JP2004294480A

JP2004294480A - 静電潜像現像剤および画像形成装置

Info

Publication number: JP2004294480A
Application number: JP2003082879A
Authority: JP
Inventors: Masateru Kawamura; 政輝河村; Atsushi Igami; 淳伊神
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】静電潜像を現像して記録媒体に画像を形成する画像形成装置に使用される静電潜像現像剤において、着色剤として使用される酸化鉄の元素の調整といったような手間を掛けることなく、良好な画質が得られるようにする。
【解決手段】水との接触角が９０°より大きく、シランカップリング剤による粒子表面の被覆率が２５〜８０％になるように粒子表面の改質処理がなされた酸化鉄粒子を用いてトナー（静電潜像現像剤）を製造する。そして、このトナーを塩酸中にて溶解させた際に、トナーの内部に位置している等の事情により溶解しない酸化鉄粒子の割合（内包率）が２５重量％以上であるトナーを使用して、画像を形成すれば、酸化鉄の元素調整等を行うことなく、かぶりの少ない高品位な画像を形成することができる。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光体に形成された静電潜像を現像し、記録媒体に画像を形成するのに使用される静電潜像現像剤、および画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、感光体に形成された静電潜像を現像し、記録媒体に画像を形成するレーザプリンタ等の画像形成装置において使用される静電潜像現像剤が広く知られている。この静電潜像現像剤に含有される着色剤としては、カーボンブラックや酸化鉄等が使用され、着色剤として酸化鉄を使用する際に、良好な状態の画像が得られる静電潜像現像剤にするためには、酸化鉄を静電潜像現像剤中に良好に分散させることが必要である。従って、酸化鉄の表面改質処理を加えていない酸化鉄であっては、静電潜像現像剤中に良好に分散させることが困難であるため、酸化鉄を静電潜像現像剤中に良好に分散させるために、各種カップリング剤により酸化鉄の表面改質を行っている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の静電潜像現像剤では、酸化鉄の表面を改質するためにシランで処理した磁性粉を着色剤として使用している。
また、特許文献２に記載の静電潜像現像剤では、酸化鉄の表面を改質するためにチタンカップリング剤またはシランカップリング剤で処理した磁性粉を着色剤として使用している。
【０００４】
また、特許文献３に記載の静電潜像現像剤では、酸化鉄粒子中のケイ素原子の量と酸化鉄粒子表面のケイ素原子の量とを限定し、その酸化鉄をカップリング剤で処理した磁性粉を着色剤として使用している。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５８−００９１５３号公報
【特許文献２】
特開昭５８−００７６４６号公報
【特許文献３】
特開平１０−２３９８９７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の静電潜像現像剤では、酸化鉄の表面処理に使用するカップリング剤が実際に化学的に結合しているか否かや、結合していても、どの程度の割合で化学的に結合しているかについての言及がなされておらず、単にカップリング剤により酸化鉄の表面処理を行うだけでは、両者（酸化鉄とカップリング剤）の結合状態によっては、酸化鉄の静電潜像現像剤中への分散不良が起こり、記録媒体に画像を形成する際の画質に悪影響を及ぼすという問題点があった。
【０００７】
また、特許文献３に記載の静電潜像現像剤では、酸化鉄粒子を構成する元素の調整に手間が掛かるという問題点があった。
そこで、このような問題点を鑑み、感光体に形成された静電潜像を現像し、記録媒体に画像を形成する画像形成装置に使用される静電潜像現像剤において、着色剤として使用する酸化鉄の元素の調整といったような手間を掛けることなく、高品位な画像が得られるようにすることを本発明の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
かかる目的を達成するために成された、請求項１に記載の発明は、感光体に形成された静電潜像を現像して記録媒体に画像を形成する画像形成装置において使用され、少なくとも、着色剤として有機の表面改質剤で粒子表面が改質処理された酸化鉄粒子、および結着樹脂を含有する静電潜像現像剤であって、前記粒子表面が改質処理された酸化鉄粒子は、水との接触角が９０°より大きく、前記表面改質剤による粒子表面の被覆率が２５〜８０％であって、当該静電潜像現像剤は、塩酸中にて溶解させた際に、溶解しない着色剤の割合が２５％以上であることを特徴としている。
【０００９】
つまり、請求項１に記載の静電潜像現像剤は、水との接触角が９０°より大きく、有機の表面改質剤による粒子表面の被覆率が２５〜８０％になるように粒子表面の改質処理がなされた酸化鉄粒子を用いて製造され、この静電潜像現像剤を塩酸中にて溶解させた際に、静電潜像現像剤の内部に位置している等の事情により溶解しない酸化鉄粒子の割合が２５重量％以上であることを意味する。
【００１０】
このような静電潜像現像剤を用いて画像形成装置により画像形成を行えば、後述する実験結果より、酸化鉄の元素調整等を行うことなく、かぶりの少ない高品位な画像を形成することができる。
ここで、かぶりとは、かぶり値（％）で表され、感光体または印刷した紙において、本来、静電潜像現像剤が付着するべきでない部分に、静電潜像現像剤が付着した程度を示す指標である。例えば、レーザプリンタ等の静電潜像現像式のプリンタにおいて、静電潜像現像剤が、充分に帯電していない等の理由により、感光体上の、静電潜像現像剤が付着すべきでない部分（例えば帯電していない部分）にも静電潜像現像剤が付着してしまうことがあり、その付着の程度をかぶり値とする。このかぶり値が小さい（つまり０に近い）程良好な画質で画像形成ができる静電潜像現像剤であることを意味する。
【００１１】
尚、かぶり値、接触角、および、被覆率の具体的な測定方法は、後に詳述するため、ここでの説明は省略する。
次に、静電潜像現像剤の粒子径Ｄに対する前記酸化鉄粒子の粒子径ｄの比の値（ｄ／Ｄ）は、静電潜像現像剤の粒子径Ｄに対する前記酸化鉄粒子の粒子径ｄの比の値（ｄ／Ｄ）が、小さすぎると印字濃度が満足できなくなり、逆に大きすぎても静電潜像現像剤中での偏析により画像形成時の帯電が不均一になり易いため、請求項２に記載のように、０．０１〜０．０３の範囲であることが好ましい。
【００１２】
このようにすると、良好な帯電性能を有する静電潜像現像剤を製造でき、かぶりの少ない高品位な画像を形成することができる。
加えて、後述する実験結果より、酸化鉄の元素調整等を行うことなく、かぶりの少ない高品位な画像を形成することができる。
【００１３】
また、請求項３に記載のように、静電潜像現像剤は、７９．６ｋＡ／ｍの磁場における保磁力Ｈｃが３〜１０ｋＡ／ｍの範囲であって、飽和磁化σｓに対する残留磁化σｒの比の値（σｒ／σｓ）が０．３以下であることが好ましい。
本発明（請求項３）で、静電潜像現像剤の磁気特性について記載したのは、静電潜像現像剤の着色剤として磁性のあるもの（本発明では酸化鉄粒子）を使用する場合には、その磁気特性は、酸化鉄粒子の静電潜像現像剤内での分散性、それに起因する帯電の均一性、および帯電能力にも影響を及ぼすものと考えられるからである。
【００１４】
このような事情から、請求項３に記載の静電潜像現像剤であれば、良好な帯電性能を有するので、かぶりの少ない高品位な画像を形成することができる。
更に、静電潜像現像剤は、粉砕法、乳化重合法、ソープフリー重合法、溶解懸濁法、分散重合法等の方法で製造されてもよいが、請求項４に記載のように、懸濁重合法で製造されていることが好ましく、懸濁重合法で製造されていれば、確実にかぶりの少ない高品位な画像を形成することができる。
【００１５】
次に、酸化鉄粒子の表面処理に使用する表面改質剤は、チタンカップリング剤等であってもよいが、請求項５に記載のように、シランカップリング剤であるとよい。このようにすると、確実にかぶりの少ない高品位な画像を形成することができる。
【００１６】
また、静電潜像現像剤に使用される酸化鉄粒子の形状は、６面体、８面体、針状等の形状が考えられるが、請求項６に記載のように、球形であることが望ましい。
つまり、静電潜像現像剤の中で、酸化鉄粒子を凝集させずに分散させていることは、画像形成の際の印字濃度や、静電潜像現像剤が感光体に引き寄せられる際の帯電性能を考慮すると重要と考えられるので、請求項６に記載のように、酸化鉄粒子の形状を球形にして、酸化鉄粒子同士の接触面積を小さくすることにより、酸化鉄粒子同士を凝集し難くしているのである。
【００１７】
このようにすると、多面体形状を有する酸化鉄粒子を使用する場合と比べて、酸化鉄粒子同士が凝集し難くなるため、かぶりの少ない高品位な画像を形成することができる。
次に、請求項７に記載の発明は、感光体に静電潜像を形成する露光手段と、前記感光体および静電潜像現像剤を備え、前記感光体に形成された静電潜像を、少なくとも前記静電潜像現像剤により現像し、可視像を形成する現像ユニットと、前記感光体に対向して位置し、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、を備える画像形成装置において、前記静電潜像現像剤は、請求項１〜請求項６の何れかに記載の静電潜像現像剤であることを特徴としている。
【００１８】
このように、請求項１〜請求項６の何れかに記載の静電潜像現像剤を使用して画像を形成する画像形成装置であれば、かぶりの少ない高品位な画像を形成することができる。
また、請求項７に記載の画像形成装置は、請求項８に記載のように、静電潜像現像剤のみにより前記感光体に形成された静電潜像を現像する１成分画像形成装置であることが好ましい。
【００１９】
このように、画像形成装置に請求項１〜請求項５に記載の静電潜像現像剤を使用すれば、静電潜像現像剤とともにキャリア等を混ぜたものを用いて画像を形成する必要がないため、静電潜像現像剤のみにより前記感光体に形成された静電潜像を現像する１成分画像形成装置に使用することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明にかかる実施の形態を説明する。
先ず、本発明の静電潜像現像剤としてのトナーの製造方法について説明する。
本実施の形態で使用されたトナーＡ〜Ｍ（表１参照）は、表面処理された酸化鉄からなる着色剤と、結着樹脂と、その他の添加物（離型剤、荷電制御剤、外添剤等）とを含有している。
【００２１】
本発明の着色剤として使用する酸化鉄は、例えば、ヘマタイト粒子（α−Ｆｅ２Ｏ３あるいはγ−Ｆｅ２Ｏ３）、マグネタイト粒子（Ｆｅ３Ｏ４）、ベルトライド化合物粒子（ＦｅＯｘ・Ｆｅ２Ｏ３、０＜ｘ＜１）及びこれら粒子にＦｅ以外の２価金属（Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｃｏ等の１種または２種以上）を含むスピネルフェライト粒子を使用することができ、本実施の形態で使用されたトナーＡ〜ＥおよびＩ〜Ｍ（表１参照）ではマグネタイト（ＭＡＴ２０６：戸田工業製）を使用している。また、これらの形状は針状、６面体、８面体、１２面体、球状等のいずれであってもよく、特に球状のものが先述した通り分散性の点で好ましい。これらの着色剤はトナー１００重量部に対して、通常１〜４０重量部の割合で用いられる。
【００２２】
さらにこれらの酸化鉄に他の着色剤を併用してもよい。例えば、カーボンブラックやチタンブラック、酸化亜鉛、酸化マンガン、ニグロシンなどのトナーの分野で用いられている各種顔料および染料を使用することができる。
これらの酸化鉄の表面は親水性であるため、表面改質剤等で酸化鉄表面を疎水化処理することが重要である。疎水化処理は各種カップリング剤を用いるカップリング処理や、シリコンオイル等を用いるオイル処理、スプレードライやグラフト化等の樹脂処理等の公知の手段が使用できるが、本発明のようなカップリング処理がトナー中での分散性という点で好ましい。カップリング処理はシラン系、アルミ系、チタン系などのカップリング剤があるが、シラン系カップリング剤が取り扱い等の点で好ましい。シランカップリング剤は一般式
ＲｍＳｉＹｎ
［式中、Ｒはアルコキシル基を示し、ｍは１〜３の整数を示し、Ｙはアルキル基、ビニル基、グリシドキシ基、メタクリル基の如き炭化水素基を示し、ｎは１〜３の整数を示す］で示されるものである。例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトシキシラン、メチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができる。
【００２３】
次に、結着樹脂の具体的な例としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸系共重合体、スチレン−マレイン酸系共重合体、ポリアクリレート系樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられ、本実施例では、スチレン（メタ）アクリル共重合体を使用している。
【００２４】
トナーの定着温度を下げたり、離型性を高めるなどのために、低軟化点物質を用いることが好ましい。低軟化点物質は、単量体混合物中に添加して、生成する重合トナー中に含有させる。重合トナーがコア・シェル構造を有するものである場合には、低軟化点物質は、コアとなる着色重合体粒子中に含有させる。
【００２５】
低軟化点物質は、重合性単量体の主成分として汎用のスチレン単量体に室温で可溶性のものであることが好ましい。このような低軟化点物質としては、３官能以上のアルコールとカルボン酸とからなる多官能エステル化合物や、炭素数１５以上のアルコールとカルボン酸とからなる芳香族カルボン酸エステル化合物が好ましい。低軟化点物質がスチレン単量体に非可溶性のものである場合には、重合性単量体組成物を調製する工程で、低軟化点物質の溶融温度以上の温度に加熱して分散させる必要があるが、このようにして分散させても、重合工程で生成する重合トナー表面にブリードしやすいので、好ましくない。
【００２６】
３官能以上のアルコールとしては、グリセリン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ペンタグリセロールなどの脂肪族アルコール類；フロログルシトール、クエルシトール、イノシトールなどの脂環式アルコール類；トリス（ヒドロキシメチル）ベンゼンなどの芳香族アルコール類；Ｄ−エリトロース、Ｌ−アラビノース、Ｄ−マンノース、Ｄ−ガラクトース、Ｄ−フルクトース、Ｌ−ラムノース、サッカロース、マルトース、ラクトースなどの糖類；エリトリット、Ｄ−トレイット、Ｌ−アラビット、アドニット、キシリットなどの糖アルコール類；などを挙げることができる。これらのうち、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトールが好適である。
【００２７】
炭素原子数が１５以上のアルコールの具体例としては、ペンタデシルアルコール、セチルアルコール、へプタデシルアルコール、ステアリルアルコール、ノナデシルアルコール、エイコシルアルコール、ベヘニルアルコール、セリルアルコール、メシリルアルコールなどが挙げられる。
【００２８】
カルボン酸としては、酢酸、酪酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、マルガリン酸、アラキジン酸、セロチン酸、メリキシン酸、エリカ酸、ブラシジン酸、ソルビン酸、リノール酸、リノレン酸、ベヘニル酸、テトロル酸、キシメニン酸などの脂肪族カルボン酸類；シクロヘキサンカルボン酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、３，４，５，６−テトラヒドロフタル酸などの脂環式カルボン酸類；安息香酸、トルイル酸、クミン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメシン酸、トリメリト酸、ヘミメリト酸などの芳香族カルボン酸類；等を挙げることができる。これらの中でも、炭素原子数が通常１０〜３０個、好ましくは１３〜２５個のカルボン酸、特に該炭素原子数の脂肪族カルボン酸類や、カルボキシル基が２以上の芳香族カルボン酸が好適である。
【００２９】
多官能エステル化合物は、３官能以上のアルコールの各水酸基と結合する複数のカルボン酸が、それぞれ異なるものであっても、同じものであってもよいが、好適には、複数のカルボン酸中の炭素原子数の最大値と最小値との差が９以下、好ましくは５以下のものである。具体的には、ペンタエリスリトールテトラミリステート、ペンタエリスリトールテトララウレート、ジペンタエリスリトールヘキサミリステートとグリセロールトリアラキン酸などを挙げることができる。
【００３０】
離型剤多官能エステル化合物などの低軟化点物質は、離型剤としても作用するため、これらを使用する場合には、その他の離型剤の使用は必要ないけれども、所望により、オフセット防止などの目的で、その他の各種離型剤を含有させることができる。離型剤としては、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリブチレンなどの低分子量ポリオレフィンワックス類；分子末端酸化低分子量ポリプロピレン、分子末端をエポキシ基に置換した低分子量末端変性ポリプロピレン、及びこれらと低分子量ポリエチレンのブロックポリマー、分子末端酸化低分子量ポリエチレン、分子末端をエポキシ基に置換した低分子量ポリエチレン、及びこれらと低分子量ポリプロピレンのブロックポリマーなどの末端変性ポリオレフィンワックス類；キャンデリラ、カルナウバ、ライス、木ロウ、ホホバなどの植物系天然ワックス；パラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラクタムなどの石油系ワックス及びその変性ワックス；モンタン、セレシン、オゾケライト等の鉱物系ワックス；フィッシャートロプシュワックスなどの合成ワックス；これらの混合物等が例示される。これらの離型剤は、結着樹脂または結着樹脂を形成する重合性単量体１００重量部に対して、０．１〜２０重量部（更には１〜１５重量部）用いることが好ましい。
【００３１】
トナーの帯電性を向上させるために、各種の正帯電性または負帯電性の帯電制御剤を単量体組成物中に含有させることが好ましい。帯電制御剤としては、例えば、ボントロンＮ０１（オリエント化学社製）、ニグロシンベースＥＸ（オリエント化学社製）、スピロブラックＴＲＨ（保土ケ谷化学社製）、Ｔ−７７（保土ケ谷化学社製）、ボントロンＳ−３４（オリエント化学社製）、ボントロンＥ−８１（オリエント化学社製）、ボントロンＥ−８４（オリエント化学社製）、ボントロンＥ−８９（オリエント化学社製）、ボントロンＦ−２１（オリエント化学社製）、ＣＯＰＹＣＨＲＧＥＮＸ（クラリアント社製）、ＣＯＰＹＣＨＲＧＥＮＥＧ（クラリアント社製）、ＴＮＳ−４−１（保土ケ谷化学社製）、ＴＮＳ−４−２（保土ケ谷化学社製）、ＬＲ−１４７（日本カーリット社製）などの帯電制御剤；特開平１１−１５１９２号公報、特開平３−１７５４５６号公報、特開平３−２４３９５４号公報などに記載の４級アンモニウム（塩）基含有共重合体、特開平３−２４３９５４号公報、特開平１−２１７４６４号公報、特開平３−１５８５８号公報などに記載のスルホン酸（塩）基含有共重合体等の帯電制御樹脂；等を用いることができる。帯電制御剤は、結着樹脂または結着樹脂を形成する重合性単量体１００重量部に対して、通常０．０１〜１０重量部、好ましくは０．１〜７重量部の割合で用いられる。
【００３２】
流動性や研磨性などの向上を目的として、汎用の外添剤を使用することが好ましい。外添剤としては、無機粒子および／または有機樹脂粒子が挙げられる。無機微粒子としては、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム等が挙げられる。有機樹脂粒子としては、メタクリル酸エステル重合体粒子、アクリル酸エステル重合体粒子、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体粒子、スチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等が挙げられる。これらの粒子の表面を疎水化処理したものが好ましい。また、これらを２種以上組み合わせて用いてもよい。外添剤の量は、特に限定されないが、通常トナー１００重量部に対して０．１〜６重量部である。本実施例では、疎水化処理した二酸化ケイ素を使用している。
【００３３】
本発明における酸化鉄の表面処理方法としては、湿式法と乾式法の２種類が考えられ、何れの方法で酸化鉄の表面処理を行ってもよいが、本実施の形態では乾式法を採用した。
尚、湿式法は、酸化鉄を水、または有機溶剤に分数させてスラリー化し、攪拌しながらカップリング剤を添加する方法である。この方法では、液中にて酸化鉄にカップリング剤を添加するので、酸化鉄を一次粒子へ分散しやすいため、均質な処理が可能である。一方、乾式法は、酸化鉄をヘンシェルミキサー等の高速攪拌機中で攪拌しながら、カップリング剤そのもの、或いは、水または有機溶剤でカップリング剤を希釈したものを噴霧する方法である。この方法は、特に乾燥工程による極端な凝集体が発生し難いため、大量生産に適している。
【００３４】
また、本実施の形態で使用されたトナーＡ〜Ｍは、公知の懸濁重合法により製造されている。この懸濁重合法では、重合性のモノマーと、重合開始剤と、着色剤を成分とする重合性組成物とを、水性分散剤が含まれる水中に懸濁させ、水温を上げて水中で重合性組成物を重合させて粒子を製造し、その後乾燥させてトナーを得るのである。この製造方法では、比較的簡単に着色剤を含有する重合粒子が得られるという利点がある。
【００３５】
このようにして製造されたトナーＡ〜Ｍの材料および性質をひとまとめにしたものを表１に示す。
【００３６】
【表１】

【００３７】
ここで、表１に記載されている測定量（添加量、被覆率、接触角、内包率、保磁力、飽和磁化、残留磁化、酸化鉄粒子径、トナー粒子径、およびかぶり）について説明する。
添加量（重量％）は、酸化鉄の重量に対するカップリング剤の重量を示すものである。
【００３８】
被覆率（％）は、酸化鉄表面一層を被覆するのに必要な量のカップリング剤（以下、理論添加量という）を添加し、酸化鉄の表面処理をした場合に添加したカップリング剤すべてが酸化鉄表面に付着した状態を被覆率１００％とし、これに対し実際に酸化鉄表面の水酸基（−ＯＨ）と化学的に結合（吸着）したカップリング剤の割合を示す。
【００３９】
ここで、理論添加量ｗ（ｇ）は次式により求められる。
ｗ＝（Ｗ×ｂ）／ａ
但し、各記号はカップリング剤固有の最小被覆面積ａ（ｍ^２／ｇ）、処理を行う酸化鉄のＢＥＴ比表面積ｂ（ｍ^２／ｇ）、および処理を行う酸化鉄の量Ｗ（ｇ）を示す。この被覆率は、以下のようにして測定される。
（１）任意の量のカップリング剤で処理された酸化鉄を有機溶剤（トルエン等）で洗浄・ろ過し、化学的に結合していないカップリング剤を排除して、再度酸化鉄を乾燥させる。この洗浄後の酸化鉄の炭素元素分析を行い、トータルカーボン量ｑを測定する。
（２）（１）で使用したものと同じ種類のカップリング剤を理論添加量ｗだけ加えて表面処理を行い、処理後の酸化鉄の炭素元素分析を行い、トータルカーボン量Ｑを測定する。
【００４０】
（１）および（２）の結果より、被覆率Ｈ（％）は次式で求められる。
Ｈ＝ｑ／Ｑ×１００
このようにして、カップリング剤が酸化鉄の表面一層を１００％被覆した場合に対して、カップリング剤が酸化鉄の水酸基と実際に化学的に結合した度合いを示す被覆率が求められる。
【００４１】
尚、本実施の形態におけるトータルカーボン量の測定には、炭素分析装置（住化分析センター製、ＮＣ−９００）を使用した。
接触角は、次のようにして測定される。
先ず、カップリング剤にて表面処理済の酸化鉄を１０ｇ秤量し、圧縮成型機（前川製、ＴＥＳＴＩＮＧＭＡＣＨＩＮＥＢＲＥ−３０）に投入する。次に、１８０ｋＮで２分間圧縮する。このようにして得られた酸化鉄ペレットの表面に蒸留水を滴下して１０秒経過後、自動接触角計（協和界面科学製、ＣＡ−Ｚ）で接触角を測定する。尚、同一ペレット上の１３箇所で同様の測定を行い、その平均値を代表値として採用した。また、表１において、接触角０°となっているもの（トナーＪ、およびＫ）は、蒸留水を滴下して１０秒以内に蒸留水が酸化鉄の表面に留まることなく吸収されてしまうことを意味する。
【００４２】
内包率は、トナーＡ〜Ｍを生成した後で、このトナーＡ〜Ｍを塩酸（６Ｎ）中に投入し、このとき全く溶解しない酸化鉄の割合を示し、次のように求められ
る。
先ず、酸化鉄が含有されているトナー約１０ｍｇを熱重量分析装置（セイコーインスツルメンツ（株）製、ＴＧ／ＤＴＡ３２０）内に載置し、トナーＡ〜Ｍ中の酸化鉄の重量ａ（重量％）を測定する。
【００４３】
次に、このトナーＡ〜Ｍを、約１ｇ秤量し、塩酸（６Ｎ）約８ｇ中で約１時間溶解させ、濾過した後、乾燥させる。そして、塩酸処理後のトナーを約１０ｍｇ採取し、再び、熟重量分析装置で、塩酸に溶解しなかった酸化鉄の割合ｂ（重量％）を求める。
【００４４】
この結果から、内包率（塩酸に全く溶解しない酸化鉄の割合）ｃ％は、次式で求められる。
ｃ＝ｂ／ａ×１００
かぶり値は、先にも述べたように、感光体または印刷した紙において、トナー組成物が本来付着するべきでない部分に、トナー組成物が付着した程度を示す指標である。例えば、静電潜像現像式のプリンタにおいて、トナー組成物が、充分に帯電していない、或いは逆帯電している等の理由により、感光体上の、トナー組成物が付着すべきでない部分（例えば帯電していない部分）にもトナー組成物が付着してしまうことがあり、その付着の程度をかぶり値とする。
【００４５】
かぶり値の具体的測定方法は、以下のようにした。ページプリンタ（ブラザー工業製、ＨＬ−１２４０）を使用し、白ベタ印刷時（つまり、感光体上のいずれの場所も帯電しておらず、トナー組成物が本来付着していないはずの状態）の感光体上に付着している転写前のトナー組成物を、スコッチメンディングテープ（住友３Ｍ製）で採取し、そのテープを４２００ＤＰ２０ｌｂ用紙（ゼロックス製）に貼り付ける。また、比較対照用として、トナー組成物を採取しないテープを上記用紙に貼り付ける。
【００４６】
そして、白色度計（東京電色製、ＭＯＤＥＬＴＣ−６ＭＣ）を用いて、感光体上からトナー組成物を採取したテープを用紙に張り付けたものの白色度Ｄｓ（％）と、トナー組成物を採取していないテープを用紙に貼り付けたものの白色度Ｄｏ（％）とをそれぞれ測定し、それらの白色度をもとに、以下の式よりかぶり値を算出した。
【００４７】
かぶり値（％）＝Ｄｏ（％）−Ｄｓ（％）
ここで、このかぶり値は、この値が小さい（つまり０に近い）程、画像形成した際の画質が良好なトナーであることを意味し、特にこのかぶり値が２未満であれば、紙上でのかぶりは目視での確認が困難になるため、極めて画質が良好であるといえる。
【００４８】
表１に示すトナーＡ〜Ｍは、多種多様のトナーを製造し、性質を測定した結果の一部であり、トナーＡ〜Ｈには、前述のかぶり値が２未満のものを示す。
表１のトナーＡ〜Ｈの測定結果から解るように、トナーＡ〜Ｈは、水との接触角が９０°より大きく、有機の表面改質剤による粒子表面の被覆率が２５〜８０％になるように粒子表面の改質処理がなされた酸化鉄粒子を用いて製造され、製造されたトナーＡ〜Ｈを塩酸中にて溶解させた際に、トナーＡ〜Ｈの内部に位置している等の事情により溶解しない酸化鉄粒子の割合（内包）が２５重量％以上である。
【００４９】
このようなトナーＡ〜Ｈを用いて、画像形成装置により画像形成を行えば、酸化鉄の元素調整等を行うことなく、かぶりの少ない高品位な画像を形成することができる。
トナー粒子径Ｄ（μｍ）は、コールターマルチサイザー２型（コールター製）を使用し、測定条件としては、アパーチャ径を５０μｍとし、サンプル濃度を２０秒当たり約５万カウントになるように調整し、測定した。
【００５０】
また、酸化鉄粒子径ｄ（μｍ）は、電子顕微鏡（例えば、ＳＵＰＥＲＳＣＡＮ２２０（島津製作所製））を使用し、５０〜１００個程度の酸化鉄粒子について、酸化鉄粒子径ｄを測定し、その平均値を採用している。
また、トナーＡ〜Ｈの磁気特性は、酸化鉄粒子の静電潜像現像剤内での分散性、それに起因する帯電の均一性、および帯電能力にも影響を及ぼすものと考えられるため、７９．６ｋＡ／ｍの磁場であっては、保磁力Ｈｃが３〜１０ｋＡ／ｍの範囲であって、飽和磁化σｓに対する残留磁化σｒの比の値（σｒ／σｓ）が０．３以下であれば、かぶりの少ない高品位な画像を形成することができる。
【００５１】
また、酸化鉄粒子の表面処理に使用するカップリング剤には、トナーＡ〜Ｈのようにシランカップリング剤を使用したトナーであれば、かぶりの少ない高品位な画像を形成することができる。
更に、本実施例で得られたトナーＡ〜Ｈのように、懸濁重合法で製造したトナーＡ〜Ｈであれば、確実にかぶりの少ない高品位な画像を形成することができる。
【００５２】
また、トナーＡ〜Ｈに使用される酸化鉄粒子の形状を球形にして、酸化鉄粒子同士の接触面積を小さくすることにより、酸化鉄粒子同士を凝集し難くしているので、多面体形状を有する酸化鉄粒子を使用する場合と比べて、酸化鉄粒子同士を凝集し難くなり、トナーＡ〜Ｈであると、かぶりの少ない高品位な画像を形成することができる。
【００５３】
次に、本実施例で得られたトナーＡ〜Ｈを使用して、画像形成を行う画像形成装置について説明する。
図１は、画像形成装置としてのレーザプリンタの１実施形態を示す要部側断面図である。図１において、レーザプリンタ１は、本体ケーシング２内に、記録媒体としての用紙３を給紙するためのフィーダ部４や、給紙された用紙３に所定の画像を形成するための画像形成部５などを備えている。
【００５４】
フィーダ部４は、本体ケーシング２内の底部に、着脱可能に装着される給紙トレイ６と、給紙トレイ６内に設けられた用紙押圧板７と、給紙トレイ６の一端側端部の上方に設けられる給紙ローラ８および給紙パット９と、給紙ローラ８に対し用紙３の搬送方向の下流側に設けられる紙粉取りローラ１０および１１と、紙粉取りローラ１０および１１に対し用紙３の搬送方向の下流側に設けられるレジストローラ１２とを備えている。
【００５５】
用紙押圧板７は、用紙３を積層状にスタック可能とされ、給紙ローラ８に対して遠い方の端部において揺動可能に支持されることによって、近い方の端部が上下方向に移動可能とされており、また、その裏側から図示しないばねによって上方向に付勢されている。そのため、用紙押圧板７は、用紙３の積層量が増えるに従って、給紙ローラ８に対して遠い方の端部を支点として、ばねの付勢力に抗して下向きに揺動される。給紙ローラ８および給紙パット９は、互いに対向状に配設され、給紙パット９の裏側に配設されるばね１３によって、給紙パット９が給紙ローラ８に向かって押圧されている。用紙押圧板７上の最上位にある用紙３は、用紙押圧板７の裏側から図示しないばねによって給紙ローラ８に向かって押圧され、その給紙ローラ８の回転によって給紙ローラ８と給紙パット９とで挟まれた後、１枚毎に給紙される。給紙された用紙３は、紙粉取りローラ１０および１１によって、紙粉が取り除かれた後、レジストローラ１２に送られる。レジストローラ１２は、１対のローラから構成されており、用紙３を所定のレジスト後に、画像形成部５に送るようにしている。
【００５６】
なお、このフィーダ部４は、さらに、マルチパーパストレイ１４と、マルチパーパストレイ１４上に積層される用紙３を給紙するためのマルチパーパス側給紙ローラ１５およびマルチパーパス側給紙パット２５とを備えており、マルチパーパス側給紙ローラ１５およびマルチパーパス側給紙パット２５は、互いに対向状に配設され、マルチパーパス側給紙パット２５の裏側に配設されるばね２５ａによって、マルチパーパス側給紙パット２５がマルチパーパス側給紙ローラ１５に向かって押圧されている。マルチパーパストレイ１４上に積層される用紙３は、マルチパーパス側給紙ローラ１５の回転によってマルチパーパス側給紙ローラ１５とマルチパーパス側給紙パット２５とで挟まれた後、１枚毎に給紙される。
【００５７】
画像形成部５は、露光手段としてのスキャナユニット１６、現像ユニットとしてのプロセスユニット１７、定着部１８などを備えている。
スキャナユニット１６は、本体ケーシング２内の上部に設けられ、レーザ発光部（図示省略）、回転駆動されるポリゴンミラー１９、レンズ２０および２１、反射鏡２２、２３および２４などを備えており、レーザ発光部から発光される所定の画像データに基づくレーザビームを、鎖線で示すように、ポリゴンミラー１９、レンズ２０、反射鏡２２および２３、レンズ２１、反射鏡２４の順に通過あるいは反射させて、後述するプロセスユニット１７の感光体としての感光ドラム２７の表面上に高速走査にて照射させている。
【００５８】
プロセスユニット１７は、スキャナユニット１６の下方に配設され、図２に示すように、本体ケーシング２に対して着脱自在に装着されるドラムカートリッジ２６内に、感光ドラム２７、現像カートリッジ２８、スコロトロン型帯電器２９、転写手段としての転写ローラ３０、クリーニングローラ５１を備えている。
【００５９】
現像カートリッジ２８は、ドラムカートリッジ２６に対して着脱自在に装着されており、現像ローラ３１、層厚規制ブレード３２、供給ローラ３３およびトナーボックス３４などを備えている。
トナーボックス３４内には、トナー（表１参照）が充填されている。そして、トナーボックス３４内のトナーは、トナーボックス３４の中心に設けられる回転軸３５に支持されるアジテータ３６の矢印方向（時計方向）への回転により、攪拌されて、トナーボックス３４の側部に開口されたトナー供給口３７から放出される。なお、トナーボックス３４の側壁には、トナーの残量検知用の窓３８が設けられており、回転軸３５に支持されたクリーナ３９によって清掃される。
【００６０】
トナー供給口３７の側方位置には、供給ローラ３３が矢印方向（反時計方向）に回転可能に配設されており、また、この供給ローラ３３に対向して、現像ローラ３１が矢印方向（反時計方向）に回転可能に配設されている。そして、これら供給ローラ３３と現像ローラ３１とは、そのそれぞれがある程度圧縮するような状態で互いに当接されている。
【００６１】
供給ローラ３３は、金属製のローラ軸に、導電性の発泡材料からなるローラが被覆されている。また、現像ローラ３１は、金属製のローラ軸に、磁気特性を持たない導電性のゴム材料からなるローラが被覆されている。より具体的には、現像ローラ３１のローラ部分は、カーボン微粒子などを含む導電性のウレタンゴムまたはシリコーンゴムからなるローラ本体の表面に、フッ素が含有されているウレタンゴムまたはシリコーンゴムのコート層が被覆されている。なお、現像ローラ３１には、現像バイアスが印加される。
【００６２】
また、現像ローラ３１の近傍には、層厚規制ブレード３２が配設されている。この層厚規制ブレード３２は、金属の板ばね材からなるブレード本体の先端部に、絶縁性のシリコーンゴムからなる断面半円形状の押圧部４０を備えており、現像ローラ３１の近くにおいて現像カートリッジ２８に支持されて、押圧部４０がブレード本体の弾性力によって現像ローラ３１上に圧接されるように構成されている。
【００６３】
そして、トナー供給口３７から放出されるトナーは、供給ローラ３３の回転により、現像ローラ３１に供給され、この時、供給ローラ３３と現像ローラ３１との間で正に摩擦帯電され、さらに、現像ローラ３１上に供給されたトナーは、現像ローラ３１の回転に伴って、層厚規制ブレード３２の押圧部４０と現像ローラ３１との間に進入し、ここでさらに十分に摩擦帯電されて、一定厚さの薄層として現像ローラ３１上に担持される。
【００６４】
感光ドラム２７は、現像ローラ３１の側方位置において、その現像ローラ３１と対向するような状態で矢印方向（時計方向）に回転可能に配設されている。この感光ドラム２７は、ドラム本体が接地されるとともに、その表面部分が、ポリカーボネートなどから構成される正帯電性の感光層により形成されている。なお、この感光ドラム２７は、図示しないメインモータからの動力によって回転駆動されるように構成されている。
【００６５】
スコロトロン型帯電器２９は、感光ドラム２７の上方に、感光ドラム２７に接触しないように、所定の間隔を隔てて配設されている。このスコロトロン型帯電器２９は、タングステンなどの帯電用ワイヤからコロナ放電を発生させる正帯電用のスコロトロン型の帯電器であり、感光ドラム２７の表面を一様に正極性に帯電させるように構成されている。
【００６６】
そして、感光ドラム２７の表面は、その感光ドラム２７の回転に伴なって、まず、スコロトロン型帯電器２９により一様に正帯電された後、スキャナユニット１６からのレーザビームの高速走査により露光され、所定の画像データに基づく静電潜像が形成される。
【００６７】
次いで、現像ローラ３１の回転により、現像ローラ３１上に担持されかつ正帯電されているトナーが、感光ドラム２７に対向して接触する時に、感光ドラム２７の表面上に形成される静電潜像、すなわち、一様に正帯電されている感光ドラム２７の表面のうち、レーザビームによって露光され電位が下がっている露光部分に供給され、選択的に担持されることによって可視像化され、これによって反転現像が達成される。
【００６８】
転写ローラ３０は、感光ドラム２７の下方において、この感光ドラム２７に対向するように配置され、ドラムカートリッジ２６に矢印方向（反時計方向）に回転可能に支持されている。この転写ローラ３０は、金属製のローラ軸に、イオン導電性のゴム材料からなるローラが被覆されており、転写時には、転写バイアス（転写順バイアス）が印加されるように構成されている。そのため、感光ドラム２７の表面上に担持された可視像は、用紙３が感光ドラム２７と転写ローラ３０との間を通る間に用紙３に転写される。
【００６９】
定着部１８は、図１に示すように、プロセスユニット１７の側方下流側に配設され、加熱ローラ４１、加熱ローラ４１を押圧する押圧ローラ４２、および、これら加熱ローラ４１および押圧ローラ４２の下流側に設けられる１対の搬送ローラ４３を備えている。加熱ローラ４１は、金属製で加熱のためのハロゲンランプを備えており、プロセスユニット１７において用紙３上に転写されたトナーを、用紙３が加熱ローラ４１と押圧ローラ４２との間を通過する間に熱定着させ、その後、その用紙３を搬送ローラ４３によって、排紙パス４４に搬送するようにしている。排紙パス４４に送られた用紙３は、排紙ローラ４５に送られて、その排紙ローラ４５によって排紙トレイ４６上に排紙される。
【００７０】
また、このレーザプリンタ１には、用紙３の両面に画像を形成するために、反転搬送部４７が設けられている。この反転搬送部４７は、排紙ローラ４５と、反転搬送パス４８と、フラッパ４９と、複数の反転搬送ローラ５０とを備えている。
【００７１】
排紙ローラ４５は、１対のローラからなり、正回転および逆回転の切り換えができるように構成されている。この排紙ローラ４５は、上記したように、排紙トレイ４６上に用紙３を排紙する場合には、正方向に回転するが、用紙３を反転させる場合には、逆方向に回転する。
【００７２】
反転搬送パス４８は、排紙ローラ４５から画像形成部５の下方に配設される複数の反転搬送ローラ５０まで用紙３を搬送することができるように、上下方向に沿って設けられており、その上流側端部が、排紙ローラ４５の近くに配置されるとともに、その下流側端部が、反転搬送ローラ５０の近くに配置されている。
【００７３】
フラッパ４９は、排紙パス４４と反転搬送パス４８との分岐部分に臨むように、揺動可能に設けられており、図示しないソレノイドの励磁または非励磁により、排紙ローラ４５によって反転された用紙３の搬送方向を、排紙パス４４に向かう方向から、反転搬送パス４８に向かう方向に切り換えることができるように構成されている。
【００７４】
反転搬送ローラ５０は、給紙トレイ６の上方において、略水平方向に複数設けられており、最も上流側の反転搬送ローラ５０が、反転搬送パス４８の後端部の近くに配置されるとともに、最も下流側の反転搬送ローラ５０が、レジストローラ１２の下方に配置されるように設けられている。
【００７５】
そして、用紙３の両面に画像を形成する場合には、この反転搬送部４７が、次のように動作される。すなわち、一方の面に画像が形成された用紙３が搬送ローラ４３によって排紙パス４４から排紙ローラ４５に送られてくると、排紙ローラ４５は、用紙３を挟んだ状態で正回転して、この用紙３を一旦外側（排紙トレイ４６側）に向けて搬送し、用紙３の大部分が外側に送られ、用紙３の後端が排紙ローラ４５に挟まれた時に、正回転を停止する。次いで、排紙ローラ４５は、逆回転するとともに、フラッパ４９が、用紙３が反転搬送パス４８に搬送されるように、搬送方向を切り換えて、用紙３を前後逆向きの状態で反転搬送パス４８に搬送するようにする。なお、フラッパ４９は、用紙３の搬送が終了すると、元の状態、すなわち、搬送ローラ４３から送られる用紙３を排紙ローラ４５に送る状態に切り換えられる。次いで、反転搬送パス４８に逆向きに搬送された用紙３は、反転搬送ローラ５０に搬送され、この反転搬送ローラ５０から、上方向に反転されて、レジストローラ１２に送られる。レジストローラ１２に搬送された用紙３は、裏返しの状態で、再び、所定のレジスト後に、画像形成部５に向けて送られ、これによって、用紙３の両面に所定の画像が形成される。
【００７６】
このように、トナーＡ〜Ｈの何れかを使用して、レーザプリンタ１により画像を形成すれば、かぶりの少ない高品位な画像を形成することができる。
また、このレーザプリンタ１は、トナーＡ〜Ｈにキャリア等を混ぜる必要がなく、トナーＡ〜Ｈの何れかのみを使用して画像を形成する１成分画像形成装置として使用することができる。
【００７７】
尚、本実施例におけるトナーＡ〜Ｈでは、カップリング剤にシランカップリング剤を用いたが、特に、シランカップリング剤に限らず、例えば、チタンカップリング剤等を用いてもよい。
また、本実施例におけるトナーＡ〜Ｈでは、懸濁重合法により、トナーＡ〜Ｈを製造したが、特に懸濁重合法に限らず、例えば、分散重合法等の方法で製造してもよい。
【００７８】
上述のようにしても、かぶりの少ない高品位な画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザプリンタの１実施形態を示す側断面図である。
【図２】プロセスユニット部分の側断面図である。
【符号の説明】
１…レーザプリンタ、２…本体ケーシング、３…用紙、４…フィーダ部、５…画像形成部、６…給紙トレイ、７…用紙押圧板、８…給紙ローラ、９…給紙パット、１０…紙粉取りローラ、１２…レジストローラ、１４…マルチパーパストレイ、１５…マルチパーパス側給紙ローラ、１６…スキャナユニット、１７…プロセスユニット、１８…定着部、１９…ポリゴンミラー、２０…レンズ、２１…レンズ、２２、２４…反射鏡、２５…マルチパーパス側給紙パット、２６…ドラムカートリッジ、２７…感光ドラム、２８…現像カートリッジ、２９…スコロトロン型帯電器、３０…転写ローラ、３１…現像ローラ、３２…層厚規制ブレード、３３…供給ローラ、３４…トナーボックス、３５…回転軸、３６…アジテータ、３７…トナー供給口、３８…窓、３９…クリーナ、４０…押圧部、４１…加熱ローラ、４２…押圧ローラ、４３…搬送ローラ、４４…排紙パス、４５…排紙ローラ、４７…反転搬送部、４８…反転搬送パス、４９…フラッパ、５０…反転搬送ローラ、５１…クリーニングローラ。

Claims

感光体に形成された静電潜像を現像して記録媒体に画像を形成する画像形成装置において使用され、少なくとも、着色剤として有機の表面改質剤で粒子表面が改質処理された酸化鉄粒子、および結着樹脂を含有する静電潜像現像剤であって、
前記粒子表面が改質処理された酸化鉄粒子は、水との接触角が９０°より大きく、前記表面改質剤による粒子表面の被覆率が２５〜８０％であって、
当該静電潜像現像剤は、塩酸中にて溶解させた際に、溶解しない着色剤の割合が２５％以上であること
を特徴とする静電潜像現像剤。
当該静電潜像現像剤の粒子径Ｄに対する前記酸化鉄粒子の粒子径ｄの比の値（ｄ／Ｄ）が、０．０１〜０．０３の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の静電潜像現像剤。
当該静電潜像現像剤は、７９．６ｋＡ／ｍの磁場における保磁力Ｈｃが３〜１０ｋＡ／ｍの範囲であって、飽和磁化σｓに対する残留磁化σｒの比の値（σｒ／σｓ）が０．３以下であること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の静電潜像現像剤。
当該静電潜像現像剤は、懸濁重合法により形成されることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の静電潜像現像剤。
前記表面改質剤はシランカップリング剤であることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載の静電潜像現像剤。
前記酸化鉄粒子の形状が球形であることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載の静電潜像現像剤。
感光体に静電潜像を形成する露光手段と、
前記感光体および静電潜像現像剤を備え、前記感光体に形成された静電潜像を、少なくとも前記静電潜像現像剤により現像し、可視像を形成する現像ユニットと、
前記感光体に対向して位置し、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、
を備える画像形成装置において、
前記静電潜像現像剤は、請求項１〜請求項６の何れかに記載の静電潜像現像剤であることを特徴とする画像形成装置。
当該画像形成装置は、前記静電潜像現像剤のみにより前記感光体に形成された静電潜像を現像する１成分画像形成装置であることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。