JP6391458B2 - 現像装置、現像方法、画像形成装置、および画像形成方法 - Google Patents

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Description

本発明は現像装置、現像方法、画像形成装置、および画像形成方法に関する。
近年の電子写真画像に対するより一層の高品位化の要求に対し、電子写真画像の非画像部にトナーが付着することによる「かぶり」の発生の抑制が求められている。
また、近年の画像形成装置の小型化への要求に対して、画像形成装置の容積の相当部分を占めている現像装置の小型化が有効である。
現像装置の小型化を達成する具体的手段の1つとして、電子写真感光体のクリーナーを無くしたシステム(以下、「クリーナーレスシステム」ともいう)がある。しかし、電子写真感光体のクリーナーを無くすことによって、電子写真感光体の非現像部、たとえば、非静電潜像部に付着し、転写工程の後にも電子写真感光体上に残留しているトナーが帯電部材に付着し、帯電部材を汚染することがある。そこで、クリーナーレスシステムを採用するにあたって、より高品位な電子写真画像の形成を可能とするためには、これまで以上に、電子写真感光体の非現像部へのトナーの付着を抑制することが必要である。
ここで、特許文献1には、10Ω・cm以下の第1樹脂被覆層上に、導電性微粒子を含有しない1010Ω・cm以上である第2樹脂被覆層を設けた現像ローラを用いることにより、良好な画像を提供する技術が開示されている。
特開2002−23485号公報
本発明者等の検討によれば、特許文献1に係る現像ローラを用いた場合、電子写真感光体の非現像部へのトナー付着を有効に抑えられることがあることを知見した。これは、特許文献1に係る現像ローラは、電気抵抗の高い層を表面に有するため、電子写真感光体と現像ローラとの間に介在したトナーの電荷が現像ローラ側にリークしにくく、トナーが高い電荷を保持し続けることができるためであると考えられる。
しかしながら、本発明者らの更なる検討によれば、かかる現像ローラは、トナーが摩擦帯電されやすい低湿環境下においては、現像ローラが搬送するトナー量をトナー層厚規制部材によって十分に規制できない現象(以後、規制不良)を生じさせることがあった。すなわち、規制不良は、下記1)及び/または2)の理由で生じるものと考えられる。
1)現像ローラ表面の電気抵抗が高いため、現像ローラが担持するトナーの有する電荷が過剰となり、他のトナーを電気的引力によって引き付けること。
2)現像ローラ表面に過剰に帯電したトナーが鏡映力によって貼り付き、現像ローラ表面が粗面化されることによって多量のトナーが現像ローラ上に載ってしまうこと。
このような規制不良は、電子写真画像にゴーストと呼ばれる欠陥や、非画像部への斑点状、波状のムラを生じさせる場合がある。
本発明の目的は、トナーの帯電性が変化するような多様な環境下でも安定して高品位な電子写真画像を形成することのできる現像装置及び現像方法を提供することにある。また、本発明の目的は、多様な環境下でも、高品位な画像を安定して形成することができる画像形成装置及び画像形成方法を提供することを目的とする。
本発明によれば、
トナーと、該トナーが収容されている現像容器と、該現像容器から供給され該トナーを表面に担持してトナー層を形成し、且つ、搬送する回転自在に保持された現像ローラと、前記トナー層の層厚を規制するためのトナー層厚規制部材と、を備えている現像装置であって、
該トナーは、
結着樹脂及び着色剤を含有するトナー粒子と、シリカ微粒子と、を含有し、
X線光電子分光装置(ESCA)により求めた、該トナー粒子表面の該シリカ微粒子による被覆率X1が40.0面積%以上75.0面積%以下であり、
該シリカ微粒子による理論被覆率をX2としたとき、下記(式1)で示される拡散指数が下記(式2)を満足し、
(式1)拡散指数=X1/X2
(式2)拡散指数≧−0.0042×X1+0.62;
該現像ローラは、
基体と、該基体の外周面に形成された基層と、該基層の外周に直接または他の層を介して形成された被覆部と、を備え、
該被覆部の体積抵抗率が1.0×10Ω・cm以上であり、該被覆部の平均膜厚が0.3μm以上5.0μm以下である現像装置が提供される。
又、本発明によれば、上記の現像装置を用いて、電子写真感光体に対向する現像領域へ前記現像ローラを接触させ前記トナーを搬送し、前記トナーにより前記電子写真感光体上に形成された静電潜像を現像する工程を有する現像方法が提供される。
更に、本発明によれば、電子写真感光体、該電子写真感光体の表面を帯電するための帯電手段、帯電された該電子写真感光体の表面に像露光光を照射して該電子写真感光体の表面に静電潜像を形成するための像露光手段、該電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像して該電子写真感光体の表面にトナー像を形成するための現像手段、中間転写体を介してまたは介さずに該電子写真感光体の表面に形成された該トナー像を転写材に転写するための転写手段、および、前記転写材に転写された該トナー像を前記転写材に定着するための定着手段を有する画像形成装置であって、該現像手段が、上記の現像装置である画像形成装置が提供される。
更に、本発明によれば、(1)電子写真感光体の表面を帯電する工程、(2)帯電された該電子写真感光体の表面に像露光光を照射して該電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する工程、(3)該電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像して該電子写真感光体の表面にトナー像を形成する工程、(4)中間転写体を介してまたは介さずに該電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を転写材に転写する工程、および、(5)該転写材に転写されたトナー像を該転写材に定着する工程を有する画像形成方法であって、該工程(3)が、上記の現像方法によって行われる画像形成方法が提供される。
本発明によれば、高温高湿環境下および低温低湿環境下での使用においても、カブリの発生、およびチャージアップに起因する規制不良の発生を抑制でき、高品位の画像を形成できる現像装置及び現像方法を提供できる。また、本発明によれば、高品位な画像を安定して形成することができる画像形成装置及び画像形成方法を提供できる。
本発明に係る現像ローラの一例を示す断面図である。 本発明に係る現像装置の一例を示す断面図である。 本発明に係る画像形成装置の一例を示す断面図である。 本発明に係る現像装置の一例を示す断面図である。 拡散指数の境界線を示す図である。 無機微粒子の外添混合に用いることができる混合処理装置の一例を示す断面図である。 混合処理装置に使用される攪拌部材の構成の一例を示す側面図である。 インピーダンス解析時に用いるフィッティング回路のモデル図である。
本発明者は、本発明に係る特定の物性の被覆部を備える現像ローラ及び本発明に係る流動性を制御したトナーを備える現像装置を用いることにより、高湿および低湿の環境下においても、カブリおよび規制不良の発生を抑制出来ることを見出した。この理由は、以下にように考えられる。
まず、高温高湿環境下でのカブリについて、トナーが帯電し難い高温高湿環境下にて均一な帯電性を得るためには次の二つの条件が必要であると考えられる。一つ目は、現像ローラの帯電付与性が高いことであり、二つ目は帯電機会が多いことである。
一つ目の現像ローラの帯電付与性について考える。トナーは現像ローラと接し、摩擦されることにより帯電することができる。しかしその際、同時に、トナーと現像ローラの接触部(以下、「接触部」ともいう)でトナー電荷の減衰が発生することによりトナーが十分に帯電されず、帯電量分布の広いトナーが現像ローラ上に存在することに起因して、カブリが増加することが分かった。
接触部でのトナー電荷の減衰とは、現像ローラと感光体との間にトナーが介在しているとき、及び、現像ローラとトナー層厚規制部材との間にトナーが介在しているときに、現像ローラ側にトナーの電荷がリークし、トナーの電荷が減衰することである。その結果、トナーの摩擦電荷(トリボ)が十分に上がらず、現像ローラ表面には、帯電分布の広いトナーが担持されることとなり、その結果、電子写真感光体の非現像部へのトナー付着(カブリ)が生じやすくなる。
中でも、電子写真感光体と現像ローラとの間にトナーが介在したときにおけるトナー電荷の減衰が顕著である。なお、現像ローラとトナー層厚規制部材との当接部(以下、規制部)においてもトナーの電荷の減衰も起きていると思われるが、それ以上にトナーに対して摩擦電荷が付与されているため、カブリへの関与の程度は小さいものと考えられる。
そのため、カブリの抑制には、接触部におけるトナーの電荷の減衰を抑制することが必要である。そこで、本発明においては、体積抵抗率が1.0×10Ω・cm以上、平均膜厚が0.3μm以上5.0μm以下である被覆部を表面に有する現像ローラを使用する。これにより、接触部におけるトナー電荷の減衰を抑制することが可能である。
ところで、上記したような、表面に電気抵抗の高い部分を有する現像ローラは、過剰に帯電したトナーからの電荷のリークをも抑制してしまうため、低温低湿環境下では、トナーのチャージアップを生じさせ、前述した規制不良を生じさせ易くなる。
そこで、本発明者らは、トナーの帯電機会の多寡について検討した。
すなわち、トナーは現像ローラによって現像領域まで搬送されるが、現像ローラとトナー層厚規制部材との当接部においては、トナーには、現像ローラで搬送される力とトナー層厚規制部材からの押圧による力が作用する。その結果、現像ローラ表面のトナーはかき混ざるように入れ替わりながら搬送されていく。また、トナー層厚規制部材の当接部においては、トナー粒子が順次入れ替わることによってトナー粒子が現像ローラに順次接触し、均一に摺擦を受けることにより、トナーが均一に帯電されることが理想的である。
すなわち、現像ローラのトナー層厚規制部材との当接部におけるトナーの入れ替わりを良好とし、トナー粒子の帯電機会を増やすことにより、トナーの電荷の均一化を図ることが重要である。
そこで、本発明に係るトナーとしては、流動性が高く入れ替わり易い構成とする。具体的には、結着樹脂及び着色剤を含有するトナー粒子と、シリカ微粒子と、を含有し、
X線光電子分光装置(ESCA)により求めた、該トナー粒子表面の該シリカ微粒子による被覆率X1が40.0面積%以上75.0面積%以下であり、
該シリカ微粒子による理論被覆率をX2としたとき、下記(式1)で示される拡散指数が下記(式2)を満足するものである:
(式1)拡散指数=X1/X2
(式2)拡散指数≧−0.0042×X1+0.62。
その結果、本発明では高温高湿環境下または低温低湿環境下での使用によっても、カブリの発生を大幅に抑制できる。また、チャージアップに起因する規制不良の発生も抑制できる。これにより、高品位の電子写真画像の形成に資する現像装置を提供できる。
<現像装置、画像形成装置および画像形成方法>
本発明に係る現像装置は、前記トナーと、前記トナーが収容されている現像容器と、前記現像容器から供給された前記トナーを表面に担持してトナー層を形成し且つ搬送する回転自在に保持された前記現像ローラと、前記トナー層の層厚を規制するためのトナー層厚規制部材とを備える。
本発明に係る画像形成装置は、前記現像装置を備える画像形成装置である。該画像形成装置は、電子写真感光体、前記電子写真感光体の表面を帯電するための帯電手段、帯電された前記電子写真感光体の表面に像露光光を照射して前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成するための像露光手段、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像して前記電子写真感光体の表面にトナー像を形成するための前記現像装置、中間転写体を介してまたは介さずに前記電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を転写材に転写するための転写手段、および、前記転写材に転写されたトナー像を前記転写材に定着するための定着手段を備えることができる。
本発明に係る画像形成方法は、前記現像装置を用いて、電子写真感光体に対向する現像領域へ前記現像ローラを接触させ前記トナーを搬送し、前記トナーにより前記電子写真感光体上に形成された静電潜像を現像する現像方法により現像する工程を含む。該画像形成方法は、電子写真感光体の表面を帯電する帯電工程、帯電された前記電子写真感光体の表面に像露光光を照射して前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する像露光工程、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像して前記電子写真感光体の表面にトナー像を形成する前記現像工程、中間転写体を介してまたは介さずに前記電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を転写材に転写する転写工程、および、前記転写材に転写されたトナー像を前記転写材に定着する定着工程を含むことができる。
本発明に係る現像装置及び画像形成装置の一例について図を用いて詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。図2は、本発明に係る現像装置の一例を示す模式的断面図である。また、図3は、本発明に係る現像装置が組み込まれた画像形成装置の一例を示す模式的断面図である。
図2又は図3において、静電潜像が形成された像担持体である電子写真感光体5は、矢印R1方向に回転される。現像ローラ7は矢印R2方向に回転することによって、現像ローラ7と電子写真感光体5とが対向している現像領域にトナー19を搬送する。また、現像ローラ7にはトナー供給部材8が接しており、現像ローラ7表面にトナー19を供給している。
電子写真感光体5の周囲には帯電ローラ6、転写部材(転写ローラ)10、クリーナー容器11、クリーニングブレード12、定着器13、ピックアップローラ14等が設けられている。電子写真感光体5は帯電ローラ6によって帯電される。そして、レーザー発生装置16によりレーザー光を電子写真感光体5に照射することによって露光が行われ、目的の画像に対応した静電潜像が形成される。電子写真感光体5上の静電潜像は現像装置9内のトナー19で現像されてトナー画像を得る。トナー画像は転写材(紙)15を介して電子写真感光体5に当接された転写部材(転写ローラ)10により転写材(紙)15上へ転写される。トナー画像を載せた転写材(紙)15は定着器13へ運ばれ転写材(紙)15上に定着される。また、一部電子写真感光体5上に残されたトナー19はクリーニングブレード12によりかき落とされ、クリーナー容器11に収納される。
図4は、本発明に係る現像装置の他の一例を示す模式的断面図である。図4のように、トナー供給部材8を有さず、マグネットローラ21を有する現像装置9も用いることができる。
本発明に係る現像装置を用いた画像形成方法における帯電工程では、電子写真感光体と帯電ローラとが当接部を形成して接触し、帯電ローラに所定の帯電バイアスを印加して電子写真感光体面を所定の極性・電位に帯電させる接触帯電装置を用いることが好ましい。このように接触帯電を行うことで、安定した均一な帯電を行うことが出来る。さらに、オゾンの発生を低減することが可能である。また、電子写真感光体との接触を均一に保ち、均一な帯電を行うために、電子写真感光体と同方向に回転する帯電ローラを用いることがより好ましい。
帯電ローラの当接圧は4.9N/m以上490.0N/m以下であることが好ましい。また、直流電圧、または直流電圧に交流電圧を重畳したものを用いることが好ましい。交流電圧を重畳する場合、交流電圧は0.5kVpp以上5.0kVpp以下、交流周波数は50Hz以上5kHz以下、直流電圧の絶対値が200V以上1500V以下であることが好ましい。
帯電ローラとしては、芯金上に弾性層が設けられたローラが挙げられる。弾性層の材料としては、エチレン−プロピレン−ジエン(EPDM)、ポリエチレン、ポリウレタン、ブタジエンアクリロニトリルゴム(NBR)、シリコーンゴム、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材、またはこれらを発泡させたものが挙げられる。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。また、導電性物質を分散させずに、またはイオン導電性の材料を併用して抵抗調整をすることも可能である。芯金としては、アルミニウム、SUS等が挙げられる。帯電ローラは、電子写真感光体としての被帯電体に対して弾性に抗して所定の押圧力で圧接されて配設され、帯電ローラと電子写真感光体の当接部である帯電当接部が形成される。
次に、本発明に係る現像装置を用いた画像形成方法における接触転写工程について具体的に説明する。接触転写工程とは、電子写真感光体が記録媒体を介してトナーと逆極性の電圧が印加された転写部材と当接しながらトナー像を記録媒体に静電転写する工程である。転写部材の当接圧力としては線圧2.9N/m以上であることが好ましく、より好ましくは19.6N/m以上である。当接圧力としての線圧が2.9N/m以上であることにより、記録媒体の搬送ずれや転写不良の発生を抑制できる。
本発明においては、トナー層厚規制部材がトナーを介して現像ローラに当接することによって、現像ローラ上のトナー層厚を規制する。このようにすることでカブリの無い高画質が得られる。現像ローラに当接するトナー層厚規制部材としては、規制ブレードが好ましい。
前記規制ブレードの材料としては、シリコーンゴム、ウレタンゴム、NBRの如きゴム弾性体;ポリエチレンテレフタレートの如き合成樹脂弾性体、リン青銅板、SUS板等の金属弾性体、それらの複合体が挙げられる。更に、ゴム、合成樹脂、金属弾性体の如き弾性支持体に、トナーの帯電性を制御する目的で、樹脂、ゴム、金属酸化物、金属の如き帯電制御物質を現像ローラ当接部分に当たるように付与してもよい。この中でも、前記規制ブレードとしては、金属弾性体に樹脂またはゴムを現像ローラ当接部に当たるように貼り合わせたものが好ましい。金属弾性体に貼り合わせる樹脂またはゴムとしては、ウレタンゴム、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ナイロン樹脂の如き正極性に帯電しやすい樹脂またはゴムが好ましい。
前記規制ブレードの上辺部側である基部は現像装置側に固定され保持されている。前記規制ブレードの下辺部側はブレードの弾性力に抗して現像ローラの順方向または逆方向にたわめた状態にして、前記規制ブレードを現像ローラ表面に適度の弾性押圧力をもって当接させる。
規制ブレードと現像ローラとの当接圧力は、現像ローラ母線方向の線圧として、2.94N/m以上245.00N/m以下が好ましく、4.90N/m以上118.00N/m以下がより好ましい。当接圧力が2.94N/m以上であることにより、トナーを均一に塗布でき、カブリや飛散を抑制できる。当接圧力が245.00N/m以下であることにより、トナーにかかる圧力を低減でき、トナーの劣化を抑制できる。
現像ローラ上のトナー層の量は、2.0g/m以上12.0g/m以下であることが好ましい。より好ましくは、3.0g/m以上10.0g/m以下である。現像ローラ上のトナー量が2.0g/m以上であることにより、十分な画像濃度が得られる。また、現像ローラ上のトナー量が12.0g/m以下であることにより、規制不良の発生を抑制できる。さらに、均一帯電性が損なわれず、カブリを低減できる。
なお、本発明において、現像ローラ上のトナー量は、現像ローラの表面粗さ(Ra)、トナー層厚規制部材の自由長、トナー層厚規制部材の当接圧によって任意に変更できる。また、現像ローラ上のトナー量の測定は以下の方法により行う。外径が6.5mmの吸い口に円筒ろ紙を装着する。これを掃除機に取り付け、吸引しながら現像ローラ上のトナーを吸い取り、吸い取ったトナー量(g)を吸い取った面積(m)で割った値をもって現像ローラ上のトナー量とする。
本発明に係る現像装置を用いた画像形成方法における現像工程では、電子写真感光体と現像ローラとが当接部を形成して接触し、現像ローラに所定の現像バイアスを印加して電子写真感光体に現像する接触現像装置を用いることが好ましい。このように接触現像を行うことで、安定して均一な現像を行うことが可能である。また、電子写真感光体との接触を均一に保ち、均一な現像を行うために、電子写真感光体と同方向に回転する現像ローラを用いることがより好ましい。
現像ローラに印加する電圧としては、直流電圧を重畳したものを用いることが好ましい。直流電圧を重畳する場合、電子写真感光体上の電位に合わせて印加することが好ましいが、直流電圧の絶対値が200V以上500V以下であることが好ましい。200V以上であることにより、電子写真感光体上の絶対値が低い電位部との電位差が大きくなるため、電位の低い部分の画像が形成されやすい。また、500V以下であることにより、電子写真感光体上の絶対値が高い電位部をさらに高くする必要がなく、画像が均一になる。
本発明に係る現像装置を用いた画像形成方法における潜像作製工程では、電子写真感光体上に絶対値が高い電位部と絶対値が低い電位部を設けることで、潜像を作製することが好ましい。また、電子写真感光体上の電位の正負は、電子写真感光体の特性に合わせて設定されれば良い。電位の正負と現像ローラに印加する直流電圧の正負は同じであることが好ましい。また、絶対値の高い電位と絶対値の低い電位の間に現像ローラに印加する電圧を設定することが好ましい。絶対値の高い電位部は、400V以上800V以下であることが好ましい。絶対値の高い電位部が400V以上であることにより、絶対値の低い電位部と現像ローラに印加する直流電圧を設定する範囲が広く、電圧差を利用した現像が行いやすいため、濃度が高くなり、カブリが低下する。また、絶対値の高い電位部が800V以下であることにより、帯電ローラの帯電バイアスを過剰にかける必要がないことと、現像ローラに印加する電圧を低く抑えられるので現像ローラと電子写真感光体の間でリークが発生しにくい。絶対値の低い電位部は、0V以上200V以下であることが好ましい。絶対値の低い電位部が0V以上であることにより、電位を安定して設定でき、安定した画像が得られる。また、絶対値の高い電位部が200V以下であることにより、絶対値の高い電位部をさらに高くする必要がなく、安定した画像が得られる。
例えば、クリーナーレス方式で負帯電電子写真感光体を用いた場合においては、黒部は−100V、白部は−600V、現像ローラに印加する直流電圧は−300Vにすることで画像のバランスが良くなるため好ましい。特にクリーナーレス方式の場合、静電潜像上の白部と現像ローラの直流電圧との電位差(以後、Vback)が大きいことが好ましい。好ましい理由は、白部に飛翔したトナーが回収されないまま帯電ローラまでいくことでトナーの乗っていた電子写真感光体上は帯電不良となるが、Vbackが大きいことで画像に現れにくくなるためである。但しVbackを大きくすることでカブリは増加し易いため、カブリを低減してよりVbackの大きい条件に設定することで画像品質を向上させることができる。
電子写真感光体に対する現像ローラの周速差は、100%以上、170%以下であることが好ましい。また、現像ローラの電子写真感光体への当接圧力の目安としては、0.00N/m以上245.00N/m以下が好ましい。周速差及び感光体への当接圧力を上記数値範囲とすることで、現像領域における電子写真感光体(電子写真感光体)の静電潜像の現像を良好に行うことができる。
[現像部材(現像ローラ)]
本発明に係る現像装置が備える現像ローラの一実施形態を図1に示す。図1に示される現像ローラ1は、円柱状または中空円筒状の導電性の基体2の外周面に基層3が形成されている。また、被覆部4は、基層3の外周面を被覆している。
<基体>
基体2は、現像ローラ1の電極および支持部材として機能する。基体2は、アルミニウム、銅合金、ステンレス鋼の如き金属または合金;クロム、又はニッケルで鍍金処理が施された鉄;導電性を有する合成樹脂の如き導電性の材質で構成される。
<基層>
基層3は、現像ローラ1と電子写真感光体5とがトナーを介して当接する部分においてトナーに過度な圧力を加えないように、現像ローラ1の表面に必要な弾性を与えるものである。
基層3は、ゴム材料の成型体により形成されることが好ましい。ゴム材料としては以下のものが挙げられる。エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム(EPDM)、アクリロ二トリル−ブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム、NBRの水素化物、ウレタンゴム。これらは単独であるいは2種以上を混合して用いることができる。
これらの中でも、基層3の材料としては、長期に亘る他の部材(トナー層厚規制部材17等)が当接した場合にも圧縮永久歪みを基層3に生じさせにくいシリコーンゴムが好ましい。シリコーンゴムとしては、付加硬化型のシリコーンゴムの硬化物などが挙げられる。特に、後述する被覆部4や中間層との接着性が優れることから、付加硬化型ジメチルシリコーンゴムの硬化物が好ましい。
基層3中には、導電性付与剤、非導電性充填剤、架橋剤、触媒の如き各種添加剤が適宜配合される。導電性付与剤としては、カーボンブラック;アルミニウム、銅の如き導電性金属;酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタンの如き導電性金属酸化物の微粒子を用いることができる。このうち、カーボンブラックは比較的容易に入手でき、良好な導電性が得られるため好ましい。導電性付与剤としてカーボンブラックを用いる場合は、ゴム材料中のゴム100質量部に対してカーボンブラックを2〜50質量部配合することができる。非導電性充填剤としては、シリカ、石英粉末、酸化チタン、酸化亜鉛又は炭酸カルシウムが挙げられる。架橋剤としては、ジ−t−ブチルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン又はジクミルパーオキサイドが挙げられる。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
<被覆部>
被覆部4は、トナーの電荷が基層3を経由して基体2側から逃げるのを抑制するために必要であり、体積抵抗率が1.0×10Ω・cm以上である。体積抵抗率が1.0×10Ω・cm以上であれば、基体2側から逃げる電荷を大きく抑制することができる。被覆部4に使用される材質としては、有機系の樹脂またはアルミナが好ましい。有機系の樹脂としては、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、カーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂が好ましい。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。前記樹脂は、基本となる骨格がそれぞれの構造を有していれば良く、体積抵抗率と膜厚が規定の範囲に入っていれば、側鎖や官能基がどのような構造であってもよい。前記樹脂を用いることにより、体積抵抗率が1.0×10Ω・cm以上である構造を作製し易く、さらには製膜性及び下層との密着性が良好である。また、被覆部に使用される材質がアルミナの場合、体積抵抗率は1.0×1010Ω・cm以上であることが好ましく、5.0×1010Ω・cm以上であることがより好ましい。また、被覆部に使用される材質が有機系樹脂の場合、体積抵抗率は1.0×1012Ω・cm以上であることがより好ましく、1.0×1013Ω・cm以上であることが更に好ましい。アルミナと有機系の樹脂で好ましい体積抵抗率の範囲が異なる理由は、アルミナは特にネガ帯電付与性が強いため、多少電荷が抜けても強いネガ帯電付与性でより多く帯電付与してカバーできるためである。
被覆部の平均膜厚は0.3μm以上5.0μm以下である。被覆部の平均膜厚が0.3μm以上であれば、トナーの電荷の逃げを抑制する効果が発揮できる。また、被覆部の平均膜厚が5.0μm以下であれば、現像ローラ側からかけた印加電圧がかかりやすく、十分な画像濃度が得られる。被覆部の平均膜厚は0.5μm以上4.5μm以下であることが好ましく、1.0μm以上4.0μm以下であることがより好ましい。
また、被覆部は直下の層全体を覆っている方が好ましいが、必ずしも覆っていなくても効果を発現する。この理由としては、現像ローラの抵抗の低い層上をトナーが転がる際、一気に電荷が減衰するのではなく、少しずつ電荷が減衰するためであると考えられる。つまり、被覆部が直下の抵抗の低い層を一部覆っていることで抵抗の低い層上を転がる機会が減少し、電荷の減衰を抑制していると考えられる。被覆部は、直下の層を30.0面積%以上覆っていることが好ましく、50.0面積%以上覆っていることがより好ましく、80.0面積%以上覆っていることがさらに好ましい。被覆部が直下の層を30.0面積%以上覆っていればトナーの電荷が減衰する機会を抑制でき、カブリを低減できる。
被覆部は、充填剤として樹脂以外のものを含有しても良い。導電性付与剤、非導電性充填剤、架橋剤、触媒の如き各種添加剤が適宜配合される。導電性付与剤としては、カーボンブラック;アルミニウム、銅の如き導電性金属;酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタンの如き導電性金属酸化物の微粒子を用いることができる。なお、導電性付与剤は被覆部の体積抵抗率が1.0×10Ω・cm以上となるように添加できる。導電性付与剤を用いる場合は、被覆部主材質100質量部に対して0.01質量部以上3.00質量部以下配合できる。非導電性充填剤としては、シリカ、石英粉末、酸化チタン、酸化亜鉛、炭酸カルシウムが挙げられる。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
被覆部の形成方法としては特に限定されるものではないが、被覆部の材料が有機系の樹脂であれば塗料によるスプレー、浸漬、又はロールコートが挙げられる。特開昭57−5047号公報に記載されているような浸漬槽上端から塗料をオーバーフローさせる浸漬塗工方法は、簡便で生産安定性に優れている。また、被覆部がアルミナ膜であれば、蒸着、電解メッキ、無電解メッキ、塗料によるスプレー、浸漬又はロールコートにより形成できる。アルミナ膜の形成方法は、蒸着やメッキのようなひび割れの少ない方法が好ましい。
<中間層>
また、現像ローラに適切な表面形状を付与しトナーの搬送量を制御するために、基層3と被覆部4との間に1層以上の中間層を有することが好ましい。この中間層は、少なくとも樹脂と、導電性粒子と、粗し粒子とを含むことが好ましい。更に、中間層は基層3からオイルが染み出す場合であっても、オイルが表面に染み出さないように閉じ込める効果もある。
中間層の樹脂として用いられる材料としては、バインダー樹脂として機能する以下のものが挙げられる。ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、フッ素樹脂、ポリプロピレン樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、珪素樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン系樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、繊維素系樹脂、シリコーン樹脂、ポリオレフィン樹脂、及び水系樹脂。これらは1種を単独で用いてもよく、2種類以上組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、樹脂としては含窒素化合物であるウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂を用いることがトナーの帯電を制御する上で好ましい。特に、樹脂としてはイソシアネート化合物とポリオールを反応させて得られるウレタン樹脂がより好ましい。
イソシアネート化合物としては、以下のものが挙げられる。ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、3,3’−ジメチルビフェニル−4,4’−ジイソシアネート、4,4’−ジシクロへキシルメタンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、カルボジイミド変性MDI(ジフェニルメタンジイソシアネート)、キシリレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ナフチレンジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、及びポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート。また、これらの混合物を用いることもでき、その混合割合はいかなる割合でもよい。
また、ポリオールとしては、以下のものが挙げられる。2官能のポリオール(ジオール)として、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,4−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、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、キシレングリコール、トリエチレングリコール。3官能以上のポリオールとして、1,1,1−トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトール。さらに、ジオール、トリオールに、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドを付加した高分子量のポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドブロックグリコール。また、これらの混合物を用いることもでき、その混合割合はいかなる割合でもよい。
現像ローラの表面粗さは特に限定されないが、トナーの搬送力を確保して、充分な画像濃度によりゴーストや濃度ムラを抑制し高品質の画像を得る目的で、適宜調整して用いることができる。本発明においては、JIS B 0601:1994表面粗さの規格における中心線平均粗さRaが、0.3μm以上5.0μm以下であることが好ましく、0.5μm以上4.0μm以下であることがより好ましい。Raを0.3μm以上にすることで、温度によらず安定したトナーのコート量を得ることができ、画像濃度の低下やゴーストといった画像品質の低下を抑制することができる。また、Raを5.0μm以下とすることで、かぶりやガサツキといった画像品質の低下を抑制することができる。
現像ローラとして表面粗度が必要な場合は、中間層に粗さ制御のための粗し粒子を添加することが好ましい。粗し粒子の体積平均粒径は3μm以上20μm以下であることが好ましい。また、中間層に添加する粗し粒子の量は、中間層の樹脂固形分100質量部に対し、1質量部以上70質量部以下であることが好ましい。粗し粒子の例としては、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂の微粒子が挙げられる。これらは一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
中間層は、導電性を有することが好ましい。導電性の付与手段としてはイオン導電剤や導電性粒子の添加が挙げられる。この中でも、安価であり抵抗の環境変動が少ない導電性粒子が好適に用いられ、また導電付与性と補強性の観点からカーボンブラックがより好ましい。特に、一次粒子径が18nm以上50nm以下、かつDBP吸油量が50ml/100g以上160ml/100g以下であるカーボンブラックは、導電性、硬度、分散性のバランスが良好であるため好ましい。導電性微粒子の含有率は、中間層を形成する樹脂成分100質量部に対して10質量%以上30質量%以下であることが好ましい。
中間層の形成方法としては特に限定されるものではないが、塗料によるスプレー、浸漬、又はロールコートが挙げられる。特開昭57−5047号公報に記載されているような浸漬槽上端から塗料をオーバーフローさせる浸漬塗工方法は、簡便で生産安定性に優れている。本発明に係る現像ローラは、磁性一成分現像剤や非磁性一成分現像剤を用いた非接触型現像装置及び接触型現像装置や、二成分現像剤を用いた現像装置等のいずれにも適用することができる。
[トナー]
本発明に係るトナーは、結着樹脂及び着色剤を含有するトナー粒子と、シリカ微粒子とを含有し、X線光電子分光装置(ESCA)により求めた、該トナー粒子表面の該シリカ微粒子による被覆率X1が40.0面積%以上75.0面積%以下であり、該シリカ微粒子による理論被覆率をX2としたとき、下記(式1)で示される拡散指数が下記(式2)を満足する。
(式1)拡散指数=X1/X2
(式2)拡散指数≧−0.0042×X1+0.62
本発明者らの検討によれば、上記のようなトナーを用いることにより、使用環境によらず、カブリを抑制することができる。また、余剰帯電によるトナーの静電的凝集(以下、規制不良)も抑制できる。ここで、カブリは以下の原因により発生すると考えている。
トナーが十分な流動性を確保できなくなることにより、現像ローラ上のトナーのうち、現像ローラ表面に初めから接触していたトナーは十分な電荷を得ることができる。一方、現像ローラ表面に接触していなかったトナーは、入れ替わることができず現像ローラに接触する機会がないため、帯電付与の機会が少なく、トナー層厚規制部材との当接部(以下、ブレードニップとも示す)を通過する。その結果、トナーの電荷が不均一になり易く、一部のトナーの電荷だけが高まるチャージアップが発生し易く、反転トナーも多く発生することにより、カブリが増加する。
本発明者らは、上述の厳しい評価条件においてもカブリを抑制するために、以下の点が重要であると考えている。
(1)外添剤をトナー粒子へしっかり付着させること
(2)ブレードニップにおいてトナー一粒一粒が帯電すること。
特に、(2)を解決するためには、次の3点が重要であると考えられる。
(2−1)トナーの離型性
これは、トナーが現像ローラから離れやすいことを示す。
(2−2)トナーの循環性
これは、現像ローラまたはトナー層厚規制部材に接触するトナーが動く際、接触していないトナーがそれに連動して動くことを示す。
(2−3)トナーのほぐれ易さ
これは、ブレードニップにおける摺擦が、トナー粒子の一粒一粒に対して行われるようにトナーがほぐれやすいことを示す。
これらを同時に解決することで、カブリに対して厳しい条件においても、カブリの発生を抑制できることを見出した。特に、後述の「拡散指数」と、「トナーが劣化した際にも、トナーが一粒にほぐれ易くなる現象」との間に密接な相関関係を見出し、本発明に至った。
本発明に係るトナーは、結着樹脂及び着色剤を含有するトナー粒子と、シリカ微粒子とを含有する。トナー粒子は負帯電性のトナー粒子であることが好ましい。本発明に係るトナーは、「シリカ微粒子の外添状態」を以下のように規定する。本発明に係るトナーは、X線光電子分光装置(ESCA)により求めた、トナー粒子表面のシリカ微粒子による被覆率X1が40.0面積%以上75.0面積%以下であり、シリカ微粒子による理論被覆率をX2としたとき、下記(式1)で示される拡散指数が下記(式2)を満足する。
(式1)拡散指数=X1/X2
(式2)拡散指数≧−0.0042×X1+0.62
前記被覆率X1は、シリカ微粒子単体をESCAで測定した時のSi元素の検出強度に対して、トナーを測定した時のSi元素の検出強度の比から、算出することができる。この被覆率X1は、トナー粒子表面のうち、シリカ微粒子が実際に被覆している面積の割合を示す。
被覆率X1が40.0面積%以上75.0面積%以下の場合、耐久試験を通じて、トナーの流動性及び帯電性を良好な状態に制御できる。被覆率X1が40.0面積%未満の場合、後述するトナーのほぐれ易さを十分に得ることができず、厳しい評価条件においては、カブリを低減できない。被覆率X1は45.0面積%以上70.0面積%以下であることが好ましく、50.0面積%以上60.0面積%以下であることがより好ましい。
一方、シリカ微粒子による理論被覆率X2は、トナー粒子100質量部あたりのシリカ微粒子の質量部数、及びシリカ微粒子の粒径等を用い、下記(式4)より算出される。これはトナー粒子表面を理論的に被覆できる面積の割合を示す。
(式4)理論被覆率X2(面積%)=3 1/2 /(2π)×(dt/da)×(ρt/ρa)×C×100
(式4)において、
da:シリカ微粒子の一次粒子の個数平均粒径(D1)、
dt:トナーの質量平均粒径(D4)、
ρa:シリカ微粒子の真比重、
ρt:トナーの真比重、
C:シリカ微粒子の質量/トナーの質量
(Cは後述するトナー中のシリカ微粒子の含有量を用いる。)、である。
前記(式1)で示される拡散指数の物理的な意味合いを以下に示す。拡散指数は、実測の被覆率X1と理論的な被覆率X2の乖離を示す。この乖離の程度は、トナー粒子表面から垂直方向に二層、三層と積層したシリカ微粒子の多さを示すと考えている。理想的には拡散指数は1になるが、これは、被覆率X1が理論被覆率X2と一致した場合であり、二層以上積層したシリカ微粒子が全く存在しない状態である。一方、シリカ微粒子が、凝集した二次粒子としてトナー粒子表面に存在すると、実測の被覆率と理論的な被覆率との乖離が生じ、拡散指数が低くなる。つまり、拡散指数は、二次粒子として存在するシリカ微粒子の量を示すと言い換えることもできる。
本発明において、拡散指数は前記(式2)で示される範囲であることが重要であり、この範囲は従来製造されるトナーよりも大きい。拡散指数が大きいということは、トナー粒子表面のシリカ微粒子のうち二次粒子として存在している量が少なく、一次粒子として存在する量が多いことを示す。なお、上述した通り、拡散指数の上限は1である。被覆率X1、及び、拡散指数が式2で示される範囲を同時に満たした場合、加圧時のトナーのほぐれ易さが大幅に改善できることを本発明者らは見出した。
これまで、トナーのほぐれ易さは、数nm程度の小粒径の外添剤を多量に外添して被覆率X1を上げることで、向上すると考えられてきた。一方、本発明者らの検討によると、被覆率X1を同じにして、拡散指数の異なるトナーのほぐれ易さを測定した場合、トナーのほぐれ易さに差が生じることが明らかとなった。さらに、加圧しながらほぐれ易さを測定した場合、さらに顕著な差が見られることも明らかとなった。特に、ブレードニップにおけるトナーの挙動をより反映するのは、加圧時のトナーのほぐれ易さであると本発明者らは考えている。このため、加圧時のトナーのほぐれ易さをより緻密に制御するために、被覆率X1に加えて拡散指数も重要であると本発明者らは考えている。
被覆率X1、及び、拡散指数が式2で示される範囲を同時に満たした場合、トナーのほぐれ易さが良好になる理由について、詳細は分かっていないが、本発明者らは次のように推測している。トナーがブレードニップのような狭く圧の高い場所に存在するとき、トナー同士が表面に存在する外添剤同士が衝突しないように、「噛みあわせ」の状態になりやすいことに起因すると考えている。このとき、二次粒子として存在しているシリカ微粒子が多いと、噛みあわせの影響が大きくなりすぎ、迅速にトナー同士をほぐすのが困難になる。
特に、トナーが劣化した際には、一次粒子として存在しているシリカ微粒子がトナー粒子表面に埋没し、トナーの流動性が低下する。その時に、埋没していない二次粒子として存在するシリカ微粒子同士による噛みあわせの影響が大きくなり、トナーのほぐれやすさを阻害すると推察される。本発明に係るトナーは、多くのシリカ微粒子が一次粒子として存在するため、トナーが劣化した際にも、トナー同士の噛み込みが発生しにくく、ブレードニップで摺擦を受けた際に、一粒にほぐれやすい。すなわち、被覆率X1の制御だけでは困難であった、前記(2−3)で述べた「トナーのほぐれ易さ」を改善することが可能となった。
さらに、被覆率X1、及び、拡散指数が(式2)で示される範囲を同時に満たした場合、トナーの劣化の進行度合いが大幅に低減されることを本発明者らは見出した。その理由は、トナー粒子表面のシリカ微粒子が一次粒子で存在している場合、トナー同士が接触しても、シリカ微粒子同士の接触する可能性が低くなるとともに、シリカ微粒子のうける圧力が小さくなるためと推察される。すなわち前記(1)の効果を得ることができる。
本発明における拡散指数の境界線は、被覆率X1が40.0面積%以上75.0面積%以下の範囲において、被覆率X1を変数とした関数である。この関数の算出は、シリカ微粒子、外添条件等を変化させて、被覆率X1と拡散指数を得た際、トナーが加圧時に十分にほぐれ易くなる現象から、経験的に得たものである。
図5は、3種の外添混合条件を用いて、添加するシリカ微粒子の量を変えて被覆率X1を任意に変化させたトナーを製造し、被覆率X1と拡散指数の関係をプロットしたグラフである。このグラフにプロットしたトナーのうち、式2を満足する領域にプロットされるトナーは、加圧時のほぐれ易さが十分に向上することが分かった。
ここで、拡散指数の境界線が被覆率X1に依存する理由に関して、詳細は分かっていないが、本発明者らは次のように推測している。加圧時のトナーのほぐれ易さを改善するためには、二次粒子として存在しているシリカ微粒子の量が少ない方が良いが、被覆率X1の影響も少なからず受ける。被覆率X1が増加するにつれて、トナーのほぐれ易さが徐々に良好になるため、二次粒子として存在するシリカ微粒子の許容量が増えることになる。このように、拡散指数の境界線は、被覆率X1を変数とした関数になると考えている。すなわち、被覆率X1と拡散指数の境界線との間には相関関係があり、被覆率X1に応じて拡散指数を制御することが重要であることを、上記の如く実験的に求めた。
一方、拡散指数が下記(式3)の範囲にある場合には、二次粒子として存在するシリカ微粒子の量が多くなり、トナーのほぐれやすさが足りないため、流動性が低くなりカブリが増加する。
(式3)拡散指数<−0.0042×X1+0.62
上述してきたように、本発明において、カブリを低減するためには、上記(1)及び(2)を解決する必要がある。その中で、(2−1)乃至(2−3)に関する点は、「シリカ微粒子の表面性状」および「シリカ微粒子の外添状態」の組み合わせによる相乗効果により、初めて全て解決できるものであると、本発明者らは考えている。
次にシリカ微粒子について、トナーは該シリカ微粒子をトナー粒子100質量部あたり0.40質量部以上1.50質量部以下含有することが好ましい。トナーはシリカ微粒子をトナー粒子100質量部あたり0.60質量部以上1.20質量部以下含有することがより好ましい。シリカ微粒子の含有量を前記範囲に制御することで、トナーの流動性を適正な状態に制御でき、優れた画像を提供できる。一方、シリカ微粒子の含有量が0.40質量部未満の場合、トナーの流動性が低く、カブリを十分に抑制することができない場合がある。
シリカ微粒子は、シリカ原体100質量部に対して15.0質量部以上40.0質量部以下のシリコーンオイルによって処理されていることが好ましい。また、該シリコーンオイルの炭素量基準の固定化率(%)が70%以上であることが好ましい。ここで、シリコーンオイルの炭素量基準の固定化率は、シリカ原体表面に化学的に結合しているシリコーンオイル分子の量に対応する。
本発明に係るトナーに用いられるシリカ微粒子において、シリコーンオイルによる処理部数及び固定化率を上記範囲に制御することで、シリカ微粒子間の凝集性および摩擦係数を制御できる。そして、このシリカ微粒子を外添したトナーにも、同様な性質を付与させることができ、前記(2)の効果が得られる。効果発現メカニズムの詳細は分かっていないが、発明者らは以下のように推測している。
シリカ原体に添加されるシリコーンオイルの量が増加すると、シリコーンオイル分子の有する低表面エネルギー性により、現像ローラやトナー層厚規制部材からの離型性が向上する。一方、シリコーンオイルの分子同士の親和性により、シリカ微粒子同士の離型性、又は凝集性は低下し、シリカ微粒子同士の摩擦係数が増加する。シリコーンオイルによる処理量が比較的多く、固定化率も高いシリカ微粒子は、シリカ微粒子同士の凝集性を低下させずに、摩擦係数を増加させることができる。シリコーンオイル分子の末端をシリカ原体表面に固定化することで、凝集性の低下を軽減できていると本発明者らは考えている。
次に、シリカ微粒子をトナー粒子に外添した時の、トナー粒子表面への影響について述べる。後述するトナー粒子表面のシリカ微粒子による被覆率X1の範囲においては、トナー粒子同士が接触する場合に、微視的には、トナー粒子表面に存在するシリカ微粒子同士の接触が支配的であるため、トナー粒子もシリカ微粒子の性質の影響を強く受ける。このため、本発明に係るトナーは、トナー同士の凝集性を低下させずに、トナー同士の摩擦係数を増加させたトナーであり、現像ローラやトナー層厚規制部材からの離型性が向上したトナーである。
トナー同士の凝集性を低下させずに摩擦係数を増加させることで、トナー層厚規制部材または現像ローラに接するトナーが動く時、トナー間の十分な摩擦力によって、トナー層厚規制部材または現像ローラに接していないトナーを動かすことができる。その結果、ブレードニップにおいて大きなトナーの循環を生み出すことが可能となる。すなわち、前記(2−1)および前記(2−2)の効果を同時に得ることが可能となる。
前記シリコーンオイルによる処理部数が15.0質量部未満の場合、十分な摩擦係数を得ることができず、ブレードニップにおけるトナーの循環が行われにくく、流動性が低下することでカブリが増加する場合がある。一方、前記シリコーンオイルによる処理部数が40.0質量部より多い場合、十分な摩擦係数を得ることができるものの、固定化率を適正な範囲に制御することが難しく、シリカ微粒子同士が凝集し易くなるため、流動性が低下しカブリが増加する場合がある。また、シリコーンオイルの炭素量基準の固定化率が70%未満の場合、シリカ微粒子同士の凝集性が低下するため、上述のような厳しい評価条件においてカブリを低減することが困難な場合がある。
前記シリカ微粒子のシリコーンオイルによる処理部数は、シリカ原体100質量部に対して17.0質量部以上30.0質量部以下であることがより好ましく、20.0質量部以上25.0質量部以下であることがさらに好ましい。また、シリコーンオイルの炭素量基準の固定化率(%)は90%以上であることがより好ましく、95%以上であることがさらに好ましい。
本発明に係るトナー粒子は、着色剤を含有する。本発明に好ましく使用される着色剤として、以下のものが挙げられる。シアン系着色剤としての有機顔料又は有機染料としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アントラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物が挙げられる。マゼンタ系着色剤としての有機顔料又は有機染料としては、以下のものが挙げられる。縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物。イエロー系着色剤としての有機顔料又は有機染料としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アントラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、アリルアミド化合物に代表される化合物が挙げられる。黒色着色剤としては、カーボンブラック、上記イエロー系着色剤、マゼンタ系着色剤、及びシアン系着色剤を用い黒色に調色されたものが挙げられる。着色剤の添加量は、結着樹脂100質量部に対し1質量部以上20質量部以下であることが好ましい。
本発明に係るトナー粒子は結着樹脂を含む。結着樹脂としては特に限定されず、例えばポリエステル樹脂等を用いることができる。
本発明に係るトナーは、磁性体を含有させることも可能である。本発明において、磁性体は着色剤の役割をかねることもできる。本発明に用いられる磁性体は、四三酸化鉄やγ−酸化鉄などを主成分とするものであり、リン、コバルト、ニッケル、銅、マグネシウム、マンガン、アルミニウムなどの元素を含んでもよい。磁性体の形状としては、多面体、8面体、6面体、球形、針状、燐片状などがあるが、多面体、8面体、6面体、球形等の異方性の少ないものが、画像濃度を高める上で好ましい。本発明における磁性体の含有量は、結着樹脂100質量部に対して、50質量部以上150質量部以下であることが好ましい。
本発明に係るトナーは、ワックスを含有することが好ましい。該ワックスとしては、炭化水素系ワックスが好ましい。その他のワックスとして、以下のものが挙げられる。アミドワックス、高級脂肪酸、長鎖アルコール、ケトンワックス、エステルワックス及びこれらのグラフト化合物、ブロック化合物の如き誘導体。必要に応じて2種以上のワックスを併用しても良い。その中でも、フィッシャートロプシュ法による炭化水素系ワックスを使用した場合、現像性を長期にわたり良好に維持した上で、耐高温オフセット性を良好に保ち得るため好ましい。なお、これらの炭化水素系ワックスには、トナーの帯電性に影響を与えない範囲で酸化防止剤が添加されていてもよい。ワックスの含有量は、結着樹脂100質量部に対して、4.0質量部以上30.0質量部以下であることが好ましく、より好ましくは16.0質量部以上28.0質量部以下である。
本発明に係るトナーは、必要に応じて荷電制御剤を含むことも可能である。荷電制御剤を配合することにより、荷電特性が安定化し、現像システムに応じた最適の摩擦帯電量の制御が可能となる。荷電制御剤としては、公知のものが利用でき、特に帯電スピードが速く、かつ、一定の帯電量を安定して維持できる荷電制御剤が好ましい。さらに、トナー粒子を直接重合法により製造する場合には、重合阻害性が低く、水系媒体への可溶化物が実質的にない荷電制御剤が好ましい。本発明に係るトナーは、これら荷電制御剤を単独でまたは2種類以上組み合わせて含有することができる。荷電制御剤の配合量は、結着樹脂100質量部に対して、0.3質量部以上10.0質量部以下であることが好ましく、より好ましくは0.5質量部以上8.0質量部以下である。
本発明のトナーは、トナー粒子とシリカ微粒子とを含有する。本発明に用いられるシリカ微粒子は、シリカ原体100質量部に対して15.0質量部以上40.0質量部以下のシリコーンオイルによって疎水化処理されて製造されることが好ましい。疎水化処理の程度は、高温多湿環境における帯電性の低下の抑制という観点から、メタノール滴定試験によって測定された疎水化度が70%以上であることが好ましく、より好ましくは80%以上である。
シリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、α−メチルスチレン変性シリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル等が挙げられる。これらは一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
本発明において、シリカ微粒子の処理に用いるシリコーンオイルの25℃における動粘度は、30cSt以上500cSt以下であることが好ましい。動粘度が上記範囲内の場合、シリカ原体をシリコーンオイルで疎水化処理する際に、均一性を制御しやすい。さらに、シリコーンオイルの動粘度は、シリコーンオイルの分子鎖長に密接に関係しており、動粘度が上述の範囲にある場合、シリカ微粒子の凝集度を好適な範囲に制御しやすい。シリコーンオイルの25℃における動粘度のより好ましい範囲は、40cSt以上300cSt以下である。シリコーンオイルの動粘度を測定する装置としては、細管式動粘度計(蕪木科学器械工業(株)製)又は全自動微量動粘度計(ビスコテック(株)製)が挙げられる。
本発明に用いられるシリカ微粒子は、シリカ原体をシリコーンオイルにより処理した後に、アルコキシシラン及びシラザンの少なくとも一方で処理されたものであることが好ましい。こうすることにより、シリコーンオイルで疎水化処理できなかったシリカ原体表面を疎水化処理できるため、高疎水化度のシリカ微粒子を安定して得ることが可能である。さらに、トナーのほぐれ易さを大幅に改善できる。ほぐれ易さを改善できる理由の詳細は明らかになっていないが、本発明者らは以下のように考えている。シリカ微粒子表面のシリコーンオイル分子末端のうち、片末端のみが自由度を有しており、シリカ微粒子同士の凝集性に影響する。一方、上述のような2段処理を行うことで、シリカ微粒子の最表面にシリコーンオイル分子末端がほとんど存在しなくなるため、シリカ微粒子の凝集性をより低下させることができる。これにより、外添した際のトナー同士の凝集性を大幅に低下させることができ、トナーのほぐれ易さを向上することが可能である。
本発明において、シリカ原体は、例えば、ケイ素ハロゲン化物の蒸気相酸化により生成された、いわゆる乾式法又はヒュームドシリカと称される乾式シリカ、水ガラス等から製造された、いわゆる湿式シリカが使用可能である。これらは一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
本発明に用いられるシリカ微粒子は、前記シリコーンオイルによる処理工程中に、又は、処理工程後に解砕処理を行ってもよい。さらに、2段処理を行う場合、処理の間に解砕処理を行うことも可能である。
前記シリカ原体のシリコーンオイルによる表面処理、並びに、アルコキシシラン及びシラザンによる表面処理は乾式処理または湿式処理の何れでも良い。
前記シリカ原体のシリコーンオイルによる表面処理の具体的な手順は、例えば、シリコーンオイルを溶かした溶剤の中にシリカ微粒子を入れて反応させ、その後、溶剤を除去する。該溶剤は有機酸等でpHが4に調整されていることが好ましい。その後、解砕処理を施してもよい。また、シリカ微粒子を反応槽に入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながらアルコールを添加し、シリコーンオイルを反応槽に導入して表面処理を行い、さらに加熱撹拌して溶剤を除去し、解砕処理を行ってもよい。
アルコキシシラン及びシラザンの少なくとも一方による表面処理の具体的な手順としては、アルコキシシラン及びシラザンの少なくとも一方を溶かした溶剤の中に、解砕したシリコーンオイル処理済シリカ微粒子を入れて反応させた後、溶剤を除去する。その後、解砕処理を施してもよい。また、窒素雰囲気下、撹拌しながら、アルコキシシラン及びシラザンの少なくとも一方を導入して表面処理を行い、さらに加熱撹拌して溶剤を除去した後に冷却することもできる。
アルコキシシランとしては、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、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が好ましい。シラザンとしては、ヘキサメチルジシラザンが好ましい。これらアルコキシシラン及びシラザンの少なくとも一方による処理量は、シリカ原体100質量部に対して、アルコキシシラン及びシラザンの少なくとも一方の総量として、0.1質量部以上20.0質量部以下が好ましい。
シリカ微粒子における、シリコーンオイルの炭素量基準の固定化率を上げるためには、上述のシリカ微粒子を得る過程において、シリコーンオイルをシリカ原体の表面に化学的に固定化させる必要がある。そのためには、シリカ微粒子を得る過程において、シリコーンオイルの反応のために、加熱処理を行うことが好ましい。加熱処理温度は100℃以上が好ましく、加熱処理温度が高いほど、固定化率を上げることが可能である。この加熱処理工程は、シリコーンオイル処理を行った直後に行うことが好ましいが、解砕処理を行う場合は、解砕処理工程後に加熱処理工程を行ってもよい。
本発明に用いられるシリカ微粒子は、見掛け密度が15g/L以上50g/L以下であることが好ましい。シリカ微粒子の見掛け密度が上記範囲にある場合、シリカ微粒子が密に詰まり難く、シリカ微粒子間に空気が多く介在しており、見掛け密度が低い。このため、トナーにおいても、トナー同士が密に詰まりにくくなるため、トナーの劣化速度を大幅に低下することが可能である。見掛け密度のより好ましい範囲は、18g/L以上45g/L以下である。
シリカ微粒子の見掛け密度を上記範囲に制御する手段としては、シリカ微粒子に用いるシリカ原体の粒径、上述の解砕処理の有無とその強度、及びシリコーンオイルの処理量等を調整することが挙げられる。シリカ原体の粒径を低下させることで、得られるシリカ微粒子のBET比表面積が大きくなり、空気を多く介在できるようになるため、見掛け密度を低下させることができる。また、解砕処理を行うことで、シリカ微粒子に含有される、比較的大きな二次粒子を、比較的小さな二次粒子へほぐすことができ、見掛け密度を低下させることが可能である。
本発明に用いられるシリカ原体は、トナーに良好な流動性を付与するために、窒素吸着によるBET法で測定した比表面積(BET比表面積)が130m/g以上330m/g以下であることが好ましい。BET比表面積がこの範囲内である場合、トナーに付与される流動性及び帯電性が確保しやすくなる。シリカ原体のBET比表面積は、200m/g以上320m/g以下であることがより好ましい。該BET比表面積の測定は、JIS Z8830(2001年)に準じて行う。測定装置としては、定容法によるガス吸着法を測定方式として採用している「自動比表面積・細孔分布測定装置 TriStar3000(島津製作所社製)」を用いる。
本発明に用いられるシリカ原体の一次粒子の個数平均粒径は、3nm以上50nm以下であることが好ましく、5nm以上40nm以下であることがより好ましい。トナー粒子の重量平均粒径(D4)は、現像性や定着性のバランスの観点から、5.0μm以上、10.0μm以下であることが好ましく、より好ましく5.5μm以上、9.5μm以下である。
トナー粒子の平均円形度は、0.960以上であることが好ましく、0.970以上であることがより好ましい。トナー粒子の平均円形度が0.960以上の場合、トナーの形状が球形又はこれに近い形となり、流動性に優れ均一な摩擦帯電性が得られやすい。そのため、耐久後半においても高い現像性を維持し易くなる。加えて、平均円形度が高いトナー粒子は、後述する無機微粒子の外添処理において、前記被覆率X1及び拡散指数を本発明の範囲へ制御しやすくなる。さらに、加圧時のトナーのほぐれ易さという観点においても、トナー粒子の表面形状における噛み合わせ効果が発生し難くなり、ほぐれ易さをさらに向上できる。
以下に、本発明に係るトナーの製造方法について例示するが、これに限定されるわけではない。本発明に係るトナーは、シリカ微粒子のシリコーンオイルによる処理量、シリコーンオイルの炭素量基準の固定化率、被覆率X1及び拡散指数を調整することができ、好ましくは平均円形度を調整できれば、それ以外の工程は特に限定されない。
粉砕法によりトナーを製造する場合は、例えば、結着樹脂及び着色剤、並びに、必要に応じて離型剤等のその他の添加剤等を、ヘンシェルミキサー又はボールミル等の混合機により十分混合する。その後、加熱ロール、ニーダー、及びエクストルーダーの如き熱混練機を用いて溶融混練してトナー材料を分散又は溶解し、冷却固化、粉砕後、分級、表面処理を行ってトナー粒子を得る。分級及び表面処理の順序はどちらが先でもよい。分級工程においては生産効率上、多分割分級機を用いることが好ましい。
前記粉砕は、機械衝撃式、ジェット式等の公知の粉砕装置を用いた方法により行うことができる。また、本発明の好ましい円形度を有するトナーを得るためには、更に熱をかけて粉砕したり、補助的に機械的衝撃力を加える処理を行ったりすることが好ましい。また、微粉砕(必要に応じて分級)されたトナー粒子を熱水中に分散させる湯浴法、熱気流中を通過させる方法などを用いても良い。
機械的衝撃力を加える手段としては、例えば川崎重工社製のクリプトロンシステムやターボ工業社製のターボミル等の機械衝撃式粉砕機を用いる方法が挙げられる。また、ホソカワミクロン社製のメカノフージョンシステムや奈良機械製作所製のハイブリダイゼーションシステム等の装置のように、圧縮力、摩擦力等の力によりトナーに機械的衝撃力を加える方法が挙げられる。
本発明に用いられるトナー粒子は、分散重合法、会合凝集法、溶解懸濁法、及び懸濁重合法等の如き水系媒体中で製造されたものであることが好ましく、懸濁重合法で製造されたものであることがより好ましい。
懸濁重合法とは、重合性単量体及び着色剤、並びに、必要に応じて重合開始剤、架橋剤及び荷電制御剤などのその他の添加剤を、均一に溶解又は分散させて重合性単量体組成物を得る。その後、この重合性単量体組成物を、分散安定剤を含有する連続層(例えば水相)中に適当な撹拌器を用いて分散後、重合性単量体組成物中の重合性単量体を重合し、所望の粒径を有するトナー粒子を得る方法である。この懸濁重合法で得られるトナー粒子(以後、「重合トナー粒子」ともいう)は、個々のトナー粒子形状がほぼ球形に揃っているため、所定の平均円形度を満たし、かつ、帯電量の分布も比較的均一となるために好ましい。
重合トナー粒子の製造において、重合性単量体組成物を構成する重合性単量体としては公知のものが使用できる。その中でも、スチレン又はスチレン誘導体を単独で、或いは他の重合性単量体と混合して使用することがトナーの現像特性及び耐久性の点から好ましい。
本発明において、上記懸濁重合法に使用される重合開始剤としては、重合反応時における半減期が0.5時間以上30.0時間以下であるものが好ましい。また、重合開始剤の添加量は重合性単量体100質量部に対して0.5質量部以上20.0質量部以下であることが好ましい。具体的な重合開始剤としては、アゾ系又はジアゾ系重合開始剤、過酸化物系重合開始剤が挙げられる。これらは一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
前記懸濁重合法において、重合反応時に架橋剤を添加しても良い。架橋剤の好ましい添加量としては、重合性単量体100質量部に対して0.1質量部以上10.0質量部以下である。架橋剤としては、2個以上の重合可能な二重結合を有する化合物が用いられる。例えば、芳香族ジビニル化合物、二重結合を2個有するカルボン酸エステル、ジビニル化合物、及び3個以上のビニル基を有する化合物が挙げられる。これらは1種を単独で、又は2種以上の混合物として用いられる。
以下、具体的に懸濁重合法によるトナー粒子の製造について説明するが、これに限定されるわけではない。まず、上述の重合性単量体及び着色剤等を適宜加えて、ホモジナイザー、ボールミル、超音波分散機等の分散機により均一に溶解又は分散させた重合性単量体組成物を、分散安定剤を含有する水系媒体中に懸濁させる。この時、高速撹拌機もしくは超音波分散機のような分散機を使用して一気に所望のトナー粒子のサイズとする方が、得られるトナー粒子の粒径がシャープになる。重合開始剤添加の時期としては、重合性単量体中に他の添加剤を添加する時に同時に加えても良いし、水系媒体中に懸濁する直前に混合しても良い。また、造粒直後、重合反応を開始する前に重合性単量体又は溶媒に溶解した重合開始剤を加えることもできる。造粒後は、撹拌機を用いて、粒子状態が維持され且つ粒子の浮遊・沈降が防止される程度の撹拌を行なえば良い。
前記分散安定剤としては、公知の界面活性剤、有機分散剤又は無機分散剤が使用できる。中でも無機分散剤は、有害な超微粉を生じ難く、その立体障害性により分散安定性を得ているので反応温度を変化させても安定性が崩れ難く、洗浄も容易でトナーに影響を与え難いため、好ましく使用できる。無機分散剤の例としては、燐酸カルシウム、燐酸マグネシウム、燐酸アルミニウム、燐酸亜鉛、ヒドロキシアパタイト等の燐酸多価金属塩、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩、メタ硅酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム等の無機塩、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の無機化合物が挙げられる。これらの無機分散剤は、重合性単量体100質量部に対して0.20質量部以上20.00質量部以下用いることが好ましい。また、前記分散安定剤は単独で用いても良いし、複数種を併用してもよい。更に、重合性単量体100質量部に対して、0.0001質量部以上0.1000質量部以下の界面活性剤を併用しても良い。
前記重合性単量体の重合反応における重合温度は40℃以上であることが好ましく、50℃以上90℃以下であることがより好ましい。
前記重合性単量体の重合終了後、得られた重合体粒子を濾過、洗浄、乾燥することによりトナー粒子が得られる。このトナー粒子に、無機微粒子であるシリカ微粒子を外添混合してトナー粒子の表面に付着させることで、本発明に係るトナーが得られる。また、無機微粒子の混合前に分級工程を行い、トナー粒子中に含まれる粗粉や微粉を除去することも可能である。
本発明に係るトナーには、シリカ微粒子に加えて、一次粒子の個数平均粒径(D1)が80nm以上、3μm以下の粒子を添加してもよい。該粒子としては、例えば、フッ素樹脂粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末の如き滑剤;酸化セリウム粉末、炭化硅素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末などの研磨剤;シリカ等のスペーサー粒子が挙げられる。これらの粒子を本発明の効果に影響を与えない程度に少量用いることもできる。
前記シリカ微粒子を外添混合する混合処理装置としては、公知の混合処理装置を用いることができるが、被覆率X1及び拡散指数を容易に制御できる点で図6に示すような装置が好ましい。
図6は、本発明に用いられるシリカ微粒子を外添混合する際に、用いることができる混合処理装置の一例を示す模式図である。また、図7は、前記混合処理装置に使用される攪拌部材の構成の一例を示す模式図である。当該混合処理装置は、トナー粒子とシリカ微粒子に対して、狭いクリアランス部においてシェアがかかる構成になっているために、シリカ微粒子を二次粒子から一次粒子へとほぐしながら、トナー粒子表面に付着させることができる。さらに、後述するように、回転体の軸方向において、トナー粒子とシリカ微粒子が循環しやすく、固着が進む前に十分に均一混合されやすい点で、被覆率X1及び拡散指数を本発明における範囲に制御しやすい。
以下、前記シリカ微粒子の外添混合工程について図6及び図7を用いて説明する。前記シリカ微粒子を外添混合する混合処理装置は、少なくとも複数の攪拌部材24が表面に設置された回転体23と、回転体23を回転駆動する駆動部29と、攪拌部材24と間隙を有して設けられた本体ケーシング22とを有する。本体ケーシング22の内周部と、撹拌部材24との間隙(クリアランス)は、トナー粒子に均一にシェアを与え、シリカ微粒子を二次粒子から一次粒子へとほぐしながら、トナー粒子表面に付着しやすくするために、一定かつ微小に保つことが重要である。
また本装置は、本体ケーシング22の内周部の径が、回転体23の外周部の径の2倍以下であることが好ましい。図6において、本体ケーシング22の内周部の径が、回転体23の外周部の径(回転体23から撹拌部材24を除いた胴体部の径)の1.7倍である例を示す。本体ケーシング22の内周部の径が、回転体23の外周部の径の2倍以下であると、トナー粒子に力が作用する処理空間が適度に限定されるため、二次粒子となっているシリカ微粒子に十分に衝撃力が加わるようになる。
また、前記クリアランスは、本体ケーシング22の大きさに応じて、調整することが重要である。前記クリアランスは、本体ケーシング22の内周部の径の1%以上5%以下とすることが、シリカ微粒子に十分なシェアをかけるという点で好ましい。具体的には、本体ケーシング22の内周部の径が130mm程度の場合、クリアランスを2mm以上5mm以下とすることが好ましい。また、本体ケーシング22の内周部の径が800mmの場合、クリアランスを10mm以上30mm以下とすることが好ましい。
シリカ微粒子の外添混合工程は、混合処理装置を用い、駆動部29によって回転体23を回転させ、混合処理装置中に投入されたトナー粒子及びシリカ微粒子を攪拌、混合することで、トナー粒子の表面にシリカ微粒子を外添混合処理する。
図7に示すように、複数の撹拌部材24の少なくとも一部が、回転体23の回転に伴って、トナー粒子及びシリカ微粒子を回転体の軸方向の一方向に送る送り用撹拌部材24aとして機能する。また、複数の撹拌部材24の少なくとも一部が、トナー粒子及びシリカ微粒子を、回転体23の回転に伴って、回転体の軸方向の他方向に戻す戻し用撹拌部材24bとして機能する。ここで、図6のように、原料投入口26と製品排出口27が本体ケーシング22の両端部に設けられている場合には、原料投入口26から製品排出口27へ向かう方向(図6で右方向)を「送り方向」という。
すなわち、図7に示すように、送り用撹拌部材24aの表面は送り方向34にトナー粒子を送るように傾斜している。一方、撹拌部材24bの表面は戻り方向33にトナー粒子及びシリカ微粒子を送るように傾斜している。これにより、送り方向34への送りと、戻り方向33への送りとを繰り返し行いながら、トナー粒子の表面にシリカ微粒子の外添混合処理を行う。
また、撹拌部材24aと24bは、回転体23の円周方向に間隔を置いて配置された複数枚の部材が一組となって形成されている。図7に示す例では、撹拌部材24a、24bが回転体23に互いに180度の間隔で2枚の部材が一組をなしているが、120度の間隔で3枚、あるいは90度の間隔で4枚、というように多数の部材を一組としてもよい。図7に示す例では、撹拌部材24aと24bは等間隔で、計12枚形成されている。
さらに、図7において、Dは撹拌部材の幅、dは撹拌部材の重なり部分を示す間隔を示す。トナー粒子及びシリカ微粒子を、送り方向34と戻り方向33に効率よく送る観点から、図7における回転体31の長さに対して、Dは20%以上30%以下であることが好ましい。図7においては、Dが23%である例を示す。さらに撹拌部材24aと24bは撹拌部材24aの端部位置から垂直方向に延長線を引いた場合、撹拌部材24bと撹拌部材の重なり部分dを有することが好ましい。これにより、二次粒子となっているシリカ微粒子に効率的にシェアをかけることが可能である。Dに対するdは、10%以上30%以下であることがシェアをかける点で好ましい。なお、羽根の形状に関しては、図7に示すような形状以外にも、送り方向及び戻り方向にトナー粒子を送ることができ、クリアランスを維持することができれば、曲面を有する形状や先端羽根部分が棒状アームで回転体に結合されたパドル構造であってもよい。
以下、図6及び図7に示す装置の模式図に従って、本発明を更に詳細に説明する。図6に示す装置は、少なくとも複数の攪拌部材24が表面に設置された回転体23と、回転体23を回転駆動する駆動部29と、攪拌部材24と間隙を有して設けられた本体ケーシング22と、本体ケーシング22の内側及び回転体端部側面31において、冷熱媒体を流すことのできるジャケット25を有している。更に、図6に示す装置は、トナー粒子及びシリカ微粒子を導入するために、本体ケーシング22上部に形成された原料投入口26を有する。また、図6に示す装置は、外添混合処理されたトナーを本体ケーシング22から外に排出するために、本体ケーシング22下部に形成された製品排出口27を有している。更に、図6に示す装置は、原料投入口26内に、原料投入口用インナーピース37が挿入されており、製品排出口37内に、製品排出口用インナーピース38が挿入されている。
本発明においては、まず、原料投入口26から原料投入口用インナーピース37を取り出し、トナー粒子を原料投入口26より処理空間30に投入する。次にシリカ微粒子を原料投入口26より処理空間30に投入し、原料投入口用インナーピース37を挿入する。次に、駆動部29により回転体23を回転させ(32は回転方向を示す)、上記で投入した処理物を、回転体23表面に複数設けられた撹拌部材24により撹拌、混合しながら外添混合処理する。尚、投入する順序は、先にシリカ微粒子を原料投入口26より投入し、次に、トナー粒子を原料投入口26より投入しても構わない。また、ヘンシェルミキサーのような混合機で予め、トナー粒子とシリカ微粒子を混合した後、混合物を、図6に示す装置の原料投入口26より投入しても構わない。
外添混合処理条件として、駆動部29の動力を、0.2W/g以上、2.0W/g以下に制御することが、本発明で規定する被覆率X1及び拡散指数を得る観点から好ましい。また、駆動部29の動力を、0.6W/g以上、1.6W/g以下に制御することがより好ましい。該動力が0.2W/g以上であることにより、被覆率X1が高くなり、拡散指数が本発明の範囲内となりやすい。また、該動力が2.0W/g以下であることにより、シリカ微粒子が埋め込まれすぎることを抑制できる。処理時間としては、特に限定されないが、好ましくは、3分以上、10分以下である。処理時間が3分以上であることにより、被覆率X1及び拡散指数が本発明の範囲内となりやすい。
外添混合時の撹拌部材の回転数については特に限定されない。しかし、図6に示す装置の処理空間30の容積が2.0×10−3の装置において、撹拌部材24の形状を図7のものとしたときの撹拌部材の回転数としては、800rpm以上、3000rpm以下であることが好ましい。撹拌部材の回転数が800rpm以上、3000rpm以下であることで本発明で規定する被覆率X1及び拡散指数を得やすくなる。
さらに、本発明においては、外添混合処理操作の前に、プレ混合工程を行うことが好ましい。プレ混合工程を行うことにより、シリカ微粒子がトナー粒子表面上で高度に均一分散され、被覆率X1が高くなりやすく、さらに拡散指数を高くしやすい。より具体的には、プレ混合処理条件として、駆動部29の動力を、0.06W/g以上、0.20W/g以下とし、処理時間を0.5分以上、1.5分以下とすることが好ましい。該動力が0.06W/g以上である、または処理時間が0.5分以上であることにより、十分に均一な混合がなされる。また、該動力が0.20W/g以下である、または処理時間が1.5分以下であることにより、十分な均一混合がなされる前に、トナー粒子表面にシリカ微粒子が固着されることを防ぐことができる。
プレ混合処理の撹拌部材の回転数については特に限定されない。しかし、図6に示す装置の処理空間30の容積が2.0×10−3の装置において、撹拌部材24の形状を図7のものとしたときの撹拌部材の回転数としては、50rpm以上、500rpm以下であることが好ましい。撹拌部材の回転数が50rpm以上、500rpm以下であることで本発明で規定する被覆率X1及び拡散指数を得やすくなる。
外添混合処理終了後、製品排出口27内の、製品排出口用インナーピース38を取り出し、駆動部29により回転体23を回転させ、製品排出口27からトナーを排出する。得られたトナーを、必要に応じて円形振動篩機等の篩機で粗粒等を分離し、トナーを得る。
<<物性測定方法>>
本発明に係る各種物性の測定方法を以下に述べる。
〔1〕被覆部の体積抵抗率の測定
<使用機器>
周波数応答アナライザ1260型(ソーラートロン社製)、誘電率測定インターフェイス1296型(ソーラートロン社製)を使用して測定を行う(参考:http://www.toyo.co.jp/solartron/yuudentai.html)。
<測定サンプル>
現像ローラの30mmの幅に全周電極を作製する。電極は金蒸着で作製する。
<測定条件>
外周に作製した電極と基体との間にAC電圧を印加して、インピーダンスを測定する。AC電圧の印加条件は0.1Vppであり、設定周波数は0.01Hz〜1MHzである。
<解析方法>
インピーダンス解析ソフトウエア ZViewを使用して解析を行う(ZPlot and ZView for Windows from Scribner Associates)。解析時に用いるフィッティング回路は、「測定系の抵抗」と「各層の成分」を直列にn層を図8のモデル図のように回路設定して行う。
〔2〕被覆部、中間層の平均膜厚測定
被覆部の平均膜厚は、マイクロスコープVHX−600(商品名、キーエンス製)を用いて観察する。測定方法は、現像ローラを円弧状にカッターで切りだし、断面を2000倍で10箇所ランダムに観察する。各観察画像での被覆部の膜厚を、中心部と両端の3箇所で測定し、合計30箇所の平均をその現像ローラの被覆部の平均膜厚とした。但し、観察像に被覆部が見られない時は観察箇所を増やして、被覆部が10箇所観察できるまで行った。被覆部が一部だけ存在する場合は、被覆部が存在しない箇所の測定膜厚を0μmとした。中間層の平均膜厚についても同様に測定した。
〔3〕被覆部の被覆率測定
被覆部の被覆率は、レーザーマイクロスコープVK−X100(商品名、キーエンス製;商品名)を用いて観察する。測定方法は、対物レンズを20倍とし現像ローラ表面をランダムに10視野観察する。各視野を25マスに等分し、半分以上被覆されている箇所がどれだけあるか確認し、全250マス中半分以上被覆されているマスの数で被覆率を計算する。
〔4〕粗し粒子の体積平均粒径測定
現像ローラの表面形状形成に用いられる粗し粒子の体積平均粒径は、レーザー回折型粒度分布計コールターLS−230型粒度分布計(商品名、ベックマン・コールター株式会社製)を用いて測定する。具体的な測定方法としては、少量モジュールを用い、測定溶媒としてはイソプロピルアルコール(IPA)を使用する。まず、IPAにて粒度分布計の測定系内を5分間洗浄し、洗浄後バックグラウンドファンクションを実行する。次に、IPA50ml中に、測定試料を1mg以上25mg以下加えて、得られる懸濁液を超音波分散機で3分間分散処理し、被験試料液を得る。そして、測定装置の測定系内にこの被験試料液を徐々に加えて、装置の画面上のPIDS(偏光散乱強度差)が45%以上55%以下になるように測定系内の試料濃度を調整して測定を行い、体積分布から算出した体積平均粒径を求める。
〔5〕現像ローラの表面粗さ(Ra:算術平均粗さ)測定
表面粗さ(JIS B0601−2001)に準拠する表面粗さ測定器サーフコーダSE−3500(商品名、株式会社小坂研究所製)にて、軸方向3箇所、周方向3箇所の計9箇所について測定し、その平均値を試料(現像剤担持体)の表面粗さRaとする。なお、カットオフは0.8mm、測定距離は8.0mm、送り速度は0.2mm/secとする。
〔6〕シリカ微粒子の定量方法
(1)トナー中のシリカ微粒子の含有量の定量(標準添加法)
トナー3gを直径30mmのアルミリングに入れ、10トンの圧力でペレットを作製する。そして、波長分散型蛍光X線分析(XRF)により、珪素(Si)の強度を求める(Si強度−1)。なお、測定条件は使用するXRF装置で最適化されたものであれば良いが、一連の強度測定はすべて同一条件で行うこととする。トナーに、一次粒子の個数平均粒径が12nmのシリカ微粒子を、トナーに対して1.0質量%添加して、コーヒーミルにより混合する。混合後、上記と同様にペレット化した後に、上記と同様にSiの強度を求める(Si強度−2)。同様の操作を、シリカ微粒子を、トナーに対して2.0質量%、3.0質量%添加混合したサンプルにおいても、Siの強度を求める(Si強度−3、Si強度−4)。Si強度−1乃至4を用いて、標準添加法によりトナー中のシリカ含有量(質量%)を計算する。
(2)トナーからのシリカ微粒子の分離
トナーが磁性体を含有する場合、次の工程を経て、シリカ微粒子の定量を行う。トナー5gを、精密天秤を用いて200mlの蓋付きポリカップに秤量し、メタノールを100ml加え、超音波分散機で5分間分散させる。ネオジム磁石によりトナーを引き付け、上澄み液を捨てる。メタノールによる分散と上澄みを捨てる操作を3回繰り返す。その後、10質量%NaOHを100mlと、「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、和光純薬工業社製)を数滴加え、軽く混合した後、24時間静置する。その後、再びネオジム磁石を用いて分離する。なお、この際にNaOHが残留しないように繰り返し蒸留水ですすぐ。回収された粒子を真空乾燥機により十分に乾燥させ、粒子Aを得る。上記操作により、外添されたシリカ微粒子は溶解、除去される。
(3)粒子A中のSi強度測定
3gの粒子Aを直径30mmのアルミリングに入れ、10トンの圧力でペレットを作製し、波長分散型蛍光X線分析(XRF)により、Siの強度を求める(Si強度−5)。Si強度−5とトナー中のシリカ微粒子の含有量の定量で使用したSi強度−1乃至4を利用して、粒子A中のシリカ含有量(質量%)を計算する。
(4)トナーからの磁性体の分離
5gの粒子Aに対して、100mlのテトラヒドロフランを加え、良く混合した後に超音波分散を10分間行う。磁石により磁性粒子を引き付け、上澄み液を捨てる。この作業を5回繰り返し、粒子Bを得る。この操作で、磁性体以外の樹脂等の有機成分はほぼ取り除くことができる。ただし、樹脂中のテトラヒドロフラン不溶解分が残存する可能性があるため、上記操作で得られた粒子Bを800℃まで加熱して残存する有機成分を燃焼させる。加熱後に得られた粒子Cを、トナーに含有されていた磁性体と近似することができる。粒子Cの質量を測定することにより、磁性トナー中の磁性体含有量W(質量%)とすることができる。この際、磁性体の酸化増量分を補正するために、粒子Cの質量に0.9666(Fe→Fe)を乗じる。各定量値を以下の式に代入することにより、外添されたシリカ微粒子量を算出する。
外添されたシリカ微粒子量(質量%)=トナー中のシリカ含有量(質量%)−粒子A中のシリカ含有量(質量%)
〔7〕被覆率X1の測定方法
トナー粒子表面のシリカ微粒子による被覆率X1は、以下のようにして算出する。下記装置を下記条件にて使用し、トナー表面の元素分析を行う。
・測定装置:Quantum2000(商品名、アルバックファイ株式会社製)
・X線源:モノクロAl Kα
・Xray Setting:100μmφ(25W(15KV))
・光電子取りだし角:45度
・中和条件:中和銃とイオン銃の併用
・分析領域:300×200μm
・Pass Energy:58.70eV
・ステップサイズ:1.25eV
・解析ソフト:Maltipak(PHI社)。
ここで、Si原子の定量値の算出には、C 1c(B.E.280〜295eV)、O1s(B.E.525〜540eV)及びSi 2p(B.E.95〜113eV)のピークを使用した。ここで得られたSi元素の定量値をY1とする。次いで、シリカ微粒子単体の測定を行う。トナーからシリカ微粒子単体を得る方法としては、上述の「トナーからのシリカ微粒子を分離」に記載した手法を用いる。ここで得たシリカ微粒子を用いて、上述のトナー表面の元素分析と同様にして、シリカ微粒子単体の元素分析を行い、ここで得られたSi元素の定量値をY2とする。本発明において、トナー粒子表面のシリカ微粒子による被覆率X1を次のように定義する。
被覆率X1(面積%)=Y1/Y2×100
尚、本測定の精度を向上させるために、Y1及びY2の測定を2回以上行う。
〔8〕トナーの質量平均粒径(D4)の測定方法
トナーの質量平均粒径(D4)は、以下のようにして算出する(トナー粒子の場合も同様に算出する)。測定装置としては、100μmのアパーチャチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(商品名、ベックマン・コールター社製)を用いる。測定条件の設定及び測定データの解析は、付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(商品名、ベックマン・コールター社製)を用いる。尚、測定は実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで行う。
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(商品名、ベックマン・コールター社製)が使用できる。
尚、測定、解析を行う前に、以下のように専用ソフトの設定を行う。専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更」画面において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定する。「閾値/ノイズレベルの測定ボタン」を押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、「測定後のアパーチャチューブのフラッシュ」にチェックを入れる。専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定」画面において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μmから60μmまでに設定する。具体的な測定法は以下の通りである。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250ml丸底ビーカーに前記電解水溶液約200mlを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行う。そして、専用ソフトの「アパーチャのフラッシュ」機能により、アパーチャチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100ml平底ビーカーに前記電解水溶液約30mlを入れる。この中に分散剤として「コンタミノンN」(商品名、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、和光純薬工業社製)をイオン交換水で約3質量倍に希釈した希釈液を約0.3ml加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を、位相を180度ずらした状態で内蔵する、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispersion System Tetora150」(商品名、日科機バイオス社製)を準備する。超音波分散器の水槽内に約3.3lのイオン交換水を入れ、この水槽中にコンタミノンNを約2ml添加する。
(4)前記(2)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(5)前記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー約10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。尚、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーを分散した前記(5)の電解水溶液を滴下し、測定濃度が約5質量%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行う。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析し、質量平均粒径(D4)を算出する。尚、専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、「分析/体積統計値(算術平均)」画面の「平均径」が質量平均粒径(D4)である。
〔9〕シリカ微粒子の一次粒子の個数平均粒径(D1)の測定方法
シリカ微粒子の一次粒子の個数平均粒径は、日立超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡S−4800(商品名、株式会社日立ハイテクノロジーズ製)にて撮影されるトナー表面のシリカ微粒子画像から算出される。S−4800の画像撮影条件は以下の通りである。
(1)試料作製
試料台(アルミニウム試料台15mm×6mm)に導電性ペーストを薄く塗り、その上にトナーを吹きつける。さらにエアブローして、余分なトナーを試料台から除去し十分乾燥させる。試料台を試料ホルダにセットし、試料高さゲージにより試料台高さを36mmに調節する。
(2)S−4800観察条件設定
シリカ微粒子の一次粒子の個数平均粒径の算出は、S−4800の反射電子像観察により得られた画像を用いて行う。反射電子像は二次電子像と比べてシリカ微粒子のチャージアップが少ないため、シリカ微粒子の粒径を精度良く測定することが出来る。
S−4800の鏡体に取り付けられているアンチコンタミネーショントラップに液体窒素を溢れるまで注入し、30分間置く。S−4800の「PCSTEM」を起動し、フラッシング(電子源であるFEチップの清浄化)を行う。画面上のコントロールパネルの加速電圧表示部分をクリックし、[フラッシング]ボタンを押し、フラッシング実行ダイアログを開く。フラッシング強度が2であることを確認し、実行する。フラッシングによるエミッション電流が20〜40μAであることを確認する。試料ホルダをS−4800鏡体の試料室に挿入する。コントロールパネル上の[原点]を押し試料ホルダを観察位置に移動させる。
加速電圧表示部をクリックしてHV設定ダイアログを開き、加速電圧を[0.8kV]、エミッション電流を[20μA]に設定する。オペレーションパネルの[基本]のタブ内にて、信号選択を[SE]に設置し、SE検出器を[上(U)]および[+BSE]を選択し、[+BSE]の右の選択ボックスで[L.A.100]を選択し、反射電子像で観察するモードにする。同じくオペレーションパネルの[基本]のタブ内にて、電子光学系条件ブロックのプローブ電流を[Normal]に、焦点モードを[UHR]に、WDを[3.0mm]に設定する。コントロールパネルの加速電圧表示部の[ON]ボタンを押し、加速電圧を印加する。
(3)シリカ微粒子の一次粒子の個数平均粒径(D1)(前記da)の算出
コントロールパネルの倍率表示部内をドラッグして、倍率を100000(100k)倍に設定する。操作パネルのフォーカスつまみ[COARSE]を回転させ、ある程度焦点が合ったところでアパーチャアライメントの調整を行う。コントロールパネルの[Align]をクリックし、アライメントダイアログを表示し、[ビーム]を選択する。操作パネルのSTIGMA/ALIGNMENTつまみ(X,Y)を回転し、表示されるビームを同心円の中心に移動させる。次に[アパーチャ]を選択し、STIGMA/ALIGNMENTつまみ(X,Y)を一つずつ回し、像の動きを止める又は最小の動きになるように合わせる。アパーチャダイアログを閉じ、オートフォーカスで、ピントを合わせる。この操作を更に2度繰り返し、ピントを合わせる。
その後、トナー表面上の少なくとも300個のシリカ微粒子について粒径を測定して、平均粒径を求める。ここで、シリカ微粒子は凝集塊として存在するものもあるため、一次粒子と確認できるものの最大径を求め、得られた最大径を算術平均することによって、シリカ微粒子の一次粒子の個数平均粒径(D1)(da)を得る。
〔10〕トナー粒子の平均円形度の測定方法
トナー粒子の平均円形度は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000」(商品名、シスメックス社製)によって、校正作業時の測定及び解析条件で測定する。具体的な測定方法は、以下の通りである。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約20mlを入れる。この中に分散剤として「コンタミノンN」(商品名、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、和光純薬工業社製)をイオン交換水で約3質量倍に希釈した希釈液を約0.2ml加える。更に測定試料を約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(「VS−150」(商品名、ヴェルヴォクリーア社製))を用いる。水槽内には所定量のイオン交換水を入れ、この水槽中に前記コンタミノンNを約2ml添加する。
測定には、対物レンズとして「UPlanApro」(倍率10倍、開口数0.40)を搭載した前記フロー式粒子像分析装置を用いる。シース液にはパーティクルシース「PSE−900A」(商品名、シスメックス社製)を使用する。前記手順に従い調製した分散液を前記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、トナー粒子の平均円形度を求める。
測定にあたっては、測定開始前に標準ラテックス粒子(例えば、Duke Scientific社製の「RESEARCH AND TEST PARTICLES Latex Microsphere Suspensions 5200A」をイオン交換水で希釈)を用いて自動焦点調整を行う。その後、測定開始から2時間毎に焦点調整を実施する。
なお、本発明においては、シスメックス社による校正作業が行われた、シスメックス社が発行する校正証明書の発行を受けたフロー式粒子像測定装置を使用する。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。
フロー式粒子像測定装置「FPIA−3000」(商品名、シスメックス社製)の測定原理としては、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。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。
次に、前記面積Sと周囲長Lを用いて円相当径と円形度を求める。円相当径とは、粒子像の投影面積と同じ面積を持つ円の直径のことである。円形度は、円相当径から求めた円の周囲長を粒子投影像の周囲長で割った値として定義され、次式で算出される。
円形度=2×(π×S)1/2/L
粒子像が円形の時に円形度は1.000になり、粒子像の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。
〔11〕シリカ微粒子の見掛け密度の測定方法
シリカ微粒子の見掛け密度の測定は、100mlのメスシリンダーに、紙の上にのせた測定試料をゆっくり加えて100mlになるようにし、試料を加える前と後のメスシリンダーの質量差を求め次式によって算出する。なお、試料をメスシリンダーに加える場合、紙を叩いたりしないようにする。
見掛け密度(g/L)=(100ml投入した時点の質量(g))/0.1
〔12〕トナー及びシリカ微粒子の真比重の測定方法
トナー及びシリカ微粒子の真比重は、乾式自動密度計オートピクノメーター(商品名:ユアサアイオニクス社製)により測定した。条件は下記の通りである。
セル:SMセル(10ml)
サンプル量:約2.0g(トナー)、0.05g(シリカ微粒子)
この測定方法は、気相置換法に基づいて、固体・液体の真比重を測定するものである。液相置換法と同様、アルキメデスの原理に基づいているが、置換媒体としてガス(アルゴンガス)を用いるため、微細孔に対する精度が高い。
〔13〕シリカ微粒子における、シリコーンオイルの炭素量基準の固定化率の測定方法(遊離シリコーンオイルの抽出)
(1)ビーカーにシリカ微粒子0.50g、クロロホルム40mlを入れ、2時間攪拌する。
(2)攪拌を止めて、12時間静置する。
(3)サンプルをろ過して、クロロホルム40mlで3回洗浄する。
(炭素量測定)
酸素気流下、1100℃で試料を燃焼させ、発生したCO、CO量をIRの吸光度により測定して、試料中の炭素量を測定する。シリコーンオイルの抽出前後での炭素量を比較して、シリコーンオイルの炭素量基準の固定化率を下記の通り計算する。
(1)試料0.40gを円筒金型に入れプレスする。
(2)プレスした試料0.15gを精秤し、燃焼用ボードに乗せ、堀場製作所EMA−110(製品名)で測定する。
(3)[シリコーンオイル抽出後の炭素量]/[シリコーンオイル抽出前の炭素量]×100、をシリコーンオイルの炭素量基準の固定化率とする。
なお、シラン化合物等で疎水処理後にシリコーンオイルによる表面処理を行った場合、シラン化合物等で疎水処理後に試料中の炭素量を測定し、シリコーンオイル処理後に、シリコーンオイルの抽出前後での炭素量を比較して、シリコーンオイル由来の炭素量基準の固定化率を下記の通り計算する。
(4)[シリコーンオイル抽出後の炭素量]/[(シリコーンオイル抽出前の炭素量−シラン化合物等で疎水処理後の炭素量)]×100、をシリコーンオイルの炭素量基準の固定化率とする。
一方、シリコーンオイルによる表面処理後にシラン化合物等で疎水処理を行っている場合は、シリコーンオイル由来の炭素量基準の固定化率を下記の通り計算する。
(5)[(シリコーンオイル抽出後の炭素量−シラン化合物等で疎水処理後の炭素量)]/[シリコーンオイル抽出前の炭素量]×100、をシリコーンオイルの炭素量基準の固定化率とする。
本発明によれば、高温高湿環境下および低温低湿環境下での使用においても、カブリの発生、およびチャージアップに起因する規制不良の発生を抑制でき、高品位の画像を形成できる現像装置及び現像方法を提供できる。また、本発明によれば、高品位な画像を安定して形成することができる画像形成装置及び画像形成方法を提供できる。
以下に、実施例をもって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は何らこれらに限定されるものではない。なお、実施例及び比較例の部数及び%は特に断りが無い場合、すべて質量基準である。
(弾性体の作製)
基体として、直径(外径)が10mmであり、算術平均粗さRaが0.2μmである研削加工されたアルミニウム製円筒管に、プライマー(商品名、DY35−051;東レダウコーニング社製)を塗布し、焼付けした。該基体を金型に配置し、以下の材料を混合した付加型シリコーンゴム組成物を金型内に形成されたキャビティに注入した。
・液状シリコーンゴム材料(商品名、SE6724A/B;東レ・ダウコーニング社製)100質量部、
・カーボンブラック(商品名、トーカブラック#4300;東海カーボン社製)15質量部、
・耐熱性付与剤としてのシリカ粉体 0.2質量部、
・白金触媒 0.1質量部。
続いて、金型を加熱してシリコーンゴムを温度150℃で15分間加硫して硬化させた。周面に硬化したシリコーンゴム層が形成された基体を金型から外した後、基体をさらに温度180℃で1時間加熱して、シリコーンゴム層の硬化反応を完了させた。こうして、基体の外周に膜厚0.5mm、直径11mmのシリコーンゴムを含む基層が形成された弾性体を作製した。
(塗料1の作製)
<イソシアネート基末端プレポリマーA−1の合成>
窒素雰囲気下、反応容器中でポリメリックMDI(商品名:ミリオネートMR 日本ポリウレタン工業社製)33.8質量部に対し、ブチレンアジペート系ポリオール(商品名:ニッポラン4010;日本ポリウレタン工業社製)100.0質量部を、反応容器内の温度を65℃に保持しつつ、徐々に滴下した。滴下終了後、温度65℃で2時間反応させた。得られた反応混合物を室温まで冷却し、イソシアネート基含有量4.3質量%のイソシアネート基末端プレポリマーA−1を得た。
塗料1の材料として、イソシアネート基末端プレポリマーA−1 97.0質量部、ペンタエリスリトール 3.0質量部、カーボンブラック(商品名、MA230;三菱化学社製)18.0質量部、及びウレタン樹脂微粒子(商品名、アートパールC−400;根上工業社製)20.0質量部を使用した。該材料にMEK(メチルエチルケトン)を加え固形分濃度を40質量%に調整した。これをサンドミル(商品名:サンドグラインダーLSG−4U−08、アイメックス株式会社製)(直径1mmのガラスビーズをメディア粒子として使用)で2時間分散した。続いて、篩を用いてガラスビーズを分離した後、固形分濃度が30質量%になるようにMEKを添加して、塗料1を得た。尚、塗料1の体積抵抗率は、5.7×10Ω・cmであった。
(塗料2の作製)
<イソシアネート基末端プレポリマーA−2の合成>
窒素雰囲気下、反応容器中でトリレンジイソシアネート(TDI)(商品名:コスモネートT80;三井化学社製)17.7質量部に対し、ポリプロピレングリコール系ポリオール(商品名:エクセノール4030;旭硝子社製)100.0質量部を、反応容器内の温度を65℃に保持しつつ、徐々に滴下した。滴下終了後、温度65℃で2時間反応させた。得られた反応混合物を室温まで冷却し、イソシアネート基含有量3.8質量%のイソシアネート基末端プレポリマーA−2を得た。
<アミノ化合物B−1の合成>
撹拌装置、温度計、滴下装置および温度調整装置を備える反応容器中で、攪拌しながらジエチレントリアミン100.0質量部、エタノール100質量部を40℃まで加温した。次に、反応温度を60℃以下に保持しつつ、エチレンオキシド235.0質量部を30分かけて徐々に滴下した。さらに1時間攪拌して反応を行い、反応混合物を得た。得られた反応混合物を減圧下加熱してエタノールを留去し、アミノ化合物B−1 276gを得た。
前記イソシアネート基末端プレポリマーA−2、前記アミノ化合物B−1を用い、下記表1に示す分量で材料を混合したこと以外は塗料1と同様にして、塗料2を作製した。尚、塗料2の体積抵抗率は、7.4×10Ω・cmであった。
(塗料3の作製)
<水酸基末端プレポリマーB−2の合成>
撹拌機付ガラス製フラスコにε−カプロラクトン80.4質量%、トリメチロールプロパン19.6質量%、触媒としてチタンテトラ−n−ブトキシドを添加し、窒素雰囲気下、180℃で7時間、さらに200℃で3時間反応させた。これを自然冷却し、平均官能基価が3.5であるポリエステルポリオール(1)を得た。ポリエステルポリオール(1)と、多官能性イソシアネートであるデュラネート24A100(商品名、旭化成ケミカルズ株式会社製)と二官能性イソシアネートであるデュラネートD101(商品名、旭化成ケミカルズ株式会社製)との混合物(24A100:D101=0.38:0.62(質量比))とを、OH:NCO=2:1となるように配合した。これを100℃で6時間激しく撹拌することにより、平均官能基価が4.5である水酸基末端プレポリマーB−2を得た。
<イソシアネート基末端プレポリマーA−3の合成>
撹拌機付ガラス製フラスコにε−カプロラクトン95.7質量%、トリメチロールプロパン4.3質量%、触媒としてチタンテトラ−n−ブトキシドを添加し、窒素雰囲気下、180℃で7時間、さらに200℃で3時間反応させた。これを自然冷却し、平均官能基価が2.4であるポリエステルポリオール(2)を得た。ポリエステルポリオール(2)と、多官能性イソシアネートであるデュラネート24A100(商品名、旭化成ケミカルズ株式会社製)と二官能性イソシアネートであるデュラネートD101(商品名、旭化成ケミカルズ株式会社製)との混合物(24A100:D101=0.38:0.62(質量比))とを、OH:NCO=1:2となるように配合した。これを100℃で6時間激しく撹拌することにより、平均官能基価が3.5であるイソシアネート末端プレポリマーA−3を得た。
前記水酸基末端プレポリマーB−2、前記イソアシネート基末端プレポリマーA−3を用い、下記表1に示す分量で材料を混合したこと以外は塗料1と同様にして、塗料3を作製した。尚、塗料3の体積抵抗率は、9.7×10Ω・cmであった。
(塗料4の作製)
イソシアネート基末端プレポリマーA−2、アミノ化合物B−1を用い、表1に示す分量で混合したこと以外は塗料1と同様にして塗料4を得た。尚、塗料4の体積抵抗率は、3.5×1014Ω・cmであった。
(塗料5の作製)
イソシアネート基末端プレポリマーA−3、水酸基末端プレポリマーB−2を用い、表1に示す分量で混合したこと以外は塗料1と同様にして、塗料5を得た。尚、塗料5の体積抵抗率は、1.3×1012Ω・cmであった。
(塗料6の作製)
イソシアネート基末端プレポリマーA−1、ペンタエリスリトールを用い、表1に示す分量で混合したこと以外は塗料1と同様にして、塗料6を得た。尚、塗料6の体積抵抗率は、3.8×1011Ω・cmであった。
(塗料7の作製)
変性シリコーン樹脂(商品名:ES−1001N、信越化学工業(株)製)をキシレンで固形分濃度5%に希釈し、塗料7とした。尚、塗料7の体積抵抗率は、5.7×1013Ω・cmであった。
(塗料8の作製)
カーボネート樹脂(商品名:ユーピロンZ400、三菱エンジニアリングプラスティックス(株)製)をモノクロロベンゼンで固形分濃度5%に希釈し、塗料8とした。尚、塗料8の体積抵抗率は、9.7×1015Ω・cmであった。
(塗料9の作製)
ポリエステル樹脂(商品名:バイロン200、東洋紡績(株)製)をMEKで固形分濃度5%に希釈し、塗料9とした。尚、塗料9の体積抵抗率は、1.4×1016Ω・cmであった。
(塗料10の作製)
アミノエチル化アクリル樹脂(商品名:ポリメントNK−380、(株)日本触媒製)をMEKで固形分濃度5%に希釈し、塗料10とした。尚、塗料10の体積抵抗率は、8.5×1013Ω・cmであった。
(塗料11の作製)
ポリオレフィン樹脂(商品名:サーフレン、三菱化学(株)製)をトルエンで固形分濃度10%に希釈し、塗料11とした。尚、塗料11の体積抵抗率は、7.0×1015Ω・cmであった。
(塗料12の作製)
イソシアネート基末端プレポリマーA−2、アミノ化合物B−1、ウレタン樹脂粒子(商品名:アートパールC−400、根上工業社製)を用い、表1に示す分量で混合したこと以外は塗料1と同様にして、塗料12を得た。尚、塗料12の体積抵抗率は、6.8×1012Ω・cmであった。
Figure 0006391458
(現像ローラT1の作製)
前記弾性体の基層が形成されていない部分をマスキングして垂直に立て、1500rpmで回転させ、スプレーガンを30mm/sで下降させながら塗料1を塗布した。続いて、熱風乾燥炉中で、温度180℃で20分間加熱して塗布層を硬化・乾燥することで、中間層を形成した。これにより、ローラt1を作製した。ローラt1の中間層の層厚は、8μmであった。
さらにローラt1の表面に塗料4を同様に塗布し、硬化・乾燥することで被覆部を形成した。これにより、現像ローラT1を作製した。現像ローラT1の被覆部の平均膜厚は3μm、被覆率は100%、被覆部の体積抵抗率は2.5×1013Ω・cm、Raは2.51μmであった。表2に現像ローラT1の中間層および被覆部の材料と物性を示す。
(現像ローラT2乃至T5、T7乃至T11、T13乃至T15、T17、T18、T20およびT21の作製)
表2に示す材料に変更した以外は現像ローラT1と同様にして、現像ローラT2乃至T5、T7乃至T11、T13乃至T15、T17、T18、T20およびT21を作製した。なお、現像ローラT10の作製では、両端部をマスキングしてディッピングで被覆部を作製した。各現像ローラの中間層および被覆部の材料と物性を表2に示す。
(現像ローラT6、T12およびT19の作製)
現像ローラT1と同様に中間層を形成した。続いて、中間層の表面以外をマスキングし、Al顆粒を電子線加熱で気化させて蒸着させる真空蒸着により、中間層上に被覆部として酸化アルミニウム皮膜を形成した。現像ローラT6、T12およびT19において、処理量を変えることで被覆部の膜厚を変更させた。各現像ローラの中間層および被覆部の材料と物性を表2に示す。
Figure 0006391458
(トナー粒子1の作製)
<磁性体1の製造>
硫酸第一鉄水溶液中に、鉄元素に対して1.00から1.10当量の苛性ソーダ溶液、鉄元素に対しリン元素換算で0.15質量%となる量のP、鉄元素に対して珪素元素換算で0.50質量%となる量のSiOを混合し、水酸化第一鉄を含む水溶液を調製した。該水溶液のpHを8.0とし、空気を吹き込みながら85℃で酸化反応を行い、種晶を有するスラリー液を調製した。
次いで、このスラリー液に当初のアルカリ量(苛性ソーダのナトリウム成分)に対し0.90から1.20当量の硫酸第一鉄水溶液を加えた後、スラリー液のpHを7.6に維持して、空気を吹込みながら酸化反応を行い、磁性酸化鉄を含むスラリー液を得た。該スラリー液を濾過、洗浄した後、この含水スラリー液を一旦取り出した。この時、含水サンプルを少量採取し、含水量を計っておいた。次に、この含水サンプルを乾燥せずに別の水系媒体中に投入し、撹拌すると共にスラリーを循環させながらピンミルにて再分散させ、再分散液のpHを約4.8に調整した。
そして、撹拌しながらn−ヘキシルトリメトキシシランカップリング剤を磁性酸化鉄100質量部に対し1.6質量部(磁性酸化鉄の量は含水サンプルから含水量を引いた値として計算した)添加し、加水分解を行った。その後、撹拌を十分行い、分散液のpHを8.6にして表面処理を行った。生成した疎水性磁性体をフィルタープレスにてろ過し、多量の水で洗浄した後に100℃で15分、90℃で30分乾燥した。得られた粒子を解砕処理して体積平均粒径が0.21μmの磁性体1を得た。
<ポリエステル樹脂1の合成>
冷却管、撹拌機及び窒素導入管を備える反応槽中に、下記成分を入れ、230℃で窒素気流下、生成する水を留去しながら10時間反応させた。
・ビスフェノールA プロピレンオキサイド2モル付加物 75質量部
・ビスフェノールA プロピレンオキサイド3モル付加物 25質量部
・テレフタル酸 100質量部
・チタン系触媒(チタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート)) 0.25質量部。
次いで5〜20mmHgの減圧下で反応させ、酸価が2mgKOH/g以下になった時点で180℃に冷却し、無水トリメリット酸10質量部を加えた。常圧密閉下2時間反応後、反応物を取り出し、室温まで冷却後、粉砕してポリエステル樹脂1を得た。得られたポリエステル樹脂1は、ゲルパーミェーションクロマトグラフィ(GPC)で測定されたメインピーク分子量(Mp)が10500であった。
イオン交換水720質量部に0.1mol/L NaPO水溶液450質量部を投入して60℃に加温した後、1.0mol/L CaCl水溶液67.7質量部を添加して、分散安定剤を含む水系媒体を得た。
下記成分をアトライター(三井三池化工機(株))を用いて均一に分散混合して重合性単量体組成物を得た。得られた重合性単量体組成物を60℃に加温し、フィッシャートロプシュワックス(融点:74℃、数平均分子量Mn:500)15.0質量部を添加して混合し、溶解した後に重合開始剤としてジラウロイルパーオキサイド7.0質量部を溶解し、トナー組成物を得た。
・スチレン 78.0質量部
・n−ブチルアクリレート 22.0質量部
・ジビニルベンゼン 0.6質量部
・モノアゾ染料の鉄錯体(T−77:保土谷化学工業(株)) 3.0質量部
・磁性体1 90.0質量部
・ポリエステル樹脂1 5.0質量部。
前記水系媒体中に前記トナー組成物を投入し、60℃、N雰囲気下においてTK式ホモミキサー(特殊機化工業(株))にて12000rpmで10分間撹拌し、造粒した。その後パドル撹拌翼で撹拌しつつ74℃で6時間反応させた。反応終了後、得られた懸濁液を冷却し、塩酸を加えて洗浄した後に濾過・乾燥してトナー粒子1を得た。得られた磁性トナーであるトナー粒子1は、表3に示すように質量平均粒径が8.0μm、平均円形度が0.970であった。
(トナー粒子2の作製)
平均円形度が0.938となるように造粒条件を変更した以外はトナー粒子1と同様にトナー粒子2を作製した。トナー粒子2の質量平均粒径と平均円形度を表3に示す。
Figure 0006391458
(トナー1の作製)
トナー粒子1に対して、図6に示す装置を用いて外添混合処理を行った。図6に示す装置は、本体ケーシング22の内周部の径が130mmであり、処理空間30の容積が2.0×10−3であり、駆動部29の定格動力は5.5kWであり、攪拌部材24の形状は図7に示す形状であった。図7における攪拌部材24aと攪拌部材24bとの重なり幅dは、攪拌部材24の最大幅Dに対して0.25Dであり、攪拌部材24と本体ケーシング22内周とのクリアランスは3.0mmであった。
トナー粒子1 100質量部と、表4に示すシリカ微粒子1(シリカ原体の一次粒子の個数平均粒径:7nm、BET比表面積:300m/g、シリコーンオイルの炭素量基準の固定化率:98%、見掛け密度25g/L、処理後のシリカ微粒子の一次粒子の個数平均粒径:8nm)0.50質量部とを、図6に示す装置に投入した。その後、トナー粒子1とシリカ微粒子1とを均一に混合するために、プレ混合を実施した。プレ混合の条件は、駆動部29の動力が0.10W/g(駆動部29の回転数150rpm)、処理時間が1分間であった。
プレ混合終了後、外添混合処理を行った。外添混合処理条件(以下、外添条件と示す)は、駆動部29の動力が0.60W/g(駆動部29の回転数1400rpm)で一定になるように、攪拌部材24の最外端部周速を調整し、処理時間を5分間に設定した。外添条件を表5に示す。外添混合処理後、直径500mm、目開き75μmのスクリーンを設置した円形振動篩機で粗粒等を除去し、トナー1を得た。トナー1を走査型電子顕微鏡で拡大観察し、トナー表面のシリカ微粒子1の一次粒子の個数平均粒径を測定したところ、8nmであった。トナー1の物性を表5に示す。
(トナー2乃至12の作製)
表5に示すトナー粒子、シリカ微粒子、プレ混合条件および外添条件に変更した以外は、トナー1と同様にトナー2乃至12を作製した。ここで、外添装置としてヘンシェルミキサーを使用する場合、ヘンシェルミキサーFM10C(三井三池化工機(株))を用いた。
Figure 0006391458
Figure 0006391458
(実施例1)
評価用の画像形成装置として、レーザープリンタ(商品名:LaserJet ProP1606、ヒューレット・パッカード社製)に下記のように仕様変更を行ったものを用いた。
変更箇所としては、まず、電子写真感光体の白部電位が−650Vとなるように帯電ローラの電圧を変更した。また、現像バイアスについては、AC(交流)からDC(直流)に変更した。また、現像バイアスを−500V、ドラム上の明部の電位を−300V、ドラム上の暗部の電位を−800Vとなるようにした。つまり、本評価に用いる画像形成装置において、Vcontrastは、200V、Vbackは300Vとなる。
また、上記画像形成装置用のプロセスカートリッジについては、プロセスカートリッジ内の、電子写真感光体に当接して配置されているクリーニングブレードを取り外した。このような変更を施したプロセスカートリッジを6個用意し、各々に、内部にマグネットローラを配置した現像剤担持体T1を装着すると共にトナー1を充填した。
なお、上記画像形成装置用のプロセスカートリッジの現像装置は、本来は磁性非接触型現像装置であるが、外径が11mmの弾性ローラを用いて作製した現像剤担持体S−1を装着することによって磁性接触型現像装置となる。なお、かかる変更を施した現像装置は、現像容器と、トナー層厚規制部材とを備えている。
得られた6個のプロセスカートリッジを用いて、温度15℃、10%RHの低温/低湿環境(L/L)下、温度23℃、50%RHの常温/常湿環境(N/N)下、及び温度32℃、85%RHの高温/高湿環境(H/H)下で、下記評価<1>〜<4>を行った。
<1>画像濃度
印字比率5.5%のテストチャートを11枚出力し、11枚目の画像上の、直径が5mmのベタ黒の丸部の濃度を、反射濃度計(商品名:RD918、マクベス社製)により反射濃度測定を行い、その任意の10点の平均値を画像濃度とした。
<2>規制不良
画像評価の際に、現像ローラ表面のトナーコートの状態観察を行い、トナーへの余剰帯電に起因する静電的トナー凝集(規制不良)の有無を目視で観察した。規制不良が画像に現れた場合は×、トナーコート上には規制不良が存在するが画像に出ていない場合は△、存在しない場合は○、として評価した。尚、規制不良が発生した場合は、規制不良未発生箇所でその他の測定を実施した。
<3>カブリ
(1)A4サイズの紙にベタ白画像を形成する画像形成工程を連続して行って11枚のベタ白画像を得た。11枚目のベタ白画像について、現像剤担持体1回転分に相当する部位のベタ白部の反射率をランダムに10箇所測定した。そのうちもっとも反射率に低い値から未使用の紙の反射率(10箇所の平均値)を差し引いたものを「白後カブリ濃度」とした。
(2)A4サイズの紙にベタ黒画像を形成する画像形成工程を連続して行って10枚のベタ黒画像を得た。引き続いてベタ白画像を1枚出力し、得られたベタ白画像について、現像剤担持体1回転分に相当する部位のベタ白部の反射率をランダムに10箇所測定した。そのうちもっとも反射率に低い値から未使用の紙の反射率(10箇所の平均値)を差し引いたものを「黒後カブリ濃度」とした。
なお、反射率は反射率計「TC−6DS」(商品名、東京電色(株)製)を用いて測定した。
<4>帯電量
(1)上記<3>(1)の評価において、11枚目のベタ白画像を形成したときに、現像剤担持体上に付着しているトナーを、金属円筒管と円筒フィルターにより吸引捕集した。その際、金属円筒管を通じてコンデンサーに蓄えられた電荷量Q、捕集されたトナー質量Mを測定した。これらの値から、単位質量当たりの電荷量Q/M(mC/kg)を算出した。
(2)上記<3>(2)の評価において、ベタ白画像を形成したときに、現像剤担持体上に付着しているトナーを、金属円筒管と円筒フィルターにより吸引捕集した。その際、金属円筒管を通じてコンデンサーに蓄えられた電荷量Q、捕集されたトナー質量Mを測定した。これらの値から、単位質量当たりの電荷量Q/M(mC/kg)を算出した。
これらの評価結果を表7、8に示す。
(実施例2乃至22、比較例1乃至8)
表6に示すトナーと現像ローラを用いた以外は、実施例1と同様に評価を行った。評価結果を表7、表8に示す。
Figure 0006391458
Figure 0006391458
Figure 0006391458
実施例1乃至22は良好な結果であった。一方、比較例2、4および6は、おそらく被覆部の抵抗が低いため、被覆率が低く、現像ローラからトナーの電荷が抜けており、H/Hでのカブリが増加した。
また、比較例7、8は、トナーの流動性が低く、トナー全体を強く帯電付与することができないため、トナーを消費した後のQ/Mがすぐに立ち上がらず、黒後カブリが増加した。さらに、流動性が低く現像ローラに接しているトナーにのみ帯電付与されたため、規制不良が発生する場合があった。
比較例3、5は、被覆部の膜厚が厚いため現像ローラに印加される電圧が十分にかからず、濃度が低くなった。
1 現像ローラ
2 基体
3 基層
4 被覆部
5 電子写真感光体(感光体)
6 帯電ローラ
7 現像ローラ
8 トナー供給部材
9 現像装置
10 転写部材(転写ローラ)
11 クリーナー容器
12 クリーニングブレード
13 定着器
14 ピックアップローラ
15 転写材(紙)
16 レーザー発生装置
17 トナー層厚規制部材
18 金属板
19 トナー
20 撹拌部材
21 マグネットローラ
22 本体ケーシング
23 回転体
24、24a、24b 撹拌部材
25 ジャケット
26 原料投入口
27 製品排出口
28 中心軸
29 駆動部
30 処理空間
31 回転体端部側面
32 回転方向
33 戻り方向
34 送り方向
37 原料投入口用インナーピース
38 製品排出口用インナーピース
d 撹拌部材の重なり部分を示す間隔

Claims (13)

  1. トナーと、
    該トナーが収容されている現像容器と、
    該現像容器から供給され該トナーを表面に担持してトナー層を形成し、且つ、搬送する回転自在に保持された現像ローラと、
    前記トナー層の層厚を規制するためのトナー層厚規制部材と、を備えている現像装置であって、
    該トナーは、
    結着樹脂及び着色剤を含有するトナー粒子と、
    シリカ微粒子と、を含有し、
    X線光電子分光装置(ESCA)により求めた、該トナー粒子表面の該シリカ微粒子による被覆率X1が40.0面積%以上75.0面積%以下であり、
    該シリカ微粒子による理論被覆率をX2としたとき、下記(式1)で示される拡散指数が下記(式2)を満足し、
    (式1)拡散指数=X1/X2
    (式2)拡散指数≧−0.0042×X1+0.62;
    該現像ローラは、
    基体と、
    該基体の外周面に形成された基層と、
    該基層の外周に直接または他の層を介して形成された被覆部と、を備え、
    該被覆部の体積抵抗率が1.0×10Ω・cm以上であり、
    該被覆部の平均膜厚が0.3μm以上5.0μm以下である現像装置。
  2. 前記被覆部が、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、カーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂およびポリオレフィン樹脂からなる群から選択される少なくとも一種を含有する請求項1に記載の現像装置。
  3. 前記被覆部の体積抵抗が、1.0×1012Ω・cm以上である請求項2に記載の現像装置。
  4. 前記被覆部の体積抵抗が、1.0×1013Ω・cm以上である請求項3に記載の現像装置。
  5. 前記被覆部がアルミナを含む請求項1に記載の現像装置。
  6. 前記被覆部の体積抵抗率が1.0×1010Ω・cm以上である請求項5に記載の現像装置。
  7. 前記被覆部の体積抵抗率が5.0×1010Ω・cm以上である請求項6に記載の現像装置。
  8. 前記被覆部は少なくとも直下の層を30.0面積%以上覆っている請求項1から7のいずれか1項に記載の現像装置。
  9. 前記トナーは、前記シリカ微粒子を前記トナー粒子100質量部あたり0.40質量部以上1.50質量部以下含有する請求項1から8のいずれか1項に記載の現像装置。
  10. 前記現像ローラは、前記基層と前記被覆部との間に少なくとも1層の中間層を備え、前記中間層は、少なくとも樹脂と、導電性粒子と、粗し粒子とを含む請求項1から9のいずれか1項に記載の現像装置。
  11. 請求項1から10のいずれか1項に記載の現像装置を用いて、電子写真感光体に対向する現像領域へ前記現像ローラを接触させ前記トナーを搬送し、前記トナーにより前記電子写真感光体上に形成された静電潜像を現像する工程を有することを特徴とする現像方法。
  12. 電子写真感光体、
    該電子写真感光体の表面を帯電するための帯電手段、
    帯電された該電子写真感光体の表面に像露光光を照射して該電子写真感光体の表面に静電潜像を形成するための像露光手段、
    該電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像して該電子写真感光体の表面にトナー像を形成するための現像手段、
    中間転写体を介してまたは介さずに該電子写真感光体の表面に形成された該トナー像を転写材に転写するための転写手段、および、
    前記転写材に転写された該トナー像を前記転写材に定着するための定着手段を有する画像形成装置であって、
    該現像手段が、請求項1から10のいずれか1項に記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
  13. (1)電子写真感光体の表面を帯電する工程、
    (2)帯電された該電子写真感光体の表面に像露光光を照射して該電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する工程、
    (3)該電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像して該電子写真感光体の表面にトナー像を形成する工程、
    (4)中間転写体を介してまたは介さずに該電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を転写材に転写する工程、および、
    (5)該転写材に転写されたトナー像を該転写材に定着する工程を有する画像形成方法であって、
    該工程(3)が、請求項11に記載の現像方法によって行われることを特徴とする画像形成方法。
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