JP2007279657A - キャリア及び現像剤、並びに画像形成方法、画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】磁性を有する芯材粒子と、該芯材粒子表面に被覆層とを有してなり、前記芯材粒子の粒子密度が4.0〜6.0g/cm3であり、かつ該芯材粒子の嵩密度が2.0〜3.0g/cm3であるキャリアである。該芯材粒子の嵩密度(ρb)に対する該芯材粒子の粒子密度(ρp)の比(ρp/ρb)が、1.6〜1.9である態様が好ましい。
【選択図】なし
Description
現像剤の面からは、トナーの小粒径化、キャリアの小粒径化が検討されており、小粒径キャリアの使用について種々提案されている。例えば特許文献1には、スピネル構造をもつフェライト粒子からなる、平均粒径30μm未満の磁性キャリアが提案されている。しかし、この提案のキャリアは、被覆層が被覆されておらず、低い現像電界のもとで使用するものであり、現像能力に乏しく、寿命が短いという欠点がある。
また、特許文献3には、フェライトを原料とし、高周波プラズマ法又はハイブリッドプラズマ法により前記原料を溶融して得られ、平均粒径15〜50μm、3,000エルステッドでの磁化30〜95emu/g、見掛密度が1.3〜3.0g/cm3、長軸/短軸比が1.0〜1.25であり、かつ球状率が80%以上であり、空気透過法による比表面積が350cm2/g以上である電子写真現像剤用キャリアが提案されている。
(1)単位体積当たりの表面積が大きいため、個々のトナーに充分な摩擦帯電を与えることができ、低帯電量トナー、逆帯電量トナーの発生が少ない。その結果、地汚れが発生しにくくなり、また、ドット周辺のトナーのチリ、にじみが少なくドット再現性が良好となる。
(2)単位体積当たりの表面積が大きく、地汚れが発生しにくいことから、トナーの平均帯電量を低くすることができ、充分な画像濃度が得られる。従って、小粒径キャリアは、小粒径トナー使用時の不具合を補うことが可能であり、小粒径トナーの利点を引き出すのに特に有効である。
(3)小粒径キャリアは、緻密な磁気ブラシを形成し、かつ穂の流動性が良好であるため、画像に穂跡が発生しにくい。
ここで、前記磁気束縛力は、Fm=k×(キャリアの磁気モーメント)×(磁気の傾き)で表される。
また、前記(キャリアの磁気モーメント)は、(キャリアの磁気モーメント)=(質量)×(磁化)=(4/3)π・r3・ρ×M(ただし、rはキャリアの半径、ρはキャリアの粒子密度を表す)で表される。
上記式から、キャリアの磁気モーメントは、r3及びρに比例するから、キャリアの小粒径化に伴って急激に小さくなることが分かる。更に、キャリアの小粒径化に伴ってキャリアの粒子密度ρの影響が無視できなることが分かる。
<1> 磁性を有する芯材粒子と、該芯材粒子表面に被覆層とを有してなり、前記芯材粒子の粒子密度が4.0〜6.0g/cm3であり、かつ該芯材粒子の嵩密度が2.0〜3.0g/cm3であることを特徴とするキャリアである。
<2> 芯材粒子の嵩密度(ρb)に対する該芯材粒子の粒子密度(ρp)の比(ρp/ρb)が、1.6〜1.9である前記<1>に記載のキャリアである。
<3> 芯材粒子の粒子密度が、4.5〜5.5g/cm3である前記<1>から<2>のいずれかに記載のキャリアである。
<4> 被覆層が、アミノシランカップリング剤を含有する前記<1>から<3>のいずれかに記載のキャリアである。
<5> 被覆層が、硬質粒子を含有する前記<1>から<4>のいずれかに記載のキャリアである。
<6> 硬質粒子が、Siの酸化物からなる粒子、Tiの酸化物からなる粒子及びAlの酸化物からなる粒子から選択される少なくとも1種を含有する前記<5>に記載のキャリアである。
<7> キャリアの重量平均粒径が22〜32μmであり、かつキャリアの個数平均粒径(Dp)に対する重量平均粒径(Dw)の比(Dw/Dp)が1.0〜1.2であり、
粒径が0.02〜20μmであるキャリア粒子の含有量が0〜7質量%であり、かつ粒径が0.02〜36μmであるキャリア粒子の含有量が90〜100質量%であり、
キャリアに1kOeの磁界を印加したときの磁気モーメントが50〜150emu/gである前記<1>から<6>のいずれかに記載のキャリアである。
<8> 前記<1>から<7>のいずれかに記載のキャリアと、トナーとを含有することを特徴とする現像剤である。
<9> 感光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<8>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、前記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。
<10> 感光体と、該感光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<8>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、前記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。
<11> 感光体と、該感光体上に形成された静電潜像を前記<8>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を少なくとも有し、画像形成装置本体に着脱可能であることを特徴とするプロセスカートリッジである。
本発明のキャリアは、磁性を有する芯材粒子と、該芯材粒子表面に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。
前記芯材粒子の粒子密度は4.0〜6.0g/cm3であり、4.5〜5.5g/cm3が好ましく、4.7〜5.2g/cm3がより好ましい。前記粒子密度が6.0g/cm3を超えると、トナーによるキャリアスペント化や、キャリア同士の摺擦による被覆層の剥れが起きやすくなり、経時帯電性が低下しやすくなることがあり、4.0g/cm3未満であると、キャリアの磁気モーメントが小さくなりやすくなり、キャリア付着の発生が多くなることがある。
前記芯材粒子の粒子密度は、芯材粒子内の結晶粒サイズのバラツキに大きく影響を受ける。このように結晶粒サイズのバラツキが多くなると、粒界部分に空隙が発生しやすくなるため、粒子密度が小さくなりやすくなる。
前記芯材粒子の粒子密度は、例えば芯材粒子の原材料を粒径1μm以下に微細化し、かつ原材料の粒径を揃える、あるいは芯材粒子の造粒時に空気の抱き込みを防ぐ、といった方法で調整することができる。
一方、前記芯材粒子の嵩密度を大きくする方法としては、例えば芯材粒子の製造時にプラズマ処理を施すこと、焼成温度を高くすること等が挙げられるが、焼成温度を高くする場合は、芯材粒子同士が融着しやすくなり、解砕しにくくなるため、2.5g/cm3以下とすることがより好ましい。
直径2.5mmのオリフィスから芯材粒子を自然に流出させ、その直下においた25cm3のステンレス製の円柱状容器に芯材粒子を溢れるまで流し込んだ後、非磁性の水平なヘラを用いて容器の上端に沿って一回の操作で平らに掻き取る。直径2.5mmのオリフィスでは、芯材粒子が流出しにくい場合は、直径5mmのオリフィスから芯材粒子を自然流出させる。この操作により、容器に流入した芯材粒子の質量を、容器の体積25cm3で割ることにより、1cm3当りの芯材粒子の質量を求めることができる。
前記被覆層は、少なくとも結着樹脂と、アミノシランカップリング剤と、硬質粒子とを含有してなり、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
前記結着樹脂としては、シリコーン樹脂が好適である。該シリコーン樹脂としては、特に制限はなく、一般的に知られているシリコーン樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができるが、下記一般式で示される繰り返し単位の少なくとも1つを含有するものが好ましい。
前記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などが挙げられる。
前記アルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基などが挙げられる。
前記ストレートシリコーン樹脂としては、例えばKR271、KR272、KR282、KR252、KR255、KR152(いずれも、信越化学工業株式会社製);SR2400、SR2406、SR2411(いずれも、東レダウコーニングシリコーン株式会社製)などが挙げられる。
前記変性シリコーン樹脂としては、エポキシ変性シリコーン樹脂、アクリル変性シリコーン樹脂、フェノール変性シリコーン樹脂、ウレタン変性シリコーン樹脂、ポリエステル変性シリコーン樹脂、アルキッド変性シリコーン樹脂などが挙げられる。前記エポキシ変性シリコーン樹脂としては、例えばES−1001N(信越化学工業株式会社製)、SR2115(東レダウコーニングシリコーン株式会社製)などが挙げられる。前記アクリル変性シリコーン樹脂としては、例えばKR−5208(信越化学工業株式会社製)などが挙げられる。前記ポリエステル変性シリコーン樹脂としては、例えばKR−5203(信越化学工業株式会社製)などが挙げられる。前記アルキッド変性シリコーン樹脂としては、例えばKR−206(信越化学工業株式会社製)、SR2110(東レダウコーニングシリコーン株式会社製)などが挙げられる。前記ウレタン変性シリコーン樹脂としては、例えばKR−305(信越化学工業株式会社製)などが挙げられる。
前記被覆層は、アミノシランカップリング剤を含有することが好ましい。これにより、耐久性の良好なキャリアを得ることができる。前記アミノシランカップリング剤としては、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、下記式で表される化合物が好適に挙げられる。
H2N(CH2)3Si(OCH3)3
H2N(CH2)3Si(OC2H5)3
H2N(CH2)3Si(CH3)2(OC2H5)
H2N(CH2)3Si(CH3)(OC2H5)2
H2N(CH2)2NHCH2Si(OCH3)3
H2N(CH2)2NH(CH2)3Si(CH3)(OCH3)2
H2N(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3
(CH3)2N(CH2)3Si(CH3)(OC2H5)2
(C4H9)2N(CH2)3Si(OCH3)3
前記被覆層を補強するため、硬質粒子を含有することが好ましい。該硬質粒子としては、金属酸化物からなる粒子が、粒子径の均一性が高く、被覆層の成分と高い親和性が得られ、被覆層の補強効果が大きいため、特に好ましい。前記金属酸化物からなる粒子としては、Siの酸化物からなる粒子、Tiの酸化物からなる粒子、Alの酸化物からなる粒子などが挙げられる。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。
前記硬質粒子としては、表面処理していないもの、疎水化処理など表面処理したもの全てを用いることができる。
また、キャリアの個数平均粒径(Dp)と重量平均粒径(Dw)との比(Dw/Dp)は1.0〜1.2が好ましい。前記比(Dw/Dp)が1.2を超えると、微粒子の比率が大きくなり、耐キャリア付着性が悪化することがある。
また、粒径が0.02〜36μmであるキャリア粒子の含有量は90〜100質量%が好ましく、92〜100質量%がより好ましい。このように表面が樹脂で被覆されたキャリアの粒径分布を狭くすることにより、各粒子の磁気モーメントの分布を狭くすることができ、キャリア付着の発生を大幅に改善できる。
Dp={1/Σ(n)}×{Σ(nD)}
Dw={1/Σ(nD3)}×{Σ(nD4)}
ここで、前記式中、Dは、各チャンネルに存在する粒子の代表粒径(μm)を示し、nは、各チャンネルに存在する粒子数である。なお、チャンネルは、粒径分布図における粒径の範囲を等分に分割するための長さであり、本発明においては、2μmを採用することができる。また、各チャンネルに存在する粒子の代表粒径としては、各チャンネルの粒径の下限値を採用することができる。粒径分布を測定するための粒度分析計としては、マイクロトラック粒度分析計(モデルHRA9320−X100、Honewell社製)を用いることができる。
まず、円筒のセルに芯材粒子1gを詰めて装置にセットし、磁場を徐々に大きくして、3kOeまで変化させ、次に徐々に小さくして0にした後、反対向きの磁場を徐々に大きくして3kOeとする。更に、徐々に磁場を小さくして0にした後、最初と同じ方向に磁場をかける。このようにして、B−H曲線を作成し、このB−H曲線から1kOeの磁化を算出する。
本発明の現像剤は、本発明の前記キャリアと、トナーとを含んでなる。
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2〜25質量部が好ましく、3〜20質量部がより好ましい。
前記トナーとしては、バインダー樹脂、着色剤、微粒子、帯電制御剤、及び離型剤を含有してなり、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
トナーは、重合法、造粒法等の製造方法を用いて製造することができ、不定形又は球形のトナーが得られる。また、磁性トナー及び非磁性トナーのいずれも用いることができる。
前記バインダー樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えばポリスチレン樹脂、ポリビニルトルエン樹脂等のスチレン又はその置換体の単重合体、スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロロメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、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−イソプレン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸ブチル、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、ポリプロピレン樹脂、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、脂肪族炭化水素、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワック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、スチレン系樹脂やアクリル系樹脂と比較して、トナーの保存時の安定性を確保しながら、溶融粘度を低下させることができる点でポリエステル樹脂が特に好ましい。
前記着色剤としては、特に制限はなく、公知の染料及び顔料の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ピグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン、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。
また、市販染料としては、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、保土ケ谷化学株式会社製の愛染SOT染料Yellow−1,3,4、Orange−1,2,3、Scarlet−1、Red−1,2,3、Brown−2、Blue−1,2、Violet−1、Green−1,2,3、Black−1,4,6,8;BASF社製のSudan染料Yellow−146,150、Orange−220、Red−290,380,460、Blue−670;三菱化成株式会社製のダイアレジンYellow−3G,F,H2G,HG,HC,HL、Orange−HS,G、Red−GG,S,HS,A,K,H5B、Violet−D、Blue−J,G,N,K,P,H3G,4G、Green−C、Brown−A;オリエント化学工業株式会社製のオイルカラーYEllow−3G,GG−S,#105、Orange−PS,PR,#201、Scarlet−#308,Red−5B,Brown−GR,#416、Green−BG、#502、Blue−BOS、IIN、Black−HBB,#803,EB,EX;住友化学工業株式会社製のスミプラストブルーGP,OR、レッドFB,3B、イエローFL7G,GC;日本化薬株式会社製のカヤロンポリエステルブラックEX−SF300、カヤセットRed−B、ブルーA−2R、などが挙げられる。
前記帯電制御剤としては、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るが、有色材料を用いると色調が変化することがあるため、無色乃至白色に近い材料が好ましく、例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体又はその化合物、タングステンの単体又はその化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸の金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩、などが挙げられる。これらの中でも、サリチル酸金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩が好ましい。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。前記金属としては、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、アルミニウム、亜鉛、チタン、ストロンチウム、ホウ素、ケイ素、ニッケル、鉄、クロム、ジルコニウムなどが挙げられる。
前記離型剤としては、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、低分子量ポリオレフィンワックス、合成炭化水素系ワックス、天然ワックス類、石油ワックス類、高級脂肪酸又はその金属塩、高級脂肪酸アミド、これらの各種変性ワック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。
前記低分子量ポリオレフィンワックスとしては、例えば、低分子量ポリエチレンワックス、低分子量ポリプロピレンワックスなどが挙げられる。
前記合成炭化水素ワックスとしては、例えば、フィッシャートロプシュワックスなどが挙げられる。
前記天然ワックス類としては、例えば、蜜ろう、カルナウバワックス、キャンデリラワックス、ライスワックス、モンタンワックスなどが挙げられる。
前記石油ワックス類としては、例えば、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックスなどが挙げられる。
前記高級脂肪酸としては、例えば、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸などが挙げられる。
なお、トナーは、その他の添加剤を含有してもよい。良好な画像を得るためには、トナーに流動性を付与することが好ましい。このため、一般に流動性向上剤として、疎水化された金属酸化物の粒子、滑剤等の粒子を添加することが有効であり、金属酸化物、樹脂、金属石鹸等の粒子を添加剤として用いることができる。該添加剤の具体例としては、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂;ステアリン酸亜鉛等の滑剤;酸化セリウム、炭化ケイ素等の研磨剤;表面を疎水化したSiO2、TiO2等の無機酸化物等の流動性付与剤;公知のケーキング防止剤又はそれらの表面処理物などが挙げられる。これらの中でも、トナーの流動性を向上させるためには、疎水性シリカが特に好ましい。
本発明のプロセスカートリッジは、感光体と、該感光体上に形成された静電潜像を本発明の前記現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段を少なくとも有し、画像形成装置本体に着脱可能である。なお、プロセスカートリッジは、上記以外に、感光体の表面を帯電させる帯電ブラシ等の帯電装置と、感光体の表面に残存する現像剤を払拭するブレード等のクリーニング装置等を更に一体に支持してもよい。
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、感光体と、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。
前記感光体(以下、「電子写真感光体」、「静電潜像担持体」、「像担持体」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、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。
前記露光器としては、前記帯電器により帯電された前記感光体の表面に、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、前記感光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、本発明の前記トナー乃至現像剤を収容し、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、前記感光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、前記感光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。
下記実施例及び比較例において、「被覆層の厚み」、「芯材粒子の粒子密度」、「芯材粒子の嵩密度」、「キャリアの重量平均粒径及び粒度分布」、及び「キャリアの磁化は、以下のようにして測定を行った。
被覆層の平均厚みは、キャリアを破砕し、その断面を走査型電子顕微鏡の観察により、被覆層の厚みを5箇所測定し、平均することにより求めた。
芯材粒子の粒子密度は、乾式自動密度計(アキュピック1330、島津製作所製)を用いて測定した。
芯材粒子の嵩密度は、金属粉−見掛け密度試験方法(JIS Z2504)に従って、以下のように測定した。
まず、直径2.5mmのオリフィスから芯材粒子を自然に流出させ、その直下においた25cm3のステンレス製の円柱状容器に芯材粒子を溢れるまで流し込んだ後、非磁性の水平なヘラを用いて容器の上端に沿って一回の操作で平らに掻き取る。直径2.5mmのオリフィスでは、芯材粒子が流出しにくい場合は、直径5mmのオリフィスから芯材粒子を自然流出させた。この操作により、容器に流入した芯材粒子の質量を、容器の体積25cm3で割ることにより、1cm3当りの芯材粒子の質量を求めた。
重量平均粒径(Dw)、個数平均粒径(Dp)及び粒径分布は、マイクロトラック粒度分析計(モデルHRA9320−X100、Honewell社製)を用いて測定した。
前記キャリアの磁化は、B−Hトレーサー(BHU−60、理研電子株式会社製)を用いて、以下のようにして測定することができる。円筒のセルに芯材粒子1gを詰めて装置にセットし、磁場を徐々に大きくして、3kOeまで変化させ、次に徐々に小さくして0にした後、反対向きの磁場を徐々に大きくして3kOeとする。更に、徐々に磁場を小さくして0にした後、最初と同じ方向に磁場をかける。このようにして、B−H曲線を作成し、このB−H曲線から1kOeの磁化を算出した。
−キャリア1の作製−
Fe2O3、CuO、及びZnOからなる混合物を、湿式ボールミルを用いて粉砕物の粒子径が1μm以下になるように粉砕した。このようにして得られた粉砕物にポリビニルアルコールを添加し、次いで、スプレードライヤーにより造粒を行った。この造粒物を電気炉で焼成した後、解砕し、分級し、粒度調整して芯材1を得た。この芯材1の成分分析を行ったところ、Fe2O3が46mol%、CuOが27mol%、ZnOが27mol%であった。
次に、シリコーン樹脂(SR2411、東レダウコーニングシリコーン株式会社製)に対して、比表面積が1,270m2/gの導電性カーボンをシリコーン樹脂の固形分に対して5質量%となるように調製した液を、ホモジナイザーを使用して、30分間分散させた。得られた分散液を固形分が10質量%になるように希釈し、この希釈液に、H2N(CH2)3Si(OCH3)3で表されるアミノシランカップリング剤をシリコーン樹脂の固形分に対して3質量%添加して混合し、被覆層塗布液を得た。
次に、芯材1に対して被覆層塗布液を、流動床型コーティング装置を用いて、100℃の雰囲気下で、50g/分の割合で塗布した。更に、250℃で2時間加熱して、表1及び表2に示す特性を有する、平均被覆層厚みが0.6μmのキャリア1を作製した。
−キャリア2の作製−
実施例1において、分級及び粒度調整条件を変えた芯材2を用いた以外は、実施例1と同様にして、表1及び表2に示す特性を有する、平均被覆層厚みが0.6μmのキャリア2を作製した。
−キャリア3の作製−
実施例2において、芯材2の表面をプラズマ処理した後、分級し、粒度調整した芯材3を用いた以外は、実施例2と同様にして、表1及び表2に示す特性を有する、平均被覆層厚みが0.6μmのキャリア3を作製した。
−キャリア4の作製−
Fe2O3、MnO、MgO、及びSrCO3からなる混合物を、湿式ボールミルを用いて粉砕物の粒子径が1μm以下になるように粉砕した。このようにして得られた粉砕物にポリビニルアルコールを添加し、次いで、スプレードライヤーにより造粒を行った。この造粒物を電気炉で焼成した後、解砕し、分級し、粒度調整して芯材4を得た。この芯材4の成分分析を行ったところ、Fe2O3が47mol%、MnOが38mol%、MgOが14mol%、SrCO3が1mol%であった。
得られた芯材4に実施例1と同様にして、シリコーン樹脂被覆層を設け、250℃にて2時間加熱し、乾燥させて、表1及び表2に示す特性を有する、平均被覆層厚みが0.6μmのキャリア4を作製した。
−キャリア5の作製−
Fe2O3を湿式ボールミルを用いて粉砕物の粒子径が1μm以下になるように粉砕した。このようにして得られた粉砕物にポリビニルアルコールを添加し、次いでスプレードライヤーにより造粒を行った。この造粒物を電気炉で焼成した後、解砕し、分級し、粒度調整して芯材5を得た。
得られた芯材5に実施例1と同様にして、シリコーン樹脂被覆層を設け、250℃にて2時間加熱し、乾燥させて、表1及び表2に示す特性を有する、平均被覆層厚みが0.6μmのキャリア5を作製した。
−キャリア6の作製−
Fe2O3、及びMnOからなる混合物を、湿式ボールミルを用いて粉砕物の粒子径が1μm以下になるように粉砕した。このようにして得られた粉砕物にポリビニルアルコールを添加し、次いでスプレードライヤーにより造粒を行った。この造粒物を電気炉で焼成した後、解砕し、分級し、粒度調整して芯材6を得た。この芯材6の成分分析を行ったところ、Fe2O3が78mol%、MnOが22mol%であった。
得られた芯材6に実施例1と同様にして、シリコーン樹脂被覆層を設け、250℃にて2時間加熱し、乾燥させて、表1及び表2に示す特性を有する、平均被覆層厚みが0.6μmのキャリア6を作製した。
−キャリア7の作製−
実施例6において、芯材6における分級及び粒度調整条件を変えた芯材7を用いた以外は、実施例6と同様にして、表1及び表2に示す特性を有する、平均被覆層厚みが0.6μmのキャリア7を作製した。
−キャリア8の作製−
実施例7において、芯材7の表面をプラズマ処理した後、分級し、粒度調整した芯材8を用いた以外は、実施例7と同様にして、表1及び表2に示す特性を有する、平均被覆層厚みが0.6μmのキャリア8を作製した。
−キャリア9の作製−
実施例6において、Fe2O3、及びMnOからなる混合物を、湿式ボールミルを用いて粉砕物の平均粒子径が5μmになるように粉砕した以外は、実施例6と同様にして、表1及び表2に示す特性を有する、平均被覆層厚みが0.6μmのキャリア9を作製した。
−キャリア10の作製−
鉄粉を湿式ボールミルを用いて粉砕物の粒子径が1μm以下になるように粉砕した。このようにして得られた粉砕物にポリビニルアルコールを添加し、スプレードライヤーを用いて含まれる水分を乾燥させながら造粒物を得た。この造粒物を電気炉で焼成し、分級し、粒度調整して芯材10を得た。
得られた芯材10に実施例1と同様にして、シリコーン樹脂被覆層を設け、250℃にて2時間加熱し、乾燥させて、表1及び表2に示す特性を有する、平均被覆層厚みが0.6μmのキャリア10を作製した。
−キャリア11の作製−
実施例2において、被覆層塗布液に疎水性シリカ(R972、日本アエロジル株式会社製)を被覆層塗布液の固形分量に対して20部を添加し、ホモジナイザーで20分間分散して得られた被覆層塗布液を用いて、被覆層を形成した以外は、実施例2と同様にして、表1及び表2に示す特性を有する、平均被覆層厚みが0.6μmのキャリア11を作製した。
−キャリア12の作製−
実施例2において、被覆層塗布液に粒子径0.3μmのアルミナ微粒子を被覆層塗布液の固形分量に対して10部を添加し、これをホモジナイザーで同様に分散して得られた被覆層塗布液を用い、被覆層を形成した以外は、実施例2と同様にして、表1及び表2に示す特性を有する、平均被覆層厚みが0.6μmのキャリア12を作製した。
−キャリア13の作製−
実施例2において、被覆層塗布液に粒子径15nmのルチル型酸化チタン粒子を被覆層塗布液の固形分量に対して20部を添加し、これをホモジナイザーで同様に分散して得られた被覆層塗布液を用い、被覆層を形成した以外は、実施例2と同様にして、表1及び表2に示す特性を有する、平均被覆層厚みが0.6μmのキャリア13を作製した。
−トナーの作製−
・ポリエステル樹脂・・・100部
・キナクリドン系マゼンタ顔料・・・3.5部
・含フッ素4級アンモニウム塩・・・4部
次に、得られたトナー母粒子100部に対し疎水性シリカ微粒子(R972、日本エアロジル株式会社製)0.8部を加え、ヘンシェルミキサーで混合した後風篩し、トナーを作製した。
−現像剤の作製−
キャリア1〜13のそれぞれ100部に対して、製造例1で作製したトナー8部を加えて、ボールミルで20分間攪拌して、実施例12〜22及び比較例3〜4の各現像剤を作製した。
得られた各現像剤を用い、デジタルカラー複写機・プリンター複合機(イマジオカラー4000、株式会社リコー製)で画像形成を行い、以下のようにして、画像性能を評価した。結果を表3に示す。
上記現像条件における、30mm×30mmのベタ部の中心をX−Rite938分光測色濃度計を用いて5個所測定し、下記基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:大変良好
○:良好
×:不良(許容不可のレベル)
下記数式で定義される粒状度(明度範囲:50〜80)を測定し、その数値から下記基準により粒状度を評価した。
〔評価基準〕
◎(大変良好):0以上0.1未満
○(良好):0.1以上0.2未満
△(使用可能):0.2以上0.3未満
×(使用不可):0.3以上
画像上の地肌部の汚れを目視で評価し、◎:大変良好、○:良好、×:不良(許容不可のレベル)により、判定した。
キャリア付着が発生しても一部のキャリアしか紙に転写してこないため、感光体上から粘着テープで転写して評価した。具体的には、帯電電位(Vd)を−750V、現像バイアス(Vb)をDC−400Vに固定し、地肌部(未露光部)を現像し、感光体上の30cm2に付着したキャリアの個数を直接カウントしてキャリア付着の評価を行い、下記基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:大変良好
○:良好
×:不良(許容不可のレベル)
トナーを補給しながら画像面積率6%の文字画像チャートで2万枚通紙ランニングを行った現像剤について、上記地汚れの評価、及び上記キャリア付着の評価を同様に行った。
また、本発明のキャリアを用いた本発明の現像剤は、二成分現像方式等の公知の各種電子写真法による画像形成に好適に用いることができ、現像剤入り容器、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法に特に好適に用いることができる。
2 帯電装置
3 現像装置
4 クリーニング装置
20 感光体ドラム
21 トナー
23 キャリア
24a、24b 駆動ローラー
26 クリーニング前露光光源
32 帯電部材
33 像露光系
40 現像装置
41 現像スリーブ
42 現像剤収容部材
43 ドクターブレード
44 支持ケース
45 トナーホッパー
46 現像剤収容部
47 現像剤撹拌機構
48 トナーアジテータ
49 トナー補給機構
50 転写装置
60 クリーニング装置
61 クリーニングブレード
62 トナー回収室
64 ブラシ状クリーニング手段
70 除電ランプ
80 記録媒体
Claims (11)
- 磁性を有する芯材粒子と、該芯材粒子表面に被覆層とを有してなり、前記芯材粒子の粒子密度が4.0〜6.0g/cm3であり、かつ該芯材粒子の嵩密度が2.0〜3.0g/cm3であることを特徴とするキャリア。
- 芯材粒子の嵩密度(ρb)に対する該芯材粒子の粒子密度(ρp)の比(ρp/ρb)が、1.6〜1.9である請求項1に記載のキャリア。
- 芯材粒子の粒子密度が、4.5〜5.5g/cm3である請求項1から2のいずれかに記載のキャリア。
- 被覆層が、アミノシランカップリング剤を含有する請求項1から3のいずれかに記載のキャリア。
- 被覆層が、硬質粒子を含有する請求項1から4のいずれかに記載のキャリア。
- 硬質粒子が、Siの酸化物からなる粒子、Tiの酸化物からなる粒子及びAlの酸化物からなる粒子から選択される少なくとも1種を含有する請求項5に記載のキャリア。
- キャリアの重量平均粒径が22〜32μmであり、かつキャリアの個数平均粒径(Dp)に対する重量平均粒径(Dw)の比(Dw/Dp)が1.0〜1.2であり、
粒径が0.02〜20μmであるキャリア粒子の含有量が0〜7質量%であり、かつ粒径が0.02〜36μmであるキャリア粒子の含有量が90〜100質量%であり、
キャリアに1kOeの磁界を印加したときの磁気モーメントが50〜150emu/gである請求項1から6のいずれかに記載のキャリア。 - 請求項1から7のいずれかに記載のキャリアと、トナーとを含有することを特徴とする現像剤。
- 感光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8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、前記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。
- 感光体と、該感光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8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、前記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。
- 感光体と、該感光体上に形成された静電潜像を請求項8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を少なくとも有し、画像形成装置本体に着脱可能であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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