(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記トナー粒子に対する前記第1シリカ粒子の外添量と前記第2シリカ粒子の外添量との質量比(前記第1シリカ粒子の外添量/前記第2シリカ粒子の外添量)が、0.1以上2.9以下である請求項1に記載の画像形成装置。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明一例である実施形態について詳細に説明する。
【0019】
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、像保持体の表面をクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、像保持体の表面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、を備える。
そして、静電荷像現像剤は、トナー粒子と、個数平均粒径が100nm以上180nm以下であり且つ形状係数SF2が130以上180以下である第1シリカ粒子(以下「異形シリカ粒子」と称する)、及び個数平均粒径が100nm以上180nm以下であり且つ形状係数SF2が100以上125以下である第2シリカ粒子(以下「球状シリカ粒子」と称する)を含む外添剤と、を有するトナーを含む。
【0020】
ここで、トナーに、外添剤として上記範囲の粒径及び形状係数を持つ大径で異形状の異形シリカ粒子を含めると、トナー粒子表面に対する異形シリカ粒子の埋まり込み及びトナー粒子の表面の凹部への異形シリカ粒子の移行が生じ難いことから、トナーの転写維持性及び熱保管性が高まる。
【0021】
また、異形シリカ粒子をトナー粒子に対して外添すると、像保持体の表面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段を備える画像形成装置においては、トナー粒子から遊離した異形シリカ粒子が研磨剤としての機能を発揮し、像保持体の表面において、潤滑剤の皮膜を適度に削り、過剰な潤滑剤の皮膜の形成を抑制する。なお、この過剰に潤滑剤の皮膜が形成される現象を「潤滑剤フィルミング」と称することがある。
【0022】
しかし、異形シリカ粒子は、高温高湿環境下(例えば28℃、85%RH環境下)では、トナー粒子の表面から遊離し難くなり、研磨剤としての機能が発揮され難くなる。その結果、像保持体の表面において、潤滑剤フィルミング(過剰な潤滑剤の皮膜の形成)が生じることがある。潤滑剤フィルミングが像保持体に生じると、クリーニングブレードを有するクリーニング手段を備える画像形成装置では、ブレードと像保持体との摩擦力が逆に高まり、像保持体の回転トルク(回転負荷)が上昇し、装置が停止することがある。これは、過剰な潤滑剤の皮膜には付着物(例えば放電生成物)も過剰に付着し易くなり、これにより潤滑剤の皮膜の粘度が上昇するためと考えられる。
【0023】
一方、トナーに、外添剤として上記範囲の粒径及び形状係数を持つ大径で異形状の球状シリカ粒子を含めると、低温低湿環境下(例えば、10℃、15%RH)では、異形シリカ粒子に比べ球状シリカ粒子はトナー粒子との接点が少なく、過剰にトナー粒子から遊離する傾向がある。トナー粒子から過剰な球状シリカ粒子が遊離すると、クリーニングブレードを有するクリーニング手段を備える画像形成装置では、球状シリカ粒子がクリーニングブレードからすり抜け、像保持体の表面に対するシリカの被覆(以下「シリカフィルミング」と称することがある)が発生することがある。そして、シリカフィルミングが生じると、ゴースト(低温低湿環境下でのシリカ粒子のクリーニングブレードからのすり抜けに起因する画像の濃度変化が生じる現象)が発生することがある。
【0024】
これに対して、トナーに、外添剤として異形シリカ粒子及び球状シリカ粒子を共に含めると、低温低湿環境下では、高温高湿環境下に比べ、異形シリカ粒子もトナー粒子から遊離し易くなるため、遊離した異形シリカ粒子がクリーニングブレードへ到達する量が増加する。異形シリカ粒子は、球形シリカ粒子に比べ、その歪な形状から、クリーニングブレードで堰き止められ易い。堰き止められた異形シリカ粒子は、塊状物を形成し、それにより、球状シリカ粒子のクリーニングブレードから球状シリカ粒子のすり抜けを抑制する。このため、外添剤として球状シリカ粒子を用いても、低温低湿環境下において、シリカフィルミングが抑制され、その結果、ゴーストの発生が抑制される。
【0025】
一方、高温高湿環境下では、球形シリカ粒子は、異形シリカ粒子に比べ、
トナー粒子との接点が少なく、トナー粒子から遊離し易い傾向がある。このため、高温高湿環境下において、異形シリカがトナーから遊離しづらくても、球形シリカがトナーから遊離し、遊離した球状シリカ粒子がクリーニングブレードと像保持体との間に侵入し、コロの機能を発揮し、ブレードと像保持体との摩擦力を抑え、像保持体の回転トルク(回転負荷)の上昇を抑制、また遊離した球形トナーにより感光体表面が研磨され、潤滑剤フィルミングも抑制される。
【0026】
以上から、本実施形態に係る画像形成装置では、クリーニングブレードを有するクリーニング手段及び潤滑剤供給手段を備える画像形成装置において、低温低湿環境下(例えば、10℃、15%RH)でのゴースト、及び高温高湿環境下(例えば28℃、85%RH環境下)での像保持体の回転トルクの上昇が抑制される。
【0027】
特に、体積平均粒径が5.0μm以上9.0μm以下のトナー粒子に個数平均粒径が100nm以上180nm以下の異形シリカ粒子及び個数平均粒径が100nm以上180nm以下である球状シリカ粒子を外添した場合、低温低湿環境下で球状シリカ粒子がトナー粒子から遊離し易く、シリカフィルミングが生じ、ゴーストが発生し易い一方、高温高湿環境下で異形シリカ粒子がトナー粒子から遊離し難く、潤滑剤フィルミングが生じ、像保持体の回転トルクの上昇が発生し易くなる傾向が高くなる。しかし、この場合であっても、本実施形態に係る画像形成装置では、低温低湿環境下でのゴースト、及び高温高湿環境下での像保持体の回転トルクの上昇が抑制される。
【0028】
なお、本実施形態に係る画像形成装置では、帯電手段により像保持体の表面を帯電する帯電工程と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、本実施形態に係る静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、クリーニングブレードにより像保持体の表面をクリーニングするクリーニング工程と、潤滑剤供給手段により像保持体の表面に潤滑剤を供給する工程と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、を有する画像形成方法が実施される。
【0029】
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体の表面に形成されたトナー画像を直接記録媒体に転写する直接転写方式の装置;像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写し、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する中間転写方式の装置;トナー画像の転写後、帯電前に像保持体の表面に除電光を照射して除電する除電手段を備える装置等の周知の画像形成装置が適用される。
中間転写方式の装置の場合、転写手段は、例えば、表面にトナー画像が転写される中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、を有する構成が適用される。
【0030】
本実施形態に係る画像形成装置において、例えば、現像手段、クリーニング手段、及び潤滑剤供給手段を含む部分が、画像形成装置に対して脱着されるカートリッジ構造(プロセスカートリッジ)であってもよい。
【0031】
以下、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主用部を説明し、その他はその説明を省略する。
【0032】
図1は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
図1に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づくイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」と称する場合がある)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置に着脱するプロセスカートリッジであってもよい。
【0033】
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの上方には、各ユニットを通して中間転写ベルト(中間転写体の一例)20が延設されている。中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20の内面に接する、駆動ロール22及び支持ロール24に巻きつけて設けられ、第1のユニット10Yから第4のユニット10Kに向う方向に走行するようになっている。支持ロール24は、図示しないバネ等により駆動ロール22から離れる方向に力が加えられており、両者に巻きつけられた中間転写ベルト20に張力が与えられている。中間転写ベルト20の像保持面側には、駆動ロール22と対向して中間転写体クリーニング装置30が備えられている。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段の一例)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナーの供給がなされる。
【0034】
第1乃至第4のユニット10Y、10M、10C、10Kは、同等の構成、動作、及び作用を有しているため、ここでは中間転写ベルト走行方向の上流側に配設されたイエロー画像を形成する第1のユニット10Yについて代表して説明する。第1のユニット10Yと同等の部分に、イエロー(Y)の代わりに、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)を付した参照符号を付すことにより、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kの説明を省略する。
【0035】
第1ユニット10Yは、像保持体として作用する感光体1Yを有している。感光体1Yの周囲には、感光体1Yの表面を予め定められた電位に帯電させる帯電ロール(帯電手段の一例)2Y、帯電された表面を色分解された画像信号に基づくレーザ光線3Yによって露光して静電荷像を形成する露光装置(静電荷像形成手段の一例)3、静電荷像に帯電したトナーを供給して静電荷像を現像する現像装置(現像手段の一例)4Y、現像したトナー画像を中間転写ベルト20上に転写する一次転写ロール(一次転写手段の一例)5Y、一次転写後に感光体1Yの表面に残存するトナーを除去するクリーニングブレード6Y−1を有する感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)6Y、及び感光体1Yの表面に潤滑剤を付与する潤滑剤供給装置(潤滑剤供給手段の一例)7Yが順に配置されている。
【0036】
一次転写ロール5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。各ユニットの一次転写ロール5Y、5M、5C、5Kには、一次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各一次転写ロールに印加する転写バイアスを変える。
【0037】
感光体クリーニング装置6Yは、感光体1Yの表面(周面)に圧接し、感光体1Yから転写後の残留トナーを擦り取る(掻き取る)クリーニングブレード6Y−1を備えている。
クリーニングブレード6Y−1は、板状(ブレード状)の部材であり、例えば、弾性材料で構成される。その弾性材料としては、例えば、熱硬化型ポリウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム等が挙げられる。
クリーニングブレード6Y−1は、例えば、感光体1Yの近位の側にある端を感光体1Yの回転方向とは反対に向けた状態で配置される。
【0038】
潤滑剤供給装置7Yは、例えば、固体の潤滑剤と、該潤滑剤及び感光体1Yの表面(周面)に接触し感光体1Yに潤滑剤を付与する回転ブラシと、を備えている。感光体1Yの回転に伴って前記回転ブラシが回転し、前記回転ブラシを介して潤滑剤が感光体1Yの表面に塗布される。
【0039】
潤滑剤供給装置7Yが備える潤滑剤は、例えば、周知の固体潤滑剤であり、具体的には、脂肪酸金属塩、フッ素樹脂、ポリオレフィン等が挙げられる。
脂肪酸金属塩としては、例えば、ステアリン酸の、亜鉛、カドミウム、バリウム、鉛、鉄、ニッケル、コバルト、銅、アルミニウム、マグネシウム等の金属塩;二塩基性ステアリン酸鉛:オレイン酸の、亜鉛、マグネシウム、鉄、コバルト、銅、鉛、カルシウム等の金属塩;パルミチン酸の、アルミニウム、カルシウム等の金属塩;カプリル酸鉛、カプロン酸鉛、リノール酸亜鉛、リノール酸コバルト、リシノール酸カルシウム、リシノレイン酸亜鉛、リシノレイン酸カドミウム;及びこれらの混合物等が挙げられる。
フッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体(ECTFE)、ポリビニルフルオライド(PVF)、フルオロオレフィン−ビニルエーテル共重合体、フッ化ビニリデン−四フッ化エチレン共重合体、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体等が挙げられる。
ポリオレフィンとしては、例えば、パラフィンワックス、パラフィンラテックス、マイクロクリスタリンワックス等が挙げられる。
これらの中でも、潤滑剤としては、潤滑剤としての機能、入手性、コストの点から、ステアリン酸亜鉛が好ましい。
【0040】
潤滑剤供給装置7Yによる潤滑剤の供給量は、例えば、感光体1Yの外周面の面積が880cm
2の場合、1000回転あたり5mg以上20mg以下が望ましく、8mg以上15mgがより望ましい。
【0041】
以下、第1ユニット10Yにおいてイエロー画像を形成する動作について説明する。
まず、動作に先立って、帯電ロール2Yによって感光体1Yの表面が−600V乃至−800Vの電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性(例えば20℃における体積抵抗率1×10
−6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂の抵抗)であるが、レーザ光線3Yが照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3からレーザ光線3Yを照射する。それにより、イエロー画像パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
【0042】
静電荷像とは、帯電によって感光体1Yの表面に形成される像であり、レーザ光線3Yによって、感光層の被照射部分の比抵抗が低下し、感光体1Yの表面の帯電した電荷が流れ、一方、レーザ光線3Yが照射されなかった部分の電荷が残留することによって形成される、いわゆるネガ潜像である。
感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って予め定められた現像位置まで回転する。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによってトナー画像として現像され可視化される。
【0043】
現像装置4Y内には、例えば、少なくともイエロートナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤が収容されている。イエロートナーは、現像装置4Yの内部で攪拌されることで摩擦帯電し、感光体1Y上に帯電した帯電荷と同極性(負極性)の電荷を有して現像剤ロール上に保持されている。そして感光体1Yの表面が現像装置4Yを通過していくことにより、感光体1Y表面上の除電された潜像部にイエロートナーが静電的に付着し、潜像がイエロートナーによって現像される。イエローのトナー画像が形成された感光体1Yは、引続き予め定められた速度で走行され、感光体1Y上に現像されたトナー画像が予め定められた一次転写位置へ搬送される。
【0044】
感光体1Y上のイエロートナー画像が一次転写位置へ搬送されると、一次転写ロール5Yに一次転写バイアスが印加され、感光体1Yから一次転写ロール5Yに向う静電気力がトナー画像に作用し、感光体1Y上のトナー画像が中間転写ベルト20上に転写される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と逆極性の(+)極性であり、第1ユニット10Yでは制御部に(図示せず)よって例えば+10μAに制御されている。
【0045】
トナー画像を中間転写ベルト20に転写した後の感光体1Yは回転を続け、感光体1Yと、感光体クリーニング装置6Yが備えるクリーニングブレード6Y−1とが接触することにより、感光体1Yから転写後の残留トナーが擦り取られ除去される。感光体1Yから除去されたトナーは回収される。
【0046】
感光体クリーニング装置6Yにより残留トナーが除去された感光体1Yは更に回転を続け、感光体1Yの回転に伴って、潤滑剤供給装置7Yが備える回転ブラシが回転し、該回転ブラシを介して潤滑剤が感光体1Yの表面に塗布される。
【0047】
第2ユニット10M以降の一次転写ロール5M、5C、5Kに印加される一次転写バイアスも、第1のユニットに準じて制御されている。
こうして、第1のユニット10Yにてイエロートナー画像が転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー画像が重ねられて多重転写される。
【0048】
第1乃至第4のユニットを通して4色のトナー画像が多重転写された中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20と、中間転写ベルトの内面に接する支持ロール24と、中間転写ベルト20の像保持面側に配置された二次転写ロール(二次転写手段の一例)26とから構成された二次転写部へと至る。一方、記録紙(記録媒体の一例)Pが供給機構を介して二次転写ロール26と中間転写ベルト20とが接触した隙間に予め定められたタイミングで給紙され、二次転写バイアスが支持ロール24に印加される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と同極性の(−)極性であり、中間転写ベルト20から記録紙Pに向う静電気力がトナー画像に作用し、中間転写ベルト20上のトナー画像が記録紙P上に転写される。なお、この際の二次転写バイアスは二次転写部の抵抗を検出する抵抗検出手段(図示せず)により検出された抵抗に応じて決定されるものであり、電圧制御されている。
【0049】
この後、記録紙Pは定着装置(定着手段の一例)28における一対の定着ロールの圧接部(ニップ部)へと送り込まれ、トナー画像が記録紙P上へ定着され、定着画像が形成される。
【0050】
トナー画像を転写する記録紙Pとしては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンター等に使用される普通紙が挙げられる。記録媒体としては、記録紙P以外にも、OHPシート等も挙げられる。
定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、記録紙Pの表面が平滑であることが望ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等が好適に使用される。
【0051】
カラー画像の定着が完了した記録紙Pは、排出部へ向けて搬出され、一連のカラー画像形成動作が終了する。
【0052】
以下、本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を、図面を参照しつつ説明する。
図2は、本実施形態に係るプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
図2に示すプロセスカートリッジ200は、例えば、取り付けレール116及び露光のための開口部118が備えられた筐体117により、感光体107(像保持体の一例)と、感光体107の周囲に備えられた帯電ロール108(帯電手段の一例)、現像装置111(現像手段の一例)、感光体クリーニング装置113(クリーニング手段の一例)、及び潤滑剤供給装置(潤滑剤供給手段の一例)114を一体的に組み合わせて保持して構成し、カートリッジ化されている。
【0053】
感光体クリーニング装置113は、感光体107の表面(周面)に接触して残留トナーを擦り取る(掻き取る)クリーニングブレード113−1を備えている。
潤滑剤供給装置(潤滑剤供給手段の一例)114は、例えば、固体潤滑剤114Sと、固体潤滑剤114S及び感光体107の表面(周面)に接触し感光体107に潤滑剤を付与する回転ブラシ114Bと、を備えている。
【0054】
図2中、109は露光装置(静電荷像形成手段の一例)、112は転写装置(転写手段の一例)、115は定着装置(定着手段の一例)、300は記録紙(記録媒体の一例)を示している。
【0055】
次に、本実施形態に係る画像形成装置に適用される静電荷像現像剤(以下、本実施形態に係る静電荷像現像剤)について詳細に説明する。
【0056】
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナー(以下、本実施形態に係るトナー)を少なくとも含むものである。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーのみを含む一成分現像剤であってもよいし、当該トナーとキャリアと混合した二成分現像剤であってもよい。
【0057】
[トナー]
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子と、外添剤と、を含む。
【0058】
(トナー粒子)
トナー粒子は、例えば、結着樹脂と、必要に応じて、着色剤と、離型剤と、その他添加剤と、を含んで構成される。
【0059】
−結着樹脂−
結着樹脂としては、例えば、スチレン類(例えばスチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等)、(メタ)アクリル酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、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、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等)、エチレン性不飽和ニトリル類(例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等)、ビニルケトン類(ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等)、オレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブタジエン等)等の単量体の単独重合体、又はこれら単量体を2種以上組み合せた共重合体からなるビニル系樹脂が挙げられる。
結着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物、又は、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等も挙げられる。
これらの結着樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0060】
結着樹脂としては、ポリエステル樹脂が好適である。
ポリエステル樹脂としては、例えば、公知のポリエステル樹脂が挙げられる。
【0061】
ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。なお、ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
【0062】
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、マロン酸、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、コハク酸、アルケニルコハク酸、アジピン酸、セバシン酸等)、脂環式ジカルボン酸(例えばシクロヘキサンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。これらの中でも、多価カルボン酸としては、例えば、芳香族ジカルボン酸が好ましい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、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。
【0063】
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(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、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等)、脂環式ジオール(例えばシクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA等)、芳香族ジオール(例えばビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物等)が挙げられる。これらの中でも、多価アルコールとしては、例えば、芳香族ジオール、脂環式ジオールが好ましく、より好ましくは芳香族ジオールである。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが挙げられる。
多価アルコールは、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。
【0064】
ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上80℃以下が好ましく、50℃以上65℃以下がより好ましい。
なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K−1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
【0065】
ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、5000以上1000000以下が好ましく、7000以上500000以下より好ましい。
ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000以下が好ましい。
ポリエステル樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
なお、重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120を用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出する。
【0066】
ポリエステル樹脂の製造は、周知の製造方法が挙げられる。具体的には、例えば、重合温度を180℃以上230℃以下とし、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる方法が挙げられる。
なお、原料の単量体が、反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。この場合、重縮合反応は溶解補助剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪い単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い単量体とその単量体と重縮合予定の酸又はアルコールとを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させるとよい。
【0067】
結着樹脂の含有量としては、例えば,トナー粒子全体に対して、40質量%以上95質量%以下が好ましく、50質量%以上90質量%以下がより好ましく、60質量%以上85質量%以下がさらに好ましい。
【0068】
−着色剤−
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、ピグメントイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアンカーミン3B、ブリリアンカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ピグメントレッド、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレートなどの種々の顔料、又は、アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系などの各種染料等が挙げられる。
着色剤は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0069】
着色剤は、必要に応じて表面処理された着色剤を用いてもよく、分散剤と併用してもよい。また、着色剤は、複数種を併用してもよい。
【0070】
着色剤の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、1質量%以上30質量%以下が好ましく、3質量%以上15質量%以下がより好ましい。
【0071】
−離型剤−
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられる。離型剤は、これに限定されるものではない。
【0072】
離型剤の融解温度は、50℃以上110℃以下が好ましく、60℃以上100℃以下がより好ましい。
なお、融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K−1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
【0073】
離型剤の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、1質量%以上20質量%以下が好ましく、5質量%以上15質量%以下がより好ましい。
【0074】
−その他の添加剤−
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等の周知の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
【0075】
−トナー粒子の特性等−
トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部(コア粒子)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。
ここで、コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂と必要に応じて着色剤及び離型剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂を含んで構成された被覆層と、で構成されていることがよい。
【0076】
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)としては、3.0μm以上9.0μm以下が好ましく、5.0μm以上9.0μm以下がより好ましく、4μm以上8μm以下が更に好ましい。
【0077】
なお、トナー粒子の各種平均粒径、及び各種粒度分布指標は、コールターマルチサイザーII(ベックマン−コールター社製)を用い、電解液はISOTON−II(ベックマンーコールター社製)を使用して測定される。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径として100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャネル)に対して体積、数をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積16%となる粒径を体積粒径D16v、数粒径D16p、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50v、累積数平均粒径D50p、累積84%となる粒径を体積粒径D84v、数粒径D84pと定義する。
これらを用いて、体積平均粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)
1/2、数平均粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)
1/2として算出される。
【0078】
トナー粒子の形状係数SF1としては、110以上150以下が好ましく、120以上140以下がより好ましい。
【0079】
なお、形状係数SF1は、下記式により求められる。
式:SF1=(ML
2/A)×(π/4)×100
上記式中、MLはトナーの絶対最大長、Aはトナーの投影面積を各々示す。
具体的には、形状係数SF1は、主に顕微鏡画像又は走査型電子顕微鏡(SEM)画像を画像解析装置を用いて解析することによって数値化され、以下のようにして算出される。すなわち、スライドガラス表面に散布した粒子の光学顕微鏡像をビデオカメラによりルーゼックス画像解析装置に取り込み、100個の粒子の最大長と投影面積を求め、上記式によって計算し、その平均値を求めることにより得られる。
【0080】
(外添剤)
外添剤としては、異形シリカ粒子、及び球状シリカ粒子が適用される。
【0081】
−異形シリカ粒子−
異形シリカ粒子は、個数平均粒径が100nm以上180nm以下であり且つ形状係数SF2が130以上180以下のシリカ粒子である。
【0082】
異形シリカ粒子の個数平均粒径は、100nm以上180nm以下であるが、好ましくは110nm以上160nm以下、より好ましくは110nm以上140nm以下である。
異形シリカ粒子の平均粒径を100nm以上とすると、トナー粒子に対する埋没が抑制され、外添剤としての機能(スペーサー機能)が確保され易くなる。一方、異形シリカ粒子の平均粒径を180nm以下とすると、低温低湿環境下(例えば10℃、15%RH環境下)及び常温常湿環境下(例えば22℃、55%RH)トナー粒子からの過剰な遊離が抑制され、トナー粒子に外添されている量が維持され、外添剤としての機能(スペーサー機能)が確保され易くなることに加え、像保持体(感光体)への異形シリカの移行及びそれに伴うディフェクト(外添剤すり抜けゴースト・シリカフィルミング)が抑制される。
【0083】
異形シリカ粒子の体積平均粒径は、トナー粒子に異形シリカ粒子を外添(分散)させた後の異形シリカ粒子の一次粒子100個をSEM(Scanning Electron Microscope)装置により観察し、一次粒子の画像解析によって粒子ごとの最長径、最短径を測定し、この中間値から球相当径を測定する。得られた球相当径の個数基準の累積頻度における50%径(D50p)を異形シリカ粒子の平均粒径(つまり個数平均粒径)とする。
【0084】
異形シリカ粒子の形状係数SF2は、130以上180以下であるが、好ましくは130以上160以下、より好ましくは130以上150以下である。
異形シリカ粒子の形状係数SF2を130以上とすると、異形シリカ粒子とトナー粒子との接触面積が増加し、トナー粒子と異形シリカ粒子の付着力が増すため、異形シリカ粒子がトナー粒子から遊離することを抑制され、前述した通り、異形シリカ粒子のスペーサー機能の発現及び像保持体(感光体)への移行を抑制する。また、像保持体(感光体)上に移行した際も、形状係数SF2を130以上とすることで、クリーニングブレードの掻き取り性が向上し、異形シリカ粒子のすり抜けを防止することができる。一方、異形シリカ粒子の形状係数SF2を180以下とすると、機械的負荷が加わったときでも異形シリカ粒子が欠損し難くなる。
【0085】
異形シリカ粒子の形状係数SF2は、トナー粒子に異形シリカ粒子を外添(分散)させた後の異形シリカ粒子の一次粒子100個をSEM(Scanning Electron Microscope)装置により観察し、一次粒子の画像解析によって、下記式によりSF2を算出し、その平均値とする。
式:形状係数SF2=「PM
2/(4・A・π)」×100
ここで、式中、PMは、異形シリカ粒子の周囲長を示す。Aは、異形シリカ粒子の投影面積を示す。πは、円周率を示す。
【0086】
異形シリカ粒子は、上記個数平均粒径及び形状係数SF2を持たすものであれば、シリカ、すなわちSiO
2を主成分とする粒子であればよく、結晶性でも非晶性でもよい。また、異形シリカ粒子は、水ガラスやアルコキシシラン等のケイ素化合物を原料に製造された粒子であってもよいし、石英を粉砕して得られる粒子であってもよい。
具体的には、異形シリカ粒子は、ゾルゲルシリカ粒子、水性コロイダルシリカ粒子、アルコール性シリカ粒子、気相法により得られるフェームドシリカ粒子、溶融シリカ粒子が挙げられ、これらの中でも、ゾルゲルシリカ粒子がよい。この異形シリカ粒子としてのゾルゲルシリカ粒子は、例えば、特開2012−006781号公報に記載されたシリカ粒子の製造方法に準じて得られる。
【0087】
異形シリカ粒子は、疎水化処理剤により表面に疎水化処理が施されていることがよい。疎水化処理剤としては、例えば、アルキル基(例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等)を有する公知の有機珪素化合物が挙げられ、具体例には、例えば、シラザン化合物(例えばメチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルクロロシラン、トリメチルメトキシシランなどのシラン化合物、ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン等)等が挙げられる。疎水化処理剤は、1種で用いてもよいし、複数種用いてもよい。これら疎水化処理剤の中も、トリメチルメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザンなどのトリメチル基を有する有機珪素化合物が好適である。
【0088】
異形シリカ粒子の外添量としては、例えば、トナー粒子に対して、1.0質量%以上2.0質量%以下が好ましく、1.2質量%以上1.6質量%以下がより好ましい。
【0089】
−球状シリカ粒子−
球状シリカ粒子は、個数平均粒径が100nm以上180nm以下であり且つ形状係数SF2が100以上125以下のシリカ粒子である。
【0090】
球状シリカ粒子の個数平均粒径は、100nm以上180nm以下であるが、好ましくは110nm以上170nm以下、より好ましくは120nm以上160nm以下である。
球状シリカ粒子の平均粒径を100nm以上とすると、トナー粒子に対する埋没が抑制され、外添剤としての機能(スペーサー機能)が確保され易くなる。一方、球状シリカ粒子の平均粒径を180nm以下とすると、低温低湿環境下(例えば10℃、15%RH環境下)及び常温常湿環境下(例えば25℃、55%RH)トナー粒子からの過剰な遊離が抑制され、トナー粒子に外添されている量が維持され、外添剤としての機能(スペーサー機能)が確保され易くなる。
なお、球状シリカ粒子の体積平均粒径は、異形シリカ粒子と同様な方法で測定される。
【0091】
球状シリカ粒子の形状係数SF2は、100以上125以下であるが、好ましくは100以上120以下、より好ましくは100以上110以下である。
球状シリカ粒子の形状係数SF2を上記範囲とすると、クリーニングブレードと像保持体との間でのコロの機能が発揮され易く、当該間での摩擦抵抗を低減し、像保持体の回転トルクの上昇が抑制され易くなる。
なお、球状シリカ粒子の形状係数SF2は、異形シリカ粒子と同様な方法で測定される。
【0092】
球状シリカ粒子は、上記個数平均粒径及び形状係数SF2を持たすものであれば、シリカ、すなわちSiO
2を主成分とする粒子であればよく、結晶性でも非晶性でもよい。また、異形シリカ粒子は、水ガラスやアルコキシシラン等のケイ素化合物を原料に製造された粒子であってもよいし、石英を粉砕して得られる粒子であってもよい。
具体的には、異形シリカ粒子は、ゾルゲルシリカ粒子、水性コロイダルシリカ粒子、アルコール性シリカ粒子、気相法により得られるフェームドシリカ粒子、溶融シリカ粒子が挙げられ、これらの中でも、ゾルゲルシリカ粒子がよい。この球状シリカ粒子としてのゾルゲルシリカ粒子は、例えば、周知の単分散球状シリカ粒子の製造方法に準じて得られる。
【0093】
球形シリカ粒子も、疎水化処理剤により表面に疎水化処理が施されていることがよい。疎水化処理剤としては、異形シリカ粒子で説明した疎水化処理剤と同様なものが挙げられる。
【0094】
球形シリカ粒子の外添量としては、例えば、トナー粒子に対して、0.8質量%以上1.6質量%以下が好ましく、1.0質量%以上1.5質量%以下がより好ましく、1.2質量%以上1.4質量%が更に好ましい。
【0095】
−その他−
異形シリカ粒子の外添量と球状シリカ粒子の外添量と像保持体の1000回転当たりの潤滑剤の供給量とは、低温低湿環境下でのゴースト、及び高温高湿環境下での像保持体の回転トルクの上昇を抑制する点から、下記式(1)及び下記(2)(好ましくは(2−2)、より好ましくは(2−3))を満足することがよい。
・式(1) : (Y/X)×Z=a
・式(2) : 0.006≦a≦0.065
・式(2−2): 0.010≦a≦0.050
・式(2−3): 0.010≦a≦0.040
【0096】
式(1)、式(2)、式(2−2)、及び式(2−3)中、Xは、前記トナー粒子に対する前記第1シリカ粒子の外添量(質量%)であり、Yは、前記トナー粒子に対する第2シリカ粒子の外添量(質量%)であり、Zは、前記像保持体1000回転あたりに供給される前記潤滑剤の供給量(mg/cm
2)である。
【0097】
トナー粒子に対する異形シリカ粒子の外添量と球状シリカ粒子の外添量との質量比(異形シリカ粒子の外添量/球状シリカ粒子の外添量)は、低温低湿環境下でのゴースト、及び高温高湿環境下での像保持体の回転トルクの上昇を抑制する点から、0.1以上2.9以下がよく、好ましくは0.3以上2.5以下、より好ましくは0.5以上2.0以下である。
【0098】
異形シリカ粒子と球状シリカ粒子との総外添量は、低温低湿環境下でのゴースト、及び高温高湿環境下での像保持体の回転トルクの上昇抑制及び転写維持性の観点から、トナー粒子に対して、1.4質量%以上3.0質量%以下が好ましく、1.6質量%以上2.6質量%以下がより好ましく、1.8質量%以上2.4質量%が更に好ましい。
【0099】
なお、外添剤としては、異形シリカ粒子、及び球状シリカ粒子以外の他の周知外添剤を併用してもよい。
【0100】
(トナーの製造方法)
次に、本実施形態に係るトナーの製造方法について説明する。
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子を製造後、トナー粒子に対して、外添剤を外添することで得られる。
【0101】
トナー粒子は、乾式製法(例えば、混練粉砕法等)、湿式製法(例えば凝集合一法、懸濁重合法、溶解懸濁法等)のいずれにより製造してもよい。トナー粒子の製法は、これらの製法に特に制限はなく、周知の製法が採用される。
これらの中でも、凝集合一法により、トナー粒子を得ることがよい。
【0102】
具体的には、例えば、トナー粒子を凝集合一法により製造する場合、
結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液を準備する工程(樹脂粒子分散液準備工程)と、樹脂粒子分散液中で(必要に応じて他の粒子分散液を混合した後の分散液中で)、樹脂粒子(必要に応じて他の粒子)を凝集させ、凝集粒子を形成する工程(凝集粒子形成工程)と、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して加熱し、凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程(融合・合一工程)と、を経て、トナー粒子を製造する。
【0103】
そして、本実施形態に係るトナーは、例えば、得られた乾燥状態のトナー粒子に、外添剤を添加し、混合することにより製造される。混合は、例えばVブレンダー、ヘンシェルミキサー、レディーゲミキサー等によって行うことがよい。更に、必要に応じて、振動師分機、風力師分機等を使ってトナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
【0104】
[キャリア]
キャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアが挙げられる。キャリアとしては、例えば、磁性粉からなる芯材の表面に被覆樹脂を被覆した被覆キャリア;マトリックス樹脂中に磁性粉が分散・配合された磁性粉分散型キャリア;多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸型キャリア;等が挙げられる。
なお、磁性粉分散型キャリア及び樹脂含浸型キャリアは、当該キャリアの構成粒子を芯材とし、これに被覆樹脂により被覆したキャリアであってもよい。
【0105】
磁性粉としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物等が挙げられる。
【0106】
導電性粒子としては、金、銀、銅等の金属、カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム等の粒子が挙げられる。
【0107】
被覆樹脂、及びマトリックス樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、オルガノシロキサン結合を含んで構成されるストレートシリコーン樹脂又はその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
なお、被覆樹脂、及びマトリックス樹脂には、導電材料等、その他添加剤を含ませてもよい。
【0108】
ここで、芯材の表面に被覆樹脂を被覆するには、被覆樹脂、及び必要に応じて各種添加剤を適当な溶媒に溶解した被覆層形成用溶液により被覆する方法等が挙げられる。溶媒としては、特に限定されるものではなく、使用する被覆樹脂、塗布適性等を勘案して選択すればよい。
具体的な樹脂被覆方法としては、芯材を被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液を芯材表面に噴霧するスプレー法、芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリアの芯材と被覆層形成用溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
【0109】
二成分現像剤における、トナーとキャリアとの混合比(質量比)は、トナー:キャリア=1:100乃至30:100が好ましく、3:100乃至20:100がより好ましい。
【実施例】
【0110】
以下、実施例及び比較例を挙げ、本実施形態をより具体的に詳細に説明するが、本実施形態はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、「部」とは、特に断りがない限り、「質量部」を意味する。
【0111】
<樹脂粒子分散液の作製>
(樹脂粒子分散液(1)の作製)
・テレフタル酸 30モル部
・フマル酸 70モル部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物 20モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物 80モル部
攪拌装置、窒素導入管、温度センサ、及び精留塔を備えた内容量5リットルのフラスコに、上記の材料を仕込み、1時間を要して温度を190℃まで上げ、上記材料100部に対してジブチル錫オキサイド1.2部を投入した。生成する水を留去しながら6時間を要して240℃まで温度を上げ、該温度で3時間脱水縮合反応を継続した後、反応物を冷却した。こうして、重量平均分子量9700、ガラス転移温度60℃のポリエステル樹脂(1)を合成した。
【0112】
ポリエステル樹脂(1)を溶融状態のまま、キャビトロンCD1010(ユーロテック社製)に毎分100gの速度で移送した。同時に、別途用意した0.37質量%濃度のアンモニア水を、熱交換器で120℃に加熱しながら、毎分0.1リットルの速度でキャビトロンCD1010に移送した。
回転子の回転速度60Hz、圧力5kg/cm
2の条件でキャビトロンCD1010を運転し、体積平均粒径160nmの樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液を得た。該樹脂粒子分散液にイオン交換水を加え、固形分量を30質量%に調整して、樹脂粒子分散液(1)とした。
【0113】
<着色剤分散液の作製>
(着色剤分散液(1)の作製)
・シアン顔料 50部
(大日精化工業社製C.I.Pigment Blue 15:3)
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製ネオゲンRK) 1部
・イオン交換水 200部
上記の材料を混合し、ホモジナイザー(IKA製ウルトラタラックスT50)を用いて10分間分散して、着色剤粒子が分散された着色剤分散液(1)(固形分量20質量%)を得た。着色剤粒子の体積平均粒径は168nmであった。
【0114】
<離型剤分散液の作製>
(離型剤分散液(1)の作製)
・パラフィンワックス(日本精蝋社製HNP−9) 50部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製ネオゲンRK) 1部
・イオン交換水 200部
上記の材料を混合して95℃に加熱し、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザー(ゴーリン社製)で分散処理し、離型剤粒子が分散された離型剤分散液(1)(固形分量20質量%)を得た。離型剤粒子の体積平均粒径は200nmであった。
【0115】
<トナー粒子の作製>
(トナー粒子(P1)の作製)
・樹脂粒子分散液(1) 310部
・着色剤分散液(1) 40部
・離型剤分散液(1) 50部
・アニオン性界面活性剤(テイカ社製TeycaPowerBN2060、20質量%水溶液) 2部
上記材料を丸型ステンレス製フラスコに入れ、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用い分散した。次いで、0.1Nの硝酸を添加してpHを3.5に調整した後、ポリ塩化アルミニウム濃度が10質量%の硝酸水溶液30部を添加した。続いて、ホモジナイザーを用いて30℃において分散した後、加熱用オイルバス中で45℃まで加熱し60分間保持した。その後、樹脂粒子分散液(1)100部を緩やかに追加し30分保持した。
その後、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを8.5に調整した後、攪拌を継続しながら85℃まで加熱し180分保持した。凝集粒子が融合したことを光学顕微鏡で確認した後、1℃/分の速度で20℃まで冷却した。
冷却した後、粒子を濾別し、イオン交換水で充分に洗浄し、乾燥させることにより、体積平均粒径(D50v)6.0μmのトナー粒子(P1)を得た。
【0116】
(トナー粒子(P2)の作製)
トナー粒子(P1)の作製において、加熱用オイルバス中の45℃での保持時間を60分から20分に変更して、体積平均粒径(D50v)5.0μmのトナー粒子(P2)を作製した。
【0117】
(トナー粒子(P3)の作製)
トナー粒子(P1)の作製において、加熱用オイルバス中での温度を45℃から55℃に変更して、体積平均粒径9.0μmのトナー粒子(P3)を作製した。
【0118】
<シリカ粒子の作製>
(シリカ粒子(S1))
[造粒工程]
−アルカリ触媒溶液準備工程〔アルカリ触媒溶液の調製〕−
金属製撹拌棒、滴下ノズル(テフロン(登録商標)製マイクロチューブポンプ)、及び、温度計を有した容積3Lのガラス製反応容器にメタノール300質量部、10%アンモニア水47.8質量部を入れ、攪拌混合して、アルカリ触媒溶液を得た。
【0119】
−粒子生成工程〔シリカ粒子懸濁液の調製〕−
次に、アルカリ触媒溶液の温度を25℃に調整し、アルカリ触媒溶液を窒素置換した。その後、アルカリ触媒溶液を撹拌しながら、テトラメトキシシラン(TMOS)450部と、触媒(NH
3)濃度が4.44%のアンモニア水270部とを、下記供給量で、同時に滴下を行いシリカ粒子の懸濁液(シリカ粒子懸濁液)を得た。
ここで、テトラメトキシシランの供給量は、7.08部/min、4.44%アンモニア水の供給量は、4.25部/minとした。
得られたシリカ粒子懸濁液の粒子の体積平均粒子径(D50v)は75nmであった。
【0120】
[乾燥工程]
次に、得られた親水性シリカ粒子の懸濁液(親水性シリカ粒子分散液)を、スプレードライにより乾燥して、溶媒を除去し、親水性シリカ粒子の粉末を得た。
【0121】
[疎水化処理工程]
得られた親水性シリカ粒子の粉末100部をミキサーに入れ、窒素雰囲気下で200℃に加熱しながら200rpmで撹拌し、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)を親水性シリカ粒子の粉末に対し、30部滴下し2時間反応させた。その後、冷却させ疎水処理された疎水性のシリカ粒子(S1)を得た。
【0122】
得られた疎水性のシリカ粒子(SA1)を、トナー粒子に添加し、疎水性シリカ粒子の一次粒子100個についてSEM写真撮影を行った。次に、得られたSEM写真に対して、画像解析を行った結果、疎水性シリカ粒子(S1)の一次粒子は、平均円形度が0.750であった。
【0123】
(シリカ粒子(SA1)〜(SA10)の作製)
シリカ粒子(S1)の作製において、アルカリ触媒溶液準備工程におけるメタノール、10%アンモニア水、粒子生成工程におけるテトラメトキシシランの総供給量及び供給量、4.44%アンモニア水の総供給量及び供給量を表1に示す条件に変更した以外は、シリカ粒子(S1)と同様にして、疎水性のシリカ粒子(SA1)〜(SA10)を得た。なお、各シリカ粒子の個数平均粒径(D50p)、平均円形度(SF2)を表1に示す。
【0124】
(シリカ粒子(SB1)〜(SB8)の作製)
シリカ粒子(S1)の作製において、アルカリ触媒溶液準備工程におけるメタノール、10%アンモニア水、粒子生成工程におけるテトラメトキシシランの総供給量及び供給量、4.44%アンモニア水の総供給量及び供給量を表1に示す条件に変更した以外は、シリカ粒子(S1)と同様にして、疎水性のシリカ粒子(SB1)〜(SB8)を得た。なお、各シリカ粒子の個数平均粒径(D50p)、平均円形度(SF2)を表1に示す。
【0125】
[トナーの作製]
(トナー(T1)の作製)
シリカ粒子Aとしてシリカ粒子(SA1)の量が0.8質量%(対トナー粒子)、シリカ粒子Bとしてシリカ粒子(SB1)の量が1.2質量%となるように、各粒子をトナー粒子(P1)に加え、5リットルヘンシェルミキサーを用い、周速30m/sで15分間混合した後、45μmの目開きの篩を用いて粗大粒子を除去し、トナー(T1)を作製した。
【0126】
(トナー(T2)〜(T25)の作製)
表2〜表3に従って、トナー粒子の種類、各シリカ粒子の種類及び量を変更した以外は、トナー(T1)と同様にして、トナー(T2)〜(T25)を作製した。
【0127】
[現像剤の作製]
(現像剤(D1)の作製)
トナー(T1)4部とキャリア96部とをV−ブレンダーを用いて40rpmで20分間攪拌し、目開き250μmのシーブで篩って現像剤(D1)を作製した。但し、キャリアは、下記キャリア1を用いた。
【0128】
−キャリア1の作製−
・フェライト粒子(平均粒径:50μm): 100部
・トルエン: 14部
・スチレン−メチルメタクリレート共重合体(成分比:90/10): 2部
・カーボンブラック(R330:キャボット社製): 0.2部
まず、フェライト粒子以外の上記成分を10分間スターラーで撹拌させ、分散した被覆液を調製し、次に、この被覆液とフェライト粒子を真空脱気型ニーダーに入れ、60℃で30分撹拌した後、更に加温しながら減圧して脱気し、乾燥させることによりキャリア1を作製した。
【0129】
(現像剤(D2)〜(D25)の作製)
表2〜表3に従って、トナーの種類を変更した以外は、現像剤(D1)と同様にして、現像剤(D2)〜(D25)を作製した。
【0130】
[実施例(1)〜(16)、比較例(1)〜(9)]
表2〜表3に示す各現像剤を、富士ゼロックス社製の画像形成装置「Color 1000 press(感光体をクリーニングするクリーニングブレード、及び潤滑剤(ステアリン酸亜鉛)を感光体に供給する供給装置を搭載した装置)」の現像装置に充填した。
この画像形成装置を用いて、以下の評価を行った。但し、潤滑剤の感光体1000回転当たりの供給量(表中「潤滑剤供給レート」と表記)は、表2〜表3に記載された量に設定した。その結果を表2〜表3に示す。
【0131】
[評価]
評価基準は、以下の通りである。
【0132】
(感光体の回転トルク)
各例の画像形成装置により、高温高湿環境下(28℃、85%RH)で、画像密度10%のハーフトーン画像をA4紙に2000枚出力続けた。その際に装置にトルクメータを取り付け、回転トルクをモニター。この回転トルクの推移及び感光体の回転トルク上昇によるエラー表示の有無により評価した。
評価基準は、以下の通りである。
A:エラー表示無し、トルク上昇無し
B:エラー表示無し、トルク上昇有り(上昇率50%未満)
C:エラー表示無し、トルク上昇有り(上昇率50%以上)
D:エラー表示有り
【0133】
(シリカフィルミングの評価)
各例の画像形成装置により、低温低湿環境下(10℃、15%RH)で、添付のようなチャート(画像密度1%相当)を5000枚出力し続けた後、感光体の表面をレーザ顕微鏡「VK9500(キーエンス社製)」で観察し、シリカの被覆状態を観察、観察画像におけるシリカフィルミング部分の割合を算出。シリカフィルミング部分の割合が10%を超えると実用上問題が有る。
【0134】
(転写維持性の評価)
各例の画像形成装置により、画像密度1%のハーフトーン画像をA4紙に1万枚出力続けた、その後、1枚目と1万枚目の画像濃度をX−Rite938(X−Rite社製)で、それぞれ5か所測定して平均値を求めた。その1枚面の画像濃度の平均値に対する1万枚目の画像濃度の平均値の割合(%)を算出することにより。転写維持性について評価を行った。なお、転写効率が81%を下回ると実用上問題が有る。
【0135】
(ゴーストの評価)
各例の画像形成装置により、添付画像のようなゴースト評価チャートをA3紙に50枚出力し、その際のゴースト発生部と未発生部のL*差(ΔL*)を測定し、ゴーストについて評価を行った。ΔL*が0.5を上回ると実用上問題が有る。
【0136】
(感光体傷の評価)
各例の画像形成装置により、画像密度1%のチャートを20000枚出力した後感光体表面を観察した。評価基準は、以下の通りである。
A:感光体上に傷が見られない
B:感光体上に軽微な傷が見られるものの、画質には影響しない。
C:感光体上に傷が見られ、画像に筋が確認された。
【0137】
以下、表1〜表3に、各実施例の詳細、評価結果、及び既述の方法で測定したシリカ粒子の特性を一覧にして示す。
【0138】
【表1】
【0139】
【表2】
【0140】
【表3】
【0141】
上記結果から、外添剤として異形シリカ粒子及び球状シリカ粒子を併用した本実施例では、異形シリカ粒子のみを使用した比較例5及び8、並びに球状シリカ粒子のみを使用した比較例3及び9に比べ、感光体の回転トルク、及びゴーストの評価が共に良好であることがわかる。
また、本実施例は、潤滑剤フィルミング、シリカフィルミング、転写維持性、感光体傷の評価も共に良好であることがわかる。