JP7424123B2 - 静電荷像現像用キャリア、静電荷像現像剤、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
特許文献2には、脂肪酸金属塩を含むシリコン樹脂被覆層を有する電子写真用キャリアが開示されている。
特許文献3には、ドメイン-マトリックス構造を有し脂肪酸金属塩を含有した樹脂組成物で被覆された電子写真用キャリアが開示されている。
特許文献4には、導電性球状粒子及び潤滑剤粒子を含有した樹脂被覆層を有する電子写真用キャリアが開示されている。
特許文献5には、非磁性粒子を含有する内側樹脂コート層と外側樹脂コート層とを備える電子写真用キャリアが開示されている。
特許文献6には、脂肪酸金属塩を含有する樹脂被覆層であって、芯材粒子側に含まれる脂肪酸金属塩量が表面側に含まれる脂肪酸金属塩量よりも多い樹脂被覆層を設けた電子写真用キャリアが開示されている。
特許文献7には、脂肪酸金属塩と金属酸化物粒子とを含むコート層を備える電子写真用キャリアが開示されている。
前記磁性粒子を被覆し、潤滑剤を含有する樹脂層と、を有し、
前記樹脂層が、前記潤滑剤の分散相を有し、且つ下記の要件(1)を満足する、
静電荷像現像用キャリア。
要件(1):上層の潤滑剤含有率>中層の潤滑剤含有率>下層の潤滑剤含有率
ここに、上層、中層及び下層は、前記樹脂層を厚さ方向に3分割したときの各層であり、潤滑剤含有率は、各層の厚さ方向の断面における前記潤滑剤の分散相の面積率である。
<2> 前記上層の潤滑剤含有率と前記中層の潤滑剤含有率との比の値(上層/中層)が1.5以上4.0以下である、<1>に記載の静電荷像現像用キャリア。
<3> 前記上層の潤滑剤含有率と前記中層の潤滑剤含有率との比の値(上層/中層)が2.0以上2.5以下である、<2>に記載の静電荷像現像用キャリア。
<4> 前記樹脂層がさらに下記の要件(2)を満足する、<1>~<3>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用キャリア。
要件(2):上層に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径>中層に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径>下層に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径
ここに、上層、中層及び下層は、前記樹脂層を厚さ方向に3分割したときの各層であり、潤滑剤の分散相の平均長径は、各層に含まれる前記潤滑剤の分散相の長径の算術平均である。
<5> 前記上層に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径と前記中層に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径との比の値(上層/中層)が1.0以上2.0以下である、<4>に記載の静電荷像現像用キャリア。
<6> 前記上層に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径と前記中層に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径との比の値(上層/中層)が1.2以上1.5以下である、<5>に記載の静電荷像現像用キャリア。
<7> 前記樹脂層に含まれる前記潤滑剤の分散相のアスペクト比(長径/短径)の平均値が1.2以上2.5以下である、<1>~<6>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用キャリア。
<8> 前記樹脂層に含まれる前記潤滑剤の分散相のアスペクト比(長径/短径)の平均値が1.2以上1.5以下である、<7>に記載の静電荷像現像用キャリア。
<9> 前記上層の潤滑剤含有率が20%以上60%以下であり、前記中層の潤滑剤含有率が10%以上50%以下である、<1>~<8>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用キャリア。
<10> 前記上層の潤滑剤含有率が30%以上50%以下であり、前記中層の潤滑剤含有率が10%以上30%以下である、<9>に記載の静電荷像現像用キャリア。
<11> 前記樹脂層の平均厚が0.3μm以上10μm以下である、<1>~<10>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用キャリア。
<12> 前記潤滑剤が脂肪酸金属塩及び層状構造化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含む、<1>~<11>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用キャリア。
<13> 前記樹脂層が脂環構造を有する(メタ)アクリル樹脂を含有する、<1>~<12>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用キャリア。
<14> <1>~<13>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用キャリアと、静電荷像現像用トナーと、を含む静電荷像現像剤。
<15> <14>に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
<16> 像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
<14>に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
を備える画像形成装置。
<17> 像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
<14>に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
前記記録媒体の表面に転写された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。
<2>に係る発明によれば、上層の潤滑剤含有率と中層の潤滑剤含有率との比の値(上層/中層)が1.5未満又は4.0超である場合に比べて、長期にわたり像保持体の偏摩耗を抑制する静電荷像現像用キャリアが提供される。
<3>に係る発明によれば、上層の潤滑剤含有率と中層の潤滑剤含有率との比の値(上層/中層)が2.0未満又は2.5超である場合に比べて、長期にわたり像保持体の偏摩耗を抑制する静電荷像現像用キャリアが提供される。
<4>に係る発明によれば、樹脂層の上層、中層及び下層に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径が等しい静電荷像現像用キャリアに比べて、長期にわたり像保持体の偏摩耗を抑制する静電荷像現像用キャリアが提供される。
<5>に係る発明によれば、上層に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径と中層に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径との比の値(上層/中層)が1.0未満又は2.0超である場合に比べて、長期にわたり像保持体の偏摩耗を抑制する静電荷像現像用キャリアが提供される。
<6>に係る発明によれば、上層に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径と中層に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径との比の値(上層/中層)が1.2未満又は1.5超である場合に比べて、長期にわたり像保持体の偏摩耗を抑制する静電荷像現像用キャリアが提供される。
<7>に係る発明によれば、樹脂層に含まれる潤滑剤の分散相のアスペクト比(長径/短径)の平均値が1.2未満又は2.5超である場合に比べて、長期にわたり像保持体の偏摩耗を抑制する静電荷像現像用キャリアが提供される。
<8>に係る発明によれば、樹脂層に含まれる潤滑剤の分散相のアスペクト比(長径/短径)の平均値が1.2未満又は1.5超である場合に比べて、長期にわたり像保持体の偏摩耗を抑制する静電荷像現像用キャリアが提供される。
<15>に係る発明によれば、磁性粒子と当該磁性粒子を被覆し潤滑剤を含有する樹脂層とを有する静電荷像現像用キャリアであって、樹脂層の上層、中層及び下層の潤滑剤含有率が上層<中層<下層の関係である静電荷像現像用キャリアを適用する場合に比べて、長期にわたり像保持体の偏摩耗を抑制するプロセスカートリッジが提供される。
<16>に係る発明によれば、磁性粒子と当該磁性粒子を被覆し潤滑剤を含有する樹脂層とを有する静電荷像現像用キャリアであって、樹脂層の上層、中層及び下層の潤滑剤含有率が上層<中層<下層の関係である静電荷像現像用キャリアを適用する場合に比べて、長期にわたり像保持体の偏摩耗を抑制する画像形成装置が提供される。
<17>に係る発明によれば、磁性粒子と当該磁性粒子を被覆し潤滑剤を含有する樹脂層とを有する静電荷像現像用キャリアであって、樹脂層の上層、中層及び下層の潤滑剤含有率が上層<中層<下層の関係である静電荷像現像用キャリアを適用する場合に比べて、長期にわたり像保持体の偏摩耗を抑制する画像形成方法が提供される。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本実施形態に係るキャリアは、磁性粒子と、磁性粒子を被覆し潤滑剤を含有する樹脂層と、を有し、樹脂層が潤滑剤の分散相を有する。樹脂層に含まれる潤滑剤の分散相の諸量を、図1及び図2を用いて説明する。
本実施形態に係るキャリアは、図1に示すように磁性粒子50の全体が樹脂層60に被覆されていてもよく、磁性粒子50の一部が樹脂層60に被覆されていてもよい(言い換えると、磁性粒子50の一部が露出していてもよい。)。
樹脂層60は、潤滑剤の分散相60aを含む。分散相60aは、分散相62a、分散相63a、分散相64a、分散相65a、分散相66a及び分散相67aからなる。分散相62aは、上層62に含まれる潤滑剤の分散相である。分散相63aは、上層62及び中層64にまたがって含まれる潤滑剤の分散相である。分散相64aは、中層64に含まれる潤滑剤の分散相である。分散相65aは、中層64及び下層66にまたがって含まれる潤滑剤の分散相である。分散相66aは、下層66に含まれる潤滑剤の分散相である。分散相67aは、上層62、中層64及び下層66にまたがって含まれる潤滑剤の分散相である。
中層64の潤滑剤含有率は、中層64の面積全体に対する、中層64に含まれる分散相の面積率(%)である。中層64に含まれる分散相の面積は、分散相64aの面積と、分散相63aのうち中層64に含まれている部分の面積と、分散相65aのうち中層64に含まれている部分の面積と、分散相67aのうち中層64に含まれている部分の面積との合計である。
下層66の潤滑剤含有率は、下層66の面積全体に対する、下層66に含まれる分散相の面積率(%)である。下層66に含まれる分散相の面積は、分散相66aの面積と、分散相65aのうち下層66に含まれている部分の面積と、分散相67aのうち下層66に含まれている部分の面積との合計である。
中層64に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径は、分散相64aの各長径の算術平均である。
下層66に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径は、分散相66aの各長径の算術平均である。
各層に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径を求めるとき、2層又は3層にまたがって存在する分散相である分散相63a、分散相65a及び分散相67aは対象外とする。
キャリアをエポキシ樹脂に混合して、エポキシ樹脂を固化する。得られた固化物を、ウルトラミクロトーム装置により切断し、厚さ100nm以上200nm以下の薄片試料を作製する。薄片試料を超高分解能電界放出型走査電子顕微鏡(FE-SEM)(例えば日立ハイテクノロジーズ社製S-4800)にて撮像しSEM画像を得る。SEM画像について、画像解析ソフト(WinROOF2015、三谷商事株式会社)を用いて画像解析を行う。
一般的に、潤滑剤と、樹脂層の連続相を構成する樹脂成分とは、輝度差(コントラスト)があるので、潤滑剤の分散相の輪郭を判別することができる。輝度差によっては潤滑剤の分散相の輪郭の判別が難しい場合は、薄片試料をデシケータ内で四酸化ルテニウムにより染色して、SEM画像を撮像する。上記染色によっても潤滑剤の分散相の輪郭の判別が難しい場合は、薄片試料断面の金属元素マッピングを行って潤滑剤の分散相の輪郭を判別する。
上記のとおりにキャリア粒子断面を選択する理由は、径が体積平均粒径の85%未満の断面はキャリア粒子端部の断面であると予測されるところ、キャリア粒子端部の断面には、樹脂層に含まれる分散相の状態がよく反映されていないからである。
100個のキャリア粒子断面は、樹脂層の諸量と潤滑剤の分散相の諸量とを求めることにおいて共通の観察対象である。
キャリア粒子それぞれの重心を求める。重心は、キャリア粒子の断面(磁性粒子及び樹脂層からなる領域)の面積重心であり、画像解析ソフトによって求める。
樹脂層表面の各点とキャリア粒子の重心とを結ぶ線上において、樹脂層の平均厚に基づき3分割する。樹脂層表面から平均厚の3分の1までを上層とし、平均厚の3分の1から3分の2までを中層とし、平均厚の3分の2から磁性粒子表面までを下層とする。ここでの樹脂層の平均厚は、キャリア粒子それぞれの樹脂層の平均厚である。
磁性粒子が露出している周囲(樹脂層が比較的薄い部位)においては、中層及び下層がなくてよく、磁性粒子の凹部(樹脂層が比較的厚い部位)においては、下層が上層及び中層に比べて厚くてよい。
図3に、磁性粒子50が露出している近傍の樹脂層60、上層62、中層64及び下層66を模式的に示す。
樹脂層の上層、中層及び下層の各面積は、画像解析ソフトによって求める。
潤滑剤の分散相の面積は、画像解析ソフトによって求める。
潤滑剤の分散相の長径は、分散相の輪郭線上の任意の2点間の距離の最大値(いわゆる絶対最大長)(μm)である。キャリア粒子全体の潤滑剤の分散相の長径(μm)は、キャリア粒子100個の樹脂層に見出されるすべての潤滑剤の分散相の長径を算術平均した値である。
潤滑剤の分散相の短径は、分散相をその長径に平行な2直線で挟んだときの2直線間の距離(μm)である。キャリア粒子全体の潤滑剤の分散相の短径(μm)は、キャリア粒子100個の樹脂層に見出されるすべての潤滑剤の分散相の短径を算術平均した値である。
潤滑剤の分散相のアスペクト比は、分散相の長径(μm)を分散相の短径(μm)で除算した値(長径/短径)である。キャリア粒子全体における潤滑剤の分散相のアスペクト比の平均値は、キャリア粒子100個の樹脂層に見出されるすべての潤滑剤の分散相のアスペクト比を算術平均した値である。
本実施形態に係るキャリアは、要件(1)を満足する。
要件(1):上層の潤滑剤含有率>中層の潤滑剤含有率>下層の潤滑剤含有率
ここに、上層、中層及び下層は、樹脂層を厚さ方向に3分割したときの各層であり、潤滑剤含有率は、各層の厚さ方向の断面における前記潤滑剤の分散相の面積率である。
これに対し、潤滑剤をキャリア表面に付着させて又はキャリアの樹脂層に内添して像保持体表面に潤滑剤を付与する技術がある。キャリアは、現像手段表面に軸方向全体にわたって付着し、像保持体の軸方向全体にわたって像保持体表面に接触するので、像保持体端部の偏摩耗を抑制することができる。
しかし、潤滑剤をキャリア表面に付着させた場合は、潤滑剤が比較的初期に消費されてしまい、像保持体の摩耗抑制の効果が比較的短期しか得られない。また、潤滑剤をキャリアの樹脂層に内添した場合は、比較的初期に像保持体の摩耗を抑制する効果が得られなかったり、樹脂層が磁性粒子から剥がれてキャリアの劣化が早まったりすることがある。
これに対し、本実施形態に係るキャリアは、樹脂層における潤滑剤の分散相について要件(1)の勾配を作ることによって、下記(a)~(d)の効果を奏すると推測される。
(a)上層の潤滑剤含有率が、中層の潤滑剤含有率及び下層の潤滑剤含有率よりも高いことにより、比較的初期から像保持体表面に潤滑剤が付与されて被膜を形成し、像保持体の摩耗が抑制される。
(b)中層の潤滑剤含有率が、上層の潤滑剤含有率に次いで高いことにより、画像形成の繰り返しに従って上層が摩耗した後でも、像保持体表面に潤滑剤が付与され、像保持体の摩耗が抑制される。
(c)下層の潤滑剤含有率が、中層の潤滑剤含有率及び上層の潤滑剤含有率よりも低いことにより、樹脂層が磁性粒子から剥がれにくく、キャリアからの像保持体表面への潤滑剤付与が維持され、像保持体の摩耗抑制が維持される。
(d)キャリアから像保持体への潤滑剤付与であるので、像保持体の軸方向全体に潤滑剤が行き渡り、偏摩耗が抑制される。
上記(a)~(d)があいまって、本実施形態に係るキャリアは、長期にわたり像保持体の偏摩耗を抑制すると推測される。
中層の潤滑剤含有率は、10%以上60%以下が好ましく、10%以上50%以下がより好ましく、10%以上35%以下が更に好ましく、10%以上30%以下が更に好ましい。
下層の潤滑剤含有率は、0%以上35%以下が好ましく、0%以上30%以下がより好ましく、0%以上25%以下が更に好ましく、0%以上20%以下が更に好ましい。
要件(2):上層に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径>中層に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径>下層に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径
ここに、上層、中層及び下層は、樹脂層を厚さ方向に3分割したときの各層であり、潤滑剤の分散相の平均長径は、各層に含まれる潤滑剤の分散相の長径の算術平均である。
上層に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径は、0.1μm以上が好ましく、0.5μm以上がより好ましく、1.0μm以上が更に好ましく、また、2.5μm以下が好ましく、2.0μm以下がより好ましく、1.8μm以下が更に好ましい。
中層に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径は、0.1μm以上が好ましく、0.5μm以上がより好ましく、1.0μm以上が更に好ましく、また、2.0μm以下が好ましく、1.8μm以下がより好ましく、1.5μm以下が更に好ましい。
下層に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径は、0.1μm以上が好ましく、0.3μm以上がより好ましく、0.5μm以上が更に好ましく、また、2.0μm以下が好ましく、1.8μm以下がより好ましく、1.5μm以下が更に好ましい。
樹脂層全体において潤滑剤の分散相の平均長径は、0.5μm以上2.0μm以下が好ましく、1.0μm以上1.8μm以下がより好ましく、1.2μm以上1.5μm以下が更に好ましい。
上層に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径は、0.05μm以上が好ましく、0.1μm以上がより好ましく、0.3μm以上が更に好ましく、また、1.5μm以下が好ましく、1.2μm以下がより好ましく、1.0μm以下が更に好ましい。
中層に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径は、0.05μm以上が好ましく、0.1μm以上がより好ましく、0.3μm以上が更に好ましく、また、1.5μm以下が好ましく、1.2μm以下がより好ましく、1.0μm以下が更に好ましい。
下層に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径は、0.05μm以上が好ましく、0.1μm以上がより好ましく、0.3μm以上が更に好ましく、また、1.5μm以下が好ましく、1.0μm以下がより好ましく、0.8μm以下が更に好ましい。
樹脂層全体において潤滑剤の分散相の平均長径は、0.3μm以上1.5μm以下が好ましく、0.4μm以上1.2μm以下がより好ましく、0.5μm以上1.0μm以下が更に好ましい。
磁性粒子は、特に限定されるものではなく、キャリアの芯材として用いられる公知の磁性粒子が適用される。磁性粒子として、具体的には、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属の粒子;フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物の粒子;多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸磁性粒子;樹脂中に磁性粉が分散して配合された磁性粉分散樹脂粒子;などが挙げられる。本実施形態において磁性粒子としては、フェライト粒子が好ましい。
磁性粒子の体積電気抵抗(Ω・cm)は以下のように測定する。20cm2の電極板を配した円形の治具の表面に、測定対象物を1mm以上3mm以下の厚さになるように平坦に載せ、層を形成する。この上に前記20cm2の電極板を載せて層を挟み込む。測定対象物間の空隙をなくすため、層上に配置した電極板の上に4kgの荷重をかけてから層の厚み(cm)を測定する。層の上下の両電極には、エレクトロメーターおよび高圧電源発生装置に接続されている。両電極に電界が103.8V/cmとなるように高電圧を印加し、このとき流れた電流値(A)を読み取る。測定環境は、温度20℃、相対湿度50%とする。測定対象物の体積電気抵抗(Ω・cm)の計算式は、下記式に示す通りである。
R=E×20/(I-I0)/L
上記式中、Rは測定対象物の体積電気抵抗(Ω・cm)、Eは印加電圧(V)、Iは電流値(A)、I0は印加電圧0Vにおける電流値(A)、Lは層の厚み(cm)をそれぞれ表す。係数20は、電極板の面積(cm2)を表す。
樹脂層を構成する樹脂としては、スチレン・アクリル酸共重合体;ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン等のポリビニル系又はポリビニリデン系樹脂;塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体;オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂又はその変性物;ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素樹脂;ポリエステル;ポリウレタン;ポリカーボネート;尿素・ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂;エポキシ樹脂;などが挙げられる。
脂環構造を有する(メタ)アクリル樹脂は、重合成分としてシクロヘキシル(メタ)アクリレートを含むことが好ましい。脂環構造を有する(メタ)アクリル樹脂に含まれるシクロヘキシル(メタ)アクリレートに由来するモノマー単位の含有量は、脂環構造を有する(メタ)アクリル樹脂の全質量に対して、75質量%以上100質量%以下が好ましく、85質量%以上100質量%以下がより好ましく、95質量%以上100質量%以下が更に好ましい。
脂肪酸金属塩としては、例えば、ステアリン酸金属塩、ラウリン酸金属塩が挙げられる。ステアリン酸金属塩としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸カリウム、ステアリン酸鉄が挙げられる。ラウリン酸金属塩としては、例えば、ラウリン酸亜鉛、ラウリン酸カルシウム、ラウリン酸バリウム、ラウリン酸マグネシウム、ラウリン酸アルミニウム、ラウリン酸リチウム、ラウリン酸カリウム、ラウリン酸鉄が挙げられる。
層状構造化合物は、層間距離がオングストローム級の積層構造を有する化合物であり、層どうしが互いにずれ合うことで潤滑作用を示すと考えられている。層状構造化合物としては、例えば、メラミンシアヌレート、チッ化ホウ素、フッ化黒鉛、二硫化モリブデン、マイカが挙げられる。
湿式製法において用いられる樹脂層形成用樹脂液は、樹脂、無機粒子及びその他の成分を溶剤に溶解又は分散させて調製する。溶剤としては、特に限定されず、例えば、トルエン、キシレ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;などが使用される。
対象となるキャリアと、対象となるキャリアから樹脂層を除いた磁性粒子とを用意する。キャリアから樹脂層を除く方法としては、例えば、有機溶剤で樹脂成分を溶解させて樹脂層を除去する方法、800℃程度の加熱により樹脂成分を消失させて樹脂層を除去する方法などが挙げられる。キャリアと磁性粒子とをそれぞれ測定試料にして、XPSにより試料表面のFe濃度(atomic%)を定量し、(キャリアのFe濃度)÷(磁性粒子のFe濃度)×100を算出し、磁性粒子の露出面積率(%)とする。
本実施形態に係る現像剤は、本実施形態に係るキャリアと、トナーと、を含む二成分現像剤である。トナーは、トナー粒子と、必要に応じて外添剤と、を含む。
トナー粒子は、例えば、結着樹脂と、必要に応じて、着色剤と、離型剤と、その他添加剤と、を含んで構成される。
結着樹脂としては、例えば、スチレン類(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)、(メタ)アクリル酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、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)、エチレン性不飽和ニトリル類(例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等)、ビニルケトン類(例えば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)、オレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブタジエン等)等の単量体の単独重合体、又はこれら単量体を2種以上組み合せた共重合体からなるビニル系樹脂が挙げられる。
結着樹脂としては、例えば、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、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物、又は、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も挙げられる。
これらの結着樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
ポリエステル樹脂としては、例えば、公知の非晶性ポリエステル樹脂が挙げられる。ポリエステル樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂と共に、結晶性ポリエステル樹脂を併用してもよい。但し、結晶性ポリエステル樹脂は、全結着樹脂に対して、含有量が2質量%以上40質量%以下(好ましくは2質量%以上20質量%以下)の範囲で用いることがよい。
一方、樹脂の「非晶性」とは、半値幅が10℃を超えること、階段状の吸熱量変化を示すこと、又は明確な吸熱ピークが認められないことを指す。
非晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。非晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、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。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが挙げられる。
多価アルコールは、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。
ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K7121:1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
非晶性ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000以下が好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC-8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM-M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出する。
原料の単量体が、反応温度下で溶解又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。この場合、重縮合反応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単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い単量体とその単量体と重縮合予定の酸又はアルコールとを縮合させておいてから主成分と重縮合させるとよい。
結晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの重縮合体が挙げられる。結晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
ここで、結晶性ポリエステル樹脂は、結晶構造を容易に形成するため、芳香環を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族の重合性単量体を用いた重縮合体が好ましい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価のカルボン酸としては、例えば、芳香族カルボン酸(例えば1,2,3-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸としては、これらジカルボン酸と共に、スルホン酸基を持つジカルボン酸、エチレン性二重結合を持つジカルボン酸を併用してもよい。
多価カルボン酸は、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。
多価アルコールは、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のアルコールを併用してもよい。3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。
多価アルコールは、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。
融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K7121:1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、ピグメントイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアントカーミン3B、ブリリアントカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ピグメントレッド、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレート等の顔料;アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系等の染料;が挙げられる。
着色剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられる。離型剤は、これに限定されるものではない。
融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K7121:1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等の公知の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部(コア粒子)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。
コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂と必要に応じて着色剤及び離型剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂を含んで構成された被覆層と、で構成されていることがよい。
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)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)を用い、電解液はISOTON-II(ベックマン・コールター社製)を使用して測定される。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5質量%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。サンプリングする粒子数は50000個である。体積基準の粒度分布を小径側から描いて、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとする。
トナー粒子の平均円形度は、(円相当周囲長)/(周囲長)[(粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)]により求められる。具体的には、次の方法で測定される値である。
まず、測定対象となるトナー粒子を吸引採取し、扁平な流れを形成させ、瞬時にストロボ発光させることにより静止画像として粒子像を取り込み、その粒子像を画像解析するフロー式粒子像解析装置(シスメックス社製のFPIA-3000)によって求める。そして、平均円形度を求める際のサンプリング数は3500個とする。
トナーが外添剤を有する場合、界面活性剤を含む水中に、測定対象となるトナー(現像剤)を分散させた後、超音波処理を行って外添剤を除去したトナー粒子を得る。
トナー粒子は、乾式製法(例えば、混練粉砕法等)、湿式製法(例えば、凝集合一法、懸濁重合法、溶解懸濁法等)のいずれにより製造してもよい。これらの製法に特に制限はなく、公知の製法が採用される。これらの中でも、凝集合一法により、トナー粒子を得ることがよい。
以下の説明では、着色剤、及び離型剤を含むトナー粒子を得る方法について説明するが、着色剤、離型剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、着色剤、離型剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と共に、例えば、着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液、離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液を準備する。
水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類等が挙げられる。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。
界面活性剤は、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。
樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置(例えば、堀場製作所製LA-700)の測定によって得られた粒度分布を用い、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小粒径側から累積分布を引き、全粒子に対して累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとして測定される。他の分散液中の粒子の体積平均粒径も同様に測定される。
次に、樹脂粒子分散液と、着色剤粒子分散液と、離型剤粒子分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とをヘテロ凝集させ目的とするトナー粒子の径に近い径を持つ、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とを含む凝集粒子を形成する。
凝集粒子形成工程においては、例えば、混合分散液を回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、室温(例えば25℃)で凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpH2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後に、加熱を行ってもよい。
凝集剤と共に、該凝集剤の金属イオンと錯体もしくは類似の結合を形成する添加剤を必要に応じて用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。
キレート剤としては、水溶性のキレート剤を用いてもよい。キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸等のオキシカルボン酸;イミノ二酸酢(IDA)、ニトリロ三酢酸(NTA)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)等のアミノカルボン酸;などが挙げられる。
キレート剤の添加量は、樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満がより好ましい。
次に、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えば樹脂粒子のガラス転移温度より10℃から30℃高い温度)に加熱して、凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を得た後、当該凝集粒子分散液と、樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と、をさらに混合し、凝集粒子の表面にさらに樹脂粒子を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する工程と、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、第2凝集粒子を融合・合一して、コア・シェル構造のトナー粒子を形成する工程と、を経て、トナー粒子を製造してもよい。
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。該無機粒子として、SiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO・SiO2、K2O・(TiO2)n、Al2O3・2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4等が挙げられる。
疎水化処理剤の量は、通常、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下である。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、を備える。そして、静電荷像現像剤として、本実施形態に係る静電荷像現像剤が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置が中間転写方式の装置の場合、転写手段は、例えば、表面にトナー画像が転写される中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、を有する構成が適用される。
図4に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づく、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」と称する場合がある)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置に着脱するプロセスカートリッジであってもよい。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段の一例)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナーの供給がなされる。
一次転写ロール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。各ユニットの一次転写ロール5Y、5M、5C、5Kには、一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、各一次転写ロールに印加する転写バイアスの値を変える。
まず、動作に先立って、帯電ロール2Yによって感光体1Yの表面が-600V乃至-800Vの電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性(例えば20℃における体積抵抗率1×10-6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂の抵抗)であるが、レーザ光線が照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3からレーザ光線3Yを照射する。それにより、イエローの画像パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って予め定められた現像位置まで回転する。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによってトナー画像として現像され可視化される。
一方、感光体1Y上に残留したトナーは感光体クリーニング装置6Yで除去されて回収される。
こうして、第1のユニット10Yにてイエローのトナー画像が転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー画像が重ねられて多重転写される。
定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、記録紙Pの表面も平滑であることが好ましく、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が好適に使用される。
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジである。
図5に示すプロセスカートリッジ200は、例えば、取り付けレール116及び露光のための開口部118が備えられた筐体117により、感光体107(像保持体の一例)と、感光体107の周囲に備えられた帯電ロール108(帯電手段の一例)、現像装置111(現像手段の一例)、及び感光体クリーニング装置113(クリーニング手段の一例)を一体的に組み合わせて保持して構成し、カートリッジ化されている。
図5中、109は露光装置(静電荷像形成手段の一例)、112は転写装置(転写手段の一例)、115は定着装置(定着手段の一例)、300は記録紙(記録媒体の一例)を示している。
[非晶性ポリエステル樹脂分散液(A1)の作製]
・エチレングリコール :37部
・ネオペンチルグリコール:65部
・1,9-ノナンジオール:32部
・テレフタル酸 :96部
上記の材料をフラスコに仕込み、1時間かけて温度200℃まで上げ、反応系内が均一に攪拌されていることを確認したのち、ジブチル錫オキサイドを1.2部投入した。生成する水を留去しながら6時間かけて240℃まで温度を上げ、240℃で4時間攪拌を継続し、非晶性ポリエステル樹脂(酸価9.4mgKOH/g、重量平均分子量13,000、ガラス転移温度62℃)を得た。非晶性ポリエステル樹脂を溶融状態のまま、乳化分散機(キャビトロンCD1010、ユーロテック社)に毎分100gの速度で移送した。別途、試薬アンモニア水をイオン交換水で希釈した0.37%濃度の希アンモニア水をタンクに入れ、熱交換器で120℃に加熱しながら毎分0.1リットルの速度で非晶性ポリエステル樹脂と同時に乳化分散機に移送した。乳化分散機を回転子の回転速度60Hz、圧力5kg/cm2の条件で運転し、体積平均粒径160nm、固形分20%の非晶性ポリエステル樹脂分散液(A1)を得た。
・デカン二酸 :81部
・ヘキサンジオール:47部
上記の材料をフラスコに仕込み、1時間かけて温度160℃まで上げ、反応系内が均一に攪拌されていることを確認したのち、ジブチル錫オキサイドを0.03部投入した。生成する水を留去しながら6時間かけて200℃まで温度を上げ、200℃で4時間攪拌を継続した。次いで、反応液を冷却し、固液分離を行い、固形物を温度40℃/減圧下で乾燥し、結晶性ポリエステル樹脂(C1)(融点64℃、重量平均分子量15,000)を得た。
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):2部
・イオン交換水 :200部
上記の材料を120℃に加熱して、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50、IKA社)で十分に分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理した。体積平均粒径が180nmになったところで回収し、固形分20%の結晶性ポリエステル樹脂分散液(C1)を得た。
・パラフィンワックス(日本精蝋(株)製 HNP-9) :100部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):1部
・イオン交換水 :350部
上記の材料を混合して100℃に加熱し、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、体積平均粒径200nmの離型剤粒子が分散した離型剤粒子分散液を得た。この離型剤粒子分散液にイオン交換水を加えて固形分量を20%に調製して、離型剤粒子分散液(W1)とした。
・カーボンブラック(キャボット社製、Regal330) :50部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):5部
・イオン交換水 :195部
上記の材料を混合し、高圧衝撃式分散機(アルティマイザーHJP30006、スギノマシン社)を用いて60分間分散処理し、固形分量20%の着色剤粒子分散液(K1)を得た。
・イオン交換水 :200部
・非晶性ポリエステル樹脂分散液(A1) :150部
・結晶性ポリエステル樹脂分散液(C1) :10部
・離型剤粒子分散液(W1) :10部
・着色剤粒子分散液(K1) :15部
・アニオン性界面活性剤(TaycaPower):2.8部
上記の材料を丸型ステンレス製フラスコに入れ、0.1Nの硝酸を添加してpHを3.5に調整した後、ポリ塩化アルミニウム(王子製紙(株)製、30%粉末品)2部をイオン交換水30部に溶解させたポリ塩化アルミニウム水溶液を添加した。ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて30℃において分散した後、加熱用オイルバス中で45℃まで加熱し、体積平均粒径が5.9μmとなるまで保持した。次いで、非晶性ポリエステル樹脂分散液(A1)60部を追加し30分間保持した。次いで、体積平均粒径6.2μmとなったところで、さらに非晶性ポリエステル樹脂分散液(A1)60部を追加し30分間保持した。続いて、10%のNTA(ニトリロ三酢酸)金属塩水溶液(キレスト70、キレスト株式会社製)20部を加え、1Nの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを9.0に調整した。次いで、アニオン性界面活性剤(TaycaPower)1部を投入して攪拌を継続しながら85℃まで加熱し、5時間保持した。次いで、20℃/分の速度で20℃まで冷却した。次いで、濾過し、イオン交換水で充分に洗浄し、乾燥させることにより、体積平均粒径6.5μmの黒トナー粒子(K1)を得た。
黒トナー粒子(K1)100部と、疎水性シリカ粒子(日本アエロジル社製、RY50)1.5部とをサンプルミルに入れ、回転速度10000rpmで30秒間混合した。次いで、目開き45μmの振動篩いで篩分して、体積平均粒径6.5μmの黒トナー(K1)を得た。
[実施例1:キャリア(1)]
潤滑剤としてステアリン酸亜鉛(StZn)を使用し、下記の3段階に分けて樹脂層を形成した。以下、CHMAはシクロヘキシルメタクリレートを意味する。
-第1段階-
・フェライト粒子(体積平均粒径50μm) :100部
・CHMA樹脂(重量平均分子量10万、体積平均粒径0.5μm):1.2部
・カーボンブラック(VXC72、キャボット) :0.08部
上記の材料をヘンシェルミキサーで混合した。この混合物を乾式粒子複合化装置(ホソカワミクロン社製、ノビルタNOB130)に投入し、回転速度1000rpmで3分間処理し、フェライト粒子の表面にCHMA樹脂及びカーボンブラックを付着させた粒子を得た。この粒子を第1粒子という。
・第1粒子 :100部
・CHMA樹脂(重量平均分子量10万、体積平均粒径0.5μm):0.8部
・ステアリン酸亜鉛(体積平均粒径1.2μm) :0.3部
・カーボンブラック(VXC72、キャボット) :0.08部
上記の材料をヘンシェルミキサーで混合した。この混合物を乾式粒子複合化装置(ホソカワミクロン社製、ノビルタNOB130)に投入し、回転速度1000rpmで5分間処理し、第1粒子の表面にCHMA樹脂、ステアリン酸亜鉛及びカーボンブラックを付着させた粒子を得た。この粒子を第2粒子という。
・第2粒子 :100部
・CHMA樹脂(重量平均分子量10万、体積平均粒径0.5μm):0.7部
・ステアリン酸亜鉛(体積平均粒径2.0μm) :0.9部
・カーボンブラック(VXC72、キャボット) :0.08部
上記の材料をヘンシェルミキサーで混合した。この混合物を乾式粒子複合化装置(ホソカワミクロン社製、ノビルタNOB130)に投入し、回転速度1200rpmで10分間処理し、第2粒子の表面にCHMA樹脂、ステアリン酸亜鉛及びカーボンブラックを付着させた粒子を得た。75μメッシュの篩分網で篩分を行い、キャリア(1)を得た。
キャリア(1)の作製と同様にして、ただし、第1段階、第2段階及び第3段階の材料の使用量を表1のとおり変更し、また、使用するステアリン酸亜鉛の粒径を調製して、キャリア(C1)~(C2)を作製した。
キャリア(1)の作製と同様にして、ただし、第1段階、第2段階及び第3段階のいずれかの材料を表1のとおり変更し、また、使用するステアリン酸亜鉛の粒径を調製して、キャリア(2)~(9)を作製した。
潤滑剤としてメラミンシアヌレート(MC)を使用し、下記の3段階に分けて樹脂層を形成した。
-第1段階-
・フェライト粒子(体積平均粒径50μm) :100部
・CHMA樹脂(重量平均分子量10万、体積平均粒径0.5μm):1.3部
・カーボンブラック(VXC72、キャボット) :0.08部
上記の材料をヘンシェルミキサーで混合した。この混合物を乾式粒子複合化装置(ホソカワミクロン社製、ノビルタNOB130)に投入し、回転速度1000rpmで3分間処理し、フェライト粒子の表面にCHMA樹脂及びカーボンブラックを付着させた粒子を得た。この粒子を第1粒子という。
・第1粒子 :100部
・CHMA樹脂(重量平均分子量10万、体積平均粒径0.5μm):1.0部
・メラミンシアヌレート(体積平均粒径1.0μm) :0.3部
・カーボンブラック(VXC72、キャボット) :0.08部
上記の材料をヘンシェルミキサーで混合した。この混合物を乾式粒子複合化装置(ホソカワミクロン社製、ノビルタNOB130)に投入し、回転速度1000rpmで5分間処理し、第1粒子の表面にCHMA樹脂、メラミンシアヌレート及びカーボンブラックを付着させた粒子を得た。この粒子を第2粒子という。
・第2粒子 :100部
・CHMA樹脂(重量平均分子量10万、体積平均粒径0.5μm):0.6部
・メラミンシアヌレート(体積平均粒径1.8μm) :0.8部
・カーボンブラック(VXC72、キャボット) :0.08部
上記の材料をヘンシェルミキサーで混合した。この混合物を乾式粒子複合化装置(ホソカワミクロン社製、ノビルタNOB130)に投入し、回転速度1200rpmで5分間処理し、第2粒子の表面にCHMA樹脂、メラミンシアヌレート及びカーボンブラックを付着させた粒子を得た。75μメッシュの篩分網で篩分を行い、キャリア(101)を得た。
キャリア(101)の作製と同様にして、ただし、第1段階、第2段階及び第3段階の材料の使用量を表2のとおり変更し、また、使用するメラミンシアヌレートの粒径を調製して、キャリア(C101)~(C102)を作製した。
キャリア(101)の作製と同様にして、ただし、第1段階、第2段階及び第3段階のいずれかの材料を表2のとおり変更し、また、使用するメラミンシアヌレートの粒径を調製して、キャリア(102)~(107)を作製した。
上記のキャリアのいずれかと、黒トナー(K1)とを、キャリア:トナー=100:8(質量比)の混合比でVブレンダーに入れ20分間攪拌し、目開き212μmの篩で篩分して、黒色の現像剤をそれぞれ得た。
画像形成装置として、富士ゼロックス社DocuPrint5100dの改造機を用意した。画像形成前に、感光体の最外層(電荷輸送層)の膜厚を、渦電流式膜厚測定装置(フィッシャー・インストルメンツ社)にて測定した。測定は、感光体の軸方向に21mm刻みで15点測定し、周方向に30°刻みで12点測定し、合計180点測定した。
温度10℃且つ相対湿度10%の環境下で、A4縦サイズの紙に画像密度2%のテストチャートを1000枚連続出力した。一晩放置後、A4横サイズの紙に画像濃度50%の全面ハーフトーン画像を10枚出力した。10枚の全面ハーフトーン画像を目視観察し、下記のとおり分類した。
G1:濃度ムラが認められない。
G2:濃度ムラがあるが、極めて小さい。
G3:濃度ムラがあるが、実用上の許容範囲である。
G4:濃度ムラがあり、実用上許容できない程度である。
上記画像形成後にさらに、温度10℃且つ相対湿度10%の環境下で、A4縦サイズの紙に画像密度2%のテストチャートを50万枚連続出力した。
画像形成後に、感光体の最外層の膜厚を、渦電流式膜厚測定装置(フィッシャー・インストルメンツ社)にて測定した。測定は、画像形成前の測定点と同じとした。
画像形成前と画像形成後の膜厚差を摩耗量(μm)とし、全測定点のうちの最大摩耗量と最小摩耗量との差分(μm)を求めた。
上記画像形成後に温度10℃且つ相対湿度10%の環境下に一晩放置後、A4横サイズの白紙画像を10枚出力した。10枚の白紙画像を目視観察し、黒筋及び黒点(1cm以上の黒線の個数/0.5mm以上の黒点が発生した枚数)を下記のとおり分類した。
G1:未発生。
G2:1個又は2個/10枚。
G3:3個以上10個未満/10枚。
G4:10個以上/10枚。
50 磁性粒子
60 樹脂層
62 上層
64 中層
66 下層
60a、62a、63a、64a、65a、66a、67a 分散相
2Y、2M、2C、2K 帯電ロール(帯電手段の一例)
3 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
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(中間転写体の一例)
22 駆動ロール
24 支持ロール
26 二次転写ロール(二次転写手段の一例)
28 定着装置(定着手段の一例)
30 中間転写体クリーニング装置
P 記録紙(記録媒体の一例)
107 感光体(像保持体の一例)
108 帯電ロール(帯電手段の一例)
109 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
111 現像装置(現像手段の一例)
112 転写装置(転写手段の一例)
113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
115 定着装置(定着手段の一例)
116 取り付けレール
117 筐体
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ
300 記録紙(記録媒体の一例)
Claims (16)
- 磁性粒子と、
前記磁性粒子を被覆し、潤滑剤を含有する樹脂層と、を有し、
前記樹脂層が、前記潤滑剤の分散相を有し、且つ下記の要件(1)を満足し、
下記上層の潤滑剤含有率と下記中層の潤滑剤含有率との比の値(上層/中層)が1.5以上4.0以下である、
静電荷像現像用キャリア。
要件(1):上層の潤滑剤含有率>中層の潤滑剤含有率>下層の潤滑剤含有率
ここに、上層、中層及び下層は、前記樹脂層を厚さ方向に3分割したときの各層であり、潤滑剤含有率は、各層の厚さ方向の断面における前記潤滑剤の分散相の面積率である。 - 磁性粒子と、
前記磁性粒子を被覆し、潤滑剤を含有する樹脂層と、を有し、
前記樹脂層が、前記潤滑剤の分散相を有し、且つ下記の要件(1)及び要件(2)を満足する、
静電荷像現像用キャリア。
要件(1):上層の潤滑剤含有率>中層の潤滑剤含有率>下層の潤滑剤含有率
要件(2):上層に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径>中層に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径>下層に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径
ここに、上層、中層及び下層は、前記樹脂層を厚さ方向に3分割したときの各層であり、潤滑剤含有率は、各層の厚さ方向の断面における前記潤滑剤の分散相の面積率であり、潤滑剤の分散相の平均長径は、各層に含まれる前記潤滑剤の分散相の長径の算術平均である。 - 磁性粒子と、
前記磁性粒子を被覆し、潤滑剤を含有する樹脂層と、を有し、
前記樹脂層が、前記潤滑剤の分散相を有し、且つ下記の要件(1)を満足し、
前記樹脂層に含まれる前記潤滑剤の分散相のアスペクト比(長径/短径)の平均値が1.2以上2.5以下である、
静電荷像現像用キャリア。
要件(1):上層の潤滑剤含有率>中層の潤滑剤含有率>下層の潤滑剤含有率
ここに、上層、中層及び下層は、前記樹脂層を厚さ方向に3分割したときの各層であり、潤滑剤含有率は、各層の厚さ方向の断面における前記潤滑剤の分散相の面積率である。 - 磁性粒子と、
前記磁性粒子を被覆し、潤滑剤を含有する樹脂層と、を有し、
前記樹脂層が、前記潤滑剤の分散相を有し、且つ下記の要件(1)を満足し、
下記上層の潤滑剤含有率が20%以上60%以下であり、
下記中層の潤滑剤含有率が10%以上50%以下である、
静電荷像現像用キャリア。
要件(1):上層の潤滑剤含有率>中層の潤滑剤含有率>下層の潤滑剤含有率
ここに、上層、中層及び下層は、前記樹脂層を厚さ方向に3分割したときの各層であり、潤滑剤含有率は、各層の厚さ方向の断面における前記潤滑剤の分散相の面積率である。 - 前記上層の潤滑剤含有率と前記中層の潤滑剤含有率との比の値(上層/中層)が2.0以上2.5以下である、請求項1に記載の静電荷像現像用キャリア。
- 前記上層に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径と前記中層に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径との比の値(上層/中層)が1.0以上2.0以下である、請求項2に記載の静電荷像現像用キャリア。
- 前記上層に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径と前記中層に含まれる潤滑剤の分散相の平均長径との比の値(上層/中層)が1.2以上1.5以下である、請求項6に記載の静電荷像現像用キャリア。
- 前記樹脂層に含まれる前記潤滑剤の分散相のアスペクト比(長径/短径)の平均値が1.2以上1.5以下である、請求項3に記載の静電荷像現像用キャリア。
- 前記上層の潤滑剤含有率が30%以上50%以下であり、
前記中層の潤滑剤含有率が10%以上30%以下である、
請求項4に記載の静電荷像現像用キャリア。 - 前記樹脂層の平均厚が0.3μm以上10μm以下である、請求項1~請求項9のいずれか1項に記載の静電荷像現像用キャリア。
- 前記潤滑剤が脂肪酸金属塩及び層状構造化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含む、請求項1~請求項10のいずれか1項に記載の静電荷像現像用キャリア。
- 前記樹脂層が脂環構造を有する(メタ)アクリル樹脂を含有する、請求項1~請求項11のいずれか1項に記載の静電荷像現像用キャリア。
- 請求項1~請求項12のいずれか1項に記載の静電荷像現像用キャリアと、静電荷像現像用トナーと、を含む静電荷像現像剤。
- 請求項13に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。 - 像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
請求項13に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
を備える画像形成装置。 - 像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
請求項13に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
前記記録媒体の表面に転写された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。
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