JP7246611B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
本発明は、画像形成装置に関する。
画像形成装置においては、トナーが含有する外添剤粒子として、チタン酸化合物粒子(例えば、チタン酸ストロンチウム粒子)を用いることが検討されている。チタン酸化合物粒子は、比較的誘電率が高く、トナー粒子間での電荷の移動を促進する。そのため、外添剤粒子としてチタン酸化合物粒子を用いた画像形成装置は、低印字率で印刷した後に高印字率で印刷した場合でも、各トナー粒子の帯電量を均一化し、かぶり(詳しくは、補給かぶり)の発生を抑制できる。一方、チタン酸化合物粒子は、立方体に近い形状を有する。そのため、外添剤粒子としてチタン酸化合物粒子を用いた画像形成装置は、像担持体(感光体ドラム)表面が過剰に研磨され、筋状の画像不良(画像筋)を生じる場合がある。また、チタン酸化合物粒子は、抵抗率が比較的高い。そのため、外添剤粒子としてチタン酸化合物粒子を用いた画像形成装置は、外添剤粒子の抵抗が高くなり易い低温低湿環境下においては、かぶりの発生を十分に抑制できない場合がある。
特許文献1に記載の画像形成装置は、トナーが含有するチタン酸化合物粒子として、ランタンをドープしたチタン酸化合物粒子(以下、ランタンドープチタン酸化合物粒子と記載することがある)が用いられている。ランタンドープチタン酸化合物粒子は、ランタンをドープしていないチタン酸化合物粒子と比較し、同程度の誘電率を有しつつ、抵抗率が低く、かつ形状が球形に近い。そのため、外添剤粒子としてランタンドープチタン酸化合物粒子を用いた画像形成装置は、低温低湿環境下においてもかぶりの発生を抑制できる。また、外添剤粒子としてランタンドープチタン酸化合物粒子を用いた画像形成装置は、感光体ドラム表面の過剰な研磨を抑制できる。
しかしながら、特許文献1に開示される画像形成装置は、画像筋及び感光体ピンホールの発生を十分に抑制できない傾向があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、かぶり、画像筋及び感光体ピンホールの発生を抑制できる画像形成装置を提供することである。
本発明に係る画像形成装置は、トナーを含む現像剤と、像担持体と、前記像担持体の表面に形成された静電潜像を前記現像剤によりトナー像として現像する現像装置と、前記像担持体の表面に圧接されるクリーニング部材とを備える。前記像担持体の横断面視において、前記像担持体及び前記クリーニング部材の接点と、前記像担持体の中心Oとを結ぶ仮想直線を線分Xとしたときに、前記線分Xが水平面Yに対してなす角度θは、0度以上30度以下である。前記クリーニング部材のタイプAデュロメータ硬さは、65度以上80度以下である。前記トナーは、トナー粒子を含む。前記トナー粒子は、結着樹脂を含有するトナー母粒子と、前記トナー母粒子の表面に付着した外添剤とを備える。前記外添剤は、外添剤粒子として、ランタンと周期表第5族元素とがドープされたチタン酸化合物粒子を含む。前記ランタンの量は、前記チタン酸化合物粒子の全質量に対して1.50質量%以上である。前記周期表第5族元素の量は、前記チタン酸化合物粒子の全質量に対して0.01質量%以上0.30質量%以下である。
本発明によれば、かぶり、画像筋及び感光体ピンホールの発生を抑制できる画像形成装置を提供できる。
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。まず、本明細書中で使用される用語について説明する。トナーは、トナー粒子の集合体(例えば粉体)である。外添剤は、外添剤粒子の集合体(例えば粉体)である。粉体(より具体的には、トナー粒子の粉体、外添剤粒子の粉体等)に関する評価結果(形状、物性等を示す値)は、何ら規定していなければ、粉体から粒子を相当数選び取って、それら粒子の各々について測定した値の個数平均である。
粉体の体積中位径(D50)の測定値は、何ら規定していなければ、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(株式会社堀場製作所製「LA-950」)を用いて測定されたメディアン径である。粉体の個数平均一次粒子径は、何ら規定していなければ、走査型電子顕微鏡を用いて測定した、100個の一次粒子の円相当径(ヘイウッド径:一次粒子の投影面積と同じ面積を有する円の直径)の個数平均値である。なお、粒子の個数平均一次粒子径は、特に断りがない限り、粉体中の粒子の個数平均一次粒子径(粉体の個数平均一次粒子径)を指す。
帯電性の強さは、何ら規定していなければ、摩擦帯電のし易さである。例えば、日本画像学会から提供される標準キャリア(負帯電極性トナー用標準キャリア:N-01、正帯電極性トナー用標準キャリア:P-01)と測定対象(例えばトナー)とを混ぜて攪拌することで、測定対象を摩擦帯電させる。摩擦帯電させる前と後とでそれぞれ、例えば吸引式小型帯電量測定装置(トレック社製「MODEL 212HS」)で測定対象の帯電量を測定する。摩擦帯電の前後での帯電量の変化が大きい測定対象ほど帯電性が強いことを示す。
材料の「主成分」は、何ら規定していなければ、質量基準で、その材料に最も多く含まれる成分を意味する。
疎水性の強さは、例えば水滴の接触角(水の濡れ易さ)で表すことができる。水滴の接触角が大きいほど疎水性が強い。疎水化処理とは、疎水性を強める処理を指す。
「周期表」とは、IUPAC(国際純正・応用化学連合)の規定に基づく長周期型の元素の周期表を指す。「周期表第5族元素」は、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)及びドブニウム(Db)から選択される少なくとも一種の元素である。「チタン酸化合物」は、チタンと、酸素と、チタン以外の金属元素とを少なくとも含む化合物(結晶)である。「チタン酸化合物粒子」は、チタン酸化合物を主成分として含む粒子である。チタン酸化合物粒子中のチタン酸化合物の含有量は、チタン酸化合物粒子の全質量に対して、好ましくは99質量%以上100質量%以下である。
以下、化合物名の後に「系」を付けて、化合物及びその誘導体を包括的に総称する場合がある。化合物名の後に「系」を付けて重合体名を表す場合には、重合体の繰返し単位が化合物又はその誘導体に由来することを意味する。
また、以下の説明において、「元素(より具体的には、ランタン、周期表第5族元素等)がドープされる」とは、母材となるチタン酸化合物の結晶を構成する元素の一部が、母材を構成する元素とは異なる元素(より具体的には、ランタン、周期表第5族元素等)で置換されることを意味する。
<画像形成装置>
本実施形態に係る画像形成装置は、トナーを含む現像剤と、像担持体と、像担持体の表面に形成された静電潜像を現像剤によりトナー像として現像する現像装置と、像担持体の表面に圧接されるクリーニング部材とを備える。像担持体の横断面視において、像担持体及びクリーニング部材の接点と、像担持体の中心Oとを結ぶ仮想直線を線分Xとしたときに、線分Xが水平面Yに対してなす角度θは、0度以上30度以下である。クリーニング部材のタイプAデュロメータ硬さは、65度以上80度以下である。トナーは、トナー粒子を含む。トナー粒子は、結着樹脂を含有するトナー母粒子と、トナー母粒子の表面に付着した外添剤とを備える。外添剤は、外添剤粒子として、ランタンと周期表第5族元素とがドープされたチタン酸化合物粒子(以下、特定チタン酸化合物粒子と記載することがある。)を含む。ランタンの量は、チタン酸化合物粒子の全質量に対して1.50質量%以上である。周期表第5族元素の量は、チタン酸化合物粒子の全質量に対して0.01質量%以上0.30質量%以下である。
本実施形態に係る画像形成装置は、トナーを含む現像剤と、像担持体と、像担持体の表面に形成された静電潜像を現像剤によりトナー像として現像する現像装置と、像担持体の表面に圧接されるクリーニング部材とを備える。像担持体の横断面視において、像担持体及びクリーニング部材の接点と、像担持体の中心Oとを結ぶ仮想直線を線分Xとしたときに、線分Xが水平面Yに対してなす角度θは、0度以上30度以下である。クリーニング部材のタイプAデュロメータ硬さは、65度以上80度以下である。トナーは、トナー粒子を含む。トナー粒子は、結着樹脂を含有するトナー母粒子と、トナー母粒子の表面に付着した外添剤とを備える。外添剤は、外添剤粒子として、ランタンと周期表第5族元素とがドープされたチタン酸化合物粒子(以下、特定チタン酸化合物粒子と記載することがある。)を含む。ランタンの量は、チタン酸化合物粒子の全質量に対して1.50質量%以上である。周期表第5族元素の量は、チタン酸化合物粒子の全質量に対して0.01質量%以上0.30質量%以下である。
以下、特定チタン酸化合物粒子の全質量に対するランタンの量を、単に「ランタンの量」と記載することがある。また、特定チタン酸化合物粒子の全質量に対する周期表第5族元素の量を、単に「周期表第5族元素の量」と記載することがある。ランタンの量及び周期表第5族元素の量は、いずれも誘導結合プラズマ発光分光分析装置により測定される。
本実施形態に係る画像形成装置は、上述の構成を備えることにより、かぶり、画像筋及び感光体ピンホールの発生を抑制できる。その理由は、以下のように推測される。
一般的なチタン酸化合物粒子は、帯電し易い傾向を有する。そのため、一般的なチタン酸化合物粒子を外添剤として用いた画像形成装置は、チタン酸化合物粒子が過剰に帯電して感光体ドラムの表面に放電する場合がある。この現象は、特に低温低湿環境下において発生しやすい。チタン酸化合物粒子が感光体ドラム表面に放電すると、感光体ドラム表面にピンホールが発生し、ドット状の画像不良(例えば、黒点の発生)を生じさせる。ここで、一般的なチタン酸化合物粒子は、立方体に近い形状を有するため、粒子の頂点から電荷が逃げ易い。一方、ランタンドープチタン酸化合物粒子は、球形に近い形状を有するため、一般的なチタン酸化合物粒子と比較して帯電し易い。
これに対し、本実施形態に係る画像形成装置では、外添剤粒子として、一定量以上の周期表第5族元素をドープした特定チタン酸化合物粒子が使用されている。周期表第5族元素は、特定チタン酸化合物粒子の電気抵抗を適度に低下させる。
また、クリーニング部材が像担持体の上方に配設されている画像形成装置では、クリーニング部材で掻き取られたトナー粒子が像担持体に再付着する場合がある。このような画像形成装置では、トナー粒子が像担持体に残留し続けることで、外添剤粒子に電荷が過剰に蓄積する場合がある。一方、本実施形態に係る画像形成装置では、クリーニング部材が像担持体の側方に配設されている。像担持体の側方に配設されたクリーニング部材は、掻き取ったトナー粒子を落下させて像担持体から速やかに除去する。
以上より、本実施形態に係る画像形成装置では、特定チタン酸化合物粒子の過剰な帯電を抑制し、その結果、感光体ピンホールの発生を抑制できる。
また、球形に近い形状を有する外添剤粒子(以下、球状外添剤粒子と記載することがある。)は、像担持体に付着するとクリーニング部材で除去し難い。具体的には、像担持体に付着した球状外添剤粒子は、クリーニング部材をすり抜け、感光体ドラム表面を筋状に汚染する。感光体ドラム表面の筋状の汚染は、画像筋の原因となる。一方、本実施形態に係る画像形成装置では、クリーニング部材のタイプAデュロメータ硬さが65度以上80度以下であり、適度に硬い。適度に硬いクリーニング部材は、像担持体に付着した球状外添剤粒子(ランタンドープチタン酸化合物粒子)を効率的に掻き取ることができる。そのため、本実施形態に係る画像形成装置では、感光体の筋状の汚染に起因する画像筋の発生を抑制できる。
更に、特定チタン酸化合物粒子は、比誘電率が比較的高いチタン酸化合物を含有するため、トナーの帯電量を安定して維持できる。また、通常、電気抵抗が過度に低い外添剤粒子を用いたトナーは、かぶりが発生し易い。しかし、特定チタン酸化合物粒子は、全質量に対する周期表第5族元素の量が0.30質量%以下であるため、一定の電気抵抗を有する。そのため、本実施形態に係る画像形成装置は、かぶりの発生を抑制できる。
以下では、図面を用いて、本実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す。なお、以下に示す画像形成装置は、いずれも、1成分現像剤を用いて画像形成を行う場合の画像形成装置である。しかし、本実施形態の画像形成装置には、2成分現像剤を用いて画像形成を行う場合の画像形成装置も含まれる。
図1及び図2を用いて、本実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を説明する。図1は、本実施形態に係る画像形成装置の一部の構成を示す図(詳しくは、横断面図)である。具体的には、図1には、本実施形態に係る画像形成装置が備える現像装置及び感光体ドラムを中心とする構成が主に記載されている。
本実施形態に係る画像形成装置は、図1に示すように、現像装置1、感光体ドラム20、帯電装置21、露光装置22、クリーニング部材23、トナー帯電部材30、及びトナー供給ローラー40を備える。現像装置1は、トナー担持体である現像ローラー10と、収容部Rと、転写装置(図示略)とを備える。収容部Rは、トナーを含む現像剤(詳しくは、一成分現像剤)を収容している。即ち、本実施形態に係る画像形成装置は、トナーを含む現像剤を備える。
現像ローラー10は、収容部Rから供給されたトナーを担持できるように構成されている。このような現像ローラー10は、図1及び図2に示すように、シャフト11と、マグネットロール12と、筒状のスリーブ13とを備える。マグネットロール12は、シャフト11に固定され、スリーブ13内(筒内)に位置している。また、マグネットロール12は、少なくともその表層部に、磁極を有する。マグネットロール12が有する磁極としては、例えば、永久磁石に基づくN極及びS極が挙げられる。スリーブ13は、現像ローラー10の表層部に位置しており、シャフト11の周りを回転できるように支持されている。詳しくは、非回転のマグネットロール12の周りをスリーブ13が回転できるように、シャフト11とスリーブ13とがフランジ部13a及び13bにより接続されている。こうした構造により、スリーブ13は、シャフト11の周方向(図1中の矢印の方向)に回転することができる。
本実施形態に係る画像形成装置では、現像ローラー10のスリーブ13と、感光体ドラム20と、トナー供給ローラー40とが、各々、図1中の矢印の方向に回転することで、画像の形成が行われる。以下では、図1に示す画像形成装置を用いた画像形成方法を示すことにより、本実施形態に係る画像形成装置の構成を更に示す。
具体的には、まず、帯電装置21が、感光体ドラム20の感光層を一様に帯電させる。次に、露光装置22が、画像データに基づいて、感光体ドラム20の感光層に静電潜像を形成する。続いて、現像装置1が、トナー粒子60を含むトナーを用いて、感光体ドラム20の感光層に形成された静電潜像を現像する。
詳しくは、トナー供給ローラー40がトナーを収容部Rから現像ローラー10へ供給する。このとき、現像ローラー10のスリーブ13が、マグネットロール12の磁力により、トナーに含まれるトナー粒子60を引付ける。これにより、トナー粒子60が現像ローラー10のスリーブ13の表面に担持される。スリーブ13の表面に担持されたトナー粒子60は、トナー帯電部材30との摩擦により帯電する。この際、正帯電性トナーは、摩擦により正に帯電する。負帯電性トナーは、摩擦により負に帯電する。帯電したトナー粒子60は、現像ローラー10のスリーブ13の回転により、感光体ドラム20に供給される。これにより、感光体ドラム20の感光層に形成された静電潜像にはトナー粒子60が付着し、よって、感光層上にトナー像が形成される。このようにして、感光層に形成された静電潜像が現像される。
続いて、感光体ドラム20の感光層上のトナー像を、転写装置により被転写体に転写する。被転写体としては、記録媒体(例えば、印刷用紙)が好ましい。その後、定着装置によりトナー粒子60を加熱及び加圧して、記録媒体にトナー粒子60を定着させる。その結果、記録媒体に画像が形成される。画像が形成された後には、クリーニング部材23により、感光層上に残留するトナー粒子60が除去される。
クリーニング部材23は、感光体ドラム20の表面に圧接され、感光体ドラム20の表面に残留した物質を除去する。クリーニング部材23は、感光体ドラム20の側方に配設されている。具体的には、感光体ドラム20の横断面視において、感光体ドラム20及びクリーニング部材23の接点と、感光体ドラム20の中心Oとを結ぶ仮想直線を線分Xとしたときに、線分Xが水平面Yに対してなす角度θは、0度以上30度以下である。なお、感光体ドラム20の横断面視において、感光体ドラム20及びクリーニング部材23の接触領域が一定の幅を有する場合、接触領域のうち感光体ドラム20の回転方向において最上流に位置する部位を接点とする。
クリーニング部材23の材質としては、ゴムが好ましい。具体的なゴムとしては、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ポリイソブチレン、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、フッ素ゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム及びシリコーンゴムが挙げられる。ゴムとしては、ウレタンゴムが好ましい。
クリーニング部材23のタイプAデュロメータ硬さは、65度以上80度以下であり、70度以上75度以下が好ましい。クリーニング部材23のタイプAデュロメータ硬さを70度以上75度以下とすることで、画像筋の発生をより抑制できる。クリーニング部材23のタイプAデュロメータ硬さは、「JIS(日本工業規格)K6253-3:2012」に準拠し、感光体ドラム20との接点において測定される値である。
トナーは、例えば正帯電性トナーである。トナーは、トナー粒子60(それぞれ後述する構成を有する粒子)の集合体(例えば粉体)である。トナーは、図1では1成分現像剤を構成する。但し、トナーは、2成分現像剤を構成していてもよい。2成分現像剤は、混合装置(例えば、ボールミル)を用いてトナーとキャリアとを混合することで調製される。
以上、本実施形態に係る画像形成装置について、図1~2を参照して説明した。但し、本実施形態に係る画像形成装置は、図1~2に限定されない。例えば、帯電装置は、感光体ドラムに接触していなくてもよい。また、トナー帯電部材は、トナー粒子と接触していなくてもよい。更に、本実施形態に係る画像形成装置は、帯電装置を備えなくてもよい。以下、本実施形態に係る画像形成装置に用いるトナーの詳細について説明する。
[トナー]
トナーは、例えば正帯電性トナーである。トナーは、トナー粒子(それぞれ後述する構成を有する粒子)の集合体(例えば粉体)である。図1では、トナーは、1成分現像剤を構成する。但し、トナーは、2成分現像剤を構成していてもよい。2成分現像剤は、混合装置(例えば、ボールミル)を用いてトナーとキャリアとを混合することで調製される。
トナーは、例えば正帯電性トナーである。トナーは、トナー粒子(それぞれ後述する構成を有する粒子)の集合体(例えば粉体)である。図1では、トナーは、1成分現像剤を構成する。但し、トナーは、2成分現像剤を構成していてもよい。2成分現像剤は、混合装置(例えば、ボールミル)を用いてトナーとキャリアとを混合することで調製される。
周期表第5族元素の量としては、特定チタン酸化合物粒子の全質量に対して、0.01質量%以上0.30質量%以下であり、0.10質量%以上が好ましい。
ランタンの量としては、特定チタン酸化合物粒子の全質量に対して、1.50質量%以上であり、5.00質量%以上が好ましい。ランタンの量としては、特定チタン酸化合物粒子の全質量に対して、12.00質量%以下が好ましく、8.00質量%以下がより好ましい。
特定チタン酸化合物粒子に含まれる周期表第5族元素としては、バナジウム、ニオブ及びタンタルからなる群より選択される一種以上の元素が好ましく、ニオブがより好ましい。
トナーにおける特定チタン酸化合物粒子の量としては、トナー母粒子100質量部に対して、0.1質量部以上1.2質量部以下が好ましく、0.5質量部以上1.0質量部以下がより好ましい。特定チタン酸化合物粒子の量を0.1質量部以上1.2質量部以下とすることで、かぶりの発生をより抑制できる。
特定チタン酸化合物粒子の比誘電率としては、120以上1,000以下が好ましく、250以上400以下がより好ましい。特定チタン酸化合物粒子の比誘電率を120以上1,000以下とすることで、かぶりの発生をより抑制できる。比誘電率の測定方法は、後述する実施例と同じ方法又はそれに準ずる方法である。
トナー粒子は、シェル層を備えない粒子であってもよいし、シェル層を備える粒子(以下、カプセルトナー粒子と記載することがある)であってもよい。カプセルトナー粒子では、トナー母粒子が、結着樹脂を含むトナーコアと、トナーコアの表面を覆うシェル層とを備える。シェル層は、樹脂を含む。例えば、低温で溶融するトナーコアを、耐熱性に優れるシェル層で覆うことで、トナーの耐熱保存性及び低温定着性の両立を図ることが可能になる。シェル層を構成する樹脂中に添加剤が分散されていてもよい。シェル層は、トナーコアの表面全体を覆っていてもよいし、トナーコアの表面を部分的に覆っていてもよい。
トナー母粒子は、結着樹脂以外に、必要に応じて、内添剤(例えば、着色剤、離型剤、電荷制御剤、及び磁性粉の少なくとも1つ)を更に含有してもよい。
以下、図3を参照して、トナーの構成について説明する。図3は、トナー粒子60の断面構造の一例を示す図である。なお、参照する図3は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の大きさ、個数、形状等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合がある。
図3に示されるトナー粒子60は、結着樹脂を含むトナー母粒子61と、トナー母粒子61の表面に付着した外添剤とを備える。外添剤は、外添剤粒子として、特定チタン酸化合物粒子62を含む。
画像形成に適したトナーを得るためには、トナー母粒子61の体積中位径(D50)は、4μm以上9μm以下であることが好ましい。
特定チタン酸化合物粒子62の個数平均円形度としては、0.79以上1.00以下が好ましく、0.80以上0.92以下がより好ましく、0.82以上0.86以下が更に好ましい。特定チタン酸化合物粒子62の個数平均円形度を0.79以上とすることで、感光体ドラム表面の過剰な摩耗に起因する画像筋の発生を抑制できる。特定チタン酸化合物粒子62の個数平均円形度を0.86以下とすることで、感光体ドラム表面の筋状の汚染に起因する画像筋の発生をより抑制できる。個数平均円形度の測定方法は、後述する実施例と同じ方法又はそれに準ずる方法である。
特定チタン酸化合物粒子62の個数平均一次粒子径としては、20nm以上80nm以下が好ましく、20nm以上40nm以下がより好ましい。特定チタン酸化合物粒子62の個数平均一次粒子径を20nm以上80nm以下とすることで、かぶりの発生をより抑制できる。
以上、図3を参照しながら、トナー粒子60の構成の一例について説明した。次に、トナー粒子の要素について説明する。なお、以下に説明する各成分は、一種単独で使用してもよく、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
(結着樹脂)
トナー母粒子は、例えば全成分の70質量%以上を結着樹脂が占める。このため、結着樹脂の性質がトナー母粒子全体の性質に大きな影響を与えると考えられる。低温定着性に優れるトナーを得るためには、トナー母粒子は、結着樹脂として熱可塑性樹脂を含有することが好ましく、結着樹脂全体の85質量%以上の割合で熱可塑性樹脂を含有することがより好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えば、スチレン系樹脂、アクリル酸エステル系樹脂、オレフィン系樹脂(より具体的には、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等)、ビニル樹脂(より具体的には、塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコール、ビニルエーテル樹脂、N-ビニル樹脂等)、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、及びウレタン樹脂が挙げられる。また、これら各樹脂の共重合体、すなわち上記樹脂中に任意の繰返し単位が導入された共重合体(より具体的には、スチレン-アクリル酸エステル系樹脂、スチレン-ブタジエン系樹脂等)も、結着樹脂として使用できる。
トナー母粒子は、例えば全成分の70質量%以上を結着樹脂が占める。このため、結着樹脂の性質がトナー母粒子全体の性質に大きな影響を与えると考えられる。低温定着性に優れるトナーを得るためには、トナー母粒子は、結着樹脂として熱可塑性樹脂を含有することが好ましく、結着樹脂全体の85質量%以上の割合で熱可塑性樹脂を含有することがより好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えば、スチレン系樹脂、アクリル酸エステル系樹脂、オレフィン系樹脂(より具体的には、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等)、ビニル樹脂(より具体的には、塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコール、ビニルエーテル樹脂、N-ビニル樹脂等)、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、及びウレタン樹脂が挙げられる。また、これら各樹脂の共重合体、すなわち上記樹脂中に任意の繰返し単位が導入された共重合体(より具体的には、スチレン-アクリル酸エステル系樹脂、スチレン-ブタジエン系樹脂等)も、結着樹脂として使用できる。
熱可塑性樹脂は、一種以上の熱可塑性モノマーを、付加重合、共重合、又は縮重合させることで得られる。なお、熱可塑性モノマーは、単独重合により熱可塑性樹脂になるモノマー(より具体的には、アクリル酸エステル系モノマー、スチレン系モノマー等)、又は縮重合により熱可塑性樹脂になるモノマー(例えば、縮重合によりポリエステル樹脂になる多価アルコール及び多価カルボン酸の組合せ)である。
低温定着性に優れるトナーを得るためには、トナー母粒子が、結着樹脂としてポリエステル樹脂を含有することが好ましく、結着樹脂全体の80質量%以上100質量%以下の割合でポリエステル樹脂を含有することがより好ましい。ポリエステル樹脂は、一種以上の多価アルコールと一種以上の多価カルボン酸とを縮重合させることで得られる。ポリエステル樹脂を合成するためのアルコールとしては、例えば以下に示すような、2価アルコール(より具体的には、脂肪族ジオール、ビスフェノール等)、及び3価以上のアルコールが挙げられる。ポリエステル樹脂を合成するためのカルボン酸としては、例えば以下に示すような、2価カルボン酸、及び3価以上のカルボン酸が挙げられる。なお、多価カルボン酸の代わりに、多価カルボン酸の無水物、多価カルボン酸ハライド等の縮重合によりエステル結合を形成できる多価カルボン酸誘導体を使用してもよい。
脂肪族ジオールの好適な例としては、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,2-プロパンジオール、α,ω-アルカンジオール(より具体的には、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,12-ドデカンジオール等)、2-ブテン-1,4-ジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、及びポリテトラメチレングリコールが挙げられる。
ビスフェノールの好適な例としては、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、及びビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物が挙げられる。
3価以上のアルコールの好適な例としては、ソルビトール、1,2,3,6-ヘキサンテトロール、1,4-ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4-ブタントリオール、1,2,5-ペンタントリオール、グリセロール、ジグリセロール、2-メチルプロパントリオール、2-メチル-1,2,4-ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、及び1,3,5-トリヒドロキシメチルベンゼンが挙げられる。
2価カルボン酸の好適な例としては、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、マロン酸、1,10-デカンジカルボン酸、コハク酸、アルキルコハク酸(より具体的には、n-ブチルコハク酸、イソブチルコハク酸、n-オクチルコハク酸、n-ドデシルコハク酸、イソドデシルコハク酸等)、及びアルケニルコハク酸(より具体的には、n-ブテニルコハク酸、イソブテニルコハク酸、n-オクテニルコハク酸、n-ドデセニルコハク酸、イソドデセニルコハク酸等)が挙げられる。
3価以上のカルボン酸の好適な例としては、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、2,5,7-ナフタレントリカルボン酸、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸、1,2,4-ブタントリカルボン酸、1,2,5-ヘキサントリカルボン酸、1,3-ジカルボキシル-2-メチル-2-メチレンカルボキシプロパン、1,2,4-シクロヘキサントリカルボン酸、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8-オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、及びエンポール三量体酸が挙げられる。
(着色剤)
トナー母粒子は、着色剤を含有していてもよい。着色剤としては、トナーの色に合わせて公知の顔料又は染料を用いることができる。着色剤の量としては、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下が好ましい。
トナー母粒子は、着色剤を含有していてもよい。着色剤としては、トナーの色に合わせて公知の顔料又は染料を用いることができる。着色剤の量としては、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下が好ましい。
トナー母粒子は、黒色着色剤を含有していてもよい。黒色着色剤の例としては、カーボンブラックが挙げられる。また、黒色着色剤は、イエロー着色剤、マゼンタ着色剤、及びシアン着色剤を用いて黒色に調色された着色剤であってもよい。
トナー母粒子は、カラー着色剤を含有していてもよい。カラー着色剤としては、イエロー着色剤、マゼンタ着色剤、及びシアン着色剤が挙げられる。
イエロー着色剤としては、例えば、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、及びアリールアミド化合物からなる群より選択される一種以上の化合物を使用できる。イエロー着色剤としては、例えば、C.I.ピグメントイエロー(3、12、13、14、15、17、62、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、127、128、129、147、151、154、155、168、174、175、176、180、181、191、及び194)、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、並びにC.I.バットイエローが挙げられる。
マゼンタ着色剤としては、例えば、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン化合物、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、及びペリレン化合物からなる群より選択される一種以上の化合物を使用できる。マゼンタ着色剤としては、例えば、C.I.ピグメントレッド(2、3、5、6、7、19、23、48:2、48:3、48:4、57:1、81:1、122、144、146、150、166、169、177、184、185、202、206、220、221、及び254)が挙げられる。
シアン着色剤としては、例えば、銅フタロシアニン化合物、アントラキノン化合物、及び塩基染料レーキ化合物からなる群より選択される一種以上の化合物を使用できる。シアン着色剤としては、例えば、C.I.ピグメントブルー(1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62、及び66)、フタロシアニンブルー、C.I.バットブルー、並びにC.I.アシッドブルーが挙げられる。
(離型剤)
トナー母粒子は、離型剤を含有していてもよい。離型剤は、例えば、耐オフセット性に優れるトナーを得るために使用される。耐オフセット性に優れるトナーを得るためには、離型剤の量としては、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下が好ましい。
トナー母粒子は、離型剤を含有していてもよい。離型剤は、例えば、耐オフセット性に優れるトナーを得るために使用される。耐オフセット性に優れるトナーを得るためには、離型剤の量としては、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下が好ましい。
離型剤としては、例えば、エステルワックス、ポリオレフィンワックス(より具体的には、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等)、マイクロクリスタリンワックス、フッ素樹脂ワックス、フィッシャートロプシュワックス、パラフィンワックス、キャンデリラワックス、モンタンワックス、及びカスターワックスが挙げられる。エステルワックスとしては、天然エステルワックス(より具体的には、カルナバワックス、ライスワックス等)、及び合成エステルワックスが挙げられる。離型剤としては、カルナバワックスが好ましい。
結着樹脂と離型剤との相溶性を改善するために、相溶化剤をトナー母粒子に添加してもよい。
(電荷制御剤)
トナー母粒子は、電荷制御剤を含有していてもよい。電荷制御剤は、例えば、帯電安定性又は帯電立ち上がり特性に優れるトナーを得るために使用される。トナーの帯電立ち上がり特性は、短時間で所定の帯電レベルにトナーを帯電させることができるか否かの指標になる。
トナー母粒子は、電荷制御剤を含有していてもよい。電荷制御剤は、例えば、帯電安定性又は帯電立ち上がり特性に優れるトナーを得るために使用される。トナーの帯電立ち上がり特性は、短時間で所定の帯電レベルにトナーを帯電させることができるか否かの指標になる。
トナー母粒子に正帯電性の電荷制御剤を含有させることで、トナー母粒子のカチオン性(正帯電性)を強めることができる。また、トナー母粒子に負帯電性の電荷制御剤を含有させることで、トナー母粒子のアニオン性(負帯電性)を強めることができる。
正帯電性の電荷制御剤の例としては、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、1,2-オキサジン、1,3-オキサジン、1,4-オキサジン、1,2-チアジン、1,3-チアジン、1,4-チアジン、1,2,3-トリアジン、1,2,4-トリアジン、1,3,5-トリアジン、1,2,4-オキサジアジン、1,3,4-オキサジアジン、1,2,6-オキサジアジン、1,3,4-チアジアジン、1,3,5-チアジアジン、1,2,3,4-テトラジン、1,2,4,5-テトラジン、1,2,3,5-テトラジン、1,2,4,6-オキサトリアジン、1,3,4,5-オキサトリアジン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン等のアジン化合物;アジンファストレッドFC、アジンファストレッド12BK、アジンバイオレットBO、アジンブラウン3G、アジンライトブラウンGR、アジンダークグリ-ンBH/C、アジンディープブラックEW、アジンディープブラック3RL等の直接染料;ニグロシンBK、ニグロシンNB、ニグロシンZ等の酸性染料;アルコキシル化アミン;アルキルアミド;ベンジルデシルヘキシルメチルアンモニウムクロライド、デシルトリメチルアンモニウムクロライド、2-(メタクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムクロライド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド塩化メチル4級塩等の4級アンモニウム塩;4級アンモニウムカチオン基を含む樹脂が挙げられる。電荷制御剤としては、4級アンモニウム塩が好ましい。
帯電安定性に優れるトナーを得る観点から、電荷制御剤の含有量としては、結着樹脂100質量部に対して、0.1質量部以上20質量部以下が好ましい。
(磁性粉)
トナー母粒子は、磁性粉を含有していてもよい。磁性粉の材料としては、例えば、強磁性金属(より具体的には、鉄、コバルト、ニッケル等)及びその合金、強磁性金属酸化物(より具体的には、フェライト、マグネタイト、二酸化クロム等)、並びに強磁性化処理が施された材料(より具体的には、熱処理により強磁性が付与された炭素材料等)が挙げられる。
トナー母粒子は、磁性粉を含有していてもよい。磁性粉の材料としては、例えば、強磁性金属(より具体的には、鉄、コバルト、ニッケル等)及びその合金、強磁性金属酸化物(より具体的には、フェライト、マグネタイト、二酸化クロム等)、並びに強磁性化処理が施された材料(より具体的には、熱処理により強磁性が付与された炭素材料等)が挙げられる。
磁性紛の含有量としては、結着樹脂100質量部に対して、30質量部以上150質量部以下が好ましい。
(外添剤)
トナー粒子は、トナー母粒子の表面に付着した外添剤を備える。外添剤は、外添剤粒子として、特定チタン酸化合物粒子を含む。
トナー粒子は、トナー母粒子の表面に付着した外添剤を備える。外添剤は、外添剤粒子として、特定チタン酸化合物粒子を含む。
特定チタン酸化合物粒子の母材(ドープされるチタン酸化合物)としては、例えば、組成がMTiO3(Mは、チタン以外の金属元素のうち、ランタンと周期表第5族元素とを除いた金属元素を表す)で表されるチタン酸化合物が挙げられる。組成がMTiO3で表されるチタン酸化合物の具体例としては、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、チタン酸バリウム(BaTiO3)、チタン酸カルシウム(CaTiO3)、チタン酸マグネシウム(MgTiO3)、及びチタン酸鉛(PbTiO3)が挙げられる。なお、組成がMTiO3で表されるチタン酸化合物の結晶構造は、通常、ペロブスカイト型結晶構造である。
特定チタン酸化合物粒子の母材として、組成がMTiO3で表されるチタン酸化合物を使用する場合、ランタン及び周期表第5族元素は、例えば、Mで表される金属が配置されるサイトを置換することにより、母材の結晶構造中に取り込まれる。以下、Mで表される金属が配置されるサイトをMサイトと記載する。また、ランタン及び周期表第5族元素がMサイトを置換して得られた特定チタン酸化合物粒子を、Mサイト置換チタン酸化合物粒子と記載する。
Mサイト置換チタン酸化合物粒子の粉末X線回折パターンのピーク位置は、その母材(MTiO3で表されるチタン酸化合物)の結晶構造の粉末X線回折パターンのピーク位置と一致する。よって、特定チタン酸化合物粒子の粉末X線回折パターンのピーク位置と、その母材(MTiO3で表されるチタン酸化合物)の粉末X線回折パターンのピーク位置とが一致した場合、その母材にランタン及び周期表第5族元素がドープされたと判断できる。なお、粉末X線回折パターンに関して「ピーク位置が一致する」とは、比較する2つのピーク位置について、回折角(2θ)の値が±0.5度の範囲で一致することを意味する。
特定チタン酸化合物粒子としては、ランタンと周期表第5族元素とがドープされたチタン酸ストロンチウム粒子、又はランタンと周期表第5族元素とがドープされたチタン酸カルシウム粒子が好ましく、ランタンとニオブとがドープされたチタン酸ストロンチウム粒子、又はランタンとニオブとがドープされたチタン酸カルシウム粒子がより好ましい。これらの特定チタン酸化合物粒子を用いることで、かぶり、感光体ピンホール及び画像筋の発生をより抑制できる。
特定チタン酸化合物粒子の製造方法は、特に限定されない。また、トナーには、市販の特定チタン酸化合物粒子を使用することもできる。
以下、特定チタン酸化合物粒子の製造方法の一例について説明する。まず、チタン源を鉱酸で解膠処理した処理物(以下、チタン源解膠処理物と記載することがある)と、母材を構成するチタン以外の金属元素(より具体的には、ストロンチウム、バリウム、カルシウム等)の化合物と、ランタン源と、周期表第5族元素源とを混合する。次いで、得られた混合物を50℃以上の温度に加熱しながら、混合物にアルカリ水溶液を添加する。次いで、アルカリ水溶液が添加された混合物を、所定時間(例えば30分以上2時間以下の時間)、50℃以上の温度に保持する。次いで、得られた生成物を冷却した後、生成物に塩酸を加えることより、沈殿物を得る。次いで、得られた沈殿物を洗浄し、ろ過(固液分離)した後、得られた固形分を乾燥することにより、特定チタン酸化合物粒子の粉体が得られる。
ランタンの量は、上記特定チタン酸化合物粒子の製造方法の一例において、例えば、チタン源解膠処理物の質量に対するランタン源の量を変更することにより調整できる。周期表第5族元素の量は、上記特定チタン酸化合物粒子の製造方法の一例において、例えば、チタン源解膠処理物の質量に対する周期表第5族元素源の量を変更することにより調整できる。特定チタン酸化合物粒子の個数平均円形度は、上記特定チタン酸化合物粒子の製造方法の一例において、例えば、チタン源解膠処理物の質量に対するランタン源の量を変更することにより調整できる。特定チタン酸化合物粒子の個数平均一次粒子径は、上記特定チタン酸化合物粒子の製造方法の一例において、例えば、母材を構成するチタン以外の金属元素の化合物とチタン源解膠処理物との混合比、アルカリ水溶液中のアルカリの濃度、及びアルカリ水溶液の添加量のうちの少なくとも1つを変更することにより調整できる。特定チタン酸化合物粒子の比誘電率は、上記特定チタン酸化合物粒子の製造方法の一例において、例えば、母材を構成するチタン以外の金属元素の種類、周期表第5族元素の種類、チタン源解膠処理物の質量に対する周期表第5族元素源の量、及びチタン源解膠処理物の質量に対するランタン源の量のうちの少なくとも1つを変更することにより、調整できる。
高温高湿環境下において、かぶりの発生をより抑制する観点から、特定チタン酸化合物粒子の表面は、疎水化処理されていてもよい。表面が疎水化処理された特定チタン酸化合物粒子を得る方法としては、例えば、ランタンと周期表第5族元素とがドープされたチタン酸化合物から構成される粒子(以下、基体と記載することがある)を疎水化剤で処理する方法が挙げられる。
外添剤は、外添剤粒子として特定チタン酸化合物粒子のみを含んでいてもよく、特定チタン酸化合物粒子以外に他の外添剤粒子を更に含んでいてもよい。トナーの流動性を良好に維持するためには、他の外添剤粒子としては、特定チタン酸化合物粒子以外の無機粒子が好ましく、シリカ粒子がより好ましい。
他の外添剤粒子は、表面処理されていてもよい。例えば、他の外添剤粒子としてシリカ粒子を使用する場合、表面処理剤によりシリカ粒子の表面に疎水性及び/又は正帯電性が付与されていてもよい。表面処理剤としては、例えば、カップリング剤(より具体的には、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、アルミネートカップリング剤等)、シラザン化合物(より具体的には、鎖状シラザン化合物、環状シラザン化合物等)、及びシリコーンオイル(より具体的には、ジメチルシリコーンオイル等)が挙げられる。表面処理剤としては、シランカップリング剤及びシラザン化合物から選ばれる一種以上が特に好ましい。シランカップリング剤の好適な例としては、シラン化合物(より具体的には、メチルトリメトキシシラン、アミノシラン等)が挙げられる。シラザン化合物の好適な例としては、HMDS(ヘキサメチルジシラザン)が挙げられる。シリカ基体(未処理のシリカ粒子)の表面が表面処理剤で処理されると、シリカ基体の表面に存在する多数のヒドロキシ基(-OH)が部分的に又は全体的に、表面処理剤に由来する官能基に置換される。その結果、表面処理剤に由来する官能基(詳しくは、ヒドロキシ基よりも疎水性及び/又は正帯電性の強い官能基)を表面に有するシリカ粒子が得られる。
トナー母粒子からの外添剤の脱離を抑制しながら外添剤の機能を十分に発揮させる観点から、外添剤の量(他の外添剤粒子を使用する場合には、特定チタン酸化合物粒子及び他の外添剤粒子の合計量)としては、トナー母粒子100質量部に対して、0.1質量部以上10.0質量部以下が好ましい。
[トナーの製造方法]
次に、上述したトナーの好適な製造方法について説明する。以下、上述したトナーと重複する構成要素については説明を省略する。
次に、上述したトナーの好適な製造方法について説明する。以下、上述したトナーと重複する構成要素については説明を省略する。
(トナー母粒子の調製工程)
まず、凝集法又は粉砕法によりトナー母粒子を調製する。
まず、凝集法又は粉砕法によりトナー母粒子を調製する。
凝集法は、例えば、凝集工程及び合一化工程を含む。凝集工程では、トナー母粒子を構成する成分を含む微粒子を水性媒体中で凝集させて、凝集粒子を形成する。合一化工程では、凝集粒子に含まれる成分を水性媒体中で合一化させてトナー母粒子を形成する。
次に粉砕法を説明する。粉砕法によれば、比較的容易にトナー母粒子を調製できる上、製造コストの低減が可能である。粉砕法でトナー母粒子を調製する場合、トナー母粒子の調製工程は、例えば溶融混練工程と、粉砕工程とを備える。トナー母粒子の調製工程は、溶融混練工程の前に混合工程を更に備えてもよい。また、トナー母粒子の調製工程は、粉砕工程後に、微粉砕工程及び分級工程の少なくとも一方を更に備えてもよい。
混合工程では、結着樹脂と、必要に応じて添加する内添剤とを混合して、混合物を得る。溶融混練工程では、トナー材料を溶融し混練して、溶融混練物を得る。トナー材料としては、例えば混合工程で得られる混合物が用いられる。粉砕工程では、得られた溶融混練物を、例えば室温(25℃)まで冷却した後、粉砕して粉砕物を得る。粉砕工程で得られた粉砕物の小径化が必要な場合は、粉砕物を更に粉砕する工程(微粉砕工程)を実施してもよい。また、粉砕物の粒径を揃える場合は、得られた粉砕物を分級する工程(分級工程)を実施してもよい。以上の工程により、粉砕物であるトナー母粒子が得られる。
(外添工程)
その後、混合機を用いて、得られたトナー母粒子と、外添剤とを混合して、トナー母粒子の表面に外添剤を付着させる。外添剤は、特定チタン酸化合物粒子を少なくとも含む。混合機としては、例えばFMミキサー(日本コークス工業株式会社製)が挙げられる。こうして、トナー粒子を含むトナーが製造される。
その後、混合機を用いて、得られたトナー母粒子と、外添剤とを混合して、トナー母粒子の表面に外添剤を付着させる。外添剤は、特定チタン酸化合物粒子を少なくとも含む。混合機としては、例えばFMミキサー(日本コークス工業株式会社製)が挙げられる。こうして、トナー粒子を含むトナーが製造される。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は実施例の範囲に何ら限定されるものではない。
[クリーニング部材の製造]
以下の方法によりクリーニング部材としてのクリーニングブレードA~Eを製造した。まず、クリーニングブレードの原料として用いたポリオール及び硬化剤を以下に示す。
以下の方法によりクリーニング部材としてのクリーニングブレードA~Eを製造した。まず、クリーニングブレードの原料として用いたポリオール及び硬化剤を以下に示す。
(ポリオール)
PCL1000:株式会社ダイセル製「PCL1000」、ポリカプロラクトンジオール、数平均分子量1000
PCL2000:株式会社ダイセル製「PCL2000」、ポリカプロラクトンジオール、数平均分子量2000
(硬化剤)
MDI:ジフェニルメタンジイソシアネート(ニッカトレーディング株式会社製)
PCL1000:株式会社ダイセル製「PCL1000」、ポリカプロラクトンジオール、数平均分子量1000
PCL2000:株式会社ダイセル製「PCL2000」、ポリカプロラクトンジオール、数平均分子量2000
(硬化剤)
MDI:ジフェニルメタンジイソシアネート(ニッカトレーディング株式会社製)
[クリーニングブレードAの製造]
77質量のPCL2000と、19.7質量部のMDIとを混合し、100℃で60分間反応させることでプレポリマーを得た。このプレポリマーに、1,4-ブタンジオール(三菱ケミカル株式会社製)3.3質量部を添加し、130℃で30分間硬化反応させた。これにより、ウレタンゴムを得た。このウレタンゴムを、ブレード状(厚さ:2mm)に切り出すことでクリーニングブレードAを得た。
77質量のPCL2000と、19.7質量部のMDIとを混合し、100℃で60分間反応させることでプレポリマーを得た。このプレポリマーに、1,4-ブタンジオール(三菱ケミカル株式会社製)3.3質量部を添加し、130℃で30分間硬化反応させた。これにより、ウレタンゴムを得た。このウレタンゴムを、ブレード状(厚さ:2mm)に切り出すことでクリーニングブレードAを得た。
クリーニングブレードAのタイプAデュロメータ硬さ(JIS-A硬さ)を測定した。測定には、タイプAデュロメータ(高分子計器株式会社製「アスカーゴム硬度計A型」)を使用した。
[クリーニングブレードB~Eの製造]
ウレタンゴムの合成において、使用する原料を以下の表1に示す通りとした以外は、クリーニングブレードAの製造と同様の方法により、クリーニングブレードB~Eを製造した。なお、表1において、「-」は、該当する成分を使用していないことを示す。
ウレタンゴムの合成において、使用する原料を以下の表1に示す通りとした以外は、クリーニングブレードAの製造と同様の方法により、クリーニングブレードB~Eを製造した。なお、表1において、「-」は、該当する成分を使用していないことを示す。
<外添剤粒子の評価方法(評価装置)>
まず、外添剤粒子(詳しくは、チタン酸化合物粒子又は酸化チタン粒子)の評価方法(評価装置)について説明する。外添剤粒子の個数平均一次粒子径の測定には、日本電子株式会社製の走査型電子顕微鏡「JSM-7401F」及び画像解析ソフトウェア(三谷商事株式会社製「WinROOF」)を使用した。また、外添剤粒子中の元素の量は、誘導結合プラズマ発光分光分析装置(セイコーインスツル株式会社製「SPS1200VR」)により測定した。また、外添剤粒子の粉末X線回折パターンは、粉末X線回折装置(株式会社リガク製「RINT(登録商標)-TTR III」、特性X線:Cu-Kα線)を用いて測定した。
まず、外添剤粒子(詳しくは、チタン酸化合物粒子又は酸化チタン粒子)の評価方法(評価装置)について説明する。外添剤粒子の個数平均一次粒子径の測定には、日本電子株式会社製の走査型電子顕微鏡「JSM-7401F」及び画像解析ソフトウェア(三谷商事株式会社製「WinROOF」)を使用した。また、外添剤粒子中の元素の量は、誘導結合プラズマ発光分光分析装置(セイコーインスツル株式会社製「SPS1200VR」)により測定した。また、外添剤粒子の粉末X線回折パターンは、粉末X線回折装置(株式会社リガク製「RINT(登録商標)-TTR III」、特性X線:Cu-Kα線)を用いて測定した。
また、外添剤粒子の比誘電率及び個数平均円形度は、それぞれ以下に示す方法で測定した。
[比誘電率の測定方法]
1gの外添剤粒子を、圧力200kg/cm2の条件で2分間圧縮し、直径25mm、厚さ1mmの円盤状ペレット(測定試料)に成形した。次に、直径25mmの誘電率測定治具(電極)を装着した回転式レオメーター(TA Instruments社製「ARES-G2」)に上述の測定試料をセットした。そして、LCRメーター(キーサイト・テクノロジーズ株式会社製「4284AプレシジョンLCRメーター」)を用い、測定温度25℃、荷重150g、印加電圧1.0V、周波数1.0MHzの条件で、測定試料(外添剤粒子)の比誘電率を得た。
1gの外添剤粒子を、圧力200kg/cm2の条件で2分間圧縮し、直径25mm、厚さ1mmの円盤状ペレット(測定試料)に成形した。次に、直径25mmの誘電率測定治具(電極)を装着した回転式レオメーター(TA Instruments社製「ARES-G2」)に上述の測定試料をセットした。そして、LCRメーター(キーサイト・テクノロジーズ株式会社製「4284AプレシジョンLCRメーター」)を用い、測定温度25℃、荷重150g、印加電圧1.0V、周波数1.0MHzの条件で、測定試料(外添剤粒子)の比誘電率を得た。
[個数平均円形度の測定方法]
外添剤粒子を透過電子顕微鏡(TEM)(株式会社日立ハイテクノロジーズ製「H-7100FA」)により撮影し、得られた画像を画像解析ソフトウェア(三谷商事株式会社製「WinROOF」)により解析した。詳しくは、画像内に存在する外添剤粒子から無作為に100個の粒子を選択し、それぞれの粒子の円形度(粒子の投影面積と等しい円の周囲長/粒子の周囲長)を計測した。計測された100個の粒子の円形度から個数平均値を算出し、得られた値を外添剤粒子の個数平均円形度とした。
外添剤粒子を透過電子顕微鏡(TEM)(株式会社日立ハイテクノロジーズ製「H-7100FA」)により撮影し、得られた画像を画像解析ソフトウェア(三谷商事株式会社製「WinROOF」)により解析した。詳しくは、画像内に存在する外添剤粒子から無作為に100個の粒子を選択し、それぞれの粒子の円形度(粒子の投影面積と等しい円の周囲長/粒子の周囲長)を計測した。計測された100個の粒子の円形度から個数平均値を算出し、得られた値を外添剤粒子の個数平均円形度とした。
<外添剤粒子の調製>
以下、外添剤粒子A~Lの調製方法について説明する。
以下、外添剤粒子A~Lの調製方法について説明する。
[外添剤粒子Iの調製]
(反応準備工程)
まず、反応準備工程について説明する。硫酸チタニル(米山薬品工業株式会社製)に、4N水酸化ナトリウム水溶液を加えてpH9.0の懸濁液を調製した(脱硫処理)。次いで、得られた懸濁液に塩酸を加えて、懸濁液のpHを5.8に調整した。次いで、pH5.8に調整した懸濁液をろ過(固液分離)し、得られた固形分を水洗した。次いで、水洗後の固形分に、イオン交換水を加えて、Tiの濃度が2.13モル/Lのスラリーを得た。得られたスラリーに塩酸を加えた(解膠処理)。解膠処理後のスラリーのpHは1.4であった。次いで、解膠処理後のスラリー(TiO2換算で1.877モル)を、3Lの反応容器に投入した。次いで、反応容器に、塩化ストロンチウム(SrCl2)の水溶液を、Sr換算で2.159モル投入した。塩化ストロンチウム水溶液を投入した後の反応容器の内容物(以下、容器内容物と記載する)は、SrとTiとのモル比(Sr/Ti)が1.15であった。次いで、反応容器に、塩化ランタン(LaCl3)の水溶液を、La換算で0.216モル投入した。塩化ランタン水溶液を投入した後の容器内容物は、LaとSrとのモル比(La/Sr)が0.10であった。次いで、反応容器に、五酸化ニオブ(Nb2O5)を、Nb換算で0.0188モル投入した。五酸化ニオブを投入した後の容器内容物は、NbとTiとのモル比(Nb/Ti)が0.01であった。次いで、容器内容物にイオン交換水を加えて、Tiの濃度が0.939モル/Lのスラリーを得た。
(反応準備工程)
まず、反応準備工程について説明する。硫酸チタニル(米山薬品工業株式会社製)に、4N水酸化ナトリウム水溶液を加えてpH9.0の懸濁液を調製した(脱硫処理)。次いで、得られた懸濁液に塩酸を加えて、懸濁液のpHを5.8に調整した。次いで、pH5.8に調整した懸濁液をろ過(固液分離)し、得られた固形分を水洗した。次いで、水洗後の固形分に、イオン交換水を加えて、Tiの濃度が2.13モル/Lのスラリーを得た。得られたスラリーに塩酸を加えた(解膠処理)。解膠処理後のスラリーのpHは1.4であった。次いで、解膠処理後のスラリー(TiO2換算で1.877モル)を、3Lの反応容器に投入した。次いで、反応容器に、塩化ストロンチウム(SrCl2)の水溶液を、Sr換算で2.159モル投入した。塩化ストロンチウム水溶液を投入した後の反応容器の内容物(以下、容器内容物と記載する)は、SrとTiとのモル比(Sr/Ti)が1.15であった。次いで、反応容器に、塩化ランタン(LaCl3)の水溶液を、La換算で0.216モル投入した。塩化ランタン水溶液を投入した後の容器内容物は、LaとSrとのモル比(La/Sr)が0.10であった。次いで、反応容器に、五酸化ニオブ(Nb2O5)を、Nb換算で0.0188モル投入した。五酸化ニオブを投入した後の容器内容物は、NbとTiとのモル比(Nb/Ti)が0.01であった。次いで、容器内容物にイオン交換水を加えて、Tiの濃度が0.939モル/Lのスラリーを得た。
(反応工程)
次に、反応工程について説明する。上述の手順で得られたスラリー(Tiの濃度:0.939モル/L)を攪拌しながら、反応容器の内温を90℃まで昇温させた後、反応容器に、553mLの水酸化ナトリウム水溶液(NaOHの濃度:10モル/L)を一定速度で1時間かけて添加した。次いで、反応容器の内温を95℃まで昇温させた後、反応容器の内温を95℃に保持した状態で容器内容物を1時間攪拌した。次いで、容器内容物を、その温度が50℃になるまで冷却した後、冷却した容器内容物に塩酸を加えて、容器内容物のpHを5.0に調整した。次いで、反応容器の内温を50℃に保持した状態で容器内容物を1時間攪拌し、沈殿物を得た。
次に、反応工程について説明する。上述の手順で得られたスラリー(Tiの濃度:0.939モル/L)を攪拌しながら、反応容器の内温を90℃まで昇温させた後、反応容器に、553mLの水酸化ナトリウム水溶液(NaOHの濃度:10モル/L)を一定速度で1時間かけて添加した。次いで、反応容器の内温を95℃まで昇温させた後、反応容器の内温を95℃に保持した状態で容器内容物を1時間攪拌した。次いで、容器内容物を、その温度が50℃になるまで冷却した後、冷却した容器内容物に塩酸を加えて、容器内容物のpHを5.0に調整した。次いで、反応容器の内温を50℃に保持した状態で容器内容物を1時間攪拌し、沈殿物を得た。
得られた沈殿物をデカンテーションにより洗浄し、ろ過(固液分離)した。得られた固形分を、温度120℃の大気中で10時間乾燥して、ランタンとニオブとを含むチタン酸化合物粒子である外添剤粒子Iの粉体を得た。
(個数平均一次粒子径、個数平均円形度、及び粉末X線回折パターン)
得られた外添剤粒子Iの個数平均一次粒子径は、30nmであった。また、得られた外添剤粒子Iの個数平均円形度は、0.84であった。また、得られた外添剤粒子Iの粉末X線回折パターンのピーク位置は、チタン酸ストロンチウム(母材)のペロブスカイト型結晶構造の粉末X線回折パターンのピーク位置と一致していた。つまり、外添剤粒子Iは、ランタンとニオブとがドープされたチタン酸ストロンチウム粒子であった。なお、外添剤粒子Iの個数平均一次粒子径、個数平均円形度及び粉末X線回折パターンは、いずれも後述する方法でトナーを作製した後、トナー粒子から分離させた外添剤粒子Iの粉体を測定対象として測定した場合も同じ結果が得られた。後述する外添剤粒子A~H及びJ~Lについても同様である。
得られた外添剤粒子Iの個数平均一次粒子径は、30nmであった。また、得られた外添剤粒子Iの個数平均円形度は、0.84であった。また、得られた外添剤粒子Iの粉末X線回折パターンのピーク位置は、チタン酸ストロンチウム(母材)のペロブスカイト型結晶構造の粉末X線回折パターンのピーク位置と一致していた。つまり、外添剤粒子Iは、ランタンとニオブとがドープされたチタン酸ストロンチウム粒子であった。なお、外添剤粒子Iの個数平均一次粒子径、個数平均円形度及び粉末X線回折パターンは、いずれも後述する方法でトナーを作製した後、トナー粒子から分離させた外添剤粒子Iの粉体を測定対象として測定した場合も同じ結果が得られた。後述する外添剤粒子A~H及びJ~Lについても同様である。
以下の点を変更した以外は、外添剤粒子Iの調製と同様の方法により、外添剤粒子A~H及びJ~Kを調製した。
[外添剤粒子Aの調製]
外添剤粒子Aの調製では、反応準備工程において、反応容器への五酸化ニオブ(Nb2O5)の投入量を、Nb換算で0.0019モルに変更した。
外添剤粒子Aの調製では、反応準備工程において、反応容器への五酸化ニオブ(Nb2O5)の投入量を、Nb換算で0.0019モルに変更した。
[外添剤粒子Bの調製]
外添剤粒子Bの調製では、反応準備工程において、反応容器に塩化ランタン(LaCl3)の水溶液を投入しなかった。
外添剤粒子Bの調製では、反応準備工程において、反応容器に塩化ランタン(LaCl3)の水溶液を投入しなかった。
[外添剤粒子Cの調製]
外添剤粒子Cの調製では、反応準備工程において、反応容器への塩化ランタン(LaCl3)の水溶液の投入量を、La換算で0.065モルに変更した。
外添剤粒子Cの調製では、反応準備工程において、反応容器への塩化ランタン(LaCl3)の水溶液の投入量を、La換算で0.065モルに変更した。
[外添剤粒子Dの調製]
外添剤粒子Dの調製では、反応準備工程において、反応容器への塩化ランタン(LaCl3)の水溶液の投入量を、La換算で0.073モルに変更した。
外添剤粒子Dの調製では、反応準備工程において、反応容器への塩化ランタン(LaCl3)の水溶液の投入量を、La換算で0.073モルに変更した。
[外添剤粒子Eの調製]
外添剤粒子Eの調製では、反応準備工程において、塩化ストロンチウム(SrCl2)の水溶液の代わりに、塩化カルシウム(CaCl2)の水溶液を用いた。外添剤粒子Eの調製における反応容器への塩化カルシウム(CaCl2)の投入量は、Ca換算で2.1590モルとした。
外添剤粒子Eの調製では、反応準備工程において、塩化ストロンチウム(SrCl2)の水溶液の代わりに、塩化カルシウム(CaCl2)の水溶液を用いた。外添剤粒子Eの調製における反応容器への塩化カルシウム(CaCl2)の投入量は、Ca換算で2.1590モルとした。
[外添剤粒子Fの調製]
外添剤粒子Fの調製では、反応準備工程において、五酸化ニオブ(Nb2O5)の代わりに、五酸化タンタル(Ta2O5)を用いた。外添剤粒子Fの調製における反応容器への五酸化タンタルの投入量は、Ta換算で0.0188モルとした。
外添剤粒子Fの調製では、反応準備工程において、五酸化ニオブ(Nb2O5)の代わりに、五酸化タンタル(Ta2O5)を用いた。外添剤粒子Fの調製における反応容器への五酸化タンタルの投入量は、Ta換算で0.0188モルとした。
[外添剤粒子Gの調製]
外添剤粒子Gの調製では、反応準備工程において、五酸化ニオブ(Nb2O5)の代わりに、五酸化バナジウム(V2O5)を用いた。外添剤粒子Gの調製における反応容器への五酸化バナジウムの投入量は、V換算で0.0188モルとした。
外添剤粒子Gの調製では、反応準備工程において、五酸化ニオブ(Nb2O5)の代わりに、五酸化バナジウム(V2O5)を用いた。外添剤粒子Gの調製における反応容器への五酸化バナジウムの投入量は、V換算で0.0188モルとした。
[外添剤粒子Hの調製]
外添剤粒子Hの調製では、反応準備工程において、反応容器に五酸化ニオブ(Nb2O5)を投入しなかった。
外添剤粒子Hの調製では、反応準備工程において、反応容器に五酸化ニオブ(Nb2O5)を投入しなかった。
[外添剤粒子Jの調製]
外添剤粒子Jの調製では、反応準備工程において、反応容器への五酸化ニオブ(Nb2O5)の投入量を、Nb換算で0.0564モルに変更した。
外添剤粒子Jの調製では、反応準備工程において、反応容器への五酸化ニオブ(Nb2O5)の投入量を、Nb換算で0.0564モルに変更した。
[外添剤粒子Kの調製]
外添剤粒子Kの調製では、反応準備工程において、反応容器への五酸化ニオブ(Nb2O5)の投入量を、Nb換算で0.6850モルに変更した。
外添剤粒子Kの調製では、反応準備工程において、反応容器への五酸化ニオブ(Nb2O5)の投入量を、Nb換算で0.6850モルに変更した。
外添剤粒子A~D及びF~Kの粉末X線回折パターンのピーク位置は、チタン酸ストロンチウム(母材)のペロブスカイト型結晶構造の粉末X線回折パターンのピーク位置と一致していた。つまり、外添剤粒子A~D及びI~Kは、ランタンとニオブとがドープされたチタン酸ストロンチウム粒子であった。外添剤粒子Fは、ランタンとタンタルとがドープされたチタン酸ストロンチウム粒子であった。外添剤粒子Gは、ランタンとバナジウムとがドープされたチタン酸ストロンチウム粒子であった。外添剤粒子Hは、ランタンがドープされたチタン酸ストロンチウム粒子であった。
外添剤粒子Eの粉末X線回折パターンのピーク位置は、チタン酸カルシウム(母材)のペロブスカイト型結晶構造の粉末X線回折パターンのピーク位置と一致していた。つまり、外添剤粒子Eは、ランタンとニオブとがドープされたチタン酸カルシウム粒子であった。
[外添剤粒子Lの調製]
塩素法によって生成した四塩化チタンと酸素ガスとの混合物を気相酸化反応器に導入した。続けて、反応器内において、温度1,000℃で混合物を気相酸化反応させることによって酸化チタン(バルク)を得た。その後、得られた酸化チタン(バルク)を、ハンマーミルを用いて粉砕した。続けて、得られた酸化チタンの粉砕物を洗浄した後、温度110℃で乾燥させた。更に、乾燥後の酸化チタンの粉砕物を、ジェットミルを用いて解砕した。その結果、酸化チタン粒子(個数平均一次粒子径:90nm、結晶型:ルチル型)を得た。なお、酸化チタン粒子の個数平均一次粒子径は、ハンマーミルの設定によって調節した。この酸化チタン粒子を、外添剤粒子Lとして用いた。
塩素法によって生成した四塩化チタンと酸素ガスとの混合物を気相酸化反応器に導入した。続けて、反応器内において、温度1,000℃で混合物を気相酸化反応させることによって酸化チタン(バルク)を得た。その後、得られた酸化チタン(バルク)を、ハンマーミルを用いて粉砕した。続けて、得られた酸化チタンの粉砕物を洗浄した後、温度110℃で乾燥させた。更に、乾燥後の酸化チタンの粉砕物を、ジェットミルを用いて解砕した。その結果、酸化チタン粒子(個数平均一次粒子径:90nm、結晶型:ルチル型)を得た。なお、酸化チタン粒子の個数平均一次粒子径は、ハンマーミルの設定によって調節した。この酸化チタン粒子を、外添剤粒子Lとして用いた。
外添剤粒子A~Lのそれぞれについて、周期表第5族元素の量、ランタンの量、及び比誘電率を表2に示す。なお、表2において、周期表第5族元素の量及びランタンの量は、いずれも外添剤粒子の全質量に対する量(単位:質量%)である。また、表2において、添加量の「-」は、該当する成分を添加していないことを示す。量の「-」は、測定に使用した誘導結合プラズマ発光分光分析装置の検出限界(外添剤粒子の全質量に対して0.01質量ppm)未満であったことを示す。なお、各外添剤粒子の周期表第5族元素の量、ランタンの量、及び比誘電率は、いずれも後述する方法でトナーを作製した後、トナー粒子から分離させた各外添剤粒子の粉体を測定対象として測定した場合も同じ結果が得られた。
<トナーの作製>
以下、トナーT-A~トナーT-Lの作製方法を説明する。
以下、トナーT-A~トナーT-Lの作製方法を説明する。
[ポリエステル樹脂Aの合成]
ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物(エチレンオキサイドの平均付加モル数:2モル)1.0モルと、テレフタル酸4.5モルと、無水トリメリット酸0.5モルと、酸化ジブチル錫4.0gとを、反応容器に入れた。続けて、窒素雰囲気の大気圧下、温度230℃で8時間、容器内容物を反応させた。その後、容器内の圧力を8.3kPaまで減圧して、未反応成分を減圧留去し、軟化点(Tm)が120℃のポリエステル樹脂A(結着樹脂)を得た。
ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物(エチレンオキサイドの平均付加モル数:2モル)1.0モルと、テレフタル酸4.5モルと、無水トリメリット酸0.5モルと、酸化ジブチル錫4.0gとを、反応容器に入れた。続けて、窒素雰囲気の大気圧下、温度230℃で8時間、容器内容物を反応させた。その後、容器内の圧力を8.3kPaまで減圧して、未反応成分を減圧留去し、軟化点(Tm)が120℃のポリエステル樹脂A(結着樹脂)を得た。
[トナーTA-1の作製]
(トナー母粒子の調製工程)
結着樹脂(ポリエステル樹脂A)100質量部と、着色剤としてのカーボンブラック(キャボット社製「Regal(登録商標)330R」)4質量部と、ワックスとしてのカルナバワックス(株式会社加藤洋行製「カルナウバ1号」)10質量部と、電荷制御剤としての4級アンモニウム塩化合物(藤倉化成株式会社製「アクリベ-ス(登録商標)FCA-210-PS」)3質量部とを、FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM-10B」)に投入した後、回転速度2000rpmで4分間混合した。
(トナー母粒子の調製工程)
結着樹脂(ポリエステル樹脂A)100質量部と、着色剤としてのカーボンブラック(キャボット社製「Regal(登録商標)330R」)4質量部と、ワックスとしてのカルナバワックス(株式会社加藤洋行製「カルナウバ1号」)10質量部と、電荷制御剤としての4級アンモニウム塩化合物(藤倉化成株式会社製「アクリベ-ス(登録商標)FCA-210-PS」)3質量部とを、FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM-10B」)に投入した後、回転速度2000rpmで4分間混合した。
続けて、得られた混合物を、2軸押出機(東芝機械株式会社製「TEM-45」)を用いて、温度150℃の条件で溶融混練した。その後、得られた混練物を冷却した。続けて、冷却された混練物を、粉砕機(ホソカワミクロン株式会社製「ロートプレックス(登録商標)350×600型」)を用いて体積中位径(D50)が2mm程度となるように粗粉砕した。得られた粗粉砕物を、超音速ジェット粉砕機(日本ニューマチック工業株式会社製「ジェットミルIDS-2」)を用いて微粉砕した。続けて、得られた微粉砕物を、分級機(日鉄鉱業株式会社製「EJ-LABO型式EJ-L-3」)を用いて分級した。その結果、体積中位径(D50)7.0μmのトナー母粒子が得られた。なお、トナー母粒子の体積中位径(D50)は、粒度計(ベックマン・コールター株式会社製「コールターカウンターマルチサイザー3」)を用いて測定した。
(外添工程)
100質量部のトナー母粒子(上述の調製工程で得られたトナー母粒子)と、1.5質量部の正帯電性シリカ粒子(キャボット社製「CAB-O-SIL(登録商標)TG-308F」)と、0.60質量部の外添剤粒子Aとを、FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM-10B」)に投入した。次いで、上記FMミキサーを用いて、回転速度3500rpmかつジャケット温度20℃の条件で、トナー母粒子と外添剤(外添剤粒子A及び正帯電性シリカ粒子)とを15分間混合した。これにより、トナー母粒子の表面に外添剤の全量を付着させた。その結果、正帯電性のトナーTA-1が得られた。
100質量部のトナー母粒子(上述の調製工程で得られたトナー母粒子)と、1.5質量部の正帯電性シリカ粒子(キャボット社製「CAB-O-SIL(登録商標)TG-308F」)と、0.60質量部の外添剤粒子Aとを、FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM-10B」)に投入した。次いで、上記FMミキサーを用いて、回転速度3500rpmかつジャケット温度20℃の条件で、トナー母粒子と外添剤(外添剤粒子A及び正帯電性シリカ粒子)とを15分間混合した。これにより、トナー母粒子の表面に外添剤の全量を付着させた。その結果、正帯電性のトナーTA-1が得られた。
[トナーTA-2~TA-12及びTB-1~TB-5の作製]
外添剤粒子の種類及び添加量を、後述する表3に示す通りとしたこと以外は、トナーTA-1の作製と同じ方法で、正帯電性のトナーTA-2~TA-12及びTB-1~TB-5をそれぞれ作製した。なお、表3において、外添剤粒子の欄の「-」は、外添剤粒子A~Lを使用しなかったことを意味する。
外添剤粒子の種類及び添加量を、後述する表3に示す通りとしたこと以外は、トナーTA-1の作製と同じ方法で、正帯電性のトナーTA-2~TA-12及びTB-1~TB-5をそれぞれ作製した。なお、表3において、外添剤粒子の欄の「-」は、外添剤粒子A~Lを使用しなかったことを意味する。
[2成分現像剤の調製]
(キャリアの作製工程)
キャリアコアとして、フェライトコア(パウダーテック株式会社製「EF-35B」、体積中位径(D50):35μm)を準備した。また、キャリアコアを被覆するコート層の原料を含む液(コート液)として、トルエン100質量部と加熱硬化型シリコーン樹脂(信越化学工業株式会社製「KR-220L」、硬化開始温度:170℃)20質量部との混合溶液(固形分濃度17質量%)を準備した。転動流動層コーティング装置(岡田精工株式会社製「スピラコータ(登録商標)SP-25」)に上記フェライトコア1000質量部を投入し、フェライトコアを流動させながら、フェライトコアに向けて、上記コート液120質量部を噴霧した。続けて、コート液で覆われたフェライトコアを、温度200℃の条件で2時間熱処理することにより、フェライトコアの表面全域がコート層(シリコーン樹脂から構成された層)で覆われたキャリア粒子の粉体(キャリア)が得られた。
(キャリアの作製工程)
キャリアコアとして、フェライトコア(パウダーテック株式会社製「EF-35B」、体積中位径(D50):35μm)を準備した。また、キャリアコアを被覆するコート層の原料を含む液(コート液)として、トルエン100質量部と加熱硬化型シリコーン樹脂(信越化学工業株式会社製「KR-220L」、硬化開始温度:170℃)20質量部との混合溶液(固形分濃度17質量%)を準備した。転動流動層コーティング装置(岡田精工株式会社製「スピラコータ(登録商標)SP-25」)に上記フェライトコア1000質量部を投入し、フェライトコアを流動させながら、フェライトコアに向けて、上記コート液120質量部を噴霧した。続けて、コート液で覆われたフェライトコアを、温度200℃の条件で2時間熱処理することにより、フェライトコアの表面全域がコート層(シリコーン樹脂から構成された層)で覆われたキャリア粒子の粉体(キャリア)が得られた。
(キャリアとトナーとの混合工程)
上述の作製工程により得られたキャリア100質量部と、トナー(トナーTA-1~TA-12及びTB-1~TB-5のいずれか一つ)10質量部とを、ボールミルを用いて30分間混合して、評価用の2成分現像剤を調製した。
上述の作製工程により得られたキャリア100質量部と、トナー(トナーTA-1~TA-12及びTB-1~TB-5のいずれか一つ)10質量部とを、ボールミルを用いて30分間混合して、評価用の2成分現像剤を調製した。
<画像形成装置の準備>
以下、実施例1~14及び比較例1~8の画像形成装置の作製方法を説明する。
以下、実施例1~14及び比較例1~8の画像形成装置の作製方法を説明する。
カラー複合機A(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「TASKalfa(登録商標)8052ci」)からクリーニング部材(クリーニングブレード)を取り外し、代わりにクリーニングブレードBを搭載した。クリーニングブレードBは、像担持体である感光体ドラム表面に圧接した。カラー複合機Aは、像担持体の横断面視において、像担持体及びクリーニング部材の接点と、像担持体の中心Oとを結ぶ仮想直線を線分Xとしたときに、線分Xが水平面Yに対してなす角度θが0度であった。つまり、カラー複合機Aは、像担持体の側方にクリーニング部材が配設されていた。また、カラー複合機Aのブラック用現像装置に2成分現像剤(トナーTA-1を含む2成分現像剤)を投入し、補給用トナー(2成分現像剤に含まれるトナーと同一のトナー)をカラー複合機Aのブラック用トナーコンテナに投入した。これにより、実施例1の画像形成装置を得た。
以下の点を変更した以外は、実施例1の画像形成装置の製造と同様の方法により、実施例2~14及び比較例1~8の画像形成装置を製造した。実施例2~14及び比較例1~8の画像形成装置の製造では、トナーとして、表3に示すトナーTA-1~TA-14及びTB-1~TB-5のいずれか一つを用いた。また、実施例2~14及び比較例1~8の画像形成装置の製造では、クリーニングブレードとして、表3に示すクリーニングブレードA~Eのいずれか一つを用いた。
更に、比較例5の画像形成装置の製造では、カラー複合機Aの代わりに、カラー複合機B(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「TASKalfa(登録商標)8002i」)を用いた。カラー複合機Bは、像担持体の中心軸の鉛直方向上方にクリーニングブレードが配設されていた。カラー複合機Bは、像担持体の横断面視において、像担持体及びクリーニング部材の接点と、像担持体の中心Oとを結ぶ仮想直線を線分Xとしたときに、線分Xが水平面Yに対してなす角度θが90度であった。
<評価>
評価機(実施例1~14及び比較例1~8の画像形成装置のいずれか一つ)を用いて、第1試験及び第2試験を行った。そして、各評価機により形成される画像の画像筋、感光体ピンホール及びかぶり(詳しくは、LLかぶり及び補給かぶり)を評価した。評価結果を後述の表4に示す。
評価機(実施例1~14及び比較例1~8の画像形成装置のいずれか一つ)を用いて、第1試験及び第2試験を行った。そして、各評価機により形成される画像の画像筋、感光体ピンホール及びかぶり(詳しくは、LLかぶり及び補給かぶり)を評価した。評価結果を後述の表4に示す。
[第1試験]
温度23℃かつ湿度50%RHの常温常湿環境下、評価機を用いて、印字率5%の画像を10万枚の印刷用紙(A4サイズ)に印刷した。次に、温度10℃かつ湿度10%RHの低温低湿環境下、評価機を24時間静置した。次に、温度10℃かつ湿度10%RHの低温低湿環境下、印字率2%で合計5000枚の印刷用紙(A4サイズの普通紙)に、3枚ずつの間欠印刷を行った。間欠印刷においては、3枚の印刷用紙に印刷するごとに、3枚目に印刷された印刷用紙を評価用紙とした。そして、反射濃度計(X-Rite社製「SpectroEye(登録商標)」)を用いて、評価用紙における非印字部の反射濃度Aを測定した。また、未印刷の印刷用紙の反射濃度Bを上述の反射濃度計を用いて別途測定した。そして、次の式に基づいて、評価用紙におけるかぶり濃度(FD)を求めた。
かぶり濃度=非印字部の反射濃度A-未印刷紙の反射濃度B
温度23℃かつ湿度50%RHの常温常湿環境下、評価機を用いて、印字率5%の画像を10万枚の印刷用紙(A4サイズ)に印刷した。次に、温度10℃かつ湿度10%RHの低温低湿環境下、評価機を24時間静置した。次に、温度10℃かつ湿度10%RHの低温低湿環境下、印字率2%で合計5000枚の印刷用紙(A4サイズの普通紙)に、3枚ずつの間欠印刷を行った。間欠印刷においては、3枚の印刷用紙に印刷するごとに、3枚目に印刷された印刷用紙を評価用紙とした。そして、反射濃度計(X-Rite社製「SpectroEye(登録商標)」)を用いて、評価用紙における非印字部の反射濃度Aを測定した。また、未印刷の印刷用紙の反射濃度Bを上述の反射濃度計を用いて別途測定した。そして、次の式に基づいて、評価用紙におけるかぶり濃度(FD)を求めた。
かぶり濃度=非印字部の反射濃度A-未印刷紙の反射濃度B
5000枚の間欠印刷中の各評価用紙のかぶり濃度(FD)のうち、最も高いかぶり濃度(最大かぶり濃度、FDMAX)を求めた。このFDMAXに基づいて、低温低湿環境下におけるかぶり(LLかぶり)を評価した。かぶりは、以下の基準により判定した。
(かぶりの評価基準)
A(特に良好):FDMAXが0.005以下
B(良好):FDMAXが0.005超0.010未満
C(不良):FDMAXが0.010以上
A(特に良好):FDMAXが0.005以下
B(良好):FDMAXが0.005超0.010未満
C(不良):FDMAXが0.010以上
また、5000枚の間欠印刷中の各評価用紙を目視で観察し、感光体ピンホールに起因する黒点(ドット状の画像不良)の有無を確認した。感光体ピンホールは、以下の基準により判定した。
(感光体ピンホールの評価基準)
A(特に良好):5000枚目に印刷した評価用紙においても感光体ピンホールが発生していない
B(良好):4000枚目に印刷した評価用紙には感光体ピンホールが発生していないが、5000枚目に印刷した評価用紙には感光体ピンホールが発生していた
C(不良):4000枚目に印刷した評価用紙において感光体ピンホールが発生していた
A(特に良好):5000枚目に印刷した評価用紙においても感光体ピンホールが発生していない
B(良好):4000枚目に印刷した評価用紙には感光体ピンホールが発生していないが、5000枚目に印刷した評価用紙には感光体ピンホールが発生していた
C(不良):4000枚目に印刷した評価用紙において感光体ピンホールが発生していた
[第2試験]
第1試験後、温度10℃かつ湿度10%RHの低温低湿環境下、評価機を用いて印字率20%の画像を500枚の印刷用紙(A4サイズ)に連続印刷した。連続印刷後、各印刷用紙における非印字部の反射濃度Aを上述の反射濃度計を用いて測定した。また、未印刷の印刷用紙の反射濃度Bを上述の反射濃度計を用いて別途測定した。そして、上述の式に基づいて、印刷用紙におけるかぶり濃度(FD)を求めた。
第1試験後、温度10℃かつ湿度10%RHの低温低湿環境下、評価機を用いて印字率20%の画像を500枚の印刷用紙(A4サイズ)に連続印刷した。連続印刷後、各印刷用紙における非印字部の反射濃度Aを上述の反射濃度計を用いて測定した。また、未印刷の印刷用紙の反射濃度Bを上述の反射濃度計を用いて別途測定した。そして、上述の式に基づいて、印刷用紙におけるかぶり濃度(FD)を求めた。
500枚の各印刷用紙のかぶり濃度(FD)のうち、最も高いかぶり濃度(最大かぶり濃度、FDMAX)を求めた。かぶり(詳しくは、補給かぶり)は、上述の基準に基づいて判定した。
また、500枚の各印刷用紙を目視で観察し、画像筋の有無を確認した。画像筋は、以下の基準により判定した。
(画像筋の評価基準)
A(特に良好):画像筋が確認されなかった。
B(良好):画像筋がわずかに確認された。
C(不良):明確な画像筋が確認された。
A(特に良好):画像筋が確認されなかった。
B(良好):画像筋がわずかに確認された。
C(不良):明確な画像筋が確認された。
実施例1~14の画像形成装置は、トナーを含む現像剤と、像担持体と、像担持体の表面に形成された静電潜像を現像剤によりトナー像として現像する現像装置と、像担持体の表面に圧接されるクリーニング部材とを備えていた。像担持体の横断面視において、像担持体及びクリーニング部材の接点と、像担持体の中心Oとを結ぶ仮想直線を線分Xとしたときに、線分Xが水平面Yに対してなす角度θは、0度以上30度以下であった。クリーニング部材のタイプAデュロメータ硬さは、65度以上80度以下であった。トナーは、トナー粒子を含んでいた。トナー粒子は、結着樹脂を含有するトナー母粒子と、トナー母粒子の表面に付着した外添剤とを備えていた。外添剤は、外添剤粒子として、ランタンと周期表第5族元素とがドープされたチタン酸化合物粒子を含んでいた。ランタンの量は、チタン酸化合物粒子の全質量に対して1.50質量%以上であった。周期表第5族元素の量は、チタン酸化合物粒子の全質量に対して0.01質量%以上0.30質量%以下であった。
表4に示すように、実施例1~14の画像形成装置は、画像筋、かぶり、LLかぶり及び補給かぶりがいずれも良好又は特に良好であった。即ち、実施例1~14の画像形成装置は、かぶり、画像筋及び感光体ピンホールの発生を抑制できた。
一方、比較例1~8の画像形成装置は、上述の構成のうち少なくとも一つを備えなかった。具体的には、比較例1及び2の画像形成装置は、クリーニング部材(クリーニングブレード)のタイプAデュロメータ硬さが65度未満又は80度超であった。その結果、比較例1及び2の画像形成装置は、感光体ドラム表面に付着したチタン酸化合物粒子をクリーニング部材によって除去できず、感光体ドラム表面が筋状に汚染された。これにより、比較例1及び2の画像形成装置は、画像筋が発生したと判断される。
比較例3の画像形成装置は、トナーが含有するチタン酸化合物粒子が第5族元素を含有していなかった。その結果、比較例3の画像形成装置は、チタン酸化合物粒子が過剰に帯電して感光体ピンホールが発生したと判断される。
比較例4の画像形成装置は、トナーが含有するチタン酸化合物粒子が第5族元素を過剰に含有していた。その結果、比較4の画像形成装置は、トナーの帯電量を安定して維持することができず、LLかぶりが不良であったと判断される。
比較例5の画像形成装置は、クリーニング部材の角度θが30度超であった。その結果、比較例5の画像形成装置は、クリーニング部材で掻き取られたトナー粒子が像担持体に再付着し、トナー粒子が像担持体に残留し続けた。これにより、比較例5の画像形成装置は、チタン酸化合物粒子が過剰に帯電して感光体ピンホールが発生したと判断される。
比較例6の画像形成装置は、トナーが含有するチタン酸化合物粒子がランタンを含有しなかった。そのため、比較例6の画像形成装置で用いたチタン酸化合物粒子は、立方体に近い形状を有し、かつ抵抗率が比較的高かった。その結果、比較例6の画像形成装置は、感光体表面が過剰に研磨されて画像筋が発生した。また、比較例6の画像形成装置は、抵抗が高くなり易い低温低湿環境下においてはLLかぶりを抑制できなかった。
比較例7の画像形成装置は、トナーがチタン酸化合物粒子を含有していなかった。その結果、比較例7の画像形成装置は、補給かぶりを抑制できなかった。
比較例8の画像形成装置は、トナーがチタン酸化合物粒子の代わりに酸化チタン粒子を含有していた。その結果、比較例8の画像形成装置は、LLかぶり及び補給かぶりを抑制できなかった。また、比較例8の画像形成装置は、感光体ドラム表面に付着した酸化チタン粒子をクリーニング部材によって除去できず、感光体ドラム表面が筋状に汚染された。これにより、比較例8の画像形成装置は、画像筋が発生したと判断される。
本発明に係る画像形成装置は、例えば複合機又はプリンターとして画像を形成するために利用することができる。
1 現像装置
10 現像ローラー
11 シャフト
12 マグネットロール
13 スリーブ
13a、13b フランジ部
130 スリーブ基体
132 スリーブコート層
20 感光体ドラム
21 帯電装置
22 露光装置
23 クリーニング部材
30 トナー帯電部材
40 トナー供給ローラー
60 トナー粒子
61 トナー母粒子
62 特定チタン酸化合物粒子(チタン酸化合物粒子)
R 収容部
10 現像ローラー
11 シャフト
12 マグネットロール
13 スリーブ
13a、13b フランジ部
130 スリーブ基体
132 スリーブコート層
20 感光体ドラム
21 帯電装置
22 露光装置
23 クリーニング部材
30 トナー帯電部材
40 トナー供給ローラー
60 トナー粒子
61 トナー母粒子
62 特定チタン酸化合物粒子(チタン酸化合物粒子)
R 収容部
Claims (8)
- トナーを含む現像剤と、
像担持体と、
前記像担持体の表面に形成された静電潜像を前記現像剤によりトナー像として現像する現像装置と、
前記像担持体の表面に圧接されるクリーニング部材と
を備える画像形成装置であって、
前記像担持体の横断面視において、前記像担持体及び前記クリーニング部材の接点と、前記像担持体の中心Oとを結ぶ仮想直線を線分Xとしたときに、前記線分Xが水平面Yに対してなす角度θは、0度以上30度以下であり、
前記クリーニング部材のタイプAデュロメータ硬さは、65度以上80度以下であり、
前記トナーは、トナー粒子を含み、
前記トナー粒子は、結着樹脂を含有するトナー母粒子と、前記トナー母粒子の表面に付着した外添剤とを備え、
前記外添剤は、外添剤粒子として、ランタンと周期表第5族元素とがドープされたチタン酸化合物粒子を含み、
前記ランタンの量は、前記チタン酸化合物粒子の全質量に対して1.50質量%以上であり、
前記周期表第5族元素の量は、前記チタン酸化合物粒子の全質量に対して0.01質量%以上0.30質量%以下である、画像形成装置。 - 前記周期表第5族元素は、バナジウム、ニオブ及びタンタルからなる群より選択される一種以上の元素である、請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記チタン酸化合物粒子の個数平均円形度は、0.79以上1.00以下である、請求項1又は2に記載の画像形成装置。
- 前記チタン酸化合物粒子は、
前記ランタンと前記周期表第5族元素とがドープされたチタン酸ストロンチウム粒子、又は
前記ランタンと前記周期表第5族元素とがドープされたチタン酸カルシウム粒子である、請求項1~3のいずれか一項に記載の画像形成装置。 - 前記チタン酸化合物粒子の量は、前記トナー母粒子100質量部に対して0.1質量部以上1.2質量部以下である、請求項1~4のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記ランタンの量は、前記チタン酸化合物粒子の全質量に対して12.00質量%以下である、請求項1~5のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記チタン酸化合物粒子の個数平均一次粒子径は、20nm以上80nm以下である、請求項1~6のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記チタン酸化合物粒子の比誘電率は、120以上1,000以下である、請求項1~7のいずれか一項に記載の画像形成装置。
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-
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