JP4623191B2 - 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像用現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置 - Google Patents
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Description
そして、現像に際して用いられるトナーには、通常、流動性の確保やクリーニング性向上等の種々の目的で外添剤が添加される。
また、意図的に小粒径外添剤及び大粒径外添剤の緩凝集体(物理的付着力による緩凝集体、遊離オイル起因による緩凝集体)を形成する技術(例えば、特許文献5及び6参照)、付着性が強い粒子と凝集性が強い小粒径粒子とを外添剤とし、クリーニングブレードの感光体表面への圧接力がかかる領域に凝集剤の層を形成する技術(例えば、特許文献7参照)、キャリアとの帯電が+、外添剤同士の帯電が−の小粒径外添剤A、及びキャリアとの帯電が−、外添剤同士の帯電が−の大粒径外添剤Bを用いることで帯電改善する技術(例えば、特許文献8参照)がそれぞれ提案されている。
請求項1に係る発明は、
トナー粒子が、数平均粒径が7nm以上200nmの外添剤A、及び数平均粒径が30nm以上4000nm以下の外添剤Bで外添され、
外添剤Bの数平均粒径を外添剤Aの数平均粒径で割った値(外添剤Bの数平均粒径/外添剤Aの数平均粒径)が2以上20以下であり、
外添剤A及び外添剤Bの一方が、コア材が水素及び窒素を含む有機材料で被覆された粒子であるとともに、X線光電子分光法により、Arエッチングしながら測定した窒素原子の含有量が、Arエッチング時間が0秒以上100秒以下の範囲内のいずれの時間においても0.5原子%以上3原子%以下であり、
外添剤A及び外添剤Bの他の一方が、HMDS又はジメチルシリコーンオイルで表面が処理されたSiO2粒子であることを特徴とする静電荷像現像用トナーである。
請求項1に記載の静電荷像現像用トナーを含むことを特徴とする静電荷像現像用現像剤である。
トナーが少なくとも収容され、該トナーが請求項1に記載の静電荷像現像用トナーであることを特徴とするトナーカートリッジである。
画像形成装置本体に対して脱着可能であり、
静電潜像保持体と、
前記静電潜像保持体上に形成された静電潜像を請求項2に記載の静電荷像現像用現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジである。
静電潜像保持体と、
前記静電潜像保持体上に形成された静電潜像を請求項2に記載の静電荷像現像用現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記静電潜像保持体上に形成されたトナー像を被転写体上に転写する転写手段と、
前記被転写体上に転写されたトナー像を定着する定着手段と、
前記静電潜像保持体をクリーニングブレードで摺擦し転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段と、前記クリーニング手段で回収した転写残トナーを搬送する転写残トナー搬送手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
請求項2に記載の発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、クリーニング手段でトナーを回収する際に発生する、トナー粒子への外添剤の埋没、トナー粒子表面の変形・剥がれによる流動性・搬送性の低下の抑制が顕著になる。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナー(以下、「本実施形態に係るトナー」という場合がある。)は、トナー粒子が、数平均粒径が7nm以上200nm以下の外添剤A、及び数平均粒径が30nm以上4000nm以下の外添剤Bで外添され、外添剤Bの数平均粒径を外添剤Aの数平均粒径で割った値(外添剤Bの数平均粒径/外添剤Aの数平均粒径、以下、「本実施形態に係る外添剤の粒径比」という場合がある。)が2以上20以下であり、外添剤A及び外添剤Bの一方が、コア材が水素及び窒素を含む有機材料で被覆された粒子であるとともに、X線光電子分光法により、Arエッチングしながら測定した窒素原子の含有量が、Arエッチング時間が0秒以上100秒以下の範囲内のいずれの時間においても0.5原子%以上3原子%以下であり、外添剤A及び外添剤Bの他の一方が、HMDS又はジメチルシリコーンオイルで表面が処理されたSiO2粒子であることを特徴とする。
また、静電潜像保持体上に残存するトナーをクリーニングブレードやファーブラシなどで回収するクリーニング工程や、排トナー回収容器や排トナー搬送経路の攪拌などでは、熱的・機械的ストレスを受けた現像剤を多く含むため、排出現像剤は補給現像剤に比べトナーの変形・粒度分布変化、外添剤のトナー表面からの遊離や埋没、紙粉の混入などが発生する。
これは、小粒径の外添剤A及び大粒径の外添剤Bが、コア材が水素及び窒素を含む有機材料で被覆された粒子と、SiO2粒子との組み合わせであることにより、外添剤A及び外添剤Bの間に緩やかな静電凝集が発生し、クリーニングブレードによる摺擦力は小径外添剤が大径外添剤の表面を転がる力に変換される。その結果、クリーニングブレードと感光体表面とのニップ部の滞留物(トナー粒子、外添剤など)に微小振動が生じ、クリーニングブレードに微小な伸び縮み挙動が活発に発生する。この微小な伸び縮み挙動により、滞留物の入れ替わりが促進される。さらに滞留物の入れ替わりが促進されることにより、クリーニングブレードと感光体表面とのニップ部に特定のトナー粒子、外添剤が滞留しにくくなる。その結果、トナーが該ニップ部に滞留することによる摺擦ストレスがかかりにくくなり、外添剤のトナー粒子への埋没やトナー粒子表面の変形、剥がれが抑制されるためと考えられる。
(1)クリーニングブレードと感光体表面とのニップ部での摺擦力は小粒径の外添剤Aが大粒径の外添剤Bの表面を転がる力に変換させるため、該ニップ部での滞留物に微小振動が生じる。
(2)滞留物に微小振動が生じることにより、前記ニップ部の滞留物の入れ替わりが促進される。
(3)トナーが該ニップ部に滞留することによる摺擦ストレスがかかりにくくなり、外添剤のトナー粒子への埋没やトナー粒子表面の変形、剥がれが抑制される。
と考えられる。
本実施形態において、外添剤の数平均粒径は以下のようにして測定したものである。
策定する外添剤をエタノールにより希釈し、それを透過型電子顕微鏡(TEM:JEM−1010型 日本電子データム株式会社製))用カーボングリッド上で乾燥しTEM観察(50000倍)を行い、その画像をプリントして1次粒子をサンプルとして任意に100サンプルを抽出し、そ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)を外添剤の数平均粒径とした。
また、トナー粒子に外添された状態のものは、その状態を走査型電子顕微鏡(SEM:S−4700型 日立株式会社製)で観察(50000倍)を100視野行い、各外添剤(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数平均粒径とした。
SiO2は負帯電性が強いためか、窒素を含有する有機材料は正帯電性を帯びているので、クリーニングブレードと感光体表面とのニップ部の微小領域において、効果的に静電凝集を形成していると考えられる。
窒素を含有する有機材料は正帯電性を帯びているが、樹脂粒子など他の正帯電材料についても、SiO2粒子と組み合わせるテストを行ったが、本実施形態の効果は、得られなかった。詳細は不明だが、前記ニップ部での、粒子間距離が短い中で強い摺擦ストレスが働く状況下では、N−SiO2間の静電凝集が効果的と考えられる。
次に、コア材が水素及び窒素を含む有機材料で被覆された外添剤についてより詳細に説明する。
水素及び窒素を含む有機材料(以下、「有機材料」と称す場合がある)としては、アミノ樹脂、アミノ変性シリコーンオイル、アミノ変性シランカップリング剤、アミノ変性チタネート系カップリング剤、アミノ変性アルミネート系カップリング剤、アミノ変性脂肪酸、アミノ変性脂肪酸金属塩、そのエステル化物、ロジン酸などを例示することができる。1種単独または2種以上を併用することができる。また、水素と窒素とを含まない有機材料を1種または2種以上併用することができる。
コア材としては、無機粒子が好ましく、該無機粒子としては、外添剤として利用可能な無機粒子であれば公知のものが利用できる。具体的には、カーボンブラック、シリカ、酸化チタン、アルミナ、酸化亜鉛、酸化セリウム、チタン酸ストロンチウム、炭酸カルシウム、またこれら2種あるいは2種以上の複合酸化物等が挙げられる。なお、これらの無機粒子の製造方法は特に限定されないが、ゾルゲル法などの湿式法で作製されたものであることが好ましい。この場合、無機粒子表面に多数の水酸基が存在するため、本来であれば機械的ストレスが加わると有機材料が剥離すると容易に凝集してしまうが、前記コア材が水素及び窒素を含む有機材料で被覆された外添剤では、機械的ストレスが加わっても無機粒子表面に設けられた有機材料が剥離し難しいため、結果として凝集も抑制されるためである。
なお、X線光電子分光法測定に際して、Arエッチングを行うのは、被覆層の膜厚方向に対する窒素原子の存在状態を確認するためである。
ここで、X線光電子分光法による測定は、X線光電子分光装置(日本電子株式会社製JPS−9000MX)を用い、測定強度10.0kV・Emission電流20mA・X線源MgKa条件、Arガス3×10−2Pa・加速電圧400V・6〜7mA条件で実施した。本発明のトナー用外添剤は、Arエッチング時間が0秒以上100秒以下の範囲内ではいずれの時間においても窒素含有量は規定の範囲内を示す。
なお、被覆層中の窒素原子の含有量が0.5原子%以上3原子%以下の範囲内を維持するArエッチング時間の最大値が100s未満では、被覆層の膜厚が薄くなるため、長期に渡る画像形成では、被覆層が剥がれて無機粒子表面が露出してしまう。そして、これに伴い外添剤同士の凝集が発生し、結果として静電潜像保持体表面に傷を発生させてしまう。
コア材表面への被覆層の形成に際しては、膜厚が厚く且つ強度の大きい被覆層を形成する必要がある。この観点からは、(1)コア材表面と、被覆材料との反応性を向上させること、(2)コア材表面に化学的に固着している被覆材料の量や、コア材表面上に物理的に吸着している被覆材料の量をより大きくすること、(3)被覆層中の被覆材料分子同士の相互作用を強くすることが重要となる。
(1)コア材表面と、被覆材料との反応性を向上させるには、例えば、コア材表面をプラズマ処理して、被覆材料との反応サイト(すなわち水酸基)を増やす方法が挙げられる。また、プラズマ処理を利用すれば、コア材表面に付着したコンタミも除去できるため、コア材表面と被覆層との密着性もより向上させることもできる。これに加えて、本来であれば表面に反応サイトが少ない乾式法で作製されたコア材を利用しても、コア材表面と被覆層との密着性を向上させることができる。
一方で、反応サイトが増えるため、(1)例えばプラズマ処理のみでは、本発明の意図する被覆層の破壊・崩壊によるコア材の凝集を抑制する効果は不十分である。反応サイトを増やしたため、本来であれば機械的ストレスが加わり被覆層が剥離すると容易に凝集してしまうためである。コア材が水素及び窒素を含む有機材料で被覆された外添剤では、機械的ストレスが加わってもコア材表面に設けられた被覆層が剥離し難いため、結果として凝集も抑制されるためである。
球形度=(実際の粒子と同じ体積を有する球の表面積)/(実際の粒子の表面積)
ここで、上記式において、(実際の粒子と同じ体積を有する球の表面積)は、外添剤の数平均粒径から算術計算で求められる。(実際の粒子の表面積)は、マウンテック社比表面積測定装置MacsorbHMmodel−1201型を(脱気条件:30℃120分、流動法(BET一点法)、キャリアガス:ヘリウム、吸着質:窒素、平衡相対圧(P/P0)0.3)用い、測定したBET比表面積により代用させた。
また、トナー粒子に対する外添剤Bの外添量は、0.1質量部以上5.0質量部以下であることが好ましく、0.1質量部以上2.0質量部以下であることがより好ましい。
本実施形態におけるトナー粒子は、少なくとも結着樹脂と着色剤とを含むことが好ましい。但し、暗号情報の印刷用等のように不可視性が要求される場合は、着色剤は含まれなくてもよい。本実施形態に用いられるトナー粒子は、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が、外添剤A及び外添剤Bが凝集を形成しやすい点で、湿式製法が好ましい。
トナー粒子の製造は、例えば、結着樹脂と着色剤と、必要に応じて離型剤、帯電制御剤等を混練、粉砕、分級する混練粉砕法、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、離型剤、必要に応じて帯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と着色剤、離型剤、必要に応じて帯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、結着樹脂と着色剤、離型剤、必要に応じて帯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等が使用できる。また、上記方法で得られたトナー粒子をコアにして、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。
使用さ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、スチレンーアクリル酸アルキル共重合体、スチレンーメタクリル酸アルキル共重合体、スチレンーアクリロニトリル共重合体、スチレンーブタジエン共重合体、スチレンー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あげることができる。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あげることができる。
また、トナー粒子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。
トナー粒子には、離型剤を添加してもよい。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、フィッシャートロピィシュワックス、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。
また、トナー粒子には、必要に応じて帯電制御剤が添加されてもよい。帯電制御剤としては、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帯電制御剤を用いることができる。湿式製法でトナーを製造する場合、イオン強度の制御と廃水汚染の低減の点で水に溶解しにくい素材を使用するのが好ましい。
なお、本実施形態に係るトナーは、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。
本実施形態に係るトナーには、既述の外添剤A及び外添剤B以外にも、必要に応じて従来公知の外添剤を組み合わせて利用することもできる。
これらその他の外添剤としては、例えば、帯電特性、粉体特性、転写特性、クリーニング特性を改善する目的で、無機粒子、帯電制御剤、潤滑剤、研磨剤、クリーニング助剤等の公知の無機粒子および/または樹脂粒子からなる外添剤をトナー粒子に外添できる。
本実施形態に係る静電荷像現像用現像剤(以下、「現像剤」と略す場合がある)は、本実施形態に係るトナーを少なくとも含む。本実施形態に係るトナーを単独で用いると一成分系の静電荷像現像用現像剤として調製され、また、キャリアと組み合わせて用いると二成分系の静電荷像現像用現像剤として調製される。
二成分系の静電荷像現像用現像剤に使用し得るキャリアとしては特に制限はないが、マトリックス樹脂中に導電材料が分散含有された樹脂被覆層を芯材表面に有するキャリアを用いてもよい。
キャリアの芯材としては、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10μm以上500μm以下であり、好ましくは30μm以上100μm以下である。
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。
また、樹脂被覆層の平均膜厚は、通常0.1μm以上10μm以下であるが、本実施形態においては経時にわたり安定したキャリアの体積固有抵抗を発現させるため0.5μm以上3μm以下の範囲であることが好ましい。
次に、本発明の静電荷像現像用トナーを用いた本発明の画像形成装置について説明する。
本発明の画像形成装置は、静電潜像保持体と、前記静電潜像保持体上に形成された静電潜像を現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、前記静電潜像保持体上に形成されたトナー像を被転写体上に転写する転写手段と、前記被転写体上に転写されたトナー像を定着する定着手段と、前記静電潜像保持体をクリーニングブレードで摺擦し転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段と、前記クリーニング手段で回収した転写残トナーを搬送する転写残トナー搬送手段と、を有し、前記現像剤として本実施形態に係る静電荷像現像用現像剤を用いるものである。
以下、本発明の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、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
また、感光体クリーニング装置6Y、6M、6C、6Kには、不図示の感光体クリーニング装置6Y、6M、6C、6Kで回収した転写残トナーを搬送する転写残トナー搬送手段が配設されている。
このクリーニングブレードとしては、公知のクリーニングブレードであれば特に限定されないが、クリーニング性を長期に渡って維持できる等の観点からは、例えば、25℃環境のJISAゴム硬度が50°以上100°以下、300%モジュラスが8MPa以上55MPa以下、反発弾性が4%以上85%以下の弾性体が挙げられる。
クリーニングブレードの材質としては、特にその制限はなく、様々な弾性体を用いることができる。具体的な弾性体としては、ポリウレタン弾性体、シリコーンゴム、クロロプレンゴム等の弾性体が挙げられる。
更に、JISのK−6255:96の反発弾性試験法に規定する反発弾性(以下単に反発弾性という)が4%未満のものは剛体に近くなりブレードエッジのトナー掻き取りの往復運動が起こりにくくなるために、トナーすりぬけが発生しやすく、また、85%を超えるものはブレード鳴きやブレード捲れが発生しやすくなる場合がある。
特に、タンデム方式の画像形成装置においては、例えば、名刺印刷のような低画像密度画像を連続して多量に行う場合、静電潜像保持体表面にはトナーや外添剤が新たに供給されないため、ブレードニップ部に存在する外添剤や、トナーが入れ替わり難くなる。
しかし、本実施形態に係るトナーは、摺擦ストレスがかかりにくいため、押圧力を高くしても、トナーが入れ替わりやすい。
図2は、本発明の静電荷像現像用現像剤を収容するプロセスカートリッジの好適な一例を示す概略構成図である。プロセスカートリッジ200は、感光体107とともに、帯電ローラ108、現像装置111、感光体クリーニング装置(クリーニング手段)113、露光のための開口部118、及び、除電露光のための開口部117を取り付けレール116を用いて組み合わせ、そして一体化したものである。
そして、このプロセスカートリッジ200は、転写装置112と、定着装置115と、図示しない他の構成部分とから構成される画像形成装置本体に対して着脱自在としたものであり、画像形成装置本体とともに画像形成装置を構成するものである。なお、符号300は記録紙である。
以下の外添剤(表面層を設けた外添剤として外添剤(1)〜(8)を、表面層を設けた外添剤として外添剤(ア)〜(キ))を作製した。
−外添剤(1)の作製−
窒素雰囲気下、反応容器にエタノール160部、テトラエトキシシラン5部、水6部を入れ、100rpmで攪拌しているところに20%アンモニア水5部を10分かけて滴下した。28℃で8時間攪拌した後、液量が半分になるまでエバポレーターで濃縮留去した。ここに水を400部加え0.3M硝酸でpH4に調整したたものを、遠心沈降機によって生成物を沈殿させた。上澄み液をデカンテーションで除去した後、凍結乾燥機で約60時間凍結乾燥させた後、シリカを白色粉末として得た。数平均粒径は16nmだった。
28℃で8時間攪拌する代わりに28℃で10時間攪拌した以外は外添剤(1)と同様にして、水素及び窒素を含む有機材料で被覆された数平均粒径20nmの外添剤(2) (平均球形度0.7)を得た。
数平均粒径200nmの気相TiO2を用い、3−アミノプロピルトリメトキシシラン3部、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン4部を用いた以外は外添剤(A)と同様にして、水素及び窒素を含む有機材料で被覆された数平均粒径200nmの外添剤(3) (平均球形度0.8)を得た。
数平均粒径7nmの気相TiO2を用い、3−アミノプロピルトリメトキシシランの代わりに3−アミノブチルトリメトキシシラン40部、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン50部を用いた以外は外添剤(A)と同様にして、水素及び窒素を含む有機材料で被覆された数平均粒径7nmの外添剤(4)を得た。
窒素雰囲気下、反応容器にエタノール160部、テトラエトキシシラン15部、水6部を入れ、100rpmで攪拌しているところに20%アンモニア水10部を10分かけて滴下した。30℃で5時間攪拌した後、液量が半分になるまでエバポレーターで濃縮留去した。ここに水を400部加え0.3M硝酸でpH4に調整したものを、遠心沈降機によって生成物を沈殿させた。上澄み液をデカンテーションで除去した後、凍結乾燥機で約60時間凍結乾燥させた後、シリカを白色粉末として得た。このシリカ粉末を用い、3−アミノプロピルトリメトキシシランの代わりに3−アミノブチルトリメトキシシラン3部、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシランの代わりにN−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシランを4部を用いた以外は外添剤(A)と同様にして、水素及び窒素を含む有機材料で被覆された数平均粒径205nmの外添剤(5)を得た。
数平均粒径5nmの気相SiO2を用い、3−アミノプロピルトリメトキシシランの代わりに3−アミノブチルトリメトキシシラン60部、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシランの代わりにN−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシランを70部を用いた以外は外添剤(A)と同様にして、水素及び窒素を含む有機材料で被覆された数平均粒径5nmの外添剤(6)を得た。
数平均粒径12nmの気相SiO2を用い、3−アミノプロピルトリメトキシシランの代わりに3−アミノブチルトリメトキシシラン40部、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシランの代わりにN−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシランを30部を用いた以外は外添剤(A)と同様にして、水素及び窒素を含む有機材料で被覆された数平均粒径12nmの外添剤(7)を得た。
窒素雰囲気下、反応容器にエタノール160部、テトラエトキシシラン12部、水6部を入れ、100rpmで攪拌しているところに20%アンモニア水10部を10分かけて滴下した。30℃で4時間攪拌した後、液量が半分になるまでエバポレーターで濃縮留去した。ここに水を400部加え0.3M硝酸でpH4に調整したものを、遠心沈降機によって生成物を沈殿させた。上澄み液をデカンテーションで除去した後、凍結乾燥機で約60時間凍結乾燥させた後、シリカを白色粉末として得た。このシリカ粉末をHMDS10部をトルエン100部に希釈した溶液を、超音波をかけながら1時間攪拌した。次に、シリカ粒子を分散させた溶液をエバポレーターで減圧留去し、液量が半分になった時点でエタノール100部を添加した。エバポレーターで減圧留去し、更に120℃で3時間の加熱を加えて得られた固形物を粉砕して、数平均粒径150nmのSiO2からなる外添剤(ア) (平均球形度0.8)を得た。
数平均粒径300nmの気相法SiO2を用いた以外は、外添剤(ア)と同様にして、数平均粒径300nmのSiO2からなる外添剤(イ) (平均球形度0.8)を得た。
数平均粒径40nmの気相法SiO2を用い、HMDSの代わりにジメチルシリコーンオイル8部を用いた以外は、外添剤(ア)と同様にして、数平均粒径40nmのSiO2からなる外添剤(ウ)を得た。
数平均粒径3000nmの気相法SiO2を用い、HMDSを3部用いた以外は、外添剤(ア)と同様にして、数平均粒径3000nmのSiO2からなる外添剤(エ)を得た。
数平均粒径30nmの気相法SiO2を用いた以外は、外添剤(ウ)と同様にして、数平均粒径30nmのSiO2からなる外添剤(オ)を得た。
数平均粒径25nmの気相法SiO2を用いた以外は、外添剤(ア)と同様にして、数平均粒径25nmのSiO2からなる外添剤(カ)を得た。
数平均粒径150nmの気相法TiO2を用いた以外は、外添剤(エ)と同様にして、数平均粒径150nmのTiO2からなる外添剤(キ)を得た。
[トナー粒子の製造]
<樹脂分散液(1A)の調製>
・スチレン 370部
・n−ブチルアクリレート 30部
・アクリル酸 8部
・ドデカンチオール 24部
・四臭化炭素 4部
以上の成分を混合して溶解したものを、非イオン性界面活性剤(ノニポール400:三洋化成(株)製)6部及びアニオン性界面活性剤(ネオゲンSC:第一工業製薬(株)製)10部をイオン交換水550部に溶解したものにフラスコ中で乳化分散させ、15分間ゆっくり混合しながら、これに過硫酸アンモニウム4部を溶解したイオン交換水50部を投入した。窒素置換を行った後、前記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た。その結果体積平均粒径154nmであり、Tg=58℃、重量平均分子量Mw=12000の樹脂粒子が分散された樹脂分散液(1A)が得られた。
・スチレン280部
・n−ブチルアクリレート120部
・アクリル酸9部
以上の成分を混合して溶解したものを、非イオン性界面活性剤(ノニポール400:三洋化成(株)製)6部及びアニオン性界面活性剤(ネオゲンSC:第一工業製薬(株)製)12部をイオン交換水550部に溶解したものにフラスコ中で乳化分散させ、10分間ゆっくり混合しながら、これに過硫酸アンモニウム3部を溶解したイオン交換水50部を投入した。窒素置換を行った後、前記フラスコ内を攪拌しながら内容物が68℃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た。その結果体積平均粒径105nmであり、Tg=54℃、重量平均分子量Mw=550000の樹脂粒子が分散された樹脂分散液(2A)が得られた。
・カーボンブラック 50部
(モーガルL:キャボット製)
・ノニオン性界面活性剤 5部
(ノニポール400:三洋化成(株)製)
・イオン交換水 200部
以上の成分を混合して、溶解、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(カーボンブラック)粒子が分散された着色分散液を調製した。
・パラフィンワックス 50部
(HNP0190:日本精蝋(株)製、融点85℃)
・カチオン性界面活性剤 5部
(サニゾールB50:花王(株)製)
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を調製した。
・樹脂分散液(1A) 125部
・樹脂分散液(2A) 75部
・着色剤分散液 200部
・離型剤分散液 40部
・カチオン性界面活性剤 1.5部
(サニゾールB50:花王(株)製)
以上の成分を、丸型ステンレス鋼鉄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)を用いて混合し、分散した後、加熱用オイルバス中でフラスコ内を攪拌しながら50℃まで加熱した。45℃で20分間保持した後、光学顕微鏡で確認したところ、平均粒径が約4.8μmである凝集粒子が形成されていることが確認された。更に上記分散液に、樹脂含有粒子分散液として樹脂分散液(1A)を緩やかに58部追加した。そして加熱用オイルバスの温度を50℃まで上げて30分間保持した。光学顕微鏡にて観察したところ、平均粒径が約5.5μmである粒子が形成されていることが確認された。
次に、冷却後、反応生成物をろ過し、イオン交換水で充分に洗浄した後、乾燥させることにより、体積平均粒径D50vが5.8μmのトナー粒子を得た。
・フェライト粒子(平均粒径:50μm):100部
・トルエン:14部
・スチレン−メタクリレート共重合体(成分比(モル比):90/10:Mw=80000):2部
・カーボンブラック(R330:キャボット社製):0.2部
まず、フェライト粒子を除く上記成分を10分間スターラーで撹拌させて、分散した被覆液を調整し、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分撹拌した。その後、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アを得た。
評価にはクリーニングブレードを備えたタンデム方式の画像形成装置(富士ゼロックス社製DocuPrint405/505)を、排出現像剤搬送経路(転写残トナー搬送手段:口径1.5mm、長さ50cm、曲率0.2、曲率半径5cm、の曲折部を排出経路入り口から20cmの箇所に配置)配置する改造を施した画像形成装置を用い、以下の条件で評価した。なお、クリーニングブレードの押圧力は7.0gf/mm2に設定した。
低温低湿環境(10℃、20RH%)下にて、A4サイズの記録用紙に画像濃度5%の黒色画像を1000枚形成後、高温高湿環境(30℃80RH%)下にて36時間シーズニング後、再度同様の画像形成を行った。
評価条件(1)の画像形成後の現像装置(現像機)を取り出し、DocuPrint405/505改造機)用い、高温高湿下で1時間現像装置の空回しを行った(回転速度は、DocuPrint405/505と同一)。これを用い、さらに、高温高湿環境(30℃85RH%)下にて24時間シーズニング後、A4サイズの記録用紙に画像濃度1%の黒色画像を10枚形成後、5分放置するプロセスを繰り返し連続して5000枚の画像形成を行った。
先ず、上記評価条件(1)及び評価条件(2)で画像形成したそれぞれの画像を、
良好:搬送経路詰まりやそれに伴うCLN部材からも排出現像剤の噴出し、画像欠陥(帯状かぶり)などが未発生。
僅かな不具合が発生:搬送経路詰まりやそれに伴うCLN部材からも排出現像剤の噴出しが確認できるが、目視では画像欠陥(帯状かぶりなど)は確認できない。
多少の不具合が発生:搬送経路詰まりやそれに伴うCLN部材からも排出現像剤の噴出しが確認でき、目視で僅かに画像欠陥(帯状かぶりなど)が確認できる。
不具合が発生:搬送経路詰まりやそれに伴うCLN部材からも排出現像剤の噴出しが確認でき、目視で明らかに画像欠陥(帯状かぶりなど)が確認できる。
◎:評価条件(1)、(2)とも良好。
○:評価条件(1)は良好だが、評価条件(2)で僅かな不具合が発生。
△:評価条件(1)は良好だが、評価条件(2)で多少の不具合が発生。
△−:評価条件(1)は良好だが、評価条件(2)で不具合が発生。
×:評価条件(1)で僅かな不具合が発生。
××:評価条件(1)で多少の不具合が発生。
×××:評価条件(1)で不具合が発生。
2Y、2M、2C、2K、108 帯電ローラ
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
3、110 露光装置
4Y、4M、4C、4K、111 現像装置(現像手段)
5Y、5M、5C、5K 1次転写ローラ
6Y、6M、6C、6K、113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K ユニット
20 中間転写ベルト
22 駆動ローラ
24 支持ローラ
26 2次転写ローラ(転写手段)
28、115 定着装置(定着手段)
30 中間転写体クリーニング装置
50、52 潤滑剤粒子
60、62 研磨剤粒子
112 転写装置
116 取り付けレール
117 除電露光のための開口部
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ、
P、300 記録紙(被転写体)
Claims (5)
- トナー粒子が、数平均粒径が7nm以上200nmの外添剤A、及び数平均粒径が30nm以上4000nm以下の外添剤Bで外添され、
外添剤Bの数平均粒径を外添剤Aの数平均粒径で割った値(外添剤Bの数平均粒径/外添剤Aの数平均粒径)が2以上20以下であり、
外添剤A及び外添剤Bの一方が、コア材が水素及び窒素を含む有機材料で被覆された粒子であるとともに、X線光電子分光法により、Arエッチングしながら測定した窒素原子の含有量が、Arエッチング時間が0秒以上100秒以下の範囲内のいずれの時間においても0.5原子%以上3原子%以下であり、
外添剤A及び外添剤Bの他の一方が、HMDS又はジメチルシリコーンオイルで表面が処理されたSiO2粒子であることを特徴とする静電荷像現像用トナー。 - 請求項1に記載の静電荷像現像用トナーを含むことを特徴とする静電荷像現像用現像剤。
- トナーが少なくとも収容され、該トナーが請求項1に記載の静電荷像現像用トナーであることを特徴とするトナーカートリッジ。
- 画像形成装置本体に対して脱着可能であり、
静電潜像保持体と、
前記静電潜像保持体上に形成された静電潜像を請求項2に記載の静電荷像現像用現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 静電潜像保持体と、
前記静電潜像保持体上に形成された静電潜像を請求項2に記載の静電荷像現像用現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記静電潜像保持体上に形成されたトナー像を被転写体上に転写する転写手段と、
前記被転写体上に転写されたトナー像を定着する定着手段と、
前記静電潜像保持体をクリーニングブレードで摺擦し転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段と、前記クリーニング手段で回収した転写残トナーを搬送する転写残トナー搬送手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
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