JP5233536B2 - キャリア、並びにこれを用いた現像剤、及び画像形成方法 - Google Patents
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Description
前記二成分現像装置は、通常、内部に複数の磁極を有する磁石体からなるマグネットローラを備え、回転可能に支持された円筒状の現像剤担持体である現像スリーブを有している。この現像スリーブ表面にトナーを付着させたキャリアを担持しながら静電潜像担持体との対向部である現像領域に搬送して、二成分現像剤からなる磁気ブラシにて現像を行うものである。
また、特許文献11には、ベンゾグアナミン−n−ブチルアルコール−ホルムアルデヒド共重合体を主成分としてキャリアの被覆層に用いることが記載されている。
また、特許文献12には、メラミン樹脂とアクリル樹脂の架橋物をキャリアの被覆材料として用いることが記載されている。
また、特許文献15では、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による分子量分布が重量平均分子量1万〜6万に低分子量成分の極大値と10万〜30万に高分子量成分の極大値とを有する樹脂を有する被覆層を形成することで、低分子量成分による芯材への密着性の向上と、高分子量成分による被膜強度の向上を両立できることが提案されている。しかし、この提案の実施例に記載のようなビニル系重合体による樹脂はそれ自身、あるいは他の構成材料と架橋反応を有する反応開始点を有していないため、より強固な被覆層を形成することができない。また、高分子量成分の存在は、該結着樹脂を溶剤に溶解させてコーティングさせる場合においては、コーティング液の粘度上昇によるコーティング不良を引き起こしやすく、芯材上での均一な被覆層形成が成されない場合がある。その結果、トナー成分の移着や剥離や磨耗等のキャリア劣化が比較的早い段階で発生することがあり、更なる高耐久化を可能とする結着樹脂の構成要件としては未だ不十分であるのが現状である。
<1> 芯材と、該芯材表面に、少なくともバインダーを含有する被覆層とを有してなり、
前記バインダーが、少なくとも1種の重合性ビニルモノマーを構成単位に含むアクリル樹脂を含有し、該アクリル樹脂のゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いてスチレン換算で求めた多分散度が2.0以下であることを特徴とするキャリアである。
<2> アクリル樹脂の重量平均分子量が20,000〜200,000である前記<1>に記載のキャリアである。
<3> アクリル樹脂が、ヒドロキシル基を有する重合性ビニルモノマーと、ヒドロキシル基を有さない重合性ビニルモノマーとを共重合させてなる前記<1>から<2>のいずれかに記載のキャリアである。
<4> アクリル樹脂が、リビングラジカル重合法によって重合性ビニルモノマーが重合されてなる前記<1>から<2>のいずれかに記載のキャリアである。
<5> アクリル樹脂が、原子移動ラジカル重合法によって重合性ビニルモノマーが重合されてなる前記<1>から<2>及び<4>のいずれかに記載のキャリアである。
<6> アクリル樹脂が、アミノ樹脂及びポリイソシアネート化合物のいずれかによって架橋される前記<1>から<5>のいずれかに記載のキャリアである。
<7> 被覆層が、微粒子を含有する前記<1>から<6>のいずれかに記載のキャリアである。
<8> 前記<1>から<7>のいずれかに記載のキャリアと、トナーとからなることを特徴とする現像剤である。
<9> 静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像を前記<8>に記載の現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程とを少なくとも含むことを特徴とする画像形成方法である。
<10> 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を前記<8>に記載の現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを少なくとも有することを特徴とする画像形成装置である。
<11> 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成した静電潜像を前記<8>に記載の現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段とを少なくとも有することを特徴とするプロセスカートリッジである。
本発明のキャリアは、芯材と、該芯材表面に、被覆層とを有してなり、更に必要に応じてその他の構成を有してなる。
前記被覆層は、少なくともバインダーを含有し、微粒子、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
前記バインダーとしては、少なくとも1種の重合性ビニルモノマーを構成単位に含むアクリル樹脂を含有する。
前記アクリル樹脂は芯材及び被覆層に含有される微粒子との密着性が強く脆性が低いので、被覆層の剥離に対して非常に優れた性質を持ち、被覆層の削れ及び剥がれといった劣化が発生し難いので、被覆層を安定的に維持することが可能であると共に、強い接着性により芯材と被覆層を強固に密着することができ、更に導電性粒子など被覆層中に含有する粒子を強固に保持することができる。特に、被覆層厚みよりも大きな粒径を有する粒子の保持には強力な効果を発揮することができる。
前記多分散度は、重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)で表され、分子量分布の指標である。
前記アクリル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、20,000〜200,000であることが好ましく、30,000〜150,000がより好ましい。前記重量平均分子量が、20,000未満であると、被覆層のトナースペント性の悪化や耐磨耗性の低下を招くことがあり、200,000を超えると、コーティング時に均一に被覆層を塗布できなくなることがある。
ここで、前記アクリル樹脂の重量平均分子量、及び多分散度は、例えばアクリル樹脂粉末をテトラヒドロフランに溶解し、サイズ排除クロマトグラフ装置により測定し、標準のポリスチレンを用いて換算し、重量平均分子量を求めることができる。また同時に多分散度(重量平均分子量/数平均分子量)を求めることができる。
前記重合性ビニルモノマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ヘプチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド等のアクリル酸エステル;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸sec−ブチル、メタクリル酸tert−ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールメタクリルアミド等のメタクリル酸エステル;アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記ヒドロキシル基を有する重合性ビニルモノマー及びヒドロキシル基を有さない重合性ビニルモノマーとしては、上述した重合性ビニルモノマーの中から適宜選択することができ、例えばメタクリル酸メチルとメタクリル酸2−ヒドロキシエチル;メタクリル酸メチルとアクリル酸ブチルとメタクリル酸2−ヒドロキシエチルなどが挙げられる。
前記リビングラジカル重合法とは、反応物の末端の重合反応の活性が失われること無く維持されてなるラジカル重合のことであり、その例としては、(1)「J.Am.Chem.Soc.1994年、116巻、P7943」に見られるようなコバルトポルフィリン錯体を用いて反応させる例、(2)「Macromolecules、1994年、27巻、P7228」のようなニトロキシド化合物のラジカルキャッピング剤を用いる例、(3)特開2005−320519号公報、特開2002−80523号公報などに記載されるような、有機ハロゲン化合物を開始剤として遷移金属錯体を触媒として重合反応せしめるいわゆる原子移動ラジカル重合(ATRP)法などが挙げられる。これらのリビングラジカル重合法は、複数のモノマーを単純に共重合させる従来のフリーラジカル重合法に比較して、特定の官能基を有するモノマーを高分子鎖末端などの制御された位置に導入することができる利点がある。なお、本発明においては、前記リビングラジカル重合法の中でも、原子移動ラジカル重合法を用いることが特に好ましい。この原子移動ラジカル重合法は、「Chem.Rev. 2001年、101巻、P2921」にあるように、金属塩及びアミン系化合物存在下で例えばα−ハロエステル基を開始基として、アクリル系モノマーやスチレン系モノマーなどラジカル重合可能なモノマーを、成長させていく手法である。前記原子移動ラジカル重合法を用いることにより、有機ポリマーの分子量、分子量分布、ブロック共重合などを制御することを容易に行うことができる。
従来のラジカル重合法はフリーラジカル重合であり、最終生成物の分子量分布が広く、粘度の高い重合体しか得られなく、かつ所望の官能基を有するモノマーは、確率的にしか重合体中に導入されないため、所望の比率での共重合体を得ることが困難であるという問題を有するのに対して、前記リビングラジカル重合法は、ラジカル反応の失活が起こりにくく、分子量分布(多分散度)の狭い重合体が得られるとともに、モノマーと開始剤の比率によって分子量を自由に制御することができる点が特徴である。前記リビングラジカル重合法を用いることにより、分子量分布を狭く、被覆層液の粘度を低く、かつ分子量や構成モノマーの位置、量を制御することができ、本発明のキャリア被覆層としてより最適な結着樹脂を提供することができる。
前記アミノ樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、グアナミン、メラミンなどが挙げられる。
なお、適度にキャリアの帯電付与能力を制御する必要がある場合には、グアナミン及びメラミンの少なくともいずれかと、他のアミノ樹脂とを併用しても差し支えない。
前記ポリイソシアネート化合物としては、例えばトリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、ポリフェニルメタンポリイソシアネート、変性ジフェニルメタンジイソシアネート(変性MDI)、水添化キシリレンジイソシアネート(H−XDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMHMDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(m−TMXDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ノルボルネンジイソシアネート(NBDI)、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(H6XDI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート等のポリイソシアネート、又はこれらポリイソシアネートの三量体化合物、あるいはこれらポリイソシアネートとポリオールの反応生成物などが挙げられる。これらは単独、もしくは2種類以上組み合わせて使用してもよく、更にまた、イソシアネート基の一部又は全部を、フェノール化合物、オキシム類等の公知のブロック化剤を用いてブロックしたブロックイソシアネート類を用いてもよい。
前記微粒子は、被覆層の厚みに対して、適切な含有量、粒子径を選択することにより、被覆層の強度を著しく向上させることができる。
前記微粒子としては、特に制限はなく、従来公知の材料の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えばアルミナ、酸化チタン、酸化亜鉛、シリカ、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム、炭酸カルシウム、酸化スズ、酸化インジウムなどが挙げられる。これらの中でも、トナーを負極性に帯電させる点、被覆層の抵抗値を所望の範囲で制御しやすい点から、酸化チタンの微粒子、アルミナの微粒子が特に好ましい。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記被覆層の形成方法としては、特に制限はなく、従来公知の方法が使用でき、芯材表面に、バインダーと、溶剤と、好ましくは微粒子を含む被覆層液を噴霧法又は浸漬法等の手段で塗布する方法が挙げられる。
前記加熱は、被覆層形成後、引き続き、被覆層形成装置内で行ってもよく、或いは、被覆層形成後、通常の電気炉、焼成キルン等の別の加熱手段によって行ってもよい。
また、加熱温度としては、使用するバインダーによって異なるため、一概に決められるものではないが、120℃〜350℃が好ましく、バインダーの分解温度以下の温度が好ましく、220℃程度までの上限温度がより好ましく、加熱時間としては、5分間〜120分間が好ましい。
ここで、前記被覆層の厚みは、例えば、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、キャリア断面を観察して測定することができる。
前記芯材としては、特に制限はなく、電子写真用二成分キャリアとして公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フェライト、マグネタイト、鉄、ニッケル、が好適に挙げられる。また、近年著しく進む環境面への配慮をし、フェライトであれば、従来の銅−亜鉛系フェライトではなく、例えば、Mn系フェライト、Mn−Mg系フェライト、Mn−Mg−Srフェライト、銅−亜鉛フェライト、リチウム系フェライト等を用いることが好適である。
なお、芯材抵抗を制御する目的及び製造安定性を高める目的などから、その他の芯材の組成成分として、例えばLi、Na、K、Ca、Ba、Y、Ti、Zr、V、Ag、Ni、Cu、Zn、Al、Sn、Sb、Bi等の組成成分元素1種以上配合させてもよい。これらの配合量としては、総金属元素量の5原子%以下であることが好ましく、3原子%以下であることがより好ましい。
前記芯材は、静電潜像担持体へのキャリア付着(飛散)防止の点から、体積平均粒径が20μmm以上の大きさのものが好ましく、キャリアスジ等の発生防止等画質低下防止の点から100μm以下のものが好ましく、特に、近年の高画質化に対しては、体積平均粒径が20μm〜50μmがより好ましい。
ここで、前記芯材の体積平均粒径は、例えば、「マイクロトラック粒度分析計SRA」、日機装株式会社製を使用し、0.7μm〜125μmのレンジ設定で測定することができる。
前記キャリアの体積抵抗は、10(logΩ・cm)以上16(logΩ・cm)以下が好ましく、10(logΩ・cm)以上14(logΩ・cm)以下がより好ましい。
前記体積抵抗が10(logΩ・cm)未満であると、非画像部でのキャリア付着が生じることがあり、16(logΩ・cm)を超えると、現像時、エッジ部における画像濃度が強調されるいわゆるエッジ効果が顕著になる。前記体積抵抗は、被覆層の厚み、含有される前記導電性微粒子の含有量を調製することで、前記体積抵抗の範囲内で必要に応じて調整可能である。
ここで、前記体積抵抗の測定方法としては、図1に示すように、電極間距離0.2cm、表面積2.5cm×4cmの電極1、電極2を収容したフッ素樹脂製容器からなるセル3に、キャリア4を充填し、落下高さ:1cm、タッピングスピード:30回/min、タッピング回数:10回のタッピングを行う。次に、両電極間に1000Vの直流電圧を印加し、30秒間後の抵抗値を、ハイレジスタンスメーター4329A(横川ヒューレットパッカード株式会社製、High Resistance Meter)により測定し、得られた抵抗値rを、下記数式1により計算して体積抵抗R〔Log(Ω・cm)〕を算出することができる。
<数式1>
R=Log[r×(2.5cm×4cm)÷0.2cm]
ここで、前記重量平均粒径の測定方法としては、粒度分布を測定できる機器であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えばマイクロトラック粒度分布計(モデルHRA9320−X100)を用いて測定することができる。
本発明の現像剤は、本発明の前記キャリアと、トナーとを含む二成分現像剤である。
前記現像剤におけるトナーとキャリアの混合割合は、キャリア100質量部に対しトナー1.0質量部〜10.0質量部が好ましい。
前記トナーは、少なくとも結着樹脂及び着色剤を含んでなり、離型剤、帯電制御剤、更に必要に応じてその他の成分を含んでなる。
前記トナーの製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、粉砕法、水系媒体中で油相を乳化、懸濁又は凝集させトナー母体粒子を形成させる、懸濁重合法、乳化重合法、ポリマー懸濁法等がある。
前記結着樹脂としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリスチレン、ポリp−スチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン又はその置換体の単重合体、スチレン−p−クロルスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸共重合隊、スチレン−メタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプロピル共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体、ポリチメルメタクリレート樹脂、ポリブチルメタクリレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ロジン樹脂、変性ロジン樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は芳香族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記着色剤としては、特に制限はなく、公知の染料及び顔料の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ピグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記着色剤の前記トナーにおける含有量は1質量%〜15質量%が好ましく、3質量%〜10質量%がより好ましい。
前記離型剤としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、ワックス類、等が好適に挙げられる。
前記ワックス類としては、例えば、カルボニル基含有ワックス、ポリオレフィンワックス、長鎖炭化水素、等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、カルボニル基含有ワックスが好ましい。
前記カルボニル基含有ワックスとしては、例えば、ポリアルカン酸エステル、ポリアルカノールエステル、ポリアルカン酸アミド、ポリアルキルアミド、ジアルキルケトン、等が挙げられる。前記ポリアルカン酸エステルとしては、例えば、カルナバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレート等が挙げられる。前記ポリアルカノールエステルとしては、例えば、トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエート等が挙げられる。前記ポリアルカン酸アミドとしては、例えば、ジベヘニルアミド等が挙げられる。前記ポリアルキルアミドとしては、例えば、トリメリット酸トリステアリルアミド等が挙げられる。前記ジアルキルケトンとしては、例えば、ジステアリルケトン等が挙げられる。これらカルボニル基含有ワックスの中でも、ポリアルカン酸エステルが特に好ましい。
前記ポリオレフィンワックスとしては、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等が挙げられる。
前記長鎖炭化水素としては、例えば、パラフィンワックス、サゾールワックス等が挙げられる。
前記融点が、40℃未満であると、ワックスが耐熱保存性に悪影響を与えることがあり、160℃を超えると、低温での定着時にコールドオフセットを起こし易いことがある。
前記離型剤の溶融粘度としては、該ワックスの融点より20℃高い温度での測定値として、5cps〜1,000cpsが好ましく、10cps〜100cpsがより好ましい。前記溶融粘度が、5cps未満であると、離型性が低下することがあり、1,000cpsを超えると、耐ホットオフセット性、低温定着性への向上効果が得られなくなることがある。
前記含有量が、40質量%を超えると、トナーの流動性が悪化することがある。
前記帯電制御剤としては、特に制限はなく、感光体に帯電される電荷の正負に応じて正又は負の荷電制御剤を適宜選択して用いることができる。
前記負の帯電制御剤としては、例えば、電子供与性の官能基を持つ樹脂又は化合物、アゾ染料、有機酸の金属錯体、などを用いることができる。具体的には、ボントロン(品番:S−31、S−32、S−34、S−36、S−37、S−39、S−40、S−44、E−81、E−82、E−84、E−86、E−88、A、1−A、2−A、3−A)(いずれも、オリエント化学工業株式会社製);カヤチャージ(品番:N−1、N−2)、カヤセットブラック(品番:T−2、004)(いずれも、日本化薬株式会社製);アイゼンスピロンブラック(T−37、T−77、T−95、TRH、TNS−2)(いずれも保土谷化学工業株式会社製);FCA−1001−N、FCA−1001−NB、FCA−1001−NZ、(いずれも、藤倉化成株式会社製)、などが挙げられる。
前記正の帯電制御剤としては、例えば、ニグロシン染料等の塩基性化合物、4級アンモニウム塩等のカチオン性化合物、高級脂肪酸の金属塩等を用いることができる。具体的には、ボントロン(品番:N−01、N−02、N−03、N−04、N−05、N−07、N−09、N−10、N−11、N−13、P−51、P−52、AFP−B)(いずれも、オリエント化学工業株式会社製);TP−302、TP−415、TP−4040(いずれも、保土谷化学工業株式会社製);コピーブルーPR、コピーチャージ(品番:PX−VP−435、NX−VP−434)(いずれも、ヘキスト社製);FCA(品番:201、201−B−1、201−B−2、201−B−3、201−PB、201−PZ、301)(いずれも、藤倉化成株式会社製);PLZ(品番:1001、2001、6001、7001)(いずれも、四国化成工業株式会社製)、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記シリカ微粒子としては、例えば、アエロジル(品番:130、200V、200CF、300、300CF、380、OX50、TT600、MOX80、MOX170、COK84、RX200、RY200、R972、R974、R976、R805、R811、R812、T805、R202、VT222、RX170、RXC、RA200、RA200H、RA200HS、RM50、RY200、REA200)(いずれも、日本アエロジル株式会社製);HDK(品番:H20、H2000、H3004、H2000/4、H2050EP、H2015EP、H3050EP、KHD50)、HVK2150(いずれも、ワッカーケミカル社製);カボジル(品番:L−90、LM−130、LM−150、M−5、PTG、MS−55、H−5、HS−5、EH−5、LM−150D、M−7D、MS−75D、TS−720、TS−610、TS−530)(いずれも、キャボット社製)等を用いることができる。
前記無機微粒子の添加量としては、トナー母体粒子100質量部に対し0.1質量部〜5.0質量部が好ましく、0.8質量部〜3.2質量部がより好ましい。
以上のトナー材料を混合し、該混合物を溶融混練機に仕込んで溶融混練する。該溶融混練機としては、例えば、一軸の連続混練機、二軸の連続混練機、ロールミルによるバッチ式混練機を用いることができる。例えば、神戸製鋼所製KTK型二軸押出機、東芝機械株式会社製TEM型押出機、ケイシーケイ社製二軸押出機、株式会社池貝製PCM型二軸押出機、ブス社製コニーダー等が好適に用いられる。この溶融混練は、バインダー樹脂の分子鎖の切断を招来しないような適正な条件で行うことが好ましい。具体的には、溶融混練温度は、バインダー樹脂の軟化点を参考にして行われ、該軟化点より高温過ぎると切断が激しく、低温すぎると分散が進まないことがある。
前記粉砕及び分級が終了した後に、粉砕物を遠心力などで気流中に分級し、所定の粒径のトナーを製造する。
前記重合性単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸又は無水マレイン酸などの酸類;アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド又はこれらのメチロール化合物;ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミン、メタクリル酸ジメチルアミノエチル等のアミノ基を有する(メタ)アクリレートなどを一部用いることによってトナー粒子表面に官能基を導入できる。
また、使用する分散剤として酸基や塩基性基を有するものを選ぶことによって粒子表面に分散剤を吸着残存させ、官能基を導入することができる。
前記トナー材料としては、活性水素基含有化合物と、該活性水素基含有化合物と反応可能な重合体と、結着樹脂と、帯電制御剤と、着色剤とを反応させて得られる接着性基材などを少なくとも含み、更に必要に応じて、樹脂微粒子、離型剤などのその他の成分を含んでなる。
前記平均円形度が、0.900未満であると、満足できる転写性やチリのない高画質画像が得られないことがあり、0.980を超えると、ブレードクリーニングなどを採用している画像形成システムでは、感光体上及び転写ベルトなどのクリーニング不良が発生し、画像上の汚れ、例えば、写真画像等の画像面積率の高い画像形成の場合において、給紙不良等で未転写の画像を形成したトナーが感光体上に転写残トナーとなって蓄積した画像の地汚れが発生してしまうことがあり、あるいは、感光体を接触帯電させる帯電ローラ等を汚染してしまい、本来の帯電能力を発揮できなくなってしまうことがある。
前記体積平均粒径が、3μm未満であると、二成分現像剤では現像装置における長期の撹拌においてキャリアの表面にトナーが融着し、キャリアの帯電能力を低下させることがあり、10μmを超えると、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなり、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒子径の変動が大きくなることがある。
前記現像剤入り容器は、本発明の前記現像剤を容器中に収容してなる。
前記容器としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、現像剤容器本体とキャップとを有してなるもの、などが好適に挙げられる。
前記現像剤容器本体としては、その大きさ、形状、構造、材質などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記形状としては、円筒状などが好ましく、内周面にスパイラル状の凹凸が形成され、回転させることにより内容物である現像剤が排出口側に移行可能であり、かつ該スパイラル部の一部又は全部が蛇腹機能を有しているもの、などが特に好ましい。
前記現像剤容器本体の材質としては、特に制限はなく、寸法精度がよいものが好ましく、例えば、樹脂が好適に挙げられ、その中でも、例えば、ポリエステル樹脂,ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアクリル酸、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、ポリアセタール樹脂、などが好適に挙げられる。
前記現像剤入り容器は、保存、搬送等が容易であり、取扱性に優れ、後述するプロセスカートリッジ、画像形成装置等に、着脱可能に取り付けて現像剤の補給に好適に使用することができる。
本発明で用いられるプロセスカートリッジは、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に担持された静電潜像を、現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段とを、少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段を有してなる。
前記現像手段としては、本発明の前記現像剤を収容する現像剤収容器と、該現像剤収容器内に収容された現像剤を担持し、かつ搬送する現像剤担持体とを、少なくとも有してなり、更に必要に応じて担持させるトナー層厚を規制するための層厚規制部材等を有していてもよい。
前記プロセスカートリッジは、各種電子写真方式の画像形成装置に着脱可能に備えさせることができるが、後述する本発明の画像形成装置に着脱可能に備えさせるのが特に好ましい。
次に、図2に示すプロセスカートリッジによる画像形成プロセスについて示すと、感光体101は、矢印方向に回転しながら、帯電手段102による帯電、露光手段(不図示)による露光103により、その表面に露光像に対応する静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像手段104でトナー現像され、該トナー像は転写手段108により、記録媒体105に転写され、プリントアウトされる。次いで、像転写後の感光体表面は、クリーニング手段107によりクリーニングされ、更に除電手段(不図示)により除電されて、再び、以上の操作を繰り返すものである。
本発明の画像形成方法は、静電潜像形成工程と、現像工程と、転写工程と、定着工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程、例えば、除電工程、クリーニング工程、リサイクル工程、制御工程等を含む。
本発明に用いられる画像形成装置は、静電潜像担持体と、静電潜像形成手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段とを少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、除電手段、クリーニング手段、リサイクル手段、制御手段等を有してなる。
前記静電潜像担持体(「電子写真感光体」、「感光体」と称することがある)としては、その材質、形状、構造、大きさ、等について特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができるが、その形状としてはドラム状が好適に挙げられ、その材質としては、例えばアモルファスシリコン、セレン等の無機感光体、ポリシラン、フタロポリメチン等の有機感光体(OPC)、などが挙げられる。これらの中でも、長寿命性の点でアモルファスシリコン等が好ましい。
前記帯電器としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、導電性又は半導電性のロール、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を備えたそれ自体公知の接触帯電器、コロトロン、スコロトロン等のコロナ放電を利用した非接触帯電器、などが挙げられる。
前記帯電器としては、静電潜像担持体に接触乃至非接触状態で配置され、直流及び交流電圧を重畳印加することによって静電潜像担持体表面を帯電するものが好ましい。
また、前記帯電器が、静電潜像担持体にギャップテープを介して非接触に近接配置された帯電ローラであり、該帯電ローラに直流並びに交流電圧を重畳印加することによって静電潜像担持体表面を帯電するものが好ましい。
前記露光器としては、前記帯電器により帯電された前記静電潜像担持体の表面に、形成すべき像様に露光を行うことができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザー光学系、液晶シャッタ光学系、などの各種露光器が挙げられる。
なお、本発明においては、前記静電潜像担持体の裏面側から像様に露光を行う光背面方式を採用してもよい。
前記現像工程は、前記静電潜像を、本発明の前記現像剤を用いて現像して可視像を形成する工程である。
前記可視像の形成は、例えば、前記静電潜像を本発明の前記現像剤を用いて現像することにより行うことができ、前記現像手段により行うことができる。
前記現像手段は、例えば、本発明の前記現像剤を用いて現像することができる限り、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、本発明の前記現像剤を収容し、前記静電潜像に該現像剤を接触又は非接触的に付与可能な現像器を少なくとも有するものが好適であり、前記現像剤入り容器を備えた現像器などがより好ましい。
前記現像器に収容させる現像剤は、本発明の前記現像剤である。
前記転写工程は、前記可視像を記録媒体に転写する工程であるが、中間転写体を用い、該中間転写体上に可視像を一次転写した後、該可視像を前記記録媒体上に二次転写する態様が好ましく、前記トナーとして二色以上、好ましくはフルカラートナーを用い、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写工程と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写工程とを含む態様がより好ましい。
前記転写は、例えば、前記可視像を転写帯電器を用いて前記静電潜像担持体(感光体)を帯電することにより行うことができ、前記転写手段により行うことができる。前記転写手段としては、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写手段と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写手段とを有する態様が好ましい。
なお、前記中間転写体としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の転写体の中から適宜選択することができ、例えば、転写ベルト等が好適に挙げられる。
なお、前記記録媒体としては、特に制限はなく、公知の記録媒体(記録紙)の中から適宜選択することができる。
前記定着装置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、公知の加熱加圧手段が好適である。前記加熱加圧手段としては、加熱ローラと加圧ローラとの組合せ、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトとの組合せ、などが挙げられる。
前記定着装置が、発熱体を具備する加熱体と、該加熱体と接触するフィルムと、該フィルムを介して前記加熱体と圧接する加圧部材とを有し、前記フィルムと前記加圧部材の間に未定着画像を形成させた記録媒体を通過させて加熱定着する手段であることが好ましい。前記加熱加圧手段における加熱は、通常、80℃〜200℃が好ましい。
なお、本発明においては、目的に応じて、前記定着工程及び定着手段と共にあるいはこれらに代えて、例えば、公知の光定着器を用いてもよい。
前記除電手段としては、特に制限はなく、前記静電潜像担持体に対し除電バイアスを印加することができればよく、公知の除電器の中から適宜選択することができ、例えば、除電ランプ等が好適に挙げられる。
前記クリーニング手段としては、特に制限はなく、前記静電潜像担持体上に残留する前記トナーを除去することができればよく、公知のクリーナの中から適宜選択することができ、例えば、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、ウエブクリーナ等が好適に挙げられる。
前記リサイクル手段としては、特に制限はなく、公知の搬送手段等が挙げられる。
前記制御手段としては、前記各手段の動きを制御することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。
複写装置本体150には、無端ベルト状の中間転写体50が中央部に設けられている。そして、中間転写体50は、支持ローラ14、15及び16に張架され、図5中、時計回りに回転可能とされている。支持ローラ15の近傍には、中間転写体50上の残留トナーを除去するための中間転写体クリーニング装置17が配置されている。支持ローラ14と支持ローラ15とにより張架された中間転写体50には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの4つの画像形成手段18が対向して並置されたタンデム型現像器120が配置されている。タンデム型現像器120の近傍には、露光装置21が配置されている。中間転写体50における、タンデム型現像器120が配置された側とは反対側には、二次転写装置22が配置されている。二次転写装置22においては、無端ベルトである二次転写ベルト24が一対のローラ23に張架されており、二次転写ベルト24上を搬送される転写紙と中間転写体50とは互いに接触可能である。二次転写装置22の近傍には定着装置25が配置されている。定着装置25は、無端ベルトである定着ベルト26と、これに押圧されて配置された加圧ローラ27とを備えている。
なお、タンデム型画像形成装置においては、二次転写装置22及び定着装置25の近傍に、転写紙の両面に画像形成を行うために該転写紙を反転させるためのシート反転装置28が配置されている。
下記の例において、アクリル樹脂の重量平均分子量、及び多分散度は、以下のようにして測定した。
40℃の恒温槽中でカラムを安定させ、溶離液としてTHFを1ml/minの流速で流し、試料濃度0.05〜0.5質量%に調整した試料のTHF溶液を200μl注入して測定を行った。試料の分子量はあらかじめ作成した検量線に基づき、リテンションタイムから決定した分子量分布より算出した。このときの検量線は数種類の単分散ポリスチレンを標準試料として作成したものである。
分析カラム:Excel pak SEC−G14/G16/G18(横河アナリティカルシステムズ株式会社製)
<トナー1の作製>
−有機微粒子エマルションの合成−
撹拌棒、及び温度計をセットした反応容器内に、水683質量部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業株式会社製)11質量部、メタクリル酸166質量部、アクリル酸ブチル110質量部、及び過硫酸アンモニウム1質量部を仕込み、3,800回転/分で30分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し4時間反応させた。次いで、1質量%の過硫酸アンモニウム水溶液を30質量部加え、75℃で6時間熟成してビニル系樹脂(メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液1]を合成した。
得られた[微粒子分散液1]を粒度分布測定装置(LA−920、堀場製作所製)で測定したところ、体積平均粒径は110nmであった。また、得られた[微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のガラス転移温度(Tg)は58℃であり、重量平均分子量は13万であった。
水990質量部、[微粒子分散液1]83質量部、ドデシルジフェニルェーテルジスルホン酸ナトリウムの48.3質量%水溶液(エレミノールMON−7、三洋化成工業株式会社製)37質量部、及び酢酸エチル90質量部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とする。
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器内に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物229質量部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物529質量部、テレフタル酸208質量部、アジピン酸46質量部、及びジブチルチンオキサイド2質量部を入れ、常圧下、230℃で7時間反応させた。次いで、10mmHg〜15mmHgの減圧で5時聞反応させた後、反応容器内に無水トリメリット酸44質量部を入れ、常圧下、180℃で3時間反応させて、[低分子ポリエステル1]を合成した。
得られた[低分子ポリエステル1]は、数平均分子量2,300、重量平均分子量6,700、ガラス転移温度(Tg)43℃、酸価25mgKOH/gであった。
冷却管、撹拌機、及び窒索導入管の付いた反応容器内に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682質量部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81質量部、テレフタル酸283質量部、無水トリメリット酸22質量部、及びジブチルチンオキサイド2質量部を入れ、常圧下、230℃で7時間反応させ、更に10mmHg〜15mmHgの減圧で5時間反応させて、[中間体ポリエステル1]を合成した。
得られた[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2,200、重量平均分子量9,700、ガラス転移温度(Tg)54℃、酸価0.5mgKOH/g、水酸基価52mgKOH/gであった。
得られた[プレポリマー1]の遊離イソシアネート重量%は、1.53%であった。
撹拌棒、及び温度計をセットした反応容器内に、イソホロンジアミン170質量部、及びメチルエチルケトン75質量部を仕込み、50℃で4時間半反応を行い、[ケチミン化合物1]を得た。得られた[ケチミン化合物1]のアミン価は417であった。
水1,200質量部、カーボンブラック(Printex35、デクサ社製、DBP吸油量=42ml/100mg、pH=9.5)540質量部、及びポリエステル樹脂1,200質量部を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山株式会社製)で混合し、混合物を2本ロールを用いて110℃で1時間混練後、圧延冷却し、パルペライザーで粉砕して、[マスターバッチ1]を作製した。
撹拌棒、及び温度計をセットした容器内に、[低分子ポリエステル1]378質量部、カルナバワックス100質量部、及び酢酸エチル947質量部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで、容器内に[マスターバッチ1]500質量部、及び酢酸エチル500質量部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液1]を作製した。
得られた[原料溶解液1]1324質量部を容器内に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、ワックスの分散を行った。次いで、[低分子ポリエステル1]の65質量%酢酸エチル溶液1324質量部加え、上記条件のビーズミルで2パスし、[顔料・ワックス分散液1]を得た。
得られた[顔料・ワックス分散液1]の固形分濃度(130℃、30分)は50質量%であった。
[顔料・ワックス分散液1]749質量部、[プレポリマー1]115質量部、及び[ケチミン化合物1]2.9質量部を容器内に入れ、TKホモミキサー(特殊機化株式会社製)で5,000rpmで2分間混合した後、容器内に[水相1]1,200質量部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで25分間混合して、[乳化スラリー1]を得た。
撹拌機及び温度計をセットした容器内に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、40℃で24時間熟成を行い、[分散スラリー1]を得た。
[分散スラリー1]100質量部を減圧濾過した後、以下の洗浄処理を行った。
(1)濾過ケーキにイオン交換水100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(2)前記(1)の濾過ケーキに10質量%水酸化ナトリウム水溶液100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。(3)前記(2)の濾過ケーキに10質量%塩酸100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(4)前記(3)の濾過ケーキにイオン交換水300質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行い[濾過ケーキ1]を得た。
得られた[濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥した。その後目開き75μmメッシュで篩い、体積平均粒径6.1μm、個数平均粒径5.4μm、平均円形度0.972のトナー母粒子を作製した。
次に、得られたトナー母体粒子100質量部に疎水シリカ0.7質量部と、疎水性酸化チタン0.3質量部をヘンシェルミキサーを用いて混合して、製造例1の「トナー1」を作製した。
−アクリル樹脂1の合成−
2Lの三口フラスコ内に、塩化第一銅0.5質量部、トルエン61質量部、2,5−ジブロモアジピン酸ジエチル1.8質量部、メタクリル酸メチル34.9質量部、及びメタクリル酸2−ヒドロキシエチル1.8質量部を仕込み、アルゴン雰囲気下で70℃まで加熱した。次いで、ペンタメチルジエチレントリアミンを0.9質量部加え、65℃で攪拌しながら16時間加熱し、反応を完了させた。得られた反応溶液をハイフロスーパーセル(ナカライテスク社製)でろ過した後、トルエンで希釈し、ヘキサンに対して前記反応溶液を攪拌しつつ加えて反応物を沈殿させた。得られた生成物を40℃で減圧乾燥することにより、アクリル樹脂1を合成した。
得られたアクリル樹脂1の重量平均分子量は35,000、多分散度は1.4であった。
−アクリル樹脂2の合成−
2Lの三口フラスコ内に、塩化第一銅0.3質量部、トルエン62質量部、2,5−ジブロモアジピン酸ジエチル1.0質量部、メタクリル酸メチル28質量部、及びメタクリル酸2−ヒドロキシエチル8.7質量部を仕込み、アルゴン雰囲気下で70℃まで加熱した。次いで、ペンタメチルジエチレントリアミンを0.9質量部加え、65℃で攪拌しながら16時間加熱し、反応を完了させた。得られた反応溶液をハイフロスーパーセル(ナカライテスク社製)でろ過した後、トルエンで希釈し、ヘキサンに対して前記反応溶液を攪拌しつつ加えて反応物を沈殿させた。得られた生成物を40℃で減圧乾燥することにより、アクリル樹脂2を合成した。得られたアクリル樹脂2の重量平均分子量は83,000、多分散度は1.3であった。
−アクリル樹脂3の作製−
2Lの三口フラスコ内に、塩化第一銅0.2質量部、トルエン62.4質量部、2,5−ジブロモアジピン酸ジエチル0.7質量部、メタクリル酸メチル20質量部とアクリル酸ブチル14.9質量部、及びメタクリル酸2−ヒドロキシエチル1.8質量部を仕込み、アルゴン雰囲気下で70℃まで加熱した。次いで、ペンタメチルジエチレントリアミンを0.9質量部加え、65℃で攪拌しながら24時間加熱し、反応を完了させた。得られた反応溶液をハイフロスーパーセル(ナカライテスク社製)でろ過した後、トルエンで希釈し、ヘキサンに対して前記反応溶液を攪拌しつつ加えて反応物を沈殿させた。得られた生成物を40℃で減圧乾燥することにより、アクリル樹脂3を合成した。
得られたアクリル樹脂3の重量平均分子量は150,000、多分散度は1.9であった。
−アクリル樹脂4の作製−
2Lの三口フラスコ内に、塩化第一銅0.1質量部、トルエン62.9質量部、2,5−ジブロモアジピン酸ジエチル0.3質量部、メタクリル酸メチル34.9質量部、及びメタクリル酸2−ヒドロキシエチル1.8質量部を仕込み、アルゴン雰囲気下で70℃まで加熱した。次いで、ペンタメチルジエチレントリアミンを0.9質量部加え、65℃で攪拌しながら24時間加熱し、反応を完了させた。得られた反応溶液をハイフロスーパーセル(ナカライテスク社製)でろ過した後、トルエンで希釈し、ヘキサンに対して前記反応溶液を攪拌しつつ加えて反応物を沈殿させた。得られた生成物を40℃で減圧乾燥することにより、アクリル樹脂4を合成した。
得られたアクリル樹脂4の重量平均分子量は230,000、多分散度は1.8であった。
<キャリア1の作製>
下記の材料を固形分濃度が15質量%となるようにトルエンで希釈し、次いでホモミキサーで10分間分散して、[被覆層液1]を調製した。
・アクリル樹脂1・・・70質量部
・グアナミン溶液(三井サイテック株式会社製、マイコート106、固形分77質量%)・・・39質量部
<キャリアの体積抵抗の測定>
ここで、前記体積抵抗は、図1に示すように、電極間距離0.2cm、表面積2.5cm×4cmの電極1、電極2を収容したフッ素樹脂製容器からなるセル3に、キャリア4を充填し、落下高さ:1cm、タッピングスピード:30回/min、タッピング回数:10回のタッピングを行った。次に、両電極間に1,000Vの直流電圧を印加し、30秒間後の抵抗値を、ハイレジスタンスメーター4329A(横川ヒューレットパッカード株式会社製、High Resistance Meter)により測定し、得られた抵抗値rを、下記数式1により計算して体積抵抗R〔Log(Ω・cm)〕を算出した。
<数式1>
R=Log[r×(2.5cm×4cm)÷0.2cm]
<キャリア2の作製>
実施例1の被覆層液を下記材料に変更した以外は、実施例1と同様にして、[被覆層液2]を調製し、実施例2の〔キャリア2〕を得た。
・アクリル樹脂2・・・70質量部
・グアナミン溶液(三井サイテック株式会社製、マイコート106、固形分77質量%)・・・39質量部
<キャリア3の作製>
実施例1の被覆層液を下記材料に変更した以外は、実施例1と同様にして、[被覆層液3]を調製し、実施例3の〔キャリア3〕を得た。
・アクリル樹脂3・・・85質量部
・グアナミン溶液(三井サイテック株式会社製、マイコート106、固形分77質量%)・・・19.5質量部
<キャリア4の作製>
実施例1の被覆層液を下記材料に変更し、焼成の条件を120℃から180℃に変更した以外は、実施例1と同様にして、[被覆層液4]を調製し、実施例4の〔キャリア4〕を得た。
・アクリル樹脂1・・・80質量部
・ブロックポリイソシアネート(三井化学ポリウレタン株式会社製、タケネートB−882N、固形分質量70%)・・・28.6質量部
<キャリア5の作製>
実施例1の被覆層液を下記材料に変更し、焼成の条件を120℃から180℃に変更した以外は、実施例1と同様にして、[被覆層液5]を調製し、実施例5の〔キャリア5〕を得た。
・アクリル樹脂2・・・70質量部
・ブロックポリイソシアネート(三井化学ポリウレタン株式会社製、タケネートB−882N、固形分質量70%)・・・42.9質量部
<キャリア6の作製>
実施例1の被覆層液を下記材料に変更し、焼成の条件を120℃から180℃に変更した以外は、実施例1と同様にして、[被覆層液6]を調製し、実施例6の〔キャリア6〕を得た。
・アクリル樹脂3・・・85質量部
・ブロックポリイソシアネート(三井化学ポリウレタン株式会社製、タケネートB−882N、固形分質量70%)・・21.4質量部
<キャリア7の作製>
実施例1の被覆層液を下記材料に変更した以外は、実施例1と同様にして、[被覆層液7]を調製し、実施例7の〔キャリア7〕を得た。
・アクリル樹脂1・・・49質量部
・グアナミン溶液(三井サイテック株式会社製、マイコート106、固形分77質量%)・・・21質量部
・アルミナ微粒子(住友化学工業株式会社製、スミラコンダムAA−04、粒子径0.4μm)・・・30質量部
<キャリア8の作製>
実施例1の被覆層液を下記材料に変更し、焼成の条件を120℃から180℃に変更した以外は、実施例1と同様にして[被覆層液8]を調製し、実施例8の〔キャリア8〕を得た。
・アクリル樹脂2・・・60質量部
・ブロックポリイソシアネート(三井化学ポリウレタン株式会社製、タケネートB−882N、固形分質量70%)・・21.4質量部
・アルミナ微粒子(住友化学工業株式会社製、スミラコンダムAA−04、粒子径0.4μm)・・・25質量部
<キャリア9の作製>
実施例1の被覆層液を下記材料に変更した以外は、実施例1と同様にして[被覆層液9]を調製し、実施例9の〔キャリア9〕を得た。
・アクリル樹脂4・・・85質量部
・グアナミン溶液(三井サイテック株式会社製、マイコート106、固形分77質量%)・・・19.5質量部
<キャリア10の作製>
実施例1の被覆層液を下記材料に変更した以外は、実施例1と同様にして、[被覆層液10]を調製し、比較例1の〔キャリア10〕を得た。
・アクリル樹脂(メタクリル酸メチル60質量%、アクリル酸ブチル34質量%、及びアクリル酸2−ヒドロキシエチル6質量%からなる共重合体、重量平均分子量55,000、多分散度4.4)・・・70質量部
・グアナミン溶液(三井サイテック株式会社製、マイコート106、固形分77質量%)・・・39質量部
<キャリア11の作製>
実施例1の被覆層液を下記材料に変更し、焼成の条件を120℃から180℃に変更した以外は、実施例1と同様にして[被覆層液11]を調製し、比較例2の〔キャリア11〕を得た。
・アクリル樹脂(メタクリル酸メチル60質量%、アクリル酸ブチル34質量%、及びアクリル酸2−ヒドロキシエチル6質量%からなる共重合体、重量平均分子量55,000、多分散度4.4)・・・80質量部
・ブロックポリイソシアネート(三井化学ポリウレタン株式会社製、タケネートB−882N、固形分質量70%)・・28.6質量部
<キャリア12の作製>
実施例1の被覆層液を下記材料に変更した以外は、実施例1と同様にして、[被覆層液12]を調製し、比較例3の〔キャリア12〕を得た。
・アクリル樹脂(メタクリル酸メチル85質量%、及びアクリル酸2−ヒドロキシエチル15質量%からなる共重合体、重量平均分子量95,000、多分散度5.6)・・・52.5質量部
・グアナミン溶液(三井サイテック株式会社製、マイコート106、固形分77質量%)・・・29.2質量部
・アルミナ微粒子(住友化学工業株式会社製、スミラコンダムAA−04、粒子径0.4μm)・・・25質量部
<キャリア13の作製>
実施例1の被覆層液を下記材料に変更し、焼成の条件を120℃から180℃に変更した以外は、実施例1と同様にして、[被覆層液13]を調製し、比較例4の〔キャリア13〕を得た。
・アクリル樹脂(メタクリル酸メチル85質量%、及びアクリル酸2−ヒドロキシエチル15質量%からなる共重合体、重量平均分子量95,000、多分散度5.6)・・・59.5質量部
・ブロックポリイソシアネート(三井化学ポリウレタン株式会社製、タケネートB−882N、固形分質量70%)・・15質量部
・アルミナ微粒子(住友化学工業株式会社製、スミラコンダムAA−04、粒子径0.4μm)・・・30質量部
作製したキャリア1〜13を、前記トナー1によるキャリア被覆率が50%となる割合で調節し、ターブラーミキサー(シンマルエンタープライゼス社製)で攪拌し、実施例1〜9及び比較例1〜4の現像剤を作製した。
作製した各現像剤をタンデム型カラー画像形成装置(imagio Neo450、株式会社リコー製)を用いて、20万枚のランニング評価を行い、ランニングを終えたキャリアの抵抗低下量の比率として、下記基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:20万枚ラン後の抵抗/ラン初期の抵抗の比が1〜1/10以内
○:20万枚ラン後の抵抗/ラン初期の抵抗の比が1/10〜1/100以内
△:20万枚ラン後の抵抗/ラン初期の抵抗の比が1/100〜1/1000以内
×:20万枚ラン後の抵抗/ラン初期の抵抗の比が1/1000より小さい
ここでいう抵抗低下量とは、初期のキャリアを抵抗計測平行電極:ギャップ2mmの電極間に投入し、DC200Vを印加し30sec後の抵抗値をハイレジスト計(横川ヒューレットパッカード株式会社製、High Resistance Meter)で計測した値を体積抵抗に変換した値(R1)から、ランニング後の現像剤中のトナーを前記ブローオフ装置にて除去し得たキャリアを、前記抵抗測定方法と同様の方法で測定した値(R2)を差し引いた量のことをいい、目標値は2.0〔Log(Ω・cm)〕以下である。また、抵抗低下の原因は、キャリアの被覆層の芯材からの脱離であるため、削れを減らすことで、抵抗低下量を抑えることができる。
得られた各現像剤を、タンデム型カラー画像形成装置(imagio Neo450、株式会社リコー製)を用いて、複写紙(TYPE6000<70W>、株式会社リコー製)に各現像剤の付着量が1.00±0.05mg/cm2のベタ画像を形成した。該ベタ画像の形成は、前記複写紙20万枚に対して、繰り返し行った。
得られたベタ画像の画像濃度を、初期及び20万枚耐久後について、目視で観察し、下記基準に基づいて評価した。なお、得られた画像濃度が高いほど、高濃度の画像が形成できる。この評価は、本発明の現像剤及び画像形成方法の実施例に相当する。
〔評価基準〕
◎:初期及び20万枚耐久後において、画像濃度に変化がなく、高画質が得られた
○:20万枚耐久後において、やや画像濃度が低下したが、高画質が得られた
△:20万枚耐久後において、画像濃度が低下し、画質が低下した
×:20万枚耐久後において、著しく画像濃度低下し、画質が大きく低下した
画像面積率5%のチャートを、タンデム型カラー画像形成装置(imagio Neo 450、株式会社リコー製)を用いて20万枚連続出力した際の機内のトナー汚染の程度を目視にて、下記基準により4段階で評価した。
〔評価基準〕
◎:画像形成装置内のトナー汚染がまったくなく、優良な状態である
○:画像形成装置内のトナー汚染がなく、良好な状態である
△:画像形成装置内のトナー汚染があるが、実使用可能なレベルである
×:画像形成装置内のトナー汚染がひどく、実使用不可能なレベルである
画像面積率5%のチャートを、タンデム型カラー画像形成装置(imagio Neo 450、株式会社リコー製)を用いて20万枚連続出力した際の画像背景部の地汚れの程度を目視により、下記基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:画像背景部に地汚れの発生が全くない
○:画像背景部に地汚れの発生がほとんどない
△:画像背景部に地汚れがやや発生している
×:画像背景部に地汚れが発生している
以上の評価結果から、総合的に、下記基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:非常に良好
○:良好
△:やや不良
×:不良
本発明の現像剤は、本発明の前記キャリアと、トナーとを含む。該現像剤を用いて、トナー飛散や地汚れがなく、高画像濃度の画像形成が行える。
本発明の画像形成方法においては、機械的強度が高く、トナー飛散や地汚れがなく、高画像濃度で高鮮鋭な高品質画像が得られ、電子写真方式の各種画像形成装置に好適に用いられる。
2 電極
3 セル
4 キャリア
10 静電潜像担持体(感光体ドラム)
10K ブラック用静電潜像担持体
10Y イエロー用静電潜像担持体
10M マゼンタ用静電潜像担持体
10C シアン用静電潜像担持体
14 支持ローラ
15 支持ローラ
16 支持ローラ
17 中間転写クリーニング装置
18 画像形成手段
20 帯電ローラ
21 露光装置
22 二次転写装置
23 ローラ
24 二次転写ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ベルト
28 シート反転装置
30 露光装置
32 コンタクトガラス
33 第1走行体
34 第2走行体
35 結像レンズ
36 読取りセンサ
40 現像装置
41 現像ベルト
42K 現像剤収容部
42Y 現像剤収容部
42M 現像剤収容部
42C 現像剤収容部
43K 現像剤供給ローラ
43Y 現像剤供給ローラ
43M 現像剤供給ローラ
43C 現像剤供給ローラ
44K 現像ローラ
44Y 現像ローラ
44M 現像ローラ
44C 現像ローラ
45K ブラック用現像器
45Y イエロー用現像器
45M マゼンタ用現像器
45C シアン用現像器
49 レジストローラ
50 中間転写体
51 ローラ
52 分離ローラ
53 手差し給紙路
54 手差しトレイ
55 切換爪
56 排出ローラ
57 排出トレイ
58 コロナ帯電器
60 クリーニング装置
61 現像器
62 転写帯電器
63 感光体クリーニング装置
64 除電器
70 除電ランプ
80 転写ローラ
90 クリーニング装置
95 転写紙
100 画像形成装置
101 静電潜像担持体(感光体)
102 帯電手段
103 露光
104 現像手段
105 記録媒体
107 クリーニング手段
108 転写手段
110 キャリア処理タンク
112 原料回収タンク
113 二酸化炭素ボンベ
114 攪拌子
115 スターラー
116 エントレーナタンク
117 冷却ジャケット
118 温調ジャケット
120 タンデム型現像器
121 加熱ローラ
122 定着ローラ
123 定着ベルト
124 加圧ローラ
125 加熱源
126 クリーニングローラ
127 温度センサ
130 原稿台
142 給紙ローラ
143 ペーパーバンク
144 給紙カセット
145 分離ローラ
146 給紙路
147 搬送ローラ
148 給紙路
150 複写装置本体
160 帯電装置
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置(ADF)
Claims (8)
- 芯材と、該芯材表面に、少なくともバインダーを含有する被覆層とを有してなり、
前記バインダーが、少なくとも1種の重合性ビニルモノマーを構成単位に含むアクリル樹脂を含有し、該アクリル樹脂が、リビングラジカル重合法によって重合性ビニルモノマーが重合されてなり、該アクリル樹脂のゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いてスチレン換算で求めた多分散度が2.0以下であることを特徴とするキャリア。 - アクリル樹脂の重量平均分子量が20,000〜200,000である請求項1に記載のキャリア。
- アクリル樹脂が、ヒドロキシル基を有する重合性ビニルモノマーと、ヒドロキシル基を有さない重合性ビニルモノマーとを共重合させてなる請求項1から2のいずれかに記載のキャリア。
- アクリル樹脂が、原子移動ラジカル重合法によって重合性ビニルモノマーが重合されてなる請求項1から2のいずれかに記載のキャリア。
- アクリル樹脂が、アミノ樹脂及びポリイソシアネート化合物のいずれかによって架橋される請求項1から4のいずれかに記載のキャリア。
- 被覆層が、微粒子を含有する請求項1から5のいずれかに記載のキャリア。
- 請求項1から6のいずれかに記載のキャリアと、トナーとからなることを特徴とする現像剤。
- 静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像を請求項7に記載の現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程とを少なくとも含むことを特徴とする画像形成方法。
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