説明

静電潜像現像用トナー、画像形成装置およびプロセスカートリッジ

【課題】像保持体キズの発生を抑制することができる静電潜像現像用トナー、および、像保持体キズの抑制とトナークリーニング性とを両立することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】個数平均粒径が30nm以下で遊離表面処理剤量が2〜50質量%である第一の無機粒子と、個数平均粒径が80〜200nmである第二の無機粒子と、を含有する静電潜像現像用トナー、および、トナーとして前記トナーを用い且つ該トナーの平均形状係数SF1が110〜125であり、クリーニングブレードの像保持体に対する押しつけ圧力が3.9×10−2〜6.9×10−2mN/cmである画像形成装置。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真法、静電記録法において、静電潜像の現像のために使用される静電潜像現像用トナー、それを用いた画像形成装置、および、プロセスカートリッジに関する。
【背景技術】
【0002】
粉砕法で作製された従来のトナーに比べ、重合トナーは小径化が可能であると共に粒度分布および形状分布がシャープであり高画質の画像を形成するのに適している。しかし、トナーが像保持体などの被クリーニング部材とクリーニングブレードとの間をすり抜けやすくクリーニング不良が発生しやすいという問題も有している。
【0003】
これに対し、ブレードクリーニング方式での重合トナーのクリーニング性を向上させる目的で、粉砕トナーと比較してクリーニングブレードの線圧を高く設定する提案がなされている。しかし、像保持体に対するクリーニングブレードの線圧を高くすると像保持体表面とクリーニングブレードとの間の摺擦によるストレスが大きくなるため、ブレードの損傷磨耗が増加するという問題がある。また、摺擦ストレスの増大に伴いクリーニングブレードのスティックスリップ幅が大きくなり、その状態変化の際に、クリーニングブレードと像保持体との隙間からトナーのすり抜け(クリーニング不良)が発生するという問題がある。
【0004】
このクリーニング不良を抑制するためにはクリーニングブレードと像保持体の押しつけ部とのトルクを低減し、スティックスリップ幅を広くしすぎないことが必要であり、それを達成する目的で単分散の大径シリカなどを用いる提案がなされている。
しかし、像保持体とクリーニングブレードとの間のトルクおよびクリーニングブレードの歪みが小さくなると、それに伴い像保持体とクリーニングレードとの接触面積、並びにクリーニングブレードのスティックスリップ挙動は微小になる。これが過剰になると常にブレードエッジ近傍のほぼ同一箇所で像保持体と接触する応力集中が問題となる。クリーニングブレードと像保持体の押しつけ部に存在する外添剤や小径トナー成分がその力を受け、ブレードエッジ部分に付着凝集を形成すると、外添剤が砥粒の働きをし像保持体表面にキズをつける問題が発生する。また、像保持体キズが発生するとその部分でのクリーニングブレードと像保持体との押しつけが不十分になり、そこからトナーすり抜けが発生する。
特に、タンデム方式の画像形成装置においては、例えば、白黒画像を連続して多量に形成する際に、カラー画像形成用の像保持体表面にはトナー・外添剤が新たに供給されずに、特定の外添剤や小径トナー成分がクリーニングブレードと像保持体の接触部付近に堆積されブレードからの押付け力を受けている状態(応力集中)が続くことになり、ブレードエッジ部分への付着凝集が形成され、外添剤による像保持体キズが発生しやすい。
【0005】
これに対し、トナーに添加する大粒径の外添剤の遊離量を少なくする方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかし、トナー1粒子当たりの遊離外添剤量が少ないため、より特定の外添剤がブレードと像保持体の押しつけ部で圧接力を受け、付着凝集を形成しやすく、従って大径外添剤による像保持体キズが発生しやすい。
【0006】
また、付着性の強い超微粒子(体積平均粒径0.0025〜0.05μmを0.5〜1.0質量%)と、凝集性の強い小粒径微粒子(体積平均粒径0.5〜2.0μmを0.3〜4質量%)と、を外添剤として用い、ブレード押しつけ部近傍に凝集剤の層を構成し圧接力がかかる領域に像保持体キズへの関与が小さい前記超微粒子を介在させることで像保持体損傷磨耗を抑制し、トナークリーニング性と両立する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。しかし、ブレード押しつけ部への両外添剤(前記超微粒子および小粒径微粒子)の供給量が多い時には効果が期待できるが、タンデム方式のカラー画像形成用の像保持体表面など両外添剤の新たな供給が不十分な状態では、前記超微粒子が枯渇し超微粒子によるせき止め効果が不十分となり前記小粒径微粒子がブレード押しつけ部に進入して像保持体キズが発生する傾向がある。
【0007】
また、大粒径の外添剤と更に大粒径の逆極帯電粉体を併用することによって、前記大粒径外添剤の凝集性を阻害し、大粒径外添剤由来の像保持体キズを低減する方法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。しかし、小型の画像形成装置ではスペースの関係から、外部供給手段によりトナー外添形態での供給をすることが好ましいが、前記逆極帯電粉体は逆極性であり、画像依存があるため非画像部に選択的に供給されやすく、一方で大粒径外添剤はトナーと同様画像部に供給されやすいため、小型マシンでは改善の余地が残されていた。
【0008】
即ち、良好なトナー等のクリーニング性と感光体へのキズの抑制とを高いレベルで両立する方法は未だ存在しておらず、更なる改善が望まれていた。
【特許文献1】特開2006−030654号公報
【特許文献2】特開2002−323836号公報
【特許文献3】特開2004−053717号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、上記従来における問題点を解決することを目的とする。
即ち、本発明の目的は、像保持体キズの発生を抑制することができる静電潜像現像用トナー、および、像保持体キズの抑制とトナークリーニング性とを両立することができる画像形成装置、並びにプロセスカートリッジを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明における前記目的は、以下の本発明によって達成される。
即ち、本発明の静電潜像現像用トナーは、
<1> 個数平均粒径が30nm以下で遊離表面処理剤量が2〜50質量%である第一の無機粒子と、個数平均粒径が80〜200nmである第二の無機粒子と、を含有することを特徴とする静電潜像現像用トナーである。
<2> 粉体流動性が5〜30%であることを特徴とする前記<1>に記載の静電潜像現像用トナーである。
【0011】
また、本発明の画像形成装置は、
<3> 像保持体と、像保持体上に潜像を形成する静電潜像形成手段と、該潜像をトナーにより現像して可視像を形成する現像手段と、該可視像を記録媒体に転写する転写手段と、転写後の像保持体上に残留するトナーをクリーニングブレードを用いて除去するクリーニング手段と、を少なくとも有し、前記トナーが、個数平均粒径が30nm以下で遊離表面処理剤量が2〜50質量%である第一の無機粒子と、個数平均粒径が80〜200nmである第二の無機粒子と、を含有すると共に、平均形状係数SF1が110〜125であり、前記クリーニングブレードの前記像保持体に対する押しつけ圧力が3.9×10−2〜6.9×10−2mN/cmであることを特徴とする画像形成装置である。
【0012】
更に、本発明のプロセスカートリッジは、
<4> 画像形成装置の装填部に対して脱着可能であり、像保持体と、像保持体上に形成された潜像をトナーにより現像して可視像を形成する現像装置と、像保持体上に残留するトナーをクリーニングブレードを用いて除去するクリーニング装置と、を少なくとも有し、前記トナーが、個数平均粒径が30nm以下で遊離表面処理剤量が2〜50質量%である第一の無機粒子と、個数平均粒径が80〜200nmである第二の無機粒子と、を含有すると共に、平均形状係数SF1が110〜125であり、前記クリーニングブレードの前記像保持体に対する押しつけ圧力が3.9×10−2〜6.9×10−2mN/cmであることを特徴とするプロセスカートリッジである。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、像保持体キズの発生を抑制することができる静電潜像現像用トナー、および、像保持体キズの抑制とトナークリーニング性とを両立することができる画像形成装置、並びにプロセスカートリッジを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
〔静電潜像現像用トナー〕
本発明の静電潜像現像用トナー(以下、単に「トナー」と称することがある)は、個数平均粒径が30nm以下で遊離表面処理剤量が2〜50質量%である第一の無機粒子(小径外添剤)と、個数平均粒径が80〜200nmである第二の無機粒子(大径外添剤)と、を含有することを特徴とする。
【0015】
像保持体とクリーニングブレードとの押しつけ部(ニップ)近傍の圧密下では、上記大径外添剤と遊離表面処理剤を含む上記小径外添剤とが接触付着することで大径外添剤の転がり摩擦が増加し、大径外添剤の転がり性が低下して、大径外添剤の前記押しつけ部への進入を低減することができる。また、クリーニングブレード押しつけ部に進入したとしても、大径外添剤表面に遊離表面処理剤が付着していることおよび小径外添剤が介在することから、大径外添剤同士の付着凝集が生じにくく、ブレードエッジ部での大径外添剤による付着凝集が低減される。従って、本発明のトナーを用いることにより、大径外添剤に起因する像保持体キズの抑制とトナークリーニング性とを両立することができる。
【0016】
尚、トナーの平均形状係数SF1が110〜125である、いわゆる球形トナーを用いた画像形成装置においては特にトナークリーニング性が問題となるため、クリーニングブレードの押しつけ圧力を高く設定することによりクリーニング性能を確保する技術がある。良好なトナークリーニング性を得るためには押しつけ圧力が3.9×10−2〜6.9×10−2mN/cmであること好ましいが、この場合当然、上記大径外添剤による像保持体キズが問題となるため、上記本発明のトナーによる効果が顕著に発揮される。
【0017】
また、接触式の帯電装置を用いた画像形成装置や、高速の画像形成が可能な装置などにおいては、像保持体とクリーニングブレードとの押しつけ部におけるトルクの低減が重要であり、上記大径外添剤によってトルクの低減がはかられる。当然この場合にも、上記同様本発明のトナーによる、像保持体キズの改善効果が顕著に発揮される。
【0018】
以下、本発明の静電潜像現像用トナーの構成成分について順次説明する。
(外添剤)
本発明のトナーには、外添剤として、少なくとも個数平均粒径が30nm以下で遊離表面処理剤量が2〜50質量%である第一の無機粒子(小径外添剤)と、個数平均粒径が80〜200nmである第二の無機粒子(大径外添剤)を含有する。
【0019】
−第二の無機粒子(大径外添剤)−
本発明に用いられる大径外添剤は、個数平均粒径が80〜200nmであることを特徴とする。上記個数平均粒径が200nmより大きいと、クリーニングブレード押しつけ部への進入性が低減し、スティックスリップ幅が増加することによりブレード磨耗・トナーすり抜けが発生する。一方、80nmより小さいと、よりブレード押しつけ部への進入性が増し、第一の無機粒子(小径外添剤)による進入・凝集低減効果が低減する。
上記大径外添剤の個数平均粒径は、100〜150nmであることがより好ましく、100〜130nmであることが特に好ましい。
【0020】
尚、外添剤(上記大径外添剤及び後述の小径外添剤)の個数平均粒径の測定方法については後述する。
【0021】
上記大径外添剤としては、特にトナークリーニング性の向上、転写性の向上、トルク低減効果等の観点から、単分散球形シリカが好適に用いられる。単分散球形シリカは、単分散かつ球形であるためトナー母粒子表面に均一に分散し、安定したスペーサー効果を得ることができる。
尚、上記単分散の定義としては、凝集体を含め平均粒径に対する標準偏差で議論することができ、標準偏差として個数平均粒径×0.22以下であることが好ましい。また、本発明における球形の定義としては、Wadellの球形化度で議論することができ、球形化度が0.6以上であることが好ましく、0.8以上であることがより好ましい。
また、特にシリカが好ましい理由としては、屈折率が1.5前後であり、粒径を大きくしても光散乱による透明度の低下、特にOHP上への画像採取時のヘイズ値等に影響を及ぼさないことが挙げられる。
【0022】
一般的なフュームドシリカは真比重2.2であり、粒径的にも最大50nmが製造上から限界である。また、凝集体として粒径を上げることはできるが、均一分散、安定したスペーサー効果が得られない。一方、外添剤として用いられる他の代表的な無機粒子としては、酸化チタン(真比重4.2、屈折率2.6)、アルミナ(真比重4.0、屈折率1.8)、酸化亜鉛(真比重5.6、屈折率2.0)が挙げられるが、いずれも真比重が高く、スペーサー効果を有効に発現する粒径80nm以上とするとトナー母粒子からの剥がれが起こりやすくなり、剥がれた粒子が帯電付与部材、あるいは像保持体等へ移行しやすくなり、帯電低下あるいは画質欠陥を引き起こしてしまう。また、その屈折率も高いため大粒径の無機粒子を用いることはカラー画像作製には適していない。
【0023】
本発明における個数平均粒径80〜200nmの単分散球形シリカは、湿式法であるゾルゲル法により得ることができる。粒径は、ゾルゲル法の加水分解、縮重合工程のアルコキシシラン、アンモニア、アルコール、水の質量比、反応温度、攪拌速度、供給速度により自由に制御することができる。単分散、球形形状も本手法にて作製することにより達成することができる。
【0024】
具体的には、テトラメトキシシランを水、アルコールの存在下、アンモニア水を触媒として温度をかけながら滴下、攪拌を行う。次に、反応により得られたシリカゾル懸濁液の遠心分離を行い、湿潤シリカゲルとアルコールとアンモニア水に分離する。湿潤シリカゲルに溶剤を加え再度シリカゾルの状態にし、疎水化処理剤を加え、シリカ表面の疎水化を行う。次に、この疎水化処理シリカゾルから溶媒を除去、乾燥、シーブすることにより、目的の単分散球形シリカを得ることができる。また、このようにして得られたシリカを再度処理を行っても構わない。次に、この疎水化処理シリカゾルから溶媒を除去、乾燥することにより、本発明のシリカ外添剤を得ることができる。
【0025】
更には、気相中で浮遊させられた粒子に対して処理剤または処理剤を含む溶液を噴霧するスプレードライ法等による乾式法や、処理剤を含有する溶液中に粒子を浸漬し乾燥する湿式法、処理剤と粒子を混合機により混合する混合法などで処理することができる。また、表面処理後に溶剤で洗浄し残処理剤や低沸点残留分を除去する工程などを追加してもよい。
尚、本発明における単分散球形シリカの製造方法は、上記製造方法に限定されるものではない。
【0026】
疎水化処理剤としては、一般的なカップリング剤やシリコーンオイル、脂肪酸、脂肪酸金属塩などを用いることができるが、製造安定性の観点から特にシランカップリング剤を含む表面処理を行うことが好ましい。
【0027】
上記シラン化合物は、水溶性のものを使用することができる。
このようなシラン化合物としては、化学構造式RSiX4−a(式中、aは0〜3の整数であり、Rは、水素原子、アルキル基及びアルケニル基等の有機基を表し、Xは、塩素原子、メトキシ基及びエトキシ基等の加水分解性基を表す。)で表される化合物を使用することができ、クロロシラン、アルコキシシラン、シラザン、特殊シリル化剤のいずれのタイプを使用することも可能である。
具体的には、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、N,O−(ビストリメチルシリル)アセトアミド、N,N−ビス(トリメチルシリル)ウレア、tert−ブチルジメチルクロロシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシランを代表的なものとして例示することができる。
本発明における疎水化処理剤は、特に好ましくは、ジメチルジメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、メチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【0028】
シリコーンオイルの具体例としては、例えば、オルガノシロキサンオリゴマー;オクタメチルシクロテトラシロキサンまたはデカメチルシクロペンタシロキサン、テトラメチルシクロテトラシロキサン、テトラビニルテトラメチルシクロテトラシロキサンなどの環状化合物や、直鎖状あるいは分岐状のオルガノシロキサンを挙げることができる。また、側鎖または片末端や両末端、側鎖片末端や側鎖両末端などに変性基を導入した反応性の高い、少なくとも末端を変性したシリコーンオイルを用いても良い。変性基の種類としては、アルコキシ、カルボキシル、カルビノール、高級脂肪酸変性、フェノール、エポキシ、メタクリル、アミノなどが挙げられるが、特に限定されるものではない。また、例えばアミノ/アルコキシ変性など数種の変性基を有するシリコーンオイルであってもよい。
【0029】
また、ジメチルシリコーンオイルとこれら変性シリコーンオイル、更には他の表面処理剤とを混合処理もしくは併用処理しても構わない(シランカップリング剤(HMDSなども含む)などと併用処理しても構わない)。併用する処理剤としては、例えば、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤、各種シリコーンオイル、脂肪酸、脂肪酸金属塩、そのエステル化物、ロジン酸等を例示することができる。
【0030】
外添剤粒子表面に均一に付着させやすいことから、シリコーンオイルの粘度は、500センチストークス以下が好ましい。より好ましくは、300センチストークス以下、更に好ましくは200センチストークス以下が使用に適している。
【0031】
前記大径外添剤の添加量としては、後述のトナー母粒子100質量部に対して、0.5〜5質量部が好ましく、1〜3質量部がより好ましい。該添加量が0.5質量部より少ないと、非静電的付着力の低減効果が小さく、現像、転写向上効果が十分得られなくなることがあり、一方、該添加量が5質量部より多いと、トナー母粒子表面を1層被覆し得る量を超え、被覆が過剰な状態となり、外添剤が接触部材に移行し、二次障害を引き起こし易くなる。
【0032】
−第一の無機粒子(小径外添剤)−
本発明に用いられる小径外添剤は、個数平均粒径が30nm以下であり、且つ遊離表面処理剤量(即ち遊離炭素量)が2〜50質量%であることを特徴とする。遊離表面処理剤量が2質量%より少ないと、前記大径外添剤の凝集を抑制する効果が小さく像保持体へのキズの抑制効果が得られない。一方50質量%を超える場合には、トナーの粉体凝集性が悪化し、粉体搬送性・現像性・転写性が悪化する。尚、上記遊離表面処理剤量は、20〜45質量%であることがより好ましく、35〜45質量%であることが特に好ましい。
また、上記個数平均粒径は小さい方が大径外添剤との接触面積が増えるためより効果が期待できる。但し、5nm未満ではトナー母粒子表面との付着性が高く、現像機内のストレスなどによりトナー表面に埋没しやすく、本発明で期待する大径外添剤との接触機会の低減が懸念される。尚、上記個数平均粒径は、20nm以下であることがより好ましく、15nm以下であることが特に好ましい。
【0033】
ここで、遊離表面処理剤量の測定方法について説明する。
0.2質量%の界面活性剤(ポリオキシエチレンの重合度が10のポリオキシエチレン(10)オクチルフェニルエーテル、和光純薬工業製)水溶液40ml中にトナー2gを添加し、トナーが水溶液に濡れるように十分に分散させる。この状態で超音波ホモジナイザーUS300T(日本精機製作所製)を使用し、出力20W、周波数20kHzの超音波振動を1分間加え、添加剤粒子を脱離させる。その後、50mlの沈殿管付き遠心分離機(小型冷却高速遠心分離機Model M160 IV、佐久間製作所製)にかけて3000rpm×7分の条件でトナーを分離し、上澄み液を孔径5μmのメンブレンフィルター(日本ミリポア(株)FHLP02500)で吸引ろ過した後、更に孔径0.22μm(GSEP047S0)、および孔径0.025μm(VSWP02500)のメンブレンフィルターで吸引ろ過し、炉液を乾燥する。乾燥した残渣のNMR測定を規定の条件(後に詳述する)で行い、遊離表面処理剤分のピークから遊離表面処理剤量を換算することができる。尚、測定に必要なサンプル量が1度に回収できない場合には、測定に必要なサンプル量が回収できるまで同じ作業を繰り返して得る。
【0034】
本発明に用いられる上記小径外添剤は、コア材料に表面処理剤を反応させることによって製造することができる。
小径外添剤の製造方法としては、気相法や、ゾルゲル製法を含む湿式製法等を採用することができる。表面処理方法としては、例えば、気相中で浮遊させられた粒子に対して処理剤または処理剤を含む溶液を噴霧するスプレードライ法等による乾式法や、処理剤を含有する溶液中に粒子を浸漬し乾燥する湿式法、処理剤と粒子を混合機により混合する混合法などが挙げられる。また、表面処理後に溶剤で洗浄し残処理剤や低沸点残留分を除去する工程などを追加してもよい
尚、本発明においては、特に上記製造方法に限定されるものではない。
【0035】
上記コア材料に用いられる材料としては、例えば、シリカ、チタニア、メタチタン酸、酸化亜鉛、ジルコニア、マグネシア、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸カルシウム、酸化セリウム、チタン酸ストロンチウム等が挙げられ、中でも、シリカが好ましい。シリカはチタニアやアルミナなどと比べトナー表面からの遊離性が高く、大径外添剤との接触機会が増加するため、本発明の効果が顕著になる傾向がある。
【0036】
また、上記表面処理剤としては、例えば、一般的なカップリング剤やシリコーンオイル、脂肪酸、脂肪酸金属塩等が挙げられ、中でも、シリコーンオイルや長鎖シランカップリング剤(デシルシランなどアルキル鎖の炭素数が10以上)が好ましい。表面処理剤は、上記材料を単独で用いても上記材料を含む複数の材料を併用しても構わない。
尚、前述の遊離表面処理剤量は、上記表面処理剤の添加量を調製するによって制御することができる。
【0037】
上記のようにして得られた小径外添剤のトナー中における添加量としては、後述のトナーに対して0.3〜5質量%であることが好ましく、0.3〜1.5質量%であることがより好ましい。上記範囲内であることにより、本発明の効果である像保持体キズの抑制を良好に達成することができる。
【0038】
以上のようにして得られた本発明に係る外添剤(大径外添剤及び小径外添剤)はトナー中に添加され、混合されるが、その混合方法としては、例えばV型ブレンダーやヘンシェルミキサーやレディゲミキサー等の公知の混合機によって行うことができる。
【0039】
−他の外添剤−
さらに、本発明の静電潜像現像用トナーには、必要に応じてその他の種々の添加剤を添加しても良い。これらの添加剤としては、他の流動化剤やポリスチレン粒子、ポリメチルメタクリレート粒子、ポリフッ化ビニリデン粒子等のクリーニング助剤もしくは転写助剤等が挙げられる。
前記外添剤(大径外添剤および小径外添剤を含む)並びにその他の添加剤をトナー中へ外添する際は、これらを同時に添加混合してよいし、段階的に添加混合してもよい。また、外添混合後に篩分プロセスを通しても一向にかまわない。
【0040】
(トナー母粒子)
本発明に用いられるトナー母粒子は、結着樹脂、着色剤、および離型剤等の材料から製造することができ、また必要に応じて、荷電制御剤等を添加してもよい。
−結着樹脂−
本発明に用いられる結着樹脂としては、スチレン、クロロスチレン等のスチレン類、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソプレン等のモノオレフィン類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルエステル類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシル等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブ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、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類等の単独重合体および共重合体を例示することができ、特に代表的な結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸アルキル共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン等を挙げることができる。さらに、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド、変性ロジン、パラフィンワックス等を挙げることができる。
【0041】
−着色剤−
本発明に用いられる着色剤としては、マグネタイト、フェライト等の磁性粉、カーボンブラック、アニリンブルー、カルイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー17、C.I.ピグメント・ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3等を代表的なものとして例示することができる。
【0042】
−離型剤−
本発明に用いられる離型剤としては、低分子ポリエチレン、低分子ポリプロピレン、フィッシャートロプシュワックス、モンタンワックス、カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等を代表的なものとして例示することができる。
【0043】
−荷電制御剤−
必要に応じて添加される荷電制御剤としては、公知のものを使用することができるが、アゾ系金属錯化合物、サリチル酸の金属錯化合物、極性基を含有するレジンタイプの荷電制御剤を用いることができる。
【0044】
(静電潜像現像用トナーの製造)
本発明のトナーの製造方法は、後述するトナーの好ましい平均形状係数及び好ましい粒子径の範囲を満足することが望ましいが、特に製造方法により限定されるものではなく、公知の方法を使用することができる。
まず、以下に挙げる方法を用いて、結着樹脂、着色剤、及び、離型剤等を含むトナー母粒子を作製する。例えば、結着樹脂、着色剤、及び離型剤、さらに必要に応じて荷電制御剤等を混練、粉砕、分級する混練粉砕法、該混練粉砕法にて得られた粒子を機械的衝撃力または熱エネルギーにて形状を変化させる方法、結着樹脂の重合性単量体を乳化重合させ、形成された分散液と、着色剤、及び離型剤、必要に応じて荷電制御剤等の分散液とを混合し、凝集、加熱融着させ、トナー母粒子を得る乳化重合凝集法、結着樹脂を得るための重合性単量体、着色剤、及び離型剤、必要に応じて荷電制御剤等の溶液を水系溶媒に懸濁させて重合する懸濁重合法、該懸濁重合法にて得られた粒子を機械的衝撃力または熱エネルギーにて形状を変化させる方法、結着樹脂、着色剤、及び離型剤、必要に応じて荷電制御剤等の溶液を水系溶媒に懸濁させて造粒する溶解懸濁法が使用できる。また上記方法で得られたトナーをコアにして、さらに凝集粒子を付着、加熱融合してコアシェル構造をもたせる製造方法を行ってもよい。
また、本発明におけるトナーは、磁性材料を内包する磁性トナーおよび磁性材料を含有しない非磁性トナーのいずれであってもよい。
【0045】
次に、前記第一の無機粒子(小径外添剤)および第二の無機粒子(大径外添剤)等を含む外添剤を外添する。外添剤の外添方法としては、前記したように、上記で得られたトナー母粒子に外添剤を添加し、例えば、V型ブレンダーやヘンシェルミキサーやレディゲミキサー等の公知の混合機によって混合する方法が挙げられる。
【0046】
本発明の静電潜像現像用トナーとしては、高い現像、転写性、及び高画質の画像が得られるといった観点から、平均形状係数SF1が110〜125の範囲のものを用いることが好ましい。
なお、上記平均形状係数SF1は、下記式(1)により求められる。
SF1=(ML/A)×(π/4)×100 ・・・ 式(1)
式(1)において、MLはトナーの最大長、Aはトナーの投影面積を表し、真球の場合SF1=100となる。上記形状係数を求めるための具体的な手法は後述する。
【0047】
また、本発明のトナーの体積平均粒径は、高い現像、転写性、及び高画質の画像が得られるといった観点から、3〜6μmが好ましく、5〜6μmがより好ましい。
尚、上記トナーの体積平均粒径の測定方法については後述する。
【0048】
平均形状係数SF1が上記範囲である球形トナーや、体積平均粒径が上記範囲である小粒径トナーは、上記の通り高画質画像が期待できる一方で、トナークリーニング性に難があり、通常クリーニングブレードの像保持体に対する押しつけ圧力を高く設定して対応する。そのため、特に像保持体のキズの発生が問題となるが、前記本発明のトナーを用いることにより、特に顕著にキズ発生の抑制効果を得ることができる。
【0049】
また、上記より得られる本発明の静電潜像現像用トナーは、トナーとしての粉体特性が良好であることが好ましく、粉体流動性が5〜30%であることが好ましく、5〜15%であることがより好ましい。粉体流動性が上記範囲であることにより、トナーカートリッジから現像機までの補充、補充されたトナーと現像剤の混合性が良好に行われ、経時で変わらない良好な現像性、帯電性、転写性を維持することができる。したがって、その他の特性を悪化させることなく像保持体キズの改善とクリーニング性維持を達成できる点で好ましい。
尚、粉体流動性を上記範囲に制御する方法としては、第二の無機粒子(大径外添剤)として前述の単分散球形シリカを用いる方法を、良好な制御法として挙げることができる。
【0050】
〔静電潜像現像用現像剤〕
本発明の静電潜像現像用現像剤(以下、単に「現像剤」と称する場合がある)は、前記トナーからなる一成分現像剤であっても、キャリアに前記トナーを添加した二成分現像剤の何れであってもよい。
【0051】
(キャリヤ)
本発明に用いられるキャリヤとしては、芯材上に、導電材料が分散含有された樹脂被覆層を有する樹脂コートキャリヤが好ましく用いられる。前記トナー母粒子として球形トナーを用いた場合、必然的に現像器内の搬送規制部位でパッキング性が上がり、それに伴いトナー表面だけでなくキャリヤにも強い力が加わる事になる。そこでキャリヤの樹脂被覆層に導電材料を分散含有することにより、樹脂被覆層の剥がれが発生しても、キャリヤの体積固有抵抗を大きく変化させることなく、結果として長期にわたる高画質の維持を可能とすることができる。
【0052】
キャリヤの芯材としては、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、ガラスビーズ等が挙げられるが磁気ブラシ法を用い体積固有抵抗を調整するためには磁性材料であることが好ましい。
芯材の平均粒子径は、一般的には10〜500μmであり、好ましくは30〜100μmである。
【0053】
樹脂被覆層に用いられるマトリックス樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、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、ポリビニルカルバゾール、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からな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、ポリウレタン、ポリカーボネート、フェノール樹脂、アミノ樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、アミド樹脂、エポキシ樹脂等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
【0054】
導電材料としては、金、銀、銅といった金属、また酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム、酸化スズ、カーボンブラック等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
導電材料の含有量は、マトリックス樹脂100質量部に対し1〜50質量部であることが好ましく、3〜20質量部であることがより好ましい。
【0055】
キャリヤの芯材の表面に樹脂被覆層を形成する方法としては、キャリヤ芯材を、マトリックス樹脂、導電材料及び溶剤を含む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キャリヤ芯材の表面に噴霧するスプレー法、キャリヤ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ヤ芯材と被覆層形成溶液を混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
【0056】
被覆層形成用溶液中に使用する溶剤は、該マトリックス樹脂を溶解するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類が使用できる。
【0057】
また、樹脂被覆層の平均膜厚は、通常0.1〜10μmであるが、本発明においては経時にわたり安定したキャリヤの体積固有抵抗を発現させるため0.5〜3μmの範囲であることが好ましい。
【0058】
上記のように作製されるキャリヤの体積固有抵抗は、高画質を達成するために、通常の現像コントラスト電位の上下限に相当する10〜10V/cmの範囲において、10〜1014Ωcmであることが好ましい。キャリヤの体積固有抵抗が10Ωcm未満であると細線の再現性が悪く、また電荷の注入による背景部へのトナーかぶりが発生しやすくなる。また、キャリヤの体積固有抵抗が1014Ωcmより大きいと黒ベタ、ハーフトーンの再現が悪くなる。また像保持体へ移行するキャリヤの量が増え、像保持体をキズつけやすい。
【0059】
本発明の現像剤に含まれるトナーとキャリアとの含有比率は、2:98〜15:85の範囲にあることが好ましく、3:97〜10:90の範囲にあることがより好ましい。
【0060】
〔画像形成方法〕
<画像形成装置>
本発明の画像形成装置は、像保持体(以下、「感光体」と称することがある)上に潜像を形成する静電潜像形成手段と、該潜像をトナーにより現像して可視像を形成する現像手段と、該可視像を記録媒体に転写する転写手段と、転写後の像保持体上に残留するトナーをクリーニングブレードを用いて除去するクリーニング手段と、を少なくとも有してなる。前記トナーとして、前述した本発明の静電潜像形成用トナーを用い、また、前記クリーニングブレードの前記像保持体に対する押しつけ圧力が3.9×10−2〜6.9×10−2mN/cmであることを特徴とする。
以下、感光体(像保持体)、クリーニングブレードを中心に、本発明の画像形成装置について説明する。
【0061】
(感光体)
本発明の画像形成装置に使用される感光体(像保持体)は、特に限定されず従来公知の感光体を用いることができ、例えば、導電性支持体上に有機感光層が形成されている感光体が好適に用いられる。前記有機感光層は、少なくとも、電荷発生材料を適当な樹脂を結着材(バインダー樹脂)として結着してなる電荷発生層と、電荷輸送材料をバインダー樹脂中に分散あるいは溶解させた電荷輸送層と、の2層を含む層構成とすることもでき、必要に応じて、下引き層や保護層等が形成できる。
【0062】
(クリーニングブレード)
本発明の画像形成装置に使用するクリーニングブレードは、感光体に圧接して、残留トナーを除去するためのクリーニングブレードである。特に、画像形成装置に用いるトナーの平均形状係数SF1が110〜125(いわゆる球形トナー)である場合、トナークリーニング性が問題となるためクリーニングブレードの押しつけ圧力を高く設定することが好ましく、該押しつけ圧力としては3.9×10−2〜6.9×10−2mN/cmであることが好ましい。尚、押しつけ圧力が上記範囲である場合、前述の第二の無機粒子(大径外添剤)による感光体キズが問題となるが、前記本発明のトナーを用いることにより当該キズの発生が顕著に抑制できる。
尚、押しつけ圧力については、また後に詳述する。
【0063】
前記クリーニングブレードの材質としては、上記物性を満たす弾性体であれば、特にその制限はなく、種々の弾性体を用いることができる。具体的な弾性体としては、ポリウレタン、シリコーンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム等の弾性体を用いることができる。
【0064】
ポリウレタン弾性体としては、一般にイソシアネートとポリオールおよび各種水素含有化合物との付加反応を経て合成されるポリウレタンが挙げられる。
ポリオール(成分)としては、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリエーテル系ポリオール;アジペート系ポリオール、ポリカプロラクタム系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオール等のポリエステル系ポリオール;等を用いることができる。
イソシアネート(成分)としては、トリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、トルイジンジイソシアネート等の芳香族系ポリイソシアネート;ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等の脂肪族系ポリイソシアネート;等を用いることができる。
【0065】
上記いずれかのポリオールと、上記いずれかのイソシアネートと、からウレタンプレポリマーを調製し、これに硬化剤を加えて、所定の型内に注入し、架橋硬化させた後、常温で熟成することによって製造することができる。
上記硬化剤としては、通常、1,4−ブタンジオール等の二価アルコールとトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の三価以上の多価アルコールとが併用される。
【0066】
(帯電装置)
一般に帯電装置としては、接触式の帯電装置と非接触式の帯電装置とがあり、本発明においては特に限定されるわけではないが、近年では、従来から使用されているコロナ放電を利用した非接触帯電方法から、環境保護の観点で好ましい、静電潜像保持体接触部材を用いた接触帯電方法へ技術が移行しつつある。また、接触帯電方式は非接触帯電方式に比べ省スペース化が可能であり、小型マシンに適した帯電方式である。
前記接触帯電方法では、静電潜像保持体に導電性弾性ローラーや帯電ブラシを接触し、前記導電性弾性ローラーに電圧を印加しながら上記静電潜像保持体を一様に帯電させている。これら接触帯電方法では、帯電器が静電潜像保持体に接触する直前および直後に放電を生じやすい。そのため、従来のコロナ放電方式に比較し、硝酸化合物等の放電生成物が生成しやすく、特にブレードクリーニング方式ではブレードが感光体に接触する部分が高トルクになりやすい。
したがって、接触式の帯電装置を用いた場合に、前記本発明のトナーを用いることにより当該キズの発生が顕著に抑制できる。
【0067】
次いで、本発明の画像形成装置の一例を図1に示す。図1は本発明の画像形成装置の一例を示す概略模式図であり、図中、10は像保持体(感光体)、12は帯電ロール、14はレーザー露光装置、16は現像器、18は転写用ロール、19は除電ランプ、20はクリーニングブレード、22は定着用ロールを表す。
図1に示す画像形成装置は、感光体10の周囲に、その時計回り方向(図中、矢印A方向)に沿って、帯電ロール12、レーザー露光装置14、現像器16、転写用ロール18、除電ランプ19、クリーニングブレード20が配置されている。
【0068】
ここで、帯電ロール12は感光体10に対してその表面を一様に帯電させる。
一方、転写用ロール18は、感光体10表面に接触するように配置されており、当該接触部(転写部)を用紙Pが矢印B方向に挿通可能である。また、転写部に対して矢印B方向側には、一対の定着用ロール22から構成される熱定着機が配置されており、転写部を通過した用紙Pが、一対の定着用ロール22の接触部(定着部)を矢印B方向に挿通可能である。
【0069】
図1に示す画像形成装置による画像の形成は以下のように行われる。まず、帯電ロール12により感光体10の表面が帯電させられる。続いて、レーザー露光装置14により画像情報に応じたレーザー光が帯電処理された感光体10表面に照射され、静電潜像が形成される。その後、現像器16により静電潜像が現像され、感光体10表面にトナー像が形成される。このトナー像は転写部にて用紙P表面に転写され、不図示の搬送手段によって定着部まで搬送された後、トナー像が転写された用紙Pは加熱加圧されることによりその表面に画像が形成される。
一方、転写後の感光体10表面は、除電ランプ19により除電された後、クリーニングブレード20により転写後の感光体10表面に付着する残留トナーや放電生成物等のその他の付着物が除去され、次の画像形成に備える。
【0070】
次いで、図2にクリーニングブレードが感光体表面に押し付けられた状態を示す。図2において、2はクリーニングブレードであり、1は矢印A方向に回転する感光体である。クリーニングブレード2は、例えば、保持部材3により感光体1の表面に押し付けられている。
ここで前記トナーとして、平均形状係数SF1が110〜125である球形トナーを用いる場合には、良好なクリーニング性を得る観点から、前記クリーニングブレード2の感光体への押しつけ圧力(押しつけ線圧)は、3.9×10−2〜6.9×10−2N/mmであることが好ましく、さらに4.2×10−2〜5.0×10−2N/mmであることがより好ましい。
上記範囲のような高い押しつけ圧力でクリーニングを行う場合、感光体表面にキズが発生しやすくなるが、前記本発明のトナーを用いることにより当該キズの発生が顕著に抑制できる。
【0071】
(プロセスカートリッジ)
また、上記画像形成装置は、プロセスカートリッジが脱着可能な画像形成装置であっても構わない。具体的に本発明のプロセスカートリッジとしては、画像形成装置の装填部に対して脱着可能であり、像保持体と、像保持体上に形成された潜像をトナーにより現像して可視像を形成する現像装置と、像保持体上に残留するトナーをクリーニングブレードを用いて除去するクリーニング装置と、を少なくとも有し、前記トナーが、個数平均粒径が30nm以下で遊離表面処理剤量が2〜50質量%である第一の無機粒子と、個数平均粒径が80〜200nmである第二の無機粒子と、を含有すると共に、平均形状係数SF1が110〜125であり、前記クリーニングブレードの前記像保持体に対する押しつけ圧力が3.9×10−2〜6.9×10−2mN/cmであることを特徴とするプロセスカートリッジである。
【0072】
(画像形成方法)
本発明の画像形成方法は、像保持体上に潜像を形成する静電潜像形成工程と、該潜像をトナーにより現像して可視像を形成する現像工程と、該可視像を記録媒体に転写する転写工程と、転写後の像保持体上に残留するトナーをクリーニングブレードを用いて除去するクリーニング工程と、を少なくとも有し、前記トナーが、個数平均粒径が30nm以下で遊離表面処理剤量が2〜50質量%である第一の無機粒子と、個数平均粒径が80〜200nmである第二の無機粒子と、を含有すると共に、平均形状係数SF1が110〜125であり、前記クリーニングブレードの前記像保持体に対する押しつけ圧力が3.9×10−2〜6.9×10−2mN/cmであることを特徴とする。
【実施例】
【0073】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例中において、特に断りのない限り「部」および「%」は全て「質量部」および「質量%」を意味する。
【0074】
まず、本実施例において用いた測定方法について説明する。
−外添剤の個数平均粒径−
走査型電子顕微鏡(SEM:S−4700型 日立株式会社製)を用いて測定した。トナーに外添された状態のものを走査型電子顕微鏡(SEM:S−4700型 日立株式会社製)で100視野の観察(50000倍)を行い、各外添剤の画像面積に相当する円形粒子の粒径(長径と短径の平均値:円と近似して求めた)を1000箇所測定し、その平均値を外添剤の個数平均粒径とした。尚、複合外添されている場合には、電子顕微鏡S4100に取り付けたエネルギー分散型X線分析装置EMAX model6923H(HORIBA社製)を用いて加速電圧20kVでマッピングし、外添剤種を判別した。
【0075】
−外添剤の遊離表面処理剤量−
0.2%の界面活性剤(ポリオキシエチレンの重合度が10のポリオキシエチレン(10)オクチルフェニルエーテル、和光純薬工業製)水溶液40ml中にトナー2gを添加し、トナーが水溶液に濡れるように十分に分散させる。この状態で超音波ホモジナイザーUS300T(日本精機製作所製)を使用し、出力20W、周波数20kHzの超音波振動を1分間加え、添加剤粒子を脱離させた。その後、50mlの沈殿管付き遠心分離機(小型冷却高速遠心分離機Model M160 IV、佐久間製作所製)にかけて3000rpm×7分の条件でトナーを分離し、上澄み液を孔径5μmのメンブレンフィルター(日本ミリポア(株)FHLP02500)で除去した後、更に孔径0.22μm(GSEP047S0)、および孔径0.025μm(VSWP02500)のメンブレンフィルターで除去した後、炉液を乾燥した。測定に必要なサンプル量が回収できない場合には、測定に必要なサンプル量が回収できるまで同じ作業を繰り返した。乾燥した残渣10mgを用いてNMR測定を行った。
日本電子(JEOL)製AL−400(磁場9.4T(H核400MHz))を用い、プロトンNMRの測定を行った。サンプル、重クロロホルム溶媒、基準物質としてTMSをジルコニア製サンプルチューブ(5mmφ)に充填する。このサンプルチューブをセットして、例えば、周波数:Δ87kHz/400MHz(=Δ20ppm)、測定温度:25℃、積算回数:16回、分解能0.24Hz(約32000point)、で測定を行い、遊離表面処理剤由来のピーク強度から検量線を用いて遊離表面処理剤量に換算した。例えば、遊離表面処理剤としてジメチルシリコーンオイルが用いられている場合には、未処理の外添剤基材とジメチルシリコーンオイル(5水準程度量を振る)のNMR測定を行い、遊離表面処理剤量とNMRピーク強度との検量線を作成した。
【0076】
−トナーの平均形状係数SF1−
SF1は、下記式(1)により求められる。
SF1=(ML/A)×(π/4)×100 ・・・ 式(1)
式(1)において、MLはトナーの最大長、Aはトナーの投影面積を表し、真球の場合SF1=100となる。上記形状係数を求めるための具体的な手法としては、トナー画像を光学顕微鏡から画像解析装置(LUZEX III:(株)ニレコ製)に取り込み、円相当径を測定して、最大長および面積から、個々の粒子について上記式のSF1の値を求めることにより行った。
【0077】
−トナーの体積平均粒径−
トナーの体積平均粒径(累積体積平均粒径D50)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−コールター社製)を使用して測定した。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)の5%水溶液2ml中に測定試料を0.5〜50mg加え、これを電解液100〜150ml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アパーチャーを用いて2〜60μm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。このようにして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)に対して体積をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積50%となる粒径を累積体積平均粒径D50と定義した。
【0078】
−トナーの粉体流動性−
ホソカワミクロン社製の粉体特性綜合測定装置(パウダーテスタPT−D)を用い、上段より目開き53μm、45μm、および38μmのふるいを直列的に配置し、53μmのふるい上に正確に秤量した2gのトナーを投入し、振幅1mmで90秒間振動を与え、振動後の各ふるい上のトナー質量を測定し、下記式を用いて算出した。尚、試料は25℃/50%RHの環境下で24時間放置したものを用い、測定は25℃/50%RHの環境下で行った。
(常温凝集度)=(W53×50)+(W45×30)+(W38×10)…(2)
(式中、W53は目開き53μmのふるい上に残存した現像剤の質量を表し、W45は目開き45μmのふるい上に残存した現像剤の質量を表し、W38は目開き38μmのふるい上に残存した現像剤の質量を表す。)
【0079】
<第一の無機粒子(1)の作製>
気相法で作製した親水性シリカ(日本アエロジル社製、AEROSIL200)100部をトルエン溶液1000部中に分散し、デシルトリメトキシシラン(KBM−3103、信越シリコーン製)60部を投入して超音波をかけた後にエバポレーターでトルエンを留去し、更に150℃で1時間の加熱を加えた後、粉砕して、個数平均粒径12nmの小径外添剤である第一の無機粒子(1)を得た。尚、遊離表面処理剤量は下記表1に示す。
【0080】
<第一の無機粒子(2)の作製>
気相法で作製した親水性シリカ(日本アエロジル社製、AEROSIL50)100部をトルエン溶液1000部中に分散し、カルビノール変性シリコーンオイル(X−22−170DX、信越シリコーン製)80部を投入して超音波をかけた後にエバポレーターでトルエンを留去し、更に150℃で1時間の加熱を加えた後、粉砕して、個数平均粒径30nmの小径外添剤である第一の無機粒子(2)を得た。尚、遊離表面処理剤量は下記表1に示す。
【0081】
<第一の無機粒子(3)の作製>
気相法で作製した親水性チタニア(昭和電工社製、F−6)100部をトルエン溶液1000部中に分散し、ジメチルシリコーンオイル(KF−96(50cs)、信越シリコーン製)60部を投入して超音波をかけた後にエバポレーターでトルエンを留去し、更に150℃で1時間の加熱を加えた後、粉砕して、個数平均粒径15nmの小径外添剤である第一の無機粒子(3)を得た。尚、遊離表面処理剤量は下記表1に示す。
【0082】
<第一の無機粒子(4)の作製>
気相法で作製した親水性チタニア(昭和電工社製、F−6)100部をトルエン溶液1000部中に分散し、メタクリル変性シリコーンオイル(X−22−174DX、信越シリコーン製)12部を投入して超音波をかけた後にエバポレーターでトルエンを留去し、更に150℃で1時間の加熱を加えた後、粉砕して、個数平均粒径15nmの小径外添剤である第一の無機粒子(4)を得た。尚、遊離表面処理剤量は下記表1に示す。
【0083】
<比較用の無機粒子(5)の作製>
気相法で作製した親水性シリカ(日本アエロジル社製、OX50)100部をトルエン溶液1000部中に分散し、デシルトリメトキシシラン(KBM−3103、信越シリコーン製)44部を投入して超音波をかけた後にエバポレーターでトルエンを留去し、更に150℃で1時間の加熱を加えた後、粉砕して、個数平均粒径40nmの無機粒子(5)を得た。尚、遊離表面処理剤量は下記表1に示す。
【0084】
<比較用の無機粒子(6)の作製>
気相法で作製した親水性シリカ(日本アエロジル社製、AEROSIL200)100部をトルエン溶液1000部中に分散し、カルビノール変性シリコーンオイル(X−22−170DX、信越シリコーン製)150部を投入して超音波をかけた後にエバポレーターでトルエンを留去し、更に150℃で1時間の加熱を加えた後、粉砕して、個数平均粒径12nmの無機粒子(6)を得た。尚、遊離表面処理剤量は下記表1に示す。
【0085】
<比較用の無機粒子(7)の作製>
気相法で作製した親水性シリカ(日本アエロジル社製、AEROSIL200)100部をトルエン溶液1000部中に分散し、ジメチルシリコーンオイル(KF−96(50cs)、信越シリコーン製)21部を投入して超音波をかけた後にエバポレーターでトルエンを留去し、更に150℃で1時間の加熱を加えた後、粉砕して、個数平均粒径12nmの無機粒子(7)を得た。尚、遊離表面処理剤量は下記表1に示す。
【0086】
<第二の無機粒子(A)の作製>
ゾルゲル法で得られたシリカゾルにHMDS(ヘキサメチルジシラザン)処理を行い、乾燥、粉砕により球形化度Ψ=0.70、個数平均粒径=120nm(標準偏差=20nm)の、大径外添剤である第二の無機粒子(A)を得た。
【0087】
<第二の無機粒子(B)の作製>
ゾルゲル法で得られたシリカゾルにHMDS処理を行い、乾燥、粉砕によりΨ=0.90、個数平均粒径=80nm(標準偏差=15nm)の、大径外添剤である第二の無機粒子(B)を得た。
【0088】
<第二の無機粒子(C)の作製>
ゾルゲル法で得られたシリカゾルにHMDS処理を行い、乾燥、粉砕によりΨ=0.85、個数平均粒径=135nm(標準偏差=27nm)の、大径外添剤である第二の無機粒子(C)を得た。
【0089】
[着色粒子の製造]
<樹脂粒子分散液の調製>
・スチレン 296部
・アクリル酸n−ブチル 104部
・アクリル酸 6部
・ドデカンチオール 9部
・アジピン酸ジビニル 1.6部
(以上、和光純薬(株)製)
以上の成分を混合し溶解した混合物を、非イオン性界面活性剤(三洋化成(株)製:ノニポール400)10部及びアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)8部をイオン交換水610部に溶解した溶液に加えて、フラスコ中で分散し、乳化し、15分間ゆっくりと混合しながら、過硫酸アンモニウム(和光純薬(株)製)8部を溶解したイオン交換水50部を投入し、窒素置換を0.1リットル/分で20分行った。その後、フラスコ内を攪拌しながら内容物が70℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続し、平均粒径が200nm、固形分濃度が40%となる樹脂粒子分散液(1)を調製した。その分散液の一部を100℃のオーブン上に放置して水分を除去したものについてDSC(示差走査型熱量計)測定を実施したところ、ガラス転移点は53℃、重量平均分子量は33,000であった。
【0090】
<着色剤分散液(1A)の調製>
・Cyan顔料B15:3(大日精化社製:シアニンブルー4937) 100部
・アニオン性界面活性剤(ネオゲンRK:第一工業製薬(株)製) 10部
・イオン交換水 490部
以上の成分を混合して溶解し、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて10分間分散し、平均粒径が250nmである着色剤(Cyan顔料)粒子が分散された着色剤分散液(1A)を調製した。
【0091】
<着色剤分散液(2A)の調製>
着色剤をC.I.ピグメントレッド122(キナクリドン系顔料:大日精化社製:クロモファインマゼンタ6887)に変更した以外は着色剤分散液(1A)と同様にして着色剤分散液(2A)を調製した。平均粒径は220nmであった。
【0092】
<着色剤分散液(3A)の調製>
着色剤をC.I.ピグメントイエロー74(モノアゾ系顔料:大日精化社製:セイカファーストイエロー2054)に変更した以外は着色剤分散液(1A)と同様にして着色剤分散液(3A)を調製した。平均粒径は240nmであった。
【0093】
<着色剤分散液(4A)の調製>
着色剤をカーボンブラック(キャボット社製:リーガル330)に変更した以外は着色剤分散液(1A)と同様にして着色剤分散液(4A)を調製した。平均粒径は200nmであった。
【0094】
<離型剤分散液Aの調製>
・パラフィンワックス 100部
(HNP0190:日本精蝋(株)製、融点85℃)
・アニオン性界面活性剤 10部
(ライオン(株)社製:リパール860K)
・イオン交換水 400部
以上の成分を、丸型ステンレス鋼製フラスコ中でホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて10分間分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、平均粒径が550nmである離型剤粒子が分散された離型剤分散液Aを調製した。
【0095】
(着色粒子Cyanの製造)
・樹脂粒子分散液 320部
・着色剤分散液(1A) 80部
・離型剤分散液A 96部
・硫酸アルミニウム(和光純薬(株)製) 1.5部
・イオン交換水 1270部
以上の成分を温度調節用ジャケット付き丸型ステンレス製フラスコ中に収容し、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて5,000rpmで5分間分散させた後、フラスコに移動し、25℃、20分間4枚パドルで攪拌しながら放置した。その後攪拌しながらマントルヒーターで加熱し1℃/分の昇温速度で内部が48℃になるまで加熱し、48℃で20分間保持した。次に追加で樹脂粒子分散液80部を緩やかに投入し、48℃で30分間保持したのち、1Nの水酸化ナトリウム水溶液を添加し、pHを6.5に調整した。
その後1℃/分の昇温速度で95℃まで昇温し、30分間保持した。0.1N硝酸水溶液を添加してpHを4.8に調整し、95℃で2時間放置した。その後更に前記1N水酸化ナトリウム水溶液を添加し、pHを6.5に調整し95℃で8時間放置した。その後5℃/分で30℃まで冷却した。
出来上がったトナー粒子分散液をろ過し、(A)得られたトナー粒子に35℃のイオン交換水2,000部を添加し、(B)20分攪拌放置し、(C)その後ろ過した。(A)から(C)までの操作を5回繰り返した後、ろ紙上のトナー粒子を真空乾燥機に移し、45℃、1,000Pa以下で10時間乾燥した。なお1,000Pa以下としたのは、前述のトナー粒子は含水状態であり、乾燥初期においては45℃でおいても水分が凍結し、その後該水分が昇華するため、減圧時の乾燥機の内部圧力が一定にならないためである。ただし乾燥終了時には100Paで安定した。乾燥機内部を常圧に戻した後、これを取り出して、着色粒子Cyanを得た。
得られた着色粒子Cyanは体積平均粒径D50が5.8μm、数平均粒度分布指標GSDpが1.23、形状係数SF1は120であった。
【0096】
(着色粒子Magentaの製造)
着色剤分散液(1A)をマゼンタ着色剤である着色剤分散液(2A)に変更し、95℃,pH6.5の環境での8時間の放置を、95℃,pH4.0の環境での3時間の放置に変更した以外は、着色粒子Cyanと同様の方法により着色粒子Magentaを作製した。
得られた着色粒子Magentaは体積平均粒径D50が5.6μm、数平均粒度分布指標GSDpが1.22、形状係数SF1は116であった。
【0097】
(着色粒子Yellowの製造)
着色剤分散液(1A)をイエロー着色剤である着色剤分散液(3A)に変更し、95℃,pH6.5の環境での8時間の放置を、95℃,pH4.0の環境での5時間の放置に変更した以外は、着色粒子Cyanと同様の方法により着色粒子Yellowを作製した。
得られた着色粒子Yellowは体積平均粒径D50が5.8μm、数平均粒度分布指標GSDpが1.21、形状係数SF1は112であった。
【0098】
(着色粒子Kuroの製造)
着色剤分散液(1A)をブラック着色剤である着色剤分散液(4A)に変更した以外は着色粒子Cyanと同様の方法により着色粒子Kuroを作製した。
得られた着色粒子Kuroは体積平均粒径D50が5.7μm、数平均粒度分布指標GSDpが1.23、形状係数SF1は125であった。
【0099】
<キャリヤの作製>
・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 2部
(成分比:90/10、重量平均分子量Mw78000)
・カーボンブラック(R330:キャボット社製) 0.2部
まず、フェライト粒子を除く上記成分を10分間スターラーで攪拌させて、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て、60℃において30分攪拌した後、さら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ヤを得た。このキャリヤは、1000V/cmの印加電界時の体積固有抵抗値が1011Ωcmであった。
【0100】
[実施例1]
上記着色粒子Kuro,Cyan,Magenta,Yellowのそれぞれ100部に第一の無機粒子(1)1部、第二の無機粒子(A)1.5部をヘンシェルミキサーを用い用いて周速32m/s×10分間ブレンドをおこなった後、45μm網目のシーブを用いて粗大粒子を除去し、各色トナーを得た。キャリヤ100部と上記各トナー5部とをV−ブレンダーを用い40rpmで20分間攪拌し、177μmの網目を有するシーブで篩うことにより現像剤(粉体流動性はKuro,Cyan,Magenta,Yellowそれぞれ10%、14%、12%、15%)を得た。
【0101】
[実施例2]
上記着色粒子Kuro,Cyan,Magenta,Yellowのそれぞれ100部に第一の無機粒子(2)1部、第二の無機粒子(B)1.2部をヘンシェルミキサーを用い周速32m/s×10分間ブレンドをおこなった後、45μm網目のシーブを用いて粗大粒子を除去し、各色トナーを得た。キャリヤ100部と上記各トナー5部とをV−ブレンダーを用い40rpmで20分間攪拌し、177μmの網目を有するシーブで篩うことにより現像剤(粉体流動性はKuro,Cyan,Magenta,Yellowそれぞれ22%、25%、26%、29%)を得た。
【0102】
[実施例3]
上記着色粒子Kuro,Cyan,Magenta,Yellowのそれぞれ100部に第二の無機粒子(C)1.5部をヘンシェルミキサーを用い周速32m/s×10分間ブレンドをおこない、更に第一の無機粒子(3)1部を加え周速20m/s×5分間ブレンドを行った後、45μm網目のシーブを用いて粗大粒子を除去し、各色トナーを得た。キャリヤ100部と上記各トナー5部とをV−ブレンダーを用い40rpmで20分間攪拌し、177μmの網目を有するシーブで篩うことにより現像剤(粉体流動性はKuro,Cyan,Magenta,Yellowそれぞれ18%、21%、22%、27%)を得た。
【0103】
[実施例4]
上記着色粒子Kuro,Cyan,Magenta,Yellowのそれぞれ100部に第一の無機粒子(4)1部、第二の無機粒子(A)1部、個数平均粒径0.7μmの酸化セリウム1部をヘンシェルミキサーを用い周速32m/s×10分間ブレンドをおこなった後、45μm網目のシーブを用いて粗大粒子を除去し、各色トナーを得た。キャリヤ100部と上記各トナー5部とをV−ブレンダーを用い40rpmで20分間攪拌し、177μmの網目を有するシーブで篩うことにより現像剤(粉体流動性はKuro,Cyan,Magenta,Yellowそれぞれ13%、15%、16%、18%)を得た。
【0104】
[比較例1]
実施例1のKuro,Cyan,Magenta,Yellowのそれぞれの現像剤の作製において、第一の無機粒子(1)の代わりに比較用の無機粒子(5)を着色粒子に外添させた以外は、実施例1と同様にして各色の現像剤(粉体流動性はKuro,Cyan,Magenta,Yellowそれぞれ11%、13%、15%、17%)を得た。
【0105】
[比較例2]
実施例1のKuro,Cyan,Magenta,Yellowのそれぞれの現像剤の作製において、第一の無機粒子(1)の代わりに比較用の無機粒子(6)を着色粒子に外添させた以外は、実施例1と同様にして各色の現像剤(粉体流動性はKuro,Cyan,Magenta,Yellowそれぞれ30%、32%、36%、37%)を得た。
【0106】
[比較例3]
実施例1のKuro,Cyan,Magenta,Yellowのそれぞれの現像剤の作製において、第一の無機粒子(1)の代わりに比較用の無機粒子(7)を着色粒子に外添させた以外は、実施例1と同様にして各色の現像剤(粉体流動性はKuro,Cyan,Magenta,Yellowそれぞれ12%、14%、17%、20%)を得た。
【0107】
(評価)
画像形成装置(富士ゼロックス社製、Docu Centre Color320において、クリーニングブレードの感光体に対する押しつけ圧力を4.0×10−2mN/cmに変更した改造機)を用いて、実施例及び比較例にて得られた現像剤により、所定の環境(3℃、10RH%)での画像形成テストを実施した。
まず画像形成装置を30℃75%の環境で一昼夜放置した後に、3℃3%の環境で一昼夜放置した。その後、それぞれの現像剤をKuro、Yellow、Magenta、Cyan位置にセットした。
「電子写真学会テストチャートNo.5−1」を用いてA3用紙(富士ゼロックス社製、P紙)に画像を形成し、100枚出力する毎に5分間の休止を挟む操作を繰り返した。この操作で1000枚出力する毎に、画質(白紙部分に筋状汚れがあれば、トナークリーニング性が不十分なことによる画質劣化と判断)と共に像保持体(用いた現像剤の色に対応する像保持体)の表面のキズを目視で評価した。
【0108】
【表1】

【0109】
【表2】

【図面の簡単な説明】
【0110】
【図1】本発明の画像形成装置の一例を示す概略模式図である。
【図2】クリーニングブレードが感光体表面に押し付けられた状態を示す概略模式図である。
【符号の説明】
【0111】
10 像保持体(感光体)
12 帯電ロール
14 レーザー露光装置
16 現像器
18 転写用ロール
19 除電ランプ
20 クリーニングブレード

【特許請求の範囲】
【請求項1】
個数平均粒径が30nm以下で遊離表面処理剤量が2〜50質量%である第一の無機粒子と、個数平均粒径が80〜200nmである第二の無機粒子と、を含有することを特徴とする静電潜像現像用トナー。
【請求項2】
像保持体と、像保持体上に潜像を形成する静電潜像形成手段と、該潜像をトナーにより現像して可視像を形成する現像手段と、該可視像を記録媒体に転写する転写手段と、転写後の像保持体上に残留するトナーをクリーニングブレードを用いて除去するクリーニング手段と、を少なくとも有し、
前記トナーが、個数平均粒径が30nm以下で遊離表面処理剤量が2〜50質量%である第一の無機粒子と、個数平均粒径が80〜200nmである第二の無機粒子と、を含有すると共に、平均形状係数SF1が110〜125であり、
前記クリーニングブレードの前記像保持体に対する押しつけ圧力が3.9×10−2〜6.9×10−2mN/cmであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項3】
画像形成装置の装填部に対して脱着可能であり、
像保持体と、像保持体上に形成された潜像をトナーにより現像して可視像を形成する現像装置と、像保持体上に残留するトナーをクリーニングブレードを用いて除去するクリーニング装置と、を少なくとも有し、
前記トナーが、個数平均粒径が30nm以下で遊離表面処理剤量が2〜50質量%である第一の無機粒子と、個数平均粒径が80〜200nmである第二の無機粒子と、を含有すると共に、平均形状係数SF1が110〜125であり、
前記クリーニングブレードの前記像保持体に対する押しつけ圧力が3.9×10−2〜6.9×10−2mN/cmであることを特徴とするプロセスカートリッジ。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2008−70719(P2008−70719A)
【公開日】平成20年3月27日(2008.3.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−250655(P2006−250655)
【出願日】平成18年9月15日(2006.9.15)
【出願人】(000005496)富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Fターム(参考)】