JP2005099703A - 現像剤担持体及びそれを用いた現像方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 現像剤担持体は、少なくとも基体と、前記基体表面に形成された樹脂被覆層とを有し、前記樹脂被覆層は黒鉛化度p(002)が0.20〜0.95である黒鉛化粒子と粗し粒子を少なくとも含有し、微小凹凸領域部分の一定面積Aで計測される前記の微小な凹凸部分の形状の体積Bが4.5≦B/A≦6.5の関係を満足しており、前記樹脂被覆層表面の算術平均粗さRaが0.9〜2.5μmであることを特徴とする現像剤担持体及び該現像剤担持体を用いた現像方法。
【選択図】 図1
Description
(1)静電潜像担持体に担持された静電潜像を可視化するための一成分現像剤を担持する現像剤担持体であって、前記現像剤担持体は、少なくとも基体と、前記基体表面に形成された樹脂被覆層とを有し、前記樹脂被覆層は黒鉛化度p(002)が0.20〜0.95である黒鉛化粒子と粗し粒子を少なくとも含有し、前記樹脂被覆層の焦点光学系レーザーを用いて測定した表面形状において、前記粗し粒子により凸部が形成されていない微小凹凸領域部分の一定面積Aで計測される前記の微小な凹凸部分の形状の体積Bが4.5≦B/A≦6.5の関係を満足しており、更に前記樹脂被覆層表面の算術平均粗さRaが0.9〜2.5μmであることを特徴とする現像剤担持体を提供することである。
(2)前記黒鉛化粒子はバルクメソフェーズピッチ粒子を黒鉛化して得られたものであることを特徴とする(1)に記載の現像剤担持体を提供することである。
(3)前記黒鉛化粒子はメソカーボンマイクロビーズ粒子を黒鉛化して得られたものであることを特徴とする(1)に記載の現像剤担持体を提供することである。
(4)一成分現像剤を収容する現像剤容器、及び前記現像剤容器内に収容されている現像剤を層状に担持する現像剤担持体を有し、静電潜像担持体に対向する現像領域へ前記担持された現像剤を搬送し、前記搬送された現像剤により静電潜像担持体に担持された静電潜像を現像して可視化するための現像方法において、
前記現像剤担持体は、少なくとも基体と、前記基体表面に形成された樹脂被覆層とを有し、前記樹脂被覆層は黒鉛化度p(002)が0.20〜0.95である黒鉛化粒子と粗し粒子を少なくとも含有し、前記樹脂被覆層の焦点光学系レーザーを用いて測定した表面形状において、前記粗し粒子により凸部が形成されていない微小凹凸領域部分の一定面積Aで計測される前記の微小な凹凸部分の形状の体積Bが4.5≦B/A≦6.5の関係を満足しており、更に前記樹脂被覆層表面の算術平均粗さRaが0.9〜2.5μmであることを特徴とする現像方法を提供することにある。
(5)前記黒鉛化粒子はバルクメソフェーズピッチ粒子を黒鉛化して得られたものであることを特徴とする(4)に記載の現像方法を提供することにある。
(6)前記黒鉛化粒子はメソカーボンマイクロビーズ粒子を黒鉛化して得られたものであることを特徴とする(4)に記載の現像方法を提供することにある。
(7)前記一成分現像剤が、結着樹脂、磁性体を少なくとも含有するトナー粒子からなるトナーであって、前記トナー粒子のフロー式粒子像測定装置で計測される円相当径3μm以上400μm以下のトナー粒子における平均円形度が0.935以上0.970未満であり、個数平均粒径分布において0.6μm以上3μm未満のトナー粒子比率が0%以上20%未満であることを特徴とする(4)〜(6)に記載の現像方法。
d(002)=3.440−0.086〔1−p(002)2〕 (1)
このp(002)値は、炭素の六方網目平面の積み重なりにおける、無秩序な部分の割合を示すものであり、p(002)値が小さいほど黒鉛化の結晶性は高い。
X線発生装置:18kw
ゴニオメータ:横型ゴニオメータ
モノクロメータ:使用
管電圧:30.0kV
管電流:10.0mA
測定法:連続法
スキャン軸:2θ/θ
サンプリング間隔:0.020deg
スキャン速度:6.000deg/min
発散スリット:0.50deg
散乱スリット:0.50deg
受光スリット:0.30mm
黒鉛化度p(002)0.20〜0.95を有する黒鉛化粒子を得る方法としては、以下に示すような方法が好ましいが、必ずしもこれらの方法に限定されるものではない。
円形度=(4×A)/{(ML)2×π} (2)
[式中、MLは粒子投影像のピタゴラス法最大長を表し、Aは粒子投影像の面積を表す。]
により得られる円形度の平均値である平均円形度SF−1が0.75以上であることが好ましく、0.80以上であることがより好ましい。
一般式において、X−の酸イオンとしては、有機硫酸イオン、有機スルホン酸イオン、有機リン酸イオン、モリブデン酸イオン、タングステン酸イオン、モリブデン原子或いはタングステン原子を含むヘテロポリ酸が挙げられる。
円形度a=L0/L (3)
〔式中、L0は粒子像と同じ投影面積を持つ円の周囲長を示し、Lは512×512の画像処理解像度(0.3μm×0.3μmの画素)で画像処理した時の粒子投影像の周囲長を示す。〕
により求め、更に円相当径3μm以上400μm以下の粒子において、円形度の総和を全粒子数で除した値を平均円形度と定義する。
装置
UH−150(株式会社エス・エム・テー社製)
分散条件
OUTPUT レベル:5
コンスタントモード
測定の概略は、以下の通りである。
プローズステーション:SPI3800N(セイコーインスツルメンツ(株)製)
測定ユニット:SPA400
測定モード:DFM(共振モード)形状像
カンチレバー:SI−DF40P
解像度:Xデータ数 256
Yデータ数 128
本発明においては、トナー粒子の表面の1μm四方のエリアを測定する。測定するトナー粒子は、コールターカウンター法で測定される重量平均粒径(D4)に等しいトナー粒子をランダムに選択して、そのトナー粒子を測定する。測定されたデータは、2次補正を行う。異なるトナー粒子を5個以上測定し、得られたデータの平均値を算出して、そのトナー粒子の平均面粗さとする。以下に各用語を説明する。
平均面粗さ(Ra)
JIS B0601で定義されている算術平均粗さRaを、測定面に対して適用できるよう三次元に拡張したもの。基準面から指定面までの偏差の絶対値を平均した値で次式で表される。
S0:指定面が理想的にフラットであると仮定したときの面積
Z0:指定面内のZデータの平均値
指定面とは、本発明においては1μm四方の測定エリアを意味する。
黒鉛化粒子の原材料として、コールタールピッチから溶剤分別によりβ−レジンを抽出し、β−レジンを水素添加により重質化処理を行った後、トルエンにより溶剤可溶分を除去することでバルクメソフェーズピッチを得た。このバルクメソフェーズピッチを微粉砕し、微粉砕されたバルクメソフェーズピッチを空気中において、約300℃で酸化処理した後、窒素雰囲気下にて1200℃で一次焼成して炭化し、続いて窒素雰囲気下にて3000℃で二次焼成することにより黒鉛化し、更に分級して個数平均粒径3.1μmの黒鉛化粒子A−1を得た。黒鉛化粒子A−1の物性を表1に示す。
用いる原材料のバルクメソフェーズピッチの焼成温度と粒径をそれぞれ変更したことを除いては、黒鉛化粒子A−1の製造例と同様にして黒鉛化粒子A−2〜5を作製した。得られた黒鉛化粒子A−2〜5の物性をそれぞれ表1に示す。
黒鉛化粒子の原材料として、石炭系重質油を熱処理し、生成した粗メソカーボンマイクロビーズを遠心分離し、得られた粗メソカーボンマイクロビーズをベンゼンで洗浄精製して乾燥した後、アトマイザーミルで機械的に分散を行うことでメソカーボンマイクロビーズを得た。このメソカーボンマイクロビーズを窒素雰囲気下において1200℃で一次焼成を行い炭化させ、炭化されたメソカーボンマイクロビーズをアトマイザーミルで二次分散を行った後、窒素雰囲気下において2800℃で二次焼成を行い黒鉛化し、更に分級して個数平均粒径3.4μmの黒鉛化粒子A−5を得た。黒鉛化粒子A−6の物性を表1に示す。
黒鉛化粒子の原材料として、コークスとタールピッチの混合物を用い、この混合物をタールピッチの軟化点以上の温度で練り込み、押出し成型して粒子を形成し、窒素雰囲気下において1000℃で一次焼成を行い炭化させ、続いてコールタールピッチを含浸させた後、窒素雰囲気下において2800℃で二次焼成を行い黒鉛化し、更に粉砕及び分級して個数平均粒径7.7μmの黒鉛化粒子A−7を得た。黒鉛化粒子A−7の物性を表1に示す。
用いる原材料のバルクメソフェーズピッチの焼成温度と粒径をそれぞれ変更したことを除いては、黒鉛化粒子A−1の製造例と同様にして黒鉛化粒子A−8〜9を作製した。得られた黒鉛化粒子A−8〜9の物性をそれぞれ表1に示す。
体積平均粒径13.5μmの球状フェノール樹脂粒子100部に、ライカイ機(自動乳鉢、石川工場製)を用いて体積平均粒径2μm以下の石炭系バルクメソフェーズピッチ粉末14部を均一に被覆し、空気中下280℃で熱安定化処理した後に窒素雰囲気下1900℃で焼成し、更に分級して得られた体積平均径14.4μmの球状導電性炭素粒子からなる粗し粒子B−1を得た。粗し粒子B−1の物性を表2に示す。
用いる球状フェノール樹脂粒子の粒径をそれぞれ変更したことを除いては、粗し粒子B−1の製造例と同様にして粗し粒子B−2〜5を作製した。得られた粗し粒子B−2〜5の物性をそれぞれ表2に示す。
アンモニアを触媒として製造されたレゾール型フェノール樹脂溶液 200部
(メタノール50%含有)
黒鉛化粒子(A−1) 135部
イソプロピルアルコール 200部
上記材料に直径0.5mmのジルコニアビーズをメディア粒子として加え、横型サンドミルにて分散し、塗料中間体C−1を得た。塗料中間体C−1に分散された黒鉛化粒子A−1は表3に示すように体積平均粒径が1.7μmに分散されており、10μm以上の体積累積分布は0%であった。
黒鉛化粒子A−1の変わりに、黒鉛化粒子A−2〜A−9をそれぞれ用いたことを除いては、塗料中間体C−1と同様にして塗料中間体2〜9を得た。塗料中間体の構成と体積粒度分布の値を表3に示す。
アンモニアを触媒として製造されたレゾール型フェノール樹脂溶液 100部
(メタノール50%含有)
導電性カーボンブラック 15部
粗し粒子B−1 22.5部
4級アンモニウム塩化合物 20部
メタノール 50部
上記材料に直径1mmのガラスビーズをメディア粒子として加え、横型サンドミルにて分散して分散液を得た。
現像剤担持体E−1の作製において、粗し粒子B−1の添加量を22.5部から7.5部及び52部に変更したことを除いては、現像剤担持体E−1と同様にして現像剤担持体E−2及びE−3を作製した。得られた現像剤担持体E−1及びE−3の樹脂被覆層の処方と物性を表4に示す。
現像剤担持体E−1の作製において、粗し粒子B−1をB−2及びB−3に変更したことを除いては、現像剤担持体E−1と同様にして現像剤担持体E−4及びE−5を作製した。得られた現像剤担持体E−4及びE−5の樹脂被覆層の処方と物性を表4に示す。
現像剤担持体E−1の作製において、塗料中間体C−1をC−2〜6に変更したことを除いては、現像剤担持体E−1と同様にして現像剤担持体E−6〜10を作製した。得られた現像剤担持体E−6〜10の樹脂被覆層の処方と物性を表4に示す。
現像剤担持体E−1の作製において、塗工液の固形分濃度を23%にして更にディッピング塗工方法を用いて塗工したことを除いては、現像剤担持体E−1と同様にして現像剤担持体E−11を作製した。得られた現像剤担持体E−11の樹脂被覆層の処方と物性を表4に示す。
現像剤担持体E−1の作製において、粗し粒子B−1を添加しなかったことを除いては、現像剤担持体E−1と同様にして現像剤担持体E−12を作製した。得られた現像剤担持体E−12の樹脂被覆層の処方と物性を表4に示す。
現像剤担持体E−1の作製において、粗し粒子B−1をB−4及びB−5に変更したことを除いては、現像剤担持体E−1と同様にして現像剤担持体E−4及びE−5を作製した。得られた現像剤担持体E−13及びE−15の樹脂被覆層の処方と物性を表4に示す。
現像剤担持体E−1の作製において、塗料中間体C−1をC−7〜9に変更したことを除いては、現像剤担持体E−1と同様にして現像剤担持体E−15〜17を作製した。得られた現像剤担持体E−15〜18の樹脂被覆層の処方と物性を表4に示す。
現像剤担持体E−6の作製において、塗工液の固形分濃度を23%にして更にディッピング塗工方法を用いて塗工したことを除いては、現像剤担持体E−6と同様にして現像剤担持体E−18を作製した。得られた現像剤担持体E−18の樹脂被覆層の処方と物性を表4に示す。
スチレン−アクリル酸ブチル−アクリル酸共重合体 100部
磁性体 95部
モノアゾ鉄錯体 2部
パラフィンワックス 4部
上記混合物をヘンシェルミキサーで前混合した後、110℃に加熱された2軸エクストルーダで溶融混練し、冷却した混練物をハンマーミルで粗粉砕してトナー粗粉砕物を得た。得られた粗粉砕物を、機械式粉砕機ターボミル(ターボ工業社製;回転子および固定子の表面に炭化クロムを含有したクロム合金めっきでコーティング)を用いて、機械式粉砕により微粉砕し、得られた微粉砕物をコアンダ効果を利用した多分割分級装置(日鉄鉱業社製エルボジェット分級機)で微粉及び粗粉を同時に分級除去した。そこで得られた原料トナー粒子(中粉体)のコールターカウンター法で測定される重量平均粒径(D4)は6.6μm、粒径4μm未満のトナー粒子の個数平均分布の累積値は25.2個数%であった。原料トナー粒子を、図1に示す表面改質装置で表面改質及び微粉除去を行った。以上の工程を経て、コールターカウンター法で測定される重量平均粒径(D4)6.8μm、4μm未満のトナー粒子の個数平均分布の累積値が18.1個数%の負帯電性トナー粒子を得た。このトナー粒子の、FPIA2100で測定された3μm以上平均円形度は0.957であり、0.6μm以上3μm未満粒子比率は16.8個数%であった。また、走査型プローブ顕微鏡を用いて測定したこのトナー粒子の平均面粗さは13.5nmであった。
次に作製した現像剤担持体を用いて、以下に示すような方法によって評価を行った。
下記に挙げる評価項目について耐久試験をし、実施例及び比較例の各現像剤担持体の評価を行った。
反射濃度計RD918(マクベス製)を使用し、ベタ印字した際のベタ黒部の濃度を5点測定し、その平均値を画像濃度とした。
画像形成した記録紙のベタ白部の反射率(D1)を測定し、更に画像形成に用いた記録紙と同一カットの未使用の記録紙の反射率(D2)を測定し、D1−D2の値を5点求め、その平均値をカブリ濃度とした。反射率はTC−6DS(東京電色製)で測定した。
ベタ白部とベタ黒部が隣り合う画像を現像した現像スリーブの位置が、現像スリーブの次の回転時には現像位置に来て、ハーフトーン画像を現像するようにして、ハーフトーン画像上に現れる濃淡差を目視で下記の基準に基づいて評価した。
A:濃淡差が全く見られない。
B:軽微な濃淡差が見られる。
C:濃淡差がやや見られるが実用可。
D:実用上問題となる濃淡差がスリーブ1周分出る。
E:実用上問題となる濃淡差がスリーブ2周分以上出る。
ハーフトーンに発生する、モヤ状の濃淡差及び画像形成進行方向に走る帯状の濃淡差について、形成された画像を目視によって観察し、下記基準にて評価した。
AA:均一な画像。
A:良く見ると軽微に濃淡差が確認できるが、一目ではほとんど確認できないレベル。
B:モヤモヤ状または帯状の濃淡差がやや出ているが気にならないレベル。
C:モヤモヤ状または帯状の濃淡差が遠目にも確認できるが実用レベル。
D:鮫肌状のモヤモヤが全体に出ているか、もしくは帯状の濃淡差がはっきり確認できるレベル。
E:濃度が低く、全面に濃度の低い帯が拡がったレベル。
ハーフトーン又はベタ黒に発生する、画像形成進行方向に走る白スジについて、形成された画像を目視による観察し、下記基準にて評価した。
A:画像に全く確認できない。
B:良く見ると軽微に確認できるが、一目ではほとんど確認できない。
C:ハーフトーンでは軽微に確認できるが、ベタ黒では確認できないレベル。
D:ハーフトーンでは確認できるが実用レベルであり、ベタ黒では軽微に確認できるレベル。
E:ハーフトーンでは実用上問題となる程度目立ち、ベタ黒では確認できるものの実用レベル。
F:ベタ黒画像全体で実用上問題となるスジが多数発生するレベル。
現像スリーブ上に担持されたトナーを、金属円筒管と円筒フィルターにより吸引捕集し、その際金属円筒管を通じて捕集されたトナー質量Mと、トナーを吸引した面積Sから、単位面積当たりのトナー質量M/S(dg/m2)を計算し、トナー搬送量(M/S)とした。
耐久試験前後の現像剤担持体表面の算術平均粗さ(Ra)と樹脂被服層の膜厚の削れ量を測定した。但し、耐久後の現像剤担持体を測定する際には、トナー融着物を除去するためにMEK溶剤に浸して、更に超音波を照射することで、現像剤担持体表面上のトナー融着物を除去してから測定した。
耐久試験後の現像剤担持体表面をKEYENCE社製の超深度形状測定顕微鏡を用いて約200倍で観察し、トナー融着の程度を下記の基準に基づいて評価した。
AA:微小な粒状のトナー融着物が軽微に観察される。
A:微小な粒状のトナー融着物が部分的に観察される。
B:微小であるがやや細長く成長したトナー融着物が周方向に部分的に観察される。
C:微細なスジ状のトナー融着物が周方向に数本観察される。
D:ややはっきりしたスジ状のトナー融着物が周方向に数本観察される。
E:はっきりしたスジ状のトナー融着物が周方向に多数観察される。
2 磁性規制ブレード(現像剤層厚規制部材)
3 ホッパー(現像剤容器)
4 現像剤
5 マグネットローラ(磁石)
6、16 金属円筒管(基体)
7、17 樹脂被覆層
8 現像スリーブ(現像剤担持体)
9 現像バイアス電源(バイアス手段)
111 弾性規制ブレード
N1、N2、S1、S2 磁極
a 粗し粒子
b 黒鉛化粒子
c 被覆樹脂
31 分級ローター
32 微粉回収
33 原料供給口
34 ライナー
35 冷風導入口
36 分散ローター
37 製品排出口
38 排出弁
39 ガイドリング
40 角型ディスク
41 第一の空間
42 第二の空間
Claims (7)
- 静電潜像担持体に担持された静電潜像を可視化するための一成分現像剤を担持する現像剤担持体であって、前記現像剤担持体は、少なくとも基体と、前記基体表面に形成された樹脂被覆層とを有し、前記樹脂被覆層は黒鉛化度p(002)が0.20〜0.95である黒鉛化粒子と粗し粒子を少なくとも含有し、前記樹脂被覆層の焦点光学系レーザーを用いて測定した表面形状において、前記粗し粒子により凸部が形成されていない微小凹凸領域部分の一定面積Aで計測される前記の微小な凹凸部分の形状の体積Bが4.5≦B/A≦6.5の関係を満足しており、更に前記樹脂被覆層表面の算術平均粗さRaが0.9〜2.5μmであることを特徴とする現像剤担持体。
- 前記黒鉛化粒子はバルクメソフェーズピッチ粒子を黒鉛化して得られたものであることを特徴とする請求項1に記載の現像剤担持体。
- 前記黒鉛化粒子はメソカーボンマイクロビーズ粒子を黒鉛化して得られたものであることを特徴とする請求項1に記載の現像剤担持体。
- 一成分現像剤を収容する現像剤容器、及び前記現像剤容器内に収容されている現像剤を層状に担持する現像剤担持体を有し、静電潜像担持体に対向する現像領域へ前記担持された現像剤を搬送し、前記搬送された現像剤により静電潜像担持体に担持された静電潜像を現像して可視化するための現像方法において、
前記現像剤担持体は、少なくとも基体と、前記基体表面に形成された樹脂被覆層とを有し、前記樹脂被覆層は黒鉛化度p(002)が0.20〜0.95である黒鉛化粒子と粗し粒子を少なくとも含有し、前記樹脂被覆層の焦点光学系レーザーを用いて測定した表面形状において、前記粗し粒子により凸部が形成されていない微小凹凸領域部分の一定面積Aで計測される前記の微小な凹凸部分の形状の体積Bが4.5≦B/A≦6.5の関係を満足しており、更に前記樹脂被覆層表面の算術平均粗さRaが0.9〜2.5μmであることを特徴とする現像方法。 - 前記黒鉛化粒子はバルクメソフェーズピッチ粒子を黒鉛化して得られたものであることを特徴とする請求項4に記載の現像方法。
- 前記黒鉛化粒子はメソカーボンマイクロビーズ粒子を黒鉛化して得られたものであることを特徴とする請求項4に記載の現像方法。
- 前記一成分現像剤が、結着樹脂、磁性体を少なくとも含有するトナー粒子からなるトナーであって、前記トナー粒子のフロー式粒子像測定装置で計測される円相当径3μm以上400μm以下のトナー粒子における平均円形度が0.935以上0.970未満であり、個数平均粒径分布において0.6μm以上3μm未満のトナー粒子比率が0%以上20%未満であることを特徴とする請求項4乃至6のいずれかに記載の現像方法。
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