JP2004157473A - 静電潜像現像剤用キャリア、静電潜像現像剤及び画像形成方法 - Google Patents
静電潜像現像剤用キャリア、静電潜像現像剤及び画像形成方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】トナーに対して適切に制御された正の帯電量を示し、かつ環境変動への耐性を有し、これらの帯電特性及び良好な画質を長期にわたって持続できる静電潜像現像剤用キャリア、静電潜像現像剤、及びこれらを用いた画像形成方法の提供である。
【解決手段】芯材表面に被覆樹脂層を有する静電潜像現像剤用キャリアであって、該被覆樹脂層が、ポリメチルメタクリレートまたはポリエチルメタクリレートと融点を有するシリコーン樹脂とを必須成分とするマトリックス樹脂、及び導電粉を含有し、103.8V/cmの電界下におけるキャリア抵抗が、1×108〜1×1014Ωcmの範囲であることを特徴とする正帯電性の静電潜像現像剤用キャリアである。
【選択図】 なし
【解決手段】芯材表面に被覆樹脂層を有する静電潜像現像剤用キャリアであって、該被覆樹脂層が、ポリメチルメタクリレートまたはポリエチルメタクリレートと融点を有するシリコーン樹脂とを必須成分とするマトリックス樹脂、及び導電粉を含有し、103.8V/cmの電界下におけるキャリア抵抗が、1×108〜1×1014Ωcmの範囲であることを特徴とする正帯電性の静電潜像現像剤用キャリアである。
【選択図】 なし
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法、静電記録法等により形成される静電潜像を現像する際に用いる静電潜像現像剤用キャリア、静電潜像現像剤及び画像形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真法などによる静電潜像形成を経て画像情報を可視化する方法は、現在様々な分野で利用されている。電子写真法では、帯電、露光工程で感光体(潜像担持体)表面に静電潜像を形成し、トナーを含む静電潜像現像剤(以下、単に「現像剤」という場合がある)で該静電潜像をトナー画像として現像し、転写、定着工程を経て画像が可視化される。ここで用いる現像剤は、静電潜像現像用トナー(以下、単に「トナー」という場合がある)と静電潜像現像用キャリア(以下、単に「キャリア」という場合がある)とからなる2成分現像剤と、磁性トナーなどのように単独で用いる1成分現像剤とがあるが、前記2成分現像剤は、キャリアが現像剤の撹拌、搬送、帯電などの機能を分担し、現像剤として機能分離がなされているため、制御性がよいなどの理由で現在広く用いられている。
【0003】
また、上記キャリアは、一般的に表面に樹脂被覆層を有するキャリアと樹脂被覆層を有しないキャリアとに大別されるが、帯電諸特性/現像剤寿命を考慮した場合に樹脂被覆キャリアの方が優れていることから、様々な樹脂被覆キャリアが開発されかつ実用化されている。
【0004】
この樹脂被覆キャリアに要求される特性には種々のものがあるが、トナーに適切な帯電性(電荷量、電荷分布、極性)を安定して付与できること、環境の変化に対しても安定な帯電特性を示すこと、その適切かつ安定な帯電性を長期にわたって維持できること、などが特に求められている。これらの要求を満たすため、キャリアとしては、適当な電気的性質を有し、また湿度や温度等の環境変化に対する耐性を有し、耐衝撃性、耐摩擦性が高く、加えて長期的に一定の帯電付与性能を維持できることが重要である。それ故、これまでに様々な樹脂被覆キャリアが提案されてきた。
【0005】
前記2成分現像剤におけるトナーは、キャリアとの摩擦帯電により帯電する。しかしながら、摩擦帯電では環境状況により帯電レベルが変化し易い。一般的に、トナーは低温低湿下では高帯電となり易く、高温高湿下では低帯電となり易い。このため、環境変化に伴う高帯電時の低濃度化や、低帯電時のカブリの発生が大きな問題となっていた。
【0006】
キャリア被覆樹脂の帯電特性をみると、環境変化に伴う帯電量変化(以下環境差という)は帯電能力が高い樹脂ほど大きくなる傾向がある。たとえば、被覆樹脂にポリメチルメタクリレートを用いたキャリアは、ポリスチレンを用いたキャリアより帯電レベルが高く、環境差も大きい。すなわち、極性の高い官能基を有する樹脂は、帯電レベルは高く、環境差も大きい。逆に極性の低い樹脂は、環境差は小さいが、帯電レベルも低くなる傾向がある。このため、所望の帯電レベルを保持し、環境差の小さな現像剤を得ることは一般的に困難であった。
【0007】
また、キャリアの要求特性には、所望の帯電レベルを長期にわたって維持すべき帯電維持特性がある。キャリアの劣化原因の主なものとしては、キャリア被覆樹脂表面へのトナー成分の汚染や、被覆樹脂の摩耗・剥れが挙げられる。トナー成分の汚染に対しては、フッ素樹脂やシリコーン樹脂などの低表面エネルギー樹脂を被覆樹脂として用いることが盛んに検討されているが、これら低表面エネルギー樹脂は核体粒子(芯材)との密着性に問題があり、特にフッ素樹脂は耐摩耗性にも問題がある。また、近年、負帯電型有機感光体の普及が著しく、反転現像法が多用されるのにともない、負帯電トナーが主流となっている。ところが、フッ素樹脂やシリコーン樹脂はトナーに対して負極性に帯電性したり(トナーを正に帯電させる)、正帯電を付与しても帯電量が小さいなどの問題がある。
【0008】
被覆樹脂の摩耗・剥れは、キャリア劣化の原因となるだけではなく、摩耗したり剥れたりした被覆樹脂の一部がトナー中に混入し、定着の際に、上記摩耗したり剥れたりした被覆樹脂が定着ロール表面に付着して定着ロールが汚染され、画像ぬけ等の画像欠陥発生の原因となることがある。特に最近は、機械が高速化していくのにともなって定着温度も高温化しているため、摩耗したり剥れたりした被覆樹脂による定着ロールの汚染、及びそれによる画像欠陥が発生しやすくなっているのが現状である。
【0009】
このような課題の幾つかを解決するものとして、含窒素フッ化アルキル(メタ)アクリレートとビニル系モノマーとの共重合体や、フッ化アルキル(メタ)アクリレートと含窒素ビニル系モノマーとの共重合体をキャリア芯材表面に被覆することにより、トナー及び外添剤に汚染され難く、比較的長寿命の樹脂被覆キャリアが提案されたが(例えば、特許文献1〜3参照)、帯電レベルが低いという問題が残っている。
【0010】
また、メタクリル酸エステルモノマーに着目し、耐湿性改善を狙いメタクリル酸シクロアルキルエステルの重合体を被覆したキャリアが提案されたが(例えば、特許文献4参照)、このキャリアはメタクリル酸メチルに比べ帯電レベルが低く、加えて被覆樹脂が脆く、核体粒子との密着性が悪い等の問題があった。
【0011】
さらにこれらを改善するために、メタクリル酸シクロアルキルエステルとメタクリル酸メチルの共重合体を被覆したキャリアや、一定以上の軟化点を有するシリコーン重合体を被覆したキャリアが提案されたが(例えば、特許文献5〜7参照)、共重合比を様々に調整しても帯電レベルと環境安定性の両立を図ることが困難であるだけでなく、前記被覆樹脂の摩耗・剥がれによる画像ぬけ等の画像欠陥を回避することができなかった。
【0012】
【特許文献1】
特開昭61−80161号公報
【特許文献2】
特開昭61−80162号公報
【特許文献3】
特開昭61−80163号公報
【特許文献4】
特開昭59−104664号公報
【特許文献5】
特開平7−114219号公報
【特許文献6】
特開平4−264563号公報
【特許文献7】
特開平5−173371号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決することを目的とする。
すなわち、本発明は、トナーに対して適切に制御された正の帯電量を示し、かつ環境変動への耐性を有し、これらの帯電特性及び良好な画質を長期にわたって持続できる静電潜像現像剤用キャリア、静電潜像現像剤、及びこれらを用いた画像形成方法を提供するものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記課題解決のため、本発明者等は、従来技術における前記のような欠点を改善すべく鋭意研究した結果、トナーに対して正の帯電特性を示し、高湿下での帯電特性に優れ、かつ、低湿下での帯電上昇を抑え、帯電及び画質維持性に優れた樹脂被覆キャリアを見出した。さらに、球形化度の高いトナーを前記キャリアに適用することにより、高画質及び転写特性に優れた現像剤を得ることができるようになった。
【0015】
すなわち本発明は、
<1> 芯材表面に被覆樹脂層を有する静電潜像現像剤用キャリアであって、該被覆樹脂層が、ポリメチルメタクリレートまたはポリエチルメタクリレートと融点を有するシリコーン樹脂とを必須成分とするマトリックス樹脂、及び導電粉を含有し、103.8V/cmの電界下におけるキャリア抵抗が、1×108〜1×1014Ωcmの範囲であることを特徴とする正帯電性の静電潜像現像剤用キャリアである。
【0016】
<2> 前記樹脂中のポリメチルメタクリレートまたはポリエチルメタクリレートの質量Aと、融点を有するシリコーン樹脂の質量Bとの比(A/B)が、98/2〜10/90の範囲であることを特徴とする<1>に記載の静電潜像現像剤用キャリアである。
【0017】
<3> 前記シリコーン樹脂の融点が、50℃以上であることを特徴とする<1>に記載の静電潜像現像剤用キャリアである。
【0018】
<4> トナーとキャリアとからなる静電潜像現像剤であって、該トナーの形状係数SF1(ML2/A)が140以下であり、かつ、該キャリアが<1>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剤である。
【0019】
<5> 潜像担持体表面に静電潜像を形成する工程と、該静電潜像を現像剤を用いて現像する工程と、現像されたトナー画像を被記録体表面に転写する工程と、該被記録体表面のトナー画像を加熱定着する定着工程とを含む画像形成方法であって、前記現像剤として、<4>に記載の静電潜像現像剤を用いることを特徴とする画像形成方法である。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
<静電潜像現像剤用キャリア>
本発明の静電潜像現像剤用キャリアは、芯材表面に被覆樹脂層を有する静電潜像現像剤用キャリアであって、該被覆樹脂層が、ポリメチルメタクリレートまたはポリエチルメタクリレートと融点を有するシリコーン樹脂とを必須成分とするマトリックス樹脂、及び導電粉を含有し、103.8V/cmの電界下におけるキャリア抵抗が、1×108〜1×1014Ωcmの範囲であることを特徴とする。
【0021】
本発明の静電潜像現像用キャリアは、正帯電性のキャリアである。該正帯電性とは、トナーと混合させた場合、トナーを負に帯電させる性質をいう。
【0022】
前記マトリックス樹脂は、第1成分としてポリメチルメタクリレートまたはポリエチルメタクリレートを含有する。本発明者らは、非常に多数のアクリル樹脂について検討した結果、ポリメチルメタクリレートまたはポリエチルメタクリレートで被覆されたキャリアが、現像器中での被覆樹脂の摩耗・剥れが極めて少なく、高速プロセスにおける200℃程度の定着温度でも、被覆樹脂の摩耗・剥がれによる定着器への汚染が全く生じないことを見出した。
【0023】
上記ポリメチルメタクリレートまたはポリエチルメタクリレートの重量平均分子量は、被覆樹脂膜強度や被覆時の樹脂の扱いやすさの観点から、5000〜250000の範囲であることが好ましく、10000〜200000の範囲であることがより好ましい。
【0024】
本発明におけるキャリア被覆用マトリックス樹脂は、第2成分として融点を有するシリコーン樹脂を含有する。通常のシリコーン樹脂は水酸基を含有するため、加熱または脱溶剤処理を施すと、脱水または脱アルコール反応により架橋が進行しやすく、明瞭な融点を示さない。本発明に用いるシリコーン樹脂は、水酸基の量を極めて微量にする処理を施したものであり、加熱または脱溶剤処理を施しても架橋は進行せず、明瞭な融点を示す。従って、前記アクリル樹脂とともに有機溶剤に溶解混合し、キャリア芯材表面にコート後、加熱乾燥という湿式法への適用が可能である。
【0025】
また、本発明に用いるシリコーン樹脂は、通常の熱硬化型シリコーン樹脂のように脆くないために、前記アクリル樹脂と混合した場合にも、アクリル樹脂が持つ膜強度を損なうことがない。従って、現像器中での被覆樹脂の摩耗・剥れが極めて少なく、高速プロセスにおける200℃程度の定着温度でも被覆樹脂による定着器への汚染が全く生じないことを見出した。さらに、シリコーン樹脂は低表面エネルギーであるためにトナー成分による汚染防止に対して有効であり、耐表面汚染性に優れたキャリアを得ることができる。したがって、前記第1成分のみで被覆樹脂層を形成した場合に比べ、よりトナー帯電量の経時安定化を図ることができる。
【0026】
本発明に用いられるシリコーン樹脂の具体例としては、側鎖にメチル基やフェニル基を含有したメチルシリコーン樹脂、フェニルシリコーン樹脂、メチルフェニルシリコーン樹脂等のストレートシリコーン樹脂;これらに他の有機樹脂を化学的に結合させた変性シリコーン樹脂;等が挙げられる。変性シリコーン樹脂の具体例としては、アクリル変性、ポリエステル変性、エポキシ変性、アルキド変性、ウレタン変性等を施したシリコーン樹脂が挙げられる。
【0027】
前記シリコーン樹脂の融点は、高温環境下での機内のキャリア流動性悪化や、保管中のブロッキング防止の観点から、50℃以上であることが好ましく、60℃以上であることがより好ましく、70℃以上であることがさらに好ましい。上記融点の上限は、必ずしも明確ではないが、200℃以下、特に150℃以下であることが好ましい。
【0028】
なお、上記シリコーン樹脂の融点の測定は、通常の方法で行い、キャピラリー中にサンプルを入れ、加熱昇温していき、目視で完全に溶融した時の温度を融点とした。
【0029】
本発明に用いられるシリコーン樹脂の重量平均分子量は、被覆樹脂膜強度や被覆時の樹脂の扱いやすさの観点から、1000〜100000の範囲であることが好ましく、2000〜50000の範囲であることがより好ましい。
【0030】
前記ポリメチルメタクリレートまたはポリエチルメタクリレートは、トナーに対して強い正帯電性を示し、もうひとつの成分であるシリコーン樹脂は、トナーに対して極めて弱い負帯電性しか示さないため、両者の混合比率を調節することにより、トナーの帯電量と極性とを自由に調整することができる。トナーに対して正帯電性を示す(トナーを負に帯電させる)ためには、被覆樹脂層を形成する樹脂中のポリメチルメタクリレートまたはポリエチルメタクリレートの質量Aとシリコーン樹脂の質量Bとの比(A/B)が、98/2〜10/90の範囲であることが好ましく、98/2〜30/70の範囲であることがより好ましく、98/2〜40/60の範囲であることがさらに好ましい。
【0031】
上記A/BにおけるAが98/2より大きいと、帯電特性や帯電環境安定性が悪化する場合があり、A/BにおけるBが10/90より大きいと、トナーの負帯電レベルが低下し、画像にカブリ等を生じやすくなる場合がある。
【0032】
本発明における被覆樹脂層を構成するマトリックス樹脂は、前記ポリメチルメタクリレートまたはポリエチルメタクリレート及び前記シリコーン樹脂を必須成分とし、これら以外に他の成分を含んでもよい。それらの樹脂成分としては、例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等を挙げることができる。
【0033】
さらに本発明においては、被覆樹脂層中に導電粉を含有させ、実機での現像電界に近い103.8V/cmの電界下におけるキャリア抵抗が、1×108〜1×1014Ωcmの範囲に制御されることが必要である。また、キャリア抵抗は1×108〜1×1013Ωcmの範囲であることが好ましく、1×108〜1×1012Ωcmの範囲であることがより好ましい。
【0034】
一般にキャリア芯材表面に被覆樹脂層を設けると、キャリアは1×1014Ωcmを超える高抵抗になり、現像時に現像電極として働きにくくなるため、特にベタ画像部でエッジ効果が出るなど、ソリッド再現性が低下する。一方、鉄粉系キャリアのように被覆樹脂層を設けない場合には、1×108Ωcm未満の低抵抗になるため、現像剤中のトナー濃度が低下した時に現像ロールからキャリアへ電荷が注入し、キャリア自体が現像されてしまう不具合が発生しやすく、特殊なシステムに適用される程度であった。これらに対し、キャリア抵抗を1×108〜1×1014Ωcmの範囲に制御して中抵抗にしたものは、均一なベタ画像、良好な文字や細線の再現性が可能となる。
【0035】
上記キャリア抵抗(Ω・cm)は以下のように測定した。なお、測定環境は、温度20℃、湿度50%RHとした。
20cm2の電極板を配した円形の治具の表面に、測定対象となるキャリアを1〜3mm程度の厚さになるように平坦に載せ、キャリア層を形成する。この上に前記同様の20cm2の電極板を載せキャリア層を挟み込む。キャリア間の空隙をなくすため、キャリア層上に載置した電極板の上に4kgの荷重をかけてからキャリア層の厚み(mm)を測定する。キャリア層上下の両電極には、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)を読み取ることにより、キャリア抵抗(Ω・cm)を計算する。キャリア抵抗(Ω・cm)の計算式は、下式(1)に示す通りである。
R=E×20/(I−I0 )/L ・・・式(1)
上記式中、Rはキャリア抵抗(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はキャリア層の厚み(mm)をそれぞれ表す。また、20の係数は、電極板の面積(cm2)を表す。
【0036】
前記被覆樹脂層中に含有させる導電粉自身の電気抵抗は、108Ωcm以下であることが好ましく、105Ωcm以下であることがより好ましい。導電粉の具体例としては、金、銀、銅のような金属;カーボンブラック;酸化チタン、酸化亜鉛のような導電性の金属酸化物単体系;酸化チタン、酸化亜鉛、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム、酸化スズ等の微粒子の表面を導電性の金属酸化物で被覆した複合系;などが挙げられる。
【0037】
製造安定性、コスト、電気抵抗の低さという観点からカーボンブラックが特に好ましい。カーボンブラックの種類は特に限定されないが、製造安定性の良いDBP(ジブチルフタレート)吸油量が、50〜300ml/100gの範囲のものが好適である。導電粉の平均粒径は、0.1μm以下であることが好ましく、樹脂中への分散を考慮すると一次粒径が50nm以下のものが好ましい。導電粉の添加量は導電粉の種類により異なるが、被覆樹脂層を構成する樹脂中に、1〜50質量%の範囲であることが好ましく、3〜30質量%の範囲であることがより好ましい。
【0038】
本発明における被覆樹脂層には、帯電量の調整や、さらなる機械的強度の向上を目的として、樹脂微粒子を分散させることができる。樹脂微粒子の具体例としては、フェノール樹脂;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、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂等のアミノ樹脂;架橋シリコーン樹脂;フッ素樹脂;等を挙げることができる。樹脂微粒子の体積平均粒径は、0.1〜2μmの範囲であることが好ましく、0.2〜1μmの範囲であることがより好ましい。体積平均粒径が0.1μmより小さいと被覆樹脂層内での分散が悪く、2μmより大きいと被覆樹脂層からの脱落が生じ易く、本来の機能を維持できなくなる。
【0039】
樹脂微粒子の添加量は、被覆樹脂層を構成するマトリックス樹脂中に1〜50質量%の範囲であることが好ましく、5〜30質量%の範囲であることがより好ましい。
【0040】
また、前記導電粉Cと樹脂微粒子Dとの配合比C/Dは、キャリア抵抗と帯電量とのバランスの観点から、1/10〜10/1の範囲であることが好ましく、1/6〜6/1の範囲であることがより好ましい。なお、導電粉及び樹脂微粒子の添加量総和は、被覆樹脂層の強度低下を防止するという観点から、50質量%以下であることが好ましい。
【0041】
本発明のキャリアに用いるキャリア芯材は特に限定されるものではなく、鉄、鋼、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライトやマグネタイト等の磁性酸化物、ガラスビーズなどが挙げられるが、現像に磁気ブラシ法を用いるという観点から磁性を有することが好ましい。
【0042】
キャリア芯材の体積平均粒径は、10〜100μmであるのが好ましく、20〜50μmであるのがより好ましい。キャリアの体積平均粒径が10μm未満であると、トナー・キャリア間の付着力が高くなり、トナーの現像量が減少する。一方、100μmを超えると、磁気ブラシが荒くなり、きめ細かい画像が形成され難くなる。キャリアの粒度分布は、遠心分離式の分級機、慣性方式の分級機、あるいは篩等を使用して、所望の粒度分布にすることができる。
【0043】
前記被覆樹脂層をキャリア芯材表面に形成する方法としては、被覆樹脂層形成用溶液(例えば、マトリックス樹脂、導電粉、樹脂微粒子等を溶剤中に溶解あるいは分散させた液)を調製し、この溶液中にキャリア芯材を浸漬する浸漬法、被覆樹脂層形成用溶液をキャリア芯材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被覆樹脂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被覆樹脂層形成用溶液を混合し溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
【0044】
被覆樹脂層形成用溶液に使用する溶剤は、前述の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く、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、ジオキサンなどのエーテル類が使用できる。また、樹脂微粒子や導電粉の分散のためには、サンドミル、ダイノミル、ホモミキサー等を用いることができる。
【0045】
キャリア芯材表面への被覆樹脂のコート量は、キャリア質量に対して1〜5質量%の範囲であるのが好ましく、1〜4質量%の範囲であるのがより好ましく、1〜3質量%の範囲であるのがより好ましい。1質量%未満ではキャリア表面に磁性体芯粒子が露出しやすくなり、キャリアの電気抵抗が低下しやすくなる。一方、5質量%を超えるとキャリアの流動性の低下が顕著になり、トナーが均一に帯電し難くなる。
【0046】
本発明の静電潜像現像用キャリアにおいては、上記のように被覆樹脂層がやや厚めであっても、現像器中での被覆樹脂層の摩耗・剥がれが起こりにくく、画像ぬけ等の画像欠陥が発生しにくい。また、被覆樹脂層が厚めであっても、導電粉を含有させることにより、キャリア抵抗を前記のように適切な範囲とすることができる。
【0047】
<静電潜像現像剤>
本発明のキャリアは、適当な粒状トナーと混合して静電潜像現像剤として使用される。本発明で用いるトナーは、湿式法で製造したものが好ましく、形状係数SF1(ML2/A)が140以下であることが必要である。上記形状係数SF1が140を超えると、形状が不定形となり、転写効率が低下することがある。
【0048】
なお、前記形状係数SF1は、スライドガラス表面に散布したトナーの光学顕微鏡像を、ビデオカメラを介してルーゼックス画像解析装置に取り込み、100個以上のトナーについて最大長(ML)と投影面積(A)を測定し、それぞれのトナーについて求めたSF1の平均値である。なお、形状係数SF1は下記式(2)で求めることができる。
SF1=(ML2/A)×(100π/4) ・・・ 式(2)
【0049】
トナーの体積平均粒径は、高画質化に伴い小径とする傾向にあり、2〜12μmの範囲であることが好ましく、3〜10μmの範囲であることがより好ましい。
【0050】
トナーの製造には、例えば、▲1▼結着樹脂、着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等を溶融混練し、粉砕し、分級する混練粉砕法、▲2▼混練粉砕法で得た粒子を機械的衝撃力または熱エネルギーで形状を調整する方法、▲3▼結着樹脂の重合性単量体を乳化重合させた樹脂微粒子分散液と、着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等を分散させた分散液とを混合し、凝集し、加熱融着させ、トナー粒子を得る乳化重合凝集法、▲4▼結着樹脂を得るための重合性単量体と着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の溶液を水系溶媒に懸濁させて重合する懸濁重合法、▲5▼結着樹脂と着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の溶液を水系溶媒に懸濁させて造粒する溶解懸濁法等を採用することができる。また、これらの方法で得たトナーをコアにして、さらに凝集粒子を付着させ、加熱融合してコアシェル構造のトナーとしてもよい。
【0051】
トナーの結着樹脂としては、スチレン、クロロスチレン等のスチレン類;エチレン、プロピレン、ブチレン、イソプレン等のモノオレフィン;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酢酸ビニル等のビニルエステル;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシル等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチルエーテル等のビニルエーテル;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン;等の単独重合体あるいは共重合体を例示することができ、特に代表的な結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン等をあげることができる。更に、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド、変性ロジン、パラフィンワックス類を挙げることができる。
【0052】
着色剤としては、カーボンブラック、ニグロシン、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リド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーン・オキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー12、C.I.ピグメント・ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3などを代表的なものとして例示することができる。
【0053】
離型剤としては、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、フィッシャートロプッシュワックス、モンタンワックス、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を代表的なものとして挙げることができる。
【0054】
トナーには必要に応じて帯電制御剤を添加してもよい。帯電制御剤としては公知のものを使用することができる。たとえば、アゾ系金属錯化合物、サリチル酸の金属錯化合物、極性基を含有するレジンタイプの帯電制御剤等を用いることができる。湿式製法でトナーを製造する場合は、イオン強度の制御と排水汚染の低減の観点から、水に溶解しにくい素材を使用することが好ましい。
【0055】
前記トナーには、クリーニング助剤あるいは転写助剤として、ポリスチレン微粒子、ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリフッ化ビニリデン微粒子等を外添剤として使用することができる。また、シリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸カルシウム、酸化セリウム等の小径無機微粒子を外添剤として使用することもできる。必要に応じて上記小径無機微粒子に表面処理を施したものを使用してもよい。
【0056】
前記外添剤をトナーと混合するには、たとえばV型ブレンダー、ヘンシェルミキサー、レディゲミキサー等の公知の混合機を用いて行うことができる。
【0057】
<画像形成方法>
本発明の画像形成方法は、潜像担持体表面に静電潜像を形成する工程と、該静電潜像を現像剤を用いて現像する工程と、現像されたトナー画像を被記録体表面へ転写する工程と、被記録体表面のトナー画像を定着する定着工程とを含む画像形成方法であって、前記現像剤が、前記本発明の静電潜像現像剤であることを特徴とする。
【0058】
前記静電潜像を形成する工程とは、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、ローラー状等の何れでもよいが、ローラー状部材が好ましい。
本発明の画像形成方法は、静電潜像を形成する工程においてなんら特別の制限を受けるものではない。
【0059】
前記現像剤を用いて現像する工程とは、潜像担持体表面に、少なくともトナーを含む現像剤層を表面に形成させた現像剤担持体を接触若しくは近接させて、前記潜像担持体表面の静電潜像にトナーの粒子を付着させ、潜像担持体表面にトナー画像を形成する工程である。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、カスケード方式、磁気ブラシ方式などがある。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。
【0060】
前記転写する工程とは、潜像担持体表面に形成されたトナー画像を、被記録体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、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、紙等の被記録体に2次転写するのが好ましい。
【0061】
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、被記録体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。
【0062】
前記定着工程とは、被記録体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、ヒートロールを用いる加熱定着装置が好ましく用いられる。加熱定着装置は、円筒状芯金の内部に加熱用のヒータランプを備え、その外周面に耐熱性樹脂被膜層あるいは耐熱性ゴム被膜層により、いわゆる離型層を形成した定着ローラと、この定着ローラに対し圧接して配置され、円筒状芯金の外周面あるいはベルト状基材表面に耐熱弾性体層を形成した加圧ローラあるいは加圧ベルトと、で構成される。未定着トナー画像の定着プロセスは、定着ローラと加圧ローラあるいは加圧ベルトとの間に未定着トナー画像が形成された被記録体を挿通させて、トナー中の結着樹脂、添加剤等の熱溶融による定着を行う。なお、本発明の画像形成方法は、高速プロセスに対して特に好ましく用いられるものであり、このようなプロセスに対応するため、定着温度は180℃以上、好ましくは200℃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。
【0063】
トナー画像を転写する被記録体としては、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普通紙、OHPシート等が挙げられる。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、前記被転写体の表面もできるだけ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を好適に使用することができる。
【0064】
以上のような画像形成方法において、現像剤として前記本発明の静電潜像現像剤を使用することにより、環境依存性を抑制し良好な画像形成を長期にわたって行うことができる。
【0065】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらにより限定されるものではない。
まず、実施例及び比較例に用いたキャリア、トナー及び現像剤の製造、調製について説明する。
(キャリアIの製造)
・Mn−Mg系フェライト粒子(真比重:5.0g/cm3、体積平均粒径:40μm、飽和磁化:65emu/g)100質量部
・トルエン 16質量部
・被覆樹脂
ポリメチルメタクリレート樹脂(総研化学社製、重量平均分子量:60000)2質量部
メチルフェニルシリコーン樹脂(重量平均分子量:3000、融点:100℃)0.4質量部
・カーボンブラック(キャボット社製:R330R、平均粒径:25nm、DBP値:71ml/100g、抵抗:10Ωcm以下)0.3質量部
・架橋メラミン樹脂粒子(平均粒径:0.3μm、トルエン不溶)0.3質量部
【0066】
フェライト粒子を除く上記成分と、ガラスビーズ(粒径:1mm、トルエンと同量)とを関西ペイント社製サンドミルに投入し、回転速度1200rpmで30分間攪拌して被覆樹脂層形成用溶液を調製した。次に、この被覆樹脂層形成用溶液と前記フェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、温度を60℃に保って10分間攪拌した後、減圧してトルエンを留去することにより被覆樹脂層を形成してキャリアIを得た。
【0067】
キャリアIの被覆樹脂層の厚みは1μmであった。また、103.8V/cmの電界下でのキャリア抵抗は、2×1010Ωcmであった。
【0068】
(キャリアIIの製造)
・Mn−Mg系フェライト粒子(真比重:5.0g/cm3、平均粒径:40μm、飽和磁化:65emu/g)100質量部
・トルエン 16質量部
・被覆樹脂
ポリエチルメタクリレート樹脂(総研化学社製、重量平均分子量:50000)1.3質量部
メチルシリコーン樹脂(重量平均分子量:2000、融点:70℃)1.3質量部
・カーボンブラック(キャボット社製:R330R、平均粒径:25nm、DBP値:71ml/100g、抵抗:10Ωcm以下)0.1質量部
・架橋メラミン樹脂粒子(平均粒径:0.3μm、トルエン不溶)0.3質量部
【0069】
フェライト粒子を除く上記成分とガラスビーズ(粒径:1mm、トルエンと同量)を関西ペイント社製サンドミルに投入し、回転速度1200rpmで30分間攪拌して被覆樹脂層形成用溶液を調製した。次に、この被覆樹脂層形成用溶液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、温度を60℃に保って10分間攪拌した後、減圧してトルエンを留去することにより、被覆樹脂層を形成してキャリアIIを得た。
【0070】
キャリアIIの被覆樹脂層の厚みは1μmであった。また、103.8V/cmの電界下でのキャリア抵抗は、2×1012Ωcmであった。
【0071】
(キャリアIIIの製造)
・Mn−Mg系フェライト粒子(真比重:5.0g/cm3、体積平均粒径:40μm、飽和磁化:65emu/g)100質量部
・トルエン 16質量部
・被覆樹脂
ポリメチルメタクリレート樹脂(総研化学社製、重量平均分子量:60000)2.2質量部
メチルフェニルシリコーン樹脂(重量平均分子量:5000、融点:110℃)0.1質量部
・カーボンブラック(キャボット社製:R330R、平均粒径:25nm、DBP値:71ml/100g、抵抗:10Ωcm以下)0.4質量部
・架橋メラミン樹脂粒子(平均粒径:0.3μm、トルエン不溶)0.3質量部
【0072】
フェライト粒子を除く上記成分と、ガラスビーズ(粒径:1mm、トルエンと同量)とを関西ペイント社製サンドミルに投入し、回転速度1200rpmで30分間攪拌して被覆樹脂層形成用溶液を調製した。次に、この被覆樹脂層形成用溶液と前記フェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、温度を60℃に保って10分間攪拌した後、減圧してトルエンを留去することにより被覆樹脂層を形成してキャリアIIIを得た。
【0073】
キャリアIIIの被覆樹脂層の厚みは1μmであった。また、103.8V/cmの電界下でのキャリア抵抗は、2×109Ωcmであった。
【0074】
(キャリアIVの製造)
・Mn−Mg系フェライト粒子(真比重:5.0g/cm3、体積平均粒径:40μm、飽和磁化:65emu/g)100質量部
・トルエン 16質量部
・被覆樹脂
ポリメチルメタクリレート樹脂(総研化学社製、重量平均分子量:60000)2.3質量部
・カーボンブラック(キャボット社製:R330R、平均粒径:25nm、DBP値:71ml/100g、抵抗:10Ωcm以下)0.4質量部
・架橋メラミン樹脂粒子(平均粒径:0.3μm、トルエン不溶)0.3質量部
【0075】
フェライト粒子を除く上記成分と、ガラスビーズ(粒径:1mm、トルエンと同量)とを関西ペイント社製サンドミルに投入し、回転速度1200rpmで30分間攪拌して被覆樹脂層形成用溶液を調製した。次に、この被覆樹脂層形成用溶液と前記フェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、温度を60℃に保って10分間攪拌した後、減圧してトルエンを留去することにより被覆樹脂層を形成してキャリアIVを得た。
【0076】
キャリアIVの被覆樹脂層の厚みは1μmであった。また、103.8V/cmの電界下でのキャリア抵抗は、1×109Ωcmであった。
【0077】
(キャリアVの製造)
・Mn−Mg系フェライト粒子(真比重:5.0g/cm3、体積平均粒径:40μm、飽和磁化:65emu/g)100質量部
・トルエン 16質量部
・被覆樹脂
ポリtert−ブチルメタクリレート樹脂(総研化学社製、重量平均分子量:60000)2質量部
メチルフェニルシリコーン樹脂(重量平均分子量:3000、融点:100℃)0.4質量部
・カーボンブラック(キャボット社製:R330R、平均粒径:25nm、DBP値:71ml/100g、抵抗:10Ωcm以下)0.3質量部
・架橋メラミン樹脂粒子(平均粒径:0.3μm、トルエン不溶)0.3質量部
【0078】
フェライト粒子を除く上記成分と、ガラスビーズ(粒径:1mm、トルエンと同量)とを関西ペイント社製サンドミルに投入し、回転速度1200rpmで30分間攪拌して被覆樹脂層形成用溶液を調製した。次に、この被覆樹脂層形成用溶液と前記フェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、温度を60℃に保って10分間攪拌した後、減圧してトルエンを留去することにより被覆樹脂層を形成してキャリアVを得た。
【0079】
キャリアVの被覆樹脂層の厚みは1μmであった。また、103.8V/cmの電界下でのキャリア抵抗は、3×1010Ωcmであった。
【0080】
(キャリアVIの製造)
・Mn−Mg系フェライト粒子(真比重:5.0g/cm3、体積平均粒径:40μm、飽和磁化:65emu/g)100質量部
・トルエン 16質量部
・被覆樹脂
ポリメチルメタクリレート樹脂(総研化学社製、重量平均分子量:60000)2質量部
メチルフェニルシリコーン樹脂(重量平均分子量:3000、融点:100℃)0.7質量部
・架橋メラミン樹脂粒子(平均粒径:0.3μm、トルエン不溶)0.3質量部
【0081】
フェライト粒子を除く上記成分と、ガラスビーズ(粒径:1mm、トルエンと同量)とを関西ペイント社製サンドミルに投入し、回転速度1200rpmで30分間攪拌して被覆樹脂層形成用溶液を調製した。次に、この被覆樹脂層形成用溶液と前記フェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、温度を60℃に保って10分間攪拌した後、減圧してトルエンを留去することにより被覆樹脂層を形成してキャリアVIを得た。
【0082】
キャリアVIの被覆樹脂層の厚みは1μmであった。また、103.8V/cmの電界下でのキャリア抵抗は、3×1015Ωcmであった。
【0083】
(キャリアVIIの製造)
・Mn−Mg系フェライト粒子(真比重:5.0g/cm3、体積平均粒径:40μm、飽和磁化:65emu/g)100質量部
・トルエン 16質量部
・被覆樹脂
メチルフェニルシリコーン樹脂(重量平均分子量:3000、融点:100℃)2.4質量部
・カーボンブラック(キャボット社製、R330R、平均粒径:25nm、DBP値:71ml/100g、抵抗:10Ωcm以下)0.3質量部
・架橋メラミン樹脂粒子(平均粒径:0.3μm、トルエン不溶)0.3質量部
【0084】
フェライト粒子を除く上記成分と、ガラスビーズ(粒径:1mm、トルエンと同量)とを関西ペイント社製サンドミルに投入し、回転速度1200rpmで30分間攪拌して被覆樹脂層形成用溶液を調製した。次に、この被覆樹脂層形成用溶液と前記フェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、温度を60℃に保って10分間攪拌した後、減圧してトルエンを留去することにより被覆樹脂層を形成してキャリアVIIを得た。
【0085】
キャリアVIIの被覆樹脂層の厚みは1μmであった。また、103.8V/cmの電界下でのキャリア抵抗は、6×1010Ωcmであった。
【0086】
以上の各キャリアの被覆樹脂の種類と配合、CB(カーボンブラック)の量、キャリア抵抗などをまとめて表1に示す。
【0087】
【表1】
【0088】
(トナーaの調製)
・線状ポリエステル樹脂(テレフタル酸/ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物/シクロヘキサンジメタノールから得られた線状ポリエステル、Tg:62℃、Mn:4000、Mw:35000、酸価:12、水酸基価:25)89質量部
・ポリプロピレンワックス(Mn:3000)5質量部
・カーボンブラック(キャボット社製:BPL)6質量部
【0089】
上記成分をエクストルーダーで混練し、ジェットミルで粉砕した後、風力式分級機で分級して体積平均粒径D50が6.2μm、形状係数SF1(ML2/A)が150の不定形トナー粒子を得た。このトナー粒子100質量部に対して、添加剤としてデシルシランで表面処理した針状のルチル型酸化チタン(体積平均粒径D50:15nm、粉体抵抗:1015Ωcm)1質量部を加え、ヘンシェルミキサーを用いてブレンドした後、45μm網目の篩を用いて粗大粒子を除去し、静電潜像現像用トナーaを得た。
【0090】
(トナーbの調製)
−樹脂微粒子分散液(1)の調製−
・スチレン 370質量部
・nブチルアクリレート 30質量部
・アクリル酸 8質量部
・ドデカンチオール 24質量部
・四臭化炭素 4質量部
【0091】
上記成分を混合して溶解したものを、非イオン性界面活性剤(三洋化成社製:ノニポール400)6質量部及びアニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンSC)10質量部をイオン交換水550質量部に溶解したものに、フラスコ中で分散し、乳化し、10分間ゆっくりと混合しながら、これに過硫酸アンモニウム4質量部を溶解したイオン交換水50質量部を投入した。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て樹脂微粒子分散液(1)を得た。この分散液中の樹脂粒子は、平均粒径が155nm、Tgが59℃、重量平均分子量Mwが12000であった。
【0092】
−樹脂微粒子分散液(2)の調製−
・スチレン 280質量部
・nブチルアクリレート 120質量部
・アクリル酸 8質量部
【0093】
上記成分を使用し、前記樹脂微粒子分散液(1)の調製と同様にして樹脂微粒子分散液(2)を得た。この分散液中の樹脂粒子は、平均粒径が105nm、Tgが53℃、重量平均分子量Mwが550000であった。
【0094】
−着色剤分散液(1)の調製−
・カーボンブラック(キャボット社製:モーガルL)50質量部
・非イオン性界面活性剤(三洋化成社製:ノニポール400)5質量部
・イオン交換水 200質量部
【0095】
上記成分を混合して溶解し、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて10分間分散し、平均粒径は250nmである着色剤(カーボンブラック)を分散させてなる着色剤分散液(1)を調製した。
【0096】
−離型剤分散液(1)の調製−
・パラフィンワックス(日本精蝋社製:HNP0190、融点:85℃)50質量部
・カチオン性界面活性剤(花王社製:サニゾールB50)5質量部
・イオン交換水 200質量部
【0097】
上記成分を95℃に加熱して、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、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、平均粒径が550nmである離型剤を分散させてなる離型剤分散液(1)を調製した。
【0098】
−凝集粒子の調製−
・樹脂微粒子分散液(1) 120質量部
・樹脂微粒子分散液(2) 80質量部
・着色剤分散液(1) 30質量部
・離型剤分散液(1) 40質量部
・カチオン性界面活性剤(花王社製:サニゾールB50)1.5質量部
【0099】
以上の成分を丸型ステンレス製フラスコ中でホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)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。その後、45℃で25分間保持して凝集粒子分散液を得た。光学顕微鏡にて観察すると、平均粒径が約5.0μmである凝集粒子が形成されていることが確認された。
【0100】
−付着粒子の調製−
この凝集粒子分散液に、樹脂微粒子分散液(1)60質量部を緩やかに追加した。そして、加熱用オイルバスの温度を50℃に上げて40分間保持して付着粒子分散液を得た。光学顕微鏡にて観察すると、平均粒径が約5.8μmの付着粒子が形成されていることが確認された。
【0101】
−融合合一粒子の調製−
前記の付着粒子の分散液に、アニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンSC)3質量部を追加し、前記ステンレス製フラスコを磁力シールで密閉し、攪拌を継続しながら105℃まで加熱して4時間保持し融合した。その後、冷却して反応生成物をろ過し、イオン交換水で十分に洗浄した後、乾燥してトナー粒子を得た。
【0102】
上記トナー粒子の体積平均粒径D50は6.0μm、形状係数SF1(ML2/A)は110であった。このトナー粒子100質量部に対して、添加剤としてデシルシランで表面処理した針状のルチル型酸化チタン(体積平均粒径D50:15nm、粉体抵抗:1015Ωcm)1質量部を加え、ヘンシェルミキサーを用いてブレンドした後、45μm網目の篩を用いて粗大粒子を除去し、静電潜像現像用トナーbを得た。
【0103】
(現像剤の作製)
得られた静電潜像現像用トナー(a、b)7質量部と、各々のキャリア100質量部とを、以下の表2に示すように組合わせ、Vブレンダーにより回転速度40rpmで20分間攪拌し、177μm網目の篩を用いて篩分を行い、実施例1〜4、比較例1〜4に用いる静電潜像現像剤1〜8を得た。
【0104】
【表2】
【0105】
<実施例1〜3、比較例1〜4>
静電潜像現像剤1〜7を使用して、電子写真複写機(A−color936改造機、富士ゼロックス社製)を用いて、以下の評価を行った。
静電潜像現像剤1〜7を、上記の電子写真複写機の現像器に入れ、高温高湿環境下(28℃、85%RH)と低温低湿環境下(10℃、15%RH)に一昼夜放置した。この現像器を、上記の複写機の黒色トナー位置に取り付け、それぞれの環境下で定着温度200℃で2万枚画出しを行った。1枚目と2万枚目について、画出しサンプルの画質評価と帯電性評価を行った。
【0106】
なお、画質評価は目視により次の判定基準によった。
○:良好
△:やや悪い
×:悪い
また、帯電性は前記現像器より現像剤を抜き取り、ブローオフ法によって測定した。結果を表3に示す。
【0107】
【表3】
【0108】
実施例1〜3では、2万枚後においても良好な画質を維持しているが、比較例1では、低温低湿下で帯電量が高すぎるために画像濃度が低い。比較例2では、初期画質は良好であるが、2万枚後ではキャリア被覆樹脂の摩耗・剥れによる定着器の汚染がみられ、定着器汚染による画像ぬけが発生した。比較例3では、キャリア抵抗が高いためにべた画像部にエッジ効果がみられる。比較例4では帯電量が低すぎるために画像にかぶりが発生している。
【0109】
<実施例4>
静電潜像現像剤1及び8を、前記の電子写真複写機の現像器に入れ、中温中湿環境下(22℃、55%RH)に一昼夜放置した後、転写効率及び画質評価を行った。
【0110】
転写効率は、ベタ画像について、転写ベルトに転写された単位面積当りのトナー量(TMA)と、感光体表面に残る未転写の単位面積当りのトナー量(DMA)を測定し、以下の式(3)により算出した。
転写効率(%)=〔(TMA)/(TMA+DMA)〕×100 ・・・ 式(3)
【0111】
画質評価は、数種の写真及び文字の画像サンプルをとり、100倍のルーペを用いて観察した。画質評価は次の判定基準によった。
◎:非常に良好
○:良好
△:やや悪い
×:悪い
結果を表4に示す。
【0112】
【表4】
【0113】
表4の結果より、現像剤8では形状係数SF1が110のトナーを用いたことにより、転写効率及び画質が現像剤1より向上していることがわかる。
【0114】
【発明の効果】
本発明は、以上の構成を採用することにより、キャリア被覆樹脂の摩耗・剥れを極めて少なくすることができ、その結果、定着温度が高温の場合においても定着器の汚染及びこれによる画像ぬけ等の画像欠陥を防止することができる。さらに、トナーへの適切な帯電付与能力に優れ、環境変動下でも安定した帯電特性を示し、それを長期にわたって維持することができる。また、中間調再現性に優れ、良好な画質の電子写真画像を長期的に提供することが可能となった。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法、静電記録法等により形成される静電潜像を現像する際に用いる静電潜像現像剤用キャリア、静電潜像現像剤及び画像形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真法などによる静電潜像形成を経て画像情報を可視化する方法は、現在様々な分野で利用されている。電子写真法では、帯電、露光工程で感光体(潜像担持体)表面に静電潜像を形成し、トナーを含む静電潜像現像剤(以下、単に「現像剤」という場合がある)で該静電潜像をトナー画像として現像し、転写、定着工程を経て画像が可視化される。ここで用いる現像剤は、静電潜像現像用トナー(以下、単に「トナー」という場合がある)と静電潜像現像用キャリア(以下、単に「キャリア」という場合がある)とからなる2成分現像剤と、磁性トナーなどのように単独で用いる1成分現像剤とがあるが、前記2成分現像剤は、キャリアが現像剤の撹拌、搬送、帯電などの機能を分担し、現像剤として機能分離がなされているため、制御性がよいなどの理由で現在広く用いられている。
【0003】
また、上記キャリアは、一般的に表面に樹脂被覆層を有するキャリアと樹脂被覆層を有しないキャリアとに大別されるが、帯電諸特性/現像剤寿命を考慮した場合に樹脂被覆キャリアの方が優れていることから、様々な樹脂被覆キャリアが開発されかつ実用化されている。
【0004】
この樹脂被覆キャリアに要求される特性には種々のものがあるが、トナーに適切な帯電性(電荷量、電荷分布、極性)を安定して付与できること、環境の変化に対しても安定な帯電特性を示すこと、その適切かつ安定な帯電性を長期にわたって維持できること、などが特に求められている。これらの要求を満たすため、キャリアとしては、適当な電気的性質を有し、また湿度や温度等の環境変化に対する耐性を有し、耐衝撃性、耐摩擦性が高く、加えて長期的に一定の帯電付与性能を維持できることが重要である。それ故、これまでに様々な樹脂被覆キャリアが提案されてきた。
【0005】
前記2成分現像剤におけるトナーは、キャリアとの摩擦帯電により帯電する。しかしながら、摩擦帯電では環境状況により帯電レベルが変化し易い。一般的に、トナーは低温低湿下では高帯電となり易く、高温高湿下では低帯電となり易い。このため、環境変化に伴う高帯電時の低濃度化や、低帯電時のカブリの発生が大きな問題となっていた。
【0006】
キャリア被覆樹脂の帯電特性をみると、環境変化に伴う帯電量変化(以下環境差という)は帯電能力が高い樹脂ほど大きくなる傾向がある。たとえば、被覆樹脂にポリメチルメタクリレートを用いたキャリアは、ポリスチレンを用いたキャリアより帯電レベルが高く、環境差も大きい。すなわち、極性の高い官能基を有する樹脂は、帯電レベルは高く、環境差も大きい。逆に極性の低い樹脂は、環境差は小さいが、帯電レベルも低くなる傾向がある。このため、所望の帯電レベルを保持し、環境差の小さな現像剤を得ることは一般的に困難であった。
【0007】
また、キャリアの要求特性には、所望の帯電レベルを長期にわたって維持すべき帯電維持特性がある。キャリアの劣化原因の主なものとしては、キャリア被覆樹脂表面へのトナー成分の汚染や、被覆樹脂の摩耗・剥れが挙げられる。トナー成分の汚染に対しては、フッ素樹脂やシリコーン樹脂などの低表面エネルギー樹脂を被覆樹脂として用いることが盛んに検討されているが、これら低表面エネルギー樹脂は核体粒子(芯材)との密着性に問題があり、特にフッ素樹脂は耐摩耗性にも問題がある。また、近年、負帯電型有機感光体の普及が著しく、反転現像法が多用されるのにともない、負帯電トナーが主流となっている。ところが、フッ素樹脂やシリコーン樹脂はトナーに対して負極性に帯電性したり(トナーを正に帯電させる)、正帯電を付与しても帯電量が小さいなどの問題がある。
【0008】
被覆樹脂の摩耗・剥れは、キャリア劣化の原因となるだけではなく、摩耗したり剥れたりした被覆樹脂の一部がトナー中に混入し、定着の際に、上記摩耗したり剥れたりした被覆樹脂が定着ロール表面に付着して定着ロールが汚染され、画像ぬけ等の画像欠陥発生の原因となることがある。特に最近は、機械が高速化していくのにともなって定着温度も高温化しているため、摩耗したり剥れたりした被覆樹脂による定着ロールの汚染、及びそれによる画像欠陥が発生しやすくなっているのが現状である。
【0009】
このような課題の幾つかを解決するものとして、含窒素フッ化アルキル(メタ)アクリレートとビニル系モノマーとの共重合体や、フッ化アルキル(メタ)アクリレートと含窒素ビニル系モノマーとの共重合体をキャリア芯材表面に被覆することにより、トナー及び外添剤に汚染され難く、比較的長寿命の樹脂被覆キャリアが提案されたが(例えば、特許文献1〜3参照)、帯電レベルが低いという問題が残っている。
【0010】
また、メタクリル酸エステルモノマーに着目し、耐湿性改善を狙いメタクリル酸シクロアルキルエステルの重合体を被覆したキャリアが提案されたが(例えば、特許文献4参照)、このキャリアはメタクリル酸メチルに比べ帯電レベルが低く、加えて被覆樹脂が脆く、核体粒子との密着性が悪い等の問題があった。
【0011】
さらにこれらを改善するために、メタクリル酸シクロアルキルエステルとメタクリル酸メチルの共重合体を被覆したキャリアや、一定以上の軟化点を有するシリコーン重合体を被覆したキャリアが提案されたが(例えば、特許文献5〜7参照)、共重合比を様々に調整しても帯電レベルと環境安定性の両立を図ることが困難であるだけでなく、前記被覆樹脂の摩耗・剥がれによる画像ぬけ等の画像欠陥を回避することができなかった。
【0012】
【特許文献1】
特開昭61−80161号公報
【特許文献2】
特開昭61−80162号公報
【特許文献3】
特開昭61−80163号公報
【特許文献4】
特開昭59−104664号公報
【特許文献5】
特開平7−114219号公報
【特許文献6】
特開平4−264563号公報
【特許文献7】
特開平5−173371号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決することを目的とする。
すなわち、本発明は、トナーに対して適切に制御された正の帯電量を示し、かつ環境変動への耐性を有し、これらの帯電特性及び良好な画質を長期にわたって持続できる静電潜像現像剤用キャリア、静電潜像現像剤、及びこれらを用いた画像形成方法を提供するものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記課題解決のため、本発明者等は、従来技術における前記のような欠点を改善すべく鋭意研究した結果、トナーに対して正の帯電特性を示し、高湿下での帯電特性に優れ、かつ、低湿下での帯電上昇を抑え、帯電及び画質維持性に優れた樹脂被覆キャリアを見出した。さらに、球形化度の高いトナーを前記キャリアに適用することにより、高画質及び転写特性に優れた現像剤を得ることができるようになった。
【0015】
すなわち本発明は、
<1> 芯材表面に被覆樹脂層を有する静電潜像現像剤用キャリアであって、該被覆樹脂層が、ポリメチルメタクリレートまたはポリエチルメタクリレートと融点を有するシリコーン樹脂とを必須成分とするマトリックス樹脂、及び導電粉を含有し、103.8V/cmの電界下におけるキャリア抵抗が、1×108〜1×1014Ωcmの範囲であることを特徴とする正帯電性の静電潜像現像剤用キャリアである。
【0016】
<2> 前記樹脂中のポリメチルメタクリレートまたはポリエチルメタクリレートの質量Aと、融点を有するシリコーン樹脂の質量Bとの比(A/B)が、98/2〜10/90の範囲であることを特徴とする<1>に記載の静電潜像現像剤用キャリアである。
【0017】
<3> 前記シリコーン樹脂の融点が、50℃以上であることを特徴とする<1>に記載の静電潜像現像剤用キャリアである。
【0018】
<4> トナーとキャリアとからなる静電潜像現像剤であって、該トナーの形状係数SF1(ML2/A)が140以下であり、かつ、該キャリアが<1>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剤である。
【0019】
<5> 潜像担持体表面に静電潜像を形成する工程と、該静電潜像を現像剤を用いて現像する工程と、現像されたトナー画像を被記録体表面に転写する工程と、該被記録体表面のトナー画像を加熱定着する定着工程とを含む画像形成方法であって、前記現像剤として、<4>に記載の静電潜像現像剤を用いることを特徴とする画像形成方法である。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
<静電潜像現像剤用キャリア>
本発明の静電潜像現像剤用キャリアは、芯材表面に被覆樹脂層を有する静電潜像現像剤用キャリアであって、該被覆樹脂層が、ポリメチルメタクリレートまたはポリエチルメタクリレートと融点を有するシリコーン樹脂とを必須成分とするマトリックス樹脂、及び導電粉を含有し、103.8V/cmの電界下におけるキャリア抵抗が、1×108〜1×1014Ωcmの範囲であることを特徴とする。
【0021】
本発明の静電潜像現像用キャリアは、正帯電性のキャリアである。該正帯電性とは、トナーと混合させた場合、トナーを負に帯電させる性質をいう。
【0022】
前記マトリックス樹脂は、第1成分としてポリメチルメタクリレートまたはポリエチルメタクリレートを含有する。本発明者らは、非常に多数のアクリル樹脂について検討した結果、ポリメチルメタクリレートまたはポリエチルメタクリレートで被覆されたキャリアが、現像器中での被覆樹脂の摩耗・剥れが極めて少なく、高速プロセスにおける200℃程度の定着温度でも、被覆樹脂の摩耗・剥がれによる定着器への汚染が全く生じないことを見出した。
【0023】
上記ポリメチルメタクリレートまたはポリエチルメタクリレートの重量平均分子量は、被覆樹脂膜強度や被覆時の樹脂の扱いやすさの観点から、5000〜250000の範囲であることが好ましく、10000〜200000の範囲であることがより好ましい。
【0024】
本発明におけるキャリア被覆用マトリックス樹脂は、第2成分として融点を有するシリコーン樹脂を含有する。通常のシリコーン樹脂は水酸基を含有するため、加熱または脱溶剤処理を施すと、脱水または脱アルコール反応により架橋が進行しやすく、明瞭な融点を示さない。本発明に用いるシリコーン樹脂は、水酸基の量を極めて微量にする処理を施したものであり、加熱または脱溶剤処理を施しても架橋は進行せず、明瞭な融点を示す。従って、前記アクリル樹脂とともに有機溶剤に溶解混合し、キャリア芯材表面にコート後、加熱乾燥という湿式法への適用が可能である。
【0025】
また、本発明に用いるシリコーン樹脂は、通常の熱硬化型シリコーン樹脂のように脆くないために、前記アクリル樹脂と混合した場合にも、アクリル樹脂が持つ膜強度を損なうことがない。従って、現像器中での被覆樹脂の摩耗・剥れが極めて少なく、高速プロセスにおける200℃程度の定着温度でも被覆樹脂による定着器への汚染が全く生じないことを見出した。さらに、シリコーン樹脂は低表面エネルギーであるためにトナー成分による汚染防止に対して有効であり、耐表面汚染性に優れたキャリアを得ることができる。したがって、前記第1成分のみで被覆樹脂層を形成した場合に比べ、よりトナー帯電量の経時安定化を図ることができる。
【0026】
本発明に用いられるシリコーン樹脂の具体例としては、側鎖にメチル基やフェニル基を含有したメチルシリコーン樹脂、フェニルシリコーン樹脂、メチルフェニルシリコーン樹脂等のストレートシリコーン樹脂;これらに他の有機樹脂を化学的に結合させた変性シリコーン樹脂;等が挙げられる。変性シリコーン樹脂の具体例としては、アクリル変性、ポリエステル変性、エポキシ変性、アルキド変性、ウレタン変性等を施したシリコーン樹脂が挙げられる。
【0027】
前記シリコーン樹脂の融点は、高温環境下での機内のキャリア流動性悪化や、保管中のブロッキング防止の観点から、50℃以上であることが好ましく、60℃以上であることがより好ましく、70℃以上であることがさらに好ましい。上記融点の上限は、必ずしも明確ではないが、200℃以下、特に150℃以下であることが好ましい。
【0028】
なお、上記シリコーン樹脂の融点の測定は、通常の方法で行い、キャピラリー中にサンプルを入れ、加熱昇温していき、目視で完全に溶融した時の温度を融点とした。
【0029】
本発明に用いられるシリコーン樹脂の重量平均分子量は、被覆樹脂膜強度や被覆時の樹脂の扱いやすさの観点から、1000〜100000の範囲であることが好ましく、2000〜50000の範囲であることがより好ましい。
【0030】
前記ポリメチルメタクリレートまたはポリエチルメタクリレートは、トナーに対して強い正帯電性を示し、もうひとつの成分であるシリコーン樹脂は、トナーに対して極めて弱い負帯電性しか示さないため、両者の混合比率を調節することにより、トナーの帯電量と極性とを自由に調整することができる。トナーに対して正帯電性を示す(トナーを負に帯電させる)ためには、被覆樹脂層を形成する樹脂中のポリメチルメタクリレートまたはポリエチルメタクリレートの質量Aとシリコーン樹脂の質量Bとの比(A/B)が、98/2〜10/90の範囲であることが好ましく、98/2〜30/70の範囲であることがより好ましく、98/2〜40/60の範囲であることがさらに好ましい。
【0031】
上記A/BにおけるAが98/2より大きいと、帯電特性や帯電環境安定性が悪化する場合があり、A/BにおけるBが10/90より大きいと、トナーの負帯電レベルが低下し、画像にカブリ等を生じやすくなる場合がある。
【0032】
本発明における被覆樹脂層を構成するマトリックス樹脂は、前記ポリメチルメタクリレートまたはポリエチルメタクリレート及び前記シリコーン樹脂を必須成分とし、これら以外に他の成分を含んでもよい。それらの樹脂成分としては、例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等を挙げることができる。
【0033】
さらに本発明においては、被覆樹脂層中に導電粉を含有させ、実機での現像電界に近い103.8V/cmの電界下におけるキャリア抵抗が、1×108〜1×1014Ωcmの範囲に制御されることが必要である。また、キャリア抵抗は1×108〜1×1013Ωcmの範囲であることが好ましく、1×108〜1×1012Ωcmの範囲であることがより好ましい。
【0034】
一般にキャリア芯材表面に被覆樹脂層を設けると、キャリアは1×1014Ωcmを超える高抵抗になり、現像時に現像電極として働きにくくなるため、特にベタ画像部でエッジ効果が出るなど、ソリッド再現性が低下する。一方、鉄粉系キャリアのように被覆樹脂層を設けない場合には、1×108Ωcm未満の低抵抗になるため、現像剤中のトナー濃度が低下した時に現像ロールからキャリアへ電荷が注入し、キャリア自体が現像されてしまう不具合が発生しやすく、特殊なシステムに適用される程度であった。これらに対し、キャリア抵抗を1×108〜1×1014Ωcmの範囲に制御して中抵抗にしたものは、均一なベタ画像、良好な文字や細線の再現性が可能となる。
【0035】
上記キャリア抵抗(Ω・cm)は以下のように測定した。なお、測定環境は、温度20℃、湿度50%RHとした。
20cm2の電極板を配した円形の治具の表面に、測定対象となるキャリアを1〜3mm程度の厚さになるように平坦に載せ、キャリア層を形成する。この上に前記同様の20cm2の電極板を載せキャリア層を挟み込む。キャリア間の空隙をなくすため、キャリア層上に載置した電極板の上に4kgの荷重をかけてからキャリア層の厚み(mm)を測定する。キャリア層上下の両電極には、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)を読み取ることにより、キャリア抵抗(Ω・cm)を計算する。キャリア抵抗(Ω・cm)の計算式は、下式(1)に示す通りである。
R=E×20/(I−I0 )/L ・・・式(1)
上記式中、Rはキャリア抵抗(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はキャリア層の厚み(mm)をそれぞれ表す。また、20の係数は、電極板の面積(cm2)を表す。
【0036】
前記被覆樹脂層中に含有させる導電粉自身の電気抵抗は、108Ωcm以下であることが好ましく、105Ωcm以下であることがより好ましい。導電粉の具体例としては、金、銀、銅のような金属;カーボンブラック;酸化チタン、酸化亜鉛のような導電性の金属酸化物単体系;酸化チタン、酸化亜鉛、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム、酸化スズ等の微粒子の表面を導電性の金属酸化物で被覆した複合系;などが挙げられる。
【0037】
製造安定性、コスト、電気抵抗の低さという観点からカーボンブラックが特に好ましい。カーボンブラックの種類は特に限定されないが、製造安定性の良いDBP(ジブチルフタレート)吸油量が、50〜300ml/100gの範囲のものが好適である。導電粉の平均粒径は、0.1μm以下であることが好ましく、樹脂中への分散を考慮すると一次粒径が50nm以下のものが好ましい。導電粉の添加量は導電粉の種類により異なるが、被覆樹脂層を構成する樹脂中に、1〜50質量%の範囲であることが好ましく、3〜30質量%の範囲であることがより好ましい。
【0038】
本発明における被覆樹脂層には、帯電量の調整や、さらなる機械的強度の向上を目的として、樹脂微粒子を分散させることができる。樹脂微粒子の具体例としては、フェノール樹脂;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、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂等のアミノ樹脂;架橋シリコーン樹脂;フッ素樹脂;等を挙げることができる。樹脂微粒子の体積平均粒径は、0.1〜2μmの範囲であることが好ましく、0.2〜1μmの範囲であることがより好ましい。体積平均粒径が0.1μmより小さいと被覆樹脂層内での分散が悪く、2μmより大きいと被覆樹脂層からの脱落が生じ易く、本来の機能を維持できなくなる。
【0039】
樹脂微粒子の添加量は、被覆樹脂層を構成するマトリックス樹脂中に1〜50質量%の範囲であることが好ましく、5〜30質量%の範囲であることがより好ましい。
【0040】
また、前記導電粉Cと樹脂微粒子Dとの配合比C/Dは、キャリア抵抗と帯電量とのバランスの観点から、1/10〜10/1の範囲であることが好ましく、1/6〜6/1の範囲であることがより好ましい。なお、導電粉及び樹脂微粒子の添加量総和は、被覆樹脂層の強度低下を防止するという観点から、50質量%以下であることが好ましい。
【0041】
本発明のキャリアに用いるキャリア芯材は特に限定されるものではなく、鉄、鋼、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライトやマグネタイト等の磁性酸化物、ガラスビーズなどが挙げられるが、現像に磁気ブラシ法を用いるという観点から磁性を有することが好ましい。
【0042】
キャリア芯材の体積平均粒径は、10〜100μmであるのが好ましく、20〜50μmであるのがより好ましい。キャリアの体積平均粒径が10μm未満であると、トナー・キャリア間の付着力が高くなり、トナーの現像量が減少する。一方、100μmを超えると、磁気ブラシが荒くなり、きめ細かい画像が形成され難くなる。キャリアの粒度分布は、遠心分離式の分級機、慣性方式の分級機、あるいは篩等を使用して、所望の粒度分布にすることができる。
【0043】
前記被覆樹脂層をキャリア芯材表面に形成する方法としては、被覆樹脂層形成用溶液(例えば、マトリックス樹脂、導電粉、樹脂微粒子等を溶剤中に溶解あるいは分散させた液)を調製し、この溶液中にキャリア芯材を浸漬する浸漬法、被覆樹脂層形成用溶液をキャリア芯材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被覆樹脂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被覆樹脂層形成用溶液を混合し溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
【0044】
被覆樹脂層形成用溶液に使用する溶剤は、前述の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く、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、ジオキサンなどのエーテル類が使用できる。また、樹脂微粒子や導電粉の分散のためには、サンドミル、ダイノミル、ホモミキサー等を用いることができる。
【0045】
キャリア芯材表面への被覆樹脂のコート量は、キャリア質量に対して1〜5質量%の範囲であるのが好ましく、1〜4質量%の範囲であるのがより好ましく、1〜3質量%の範囲であるのがより好ましい。1質量%未満ではキャリア表面に磁性体芯粒子が露出しやすくなり、キャリアの電気抵抗が低下しやすくなる。一方、5質量%を超えるとキャリアの流動性の低下が顕著になり、トナーが均一に帯電し難くなる。
【0046】
本発明の静電潜像現像用キャリアにおいては、上記のように被覆樹脂層がやや厚めであっても、現像器中での被覆樹脂層の摩耗・剥がれが起こりにくく、画像ぬけ等の画像欠陥が発生しにくい。また、被覆樹脂層が厚めであっても、導電粉を含有させることにより、キャリア抵抗を前記のように適切な範囲とすることができる。
【0047】
<静電潜像現像剤>
本発明のキャリアは、適当な粒状トナーと混合して静電潜像現像剤として使用される。本発明で用いるトナーは、湿式法で製造したものが好ましく、形状係数SF1(ML2/A)が140以下であることが必要である。上記形状係数SF1が140を超えると、形状が不定形となり、転写効率が低下することがある。
【0048】
なお、前記形状係数SF1は、スライドガラス表面に散布したトナーの光学顕微鏡像を、ビデオカメラを介してルーゼックス画像解析装置に取り込み、100個以上のトナーについて最大長(ML)と投影面積(A)を測定し、それぞれのトナーについて求めたSF1の平均値である。なお、形状係数SF1は下記式(2)で求めることができる。
SF1=(ML2/A)×(100π/4) ・・・ 式(2)
【0049】
トナーの体積平均粒径は、高画質化に伴い小径とする傾向にあり、2〜12μmの範囲であることが好ましく、3〜10μmの範囲であることがより好ましい。
【0050】
トナーの製造には、例えば、▲1▼結着樹脂、着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等を溶融混練し、粉砕し、分級する混練粉砕法、▲2▼混練粉砕法で得た粒子を機械的衝撃力または熱エネルギーで形状を調整する方法、▲3▼結着樹脂の重合性単量体を乳化重合させた樹脂微粒子分散液と、着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等を分散させた分散液とを混合し、凝集し、加熱融着させ、トナー粒子を得る乳化重合凝集法、▲4▼結着樹脂を得るための重合性単量体と着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の溶液を水系溶媒に懸濁させて重合する懸濁重合法、▲5▼結着樹脂と着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の溶液を水系溶媒に懸濁させて造粒する溶解懸濁法等を採用することができる。また、これらの方法で得たトナーをコアにして、さらに凝集粒子を付着させ、加熱融合してコアシェル構造のトナーとしてもよい。
【0051】
トナーの結着樹脂としては、スチレン、クロロスチレン等のスチレン類;エチレン、プロピレン、ブチレン、イソプレン等のモノオレフィン;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酢酸ビニル等のビニルエステル;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシル等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチルエーテル等のビニルエーテル;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン;等の単独重合体あるいは共重合体を例示することができ、特に代表的な結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン等をあげることができる。更に、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド、変性ロジン、パラフィンワックス類を挙げることができる。
【0052】
着色剤としては、カーボンブラック、ニグロシン、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リド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーン・オキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー12、C.I.ピグメント・ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3などを代表的なものとして例示することができる。
【0053】
離型剤としては、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、フィッシャートロプッシュワックス、モンタンワックス、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を代表的なものとして挙げることができる。
【0054】
トナーには必要に応じて帯電制御剤を添加してもよい。帯電制御剤としては公知のものを使用することができる。たとえば、アゾ系金属錯化合物、サリチル酸の金属錯化合物、極性基を含有するレジンタイプの帯電制御剤等を用いることができる。湿式製法でトナーを製造する場合は、イオン強度の制御と排水汚染の低減の観点から、水に溶解しにくい素材を使用することが好ましい。
【0055】
前記トナーには、クリーニング助剤あるいは転写助剤として、ポリスチレン微粒子、ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリフッ化ビニリデン微粒子等を外添剤として使用することができる。また、シリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸カルシウム、酸化セリウム等の小径無機微粒子を外添剤として使用することもできる。必要に応じて上記小径無機微粒子に表面処理を施したものを使用してもよい。
【0056】
前記外添剤をトナーと混合するには、たとえばV型ブレンダー、ヘンシェルミキサー、レディゲミキサー等の公知の混合機を用いて行うことができる。
【0057】
<画像形成方法>
本発明の画像形成方法は、潜像担持体表面に静電潜像を形成する工程と、該静電潜像を現像剤を用いて現像する工程と、現像されたトナー画像を被記録体表面へ転写する工程と、被記録体表面のトナー画像を定着する定着工程とを含む画像形成方法であって、前記現像剤が、前記本発明の静電潜像現像剤であることを特徴とする。
【0058】
前記静電潜像を形成する工程とは、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、ローラー状等の何れでもよいが、ローラー状部材が好ましい。
本発明の画像形成方法は、静電潜像を形成する工程においてなんら特別の制限を受けるものではない。
【0059】
前記現像剤を用いて現像する工程とは、潜像担持体表面に、少なくともトナーを含む現像剤層を表面に形成させた現像剤担持体を接触若しくは近接させて、前記潜像担持体表面の静電潜像にトナーの粒子を付着させ、潜像担持体表面にトナー画像を形成する工程である。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、カスケード方式、磁気ブラシ方式などがある。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。
【0060】
前記転写する工程とは、潜像担持体表面に形成されたトナー画像を、被記録体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、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、紙等の被記録体に2次転写するのが好ましい。
【0061】
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、被記録体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。
【0062】
前記定着工程とは、被記録体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、ヒートロールを用いる加熱定着装置が好ましく用いられる。加熱定着装置は、円筒状芯金の内部に加熱用のヒータランプを備え、その外周面に耐熱性樹脂被膜層あるいは耐熱性ゴム被膜層により、いわゆる離型層を形成した定着ローラと、この定着ローラに対し圧接して配置され、円筒状芯金の外周面あるいはベルト状基材表面に耐熱弾性体層を形成した加圧ローラあるいは加圧ベルトと、で構成される。未定着トナー画像の定着プロセスは、定着ローラと加圧ローラあるいは加圧ベルトとの間に未定着トナー画像が形成された被記録体を挿通させて、トナー中の結着樹脂、添加剤等の熱溶融による定着を行う。なお、本発明の画像形成方法は、高速プロセスに対して特に好ましく用いられるものであり、このようなプロセスに対応するため、定着温度は180℃以上、好ましくは200℃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。
【0063】
トナー画像を転写する被記録体としては、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普通紙、OHPシート等が挙げられる。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、前記被転写体の表面もできるだけ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を好適に使用することができる。
【0064】
以上のような画像形成方法において、現像剤として前記本発明の静電潜像現像剤を使用することにより、環境依存性を抑制し良好な画像形成を長期にわたって行うことができる。
【0065】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらにより限定されるものではない。
まず、実施例及び比較例に用いたキャリア、トナー及び現像剤の製造、調製について説明する。
(キャリアIの製造)
・Mn−Mg系フェライト粒子(真比重:5.0g/cm3、体積平均粒径:40μm、飽和磁化:65emu/g)100質量部
・トルエン 16質量部
・被覆樹脂
ポリメチルメタクリレート樹脂(総研化学社製、重量平均分子量:60000)2質量部
メチルフェニルシリコーン樹脂(重量平均分子量:3000、融点:100℃)0.4質量部
・カーボンブラック(キャボット社製:R330R、平均粒径:25nm、DBP値:71ml/100g、抵抗:10Ωcm以下)0.3質量部
・架橋メラミン樹脂粒子(平均粒径:0.3μm、トルエン不溶)0.3質量部
【0066】
フェライト粒子を除く上記成分と、ガラスビーズ(粒径:1mm、トルエンと同量)とを関西ペイント社製サンドミルに投入し、回転速度1200rpmで30分間攪拌して被覆樹脂層形成用溶液を調製した。次に、この被覆樹脂層形成用溶液と前記フェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、温度を60℃に保って10分間攪拌した後、減圧してトルエンを留去することにより被覆樹脂層を形成してキャリアIを得た。
【0067】
キャリアIの被覆樹脂層の厚みは1μmであった。また、103.8V/cmの電界下でのキャリア抵抗は、2×1010Ωcmであった。
【0068】
(キャリアIIの製造)
・Mn−Mg系フェライト粒子(真比重:5.0g/cm3、平均粒径:40μm、飽和磁化:65emu/g)100質量部
・トルエン 16質量部
・被覆樹脂
ポリエチルメタクリレート樹脂(総研化学社製、重量平均分子量:50000)1.3質量部
メチルシリコーン樹脂(重量平均分子量:2000、融点:70℃)1.3質量部
・カーボンブラック(キャボット社製:R330R、平均粒径:25nm、DBP値:71ml/100g、抵抗:10Ωcm以下)0.1質量部
・架橋メラミン樹脂粒子(平均粒径:0.3μm、トルエン不溶)0.3質量部
【0069】
フェライト粒子を除く上記成分とガラスビーズ(粒径:1mm、トルエンと同量)を関西ペイント社製サンドミルに投入し、回転速度1200rpmで30分間攪拌して被覆樹脂層形成用溶液を調製した。次に、この被覆樹脂層形成用溶液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、温度を60℃に保って10分間攪拌した後、減圧してトルエンを留去することにより、被覆樹脂層を形成してキャリアIIを得た。
【0070】
キャリアIIの被覆樹脂層の厚みは1μmであった。また、103.8V/cmの電界下でのキャリア抵抗は、2×1012Ωcmであった。
【0071】
(キャリアIIIの製造)
・Mn−Mg系フェライト粒子(真比重:5.0g/cm3、体積平均粒径:40μm、飽和磁化:65emu/g)100質量部
・トルエン 16質量部
・被覆樹脂
ポリメチルメタクリレート樹脂(総研化学社製、重量平均分子量:60000)2.2質量部
メチルフェニルシリコーン樹脂(重量平均分子量:5000、融点:110℃)0.1質量部
・カーボンブラック(キャボット社製:R330R、平均粒径:25nm、DBP値:71ml/100g、抵抗:10Ωcm以下)0.4質量部
・架橋メラミン樹脂粒子(平均粒径:0.3μm、トルエン不溶)0.3質量部
【0072】
フェライト粒子を除く上記成分と、ガラスビーズ(粒径:1mm、トルエンと同量)とを関西ペイント社製サンドミルに投入し、回転速度1200rpmで30分間攪拌して被覆樹脂層形成用溶液を調製した。次に、この被覆樹脂層形成用溶液と前記フェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、温度を60℃に保って10分間攪拌した後、減圧してトルエンを留去することにより被覆樹脂層を形成してキャリアIIIを得た。
【0073】
キャリアIIIの被覆樹脂層の厚みは1μmであった。また、103.8V/cmの電界下でのキャリア抵抗は、2×109Ωcmであった。
【0074】
(キャリアIVの製造)
・Mn−Mg系フェライト粒子(真比重:5.0g/cm3、体積平均粒径:40μm、飽和磁化:65emu/g)100質量部
・トルエン 16質量部
・被覆樹脂
ポリメチルメタクリレート樹脂(総研化学社製、重量平均分子量:60000)2.3質量部
・カーボンブラック(キャボット社製:R330R、平均粒径:25nm、DBP値:71ml/100g、抵抗:10Ωcm以下)0.4質量部
・架橋メラミン樹脂粒子(平均粒径:0.3μm、トルエン不溶)0.3質量部
【0075】
フェライト粒子を除く上記成分と、ガラスビーズ(粒径:1mm、トルエンと同量)とを関西ペイント社製サンドミルに投入し、回転速度1200rpmで30分間攪拌して被覆樹脂層形成用溶液を調製した。次に、この被覆樹脂層形成用溶液と前記フェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、温度を60℃に保って10分間攪拌した後、減圧してトルエンを留去することにより被覆樹脂層を形成してキャリアIVを得た。
【0076】
キャリアIVの被覆樹脂層の厚みは1μmであった。また、103.8V/cmの電界下でのキャリア抵抗は、1×109Ωcmであった。
【0077】
(キャリアVの製造)
・Mn−Mg系フェライト粒子(真比重:5.0g/cm3、体積平均粒径:40μm、飽和磁化:65emu/g)100質量部
・トルエン 16質量部
・被覆樹脂
ポリtert−ブチルメタクリレート樹脂(総研化学社製、重量平均分子量:60000)2質量部
メチルフェニルシリコーン樹脂(重量平均分子量:3000、融点:100℃)0.4質量部
・カーボンブラック(キャボット社製:R330R、平均粒径:25nm、DBP値:71ml/100g、抵抗:10Ωcm以下)0.3質量部
・架橋メラミン樹脂粒子(平均粒径:0.3μm、トルエン不溶)0.3質量部
【0078】
フェライト粒子を除く上記成分と、ガラスビーズ(粒径:1mm、トルエンと同量)とを関西ペイント社製サンドミルに投入し、回転速度1200rpmで30分間攪拌して被覆樹脂層形成用溶液を調製した。次に、この被覆樹脂層形成用溶液と前記フェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、温度を60℃に保って10分間攪拌した後、減圧してトルエンを留去することにより被覆樹脂層を形成してキャリアVを得た。
【0079】
キャリアVの被覆樹脂層の厚みは1μmであった。また、103.8V/cmの電界下でのキャリア抵抗は、3×1010Ωcmであった。
【0080】
(キャリアVIの製造)
・Mn−Mg系フェライト粒子(真比重:5.0g/cm3、体積平均粒径:40μm、飽和磁化:65emu/g)100質量部
・トルエン 16質量部
・被覆樹脂
ポリメチルメタクリレート樹脂(総研化学社製、重量平均分子量:60000)2質量部
メチルフェニルシリコーン樹脂(重量平均分子量:3000、融点:100℃)0.7質量部
・架橋メラミン樹脂粒子(平均粒径:0.3μm、トルエン不溶)0.3質量部
【0081】
フェライト粒子を除く上記成分と、ガラスビーズ(粒径:1mm、トルエンと同量)とを関西ペイント社製サンドミルに投入し、回転速度1200rpmで30分間攪拌して被覆樹脂層形成用溶液を調製した。次に、この被覆樹脂層形成用溶液と前記フェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、温度を60℃に保って10分間攪拌した後、減圧してトルエンを留去することにより被覆樹脂層を形成してキャリアVIを得た。
【0082】
キャリアVIの被覆樹脂層の厚みは1μmであった。また、103.8V/cmの電界下でのキャリア抵抗は、3×1015Ωcmであった。
【0083】
(キャリアVIIの製造)
・Mn−Mg系フェライト粒子(真比重:5.0g/cm3、体積平均粒径:40μm、飽和磁化:65emu/g)100質量部
・トルエン 16質量部
・被覆樹脂
メチルフェニルシリコーン樹脂(重量平均分子量:3000、融点:100℃)2.4質量部
・カーボンブラック(キャボット社製、R330R、平均粒径:25nm、DBP値:71ml/100g、抵抗:10Ωcm以下)0.3質量部
・架橋メラミン樹脂粒子(平均粒径:0.3μm、トルエン不溶)0.3質量部
【0084】
フェライト粒子を除く上記成分と、ガラスビーズ(粒径:1mm、トルエンと同量)とを関西ペイント社製サンドミルに投入し、回転速度1200rpmで30分間攪拌して被覆樹脂層形成用溶液を調製した。次に、この被覆樹脂層形成用溶液と前記フェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、温度を60℃に保って10分間攪拌した後、減圧してトルエンを留去することにより被覆樹脂層を形成してキャリアVIIを得た。
【0085】
キャリアVIIの被覆樹脂層の厚みは1μmであった。また、103.8V/cmの電界下でのキャリア抵抗は、6×1010Ωcmであった。
【0086】
以上の各キャリアの被覆樹脂の種類と配合、CB(カーボンブラック)の量、キャリア抵抗などをまとめて表1に示す。
【0087】
【表1】
【0088】
(トナーaの調製)
・線状ポリエステル樹脂(テレフタル酸/ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物/シクロヘキサンジメタノールから得られた線状ポリエステル、Tg:62℃、Mn:4000、Mw:35000、酸価:12、水酸基価:25)89質量部
・ポリプロピレンワックス(Mn:3000)5質量部
・カーボンブラック(キャボット社製:BPL)6質量部
【0089】
上記成分をエクストルーダーで混練し、ジェットミルで粉砕した後、風力式分級機で分級して体積平均粒径D50が6.2μm、形状係数SF1(ML2/A)が150の不定形トナー粒子を得た。このトナー粒子100質量部に対して、添加剤としてデシルシランで表面処理した針状のルチル型酸化チタン(体積平均粒径D50:15nm、粉体抵抗:1015Ωcm)1質量部を加え、ヘンシェルミキサーを用いてブレンドした後、45μm網目の篩を用いて粗大粒子を除去し、静電潜像現像用トナーaを得た。
【0090】
(トナーbの調製)
−樹脂微粒子分散液(1)の調製−
・スチレン 370質量部
・nブチルアクリレート 30質量部
・アクリル酸 8質量部
・ドデカンチオール 24質量部
・四臭化炭素 4質量部
【0091】
上記成分を混合して溶解したものを、非イオン性界面活性剤(三洋化成社製:ノニポール400)6質量部及びアニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンSC)10質量部をイオン交換水550質量部に溶解したものに、フラスコ中で分散し、乳化し、10分間ゆっくりと混合しながら、これに過硫酸アンモニウム4質量部を溶解したイオン交換水50質量部を投入した。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て樹脂微粒子分散液(1)を得た。この分散液中の樹脂粒子は、平均粒径が155nm、Tgが59℃、重量平均分子量Mwが12000であった。
【0092】
−樹脂微粒子分散液(2)の調製−
・スチレン 280質量部
・nブチルアクリレート 120質量部
・アクリル酸 8質量部
【0093】
上記成分を使用し、前記樹脂微粒子分散液(1)の調製と同様にして樹脂微粒子分散液(2)を得た。この分散液中の樹脂粒子は、平均粒径が105nm、Tgが53℃、重量平均分子量Mwが550000であった。
【0094】
−着色剤分散液(1)の調製−
・カーボンブラック(キャボット社製:モーガルL)50質量部
・非イオン性界面活性剤(三洋化成社製:ノニポール400)5質量部
・イオン交換水 200質量部
【0095】
上記成分を混合して溶解し、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて10分間分散し、平均粒径は250nmである着色剤(カーボンブラック)を分散させてなる着色剤分散液(1)を調製した。
【0096】
−離型剤分散液(1)の調製−
・パラフィンワックス(日本精蝋社製:HNP0190、融点:85℃)50質量部
・カチオン性界面活性剤(花王社製:サニゾールB50)5質量部
・イオン交換水 200質量部
【0097】
上記成分を95℃に加熱して、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、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、平均粒径が550nmである離型剤を分散させてなる離型剤分散液(1)を調製した。
【0098】
−凝集粒子の調製−
・樹脂微粒子分散液(1) 120質量部
・樹脂微粒子分散液(2) 80質量部
・着色剤分散液(1) 30質量部
・離型剤分散液(1) 40質量部
・カチオン性界面活性剤(花王社製:サニゾールB50)1.5質量部
【0099】
以上の成分を丸型ステンレス製フラスコ中でホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)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。その後、45℃で25分間保持して凝集粒子分散液を得た。光学顕微鏡にて観察すると、平均粒径が約5.0μmである凝集粒子が形成されていることが確認された。
【0100】
−付着粒子の調製−
この凝集粒子分散液に、樹脂微粒子分散液(1)60質量部を緩やかに追加した。そして、加熱用オイルバスの温度を50℃に上げて40分間保持して付着粒子分散液を得た。光学顕微鏡にて観察すると、平均粒径が約5.8μmの付着粒子が形成されていることが確認された。
【0101】
−融合合一粒子の調製−
前記の付着粒子の分散液に、アニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンSC)3質量部を追加し、前記ステンレス製フラスコを磁力シールで密閉し、攪拌を継続しながら105℃まで加熱して4時間保持し融合した。その後、冷却して反応生成物をろ過し、イオン交換水で十分に洗浄した後、乾燥してトナー粒子を得た。
【0102】
上記トナー粒子の体積平均粒径D50は6.0μm、形状係数SF1(ML2/A)は110であった。このトナー粒子100質量部に対して、添加剤としてデシルシランで表面処理した針状のルチル型酸化チタン(体積平均粒径D50:15nm、粉体抵抗:1015Ωcm)1質量部を加え、ヘンシェルミキサーを用いてブレンドした後、45μm網目の篩を用いて粗大粒子を除去し、静電潜像現像用トナーbを得た。
【0103】
(現像剤の作製)
得られた静電潜像現像用トナー(a、b)7質量部と、各々のキャリア100質量部とを、以下の表2に示すように組合わせ、Vブレンダーにより回転速度40rpmで20分間攪拌し、177μm網目の篩を用いて篩分を行い、実施例1〜4、比較例1〜4に用いる静電潜像現像剤1〜8を得た。
【0104】
【表2】
【0105】
<実施例1〜3、比較例1〜4>
静電潜像現像剤1〜7を使用して、電子写真複写機(A−color936改造機、富士ゼロックス社製)を用いて、以下の評価を行った。
静電潜像現像剤1〜7を、上記の電子写真複写機の現像器に入れ、高温高湿環境下(28℃、85%RH)と低温低湿環境下(10℃、15%RH)に一昼夜放置した。この現像器を、上記の複写機の黒色トナー位置に取り付け、それぞれの環境下で定着温度200℃で2万枚画出しを行った。1枚目と2万枚目について、画出しサンプルの画質評価と帯電性評価を行った。
【0106】
なお、画質評価は目視により次の判定基準によった。
○:良好
△:やや悪い
×:悪い
また、帯電性は前記現像器より現像剤を抜き取り、ブローオフ法によって測定した。結果を表3に示す。
【0107】
【表3】
【0108】
実施例1〜3では、2万枚後においても良好な画質を維持しているが、比較例1では、低温低湿下で帯電量が高すぎるために画像濃度が低い。比較例2では、初期画質は良好であるが、2万枚後ではキャリア被覆樹脂の摩耗・剥れによる定着器の汚染がみられ、定着器汚染による画像ぬけが発生した。比較例3では、キャリア抵抗が高いためにべた画像部にエッジ効果がみられる。比較例4では帯電量が低すぎるために画像にかぶりが発生している。
【0109】
<実施例4>
静電潜像現像剤1及び8を、前記の電子写真複写機の現像器に入れ、中温中湿環境下(22℃、55%RH)に一昼夜放置した後、転写効率及び画質評価を行った。
【0110】
転写効率は、ベタ画像について、転写ベルトに転写された単位面積当りのトナー量(TMA)と、感光体表面に残る未転写の単位面積当りのトナー量(DMA)を測定し、以下の式(3)により算出した。
転写効率(%)=〔(TMA)/(TMA+DMA)〕×100 ・・・ 式(3)
【0111】
画質評価は、数種の写真及び文字の画像サンプルをとり、100倍のルーペを用いて観察した。画質評価は次の判定基準によった。
◎:非常に良好
○:良好
△:やや悪い
×:悪い
結果を表4に示す。
【0112】
【表4】
【0113】
表4の結果より、現像剤8では形状係数SF1が110のトナーを用いたことにより、転写効率及び画質が現像剤1より向上していることがわかる。
【0114】
【発明の効果】
本発明は、以上の構成を採用することにより、キャリア被覆樹脂の摩耗・剥れを極めて少なくすることができ、その結果、定着温度が高温の場合においても定着器の汚染及びこれによる画像ぬけ等の画像欠陥を防止することができる。さらに、トナーへの適切な帯電付与能力に優れ、環境変動下でも安定した帯電特性を示し、それを長期にわたって維持することができる。また、中間調再現性に優れ、良好な画質の電子写真画像を長期的に提供することが可能となった。
Claims (4)
- 芯材表面に被覆樹脂層を有する静電潜像現像剤用キャリアであって、該被覆樹脂層が、ポリメチルメタクリレートまたはポリエチルメタクリレートと融点を有するシリコーン樹脂とを必須成分とするマトリックス樹脂、及び導電粉を含有し、103.8V/cmの電界下におけるキャリア抵抗が、1×108〜1×1014Ωcmの範囲であることを特徴とする正帯電性の静電潜像現像剤用キャリア。
- 前記樹脂中のポリメチルメタクリレートまたはポリエチルメタクリレートの質量Aと、融点を有するシリコーン樹脂の質量Bとの比(A/B)が、98/2〜10/90の範囲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剤用キャリア。
- トナーとキャリアとからなる静電潜像現像剤であって、該トナーの形状係数SF1(ML2/A)が140以下であり、かつ、該キャリアが請求項1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剤。
- 潜像担持体表面に静電潜像を形成する工程と、該静電潜像を現像剤を用いて現像する工程と、現像されたトナー画像を被記録体表面に転写する工程と、該被記録体表面のトナー画像を加熱定着する定着工程とを含む画像形成方法であって、前記現像剤として、請求項3に記載の静電潜像現像剤を用いることを特徴とする画像形成方法。
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