JP2006330307A - 静電潜像現像用キャリア、及び静電潜像現像用現像剤、並びに画像形成方法 - Google Patents

静電潜像現像用キャリア、及び静電潜像現像用現像剤、並びに画像形成方法 Download PDF

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宏太郎 吉原
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正博 高木
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裕之 福田
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慎平 高木
Yasuhiro Oya
康博 大矢
Yutaka Sugizaki
裕 杉崎
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Abstract

【課題】トナー成分のスペントに影響を受けず、高温高湿および低温低湿下においても帯電の環境安定性に優れかつ帯電の立ち上りが速く長期使用にわたっても安定した帯電性を示し、カブリがなく、トナー飛散の少ない、画像濃度の濃淡のない良好な画像が安定して得られる静電潜像現像剤キャリア及び静電潜像現像剤を提供する。
【解決手段】芯材表面に、四級アンモニウム塩化合物を含む樹脂被覆層を有する静電潜像現像用キャリアであって、チタン化合物が前記静電潜像現像用キャリア表面に添加されており、該チタン化合物の体積抵抗率Rtと、前記静電潜像現像用キャリア全体の体積抵抗率Rcとが、下記式(1)の関係を満たすことを特徴とする静電潜像現像用キャリア。式(1)0.001<Rt・Rc
【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真法及び静電記録において、静電潜像を二成分現像剤により現像する際に用いられる静電潜像現像剤用キャリア、及び静電潜像現像剤並びに画像形成方法に関する。
電子写真法では、帯電、露光工程により潜像坦持体(感光体)に静電潜像を形成し、着色剤を含むトナーで現像し、現像像を転写体上に転写し、加熱等により定着し画像を得る。この様な電子写真法で用いられる現像剤は、結着樹脂中に着色剤を分散させたトナーを単独で用いる一成分現像剤と該トナーとキャリアからなる二成分現像剤とに大別することができる。二成分現像剤は、キャリアが帯電・搬送の機能を有するため制御性が高いことから現在広く用いられている。
近年、高画質を達成する手段としてデジタル化処理が採用されており、デジタル化処理により複雑な画像の高速処理が可能となった。また潜像坦持体上に静電潜像を形成する過程においてレーザービームが用いられているが、小型レーザービームによる露光技術の発展で静電潜像の細密化が達成されている。この様な画像処理技術により、電子写真法は軽印刷等に展開されつつある。更に、近年の電子写真装置では高速化及び小型化が求められている。特にフルカラーの画質に関しては高級印刷、銀塩写真に近い高画質品位が望まれている。この為、より細密化された潜像を長期にわたり忠実に可視化するためには現像剤帯電を維持することが重要である。つまり、帯電機能を有するキャリアの帯電維持性の更なる向上が望まれている。
キャリアには、一般的に磁性体粒子表面に樹脂被覆層を有する被覆キャリアと被覆層を有しない非被膜キャリアとに大別される。これらのうち、帯電特性の制御が容易であることと長寿命化の観点から被覆キャリアが一般的に用いられている。このため、キャリア被服層およびキャリア表面にはトナーに所望な帯電の付与性(帯電量、帯電分布及び帯電)、温湿度による環境安定性および長期安定性などが必要とされる。しかし、キャリアを用いる二成分現像法は機械的に攪拌することによりキャリアとトナーを接触させ帯電させている。そのため長期使用による機械的ストレスによるトナー成分のキャリア表面へのスペントが生じ、キャリアの帯電特性が変化、劣化する。このため、キャリア本来の機能である帯電制御が十分にできなくなり、画像濃度の濃淡、非画像部へのトナーカブリやトナー飛散などが発生し、トナーによる忠実な潜像の可視化が困難になるといった問題がある。
この課題を解決する為にキャリアの樹脂被覆層の様々な検討が行われている。トナーへの帯電付与能力の観点から、樹脂被服層にポリアミド樹脂やメラミン樹脂など窒素原子を含むキャリアが提案されている。この様なキャリアは窒素原子が電子付与機能を有するため、比較的良好な帯電維持性を示す。しかし、この様なキャリアは環境安定性が不十分であり、キャリアの構成によっては帯電の立ち上がりが悪化してしまう場合がある。また、トナー成分のスペントにより長期使用した場合は、帯電量が低下してしまう問題がある。
一方、耐スペント性の観点から、離型性の優れたフッ素系樹脂、シリコーン系樹脂やポリオレフィン系樹脂の検討がなされている。この様な離型性の高い樹脂を用いた被覆キャリアは、帯電の長寿命化という点では確かに有効な手段である。しかし、更なる長寿命化を目指した場合、構造的に被覆層を厚くする必要がある。この様なキャリアは高抵抗となり低温低湿下で迅速な電荷交換が行われず帯電の立ち上りが悪くなる。また、チャージアップやトナー追加性の悪化が生じトナー帯電分布が広くなる。結果として画像濃度の濃淡、低帯電トナーの飛散やカブリが発生してしまう。
これらを改善するべく、キャリア被覆層に帯電制御官能基を持たせることで帯電の立ち上り及び帯電安定性をさせる検討も行われている。例えば、トナー成分の耐スペント性の改善として、カチオン性極性基と塩基性窒素含有基を有する樹脂で被服されたキャリアと帯電制御剤を含まない特定のポリプロピレンを含有したトナーからなる現像剤が提案されている(例えば、特許文献1及び2参照)。確かにこの様なキャリアは樹脂被服層に帯電制御剤として機能する官能基を有するために環境安定性は改善できる。しかし、トナーに添加された添加剤のスペントは抑制できず、長期使用によりキャリアの帯電付与機能が低下してしまう。
また、ポリオレフィン樹脂に四級アンモニウム塩を添加したキャリアが提案され(例えば、特許文献3参照)、比表面積3.0m2/g以上の硫黄を有する四級アンモニウム塩を樹脂被服層に添加したキャリアが提案されている(例えば、特許文献4参照)。これらキャリアも四級アンモニウム塩が帯電制御機能を発現し初期的には良好な帯電特性を示すが、長期使用によりトナー成分のスペントが発生し、帯電制御機能が低下してしまう。
この様な帯電制御機能とトナー成分のスペントを目的として、樹脂中に磁性体を分散させたキャリアに四級アンモニウム塩を含有した絶縁性樹脂被服層を有するキャリアが提案されている(例えば、特許文献5参照)。確かにこの様なキャリアは従来のキャリアと比較して比重が小さい為、現像機内のストレスによるトナー成分のスペントは抑制することができ、環境安定性及び帯電の立ち上がりという点では優れている。
しかし、この様なキャリア表面の抵抗が高いキャリアの場合、低温低湿下での繰り返し連続使用や高速化をした場合、帯電付与サイトとして機能する四級アンモニウムに正電荷が他の部位に負電荷が蓄積され局部的な分極が発生するため、帯電付与能力及び帯電の立ち上がりが悪化してしまう。また、キャリア表面の帯電分布が広くなる為に摩擦により帯電付与されたトナーの帯電分布も広くなってしまう。結果として、結果として画像濃度の濃淡、低帯電トナーの飛散やカブリが発生してしまう。
一方、樹脂を被覆したキャリアを用いる現像剤は、帯電制御性、環境依存性、経時安定性に優れた特徴を持ち、現像方法としては古くはカスケード法などが用いられていたが、現在用いられている現像方法の主流は、現像剤搬送担体として磁気ロールを用いる磁気ブラシ法である。現像方式としては、感光体の移動速度に対して現像スリーブの移動速度を上げたり静電コントラストを大きく取ることで現像量が低下することを抑制し、画像濃度低下、ハーフトーン画像の濃度ムラや細線再現性が低下することを抑制している。
また、現像効率を高める為に交流電界を現像バイアスに付加することが増加していたが、近年、装置の小型化、省電力、低コスト化の観点より、直流電界のみ現像バイアスに付加することが見直されつつあり、交流電界併用の場合よりも更に静電コントラストが必要になってきている。但しこれらキャリア粒径の小径化及び現像スリーブの移動速度の増加及び静電コントラストの拡大により、キャリアの現像時における潜像部への付着による画像荒れとキャリア消費、そしてそのことに伴う画像濃度ムラの発生がしやすくなる傾向にある。特に感光体と現像スリーブの移動方向が同一の場合、該潜像部におけるキャリア付着はある程度免れることは出来ない。
一方、帯電手段、転写手段においてはオゾンの発生が少ない接触帯電および接触転写方式が採用される傾向にあり、なかでも感光体に対する耐摩耗性や転写部での転写材搬送性に優れたローラ状の部材が主流となっている。しかしながらローラ状の部材の多くは、弾性を有する材料が用いられ感光体に圧接している為、前述のように感光体表面に付着したキャリアは転写部材またはクリーング部材で押し付けられ、局所的に感光体表面を削り、例えば電荷輸送層などの層厚が薄くなる場所や埋没キャリアを発生させる。
これらの感光体表面欠陥は、感光体接触型帯電手段または現像バイアス電圧の短絡(リーク)や感度ムラが発生し、画像中に黒点や白点を発生させてしまう。特に感光体が長時間使用にて磨耗し膜厚が減少した場合、あるいはキャリア表面の被覆樹脂層が現像機のストレス等により磨耗しキャリア抵抗が低下した場合、より顕著に発生する。
このような問題を解決する為に、現像剤またはキャリアの抵抗を高くすることが提案されているが(例えば、特許文献6参照)、極端に抵抗の高いキャリアを用いた場合、現像工程においてエッジ効果が強く現れ、ソリッド画像の現像濃度の低下等の現像性が損なわれる問題を発生する場合がある。
また、磁気ブラシの形状を制御して体積抵抗値をある一定の範囲することにより現像性低下を改善することを提案しているが(例えば、特許文献7参照)、現像剤の長時間使用時にキャリア被覆樹脂層等の磨耗が発生し、現像剤抵抗が低下してしまうため、感光体表面へのキャリア付着等による画像欠陥が発生し、本質的な解決にならない。また現像剤の帯電量を低下させることにより現像量を増加させる事も可能であるが、長時間使用時における現像剤の帯電維持性が損なわれてしまう。
この課題を改善する為にキャリアとトナーに同一の無機微粒子を表面に添加することでトナーとキャリアとの間の付着力を低下、またはトナーとキャリア表面の帯電列を近づけることで現像性を向上させることを提案している(例えば、特許文献8参照)。しかしこの方法では、所望の帯電量が得るためには無機微粒子の抵抗の許容範囲が狭く現像性が向上せず、またキャリア表面に均一に分散する事が困難である等、効果としては不十分であった。
また、摩擦帯電系列が「トナー粒子<微粉体粒子<キャリア粒子」である微粉体粒子をキャリア表面に付着させることにより、低湿下での帯電量の増加を抑制することを提案しているが(例えば、特許文献9参照)、微粒子の帯電列を制御するだけでは現像性を向上させるには効果は不十分であった。
特開平6−209941号公報 特開平6−209942号公報 特開平4−70849号公報 特開平9−106109号公報 特開平5−127428号公報 特開昭56−008153号公報 特許第2995949号公報 特許第3136605号公報 特開平2−208664号公報
本発明は、前記課題に鑑みなされたものであり、トナー成分のスペントに影響を受けず、高温高湿および低温低湿下においても帯電の環境安定性に優れかつ帯電の立ち上りが速く長期使用にわたっても安定した帯電性を示し、カブリがなく、トナー飛散の少ない、画像濃度の濃淡のない良好な画像が安定して得られる静電潜像現像剤キャリア及び静電潜像現像剤を提供することを目的とする。更に、本発明は、現像剤の長時間使用時においても感光体表面へのキャリア付着を抑制し、感光体表面欠陥、画質欠陥の発生及びキャリア消費の抑制を実現し、且つ現像性を損なわせずに優れた濃度再現性、画像荒れのない高品質の画像が維持される画像形成方法を提供することを目的とする。
本発明者等は、前記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、樹脂被覆層を有したキャリア表面の窒素原子と特定のチタン原子との比を一定に保つこと、つまり、キャリア表面に存在する帯電制御機能材料と分極抑制機能材料の比を制御することで前記課題が解決することを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は
<1> 芯材表面に、四級アンモニウム塩化合物を含む樹脂被覆層を有する静電潜像現像用キャリアであって、チタン化合物が前記静電潜像現像用キャリア表面に添加されており、該チタン化合物の体積抵抗率Rtと、前記静電潜像現像用キャリア全体の体積抵抗率Rcとが、下記式(1)の関係を満たすことを特徴とする静電潜像現像用キャリアである。
式(1)
0.001 < Rt/Rc
<2> X線光電子分光法で測定した前記キャリア表面におけるチタン原子と窒素原子との比率(チタン原子のピーク強度/窒素原子のピーク強度)が、0.02〜1.00であることを特徴とする<1>に記載の静電潜像現像用キャリアである。
<3> 前記チタン原子の体積平均粒径が10〜200nmであることを特徴とする<1>又は<2>に記載の静電潜像現像用キャリアである。
<4> 前記静電潜像現像用キャリア表面に添加されたチタン化合物の、下記式(3)で表されるキャリア表面被覆率Fが、10〜60であることを特徴とする<1>〜<3>の何れか1つに記載の静電潜像現像用キャリアである。
式(3)
F=(3/2π)1/2×(dc・ρc・Ct)/(dt・ρt・Cc)×100
(式(3)中、dtはチタン化合物の体積平均粒径(μm)を表し、dcは静電潜像現像用キャリアの体積平均粒径(μm)を表し、ρtはチタン化合物の真比重を表し、ρcは静電潜像現像用キャリアの真比重を表し、Ctはチタン化合物の質量部を表し、Ccは静電潜像現像用キャリアの質量部を表す。)
<5> トナー及びキャリアからなる静電潜像現像用現像剤であって、前記キャリアが<1>〜<4>の何れか1つに記載の静電潜像現像剤用キャリアであることを特徴とする静電潜像現像用現像剤である。
<6> 静電潜像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、該静電潜像担持体に対向して配置された現像剤担持体の表面にトナー及びキャリアからなる現像剤を担持し、該現像剤により潜像担持体表面の静電潜像を現像してトナー画像とする現像工程と、該トナー画像を転写材表面に転写する転写工程と、転写材表面のトナー画像を定着する定着工程と、を有する画像形成方法であって、前記現像剤が<5>に記載の静電潜像現像用現像剤であり、かつ、前記キャリアの10000V/cmの電界強度下での磁気ブラシ抵抗が5.0×1011〜1.0×1016Ω・cmであり、更に、前記静電潜像担持体が電荷輸送層を有し、該電荷輸送層の層厚をCtd、前記キャリアの体積平均粒径をCdとしたときに、下記式(2)の関係を満たすことを特徴とする画像形成方法である。
式(2)
0.8≦Ctd/Cd≦1.4
<7> 前記静電潜像担持体と現像剤担持体との間隙が、0.25〜0.60mmであることを特徴とする<6>に記載の画像形成方法である。
<8> 前記電荷輸送層の膜厚Ctdが、30〜40μmであることを特徴とする<6>又は<7>に記載の画像形成方法である。
<9> 前記静電潜像形成工程が、静電潜像担持体の表面に接触して該表面を帯電させる接触型帯電手段により静電潜像担持体に静電潜像を形成する工程であり、前記転写工程が、ブラシ状、ブレード状、ピン電極状、ローラー状等の帯電器を用いる接触型転写手段により、トナー画像を転写材表面に転写する工程であることを特徴とする<6>〜<8>の何れか1つに記載の画像形成方法である。
本発明は、トナー成分のスペントに影響を受けにくく、高温高湿および低温低湿下においても帯電の環境安定性に優れかつ帯電の立ち上りが速く長期使用にわたっても安定した帯電性を示し、カブリがなく、トナー飛散の少ない、画像濃度の濃淡のない良好な画像が安定して得られる静電潜像現像用キャリア及び静電潜像現像剤を提供することができる。更に、本発明は、現像剤の長時間使用時においても感光体表面へのキャリア付着を抑制し、感光体表面欠陥、画質欠陥の発生及びキャリア消費の抑制を実現し、且つ現像性を損なわせずに優れた濃度再現性、画像荒れのない高品質の画像が維持される画像形成方法を提供することができる。
本発明者等は詳細な検討を重ねた結果、長期にわたる使用によるキャリアの帯電付与機能(帯電量、帯電分布及び帯電)及び環境安定性は、トナー成分のスペント、特にトナー粒子に添加した添加剤のスペント量が大きな影響を及ぼしていることが判明し、キャリア体積抵抗とキャリア表面に存在するチタン化合物の体積抵抗値がある範囲内にある場合、キャリアの帯電機能及び環境安定性がトナー成分のスペントに影響を受けないことを見出した。更にキャリア樹脂被服層表面に存在する四級アンモニウム塩由来の窒素原子量とチタン原子量の比がある範囲にある場合、キャリアの帯電機能及び環境安定性がトナー成分のスペントに影響を受けないという効果が顕著となることを見出した。
本発明の静電潜像現像用キャリア(以下、単に「本発明のキャリア」ということがある。)は、芯材表面に、四級アンモニウム塩化合物を含む樹脂被覆層を有する静電潜像現像用キャリアであって、チタン化合物が前記静電潜像現像用キャリア表面に添加されており、該チタン化合物の体積抵抗率Rtと、前記静電潜像現像用キャリア全体の体積抵抗率Rcとが、下記式(1)の関係を満たすことを特徴とする。尚、本発明において、体積抵抗率は25℃における体積抵抗率である。また、本発明のキャリアが前記式(1)の要件を満たすことにより、後述する本発明の画像形成方法における式(2)の要件が容易に満たされる。
式(1)
0.001 < Rt/Rc
本発明のキャリアは、前記式(1)の関係を満たすチタン化合物が表面に添加されていることにより、キャリア表面が適度な抵抗値を示す為、特に低温低湿下での繰り返し使用や高速化で発生するキャリア表面の分極を抑制できる。
一方、前記式(1)の関係を満たすチタン化合物が表面に添加されていないと、キャリア表面の抵抗制御が困難となるだけでなく、キャリア表面の低抵抗化によりキャリアの帯電付与能力が低下してしまい、特に高温高湿下では、カブリやトナー飛散が発生するだけではなく、潜像保持体上にキャリア付着が発生する為に画像品質が低下してしまう。
前記Rt/Rcは、0.05より大きいことが好ましく、0.50より大きいことがより好ましい。
本発明のキャリアにおいて、前記樹脂被覆層は、四級アンモニウム塩化合物を含む。これにより四級アンモニウム塩化合物が帯電制御機能材料として作用し、長期使用にわたり帯電安定性および環境安定性を示すことができる。しかし、このような構造をもつキャリアは繰り返し使用により、キャリア表面に帯電制御機能材料箇所とその他の樹脂被覆層箇所で局所的な分極が発生してしまう。そのため、キャリアの帯電付与に変化を生じ、非画像部へのトナーカブリ、トナー飛散及び画像濃度の濃淡などが発生し、トナーによる忠実な潜像の可視化が困難になる場合がある。
しかし、前記樹脂被服層に分極抑制機能材料として作用するチタン化合物を存在させることにより、電荷交換性を向上させることでキャリア表面の帯電制御機能材料の作用を如何なる場合でも発現させることができる。すなわち、前記キャリア表面におけるチタン原子と窒素原子との比率(チタン原子のピーク強度/窒素原子のピーク強度)を、0.02〜0.40とすることで、各機能材料が効果的に作用し良好な帯電特性及び環境安定性を維持することができる。前記キャリア表面におけるチタン原子と窒素原子との比率が0.02未満又は0.40を超えると、キャリア表面での分極が発生しキャリアの帯電特性や環境安定性を悪化させる場合や、キャリア表面での分極抑制機能の作用が強くなり、すなわちキャリア表面が抵抗化するためキャリアの帯電付与能力が低減してしまう場合がある。この為、忠実な潜像の可視化が困難となる場合がある。
前記キャリア表面におけるチタン原子と窒素原子との比率は、0.05〜0.80であることが好ましく、0.10〜0.60であることがより好ましい。
また、長期にわたる使用による樹脂被服層の磨耗により、帯電制御材料の表面露出量が増加、あるいは、分極抑制機能材料であるチタン化合物が脱離してもトナー粒子に添加されている添加物が本発明に用いるチタン化合物と物性が似ているため、前記樹脂被服層表面にスペントし分極抑制機能を発現し、前記キャリア表面におけるチタン原子と窒素原子との比率が0.02〜0.40の範囲に制御され各機能材料が効果的に作用し、繰り返し連続使用、高速化及び長期にわたる使用によっても良好な帯電特性を維持することが実現できる。しかし、初期よりキャリア表面で四級アンモニウム塩量を増加させた場合、四級アンモニウム塩の凝集が発生し本発明の機能が発現しないだけでなく、樹脂被覆層の強度を低下させるため、長期使用により樹脂被覆層が脱離してしまう場合がある。このため、四級アンモニウム塩含有化合物の添加量も所望の量にすることが好ましい。
前記チタン化合物としては、トナーの添加剤として利用され得る公知のものから選択することができる。例えば、酸化チタン、メタチタン酸、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン−シリカ混晶化合物などのチタン混晶化合物及びチタン表面処理化合物などが挙げられ、この中でも分散強化を目的として強粉砕処理を施した酸化チタンやメタチタン酸が好ましい。また、前記チタン化合物の表面には疎水化、帯電量調整、抵抗調整などを目的とし公知の表面処理(例えばシリコーンオイルによる疎水化処理)を施すのが好ましい。
前記チタン化合物の体積平均粒径は10〜200nmであることが好ましく、10〜100nmであることがより好ましい。前記チタン化合物の体積平均粒径が10〜200nmであると、キャリア表面への付着状態および分散性が良好な為、チタン化合物がキャリア表面の分極抑制機能材料として如何なく効力を発揮できる。一方、前記チタン化合物の体積平均粒径が200nmこの範囲を超えると、現像機内でのストレスにより表面からの脱離が生じたり、機能の維持が困難となる場合がある。また、該無機酸化物の粒径が10nm未満であると、二次凝集体の凝集力が強くなる場合があり、均一分散が困難になったり、付着状態が不均一になったり、二次凝集体存在部から電荷のリークが発生しやすくなる場合がある。
前記樹脂被覆層の表面にチタン化合物を付着添加させる方法としては、通常に用いる混合装置であれば特に限定されるものではない。具体的にはV型ブレンダー、セメントミキサー、ペイントシェーカー、ヘンシェルミキサー、ニーダーコーターなどが挙げられる。
前記四級アンモニウム塩としては、下記一般式(1)で表される化合物を好ましく挙げることができる。
Figure 2006330307
一般式(1)式中。R1〜R4は、それぞれ独立に置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基を示し、R1〜R4はそれぞれ同一でも或いは異なってもよい。X-は酸の陰イオンを表す。
前記一般式(1)で表される化合物の具体例として、以下の化合物(例示化合物1〜例示化合物4)が挙げられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Figure 2006330307
本発明において、前記四級アンモニウム塩の添加量は、樹脂被覆層に対し0.5〜10質量%の範囲であることが好ましく、0.5〜3.0の範囲であることがより好ましい。前記樹脂被覆層に対する四級アンモニウム塩の添加が0.5〜10質量%の範囲であると、キャリア表面に存在する四級アンモニウム塩の存在が本発明の機能を発揮するのに最適となる。一方、前記樹脂被覆層に対する四級アンモニウム塩の添加が0.5質量%未満であると、キャリア表面に存在する四級アンモニウム塩の量が少なすぎ帯電制御機能を発現することができない場合があり、10質量%を越えると、帯電制御機能が強くなりすぎキャリアの帯電付与能力が著しく低下してしまう場合がある。
本発明のキャリアの体積平均粒径は30〜40μmが好ましい。該体積平均粒径が30μmよりも小さいと、微妙な膜厚のバラツキが生じ濃度ムラが発生したり、比較的早期に白点、黒点が発生する場合があり、40μmよりも大きいと、電荷輸送層を均一に塗布することが困難であったり、感光体の感度が低下してしまう場合がある。本発明のキャリアの体積平均粒径としては、好ましくは32〜40μmの範囲であり、より好ましくは35〜40μmの範囲である。
本発明のキャリアは、樹脂被覆層を芯材上に有するいわゆるコートキャリアである。前記芯材としては強磁性を示す公知の材料が使用でき、具体的には鉄、鋼、ニッケル、コバルト等の磁性金属及びフェライト、マグネタイト等の磁性酸化物が挙げられる。
この中では現像時における感光体表面への磨耗を抑制でき、また現像装置内で受けるストレスによる樹脂被覆層剥がれやキャリア表面へのトナー汚染を抑制できる低比重のフェライト粒子が好適である。フェライトとしてはLi, Mg, Ca, Mn, Ni, Cu, Znから選ばれた1種以上の元素の酸化物とFe23とを主成分とし、造粒、焼結により形成されたものが磁化の点から好ましく、中でもLi, Mg, Mnから選ばれた1種以上の元素の酸化物とFe23とを主成分とするものは、比重、磁化、電気抵抗また環境安全性の観点から好ましい。
前記磁性粒子の体積平均粒径は20〜45μmの範囲が好ましい。前記磁性粒子の体積平均粒径が45μmを超えると、後述する本発明の画像形成方法において、感光体に対する磨耗が大きくなり、後記(Ctd/Cd)を好ましい範囲にするための電荷輸送層の均一な形成が困難になるだけでなく、現像機内ストレスにより被覆層の剥がれが生じ、キャリア抵抗が低下したり、磁気ブラシの穂立ちが粗くなり、細線または精密な静電潜像の再現性が損なわれたりする場合がある。一方、前記磁性粒子の体積平均粒径20μm未満であると、キャリア1粒子当たりの磁力が小さくなるため磁気ブラシ上の連鎖の磁気的拘束力が現像スリーブ回転時の遠心力に負け、感光体へのキャリア付着及びキャリア消費が発生し、電荷輸送層の磨耗が発生しやすくなる。また現像剤の穂立ちが柔らかくなりすぎてしまうためキャリア抵抗制御が困難になる場合がある。
また、前記磁性粒子の磁力は、3000エルステッドにおける飽和磁価が50emu/g以上であることが好ましく、より好ましくは60emu/g以上である。飽和磁価が50emu/gより弱い磁力では、感光体へのキャリア付着及びキャリア消費がより顕著に発生してしまう。
更に、本発明のキャリアは、表面被覆層の表面に無機酸化物を添加することを特徴とする。該無機酸化物は通常の電子写真用トナーに帯電調整、粉体流動性調整の目的で添加される無機微微粉体を用いることが出来る。具体的にはチタニア、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化錫、酸化鉄等が挙げられる。特にチタニアがキャリア間の電荷交換性、抵抗制御及び帯電制御の観点で好ましい。
前記無機酸化物の表面には、無機酸化物の抵抗調整、分散性の向上を目的として公知の表面処理を施すことが好ましい。より好ましくは高温高湿下での帯電性向上の為、疎水化処理を施すことである。前記無機微粒子表面を処理する処理剤としては、具体的にシリコーンオイル、ジメチルジメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、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、デシルトリメトキシシランが挙げられる。
本発明のキャリアは、表面に添加されたチタン化合物の、下記式(3)で表されるキャリア表面の被覆率Fが、10〜60であることが好ましく、10〜50であることがより好ましく、15〜40であることが更に好ましい。前記キャリア表面の被覆率Fが10%未満であると、充分な電荷交換性が得られず、特に低温低湿の環境下、迅速な帯電立ち上がりが得られない場合があり、60%を超えると電荷交換性は向上するものの、高温高湿下の環境で電荷のリークが発生し、カブリの原因となる場合がある。
式(3)
F=(3/2π)1/2×(dc・ρc・Ct)/(dt・ρt・Cc)×100
式(3)中、dtはチタン化合物の体積平均粒径(μm)を表し、dcは静電潜像現像用キャリアの体積平均粒径(μm)を表し、ρtはチタン化合物の真比重を表し、ρcは静電潜像現像用キャリアの真比重を表し、Ctはチタン化合物の質量部を表し、Ccは静電潜像用キャリアの質量部を表す。
前記樹脂被覆層における被覆樹脂は、キャリアの被覆層として当業界で利用され得る任意の樹脂から選択してよい。該被覆樹脂としては、トナーに負帯電性を付与するためアミノ系樹脂、例えば、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹脂、ポリアミド樹脂、およびエポキシ樹脂等があげられ、さらにポリビニルおよびポリビニリデン系樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、スチレンアクリル共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、エチルセルロース樹脂等のセルロース系樹脂等があげられる。
また、本発明のキャリアにおいて、トナーに正帯電性を付与するための帯電付与樹脂としては、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等が挙げられる。トナー成分のキャリアへの移行を防止するための低表面エネルギー材料としては、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ弗化ビニル樹脂、ポリ弗化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、弗化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、弗化ビニリデンと弗化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンと弗化ビニリデンと非弗化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、およびシリコーン樹脂等を単独、または混合しても使用できる。
上述の被覆樹脂の中でもスチレンアクリル共重合樹脂は、帯電列の異なる成分を共重合していることもあり、その共重合比率で容易にキャリアの帯電量を調整可能であり、また安定した帯電付与能力と耐磨耗性の観点で優れている。スチレンとアクリル樹脂の共重合率(重量比)は、15:85〜50:50が好ましい。
また、前記被覆樹脂層には、キャリア抵抗調整の為導電性の粉体を添加してもよい。導電性の粉体としては金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等が挙げられる。これらの導電粉は、体積平均粒子径が1μm以下のものが好ましい。前記導電粉の体積平均粒子径が1μmよりも大きくなると、電気抵抗の制御が困難になる場合がある。また、導電粉自身の導電性は1010Ωcm以下が好ましく、109Ωcm以下がより好ましい。更に、必要に応じて、導電性樹脂等を併用することができる。
前記導電粉の樹脂被覆層における含有量は0.05〜1.5質量部が好ましく、より好ましくは0.1〜1.0質量部である。含有量が0.05質量部未満であるとキャリアが高抵抗となり、環境安定性が悪化してしまう。更に現像時に現像電極として機能し難くなり特にソリッド部でエッジ効果が生じるなどソリッド画像の再現性が劣る場合がある。一方、1.5質量部を超えるとキャリアが低抵抗となり、画像部にキャリアが付着するなどして画質欠陥を引き起こす場合がある。
前記芯材(コア)と樹脂被覆層の質量比は100:2.0〜100:4.0であることを特徴とする。この範囲にする理由としては、現像機内でのストレス等で樹脂被覆層が磨耗したとしても極端なキャリア抵抗低下を抑制することが可能な為である。前記芯材100に対する樹脂被覆比率が2.0未満であると、長時間キャリア抵抗を維持するのが困難となる場合があり、4.0を超えると、とキャリア製造性が困難な上、現像機内での現像剤の流動性が悪化してしまう場合がある。
前記樹脂被覆層を形成するための原料溶液に使用する溶剤は、マトリックス樹脂を溶解するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、キシレン、トルエン等の芳香族炭化水素類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化物などを使用することができる。
被覆樹脂を芯材に形成する代表的な方法としては、樹脂被覆層形成用原料溶液(溶剤中にマトリックス樹脂、樹脂微粒子、導電性微粉末等を適宜含む)を用い、例えば、キャリア芯材の粉末又は帯電付与部材を樹脂被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、樹脂被覆層形成用溶液をキャリア芯材又は帯電付与部材の表面に噴霧するスプレー法、キャリア芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で樹脂被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリア芯材と樹脂被覆層形成用溶液を混合し、次いで溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられるが、特に溶液を用いたものに限定されるものではなく、塗布するキャリア芯材及び帯電付与部材によっては、樹脂粉末と共に加熱混合するパウダーコート法などを適宜に採用することができる。
本発明の静電潜像現像用現像剤は、既述の本発明のトナーとキャリアからなる。
本発明の静電潜像現像用現像剤に使用するトナーについて説明する。
前記トナーは、結着樹脂と着色剤とを含み、必要に応じてその他の成分を含有する。
(結着樹脂)
前記トナーの結着樹脂の主成分は、結晶性樹脂であることが好ましい。本発明における結着樹脂を構成する重合性単量体および樹脂としては、結晶性を持つ樹脂を構成しうるものであれば特に制限はない。
本発明に使用するトナーの結着樹脂の主成分が結晶性でない場合即ち、非晶性である場合には、良好な低温定着性を確保しつつ、耐トナーブロッキング性、画像保存性を保つことができない。尚、本発明において、「結晶性樹脂」とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有するものを指す。また、前記結晶性樹脂の主鎖に対して他成分を共重合したポリマーの場合、他成分が50質量%以下であれば、この共重合体も結晶性樹脂と呼ぶ。
既述の如く、本発明に使用するトナーの結着樹脂は、結晶性樹脂を主成分として含むものであるが、ここで「主成分」とは、前記結着樹脂を構成する成分のうち、主たる成分のことを指し、具体的には、前記結着樹脂の50質量%以上を構成する成分を指す。ただし、本発明において、前記結着樹脂のうち、結晶性樹脂が70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、全てが結晶性樹脂であることが特に好ましい。
前記結晶性樹脂の具体例としてはアジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸等の長鎖アルキルのジカルボン酸類、および、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、オクタンジオール、ノナンジオール、デカンジオール、バチルアルコール等の長鎖アルキル、アルケニルのジオール類を用いたポリエステル樹脂;(メタ)アクリル酸アミル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸ミリスチル、(メタ)アクリル酸セチル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸オレイル、(メタ)アクリル酸ベヘニル等の長鎖アルキル、アルケニルの(メタ)アクリル酸エステルを用いたビニル系樹脂;等があるが、定着時の紙への接着性や帯電性、好ましい範囲での融点調整の観点からポリエステル樹脂系の結晶性樹脂が好ましい。また適度な融点をもつ脂肪族系結晶性ポリエステル樹脂が好ましい。
前記結晶性ポリエステル樹脂は、酸(ジカルボン酸)成分とアルコール(ジオール)成分とから合成されるものである。以降の説明においては、ポリエステル樹脂において、ポリエステル樹脂の合成前には酸成分であった構成部位を「酸由来構成成分」と、ポリエステル樹脂の合成前にはアルコール成分であった構成部位を「アルコール由来構成成分」と、それぞれ示す。
−酸由来構成成分−
前記酸由来構成成分となるための酸としては、種々のジカルボン酸が挙げられるが、芳香族ジカルボン酸および脂肪族ジカルボン酸が好ましく、中でも脂肪族ジカルボン酸が望ましく、特に直鎖型のジカルボン酸が望ましい。
脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、蓚酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼリン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,11−ウンデカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,13−トリデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,16−ヘキサデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸、など、或いはその低級アルキルエステルや酸無水物が挙げられるが、この限りではない。
芳香族ジカルボン酸としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、4,4'−ビフェニルジカルボン酸等が挙げられ、中でもテレフタル酸が、入手容易性、低融点のポリマーを形成しやすい等の点で好ましい。
前記酸由来構成成分としては、前述の脂肪族ジカルボン酸由来構成成分や芳香族ジカルボン酸由来構成成分のほか、2重結合を持つジカルボン酸由来構成成分、スルホン酸基を持つジカルボン酸由来構成成分等の構成成分が含まれているのが好ましい。
尚、前記2重結合を持つジカルボン酸由来構成成分には、2重結合を持つジカルボン酸に由来する構成成分のほか、2重結合を持つジカルボン酸の低級アルキルエステルまたは酸無水物等に由来する構成成分も含まれる。また、前記スルホン酸基を持つジカルボン酸由来構成成分には、スルホン酸基を持つジカルボン酸に由来する構成成分のほか、スルホン酸基を持つジカルボン酸の低級アルキルエステルまたは酸無水物等に由来する構成成分も含まれる。
前記2重結合を持つジカルボン酸は、その2重結合を利用して樹脂全体を架橋させ得る点で、定着時のホットオフセットを防ぐために好適に用いることができる。このようなジカルボン酸としては、例えば、フマル酸、マレイン酸、3−ヘキセンジオイック酸、3−オクテンジオイック酸等が挙げられるが、これらに限定されない。また、これらの低級アルキルエステル、酸無水物等も挙げられる。これらの中でも、コストの点で、フマル酸、マレイン酸等が好ましい。
前記スルホン酸基を持つジカルボン酸は、顔料等の色材の分散を良好にできる点で有効である。また樹脂全体を水に乳化或いは懸濁して、微粒子を作製する際に、スルホン酸基があれば、界面活性剤を使用しないで乳化或いは懸濁が可能である。このようなスルホン酸基を持つジカルボン酸としては、例えば、2−スルホテレフタル酸ナトリウム塩、5−スルホイソフタル酸ナトリウム塩、スルホコハク酸ナトリウム塩等が挙げられるが、これらに限定されない。また、これらの低級アルキルエステル、酸無水物等も挙げられる。これらの中でも、コストの点で、5−スルホイソフタル酸ナトリウム塩等が好ましい。
これらの、脂肪族ジカルボン酸由来構成成分および芳香族ジカルボン酸由来構成成分以外の酸由来構成成分(2重結合を持つジカルボン酸由来構成成分およびスルホン酸基を持つジカルボン酸由来構成成分)の、全酸由来構成成分における含有量としては、1〜20構成モル%が好ましく、2〜10構成モル%がより好ましい。
前記含有量が、1構成モル%未満の場合には、顔料分散が良くなかったり、乳化粒子径が大きくなり、凝集によるトナー径の調整が困難となることがある一方、20構成モル%を超えると、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融点が降下して、画像の保存性が悪くなったり、乳化粒子径が小さ過ぎて水に溶解し、ラテックスが生じないことがある。尚、本明細書において「構成モル%」とは、ポリエステル樹脂における各構成成分(酸由来構成成分またはアルコール由来構成成分)を1単位(モル)としたときの百分率を指す。
−アルコール由来構成成分−
アルコール由来構成成分となるためのアルコールとしては、脂肪族ジオールが好ましく、具体的には、例えば、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、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,20−エイコサンジオール、などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
前記アルコール由来構成成分は、脂肪族ジオール由来構成成分の含有量が80構成モル%以上であって、必要に応じてその他の成分を含む。前記アルコール由来構成成分としては、前記脂肪族ジオール由来構成成分の含有量が90構成モル%以上であるのが好ましい。
前記脂肪族ジオール由来構成成分の含有量が、80構成モル%未満では、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融点が降下するため、耐トナーブロッキング性、画像保存性および、低温定着性が悪化してしまう場合がある。必要に応じて含まれるその他の成分としては、2重結合を持つジオール由来構成成分、スルホン酸基を持つジオール由来構成成分等の構成成分である。
前記2重結合を持つジオールとしては、2−ブテン−1,4−ジオール、3−ブテン−1,6−ジオール、4−ブテン−1,8−ジオール等が挙げられる。前記スルホン酸基を持つジオールとしては、1,4−ジヒドロキシ−2−スルホン酸ベンゼンナトリウム塩、1,3−ジヒドロキシメチル−5−スルホン酸ベンゼンナトリウム塩、2−スルホ−1,4−ブタンジオールナトリウム塩等が挙げられる。
これらの、脂肪族ジオール由来構成成分以外のアルコール由来構成成分を加える場合(2重結合を持つジオール由来構成成分およびスルホン酸基を持つジオール由来構成成分)、これらのアルコール由来構成成分における含有量としては、1〜20構成モル%が好ましく、2〜10構成モル%がより好ましい。
前記脂肪族ジオール由来構成成分以外のアルコール由来構成成分の含有量が、1構成モル%未満の場合には、顔料分散が良くなかったり、乳化粒子径が大きくなり、凝集によるトナー径の調整が困難となることがある一方、20構成モル%を超えると、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、明確な融点を示さなくなるため、低温度側に熱に対する吸収を持つようになり、定着画像の保存性が悪くなったり、樹脂の水に対する溶解性が増加し、ラテックスが生じないことがある。
本発明に使用するトナーにおける結着樹脂の融点は、60〜120℃が好ましく、さらに好ましくは60〜100℃である。前記融点が60℃より低いと、トナーの保存性や、定着後の画像の保存性が問題となる。また、120℃より高いと、従来のトナーに比べて十分な低温定着性が得られない。
尚、本発明において、前記結晶性樹脂の融点の測定には、示差走査熱量計(DSC)を用い、室温から150℃まで毎分10℃の昇温速度で測定を行った時のJIS K−7121に示す入力補償示差走査熱量測定の融解ピーク温度として求めることができる。尚、結晶性の樹脂には、複数の融解ピークを示す場合があるが、本発明においては、最大のピークをもって融点とみなす。
前記ポリエステル樹脂の製造方法としては、特に制限はなく、酸成分とアルコール成分とを反応させる一般的なポリエステル重合法で製造することができ、例えば、直接重縮合、エステル交換法等を、モノマーの種類によって使い分けて製造する。前記酸成分とアルコール成分とを反応させる際のモル比(酸成分/アルコール成分)としては、反応条件等によっても異なるため、一概には言えないが、通常1/1程度である。
前記ポリエステル樹脂の製造は、重合温度180〜230℃の間で行うことができ、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合時に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる。モノマーが、反応温度下で溶解または相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。重縮合反応においては、溶解補助剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪いモノマーが存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪いモノマーとそのモノマーと重縮合予定の酸またはアルコールとを縮合させておいてから主成分と供に重縮合させるとよい。
前記ポリエステル樹脂の製造時に使用可能な触媒としては、ナトリウム、リチウム等のアルカリ金属化合物、マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属化合物、亜鉛、マンガン、アンチモン、チタン、スズ、ジルコニウム、ゲルマニウム等の金属化合物、亜リン酸化合物、リン酸化合物、および、アミン化合物等が挙げられ、具体的には、以下の化合物が挙げられる。
例えば、酢酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、酢酸リチウム、炭酸リチウム、酢酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、酢酸マグネシウム、酢酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、ナフテン酸亜鉛、塩化亜鉛、酢酸マンガン、ナフテン酸マンガン、チタンテトラエトキシド、チタンテトラプロポキシド、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラブトキシド、三酸化アンチモン、トリフェニルアンチモン、トリブチルアンチモン、ギ酸スズ、シュウ酸スズ、テトラフェニルスズ、ジブチルスズジクロライド、ジブチルスズオキシド、ジフェニルスズオキシド、ジルコニウムテトラブトキシド、ナフテン酸ジルコニウム、炭酸ジルコニール、酢酸ジルコニール、ステアリン酸ジルコニール、オクチル酸ジルコニール、酸化ゲルマニウム、トリフェニルホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、トリエチルアミン、トリフェニルアミン等の化合物が挙げられる。
(着色剤)
本発明に使用するトナーにおける着色剤としては、特に制限はなく、染料および顔料のどちらでもかまわないが、耐光性や耐水性の観点から顔料が好ましい。好ましい顔料としては、カーボンブラック、アニリンブラック、アニリンブルー、カルコイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロライド、フタロシアンブルー、マラカイトグリーンオキサート、ランプブラック、ローズベンガル、キナクリドン、ベンジジンイエロー、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド185、C.I.ピグメント・イエロー12、C.I.ピグメント・イエロー17、C.I.ピグメント・イエロー180、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー74、C.I.ピグメント・ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3等の公知の顔料が使用できる。
また、着色剤として磁性粉を使用することもできる。磁性粉としては、コバルト、鉄、ニッケルなどの強磁性金属、コバルト、鉄、ニッケル、アルミニウム、鉛、マグネシウム、亜鉛、マンガンなどの金属の合金や酸化物などの公知の磁性体が使用できる。
以上の着色剤は、単独で使用可能な他、2種類以上組み合わせて使用してもよい。本発明に使用するトナーにおける前記着色剤の含有量としては、トナー全原料100質量部に対して、0.1〜40質量部が好ましく、1〜30質量部がさらに好ましい。尚、前記着色剤の種類を適宜選択することにより、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナー等の各色トナーが得られる。
(その他の成分)
本発明に使用するトナーに用いられ得る前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択でき、例えば、無機微粒子、有機微粒子、帯電制御剤、離型剤等の公知の各種添加剤等が挙げられる。
前記無機微粒子としては、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子、アルミナ微粒子、酸化セリウム微粒子、あるいはこれらの表面を疎水化処理した物等、公知の無機微粒子を単独または二種以上を組み合わせて使用することができるが、発色性やOHP透過性等透明性を損なわないという観点から屈折率が結着樹脂よりも小さいシリカ微粒子が好ましい。またシリカ微粒子は種々の表面処理が施されていてもよく、例えばシラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、シリコーンオイル等で表面処理されたものが好ましい。
これら無機微粒子を添加することにより、トナーの粘弾性を調整することができ、耐オフセット性や離型性を向上させることができる。無機微粒子は、トナー全量に対して、0.2〜40質量%含有されることが好ましく、0.5〜20質量%がさらに好ましい。
前記有機微粒子は、一般にクリーニング性や転写性を向上させる目的で使用される。前記有機微粒子としては、例えば、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニリデン等の微粒子が挙げられる。
前記帯電制御剤は、一般に帯電性を向上させる目的で使用される。前記帯電制御剤としては、クロム系アゾ染料、鉄系アゾ染料、アルミニウムアゾ染料等の含金属アゾ化合物;サリチル酸金属錯体、ニグロシンや4級アンモニウム塩等が挙げられる。
前記離型剤は、一般に離型性を向上させる目的で使用される。前記離型剤の具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等の低分子量ポリオレフィン類;加熱により軟化点を有するシリコーン類;オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド類;カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、木ロウ、ホホバ油等の植物系ワックス;ミツロウ等の動物系ワックス;モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス等の鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル、カルボン酸エステル等のエステル系ワックスなどが挙げられる。本発明において、これらの離型剤は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
離型剤の含有量としては、トナー全原料100質量部に対し好ましくは1〜20質量部、より好ましくは2〜15質量部である。1質量部未満であると離型剤添加の効果がなく、20質量部を超えると、帯電性への悪影響が現れやすくなり、また現像機内部においてトナーが破壊されやすくなるため離型剤やトナー樹脂のキャリアへのスペント化が生じ、帯電が低下しやすくなる等の影響が現れるばかりでなく、例えばカラートナーを用いた場合、定着時の画像表面への染み出しが不十分になり易く、画像中に離型剤が在留しやすくなってしまうため、透明性が悪化し好ましくない。離型剤の融点としては50〜120℃が好ましく、より好ましくは60〜100℃である。離型剤の融点が60℃未満では離型剤の変化温度が低すぎ、耐ブロッキング性が劣ったり、複写機内温度が高まった時に現像性が悪化したりする。120℃を超える場合には、離型剤の変化温度が高過ぎ、結晶性樹脂の低温定着性を損ねてしまう。
本発明に使用されるトナーの体積平均粒径としては、1〜12μmが好ましく、2〜8μmがより好ましく、3〜6μmがさらに好ましい。また、数平均粒径としては、1〜20μmが好ましく、2〜8μmがより好ましい。また、粒度分布の指標である(体積平均粒径÷数平均粒径)の値としては、1.6以下が好ましく、1.5以下がさらに好ましい。この値が1.6より大きいと粒度分布の広がりが大きくなるため、帯電量の分布も広くなってしまい、逆極性トナーやローチャージトナーが発生しやすくなる。
前記体積平均粒径および前記数平均粒径は、例えば、コールターカウンター[TA−II]型(コールター社製)を用いて、50μmのアパーチャー径で測定することにより求めることができる。この時、測定はトナーを電解質水溶液(アイソトン水溶液)に分散させ、超音波により30秒以上分散させた後に行う。
本発明の画像形成方法は、静電潜像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、該静電潜像担持体に対向して配置された現像剤担持体の表面にトナー及びキャリアからなる現像剤を担持し、該現像剤により潜像担持体表面の静電潜像を現像してトナー画像とする現像工程と、該トナー画像を転写材表面に転写する転写工程と、転写材表面のトナー画像を定着する定着工程と、を有する画像形成方法であって、前記現像剤が既述の本発明のトナー及びキャリアからなる本発明の静電潜像現像用現像剤であり、かつ、前記キャリアの10000V/cmの電界強度下での磁気ブラシ抵抗が5.0×1011〜1.0×1016Ω・cmであり、更に、前記静電潜像担持体が電荷輸送層を有し、該電荷輸送層の層厚をCtd、前記キャリアの体積平均粒径をCdとしたときに、下記式(2)の関係を満たすことを特徴とする画像形成方法である。
式(2)
0.8≦Ctd/Cd≦1.4
静電潜像担持体上に形成された静電潜像部へのキャリア付着は、現像剤中のキャリアに潜像部電荷に対向して電荷注入が行われ、それによりキャリア現像が発生する為に生じると考えられる。このキャリア現像は、現像剤電気抵抗(現像剤抵抗という場合がある)を高くしたり、または現像剤抵抗の急激な低下(絶縁破壊)を無くすことにより防止することが出来る。より厳密には現像時に現像剤中のトナーが大量に消費されることから、現像剤の抵抗は低下し、キャリアの電気抵抗に近いものとなるため、該キャリアの電気抵抗または絶縁破壊電圧の制御によって防止が可能となる。
本発明者等は、現像担持体上のキャリアの10000V/cmの電界強度下での磁気ブラシ抵抗が5.0×1011Ω以上あれば、長時間現像剤を使用してもキャリア付着がかなり軽減されることを確認した。しかし現像剤の長時間使用によりキャリア被覆樹脂層が磨耗しキャリア抵抗が低下することは避けられず、わずかながらキャリア付着はどうしても発生してしまう。これら微量のキャリア付着であっても静電潜像担持体に圧接している転写部材の圧力でその表面にキャリアが押し付けられ、トナークリーニング部材により擦られ、傷を生じ、さらに帯電手段により短絡(リーク)、あるいは絶縁破壊を起こし、その部位が帯電不能となるため画像上に黒点を生じさせてしまう。
そこで本発明者等は、更に感光体の電荷輸送層の厚さ(Ctd)とキャリアの体積平均粒径(Cd)の比が0.8以上1.4以下とすることで画像上に黒点を発生させることなく長時間画質を安定させることが可能であることを確認した。
さらに、キャリア付着を抑制する為に現像剤担持体の軸方向単位長さ当たりのキャリアの10000V/cmの電界強度下での磁気ブラシ抵抗が5.0×1011Ω以上1.0×1016Ω・cm以下であれば好ましく用いることができるが、本発明者等は、トナーとキャリアを混合し二成分現像剤を作製する前に該キャリア表面に比抵抗が1012〜1016 Ω・cmのチタン化合物、好ましくは疎水化処理した体積平均粒径が10〜200nmであるチタン化合物粒子を添加することにより、キャリア表面抵抗を適当な範囲に低下させ、同時に現像剤帯電量を低下せしめ、使用初期、特に低温低湿下での現像性をより向上させることを見出した。また表面の無機微粒子はキャリア被覆層の磨耗とともに消費されてしまう為、現像剤抵抗は初期から長時間使用においても変化は小さく、長時間にわたり画像濃度を安定化させることができる。
既述のように、本発明の画像形成方法に使用するキャリアは、既述の本発明のキャリアであり、10000V/cmの電界強度下での磁気ブラシ抵抗が5.0×1011〜1.0×1016Ω・cmである。該磁気ブラシ抵抗が5.0×1011Ω未満では長時間に渡りキャリア付着を抑制することが困難であり、1.0×1016Ωを超えるとエッジ効果が強く現れてソリッド画像部における現像濃度の低下等の現像性が損なわれる問題点が発生する。前記磁気ブラシ抵抗のより好ましい範囲としては1.0×1012〜1.0×1015Ωであり、更に好ましくは1.0×1013〜1.0×1014.5Ωの範囲である。
本発明の画像形成方法に用いる静電潜像担持体について説明する。本発明においては有機感光体が好ましく用いることができる。該有機感光体は、導電性基体上に、電荷発生層と電荷輸送層とが積層された感光層が設けられてなるものであり、必要に応じて、感光層と基体の間に下引き層を設けることができる。
本発明に使用する有機感光体に用いる電荷輸送層について説明する。電荷輸送層は、電荷輸送材料と結着樹脂により構成される。電荷輸送材料としては、例えば、トリフェニルアミン誘導体、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス−(m−トリル)ベンジジン、4−ジエチルアミノベンズアルデヒド−2,2−ジフェニルヒドラゾン、p−(2,2−ジフェニルビニル)−N,N−ジフェニルアニリン等の誘導体など、公知のものが適宜使用できる。
前記有機感光体における結着樹脂には、例えば、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスチレン、ポリエステル、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ポリスルホン、ポリメタクリル酸エステル、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、ポリオレフィン等が用いられる。電荷輸送材料と結着樹脂の配合(重量)比は、5:1〜1:5、好ましくは3:1〜1:3である。電荷輸送材料の比率が高すぎると電荷輸送層の機械的強度が低下し、一方、低すぎると感度が低下するので、前記の範囲に設定するのが好ましい。また、電荷輸送材料が成膜性を有するものを用いる際には、前記結着樹脂は使用しなくてもよい。
導電性支持体上に電荷発生層および電荷輸送層を積層してなる有機感光体の電荷輸送層の層厚(Ctd)は、現像剤を構成するキャリアの体積平均粒径(Cd)に対し0.8≦Ctd/Cd≦1.4であり、好ましくは0.8≦Ctd/Cd≦1.2である。
一般にキャリアは比重が大きく、またトナーと比較して粒径が大きいため、現像時における電荷輸送層への接触によって電荷輸送層は傷がつきやすく、大粒径キャリアであれば傷の発生、磨耗が早いのは容易に想像されるものである。一方で電荷輸送層は過度に厚い場合は耐久性が増加するものの、感度が低下し、また過度に薄い場合は逆に感度は増加し、耐久性は低下する。前述のキャリアとの接触による磨耗を考慮した場合、キャリアの体積平均粒径に対して電荷輸送層の層厚が適当な範囲であれば前述の感度と耐久性を両立することができる。さらにキャリア表面に無機微粒子を添加し、現像剤の抵抗を制御することで、例えばキャリアに対してトナーが減少するいわゆる低トナー濃度の状態であっても、キャリア間の電荷交換性を向上させることにより現像剤の電荷を過度に増加させないため、感光体表面への短絡を防止できる。
本発明における有機感光体の電荷輸送層の層厚(Ctd)とキャリアの体積平均粒径の比(Ctd/Cd)が0.8〜1.4であれば、感光体の感度と耐久性を両立できる。(Ctd/Cd)が0.8未満であると、感光体の電荷輸送層に対しキャリアが与える傷等の磨耗が大きいことを意味し、早期に電荷輸送層が磨耗し感光体上に黒点を発生させてしまい、画像に抜けが生じてしまう。また(Ctd/Cd)が1.4を超える場合、耐磨耗性はあるものの、特に初期における感度が低下してしまう。
前記電荷輸送層の層厚(Ctd)は、30〜40μmであることが好ましく、30〜35であることがより好ましい。前記電荷輸送層の層厚(Ctd)が30μm未満であると、感光体表面の電荷輸送層の耐久性が劣り黒点を発生しやすくなる場合があり、40μmを超えると、感光体表面の層厚を均一にすることが困難な上、感度が低下する為に画像が低下する場合がある。
前記静電潜像形成工程とは、静電潜像担持体の表面を、帯電手段により一様に帯電した後、レーザー光学系やLEDアレイなどで潜像担持体に露光し、静電潜像を形成する工程である。前記帯電手段としては、コロトロン、スコロトロンなどの非接触方式の帯電器、及び潜像担持体表面に接触させた導電性部材に電圧を印加することにより、潜像担持体表面を帯電させる接触方式の帯電器が挙げられ、いかなる方式の帯電器でもよい。しかし、オゾンの発生量が少なく、環境に優しく、かつ耐刷性に優れるという効果を発揮するという観点から、接触帯電方式の帯電器が好ましい。前記接触帯電方式の帯電器においては、導電性部材の形状はブラシ状、ブレード状、ピン電極状、ローラー状等のいずれでもよいが、ローラー状部材が好ましい。
前記現像工程とは、静電潜像担持体に対向して配置された現像剤担持体の表面にトナー及びキャリアからなる現像剤を担持し、該現像剤により潜像担持体表面の静電潜像を現像してトナー画像とする工程である。現像方式は、既知の方式を用いて行うことができるが、本発明に用いられる2成分現像剤による現像方式としては、磁気ブラシ方式がある。また、現像はいわゆる正規現像方式であっても、反転現像方式であってもよいが、反転現像方式を用いることが好ましい。本発明の画像形成方法は、現像方式に関し、特に制限を受けるものではない。
本発明においては、前記静電潜像担持体と現像剤担持体との間隙が、0.25〜0.60mmであることが好ましく、0.30〜0.50mmであることがより好ましい。前記静電潜像担持体と現像剤担持体との間隙が0.25mm未満であると、磁気ブラシによる画像の乱れの発生、感光体表面の磨耗量が増加する場合があり、0.60mmを超えると、現像性が低下し画像濃度がバラツク原因となる場合がある。
前記転写工程とは、潜像担持体表面に形成されたトナー画像を、転写材に転写して転写画像を形成する工程である。カラー画像形成の場合は、転写材としての中間転写ドラムまたはベルトに各色トナーを1次転写したのち、紙等の記録媒体に2次転写するのが好ましい。
感光体からのトナー画像を紙あるいは中間転写体に転写する転写装置としては、コロトロンが利用できる。コロトロンは用紙を均一に帯電する手段としては有効であるが、記録材である用紙に所定の電荷を与えるために、数kVという高圧を印加しなければならず、高圧電源を必要とする。また、コロナ放電によってオゾンが発生するため、ゴム部品や感光体の劣化を引き起こすので、弾性材料からなる導電性の転写ロールを静電荷像担持体に圧接して、用紙にトナー画像を転写する接触転写方式(接触型転写手段)が好ましい。
本発明の画像形成方法においては、転写装置に関し、特に制限を受けるものではない。
前記定着工程とは、記録材表面に転写されたトナー画像を定着装置にて定着する工程である。定着装置としては、前述のように定着媒体として加熱定着ロールを用いる加熱定着装置が用いられる。定着温度は160℃以上が好ましく、より好ましくは180〜210℃程度に設定される。
本発明の画像形成方法においては、定着方式については特に制限を受けるものではない。
本発明の画像形成方法は、前記静電潜像形成工程が、静電潜像担持体の表面に接触して該表面を帯電させる接触型帯電手段により静電潜像担持体に静電潜像を形成する工程であり、前記転写工程が、ブラシ状、ブレード状、ピン電極状、ローラー状等の帯電器を用いる接触型転写手段により、トナー画像を転写材表面に転写する工程であることが好ましい。
以下、本発明の実施例を具体的に挙げて説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。尚、以下の説明において、特に断りのない限り、「部」はすべて「重量部」を意味する。また、実施例及び比較例のトナー、キャリア、現像剤及びチタン化合物の各特性値は下記の方法により測定を実施した。
本発明における粒度および粒度分布測定について述べる。本発明において測定する粒子の粒径が2μm以上の場合、測定装置としてはコールターカウンターTA−II型(ベックマンーコールター社製)を用い、電解液はISOTON‐II(ベックマンーコールター社製)を使用した。
測定法としては分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5%水溶液2ml中に測定試料を0.5〜50mg加える。これを前記電解液100〜150ml中に添加した。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約1分間分散処理を行い、前記コールターカウンターTA−II型により、アパーチャー径として100μmアパーチャーを用いて2〜60μmの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布、個数平均分布を求めた。測定する粒子数は50000であった。
また本発明において測定する粒子の粒径が2μm未満の場合、レーザー回析式粒度分布測定装置(LA−700:堀場製作所製)を用いて測定した。測定法としては分散液となっている状態の試料を固形分で約2gになるように調整し、これにイオン交換水を添加して、約40mlにする。これをセルに適当な濃度になるまで投入し、約2分待って、セル内の濃度がほぼ安定になったところで測定する。得られたチャンネルごとの粒径を、粒径の小さい方から累積し、累積50%になったところを平均粒径とした。なお、外添剤などの粉体を測定する場合は、界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5%水溶液50ml中に測定試料を2g加え、超音波分散機(1000Hz)にて2分分散して、試料を作製し、前述の分散液と同様の方法で、測定した。
<トナーの形状係数測定方法>
トナー形状係数SF1は、スライドグラス上に散布したトナーの光学顕微鏡像をビデオカメラを通じてルーゼックス画像解析装置に取り込み、50個のトナーについて、下記式(4)で示すSF1を計算し、その平均値を求めることにより得られたものである。
式(4)
SF1=(ML2/A)×(100π/4)
式(4)中、MLはトナー粒子の最大長、Aはトナー粒子の投影面積を示す。
<キャリア表面におけるチタン原子の量及び窒素原子の量>
キャリア表面におけるチタン原子の量及び窒素原子の量(チタン原子のピーク強度/窒素原子のピーク強度)は、日本分光製X線光電子分光装置(JPS−9000MX)により、X線源MgKα、出力10kV、分析領域10×10mmで測定を行い。測定された各元素のピーク強度より表面原子濃度を算出した。尚、表面原子濃度の計算は日本分光社提供の相対感光因子を用いた。
測定された各元素のピーク強度は分析領域内の存在量に原子毎に比例する。本発明においては、キャリア表面のチタン原子由来のピーク強度と窒素原子由来のピーク強度の比率をとることにより、キャリア表面の四級アンモニウム塩及び窒素含有化合物とチタン化合物の比率を概算している。
また、実使用時のキャリア表面におけるチタン原子の量及び窒素原子の量の測定は、現像剤をビーカー等の容器に入れ、界面活性剤水溶液(例えば、ポリオキシエチレノクチルフェニルエーテル0.2wt%水溶液)を適量加え、容器下部から磁石によりキャリアを保持し、トナーのみを洗い流す。この作業を上澄みが無色透明になるまで行う。更に、適量のエタノールを加えキャリア表面に付着している界面活性剤を除去する。トナー除去を行ったキャリアを乾燥機により乾燥させ、その後、前記方法にてキャリア表面におけるチタン原子の量及び窒素原子の量を測定する。
<重量平均分子量>
キャリアの重量平均分子量は以下の条件で行った。東ソー(株)HLC−8120GPC,SC−8020装置を用い、カラムはTSK gei,SuperHM−H(6.0mmID×15cm×2本)を用い、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いた。測定条件としては、試料濃度0.5%、流速0.6ml/min.、試料注入量10μl、測定温度40℃である。
<体積抵抗の測定>
キャリア及びチタン化合物の体積抵抗値は、25℃の条件下において、図1に示す装置を用いて行なった。図1は体積抵抗値を測定の構成を説明するための構成図である。図1において、厚みHに調整した測定試料(キャリア又はチタン化合物)6を、上部電極1と下部電極2とで狭持し、上方より加圧手段4で加圧しながらダイヤルゲージ3で厚みを測定し、測定試料6の電気抵抗を上部電極1及び下部電極2と配線で結ばれた高電圧抵抗計5で計測した。具体的には測定試料に成型機にて500kg/cm2の圧力を加えて測定ディスクを作製した。ついでディスクの表面を刷毛で清掃し、セル内の上部電極1と下部電極2との間に挟み込み、ダイヤルゲージで厚みを測定した。次に電圧を印加し、電流値を読み取ることにより体積抵抗値を求めた。
<キャリアの磁気ブラシ抵抗測定方法>
25℃の条件下において、図2に示すように現像装置の感光体を取り外し、替わりに同一サイズのアルミニウムパイプ12を装填する。現像機15における現像剤担持体(現像スリーブ)16にはキャリアによる磁気ブラシ17を形成させる。次いで現像剤担持体16に、高圧電源14により、直流電圧を(印加直流電圧)/(アルミニウムパイプ12と現像剤担持体16との間の対向距離)で割った値が所定の電界強度となるように印加し、このとき流れる電流の値をエレクトロメーター11で測定する。次に印加電圧と電流値から抵抗を求め、求めた抵抗値×(現像スリーブ実効長)÷(アルミニウムパイプ12と現像剤担持体16との間の対向距離13)を所定の電界強度時のキャリア磁気ブラシ抵抗とする。測定時、感光体と対向している現像剤担持体16上の磁気ブラシ状のキャリアの単位面積当たりの質量は550g/m2とする。尚、測定は25℃の条件で行った。
<トナー粒子の作製>
(樹脂微粒子分散液の調整)
スチレン:370部
n−ブチルアクリレート:30部
アクリル酸:8部
ドデカンチオール:24部
四臭化炭素:4部
前記化合物を混合して溶解したものを、非イオン性界面活性剤(ノニポール400:三洋化成(株)製)6部及びアニオン性界面活性剤(ネオゲンSC:第一工業製薬(株)製)10gをイオン交換水550部に溶解したフラスコ中で乳化重合させ、10分間ゆっくり混合しながら、これに過硫酸アンモニウム4gを溶解したイオン交換水50部を投入した。窒素置換を行った後、前記フラスコ内を攪拌しながら内容物が70℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続した。その結果、150nmであり、Tg=58℃、重量平均分子量Mw=12000の樹脂粒子が分散された樹脂微粒子分散液を調製した。
(着色剤分散液の調製)
カーボンブラック(モーガルL:キャボット製):60部
ノニオン性界面活性剤(ノニポール400:三洋化成(株)製):6部
イオン交換水:240部
以上の成分を混合して、溶解、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて10分間攪拌し、その後アルティマイザーにて分散処理して平均粒子径が250nmである着色剤(カーボンブラック)粒子が分散された着色剤分散剤を調製した。
(離型剤分散液の調製)
パラフィンワックス(HNP0190:日本精蝋(株)製、融点85℃):100部
カチオン性界面活性剤 (サニゾールB50:花王(株)製):5部
イオン交換水 :240部
以上の成分を、丸型ステンレス鋼製フラスコ中でホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて10分間分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、平均粒径が520nmである離型剤粒子が分散された離型剤分散液を調製した。
(トナー母粒子1の作製)
前記樹脂微粒子分散液:234部
前記着色剤分散液:30部
前記離型剤分散液:40部
ポリ水酸化アルミニウム(浅田化学社製、Paho2S):0.5部
イオン交換水:600部
以上の成分を、丸型ステンレス鋼鉄フラスコ中でホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて混合し、分散した後、加熱用オイルバス中でフラスコ内を攪拌しながら50℃まで加熱した。50℃で30分保持した後、D50が4.7μmの凝集粒子が生成していることを確認した。更に加熱用オイルバスの温度を上げて56℃で1時間保持し、D50は6.2μmとなった。その後、この凝集体粒子を含む分散液に26重量部の樹脂微粒子分散液を追加した後、加熱用オイルバスの温度を50℃まで上げて30分間保持した。この凝集体粒子を含む分散液、1N水酸化ナトリウムを追加して、系のpHを7.0に調整した後ステンレス製フラスコを密閉し、磁気シールを用いて攪拌を継続しながら80℃まで加熱し、4時間保持した。冷却後、このトナー母粒子を濾別し、イオン交換水で4回洗浄した後、凍結乾燥してトナー母粒子1を得た。トナー母粒子1は体積平均粒径が6.5μm、平均形状係数は128であった。
(トナー母粒子2の作製)
前記樹脂微粒子分散液:234部
前記着色剤分散液:30部
前記離型剤分散液:40部
ポリ水酸化アルミニウム(浅田化学社製、Paho2S):0.5部
イオン交換水:600部
以上の成分を、丸型ステンレス鋼鉄フラスコ中でホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて混合し、分散した後、加熱用オイルバス中でフラスコ内を攪拌しながら40℃まで加熱した。40℃で30分保持した後、平均粒径が4.5μmの凝集粒子が生成していることを確認した。更に加熱用オイルバスの温度を上げて56℃で1時間保持し、平均粒径は5.3μmとなった。その後、この凝集体粒子を含む分散液に26部の樹脂微粒子分散液を追加した後、加熱用オイルバスの温度を50℃まで上げて30分間保持した。この凝集体粒子を含む分散液、1N水酸化ナトリウムを追加して、系のpHを7.0に調整した後ステンレス製フラスコを密閉し、磁気シールを用いて攪拌を継続しながら80℃まで加熱し、4時間保持した。冷却後、このトナー母粒子を濾別し、イオン交換水で4回洗浄した後、凍結乾燥してトナー母粒子2を得た。トナー母粒子2の平均粒径が5.9μm、平均形状係数は132であった。
(外添トナー粒子1の作製)
前記トナー母粒子100部に、ルチル型酸化チタン(平均粒径40nm、n−デシルトリメトキシシラン処理)1.0部、シリカ(気相酸化法により作製、体積平均粒径40nm、シリコーンオイル処理)1.5部を加え、5リットルヘンシェルミキサーを用い、周速30m/sで15分間ブレンドを行った後、45μmの目開きのシーブを用いて粗大粒子を除去し、外添トナー粒子1を作製した。
(外添トナー粒子2の作製)
前記トナー母粒子100部に、ルチル型酸化チタン(平均粒径20nm、n−デシルトリメトキシシラン処理)1.0部、シリカ(気相酸化法により作製、体積平均粒径40nm、シリコーンオイル処理)1.5部を加え、5リットルヘンシェルミキサーを用い、周速30m/sで15分間ブレンドを行った後、45μmの目開きのシーブを用いて粗大粒子を除去し、外添トナー粒子2を作製した。
(感光体の作製)
アルミシリンダをジルコニウム化合物(商品名:オルガチックスZC540,松本製薬社製)10部、シラン化合物(商品名: A1110,日本ユニカー社製)1部、イソプロパノール 40部及びブタノール20部からなる塗布液中に25℃で2分間浸漬塗布した後、これを150℃で10分間加熱乾燥し、膜厚0.5μmの下引き層を形成させた。次いで、上記処理をしたアルミシリンダをクロロガリウムフタロシアニン結晶1部をポリビニルブチラール樹脂(商品名:エスレックBM−S, 積水化学社製)1部及び酢酸n−ブチル100部と混合し、ガラスビーズとともにペイントシェイカーで1時間分散処理させて得た塗布液中に25℃で2分間浸漬塗布した後、これを100℃で10分間加熱乾燥し、上記下引き層の上に膜厚0.15μmの電荷発生層を形成させた。さらに上記処理をしたアルミシリンダをポリカーボネート樹脂(PCZ−300, 三菱ガス化学社製)3部及びトリフェニルアミン誘導体2部をモノクロルベンゼン20部に溶解して得られた塗布液中に25℃で浸漬塗布した後、これを120℃で60分間加熱乾燥し、電荷輸送層を形成させた。なお電荷輸送層の膜厚は、塗布時間を変更することにより調整した。本発明の実施例及び比較例に用いる感光体の電荷輸送層の膜厚として25μm、32μm、35μm、53μmのものを作製した。
(キャリア1の作製)
Mn−Mgフェライト粒子(体積平均粒径:35μm):100部
トルエン:15部
スチレン−メチルメタクリレート共重合体(成分比:20:80、重量平均分子量80000):2.25部
前記例示化合物1:0.05部
カーボンブラック(Regal330;キャボット社製):0.23部
フェライト粒子を除く前記成分を60分間スターラーにて撹拌/分散し、被覆層形成用原料溶液を調製した。次にこの原料溶液とフェライト粒子を真空脱気型二―ダに入れ、60℃で30分撹拌した後、更に加温しながら、減圧して脱気、乾燥させることによりキャリア1を作製した。作製したキャリア1の体積抵抗を測定したところ2.8×1013Ω・cmであった。また、10000V/cmの電界強度下での磁気ブラシ抵抗は4.4×1014Ω・cmであり、体積平均粒径は36μmであった。
(キャリア2の作製)
Mn−Mgフェライト粒子(体積平均粒径:35μm):100部
トルエン:15 部
スチレン−メチルメタクリレート共重合体(成分比:50:50、重量平均分子量85000):1.60部
前記例示化合物2:0.05部
ベンゾグアナミン樹脂粒子(エポスターMS 0.3μm;日本触媒社製): 0.2部
カーボンブラック(Regal330;キャボット社製):0.17部
をキャリア1同様の作製法にてキャリア2を作製した。作製したキャリア2の体積抵抗を測定したところ3.4×1012Ω・cmであった。また、10000V/cmの電界強度下での磁気ブラシ抵抗は9.3×1013Ω・cmであり、体積平均粒径は37μmであった。
(キャリア3の作製)
キャリア2の作製において、例示化合物1を添加しないこと以外はキャリア1の作製と同様にして、キャリア3を作製した。作製したキャリア3の体積抵抗を測定したところ、7.5×1014Ω・cmであった。また、10000V/cmの電界強度下での磁気ブラシ抵抗は3.1×1014Ω・cmであり、体積平均粒径は36μmであった。
(キャリア4の作製)
キャリア1の作製において、例示化合物1の添加量を0.03部に変更する以外はキャリア1の作製と同様にして、キャリア4を作製した。作製したキャリア4の体積抵抗を測定したところ、2.8×1013Ω・cmであった。また、10000V/cmの電界強度下での磁気ブラシ抵抗は7.2×1014Ω・cmであり、体積平均粒径は36μmであった。
(キャリア5の作製)
キャリア2の作製において、例示化合物1を添加しないこと以外はキャリア1の作製と同様にして、キャリア5を作製した。作製したキャリア5の体積抵抗を測定したところ、1.2×1012Ω・cmであった。また、10000V/cmの電界強度下での磁気ブラシ抵抗は8.8×1013Ω・cmであり、体積平均粒径は37μmであった。
(キャリア6の作製)
・ Mn−Mgフェライト粒子(体積平均粒径:35μm):100部
・ トルエン:15 部
・ スチレン−メチルメタクリレート共重合体(成分比30:70、重量平均分子量78000):2.2部
前記例示化合物1:0.05部
・カーボンブラック(Regal330;キャボット社製):0.3部
フェライト粒子を除く上記成分を60分間スターラーにて撹拌/分散し、被覆層形成用原料溶液を調製した。次にこの原料溶液とフェライト粒子を真空脱気型ニーダに入れ、60℃で30分撹拌した後、更に加温しながら、減圧して脱気し、乾燥させることによりキャリア6を作製した。作製したキャリア8の体積抵抗を測定したところ4.4×1013Ω・cmであった。また、10000V/cmの電界強度下での磁気ブラシ抵抗は3.2×1013Ωであり、体積平均粒径は37μmであった。
(キャリア7の作製)
・ Mn−Mgフェライト粒子(体積平均粒径:35μm):100部
・ トルエン:15部
・ スチレン−メチルメタクリレート共重合体(成分比30:70、重量平均分子量80000):2.0部
・ 前記例示化合物3:0.02部
・ カーボンブラック(Regal330;キャボット社製):0.5部
フェライト粒子を除く上記成分を60分間スターラーにて撹拌/分散し、被覆層形成用原料溶液を調製した。次にこの原料溶液とフェライト粒子を真空脱気型二―ダに入れ、60℃で30分撹拌した後、更に加温しながら、減圧して脱気し、乾燥させることによりキャリア7を作製した。作製したキャリア10の体積抵抗を測定したところ8.8×1011Ω・cmであった。また、10000V/cmの電界強度下での磁気ブラシ抵抗は8.5×1011Ωであり、体積平均粒径は37μmであった。
(キャリア8の作製)
・ Mn−Mgフェライト粒子(体積平均粒径:35μm):100部
・ トルエン:15部
・ スチレン−メチルメタクリレート共重合体(成分比30:70、重量平均分子量81000):2.35部
・ 前記例示化合物3:0.03部
・ カーボンブラック(Regal330;キャボット社製):0.15部
フェライト粒子を除く上記成分を60分間スターラーにて撹拌/分散し、被覆層形成用原料溶液を調製した。次にこの原料溶液とフェライト粒子を真空脱気型二―ダに入れ、60℃で30分撹拌した後、更に加温しながら、減圧して脱気し、乾燥させることによりキャリア8を作製した。作製したキャリア11の体積抵抗を測定したところ4.5×1014Ω・cmであった。また、10000V/cmの電界強度下での磁気ブラシ抵抗は4.5×1015Ωであり、体積平均粒径は40μmであった。
(キャリア9の作製)
・ Mn−Mgフェライト粒子(体積平均粒径:35μm):100部
・ トルエン:15部
・ スチレン−メチルメタクリレート共重合体(成分比30:70、重量平均分子量80000):1.2部
・ 前記例示化合物4:0.05部
・ カーボンブラック(Regal330;キャボット社製):0.30部
フェライト粒子を除く上記成分を60分間スターラーにて撹拌/分散し、被覆層形成用原料溶液を調製した。次にこの原料溶液とフェライト粒子を真空脱気型二―ダに入れ、60℃で30分撹拌した後、更に加温しながら、減圧して脱気し、乾燥させることによりキャリア9を作製した。作製したキャリア12の体積抵抗を測定したところ9.2×108Ω・cmであった。また、10000V/cmの電界強度下での磁気ブラシ抵抗は1.0×108Ωであり、体積平均粒径は36μmであった。
(キャリア10の作製)
・ Mn−Mgフェライト粒子(体積平均粒径:45μm):100部
・ トルエン:15部
・ スチレン−メチルメタクリレート共重合体(成分比30:70、重量平均分子量78000):1.75部
・ 前記例示化合物4:0.03部
・ カーボンブラック(Regal330;キャボット社製):0.25部
フェライト粒子を除く上記成分を60分間スターラーにて撹拌/分散し、被覆層形成用原料溶液を調製した。次にこの原料溶液とフェライト粒子を真空脱気型二―ダに入れ、60℃で30分撹拌した後、更に加温しながら、減圧して脱気し、乾燥させることによりキャリア10を作製した。作製したキャリア13の体積抵抗を測定したところ4.8×1013Ω・cmであった。また、10000V/cmの電界強度下での磁気ブラシ抵抗は6.0×1013Ωであり、体積平均粒径は47μmであった。
(キャリア11の作製)
・ Mn−Mgフェライト粒子(体積平均粒径:35μm):100部
・ トルエン:15部
・ スチレン−メチルメタクリレート共重合体(成分比30:70、重量平均分子量78000):3.25部
・ 前記例示化合物4:0.02部
・カーボンブラック(Regal330;キャボット社製): 0.05部
フェライト粒子を除く上記成分を60分間スターラーにて撹拌/分散し、被覆層形成用原料溶液を調製した。次にこの原料溶液とフェライト粒子を真空脱気型二―ダに入れ、60℃で30分撹拌した後、更に加温しながら、減圧して脱気し、乾燥させることによりキャリア11を作製した。作製したキャリア14の体積抵抗を測定したところ1.2×1016Ω・cmであった。また、10000V/cmの電界強度下での磁気ブラシ抵抗は2.2×1016Ωであり、体積平均粒径は41μmであった。
<実施例1>
キャリア1:100部
デシルトリメトキシシラン処理酸化チタン(以下特にことわらない限りデシルトリメトキシシランのデシル基はn−デシル基を示す。平均一次粒径:20nm、体積抵抗:1.2×1014Ω・cm、Rt/Rc:4.286):0.050部
V型ブレンダー(容積5L)に前記キャリア1とデシルトリメトキシシラン処理酸化チタンAを入れ、40rpmで20分間撹拌した後、目開き75μmの篩を通過させることでチタン化合物外添キャリア1を作製した。得られたキャリア表面におけるチタン原子に対する窒素原子の比率(窒素原子の量/チタン原子の量)は0.18であり、デシルトリメトキシシラン処理酸化チタンAの表面被覆率Fは28%であった。
得られたチタン化合物外添キャリア1を100質量部と外添トナー粒子1を9質量部とを混合し静電潜像現像剤を得た。
<実施例2>
キャリア2:100部
isoブチルトリメトキシシラン処理メタチタン酸(平均一次粒径:45nm、体積抵抗:7.0×1011Ω・cm、Rt/Rc:0.206):0.05部
V型ブレンダー(容積5L)に前記キャリア2とisoブチルトリメトキシシラン処理メタチタン酸Aを入れ、40rpmで20分間撹拌した後、目開き75μmの篩を通過させることでチタン化合物外添キャリア2を作製した。得られたキャリア表面におけるチタン原子に対する窒素原子の比率(窒素原子の量/チタン原子の量)は0.72であり、isoブチルトリメトキシシラン処理メタチタン酸Aの表面被覆率Fは13%であった。
得られたチタン化合物外添キャリア2を100質量部と外添トナー粒子1を9質量部とを混合し静電潜像現像剤を得た。
<比較例1>
100質量部のキャリア1と9質量部のトナー1とをV型ブレンダー(容積5L)で40rpmで20分間撹拌し混合し静電潜像現像剤を得た。
<比較例2>
実施例1のキャリア1をキャリア3に変更する以外は同様の方法で静電潜像現像剤を得た。
<実施例3〜6、比較例3〜7>
以下、下記表1に示すキャリア及びチタン化合物を用いたこと以外実施例1と同様にして、静電潜像現像剤を作製した。
Figure 2006330307
<実施例7>
・ キャリア6:100部
・ デシルトリメトキシシラン処理酸化チタン(平均一次粒径:15nm,体積抵抗:5.0×1014Ω・cm):0.05部
V型ブレンダー(容積5L)にキャリア6とデシルトリメトキシシラン処理酸化チタンを入れ40rpmで20分間撹拌した後、目開き75μmの篩を通過させることでチタン化合物外添キャリアを作製した。得られたチタン化合物外添キャリア表面におけるチタン原子に対する窒素原子の比率(窒素原子の量/チタン原子の量)は0.22であり、デシルトリメトキシシラン処理酸化チタンの表面被覆率Fは38%であった。
得られたチタン化合物外添キャリアを100質量部と外添トナー粒子2を9質量部とを混合し静電潜像現像剤を得た。
<実施例8>
・ キャリア6:100部
・ isoブチルトリメトキシシラン処理メタチタン酸(平均一次粒径:40nm,体積抵抗:5.0×1012Ω・cm):0.05部
V型ブレンダー(容積5L)に上記キャリア6と isoブチルトリメトキシシラン処理メタチタン酸を入れ40rpmで20分間撹拌した後、目開き75μmの篩を通過させることでチタン化合物外添キャリアを作製した。得られたチタン化合物外添キャリア表面におけるチタン原子に対する窒素原子の比率(窒素原子の量/チタン原子の量)は0.63であり、isoブチルトリメトキシシラン処理メタチタン酸のキャリア表面被覆率Fは14%であった。
得られたチタン化合物外添キャリアを100質量部と外添トナー粒子2を9質量部とを混合し静電潜像現像剤を得た。
<実施例9>
・ キャリア6:100部
・ デシルトリメトキシシラン処理酸化チタン(平均一次粒径:15nm,体積抵抗:5.0×1014Ω・cm):0.075部
V型ブレンダー(容積5L)に上記キャリア6とデシルトリメトキシシラン処理酸化チタンAを入れ40rpmで20分間撹拌した後、目開き75μmの篩を通過させることでチタン化合物外添キャリアを作製した。得られたチタン化合物外添キャリア表面におけるチタン原子に対する窒素原子の比率(窒素原子の量/チタン原子の量)は0.16であり、デシルトリメトキシシラン処理酸化チタンのキャリア表面被覆率Fは56%であった。
得られたチタン化合物外添キャリアを100質量部と外添トナー粒子2を9質量部とを混合し静電潜像現像剤を得た。
<実施例10>
・ キャリア6:100部
・ デシルトリメトキシシラン処理酸化チタン(平均一次粒径:15nm,体積抵抗:5.0×1014Ω・cm):0.10部
V型ブレンダー(容積5L)に上記キャリア6とデシルトリメトキシシラン処理酸化チタンAを入れ40rpmで20分間撹拌した後、目開き75μmの篩を通過させることでチタン化合物外添キャリアを作製した。得られたチタン化合物外添キャリア表面におけるチタン原子に対する窒素原子の比率(窒素原子の量/チタン原子の量)は0.12であり、デシルトリメトキシシラン処理酸化チタンのキャリア表面被覆率Fは75%であった。
得られたチタン化合物外添キャリアを100質量部と外添トナー粒子2を9質量部とを混合し静電潜像現像剤を得た。
<比較例8>
・ キャリア6:100部
・ シリコーンオイル処理シリカ(平均一次粒径:40nm,体積抵抗:1.0×1016Ω・cm):0.05部
V型ブレンダー(容積5L)に上記キャリア6とシリコーンオイル処理シリカを入れ40rpmで20分間撹拌した後、目開き75μmの篩を通過させることでキャリアを作製した。得られたチタン化合物外添キャリア表面におけるチタン原子に対する窒素原子の比率(窒素原子の量/チタン原子の量)は0.24であり、シリコーンオイル処理シリカのキャリア表面被覆率Fは75%であった。
得られたチタン化合物外添キャリアを100質量部と外添トナー粒子2を9質量部とを混合し静電潜像現像剤を得た。
<実施例11>
・ キャリア6:100部
・ デシルトリメトキシシラン処理酸化チタン(平均一次粒径:15nm,体積抵抗:5・ 0×1014Ω・cm):0.05部
V型ブレンダー(容積5L)に上記キャリア6とデシルトリメトキシシラン処理酸化チタンAを入れ40rpmで20分間撹拌した後、目開き75μmの篩を通過させることでチタン化合物外添キャリアを作製した。得られたチタン化合物外添キャリア表面におけるチタン原子に対する窒素原子の比率(窒素原子の量/チタン原子の量)は0.24であり、デシルトリメトキシシラン処理酸化チタンのキャリア表面被覆率Fは38%であった。
得られたチタン化合物外添キャリアを100質量部と外添トナー粒子2を9質量部とを混合し静電潜像現像剤を得た。
<実施例12>
・ キャリア8:100部
・ isoブチルトリメトキシシラン処理メタチタン酸(平均一次粒径:40nm,体積抵抗:5.0×1012Ω・cm):0.05部
V型ブレンダー(容積5L)に上記キャリア8とisoブチルトリメトキシシラン処理メタチタン酸を入れ40rpmで20分間撹拌した後、目開き75μmの篩を通過させることでチタン化合物外添キャリアを作製した。得られたチタン化合物外添キャリア表面におけるチタン原子に対する窒素原子の比率(窒素原子の量/チタン原子の量)は0.51であり、isoブチルトリメトキシシラン処理メタチタン酸のキャリア表面被覆率Fは15%であった。
得られたチタン化合物外添キャリアを100質量部と外添トナー粒子2を9質量部とを混合し静電潜像現像剤を得た。
<実施例13>
・ キャリア7:100部
・ デシルトリメトキシシラン処理酸化チタン(平均一次粒径:15nm,体積抵抗:5.0×1014Ω・cm):0.05部
V型ブレンダー(容積5L)に上記キャリア7とデシルトリメトキシシラン処理酸化チタンを入れ40rpmで20分間撹拌した後、目開き75μmの篩を通過させることでチタン化合物外添キャリアを作製した。得られたチタン化合物外添キャリア表面におけるチタン原子に対する窒素原子の比率(窒素原子の量/チタン原子の量)は0.26であり、デシルトリメトキシシラン処理酸化チタンのキャリア表面被覆率Fは38%であった。
得られたチタン化合物外添キャリアを100質量部と外添トナー粒子2を9質量部とを混合し静電潜像現像剤を得た。
<実施例14>
・ キャリア6:100部
・ デシルトリメトキシシラン処理酸化チタン(平均一次粒径:15nm,体積抵抗:5.0×1014Ω・cm):0.05部
V型ブレンダー(容積5L)に上記キャリア6とデシルトリメトキシシラン処理酸化チタンを入れ40rpmで20分間撹拌した後、目開き75μmの篩を通過させることでチタン化合物外添キャリアを作製した。得られたチタン化合物外添キャリア表面におけるチタン原子に対する窒素原子の比率(窒素原子の量/チタン原子の量)は0.22であり、デシルトリメトキシシラン処理酸化チタンのキャリア表面被覆率Fは38%であった。
得られたチタン化合物外添キャリアを100質量部と外添トナー粒子2を9質量部とを混合し静電潜像現像剤を得た。
<実施例15>
・ キャリア6:100部
・ デシルトリメトキシシラン処理酸化チタン(平均一次粒径:15nm,体積抵抗:5.0×1014Ω・cm):0.05部
V型ブレンダー(容積5L)に上記キャリア6とデシルトリメトキシシラン処理酸化チタンを入れ40rpmで20分間撹拌した後、目開き75μmの篩を通過させることでチタン化合物外添キャリアを作製した。得られたチタン化合物外添キャリア表面におけるチタン原子に対する窒素原子の比率(窒素原子の量/チタン原子の量)は0.22であり、デシルトリメトキシシラン処理酸化チタンのキャリア表面被覆率Fは38%であった。
得られたチタン化合物外添キャリアを100質量部と外添トナー粒子2を9質量部とを混合し静電潜像現像剤を得た。
<実施例16>
・ キャリア6:100部
・ デシルトリメトキシシラン処理酸化チタン(平均一次粒径:15nm,体積抵抗:1.0×1010Ω・cm):0.02部
V型ブレンダー(容積5L)に上記キャリア6とデシルトリメトキシシラン処理酸化チタンを入れ40rpmで20分間撹拌した後、目開き75μmの篩を通過させることでチタン化合物外添キャリアを作製した。得られたチタン化合物外添キャリア表面におけるチタン原子に対する窒素原子の比率(窒素原子の量/チタン原子の量)は0.49であり、デシルトリメトキシシラン処理酸化チタンのキャリア表面被覆率Fは15%であった。
得られたチタン化合物外添キャリアを100質量部と外添トナー粒子2を9質量部とを混合し静電潜像現像剤を得た。
<実施例17>
・ キャリア9:100部
・ デシルトリメトキシシラン処理酸化チタン(平均一次粒径:15nm,体積抵抗:5.0×1014Ω・cm):0.05部
V型ブレンダー(容積5L)に上記キャリア9とデシルトリメトキシシラン処理酸化チタンを入れ40rpmで20分間撹拌した後、目開き75μmの篩を通過させることでチタン化合物外添キャリアを作製した。得られたチタン化合物外添キャリア表面におけるチタン原子に対する窒素原子の比率(窒素原子の量/チタン原子の量)は0.23であり、デシルトリメトキシシラン処理酸化チタンのキャリア表面被覆率Fは38%であった。
得られたチタン化合物外添キャリアを100質量部と外添トナー粒子2を9質量部とを混合し静電潜像現像剤を得た。
<実施例18>
・ キャリア11:100部
・ デシルトリメトキシシラン処理酸化チタン(平均一次粒径:15nm,体積抵抗:5.0×1014Ω・cm):0.05部
V型ブレンダー(容積5L)に上記キャリア11とデシルトリメトキシシラン処理酸化チタンを入れ40rpmで20分間撹拌した後、目開き75μmの篩を通過させることでチタン化合物外添キャリアを作製した。得られたチタン化合物外添キャリア表面におけるチタン原子に対する窒素原子の比率(窒素原子の量/チタン原子の量)は0.12であり、デシルトリメトキシシラン処理酸化チタンのキャリア表面被覆率Fは50%であった。
得られたチタン化合物外添キャリアを100質量部と外添トナー粒子2を9質量部とを混合し静電潜像現像剤を得た。
<実施例19>
・ キャリア6:100部
・ デシルトリメトキシシラン処理酸化チタン(平均一次粒径:15nm,体積抵抗:5.0×1014Ω・cm):0.05部
V型ブレンダー(容積5L)に上記キャリア6とデシルトリメトキシシラン処理酸化チタンAを入れ40rpmで20分間撹拌した後、目開き75μmの篩を通過させることで
チタン化合物外添キャリアを作製した。得られたチタン化合物外添キャリア表面におけるチタン原子に対する窒素原子の比率(窒素原子の量/チタン原子の量)は0.22であり、デシルトリメトキシシラン処理酸化チタンのキャリア表面被覆率Fは38%であった。
得られたチタン化合物外添キャリアを100質量部と外添トナー粒子2を9質量部とを混合し静電潜像現像剤を得た。
<実施例20>
・ キャリア10:100部
・ デシルトリメトキシシラン処理酸化チタン(平均一次粒径:15nm,体積抵抗:5.0×1014Ω・cm):0.05部
V型ブレンダー(容積5L)に上記キャリア10とデシルトリメトキシシラン処理酸化チタンAを入れ40rpmで20分間撹拌した後、目開き75μmの篩を通過させることでチタン化合物外添キャリアを作製した。得られたチタン化合物外添キャリア表面におけるチタン原子に対する窒素原子の比率(窒素原子の量/チタン原子の量)は0.18であり、デシルトリメトキシシラン処理酸化チタンのキャリア表面被覆率Fは38%であった。
得られたチタン化合物外添キャリアを100質量部と外添トナー粒子2を9質量部とを混合し静電潜像現像剤を得た。
<実施例21>
・ キャリア6:100部
・ デシルトリメトキシシラン処理酸化チタン(平均一次粒径:15nm,体積抵抗:5.0×1014Ω・cm):0.05部
V型ブレンダー(容積5L)に上記キャリア6とデシルトリメトキシシラン処理酸化チタンAを入れ40rpmで20分間撹拌した後、目開き75μmの篩を通過させることでチタン化合物外添キャリアを作製した。得られたチタン化合物外添キャリア表面におけるチタン原子に対する窒素原子の比率(窒素原子の量/チタン原子の量)は0.22であり、デシルトリメトキシシラン処理酸化チタンのキャリア表面被覆率Fは38%であった。
得られたチタン化合物外添キャリアを100質量部と外添トナー粒子2を9質量部とを混合し静電潜像現像剤を得た。
Figure 2006330307
得られた静電潜像現像用現像剤を用いて、Docu Center Color 400(富士ゼロックス社製)の改造機(先に作製した感光体を用いた。尚、電荷輸送層の層厚(Ctd)と、電荷輸送層の層厚(Ctd)及びキャリアの体積平均粒径(Cd)の比(Ctd/Cd)は下記表3に示す。)により、低温・低湿(10℃,20%RH)及び高温・高湿(30℃,85%RH)の環境下で500000枚のプリントテスト(画像面積:5%)を行い、10枚後(初期)及び500000枚後の画像濃度、トナー飛散、感光体上のカブリ、帯電維持性及び環境安定性の評価を行った。10枚後の評価結果を表3に、500000枚後の評価結果を表4に示す。
尚、Docu Center Color 400改造機(富士ゼロックス社製)による画像の形成方法は、静電荷像担持体上に静電潜像を形成する工程と、現像剤を用いて前記静電潜像を現像してトナー画像を形成する工程と、前記トナー画像を転写体上に転写する工程と、及び前記トナー画像を熱定着する工程とを含むものであり、プロセススピードを350mm/secとした。
<画像濃度の評価>
各現像剤を所定の環境下で所定の枚数のコピーを採取した後、一晩放置し、2cm×5cmのパッチを所有する画像をコピーし、そのパッチ内5箇所を画像濃度計(X−Rite404A:X−Rite社製)を用いて測定した。画像濃度の評価基準は、測定値の最大値と最小値の差が、0.5未満を○、0.5以上0.8未満を△、0.8以上を×とした。
<カブリ評価>
各現像剤を所定の環境下で所定の枚数のコピーを採取した後、背景部を同様にテープ上に転写し、ルーペあるいは顕微鏡を用い、1cm2当たりのトナーおよびキャリア個数を数えた。カブリ評価の評価基準は、トナーおよびキャリア個数が50個未満を◎、50個以上100個未満を○、100個以上500個未満を△、500個以上を×とした。
<トナー飛散の評価>
各現像剤を所定の環境下で所定の枚数のコピーを採取した後、現像機周りのトナー飛散量を官能評価により判断した。評価は5段階にグレード分けを行い、G1を最良とした。尚、許容レベルはG2までである。トナー飛散の評価基準は、G1は◎、G2は○、G3は△、G4,5は×とした。
<帯電維持性の評価>
帯電維持性評価は次のように行った。初期および5万枚後の現像剤を約20gサンプリングし、ブローオフを行うことで現像剤からトナーを除去し、キャリアのみを単離した。得られたキャリアに対し、新たに、現像剤を作製する際に使用したトナー(例えば、実施例1においては外添トナー粒子1)をキャリア10gに対し0.5g加え、ターブラミキサーにて5分間撹拌し、帯電量の測定を行った。
初期現像剤と5万枚後のキャリア帯電量の比(初期に対する5万枚後の帯電比)を算出し評価した。帯電維持性の評価基準は、帯電量の比が1.0±0.2を○、0.6を超え0.8未満もしくは1.2を超え1.4未満を△、0.6以下もしくは1.4以上を×とした。その結果を表4のみに示す。
<環境安定性の評価>
環境安定性の評価は次のようおこなった。初期および1万枚後の現像剤をサンプリングし、各現像剤について帯電量の測定を行った。各プリント枚数毎の低温低湿評価現像剤と高温高湿現像剤の帯電量比(高温高湿下に対する高温高湿下での帯電比)を算出し評価した。環境安定性の評価基準は、帯電量の比が1.0±0.2を○、0.6を超え0.8未満もしくは1.2を超え1.4未満を△、0.6以下もしくは1.4以上を×とした。
Figure 2006330307
Figure 2006330307
表1〜表4より、実施例1〜22は、画像濃度、トナー飛散、カブリが発生せず、帯電維持性及び環境安定性に優れ長期にわたり高画質が得られることがわかる。
体積抵抗値を測定の構成を説明するための構成図である。 キャリアの磁気ブラシ抵抗の測定方法を説明するための構成図である。
符号の説明
1 上部電極
2 下部電極
3 ダイヤルゲージ
4 加圧手段
5 高電圧抵抗計
6 測定試料
11 エレクトロメーター
12 アルミニウムパイプ
13 アルミニウムパイプ12と現像剤担持体16との対向距離
14 高圧電源
15 現像機
16 現像剤担持体

Claims (4)

  1. 芯材表面に、四級アンモニウム塩化合物を含む樹脂被覆層を有する静電潜像現像用キャリアであって、
    チタン化合物が前記静電潜像現像用キャリア表面に添加されており、
    該チタン化合物の体積抵抗率Rtと、前記静電潜像現像用キャリア全体の体積抵抗率Rcとが、下記式(1)の関係を満たすことを特徴とする静電潜像現像用キャリア。
    式(1)
    0.001 < Rt/Rc
  2. X線光電子分光法で測定した前記キャリア表面におけるチタン原子と窒素原子との比率(チタン原子のピーク強度/窒素原子のピーク強度)が、0.02〜1.00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用キャリア。
  3. トナー及びキャリアからなる静電潜像現像用現像剤であって、
    前記キャリアが請求項1又は2に記載の静電潜像現像剤用キャリアであることを特徴とする静電潜像現像用現像剤。
  4. 静電潜像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、該静電潜像担持体に対向して配置された現像剤担持体の表面にトナー及びキャリアからなる現像剤を担持し、該現像剤により潜像担持体表面の静電潜像を現像してトナー画像とする現像工程と、該トナー画像を転写材表面に転写する転写工程と、転写材表面のトナー画像を定着する定着工程と、を有する画像形成方法であって、
    前記現像剤が請求項3に記載の静電潜像現像用現像剤であり、
    かつ、前記キャリアの10000V/cmの電界強度下での磁気ブラシ抵抗が5.0×1011〜1.0×1016Ω・cmであり、
    更に、前記静電潜像担持体が電荷輸送層を有し、該電荷輸送層の層厚をCtd、前記キャリアの体積平均粒径をCdとしたときに、下記式(2)の関係を満たすことを特徴とする画像形成方法。
    式(2)
    0.8≦Ctd/Cd≦1.4
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