JP6056678B2 - 静電荷像現像剤、現像剤カートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び、画像形成方法 - Google Patents
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Description
に関する。
特許文献1には、トナー粒子と、外添剤として体積平均粒子径80〜300nmで表面にシリコーンオイル処理が施された球形粒子と、を含むことを特徴とする電子写真用トナーが記載されている。
特許文献2には、少なくとも結着樹脂、カルボン酸及び着色剤からなるトナー粒子と外添剤を含有する静電荷像現像用トナーにおいて、シリコーンオイル処理した数平均1次粒子径が10〜30nmのアルミナ粒子を0.1〜2.0質量%含有することを特徴とする静電荷像現像用トナーが記載されている。
特許文献3には、結着剤および着色剤を含有するトナー粒子に、オイルで処理した樹脂微粒子を添加してなることを特徴とする静電荷像現像用トナー組成物が記載されている。
また、本発明の他の目的は、前記静電荷像現像剤を用いた現像剤カートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び、画像形成方法を提供することである。
<1>少なくとも結着樹脂を含有するトナー母粒子を有し、前記トナー母粒子の表面に数平均粒子径が100nm以上500nm以下である外添剤が外添されたトナーと、数平均粒子径が1μm以上30μm以下の多孔質エラストマー粒子と、を含有し、前記多孔質エラストマー粒子が、前記外添剤と逆極性を有する1種類以上のオイルを含有することを特徴とする静電荷像現像剤、
<2>前記静電荷像現像剤中における前記オイルの総含有量が、前記トナー1gに対し、0.1mg以上30mg以下である、上記<1>に記載の静電荷像現像剤、
<3>前記多孔質エラストマー粒子の数平均粒子径が5μm以上15μm以下である、上記<1>又は<2>に記載の静電荷像現像剤、
<4>上記<1>〜<3>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤を収容する現像剤カートリッジ、
<5>上記<1>〜<3>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤を収容し、かつ前記静電荷像現像剤を保持して搬送する現像剤保持体を備えるプロセスカートリッジ、
<6>像保持体と、前記像保持体を帯電させる帯電手段と、帯電した前記像保持体を露光して前記像保持体表面に静電潜像を形成させる露光手段と、トナーを含む現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像手段と、前記トナー像を前記像保持体から被転写体表面に転写する転写手段と、前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着手段と、前記像保持体をクリーニングブレードにより清掃する清掃手段とを有し、前記現像剤が上記<1>〜<3>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤である画像形成装置、
<7>像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程、前記像保持体表面に形成された静電潜像をトナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程、前記トナー像を被転写体表面に転写する転写工程、前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着工程、及び、前記像保持体上に残留する現像剤をクリーニングブレードにより清掃する清掃工程、を含み、前記現像剤として上記<1>〜<3>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤を用いる画像形成方法。
上記<2>に記載の発明によれば、前記静電荷像現像剤中における前記オイルの総含有量が、前記トナー1gに対し、0.1mg未満又は30mgを超える場合に比べて、高温高湿度環境下であっても、画像不良の発生をより抑制でき、濃度変動がより少ない画像が得られる静電荷像現像剤を提供することができる。
上記<3>に記載の発明によれば、前記多孔質エラストマー粒子の数平均粒子径が、5μm未満又は15μmを超える場合に比べて、外添される粒子が大きい場合に比べて、外添される粒子が大きい場合に高温高湿度環境下であっても、画像不良の発生をより抑制できる静電荷像現像剤を提供することができる。
上記<4>に記載の発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、高温高湿度環境下であっても、画像不良の発生を抑制でき、濃度変動が少ない画像が得られる静電荷像現像剤が収容された現像剤カートリッジを提供することができる。
上記<5>に記載の発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、高温高湿度環境下であっても、画像不良の発生を抑制でき、濃度変動が少ない画像が得られる静電荷像現像剤が収容されたプロセスカートリッジを提供することができる。
上記<6>に記載の発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、高温高湿度環境下であっても、画像不良の発生を抑制でき、濃度変動が少ない画像が得られる画像形成装置を提供することができる。
上記<7>に記載の発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、高温高湿度環境下であっても、画像不良の発生を抑制でき、濃度変動が少ない画像が得られる画像形成方法を提供することができる。
本実施形態の静電荷像現像剤(単に「現像剤」ともいう。)は、少なくとも結着樹脂を含有するトナー母粒子を有し、前記トナー母粒子の表面に数平均粒子径が100nm以上500nm以下である外添剤が外添されたトナーと、数平均粒子径が1μm以上30μm以下の多孔質エラストマー粒子と、を含有し、前記多孔質エラストマー粒子が、前記外添剤と逆極性を有する1種類以上のオイルを含有することを特徴とする。
また、本実施形態の静電荷像現像剤は、キャリアを更に含有することが好ましい。
しかしながら、本発明者等が詳細な検討を行った結果、オイルを処理した外添剤は、トナーへの添加量が増えるほどトナーの流動性が悪化する傾向があり、クリーニング特性との二律背反の関係(トレードオフ関係)にあることを見出した。特に高温高湿度環境下(例えば、30℃85%RH)において、トナーの流動性が低下しているため、トナーのディスペンスレート、すなわち、現像器へ供給される単位時間当たりのトナーの供給量が低下し、画像濃度が低下するということを本発明者等は見出した。
本発明者等は更に詳細な検討を行った結果、従来のオイル処理した外添剤と異なり、オイルを含有する多孔質エラストマー粒子を静電荷像現像剤中に添加することを見出した。
本実施形態の静電荷像現像剤は、オイルを含有する多孔質エラストマー粒子を静電荷像現像剤中に添加することで、オイルがトナー上に付着しにくいため、トナーの流動性の低下が抑制され、また、トナー現像時に像保持体へ供給され、清掃手段により多孔質エラストマー粒子に圧力がかかることでオイルを供給し、外添剤のすり抜けが抑制されるため、高温高湿度環境下(例えば、30℃85%RH)であっても、画像不良の発生が抑制され、濃度変動が少ない画像が得られると推定される。
本実施形態の静電荷像現像剤は、外添剤と逆極性を有するオイルを含有する多孔質エラストマー粒子を静電荷像現像剤中に添加することで、オイルを供給する。このオイルは、外添剤と逆極性を有するため、像保持体上に静電的に強く付着した外添剤に付着し外添剤の像保持体への付着力を低下させることができるので、像保持体のクリーニング特性を向上させ易いと考えられる。よって、本実施形態の現像剤は、外添剤と同極性のオイルを適用した場合に比べ、画像不良の発生が抑制され、濃度変動が少ない画像が得られると推定される。
本実施形態の静電荷像現像剤は、数平均粒子径が1μm以上30μm以下の多孔質エラストマー粒子を含有し、前記多孔質エラストマー粒子が、外添剤と逆極性を有する1種類以上のオイルを含有する。なお、この数平均粒子径は、多孔質エラストマー粒子の一次粒子についての粒径である。
本実施形態における多孔質エラストマー粒子の数平均粒子径は、1μm以上30μm以下であり、5μm以上15μm以下であることが好ましい。上記範囲であると、高温高湿度環境下(例えば、30℃85%RH)であっても、画像不良の発生がより抑制され、濃度変動がより少ない画像が得られる。
また、多孔質エラストマー粒子の数平均粒子径が1μm未満であると、トナー上に外添されてしまい、トナー自体の流動性を著しく悪化させ、画像濃度低下が生じ、特に高画像密度(高エリアカバレッジ)の画像を作製する際に画像濃度低下が顕著である。多孔質エラストマー粒子の数平均粒子径が30μmを超えると、感光体へのオイル供給が不十分となり、感光体にフィルミングが生じ、画像不良が生じる。
現像剤中における多孔質エラストマー粒子の数平均粒子径は、一次粒子100個を走査型電子顕微鏡SEM(Scanning Electron Microscope)装置((株)日立製作所製:S−4100)により観察して画像を撮影し、この画像を画像解析装置(LUZEXIII、(株)ニレコ製)に取り込み、一次粒子の画像解析によって得られた円相当径の数平均粒子径として算出する。なお、電子顕微鏡は1視野中に多孔質エラストマー粒子が10個以上50個以下程度写るように倍率が調整され、複数視野の観察を合わせて一次粒子の円相当径が求められる。
これらの中でも、乳化重合により多孔質エラストマー粒子を作製しやすい観点から、スチレン系樹脂であることが好ましく、スチレン及び架橋剤の共重合体であることがより好ましく、スチレン及びジビニルベンゼンの共重合体であることが更に好ましい。
多孔質エラストマー粒子の比表面積の測定方法は、BET法を使用して行う。
具体的には、現像剤から分離した多孔質エラストマー粒子を用い、比表面積細孔分布測定装置(SA3100、ベックマン・コールター社製)を用い、測定試料を0.1g精秤し、サンプルチューブに入れた後、脱ガス処理し、多点法の自動測定により得る。
また、多孔質エラストマー粒子が含有するオイルは、1種単独で含有していても、2種以上を含有していてもよい。
外添剤と逆極性を有するとは、外添剤の帯電と対となる帯電状態であることを示す。例えば、外添剤が負に帯電している場合は正の帯電を意味し、外添剤が正に帯電している場合は負の帯電を意味する。
外添剤と逆極性を有するオイルとしては、モノアミン変性シリコーンオイル、ジアミン変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、アンモニウム変性シリコーンオイル等の正の帯電性を有するオイル;ジメチルシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、α-メチルスルホン変性シリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル等の負の帯電性を有するオイルが挙げられる。これらのうち、正の帯電性を有するオイルとしては、例えば、アミノ変性シリコーンオイル、アンモニウム変性シリコーンオイルが好ましく、アミノ変性シリコーンオイルがより好ましい。
本実施形態の静電荷像現像剤中における多孔質エラストマー粒子のトナー1gに対するオイルの総含有量の測定方法としては、多孔質エラストマー粒子をヘキサン中で超音波洗浄(出力60W、周波数20kHz、30分間)し、洗浄液を濾過することでオイルを除去する作業を5回繰り返した後、60℃で12時間真空乾燥を行う。そして、オイル除去前後の重量変化から多孔質エラストマー粒子中のオイル含有率を算出し、多孔質エラストマー粒子のトナーへの添加量からトナー1gに対するオイルの総含有量を算出する。
多孔質エラストマー粒子の製造方法としては、特に制限はなく、公知の方法を用いればよいが、例えば、多孔質エラストマー材料を粒子状に加工する方法、エラストマーを乳化重合により作製する際に孔形成剤を乳化粒子に混合しておき、乳化重合後、孔形成剤を除去する方法等が挙げられる。これらの中でも、球形粒子の作製が容易である点から、エラストマーを乳化重合により作製する際に孔形成剤を乳化粒子に混合しておき、乳化重合後、孔形成剤を除去する方法が好ましく挙げられる。
孔形成剤としては、乳化重合の際に固体であり、乳化重合後に溶解及び分解の少なくとも1つにより除去される化合物や、乳化重合の際に重合反応に関与しない希釈剤等が挙げられる。
乳化重合の際に固体であり、乳化重合後に溶解及び分解の少なくとも1つにより除去される化合物としては、例えば、コストや入手容易性の観点から、炭酸カルシウムが好ましい。炭酸カルシウムは、水に対する溶解性が低く、かつ、酸性液と接触すると二酸化炭素を放出しながら分解する。
希釈剤としては、特に制限はないが、ジエチルベンゼン、イソアミルアルコール等が好ましく挙げられる。
また、希釈剤の使用量は、重合性化合物の使用量よりも多いことが好ましい。
孔形成剤の形状は、粒子状であることが好ましく、その数平均粒子径は、5nm以上200nm以下であることが好ましく、5nm以上100nm以下であることがより好ましい。
また、前記乳化重合の条件としては、特に制限はなく、例えば、孔形成剤を使用する以外は公知の乳化重合の条件で行えばよい。
多孔質エラストマー粒子にオイルを含有させる方法としては、特に制限はなく、例えば、多孔質エラストマー粒子とオイルとを接触させる方法、オイルを有機溶媒に溶解し、その溶液と多孔質エラストマー粒子とを接触させ、有機溶媒を除去する方法が好ましく挙げられる。
前記接触は、公知の方法で行えばよく、例えば、多孔質エラストマー粒子とオイル又はオイルの溶液とを混合する方法や、オイル又はオイルの溶液に多孔質エラストマー粒子を浸漬する方法等が好ましく挙げられる。
前記有機溶媒としては、外添剤と逆極性を有するオイルを溶解するものであれば特に制限はないが、例えば、炭化水素系溶媒やアルコール類が好ましく挙げられる。
本実施形態の静電荷像現像剤は、少なくとも結着樹脂を含有するトナー母粒子を有する。また、前記トナー母粒子の表面に数平均粒子径が100nm以上500nm以下の粒子が外添されたトナー(「静電荷像現像トナー」ともいう。)を含有する。
本実施形態において、トナー母粒子は、少なくとも結着樹脂を含有する。トナー母粒子はこれらの成分の他に、着色剤や離型剤等の他の成分を含有していてもよい。
結着樹脂としては、特に制限はないが、例えば、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等のビニル基を有するエステル類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類;ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類;エチレン、プロピレン、ブタジエン等のポリオレフィン類等の単量体からなる単独重合体、又はこれらを2種以上組み合せて得られる共重合体、更にはこれらの混合物等が挙げられる。また、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂等、非ビニル縮合樹脂、又は、これらと前記ビニル樹脂との混合物や、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等が挙げられる。
ポリエステル樹脂は、ジカルボン酸成分とジオール成分との中から好適なものを選択して組み合わせ、例えば、エステル交換法又は重縮合法等、従来公知の方法を用いて合成することで得られる。
樹脂のガラス転移温度Tgの測定には、示差走査熱量計((株)島津製作所製、DSC50)を用いた。
トナー母粒子は、着色剤を含有することが好ましい。
着色剤は、染料であっても顔料であっても構わないが、耐光性や耐水性の観点から顔料が使用される。また、着色剤は、有色着色剤に限定されるものではなく、白色着色剤や、金属色を有する着色剤も含む。
着色剤としては、例えば、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・レッド238、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される。
また、表面処理された着色剤を使用したり、顔料分散剤を使用することも有効である。前記着色剤の種類を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、ブラックトナー等が調製される。
トナー母粒子は、離型剤を含有することが好ましい。
離型剤としては、特に制限はなく、公知のものが用いられ、例えば、パラフィンワックス及びその誘導体、モンタンワックス及びその誘導体、マイクロクリスタリンワックス及びその誘導体、フィッシャートロプシュワックス及びその誘導体、ポリオレフィンワックス及びその誘導体等が挙げられる。誘導体とは、酸化物、ビニルモノマーとの重合体、グラフト変性物を含む。この他に、アルコール、脂肪酸、植物系ワックス、動物系ワックス、鉱物系ワックス、エステルワックス、酸アミド等も用いられる。これらの離型剤の融解温度は、50℃以上140℃以下が好ましい。
トナー母粒子中の離型剤の含有量は、0.5質量%以上15質量%以下が好ましく、1.0質量%以上12質量%以下がより好ましい。
本実施形態に係るトナー母粒子には、上記の成分以外にも、更に必要に応じて内添剤、帯電制御剤等の種々の成分を添加してもよい。
内添剤としては、例えば、フェライト、マグネタイト、還元鉄、コバルト、ニッケル、マンガン等の金属、合金、又はこれら金属を含む化合物等の磁性体等が挙げられる。
帯電制御剤としては、例えば、第四級アンモニウム塩化合物、ニグロシン系化合物、アルミ、鉄、クロム等の錯体からなる染料、トリフェニルメタン系顔料等が挙げられる。
本実施形態に用いられるトナーは、トナー母粒子の表面に数平均粒子径が100nm以上500nm以下の粒子(「外添剤」ともいう。)を外添する。なお、この数平均粒子径は、外添剤の一次粒子についての粒径である。
本実施形態に用いられる外添剤は、数平均粒子径が100nm以上500nm以下の粒子であり、数平均粒子径が100nm以上300nm以下の粒子であることがより好ましく、数平均粒子径が100nm以上250nm以下の粒子であることが更に好ましく、数平均粒子径が100nm以上200nm以下の粒子であることが特に好ましい。外添剤の数平均粒径が100nm以下であると、経時で外添剤が埋没し、画質濃度の低位化が生じやすくなる。また、500nmを超えると、トナーの流動性が著しく低下し、高画像密度(高エリアカバレッジ)の画像を作製する際に画像濃度が低下しやすい。一方、外添剤の数平均粒径が上記範囲であると、高温高湿度環境下(例えば、30℃85%RH)であっても、濃度変動がより少ない画像が得られる。
外添剤の数平均粒子径は、トナーから分離した外添剤を用いる場合は、コールターマルチサイザーII(ベックマン・コールター社製)により好適に測定される。トナーを直接観察して用いる場合は、一次粒子100個を走査型電子顕微鏡SEM(Scanning Electron Microscope)装置((株)日立製作所製:S−4100)により観察して画像を撮影し、この画像を画像解析装置(LUZEXIII、(株)ニレコ製)に取り込み、一次粒子の画像解析によって得られた円相当径の数平均粒子径として算出する。なお、電子顕微鏡は1視野中に第1の外添剤が10個以上50個以下程度写るように倍率が調整され、複数視野の観察を合わせて一次粒子の円相当径が求められる。
シリカ粒子としては、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ、シリカゲル等のシリカ粒子が挙げられ、特に限定なく使用される。
前記疎水化処理は、疎水化処理剤に粒子を浸漬等することにより行ってもよい。前記疎水化処理剤としては特に制限はないが、例えば、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、アルミニウムカップリング剤等が挙げられる。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、シランカップリング剤が好ましく挙げられる。
具体的には、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、N,O−(ビストリメチルシリル)アセトアミド、N,N−(トリメチルシリル)ウレア、tert−ブチルジメチルクロロシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
外添剤の帯電性はシランカップリング剤の種類により制御することができ、例えば、アミノ基を含有するシランカップリング剤を使用することで正の帯電性が得られ、ヘキサメチルジシラザン、テトラメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン等を使用することで負の帯電性が得られる。
本実施形態に用いられるトナーにおいて、外添剤である数平均粒子径が80nmを超え500nm以下の粒子の含有量は、特に制限はないが、トナーの全質量に対し、0.3質量%以上35質量%以下であることが好ましく、1質量%以上30質量%以下であることがより好ましく、3質量%以上25質量%以下であることが更に好ましい。
本実施形態に用いられるトナー母粒子は、特に製造方法により限定されるものではなく、公知の方法を使用する。具体例としては、以下に示す方法が挙げられる。
トナー母粒子の製造は、例えば、結着樹脂と、着色剤、離型剤、及び、必要に応じて帯電制御剤等とを混練、粉砕、分級する混練粉砕法;混練粉砕法にて得られた粒子を機械的衝撃力又は熱エネルギーにて形状を変化させる方法;結着樹脂を乳化して分散した分散液と、着色剤、離型剤、及び、必要に応じて帯電制御剤等の分散液とを混合し、凝集、加熱融着させ、トナー母粒子を得る乳化凝集法;結着樹脂の重合性単量体を乳化重合させ、形成された分散液と、着色剤、離型剤、及び、必要に応じて帯電制御剤等の分散液とを混合し、凝集、加熱融着させ、トナー母粒子を得る乳化重合凝集法;結着樹脂を得るための重合性単量体と、着色剤、離型剤、及び、必要に応じて帯電制御剤等の溶液とを水系溶媒に懸濁させて重合する懸濁重合法;結着樹脂と着色剤、離型剤、及び、必要に応じて帯電制御剤等の溶液とを水系溶媒に懸濁させて造粒する溶解懸濁法;等が使用される。また、上記方法で得られたトナー母粒子をコアにして、更に凝集粒子を付着、加熱融合してコアシェル構造を持たせる製造方法を行ってもよい。
本実施形態に用いられるトナーにおける外添剤の外添方法としては、例えば、トナー母粒子及び外添剤をヘンシェルミキサー又はVブレンダー等で混合することによって製造する方法等が挙げられる。また、トナー母粒子を湿式にて製造する場合は、湿式にて外添する。
これらの中でも、本実施形態に用いられるトナーは、乳化凝集法、又は、乳化重合凝集法により得られたトナー(乳化凝集トナー)であることが好ましい。
測定法としては、まず、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0.5mg以上50mg以下加え、これを前記電解液100ml以上150ml以下中に添加した。この測定試料を懸濁させた電解液を超音波分散器で約1分間分散処理を行い、前記コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径が100μmのアパーチャーを用いて、粒径が2.0μm以上60μm以下の範囲の粒子の粒度分布を測定した。測定する粒子数は50,000とした。
測定された粒度分布を、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小径側から累積分布を描き、累積50%となる粒径を体積平均粒子径と定義する。
なお、前記形状係数SF1の平均値(平均形状係数)は、250倍に拡大した1,000個のトナー像を光学顕微鏡から画像解析装置(LUZEXIII、(株)ニレコ製)に取り込み、その最大長及び投影面積から、個々の粒子について前記SF1の値を求め平均したものである。
本実施形態において、現像方式は特に規定されるものではないが、二成分現像方式が好ましく、本実施形態の静電荷像現像剤は、キャリアを含有することが好ましい。
キャリアは、特に規定されないが、キャリアの芯材としては、例えば、鉄、鋼、ニッケル、コバルト等の磁性金属、これらとマンガン、クロム、希土類等との合金、及び、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物等が挙げられるが、芯材表面性、芯材抵抗の観点から、フェライト、特にマンガン、リチウム、ストロンチウム、マグネシウム等との合金が好ましく挙げられる。
具体的には前記キャリア芯材を、前記被膜形成用液に浸漬する浸漬法、被膜形成用液を前記キャリア芯材の表面に噴霧するスプレー法、前記キャリア芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で前記被膜形成用液を混合し、溶媒を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。これらの中でも、本実施形態において、ニーダーコーター法が好ましい。
本実施形態の静電荷像現像剤は、静電荷像現像方式(電子写真方式)の画像形成方法に使用される。
本実施形態の画像形成方法は、本実施形態の静電荷像現像剤を用いる画像形成方法であればよいが、像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程、前記像保持体表面に形成された静電潜像をトナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程、前記トナー像を被転写体表面に転写する転写工程、前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着工程、及び、前記像保持体上に残留する現像剤をクリーニングブレードにより清掃する清掃工程、を含み、前記現像剤として本実施形態の静電荷像現像剤が適用される。
前記潜像形成工程は、像保持体(感光体)表面に静電潜像を形成する工程である。
前記現像工程は、現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成する工程である。
前記転写工程は、前記トナー像を被転写体表面に転写する工程である。また、転写工程における被転写体としては、例えば、中間転写体や紙等の被記録媒体が挙げられる。
前記定着工程では、例えば、加熱ローラの温度を一定温度に設定した加熱ローラ定着器により、転写紙表面に転写したトナー像を定着して複写画像を形成する方式等が挙げられる。
前記清掃工程は、像保持体上に残留する静電荷像現像剤をクリーニングブレードにより除去する工程を含むことが好ましい。
クリーニングブレードの材質としては、ウレタンゴム、ネオプレンゴム、シリコーンゴム等が好ましく挙げられる。
被記録媒体としては、公知のものを使用することができ、例えば、電子写真方式の複写機、プリンター等に使用される紙、OHPシート等が挙げられ、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等を好適に使用する。
本実施形態の画像形成装置は、本実施形態の静電荷像現像剤により静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像手段を有していればよいが、像保持体と、前記像保持体を帯電させる帯電手段と、帯電した前記像保持体を露光して前記像保持体表面に静電潜像を形成させる露光手段と、トナーを含む現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像手段と、前記トナー像を前記像保持体から被転写体表面に転写する転写手段と、前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着手段と、前記像保持体をクリーニングブレードにより清掃する清掃手段とを有し、前記現像剤として本実施形態の静電荷像現像剤が適用される。
なお、1次転写ローラ5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。更に、各1次転写ローラ5Y、5M、5C、5Kには、1次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各1次転写ローラに印加する転写バイアスを可変する。
なお、本実施形態の画像形成装置は、上記の像保持体と、帯電手段と、露光手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段と、清掃手段とを少なくとも含み、現像剤に本実施形態の静電荷像現像剤が適用されたものであれば特に限定はされないが、その他必要に応じて、除電手段等を含んでいてもよい。
前記転写手段では、中間転写体を用いて2回以上の転写を行ってもよい。また、転写手段における被転写体としては、例えば、中間転写体や紙等の被記録媒体が挙げられる。
また、本実施形態の画像形成装置においては、像保持体上に残留する静電荷像現像剤をクリーニングブレードにより除去する清掃手段を備える。
本実施形態の現像剤カートリッジは、本実施形態の静電荷像現像剤を収容する現像剤カートリッジである。
また、本実施形態のプロセスカートリッジは、本実施形態の静電荷像現像剤を収容し、かつ前記静電荷像現像剤を保持して搬送する現像剤保持体を備えるプロセスカートリッジである。
また、現像剤カートリッジは、多孔質エラストマー粒子、トナー及びキャリアを収納するカートリッジであってもよく、多孔質エラストマー粒子を単独で収納するカートリッジとトナーを単独で収納するカートリッジとキャリアを単独で収納するカートリッジとを別体としたものでもよく、多孔質エラストマー粒子、トナー及びキャリアのうちいずれか2つを収納するカートリッジと他の1つとを収納するカートリッジとを別体としたものでもよい。
本実施形態のプロセスカートリッジは、画像形成装置に脱着されることが好ましい。
また、本実施形態のプロセスカートリッジは、その他必要に応じて、除電手段等、その他の部材を含んでもよい。
図2は、本実施形態に係るプロセスカートリッジの実施形態の一例を示す概略構成図である。プロセスカートリッジ200は、感光体107とともに、帯電ローラ108、現像機111、クリーニングブレードを有する清掃手段113、露光のための開口部118、及び、除電露光のための開口部117を取り付けレール116を用いて組み合わせ、そして一体化したものである。なお、図2において符号300は被転写体を示す。そして、このプロセスカートリッジ200は、転写装置112と、定着装置115と、図示しない他の構成部分とから構成される画像形成装置本体に対して着脱自在としたものであり、画像形成装置本体とともに画像形成装置を構成するものである。
プロセスカートリッジとしては、公知の構成を採用してもよく、例えば、特開2008−209489号公報、及び、特開2008−203736号公報等が参照される。
多孔質エラストマー粒子A〜Fを以下のように作製した。
スチレン37.5部、ジビニルベンゼン12.5部、希釈剤としてジエチルベンゼン25部及びイソアミルアルコール50部、並びに、重合開始剤としてジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)2.0部を混合溶解した。この混合物を、炭酸カルシウム粉末(数平均粒子径:0.1μm、奥多摩工業(株)製TP−123)10部、塩化ナトリウム50部、水200部の分散溶液の中に投入した。ミキサーで6,000rpm、1分間乳化を行った後、窒素雰囲気下70℃で20時間重合反応を行った。その後塩酸を投入して炭酸カルシウムを分解後、水洗浄を行い、次に希釈剤を除去するためにエタノールで洗浄した。更に湿式分級して0.5μm、1μm、5μm、15μm、30μm、50μmの数平均粒子径を有するエラストマー粒子A〜を選別し、100℃で12時間真空乾燥を行った。得られたエラストマー粒子A〜Fを観察したところ、多くの細孔が見られ、多孔質であった。その後、シリコーンオイル(信越化学工業(株)製、型番:KM351)150部をエタノール1,000部に溶解し、エラストマー粒子100部と撹拌混合した後、エバポレーターを用いて溶剤のエタノールを除去し、乾燥させてオイル処理させた多孔質エラストマー粒子A〜Fをそれぞれ得た。ここで、オイル処理に用いたオイルはアミノ変性シリコーンオイルであり、正に帯電したものである。得られた多孔質エラストマー粒子A〜Fの数平均粒子径を上述の方法で測定したところ、それぞれ0.5μm、1μm、5μm、15μm、30μm、50μmであった。また、得られた多孔質エラストマー粒子A〜Fについて、トナー1gに対するオイルの総含有量を上述の方法にて算出したところ、いずれも15mgであった。
多孔質エラストマー粒子G〜Kを以下のように作製した。
多孔質エラストマー粒子Dの作製において、トナー1gに対するオイルの総含有量が0.05mg、0.1mg、5mg、30mg、50mgである以外は同様にして、多孔質エラストマー粒子G〜Kをそれぞれ作製した。得られた多孔質エラストマー粒子G〜Kの数平均粒子径を上述の方法で測定したところ、いずれも15μmであった。
多孔質エラストマー粒子Lを以下のように作製した。
多孔質エラストマー粒子Dの作製において、オイル処理に用いたオイルをジメチルシリコーンオイルにした以外は同様にして、多孔質エラストマーLを作製した。ここで、ジメチルシリコーンオイルは、負に帯電するオイルである。得られた多孔質エラストマー粒子Lの数平均粒子径を上述の方法で測定したところ、15μmであった。また、得られた多孔質エラストマー粒子Lについて、トナー1gに対するオイルの総含有量を上述の方法にて算出したところ、15mgであった。
実施例で使用した外添剤を以下に示す。
・外添剤a:シリカ粒子、数平均粒子径80nm
・外添剤b:シリカ粒子、数平均粒子径100nm
・外添剤c:シリカ粒子、数平均粒子径150nm
・外添剤d:シリカ粒子、数平均粒子径500nm
・外添剤e:シリカ粒子、数平均粒子径600nm
・外添剤f:アミノシラン処理シリカ粒子、数平均粒子径150nm
テトラメトキシシラン150部を、イオン交換水100部、25%のアルコール100部の存在下で25%アンモニア水150部を30℃で5時間かけて滴下しながら250rpmで撹拌した。この反応で得られたシリカゾル懸濁液の遠心分離を行い、湿潤シリカゲルとアルコール、アンモニア水に分離し、更に分離した湿潤シリカゲルを120℃で2時間乾燥した後、シリカ100部とエタノール500部とをエバポレーターに入れ、温度を40℃に維持したまま15分間撹拌した。次にシリカ100部に対して10部のジメチルジメトキシシランを入れ更に15分間撹拌した。最後に温度を90℃に上げてエタノールを減圧乾燥させ、処理物を取り出して更に120℃で30分間真空乾燥を行った。乾燥されたシリカを粉砕し、負に帯電する数平均粒子径80nmの外添剤aを得た。
外添剤aの作製において、25%アンモニア水の添加を、アンモニア水150部を4時間かけて滴下しながら、200rpmで撹拌して行った以外は、外添剤aと同様の製法で負に帯電する平均粒径100nmの外添剤bを得た。
外添剤aの作製において、25%アンモニア水の添加を、アンモニア水150部を4時間かけて滴下しながら、130rpmで撹拌して行った以外は、外添剤aと同様の製法で負に帯電する平均粒径150nmの外添剤cを得た。
外添剤aの作製において、25%アンモニア水の添加を、アンモニア水150部を1時間かけて滴下しながら、80rpmで撹拌して行った以外は、外添剤aと同様の製法で負に帯電する平均粒径500nmの外添剤dを得た。
外添剤aの作製において、25%アンモニア水の添加を、アンモニア水150部を1時間かけて滴下しながら、60rpmで撹拌して行った以外は、外添剤aと同様の製法で負に帯電する平均粒径600nmの外添剤eを得た。
外添剤cの作製において、ジメチルジメトキシシランの添加を、アミノシランにして行った以外は、外添剤cと同様の製法で正に帯電する平均粒径150nmの外添剤fを得た。
−結晶性ポリエステル樹脂分散液の調製−
加熱乾燥した三口フラスコに、1,9−ノナンジオール45モル部、ドデカンジカルボン酸55モル部と、触媒としてジブチル錫オキサイド0.05モル部とを入れた後、減圧操作により容器内の空気を窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械撹拌にて180℃で2時間撹拌・還流を行った。その後、減圧下にて230℃まで徐々に昇温を行い5時間撹拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させ、結晶性ポリエステル樹脂を合成した。得られた結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(ポリスチレン換算)で測定したところ、25,000であった。次いで、高温・高圧乳化装置(キャビトロンCD1010、スリット:0.4mm)の乳化タンクに、得られた結晶性ポリエステル樹脂3,000部、イオン交換水10,000部、界面活性剤ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム90部を投入した後、130℃に加熱溶融後、110℃で流量3L/mにて10,000回転で30分間分散させ、冷却タンクを通過させて結晶性ポリエステル樹脂分散液(高温・高圧乳化装置(キャビトロンCD1010、スリット0.4mm、キャビトロン社製)を回収し、結晶性ポリエステル樹脂分散液を得た。
ポリオキシエチレン(2,0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン15モル部と、ポリオキシプロピレン(2,2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン85モル部と、テレフタル酸10モル部と、フマル酸67モル部と、n−ドデセニルコハク酸3モル部と、トリメリット酸20モル部と、これらの酸成分(テレフタル酸、n−ドデセニルコハク酸、トリメリット酸、フマル酸の合計モル数)に対して0.05モル部のジブチル錫オキサイドと、を入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち昇温した後、150℃乃至230℃で12時間から20時間共縮重合反応させた。その後、210℃乃至250℃で徐々に減圧して、非晶性ポリエステル樹脂を合成した。この樹脂の重量平均分子量Mwは65,000であった。次いで、高温・高圧乳化装置(キャビトロンCD1010、スリット:0.4mm)の乳化タンクに、得られた非晶性ポリエステル樹脂3,000部、イオン交換水10,000部、界面活性剤ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム90部を投入した後、130℃に加熱溶融後、110℃で流量3L/mにて10,000回転で30分間分散させ、冷却タンクを通過させて非晶性ポリエステル樹脂分散液(高温・高圧乳化装置(キャビトロンCD1010、スリット0.4mm、キャビトロン社製)を回収し、非晶性ポリエステル樹脂分散液を得た。
・シアン顔料(銅フタロシアニンB15:3:大日精化工業(株)製):1,000部
・イオン性界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬(株)製):150部
・イオン交換水:4,000部
上記配合液を混合溶解し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー(HJP30006、(株)スギノマシン製)により1時間分散し、体積平均粒径180nm、固形分20%の着色剤分散液を得た。
・パラフィンワックス HNP9(融解温度75℃:日本精鑞(株)製):46部
・カチオン性界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬(株)製):5部
・イオン交換水:200部
以上を100℃に加熱して、IKA社製ウルトラタラックスT50にて充分に分散後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、中心径200nm、固形分量20.0%の離型剤分散液を得た。
・非晶性ポリエステル樹脂分散液:256.8部
・結晶性ポリエステル樹脂分散液:33.2部
・着色剤分散液:27.4部
・離型剤分散液:35部
以上を丸型ステンレス製フラスコ中においてウルトラタラックスT50で充分に混合・分散した。次いで、これにポリ塩化アルミニウム0.20部を加え、ウルトラタラックスで分散操作を継続した。加熱用オイルバスでフラスコを撹拌しながら48℃まで加熱した。48℃で60分保持した後、ここに前記非晶性ポリエステル樹脂分散液を緩やかに70.0部追加した。その後、0.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液で系内のpHを8.0にした後、ステンレス製フラスコを密閉し、磁力シールを用いて撹拌を継続しながら96℃まで加熱し、3時間保持した。反応終了後、冷却し、濾過、イオン交換水で充分に洗浄した後、ヌッチェ式吸引濾過により固液分離を施した。これを更に30℃のイオン交換水1,000部に再分散し、15分300rpmで撹拌・洗浄した。これを更に5回繰り返し、濾液のpHが7.5、電気伝導度7.0μS/cmとなったところで、ヌッチェ式吸引濾過によりNo.5A濾紙を用いて固液分離を行った。次いで真空乾燥を12時間継続した。この時の粒子径をコールターマルチサイザーII(ベックマン・コールター社製)にて測定したところ体積平均粒径は5.8μmであった。また、ルーゼックスによる形状観察より求めた粒子の形状係数SF1は129であった。
得られたトナー母粒子100部に対して、表3に記載の外添剤3.6部をヘンシェルミキサーにて3,600rpmで10分間混合して、実施例1〜18及び比較例1〜5、19〜22で使用するトナーをそれぞれ得た。
・フェライト粒子(平均粒径50μm、体積電気抵抗3×108Ω・cm):100部
・トルエン:14部
・パーフルオロオクチルエチルアクリレート/ジメチルアミノエチルメタクリレート共重合体(共重合比90:10、Mw=5万):1.6部
・カーボンブラック(VXC−72、キャボット社製):0.12部
上記成分のうち、フェライト粒子を除く成分を10分間スターラーで分散し、被膜形成用液を調製し、この被膜形成用液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、60℃で30分間撹拌した後、減圧してトルエンを除去して、フェライト粒子表面に樹脂被膜を形成して、キャリアを製造した。なお、得られたキャリアの体積平均粒子径は、51μmであった。
<現像剤の作製>
前記において作製した表3記載の多孔質エラストマー粒子、トナー、及び、キャリアを、それぞれ質量比0.05:5:95の割合でVブレンダーに入れ20分間撹拌し、実施例1〜18、及び、比較例1〜5、19〜22の現像剤をそれぞれ得た。
得られた現像剤をDocu Centre Color400(富士ゼロックス(株)製)に充填し、以下の評価をそれぞれ行った。
得られた静電荷像現像剤を備えた前記富士ゼロックス(株)製Docu Centre Color400を高温高湿度環境下(30℃85%RH)で1日間放置後、エリアカバレッジ1%の画像を100,000枚連続で出力した。その後、富士ゼロックス(株)製C2紙を用いて、画像濃度が1.0以上1.5以下の範囲に収まるように画像形成条件を調整して5cm×5cmのパッチを出力した。得られたパッチの画像濃度(濃度1)を後述の方法で測定した。続いて、エリアカバレッジ20%の画像を100,000枚連続で出力した。その後、富士ゼロックス(株)製C2紙を用いて、濃度1を測定したパッチの形成時と同じ画像形成条件で再度5cm×5cmのパッチを出力し、画像濃度を測定した(濃度2)。
下記式で表すΔ画像濃度(SAD)の値を、前記濃度1及び濃度2から算出し、以下の基準により評価した。なお、画像濃度は、画像濃度計X−RITE938(X−RITE社製)により測定した。
式:Δ画像濃度=|濃度1−濃度2|
評価基準は以下の通りである。
◎ :0 <Δ画像濃度(SAD)≦0.1
○ :0.1<Δ画像濃度(SAD)≦0.2
×:0.2<Δ画像濃度(SAD)
前記で作製したエリアカバレッジ20%の画像を100,000枚連続出力について、100枚毎に画像をチェックし(計1,000枚)、画像不良(色筋、色抜け等)が発生した枚数をカウントした。
◎ : 画像不良が発生した枚数≦ 1枚
○ : 1枚<画像不良の発生した枚数≦10枚
×:10枚<画像不良の発生した枚数≦30枚
××:30枚<画像不良の発生した枚数
実施例13〜17のうち、静電荷像現像剤中における前記オイルの総含有量がトナー1gに対し、0.1mg以上30mg以下である実施例14〜16は、静電荷像現像剤中における前記オイルの総含有量がトナー1gに対し、0.1mg未満又は30mgを超える実施例13、17に比べ、画像不良の発生をより抑制でき、濃度変動よりが少ない画像が得られることがわかった。
多孔質エラストマー粒子の数平均粒子径が5μm以上15μm以下である実施例1、2は、多孔質エラストマー粒子の数平均粒子径が5μm未満又は15μmを超える実施例8、11に比べ、画像不良の発生をより抑制でき、濃度変動がより少ない画像が得られることがわかった。
2Y、2M、2C、2K、108 帯電ローラ(帯電装置、帯電手段)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
3 露光装置(露光手段)
4Y、4M、4C、4K、111 現像機(現像手段)
5Y、5M、5C、5K 1次転写ローラ(1次転写手段)
6Y、6M、6C、6K、113 清掃手段
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト
22 駆動ローラ
24 支持ローラ
26 2次転写ローラ(2次転写手段)
28、115 定着装置(ロール状定着手段)
30 中間転写体の清掃手段
112 転写装置
116 取り付けレール
117 除電露光のための開口部
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ
P、300 記録紙(被転写体)
Claims (7)
- 少なくとも結着樹脂を含有するトナー母粒子を有し、前記トナー母粒子の表面に数平均粒子径が100nm以上500nm以下である外添剤が外添されたトナーと、
数平均粒子径が1μm以上30μm以下の多孔質エラストマー粒子と、を含有し、
前記多孔質エラストマー粒子が、前記外添剤と逆極性を有する1種類以上のオイルを含有することを特徴とする
静電荷像現像剤。 - 前記静電荷像現像剤中における前記オイルの総含有量が、前記トナー1gに対し、0.1mg以上30mg以下である、請求項1に記載の静電荷像現像剤。
- 前記多孔質エラストマー粒子の数平均粒子径が5μm以上15μm以下である、請求項1又は2に記載の静電荷像現像剤。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤を収容する現像剤カートリッジ。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤を収容し、かつ前記静電荷像現像剤を保持して搬送する現像剤保持体を備えるプロセスカートリッジ。
- 像保持体と、
前記像保持体を帯電させる帯電手段と、
帯電した前記像保持体を露光して前記像保持体表面に静電潜像を形成させる露光手段と、
トナーを含む現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像手段と、
前記トナー像を前記像保持体から被転写体表面に転写する転写手段と、
前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着手段と、
前記像保持体をクリーニングブレードにより清掃する清掃手段とを有し、
前記現像剤が請求項1〜3のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤である
画像形成装置。 - 像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程、
前記像保持体表面に形成された静電潜像をトナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程、
前記トナー像を被転写体表面に転写する転写工程、
前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着工程、及び、
前記像保持体上に残留する現像剤をクリーニングブレードにより清掃する清掃工程、を含み、
前記現像剤として請求項1〜3のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤を用いる
画像形成方法。
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