JP2002214845A - 電子写真用現像剤及び画像形成方法 - Google Patents
電子写真用現像剤及び画像形成方法Info
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Abstract
る程度に抑制し、きわめて長期に亘り高品質の画像を保
持することができ、廃集トナーを極力少なくすることが
でき、自然環境保全に対して寄与するところの多大な画
像形成方法。 【解決手段】 少なくとも磁性体からなるコア材の表面
に樹脂層を含むコート層を設けたものであり、かつ該キ
ャリア粒子表面の500nm×500nm領域内の表面
粗さRz(nm)、トナー中の該外添微粒子の遊離率K
(個数%)及び該外添微粒子の一次平均径D(nm)
が、下記式(1)の関係にあることを特徴とする上記電
子写真用現像剤を用いることを特徴とする画像形成方
法。 1.5×sin〔(π/2)×(K/100)〕<D/
Rz (1) 〔式(1)中、sinは〔 〕内の三角関数(正弦)を
示す。関数の〔 〕内はラジアン単位である。〕
Description
及び画像形成方法に関し、さらに詳しくは、特に、像担
持体上に残存したトナーを現像に再使用する適した電子
写真用現像剤及びこの現像剤を用いる画像形成方法に関
するものである。
は、光導電性物質等の像担持体上に静電荷による潜像を
形成し、この静電潜像に対して、帯電したトナー粒子を
付着させ可視像を形成している。トナーにより形成され
た可視像は、最終的に紙等の転写媒体に転写後、熱、圧
力、溶剤気体等によって転写媒体に定着され、出力画像
となる。
めのトナー粒子を帯電させる方法により、トナー粒子と
キャリア粒子の攪拌、混合による摩擦帯電を用いる二成
分現像方式と、キャリア粒子を用いずにトナー粒子への
電荷付与を行う一成分現像方式とに大別される。また、
一成分現像方式は、現像ローラーへのトナー粒子の保持
に磁気力を使用するか否かにより、磁性一成分現像方式
と非磁性一成分現像方式に分類される。
る複写機や、これをベースとした複合機等では、トナー
粒子帯電の安定性、立上がり性及び画像品質の長期的安
定性等の要求から、二成分現像方式が多く採用され、省
スペース性、低コスト化等の要求が大きい小型のプリン
ター、ファクシミリ等には、一成分現像方式が多く採用
されてきていた。
に一成分現像方式で採用されているユニットのリサイク
ル、リユースが実現されつつあり、同時に、二成分現像
方式においても、一層の現像剤の高寿命化の要求が高ま
ってきている。また、近年の省エネルギー化の機運に伴
い、画像形成におけるトナーの定着エネルギーは低くな
り、このために、これまでよりも低い熱エネルギーで軟
化する樹脂がトナー用の結着樹脂として採用される傾向
がある。これらの樹脂は、常温でも粘着性が大きくなり
やすく、常温下でのトナー粒子同士の結着防止によるト
ナー流動性確保のためや、トナー母体粒子組成成分のキ
ャリア粒子表面への固着(いわゆるトナースペント)を
防止するために、流動性改良剤としての外添微粒子を多
く含みがちとなっている。このようなトナーでは、トナ
ー母体粒子組成成分のキャリア粒子表面への固着を抑制
する必要性から、トナー中に多く含まれる外添微粒子の
一部を遊離状態としているため、これら微粒子自身が、
キャリア粒子表面へ撹拌等の外力の作用により強く付着
し、キャリア粒子の電荷付与能力変動をはじめとする現
像剤特性の変動を引き起こすことがあった。
等の画像転写媒体上へトナーを転写した後に像担持体上
へ残った転写残存トナーを、機内で再使用するためのト
ナーリサイクル工程を含む画像形成方法が、一般的に採
用されてきている。このようなトナーリサイクル工程を
含む画像形成方法においては、トナーリサイクル工程の
トナー搬送経路において、トナー中の外添微粒子のトナ
ー母体粒子への埋没が生じることがある。そこで、これ
に伴うトナー流動性が変動を抑制するためには、トナー
中の遊離した添加微粒子の量を適正な範囲に制御するこ
とがより重要となる。これまでの電子写真用現像剤で
は、添加微粒子の遊離率を使用期間内において十分に適
正範囲に保持できないことがあり、現像剤特性の経時変
動を、十分には制御できていないものであった。これら
の現像剤特性の変動が生じると、経時変化として、画像
濃度の低下、地肌カブリの発生、解像力の低下等といっ
た画像品質の劣化が現れ、さらには、像担持体の物理
的、電気的損傷の発生、帯電部材の汚染等の画像形成系
の劣化をも引き起こすことがあり、画像形成装置自体の
寿命を縮めることもなるのであった。
品質の画像を得るために、さらには画像形成装置の寿命
を維持するためには、現像剤の特性が使用期間により変
動することなく、安定していることが重要となり、これ
までにも、経時変動の抑制に着眼した種々な提案がなさ
れてきている。これらの例としては、特開平6−436
86号公報では、表面が凹凸構造であるキャリアと表面
が凹凸構造でないキャリアを同時に使用することによ
り、トナースペントを防止しつつ帯電の立ち上がりをよ
くすることが提案されている。特開平8−190224
号公報では、表面に微小な凹凸を有する中心粒径60〜
100μmの磁性キャリアと、中心粒径5〜8μmの球
形トナーを用いることにより、キャリア表面積を広く
し、微粉トナーがキャリア表面に付着してもトナー帯電
を可能とすることが提案されている。また、特開平9−
244301号公報では、平均球形度が1.1以上、
1.5以下であり、球形度が1.3未満のものを70個
数%以上有することにより、球形度に現れる程度のキャ
リア表面凹凸を抑制し、トナー微粉のスペントを防止す
ることが提案されている。
粒子表面へのトナー母体組成成分の固着に着目したもの
であるため、一層の現像剤の長寿命化が求められ、かつ
省資源化が図られる状況下、このようなトナー中の添加
微粒子のキャリア粒子表面への固定化を防止し、十分に
安定した現像剤特性を有する電子写真用現像剤、画像形
成方法は、全く検討の対象とされてはいないのであっ
た。
いては、トナー粒子への微粒子の添加量及びトナー粒子
表面の添加微粒子による被覆率を、特定範囲とすること
により、添加微粒子がトナー母体粒子表面へ埋没され、
脱離することがないために、繰り返し複写したときにも
初期の品質が得られるとしている。しかしながら、添加
剤が全てトナー母体粒子表面に埋没された状態では、ト
ナーの流動性を充分に維持することは困難となり、流動
性を高めるためには、トナー母体粒子から遊離した添加
微粒子が必要となる。これらの微粒子は、キャリア粒子
表面近傍にも存在し得るため、キャリア粒子表面へ移行
できる状態となっている。すなわち、この提案による場
合でも、キャリア粒子の表面特性変化を抑制することは
できないものであった。
に長期間、現像剤特性変動を抑制するための提案、特に
トナー中の添加微粒子のキャリア粒子表面への固定化抑
制に関する提案は、いまだなされておらず、現像剤の交
換をすることなく高品質の画像を安定して得ることは、
きわめて困難な課題として残されていた。
従来及び現状の問題点に鑑み、現像剤の特性の経時的変
動を実質上無視し得る程度に抑制し、きわめて長期に亘
り高品質の画像を保持することができ、より低い定着エ
ネルギーにより定着することのできるトナーであって
も、高品質な画像を維持できる高機能の電子写真用現像
剤を提供すると共に、廃棄トナーを極力少なくすること
ができ、自然環境保全に対して寄与するところの多大な
画像形成方法を提供することをその課題とするものであ
る。
するためには、摩擦電荷付与部材としてのキャリア粒子
表面の特性の経時的変動を抑制することが重要であり、
中でもキャリア粒子表面の電荷付与特性変動を抑制する
ことが特に重要である。キャリア粒子表面の電荷付与特
性変動は、トナーとの撹拌、摩擦時の衝撃力により、ト
ナー組成成分がキャリア粒子表面へ移行して固着し、キ
ャリア粒子表面を汚染することが大きな要因となってい
る。したがって、このような現象の発生を抑制すること
により、キャリア粒子の電荷付与特性変動をきわめて小
さくすることができる。
は、上記のように、トナー母体粒子成分固着の影響もさ
ることながら、その外添微粒子のキャリア粒子表面上へ
の移行、固定化によるトナーとキャリア粒子表面の略均
質化の影響がきわめて大きい。すなわち、十分なトナー
流動性を保持させ、補給トナーの現像剤中への速やかな
拡散を保ちつつ、トナーに含まれる添加微粒子のキャリ
ア粒子表面への移行をできるだけ少なくすることが、現
像剤特性の経時的変動の抑制には重要な因子となるので
ある。
リア粒子表面の微細凹凸状態と、トナーに含まれる添加
微粒子の一次粒子径範囲及び該添加微粒子の遊離率範囲
に、この添加微粒子のキャリア粒子表面への固着を大幅
に抑制し得る特定の関係が存在し、これらの関係を特定
することにより、トナー流動性を保ちつつ、初期現像剤
特性がきわめて長期間にわたり保持できるということを
見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに到っ
た。
剤と結着樹脂とを含有するトナー母材粒子に微粒子を外
添したトナー及びキャリア粒子を混合してなる電子写真
用現像剤において、該キャリア粒子に、少なくとも磁性
体からなるコア材の表面に樹脂層を含むコート層を設け
たものであり、かつ該キャリア粒子表面の500nm×
500nm領域内の表面粗さRz(nm)、トナー中の
該外添微粒子の遊離率K(個数%)及び該外添微粒子の
一次平均径D(nm)が、下記式(1)の関係にあるこ
とを特徴とする電子写真用現像剤が提供される。 1.5×sin〔(π/2)×(K/100)〕<D/Rz (1) 〔式(1)中、sinは〔 〕内の三角関数(正弦)を
示す。関数の〔 〕内はラジアン単位である。〕
及び/又は側鎖にシロキサン結合を有する化合物を含有
するものである電子写真用現像剤、該外添微粒子の浮遊
率Kが、75個数%以下である電子写真用現像剤、該外
添微粒子を、トナー母材粒子に対して重量基準で0.5
〜5%添加したものである電子写真用現像剤及び該トナ
ー中の粒径4.0nm以下のトナーの粒子が、50個数
%以下である電子写真用現像剤が含まれる。
上に形成された静電潜像を、トナー及びキャリアからな
る電子写真用現像剤によって現像する画像形成する画像
形成方法において、電子写真用現像剤として、第1の発
明の電子写真用現像剤を用いることを特徴とする画像形
成方法が提供される。
ニングし、該クリーニングによって回収されたトナーを
再使用して現像するものである画像形成方法が含まれ
る。
する場合、キャリア粒子表面の微細表面粗さスケールよ
り添加微粒子スケールの方が小さいと、遊離した添加微
粒子がキャリア粒子表面に移行後、一定箇所に留まるこ
とが多くなり、これが起因して添加微粒子の固定化が発
生し、キャリア粒子表面性状を変化させ易くなる。ま
た、その変化は、添加微粒子の遊離率により異なり、添
加微粒子の遊離率が大きい方が、より早くキャリア粒子
表面性状の変化が現れる。
粒子表面の微細表面粗さ及び添加微粒子粒径には、現像
剤特性を安定に保つための特定な関係が存在する。これ
らの関係を、本発明に規定の範囲とすることにより、ト
ナー添加微粒子は、実質上、キャリア粒子表面の特定部
位に留まることなく速やかに転動するのである。これに
より、トナー添加微粒子のキャリア粒子表面への固定化
はきわめて少なくなり、制御されていない現像剤と比較
して、長期に亘り、キャリア粒子表面の変化を抑制する
ことができ、安定した現像剤特性を発現させることがで
きる。
するような場合には、遊離添加微粒子が、キャリア粒子
表面の凹部に固定化され、キャリア粒子特性の経時変化
を促進することとなる。さらには、上記式(1)は、
1.8×sin〔(π/2)×(K/100)〕<D/
Rzであることがより好ましい。一方、添加微粒子の粒
径が比較的大きいと、良好なトナー流動性、現像剤流動
性を保持し難くなるため、D/Rzは、10以下である
ことがより好ましい。
めの微細凹凸構造は、概略以下のようにして、知ること
ができる。まず、表面コート層を設けたキャリア粒子
を、十分に剛性の高い支持体に固定する。このとき、固
定には、必要に応じて両面テープや接着剤等を用いても
よい。次に、粒子を固定した試料を、室温、常圧の環境
下で、走査型プローブ顕微鏡(SPM)の測定部位にセ
ットする。引き続き、測定部位を0.5〜10μm程度
のスキャン範囲で、測定プローブを共鳴周波数で振動さ
せつつ試料表面を走査する、いわゆるタッピングモード
走査を行う。このとき、プローブ先端の曲率半径は5〜
20nm程度、タッピング周波数は150〜450kH
z程度が好ましい。上記条件でタッピングモード走査を
行うことにより、微細な表面形状を観測することができ
る。
は、上記範囲を取り得る限り、材料を限定するものでは
なく、従来公知のものが使用でき、例えば、キャリア粒
子のコア材に使用できる磁性粒子の例としては、鉄、コ
バルト、ニッケル等の金属、マグネタイト、ヘマタイ
ト、フェライト等の合金や化合物等が挙げられるが、必
ずしもこれらに限定されるものではない。これら磁性粒
子は、単結晶/アモルファスの粒子、単独/複合の焼結
体、単独/複合の粒子を樹脂等の高分子物質中に分散さ
せた粒子等、いずれのコア材形態で使用してもよい。ま
た、磁性粒子を高分子物質中に分散させた粒子で、キャ
リア粒子の磁気特性と磁性粒子の分散性を両立させるに
は、これらの磁性粒子は、0.5〜10μm程度の大き
さの粒子を含むことが好ましい。
は表面コート層を形成する樹脂としては、例えば、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロ
ロスルホン化ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂;
ポリスチレン、ポリアクリル(例えば、ポリメチルメタ
クリレート)、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、ポリビリケトン等のポリビニル及びポリ
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シリコーン樹脂又はそ
の変成品(例えば、アルキッド樹脂、ポリエステル樹
脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変成品);ペ
ルヒドロポリシラザン又はその変性品(部分酸化品を含
む);ポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、
ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン
等の弗素樹脂;ポリアミド;ポリエステル;ポリウレタ
ン;ポリカーボネート;ユリア樹脂;メラミン樹脂;ベ
ンゾグアナミン樹脂;エポキシ樹脂等が挙げられる。中
でも本発明の構成要件を満たすために好ましいコート層
材料としては、シリコーン樹脂又はその変成品、弗素樹
脂、特にシリコーン樹脂又はその変成品を挙げることが
できる。
ているいずれのシリコーン樹脂であってもよく、下記一
般式(I)で表されるオルガノシロキサン結合のみから
なるストレートシリコーン及びアルキド、ポリエステ
ル、エポキシ、ウレタン等で変成したシリコーン樹脂が
挙げられる。
ルキル基又はフェニル基、R2及びR3は水素基、炭素
原子数1〜4のアルコキシ基、フェニル基、フェノキシ
基、炭素原子数2〜4のアリケニル基、炭素原子数2〜
4のアルケニルオキシ基、ヒドロキシ基、カルボキシル
基、エチレンオキシド基、グリシジル基又は下記一般式
(II)で表れる基である。
シル基、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭素原子数1
〜4のアルコキシ基、炭素原子数2〜4のアルケニル
基、炭素原子数2〜4のアルケニルオキシ基、フェニル
基又はフェノキシ基を示し、k、l、m、n、o、pは
1以上の整数を示す。上記各置換基は未置換のものの
外、例えば、アミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシル
基、メルカプト基、アルキル基、フェニル基、エチレン
オキサイド基、グリシジル基、ハロゲン原子のような置
換基を有してもよい。
及び/又はコート層の電気抵抗を低抵抗材料粒子の分散
により制御する際に用いられる材料は、従来公知のもの
でよく、その例としては、鉄、金、銅等の金属;フェラ
イト、マグネタイト等の酸化鉄;カーボンブラック等の
顔料が挙げられる。これらの中でも特に、カーボンブラ
ックの一つであるファーネスブラックとアセチレンブラ
ックの混合物は、少量の低抵抗微粉末の添加で効果的に
導電性の調整が可能であり、好ましく用いられる。これ
らの低抵抗微粉末は、粒径0.01〜10μm程度のも
のが好ましく、コア材粒子又はコート層樹脂100重量
部に対して2〜30重量部添加されることが好ましく、
さらには、5〜20重量部が好ましい。これらの低抵抗
微粉末は、キャリア粒子表面の局所的な低抵抗領域の形
成を抑制するためにも、コート層表面部分にはできる限
り露出していない状態であることが好ましい。
ト層中には、これらの密着性を向上させたり、抵抗制御
材の分散性を向上させる目的で、シランカップリング
剤、チタンカップリング剤等のカップリング剤を助剤と
して添加してもよい。これらカップリング剤の使用は、
上記の低抵抗微粉末の表面露出抑制に対しても有効であ
る。本発明で用いられるシランカップリング剤の例とし
ては、下記一般式(III)で示される化合物が挙げられ
る。
分解基でクロル基、アルコキシ基、アセトキシ基、アル
キルアミノ基、プロペノキシ基である。Yは有機マトリ
ックスと反応する有機官能基であって、ビニル基、メタ
クリル基、エポキシ基、グリシドキシ基、アミノ基、メ
ルカプト基ある。Rは炭素数1〜20のアルキル基又は
アルキレン基である。このシランカップリング剤の中で
も、特に負帯電性を有する現像剤を得るには、Yにアミ
ノ基を有するアミノシランカップリング剤が好ましく、
正帯電性を有する現像剤を得るには、Yにエポキシ基を
有するエポキシシランカップリング剤が好ましい。コー
ト層の形成法としては、従来と同様、コア材粒子の表面
にコート層形成液を噴霧法、浸漬法等の手段で塗布すれ
ばよい。被覆層の厚さは0.1〜20μmが好ましい。
成についても同様に、上記範囲を取り得る限り、材料を
限定するものではなく、通常、電子写真用トナーとして
使用される材料を、特に制限なく、使用することができ
る。例えば、該電子写真用トナー母体粒子に使用される
結着剤樹脂の例としては、ポリスチレン、ポリp−クロ
ロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその
置換体の単重合体;スチレン/p−クロロスチレン共重
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/ビニルナフタレン共重
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/アクリル酸ブ
チル共重合体、スチレン/アクリル酸オクチル共重合
体、スチレン/メタクリル酸メチル共重合体、スチレン
/メタクリル酸エチル共重合体、スチレン/メタクリル
酸ブチル共重合体、スチレン/α−クロルメタクリル酸
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/イソプレン共重合
体、スチレン/マレイン酸共重合体等のスチレン系共重
合体;ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸ブチル、
ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸ブチル等の
アクリル酸エステル系単重合体やその共重合体;ポリ塩
化ビニル、ポリ酢酸ビニル等のポリビニル誘導体;ポリ
エステル系重合体、ポリウレタン系重合体、ポリアミド
系重合体、ポリイミド系重合体、ポリオール系重合体、
エポキシ系重合体、テルペン系重合体、脂肪族又は脂環
族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂等が挙げられ、単独
又は混合して使用できるが、これらに限定されるもので
はない。中でも、スチレン−アクリル系共重合樹脂、ポ
リエステル系樹脂、ポリオール系樹脂より選ばれる少な
くとも1種以上であることが、電気特性、コスト面等か
ら、より好ましいものである。さらには、良好な定着特
性を有するものとして、ポリエステル系樹脂及び/又は
ポリオール系樹脂の使用が一層好ましい。
剤としては、従来からトナー用着色剤として使用されて
きた顔料及び染料が使用でき、具体的には、カーボンブ
ラック、ランプブラック、鉄黒、群青、ニグロシン染
料、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシ
アニングリーン、ハンザイエローG、ローダミン6Cレ
ーキ、カルコオイルブルー、クロムイエロー、キナクリ
ドンレッド、ベンジジンイエロー、ローズベンガル等を
単独又は混合して用いることができる。
気特性を持たせるには、フェライト、マグネタイト、マ
グヘマタイト等の酸化鉄類、鉄、コバルト、ニッケル等
の金属又はこれらと他の金属との合金等の磁性成分を単
独又は混合して、トナー粒子へ含有させればよい。ま
た、これらの成分は、着色剤成分として使用することも
できる。
用いない、いわゆるオイルレス定着方式を使用するに
は、トナー粒子中に、ポリエチレンワックス、プロピレ
ンワックス、カルナウバワックス等のワックス類を含有
させることにより実現できる。これらの使用量として
は、用いる材料の種類や定着の方法にもよるが、およそ
0.5〜10.0重量%程度の使用が好ましく、3.0
〜8.0重量%程度の使用がより好ましい。
ための電荷制御剤としては、一般に知られているものが
使用でき、例えば、アミノ基含有ビニル系コポリマー、
四級アンモニウム塩化合物、ニグロシン染料、ポリアミ
ン樹脂、イミダゾール化合物、アジン系染料、トリフェ
ニルメタン系染料、グアニジン化合物、レーキ顔料等の
正帯電性電荷制御剤や、カルボン酸誘導体及びこの金属
塩、アルコキシレート、有機金属錯体、キレート化合物
等の負帯電性電荷制御剤を、単独又は混合して、トナー
粒子中への混練物及び/又は添加物とすることができ
る。これら電荷制御剤を分散状態で用いる場合、キャリ
ア粒子表面との相互作用が略均等に生じるためには、そ
の分散径は、2.0μm以下であることが好ましく、
1.0μm以下であることがより好ましいものである。
つ、トナー流動性を向上させ、また、環境依存性を安定
化するための添加剤としても、一般に公知のものが使用
でき、例えば、酸化亜鉛、酸化錫、酸化アルミニウム、
酸化チタン、酸化珪素、チタン酸ストロンチウム、チタ
ン酸バリウム、チタン酸カルシウム、ジルコン酸ストロ
ンチウム、ジルコン酸カルシウム、チタン酸ランタン、
炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、マイカ、ドロマイ
ト等の無機粉末やこれらの疎水化物を単独又は混合して
使用することができる。この他の添加剤として、ポリテ
トラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレンヘキサ
フルオロプロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン等
のフッ素樹脂微粒子をトナー表面改質剤として使用して
もよい。
は、上記のような原材料を、二本ロール、二軸押出し混
練機、一軸押出し混練機等の公知の方法で混練し、これ
を機械式や気流式等の公知の粉砕、分級を行い、トナー
母体粒子を作製することができる。また、混練時に、着
色剤や磁性体の分散状態を制御するための分散剤等を併
用してもよい。さらに、このトナー母体粒子は、上記の
微粒子を添加し、混合機等により混合、表面改質が行わ
れる。添加微粒子の遊離率は、微粒子の添加量及び混合
条件により調節できる。また、これらトナーの帯電電荷
量は、実使用プロセスにより異なるため一律に決定でき
るものではないが、おおよそ、本発明の構成によるキャ
リア粒子との組み合わせにおいて、絶対値で3〜80μ
C/g程度の飽和電荷量であることが好ましく、さらに
は、5〜50μC/g程度の飽和電荷量であることがよ
り好ましく、10〜40μC/g程度の飽和電荷量であ
ることがより好ましい。
面コート層に、主鎖及び/又は側鎖に、シロキサン結合
骨格を持つ化合物を含有させることにより、その表面エ
ネルギーの小ささと相まって、キャリア粒子表面への添
加微粒子固定化の抑制は、より確実なものとすることが
できる。
80個数%以下とすることが、キャリア粒子表面特性の
経時的変化を、より一層抑制するためには好ましく、6
0個数%以下とすることがさらに好ましい。
については、添加する材料の種類にもよるが、およそ
0.5〜5重量%であることが好ましい。また、これら
の添加微粒子は、適当な混合機により混合してトナー粒
子表面に付着、凝着又は少量のトナー粒子間隙での遊離
状態になるよう調整して用いることができる。添加微粒
子の添加量が、0.5重量%未満の場合には、トナー母
体粒子表面の添加微粒子による被覆が不十分となり、ト
ナー母体粒子同士の合一化が発生することがあり、ま
た、添加微粒子の添加量が、5重量%を越える場合に
は、トナー母体粒子から遊離した添加微粒子が多く発生
しやすく、添加微粒子の遊離率を安定して制御するため
には好ましくない。特に、5重量%を越える場合、トナ
ーリサイクル機構を備えた画像形成方法を使用するに当
たって、添加微粒子遊離率の経時的変化が大きくなるこ
とがあり、これにより生じるトナー自体の特性変動を、
現像剤として十分に吸収できない場合がある。添加微粒
子の割合としては、トナー母体粒子に対して0.7〜3
重量%程度であれば、さらに好ましいものとなる。
に、あまりにも多くの微細なトナー粒子が含まれるよう
な場合には、この微細トナー粒子自体が、キャリア粒子
表面上へ付着し、キャリア粒子表面を変質させることが
あるため、好ましくない。このような影響は、粒子径が
小さな粒子に特有であり、特に、4.0μm程度の大き
さを持つ微粒子の量を制限することにより、さらに現像
剤を安定して長寿命化することができる。したがって、
本発明の電子写真用現像剤では、このような微小粒径の
トナー粒子数はできるだけ少ない方が好ましく、具体的
には、4.0μm以下の微小なトナー粒子が50個数%
以下であることが好ましく、35個数%以下であること
がより好ましい。
をトナー及びキャリア粒子よりなる電子写真用現像剤に
よって現像する画像形成方法において、電子写真用現像
剤を上記本発明の電子写真用現像剤とすることにより、
長期間にわたって安定した高品質の画像が得られる画像
形成方法を提供でき、像担持体をクリーニング工程にて
クリーニングし、クリーニング工程により回収したトナ
ーを現像工程にて再使用することにより、高品質画像を
省資源で得るための画像形成方法を提供することができ
る。
法について説明をする。図1は画像形成装置の一例の断
面図である。ドラム状の像担持体1の周囲に、帯電部材
2、像露光系3、現像機構4、転写機構5、クリーニン
グ機構6、除電ランプ7が配置されていて、以下の動作
で画像形成を行う。画像形成の一連のプロセスを、ネガ
−ポジプロセスで説明を行うものとする。有機光導電層
を有する感光体(OPC)に代表される像担持体1は、
除電ランプ7で除電され、帯電チャージャーや帯電ロー
ラーといった帯電部材2で均一にマイナスに帯電され、
像露光系3としてレーザー光学系より照射されるレーザ
ー光で潜像形成(露光部電位の絶対値は、非露光部電位
の絶対値より低電位となる)が行われる。レーザー光は
半導体レーザーから発せられて、高速で回転する多角柱
の多面鏡(ポリゴン)等により像担持体1の表面を像担
持体1の回転軸方向に走査する。
構4にある現像剤担持体である現像スリーブ41上に供
給されたトナー粒子及びキャリア粒子の混合物からなる
二成分現像剤により現像され、トナー可視像が形成され
る。潜像の現像時には、電圧印加機構(図示せず)から
現像スリーブ41に、像担持体1の露光部と非露光部の
間にある適当な大きさの電圧又はこれに交流電圧を重畳
した現像バイアスが印加される。
機構(図示せず)から給送され、上下一対のレジストロ
ーラー(図示せず)で画像先端と同期をとって像担持体
1と転写部材51との間に給送され、トナー像が転写さ
れる。このとき、転写部材51には、転写バイアスとし
て、トナー帯電の極性と逆極性の電位が印加されること
が好ましい。その後、転写媒体9は像担持体1より分離
された後、定着装置8を経て出力画像として排出され
る。また、像担持体1上に残存するトナー粒子は、クリ
ーニング部材61にて、クリーニング機構6内のトナー
回収室62へ回収される。回収されたトナー粒子は、ト
ナーリサイクル手段(図示せず)により現像部及び/又
はトナー補給部に搬送され、再使用してもよい。
概略構成図である。潜像担持体である感光体ドラム1の
側方に配設された現像機構4は、現像剤担持体としての
現像スリーブ41、現像剤収容部材42、規制部材とし
てのドクターブレード43、支持ケース44等から主に
構成されている。感光体ドラム1側に開口を有する支持
ケース44には、内部にトナー10を収容するトナー収
容部としてのトナーホッパー45が接合されている。ト
ナーホッパー45に隣接した、トナー10とキャリア粒
子とからなる現像剤11を収容する現像剤収容部46に
は、トナー粒子10とキャリア粒子11を撹拌し、トナ
ー粒子に摩擦/剥離電荷を付与するための、現像剤撹拌
機構47が設けられている。トナーホッパー45の内部
には、図示しない駆動手段によって回動されるトナー供
給手段としてのトナーアジテータ48及びトナー補給機
構49が配設されている。トナーアジテータ48及びト
ナー補給機構49は、トナーホッパー45内のトナー1
0を現像剤収容部46に向けて撹拌しながら送り出す。
感光体ドラム1とトナーホッパー45との間の空間に
は、現像スリーブ41が配設されている。図示しない駆
動手段で、図の矢印方向に回転駆動される現像スリーブ
41は、キャリア粒子による磁気ブラシを形成するため
に、その内部に現像機構4に対して相対位置不変に配設
された磁界発生手段としての図示しない磁石を有する。
現像剤収容部材42の、支持ケース44に取り付けられ
た側と対向する側には、規制部材(ドクターブレード)
43が一体的に取り付けられている。規制部材(ドクタ
ーブレード)43は、その先端と現像スリーブ41の外
周面との間に一定の隙間を保った状態で配設されてい
る。
部からトナーアジテータ48、トナー補給機構49によ
って送り出されたトナー10は、現像剤収容部46へ運
ばれ、現像剤撹拌機構47で撹拌されることによって、
所望の摩擦/剥離電荷が付与され、キャリア粒子と共に
現像剤11として、現像スリーブ41に担持されて感光
体ドラム1の外周面と対向する位置まで搬送され、トナ
ー10のみが感光体ドラム1上に形成された静電潜像と
静電的に結合することにより、感光体ドラム1上にトナ
ー像が形成される。
に説明するが、本発明はこれら実施例によってなんら限
定されるものではない。なお、「部」とあるのは全て重
量部である。
を調製した。これを、重量平均粒径50μmの球形フェ
ライト粒子5000部の表面へ流動床型スプレーコート
装置によりコート後、150℃、2時間加熱して各樹脂
相組成を反応させ、表面にコート層を有するキャリア粒
子(C1)を得た。
観測は、デジタル・インスツルメンツ社製走査型プロー
ブ顕微鏡NanoscopeIIIa、Dimensi
on3100を用いて行った。測定サンプルであるキャ
リア粒子は、アルミニウム平板上へ、薄く塗った接着剤
によって固定した。走査範囲は500nm四方とし、各
サンプルについて独立した3箇所を観測して、これらの
表面形状観測データを元にキャリア粒子(C1)の表面
粗さを算出したところ、Rz=30nmであった。Rz
は、測定領域の主走査方向を10分割し、各領域(50
0nm×50nm)内の最大高低差をサンプリングの1
データとして、10分割分のサンプリングデータを平均
して、10点平均粗さ(Rz)とした。
て30分間混練後、機械式粉砕機・気流式分級機により
粉砕、分級条件を調整し、トナー母体粒子を得た。次い
で、このトナー母体粒子に対して、1重量%の割合で表
面をジメチルシラン処理した疎水性シリカ微粒子(平均
一次粒子径=40nm)を加えて、ヘンシェルミキサー
により、計3分間混合しトナー(T1)を得た。トナー
(T1)の粒度分布をコールターカウンターTA2にて
測定したところ、重量平均径D4=6.0μmであり、
4.0μm以下のトナー粒子は45個数%であった。ま
た、このトナー(T1)の添加微粒子遊離率を、パーテ
ィクルアナラーザーPT100(横河電機社製)用いて
測定したところ、28個数%であった。
0部及びトナー(T1)50部を混合して、電子写真用
現像剤を調整し、リコー製複写機imagio MF−
6550の改造機を用い、トナーリサイクルを行いつ
つ、A4版、画像面積率6%原稿60万枚の連続画像出
図試験を行い、初期及び連続出図後の文字画像及びベタ
画像を出力し、画質評価を行った。画質評価としては、
文字部分での地肌カブリ、ベタ画像での画像濃度の安定
性及び各画像でのその他の不具合の有無を評価した。画
像濃度については、マクベス濃度計(RD−914)を
用いて計測し、その他の項目については、目視により評
価した。
部=−700V、画像部=−200Vとした。また、現
像スリーブには、直流の現像バイアス電位を印加した。
60万枚の連続画像出図試験終了後の現像剤を採取し、
エアーブローにより表面に付着しているトナー粒子を除
去後、残ったキャリア粒子の電荷付与能力を、初期の現
像剤における電荷付与能力と比較評価した。電荷量の測
定は、通常のブローオフ法により行い、トナーには、連
続画像出図試験で用いたトナーと同じものを使用した。
初期及び60万枚後の各評価結果を表1及び表2に示
す。
は、キャリア粒子製造例1と同様にしてキャリア粒子
(C2)を得た。このキャリア粒子(C2)について、
実施例1と同様にして表面粗さを測定、算出したとこ
ろ、Rz=51nmであった。キャリア粒子(C2)、
トナー(T1)を用いた以外は、実施例1と同様にし
て、各評価結果を得た。評価結果を表1及び表2に示
す。
時間を1.5分間とした以外は、トナー製造例1と同様
にしてトナー(T2)を得た。また、トナー(T2)の
添加微粒子遊離率を測定したところ、60個数%であっ
た。キャリア粒子(C1)、トナー(T2)を用いた以
外は、実施例1と同様にして、各評価結果を得た。評価
結果を表1及び表2に示す。
は、実施例2と同様にして、各評価結果を得た。評価結
果を表1及び表2に示す。
時間を1分間とした以外は、トナー製造例1と同様にし
てトナー(T3)を得た。また、トナー(T3)の添加
微粒子遊離率を測定したところ、81個数%であった。
キャリア粒子(C1)、トナー(T3)を用いた以外
は、実施例1と同様にして、各評価結果を得た。評価結
果を、表1及び表2に示す。
は、キャリア粒子製造例1と同様にしてキャリア粒子
(C3)を得た。このキャリア粒子(C3)について、
実施例1と同様にして表面粗さを測定、算出したとこ
ろ、Rz=98nmであった。
ー母体粒子に対して、1重量%の割合で表面をジメチル
シラン処理した疎水性シリカ微粒子(平均一次粒子径=
80nm)を加えて、ヘンシェルミキサーにより、計3
分間混合しトナー(T4)を得た。また、トナー(T
4)の添加微粒子遊離率を測定したところ、32個数%
であった。キャリア粒子(C3)、トナー(T4)を用
いた以外は、実施例1と同様にして、各評価結果を得
た。評価結果を表1及び表2に示す。
時間を1.5分間とした以外は、トナー製造例4と同様
にしてトナー(T5)を得た。また、トナー(T5)の
添加微粒子遊離率を測定したところ、59個数%であっ
た。キャリア粒子(C2)、トナー(T5)を用いた以
外は、実施例1と同様にして、各評価結果を得た。評価
結果を表1及び表2に示す。
は、実施例1と同様にして、各評価結果を得た。評価結
果を表1及び表2に示す。
以外は、トナー製造例4と同様にして、トナー(T6)
を得た。また、トナー(T6)の添加微粒子遊離率を測
定したところ、83個数%であった。キャリア粒子(C
2)、トナー(T6)を用いた以外は、実施例1と同様
にして、各評価結果を得た。評価結果を表1及び表2に
示す。
対して、1重量%の割合で表面をジメチルシラン処理し
た疎水性シリカ微粒子(平均一次粒子径=60nm)を
加えて、ヘンシェルミキサーにより、計3分間混合しト
ナー(T7)を得た。また、トナー(T7)の添加微粒
子遊離率を測定したところ、30個数%であった。キャ
リア粒子(C2)、トナー(T7)を用いた以外は、実
施例1と同様にして、各評価結果を得た。評価結果を表
1及び表2に示す。
時間を1.5分間とした以外は、トナー製造例7と同様
にしてトナー(T8)を得た。また、トナー(T8)の
添加微粒子遊離率を測定したところ、61個数%であっ
た。キャリア粒子(C2)、トナー(T8)を用いた以
外は、実施例1と同様にして、各評価結果を得た。評価
結果を表1及び表2に示す。
の割合で表面をジメチルシラン処理した疎水性シリカ微
粒子(平均一次粒子径=40nm)を加えた以外は、ト
ナー製造例1と同様にしてトナー(T9)を得た。ま
た、トナー(T9)の添加微粒子遊離率を測定したとこ
ろ、69個数%であった。キャリア粒子(C1)、トナ
ー(T9)を用いた以外は、実施例1と同様にして、各
評価結果を得た。評価結果を表1及び表2に示す。
い、粉砕、分級条件を調整して、4.0μ以下のトナー
粒子を多く含むトナー母体粒子を得た。次いで、このト
ナー母体粒子に対して、0.4重量%の割合で表面をジ
メチルシラン処理した疎水性シリカ微粒子(平均一次粒
子径=40nm)を加えて、ヘンシェルミキサーによ
り、トータル2分間混合しトナー(T10)を得た。ト
ナー(T10)の粒度分布を測定したところ、重量平均
径D4=5.7μmであり、4.0μm以下のトナー粒
子は60個数%であった。また、トナー(T10)の添
加微粒子遊離率を測定したところ、40個数%であっ
た。キャリア粒子(C1)、トナー(T10)を用いた
以外は、実施例1と同様にして、各評価結果を得た。評
価結果を表1及び表2に示す。
0))
万枚連続画像出図試験を行ったところ、初期画像と比較
して全く遜色のない高精細・高解像度の画像が得られ
た。
変動を実質上無視し得る程度に抑制し、きわめて長期に
亘り高品質の画像を保持することができ、より低い定着
エネルギーにより定着することのできるトナーであって
も、高品質な画像を維持できる高機能の電子写真用現像
剤が提供されると共に、廃集トナーを極力少なくするこ
とができ、自然環境保全に対して寄与するところの多大
な画像形成方法を提供される。
断面図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 着色剤と結着樹脂とを含有するトナー母
材粒子に微粒子を外添したトナー及びキャリア粒子を混
合してなる電子写真用現像剤において、該キャリア粒子
に、少なくとも磁性体からなるコア材の表面に樹脂層を
含むコート層を設けたものであり、かつ該キャリア粒子
表面の500nm×500nm領域内の表面粗さRz
(nm)、トナー中の該外添微粒子の遊離率K(個数
%)及び該外添微粒子の一次平均径D(nm)が、下記
式(1)の関係にあることを特徴とする電子写真用現像
剤。 1.5×sin〔(π/2)×(K/100)〕<D/Rz (1) 〔式(1)中、sinは〔 〕内の三角関数(正弦)を
示す。関数の〔 〕内はラジアン単位である。〕 - 【請求項2】 該コート層が、主鎖及び/又は側鎖にシ
ロキサン結合を有する化合物を含有するものである請求
項1に記載の電子写真用現像剤。 - 【請求項3】 該外添微粒子の浮遊率Kが、75個数%
以下である請求項1又は2に記載の電子写真用現像剤。 - 【請求項4】 該外添微粒子を、トナー母材粒子に対し
て重量基準で0.5〜5%添加したものである請求項1
〜3のいずれかに記載の電子写真用現像剤。 - 【請求項5】 該トナー中の粒径4.0nm以下のトナ
ーの粒子が、50個数%以下である請求項1〜4のいず
れかに記載の電子写真用現像剤。 - 【請求項6】 像担持体上に形成された静電潜像を、ト
ナー及びキャリアからなる電子写真用現像剤によって現
像する画像形成する画像形成方法において、電子写真用
現像剤として、請求項1〜5のいずれかに記載の電子写
真用現像剤を用いることを特徴とする画像形成方法。 - 【請求項7】 該像担持体をクリーニングし、該クリー
ニングによって回収されたトナーを再使用して現像する
ものである請求項6に記載の画像形成方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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JP2010060645A (ja) * | 2008-09-01 | 2010-03-18 | Canon Inc | 二成分現像剤及び画像形成方法 |
US20100203443A1 (en) * | 2009-02-12 | 2010-08-12 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Electrostatic image developing toner, electrostatic image developer, image forming method and image forming apparatus |
CN110032052A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-07-19 | 珠海毅希科技有限公司 | 一种新型可预热硒鼓 |
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2001
- 2001-01-16 JP JP2001008007A patent/JP3942143B2/ja not_active Expired - Fee Related
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