(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー粒子を含有する現像剤を用いる画像形成装置であって、
前記トナー粒子を担持するトナー粒子担持体を備え、
前記トナー粒子は、結着樹脂を含むトナーコアと前記トナーコアの表面を被覆するシェル層とを含み、
前記トナー粒子担持体は、基体と前記基体の表面を被覆する表面層とを含み、
前記表面層及び前記シェル層が熱硬化性樹脂を含む樹脂から形成され、
前記表面層と前記シェル層とが同一の熱硬化性樹脂で形成される、画像形成装置。
【請求項２】
前記表面層の仕事関数と前記シェル層の仕事関数との差が０．５ｅＶ以下である、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記表面層の仕事関数及び前記シェル層の仕事関数が３．０ｅＶ以上である、請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記熱硬化性樹脂がメラミン樹脂である、請求項１〜３の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
トナー粒子を含有する現像剤を用いる画像形成装置であって、
前記トナー粒子を担持するトナー粒子担持体を備え、
前記トナー粒子は、結着樹脂を含むトナーコアと前記トナーコアの表面を被覆するシェル層とを含み、
前記トナー粒子担持体は、基体と前記基体の表面を被覆する表面層とを含み、
前記表面層及び前記シェル層が熱硬化性樹脂を含む樹脂から形成され、
前記表面層の厚さ及び前記シェル層の厚さが５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、画像形成装置。
【請求項６】
トナー粒子を含有する現像剤を用いる画像形成装置であって、
前記トナー粒子を担持するトナー粒子担持体を備え、
前記トナー粒子は、結着樹脂を含むトナーコアと前記トナーコアの表面を被覆するシェル層とを含み、
前記トナー粒子担持体は、基体と前記基体の表面を被覆する表面層とを含み、
前記表面層及び前記シェル層が熱硬化性樹脂を含む樹脂から形成され、
タッチダウン現像方式を採用する、画像形成装置。
【請求項７】
結着樹脂を含むトナーコアと、
前記トナーコアの表面を被覆するシェル層とを含むトナー粒子を含有する現像剤を用い、
かつ前記トナー粒子を担持するトナー粒子担持体を備える画像形成装置を使用する、画像形成方法であって、
前記トナー粒子担持体は、
基体と、
前記基体の表面を被覆する表面層とを含み、
前記表面層及び前記シェル層が熱硬化性樹脂を含む樹脂から形成され、
前記表面層と前記シェル層とが同一の熱硬化性樹脂で形成される、画像形成方法。
【請求項８】
結着樹脂を含むトナーコアと、
前記トナーコアの表面を被覆するシェル層とを含むトナー粒子を含有する現像剤を用い、
かつ前記トナー粒子を担持するトナー粒子担持体を備える画像形成装置を使用する、画像形成方法であって、
前記トナー粒子担持体は、
基体と、
前記基体の表面を被覆する表面層とを含み、
前記表面層及び前記シェル層が熱硬化性樹脂を含む樹脂から形成され、
前記表面層の厚さ及び前記シェル層の厚さが５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー粒子担持体を備える画像形成装置、及びこの画像形成装置を用いる画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法を用いた画像形成に関する技術領域において、トナーコアと、トナーコアを被覆するシェル層とからなるコア−シェル構造のトナー粒子が知られている（特許文献１）。また、基体と、この基体の表面に形成された樹脂層とからなる現像剤担持体を備える画像形成装置が知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１４８２００号公報
【特許文献２】特開２０１１−２３７６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１及び２に記載の技術を用いて画像を形成する場合は、現像ローラーのようなトナー粒子担持体の表面にトナー粒子が付着又は埋没してしまったり、トナー粒子が劣化しやすくなったり、トナー粒子にチャージアップ（帯電量が過剰に高くなること）が発現したりする。そのため、特許文献１及び２に記載の技術を用いて画像形成を実行した場合は、現像安定性を維持することが困難である。
【０００５】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものである。つまり、本発明は、コア−シェル構造を有するトナー粒子を用いて画像を形成する場合にトナー粒子担持体の表面へのトナー粒子の付着若しくは埋没、トナー粒子の劣化、又はトナー粒子のチャージアップを十分に抑制し得る画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記のような課題を解決するため、本発明は以下を要旨とする。すなわち、本発明の画像形成装置は、トナー粒子を含有する現像剤を用いる画像形成装置である。本発明の画像形成装置は、トナー粒子を担持するトナー粒子担持体を備える。トナー粒子は、結着樹脂を含むトナーコアと前記トナーコアの表面を被覆するシェル層とを含む。トナー粒子担持体は、基体と前記基体の表面を被覆する表面層とを含む。表面層及びシェル層は、熱硬化性樹脂を含む樹脂から形成される。
【０００７】
さらに、本発明の画像形成方法は、結着樹脂を含むトナーコアと、トナーコアの表面を被覆するシェル層とを含むトナー粒子を含有する現像剤を用いる。本発明の画像形成方法は、トナー粒子を担持するトナー粒子担持体を備える画像形成装置を使用する。トナー粒子担持体は、基体と、基体の表面を被覆する表面層とを含む。表面層及びシェル層は熱硬化性樹脂を含む樹脂から形成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、コア−シェル構造を有するトナー粒子を用いて画像を形成した場合に、トナー粒子のトナー粒子担持体への付着若しくは埋没、トナー粒子の劣化、又はトナー粒子の帯電量が過剰に高くなることを十分に抑制し得る画像形成装置を提供することができる。更に、本発明によれば、上記の画像形成装置を使用する画像形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の画像形成装置に備えるトナー粒子担持体に担持されるトナー粒子を示す概略図である。
【図２】結着樹脂の軟化点Ｔｍの読み取り方を説明する図である。
【図３】本実施形態の画像形成装置が用いられる２成分現像剤を示す概略図である。
【図４】本実施形態の画像形成装置が備えるトナー粒子担持体を示す概略図である。
【図５】本実施形態の画像形成装置の全体構成の一例を示す概略図である。
【図６】本実施形態の画像形成装置におけるトナー粒子担持体の周辺の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内で適宜変更を加えて実施することができる。なお、説明が重複する箇所については適宜説明を省略する場合があるが、発明の要旨を限定するものではない。
【００１１】
本実施形態の画像形成装置は、トナー粒子を含有する現像剤を用い、このトナー粒子を担持するトナー粒子担持体（例えば、現像ローラー）を備える。トナー粒子は、結着樹脂を含むトナーコアとトナーコアの表面を被覆するシェル層とを含む。トナー粒子担持体は、基体と前記基体の表面を被覆する表面層とを含む。表面層及びシェル層は、熱硬化性樹脂を含む樹脂から形成される。
【００１２】
トナー粒子、現像剤、トナー粒子担持体、及び画像形成装置の詳細について、以下に説明する。
【００１３】
（トナー粒子）
図１を参照して、トナー粒子の詳細について説明する。図１はトナー粒子１００を示す。トナー粒子１００は、トナーコア１１０とシェル層１２０とを含む。トナーコア１１０は結着樹脂を含む。シェル層１２０はトナーコア１１０の表面を被覆するように形成され、熱硬化性樹脂を含む樹脂から構成される。なお、トナー粒子１００において、トナーコア１１０はアニオン性を示し、シェル層１２０はカチオン性を示す。
【００１４】
トナーコア１１０を構成する成分について、以下に説明する。トナーコア１１０を構成する必須の成分は、結着樹脂である。結着樹脂は、アニオン性を有し、その具体例は、官能基としてエステル基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、エーテル基、酸基、又はメチル基を有する樹脂である。結着樹脂は、分子中に水酸基、カルボキシル基、又はアミノ基のような官能基を持つことが好ましく、分子中に水酸基及び／又はカルボキシル基を持つ樹脂がより好ましい。なぜなら、このような官能基は、シェル層を構成する樹脂に含まれる熱硬化性樹脂のモノマーに由来する単位（例えば、メチロールメラミン）と反応して化学的に結合するからである。その結果、このような官能基を有する結着樹脂から製造されたトナー粒子１００においては、シェル層１２０とトナーコア１１０とが強固に結合する。
【００１５】
結着樹脂がカルボキシル基を有する樹脂である場合、この結着樹脂の酸価は、良好なアニオン性を発現するために、３ｍｇＫＯＨ／ｇ以上５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることが好ましく、１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上４０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることがより好ましい。
【００１６】
結着樹脂が水酸基を有する樹脂である場合、この結着樹脂の水酸基価は、良好なアニオン性を発現するために、１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上７０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることが好ましく、１５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることがより好ましい。
【００１７】
結着樹脂の具体例としては、熱可塑性樹脂（スチレン樹脂、アクリル樹脂、スチレンアクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ビニルエーテル樹脂、Ｎ−ビニル樹脂、又はスチレン−ブタジエン樹脂）が挙げられる。結着樹脂としては、トナーコア中の着色剤の分散性、トナー粒子の帯電性、及びトナー粒子の記録媒体に対する定着性の向上のためには、スチレンアクリル樹脂及び／又はポリエステル樹脂が好ましい。
【００１８】
スチレンアクリル樹脂は、スチレン系単量体とアクリル系単量体との共重合体である。スチレン系単量体の具体例としては、スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−ヒドロキシスチレン、ｍ−ヒドロキシスチレン、ビニルトルエン、α−クロロスチレン、ｏ−クロロスチレン、ｍ−クロロスチレン、ｐ−クロロスチレン、又はｐ−エチルスチレンが挙げられる。
【００１９】
アクリル系単量体の具体例としては、（メタ）アクリル酸；（メタ）アクリル酸アルキルエステル（（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ｎ−プロピル、（メタ）アクリル酸ｉｓｏ−プロピル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸ｉｓｏ−ブチル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）メタアクリル酸メチル、（メタ）メタアクリル酸エチル、（メタ）メタアクリル酸ｎ−ブチル、及び（メタ）メタアクリル酸ｉｓｏ−ブチル）；（メタ）アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル（（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸３−ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、又は（メタ）アクリル酸４−ヒドロキシプロピル）が挙げられる。
【００２０】
スチレンアクリル樹脂を調製する際に、水酸基を有する単量体（例えば、ｐ−ヒドロキシスチレン、ｍ−ヒドロキシスチレン、又は（メタ）アクリル酸ヒドロキシアルキル）を用いることで、スチレンアクリル樹脂に水酸基を導入できる。水酸基を有する単量体の使用量を適宜調整することで、スチレンアクリル樹脂の水酸基価を調整できる。
【００２１】
スチレンアクリル樹脂を調製する際に、（メタ）アクリル酸を単量体として用いることで、スチレンアクリル樹脂にカルボキシル基を導入できる。（メタ）アクリル酸の使用量を適宜調整することで、スチレンアクリル樹脂の酸価を調整できる。
【００２２】
ポリエステル樹脂は、２価又は３価以上のアルコール成分と２価又は３価以上のカルボン酸成分とを縮重合又は共縮重合することで得られる。
【００２３】
２価又は３価以上のアルコール成分の具体例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−ブテンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，４−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、又はポリテトラメチレングリコールのようなジオール類；ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ、ポリオキシエチレン化ビスフェノールＡ、又はポリオキシプロピレン化ビスフェノールＡのようなビスフェノール類；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、又は１，３，５−トリヒドロキシメチルベンゼンのような３価以上のアルコール類が挙げられる。
【００２４】
２価カルボン酸の具体例としては、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、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、マロン酸が挙げられる。また、２価カルボン酸の別の例としては、ｎ−ブチルコハク酸、ｎ−ブテニルコハク酸、イソブチルコハク酸、イソブテニルコハク酸、ｎ−オクチルコハク酸、ｎ−オクテニルコハク酸、ｎ−ドデシルコハク酸、ｎ−ドデセニルコハク酸、イソドデシルコハク酸、又はイソドデセニルコハク酸のようなアルキル（若しくはアルケニル）コハク酸が挙げられる。
【００２５】
３価以上のカルボン酸の具体例としては、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸（トリメリット酸）、１，２，５−ベンゼントリカルボン酸、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、又はエンポール三量体酸が挙げられる。上記２価又は３価以上のカルボン酸成分は、酸ハライド、酸無水物、又は低級アルキルエステルのようなエステル形成性誘導体として用いてもよい。ここで、「低級アルキル」とは、炭素原子数１から６のアルキル基を意味する。
【００２６】
ポリエステル樹脂の酸価及び水酸基価の調整は、ポリエステル樹脂を製造する際に、２価又は３価以上のアルコール成分の使用量と２価又は３価以上のカルボン酸成分の使用量とを、それぞれ適宜変更して行うことができる。また、ポリエステル樹脂の分子量を上げると、ポリエステル樹脂の酸価及び水酸基価は低下する傾向がある。
【００２７】
結着樹脂がポリエステル樹脂である場合、ポリエステル樹脂の数平均分子量（Ｍｎ）は、トナーコア１１０の強度及び定着性の向上のために、１２００以上２０００以下であることが好ましい。ポリエステル樹脂の分子量分布（質量平均分子量Ｍｗと数平均分子量Ｍｎとの比の値、質量平均分子量Ｍｗ／数平均分子量Ｍｎ）は、上記と同様の理由から、９以上２０以下であることが好ましい。
【００２８】
結着樹脂がスチレンアクリル樹脂である場合、スチレンアクリル樹脂の数平均分子量Ｍｎは、トナーコア１１０の強度及び定着性の向上のために、２０００以上３０００以下であることが好ましい。スチレンアクリル樹脂の分子量分布は、上記と同様の理由から、１０以上２０以下が好ましい。なお、結着樹脂の数平均分子量Ｍｎと質量平均分子量Ｍｗの測定には、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いることができる。
【００２９】
結着樹脂のガラス転移点Ｔｇは、トナー粒子１００の定着性を向上させるために、シェル層１２０に含まれる熱硬化性樹脂の硬化開始温度以下であることが好ましい。結着樹脂のガラス転移点Ｔｇが上記硬化開始温度以下であることで、高速定着時においても十分な定着性が得られる。特に、結着樹脂のガラス転移点Ｔｇは２０℃以上であることが好ましく、３０℃以上５５℃以下がより好ましく、３０℃以上５０℃以下がさらに好ましい。結着樹脂のガラス転移点Ｔｇが２０℃以上である場合、シェル層１２０の形成時のトナーコア１１０の凝集を抑制できる。なお、一般に、熱硬化性樹脂の硬化開始温度は５５℃程度である。
【００３０】
結着樹脂のガラス転移点Ｔｇは、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用い、結着樹脂の比熱の変化点から求めることができる。例えば、測定装置として示差走査熱量計（例えば、セイコーインスツルメンツ社製「ＤＳＣ−６２００」）を用い、結着樹脂の吸熱曲線を測定することで、結着樹脂のガラス転移点Ｔｇが求められる。より具体的には、測定試料１０ｍｇをアルミパン中に入れ、リファレンスとして空のアルミパンを使用する。そして測定温度が２５℃以上２００℃以下であり、かつ昇温速度が１０℃／分でという条件で結着樹脂の吸熱曲線を得、この吸熱曲線に基づいて結着樹脂のガラス転移点Ｔｇを求める方法が挙げられる。
【００３１】
結着樹脂の軟化点Ｔｍは１００℃以下であることが好ましく、９５℃以下であることがより好ましい。軟化点Ｔｍが１００℃以下であることで、高速定着時においても十分な定着性を達成できる。結着樹脂の軟化点Ｔｍを調整するには、例えば、異なる軟化点Ｔｍを有する複数の結着樹脂を組み合わせればよい。
【００３２】
結着樹脂の軟化点Ｔｍの測定には、高架式フローテスター（例えば、島津製作所社製「ＣＦＴ−５００Ｄ」）を用いることができる。具体的には、測定試料を高架式フローテスターにセットし、所定の条件（ダイス細孔経１ｍｍ、プランジャー荷重２０ｋｇ／ｃｍ2、昇温速度６℃／分）で、１ｃｍ3の試料を溶融流出させてＳ字カーブ（つまり、温度（℃）／ストローク（ｍｍ）に関するＳ字カーブ）を得て、このＳ字カーブから結着樹脂の軟化点Ｔｍを読み取る。
【００３３】
図２を参照して、結着樹脂の軟化点Ｔｍの読み取り方を説明する。図２において、ストロークの最大値をＳ１とし、Ｓ１の温度より低温側のベースラインのストローク値をＳ２とする。Ｓ字カーブ中のストロークの値が、（Ｓ１＋Ｓ２）／２となる温度を測定試料（結着樹脂）の軟化点Ｔｍとする。
【００３４】
引き続き図１を参照して、トナー粒子１００について説明する。トナーコア１１０は、トナー粒子１００の色に合わせて、着色剤としての公知の顔料又は染料を含有できる。黒色着色剤としては、カーボンブラックが挙げられる。また、後述のイエロー着色剤、マゼンタ着色剤、及びシアン着色剤のような着色剤を用いて黒色に調色された着色剤も、黒色着色剤として利用できる。
【００３５】
トナー粒子１００がカラートナー用のトナー粒子である場合、トナーコア１１０に配合される着色剤としては、例えば、イエロー着色剤、マゼンタ着色剤、又はシアン着色剤が挙げられる。
【００３６】
定着性を向上させ、オフセット及び像スミアリング（画像をこすったときの画像周囲の汚れ）を抑制する目的で、トナーコア１１０は離型剤を含有してもよい。離型剤の例としては、脂肪族炭化水素系ワックス（低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、ポリオレフィン共重合体、ポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、又はフィッシャートロプシュワックス）、脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物（酸化ポリエチレンワックス、又は酸化ポリエチレンワックスのブロック共重合体）、植物系ワックス（キャンデリラワックス、カルナバワックス、木ろう、ホホバろう、又はライスワックス）、動物系ワックス（みつろう、ラノリン、又は鯨ろう）、鉱物系ワックス（オゾケライト、セレシン、又はベトロラクタム）、脂肪酸エステルを主成分とするワックス類（モンタン酸エステルワックス又はカスターワックス）、又は脂肪酸エステルの一部若しくは全部を脱酸化したワックス（脱酸カルナバワックス）が挙げられる。
【００３７】
離型剤の含有量は、トナー粒子１００の定着性、耐オフセット性、及び耐像スミアリングの向上のために、結着樹脂１００質量部に対して１質量部以上３０質量部以下であることが好ましく、５質量部以上２０質量部以下であることがより好ましい。
【００３８】
トナーコア１１０は必要に応じて帯電制御剤を含有してもよい。帯電制御剤は、帯電レベル及び帯電立ち上がり特性を向上させ、耐久性及び安定性に優れたトナー粒子１００を得る目的で使用される。帯電立ち上がり特性とは、所定の帯電レベルに短時間で帯電可能か否かの指標である。トナーコア１１０はアニオン性（負帯電性）であるので、負帯電性の帯電制御剤が使用される。
【００３９】
トナーコア１１０は、必要に応じて磁性粉を含有してもよい。トナーコア１１０が磁性粉を含む場合、トナー粒子１００を含む現像剤は、磁性１成分現像剤として使用される。好適な磁性粉としては、鉄（フェライト及びマグネタイト）、強磁性金属（コバルト及びニッケル）、鉄及び／又は強磁性金属を含む合金、鉄及び／又は強磁性金属を含む化合物、熱処理のような強磁性化処理を施された強磁性合金、又は二酸化クロムが挙げられる。
【００４０】
磁性粉の粒子径は、０．１μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましく、０．１μｍ以上０．５μｍ以下であることがより好ましい。磁性粉の粒子径が０．１μｍ以上１．０μｍ以下である場合は、結着樹脂中に磁性粉を均一に分散させやすい。
【００４１】
磁性粉の使用量は、トナー粒子１００を磁性１成分現像剤として使用する場合、１００質量部のトナー粒子１００に対して３５質量部以上６０質量部以下であることが好ましく、４０質量部以上６０質量部以下であることがより好ましい。また、トナー粒子１００をトナー粒子１００と後述のキャリアとを用いた２成分現像剤として使用する場合、磁性粉の使用量は、トナー粒子１００の全量を１００質量部として２０質量部以下であることが好ましく、１５質量部以下であることがより好ましい。
【００４２】
本実施形態において、トナーコア１１０がアニオン性であることの指標は、ｐＨが４に調整された水性媒体中で測定されるトナーコア１１０のゼータ電位が負極性であることである。良好なアニオン性を有するために、トナーコア１１０のゼータ電位は−１０ｍＶ以下の値を示すことが好ましい。また、トナーコア１１０がアニオン性であることの別の指標としては、トナーコア１１０と標準キャリアとの摩擦帯電量が−１０μＣ／ｇ以下の値を示すことが挙げられる。摩擦帯電量は、正負のうちの何れの極性に帯電されるか、及び帯電されやすさの指標となる。
【００４３】
シェル層１２０の詳細について以下に説明する。まず、シェル層１２０を構成する樹脂について以下に述べる。シェル層１２０を構成する樹脂は、強度及び硬度を向上させ十分なカチオン性を発現させるために、熱硬化性樹脂を含む樹脂から構成される。なお、本明細書及び特許請求の範囲において、熱硬化性樹脂は、例えば、メラミンのモノマーにホルムアルデヒドに由来するメチレン基（−ＣＨ2−）が導入された単位を有する。
【００４４】
熱硬化性樹脂としては、例えば、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、スルホアミド樹脂、尿素樹脂、グリオキザール樹脂、アニリン樹脂、又はポリイミド樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、メラミン樹脂、尿素樹脂、及びグリオキザール樹脂からなるアミノ樹脂群より選択される１種以上の樹脂が好ましい。
【００４５】
メラミン樹脂はメラミンとホルムアルデヒドとの重縮合物であり、メラミン樹脂の形成に使用されるモノマーはメラミンである。尿素樹脂は尿素とホルムアルデヒドとの重縮合物であり、尿素樹脂の形成に使用されるモノマーは尿素である。グリオキザール樹脂はグリオキザールと尿素との反応物又はホルムアルデヒドの重縮合物であり、グリオキザール樹脂の形成に使用されるモノマーはグリオキザールと尿素との反応物である。メラミン及び尿素は、周知の変性を受けていてもよい。
【００４６】
シェル層１２０中の熱硬化性樹脂の含有量は、トナー粒子１００のトナー粒子担持体４００への静電的な付着、又はトナー粒子１００の埋没を抑制し、シェル層１２０の強度を向上させるために、８０質量％以上であることが好ましく、９０質量％以上であることがより好ましく、１００質量％であることが最も好ましい。
【００４７】
シェル層１２０は、メラミン又は尿素等に由来する窒素原子を含むことが好ましい。窒素原子を含む材料は正帯電されやすく所望する帯電量にトナー粒子１００を正帯電させやすい点から、シェル層１２０中の窒素原子の含有量は１０質量％以上が好ましい。
【００４８】
シェル層１２０には、熱可塑性樹脂が含有されていてもよい。シェル層１２０の形成に使用される熱可塑性樹脂の具体例としては、（メタ）アクリル樹脂、スチレン−（メタ）アクリル共重合体樹脂、シリコーン−（メタ）アクリルグラフト共重合体、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、又はエチレンビニルアルコール共重合体が挙げられる。なお、シェル層１２０を構成する樹脂に熱可塑性樹脂が含まれる場合、シェル層１２０を構成する樹脂に含まれる熱硬化性樹脂は、熱可塑性樹脂との反応前にホルムアルデヒドによりメチロール化された誘導体を含有してもよい。
【００４９】
シェル層１２０の厚さは２０ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることがより好ましく、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。シェル層１２０の厚さが２０ｎｍ以下である場合は、トナー粒子１００を記録媒体へ定着させる際に、例えば、加熱及び加圧によりシェル層１２０が容易に破壊される。その結果、トナーコア１１０に含まれる結着樹脂の軟化又は溶融が速やかに進行し、低温域でトナー粒子１００を記録媒体に定着できる。さらに、シェル層１２０の帯電量が高くなり過ぎないため画像形成が適正に行われる。一方、シェル層１２０の厚さが１ｎｍ以上である場合は、シェル層１２０の強度が十分に確保でき、例えば、輸送時の衝撃によってシェル層１２０が破壊されることを抑制できる。さらに、シェル層１２０の厚さが１ｎｍ以上である場合は、帯電量が低くなり過ぎないため、画像欠陥の発生を抑制できる。
【００５０】
シェル層１２０の厚さは、市販の画像解析ソフトウェア（例えば、三谷商事社製「ＷｉｎＲＯＯＦ」）を用い、トナー粒子１００の断面の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）撮影像を解析することによって計測できる。具体的には、トナー粒子１００の断面の略中心で直交する２本の直線を引き、この２本の直線上のシェル層１２０と交差する４箇所の長さを測定する。そして、測定される４箇所の長さの平均値を測定対象の１個のトナー粒子１００が備えるシェル層１２０の厚さとする。本明細書においては、シェル層１２０の厚さの測定を１０個以上のトナー粒子１００に対して行い、それぞれのシェル層１２０の厚さの平均値をシェル層１２０の厚さとする。
【００５１】
なお、シェル層１２０が薄過ぎる場合は、ＴＥＭ画像上でのシェル層１２０とトナーコア１１０との界面が不明瞭であるため、シェル層１２０の厚さの測定が困難となる場合がある。このような場合は、ＴＥＭ撮影とエネルギー分散Ｘ線分光分析（ＥＤＸ）とを組み合わせてシェル層１２０とトナーコア１１０との界面を明確にし、シェル層１２０の厚さを測定できる。具体的には、ＴＥＭ画像中で、ＥＤＸを用いてシェル層１２０の材料に特徴的な元素（例えば、窒素元素）のマッピングを行うことができる。
【００５２】
シェル層１２０は帯電制御剤を含有してもよい。シェル層１２０はカチオン性（正帯電性）であるので、正帯電性の帯電制御剤を含有できる。
【００５３】
トナー粒子１００の体積平均粒子径は、定着性及び取扱性を向上させるために、４．０μｍ以上１０．０μｍ以下であることが好ましい。また、トナー粒子１００の数平均粒子径は、３．０μｍ以上９．０μｍ以下であることが好ましい。
【００５４】
トナー粒子１００は、トナーコア１１０の表面に複数のシェル層１２０が形成されているものであってもよい。この場合は、トナーコア１１０の最外に形成されたシェル層１２０がカチオン性であればよい。
【００５５】
トナー粒子１００は、流動性及び取扱性を向上させるために、外添剤を用いて外添処理されていてもよい。外添処理の方法は、特に限定されず、従来知られている方法が用いられる。外添剤としては、例えば、シリカ又は金属酸化物（アルミナ、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム、又はチタン酸バリウム）の粒子が挙げられる。
【００５６】
（現像剤）
本実施形態の現像剤はトナー粒子１００を含む。本実施形態の現像剤は１成分現像剤であってもよいし、２成分現像剤であってもよい。
【００５７】
図３を参照して、本実施形態の現像剤がトナー粒子１００を含む２成分現像剤である場合の詳細について以下に述べる。図３は２成分現像剤２００を示す。２成分現像剤２００においては、トナー粒子１００とキャリア３００とが混合されている。
【００５８】
キャリア３００としては磁性キャリアが挙げられ、キャリア３００の例としては、キャリア芯材３１０の表面が樹脂層３２０で被覆されたものが挙げられる。キャリア芯材３１０の具体例としては、鉄、酸化処理鉄、還元鉄、マグネタイト、銅、ケイ素鋼、フェライト、ニッケル、又はコバルトのような粒子、或いはこれらの材料とマンガン、亜鉛、又はアルミニウムのような金属との合金の粒子；鉄−ニッケル合金、又は鉄−コバルト合金のような粒子；酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化銅、酸化マグネシウム、酸化鉛、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、チタン酸マグネシウム、チタン酸バリウム、チタン酸リチウム、チタン酸鉛、ジルコン酸鉛、又はニオブ酸リチウムのようなセラミックスの粒子；リン酸二水素アンモニウム、リン酸二水素カリウム、又はロッシェル塩のような高誘電率物質の粒子が挙げられる。キャリア芯材３１０としては、例えば、樹脂中に上記粒子を分散させた樹脂キャリアが用いられてもよい。
【００５９】
キャリア芯材３１０の表面を被覆する樹脂層３２０に含まれる樹脂の例としては、（メタ）アクリル系重合体、スチレン系重合体、スチレン−（メタ）アクリル系共重合体、オレフィン系重合体（ポリエチレン樹脂、塩素化ポリエチレン樹脂、又はポリプロピレン樹脂）、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、セルロース樹脂、ポリエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、又はポリフッ化ビニリデン）、フェノール樹脂、キシレン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリアセタール樹脂、又はアミノ樹脂が挙げられる。これらは単独で、又は２種以上を組み合わせて使用できる。
【００６０】
キャリア３００の粒子径は、２０μｍ以上１２０μｍ以下が好ましく、２５μｍ以上８０μｍ以下がより好ましい。なお、キャリア３００の粒子径は電子顕微鏡で測定できる。
【００６１】
本実施形態の現像剤が２成分現像剤２００である場合、２成分現像剤２００中のトナー粒子１００の含有量は、２成分現像剤２００の質量に対して３質量％以上２０質量％以下であることが好ましく、５質量％以上１５質量％以下であることがより好ましい。
【００６２】
（トナー粒子担持体）
図４を参照し、本実施形態の画像形成装置について以下に説明する。図４は、本実施形態の画像形成装置に備えるトナー粒子担持体４００を示す。トナー粒子担持体４００は、基体４１０と、基体４１０の表面を被覆する表面層４２０とを包含する。
【００６３】
基体４１０の材料としては、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮等の非磁性の金属又はそれらの合金が挙げられる。基材の形状は、例えば、円筒状又は円柱状ベルト状である。
【００６４】
また、トナー粒子担持体４００の内部には、トナー粒子担持体４００の表面層４２０にトナー粒子１００を磁気的に吸引及び保持するために、磁石が内設されているマグネットローラー等が配置されていてもよい。
【００６５】
表面層４２０の詳細について以下に述べる。表面層４２０は熱硬化性樹脂を含む樹脂から構成される。熱硬化性樹脂としては、例えば、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、スルホアミド樹脂、尿素樹脂、グリオキザール樹脂、アニリン樹脂、又はポリイミド樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、メラミン樹脂、尿素樹脂、及びグリオキザール樹脂からなるアミノ樹脂群より選択される１種以上の樹脂が好ましく、メラミン樹脂が最も好ましい。
【００６６】
つまり、本実施形態の画像形成装置においては、トナー粒子担持体４００の表面層４２０とトナー粒子１００のシェル層１２０との何れもが、熱硬化性樹脂を含む樹脂から構成されている。これにより、表面層４２０に対するトナー粒子１００の静電的な付着、又はトナー粒子１００の表面層４２０への埋没を抑制できる。さらに、表面層４２０の強度及びシェル層１２０の強度を向上させ、トナー粒子担持体４００とトナー粒子１００との耐久性を向上させることができる。
【００６７】
表面層４２０中の熱硬化性樹脂の含有量は、表面層４２０に対するトナー粒子１００の静電的な付着、又はトナー粒子１００の表面層４２０への埋没を抑制し、表面層４２０の強度を向上させるために、８０質量％以上であることが好ましく、９０質量％以上であることがより好ましく、１００質量％であることが最も好ましい。
【００６８】
表面層４２０を構成する樹脂に含まれる熱硬化性樹脂と、シェル層１２０を構成する樹脂に含まれる熱硬化性樹脂とが、同一の熱硬化性樹脂であることが好ましい。これにより、表面層４２０とシェル層１２０との仕事関数の差を減少させることができ、表面層４２０に対するトナー粒子１００の静電的な付着又は埋没を効果的に抑制できる。その結果、耐久性に優れ、かつ安定してトナー粒子１００を帯電し得る画像形成装置とすることができる。この画像形成装置は、高品質な画像を形成することができる。なお、表面層４２０の仕事関数とシェル層１２０の仕事関数との差は０．５ｅＶ以下であることが好ましく、０．２ｅＶ以下であることがより好ましく、０ｅＶであることが最も好ましい。
【００６９】
表面層４２０の仕事関数及びシェル層１２０の仕事関数は、何れも３．０ｅＶ以上であることが好ましい。表面層４２０の仕事関数及びシェル層１２０の仕事関数が３．０ｅＶ以上である場合は、トナー粒子担持体４００の表面の帯電性が良好となり、トナー粒子１００の表面層４２０への静電的な付着又は埋没、並びにトナー粒子１００の帯電量が過剰に高くなることを抑制できる。
【００７０】
なお、表面層４２０及びシェル層１２０の仕事関数を求めるためには、例えば、高電子分光装置（理研計器社製「ＡＣ−１」）を用いることができる。
【００７１】
仕事関数を制御するために、表面層４２０及びシェル層１２０は、仕事関数制御剤を含有してもよい。仕事関数制御剤としては、仕事関数を適切な範囲に制御できるものであれば特に限定されないが、例えば、有機化合物が挙げられる。また、表面層４２０及びシェル層１２０における仕事関数制御剤の含有量は、含有される仕事関数制御剤の種類に依存するものであり、所望の仕事関数を達成するために適宜に調整することができる。
【００７２】
また、仕事関数を制御するために、表面層４２０及びシェル層１２０の厚さをそれぞれ適切な範囲に制御することもできる。表面層４２０の厚さは、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましく、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることがより好ましい。表面層４２０の厚さが５ｎｍ以上である場合は、トナー粒子担持体４００の耐久性を向上させることができる。表面層４２０の厚さが１００ｎｍ以下である場合は、表面層４２０を均一なものとすることができる。また、シェル層１２０の厚さは、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることがより好ましい。シェル層１２０の厚さが５ｎｍ以上である場合は、トナー粒子１００の耐久性を向上させることができる。シェル層１２０の厚さが１００ｎｍ以下である場合は、シェル層１２０を均一なものとすることができる。また、シェル層１２０が容易に破壊されるため、トナー粒子１００は定着性に優れる。
【００７３】
トナー粒子担持体４００の帯電性を調整するために、表面層４２０中に帯電制御剤をさらに含有させてもよい。
【００７４】
基体４１０の表面に表面層４２０を形成する方法としては、例えば、表面層４２０に用いられる材料を溶剤中に分散混合して分散液を得、この分散液を基体４１０の表面に塗工し、次いで、乾燥固化又は硬化する方法が挙げられる。上記材料の溶剤への分散混合には、例えば、サンドミル、ペイントシェーカー、ダイノミル、又はパールミルのような公知の分散装置を用いることができる。分散装置としては、例えば、スターミル（アシザワファインテック社製）、キャビトロン（ユーロテック社製）、又はフィルミックス（特殊機化社製）が挙げられる。
【００７５】
また、基体４１０へ塗工液を塗工する方法としては、例えば、ディッピング法、スプレー法、又はロールコート法が挙げられる。
【００７６】
（画像形成装置）
本実施形態の画像形成装置について、以下に説明する。本実施形態の画像形成装置は、トナー粒子担持体４００を備え、トナー粒子１００を用いる。本実施形態の画像形成装置には、例えば、タッチダウン現像方式が採用される。タッチダウン現像方式においては、２成分現像剤を使用して画像形成を実行する。一般的に、タッチダウン現像方式が採用された画像形成装置においては、トナー粒子担持体４００の表面に残留するトナー粒子１００（画像形成後のトナー粒子）を、一旦、トナー粒子担持体４００から引き剥がす必要がある。なぜなら、トナー粒子１００がトナー粒子担持体４００の表面に残留すると、新たに現像に供されるトナー粒子１００の帯電量が過剰に高くなるためトナーの現像性が低下してしまい、その結果、形成した画像の画像濃度が所望する値よりも低くなってしまうことがあるからである。
【００７７】
ここで、熱硬化性樹脂は正帯電性が高い。そのため、熱硬化性樹脂を含む樹脂から構成されるシェル層１２０を含むトナー粒子１００を使用し、タッチダウン現像方式を採用した画像形成装置においては、トナー粒子担持体４００の表面でのトナー粒子１００の帯電量が過剰に高くなることが顕著となる。ここで、トナー粒子１００の帯電量が過剰に高くなることを抑制するためには、トナー粒子担持体４００の表面を、シェル層１２０と同極性に帯電する物質で形成することが効果的である。しかしながら、シェル層１２０に包含される熱硬化性樹脂は硬度が高いので、トナー粒子担持体４００の表面層４２０が熱硬化性樹脂以外の硬度の低い樹脂で形成される場合は、シェル層１２０が表面層４２０を破壊してしまう。また、シェル層１２０と表面層４２０とを、熱硬化性樹脂以外の同一の樹脂で形成する場合は、シェル層１２０と表面層４２０とがなじみやすくなり、融和しやすくなる。そのため、トナー粒子１００がトナー粒子担持体４００に付着してしまい、現像安定性を維持することが困難である。それに対し、本実施形態の画像形成装置においてはシェル層１２０と表面層４２０とを同一の熱硬化性樹脂を含む樹脂で形成する。これにより、トナー粒子１００の帯電量が過剰に高くなることを抑制し、トナー粒子担持体４００の表面へのトナー粒子１００の埋没又は付着を抑制できる。さらに、トナー粒子担持体４００及びトナー粒子１００の耐久性を向上させることができる。
【００７８】
なお、２成分現像方式又は１成分現像方式を用いた画像形成においては、２成分現像剤２００又はトナー粒子１００（１成分現像剤）を規制ブレードなどで押圧する際に、トナー粒子担持体４００の表面はトナー粒子１００からストレスを受ける。これに対してタッチダウン現像方式は、電界作用によりトナー粒子担持体４００の表面にトナー粒子１００を保持させるため、トナー粒子担持体４００がトナー粒子１００から受けるストレスが小さい。さらに、トナー粒子１００のシェル層１２０と、トナー粒子担持体４００の表面層４２０の何れにも硬度の高い熱硬化性樹脂を用いることで、トナー粒子からのストレスによるシェル層１２０と表面層４２０との融和を抑制できる。さらに、シェル層１２０及び表面層４２０の何れにも、仕事関数の値が互いに近く高硬度である熱硬化性樹脂を使用することで、トナー粒子１００の帯電量が過剰に高くなること、並びにトナー粒子担持体４００の表面へのトナー粒子１００の埋没及び静電的な付着を抑制できる。
【００７９】
図５を参照し、本実施形態の画像形成装置の全体構成について説明する。図５は本実施形態の画像形成装置１の全体構成を示す概略図である。画像形成装置１は上記のトナー粒子担持体４００を備えており、さらに、回転可能である感光体２ａ〜２ｄを備える。感光体２ａ〜２ｄの感光層を形成する感光材料としては、アモルファスシリコン感光体又は有機感光体（ＯＰＣ感光体）が用いられる。そして、感光体２ａ〜２ｄの周囲には、現像器３ａ〜３ｄ、光学露光器４ａ〜４ｄ、帯電器５ａ〜５ｄ、及び除電器６ａ〜６ｄが配置される。現像器３ａ〜３ｄ、光学露光器４ａ〜４ｄ、帯電器５ａ〜５ｄ、及び除電器６ａ〜６ｄは、それぞれ、ブラック（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）及びマゼンタ（Ｍ）の各色に対応する。現像器３ａ〜３ｄは、上記のトナー粒子担持体４００と、上記のトナー粒子１００、キャリア３００、及び磁気ローラーを収容する容器とを備える。なお、トナー粒子担持体４００の周辺部は、図６を参照して後述する。トナー粒子１００は、それぞれ、各色に対応する着色剤を含有する。露光ユニット７は、パーソナルコンピューター等から画像入力部（図示せず）に入力された画像データに基づいて、光学露光器４ａ〜４ｄから感光体２ａ〜２ｄの表面にレーザービームを照射する。
【００８０】
そして、本実施形態の画像形成装置１においては、中間転写ベルト８がテンションローラー９、駆動ローラー１０及び従動ローラー１１に張架されている。感光体２ａ〜２ｄは、中間転写ベルト８に接触するように、中間転写ベルト８の搬送方向（矢符方向）に沿って上流側から隣り合うように中間転写ベルト８に対向して配列されている。１次転写ローラー１２ａ〜１２ｄは、中間転写ベルト８を挟んで感光体２ａ〜２ｄと対向して中間転写ベルト８に接触するように配置されている。また、２次転写ローラー１３は、中間転写ベルト８を挟んで駆動ローラー１０と対向して中間転写ベルト８に接触するように配置されている。また、クリーニングローラー１４は、中間転写ベルト８を挟んで従動ローラー１１と対向して中間転写ベルト８に接触するように配置されている。
【００８１】
画像が形成される際には、感光体２ａ〜２ｄは反時計周りに回転し、帯電器５ａ〜５ｄが感光体２ａ〜２ｄの表面を一様に帯電する。次いで、光学露光器４ａ〜４ｄが画像データに基づいて感光体２ａ〜２ｄの表面に光を照射し、感光体２ａ〜２ｄの表面に静電潜像が形成される。次いで、現像器３ａ〜３ｄにおいて、トナー粒子担持体４００に印加された現像バイアス電圧により、感光体２ａ〜２ｄの表面に形成された静電潜像に各色のトナー粒子が飛翔して付着し、トナー像を形成する。
【００８２】
感光体２ａ〜２ｄの表面に形成された各色のトナー像は、１次転写バイアス電位（トナー粒子の帯電極性と逆極性）を印加した１次転写ローラー１２ａ〜１２ｄにより、矢符方向に搬送されている中間転写ベルト８に順次１次転写されて色重ねされる。これにより、中間転写ベルト８上にフルカラーのトナー像が形成される。
【００８３】
用紙搬送部１５は、給紙カセット１６に積載された記録媒体としての用紙Ｐを１枚ずつ繰り出す。搬送ローラー１５ａ及び１５ｂ、並びにレジストローラー１５ｃ及び１５ｄが、中間転写ベルト８と２次転写ローラー１３との間に用紙Ｐを搬送する。そして、２次転写バイアス電位（トナー粒子の帯電極性と逆極性）を印加した２次転写ローラー１３を用いて、用紙Ｐに中間転写ベルト８上に形成されたフルカラーのトナー像を２次転写する。
【００８４】
フルカラーのトナー像が転写された用紙Ｐは、定着器１７に搬送される。そして、定着ローラーを用いた加熱及び加圧により、トナー像が用紙Ｐの表面に定着し、フルカラー画像が形成される。定着時の定着荷重は、例えば２０Ｎ／ｃｍ2以上１００Ｎ／ｃｍ2以下とすることができる。また、定着時間は、例えば２０ｍｓｅｃ以上７０ｍｓｅｃ以下とすることができる。フルカラー画像が形成された用紙Ｐは、その後、排出ローラー１８ａ及び１８ｂによって画像形成装置１の本体の外に排出される。
【００８５】
感光体２ａ〜２ｄから中間転写ベルト８に１次転写されず、感光体２ａ〜２ｄに残留するトナー粒子は、クリーニング装置によって除去される。さらに、除電器６ａ〜６ｄが、感光体２ａ〜２ｄの表面に残った電荷を除電する。また、中間転写ベルト８から用紙Ｐに２次転写されず、中間転写ベルト８に残留するトナー粒子は、クリーニングバイアス電位（トナーの帯電極性と逆の極性）が印加されたクリーニングローラー１４により除去され、次の画像形成に備える。
【００８６】
次いで、図６を参照し、本実施形態の画像形成装置１におけるトナー粒子担持体４００の周辺部を以下に詳しく説明する。
【００８７】
画像形成装置１はトナー粒子担持体４００を備え、トナー粒子１００を用いる。トナー粒子担持体４００は、基体４１０と、この基体４１０の表面を被覆する表面層４２０とを含む。トナー粒子担持体４００の周辺には、磁気ローラー２３が配置される。トナー粒子１００とキャリア３００とが磁気ブラシ１９を形成し、磁気ブラシ１９を用いてトナー粒子１００がトナー粒子担持体４００に供給される。そしてトナー粒子担持体４００の表面には、トナー粒子層２０としてトナー粒子１００が担持される。
【００８８】
ここで、トナー粒子担持体４００は回転可能な円筒状に形成され、内部に固定磁石が配設されていてもよい。その磁石によってキャリア３００による磁気ブラシ１９を発生させる。そして、磁気ブラシ１９の層厚みが規制ブレード２２により規制されている。トナー粒子担持体４００と磁気ローラー２３との間に、トナー粒子担持体４００に接続された電源のバイアスとともに、磁気ローラー２３に接続された電源のバイアスが作用する。これにより、トナー粒子担持体４００の表面へトナー粒子１００が飛翔しトナー粒子層２０が形成される。そして、トナー粒子層２０から感光体２１にトナー粒子１００を飛翔させることにより、感光体２１の表面の静電潜像を現像する。
【００８９】
画像形成装置１を用いた画像形成方法においては、コア−シェル構造を有するトナー粒子１００を用いた場合であっても、トナー粒子担持体４００へのトナー粒子１００の付着又は埋没、並びにトナー粒子１００の帯電量が過剰に高くなることを抑制することができる。
【実施例】
【００９０】
以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明はこの実施例の範囲に何ら限定されるものではない。
【００９１】
［実施例１］
（トナーコアの調製）
まず、以下のようにしてポリエステル樹脂を得た。すなわち、テレフタル酸１２４５ｇ、イソフタル酸１２４５ｇ、ビスフェノールＡエチレンオキサイド付加物１２４８ｇ、及びエチレングリコール７４４ｇを５Ｌの４つ口フラスコに仕込んだ。次いで、フラスコ内を窒素雰囲気とし、撹拌しながらフラスコ内部の温度を２５０℃まで上昇させ、常圧かつ２５０℃で４時間反応を行った。その後、三酸化アンチモン０．８７５ｇ、トリフェニルホスフェート０．５４８ｇ、及びテトラブチルチタネート０．１０２ｇをフラスコ内に添加した。その後、フラスコ内を０．３ｍｍＨｇに減圧して、フラスコ内部の温度を２８０℃まで上昇させ、２８０℃で６時間反応を行い、ポリエステル樹脂を得た。その後、架橋剤としてのトリメリット酸３０．０ｇをフラスコ内に添加し、フラスコ内部の圧力を常圧に戻し、フラスコ内部の温度を２７０℃まで降下させ、常圧かつ２７０℃で１時間反応を行った。反応終了後、フラスコの内容物を取り出し、冷却してポリエステル樹脂を得た。このポリエステル樹脂の物性は、数平均分子量Ｍｎが２，４００、質量平均分子量Ｍｗが６，５００、質量平均分子量Ｍｗ／数平均分子量Ｍｎが２．７、水酸基価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇ、酸価が４０ｍｇＫＯＨ／ｇ、軟化点Ｔｍが９０℃、ガラス転移点Ｔｇが４９℃、及びＳＰ値が１１．２であった。
【００９２】
１００質量部のポリエステル樹脂、５質量部の着色剤（Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３（銅フタロシアニン））、及び５質量部の離型剤（エステルワックス、日油社製「ＷＥＰ−３」）を混合機（ヘンシェルミキサー）で混合した。得られた混合物を２軸押出機（池貝社製「ＰＣＭ−３０」）で溶融混練した。得られた混練物を機械式粉砕機（フロイント・ターボ社製「ターボミル」）で粉砕し、次いで分級機（日鉄鉱業社製「エルボージェット」）で分級し、体積平均粒子径が６．０μｍ、数平均粒子径が５．０μｍ、円形度が０．９３のトナーコアを得た。円形度としては、フロー式粒子像分析装置（シスメックス社製「ＦＰＩＡ（登録商標）  ３０００」）を用い、各々の粒子に関して３０００個の粒子の円形度を測定し、その平均値を採用した。
【００９３】
トナーコアについて、標準キャリア（Ｎ−０１（日本画像学会から提供される負帯電極性トナー用標準キャリア））との摩擦帯電量は−２０μＣ／ｇであり、ｐＨ４の分散液中のゼータ電位は−１５ｍＶであった。つまり、トナーコアは明らかなアニオン性を示していた。また、トナーコアの軟化点Ｔｍは９１℃、及びガラス転移点Ｔｇは５１℃であった。
【００９４】
（シェル層の形成）
以下のようにして、トナーコアの表面にシェル層を形成した。すなわち、温度計及び撹拌羽根を備える容量１Ｌの３つ口フラスコに、イオン交換水３００ｍＬを入れた後、ウォーターバスを用いてフラスコ内部の温度を３０℃に保持した。次いで、フラスコ内に希塩酸を加えて、フラスコ内の水性媒体のｐＨを４に調整した。その後、フラスコ内に、シェル層の原料としてのメチロールメラミン水溶液（昭和電工社製「ミルベン６０７」、固形分濃度８０質量％）２ｍＬと、仕事関数制御剤とを添加した。次いで、フラスコの内容物を撹拌してシェル層の原料を水性媒体に溶解させ、シェル層の原料の水溶液（Ｉ）を得た。
【００９５】
水溶液（Ｉ）に３００ｇのトナーコアを添加し、フラスコの内容物を２００ｒｐｍで１時間撹拌した。次いで、フラスコ内にイオン交換水３００ｍＬを追加した。その後、フラスコの内容物を１００ｒｐｍで撹拌しながら、１℃／分の昇温速度でフラスコ内部の温度を７０℃まで上げた。昇温後、７０℃かつ１００ｒｐｍの条件でフラスコの内容物を２時間撹拌し続けた。その後、水酸化ナトリウムを加えて、フラスコの内容物のｐＨを７に調整した。次いで、フラスコの内容物を常温まで冷却し、トナーコアの表面にシェル層が形成されたトナー粒子（トナー母粒子）を含む分散液を得た。
【００９６】
以下のようにしてトナー粒子の洗浄を実行した。すなわち、ブフナーロートを用いて、トナー粒子を含む分散液からトナー粒子のウエットケーキをろ取した。トナー粒子のウエットケーキを再度イオン交換水に分散させてトナー粒子を洗浄した。そして、トナー粒子のイオン交換水による同様の洗浄を５回繰り返した。なお、トナー粒子を含む分散液のろ液、及び洗浄に供した洗浄水を排水として回収した。ろ過後のトナー粒子の導電率は４μＳ／ｃｍであった。
【００９７】
次いで、回収したトナー粒子を４０℃の雰囲気中に４８時間放置して乾燥させ、トナー粒子を得た。このトナー粒子のシェル層の仕事関数は、３．３４ｅＶであった。
【００９８】
（２成分現像剤の調製）
シリコーン樹脂（信越化学社製「ＫＲ−２７１」）２０質量部をトルエン２００質量部に溶解させて、塗布液を作製した。流動層塗布装置を用いて、キャリア芯材（パウダーテック社製「ＥＦ−３５」）１０００質量部に対して、上記の塗布液を噴霧塗布した。その後、２００℃で６０分間熱処理して、キャリアを得た。そして、上記のトナー粒子１０質量部とキャリア１００質量部とをボールミルで３０分混合し、２成分現像剤を作製した。
【００９９】
（トナー粒子担持体の製造）
まず、シェル層の原料の水溶液（Ｉ）と同様の水溶液を得た。この水溶液を、基体としてのアルミニウム製の円筒管（外径：２０ｍｍφ）表面に噴霧した。噴霧時の環境は、温度２５℃、湿度５０％ＲＨであった。次いで、７５℃で６０分間加熱してメラミン樹脂を硬化させて表面層を形成し、トナー粒子担持体を得た。この表面層の仕事関数は、３．３４ｅＶであった。得られたトナー粒子担持体を、図５に示すような画像形成装置に配置した。さらに、上記の画像形成装置にトナー粒子を供給し、実施例１の画像形成装置を得た。この画像形成装置を後述の評価（現像安定性及び画像濃度）に付した。
【０１００】
［実施例２］
仕事関数制御剤の添加量を変更し、トナー粒子担持体の表面層の仕事関数を３．５２ｅＶとした以外は、実施例１と同様の操作を行って、実施例２の画像形成装置を得た。この画像形成装置を後述の評価に付した。
【０１０１】
［実施例３］
仕事関数制御剤の添加量を変更し、トナー粒子担持体の表面層の仕事関数を３．６６ｅＶとし、トナー粒子のシェル層の仕事関数を３．１６ｅＶとした以外は、実施例１と同様の操作を行って、実施例３の画像形成装置を得た。この画像形成装置を後述の評価に付した。
【０１０２】
［実施例４］
仕事関数制御剤の添加量を変更し、トナー粒子担持体の表面層の仕事関数を３．７４ｅＶとし、トナー粒子のシェル層の仕事関数を３．１４ｅＶとした以外は、実施例１と同様の操作を行って、実施例４の画像形成装置を得た。この画像形成装置を後述の評価に付した。
【０１０３】
［実施例５］
仕事関数制御剤の添加量を変更し、トナー粒子のシェル層の仕事関数を３．５２ｅＶとした以外は、実施例１と同様の操作を行って、実施例５の画像形成装置を得た。この画像形成装置を後述の評価に付した。
【０１０４】
［実施例６］
シェル層の原料及び表面層の原料としてのメチロールメラミン水溶液（昭和電工社製「ミルベン６０７」、固形分濃度８０質量％）に代えて、フェノール樹脂水溶液（ＤＩＣ社製、「商品名：ＰＥ−６０２」、固形分濃度４０質量％）を用いた以外は、実施例１と同様の操作を行って、実施例６の画像形成装置を得た。表面層及びシェル層の仕事関数は、何れも０．１９ｅＶであった。この画像形成装置を後述の評価に付した。
【０１０５】
［比較例１］
実施例１におけるトナー粒子を、シェル層が形成されていないもの（つまり、トナーコア）に代えた以外は、実施例１と同様の操作を行って、比較例１の画像形成装置を得た。トナーコアの仕事関数は、４．０４ｅＶであった。この画像形成装置を後述の評価に付した。
【０１０６】
［比較例２］
表面層の原料としてのメチロールメラミン水溶液（昭和電工社製「ミルベン６０７」、固形分濃度８０質量％）に代えて、ウレタン樹脂水溶液（ＤＩＣ社製、「商品名：Ｍ−５３５０」、固形分濃度５０質量％）を用いた以外は、実施例１と同様の操作を行って、比較例２の画像形成装置を得た。表面層の仕事関数は５．１３ｅＶであった。この画像形成装置を後述の評価に付した。
【０１０７】
［比較例３］
比較例２におけるトナー粒子を、シェル層が形成されていないもの（つまり、トナーコア）に代えた以外は、実施例１と同様の操作を行って、比較例３の画像形成装置を得た。トナーコアの仕事関数は、４．０４ｅＶであった。この画像形成装置を後述の評価に付した。
【０１０８】
［比較例４］
実施例６におけるトナー粒子を、シェル層が形成されていないもの（つまり、トナーコア）に代えた以外は、実施例６と同様の操作を行って、比較例４の画像形成装置を得た。トナーコアの仕事関数は、４．０４ｅＶであった。この画像形成装置を後述の評価に付した。
【０１０９】
［比較例５］
シェル層の原料としてのメチロールメラミン水溶液（昭和電工社製「ミルベン６０７」、固形分濃度８０質量％）に代えて、フェノール樹脂水溶液（ＤＩＣ社製、「商品名：ＰＥ−６０２」、固形分濃度４０質量％）を用いた以外は、比較例２と同様の操作を行って、比較例５の画像形成装置を得た。シェル層の仕事関数は０．２４ｅＶであった。この画像形成装置を後述の評価に付した。
【０１１０】
実施例及び比較例にて得られた画像形成装置の測定方法及び評価方法は、以下の通りである。
【０１１１】
（１）仕事関数
光電子分光装置 （理研計器社製「ＡＣ−１」）を用い、シェル層の厚さ及び表面層の厚さを１０ｎｍとして、トナー粒子のシェル層の仕事関数と、トナー粒子担持体の表面層の仕事関数とを測定した。測定条件は、以下の通りであった。
光源：重水素ランプ
エネルギー走査範囲：３．４０ｅＶ以上６．２０ｅＶ以下
分光器：グレーティングモノクロメーター
【０１１２】
（２）トナー粒子担持体の表面の帯電量（現像安定性）
上記の実施例及び比較例にて得られた２成分現像剤及び画像形成装置を用い、５％の印字率の画像を用紙１００枚に印字した。印字後のトナー粒子担持体上に残留するトナー粒子の帯電量を測定した。なお、帯電量の測定は、Ｑ／Ｍメーター（ＴＲＥＫ社製、「２１０ＨＳ-２Ａ」）を用いて、トナー粒子担持体の表面に形成されたトナー粒子層を吸引して行った。
【０１１３】
（３）画像濃度（ＩＤ）
トナー粒子担持体の表面へのトナー粒子の静電的な付着を、画像濃度（ＩＤ）を測定することで評価した。上記の実施例及び比較例にて得られた２成分現像剤及び画像形成装置を用い、５％の印字率で画像を用紙１００枚に印字した。その後、ベタ画像を含むサンプル画像を出力し、１マクベス反射濃度計（グレタグマクベス社製「ＳＰＭ−５０」）を用い、ベタ部のＩＤを測定した。画像濃度１．３０以上を合格とした。なお、トナー粒子担持体の表面へのトナー粒子の静電的な付着が進行すれば、潜像担持体への現像性能が低下するため、ＩＤの値は低下する。
【０１１４】
表１に、実施例及び比較例の評価結果をまとめて示す。
【表１】
0005952796.tif 000002
なお、表１中「−」は、トナー粒子においてシェル層が形成されていないことを示す。
【０１１５】
実施例１〜６においては、基体と基体の表面を被覆する表面層とを含むトナー粒子担持体を備えた画像形成装置を用い、さらにコア−シェル構造を有するトナー粒子を含む現像剤を用いて画像を形成した。そして、表面層及びシェル層は、いずれも熱硬化性樹脂を含む樹脂から構成されていた。これにより、表１から明らかなように、実施例１〜６においては、何れも現像安定性に優れるという評価結果が得られた。さらに、トナー粒子担持体へのトナー粒子の付着が抑制されており、形成した画像の画像濃度も良好であった。
【０１１６】
比較例１及び比較例４においては、シェル層が形成されていないトナーコアを含有するトナー粒子を含む２成分現像剤を用いて画像形成を行った。そのため、現像安定性に劣り、さらにトナー粒子担持体へのトナー粒子の付着に起因して形成した画像の画像濃度は所望する値を下回り不良となった。
【０１１７】
比較例２及び５においては、トナー粒子担持体の表面層が熱硬化性樹脂ではなくウレタン樹脂で形成されていた。そのため、現像安定性に劣り、さらにトナー粒子担持体へのトナー粒子の付着に起因して形成した画像の画像濃度は所望する値を下回り不良となった。
【０１１８】
比較例３においては、トナー粒子担持体の表面層が、熱硬化性樹脂ではなくウレタン樹脂で形成されており、さらにシェル層が形成されていないトナーコアを含有するトナー粒子を含む２成分現像剤を用いて画像形成を行った。そのため現像安定性に劣り、さらにトナー粒子担持体へのトナー粒子の付着に起因して形成した画像の画像濃度は所望する値を下回り不良となった。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本実施形態の画像形成装置は、コア−シェル構造を有するトナー粒子を用いた場合に、画像形成時のトナー粒子のトナー粒子担持体への付着若しくは埋没、トナー粒子の劣化、又はトナー粒子の帯電量が過剰に高くなることを十分に抑制でき、画像形成において好適に利用できる。
【符号の説明】
【０１２０】
１００          トナー粒子
１１０          トナーコア
１２０          シェル層
２００          ２成分現像剤
３００          キャリア
３１０          キャリア芯材
３２０          樹脂層
４００          トナー粒子担持体
４１０          基体
４２０          表面層
１              画像形成装置
２ａ〜２ｄ      感光体
３ａ〜３ｄ      現像器
４ａ〜４ｄ      光学露光器
５ａ〜５ｄ      帯電器
６ａ〜６ｄ      除電器
７              露光ユニット
８              中間転写ベルト
９              テンションローラー
１０            駆動ローラー
１１            従動ローラー
１２ａ〜１２ｄ  １次転写ローラー
１３            ２次転写ローラー
１４            クリーニングローラー
１５            用紙搬送部
１５ａ、１５ｂ  搬送ローラー
１５ｃ、１５ｄ  レジストローラー
１６            給紙カセット
Ｐ              用紙
１７            定着器
１８ａ、１８ｂ  排出ローラー
１９            磁気ブラシ
２０            トナー粒子層
２１            感光体
２２            規制ブレード
２３            磁気ローラー
【図１】
0005952796.tif 000003
【図２】
0005952796.tif 000004
【図３】
0005952796.tif 000005
【図４】
0005952796.tif 000006
【図５】
0005952796.tif 000007
【図６】
0005952796.tif 000008