JP2020034653A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
画像形成装置の高画質化を達成する手段として、トナーの小粒径化が進んでいる。
トナーの粒径が小さくなると、クリーニング工程では、トナーがクリーニングブレードに掻き取られにくくなり、クリーニングブレードをすり抜けやすくなるクリーニング不良が起こりやすくなる。
クリーニング不良を改善したものとして、特許文献1に、トナー粒子にチタン酸ストロンチウム粉体を添加する方法が提案されている。これらの方法に使用されるチタン酸ストロンチウム粉体は、優れた研磨効果があり、感光体上にトナーが付着することによって生じるフィルミングや融着を防止するためには効果的であるが、帯電手段に付着したシリカなどの除去には不十分であった。
すなわち、本発明の一態様は、像担持体と、前記像担持体に接触しながら回転する帯電手段と、前記帯電手段に直流電圧のみを印加する電圧印加手段と、帯電処理された前記像担持体の表面に静電潜像を形成するための露光手段と、前記像担持体の表面に形成された前記静電潜像をトナーを用いて現像して、トナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を転写材に転写する転写手段と、前記像担持体の表面に残留したトナーを清掃するためのクリーニング部材と、前記転写材に転写されたトナー像を定着するための定着手段と、を有する画像形成装置であって、
前記帯電手段は、帯電ローラであり、前記帯電ローラの最表層が粒子部と非粒子部とによって構成され、前記最表層の10点平均粗さRzが1〜20μmであり、前記最表層を2値化処理した際における非粒子部(海部)の10μm×10μm範囲の面積の10点平均粗さのRzが1.0μm以下であり、
前記トナーは、トナー粒子と、その表面に存在するチタン酸ストロンチウム粒子およびシリカ粒子を有しており、
前記チタン酸ストロンチウム粒子は、
(i)一次粒子の個数平均粒子径(D1T)が10nm以上95nm未満であり、
(ii)平均円形度が0.700以上0.920以下であり、
(iii)CuKα特性X線回折における回折角(2θ)の32.00deg以上32.40deg以下に最大ピーク(a)を有し、前記最大ピーク(a)の半値幅が、0.23deg以上0.50deg以下であり、前記最大ピーク(a)の強度(Ia)と、CuKα特性X線回折における回折角(2θ)の24.00deg以上28.00deg以下の範囲における最大ピーク強度(Ix)が、下記式(1)を満たし、
(iv)蛍光X線分析によって検出される元素が全て酸化物で含有されているとみなした際において、全酸化物の総量を100質量%としたときの酸化ストロンチウム及び酸化チタンの含有量の合計が、98.0質量%以上であり、
前記シリカ粒子は、一次粒子の個数平均粒子径(D1S)が5nm以上、300nm以下であり、
前記チタン酸ストロンチウム粒子の含有量が、前記シリカ粒子100質量部あたり、20質量部以上であることを特徴とする画像形成装置である。
(Ix)/(Ia) ≦ 0.010 ・・・ 式(1)
(画像形成装置の各部の説明)
図1は、インライン方式(4ドラム系)のカラー画像形成装置の構成図である。画像形成装置は、イエロー色の画像を形成する画像形成部1aと、マゼンタ色の画像を形成する画像形成部1bと、シアン色の画像を形成する画像形成部1cと、ブラック色の画像を形成する画像形成部1dの4つの画像形成部(画像形成ユニット)を備えている。これらの4つの画像形成部は一定の間隔をおいて一列に配置されている。
さらに、各感光ドラム2a、2b、2c、2dの上方には、帯電処理された感光ドラムの表面に静電潜像を形成するための露光手段(以降、「露光装置」とも記載する。)7a、7b、7c、7dがそれぞれ設置されている。各現像手段(以降、「現像装置」とも記載する。)4a、4b、4c、4dには、それぞれイエロートナー、シアントナー、マゼンタトナー、ブラックトナーが収納されている。現像装置は感光ドラムの表面に形成された静電潜像を現像して、トナー像を形成する。
各感光ドラム2a、2b、2c、2dの周囲には、感光ドラムの表面に残留したトナーを清掃するためのクリーニング部材(以降、「ドラムクリーニング装置」とも記載する。)6a、6b、6c、6dがそれぞれ設置されている。
コントローラから画像形成動作を開始するための開始信号が発せられると、カセット(不図示)から転写材(記録媒体)が一枚ずつ送り出され、レジストローラ(不図示)まで搬送される。その時、レジストローラ(不図示)は停止されており、転写材の先端は二次転写部の直前で待機している。
図2の断面図を用いて帯電ローラ3を説明する。まず支持体30の外周に弾性層31を形成し、弾性層31の上に表層32を形成している。
帯電ローラの最表層は粒子部と非粒子部とによって構成されている。最表層の10点平均粗さRzは1〜20μmである。最表層を2値化処理した際における非粒子部(海部)の10μm×10μm範囲の面積の10点平均粗さのRzは1.0μm以下である。
ここで帯電ローラ3の具体的な製造方法について説明する。以下に説明する製造処方は、後述の実施例における例1の帯電ローラ(表1の帯電ローラNo.4)の処方であり、それ以外の帯電ローラの処方例とは粒子の外径や重量部数等が異なるが、製造方法自体は同じである。原則として、「部」は「質量部」を意味する。
まず、弾性層31の形成について説明する。
オープンロールを用いて下記の成分を20分間混練した。
・エピクロルヒドリンゴム(商品名:エピクロマーCG102、ダイソー(株)製)
100部
・充填剤としての炭酸カルシウム 30部
・研磨性改善のための補強材としての着色グレードカーボン(商品名:シーストSO、東海カーボン(株)製) 2部
・酸化亜鉛 5部
・可塑剤としてのDOP(フタル酸ジオクチル) 10部
・老化防止剤としての2−メルカプトベンズイミダゾール 1部
・下記式で示される過塩素酸四級アンモニウム塩 3部
・加硫促進剤としてジベンゾチアジルジスルフィド(DM)(商品名:大内新興化学工業株式会社 ノクセラーDM-P) 1部
・加硫促進剤としてテトラメチルチウラムモノスルフィド(TS)(商品名:大内新興化学工業株式会社 ノクセラーTS) 0.5部
・加硫剤として硫黄 1部
得られた混練物をゴム押出機で円筒形に押出し後に裁断し、加硫缶を用いて温度160℃の水蒸気で40分間一次加硫し、一次加硫チューブを得た。
この未研磨品のゴム部分の両端をカットした後、ゴム部分を回転砥石で研磨し、十点平均粗さRz7μmの導電性弾性層を有する帯電ローラを得た。
さらに、ラクトン変性アクリルポリオール(商品名:プラクセルDC2009(水酸基価90KOHmg/g)、ダイセル化学工業(株)製)145部を、455部のメチルイソブチルケトン(MIBK)に溶解し、固形分24.17質量%の溶液とした。
・前記表面処理導電性酸化スズの粉体 50部
・シリコーンオイル(商品名:SH−28PA、東レ・ダウコーニングシリコーン(株)製) 0.01部
・微粒子シリカ(一次粒子径0.02μm) 1.2部
・架橋アクリル単分散粒子 大粒径粒子(商品名:ケミスノーMX−1000(個数平均粒子径10μm)、綜研化学(株)製) 4.5部
・架橋アクリル単分散粒子 小粒径粒子(商品名:ケミスノーMX−500(個数平均粒子径5μm)、綜研化学(株)製) 18部
・直径0.8mmのガラスビーズ 200部
・イソホロンジイソシアネートのブロックタイプのイソシアヌレート型3量体(IPDI)(商品名:ベスタナートB1370、デグサ・ヒュルス製) 27部
・ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート型3量体(HDI)(商品名:デュラネートTPA−B80E、旭化成工業(株)製) 17部
前記表面層用塗料をディッピングによって、前記導電性弾性層を有する帯電ローラの表面に塗工した。引き上げ速度400mm/minで塗工し、30分間風乾後、軸方向を反転し、再度引き上げ速度400mm/minで塗工し、30分間風乾後、オーブンを用いて温度160℃で1時間乾燥した後、室温25℃、相対湿度50%の環境下で48時間静置した。
表1において、RzはJIS B0601(1994)に規定された十点平均粗さのことである。レーザー顕微鏡(VK−X1000、(株)キーエンス製)を用いて、50倍の対物レンズで帯電ローラの表面画像を撮影し、横273μm×縦204μmの面積の二次元高さデータを取得し、表面の曲率に対して自動補正を行った。その後、(株)キーエンス製の解析アプリケーションを用いて、周方向3箇所(任意の場所を起点に120°刻み)の十点平均粗さの平均値を求めた。
そして、各画像の中から10か所を選んで、それら10か所の十点平均粗さの平均値を求めた。つまり、第1の画像の中から選んだ10か所の十点平均粗さの平均値、第2の画像の中から選んだ10か所の十点平均粗さの平均値、・・・、第9の画像の中から選んだ10か所の十点平均粗さの平均値、を求めた。
さらに、第1画像から算出された平均値、第2画像から算出された平均値、・・・第9画像から算出された平均値の総和を9で割って、平均値の平均値を求めた。各画像の平均値の平均値を求めることでバラつきの影響を十分に小さくした。
本発明に係るトナーは、トナー粒子と、その表面に存在するチタン酸ストロンチウム粒子およびシリカ粒子を有する。
(チタン酸ストロンチウムの一次粒子の個数平均粒子径)
本発明において、トナー粒子の表面に存在するチタン酸ストロンチウムの一次粒子の個数平均粒子径(D1T)は、10nm以上95nm未満であることを特徴とする。
一次粒子の個数平均粒子径が10nm以上であることによって、チタン酸ストロンチウムがトナー粒子表面に効果的に微分散し、トナーの過剰帯電を抑制する。一次粒子の個数平均粒子径が95nm未満であることによって、チタン酸ストロンチウムのトナー粒子への付着力を十分に得ることができ、トナーの帯電量の立ち上がりを速め、かつトナーの過剰帯電を効果的に抑制できる。そのため、高温高湿環境や低温低湿環境で使用した場合においても、スリーブゴーストが発生しにくく、高温高湿環境で長期に渡って使用した場合においても、細線再現性およびドット再現性が良好なトナーを提供することができる。
本発明において、トナー粒子の表面に存在するチタン酸ストロンチウム粒子の平均円形度は0.700以上0.920以下とする。
これにより、クリーニングブレード付近でトナーから外れたチタン酸ストロンチウム粒子が、クリーニングブレードをすり抜けることができる。
チタン酸ストロンチウム粒子の平均粒子径と一次粒子の平均円形度が上記の範囲であることは、形状が従来のチタン酸ストロンチウムよりも小さく、角が丸みを帯びた形状であることを表している。これにより、従来のチタン酸ストロンチウムよりもクリーニングブレードをすり抜けやすい形状となっている。
該最大ピーク(a)はチタン酸ストロンチウムの結晶の(1,1,0)面ピークに起因する。
一般的に、X線回折における回折ピークの半値幅はチタン酸ストロンチウムの結晶子径と関係がある。一次粒子の一個の粒は、複数の結晶子によって構成されており、結晶子径とは、一次粒子を構成する個々の結晶子の大きさのことである。
本発明のチタン酸ストロンチウムのX線回折における回折ピークの半値幅は、0.23deg以上0.50deg以下であり、これは従来のチタン酸ストロンチウムよりも結晶子径が小さいことを表している。
(Ix)/(Ia)≦ 0.010 ・・・ 式(1)
(Ix)はチタン酸ストロンチウムの原料に由来するSrCO3やTiO2のピークを表す。
式(1)は(Ix)/(Ia)≦ 0.010であることが重要であり、好ましくは(Ix)/(Ia)≦ 0.008である。不純物に由来する(Ix)のピークは存在しないことが望ましい。
(Ix)/(Ia)は、チタン原料とストロンチウム原料の混合比、反応温度、反応時間によって制御することができる。さらに、反応後にチタン酸ストロンチウムスラリーを酸洗浄することによって制御することができる。
酸化ストロンチウム及び酸化チタンの含有量を98.2質量%以上であることが好ましいし、上限は特に制限されないが100質量%以下であることが好ましい。当該含有量は、チタン原料を精製し、不純物を低減することによって制御することができる。
チタン酸ストロンチウムの調整法は特に制限はないが、例えば以下の方法で製造される。
例えば、硫酸チタニル水溶液を加水分解して得られた含水酸化チタンスラリーのpHを調整して得たチタニアゾルの分散液に、硝酸ストロンチウム、塩化ストロンチウム等を添加する。そして、反応温度まで加温した後、アルカリ水溶液を添加することで製造することができる。なお、反応温度は60〜100℃が好ましい。
さらに、アルカリ水溶液を添加する工程において、超音波振動を加えながら添加を行うことが半値幅を制御するうえで好ましい。反応工程において、超音場振動を加えることで、結晶の析出速度が速くなり、結晶子径が小さな粒子を得ることができる。
一方で、半値幅を制御する方法として、強加工法(無機微粒子に機械的に強い力を加える手法)を用いてもよい。強加工としては、ボールミル法、高圧化のねじり、落錘加工、粒子衝撃、エア式ショットピーニング等の方法を用いることができる。
本発明において、トナー粒子の表面に存在するシリカ粒子の一次粒子の個数平均粒子径(D1S)は5nm以上、300nm以下とする。
トナー粒子の表面に存在するシリカ粒子の一次粒子の個数平均粒子径が5nm以上にすることで帯電ローラでの本件のチタン酸ストロンチウムの掻き取り効果がもっとも発揮される。またトナー粒子の表面に存在するシリカ粒子の一次粒子の個数平均粒子径が300nm以下とすることによりクリーニングブレードでシリカ粒子が阻止層を形成し、チタン酸ストロンチウムのすり抜け量を制御することができる。
本発明において、チタン酸ストロンチウム粒子の含有量は、シリカ粒子100質量部あたり、20質量部以上とする。
20質量部以上とすることで帯電ローラでの本件のチタン酸ストロンチウムの掻き取り効果が発揮されるようになる。
シリカ粒子の総含有量は、トナー粒子100質量部に対して、8.0質量部以上、15.0質量部以下であることが好ましい。
8.0質量部以上とすることで、クリーニングブレードでシリカ粒子が阻止層を形成し、チタン酸ストロンチウムのすり抜け量を制御することができることとトナーボトルからの排出性を得るため、トナーの流動性を確保することにある。また15.0質量部以下することで帯電ローラの汚染を防止できる。
シリカ粒子は、
個数平均粒子径(D1S1)が5nm以上、20nm以下である第一のシリカ粒子と、
個数平均粒子径(D1S2)が80nm以上、120nm以下である第二のシリカ粒子とによって構成され、
前記チタン酸ストロンチウム粒子の個数平均粒子径(D1T)と、前記第一のシリカ粒子の個数平均粒子径(D1S1)と、前記第二のシリカ粒子の個数平均粒子径(D1S2)との関係が下記式(2)を満たすことが好ましい。
D1S2>D1T>D1S1 ・・・ 式(2)
乾式シリカは、ケイ素ハロゲン化合物等を原料としている。ケイ素ハロゲン化合物としては、四塩化ケイ素が用いられるが、メチルトリクロロシラン、トリクロロシランなどのシラン類単独、又は四塩化ケイ素とシラン類との混合状態でも原料として使用可能である。
SiCl4+2H2+O2→SiO2+4HCl
以下に、本発明に用いられる乾式シリカの製造例を説明する。
シリカ微粒子の解砕方法としては、例えばアトマイザー(東京アトマイザー製造(株)製)等の解砕機を用いることができる。
トナーは個数基準におけるメジアン径(D50)が3.0μm以上6.0μm以下であることが好ましい。本件のチタン酸ストロンチウムはトナーが小粒径になり、クリーニングブレードのすり抜けが厳しくなるほどその効果を発揮する。
トナーの製造方法については、熱風などを用いた処理によってチタン酸ストロンチウム粒子及びシリカ粒子をトナー粒子の表面に固着させる工程を有する以外は、特に限定されず、従来公知の製造方法を用いることができる。
ここでは、粉砕法を用いたトナーの製造手順について説明する。
混合装置の一例としては、ダブルコン・ミキサー、V型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、メカノハイブリッド(日本コークス工業(株)製)が挙げられる。
さらに、溶融混練することによって得られる樹脂組成物は、2本ロール等で圧延され、冷却工程で水などによって冷却してもよい。
その後、必要に応じて慣性分級方式のエルボジェット(日鉄鉱業(株)製)、遠心力分級方式のターボプレックス(ホソカワミクロン(株)製)、TSPセパレータ(ホソカワミクロン(株)製)、ファカルティ(ホソカワミクロン(株)製)の如き分級機や篩分機を用いて分級し、トナー粒子を得る。
トナー粒子に無機粒子及び必要に応じて他の外部添加剤を加えて混合(外添)する。混合装置の一例としては、ダブルコン・ミキサー、V型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、メカノハイブリッド(日本コークス工業(株)製)があり、それぞれ好ましく用いられる。
次に、本発明に係る各物性の測定方法に関して記載する。
シリカ粒子等の一次粒子の個数平均粒子径の測定は、電界放射型走査電子顕微鏡(FE−SEM)S−4700((株)日立製作所製)を用いて行う。
撮影倍率は5万倍とし、撮影された写真をさらに2倍に引き伸ばした後、得られたFE−SEM写真像から、トナー粒子表面の固着されたシリカ粒子等(一次粒子)露出している面の最大径(長軸径)Laを測定する。同時に露出面の高さLbを算出する。
LaとLbから、シリカ粒子の最大径は(La2/4+Lb2)/Lbと算出される。
ランダムに選択した100個のシリカ粒子等(一次粒子)について同様の計算を行い、シリカ粒子等(一次粒子)の個数平均粒子径とする。
平均円形度は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000」(シスメックス(株)製)によって、校正作業時の測定及び解析条件で測定する。
フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000」(シスメックス(株)製)の測定原理は、流れている粒子を静止画像として撮像し、画像解析を行うというものである。試料チャンバーへ加えられた試料は、試料吸引シリンジによって、フラットシースフローセルに送り込まれる。フラットシースフローに送り込まれた試料は、シース液に挟まれて扁平な流れを形成する。フラットシースフローセル内を通過する試料に対しては、1/60秒間隔でストロボ光が照射されており、流れている粒子を静止画像として撮影することが可能である。また、扁平な流れであるため、焦点の合った状態で撮像される。粒子像はCCDカメラで撮像され、撮像された画像は512×512画素の画像処理解像度(一画素あたり0.37×0.37μm)で画像処理され、各粒子像の輪郭抽出を行い、粒子像の投影面積Sや周囲長L等が計測される。
円形度C=2×(π×S)1/2/L
粒子像が円形の時に円形度は1.000になり、粒子像外周の凹凸の程度が大きくなればなるほど円形度は小さい値になる。各粒子の円形度を算出後、円形度0.200〜1.000の範囲を800分割し、得られた円形度の相加平均値を算出し、その値を平均円形度とする。
まず、ガラス製の容器中に予め不純固形物などを除去したイオン交換水20mLを入れる。この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業(株)製)をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を0.2mL加える。
さらに測定試料を0.02g加え、超音波分散器を用いて2分間分散処理を行い、測定用の分散液とする。その際、分散液の温度が10℃以上40℃以下となる様に適宜冷却する。超音波分散器としては、発振周波数50kHz、電気的出力150Wの卓上型の超音波洗浄器分散器(例えば「VS−150」((株)ヴェルヴォクリーア製))を用い、水槽内には所定量のイオン交換水を入れ、この水槽中に該コンタミノンNを2mL添加する。
該手順に従い調製した分散液を該フロー式粒子像分析装置に導入し、HPF測定モードで、トータルカウントモードにて3000個のトナー粒子を計測する。そして、粒子解析時の2値化閾値を85%とし、解析粒子径を円相当径1.985μm以上、39.69μm未満に限定し、トナー粒子等の平均円形度を求める。
なお、本願実施例では、シスメックス(株)による校正作業が行われた、シスメックス(株)が発行する校正証明書の発行を受けたフロー式粒子像分析装置を使用する。解析粒子径を円相当径1.985μm以上、39.69μm未満に限定した以外は、校正証明を受けた時の測定及び解析条件で測定を行う。
測定はMiniFlex600((株)リガク製)を用いて、以下の条件で行う。
測定サンプルは、測定範囲内に回折ピークを持たない無反射試料板((株)リガク製)に無機微粒子(チタン酸ストロンチウム)を粉末の状態で平らになるように軽く押さえながら乗せる。平らになったら、試料板ごと装置へセットする。
管球:Cu
平行ビーム光学系
電圧:40kV
電流:15mA
開始角度:3°
終了角度:60°
サンプリング幅:0.02°
スキャンスピード:10.00°/min
発散スリット:0.625deg
散乱スリット:8.0mm
受光スリット:13.0mm(Open)
得られたX線回折ピークの半値幅、ピーク強度の算出は、(株)リガク製解析ソフト「PDXL」を用いて行う。
無機微粒子(チタン酸ストロンチウムまたは無機微粒子A)の蛍光X線測定は、シランカップリング剤などで表面処理を行う場合は、表面処理前に測定を行う。
波長分散型蛍光X線分析装置Axios advanced(スペクトリス(株)製)を用いてHe雰囲気下、無機微粒子におけるNaからUまでの元素を直接測定する。装置付属の液体試料用カップを使用し、PP(ポリプロピレン)フィルムを底面に張り、試料を十分量入れ、底面に均一厚に層を形成させて、ふたをする。出力が2.4kWの条件で測定する。解析には、FP(ファンダメンタルパラメーター)法を用いる。その際、検出された元素すべてが酸化物であると仮定し、それらの総質量を100質量%とする。ソフトウェアUniQuani5(Ver.5.49)(スペクトリス(株)製)にて総質量に対する酸化ストロンチウム(SrO)および酸化チタン(TiO2)の含有量(質量%)を酸化物換算値として求める。
外添剤の一次粒子の個数平均粒子径は、透過型電子顕微鏡(TEM)「JEM2800」(日本電子(株)製)を用いて測定する。
まず、測定サンプルの調整を行う。外添剤約5mgに対し、イソプロパノール1mLを加え、超音波分散機(超音波洗浄機)で5分間分散させる。次に、TEM用の支持膜付きマイクログリッド(150メッシュ)に上記分散液を1滴たらし、乾燥させることで測定サンプルを準備した。
トナー表面上の無機微粒子の一次粒子の粒径は、走査型電子顕微鏡(SEM)「S−4700」((株)日立製作所製)を用いて、トナー上の無機微粒子を観察して求めた。
観察倍率は有機無機複合微粒子の大きさによって適宜調整したが、最大20万倍に拡大した視野において、100個の一次粒子の長径を測定して、その平均値を個数平均粒子径とした。
本発明のトナーの個数基準におけるメジアン径(D50)は走査型電子顕微鏡による二次電子像の観察と、続く画像処理によって求めることができる。
本発明のトナーの個数基準におけるメジアン径(D50)の測定は、走査電子顕微鏡(SEM)、S−4800((株)日立製作所製)を用いて行った。
具体的には、電子顕微鏡観察用の試料台上にカーボンテープでトナーを一層になるように固定し、白金による蒸着を行い、以下の条件で観察した。フラッシング操作を行ってから観察を行った。
AcceleratingVoltage=2000Volt
EmissionCurrent=10000nA
WorkingDistance=6000um
LensMode=High
Condencer1=5
ScanSpeed=Slow4(40秒)
Magnification=50000
DataSize=1280×960
ColorMode=Grayscale
続いて、得られた二次電子による投影像を用いて、トナー100粒について投影面積円相当径を算出した。解析するトナー100粒の選択方法の詳細は後述する。
d1={(4×ja×0.3088)/3.14}^(1/2)
次いで、抽出された粒子群の各粒子に対して、選択されるトナー粒の数が100となるまで同様の処理を行った。一視野中のトナー粒の数が100に満たない場合には、別視野のトナー投影像について同様の操作を繰り返した。
得られたトナー100粒について、投影面積円相当径が昇順に並べ、50個目にあたるトナー粒の投影面積円相当径を、本発明のトナーの個数基準におけるメジアン径(D50)とした。
次に、帯電ローラの耐久試験および画像評価に用いた電子写真装置について説明する。本試験で使用した電子写真式複写機は、キヤノン(株)製フルカラー複写機imageRUNNER ADVANCE C5500の改造機を用いた。シアン色用のプロセスカートリッジのステーションを使用した。
感光体の帯電方式は直流帯電方式(DC帯電方式)である。
尚、各実施例、各比較例で使用した帯電ローラの種類、チタン酸ストロンチウムの物性を表2、表3に記載する。
画像評価としては、常温低湿(N/L:温度23℃/相対湿度5%)の環境下で画像比率30%の画像を出力して10万枚の連続耐久試験を行った。
1つは帯電ローラによって感光体1の表面に形成する暗部電位VDに直接現像させたものである(以下、アナログHT(ハーフトーン)と称す)。具体的には感光体ドラム表面を暗部電位VDとして約−700Vに帯電させ、現像スリーブ電位を約−720Vに設定することで暗部電位VDに現像させる。この条件だと帯電ローラの汚れによって発生する帯電ムラが直接画像に反映するので、厳しい条件で汚れを評価できる。
ランクB:アナログHTではスジ状にムラが発生するが、デジタルHTでは画像に出ない。
ランクC:デジタルHTではうっすらムラが発生するが実用上問題無い。
ランクD:デジタルHTではっきりとムラ、スジが確認できる。
以上説明したように、本発明によれば、複写機やプリンター等のDC帯電方式を用いた帯電装置において、直流電圧のみを印加する場合で耐久後の帯電ローラ汚れが抑制され、画像不良の発生のない画像形成装置を提供することが可能となった。
上記構成及び処方に基づき、製法、分級条件等を変化させた現像剤において帯電ローラ汚染に対する評価を実施した結果を表2及び表3に示す。
実施例4〜5、比較例4〜5は、チタン酸ストロンチウム粒子におけるD1Tを変化させた時の評価結果を示し、本実施例に記載のD1Tの範囲であるならば、良好な結果を得ることができるが、範囲外では良好な結果を得ることができなかった。
実施例8〜9、比較例8〜9は、チタン酸ストロンチウム粒子におけるCuKα特性X線回折における回折角(2θ)の最大ピークの半値幅を変化させた時の評価結果を示し、本実施例に記載のCuKα特性X線回折における回折角(2θ)の最大ピークの半値幅の範囲であるならば、良好な結果を得ることができるが、範囲外では良好な結果を得ることができなかった。
実施例12〜13、比較例12〜13は、シリカ粒子におけるD1Sを変化させた時の評価結果を示し、本実施例に記載のD1Sの範囲であるならば、良好な結果を得ることができるが、範囲外では良好な結果を得ることができなかった。
実施例15〜16は、シリカ粒子の総含有量を変化させた時の評価結果を示し、本実施例に記載のシリカ粒子の総含有量の範囲内において、良好な結果を得ることができた。
実施例19〜20は、シリカ粒子のD1S2を変化させた時の評価結果を示し、本実施例に記載のシリカ粒子のD1S2の範囲内において、良好な結果を得ることができた。
実施例21〜22は、トナーのメジアン径を変化させた時の評価結果を示し、本実施例に記載のトナーのメジアン径の総含有量の範囲内において、良好な結果を得ることができた。
2a−2d 感光ドラム
3a−3d 帯電ローラ
30 支持体
31 弾性層
32 表層
Claims (4)
- 像担持体と、前記像担持体に接触しながら回転する帯電手段と、前記帯電手段に直流電圧のみを印加する電圧印加手段と、帯電処理された前記像担持体の表面に静電潜像を形成するための露光手段と、前記像担持体の表面に形成された前記静電潜像をトナーを用いて現像して、トナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を転写材に転写する転写手段と、前記像担持体の表面に残留したトナーを清掃するためのクリーニング部材と、前記転写材に転写されたトナー像を定着するための定着手段と、を有する画像形成装置であって、
前記帯電手段は、帯電ローラであり、前記帯電ローラの最表層が粒子部と非粒子部とによって構成され、前記最表層の10点平均粗さRzが1〜20μmであり、前記最表層を2値化処理した際における非粒子部(海部)の10μm×10μm範囲の面積の10点平均粗さのRzが1.0μm以下であり、
前記トナーは、トナー粒子と、その表面に存在するチタン酸ストロンチウム粒子およびシリカ粒子を有しており、
前記チタン酸ストロンチウム粒子は、
(i)一次粒子の個数平均粒子径(D1T)が10nm以上95nm未満であり、
(ii)平均円形度が0.700以上0.920以下であり、
(iii)CuKα特性X線回折における回折角(2θ)の32.00deg以上32.40deg以下に最大ピーク(a)を有し、前記最大ピーク(a)の半値幅が、0.23deg以上0.50deg以下であり、前記最大ピーク(a)の強度(Ia)と、CuKα特性X線回折における回折角(2θ)の24.00deg以上28.00deg以下の範囲における最大ピーク強度(Ix)が、下記式(1)を満たし、
(iv)蛍光X線分析によって検出される元素が全て酸化物で含有されているとみなした際において、全酸化物の総量を100質量%としたときの酸化ストロンチウム及び酸化チタンの含有量の合計が、98.0質量%以上であり、
前記シリカ粒子は、一次粒子の個数平均粒子径(D1S)が5nm以上、300nm以下であり、
前記チタン酸ストロンチウム粒子の含有量が、前記シリカ粒子100質量部あたり、20質量部以上であることを特徴とする画像形成装置。
(Ix)/(Ia) ≦ 0.010 ・・・ 式(1) - 前記シリカ粒子の総含有量が、トナー粒子100質量部に対して、8.0質量部以上、15.0質量部以下である、請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記シリカ粒子が、個数平均粒子径(D1S1)が5nm以上、20nm以下である第一のシリカ粒子と、個数平均粒子径(D1S2)が80nm以上、120nm以下である第二のシリカ粒子とによって構成され、
前記チタン酸ストロンチウム粒子の個数平均粒子径(D1T)と、前記第一のシリカ粒子の個数平均粒子径(D1S1)と、前記第二のシリカ粒子の個数平均粒子径(D1S2)との関係が下記式(2)を満たす請求項1又は2に記載の画像形成装置。
D1S2>D1T>D1S1 ・・・ 式(2) - 前記トナーは個数基準におけるメジアン径(D50)が3.0μm以上6.0μm以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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