクセルシートに張り付け、エクセル上でコントラストを調整した。なお、各画像の明るさ、コントラストにより2値化しやすいように調整は可能とした。例えば、明るさ:-15~+30、コントラスト:+10~+40を目安に調整するとよい。
その画像をsniping toolでコピーし、JPEGファイルで480ピクセル×360ピクセルぐらいになるように縮尺調整した画像を保存した。これをトナー表面の陰影がきつく2値化に向いていない画像や全体をトナー表面で埋められていない画像などを省くなどして少なくとも15枚程度は選定した。
なお、元素表示などにより粒子以外の一部分で2値化される領域がある場合は、画像を変更するか若しくは領域が小さくエリアを計算しやすい場合においてはこの領域を計算上で除外することで数値を修正してもよい。
2値化の設定と手順としては、以下のとおりである。
(1)Process > Enhance Contrastとし、Saturated pixelsを指定する:0.3%
(2)Process→Binary→Make Binaryで2値化
(3)Image→Adjust→Size: 480*360pixel ±5%程度、8bit、に入るようにリサイズした(リサイズは必要な場合のみ行う)。
(4)File→Save As→Jpegで名前を付けて2値化画像を保存した。
(1)上記で得られた画像:JPEGファイル入力→popアップ後に「ファイルを開く」→目的の画像(前記で2値化された画像)が表示される。
(2)縮尺新規設定:前記の2値化された5万倍の画像と同様なものの中で600nmのBAR表示があるものを選定し、このBARを目安にして基準線を引き、縮尺新規設定を設定した(ここでは0.0060に設定)。
(1)画像転送:画像転生を選択すると、毎回選択されている縮尺のスケール値がポップアップ表示されるので間違いないか確認しながら進め画像転送した。
(2)図4Aに示す転送された画像が表示されるので、タブから、画像解析タブ-粒子解析を選ぶと粒子解析パラメータが表示される。
各パラメータは以下の通りに設定した(図4A参照)。
なお、右側の計測項目は少なくとも面積と円相当径が表示されていることを確認する。他は任意である。
次に、図4Aの右上の実行を押すと自動でしきい値設定が表示される。
画像を見ながらしきい値の微調整をしてもよいが、修正なしの自動で決定を押す。
好ましくは修正なしの自動でよい。(明らかにおかしい画像は最後の選定で省くことも可能なのでここではあまり人差がでないようにする)
次に、図4Bに示す2値画像補正が表示される。
直線分離+表示方法の重ね合わせとエッジ画像を見比べながら塗りつぶし領域をチェックし、画像選定を行う。ここでは、重ね合わせの表示方法で終了を押す。
すると、計算結果が表示されるため、粒子数、面積率、円相当径の平均をチェックした。
次に、分布グラフを表示させると図4Cのように表示される。
次に、図4Dの画面で、設定→個数分布の円相当径で横軸表示間隔を10刻みに変更する。すると、図4Eに示すような図に変更できた。
次に、データ印刷をクリックすると、刻み毎に個数と比率が表示される。この数値を読み取ってエクセルにデータを転記した。
これらを各画像で同様にして繰り返し、選定した画像から得られた情報として集約する。
前記の各画像での計算結果(粒子数、面積率、円相当径の平均)及び解析画像を見比べて明らかに画像処理がおかしい、不適な画像を削除し優先順位をつけて粒子の解析個数が画像総数:Total個数で1,000個以上になる画像数を選択して、エクセルで各刻み毎の個数を集計して1つの粒度分布を作成し、アルミナ粒子の2値化と円相当径で10nmきざみのアルミナの二次凝集体の粒度分布を割り出した。
これらによりグラフ化されたデータから、アルミナの二次凝集体の粒度分布における半値幅、円相当径平均値、粒径100nm以上の割合、並びにトナー表面の単位面積当たりのアルミナ及びシリカの投影面積比率を算出した。
トナー中のアルミナの遊離率の測定は以下のようにして行った。
0.5質量%界面活性剤(ノイゲンET-165、第一工業製薬株式会社製)水溶液に、トナーを3.75g投入し、卓上ロールミルを用いて泡立たない程度の回転数で30分間攪拌し、トナー分散液Aを調製した。
このトナー分散液Aに対して超音波ホモジナイザー(VCX750、Sonic and Material社製)を用いて、底面からの超音波振動部高さ:1.0cm、強度70W、1分間の超音波付与を1セットとし、液の上限温度が45℃以下であり、かつ液温度が20℃~30℃の範囲に入っていることを確認してから、次の超音波付与を行うこととして7セット繰り返し、トナー分散液Bを調製した。
トナー分散液Bを遠沈管に移し、2,000rpmで2分間遠心分離を行った。
遠心分離後の上澄みを廃棄し、沈殿したトナーに純水60mLを加えて分散スラリーとし、吸引ろ過を行った(桐山ロート用ろ紙No.5C 60φm/m、桐山製作所製)。 ろ紙上に残ったトナーを純水60mLで分散スラリーとし、吸引ろ過を行い洗浄した。 ろ紙上に残留したトナーを回収し、40℃恒温槽で8時間以上乾燥させた。
得られたトナー3gを自動加圧成型機(BRE-32、前川試験機製作所製)により、荷重6.0t、加圧時間60秒の条件で直径30mm、厚さ2mmのペレットに成型し、遊離処理後トナーサンプルとした。
次に、上記処理を施していないトナーを同様にして直径30mm、厚さ2mmのペレットに成型し、遊離処理前のトナーサンプルとした。
次に、蛍光X線装置(ZSX-100e、理学電気株式会社製)により定量分析を行い、前記ペレット状トナーサンプルの金属元素含有量を測定した。
検量線はあらかじめ作成しておき、下記式によって遊離率を算出した。
遊離率(%)=(1-(遊離処理後トナーサンプルの金属元素含有量/遊離処理前のトナーサンプルの金属元素含有量))×100
作製した各トナー5質量%と、シリコーン樹脂を被覆した体積平均粒子径が40μmの銅-亜鉛フェライトキャリア95質量%とを混合し、二成分現像剤を作製した。
得られた二成分現像剤を用いて、複写機(imagioMF7070、株式会社リコー製)の改造機にて現像を行い、MM環境(温度:23℃、湿度:50%RH)で、5,000枚/日で、初期及び100K枚(100,000枚)ラン後、白ベタ画像、及び黒ベタ画像、A4サイズ紙(銘柄:RICOH MyPaper、株式会社リコー製)で、図6A及び図6Bに示すような40%印字モードで、A4サイズ横で、連続通紙した。
感光体の膜厚測定は、渦電流方式の膜厚測定器:Fisherscope MMS(株式会社フィッシャー・インストルメンツ)を用いて行った。
なお、摩耗量の算出は、A4サイズのマイペーパEP(株式会社リコー製)で図6Bのような40%印字モードで規定枚数連続通紙し、感光体の長軸方向に1mm間隔で5×3=15点の膜厚を測定し、その平均値を感光体膜厚とした。
「100万枚耐刷後の感光体膜厚|-|開始前の感光体膜厚|=摩耗量Δd(μm)で求められるΔdを、km換算し、感光体の走行距離としてkm換算したもので除し、1kmあたりの「摩耗Rate」(10-4mm/km)として算出した。
[評価基準]
○:「摩耗Rate」が1.40×10-4mm/km未満であり、偏摩耗無しで非常に良好である
△:「摩耗Rate」が1.40×10-4mm/km以上1.70×10-4mm/km未満であり、一部に偏摩耗がある場合もあるが実使用上問題ない場合である
×:「摩耗Rate」が1.70×10-4mm/km以上であり、又は偏摩耗有りで実使用上問題ありの場合である
画像欠損に至る、又は至る可能性の高い感光体のキズは、感光体表面を光学顕微鏡で観察し、その観察結果に基づき、下記の基準で判定した。
[評価基準]
○:感光体表面は非常に良好である
△:長さ10mm以内で幅0.5mm以内のキズ又は白若しくは黒の付着物が観察されるものが3ヵ所以内である。更に、10mmを超える、又は幅0.5mmを超えるキズ又は白若しくは黒の付着物が観察されない場合は良好であり、実使用可能である
×:上記以外の長さ10mm以内で幅0.5mm以内のキズ又は白若しくは黒の付着物が観察されるものが3ヵ所より多く又は、長さ10mm以上、或いは幅0.5mmを超えるキズ又は白若しくは黒の付着物が観察されるものがあり、実使用上問題あり
スジ状画像欠陥は、ハーフトーン画像、ベタ白画像、及びベタ黒画像から、上記感光体キズの評価方法と同様にして、上記画像上に白スジや感光体周期の欠損などの画像欠損をルーペ又は光学顕微鏡で観察し、A4サイズ用紙1枚中の画像欠損の数を測定し、下記基準で評価した。
[評価基準]
○:画像上、スジ状欠陥無し、非常に良好である
△:スジが観察されるが、長さ10mm以内、且つ幅0.5mm以内の画像欠陥が画像上3ヵ所以内である。更に、10mmを超える、又は幅0.5mmを超える画像欠陥無しで実使用上問題なし
×:スジが観察され、上記以外の画像欠損が観察される場合、実使用上問題あり
<1> 無機粒子を含有するトナーであって、
前記無機粒子がシリカとアルミナを含み、
前記アルミナの個数平均一次粒子径が10nm以上20nm以下であり、
走査型電子顕微鏡(SEM)とエネルギー分散型X線分析器(EDX)で求めたトナー表面のアルミナの二次凝集体の粒度分布において、半値幅が35nm以上80nm以下であり、かつ円相当径平均値が45nm以上90nm以下であり、粒径100nm以上の割合が25%以下であることを特徴とするトナーである。
<2> 前記トナー表面の単位面積当たりのアルミナの投影面積比率が5%以上35%以下であり、かつシリカの投影面積比率>アルミナの投影面積比率を満たす前記<1>に記載のトナーである。
<3> トナーに対して70Wで7分間の超音波エネルギーを付与した後でのアルミナの遊離率が10%以上40%以下である前記<1>から<2>のいずれかに記載のトナーである。
<4> 前記アルミナがシランカップリング剤を含有する前記<1>から<3>のいずれかに記載のトナーである。
<5> 前記アルミナの体積抵抗が1×104Ω・cm以上1×1012Ω・cm以下である前記<4>に記載のトナーである。
<6> 前記<1>から<5>のいずれかに記載のトナーを収容したことを特徴とするトナー収容ユニットである。
<7> 前記<1>から<5>のいずれかに記載のトナーと、キャリアとを有することを特徴とする現像剤である。
<8> 前記<7>に記載の現像剤を容器中に収容してなることを特徴とする現像剤収容ユニットである。
<9> 静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像を、前記<1>から<5>のいずれかに記載のトナーで現像し、可視像を形成する現像手段と、を有することを特徴とする画像形成装置である。
<10> 静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像を、前記<7>に記載の現像剤で現像し、可視像を形成する現像手段と、を有することを特徴とする画像形成装置である。
<11> 静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、
前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像を、前記<1>から<5>のいずれかに記載のトナーで現像し、可視像を形成する現像工程と、を含むことを特徴とする画像形成方法である。
<12> 静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、
前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像を、前記<7>に記載の現像剤で現像し、可視像を形成する現像工程と、を含むことを特徴とする画像形成方法である。
Claims (9)
- 無機粒子を含有するトナーであって、
前記無機粒子がシリカとアルミナを含み、
前記シリカの含有量がトナー母体粒子100質量部に対して0.6質量部以上1.0質量部以下であり、
前記アルミナの含有量がトナー母体粒子100質量部に対して0.3質量部以上0.8質量部以下であり、
前記アルミナの個数平均一次粒子径が10nm以上20nm以下であり、
走査型電子顕微鏡(SEM)とエネルギー分散型X線分析器(EDX)で求めたトナー表面のアルミナの二次凝集体の粒度分布において、半値幅が35nm以上80nm以下であり、かつ円相当径平均値が45nm以上90nm以下であり、粒径100nm以上の割合が25%以下であり、
前記トナーに対して70Wで7分間の超音波エネルギーを付与した後でのアルミナの遊離率が10%以上40%以下であることを特徴とするトナー。 - 前記トナー表面の単位面積当たりのアルミナの投影面積比率が5%以上35%以下であり、かつシリカの投影面積比率>アルミナの投影面積比率を満たす請求項1に記載のトナー。
- 前記トナーに対して70Wで7分間の超音波エネルギーを付与した後でのアルミナの遊離率が15%以上35%以下である請求項1から2のいずれかに記載のトナー。
- 前記アルミナがシランカップリング剤を含有する請求項1から3のいずれかに記載のトナー。
- 請求項1から4のいずれかに記載のトナーを収容したことを特徴とするトナー収容ユニット。
- 請求項1から4のいずれかに記載のトナーと、キャリアとを有することを特徴とする現像剤。
- 請求項6に記載の現像剤を容器中に収容してなることを特徴とする現像剤収容ユニット。
- 静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像を、請求項1から4のいずれかに記載のトナーで現像し、可視像を形成する現像手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。 - 静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像を、請求項6に記載の現像剤で現像し、可視像を形成する現像手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
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