JP2007033906A - 現像剤、並びに画像形成装置、画像形成方法及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 トナーと、キャリアとを含む現像剤であって、
前記トナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤、及びフッ素含有化合物を含むトナー母体粒子に少なくとも2種の無機微粒子を外添してなり、かつ前記トナー表面におけるX線光電子分光(XPS)法によるフッ素原子の含有率が2〜30原子個数%であり、
前記キャリアは、芯材と、該芯材表面に少なくとも結着樹脂及び粒子を含む被覆層とを有してなり、該粒子の体積固有抵抗が10(Ω・cm)以上であり、かつ該粒子の前記芯材に対する被覆率が70%以上であり、該粒子の体積平均粒子径(D)と、前記被覆層の厚み(h)とが、次式、0.5≦(D/h)≦1.5を満たす現像剤である。
【選択図】 図1
Description
近年、電子写真方式を用いたコピアやプリンタの技術は、モノクロからフルカラーへの展開が急速になりつつあり、フルカラーの市場は拡大する傾向にある。フルカラー電子写真方式によるカラー画像形成は、一般に3原色であるイエロー、マゼンタ、シアン、及び黒色の少なくともいずれかのカラートナーを積層させて、全ての色の再現を行うものである。この場合、色再現性に優れ、鮮明なフルカラー画像を得る目的で、定着されたトナー画像の表面をある程度平滑にして光散乱を減少させることが実施されている。このような理由から、従来のフルカラー複写機等による画像光沢は10〜50%の中〜高光沢のものが多かった。
一方、カラートナーにおいても、上記モノクロトナーと同様に、マシンの小型化、構成の簡素化の目的でオイルレス化の傾向が見られている。しかし、上述したように、カラートナーでは色再現性を向上させるため、定着画像の表面を平滑化しており、溶融時のトナーの粘弾性を低下させなければならず、このため、光沢のないモノクロトナーに比べてオフセットし易くなり、定着装置のオイルレス化やオイル塗布量の微量化がより困難となる。また、トナー中に離型剤を含有させると、トナーの付着性が高まって記録媒体への転写性が低下する。更に、トナー中の離型剤がキャリア等の摩擦帯電部材を汚染して、帯電性を低下させて、キャリアの耐久性が低下してしまうという問題がある。
また、外添剤として複数の無機微粒子におけるトナーの付着性を規定し、長寿命化を達成できる静電潜像現像用正帯電性トナーについて提案されている(特許文献14参照)。
しかし、これらの提案では、外添剤として使用可能な無機微粒子が制限されてしまうという問題がある。また、被覆層の膜削れによる被覆層の減少及びそれに伴う抵抗低下等が生じて、初期には良好な画像を得ることができるが、コピー枚数が増加するに連れて複写画像の画質が低下してしまうという問題がある。
<1> トナーと、キャリアとを含む現像剤であって、
前記トナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤、及びフッ素含有化合物を含むトナー母体粒子に少なくとも2種の無機微粒子を外添してなり、かつ前記トナー表面におけるX線光電子分光(XPS)法によるフッ素原子の含有率が2〜30原子個数%であり、
前記キャリアは、芯材と、該芯材表面に少なくとも結着樹脂及び粒子を含む被覆層とを有してなり、該粒子の体積固有抵抗が10(Ω・cm)以上であり、かつ該粒子の前記芯材に対する被覆率が70%以上であり、該粒子の体積平均粒子径(D)と、前記被覆層の厚み(h)とが、次式、0.5≦(D/h)≦1.5を満たすことを特徴とする現像剤である。
<2> トナーにおける無機微粒子の一つが酸化チタン微粒子であり、該酸化チタン微粒子のトナーにおける含有量をXa(質量%)とし、界面活性剤を含む分散液中において25kHzで1分間超音波処理を行った後の該トナーに残存する酸化チタン微粒子の残存量をYa(質量%)としたとき、酸化チタン微粒子の残存率〔(Ya/Xa)×100〕が、80〜95%である前記<1>に記載の現像剤である。
<3> トナーにおける無機微粒子の一つがシリカ微粒子であり、該シリカ微粒子のトナーにおける含有量をXb(質量%)とし、界面活性剤を含む分散液中において25kHzで1分間超音波処理を行った後の該トナーに残存するシリカ微粒子の残存量をYb(質量%)としたとき、シリカ微粒子の残存率〔(Yb/Xb)×100〕が、70〜85%である前記<1>から<2>のいずれかに記載の現像剤である。
<4> キャリアの被覆層における粒子が、無機酸化物粒子から選択される少なくとも1種である前記<1>から<3>のいずれかに記載の現像剤である。
<5> 無機酸化物粒子が、酸化アルミニウムである前記<4>に記載の現像剤である。
<6> キャリアの体積固有抵抗が、10〜16[log(Ω・cm)]である前記<1>から<5>のいずれかに記載の現像剤である。
<7> キャリアの体積平均粒径が、20〜65μmである前記<1>から<6>のいずれかに記載の現像剤である。
<8> キャリアの被覆層における結着樹脂が、アクリル樹脂及びシリコーン樹脂の少なくともいずれかである前記<1>から<7>のいずれかに記載の現像剤である。
<9> 1,000(103/4π・A/m)の磁場を印加したしたときのキャリアの磁気モーメントが、40〜90(Am2/kg)である前記<1>から<8>のいずれかに記載の現像剤である。
<10> トナーが、ブラックトナー、シアントナー、マゼンタトナー及びイエロートナーから選択される少なくとも1種である前記<1>から<9>のいずれかに記載の現像剤である。
<11> フッ素含有化合物が、フッ素含有4級アンモニウム塩化合物から選択される少なくとも1種である前記<1>から<10>のいずれかに記載の現像剤である。
<12> フッ素含有4級アンモニウム塩化合物が、下記構造式(1)で表される前記<11>に記載の現像剤である。
<13> 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を前記<1>から<12>のいずれかに記載の現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを少なくとも有することを特徴とする画像形成装置である。
<14> 静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像を前記<1>から<12>のいずれかに記載の現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程とを少なくとも含むことを特徴とする画像形成方法である。
<15> 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成した静電潜像を前記<1>から<12>のいずれかに記載の現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段とを少なくとも有することを特徴とするプロセスカートリッジである。
<16> 前記<1>から<12>のいずれかに記載の現像剤を容器中に収容してなることを特徴とする現像剤入り容器である。
前記トナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤、及びフッ素含有化合物を含むトナー母体粒子に少なくとも2種の無機微粒子を外添してなり、かつ前記トナー表面におけるX線光電子分光(XPS)法によるフッ素原子の含有率が2〜30原子個数%であり、
前記キャリアは、芯材と、該芯材表面に少なくとも結着樹脂及び粒子を含む被覆層とを有してなり、該粒子の体積固有抵抗が10(Ω・cm)以上であり、かつ該粒子の前記芯材に対する被覆率が70%以上であり、該粒子の体積平均粒子径(D)と、前記被覆層の厚み(h)とが、次式、0.5≦(D/h)≦1.5を満たす。
本発明の現像剤においては、キャリア付着の発生がなく、画像濃度の再現性がよい高精細な画像が得られ、更に、帯電量及び抵抗の変化が少ないので、コピー枚数が増加するにつれて、発生する複写画像の画質劣化が大幅に改善され、長期にわたり良好な画像を維持することができる
本発明の現像剤は、トナーと、キャリアとを含み、
前記トナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤、及びフッ素含有化合物を含むトナー母体粒子に少なくとも2種の無機微粒子を外添してなり、更に必要に応じてその他の成分を含有してなり、
前記キャリアは、芯材と、該芯材表面に少なくとも結着樹脂及び粒子を含む被覆層とを有してなり、更に必要に応じてその他の構成を有してなる。
前記フッ素原子の含有率が2原子個数%未満であると、添加剤のスペント防止効果が十分に得られず、帯電低下を引き起こすことがあり、30原子個数%を超えると、トナー添加剤の付着は防止されるが、フッ素含有化合物のキャリア表面へのスペントが増大し、帯電低下を引き起こしてしまうことがある。
なお、フッ素含有化合物の詳細については、後述する。
〔測定装置及び測定条件〕
・装置:PHI社製1600S型X線光電子分光装置
・X線源:MgKα(400W)
・分析領域:0.8×2.0mm
・前処理:試料はアルミニウム皿内に詰め込み、カーボンシートで試料ホルダーに接着させて測定した。
・表面原子濃度算出:PHI社提供の相対感度因子を用いた。得られる結果はatomic%(原子個数%)である。
前記粒子の体積固有抵抗は12〜16(Ω・cm)が好ましく、かつ、芯材に対する被覆率は80%以上が好ましい。
<数式1>
体積固有抵抗(Ω・cm)=(2.54/2)2×(π/H×r)
ただし、前記数式1中、Hは試料の厚みを表す。rは抵抗値を表す。
<数式2>
被覆率=(Ds×ρs×W)/(4×Df×ρf)×100
ただし、前記数式2中、Dsはキャリア芯材粒径を表す。ρsはキャリア芯材真比重を表す。Wはキャリア芯材に対する無機酸化粒子の添加量の比を表す。Dfは、無機酸化粒子の粒径を表す。ρfは無機酸化粒子の真比重を表す。
〔測定条件〕
・回転速度:2000rpm
・最大粒度:2.0μm
・最小粒度:0.1μm
・粒度間隔:0.1μm
・分散媒粘度:0.59mPa・s
・分散媒密度:0.87g/cm3
・粒子密度:粒子の密度は乾式自動嵩密度計アキュピック1330(島津製作所製)を用い測定した真比重値を入力
前記(D/h)が0.5未満であると、粒子は結着樹脂中に埋もれてしまうため、効果が著しく低下してしまうことがあり、1.5を超えると、粒子と結着樹脂との接触面積が少ないため充分な拘束力が得られず、該粒子が脱離し易くなるため好ましくない。脱離した場合には抵抗低下を引き起こしてしまうことがある。
前記被覆層の厚み(h)は、0.2〜0.6μmが好ましく、0.3〜0.4μmがより好ましい。
前記粒子の体積平均粒子径(D)は、0.2〜0.6μmが好ましく、0.3〜0.5μmがより好ましい。
この酸化チタン微粒子の残存率は、トナー粒子からの酸化チタン粒子の遊離しやすさを示しており、この値が小さい程、酸化チタン微粒子とトナー間の付着力が弱く、遊離しやすいことを示しており、過剰な遊離やトナーへの埋没が少なく、優れた流動性を得ることができる。
前記残存率が80%未満であると、添加剤の遊離が多く、キャリア表面への添加剤の移行が著しい。特に酸化チタンがスペントするとキャリアの帯電能力を著しく低下させる。一方、残存率が95%を超えると、添加剤遊離は抑えられ、キャリアへの付着は防止されるが、ワックスや顔料などのキャリア表面へのスペントが蓄積し、こちらもいずれは帯電低下を引き起こしてしまうことがある。
前記シリカ微粒子の残存率が70%未満であると、添加剤遊離が多く、キャリア表面への添加剤の移行が著しい。酸化チタン微粒子ほどではないがスペントするとキャリアの帯電能力を低下させる。特に酸化チタン微粒子の残存率が大きいときには、シリカ微粒子と酸化チタン微粒子同士にて凝集体を作りやすく、この場合にはキャリア表面へのスペントは更に助長される。一方、シリカ微粒子の残存率が85%を超えると、添加剤遊離は抑えられキャリアへの付着は防止されるが、流動性の低下が著しい。また、ワックスや顔料などのキャリア表面へのスペントが蓄積し、こちらもいずれは帯電低下を引き起こしてしまう。したがってシリカ粒子及び酸化チタン微粒子の残存率が上記範囲であることで、現像剤は長期に渡り、安定した現像性を発揮することができる。
トナー中のシリカ粒子及び酸化チタン微粒子の含有量X並びに残存量Yは、蛍光X線分析法で求める。予め無機微粒子の含有量が明らかなトナーを用いて、蛍光X線分析で検量線を作製し、この検量線を使ってトナー母体粒子中の無機微粒子含有量を蛍光X線分析法で求める。蛍光X線装置としては、例えば、株式会社RIGAKU製のZSX−100Eを用いて測定可能である。
前記トナーとは、モノクロトナー、カラートナー、フルカラートナーを問わず、一般的にいうトナーを全て含む。例えば、従来より用いられている混練粉砕型のトナーや、近年用いられるようになってきた多種の重合トナーなどが挙げられる。更に、定着助剤(離型剤)を有するいわゆるオイルレストナーも用いることができる。本発明に用いるキャリアは、耐スペント性が優れているため、長期にわたり良好な品質を維持できる。特にオイルレスフルカラートナーにおいては、結着樹脂が軟らかいため一般的にスペントし易いと言われるが、本発明に用いるキャリアは非常に向いていると言える。
前記トナー材料としては、少なくとも結着樹脂、着色剤、及びフッ素含有化合物を含んでなり、帯電制御剤、定着助剤(離型剤)、外添剤、更に必要に応じて、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料、金属石鹸などのその他の成分を含んでなる。
前記結着樹脂としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリスチレン、ポリ−p−スチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン又はその置換体の単重合体、スチレン−p−クロルスチレン共重合体、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−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−メタアクリル酸共重合体、スチレン−メタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタア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−ビニルメチルエーテル共重合体、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−イソプロピル共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体、ポリチメルメタクリレート樹脂、ポリブチルメタクリレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は芳香族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂などが挙げられる。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。
前記着色剤としては、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色のトナーを得ることが可能な公知の顔料や染料が使用でき、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、黄色顔料としては、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキが挙げられる。
橙色顔料としては、例えば、モリブデンオレンジ、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、インダンスレンブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレンジG、インダンスレンブリリアントオレンジGK、などが挙げられる。
赤色顔料としては、例えば、ベンガラ、カドミウムレッド、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3B、などが挙げられる。
紫色顔料としては、例えば、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキが挙げられる。
青色顔料としては、例えば、コバルトブルー、アルカリブルー、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーBC、などが挙げられる。
緑色顔料としては、例えば、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ等が挙げられる。
黒色顔料としては、例えば、カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、アニリンブラック等のアジン系色素、金属塩アゾ色素、金属酸化物、複合金属酸化物が挙げられる。
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。
前記含有量が、1質量%未満であると、所望の着色度が得られないことがあり、15質量%を超えると、必要以上の着色度となることがある。
前記フッ素含有化合物としては、フッ素原子を含有する化合物である限り特に制限はなく、目的に応じて適宜公知のものの中から適宜選択することができ、有機化合物及び無機化合物のいずれであってもよい。
前記フッ素含有化合物としては、例えば、フッ素含有4級アンモニウム塩化合物、該フッ素含有4級アンモニウム塩化合物に含金属アゾ染料を併用したもの、などが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、経時帯電性に優れる点で、フッ素含有4級アンモニウム塩化合物が特に好ましい。
前記構造式(1)において、mは、1以上の整数を表し、1〜20が好ましく、1〜10がより好ましい。
前記アルキル基としては、炭素数1〜10のものが好ましく、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、イソオクチル基、n−デシル基、イソデシル基、などが挙げられ、これらは置換基で更に置換されていてもよい。前記アルケニル基としては、炭素数2〜10のものがより好ましく、例えば、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、オクテニル基、などが挙げられ、これらは置換基で更に置換されていてもよい。前記アリール基としては、炭素数6〜24のものがより好ましく、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、クメニル基、スチリル基、メシチル基、シンナミル基、フェネチル基、ベンズヒドリル基、などが挙げられ、これらは置換基で更に置換されていてもよい。
前記帯電制御剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ニグロシン、炭素数2〜16のアルキル基を含むアジン系染料(特公昭42−1627号公報)、塩基性染料(例えばC.I.Basic Yello 2(C.I.41000)、C.I.Basic Yello 3、C.I.Basic Red 1(C.I.45160)、C.I.BasicRed 9(C.I.42500)、C.I.Basic Violet 1(C.I.42535)、C.I.Basic Violet 3(C.I.42555)、C.I.Basic Violet 10(C.I.45170)、C.I.Basic Violet 14(C.I.42510)、C.I.Basic Blue 1(C.I.42025)、C.I.Basic Blue 3(C.I.51005)、C.I.Basic Blue 5(C.I.42140)、C.I.Basic Blue 7(C.I.42595)、C.I.Basic Blue 9(C.I.52015)、C.I.Basic Blue 24(C.I.52030)、C.I.Basic Blue25(C.I.52025)、C.I.Basic Blue 26(C.I.44045)、C.I.Basic Green 1(C.I.42040)、C.I.Basic Green 4(C.I.42000)など、これらの塩基性染料のレーキ顔料、C.I.Solvent Black 8(C.I.26150)、ベンゾイルメチルヘキサデシルアンモニウムクロライド、デシルトリメチルクロライド等の4級アンモニウム塩、或いはジブチル又はジオクチルなどのジアルキルスズ化合物、ジアルキルスズボレート化合物、グアニジン誘導体、アミノ基を含有するビニル系ポリマー、アミノ基を含有する縮合系ポリマー等のポリアミン樹脂、特公昭41−20153号公報、特公昭43−27596号公報、特公昭44−6397号公報、特公昭45−26478号公報に記載されているモノアゾ染料の金属錯塩、特公昭55−42752号公報、特公昭59−7385号公報に記載されているサルチル酸、ジアルキルサルチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のZn、Al、Co、Cr、Fe等の金属錯体、スルホン化した銅フタロシアニン顔料、有機ホウ素塩類、含フッ素四級アンモニウム塩、カリックスアレン系化合物等が挙げられる。ブラック以外のカラートナーは、当然目的の色を損なう荷電制御剤の使用は避けるべきであり、白色のサリチル酸誘導体の金属塩等が好適に使用される。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、N.N.N.−トリメチル−[3−(4−ペルフルオロノネニルオキシベンズアミド)プロピル]アンモニウム=ヨージドが、帯電付与能力の点で特に好ましい。
前記定着助剤としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、ワックス類、などが好適に挙げられる。
前記ワックス類としては、例えば、カルボニル基含有ワックス、ポリオレフィンワックス、長鎖炭化水素、シリコーンワニスなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、カルボニル基含有ワックスが好ましい。
前記カルボニル基含有ワックスとしては、例えば、ポリアルカン酸エステル、ポリアルカノールエステル、ポリアルカン酸アミド、ポリアルキルアミド、ジアルキルケトン、などが挙げられる。前記ポリアルカン酸エステルとしては、例えば、カルナバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18-オクタデカンジオールジステアレート等が挙げられる。前記ポリアルカノールエステルとしては、例えば、トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエート等が挙げられる。前記ポリアルカン酸アミドとしては、例えば、ジベヘニルアミド等が挙げられる。前記ポリアルキルアミドとしては、例えば、トリメリット酸トリステアリルアミド等が挙げられる。前記ジアルキルケトンとしては、例えば、ジステアリルケトン等が挙げられる。これらカルボニル基含有ワックスの中でも、ポリアルカン酸エステルが特に好ましい。
前記ポリオレフィンワッックスとしては、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等が挙げられる。
前記長鎖炭化水素としては、例えば、パラフィンワッックス、サゾールワックス等が挙げられる。
前記融点が、40℃未満であると、ワックスが耐熱保存性に悪影響を与えることがあり、160℃を超えると、低温での定着時にコールドオフセットを起こし易いことがある。
前記定着助剤の溶融粘度としては、該ワックスの融点より20℃高い温度での測定値として、5〜1000cpsが好ましく、10〜100cpsがより好ましい。
前記溶融粘度が、5cps未満であると、耐ホットオフセット、低温定着性への向上効果が得られなくなることがあり、1000cpsを超えると、耐ホットオフセット性、低温定着性への向上効果が得られなくなることがある。
前記外添剤については、シリカや酸化チタン、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素、窒化ホウ素等の無機微粒子や樹脂微粒子を母体トナー粒子に外添することにより転写性、耐久性を更に向上させている。転写性や耐久性を低下させるワックスをこれらの外添剤で覆い隠すこととトナー表面が微粒子で覆われることによる接触面積が低下することによりこの効果が得られる。これらの無機微粒子はその表面が疎水化処理されていることが好ましく、疎水化処理されたシリカや酸化チタン、といった金属酸化物微粒子が好適に用いられる。
また、液中にて外添剤をトナー粒子に付着させる湿式外添法は、外添剤を強い付着力で処理することができ、使用する界面活性剤量によって残存率の制御が容易であるので、より好ましい手段である。湿式外添法はどのような製法のトナーにも用いることができるが、トナーを水中に分散させる必要があるので、水中でトナーを形成させるケミカルトナーの製造過程で用いるのが最も適している。更には、トナー粒子が水中で形成され、用いた界面活性剤等を洗浄によって除去した後に、本工程を行うことが好ましい。
前記アニオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、αーオレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどが挙げられる。
前記カチオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの四級アンモニウム塩型などが挙げられる。
前記脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えば、アラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンなどが挙げられる。
前記両性界面活性剤としては、例えば、N−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムベタインなどが挙げられる。
前記重合性単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸又は無水マレイン酸などの酸類、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミン、メタクリル酸ジメチルアミノエチルなどのアミノ基を有すアクリレート、メタクリレートなどを一部用いることによってトナー粒子表面に官能基を導入できる。
また、使用する分散剤として酸基や塩基性基を有するものを選ぶことよって粒子表面に分散剤を吸着残存させ、官能基を導入することができる。
前記トナー材料としては、活性水素基含有化合物と、該活性水素基含有化合物と反応可能な重合体と、結着樹脂と、離型剤と、着色剤とを反応させて得られる接着性基材などを少なくとも含み、更に必要に応じて、樹脂微粒子、帯電制御剤などのその他の成分を含む。
前記トナー溶液の調製は、前記トナー材料を前記有機溶剤に溶解させることにより行う。
前記有機溶剤としては、前記トナー材料を溶解乃至分散可能な溶媒であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、除去の容易性の点で沸点が150℃未満の揮発性のものが好ましく、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、等が挙げられる。これらの中でも、トルエン、キシレン、ベンゼン、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素、等が好ましく、酢酸エチルが特に好ましい。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。
前記有機溶剤の使用量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記トナー材料100質量部に対し、40〜300質量部が好ましく、60〜140質量部がより好ましく、80〜120質量部が更に好ましい。
前記分散液の調製は、前記トナー溶液を水系媒体中に分散させることにより行う。
前記トナー溶液を前記水系媒体中に分散させると、該水系媒体中に、前記トナー溶液からなる分散体(油滴)が形成される。
前記水系媒体としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、水、該水と混和可能な溶剤、これらの混合物、などが挙げられるが、これらの中でも、水が特に好ましい。
前記水と混和可能な溶剤としては、前記水と混和可能であれば特に制限はなく、例えば、アルコール、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類、低級ケトン類、などが挙げられる。
前記アルコールとしては、例えば、メタノール、イソプロパノール、エチレングリコール等が挙げられる。前記低級ケトン類としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。
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。
前記分散の方法としては特に制限はなく、公知の分散機等を用いて適宜選択することができ、該分散機としては、例えば、低速せん断式分散機、高速剪断式分散機、摩擦式分散機、高圧ジェット式分散機、超音波分散機、などが挙げられる。これらの中でも、前記分散体(油滴)の粒径を2〜20μmに制御することができる点で、高速剪断式分散機が好ましい。
前記高速剪断式分散機を用いた場合、回転数、分散時間、分散温度などの条件については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記回転数としては、1,000〜30,000rpmが好ましく、5,000〜20,000rpmがより好ましく、前記分散時間としては、バッチ方式の場合は、0.1〜5分が好ましく、前記分散温度としては、加圧下において0〜150℃が好ましく、40〜98℃がより好ましい。なお、前記分散温度は高温である方が一般に分散が容易である
前記接着性基材を粒子状に生成させてトナーを造粒する方法においては、例えば、水系媒体相の調製、前記トナー溶液の調製、前記分散液の調製、前記水系媒体の添加、その他(前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(プレポリマー)の合成、前記活性水素基含有化合物の合成等)を行う。
前記トナー溶液の調製は、前記有機溶剤中に、前記活性水素基含有化合物、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体、前記着色剤、前記離型剤、前記帯電制御剤、前記未変性ポリエステル樹脂等のトナー材料を、溶解乃至分散させることにより行うことができる。
なお、前記トナー材料の中で、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(プレポリマー)以外の成分は、前記水系媒体相調製において、前記樹脂微粒子を前記水系媒体に分散させる際に該水系媒体中に添加混合してもよいし、あるいは、前記トナー溶液を前記水系媒体相に添加する際に、該トナー溶液と共に前記水系媒体相に添加してもよい。
前記接着性基材(例えば、前記ウレア変性ポリエステル樹脂)は、例えば、(1)前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(例えば、前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A))を含む前記トナー溶液を、前記活性水素基含有化合物(例えば、前記アミン類(B))と共に、前記水系媒体相中に乳化乃至分散させ、分散体を形成し、該水系媒体相中で両者を伸長反応乃至架橋反応させることにより生成させてもよく、(2)前記トナー溶液を、予め前記活性水素基含有化合物を添加した前記水系媒体中に乳化乃至分散させ、分散体を形成し、該水系媒体相中で両者を伸長反応乃至架橋反応させることにより生成させてもよく、あるいは(3)前記トナー溶液を、前記水系媒体中に添加混合させた後で、前記活性水素基含有化合物を添加し、分散体を形成し、該水系媒体相中で粒子界面から両者を伸長反応乃至架橋反応させることにより生成させてもよい。なお、前記(3)の場合、生成するトナー表面に優先的に変性ポリエステル樹脂が生成され、該トナー粒子において濃度勾配を設けることもできる。
前記分散剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、界面活性剤、難水溶性の無機化合物分散剤、高分子系保護コロイド、等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、界面活性剤が好ましい。
前記陰イオン界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステル等が挙げられ、フルオロアルキル基を有するものが好適に挙げられる。該フルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、例えば、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸又はその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[オメガ−フルオロアルキル(炭素数6〜11)オキシ]−1−アルキル(炭素数3〜4)スルホン酸ナトリウム、3−[オメガ−フルオロアルカノイル(炭素数6〜8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(炭素数11〜20)カルボン酸又はその金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(炭素数7〜13)又はその金属塩、パーフルオロアルキル(炭素数4〜12)スルホン酸又はその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(炭素数6〜10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(炭素数6〜10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(炭素数6〜16)エチルリン酸エステル等が挙げられる。該フルオロアルキル基を有する界面活性剤の市販品としては、例えば、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子株式会社製);フローラドFC−93、FC−95、FC−98、FC−129(住友3M株式会社製);ユニダインDS−101、DS−102(ダイキン工業株式会社製);メガファックF−110、F−120、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ化学工業株式会社製);エクトップEF−102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204(ト−ケムプロダクツ社製);フタージェントF−100、F150(ネオス社製)等が挙げられる。
前記両性界面活性剤としては、例えば、アラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシン、N−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタイン等が挙げられる。
前記高分子系保護コロイドとしては、例えば、酸類、水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、ビニルアルコール又はビニルアルコールとのエーテル類、ビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、アミド化合物又はこれらのメチロール化合物、クローライド類、窒素原子若しくはその複素環を有するもの等のホモポリマー又は共重合体、ポリオキシエチレン系、セルロース類、等が挙げられる。
前記酸類としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸、無水マレイン酸等が挙げられる。前記水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体としては、例えば、アクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ2−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド等が挙げられる。前記ビニルアルコール又はビニルアルコールとのエーテル類としては、例えば、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテル等が挙げられる。前記ビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類としては、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等が挙げられる。前記アミド化合物又はこれらのメチロール化合物としては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド酸、又はこれらのメチロール化合物、などが挙げられる。前記クローライド類としては、例えば、アクリル酸クローライド、メタクリル酸クローライド等が挙げられる。前記窒素原子若しくはその複素環を有するもの等ホモポリマー又は共重合体としては、例えば、ビニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミン等が挙げられる。前記ポリオキシエチレン系としては、例えば、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステル等が挙げられる。前記セルロース類としては、例えば、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等が挙げられる。
該分散安定剤としては、例えば、リン酸カルシウム塩等の酸、アルカリに溶解可能なもの等が挙げられる。
該分散安定剤を用いた場合は、塩酸等の酸によりリン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗する方法、酵素により分解する方法等によって、微粒子からリン酸カルシウム塩を除去することができる。
前記機械的衝撃力を印加する方法としては、例えば、高速で回転する羽根によって混合物に衝撃力を加える方法、高速気流中に混合物を投入し加速させて粒子同士又は複合化した粒子を適当な衝突板に衝突させる方法、等が挙げられる。この方法に用いる装置としては、例えば、オングミル(ホソカワミクロン社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して粉砕エアー圧カを下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロンシステム(川崎重工業株式会社製)、自動乳鉢、等が挙げられる。
前記水系媒体としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、水、該水と混和可能な溶剤、これらの混合物、界面活性剤を含有する水、などが挙げられる。
前記水と混和可能な溶剤としては、前記水と混和可能であれば特に制限はなく、例えば、アルコール、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類、低級ケトン類、などが挙げられる。
前記フッ素含有化合物の該水系媒体中の添加量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、0.5〜10質量%が好ましい。
前記平均円形度が、0.900未満であると、満足できる転写性やチリのない高画質画像が得られないことがあり、0.980を超えると、ブレードクリーニングなどを採用している画像形成システムでは、感光体上及び転写ベルトなどのクリーニング不良が発生し、画像上の汚れが発生してしまうことがある。
前記平均円形度は、例えば、トナーを含む懸濁液を平板上の撮像部検知帯に通過させ、CCDカメラで光学的に粒子画像を検知し、解析する光学的検知帯の手法などにより計測することができ、例えば、フロー式粒子像分析装置FPIA−2100(東亜医用電子株式会社製)等を用いて計測することができる。
前記体積平均粒径が、3μm未満であると、二成分現像剤では現像装置における長期の撹拌においてキャリアの表面にトナーが融着し、キャリアの帯電能力を低下させることがあり、また、一成分現像剤では、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するため、ブレード等の部材へのトナー融着が発生し易くなることがあり、8μmを超えると、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなり、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒子径の変動が大きくなることがある。
前記体積平均粒径と個数平均粒径との比(体積平均粒径/個数平均粒径)が、1.25を超えると、二成分現像剤では、現像装置における長期の撹拌においてキャリアの表面にトナーが融着し、キャリアの帯電能力を低下させることがあり、また、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなり、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒子径の変動が大きくなることがある。
前記キャリアは、芯材と、該芯材表面に少なくとも結着樹脂及び粒子を含む被覆層とを有してなり、更に必要に応じてその他の構成を有してなる。
前記芯材としては、特に制限はなく、電子写真用二成分キャリアとして公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フェライト、Cu−Znフェライト、Mnフェライト、Mn−Mgフェライト、Mn−Mg−Srフェライト、マグネタイト、鉄、ニッケル等が挙げられる。
前記芯材の体積平均粒径は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、10〜200μmが好ましく、10〜60μmがより好ましい。
前記被覆層は、少なくとも結着樹脂及び粒子を含み、更に必要に応じてその他の成分を含んでなる
前記シリコーン樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、一般的に知られているシリコーン樹脂全てを指し、オルガノシロサン結合のみからなるストレートシリコーン樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂などで変性したシリコーン樹脂などが挙げられる。
前記シリコーン樹脂としては、例えば、市販品としてストレートシリコーン樹脂としては、信超化学製のKR271、KR255、KR152、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製のSR2400、SR2406、SR2410等が挙げられる。この場合、シリコーン樹脂単体で用いることも可能であるが、架橋反応する他成分、帯電量調整成分等を同時に用いることも可能である。更に、変性シリコーン樹脂としては、信越化学工業株式会社製のKR206(アルキド変性)、KR5208(アクリル変性)、ES1001N(エポキシ変性)、KR305(ウレタン変性)、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製のSR2115(エポキシ変性)、SR2110(アルキド変性)などが挙げられる。
前記アクリル樹脂とは、アクリル成分を有する樹脂全てを指し、特に限定するものではない。また、アクリル樹脂単体で用いることも可能であるが、架橋反応する他成分を少なくとも1つ以上同時に用いることも可能である。ここでいう架橋反応する他成分とは、例えばアミノ樹脂、酸性触媒などが挙げられるが、これに限るものではない。前記アミノ樹脂とはグアナミン、メラミン樹脂等を指すが、これらに限るものではない。また、前記酸性触媒としては、触媒作用を持つもの全てを用いることができる。例えば、完全アルキル化型、メチロール基型、イミノ基型、メチロール/イミノ基型等の反応性基を有するものであるが、これらに限るものではない。アクリル樹脂は接着性が強く脆性が低いので耐磨耗性に非常に優れた性質を持つが、その反面、表面エネルギーが高いため、スペントし易いトナーとの組み合わせでは、トナー成分スペントが蓄積することによる帯電量低下など不具合が生じる場合がある。その場合、表面エネルギーが低いためトナー成分のスペントがし難く、膜削れが生じるためのスペント成分の蓄積が進み難い効果が得られるシリコーン樹脂を併用することで、この問題を解消することができる。しかし、シリコーン樹脂は接着性が弱く脆性が高いので、耐磨耗性が悪いという弱点も有するため、この2種の樹脂の性質をバランス良く得ることが重要であり、これによりスペントがし難く耐摩耗性も有する被覆層を得ることが可能となる。
前記溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、セルソルブチルアセテート、などが挙げられる。
前記焼付としては、特に制限はなく、外部加熱方式であってもよいし、内部加熱方式であってもよく、例えば、固定式電気炉、流動式電気炉、ロータリー式電気炉、バーナー炉等を用いる方法、マイクロウエーブを用いる方法、などが挙げられる。
ここで、前記キャリアの体積平均粒径は、例えば、マイクロトラック粒度分析計(日機装社製)のSRAタイプを用いて測定することができ、0.7μm以上、125μm以下のレンジ設定で行ったものを用いた。また、分散液にはメタノールを使用し屈折率1.33、キャリア及び芯材の屈折率は2.42に設定する。
前記現像剤における前記トナーと前記キャリアの混合割合は、キャリア100質量部に対しトナー1〜10.0質量部が好ましい。
本発明の画像形成方法は、静電潜像形成工程と、現像工程と、転写工程と、定着工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程、例えば、除電工程、クリーニング工程、リサイクル工程、制御工程等を含む。
本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体と、静電潜像形成手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段とを少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、除電手段、クリーニング手段、リサイクル手段、制御手段等を有してなる。
前記静電潜像担持体(「電子写真感光体」、「感光体」と称することがある)としては、その材質、形状、構造、大きさ、等について特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができるが、その形状としてはドラム状が好適に挙げられ、その材質としては、例えばアモルファスシリコン、セレン等の無機感光体、ポリシラン、フタロポリメチン等の有機感光体(OPC)、などが挙げられる。これらの中でも、長寿命性の点でアモルファスシリコン等が好ましい。
前記静電潜像形成手段は、例えば、前記静電潜像担持体の表面を一様に帯電させる帯電器と、前記静電潜像担持体の表面を像様に露光する露光器とを少なくとも備える。
前記帯電器としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、導電性又は半導電性のロール、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を備えたそれ自体公知の接触帯電器、コロトロン、スコロトロン等のコロナ放電を利用した非接触帯電器、などが挙げられる。
また、前記帯電器としては、静電潜像担持体に接触乃至非接触状態で配置され、直流及び交流電圧を重畳印加することによって静電潜像担持体表面を帯電するものが好ましい。
また、前記帯電器が、静電潜像担持体にギャップテープを介して非接触に近接配置された帯電ローラであり、該帯電ローラに直流並びに交流電圧を重畳印加することによって静電潜像担持体表面を帯電するものが好ましい。
前記露光器としては、前記帯電器により帯電された前記静電潜像担持体の表面に、形成すべき像様に露光を行うことができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザー光学系、液晶シャッタ光学系、などの各種露光器が挙げられる。
なお、本発明においては、前記静電潜像担持体の裏面側から像様に露光を行う光背面方式を採用してもよい。
前記現像工程は、前記静電潜像を、本発明の前記現像剤を用いて現像して可視像を形成する工程である。
前記可視像の形成は、例えば、前記静電潜像を本発明の前記現像剤を用いて現像することにより行うことができ、前記現像手段により行うことができる。
前記現像手段は、例えば、本発明の前記現像剤を用いて現像することができる限り、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、本発明の前記現像剤を収容し、前記静電潜像に該現像剤を接触又は非接触的に付与可能な現像器を少なくとも有するものが好適に挙げられる。
前記現像器に収容させる現像剤は、本発明の前記現像剤である。
前記転写工程は、前記可視像を記録媒体に転写する工程であるが、中間転写体を用い、該中間転写体上に可視像を一次転写した後、該可視像を前記記録媒体上に二次転写する態様が好ましく、前記トナーとして二色以上、好ましくはフルカラートナーを用い、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写工程と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写工程とを含む態様がより好ましい。
前記転写は、例えば、前記可視像を転写帯電器を用いて前記静電潜像担持体(感光体)を帯電することにより行うことができ、前記転写手段により行うことができる。前記転写手段としては、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写手段と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写手段とを有する態様が好ましい。
なお、前記中間転写体としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の転写体の中から適宜選択することができ、例えば、転写ベルト等が好適に挙げられる。
前記転写器としては、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラ、圧力転写ローラ、粘着転写器、などが挙げられる。
なお、前記記録媒体としては、特に制限はなく、公知の記録媒体(記録紙)の中から適宜選択することができる。
前記定着装置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、公知の加熱加圧手段が好適である。前記加熱加圧手段としては、加熱ローラと加圧ローラとの組合せ、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトとの組合せ、などが挙げられる。
前記定着装置が、発熱体を具備する加熱体と、該加熱体と接触するフィルムと、該フィルムを介して前記加熱体と圧接する加圧部材とを有し、前記フィルムと前記加圧部材の間に未定着画像を形成させた記録媒体を通過させて加熱定着する手段であることが好ましい。
前記加熱加圧手段における加熱は、通常、80〜200℃が好ましい。
なお、本発明においては、目的に応じて、前記定着工程及び定着手段と共にあるいはこれらに代えて、例えば、公知の光定着器を用いてもよい。
前記除電手段としては、特に制限はなく、前記静電潜像担持体に対し除電バイアスを印加することができればよく、公知の除電器の中から適宜選択することができ、例えば、除電ランプ等が好適に挙げられる。
前記クリーニング手段としては、特に制限はなく、前記静電潜像担持体上に残留する前記電子写真トナーを除去することができればよく、公知のクリーナの中から適宜選択することができ、例えば、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、ウエブクリーナ等が好適に挙げられる。
前記リサイクル手段としては、特に制限はなく、公知の搬送手段等が挙げられる。
前記制御手段としては、前記各手段の動きを制御することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。
複写装置本体150には、無端ベルト状の中間転写体50が中央部に設けられている。そして、中間転写体50は、支持ローラ14、15及び16に張架され、図4中、時計回りに回転可能とされている。支持ローラ15の近傍には、中間転写体50上の残留トナーを除去するための中間転写体クリーニング装置17が配置されている。支持ローラ14と支持ローラ15とにより張架された中間転写体50には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの4つの画像形成手段18が対向して並置されたタンデム型現像器120が配置されている。タンデム型現像器120の近傍には、露光装置21が配置されている。中間転写体50における、タンデム型現像器120が配置された側とは反対側には、二次転写装置22が配置されている。二次転写装置22においては、無端ベルトである二次転写ベルト24が一対のローラ23に張架されており、二次転写ベルト24上を搬送される転写紙と中間転写体50とは互いに接触可能である。二次転写装置22の近傍には定着装置25が配置されている。定着装置25は、無端ベルトである定着ベルト26と、これに押圧されて配置された加圧ローラ27とを備えている。
なお、タンデム画像形成装置120においては、二次転写装置22及び定着装置25の近傍に、転写紙の両面に画像形成を行うために該転写紙を反転させるためのシート反転装置28が配置されている。
本発明のプロセスカートリッジは、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に担持された静電潜像を、現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段とを、少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択した、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段、除電手段などのその他の手段を有してなる。
前記現像手段としては、本発明の前記現像剤を収容する現像剤収容器と、該現像剤収容器内に収容された現像剤を担持しかつ搬送する現像剤担持体とを、少なくとも有してなり、更に、担持させる現像剤の層厚を規制するための層厚規制部材等を有していてもよい。
本発明のプロセスカートリッジは、各種電子写真装置、ファクシミリ、プリンターに着脱自在に備えさせることができ、後述する本発明の画像形成装置に着脱自在に備えさせるのが好ましい。
本発明おいては、上述の感光体、帯電手段、現像手段、及びクリーニング手段等の構成要素のうち、本発明の現像剤を用いる現像手段と、他の単数又は複数の手段とをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機やプリンタ等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成することができる。
前記感光体101としては、後述する画像形成装置と同様のものを用いることができる。
本発明の現像剤入り容器は、本発明の前記現像剤を容器中に収容してなる。
前記容器としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、現像剤容器本体とキャップとを有してなるもの、などが好適に挙げられる。
前記現像剤容器本体としては、その大きさ、形状、構造、材質などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記形状としては、円筒状などが好ましく、内周面にスパイラル状の凹凸が形成され、回転させることにより内容物であるトナーが排出口側に移行可能であり、かつ該スパイラル部の一部又は全部が蛇腹機能を有しているもの、などが特に好ましい。
前記現像剤容器本体の材質としては、特に制限はなく、寸法精度がよいものが好ましく、例えば、樹脂が好適に挙げられ、その中でも、例えば、ポリエステル樹脂,ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアクリル酸、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、ポリアセタール樹脂、などが好適に挙げられる。
本発明の現像剤入り容器は、保存、搬送等が容易であり、取扱性に優れ、本発明の前記プロセスカートリッジ、前記画像形成装置等に、着脱可能に取り付けて現像剤の補給に好適に使用することができる。
ものではない。
−キャリア1の作製−
下記組成をホモミキサーで10分間分散し、被覆層形成用溶液を調製した。
<被覆層形成用溶液の組成>
・シリコーン樹脂溶液(固形分23質量%、SR2410、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)・・・432.2質量部
・アミノシラン(固形分100質量%、SH6020、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)・・・0.66質量部
・無機酸化物粒子A(酸化アルミニウム、体積平均粒径0.40μm、真比重3.9、体積固有抵抗12Ω・cm)・・・145質量部
・トルエン・・・300質量部
−キャリア2の作製−
下記の組成をホモミキサーで10分間分散し、被覆層形成用溶液を調製した。
<被覆層形成用溶液の組成>
・シリコーン樹脂溶液(固形分23質量%、SR2410、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)・・・432.2質量部
・アミノシラン(固形分100質量%、SH6020、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)・・・0.66質量部
・無機酸化物粒子B(酸化アルミニウム、体積平均粒径0.37μm、真比重3.9、体積固有抵抗13Ω・cm)・・・97質量部
・トルエン・・・300質量部
−キャリア3の作製−
製造例2において、被覆層形成用溶液を下記の被覆層形成用溶液に変え、厚み0.40μmの被覆層を形成した以外は、製造例2と同様にして、「キャリア3」を作製した。
<被覆層形成用溶液の調製>
下記の組成をホモミキサーで10分間分散し、被覆層形成用溶液を得た。
・アクリル樹脂溶液(固形分50質量%)・・・34.2質量部
・グアナミン溶液(固形分70質量%)・・・9.7質量部
・酸性触媒(固形分40質量%)・・・0.19質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分20質量%、R2410、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)・・・432.2質量部
・アミノシラン(固形分100質量%、SH6020、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)・・・3.42質量部
・無機酸化物粒子B(酸化アルミニウム、体積平均粒径0.37μm、真比重3.9、体積固有抵抗13Ω・cm)・・・97質量部
−キャリア4の作製−
製造例3において、被覆層形成用溶液を下記の被覆層形成用溶液に変え、厚み0.19μmの被覆層を形成した以外は、製造例3と同様にして、「キャリア4」を作製した。
<被覆層形成用溶液の調製>
下記の組成をホモミキサーで10分間分散し、被覆層形成用溶液を得た。
・アクリル樹脂溶液(固形分50質量%)・・・17.1質量部
・グアナミン溶液(固形分70質量%)・・・4.85質量部
・酸性触媒(固形分40質量%)・・・0.10質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分20質量%、SR2410、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)・・・216.2質量部
・アミノシラン(固形分100質量%、SH6020、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)・・・1.68質量部
・無機酸化物粒子B(酸化アルミニウム、体積平均粒径0.37μm、真比重3.9、体積固有抵抗13Ω・cm)・・・97質量部
・トルエン・・・1600質量部
−キャリア5の作製−
製造例3において、被覆層形成用溶液を下記の被覆層形成用溶液に変え、厚み0.93μmの被覆層を形成した以外は、製造例3と同様にして、「キャリア5」を作製した。
<被覆層形成用溶液の組成>
・アクリル樹脂溶液(固形分50質量%)・・・158.8質量部
・グアナミン溶液(固形分70質量%)・・・49.6質量部
・酸性触媒(固形分40質量%)・・・0.88質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分20質量%、SR2410、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)・・・743.2質量部
・アミノシラン(固形分100質量%、SH6020、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)・・・1.68質量部
・無機酸化物粒子B(酸化アルミニウム、体積平均粒径0.37μm、真比重3.9、体積固有抵抗13Ω・cm)・・・97質量部
・トルエン・・・1600質量部
−キャリア6の作製−
製造例3において、芯材として体積平均粒径16μmの焼成フェライト粉(真比重5.7)を用い、被覆層形成用溶液を下記の被覆層形成用溶液に変え、厚み0.41μmの被覆層を形成した以外は、製造例3と同様にして、「キャリア6」を作製した。
<被覆層形成用溶液の組成>
・アクリル樹脂溶液(固形分50質量%)・・・68.4質量部
・グアナミン溶液(固形分70質量%)・・・19.4質量部
・酸性触媒(固形分40質量%)・・・0.38質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分20質量%、SR2410、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)・・・864.4質量部
・アミノシラン(固形分100質量%、SH6020、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)・・・0.46質量部
・無機酸化物粒子B(酸化アルミニウム、体積平均粒径0.37μm、真比重3.9、体積固有抵抗13Ω・cm)・・・195質量部
・トルエン・・・800質量部
−キャリア7の作製−
製造例3において、芯材として体積平均粒径71μmの焼成フェライト粉(真比重5.3)を用い、被覆層形成用溶液を下記の被覆層形成用溶液に変え、厚み0.62μmの被覆層を形成した以外は、製造例3と同様にして、「キャリア7」を作製した。
<被覆層形成用溶液の組成>
・アクリル樹脂溶液(固形分50質量%)・・・34.2質量部
・グアナミン溶液(固形分70質量%)・・・9.7質量部
・酸性触媒(固形分40質量%)・・・0.19質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分20質量%、SR2410、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)・・・292.9質量部
・アミノシラン(固形分100質量%、SH6020、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)・・・0.42質量部
・無機酸化物粒子B(酸化アルミニウム、体積平均粒径0.37μm、真比重3.9、体積固有抵抗13Ω・cm)・・・60質量部
・トルエン・・・800質量部
−キャリア8の作製−
製造例3において、芯材として磁化の低い体積平均粒径35μmの焼成フェライト(真比重5.4)を用いた以外は、製造例3と同様にして、体積平均粒径が約36μmの「キャリア8」を作製した。
−キャリア9の作製−
製造例3において、芯材として磁化の高い体積平均粒径35μmの焼成フェライト(真比重5.5)を用いた以外は、製造例3と同様にして、体積平均粒径が約36μmの「キャリア9」を作製した。
−キャリア10の作製−
製造例1において、無機酸化物粒子Aの添加量を145質量部から75質量部に変えた以外は、製造例1と同様にして、「キャリア10」を作製した。
−キャリア11の作製−
製造例1において、無機酸化物粒子Aの添加量を145質量部から170質量部に変えた以外は、製造例1と同様にして、「キャリア11」を作製した。
−キャリア12の作製−
製造例3において、無機酸化物粒子Bの代わりに、以下のようにして作製した導電性粒子(体積固有抵抗8Ω・cm、体積平均粒径0.4μm)を用い、厚み0.40μmの被覆層を形成した以外は、製造例3と同様にして、「キャリア12」を作製した。
<導電性粒子の作製>
酸化アルミニウム(平均一次粒径0.37μm、真比重3.9)200gを水2.5リットルに分散させて水懸濁液とした。この懸濁液を80℃に加温保持した。別途用意した塩化第二スズ(SnCl4・5H2O)22gを2N塩酸200ミリリットルに溶かした溶液と12質量%アンモニア水とを、懸濁液のpHを7〜8に保持するように添加した。引き続き、別途用意した塩化インジウム(InCl3)65g及び塩化第二スズ(SnCl4・5H2O)8gを2N塩酸800ミリリットルに溶かした溶液と12質量%アンモニア水とを懸濁液のpHを7〜8に保持するように滴下した。滴下終了後、処理懸濁液を濾過、洗浄し、得られた処理顔料のケーキを120℃で乾燥した。
次に、得られた乾燥粉末を窒素ガス気流中(1リットル/分)で500℃にて1.5時間熱処理した。得られた焼成物を粉砕し、この粉砕物を70℃に加温したヘンシェルミキサーにて、攪拌しながら3.5質量%のγ-アミノプロピルトリエトキシシランを添加し、処理した。更に、処理品は100℃にて1時間の加熱処理を行い目的とする白色導電性粉末を得た。
−キャリア13の作製−
製造例3において、無機酸化物粒子Bを97質量部の代わりに、酸化チタン(アナターゼC、体積固有抵抗32Ω・cm、体積平均粒径0.35μm、真比重5.0)を110質量部使用し、厚み0.40μmの被覆層を形成した以外は、製造例3と同様にして、「キャリア13」を作製した。
芯材の体積平均粒径は、マイクロトラック粒度分析計(日機装株式会社)のSRAタイプを使用し、0.7μm以上、125μm以下のレンジ設定で測定した。
被覆層の厚み測定は、透過型電子顕微鏡(TEM)にてキャリア断面を観察することにより、キャリア表面を覆う被覆層を観察することができるため、その厚みの平均値をもって厚みとした。
粒子の体積固有抵抗は、内径1インチの円筒状の塩化ビニル管の中に試料を5g入れ、その上下を電極で挟む。これら電極をプレス機により、10kg/cm2の圧力を加える。続いて、この加圧した状態で、LCRメーター(横河−HEWLETT−PACKARD 4216A)による測定を行い、抵抗(r)を得る。得られた抵抗値を、下記数式1により計算して、体積固有抵抗を求めることができる。
<数式1>
体積固有抵抗(Ω・cm)=(2.54/2)2×(π/H×r)
ただし、前記数式1中、Hは試料の厚みを表す。rは抵抗値を表す。
前記被覆率は、前記粒子の前記芯材に対する被覆率であり、次式で表される。
<数式2>
被覆率=(Ds×ρs×W)/(4×Df×ρf)×100
ただし、前記数式2中、Dsはキャリア芯材粒径を表す。ρsはキャリア芯材真比重を表す。Wはキャリア芯材に対する無機酸化粒子の添加量の比を表す。Dfは、無機酸化粒子の粒径を表す。ρfは無機酸化粒子の真比重を表す。
<測定条件>
・回転速度:2000rpm
・最大粒度:2.0μm
・最小粒度:0.1μm
・粒度間隔:0.1μm
・分散媒粘度:0.59mPa・s
・分散媒密度:0.87g/cm3
・粒子密度:粒子の密度は乾式自動嵩密度計アキュピック1330(島津製作所製)を用い測定した真比重値を入力
キャリアの磁気モーメントは、東英工業(株)製VSM−P7−15を用いて、試料0.15gを秤量し、内径2.4mm、高さ8.5mmのセルに試料を充填し、1,000(103/4π・A/m)の磁場下で測定した。
キャリアの体積平均粒径は、マイクロトラック粒度分析計(日機装社製)のSRAタイプを用い、0.7μm以上、125μm以下のレンジ設定で測定した。分散液にはメタノールを使用し、屈折率1.33、キャリア及び芯材の屈折率は2.42に設定した。
キャリアの体積固有抵抗は、電極間距離2mm、表面積2×4cmの電極32a、電極32bを収容したフッ素樹脂製容器からなるセル31にキャリア33を充填し、三協パイオテク社製:タッピングマシンPTM−1型を用いて、タッピングスピード30回/minにて1分間タッピング操作を行う。両極間に1000Vの直流電圧を印加し、ハイレジスタンスメーター4329A(4329A+LJK 5HVLVWDQFH 0HWHU;横川ヒューレットパッカード株式会社製)により直流抵抗を測定して電気抵抗率RΩ・cmを求め、LogRを算出する。
−無機微粒子1の製造−
原料の液状SiCl4を液体原料供給装置を用い、キャリアガスとしてArガスを流量300SCCM(毎分標準体積流量(CC))で吹き込み、流量250SCCMのSiCl4蒸気を、H2ガス20SLM(毎分標準体積流量(L))、O2ガス20SLMと共に、バーナーに送り、火炎加水分解し、融合させてSiO2微粒子を生成した。
次に、得られたSiO2微粒子を所定の一次粒子径になるまで成長させ、得られた微粒子をヘキサメチルジシラザンにより疎水化処理を行い、一次平均粒子径が5nmの「無機微粒子1」を製造した。
<トナーの製造>
−有機微粒子エマルションの合成−
撹拌棒、及び温度計をセットした反応容器内に、水683質量部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業株式会社製)11質量部、スチレン80質量部、メタクリル酸83質量部、アクリル酸ブチル110質量部、チオグリコール酸ブチル12質量部、及び過硫酸アンモニウム1質量部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。これを加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。次いで、1質量%過硫酸アンモニウム水溶液30質量部加え、75℃にて5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液を得た。これを、[微粒子分散液1]とする。
得られた[微粒子分散液1]をレーザー回折式粒度分布測定器(LA−920、島津製作所製)で測定した体積平均粒径は120nmであった。[微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のガラス転移温度(Tg)は42℃であり、重量平均分子量(Mw)は3万であった。
水990質量部、[微粒子分散液1]65質量部、ドデシルジフェニルェーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノールMON−7、三洋化成工業株式会社製)37質量部、及び酢酸エチル90質量部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とする。
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物229質量部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物529質量部、テレフタル酸208質量部、アジピン酸46質量部、及びジブチルチンオキサイド2質量部を入れ、常圧で230℃で8時間反応した。次いで、10〜15mmHgの減圧下、5時間反応した後、反応容器に無水トリメリット酸44質量部を入れ、180℃、常圧で2時間反応し、[低分子ポリエステル1]を得た。
得られた[低分子ポリエステル1]は、数平均分子量(Mn)が2,500、重量平均分子量(Mw)が6,700、ガラス転移温度(Tg)が43℃、酸価が25であった。
冷却管、撹拌機、及び窒索導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682質量部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81質量部、テレフタル酸283質量部、無水トリメリット酸22質量部、及びジブチルチンオキサイド2質量部を入れ、常圧下、230℃にて8時間反応した。次いで、10〜15mmHgの減圧下、5時間反応して[中間体ポリエステル1]を得た。
得られた[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量(Mn)が2,100、重量平均分子量(Mw)が9,500、ガラス転移温度(Tg)が55℃、酸価が0.5、水酸基価が51であった。
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器中に、前記[中間体ポリエステル1]410質量部、イソホロンジイソシアネート89質量部、及び酢酸エチル500質量部を入れ、100℃にて5時間反応して、[プレポリマー1]を得た。得られた[プレポリマー1]の遊離イソシアネート質量%は、1.53%であった。
撹拌棒、及び温度計をセットした反応容器内に、イソホロンジアミン170質量部とメチルエチルケトン75質量部を仕込み、50℃にて5時間反応を行い、[ケチミン化合物1]を得た。得られた[ケチミン化合物1]のアミン価は418であった。
水1200質量部、カーボンブラック(キャボット社製、リーガル400R)40質量部、ポリエステル樹脂(三洋化成工業株式会社製、RS801)60質量部、及び水30質量部を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で混合し、混合物を2本ロールを用いて150℃にて30分間混練後、圧延冷却しパルペライザーで粉砕して、[マスターバッチ1]を得た。
撹拌棒、及び温度計をセットした容器内に、前記[低分子ポリエステル1]400質量部、カルナバワックス110質量部、及び酢酸エチル947質量部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間かけて30℃に冷却した。次いで、容器に[マスターバッチ1]500質量部、及び酢酸エチル500質量部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液1]を得た。
得られた[原料溶解液1]1324質量部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填し、3パスの条件で、ワックスの分散を行った。次いで、[低分子ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1324質量部、及び前記[無機微粒子1]34質量部を加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料及びワックス分散液1]を得た。[顔料及びワックス分散液1]の固形分濃度(130℃、30分)は50質量%であった。
[顔料及びワックス分散液1]648質量部、[プレポリマー1]154質量部、及び[ケチミン化合物1]8.5質量部を容器内に入れ、TKホモミキサー(特殊機化社製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器内に[水相1]1,200質量部を加え、TKホモミキサーで、回転数10,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー1]を得た。この工程において、樹脂微粒子を含む水系媒体中で分散させると共に、伸長反応が行われる。
撹拌機、及び温度計をセットした容器内に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃にて8時間脱溶剤した後、45℃にて4時間熟成を行い、[分散スラリー1]を得た。
[分散スラリー1]100質量部を減圧濾過した後、以下のようにして、洗浄、乾燥、フッ素処理を行った。
(1)濾過ケーキにイオン交換水100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(2)前記(1)の濾過ケーキに10質量%水酸化ナトリウム水溶液100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。
(3)前記(2)の濾過ケーキに10質量%塩酸100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(4)前記(3)の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行い、ケーキ状物を得た。これを、[濾過ケーキ1]とする。
得られた[濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて、45℃にて48時間乾燥した。その後、水90質量部に対して[濾過ケーキ1]15質量部を加えて、これに下記構造式で表されるフッ素含有化合物(例示化合物(2))を0.0005質量部分散させることで、トナー粒子表面にフッ素含有化合物を付着させた後、循風乾燥機にて45℃にて48時間乾燥した。その後、目開き75μmメッシュで篩い、トナー母体粒子を得た。これを、[トナー母体粒子1]とする。
得られた[トナー母体粒子1]100質量部に対して、外添剤として製造例14の無機微粒子1(疎水性シリカ、一次平均粒子径12nm)1.5質量部と、疎水化酸化チタン(一次平均粒径15nm)0.7質量部をヘンシェルミキサーにて、2,000rpm×30秒間、5サイクルで混合処理し、「トナー1」を作製した。
−トナー2の作製−
−有機微粒子エマルションの合成−
撹拌棒、及び温度計をセットした反応容器内に、水683質量部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業株式会社製)11質量部、スチレン68質量部、メタクリル酸93質量部、アクリル酸ブチル115質量部、及び過硫酸アンモニウム1質量部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。これを加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。次いで、1質量%過硫酸アンモニウム水溶液30質量部加え、75℃にて5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液2]を得た。
得られた[微粒子分散液2]をレーザー回折式粒度分布測定器(LA−920、島津製作所製)で測定した体積平均粒径は90nmであった。[微粒子分散液2]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のガラス転移温度(Tg)は56℃であり、重量平均分子量(Mw)は15万であった。
−トナー3の作製−
撹拌棒、及び温度計をセットした反応容器内に、水683質量部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業株式会社製)11質量部、スチレン83質量部、メタクリル酸83質量部、アクリル酸ブチル110質量部、及び過硫酸アンモニウム1質量部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。更に、1質量%過硫酸アンモニウム水溶液30質量部加え、75℃にて5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液を得た。これを、[微粒子分散液3]とする。
得られた[微粒子分散液3]をレーザー回折式粒度分布測定器(LA−920、島津製作所製)で測定した体積平均粒径は105nmであった。[微粒子分散液3]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のガラス転移温度(Tg)は59℃であり、重量平均分子量(Mw)は15万であった。
次に、得られた[トナー母体粒子3]100質量部に対し、外添剤として疎水性シリカ1.5質量部と、疎水化酸化チタン0.7質量部をヘンシェルミキサーにて1,300rpm×30秒間、5サイクルで混合処理し、「トナー3」を作製した。
−トナー4の作製−
製造例17の「トナー母体粒子3」100質量部に対し、外添剤として疎水性シリカ1.5質量部と、疎水化酸化チタン0.7質量部をヘンシェルミキサーにて2500rpm×30秒間、5サイクルで混合処理し、「トナー4」を作製した。
−トナー5の作製−
製造例17において、[濾過ケーキ3]に、水90質量部に対して[濾過ケーキ3]15質量部を加えて、これに上記構造式で表されるフッ素含有化合物(上記例示化合物(2))を0.01質量部分散させることで、トナー粒子表面にフッ素含有化合物を付着させた後、循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥した。その後、目開き75μmメッシュで篩い、トナー母体粒子を得た。これに製造例15と同様の外添剤処理を行い、「トナー5」を作製した。
−トナー6の作製−
イオン交換水709gに0.1M−Na3PO4水溶液451gを投入して、60℃に加温した後、TKホモミキサーを用い12,000rpmにて撹拌した。これに1.0M−CaCl2水溶液68gを徐々に添加し、Ca3(PO4)2を含む水系媒体を得た。スチレン170g、2−エチルヘキシルアクリレート30g、リーガル400R(CABOT社製)10g、パラフィンワックス(s.p.70℃)60g、ジ−tert−ブチルサリチル酸金属化合物5g、及びスチレン−メタクリル酸共重合体(重量平均分子量(Mw)5万、酸価20mgKOH/g)10gをTK式ホモミキサーに投入し、60℃に加温し、12,000rpmにて均一に溶解、分散した。これに、重合開始剤としての2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)10gを溶解し、重合性単量体系を調製した。
−トナー7の作製−
製造例15の[濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて45℃にて48時間乾燥した後、フッ素含有化合物の処理をせずに、目開き75μmメッシュで篩い、「トナー母体粒子7」を得た。得られたトナー母体粒子7に製造例15と同様に外添剤処理を実施し、「トナー7」を作製した。
−トナー8の作製−
製造例17の[トナー母体粒子3]100質量部に対し、外添剤として疎水性酸化チタン0.7質量部をヘンシェルミキサーにて2000rpm×30秒間、3サイクルで混合処理し、後から疎水性シリカ1.5質量部を追加して、1500rpm×30秒間、2サイクルで追加混合処理し、「トナー8」を作製した。
−トナー9の作製−
製造例17の[トナー母体粒子3]100質量部に対し、外添剤として疎水性シリカ1.5質量部をヘンシェルミキサーにて2000rpm×30秒間、3サイクルで混合処理し、後から疎水性酸化チタン0.7質量部を追加して1500rpm×30秒間、2サイクルで追加混合処理し、「トナー9」を作製した。
−トナー10の作製−
<トナーバインダーの合成>
冷却管、攪拌機、及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724質量部、イソフタル酸276質量部、及びジブチルチンオキサイド2質量部を入れ、常圧下、230℃にて8時間反応した。次いで、10〜15mmHgの減圧で5時間反応した後、160℃まで冷却して、これに32質量部の無水フタル酸を加えて2時間反応させた。次いで、80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート188質量部と2時間反応を行い、イソシアネート含有プレポリマー(1)を得た。
次に、得られたイソシアネート含有プレポリマー(1)267質量部と、イソホロンジアミン14質量部を50℃にて2時間反応させて、重量平均分子量64,000のウレア変性ポリエステル(1)を得た。
上記と同様にビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724質量部、テレフタル酸276質量部を常圧下、230℃で8時間重縮合した。次いで、10〜15mmHgの減圧で5時間反応して、ピーク分子量5,000の変性されていないポリエステル(a)を得た。次いで、ウレア変性ポリエステル(1)200質量部と変性されていないポリエステル(a)800質量部を酢酸エチル/MEK(1/1)混合溶剤2,000質量部に溶解し、混合させて、トナーバインダー(1)の酢酸エチル/MEK溶液を得た。これの一部を減圧乾燥し、トナーバインダー(1)を単離した。得られたトナーバインダー(1)のガラス転移温度(Tg)は62℃であった。
次いで、60℃に昇温し、TK式ホモミキサーで12,000rpmに攪拌しながら、上記トナー材料溶液を投入し10分間攪拌した。次に、この混合液を攪拌棒、及び温度計付のコルベンに移し、98℃まで昇温して溶剤を除去し、トナー1と同様に、洗浄、乾燥、フッ素処理、乾燥し、トナー母体粒子10を得た。得られた[トナー母体粒子10]100質量部に対して、外添剤として疎水性シリカ1.5質量部と、疎水化酸化チタン0.7質量部をヘンシェルミキサーにて2,000rpm×30秒間、5サイクルで混合処理し、「トナー10」を作製した。
トナー中の酸化チタン微粒子又はシリカ微粒子の含有量X並びに残存量Yは、蛍光X線分析法で測定した。予め、酸化チタン微粒子又はシリカ微粒子の含有量が明らかなトナーを用いて、蛍光X線分析で検量線を作製し、この検量線を使ってトナー母体粒子中の無機微粒子含有量を蛍光X線分析法で求める。蛍光X線装置としては、例えば、株式会社RIGAKU製のZSX−100Eを用いた。
各トナー(トナー母体粒子)中のフッ素含有率は、X線光電子分光法(XPS)により、下記の測定装置及び測定条件に従って測定した。なお、フッ素原子はトナー粒子表面から数nm程度の極表面の領域に存在していた。
〔測定装置及び測定条件〕
・装置:PHI社製1600S型X線光電子分光装置
・X線源:MgKα(400W)
・分析領域:0.8×2.0mm
・前処理:試料はアルミニウム皿内に詰め込み、カーボンシートで試料ホルダに接着させて測定した。
・表面原子濃度算出:PHI社提供の相対感度因子を用いた。また得られる結果はatomic%(原子個数%)である。
「トナー1」7質量部と、「キャリア1」93質量部とを混合攪拌し、トナー濃度7質量%の現像剤を作製した。
「トナー2」7質量部と、「キャリア2」93質量部とを混合攪拌し、トナー濃度7質量%の現像剤を作製した。
「トナー1」7質量部と、「キャリア3」93質量部とを混合攪拌し、トナー濃度7質量%の現像剤を作製した。
「トナー1」7質量部と、「キャリア4」93質量部とを混合攪拌し、トナー濃度7質量%の現像剤を作製した。
「トナー1」7質量部と、「キャリア5」93質量部とを混合攪拌し、トナー濃度7質量%の現像剤を作製した。
「トナー1」7質量部と、「キャリア6」93質量部とを混合攪拌し、トナー濃度7質量%の現像剤を作製した。
「トナー1」7質量部と、「キャリア7」93質量部とを混合攪拌し、トナー濃度7質量%の現像剤を作製した。
「トナー1」7質量部と、「キャリア8」93質量部とを混合攪拌し、トナー濃度7質量%の現像剤を作製した。
「トナー1」7質量部と、「キャリア9」93質量部とを混合攪拌し、トナー濃度7質量%の現像剤を作製した。
「トナー3」7質量部と、「キャリア1」93質量部とを混合攪拌し、トナー濃度7質量%の現像剤を作製した。
「トナー4」7質量部と、「キャリア1」93質量部とを混合攪拌し、トナー濃度7質量%の現像剤を作製した。
「トナー1」7質量部と、「キャリア10」93質量部とを混合攪拌し、トナー濃度7質量%の現像剤を作製した。
「トナー1」7質量部と、「キャリア11」93質量部とを混合攪拌し、トナー濃度7質量%の現像剤を作製した。
「トナー1」7質量部と、「キャリア12」93質量部とを混合攪拌し、トナー濃度7質量%の現像剤を作製した。
「トナー5」7質量部と、「キャリア1」93質量部とを混合攪拌し、トナー濃度7質量%の現像剤を作製した。
「トナー6」7質量部と、「キャリア1」93質量部とを混合攪拌し、トナー濃度7質量%の現像剤を作製した。
「トナー7」7質量部と、「キャリア1」93質量部とを混合攪拌し、トナー濃度7質量%の現像剤を作製した。
「トナー8」7質量部と、「キャリア1」93質量部とを混合攪拌し、トナー濃度7質量%の現像剤を作製した。
「トナー9」7質量部と、「キャリア1」93質量部とを混合攪拌し、トナー濃度7質量%の現像剤を作製した。
「トナー1」7質量部と、「キャリア13」93質量部とを混合攪拌し、トナー濃度7質量%の現像剤を作製した。
「トナー10」7質量部と、「キャリア13」93質量部とを混合攪拌し、トナー濃度7質量%の現像剤を作製した。
市販のデジタルフルカラープリンター(株式会社リコー製、IPSiO CX8200)改造機に現像剤をセットし、地肌ポテンシャルを150Vに固定し、無画像チャートを現像した感光体表面に付着しているキャリア個数をルーペ観察により5視野カウントし、その平均の100cm2当たりのキャリア付着個数をもってキャリア付着量とした。
〔評価基準〕
◎:20個以下
○:21個以上60個以下
△:61個以上80個以下
×:81個以上
なお、◎○△を合格とし、×を不合格とした。
単色モードで50%画像面積の画像チャートを300,000枚ランニング出力した後、ベタ画像を株式会社リコー製6000ペーパーに画像出力後、画像濃度をX−Rite(X−Rite社製)により測定を行い、下記基準により評価した。
〔評価基準〕
◎:測定値が1.8以上2.2未満
○:測定値が1.4以上1.8未満
△:測定値が1.2以上1.4未満
×:測定値が1.2未満
40℃、80%の環境下で1週間保存した後、市販のデジタルフルカラープリンター(株式会社リコー製、IPSiO CX8200)改造機の現像ユニット中で1時間撹拌した後のトナー表面をFE−SEM(日立製作所製、電界放出型走査型電子顕微鏡S−4200)で観察して、外添剤の埋没状態を観察し、下記基準により評価した。
〔評価基準〕
◎:ほとんど埋没が確認できない状態である。
○:全てではないが一部埋没が確認できる状態である。
△:ほとんどの外添剤が埋没しているが、トナー表面に外添剤の存在が確認できる状態である。
×:ほとんど全ての外添剤が埋没しており、トナー表面に外添剤の存在が確認できない状態である。
市販のデジタルフルカラープリンター(株式会社リコー製、IPSiO CX 8200)改造機に現像剤をセットし、単色による300,000枚のランニング評価を行った。そして、このランニングを終えたキャリアの帯電低下量、抵抗低下量をもって判断した。
ここで、キャリアへの添加剤スペントは、以下の方法で測定することができる。サンプリングした現像剤からトナーをエジェクトし、コート層を溶解しない溶媒にて完全洗浄し、得られたキャリアを計測する。例えば、株式会社RIGAKU製のZSX−100Eを用いて測定可能である。
〔帯電低下量〕
帯電低下量は、初期のキャリア95質量%に対しトナー5質量%の割合で混合し摩擦帯電させたサンプルを、一般的なブローオフ法[東芝ケミカル(株)製:TB−200]にて測定した帯電量(Q1)から、ランニング後の現像剤中のトナーを前記ブローオフ装置にて除去し得たキャリアを、前記方法と同様の方法で測定した帯電量(Q2)を差し引いた量である。目標値は10.0(μc/g)以内である。
〔抵抗変化値〕
抵抗変化量は、初期のキャリアを抵抗計測平行電極:ギャップ2mmの電極間に投入し、DC250Vを印加し30sec後の抵抗値をハイレジスト計で計測した値を体積抵抗率に変換した値(R1)から、ランニング後の現像剤中のトナーを前記ブローオフ装置にて除去し得たキャリアを、前記抵抗測定方法と同様の方法で測定した値(R2)を差し引いた量である。目標値は絶対値で3.0[log(Ω・cm)]以内である。また、抵抗変化の原因は、キャリアの結着樹脂膜の削れ、トナー成分のスペント、キャリア被覆層中の大粒子脱離などであるため、これらを減らすことで、抵抗変化量を抑えることができる。
一方、比較例1〜6では、抵抗変動及び帯電低下も発生し、実用上使用できない結果となった。
2 帯電手段
3 現像手段
4 感光体
5 クリーニング手段
10 感光体(感光体ドラム)
10K ブラック用感光体
10Y イエロー用感光体
10M マゼンタ用感光体
10C シアン用感光体
14 支持ローラ
15 支持ローラ
16 支持ローラ
17 中間転写クリーニング装置
18 画像形成手段
20 帯電ローラ
21 露光装置
22 二次転写装置
23 ローラ
24 二次転写ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ベルト
28 シート反転装置
30 露光装置
32 コンタクトガラス
33 第1走行体
34 第2走行体
35 結像レンズ
36 読取りセンサ
40 現像装置
41 現像ベルト
42K 現像剤収容部
42Y 現像剤収容部
42M 現像剤収容部
42C 現像剤収容部
43K 現像剤供給ローラ
43Y 現像剤供給ローラ
43M 現像剤供給ローラ
43C 現像剤供給ローラ
44K 現像ローラ
44Y 現像ローラ
44M 現像ローラ
44C 現像ローラ
45K ブラック用現像器
45Y イエロー用現像器
45M マゼンタ用現像器
45C シアン用現像器
49 レジストローラ
50 中間転写体
51 ローラ
52 分離ローラ
53 手差し給紙路
54 手差しトレイ
55 切換爪
56 排出ローラ
57 排出トレイ
58 コロナ帯電器
60 クリーニング装置
61 現像器
62 転写帯電器
63 感光体クリーニング装置
64 除電器
70 除電ランプ
80 転写ローラ
90 クリーニング装置
95 転写紙
100 画像形成装置
101 感光体
102 帯電手段
103 露光
104 現像手段
105 転写体
106 転写手段
107 クリーニング手段
120 タンデム型現像器
121 加熱ローラ
122 定着ローラ
123 定着ベルト
124 加圧ローラ
125 加熱源
126 クリーニングローラ
127 温度センサ
130 原稿台
142 給紙ローラ
143 ペーパーバンク
144 給紙カセット
145 分離ローラ
146 給紙路
147 搬送ローラ
148 給紙路
150 複写装置本体
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置(ADF)
Claims (15)
- トナーと、キャリアとを含む現像剤であって、
前記トナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤、及びフッ素含有化合物を含むトナー母体粒子に少なくとも2種の無機微粒子を外添してなり、かつ前記トナー表面におけるX線光電子分光(XPS)法によるフッ素原子の含有率が2〜30原子個数%であり、
前記キャリアは、芯材と、該芯材表面に少なくとも結着樹脂及び粒子を含む被覆層とを有してなり、該粒子の体積固有抵抗が10(Ω・cm)以上であり、かつ該粒子の前記芯材に対する被覆率が70%以上であり、該粒子の体積平均粒子径(D)と、前記被覆層の厚み(h)とが、次式、0.5≦(D/h)≦1.5を満たすことを特徴とする現像剤。 - トナーにおける無機微粒子の一つが酸化チタン微粒子であり、該酸化チタン微粒子のトナーにおける含有量をXa(質量%)とし、界面活性剤を含む分散液中において25kHzで1分間超音波処理を行った後の該トナーに残存する酸化チタン微粒子の残存量をYa(質量%)としたとき、酸化チタン微粒子の残存率〔(Ya/Xa)×100〕が、80〜95%である請求項1に記載の現像剤。
- トナーにおける無機微粒子の一つがシリカ微粒子であり、該シリカ微粒子のトナーにおける含有量をXb(質量%)とし、界面活性剤を含む分散液中において25kHzで1分間超音波処理を行った後の該トナーに残存するシリカ微粒子の残存量をYb(質量%)としたとき、シリカ微粒子の残存率〔(Yb/Xb)×100〕が、70〜85%である請求項1から2のいずれかに記載の現像剤。
- キャリアの被覆層における粒子が、無機酸化物粒子から選択される少なくとも1種である請求項1から3のいずれかに記載の現像剤。
- 無機酸化物粒子が、酸化アルミニウムである請求項4に記載の現像剤。
- キャリアの体積固有抵抗が、10〜16[log(Ω・cm)]である請求項1から5のいずれかに記載の現像剤。
- キャリアの体積平均粒径が、20〜65μmである請求項1から6のいずれかに記載の現像剤。
- キャリアの被覆層における結着樹脂が、アクリル樹脂及びシリコーン樹脂の少なくともいずれかである請求項1から7のいずれかに記載の現像剤。
- 1,000(103/4π・A/m)の磁場を印加したしたときのキャリアの磁気モーメントが、40〜90(Am2/kg)である請求項1から8のいずれかに記載の現像剤。
- トナーが、ブラックトナー、シアントナー、マゼンタトナー及びイエロートナーから選択される少なくとも1種である請求項1から9のいずれかに記載の現像剤。
- フッ素含有化合物が、フッ素含有4級アンモニウム塩化合物から選択される少なくとも1種である請求項1から10のいずれかに記載の現像剤。
- フッ素含有4級アンモニウム塩化合物が、下記構造式(1)で表される請求項11に記載の現像剤。
- 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を請求項1から12のいずれかに記載の現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを少なくとも有することを特徴とする画像形成装置。
- 静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像を請求項1から12のいずれかに記載の現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程とを少なくとも含むことを特徴とする画像形成方法。
- 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成した静電潜像を請求項1から12のいずれかに記載の現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段とを少なくとも有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
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